JP2006125326A - Air-fuel ratio control system - Google Patents

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JP2006125326A JP2004315785A JP2004315785A JP2006125326A JP 2006125326 A JP2006125326 A JP 2006125326A JP 2004315785 A JP2004315785 A JP 2004315785A JP 2004315785 A JP2004315785 A JP 2004315785A JP 2006125326 A JP2006125326 A JP 2006125326A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-fuel ratio control system capable of controlling temperature of exhaust gas even when temperature of exhaust gas is low with high precision and operating an engine stably. <P>SOLUTION: This air-fuel ratio control system 1 is provided with a mixer 3 for generating mixed gas having a desired air-fuel ratio and supplying it to the engine 2, a temperature detection means 4 for detecting temperature of exhaust gas generated by burning mixed gas in the engine, an oxygen concentration detection means 5 for detecting oxygen concentration in exhaust gas, and a control means 6 for controlling operation of the mixer and the engine based on temperature of exhaust gas detected by the temperature detection means and oxygen concentration of exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means. When temperature of exhaust gas is less than a lower limit value in an effective detection temperature zone of the temperature detection means, the control means delays ignition time of the engine to raise temperature of exhaust gas. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エンジンに供給される混合ガスの空燃比を制御する空燃比制御システムの技術に関する。   The present invention relates to a technique of an air-fuel ratio control system that controls an air-fuel ratio of a mixed gas supplied to an engine.

従来、エンジンに供給される混合ガスの空燃比を制御する空燃比制御システムは公知となっている。
このような空燃比制御システムは、一般的には、空気と燃料とを含む混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、該空燃比検出手段により検出された排気ガスの温度および排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、を具備している。例えば、特許文献１に記載の如くである。 Conventionally, an air-fuel ratio control system for controlling an air-fuel ratio of a mixed gas supplied to an engine is known.
Such an air-fuel ratio control system generally detects a temperature of exhaust gas generated by combusting the mixed gas in the engine by generating a mixed gas containing air and fuel and supplying the mixed gas to the engine. Based on the temperature of the exhaust gas and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio detection means, the temperature detection means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas, and the operation of the mixer and engine Control means for controlling. For example, as described in Patent Document 1.

上記酸素濃度検出手段の具体例としては、ジルコニア等のセラミックスのように、酸素濃淡電池の原理により起電力を発生する固体電解質を用いたものが一般的に知られている。
そして、このような酸素濃度検出手段には、その性質上排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出可能な温度域が存在する。また、上記温度検出手段は酸素濃度検出手段が酸素濃度を精度良く検出可能な温度域にあるか否かを監視するものであるが、当該温度検出手段にも温度を精度良く検出することが可能な温度域（以下、「有効検出温度域」という。）が存在する。 As a specific example of the oxygen concentration detecting means, one using a solid electrolyte that generates an electromotive force based on the principle of an oxygen concentration cell, such as ceramics such as zirconia, is generally known.
Such oxygen concentration detection means has a temperature range in which the oxygen concentration in the exhaust gas can be detected with high accuracy due to its nature. The temperature detecting means monitors whether or not the oxygen concentration detecting means is in a temperature range in which the oxygen concentration can be detected with high accuracy. The temperature detecting means can also detect the temperature with high accuracy. Temperature range (hereinafter referred to as “effective detection temperature range”).

また、近年の環境問題およびエネルギー問題への関心の高まりからエンジンの燃費を向上させるために、極力エンジンに供給される混合ガスの空燃比をリーン領域、すなわち理論空燃比（空気：燃料≒１：１５）よりも燃料が少ない領域とすることが求められている。
特開２００２−２９５２９９号公報 Further, in order to improve the fuel efficiency of the engine due to the increasing interest in environmental problems and energy problems in recent years, the air-fuel ratio of the mixed gas supplied to the engine is set to the lean region, that is, the stoichiometric air-fuel ratio (air: fuel≈1: There is a demand for a region with less fuel than 15).
JP 2002-295299 A

しかし、混合ガスの空燃比をリーン領域とすると、一般的には排気ガスの温度が低下するため、エンジンの運転条件や周囲の気温等によっては、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満となり、エンジンの運転中に温度検出手段が排気ガスの温度を精度良く検出できなくなるおそれがある。
また、このような事態が発生すると、実際には温度検出手段に何ら故障や異常が発生していないにも関わらず、制御手段が空燃比制御システムに何らかの故障や異常が発生したと判断してエンジンの運転を停止するおそれがあり、エンジンを安定して運転する上での障害となる場合がある。 However, when the air-fuel ratio of the mixed gas is set to the lean region, the exhaust gas temperature generally decreases. Therefore, depending on the engine operating conditions, ambient temperature, etc., the exhaust gas temperature may be the effective detection temperature of the temperature detection means. This is less than the lower limit of the range, and the temperature detection means may not be able to accurately detect the temperature of the exhaust gas during engine operation.
In addition, when such a situation occurs, the control means determines that some failure or abnormality has occurred in the air-fuel ratio control system, even though there is actually no failure or abnormality in the temperature detection means. There is a possibility of stopping the operation of the engine, which may be an obstacle to stable operation of the engine.

本発明は以上の如き状況に鑑み、排気ガスの温度が低い場合でも排気ガスの温度を精度良く制御し、エンジンの運転を安定して行うことが可能な空燃比制御システムを提供するものである。   In view of the above situation, the present invention provides an air-fuel ratio control system capable of accurately controlling the temperature of exhaust gas even when the temperature of the exhaust gas is low and stably operating the engine. .

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.

即ち、請求項１においては、
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、エンジンの点火時期を遅らせて排気ガスの温度を上昇させる操作を行うものである。 That is, in claim 1,
A mixer that generates a gas mixture of a desired air-fuel ratio and supplies it to the engine;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas produced by burning the mixed gas in the engine;
Oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas;
Control means for controlling the operation of the mixer and the engine based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means;
In an air-fuel ratio control system comprising:
The control means performs an operation of raising the temperature of the exhaust gas by delaying the ignition timing of the engine when the temperature of the exhaust gas is less than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means.

請求項２においては、
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、ミキサに具備され、エンジンへの混合ガスの供給量を調整するスロットル弁の開度を大きくして排気ガスの温度を上昇させる操作を行うものである。 In claim 2,
A mixer that generates a gas mixture of a desired air-fuel ratio and supplies it to the engine;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas produced by burning the mixed gas in the engine;
Oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas;
Control means for controlling the operation of the mixer and the engine based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means;
In an air-fuel ratio control system comprising:
When the temperature of the exhaust gas is less than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means, the control means increases the throttle valve opening that is provided in the mixer and adjusts the supply amount of the mixed gas to the engine. The operation of raising the temperature of the exhaust gas is performed.

請求項３においては、
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、ミキサに具備され、混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁の開度を大きくして排気ガスの温度を上昇させる操作を行うものである。 In claim 3,
A mixer that generates a gas mixture of a desired air-fuel ratio and supplies it to the engine;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas produced by burning the mixed gas in the engine;
Oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas;
Control means for controlling the operation of the mixer and the engine based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means;
In an air-fuel ratio control system comprising:
When the temperature of the exhaust gas is less than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means, the control means increases the opening of the fuel control valve that is provided in the mixer and adjusts the amount of fuel contained in the mixed gas. Thus, the operation of raising the temperature of the exhaust gas is performed.

請求項４においては、
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行うものである。 In claim 4,
The control means performs an operation for increasing the temperature of the exhaust gas for a predetermined set time.

請求項５においては、
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を行った結果、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値以上である場合には該排気ガスの温度を上昇させる操作を停止するものである。 In claim 5,
The control means performs an operation for increasing the temperature of the exhaust gas when the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a lower limit value of an effective detection temperature range of the temperature detection means as a result of performing an operation for increasing the temperature of the exhaust gas. Is to stop.

請求項６においては、
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行った結果、該設定時間経過後も排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合には警報を発するものである。 In claim 6,
When the control means performs the operation for increasing the temperature of the exhaust gas for a predetermined set time, and the exhaust gas temperature is below the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means even after the set time has elapsed. Is an alarm.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項１においては、混合ガスの空燃比を精度良くかつ安定して制御することが可能である。   In claim 1, the air-fuel ratio of the mixed gas can be controlled accurately and stably.

請求項２においては、混合ガスの空燃比を精度良くかつ安定して制御することが可能である。   According to the second aspect, the air-fuel ratio of the mixed gas can be controlled accurately and stably.

請求項３においては、混合ガスの空燃比を精度良くかつ安定して制御することが可能である。   According to the third aspect, the air-fuel ratio of the mixed gas can be controlled accurately and stably.

請求項４においては、エンジンの回転数の変動を極力抑えて安定した運転を行うことが可能である。   According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to perform stable operation while suppressing fluctuations in the engine speed as much as possible.

請求項５においては、排気ガスの温度が低いために排気ガスの温度を精度良く検出することが不可能となり、空燃比制御システムやエンジンには何ら異常や故障が発生していないにも関わらずエンジンの運転を停止する、という事態を防止することが可能である。   In claim 5, since the temperature of the exhaust gas is low, it is impossible to detect the temperature of the exhaust gas with high accuracy, and there is no abnormality or failure in the air-fuel ratio control system or the engine. It is possible to prevent a situation in which the engine operation is stopped.

請求項６においては、空燃比制御システムまたはエンジンのいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生したことを容易に認識し、空燃比制御システムおよびエンジンを早期に運転停止して復旧することが可能である。   According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to easily recognize that some abnormality or failure has occurred in either one or both of the air-fuel ratio control system and the engine, and to quickly shut down and restore the air-fuel ratio control system and the engine. Is possible.

以下では図１を用いて本発明の空燃比制御システムの実施の一形態である空燃比制御システム１の全体構成について説明する。   Hereinafter, the overall configuration of an air-fuel ratio control system 1 which is an embodiment of the air-fuel ratio control system of the present invention will be described with reference to FIG.

空燃比制御システム１は、エンジン２に供給される混合ガスの空燃比を制御するものであり、主にミキサ３、温度検出手段４、酸素濃度検出手段５、制御手段６等を具備する。
ここで、本出願における「混合ガス」とは、空気と燃料とを混合したガスをいい、「空燃比」とは、混合ガスに含まれる空気と燃料の比をいう。 The air-fuel ratio control system 1 controls the air-fuel ratio of the mixed gas supplied to the engine 2, and mainly includes a mixer 3, a temperature detection means 4, an oxygen concentration detection means 5, a control means 6, and the like.
Here, “mixed gas” in the present application refers to a gas in which air and fuel are mixed, and “air-fuel ratio” refers to the ratio of air to fuel contained in the mixed gas.

以下では、空燃比制御システム１が制御する対象であるエンジン２の詳細構成について説明する。
本実施例のエンジン２は、天然ガス等の気体状の燃料を用いるいわゆるガスエンジンであり、シリンダブロック２１、点火プラグ２２、吸気バルブ２３、排気バルブ２４、ピストン２５、クランク軸２６、回転数検出手段２７等を具備する。 Below, the detailed structure of the engine 2 which is the object which the air-fuel ratio control system 1 controls is demonstrated.
The engine 2 of this embodiment is a so-called gas engine using a gaseous fuel such as natural gas, and includes a cylinder block 21, a spark plug 22, an intake valve 23, an exhaust valve 24, a piston 25, a crankshaft 26, and a rotational speed detection. Means 27 and the like are provided.

シリンダブロック２１はエンジン２の構造体を成す部材であり、その内部に燃焼室２１ａが形成される。
燃焼室２１ａは混合ガスを燃焼させるための空間であり、吸気配管１１および排気配管１３と連通している。 The cylinder block 21 is a member that forms the structure of the engine 2, and a combustion chamber 21 a is formed therein.
The combustion chamber 21 a is a space for burning the mixed gas, and communicates with the intake pipe 11 and the exhaust pipe 13.

吸気配管１１は、外部から空気を取り込み、該空気と燃料とを後述するミキサ３により混合して生成した混合ガスをエンジン２に供給するための配管である。吸気配管１１の一端には吸気配管１１内に導入される空気中に含まれる塵挨等を除去するためのエアクリーナ１２が設けられ、吸気配管１１の他端はエンジン２のシリンダブロック２１に接続される。   The intake pipe 11 is a pipe for taking in air from the outside and supplying the mixed gas generated by mixing the air and fuel by a mixer 3 described later to the engine 2. One end of the intake pipe 11 is provided with an air cleaner 12 for removing dust contained in the air introduced into the intake pipe 11, and the other end of the intake pipe 11 is connected to a cylinder block 21 of the engine 2. The

排気配管１３は、燃焼室２１ａで混合ガスが燃焼することにより生成する排気ガスをエンジン２の外部に排出するための配管である。排気配管１３の一端はエンジン２のシリンダブロック２１に接続され、他端は図示せぬマフラーに接続される。   The exhaust pipe 13 is a pipe for discharging the exhaust gas generated when the mixed gas burns in the combustion chamber 21 a to the outside of the engine 2. One end of the exhaust pipe 13 is connected to the cylinder block 21 of the engine 2 and the other end is connected to a muffler (not shown).

点火プラグ２２はシリンダブロック２１に設けられ、その先端部が燃焼室２１ａの内部に配置される。点火プラグ２２は火花を発生することにより、燃焼室２１ａに供給された混合ガスを燃焼させる。   The spark plug 22 is provided in the cylinder block 21, and the tip thereof is disposed inside the combustion chamber 21a. The spark plug 22 burns the mixed gas supplied to the combustion chamber 21a by generating a spark.

吸気バルブ２３はシリンダブロック２１において吸気配管１１と燃焼室２１ａの中途部に設けられ、開閉動作を行うことにより吸気配管１１と燃焼室２１ａとを連通または閉塞する弁である。   The intake valve 23 is provided in the middle of the intake pipe 11 and the combustion chamber 21a in the cylinder block 21, and is a valve that communicates or closes the intake pipe 11 and the combustion chamber 21a by performing an opening / closing operation.

排気バルブ２４はシリンダブロック２１において排気配管１３と燃焼室２１ａの中途部に設けられ、開閉動作を行うことにより排気配管１３と燃焼室２１ａとを連通または閉塞する弁である。   The exhaust valve 24 is provided in the middle of the exhaust pipe 13 and the combustion chamber 21a in the cylinder block 21, and is a valve that communicates or closes the exhaust pipe 13 and the combustion chamber 21a by performing an opening / closing operation.

ピストン２５は燃焼室２１ａの内周面に気密的に摺動することにより往復運動する部材である。ピストン２５は燃焼室２１ａに供給された混合ガスが燃焼し、膨張することにより下方（燃焼室２１ａの体積が大きくなる方）に摺動する。   The piston 25 is a member that reciprocates by sliding in an airtight manner on the inner peripheral surface of the combustion chamber 21a. The piston 25 slides downward (to which the volume of the combustion chamber 21a becomes larger) when the mixed gas supplied to the combustion chamber 21a burns and expands.

クランク軸２６はピストン２５に回動可能に枢着された軸であり、ピストン２５の往復運動により回転運動する。   The crankshaft 26 is a shaft pivotally attached to the piston 25 and rotates by the reciprocating motion of the piston 25.

回転数検出手段２７はクランク軸２６の回転数、すなわちエンジン２の回転数を検出するものである。回転数検出手段２７の具体例としては、磁気ピックアップ式の回転数センサや、ロータリーエンコーダ等が挙げられる。   The rotational speed detection means 27 detects the rotational speed of the crankshaft 26, that is, the rotational speed of the engine 2. Specific examples of the rotational speed detection means 27 include a magnetic pickup type rotational speed sensor, a rotary encoder, and the like.

以下では、ミキサ３の詳細構成について説明する。
ミキサ３は所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給するものである。
本実施例のミキサ３は、主に第一燃料供給配管３１、固定式燃料弁３２、ベンチュリ３３、第二燃料供給配管３４、燃料制御弁３５、スロットル弁３６、第三燃料供給配管３７、燃料増量弁３８等を具備する。 Below, the detailed structure of the mixer 3 is demonstrated.
The mixer 3 generates a mixed gas having a desired air-fuel ratio and supplies it to the engine 2.
The mixer 3 of this embodiment mainly includes a first fuel supply pipe 31, a fixed fuel valve 32, a venturi 33, a second fuel supply pipe 34, a fuel control valve 35, a throttle valve 36, a third fuel supply pipe 37, a fuel. An increase valve 38 and the like are provided.

第一燃料供給配管３１は、燃料を吸気配管１１の内部に供給するための配管である。第一燃料供給配管３１の一端は吸気配管１１の中途部と接続され、他端は図示せぬ燃料供給部（燃料ポンプや燃料タンク等）と接続される。   The first fuel supply pipe 31 is a pipe for supplying fuel into the intake pipe 11. One end of the first fuel supply pipe 31 is connected to a midway part of the intake pipe 11 and the other end is connected to a fuel supply part (fuel pump, fuel tank, etc.) not shown.

固定式燃料弁３２は第一燃料供給配管３１の中途部に設けられる弁であり、該固定式燃料弁３２が設けられている部分における第一燃料供給配管３１の断面積を所定の断面積としている。
本実施例の場合、固定式燃料弁３２は第一燃料供給配管３１の中途部に設けられたフランジに螺装される。
固定式燃料弁３２は、組み立て時にそのねじ込み量を調整することにより固定式燃料弁３２が設けられている部分における第一燃料供給配管３１の断面積を所定の断面積に調整することができる。その後、固定式燃料弁３２は固定されて、固定式燃料弁３２が設けられている部分における第一燃料供給配管３１の断面積を所定の断面積に保持する。 The fixed fuel valve 32 is a valve provided in the middle of the first fuel supply pipe 31, and the cross-sectional area of the first fuel supply pipe 31 in a portion where the fixed fuel valve 32 is provided is defined as a predetermined cross-sectional area. Yes.
In the case of the present embodiment, the fixed fuel valve 32 is screwed to a flange provided in the middle part of the first fuel supply pipe 31.
The fixed fuel valve 32 can adjust the cross-sectional area of the first fuel supply pipe 31 in a portion where the fixed fuel valve 32 is provided to a predetermined cross-sectional area by adjusting the screwing amount at the time of assembly. Thereafter, the fixed fuel valve 32 is fixed, and the cross-sectional area of the first fuel supply pipe 31 in the portion where the fixed fuel valve 32 is provided is held at a predetermined cross-sectional area.

ベンチュリ３３は吸気配管１１の内面、かつ、吸気配管１１と第一燃料供給配管３１との接続部分に設けられる。ベンチュリ３３は該ベンチュリ３３が設けられている部分を通過する空気の圧力を低下させることにより、第一燃料供給配管３１内の燃料との間に差圧を生じさせ、該燃料を第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給する。その結果、混合ガスが生成される。   The venturi 33 is provided on the inner surface of the intake pipe 11 and at a connection portion between the intake pipe 11 and the first fuel supply pipe 31. The venturi 33 reduces the pressure of the air passing through the portion where the venturi 33 is provided, thereby generating a differential pressure with the fuel in the first fuel supply pipe 31 and supplying the fuel to the first fuel supply. Supply from the pipe 31 to the intake pipe 11. As a result, a mixed gas is generated.

第二燃料供給配管３４は、第一燃料供給配管３１の中途部において固定式燃料弁３２よりも上流側となる部分と、第一燃料供給配管３１の中途部において固定式燃料弁３２よりも下流側となる部分と、を接続する配管である。   The second fuel supply pipe 34 includes a portion upstream of the fixed fuel valve 32 in the middle of the first fuel supply pipe 31 and a downstream of the fixed fuel valve 32 in the middle of the first fuel supply pipe 31. It is piping which connects the part used as the side.

燃料制御弁３５は第二燃料供給配管３４の中途部に設けられ、その開度を０％から１００％の間で任意に変化させることにより第二燃料供給配管３４を通過する燃料の量、ひいては混合ガスに含まれる燃料の量、を調整する弁である。
なお、本明細書における「弁の開度」は、弁を閉じているときに０％とし、弁が完全に開いているとき、すなわち、弁を通過する気体や液体等の流体の流量が最大となるときに１００％とする。 The fuel control valve 35 is provided in the middle of the second fuel supply pipe 34, and the amount of fuel passing through the second fuel supply pipe 34 by changing the opening degree arbitrarily between 0% and 100%, and hence This is a valve for adjusting the amount of fuel contained in the mixed gas.
In this specification, the “valve opening” is 0% when the valve is closed, and when the valve is fully open, that is, the flow rate of fluid such as gas or liquid passing through the valve is maximum. When it becomes, it is set as 100%.

ベンチュリ３３により第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給される燃料の量は、燃料制御弁３５が閉じているときには固定式燃料弁３２を通過する燃料の量であり、燃料制御弁３５が所定の開度で開いているときには固定式燃料弁３２を通過する燃料の量と燃料制御弁３５を通過する燃料の量とを合わせたものである。
従って、本実施例のミキサ３は、ベンチュリ３３により第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給される燃料の量を調整することが可能である。結果として、ミキサ３は所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給することが可能である。 The amount of fuel supplied from the first fuel supply pipe 31 to the intake pipe 11 by the venturi 33 is the amount of fuel that passes through the fixed fuel valve 32 when the fuel control valve 35 is closed. When the valve is opened at a predetermined opening, the amount of fuel passing through the fixed fuel valve 32 and the amount of fuel passing through the fuel control valve 35 are combined.
Therefore, the mixer 3 of the present embodiment can adjust the amount of fuel supplied from the first fuel supply pipe 31 to the intake pipe 11 by the venturi 33. As a result, the mixer 3 can generate a mixed gas having a desired air-fuel ratio and supply it to the engine 2.

スロットル弁３６は、吸気配管１１の中途部において、ベンチュリ３３が設けられている部分よりも下流側に設けられ、その開度を０％から１００％の間で任意に変化させることによりエンジン２への混合ガスの供給量を調整する弁である。   The throttle valve 36 is provided in the middle of the intake pipe 11 on the downstream side of the portion where the venturi 33 is provided, and the opening degree is arbitrarily changed between 0% and 100% to the engine 2. This is a valve for adjusting the supply amount of the mixed gas.

第三燃料供給配管３７は、第二燃料供給配管３４の中途部かつ燃料制御弁３５よりも上流側となる部分と、吸気配管１１の中途部かつスロットル弁３６よりも下流側となる部分と、を接続する配管である。   The third fuel supply pipe 37 includes a part in the middle of the second fuel supply pipe 34 and upstream of the fuel control valve 35, a part in the middle of the intake pipe 11 and downstream of the throttle valve 36, It is the piping which connects.

燃料増量弁３８は第三燃料供給配管３７の中途部に設けられ、その開度を０％から１００％の間で任意に変化させることが可能な弁である。   The fuel increase valve 38 is provided in the middle part of the third fuel supply pipe 37 and is a valve capable of arbitrarily changing the opening degree between 0% and 100%.

エンジン２に最終的に供給される混合ガスは、燃料増量弁３８が閉じているときには、ベンチュリ３３を通過する空気と、ベンチュリ３３により第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給された燃料とが混合して生成された混合ガスである。
また、エンジン２に最終的に供給される混合ガスは、燃料増量弁３８が所定の開度で開いているときには、ベンチュリ３３を通過する空気と、ベンチュリ３３により第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給された燃料とが混合して生成された混合ガスに、第三燃料供給配管３７から吸気配管１１に供給される燃料を混合した混合ガスである。
従って、本実施例のミキサ３は、最終的にエンジン２に供給される混合ガスに含まれる燃料の量を、燃料制御弁３５だけでなく、燃料増量弁３８によっても調整することが可能である。結果として、ミキサ３は所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給することが可能である。 The gas mixture finally supplied to the engine 2 includes the air passing through the venturi 33 when the fuel increase valve 38 is closed, and the fuel supplied from the first fuel supply pipe 31 to the intake pipe 11 by the venturi 33. Is a mixed gas produced by mixing.
Further, the mixed gas finally supplied to the engine 2 is the air passing through the venturi 33 and the intake pipe from the first fuel supply pipe 31 by the venturi 33 when the fuel increase valve 38 is opened at a predetermined opening degree. 11 is a mixed gas produced by mixing the fuel supplied to the fuel 11 and the fuel supplied from the third fuel supply pipe 37 to the intake pipe 11.
Therefore, the mixer 3 of this embodiment can adjust the amount of fuel contained in the mixed gas finally supplied to the engine 2 not only by the fuel control valve 35 but also by the fuel increase valve 38. . As a result, the mixer 3 can generate a mixed gas having a desired air-fuel ratio and supply it to the engine 2.

本実施例のミキサ３は、エンジン２に供給される混合ガスに含まれる燃料の量、言い換えればエンジン２に供給される混合ガスの空燃比、を調整する手段として、燃料制御弁３５と燃料増量弁３８という二つの弁を具備している。
これは、空燃比制御システム１による空燃比制御の精度、すなわち、所望の空燃比を精度良く得ること、および追従性、すなわち、短時間で空燃比を大きく変化させること、を両立させるためである。
本実施例においては、開度が１００％のときに単位時間当たりに燃料が燃料制御弁３５を通過する量を小さく設定し、開度が１００％のときに単位時間当たりに燃料が燃料増量弁３８を通過する量を大きく設定している。
このように構成することにより、燃料制御弁３５の開度を変化させて混合ガスの空燃比を精度良く制御することが可能であり、燃料増量弁３８の開度を変化させて混合ガスの空燃比を短時間で大きく変化させることが可能である。
結果として、リーン領域から理論空燃比を経てリッチ領域までの広い範囲における単位時間当たりの空燃比の変化を容易とする、言い換えれば、空燃比制御の線形性を得ることとを容易としている。 The mixer 3 of the present embodiment is provided with a fuel control valve 35 and a fuel increase amount as means for adjusting the amount of fuel contained in the mixed gas supplied to the engine 2, in other words, the air-fuel ratio of the mixed gas supplied to the engine 2. Two valves, valves 38, are provided.
This is for achieving both the accuracy of the air-fuel ratio control by the air-fuel ratio control system 1, that is, obtaining a desired air-fuel ratio with high accuracy, and the followability, that is, greatly changing the air-fuel ratio in a short time. .
In this embodiment, the amount of fuel passing through the fuel control valve 35 per unit time when the opening degree is 100% is set small, and when the opening degree is 100%, the fuel is the fuel increase valve per unit time. 38 is set to be large.
With this configuration, it is possible to accurately control the air-fuel ratio of the mixed gas by changing the opening of the fuel control valve 35, and by changing the opening of the fuel increase valve 38, It is possible to change the fuel ratio greatly in a short time.
As a result, it is easy to easily change the air-fuel ratio per unit time in a wide range from the lean region to the rich region, in other words, to obtain the linearity of the air-fuel ratio control.

なお、燃料制御弁３５のみでエンジン２に供給される混合ガスの空燃比制御に要求される精度および追従性を両立させることが可能な場合には、第三燃料供給配管３７および燃料増量弁３８を省略することが可能である。   In addition, when it is possible to achieve both the accuracy and followability required for the air-fuel ratio control of the mixed gas supplied to the engine 2 using only the fuel control valve 35, the third fuel supply pipe 37 and the fuel increase valve 38 are used. Can be omitted.

以下では、温度検出手段４の詳細構成について説明する。
温度検出手段４は、混合ガスをエンジン２で燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出するものである。本実施例の温度検出手段４は排気配管１３の中途部に設けられる。温度検出手段４には、排気ガスの温度を精度良く検出可能な温度域、すなわち、有効検出温度域が存在する。本実施例の場合、当該有効検出温度域の下限値は２５０℃程度である。 Below, the detailed structure of the temperature detection means 4 is demonstrated.
The temperature detecting means 4 detects the temperature of the exhaust gas generated by burning the mixed gas in the engine 2. The temperature detection means 4 of the present embodiment is provided in the middle of the exhaust pipe 13. The temperature detection means 4 has a temperature range in which the exhaust gas temperature can be detected with high accuracy, that is, an effective detection temperature range. In this embodiment, the lower limit value of the effective detection temperature range is about 250 ° C.

以下では、酸素濃度検出手段５の詳細構成について説明する。
酸素濃度検出手段５は排気ガスの酸素濃度を検出するものである。
酸素濃度検出手段５の具体例としては、ジルコニア等のセラミックスのように、酸素濃淡電池の原理により起電力を発生する固体電解質を用いたものが挙げられる。
このような酸素濃度検出手段５には、その性質上排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出可能な温度域が存在する。 Below, the detailed structure of the oxygen concentration detection means 5 is demonstrated.
The oxygen concentration detection means 5 detects the oxygen concentration of the exhaust gas.
A specific example of the oxygen concentration detection means 5 includes a solid electrolyte that generates an electromotive force according to the principle of an oxygen concentration cell, such as ceramics such as zirconia.
Such oxygen concentration detection means 5 has a temperature range in which the oxygen concentration in the exhaust gas can be accurately detected due to its nature.

以下では、制御手段６の詳細構成について説明する。
制御手段６は、温度検出手段４により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段５により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサ３およびエンジン２の動作を制御する。制御手段６は、より具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいは、ワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。 Below, the detailed structure of the control means 6 is demonstrated.
The control means 6 controls the operation of the mixer 3 and the engine 2 based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means 5. More specifically, the control means 6 may be configured such that a CPU, a ROM, a RAM, and the like are connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.

本実施例の制御手段６は、回転数検出手段２７、温度検出手段４および酸素濃度検出手段と接続され、これらにより検出されるエンジン２の回転数、排気ガスの温度および排気ガスの酸素濃度を取得することが可能である。
また、制御手段６は、エンジン２の点火プラグ２２、吸気バルブ２３および排気バルブ２４（より厳密には、吸気バルブ２３および排気バルブ２４を開閉するためのアクチュエータ）、燃料制御弁３５、スロットル弁３６、燃料増量弁３８と接続される。
従って、制御手段６は、点火プラグ２２の点火およびそのタイミングの操作、吸気バルブ２３および排気バルブ２４のそれぞれの開閉のタイミングの操作、燃料制御弁３５、スロットル弁３６および燃料増量弁３８のぞれぞれの開度の操作を行う、すなわち、ミキサ３およびエンジン２の動作を制御することが可能である。
また、制御手段６にはミキサ３およびエンジン２の動作を制御するための種々のプログラムおよびデータが格納され、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段５により検出される排気ガスの酸素濃度に基づいて、当該排気ガスの元となる混合ガスの空燃比を算出する。
そして、制御手段６は、例えばエンジン２が発電装置に具備される場合には、単位時間当たりの発電量を所望の値とする所定のエンジン２の回転数を維持するために、回転数検出手段２７により検出されるエンジン２の回転数が該所定のエンジン２の回転数よりも小さい場合にはスロットル弁３６の開度を大きくする等して、エンジン２の回転数を増加させる。 The control means 6 of this embodiment is connected to the rotation speed detection means 27, the temperature detection means 4 and the oxygen concentration detection means, and detects the rotation speed of the engine 2, the temperature of the exhaust gas and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by these. It is possible to obtain.
Further, the control means 6 includes an ignition plug 22, an intake valve 23 and an exhaust valve 24 (more precisely, an actuator for opening and closing the intake valve 23 and the exhaust valve 24), a fuel control valve 35, and a throttle valve 36. The fuel increase valve 38 is connected.
Accordingly, the control means 6 controls the ignition of the spark plug 22 and the timing thereof, the operation of the opening and closing timings of the intake valve 23 and the exhaust valve 24, the fuel control valve 35, the throttle valve 36, and the fuel increase valve 38, respectively. It is possible to control the operation of each opening, that is, to control the operation of the mixer 3 and the engine 2.
The control means 6 stores various programs and data for controlling the operation of the mixer 3 and the engine 2 and is detected by the exhaust gas temperature detected by the temperature detection means 4 and the oxygen concentration detection means 5. Based on the oxygen concentration of the exhaust gas, the air-fuel ratio of the mixed gas that is the source of the exhaust gas is calculated.
Then, for example, when the engine 2 is provided in the power generation device, the control means 6 is provided with a rotational speed detection means for maintaining a predetermined rotational speed of the engine 2 with a desired power generation amount per unit time. When the rotational speed of the engine 2 detected by the engine 27 is smaller than the predetermined rotational speed of the engine 2, the rotational speed of the engine 2 is increased by increasing the opening of the throttle valve 36 or the like.

以下では、図１および図２を用いて、空燃比制御システム１の排気ガス温度制御方法について説明する。当該排気ガス温度制御方法は、制御手段６に格納されたプログラムおよびデータ等により達成されるものである。   Hereinafter, an exhaust gas temperature control method of the air-fuel ratio control system 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The exhaust gas temperature control method is achieved by a program and data stored in the control means 6.

まず、エンジン２の運転を開始すると、ステップＳ１００に移行する。   First, when the operation of the engine 2 is started, the process proceeds to step S100.

ステップＳ１００において、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が、温度検出手段４の有効検出温度域の範囲内にあるか否かを判断する。
その結果、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の範囲内に無い場合（通常は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満である場合）にはステップＳ１００の処理を再度行う。
また、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の範囲内にある場合にはステップＳ２００に移行する。 In step S <b> 100, the control unit 6 determines whether or not the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection unit 4 is within the effective detection temperature range of the temperature detection unit 4.
As a result, when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is not within the range of the effective detection temperature range (normally, the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is detected effectively). If it is less than the lower limit of the temperature range), the process of step S100 is performed again.
In addition, when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection unit 4 is within the effective detection temperature range, the control unit 6 proceeds to step S200.

ステップＳ２００において、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が、有効検出温度域の下限値（例えば、本実施例の場合、２５０℃程度）以上であるか否かを判断する。
その結果、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上である場合には、ステップＳ３００に移行する。
また、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上でない、すなわち下限値未満である場合には、ステップＳ２１０に移行する。 In step S200, the control means 6 determines whether or not the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is equal to or higher than the lower limit value of the effective detection temperature range (for example, about 250 ° C. in this embodiment). to decide.
As a result, when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection unit 4 is equal to or higher than the lower limit value of the effective detection temperature range, the control unit 6 proceeds to step S300.
Further, when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detecting means 4 is not equal to or lower than the lower limit value of the effective detection temperature range, that is, the control means 6 proceeds to step S210.

ステップＳ２１０において、制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を行う。その結果、空燃比制御システム１およびエンジン２に異常や故障が無い場合には、排気ガスの温度が上昇する。
ここで、「排気ガスの温度を上昇させる操作」の具体例としては、（１）エンジン２の点火プラグ２２の点火時期を遅らせる、（２）エンジン２への混合ガスの供給量を調整するスロットル弁３６の開度を大きくすることによりエンジン２の回転数を上昇させる、（３）混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁３５の開度を大きくすることによりエンジン２の回転数を上昇させる、等の方法が挙げられる。
制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行った時点でステップＳ２２０に移行する。
なお、排気ガスの温度を上昇させるためにエンジン２の点火プラグ２２の点火時期を遅らせる場合、エンジン２の回転数が変動し、エンジン２の運転が不安定となる場合がある。
このような場合には、例えば、エンジン２の点火プラグ２２の点火時期をクランク軸２６の回転角度で１°遅らせる操作と、エンジン２の点火プラグ２２の点火時期を元に戻す操作を３秒ごとに交互に行うことにより、エンジン２の回転数の変動を抑えることが可能である。 In step S210, the control means 6 performs an operation for increasing the temperature of the exhaust gas. As a result, when there is no abnormality or failure in the air-fuel ratio control system 1 and the engine 2, the temperature of the exhaust gas rises.
Here, as specific examples of the “operation for increasing the temperature of the exhaust gas”, (1) the ignition timing of the ignition plug 22 of the engine 2 is delayed, and (2) the throttle for adjusting the supply amount of the mixed gas to the engine 2 The rotational speed of the engine 2 is increased by increasing the opening degree of the valve 36. (3) The rotational speed of the engine 2 is increased by increasing the opening degree of the fuel control valve 35 for adjusting the amount of fuel contained in the mixed gas. And the like.
The control means 6 proceeds to step S220 when an operation for increasing the temperature of the exhaust gas is performed for a predetermined set time.
Note that when the ignition timing of the spark plug 22 of the engine 2 is delayed in order to increase the temperature of the exhaust gas, the rotational speed of the engine 2 may fluctuate and the operation of the engine 2 may become unstable.
In such a case, for example, an operation of delaying the ignition timing of the ignition plug 22 of the engine 2 by 1 ° by the rotation angle of the crankshaft 26 and an operation of returning the ignition timing of the ignition plug 22 of the engine 2 every 3 seconds. It is possible to suppress fluctuations in the rotational speed of the engine 2 by alternately performing the steps.

ステップＳ２２０において、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上であるか否かを判断する。
その結果、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上である場合には、ステップＳ２３０に移行する。
また、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上でない、すなわち下限値未満である場合には、ステップＳ２４０に移行する。 In step S220, the control means 6 determines whether or not the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is equal to or higher than the lower limit value of the effective detection temperature range.
As a result, when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection unit 4 is equal to or higher than the lower limit value of the effective detection temperature range, the control unit 6 proceeds to step S230.
Further, when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is not equal to or lower than the lower limit value of the effective detection temperature range, that is, the control means 6 proceeds to step S240.

ステップＳ２３０において、制御手段６は、ステップＳ２１０における「排気ガスの温度を上昇させる操作」を停止する操作を行う。
ここで、「排気ガスの温度を上昇させる操作を停止する操作」の具体例としては、上記「排気ガスの温度を上昇させる操作」に対応させると、（１）エンジン２の点火プラグ２２の点火時期を元に戻す、（２）エンジン２への混合ガスの供給量を調整するスロットル弁３６の開度を元に戻す、（３）混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁３５の開度を元に戻す、等の方法が挙げられる。
制御手段６は、上記ステップＳ２３０の操作が終了した時点でステップＳ３００に移行する。 In step S230, the control means 6 performs an operation of stopping the “operation for increasing the temperature of the exhaust gas” in step S210.
Here, as a specific example of the “operation for stopping the operation for increasing the temperature of the exhaust gas”, if it corresponds to the “operation for increasing the temperature of the exhaust gas”, (1) ignition of the ignition plug 22 of the engine 2 (2) Return the opening of the throttle valve 36 that adjusts the supply amount of the mixed gas to the engine 2, (3) Fuel control valve 35 that adjusts the amount of fuel contained in the mixed gas The method of returning the opening degree of this to the original etc. is mentioned.
The control means 6 proceeds to step S300 when the operation of step S230 is completed.

ステップＳ２４０において、制御手段６は、空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか、または両方に何らかの異常または故障が発生していることを示す警報を発する。
なお、当該警報は、例えばランプの点灯や点滅、ブザーによる警報音の発生等、作業者が認識可能であれば良い。 In step S240, the control means 6 issues an alarm indicating that some abnormality or failure has occurred in either the air-fuel ratio control system 1 or the engine 2, or both.
The alarm only needs to be recognizable by the operator, such as lighting or blinking of a lamp or generation of an alarm sound by a buzzer.

ステップＳ３００において、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が、有効検出温度域の範囲内にあるか否かを判断する。
その結果、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の範囲内にある場合にはステップＳ１００の処理を再度行う。
また、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の範囲内に無い場合（通常は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満である場合）にはステップＳ４００に移行する。 In step S300, the control means 6 determines whether or not the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is within the effective detection temperature range.
As a result, when the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection unit 4 is within the effective detection temperature range, the control unit 6 performs the process of step S100 again.
Further, the control means 6 is configured so that the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is not within the effective detection temperature range (usually, the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is the effective detection temperature). If it is less than the lower limit of the range), the process proceeds to step S400.

ステップＳ４００において、制御手段６は、温度検出手段４をリセット（例えば一時的に通電をストップする等）する。
制御手段６は、上記ステップＳ４００の操作が終了した時点でステップＳ２００に移行する。 In step S400, the control means 6 resets the temperature detection means 4 (for example, temporarily stops energization).
The control means 6 proceeds to step S200 when the operation of step S400 is completed.

以上の如く構成することにより、空燃比制御システム１は、排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度未満となった場合に、（Ａ）ノイズ等の外乱要素により温度検出手段４が誤動作した状況、（Ｂ）空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生した状況、（Ｃ）空燃比制御システム１およびエンジン２に異常または故障が発生していないが、エンジン２の運転条件や周囲の気温等により排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値未満に低下した状況、のいずれが起こったのかを判断することが可能である。   By configuring as described above, the air-fuel ratio control system 1 causes the temperature detection means 4 to malfunction due to disturbance factors such as (A) noise when the temperature of the exhaust gas falls below the effective detection temperature of the temperature detection means 4. (B) a situation in which some abnormality or failure has occurred in either or both of the air-fuel ratio control system 1 or the engine 2, and (C) no abnormality or failure has occurred in the air-fuel ratio control system 1 or the engine 2. However, it is possible to determine which of the situations in which the temperature of the exhaust gas has decreased below the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means 4 due to the operating conditions of the engine 2 and the ambient temperature. .

すなわち、空燃比制御システム１およびエンジン２に何ら故障や異常が発生していない状況でエンジン２の運転を開始すると、しばらくの間はステップＳ１００を繰り返し、暖機運転が進んで排気ガスの温度が上昇し、有効検出温度域の範囲内となった時点でステップＳ２００に移行し、さらにステップＳ３００に移行する。
そして、エンジン２を運転している間はステップＳ３００を繰り返すことになる。 That is, when the operation of the engine 2 is started in a state where no trouble or abnormality has occurred in the air-fuel ratio control system 1 and the engine 2, the step S100 is repeated for a while, the warm-up operation proceeds, and the temperature of the exhaust gas increases. When the temperature rises and falls within the range of the effective detection temperature range, the process proceeds to step S200, and further proceeds to step S300.
And while driving the engine 2, step S300 is repeated.

しかし、エンジン２を運転している途中、すなわち、ステップＳ３００を繰り返している時に、エンジン２の排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値未満（有効検出温度域の範囲外）になると、ステップＳ４００に移行して温度検出手段４の外乱要素（ノイズ等）を排除する操作、すなわち温度検出手段４のリセットを行い、ステップＳ２００に移行する。   However, while the engine 2 is being operated, that is, when step S300 is repeated, the temperature of the exhaust gas of the engine 2 is less than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means 4 (outside the effective detection temperature range). ), The process proceeds to step S400, an operation for removing the disturbance element (noise or the like) of the temperature detection means 4, that is, the temperature detection means 4 is reset, and the process proceeds to step S200.

その結果、温度検出手段４が検出する排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上であれば、（Ａ）ノイズ等の外乱要素により温度検出手段４が誤動作した状況、に対応するものであり、ステップＳ３００に移行してエンジン２を運転する。   As a result, if the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is equal to or higher than the lower limit value of the effective detection temperature range, this corresponds to (A) a situation in which the temperature detection means 4 malfunctions due to disturbance factors such as noise. Yes, the process proceeds to step S300 and the engine 2 is operated.

また、ステップＳ４００を経てステップＳ２００に移行し、それでもなお温度検出手段４により検出する排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満である場合には、ステップＳ２１０を経てステップＳ２２０に移行する。   If the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 is still less than the lower limit value of the effective detection temperature range, the process proceeds to step S220 via step S210.

ステップＳ２２０において温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上である場合は、上記（Ｃ）空燃比制御システム１およびエンジン２に異常または故障が発生していないが、エンジン２の運転条件や周囲の気温等により排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満に低下した状況、に対応する。
この場合には、ステップＳ２３０に移行してエンジン２の運転を通常の状態に戻し、エンジン２に運転を継続させることとなる。これは、先のステップＳ２１０において排気ガスの温度を一時的に上昇させているため、しばらくの間は温度検出手段４の温度は有効検出温度域の範囲内に保持されることとなり、排気ガスの温度を精度良く検出することが可能であるためである。
なお、（Ｃ）空燃比制御システム１およびエンジン２に異常または故障が発生していないが、エンジン２の運転条件や周囲の気温等により排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満に低下した状況、が起こるケースの具体例としては、エンジン２に供給される混合ガスの空燃比がリーン領域である、周囲の気温が低い、エンジン２の回転数が小さい、といった要因が重なった場合等が考えられる。 When the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 in step S220 is equal to or higher than the lower limit value of the effective detection temperature range, no abnormality or failure has occurred in the (C) air-fuel ratio control system 1 and the engine 2 However, this corresponds to a situation in which the temperature of the exhaust gas has decreased below the lower limit value of the effective detection temperature range due to the operating conditions of the engine 2 or the ambient temperature.
In this case, the process proceeds to step S230, the operation of the engine 2 is returned to the normal state, and the operation of the engine 2 is continued. This is because the temperature of the exhaust gas is temporarily raised in the previous step S210, so that the temperature of the temperature detection means 4 is maintained within the effective detection temperature range for a while, and the exhaust gas This is because the temperature can be detected with high accuracy.
(C) Although no abnormality or failure has occurred in the air-fuel ratio control system 1 and the engine 2, the exhaust gas temperature falls below the lower limit value of the effective detection temperature range due to the operating conditions of the engine 2 and the ambient temperature, etc. As a specific example of a case where the above situation occurs, the air-fuel ratio of the mixed gas supplied to the engine 2 is in a lean region, the ambient temperature is low, the engine 2 has a low rotation speed, etc. Can be considered.

一方、ステップＳ２２０において温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満である場合は、（Ｂ）空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生した状況、に対応する。
この場合には、ステップＳ４００に移行して警報を発し、作業者に報知することにより早期に異常または故障の復旧を行うことが可能である。
なお、（Ｂ）空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生した状況、が起こるケースの具体例としては、温度検出手段４の故障や、制御手段６と点火プラグ２２、吸気バルブ２３、排気バルブ２４、燃料制御弁３５、スロットル弁３６、燃料増量弁３８等との接続不良、点火プラグ２２、吸気バルブ２３、排気バルブ２４、燃料制御弁３５、スロットル弁３６、燃料増量弁３８等を動作させるためのアクチュエータの故障等が考えられる。 On the other hand, if the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detecting means 4 in step S220 is less than the lower limit value of the effective detection temperature range, (B) either or both of the air-fuel ratio control system 1 and the engine 2 are It corresponds to the situation where an abnormality or failure has occurred.
In this case, it is possible to recover from an abnormality or failure at an early stage by issuing an alarm in step S400 and notifying the operator.
As a specific example of the case where (B) any abnormality or failure has occurred in either one or both of the air-fuel ratio control system 1 and the engine 2, a failure of the temperature detection means 4, a control means 6 and Poor connection with spark plug 22, intake valve 23, exhaust valve 24, fuel control valve 35, throttle valve 36, fuel increase valve 38, etc., spark plug 22, intake valve 23, exhaust valve 24, fuel control valve 35, throttle valve 36, a failure of an actuator for operating the fuel increase valve 38 or the like is conceivable.

以上の如く、本実施例の空燃比制御システム１は、
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給するミキサ３と、
混合ガスをエンジン２で燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段４と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段５と、
温度検出手段４により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段５により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサ３およびエンジン２の動作を制御する制御手段６と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段６は、排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値未満である場合に、エンジン２の点火時期を遅らせて、または、ミキサ３に具備され、エンジン２への混合ガスの供給量を調整するスロットル弁３６の開度を大きくして、または、ミキサ３に具備され、混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁３５の開度を大きくして、排気ガスの温度を上昇させる操作を行うものである。
このように構成することにより、排気ガスの温度を上昇させて温度検出手段４による排気ガスの温度、ひいては混合ガスの空燃比を精度良く、かつ安定して制御することが可能である。
また、排気ガスの温度を上昇させることにより、排気ガスの浄化、すなわちマフラーにおける排気ガスと触媒との反応を促進することが可能である。
また、上記制御手段６が行う排気ガス温度制御方法に係るプログラムやデータ等を追加することにより、従来の空燃比制御システムの制御手段に当該排気ガス温度制御方法を容易に導入することが可能であり、導入コストを抑えることが可能である。 As described above, the air-fuel ratio control system 1 of the present embodiment is
A mixer 3 that generates a mixed gas having a desired air-fuel ratio and supplies the mixed gas to the engine 2;
Temperature detecting means 4 for detecting the temperature of the exhaust gas generated by burning the mixed gas in the engine 2;
Oxygen concentration detection means 5 for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas;
Control means 6 for controlling the operation of the mixer 3 and the engine 2 based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means 4 and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means 5;
In an air-fuel ratio control system comprising:
When the temperature of the exhaust gas is lower than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means 4, the control means 6 delays the ignition timing of the engine 2 or is provided in the mixer 3 and mixed with the engine 2. Increase the opening of the throttle valve 36 that adjusts the gas supply amount, or increase the opening of the fuel control valve 35 that is provided in the mixer 3 and adjusts the amount of fuel contained in the mixed gas. The operation of raising the temperature of the gas is performed.
By configuring in this way, it is possible to raise the temperature of the exhaust gas and control the temperature of the exhaust gas by the temperature detection means 4 and thus the air-fuel ratio of the mixed gas with high accuracy and stability.
Further, by raising the temperature of the exhaust gas, it is possible to promote the purification of the exhaust gas, that is, the reaction between the exhaust gas and the catalyst in the muffler.
Further, by adding a program, data, and the like related to the exhaust gas temperature control method performed by the control means 6, it is possible to easily introduce the exhaust gas temperature control method into the control means of the conventional air-fuel ratio control system. Yes, the introduction cost can be reduced.

また、本実施例の空燃比制御システム１の制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行うものである。
このように構成することにより、エンジン２の回転数の変動を極力抑えて安定した運転を行うことが可能である。 Further, the control means 6 of the air-fuel ratio control system 1 of the present embodiment performs an operation for raising the temperature of the exhaust gas for a predetermined set time.
By configuring in this way, it is possible to perform stable operation while suppressing fluctuations in the rotational speed of the engine 2 as much as possible.

また、本実施例の空燃比制御システム１の制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を行った結果、排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値以上である場合には排気ガスの温度を上昇させる操作を停止するものである。
このように構成することにより、排気ガスの温度が低いために排気ガスの温度を精度良く検出することが不可能となり、空燃比制御システム１やエンジン２には何ら異常や故障が発生していないにも関わらずエンジン２の運転を停止する、という事態を防止することが可能である。 Further, as a result of the operation of raising the temperature of the exhaust gas, the control means 6 of the air-fuel ratio control system 1 of the present embodiment results in the exhaust gas temperature being equal to or higher than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means 4. In this case, the operation for raising the temperature of the exhaust gas is stopped.
With this configuration, it is impossible to accurately detect the temperature of the exhaust gas because the temperature of the exhaust gas is low, and no abnormality or failure has occurred in the air-fuel ratio control system 1 or the engine 2. Nevertheless, it is possible to prevent a situation in which the operation of the engine 2 is stopped.

また、本実施例の空燃比制御システム１の制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行った結果、該設定時間経過後も排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値未満である場合には警報を発するものである。
このように構成することにより、空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生したことを容易に認識し、空燃比制御システム１およびエンジン２を早期に運転停止して復旧することが可能である。 Further, the control means 6 of the air-fuel ratio control system 1 of the present embodiment performs an operation for raising the temperature of the exhaust gas for a predetermined set time, and as a result, the temperature of the exhaust gas remains at the temperature detection means 4 even after the set time has elapsed. When the temperature is less than the lower limit of the effective detection temperature range, an alarm is issued.
With this configuration, it is easily recognized that some abnormality or failure has occurred in either or both of the air-fuel ratio control system 1 and the engine 2, and the air-fuel ratio control system 1 and the engine 2 are shut down early. And can be recovered.

本発明に係る空燃比制御システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the air fuel ratio control system which concerns on this invention. 本発明に係る空燃比制御システムにおける排気ガス温度制御方法のフロー図。The flowchart of the exhaust gas temperature control method in the air fuel ratio control system which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 空燃比制御システム
２ エンジン
３ ミキサ
４ 温度検出手段
５ 酸素濃度検出手段
６ 制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air fuel ratio control system 2 Engine 3 Mixer 4 Temperature detection means 5 Oxygen concentration detection means 6 Control means

Claims (6)

所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、エンジンの点火時期を遅らせて排気ガスの温度を上昇させる操作を行うことを特徴とする空燃比制御システム。 A mixer that generates a gas mixture of a desired air-fuel ratio and supplies it to the engine;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas produced by burning the mixed gas in the engine;
Oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas;
Control means for controlling the operation of the mixer and the engine based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means;
In an air-fuel ratio control system comprising:
The control means performs an operation of increasing the temperature of the exhaust gas by delaying the ignition timing of the engine when the temperature of the exhaust gas is less than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means. Control system. 所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、ミキサに具備され、エンジンへの混合ガスの供給量を調整するスロットル弁の開度を大きくして排気ガスの温度を上昇させる操作を行うことを特徴とする空燃比制御システム。 A mixer that generates a gas mixture of a desired air-fuel ratio and supplies it to the engine;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas produced by burning the mixed gas in the engine;
Oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas;
Control means for controlling the operation of the mixer and the engine based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means;
In an air-fuel ratio control system comprising:
When the temperature of the exhaust gas is less than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means, the control means increases the throttle valve opening that is provided in the mixer and adjusts the supply amount of the mixed gas to the engine. An air-fuel ratio control system characterized in that an operation for raising the temperature of exhaust gas is performed. 所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、ミキサに具備され、混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁の開度を大きくして排気ガスの温度を上昇させる操作を行うことを特徴とする空燃比制御システム。 A mixer that generates a gas mixture of a desired air-fuel ratio and supplies it to the engine;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas produced by burning the mixed gas in the engine;
Oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas;
Control means for controlling the operation of the mixer and the engine based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature detection means and the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the oxygen concentration detection means;
In an air-fuel ratio control system comprising:
When the temperature of the exhaust gas is less than the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means, the control means increases the opening of the fuel control valve that is provided in the mixer and adjusts the amount of fuel contained in the mixed gas. An air-fuel ratio control system characterized in that an operation for raising the temperature of the exhaust gas is performed. 前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行うことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の空燃比制御システム。   The air-fuel ratio control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means performs an operation for increasing the temperature of the exhaust gas for a predetermined set time. 前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を行った結果、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値以上である場合には該排気ガスの温度を上昇させる操作を停止することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の空燃比制御システム。   The control means performs an operation for increasing the temperature of the exhaust gas when the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a lower limit value of an effective detection temperature range of the temperature detection means as a result of performing an operation for increasing the temperature of the exhaust gas. The air-fuel ratio control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the air-fuel ratio control system is stopped. 前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行った結果、該設定時間経過後も排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合には警報を発することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の空燃比制御システム。   When the control means performs the operation for increasing the temperature of the exhaust gas for a predetermined set time, and the exhaust gas temperature is below the lower limit value of the effective detection temperature range of the temperature detection means even after the set time has elapsed. The air-fuel ratio control system according to any one of claims 1 to 3, wherein a warning is issued.
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