JPS624674Y2 - - Google Patents

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JPS624674Y2
JPS624674Y2 JP234381U JP234381U JPS624674Y2 JP S624674 Y2 JPS624674 Y2 JP S624674Y2 JP 234381 U JP234381 U JP 234381U JP 234381 U JP234381 U JP 234381U JP S624674 Y2 JPS624674 Y2 JP S624674Y2
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gas
opening degree
valve
opening
throttle valve
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ガス燃料機関の空燃比または空気過
剰率を自動調整するガス燃料機関の制御装置に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a gas fuel engine that automatically adjusts the air-fuel ratio or excess air ratio of the gas fuel engine.

ガス燃料機関、とりわけ電気着火ガス燃料機関
においては、ノツク域及び失火域を回避し、かつ
燃料消費率及び排気ガス特性を改善するための手
段として、空燃比を最適なものとすることが必要
不可欠である。
In gas fuel engines, especially electrically ignited gas fuel engines, it is essential to optimize the air-fuel ratio as a means to avoid knock and misfire regions and to improve fuel consumption and exhaust gas characteristics. It is.

かかる調整装置に関する従来技術としては、特
に制御装置を設けず、ミキサー部に空気流量がも
たらす動圧を感知するバタフライに連動する燃料
絞り部を設ける等の機械的手段によるものが一般
的である。
Conventional techniques related to such adjustment devices generally do not include a control device, but use mechanical means such as providing a fuel throttle section that is linked to a butterfly that senses the dynamic pressure caused by the air flow in the mixer section.

一方、ノツキング及び失火域を回避し、かつ最
少燃費、ならびに排気ガスをも考慮した空燃比
は、一般に負荷率に対して単純直線的な関係とは
ならず、第2図の縦軸にガス量調圧弁開度、そし
て横軸にスロツトル弁開度を表わしたノツキング
域、失火域もしくは失速域、燃費悪化域のごとく
なる。
On the other hand, the air-fuel ratio, which avoids the knocking and misfire range and also takes into account the minimum fuel consumption and exhaust gas, generally does not have a simple linear relationship with the load factor, and the vertical axis in Figure 2 shows the gas amount. The pressure regulating valve opening and the throttle valve opening are expressed on the horizontal axis as a knocking region, a misfire region or stall region, and a fuel efficiency deterioration region.

しかしながら、上記の従来技術では、機械的な
手段によるため、この目的が達成されず、かつ調
整も難かしいという問題があつた。
However, since the above-mentioned conventional technology uses mechanical means, this objective cannot be achieved and adjustment is also difficult.

また、他の一般的な従来技術としては、燃焼室
出口部に酸素濃度センサーを設け、その検出結果
に基き、燃料供給量を加減する等の手段がある
が、ここで使用される酸素濃度センサーには、高
価で、かつ耐久性が数百時間程度のものしか無
く、更にその取扱いも使用時の温度によつて出力
が大幅に変る等の不都合な点が多く、制御回路コ
スト及び頻繁な取替えコスト等の負担が大である
という問題があつた。
In addition, as another general conventional technology, there is a method such as installing an oxygen concentration sensor at the outlet of the combustion chamber and adjusting the amount of fuel supplied based on the detection result, but the oxygen concentration sensor used here They are expensive and have a durability of only a few hundred hours, and they also have many disadvantages such as the fact that their output changes significantly depending on the temperature during use, and they require high control circuit costs and frequent replacement. There was a problem that the cost burden was large.

そこで本考案は、前記従来技術の問題点を解消
するためになされたものであり、ガス燃料機関に
ノツク域及び失火域を回避し、かつ燃料消費率及
び排気ガス特性を改善する制御装置を付与するこ
とを目的としたものである。
Therefore, the present invention was made to solve the problems of the conventional technology, and provides a gas fuel engine with a control device that avoids the knock region and misfire region and improves the fuel consumption rate and exhaust gas characteristics. It is intended to.

即ち、本考案のガス燃料機関の制御装置は、ス
ロツトル弁の開度の増減により一定速度を保持す
るガバナ機構を有するガス燃料機関において、ミ
キサーの前段に設けられるガス量調整弁及び該ミ
キサーの後段に設けられるスロツトル弁各々の開
度検出手段、ならびに該スロツトル弁の開度と該
ガス量調整弁とのありうべき関係を数表の形で記
憶可能な手段を有すると共に、適宜に該スロツト
ル弁の開度を検出し、上記数表に基きありうべき
該ガス量調整弁の開度を選出し、この値と該ガス
量調整弁の開度検出値との差が減ずるべく該ガス
量調整弁の開度を増減しうる演算制御及び出力手
段を設けることにより構成される。
That is, the control device for a gas fuel engine of the present invention is applicable to a gas fuel engine having a governor mechanism that maintains a constant speed by increasing or decreasing the opening degree of a throttle valve. It has means for detecting the opening of each throttle valve provided in the throttle valve, and a means for memorizing the possible relationship between the opening of the throttle valve and the gas amount adjusting valve in the form of a numerical table. Detect the opening degree of the gas volume adjustment valve, select the possible opening degree of the gas volume adjustment valve based on the above numerical table, and adjust the gas volume so that the difference between this value and the detected opening value of the gas volume adjustment valve is reduced. It is constructed by providing arithmetic control and output means that can increase or decrease the opening degree of the valve.

以下図面を参照して本考案の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、第1図は本考案の実施例におけるガス燃
料機関を示す概念系統図であり、機関20の燃焼
室に供給される燃料ガス22は、まず電動モータ
12にレバー14でメカニカルに連結され、そし
て駆動されるガス量調整弁11を経て、ミキサー
15に至る。また、このミキサー15には別のポ
ートから空気23が吸入され、ミキシングされた
後、スロツトル弁16を経由し、機関20の燃焼
室に至るようになつている。
First, FIG. 1 is a conceptual system diagram showing a gas fuel engine according to an embodiment of the present invention. Fuel gas 22 supplied to the combustion chamber of the engine 20 is first mechanically connected to an electric motor 12 by a lever 14. The gas then reaches the mixer 15 via the driven gas amount adjustment valve 11 . Further, air 23 is taken into this mixer 15 from another port, mixed, and then passed through a throttle valve 16 to reach the combustion chamber of the engine 20.

ここで、本考案においては前提技術として、ス
ロツトル弁16がガバナ機構18により制御さ
れ、常に機関20の回転速度を一定に保持しうる
弁開度に調整されているものとする。このガバナ
機構18は本考案の範囲外であるが、例えば機関
回転速度検出器21の信号を受けて作動する電子
ガバナをそのガバナ機構18に当てること等任意
の方式をとりうるものである。
Here, in the present invention, as a prerequisite technology, it is assumed that the throttle valve 16 is controlled by the governor mechanism 18 and is adjusted to a valve opening degree that can always maintain the rotational speed of the engine 20 constant. Although this governor mechanism 18 is outside the scope of the present invention, any method may be used, such as applying an electronic governor that operates in response to a signal from the engine rotational speed detector 21 to the governor mechanism 18.

次に、13はガス量調整弁11の開度検出器で
あり、また17はスロツトル弁16の開度検出器
であり、いづれに対しても、例えばポテンシヨメ
ータ等の公知技術を供することができる。
Next, 13 is an opening detector for the gas amount adjustment valve 11, and 17 is an opening detector for the throttle valve 16, both of which can be provided with known technology such as a potentiometer. can.

スロツトル弁16の開度と、ガス量調整弁11
とのありうべき関係を数表の形で記憶する手段及
び演算制御手段としては、本実施例に示すごと
く、マイクロコンピユータシステムの採用が可能
である。
The opening degree of the throttle valve 16 and the gas amount adjustment valve 11
As shown in this embodiment, a microcomputer system can be used as the means for storing the possible relationship between the two in the form of a numerical table and the arithmetic control means.

即ち、第1図の2はCPU、3はROMであり、
ここに演算制御用プログラム及び前記ガス量調整
弁11のありうべき値を数表化した形の記憶が可
能であり、また、4はRAM、5はI/Oインタ
ーフエースである。
That is, 2 in Figure 1 is the CPU, 3 is the ROM,
Here, a calculation control program and possible values of the gas amount regulating valve 11 can be stored in the form of a numerical table. 4 is a RAM, and 5 is an I/O interface.

なお、以上の2から5までに示す各ユニツト
は、デイスクリートLSIで構成しうるのみなら
ず、ブロツク1のごとく、ワンチツプマイクロコ
ンピユータ化したものも同様の機能を持つもので
ある。また、8はデータバス、アドレスバス、コ
ントロールバスからなる所謂システムバスライン
を示している。
It should be noted that each unit shown in 2 to 5 above can not only be constructed from a discrete LSI, but also a one-chip microcomputer like block 1 can have the same function. Further, 8 indicates a so-called system bus line consisting of a data bus, an address bus, and a control bus.

更に、前記2個の開度検出器13,17による
検出値はアナログ値として検出されるため、マル
チプレクサー、A/Dコンバータ6が必要であ
り、これも前記システムバスライン8に連結可能
である。
Furthermore, since the values detected by the two opening degree detectors 13 and 17 are detected as analog values, a multiplexer and an A/D converter 6 are required, which can also be connected to the system bus line 8. .

また、演算結果は、I/Oインターフエース5
から電動のガス量調整弁11の開度増減信号とし
て出力され、電動モータ12が使用される場合の
出力は、電動モータ12の正、逆回転信号10,
9として出力され、これはパワートランジスタ、
ないしリレー等による増幅器7を経て連結が可能
である。
In addition, the calculation result is the I/O interface 5
When the electric motor 12 is used, the output is output as an opening increase/decrease signal of the electric gas amount adjustment valve 11, and the output is the forward and reverse rotation signals 10,
It is output as 9, which is a power transistor,
Alternatively, connection can be made via an amplifier 7 using a relay or the like.

以上の構成に基く、本考案の制御装置の作動を
説明すると、まず、スロツトル弁16の開度は本
考案が前提とする一定速度で運転される、例えば
発電機セツト用ガス燃料機関等にあつては、負荷
率の代用特性値として使いうるものである。
The operation of the control system of the present invention based on the above configuration will now be explained. First, the opening of the throttle valve 16 can be used as a substitute characteristic value for the load factor in a gas fuel engine for a generator set or the like that is operated at a constant speed as assumed by the present invention.

また、ガス量調整弁11の開度は、空燃比の大
小を示す代用特性値として使用可能である。
Further, the opening degree of the gas amount regulating valve 11 can be used as a substitute characteristic value indicating the magnitude of the air-fuel ratio.

ガス燃料機関にあつて、失火域、またはノツキ
ング域を避けるためには、空燃比を所定の値に調
整することが必要であり、かつその値は、負荷率
によつて異なり、前述した第2図はその様子をグ
ラフ化したものであり、上記回避域以外に、燃
費、排気ガス程度をも考慮すると、一本のありう
べき制御ライン31として設定可能である。
In a gas fuel engine, in order to avoid the misfire region or knocking region, it is necessary to adjust the air-fuel ratio to a predetermined value, and that value varies depending on the load factor, and the above-mentioned second The figure is a graph of the situation, and it can be set as one possible control line 31, taking into consideration fuel consumption and exhaust gas level in addition to the above-mentioned avoidance range.

本考案では、この制御ライン31を記憶してお
くことが1つの特徴であり、制御ライン31がス
テツプ状になつているのは、数表化の際、量子化
するためであり、数表の記憶容量を大きくする
程、きめこまかい制御ライン31として記憶しう
ることはいうまでもない。
One of the features of the present invention is to memorize this control line 31, and the reason why the control line 31 is step-shaped is for quantization when converting into a numerical table. Needless to say, the larger the storage capacity is, the more fine-grained control lines 31 can be stored.

次に、制御ロジツクは、第3図のフローチヤー
トに示す通りであるが、ここで留意すべき点とし
ては、ガス量調整弁11の開度の検出値と、数表
による目標値との比較に際しては、チヤタリング
防止のため一定のアロワランスを持たせることが
有効である。
Next, the control logic is as shown in the flowchart of Fig. 3, but it should be noted here that the detected value of the opening degree of the gas amount adjustment valve 11 is compared with the target value according to the numerical table. In this case, it is effective to provide a certain allowance balance to prevent chattering.

また、インターバルは、電動モータ12の回転
角速度とのかねあいで、制御上のオーバーシユー
トが頻繁におこらない最適値を選ぶことが必要で
あり、インターバル自体は、ソフトウエアタイマ
ー、もしくは外部クロツクを使用する方式が採用
可能である。
In addition, the interval must be selected at an optimal value that does not cause frequent control overshoots in consideration of the rotational angular velocity of the electric motor 12, and the interval itself must be set using a software timer or an external clock. It is possible to adopt this method.

更に、上記本考案の実施例以外のもので、本考
案に適用可能ないくつかの他の実施例につき例示
すると、第1図中の電動モータ12は他の方式、
例えば、サーボソレノイドの使用が可能であり、
この場合の制御回路からの出力はアナログ値とな
るためI/Oインターフエース5の出力部に所定
精度に対応するビツト数を割りあて、図示してい
ないD/Aコンバータ経由で出力することで達成
可能である。
Furthermore, to illustrate some other embodiments other than the embodiments of the present invention that are applicable to the present invention, the electric motor 12 in FIG.
For example, it is possible to use a servo solenoid,
In this case, the output from the control circuit is an analog value, so this is achieved by assigning the number of bits corresponding to a predetermined precision to the output section of the I/O interface 5 and outputting it via a D/A converter (not shown). It is possible.

また、本考案では、制御出力としてミキサー1
5の前段のガス量調整弁11の開度を制御した
が、逆に第1図の空気23のライン側にガス量調
整弁11を設けても、同様の制御を行ないうるこ
とはいうまでもなく、この場合は第2図の数表パ
ターンもそれに見合つたものとなる。
In addition, in the present invention, mixer 1 is used as a control output.
Although the opening degree of the gas amount adjusting valve 11 at the front stage of FIG. In this case, the numerical table pattern shown in FIG. 2 would be appropriate.

更に、制御回路としてCPU2を使用せず、通
常のランダムロジツクで同様のシーケンス回路を
構成しうることはいうまでもない。
Furthermore, it goes without saying that a similar sequence circuit can be constructed using ordinary random logic without using the CPU 2 as a control circuit.

なお、本考案の制御装置により、ガス量調整弁
11の開度が変更されると、機関20の回転速度
が変化する原因となりうるが、それは別途に設け
られたガバナ機構により即修正されうるものであ
る。
Note that when the opening degree of the gas amount regulating valve 11 is changed by the control device of the present invention, it may cause a change in the rotational speed of the engine 20, but this can be immediately corrected by a separately provided governor mechanism. It is.

従つて、本考案の制御装置をガス燃料機関に適
用すれば、負荷率に対する最適空燃比のパターン
を数表の形で記憶させるため、任意のパターンが
採用でき、その結果、先火域及びノツク域の回
避、燃費ミニマム等、機関開発時に試験確認され
た最適パターンが自由に設定できる。
Therefore, if the control device of the present invention is applied to a gas fuel engine, the optimal air-fuel ratio pattern for the load factor is stored in the form of a numerical table, so any pattern can be adopted, and as a result, the pre-fire range and the You can freely set optimal patterns that have been tested and confirmed during engine development, such as avoiding areas and minimizing fuel consumption.

また、負荷率の代用特性としてスロツトル弁の
開度検出を行なつているため、装置が安価であ
り、所謂、トルクセンサー等の負荷検出法のごと
く負荷の種類によつて取付場所等が制約される心
配がないという利点がある。
In addition, since the opening of the throttle valve is detected as a substitute characteristic for the load factor, the device is inexpensive, and unlike load detection methods such as torque sensors, the installation location is restricted depending on the type of load. The advantage is that there is no need to worry about

更に、本考案の制御装置では、空燃比そのもの
は測定しないため、酸素濃度センサーのごとき高
価で取扱いの難しいセンサーが不要であり、そし
て空燃比を検出してフイードバツクする方式に比
較して、本考案では数表記憶方式を採用している
ため応答性が早く、ハンチング等の問題点が少
い。
Furthermore, since the control device of the present invention does not measure the air-fuel ratio itself, there is no need for an expensive and difficult-to-handle sensor such as an oxygen concentration sensor. Because it uses a numerical table storage system, it has quick response and fewer problems such as hunting.

以上のごとく、本考案の制御装置は簡素な機構
で、かつ低価格であり、更に、調整及び保守が容
易であるにもかかわらず、任意パターンの空燃比
制御を可能とし、ノツク域、失火域回避により、
より確実に機関制御を行ない、また燃費、排ガス
等を最少にしうるものである。
As described above, the control device of the present invention has a simple mechanism, is low in price, and is easy to adjust and maintain, yet can control the air-fuel ratio in any pattern, By avoiding
This enables more reliable engine control and minimizes fuel consumption, exhaust gas, etc.

なお、本考案は一定速度で運転されるガス燃料
機関一般に対して有効に適用することができる。
Note that the present invention can be effectively applied to gas fuel engines in general that operate at a constant speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の実施例におけるガス燃料機関
を示す概念系統図、第2図はガス燃料機関のガス
量調整弁開度及びスロツトル弁開度の関係におけ
る第1図のガス燃料機関の制御ラインを示す図
表、第3図は第1図のガス燃料機関の制御装置の
フローチヤートである。 1……ブロツク、2……CPU、3……ROM、
4……RAM、5……I/Oインターフエース、
6……マルチプレクサー、A/Dコンバータ、7
……増幅器、11……ガス量調整弁、13……開
度検出器、15……ミキサー、16……スロツト
ル弁、17……開度検出器、18……ガバナ機
構、20……機関、21……機関回転速度検出
器、31……制御ライン。
Fig. 1 is a conceptual system diagram showing a gas fuel engine in an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a control of the gas fuel engine shown in Fig. 1 in relation to the gas amount adjustment valve opening and throttle valve opening of the gas fuel engine. FIG. 3 is a flowchart of the control device for the gas fuel engine shown in FIG. 1. 1...Block, 2...CPU, 3...ROM,
4...RAM, 5...I/O interface,
6...Multiplexer, A/D converter, 7
...Amplifier, 11...Gas amount adjustment valve, 13...Opening degree detector, 15...Mixer, 16...Throttle valve, 17...Opening degree detector, 18...Governor mechanism, 20...Engine, 21... Engine rotation speed detector, 31... Control line.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] スロツトル弁の開度の増減により一定速度を保
持するガバナ機構を有するガス燃料機関におい
て、ミキサーの前段に設けられるガス量調整弁及
び該ミキサーの後段に設けられるスロツトル弁
各々の開度検出手段、ならびに該スロツトル弁の
開度と該ガス量調整弁とのありうべき関係を数表
の形で記憶可能な手段を有すると共に、適宜に該
スロツトル弁の開度を検出し、上記数表に基きあ
りうべき該ガス量調整弁の開度を選出し、この値
と該ガス量調整弁の開度検出値との差が減ずるべ
く該ガス量調整弁の開度を増減しうる演算制御及
び出力手段を設けたことを特徴とするガス燃料機
関の制御装置。
In a gas fuel engine having a governor mechanism that maintains a constant speed by increasing or decreasing the opening degree of a throttle valve, a gas amount adjusting valve provided upstream of a mixer and an opening detection means for each of the throttle valves provided downstream of the mixer; It has a means capable of memorizing the possible relationship between the opening degree of the throttle valve and the gas amount adjusting valve in the form of a numerical table, and also detects the opening degree of the throttle valve as appropriate, Arithmetic control and output means capable of selecting the opening degree of the gas volume adjustment valve that should be changed, and increasing or decreasing the opening degree of the gas volume adjustment valve so as to reduce the difference between this value and the detected opening value of the gas volume adjustment valve. A control device for a gas fuel engine, characterized in that it is provided with:
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