JPH0791320A

JPH0791320A - ガスエンジンの燃料制御装置

Info

Publication number: JPH0791320A
Application number: JP23385993A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuda; 洋松田; Nobuo Hamazaki; 延雄濱崎; Hiroshi Takada; 寛高田; Ikurou Nozu; 育朗野津; Tatsuji Miyata; 達司宮田
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-04
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JP2898858B2

Abstract

(57)【要約】【目的】補助動力の取り出し時にエンジンの回転数を
一定に保ち、付帯設備を安定して駆動できるようにす
る。【構成】付帯設備の駆動力としてエンジン出力の一部
を取り出す補助動力取り出し部（２６）と、ガス燃料と
吸入空気とを所定の比率で混合する混合器（３）と、混
合器（３）を迂回して吸入空気を導入するバイパス通路
の開閉手段（１３）と、補助的にガス燃料を供給する手
段（１１）と、排気系に設置した排気空燃比検出手段
（２３）と、エンジン回転数を検出する手段（２１）
と、前記補助動力の取り出し時に検出空燃比が一定とな
るように前記補助燃料の供給量を制御すると共にエンジ
ン回転数が一定となるように前記バイパス空気量を制御
する手段（Ａ）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は天然ガスを燃料とするガ
スエンジンの燃料制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ガスを燃料として用いるガスエンジ
ンは、例えば特開平４−２５９６５２号公報等にも開示
されているが、ガス燃料を減圧弁（ガスレギュレータ）
により減圧し、混合器によってエンジン吸入空気と所定
の割合で混合し、この混合気をエンジンに供給してい
る。

【０００３】また、本出願人により天然ガスを燃料とす
るエンジンについては、実願平４７９９７２号、実願平
４−７９９７７号、実願平４−７９９７１号等として出
願されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
天然ガスを燃料とするガスエンジンによって運転される
車両に、ゴミ処理装置などの付帯設備を搭載し、エンジ
ン出力の一部を補助動力取出部から取り出して付帯設備
を駆動する場合、付帯設備にかかる負荷の状態によっ
て、アクセル開度が一定であっても、エンジン回転数が
変化する。このように回転数で変動すると、付帯設備の
安定性や操作性が悪化し、またエンストを起こすことも
ある。

【０００５】これに対して、負荷の変動に伴ってアクセ
ルペダルもしくはアクセルペダルに連動するレバーの開
度を変化させ、回転数を制御することも考えられるが、
これでは制御が複雑となり、操作性も悪い。

【０００６】本発明は補助動力の取り出し時にエンジン
の回転数を一定に保ち、付帯設備を安定して駆動できる
ようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで第１の発明は、図
１に示すように、高圧の天然ガスを燃料とするガスエン
ジンを備えた車両において、車両に搭載された付帯設備
の駆動力としてエンジン出力の一部を取り出す補助動力
取り出し部（２６）と、ガス燃料と吸入空気とを所定の
比率で混合する混合器（３）と、混合器（３）を迂回し
て吸入空気を導入するバイパス通路の開閉手段（１３）
と、補助的にガス燃料を供給する手段（１１）と、排気
系に設置した排気空燃比検出手段（２３）と、エンジン
回転数を検出する手段（２１）と、前記補助動力の取り
出し時に検出空燃比が一定となるように前記補助燃料の
供給量を制御すると共にエンジン回転数が一定となるよ
うに前記バイパス空気量を制御する手段（Ａ）とを備え
る。

【０００８】また第２の発明は、図２に示すように、高
圧の天然ガスを燃料とするガスエンジンを備えた車両に
おいて、車両に搭載された付帯設備の駆動力としてエン
ジン出力の一部を取り出す補助動力取り出し部（２６）
と、ガス燃料と吸入空気とを所定の比率で混合する混合
器（３）と、補助的にガス燃料を供給する手段（１１）
と、エンジン回転数を検出する手段（２１）と、前記補
助動力取り出し時にエンジン回転数が一定となるように
前記補助燃料の供給量を制御する手段（Ｂ）とを備え
る。

【０００９】

【作用】第１の発明では、補助動力の取り出し時に、付
帯設備の負荷変動により、例えば回転数が目標回転数よ
りも低下すると、バイパス空気量が増え、これと同時に
空燃比が設定空燃比となるように補助燃料の供給量がフ
ィードバック制御され、このため、エンジン出力が増加
し、回転数が目標回転数まで上昇する。逆に回転数が目
標回転数よりも高くなると、空燃比を設定空燃比に維持
したままバイパス空気量が減り、エンジン出力が低下
し、回転数を目標回転数まで下げる。

【００１０】このようにして、補助動力の取り出し時に
は、エンジン吸入空気量および燃料量を増やすので、付
帯設備の大幅な負荷変動に対しても、応答よく回転数を
目標の一定回転数に維持することができる。

【００１１】また、第２の発明では、補助動力の取り出
し時に、付帯設備の負荷の変動により、エンジン回転数
が目標回転数よりも低下すると、補助燃料が供給され、
空燃比は混合器で設定された希薄空燃比よりも濃くな
り、これによってエンジン出力が増加し、回転数が上昇
し、また、エンジン回転数が目標回転数よりも高くなる
と、補助燃料の供給が停止され、空燃比が薄くなり、エ
ンジン出力が下がり、回転数が低下する。

【００１２】このようにして、付帯設備の負荷の変動が
あっても、常に回転数を目標とする一定の回転数に維持
することができる。

【００１３】

【実施例】図３はこの発明の第１の実施例であり、天然
ガスを燃料とするガスエンジン１は、吸気通路２に、吸
入空気とガス燃料とを一定の比率で混合し、希薄混合気
を生成する混合器３が設けられる。

【００１４】図４にも示すように、混合器３はアクセル
ペダル（図示せず）に連動する絞弁４の上流に設けたベ
ンチュリ５に、ガスレギュレータ６で減圧されたガス燃
料を導き、ベンチュリ５に開口するスリット７から吸入
空気量に応じてこの燃料を吸い出し、吸入空気と燃料と
を一定の希薄空燃比となるように混合する。８はエンジ
ン停止時に燃料通路９を遮断する遮断弁、１４は燃料通
路の初期開度を調整するアジャストスクリュウである。

【００１５】一方、この燃料通路９から分岐して前記ス
リット７に連通する補助燃料通路１０が設けられ、この
補助燃料通路１０を開閉する電磁弁で構成された燃料制
御弁１１が設けられる。この燃料制御弁１１が開くと、
ベンチュリ５から吸引されるガス燃料が増量され、混合
器３で生成される空燃比が濃くなる。

【００１６】混合器３を迂回して吸入空気を流すバイパ
ス通路１２が吸気通路２に設けられ、このバイパス通路
１２には空気量を制御する吸気制御弁１３が設置され
る。吸気制御弁１３が開くと、前記絞弁４の開度に対応
して制御されるエンジン吸入空気量が相対的に増加す
る。

【００１７】この吸気制御弁１３はダイヤフラム駆動式
のバルブで、供給エア圧力を電磁弁１５で制御すること
により、開度が増減制御される。なお、前記した遮断弁
８も同様なダイヤフラム駆動式のバルブで、電磁弁１６
により供給エア圧力が制御され、開閉する。

【００１８】前記絞弁４の上流と下流とを接続するアイ
ドル調整通路１７には、アイドル調整弁１８が設けら
れ、このアイドル調整弁１８の開度により絞弁４をバイ
パスして混合気を流し、アイドル回転数を調整するよう
になっている。

【００１９】そして、前記補助燃料制御弁１１、バイパ
ス空気量を制御する電磁弁１５、燃料遮断を制御する電
磁弁１６、アイドル調整弁１８をそれぞれ運転条件に応
じて制御するためのコントローラ２０が備えられる。

【００２０】このため、コントローラ２０にはエンジン
回転数を検出する回転数センサ２１からの回転数信号が
入力すると共に、エンジン排気通路２２に設置した排気
中の酸素濃度を測定することにより排気空燃比を検出す
る排気センサ２３からの空燃比信号が入力し、同時に後
述する補助動力の取り出し条件を検出するスイッチ２４
からの信号も入力し、これらに基づいて後述するように
前記各弁の動作を制御する。

【００２１】ところで、図５に示すように、ガスエンジ
ン１からは車両を駆動するための出力軸２５の他に、補
助動力取り出し部２６からの補助出力軸２７が設けら
れ、この補助出力軸２７により油圧ポンプ２８を駆動
し、油圧ポンプ２８の吐出油により駆動される油圧モー
タ２９により、車両に搭載される付帯設備、例えばゴミ
処理設備等を駆動するようになっている。

【００２２】前記コントローラ２０はこの付帯設備の駆
動条件下において、付帯設備の負荷変動にかかわらず、
エンジン回転数が一定となるように前記バイパス空気量
を制御すると共に、このときの空燃比が設定空燃比とな
るように補助燃料の供給量を制御するのである。

【００２３】コントローラ２０での制御動作について、
図６のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。

【００２４】まず、ステップ１で付帯設備を駆動するた
めに、補助動力の取り出し条件にあるかどうかをスイッ
チ２４の出力から判断し、補助動力の取り出し条件にあ
るときは、ステップ２に進み、回転数センサ２１からの
信号によりエンジン回転数Ｎｅを検出する。

【００２５】そして、ステップ３でエンジン回転数Ｎｅ
が予め設定されている目標回転数Ｎｅｓよりも高いか低
いかを判断し、もし検出回転数Ｎｅが低ければ、ステッ
プ４で吸気制御弁１３を開く。なお、吸気制御弁１３は
電磁弁１５を駆動することにより開く。これに対して、
検出回転数ＮｅがＮｅｓよりも低くないときは、ステッ
プ５にうつり、再びＮｅｓと比較し、これよりもＮｅが
高いときは、ステップ６で吸気制御弁１３を閉じ、そう
でないとき、つまり同一のときは、そのまま前の状態を
維持する。

【００２６】このようにして、バイパス通路１２を開く
と、絞弁開度で制御されるエンジン吸入空気量にこのバ
イパス流量分が上乗せされ、吸入空気量が相対的に増
え、またバイパス通路１２を閉じると、吸入空気量は減
る。

【００２７】次に、ステップ７では排気センサ２３から
の検出空燃比λを読み、この検出空燃比λを予め設定し
てある目標空燃比である設定空燃比λｓ（ただしλは空
気過剰率の逆数で、理論空燃比のときのλｓ＝１）とス
テップ８で比較し、設定空燃比よりも希薄のときは、ス
テップ９に進み、補助燃料制御弁１１を開き、空燃比を
濃くする。

【００２８】他方、ステップ８で設定空燃比よりも薄く
ないときは、ステップ１０で再びλｓと比較し、濃いと
きはステップ１１で燃料制御弁１１を閉じ、またそうで
ないとき、つまり同一のときはそのままの状態を維持す
る。

【００２９】このようにして、空燃比を目標空燃比であ
る設定空燃比に維持する。

【００３０】したがって、補助動力の取り出し時には、
混合器３で生成される希薄混合気に対して、補助燃料が
供給され、空燃比が設定空燃比となるようにフィードバ
ック制御が行われると共に、エンジン回転数が目標値よ
りも低下すると、バイパス通路１２が開かれ、同一回転
数を維持するように吸入空気量が相対的に増量されるの
である。

【００３１】次に全体的な作用について説明する。

【００３２】通常の運転時には、つまり補助動力の非取
り出し時には、コントローラ２０からの信号で、バイパ
ス通路１２の吸気制御弁１３が閉じ、かつ補助燃料制御
弁１１も閉じており、したがって、混合器３で生成され
る希薄混合気がガスエンジン１に供給され、これによっ
てリーン燃焼が行われ、排気組成や燃費を良好に維持す
る。なお、この状態では、エンジンアイドル運転時な
ど、コントローラ２０によりアイドル調整弁１８の開度
が調整され、絞弁開度が一定でも、混合気の供給量を微
妙に増減し、一定のアイドル回転数を維持するように制
御される。

【００３３】一方、車両の付帯設備の駆動操作時など、
補助動力の取り出しを検出すると、上記のとおりバイパ
ス通路１２が開かれ、空燃比も設定空燃比に制御され、
したがってエンジンの出力が相対的に増大し、絞弁開度
を調整しなくても、付帯設備の負荷変動に対して、常に
一定の目標回転数を維持する。

【００３４】とくに、バイパス通路１２を開い吸入空気
量を相対的に増量するのと、混合気を通常の希薄空燃比
よりも濃い設定空燃比に切換えるので、付帯設備の負荷
がかなり大きく変動しても、応答よく回転数の変動を吸
収し、つまり変動吸収能力が大きく、一定の回転数を安
定的に維持することかできる。このため、付帯設備を安
定して駆動し、良好な操作性を発揮させられる。

【００３５】次に、図７、図８の実施例を説明すると、
これは前記したバイパス通路１２をもたず、かつ空燃比
のフィードバック制御を行わないで、補助動力の取り出
し時に燃料のみを濃くすることにより、付帯設備の負荷
変動に対応するようにしたものである。

【００３６】このため、図７のように、補助燃料制御弁
１１を備えるものの、吸気制御弁１３等は無く、補助動
力の取り出し時に、コントローラ２０は補助燃料制御弁
１１の開度を制御することにより、混合器３で生成され
る空燃比を濃くしてエンジン出力をアップさせ、エンジ
ン回転数を目標とする一定回転数に維持する。

【００３７】図８のフローチャートを参照しながら説明
すると、ステップ１〜３については、前記した図６のフ
ローチャートと同一であり、回転数Ｎｅを設定回転数Ｎ
ｅｓと比較し、もし、目標回転数よりも低いときは、ス
テップ１２で燃料制御弁１１を開き、これに対して低く
ないときは、ステップ５により再び設定回転数と比較
し、それよりも高ければ、ステップ１３で燃料制御弁１
１を閉じるし、そうでなければ、つまり目標回転数と同
一ならば、そのまま前の状態を維持する。

【００３８】したがって、補助動力の取り出し時におい
て、エンジン回転数が目標回転数よりも低下すると、補
助燃料制御弁１１が開き、混合器３で生成される混合気
の空燃比が、それまでの希薄空燃比よりも相対的に濃く
なる。このため、エンジンの出力が高まり、エンジン回
転数が上昇する。回転数が目標回転数よりも高くなれ
ば、補助燃料制御弁１１が閉じ、空燃比を希薄にするた
め、回転数が低下し、このようにして、補助動力の取り
出し時に負荷変動があっても、エンジン回転数を一定値
に維持することができる。

【００３９】この実施例は、吸入空気量を変えずに空燃
比を調整することで、負荷変動を吸収するので、前記し
た第１の実施例に比較して負荷変動の吸収能力は低い
が、付帯設備の負荷がそれほど大きく無いときに適応す
れば、構成も簡単で安価なため、実用的な利用価値は高
い。

【００４０】

【発明の効果】以上のように第１の発明は、高圧の天然
ガスを燃料とするガスエンジンを備えた車両において、
車両に搭載された付帯設備の駆動力としてエンジン出力
の一部を取り出す補助動力取り出し部と、ガス燃料と吸
入空気とを所定の比率で混合する混合器と、混合器を迂
回して吸入空気を導入するバイパス通路の開閉手段と、
補助的にガス燃料を供給する手段と、排気系に設置した
排気空燃比検出手段と、エンジン回転数を検出する手段
と、前記補助動力の取り出し時に検出空燃比が一定とな
るように前記補助燃料の供給量を制御すると共にエンジ
ン回転数が一定となるように前記バイパス空気量を制御
する手段とを備えため、補助動力の取り出し時には、エ
ンジン吸入空気量を増やすと共に空燃比を濃くするの
で、付帯設備の大幅な負荷変動に対しても、応答よく回
転数を目標の一定回転数に維持し、付帯設備の駆動安定
性と良好な操作性を発揮させられる。

【００４１】また、第２の発明は、高圧の天然ガスを燃
料とするガスエンジンを備えた車両において、車両に搭
載された付帯設備の駆動力としてエンジン出力の一部を
取り出す補助動力取り出し部と、ガス燃料と吸入空気と
を所定の比率で混合する混合器と、補助的にガス燃料を
供給する手段と、エンジン回転数を検出する手段と、前
記補助動力取り出し時にエンジン回転数が一定となるよ
うに前記補助燃料の供給量を制御する手段とを備えた
め、付帯設備の負荷の変動があっても、常に回転数を目
標とする一定の回転数に維持することができ、かつ構成
が簡単で安価に製作できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の構成図である。

【図２】第２の発明の構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す全体構成の断面図
である。

【図４】同じく要部の断面図である。

【図５】同じく補助動力取り出し部の概略構成図であ
る。

【図６】同じくその制御動作をあらわすフローチャート
である。

【図７】第２の実施例の要部を示す断面図である。

【図８】同じくその制御動作をあらわすフローチャート
である。

【符号の説明】

１ガスエンジン２吸気通路３混合器４絞弁１１燃料制御弁１２バイパス通路１３吸気制御弁２０コントローラ２１回転数センサ２３排気センサ２４補助動力取り出し検出スイッチ２６補助動力取り出し部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野津育朗埼玉県上尾市大字壱丁目一番地日産ディーゼル工業株式会社内 (72)発明者宮田達司埼玉県上尾市大字壱丁目一番地日産ディーゼル工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧の天然ガスを燃料とするガスエンジ
ンを備えた車両において、車両に搭載された付帯設備の
駆動力としてエンジン出力の一部を取り出す補助動力取
り出し部と、ガス燃料と吸入空気とを所定の比率で混合
する混合器と、混合器を迂回して吸入空気を導入するバ
イパス通路の開閉手段と、補助的にガス燃料を供給する
手段と、排気系に設置した排気空燃比検出手段と、エン
ジン回転数を検出する手段と、前記補助動力の取り出し
時に検出空燃比が一定となるように前記補助燃料の供給
量を制御すると共にエンジン回転数が一定となるように
前記バイパス空気量を制御する手段とを備えたことを特
徴とするガスエンジンの燃料制御装置。
【請求項２】高圧の天然ガスを燃料とするガスエンジ
ンを備えた車両において、車両に搭載された付帯設備の
駆動力としてエンジン出力の一部を取り出す補助動力取
り出し部と、ガス燃料と吸入空気とを所定の比率で混合
する混合器と、補助的にガス燃料を供給する手段と、エ
ンジン回転数を検出する手段と、前記補助動力取り出し
時にエンジン回転数が一定となるように前記補助燃料の
供給量を制御する手段とを備えたことを特徴とするガス
エンジンの燃料制御装置。