JPH0310369Y2

JPH0310369Y2 -

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Publication number: JPH0310369Y2
Application number: JP1984178182U
Authority: JP
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1991-03-14
Also published as: JPS6192740U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、ガスエンジンの空燃比制御装置に係
り、特に空気過剰率を常に１に保つよう調整し、
排気系に設けた触媒による排気ガス浄化装置の浄
化処理が効果的に行なわれるようにしたものであ
る。

〔従来の技術〕

第３図は、過給機付ガスエンジンと、該エンジ
ンに設けられた従来の空燃比制御装置とを示す全
体構成図である。第３図において、過給機１は、
排気通路２中に設けたタービン３によつて回転駆
動されるターボ過給機であり、該過給機１によつ
て圧縮された空気は過給機１のハウジング１ａか
ら吸気管４に送り込まれ、インタクーラ４ａを介
してガスキヤブレタ５に供給されるよう構成され
ている。一方、該ガスキヤブレタ５には、ガス調
節弁６及びガス遮断弁７を介して燃料通路８から
燃料ガスが供給されるよう構成されており、該燃
料ガスは、前記過給機１から送られる圧縮空気と
混合されてエンジン本体９内の各燃焼室に送られ
スパークにより着火燃焼される。前記ガスキヤブ
レタ５は電子ガバナのアクチユエータ１０の出力
軸１０ａに連動連結されており、エンジン燃焼室
に供給される燃料ガスの空燃比を制御するよう構
成されている。

また、ガスエンジンのクランク軸９ａには回転
計１１が設けられ、該回転計１１は制御器１２と
接続されてエンジンの回転数に応じた出力信号を
該制御器１２に入力させるよう構成されている。
しかして制御器１２は、前記アクチユエータ１０
に接続されており、回転計１１からの信号に応じ
た制御信号を出力してアクチユエータ１０に送
り、ガスエンジン回転数に対応した空燃比制御を
行なうものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

近年の排気ガス浄化対策として内燃機関の排気
系に三元触媒を有した排気ガス浄化装置を設け、
排気ガス中のCO成分、HC成分、NOx成分等を
同時に低減させる方法が採用されているが、この
方法による場合には三元触媒の浄化性能を最大限
に発揮させるためにガスエンジン出力の変動に関
係なく常に空気過剰率を１に保持して排気ガス中
の残存塩素をなくする必要がある。

ところが、前記従来の空燃比制御装置には、ガ
スエンジン出力の変動に対して空気過剰率を一定
に保つことができないという問題点があり、その
ため三元触媒を利用して排気ガス中のNOx成分
等を処理することが不可能であつた。

〔考案の目的〕

本考案は、前記問題点を解決するためになされ
たものであり、排気ガス中の有害成分を三元触媒
によつて効率よく充分に浄化させ得るように常に
空気過剰率を１に保つことのできるガスエンジン
における空燃比制御装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本考案のガスエンジンにおける空燃比制御装置
は、エンジン回転を検出する回転検出器と、吸気
通路内の空気流量を検出する差圧検出器と、排気
ガス中の所定ガス成分を検知して空燃比の変動を
検出する空燃比検出器とを有している。また、前
記空気流量を調節する吸気コントローラと、ソレ
ノイドに加える電圧パルスの周波数を変えること
によつて緩衝部材で支えられたプランジヤをソレ
ノイド内で往復動させることによつて、吸気量に
適合した流量の燃料ガスを供給するガス制御弁と
を有している。そして、制御手段によつて、前記
回転検出器と差圧検出器から出力される出力信号
に基づいて前記吸気コントローラと前記ガス制御
弁を同時に制御して空気過剰率を一定に保持し、
運転中に空燃比が変動した際には、前記空燃比検
出器から出力される信号に基づいて前記吸気コン
トローラを制御して空気流量を新たに設定すると
ともに、前記ガス制御弁に与えられているパルス
信号の周波数を新たに設定された空気流量に応じ
て変更し、燃料ガスの流量を前記空気流量に合せ
て調節することで空燃比を一定に保つようになつ
ている。

〔作用〕

上述した構成においてガスエンジン運転時に
は、制御手段は差圧検出器と空燃比検出器と回転
検出器とから出力される信号を受けてこれらの情
報を処理し、ガスエンジン出力に応じてガス制御
弁に適正な制御パルス信号を送り燃料ガスの流量
を設定すると共に吸気コントローラを制御して空
気過剰率を１に保持させる。さらに、排気ガス中
の所定成分を検知することにより空燃比の変動を
検出する空燃比検出器からの出力信号が制御手段
に入力されると、該制御手段は入力信号に応じた
制御信号を出力して前記吸気コントローラにフイ
ードバツクする。

〔実施例〕

以下、本考案を第１図に示す一実施例によつて
説明する。なお、従来と同様の構成成分には前記
従来例と同一の符号を付して説明する。

第１図に示すように、本実施例においては、過
給機１は排気通路２中に設けたタービン３によつ
て回転駆動されるターボ過給機であり、該過給機
１のハウジング１ａに接続開口された吸気通路１
３はインタクーラ４ａを介して延設され、ガスエ
ンジンに設けられたシリンダと同数の分岐管１４
にわかれ、図示しないシリンダの各燃焼室にそれ
ぞれ接続されている。該分岐管１４と前記インタ
クーラ４ａとの間において、前記吸気通路１３に
は、圧縮空気量を制御するための吸気コントロー
ル弁１５が接続されている。該吸気コントロール
弁１５には後述する制御手段１６からの制御信号
によつて作動設定される吸気コントローラ１７が
設けられている。なお、前記タービン３の排気通
路２ａには三元触媒を利用した排気ガス浄化装置
１８が設けられている。

次に、前記過給機１の吸入口には吸気量を検出
するために差圧検出器としての差圧計１９が設け
られており、該差圧計１９は制御手段１６に接続
されている。また、タービン３の排気通路２に
は、空燃比検出器としてのO₂センサ２０が突出
して設けられている。該O₂センサ２０は制御手
段１６に接続されており、排気ガス中の酸素濃度
を検出して出力信号とし制御手段１６に入力され
るよう構成されている。しかして、ガスエンジン
本体９のクランク軸９ａにはガスエンジンの回転
数を検出する回転検出器としての回転計２１が設
けられ制御手段１６に接続されている。

次に、前記差圧計１９とO₂センサ２０と回転
計２１とから出力される出力信号を入力として、
制御信号を出力する制御手段１６が設けられてい
る。該制御手段１６は、例えばマイクロコンピユ
ータ等によつて構成することができ、前記各検出
装置から入力される信号を目標値と比較するため
の比較回路と該比較回路の出力に基づいて制御信
号を出力する制御回路等を含んでいる。

次に、燃料ガスをガスエンジンの燃焼室に供給
するためのガス制御弁２２が前記吸気通路１３の
手前に設けられている。ガス制御弁２２はガスエ
ンジンのシリンダ数に対応した個数設けられてお
り、各ガス制御弁２２のガス噴射管２３は、前記
吸気通路１３内に導かれて、それぞれ対応する燃
焼室に接続された分岐管１４内に開口されてい
る。各ガス制御弁２２にはガス調節弁６及びガス
遮断弁７を有する燃料通路２４が分岐して配管接
続されており、図示しない燃料槽から燃料ガスが
供給されるようになつている。また各ガス制御弁
２２はそれぞれ前記制御手段１６に接続されてお
り、制御手段１６からの制御信号を受けて燃料ガ
スの流量を適宜に調整できるよう構成されてい
る。

第２図に示すように、本実施例におけるガス制
御弁２２は、ソレノイドコイル２５の磁力によつ
てプランジヤ２６を上下動させて弁の開閉を行な
う構成とされている。すなわち、円筒形の本体ケ
ース２７の内部下方には燃料ガスの流通経路とな
る弁室２８が形成されており、該弁室２８の側周
面２８ａには燃料通路２４が接続開口されると共
に下面部には燃料ガスの出口となるガス噴射管２
３が接続開口されている。また、前記本体ケース
２７の内部上方には前記弁室２８よりも内径の小
さいプランジヤ室２６ａが本体ケース２７の軸線
に己の軸線を一致させて形成されており、前記弁
室２８の上面部に開口されている。

次に、前記弁室２８の内部には、周壁に燃料ガ
スが流入するための連通孔２９が数箇所形成され
たスリーブ３０が固設されている。該スリーブ３
０の外周面３０ａと上端面３０ｂとはそれぞれ弁
室２８の側周面２８ａと上面部２８ｂとから離隔
されており、スリーブ３０は下方部分において本
体ケース２７に挿入固設されている。

次に、前記プランジヤ室２６ａの内部にはプラ
ンジヤ２６が上下移動自在に設けられており、該
プランジヤ２６とプランジヤ室２６ａ上端部との
間には弾圧部材３１が介装されている。該プラン
ジヤ２６の下端部にはその軸線をプランジヤ２６
の軸線に一致させて弁棒３２が設けられており、
弁棒３２の下端には下端面が凹陥部３３ａによつ
て形成された円筒形の弁体３３が固設されてい
る。該弁体３３は弁室２８の内部において、前記
スリーブ３０の内周面３０ｃに接して上下に摺動
するよう構成されており、前記プランジヤ２６の
上下動に従つて前記スリーブ３０の連通孔２９を
開閉するものである。また、前記弁体３３の凹陥
部３３ａとスリーブ３０の内側下部に設けられた
係止部材３４との間には緩衝部材３５が介装され
ている。

次に、本体ケース２７の上部には、前記プラン
ジヤ２６を駆動させるための磁場を発生するソレ
ノイドコイル２５が設けられている。該ソレノイ
ドコイル２５は、前記プランジヤ２６が上下動す
るプランジヤ室２６ａの上半部分を囲むように設
けられており、前記制御手段１６から送られる断
続した制御信号の印加によつて断続した磁力を発
生するよう構成されている。

次に以上述べた構成における作用について説明
する。

ガスエンジン運転時において、差圧計１９は過
給機１を介して吸入される空気量を検知し、O₂
センサ２０は排気ガス中の酸素濃度を検知し、回
転計２１はエンジンの回転数を検知しそれぞれ検
知結果を電気信号として前記制御手段１６に入力
させる。

制御手段１６は、回転計２１および差圧計１９
から入力される信号によつてガスエンジンの運転
状態に応じた空気過剰率を１とするための制御信
号を設定しこの制御信号を各ガス制御弁２２およ
び吸気コントローラ１７に送る。さらにO₂セン
サ２０からの信号により実際の空気過剰率を検知
して吸気コントローラ１７にフイードバツクさせ
る。

各ガス制御弁２２は前記制御信号によつて適正
な時間間隔で弁開閉作動し各燃焼室に導かれるガ
ス量を制御し、また吸気コントローラ１７は前記
制御信号を受けて燃焼室に導びかれる空気量を制
御し空気過剰率が正確に１となるようにコントロ
ールされる。

しかして、運転中に空燃比が変動し、O₂セン
サ２０によつて排気ガス中に酸素の存在が検知さ
れると、検知した酸素濃度に応じた該O₂センサ
２０からの出力信号が前記制御手段１６に入力さ
れるので、制御手段１６から出力される酸素濃度
に応じた制御信号によつて空気量を適正な値に調
整することができ、三元触媒による排気ガス浄化
装置１８は有効な浄化作用を維持することとな
る。

次に前記ガス制御弁２２のガス流量設定の機能
と作用について説明する。前記制御手段１６から
各ガス制御弁２２に送られる制御信号は、パルス
電圧であり、該パルス電圧がソレノイドコイル２
５に印加されることによつてプランジヤ２６が上
下に所定時間間隔でプランジヤ室２６ａ内を運動
し、これによつて弁体３３がスリーブ３０の内周
面３０ｃを上下に摺動して連通孔２９を開閉す
る。連通孔２９を通過して燃焼に供される燃料ガ
スの流量は、前記連通孔２９の開いている時間に
ほぼ比例するので、前記制御信号の動作時間割合
を変化させることによつて燃料ガスの流量を適宜
に設定できる。なお、弁室２８内の緩衝部材３５
は上下に運動する弁体３３が下降したときの衝撃
を吸収する作用を示すものである。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、制御手
段は回転検出器と差圧検出器の検出信号に基づい
て空気量を制御するとともに、パルス信号によつ
てソレノイド式のガス制御弁も制御しているの
で、前記空気量に見合つた量のガスを供給するこ
とができ、空燃比を一定にすることができる。そ
して、運転中の空燃比が変動した場合には、その
変動を空燃比検出器でとらえて空気量を調節し、
さらに前記ガス制御弁に与えられているパルス信
号の周波数を変更された空気量に合せて変化させ
ている。従つて、ガスエンジンの出力が変動して
も常に空気過剰率を１に保つことができるという
効果がある。したがつて排気ガス中の有害成分を
三元触媒によつて効率よく充分に浄化させること
ができるという効果がある。また、上記ソレノイ
ド式のガス制御弁は、プランジヤが緩衝部材に支
えられているので、パルス信号の印加による往復
動の際に過大な衝撃力を受けることがなく、正確
な作動が長期にわたつて保証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、過給機付ガスエンジンと該エンジン
に設けられた本考案の一実施例を示す構成図、第
２図は、実施例におけるガス制御弁の断面図、第
３図は、過給機付ガスエンジンと該エンジンに設
けられた従来の空燃比制御装置を示す構成図であ
る。１……過給機、９……エンジン本体、１５……
吸気コントロール弁、１６……制御手段、１７…
…吸気コントローラ、１８……排気ガス浄化装
置、１９……吸気量検出器としての差圧計、２０
……空燃比検出器としてのO₂センサ、２１……
回転検出器としての回転計、２２……ガス制御
弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】過給機付ガスエンジンにおいて、エンジン回転を検出する回転検出器と、吸気通路内の空気流量を検出する差圧検出器
と、排気ガス中の所定ガス成分を検知して空燃比の
変動を検出する空燃比検出器と、前記空気流量を調節する吸気コントローラと、緩衝部材によつて移動自在に支持されて燃料ガ
スの通路を開閉するプランジヤと、該プランジヤ
を往復動させて上記通路を開閉するソレノイドを
有し、上記ソレノイドに加える電圧パルスの周波
数を変えることによつて吸気量に適合した燃料ガ
スの流量を調節するガス制御弁と、前記回転検出器と差圧検出器から出力される出
力信号に基づいて前記吸気コントローラと前記ガ
ス制御弁を同時に制御することによつて空気過剰
率を一定に保持し、運転中に空燃比が変動した際
には、前記空燃比検出器から出力される信号に基
づいて前記吸気コントローラを制御して空気流量
を新たに設定するとともに、前記ガス制御弁に与
えられているパルス信号の周波数を新たに設定さ
れた空気流量に応じて変更し、燃料ガスの流量を
前記空気流量に合せて調節することで空燃比を一
定に保つように構成された制御手段とを具備する
ことを特徴とするガスエンジンにおける空燃比制
御装置。