JPH07253048A - ガス燃料エンジンの混合気形成方法及び装置 - Google Patents

ガス燃料エンジンの混合気形成方法及び装置

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JPH07253048A
JPH07253048A JP6044235A JP4423594A JPH07253048A JP H07253048 A JPH07253048 A JP H07253048A JP 6044235 A JP6044235 A JP 6044235A JP 4423594 A JP4423594 A JP 4423594A JP H07253048 A JPH07253048 A JP H07253048A
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fuel
engine
gas
control
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Toshio Suzuki
俊雄 鈴木
Yoshikatsu Iida
佳且 飯田
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Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 混合気の空燃比のバラツキを小さく抑えて該
空燃比をエンジンの全運転域に亘って目標値に正確に設
定することができるとともに、触媒による排気ガスの浄
化率を高く維持することができるガス燃料エンジンの混
合気形成方法及び装置を提供すること。 【構成】 ガス燃料の供給量を吸入空気量に応じて増減
させる可変ベンチュリ型ミキサ３５と、燃料供給チャン
バ３２へのブリードエア（制御用空気）の供給量を制御
するブリードエア制御弁（ＡＢＣＶ）３６と、混合気濃
度が目標空燃比に対してリッチ側にあるか否かを検出す
るＯ2 センサ２１と、該Ｏ2 センサ２１の検出結果に基
づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、前記ブリ
ードエアの供給量をフィードバック制御するエンジン制
御装置（ＥＣＵ）４８を含んで構成される混合気形成装
置３０において、前記エンジン制御装置４８に、前記フ
ィードバック制御における制御変数を吸入空気量又はこ
れに影響するパラメータ（エンジン負荷、エンジン回転
数の一方又は双方）の関数として算出する機能を付加荷
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＰＧ、ＬＮＧ、ＣＮ
Ｇ等のガスを燃料とするガス燃料エンジンの混合気形成
方法及び装置、特に、ガス燃料の供給量をフィードバッ
ク制御して目標空燃比の混合気を形成するガス燃料エン
ジンの混合気形成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガス燃料エンジンに供給すべき混合気を
形成する方法として、ガス燃料の供給量を吸入空気量に
応じて増減させるとともに、ガス燃料供給系に制御用空
気を供給し、混合気濃度が目標空燃比に対してリッチ側
にあるか又はリーン側にあるかを検出し、その検出結果
に基づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、前記
制御用空気の供給量をフィードバック制御する方法が知
られている。
【０００３】而して、上記混合気形成方法によれば、吸
入空気量の変化に対してガス燃料供給量を正確に、且
つ、応答性良く追従させることができ、混合気の空燃比
を目標値（例えば、理論空燃比）に保つことができる。
【０００４】ところで、上記方法を実現する混合気形成
装置としては、ガス燃料の供給量を吸入空気量に応じて
増減させる可変ベンチュリ型ミキサと、ガス燃料供給系
への制御用空気の供給量を制御する制御弁と、混合気濃
度が目標空燃比に対してリッチ側にあるか又はリーン側
にあるかを検出するセンサと、該センサの検出結果に基
づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、前記制御
用空気の供給量をフィードバック制御する制御手段を含
んで構成されるものが知られている。
【０００５】而して、上記混合気形成装置においては、
制御用空気の供給量を制御するための制御弁は例えばス
テップモータによって駆動され、制御用空気供給量（つ
まり、混合気の空燃比）の前記フィードバック制御はス
テップモータのステップ数（つまり、制御弁の開度）Ｓ
ＴＰを制御することによって行われており、より具体的
には、ステップ数ＳＴＰに乗ずべき係数（以下、フィー
ドバック係数と称す）ＦＫを制御することによって行わ
れている。
【０００６】即ち、各時点でのステップ数ＳＴＰは次
式；
【０００７】
【数１】ＳＴＰ＝ＦＫ×ＳＴＰ …（１） によって算出され、例えば、Ｏ2 センサ等の出力信号に
基づいて（つまり、混合気濃度が目標空燃比に対してリ
ッチ側にあるか又はリーン側にあるかによって）フィー
ドバック係数ＦＫを時間ｔに対して所定の比率（＝ｄＦ
Ｋ／ｄｔ）で増減させることによって制御用空気の供給
量のフィードバック制御が行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目標空
燃比（理論空燃比）を得るためのステップモータのステ
ップ数ＳＴＰは、図４に示すようにエンジン負荷によっ
て異なるため、従来のようにフィードバック係数ＦＫを
エンジン負荷とは無関係に所定の比率で増減させれば、
ステップ数ＳＴＰによる空燃比の変化量がエンジン負荷
によって異なり、混合気の空燃比をエンジンの全運転領
域に亘って目標値（例えば、理論空燃比）に正確に保つ
ことができないという問題があった。実際には、ステッ
プ数ＳＴＰは高負荷側に向かって小さくなるため、高負
荷側において同一ステップ数ＳＴＰを変化させるために
は、フィードバック係数ＦＫを低負荷側における値より
も大きく設定する必要がある。尚、図４は横軸をエンジ
ン回転数、縦軸をエンジン負荷として描いた等ステップ
数曲線を示す。
【０００９】又、図５に制御弁の全閉時（ＳＴＰ＝
０）、中間開度時（ＳＴＰ＝１００）及び全開時（ＳＴ
Ｐ＝２００）の各場合における吸入空気量Ａに対する燃
料流量Ｆ（空燃比Ａ／Ｆ）の変化をそれぞれ示すが、実
際にガス燃料がミキサのベンチュリ部に吸い出されるに
は、吸入空気量Ａが所定値以上になってベンチュリ部に
所定値以上の負圧（例えば、−４ｍｍＡｑ）が発生する
必要があるため、吸入空気量Ａが小さい領域ΔＡでは図
示のように燃料流量Ｆが吸入空気量Ａに正比例せず、領
域ΔＡにおいて単位ステップ数ＳＴＰ当りの空燃比Ａ／
Ｆの変化量Δ（Ａ／Ｆ）（＝（Ａ／Ｆ）／ＳＴＰ）が大
きくなり、この領域ΔＡにおいて空燃比Ａ／Ｆを目標値
に設定することが困難であった。
【００１０】従って、本発明の目的とする処は、混合気
の空燃比をエンジンの全運転領域において目標値に正確
に設定することができるガス燃料エンジンの混合気形成
方法及び装置を提供することにある。
【００１１】ところで、図６に吸入空気量が一定である
場合に排気ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化
水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯX ）の触媒による浄
化率（％）をフィードバック周波数（混合気濃度が目標
空燃比に対してリッチ側とリーン側に変化する回数）に
対して示すが、これによれば、触媒の浄化率を高く保つ
ためのフィードバック周波数の最適値が各吸入空気量に
ついて存在することが分かる。従って、触媒の浄化率を
最適値に保つには、図７に示すように吸入空気量に対し
てフィードバック周波数を変化させる必要がある。
【００１２】又、混合気の空燃比Ａ／Ｆの振幅のバラツ
キを小さく抑えるには、単位時間当りの吸入空気量に対
するフィードバック周波数を一定に保つ必要があること
も知られている。
【００１３】ところが、従来は吸入空気量とは無関係に
フィードバック周波数（フィードバック係数ＦＫの時間
的な変化率（＝ｄＦＫ／ｄｔ））が決定されていたた
め、混合気の空燃比Ａ／Ｆの振幅のバラツキがエンジン
の運転条件によって大きくなり、触媒による排気ガスの
浄化率を常に最適値に保つことが困難であった。
【００１４】従って、本発明の他の目的とする処は、エ
ンジンの全運転領域に亘って混合気の空燃比のバラツキ
を小さく抑えるとともに、触媒による排気ガスの浄化率
を高く維持することができるガス燃料エンジンの混合気
形成方法及び装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１記載の発明は、ガス燃料エンジンに供給すべき
混合気を形成する方法であって、ガス燃料の供給量を吸
入空気量に応じて増減させるとともに、ガス燃料供給系
に制御用空気を供給し、混合気濃度が目標空燃比に対し
てリッチ側にあるか又はリーン側にあるかを検出し、そ
の検出結果に基づいて、混合気の空燃比が目標値となる
よう、前記制御用空気の供給量をフィードバック制御す
るガス燃料エンジンの混合気形成方法において、前記フ
ィードバック制御における制御変数を吸入空気量又はこ
れに影響するパラメータの関数としたことを特徴とす
る。
【００１６】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、前記フィードバック制御における制御
変数をエンジン負荷の関数としたことを特徴とする。
【００１７】請求項３記載の発明は、前記請求項１記載
の発明において、前記フィードバック制御における制御
変数をエンジン回転数の関数としたことを特徴とする。
【００１８】請求項４記載の発明は、前記請求項１記載
の発明において、前記フィードバック制御における制御
変数をエンジン負荷及びエンジン回転数の関数としたこ
とを特徴とする。
【００１９】請求項５記載の発明は、ガス燃料エンジン
に供給すべき混合気を形成する装置であって、ガス燃料
の供給量を吸入空気量に応じて増減させる可変ベンチュ
リ型ミキサと、ガス燃料供給系への制御用空気の供給量
を制御する制御弁と、混合気濃度が目標空燃比に対して
リッチ側にあるか又はリーン側にあるかを検出するセン
サと、該センサの検出結果に基づいて、混合気の空燃比
が目標値となるよう、前記制御用空気の供給量をフィー
ドバック制御する制御手段を含んで構成されるガス燃料
エンジンの混合気形成装置において、前記制御手段に、
前記フィードバック制御における制御変数を吸入空気量
又はこれに影響するパラメータの関数として算出する機
能を付加したことを特徴とする。
【００２０】請求項６記載の発明は、上記請求項５記載
の発明において、前記制御弁をステップモータによって
駆動し、前記フィードバック制御をステップモータのス
テップ数を制御することによって行い、該フィードバッ
ク制御における前記制御変数をステップモータのステッ
プ数に乗ずべき係数としたことを特徴とする。
【００２１】請求項７記載の発明は、上記請求項５又は
６記載の発明において、前記フィードバック制御におけ
る制御変数をエンジン負荷の関数としたことを特徴とす
る。
【００２２】請求項８記載の発明は、前記請求項５又は
６記載の発明において、前記フィードバック制御におけ
る制御変数をエンジン回転数の関数としたことを特徴と
する。
【００２３】請求項９記載の発明は、前記請求項５又は
６記載の発明において、前記フィードバック制御におけ
る制御変数をエンジン負荷及びエンジン回転数の関数と
したことを特徴とする。
【００２４】
【作用】本発明によれば、フィードバック制御における
制御変数が吸入空気量又はこれに影響するパラメータ
（エンジン負荷とエンジン回転数の一方又は双方）に応
じて変えられるため、エンジン負荷による制御変数の変
化率の相異や吸入空気量が小さい領域における空燃比の
変化量の相異を補償することができ、混合気の空燃比を
エンジンの全運転領域において目標値に正確に設定する
ことができる。
【００２５】又、本発明によれば、吸入空気量に対して
フィードバック周波数を一定にすることができるため、
エンジンの全運転領域に亘って混合気の空燃比のバラツ
キを小さく抑えるとともに、触媒による排気ガスの浄化
率を高く維持することができる。
【００２６】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【００２７】図１は本発明に係る混合気形成装置を備え
るガス燃料エンジンの構成図である。
【００２８】図１に示すガス燃料エンジン１は水冷式４
気筒４バルブエンジンであって、そのシリンダブロック
２に形成された４つのシリンダボア２ａのそれぞれには
ピストン３が摺動自在に嵌装されており、各ピストン３
はコンロッドを介して不図示のクランク軸に連結されて
いる。
【００２９】又、上記シリンダブロック２の上部に被着
されたシリンダヘッド４の下部には燃焼凹部４ａが形成
されており、該燃焼凹部４ａと前記ピストン３の頂部３
ａとの間には燃焼室５が形成されている。そして、シリ
ンダヘッド４の燃焼凹部４ａには吸気ポート４ｂと排気
ポート４ｃがそれぞれ２つずつ開口しており、各吸気ポ
ート４ｂ、排気ポート４ｃは吸気弁６、排気弁７によっ
てそれぞれ適当なタイミングで開閉される。即ち、吸気
弁６、排気弁７はスプリング８，９によって吸気ポート
４ｂ、排気ポート４ｃを閉じる方向に付勢されており、
これらはヘッドカバー１０内に回転自在に収納されたカ
ム軸１１，１２によって適当なタイミングで開閉され
る。
【００３０】尚、前記シリンダブロック２とシリンダヘ
ッド４には冷却ジャケット１３，１４が形成されてお
り、これらの冷却ジャケット１３，１４にはクーラント
液が不図示のクーラントポンプによって循環せしめられ
て冷却に供される。
【００３１】ところで、前記シリンダヘッド４には、前
記吸気ポート４ｂを介して燃焼室５に連通する吸気通路
１５と、前記排気ポート４ｃを介して燃焼室５に連通す
る排気通路１６が形成されており、吸気通路１５には吸
気マニホールド１７の一端が接続され、該吸気マニホー
ルド１７の他端にはプリナムチャンバ１８が設けられて
いる。
【００３２】又、前記排気通路１６には排気マニラホー
ルド１９の一端が接続されており、該排気マニホールド
１９の他端には触媒コンバータ２０が接続されており、
同排気マニホールド１９の途中には、排気ガス中の酸素
濃度を検出するためのＯ2 センサ２１が取り付けられて
いる。尚、上記触媒コンバータ２０の触媒層は、一酸化
炭素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）の酸化及び窒素酸化物
（ＮＯX ）を還元するための所謂三元触媒を含んでい
る。
【００３３】ところで、前記Ｏ2 センサ２１は排気ガス
中の酸素濃度と大気中の酸素濃度との差を起電力に変換
するものであり、酸素濃度の差が所定値以上のとき、即
ち、混合気濃度が理論空燃比に対してリッチ側にあると
きに検出信号を出力するタイプのものが採用されてい
る。尚、Ｏ2 センサとしては、混合気濃度が理論空燃比
に対してリーン側にあるときに検出信号を出力するタイ
プのものを採用しても良い。
【００３４】ところで、前記プリナムチャンバ１８はＥ
ＧＲバルブ２２を有するＥＧＲ通路２３によって前記排
気マニホールド１９に連通接続されており、ＥＧＲバル
ブ２２はＥＧＲレギュレータ２４からの吸気負圧で開閉
され、プリナムチャンバ１８にＥＧＲガスを導入する。
【００３５】而して、前記プリナムチャンバ１８の上流
側開口には、本発明に係る混合気形成装置３０を介して
エアクリーナ２５が接続されており、混合気形成装置３
０によって形成されて混合気は前記吸気マニホールド１
７を経てガス燃料エンジン１の前記燃焼室５に供給され
て燃焼に供される。
【００３６】ここで、混合気形成装置３０の構成を説明
する。
【００３７】本発明に係る混合気形成装置３０は、前記
エアクリーナ２５と前記プリナムチャンバ１８とを連通
する吸気通路３１と、該吸気通路３１に一体的に形成さ
れた燃料供給チャンバ３２と、該燃料供給チャンバ３２
と不図示のガス燃料源とを連通接続するガス燃料通路３
３と、前記燃料供給チャンバ３２とエアクリーナ２５と
を連通接続するブリードエア通路３４と、前記吸気通路
３１のベンチュリ部３１ａの通路面積を可変制御する可
変ベンチュリ型ミキサ３５と、前記ブリードエア通路３
４の通路面積を変えて前記燃料供給チャンバ３２に供給
される制御用空気としてのブリードエアの量を制御する
ブリードエア制御弁（以下、ＡＢＣＶと称す）３６と、
前記燃料供給チャンバ３２に供給される燃料の圧力を調
整するレギュレータ６０を含んで構成されている。
【００３８】上記可変ベンチュリ型ミキサ３５は、前記
吸気通路３１のベンチュリ部３１ａに設けられており、
これは密閉ボックス状のチャンバ３７と、該チャンバ３
７内に摺動自在に嵌装されたピストン３８を有してお
り、該ピストン３８の先端には、前記燃料供給チャンバ
３２の主ジェット３２ａに対して出没するニードル弁
（メータリングロッド）３９が取り付けられている。
尚、主ジェット３２ａ及びニードル弁３９は、如何なる
吸入空気量に対しても前記ＡＢＣＶ３６の開度の平均値
が略一定のまま空燃比を略一定に維持できる形状を有し
ている。
【００３９】而して、上記ピストン３８はチャンバ内３
７に縮装されたスプリング４０によって閉じ方向（図１
の左方向）に付勢されており、チャンバ３７内には該ピ
ストン３８によって区画されるエア室Ｓ１，Ｓ２が形成
されている。そして、一方のエア室Ｓ１はポート４１を
介して前記吸気通路３１のベンチュリ部３１ａに連通し
ており、他方のエア室Ｓ２はポート４２を介して大気に
連通している。
【００４０】ところで、前記吸気通路３１の可変ベンチ
ュリ型ミキサ３５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弁４３が設けられている。
【００４１】他方、前記エアクリーナ２５には、吸入空
気量を測定するためのエアフローメータ４７が取り付け
られており、該エアフローメータ４７の出力はエンジン
制御装置（以下、ＥＣＵと称す）４８に入力される。
尚、図示していないが、エアクリーナ２５にはフィルタ
エレメントの目詰まりを検出するための目詰まりセンサ
が設けられており、該目詰まりセンサの出力も同様に前
記ＥＣＵ４８に入力される。更に、ＥＣＵ４８には、前
記スロットル弁４３の開度（負荷）、クーラント液の温
度、エンジン回転数、前記Ｏ2 センサ２１の出力、排気
温度、絶対吸気圧、不図示の負圧センサの出力等の各種
信号が入力される。
【００４２】又、前記可変ベンチュリ型ミキサ３５に
は、燃料供給チャンバ３２から導出するアイドルディス
チャージライン４９、燃料遮断弁５１、調整可能なニー
ドル弁５２及びアイドルポート５３を含むアイドル回路
５０が設けられており、アイドルポート５３は、吸気通
路３１内において前記スロットルバルブ４３のアイドル
位置下流側に開口している。更に、吸気通路３１のスロ
ットル弁４３よりも下流側には、負圧スイッチ５４が設
けられている。尚、上記燃料遮断弁５１は前記ＥＣＵ４
８によってその開閉が制御され、これにより前記アイド
ルディスチャージライン４９を通る燃料量が制御され
る。
【００４３】ところで、本実施例では、前記ＡＢＣＶ３
６はステップモータ５５によって駆動されてその開度が
制御され、ステップモータ５５は後述のフィードバック
制御によってその駆動が制御される。
【００４４】尚、図１において、５６は燃料供給制御
弁、５７は燃料遮断弁、５８はアイドルスピード制御
弁、５９は補助燃料供給弁である。ここで、前記燃料供
給チャンバ３２にガス燃料を供給するための前記レギュ
レータ（ベーパライザ）６０の構成を説明する。
【００４５】レギュレータ６０は、そのハウジング６１
内に導入路６２を有しており、該導入路６２には導入管
６３が接続されている。そして、この導入路６２は第１
圧力調整ポート６４まで延出しており、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、第１圧力調整弁６５は調節ねじ６６、スプリン
グ６７等を含む第１付勢部材６８によって作動する。
【００４６】又、ハウジング６１内には第１蓋板６９が
装着されており、これによりハウジング６１内には第１
圧力調整室７０が形成されている。尚、第１付勢部材６
８の調節により、前記第１圧力調整室７０のガス燃料の
圧力は約０．３ａｔｇに設定される。
【００４７】更に、ハウジング６１内の前記第１蓋板６
９の逆側にはダイヤフラム７１と第２蓋板７２が装着さ
れており、これにより第２圧力調整室７３が形成されて
いる。そして、第２圧力調整室７３は通路７４を介して
前記第１圧力調整室７０に連通している。
【００４８】又、上記通路７４の第２圧力調整室７３の
側には、開閉可能な第２圧力調整弁７５が設けられてお
り、該第２圧力調整弁７５は、前記ダイヤフラム７１と
連動する第２付勢部材７６によってその作動が制御され
る。尚、ダイヤフラム７１の背面側には大気ポート７７
を介して大気圧が作用している。
【００４９】而して、前記第２付勢部材７６の調節によ
って、前記第２圧力調整室７３内のガス燃料の圧力は大
気圧よりも僅かに低い圧力に設定され、このように設定
されたガス燃料が前記ガス燃料通路３３を通って前記燃
料供給チャンバ３２に供給される。
【００５０】尚、ハウジング６１内には加熱通路７８が
設けられており、エンジン１の前記冷却ジャケット１
３，１４での熱交換によって加熱されたクーラント液が
加熱通路７８を通過して循環することによって、レギュ
レータ６０の内部においてより安定したガス温度が維持
され、より燃料の良好な気化と調整作用が行われる。
【００５１】次に、本発明に係る混合気形成装置３０の
作用を説明する。
【００５２】ガス燃料エンジン１が駆動され、該エンジ
ン１の吸入行程において吸気弁６が開いて排気弁７が閉
じ、ピストン３がシリンダボア２ａ内を下降すると、シ
リンダボア２ａ内に発生する負圧に引かれて空気がエア
クリーナ２５内に吸引され、該空気はエアクリーナ２５
によって浄化された後、吸気通路３１を図１の矢印方向
に流れる。尚、このとき、吸入空気量は前記エアフロー
メータ４７によって検出され、その検出信号は前記ＥＣ
Ｕ４８に入力される。又、同様にエンジン回転数、絶対
吸気負圧等も検出され、それらの検出信号もＥＣＵ４８
に入力される。
【００５３】ところで、エアクリーナ２５に導入された
空気の一部はブリードエア（制御用空気）としてブリー
ドエア通路３４から燃料供給チャンバ３２に供給され、
これによって燃料供給チャンバ３２内の圧力が調整さ
れ、該燃料供給チャンバ３２への燃料供給量が制御され
る。つまり、レギュレータ６０によって気化された燃料
の燃料供給チャンバ３２への供給量はレギュレータ６０
の燃料供給圧力と燃料供給チャンバ３２内の圧力との差
圧によって決定されるため、前述のようにブリードエア
の供給量を制御して燃料供給チャンバ３２内の圧力を変
えることによって燃料の供給量を制御することができ
る。
【００５４】ここで、ブリードエアの供給量はＡＢＣＶ
３６の開度調整によって行なわれ、ＡＢＣＶ３６の開度
調整はステップモータ５５をフィードバック制御するこ
とによってなされる。
【００５５】而して、スロットル弁４３が全閉状態にあ
るアイドリング状態においては、吸気通路３１における
吸入空気量が小さく、吸気通路３１のベンチュリ部３１
ａは略大気圧に保たれるため、前記可変ベンチュリ型ミ
キサ３５のエア室Ｓ１，Ｓ２の内圧は略同等（大気圧）
となってピストン３８には差圧に基づく力が作用せず、
該ピストン３８はスプリング４０の付勢力によってその
ニードル弁３９が燃料供給チャンバ３２の主ジェット３
２ａを閉じる位置で静止している。
【００５６】従って、エンジン１がアイドリング状態に
あるときには、前記アイドル回路５０から燃料が供給さ
れるが、このとき、アイドルディスチャージライン４９
の燃料供給チャンバ３２との連結部が前記エアブリード
通路３４の燃料供給チャンバ３２との連結部よりも主ジ
ェット３２ａ側に配置されているため、アイドルディス
チャージライン４９の上流側においてブリードエアによ
る燃料供給量の制御が行われる。このため、ブリードエ
アによって制御された燃料がアイドルディスチャージラ
イン４９に流れることとなり、この結果、アイドル回路
５０の応答性が高められる。
【００５７】次に、スロットル操作によってスロットル
弁４３が徐々に開かれてエンジン１の運転状態がアイド
リング状態を脱してオフアイドル状態となると、吸気通
路３１を流れる吸入空気量が増え、吸気通路３１のベン
チュリ部３１ａに負圧が発生する。そして、この負圧は
ポート４１を介して可変ベンチュリ型ミキサ３５の一方
のエア室Ｓ１に作用するため、ピストン３８は両エア室
Ｓ１，Ｓ２の差圧（つまり、吸入空気量）に比例する力
によってチャンバ３７側（図１の右方）に移動し、その
先部に取り付けられたニードル弁３９が燃料供給チャン
バ３２の主ジェット３２ａを開く。このため、主ジェッ
ト３２ａの開口面積が増大し、この開口面積の増大に見
合う量のガス燃料が燃料供給チャンバ３２から吸気通路
３１に流出し、この燃料がそこを流れる空気と混合して
所定空燃比の混合気が形成され、この混合気はプリナム
チャンバ１８、吸気マニホールド１７及びエンジン１の
シリンダヘッド４に形成された各気筒の吸気通路１５を
経て吸気ポート４ｂから燃焼室５に供給されて燃焼に供
される。
【００５８】そして、燃焼室５での混合気の燃焼によっ
て生じた排気ガスは、エンジン１が排気行程に移行して
吸気弁６が閉じて排気弁７が開き、ピストン３がシリン
ダボア２ａ内を上昇すると、燃焼室５から排気通路１６
及び排気マニホールド１９を経て触媒コンバータ２０を
通過し、これに含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯX 等が触媒コ
ンバータ２０によって還元されて浄化された後、不図示
の排気・消音装置を経て大気中に排出される。
【００５９】而して、このオフアイドル状態において
も、前述と同様にフィードバック制御によってステップ
モータ５５が制御され、ＡＢＣＶ３６の開度の調整によ
って燃料供給チャンバ３２へのブリードエアの供給量が
制御される。
【００６０】ここで、上記フィードバック制御について
説明する。
【００６１】ステップモータ５５のフィードバック制御
は、該ステップモータ５５のステップ数ＳＴＰ（＝０〜
２００）を制御することによってなされ、本実施例で
は、制御変数としてステップ数ＳＴＰに乗ずべきフィー
ドバック係数ＦＫが制御される。
【００６２】即ち、各時点でのステップ数ＳＴＰは次
式；
【００６３】
【数２】 ＳＴＰ＝（ＦＫ＋１０００）×ＳＴＰ／１０００ …（２） によって算出され、フィードバック係数ＦＫはＯ2 セン
サ２１の出力信号（つまり、混合気濃度が目標空燃比に
対してリッチ側にあるか否か）に基づいて図２に示す時
間的な変化率（＝ｄＦＫ／ｄｔ）でもって制御される。
【００６４】ここで、フィードバック係数ＦＫの時間的
な変化率（＝ｄＦＫ／ｄｔ）を決定するものとして以下
の６つの因子が規定されている（図２参照）。
【００６５】リッチディレイ リーンディレイ リッチスキップ リーンスキップ リッチ比例係数 リーン比例係数 尚、図２に示すように、フィードバック係数ＦＫの上限
値がリーン側、下限値がリッチ側に対応する。
【００６６】而して、本実施例では、フィードバック係
数ＦＫはエンジン負荷（実際には、絶対吸気圧）の関数
とされ、前記６つの因子〜を各絶対吸気圧３００，
４５０，６００，７６０ｍｍＨｇに対して表１に示すよ
うに規定している。尚、表１に示す絶対吸気圧３００，
４５０，６００，７６０ｍｍＨｇの中間の値に対する各
因子〜の値は補間法によって求められる。
【００６７】
【表１】 尚、表１において、リッチタイマ周期ＴＲとリッチ係数
ＳＲは図２に示すようにのリッチ比例係数を規定し、
リーンタイマ周期ＴＬとリーン係数はＳＬはのリーン
比例係数を規定する。
【００６８】ここで、フィードバック制御の手順を図２
を参照しながら図３に示すフローチャートに従って説明
する。尚、図２に示すフィードバック係数ＦＫにおい
て、鎖線はステップモータ５５（ＡＢＣＶ３６）の実際
の作動に対するフィードバック係数ＦＫの時間的変化を
示す。
【００６９】前記ＥＣＵ４８はＯ2 センサ２１から入力
される信号によって混合気濃度が目標空燃比（理論空燃
比）に対してリッチ側にあるか否かを判断する（図４の
STEP１）。
【００７０】Ｏ2 センサ２１の起電力が所定値（例え
ば、５００ｍＶ）を超えると、図２に示すように、Ｏ2
センサ２１の出力はＯＮとなり、混合気濃度はリーン側
からリッチ側に反転するため、STEP１での判断結果はＹ
ＥＳとなり、次に、リッチフラグ＝１であるか否かが判
断される（STEP２）。この場合、リッチ状態に反転する
以前のリーン状態においてはリッチフラグ＝０に設定さ
れているため（STEP２０参照）、STEP２での判断結果は
ＮＯとなり、ここでリッチフラグ＝１に設定され（STEP
３）、その後、リッチスキップがＯＦＦ（クリア）され
（STEP４）、リッチディレイタイマもリセットされる
（STEP５）。続いて、リーンディレイタイマがリセット
され（STEP６）、更に、リッチタイマもリセットされ
（STEP７）、リターンされる（STEP８）。
【００７１】前述のようにリッチフラグ＝１に設定され
たため（STEP３）、STEP２での判断結果はＹＥＳとな
り、STEP９へ進み、そこでリッチスキップがＯＮか否か
が判断されるが、STEP４においてリッチスキップはＯＦ
Ｆされているため、STEP９での判断結果はＮＯとなり、
リッチディレイタイマがカウントアップされ（STEP１
０）、このカウントアップはリッチディレイタイマ≧
となるまで継続される（STEP１１）。そして、リッチデ
ィレイタイマ≧となると、リッチスキップがＯＮされ
（STEP１２）、フィードバック係数ＦＫにが加算され
る（ＦＫ＝ＦＫ＋）（STEP１３）。
【００７２】上述のようにフィードバック係数ＦＫに
が加算されると、フィードバック係数ＦＫは瞬時に増え
て前記（２）式によって算出されるステップモータ５５
のステップ数ＳＴＰが大きくなり、この結果、ＡＢＣＶ
３６の開度が大きくなって燃料供給チャンバ３２へのブ
リードエアの供給量が増え、燃料供給チャンバ３２内の
圧力が高くなって燃料の供給量が減少し、この結果、混
合気の空燃比は目標空燃比に対してリーン側へ移行す
る。
【００７３】以上の処理が終了した時点でリッチスキッ
プはＯＮされているため（STEP１２）、STEP９での判断
結果はＹＥＳとなり、次に、リッチタイマ≧ＴＲとなる
までリッチタイマがカウントアップされる（STEP１４〜
１６）。そして、リッチタイマ≧ＴＲとなると、フィー
ドバック係数ＦＫにリッチ係数ＳＲが加算（ＦＫ＝ＦＫ
＋ＳＲ）され（STEP１７）、リッチタイマがリセットさ
れる（STEP１８）。
【００７４】上述のようにフィードバック係数ＦＫにリ
ッチ係数ＳＲが加算されると、前記（２）式によって算
出されるステップモータ５５のステップ数ＳＴＰが更に
大きくなり、この結果、ＡＢＣＶ３６の開度が大きくな
って燃料供給チャンバ３２へのブリードエアの供給量が
更に増え、燃料供給チャンバ３２内の圧力が更に高くな
って燃料の供給量が更に減少し、この結果、混合気の空
燃比は目標空燃比に対して更にリーン側へ移行する。
【００７５】上述の結果、Ｏ2 センサ２１の出力がＯＦ
Ｆに反転すると、その時点から以上とは逆にフィードバ
ック係数ＦＫが減じられ、混合気の空燃比が目標空燃比
に対してリッチ側に移行せしめられる。
【００７６】即ち、Ｏ2 センサ２１の起電力が所定値
（例えば、５００ｍＶ）以下に下がると、図２に示すよ
うに、Ｏ2 センサ２１の出力はＯＦＦとなり、混合気濃
度はリッチ側からリーン側に反転するため、STEP１での
判断結果はＮＯとなり、次に、リッチフラグ＝０である
か否かが判断される（STEP１９）。この場合、リーン状
態に反転する以前のリッチ状態においてはリッチフラグ
＝１に設定されているため（STEP３参照）、STEP１９で
の判断結果はＮＯとなり、ここでリッチフラグ＝０に設
定され（STEP２０）、その後、リーンスキップがＯＦＦ
（クリア）され（STEP２１）、リーンディレイタイマも
リセットされる（STEP２２）。続いて、リッチディレイ
タイマがリセットされ（STEP２３）、更に、リーンタイ
マもリセットされ（STEP２４）、リターンされる（STEP
２５）。
【００７７】前述のようにリッチフラグ＝０に設定され
たため（STEP２０）、STEP１９での判断結果はＹＥＳと
なり、STEP２６へ進み、そこでリーンスキップがＯＮか
否かが判断されるが、STEP２０においてリーンスキップ
はＯＦＦされているため、STEP２６での判断結果はＮＯ
となり、リーンディレイタイマがカウントアップされ
（STEP２７）、このカウントアップはリーンディレイタ
イマ≧となるまで継続される（STEP２８）。そして、
リーンディレイタイマ≧となると、リーンスキップが
ＯＮされ（STEP２９）、フィードバック係数ＦＫから
が減算される（ＦＫ＝ＦＫ−）（STEP３０）。
【００７８】上述のようにフィードバック係数ＦＫから
が減算されると、フィードバック係数ＦＫは瞬時に小
さくなって前記（２）式によって算出されるステップモ
ータ５５のステップ数ＳＴＰも小さくなり、この結果、
ＡＢＣＶ３６の開度が小さくなって燃料供給チャンバ３
２へのブリードエアの供給量が減り、燃料供給チャンバ
３２内の圧力が低くなって燃料の供給量が増大し、この
結果、混合気の空燃比は目標空燃比に対してリッチ側へ
移行する。
【００７９】以上の処理が終了した時点でリーンスキッ
プはＯＮされているため（STEP２９）、STEP２６での判
断結果はＹＥＳとなり、次に、リーンタイマ≧ＴＬとな
るまでリーンタイマがカウントアップされる（STEP３１
〜３３）。そして、リーンタイマ≧ＴＬとなると、フィ
ードバック係数ＦＫからリーン係数ＳＬが減算（ＦＫ＝
ＦＫ−ＳＬ）され（STEP３４）、リーンタイマがリセッ
トされる（STEP３５）。
【００８０】上述のようにフィードバック係数ＦＫから
リーン係数ＳＬが加算されると、前記（２）式によって
算出されるステップモータ５５のステップ数ＳＴＰが更
に小さくなり、この結果、ＡＢＣＶ３６の開度が小さく
なって燃料供給チャンバ３２へのブリードエアの供給量
が更に減り、燃料供給チャンバ３２内の圧力が更に低く
なって燃料の供給量が更に増大し、この結果、混合気の
空燃比は目標空燃比に対して更にリッチ側へ移行する。
【００８１】而して、以上のようなフィーバック制御を
繰り返すことによって混合気の空燃比は目標値に保持さ
れるが、本実施例においては、前述のようにフィードバ
ック係数ＦＫが吸入空気量に影響するパラメータである
エンジン負荷（絶対吸気圧）の関数として求められるた
め、エンジン負荷によるフィードバック係数ＦＫの変化
率の相異や吸入空気量が小さい領域における空燃比の変
化量の相異を補償することができ、混合気の空燃比をエ
ンジン１の全運転領域に亘って目標値に正確に設定する
ことができる。
【００８２】又、本実施例によれば、フィードバック係
数ＦＫの時間的な変化率をエンジン負荷に応じて変える
ことができるため、吸入空気量に対してフィードバック
周波数を一定にすることができ、この結果、エンジン１
の全運転領域に亘って混合気の空燃比のバラツキを小さ
く抑えることができるとともに、触媒コンバータ２０に
よる排気ガスの浄化率を高く保つこともできる。
【００８３】尚、以上の実施例では、フィードバック係
数ＦＫをエンジン負荷（絶対吸気圧）の関数として求め
たが、吸入空気量自体又はこれに影響するエンジン回転
数或いはエンジン回転数とエンジン負荷の双方の関数と
して求めても前記と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、ガス燃料供給量のフィードバック制御における制
御変数が吸入空気量又はこれに影響するパラメータ（エ
ンジン負荷とエンジン回転数の一方又は双方）に応じて
変えられるため、エンジン負荷による制御変数の変化率
の相異や吸入空気量が小さい領域における空燃比の変化
量の相異を補償することができ、混合気の空燃比をエン
ジンの全運転領域に亘って目標値に正確に設定すること
ができるという効果が得られる。
【００８５】又、本発明によれば、フィードバック制御
変数の時間的な変化率を吸入空気量等に応じて変えるこ
とができるため、吸入空気量に対してフィードバック周
波数を一定にすることができ、エンジンの全運転領域に
亘って混合気の空燃比のバラツキを小さく抑えることが
できるとともに、触媒による排気ガスの浄化率を高く保
つことができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る混合気形成装置を備えるガス燃料
エンジンの構成図である。
【図２】Ｏ2 センサ出力とフィードバック係数との関係
を示す図である。
【図３】フィードバック制御の手順を示すフローチャー
トである。
【図４】エンジン回転数とエンジン負荷に対して描いた
等ステップ線を示す図である。
【図５】吸入空気量に対する燃料量を制御弁開度をパラ
メータとして示した図である。
【図６】フィードバック周期と触媒による排気ガスの浄
化率との関係を示す図である。
【図７】吸入空気量に対するフィードバック周波数の変
化を示す図である。
【符号の説明】
１ ガス燃料エンジン ２１ Ｏ2 センサ ３０ 混合気形成装置 ３３ ガス燃料通路 ３４ ブリードエア通路 ３５ 可変ベンチュリ型ミキサ ３６ ブリードエア制御弁（ＡＢＣＶ） ４７ エアフローメータ ４８ エンジン制御装置（ＥＣＵ） ５５ ステップモータ ＦＫ フィードバック係数（制御変数）

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガス燃料エンジンに供給すべき混合気を
    形成する方法であって、ガス燃料の供給量を吸入空気量
    に応じて増減させるとともに、ガス燃料供給系に制御用
    空気を供給し、混合気濃度が目標空燃比に対してリッチ
    側にあるか又はリーン側にあるかを検出し、その検出結
    果に基づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、前
    記制御用空気の供給量をフィードバック制御するガス燃
    料エンジンの混合気形成方法において、前記フィードバ
    ック制御における制御変数を吸入空気量又はこれに影響
    するパラメータの関数としたことを特徴とするガス燃料
    エンジンの混合気形成方法。
  2. 【請求項２】 前記フィードバック制御における制御変
    数をエンジン負荷の関数としたことを特徴とする請求項
    １記載のガス燃料エンジンの混合気形成方法。
  3. 【請求項３】 前記フィードバック制御における制御変
    数をエンジン回転数の関数としたことを特徴とする請求
    項１記載のガス燃料エンジンの混合気形成方法。
  4. 【請求項４】 前記フィードバック制御における制御変
    数をエンジン負荷及びエンジン回転数の関数としたこと
    を特徴とする請求項１記載のガス燃料エンジンの混合気
    形成方法。
  5. 【請求項５】 ガス燃料エンジンに供給すべき混合気を
    形成する装置であって、ガス燃料の供給量を吸入空気量
    に応じて増減させる可変ベンチュリ型ミキサと、ガス燃
    料供給系への制御用空気の供給量を制御する制御弁と、
    混合気濃度が目標空燃比に対してリッチ側にあるか又は
    リーン側にあるかを検出するセンサと、該センサの検出
    結果に基づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、
    前記制御用空気の供給量をフィードバック制御する制御
    手段を含んで構成されるガス燃料エンジンの混合気形成
    装置において、前記制御手段に、前記フィードバック制
    御における制御変数を吸入空気量又はこれに影響するパ
    ラメータの関数として算出する機能を付加したことを特
    徴とするガス燃料エンジンの混合気形成装置。
  6. 【請求項６】 前記制御弁はステップモータによって駆
    動され、前記フィードバック制御はステップモータのス
    テップ数を制御することによって行われ、該フィードバ
    ック制御における前記制御変数はステップモータのステ
    ップ数に乗ずべき係数であることを特徴とする請求項５
    記載のガス燃料エンジンの混合気形成装置。
  7. 【請求項７】 前記フィードバック制御における制御変
    数をエンジン負荷の関数としたことを特徴とする請求項
    ５又は６記載のガス燃料エンジンの混合気形成装置。
  8. 【請求項８】 前記フィードバック制御における制御変
    数をエンジン回転数の関数としたことを特徴とする請求
    項５又は６記載のガス燃料エンジンの混合気形成装置。
  9. 【請求項９】 前記フィードバック制御における制御変
    数をエンジン負荷及びエンジン回転数の関数としたこと
    を特徴とする請求項５又は６記載のガス燃料エンジンの
    混合気形成装置。
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