JP3952753B2 - Fuel supply device for lean burn gas engine and control method thereof - Google Patents

Fuel supply device for lean burn gas engine and control method thereof Download PDF

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藤 準 斉
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    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスガバナーを介装した燃料ガス供給ラインと、上流にエアクリーナを介装した空気供給ラインと、前記燃料供給ラインからの供給ガスと前記空気供給ラインからの供給空気を混合するキャブレターと、該キャブレターの入口圧を前記ガスガバナーのローディング圧連通口に連通するバランスパイプと、によって構成される希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置及び制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7に示す様に、ガスエンジンEでは、空気供給ラインALに介装したエアークリーナ2が目詰まりを起こし、通気抵抗が増加した場合に、空燃比を一定に保たせるために、前記空気供給ラインALに介装したキャブレター3の入口圧(エアークリーナ通気抵抗及びキャブレターのベンチュリーで発生する負圧)をローディング圧として、該ローディング圧を燃料ガス供給ラインFLに介装したガスガバナ1の連通口1aにバランスパイプBPにより連通させ、前記ガスガバナ1によって前記燃料ガス供給ラインFLを流過する供給ガス圧力を連動して低下させている。
【0003】
即ち、エアークリーナ通気抵抗及びキャブレター3のベンチュリーで発生する負圧は、ローディング圧として前記ガスガバナ1に伝えられ、該ガスガバナー1は該ローディング圧を参照し、供給燃料ガスを該ローディング圧と略等しい圧力(2次圧力)に調整して前記キャブレター3に供給する様に構成されている。
尚、図7中、符号符号9は吸気管を、符号10は該吸気管9に介装されたスロットル弁を示す。
【0004】
ここで、ガスエンジンの空燃比は、運転条件に関わり無く一定になるのが好ましいが、上記希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置では、図8に示す様に、低負荷時にローディング圧力、即ち、略ローディング圧に等しい供給燃料ガス圧も高く、高負荷時は逆に供給燃料ガス圧は低くなるため、例えば、高負荷時に適正な空燃比になるように設定した場合は、低負荷時にはリッチになってしまうという問題が発生する。
【0005】
そこで、空燃比を適正にする方法として、キャブレターへの燃料供給側に燃料調整弁を設け、或いは吸入空気側に空気バイパス弁を設け、排気系に設けた02センサからの情報により、前記燃料調整弁を制御することで燃料流量を調整し制御する装置、或いは、前記空気バイパス弁を制御することで吸入空気の流量を調整し制御する装置が知られている。
【0006】
しかし、前記燃料調整弁や該燃料調整弁を駆動する装置は可燃性ガスを取扱うので、汎用品が使用出来なく、安全性の点から高価なものとなっていた(シールや電気的の防爆対応にコストが嵩む)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、負荷やその他の条件(例えばエアクリーナの目詰まりの急激な変動)が有っても、空燃比を廉価にして適正な値とする希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置およびその制御方法の提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ガスガバナーを介装した燃料ガス供給ラインと、上流にエアクリーナを介装した空気供給ラインと、前記燃料ガス供給ラインからの供給ガスと前記空気供給ラインからの供給空気を混合するキャブレターと、該キャブレターの入口圧を前記ガスガバナーのローディング圧連通口に連通するバランスパイプと、によって構成される希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置において、前記バランスパイプに介装された開放率可変大気開放弁と、前記空気供給ラインの前記エアクリーナと前記キャブレターの間に介装された吸気圧検出手段と、前記燃料ガス供給ラインの前記ガスガバナーと前記キャブレターの間に介装されたガス圧検出手段と、ガスエンジンの出力側に設けた負荷検出手段とを有し、前記吸気圧検出手段からの吸気圧信号と前記ガス圧検出手段からのガス圧信号と前記負荷検出手段からの負荷信号と設定した負荷および供給ガス圧との関係を示すガス圧マップとに基づいて前記開放率可変大気開放弁を駆動して目標ガス圧に制御する制御手段を有している。
【0009】
尚、上記希薄燃焼式ガスエンジン(E)の燃料供給装置において、エンジン回転検出手段(11)を設け、該エンジン回転検出手段(11)によって検出したエンジン回転の変動情報に基づき、前記開放率可変大気開放弁(4)の大気開放率を変更することにより、ガスエンジンを元の回転速度に復帰させてもよい。
【0010】
前記開放率可変大気開放弁(4)は、例えば、デューティーソレノイド弁とするのが好ましく、デューティーソレノイド弁とした場合の大気開放率はデューティー比を示す。
【0011】
係る構成を具備する本発明の希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置によれば、前記開放率可変大気開放弁(例えば、デューティーソレノイド弁4)は、吸気圧を前記ガスガバナ(1)のローディング圧として仲介しており、燃料ガスそのものを連通させるものではないので、防爆対策及びシールへの対応費用も軽微で済む。
又、前記開放率可変大気開放弁は、汎用品が使用出来るために、システム全体がシンプル且安価に構成される。
【0012】
また本発明によれば、ガスガバナーを介装した燃料ガス供給ラインと、上流にエアクリーナを介装した空気供給ラインと、前記燃料ガス供給ラインからの供給ガスと前記空気供給ラインからの供給空気を混合するキャブレターと、該キャブレターの入口圧を前記ガスガバナーのローディング圧連通口に連通するバランスパイプと、によって構成される希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置の制御方法において、前記燃料ガス供給ラインに設けたガス圧検出手段を用いてガス圧を検出する工程と、ガスエンジンの出力側に設けた負荷検出手段を用いてガスエンジンの負荷を検出する工程と、前記空気供給ラインに設けた吸気圧検出手段を用いて吸気圧を検出する工程と、前記負荷検出工程により検出された負荷情報に基づきエンジン負荷の変動の有無を判断する負荷変動判断工程と、該負荷変動判断工程において負荷変動有りと判断した場合に前記バランスパイプに介装された開放率可変大気開放弁の大気開放率を所定時間固定する工程と、前記負荷変動判断工程において負荷変動無しと判断した場合に目標ガス圧を演算する工程と、実際のガス圧と目標ガス圧を比較するガス圧比較工程と、前記ガス圧比較工程における比較結果に基づいて前記開放率可変大気開放弁の大気開放率を変化させる工程とを備えている。
【0013】
係る工程を具備した本発明の希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給制御方法によれば、吸気圧検出手段(5)によって吸気圧を、ガス圧検出手段(6)によって燃料ガス2次圧(前記燃料供給ラインFLにおいて前記ガスガバナ1と前記ベンチュリー管3の間の供給燃料ガス圧)を、前記負荷検出手段(7)によってガスエンジン(E)の負荷を、夫々常時検出しており、前記三つの検出手段からの検出信号により前記制御手段(8)は、例えば、負荷の急激な変動をいち早く察知して前記開放率可変大気開放弁(例えば、デューティーソレノイド弁4)の大気開放率(デューティー比)を、予め用意したガス圧マップ(図4)を参照して適切に制御することにより、最適な供給ガス圧が得られる。
又は、エアクリーナの急激な目詰まりを察知して、目標とする燃料ガス圧力を演算補正して最適な供給ガス圧力とすることが出来る。
【0014】
詳しくは、図4のガス圧マップに示す様にエアクリーナに急激な目詰まりが生じた場合は、前記ガスガバナのローディング圧である吸気圧が急激に下がり、従ってキャブレターに供給される供給ガス圧力も降下する(図4で実線上の或る点)こととなる。
ところが、それまでの吸気圧の経時変化と負荷の関係から、前記制御手段(8)は本来あるべき供給ガス圧力(図4では点線上の点)を演算して補正し、負荷の大きさに応じてデューティーソレノイド弁のデューティー比、即ち大気との開放比率と、開放時間を制御し、供給ガス圧力を補正するように構成されている。
【0015】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【0016】
図1において、本実施形態の燃料供給装置は、ガスガバナー1を介装した燃料ガス供給ラインFLと、上流にエアクリーナ2を介装した空気供給ラインALと、前記燃料ガス供給ラインFLからの供給ガスと前記空気供給ラインALからの供給空気を混合するキャブレター3と、該キャブレター3と希薄燃焼式ガスエンジンEの図示しないシリンダと連通し、スロットル弁10を介装した吸気管9と、前記キャブレター3の入口圧を前記ガスガバナー1のローディング圧連通口1aに連通するバランスパイプBPと、によって構成される。
【0017】
前記バランスパイプBPには大気との開放率が可変なデューティーソレノイド弁4が介装されている。
【0018】
前記空気供給ラインALの前記エアクリーナ2と前記キャブレター3の間には吸気圧検出手段(吸気圧センサ:以降、吸気圧検出手段を吸気圧センサと記載する)5が、介装されており、入力信号ラインSL1を介して制御手段8と接続されている。
【0019】
前記燃料ガス供給ラインFLの前記ガスガバナー1と前記キャブレター3の間にはガス圧検出手段(ガス圧センサ:以降、ガス圧検出手段をガス圧センサと記載する)6が、介装されており、入力信号ラインSL2を介して制御手段8と接続されている。
【0020】
又、ガスエンジンEの出力側Gには負荷検出手段8が、更に、ガスエンジンのクランク軸に直結の回転部には回転計11が設けてあり、符号順に夫々入力信号ラインSL3、SL4を介して前記制御手段8に接続されている。
【0021】
そして、前記制御手段8は、前記各信号ラインSL1〜SL4の入力信号情報及び予め用意されたガス圧マップ(図4参照)に基づいて、最適な供給ガス圧力にするべく出力信号ラインSL5を介して前記デューティーソレノイド弁4を制御する様に構成されている。
【0022】
係る構成を具備する図1に示す希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置の実施形態によれば、前記デューティーソレノイド弁4は、吸気圧を前記ガスガバナ1のローディング圧として仲介しており、燃料ガスそのものを連通させるものではないので、防爆及ぶシール対策が軽微で済む。
又、デューティーソレノイド弁4自体が汎用品で廉価であり、システム全体もシンプル且安価に構成される。
【0023】
次に、図2を用い、図1をも参照して、希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給制御方法について説明する。
【0024】
先ず、ステップS1において、図4に示すガス圧マップを設定し、次のステップS2において2次ガス圧、即ち、前記ガスガバナ1の下流側の供給ガス圧力を前記ガス圧センサ6によって検出する。
【0025】
次のステップS3において、前記負荷検出手段7によってエンジン負荷を検出し、次のステップS4に進む。
【0026】
ステップS4では、前記吸気圧センサ5によって前記キャブレター3の入口圧を検出し、次のステップS5に進む。
【0027】
ステップS5において前記制御手段8は前述の検出されたエンジン負荷情報に基づき、エンジンEに負荷変動があったか否かを判断し、負荷変動があった場合はステップS6に進み、負荷変動が無かった場合はステップS7に進む。
【0028】
ステップS6では、例えば、負荷が増加する様に変動していれば、前記制御手段8は前記デューティーソレノイド弁4のデューティー比、即ち該デューティーソレノイド弁4の大気との連通孔4aの開放率を上げたまま、目標とする負荷の大きさに応じた時間だけ、デューティー比を固定する様に制御する。そして、次のステップS11に進む。
【0029】
上記の様に制御すれば、前記バランスパイプBPを流れるローディング圧は吸気圧が上がった如くに補正されるので該補正に連動して前記ガスガバナ1は供給ガス量を増加させ、供給ガス圧である2次ガス圧が上昇する。その結果として図示せぬ燃焼室に流入する燃料ガスと空気の混合ガスはリッチ状態になって当初の目的(負荷が増加してもそれに見合う燃料を投入)が達せられる。
【0030】
ステップS7では、制御手段8は前記吸気圧センサ5、前記ガス圧センサ6、前記負荷検出手段7、によって得た各検出情報、及び前記ガス圧マップ(図4)に基づき目標ガス圧を演算し、次のステップS8に進む。
【0031】
ステップS8では、制御手段8は実ガス圧が目標値に対して高いか否かを判断し、高い場合(ステップS8においてYES)は、ステップS9に進み、低い場合(ステップS8においてNO)は、ステップS10に進む。
【0032】
ステップS9では、制御手段8は前記デューティソレノイド弁4のデューティー比を減ずるように制御し、その結果2次ガス圧は低くなる様に変化し、制御はステップS2に戻る。
【0033】
ステップS10では、制御手段8は前記デューティソレノイド弁4のデューティー比を増加させるように制御し、その結果2次ガス圧は高くなる様に変化し、制御はステップS2に戻る。
【0034】
ここで、図5は、負荷を検出し、負荷投入時のデューティー比を大きくして燃料を濃く(リッチ状態に)し、負荷投入時の回転数低下を防ぐ制御において、負荷信号と、デューティー比と、2次ガス圧の関係を示す特性グラフである。
尚、横軸は何れも経過時間を表す。
【0035】
図3は、本実施形態の希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給制御方法のその他の例を示すものである。
又、図3は図2に対して、ガス圧マップ設定の工程(図2においてS1)と2次ガス圧検出の工程(図2においてS2)の間に、エンジン回転数検出(図3においてS22)の工程と、負荷変動判断工程(図2においてS5)と目標ガス圧演算工程(図2においてS7)の間に、回転変動の有無の判断工程(図3においてS27)を加えた以外は全て図2と同様である。
【0036】
ここで、図6は、エンジン回転数を検出し、エンジン回転数が設定回転数より低くなった時に、デューティー比を高い値に固定して、燃料ガス(混合ガス)を濃く(リッチ状態に)し、一方、設定回転数よりも高くなった時に、デューティー比を低い値に固定して燃料ガスを薄く(リーン状態に)することにより、回転を復帰させる制御において、回転信号と、デューティー比と、2次ガス圧の関係を示す特性グラフである。
尚、横軸は何れも経過時間を表す。
【0037】
係る工程を具備した図2及び図3で示す希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給制御方法によれば、吸気圧センサ5によって吸気圧を、ガス圧センサ6によって燃料ガス2次圧を、前記負荷検出手段7によってガスエンジンEの負荷を、夫々常時検出しており、前記三つの検出手段からの検出信号により前記制御手段8は、例えば、負荷の急激な変動をいち早く察知してデューティーソレノイド弁4のデューティー比を、予め用意したガス圧マップ(図4)を参照して適切に制御しており、したがって、最適な供給ガス圧が得られる。
又は、エアクリーナの急激な目詰まりを察知して、目標とする燃料ガス圧力を演算補正して最適な供給ガス圧力とすることが出来る。
【0038】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的内容を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【0039】
【発明の効果】
以下に本発明の効果を列記する。
(1) 開放率可変大気開放弁は、吸気圧をガスガバナのローディング圧として仲介しており、燃料ガスそのものを連通させるものではないので、防爆対策及びシール対策が軽微で済む。
(2) 開放率可変大気開放弁は、汎用品が使用出来、システム全体がシンプル且安価に構成される。
(3) 吸気圧検出手段による吸気圧信号、ガス圧検出手段による燃料ガス2次圧信号、及び負荷検出手段による負荷信号を、夫々常時検出しており、前記三つの検出信号によって制御手段は、運転時のエンジンの変動をいち早く察知して、開放率可変大気開放弁の大気開放率を、適切に制御することにより、最適な供給ガス圧が得られる。
(4) エアクリーナの急激な目詰まりを察知して、目標とする燃料ガス圧力を演算補正して最適な供給ガス圧力とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置の構成図。
【図2】本発明の実施形態における燃料供給制御の流れを示す制御フローチャート。
【図3】本発明の実施形態における燃料供給制御の流れのその他の例を示す制御フローチャート。
【図4】本発明の実施形態における燃料供給制御に用いるガス圧マップを表した図。
【図5】本発明の実施形態による燃料供給制御において、負荷信号と、デューティー比と、2次ガス圧の関係、を示すグラフ。
【図6】本発明の実施形態による燃料供給制御において、回転信号と、デューティー比と、2次ガス圧の関係、を示すグラフ。
【図7】従来技術におけるガスエンジンの燃料供給装置の構成図。
【図8】従来技術において負荷の大小と、供給ガス圧及び空燃比の関係を示したグラフ。
【符号の説明】
1・・・ガスガバナ
2・・・エアクリーナ
3・・・キャブレター
4・・・デューティーソレノイド弁
5・・・吸気圧センサ
6・・・ガス圧センサ
7・・・負荷検出手段
8・・・制御手段
9・・・吸気管
10・・・スロットル弁
AL・・・空気供給ライン
FL・・・燃料ガス供給ライン
BP・・・バランスパイプ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a fuel gas supply line provided with a gas governor, an air supply line provided with an upstream air cleaner, and a carburetor for mixing supply gas from the fuel supply line and supply air from the air supply line. Further, the present invention relates to a fuel supply device and a control method for a lean combustion type gas engine configured by a balance pipe that communicates an inlet pressure of the carburetor with a loading pressure communication port of the gas governor.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 7, in the gas engine E, when the air cleaner 2 interposed in the air supply line AL is clogged and the ventilation resistance increases, the air supply is maintained in order to keep the air-fuel ratio constant. The inlet pressure of the carburetor 3 interposed in the line AL (the air cleaner ventilation resistance and the negative pressure generated by the carburetor venturi) is used as a loading pressure, and the communication port 1a of the gas governor 1 interposed in the fuel gas supply line FL. The gas governor 1 reduces the supply gas pressure flowing through the fuel gas supply line FL in conjunction with the balance pipe BP.
[0003]
That is, the air cleaner ventilation resistance and the negative pressure generated in the venturi of the carburetor 3 are transmitted to the gas governor 1 as a loading pressure. The gas governor 1 refers to the loading pressure, and the supplied fuel gas is substantially equal to the loading pressure. The pressure (secondary pressure) is adjusted and supplied to the carburetor 3.
In FIG. 7, reference numeral 9 denotes an intake pipe, and reference numeral 10 denotes a throttle valve interposed in the intake pipe 9.
[0004]
Here, the air-fuel ratio of the gas engine is preferably constant regardless of the operating conditions. However, in the fuel supply device of the lean combustion gas engine, as shown in FIG. The supply fuel gas pressure is also approximately equal to the loading pressure, and the supply fuel gas pressure is low at high loads.On the other hand, if the air / fuel ratio is set to be appropriate at high loads, it becomes rich at low loads. The problem of becoming.
[0005]
Therefore, as a method for optimizing the air-fuel ratio, a fuel adjustment valve is provided on the fuel supply side to the carburetor, or an air bypass valve is provided on the intake air side, and the fuel adjustment is performed based on information from the 02 sensor provided in the exhaust system. A device for adjusting and controlling the fuel flow rate by controlling a valve, or a device for adjusting and controlling the flow rate of intake air by controlling the air bypass valve is known.
[0006]
However, since the fuel adjustment valve and the device that drives the fuel adjustment valve handle flammable gas, general-purpose products cannot be used, and are expensive from the viewpoint of safety (supporting seals and electrical explosion-proofing). Cost).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems of the prior art, and even if there is a load or other conditions (for example, rapid fluctuations in the clogging of the air cleaner), the air-fuel ratio can be reduced at an appropriate level. An object of the present invention is to provide a fuel supply device for a lean combustion gas engine and a control method therefor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a fuel gas supply line having a gas governor interposed therein, an air supply line having an air cleaner interposed upstream, a supply gas from the fuel gas supply line, and a supply air from the air supply line are mixed. And a balance pipe that communicates the inlet pressure of the carburetor to the loading pressure communication port of the gas governor. A variable atmospheric release valve, an intake pressure detecting means interposed between the air cleaner and the carburetor of the air supply line, and a gas pressure interposed between the gas governor and the carburetor of the fuel gas supply line A detection means and a load detection means provided on the output side of the gas engine, and an intake pressure from the intake pressure detection means. Based on the pressure signal, the gas pressure signal from the gas pressure detecting means, the load signal from the load detecting means, and the gas pressure map indicating the relationship between the set load and the supply gas pressure, Control means for driving and controlling to the target gas pressure is provided.
[0009]
In the fuel supply system for the lean combustion gas engine (E), the engine rotation detecting means (11) is provided, and the opening ratio is variable based on the fluctuation information of the engine rotation detected by the engine rotation detecting means (11). You may return a gas engine to the original rotational speed by changing the air release rate of the air release valve (4).
[0010]
The open rate variable atmospheric release valve (4) is preferably a duty solenoid valve, for example, and the atmospheric release rate in the case of a duty solenoid valve indicates a duty ratio.
[0011]
According to the fuel supply device for a lean combustion gas engine of the present invention having such a configuration, the open rate variable atmospheric release valve (for example, the duty solenoid valve 4) uses the intake pressure as the loading pressure of the gas governor (1). Since it is an intermediary and does not communicate the fuel gas itself, the cost of handling explosion-proof measures and seals is minimal.
In addition, since the open rate variable atmospheric release valve can be a general-purpose product, the entire system is simple and inexpensive.
[0012]
Further, according to the present invention, the fuel gas supply line having the gas governor interposed therein, the air supply line having the air cleaner interposed upstream, the supply gas from the fuel gas supply line, and the supply air from the air supply line are provided. In a control method of a fuel supply apparatus for a lean combustion gas engine, comprising: a carburetor for mixing; and a balance pipe for communicating an inlet pressure of the carburetor to a loading pressure communication port of the gas governor. A step of detecting a gas pressure using the provided gas pressure detecting means, a step of detecting a load of the gas engine using a load detecting means provided on the output side of the gas engine, and an intake pressure provided in the air supply line Detecting the intake air pressure using the detecting means, and changing the engine load based on the load information detected by the load detecting step. A load variation determination step for determining whether or not there is a load variation, and a step of fixing the air release rate of the open rate variable atmospheric release valve interposed in the balance pipe for a predetermined time when it is determined that there is a load variation in the load variation determination step. , A step of calculating a target gas pressure when it is determined that there is no load variation in the load variation determining step, a gas pressure comparing step of comparing the actual gas pressure with the target gas pressure, and a comparison result in the gas pressure comparing step And a step of changing the air release rate of the open rate variable air release valve.
[0013]
According to the fuel supply control method for a lean combustion type gas engine of the present invention having the above steps, the intake pressure is detected by the intake pressure detecting means (5), and the secondary pressure of the fuel gas (the fuel gas is detected by the gas pressure detecting means (6)). The supply fuel gas pressure between the gas governor 1 and the venturi pipe 3) in the supply line FL) and the load of the gas engine (E) are constantly detected by the load detection means (7), respectively. Based on the detection signal from the means, the control means (8) quickly detects, for example, a sudden change in the load, and determines the air release rate (duty ratio) of the open rate variable air release valve (for example, duty solenoid valve 4). The optimum supply gas pressure can be obtained by appropriately controlling with reference to the gas pressure map prepared in advance (FIG. 4).
Alternatively, it is possible to detect the sudden clogging of the air cleaner and correct the target fuel gas pressure to obtain an optimum supply gas pressure.
[0014]
Specifically, as shown in the gas pressure map of FIG. 4, when the air cleaner is clogged suddenly, the intake pressure that is the loading pressure of the gas governor rapidly decreases, and therefore the supply gas pressure supplied to the carburetor also decreases. (A certain point on the solid line in FIG. 4).
However, the control means (8) calculates and corrects the supply gas pressure (a point on the dotted line in FIG. 4) that should be originally obtained from the relationship between the change over time in the intake pressure and the load. Accordingly, the duty ratio of the duty solenoid valve, that is, the opening ratio to the atmosphere and the opening time are controlled to correct the supply gas pressure.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0016]
In FIG. 1, the fuel supply apparatus of this embodiment includes a fuel gas supply line FL having a gas governor 1 interposed therein, an air supply line AL having an upstream air cleaner 2 interposed therein, and a supply from the fuel gas supply line FL. A carburetor 3 that mixes gas and supply air from the air supply line AL; an intake pipe 9 that communicates with the carburetor 3 and a cylinder (not shown) of the lean combustion gas engine E; 3 and a balance pipe BP communicating with the loading pressure communication port 1a of the gas governor 1.
[0017]
The balance pipe BP is provided with a duty solenoid valve 4 having a variable open ratio to the atmosphere.
[0018]
Between the air cleaner 2 and the carburetor 3 in the air supply line AL, an intake pressure detection means (intake pressure sensor: hereinafter, the intake pressure detection means is referred to as an intake pressure sensor) 5 is interposed and input. The control means 8 is connected via a signal line SL1.
[0019]
Between the gas governor 1 and the carburetor 3 in the fuel gas supply line FL, a gas pressure detecting means (gas pressure sensor: hereinafter, the gas pressure detecting means is referred to as a gas pressure sensor) 6 is interposed. The control means 8 is connected via the input signal line SL2.
[0020]
Further, a load detecting means 8 is provided on the output side G of the gas engine E, and a tachometer 11 is provided on the rotating portion directly connected to the crankshaft of the gas engine, and the input signal lines SL3 and SL4 are provided in the order of signs. Connected to the control means 8.
[0021]
Then, the control means 8 uses an output signal line SL5 to obtain an optimum supply gas pressure based on the input signal information of the signal lines SL1 to SL4 and a gas pressure map prepared in advance (see FIG. 4). Thus, the duty solenoid valve 4 is controlled.
[0022]
According to the embodiment of the fuel supply apparatus of the lean combustion gas engine shown in FIG. 1 having such a configuration, the duty solenoid valve 4 mediates the intake pressure as the loading pressure of the gas governor 1, and the fuel gas itself Because it does not communicate, the countermeasures for explosion-proof sealing are minimal.
Further, the duty solenoid valve 4 itself is a general-purpose product and inexpensive, and the entire system is configured simply and inexpensively.
[0023]
Next, a fuel supply control method for a lean combustion gas engine will be described with reference to FIG.
[0024]
First, in step S1, the gas pressure map shown in FIG. 4 is set, and in the next step S2, the secondary gas pressure, that is, the supply gas pressure downstream of the gas governor 1 is detected by the gas pressure sensor 6.
[0025]
In the next step S3, the load detecting means 7 detects the engine load, and the process proceeds to the next step S4.
[0026]
In step S4, the inlet pressure of the carburetor 3 is detected by the intake pressure sensor 5, and the process proceeds to the next step S5.
[0027]
In step S5, the control means 8 determines whether or not there is a load fluctuation in the engine E based on the detected engine load information. If there is a load fluctuation, the process proceeds to step S6, and if there is no load fluctuation. Advances to step S7.
[0028]
In step S6, for example, if the load fluctuates so as to increase, the control means 8 increases the duty ratio of the duty solenoid valve 4, that is, the opening rate of the communication hole 4a with the atmosphere of the duty solenoid valve 4. The duty ratio is controlled so as to be fixed only for a time corresponding to the target load size. Then, the process proceeds to the next step S11.
[0029]
If the control is performed as described above, the loading pressure flowing through the balance pipe BP is corrected as if the intake pressure has increased. Accordingly, the gas governor 1 increases the supply gas amount in conjunction with the correction, and is the supply gas pressure. Secondary gas pressure increases. As a result, the mixed gas of fuel gas and air flowing into the combustion chamber (not shown) becomes rich, and the original purpose (injection of fuel corresponding to the increase in load) is achieved.
[0030]
In step S7, the control means 8 calculates a target gas pressure based on the detection information obtained by the intake pressure sensor 5, the gas pressure sensor 6, the load detection means 7, and the gas pressure map (FIG. 4). The process proceeds to the next step S8.
[0031]
In step S8, the control means 8 determines whether or not the actual gas pressure is higher than the target value. If the actual gas pressure is higher (YES in step S8), the process proceeds to step S9, and if lower (NO in step S8), Proceed to step S10.
[0032]
In step S9, the control means 8 performs control so as to reduce the duty ratio of the duty solenoid valve 4, and as a result, the secondary gas pressure changes so as to decrease, and the control returns to step S2.
[0033]
In step S10, the control means 8 performs control so as to increase the duty ratio of the duty solenoid valve 4. As a result, the secondary gas pressure changes so as to increase, and the control returns to step S2.
[0034]
Here, FIG. 5 shows the load signal and the duty ratio in the control for detecting the load, increasing the duty ratio at the time of turning on the load to make the fuel thicker (in a rich state), and preventing the rotation speed from dropping at the time of turning on the load. It is a characteristic graph which shows the relationship of secondary gas pressure.
The horizontal axis represents elapsed time.
[0035]
FIG. 3 shows another example of the fuel supply control method for the lean burn type gas engine of the present embodiment.
3 differs from FIG. 2 in detecting the engine speed (S22 in FIG. 3) between the gas pressure map setting step (S1 in FIG. 2) and the secondary gas pressure detection step (S2 in FIG. 2). ), A load fluctuation determination step (S5 in FIG. 2), and a target gas pressure calculation step (S7 in FIG. 2), except that a step for determining the presence or absence of rotation fluctuation (S27 in FIG. 3) is added. This is the same as FIG.
[0036]
Here, FIG. 6 detects the engine speed, and when the engine speed becomes lower than the set speed, the duty ratio is fixed to a high value to make the fuel gas (mixed gas) rich (in a rich state). On the other hand, when the rotational speed becomes higher than the set rotational speed, the rotation signal, the duty ratio, and the duty ratio are controlled in a control for returning the rotation by fixing the duty ratio to a low value and thinning the fuel gas (in a lean state). It is a characteristic graph which shows the relationship of secondary gas pressure.
The horizontal axis represents elapsed time.
[0037]
According to the fuel supply control method of the lean combustion type gas engine shown in FIGS. 2 and 3 having such a process, the load pressure detection is performed by the intake pressure sensor 5, the secondary pressure of the fuel gas is detected by the gas pressure sensor 6, and the load detection is performed. The load of the gas engine E is constantly detected by the means 7, and the control means 8 quickly detects, for example, a sudden change in the load based on the detection signals from the three detection means. The duty ratio is appropriately controlled with reference to a gas pressure map prepared in advance (FIG. 4), so that an optimum supply gas pressure can be obtained.
Alternatively, it is possible to detect the sudden clogging of the air cleaner and correct the target fuel gas pressure to obtain an optimum supply gas pressure.
[0038]
It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical contents of the present invention.
[0039]
【The invention's effect】
The effects of the present invention are listed below.
(1) The open rate variable atmospheric release valve mediates the intake pressure as the loading pressure of the gas governor and does not allow the fuel gas itself to communicate, so that the explosion-proof measures and the seal measures are minimal.
(2) The open rate variable air release valve can be used as a general-purpose product, and the entire system is simple and inexpensive.
(3) The intake pressure signal by the intake pressure detection means, the fuel gas secondary pressure signal by the gas pressure detection means, and the load signal by the load detection means are always detected, and the control means is based on the three detection signals, An optimum supply gas pressure can be obtained by quickly detecting the fluctuation of the engine during operation and appropriately controlling the air release rate of the open rate variable air release valve.
(4) It is possible to detect the sudden clogging of the air cleaner and correct the target fuel gas pressure to obtain the optimum supply gas pressure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel supply device for a lean burn gas engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control flowchart showing a flow of fuel supply control in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control flowchart showing another example of the flow of fuel supply control in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a gas pressure map used for fuel supply control in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a load signal, a duty ratio, and a secondary gas pressure in the fuel supply control according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotation signal, the duty ratio, and the secondary gas pressure in the fuel supply control according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a fuel supply device for a gas engine in the prior art.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between load magnitude, supply gas pressure and air-fuel ratio in the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas governor 2 ... Air cleaner 3 ... Carburetor 4 ... Duty solenoid valve 5 ... Intake pressure sensor 6 ... Gas pressure sensor 7 ... Load detection means 8 ... Control means 9 ... Intake pipe 10 ... Throttle valve AL ... Air supply line FL ... Fuel gas supply line BP ... Balance pipe

Claims (2)

ガスガバナーを介装した燃料ガス供給ラインと、上流にエアクリーナを介装した空気供給ラインと、前記燃料ガス供給ラインからの供給ガスと前記空気供給ラインからの供給空気を混合するキャブレターと、該キャブレターの入口圧を前記ガスガバナーのローディング圧連通口に連通するバランスパイプと、によって構成される希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置において、前記バランスパイプに介装された開放率可変大気開放弁と、前記空気供給ラインの前記エアクリーナと前記キャブレターの間に介装された吸気圧検出手段と、前記燃料ガス供給ラインの前記ガスガバナーと前記キャブレターの間に介装されたガス圧検出手段と、ガスエンジンの出力側に設けた負荷検出手段とを有し、前記吸気圧検出手段からの吸気圧信号と前記ガス圧検出手段からのガス圧信号と前記負荷検出手段からの負荷信号と設定した負荷および供給ガス圧との関係を示すガス圧マップとに基づいて前記開放率可変大気開放弁を駆動して目標ガス圧に制御する制御手段を有することを特徴とした希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置。A fuel gas supply line provided with a gas governor; an air supply line provided with an air cleaner upstream; a carburetor for mixing supply gas from the fuel gas supply line and supply air from the air supply line; and the carburetor A balance pipe that communicates the inlet pressure of the gas governor with the loading pressure communication port of the gas governor, and a fuel supply device for a lean-burn gas engine, wherein the open rate variable atmospheric release valve interposed in the balance pipe; An intake pressure detecting means interposed between the air cleaner of the air supply line and the carburetor, a gas pressure detecting means interposed between the gas governor of the fuel gas supply line and the carburetor, and a gas engine Load detection means provided on the output side of the intake air pressure signal from the intake pressure detection means and the gas Target gas by driving the opening ratio variable air open valve based on the gas pressure map showing the relationship between the load signal and the set load and feed gas pressure between the gas pressure signal from pressure detecting means from said load detecting means A fuel supply device for a lean combustion type gas engine, characterized by comprising control means for controlling the pressure . ガスガバナーを介装した燃料ガス供給ラインと、上流にエアクリーナを介装した空気供給ラインと、前記燃料ガス供給ラインからの供給ガスと前記空気供給ラインからの供給空気を混合するキャブレターと、該キャブレターの入口圧を前記ガスガバナーのローディング圧連通口に連通するバランスパイプと、によって構成される希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置の制御方法において、前記燃料ガス供給ラインに設けたガス圧検出手段を用いてガス圧を検出する工程と、ガスエンジンの出力側に設けた負荷検出手段を用いてガスエンジンの負荷を検出する工程と、前記空気供給ラインに設けた吸気圧検出手段を用いて吸気圧を検出する工程と、前記負荷検出工程により検出された負荷情報に基づきエンジン負荷の変動の有無を判断する負荷変動判断工程と、該負荷変動判断工程において負荷変動有りと判断した場合に前記バランスパイプに介装された開放率可変大気開放弁の大気開放率を所定時間固定する工程と、前記負荷変動判断工程において負荷変動無しと判断した場合に目標ガス圧を演算する工程と、実際のガス圧と目標ガス圧を比較するガス圧比較工程と、前記ガス圧比較工程における比較結果に基づいて前記開放率可変大気開放弁の大気開放率を変化させる工程とを備えていることを特徴とする希薄燃焼式ガスエンジンの燃料供給装置の制御方法。 A fuel gas supply line provided with a gas governor; an air supply line provided with an air cleaner upstream; a carburetor for mixing supply gas from the fuel gas supply line and supply air from the air supply line; and the carburetor In the control method of the fuel supply device of the lean combustion type gas engine, the gas pressure detection means provided in the fuel gas supply line comprises: a balance pipe communicating the inlet pressure of the gas governor with the loading pressure communication port of the gas governor. The step of detecting the gas pressure using the load detecting means provided on the output side of the gas engine, the step of detecting the load of the gas engine using the load detecting means provided on the output side of the gas engine, and the intake pressure detecting means using the intake pressure detecting means provided on the air supply line. a step of detecting the negative to determine the presence or absence of variation in engine load based on the load information detected by the load detection step A change determining step, a step of fixing the air release rate of the open rate interposed said balance pipe when it is determined that there load change in the load fluctuation determining step variable air release valve a predetermined time, the load variation judgment step The target gas pressure is calculated when it is determined that there is no load fluctuation, the actual gas pressure is compared with the target gas pressure, and the open rate is variable based on the comparison result in the gas pressure comparison step. And a step of changing an air release rate of the air release valve. A control method of a fuel supply device for a lean combustion gas engine.
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