JPH11107796A - ガスエンジンの燃料供給機構とその制御方法及び装置 - Google Patents

ガスエンジンの燃料供給機構とその制御方法及び装置

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JPH11107796A
JPH11107796A JP9272460A JP27246097A JPH11107796A JP H11107796 A JPH11107796 A JP H11107796A JP 9272460 A JP9272460 A JP 9272460A JP 27246097 A JP27246097 A JP 27246097A JP H11107796 A JPH11107796 A JP H11107796A
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JP
Japan
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fuel
exhaust gas
mixer
egr
gas recirculation
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Pending
Application number
JP9272460A
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English (en)
Inventor
Mikio Sakonji
樹 生 左近司
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 EGR率等が変動してもすぐに燃料流量を補
正して空燃比の変動を抑制し、触媒の浄化性能を維持で
きるガスエンジンの燃料制御方法とその装置を提供する
こと。 【解決手段】 吸気管のEGR用ミキサの下流でEGR
率を検出し、それに基いて、見かけの空気流量に対する
実際の空気流量の比率を演算し、該比率に基づいて燃料
流量の減少割合を演算し、以て燃料流量を制御してい
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、排気ガス還流手段
を備えたガスエンジンの燃料供給方法及びその装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】火花点火機関において排気ガス還流手段
(以下、EGRという)を用いているのは、専らガソリ
ン機関であり、ガス機関には使用例が見られない。そし
て、ガソリン機関では、少なくとも自動車用に関しては
燃料供給は殆ど燃料噴射によっているのが現状であり、
ガス機関とは供給方法が異なっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ガソリン機関ではEG
Rは主としてNOxの低減のために用いられており、自
動車用ではその使用状態の殆どを占める部分負荷時に負
圧となっている吸気管のスロットル弁下流に供給してい
るが、ガス機関の場合、スロットル弁下流では負圧が殆
ど生じない全負荷時にEGRを用いるため、スロットル
弁の上流側に還流流路を接続しなければ、EGRガスを
新気に混入させることが出来ない。
【0004】例えば、ミキサ等によりEGRガスと吸気
(新気)とを混合させることが考えられる。しかし、通
常、ミキサは流れる被混合流体(新気)に対して一定割
合の混合流体(EGRガス、燃料ガス)を混合するよう
セットされているので、EGR率を変更した場合には、
見かけの空気量が変動するため、燃料がミキサにより正
確な割合で混合出来なくなる。そのため、排気流路に設
けられている酸素センサによる補正信号によって補正さ
れるまで、空燃比が大きく適正値から外れ、運転状態が
不安定となったり、三元触媒のウインドウから逸脱し
て、十分な浄化性能が得られない、という問題が存在す
る。
【0005】本発明は、上述した従来技術の各種問題点
に鑑みて提案されたものであり、ガスエンジンに対して
もEGRを好適に適用することを可能ならしめる様なガ
スエンジンの燃料供給機構の提供と共に、EGR率、空
燃比等が変動した場合に、酸素濃度検出手段からの信号
のみによらず、直ちに燃料供給量が適正化されるガスエ
ンジンの燃料供給機構の制御方法及び装置の提供を目的
としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のガスエンジンの
燃料供給機構は、排気ガス還流手段を備えたガスエンジ
ンの燃料供給機構において、空気と還流された排気ガス
とを混合する排気ガス還流用ミキサと、空気と燃料ガス
とを混合する燃料用ミキサとが、吸気管に介装されてい
る。前記排気ガス還流用ミキサと燃料用ミキサは、吸気
管内を流れる被混合流体(吸気或いは新気)に対して、
一定割合で混合流体(EGRガス或いは燃料ガス)を混
合するようにセットされている。
【0007】ここで、前記排気ガス還流用ミキサが前記
燃料用ミキサの上流側に配置されているのが好ましい。
排気ガス還流用ミキサを燃料用ミキサの上流側に配置す
れば、圧力が大気圧力にほぼ等しいEGRガス(排気系
に触媒を有する場合は、触媒の後流から導入することが
望ましい。)を大気圧力の空気と混合するのが可能とな
るので、例えばターボチャージャを介装した場合に、タ
ーボチャージャの上流側でEGRガスを混入することが
容易となる。
【0008】従って、ターボチャージャを備えている場
合には、前記排気ガス還流用ミキサがターボチャージャ
のコンプレッサの上流側に設けられ、燃料用ミキサがコ
ンプレッサの下流側に設けられているのが好ましい。こ
の場合において、燃料ガスを中圧で供給するならば、コ
ンプレッサ下流で混合させた方が効率が良くなるので好
ましい。
【0009】EGRガスを吸気管側に供給するための手
段としてはミキサに限定されるものではない。EGRガ
スが導入される吸気管内の圧力がEGR用の流路内の圧
力よりも低くなれば、EGRガスは吸気管内に導入され
るのである。この様な見地に立てば、本発明は、排気ガ
ス還流手段を備えたガスエンジンの燃料供給機構におい
て、空気と還流された排気ガスとを混合する排気ガス還
流用負圧発生手段と、空気と燃料ガスとを混合する燃料
用ミキサとが吸気管に介装されており、前記排気ガス還
流用負圧発生手段が燃料用ミキサの上流側に配置される
様に構成することが可能である。
【0010】この場合においても、前記排気ガス還流用
負圧発生手段がターボチャージャのコンプレッサの上流
側に設けられ、燃料用ミキサがコンプレッサの下流側に
設けられているのが好ましい。
【0011】上述した様な構成を具備する本発明のガス
エンジンの燃料供給機構を制御するために、本発明のガ
スエンジンの燃料供給機構の制御方法は、吸気管に設け
られた排気ガス還流率検知手段により排気ガス還流率
(EGR率)を検知する工程と、該検知された排気ガス
還流率に基づいてその時点における見かけの空気流量に
対する実際の空気流量の比率を演算する比率演算工程
と、該比率演算工程により求められた前記比率に基づい
て燃料流量の減少割合を演算する燃料減少割合演算工
程、とを有することを特徴としている。
【0012】また本発明のガスエンジンの燃料供給機構
の制御装置は、上述した様な構成を具備する本発明のガ
スエンジンの燃料供給機構を制御するため、吸気管に設
けられて排気ガス還流率を検知する排気ガス還流率検知
手段と、制御手段とを有し、該制御手段は、検知された
排気ガス還流率に基づいてその時点における見かけの空
気流量に対する実際の空気流量の比率を演算する比率演
算手段と、演算された前記比率に基づいて供給するべき
燃料流量の減少割合を演算する燃料減少割合演算手段、
とを有している。
【0013】係る構成を具備する本発明の制御方法及び
装置によれば、その時点における排気ガス還流率に基づ
いて、その時点における見かけの空気流量に対する実際
の空気流量の比率と、見かけの空気流量から導かれた燃
料ガス流量をどの程度の割合まで減少させれば良いのか
(すなわち「供給するべき燃料流量の減少割合」)、と
を演算するので、排気ガス還流率(EGR率)が変更
し、或いは、見かけの空気量が変動しても、実際の空気
流量に対応する燃料ガスが供給されることとなる。従っ
て、空気比は常に適正値に維持され、運転状態が安定す
るのである。
【0014】更に本発明において、排気ガス還流手段を
備えたガスエンジンの燃料供給装置において、前記ガス
エンジンの吸気管に上流側より順次、排気ガス還流用ミ
キサと排ガス還流率検知手段と燃料用ミキサとが介装さ
れており、その排気ガス還流用ミキサは排気ガス還流量
制御装置を介して排気ガス還流流路に接続され、排気ガ
ス還流量制御装置は排気ガス還流量決定手段に電気回路
で接続され、前記燃料用ミキサに燃料を供給する燃料制
御装置と前記排気ガス還流率検知手段とエンジンの排気
回路に設けられている酸素濃度検知手段とが電気回路で
それぞれ燃料流量決定手段に接続されている様に構成す
ることが好ましい。この場合においても、前記排気ガス
還流用ミキサがターボチャージャのコンプレッサの上流
側に設けられ、燃料用ミキサがコンプレッサの下流側に
設けられているのが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。
【0016】図1において、エンジンEに取り付けられ
ている吸気管1には、空気が流入する上流側(図におけ
る左側)から順次EGR用ミキサ2、EGR率検知手段
であるCO2 センサ4及び燃料用ミキサ3が介装されて
おり、燃料用ミキサの下流側にはスロットル弁5が設け
られている。
【0017】そして、EGR用ミキサ2には燃料用ミキ
サ3と同様に負圧発生手段であるベンチュリ2aが設け
られ、EGR用ミキサ2にはEGRガスを導入するEG
R流路であるEGR管8がEGR量制御装置6を介して
接続されており、制御装置駆動部6aは電気回路でEG
R量決定手段10に接続されている。また、そのEGR
量決定手段10は負荷信号を入力する電気回路10aに
接続されている。
【0018】燃料用ミキサ3は燃料流路である燃料ガス
管9に燃料制御装置7を介して接続され、その燃料制御
装置7を駆動する燃料制御装置駆動部7aは電気回路で
燃料流量決定手段11に接続されており、その燃料流量
制御手段11にはCO2 センサ4が電気回路で接続され
ている。
【0019】さらに、エンジンに設けられた排気管21
には触媒22が介装されており、その触媒の上流には酸
素濃度検知手段であるO2 センサ23が取り付けられ、
電気回路で燃料流量決定手段11に接続されている。
【0020】以下、図2を参照して、作用について説明
する。例えば、エンジン1の運転中に負荷である発電機
の変動によるEGR量決定手段10からの信号により駆
動手段6aがEGR量制御装置6を駆動してEGR量が
変動すると、CO2 センサ4からの信号により燃料流量
決定手段11がEGR率を検出する(ステップS1)。
ついで、検知されたEGR率に基づいて、その時点にお
ける見かけの空気流量に対する実際の空気流量の比率を
演算し(ステップS2)、演算された比率に基づいて、
見かけの空気流量から導かれた燃料ガス流量をどの程度
の割合まで減少させれば良いのか(すなわち「供給する
べき燃料流量の減少割合」)を演算し(ステップS
3)、燃料制御装置駆動部7aに信号を送って燃料制御
装置7を駆動して燃料流量を適正値に修正して制御を終
わる(ステップS4)。
【0021】したがって、排気回路21に設けられてい
るO2 センサ23からの信号を待つまでもなく、短時間
でEGR率の変動に対応でき、空燃比も維持されるの
で、エンジンの運転状態が不安定となることがなく、排
気ガスが負荷等の変動時にも規制値を越えることなく運
転することが出来る。
【0022】図3は、本発明の別の実施の形態で或るエ
ンジンEにターボチャージャTが設けられている場合を
示し、ターボチャージャTのコンプレッサ25の上流側
にEGR用ミキサ2が設けられ、そのEGR用ミキサ2
とコンプレッサ25との間にCO2 センサ4が取り付け
られ、コンプレッサ25の下流側に燃料用ミキサ3が設
けられ、ターボチャージャTのタービン26の下流側に
設けられている触媒22の下流にO2 センサ23が設け
られている。それ以外の構成及び作用効果は、図1に示
す実施形態と同様である。
【0023】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されており、
吸気管に設けられたEGR用ミキサの下流に設けられた
EGR率検知手段によりEGR率が検知され、その信号
により燃料流量が決定されるため、空燃比が正常範囲に
保持され、エンジンの運転状態が不安定になったり、三
元触媒が正常に作用する範囲を逸脱し排気の浄化性能が
損なわれることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すガスエンジンの燃
料供給装置の全体構成図。
【図2】図1の制御フローチャートを示す図。
【図3】本発明の別の実施の形態を示す全体構成図。
【符号の説明】
1・・・吸気管 2・・・EGR用ミキサ 3・・・燃料用ミキサ 4・・・CO2 センサ 5・・・スロットル弁 6・・・EGR量制御装置 7・・・燃量流量制御装置 8・・・EGR管 10・・・EGR量決定手段 11・・・燃料流量決定手段 22・・・触媒 23・・・O2 センサ 25・・・コンプレッサ 26・・・タービン

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガス還流手段を備えたガスエンジン
    の燃料供給機構において、空気と還流された排気ガスと
    を混合する排気ガス還流用ミキサと、空気と燃料ガスと
    を混合する燃料用ミキサとが、吸気管に介装されている
    ことを特徴とするガスエンジンの燃料供給機構。
  2. 【請求項2】 排気ガス還流用ミキサが燃料用ミキサの
    上流側に配置されている請求項1のガスエンジンの燃料
    供給機構。
  3. 【請求項3】 ターボチャージャを備え、前記排気ガス
    還流用ミキサがターボチャージャのコンプレッサの上流
    側に設けられ、燃料用ミキサがコンプレッサの下流側に
    設けられている請求項2のガスエンジンの燃料供給機
    構。
  4. 【請求項4】 排気ガス還流手段を備えたガスエンジン
    の燃料供給機構において、空気と還流された排気ガスと
    を混合する排気ガス還流用負圧発生手段と、空気と燃料
    ガスとを混合する燃料用ミキサとが吸気管に介装されて
    おり、前記排気ガス還流用負圧発生手段が燃料用ミキサ
    の上流側に配置されていることを特徴とするガスエンジ
    ンの燃料供給機構。
  5. 【請求項5】 ターボチャージャを備え、前記排気ガス
    還流用負圧発生手段がターボチャージャのコンプレッサ
    の上流側に設けられ、燃料用ミキサがコンプレッサの下
    流側に設けられている請求項4のガスエンジンの燃料供
    給機構。
  6. 【請求項6】 請求項2−5のいずれか1項に記載のガ
    スエンジンの燃料供給機構を制御する制御方法におい
    て、吸気管に設けられた排気ガス還流率検知手段により
    排気ガス還流率を検知する工程と、該検知された排気ガ
    ス還流率に基づいてその時点における見かけの空気流量
    に対する実際の空気流量の比率を演算する比率演算工程
    と、該比率演算工程により求められた前記比率に基づい
    て燃料流量の減少割合を演算する燃料減少割合演算工
    程、とを有することを特徴とするガスエンジンの燃料供
    給機構の制御方法。
  7. 【請求項7】 請求項2−5のいずれか1項に記載のガ
    スエンジンの燃料供給機構を制御する制御装置におい
    て、吸気管に設けられて排気ガス還流率を検知する排気
    ガス還流率検知手段と、制御手段とを有し、該制御手段
    は、検知された排気ガス還流率に基づいてその時点にお
    ける見かけの空気流量に対する実際の空気流量の比率を
    演算する比率演算手段と、演算された前記比率に基づい
    て供給するべき燃料流量の減少割合を演算する燃料減少
    割合演算手段、とを有していることを特徴とするガスエ
    ンジンの燃料供給機構の制御装置。
JP9272460A 1997-10-06 1997-10-06 ガスエンジンの燃料供給機構とその制御方法及び装置 Pending JPH11107796A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002068809A1 (en) * 2001-02-26 2002-09-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Exhaust gas recirculating engine with scrubber and exhaust gas recirculating system
WO2008145502A1 (de) * 2007-05-29 2008-12-04 Mahle International Gmbh Frischgasventilanordnung in einer brennkraftmaschine
CN109441670A (zh) * 2018-12-26 2019-03-08 吉林大学 用于天然气发动机的天然气、egr和空气混合器
WO2021098023A1 (zh) * 2019-11-22 2021-05-27 潍柴动力股份有限公司 气体混合装置及天然气发动机
CN113464317A (zh) * 2021-07-30 2021-10-01 江南造船(集团)有限责任公司 燃气系统、双燃料主机动力系统及船舶

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