JP2004518842A - 空燃比を制御するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

内燃エンジンにおける燃焼室へ供給される空気量を制御するためのスロットルと、燃焼室へ供給される天然ガスの量を制御するための噴射装置と、前記スロットルおよび該噴射装置を制御するための制御装置とを備え、該制御装置が前記内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおけるその時の作動ポイントに応じ、燃料の量と空気量との比を制御するようになっており、指定されたエンジン固有の負荷−回転速度のグラフで作動するようになっている内燃エンジンであって、天然ガスを燃料とする内燃エンジンにおける燃料の量と空気量との比を制御するための装置。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、天然ガスを動力源とする内燃エンジンにおける燃料の量と空気の量との比（空燃比）を調節するための、請求項１の前文に記載の装置、および天然ガスを動力源とする内燃エンジンにおける燃料の量と空気の量の比を調節するための請求項８の前文に記載の方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
天然ガスエンジンは、ディーゼルエンジンよりも排出量が少ないので、天然ガスエンジンは、ディーゼルエンジンの代替エンジンとして主に使用されている。特にディーゼルエンジンにおける燃料の燃焼中に粒子が発生することは１つの問題となっており、この理由から、ディーゼルエンジンの下流側で粒子トラップを使用することにより、粒子の排出量を低減する試みがなされてきた。しかしながら、この開発方向は、技術上の問題だけでなく経済的な問題とも関連している。こうして天然ガスエンジンは、ディーゼルエンジンの代替エンジンとして使用できる。
【０００３】
大重量車両を駆動するようになっていて、天然ガスを燃料として使用する今日の内燃エンジンは、改良されたディーゼルエンジンである。内燃エンジンは、最大許容作動温度を越えないように設計されており、作動温度がこの最大許容温度を越えた場合、熱負荷によってエンジンが破壊されてしまうことがある。かかる破壊は、エンジンの主要部品で生じることがあり、例えば内燃エンジンにおけるピストンが燃焼室の壁に溶着した状態となり得る。これとは異なり、燃焼室の下流側の排気パイプが破壊されることがある。この場合、例えばターボチャージャーが過剰な熱負荷を受け得る。これら問題を回避するために、現在の天然ガスを燃料とする内燃エンジンはλ＝１．５の空燃比（空気／燃料）で作動されている。
【０００４】
このような作動では燃料およびエンジンオイル内で硫黄が発生することにより、内燃エンジンの下流側に設けられた触媒装置が劣化してしまうという欠点があることが判った。
【０００５】
大重量車両が作動している間では、エンジンが低速の時の応答が良好であることが重要である。このことは、アイドリング時に大トルクを利用できることを意味する。しかしながら、低燃料濃度（希薄燃焼）モードで作動する天然ガスを燃料とする車両は、最大動力を発生するエンジンの作動点で利用できるトルクと比較してアイドリング速度でのトルクは、比較的小さい。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の目的は、内燃エンジンの作動によって内燃エンジンの下流側に設けられた触媒装置の再生を可能にした、天然ガスを燃料とする内燃エンジンにおける燃料の量と空気の量との比を制御する装置および方法、ならびにアイドリング速度で利用できるトルクを増加できるようにする、天然ガスを燃料とする内燃エンジンにおける燃料の量と空気の量の比を調節するための装置および方法を提供することにある。これら目的は、請求項１の特徴部分に記載の装置および請求項７の特徴部分に記載の方法によって達成される。
【０００７】
理論的空燃比燃焼作動の領域が低負荷および／または低回転速度の負荷−回転速度のグラフにおける作動ポイントで使用されるよう、内燃エンジンが希薄燃焼モードで作動する第１領域と、内燃エンジンが理論的空燃比燃焼モードで作動する第２領域とに、前記内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフを分割することにより、アイドル速度での利用可能なトルクを実質的に高め、等空燃比燃焼モードの作動、すなわち理論的空燃比での作動を間欠的にすることにより、触媒装置の再生を可能にする内燃エンジンが得られる。
【０００８】
内燃エンジンが内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおける作動ポイントで低パワーでの理論的空燃比で作動され、前記負荷−回転速度グラフにおける作動ポイントで内燃エンジンが大パワーでの希薄燃焼モードで作動する請求項８の特徴部分によっても同じ利点が得られる。
【０００９】
本発明の好ましい実施例によれば、内燃エンジンの燃焼室の排気ポートの下流側において、グラフ内の温度が最大許容温度まで制限されるように、希薄燃焼モードの作動と理論的空燃比燃焼モードの作動との間に境界線が置かれるように、車両の負荷−回転速度のグラフにおいてλ値を制御するためのエンジンの、指定された作動ポイントマップが定められる。この温度の制限は、通常約７００℃である。
【００１０】
本発明の別の好ましい実施例では、ある瞬間に内燃エンジンがどの作動状態になっているかとは無関係なパラメータ、例えば必要なトルクを使用することにより、内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおけるその時の作動ポイントを決定する。内燃エンジンの瞬間的な作動状態によっては影響されない制御パラメータを使用することにより、負荷、回転速度または発生トルクのような従属パラメータを使用した時と比較して、安定した作動および簡単な制御アルゴリズムが得られる。
【００１１】
別の好ましい実施例では、希薄燃焼モードの作動から理論的空燃比燃焼モードの作動への切り替え時、および理論的空燃比モードの作動から希薄燃焼モードの作動への切り替え時にλ値が段階的に変えられる。特に好ましい実施例では、このステップ状の変化は線形ランプ関数形状で行われる。この方法により、内燃エンジンにおける作動領域の変更時に発生するトルクが急激に変化する危険性が低減される。
【００１２】
本発明の更に好ましい実施例では、前記第１領域と前記第２領域との間の不安定な変化が抑制されるよう、前記第１領域と第２領域とは互いに部分的に重なり合っている。
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
【００１４】
（発明の詳細な説明）
図１には、内燃エンジンにおいて天然ガスを燃焼させるための空燃比λを関数とするＮＯｘの発生量のグラフが略図として示されている。このグラフは、ＮＯｘの発生量はλ値がちょうど１を越えた時に最大となることを示している。その後、λが増加するにつれ、ＮＯｘの発生は急激に減少し、λ＞１．５では極めて少なくなる。一般にλ＝１におけるＮＯｘの形成に関する測定値は、１０ｇ／ｋＷｈであり、λ＝１．５では約１．５ｇ／ｋＷｈである。
【００１５】
図２には、天然ガスを燃料とする内燃エンジンの下流側に取り付けられた酸化触媒装置に対するλを関数とするＮＯｘの変換率が略図で示されている。この変換率は、λが１．０未満の場合、９９％の大きさであり、λが１．０を越えると無視できる値となる。
【００１６】
図１および２に示された条件を背景として、従来の天然ガスエンジンは、λ＞１．５の希薄燃焼モード、またはλ＝１の等空燃比燃焼モードの作動のいずれかで作動するようになっていた。
【００１７】
図３には、天然ガスを燃料とする内燃エンジン１が略図として示されている。この内燃エンジン１自身は、従来のタイプのものであるので詳細には説明しない。一実施例において、内燃エンジン１は、シリンダ３の形態をした多数の燃焼室が設けられたエンジンブロック２と、シリンダヘッド４とを備え、このシリンダヘッドでは入口管（図示せず）、入口ポート（図示せず）、バルブアセンブリ（図示せず）、排気パイプ（図示せず）および排気ポート（図示せず）が形成されている。シリンダヘッド４は、エンジンのシリンダ３のうちの１つが見えるように一部が断面表示されている。シリンダヘッド４の入口ポートには吸気マニホールド５が結合されており、シリンダヘッドの排気ポートには排気マニホールド６が結合されている。吸気マニホールド５は、入口管７に結合されており、入口管７にはスロットル８が取り付けられている。更に、内燃エンジンに過給する時は、この入口管内にコンプレッサ９を取り付けることができる。エンジンに過給する際は、エンジンは、コンプレッサ９の下流側に入口空気冷却器（図示せず）を取り付けることが好ましい。排気マニホールド６は、次に排気システム１０に結合されており、このシステム１０内には触媒装置１１が取り付けられている。内燃エンジンがターボタイプである時に、排気システム１０内に排気タービン１２が取り付けられるようなケースもある。通常、排気タービン１２とコンプレッサ９とは共通の回転シャフト１３に取り付けられるが、タービンからコンプレッサへ結合される他のタイプの動力伝達装置も使用が可能である。
【００１８】
シリンダ３には天然ガスの形態をした燃料が燃料噴射システム１４を介して供給される。燃料噴射システム１４は、高圧タンク状をした燃料リザーバ１５と、通常給気マニホールド５の上流側に取り付けられるインジェクタ１７の形状をした噴射装置に燃料タンク１５を接続する燃料パイプとを含む。インジェクタ１７の一般的な設置場所は、コンプレッサ９とスロットル８との間であるが、これとは異なり、インジェクタをコンプレッサの上流側に取り付けることもできる。別の実施例では、シリンダ３の外側であって、シリンダの入口ポートの近くで燃料噴射を行うことができる。この噴射は、ポート噴射と称される。更に別の実施例によれば、燃焼室３内にインジェクタ１７が直接開口するように取り付けられる。この場合の噴射は、直接噴射と称される。燃料は、ポンプ１８により燃料噴射システムを通過するようにポンプ送りされる。
【００１９】
更に内燃エンジンには点火システム１９が接続される。この点火システム１９は、従来のタイプのものであり、電源（図示せず）と、シリンダヘッド４内に取り付けられるスパークプラグ２０を備えた高圧部分とを含む。本発明の別の実施例では、シリンダ内に直接少量のディーゼル燃料を噴射することによって点火を生じさせることができる。この方法は、マイクロパイロットと称される。従って、この場合、スパークプラグは使用せず、むしろこれらプラグは、ディーゼル噴射器と置き換えられる。噴射されるディーゼル燃料によって点火され、主燃料として使用される天然ガスと比較して、このような噴射されるディーゼル燃料によってトルクが無視できる程度増加する。
【００２０】
内燃エンジンは、内燃エンジンのその時の作動状態に対して正しいスロットル角が得られるようにスロットル８を制御するようになっている制御装置２１と、内燃エンジンのその時の作動状態に対して正しい量の燃料を供給するための噴射装置１７と、内燃エンジンのその時の作動状態に対する点火時間を正しくするための点火システムとによって制御される。この目的のために、制御装置２１は、スロットル角を設定するようになっているアクチュエータ（図示せず）と、噴射時間を設定するようになっている噴射装置１７と、点火制御のための点火システムと通信する。
【００２１】
図４には、内燃エンジンの負荷−回転速度グラフにおいてλの値を制御するための作動ポイントマップが略図で示されている。この負荷−回転速度グラフは、内燃エンジンが希薄燃焼モードで作動する第１領域２３と、内燃エンジンがλの値が０．７〜１．０の間にある理論的空燃比燃焼モード、または高濃度燃焼モードで作動する第２領域２４とに分割されている。高濃度燃焼モードまたは理論的空燃比燃焼モードの作動とは、λの値が０．７〜１．０であることを意味する。従って、希薄燃焼モードの作動とは、λの値が１．０を越えること、好ましくはλの値が１．２５〜２．０の間にあることを意味する。本発明は、λの値が１．２５〜１．６の間の希薄燃焼モードの作動で最良に作動する。λの値が大きすぎることによる失火、炭化水素の大放出またはトルクの損失を生じることなく、ＮＯｘの発生量を大幅に減少するのに、１．５〜１．６の範囲のλの値を使用できる。等空燃比燃焼モードおよび理論的空燃比燃焼モードの作動をするには、内燃エンジンの燃焼室における燃料と空気の混合気をλ＝１．０としなければならない。第１領域と第２領域とは、希薄燃焼モードの作動と理論的空燃比燃焼モードの作動との間にある境界線２５によって分離されている。境界線２５は、内燃エンジンの燃焼室の排気ポートの下流側にある空間内の温度が最大許容温度までに制限されるように置かれている。この最大温度は、通常約７００度であり、従って境界線２５は、内燃エンジンおよびその下流側に結合されたユニットが過剰な熱負荷を受けないことを保証するよう、等空燃比燃焼モードの作動における燃焼のための動力限界である。この境界線は、燃焼室の排気ポートの下流側にある所定位置に設けられたセンサで排ガスの温度を測定することにより、エンジンタイプの設計中の検査を通して決定できる。最大温度が測定されるまで、負荷と回転速度を上げながら燃焼エンジンを異なる作動ポイントで理論的空燃比で作動させる。最大温度に達した作動点を記録し、これら測定値の間を補間することによって、全体の曲線を得ることができる。理論的計算値も作動ポイントの温度の値、従って内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおける境界線の形状および位置を決定するための基礎となり得る。
【００２２】
好ましい実施例では、境界線２５は、所定のヒステリシスを有するように設計される。このことは、第１領域２３と第２領域２４とが互いに一部が重なることを意味する。
【００２３】
図５には、内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおける第１領域２３と第２領域２４との間の重なり、すなわちヒステリシスの関数が略図で示されている。これら第１領域と第２領域とは所定のヒステリシス２６を有する境界線２５によって分離されている。従って、この境界線は、前記ヒステリシス２６に対応する距離だけ離間した第１境界線２７と第２境界線２８とによって形成されている。第１境界線２７は、内燃エンジンが低動力を発生する内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおける領域の境界を定め、第２境界線２８は、内燃エンジンが高動力を発生する内燃エンジンの負荷−回転速度グラフにおける領域の境界を定めている。作動ポイントの変化２９は、第２領域２４から第１領域２３へ移行するために、およびこの逆に第１領域２３から第２領域２４へ移行するために、第１領域２３および第２領域２４によって定められる異なる作動モードに対して内燃エンジンがどのように順応するかを示している。従って、この作動ポイントの変化は図において点線表示された作動ポイントＡ−Ｈを動く。ポイントＡからＢへ通過する際に、作動ポイントは、まず第１境界線２７を通過する。このモードでは、内燃エンジンは、この内燃エンジンが理論的空燃比の燃焼条件で作動する第２領域２４によって定められる第２作動モードの作動から変化しない。作動ポイントは、多少後で第２境界線２８を通過する。この位置において、内燃エンジンは、希薄燃料空気混合気で燃焼が生じる第１領域２３によって定められる第１作動モードへその作動を変える。更に、作動ポイントがＢからＣへ移る際に、作動ポイントは、第２境界線２８を通過する。双方の境界線を横断しないので、他の作動領域２４に対応する第２作動モードへの調節はない。ＣからＤへの作動ポイントの変化が続くと、作動モードを変えることなく再び第２境界線２８を通過する。この位置では、内燃エンジンは、既に第１領域２３に対応する第１作動モードで作動している。後に作動ポイントが変化してＤからＥへ移動すると、再び双方の境界線２７および２８を通過し、内燃エンジンは、その作動モードを第１領域２３から第２領域２４へ変える。同じように、作動ポイントがＥからＦへ、ＦからＧへ、およびＧからＨへ移る時には、作動モードは変化しない。要約すれば、第２境界線２８と第１境界線２７を逐次越えると、内燃エンジンの作動モードは、第１領域２３から第２領域２４へ変化し、第１境界線２７と第２境界線２８を逐次通過すると、第２領域２４から第１領域２３へ内燃エンジンの作動モードが変化する。第１領域２３と第２領域２４との間の重なりを使用することは、境界線２５の近くの作動ポイントのわずかな変化に対する２つの領域の間の不安定な切り替わりを防止できることを意味する。
【００２４】
本発明の好ましい実施例によれば、第１領域２３から第２領域２４へ移動する際、またはこの逆に第２領域２４から第１領域２３へ移動する際に、λの値は、階段状に変化する。特に好ましい実施例では、この階段状の変化は、線形ランプ関数状に生じる。このことは、所定の期間の間に、または所定のエンジン回転数の間にλ値が小さい増減分だけ増減することを意味する。このような方法により、内燃エンジンの作動領域を変える際に生じるトルクの急激な変化が生じる危険性を低減できる。
【００２５】
図６では、スロットル角および内燃エンジンの燃焼室へ供給される燃料の量を制御するための制御システム３０の一例が略図で示されている。この制御システムは、必要なトルクに従って出力信号３２を発生する第１関数ブロック３１を含み、この第１関数ブロック３１への入力信号は、例えば車両のためのアクセルペダル位置を含む。
【００２６】
第１関数ブロック３１からの出力信号３２は、第２関数ブロック４４への入力信号となる。第２関数ブロック４４は、必要なλの値に従って出力信号４５を決定する。第２関数ブロックは、第１回路４６を含み、この第１回路４６では必要とされる発生トルクに従った出力信号３２がローパスフィルタ処理され、よって高周波の変動が低減され、第３出力信号４７が発生される。この場合、エンジンのダイナミック応答が考慮される。第２回路４９ではローパスフィルタ処理された第２出力信号４７およびその時のエンジンの回転速度に対応する入力信号４８が使用され、この回路ではその時の作動ポイントに対応する出力信号５０が発生される。この出力信号５０は、第３回路４０への入力信号となり、第３回路４０は、エンジンがどの領域にあるか、および変化がどのように生じたかに応じて、第１作動モードと第２作動モードとの間のモードの変化の程度に対応する出力信号４５’を発生する。次に、図７を参照して回路４０の設計例についてより詳細に説明する。
【００２７】
ローパスフィルタ処理された第３出力信号およびその時のエンジンの回転速度に対応した入力信号４８を使用することにより、上で説明したことに従い、エンジン固有の指定された負荷−回転速度のグラフに対する内燃エンジンのための作動ポイント位置が決定される。好ましい実施例では、内燃エンジンの異なる作動モードに対応する第１領域２３と第２領域２４との間の可能な重なり、および／または一方の領域から他方の領域へ変化する際のλ値のその時のランプアップまたはランプダウンの変化を考慮して、必要なλの値に対応する出力信号４５が発生される。
【００２８】
図７には、必要とされるλ値に対応する出力信号４５を決定する前記第２関数ブロック４４の回路が示されている。この第２回路４９では、エンジン固有の、指定された負荷−回転速度のグラフにおける内燃エンジンのための作動ポイントの位置がローパスフィルタ処理された第３出力信号およびその時のエンジンの回転速度に対応する入力信号４８によって決定される。この場合、第２回路４９は、その時の作動ポイントに対応する出力信号５０を発生する。第３回路５１では作動ポイントが第１領域２３にあるか、第２領域２４にあるかが決定され、その時の領域に対応する出力信号５２が発生される。更に、その時の領域に対応する出力信号５２およびその時の作動ポイントに対応する出力信号５０を使用する第４回路５３は、第１境界線２７を越えているのか、または第２境界線２８を越えているのかを判断する。この場合、内燃エンジンが作動モードを第１領域２３から第２領域２４へ変えたのか、またはこの逆に第２領域２４から第１領域２３へ変えたのかを示す出力信号５４が発生される。この出力信号は、第３回路５１へ戻され、よって作動領域に関するその時の情報を維持する。第３回路５３は、必要とされるλ値に対応する第２出力信号４５’も発生する。ランプ関数がない場合、この出力信号は、必要とされるλ値に対応する第２関数ブロックからの出力信号４５に対応する。しかしながら、好ましい実施例では、第４回路５３からの出力信号４５’は、第５回路５５への入力信号となり、この第５回路５５では第１領域２３から第２領域２４への変化の際、またはこの逆に第２領域２４から第１領域２３への変化の際のランプアップまたはランプダウンと共に、必要とされるλ値に対応する第２関数ブロック４４からの出力信号４５が発生される。このランプアップまたはランプダウンを発生するために、第５回路は、出力信号４５の連続した段階的なランプアップまたはランプダウンを可能にするためのクロック周波数またはエンジン回転速度である第２入力信号５６を受ける。
【００２９】
第２関数ブロック４４からの出力信号４５は、スロットル角を調節するための従来の制御装置である第３関数ブロック５７への入力信号となる。この第３関数ブロック５７は、第１回路５８を含み、この第１回路では必要とされる発生トルクに対応する出力信号３２、その時のエンジン回転速度に対応する入力信号４８および必要とされるλ値に対応する出力信号４５から、必要とされるトルク角に対応する出力信号５９が発生される。第３関数ブロックからの出力信号は、スロット角を所望されるモードに調節するアクチュエータへ送られる。
【００３０】
第２関数ブロック４４からの出力信号４５も、目標値に対する空燃比を制御するための従来の制御装置である第４関数ブロック６２への入力信号である。この第４関数ブロック６２は、第１回路６３を含み、この回路６３では測定された空気流量に対応する出力信号６４が発生される。この出力信号６４は、第２回路６５への入力信号として使用され、第２回路６５では必要とされるλ値に対応する入力信号４５、その時のエンジン回転速度４８および測定される空気流量に対応する出力信号６４から、λの目標値に対応する出力信号６６が発生される。λコントローラを含む第３回路６７は、計算された空燃比に対応する入力信号６８を発生する。更に、第４回路６９ではλセンサから出力信号７０が発生される。第５回路７１ではλの目標値に対応する出力信号６６、測定された空気流量に対応する出力信号６４、他の関数ブロックにおいて計算された空燃比に対応する入力信号６８およびλセンサからの出力信号７０から、必要とされる燃料の量に対応する出力信号７２が発生され、よって内燃エンジンにおけるインジェクタ１７のための噴射時間の調節は、入力信号７２を利用する。
【００３１】
本発明は、上記実施例のみに限定されるものでなく、特許請求の範囲内で変更できる。特に第１、第３および第４関数ブロックは、当業者に知られた別の方法で設計できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
天然ガスエンジンのためのλを関数とするＮＯｘの発生のグラフを示す。
【図２】
天然ガスを燃料とする内燃エンジンの下流側に取り付けられた酸化触媒装置のためのλを関数とする変換率のグラフを示す。
【図３】
本発明に係わる、天然ガスを燃料とする内燃エンジンを略図で示す。
【図４】
内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおけるλ値を制御するための作動ポイントマップの外観の一例を示す。
【図５】
内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおける第１領域と第２領域の重なり、すなわちヒステリシスの関数を略図で示す。
【図６】
スロットル角と内燃エンジンの燃焼室へ送られる燃料の量とを制御するための制御システムを略図で示す。
【図７】
内燃エンジンの作動モードおよび関連するλ値のランプアップまたはランプダウンを決定するための回路を略図で示す。

Claims (14)

1. 内燃エンジンにおける燃焼室へ供給される空気量を制御するためのスロットル（８）と、前記燃焼室へ供給される天然ガスの量を制御するための噴射装置と、前記スロットルおよび前記噴射装置を制御するための制御装置（２１）とを備え、該制御装置（２１）が前記内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおけるその時の作動ポイントに応じ、燃料の量と空気量との比を制御するようになっており、エンジン固有の指定された負荷−回転速度のグラフで作動するようになっている、天然ガスを燃料とする前記内燃エンジンにおける燃料の量と空気量との比を制御するための装置であって、
   前記内燃エンジンが希薄燃焼モードで作動する第１領域と、前記内燃エンジンが理論的空燃比燃焼モードまたは高濃度燃焼モードで作動する第２領域とに、前記負荷−回転速度グラフが分割されており、理論的空燃比燃焼モードの作動のための領域が低パワーでの負荷−回転速度領域内の作動ポイントに対して使用されるようになっていることを特徴とする装置。
2. 前記内燃エンジンの燃焼室の排気部分の下流側の位置における温度が最大許容温度までに制限されており、該最大温度に到達する前に前記制御装置（２１）が理論的空燃比燃焼モードまたは高濃度燃焼モードの作動から希薄燃焼モードの作動への変化を許可するようになっており、理論的空燃比燃焼モード領域が希薄燃焼モードと分離されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記制御装置（２１）は、前記内燃エンジンから生じる必要なトルクに対応する制御信号を使って負荷−回転速度のグラフにおけるその時の作動ポイントを決定するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記制御装置（２１）は、燃料の量と空気量との比を段階的に調節することにより、前記第１領域から前記第２領域への通過時に希薄燃焼モードの作動と理論的空燃比燃焼モードまたは高濃度燃モードの作動との切り替えを制御するようになっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記制御装置（２１）は、燃料の量と空気量との比を段階的に調節することにより、前記第２領域から前記第１領域への通過時に理論的空燃比燃焼モードまたは高濃度燃焼モードの作動と希薄燃焼モードの作動との切り替えを制御するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記第１領域と前記第２領域とが部分的に重なり合い、よってこれら領域の間の不安定な切り替わりを防止するようになっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記第１領域は、１．２５〜１．６の間のλ値に対応し、前記第２領域は、０．７〜１．０の値のλ値に対応することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
8. 内燃エンジンのための制御装置（２１）が、該内燃エンジンにおける燃焼室へ供給される空気の量を制御するための該内燃エンジンにおけるスロットル（８）のスロットル角を制御し、噴射装置を通して前記燃焼室へ供給される天然ガスの量を制御することにより、前記内燃エンジンの負荷−回転速度のグラフにおけるその時の作動ポイントに応じて燃料の量と空気の量との比を制御するように、エンジン固有の指定された負荷−回転速度のグラフで作動するようになっている、天然ガスを燃料とする前記内燃エンジンにおける燃料の量と空気量との比を制御するための方法であって、
   前記内燃エンジンが負荷−回転速度グラフにおける作動ポイントにおいて、低パワーでの理論的空燃比燃焼モードまたは高濃度燃焼モードで作動し、内燃エンジンが前記負荷−回転速度グラフにおける作動ポイントで、高パワーでの希薄燃焼モードで作動することを特徴とする方法。
9. 前記内燃エンジンの燃焼室の排気部分の下流側の位置における温度が最大許容温度までに制限されており、該最大温度に到達する前に前記制御装置（２１）が理論的空燃比燃焼モードまたは高濃度燃焼モードの作動から希薄燃焼モードの作動への変化を許可するようになっており、理論的空燃比燃焼モードまたは高濃度燃焼モードが希薄燃焼モードと分離されていることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記制御装置（２１）は、前記内燃エンジンからの必要なトルクに対応する制御信号を使って負荷−回転速度のグラフにおけるその時の作動ポイントを決定することを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
11. 前記制御装置（２１）は、燃料の量と空気量との比を段階的に調節することにより、第１領域から第２領域への通過時に希薄燃焼モードの作動と理論的空燃比燃焼モードまたは高濃度燃焼モードの作動との切り替えを制御することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記制御装置（２１）は、燃料の量と空気量との比を段階的に調節することにより、前記第２領域から前記第１領域への通過時に理論的空燃比燃焼モードの作動と希薄燃焼モードの作動との切り替えを制御することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１領域と前記第２領域とが部分的に重なり合い、よってこれら領域の間の不安定な切り替わりを防止するようになっていることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記第１領域は、１．２５〜１．６の間のλ値に対応し、前記第２領域は、０．７〜１．０の値のλ値に対応することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の方法。