JP4259767B2 - 複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒を有し、各気筒に空気及び燃料の混合気を供給し、当該混合気を圧縮して自着火せしめる予混合圧縮自着火機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の予混合自着火圧縮自着火機関では、着火時期、筒内圧力は、着火期間に依存しており、供給された混合気の供給温度、圧力、燃料供給量の僅かな差異により変動してしまうため、着火と燃焼の精密な制御が困難であった。
【０００３】
さらに、複数気筒を有する機関では、各気筒毎に温度に微妙な差異（数℃）があり、吸気マニホルドの長さの差異等の理由に起因して気筒内の圧力にも微妙な差異が生じていた。
この様な差異の存在は、各気筒の着火と燃焼の状態を不均一なものとせしめ、効率の変動、最大圧力の変動というデメリットをもたらしていた。
【０００４】
上記デメリットを解消するために、各気筒毎に圧力、温度を調整することが考えられる。しかし、圧力、温度という制御因子は応答性が悪く、高精度の制御が困難である。
【０００５】
すなわち、複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関では、圧力、温度を正確且つ高精度に制御出来ないと運転が困難となる恐れがあるが、現状では、各気筒毎に圧力、温度を制御していない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、複数気筒を有し、複数気筒の各々における圧力、温度を正確且つ高精度に制御することが出来る予混合圧縮自着火機関の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関によれば、空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐された複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、前記燃料供給源（３）には第２の燃料供給管（８）が接続され、その第２の燃料供給管（８）は複数の燃料供給分配管（８１〜８４）に分岐されて、それぞれは第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を介装して前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる機能を有し、そして前記燃料供給管（８１〜８４）に介装された第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を一定負荷では０でない一定開度を保ち、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には前記データベースにより負荷変動の量に応じて燃料ガスの添加量（ＴＧ１〜ＴＧ４）が適正値となるように前記第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を制御する機能を有することを特徴とする複数気筒を有している。
【０００８】
本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関によれば、空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の各排気ポート（ＥＰ１〜ＥＰ４）は集合して排気管（９０）に接続されている複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、その各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続され、前記排気管（９０）から排気ガス還流管（ＥＲＴ）が分岐され、その分岐した排気ガス還流管（ＥＲＴ）から複数の還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）が分岐され、それぞれの還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）は還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を介装して前記吸気分岐管（７１〜７４）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（４）と還流ガス制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる制御をし、そして前記還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）に介装された還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を一定負荷で０でない一定開度を保ち、運転中の負荷変動や気筒管で燃焼が生じた場合には、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースにより負荷変動の量に応じて還流排気ガス量（ＲＧ１〜ＲＧ４）が適正値となるように前記還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を制御する機能を有することを特徴とする複数気筒を有している。
また、本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関によれば、空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐された複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）を介装して各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続され、前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）はそれぞれ流量制御弁（Ｖ２１〜Ｖ２４）を介装した促進剤供給分岐管（８０１〜８０４）が接続され、その促進剤供給分岐管（８０１〜８０４）は集合して促進剤供給管（８０）を介して燃焼促進剤供給源（８００）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて常時燃焼状態を監視し、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）に供給する混合ガスへの供給量（ＳＧ１〜ＳＧ４）を演算する制御手段（５）を設け、そして前記制御手段（５）は運転中の負荷変動や気筒間の燃焼の不一致が生じた場合に、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報及び運転条件マップのデータベースにより前記混合ガス（ＭＧ２）が前記ミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）によって最適の成分に調整される様に流量制御弁（Ｖ２１〜Ｖ２４）に開度指示信号を送り燃焼促進剤の添加量（ＳＧ１〜ＳＧ４）を加減する機能を有している。
【０００９】
前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれの吸気バルブ（ＩＶ１〜ＩＶ４）及び排気バルブ（ＥＶ１〜ＥＶ４）に気筒別に燃焼状態により開閉タイミングを変えられる可変タイミング動弁機構（ＶＴ１〜ＶＴ４）が設けられ、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて前記運転条件マップのデータベースに基いて各気筒ごとに吸・排気弁（ＩＶ１〜ＩＶ４・ＥＶ１〜ＥＶ４）の開閉タイミングを演算して各可変タイミング動弁機構（ＶＴ１〜ＶＴ４）に作動指令を出す機能を有していることが好ましい。
【００１０】
前記各吸気分岐管（７１〜７４）に介装された第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）の各下流側に流体を媒体とした混合気の温度調整手段（Ｈ１〜Ｈ４）が設けられ、温度調整手段（Ｈ１〜Ｈ４）の下流側に温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）が設けられ、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）および温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）からの信号を受けて前記運転条件マップのデータベースに基いて各気筒ごとの温度状態を演算し、温度調整をするか否かを判断して、冷却水量制御バルブ（ＨＶ１〜ＨＶ４）に開閉、或いは開度調整を指令する機能を有していることが好ましい。
【００１１】
本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関によれば、空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐され、各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続されている複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、前記燃料供給源（３）に第２の燃料供給管（８）が接続され、その第２の燃料供給管（８）は複数の燃料供給分配管（８１〜８４）に分岐され、その分岐した複数の燃料供給分配管（８１〜８４）のそれぞれには噴口が各吸気分岐管（７１〜７４）内に開口したインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）が設けられ、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（４）およびインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる制御をし、そして前記各吸気分岐管（７１〜７４）内に設けられたインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）を一定負荷の場合に所定値を採らせ、負荷の増減時や各気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には運転条件マップのデータベースに基き最適な噴射圧を演算し、負荷変動の量に応じて各インジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）の噴射圧力を調整する機能を有している。
ここで、前記混合気温度調節手段としては、例えば、冷却水が流過する熱交換器（Ｈ１〜Ｈ４）、ＥＧＲガスが流過する熱交換器、ペルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）等を用いることが出来る。
尚、ペルチェ・クーラは流す電流の向きを変える（逆向きに電流を流す）ことにより冷却のみならず、過熱も可能である。
前記混合気温度調節手段が熱交換器（Ｈ１〜Ｈ４）である場合には、前記制御手段（５）は、冷却水或いはＥＧＲガスの流量を制御する流量制御バルブ（ＨＶ１〜ＨＶ４）の開度を制御する。一方、前記混合気温度調節手段がペルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）である場合には、前記制御手段は、ペルチェ・クーラへの通電量を制御する。
【００１２】
前記各吸気分岐管（７１〜７４）に介装された第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）の各下流側にベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）が設けられ、そのベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の一方の端子は電流制御器（Ｊ１〜Ｊ４）および電流切換器（Ｋ）を介して電源（ＢＴ）の一方の極に接続され、ベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の他方の端子は電流切換器（Ｋ）を介して電源（ＢＴ）の他方の極に接続され、そのベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の上流側、下流側の何れか、或いは上流側・下流側の双方に温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）が設置され、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）および温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）からの信号を受けて前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）により空燃比を調整された混合気（ＭＧ３）の温度を常時監視し、温度調整をするか否かを判断して、前記電流制御器（Ｊ１〜Ｊ４）に通電量の変更又は維持を指示する機能を有していることが好ましい。
上述した構成を具備する本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、燃料を供給するための手段としては、ミキサ或いはインジェクタを用いることが好ましい。
ここで当該ミキサは、燃料（例えば、都市ガスその他の燃料ガス）供給管及びそこに介装された開閉弁と組み合わされて１つのユニットを構成しており、燃料供給量の制御は当該開閉弁の開度を制御することにより行なわれるのが好ましい。
【００１３】
実施に際しては、複数の気筒に連通するマニホルド（の分岐点）上流にミキサ（又は大型インジェクタ）（２）を設けて、且つ、燃料供給量を正確に制御する（偏差を補正する）ために各分配管（８１〜８４）毎にミキサまたはインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）を更に設けるのが好ましい。
或いは、マニホルド（の分岐点）上流のミキサ（２）を省略し、各分配管（８１〜８４）毎に設けられたミキサ又はインジェクタのみで、燃料供給量の制御を行っても良い。
なお、前記インジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）は、燃料ガス噴射量で燃料供給量を調節している。
【００１４】
本発明の実施に際しては、複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関の運転制御方法において、各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の燃焼状態を検出する工程（Ｓ１）と、制御パラメータと燃焼状態との特性マップに基づいて各気筒の燃焼状態の検出結果から当該制御パラメータを制御する工程（Ｓ２）、とを有する。
【００１５】
また本発明の実施に際しては、複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関の運転制御方法において、各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の燃焼状態を検出する工程（Ｓ１１）と、制御パラメータと燃焼状態との特性マップに基づいて複数気筒中の代表気筒における燃焼状態の検出結果から当該代表気筒の制御パラメータを制御する工程（Ｓ１２）と、その他の気筒と代表気筒との燃焼状態における偏差を決定する工程（Ｓ１３）と、当該偏差が低減する様に制御パラメータを制御する工程（Ｓ１４）、とを有する。
【００１６】
上述した各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の燃焼状態を検出する手段（Ｎ１〜Ｎ４）としては、例えば、圧力センサ、加速度センサ、ロードワッシャを用いるのが好ましい。
【００１７】
上述した様な構成を具備する本発明によれば、各気筒毎に圧力、温度を正確且つ高精度に制御して気筒間の燃焼差異と、それによる性能差異（差異：不均一なばらつき）を低減することが可能である。また、効率変動、最大圧力変動というデメリットを解消することも出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に関して、添付図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態を示している。
図１において、たとえば、図示右から順にＣ１〜Ｃ４の４気筒を有する予混合圧縮自着火機関では、燃料供給系及び排気系は、以下のように構成されている。
【００１９】
即ち、燃料及び空気の供給系は、エアダクト１の途中に介装された第１のミキサ２では該ミキサ２に連通する第１の燃料供給管３１を介して、燃料供給源３から燃料ガスＧが圧送されて燃料ガスＧと空気Ａの混合ガスＭＧ１を発生させる。
【００２０】
前記第１の燃料供給管３１の途中から前記エアダクト１で前記ミキサ２の下流側には、第１の燃料ガス流量制御弁４を介装した燃料バイパス管３２が連通している。そして、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は出力信号ラインＬ１を介して制御手段５によって開度が制御され、燃料ガスのバイパス量ＢＧを調整し、混合ガスＭＧ１の空燃比を適正（ＭＧ２）に制御する様に構成されている。
【００２１】
前記エアダクト１の気筒側の端末は、吸気マニホールド７と接続され、該吸気マニホールド７の分岐点７０より上流側にはスロットルバルブ６を介装してある。
また、吸気マニホールド７の下流側の端部には第２のミキサＭ１〜Ｍ４を介装した吸気分岐管７１〜７４が形成されており、該吸気分岐管７１〜７４は前記気筒Ｃ１〜Ｃ４の吸気ポートＩＰ１〜ＩＰ４に各々連通している。
【００２２】
前記第２のミキサＭ１〜Ｍ４には、前記燃料供給源３に連通する第２の燃料供給管８の燃料供給分岐管８１〜８４が連通しており、さらに、該燃料供給分岐管８１〜８４には各々第２の燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４が介装されている。
【００２３】
また、前記制御手段５は各気筒に設けられた圧力センサ（請求項２における検出手段：以後圧力センサと記載する）Ｎ１〜Ｎ４によって入力信号ラインＬ３を介して常時燃焼状態を監視しており、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒Ｃ１〜Ｃ４に供給する混合ガスの空燃比を演算する。
尚、前記圧力センサに変えて、加速度センサ、又はロードワッシャを用いてもよい。
【００２４】
そして制御手段５は、前記混合ガスＭＧ２が前記ミキサＭ１〜Ｍ４によって最適の空燃比に調整される様に出力信号ラインＬ２を介して前記第２の燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４に開度指令信号を送り、添加燃料ガスの添加量ＴＧ１〜ＴＧ４を加減する様に構成されている。
【００２５】
一方、排気系は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の排気ポートＥＰ１〜ＥＰ４に排気マニホールド９の排気分岐管９１〜９４が連通している。
前記混合ガスＭＧ２は気筒内で爆発・燃焼し、燃焼後に発生した排気ガスＥＧは、前記排気マニホールド９及び、図示しない排気管と図示しない消音器を介して大気中に排出される様に構成されている。
【００２６】
係る構成を具備する本発明によれば、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６の開度を決定し、運転を行っている。
【００２７】
一方、前記第１のミキサ２では、最大負荷時でない一定負荷時の空燃比、即ち空気ＡとガスＧの混合比率は一定に決められている。
そして、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は前記制御手段５によって一定負荷時の開度が、０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガスＢＧの流量を増やし、反対に前記一定負荷時よりも低負荷の場合には、開度を減少させバイパスガスＢＧの流量を減少させる様に制御されている。
【００２８】
他方、前記燃料供給分岐管８１〜８４に介装された第２の燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４では一定負荷では０でない一定開度を保ち、したがってこの時の燃料ガスの添加量ＴＧ１〜ＴＧ４は一定値に定められている。
しかし、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には、前記制御手段５は、前記センサＮ１〜Ｎ４からの情報及び運転条件マップ等のデータベースにより、負荷変動の量に応じて燃料ガスの添加量ＴＧ１〜ＴＧ４が適正値となるように前記第２の燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４を制御している。
【００２９】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
また、安全な始動と運転制御が可能となり、運転時には機関出力と筒内圧を独立に制御することが可能となり、機関の損傷を回避しつつ高出力での運転が可能となる。
【００３０】
図２は第１実施形態のその他の例であり、図１では示されている第１のミキサ２、第１の燃料供給管３１、燃料バイパス管３２、第１の燃料ガス流量制御弁４が、図２では省略されている。その他の構成は全て同じである。
したがって、構成についての説明は省略し、作動原理及び作用効果の異なる部分についてのみ説明する。尚、同じ機能の部品に対しては図１と同じ符号を用いて説明する。
【００３１】
図２で示す本発明の予混合自着火機関によれば、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６を調整し、供給空気Ａを吸気マニホールド７の各吸気分岐管７１〜７４に供給している。
【００３２】
一方、燃料供給分岐管８１〜８４に介装された燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４では一定負荷では一定開度を保ち、一定量の燃料ガスを各ミキサＭ１〜Ｍ４に供給している。
【００３３】
前記一定の負荷を増減させたい場合には、前記スロットルバルブ６を自動或いは手動で調整する。すると制御手段５は前記スロットルの調整代を図示しない手段で検出し、前記燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４にスロットル開度の調整代に見合う開度操作指令が出力信号ラインＬ２を介して与えられ、燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４は開度を変更し、結果として、供給燃料ガス量Ｇ１〜Ｇ４が変更される。
【００３４】
また、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には、前記制御手段５は、前記センサＮ１〜Ｎ４からの情報及び運転条件マップ等のデータベースにより、負荷変動の量に応じて供給燃料ガス量Ｇ１〜Ｇ４が適正となるように前記燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４を制御することが出来る。
【００３５】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
【００３６】
図３−図１０で示す本発明の第２−第８実施形態の説明に際して、図示される構成ユニットの機能が第１実施形態の図示の構成ユニットの機能と同じ場合には、同じ符号を用いて説明する。
【００３７】
図３で示す第２実施形態は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４へ供給する燃料ガス（混合ガス）の成分調整を還流排気ガス、所謂「ＥＧＲ」によって行うものである。
図３において、燃料及び空気の供給系は、エアダクト１の途中に介装された第１のミキサ２では該ミキサ２に連通する第１の燃料供給管３１を介して、燃料供給源３から燃料ガスＧが圧送されて燃料ガスＧと空気Ａの混合ガスＭＧ１を発生させる。
【００３８】
前記第１の燃料供給管３１の途中から前記エアダクト１で前記ミキサ２の下流側には、第１の燃料ガス流量制御弁４を介装した燃料バイパス管３２が連通している。そして、該第１の燃料ガス流量制御弁４は第１の信号ラインＬ１を介して制御手段５によって開度が制御され、燃料ガスのバイパス量ＢＧを調整し、混合ガスＭＧ１の空燃比を適正（ＭＧ２）に制御する様に構成されている。
【００３９】
前記エアダクト１の気筒側の端末は、吸気マニホールド７と接続され、該吸気マニホールド７の分岐点７０より上流側にはスロットルバルブ６を介装してある。
また、吸気マニホールド７の下流側には吸気分岐管７１〜７４が形成されており、該吸気分岐管７１〜７４は前記気筒Ｃ１〜Ｃ４の吸気ポートＩＰ１〜ＩＰ４に各々連通している。
【００４０】
前記吸気分岐管７１〜７４には、排気ガスを吸気側に還流させるために、排気マニホールド９或いは排気管９０と連通する排気ガス還流管ＥＲＴの分岐管である還流分岐管ＥＲ１〜ＥＲ４と連通している。
そして、該還流分岐管ＥＲ１〜ＥＲ４には各々還流ガス流量制御弁Ｖ１１〜Ｖ１４が介装されている。
【００４１】
また、前記制御手段５は各気筒に設けられた圧力センサＮ１〜Ｎ４及び入力信号ラインＬ３によって常時燃焼状態を監視しており、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒Ｃ１〜Ｃ４に供給する混合ガスの構成成分を演算する。
【００４２】
そして制御手段５は、前記混合ガスＭＧ２が夫々還流ガスＲＧ１〜ＲＧ４によって最適の成分構成に調整される様に出力信号ラインＬ２を介して前記還流ガス流量制御弁Ｖ１１〜Ｖ１４に開度指令信号を送り、還流ガスの量ＲＧ１〜ＲＧ４を加減する様に構成されている。
【００４３】
排気系は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の排気ポートＥＰ１〜ＥＰ４に排気マニホールド９の排気分岐管９１〜９４が連通している。
混合ガスは気筒内で爆発・燃焼し、燃焼後に発生した排気ガスＥＧは、一部は前記排気ガス還流管ＥＲＴに還流ガスＲＧとして吸気系に戻され、残りは排気管９０と図示しない消音器を介して大気中に排出される様に構成されている。
【００４４】
係る構成を具備する本発明の予混合自着火機関によれば、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６の開度を決定し、運転を行っている。
【００４５】
一方、前記第１のミキサ２では、最大負荷時でない一定負荷時の空燃比、即ち空気ＡとガスＧの混合比率は一定に決められている。
そして、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は前記制御手段５によって一定負荷時の開度が、０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガスＢＧの流量を増やし、反対に前記一定負荷時よりも低負荷の場合には、開度を減少させバイパスガスＢＧの流量を減少させる様に制御されている。
【００４６】
他方、前記還流分岐管ＥＲ１〜ＥＲ４に介装された還流ガス流量制御弁Ｖ１１〜Ｖ１４では一定負荷で０でない一定開度を保ち、したがってこの時の還流排気ガス量ＲＧ１〜ＲＧ４は一定値に定められている。
【００４７】
運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には、前記制御手段５は、前記センサＮ１〜Ｎ４からの情報及び運転条件マップ等のデータベースにより、負荷変動の量に応じて還流排気ガス量ＲＧ１〜ＲＧ４が適正値となるように前記還流ガス流量制御弁Ｖ１１〜Ｖ１４を制御している。
【００４８】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
また、安全な始動と運転制御が可能となり、運転時には機関出力と筒内圧を独立に制御することが可能となり、機関の損傷を回避しつつ高出力での運転が可能となる。
【００４９】
図４で示す第３実施形態は、前述の第１実施形態では吸気分岐管７１〜７４において燃料ガスを混合ガスに添加させ、混合ガスの成分構成を調整したのに対して、混合ガスに燃焼促進剤或いは燃焼抑制剤を添加させ、混合ガスの成分構成を調整するものである。以下は、燃焼促進剤を用いた場合の説明であり、一定負荷以外に対する添加量の増減は燃焼促進剤と、燃焼抑制剤では逆となる。
【００５０】
図４において、燃料及び空気の供給系は、エアダクト１の途中に介装された第１のミキサ２では該ミキサ２に連通する第１の燃料供給管３１を介して、燃料供給源３から燃料ガスＧが圧送されて燃料ガスＧと空気Ａの混合ガスＭＧ１を発生させる。
【００５１】
前記第１の燃料供給管３１の途中から前記エアダクト１で前記ミキサ２の下流側には、第１の燃料ガス流量制御弁４を介装した燃料バイパス管３２が連通している。そして、該第１の燃料ガス流量制御弁４は出力信号ラインＬ１を介して制御手段５によって開度が制御され、燃料ガスのバイパス量ＢＧを調整し、混合ガスＭＧ１の空燃比を適正（ＭＧ２）に制御する様に構成されている。
【００５２】
前記エアダクト１の気筒側の端末は、吸気マニホールド７と接続され、該吸気マニホールド７の分岐点７０より上流側にはスロットルバルブ６を介装してある。
また、吸気マニホールド７の下流側の端部には第２のミキサＭ１〜Ｍ４を介装した吸気分岐管７１〜７４が形成されており、該吸気分岐管７１〜７４は前記気筒Ｃ１〜Ｃ４の吸気ポートＩＰ１〜ＩＰ４に各々連通している。
【００５３】
前記第２のミキサＭ１〜Ｍ４には、燃焼促進剤供給源８００に連通する促進剤供給管８０の促進剤供給分岐管８０１〜８０４が連通しており、さらに、該促進剤供給分岐管８０１〜８０４には各々流量制御弁Ｖ２１〜Ｖ２４が介装されている。
【００５４】
また、前記制御手段５は各気筒に設けられた圧力センサＮ１〜Ｎ４及び入力信号ラインＬ３によって常時燃焼状態を監視しており、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒Ｃ１〜Ｃ４に供給する混合ガスへの燃焼促進剤の供給量ＳＧ１〜ＳＧ４を演算する。
【００５５】
そして制御手段５は、前記混合ガスＭＧ２が前記ミキサＭ１〜Ｍ４によって最適の成分に調整される様に、出力信号ラインＬ２を介して流量制御弁Ｖ２１〜Ｖ２４に開度指令信号を送り、燃焼促進剤の添加量ＳＧ１〜ＳＧ４を加減する様に構成されている。
【００５６】
排気系は、第１実施形態で説明したものと同じである。
【００５７】
係る構成を具備する本発明の予混合自着火機関によれば、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６の開度を決定し、運転を行っている。
【００５８】
一方、前記第１のミキサ２では、最大負荷時でない一定負荷時の空燃比、即ち空気ＡとガスＧの混合比率は一定に決められている。
そして、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は前記制御手段５によって一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガスＢＧの流量を増やし、反対に前記一定負荷時よりも低負荷の場合には、開度を減少させバイパスガスＢＧの流量を減少させる様に制御されている。
【００５９】
他方、前記促進剤供給分岐管８０１〜８０４に介装された流量制御弁Ｖ２１〜Ｖ２４では一定負荷では０でない一定開度を保ち、したがってこの時の燃焼促進剤の流量ＳＧ１〜ＳＧ４は一定値に定められている。
【００６０】
しかし、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には、前記制御手段５は、前記センサＮ１〜Ｎ４からの情報及び運転条件マップ等のデータベースにより、負荷変動の量に応じて燃焼促進剤の流量ＳＧ１〜ＳＧ４が適正値となるように、出力信号ラインＬ２を介して前記流量制御弁Ｖ２１〜Ｖ２４を制御している。
【００６１】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
また、安全な始動と運転制御が可能となり、運転時には機関出力と筒内圧を独立に制御することが可能となり、機関の損傷を回避しつつ高出力での運転が可能となる。
【００６２】
図５で示す第４実施形態は、前述の第１実施形態（図１）に対して燃料供給系統及び排気系統は全く同じであるが、各気筒での燃焼状態によって各気筒毎の給・排気バルブの開閉タイミングを独自に調整可能としたものである。
構成及び作用・効果で第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００６３】
図５において、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の夫々の吸気バルブＩＶ１〜ＩＶ４及び排気バルブＥＶ１〜ＥＶ４は、気筒別に、燃焼状態により開閉タイミングを変えられる可変タイミング動弁機構ＶＴ１〜ＶＴ４によって開閉作動する様に構成されている。
【００６４】
また、制御手段５は、第１の実施形態で詳述した様に第１及び第２の燃料ガス流量制御弁４、Ｖ１〜Ｖ４の開度を制御する他に、各気筒に設けられたセンサＮ１〜Ｎ４によって検出した各気筒の燃焼状態の情報を入力信号ラインＬ３を介して得、各気筒毎に給・排気弁ＩＶ１〜ＩＶ４・ＥＶ１〜ＥＶ４の開閉タイミングを演算して、出力信号ラインＬ４を介して各可変タイミング動弁機構ＶＴ１〜ＶＴ４に作動指令を出す様に構成されている。
【００６５】
係る構成を具備する本発明の予混合自着火機関によれば、各気筒毎に第１実施形態より更に細かな燃焼制御が可能となり、運転の滑らかさや、運転効率が大幅に向上することとなる。
【００６６】
図６で示す第５実施形態は、前述の第１実施形態（図１）に対して、各吸気分岐管に流体を媒体とした混合気の温度調整手段Ｈ１〜Ｈ４及び温度センサＴ１〜Ｔ４を設け、各吸気分岐管７１〜７４内を通過する混合気の温度を最適に調整することにより出力や熱効率の向上を図ったものである。
構成及び作用・効果で第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００６７】
図６において、吸気マニホールド７の各吸気分岐管７１〜７４に介装された第２のミキサＭ１〜Ｍ４の各下流側には、例えば機関の冷却水を媒体とした混合気温度調整手段Ｈ１〜Ｈ４が設けてある。
【００６８】
該温度調整手段Ｈ１〜Ｈ４の流入側は冷却水流量制御バルブＨＶ１〜ＨＶ４を介装した流入水管Ｗ１〜Ｗ４が、排出側は排出水管Ｗ１１〜Ｗ１４が夫々接続され、図示しない冷却水供給源から熱交換を受けた冷却水（冷水又は温水）が必要に応じて循環する様に構成されている。
【００６９】
一方、前記温度センサＴ１〜Ｔ４は温度調整手段Ｈ１〜Ｈ４の上流側、下流側の何れか、或いは上流・下流の双方に設置してある。そして、第２のミキサＭ１〜Ｍ４により空燃比を調整された混合気ＭＧ３の温度を常時監視しており、この温度情報は入力信号ラインＬ５によって前記制御手段５に送られている。
【００７０】
前記制御手段５は入力した温度情報を基に、更に温度調整をするのか否かを判断して、出力信号ラインＬ６を介して前記冷却水流量制御バルブＨＶ１〜ＨＶ４に開閉、或いは開度調整を指令する様に構成されている。
【００７１】
係る構成を具備する本発明によれば、各気筒毎に混合気の温度を最適に調整することにより出力や熱効率の向上を図ることが出来る。
【００７２】
第５実施形態のその他の例が図７に示されている。図７で示す装置は、前述の第１実施形態（図１）に対して、各吸気分岐管にペルチェ・クーラを設け、各吸気分岐管７１〜７４内を通過する混合気の温度を最適に調整することにより出力や熱効率の向上を図ったものである。
ここでペルチェ・クーラとは、電気的性質の異なった２種の半導体、例えばアンチモン（Ｓｂ）と、ビスマス（Ｂｉ）の両端同士を接続し、電流を流せば一方の接続部が発熱し、他方は吸熱即ち冷却する特性を利用したクーラ装置であり、電流を逆に流すことでヒーターの役割も果たすことも可能である。
構成及び作用・効果で第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００７３】
図７において、吸気マニホールド７の吸気分岐管７１〜７４に介装された第２のミキサＭ１〜Ｍ４の各下流側にペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４が設けてある。
【００７４】
前記ペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４の一方の端子は電流制御器Ｊ１〜Ｊ４を介装した電線Ｄ１１〜Ｄ１４、電線Ｄ１、電流切換器Ｋを介して電源ＢＴの一方の極に接続している。
ペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４の他方の端子は電線Ｄ２１〜Ｄ２４、電線Ｄ２、電流切換器Ｋを介して電源ＢＴの他方の極に接続している。
【００７５】
一方、温度センサＴ１〜Ｔ４が前記ペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４の上流側、下流側の何れか、或いは上流・下流の双方に設置してある。そして、第２のミキサＭ１〜Ｍ４により空燃比を調整された混合気ＭＧ３の温度を常時監視しており、この温度情報は入力信号ラインＬ５によって前記制御手段５に送られている。
【００７６】
前記制御手段５は入力した温度情報を基に、更に温度調整をするのか否かを判断して、出力信号ラインＬ７を介して前記電流制御器Ｊ１〜Ｊ４に通電量の変更又は維持を指令する様に構成されている。
【００７７】
係る構成を具備する本発明によれば、各気筒毎にペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４に流す通電量を調整し、混合気を冷却し、或いは過熱することにより、混合気の温度を最適に調整し出力や熱効率の向上を図ることが出来る。
【００７８】
なお、ペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４と電源ＢＴを接続する電流切換気Ｋは制御手段５が混合ガスの冷却と加熱の切換を判断した場合に、出力信号ラインＬ８を介して指令信号を受け、電流の向きを変えるものである。
【００７９】
図８で示す第６実施形態は、前述の第１実施形態（図１）に対して、各吸気分岐管に設けた第２のミキサＭ１〜Ｍ４の代わりに噴孔が各吸気分岐管７１〜７４内に開口する様にインジェクタＩＪ１〜ＩＪ４が設けられ、該インジェクタＩＪ１〜ＩＪ４の吸入側が燃料供給分岐管８１〜８４に接続したものである。
その他の構成については第一実施形態と同じであるので、作用・効果を含め異なる点について説明する。
【００８０】
図８において、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６の開度を決定し、運転を行っている。
【００８１】
一方、前記第１のミキサ２では、最大負荷時でない一定負荷時の空燃比、即ち空気ＡとガスＧの混合比率は一定に決められている（この時、インジェクタＩＪ１〜ＩＪ４からも吸気分岐管７１〜７４内に燃料ガスは噴射されて燃焼直前の混合ガス全体としては適正な燃料成分構成となっている）。
また、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は前記制御手段５によって一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガスＢＧの流量を増やし、反対に前記一定負荷時よりも低負荷の場合には、開度を減少させバイパスガスＢＧの流量を減少させる様に制御されている。
【００８２】
他方、前記燃料供給分岐管８１〜８４に連通し、各吸気分岐管７１〜７４内に設けられたインジェクタＩＪ１〜ＩＪ４の噴射圧力は一定負荷の場合に所定値を採り、負荷の増減時や、各気筒間で燃焼の不一致が生じた場合などには、前記制御手段５は、圧力センサＮ１〜Ｎ４からの情報を入力信号ラインＬ３を介して得、運転条件マップ等のデータベースに基づき、最適な噴射圧（噴射量）が演算され、負荷変動の量に応じて各インジェクタＩＪ１〜ＩＪ４の噴射圧力を調整出来るように構成されている。
【００８３】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
【００８４】
第７実施形態として、複数気筒を有する予混合時着火機関の機関全体の運転制御方法を、図９に基づいて（図１をも参照して）、以下に説明する。
【００８５】
制御を開始して、ステップＳ１では各気筒Ｃ１〜Ｃ４に設けられた圧力センサＮ１〜Ｎ４は各気筒の燃焼状態を検出している。
次のステップＳ２では、制御手段が燃焼状態の情報を受け、機関の全ての制御パラメータと燃焼状態との特性マップに基づいて、当該制御パラメータを制御する。
ここでは制御の対象としては第１の燃料ガス流量制御弁４である。即ち、機関全体として混合ガスの空燃比が適正となる様に第１の燃料ガス流量制御弁４の開度を調整制御するものである。
【００８６】
ステップＳ３に進み、制御手段５は制御を終了するのか否かを判断し、終了しないと判断すれば（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ１に戻る。
終了すると判断すれば制御を終了する。
【００８７】
本発明の第８実施形態は、図１０で示されている。
図１０において、複数気筒を有する予混合時着火機関の運転制御において、機関に代表気筒（図１では代表気筒をＣ１とする）を設け、代表気筒Ｃ１とその他の気筒Ｃ２〜Ｃ４間で運転状況の差異を低減する様に制御している。以下、図１０に基づいて（図１をも参照して）、説明する。
【００８８】
開始して、ステップＳ１１では各気筒Ｃ１〜Ｃ４に設けられたセンサＮ１〜Ｎ４は各気筒の燃焼状態を検出している。
次のステップＳ１２では、制御手段が燃焼状態の情報を受け、機関の全ての制御パラメータと燃焼状態との特性マップに基づいて、当該制御パラメータを制御する。
ここでは制御の対象としては第１の燃料ガス流量制御弁４及び代表気筒Ｃ１に関与する第２の流量制御弁Ｖ１である。、
【００８９】
ステップＳ１３に進み、前記ステップＳ１１によって得られた各気筒における運転状況の情報から、制御手段５は代表気筒Ｃ１とその他の気筒Ｃ２〜Ｃ４間の差異（検出された物理量の差異）を演算する。
【００９０】
ステップＳ１４に進み、制御手段５は被制御ユニットである第２の燃料流量制御弁Ｖ２〜Ｖ４の開度を制御する。次のステップＳ１５では、各センサＮ１〜Ｎ４は再び燃焼状態を検出する。
【００９１】
ステップＳ１６に進み、制御手段５は代表気筒Ｃ１とその他の気筒Ｃ２〜Ｃ４の間の差異が所定値以内であるか否かを判断する。
所定値以上であれば（ステップＳ１６においてＮＯ）、ステップＳ１４に戻り、所定値以内であれば（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、次のステップＳ１７に進む。
【００９２】
ステップＳ１７では、制御装置５は制御を終了するのか否かを判断し、終了しないと判断すれば（ステップＳ１７においてＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、終了すると判断すれば制御を終了する。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列記する。
（ａ） 各気筒毎に圧力及び燃焼温度を正確且高精度に制御出来る。
（ｂ） 気筒間で燃焼が均一になり熱効率を向上させると共に、振動や騒音を抑制する。
（ｃ） 機関の耐久性が向上する。
（ｄ） 負荷の変動が生じても、常に静粛で高効率な運転が維持できる。
（ｅ） 安全な始動と運転制御が可能となり、運転時には機関出力と筒内圧を独立に制御することが可能となり、機関の損傷を回避しつつ高出力での運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態のその他の例としての全体構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第３実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第４実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第５実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図７】第５実施形態のその他の例としての全体構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第６実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第７実施形態である機関全体の運転制御の流れを示すフローチャート。
【図１０】本発明の第８実施形態である機関全体及び、各気筒毎の運転制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１・・・エアダクト
２・・・第１のミキサ
３・・・燃料供給源
４・・・第１の燃料ガス流量制御弁
５・・・制御手段
６・・・スロットルバルブ
７・・・吸気マニホールド
８・・・第２の燃料供給管
９・・・排気マニホールド
７１〜７４・・・吸気分岐管
８１〜８４・・・燃料供給分岐管
Ｖ１〜Ｖ４・・・第２の燃料ガス流量制御弁
Ｍ１〜Ｍ４・・・第２のミキサ
Ｎ１〜Ｎ４・・・センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒を有し、各気筒に空気及び燃料の混合気を供給し、当該混合気を圧縮して自着火せしめる予混合圧縮自着火機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の予混合自着火圧縮自着火機関では、着火時期、筒内圧力は、着火期間に依存しており、供給された混合気の供給温度、圧力、燃料供給量の僅かな差異により変動してしまうため、着火と燃焼の精密な制御が困難であった。
【０００３】
さらに、複数気筒を有する機関では、各気筒毎に温度に微妙な差異（数℃）があり、吸気マニホルドの長さの差異等の理由に起因して気筒内の圧力にも微妙な差異が生じていた。
この様な差異の存在は、各気筒の着火と燃焼の状態を不均一なものとせしめ、効率の変動、最大圧力の変動というデメリットをもたらしていた。
【０００４】
上記デメリットを解消するために、各気筒毎に圧力、温度を調整することが考えられる。しかし、圧力、温度という制御因子は応答性が悪く、高精度の制御が困難である。
【０００５】
すなわち、複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関では、圧力、温度を正確且つ高精度に制御出来ないと運転が困難となる恐れがあるが、現状では、各気筒毎に圧力、温度を制御していない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、複数気筒を有し、複数気筒の各々における圧力、温度を正確且つ高精度に制御することが出来る予混合圧縮自着火機関の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関によれば、空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐された複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、前記燃料供給源（３）には第２の燃料供給管（８）が接続され、その第２の燃料供給管（８）は複数の燃料供給分配管（８１〜８４）に分岐されて、それぞれは第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を介装して前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる機能を有し、そして前記燃料供給管（８１〜８４）に介装された第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を一定負荷では０でない一定開度を保ち、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には前記データベースにより負荷変動の量に応じて燃料ガスの添加量（ＴＧ１〜ＴＧ４）が適正値となるように前記第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を制御する機能を有することを特徴とする複数気筒を有している。
【０００８】
本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関によれば、空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の各排気ポート（ＥＰ１〜ＥＰ４）は集合して排気管（９０）に接続されている複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、その各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続され、前記排気管（９０）から排気ガス還流管（ＥＲＴ）が分岐され、その分岐した排気ガス還流管（ＥＲＴ）から複数の還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）が分岐され、それぞれの還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）は還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を介装して前記吸気分岐管（７１〜７４）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（４）と還流ガス制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる制御をし、そして前記還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）に介装された還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を一定負荷で０でない一定開度を保ち、運転中の負荷変動や気筒管で燃焼が生じた場合には、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースにより負荷変動の量に応じて還流排気ガス量（ＲＧ１〜ＲＧ４）が適正値となるように前記還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を制御する機能を有することを特徴とする複数気筒を有している。
また、本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関によれば、空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐された複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）を介装して各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続され、前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）はそれぞれ流量制御弁（Ｖ２１〜Ｖ２４）を介装した促進剤供給分岐管（８０１〜８０４）が接続され、その促進剤供給分岐管（８０１〜８０４）は集合して促進剤供給管（８０）を介して燃焼促進剤供給源（８００）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて常時燃焼状態を監視し、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）に供給する混合ガスへの供給量（ＳＧ１〜ＳＧ４）を演算する制御手段（５）を設け、そして前記制御手段（５）は運転中の負荷変動や気筒間の燃焼の不一致が生じた場合に、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報及び運転条件マップのデータベースにより前記混合ガス（ＭＧ２）が前記ミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）によって最適の成分に調整される様に流量制御弁（Ｖ２１〜Ｖ２４）に開度指示信号を送り燃焼促進剤の添加量（ＳＧ１〜ＳＧ４）を加減する機能を有している。
【０００９】
前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれの吸気バルブ（ＩＶ１〜ＩＶ４）及び排気バルブ（ＥＶ１〜ＥＶ４）に気筒別に燃焼状態により開閉タイミングを変えられる可変タイミング動弁機構（ＶＴ１〜ＶＴ４）が設けられ、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて前記運転条件マップのデータベースに基いて各気筒ごとに吸・排気弁（ＩＶ１〜ＩＶ４・ＥＶ１〜ＥＶ４）の開閉タイミングを演算して各可変タイミング動弁機構（ＶＴ１〜ＶＴ４）に作動指令を出す機能を有していることが好ましい。
【００１０】
前記各吸気分岐管（７１〜７４）に介装された第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）の各下流側に流体を媒体とした混合気の温度調整手段（Ｈ１〜Ｈ４）が設けられ、温度調整手段（Ｈ１〜Ｈ４）の下流側に温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）が設けられ、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）および温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）からの信号を受けて前記運転条件マップのデータベースに基いて各気筒ごとの温度状態を演算し、温度調整をするか否かを判断して、冷却水量制御バルブ（ＨＶ１〜ＨＶ４）に開閉、或いは開度調整を指令する機能を有していることが好ましい。
【００１１】
本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関によれば、空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐され、各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続されている複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、前記燃料供給源（３）に第２の燃料供給管（８）が接続され、その第２の燃料供給管（８）は複数の燃料供給分配管（８１〜８４）に分岐され、その分岐した複数の燃料供給分配管（８１〜８４）のそれぞれには噴口が各吸気分岐管（７１〜７４）内に開口したインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）が設けられ、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（４）およびインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる制御をし、そして前記各吸気分岐管（７１〜７４）内に設けられたインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）を一定負荷の場合に所定値を採らせ、負荷の増減時や各気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には運転条件マップのデータベースに基き最適な噴射圧を演算し、負荷変動の量に応じて各インジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）の噴射圧力を調整する機能を有している。
ここで、前記混合気温度調節手段としては、例えば、冷却水が流過する熱交換器（Ｈ１〜Ｈ４）、ＥＧＲガスが流過する熱交換器、ペルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）等を用いることが出来る。
尚、ペルチェ・クーラは流す電流の向きを変える（逆向きに電流を流す）ことにより冷却のみならず、過熱も可能である。
前記混合気温度調節手段が熱交換器（Ｈ１〜Ｈ４）である場合には、前記制御手段（５）は、冷却水或いはＥＧＲガスの流量を制御する流量制御バルブ（ＨＶ１〜ＨＶ４）の開度を制御する。一方、前記混合気温度調節手段がペルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）である場合には、前記制御手段は、ペルチェ・クーラへの通電量を制御する。
【００１２】
前記各吸気分岐管（７１〜７４）に介装された第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）の各下流側にベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）が設けられ、そのベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の一方の端子は電流制御器（Ｊ１〜Ｊ４）および電流切換器（Ｋ）を介して電源（ＢＴ）の一方の極に接続され、ベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の他方の端子は電流切換器（Ｋ）を介して電源（ＢＴ）の他方の極に接続され、そのベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の上流側、下流側の何れか、或いは上流側・下流側の双方に温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）が設置され、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）および温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）からの信号を受けて前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）により空燃比を調整された混合気（ＭＧ３）の温度を常時監視し、温度調整をするか否かを判断して、前記電流制御器（Ｊ１〜Ｊ４）に通電量の変更又は維持を指示する機能を有していることが好ましい。
上述した構成を具備する本発明の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、燃料を供給するための手段としては、ミキサ或いはインジェクタを用いることが好ましい。
ここで当該ミキサは、燃料（例えば、都市ガスその他の燃料ガス）供給管及びそこに介装された開閉弁と組み合わされて１つのユニットを構成しており、燃料供給量の制御は当該開閉弁の開度を制御することにより行なわれるのが好ましい。
【００１３】
実施に際しては、複数の気筒に連通するマニホルド（の分岐点）上流にミキサ（又は大型インジェクタ）（２）を設けて、且つ、燃料供給量を正確に制御する（偏差を補正する）ために各分配管（８１〜８４）毎にミキサまたはインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）を更に設けるのが好ましい。
或いは、マニホルド（の分岐点）上流のミキサ（２）を省略し、各分配管（８１〜８４）毎に設けられたミキサ又はインジェクタのみで、燃料供給量の制御を行っても良い。
なお、前記インジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）は、燃料ガス噴射量で燃料供給量を調節している。
【００１４】
本発明の実施に際しては、複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関の運転制御方法において、各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の燃焼状態を検出する工程（Ｓ１）と、制御パラメータと燃焼状態との特性マップに基づいて各気筒の燃焼状態の検出結果から当該制御パラメータを制御する工程（Ｓ２）、とを有する。
【００１５】
また本発明の実施に際しては、複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関の運転制御方法において、各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の燃焼状態を検出する工程（Ｓ１１）と、制御パラメータと燃焼状態との特性マップに基づいて複数気筒中の代表気筒における燃焼状態の検出結果から当該代表気筒の制御パラメータを制御する工程（Ｓ１２）と、その他の気筒と代表気筒との燃焼状態における偏差を決定する工程（Ｓ１３）と、当該偏差が低減する様に制御パラメータを制御する工程（Ｓ１４）、とを有する。
【００１６】
上述した各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の燃焼状態を検出する手段（Ｎ１〜Ｎ４）としては、例えば、圧力センサ、加速度センサ、ロードワッシャを用いるのが好ましい。
【００１７】
上述した様な構成を具備する本発明によれば、各気筒毎に圧力、温度を正確且つ高精度に制御して気筒間の燃焼差異と、それによる性能差異（差異：不均一なばらつき）を低減することが可能である。また、効率変動、最大圧力変動というデメリットを解消することも出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に関して、添付図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態を示している。
図１において、たとえば、図示右から順にＣ１〜Ｃ４の４気筒を有する予混合圧縮自着火機関では、燃料供給系及び排気系は、以下のように構成されている。
【００１９】
即ち、燃料及び空気の供給系は、エアダクト１の途中に介装された第１のミキサ２では該ミキサ２に連通する第１の燃料供給管３１を介して、燃料供給源３から燃料ガスＧが圧送されて燃料ガスＧと空気Ａの混合ガスＭＧ１を発生させる。
【００２０】
前記第１の燃料供給管３１の途中から前記エアダクト１で前記ミキサ２の下流側には、第１の燃料ガス流量制御弁４を介装した燃料バイパス管３２が連通している。そして、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は出力信号ラインＬ１を介して制御手段５によって開度が制御され、燃料ガスのバイパス量ＢＧを調整し、混合ガスＭＧ１の空燃比を適正（ＭＧ２）に制御する様に構成されている。
【００２１】
前記エアダクト１の気筒側の端末は、吸気マニホールド７と接続され、該吸気マニホールド７の分岐点７０より上流側にはスロットルバルブ６を介装してある。
また、吸気マニホールド７の下流側の端部には第２のミキサＭ１〜Ｍ４を介装した吸気分岐管７１〜７４が形成されており、該吸気分岐管７１〜７４は前記気筒Ｃ１〜Ｃ４の吸気ポートＩＰ１〜ＩＰ４に各々連通している。
【００２２】
前記第２のミキサＭ１〜Ｍ４には、前記燃料供給源３に連通する第２の燃料供給管８の燃料供給分岐管８１〜８４が連通しており、さらに、該燃料供給分岐管８１〜８４には各々第２の燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４が介装されている。
【００２３】
また、前記制御手段５は各気筒に設けられた圧力センサ（請求項２における検出手段：以後圧力センサと記載する）Ｎ１〜Ｎ４によって入力信号ラインＬ３を介して常時燃焼状態を監視しており、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒Ｃ１〜Ｃ４に供給する混合ガスの空燃比を演算する。
尚、前記圧力センサに変えて、加速度センサ、又はロードワッシャを用いてもよい。
【００２４】
そして制御手段５は、前記混合ガスＭＧ２が前記ミキサＭ１〜Ｍ４によって最適の空燃比に調整される様に出力信号ラインＬ２を介して前記第２の燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４に開度指令信号を送り、添加燃料ガスの添加量ＴＧ１〜ＴＧ４を加減する様に構成されている。
【００２５】
一方、排気系は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の排気ポートＥＰ１〜ＥＰ４に排気マニホールド９の排気分岐管９１〜９４が連通している。
前記混合ガスＭＧ２は気筒内で爆発・燃焼し、燃焼後に発生した排気ガスＥＧは、前記排気マニホールド９及び、図示しない排気管と図示しない消音器を介して大気中に排出される様に構成されている。
【００２６】
係る構成を具備する本発明によれば、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６の開度を決定し、運転を行っている。
【００２７】
一方、前記第１のミキサ２では、最大負荷時でない一定負荷時の空燃比、即ち空気ＡとガスＧの混合比率は一定に決められている。
そして、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は前記制御手段５によって一定負荷時の開度が、０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガスＢＧの流量を増やし、反対に前記一定負荷時よりも低負荷の場合には、開度を減少させバイパスガスＢＧの流量を減少させる様に制御されている。
【００２８】
他方、前記燃料供給分岐管８１〜８４に介装された第２の燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４では一定負荷では０でない一定開度を保ち、したがってこの時の燃料ガスの添加量ＴＧ１〜ＴＧ４は一定値に定められている。
しかし、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には、前記制御手段５は、前記センサＮ１〜Ｎ４からの情報及び運転条件マップ等のデータベースにより、負荷変動の量に応じて燃料ガスの添加量ＴＧ１〜ＴＧ４が適正値となるように前記第２の燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４を制御している。
【００２９】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
また、安全な始動と運転制御が可能となり、運転時には機関出力と筒内圧を独立に制御することが可能となり、機関の損傷を回避しつつ高出力での運転が可能となる。
【００３０】
図２は第１実施形態のその他の例であり、図１では示されている第１のミキサ２、第１の燃料供給管３１、燃料バイパス管３２、第１の燃料ガス流量制御弁４が、図２では省略されている。その他の構成は全て同じである。
したがって、構成についての説明は省略し、作動原理及び作用効果の異なる部分についてのみ説明する。尚、同じ機能の部品に対しては図１と同じ符号を用いて説明する。
【００３１】
図２で示す本発明の予混合自着火機関によれば、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６を調整し、供給空気Ａを吸気マニホールド７の各吸気分岐管７１〜７４に供給している。
【００３２】
一方、燃料供給分岐管８１〜８４に介装された燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４では一定負荷では一定開度を保ち、一定量の燃料ガスを各ミキサＭ１〜Ｍ４に供給している。
【００３３】
前記一定の負荷を増減させたい場合には、前記スロットルバルブ６を自動或いは手動で調整する。すると制御手段５は前記スロットルの調整代を図示しない手段で検出し、前記燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４にスロットル開度の調整代に見合う開度操作指令が出力信号ラインＬ２を介して与えられ、燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４は開度を変更し、結果として、供給燃料ガス量Ｇ１〜Ｇ４が変更される。
【００３４】
また、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には、前記制御手段５は、前記センサＮ１〜Ｎ４からの情報及び運転条件マップ等のデータベースにより、負荷変動の量に応じて供給燃料ガス量Ｇ１〜Ｇ４が適正となるように前記燃料ガス流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４を制御することが出来る。
【００３５】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
【００３６】
図３−図１０で示す本発明の第２−第８実施形態の説明に際して、図示される構成ユニットの機能が第１実施形態の図示の構成ユニットの機能と同じ場合には、同じ符号を用いて説明する。
【００３７】
図３で示す第２実施形態は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４へ供給する燃料ガス（混合ガス）の成分調整を還流排気ガス、所謂「ＥＧＲ」によって行うものである。
図３において、燃料及び空気の供給系は、エアダクト１の途中に介装された第１のミキサ２では該ミキサ２に連通する第１の燃料供給管３１を介して、燃料供給源３から燃料ガスＧが圧送されて燃料ガスＧと空気Ａの混合ガスＭＧ１を発生させる。
【００３８】
前記第１の燃料供給管３１の途中から前記エアダクト１で前記ミキサ２の下流側には、第１の燃料ガス流量制御弁４を介装した燃料バイパス管３２が連通している。そして、該第１の燃料ガス流量制御弁４は第１の信号ラインＬ１を介して制御手段５によって開度が制御され、燃料ガスのバイパス量ＢＧを調整し、混合ガスＭＧ１の空燃比を適正（ＭＧ２）に制御する様に構成されている。
【００３９】
前記エアダクト１の気筒側の端末は、吸気マニホールド７と接続され、該吸気マニホールド７の分岐点７０より上流側にはスロットルバルブ６を介装してある。
また、吸気マニホールド７の下流側には吸気分岐管７１〜７４が形成されており、該吸気分岐管７１〜７４は前記気筒Ｃ１〜Ｃ４の吸気ポートＩＰ１〜ＩＰ４に各々連通している。
【００４０】
前記吸気分岐管７１〜７４には、排気ガスを吸気側に還流させるために、排気マニホールド９或いは排気管９０と連通する排気ガス還流管ＥＲＴの分岐管である還流分岐管ＥＲ１〜ＥＲ４と連通している。
そして、該還流分岐管ＥＲ１〜ＥＲ４には各々還流ガス流量制御弁Ｖ１１〜Ｖ１４が介装されている。
【００４１】
また、前記制御手段５は各気筒に設けられた圧力センサＮ１〜Ｎ４及び入力信号ラインＬ３によって常時燃焼状態を監視しており、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒Ｃ１〜Ｃ４に供給する混合ガスの構成成分を演算する。
【００４２】
そして制御手段５は、前記混合ガスＭＧ２が夫々還流ガスＲＧ１〜ＲＧ４によって最適の成分構成に調整される様に出力信号ラインＬ２を介して前記還流ガス流量制御弁Ｖ１１〜Ｖ１４に開度指令信号を送り、還流ガスの量ＲＧ１〜ＲＧ４を加減する様に構成されている。
【００４３】
排気系は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の排気ポートＥＰ１〜ＥＰ４に排気マニホールド９の排気分岐管９１〜９４が連通している。
混合ガスは気筒内で爆発・燃焼し、燃焼後に発生した排気ガスＥＧは、一部は前記排気ガス還流管ＥＲＴに還流ガスＲＧとして吸気系に戻され、残りは排気管９０と図示しない消音器を介して大気中に排出される様に構成されている。
【００４４】
係る構成を具備する本発明の予混合自着火機関によれば、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６の開度を決定し、運転を行っている。
【００４５】
一方、前記第１のミキサ２では、最大負荷時でない一定負荷時の空燃比、即ち空気ＡとガスＧの混合比率は一定に決められている。
そして、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は前記制御手段５によって一定負荷時の開度が、０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガスＢＧの流量を増やし、反対に前記一定負荷時よりも低負荷の場合には、開度を減少させバイパスガスＢＧの流量を減少させる様に制御されている。
【００４６】
他方、前記還流分岐管ＥＲ１〜ＥＲ４に介装された還流ガス流量制御弁Ｖ１１〜Ｖ１４では一定負荷で０でない一定開度を保ち、したがってこの時の還流排気ガス量ＲＧ１〜ＲＧ４は一定値に定められている。
【００４７】
運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には、前記制御手段５は、前記センサＮ１〜Ｎ４からの情報及び運転条件マップ等のデータベースにより、負荷変動の量に応じて還流排気ガス量ＲＧ１〜ＲＧ４が適正値となるように前記還流ガス流量制御弁Ｖ１１〜Ｖ１４を制御している。
【００４８】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
また、安全な始動と運転制御が可能となり、運転時には機関出力と筒内圧を独立に制御することが可能となり、機関の損傷を回避しつつ高出力での運転が可能となる。
【００４９】
図４で示す第３実施形態は、前述の第１実施形態では吸気分岐管７１〜７４において燃料ガスを混合ガスに添加させ、混合ガスの成分構成を調整したのに対して、混合ガスに燃焼促進剤或いは燃焼抑制剤を添加させ、混合ガスの成分構成を調整するものである。以下は、燃焼促進剤を用いた場合の説明であり、一定負荷以外に対する添加量の増減は燃焼促進剤と、燃焼抑制剤では逆となる。
【００５０】
図４において、燃料及び空気の供給系は、エアダクト１の途中に介装された第１のミキサ２では該ミキサ２に連通する第１の燃料供給管３１を介して、燃料供給源３から燃料ガスＧが圧送されて燃料ガスＧと空気Ａの混合ガスＭＧ１を発生させる。
【００５１】
前記第１の燃料供給管３１の途中から前記エアダクト１で前記ミキサ２の下流側には、第１の燃料ガス流量制御弁４を介装した燃料バイパス管３２が連通している。そして、該第１の燃料ガス流量制御弁４は出力信号ラインＬ１を介して制御手段５によって開度が制御され、燃料ガスのバイパス量ＢＧを調整し、混合ガスＭＧ１の空燃比を適正（ＭＧ２）に制御する様に構成されている。
【００５２】
前記エアダクト１の気筒側の端末は、吸気マニホールド７と接続され、該吸気マニホールド７の分岐点７０より上流側にはスロットルバルブ６を介装してある。
また、吸気マニホールド７の下流側の端部には第２のミキサＭ１〜Ｍ４を介装した吸気分岐管７１〜７４が形成されており、該吸気分岐管７１〜７４は前記気筒Ｃ１〜Ｃ４の吸気ポートＩＰ１〜ＩＰ４に各々連通している。
【００５３】
前記第２のミキサＭ１〜Ｍ４には、燃焼促進剤供給源８００に連通する促進剤供給管８０の促進剤供給分岐管８０１〜８０４が連通しており、さらに、該促進剤供給分岐管８０１〜８０４には各々流量制御弁Ｖ２１〜Ｖ２４が介装されている。
【００５４】
また、前記制御手段５は各気筒に設けられた圧力センサＮ１〜Ｎ４及び入力信号ラインＬ３によって常時燃焼状態を監視しており、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒Ｃ１〜Ｃ４に供給する混合ガスへの燃焼促進剤の供給量ＳＧ１〜ＳＧ４を演算する。
【００５５】
そして制御手段５は、前記混合ガスＭＧ２が前記ミキサＭ１〜Ｍ４によって最適の成分に調整される様に、出力信号ラインＬ２を介して流量制御弁Ｖ２１〜Ｖ２４に開度指令信号を送り、燃焼促進剤の添加量ＳＧ１〜ＳＧ４を加減する様に構成されている。
【００５６】
排気系は、第１実施形態で説明したものと同じである。
【００５７】
係る構成を具備する本発明の予混合自着火機関によれば、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６の開度を決定し、運転を行っている。
【００５８】
一方、前記第１のミキサ２では、最大負荷時でない一定負荷時の空燃比、即ち空気ＡとガスＧの混合比率は一定に決められている。
そして、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は前記制御手段５によって一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガスＢＧの流量を増やし、反対に前記一定負荷時よりも低負荷の場合には、開度を減少させバイパスガスＢＧの流量を減少させる様に制御されている。
【００５９】
他方、前記促進剤供給分岐管８０１〜８０４に介装された流量制御弁Ｖ２１〜Ｖ２４では一定負荷では０でない一定開度を保ち、したがってこの時の燃焼促進剤の流量ＳＧ１〜ＳＧ４は一定値に定められている。
【００６０】
しかし、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には、前記制御手段５は、前記センサＮ１〜Ｎ４からの情報及び運転条件マップ等のデータベースにより、負荷変動の量に応じて燃焼促進剤の流量ＳＧ１〜ＳＧ４が適正値となるように、出力信号ラインＬ２を介して前記流量制御弁Ｖ２１〜Ｖ２４を制御している。
【００６１】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
また、安全な始動と運転制御が可能となり、運転時には機関出力と筒内圧を独立に制御することが可能となり、機関の損傷を回避しつつ高出力での運転が可能となる。
【００６２】
図５で示す第４実施形態は、前述の第１実施形態（図１）に対して燃料供給系統及び排気系統は全く同じであるが、各気筒での燃焼状態によって各気筒毎の給・排気バルブの開閉タイミングを独自に調整可能としたものである。
構成及び作用・効果で第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００６３】
図５において、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の夫々の吸気バルブＩＶ１〜ＩＶ４及び排気バルブＥＶ１〜ＥＶ４は、気筒別に、燃焼状態により開閉タイミングを変えられる可変タイミング動弁機構ＶＴ１〜ＶＴ４によって開閉作動する様に構成されている。
【００６４】
また、制御手段５は、第１の実施形態で詳述した様に第１及び第２の燃料ガス流量制御弁４、Ｖ１〜Ｖ４の開度を制御する他に、各気筒に設けられたセンサＮ１〜Ｎ４によって検出した各気筒の燃焼状態の情報を入力信号ラインＬ３を介して得、各気筒毎に給・排気弁ＩＶ１〜ＩＶ４・ＥＶ１〜ＥＶ４の開閉タイミングを演算して、出力信号ラインＬ４を介して各可変タイミング動弁機構ＶＴ１〜ＶＴ４に作動指令を出す様に構成されている。
【００６５】
係る構成を具備する本発明の予混合自着火機関によれば、各気筒毎に第１実施形態より更に細かな燃焼制御が可能となり、運転の滑らかさや、運転効率が大幅に向上することとなる。
【００６６】
図６で示す第５実施形態は、前述の第１実施形態（図１）に対して、各吸気分岐管に流体を媒体とした混合気の温度調整手段Ｈ１〜Ｈ４及び温度センサＴ１〜Ｔ４を設け、各吸気分岐管７１〜７４内を通過する混合気の温度を最適に調整することにより出力や熱効率の向上を図ったものである。
構成及び作用・効果で第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００６７】
図６において、吸気マニホールド７の各吸気分岐管７１〜７４に介装された第２のミキサＭ１〜Ｍ４の各下流側には、例えば機関の冷却水を媒体とした混合気温度調整手段Ｈ１〜Ｈ４が設けてある。
【００６８】
該温度調整手段Ｈ１〜Ｈ４の流入側は冷却水流量制御バルブＨＶ１〜ＨＶ４を介装した流入水管Ｗ１〜Ｗ４が、排出側は排出水管Ｗ１１〜Ｗ１４が夫々接続され、図示しない冷却水供給源から熱交換を受けた冷却水（冷水又は温水）が必要に応じて循環する様に構成されている。
【００６９】
一方、前記温度センサＴ１〜Ｔ４は温度調整手段Ｈ１〜Ｈ４の上流側、下流側の何れか、或いは上流・下流の双方に設置してある。そして、第２のミキサＭ１〜Ｍ４により空燃比を調整された混合気ＭＧ３の温度を常時監視しており、この温度情報は入力信号ラインＬ５によって前記制御手段５に送られている。
【００７０】
前記制御手段５は入力した温度情報を基に、更に温度調整をするのか否かを判断して、出力信号ラインＬ６を介して前記冷却水流量制御バルブＨＶ１〜ＨＶ４に開閉、或いは開度調整を指令する様に構成されている。
【００７１】
係る構成を具備する本発明によれば、各気筒毎に混合気の温度を最適に調整することにより出力や熱効率の向上を図ることが出来る。
【００７２】
第５実施形態のその他の例が図７に示されている。図７で示す装置は、前述の第１実施形態（図１）に対して、各吸気分岐管にペルチェ・クーラを設け、各吸気分岐管７１〜７４内を通過する混合気の温度を最適に調整することにより出力や熱効率の向上を図ったものである。
ここでペルチェ・クーラとは、電気的性質の異なった２種の半導体、例えばアンチモン（Ｓｂ）と、ビスマス（Ｂｉ）の両端同士を接続し、電流を流せば一方の接続部が発熱し、他方は吸熱即ち冷却する特性を利用したクーラ装置であり、電流を逆に流すことでヒーターの役割も果たすことも可能である。
構成及び作用・効果で第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００７３】
図７において、吸気マニホールド７の吸気分岐管７１〜７４に介装された第２のミキサＭ１〜Ｍ４の各下流側にペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４が設けてある。
【００７４】
前記ペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４の一方の端子は電流制御器Ｊ１〜Ｊ４を介装した電線Ｄ１１〜Ｄ１４、電線Ｄ１、電流切換器Ｋを介して電源ＢＴの一方の極に接続している。
ペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４の他方の端子は電線Ｄ２１〜Ｄ２４、電線Ｄ２、電流切換器Ｋを介して電源ＢＴの他方の極に接続している。
【００７５】
一方、温度センサＴ１〜Ｔ４が前記ペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４の上流側、下流側の何れか、或いは上流・下流の双方に設置してある。そして、第２のミキサＭ１〜Ｍ４により空燃比を調整された混合気ＭＧ３の温度を常時監視しており、この温度情報は入力信号ラインＬ５によって前記制御手段５に送られている。
【００７６】
前記制御手段５は入力した温度情報を基に、更に温度調整をするのか否かを判断して、出力信号ラインＬ７を介して前記電流制御器Ｊ１〜Ｊ４に通電量の変更又は維持を指令する様に構成されている。
【００７７】
係る構成を具備する本発明によれば、各気筒毎にペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４に流す通電量を調整し、混合気を冷却し、或いは過熱することにより、混合気の温度を最適に調整し出力や熱効率の向上を図ることが出来る。
【００７８】
なお、ペルチェ・クーラＰＣ１〜ＰＣ４と電源ＢＴを接続する電流切換気Ｋは制御手段５が混合ガスの冷却と加熱の切換を判断した場合に、出力信号ラインＬ８を介して指令信号を受け、電流の向きを変えるものである。
【００７９】
図８で示す第６実施形態は、前述の第１実施形態（図１）に対して、各吸気分岐管に設けた第２のミキサＭ１〜Ｍ４の代わりに噴孔が各吸気分岐管７１〜７４内に開口する様にインジェクタＩＪ１〜ＩＪ４が設けられ、該インジェクタＩＪ１〜ＩＪ４の吸入側が燃料供給分岐管８１〜８４に接続したものである。
その他の構成については第一実施形態と同じであるので、作用・効果を含め異なる点について説明する。
【００８０】
図８において、先ず、負荷の程度によって自動或いは手動により、スロットルバルブ６の開度を決定し、運転を行っている。
【００８１】
一方、前記第１のミキサ２では、最大負荷時でない一定負荷時の空燃比、即ち空気ＡとガスＧの混合比率は一定に決められている（この時、インジェクタＩＪ１〜ＩＪ４からも吸気分岐管７１〜７４内に燃料ガスは噴射されて燃焼直前の混合ガス全体としては適正な燃料成分構成となっている）。
また、前記第１の燃料ガス流量制御弁４は前記制御手段５によって一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガスＢＧの流量を増やし、反対に前記一定負荷時よりも低負荷の場合には、開度を減少させバイパスガスＢＧの流量を減少させる様に制御されている。
【００８２】
他方、前記燃料供給分岐管８１〜８４に連通し、各吸気分岐管７１〜７４内に設けられたインジェクタＩＪ１〜ＩＪ４の噴射圧力は一定負荷の場合に所定値を採り、負荷の増減時や、各気筒間で燃焼の不一致が生じた場合などには、前記制御手段５は、圧力センサＮ１〜Ｎ４からの情報を入力信号ラインＬ３を介して得、運転条件マップ等のデータベースに基づき、最適な噴射圧（噴射量）が演算され、負荷変動の量に応じて各インジェクタＩＪ１〜ＩＪ４の噴射圧力を調整出来るように構成されている。
【００８３】
したがって、各気筒間での燃焼の不一致が抑制されるため、機関全体としては負荷変動が生じても、常に滑らかで高効率な運転が維持出来ると共に、機関の耐久性も向上する。
【００８４】
第７実施形態として、複数気筒を有する予混合時着火機関の機関全体の運転制御方法を、図９に基づいて（図１をも参照して）、以下に説明する。
【００８５】
制御を開始して、ステップＳ１では各気筒Ｃ１〜Ｃ４に設けられた圧力センサＮ１〜Ｎ４は各気筒の燃焼状態を検出している。
次のステップＳ２では、制御手段が燃焼状態の情報を受け、機関の全ての制御パラメータと燃焼状態との特性マップに基づいて、当該制御パラメータを制御する。
ここでは制御の対象としては第１の燃料ガス流量制御弁４である。即ち、機関全体として混合ガスの空燃比が適正となる様に第１の燃料ガス流量制御弁４の開度を調整制御するものである。
【００８６】
ステップＳ３に進み、制御手段５は制御を終了するのか否かを判断し、終了しないと判断すれば（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ１に戻る。
終了すると判断すれば制御を終了する。
【００８７】
本発明の第８実施形態は、図１０で示されている。
図１０において、複数気筒を有する予混合時着火機関の運転制御において、機関に代表気筒（図１では代表気筒をＣ１とする）を設け、代表気筒Ｃ１とその他の気筒Ｃ２〜Ｃ４間で運転状況の差異を低減する様に制御している。以下、図１０に基づいて（図１をも参照して）、説明する。
【００８８】
開始して、ステップＳ１１では各気筒Ｃ１〜Ｃ４に設けられたセンサＮ１〜Ｎ４は各気筒の燃焼状態を検出している。
次のステップＳ１２では、制御手段が燃焼状態の情報を受け、機関の全ての制御パラメータと燃焼状態との特性マップに基づいて、当該制御パラメータを制御する。
ここでは制御の対象としては第１の燃料ガス流量制御弁４及び代表気筒Ｃ１に関与する第２の流量制御弁Ｖ１である。、
【００８９】
ステップＳ１３に進み、前記ステップＳ１１によって得られた各気筒における運転状況の情報から、制御手段５は代表気筒Ｃ１とその他の気筒Ｃ２〜Ｃ４間の差異（検出された物理量の差異）を演算する。
【００９０】
ステップＳ１４に進み、制御手段５は被制御ユニットである第２の燃料流量制御弁Ｖ２〜Ｖ４の開度を制御する。次のステップＳ１５では、各センサＮ１〜Ｎ４は再び燃焼状態を検出する。
【００９１】
ステップＳ１６に進み、制御手段５は代表気筒Ｃ１とその他の気筒Ｃ２〜Ｃ４の間の差異が所定値以内であるか否かを判断する。
所定値以上であれば（ステップＳ１６においてＮＯ）、ステップＳ１４に戻り、所定値以内であれば（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、次のステップＳ１７に進む。
【００９２】
ステップＳ１７では、制御装置５は制御を終了するのか否かを判断し、終了しないと判断すれば（ステップＳ１７においてＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、終了すると判断すれば制御を終了する。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列記する。
（ａ） 各気筒毎に圧力及び燃焼温度を正確且高精度に制御出来る。
（ｂ） 気筒間で燃焼が均一になり熱効率を向上させると共に、振動や騒音を抑制する。
（ｃ） 機関の耐久性が向上する。
（ｄ） 負荷の変動が生じても、常に静粛で高効率な運転が維持できる。
（ｅ） 安全な始動と運転制御が可能となり、運転時には機関出力と筒内圧を独立に制御することが可能となり、機関の損傷を回避しつつ高出力での運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態のその他の例としての全体構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第３実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第４実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第５実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図７】第５実施形態のその他の例としての全体構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第６実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第７実施形態である機関全体の運転制御の流れを示すフローチャート。
【図１０】本発明の第８実施形態である機関全体及び、各気筒毎の運転制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１・・・エアダクト
２・・・第１のミキサ
３・・・燃料供給源
４・・・第１の燃料ガス流量制御弁
５・・・制御手段
６・・・スロットルバルブ
７・・・吸気マニホールド
８・・・第２の燃料供給管
９・・・排気マニホールド
７１〜７４・・・吸気分岐管
８１〜８４・・・燃料供給分岐管
Ｖ１〜Ｖ４・・・第２の燃料ガス流量制御弁
Ｍ１〜Ｍ４・・・第２のミキサ
Ｎ１〜Ｎ４・・・センサ
Claims (7)
- 空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐された複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、前記燃料供給源（３）には第２の燃料供給管（８）が接続され、その第２の燃料供給管（８）は複数の燃料供給分配管（８１〜８４）に分岐されて、それぞれは第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を介装して前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる機能を有し、そして前記燃料供給管（８１〜８４）に介装された第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を一定負荷では０でない一定開度を保ち、運転中の負荷変動や気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には前記データベースにより負荷変動の量に応じて燃料ガスの添加量（ＴＧ１〜ＴＧ４）が適正値となるように前記第２の燃料ガス流量制御弁（Ｖ１〜Ｖ４）を制御する機能を有することを特徴とする複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関。
- 空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の各排気ポート（ＥＰ１〜ＥＰ４）は集合して排気管（９０）に接続されている複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、その各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは各気筒（Ｃ１〜Ｃ
４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続され、前記排気管（９０）から排気ガス還流管（ＥＲＴ）が分岐され、その分岐した排気ガス還流管（ＥＲＴ）から複数の還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）が分岐され、それぞれの還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）は還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を介装して前記吸気分岐管（７１〜７４）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（４）と還流ガス制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる制御をし、そして前記還流分岐管（ＥＲ１〜ＥＲ４）に介装された還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を一定負荷で０でない一定開度を保ち、運転中の負荷変動や気筒管で燃焼が生じた場合には、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースにより負荷変動の量に応じて還流排気ガス量（ＲＧ１〜ＲＧ４）が適正値となるように前記還流ガス流量制御弁（Ｖ１１〜Ｖ１４）を制御する機能を有することを特徴とする複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関。 - 空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐された複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）を介装して各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続され、前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）はそれぞれ流量制御弁（Ｖ２１〜Ｖ２４）を介装した促進剤供給分岐管（８０１〜８０４）が接続され、その促進剤供給分岐管（８０１〜８０４）は集合して促進剤供給管（８０）を介して燃焼促進剤供給源（８００）に接続され、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて常時燃焼状態を監視し、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）に供給する混合ガスへの供給量（ＳＧ１〜ＳＧ４）を演算する制御手段（５）を設け、そして前記制御手段（５）は運転中の負荷変動や気筒間の燃焼の不一致が生じた場合に、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報及び運転条件マップのデータベースにより前記混合ガス（ＭＧ２）が前記ミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）によって最適の成分に調整される様に流量制御弁（Ｖ２１〜Ｖ２４）に開度指示信号を送り燃焼促進剤の添加量（ＳＧ１〜ＳＧ４）を加減する機能を有することを特徴とする複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関。
- 前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれの吸気バルブ（ＩＶ１〜ＩＶ４）及び排気バルブ（ＥＶ１〜ＥＶ４）に気筒別に燃焼状態により開閉タイミングを変えられる可変タイミング動弁機構（ＶＴ１〜ＶＴ４）が設けられ、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて前記運転条件マップのデータベースに基いて各気筒ごとに吸・排気弁（ＩＶ１〜ＩＶ４・ＥＶ１〜ＥＶ４）の開閉タイミングを演算して各可変タイミング動弁機構（ＶＴ１〜ＶＴ４）に作動指令を出す機能を有する請求項１に記載の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関。
- 前記各吸気分岐管（７１〜７４）に介装された第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）の各下流側に流体を媒体とした混合気の温度調整手段（Ｈ１〜Ｈ４）が設けられ、温度調整手段（Ｈ１〜Ｈ４）の下流側に温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）が設けられ、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）および温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）からの信号を受けて前記運転条件マップのデータベースに基いて各気筒ごとの温度状態を演算し、温度調整をするか否かを判断して、冷却水量制御バルブ（ＨＶ１〜ＨＶ４）に開閉、或いは開度調整を指令する機能を有する請求項１に記載の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関。
- 空気（Ａ）を気筒側に導くためのエアダクト（１）が設けられ、該ダクト（１）に空気（Ａ）と燃料ガス（Ｇ）を混合させて混合ガス（ＭＧ１）にするための第１のミキサ（２）が介装され、該第１のミキサ（２）に第１の燃料供給管（３１）を介して燃料ガス（Ｇ）を供給するための燃料供給源（３）が接続され、前記第１の燃料供給管（３１）の途中から前記エアダクト（１）の前記第ミキサ（２）の下流側に第１の燃料ガス流量制御弁（４）を介装した燃料バイパス管（３２）が連通し、前記エアダクト（１）の気筒側の端末は吸気マニホールド（７）と接続され、その吸気マニホールド（７）の分岐点（７０）より上流側にスロットルバルブ（６）が介装され、燃料バイパス管（３２）の端部は前記エアダクト（１）の第１のミキサ（２）とスロットルバルブ（６）の間に接続され、前記吸気マニホールド（７）は複数の吸気分岐管（７１〜７４）に分岐され、各吸気分岐管（７１〜７４）のそれぞれは各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）の吸気ポート（ＩＰ１〜ＩＰ４）に接続されている複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関において、前記燃料供給源（３）に第２の燃料供給管（８）が接続され、その第２の燃料供給管（８）は複数の燃料供給分配管（８１〜８４）に分岐され、その分岐した複数の燃料供給分配管（８１〜８４）のそれぞれには噴口が各吸気分岐管（７１〜７４）内に開口したインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）が設けられ、前記各気筒（Ｃ１〜Ｃ４）のそれぞれに検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）が設けられ、前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの信号を受けて第１の燃料ガス流量制御弁（Ｖ４）およびインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）を制御する制御手段（５）を設け、その制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）からの情報および運転条件マップのデータベースを備え、前記制御手段（５）は前記第１の燃料ガス流量制御弁（４）を一定負荷時の開度が０では無い一定値を保ち、前記一定負荷時よりも高負荷の場合には開度を増加させバイパスガス（ＢＧ）の流量を増やし、反対に前記一定負荷よりも低負荷の場合には開度を減少させバイパスガス（ＢＧ）の流量を減少させる制御をし、そして前記各吸気分岐管（７１〜７４）内に設けられたインジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）を一定負荷の場合に所定値を採らせ、負荷の増減時や各気筒間で燃焼の不一致が生じた場合には運転条件マップのデータベースに基き最適な噴射圧を演算し、負荷変動の量に応じて各インジェクタ（ＩＪ１〜ＩＪ４）の噴射圧力を調整する機能を有することを特徴とする複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関。
- 前記各吸気分岐管（７１〜７４）に介装された第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）の各下流側にベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）が設けられ、そのベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の一方の端子は電流制御器（Ｊ１〜Ｊ４）および電流切換器（Ｋ）を介して電源（ＢＴ）の一方の極に接続され、ベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の他方の端子は電流切換器（Ｋ）を介して電源（ＢＴ）の他方の極に接続され、そのベルチェ・クーラ（ＰＣ１〜ＰＣ４）の上流側、下流側の何れか、或いは上流側・下流側の双方に温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）が設置され、前記制御手段（５）は前記検出手段（Ｎ１〜Ｎ４）および温度センサ（Ｔ１〜Ｔ４）からの信号を受けて前記第２のミキサ（Ｍ１〜Ｍ４）により空燃比を調整された混合気（ＭＧ３）の温度を常時監視し、温度調整をするか否かを判断して、前記電流制御器（Ｊ１〜Ｊ４）に通電量の変更又は維持を指示する機能を有する請求項１に記載の複数気筒を有する予混合圧縮自着火機関。
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