JPS6026154A - ガス機関の空燃比制御装置 - Google Patents

ガス機関の空燃比制御装置

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JPS6026154A
JPS6026154A JP58133880A JP13388083A JPS6026154A JP S6026154 A JPS6026154 A JP S6026154A JP 58133880 A JP58133880 A JP 58133880A JP 13388083 A JP13388083 A JP 13388083A JP S6026154 A JPS6026154 A JP S6026154A
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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】 本発明は、比較的簡単な構成によって混合気の空燃比を
所定値に制御することのできるガス機関の空燃比制御装
置に関するものである。
ガス機関においては、混合気を生成するために吸気マニ
ホールドの上流にミキサーを設置し、ミキサーのジェッ
トを調整することによって混合気を生成することが一般
に行なわれている。この場合、ミキサーのセツティング
忙よりある程度の精度で所定の空燃比を得ることが可能
であるが1回転数や負荷条件等が異なる種々の運転条件
のもとで常に所定の空燃比を保つだめには、ミキサーの
構造が複雑となシ、丈に経軌とllによる微妙なセツテ
ィングが必要となる。また、低炉費、低排気エミッショ
ン、高出力を同時に満足させるためには、回転数や弁荷
条件に応じて空燃比を変化させる必要があシ、ミキサー
によってこの要求に応えることはもはや不可能である。
すなわち、例えば三元触媒を有効にia能させて排気エ
ミッションを低く抑えるには、混合気の空燃比を制御し
、触媒前の排ガスの空燃比をλ#1の近傍に精度よく制
仙1する必要があり、これに対応するためにはnF気マ
ニホールドの下流にラムグ形02センサを設置し、この
センサからのフィードバック信号によシ吸大ガス伝ある
いに吸入空気知を制御するなどの手段が必要となるので
ある。具体的には、ミキサー沈入るガスkをステップモ
ータで駆動されるしぼり弁などで調整する方法、あるb
はミキサーをバイパスするガス通路を設け、バイパスす
るガスf、4をインジェクタやしぼり弁で調整する方法
などが一般に採用されている。
しかしながら、このようにラムダ形0□センサを用いて
λ=1に保つ制御では、初eft々空燃比制御機構が盛
装となる上妬、λ−1制御ではラムダ形0□センサがデ
ジタル的なセンサであるだめ、あらゆる回転数、あらゆ
る負荷条件に対して精度よく入=1近傍に制御すること
が困難であり、制御装置が複雑で高価なものになりやす
いという問題点があった。
本発明は上記の問題点に着目し、ミキサーを必要とせず
、また叱較的簡単な構成忙よって、回転数や負荷条件の
異なるあらゆる運転条件に対して所定の空燃比を有する
混合気を生成することのできる空燃比制御装置を提供す
ることを目的としてなされたものであシ、吸気管内の空
気路中にガスを噴射して混合気を生成するガス噴射手段
と、排気管内の拮ガス路中に設置されて仙三ガスの空燃
比を検出するリーンバーンセンサと、機関始動時には予
め設定される始動時噴射量に対応する制御信号を出力す
るとともに、定常運転時には予め任意に設定される空燃
比設定値及び前記リーンバーンセン″v−での検出値を
少なくとも含む入力情報により最適噴射量を算出し、こ
の最適噴射基に対しする制御信号を出力する演算手段と
、演算手段の制御信号に応じてガス噴射手段を制往1す
る噴射量制御j手段、とを備えたこ吉を特徴上している
上述のガス噴射手段としては、アナログ的にガス流用を
操作できるもの、例えば、開弁時間率(デユーティ)を
変えることによりガス流月を掃作するガスインジェクタ
や、ステップモータで操作されるニードル弁などのアク
チュエータが用いられる。
次に、メ1示の実施例により本発明を具体的に説明する
第1図は概念系統図であり、(1)はガス機門、(2)
ii吸気管、(3)はガスインジェクタ、(4)はスロ
ットル弁、(5)は排ダ、管、(6)はリーンバーンセ
ンサ、(7)はマイクロコンピュータである。
ガスインジェクタ(3)は、第2F1に示すように、イ
ンジェクタデユーティを変えることによってガス流量を
アナログ的に払・)作できるものであり、正圧をかける
こさによシ、燃イ斗ガス(1()を吸気包″(2)内に
噴射するようになっている。IIIIΩ・Iされた燃料
ガス(II)Fi吸気管(2)内で空気(1功吉混合さ
れて混合気が生成され、混合気はスロットル弁(4)を
経て機15)(1)に供給され、排気管(5)から排ガ
ス(+ a)となって排気される。なお1図においては
、スロットル弁(4)の上流側にガスインジェクタ(3
)を設けであるが、吸気マニホールドの形状その他に応
じて、スロットル弁(4)の下流側にガスインジェクタ
(3)を設けることもできる。
リーンバーンセンサ(6)は、第3図に示すように、酸
素m/li変化に対してリニアな出力電圧を発生する周
知の構造のものであって、排気管(5)内に設けられ、
特にリーン領域での空燃比(空気過剰率)を精度よく検
出できるセンサである。
マイクロコンピュータ(7)は、CPU (21)、R
OM @’4、RAM (711、I10インターフェ
ースい)、システムパスライン鞍等を備え1おシ、アナ
ログ爪としてのリーンパーンセンサ+61の出力(R’
3t−w、−cr ルチフL/クサA/Dコンバータρ
G)でデジタル元に変換されてマイクロコンピュータ(
7)に入力され、また空燃比設定手段し乃からの空燃比
設定値づも、同様にA/Dコンバータ(26J ヲff
Lでマイクロコンピュータ(7)に入力される。空燃比
設定手段シカは例えばマニュアル操作されるものであっ
てもよく、また図示しない他の各種のセンサの検出出力
に応じて空燃比設定値を自動的に設定し、設定信号を発
するものであってもよい。ROM HK #−J:演算
制御用のプログラムが記憶されており、リーンパーンセ
ンサ(6)の検出値と空燃比設定手段しηの設定値とに
応じて後述するような演算がなされ、その結果の制御信
号がI10インク−7エースい)から出力される。
この信号はパワートランジスタアレイ(28)で増幅さ
れてガスインジェクタ(3)の制御が行なわれ、ガスイ
ンジェクタ(3)は所定のインジェクタデユーティで作
動し、燃料ガス(+l)の噴射量が5j7J整されるの
である。
次に、この制御手順について第4図に示す70−チャー
トにより説91する。
第4図(a)は基本的なフィードバック制穐1のフロー
チャートであり、マイクロコンピュータ(7)によって
一定のサンプリング間隔でインクラブドがかけられる。
このインクラブドルーチン内では、空燃比設定手段(n
)Kよる空燃比の設定値λ1と、リーンバーンセンサ(
6)による空燃比の検出値λ。
とを入力して両者の偏差e=λ□−^1 をめ、PID
演算等を行なって偏%eが零となるようなインジェクタ
デユーティD=f(e)が算出されるOこの演算の結果
得られた制御信号が出力され、ガスインジェクタ(3)
が制御されてガス機関(1)に供給される混合気は所定
の空燃此処制御されるのである。
第4図(b)は以上の手順に起動時の手順を加えたもの
であり、実際にはこのような制御が行々われる。すなわ
ち、第4図(a)はガス槁門(1)が定常運転している
峙のものであって、この首まではリーンバーンセンサ(
6)が有効に機能しない起動時には制御が不能であるか
ら、これに起動時かどうかの判定のステップを追加し、
起動時にはガス@閂Diが起動可能と々るような起11
.l峙インジェクタデユーティDsを出力するように1
−てあり、定常状態に入った時点から前述のフィートノ
くツク制御が行なわれるのである。起動時インジェクタ
デユーティDsは、種々の条件下で信実に起動できるよ
うな一定の伯に予め設定しておくか、あるいけ気温など
の起動性に影響のある数円に応じた適値に予め設定され
る。
以上の薄酸と動作により、本発明の目的は一応達成され
るが、急激な負煮?1変動に対処できるようにした別の
実施例について次に述べる0今、上述したような制御系
が安定しており、ガス量が一定の状態の時に負荷が変動
すると、その負荷変動に対してガバナ(図示せず)が作
動し、スロットル弁(4)の開度が調整される。スロッ
トル弁(4)の開度が変化すると吸入空気刊が変化し、
空燃比も変化するから、上述のフィードバック制御によ
ってガスインジェクタ(3)のガス噴射mが負M変動に
追従して変化し、所定の設定値に空燃比は自動的忙制御
されるのであるが、リーンバーンセンサ(6)には若干
の応答運れがあるため、空燃比の変化をすぐには検出で
きず、その遅れ時間の間は設定された空燃比に対して実
際の空燃比は異なったものとなっている。従って、負荷
が急激(C変動した場合にけ実際の空燃北月設定侑に対
して大きなずれを生じ、機関+11は適切な運転が行な
われなくなって、排気エミッションが高くなったり、出
力が低下したり、あるいに]最悪の場合にけ機関が停止
してし甘うような状態が起り得る。
第5図は、この問題を解決するためにいわゆるフィード
フォワード制御の機能を第1図のものに付加した実施例
であり、スロットル弁(4)の開度をポテンショメータ
等のスロットルヅibυ度検出器(31)で検出し、そ
の変化が空燃比の大きな変動を生ずるほど大きい場合に
は、クイ2ドパツクループによって算出されたインジェ
クタデユーティ値にフィードフォワードによる補正値を
加えるようにしである。
すなわち、スロットル弁開度検出器(31)の出力はA
/Dコンバータ■ヲ経てマイクロコンピュータ(7)に
入力され、第6図のフローチャートに示すように、スロ
ットル弁開度の変化量△θが検出される。そして仁の変
化量Δθを一定の基準値θ。と比較し、変化お、が基準
値以上の場合には、インジェクタデユーティ補正p目)
、= g (△θ)が算出され、先にめられたインジェ
クタデユーティDに加算されてD2= D + Dlが
制御信号として出力され、ガス機関(1)に供給される
混合気は負荷変動に応じて直ち忙所定の空燃比に制御さ
れるのである。
なお、インジェクタデユーティは、必要に応じてスロッ
トル弁開度以外の他の要因によっても自動的K、あるい
はブニュアル操作により補正が行なわれるようにするこ
ともできる。
以」二述べたように、木発り]は、吸気管内にガス噴射
手段を設けるとともに排気管内にリーンバーンセンサを
設け、(戊開始動時には力゛ス噴射五1を起動時噴射量
に制蜘し、定常運転時にはリーンバーンセンサの検出出
力でガス11賞射爪をフィードバック制御するようにし
たものであシ、ミキサーを必要とせず、吸気系の措造が
簡単となり、しかもあらゆる運転条件に対して所定の空
燃比を有する混合気を生成することがfiJ能であり、
低燃費、低排気エミッションでしかも高84力なガス楼
関を容易に得ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は木発り]の−実M1;例の概念系統図、第2図
はガスインジェクタの流、flf特性図の一例、第3図
はリーンバーンセンツ゛の円方特性図の一例、第4図(
a)に同実施例の基本的ガ制御フローチャート、第4図
(b)i、I同上の実際の制御フローチャート、第5図
は他の実施例の111念系統図、ダI;6図は同上の制
ソ41フローチャートである。 (]1・・・ガスtζM5+、(2)・・・吸り、管、
(3)・・・ガスインジェクタ、(5)・・・排気管、
(6)・・リーンバーンセンサ、(7)・・・マイクロ
コンピュータ、+21’、・・・CI”U 、(7’7
)・・・ROM、(24)・・・I10インターフェー
ス、(27i・・・空燃比設定手段、(2i◇・・・パ
ワートランジスタアし/イ0特許出願人 ヤンマーディ
ーセ′ル抹式会社代理込 介理士簡 ロー1 γ( 第1図 −」 第2図 ’;0 100 n イン′、;エクタデ五−背(%) 第3図 第 4 図(a) 第4 図(b) 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)吸気管内の空気路中にガスを噴射して混合気を生
    成するガス噴射手段と、 排気管内の排ガス路中に設置されて排ガスの空燃比を検
    出するリーンバーンセンサと、機関始動時には予め設定
    される始動時噴射量に対応する制御信号を出力するとと
    もK、定常運転時にけ予め任意に設定される空燃比設定
    値及び前記リーンバーンセンサでの検出値を少なくとも
    含む入力情報によシ最適噴射飼を算出し、この最適噴射
    1.に対応する制御信号を出力する演算手段と、演算手
    段の制御信号に応じてガス噴射手段を制御する噴射量制
    御手段、 とを備えたことを特徴とするガス機喰1の空燃比制御装
    置。
JP58133880A 1983-07-21 1983-07-21 ガス機関の空燃比制御装置 Granted JPS6026154A (ja)

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JP58133880A JPS6026154A (ja) 1983-07-21 1983-07-21 ガス機関の空燃比制御装置

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JP58133880A JPS6026154A (ja) 1983-07-21 1983-07-21 ガス機関の空燃比制御装置

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JPS6026154A true JPS6026154A (ja) 1985-02-09
JPH0151900B2 JPH0151900B2 (ja) 1989-11-07

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61210261A (ja) * 1985-03-13 1986-09-18 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 火花点火式ガス機関の空燃比制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61210261A (ja) * 1985-03-13 1986-09-18 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 火花点火式ガス機関の空燃比制御装置
JPH0262698B2 (ja) * 1985-03-13 1990-12-26 Yanmar Diesel Engine Co

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