JPH0262698B2 - - Google Patents

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JPH0262698B2
JPH0262698B2 JP60051283A JP5128385A JPH0262698B2 JP H0262698 B2 JPH0262698 B2 JP H0262698B2 JP 60051283 A JP60051283 A JP 60051283A JP 5128385 A JP5128385 A JP 5128385A JP H0262698 B2 JPH0262698 B2 JP H0262698B2
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JP
Japan
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air
gas
temperature
fuel ratio
exhaust
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JP60051283A
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English (en)
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JPS61210261A (ja
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Koji Furuta
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Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、火花点火式ガス機関において、排気
中の酸素濃度O2センサにより検出してこれをフ
イードバツクすることにより、空燃比を所定の値
に制御するようにした空燃比制御装置に関する。
〈従来の技術〉 火花点火式ガス機関においては、ミキサーでガ
ス燃料と空気とを混合して機関に供給しており、
所定の空燃比が得られるようにミキサーのセツテ
イングが行われる、しかし、使用される燃料の成
分が一定しているガソリンエンジンやデイーゼル
エンジンとは異なつてガス機関の場合は燃料の成
分が一定しないことが多く、また負荷など機関の
運転状態の変化も加わつて実際の空燃比はかなり
変動するのが普通であり、排気ガス対策や燃費低
減対策などを実施することは困難である。
また、三元触媒を使用して排気ガス対策を行な
う場合には、触媒入口で空燃比がλ=1であるこ
とを要するため空燃比をかなり厳密に制御しなけ
ればならず、この目的のため、排気中の酸素濃度
をλ形O2センサにより検出し、これをフイード
バツクしてミキサーで得られた混合気にガス燃料
を追加供給することにより、触媒入口での空燃比
をほぼλ=1に維持することが行なわれている
(例えば特開昭59−224433号公報参照)。
〈発明が解決しようとする問題点〉 上述した従来技術のうち、ミキサーのセツテイ
ングに頼るものでは、空燃比を機関の負荷などに
関係なく常に所定の値に制御するということは困
難であり、またλ形O2センサを用いるものでは、
空燃比をλ=1付近に維持することが目的であつ
て、例えば燃費対策のためにλ=1〜1.4のリー
ン(LEAN)側で運転するような制御はできず、
応用性に欠けるという問題点このため、本出願人
は特願昭58−133880(特開昭60−26154)として、
リーンバーンセンサの検出値をフイードバツクし
て空燃比を制御することを提案している。しか
し、この提案のものでは始動時に別に定めた燃料
噴射量を用いるようにしているため、始動時には
負荷に対応した最適な制御ができないという難点
があつた。
本発明はこのような問題点に着目し、空燃比を
λ=1に限定することなく特定の目的や運転条件
などに対応しながら、任意の空燃比で火花点火式
ガス機関を運転できるようにするとともに、定常
運転時だけでなく、始動直後のように排気温度が
低い場合でもその時の負荷に応じて適切な制御が
行なえるようにすることを課題としてなされたも
のである。
〈問題点を解決するための手段〉 上記課題の達成のため、本発明の火花点火式ガ
ス機関の空燃比制御装置は次のように構成され
る。すなわち、ガス燃料供給路に設けられ、電気
的アクチユエータによつて弁開度を操作されるガ
ス量調整弁と、ガス量に関係なくほぼ一定量の空
気を取入れる空気取入れ手段と、吸気管に設けら
れて吸入空気圧力を検出する圧力検出手段と、排
気経路中に設けられて排気ガスの温度を検出する
温度検出手段と、排気経路中に設けられたリーン
バーンセンサにより排気ガス中の酸素濃度にほぼ
比例した検出信号を出力する酸素濃度検出手段
と、温度検出手段により検出された排気温度が予
め設定された基準温度より低い時は、圧力検出手
段により検出される吸入空気圧力に応じた弁開度
とする駆動信号を出力し、また排気温度が基準温
度以上の時は、上記酸素濃度検出手段により検出
されたた実空燃比と、予め設定された目標空燃比
とを比較し、その差を少なくするような弁開度を
演算して駆動信号を出力する演算手段と、演算手
段の演算結果に基づいてガス量調整弁の電気的ア
クチユエータを駆動する駆動手段、とを備えてい
る。
〈作用〉 上記のように構成された本発明の装置において
は、定常運転状態では排気ガス中の酸素濃度にほ
ぼ比例した検出信号がリーンバーンセンサによつ
て得られ、演算手段により実空燃比と目標空燃比
の差がなくなるようにガス量調整弁の開度が制御
されるので、目標空燃比がλ=1とは異なる値で
あつても実空燃比をその目標空燃比に維持するこ
とができる。また、始動直後のように排気温度が
低い時には、不安定な酸素濃度の検出信号によら
ないで吸気圧力、すなわち負荷に応じてガス量調
整弁の開度が制御され、安定した運転が行なわれ
る。
〈実施例〉 次に、図面に示した本発明の一実施例について
説明する。
第1図は実施例装置の概念系統図であり、1は
ガス燃料供給路、2はガス量調整弁、3は空気取
入れ管である。ガス量調整弁2は、電気的アクチ
ユエータによつてその開度を操作されるようにな
つており、例えば、第2図に示すようにボデー2
1内に設けられたニードルテーパ弁22をステツ
プモータ23で駆動し、弁22の位置にほぼ比例
したガス流量を得る構造の直動型ステツプバルブ
が用いられる。また空気取入れ管3は、エゼクタ
ー効果を発揮するノズル32を備えたものであ
り、ガス量調整弁2の弁開度に関係なくほぼ一定
の空気を吸引するような構造となつている。供給
されたガス燃料11はレギユレータ12を経つて
ガス量調整弁2でその量を調整され、空気取入れ
管3のノズル32からのガス燃料の噴出によるエ
ゼクター効果によつて吸引された空気31と混合
された後、ガバナ13で操作されるスロツトル1
4を経て吸気管15から機関(図示せず)に供給
されるように構成されている。吸気管15には吸
気負圧を検出するための圧力センサ4が設けられ
ている。
5は排気経路、6は排気経路5に設けられた触
媒であり、機関からの排気ガス51は触媒6で浄
化されて排出される。7は触媒6の上流に設けら
れたリーンバーンセンサ、8は同じく触媒6の上
流に設けられた排気温度を検出するための温度セ
ンサであり、リーンバーンセンサ7は、例えば第
3図に示すようにA/F=15以上で動作し、排気
ガス51中の酸素濃度に比例した検出信号が得ら
れるような特性のものが用いられる。
9はマイクロコンピユータを用いた制御部であ
つて、制御部9にはCPU、ROM、RAMなどを
有するマイクロコンピユータ91のほか、圧力セ
ンサ4、リーンバーンセンサ7、温度センサ8な
どの検出信号が入力される入力インターフエース
92、ガス量調整弁2のステツプモータ23に対
する駆動出力が出される出力インターフエース9
3などを備えている。このマイクロコンピユータ
91は以下に説明する本発明の制御を行なうほ
か、機関の運転全般についての各種制御を行なう
ことにも使用可能で、ROMにはこれらの各種の
制御に必要となるデータやプログラムが記憶され
ている。
本発明の制御は、リーンバーンセンサ7の検出
信号を制御部9に入力し、演算結果に応じて出力
される駆動信号でステツプモータ23を駆動する
ことにより行なわれる。次に、その手順を第4図
のフローチヤート及び第5図のタイミングチヤー
トを用いて説明する。
まず、一定周期で温度センサ8の検出信号が読
込まれ、排気温度と基準となる設定温度とを比較
する。この設定値はリーンバーンセンサ7が正常
に動作する最低温度以上に選定してあり、始動直
後などの場合には排気温度が低くて排気温度は設
定値未満となるので、この時には、圧力センサ4
によつて得られた吸入空気圧力に応じた開度にガ
ス量調整弁2を固定するような演算が制御部9の
マイクロコンピユータ91で行なわれ、出力イン
ターフエース93からの駆動出力によりステツプ
モータ23が駆動される。
次に、機関が定常運転の状態などにあつて排気
温度が設定値以上となつている場合には、リーン
バーンセンサ7の検出信号が制御部9に入力さ
れ、実空燃比が算出される。そしてこの実空燃比
を予め設定した目標空燃比と比較して、目標に比
べてリツチ(RICH)であればガス量調整弁2を
閉じるように、またリーンであればガス量調整弁
2を開くように、それぞれステツプモータ23を
駆動させる駆動信号がマイクロコンピユータ91
で演算され、演算結果に応じた駆動出力が出力イ
ンターフエース93から出されて、所定ステツプ
数だけステツプモータ23が駆動される。
このような動作によつて、弁開度は第5図に示
すように設定値に対応した開度を中心として増減
を繰返し、これに応じて実空燃比は一定の範囲で
リーン側とリツチ側を往復しながら、平均の空燃
比がその目標設定値に維持されるのである。
なお、この実施例では酸素濃度に比例した信号
を出すリーンバーンセンサ7と、弁位置にほぼ比
例したガス流量が得られるガス量調整弁2という
リニアな特性のもの同士を組み合わせているの
で、制御演算の際に非直線性を補正する必要がな
く、適切な空燃比制御を簡単なプログラムによつ
て行なうことができるのである。
〈発明の効果〉 上述の実施例の説明からも明らかなように、本
発明の装置は、空燃比が固定的にセツテイングさ
れるミキサーを用いないで、電気的アクチユエー
タによつて操作されるガス量調整弁を設け、リー
ンバーンセンサにより検出される排気ガス中の酸
素濃度をフイードバツクしてガス量調整弁の開度
を制御するようにしたものであり、定常状態では
機関の負荷など運転状態が変動しても常に所定の
目標空燃比で運転することができ、しかもその空
燃比はλ=1と異なる値であつてもよい。従つ
て、排気ガス対策のためλ=1付近での運転はも
ちろん、例えば経済性を重視してλ=1〜1.4程
度のリーン側で運転するようなこともできるので
あり、応用性に富んだ火花点火式ガス機関を得る
ことが可能となる。
また本発明の装置は、始動直後のように排気温
度が低い時には吸気圧力、すなわち負荷に応じて
ガス量調整弁の開度を制御するようにてしいるの
で、排気温度が低い時に不安定な酸素濃度検出信
号を制御に用いることなく、定常状態になるまで
の間も安定した運転が行なわれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概念系統図、第2
図はガス量調整弁の一例の断面図、第3図はリー
ンバーンセンサの出力特性図の一例、第4図は制
御のフローチヤート、第5図はタイミングチヤー
トである。 1……ガス燃料供給路、2……ガス量調整弁、
3……空気取入れ管、4……圧力センサ、5……
排気経路、7……リーンバーンセンサ、8……温
度センサ、9……制御部、15……吸気管、23
……ステツプモータ、91……マイクロコンピユ
ータ、93……出力インターフエース。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガス燃料供給路に設けられ、電気的アクチユ
    エータによつて弁開度を操作されるガス量調整弁
    と、 ガス量に関係なくほぼ一定量の空気を取入れる
    空気取入れ手段と、 吸気管に設けられて吸入空気圧力を検出する圧
    力検出手段と、 排気経路中に設けられて排気ガスの温度を検出
    する温度検出手段と、 排気経路中に設けられたリーンバーンセンサに
    より排気ガス中の酸素濃度にほぼ比例した検出信
    号を出力する酸素濃度検出手段と、 温度検出手段により検出された排気温度が予め
    設定された基準温度より低い時は、圧力検出手段
    により検出される吸入空気圧力に応じた弁開度と
    する駆動信号を出力し、また排気温度が基準温度
    以上の時は、上記酸素濃度検出手段により検出さ
    れた実空燃比と、予め設定された目標空燃比とを
    比較し、その差を少なくするような弁開度を演算
    して駆動信号を出力する演算手段と、 演算手段が出力する駆動信号に基づいてガス量
    調整弁の電気的アクチユエータを駆動する駆動手
    段、 とを備えたことを特徴とする火花点火式ガス機関
    の空燃比制御装置。
JP60051283A 1985-03-13 1985-03-13 火花点火式ガス機関の空燃比制御装置 Granted JPS61210261A (ja)

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JPS61210261A JPS61210261A (ja) 1986-09-18
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54101020A (en) * 1978-01-27 1979-08-09 Automob Antipollut & Saf Res Center Air-fuel ratio feed back control equipment of lpg engine
JPS5652559A (en) * 1979-10-05 1981-05-11 Aisan Ind Co Ltd Air-fuel ratio controller for lpg engine
JPS5859330A (ja) * 1981-10-03 1983-04-08 Toyota Motor Corp 内燃機関の空燃比制御方法
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JPS61210261A (ja) 1986-09-18

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