JPH09250369A - ガスエンジンの燃料ガス供給量制御装置 - Google Patents

ガスエンジンの燃料ガス供給量制御装置

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JPH09250369A
JPH09250369A JP8058711A JP5871196A JPH09250369A JP H09250369 A JPH09250369 A JP H09250369A JP 8058711 A JP8058711 A JP 8058711A JP 5871196 A JP5871196 A JP 5871196A JP H09250369 A JPH09250369 A JP H09250369A
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JP
Japan
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fuel
flow rate
negative pressure
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actual
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JP8058711A
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Fumio Yamashita
文男 山下
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷の急上昇時に、燃料増加が遅れることに
よりによるエンストを起こすことを無くす。 【解決手段】 吸気通路7の吸気負圧PBを吸気負圧検
出器13で検出して流量制御手段9に伝えるように構成
する。流量制御手段9は、実回転速度偏差値が小さいと
きに燃料減少指令を出力した後に、設定吸気負圧PB0
と吸気負圧検出器13から伝えられる実吸気負圧PB1
とを比較し、実吸気負圧PB1 の方が小さい場合には、
燃料増加指令を出力して、流量調節器5を流量増加作動
させてから、上記実回転速度偏差の比較のステップに戻
す。燃料減少指令を出力した直後に、負荷が急上昇した
場合、実吸気負圧PB1 の低下により、燃料増加指令を
出力して、燃料供給量を即座に増加させ始めるので、負
荷の急上昇に燃料増加を速やかに追随させて、エンスト
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスエンジンにお
いて、軽負荷運転時には空燃混合比を薄く調節すること
により、NOxの発生量を少なくするようにする、燃料
ガス供給量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスエンジンの燃料ガス供給量制御装置
において、軽負荷運転時には空燃混合比を薄く調節する
ことにより、NOxの発生量を少なくするための構成と
して、従来技術では、図5および図6に示すものがあ
り、これはつぎのように成っている。
【0003】すなわち、ガスエンジン(1)の燃料供給系
統(2)の燃料ガス源(3)から供給される燃料ガスを、圧
力調整器(4)で圧力調整し、流量調節器(5)で流量調節
し、燃料供給器(6)を経て、燃焼室(8)へ供給するよう
に構成する。流量調節器(5)は流量制御手段(9)で流量
調節作動させるように構成する。 燃焼用空気をガバナ(10)で開量調節されるスロットル弁
(11)で流量調節して、吸気通路(7)を経て、燃焼室(8)
へ供給するように構成する。ガスエンジン(1)の回転速
度(N)を回転速度検出器(12)で検出して流量制御手段
(9)に伝えるように構成する。
【0004】流量制御手段(9)は、ガスエンジン(1)の
設定回転速度(N0)に対する回転速度検出器(12)から伝
えられる実回転速度(N1)の偏差値である実回転速度偏
差値(dN1)を演算して、この実回転速度偏差値(dN1)
を設定回転速度偏差値(dN0)と比較し、実回転速度偏
差値(dN1)が設定回転速度偏差値(dN0)よりも小さい
場合には、燃料減少指令(S5)を出力して流量調節器
(5)を流量減少作動させるのに対し、それが大きい場合
には燃料増加指令(S8)を出力して流量増加作動させる
ように構成したものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、つ
ぎのように作用する。図4は実回転速度偏差−排気ガス
中NOx濃度変化特性曲線図であり、空気過剰率が大き
くなるほど、実回転速度偏差値(dN1)の値が大きくな
って、排気ガス中のNOx濃度が少なくなることを表し
ている。この図によると、ガスエンジン(1)の回転速度
が1500rpmの場合において、設定回転速度偏差値
(dN0)を±8rpm(空気過剰率=1.50になる)
に設定すると、排気ガス中濃度のNOx濃度は200p
pmに抑制できる。
【0006】この従来技術では、ガスエンジン(1)の運
転中において、図6に示すようにステップ(S11)で実回
転速度偏差値(dN1)が設定回転速度偏差値(dN0)より
も小さいかどうかを判断する。小さい場合には、ステッ
プ(S12)に進んで燃料減量指令を出力して空気過剰率を
大きくする。これに対して、大きい場合には、ステップ
(S13)に進んで燃料増加指令を出力して、空気過剰率を
小さくする。これを繰り返すことにより、実回転速度偏
差値(dN1)を設定回転速度偏差値(dN0)の±8rpm
に保持し、空気過剰率を1.50に保って希薄燃焼を維
持させ、排気ガス中のNOx濃度を200ppmに抑制
することができる点で優れている。
【0007】しかし、次の問題点がある。 (イ). 負荷の急上昇時に燃料増加遅れでエンストし易
い エンジンの回転速度のふらつき即ち実回転速度偏差値
(dN1)は、高負荷ないし過負荷運転時にその負荷の大
きさに比例して大きくなり、負荷の急上昇時には特に大
きくなり易い。
【0008】負荷が急上昇したときに、これに伴って実
回転速度偏差値(dN1)が急上昇し、この急上昇を検出
した後でなければ、燃料増加指令を出力してガス燃料の
供給量を増加させ始めることができない。このため、負
荷の急上昇が開始してからガス燃料を増加させ始めるま
での間に時間遅れが生じ、この燃料増加開始時点では実
回転速度偏差値(dN1)がすでに急上昇してしまってい
て、負荷の急上昇に燃料増加がついて行けずに、エンス
トしてしまい易い。
【0009】(ロ).高負荷時の回転の安定のために排
気ガス中のNOx濃度が上昇する エンジンの回転速度のふらつき即ち実回転速度偏差値
(dN1)は、高負荷ないし過負荷運転時にその負荷の大
きさに比例して大きくなる。高負荷ないし過負荷運転時
にでも回転を安定させるためには、実回転速度偏差値
(dN1)を小さめに設定して、空気過剰率(λ)を小さめ
に設定する必要がある。この場合、図4に示すように空
気過剰率(λ)の減少に伴って、排気ガス中のNOx濃度
が上昇してしまう。
【0010】本発明の課題は、(イ)負荷の急上昇時の
燃料増加遅れによるエンストを無くすこと、および
(ロ)高負荷時の回転の安定のために排気ガス中のNO
x濃度が上昇するのを無くすことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の構成において、上記課題を解決するために、例えば図
1−図2又は図3に示すように、次の特徴構成を追加し
たことを特徴とする。すなわち、前記吸気通路(7)の吸
気負圧(PB)を吸気負圧検出器(13)で検出して流量制御
手段(9)に伝えるように構成する。
【0012】流量制御手段(9)は、前記の燃料減少指令
(S5)を出力した後に、設定吸気負圧(PB0)と吸気負
圧検出器(13)から伝えられる実吸気負圧(PB1)とを比
較し、実吸気負圧(PB1)が設定吸気負圧(PB0)より
も大きい場合には、上記の実回転速度偏差値(dN1)と
設定回転速度偏差値(dN0)との回転速度偏差比較のス
テップ(S4)に戻すのに対し、それが小さい場合には燃
料増加指令(S8)を出力して、流量調節器(5)を流量増
加作動させてから、上記回転速度偏差比較のステップ
(S4)に戻すように構成したものである。
【0013】
【作用】本発明は次のように作用する。 図1−図2
参照 図2は流量制御手段(6)の燃料流量制御のフローチャー
トである。この図2のステップ(S1)では、エンジンの
始動操作により、始動命令が発せられる。すると、ステ
ップ(S2)で燃料標準量の指令を発して、流量調節器
(5)の開弁度合いを大きくして、燃料ガスの供給量を多
くし、空気過剰率(λ)を例えば1.0の小さい値にす
る。ステップ(S3)でエンジン始動指令を発し、エンジ
ンを始動させる。
【0014】エンジンが始動して運転状態に入ると、ス
テップ(S4)で実回転偏差値(dN1)が設定回転偏差値
(dN0)の例えば8rpm以下であるかどうかを判断す
る。これ以下の場合はステップ(S5)へ、それ以上の場
合はステップ(S8)へ進む。それ以下の場合には、空気
過剰率(λ)がまだ充分に大きくなっていないことを示す
ので、ステップ(S5)で燃料減少指令を出力し、流量調
節器(5)の開弁度合いを小さくして、燃料供給量を減少
させ、空気過剰率(λ)を大きくして行き、排気ガス中の
NOx濃度を小さくして行く。
【0015】それ以上の場合には、空気過剰率(λ)が大
きくなり過ぎていることを示すので、ステップ(S8)で
燃料増加指令を出力し、流量調節器(5)の開弁度合いを
大きくして、燃料供給量を増加させ、空気過剰率(λ)を
小さくして行き、回転が不安定にならないようにする。
ステップ(S5)で燃料減少指令を出力した後、ステップ
(S6)で実吸気負圧(PB1)が設定吸気負圧(PB0)の上限
値例えば−100mmHg以下であるかどうかを判断す
る。
【0016】これ以上である場合には、ガバナ(10)で制
御されるスロットル弁(11)の開弁度合いが小さくて、負
荷が小さいことを示しているので、ステップ(S4)へ戻
る。それ以下である場合には、スロットル弁(11)の開弁
度合いが大きくて、高負荷であることを示しているの
で、ステップ(S7)に進み、ここでさらに実吸気負圧
(PB1)が設定吸気負圧(PB0)の下限値例えば−80m
mHg以下であるかどうかを判断する。これ以下であれ
ば、ステップ(S8)に進んで、燃料増加指令を出力し、
燃料供給量を増加させてから、ステップ(S4)に戻す。
【0017】以上の作用による具体的な特徴をつぎに述
べる。 (イ).負荷の急上昇時の燃料増加遅れによるエンスト
を無くす エンジンの負荷が急上昇したときには、ガバナ(10)の働
きでスロットル弁(11)が全開されて、実吸気負圧(P
1)が設定吸気負圧(PB0)よりも小さくなる。図2の
ステップ(S5)で燃料減少指令を出力した直後に、負荷
が急上昇した場合、この急負荷でエンジンが回転低下し
て実回転速度偏差値(dN1)が急上昇するに至るよりも
前に、実吸気負圧(PB1)の低下により、ステップ(S
6)およびステップ(S7)を経てステップ(S8)で燃料
増加指令を出力して、燃料供給量を即座に増加させ始め
る。
【0018】このため、負荷の急上昇が開始してから燃
料供給量を増加させ始めるまでの間に、実回転速度偏差
値(dN1)の上昇を待つための時間遅れをなくすことが
でき、この燃料増加開始時点では実回転速度偏差値(d
1)が急上昇するのを防止して、負荷の急上昇に燃料増
加を速やかに追随させることにより、負荷の急上昇時の
エンストを防止することができる。
【0019】(ロ)高負荷時の回転の安定のための、N
Ox濃度の上昇を無くす エンジンの高負荷ないし過負荷運転時には、ガバナ(10)
の働きでスロットル弁(11)が大きく開かれて、実吸気負
圧(PB1)が設定吸気負圧(PB0)よりも小さくなる。 この高負荷ないし過負荷運転時において、図2のステッ
プ(S5)で燃料減少指令を出力した直後には、実吸気負
圧(PB1)の低下により、ステップ(S6)およびステッ
プ(S7)を経てステップ(S8)で燃料増加指令を出力し
て、燃料供給量をすぐに増加させて、回転を安定させる
ことができる。
【0020】このため、高負荷ないし過負荷運転時にで
も回転を安定させるためには、実回転速度偏差値(d
1)を小さめに設定して空気過剰率(λ)を小さめに設定
する必要が無くなり、図4に示すように空気過剰率(λ)
の減少に伴なう排気ガス中のNOx濃度の上昇を解消し
て、このNOx濃度を低く押さえることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基き説明する。 ○ 実施形態1. 図1・図2参照 ガスエンジン(1)の燃料供給系統(2)の燃料ガス源(3)
から供給される燃料ガスは、元弁(21)を経て、圧力調整
器(4)としてのゼロガバナ(4A)で圧力調整し、流量調
節器(5)の可変流量弁からなるバイパス弁(5b)で流量
調節して、燃料供給器(6)としてのガスミキサ(6A)へ
供給するように構成する。流量調節器(5)は、流量固定
絞りからなるメインジェト(5a)と、流量調節弁からな
るバイパス弁(5b)とを並列接続したものから成る。
【0022】流量調節器(5)のバイパス弁(5b)は、マ
イコンからなる流量制御手段(9)で流量調節作動させる
ように構成する。エアクリーナ(22)で浄化された燃焼用
空気は、ガスミキサ(6A)で燃料ガスと混合して混合気
となり、この混合気をガバナ(10)で開量調節されるスロ
ットル弁(11)で流量調節して、吸気通路(7)を経て、燃
焼室(8)へ供給するように構成する。ガバナ(10)として
は、遠心式ガバナ、空気式ガバナ、または電子式ガバナ
を用いる。ガスエンジン(1)の回転速度(N)を、電磁パ
ルス式の回転速度検出器(12)で検出して、流量制御手段
(9)に伝えるように構成する。
【0023】マイコンからなる流量制御手段(9)は、ガ
スエンジン(1)の回転速度設定器(15)で適宜任意の値に
設定された設定回転速度(N0)に対する回転速度検出器
(12)から伝えられる実回転速度(N1)の偏差値である実
回転速度偏差値(dN1)を演算して、この実回転速度偏
差値(dN1)を設定回転速度偏差値(dN0)と比較し、実
回転速度偏差値(dN1)が設定回転速度偏差値(dN0)よ
りも小さい場合には、燃料減少指令(S5)を出力して流
量調節器(5)を流量減少作動させるのに対し、それが大
きい場合には燃料増加指令(S8)を出力して流量増加作
動させるように構成する。 前記吸気通路(7)の吸気負圧(PB)を吸気負圧検出器(1
3)で検出して流量制御手段(9)に伝えるように構成す
る。
【0024】流量制御手段(9)は、図2に示すように、
ステップ(S5)で前記の燃料減少指令を出力した後に、
ステップ(S6)およびステップ(S7)で設定吸気負圧
(PB0)と吸気負圧検出器(13)から伝えられる実吸気負
圧(PB1)とを比較し、実吸気負圧(PB1)が設定吸気負
圧(PB0)よりも大きい場合には、上記の実回転速度偏
差値(dN1)と設定回転速度偏差値(dN0)との回転速度
偏差比較のステップ(S4)に戻すのに対し、それが小さ
い場合にはステップ(S8)で燃料増加指令を出力して、
流量調節器(5)を流量増加作動させてから、上記回転速
度偏差比較のステップ(S4)に戻すように構成したもの
である。
【0025】○ 実施形態2. 図3参照 この図3に示す実施形態2は、図1および図2の実施形
態1の構成において、その一部を次のように変更したも
のである。前記燃料供給器(6)として、燃料ガス噴射ノ
ズル(6B)を用いて、これを燃焼室(8)の副室(31)に臨
ませる。この噴射ノズル(6B)に内装した流量調節弁
(5C)で前記流量調節器(5)を構成する。
【0026】燃料供給系統(2)の燃料ガス源(3)から供
給される燃料ガスは、元弁(21)を経て、コンプレッサ(3
2)で加圧した後、圧力調整器(4)で所定の正圧に圧力調
整し、流量調節弁(5C)で流量調節して、噴射ノズル
(6B)から燃焼室(8)の副室(31)へ供給するように構成
する。この副室(31)の奥部で噴射ノズル(6B)の近く
に、点火栓(33)が臨む。ガスエンジン(1)のクランク軸
(34)に連動する動弁カム軸(35)に点火時期指示用のカム
(36)が固定される。このカム(36)で指示される点火時期
を電磁式ピックアップ(37)がイグナイタ(38)に伝えるこ
とにより、所定の点火時期に点火栓(33)を発火させる。
【0027】この電磁式ピックアップ(37)は前記回転速
度検出器(12)を兼ねており、これで動弁カム軸(35)の回
転速度と回転角とを流量制御手段(9)に伝えることによ
り、エンジンの吸気行程から圧縮行程の初期までの間
に、流量調節弁(5C)で流量調節した燃料ガスを噴射ノ
ズル(6B)から副室(31)へ噴射するように構成したもの
である。
【0028】○ その他の実施形態. 図1および図2に示す前記実施形態1の構成、または図
3に示す前記実施形態2の構成において、その一部を次
のように変更する。前記流量調節器(5)および燃料供給
器(6)として、図3に示す実施形態2の可変流量調節弁
(5C)内装型の燃料噴射ノズル(6B)を用い、この燃料
噴射ノズル(6B)を、図1のスロットル弁(11)の上流側
のガスミキサ(6A)に相当する位置、またはスロットル
弁(11)の下流側の吸気通路(7)の位置に設ける。
【0029】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成され、作用
することから、次の効果を奏する。 (イ).負荷の急上昇時の燃料増加遅れによるエンスト
を無くす エンジンの負荷が急上昇したときには、ガバナ(10)の働
きでスロットル弁(11)が全開されて、実吸気負圧(P
1)が設定吸気負圧(PB0)よりも小さくなる。
【0030】図2のステップ(S5)で燃料減少指令を出
力した直後に、負荷が急上昇した場合、この急負荷でエ
ンジンが回転低下して実回転速度偏差値(dN1)が急上
昇するに至るよりも前に、実吸気負圧(PB1)の低下に
より、ステップ(S6)およびステップ(S7)を経てステ
ップ(S8)で燃料増加指令を出力して、燃料供給量を即
座に増加させ始める。
【0031】このため、負荷の急上昇が開始してから燃
料供給量を増加させ始めるまでの間に、実回転速度偏差
値(dN1)の上昇を待つための時間遅れをなくすことが
でき、この燃料増加開始時点では実回転速度偏差値(d
1)が急上昇するのを防止して、負荷の急上昇に燃料増
加を速やかに追随させることにより、負荷の急上昇時の
エンストを防止することができる。
【0032】(ロ)高負荷時の回転の安定のための、N
Ox濃度の上昇を無くす エンジンの高負荷ないし過負荷運転時には、ガバナ(10)
の働きでスロットル弁(11)が大きく開かれて、実吸気負
圧(PB1)が設定吸気負圧(PB0)よりも小さくなる。 この高負荷ないし過負荷運転時において、図2のステッ
プ(S5)で燃料減少指令を出力した直後には、実吸気負
圧(PB1)の低下により、ステップ(S6)およびステッ
プ(S7)を経てステップ(S8)で燃料増加指令を出力し
て、燃料供給量をすぐに増加させて、回転を安定させる
ことができる。
【0033】このため、高負荷ないし過負荷運転時にで
も回転を安定させるためには、実回転速度偏差値(d
1)を小さめに設定して空気過剰率(λ)を小さめに設定
する必要が無くなり、図4に示すように空気過剰率(λ)
の減少に伴なう排気ガス中のNOx濃度の上昇を解消し
て、このNOx濃度を低く押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を示すガスエンジンの吸気
系統、燃料系統、および燃料制御系統を表す概念図。
【図2】実施形態1の流量制御手段の制御内容を示すフ
ローチャート。
【図3】本発明の実施形態2を示すガスエンジンの吸気
系統、燃料系統、および燃料制御系統を表す概念図。
【図4】エンジンの実回転偏差値−排気ガス中NOx濃
度変化特性曲線図。
【図5】従来技術を示すガスエンジンの吸気系統、燃料
系統、および燃料制御系統を表す概念図。
【図6】従来技術の流量制御手段の制御内容を示すフロ
ーチャート。
【符号の説明】
1…ガスエンジン、 2…燃料ガス供給系統、 3…燃
料ガス源、 4…圧力調整器、 4a…ゼロガバナ、
5…流量調節器、 5a…メインジェット、5b…バイ
パス弁、 5C…可変流量調節弁、 6…燃料供給器、
6A…ガスミキサ、 6B…噴射ノズル、 7…吸気
通路、 8…燃焼室、 9…流量制御手段、 10…ガ
バナ、 11…スロットル弁、 12…回転速度検出
器、 13…吸気負圧検出器、 dN0…設定回転速度
偏差値、 dN1…実回転速度偏差値、 N…回転速
度、 N0…設定回転速度、 N1…実回転速度、 PB
…吸気負圧、 PB0…設定吸気負圧、 PB1…実吸気
負圧、 S4…回転速度偏差比較のステップ、 S5…
燃料減少指令、 S8…燃料増加指令。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスエンジン(1)の燃料供給系統(2)の
    燃料ガス源(3)から供給される燃料ガスを、圧力調整器
    (4)で圧力調整し、流量調節器(5)で流量調節し、燃料
    供給器(6)を経て、燃焼室(8)へ供給するように構成
    し、 流量調節器(5)は流量制御手段(9)で流量調節作動させ
    るように構成し、 燃焼用空気をガバナ(10)で開量調節されるスロットル弁
    (11)で流量調節して、吸気通路(7)を経て、燃焼室(8)
    へ供給するように構成し、 ガスエンジン(1)の回転速度(N)を回転速度検出器(12)
    で検出して流量制御手段(9)に伝えるように構成し、 流量制御手段(9)は、ガスエンジン(1)の設定回転速度
    (N0)に対する回転速度検出器(12)から伝えられる実回
    転速度(N1)の偏差値である実回転速度偏差値(dN1)を
    演算して、この実回転速度偏差値(dN1)を設定回転速
    度偏差値(dN0)と比較し、 実回転速度偏差値(dN1)が設定回転速度偏差値(dN0)
    よりも小さい場合には、燃料減少指令(S5)を出力して
    流量調節器(5)を流量減少作動させるのに対し、それが
    大きい場合には燃料増加指令(S8)を出力して流量増加
    作動させるように構成したガスエンジンの燃料ガス供給
    量制御装置において、 前記吸気通路(7)の吸気負圧(PB)を吸気負圧検出器(1
    3)で検出して流量制御手段(9)に伝えるように構成し、 流量制御手段(9)は、前記の燃料減少指令(S5)を出力
    した後に、設定吸気負圧(PB0)と吸気負圧検出器(13)
    から伝えられる実吸気負圧(PB1)とを比較し、実吸気負
    圧(PB1)が設定吸気負圧(PB0)よりも大きい場合に
    は、上記の実回転速度偏差値(dN1)と設定回転速度偏
    差値(dN0)との回転速度偏差比較のステップ(S4)に
    戻すのに対し、 それが小さい場合には燃料増加指令(S8)を出力して、
    流量調節器(5)を流量増加作動させてから、上記回転速
    度偏差比較のステップ(S4)に戻すように構成したこと
    を特徴とするガスエンジンの燃料ガス供給量制御装置。
JP8058711A 1996-03-15 1996-03-15 ガスエンジンの燃料ガス供給量制御装置 Pending JPH09250369A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009057872A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスエンジンの統合制御方法及び装置
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