JP3500047B2 - ガスエンジンの制御装置 - Google Patents

ガスエンジンの制御装置

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JP3500047B2
JP3500047B2 JP21005597A JP21005597A JP3500047B2 JP 3500047 B2 JP3500047 B2 JP 3500047B2 JP 21005597 A JP21005597 A JP 21005597A JP 21005597 A JP21005597 A JP 21005597A JP 3500047 B2 JP3500047 B2 JP 3500047B2
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、メタン、プロパン
等の可燃ガスを燃料とするガスエンジンの電子ガバナを
用いた制御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】メタン、プロパン等の可燃ガスを直接シ
リンダ(燃焼室)内に導入して燃焼せしめるガスエンジ
ンは、エンジンへの燃料ガス通路に設けられたガス流量
調整弁によって燃料ガスと空気との比率を変化させ、確
実な着火、燃焼をなさしめるとともに、エンジンの出力
は前記ガバナアクチュエータとガス流量調整弁とでガス
流量を調整することにより変化させている。 【0003】図4は、かかるガスエンジンの燃料制御等
の概略を示す。図4において1はエンジン、2は該エン
ジンのクランク軸、3は燃料ガス管路、4は該燃料ガス
管路3に設けられたガス流量調整弁、20は電子ガバナ
である。また10は該電子ガバナ20のガバナコントロ
ーラ、21は前記ガス流量調整弁4を駆動するガバナア
クチュエータである。 【0004】かかるガスエンジンの運転時において、電
子ガバナ20のガバナコントローラ10は、回転検出器
5から入力されるエンジン回転数の検出値と設定回転数
とを比較し、その回転数偏差に相当する燃料ガス流量の
偏差を求め、ガバナアクチュエータ21を介してガス流
量調整弁4の開度を上記偏差に相当するだけ変化せしめ
る。これにより、ガスエンジン1は上記設定回転数にて
運転される。 【0005】図5は、前記ガスエンジンにおける起動か
らアイドル回転速度までの燃料ガス流量の制限値、つま
りガバナアクチュエータ出力:Sとエンジン回転数:N
との関係を示す。従来、かかるガスエンジンの電子ガバ
ナ20においては、エンジンを起動して設定された加速
時間内にアイドル回転N2 に上げている。そして、該電
子ガバナ20においては、該アイドル回転数N2 におけ
る燃料制限値に相当するガバナアクチュエータ出力S3
BR>及び定格回転数時における燃料制限値に相当するガ
バナアクチュエータ出力S4 を設定している。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】従来のガスエンジンの
電子ガバナ20による燃料ガス流量制御では、起動から
アイドル回転数N2 までの加速時間が短いため、起動
後、短時間に燃料ガス流量がアイドル回転数N2 におけ
る燃料ガス流量制限値(ガバナアクチュエータ出力S
3 )まで上昇し、エンジンの燃焼室内に短時間で燃料ガ
スが供給されてしまい、燃焼室内においてガスが過濃な
状態での燃焼となる傾向にある。このため、かかる従来
の燃料ガス流量制御装置にあっては、燃焼室内での過濃
ガス状態での燃焼により、失火やノッキングが発生して
エンジンの起動不良を引き起こすという問題点がある。 【0007】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、エ
ンジンの起動からアイドル速度への運転移行時におい
て、燃料ガス流量の制限値をエンジン回転数に正しく追
従させることによりガスが過濃な状態での燃焼及びこれ
による失火やノッキングの発生を防止して、安定した起
動を可能としたガスエンジンの制御装置を提供すること
を目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、起動時、ある程度回転数が上昇した後、主
室ガスによる運転が行われ、エンジンへの燃料ガス通路
に設けられたガバナアクチュエータが主室ガス運転の開
始以降に作動して該ガバナアクチュエータにより駆動さ
れるガス流量調整弁により燃料ガス流量を調整するよう
に構成されたガスエンジンであってエンジン回転数が
エンジン停止とアイドリング回転数との間に設定された
中間回転数に対応する位置にガバナ出力増減率設定部を
設け、前記主室ガス運転の開始以後前記中間回転数まで
のエンジン回転数Nの変化に対応するガバナアクチュエ
ータ出力Sの増加率をα 、前記検出回転数Nが中間回
転数よりも大きくなる領域では前記出力Sの増加率α
を前記増加率α よりも大きい増加率α に変化させる
ように構成されてなるガスエンジンの制御装置を提案す
る。 【0009】また、前記発明において、好ましくは、前
記ガバナコントローラは、エンジン回転数が、エンジン
停止とアイドリング回転数との間に設定された中間回転
数よりも低いときと高いときとで、前記燃料ガス流量制
限値の増減率を変化させるように構成されてなる。 【0010】かかる発明によれば、エンジンの起動後、
アイドル回転数までの上昇過程において、ガバナアクチ
ュエータから出力される燃料ガス流量制限値相当出力を
回転数の上昇とともに増加させ、前記中間回転数におい
てその増減率を大きくなるように転換することによっ
て、起動後、燃料ガス流量が、従来技術のように急激に
アイドル回転数における制限値まで上昇することが無
く、回転数の上昇に正しく追従して増加することとな
る。これによってエンジンの燃焼室へは適量の燃料ガス
が供給され、従来技術のような起動時に燃料が過濃な状
態で運転され、失火やノッキングの発生を招くような事
態の発生が回避される。 【0011】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。 【0012】図4は、本発明が適用されるガスエンジン
の燃料制御系統の概略を示し、かかるエンジンにおいて
は、前述のように、ガバナコントローラ10及びガバナ
アクチュエータからなる電子ガバナ20を備えており、
該ガバナコントローラ10は、回転検出器5から入力さ
れるエンジン回転数の検出値と設定回転数とを比較し、
その回転数偏差に相当する燃料ガス流量偏差を算出し、
ガバナアクチュエータ21に送る。該ガバナアクチュエ
ータ21は、上記流量偏差に相当するだけガス流量調整
弁4の開度を変化せしめる。これによって、前記ガスエ
ンジン1は上記設定回転数にて運転される。 【0013】図3は、かかるガスエンジン1における起
動から定格出力(回転数=N3 )までの作動の概要を示
し、図3の(A)はエンジン回転数:Nの変化、(B)
はガバナアクチュエータ21の出力:Sの変化を示す。
図3(A)においてN1 はガバナ作動始め回転数、N2
はアイドル回転数、またN3 は定格回転数である。また
図3(B)において、S3 はアイドル回転数N2 におけ
る燃料制限値に対応するガバナアクチュエータ出力、S
4 は定格出力におけるガバナアクチュエータ出力であ
る。また、図3(B)において、A線は本発明の実施形
態、B線は従来技術を示す。 【0014】図3(B)に示すように、かかるガスエン
ジンは、起動後一定時間副室ガスのみで運転し、ある程
度回転数Nが上昇した後、主室ガスによる運転が行なわ
れ、ガバナ20は主室ガス運転の開始以降に作動する。
図3(A)のP点がガバナ20の作動開始点である。 【0015】本発明の実施形態においては、前記ガバナ
コントローラ10を図1のブロック図に示すように構成
している。また図2は前記ガバナコントローラ10の制
御線図である。図1において、12は中間回転数設定部
であり、エンジン停止からアイドル回転数N2 までの間
の回転数において、ガス流量調整弁4の開度を制御する
ガバナアクチュエータ21の出力、つまり燃料制限値の
増減率を変化させる中間回転数N1 が設定されている。 【0016】14はガバナ出力増減率設定部であり、図
2に示すように、エンジン停止から前記中間回転数N1
までの間は、起動時における燃料ガス流量の初期制限値
として設定されたガバナアクチュエータ出力S1 に相当
するa点から前記中間回転数N1におけるガバナアクチ
ュエータ出力S3に相当するb点までのガバナアクチュ
エータ出力Sの増減率α1 と、該中間回転数N1 からア
イドル回転数N2 の出力S3 に相当するc点までのガバ
ナアクチュエータ出力Sの増減率α2 とが、α2>α1
の関係にて設定されている。 【0017】エンジン1が起動されると、エンジン回転
数Nは、クランク軸2より前記回転検出器5にて検出さ
れてガバナコントローラ10の回転数比較部11に入力
される。回転数比較部11においては、前記検出回転数
Nと前記中間回転数N1 とを比較して、その結果をガバ
ナ出力増減率変更部13に出力する。 【0018】ガバナ出力増減率変更部13においては、
前記比較部11から入力される回転数の比較結果におい
て、検出回転数Nが設定された中間回転数N1 よりも小
さい間は、図2に示すように、ガバナアクチュエータ出
力Sを回転数Nの変化に対応するガバナアクチュエータ
出力Sの増減率がα1 になるような出力とし、前記検出
回転数Nが中間回転数N1 に達し、これよりも大きくな
る領域では、前記出力Sの増減率を前記増減率α1 より
も大きい増減率α2 に変更した出力とする。 【0019】前記ガバナ増減率変更部13からの指令は
アクチュエータ操作量演算部15に出力され、該アクチ
ュエータ操作量演算部15においては、前記指令に基づ
き、エンジン回転数Nが前記中間回転数N1 以下では回
転数Nの変化に対するガバナ出力Sの増減率がα1 とな
るように、前記回転数N1 を超えるとガバナアクチュエ
ータ出力Sの増減率が前記α1 よりも大きいα2 となる
ように、ガバナアクチュエータ出力Sを算出してその出
力Sをガバナアクチュエータ21に送る。ガバナアクチ
ュエータ21は、ガス流量調整弁4を前記出力Sに相当
する開度に調整する。 【0020】従ってかかる実施形態によれば、ガス流量
調整弁4の開度を設定するガバナアクチュエータ21の
出力、つまりガス燃料制限値は、図2に示すように、エ
ンジン起動時の初期燃料制限設定値に相当する出力S1
から、前記中間回転数N1 までは回転数Nの増加ととも
に増減率α1 で以って増加し、該中間回転数N1 を超え
ると前記増減率が前記α1 よりも大きいα2 となり、こ
の増減率α2 で以ってアイドル回転数N2 まで増加する
こととなる。 【0021】このため、従来技術のように、燃料制限値
がアイドル回転数N2 における燃料制限出力S3 の1点
のみであるもののように、起動時にガス流量が過大にな
ってガスが過濃な状態で燃焼を始めるようなことは無
く、失火やノッキングの発生を伴わない確実な起動が可
能となる。尚、図2においてd点にて示すガバナアクチ
ュエータ出力S4 は、定格出力時のガバナアクチュエー
タ出力である。 【0022】 【発明の効果】以上記載のごとく、本発明によれば、エ
ンジンの起動時において、エンジン回転数の上昇に正し
く追従してガバナアクチュエータからの燃料ガス流量制
限値が変化するように制御することができるので、従来
技術のような、起動時に急激に燃料ガス流量が増大して
燃料室内でのガスが過濃となるような事態の発生を阻止
することができ、起動後エンジンの燃焼室には適量の燃
料ガスが供給されることとなり、失火やノッキングの発
生の無い安定した起動が実現され、また、起動時間の制
御を自由に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施形態に係るガスエンジンの燃料制
御装置における制御ブロック図である。 【図2】前記実施形態における起動後のエンジン回転数
に対するガバナアクチュエータ出力の変化を示す線図で
ある。 【図3】前記ガスエンジンの起動後におけるエンジン回
転数の変化(A)、及びガバナアクチュエータ出力の変
化(B)を示す線図である。 【図4】本発明が適用されるガスエンジンの燃料制御系
の概略図である。 【図5】従来技術に係るガスエンジンの燃料制御装置の
エンジン回転数に対するガバナアクチュエータ出力変化
を示す線図である。 【符号の説明】 1 エンジン 2 クランク軸 4 ガス流量調整弁 5 回転検出器 10 ガバナコントローラ 11 回転数比較部 12 中間回転数設定部 13 ガバナ出力増減率変更部 14 ガバナ出力増減率設定部 15 アクチュエータ操作量演算部 20 電子ガバナ 21 ガバナアクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 21/02 301 F02D 1/08 F02D 19/02 F02D 41/06 330

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 起動時、ある程度回転数が上昇した後、
    主室ガスによる運転が行われ、エンジンへの燃料ガス通
    路に設けられたガバナアクチュエータが主室ガス運転の
    開始以降に作動して該ガバナアクチュエータにより駆動
    されるガス流量調整弁により燃料ガス流量を調整するよ
    うに構成されたガスエンジンであってエンジン回転数がエンジン停止とアイドリング回転数と
    の間に設定された中間回転数に対応する位置にガバナ出
    力増減率設定部を設け、前記主室ガス運転の開始以後前
    記中間回転数までのエンジン回転数Nの変化に対応する
    ガバナアクチュエータ出力Sの増加率をα 、前記検出
    回転数Nが中間回転数よりも大きくなる領域では前記出
    力Sの増加率α を前記増加率α よりも大きい増加率
    α に変化させるように構成されてなる ガスエンジンの
    制御装置。
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