JPS58107834A - ガスエンジンの着火油噴射量制御装置 - Google Patents

ガスエンジンの着火油噴射量制御装置

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JPS58107834A
JPS58107834A JP56206154A JP20615481A JPS58107834A JP S58107834 A JPS58107834 A JP S58107834A JP 56206154 A JP56206154 A JP 56206154A JP 20615481 A JP20615481 A JP 20615481A JP S58107834 A JPS58107834 A JP S58107834A
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gas engine
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悟 後藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、主燃料として燃料ガス(以下、ガスという
)を使用すると共に、副燃料として着火油を併せて使用
するガスエンジンの燃料供給系に設けられて、ガスエン
ジンへの着火油の噴射量を制御するガスエンジンの着火
油噴射量制御装置に関するものである。
一般に、この種のガスエンジンでは、燃焼室内に噴射さ
れる着火油の噴射量は、ガスエンジンの負荷、すなわち
出力の大小に無関係に、ガスエンジンの全負荷運転時(
負荷率100%)における全燃料消費量の熱量比で10
係前後に設定されている。したがって、ガスの供給量は
ガスエンジンの負荷率の増大に伴って増加するが、着火
油の噴射量は常に一定である。たのため、この従来のガ
スエンジンの燃料供給方法では、ガスエンジンが全負荷
あるいは高負荷運転されている場合には、ガスエンジン
の燃焼室に吸気される空気ガス混合気体の着火性は良好
でガスエンジンの燃焼作動には問題はないが、他方、ガ
スエンジンの負荷率が低下して、低負荷運転されている
場合には、燃焼室内に供給されるガス量が著しく減少す
ることから、燃焼室に吸気される空気ガス混合気体の着
火性が極めて悪くなり、ガスの燃焼が不安定になるとい
った不都合があった。
ところで、本願発明者の実験によれば、ガスエンジンを
、低負荷運転領域から高負荷運転領域に至るまで安定し
て燃焼作動させるには、着火油の噴射量の割合(以下、
全負荷運転時のガスと着火油の燃料消費量の合計に対す
る百分比で示す。)を、ガスエンジンの負荷率に対応し
て増減させれば可能であることが判明した。具体的には
、第8図に示す様に例えば全負荷運転(負荷率100%
)時では、着火油の噴射量の割合が5〜6%で中間負荷
運転(負荷率25%)時では、25〜30チの値となり
、着火油の噴射量の割合じ)とガスエンジンの負荷率φ
)の関係は第8図に示すように、中間運転(負荷率25
%)時を境として各々傾きの異なる直線で表わされる。
以上の点に鑑みこの発明は成されたものであって、この
発明は、検出されたガスエンジンの負荷率の変動に対応
して着火油の噴射量を連続的に可変制御して、低負荷領
域から高負荷領域に至るまでのガスエンジンの燃焼の安
定化が図れると共に、その着火油の消費量を最適にする
ことができるガスエンジンの着火油噴射量制御装置を提
供することを目的とするものである。
すなわち、この発明は、主燃料として燃料ガスを使用す
ると共に、着火油燃料として液体燃料油を使用するガス
エンジンの燃料供給系に設けられる着火油噴射量制御装
置であって、燃料ガス供給量の制御用ガス制御弁を操作
するガ・ぐすの作動ストロークに基づいて、ガスエンジ
ンの出力を検出する出力センサと、該出力センサの出力
値に応じて着火油ポンプのラックのストロークを加減操
作して、着火油の噴射量を連続的に可変制御する操作手
段とを少くとも具備することを特徴とする。
以下、この発明を図示の一実施例により説明する。
はじめに、第1図のブロック図及び第2図によシ、この
発明の着火油噴射量制御装置7の一実施例が設けられた
ガスエンジンの燃料供給系の構成の概要を説明する。ガ
スの供給量を制御するガス制御弁1とラック2aの操作
により着火油の噴射量を調整するようになっている眉火
油ポンプ2には、並列にエンジンガ・ぐす3の出力部4
に連結されていて、各々ガス側伝動部5及び着火油側伝
動部6を介して操作されるようになっている。そして、
上記着火油ポンプ2と着火油側伝動部6との間にはラッ
ク2aのストロークをガスエンジンの負荷率に対応して
操作する着火油噴射量制御装置7が設けられている。
一方、上述の燃料供給系の操作側には、後述する制御回
路10に対してガスエンジンの始動と停止信号を出力す
る操作盤Pと、ガバナ3の作動ストロークに対応してガ
スエンジンの回転速度、吸気量、燃料噴射量等、ガスエ
ンジンの出力に相関性のある運転要素を検出して、それ
に対応した出力値をガスエンジン負荷信号Spとして制
御回路10に入力する上記着火油噴射量制御装置7を構
成する出力センサ8とガスエンジンの過速度、過熱、燃
料もれなどを検知してガスエンジンの異常信号Sn を
制御回路10に入力する異常センサ9と、上記出力セン
サ8あるいは異常センサ9の信号Sp、Sn  により
、作動空気圧発生機構11に所定の制御信号Ssを出力
する制御回路10と、後述の第1.第2のシリンダ装置
23.32に作動空気を送る作動空気圧発生機構11と
、を有している。
尚上記制御回路10は、第4図に示すように後述する着
火油噴射量制御装置7を構成するステップモータ36に
対して、出力センサ8のガスエンジン出力信号Spに対
応する指令信号Sqを出力すると共に、該制御回路10
には、上記ステップモータ36の回転角度を検出する回
転検出器37からの回転角度検出信号Saが、フィード
バックされる様になっている。
次に、第2図により、上記構成を詳細に説明する。
(a)  出力部4 出力部4は、ガスエンジンに付設されたガバナ3の出力
レバー12により、ロッド13を介して駆動される作動
軸14と、この作動軸14の先端に固定したクランク軸
16に保持されているアクセルクランク15とを有して
いる。このアクセルクランク15は、その中間位置が上
記クランク軸16に回動自在に取り付けられており、し
かもクランク軸16及びアクセルクランク15は、ガバ
ナ3の駆動により作動軸14を中心として、図面左向き
の増勢(FORCE )方向と、右向きの減勢(FEE
 BLE )方向に揺動される構成となっている。
(b)  ガス側伝動部5 ガス側伝動部5は、一端側が、アクセルクランク15の
下端部にロッド17を介して連結されてると共に、他端
側かガス制御弁1のコントロールレバー19にロッド1
8を介して連結されているガス側伝動軸20と、このガ
ス側伝動軸2oの途中に固定されたガス側戻しレバー2
1とを有している。さらに、このガス側戻しレバー21
の左側には、ガス側戻しレバー21のストツノぐ22が
設けられている。このストッパ22の取付位置は、ガス
制御弁1の閉成位(CLO8E)に対応した揺動位置で
ガス側戻しレバ〜21がストツノぐ22に当る様に設定
されている。また、このガス側戻しレバー21の右側に
は、同戻しレバー21を上記ストツノ々22側に押動す
るガス側操作付勢手段とじて(c)  着火油側伝動部
6 着火油側伝動部6は、一端側がアクセルクランク15の
上端部にロッド24を介して連結されていると共に、他
端側が、ロッド25、ダッシュポット型はね伸縮器より
成る差動器26、及び調整vノ5−28を介して、この
調整レバー28と一体に連結されたアクセルレバ−27
に連結されている着火油側伝動軸29と、この着火油側
伝動軸29の途中に固定された着火油側戻しレバー3o
とを有している。この着火油側戻しレバー3oの左側に
は、着火油側戻しレバー3oのストッパ31が設けられ
ている。このストッパ31の取付位置は、着火油ポンプ
2の減少位(DEC)  に対応した揺動位置で着火油
側戻しレバー3oがストッパ31に当る様に設定されて
いる。また、この着火油側戻しレバー30の右側には、
同戻しレバー3oを上記ストッパ31側に押動する着火
油側操作付勢手段としての第2のシリンダ装置32が設
けられている。
(d)  着火油噴射量制御装置7 着火油噴射量制御装置7は、第3図及び第4図に示すよ
うに、上述の出力センサ8と、次に述べる着火油ポンプ
2のラック2aのストロークを加減操作する操作手段と
より成る。この操作手段は、作動空気発生機構11によ
り作動されるパワーシリンダ33と、このパワーシリン
ダ33のピストンロッド34に押されて取付台35aと
ともに直線移動され、後述の操作バー45のストローク
をあらかじめ設定するストローク設定ストツバ35と、
出力センサ8からガスエンジン出力信号Spが制御回路
10に入力されることで制御回路10より出力される指
令信号Sqにより駆動されるステップモータ36と、回
転軸36aに取り付けられてステッピングモータ36の
回転角を検知して、回転角度検出信号Saを制御回路1
0にフィード・々ツクする回転角検出器37と、上記ス
テッピングモータ36と回転軸36aとの断続操作をす
るクラッチ38と、上記回転軸36aに取り付けられた
カム39と保持板40aに通挿されこのカム39の外周
のカム面39aに倣うローラ40bを介して上記ピスト
ンロッド34の伸縮方向に沿っテ直線往復運動されるカ
ム39の従節としてのブツシュロッド40と、ステッピ
ングモータ36の回転方向と逆回転方向に強制的に回転
軸37をもどすリターンスプリング41と、前記着火油
ポンプ2のラック2aとアクセルレバ−27を連結した
ラック加減ロッド42に一端部が固着されると共に、他
端部がガイド杆43に案内されており、上記ストローク
設定ストン・や35に固着されたストン・やロッド44
及びブツシュロッド4oによりラック加減ロッド42の
軸方向に適宜押動操作される。操作バー45とにより構
成されている。
上記・ぐワーシリンダ33は、作動空気圧発生機構11
の作動により、ピストンロッ)’3475E伸長される
様になっている。このピストンロッド34が伸長される
と、ストローク設定ストツノ母35 ’jr押圧するこ
とになり、この状態においてストツノeロッド44の先
端に上記操作バー45が当接されると、ラック2aのス
トロークは、ガスエンジンがガスモードで運転可能なガ
スエンジンの中間負荷率例えば中間負荷率25%に対応
する着火油の噴射量に設定される様になっている。この
中間負荷率に対応する着火油の噴射量は、例えば第5図
囚に示すように7 Kq / hrとされ、この値は、
設定指針Sにより噴射量目盛板Mに指示される。
尚、ストローク設定ストツノぐ35の設定厚みdは、ガ
スエンジンの出力及び排気量の大小により設定され、中
間負荷率(25%)に対応する着火油の噴射量を多くと
る場合は、設定厚みdを厚くすればよい。
一方、上記ステッピングモータ36のトルクは、上記ハ
ワーシリンダ33のシリンダ出力と、リターンスプリン
グ41のトルクと差動器26の引張力との合力に比して
犬となるように設定されている。
次に、上記カム39のカム面39aのプロフィールは、
第7図のカム線図により表される。このカム線図は、カ
ム39の回転角θを横軸として、ブツシュロッド40の
リフト量りと、着火油噴射1 量Gを縦軸にとって描いた線図である。すなわち、カム
回転角θが0°から270°までの範囲では、ブツシュ
ロッドのリフト量りは、例えば傾き25/270でリニ
アーに増加し、カム回転角θが270゜から300°ま
での範囲では、その傾きが00から270°までの範囲
の傾きに比して小とされているーそしてカム回転角θ=
270°(θ1)の時には、ブツシュロッドのリフト量
りは例えば第7図のように25調に設定されており、こ
の設定リフ、ト量り、だけブツシュロッド40がリフト
されると、これに伴って直動される操作バー45は、ス
トン・やロッド44に当接される位置までリフトされる
様になっている。
しかして、カム39のカム面39aは、カム回転角θ=
0の時には、ラック加減ロッド42が差動器26により
着火油(OIL)  の噴射量増勢側(INC)  に
引かれて、ガスエンジンはディーゼルモード(負荷率O
〜25%)に設定され、カム回転角θ−270°(θ2
)の時には、操作バー45がブツシュロッド40により
リフトされてガスエ2 ンジンはディーゼルモードからガスモードに設定され、
さらにカム回転角θ=270°(θ、)からθ=300
°(θ2)に至ると操作バー45はさらにリフトされ、
ガスモード(負荷率25〜100%)となる様に構成さ
れている。
尚、前述のガス側伝動軸20と着火油側伝動軸29には
、ガスエンジンが何かの不都合で即座に停止したい場合
の安全装置としての手動停止部46スノ1、ロッド47
.48を介して連結されている。
この手動停止部46は、正常時に両伝動軸20゜29を
リリースして、自由位置(FREE)にあるハンドル4
9を、下方に倒して停止位置(STOP)側に回すと、
時計回シに回転する停止カム50と、これら停止カム5
0によシ押上げられて両伝動軸20.29’にロッド4
7,48を介して図面反時計方向に回動させる停止レバ
ー51.52とを有している。
次に、以上の構成における作用を説明する。
まず、操作盤Pの始動ボタンを押して、制御回路10に
対してガスエンジンの始動信号を出力して、ガスエンジ
ンを始動する。始動した時点では、ガスエンジンの負荷
率が低いことから(25%以下)、出力センサ8から制
御回路10に入力される検出負荷としてのガスエンジン
負荷信号SpO値は低い。このため、制御回路10の制
御信号Ssにより作動空気圧発生機構11が作動されて
、ガス側の第1シリンダ装置23がブツシュ作動される
と共に、着火油側の第2シリンダ装置32がIJ IJ
−ス作動され、これと同時に着火油噴射量制御装置7の
i9ワーシリンダ33はブツシュ作動される。
すなわち、ガス側戻しレバー21は、ストツノク22側
に押動されることから、ガス制御弁1は閉成位(CLO
8E)になる。また着火油側戻しレバー30は自由状態
になり、アクセルクランク15の下端部が不動に固定さ
れるので、ガバナ3の駆動によりクランク軸16が増勢
(FORCE)方向に移動されることから、着火油ポン
プ2は増大位(INC)に保持され、したがってガスエ
ンジンは、次第に増速して所定の回転速度にセットされ
る。尚上記i4ワーシリンダ33がブツシュ作動された
ことで、ストッパロッド44はプリセットされたことに
なる。
次に、制御回路100制御信号Ssが再び作動空気圧発
生機構11vC入力されて、ガス側の第1のシリンダ装
置23がリリース作動され、第2のシリンダ装置32は
リリースされたままの状態にある。すなわち、ガス側伝
動軸20はガバナ3により駆動操作自在とされると共に
着火油ポンプ2は増大位(INC)  にある。そして
、出力センサー8の検出負荷が増大(0〜25%)する
のに伴ってガス制御弁1は除々に開成位(OPEN)側
に移ると共に、これに連動して出力センサー8の検出負
荷に対応するガスエンジン負荷信号Spが制御回路10
に入力されて、その制御回路10からは指令信号Sq 
 がステッピングモータ36に入力され、クラッチ38
が入る。したがってカム39はステッピングモータ36
により、ガスエンジンの負荷率の上昇(0〜25係)に
伴ってカム回転角θが00から270°(θ、)まで急
速に回転される。これより、カム39は、ブツシュロッ
ド40を介して操作バ5 −45をストツノ!ロッド44に当接するまで設定リフ
ト量り、だけ、差動器26、リターンスプリング41に
抗して押上げ第6図(ト)から第6図(B)の状態に至
る。
しかして、ラック加減ロッド42は減少側CDFC)に
動かされると共に、ブツシュロッド40のリフト量に対
応して動く移動指針Tは、目盛板Mのプラス側からゼロ
ポジション側に移動され、ガスエンジンの負荷率の増大
に比例して着火油の噴射量を指示する。そして最終的に
は、第5図(B)に示すように設定指針Sに移動指針T
が重合されることになる。即ち、ガスエンジンは中間負
荷状態(負荷率25%)に達して、ディーゼルモードか
らガスモードに切り換わり、着火油の設定噴射量は7 
K9/hrに設定される。尚、カム39の回転角θは回
転角検出器37により常に検出されてお9、その回転角
θの情報は制御回路10を経てステッピングモータ36
の回転角を適宜制御する。
さらに、ガスエンジンの負荷率が25チ〜100チ(ガ
スモード)の高負荷領域になると、ガス々す6 3の作動によシさらにガス制御弁lが開かれて、ガスの
供給量が増大される。一方、出力センサー8の検出負荷
が増大することから、さらにステッピングモータ36は
さらに回転され、ガスエンジンの負荷率の上昇(25〜
100%)に伴ってカム回転角が270°(θ1)から
300(θ2)まで回転される。これより、カム39は
、ブツシュロッド40を介して操作パー45を、差動器
26、リターンスプリング41及びノeワーシリンダ3
3に抗してさらに設定リフト量L2だけ押し上げ、第6
図(B)から第6図C)の状態に至る。したがって、ラ
ック加減ロッド42はさらに減少側(DEC)に動かさ
れると共に、移動指針Tは、第5図C)に示す様に目盛
板Mの設定噴射量7 K9/hrの位置からさらにゼロ
ポジション側に移動され、ガスエンジンの負荷率の増大
に比例して設定噴射量7 K9/hr よシ小さい例え
ば3 Kg/ hrの着火油の噴射量を指示する。
次に、再びガスエンジンの負荷率が高負荷率領域(25
係〜100%)から低負荷率領域(〜25%)に低下す
るとごクラッチ38ははずされる。
したがって、カム39はリターンスプリング41のトル
クにより逆回転されてカム回転角θ=0の状態に復帰す
ると共に、操作パー45及びラック加減ロッド42は、
ガバナ3の駆動により、着火油の増大位側(INC) 
 にもどされることになる。
このことから、ガスエンジンはガスモードからディーゼ
ルモードに復帰することに々る。この際、もしクラッチ
38が伺らかの故障によりはずれない場合には、ステッ
ピングモータ36を正規の回転と逆方向に回転させて、
ラック加減ロッド42を強制的に増大側(INC)  
にもどせばよい。
さらに、ガスエンジン運転中に、操作盤Pから制御回路
10に停止指令を出すか、あるいは異状センサ9からの
異常信号Snが制御回路10に入力されると、作動空気
圧発生機構11が作動してガス側及び着火油側の第1、
第2のシリンダ装置23゜32がブツシュ作動される。
すなわち、ガス制御弁1及び油ポンプ2はともに閉鎖さ
れ、ガス及び着火油の噴射量はゼロとなり、ガスエンジ
ンの作動は停止することになる。そしてパワーシリンダ
33のピストンロッド34は収縮されると共に、クラッ
チ38ははずされる。またガスエンジン運転中に、側ら
かの事故等で運転を急停止したい場合は、ハンドル49
を押下げて5TOP側にすると、停止カム50が図面時
計方向に回動して、ガス側と着火油側の停止レバー51
.52’e押上げることから、ロッド47.48’を介
してガス制御弁1と着火油ポンプ2はともに閉鎖されて
ガスエンジンは停止される。
この様に、出力センサ8により検出されたガスエンジン
の負荷率の変動に対応して着火油の噴射量を連続的に可
変制御することができ、低負荷領域から全負荷領域に至
るまでのガスエンジンの燃焼の安定化が図れ、そして着
火油の噴射量をガスエンジンの負荷率に適合する最適量
にすることができることになる。そしてカム39の形状
及びストローク設定ストツノ′e35の厚みを変えるこ
とによって、ディーゼルモードからガスモードに変する
着火油の噴射量を適宜調整することができる。
上述したのは、この発明に係る第1の実施例で9 あるが、次にこの発明に係る第2の実施例について述べ
る。尚、第1の実施例と同様の箇所には同等の荷号を記
し、その説明を省略する。
第2の実施例のガスエンジンの着火油噴射量制御装置は
、第9図に示す様に、ガスエンジンが低負荷から高負荷
になると、出力センサ8がら制御回路10にガスエンジ
ンの負荷信号Spが入力され、制御回路10からステッ
ピングモータ136に対し、負荷率の変動に対応する指
令信号5q7jX入方されると共にクラッチ138が入
り、ステップモータ136の回転に伴って、主動ギア1
40が駆動される。この主動ギア140の回転角は回転
角検出器137により常に検出されており、主動ギア1
40の回転により着火油側の伝動軸129の従動ギア1
41が駆動される。したがってガスエンジンの負荷率の
増大に対応して伝動軸129が駆動され、着火油ボンf
2のラック2aが減少側(DEC)に操作される様にな
っている。尚ステッピングモータ136の回転角は回転
角検出器137から制御回路1゜に入力される検出信号
Saにより制御される。そし0 てガスエンジンが高負荷から低負荷にもどると、クラッ
チ138ははずされ、ガバナ3の駆動により着火油ポン
プ2のラック2aは増大側(INC)に操作される。
以上説明したようにこの発明によれば、主燃料として燃
料ガスを使用すると共に着火油燃料として液体燃料油を
使用するガスエンジンの燃料供給系に設けられる着火油
噴射量制御装置であって、燃料ガス供給量の制御用ガス
制御弁を操作するがパナの作動ストロークに基づいて、
ガスエンジンの出力を検出する出力センサと、該出力セ
ンサの出力値に応じて着火油ポンプのラックのストロー
クを加減操作して、着火油の噴射量を連続的に可変制御
する操作手段とを少くとも具備する構成としたので、ガ
スエンジンの負荷率の変動に対応して着火油の噴射量を
連続的に可変制御できることから、低負荷領域から高負
荷領域に至るまでのガスエンジンの燃焼の安定化が図れ
ると共に、着火油の消費量を最適にすることができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係るガスエンジンの着火油噴射量
制御装置の一実施例が設けられた燃料供給系の構成ブロ
ック図、第2図は、同燃料供給系の斜視図、第3図は、
着火油噴射量制御装置の操作手段の構成を示す正面図、
第4図は同着火油噴射量制御装置の側面図、第5図は、
着火油の噴射量を示す目盛板と指針の位置関係を示す説
明図、第6図(ハ)03) C)は、第5図(至)(B
) C)の状態に各々対応する着火油噴射制御装置の作
動状態を示す動作説明図、第7図は、ブツシュロッドの
リフト量、カム回転角及び着火油噴射量との関係を示す
グラフ、第8図は、ガス噴射量に対する着火油噴射量の
割合ト、ガスエンジンの負荷率との関係を示すグラフ、
第9図は、この発明の着火油噴射量制御装置に係る第2
の実施例を示す機構説明図である。 1・・・ガス制御弁、2・・・着火油ポンプ、8・・・
出力センサ、33・・・ノ母ワーシリンダ、35・・・
ストローク設定ストッパ、36・・・ステッピングモー
タ、37・・・回転角検出器、38・・・クラッチ、3
9・・・カム、40・・・ブツシュロッド、41・・・
リターンスゾリング、42・・・ラック加減ロンド、4
4・・・ストツノやロンド、45・・・操作バー。 実用新案登録出願人   株式会社 新潟鉄工所代理人
 弁理士  西 村  教 光 3

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主燃料として燃料ガスを使用すると共に着火用燃料とし
    て液体燃料油を使用するガスエンジンの燃料供給系に設
    けられる着火油噴射量制御装置であって、燃料ガス供給
    量の制御用ガス制御弁を操作するガバナの作動ストロー
    クに基づいてガスエンジンの出力を検出する出力センサ
    と、該出力センサの出力値に応じて着火油ポンプのラッ
    クのストロークを加減操作して、着火油の噴射量を連続
    的に可変制御する操作手段とを少くとも具備することを
    特徴とするガスエンジンの着火油噴射量制御装置。
JP56206154A 1981-12-22 1981-12-22 ガスエンジンの着火油噴射量制御装置 Granted JPS58107834A (ja)

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