(57)【要約】　　　（修正有）【課題】組成及び／又は種類が未知の気体燃料の組成及び／又は種類を推定（或いは特定）することが出来るような方法及び装置の提供。【解決手段】本発明の気体燃料の特定方法は、（組成及び／又は種類が）未知の燃料の性状を表現した特性図を作成する工程と、特性図で示される（組成及び／又は種類が）未知の燃料Ｂの特性曲線Ｂ０と（組成及び／又は種類が）既知の燃料Ａの特性曲線Ａ０とを比較する比較工程と、比較工程の結果から未知の燃料（の組成、種類等）を特定する工程、とを含んでいる【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未知の燃料の性状を表現した特性図を作成する工程と、該特性図で示される未知の燃料の特性曲線と既知の燃料の特性曲線とを比較する比較工程と、該比較工程の結果から未知の燃料を特定する工程、とを含むことを特徴とする気体燃料の特定方法。
【請求項２】
前記燃料の性状は、空気比と排気ガス酸素濃度との特性であり、空気比−排気ガス酸素濃度特性図における未知の燃料の傾きと既知の燃料の傾きとを比較して未知の燃料を特定している請求項１の気体燃料の特定方法。
【請求項３】
前記燃料の性状は、吸気の空燃比と排気の空燃比との特性であり、吸気空燃比−排気空燃比特性図における未知の燃料の切片と既知の燃料の切片とを比較して未知の燃料を特定する請求項１の気体燃料の特定方法。
【請求項４】
前記燃料の性状は、複数の特性であり、該複数の特性を各々示す複数の特性図における未知の燃料の特性曲線と既知の燃料の特性曲線とを各々比較して、未知の燃料を特定する請求項１の気体燃料の特定方法。
【請求項５】
前記燃料の性状は空気比と排気ガス酸素濃度との特性であり、未知の燃料の空気比−排気ガス酸素濃度特性を仮定する特性仮定工程と、仮定された特性における排気ガス酸素濃度と実際の排気ガス酸素濃度とを比較する比較工程とを有し、仮定された特性における排気ガス酸素濃度と実際の排気ガス酸素濃度との差が所定値以下となるまで前記特性仮定工程及び比較工程を繰り返す請求項１の気体燃料の特定方法。
【請求項６】
未知の燃料の性状を表現した特性図を作成するのに必要なパラメータを計測する計測手段と、制御手段とを含み、該制御手段は、計測手段で計測されたパラメータに基いて未知の燃料の特性曲線と、既知の燃料の特性曲線とを比較して、その比較結果から未知の燃料を特定する様に構成されていることを特徴とする気体燃料の特定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスエンジンの様な内燃機関等に燃料として供給される気体燃料の種類を特定或いは推測するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来のガスエンジンにおけるエンジン性能の制御を示す構成図である。
図１５において、酸素センサ１２によって排気ガスＧｅ中の酸素濃度を検出して、その酸素濃度が所定値となるように、制御装置１６から、（エンジン１に供給する）燃料ガスＦの供給混合気の空気比を制御する指示信号を送信していた。
【０００３】
燃料ガスＦの供給混合気の空気比を制御する具体的手段としては、燃料ガスＦの供給系統に介装された開閉弁６、バイパス弁７の開度を制御して、酸素センサ１２の出力を一定にしていた。
【０００４】
酸素センサ１２により検知された排気ガスＧｅ中の酸素濃度が変化した場合には、開閉弁６、バイパス弁７の開度を制御することにより、燃料ガスＦの供給流量を制御して、排気ガスＧｅ中の酸素濃度が一定になる様に制御している。
【０００５】
現在の燃料ガスは例えば熱量が１１，０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の都市ガス１３Ａが使用されていて、燃料ガスＦの供給制御はこの熱量を基準にして行われる。ここで、仮に、供給される燃料ガスの種類或いは組成が変化した場合には、上述した制御をそのまま適用することが出来ない。排気ガスＧｅ中の酸素濃度が同一であっても、供給される燃料ガス混合気の空気比が変動していることが予想されるからである。
そして、燃料ガスの熱量の増減には、適格な制御対応が困難である。
【０００６】
ガソリンエンジンのような液体燃料を用いる内燃機関では、オクタン価の高いいわゆるハイオクガソリンとオクタン価の低いレギュラーガソリンとの使い分けをする技術がある。
【０００７】
これに対してガス燃料を使用するガスエンジンでは、燃料の組成や種類の変動及びそれに伴う熱量の増減に対応する技術はなく、係る変動をエンジン側で対応する技術は未だに提案されていない。
【０００８】
この様な不都合を解消するために、例えば運転状態から使用している燃料の組成（本発明では、「燃料の種類」と表現する）を把握し、その燃料の種類に応じて最適に制御することが望まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、組成及び／又は種類が未知の気体燃料の組成及び／又は種類を推定（或いは特定）することが出来るような方法及び装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の気体燃料の特定方法は、（組成及び／又は種類が）未知の燃料の性状を表現した特性図（例えば、図２、図５、図８）を作成する工程と、該特性図で示される（組成及び／又は種類が）未知の燃料の特性曲線と（組成及び／又は種類が）既知の燃料の特性曲線とを比較する比較工程と、該比較工程の結果から未知の燃料（の組成、種類等）を特定する工程、とを含んでいる（請求項１）。
【００１１】
ここで、燃料の性状を表現した特性図は、各エンジン毎に作成するのが好ましい。
【００１２】
本発明の気体燃料の特定方法において、前記燃料の性状は、空気比（或いは空燃比）と排気ガス酸素濃度との特性であり、空気比（或いは空燃比）−排気ガス酸素濃度特性図（例えば、図２）における（組成及び／又は種類が）未知の燃料の傾きと（組成及び／又は種類が）既知の燃料の傾きとを比較して未知の燃料（の組成、種類等）を特定するのが好ましい（請求項２）
【００１３】
空気比（或いは空燃比）−排気ガス酸素濃度特性図（例えば図２）における傾きは、燃料毎に異なる。当該特性図の傾きから、燃料の種類を推定・特定できる。
なお、空気比（或いは空燃比）−排気ガス酸素濃度特性図における各特性線は、直線のみならず、曲線となる場合があるので、当該特性図における縦軸或いは横軸の切片で燃料の種類を推定・特定することは困難である。
【００１４】
空気比或いは空燃比の計測は、ガス供給系統に介装された開閉弁開度や、燃料供給用の噴射装置（インジェクタ）からの噴射量等、ガス供給量が一義的に求まる物理量であれば良い
空気比（或いは空燃比）−排気ガス酸素濃度特性図（例えば図２）における傾きは、空気比（或いは空燃比）の数値を２点以上変化させて、当該傾きを検出する。
【００１５】
また本発明の気体燃料の特定方法において、前記燃料の性状は、吸気の空燃比（以下、「吸気Ａ／Ｆ」と示す）と排気の空燃比（以下、「排気Ａ／Ｆ」と示す）との特性であり、吸気空燃比−排気空燃比特性図（例えば、図５）における（組成及び／又は種類が）未知の燃料の（縦軸或いは横軸における）切片と（組成及び／又は種類が）既知の燃料の（縦軸或いは横軸における）切片とを比較して未知の燃料（の組成、種類等）を特定するのが好ましい（請求項３）。
【００１６】
吸気Ａ／Ｆ−排気Ａ／Ｆ特性図（例えば、図５）は、燃料の種類にかかわらず、特性曲線の傾きは約４５°となる。しかしながら、吸気Ａ／Ｆ−排気Ａ／Ｆ特性図における縦軸或いは横軸の切片は、燃料の種類毎に異なるので、係る切片により、燃料の特定・推定が可能である。
【００１７】
或いは本発明の気体燃料の特定方法において、前記燃料の性状は、複数の特性（例えば、吸気Ａ／Ｆ−排気Ａ／Ｆ特性、トルク、回転数、スロットル開度等の各種物理量の変動量−吸気Ａ／Ｆ特性、同上変動量−排気Ａ／Ｆ特性、の３つの特性：図８参照）であり、該複数の特性を各々示す複数の特性図（吸気Ａ／Ｆ−排気Ａ／Ｆ特性図、変動量−吸気Ａ／Ｆ特性図、変動量−排気Ａ／Ｆ特性図、の３種類の特性図：例えば図８）における（組成及び／又は種類が）未知の燃料の特性曲線（例えば、傾き及び／又は切片）と（組成及び／又は種類が）既知の燃料の特性曲線（例えば、傾き及び／又は切片）とを各々比較して、未知の燃料（の組成、種類等）を特定するのが好ましい（請求項４）。
【００１８】
このように、複数の特性を計測するため、計測手段（センサ）を多数使用するので、燃料の推定・特定の感度が向上し、かつ総合的に判断するので、得られる精度の信頼性が向上する。
【００１９】
これに加えて本発明の気体燃料の特定方法において、前記燃料の性状は空気比と排気ガス酸素濃度との特性であり、未知の燃料の空気比−排気ガス酸素濃度特性を仮定する特性仮定工程と、仮定された特性における排気ガス酸素濃度と実際の排気ガス酸素濃度とを比較する比較工程とを有し、仮定された特性における排気ガス酸素濃度と実際の排気ガス酸素濃度との差が所定値以下となるまで前記特性仮定工程及び比較工程を繰り返す様に構成することが可能である（請求項５：）。
【００２０】
なお、本発明は、リーンバーン燃焼でのＮＯｘ軽減を主として考えているが、ストイキエンジンでも本発明の適用が可能である。
【００２１】
エンジンの運転中に気体燃料性状判定ルーチン（燃料種判定ルーチン）に入るタイミングとしては、例えば、以下のタイミングがある。
（１）　所定運転時間毎
（２）　ガスエンジン出力が、一定幅以上変動した際
（３）　ガスエンジン回転数が、一定幅以上変動した際
（４）　スロットル開度が、一定幅以上変動した際
燃料種判定ルーチンによって燃料の種類や組成を特定或いは推測したら、当該燃料に好適な制御マップに切り換えて制御する
【００２２】
上述した各種特定方法を実施するため、本発明の気体燃料の特定装置は、（組成及び／又は種類が）未知の燃料の性状を表現した特性図（例えば、図２、図５、図８）を作成するのに必要なパラメータを計測する計測手段と、制御手段とを含み、該制御手段は、計測手段で計測されたパラメータに基いて（組成及び／又は種類が）未知の燃料の特性曲線と、（組成及び／又は種類が）既知の燃料の特性曲線とを比較して、その比較結果から未知の燃料（の組成、種類等）を特定する様に構成されている（請求項６）。
【００２３】
本発明の気体燃料の特定装置において、前記計測手段は、空気比（或いは空燃比）を計測する手段（例えば、吸気系統に介装された開閉弁の弁開度計測手段）と排気ガス酸素濃度計測手段（例えば、排気系統に介装された酸素濃度センサ）との特性であり、前記制御手段は、空気比（或いは空燃比）−排気ガス酸素濃度特性図（例えば、図２）における（組成及び／又は種類が）未知の燃料の傾きと（組成及び／又は種類が）既知の燃料の傾きとを比較して未知の燃料（の組成、種類等）を特定する様に構成されているのが好ましい。
【００２４】
また、本発明の気体燃料の特定装置において、前記計測手段は、吸気Ａ／Ｆ計測手段と、排気Ａ／Ｆ計測手段であり、前記制御手段は、吸気空燃比−排気空燃比特性図（例えば、図５）における（組成及び／又は種類が）未知の燃料の（縦軸或いは横軸における）切片と（組成及び／又は種類が）既知の燃料の（縦軸或いは横軸における）切片とを比較して未知の燃料（の組成、種類等）を特定する様に構成されているのが好ましい。
【００２５】
或いは、本発明の気体燃料の特定装置において、前記計測手段は複数設けられており、複数の特性（例えば、吸気Ａ／Ｆ−排気Ａ／Ｆ特性、トルク、回転数、スロットル開度等の各種物理量の変動量−吸気Ａ／Ｆ特性、同上変動量−排気Ａ／Ｆ特性、の３つの特性：図８参照）を計測可能に構成されており、前記制御手段は、該複数の特性を各々示す複数の特性図（吸気Ａ／Ｆ−排気Ａ／Ｆ特性図、変動量−吸気Ａ／Ｆ特性図、変動量−排気Ａ／Ｆ特性図、の３種類の特性図：例えば図８）における（組成及び／又は種類が）未知の燃料の特性曲線（例えば、傾き及び／又は切片）と（組成及び／又は種類が）既知の燃料の特性曲線（例えば、傾き及び／又は切片）とを各々比較して、未知の燃料（の組成、種類等）を特定する様に構成されているのが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の気体燃料の特定方法及び装置の第１実施形態を説明する。
従来技術の説明で使用した装置あるいは部位の名称と符号は、同一或いは同様のものを使用する。
【００２７】
構成を示す図１において、加熱された清浄空気Ａｉを供給する送気管３がミキサ９を介して吸気管３ａに連通され、吸気管３ａはエンジン１に連通されている。
【００２８】
他方、燃料ガスＦを搬送するガス供給管５が調圧ガバナ４及び自動開閉弁６を介装して前記ミキサ９に連通されている。ガス供給管５の自動開閉弁６と調圧ガバナ４との間に分岐管８が設けられ、分岐管８は自動開閉弁７を介して吸気管３ａに連通されている。自動開閉弁６、分岐管８は、ミキサ９をバイパスして燃料ガスを生ガスとして混合気の燃料濃度を高める機能を有して設けられている。
【００２９】
ミキサ９は、清浄空気Ａｉと燃料ガスＦを攪拌混合し、予混合気Ｇｉにする機能を有して構成されている。
【００３０】
エンジン１に設けられた排気管１０に、排気ガスＧｅの酸素成分を検知する酸素センサ１２が取付けられ、信号ライン１３によって制御装置１５に連通されている。
【００３１】
制御装置１５は、酸素センサ１２の出力による酸素濃度によって燃料ガスＦの供給量を制御指示する制御ユニット１６と、酸素センサ１２からの信号を記憶し、演算し、予め記憶してあるエンジン個別の既知の燃料特性と比較検定する機能と、比較検定の結果得られた現在の燃料特性を制御ユニット１６に伝達する機能を有する燃料種別特定ユニット１７とで構成されている。制御装置１５は、信号ライン１８、１８ａによって自動開閉弁６連通され、信号ライン１８、１８ｂによって自動開閉弁７に連通されている。
【００３２】
なお、送気管３に設けられた流量計測装置１４が、信号ライン１４ａによって制御装置１５の燃料種別特定ユニット１７に連通されている。
また、ガス供給管５に設けられた流量計測装置２１が、信号ライン２１ａによって制御装置１５の燃料種別特定ユニット１７に連通されている。
【００３３】
図２は、エンジン個別に作成した既知の燃料性状と現在使用している未知の燃料性状を比較検定する上記燃料種別特定ユニット１７の機能を示したものである。縦軸に排気ガスＧｅ中の酸素濃度をとり、横軸に｛空気／燃料気｝の比率＝λをとって、燃料の種類をパラメータにした特性線図を作成し、例えば既知の燃料ガスＢの特性線Ｂ０と未知の燃料ガスＡの特性線Ａ０から燃料ガスＡの性状、種類を推測し、特定する。なお、図２における特性線の傾斜は燃料の性状によって異なりかつ直線でない場合もあるので、例えばＸ＝０におけるＹの値（切片）で性状、種別の推測、特定は困難である。
【００３４】
上記構成による気体燃料の特定装置Ｚ１の作用を図３に示すフローチャートによって説明する。
【００３５】
ステップＳ１は、定常運転状態である。
この定常運転状態から、以下の条件１）〜４）で、ステップＳ２以降の燃料性状（燃料種）判定ルーチンに進む。
（１）　運転継続時間が所定の時間を経過したとき
（２）　エンジンの出力が所定の出力以上に増加したとき、または所定の出力以下に減少したとき
（３）　エンジン回転数が所定の回転数以上に増速したとき、または所定の回転数以下に減速したとき
（４）　スロットル開度が所定の開度以上に増開したとき、または所定の開度以下に減開したとき
【００３６】
ステップＳ２では、図２を参照して、計測の基準とするガス弁即ち自動開閉弁６の弁開度をＸに設定する。ここでは弁開度を大きくすれば燃料がリッチになり、弁開度を小さくすれば燃料がリーンになる。
弁開度Ｘにおける排気ガスＧｅの酸素濃度がＯ０である。
【００３７】
ステップＳ３では、弁開度をＸ＋△Ｘにして△Ｘだけ大きく開く。このときの横軸の空燃比の位置はＸ１である。
ステップＳ４では、上記弁開度即ち空燃比Ｘ１における排気ガスＧｅの酸素濃度を取得する。このときの縦軸で示される酸素濃度はＯｒである。
【００３８】
ステップＳ５では、弁開度をＸ−△Ｘに減少する。このときの横軸の空燃比の位置はＸ２である。
ステップＳ６では、上記弁開度即ち空燃比Ｘ２における排気ガスＧｅの酸素濃度を取得する。このときの縦軸で示される酸素濃度はＯｌである。
【００３９】
ステップＳ７では、弁開度２△Ｘに対する酸素濃度の変化（Ｏｌ−Ｏｒ）を求める。図２における特性線Ａ０は、（Ｏｌ−Ｏｒ）／２△Ｘを直線補完したものである。
ステップＳ２〜ステップＳ７が、未知の燃料を表現した特性図の作成工程である。
【００４０】
ステップＳ８では、既知の特性線Ｂ０と比較する。図２では既知の特性線はＢ０の１つだが多くの特性線と傾きを比較する。このステップが比較工程である。ステップＳ９では、現在検定している特性線Ａ０の種別をステップＳ７の結果によって推測する。このステップが未知の燃料の種別を特定する工程である。
ステップＳ１０でステップＳ２〜ステップＳ９の燃料種判定ルーチンが終了する。
【００４１】
上記のようにして、空燃比λを変数にして排気ガスＧｅの酸素濃度を検出し、特性線を求め、既知の特性線マップ上で比較することによって現在の未知の燃料種を推測判定でき、エンジン１の正確な制御につなげるができる。この方法は、排気管に取付けた酸素センサだけで燃料ガスの特性が得られることが長所である。
【００４２】
図４〜図６に第２実施形態を示している。従来技術及び第１実施形態で使用した装置あるいは部位の名称と符号は、重ねて使用する。
【００４３】
構成を示す図４において、加熱された清浄空気Ａｉを供給する送気管３がミキサ９を介して吸気管３ａに連通され、吸気管３ａはエンジン１に連通されている。
【００４４】
他方、燃料ガスＦを搬送するガス供給管５が調圧ガバナ４及び自動開閉弁６を介装して前記ミキサ９に連通されている。ガス供給管５の自動開閉弁６と調圧ガバナ４との間に分岐管８が設けられ、分岐管８は自動開閉弁７を介して吸気管３ａに連通されている。分岐管８は、自動開閉弁６、ミキサ９をバイパスして燃料ガスを生ガスとして混合気の燃料濃度を高める機能を有して設けられている。
【００４５】
ミキサ９は、清浄空気Ａｉと燃料ガスＦを攪拌混合し、予混合気Ｇｉにする機能を有して構成されている。
【００４６】
エンジン１に設けられた排気管１０に、排気ガスＧｅの酸素成分を検知する酸素センサ１２が取付けられ、信号ライン１３によって制御装置２５に連通されている。
【００４７】
制御装置２５は、酸素センサ１２の出力による酸素濃度によって燃料ガスＦの供給量を制御指示する制御ユニット１６と、酸素センサ１２からの信号を記憶し、吸気Ａ／Ｆ及び排気Ａ／Ｆを演算し、予め記憶してある既知の燃料特性と比較検定する機能と、比較検定の結果得られた現在の燃料特性を制御ユニット１６に伝達する機能を有する燃料種別特定ユニット２７とで構成されている。
【００４８】
制御ユニット１６は、信号ライン１８、１８ａによって自動開閉弁６に連通され、信号ライン１８、１８ｂによって自動開閉弁７に連通されている。
また、送気管３に設けられた流量計測装置１４が、信号ライン１４ａによって制御装置２５の燃料種別特定ユニット２７に連通されている。なお、流量計測装置１４にかえて流量計測代替手段の吸気圧センサでもスロットルポジショニングセンサでもよい。
また、ガス供給管５に設けられた流量計測装置２１が、信号ライン２１ａによって制御装置２５の燃料種別特定ユニット２７に連通されている。これも代替手段の自動開閉弁６及び自動開閉弁７のポジショニングセンサでもよい。
【００４９】
図５は、既知の燃料性状と現在使用している未知の燃料性状を比較検定する上記燃料種別特定ユニット２７の機能を示したものである。縦軸Ｙに排気ガスＧｅ中の空燃比｛空気Ａ／燃料Ｆ｝をとり、横軸に吸気ガスＧｉの空燃比をとって、燃料の種類をパラメータにした特性線図を作成し、例えば既知の燃料ガスＢの特性線Ｂ１と未知の燃料ガスＡの特性線Ａ１から燃料ガスＡ１の性状、種類を推測し、特定する。
【００５０】
ここで得られる特性線Ａ１または既知の特性線Ｂ１は縦、横軸目盛を同一にするとほぼ４５度で直線になることが知られているので、吸気Ａ／Ｆの任意の１点Ｘでの排気Ａ／Ｆを確定すれば現在使用の燃料ガスＦの種類を特定できる。また、Ｙ軸またはＸ軸を横切る切片、たとえばＣｂ、Ｃａによって特定できる。
上記構成による気体燃料の特定装置Ｚ２の作用を図６に示すフローチャートによって説明する。
ステップＳ１１は、定常運転状態である。
【００５１】
この定常運転状態から、以下の条件１）〜４）で、ステップＳ１２以降の燃料性状（燃料種）判定ルーチンに進む。
（１）　運転継続時間が所定の時間を経過したとき
（２）　エンジンの出力が所定の出力以上に増加したとき、または所定の出力以下に減少したとき
（３）　エンジン回転数が所定の回転数以上に増速したとき、または所定の回転数以下に減速したとき
（４）　スロットル開度が所定の開度以上に増開したとき、または所定の開度以下に減開したとき
【００５２】
ステップＳ１２では、図５における点Ｘの、計測の基準となる吸気Ａ／Ｆをもとめる。Ａ／Ｆは、流量計測装置１４の空気流量と、流量計測装置２１の燃料ガス流量とから演算してもとめる。
ステップＳ１３では、上記吸気Ａ／Ｆにおける排気Ａ／Ｆをもとめる。排気Ａ／Ｆは、酸素センサ１２の出力データから演算によりもとめる。
ステップＳ１２及びステップＳ１３が特性図を作成する工程である。
【００５３】
ステップＳ１４では、図５に示すように、上記で求めた現在使用の燃料ガスの特性線Ａ１を既知の燃料ガスの特性線例えばＢ１とを切片Ｃｂ、Ｃａで比較する。図５では既知の特性線はＢ１の１つだが多くの特性線と比較する。このステップが比較工程である。
【００５４】
ステップＳ１５では、現在検定している特性線Ａ１の種別をステップＳ１４の結果によって推測する。このステップが燃料を特定する工程である。
ステップＳ１６でステップＳ１２〜ステップＳ１５の燃料種判定ルーチンが終了する。
【００５５】
上記のようにして、１つの吸気空燃比に対する排気空燃比から特性線をもとめ、既知の特性線マップ上で比較することによって現在の未知の燃料種を推測判定でき、エンジン１の正確な制御につなげることができる。この方法は、第１実施形態で燃料の種別を大まかに推定あるいは判定した後でさらに入念に検定するために行っても良い。
【００５６】
図７〜図９に第３実施形態を示している。従来技術及び第１、２実施形態で使用した装置あるいは部位の名称と符号は、重ねて使用する。
【００５７】
構成を示す図７において、加熱された清浄空気Ａｉを供給する送気管３がミキサ９を介して吸気管３ａに連通され、吸気管３ａはエンジン１に連通されている。
【００５８】
他方、燃料ガスＦを搬送するガス供給管５が調圧ガバナ４及び自動開閉弁６を介装して前記ミキサ９に連通されている。ガス供給管５の自動開閉弁６と調圧ガバナ４との間に分岐管８が設けられ、分岐管８は自動開閉弁７を介して吸気管３ａに連通されている。分岐管８は、自動開閉弁６、ミキサ９をバイパスして燃料ガスを生ガスとして混合気の燃料濃度を高める機能を有して設けられている。
【００５９】
ミキサ９は、清浄空気Ａｉと燃料ガスＦを攪拌混合し、予混合気Ｇｉにする機能を有して構成されている。
【００６０】
エンジン１に設けられた排気管１０に、排気ガスＧｅの酸素成分を検知する酸素センサ１２が取付けられ、信号ライン１３によって制御装置３５に連通されている。また、エンジン１に設けられたトルクセンサ２３が、信号ライン２３ａによって制御装置３５に連通されている。
【００６１】
制御装置３５は、酸素センサ１２の出力による酸素濃度によって燃料ガスＦの供給量を制御指示する制御ユニット１６と、酸素センサ１２からの信号を記憶し、エンジンのトルク（回転数）信号を記憶し、吸気Ａ／Ｆ及び排気Ａ／Ｆを演算し、予め記憶してある既知の燃料特性と比較検定する機能と、比較検定の結果得られた現在の燃料特性を制御ユニット１６に伝達する機能を有する燃料種別特定ユニット３７とで構成されている。
【００６２】
制御ユニット１６は、信号ライン１８、１８ａによって自動開閉弁６に連通され、信号ライン１８、１８ｂによって自動開閉弁７に連通されている。
また、送気管３に設けられた流量計測装置１４が、信号ライン１４ａによって制御装置３５の燃料種別特定ユニット３７に連通されている。なお、流量計測装置１４にかえて流量計測代替手段の吸気圧センサでもスロットルポジショニングセンサでもよい。
また、ガス供給管５に設けられた流量計測装置２１が、信号ライン２１ａによって制御装置３５の燃料種別特定ユニット３７に連通されている。これも代替手段の自動開閉弁６及び自動開閉弁７のポジショニングセンサでもよい。
【００６３】
図８は、既知の燃料性状と現在使用している未知の燃料性状を比較検定する上記燃料種別特定ユニット３７の機能を示したものである。縦軸Ｙに排気ガスＧｅ中の空燃比｛空気Ａ／燃料Ｆ｝をとり、横軸の一方に吸気ガスＧｉの空燃比をとって、さらに横軸の別の一方にエンジントルクまたは回転数をとって３次元表示とし、燃料の種類をパラメータにした３次元特性線図を作成し、例えば既知の燃料ガスＢの特性線Ｂ２と未知の燃料ガスＡの特性線Ａ２から燃料ガスＡの性状、種類を推測し、特定する。
【００６４】
ここで得られる特性線Ａ２または既知の特性線Ｂ２は縦Ｙ、横Ｘ軸目盛を同一にするとＸＹ面上ではほぼ４５度で直線になることが知られているが、さらにトルクまたは回転数の変動を加えた特性線で表現すれば極めて正確に現在使用の燃料ガスＦの種類を特定できる。また、トルク変動の代わりにスロットル開度変化速度を用いてもよい。
【００６５】
上記構成による気体燃料の特定装置Ｚ３の作用を、図８を参照しながら図９に示すフローチャートによって説明する。
ステップＳ３１は、定常運転状態である。
この定常運転状態から、以下の条件１）〜４）で、ステップＳ３２以降の燃料性状（燃料種）判定ルーチンに進む。
（１）　運転継続時間が所定の時間を経過したとき
（２）　エンジンの出力が所定の出力以上に増加したとき、または所定の出力以下に減少したとき
（３）　エンジン回転数が所定の回転数以上に増速したとき、または所定の回転数以下に減速したとき
（４）　スロットル開度が所定の開度以上に増開したとき、または所定の開度以下に減開したとき
【００６６】
ステップＳ３２では、吸気Ａ／Ｆをもとめる。吸気Ａ／Ｆは、流量計測装置１４の空気流量と、流量計測装置２１の燃料ガス流量とから演算してもとめる。
ステップＳ３３では、上記吸気Ａ／Ｆにおける排気Ａ／Ｆをもとめる。排気Ａ／Ｆは、酸素センサ１２の出力データから演算によりもとめる。
ステップＳ３４では、上記の吸気Ａ／Ｆ、排気Ａ／Ｆにおけるエンジントルクまたは回転数の変動値を計測する。
【００６７】
ステップＳ３５では、ステップＳ３２〜Ｓ３４による現使用燃料の３次元表示の特性線をまとめ（特性図を作成する工程）、既知の３次元マップと比較する。図８では既知の特性線はＢ２の１つだが多くの特性線と比較する（比較工程）。
【００６８】
ステップＳ３６では、現在検定している特性線Ａ２の種別をステップＳ３５の結果によって推測する。このステップが燃料を特定する工程である。
ステップＳ３７でステップＳ３２〜ステップＳ３６の燃料種判定ルーチンが終了する。
【００６９】
上記のようにして、吸気空燃比に対する排気空燃比とエンジントルクの３次元特性線をもとめ、既知の特性線マップ上で比較することによって現在の未知の燃料種を正確に推測判定でき、エンジン１の正確な制御につなげることができる。
【００７０】
次に、図１０〜図１４を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態の構成については、図１（第１実施形態）と同様である。しかし、第４実施形態と第１実施形態では、その制御が相違する。
以下、制御を中心にして、本発明の第４実施形態を説明する。
【００７１】
第４実施形態では、図１０〜図１３で示す様な空気比と排気ガス酸素濃度との特性を示す特性図が作成される。
先ず、図１０〜図１３を参照して、第４実施形態における制御の原理を説明する。
【００７２】
図１０において、性状変化後の燃料ガス（未知の燃料ガス）の特性が、「真値」と表示された中央の直線（特性直線）で示されている。
最初に（Ｎ＝１）、特性直線に対してリッチ側に、当該燃料ガスの空気比−排気ガス酸素濃度特性を仮定する（特性仮定工程）。
図１０において、仮定された特性直線は「仮定１」と表記されている。また、空気比λの目標値は、図１０〜図１３においてはλ０と表記されている。
【００７３】
図１０において、特性直線仮定１の目標空気比λ０における排気ガス酸素濃度（Ｏ２センサ出力）は「Ｏ２目標１」となる。これを、対応する真値のＯ２センサ出力（「Ｏ２計測１」と表記）と比較する。
なお、図１０において、Ｏ２センサ出力Ｏ２計測１に対応する空気比は、λ１と表示されている。
【００７４】
Ｏ２目標１とＯ２計測１との差異（比較工程）が許容範囲（所定値）以上であれば、図１１で示す様に、今度は真値よりもリーン側に、第２の仮定特性直線「仮定２」を引く（Ｎ＝２）。
この特性直線仮定２において、Ｏ２センサ出力Ｏ２計測１に対応する空気比はλＡ１である。この空気比λＡ１を目標空気比λ０と一致させるには、特性直線仮定２をリッチ方向にΔλ１だけ移動しなければならない。
そして、特性直線仮定２において、目標空気比λ０に対応するＯ２センサ出力が、Ｏ２センサ出力の目標値Ｏ２目標２となる。これに対して、真値の空気比λ１からリッチ方向にΔλ１だけ移動した空気比λ２における真値のＯ２センサ出力が（Ｏ２センサ出力の）計測値Ｏ２計測２となる。
【００７５】
目標値Ｏ２目標２と計測値Ｏ２計測２との差異が許容範囲外（所定値以上）であれば、図１２で示す様に、真値に対して（図１１と反対側である）リッチ側に、特性直線仮定３を設定する（Ｎ＝３）。
ここで、特性直線仮定３は、真値に対して特性直線仮定２の反対側（リッチ側）に設定されると共に、横軸移動量Δλ２（後述）の絶対値が、図１１で示すΔλ１の絶対値よりも小さくなる様に設定されなければならない。制御が発散すること無く、確実に収束する様にするためである。
【００７６】
この特性直線仮定３において、Ｏ２センサ出力Ｏ２計測２に対応する空気比はλＡ２である。この空気比λＡ２を目標空気比λ０と一致させるには、特性直線仮定３をリーン方向にΔλ２だけ移動しなければならない。ここで、上述した通り、Δλ２の絶対値が、図１１で示すΔλ１の絶対値よりも小さいことが必要である。
そして、特性直線仮定３において、目標空気比λ０に対応するＯ２センサ出力が、Ｏ２センサ出力の目標値Ｏ２目標３となる。これに対して、真値の空気比λ２からリーン方向へΔλ２だけ移動した空気比λ３における真値のＯ２センサ出力が（Ｏ２センサ出力の）計測値Ｏ２計測３となる。
【００７７】
目標値Ｏ２目標３と計測値Ｏ２計測３との差異が許容範囲外（所定値以上）であれば、図１３で示す様に、真値に対して（図１２と反対側であるリーン側に、特性直線仮定４を設定する（Ｎ＝４）。
ここで、後述する横軸移動量Δλ４の絶対値は、図１３で示すΔλ３の絶対値よりも小さい。
【００７８】
特性直線仮定４において、Ｏ２センサ出力Ｏ２計測３に対応する空気比はλＡ３である。この空気比λＡ３を目標空気比λ０と一致させるには、特性直線仮定４をリッチ方向にΔλ３だけ移動しなければならない。ここで、上述した通り、Δλ３の絶対値が、図１２で示すΔλ２の絶対値よりも小さいことが必要である。
そして、特性直線仮定４において、目標空気比λ０に対応するＯ２センサ出力が、Ｏ２センサ出力の目標値Ｏ２目標４となる。これに対して、真値の空気比λ２からリッチ方向へΔλ３だけ移動した空気比λ４における真値のＯ２センサ出力が（Ｏ２センサ出力の）計測値Ｏ２計測４となる。
【００７９】
目標値Ｏ２目標４と計測値Ｏ２計測４との差異が許容範囲外（所定値以上）であれば同様な制御を繰り返し、許容範囲内であれば、当該仮定された特性直線が、未知の燃料の空気比−排気ガス酸素濃度特性を示すものとして、当該特性に応じて、ガスエンジンの運転を制御する。
【００８０】
次に図１４をも参照して、第４実施形態の制御を更に説明する。
図１４のステップＳ４１において、図１で示す様なガスエンジンの定常運転状態から、以下の条件１）〜４）で、ステップＳ４２燃料種判定ルーチンに進む。
（１）　運転継続時間が所定の時間を経過したとき。
（２）　エンジンの出力が所定の出力以上に増加したとき、または所定の出力以下に減少したとき。
（３）　エンジン回転数が所定の回転数以上に増速したとき、または所定の回転数以下に減速したとき。
（４）　スロットル開度が所定の開度以上に増開したとき、または所定の開度以下に減開したとき。
【００８１】
燃料種の判定を行い（ステップＳ４２）、燃料種が変更されていたならば（ステップＳ４３がＹＥＳ）、図１０で示す様に、特性直線仮定１を設定する（ステップＳ４４）。
そして、特性直線仮定１のＯ２センサ出力目標１と、真値（新燃料の性状）のＯ２センサ出力Ｏ２計測１とを比較し（ステップＳ４５）、その差が所定値以内であれば（ステップＳ４６がＹｅｓ）、新燃料の特性は特性直線仮定１であると判断する。以降、特性直線仮定１で示す性状の燃料であるとして、ガスエンジンの制御（定常運転制御）を行う。
【００８２】
一方、特性直線仮定１のＯ２センサ出力目標１と、真値（新燃料の性状）のＯ２センサ出力Ｏ２計測１との差が所定値以上であれば（ステップＳ４６がＮｏ）、図１１で示す様に、真値に対して特性直線仮定１とは反対側に特性直線仮定２を設定する（ステップＳ４８）。
そして、図１１に関連して説明した通り、特性直線仮定２のＯ２センサ出力が真値Ｏ２センサ出力となったと仮定した場合の空気比λＡ１を空気比の目標値λ０と一致させるのに必要な横軸移動量Δλ１を演算し（ステップＳ４９）、Ｏ２センサ出力の目標値と計測値とを求めて（ステップＳ５０）、両者を比較する（ステップＳ５１）。
【００８３】
このステップＳ４８〜Ｓ５１は、Ｏ２センサ出力の目標値と計測値との差異が、所定範囲内に収まる（ステップＳ５１がＹｅｓ）まで行われる。目標値と計測値との差異が所定範囲内に収まれば（ステップＳ５１がＹｅｓ）、その時点において設定されている仮定特性直線が新燃料の特性であると決定される（ステップＳ５２）。
【００８４】
ステップＳ４８〜Ｓ５１を繰り返す（ステップＳ５１がＮｏのループ）に際して、新たに特性直線を仮定する差異に（ステップＳ４８）、横軸移動量Δλｎ（ｎは自然数）の絶対値が、その直前のループのステップＳ４９で演算された横軸移動量Δλ（ｎ−１）の絶対値よりも小さくなる様に設定しなければならない。制御の発散を防止するためである。
【００８５】
ステップＳ５２の後、図１で示すガスエンジンの定常運転時の制御が行われる。
【００８６】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の効果を、以下に列記する。
（１）　エンジンの運転を継続しながら、現在使用している未知の燃料の性状を特性図にし、既知の特性線マップと比較して燃料の種別を特定できる。また、燃料の種別の特定によって適格な制御因子の決定や制御方法をきめることでエンジンの正確な制御ができて、排気ガスの悪化や失火等が防げる。
（２）　燃料ガスの特性を空燃比と排気ガス酸素濃度の関係図で表示し、既知のマップに重ねて比較をすれば、定量化学分析や特別なセンサを用いることなく燃料ガスの性状（種別）が推測ができる。
（３）　燃料ガスの特性を吸気Ａ／Ｆ（空燃比）と排気Ａ／Ｆの関係図で表示し、既知のマップに重ねて比較をすれば、吸入空気量計測、燃料ガス量計測や排気酸素濃度センサ等の簡便なセンサで燃料ガスの性状（種別）が推測ができて、ガス定量化学分析や特別なセンサを用いる必要がない。
（４）　燃料ガスの特性を吸気Ａ／Ｆ（空燃比）と排気Ａ／Ｆとトルク変動の３次元関係図で表示し、既知のマップに重ねて比較をすれば、一層精度のよい燃料ガスの性状（種別）が推測ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図。
【図２】燃料組成をパラメータにした吸気ガス濃度と排気ガス酸素濃度との関係を示す図。
【図３】第１実施形態の作用を説明するフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態を示す構成図。
【図５】燃料組成をパラメータにした吸気ガスＡ／Ｆ比と排気ガスＡ／Ｆ比との関係を示す図。
【図６】第２実施形態の作用を説明するフローチャート。
【図７】本発明の第３実施形態を示す構成図。
【図８】燃料組成をパラメータにした吸気ガスＡ／Ｆ比と排気ガスＡ／Ｆ比とトルク（または回転数）の関係を示す図。
【図９】第３実施形態の作用を説明するフローチャート。
【図１０】第４実施形態における制御の最初の段階を示す空気比−Ｏ２センサ出力特性図。
【図１１】図１０の次の段階を示す空気比−Ｏ２センサ出力特性図。
【図１２】図１１の次の段階を示す空気比−Ｏ２センサ出力特性図。
【図１３】図１２の次の段階を示す空気比−Ｏ２センサ出力特性図。
【図１４】第４実施形態における制御フローチャート。
【図１５】排気ガス成分などのエンジン性能を制御する従来の実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
Ａｉ・・吸入空気
Ｇｉ・・混合気
Ｇｅ・・排気ガス
Ｆ・・・燃料ガス
１・・・エンジン
６、７・・・自動弁
９・・・ミキサ
１０・・排気管
１２・・酸素センサ
１５・・制御装置
１６・・制御ユニット
１７・・燃料種別特定ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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