JPH0213150B2 - - Google Patents

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JPH0213150B2
JPH0213150B2 JP58044686A JP4468683A JPH0213150B2 JP H0213150 B2 JPH0213150 B2 JP H0213150B2 JP 58044686 A JP58044686 A JP 58044686A JP 4468683 A JP4468683 A JP 4468683A JP H0213150 B2 JPH0213150 B2 JP H0213150B2
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JP
Japan
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fuel ratio
throttle valve
stoichiometric air
air
valve opening
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Seiji Imoto
Tsugio Fukushima
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KOGATA GASU REIBO GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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KOGATA GASU REIBO GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、機関の負荷状態に応じて空燃比を切
換えるガス機関の空燃比制御装置に関するもので
ある。 まず、ガス機関における希薄燃焼方式と理論空
燃比燃焼方式のそれぞれの燃焼特性について説明
する。第1図は空気過剰率λ=1.4の場合と、λ
=1.0の場合の出力に対する熱効率の関係の一例
を示したものであり、λ=1.4の場合を実線で、
λ=1.0の場合を破線で示してある。同一回転数
について比較すると、いずれもλ=1.4の場合に
は熱効率は高いが最大出力が低く、λ=1.0の場
合には熱効率は低いが最大出力が高いという相反
する長所と短所を持つていることがわかる。ま
た、第2図は空気過剰率に対する排気エミツシヨ
ンや熱効率等の関係の一例を示したものであり、
この図から希薄燃焼の方が排気エミツシヨンは低
くなり、λ=1.0付近では高くなることとがわか
る。しかし、λ=1.0付近でも三元触媒を用いて
これを有効に作用させれば、排気エミツシヨンを
低く抑えることが可能であるから、排気エミツシ
ヨンについては両方式共同程度であると考えるこ
とができる。 本発明はこの点に着目し、希薄燃焼方式と理論
空燃比燃焼方式を負荷量に応じて選択できるよう
にし、出力が小さくてよい低負荷時には熱効率の
高い希薄燃焼方式に切換え、大きな出力の必要な
高負荷時には最大出力が高い理論空燃比燃焼方式
に切換え、各方式の長所を活かしてガス機関を効
果的に運転することを目的としてなされたもので
ある。 すなわち、本発明に係るガス機関の空燃比制御
装置は、機関回転数の検出手段と、スロツトル弁
開度の検出手段と、予め希薄燃焼するように調整
されたミキサーと、EGR制御を行なうための
EGR弁と、三元触媒の有効な作用のもとで排ガ
ス中の酸素濃度に応じてガスインジエクタから追
加供給される燃料を制御して理論空燃比燃焼を行
なわせる理論空燃比制御手段と、空燃比を希薄燃
焼方式から理論空燃比燃焼方式に、またその逆に
切換える時のそれぞれの負荷量を、機関回転数に
対するスロツトル弁開度の関係の数表の形で記億
する記億手段と、検出されたスロツトル弁開度を
前記数表によるその時の機関回転数に対応するス
ロツトル弁開度の数表値と比較し、この数表値を
しきい値として燃焼方式を切換える切換手段とを
備えたことを特徴としている。 第6図は本発明の構成を示す図である。Aは機
関、Bは回転数検出手段、Cはスロツトル弁、D
は開度検出手段、Eはミキサー、FはEGR弁、
Gはガスインジエクタ、HはO2センサ、Iは三
元触媒、Jは理論空燃比制御手段、Kは記憶手
段、Lは切換手段であり、破線矢印で燃料や排ガ
スの流れを、実線矢印で信号の流れをそれぞれ示
している。 希薄燃焼方式に切換えられた低負荷時には、理
論空燃比制御はオフとなつて予め希薄燃焼するよ
うに調整されたミキサーにより、例えばλ=1.4
による希薄燃焼が行なわれ、同時にEGR弁を開
いてEGR制御をかけてNOxを低減し、また負荷
が増大して大出力が必要になつた場合には、
EGR弁を閉じてEGR制御を停止するとともに理
論空燃比制御をオンとし、排ガス中の酸素濃度を
検出してこれをフイードバツクし、ガスインジエ
クタを作動させてガス燃料を追加供給することに
より、λ=1付近の理論空燃比燃焼に切換えられ
るわけである。そして、第1図から明らかなよう
に、機関回転数が異なると、例えばλ=1.4にお
ける最大出力点も異なるので、すべての機関回転
数において希薄燃焼方式と理論空燃比燃焼方式を
効果的に併用するために、機関回転数に応じて切
換えを行なう負荷量、従つてその代用特性である
スロツトル弁開度を予め設定し、数表の形で記憶
させておくのである。 以下、図示の一実施例により本発明を具体的に
説明する。 第3図は概念系統図であり、1はガス機関、2
はミキサー、3はスロツトル弁、4はガバナ、5
はスロツトル弁3の開度検出器、6はガスインジ
エクタ、7は排気管、8は三元触媒、9はO2
ンサ、10はEGR制御用の排ガス循環通路11
に設けられたEGR弁、12は回転数センサ、1
3はマイクロコンピユータである。 燃料ガス15と空気16はミキサー2で混合さ
れた後、スロツトル弁3を経て機関1に供給さ
れ、排気管7に排出された排ガス17は三元触媒
8を経て排気される。スロツトル弁3はガバナ4
により開度制御され、弁開度は開度検出器5によ
つて検出され、その出力はマイクロコンピユータ
13に送られる。O2センサ9は排ガス17中の
酸素濃度を検出し、その出力がマイクロコンピユ
ータ13に送られ、ガスインジエクタ6を制御し
て燃料ガス18がミキサー2に追加供給される。
回転数センサ12は機関1の回転数を検出し、そ
の出力はマイクロコンピユータ13に送られる。 マイクロコンピユータ13は、CPU21、
ROM22、RAM23、I/Oインターフエー
ス24、システムバスライン25等を備えてお
り、例えばポテンシヨメータを用いた開度検出器
5の出力は、マルチプレクサA/Dコンバータ2
6でデジタル量に変換されてマイクロコンピユー
タ13に入力され、また例えばバルス検出器から
なる回転数センサ12の出力は、パルス数をカウ
ンタ27でカウントしてマイクロコンピユータ1
3に入力される。ROM22には、演算制御用の
プログラムや、機関回転数に対するスロツトル弁
開度を数表の形で記憶させてあり、CPU21は
回転数センサ12で検出された機関回転数に見合
つたスロツトル弁開度の数表値θnを読み出し、
開度検出器5で検出されたスロツトル弁開度の検
出値θmと比較する。そして、検出値θmが数表値
θnより小さい時には、負荷量が小さくて希薄燃
焼が望ましい状態であると判定し、I/Oインタ
ーフエース24から出力を出し、パワートランジ
スタアレイ28からの信号によつてEGR弁10
を開く。ミキサー2は予め希薄燃焼するように空
燃比を調整してあり、機関1は例えばλ=1.4の
希薄燃焼方式で、且つEGR制御がかけられた状
態で運転される。また、検出値θmが数表値θnよ
り大きい場合には、負荷量が大きく理論空燃比燃
焼が望ましい状態であると判定し、パワートラン
ジスタアレイ28からの信号によつてEGR弁1
0を閉じ、またマルチプレクサA/Dコンバータ
26を介して入力されるO2センサ9の検出値に
応じた出力をI/Oインターフエース24から出
力し、パワートランジスタアレイ28からの信号
によつてガスインジエクタ6を操作してλ=1と
なるように空燃比を制御し、機関1は理論空燃比
燃焼方式で運転される。この時には前述のように
排気エミツシヨンが高くなる傾向があるが、三元
触媒8の作用によつて実際の排ガス中に含まれる
排気エミツシヨンは低く抑えられる。第4図は上
述した動作についての制御フローチヤートを示す
ものである。 ところで、上述の説明は原理的な説明であり、
実際に第4図に示すようなフローチヤートによつ
て制御した場合には、例えば負荷量が増大して理
論空燃比燃焼方式に切換つても、スロツトル弁3
の脈動などによつて希薄燃焼方式に戻つてしま
い、サイクリング現象を生じる可能性がある。そ
こで、実際には、希薄燃焼方式から理論空燃比燃
焼方式に切換える時のしきい値となるスロツトル
開度の数表値θn1と、逆に切換える時のしきい値
となる数表値θn2とに若干の差を設けてθn1>θn2
となるように設定し、切換え動作にヒステリシス
を持たせることが望ましい。第5図はこのように
した場合の制御フローチヤートであり、左側のス
テツプ1では、検出値θmと数表値θn1とを比較し
て理論空燃比燃焼方式に切換えるかどうかの判定
と切換え動作を行ない、右側のステツプ2では、
検出値θmと数表値θn2とを比較して希薄燃焼方式
に切換えるかどうかの判定と切換え動作を行なう
ようにしている。従つて、検出値θmがθn1>θm
>θn2の関係にある時には切換えが行なわれず、
その時の状態がそのまま維持されるから、サイク
リング現象は防止され、安定した動作が得られる
のである。なお、ステツプ1とステツプ2とは、
例えばソフトウエアタイマによつて一定の時間ご
とに交互に行なうようにしたり、あるいは割込み
信号を待つて適宜のステツプを行なうなどの方式
で実施することができる。 次に示す付表は、上述の制御を行なう場合の数
表の一例を示すものであり、スロツトル開度は無
次元数である。
【表】 以上の実施例の説明から明らかなように、本発
明は希薄燃焼方式と理論空燃比燃焼方式を負荷量
に応じて切換え、熱効率が高いという希薄燃焼方
式の長所と最大出力が高いという理論空燃比燃焼
方式の長所の両方を活かして、運転負荷全域での
高熱効率と最大出力を確保しながら運転すること
ができ、排気エミツシヨンの低減や機関の小容量
化も可能である等の利点があるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るガス機関の出力に対する
熱効率の関係を示す特性図の一例、第2図は空気
過剰率に対する排気エミツシヨン等の関係を示す
特性図の一例、第3図は本発明の一実施例の概念
系統図、第4図は制御フローチヤート、第5図は
他の変形例の制御フローチヤート、第6図は本発
明の構成を示す図である。 1……ガス機関、2……ミキサー、3……スロ
ツトル弁、5……開度検出器、6……ガスインジ
エクタ、8……三元触媒、9……O2センサ、1
0……EGR弁、11……排ガス循環通路、12
……回転数センサ、13……マイクロコンピユー
タ、21……CPU、22……ROM。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 機関回転数を検出する回転数検出手段と、負
    荷量の代用特性としてスロツトル弁開度を検出す
    る開度検出手段と、 予め希薄燃焼するように調整されたミキサー
    と、EGR制御を行なうための排ガス循環通路を
    開閉するEGR弁と、 三元触媒の有効な作用のもとで排ガス中の酸素
    濃度に応じてガスインジエクタから追加供給され
    る燃料を制御して理論空燃比燃焼を行なわせる理
    論空燃比制御手段と、 空燃比を希薄燃焼方式から理論空燃比燃焼方式
    に切換える時、及び理論空燃比燃焼方式から希薄
    燃焼方式に切換える時のそれぞれの負荷量を、機
    関回転数に対するスロツトル弁開度の関係の数表
    の形で記億する記億手段と、 検出されたスロツトル弁開度を前記数表による
    その時の機関回転数に対応するスロツトル弁開度
    の数表値と比較し、この数表によるスロツトル弁
    開度をしきい値として、EGR弁を開きガスイン
    ジエクタ制御をオフとする希薄燃焼方式と、
    EGR弁を閉じガスインジエクタ制御をオンとす
    る理論空燃比燃焼方式とを切換える切換手段、 とを備えたことを特徴とするガス機関の空燃比制
    御装置。
JP58044686A 1983-03-16 1983-03-16 ガス機関の空燃比制御装置 Granted JPS59170453A (ja)

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JPS59170453A JPS59170453A (ja) 1984-09-26
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JP4951308B2 (ja) * 2006-10-17 2012-06-13 エヌワイケー株式会社 流体混合用管路体及びそれを用いた流体混合促進器

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