JPH06241083A - 気体燃料エンジン用混合気形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 種々のエンジン運転条件下とくに使用燃料の
燃料組成が異なった場合において燃料量の調整を容易に
行うことができる混合気形成装置を提供する。 【構成】 気体燃料エンジンの燃焼室に供給すべき気体
燃料燃料と空気との混合気を形成するための気体燃料エ
ンジン用混合気形成装置において、主ジェット４３を介
して吸気通路３３に開口する燃料チャンバ４２を設ける
ともに、所定空燃比の混合気が得られるよう上記燃料チ
ャンバ４２への燃料供給量を調整するための燃料調整弁
（ブリードエア用制御弁）８４を配設し、該ブリードエ
ア制御弁８４の弁開度の変化量が補償されるよう、上記
燃料チャンバ４２上流端の絞り部４２ａを可変制御する
絞り制御弁（燃料供給制御弁）１００を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体燃料を燃料とする
気体燃料エンジンの混合気形成装置に関し、詳細には、
使用燃料の組成が異なった場合においても種々のエンジ
ン運転条件下で燃料量の調整を容易に行うことができ、
Ａ／Ｆを正確に制御できる混合気形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンに代わる自動車用燃料としてア
ルコールや天然ガス，水素等の使用が検討されている
が、これらの一般車両への適用はいずれも種々のエンジ
ン運転状態への適合性及びコスト等の観点から現在のと
ころあまり実現性が高くないと考えられる。その一方、
液化石油ガス（ＬＰＧ：Liquified Petroleum Gas ）や
液化天然ガス（ＬＮＧ：Liquified Natural Gas ）等の
気体燃料は以下のような優れた点を有しているため、ガ
ソリンの代替燃料として極めて有望であると考えられ
る。すなわち ｉ )気体燃料には有害な鉛化合物や刺激性アルデヒドは
なく、また硫黄分も少ないので亜硫酸ガスの発生は少な
い。しかも各気筒への配分を均等にできるので、各気筒
での燃焼を均一にできる。この結果、排気ガスをきれい
にできる。 ii )燃焼によるカーボンの発生が少なく、スラッジの発
生もごくわずかであるため、オイルの汚れがわずかであ
る。これにより、オイル交換時期が延び、エンジン寿命
も延びる。 iii)オクタン価がガソリンに比較して非常に高いため、
高圧縮比のエンジンでもノッキングを起こしにくい。 iv )完全なガス体としてシリンダ内に導入されるため、
ガソリンのようにシリンダ壁のオイルを洗い流すことに
よりエンジンの摩耗を早めるというようなことはなく、
これによってもエンジンの寿命を向上できる。 ｖ )燃料のベーパロックやパーコレーションを起こさな
い。 vi )ガソリンに比較して一般に安価である。 とくに、上記ｉ）の利点は最近地球レベルでクローズア
ップされている環境問題とのからみからも非常に重要で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような気体燃料を
燃料とする気体燃料エンジンは、一般に、加圧下で液体
状態で貯えられている気体燃料を気化するための圧力調
整器（ベーパライザ）と、該圧力調整器からの気体燃料
が供給されるとともに、吸気通路に開口する主ジェット
を一端に有し、絞り部を他端（圧力調整器側端）に有す
る燃料チャンバと、該絞り部の開口面積を可変制御する
絞り制御弁と、該燃料チャンバからの気体燃料と大気と
の混合気を形成するためのミキサとを備えている。そし
て、上記絞り制御弁が上記燃料チャンバの絞り部開口面
積を制御することにより、混合気の空燃比がλ＝１にな
るような所望量の燃料が供給されるようになっている。
このように、上記従来の気体燃料エンジンでは、種々の
エンジン運転条件下において上記絞り制御弁のみで燃料
供給量の制御が行われている。したがって、使用する燃
料の組成が異なった場合には、上記絞り制御弁の弁開度
が変化し、この変化後の位置を基準に空燃比制御が行わ
れることになる。このため、制御幅が狭くなって、種々
のエンジン運転条件の変化に容易に対処できない場合が
ある。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、使用燃料の組成が異なった場合においても種
々のエンジン運転条件下で燃料量の調整を容易に行うこ
とができ、Ａ／Ｆを正確に制御できる混合気形成装置を
提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、気体
燃料エンジンの燃焼室に供給すべき気体燃料と空気との
混合気を形成するための気体燃料エンジン用混合気形成
装置において、主ジェットを介して吸気通路に開口する
燃料チャンバを設けるとともに、所定空燃比の混合気が
得られるよう上記燃料チャンバへの燃料供給量を調整す
るための燃料調整弁を配設し、該燃料調整弁の弁開度の
変化量が補償されるよう、上記燃料チャンバ上流端の絞
り部を可変制御する絞り制御弁を配設したことを特徴と
している。また上記所定空燃比とは、三元触媒が機能す
ることができる、理論空燃比をはさんだいわゆるウイン
ドウ領域内の空燃比を意味している。請求項２の発明
は、請求項１において、上記燃料調整弁は上記燃料チャ
ンバに開口するブリードエア通路の開口面積を可変制御
する弁体を有しており、該弁体の弁開度の平均値を略一
定に保持した状態で所定空燃比の混合気が得られるよう
にミキサを構成するとともに、上記絞り制御弁は、上記
燃料調整弁の弁開度が所定以上変化したときに該弁開度
の平均値が略一定に保持されるよう、該弁開度の変化量
に応じて上記絞り部の開口面積を可変制御することを特
徴としている。

【０００６】

【作用】請求項１，２の発明に係る気体燃料エンジン用
混合気形成装置では、使用する燃料の組成が変化した場
合には、絞り制御弁が、燃料調整弁の弁開度の変化量が
補償されるよう、すなわち燃料調整弁の弁開度が所定以
上変化したときに該燃料調整弁の弁開度の平均値が略一
定に保持されるよう、該燃料調整弁の変化量に応じて燃
料チャンバ上流端の絞り部の開口面積を可変制御する。
従って、燃料調整弁の弁開度が変化して空燃比制御が行
われる際には、絞り制御弁が燃料調整弁の開度位置を元
の基準位置に戻すように制御する。これにより、燃料調
整弁の制御可能幅を一定幅に維持することができ、この
結果、種々のエンジン運転条件の変化に容易に対処する
ことができる。さらに請求項２の発明に係る気体燃料エ
ンジン用混合気形成装置では、燃料チャンバに供給する
燃料量の調整をブリードエア通路の可変制御により行う
ともに、燃料調整弁の弁開度の平均値を略一定に保持し
た状態で所定空燃比の混合気が得られるようにミキサを
構成したので、Ａ／Ｆ制御を容易に行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。第１実施例 図１ないし図３は本発明の第１実施例による気体燃料エ
ンジン用混合気形成装置を説明するための図である。

【０００８】図において、１は本発明の第１実施例が適
用された水冷式４気筒４バルブ型気体燃料エンジンであ
り、これは図示しないクランクケース上にシリンダブロ
ック２，シリンダヘッド３を積層してヘッドボルトで締
結し、該シリンダヘッド３上にヘッドカバー４を装着し
た構造のものである。上記シリンダブロック２に形成さ
れた４つのシリンダボア２ａ内にはそれぞれピストン５
が摺動自在に挿入配置されており、該各ピストン５はコ
ンロッドを介して図示しないクランク軸に連結されてい
る。

【０００９】上記シリンダヘッド３の下部には燃焼凹部
３ａが凹設されている。該燃焼凹部３ａ，シリンダボア
２ａ及びピストン５の頭部５ａにより燃焼室６が形成さ
れている。燃焼凹部３ａには吸気弁開口３ｂ，排気弁開
口３ｃがそれぞれ２つずつ開口している。なお、上記各
開口３ｂ，３ｃは、これらの部分にそれぞれ圧入装着さ
れた概ねリング状のバルブシート７，８の各開口によっ
て形成されている。また、各吸気弁開口３ｂには吸気弁
１０のバルブヘッド１０ａが、各排気弁開口３ｃには排
気弁１１のバルブヘッド１１ａがそれぞれ各開口を開閉
可能に、すなわち上記バルブシート７，８の各シート面
に密接可能に配置されている。これらの吸気，排気弁１
０，１１の上端には吸気，排気リフタ１２，１３がそれ
ぞれ装着されている。該各リフタ１２，１３上には、こ
れを押圧駆動する吸気，排気カム軸１４，１５が気筒軸
と直角方向に向けて、かつ互いに平行に配置されてい
る。なお、上記シリンダヘッド３内部には点火プラグ１
６が装着されており、この点火プラグ１６の電極部は上
記燃焼凹部３ａの中央に配置されている。また、上記シ
リンダブロック２及びシリンダヘッド３内には、図示し
ないクーラントポンプによりクーラント液が循環するク
ーリングジャケット２５が設けられている。該クーラン
ト液は、図示しない外部の熱交換器を通って周知の方法
で冷却されるようになっている。

【００１０】上記シリンダヘッド３の側壁３ｄ内には、
吸気弁開口３ｂを介して上記燃焼室６と連通する吸気通
路１７が形成され、また上記シリンダヘッド３の側壁３
ｅ内には、排気弁開口３ｃを介して上記燃焼室６と連通
する排気通路１８が形成されている。上記吸気通路１７
の壁面開口部には吸気マニホールド１９の一端が、上記
排気通路１８の壁面開口部には排気マニホールド２０の
一端がそれぞれ接続されている。上記吸気マニホールド
１９の他端にはプリーナムチャンバ２１が設けられてい
る。上記排気マニホールド２０他端の出口２０ａには、
触媒層を有する触媒コンバータ２２が接続されている。
この触媒層は、一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（Ｈ
Ｃ）の酸化及び窒素酸化物（ＮＯ_X ）の還元を行うため
のいわゆる三元触媒を含んでいる。触媒コンバータ２２
により処理された排気ガスは図示しない排気・消音シス
テムを通って大気中に排出されるようになっている。ま
た排気マニホールド２０には、排気ガス中の酸素濃度を
検出するためのＯ₂ センサ２３が取り付けられている。
このＯ₂ センサ２３としては、混合気の空燃比（Ａ／
Ｆ）がリッチ側にあるときに検出するタイプまたはＡ／
Ｆがリーン側にあるときに検出するタイプのいずれであ
ってもよい。前者のタイプの場合には、該Ｏ₂ センサ２
３が信号を出力すればリッチ状態と判断されて燃料が減
量され、また信号を出力しなければリーン状態と判断さ
れて燃料が増量される。

【００１１】上記気体燃料エンジン１の側方には、上記
吸気マニホールド１９を介して上記燃焼室６に供給すべ
き混合気を形成するための混合気形成装置３０が配置さ
れている。この混合気形成装置３０は可変ベンチュリミ
キサ３１を有している。このミキサ３１は、その下部開
口が上記吸気マニホールド１９側に接続された主本体部
３２を有している。該主本体部３２の上部には吸気通路
３３が形成されており、該吸気通路３３にはエアクリー
ナ３５が接続されている。これにより、エアクリーナ３
５の大気導入口３６から導入されフィルタエレメントに
よりフィルタ処理されたエアが吸気通路３３内に供給さ
れるようになっている（第１図矢印参照）。

【００１２】上記エアクリーナ３５には、吸気量を測定
するためのエアフローメータ４９が設けられており、該
エアフローメータ４９の出力はＥＣＵ９２に入力される
ようになっている。またＥＣＵ９２には、スロットルバ
ルブ４８のスロットル位置，クーラント液の液温，エン
ジン回転数，Ｏ₂ センサ２３の出力，排気温，負圧セン
サの出力等の各種信号が入力される。

【００１３】上記ミキサ３１は、チャンバ３８と、該チ
ャンバ３８内に摺動自在に設けられ、上記吸気通路３３
内に突出するピストン３９とを備えている。上記チャン
バ３８内には、上記ピストン３９を上記吸気通路３３の
閉方向に付勢するコイルばね４０が縮設されている。上
記ピストン３９の先端には、燃料供給チャンバ４２の主
ジェット４３と協働するメータリングロッド（ニードル
弁）４４が設けられている。これらの主ジェット４３及
びニードル弁４４は、いかなる吸気流量に対しても後述
するブリードエア用制御弁８４の開度の平均値が略一定
（ステップ数５０）のまま理論空燃比に維持できるよう
な形状を有している。これによりＡ／Ｆ制御を容易に行
うことができる。上記ピストン３９の端部には上記チャ
ンバ３８内部と連通するブリードポート４６が形成され
ており、また上記チャンバ３８の上部には大気側に開口
する大気ポート４７が形成され、この大気ポート４７を
介して上記ピストン３９には上記吸気通路３３の開方向
に大気圧が作用している。なお、大気ポート４７は主ジ
ェット４３が開口するベンチュリ部よりも上流の吸気通
路３３に開口してもよく、この場合においてもピストン
３９には吸気通路３３の開方向側に大気圧が作用する。

【００１４】この構成により、吸気通路３３の上記ピス
トン３９下流側部分が負圧になったときにはピストン３
９がチャンバ３８側に移動して流路を開くようになって
おり、これにより流路面積を効果的に変化させることが
でき、主ジェット４３が開口するスロート部が実質的に
一定の負圧状態に維持されるようになっている。上記吸
気通路３３内においてピストン３９の下流側には、スロ
ットル操作によって開閉するスロットルバルブ４８が設
けられている。また上記ミキサ３１には、燃料供給チャ
ンバ４２から延びているアイドルディスチャージライン
５１，燃料遮断弁１１４，調節可能なニードル弁５３及
びアイドルポート５４を含むアイドル回路５０が設けら
れている。上記アイドルポート５４は、吸気通路３３内
において上記スロットルバルブ４８のアイドル位置下流
側に開口している。また上記燃料遮断弁１１４はＥＣＵ
９２によってその開閉が制御されるようになっており、
これによりアイドルディスチャージライン５１を通る燃
料量が制御される。アイドリング時はこのアイドル回路
５０から燃料が供給される。なお、ここでは、ミキサと
して可変ベンチュリミキサ３１を採用したが、本発明の
作用効果を得るためには固定ベンチュリ型のミキサでも
良い。

【００１５】上記燃料供給チャンバ４２には、これに気
体燃料を供給するための圧力調整器（ベーパライザ，レ
ギュレータ）６０が燃料供給通路７８を介して接続され
ている。このレギュレータ６０には、図示しない高圧源
に圧力下で液体状態で貯えられている気体燃料が導入管
６１から導入されるようになっている。上記気体燃料と
しては、たとえばブタン，プロパン，これらの混合気ま
たはその他の周知の気体燃料が用いられる。

【００１６】レギュレータ６０は主本体部（ハウジン
グ）６２を有している。該ハウジング６２内には導入管
６１と連絡する導入路６３が形成されている。該導入路
６３は第１圧力調整ポート６４まで延びており、該第１
圧力調整ポート６４は第１圧力調整弁６５によってその
開閉が制御されるようになっている。上記第１圧力調整
弁６５は、調節ねじ６６及びばね６７等を含む第１付勢
部材６８によって作動するようになっている。また上記
ハウジング６２には第１蓋板６９が装着されており、こ
れにより該ハウジング６２内に第１圧力調整室７０が形
成されている。上記第１付勢部材６８の調節により該第
１圧力調節室内の気体燃料の圧力はゲージ圧で約０．３
kg/cm²に設定される。

【００１７】上記ハウジング６２の上記第１蓋板６９と
逆側にはダイヤフラム７２及び第２蓋板７３が装着され
ており、これにより第２圧力調整室７４が形成されてい
る。該第２圧力調整室７４は通路７５を介して上記第１
圧力調整室７０に連絡している。また上記通路７５の第
２圧力調整室側開口には、開閉可能な第２圧力調整弁７
６が設けられており、該第２圧力調整弁７６は、上記ダ
イヤフラム７２と連動する第２付勢部材７７によってそ
の作動が制御されるようになっている。また上記ダイヤ
フラム７２の背面側には大気ポート７３ａを介して大気
圧が作用している。上記第２付勢部材７７の調節によっ
て、上記第２圧力調整室７４内の気体燃料の圧力は大気
圧よりもわずかに低い圧力に設定され、このように設定
された気体燃料が上部の燃料供給通路７８を通って燃料
供給チャンバ４２内に供給されるようになっている。な
お、上記ハウジング６２内には加熱通路８０が設けられ
ている。上記エンジン１のクーリングジャケット２５で
加熱されたクーラント液がこの加熱通路８０を通って循
環するようになっている。これにより、レギュレータ６
０内部においてより安定した気体温度が維持され、より
良好な気化及び調整作用が行われる。

【００１８】また、上記燃料供給チャンバ４２には、該
燃料供給チャンバ４２内にブリードエアを導入するため
のブリードエア通路８２の一端が開口しており、該ブリ
ードエア通路８２は燃料調整弁として機能するブリード
エア用制御弁８４に接続されている。該ブリードエア用
制御弁８４には、エアクリーナ３５下流側にその一端が
開口するブリードエア通路８５からエアが導入されるよ
うになっている。上記ブリードエア用制御弁８４は、ス
テッピングモータ９０の駆動により開閉するバルブエレ
メント８６を備えており、このバルブエレメント８６の
作動により燃料供給チャンバ４２へのブリードエア量が
制御され、これにより該燃料供給チャンバ４２への燃料
量が制御される。また上記ステッピングモータ９０は、
上記Ｏ₂センサ２３及びエアフローメータ４９からの各
出力信号に基づきＥＣＵ９２によってその駆動が制御
（フィードバック制御）されるようになっている。

【００１９】ここで、上記フィードバック制御移行前の
車両発進時において上記ブリードエア用制御弁８４のス
テップ数を補正するための制御ルーチンについて図２を
用いて説明する。図２では、オフアイドル状態をアイド
ルスイッチが検出する例を示している。まず、ステップ
Ｓ１において、アイドルスイッチがオフになったか否
か、すなわちオフアイドル状態になったか否かを判断す
る。そして車両が発進してオフアイドル状態になるとス
テップＳ２でほぼ理論空燃比の混合気を得るための所定
ステップ数をマップから読み取り、ステップＳ３でステ
ップモータ９０をこの所定ステップ数まで最大速度で駆
動する。これにより、発進時における空燃比制御を精度
良く行える。次にステップＳ４では、ステップモータ９
０が所定ステップ数まで動いたか否かを判断する。所定
のステップ数まで動いていなければステップＳ３に戻
る。またステップモータ９０が所定のステップ数まで動
けばステップＳ５に移行し、Ｏ₂ センサ２３が制御信号
を出力するようになった後、フィードバック制御に移行
する。

【００２０】また、上記燃料供給チャンバ４２には上記
レギュレータ６０から該燃料供給チャンバ４２へ供給さ
れる気体燃料の量を調整するための燃料供給制御弁１０
０が設けられている。この燃料供給制御弁１００は上記
燃料供給チャンバ４２ａの開口面積を可変制御する絞り
制御弁として機能し、ステッピングモータによって作動
する。該ステッピングモータは、種々のエンジン運転条
件下においてＯ₂ センサ２３からの信号に基づいてＥＣ
Ｕ９２により制御され、これにより燃料供給量が制御さ
れる。なお、エンジン運転条件としては、燃料の組成
（ＬＰＧにおいてはプロパンとブタンの組成割合），エ
アクリーナ３５の流路抵抗，高地使用に伴う大気圧降下
等がある。

【００２１】いま、ここでストイキ状態（λ＝１）の混
合気を形成するためのある量の空気に対して必要な燃料
量について考える。この燃料量はプロパンとブタンとの
比率によって異なっている。たとえば１００リットルの
空気に対してストイキ状態の混合気を形成するのに必要
な燃料量は １００％プロパンの場合…４２リットル １００％ブタンの場合 …３２リットル となっている。すなわち、１００％プロパンの方が多く
の燃料が必要とされる。したがって、燃料として１００
％ブタンを用いた場合に比較して１００％プロパンを用
いた場合の方が燃料供給制御弁１００の開度がより開く
ことになる。こうした理由から上記燃料供給制御弁１０
０が設けられているのである。

【００２２】仮にブリードエア用制御弁８４のみを設け
た場合においては、燃料組成が変わると、リーン，リッ
チのいずれかの側の制御幅が狭くなる。これは、燃料組
成が変わるとλ＝１のときのブリードエア制御弁８４の
ステップ数の中央値が全閉または全開側にずれ、フィー
ドバック制御がそのずれた値を基準に行わなければなら
なくなるからである。その一方、燃料供給制御弁１００
のみでは、燃料量を制御するためには、絞り部４２ａの
開口面積が主ジェット４３の開口面積よりも常に小さく
なるようにして吸気通路３３に供給される燃料量が絞り
部４２ａの開口面積によって制御されるようにするため
に、主ジェット４３の開度に応じて絞り部４２ａの径を
変える必要があり、これにより、吸気流量が変化して主
ジェット４３の開口面積が変化すると、フィードバック
制御のために燃料供給制御弁１００のステップ数を変化
するに先立って、主ジェット４３の開口面積が小さくな
るように絞り部４２ａの開口面積を制御する必要が生
じ、フィードバック制御に遅れが生じることになる。こ
のようにブリードエア制御弁８４及び燃料供給制御弁１
００を設けることにより、空燃比の制御幅を広く確保で
きるとともに、フィードバック制御を迅速に行うことが
できる。

【００２３】なお、上記λはつぎのように定義される。
すなわち λ＝Ｆ／Ｆ_c ここで、Ｆは実際の空燃比であり、Ｆ_c はストイキ状態
の理論空燃比である。よって、ストイキ状態の混合気で
は、気体燃料の種類及び組成の如何に拘らず常にλ＝１
である。ただし、同じλ＝１で示されるストイキ状態の
空燃比であっても、ブタン及びプロパンの比が異なれば
異なった意味を持ってくるのは当然である。λ＝１であ
るストイキ混合気の空燃比は １００％プロパンの場合…１５．７ １００％ブタンの場合 …１５．５ となっている。したがって、ブタンとプロパンの比が異
なれば、ある空気量に対してλ＝１のストイキ空燃比を
得るのに必要な燃料量（体積）に大きな違いが出るとい
うことになり、これは大きな問題である。

【００２４】上記燃料供給制御弁１００を設けることに
より、レギュレータ６０からの燃料量を直接制御するこ
とができる。制御された燃料は吸気通路３３内に連続的
にかつ確実に供給され、これにより燃料量の広範囲にわ
たってＡ／Ｆを均一にすることができる。しかも燃料量
の制御がＯ₂ センサ２３からの信号に基づいて行われる
ので、三元触媒の浄化率が高いウインドウの範囲にＡ／
Ｆを制御することができる。また、Ａ／Ｆを調整するた
めに、加速時に燃料を増量するパワー系やその他種々の
部品を設ける必要がなく、構造が簡単となる。また図１
では明確に表れていないが、上記燃料供給制御弁１００
は、弁体が任意の位置に保持される、すなわち開度が任
意の中間位置で保持される構造になっており、これによ
り該燃料供給制御弁１００の無駄な動きをなくすことが
でき、迅速な制御が可能になる。

【００２５】燃料供給制御弁１００は、ブリードエア用
制御弁８４の弁部材の動きに対応して上記エンジン運転
条件に応じて燃料量を補償するように制御される。すな
わち、図３に示すように、異なる使用燃料を用いたりま
たフィルタエレメントが目詰まりを起こしたりした場合
において、理論空燃比を維持するために、いまブリード
エア用制御弁８４のステップ数が５０から６０に上昇し
てブリードエアを増量することにより、燃料供給チャン
バ４２に供給される燃料量を減少させたとする（これを
線ａ１−ａ２で示す）。また、このときの燃料供給制御
弁１００のステップ数は５０とする。この状態からブリ
ードエア用制御弁８４のステップ数を５０に戻すため
に、燃料供給制御弁１００のステップ数が５０から４０
に減少して燃料供給チャンバ４２に供給される燃料量を
減少させ（線ｂ１−ｂ２参照）、これに対応してブリー
ドエア用制御弁８４のステップ数が６０から減少して基
準レベルである５０に戻ることになる。なお、この場合
に燃料供給制御弁１００のステップ数を５０からいくつ
動かすかは、ブリードエア制御弁８４のステップ数が大
きく変化する原因となったエンジン運転条件が何であっ
たか等により変わってくる。

【００２６】次に、ブリードエア用制御弁８４のステッ
プ数が減少すると（線ａ４−ａ５参照）、燃料供給制御
弁１００のステップ数が上昇する（線ｂ３−ｂ４参照）
のに対応して、ブリードエア用制御弁８４のステップ数
が基準レベルである５０に戻ることになる。なお、図３
に示すようにブリードエア制御弁８４のステップ数が小
刻みに変動しているのは、Ｏ₂ センサ２３がリッチ状態
を検出して制御信号を出力したことによりブリードエア
制御弁８４のブリードエアを増量させた場合と、Ｏ₂ セ
ンサ２３が信号を出力しないためにブリードエアを減量
させた場合との繰り返しによりステップ数が微小変動す
るためであり、このようにステップ数が微小変動しつつ
ウインドウの範囲に維持される。このような燃料供給制
御弁１００の補償機能により、ブリードエア用制御弁８
４のステップ数の平均が実質的に一定な値（５０）に保
たれる。したがって、種々の組成の燃料が使用された場
合においても、エンジン運転状態を検出するためのセン
サを設けることなく、あらゆる運転条件下で自動的にλ
＝１が維持されることになり、広範囲にわたって空燃比
のより正確な制御が可能になる。

【００２７】また上記気体燃料エンジン１には、排気ガ
ス中のＮＯ_X を低減させるためのＥＧＲ装置が設けられ
ている。このＥＧＲ装置はＥＧＲバルブ５６を有してお
り、該ＥＧＲバルブ５６により、排気マニホールド２０
から第１ＥＧＲライン５７を介し第２ＥＧＲライン５８
を通って吸気マニホールド１９のプリーナムチャンバ２
１に戻る排気ガス量が制御されるようになっている。ま
たＥＧＲ装置の一部としてＥＧＲレギュレータ１１０が
設けられている。さらに、吸気通路３３のスロットルバ
ルブ４８下流側には負圧スイッチ１１２が設けられ、ア
イドルディスチャージライン５１には燃料切換弁１１４
が設けられている。

【００２８】また、燃料遮断弁１２０，アイドルスピー
ド制御弁１３０及び補助燃料供給弁１４０が設けられて
いる。上記燃料遮断弁１２０は、エンジンの急減速時に
おいて燃焼室内への燃料供給を遮断するためのものであ
り、大気を引き込むためのフィルタエレメント１２１を
備えている。急減速時すなわちエンジン高速回転中にス
ロットルバルブ４８を急激に絞ったときには、この急減
速状態が負圧センサ１１２により検出され、この検出信
号がＥＣＵ９２に入力される。そして、ＥＣＵ９２から
の制御信号を受けて上記燃料遮断弁１２０が開かれ、こ
れにより多量の大気が上記フィルタエレメント１２１か
らバイパス通路１２２を通って燃料供給チャンバ４２内
に導入される。この結果、吸気通路３３内への燃料供給
が遮断される。これにより、急減速時に不完全燃焼の燃
料が触媒コンバータ内に排出されることによって媒内が
高温になるのが回避できる。

【００２９】上記アイドルスピード制御弁１３０は、吸
気通路３３の下流側に形成されたアイドルバイパス通路
１３１に設けられており、一般に電気作動式の制御弁で
ある。上記アイドルバイパス通路１３１は、吸気通路３
３内においてアイドル位置にあるスロットルバルブ４８
の上流側及び下流側に開口しており、上記アイドルスピ
ード制御弁１３０は、ＥＣＵ９２からの制御信号に基づ
き上記アイドルバイパス通路１３１を流れる吸気流量を
制御してアイドルスピード（回転数）を調節するための
ものである。すなわち、アイドルスピードが低下した場
合には該アイドルスピード制御弁１３０の開度が増して
吸気をバイパスさせ、またアイドルスピードが速い場合
には該アイドルスピード制御弁１３０の開度が減少する
ことになる。このようにしてアイドルスピードを安定さ
せることができる。

【００３０】上記補助燃料供給弁１４０は、一般に電気
作動式の制御弁であり、主に急加速時にレギュレータ６
０の第１圧力調整室７０内の流路１４１から流路１４２
及びバイパス通路１４３を通ってエンリッチメント用の
燃料を上記プリーナムチャンバ２１に補助的に供給する
ためのものである。この補助燃料供給弁１４０もＥＣＵ
９２からの制御信号に基づいて制御される。なお、この
エンリッチメント用燃料の供給は、エンジン始動時にＯ
₂ センサ２３が活性化したかどうかを判定するために行
われるものである。

【００３１】以上のように本実施例では、ブリードエア
用制御弁（燃料調整弁）８４を設けるとともに、該ブリ
ードエア用制御弁８４の弁開度の変化量が補償されるよ
う、燃料チャンバ上流端の絞り部４２ａを可変制御する
燃料供給制御弁（絞り制御弁）１００を配設したので、
該燃料供給制御弁１００の補償機能により、ブリードエ
ア用制御弁８４のステップ数の平均を実質的に一定に保
つことができる。これにより、種々の組成の燃料が使用
された場合においても、あらゆる運転条件下で自動的に
理論空燃比を維持することができ、広範囲にわたって空
燃比のより正確な制御が可能になる。

【００３２】第２実施例 図４は本発明の第２実施例による気体燃料エンジン用混
合気形成装置を説明するための図である。本図におい
て、図１と同一符号は同一または相当部分を示してい
る。なお、ここでは気体燃料エンジンは省略されている
が、上記第１実施例装置（図１）の気体燃料エンジン１
と同様の気体燃料エンジンに適用されるものである。

【００３３】図４では、ブリードエア通路８５の代わり
に、燃料供給通路７８と制御弁８４のバルブエレメント
８６との間にバイパス通路１６０が設けられている点が
第１実施例装置（図１）と異なっている。したがって、
制御弁８４は、ここではブリードエア用制御弁としてで
はなく、第２燃料供給制御弁として機能している。この
ように２つの燃料制御弁８４，１００があることによ
り、両制御弁の制御方法としては次の二通り考えられ
る。すなわち ｉ）フィードバック制御は制御弁８４で行い、制御弁１
００はエンジン運転条件に応じて制御弁８４の変化量を
補償する。 ii）フィードバック制御は制御弁８４，１００の両方で
行うが、制御弁８４のステップ数の平均を実質的に一定
に保つことができるように、制御弁１００がエンジン運
転条件に応じて制御弁８４の変化量を補償する。 この第２実施例装置においては、上記 ii）の制御方法
を採用しており、各燃料供給制御弁８４，１００の開度
は、使用する気体燃料の種類に応じてある値に設定され
ている。そして気体燃料の組成が変化したり、フィルタ
エレメント３７が目詰まりを起こしたりした場合には、
λ＝１の理論空燃比の混合気が得られるよう、Ｏ₂ セン
サ２３からの出力信号に基づいて制御弁８４，１００の
各開度が適宜変えられる。このように二つの燃料制御弁
を設けることにより、両制御弁を小型化して各弁の移動
量を小さくすることができ、これにより装置全体をコン
パクトに構成でき応答性を向上できる。

【００３４】なお、本発明はレシプロエンジンにのみ適
用されるものではなく、ロータリーエンジンにも同様に
適用することができる。また、上記各実施例では本発明
が４気筒エンジンに適用された例を示したが、本発明は
４気筒以外の多気筒エンジンにも同様に適用され得るも
のである。また上記各実施例では、制御弁８４及び燃料
供給制御弁１００の開閉をステップモータにより行うも
のを示したが、本発明の適用はこれに限定されない。た
とえば比例制御電磁弁を採用し、供給電流の制御により
弁開度を調節するようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように請求項１，２の発明に係る
気体燃料エンジン用混合気形成装置では、燃料調整弁の
弁開度の変化量が補償されるよう、すなわち燃料調整弁
の弁開度が所定以上変化したときに該燃料調整弁の弁開
度の平均値が略一定に保持されるよう、燃料チャンバ上
流端の絞り部を可変制御する絞り制御弁を配設するよう
にしたので、該絞り制御弁の補償機能により、燃料調整
弁の制御可能幅を一定幅に維持することができる効果が
ある。これにより、種々の組成の燃料が使用された場合
等、あらゆる運転条件下で自動的に所定空燃比を維持す
ることができ、広範囲にわたって空燃比のより正確な制
御が可能になる。さらに上記絞り制御弁の補償機能によ
り、燃料の組成等運転条件を検知するセンサを設けるこ
となく、あらゆる運転条件下で自動的に所定空燃比を維
持することができる効果もある。

【００３６】また請求項２の発明に係る気体燃料エンジ
ン用混合気形成装置では、燃料チャンバに供給する燃料
量の調整をブリードエア通路の可変制御により行うとも
に、燃料調整弁の弁開度の平均値を略一定に保持した状
態で所定空燃比の混合気が得られるようにミキサを構成
したので、Ａ／Ｆ制御を容易に行える効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による気体燃料エンジン用
混合気形成装置が採用された気体燃料エンジンの断面部
分図である。

【図２】上記実施例装置におけるブリードエア用制御弁
のステップ数の補正を行うための制御フローチャート図
である。

【図３】上記実施例装置におけるブリードエア用制御弁
と燃料供給制御弁との相互関係を示す図である。

【図４】本発明の第２実施例による気体燃料エンジン用
混合気形成装置の概略構成図である。

【符号の説明】

３０ 混合気形成装置 ３１ ミキサ ３３ 吸気通路 ４２ 燃料チャンバ ４２ａ 絞り部 ４３ 主ジェット ８４ ブリードエア制御弁（燃料調整弁） ９２ ＥＣＵ １００ 燃料供給制御弁（絞り制御弁）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体燃料エンジンの燃焼室に供給すべき
   気体燃料と空気との混合気を形成するための気体燃料エ
   ンジン用混合気形成装置において、主ジェットを介して
   吸気通路に開口する燃料チャンバを設けるとともに、所
   定空燃比の混合気が得られるよう上記燃料チャンバへの
   燃料供給量を調整するための燃料調整弁を配設し、該燃
   料調整弁の弁開度の変化量が補償されるよう、上記燃料
   チャンバ上流端の絞り部を可変制御する絞り制御弁を配
   設したことを特徴とする気体燃料エンジン用混合気形成
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記燃料調整弁は上
   記燃料チャンバに開口するブリードエア通路の開口面積
   を可変制御する弁体を有しており、該弁体の弁開度の平
   均値を略一定に保持した状態で所定空燃比の混合気が得
   られるようにミキサを構成するとともに、上記絞り制御
   弁は、上記燃料調整弁の弁開度が所定以上変化したとき
   に該弁開度の平均値が略一定に保持されるよう、該弁開
   度の変化量に応じて上記絞り部の開口面積を可変制御す
   ることを特徴とする気体燃料エンジン用混合気形成装
   置。