JP2837844B2 - 気体流量制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、２っの気体の重量流量を制御するための制
御装置に関するものである。 ２っの気体の重量流量を制御して所定の比率に維持す
る必要のある場合が数多くあり、気体燃料内燃機関、ボ
イラーの運転、その他の産業用途においてその必要性が
ある。その他にも、２っの気体の制御が必要な場合とし
て、空気と炭酸ガスとが一定の割合で混合していること
が望ましい温室の換気がある。内燃機関たとえば自動車
用機関を天然ガスで作動させる場合は、気体燃料と空気
を理論混合比にすることが望ましい。また、圧力および
温度の変動に付随する誤差が生じない方法で流量を正確
に制御して、所定の比率にすることが望ましい。 自動車用内燃機関を天然ガスで作動させる場合は、機
関が作動している速度によって機関に流入する燃焼空気
の流れが定まる。同様に、ボイラーの動作点は、燃焼空
気源として使用される送風機によって決まる。これらの
用途において、機関またはボイラーへ流れる空気の量
は、特定の運転状態の間は比較的一定しているが、運転
状態が変化すると大きく変わるので、最適の性能を得る
には、気体燃料の流量を調節することが必要になる。 このように、２っの気体の重量流量を適当に調節して
所定の比率に維持するための制御装置を求める声が大き
いことは理解されよう。内燃機関、ボイラー等の場合
は、燃焼空気の流量に応じて気体燃料の流量を変えなけ
ればならない。制御装置は、比較的正確かつ確実なもの
にすべきであり、しかも安価な製造コストで、機関やボ
イラーの性能を最適にすべきである。 二者択一の動力源として天然ガスとガソリンを使用で
きる転換可能な自動車用内燃機関の制御装置として使用
する場合、制御装置は、天然ガスの圧力が所定レベル以
下になったとき天然ガスからガソリンへ迅速に切り換え
る手段を備えているべきである。従来、２っの燃料源で
どちらか一方を選んで作動させるように設計された自動
車では、ガソリンから天然ガスへ切り換えるときに問題
があった。天然ガスへ切り換えが行われる前に、フロー
トボウル内の供給ガソリンが使い果たされてしまう結
果、機関はガソリンでも天然ガスでも作動しなくなる。
天然ガスの圧力が十分でないときなど、天然ガスからガ
ソリンへ切り換える場合は、天然ガスの流れを止めて、
フロートボウルにガソリンが再び充満するのを待つ必要
があった。これは、たいていギヤが入っている状態でだ
走させるか、または始動装置のモーターを回転させガソ
リンをフロートボウルに吸い上げるかして行われた。電
動燃料ポンプを使用する場合は、フロートボウルは自動
的に充満されたが、供給ガソリンが送られ、機関がガソ
リンで作動し始めるまでに時間遅れがあった。 本発明の目的は、２っの気体の重量流量を適当に調整
して所定の比率に維持し、しかも安価な製造コストで機
関やボイラーの性能を最適にする制御装置を提供するこ
とである。また、本発明の目的は、天然ガスの圧力が所
定レベル以下になったときに従来技術のような時間遅れ
もなく、天然ガスからガソリンへ迅速に切り換えること
ができる制御装置を提供することである。本発明は、こ
れらの目的を達成するほか、付随する利点も備えてい
る。 問題点を解決するための手段 本発明は、２っの気体の相対的な重量流量を制御する
ための装置に関するものである。本装置は、第１気体が
流れる第１導管と、前記第１導管内に設置され第１気体
の重量流量を検出する第１気体重量センサを備えてい
る。第１気体の重量流量は、ある範囲にわたって変化
し、第１気体重量センサは、第１気体の重量流量を表す
第１流量信号を発生する。本装置は、さらに。第２気体
が流れる第２導管と、第２導管内に設置され第２気体の
重量流量を検出する第２気体重量センサを備えている。
第２気体の重量流量は、ある範囲内で調整可能であり、
第２気体重量センサは、第２気体の重量流量を表す第２
流量信号を発生する。本装置は、第１流量信号と第２流
量信号とを比較し、もし第１流量信号と第２流量信号が
所定の比率から異なっていれば、制御信号を発生する電
子制御器を備えている。調整可能な弁は、この制御信号
に応じて所定の比率を維持するよう第２気体の流量を制
御する。このように、第２気体の流量が第１気体の流量
の変化に応じて制御され、第１および第２気体の重量流
量が望ましい比率に維持される。 発明の好ましい実施例では、第１および第２導管の内
部流れ断面積は、第１気体と第２気体の重量流量の所定
の比率にほぼ比例する相対的な寸法を有している。第１
および第２気体重量センサは、検出される重量流量に対
しほぼ同一の非線形出力応答を有している。このよう
に、第１および第２気体重量センサの出力応答は、第１
および第２導管に対する断面積の選択によって率に応じ
てだいたい決まる。したがって、第１および第２気体重
量センサの出力応答が非線形であるにもかかわらず、第
１および第２流量信号は、作動中広い流量範囲にわたっ
て比較可能であり、許容できない誤差が生じることはな
い。 また本発明は、２っの気体の相対的重量流量を制御す
る方法も含んでいる。 本発明の一実施例である制御装置は、二者択一の動力
源としてガソリンと気体燃料とを作動中切り換えること
ができる内燃機関駆動自動車用のものである。第１導管
は、吸気を機関へ導き、第２導管は、空気と混合される
気体燃料を機関へ導く。気体燃料は、加圧された供給源
から供給され、供給源内の気体燃料の圧力は、センサが
検出する。この圧力センサに応答する遮断弁は、供給源
内の圧力が所定の圧力以下に落ちるとそれに応じて第２
導管内の気体燃料の流れを遮断する。 また、機関へのガソリンの流れを制御する手段も設け
られており、この制御手段は、圧力センサに応答し、供
給源内の気体燃料の圧力が所定の圧力以下になると、そ
れに応じて、ガソリンが機関へ直接流れるようにする。
このように、気体燃料の圧力低下を感知すると、制御装
置は、即座にガソリン作動に切り換えると同時に、ガソ
リンと気体燃料とが混合して機関に供給されるのを防止
する。 本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照
し、以下の詳細な説明を読まれれば明らかになるであろ
う。 実施例 図面に示すように、本発明は、２っの気体の相対的重
量流量を制御するための制御装置10に具体化されてい
る。本発明は、空気と炭酸ガスが一定の割合で混合して
いることが必要な温室の換気や、気体燃料内燃機関やボ
イラーの作動を含めて、２っの気体の相対的重量流量を
制御する必要があるどんな場合にも使用することができ
る。ここでは、二者択一の動力源として液体のガソリン
と気体燃料たとえば天然ガスとを動作中切り換えること
ができる自動車用内燃機関に使用する場合について、本
発明を説明する。 第１図は、自動車用内燃機関に使用した場合の制御装
置10を略図で示す。自動車は、液体ガソリン用の通常タ
ンク12と、ガソリンが電動燃料ポンプ16へ流れるとき通
過するガソリンフィルタ14を備えている。通常の圧力調
整器18は、燃料管路20により１個またはそれ以上の噴射
装置22へ供給されるガソリンの圧力を制御する。噴射装
置は、元の装置に気化器の代わりに機関の吸気マニホル
ド25に取り付けることができる気化器の出口胴体24内に
ガソリンを噴射するように取り付けられている。出口胴
体24には、噴射装置が燃料を出口胴体に噴射する点より
下に、通常の絞り弁29が設けられている。過剰な燃料を
タンクへそらすために、圧力調整調整器18とガソリンタ
ンク12の間に、燃料戻し管路26が設けられている。好ま
しい実施例の場合、圧力調整器は、ガソリンの圧力を40
psiに維持する。 出口胴体24の上面には、出口胴体カバー30が蝶形ナッ
トとステムの組合わせ32により出口胴体24に取外し可能
に取り付けられている。空気導管34は、周囲空気を出口
胴体カバー30に導き、作動中燃焼のため機関が要求する
量の空気を提供する。周囲空気に向かって開いている空
気導管の端部に設けられた空気フィルタ36は、空気流か
ら粒状物質が管に流入するのを防止する役目をする。空
気重量センサ38は、空気導管34内の空気の重量流量を検
出し、導管内の空気の重量流量を表す空気流量信号を発
生する。 ほぼ同様なやり方で、天然ガス導管40は、機関が液体
のガソリンでなく天然ガスで作動するときに燃焼準備と
して、空気と混合するため天然ガスを出口胴体カバー30
へ導く。 重要なことは、天然ガスを完全に、かつ機関の各シリ
ンダについて同じ比率で空気と混合させることである。
空気と天然ガスは異なる密度を有し、両者の混合は本質
的に難しいことから、この場合が問題である。第７図に
示すように、空気と天然ガスの混合は、最初に、空気流
と天然ガス流を出口胴体スロート28A,28Bを通過する２
っの流れに等しく分割することによって、出口胴体24内
で行われる。天然ガス導管40は、中央空洞41に通じてお
り、その空洞41を出た天然ガスは、スロートの絞り弁27
A,27Bの上、スロートのベンチュリ点に配置された分配
リング43A,43Bを用いて、２っの出口胴体スロート28A,2
8Bの周囲の均一に分配される。分配リング43A,43Bは、1
/4環形状を有し、周辺分配室45A,45Bを形成している。
天然ガスは、中央空洞41から分配室45A,45Bを通って、
分配リング43A,43Bの縁と出口胴体壁の相手側の縁との
すき間によって形作られた周辺スロット47A,47Bへ流れ
る。これらのスロット47A,47Bは、それぞれ出口胴体ス
ロート28A,28Bのまわりに円周方向に延び、天然ガスを
スロートの周囲に均一に分配し、スロート内に下向きの
カーテン流を形成する。分配リング43A,43Bは、ベンチ
ュリ点に配置されているので、各分配室45A,45B内の圧
力は、スロート内の真空度によって決まり、両者はスロ
ートを通る空気の流れに比例する。このように、スロー
トを通る空気の流れに比例するカーテン状の非常に均一
な流れが得られる。カーテン流が絞り弁27A,27Bが設け
られたスロート領域に達すると、そこに生じた強いじょ
う乱が天然ガスと空気を完全に混合するので、従来困難
であった異なる密度の空気と天然ガスの混合が達成され
る。説明した混合方式は、１〜４個の間で出口胴体スロ
ートを必要とする異なるサイズの機関に対しても、各ス
ロートに分配リングとベンチュリスロットを設けること
によって適応できる。 前に触れたように、出口胴体24は、その上面に出口胴
体カバー30を有し、空気導管34は、出口導管カバー30に
通じている。第７図に示すように、空気は、上方から出
口胴体に入り、周辺通路49を通って分配リング43A,43B
に中央開口に導かれる。液体のガソリンで作動させると
きのために、第７図に示す出口胴体には、燃料管路20に
接続しているマニホルド29からガソリンが供給される２
個の噴射装置22A,22Bが設けらている。噴射装置は、天
然ガス分配リング43A,43Bの中央開口を通って下向きに
延び、絞り弁27A,27Bの上方の出口胴体スロート28A,28B
にガソリンを直接噴射する。 天然ガス導管40内に配置された天然ガス重量センサ42
は、管内の天然ガスの重量流量を検出し、管内の天然ガ
スの重量流量を表す気体流量信号を発生する。以下詳細
に説明するように、空気流量信号と気体流量信号は、サ
ーボ弁44の動作を制御するために使われ、導管40への天
然ガスの流れが制御される。 天然ガスは、通常のやり方で、加圧貯蔵タンク46から
サーボ弁44へ供給される。タンクには、手動遮断弁48が
設けられている。天然ガスは、配管を通って圧力センサ
50に導かれる。圧力センサ50は、ソレノイド操作遮断弁
52と協同して、もし管路圧力が機関を天然ガスで作動さ
せるには不十分であることを示す所定のレベルより低く
なれば、出口胴体24への天然ガスの流れを遮断する。管
路圧力を調整するために、圧力センサとソレノイド遮断
弁間の天然ガスの流れの中に、ダイヤフラム圧力調整器
56が配置されている。天然ガスは、ソラノイド操作遮断
弁からダイヤフラム圧力調整器56を通り、サーボ弁44の
入口に配管で導かれ、サーボ弁の出口からガス導管40へ
供給される。 操作パネル58には、オペレータが二者択一の燃料とし
て天然ガスまたは液体ガソリンで作動させるかを手動で
選択することができるトグルスイッチ60が設けられてい
る。指示ランプ62は、自動車が天然ガスで作動している
ことを指示し、指示ランプ64は、機関がガソリンで作動
していることを指示する。本発明の制御装置10は、さら
に、第１図に想像線の枠で示した電子制御器66を備えて
いる。制御器66は、圧力センサ50から信号を受け取り、
それに応じて制御信号をソレノイド操作遮断弁52へ送
る。また制御器66は、操作パネル58と協同して、動作モ
ードを選択する。また、あとで述べるように、制御器66
は、サーボ弁44の動作を制御する。 本発明の制御装置10を使用して燃焼のための気体を制
御する場合には、空気と気体燃料たとえば天然ガスの理
論混合比を与えることが望ましい。気体の正確な重量流
量を達成するには、圧力および温度の変動に付随する誤
差が生じない方法で重量流量を測定することが望まし
い。本発明の場合、これは、第２図および第３図に示し
た形式の熱線風速計67を使用して、気体の重量流量を測
定することによって行われる。米国特許第4,523,461号
に、この形式の風速計が記載されている。重量流量を検
出するのであるから、測定は、通常の圧力および温度の
変動に影響されない。 風速計67は、一対の導電性短柱70の間に延びている直
線の温度依存性抵抗線68を有し、抵抗線が張られている
短柱の端部は、検出する気体または空気が通る導管内に
置かれている。第２図および第３図において、導管は、
空気導管34として説明するが、あとで説明するように、
天然ガス導管の場合も構成は同じである。 短柱の反対側の端部は、導管壁の孔71を貫通し、支持
部材72にしっかり支持されている。回路基板74は、風速
計電子回路網の少なくとも一部が装着され、短柱に電気
的に接続されている。回路基板は、支持部材に取り付け
られており、両者は導管の外面にしっかり固定されてい
る。 短柱のまわりの孔71を通って導管34に空気が出入りし
ないように、回路基板74および支持部材66と導管34の間
には、孔71の上に、気泡がふさがれたフォーム製ブロッ
ク76が配置され、しっかり保持されている。ブロック
は、孔をシールするため圧縮され、短柱を通すための切
欠きが設けられている。回路基板に実装された電子回路
網を覆うために、想像線で示したカバー78が取り付けら
れる。熱線風速計67の上流の導管内には、風速計の抵抗
線68の所で空気の層流が得られるように、細長いセル80
のハニカム構造が配置されている。 通常のやり方で、抵抗線68は、風速計のブリッジ回路
の一枝を構成し、電気信号すなわち抵抗線をまたいで測
定された電圧が風速計ブリッジから電気出力信号を発生
する。この出力信号は、風速計が配置されている導管を
通過する気体燃料または空気の質量流量に対し、特定
の、予測可能な、しかし非線形の関係を有する。出力信
号は、検出する気体燃料または空気の分子量によって左
右される。 空気重量センサ38の出力信号および気体重量センサ42
の出力ブリッジ信号は、適当に増幅されたあと、制御器
66へ送られる。空気重量センサ38の出力信号は、作動中
の速度における内燃機関の特定の吸気によって、または
他の形式の燃焼に使用される場合はその燃焼空気源によ
って得られる空気の重量流量で決まる。ボイラーの場合
は、送風機によって空気の重量流量が決まるであろう。
機関あるいは送風機の速度が変われば、空気の重量流量
が変化することは言うまでもない。内燃機関の場合に
は、機関に吸入される空気の量は、アイドル状態と高馬
力作動状態とでは、かなり変化する。 このことから、気体燃料たとえば天然ガスの流れを調
節することにより、気体燃料と空気との理論混合比を実
現し、最適の性能を達成することが望ましい。さらに、
この理論混合比は、機関の全作動範囲にわたってほぼ一
定に維持すべきであり、気体燃料の重量流量は、検出さ
れた空気重量流量の変化に応じて変化させる必要があ
る。 以上は、制御器66によって行われる。第１図に示すよ
うに、天然ガス重量センサ42の出力信号は、信号調整器
85へ送られる。信号調整器85の出力は、反転増幅器88の
入力に接続されている。反転増幅器86の出力は、抵抗器
88を介して可変抵抗器82に接続されている。同様に、空
気重量センサ38の出力は、信号調整器84および抵抗器92
を介して可変抵抗器82に接続されている。可変抵抗器82
のすり接触アームは、演算増幅器92の非反転入力に接続
されている。混合比は、可変抵抗器82を用いて定期的に
精密調整することができ、これは通常の保守の際に手動
で行うことができる。演算増幅器90の反転端子は、抵抗
器94を介して接地されている。 空気重量センサ38の出力信号と、ガス重量センサ42の
反転された出力信号は、演算増幅器90の非反転端子で加
算され、その和と反転端子上の信号とが比較される。 演算増幅器90の出力は、サーボ弁に接続されており、
空気と天然ガスの望ましい理論混合比を維持するため信
号を天然ガス導管40内の天然ガスの流量を制御する調整
可能なサーボ弁へ送る。前に述べたように、サーボ弁に
よって供給される天然ガスの流量は、機関が作動してい
る速度における空気重量流量によって決まる。自動車用
機関の場合、空気重量流量は、一般に、アイドル状態に
おける40ポンド／時間の低い値から、高速運転状態にお
ける1,700ポンド／時間の高い値まで変化する。制御器6
6は、これらの空気流量の変化に応じて天然ガスの流量
を制御する手段を提供する。 天然ガスは、空気に比べて非常に軽く、理論混合比で機
関を作動させるには、空気と天然ガスの比を17:1に維持
することが望ましい。言い換えると、機関が空気を170
ポンド／時間だけ必要としているときは、天然ガスを10
ポンド／時間で供給し、機関が1700ポンド／時間の空気
を必要としているときは、天然ガスを100ポンド／時間
で供給することが望ましい。特定の目標比率は、目標作
動馬力を発生するような空気と天然ガスの混合気が得ら
れるものが好ましい。 また、空気重量センサ38および天然ガス重量センサ42
として、同一の熱線風速計を用いることが望ましい。前
に触れたが、都合の悪いことに、熱線風速計からの信号
は、測定する重量流量に対し非線形関係を有する。した
がって、重量流量が約17:1だけ異なるから、２っの重量
センサは、それらの出力応答曲線に沿う異なる点で動作
するであろう。また、直接使用した場合、空気出力信号
が変化しても、ガス重量流量の比例する変化は生じない
であろう。これは、空気重量センサとガス重量センサの
出力信号を制御器66で比較するときに問題になる。たと
えば、空気重量センサとガス重量センサの非線形応答特
性のために、所定の流量比を維持するために必要な空気
重量流量とガス重量流量が比例して変化しても、それに
対応して、それらのセンサの出力信号に比例する変化が
生じないのである。１っの解決策は、センサの出力信号
を線形にすることである。本発明のこの実施例では、電
子制御器66は、２っの風速計の出力信号を線形にするこ
とにより、２っの信号を正確に比較して、２っの気体の
正確な比を維持することができるようにする手段を提供
できる。 本発明に使用できるサーボ弁44の１っの実施例を第４
図および第５図に示す。サーボ弁本体98には、内部通路
100が設けられている。通路には、回転可能な軸104に取
り付けられた絞り弁102が配置されている。軸は、本体
を通って延び、弁本体の上面に取り付けられた通常設計
の永久磁石線形サーボモーター106に連結されている。
演算増幅器90は、サーボモーターに駆動信号を与えて弁
軸104を回転させ、絞り弁102の位置を変化させ、そこを
通過する天然ガスの流量を増減させる。一端がサーボモ
ーターのケースに固定され、他端が弁軸に取り付けられ
た戻しばね108は、サーボモーターが除勢されたとき弁
軸を回転させ、絞り弁を閉位置に押し戻す役目をする。 ここでは、例示のため、発明の特定の実施例について
説明したが、発明の精神および範囲の中でいろいろな修
正が可能であることは理解されるであろう。したがっ
て、発明を限定するものは、特許請求の範囲のみであ
る。
御装置に関するものである。 ２っの気体の重量流量を制御して所定の比率に維持す
る必要のある場合が数多くあり、気体燃料内燃機関、ボ
イラーの運転、その他の産業用途においてその必要性が
ある。その他にも、２っの気体の制御が必要な場合とし
て、空気と炭酸ガスとが一定の割合で混合していること
が望ましい温室の換気がある。内燃機関たとえば自動車
用機関を天然ガスで作動させる場合は、気体燃料と空気
を理論混合比にすることが望ましい。また、圧力および
温度の変動に付随する誤差が生じない方法で流量を正確
に制御して、所定の比率にすることが望ましい。 自動車用内燃機関を天然ガスで作動させる場合は、機
関が作動している速度によって機関に流入する燃焼空気
の流れが定まる。同様に、ボイラーの動作点は、燃焼空
気源として使用される送風機によって決まる。これらの
用途において、機関またはボイラーへ流れる空気の量
は、特定の運転状態の間は比較的一定しているが、運転
状態が変化すると大きく変わるので、最適の性能を得る
には、気体燃料の流量を調節することが必要になる。 このように、２っの気体の重量流量を適当に調節して
所定の比率に維持するための制御装置を求める声が大き
いことは理解されよう。内燃機関、ボイラー等の場合
は、燃焼空気の流量に応じて気体燃料の流量を変えなけ
ればならない。制御装置は、比較的正確かつ確実なもの
にすべきであり、しかも安価な製造コストで、機関やボ
イラーの性能を最適にすべきである。 二者択一の動力源として天然ガスとガソリンを使用で
きる転換可能な自動車用内燃機関の制御装置として使用
する場合、制御装置は、天然ガスの圧力が所定レベル以
下になったとき天然ガスからガソリンへ迅速に切り換え
る手段を備えているべきである。従来、２っの燃料源で
どちらか一方を選んで作動させるように設計された自動
車では、ガソリンから天然ガスへ切り換えるときに問題
があった。天然ガスへ切り換えが行われる前に、フロー
トボウル内の供給ガソリンが使い果たされてしまう結
果、機関はガソリンでも天然ガスでも作動しなくなる。
天然ガスの圧力が十分でないときなど、天然ガスからガ
ソリンへ切り換える場合は、天然ガスの流れを止めて、
フロートボウルにガソリンが再び充満するのを待つ必要
があった。これは、たいていギヤが入っている状態でだ
走させるか、または始動装置のモーターを回転させガソ
リンをフロートボウルに吸い上げるかして行われた。電
動燃料ポンプを使用する場合は、フロートボウルは自動
的に充満されたが、供給ガソリンが送られ、機関がガソ
リンで作動し始めるまでに時間遅れがあった。 本発明の目的は、２っの気体の重量流量を適当に調整
して所定の比率に維持し、しかも安価な製造コストで機
関やボイラーの性能を最適にする制御装置を提供するこ
とである。また、本発明の目的は、天然ガスの圧力が所
定レベル以下になったときに従来技術のような時間遅れ
もなく、天然ガスからガソリンへ迅速に切り換えること
ができる制御装置を提供することである。本発明は、こ
れらの目的を達成するほか、付随する利点も備えてい
る。 問題点を解決するための手段 本発明は、２っの気体の相対的な重量流量を制御する
ための装置に関するものである。本装置は、第１気体が
流れる第１導管と、前記第１導管内に設置され第１気体
の重量流量を検出する第１気体重量センサを備えてい
る。第１気体の重量流量は、ある範囲にわたって変化
し、第１気体重量センサは、第１気体の重量流量を表す
第１流量信号を発生する。本装置は、さらに。第２気体
が流れる第２導管と、第２導管内に設置され第２気体の
重量流量を検出する第２気体重量センサを備えている。
第２気体の重量流量は、ある範囲内で調整可能であり、
第２気体重量センサは、第２気体の重量流量を表す第２
流量信号を発生する。本装置は、第１流量信号と第２流
量信号とを比較し、もし第１流量信号と第２流量信号が
所定の比率から異なっていれば、制御信号を発生する電
子制御器を備えている。調整可能な弁は、この制御信号
に応じて所定の比率を維持するよう第２気体の流量を制
御する。このように、第２気体の流量が第１気体の流量
の変化に応じて制御され、第１および第２気体の重量流
量が望ましい比率に維持される。 発明の好ましい実施例では、第１および第２導管の内
部流れ断面積は、第１気体と第２気体の重量流量の所定
の比率にほぼ比例する相対的な寸法を有している。第１
および第２気体重量センサは、検出される重量流量に対
しほぼ同一の非線形出力応答を有している。このよう
に、第１および第２気体重量センサの出力応答は、第１
および第２導管に対する断面積の選択によって率に応じ
てだいたい決まる。したがって、第１および第２気体重
量センサの出力応答が非線形であるにもかかわらず、第
１および第２流量信号は、作動中広い流量範囲にわたっ
て比較可能であり、許容できない誤差が生じることはな
い。 また本発明は、２っの気体の相対的重量流量を制御す
る方法も含んでいる。 本発明の一実施例である制御装置は、二者択一の動力
源としてガソリンと気体燃料とを作動中切り換えること
ができる内燃機関駆動自動車用のものである。第１導管
は、吸気を機関へ導き、第２導管は、空気と混合される
気体燃料を機関へ導く。気体燃料は、加圧された供給源
から供給され、供給源内の気体燃料の圧力は、センサが
検出する。この圧力センサに応答する遮断弁は、供給源
内の圧力が所定の圧力以下に落ちるとそれに応じて第２
導管内の気体燃料の流れを遮断する。 また、機関へのガソリンの流れを制御する手段も設け
られており、この制御手段は、圧力センサに応答し、供
給源内の気体燃料の圧力が所定の圧力以下になると、そ
れに応じて、ガソリンが機関へ直接流れるようにする。
このように、気体燃料の圧力低下を感知すると、制御装
置は、即座にガソリン作動に切り換えると同時に、ガソ
リンと気体燃料とが混合して機関に供給されるのを防止
する。 本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照
し、以下の詳細な説明を読まれれば明らかになるであろ
う。 実施例 図面に示すように、本発明は、２っの気体の相対的重
量流量を制御するための制御装置10に具体化されてい
る。本発明は、空気と炭酸ガスが一定の割合で混合して
いることが必要な温室の換気や、気体燃料内燃機関やボ
イラーの作動を含めて、２っの気体の相対的重量流量を
制御する必要があるどんな場合にも使用することができ
る。ここでは、二者択一の動力源として液体のガソリン
と気体燃料たとえば天然ガスとを動作中切り換えること
ができる自動車用内燃機関に使用する場合について、本
発明を説明する。 第１図は、自動車用内燃機関に使用した場合の制御装
置10を略図で示す。自動車は、液体ガソリン用の通常タ
ンク12と、ガソリンが電動燃料ポンプ16へ流れるとき通
過するガソリンフィルタ14を備えている。通常の圧力調
整器18は、燃料管路20により１個またはそれ以上の噴射
装置22へ供給されるガソリンの圧力を制御する。噴射装
置は、元の装置に気化器の代わりに機関の吸気マニホル
ド25に取り付けることができる気化器の出口胴体24内に
ガソリンを噴射するように取り付けられている。出口胴
体24には、噴射装置が燃料を出口胴体に噴射する点より
下に、通常の絞り弁29が設けられている。過剰な燃料を
タンクへそらすために、圧力調整調整器18とガソリンタ
ンク12の間に、燃料戻し管路26が設けられている。好ま
しい実施例の場合、圧力調整器は、ガソリンの圧力を40
psiに維持する。 出口胴体24の上面には、出口胴体カバー30が蝶形ナッ
トとステムの組合わせ32により出口胴体24に取外し可能
に取り付けられている。空気導管34は、周囲空気を出口
胴体カバー30に導き、作動中燃焼のため機関が要求する
量の空気を提供する。周囲空気に向かって開いている空
気導管の端部に設けられた空気フィルタ36は、空気流か
ら粒状物質が管に流入するのを防止する役目をする。空
気重量センサ38は、空気導管34内の空気の重量流量を検
出し、導管内の空気の重量流量を表す空気流量信号を発
生する。 ほぼ同様なやり方で、天然ガス導管40は、機関が液体
のガソリンでなく天然ガスで作動するときに燃焼準備と
して、空気と混合するため天然ガスを出口胴体カバー30
へ導く。 重要なことは、天然ガスを完全に、かつ機関の各シリ
ンダについて同じ比率で空気と混合させることである。
空気と天然ガスは異なる密度を有し、両者の混合は本質
的に難しいことから、この場合が問題である。第７図に
示すように、空気と天然ガスの混合は、最初に、空気流
と天然ガス流を出口胴体スロート28A,28Bを通過する２
っの流れに等しく分割することによって、出口胴体24内
で行われる。天然ガス導管40は、中央空洞41に通じてお
り、その空洞41を出た天然ガスは、スロートの絞り弁27
A,27Bの上、スロートのベンチュリ点に配置された分配
リング43A,43Bを用いて、２っの出口胴体スロート28A,2
8Bの周囲の均一に分配される。分配リング43A,43Bは、1
/4環形状を有し、周辺分配室45A,45Bを形成している。
天然ガスは、中央空洞41から分配室45A,45Bを通って、
分配リング43A,43Bの縁と出口胴体壁の相手側の縁との
すき間によって形作られた周辺スロット47A,47Bへ流れ
る。これらのスロット47A,47Bは、それぞれ出口胴体ス
ロート28A,28Bのまわりに円周方向に延び、天然ガスを
スロートの周囲に均一に分配し、スロート内に下向きの
カーテン流を形成する。分配リング43A,43Bは、ベンチ
ュリ点に配置されているので、各分配室45A,45B内の圧
力は、スロート内の真空度によって決まり、両者はスロ
ートを通る空気の流れに比例する。このように、スロー
トを通る空気の流れに比例するカーテン状の非常に均一
な流れが得られる。カーテン流が絞り弁27A,27Bが設け
られたスロート領域に達すると、そこに生じた強いじょ
う乱が天然ガスと空気を完全に混合するので、従来困難
であった異なる密度の空気と天然ガスの混合が達成され
る。説明した混合方式は、１〜４個の間で出口胴体スロ
ートを必要とする異なるサイズの機関に対しても、各ス
ロートに分配リングとベンチュリスロットを設けること
によって適応できる。 前に触れたように、出口胴体24は、その上面に出口胴
体カバー30を有し、空気導管34は、出口導管カバー30に
通じている。第７図に示すように、空気は、上方から出
口胴体に入り、周辺通路49を通って分配リング43A,43B
に中央開口に導かれる。液体のガソリンで作動させると
きのために、第７図に示す出口胴体には、燃料管路20に
接続しているマニホルド29からガソリンが供給される２
個の噴射装置22A,22Bが設けらている。噴射装置は、天
然ガス分配リング43A,43Bの中央開口を通って下向きに
延び、絞り弁27A,27Bの上方の出口胴体スロート28A,28B
にガソリンを直接噴射する。 天然ガス導管40内に配置された天然ガス重量センサ42
は、管内の天然ガスの重量流量を検出し、管内の天然ガ
スの重量流量を表す気体流量信号を発生する。以下詳細
に説明するように、空気流量信号と気体流量信号は、サ
ーボ弁44の動作を制御するために使われ、導管40への天
然ガスの流れが制御される。 天然ガスは、通常のやり方で、加圧貯蔵タンク46から
サーボ弁44へ供給される。タンクには、手動遮断弁48が
設けられている。天然ガスは、配管を通って圧力センサ
50に導かれる。圧力センサ50は、ソレノイド操作遮断弁
52と協同して、もし管路圧力が機関を天然ガスで作動さ
せるには不十分であることを示す所定のレベルより低く
なれば、出口胴体24への天然ガスの流れを遮断する。管
路圧力を調整するために、圧力センサとソレノイド遮断
弁間の天然ガスの流れの中に、ダイヤフラム圧力調整器
56が配置されている。天然ガスは、ソラノイド操作遮断
弁からダイヤフラム圧力調整器56を通り、サーボ弁44の
入口に配管で導かれ、サーボ弁の出口からガス導管40へ
供給される。 操作パネル58には、オペレータが二者択一の燃料とし
て天然ガスまたは液体ガソリンで作動させるかを手動で
選択することができるトグルスイッチ60が設けられてい
る。指示ランプ62は、自動車が天然ガスで作動している
ことを指示し、指示ランプ64は、機関がガソリンで作動
していることを指示する。本発明の制御装置10は、さら
に、第１図に想像線の枠で示した電子制御器66を備えて
いる。制御器66は、圧力センサ50から信号を受け取り、
それに応じて制御信号をソレノイド操作遮断弁52へ送
る。また制御器66は、操作パネル58と協同して、動作モ
ードを選択する。また、あとで述べるように、制御器66
は、サーボ弁44の動作を制御する。 本発明の制御装置10を使用して燃焼のための気体を制
御する場合には、空気と気体燃料たとえば天然ガスの理
論混合比を与えることが望ましい。気体の正確な重量流
量を達成するには、圧力および温度の変動に付随する誤
差が生じない方法で重量流量を測定することが望まし
い。本発明の場合、これは、第２図および第３図に示し
た形式の熱線風速計67を使用して、気体の重量流量を測
定することによって行われる。米国特許第4,523,461号
に、この形式の風速計が記載されている。重量流量を検
出するのであるから、測定は、通常の圧力および温度の
変動に影響されない。 風速計67は、一対の導電性短柱70の間に延びている直
線の温度依存性抵抗線68を有し、抵抗線が張られている
短柱の端部は、検出する気体または空気が通る導管内に
置かれている。第２図および第３図において、導管は、
空気導管34として説明するが、あとで説明するように、
天然ガス導管の場合も構成は同じである。 短柱の反対側の端部は、導管壁の孔71を貫通し、支持
部材72にしっかり支持されている。回路基板74は、風速
計電子回路網の少なくとも一部が装着され、短柱に電気
的に接続されている。回路基板は、支持部材に取り付け
られており、両者は導管の外面にしっかり固定されてい
る。 短柱のまわりの孔71を通って導管34に空気が出入りし
ないように、回路基板74および支持部材66と導管34の間
には、孔71の上に、気泡がふさがれたフォーム製ブロッ
ク76が配置され、しっかり保持されている。ブロック
は、孔をシールするため圧縮され、短柱を通すための切
欠きが設けられている。回路基板に実装された電子回路
網を覆うために、想像線で示したカバー78が取り付けら
れる。熱線風速計67の上流の導管内には、風速計の抵抗
線68の所で空気の層流が得られるように、細長いセル80
のハニカム構造が配置されている。 通常のやり方で、抵抗線68は、風速計のブリッジ回路
の一枝を構成し、電気信号すなわち抵抗線をまたいで測
定された電圧が風速計ブリッジから電気出力信号を発生
する。この出力信号は、風速計が配置されている導管を
通過する気体燃料または空気の質量流量に対し、特定
の、予測可能な、しかし非線形の関係を有する。出力信
号は、検出する気体燃料または空気の分子量によって左
右される。 空気重量センサ38の出力信号および気体重量センサ42
の出力ブリッジ信号は、適当に増幅されたあと、制御器
66へ送られる。空気重量センサ38の出力信号は、作動中
の速度における内燃機関の特定の吸気によって、または
他の形式の燃焼に使用される場合はその燃焼空気源によ
って得られる空気の重量流量で決まる。ボイラーの場合
は、送風機によって空気の重量流量が決まるであろう。
機関あるいは送風機の速度が変われば、空気の重量流量
が変化することは言うまでもない。内燃機関の場合に
は、機関に吸入される空気の量は、アイドル状態と高馬
力作動状態とでは、かなり変化する。 このことから、気体燃料たとえば天然ガスの流れを調
節することにより、気体燃料と空気との理論混合比を実
現し、最適の性能を達成することが望ましい。さらに、
この理論混合比は、機関の全作動範囲にわたってほぼ一
定に維持すべきであり、気体燃料の重量流量は、検出さ
れた空気重量流量の変化に応じて変化させる必要があ
る。 以上は、制御器66によって行われる。第１図に示すよ
うに、天然ガス重量センサ42の出力信号は、信号調整器
85へ送られる。信号調整器85の出力は、反転増幅器88の
入力に接続されている。反転増幅器86の出力は、抵抗器
88を介して可変抵抗器82に接続されている。同様に、空
気重量センサ38の出力は、信号調整器84および抵抗器92
を介して可変抵抗器82に接続されている。可変抵抗器82
のすり接触アームは、演算増幅器92の非反転入力に接続
されている。混合比は、可変抵抗器82を用いて定期的に
精密調整することができ、これは通常の保守の際に手動
で行うことができる。演算増幅器90の反転端子は、抵抗
器94を介して接地されている。 空気重量センサ38の出力信号と、ガス重量センサ42の
反転された出力信号は、演算増幅器90の非反転端子で加
算され、その和と反転端子上の信号とが比較される。 演算増幅器90の出力は、サーボ弁に接続されており、
空気と天然ガスの望ましい理論混合比を維持するため信
号を天然ガス導管40内の天然ガスの流量を制御する調整
可能なサーボ弁へ送る。前に述べたように、サーボ弁に
よって供給される天然ガスの流量は、機関が作動してい
る速度における空気重量流量によって決まる。自動車用
機関の場合、空気重量流量は、一般に、アイドル状態に
おける40ポンド／時間の低い値から、高速運転状態にお
ける1,700ポンド／時間の高い値まで変化する。制御器6
6は、これらの空気流量の変化に応じて天然ガスの流量
を制御する手段を提供する。 天然ガスは、空気に比べて非常に軽く、理論混合比で機
関を作動させるには、空気と天然ガスの比を17:1に維持
することが望ましい。言い換えると、機関が空気を170
ポンド／時間だけ必要としているときは、天然ガスを10
ポンド／時間で供給し、機関が1700ポンド／時間の空気
を必要としているときは、天然ガスを100ポンド／時間
で供給することが望ましい。特定の目標比率は、目標作
動馬力を発生するような空気と天然ガスの混合気が得ら
れるものが好ましい。 また、空気重量センサ38および天然ガス重量センサ42
として、同一の熱線風速計を用いることが望ましい。前
に触れたが、都合の悪いことに、熱線風速計からの信号
は、測定する重量流量に対し非線形関係を有する。した
がって、重量流量が約17:1だけ異なるから、２っの重量
センサは、それらの出力応答曲線に沿う異なる点で動作
するであろう。また、直接使用した場合、空気出力信号
が変化しても、ガス重量流量の比例する変化は生じない
であろう。これは、空気重量センサとガス重量センサの
出力信号を制御器66で比較するときに問題になる。たと
えば、空気重量センサとガス重量センサの非線形応答特
性のために、所定の流量比を維持するために必要な空気
重量流量とガス重量流量が比例して変化しても、それに
対応して、それらのセンサの出力信号に比例する変化が
生じないのである。１っの解決策は、センサの出力信号
を線形にすることである。本発明のこの実施例では、電
子制御器66は、２っの風速計の出力信号を線形にするこ
とにより、２っの信号を正確に比較して、２っの気体の
正確な比を維持することができるようにする手段を提供
できる。 本発明に使用できるサーボ弁44の１っの実施例を第４
図および第５図に示す。サーボ弁本体98には、内部通路
100が設けられている。通路には、回転可能な軸104に取
り付けられた絞り弁102が配置されている。軸は、本体
を通って延び、弁本体の上面に取り付けられた通常設計
の永久磁石線形サーボモーター106に連結されている。
演算増幅器90は、サーボモーターに駆動信号を与えて弁
軸104を回転させ、絞り弁102の位置を変化させ、そこを
通過する天然ガスの流量を増減させる。一端がサーボモ
ーターのケースに固定され、他端が弁軸に取り付けられ
た戻しばね108は、サーボモーターが除勢されたとき弁
軸を回転させ、絞り弁を閉位置に押し戻す役目をする。 ここでは、例示のため、発明の特定の実施例について
説明したが、発明の精神および範囲の中でいろいろな修
正が可能であることは理解されるであろう。したがっ
て、発明を限定するものは、特許請求の範囲のみであ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の制御装置の略図、
第２図は、本発明に使用した導管とその導管内に設置さ
れた熱線風速計の斜視図、 第３図は、第２図の線３−３についての断面図、 第４図は、本発明に使用したサーボ弁の斜視図、 第５図は、第４図の線５−５についての断面図、 第６図は、第４図および第５図のサーボ弁に使用した絞
り弁を示す第５図の線６−６についての部分断面図、 第７図は、本発明の制御装置に使用した気化器の出口胴
体の部分断面図である。 10…制御装置、12…ガソリンタンク、14…ガソリンフィ
ルタ、16…電動燃料ポンプ、18…圧力調整器、20…燃料
管路、22…噴射装置、24…出口胴体、224A,24B…出口胴
体スロート、25…吸気マニホルド、26…戻り燃料管路、
27…絞り弁、27A,27B…絞り弁、30…出口胴体カバー、3
2…蝶ナットとステム、34…空気導管、36…空気フィル
タ、38…空気重量センサ、40…天然ガス導管、41…中央
空洞、42…天然ガス重量センサ、43A,43B…分配リン
グ、44…サーボ弁、45A,45B…周辺分配室、46…加圧貯
蔵タンク、47A,47B…周辺スロット、48…手動遮断弁、4
9…周辺通路、50…圧力センサ、52…ソレノイド操作遮
断弁、54…圧力調整器、56…ダイヤフラム圧力調整器、
58…操作パネル、60…トグルスイッチ、62,64…指示ラ
ンプ、66…電子制御器、67…熱線風速計、68…抵抗線、
70…導電短柱、71…孔、72…支持部材、74…回転基板、
76…フォーム、78…カバー、82…可変抵抗器、84…信号
調整器、85…信号調整器、86…反転増幅器、88…抵抗
器、90…演算増幅器、92,94…抵抗器、98…本体、100…
内部通路、102…絞り弁、104…軸、106…サーボモータ
ー、108…戻しばね。
れた熱線風速計の斜視図、 第３図は、第２図の線３−３についての断面図、 第４図は、本発明に使用したサーボ弁の斜視図、 第５図は、第４図の線５−５についての断面図、 第６図は、第４図および第５図のサーボ弁に使用した絞
り弁を示す第５図の線６−６についての部分断面図、 第７図は、本発明の制御装置に使用した気化器の出口胴
体の部分断面図である。 10…制御装置、12…ガソリンタンク、14…ガソリンフィ
ルタ、16…電動燃料ポンプ、18…圧力調整器、20…燃料
管路、22…噴射装置、24…出口胴体、224A,24B…出口胴
体スロート、25…吸気マニホルド、26…戻り燃料管路、
27…絞り弁、27A,27B…絞り弁、30…出口胴体カバー、3
2…蝶ナットとステム、34…空気導管、36…空気フィル
タ、38…空気重量センサ、40…天然ガス導管、41…中央
空洞、42…天然ガス重量センサ、43A,43B…分配リン
グ、44…サーボ弁、45A,45B…周辺分配室、46…加圧貯
蔵タンク、47A,47B…周辺スロット、48…手動遮断弁、4
9…周辺通路、50…圧力センサ、52…ソレノイド操作遮
断弁、54…圧力調整器、56…ダイヤフラム圧力調整器、
58…操作パネル、60…トグルスイッチ、62,64…指示ラ
ンプ、66…電子制御器、67…熱線風速計、68…抵抗線、
70…導電短柱、71…孔、72…支持部材、74…回転基板、
76…フォーム、78…カバー、82…可変抵抗器、84…信号
調整器、85…信号調整器、86…反転増幅器、88…抵抗
器、90…演算増幅器、92,94…抵抗器、98…本体、100…
内部通路、102…絞り弁、104…軸、106…サーボモータ
ー、108…戻しばね。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ
Ｇ０５Ｄ 11/13 Ｇ０５Ｄ 11/13 Ｚ
(72)発明者 ケニス イー ミラー
アメリカ合衆国 ワシントン州 98020
エドモンズ エイティナインス プレ
イス ウエスト 19911
(56)参考文献 特開 昭61−12550（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−96331（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−147209（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．２つの気体の相対的重量流量を該気体の温度を大き
く変えることなく制御するための内燃機関用燃料制御装
置であって、 前記機関への空気の流れのための空気導管を備え、前記
空気流は前記機関の作動速度における吸気に応答して或
る重量流量の範囲にわたって変化し、 前記空気導管内の空気の重量流量を測定して機関により
消費される空気の重量流量を表す第１流量信号を発生す
る慣用手段を備え、 前記機関への燃焼気体燃料流のための燃料導管を備え、 前記燃料流は或る重量流量の範囲にわたって変化し、 前記気体燃料の温度を大きく変えることなくほぼ一定の
温度で動作しかつ前記気体燃料の圧力および温度の変化
に実質的に無反応である熱線気体重量センサを備え、 該気体重量センサは、前記燃料導管内に設置され、該導
管内の気体燃料の重量流量を直接検出し、前記気体燃料
の重量流量を表す第２流量信号を発生し、 前記第１流量信号と前記第２流量信号とを比較し、もし
前記第１流量信号と前記第２流量信号が所定の比率から
異なっていれば、制御信号を発生する電子制御器を備
え、前記空気および燃料の導管は、前記空気と気体燃料
の重量流量の前記所定の比率にほぼ対応する相対的寸法
をもつ内部流れ断面積を有し、 前記制御信号に応じて前記所定の比率を維持するよう前
記燃料導管内の気体燃料の流量を制御することにより、
前記空気の流量の変化に応じて前記燃料の流量を制御
し、前記空気気体燃料の重量流量を望ましい比率に維持
する調整可能な弁を備えていることを特徴とする制御装
置。 ２．２つの気体の相対的重量流量を該気体の温度を大き
く変えることなく制御するための制御装置であって、 空気で成る第１気体の流れのための第１導管を備え、前
記第１気体流は或る範囲にわたって重量流量が変化し、 前記第１気体の温度を大きく変えることなくほぼ一定の
温度又は電流で動作しかつ前記第１気体の圧力および温
度の変化に実質的に無反応である熱線を有する第１熱線
風速計を備え、前記第１熱線風速計は、前記第１導管内
の第１気体が気体状態にあるとき第１気体の重量流量を
直接検出して第１気体の重量流量を表す第１流量信号を
発生するよう設置され、 気体状態の燃焼燃料で或る第２気体の流れのための第２
導管を備え、前記第２気体は成分が前記第１気体と異な
り、前記第２気体流は或る範囲にわたって重量流量が変
化し、 前記第２気体の温度を大きく変えることなくほぼ一定の
温度で動作しかつ前記第２気体の圧力および温度の変化
に実質的に無反応である熱線を有する第２熱線風速計を
備え、前記第２熱線風速計は、前記第２導管内の第２気
体が気体状態にあるとき第２気体の重量流量を直接検出
して第２気体の重量流量を表す第２流量信号を発生する
よう設置され、前記第１および第２熱線風速計は検出さ
れる重量流量に対して非線形のほぼ同一の出力特性を有
し、 前記第１流量信号と前記第２流量信号とを比較し、もし
前記第１流量信号と前記第２流量信号が所定の比率から
異なっていれば、制御信号を発生する電子制御器を備
え、前記第１および第２導管は、前記第１気体と前記第
２気体の重量流量の前記所定の比率にほぼ対応する相対
的寸法をもつ内部流れ断面積を有しているので、前記第
１および第２熱線風速計の出力特性は、該熱線風速計が
非線形出力特性曲線のほぼ同じ領域で動作するように前
記第１および第２導管の断面積の選択によって一定の率
に決められ、前記第１および第２熱線風速計の出力特性
が非線形であるにもかかわらず、前記第１および第２流
量信号は、作動中、広い流量範囲にわたって、許容でき
ない誤差を生じることなく比較可能であり、 前記第２導管内に設置され、前記制御信号に応じて前記
所定の比率を維持するよう気体状態の前記第２気体の流
量を制御することにより、前記第１気体の流量の変化に
応じて前記第２気体の流量を制御し、前記第１気体と第
２気体の重量流量を望ましい比率に維持する調整可能な
弁を備えていることを特徴とする制御装置。 ３．二者択一の動力源として作動中液体ガソリンと気体
燃料とを転換できる内燃機関の制御装置であって、 空気流を機関の吸気口に導く空気導入管を備え、前記空
気流は機関の作動中流れの重量流量が或る範囲にわたっ
て変化し、 前記機関により消費される空気の重量流量を評価し、該
評価した空気の重量流量を表す第１流量信号を発生する
慣用手段を備え、 前記気体燃料を供給する加圧容器を備え、 前記気体燃料の流れを前記容器から機関の吸気口に導き
前記空気と混合させる気体燃料導管を備え、前記気体燃
料流は流れの重量流量を或る範囲にわたって調整するこ
とができ、 前記気体燃料導管内の気体燃料の重量流量を検出して前
記気体燃料の重量流量を表す第２流量信号を発生するよ
う配置された気体燃料重量センサを備え、 前記第１および第２流量信号を比較し、もし前記第１お
よび第２流量信号が、所定の比率から異なっていれば制
御信号を発生する電子制御器を備え、前記所定の比率は
前記空気と前記気体燃料の理論混合比が得られるように
選ばれ、 前記制御信号に応じて前記所定の比率を維持するよう前
記気体燃料の流量を制御することにより、前記空気の流
量の変化に応じて前記気体燃料の流量を制御し、前記空
気と気体燃料の重量流量を望ましい比率に維持する調整
可能な弁を備え、 前記容器内の前記気体燃料の圧力を測定する圧力センサ
を備え、 前記圧力センサに応答し、前記容器の圧力が所定の圧力
以下になるとそれに応じて前記気体燃料導管内の前記気
体燃料の流れを止める遮蔽弁を備え、 前記機関へのガソリンの流れを制御する手段を備え、前
記制御手段は前記圧力センサに応答し、前記容器の圧力
が所定の圧力以下になるとそれに応じて機関へガソリン
を直接流すことにより、低い気体燃料圧力が認識された
とき時間遅れなく且つガソリンと気体燃料の混合物が機
関に供給されることがないようにしながら、前記制御装
置をガソリン作動に切り換えることを特徴とする制御装
置。 ４．前記機関は、ガソリン用電動燃料ポンプと、フロー
トボウルを使用せずに前記燃料ポンプから燃料を受け入
れる少なくとも１個のガソリン噴射装置とを備えてお
り、機関に対するガソリンの流れを制御する前記制御手
段は、前記センサに応答し、加圧されたガソリンが前記
噴射装置へ供給されるように前記燃料ポンプを「オン」
に切り換えるスイッチ手段を有していることを特徴とす
る特許請求の範囲第３項記載の制御装置。 ５．２つの気体の相対的重量流量を制御する方法であっ
て、 流れの重量流量が或る範囲にわたって変化する空気で成
る第１気体の流れのための第１導管を設けること、 前記第１気体の温度を大きく変えることなくほぼ一定の
温度で作動しかつ前記第１導管内の前記第１気体の重量
流量を直接検出するように配置された第１熱線風速計を
設けること、 前記第１熱線風速計で前記第１導管内の前記第１気体の
重量流量を検出し、前記第１気体の重量流量を表す第１
流量信号を発生させること、 流れの重量流量を或る範囲にわたって調整することがで
きる燃焼気体燃料で成る第２気体の流れのための第２導
管を設けること、 前記第２気体の温度を大きく変えることなくほぼ一定の
温度で動作し、前記第２導管内の第２気体の重量流量を
直接検出するよう配置され、検出された重量流量に対し
て非線形の第１熱線風速計とほぼ同一の出力特性を有す
る第２熱線風速計を設けること、 前記第２熱線風速計で前記第２導管内の前記第２気体の
重量流量を検出し、前記第２気体の重量流量を表す第２
流量信号を発生させること、 前記第１および第２気体の重量流量の所定の比率を選択
すること、 前記第１および第２導管に、前記第１気体と前記第２気
体の重量流量の前記所定の比率にほぼ対応する相対的寸
法をもつ内部流れ断面積を設けることにより、前記第１
および第２熱線風速計の出力特性は、該熱線風速計が非
線形出力特性曲線のほぼ同じ領域で動作するように前記
第１および第２導管の断面積の選択によって一定の率に
決められ、前記第１および第２熱線風速計の出力特性が
非線形であるにもかかわらず、前記第１および第２流量
信号は、作動中、広い流量範囲内にわたって、許容でき
ない誤差を生じることなく比較可能であるようにするこ
と、 前記第１流量信号と前記第２信号とを比較し、もし前記
第１および第２流量信号が前記所定の比率から異なって
いれば、重量流量の変化を表す制御信号を発生させるこ
と、 前記第２導管内に配置され前記第２気体の流量を制御す
る調整可能な弁を設けること、 前記制御信号に応じて前記弁を制御し、前記重量流量の
所定の比率を維持することにより、前記第１気体の流量
の変化に応じて前記第２気体の流量を制御し、前記第１
および第２気体の重量流量を望ましい比率に維持するこ
と、 の諸ステップから成ることを特徴とする制御方法。
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| AU6682786A (en) | 1988-02-25 |
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