JP2001012279A - 燃料制御弁フィードバック制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要な希薄燃焼を行って十分なＮＯｘの低減
や燃費の向上を図った上で、運転領域に応じて領域ごと
に最適な運転特性を達成することができるエンジンの燃
料制御弁フィードバック制御方法を提供する。 【解決手段】 予め設定したエンジン回転数とスロット
ル開度に応じたマップに基づいてエンジンへの燃料供給
量を制御する燃料制御弁フィードバック制御方法におい
て、前記マップは、ベースマップと、このベースマップ
よりリーン側に燃料供給量を設定した第２マップとを有
し、前記ベースマップにより制御された燃料供給中に、
失火を判定しながら燃料を徐々にリーン化し、失火また
は第２マップに達した時点でリーン化を停止して、その
燃料供給量を学習して前記ベースマップを書き換え、こ
の書き換えたベースマップにしたがって燃料供給量を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの燃料制御
方法に関し、特に失火判定をしながら燃料のリーン化を
図った燃料制御弁フィードバック制御方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ガスエンジン等の希薄燃焼制御方法が特
開平１０−１３１７９５号公報に開示されている。この
公報記載の公知技術は、ガス流量制御弁の開度データの
マップを備え、学習ステップによりマップを失火しない
範囲でリーン側に書き換えることにより、失火限界に近
い希薄燃焼状態の維持を図るものである。このような希
薄燃焼により、燃費の向上とともにＮＯｘの排気ガス対
策が図られる。

【０００３】一方、エンジンを運転する場合、エンジン
回転数およびスロットル弁開度に応じた運転領域によ
り、燃費や排気ガス対策とともに、エンジン出力や、燃
焼効率あるいは運転性等の各種運転特性について、各領
域ごとにその領域に合った最良の運転特性が要求され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の燃料制御方法においては、運転領域の全域につ
いて失火限界に近い値までマップデータを書き換えるた
め、学習後の最終的なマップデータは、運転領域にかか
わらず全域でほぼ失火限界の燃料制御弁開度となる。こ
のため、特に出力を確保したい高負荷運転領域や燃焼効
率を高めたい領域等、希薄燃焼に優先して領域ごとにそ
の領域に合った最良の運転状態を得たい場合に、燃料は
常に最大限の失火限界に近づけて希薄化されてしまうた
め所望の運転特性が得られず、運転領域に応じて要求さ
れる最適な運転特性の燃焼状態を得ることができない。

【０００５】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、必要な希薄燃焼を行って十分なＮＯｘの低減や燃
費の向上を図った上で、運転領域に応じて領域ごとに最
適な運転特性を達成することができるエンジンの燃料制
御弁フィードバック制御方法の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、予め設定したエンジン回転数とスロッ
トル開度に応じたマップに基づいてエンジンへの燃料供
給量を制御する燃料制御弁フィードバック制御方法にお
いて、前記マップは、ベースマップと、このベースマッ
プよりリーン側に燃料供給量を設定した第２マップとを
有し、前記ベースマップにより制御された燃料供給中
に、失火を判定しながら燃料を徐々にリーン化し、失火
または第２マップに達した時点でリーン化を停止してそ
の燃料供給量を学習して前記ベースマップを書き換え、
この書き換えたベースマップにしたがって燃料供給量を
制御することを特徴とする燃料制御弁フィードバック制
御方法を提供する。

【０００７】この構成によれば、ベースマップとして、
例えば予め分っている失火が起きない燃料供給量データ
を設定するとともに、このベースマップよりリーン側に
設定した第２マップを備え、ベースマップによる燃料供
給量から失火するまで燃料を徐々にリーン化し、失火し
た時点の燃料供給量または失火する前に第２マップに達
した場合にはその第２マップの燃料供給量でベースマッ
プが書き換えられる。これにより失火限界と第２マップ
の組合せによるマップが学習により形成され、失火限界
のマップに対し予め設定した所望特性が得られる第２マ
ップを加味して燃料制御マップを形成することができ
る。この場合、ベースマップの他に書き換え用のマップ
を備えて、この書き換えマップを順次書き換えることに
よりオリジナルのベースマップを残したまま実質上ベー
スマップの書き換えによる学習を行うことができる。

【０００８】好ましい構成例においては、前記第２マッ
プは、エンジン回転数とスロットル開度に応じたマップ
形成領域ごとに異なる運転特性を優先させて、その運転
特性が得られる最もリーン側の燃料供給量となるように
設定されたことを特徴としている。

【０００９】この構成によれば、第２マップに、エンジ
ン回転数とスロットル開度に応じた運転領域ごとにその
領域で要求される運転特性に合った燃料供給量データが
設定されるため、失火限界の範囲内で運転領域に応じた
最適な運転特性で燃料制御が行われる。

【００１０】さらに好ましい構成例では、前記ベースマ
ップの書き換え時に、制御している領域とともに他の領
域についても同じオフセット量を前記第２マップよりリ
ッチ側の範囲で書き換えることを特徴としている。

【００１１】この構成によれば、ある領域で燃料制御を
学習中に他の領域についても一律に同じリーン側へのオ
フセット量だけベースマップが書き換えられるため、学
習作業が効率的に行われる。

【００１２】さらに好ましい構成例では、前記失火判定
時に、１ステップずつリーン化し、失火を検出したらベ
ースマップよりリーン側の範囲で所定ステップだけリッ
チ側に戻すことを特徴としている。

【００１３】この構成によれば、予め分っている失火が
起きないことが保証された最もリーンなベースマップの
設定量を維持したまま、さらに失火限界に近づけて燃料
のリーン化が図られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明が適用さ
れるガスエンジンヒートポンプ式空調システムの構成図
である。

【００１５】この空調システムは、室外ユニット６０と
複数の室内ユニット６１（図は１台のみ示す）からな
り、室外ユニット６０内にガスエンジン１が設けられ、
このガスエンジン１により駆動されるヒートポンプ冷媒
サイクル２が室外ユニット６０および室外ユニット６１
間にわたって構成される。

【００１６】ガスエンジン１は、エアクリーナ３に接続
された吸気通路４を有し、この吸気通路４上にミキサー
５が設けられる。ミキサー５のガス混合部の下流部には
スロットル弁６が備り、吸気口１８から取入れられ、エ
アクリーナ３を通して供給される外気とガス燃料との混
合気量を調整する。このミキサー５のガス混合部に燃料
供給管７が接続され混合気を形成する。燃料供給管７上
には、ミキサー５に供給するガス燃料流量を調整するた
めのガス燃料制御弁８およびガス圧を大気圧に調整する
ゼロガバナ９が設けられ、開閉弁１０を介して燃料ガス
タンク（図示しない）に接続される。このガス燃料制御
弁８が後述のように、ＣＰＵによってフィードバック制
御される。

【００１７】ガスエンジン１の排気側には排気管１２が
備る。この排気管１２上に排気ガス触媒１３および排気
ガス熱交換器１４が備り、さらにその下流側にサイレン
サ１５およびドレンセパレータ１６が備り、排気ガスは
排気出口１７から放出される。ドレンセパレータ１６と
サイレンサ１５および排気ガス熱交換器１４は、中和器
１９に接続され、酸性ドレン水を中和してドレン出口２
０から外部に排出する。

【００１８】ガスエンジン１の底部のオイルパン２１に
はオイルタンク２２が接続されオイル供給ポンプ２３に
よりオイルが供給される。オイルは図示しないオイルポ
ンプによりエンジン内を循環する。１１はブローバイガ
ス中のオイルを分離するオイルセパレータである。

【００１９】このガスエンジン１１のクランク軸（図示
しない）には、クラッチ２４を介して２台のコンプレッ
サ２５が接続される。各コンプレッサ２５には、脱フロ
ンガス等からなる冷媒が循環する冷媒入口管２７および
冷媒出口管２８が接続される。コンプレッサ周辺の冷媒
入口管２７および冷媒出口管２８には、配管をコンパク
トに配設し且つストレスや振動を吸収するために可撓管
２６が介装される。冷媒出口管２８側にはオイルセパレ
ータ２９が装着され、その下流側で四方弁３０に接続さ
れる。オイルセパレータ２９は、圧縮冷媒ガスからオイ
ルおよび液体冷媒を分離して、これを戻し管３３を通し
てアキュムレータ３５に戻す。四方弁３０は、４つのポ
ートａ，ｂ，ｃ，ｄを有し、冷暖房時に各ポート間の接
続が切換えられる。

【００２０】暖房時には、図示したように、ポートａと
ポートｂが接続され、ポートｃとポートｄが接続され
る。これにより、コンプレッサ２５から出た圧縮冷媒ガ
スが室内熱交換器３１を通って凝縮され、室内に凝縮熱
を放出して暖房する。凝縮された冷媒は膨張弁５２を通
って減圧され、ＨＩＣ５１を介して室外熱交換器３２を
通って蒸発する。蒸発した冷媒は四方弁３０のポート
ｃ，ｄを通過してプレート熱交換器３４またはバイパス
管４５を介してアキュムレータ３５に入る。アキュムレ
ータ３５に並列してサブアキュムレータ４６が設けられ
る。アキュムレータ３５の冷媒はキャピラリチューブ４
８，４９，５０および絞り４７等を介して冷媒入口管２
７よりコンプレッサ２５に吸引される。

【００２１】なお、８０は四方弁３０から室内熱交換器
３１を経て膨張弁５２に到るまでの冷媒配管であり、８
１は膨張弁５２からＨＩＣ５１を経てサブクール用室外
熱交換器３２ａに到るまでの冷媒配管、８２はサブクー
ル用室外熱交換器３２ａから分流し室外熱交換器３２を
経て合流し四方弁３０に到るまでの冷媒配管であり、８
３は冷媒配管８１の途中部から開時電子膨張弁として機
能する開閉弁８３ａ及びＨＩＣ５１を経て冷媒配管８１
の途中部までのバイパス配管である。

【００２２】冷房時には、四方弁３０のポートａとポー
トｃが接続され、ポートｂとポートｄが接続される。こ
れにより、圧縮冷媒ガスはポートａ，ｃを通って暖房時
と逆に先に室外熱交換器３２で凝縮され、膨張弁５２を
通り室内熱交換器３１で蒸発して室内を冷房する。その
後四方弁３０のポートｂ，ｄを通ってアキュムレータ３
５に戻る。

【００２３】なお、サブクール用室外熱交換器３２ａ
は、並列配置される３つの室外熱交換器３２で凝縮し液
化した冷媒をさらに過冷却するための凝縮器として機能
する。上記冷媒配管上でＨＩＣ５１は、ＣＯＰ（冷凍機
成績係数）を向上させるための圧損低減用の熱交換器で
ある。すなわち、冷房運転中室外側の要求負荷が小さく
高圧の冷媒をバイパス配管８３を通して低圧側となる冷
媒配管８０にバイパスされる時、開閉弁８３ａが開且つ
所望の絞り開度となり、この開閉弁８３ａで減圧し低温
低圧となった冷媒をＨＩＣ５１で高圧高温の液冷媒と熱
交換させることにより、高圧側についてさらに過冷却
（サブクール）する一方、低圧側では冷媒の蒸発を助け
るように機能する。

【００２４】また、プレート熱交換器３４は、アキュム
レータ３５内に導入される冷媒をその配管途中で高温の
エンジン冷却水により加熱するためのものである。この
プレート熱交換器３４にはバイパス管４５が設けられ、
冷房時の圧損を低減してＣＯＰを向上させる。

【００２５】ガスエンジン１には、冷却水系３９が備
り、冷却水ポンプ４０により冷却水が循環する。冷却水
ポンプ４０により送られた冷却水は、排気熱交換器１４
を通り、第２ポンプ４１によりエンジンの冷却ジャケッ
ト（図示しない）に送られる。エンジンからの出口側の
冷却水配管上にサーモスタット４２が設けられ、暖機運
転時等に冷却水をバイパスさせる。冷却水系３９はエン
ジン出口側の配管上にリニア三方弁４３が備り、その下
流側にラジエータ３６が室外熱交換器３２に並列して備
る。ラジエータ３６にはリカバリータンク３８が接続さ
れる。リニア三方弁４３により、冷房時は冷却水をラジ
エータ３６側に流してファン３７により放熱させ、暖房
時には分岐管４４を通してプレート熱交換器３４側に流
し、冷媒を加熱することにより高温冷却水を冷却する。
ラジエータ３６側とプレート熱交換器３４側への分岐量
を調整して制御することもできる。

【００２６】図２は、上記構成の空調システムの制御系
の構成図である。システム全体を制御するシステムＣＰ
Ｕ７０は、後述の燃料弁開度の制御マップ等を格納した
メモリ７２を備え、前述のガスエンジンを駆動制御する
エンジンＣＰＵ７１が接続される。

【００２７】システムＣＰＵ７０は、室内ユニット６１
側に設けた操作部に接続され、運転モード切換えや設定
温度等の運転条件が入力される。また、システムＣＰＵ
７０は、室内ユニット内に設けた高圧飽和温度センサや
室内温度センサ及び室外ユニット６０内に設けた高圧側
冷媒圧力センサ７７、低圧側冷媒圧力センサ７８、外気
温度センサ、低圧飽和温度センサ、アキュムレータ液面
レベルセンサ、コンプレッサ温度センサ７５その他のセ
ンサ群からの各種検出データが入力され、これらの入力
データに基づいて室内ユニット６１の室内機ファンや膨
張弁および室外ユニット６０の四方弁３０、リニア三方
弁４３、室外機ファン３７その他の弁群を駆動制御す
る。

【００２８】エンジンＣＰＵ７１は、排圧センサ７３、
カム軸パルサ、クランク軸センサ、スロットル開度セン
サ、クラッチ信号、排気温度センサ、冷却水温度センサ
７６等のセンサ群より各種運転状態のデータが入力さ
れ、これらの運転状態データに基づいて、予め定めたプ
ログラムにしたがって、マップ等を用いた演算処理によ
って、点火制御回路を駆動して点火コイルを動作させて
点火プラグをスパークさせる。また、スロットル弁回動
アクチュエータを駆動して吸入空気量を制御し、燃料取
入れ開閉弁動作アクチュエータを駆動して燃料開閉弁１
０を駆動制御し、燃料制御弁アクチュエータを駆動して
燃料供給量を制御する。

【００２９】図３は、本発明の実施の形態に係る燃料制
御弁フィードバック制御方法のメインプログラムのフロ
ーチャートである。運転操作が開始されると、まず、各
弁やアクチュエータの初期設定が行われる（ステップＳ
１）。エンジンが起動したかどうかを判別し（ステップ
Ｓ２）、起動完了したら目標エンジン回転数を算出する
（ステップＳ３）。これは室内ユニット６１の操作部
（図２）から入力された設定温度と室内温度センサから
の検知温度との差に基づいて予め定めたマップにより行
われる。

【００３０】続いて失火判定プログラムが実行される
（ステップＳ４）。これは、後述の燃料制御弁フィード
バック制御による失火制御とは別にエンジン運転中常に
行われる失火監視のためのプログラムである。

【００３１】次に、前記ステップＳ３で算出した目標エ
ンジン回転数とするためのスロットル開度を算出してス
ロットル弁６（図１）をフィードバック制御する（ステ
ップＳ５）。次に本発明による後述の燃料制御弁８（図
１）のフィードバック制御が行われているかどうかをフ
ィードバック制御のフラグの有無により判別し（ステッ
プＳ６）、実行中であればそのまま続行し（ステップＳ
７）、実行していなければマップ（後述のベースマッ
プ）に基づいて燃料制御弁の開度を算出してフィードバ
ック制御の目標値とする（ステップＳ７）。

【００３２】次に、後述のように学習によりベースマッ
プを書き換える失火制御プログラムを行う（ステップＳ
８）。この失火判定が終了したら、エンジン停止指令が
あるかどうかを判定し（ステップＳ９）、エンジン停止
でなければ、ステップＳ２からのルーチンを繰り返し、
エンジン停止であれば所定の順序で各機器を停止動作さ
せるエンジン停止プログラムを実行する（ステップＳ１
０）。

【００３３】図４は、学習プログラムによるＮＯｘ対策
のための燃料希薄化を図る燃料制御弁フィードバック制
御のフローチャートである。メインルーチンから単位時
間ごとにコールされるサブルーチンが開始されると、ま
ずスロットル弁開度とエンジン回転数の検出データから
マップにおける現在位置および面補完された値を算出す
る（ステップＳ１１）。この際、燃料制御弁のベースマ
ップおよび学習による書き換えマップの両方のマップに
より算出する。この値を１つ前のサイクルの値と比較す
る（ステップＳ１２）。差が所定値より大きければ後述
するフィードバック（ＦＢ）制御による細かいステップ
ごとのリーン化の制御は行わずにＦＢ実行フラグをＯＦ
Ｆにして後述のタイマーＡ、タイマーＢをともにＯＦＦ
にする（ステップＳ２２）。

【００３４】差が所定値以下であれば、冷却水温や運転
状態の検出データからＦＢ制御を実行するかどうかを判
別する（ステップＳ１３）。例えば暖機中であればＦＢ
制御は実行しない。次に、実際にＦＢ制御が開始されて
いるかをチェックする（ステップＳ１４）。開始されて
いない場合には、即座に１ステップリーン動作を行い、
実行フラグを成立させる。ＦＢ実行中であれば、現在リ
ーン動作中かどうかを判定する（ステップＳ１５）。

【００３５】リーン動作中でなければ後述の安定待ち時
間中と判断してステップＳ２３に進み、安定時間が終了
したかどうかを、後述のタイマーＢの設定時間に達した
かどうかにより判別する。タイマー設定時間に達してい
なければ達するまでルーチンが繰り返される。タイマー
設定時間に達して安定時間が終了したら、マップ書き換
え処理を行う（ステップＳ２４）。

【００３６】ステップＳ１５でリーン動作中のときは失
火判定プログラムを実行する（ステップＳ１６）。この
失火判定プログラムにおいて失火が検出される（ステッ
プＳ１７）。この失火判定は、後述のように、エンジン
の排圧センサからの検出波形の解析により行われる。

【００３７】失火が検出されなければ、リーン時間が経
過したかをチェックする（ステップＳ１８）。このリー
ン時間チェックは、後のリーンプロセス（ステップＳ１
９）でセットされるタイマーＡの設定時間に達したかど
うかにより判断される。リーン時間が経過したら、燃料
制御弁を１ステップリーンにする（ステップＳ１９）。
これと同時にタイマーＡを所定のリーン時間にセットす
る。続いて、ＦＢ実行中であることを示すためにＦＢ実
行フラグを立てる（ステップＳ２０）。

【００３８】次に、このリーン後のステップ数が第２マ
ップの値より大きいか（第２マップよりリーン側か）を
チェックする（ステップＳ２１）。大きければ、ルーチ
ンが繰り返され、燃料制御弁は１ステップずつ徐々にリ
ーン化される。１ステップずつリーン化して失火するこ
となく第２マップの値に達したら、安定時間処理を行う
（ステップＳ２７）。この安定時間処理において、タイ
マーＢが所定の安定時間にセットされ安定処理がスター
トする。

【００３９】この安定時間が終了すると、前述のステッ
プＳ１５で安定時間待ちと判別され、タイマーＢによる
設定時間終了後に、ベースマップの値が、失火しないこ
とが確認された第２マップの値に書き換えられる。

【００４０】一方、１ステップずつリーン化している途
中で失火が検出されると、前述のステップＳ１７で、即
座にエンリッチ動作に移行して所定のＮステップだけ燃
料がリッチ化される。失火を回復させるためである。こ
のエンリッチ量はエンリッチマップに基づいて算出され
る（ステップＳ２５）。このエンリッチ量を算出した
後、その値がベースマップ以下（リーン側）かどうかが
判別される（ステップＳ２６）。ベースマップより大き
いときには、今回のＦＢ制御は無効としてＦＢ実行フラ
グをおろす（ステップＳ２８）。これは失火しないこと
が分っているベースマップよりリッチ側への書き換えは
行わないようにするためである。

【００４１】続いて、そのマップ値に対応するガス流量
制御弁開度値をベースマップの値に戻してそのマップ値
に恒久フラグを立てる（ステップＳ２９）。これによ
り、以後このマップ位置の運転状態で制御する場合、リ
ーン化の学習による書き換えを行わずに恒久フラグが立
ったオリジナルのベースマップに基づいて直ちに燃料制
御が行われる。

【００４２】前記ステップＳ２６で、算出値がベースマ
ップ以下であれば、安定時間をセットして安定制御モー
ドに移行する（ステップＳ２７）。この安定時間はタイ
マーＢをスタートさせることにより所定時間だけ保持さ
れる。安定時間が終了すると、前述のステップＳ２３で
これが判別され、失火した値（または失火した値よりＮ
ステップだけリッチ側の値）でベースマップが書き換え
られる。

【００４３】この書き換えプロセスにおいて、制御中の
マップ位置でのベースマップより下がったステップ数だ
けそのマップ位置だけでなくマップ領域の全域が書き換
えられる。この場合、他の位置でその書き換えステップ
数をリーン側に下げると第２マップに達する場合には、
その位置では第２マップ以下には下げないで第２マップ
の値に書き換える。

【００４４】また、オリジナルのベースマップはそのま
ま保存し、書き換え用のマップを準備してこの書き換え
マップに順次学習した値を書込んで新たなベースマップ
として使用する。

【００４５】図５は、マップ書換え処理のフローチャー
トである。これは、前述の図４のマップ書換えステップ
Ｓ２４のフローである。まず、前述の図４のステップＳ
１１と同様に、エンジン回転数とスロットル開度からマ
ップの現在位置を算出する（ステップＳ３０）。この現
在位置に恒久フラグを立てる（ステップＳ３１）。次
に、ベースマップ算出値から現在の燃料制御弁開度を減
算し、その値をオフセット値とする（ステップＳ３
２）。

【００４６】ステップＳ３３では、書換えマップ全体を
書換えるに際し、書換え用のカウンタを用意し、このカ
ウンタをクリアする。このカウンタにおけるマップ座標
は（ｘ，ｙ）とし、この処理では（０，０）に初期化さ
れる。

【００４７】ステップＳ３４では、（ｘ，ｙ）座標の書
換えマップに恒久フラグが立っているかをチェックす
る。恒久フラグがあれば、この座標位置のデータ書換え
は行わない。ステップＳ３５では、（ｘ，ｙ）座標の書
換えマップにフィードバック制御しない領域となる対象
外フラグが立っているかをチェックする。対象外フラグ
があれば、この座標位置のデータ書換えは行わない。ス
テップＳ３６では、（ｘ，ｙ）座標のベースマップ値か
らオフセット値を減算する。この減算された値が（ｘ，
ｙ）座標の第２マップ値以上かをチェックする（ステッ
プＳ３７）。

【００４８】オフセット減算値が第２マップ値以上（第
２マップ値よりリッチ側）であれば、このオフセット減
算値を書換えマップの（ｘ，ｙ）座標に書込む（ステッ
プＳ３８）。

【００４９】一方、オフセット減算値が第２マップ値未
満（第２マップ値よりリーン側）であれば、（ｘ，ｙ）
座標の書換えマップ値はその第２マップ値に書換える。
（ステップＳ３９）。マップカウンタ数が全マップ数に
達したときに書換え作業は終了する（ステップＳ４
０）。

【００５０】図６は、失火判定のフローチャートであ
る。まず、エンジン回転数およびスロットル開度のデー
タからマップの現在位置が算出される（ステップＳ４
１）。

【００５１】次にステップＳ４２で、気筒判別処理が行
われる。この気筒判別処理は、失火状態を気筒ごとに判
別するために行う。この気筒判別は、後述のように、カ
ム軸センサからのパルサー信号とクランク角センサから
のクランク角度に応じたパルス信号に基づいて行われ
る。

【００５２】ステップＳ４３では、排気圧センサからの
波形データを取込み、所定のクランク角ｔ１〜ｔ２間の
波形の面積を算出する。ステップＳ４４で、この波形面
積が所定値以下かをチェックする。この所定値はセンサ
の異常をチェックするためのものであり、例えば失火に
よる面積減少量を越える程度に小面積な値とする。

【００５３】この波形面積が所定値以下の場合、ステッ
プＳ４５で、タイマーまたはサイクル数のカウンタをセ
ットする。ステップＳ４６で、タイマーによる所定時間
中またはカウンタによる所定回数の検出において同じ小
面積の所定値以下の波形データが入力されるかがチェッ
クされる。所定時間が経過し又は所定回数が検出された
後、なお所定値以下の排圧波形面積であれば、排気圧セ
ンサの異常と判断して排気圧センサ異常の警告表示を行
う（ステップＳ４７）。

【００５４】続いて、ステップＳ４８で応急運転フラグ
を立て、燃料制御弁をＦＢ制御しないでオリジナルのベ
ースマップ運転プログラムに固定してエンジンを駆動す
る（ステップＳ４９）。

【００５５】前記ステップＳ４４で面積値が所定値以上
でセンサに異常がない場合には、気筒ごとに、クランク
角ｔ１〜ｔ２における排気圧センサからの波形の面積移
動平均値を算出する（ステップＳ５０）。

【００５６】ステップＳ５１で、この気筒移動平均面積
に対する排気圧センサの波形面積の比率Ｒを算出する。
ステップＳ５２で、各波形面積データの平均値に対する
比率Ｒが基準値以下かをチェックする。この基準値は運
転領域に応じて異なり、この基準値に基づいて気筒別に
失火が判別される。失火が起きていない場合には、ステ
ップＳ５３で、今回の波形データを加えて気筒別排気圧
センサの波形移動平均値を書換える。

【００５７】上記波形面積の比率Ｒが基準値以下であれ
ば、ステップＳ５４で、失火が起きていると判定され
る。この失火判定は気筒別に行われる。

【００５８】ステップＳ５５は、失火した気筒数をチェ
ックする。例えば４気筒中２気筒以上失火していればエ
ンジン異常と判断してエンジンを強制停止する（ステッ
プＳ５９）。その後エンジン異常の表示を行う（ステッ
プＳ６０）。

【００５９】失火気筒数が１気筒の場合には、ステップ
Ｓ５６で、ＦＢ制御運転中かをチェックする。ＦＢ制御
中であれば、前述の図４の失火判定プログラム（ステッ
プＳ１６）終了後の失火検出ステップＳ１７のルーチン
に戻る。

【００６０】失火気筒数が１気筒でＦＢ運転中でなけれ
ば、ステップＳ５７で、応急フラグを立てる。続いて、
ステップＳ５８で、失火回復の制御運転を行う。これ
は、例えば燃料制御弁の開度マップをエンリッチ化した
り、あるいは失火気筒の点火時期を変更することにより
行う。

【００６１】図７は、スロットル開度とエンジン回転数
に応じたエンジン運転領域の説明図である。エンジン運
転領域の全域において最適な運転状態を得るために、運
転領域に応じて燃料制御方法を変えることが望ましい。
例えば、スロットル開度が小さい低負荷側の領域Ｉで
は、安定した燃焼を確保するためにリーン化を抑える。
中間の領域ＩＩでは、排気ガス対策あるいは燃焼効率を
優先させ、失火判定のための燃料制御弁フィードバック
制御を実施する。高負荷領域ＩＩＩでは、出力確保のた
めに燃料制御弁フィードバック制御を実施しない。

【００６２】本発明では、燃料制御弁開度のベースマッ
プとともに第２マップを備え、学習により燃料をリーン
化しながらベースマップを書換える。

【００６３】表１は、このような運転領域に応じて要求
される運転特性を考慮した第２マップ設定方法の一例を
示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】この第２マップでは、スロットル開度が低
い領域で運転性を優先させ（Ａ領域）、中間開度では排
気ガス（ＮＯｘ）低減を優先（Ｂ領域）あるいは運転効
率を優先させ（Ｄ領域）、高開度では出力確保を優先さ
せている（Ｃ領域）。

【００６６】図８（Ａ）（Ｂ）は、気筒判別用波形およ
び失火判別用波形のデータ例を示すグラフである。図８
（Ａ）に示すように、カム軸の回転を検出するパルサー
コイルからのパルサー信号ａがクランク軸の２回転（７
２０度）ごとに入力される。このパルサー信号ａに同期
してクランク角センサからのクランク角パルス信号ｂが
入力される。このクランク角信号は、例えば１２０枚の
歯を有するリングギヤの各歯を検出するごとに出力され
るものであり、パルサー信号が得られる２回転では２４
０個のパルス信号となり、クランク角３度ごとに１個の
パルスが入力される。このパルサー信号の検出位置を例
えば＃１気筒のＢＴＤＣ９０度に設定しておく。これに
より、例えば＃１→＃３→＃４→＃２の順で点火される
４気筒エンジンで、例えば９０度ごとに排圧が検出され
る４気筒の各々についてパルサー信号の検出位置からの
クランク角度により気筒番号が判別される。

【００６７】各気筒の燃焼条件はそれぞれ微妙に異なる
ため各気筒の排圧波形も異なる。本発明では、このよう
に気筒を判別して気筒ごとに失火を判定することによ
り、各気筒の排圧波形に対応してそれぞれ最適なフィー
ドバック制御が可能になる。

【００６８】図８（Ｂ）は４気筒の排圧検出データであ
る。実線のグラフｃが正常時の排圧波形であり、点線の
グラフｄが失火時の排圧波形である。このような波形検
出データから、各気筒のごとに波形の面積を算出し、こ
の波形面積に基づいて失火を判別する。この場合、各気
筒の波形データにおいて、圧縮上死点後の積算開始クラ
ンク角ｔ１と積算終了クランク角ｔ２を設定しておく。

【００６９】所定のクランク角で所定気筒に点火され、
爆発、排気行程を経て排気管途中の排圧センサ部に排気
ガスが到達する。この排気ガス到達までのクランク角
（エンジン速度により異なる）を考慮して排圧波形のピ
ークを挟んで排圧データを取込めるように、気筒ごとの
点火タイミングに対応して気筒別にｔ１およびｔ２を定
めておく。

【００７０】各気筒ごとにクランク角ｔ１〜ｔ２間の波
形面積を算出して、これと直前の所定サイクルの移動平
均値と比較する。この波形面積の平均値に対する比率Ｒ
をマップに格納された基準値と比較して失火を判別す
る。この基準値は、運転領域に対応したマップの座標ご
とに異なる。

【００７１】図９は、失火判定の基準値のマップを示す
立体図である。図示したように、スロットル開度とエン
ジン回転数に応じたマップ座標位置により、失火判定基
準（％）を異ならせている。この例では高回転でスロッ
トル高開度側では失火判定基準が低く、低回転低スロッ
トル開度側では基準が高い。したがって、高回転高負荷
側では、前述の排圧波形面積が平均値に比べ大きく減少
して例えば２０００ｒｐｍ以上の高負荷領域では前記比
率Ｒが２０％以下まで小さくならないと失火と判定され
ず、リーン化が続行される。これに対し、低回転低負荷
側では、排圧波形面積の比率Ｒが３０〜４０％になると
失火と判定されリーン化が停止される。

【００７２】このように、失火判定基準を運転領域に応
じて変えることにより、前述の第２マップを運転領域ご
とに所望の優先特性に応じて形成したことと相まって、
運転領域全体にわたって最適な運転状態が得られる。

【００７３】なお、排圧波形面積の平均値に対する比Ｒ
を求めてこれを基準値と比較する方法に代えて、排圧波
形面積と平均値との差を求めてこの差を予め定めた所定
の基準値（この基準値も運転領域に応じて異なる）と比
較することにより失火を判定してもよい。

【００７４】本実施の形態においては、流量制御弁８を
経た燃料ガスがミキサー５内で空気と混合され、混合器
がミキサー５内のスロットル弁６で流量調整されたの
ち、分流されて各気筒に吸引される。このため、流量制
御弁８による燃料ガス量の調整により全気筒が一律に空
燃比制御される。このため気筒別失火判定の結果の失火
気筒の失火回復は、空燃比制御に加え個別気筒毎の点火
時期制御を組み合わせることにより、有効に達成可能で
ある。

【００７５】また、吸気マニホールドの各気筒への分配
管にそれぞれミキサーを配置し、このそれぞれのミキサ
ーに別個の流量制御弁を介して燃料ガスを導くように
し、吸気マニホールドの内分配管の上流部に吸入空気量
を制御するスロットル弁を配置するようにする場合に
は、気筒別失火判定の結果の失火気筒の失火回復は、失
火気筒に対応する燃料制御弁の開度を大きくする方向に
微調整することにより達成可能である。この場合さらに
個別気筒毎の点火時期制御を組み合わせてもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ベー
スマップとして、例えば予め分っている失火が起きない
燃料供給量データを設定するとともに、このベースマッ
プよりリーン側に設定した第２マップを備え、ベースマ
ップによる燃料供給量から失火するまで燃料を徐々にリ
ーン化し、失火した時点の燃料供給量または失火する前
に第２マップに達した場合には、その第２マップの燃料
供給量にベースマップが書き換えられる。これにより失
火限界と第２マップの組合せによるマップが学習により
形成され、失火限界のマップに対し予め設定した所望特
性が得られる第２マップを加味して燃料制御マップを形
成することができる。

【００７７】この場合、第２マップとして、エンジン回
転数とスロットル開度に応じたマップ形成領域ごとに異
なる運転特性を優先させて、その運転特性が得られる最
もリーン側の燃料供給量となるように設定すれば、この
第２マップに、エンジン回転数とスロットル開度に応じ
た運転領域ごとにその領域で要求される運転特性に合っ
た燃料供給量データが設定されるため、失火限界の範囲
内で運転領域に応じた最適な運転特性で燃料制御が行わ
れる。

【００７８】なお、本発明はエンジン駆動式ヒートポン
プ空調システムのガスエンジンに限定されず、各種装置
や自動車用のガスエンジンあるいはガス燃料充填装置で
用いられるガスエンジン等に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用されるガスエンジン駆動のヒー
トポンプ空調システムの構成図。

【図２】 図１の空調システムの制御系の構成図。

【図３】 本発明の燃料制御方法のメインプログラムの
フローチャート。

【図４】 図３のフローチャートにおける学習プログラ
ムのフローチャート。

【図５】 図４のフローチャートにおける書換プログラ
ムのフローチャート。

【図６】 本発明の失火判定プログラムのフローチャー
ト。

【図７】 エンジンの運転領域のグラフ。

【図８】 気筒判別及び失火判定のための波形データの
グラフ。

【図９】 失火判定基準のマップを示す立体図。

【符号の説明】

１：ガスエンジン、２：冷媒サイクル、３：エアクリー
ナ、４：吸気通路、５：ミキサー、６：スロットル弁、
７：燃料供給管、８：燃料制御弁、９：ゼロガバナ、１
０：開閉弁、１１：オイルセパレータ、１２：排気管、
１３：触媒、１４：排気熱交換器、１５：サイレンサ、
１６：ドレンセパレータ、１７：排気出口、１８：吸気
口、１９：中和器、２０：ドレン出口、２１：オイルパ
ン、２２：オイルタンク、２３：オイル供給ポンプ、２
４：クラッチ、２５：コンプレッサ、２６：可撓管、２
７：冷媒入口管、２８：冷媒出口管、２９：オイルセパ
レータ、３０：四方弁、３１：室内熱交換器、３２：室
外熱交換器、３３：戻し管、３４：プレート熱交換器、
３５：アキュムレータ、３６：ラジエータ、３７：ファ
ン、３８：リカバリータンク、３９：冷却水系、４０：
冷却水ポンプ、４１：第２ポンプ、４２：サーモスタッ
ト、４３：リニア三方弁、４４：分岐管、４５：バイパ
ス管、４６：サブアキュムレータ、４７：絞り、４８，
４９，５０：キャピラリチューブ、５１：ＨＩＣ、５
２：膨張弁、６０：室外ユニット、６１：室内ユニッ
ト、７３：排圧センサ、７５：コンプレッサ温度セン
サ、７６：冷却水温度センサ、７７：高圧側冷媒圧力セ
ンサ、７８：低圧側冷媒圧力センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小栗 眞 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 (72)発明者 迫田 茂穂 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G301 HA01 HA15 HA22 HA26 JA02 JA25 JB09 JB10 KA06 KA08 KA09 LA09 MA11 NA01 NA06 NB11 NC02 NC07 ND01 ND22 ND24 ND25 ND33 NE01 NE08 NE13 NE15 NE17 NE23 PA11Z PC09Z PD11Z PD14Z PE01Z PE03Z PE08Z PF06Z PG00Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め設定したエンジン回転数とスロットル
   開度に応じたマップに基づいてエンジンへの燃料供給量
   を制御する燃料制御弁フィードバック制御方法におい
   て、 前記マップは、ベースマップと、このベースマップより
   リーン側に燃料供給量を設定した第２マップとを有し、 前記ベースマップにより制御された燃料供給中に、失火
   を判定しながら燃料を徐々にリーン化し、 失火または第２マップに達した時点でリーン化を停止し
   てその燃料供給量を学習して前記ベースマップを書き換
   え、この書き換えたベースマップにしたがって燃料供給
   量を制御することを特徴とする燃料制御弁フィードバッ
   ク制御方法。
2. 【請求項２】前記第２マップは、エンジン回転数とスロ
   ットル開度に応じたマップ形成領域ごとに異なる運転特
   性を優先させて、その運転特性が得られる最もリーン側
   の燃料供給量となるように設定されたことを特徴とする
   請求項１に記載の燃料制御弁フィードバック制御方法。
3. 【請求項３】前記ベースマップの書き換え時に、制御し
   ている領域とともに他の領域についても同じオフセット
   量を前記第２マップよりリッチ側の範囲で書き換えるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の燃料制御弁フ
   ィードバック制御方法。
4. 【請求項４】前記失火判定時に、１ステップずつリーン
   化し、失火を検出したらベースマップよりリーン側の範
   囲で所定ステップだけリッチ側に戻すことを特徴とする
   請求項１、２または３に記載の燃料制御弁フィードバッ
   ク制御方法。