JPH0429868B2 - - Google Patents

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JPH0429868B2
JPH0429868B2 JP59064310A JP6431084A JPH0429868B2 JP H0429868 B2 JPH0429868 B2 JP H0429868B2 JP 59064310 A JP59064310 A JP 59064310A JP 6431084 A JP6431084 A JP 6431084A JP H0429868 B2 JPH0429868 B2 JP H0429868B2
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gas
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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
    • 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】 本発明はガス燃料を用いた内燃機関の空燃比を
制御してNOXなどの低減を図るようにしたガス
内燃機関の空燃比制御装置に関する。
典型的な先行技術は第1図に示されている。内
燃機関1のガス燃料は管路2から絞り手段3を経
て管路4からキヤブレタ5に供給される。キヤブ
レタ5には燃焼用空気が管路6から導かれ、キヤ
ブレタ5からのガス燃料と燃焼用空気との混合ガ
スは管路7から内燃機関1に供給され、この内燃
機関1によつて発電機8が駆動される。このとき
絞り手段3の開度は内燃機関1からの排ガス中の
NOXの低減が図られるように調整される。
このような先行技術では負荷急変時にはキヤブ
レタ5に管路4を介して充分な流量のガス燃料が
供給されず、したがつて発電機8の周波数、電圧
などが大きく変動することになる。このことは特
に内燃機関1からの排ガスによつてタービンを駆
動して、このタービンによつてブロアを回転させ
てキヤブレタ5へ燃焼用空気を管路6を介して供
給するターボチヤージヤを設置したときには大き
な問題となる。
本発明の目的は負荷変化時における応答性の向
上したガス内燃機関の空燃比制御装置を提供する
ことである。
第2図は、本発明の一実施例の系統図である。
内燃機関10のガス燃料は、管路11から絞り手
段12に与えられる。この絞り手段12は、絞り
弁13と、絞り弁13に並列に接続されるオリフ
イス14とを含む。オリフイス14は絞り弁13
の応答性をにぶくするために用いられる。絞り手
段12の上流側と下流側とに連通するバイパス流
路15,16間には、絞り手段12に並列的に流
量制御弁17が介在している。この絞り手段12
および流量制御弁17からのガス燃料は、管路1
8を介してキヤブレタ19に与えられる。このキ
ヤブレタ19には、また管路29を介して燃料用
空気が供給される。キヤブレタ19においてガス
燃料用空気とが混合され、管路21を介して内燃
機関10に供給され、内燃機関10によつて発電
機22が駆動される。この発電機22には回転数
検出器23および周波数検出器24が備えられて
いる。回転数検出器23はマイクロコンピユータ
などによつて実現される処理回路90に接続され
ており、キヤブレタ19の開度が制御されてい
る。また周波数検出器24は処理回路91に接続
されており、後述するように流量制御弁17の開
閉状態が制御される。内燃機関10からの排ガス
は管路25を介してタービン26に与えられて、
管路27から排出される。タービン26が駆動さ
れると、それにともなつてブロア28が駆動さ
れ、外部からの空気が圧縮されて管路29を介し
てキヤブレタ19に供給される。
管路27から排出される排出ガスの経路の途中
には排気ガス中のO2濃度を検出するための検出
器30が備えられている。この検出器30によつ
て検出された情報信号は処理回路31に与えら
れ、この処理回路31からの制御信号によつて絞
り手段12の開度が調整されて最適な空燃比が達
成される。このように最適な空燃比が達成される
ことによつてNOX除去機能が効果的に働き、そ
のため内燃機関10からの排ガス中のNOXの低
減が図られる。
第3図は流路制御弁17付近の簡略化した断面
図である。この流路制御弁17は、基本的にはガ
バナなどによつて実現される第1の開放弁33
と、電磁弁などによつて実現される第2の開放弁
34とからなる。絞り手段12の上流側と下流側
とに連通するバイパス流路15,16間に介在さ
れる第1の開放弁33の弁体35は、バイパス流
路15,16間に形成される弁座36の弁孔37
を挿通して弁棒38によつて開閉自在に調整され
る。この弁棒38の弁体35とは反対側の端部
は、ばね受部39に固定される。開放弁33のケ
ーシング40とばね受部39との間には、ばね4
1が介在されており、このばね41の一端はばね
受け部39に固定され、他端はケーシング40に
固定されている。そのため、弁体35は開弁方向
に付勢されている。ケーシング40内には前記弁
体35を駆動するための受圧手段としてのダイヤ
フラム42が形成されており、このダイヤフラム
42によつて第1ダイヤフラム室43と第2ダイ
ヤフラム室44とが形成される。第2ダイヤフラ
ム室44と上流側のバイパス流路15とは、仕切
壁85によつて完全に仕切られている。
第1ダイヤフラム室43には下流側のバイパス
流路16に連通する流路45,80を介して、下
流側のガス燃料が流入している。前記流路45の
途中には絞り弁46が設けられている。第2ダイ
ヤフラム室44には流路86を介して下流側のガ
ス燃料が流入している。また流路80と上流側の
バイパス流路15間には流路95が連通してお
り、バイパス流路15からの上流側のガス燃料
は、第1ダイヤフラム室43に流入することが可
能となつている。流路95の途中には第2の開放
弁34が設けられている。この第2の開放弁34
は通常状態では閉弁状態となつている。またこの
第1の開放弁33は通常状態では閉弁状態となつ
ている。この第1の開放弁33は後述するように
第2の開放弁34が開弁状態となつてダイヤフラ
ム42における上流側の圧力と下流側の圧力との
差が予め定められた値を超えたときに、弁体35
が開弁状態となるように構成されている。
第4図は本発明に従う制御装置の電気回路図で
ある。回転数検出器23からの出力は、処理回路
90に与えられ、キヤプレタ19の開度を制御す
る。したがつて僅かの負荷変動は、キヤブレタ1
9の開度を制御することによつて対応する。発電
機22に備えられている周波数検出器24からの
出力は、比較回路50の一方の端子に与えられ
る。また周波数検出器24からの出力は遅延回路
50を介して比較回路50のもう一方の端子に与
えられる。この比較回路50では、上記両出力の
差に対応した電圧をライン52を介してトランジ
スタ53に与える。このトランジスタ53は、比
較回路50からの出力が予め定めた値以上である
とき、換言すれば周波数検出器24によつて検出
される周波数の遅延時間における差、すなわち負
荷の時間変化率が予め定めた値以上であるときに
導通する。このトランジスタ53が導通すると、
リレー54のリレーコイル55が励磁され、これ
によつてリレースイツチ56が導通する。リレー
スイツチ56の導通によつて、第2の開放弁34
が励磁され開弁状態になるとともに、タイマ60
が刻時動作を開始する。タイマ60は予め定めた
刻時時間T1だけリレースイツチ56と並列なタ
イムスイツチ63を導通したままに保つ。したが
つて第2の開放弁34は、タイマ60の予め定め
た時間T1だけ開弁状態が保たれる。開弁状態で
ある第2の開放弁34を途中で閉じたいときに
は、押釦64を操作して遮断することができる。
なお、タイマ60は電力付勢後から予め定めた時
間T1の時刻動作を電力付勢するたび毎に行なう。
第3図、第4図を参照して負荷急変時における
制御動作について説明する。周波数検出器24で
は、現在の周波数に対応した信号X(t)を比較
回路50に与える。また周波数検出器24からの
現在の周波数に対応した信号X(t)が遅延回路
51に与えられ、過去の微少時間における周波数
信号X(t−Δt)にさらに微分値ΔXを加えた信
号が比較回路50に与えられる。通常状態ではX
(t)とX(t−Δt)とはほぼ等しいため、第1
式が充足される。
X(t)<X(t−Δt)+ΔX…… (1) 負荷急変時においては第2式が充たされること
になる。
X(t)>X(t−Δt)+ΔX…… (2) この負荷急変時における第2式が成立したとき
にはトランジスタ53が導通してリレー54のリ
レーコイル55が励磁され、これによつて第2の
開放弁34が開弁状態となる。なおこのときタイ
マ60が刻時動作を開始し、予め定められた時間
T1だけ第2の開放弁34を開弁状態に保ち続け
る。このようにして第2の開放弁34が開弁状態
になつたときには、上流側のガス燃料は上流側の
バイパス流路15から流路95を介して、流路8
0を経て第1ダイヤフラム室43に流入する。こ
れによつてダイヤフラム42が下方に彎曲し、弁
棒38が下方に駆動されて弁体35が開弁状態と
なる。これによつて上流側のガス燃料がバイパス
流路15から下流側のバイパス流路16に流入す
ることが可能となる。これによつて負荷急変時に
おいても充分なガス燃料が供給されることが可能
となる。
予め定めた時間T1経過した後には、第2の開
放弁34は閉弁状態となる。このとき絞り弁46
によつて第1ダイヤフラム室43のガス燃料が
徐々に絞られながら下流側16に流出する為、弁
体35の閉弁動作は緩やかに行なわれる。したが
つて制御系に外乱を及ぼすことが可及的に低減さ
れる。
上述の実施例では流量制御弁はガバナなどによ
つて実現されたけれども、スプール形弁を用いる
ようにしてもよい。また上述の実施例では、発電
機の起電力の周波数によつて内燃機関の負荷の時
間変化率を検出するようにしたけれども、発電機
の起電力の電流値または電圧値などを検出するよ
うにしてもよい。
また第4図において、低周波数運転を行う場合
にあつては、遅延回路51を通して比較回路50
に入る入力を、一定値(設定値)としてもよい。
以上のように本発明によれば、負荷急変時に第
1開放弁を開き充分な燃料ガスを供給することが
可能となり、また絞り弁を設けることによつて第
1開閉弁の閉弁動作を緩やかに行い制御系に外乱
を及ぼすことを低減している。このためガス内燃
機関の負荷急変時における応答性が向上される。
【図面の簡単な説明】
第1図は典形的な先行技術の簡略化した系統
図、第2図は本発明の簡略化した系統図、第3図
は流量制御弁17付近の簡略化した断面図、第4
図は本発明に従う制御機構の電気回路図である。 1,10……内燃機関、3,13,46……絞
り弁、5,19……キヤブレタ、12……絞り手
段、14……オリフイス、15,16……バイパ
ス流路、17……流量制御弁、24……周波数検
出器、33……第1開放弁、34……第2開放
弁、41……ばね、42……ダイヤフラム、51
……遅延回路、60……タイマ、31,90,9
1……処理回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 キヤブレタに絞り手段と流量制御弁とを並列
    に接続しこれらを介してガス燃料を供給すると共
    に燃焼用空気を導き、キヤブレタからガス燃料と
    燃焼用空気との混合ガスを内燃機関に供給するよ
    うにしたガス内燃機関の空燃比制御装置におい
    て、 第1開放弁であつて、 絞り手段と並列に設けられる流路に介在する弁
    体と、 弁体を駆動する受圧手段と、 弁体を閉弁方向に付勢するばねとからなる第1
    開放弁と、 内燃機関の負荷の時間変化率を検出し、この時
    間変化率が予め定めた値以上であるときに開く第
    2開放弁であつて、これが開いたとき、前記第1
    開放弁の弁体を開弁方向に駆動するように前記受
    圧手段にガス圧力を与える第2開放弁とを含む流
    量制御弁を有することを特徴とするガス内燃機関
    の空燃比制御装置。 2 前記受圧手段はダイヤフラムであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のガス内燃機
    関の空燃比制御装置。 3 前記第2開閉弁と受圧手段とは、絞り弁を介
    して第1開閉弁の下流側の流路に接続されること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガス内
    燃機関の空燃比制御装置。
JP59064310A 1984-03-31 1984-03-31 ガス内燃機関の空燃比制御装置 Granted JPS60206967A (ja)

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CN111664015B (zh) * 2020-06-22 2022-08-23 潍柴动力股份有限公司 天然气发动机的瞬态响应控制方法及装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5910770A (ja) * 1982-07-07 1984-01-20 Yanmar Diesel Engine Co Ltd ガス機関の気化装置

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