JPH0771323A

JPH0771323A - ガス燃料エンジンの混合気形成装置

Info

Publication number: JPH0771323A
Application number: JP5216382A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Iida; 佳且飯田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-14
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: JP3260508B2

Abstract

(57)【要約】【目的】急減速後の再加速時に発生するトルクシ
ョックを低減でき、かつ燃料カット専用弁を必要とする
こともないガス燃料エンジンの混合気形成装置を提供す
る。【構成】吸気弁開口３ｂに連なる吸気通路２１の
途中にガス燃料通路２３を接続し、該ガス燃料通路２３
の途中にブリードエア通路２４を接続し、上記吸気通路
２１のガス燃料通路２３接続部に可変ベンチュリ型ミキ
サ２５を配設し、上記ブリードエア通路２４の通路面積
を可変制御するブリードエア制御弁２７を設け、ブリー
ドエア量によりガス燃料量を制御することにより所定空
燃比の混合気を形成するようにしたＬＰＧエンジン１の
混合気形成装置１９において、急減速状態を検出するエ
ンジン回転数センサ及びアイドルフィッチからなる検出
手段（図示せず）と、急減速状態が検出された時、上記
ブリードエア制御弁の開度を、燃料供給量が理論空燃比
時の燃料供給量より低減され、かつエンジン回転数が低
くなるほど上記燃料低減量が小さくなるように制御する
ＥＣＵ６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス燃料エンジンの混
合気形成装置に関し、詳細には急減速時に燃料供給量を
低減でき、かつ再加速時に発生するトルクショックを軽
減できるようにした急減速時燃料カット方法の改善に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ガス燃料エンジンの混合気形成装置とし
て、吸気通路のガス燃料通路接続部に可変ベンチュリ型
ミキサを配設し、上記ガス燃料通路にブリードエア通路
を接続するとともに該ブリードエア通路の通路面積を可
変制御するブリードエア制御弁を設けたものがある。こ
の種の装置では、排気ガス中の酸素濃度を用いたフィー
ドバック制御によってλ＝１になるようにブリードエア
制御弁の開度が制御される。なお上記λは、実際の空燃
比Ｆ／理論空燃比Ｆｃで定義され、ストイキ状態の混合
気では、ガス燃料の種類，及び組成の如何にかかわらず
常にλ＝１である。

【０００３】ところで、高速走行時に急制動した場合の
ような急減速時には、燃料の供給を停止することによ
り、燃費の向上を図り、また燃料が不完全燃焼のまま排
出されるのを回避するようにしている。ガス燃料エンジ
ンにおいて、上述のような急減速時の燃料遮断を行うも
のとして、従来、ガス燃料通路に燃料カット専用のソレ
ノイドバルブを設けたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な燃料カット専用のソレノイドバルブを設けた混合気形
成装置では、上記急減速状態が検出されるとソレノイド
バルブをオフすることにより燃料の供給を完全に停止
し、上記急減速状態が解除されると上記ソレノイドバル
ブをオンすることにより燃料の供給を再開するようにし
ていることから、つまり燃料０の状態から燃料が急激に
増加し、その結果トルクショックが発生し、車体振動が
大きくなり乗り心地が悪化するという問題があった。ま
た、燃料カット専用弁が必要なことから、それだけ構造
複雑化、部品点数及びコストが増加する問題もある。

【０００５】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、急減速後の再加速時に発生するトルクショッ
クを低減でき、かつ燃料カット専用弁を必要とすること
もないガス燃料エンジンの混合気形成装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸気弁開口に
連なる吸気通路の途中にガス燃料通路を接続し、該ガス
燃料通路の途中にブリードエア通路を接続し、上記吸気
通路のガス燃料通路接続部に可変ベンチュリ型ミキサを
配設し、上記ブリードエア通路の通路面積を可変制御す
るブリードエア制御弁を設け、ブリードエア量によりガ
ス燃料量を制御することにより所定空燃比の混合気を形
成するようにしたガス燃料エンジンの混合気形成装置に
おいて、急減速状態を検出する検出手段と、急減速状態
が検出された時、上記ブリードエア制御弁の開度を、燃
料供給量が理論空燃比時の燃料供給量より低減され、か
つエンジン回転数が低くなるほど上記燃料低減量が小さ
くなるように制御する空燃比制御手段とを備えたことを
特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明に係るガス燃料エンジンの混合気形成装
置によれば、急減速時にはブリードエア制御弁を理論空
燃比時より大きい開度に制御するようにしたので、燃料
供給量を低減でき、それだけ燃費及び排気ガス特性の向
上を図ることができる。そして、上記ブリードエア制御
弁の開度をエンジン回転数が低くなるほど小さくするこ
とにより燃料低減量を小さくしたので、急減速状態が解
除されて通常の燃料供給量に復帰した際の燃料供給量の
変化が緩やかになり、それだけトルクショックが小さく
なり、車体振動を低減できる。

【０００８】また、本発明では、ブリードエア制御弁の
開度を制御することによって上記燃料供給量の低減を実
現しているので、燃料カット専用弁を不要にでき部品点
数やコストを低減できる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。図１ないし図４は本発明の一実施例によるＬＰ
Ｇエンジンの混合気形成装置を説明するための図であ
り、図１は全体構成図、図２は要部の拡大断面図、図３
は動作を説明するための吸入空気流量−燃料流量特性
図、図４は動作を説明するためのフローチャート図であ
る。

【００１０】図において、１は本発明の一実施例装置を
備えた水冷式４気筒４バルブ型ＬＰＧエンジンであり、
該エンジン１のシリンダブロック２上にはシリンダヘッ
ド３がヘッドボルトで締結されており、該シリンダヘッ
ド３上にはヘッドカバー４が装着されている。また上記
シリンダブロック２のシリンダボア２ａ内に挿入配置さ
れたピストン５はコンロッドでクランク軸に連結されて
いる。

【００１１】また上記シリンダヘッド３の燃焼凹部３ａ
に開口する吸気弁開口３ｂ，排気弁開口３ｃには、それ
ぞれ吸気弁６，排気弁７が配設されている。該各弁６，
７は弁ばね８により上記各開口３ｂ，３ｃを閉じる方向
に付勢されており、かつリフタ９を介して吸気，排気カ
ム１０，１１により開側に押圧駆動される。

【００１２】上記排気弁開口３ｃは排気ポート１２によ
りシリンダヘッド前壁に導出されている。該排気ポート
１２の壁面開口部には排気マニホールド１３が接続され
ており、該排気マニホールド１３の合流部には上流側，
下流側触媒１４，１５が介設されている。また上記排気
マニホールド１３の上流側触媒１４より少し上流側には
排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ１６が配設
されている。このＯ₂センサ１６は、混合気の空燃比
（Ａ／Ｆ）がリッチ側にあるときに検出信号を出力する
タイプのものが採用されている。なお、上記Ｏ₂センサ
として、勿論リーン側にあるとき検出信号を出力するタ
イプのものを採用しても良い。

【００１３】上記吸気弁開口３ｂは吸気ポート１７によ
りシリンダヘッド後壁側に導出されている。この吸気ポ
ート１７の壁面開口にはプリナムチャンバ１８ａを有す
る吸気マニホールド１８が接続されている。上記プリナ
ムチャンバ１８ａはＥＧＲバルブ３７を有するＥＧＲ通
路３８によって上記排気マニホールド１３に連通接続さ
れており、該ＥＧＲバルブ３７はＥＧＲレギュレータ３
９からの吸気負圧で開閉駆動され、上記プリナムチャン
バ１８ａにＥＧＲガスを導入する。

【００１４】また上記プリナムチャンバ１８ａの上流側
開口には本実施例の混合気形成装置１９を介してエアク
リーナ２０が接続されている。この混合気形成装置１９
は、上記エアクリーナ２０と上記プリナムチャンバ１８
ａとを連通する吸気通路２１と、該吸気通路２１に一体
的に形成された燃料供給チャンバ２２とガス燃料源とを
連通接続するガス燃料通路２３と、上記燃料供給チャン
バ２２のガス燃料通路接続部より上流側部分と上記エア
クリーナ２０内とを連通接続するブリードエア通路２４
と、上記吸気通路２１のベンチュリ部２１ａの通路面積
を可変制御する可変ベンチュリ型ミキサ（混合器）２５
と、上記燃料供給チャンバ２２に供給される燃料圧力を
調整するレギュレータ２６と、ブリードエア量を制御す
ることにより燃料供給チャンバ２２に供給される燃料量
を制御するブリードエア制御弁２７とを備えている。

【００１５】上記ミキサ２５は、吸気通路２１の上記ベ
ンチュリ部２１ａ部分に配設されており、密閉ボックス
状のチャンバ２８と、該チャンバ２８内に摺動自在に配
設され、上記ベンチュリ部２１ａ内に出没するピストン
２９とを備えている。該ピストン２９は上記チャンバ２
８内に配置されたばね３０により閉方向に付勢されてい
る。また上記チャンバ２８の上記ピストン２９で画成さ
れた一方の空気室Ａは連通孔２９ａを介して上記ベンチ
ュリ部２１ａ部分に、他方の空気室Ｂは連通パイプ２８
ａを介して上記ベンチュリ部２１ａより上流側に連通し
ている。

【００１６】また上記吸気通路２１のミキサ下流側に
は、スロットルバルブ３２が配設されており、該スロッ
トルバルブ３２を開くことにより吸気流量が増大して上
記ベンチュリ部２１ａ部分が負圧になると、この負圧が
上記空気室Ａ内に導入されることからピストン２９は上
記ばね３０の付勢力に抗して上記ベンチュリ部２１ａの
通路面積を拡大するよう移動する。

【００１７】さらにまた上記吸気通路２１にはスロット
ルバルブ３２を迂回するようにアイドルバイパス通路４
０が形成されており、該通路４０には通路面積を可変制
御するアイドル制御弁４１が配設されている。アイドル
回転数が所定値以下になるとアイドル制御弁４１が上記
アイドルバイパス通路４０を開き、アイドル回転数を上
昇させる。

【００１８】上記レギュレータ２６は、燃料源からのガ
ス燃料圧力を所定圧力に減圧する第１圧力調整弁と、該
調整弁により減圧されたガス燃料の圧力をさらに大気圧
よりもわずかに低い圧力に減圧する第２圧力調整弁を備
えた２段階減圧式のものである。

【００１９】上記ブリードエア制御弁２７は、弁体２７
ａをステップモータ２７ｂによって進退させることによ
り、ブリードエア通路２４の燃料供給チャンバ２２への
開口２２ｂの面積を制御するように構成されている。該
ブリードエア制御弁２７は、ステップモータ２７ａのス
テップ数が０の場合に上記開口２２ｂを全閉（開度０
％）とし、ステップ数２００の場合に全開（開度１００
％）とする。

【００２０】ここで上記ブリードエア制御弁２７は、燃
料遮断弁（供給量低減弁）としても機能する。この燃料
供給量低減機能は、エンジンの急減速時において燃焼室
内への燃料供給量を低減することにより燃費を向上し、
また燃料が不完全燃焼のまま触媒１４に流入するのを回
避するためのものであり、本実施例では、燃料遮断運転
域においては、上記燃料供給低減量がエンジン回転数に
応じた量となるように上記ブリードエア制御弁開度が制
御される。

【００２１】また上記ピストン２９の先端には、上記燃
料供給チャンバ２２と上記ベンチュリ部２１ａとの境界
壁に形成された主ジェット２２ａと協働するニードル弁
（メータリングロッド）３１が設けられている。この主
ジェット２２ａ及びニードル弁３１は、通常の運転状態
において吸入空気量が変化しても上記ブリードエア制御
弁２７のステップ数が略基準ステップ数のままＡ／Ｆを
略一定（λ＝１）に保持できるようにその形状，寸法が
設定されている。

【００２２】この点を図３を参照しながら詳細に説明す
ると、図３（ａ）において、横軸は吸入空気流量、縦軸
は燃料流量であり、破線は燃料がプロパンの場合のλ＝
１における流量特性（計算値）を示している。曲線Ａ〜
Ｃはブリードエア制御弁２７による上記開口２２ｂの開
度（以下ブリードエア制御弁開度と記す）を０％（ステ
ップ数０），５０％（ステップ数１００），１００％
（ステップ数２００）に変化させた場合の実験結果を示
す。この実験結果から、ブリードエア制御弁開度を５０
％（ステップ数１００）に設定しておけば、吸入空気流
量Ｑの変化に対して燃料流量ｑは略上記λ＝１に沿って
変化し、換言すればスロットルバルブ３２の開閉に関わ
らずブリードエア制御弁２７のステップ数は略１００に
保持されることが判る。

【００２３】そして上記吸気通路２１のベンチュリ部２
１ａより上流側部分と上記燃料供給チャンバ２２内とは
補助エア通路３５によって連通している。またこの補助
エア通路３５には手動式ニードル弁３６が配設されてい
る。このニードル弁３６は、ねじ込み量を調整すること
によってその弁体３６ａが補助エア導入口３５ａの開口
面積を調整するように構成されている。例えばこのニー
ドル弁３６を開けると燃料供給チャンバ２２内に導入さ
れる空気流量が増加し、上記ブリードエア制御弁開度が
一定であればそれだけガス燃料量が減少してＡ／Ｆはリ
ーン側に変化する。但し、フィードバック制御が作動し
ている場合は、λ＝１になるようにブリードエア制御弁
２７のステップ数が変化する。

【００２４】４２はＥＣＵであり、このＥＣＵ４２は、
上記Ｏ₂センサ１６からの酸素濃度，水温センサ４３か
らのエンジン温度，負圧センサ４４からの吸気負圧，図
示しないエンジン回転数センサからのエンジン回転数，
及びアイドルスイッチからのアイドル状態，またスロッ
トル開度，吸気流量等のエンジン運転状態を表す各種信
号が入力され、上記ブリードエア制御弁２７，及びアイ
ドル制御弁４１等の動作を以下詳述するように制御す
る。

【００２５】次に本実施例の作用効果を説明する。スロ
ットルバルブ３２が略全閉（アイドル位置）の場合はベ
ンチュリ部２１ａを流れる吸入空気流量が最少であるこ
とから該ベンチュリ部２１ａは略大気圧に近いアイドル
時の負圧状態であり、従ってミキサ２５のピストン２９
がばね３０の付勢力により突出して上記ベンチュリ部２
１ａが略全閉となり、主ジェット２２ｂとニードル弁３
１との隙間が最少となり、燃料流量も最少となる。この
状態からスロットルバルブ３２を開いていくにつれてベ
ンチュリ部２１ａを流れる吸入空気流量が増大し、該部
分の流速が増加して該ベンチュリ部２１ａ部分の負圧が
大きくなり、ピストン２９がばね３０の付勢力に抗して
該ベンチュリ部２１ａを開き、燃料流量も増加する。

【００２６】上記スロットルバルブ３２の開度変化によ
って吸入空気流量が変化すると、上記ＥＣＵ４２は、Ｏ
₂センサ１６の出力を受けて、ブリードエア制御弁２７
用ステップモータ２７ｂのステップ数を、λ＝１となる
ようにフィードバック制御する。この場合、上述のよう
に、ブリードエア制御弁開度が５０％の場合に略λ＝１
となるように装置全体が設計されているので、上記ステ
ップモータ２７ｂのステップ数は略１００となる。

【００２７】ここで、上記主ジェット２２ａ，ニードル
弁３１等の製造時のばらつき、あるいは経年変化によっ
て上記λ＝１の場合のブリードエア制御弁２７のステッ
プ数が例えば図３（ｂ）に示すように１００から１４０
程度にずれる場合がある。なおこの場合に、ステップ数
が１００のままであれば、吸入空気流量Ｑ時の燃料流量
は設計値ｑに対してｑ′と増加し、空燃比はリッチ側に
ずれてしまう。このような場合にはフィードバック制御
により、λ＝１を実現するためにステップ数は１００か
ら上記１４０程度に調整される訳であるが、その結果、
ブリードエア制御弁開度の開側への余裕が設計値５０％
から３０％に制約され、従ってリーン側への制御可能範
囲が狭くなる。

【００２８】このような場合、本実施例では、補助エア
通路３５の開口面積を手動弁３６によって調整すること
により、上記λ＝１におけるステップ数を当初の基準ス
テップ数１００に調整できる。上述のステップ数１４０
にずれた場合の調整方法を具体的に説明すれば、まずエ
ンジンをホットアイドル状態とし、かつフィードバック
制御が作動した状態とする。この状態で、上記手動弁３
６を上記開口３６の面積が大きくなるように調整して燃
料供給チャンバ２２内に供給される空気流量を増加させ
る。するとこの空気流量増加の分だけガス燃料流量が減
少して空燃比がリーン側に変化するので、ＥＣＵ４２が
フィードバック制御によりブリードエア制御弁開度が狭
くなるようにステップ数を制御する。その結果、λ＝１
のときのステップ数が図３（ｃ）に示すように基準ステ
ップ数１００に戻ることとなる。

【００２９】次に急減速時における燃料供給量低減動作
を図４に基づいて説明する。通常運転フィードバック制
御状態において、アイドルスイッチがオンに、かつエン
ジン回転数が１５００ｒｐｍ以上の場合（又は吸気負圧
が−６００mmHg以上の場合）は、燃料供給量低減（以下
燃料カットと記す）運転域であると判定して、フィード
バック制御を解除するとともに、内蔵するエンジン回転
数に応じた燃料カット時ステップ数を示す燃料カット時
二次元マップ（表１参照）から上記燃料カット運転域移
行時のエンジン回転数に応じた燃料カット時ステップ数
を求め、ブリードエア制御弁開度をこの燃料カット時ス
テップ数に制御する（ステップＳ４１〜Ｓ４４）。

【００３０】

【表１】

【００３１】そしてアイドルスイッチオフ、エンジン回
転数１４００ｒｐｍ以下、吸気負圧−５８０mmHg以下の
３条件の何れかになったかを判定し（ステップＳ４
５）、その何れにもなっていない場合はステップＳ４３
に戻ってその時点でのエンジン回転数に対応した燃料カ
ット時ステップ数に制御する。一方、上記の３条件の何
れかになった場合は、Ｏ₂フィードバック制御を再開し
（ステップＳ４６）、またアイドルスイッチがオンして
いない場合は通常運転Ｏ₂フィードバック制御に戻り、
アイドルスイッチがオンした場合はアイドル運転におけ
るＯ₂フィードバック制御を行う（ステップＳ４７，Ｓ
４８）。

【００３２】上述の燃料カット時二次元マップ（表１）
は、エンジン回転数が３６００ｒｐｍ以上の領域ではス
テップ数２００と燃料カット量を最大とし、ここからエ
ンジン回転数が低下するにつれてステップ数を小さくし
て燃料カット量を小さくしている。従ってエンジン回転
数が燃料カット境界回転数に近いほど多くの燃料が供給
される。

【００３３】このように本実施例では、急減速時、すな
わちエンジン高速回転中にスロットルバルブ３２が急激
に絞られたときには、この急減速状態がアイドルスイッ
チ，エンジン回転数によって、あるいは負圧センサ４４
によって検出され、この検出信号により上記ＥＣＵ４２
がブリードエア制御弁２７を燃料カット時のステップ数
に制御するので、別個の燃料遮断弁を設けることなく急
減速時の燃料カットを実現できる。また本実施例では、
燃料カット領域内においてエンジン回転数が低いほど上
記燃料カット量を少なくしたので、通常運転に復帰した
際に、従来のような燃料０の状態から燃料が急激に増加
した場合に生じるトルク変動によるショックを軽減でき
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係るガス燃料エンジンの混合気
形成装置によれば、急減速時にブリードエア制御弁の開
度を理論空燃比時開度より大きく制御するようにしたの
で、燃料供給量を低減して燃費を向上できるとともに、
不完全燃焼排気ガスの排出を防止できる効果があり、ま
た燃料供給低減量をエンジン回転数が低いほど小さくし
たので、燃料供給復帰時におけるトルクショックを抑制
して車体振動を低減できる効果がある。また、ブリード
エア制御弁の開度を制御することにより上記燃料供給量
の低減を図ったので、燃料カット専用弁を不要にして部
品点数，コスト削減を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるＬＰＧエンジン用混合
気形成装置の全体構成図である。

【図２】上記実施例装置の要部拡大図である。

【図３】上記実施例装置の動作を説明するためのブリー
ドエア制御弁開度−吸入空気流量−燃料流量特性図であ
る。

【図４】上記実施例装置の動作を説明するためのフロー
チャート図である。

【符号の説明】

１ＬＰＧエンジン（ガス燃料エンジン）３ｂ吸気弁開口１９混合気形成装置２１吸気通路２３ガス燃料通路２４ブリードエア通路２５可変ベンチュリ型ミキサ２７ブリードエア制御弁３５補助エア通路３６手動弁４２ＥＣＵ（空燃比制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 21/04 Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気弁開口に連なる吸気通路の途中にガ
ス燃料通路を接続し、該ガス燃料通路の途中にブリード
エア通路を接続し、上記吸気通路のガス燃料通路接続部
に可変ベンチュリ型ミキサを配設し、上記ブリードエア
通路の通路面積を可変制御するブリードエア制御弁を設
け、ブリードエア量によりガス燃料量を制御することに
より所定空燃比の混合気を形成するようにしたガス燃料
エンジンの混合気形成装置において、急減速状態を検出
する検出手段と、急減速状態が検出された時、上記ブリ
ードエア制御弁の開度を、燃料供給量が理論空燃比時の
燃料供給量より低減され、かつエンジン回転数が低くな
るほど上記燃料低減量が小さくなるように制御する空燃
比制御手段とを備えたことを特徴とするガス燃料エンジ
ンの混合気形成装置。