JP3382025B2 - ガスエンジンの制御装置 - Google Patents
ガスエンジンの制御装置Info
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- gas
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- fuel
- air
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/40—Engine management systems
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスエンジンの制御装置
に関し、より詳しくはＬＰＧ（液化プロパンガス）やＬ
ＢＧ（液化ブタンガス）等の加圧ガスを燃料として略定
速運転を行うように制御するガスエンジンの制御装置に
関する。
に関し、より詳しくはＬＰＧ（液化プロパンガス）やＬ
ＢＧ（液化ブタンガス）等の加圧ガスを燃料として略定
速運転を行うように制御するガスエンジンの制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＰＧやＬＢＧ等の加圧燃料ガスを調圧
器を介してエンジンに供給し、このエンジンで燃焼させ
るガスエンジンが知られている。
器を介してエンジンに供給し、このエンジンで燃焼させ
るガスエンジンが知られている。
【０００３】従前のこの種のガスエンジンは、調圧器を
介して加圧ガスを略大気圧に減圧し、エンジンの吸入負
圧によって燃料ガスをエンジンに供給していた。すなわ
ち、前記ガスエンジンにおいては、吸入空気量をスロッ
トル弁により制御し、この制御された吸入空気量に適合
したガス量をエンジンに供給していた。従って、この場
合には吸気管等にスロットル弁を設ける必要があるが、
吸気管の配置やスロットル弁の配置はエンジンのレイア
ウトにより制限を受けるため、これらのレイアウト上の
制限が生じる。このため、前記ガスエンジンにおいて
は、その小形化が困難であり、またスロットル弁を制御
するワイヤ等が必要となり、装置を簡素化するのが困難
であった。
介して加圧ガスを略大気圧に減圧し、エンジンの吸入負
圧によって燃料ガスをエンジンに供給していた。すなわ
ち、前記ガスエンジンにおいては、吸入空気量をスロッ
トル弁により制御し、この制御された吸入空気量に適合
したガス量をエンジンに供給していた。従って、この場
合には吸気管等にスロットル弁を設ける必要があるが、
吸気管の配置やスロットル弁の配置はエンジンのレイア
ウトにより制限を受けるため、これらのレイアウト上の
制限が生じる。このため、前記ガスエンジンにおいて
は、その小形化が困難であり、またスロットル弁を制御
するワイヤ等が必要となり、装置を簡素化するのが困難
であった。
【０００４】そこで、吸気管にスロットル弁を設けるこ
となく燃料ガスの流量のみを制御するだけでエンジン出
力の制御を行い、エンジンの小形化や簡素化を可能にし
ようとした試みも提案されている（例えば、特開平２−
２３２５８号公報）。
となく燃料ガスの流量のみを制御するだけでエンジン出
力の制御を行い、エンジンの小形化や簡素化を可能にし
ようとした試みも提案されている（例えば、特開平２−
２３２５８号公報）。
【０００５】上記ガスエンジンにおいては、加圧ガス源
の下流側に調圧器及び制御弁を直列に配設し、前記調圧
器によって一定圧力に調整された燃料ガスの通過面積を
制御弁で可変制御することにより、燃料ガスの供給量を
制御し、かかる流量制御がなされた燃料ガスを空気と混
合させてエンジンに供給している。また、制御弁への供
給圧力が変動すると燃料供給量が大きく変化してしまう
ため、上記ガスエンジンにおいても、調圧器を介して制
御弁への燃料ガスの供給圧力が変動するのを防止してい
る。
の下流側に調圧器及び制御弁を直列に配設し、前記調圧
器によって一定圧力に調整された燃料ガスの通過面積を
制御弁で可変制御することにより、燃料ガスの供給量を
制御し、かかる流量制御がなされた燃料ガスを空気と混
合させてエンジンに供給している。また、制御弁への供
給圧力が変動すると燃料供給量が大きく変化してしまう
ため、上記ガスエンジンにおいても、調圧器を介して制
御弁への燃料ガスの供給圧力が変動するのを防止してい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たいずれのガスエンジンにおいても、上記した如く調圧
器を設けて加圧ガスからの供給圧力を調整しているため
調圧器の設置スペースを確保する必要があり、したがっ
て装置の小形化を図るうえで支障があるという問題点が
あった。すなわち、前記調圧器は比較的大きな部品であ
るため、大きな搭載スペースを確保する必要があり、装
置の小形化が困難であるという問題点があった。
たいずれのガスエンジンにおいても、上記した如く調圧
器を設けて加圧ガスからの供給圧力を調整しているため
調圧器の設置スペースを確保する必要があり、したがっ
て装置の小形化を図るうえで支障があるという問題点が
あった。すなわち、前記調圧器は比較的大きな部品であ
るため、大きな搭載スペースを確保する必要があり、装
置の小形化が困難であるという問題点があった。
【０００７】さらに、燃料ガスのガス種を変更して使用
する場合、例えばＬＰＧからＬＢＧにガス種を変更して
使用する場合は、その発熱量が異なるため燃料ガスの最
大通路面積を変更する必要が生じ、かかる場合は制御弁
自体を交換しなければならないという問題点があった。
する場合、例えばＬＰＧからＬＢＧにガス種を変更して
使用する場合は、その発熱量が異なるため燃料ガスの最
大通路面積を変更する必要が生じ、かかる場合は制御弁
自体を交換しなければならないという問題点があった。
【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであって、コンパクトで且つガス供給源の圧力変動
の影響を受けることなく、広範な出力範囲においてエン
ジン出力を制御することができ、しかも様々なガス種に
対しても容易に対応可能なガスエンジンの制御装置を提
供することを目的とする。
ものであって、コンパクトで且つガス供給源の圧力変動
の影響を受けることなく、広範な出力範囲においてエン
ジン出力を制御することができ、しかも様々なガス種に
対しても容易に対応可能なガスエンジンの制御装置を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、制御弁を介して供給される燃料ガスと空気
との混合気をガスエンジンに供給するガスエンジンの制
御装置において、前記制御弁の下流側に燃料ガス噴射用
のガスノズルが着脱可能に配設されると共に、前記制御
弁は、弁ハウジングと、当該弁ハウジングに内有され、
前記燃料ガスの通過流量を調整する可動弁と、前記可動
弁に連設されて前記可動弁が前記燃料ガスの供給圧力の
調整を行う圧力調整機構と、前記弁ハウジングに連設さ
れて前記可動弁の作動を制御する励磁部を有する電磁比
例弁とで構成され、当該電磁比例弁は、前記燃料ガスの
供給源圧力に依存することなく通電電流の大きさに応じ
て前記燃料ガスの供給量を制御することにより、前記ガ
スエンジンの吸入空気量を制御することなく前記混合気
の空燃比を制御するように構成されていることを特徴と
している。
に本発明は、制御弁を介して供給される燃料ガスと空気
との混合気をガスエンジンに供給するガスエンジンの制
御装置において、前記制御弁の下流側に燃料ガス噴射用
のガスノズルが着脱可能に配設されると共に、前記制御
弁は、弁ハウジングと、当該弁ハウジングに内有され、
前記燃料ガスの通過流量を調整する可動弁と、前記可動
弁に連設されて前記可動弁が前記燃料ガスの供給圧力の
調整を行う圧力調整機構と、前記弁ハウジングに連設さ
れて前記可動弁の作動を制御する励磁部を有する電磁比
例弁とで構成され、当該電磁比例弁は、前記燃料ガスの
供給源圧力に依存することなく通電電流の大きさに応じ
て前記燃料ガスの供給量を制御することにより、前記ガ
スエンジンの吸入空気量を制御することなく前記混合気
の空燃比を制御するように構成されていることを特徴と
している。
【００１０】
【００１１】さらに、本発明は、前記制御弁により制御
される前記燃料ガスのガス量によって混合気の空燃比を
制御する空燃比制御手段と、前記ガスエンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手
段の検出結果に基づいて前記ガスエンジンの点火時期を
算出する点火時期算出手段とを備え、前記空燃比が所定
値以下となって希薄限界状態にあるときは前記点火時期
を補正することにより前記エンジン出力を制御する点火
時期補正手段を有していることを特徴としている。
される前記燃料ガスのガス量によって混合気の空燃比を
制御する空燃比制御手段と、前記ガスエンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手
段の検出結果に基づいて前記ガスエンジンの点火時期を
算出する点火時期算出手段とを備え、前記空燃比が所定
値以下となって希薄限界状態にあるときは前記点火時期
を補正することにより前記エンジン出力を制御する点火
時期補正手段を有していることを特徴としている。
【００１２】また、前記ガスエンジンの吸気系には吸入
空気量制御用のスロットル弁が配されていないことを特
徴としている。
空気量制御用のスロットル弁が配されていないことを特
徴としている。
【００１３】また、前記運転状態検出手段は、少なくと
もエンジン回転数を検出する回転数検出手段を含むと共
に、前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転
数の変動量に基づいて前記ガスエンジンの燃焼状態を判
別する燃焼状態判別手段と、前記燃焼状態判別手段の判
別結果に基づいて前記空燃比が前記所定値以下にあるか
否かを判別する希薄限界判別手段とを備えていることを
特徴とし、さらに前記点火時期補正手段は、点火時期を
遅角補正する遅角補正手段であり、遅角するにしたがっ
てエンジン出力が低下するように構成したことを特徴と
している。
もエンジン回転数を検出する回転数検出手段を含むと共
に、前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転
数の変動量に基づいて前記ガスエンジンの燃焼状態を判
別する燃焼状態判別手段と、前記燃焼状態判別手段の判
別結果に基づいて前記空燃比が前記所定値以下にあるか
否かを判別する希薄限界判別手段とを備えていることを
特徴とし、さらに前記点火時期補正手段は、点火時期を
遅角補正する遅角補正手段であり、遅角するにしたがっ
てエンジン出力が低下するように構成したことを特徴と
している。
【００１４】
【作用】上記構成によれば、一定圧力に制御された所定
流量の燃料ガスが制御弁から流出し、ガス噴射用ノズル
から噴射されて空気と混合され、ガスエンジンに供給さ
れる。
流量の燃料ガスが制御弁から流出し、ガス噴射用ノズル
から噴射されて空気と混合され、ガスエンジンに供給さ
れる。
【００１５】制御弁から流出する燃料ガス量は、可動弁
により流量制御され、しかもこの場合に制御弁から流出
する燃料ガスのガス圧力は、可動弁の圧力調整機構を介
して一定圧力に保持される。
により流量制御され、しかもこの場合に制御弁から流出
する燃料ガスのガス圧力は、可動弁の圧力調整機構を介
して一定圧力に保持される。
【００１６】また、ガス種を変更する場合は着脱自在に
配設されたガス噴射用ノズルを交換して対処することが
できる。
配設されたガス噴射用ノズルを交換して対処することが
できる。
【００１７】さらに、空燃比の制御は、スロットル弁で
吸入空気量を制御することなく燃料ガス量のみによって
なされると共に、エンジンの運転状態に応じた（最適）
点火時期が算出され、さらに混合気の空燃比が所定値以
下の希薄限界状態のときは前記点火時期の補正がなされ
る。
吸入空気量を制御することなく燃料ガス量のみによって
なされると共に、エンジンの運転状態に応じた（最適）
点火時期が算出され、さらに混合気の空燃比が所定値以
下の希薄限界状態のときは前記点火時期の補正がなされ
る。
【００１８】具体的には、エンジン回転数の変動量に基
づいてエンジンの燃焼状態が判別され、かかる燃焼状態
に基づいてエンジンが希薄限界状態にあるか否かが判断
される。さらに、エンジンが希薄限界状態にあると判断
されたときは、点火時期を遅角補正することにより燃焼
を継続させながら徐々に熱効率を低下させていくことに
よって希薄限界域におけるエンジン出力の制御が行われ
る。
づいてエンジンの燃焼状態が判別され、かかる燃焼状態
に基づいてエンジンが希薄限界状態にあるか否かが判断
される。さらに、エンジンが希薄限界状態にあると判断
されたときは、点火時期を遅角補正することにより燃焼
を継続させながら徐々に熱効率を低下させていくことに
よって希薄限界域におけるエンジン出力の制御が行われ
る。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳説
する。
する。
【００２０】図１は本発明に係るガスエンジンの制御装
置の一実施例を示す全体構成図である。
置の一実施例を示す全体構成図である。
【００２１】図中、１は４サイクルのガスエンジン（以
下、単に「エンジン」という）であって、エンジン１の
吸気管２の先端にはエアクリーナ３が設けられると共
に、エアクリーナ３及びエンジン１間には燃料供給管４
が前記吸気管２から分岐して設けられている。
下、単に「エンジン」という）であって、エンジン１の
吸気管２の先端にはエアクリーナ３が設けられると共
に、エアクリーナ３及びエンジン１間には燃料供給管４
が前記吸気管２から分岐して設けられている。
【００２２】また、燃料供給管４の先端にはＬＰＧやＬ
ＢＧなどの燃料ガスが充満したガスボンベ等の加圧ガス
源５が装着され、さらにこの加圧ガス源５下流側の燃料
供給管４途中には開閉弁６及び制御弁７が順次介装さ
れ、さらに該制御弁７の下流側且つ吸気管２の分岐部近
傍には燃料ガス噴射用のガスノズル９が配設されてい
る。そして、これら開閉弁６及び制御弁７は電子コント
ロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８に電気的に
接続されてＥＣＵ８により制御される。また、前記ガス
ノズル９はガス種の応じて変更可能となるように着脱自
在とされている。
ＢＧなどの燃料ガスが充満したガスボンベ等の加圧ガス
源５が装着され、さらにこの加圧ガス源５下流側の燃料
供給管４途中には開閉弁６及び制御弁７が順次介装さ
れ、さらに該制御弁７の下流側且つ吸気管２の分岐部近
傍には燃料ガス噴射用のガスノズル９が配設されてい
る。そして、これら開閉弁６及び制御弁７は電子コント
ロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８に電気的に
接続されてＥＣＵ８により制御される。また、前記ガス
ノズル９はガス種の応じて変更可能となるように着脱自
在とされている。
【００２３】開閉弁６は、常時閉型の電磁弁からなりＥ
ＣＵ８からの指令によりオンオフ制御する。すなわち、
エンジン１の停止時には加圧ガス源５からの燃料ガスが
エンジン１に供給されるのを禁止すべくオフして閉弁
し、エンジン１の駆動時にはオンして開弁し前記燃料ガ
スをエンジン１に供給する。
ＣＵ８からの指令によりオンオフ制御する。すなわち、
エンジン１の停止時には加圧ガス源５からの燃料ガスが
エンジン１に供給されるのを禁止すべくオフして閉弁
し、エンジン１の駆動時にはオンして開弁し前記燃料ガ
スをエンジン１に供給する。
【００２４】制御弁７は、ＥＣＵ８からの指令により燃
料供給管４を通過する燃料ガス量Ｑの流量を制御する。
すなわち、制御弁７はエンジン負荷が増加してエンジン
回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＸ（例えば、２５００ｒｐ
ｍ）以下に低下したとき又はエンジン１に供給される混
合気の空燃比が燃料リーンとなったときに燃料ガス量Ｑ
が増量するように燃料ガスの流路を制御し、エンジン回
転数ＮＥが前記所定回転数ＮＥＸ以上の高回転のとき又
は混合気の空燃比が燃料リッチのときに燃料ガス量が減
量するように燃料ガスの流路を制御する。
料供給管４を通過する燃料ガス量Ｑの流量を制御する。
すなわち、制御弁７はエンジン負荷が増加してエンジン
回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＸ（例えば、２５００ｒｐ
ｍ）以下に低下したとき又はエンジン１に供給される混
合気の空燃比が燃料リーンとなったときに燃料ガス量Ｑ
が増量するように燃料ガスの流路を制御し、エンジン回
転数ＮＥが前記所定回転数ＮＥＸ以上の高回転のとき又
は混合気の空燃比が燃料リッチのときに燃料ガス量が減
量するように燃料ガスの流路を制御する。
【００２５】制御弁７は、具体的には図２に示すよう
に、加圧ガス源の圧力に依存することなく通電電流の大
きさに応じて燃料ガスの供給圧力を制御する電磁比例弁
で構成されている。
に、加圧ガス源の圧力に依存することなく通電電流の大
きさに応じて燃料ガスの供給圧力を制御する電磁比例弁
で構成されている。
【００２６】すなわち、制御弁７は、燃料ガスが流入す
る流入口１０と前記燃料ガスが流出する流出口１１とが
形成された弁ハウジング１２と、この弁ハウジング１２
に内有された可動弁１３と、前記可動弁１３の作動を制
御する励磁部１４とから構成されている。
る流入口１０と前記燃料ガスが流出する流出口１１とが
形成された弁ハウジング１２と、この弁ハウジング１２
に内有された可動弁１３と、前記可動弁１３の作動を制
御する励磁部１４とから構成されている。
【００２７】可動弁１３は、具体的には、Ａｌ等からな
る弁本体１５と、弁本体１５と底蓋５０との間に着座さ
れて弁本体１５を矢印Ａ方向に弾発付勢する弁スプリン
グ１６と、弁ハウジング１２の上部に介装されたＮＢＲ
等からなる略偏平状のダイヤフラム１７と、該ダイヤフ
ラム１７と弁本体１５とを連接するステム１８と、この
ステム１８の上端に設けられた略Ｔ字状の突起部１９
と、この突起部１９とダイヤフラム１７との間に着座さ
れて前記ダイヤフラム１７を押圧付勢するダイヤフラム
押えバネ２０と、前記ダイヤフラム１７を弁ハウジング
１２との間で挟持するダイヤフラム押え板２１とから構
成されている。そして、ダイヤフラム押え板２１の側壁
には孔２２が貫設されて大気が導入される。すなわち、
ダイヤフラム１７とダイヤフラム押え板２１との間で大
気圧室２３が形成されている。
る弁本体１５と、弁本体１５と底蓋５０との間に着座さ
れて弁本体１５を矢印Ａ方向に弾発付勢する弁スプリン
グ１６と、弁ハウジング１２の上部に介装されたＮＢＲ
等からなる略偏平状のダイヤフラム１７と、該ダイヤフ
ラム１７と弁本体１５とを連接するステム１８と、この
ステム１８の上端に設けられた略Ｔ字状の突起部１９
と、この突起部１９とダイヤフラム１７との間に着座さ
れて前記ダイヤフラム１７を押圧付勢するダイヤフラム
押えバネ２０と、前記ダイヤフラム１７を弁ハウジング
１２との間で挟持するダイヤフラム押え板２１とから構
成されている。そして、ダイヤフラム押え板２１の側壁
には孔２２が貫設されて大気が導入される。すなわち、
ダイヤフラム１７とダイヤフラム押え板２１との間で大
気圧室２３が形成されている。
【００２８】また、励磁部１４は、励磁コイル２４と、
励磁コイル２４の通電電流の大きさに応じて矢印Ｂ方向
に往復運動するプランジャ２５と、プランジャ２５のス
トロークを所定の許容範囲内に調整する調整ネジ２６
と、調整ネジ２６に螺着された上蓋２７と、調整ネジ２
６とプランジャ２５の上端との間に着座されて矢印Ｃ方
向に弾発付勢するプランジャ状スプリング２８と、プラ
ンジャ２５とダイヤフラム押え板２１との間に着座され
てプランジャ２５を矢印Ｄ方向に弾発付勢するプランジ
ャ下スプリング２９とから構成されている。
励磁コイル２４の通電電流の大きさに応じて矢印Ｂ方向
に往復運動するプランジャ２５と、プランジャ２５のス
トロークを所定の許容範囲内に調整する調整ネジ２６
と、調整ネジ２６に螺着された上蓋２７と、調整ネジ２
６とプランジャ２５の上端との間に着座されて矢印Ｃ方
向に弾発付勢するプランジャ状スプリング２８と、プラ
ンジャ２５とダイヤフラム押え板２１との間に着座され
てプランジャ２５を矢印Ｄ方向に弾発付勢するプランジ
ャ下スプリング２９とから構成されている。
【００２９】このように構成された制御弁７において
は、励磁コイル２４に通電されると、通電電流の大きさ
に応じた吸引力によりプランジャ２５がプランジャ下ス
プリング２８の弾発付勢力に抗して下方に押し下げら
れ、ステム１８を介して弁本体１５が下方に移動して開
弁し、燃料ガスは流入口１０から流出口１１に流れる。
すなわちプランジャストロークは前記通電電流により可
変とされるため、この通電電流にリニアに比例した流量
が流出口１１から流出する。また、大気圧室２３は孔２
２を介して大気と連通しているため常に大気圧を維持し
ており、したがって流入口１０に流入する供給燃料ガス
のガス圧力が高くなるとダイアフラム１７が上方に押し
上げられ、その結果ステム１８を介してダイヤフラム１
７と連接している弁本体１５も上方に押し上げられ、弁
本体１５は閉弁方向に移動する。一方、前記供給燃料ガ
スのガス圧力が低くなるとダイアフラム１７が下方に押
し下げられるため、前記弁本体１５も下方に押し下げら
れ、弁本体１５は開弁方向に移動する。このようにダイ
ヤフラム１７とダイヤフラム押え板２１とで圧力調整機
構を構成しており、制御弁７から流出する燃料ガスのガ
ス圧力は略一定に保持される。そしてこれにより、従来
のような調圧器を使用することなく供給圧力を略一定に
保持することができ、したがって調圧器を省略すること
ができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
は、励磁コイル２４に通電されると、通電電流の大きさ
に応じた吸引力によりプランジャ２５がプランジャ下ス
プリング２８の弾発付勢力に抗して下方に押し下げら
れ、ステム１８を介して弁本体１５が下方に移動して開
弁し、燃料ガスは流入口１０から流出口１１に流れる。
すなわちプランジャストロークは前記通電電流により可
変とされるため、この通電電流にリニアに比例した流量
が流出口１１から流出する。また、大気圧室２３は孔２
２を介して大気と連通しているため常に大気圧を維持し
ており、したがって流入口１０に流入する供給燃料ガス
のガス圧力が高くなるとダイアフラム１７が上方に押し
上げられ、その結果ステム１８を介してダイヤフラム１
７と連接している弁本体１５も上方に押し上げられ、弁
本体１５は閉弁方向に移動する。一方、前記供給燃料ガ
スのガス圧力が低くなるとダイアフラム１７が下方に押
し下げられるため、前記弁本体１５も下方に押し下げら
れ、弁本体１５は開弁方向に移動する。このようにダイ
ヤフラム１７とダイヤフラム押え板２１とで圧力調整機
構を構成しており、制御弁７から流出する燃料ガスのガ
ス圧力は略一定に保持される。そしてこれにより、従来
のような調圧器を使用することなく供給圧力を略一定に
保持することができ、したがって調圧器を省略すること
ができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３０】しかして、エンジン１の図示しないクラン
ク軸周囲にはクランク角（ＣＲＫ）センサ３０及び点火
用パルサ３１が設けられている。ＣＲＫセンサ３０は、
ピストン上死点位置でパルス信号（以下、「ＣＲＫ信号
パルス」という）を出力し、このＣＲＫ信号パルスをＥ
ＣＵ８に供給する。点火用パルサ３１は、所定のクラン
ク角度位置で点火パルス信号を発生し、点火パルス信号
をＥＣＵ８に供給する。
ク軸周囲にはクランク角（ＣＲＫ）センサ３０及び点火
用パルサ３１が設けられている。ＣＲＫセンサ３０は、
ピストン上死点位置でパルス信号（以下、「ＣＲＫ信号
パルス」という）を出力し、このＣＲＫ信号パルスをＥ
ＣＵ８に供給する。点火用パルサ３１は、所定のクラン
ク角度位置で点火パルス信号を発生し、点火パルス信号
をＥＣＵ８に供給する。
【００３１】エンジン１の点火装置３２は、ＥＣＵ８に
接続されると共にＥＣＵ８からの指令によりその点火時
期が制御される。エンジン１にはスタータモータ３３が
接続され、前記エンジン１はこのスタータモータ３３に
より始動する。
接続されると共にＥＣＵ８からの指令によりその点火時
期が制御される。エンジン１にはスタータモータ３３が
接続され、前記エンジン１はこのスタータモータ３３に
より始動する。
【００３２】エンジン１の排気管３４の途中には広域酸
素濃度センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」という）３５が
設けられており、このＬＡＦセンサ３５により検出され
た排気ガス中の酸素濃度は電気信号に変換されてＥＣＵ
８に供給される。
素濃度センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」という）３５が
設けられており、このＬＡＦセンサ３５により検出され
た排気ガス中の酸素濃度は電気信号に変換されてＥＣＵ
８に供給される。
【００３３】ＥＣＵ８は、上記各種センサからの入力信
号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、ア
ナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有
する入力回路と、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」と
いう）と、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び
演算結果等を記憶する記憶手段と、上記開閉弁６や制御
弁７等に駆動信号を供給する出力回路とを備えている。
また、ＥＣＵ８はＣＲＫ信号パルスの発生時間間隔ＭＥ
を計測し、このＭＥ値の逆数であるエンジン回転数ＮＥ
を算出する。
号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、ア
ナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有
する入力回路と、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」と
いう）と、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び
演算結果等を記憶する記憶手段と、上記開閉弁６や制御
弁７等に駆動信号を供給する出力回路とを備えている。
また、ＥＣＵ８はＣＲＫ信号パルスの発生時間間隔ＭＥ
を計測し、このＭＥ値の逆数であるエンジン回転数ＮＥ
を算出する。
【００３４】さらに、ＥＣＵ８は、前記ＣＲＫ信号パル
スに基づいてクランク角速度を検出し、このクランク角
速度の変動状態に応じてエンジン１の燃焼状態を判別す
る。
スに基づいてクランク角速度を検出し、このクランク角
速度の変動状態に応じてエンジン１の燃焼状態を判別す
る。
【００３５】すなわち、エンジン１の瞬時の回転速度、
つまり瞬時のクランク角速度は、図３に示すように、エ
ンジン１に供給される混合気の圧縮抵抗により点火パル
ス信号の発生位置近傍で最も落ち込み、その後燃焼によ
るガス圧によってクランク軸が加速され、前記クランク
角速度が上昇するが、エンジン１が不整燃焼を起こして
いるときはクランク角速度が正常燃焼時よりも小さくな
る。したがって、点火パルス信号が発生してから所定時
間ｔが経過したクランク角速度が略最大値に到達したと
きのクランク角速度を取り込んで斯かるクランク角速度
値をホールドさせ、このホールド値のサイクル間におけ
る偏差ΔＴＲＥＶを算出することにより、エンジン１の
燃焼状態を検出する。すなわち、偏差ΔＴＲＥＶが所定
基準値ＭＦＲＥＦ以下のときは、エンジン１は正常燃焼
していると判断され、偏差ΔＴＲＥＶが所定基準値ＭＦ
ＲＥＦ以上のときはエンジン１は不整燃焼していると判
断される。そしてさらに、偏差ΔＴＲＥＶが所定の失火
判別値ＭＦＨより大きいときはエンジン１は失火状態に
あると判断される。
つまり瞬時のクランク角速度は、図３に示すように、エ
ンジン１に供給される混合気の圧縮抵抗により点火パル
ス信号の発生位置近傍で最も落ち込み、その後燃焼によ
るガス圧によってクランク軸が加速され、前記クランク
角速度が上昇するが、エンジン１が不整燃焼を起こして
いるときはクランク角速度が正常燃焼時よりも小さくな
る。したがって、点火パルス信号が発生してから所定時
間ｔが経過したクランク角速度が略最大値に到達したと
きのクランク角速度を取り込んで斯かるクランク角速度
値をホールドさせ、このホールド値のサイクル間におけ
る偏差ΔＴＲＥＶを算出することにより、エンジン１の
燃焼状態を検出する。すなわち、偏差ΔＴＲＥＶが所定
基準値ＭＦＲＥＦ以下のときは、エンジン１は正常燃焼
していると判断され、偏差ΔＴＲＥＶが所定基準値ＭＦ
ＲＥＦ以上のときはエンジン１は不整燃焼していると判
断される。そしてさらに、偏差ΔＴＲＥＶが所定の失火
判別値ＭＦＨより大きいときはエンジン１は失火状態に
あると判断される。
【００３６】しかして、本ガスエンジンの制御装置は、
エンジン回転数ＮＥ及び空気過剰率λに応じた最適点火
進角値θＩＧＹを算出すると共に、エンジン１が希薄限
界になったときは前記最適点火進角値θＩＧＹを遅角補
正し、かく遅角補正された点火進角値θＩＧで点火時期
を制御することによりエンジン出力を制御している。す
なわち、ガスエンジンにおいては、図４に示すように空
気過剰率λが例えば「１．６」を越えて不整燃焼領域に
突入すると、エンジン出力は急激に低下する特性を有す
る（図中、点Ａは不整燃焼領域と燃料ガス制御領域の境
界を示す希薄限界点を示す）。すなわち、供給ガス量を
減らしていくことによって空燃比の希薄限界に到達する
まではエンジン出力を制御することができるものの、空
燃比が希薄限界点Ａを越えると不整燃焼が顕著となり、
破線に示すように、ＨＣ等の未燃ガス成分の排出量も急
激に増大して排気浄化効率も極端に悪化する虞がある。
換言すると、ＬＰＧ等の気体を燃料とするガスエンジン
の場合は、空気過剰率λが「１．６」程度までは燃料ガ
スの制御のみでエンジン出力を制御することができる
が、空気過剰率λが「１．６」を越えると失火率が急激
に増えるため回転変動も大きくなり、また未燃ガス成分
の排出も急激に増えることから燃料ガス量Ｑの制御のみ
では実質的なエンジン出力の制御を行うことは困難とな
る。すなわち失火率の増大量によってエンジン出力の低
下量が制御されることになるので、燃料ガス量Ｑのみの
制御ではエンジンの無負荷状態から最大出力範囲までの
広範囲に亘ってエンジン出力を安定に制御することはで
きない。一方、点火進角値θＩＧとエンジン出力ηとの
間には、図５に示すような関係があり（λ＝１．６）、
エンジン出力ηは点火進角値θＩＧに対して最適点火進
角値θＩＧＹ（例えば、４５°ＢＴＤＣ）で最大値を有
する放物線状の特性を有する。すなわち、エンジン出力
ηは、点火進角値θＩＧに対して最適点火進角値θＩＧ
Ｙのときに最大となり、進角側又は遅角側に変位するの
に伴い緩やかに低下する。したがって、点火進角値θＩ
Ｇを最適点火進角値（例えば、４５°ＢＴＤＣ）からエ
ンジン出力が「０」％となる下限点火進角値θＩＧＸ
（例えば、−１０°ＢＴＤＣ）に至るまでの間遅角補正
することにより、エンジン出力を徐々に変化させること
ができ、これにより、無負荷状態から最大出力までの間
エンジン出力を連続的に安定に制御することが可能とな
る。以下、その制御手順について詳述する。
エンジン回転数ＮＥ及び空気過剰率λに応じた最適点火
進角値θＩＧＹを算出すると共に、エンジン１が希薄限
界になったときは前記最適点火進角値θＩＧＹを遅角補
正し、かく遅角補正された点火進角値θＩＧで点火時期
を制御することによりエンジン出力を制御している。す
なわち、ガスエンジンにおいては、図４に示すように空
気過剰率λが例えば「１．６」を越えて不整燃焼領域に
突入すると、エンジン出力は急激に低下する特性を有す
る（図中、点Ａは不整燃焼領域と燃料ガス制御領域の境
界を示す希薄限界点を示す）。すなわち、供給ガス量を
減らしていくことによって空燃比の希薄限界に到達する
まではエンジン出力を制御することができるものの、空
燃比が希薄限界点Ａを越えると不整燃焼が顕著となり、
破線に示すように、ＨＣ等の未燃ガス成分の排出量も急
激に増大して排気浄化効率も極端に悪化する虞がある。
換言すると、ＬＰＧ等の気体を燃料とするガスエンジン
の場合は、空気過剰率λが「１．６」程度までは燃料ガ
スの制御のみでエンジン出力を制御することができる
が、空気過剰率λが「１．６」を越えると失火率が急激
に増えるため回転変動も大きくなり、また未燃ガス成分
の排出も急激に増えることから燃料ガス量Ｑの制御のみ
では実質的なエンジン出力の制御を行うことは困難とな
る。すなわち失火率の増大量によってエンジン出力の低
下量が制御されることになるので、燃料ガス量Ｑのみの
制御ではエンジンの無負荷状態から最大出力範囲までの
広範囲に亘ってエンジン出力を安定に制御することはで
きない。一方、点火進角値θＩＧとエンジン出力ηとの
間には、図５に示すような関係があり（λ＝１．６）、
エンジン出力ηは点火進角値θＩＧに対して最適点火進
角値θＩＧＹ（例えば、４５°ＢＴＤＣ）で最大値を有
する放物線状の特性を有する。すなわち、エンジン出力
ηは、点火進角値θＩＧに対して最適点火進角値θＩＧ
Ｙのときに最大となり、進角側又は遅角側に変位するの
に伴い緩やかに低下する。したがって、点火進角値θＩ
Ｇを最適点火進角値（例えば、４５°ＢＴＤＣ）からエ
ンジン出力が「０」％となる下限点火進角値θＩＧＸ
（例えば、−１０°ＢＴＤＣ）に至るまでの間遅角補正
することにより、エンジン出力を徐々に変化させること
ができ、これにより、無負荷状態から最大出力までの間
エンジン出力を連続的に安定に制御することが可能とな
る。以下、その制御手順について詳述する。
【００３７】図６はガス量制御ルーチンのフローチャー
トであって、本プログラムはエンジン１の完爆状態が検
出されたとき、例えば、エンジンが始動してエンジン回
転数ＮＥが８００ｒｐｍ以上になったときに起動する。
トであって、本プログラムはエンジン１の完爆状態が検
出されたとき、例えば、エンジンが始動してエンジン回
転数ＮＥが８００ｒｐｍ以上になったときに起動する。
【００３８】本プログラムが起動すると、エンジン回転
数ＮＥ（ＣＲＫセンサ２９の検出信号に基づいて算出さ
れる）及び空気過剰率λ（ＬＡＦセンサ３４からの検出
信号に基づいて算出される）を読み込み（ステップＳ
１）、次いでθＩＧＹマップを検索してエンジンの運転
状態に応じた最適点火進角値θＩＧＹを算出する（ステ
ップＳ２）。
数ＮＥ（ＣＲＫセンサ２９の検出信号に基づいて算出さ
れる）及び空気過剰率λ（ＬＡＦセンサ３４からの検出
信号に基づいて算出される）を読み込み（ステップＳ
１）、次いでθＩＧＹマップを検索してエンジンの運転
状態に応じた最適点火進角値θＩＧＹを算出する（ステ
ップＳ２）。
【００３９】θＩＧＹマップは、具体的には、図７に示
すように、エンジン回転数ＮＥ００〜ＮＥ１９及び空気
過剰率λ００〜λ１６に対してマップ値θＩＧＹ（０
０，００）〜θＩＧＹ（１６，１９）がマトリックス状
に与えられており、最適点火進角値θＩＧＹは斯かるθ
ＩＧＹマップを検索することによりエンジン１の運転状
態に応じた最適値に設定される。
すように、エンジン回転数ＮＥ００〜ＮＥ１９及び空気
過剰率λ００〜λ１６に対してマップ値θＩＧＹ（０
０，００）〜θＩＧＹ（１６，１９）がマトリックス状
に与えられており、最適点火進角値θＩＧＹは斯かるθ
ＩＧＹマップを検索することによりエンジン１の運転状
態に応じた最適値に設定される。
【００４０】次いで、ステップＳ３では後述する点火時
期制御ルーチンを実行して点火時期制御を行い、続くス
テップＳ４ではエンジン回転数ＮＥが許容限界回転数Ｎ
ＥＨＬＴ（例えば、４０００ｒｐｍ）より高回転にある
か否かを判別する。そしてエンジン回転数ＮＥが許容限
界回転数ＮＥＨＬＴを越えているときはエンジン１を停
止して（ステップＳ５）本プログラムを終了する。
期制御ルーチンを実行して点火時期制御を行い、続くス
テップＳ４ではエンジン回転数ＮＥが許容限界回転数Ｎ
ＥＨＬＴ（例えば、４０００ｒｐｍ）より高回転にある
か否かを判別する。そしてエンジン回転数ＮＥが許容限
界回転数ＮＥＨＬＴを越えているときはエンジン１を停
止して（ステップＳ５）本プログラムを終了する。
【００４１】一方、ステップＳ４の判別結果が否定（Ｎ
ｏ）のとき、すなわちエンジン回転数ＮＥが許容限界回
転数ＮＥＨＬＴより低いときはステップＳ６に進み、エ
ンジン回転数ＮＥが前記許容限界回転数ＮＥＨＬＴより
低い所定回転数ＮＥＸ（例えば、２５００ｒｐｍ）より
高回転か否かを判別する。そして、その判別結果が肯定
（Ｙｅｓ）のときは制御弁８の弁開度を小さくして燃料
ガス量Ｑを減量し、混合気の空燃比を希薄化方向に移行
させて（ステップＳ７）ステップＳ１に戻る。
ｏ）のとき、すなわちエンジン回転数ＮＥが許容限界回
転数ＮＥＨＬＴより低いときはステップＳ６に進み、エ
ンジン回転数ＮＥが前記許容限界回転数ＮＥＨＬＴより
低い所定回転数ＮＥＸ（例えば、２５００ｒｐｍ）より
高回転か否かを判別する。そして、その判別結果が肯定
（Ｙｅｓ）のときは制御弁８の弁開度を小さくして燃料
ガス量Ｑを減量し、混合気の空燃比を希薄化方向に移行
させて（ステップＳ７）ステップＳ１に戻る。
【００４２】また、ステップＳ６の判別結果が否定（Ｎ
ｏ）のとき、すなわちエンジン回転数ＮＥが所定回転数
ＮＥＸより低いときはステップＳ８に進んで空気過剰率
λが「１」か又は「１」より大きいか否か、すなわち混
合気の空燃比が既に理論空燃比に到達しているか又は燃
料リーンにあるか否かを判別する。そして、ステップＳ
８の判別結果が否定（Ｎｏ）のとき、すなわち混合気の
空燃比が燃料リッチにあるときは、混合気の空燃比をリ
ーン方向に制御すべく燃料ガスＱを減量して（ステップ
Ｓ７）ステップＳ１に戻る。尚、ここでλ＝１を判別閾
値としているのは、燃料がガスであるため理論空燃比で
十分な燃焼状態が得られ、それ以上混合気の空燃比を燃
料リッチにする必要がないからである。
ｏ）のとき、すなわちエンジン回転数ＮＥが所定回転数
ＮＥＸより低いときはステップＳ８に進んで空気過剰率
λが「１」か又は「１」より大きいか否か、すなわち混
合気の空燃比が既に理論空燃比に到達しているか又は燃
料リーンにあるか否かを判別する。そして、ステップＳ
８の判別結果が否定（Ｎｏ）のとき、すなわち混合気の
空燃比が燃料リッチにあるときは、混合気の空燃比をリ
ーン方向に制御すべく燃料ガスＱを減量して（ステップ
Ｓ７）ステップＳ１に戻る。尚、ここでλ＝１を判別閾
値としているのは、燃料がガスであるため理論空燃比で
十分な燃焼状態が得られ、それ以上混合気の空燃比を燃
料リッチにする必要がないからである。
【００４３】一方、ステップＳ８の判別結果が肯定（Ｙ
ｅｓ）、すなわち混合気の空燃比が燃料リッチに到達し
ていないときは混合気の空燃比をリッチ方向に移行させ
るべく燃料ガス量Ｑを増量して（ステップＳ９）ステッ
プＳ１に戻る。
ｅｓ）、すなわち混合気の空燃比が燃料リッチに到達し
ていないときは混合気の空燃比をリッチ方向に移行させ
るべく燃料ガス量Ｑを増量して（ステップＳ９）ステッ
プＳ１に戻る。
【００４４】しかして、図８は上記ステップＳ３（図
６）で実行される点火時期制御ルーチンのフローチャー
トである。
６）で実行される点火時期制御ルーチンのフローチャー
トである。
【００４５】ステップＳ１１ではクランク角速度の回転
変動量ΔＴＲＥＶを計測し、続くステップＳ１２ではフ
ラグＦＭＦが「１」に設定されているか否かを判別す
る。ここで、フラグＦＭＦはクランク角速度の回転変動
量ΔＴＲＥＶが所定基準値ＭＦＲＥＦ以下のとき、すな
わちエンジン１が不整燃焼を生じていないときに「０」
に設定され、所定基準値ＭＦＲＥＦ以上のとき、すなわ
ち不整燃焼が生じているときに「１」に設定される。こ
のようにステップＳ１２ではクランク角速度の回転変動
量ΔＴＲＥＶに基づいてエンジン１が不整燃焼を起こし
ているか否かを判別する。そして、フラグＦＭＦが
「１」に設定されてエンジン１が不整燃焼を起こしてい
ると判別されたときは混合気の空燃比は希薄限界域にあ
ると判断してステップＳ１３に進む。
変動量ΔＴＲＥＶを計測し、続くステップＳ１２ではフ
ラグＦＭＦが「１」に設定されているか否かを判別す
る。ここで、フラグＦＭＦはクランク角速度の回転変動
量ΔＴＲＥＶが所定基準値ＭＦＲＥＦ以下のとき、すな
わちエンジン１が不整燃焼を生じていないときに「０」
に設定され、所定基準値ＭＦＲＥＦ以上のとき、すなわ
ち不整燃焼が生じているときに「１」に設定される。こ
のようにステップＳ１２ではクランク角速度の回転変動
量ΔＴＲＥＶに基づいてエンジン１が不整燃焼を起こし
ているか否かを判別する。そして、フラグＦＭＦが
「１」に設定されてエンジン１が不整燃焼を起こしてい
ると判別されたときは混合気の空燃比は希薄限界域にあ
ると判断してステップＳ１３に進む。
【００４６】ステップＳ１３では現在の点火進角値θＩ
Ｇが上述した下限点火進角値θＩＧＸ（例えば、−１０
°ＢＴＤＣ）より大きいか否かを判別する。そして、そ
の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは点火進角値θＩＧ
を所定角度θＩＧＲ（例えば、１°）だけ遅角させて新
たな点火進角値θＩＧを算出し（ステップＳ１４）、メ
インルーチン（図６）に戻る。
Ｇが上述した下限点火進角値θＩＧＸ（例えば、−１０
°ＢＴＤＣ）より大きいか否かを判別する。そして、そ
の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは点火進角値θＩＧ
を所定角度θＩＧＲ（例えば、１°）だけ遅角させて新
たな点火進角値θＩＧを算出し（ステップＳ１４）、メ
インルーチン（図６）に戻る。
【００４７】また、ステップＳ１３の判別結果が否定
（Ｎｏ）のとき、すなわち、点火進角値θＩＧが下限点
火進角値θＩＧＸ以下のときは、点火進角値θＩＧを所
定角度θＩＧＡ（例えば、１°）だけ進角させて新たな
点火進角値θＩＧを算出し（ステップＳ１６）、メイン
ルーチン（図６）に戻る。
（Ｎｏ）のとき、すなわち、点火進角値θＩＧが下限点
火進角値θＩＧＸ以下のときは、点火進角値θＩＧを所
定角度θＩＧＡ（例えば、１°）だけ進角させて新たな
点火進角値θＩＧを算出し（ステップＳ１６）、メイン
ルーチン（図６）に戻る。
【００４８】一方、ステップＳ１２の判別結果が否定
（Ｎｏ）となって不整燃焼をしていないと判別されたと
きはステップＳ１５に進み、現在の点火進角値θＩＧが
最適点火進角値θＩＧＹ（例えば、４５°ＢＴＤＣ）よ
り小さいか否かを判別する。そして、その判別結果が肯
定（Ｙｅｓ）のときは点火進角値θＩＧを所定角度θＩ
ＧＡ（例えば、１°）だけ進角させて新たな点火進角値
θＩＧを算出し（ステップＳ１６）、メインルーチン
（図６）に戻る。
（Ｎｏ）となって不整燃焼をしていないと判別されたと
きはステップＳ１５に進み、現在の点火進角値θＩＧが
最適点火進角値θＩＧＹ（例えば、４５°ＢＴＤＣ）よ
り小さいか否かを判別する。そして、その判別結果が肯
定（Ｙｅｓ）のときは点火進角値θＩＧを所定角度θＩ
ＧＡ（例えば、１°）だけ進角させて新たな点火進角値
θＩＧを算出し（ステップＳ１６）、メインルーチン
（図６）に戻る。
【００４９】また、ステップＳ１５の判別結果が否定
（Ｎｏ）のときはステップＳ１４に進み所定角度θＩＧ
Ｒだけ遅角させて新たな点火進角値θＩＧを算出し、メ
インルーチン（図６）に戻る。
（Ｎｏ）のときはステップＳ１４に進み所定角度θＩＧ
Ｒだけ遅角させて新たな点火進角値θＩＧを算出し、メ
インルーチン（図６）に戻る。
【００５０】このように本発明によれば、不整燃焼を生
じていない領域では、点火進角値θＩＧを最適点火進角
値θＩＧＹになるように点火時期制御を行うと共に運転
状態に応じて燃料ガス量Ｑを制御し、実質的に空燃比制
御のみでエンジン出力の制御を行う。
じていない領域では、点火進角値θＩＧを最適点火進角
値θＩＧＹになるように点火時期制御を行うと共に運転
状態に応じて燃料ガス量Ｑを制御し、実質的に空燃比制
御のみでエンジン出力の制御を行う。
【００５１】一方、エンジン１が不整燃焼を起こし得る
希薄限界のときは燃料ガス量を略定量供給して空燃比を
希薄限界（例えば、λ＝１．６）に維持しつつ点火時期
を遅角補正することにより、エンジン出力の制御を行
う。すなわち、エンジンが不整燃焼を起こし得る希薄限
界のときであっても、燃料ガス量Ｑを略定量供給してい
るのでエンジン回転数が低下すると混合気の空燃比が濃
くなってエンジン回転数が上昇するように作用し、エン
ジン回転数が上昇すると混合気の空燃比は薄くなってエ
ンジン回転数が低下するように作用するため、エンジン
回転数は略安定化し、不整燃焼を低減化すべく制御して
いるときにおいてもエンジン回転数の安定化を図ること
ができる。つまり、従来のガスエンジンのように吸気系
にスロットル弁を配して吸入空気量を制御する場合は不
整燃焼によってエンジン回転数が不安定となったりエン
ジンストールが発生したりする虞があるのに対し、本ガ
スエンジンでは燃料ガス量Ｑを略定量供給しているの
で、希薄限界においてもエンジン回転数は略安定化す
る。したがって、エンジン回転を安定な状態に維持しつ
つ点火進角値θＩＧを遅角補正することができ、低出力
域においてもエンジン出力を連続的に安定に制御するこ
とができる。
希薄限界のときは燃料ガス量を略定量供給して空燃比を
希薄限界（例えば、λ＝１．６）に維持しつつ点火時期
を遅角補正することにより、エンジン出力の制御を行
う。すなわち、エンジンが不整燃焼を起こし得る希薄限
界のときであっても、燃料ガス量Ｑを略定量供給してい
るのでエンジン回転数が低下すると混合気の空燃比が濃
くなってエンジン回転数が上昇するように作用し、エン
ジン回転数が上昇すると混合気の空燃比は薄くなってエ
ンジン回転数が低下するように作用するため、エンジン
回転数は略安定化し、不整燃焼を低減化すべく制御して
いるときにおいてもエンジン回転数の安定化を図ること
ができる。つまり、従来のガスエンジンのように吸気系
にスロットル弁を配して吸入空気量を制御する場合は不
整燃焼によってエンジン回転数が不安定となったりエン
ジンストールが発生したりする虞があるのに対し、本ガ
スエンジンでは燃料ガス量Ｑを略定量供給しているの
で、希薄限界においてもエンジン回転数は略安定化す
る。したがって、エンジン回転を安定な状態に維持しつ
つ点火進角値θＩＧを遅角補正することができ、低出力
域においてもエンジン出力を連続的に安定に制御するこ
とができる。
【００５２】図９は空気過剰率λ及び点火進角値θＩＧ
とエンジン出力η及びＨＣの排出量との関係を示す特性
図である。
とエンジン出力η及びＨＣの排出量との関係を示す特性
図である。
【００５３】この図９から明らかなように、点Ａで示す
希薄限界域（空気過剰率λ＝１．６）までは点火時期を
最適点火進角値θＩＧＹで制御しつつ燃料ガスの流量制
御による空燃比制御でエンジン出力を制御し、空燃比
（空気過剰率λ）が希薄限界域に達してからは点火時期
を進遅角補正することにより、低出力域においてもエン
ジン回転を安定な状態に維持しつつエンジン出力を制御
することができ、エンジン１の出力可変範囲を無負荷状
態から最大出力に至るまで連続的に拡げることができ
る。しかも燃焼は支障なく行なわれているため、破線に
示すように、低出力域におけるＨＣの排出量が極端に増
大するのを防止することができる。
希薄限界域（空気過剰率λ＝１．６）までは点火時期を
最適点火進角値θＩＧＹで制御しつつ燃料ガスの流量制
御による空燃比制御でエンジン出力を制御し、空燃比
（空気過剰率λ）が希薄限界域に達してからは点火時期
を進遅角補正することにより、低出力域においてもエン
ジン回転を安定な状態に維持しつつエンジン出力を制御
することができ、エンジン１の出力可変範囲を無負荷状
態から最大出力に至るまで連続的に拡げることができ
る。しかも燃焼は支障なく行なわれているため、破線に
示すように、低出力域におけるＨＣの排出量が極端に増
大するのを防止することができる。
【００５４】このように本ガスエンジンの制御装置にお
いては、通常運転時は燃料ガス量Ｑの増減によりエンジ
ン出力を制御することができ、また空燃比が希薄限界域
になったときは点火時期を所定角度ずつ遅角させること
により、空燃比をその状態（例えば、λ＝１．６）に維
持したままでエンジン出力を徐々に低下させることがで
きる。これにより、エンジン回転数ＮＥを設定回転数に
フィードバック制御させて安定した略定速運転を維持し
ながら低出力域においてもエンジン出力を安定に制御す
ることができる。しかも、同一空燃比においては点火時
期が遅い方がＮＯｘの排出も低減されるため、軽負荷運
転領域における低ＮＯｘ化が可能となる。したがって、
エンジン回転数を設定回転数にフィードバック制御させ
て安定した略定速運転をしながら低出力域における不整
燃焼を回避しつつ無負荷状態から最大出力状態までの広
範囲に亘ってエンジン出力を制御することができる。
いては、通常運転時は燃料ガス量Ｑの増減によりエンジ
ン出力を制御することができ、また空燃比が希薄限界域
になったときは点火時期を所定角度ずつ遅角させること
により、空燃比をその状態（例えば、λ＝１．６）に維
持したままでエンジン出力を徐々に低下させることがで
きる。これにより、エンジン回転数ＮＥを設定回転数に
フィードバック制御させて安定した略定速運転を維持し
ながら低出力域においてもエンジン出力を安定に制御す
ることができる。しかも、同一空燃比においては点火時
期が遅い方がＮＯｘの排出も低減されるため、軽負荷運
転領域における低ＮＯｘ化が可能となる。したがって、
エンジン回転数を設定回転数にフィードバック制御させ
て安定した略定速運転をしながら低出力域における不整
燃焼を回避しつつ無負荷状態から最大出力状態までの広
範囲に亘ってエンジン出力を制御することができる。
【００５５】また、上述の制御を、供給圧力の調整が可
能な制御弁７（電磁比例弁）で行っているので、従来の
ように調圧器を介して供給圧力を調整する必要がなく、
したがって調圧器を省略することができ、装置のコンパ
クト化を図ることができる。しかも、ガスノズル９が着
脱自在とされているので、ガス種が変更されてもそのガ
ス種に適合したノズル口径を有するガスノズル９に交換
するだけで、様々なガス種に対しても上述した制御を実
行することができる。
能な制御弁７（電磁比例弁）で行っているので、従来の
ように調圧器を介して供給圧力を調整する必要がなく、
したがって調圧器を省略することができ、装置のコンパ
クト化を図ることができる。しかも、ガスノズル９が着
脱自在とされているので、ガス種が変更されてもそのガ
ス種に適合したノズル口径を有するガスノズル９に交換
するだけで、様々なガス種に対しても上述した制御を実
行することができる。
【００５６】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば、上記実施例ではＬＡＦセンサ３５に
より酸素濃度を検出して空気過剰率λを算出している
が、スロットル弁による吸入空気量の制御を行っていな
いため吸入空気量は略一定であり、したがって燃料ガス
量Ｑとエンジン回転数ＮＥから空気過剰率λを推定する
ことが可能であり、ＬＡＦセンサ３５を省略してもよ
い。また、ステップＳ１２で不整燃焼の有無に基づいて
点火時期の進遅角制御を行っているが、エンジン１の希
薄限界を空気過剰率λから推定し、希薄限界直前の空燃
比から点火時期を大きく遅角させることによってエンジ
ン出力を制御することも可能であり、したがって、不整
燃焼の判別と点火時期の進遅角制御を省略して図５のよ
うな点火時期マップで代用することもできる。
ではない。例えば、上記実施例ではＬＡＦセンサ３５に
より酸素濃度を検出して空気過剰率λを算出している
が、スロットル弁による吸入空気量の制御を行っていな
いため吸入空気量は略一定であり、したがって燃料ガス
量Ｑとエンジン回転数ＮＥから空気過剰率λを推定する
ことが可能であり、ＬＡＦセンサ３５を省略してもよ
い。また、ステップＳ１２で不整燃焼の有無に基づいて
点火時期の進遅角制御を行っているが、エンジン１の希
薄限界を空気過剰率λから推定し、希薄限界直前の空燃
比から点火時期を大きく遅角させることによってエンジ
ン出力を制御することも可能であり、したがって、不整
燃焼の判別と点火時期の進遅角制御を省略して図５のよ
うな点火時期マップで代用することもできる。
【００５７】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の制
御装置によれば、制御弁の下流側に燃料ガス噴射用のガ
スノズルが着脱可能に配設されるので、燃料ガスは、Ｌ
ＰＧからＬＢＧ等ガスの種類を変更する場合においても
ノズルの口径、すなわちノズルユニットを変更するだけ
で対処することができ、もって、様々なガス種に対して
も迅速に対応することができ、加えて、制御弁は、燃料
ガスの通過流量を調整する可動弁と、可動弁に連設され
て可動弁が燃料ガスの供給圧力の調整を行う圧力調整機
構と、可動弁が内有された弁ハウジングと、弁ハウジン
グに連設されて可動弁の作動を制御する励磁部とを有す
る電磁比例弁で構成され、この電磁比例弁は、燃料ガス
の供給源圧力に依存することなく通電電流の大きさに応
じて燃料ガスの供給量を制御するので、調圧器を使用し
なくても、供給圧力の変動の影響を受けることなく広範
囲に亘ってエンジン出力を制御することができる。
御装置によれば、制御弁の下流側に燃料ガス噴射用のガ
スノズルが着脱可能に配設されるので、燃料ガスは、Ｌ
ＰＧからＬＢＧ等ガスの種類を変更する場合においても
ノズルの口径、すなわちノズルユニットを変更するだけ
で対処することができ、もって、様々なガス種に対して
も迅速に対応することができ、加えて、制御弁は、燃料
ガスの通過流量を調整する可動弁と、可動弁に連設され
て可動弁が燃料ガスの供給圧力の調整を行う圧力調整機
構と、可動弁が内有された弁ハウジングと、弁ハウジン
グに連設されて可動弁の作動を制御する励磁部とを有す
る電磁比例弁で構成され、この電磁比例弁は、燃料ガス
の供給源圧力に依存することなく通電電流の大きさに応
じて燃料ガスの供給量を制御するので、調圧器を使用し
なくても、供給圧力の変動の影響を受けることなく広範
囲に亘ってエンジン出力を制御することができる。
【００５８】
【００５９】また、請求項２記載の制御装置によれば、
混合気の空燃比が所定値以下となって希薄限界状態にあ
るときには、点火時期を遅角補正することにより、遅角
するにしたがって出力が低下するようにガスエンジンの
出力を制御するので、低出力域においてもガスエンジン
の出力を制御することができ、ガスエンジンの出力制御
可能範囲を無負荷状態から最大出力状態まで大幅に拡張
することができ、その結果、低出力域においてもガスエ
ンジンの燃焼状態を維持して、エンジンの回転数安定化
や振動発生抑制、更に、排気浄化特性悪化の極力防止を
図ることができる。
混合気の空燃比が所定値以下となって希薄限界状態にあ
るときには、点火時期を遅角補正することにより、遅角
するにしたがって出力が低下するようにガスエンジンの
出力を制御するので、低出力域においてもガスエンジン
の出力を制御することができ、ガスエンジンの出力制御
可能範囲を無負荷状態から最大出力状態まで大幅に拡張
することができ、その結果、低出力域においてもガスエ
ンジンの燃焼状態を維持して、エンジンの回転数安定化
や振動発生抑制、更に、排気浄化特性悪化の極力防止を
図ることができる。
【００６０】また、請求項３の制御装置によれば、ガス
エンジンの吸気系には吸入空気量制御用のスロットル弁
が配されていないので、装置の簡素化を図ることができ
る。
エンジンの吸気系には吸入空気量制御用のスロットル弁
が配されていないので、装置の簡素化を図ることができ
る。
【００６１】
【図１】本発明に係るガスエンジンの一実施例を示す全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】制御弁（電磁比例弁）を示す断面図である。
【図３】ガスエンジンの燃焼状態を検出する手法を示し
た図である。
た図である。
【図４】空燃比制御のみでエンジン出力を制御した場合
のエンジン出力及びＨＣの排出量の関係を示す特性図で
ある。
のエンジン出力及びＨＣの排出量の関係を示す特性図で
ある。
【図５】点火進角値θＩＧとエンジン出力ηとの関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図６】ガス量制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】最適点火進角値θＩＧＹを算出するθＩＧＹマ
ップである。
ップである。
【図８】点火時期制御ルーチンのフローチャートであ
る。
る。
【図９】空気過剰率λ及び点火進角値θＩＧとエンジン
出力η及びＨＣの排出量との関係を示す特性図である。
出力η及びＨＣの排出量との関係を示す特性図である。
１ ガスエンジン
７ 制御弁（電磁比例弁）
８ ＥＣＵ（点火時期算出手段、空燃比制御手段、
点火時期補正手段、燃焼状態判別手段、希薄限界判別手
段） ９ ガスノズル １２ 弁ハウジング １３ 可動弁 １４ 励磁部 １７ ダイヤフラム（圧力調整機構） ２１ ダイヤフラム押え板（圧力調整機構） ２９ ＣＲＫセンサ（運転状態検出手段、回転数検出
手段） ３４ ＬＡＦセンサ（運転状態検出手段）
点火時期補正手段、燃焼状態判別手段、希薄限界判別手
段） ９ ガスノズル １２ 弁ハウジング １３ 可動弁 １４ 励磁部 １７ ダイヤフラム（圧力調整機構） ２１ ダイヤフラム押え板（圧力調整機構） ２９ ＣＲＫセンサ（運転状態検出手段、回転数検出
手段） ３４ ＬＡＦセンサ（運転状態検出手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ｊ
Ｆ０２Ｍ 21/06 Ｆ０２Ｍ 21/06 Ｆ
Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02M 21/02
F02M 21/02 301
F02D 19/02
F02D 41/04 325
F02D 45/00 362
F02M 21/06
F02P 5/15
Claims (5)
- 【請求項１】 制御弁を介して供給される燃料ガスと空
気との混合気をガスエンジンに供給するガスエンジンの
制御装置において、 前記制御弁の下流側に燃料ガス噴射用のガスノズルが着
脱可能に配設されると共に、 前記制御弁は、弁ハウジングと、当該弁ハウジングに内
有され、前記燃料ガスの通過流量を調整する可動弁と、
前記可動弁に連設されて前記可動弁が前記燃料ガスの供
給圧力の調整を行う圧力調整機構と、前記弁ハウジング
に連設されて前記可動弁の作動を制御する励磁部を有す
る電磁比例弁とで構成され、 当該電磁比例弁は、前記燃料ガスの供給源圧力に依存す
ることなく通電電流の大きさに応じて前記燃料ガスの供
給量を制御することにより、前記ガスエンジンの吸入空
気量を制御することなく前記混合気の空燃比を制御する
ように構成されていることを特徴とするガスエンジンの
制御装置。 - 【請求項２】 前記ガスエンジンの運転状態を検出する
運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果
に基づいて前記ガスエンジンの点火時期を算出する点火
時期算出手段と、 前記空燃比が所定値以下となって希薄限界状態にあると
きは前記点火時期を補正することにより前記エンジン出
力を制御する点火時期補正手段とを有していることを特
徴とする請求項１記載のガスエンジンの制御装置。 - 【請求項３】 前記ガスエンジンの吸気系には吸入空気
量制御用のスロットル弁が配されていないことを特徴と
する請求項１又は請求項２記載のガスエンジンの制御装
置。 - 【請求項４】 前記運転状態検出手段は、少なくともエ
ンジン回転数を検出する回転数検出手段を含むと共に、
前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転数の
変動量に基づいて前記ガスエンジンの燃焼状態を判別す
る燃焼状態判別手段と、前記燃焼状態判別手段の判別結
果に基づいて前記空燃比が前記所定値以下にあるか否か
を判別する希薄限界判別手段とを備えていることを特徴
とする請求項３記載のガスエンジンの制御装置。 - 【請求項５】 前記点火時期補正手段は、点火時期を遅
角補正する遅角補正手段であり、前記点火時期が遅角す
るにしたがって前記ガスエンジンの出力が低下するよう
に構成したことを特徴とする請求項３又は請求項４記載
のガスエンジンの制御装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19902694A JP3382025B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | ガスエンジンの制御装置 |
| DE69533046T DE69533046T2 (de) | 1994-06-29 | 1995-06-23 | Steuersystem für Brennkraftmaschinen |
| EP95109763A EP0690215B1 (en) | 1994-06-29 | 1995-06-23 | Control system for internal combustion engines |
| EP02013353A EP1264976B1 (en) | 1994-06-29 | 1995-06-23 | Control system for internal combustion engines |
| DE69529120T DE69529120T2 (de) | 1994-06-29 | 1995-06-23 | Steuersystem für Brennkraftmaschinen |
| US08/495,754 US5615655A (en) | 1994-06-29 | 1995-06-26 | Control system for internal combustion engines |
| CN95108142A CN1070262C (zh) | 1994-06-29 | 1995-06-29 | 内燃机控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19902694A JP3382025B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | ガスエンジンの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0842400A JPH0842400A (ja) | 1996-02-13 |
| JP3382025B2 true JP3382025B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=16400888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19902694A Expired - Lifetime JP3382025B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-08-01 | ガスエンジンの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382025B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5033029B2 (ja) * | 2008-03-24 | 2012-09-26 | ヤンマー株式会社 | ガスエンジン制御装置 |
| JP2012154276A (ja) | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Honda Motor Co Ltd | 制御装置及び同装置を備えたコージェネレーション装置 |
| JP5831377B2 (ja) * | 2012-07-12 | 2015-12-09 | 株式会社デンソー | ガスエンジンの制御装置 |
| JP6318010B2 (ja) * | 2014-06-03 | 2018-04-25 | ヤンマー株式会社 | バイオマスガス専焼エンジン |
| US10184368B2 (en) | 2015-06-30 | 2019-01-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Breather device for internal combustion engine |
| DE102016115113A1 (de) | 2016-08-15 | 2018-02-15 | Tutech Innovation Gmbh | Gasmotor oder Zweistoffmotor mit Gasventil sowie Verwendung eines druckentlasteten Gasventils hierfür |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP19902694A patent/JP3382025B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0842400A (ja) | 1996-02-13 |
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