JP2610512B2 - ガスエンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は都市ガスなどを燃料とするガスエンジンに関
し、特にそのようなエンジンにおいて空燃比を制御する
ための装置に関する。

［従来の技術］ 一般にガスエンジンでは、エンジンの燃焼室に接続す
る吸気通路の入口を大気に連通させ、その通路の途中に
設けた混合部により吸気通路内の空気に燃料ガスを混入
させるようになっている。又、そのようにして形成され
る混合気の空燃比の設定及び制御は、エンジン出力の向
上だけではなく、排気ガスの浄化（特に窒素酸化物など
の低減）を考慮して行なわれる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の過給機を備えたガスエンジンでは、
燃料ガス混合部を過給機のコンプレッサーよりも下流側
に設けている。そのために燃料ガスは、コンプレッサー
により加圧された空気に混入させる必要があり、燃料ガ
スの所要圧力が比較的高い。一方、燃料ガスは一般に都
市ガスが使用されるので、その供給圧力は比較的低く、
従って、空気への混入に必要な高い圧力まで燃料ガスの
圧力を高めることが困難な場合が多い。又、過給機のコ
ンプレッサーは、その下流側で燃料ガスが混入されるこ
とを考慮して、空気だけを比較的高い圧力まで加圧する
必要があるので、過給機の動力損失が比較的大きいとい
う不具合もある。

本発明は、上述の不具合を解決した装置を提供しよう
とするものである。

更に本発明は、上述の形式のエンジンにおいて、空燃
比制御のために、排気通路側に設けられて排気ガスの酸
素濃度を検出するためのリーンバーンセンサーの構造に
も改良を施すことを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明は、大気に連通する入口からエンジンの燃
焼室まで延びる主吸気通路の途中に過給機のコンプレッ
サーを設け、コンプレッサーよりも上流側において主吸
気通路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口を
ベンチュリに開口させ、ベンチュリとコンプレッサーと
の間において主吸気通路に補助吸気通路の出口を接続
し、アクチュエータにより制御される流量制御弁を補助
吸気通路に設け、アクチュエータをパイロット圧力によ
り制御される構造にし、該パイロット圧力を取出すため
の通路の入口をコンプレッサーよりも下流側において主
吸気通路に接続し、補助吸気通路の入口を大気に連通さ
せて該補助吸気通路を空気専用の通路としたことを特徴
としている。

第２の発明は、大気に連通する入口からエンジンの燃
焼室まで延びる主吸気通路の途中に過給機のコンプレッ
サーを設け、コンプレッサーよりも上流側において主吸
気通路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口を
ベンチュリに開口させ、ベンチュリとコンプレッサーと
の間において主吸気通路に補助吸気通路の出口を接続
し、アクチュエータにより制御される流量制御弁を補助
吸気通路に設け、アクチュエータをパイロット圧力によ
り制御される構造にし、該パイロット圧力を取出すため
の通路の入口をコンプレッサーよりも下流側において主
吸気通路に接続し、上記制御弁よりも上流側において補
助吸気通路に、燃料ガス供給通路の入口が開口するベン
チュリを設け、補助吸気通路の入口を大気に連通させた
ことを特徴としている。

第３の発明は、大気に連通する入口からエンジンの燃
焼室まで延びる主吸気通路の途中に過給機のコンプレッ
サーを設け、コンプレッサーよりも上流側において主吸
気通路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口を
ベンチュリに開口させ、ベンチュリよりも下流側かつコ
ンプレッサーよりも上流側において、主吸気通路に排気
ガス還流通路の出口を開口させ、排気ガス還流通路の入
口を燃焼室から過給機のタービンまで延びる排気通路の
途中に接続したことを特徴としている。

第４の発明は、大気に連通する入口からエンジンの燃
焼室まで延びる吸気通路の途中に過給機のコンプレッサ
ーを設け、コンプレッサーよりも上流側において吸気通
路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口をベン
チュリに開口させ、燃焼室に接続する排気通路の途中
に、排気ガス中の酸素濃度を検知するためのリーンバー
ンセンサーを設け、リーンバーンセンサーの排気通路内
の測定位置と排気通路外の較正位置との間で移動可能に
し、上記両位置の間でリーンバーンセンサーを移動させ
る移動機構を設け、排気通路の管壁に、リーンバーンセ
ンサーの移動通路用の開口を設け、リーンバーンセンサ
ーが上記較正位置にある時に、上記開口を閉鎖する蓋を
設け、較正位置においてリーンバーンセンサーを空気に
接触させるようにしたことを特徴としている。

第５の発明は、大気に連通する入口からエンジンの燃
焼室まで延びる主吸気通路の途中に過給機のコンプレッ
サーを設け、コンプレッサーよりも上流側において主吸
気通路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口を
ベンチュリに開口させ、燃焼室に接続する排気通路の途
中に、排気ガス中の酸素濃度を検知するためのリーンバ
ーンセンサーを設け、リーンバーンセンサーの近傍かつ
その上流側に遮蔽部を設け、該遮蔽部によりそれよりも
上流側からの排気流がリーンバーンセンサーの周囲の空
間に直接到達することを防止し、上記周囲の空間に空気
を一時的に供給できる較正用空気通路を設けたことを特
徴としている。

［作用］ 上記第１の発明によると、過給機のコンプレッサーよ
りも上流側において、主吸気通路に燃料ガスが供給され
るので、燃料ガスとして低圧のガスを使用することがで
きる。又、主吸気通路のベンチュリでの燃料ガスの混入
により形成される混合気（吸気）の空燃比は、エンジン
の運転状態とは無関係に常に概ね一定であり、そのよう
な吸気に補助吸気通路から空気が付加される。そして、
補助吸気通路の空気流量はアクチュエータにより駆動・
制御される流量制御弁により制御されるが、そのアクチ
ュエータが、過給機のコンプレッサーよりも下流側の吸
気圧力（ブースト圧：この圧力はエンジン負荷及び出力
に対応する）をパイロット圧力として制御されるので、
エンジン運転状態に対応した量の空気を補助吸気通路か
ら主吸気通路へ供給できる。その結果、燃焼室へ供給さ
れる吸気の空燃比をブースト圧、すなわち、エンジンの
負荷に対応させて変化させることができる。これによ
り、所要のエンジン出力特性及び排気浄化特性の両方を
維持できる状態に空燃比が制御される。

第２発明においても、補助吸気通路において吸気流量
をブースト圧に対応させて制御するので、第１発明の場
合と同様に、常に最適の空燃比が維持される。

特に、この第２発明では、主吸気通路及び補助吸気通
路の両方において混合気が形成されるので、個々の通路
における所要空気流量は比較的少なく、例えば、通路面
積の広い吸気通路を１個だけ設ける場合に比べ、この発
明の各吸気通路での所要流量は、例えば約半分でよい。
このように個々の吸気通路での所要流量が少ないので、
ベンチュリ及び流量制御弁における燃料ガス流入特性や
制御特性を安定させ、空燃比の制御精度を向上させるこ
とができる。

第３発明では、排気通路内の排気の一部を吸気に戻す
ことにより、周知の如く、排気の浄化を図ることができ
る。特に、還流される排気の量は排気圧力、すなわち、
エンジンの負荷に対応するので、吸気における排気混入
比をエンジンの負荷に対応させて変化させることがで
き、常に、最適の比で排気を混入させることができる。
又、排気は吸気通路のベンチュリよりも下流側、かつ、
コンプレッサーよりも上流側において、主吸気通路に混
入するので、排気流によりベンチュリの動作が阻害され
ることはない。

第４の発明では、リーンバーンセンサーを一時的に排
気通路外の較正位置へ取出すことにより、リーンバーン
センサーの誤差を修正できる。すなわち、リーンバーン
センサーは一般に、酸素濃度に対応する電流を出力とし
て発生させるが、使用を継続すると、その電流が低下す
る。そして、この発明の構造では、リーンバーンセンサ
ーを較正位置に取出すことにより、リーンバーンセンサ
ーを空気、すなわち、酸素濃度が常に約21％の気体にリ
ーンバーンセンサーをさらすことになる。従って、その
位置での出力電流を読取り、その読取り値と既知の酸素
濃度（約21％）とから、リーンバーンセンサーの出力電
流を酸素濃度との関係を正確に知ることができ、その関
係（酸素濃度と出力電流との間の関係を決定する係数）
に基づいて、それ以後の酸素濃度測定動作が正確に行わ
れる。

第５発明によると、リーンバーンセンサーを配置した
空間は、排気ガスの一種の吹きだまりとなっているの
で、そこへ空気を供給することにより、リーンバーンセ
ンサーの周囲の排気ガスを空気により押退け、リーンバ
ーンセンサーを空気だけにさらすことができる。これに
より、上記第４発明の場合と同様に、リーンバーンセン
サーの較正が行なわれる。

［実施例］ 第１図において、主吸気通路１は図示されていない入
口が大気に連通しており、出口が排気過給機２のコンプ
レッサー３を介して主吸気通路４に接続している。主吸
気通路４は途中にインタークーラー５を備え、その下流
側にガバナ６により制御されるスロットル弁７を備え、
出口が吸気弁８を介して燃焼室９に接続している。

主吸気通路１の途中にはベンチュリ10が設けてある。
ベンチュリ10には燃料ガス通路11の出口部12が開口して
おり、主吸気通路１内を流れる空気に対して出口部12か
ら燃料ガスがベンチュリ効果により混入するようになっ
ている。主吸気通路１内の空気に対して出口部12から流
入する燃料ガスの体積比（空燃比）は、第２図に実線Ａ
で示す如く、ブースト圧（すなわちエンジン負荷）とは
無関係に、常に一定であり、そのような特性を実現する
ために、出口部12にはレギュレーター13が設けてある。

明確には図示されていないが、レギュレーター13はダ
イヤフラムにより開度が制御される弁であり、上述の制
御特性を維持するために、そのダイヤフラムの両側の室
に、それぞれ、パイロット圧通路15及び16により吸気圧
力が導入される。パイロット圧通路15の入口はインター
クーラー５とスロットル弁７の間において主吸気通路４
に接続している。他方のパイロット圧通路16の入口は、
スロットル弁７と吸気弁８の間において主吸気通路４に
接続している。

レギュレーター13よりも上流側には別のレギュレータ
ー20が設けてある。レギュレーター20はレギュレーター
13へ供給されるガス圧力を調整するためのもので、基本
的な構造はレギュレーター13と概ね同様であり、内部の
ダイヤフラムに面する一方の室だけがパイロット圧通路
21を介して主吸気通路１のベンチュリ10よりも上流側の
部分に接続している。

レギュレーター20とレギュレーター13の間において、
燃料ガス通路11からは補助燃料通路22が分岐している。
補助燃料通路22は途中にアイドルアジャスト23（制御
弁）を備え、出口がベンチュリ10よりも下流側において
主吸気通路１に開口している。この補助燃料通路22はエ
ンジンの始動時やアイドル運転時に機能する。すなわ
ち、低速運転時には主吸気通路１内の空気流速が低いの
で、出口部12から燃料ガスを流入させることが困難であ
る。そのような場合に、補助燃料通路22から比較的高圧
の（レギュレーター13で減圧されていない）燃料ガスを
主吸気通路１へ供給する。

上述の主吸気通路１には補助吸気通路30が併設されて
いる。補助吸気通路30は空気専用の通路であり、図示さ
れていない入口が大気に連通しており、出口がベンチュ
リ10よりも下流側かつコンプレッサー３よりも上流側に
おいて主吸気通路１に接続している。

補助吸気通路30の途中にはスロットル弁31が設けてあ
る。スロットル弁31はダイヤフラム式のアクチュエータ
32により開度が制御される。アクチュエータ32は、スロ
ットル弁31を閉方向に付勢するばね33と、スロットル弁
31を開方向に付勢するダイヤフラム室34及び補助ばねを
備えている。ダイヤフラム室34は、そこに導入された高
圧によりダイヤフラムを押し下げ、それによりばね33の
弾力に抗してスロットル弁31を駆動する。ダイヤフラム
室34には、パイロット圧通路15の途中から分岐したパイ
ロット圧通路17が接続している。従って、ダイヤフラム
室34には主吸気通路４内のブースト圧が導入される。

前述の如く、ブースト圧はエンジン負荷及び出力に概
ね比例するので、エンジン負荷が増加するとダイヤフラ
ム室34の圧力も増加し、アクチュエータ32がスロットル
弁31の開度を増加させ補助吸気通路30の空気流量が増加
する。その結果、主吸気通路１内の吸気に補助吸気通路
30から流入する空気の量が増加し、主吸気通路４へ送ら
れる吸気の空燃比が第２図に線Ｂで示す如くブースト圧
に比例して増加する。この特性（Ｂ）は所望の特性であ
り、このようにブースト圧（負荷）に比例させて空燃比
を増加させることにより、排気の浄化効果を高めること
ができる。

上述のスロットル弁31では、第２図の特性（Ｂ）の如
く、ある１個の値のブースト圧に対してある１個の値の
空燃比が設定されるが、実際には、種々の条件変化（例
えば大気条件）を考慮して、ブースト圧に対して空燃比
をある幅Ｗ（第２図）をもって設定できるようにするこ
とが望ましい場合がある。そのために補助吸気通路30に
は補助制御機構35（第１図）が設けてある。

補助制御機構35は、スロットル弁31よりも下流側に設
けてあり、補助吸気通路30を外気に連通する入口36と、
入口36の開度を調節する弁37と、弁37を駆動するステッ
ピングモーター38とを備えている。ステッピングモータ
ー38により弁37を駆動して入口36の開度を増加させる
と、入口36から補助吸気通路30への空気流量が増加し、
それにより、主吸気通路４へ送られる吸気の空燃比が増
加する。ステッピングモーター38が逆に作動して入口36
の開度を低下させると、空燃比が減少する。

このような補助制御機構35を設けたことにより、第２
図において、空燃比特性を上限特性Ｃと下限特性Ｄとの
間で制御することができる。むろん、前述の理想的な特
性曲線Ｂは上限及び下限の特性曲線Ｃ、Ｄの間に位置し
ている。

上述のステッピングモーター38は所望の出力特性及び
排気浄化特性が得られるように弁37を制御するが、その
ために、ステッピングモーター38をコントローラー40に
より電気的に制御するようになっている。

コントローラー40は、エンジンの種々の運転状態を検
知して、ステッピングモーター38を制御するためのもの
で、次のように構成されている。コントローラー40には
出力ラインとして、ステッピングモーター38に接続する
ライン41と後述する電磁クラッチ用ライン42が設けてあ
り、入力ラインとしてライン43、44、45が設けてある。

ライン43はリーンバーンセンサー50に接続している。
リーンバーンセンサー50は排気通路51の途中に設けてあ
り、排気ガス中の酸素濃度を検知して、それに対応する
電流を出力としてコントローラー40へ送る。排気通路51
は図示されていない出口が別の排気ダクトに接続してお
り、入口が排気過給機２のタービン52に接続している。
むろん、タービン52の入口は、別の排気通路53及び排気
弁54を介して燃焼室９に接続している。

前記ライン44はブーストセンサー55に接続している。
ブーストセンサー55は、吸気弁８の上流近傍から導入さ
れた給気圧を検知する。

ライン45はセンサー56に接続している。センサー56は
磁気センサーであり、クランク軸57に設けたプーリー58
又はその他の回転体の回転角度位置を検知してその検知
信号をコントローラー40へ送る。これによりコントロー
ラー40はセンサー56を介してクランク軸57の回転角度位
置及び回転数を検出することができる。

上述の説明から明らかなように、コントローラー40
は、ライン43〜45からの種々の信号に基づいてステッピ
ングモーター38を制御し、同時にライン42を介して電磁
クラッチ60を制御する。

明確には図示されていないが、電磁クラッチ60は、そ
の入力部がベルト62を介してプーリー58に連結し、出力
部がコンプレッサー63の入力軸に連結している。コンプ
レッサー63は、基本的には、エンジンの副室65へ供給さ
れる燃料ガスを加圧するためのもので、コンプレッサー
63には次のような通路構造が組合せてある。

上記副室65自体は周知の構造で、吸入行程において濃
厚な混合気を形成して点火プラグ66により着火させるこ
とにより、副室65内の濃厚混合気の火炎を燃焼室９内の
稀薄混合気に伝播させるようになっている。

そして、副室65には、出口部にチェックバルブ67を備
えた専用の燃料ガス供給通路68が接続している。この燃
料ガス供給通路68は、前述の燃料ガス通路11から分岐し
た燃料ガス供給通路71に前記コンプレッサー63を介して
接続している。

コンプレッサー63は、燃料ガス供給通路71から供給さ
れた比較的低圧の燃料ガスを加圧して燃料ガス供給通路
68へ送込み、それにより、燃料ガスが自己の圧力により
チェックバルブ67を開いて副室65へ流入する。コンプレ
ッサー63の近傍において、燃料ガス供給通路68と燃料ガ
ス供給通路71はバイパス通路72により接続されている。
バイパス通路72にはダイヤフラム式のレギュレーター73
が併設されている。レギュレーター73は、そのダイヤフ
ラムの両側の室に、それぞれ、燃料ガス供給通路68、71
から圧力が導入され、更に、前記パイロット圧通路16に
接続するパイロット圧ライン75からも圧力が導入され
る。これによりレギュレーター73は、基本的には、チェ
ックバルブ67を開放するのに必要なガス圧力が燃料ガス
供給通路71のガス圧力よりも小さい場合（すなわちコン
プレッサー63による加圧が不要な場合）、バイパス通路
72を開放し、燃料ガス供給通路71と燃料ガス供給通路68
とを連通させる。又、この連通状態では、コントローラ
ー40が電磁クラッチ60を遮断させ、それにより、エンジ
ンがコンプレッサー63を無駄に駆動すること、即ちエン
ジン動力が無駄に消費されることを防止する。

上述の構造を第３図により説明する。第３図におい
て、横軸は吸気負圧、すなわち、吸気行程における燃焼
室９や副室65の圧力であり、この圧力は、エンジンの負
荷が増加する程大きくなる。前述の如く、燃料ガス供給
通路68内の燃料ガスは自己の圧力（すなわち、燃料ガス
供給通路68と副室65との圧力差）によりチェックバルブ
67を開くので、チェックバルブ67の開放に必要な燃料ガ
ス供給通路68内のガス圧力は、第３図に区間G1-G2-G3-G
4で示す如く、吸気負圧に対応して増加する。一方、燃
料ガス供給通路71内のガス圧力は常に一定の値P1である
ので、吸気負圧が、比較的小さい値Q1よりも小さい間
（G1〜G2）は、ガス圧力P1が所要圧力を上回る。従っ
て、コンプレッサー63を動作させる必要はない。

吸気負圧が所定値Q1を越えると、コンプレッサー63が
作動して高圧の燃料ガスが供給される。そして、コンプ
レッサー63から吐出されるガス圧力（P2）は一定である
ので、中程度の吸気負圧状態（G2-G3）では、所望の圧
力（例えばP0）をコンプレッサー吐出圧力（P2）が上回
るが、吐出圧力（P2）を所望圧力特性Ｇに一致させるた
めに、第１図の如く、燃料ガス供給通路68にはダイヤフ
ラム式のレギュレーター76が設けてある。

次に別の実施例を説明する。第４図において、補助吸
気通路30には第１図のスロットル弁31及びアクチュエー
タ32と同様の流量制御部が設けてあるが、第１図の補助
制御機構35は設けられていない。この第４図の補助吸気
通路30にはスロットル弁31よりも上流側にベンチュリ80
が設けてあり、そのベンチュリ80に、燃料ガス通路11か
ら分岐した燃料ガス通路81の出口が開口している。

この構造では、主吸気通路１及び補助吸気通路30の両
方が混合気通路となり、補助吸気通路30の混合気流量が
スロットル弁31により制御される。

第５図の構造では、第１図や第４図の補助吸気通路30
が廃止されており、それに代えて排気還流通路82が設け
てある。排気還流通路82は入口がタービン52と排気弁54
の間において排気通路53に接続している。排気還流通路
82の下流部分83は、ベンチュリ10よりも上流側において
主吸気通路１の管壁を貫通して主吸気通路１内へ入り込
んでおり、部分83から屈曲した出口部分84が主吸気通路
１の内部の中心を主吸気通路１と平行に延びている。出
口部分84は、ベンチュリ10よりも下流側において、主吸
気通路１内の空気流方向と同方向に開口している。又、
部分83、84の外径は主吸気通路１やベンチュリ10の内径
と比べて充分に小さい。従って部分83、84がベンチュリ
10でのベンチュリ効果に悪影響を及ぼすことはなく、し
かも部分84がベンチュリ10よりも下流側において主吸気
通路１の中心部に開口しているので、部分84からの排気
ガスを主吸気通路１内の吸気に均等に分散させることが
できる。更に、主吸気通路１内の吸気流に起因する負圧
により、部分84から排気を効果的に吸出することができ
る。

この構造では、排気通路53内の排気の一部が排気還流
通路82から主吸気通路１内へ戻され、その排気が燃焼室
９内で再び燃焼することにより、排気ガスの浄化が効果
的に実現される。

第１図において、前述のリーンバーンセンサー50は、
排気ガス中の酸素濃度に対応する電流を出力として発生
させるが、使用を継続するにつれて、その濃度と出力電
流との関係を決定する係数が変化する。従って、リーン
バーンセンサー50をある期間にわたって使用すると、コ
ントローラー40においてその係数を改めて設定しなおす
必要がある。その再設定（較正）のために、第６図のよ
うな構造を採用することができる。

第６図において、排気通路51の管壁にはリーンバーン
センサー50が入り込むための開口85が設けてある。リー
ンバーンセンサー50は、開口85から排気通路51内へ入込
んだ測定位置と、開口85から排気通路51外へ後退した較
正位置（図示の位置）との間で移動できるように適当に
支持されている。

上記両位置の間でリーンバーンセンサー50を移動させ
るために、リーンバーンセンサー50には水圧シリンダー
86のピストンが連結されている。この水圧シリンダー86
は、エンジンで駆動される水ポンプ87から水圧通路88を
介して水圧を供給することにより、リーンバーンセンサ
ー50を較正位置へ後退させ、又、水圧通路88からの水圧
を開放することにより、水圧シリンダー86の内部のばね
によりリーンバーンセンサー50を測定位置へ突出させ
る。水圧通路88には、水圧シリンダー86への水圧供給及
び停止を制御するための電磁弁89が設けてある。

更に、排気通路51には開口85を閉鎖するための蓋90が
設けてある。蓋90は、リーンバーンセンサー50が較正位
置にある時、ばねの作用により開口85を閉鎖し、排気ガ
スが開口85から外部へ漏れることを防止する。リーンバ
ーンセンサー50は、較正位置から測定位置へ戻る場合、
蓋90を押退けることができる。又、リーンバーンセンサ
ー50が測定位置にある時、蓋90はタービン52から流れて
きた排気ガスをリーンバーンセンサー50の周囲に集める
ためのガイドとしても機能する。

この構造では、通常、リーンバーンセンサー50は排気
通路51内の測定位置に保持され、酸素濃度測定機能を果
す。リーンバーンセンサー50をある期間にわたって使用
すると、前述の如く酸素濃度と出力との間の変換係数に
狂いが生じるが、そのような狂いが生じ始めると、電磁
弁89を開いて水圧シリンダー86を作動させ、リーンバー
ンセンサー50を一時的に較正位置へ取出す。この位置で
は、リーンバーンセンサー50に空気（酸素濃度が約21％
の気体）が触れるので、その時のリーンバーンセンサー
50の出力と既知の酸素濃度（21％：この値は予め第１図
のコントローラー40に記憶されている）とから上記係数
を改めて設定する。この処置の後、リーンバーンセンサ
ー50は再び測定位置へ戻され、それ以後は、較正後の係
数で酸素濃度の測定が正確に行なわれる。

第７図及び第８図（第７図のVIII-VIII断面略図）で
は、リーンバーンセンサー50が、排気通路51内に入込ん
だ測定位置に固定されている。そして、リーンバーンセ
ンサー50の近傍かつその上流側及び下流側には遮蔽部材
91、92が排気通路51の管壁93の内面に固定された状態で
設けてある。第８図の如く正面から見て、遮蔽部材91、
92は、リーンバーンセンサー50を覆うだけの幅と高さを
有している。第７図の如く、遮蔽部材91、92は上面が湾
曲しており、両者が共同して排気流を案内することによ
り、排気流がリーンバーンセンサー50を避けて排気通路
51の中心側を通過するようになっている。又、遮蔽部材
91、92の両側面には、リーンバーンセンサー50の近傍に
排気流用の溝を形成する１対の側板94が設けてある。

遮蔽部材91、92の間には狭い空間95が形成されてい
る。この空間95は管壁93の外部の通路96に接続してい
る。通路96の入口には、通路97と通路98が接続してい
る。通路97は図示されていない入口が適当な空気供給源
に接続し、又、途中に電磁弁101を備えている。通路98
は、入口が遮蔽部材91よりも上流側において排気通路51
に連通しており、途中に電磁弁102を備えている。これ
らの電磁弁101、102は図示されていない制御機構により
次のように開閉される。

通常の動作中は、電磁弁101が閉鎖されて電磁弁102が
開放されている。この状態では排気通路51内の排気ガス
が通路98から通路96を経て空間95へ供給されるので、リ
ーンバーンセンサー50は排気ガスの酸素濃度を測定でき
る。第６図の実施例で説明したような較正作業を行なう
場合、電磁弁102を閉じて電磁弁101を開く。これによ
り、通路97から通路96を経て空間95へ空気が供給され、
リーンバーンセンサー50は空気の酸素濃度を検出する。
この検出時の出力に基づいてリーンバーンセンサー50の
検出酸素濃度と出力との間の関係を決定する係数を調べ
ることができる。

第９図及び第10図（第９図のＸ−Ｘ断面略図）では、
リーンバーンセンサー50を周囲及び管壁93と反対側から
覆う円筒状のカバー103が設けてある。カバー103は、下
流側の部分が網又は多孔板で構成されており、そこを通
してリーンバーンセンサー50の周囲へ排気が流入できる
ようになっているが、上流側の部分は孔が設けられてお
らず、従って、タービン52側から流れてきた排気ガスが
リーンバーンセンサー50の周囲へ直接到達することは防
止されている。

カバー103の内部の空間には吸引通路104と空気通路10
5が接続している。吸引通路104は途中に電磁弁106を備
え、入口が、コンプレッサー３よりも上流側において主
吸気通路１に接続している。吸引通路104はカバー103内
の空間107の最も上流側の部分に連通しており、空気通
路105は吸引通路104とリーンバーンセンサー50との間に
おいて空間107に連通している。空気通路105は途中に電
磁弁108を備え、図示されていない入口が適当な空気供
給源に連通している。又、空間107の上流側部分には、
吸引通路104が連通する空間と空気通路105が連通する空
間とを区画する区画壁109が設けてある。この区画壁109
は管壁93から最も離れた部分を除いて、その両側の空間
部分を遮断している。

この構造によると、通常は電磁弁106及び電磁弁108が
閉鎖されており、従って、排気ガスはカバー103の下流
側部分の孔からリーンバーンセンサー50の周囲に到達
し、それにより排気ガスの濃度測定が行なわれる。

較正を行なう場合、電磁弁106及び電磁弁108が開放さ
れる。これにより主吸気通路１の負圧で空間107が吸引
され、同時に、空気通路105から空気が流入するので、
リーンバーンセンサー50の周囲には、排気ガスが排除さ
れて空気が充満し、その空気により前述の実施例と同様
に、リーンバーンセンサー50の較正が行なわれる。上述
の第７図及び第８図の実施例ならびに第９図及び第10図
の実施例のいずれにおいても、各部の寸法形状は上述の
機構を充分かつ確実に果すように決定される。

［発明の効果］ 第１図〜第３図に実施例を示す上記第１の発明による
と、過給機２のコンプレッサー３よりも上流側におい
て、主吸気通路１に燃料ガスが供給されるので、燃料ガ
スとして低圧のガスを使用することができる。又、吸気
の空燃比を制御する流量制御弁（31）はブースト圧によ
り制御されるので、所要のエンジン出力特性及び排気浄
化特性の両方を維持するように空燃比を制御できる。

特にこの構造では、空気流量を調節して空燃比を制御
する形式であるので、稀薄燃焼方式のエンジン、すなわ
ち、燃料の量と比べて空気の量が非常に多い混合気を使
用するエンジンに、特に有効であり、具体的には、空燃
比の制御精度を向上させることができる。

第４図に実施例を示す第２発明においても、補助吸気
通路30において吸気流量をブースト圧に対応させて制御
するので、第１発明の場合と同様に、常に最適の空燃比
を維持することができる。特に、この第２発明では、主
吸気通路１及び補助吸気通路30の両方において、混合気
が形成されるので、個々の通路１、30における所要空気
流量は比較的少なく、例えば、通路面積の広い吸気通路
を１個だけ設ける場合に比べ、各吸気通路１、30への所
要流量は、例えば約半分でよい。このように、個々の吸
気通路１、30での所要流量が少ないので、ベンチュリ10
や流量制御弁31における燃料ガスの流入特性や制御特性
を安定させ、空燃比の制御精度を向上させることができ
る。

第５図に実施例を説明する第３発明では、EGR効果に
よりの排気の浄化を図ることができる。特に、還流され
る排気の量は排気圧力、すなわち、エンジンの負荷に対
応するので、吸気における排気混入比をエンジンの負荷
に対応させて、常に、最適の値に維持できる。又、排気
は吸気通路１のベンチュリ10も下流側、かつ、コンプレ
ッサー３よりも上流側において、主吸気通路１に混入す
るので、排気流によりベンチュリ10での動作が阻害され
ることはない。

第６図に実施例を示す第４の発明では、リーンバーン
センサー50を一時的に排気通路外の較正位置へ取出すこ
とにより、リーンバーンセンサー50のくるいを較正でき
る。

第７図〜第10図に実施例を示す第５発明によると、リ
ーンバーンセンサー50を配置した空間に一時的に空気を
供給することができ、それにより、リーンバーンセンサ
ー50の較正を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の略図、第２図は空燃比特性を示
すグラフ、第３図は副室用燃料ガスの圧力特性を示すグ
ラフ、第４図及び第５図はそれぞれ別の実施例の略図、
第６図及び第７図は更に別の実施例の断面略図、第８図
は第７図のVIII-VIII断面略図、第９図は更に別の実施
例の断面略図、第10図は第９図のＸ−Ｘ断面略図であ
る。 １……主吸気通路、２……排気過給機、３……コンプレ
ッサー、４……主吸気通路、10……ベンチュリ、11……
燃料ガス通路、17……パイロット圧通路、30……補助吸
気通路、31……スロットル弁、32……アクチュエータ、
40……コントローラー、50……リーンバーンセンサー、
51……排気通路、53……排気通路、80……ベンチュリ、
82……排気還流通路、84……出口部分、85……開口、86
……水圧シリンダー、91、92……遮蔽部材、95……空
間、97……空気通路

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大気に連通する入口からエンジンの燃焼室
   まで延びる主吸気通路の途中に過給機のコンプレッサー
   を設け、コンプレッサーよりも上流側において主吸気通
   路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口をベン
   チュリに開口させ、ベンチュリとコンプレッサーとの間
   において主吸気通路に補助吸気通路の出口を接続し、ア
   クチュエータにより制御される流量制御弁を補助吸気通
   路に設け、アクチュエータをパイロット圧力により制御
   される構造にし、該パイロット圧力を取出すための通路
   の入口をコンプレッサーよりも下流側において主吸気通
   路に接続し、補助吸気通路の入口を大気に連通させて該
   補助吸気通路を空気専用の通路としたことを特徴とする
   ガスエンジンの空燃比制御装置。
2. 【請求項２】大気に連通する入口からエンジンの燃焼室
   まで延びる主吸気通路の途中に過給機のコンプレッサー
   を設け、コンプレッサーよりも上流側において主吸気通
   路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口をベン
   チュリに開口させ、ベンチュリとコンプレッサーとの間
   において主吸気通路に補助吸気通路の出口を接続し、ア
   クチュエータにより制御される流量制御弁を補助吸気通
   路に設け、アクチュエータをパイロット圧力により制御
   される構造にし、該パイロット圧力を取出すための通路
   の入口をコンプレッサーよりも下流側において主吸気通
   路に接続し、上記制御弁よりも上流側において補助吸気
   通路に、燃料ガス供給通路の入口が開口するベンチュリ
   を設け、補助吸気通路の入口を大気に連通させたことを
   特徴とするガスエンジンの空燃比制御装置。
3. 【請求項３】大気に連通する入口からエンジンの燃焼室
   まで延びる主吸気通路の途中に過給機のコンプレッサー
   を設け、コンプレッサーよりも上流側において主吸気通
   路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口をベン
   チュリに開口させ、ベンチュリよりも下流側かつコンプ
   レッサーよりも上流側において、主吸気通路に排気ガス
   還流通路の出口を開口させ、排気ガス還流通路の入口を
   燃焼室から過給機のタービンまで延びる排気通路の途中
   に接続したことを特徴とするガスエンジンの空燃比制御
   装置。
4. 【請求項４】大気に連通する入口からエンジンの燃焼室
   まで延びる吸気通路の途中に過給機のコンプレッサーを
   設け、コンプレッサーよりも上流側において吸気通路に
   ベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口をベンチュ
   リに開口させ、燃焼室に接続する排気通路の途中に、排
   気ガス中の酸素濃度を検知するためのリーンバーンセン
   サーを設け、リーンバーンセンサーの排気通路内の測定
   位置と排気通路外の較正位置との間で移動可能にし、上
   記両位置の間でリーンバーンセンサーを移動させる移動
   機構を設け、排気通路の管壁に、リーンバーンセンサー
   の移動通路用の開口を設け、リーンバーンセンサーが上
   記較正位置にある時に、上記開口を閉鎖する蓋を設け、
   較正位置においてリーンバーンセンサーを空気に接触さ
   せるようにしたことを特徴とするガスエンジンの空燃比
   制御装置。
5. 【請求項５】大気に連通する入口からエンジンの燃焼室
   まで延びる主吸気通路の途中に過給機のコンプレッサー
   を設け、コンプレッサーよりも上流側において主吸気通
   路にベンチュリを設け、燃料ガス供給通路の出口をベン
   チュリに開口させ、燃焼室に接続する排気通路の途中
   に、排気ガス中の酸素濃度を検知するためのリーンバー
   ンセンサーを設け、リーンバーンセンサーの近傍かつそ
   の上流側に遮蔽部を設け、該遮蔽部によりそれよりも上
   流側からの排気流がリーンバーンセンサーの周囲の空間
   に直接到達することを防止し、上記周囲の空間に空気を
   一時的に供給できる較正用空気通路を設けたことを特徴
   とするガスエンジンの空燃比制御装置。