JPH1047095A

JPH1047095A - 副室式ガス機関の制御方法

Info

Publication number: JPH1047095A
Application number: JP8201966A
Authority: JP
Inventors: Toru Nakazono; 徹中園
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JP4060897B2

Abstract

(57)【要約】【課題】希薄混合気を吸気とする過給構造の副室式ガ
ス機関において、従来、過給機上流側にて希薄混合気を
形成していたことで、過給機のブースト圧力が高く、調
圧制御や調速制御も吸気通路のスロットルのみで反応性
が悪く、排気圧力も高くなって、ＮＯ_X排出量も多くな
っていた。副室への燃料ガス供給用チェックバルブの作
動圧力が低く、作動不良を起こしていた。【解決手段】過給機Ｔは空気Ａのみを過給し、主室用
燃料ガス噴射装置Ｉ１にて吸気通路３内のスロットル５
下流側に燃料ガスＧを噴射し、燃焼副室には、チェック
バルブ６に対して副室用燃料ガス噴射装置Ｉ２にけて燃
料ガスＧを噴射する。排気通路４と過給機Ｔの排気放出
管２との間に、ウエストゲート７を介設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過給機を備え、希
薄混合気を給気とする副室式ガス機関における、給気圧
力制御を主とする制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、過給機を備え、希薄混合気を給
気とする副室式ガス機関の構造について、図１２より説
明する。過給機ＴのブロアＴａに対して外気導入管１を
導入するとともに、タービンＴｂより排気放出管２を延
設している。そして、該ブロアＴａよりエンジンＥの燃
焼室Ｅａ（燃焼主室と燃焼副室を合わせたもの）の中の
燃焼主室に対して給気通路３を、また、該燃焼主室より
タービンＴｂに対して排気通路４を介設している。給気
通路３には、インタークーラーＩＣが介設され、その下
流側にスロットル５が介設されている。

【０００３】燃料ガスの供給構造として、燃焼室Ｅａの
中の燃焼副室に、チェックバルブ６を臨ませており、ガ
スコンプレッサー１２より空燃比制御弁Ｖを介して副室
用レギュレーターＲ２”に燃料ガスＧが送り込まれ、該
副室式レギュレーターＲ２”にて調圧された燃料ガスＧ
が、チェックバルブ６を介して燃焼副室に送り込まれ
る。一方、希薄混合気を給気として、燃焼室Ｅａの中の
燃焼主室に導入する構造として、外気導入管１内にてミ
キサーＭを内設しており、該ミキサーＭに対し、主室用
レギュレーターＲ１”にて調圧した燃料ガスＧを、空燃
比制御弁Ｖを介して送り込み、空気Ａと混合させて、希
薄混合気とし、過給機ＴのブロアＴａより給気通路３に
供給するものとなっている。なお、該副室用レギュレー
ターＲ２”における調圧制御用の検出手段として、給気
通路３におけるスロットル５の下流側の給気圧力（希薄
混合気圧）を抽出するバランシングチューブ１３を設け
ている。

【０００４】更に、給気としての希薄混合気の空燃比を
一定に保持するための調整は、電子制御にて、即ち、コ
ントローラーＣにて、外気導入管１のミキサーＭへの燃
料ガス供給路における空燃比制御弁Ｖを制御するもので
ある。また、エンジンＥには機関回転数の設定値を検出
する手段として（アクセルレバー等の傾倒角度を検出す
る）角度センサＳ１を設け、また、機関回転数の検出手
段として、上死点センサＳ２を設けている。また、給気
圧力の検出手段として、給気通路３におけるスロットル
５の下流側に、給気圧力センサＳ３を設けている。これ
らの検出信号がコントローラーＣに入力される。該スロ
ットル５は、調速制御手段として、角度センサＳ１・上
死点センサＳ２による機関回転設定数及び機関回転数の
検出を基に、電子制御にて開度調整されて、希薄混合気
の給気量を調整する他、給気圧力センサＳ３の検出を基
に、給気圧力制御のためにも開度調整される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】まず、従来、燃焼副室
には、チェックバルブ６を介して、副室用レギュレータ
ーＲ２”にて調圧した燃料ガスを供給するが、この場
合、チェックバルブ６を開弁する力が小さいため、チェ
ックバルブ６の作動不良が発生しやすかった。

【０００６】また、従来より、調速手段としての給気量
調整は、スロットル５の開度調整のみによっているが、
燃焼主室の給気としての希薄混合気は、スロットル５の
上流側で形成されているので、スロットル５を介しての
圧力損失の度合いがかなり大きくなり、効率が悪い上
に、その分、スロットル５上流側での給気圧力が高くな
るので、過給機Ｔの負担を大きくしていた。更に、この
ことで、排気通路４の内圧が高くなるので、掃気効率も
悪化し、排気中のＮＯ_Xも多くなっていた。

【０００７】この解決手段として、スロットル下流側の
給気通路に燃料ガスを供給することが考えられる。この
場合、スロットル上流は、燃料ガスを混在させない空気
のみなので、スロットルを介する圧力損失は低減される
のである。この構造を採用するにおいて、燃料ガスのレ
ギュレーターを、Ｉ／Ｐレギュレーターとし、負荷の検
出値を基に電子制御にて燃料ガスを調圧することが考え
られるが、この場合、給気圧力も負荷検出を基に電子制
御されるものとしても、実際の給気圧力の増減に燃料ガ
スの調圧が対応しないので、給気中の空燃比に誤差が生
じるという問題がある。また、Ｉ／Ｐレギュレーターは
高価でもある。

【０００８】また、給気圧力制御において、給気圧力が
急激に増減する場合として、負荷の遮断時（機関出力軸
より負荷を離間した時）と投入時（機関出力軸に負荷を
連結した時）がある。負荷遮断時は、給気圧力が一気に
増大するので、従来は、スロットル５を閉じて、給気圧
力増大の抑制を図っていたが、このスロットル５の閉動
作には時間がかかり、間に合わずに給気圧力が増大し、
機関回転数が高くなってしまうという不具合があった。
また、給気圧力の一時的な増大は、機関のサージング現
象を引き起こす。

【０００９】また、従来のスロットル５の開度調整によ
る調速制御は、機関回転数の検出のみに基づいており、
ノッキングに対して応答するものとはなっていなかっ
た。従って、特に負荷投入時において、ノッキングが発
生しやすくなっていた。ノッキングに対処するには、希
薄混合気である給気中の燃料ガス濃度を一時的に高め
る、即ち空燃比を一時的に小さくすることが有効である
が、この場合に問題となるのは、このように給気中の燃
料ガス濃度を高めると、燃焼主室内の燃料ガス濃度が高
くなる分、燃焼副室内の燃料ガス濃度も高くまり、その
濃度は異常に高くなって、燃焼副室に臨ませた点火プラ
グが失火を起こすという不具合があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は以上のような課
題を解決すべく、気筒内に形成する燃焼主室と過給機と
の間にて、給気通路と排気通路とを連結し、該排気通路
と該過給機の排気放出管との間にウエストゲートを介設
し、該給気通路にはスロットルを介設し、該スロットル
の下流側の給気通路に対して、電子制御式の主室用燃料
ガス噴射装置により燃料ガスを供給し、希薄混合気を形
成するとともに、該燃焼主室に連通状に形成された点火
用の燃焼副室に対して、副室用燃料ガス噴射装置よりチ
ェックバルブを介して燃料ガスを供給する構造とした副
室式ガス機関を提供するものであり、更に、その制御方
法として、次のような方法を採用するものである。

【００１１】まず第一に、給気圧力制御方法として、低
負荷時には該ウエストゲート全閉状態にて該スロットル
の開度調整を、高負荷時には該スロットル全開状態にて
該ウエストゲートの開度調整を行い、調速制御方法とし
て、該主室用燃料ガス噴射装置の噴射期間の調整を行う
ものである。

【００１２】第二に、該スロットルの下流側の給気通路
からの希薄混合気圧の抽出に基づいて、該主室用燃料ガ
ス噴射装置及び該副室用燃料ガス噴射装置への各燃料ガ
ス供給圧力を制御するものである。

【００１３】第三に、該主室用燃料ガス噴射装置及び該
副室用燃料ガス噴射装置の各上流側の燃料ガス通路間
に、開閉可能なバイパス通路を介設し、負荷遮断時の給
気減圧方法として、該主室用燃料ガス噴射装置を閉弁す
るとともに、該主室用燃料ガス噴射装置に供給される燃
料ガスを、該バイパス回路を開いて、該副室用燃料ガス
噴射装置に流入させ、該ウエストゲートを全開し、やや
遅れて該スロットルを閉じるものである。

【００１４】そして、第四に、負荷投入時の給気加圧方
法として、ノッキングの検出を基に、該主室用燃料ガス
噴射装置の噴射期間を拡大するとともに、該副室用燃料
ガス噴射装置の噴射期間を短縮し、ウエストゲートを全
閉し、スロットルを全開するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付の図
面を基に説明する。図１は本発明に係る副室式ガス機関
の基本制御システムを示す図、図２は図１図示の副室式
ガス機関の基本制御システムにおける負荷の大きさに対
応しての給気圧力設定とスロットルとウエストゲートの
作動について示す図で、（ａ）は負荷の大きさに対応す
る給気圧力設定を示す図、（ｂ）は負荷の大きさに対応
するスロットル開度を示す図、（ｃ）は負荷の大きさに
対応するウエストゲート開度を示す図、図３は同じく基
本制御システムにおけるスロットルとウエストゲートの
作動による給気圧力制御の流れ図、図４は同じく基本制
御システムにおける負荷の大きさに対する主室・副室用
燃料ガス噴射装置への燃料ガス供給圧力と給気圧力との
相関を示す図、図５は同じく基本制御システムにおける
燃料ガス供給圧力制御の流れ図、図６は同じく基本制御
システムにおける調速制御の流れ図、図７は本発明に係
る副室式ガス機関における燃料ガスの主室用・副室用レ
ギュレーターを給気圧力抽出に基づくものとした場合の
制御システムを示す図、図８は同じく負荷遮断時に対処
すべく、主室用・副室用燃料ガス通路間にバイパス通路
を設けた場合の制御システムを示す図、図９は図８図示
の制御システムを用いての負荷遮断時における各種の制
御操作手順を示すタイムスケジュール図、図１０は本発
明に係る副室式ガス機関における負荷投入時に対処すべ
く、ノンキングセンサを設けた場合の制御システムを示
す図、図１１は図１０図示の制御システムを用いての負
荷投入時における各種の制御操作手順を示すタイムスケ
ジュール図である。

【００１６】まず、図１より、本発明に係る副室式ガス
機関の基本的制御システムを説明する。前記の従来技術
を図示する図１２における符号と同一の符号は、同一の
部材を示す。本発明においては、調速制御、給気圧力及
び燃料ガス圧力の制御を電子制御にて行うものであっ
て、コントローラーＣを設け、従来と同様に、検出手段
として、エンジンＥには目標機関回転数検出のための角
度センサＳ１を、また、実際機関回転数検出のための上
死点センサＳ２を設けており、また、スロットル５の下
流側の給気通路３に給気圧力センサＳ３を設けている。
そして、更に、図１において、エンジンＥには、負荷検
出手段としての出力センサＳ４を設け、また、給排気タ
イミングに関係するカムタイミングセンサＳ５を設けて
いる。

【００１７】図１図示の本発明の副室式ガス機関で、従
来と異なるのは、まず、燃料ガスの供給構造である。即
ち、一定の供給圧力にて、主室用・副室用共通の燃料ガ
スＧをガスフィルター８を介して供給し、これを分岐さ
せて、主室用レギュレーターＲ１と副室用レギュレータ
ーＲ２とに送り込む。両レギュレーターＲ１・Ｒ２はＩ
／Ｐレギュレーターであって、電子制御にて自由にガス
圧を設定でき、燃料ガス圧力が、各レギュレーターＲ１
・Ｒ２にて、負荷の大きさに応じて調圧されるものであ
る。そして、主室用レギュレーターＲ１にて調圧された
燃料ガスＧは、主室用燃料ガス噴射装置（インジェクタ
ー）Ｉ１により、スロットル５の下流側における給気通
路３に噴射され、一方、副室用レギュレーターＲ２にて
調圧された燃料ガスＧは、副室用燃料ガス噴射装置（イ
ンジェクター）Ｉ２によりチェックバルブ６に向けて噴
射され、該チェックバルブ６を介して燃焼室Ｅａにおけ
る燃焼副室に供給される。

【００１８】このように、燃料ガスＧを噴射装置により
噴射する構造とし、特に燃焼副室に対しては、チェック
バルブ６に対して、副室用燃料ガス噴射装置Ｉ２より高
圧ガスを噴射するので、チェックバルブ６の作動力が高
まり、従来のような作動不良の発生が低減される。

【００１９】そして、外気導入管１には、従来のような
空気と燃料ガスの混合用のミキサーＭを設けておらず、
給気通路３においては、スロットル５の上流側までは、
空気Ａのみを過給するものとして、スロットル５の下流
側にて、燃料ガスＧを主室用燃料ガス噴射装置Ｉ１より
直接噴射し、スロットル６を介して導入された空気と混
合して希薄混合気を形成して、給気として燃焼室Ｅａの
燃焼主室に供給するようにしている。従って、まず、ス
ロットル５を通過するのは空気Ａのみなので、圧力損失
が低くなり、過給機Ｔも、空気Ａのみを過給するので、
ブースト圧に余裕ができる。

【００２０】更に、排気通路４と、過給機Ｔのタービン
Ｔｂより延設する排気放出管２との間に、開閉可能なウ
エストゲート７を設けており、該排気通路４の内圧が高
まると、該ウエストゲート７を開いて、排気を直接、排
気放出管２に流入させて、排気圧力を低減できるように
しているので、過給機Ｔの負担を低減できる他、燃焼室
Ｅａにおける掃気促進に貢献し、排気中のＮＯ_X低減に
も繋がる。

【００２１】特に、低負荷時には、給気圧力が過剰とな
らぬよう、これを低減すべく、ウエストゲート７は全開
状態にしてブースト圧を下げる一方、スロットル５を閉
じる方向に作動させるものであり、負荷の大きさに対応
してその開度調整を行う。逆に、高負荷時には、給気圧
力が不足しないように、これに対応させて給気圧力を高
めるべく、スロットル５は全開状態にして、燃焼室Ｅａ
の燃焼主室に導入する給気圧力を高める一方、排気通路
４内圧を高めるよう、ウエストゲート７を閉じる方向に
作動させるものであり、負荷の大きさによりその開度調
整を行う。これらの負荷の大きさに対応してのスロット
ル５及びウエストゲート７の開閉タイミング及び開度設
定は、図２（ｂ）・（ｃ）の如くである。

【００２２】図２（ａ）に示すように負荷の大きさに対
して給気圧力設定は、グラフαのように設定したいので
あるが、従来は、スロットル５の開閉のみで給気圧力制
御を行っており、負荷０の場合において、給気圧力を０
付近にしたくても、過給機Ｔ（タービンＴｂ）への排気
ブースト圧力にて、排気通路４内圧が高くなり、グラフ
βのように、給気圧力を大気圧力以下に下げることはで
きなかった。しかし、ウエストゲート７を設け、これを
開動作することでブースト圧を下げれば、給気圧力設定
グラフαに一致する給気圧力が得られるのである。

【００２３】なお、図２（ａ）・（ｂ）で判るように、
スロットル５の全開タイミングを、給気圧力が大気圧力
と一致する時とし、給気圧力が大気圧力を上回っていれ
ば、スロットル５は全開のままで、ウエストゲート７の
閉動作にて給気圧力制御を行い、逆に、給気圧力が大気
圧力未満であれば、ウエストゲート７を全開状態にしス
ロットル５の閉動作にて給気圧力制御を行うのである。

【００２４】この負荷の大きさに対応する給気圧力制御
の流れを、図３より説明する。まず出力センサＳ４にて
機関出力を読み込み、負荷検出を行う。その一方、給気
圧力センサＳ３にて、スロットル５下流側の給気通路３
内における実際の給気圧力を検出する。負荷の大きさに
伴う給気圧力の設定マップは、図２（ａ）の給気圧力設
定グラフαの如く、コントローラーＣに記憶されてお
り、出力センサＳ４の検出値をこのマップに照合して、
目標給気圧力を読み込み、これと、給気圧力センサＳ３
による実際の給気圧力値とを比較し、調圧制御を行う。
この調圧手段は、給気圧力が大気圧力未満であれば、ス
ロットル５の開度調整による（ウエストゲート７は全開
状態）ものであり、給気圧力が大気圧力以上であれば、
ウエストゲート７の開度調整による（スロットル５は全
開状態）ものである。こうして給気圧力センサＳ３の検
出する実際の給気圧力が目標の給気圧力に一致すると、
スロットル５またはウエストゲート７の作動を停止す
る。

【００２５】このように、スロットル５及びウエストゲ
ート７の操作により、給気圧力は負荷に対応して調整さ
れるのであるが、給気圧力の増減に対応して、燃料ガス
圧力を調整しないと、空燃比が異なってしまう。空燃比
は、調速制御時以外には、圧力増減にかかわらず一定に
保持しなければならないので、燃料ガス圧力も、負荷の
大きさに対応させて調整する。即ち、図４の如く、各レ
ギュレーターＲ１・Ｒ２への供給圧力は一定であるが、
主室用レギュレーターＲ１・副室用レギュレーターＲ２
を介して、各燃料ガス噴射装置Ｉ１・Ｉ２への燃料ガス
供給圧力を、グラフγのように、負荷の大きさに応じて
設定する。給気圧力は、スロットル５下流側の給気通路
３内における、主室用燃料ガス噴射装置Ｉ１より噴射さ
れ、空気と混合されて形成された希薄混合気の圧力であ
って、グラフγのように燃料ガス圧力を設定することに
よって、図２（ａ）にも示した図４図示の給気圧力設定
グラフαを得るのである。

【００２６】各レギュレーターＲ１・Ｒ２における燃料
ガス圧力の制御手順は、図５の如くである。即ち、出力
センサＳ４にて負荷読み込みがなされ、これを、図４図
示のマップにおける燃料ガス圧力設定グラフγに照合し
て、主室用・副室用レギュレーターＲ１・Ｒ２における
調圧制御を行うのである。

【００２７】燃料ガス圧力設定グラフγは、給気圧力
を、給気圧力設定グラフαの如くすることを想定して設
定されている。しかるに、従来のように給気圧力制御手
段がスロットル５のみでは、給気圧力設定はグラフβの
ようになり、燃料ガス圧力の設定値とは誤差が生じて、
空燃比は一定にならない。スロットル５とウエストゲー
ト７との制御手段と、それを想定しての燃料ガス圧力調
整が相まって、初めて給気圧力設定グラフαの如く、負
荷の大きさに適正に対応した給気圧力を得ることができ
るのである。

【００２８】また、図１図示の副室式ガス機関の制御シ
ステムにおいて、図１２図示の従来の制御システムと異
なる点として、従来は、調速手段を、スロットル５の開
閉制御に頼っていたが、これを、主室用燃料ガス噴射装
置Ｉ１の噴射期間の制御によるものとした。つまり、ス
ロットル５の開閉操作を不要とするので、給排気の圧力
増減が伴わず、また、燃料ガス量を直接調量する方法な
ので、機関回転数の増減に対する反応性が増し、機関の
安定性が良好となる。

【００２９】図６にて、この調速制御の流れを説明す
る。角度センサＳ１にて、目標機関回転数を読み込み、
一方、上死点センサＳ２にて、実際の機関回転数を読み
込む。これをコントローラーＣに入力して、主室用燃料
ガス噴射装置Ｉ１の噴射期間を計算し、実際の機関回転
数が目標機関回転数と異なる場合には、主室用燃料ガス
噴射装置Ｉ１の噴射期間を変更し、目標機関回転数に一
致させるのである。

【００３０】図７乃至図１１図示の、以下の実施例は、
図１乃至図６図示の基本制御システムを踏まえた上での
応用制御システムである。まず、図７図示の制御システ
ムは燃料ガス圧力の制御システム上の応用例である。即
ち、図１図示の制御システムでは、主室用レギュレータ
ーＲ１と副室用レギュレーターＲ２を、Ｉ／Ｐレギュレ
ーター、即ち、電子制御式のものとしているが、図７図
示の制御システムでは制御対象の圧力の抽出を基とす
る、電子制御式でないレギュレーターを用いる。即ち、
スロットル５下流側の給気通路３内の給気圧力を抽出す
るバランシングライン９を、電子制御式でない主室用レ
ギュレーターＲ１’及び副室式レギュレーターＲ２’に
対して延設し、各レギュレーターＲ１’・Ｒ２’は、バ
ランシングライン９より得られる実際の給気圧力を基
に、燃料ガス圧力が制御される。

【００３１】前記の図１乃至図５図示の制御システムで
は、スロットル５とウエストゲート７との操作による給
気圧力制御と、Ｉ／Ｐレギュレーターである主室用・副
室用レギュレーターＲ１・Ｒ２による燃料ガス圧力制御
とは、負荷検出を共通とするものの、それぞれの制御自
体は関連づけられていない。従って、実際には給気圧力
と燃料ガス圧力との間に誤差が生じ、空燃比が増減して
しまうという事態が生じるおそれがある。しかし、図７
図示の主室用・副室用レギュレーターＲ１’・Ｒ２’は
給気圧力の実際値そのものを基にして燃料ガスを調圧す
るので、空燃比の誤差が生じないのである。また、低コ
ストという利点がある。

【００３２】次に、図８及び図９にて、負荷遮断時の給
気減圧制御について説明する。まず図８図示の如く、構
成の上では、主室用・副室用レギュレーターＲ１・Ｒ２
はＩ／Ｐレギュレーターを使用しており、図１、図４及
び、図５図示の如く、負荷検出による電子制御にて燃料
ガスを調圧する制御システムを用いている。更に、主室
用レギュレーターＲ１・主室用燃料噴射装置Ｉ１間の燃
料ガス通路と、副室用レギュレーターＲ２・副室用燃料
噴射装置Ｉ２間の燃料ガス通路とを、バイパス通路１０
にて連結し、バイパス通路１０には、主室用燃料ガス通
路から副室用燃料ガス通路への燃料ガス流通のみを可能
とする開閉弁であるガスバイパス弁１１を介設してい
る。

【００３３】このような構成を前提として、負荷遮断時
の給気圧力制御について、図９より説明する。エンジン
Ｅの出力軸に、クラッチを介して負荷装置（発電機等）
を連結している場合に、クラッチを離間した状態を負荷
遮断というのであるが、この負荷遮断時には、急激に低
負荷になる。もしも高負荷状態から負荷を遮断した場
合、図１乃至図６図示の制御システムを用いている関係
で、スロットル５は全開状態でウエストゲート７を閉操
作した状態から、急速にウエストゲート７を全開し、ス
ロットル５を閉じるという動作に移るが、これらの作動
は時間がかかり、急激な給気圧力の昇圧を抑えきれず、
機関回転数が急激に高まり、機関の破損にも繋がりかね
ない。この機関回転数の上昇はできるだけ抑えなければ
ならない。

【００３４】そこで、負荷遮断の瞬間に、給気圧力を瞬
時に低下させる手段として、主室用燃料ガス噴射装置Ｉ
１からの噴射を停止する。また、これと同時に、ガスバ
イパス弁１１を開弁して、主室レギュレーターＲ１より
供給される燃料ガスを、バイパス通路１０を介して、副
室用燃料ガス噴射装置Ｉ２へと流出させる。また、負荷
遮断と同時に（即ち、給気通路３への燃料ガス噴射の低
下と同時に）、ウエストゲート７を開き、排気通路４内
圧を低下させる。

【００３５】ここで、スロットル５の閉動作を開始する
タイミングであるが、これをもしも負荷遮断とともに開
始すると、その時にスロットル５の下流側に存在してい
た給気が流動しなくなり、給気圧力は一時的に高まっ
て、機関のサージングを引き起こす。スロットル５の閉
動作をやや遅らせれば、ウエストゲート７を開くことに
よって、排気通路４内圧が低下しているので、燃焼室Ｅ
ａ内の空気が排気通路４側へと流動し、給気圧力の低下
を促進する。このように、スロットル５は、排気側への
混合気の流動期間を考慮して、やや遅くして閉動作を開
始することにより給気圧力の一時的上昇は回避され、機
関のサージングを低減できる。

【００３６】なお、主室用燃料ガス噴射装置Ｉ１から
は、給気圧力が低減した後は、空燃比を保持すべく、再
び燃料ガスを噴射しなければならない。従って、スロッ
トル５を閉動作した付近から、再び噴射を開始するが、
負荷検出を基に調圧制御する主室用レギュレーターＲ１
による燃料ガスの低圧制御には、時間がかかるので、そ
の間に、主室用燃料ガス噴射装置Ｉ１への燃料ガスの供
給圧力を低減しておく必要がある。そこで、主室用燃料
ガス噴射装置Ｉ１が噴射開始しても、暫くはガスバイパ
ス弁１１を開弁して、バイパス通路１０を介して、主室
用レギュレーターＲ１より供給される主室用燃料ガスの
一部を、副室用燃料ガス通路に流出させる。そして、主
室用レギュレーターＲ１により調圧された燃料ガス圧力
が、充分に低圧となった時点で、ガスバイパス弁１１を
閉弁し、主室用レギュレーターＲ１より供給される燃料
ガスを全て主室用燃料ガス噴射装置Ｉ１に供給するので
ある。

【００３７】このような制御システムにより、特に高負
荷状態からの負荷遮断時に、給気圧力を瞬時に低減させ
て機関回転数の上昇を抑制することができ、また、その
際にサージングも回避することができる。

【００３８】最後に、図１０及び図１１にて、負荷投入
時の給気加圧制御と、ノッキング対応制御について説明
する。構成として、図１０の如く、図１図示の基本制御
システムに、エンジンＥにおいてノッキングセンサＳ６
を追加付設したものとなっている。

【００３９】図１１の如く、負荷投入されて、急激に高
負荷となる。この時に、機関回転数の低下を抑えるべ
く、給気圧力の不足が生じないよう、これを高める制御
が必要である。そこで、スロットル５を全開するととも
に、ウエストゲート７を全閉して、給気圧力を上昇させ
る。これは、図１乃至図３図示の負荷検出による給気圧
力の基本制御にて可能である。また、これに伴い、主室
・副室用レギュレーターＲ１・Ｒ２も、図１、図４、及
び図５図示の負荷検出による燃料ガス圧力の基本制御に
て、主室用燃料ガス噴射装置Ｉ１・副室用燃料ガス噴射
装置Ｉ２への燃料ガス供給圧力を増大させる。

【００４０】更に、この負荷投入時には、ノッキングが
発生する。このノッキングを、ノッキングセンサＳ６に
て検出し、これを基に、主室用燃料ガス噴射装置Ｉ１の
噴射期間を拡大させ、給気の空燃比を低減、即ち燃料ガ
ス濃度を高める。一方、燃焼副室における点火プラグの
失火を防ぐべく、副室式燃料ガス噴射装置Ｉ２の噴射期
間を短縮して、燃焼副室内の燃料ガス濃度が過剰となら
ないようにする。その後、給気圧力が上昇するにつれ
て、ウエストゲート７の開度調整を行い、給気圧力が負
荷の大きさに見合った値に達すると、ノッキングの心配
もないので、主室用燃料ガス噴射装置Ｉ１及び副室用燃
料ガス噴射装置Ｉ２の噴射期間も、初期設定値に復帰さ
せる。それ以後は、前記の図６の如く、主室用燃料ガス
噴射装置Ｉ１は、調速制御のために噴射期間を調整され
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、副室式ガス機関の制御方法に
ついて、以上のような方法を用いたので、次のような効
果を奏する。まず、給気としての希薄混合気は、給気通
路におけるスロットル下流側に燃料を供給することによ
り形成することとしたので、過給機は、空気のみ過給す
ることとなり、更に、ウエストゲートを設けることによ
って、排気側のブースト圧力を低減でき、過給機の負担
が低減する。そして、空気のみを通過させるので、スロ
ットルにおける圧力損失も低減する。また、ウエストゲ
ートによる排気側圧力の低減は、排気中のＮＯ_X低減効
果も奏する。そして、燃料ガスは、燃料ガス噴射装置に
て噴射させるものとしたので、特に燃焼副室において、
チェックバルブの作動圧力が増し、チェックバルブの作
動不良を解消できる。

【００４２】このような効果に加え、請求項１の如き制
御方法を用いることで、給気圧力の制御は、スロットル
のみであった従来に比べて反応性が良くなり、特に低負
荷時における給気圧力の低減制御時に、ウエストゲート
を全開させることで、従来は一定値以下には低減できな
かった給気圧力を充分に低減でき、出力損失を低減で
き、機関回転数増大の抑制反応を良好にする。一方、高
負荷時には、ウエストゲートの開度調整で給気圧力制御
ができ、スロットルを全開状態にしておくことができる
ので、機関効率が良好である。

【００４３】そして、請求項１記載の方法の如く、調速
制御は、従来のようなスロットル操作でなく、主室用燃
料ガス噴射装置の噴射期間の制御によるので、スロット
ル動作のように制御が遅れることなく、反応性が良好で
ある。従って、機関回転数の安定性が良好になる。

【００４４】また、請求項２の如く、主室用及び副室用
燃料ガスの調圧を、給気圧力の抽出に基づくものとした
ので、負荷検出に基づく電子制御式の燃料ガス調圧に比
べてコストが安く、更に、給気圧力の増減に対する反応
性が良くなり、給気の希薄混合気の空燃比の安定性が良
くなる。

【００４５】また、請求項３の如く、負荷遮断時におい
て、主室用燃料ガス噴射装置の噴射を停止することで、
ウエストゲートの全開操作と相まって、給気圧力を急速
に低減でき、負荷遮断に伴う急激な給気圧力上昇の抑制
反応が良好であり、機関回転数を安定させる。また、ス
ロットル閉動作を負荷遮断時よりやや遅らせることによ
り、ウエストゲートの全開により圧力低下した排気側へ
の掃気を促進し、給気圧力の一時的上昇を抑制すること
ができ、サージングを抑制することができる。

【００４６】また、請求項４の如く、負荷投入時におい
て、スロットルの全開、ウエストゲートの閉動作によ
り、給気圧力の低減を抑制し、機関回転数を安定させる
とともに、ノッキングの検出に基づき、主室用燃料噴射
装置の噴射期間を拡大させることで、給気の希薄混合気
における燃料ガス濃度を高めて、ノッキングに対処する
燃焼特性を引き出せる。また、一方で、このように燃焼
主室内の燃料ガス濃度を高めることによる燃焼副室内の
燃料ガスの濃度が上昇するのに対処し、副室用燃料ガス
噴射装置の噴射期間を短縮することで、燃焼副室におけ
る燃料ガス濃度の過剰化を防止し、点火プラグにおける
失火を回避する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る副室式ガス機関の基本制御システ
ムを示す図である。

【図２】図１図示の副室式ガス機関の基本制御システム
における負荷の大きさに対応しての給気圧力設定とスロ
ットルとウエストゲートの作動について示す図で、
（ａ）は負荷の大きさに対応する給気圧力設定を示す
図、（ｂ）は負荷の大きさに対応するスロットル開度を
示す図、（ｃ）は負荷の大きさに対応するウエストゲー
ト開度を示す図である。

【図３】同じく基本制御システムにおけるスロットルと
ウエストゲートの作動による給気圧力制御の流れ図であ
る。

【図４】同じく基本制御システムにおける負荷の大きさ
に対する主室・副室用燃料ガス噴射装置への燃料ガス供
給圧力と給気圧力との相関を示す図である。

【図５】同じく基本制御システムにおける燃料ガス供給
圧力制御の流れ図である。

【図６】同じく基本制御システムにおける調速制御の流
れ図である。

【図７】本発明に係る副室式ガス機関における燃料ガス
の主室用・副室用レギュレーターを給気圧力抽出に基づ
くものとした場合の制御システムを示す図である。

【図８】同じく負荷遮断時に対処すべく、主室用・副室
用燃料ガス通路間にバイパス通路を設けた場合の制御シ
ステムを示す図である。

【図９】図８図示の制御システムを用いての負荷遮断時
における各種の制御操作手順を示すタイムスケジュール
図である。

【図１０】本発明に係る副室式ガス機関における負荷投
入時に対処すべく、ノンキングセンサを設けた場合の制
御システムを示す図である。

【図１１】図１０図示の制御システムを用いての負荷投
入時における各種の制御操作手順を示すタイムスケジュ
ール図である。

【図１２】従来の副室式ガス機関の制御システムを示す
図である。

【符号の説明】

ＥエンジンＥａ燃焼室（燃焼主室及び燃焼副室）Ｒ１主室用レギュレーターＲ２副室用レギュレーターＩ１主室用燃料ガス噴射装置（インジェクター）Ｉ２副室用燃料ガス噴射装置（インジェクター）Ｔ過給機ＴａブロアＴｂタービンＩＣインタークーラーＣコントローラーＳ１角度センサＳ２上死点センサＳ３給気圧力センサＳ４出力センサＳ５カムタイミングセンサＳ６ノッキングセンサ１外気導入管２排気放出管３給気通路４排気通路５スロットル６チェックバルブ７ウエストゲート８ガスフィルター９バランシングライン１０バイパス通路１１ガスバイパス弁

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｆ０２Ｄ 23/02 Ｊ 23/02 Ｋ 41/02 ３０１Ｋ 41/02 ３０１ 41/04 ３４５Ｃ 41/04 ３４５ 43/00 ３０１Ｈ 43/00 ３０１３０１ＲＦ０２Ｍ 21/02 ＰＦ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｐ３０１３０１Ｒ３０１Ｊ 63/00 Ｐ 63/00 Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０３Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気筒内に形成する燃焼主室と過給機との
間にて、給気通路と排気通路とを連結し、該排気通路と
該過給機の排気放出管との間にウエストゲートを介設
し、該給気通路にはスロットルを介設し、該スロットル
の下流側の給気通路に対して、電子制御式の主室用燃料
ガス噴射装置により燃料ガスを供給し、希薄混合気を形
成するとともに、該燃焼主室に連通状に形成された点火
用の燃焼副室に対して、副室用燃料ガス噴射装置よりチ
ェックバルブを介して燃料ガスを供給する構造とした副
室式ガス機関において、給気圧力制御方法として、低負
荷時には該ウエストゲート全閉状態にて該スロットルの
開度調整を、高負荷時には該スロットル全開状態にて該
ウエストゲートの開度調整を行い、調速制御方法とし
て、該主室用燃料ガス噴射装置の噴射期間の調整を行う
ことを特徴とする副室式ガス機関の制御方法。
【請求項２】気筒内に形成する燃焼主室と過給機との
間にて、給気通路と排気通路とを連結し、該排気通路と
該過給機の排気放出管との間にウエストゲートを介設
し、該給気通路にはスロットルを介設し、該スロットル
の下流側の給気通路に対して、電子制御式の主室用燃料
ガス噴射装置により燃料ガスを供給し、希薄混合気を形
成するとともに、該燃焼主室に連通状に形成された点火
用の燃焼副室に対して、副室用燃料ガス噴射装置よりチ
ェックバルブを介して燃料ガスを供給する構造とした副
室式ガス機関において、該スロットルの下流側の給気通
路からの希薄混合気圧の抽出に基づいて、該主室用燃料
ガス噴射装置及び該副室用燃料ガス噴射装置への各燃料
ガス供給圧力を制御することを特徴とする副室式ガス機
関の制御方法。
【請求項３】気筒内に形成する燃焼主室と過給機との
間にて、給気通路と排気通路とを連結し、該排気通路と
該過給機の排気放出管との間にウエストゲートを介設
し、該給気通路にはスロットルを介設し、該スロットル
の下流側の給気通路に対して、電子制御式の主室用燃料
ガス噴射装置により燃料ガスを供給し、希薄混合気を形
成するとともに、該燃焼主室に連通状に形成された点火
用の燃焼副室に対して、副室用燃料ガス噴射装置よりチ
ェックバルブを介して燃料ガスを供給する構造とし、該
主室用燃料ガス噴射装置及び該副室用燃料ガス噴射装置
の各上流側の燃料ガス通路間に、開閉可能なバイパス通
路を介設した副室式ガス機関において、負荷遮断時の給
気減圧方法として、該主室用燃料ガス噴射装置を閉弁す
るとともに、該主室用燃料ガス噴射装置に供給される燃
料ガスを、該バイパス回路を開いて、該副室用燃料ガス
噴射装置に流入させ、該ウエストゲートを全開し、やや
遅れて該スロットルを閉じることを特徴とする副室式ガ
ス機関の制御方法。
【請求項４】気筒内に形成する燃焼主室と過給機との
間にて、給気通路と排気通路とを連結し、該排気通路と
該過給機の排気放出管との間にウエストゲートを介設
し、該給気通路にはスロットルを介設し、該スロットル
の下流側の給気通路に対して、電子制御式の主室用燃料
ガス噴射装置により燃料ガスを供給し、希薄混合気を形
成するとともに、該燃焼主室に連通状に形成された点火
用の燃焼副室に対して、副室用燃料ガス噴射装置よりチ
ェックバルブを介して燃料ガスを供給する構造とした副
室式ガス機関において、負荷投入時の給気加圧方法とし
て、ノッキングの検出を基に、該主室用燃料ガス噴射装
置の噴射期間を拡大するとともに、該副室用燃料ガス噴
射装置の噴射期間を短縮し、ウエストゲートを全閉し、
スロットルを全開することを特徴とする副室式ガス機関
の制御方法。