特許 5655214 予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5655214

(24)【登録日】2014年12月5日

(45)【発行日】2015年1月21日

(54)【発明の名称】予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法および装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/14 20060101AFI20141225BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20141225BHJP

   F02D 19/02 20060101ALI20141225BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20141225BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20141225BHJP

【ＦＩ】

   F02D41/14 310M

   F02D41/04 305J

   F02D19/02 F

   F02D19/02 A

   F02D45/00 360C

   F02D45/00 364Z

   F02M21/02 311E

   F02M21/02 311H

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2010-150910(P2010-150910)

(22)【出願日】2010年7月1日

(65)【公開番号】特開2012-13012(P2012-13012A)

(43)【公開日】2012年1月19日

【審査請求日】2013年6月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】503116899

【氏名又は名称】新潟原動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊岡 泰平

(72)【発明者】

【氏名】藤本 勲

(72)【発明者】

【氏名】橋本 徹

(72)【発明者】

【氏名】中山 貞夫

(72)【発明者】

【氏名】長井 秀夫

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０５７８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２９８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１３５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４７１３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／００ − ４５／００

Ｆ０２Ｄ １３／００ − ２８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスと空気とを混合した混合ガスが供給される予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法であって、
前記ガスエンジンの負荷率と目標温度との間を対応付ける第１の対応関係と、前記ガスエンジンの負荷率と補正用理論空気量との間を対応付ける第２の対応関係とを予め設定するステップと、
前記ガスエンジンの現在の負荷率を取得するステップと、
温度センサを用いて、前記ガスエンジンの燃焼室から排出される排気ガスの温度を測定するステップと、
取得した負荷率に応じて補正用理論空気量を決定するステップと、
決定した補正用理論空気量に予め設定された空気過剰率を乗ずることによって空燃比の設定値を計算するステップと、
空燃比の現在の設定値に従って前記燃料ガスまたは前記空気の供給量を調整するステップとを備え、
前記補正用理論空気量を決定するステップは、
前記第１の対応関係に基づいて、前記排気ガスの温度と前記排気ガスの温度を測定したときの負荷率に対応する目標温度との偏差が小さくなるように、フィードバック制御によって補正用理論空気量を決定する第１ステップと、
前記第２の対応関係に基づいて前記ガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する第２ステップとを含み、
前記第１ステップは前記ガスエンジンの負荷率が所定の閾値以上の場合に実行され、前記第２ステップは前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値未満の場合に実行される、予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法。

【請求項2】

前記ガスエンジンの負荷率が次第に増加する場合において、前記第２ステップは前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値に達するまで実行され、前記第１ステップは前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値以上であり、かつ、前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値に達したときから開始する第１の移行期間が終了した後に実行され、
前記補正用理論空気量を決定するステップは、さらに、
前記第１の移行期間中に実行され、前記第１の移行期間が開始したときに測定された前記排気ガスの温度を初期値として時間の経過または前記ガスエンジンの負荷率の増加に伴って徐々に増加または減少する変化値を、経過時間または前記ガスエンジンの負荷率に応じて目標温度に設定し、前記排気ガスの温度と前記排気ガスの温度を測定したときの目標温度との偏差が小さくなるようにフィードバック制御によって補正用理論空気量を決定するステップを含み、
前記第１の移行期間は、前記変化値と前記第１の対応関係に基づく目標温度とが等しくなったときに終了する、請求項１に記載の予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法。

【請求項3】

前記ガスエンジンの負荷率が次第に減少する場合において、前記第１ステップは前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値に達するまで実行され、前記第２ステップは前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値未満であり、かつ、前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値に達したときから開始する第２の移行期間が終了した後に実行され、
前記補正用理論空気量を決定するステップは、さらに、
前記第２の移行期間中に実行され、前記第２の移行期間に入る直前に前記第１ステップで決定した補正用理論空気量を初期値として時間の経過または前記ガスエンジンの負荷率の減少に伴って徐々に増加または減少する変化値を、経過時間または前記ガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量に決定するステップを含み、
前記第２の移行期間は、前記変化値と前記第２の対応関係に基づく補正用理論空気量とが等しくなったときに終了する、請求項１または２に記載の予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法。

【請求項4】

燃料ガスと空気とを混合した混合ガスが供給される予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法であって、
前記ガスエンジンの負荷率と目標温度との間を対応付ける第１の対応関係と、前記ガスエンジンの負荷率と補正用理論空気量との間を対応付ける第２の対応関係とを予め設定するステップと、
前記ガスエンジンの現在の負荷率を取得するステップと、
温度センサを用いて、前記ガスエンジンの燃焼室から排出される排気ガスの温度を測定するステップと、
取得した負荷率に応じて補正用理論空気量を決定するステップと、
決定した補正用理論空気量に予め設定された空気過剰率を乗ずることによって空燃比の設定値を計算するステップと、
空燃比の現在の設定値に従って前記燃料ガスまたは前記空気の供給量を調整するステップとを備え、
前記補正用理論空気量を決定するステップは、
前記第１の対応関係に基づいて、前記排気ガスの温度と前記排気ガスの温度を測定したときの負荷率に対応する目標温度との偏差が小さくなるように、フィードバック制御によって補正用理論空気量を決定する第１ステップと、
前記第２の対応関係に基づいて前記ガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する第２ステップとを含み、
前記第１ステップは、前記温度センサが正常な場合に実行され、
前記第２ステップは、前記温度センサの故障を検出したときから開始する第３の移行期間の終了後に実行され、
前記補正用理論空気量を決定するステップは、さらに、
前記第３の移行期間中に実行され、前記第３の移行期間に入る直前に前記第１ステップで決定した補正用理論空気量を初期値として時間の経過に伴って徐々に増加または減少する変化値を、経過時間に応じて補正用理論空気量に決定するステップを含み、
前記第３の移行期間は、前記変化値と前記第２の対応関係に基づく補正用理論空気量とが等しくなったときに終了する、予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法。

【請求項5】

前記第２ステップは、
前記第２の対応関係に基づいて前記ガスエンジンの負荷率に応じた補正用理論空気量の基準値を決定するステップと、
前記排気ガスの温度が所定の基準温度を超えたか否かを判定し、前記排気ガスの温度が前記基準温度を超えない場合には前記基準値を最終的な補正用理論空気量に決定し、前記排気ガスの温度が前記基準温度を超えた場合には前記基準値に所定のオフセット量を加算した値を最終的な補正用理論空気量に決定するステップとを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法。

【請求項6】

燃料ガスと空気とを混合した混合ガスが供給される予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御装置であって、
前記ガスエンジンの回転数および負荷率と空気過剰率との予め定められた対応関係を表すテーブルに基づいて、前記ガスエンジンの現在の回転数および負荷率に対応する空気過剰率の値を設定する空気過剰率設定部と、
前記ガスエンジンの燃焼室から排出された排気ガスの温度を測定する温度センサと、
前記ガスエンジンの現在の負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する補正用理論空気量決定部と、
前記決定した補正用理論空気量に前記設定された空気過剰率の値を乗算することによって空燃比の設定値を計算する空燃比計算部と、
空燃比の現在の設定値に従って前記燃料ガスまたは前記空気の供給量を調整するガス量調整器とを備え、
前記補正用理論空気量決定部は、
前記ガスエンジンの負荷率が閾値以上の場合に、前記ガスエンジンの負荷率と目標温度との間を対応付ける第１の対応関係に基づいて、前記排気ガスの温度と前記排気ガスの温度を測定したときの負荷率に対応する目標温度との偏差が小さくなるように、フィードバック制御によって補正用理論空気量を決定し、
前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値未満の場合に、前記ガスエンジンの負荷率と補正用理論空気量との間を対応付ける第２の対応関係に基づいて、前記ガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量を決定するように構成される、予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御装置。

【請求項7】

燃料ガスと空気とを混合した混合ガスが供給される予混合式ガスエンジンと、
前記ガスエンジンの回転数および負荷率と空気過剰率との予め定められた対応関係を表すテーブルに基づいて、前記ガスエンジンの現在の回転数および負荷率に対応する空気過剰率の値を設定する空気過剰率設定部と、
前記ガスエンジンの燃焼室から排出された排気ガスの温度を測定する温度センサと、
前記ガスエンジンの現在の負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する補正用理論空気量決定部と、
前記決定した補正用理論空気量に前記設定された空気過剰率の値を乗算することによって空燃比の設定値を計算する空燃比計算部と、
空燃比の現在の設定値に従って前記燃料ガスまたは前記空気の供給量を調整するガス量調整器とを備え、
前記補正用理論空気量決定部は、
前記ガスエンジンの負荷率が閾値以上の場合に、前記ガスエンジンの負荷率と目標温度との間を対応付ける第１の対応関係に基づいて、前記排気ガスの温度と前記排気ガスの温度を測定したときの負荷率に対応する目標温度との偏差が小さくなるように、フィードバック制御によって補正用理論空気量を決定し、
前記ガスエンジンの負荷率が前記閾値未満の場合に、前記ガスエンジンの負荷率と補正用理論空気量との間を対応付ける第２の対応関係に基づいて、前記ガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量を決定するように構成される、予混合式ガスエンジンシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、燃料ガスと空気とが予め混合されて燃焼室に供給される予混合式のガスエンジンの空燃比補正制御方法および空燃比補正制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

化石エネルギーの代替として熱分解ガスや消化ガスなどのバイオガスの有効利用が求められている。バイオガスの利用法の１つとして、バイオガスを燃料としたガスエンジンによる発電システムが注目されている。

【0003】

ガスエンジンにおいて、燃料ガスと燃焼用の空気との比（空燃比）は重要な調整要素である。燃料ガスに対して空気が多すぎれば失火・燃焼変動が発生し、空気が少なすぎれば排気温度上昇・ノッキングといった燃焼異常の現象が発生して、安定して運転を継続できない。このため、予混合式ガスエンジンにおいては、あらかじめ目標とする空燃比を設定し、混合気の量を計測することにより、空燃比を一定に保っている。この場合、空燃比の設定値は、予め決めた代表的な燃料ガスの性状を用いて設定する。

【0004】

たとえば、特開２００９−３６１１１号公報（特許文献１）に記載のガスエンジンでは、高カロリーガス（たとえば、ＬＰＧ（液化天然ガス）、都市ガス）を用いて運転する始動時には、空燃比の目標値は燃料が過不足なく反応するとされる理論空燃比の値に設定される。高カロリーガスから低カロリーガス（バイオガス）に切替えるときには、空燃比の目標値は、理論空燃比の値に設定されるか、もしくは混合気が一気にリーンになってしまい失火する可能性を避けるために理論空燃比の値よりもリッチになるように設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−３６１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

都市ガスなどのように性状が安定したガスの場合には空燃比の目標値を固定しても問題がないが、バイオガスのようにガスエンジンの運転中に性状が変化するガスにおいては、適正な空燃比も変化する。このため、バイオガスの場合に空燃比の目標値を固定する制御を行なうと、燃料ガスの性状が変化したときに燃焼異常が発生する。

【0007】

上記の特許文献に記載のバイオエンジンの場合には、空燃比の目標値は基本的に理論空燃比の値に固定して運転されるため、燃料ガスの性状の急変に対応できない。燃料ガスカロリーの切替わり時は、適正な空燃比とならないため、バイオガスの利用効率の点で問題がある。

【0008】

この発明の目的は、燃料ガスの性状が時間とともに変化するバイオガスなどの場合であっても、ガスエンジンを安定して運転できるように空燃比を補正制御する空燃比補正制御方法および空燃比補正制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明は要約すれば、燃料ガスと空気とを混合した混合ガスが供給される予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御方法である。この発明による空燃比補正制御方法は、ガスエンジンの負荷率と目標温度との間を対応付ける第１の対応関係と、ガスエンジンの負荷率と補正用理論空気量との間を対応付ける第２の対応関係とを予め設定するステップと、ガスエンジンの現在の負荷率を取得するステップと、温度センサを用いて、ガスエンジンの燃焼室から排出される排気ガスの温度を測定するステップと、取得した負荷率に応じて補正用理論空気量を決定するステップと、決定した補正用理論空気量に予め設定された空気過剰率を乗ずることによって空燃比の設定値を計算するステップと、空燃比の現在の設定値に従って燃料ガスまたは空気の供給量を調整するステップとを備える。ここで、上記の補正用理論空気量を決定するステップは、第１の対応関係に基づいて、排気ガスの温度と排気ガスの温度を測定したときの負荷率に対応する目標温度との偏差が小さくなるように、フィードバック制御によって補正用理論空気量を決定する第１ステップと、第２の対応関係に基づいてガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する第２ステップとを含む。第１ステップはガスエンジンの負荷率が所定の閾値以上の場合に実行され、第２ステップはガスエンジンの負荷率が閾値未満の場合に実行される。

【0014】

好ましくは、ガスエンジンの負荷率が次第に増加する場合において、第２ステップはガスエンジンの負荷率が閾値に達するまで実行され、第１ステップはガスエンジンの負荷率が閾値以上であり、かつ、ガスエンジンの負荷率が閾値に達したときから開始する第１の移行期間が終了した後に実行される。補正用理論空気量を決定するステップは、さらに、第１の移行期間中に実行され、第１の移行期間が開始したときに測定された排気ガスの温度を初期値として時間の経過またはガスエンジンの負荷率の増加に伴って徐々に増加または減少する変化値を、経過時間またはガスエンジンの負荷率に応じて目標温度に設定し、排気ガスの温度と排気ガスの温度を測定したときの目標温度との偏差が小さくなるようにフィードバック制御によって補正用理論空気量を決定するステップを含む。第１の移行期間は、上記の変化値と第１の対応関係に基づく目標温度とが等しくなったときに終了する。

【0015】

好ましくは、ガスエンジンの負荷率が次第に減少する場合において、第１ステップはガスエンジンの負荷率が閾値に達するまで実行され、第２ステップはガスエンジンの負荷率が閾値未満であり、かつ、ガスエンジンの負荷率が閾値に達したときから開始する第２の移行期間が終了した後に実行される。補正用理論空気量を決定するステップは、さらに、第２の移行期間中に実行され、第２の移行期間に入る直前に第１ステップで決定した補正用理論空気量を初期値として時間の経過またはガスエンジンの負荷率の減少に伴って徐々に増加または減少する変化値を、経過時間またはガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量に決定するステップを含む。第２の移行期間は、上記の変化値と第２の対応関係に基づく補正用理論空気量とが等しくなったときに終了する。

【0016】

この発明の他の局面において、上記の第１ステップは、温度センサが正常な場合に実行される。上記の第２ステップは、温度センサの故障を検出したときから開始する第３の移行期間の終了後に実行される。正用理論空気量を決定するステップは、さらに、第３の移行期間中に実行され、第３の移行期間に入る直前に第１ステップで決定した補正用理論空気量を初期値として時間の経過に伴って徐々に増加または減少する変化値を、経過時間に応じて補正用理論空気量に決定するステップを含む。第２の移行期間は、上記の変化値と第２の対応関係に基づく補正用理論空気量とが等しくなったときに終了する。

【0017】

好ましくは、上記の第２ステップは、第２の対応関係に基づいて前記ガスエンジンの負荷率に応じた補正用理論空気量の基準値を決定するステップと、排気ガスの温度が所定の基準温度を超えたか否かを判定し、前記排気ガスの温度が前記基準温度を超えない場合には前記基準値を最終的な補正用理論空気量に決定し、前記排気ガスの温度が前記基準温度を超えた場合には前記基準値に所定のオフセット量を加算した値を最終的な補正用理論空気量に決定するステップとを有する。

【0019】

この発明は他の局面において、燃料ガスと空気とを混合した混合ガスが供給される予混合式ガスエンジンの空燃比補正制御装置であって、空気過剰率設定部と、温度センサと、補正用理論空気量決定部と、空燃比計算部と、ガス量調整器とを備える。空気過剰率設定部は、ガスエンジンの回転数および負荷率と空気過剰率との予め定められた対応関係を表すテーブルに基づいて、ガスエンジンの現在の回転数および負荷率に対応する空気過剰率の値を設定する。温度センサは、ガスエンジンの燃焼室から排出された排気ガスの温度を測定する。補正用理論空気量決定部は、ガスエンジンの現在の負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する。空燃比計算部は、決定した補正用理論空気量に設定された空気過剰率の値を乗算することによって空燃比の設定値を計算する。ガス量調整器は、空燃比の現在の設定値に従って燃料ガスまたは空気の供給量を調整する。上記の補正用理論空気量決定部は、ガスエンジンの負荷率が閾値以上の場合に、ガスエンジンの負荷率と目標温度との間を対応付ける第１の対応関係に基づいて、排気ガスの温度と排気ガスの温度を測定したときの負荷率に対応する目標温度との偏差が小さくなるように、フィードバック制御によって補正用理論空気量を決定する。補正用理論空気量決定部は、ガスエンジンの負荷率が閾値未満の場合に、ガスエンジンの負荷率と補正用理論空気量との間を対応付ける第２の対応関係に基づいて、ガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する。

【0020】

この発明はさらに他の局面において、予混合式ガスエンジンシステムであって、予混合式ガスエンジンと、空気過剰率設定部と、温度センサと、補正用理論空気量決定部と、空燃比計算部と、ガス量調整器とを備える。予混合式ガスエンジンには、燃料ガスと空気とを混合した混合ガスが供給される。空気過剰率設定部は、ガスエンジンの回転数および負荷率と空気過剰率との予め定められた対応関係を表すテーブルに基づいて、ガスエンジンの現在の回転数および負荷率に対応する空気過剰率の値を設定する。温度センサは、ガスエンジンの燃焼室から排出された排気ガスの温度を測定する。補正用理論空気量決定部は、ガスエンジンの現在の負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する。空燃比計算部は、決定した補正用理論空気量に設定された空気過剰率の値を乗算することによって空燃比の設定値を計算する。ガス量調整器は、空燃比の現在の設定値に従って燃料ガスまたは空気の供給量を調整する。上記の補正用理論空気量決定部は、ガスエンジンの負荷率が閾値以上の場合に、ガスエンジンの負荷率と目標温度との間を対応付ける第１の対応関係に基づいて、排気ガスの温度と排気ガスの温度を測定したときの負荷率に対応する目標温度との偏差が小さくなるように、フィードバック制御によって補正用理論空気量を決定する。補正用理論空気量決定部は、ガスエンジンの負荷率が閾値未満の場合に、ガスエンジンの負荷率と補正用理論空気量との間を対応付ける第２の対応関係に基づいて、ガスエンジンの負荷率に応じて補正用理論空気量を決定する。

【発明の効果】

【0021】

この発明よれば、空燃比の設定値を排気ガスの温度に応じて補正することによって、燃料ガスの性状が時間とともに変化するバイオガスなどの場合であっても、ガスエンジンを安定して運転できるように空燃比を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】この発明の実施の一形態による予混合式のガスエンジンシステム１００の構成を示すブロック図である。

【図2】図１の空燃比制御部１２および補正用理論空気量決定部１４の構成の一例を示すブロック図である。

【図3】図２の記憶部１６に記憶される空気過剰率の設定テーブルの一例を示す図である。

【図4】図２の演算部３１で実行される閉ループ制御について説明するための図である。

【図5】図２の記憶部３２に記憶される排気ガスの目標温度Ｔｒｅｆの例について説明するための図である。

【図6】図２の記憶部３２に記憶される空燃比設定値の補正用理論空気量Ｙｓｅｔの例について説明するための図である。

【図7】図２に示す空燃比制御部１２の動作を示すフローチャートである。

【図8】図２に示す補正用理論空気量決定部１４の動作を示すフローチャートである。

【図9】図８のステップＳ１７の詳細を示すフローチャートである。

【図10】図８のステップＳ５の詳細を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。

【0024】

［ガスエンジンシステム１００の概略的な構成］
図１は、この発明の実施の一形態による予混合式のガスエンジンシステム１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、ガスエンジンシステム１００は、ガスエンジン１と、ミキサ３０と、燃料ガス量調整器８と、エアクリーナ７と、過給機４と、スロットル弁９とを含む。

【0025】

ガスエンジン１は、燃料ガスＦと空気Ａとが予め混合された混合ガスＭが燃焼室２に吸入される予混合式のガスエンジンである。実施の形態１のガスエンジン１では、燃料ガスＦとして熱分解ガスや消化ガスなどのバイオガスが用いられる。吸入された混合ガスＭは燃焼室２内で点火されて燃焼し、発生する熱エネルギーによってピストン３が駆動される。

【0026】

ミキサ３０は、燃料ガスＦと空気Ａとを混合して混合ガスＭを生成する。燃料ガス量調整器８は、ミキサ３０に供給する燃料ガスＦの流量を調整する。エアクリーナ７は、ミキサ３０に供給する空気Ａに含まれるゴミなどを除去する。

【0027】

過給機４は、排気タービン駆動式の過給機（いわゆる、ターボチャージャー）である。すなわち、燃焼室２から排気された排気ガスＥによってタービン６が回転し、タービン６に連動して回転するコンプレッサー５によって燃焼室２に供給する混合ガスＭが加圧される。

【0028】

スロットル弁９は、過給機４のコンプレッサー５と燃焼室２との間の混合ガスＭの経路に設けられ、ガスエンジン１の出力に応じて混合ガスＭの流量を調整する。

【0029】

燃料ガスＦとして用いられるバイオガスは、都市ガスなどと異なり、その性状が時間的に変化する。たとえば、熱分解ガスは廃プラスチックや建築廃材などを熱分解した後にガス改質することによって得られるが、その成分ガスである水素と一酸化炭素の比率が時間的に変化する。有機廃棄物や汚泥などを嫌気性微生物群によってメタン発酵することによって得られる消化ガスについても、その成分ガスであるメタンと二酸化炭素の比率が時間的に変化する。このため、燃料ガスＦの性状に応じて空燃比（空気Ａと燃料ガスＦとの比率）を適切に制御する必要がある。

【0030】

図１のガスエンジンシステム１００は、空燃比の制御のために、流量計１１と、温度センサ１３と、空燃比制御部１２と、補正用理論空気量決定部１４とをさらに含む。

【0031】

流量計１１は、スロットル弁９と燃焼室２との間の混合ガスＭの経路に設けられ、混合ガスＭの流量を測定する。温度センサ１３は、燃焼室２と過給機４との間の排気ガスＥの経路に設けられ、燃焼室２から排出された排気ガスＥの温度を測定する。

【0032】

空燃比制御部１２は、ガスエンジン１の回転数および負荷率（定格出力に対する現在のエンジン出力の比率）に応じた空気過剰率の値を設定する。補正用理論空気量決定部１４は、燃料ガスの種類に応じて補正用理論空気量を決定する。空燃比制御部１２は、決定された補正用理論空気量に空気過剰率を乗じることによって空燃比の設定を行なう。そして、空燃比制御部１２は、流量計１１によって計測された混合ガスＭの流量に応じて、空燃比が現在の設定値となるように制御信号を生成して燃料ガス量調整器８に出力する。この結果、燃料ガスＦの流量が調整される。

【0033】

ここで、上記の補正用理論空気量は、空燃比の補正に用いる制御用パラメータであり、理論空気量に相当する値である。本来、理論空気量は燃料ガスの性状に応じて一義的に値が決定されるものであるが、バイオガスの場合には、燃料ガスの性状の変化を直接検出することが困難である。そこで、空燃比を補正するための制御パラメータとして理論空気量を用いている。補正用理論空気量は、ガスエンジンの負荷率が所定の閾値以上のときは、燃料ガスの種類と排気ガス温度に応じて設定される。ガスエンジンの負荷率が所定の閾値未満のときは、排気ガス温度にはよらず、燃料ガスの種類ごとに代表的な性状に基づいて定めた理論空気量を負荷率に応じて補正した値が補正用理論空気量に設定される。

【0034】

一般に、排気ガスＥの温度は、空燃比が増加するほど、すなわち、混合ガスＭがリーンの状態になるほど低下する。この発明では、この点を利用して、排気ガスＥの温度の変化をモニタすることによって、燃料ガスＦの性状の変化を検出する。そして、排気ガスＥの温度に応じて空燃比を補正する。これによって、燃料ガスＦの性状の変化に応じて空燃比を最適化することができる。ただし、低負荷時には、燃料ガスＦの性状変化に対する排気ガスＥの温度の追随性が鈍いので、排気ガスＥの温度による空燃比の制御はある程度の高負荷になってから行なうのが望ましい。

【0035】

空燃比制御部１２および補正用理論空気量決定部１４の機能は、マイクロコンピュータを用いて実現することができる。図１では空燃比制御部１２と補正用理論空気量決定部１４とが別個の構成となっているが、これらを合わせて１つのマイクロコンピュータによって構成してもよい。

【0036】

［空燃比補正制御装置１０の構成］
図２は、図１の空燃比制御部１２および補正用理論空気量決定部１４の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、空燃比制御部１２は、記憶部１６と、空気過剰率設定部１５と、乗算部１７と、制御信号生成部１８とを含む。補正用理論空気量決定部１４は、演算部３１と、記憶部３２と含む。なお、空燃比制御部１２、補正用理論空気量決定部１４、流量計１１、および温度センサ１３によって、この発明の空燃比補正制御装置１０が構成される。

【0037】

空燃比制御部１２において、記憶部１６は、回転数および負荷率に応じた空気過剰率の値を記憶する。図３は、図２の記憶部１６に記憶される空気過剰率の設定テーブルの一例を示す図である。

【0038】

空気過剰率設定部１５は、ガスエンジン１の回転数および負荷率に対応する空気過剰率の値を記憶部１６から読み出す。図１のガスエンジン１は、図示しないエンジン制御部によって回転数および出力が制御される。空気過剰率設定部１５は、このエンジン制御部から回転数および負荷率を表わす情報を取得する。

【0039】

乗算部１７（空燃比計算部）は、空気過剰率設定部１５から出力された空気過剰率の設定値に、補正用理論空気量決定部１４から取得した、燃料ガスの種類に対応した補正用理論空気量Ｙｏｕｔを乗ずることによって空燃比の設定値を定める。記憶部１６から読み出された空気過剰率をαとすると、最終的な空燃比Ｒは、
Ｒ＝Ｙｏｕｔ×α …(1)
と表わされる。

【0040】

制御信号生成部１８は、流量計１１によって検出された混合ガスＭの流量に応じて算出した空燃比Ｒが得られるように、燃料ガス量調整器８から出力される燃料ガスＦの流量を調整するための制御信号を生成する。

【0041】

補正用理論空気量決定部１４は、空燃比の設定値の補正として上記の補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定する。この場合、排気ガスの温度に応じた閉ループ制御（フィードバック制御）によって補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定する場合と、ガスエンジン１の負荷率に応じた開ループ制御によって補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定する場合とがある。この明細書では、前記の閉ループ制御の場合を補正モード１と称し、後者の開ループ制御の場合を補正モード２と称する。補正モード１（閉ループ制御）はガスエンジン１の負荷率が所定の閾値以上の場合に用いられ、補正モード２（開ループ制御）は負荷率が上記の閾値未満の場合に用いられる。負荷率が所定の閾値以上の場合であっても温度センサが故障した場合には、補正モード１（閉ループ制御）に代えて補正モード２（開ループ制御）が用いられる。以下、補正モード１（閉ループ制御）および補正モード２（開ループ制御）の各々について詳しく説明する。さらに、ガスエンジン１の負荷率の増加によって開ループ制御から閉ループ制御に移行する場合（移行モード１と称する）と、ガスエンジン１の負荷率の減少または温度センサ１３の故障によって閉ループ制御から開ループ制御に移行する場合（移行モード２と称する）とについて説明する。

【0042】

（補正モード１：排気ガス温度に応じた閉ループ制御）
０
図２を参照して、補正モード１の場合、補正用理論空気量決定部１４の演算部３１は、温度センサ１３によって測定された排気ガスの温度Ｔｅｘと、目標温度Ｔｒｅｆとの偏差が小さくなるように、閉ループ制御によって補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定する。目標温度Ｔｒｅｆは、燃料ガスの種類ごとにガスエンジン１の負荷率に対応して予め設定され、記憶部３２に記憶されている。

【0043】

図４は、図２の演算部３１で実行される閉ループ制御について説明するための図である。

【0044】

図４に示すように、補正モード１の場合、演算部３１は、排気ガス温度Ｔｅｘに応じたＰＩＤ制御（比例積分微分制御）によって補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定する。演算部３１は、ＰＩＤ制御を行なうための機能ブロックとして、減算部２１と、係数部２２〜２４と、積分部２５と、微分部２６と、加算部２７とを含む。減算部２１は、排気ガス温度Ｔｅｘと設定された目標温度Ｔｒｅｆとの偏差を算出する。係数部２２は、算出された偏差に比例ゲイン（１／Ｋｐ）を乗ずる。係数部２３は、算出された偏差に積分ゲイン（１／Ｋｉ）を乗ずる。係数部２３の出力は積分部２５によって積分される。係数部２４は、算出された偏差に微分ゲイン（Ｋｄ）を乗ずる。係数部２４の出力は微分部２６によって微分される。加算部２７は、係数部２２、積分部２５、および微分部２６の出力を加算することによって補正用理論空気量Ｙｏｕｔを生成する。以上の操作によって、設定された目標温度Ｔｒｅｆと排気ガスの温度Ｔｅｘとの偏差ができるだけ小さくなるように補正用理論空気量Ｙｏｕｔが決定される。上記の係数Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄの値は、空燃比の制御性が良好なように実験的に定められる。

【0045】

図５は、図２の記憶部３２に記憶される排気ガスの目標温度Ｔｒｅｆの例について説明するための図である。図５に示すように、補正用理論空気量決定部１４は、複数の負荷率（図５の場合、Ｘ０＝０、Ｘ１＝１５、Ｘ２＝２５、Ｘ３＝５０、Ｘ４＝７０，Ｘ５＝８５、Ｘ６＝１００、Ｘ７＝１１０［％］）にそれぞれ対応して設定された目標温度Ｔ０〜Ｔ７を予め記憶している。目標温度Ｔｒｅｆは、負荷率が大きいほど大きな値に設定される。図５のＸ０〜Ｘ７以外の負荷率に対する目標温度Ｔｒｅｆは、予め設定された目標温度Ｔ０〜Ｔ７を補間することによって得られる。この明細書では、ガスエンジン１の負荷率と目標温度Ｔｒｅｆとの間の対応関係を第１の対応関係と称する。ただし、負荷率が所定の閾値未満のときには、閉ループ制御は用いられないので、たとえば、図５で閾値をＬ１（＝Ｘ３）とすると、負荷率Ｘ０〜Ｘ３に対する目標温度Ｔ０〜Ｔ３は実際の制御には用いられない。

【0046】

（補正モード２：負荷率に応じた開ループ制御）
再び図２を参照して、補正モード２の場合について説明する。この場合、ガスエンジン１の負荷率と補正用理論空気量Ｙｓｅｔとの対応関係（第２の対応関係と称する）は、燃料ガスの種類ごとに、補正用理論空気量決定部１４の記憶部３２に予め記憶されている。演算部３１は、この第２の対応関係に基づいてガスエンジン１の負荷率に応じた補正用理論空気量Ｙｓｅｔを決定する。演算部３１は、最終的に、
Ｙｏｕｔ＝Ｙｓｅｔ＋Ｙｏｓ …(2)
によって決まる補正用理論空気量Ｙｏｕｔを空燃比制御部１２の乗算部１７に出力する。上式（２）において、Ｙｏｓはオフセットであり、その初期値は０である。演算部３１は、排気ガス温度が基準温度を超えた場合にオフセットＹｏｓを所定量だけ増加させることによって、排気ガス温度の異常上昇を抑制する。

【0047】

図６は、図２の記憶部３２に記憶される空燃比設定値の補正用理論空気量Ｙｓｅｔの例について説明するための図である。図６に示すように、補正用理論空気量決定部１４は、複数の負荷率（図６の場合には、Ｘ０＝０、Ｘ１＝１５、Ｘ２＝２５、Ｘ３＝５０、Ｘ４＝７０，Ｘ５＝８５、Ｘ６＝１００、Ｘ７＝１１０［％］）にそれぞれ対応する補正用理論空気量Ｙ０〜Ｙ７を予め記憶する。補正用理論空気量Ｙｓｅｔの値は、負荷率が大きいほど大きな値に設定される。図６のＸ０〜Ｘ７以外の負荷率に対応する補正用理論空気量Ｙｓｅｔについては、予め設定された補正用理論空気量Ｙ０〜Ｙ７を補間することによって与えられる。ただし、温度センサ１３が正常の場合には、所定の閾値以上の場合には開ループ制御は用いられない。たとえば、図５で閾値をＬ１（Ｘ３）とすると、負荷率Ｘ３〜Ｘ７に対する補正用理論空気量Ｙ３〜Ｙ７は実際の制御では用いられない。

【0048】

（移行モード１：開ループ制御から閉ループ制御への移行）
ガスエンジン１の負荷率が次第に増加する場合は、補正モード２（開ループ制御）、移行モード１、補正モード１（閉ループ制御）の順にモードが切替えられる。たとえば、図５の場合には、負荷率が閾値Ｌ１（＝Ｘ３）に達するまでは開ループ制御（補正モード２）が実行され、負荷率Ｘ３からＸ４までが移行モード１であり、負荷率がＸ４以上のとき閉ループ制御（補正モード１）が実行される。

【0049】

移行モード１の場合、演算部３１は、補正モード１の場合と同様に排気ガス温度に応じた閉ループ制御によってガスエンジン１の負荷率に応じて補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定するが、目標温度Ｔｒｅｆの与え方が補正モード１の場合と異なる。たとえば、図５の場合には、移行モード１の開始時点（負荷率Ｘ３）では、負荷率Ｘ３で測定された排気ガス温度Ｔｅｘが目標温度に設定される。移行モード１の終了時点（負荷率Ｘ４）では、補正モード１で用いられる第１の対応関係に基づく目標温度Ｔ４が移行モード１の目標温度に設定される。負荷率Ｘ３とＸ４との間では、負荷率Ｘ３のときに実測された排気ガス温度Ｔｅｘと、第１の対応関係に基づく目標温度Ｔ４とを補間することによって、各負荷率に対応する目標温度（図５の破線）が設定される。このように、移行モード１が開始したときに測定された排気ガス温度Ｔｅｘを初期値としてガスエンジン１の負荷率の増加に伴って徐々に増加または減少する変化値（図５の破線）が、各負荷率に対応する目標温度に設定される。そして、演算部３１は、排気ガス温度と排気ガス温度を測定したときの目標温度との偏差が小さくなるようにフィードバック制御によって補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定する。移行モード１は、変化値（図５の破線）が第１の対応関係に基づく目標温度（図５のＴ４）に等しくなったとき（図５で負荷率がＸ４に達したとき）に終了する。

【0050】

（移行モード２：閉ループ制御から開ループ制御への移行）
ガスエンジン１の負荷率が次第に減少する場合には、補正モード１（閉ループ制御）、移行モード２、補正モード２（開ループ制御）の順にモードが切替えられる。たとえば、図６の場合には、負荷率が閾値Ｌ２（Ｌ２はＬ１に必ずしも等しくない）に達するまでは閉ループ制御（補正モード１）が実行され、負荷率Ｌ２からＸ８までが移行モード２であり、負荷率がＸ８未満のとき開ループ制御（補正モード２）が実行される。

【0051】

移行モード２の場合、演算部３１は、ガスエンジン１の負荷率に応じて開ループ制御によって補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定するが、補正モード２の場合と異なり負荷率と補正用理論空気量Ｙｏｕｔとの対応関係は予め設定されていない。たとえば、図６の場合には、移行モード２の開始時点（負荷率Ｌ２）の補正用理論空気量は、移行モード２に入る直前に補正モード１で決定した補正用理論空気量Ｙｏｕｔに設定される。その後は、負荷率Ｌ２における補正用理論空気量Ｙｏｕｔを初期値として時間の経過ともに所定の時間変化率で増加または減少する変化値が、各経過時間に対応して補正用理論空気量に設定される。移行モード２は、この変化値（図６の破線）が第２の対応関係に基づく補正用理論空気量Ｙｓｅｔに等しくなったとき（図６で負荷率がＸ８に達したとき）に終了する。

【0052】

同様に、排気ガス温度に応じた閉ループ制御（補正モード１）の実行中に温度センサ１３が故障した場合も、移行モード２を経て補正モード２（開ループ制御）にモードが切替えられる。移行モード２では、演算部３１は、移行モード２に入る直前の補正モード１で決定した補正用理論空気量Ｙｏｕｔを初期値として時間の経過に伴って所定の時間変化率で徐々に増加または減少する変化値を、経過時間に応じて補正用理論空気量に決定する。補正モード２は、この変化値と第２の対応関係に基づく補正用理論空気量Ｙｓｅｔとが等しくなったときに終了する。

【0053】

上記のように閉ループ制御（補正モード１）と開ループ制御（補正モード２）との間に移行モード１または２を設けることによって、補正用理論空気量Ｙｏｕｔが急激に変化することを防止することができる。

【0054】

ガスエンジン１の負荷率が次第に増加する場合、上記の移行モード１に代えて、移行モード２のように、移行モードの開始時の排気ガス温度を初期値として時間経過に伴って所定の時間変化率で増加または減少する変化値を、各経過時間に対応する目標温度に設定してもよい。

【0055】

ガスエンジン１の負荷率が次第に減少する場合、上記の移行モード２に代えて、移行モード１のように、移行モードの開始時および終了時の負荷率を予め定め、移行モードに入る直前に設定された補正用理論空気量Ｙｏｕｔと、終了時の負荷率において第２の対応関係に従って設定された補正用理論空気量を補間することによって、各負荷率に対応する補正用理論空気量を決定してもよい。

【0056】

［空燃比補正制御装置１０の動作］
図７は、図２に示す空燃比制御部１２の動作を示すフローチャートである。図２、図７を参照して、空燃比制御部１２の動作について総括的に説明する。

【0057】

ステップＳ１０１で、ガスエンジン１の起動時には、空燃比制御部１２の空気過剰率設定部１５は空気過剰率の初期値を設定する。

【0058】

次のステップＳ１０２で、空燃比制御部１２は、補正用理論空気量決定部１４から補正用理論空気量の初期値を取得する。

【0059】

次のステップＳ１０３で、乗算部１７は、空気過剰率設定部１５から出力された空気過剰率の初期値に補正用理論空気量決定部１４から取得した補正用理論空気量の初期値を乗ずることによって、空燃比の初期値の設定を行なう。

【0060】

次のステップＳ１０４で、燃料ガス量調整器８は、設定された空燃比の初期値に対応した制御信号を空燃比制御部１２から受け、制御信号に基づいて燃料ガスの流量Ｆを調整する。

【0061】

ガスエンジン１が起動すると、図示しないエンジン制御部は、回転数および負荷率を徐々に増加させる。ステップＳ１０５で、空気過剰率設定部１５はエンジン制御部から回転数および負荷率を表わす情報を取得する。次のステップＳ１０６で、空気過剰率設定部１５は、エンジン制御部から取得した回転数・負荷率に対応する空気過剰率の設定値を記憶部１６に記憶されたテーブルに基づいて定める。

【0062】

次のステップＳ１０７で、空燃比制御部１２は、補正用理論空気量決定部１４から補正用理論空気量を取得する。

【0063】

次のステップＳ１０８で、乗算部１７は、空気過剰率設定部１５から出力された空気過剰率の設定値に補正用理論空気量決定部１４から取得した補正用理論空気量を乗ずることによって、空燃比の設定を行なう。

【0064】

次のステップＳ１０９で、燃料ガス量調整器８は、空燃比の現在の設定値に対応した制御信号を空燃比制御部１２から受け、制御信号に基づいて燃料ガスの流量Ｆを調整する。エンジンが停止されない場合には（ステップＳ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０５〜Ｓ１０９の手順が繰返される。

【0065】

図８は、図２に示す補正用理論空気量決定部１４の動作を示すフローチャートである。以下、図２、図８を参照して補正用理論空気量決定部１４の動作について総括的に説明する。

【0066】

ガスエンジン１が起動され、無負荷状態で回転数が所定の定格回転数ｎ１に達するまでの間は（ステップＳ２でＮＯ）、演算部３１は、補正用理論空気量Ｙｏｕｔとして初期値（たとえば、Ｙｏｕｔ＝５）を出力する（ステップＳ１）。

【0067】

ガスエンジン１の回転数が所定の定格回転数ｎ１に達すると（ステップＳ２でＹＥＳ）、演算部３１は制御用のパラメータを初期化する（ステップＳ３）。

【0068】

次のステップＳ４で、演算部３１は、記憶部３２に記憶された第２の対応関係に基づいて、開ループ制御（補正モード２）によって負荷率に応じて補正用理論空気量Ｙｓｅｔを決定する。演算部３１は、前述の式（２）に従って、オフセットＹｏｓを加算することによって最終的な補正用理論空気量Ｙｏｕｔを算出して、空燃比制御部１２に出力する。オフセット値Ｙｏｓの値はステップＳ３で初期値（Ｙｏｓ＝０）に設定されている。

【0069】

次のステップＳ５では、排気ガス温度Ｔｅｘが所定の基準温度（図１０のＴａ）を超えて異常に上昇した場合に、排気ガス温度の異常上昇を抑制するステップが実行される。具体的には、演算部３１は、排気ガス温度が基準温度を超えた場合に前述の式（２）のオフセットＹｏｓを所定量だけ増加させることによって、排気ガス温度の異常上昇を抑制する。ステップＳ５の詳細は図１０で説明する。

【0070】

次のステップＳ６は、ガスエンジン１の停止時のために設けられている。具体的には、回転数が基準値ｎ２（ｎ２は定格回転数ｎ１より小さな値である）以下の場合（ステップＳ６でＹＥＳ）にステップＳ７に進み、エンジン停止の場合（ステップＳ７でＹＥＳ）に処理が終了する。回転数が基準値ｎ２以下であるが（ステップＳ６でＹＥＳ）、エンジン停止ではない場合（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ１に戻る。

【0071】

上記のステップＳ４〜Ｓ６は、ガスエンジン１の負荷率が閾値Ｌ１に達するまでの間（ステップＳ８でＮＯの間）、繰返して実行される。一方、負荷率が閾値Ｌ１以上となり（ステップＳ８でＹＥＳ）、かつ、温度センサ１３が正常の場合（ステップＳ９でＹＥＳ）には、ステップＳ１０に進み、開ループ制御（補正モード２）から閉ループ制御（補正モード１）に移行する移行モード１にモードが切替わる。

【0072】

次のステップＳ１１で温度センサ１３が正常であることが確認されると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２で、補正用理論空気量決定部１４は、排気ガス温度に応じた閉ループ制御（補正モード１）によって補正用理論空気量Ｙｏｕｔを決定する。なお、ステップＳ１１で温度センサ１３が故障の場合（ステップＳ１１でＮＯ）には、ステップＳ１７の移行モード２を経てステップＳ３に処理が戻る。ステップＳ１７の手順については図９で説明する。

【0073】

次のステップＳ１３で、演算部３１は、排気ガス温度Ｔｅｘと目標温度Ｔｒｅｆとの偏差の絶対値（｜Ｔｅｘ−Ｔｒｅｆ｜）が所定の基準温度Ｔｂ以上となっているか否かを判定する。偏差の絶対値が基準温度Ｔｂ以上となっていない場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、図４の比例ゲインおよび積分ゲインは標準値に設定される（ステップＳ１４）。一方、偏差の絶対値が基準温度Ｔｂ以上の場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、図４の比例ゲインおよび積分ゲインは、標準値より大きい値である変更用ゲインに設定される（ステップＳ１５）。すなわち、係数Ｋｐ，Ｋｉは標準値の場合の係数よりも小さな値に設定される。これによって、ハンチングを抑制することができる。

【0074】

次のステップＳ１６は、ガスエンジン１の停止時のために設けられている。負荷率が次第に減少して閾値Ｌ２以下になると（ステップＳ１６でＹＥＳ）、補正用理論空気量決定部１４は、ステップＳ１７の移行モード２を経てステップＳ３に処理を戻す。負荷率が閾値Ｌ２を超えている場合は（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ１１〜Ｓ１５が繰返される。

【0075】

図９は、図８のステップＳ１７の詳細を示すフローチャートである。既に説明したように、図８のステップＳ１７は、温度センサが故障した場合（ステップＳ１１でＮＯ）または負荷率が閾値Ｌ２以下となった場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）に実行される移行モード２に対応する。以下の説明で、補正用理論空気量決定部１４の演算部３１は所定の制御間隔Ｔｓごとに制御を行なうものとする。

【0076】

図８、図９を参照して、ステップＳ２１で、演算部３１は、第２の対応関係に基づいて現在の負荷率に対応して設定される補正用理論空気量Ｙｓｅｔを記憶部３２から読み出す。

【0077】

次のステップＳ２２で、演算部３１は、移行モード２に入る直前に閉ループ制御（ステップＳ１２）で設定された補正用理論空気量Ｙｏｕｔが、ステップＳ２１で読み出した補正用理論空気量Ｙｓｅｔよりも大きいか否かを判定する。

【0078】

補正用理論空気量Ｙｏｕｔが補正用理論空気量Ｙｓｅｔよりも大きい場合には（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３に進み、演算部３１は、時間変化率Ｒａｔｅと制御間隔Ｔｓを乗じた値を補正用理論空気量Ｙｏｕｔから減じる。

【0079】

次のステップＳ２４で、演算部３１は、第２の対応関係に基づいて現在の負荷率に対応して設定される補正用理論空気量Ｙｓｅｔを記憶部３２から読み出す。

【0080】

次のステップＳ２５で、現在の補正用理論空気量ＹｏｕｔがステップＳ２４で読み出した補正用理論空気量Ｙｓｅｔ以下となっているか否かを判定する。補正用理論空気量Ｙｏｕｔが補正用理論空気量Ｙｓｅｔ以下でない場合には(ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３〜Ｓ２５が繰返される。

【0081】

現在の補正用理論空気量ＹｏｕｔがステップＳ２４で読み出した補正用理論空気量Ｙｓｅｔ以下となった場合には（ステップＳ２５でＹＥＳ）、現在の補正用理論空気量Ｙｏｕｔに補正用理論空気量Ｙｓｅｔを代入して移行モード２が終了する（ステップＳ２９）。

【0082】

一方、補正用理論空気量Ｙｏｕｔが補正用理論空気量Ｙｓｅｔ以下の場合には（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２６に進み、演算部３１は、時間変化率Ｒａｔｅと制御間隔Ｔｓとを乗じた値を補正用理論空気量Ｙｏｕｔに加算する。

【0083】

次のステップＳ２７で、演算部３１は、第２の対応関係に基づいて現在の負荷率に対応して設定される補正用理論空気量Ｙｓｅｔを記憶部３２から読み出す。

【0084】

次のステップＳ２８で、現在の補正用理論空気量ＹｏｕｔがステップＳ２７で読み出した補正用理論空気量Ｙｓｅｔ以上となっているか否かを判定する。補正用理論空気量Ｙｏｕｔが補正用理論空気量Ｙｓｅｔ以上でない場合には(ステップＳ２８でＮＯ）、ステップＳ２６に戻り、ステップＳ２６〜Ｓ２８が繰返される。

【0085】

現在の補正用理論空気量ＹｏｕｔがステップＳ２７で読み出した補正用理論空気量Ｙｓｅｔ以上となった場合には（ステップＳ２８でＹＥＳ）、現在の補正用理論空気量Ｙｏｕｔに補正用理論空気量Ｙｓｅｔを代入して移行モード２が終了する（ステップＳ２９）。

【0086】

図１０は、図８のステップＳ５の詳細を示すフローチャートである。図１０では、排気ガス温度Ｔｅｘが所定の基準温度Ｔａを超えて異常に上昇した場合に、排気ガス温度を抑制するための処理手順が示される。

【0087】

図８、図１０を参照して、演算部３１は、ステップＳ３１で、排気ガス温度Ｔｅｘが基準温度Ｔａを超えているか否かを判定する。さらに、演算部３１は、ステップＳ３２で、経過時間Ｔｉｍ（図８のステップＳ３で０に初期化されている）が基準時間Ｔｉｎｔを越えているか否かを判定する。ステップＳ３１およびＳ３２がともにＹＥＳの場合にステップＳ３３に進み、演算部３１は、補正用理論空気量のオフセット値Ｙｏｓを所定量Ｙｓｔｅｐだけ増加させる。次のステップＳ３４で、演算部３１は、経過時間Ｔｉｍを０に初期化する。

【0088】

以上の処理によって、排気ガス温度Ｔｅｘが基準温度Ｔａを超えている状態が継続している場合には、基準時間Ｔｉｎｔごとに所定量Ｙｓｔｅｐだけオフセット値Ｙｏｓが増加する。この結果、補正用理論空気量Ｙｏｕｔも基準時間Ｔｉｎｔごとに所定量Ｙｓｔｅｐずつ増加することになるので、排気ガス温度の上昇を抑制することができる。

【0089】

以上のとおり、上記の実施の形態によるガスエンジンシステム１００によれば、空燃比の設定値を排気ガス温度Ｔｅｘに応じて補正することによって、燃料ガスＦの性状が時間とともに変化するバイオガスなどの場合であっても、ガスエンジン１を安定して運転できるように空燃比を制御することができる。

【0090】

上記では、空燃比を制御するために、燃料ガスＦの供給量を調整する燃料ガス量調整器８が設けられていたが、燃料ガス量調整器８に代えて空気Ａの供給量を調整する空気量調整器を設けてもよい。

【0091】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0092】

１ ガスエンジン、２ 燃焼室、４ 過給機、８ 燃料ガス量調整器、１０ 空燃比補正制御装置、１１ 流量計、１２ 空燃比制御部、１３ 温度センサ、１４ 補正用理論空気量決定部、１５ 空気過剰率設定部、１６ 記憶部、１００ ガスエンジンシステム、Ａ 空気、Ｅ 排気ガス、Ｆ 燃料ガス、Ｍ 混合ガス、Ｔｅｘ 排気ガス温度、Ｙｏｕｔ，Ｙｓｅｔ 補正用理論空気量。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】