JPH09112306A - ガスエンジンの始動スロットル開度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温時に限らず、良好な始動性能を達成でき
るガスエンジンの始動スロットル開度制御装置を提供す
る。 【解決手段】 スロットル弁２を備えガス燃料と空気を
混合するガスミキサ装置１と、予めエンジンの冷却水温
度に関してエンジン始動に最適な操作値を記憶したテー
ブル４と、エンジンの冷却水温度を検出する温度センサ
５と、エンジン始動時に温度センサ５が冷却水温度を検
出したことに応答してテーブル４を参照して、ガスミキ
サ装置１のスロットル弁２を駆動するステッピングモー
タ３の最適な操作値を出力する電子ガバナコントローラ
６を有している。この構成により、エンジン始動時の冷
却水温度に基づいてスロットル弁２の開度を最適な角度
に調整できるので、低温時、高温時に限らず、良好な始
動性能を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスエンジンの始動
スロットル開度制御装置に関し、詳しくはチョークを備
えていないガスエンジンに適用される始動スロットル開
度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスエンジンの燃料システムにお
いては、ガスレギュレータと、ガスミキサ装置とを有し
ているのが一般的である。ガスレギュレータはエンジン
の必要とする燃料ガスのガス入口圧力を制御しながら、
過不足なく安定した圧力でガスを供給するためにある。
またガスミキサ装置はエアクリーナから供給された空気
とガスレギュレータから供給されたガスとを適正な比率
（空燃比）で混合することにより、エンジンの出力を制
御するものである。ガスミキサ装置はさらに、被駆動側
の要求出力と指示回転数に応じた適量の混合気をスロッ
トル弁で加減することにより、エンジンの運転状態を制
御することができる。

【０００３】上記ストットル弁を電子ガバナコントロー
ル装置を用いてガスエンジンの回転数、負荷に応じて適
切な弁開度となるように制御する方式は従来から各種提
案されている。また、ガスエンジンにおいて、エンジン
始動時の良好なエンジン始動性能を確保するために、予
めスロットル開度を一定値にセットしておき、エンジン
始動動作の回数によって、１回目よりも２回目、２回目
より３回目……というように、スロットル開度を所定値
だけ回数に応じて大きくする方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法では、エンジンが低温時、高温時でも変わりなく、一
定のスロットル開度からスタートするので、エンジン周
囲の温度が低いと何回も始動動作を行なわなければなら
ない問題があるとともに、周囲の温度が高いと必要以上
の燃料が供給され、排気ガスの有害成分が増加してしま
う問題がある。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は低温時、高温時に限ら
ず、良好な始動性能を達成できるガスエンジンの始動ス
ロットル開度制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１のガスエンジンの始動スロットル開度制御
装置を、例えば、図１〜図４を参照して説明すれば、ス
ロットル弁２を備えガス燃料と空気を混合するガスミキ
サ装置１と、エンジン運転時にスロットル弁２を操作値
に基づいて駆動するアクチュエータ（ステッピングモー
タ３）と、エンジン運転時にアクチュエータ３に操作値
を出力する電子ガバナコントローラ６とを備えたガスエ
ンジンにおいて、予め、エンジン機関温度、エンジン周
囲温度の少なくとも一方の温度に関してエンジン始動に
最適な操作値を記憶した記憶手段（テーブル４）と、エ
ンジン機関温度、エンジン周囲温度の少なくとも一方の
温度を検出する温度センサ５，１３と、エンジン始動時
に温度センサ５，１３が少なくとも１つの温度値を検出
したことに応答して、記憶手段４に基づいて検出した温
度値に最適な操作値をアクチュエータ３に出力する制御
手段（電子ガバナコントローラ６）とを有することを特
徴とする。なお、記憶手段６に記憶されたデータはエン
ジン機関温度だけのデータ、エンジン周囲温度だけのデ
ータ、エンジン機関温度とエンジン周囲温度をともに考
慮したデータの何れでも良い。

【０００７】請求項２のガスエンジンの始動スロットル
開度制御装置を、例えば、図５を照して説明すれば、制
御手段６が、出力された操作値によって、エンジンが始
動されたか否かを判別する始動判別過程（ステップＳＰ
４）と、エンジンが始動されなかったと判別されたこと
に応答して操作値を所定値だけ上乗せする過程（ステッ
プＳＰ６）を含む制御を行うことを特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１のガスエンジンの始動スロットル開度
制御装置によれば、制御手段６が、記憶手段４に基づい
て検出された温度値に最適なスロットル弁２の操作値を
アクチュエータ３に出力するので、エンジン始動時にお
いて、エンジン機関温度、エンジン周囲温度に応じて、
最適なスロットル開度を設定することができる。したが
って、エンジンが低温時にはエンジンの始動性能を高め
ることができるとともに、エンジンが高温時には必要以
上の混合気量が供給されることを防止することができ
る。

【０００９】請求項２のガスエンジンの始動スロットル
開度制御装置によれば、制御手段６が、出力されたアク
チュエータ操作値によって、エンジンが始動されたか否
かを判別する始動判別過程と、エンジンが始動されなか
ったと判別されたことに応答してアクチュエータ操作値
を所定値だけ上乗せする過程を含む制御を行うので、な
んらかの原因により設定されたアクチュエータ操作値に
よってエンジンが始動できなかった場合でも、より次の
エンジン始動時には始動しやすいアクチュエータ操作値
を設定することができるので、より一層エンジンの始動
性能を高めることができる。

【００１０】

【発明の効果】上記作用において説明したように、請求
項１の発明によれば、以下の特有の効果を奏する。 （イ）エンジンが低温時にはエンジンの始動性能を高め
ることができるとともに、エンジンが高温時には必要以
上の混合気量が供給されることを防止することができ、
結果的に環境に応じてエンジンの始動条件を変えること
が可能となり、始動性能が大幅に向上する。 （ロ）記憶手段にあるデータを変えるだけでエンジンの
始動特性を高温地域、低温地域、極低温地域、あるいは
高温室などの環境に応じたものとすることができ、異な
る始動特性を有するガスエンジンを簡単に提供すること
ができる。

【００１１】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
効果に加えて、なんらかの原因により設定されたアクチ
ュエータ操作値によってエンジンが始動できなかった場
合でも、より次のエンジン始動時には始動しやすいアク
チュエータ操作値を設定することができるので、より一
層エンジンの始動性能を高めることができるという特有
の効果を奏する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を示す添
付図面によって詳細に説明する。図１は本発明のガスエ
ンジンの始動スロットル開度制御装置の第１実施形態を
説明するための概略ブロック図、図２はガスエンジンの
要部正面図、図３は後述するテーブルに記憶されている
データを示すグラフである。

【００１３】図１において示す装置においては、ガスエ
ンジンのガスミキサ装置１と、スロットル弁２を駆動す
るステッピングモータ３と、エンジン冷却水温度とステ
ッピングモータ３の操作ステップ数との最適な関係を示
すデータが記憶されたテーブル４（ＲＯＭ）と、冷却水
温を検出する温度センサ５と、電子ガバナコントローラ
６と、ガス供給手段７と、ガス供給手段７からのガス圧
力を調整するレギュレータ８とを有している。

【００１４】ガスミキサ装置１は、エアクリーナによっ
て清浄化された空気と燃料ガスを混合する装置であり、
空気と燃料ガスが混合されるメインジェット部９と、空
気の流れにおいてメインジェット部９より下流側に設け
られたスロットル弁２とを有している。メインジェット
部９はガス流量を規制する作用があり、空気と燃料ガス
の混合比率をメインジェット部９の形状により決定す
る。スロットル弁２は混合気量を調整するもので、弁の
開度に応じて混合気量を適宜変化させることができる。

【００１５】スロットル弁２は図２に示すようにガスミ
キサ装置１の外部に設けられたスロットルレバー１０に
よって回動自在に操作される。スロットルレバー１０の
一端側にはガバナスプリング１１が弾圧され、他端側に
はステッピングモータ３の進退操作部１２が接続され、
ステッピングモータ３の駆動により回動操作される。

【００１６】温度センサ５はエンジンの機関温度を検出
するもので、例えば、シリンダヘッド壁所定部の温度、
ヘッドジャケットの冷却水温度などを検出する。特に冷
却水温度は温度域が狭く、始動時のエンジンの温度を狭
い温度変化範囲で的確に表現するので、温度センサ５の
検出温度としては好ましい。

【００１７】テーブル４には前記したようにエンジン冷
却水温度とステッピングモータ３の操作ステップ数との
関係を示すデータが記憶されており、図３に示すよう
に、エンジン冷却水温度が低い温度である場合には、ス
テッピングモータ３のステップ数を大きくして、スロッ
トル弁２の開度を大きくして混合気量を増やし、エンジ
ン冷却水温度が高い温度である場合には、ステッピング
モータ３のステップ数を小さくして、スロットル弁２の
開度を小さくして混合気量を少なくするような特性デー
タが記憶されている。

【００１８】電子ガバナコントローラ６はスロットル開
度の制御手段として機能し、エンジン始動時には、温度
センサ５によって検出した機関温度に基づいて、テーブ
ル４を参照して、最適な操作ステップ数を選択して設定
する機能がある。なお、運転時には図示しないエンジン
回転数センサによって検出された回転数とガスエンジン
システムの要求回転数の差に基づいてステッピングモー
タ３の操作ステップ数を演算により求めて、ステッピン
グモータ３の操作力と前記したガバナスプリング１１と
の釣り合いにより、混合気量を最適な量に設定する機能
がある。

【００１９】上記構成の始動スロットル開度制御装置の
作用を図４のフローチャートに基づいて簡単に説明す
る。図４において、まずステップＳＰ１において温度セ
ンサ５により冷却水温を検出し、ステップ２において検
出された冷却水温とテーブル４に基づいて最適ステップ
数を出力することにより、スロットル開度を検出温度に
最適な開度に設定し、ステップＳＰ３においてその設定
されたスロットル開度においてエンジンを始動して、一
連の処理を終了する。

【００２０】

【実施形態２】図１の破線の温度センサ１３は本発明の
第２実施形態を示す図である。この第２実施形態が、前
記第１実施形態と異なる点は、前記第１実施形態が機関
温度を検出してスロットル開度を設定したのに対し、こ
の第２実施形態においては、エンジンの排気ガス温度の
ようにエンジン周囲の温度を検出することにより、スロ
ットル開度を設定するように構成した点のみである。

【００２１】したがって、温度センサ１３はエンジンの
機関温度ではなく、エンジンの周囲温度を検出できるよ
うな位置に設けられる。エンジン機関温度でなくても排
気ガス温度のようなエンジンの周囲温度でも十分に正確
に適切なスロットル開度を設定することができる。な
お、コストは高くなるが、機関温度を検出する温度セン
サ５とエンジン周囲温度を検出する温度センサ１３を両
方設け、その両方の温度データと最適操作ステップ数を
記憶したテーブルを用意しておくことにより、エンジン
始動時のステップ開度設定をより一層正確にすることも
できる。

【００２２】

【実施形態３】図５は本発明の第３実施形態に係る処理
を示すフローチャートである。この第３実施形態の特徴
は、なんらかの原因により上記第１実施形態あるいは第
２実施形態によるスロットル開度の設定によってもエン
ジンが始動しなかった場合に、始動性能を向上させる処
理フローを採用している点である。

【００２３】即ち、図５において、ステップＳＰ１にお
いて温度センサ５，１３により温度を検出し、ステップ
２においてテーブル４に基づいて最適ステップ数を出力
してスロットル開度を検出温度に最適な開度に設定し、
ステップＳＰ３においてその設定されたスロットル開度
によりエンジンを始動し、ステップＳＰ４においてその
設定されたスロットル開度によってエンジンが始動した
か否かを判別する。

【００２４】そして電子ガバナコントローラ６がエンジ
ンが始動していないと判別した場合は、ステップＳＰ５
において既に所定回数（例えば、３回）エンジン始動動
作を行ったか否かを判別し、まだ所定回数エンジン始動
動作を行っていないと判別した場合は、ステップＳＰ６
においてステップ数を所定値上乗せした値を操作ステッ
プ数として設定してステップＳＰ３に戻る。そして、ス
テップＳＰ５において所定回数エンジン始動動作を行っ
たと判別された場合はエンジン始動においてなんらかの
異常が生じたと判断して、ステップＳＰ７において警告
ランプの点灯などの異常表示をして一連の処理を終了す
る。

【００２５】なお、上記処理過程においてステップＳＰ
４においてエンジンが移動したと判別された場合は、一
連の処理を終了する。この処理フローを実施するために
は、エンジンの始動動作を何回行ったかを判別する手段
と、エンジンが始動したか否かを判別する手段と、ステ
ップ数を所定値だけ上乗せして出力する手段が必要にな
るが、この程度の構成手段は、従来から公知の手段で安
価に構成できる。

【００２６】この処理フローによれば、エンジンが始動
しなかった場合にスロットル開度を徐々に上げて混合気
量を増やして行くことができ、始動可能性を高めること
ができる。また、エンジン混合気量を増やしても回数が
制限されているので、排気ガスの有害成分が増えるとい
うような問題は生じない。この発明は上記実施形態に限
定されるものではなく、この発明の要旨を変更しない範
囲内において種々の設計変更を施すことが可能である。
以下、そのような実施形態を説明する。

【００２７】（１）前記実施形態ではエンジン始動に最
適なアクチュエータ操作値をテーブルという形で記憶し
たが、その他の記憶形態でデータを記憶しても良いこと
は明らかである。 （２）前記第３実施形態では、ステップＳＰ５において
所定回数始動操作を行ったか否かを判別して、異常表示
（ステップＳＰ７）を行うようにしたが、各検出温度に
それぞれ対応して上限ステップ数を予め決めておき、そ
の上限ステップ数まで一定数値毎に上乗せして、その上
限ステップ数に達した場合は、異常表示を行うようにし
ても良い。この場合は、上限ステップ数が温度によって
変化するので、温度によって可能となるエンジン始動動
作回数が異なることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスエンジンの始動スロットル開度制
御装置の第１実施形態を説明するための概略ブロック図
である。

【図２】ガスエンジンの要部正面図である。

【図３】テーブルに記憶されているデータを示すグラフ
であり、横軸にエンジン冷却水温度、縦軸にステッピン
グモータのステップ数の関係を示すグラフである。

【図４】第１実施形態の動作のフローチャートである。

【図５】第３実施形態の動作のフローチャートである。

【符号の説明】

１…ガスミキサ装置、２…スロットル弁、３…ステッピ
ングモータ、４…テーブル、５…温度センサ、６…電子
ガバナコントローラ、１３…温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｌ Ｆ０２Ｎ 17/00 Ｆ０２Ｎ 17/00 Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットル弁（２）を備えガス燃料と空
   気を混合するガスミキサ装置（１）と、エンジン運転時
   にスロットル弁（２）を操作値に基づいて駆動するアク
   チュエータ（３）と、エンジン運転時にアクチュエータ
   （３）に操作値を出力する電子ガバナコントローラ
   （６）とを備えたガスエンジンにおいて、 予め、エンジン機関温度、エンジン周囲温度の少なくと
   も一方の温度に関してエンジン始動に最適な操作値を記
   憶した記憶手段（４）と、エンジン機関温度、エンジン
   周囲温度の少なくとも一方の温度を検出する温度センサ
   （５）（１３）と、エンジン始動時に温度センサ（５）
   （１３）が少なくとも１つの温度値を検出したことに応
   答して、記憶手段（４）に基づいて検出した温度値に最
   適な操作値をアクチュエータ（３）に出力する制御手段
   （６）とを有することを特徴とする、ガスエンジンの始
   動スロットル開度制御装置。
2. 【請求項２】 制御手段（６）が、出力された操作値に
   よって、エンジンが始動されたか否かを判別する始動判
   別過程と、エンジンが始動されなかったと判別されたこ
   とに応答して操作値を所定値だけ上乗せする過程を含む
   制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載のガスエ
   ンジンの始動スロットル開度制御装置。