JP2017075588A - エンジンユニット - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンユニットにおいて、排気ガスの排気経路に設けられる酸素センサの特性劣化を考慮した空燃比制御を行う。【解決手段】エンジンユニットが、エンジンと、燃料調整機構と、排気経路に設けられた触媒と、排気経路に配置され、排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサと、酸素センサにより検出された酸素濃度に対応する出力値に基づいて、燃料調整機構を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、エンジンの運転履歴情報を取得する運転履歴情報取得部と、酸素センサの特性の劣化予測データと、運転履歴情報とに基づいて酸素センサの出力値を補正し、補正出力値を算出する出力補正部と、補正出力値に基づいて空燃比検出値を算出し、空燃比検出値が空燃比制御値となるように燃料調整機構を制御する空燃比制御部と、を備える。【選択図】図９

Description

本開示は、エンジンユニットに関する。

従来、可燃性ガス燃料（天然ガスや都市ガスなど）と空気とを混合し、混合気を燃焼させることによって稼働するエンジンユニットが知られている。近年、このようなエンジンユニットにおいて、排気エミッションの低減を目的として排気ガス浄化用の触媒（例えば、三元触媒）が採用されている。このようなエンジンユニットでは、ストイキ状態（理想空燃比である空気過剰率λ＝１）の混合気で燃焼させる、いわゆるストイキ燃焼が採用されている。ストイキ燃焼が採用されるエンジンユニットでは、ストイキ状態を維持する、あるいはストイキ状態に近づけるために、エンジンの排気ガスが流れる排気経路における空燃比制御が必要となる。このような空燃比制御を行う手法としては、排気経路に酸素センサを設けて、排気ガス中の酸素濃度に基づいて空燃比制御を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２６４３８９号公報

しかしながら、長時間使用されるエンジンユニットにおいては、運転時間の経過とともに触媒の浄化性能が劣化するだけでなく、酸素センサの特性にも劣化が生じる。このような場合にあっては、長期的に空燃比制御によりストイキ状態を維持する、あるいは近づけることが難しくなる場合もある。

従って、本開示の目的は、上記従来の課題を解決することにあって、排気ガスの排気経路に設けられる酸素センサの特性劣化を考慮した空燃比制御を行うことができるエンジンユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本開示の一の態様のエンジンユニットは、エンジンと、前記エンジンへの燃料の供給量を調整する燃料調整機構と、前記エンジンからの排気ガスが流れる排気経路に設けられた触媒と、前記排気経路に配置され、前記排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサと、前記酸素センサにより検出された前記排気ガスの酸素濃度に対応する出力値に基づいて、前記燃料調整機構を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記エンジンの運転履歴情報を取得する運転履歴情報取得部と、前記酸素センサの特性の劣化予測データと前記運転履歴情報とに基づいて前記酸素センサの出力値を補正し、補正出力値を算出する出力補正部と、前記補正出力値に基づいて空燃比検出値を算出し、前記空燃比検出値が空燃比制御値となるように前記燃料調整機構を制御する空燃比制御部と、を備えるものである。

本開示のエンジンユニットによれば、排気ガスに設けられる酸素センサの特性劣化を考慮した空燃比制御を行うことができる。

本開示の一の実施の形態にかかるエンジンユニットの外観斜視図 実施の形態のエンジンの主要な構成を示す模式断面図 実施の形態のエンジンユニットの排気経路部における触媒コンバータとそれぞれの酸素センサとの配置関係を示す図 実施の形態のエンジンユニットが備える酸素センサの出力値（電圧Ｖ）と空気過剰率λとの関係である特性の経時的な劣化を示すグラフ 実施の形態のエンジンユニットが備える酸素センサの特性の劣化予測データ 実施の形態のエンジンユニットにおける平均出力と運転時間と劣化予測データ推移の傾きとのマップ 図６のマップを用いて作成された劣化予測データの一例を示すグラフ 実施の形態のエンジンユニットにおける第１酸素センサの補正制御フローチャート 実施の形態のエンジンユニットにおける第２酸素センサの特性劣化の補正制御フローチャート

本開示の第１態様のエンジンユニットは、エンジンと、前記エンジンへの燃料の供給量を調整する燃料調整機構と、前記エンジンからの排気ガスが流れる排気経路に設けられた触媒と、前記排気経路に配置され、前記排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサと、前記酸素センサにより検出された前記排気ガスの酸素濃度に対応する出力値に基づいて、前記燃料調整機構を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記エンジンの運転履歴情報を取得する運転履歴情報取得部と、前記酸素センサの特性の劣化予測データと前記運転履歴情報とに基づいて前記酸素センサの出力値を補正し、補正出力値を算出する出力補正部と、前記補正出力値に基づいて空燃比検出値を算出し、前記空燃比検出値が空燃比制御値となるように前記燃料調整機構を制御する空燃比制御部と、を備えるものである。

本開示の第２態様は、第１態様のエンジンユニットにおいて、前記酸素センサとして、前記排気経路において前記触媒の上流側に配置され、前記排気ガスの酸素濃度を検出する第１酸素センサと、前記排気経路において前記触媒の下流側に配置され、前記排気ガスの酸素濃度を検出する第２酸素センサと、を備え、前記制御装置において、前記空燃比制御部は、前記第１酸素センサの第１出力値を前記第２酸素センサの第２出力値と比較して、出力値の相違が所定の範囲を超過している場合に、前記第２出力値を用いて、前記空燃比検出値の算出を行い、前記出力補正部は、前記第２酸素センサの特性の劣化予測データと前記運転履歴情報とに基づいて、前記第２酸素センサの第２出力値の補正を行うものである。

本開示の第３態様は、第１または第２態様のエンジンユニットにおいて、前記出力補正部は、前記酸素センサの出力値が前記劣化予測データに対して、適正補正範囲を超過していると判断した場合に、メンテナンス信号を出力するものである。

本開示の第４態様は、第１から第３のいずれか１つの態様のエンジンユニットにおいて、前記運転履歴情報取得部は、前記運転履歴情報として、前記エンジンの積算運転時間または負荷履歴を取得するものである。

本開示の第５態様は、第２態様のエンジンユニットにおいて、前記制御装置は、前記第１酸素センサおよび第２酸素センサに対して定期的に通電することで酸素濃度の出力値を取得し、前記第２酸素センサの第２通電間隔は、前記第１酸素センサの第１通電間隔よりも長く設定されているものである。

（実施の形態）
以下に、本開示にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本開示の一の実施の形態にかかるエンジンユニット１００の外観斜視図を図１に示す。

図１に示すように、本実施の形態のエンジンユニット１００は、エンジン１とオイルタンク２とを備えている。なお、エンジンユニット１００は、例えばガスヒートポンプの動力源として、またはマイクロコージェネレーションのような定置式で長時間使用されるような動力源として使用される。

（エンジンの構成）
ここで、エンジン１の主要な構成を示す模式断面図を図２に示す。

エンジン１は、天然ガスや都市ガスなどの可燃性ガスを燃料として、燃料と空気とを混合し、混合気を燃焼させることによって稼働する。エンジン１は、主体部１１と、吸気経路部１２と、排気経路部１３と、制御装置４０（図３参照）とを備える。

主体部１１は、燃料を燃焼させて得たエネルギを回転運動に変換する装置である。主体部１１は、主にシリンダブロック１１１と、シリンダヘッド１１２と、ピストン１１３と、クランクシャフト１１４と、ヘッドカバー１１５と、オイルパン１１６とを備える。

主体部１１には、シリンダブロック１１１に設けられたシリンダ１１１ｃと、シリンダ１１１ｃの内周面に摺動自在に収納されたピストン１１３と、ピストン１１３に対向するように配置されたシリンダヘッド１１２とが備えられている。シリンダ１１１ｃ、シリンダヘッド１１２、およびピストン１１３により燃焼室Ｃが構成されている。ここで、燃焼室Ｃは、ピストン１１３の往復運動によって容積が変化する内部空間のことである。ピストン１１３は、コネクティングロッドによってクランクシャフト１１４と連結されており、ピストン１１３の往復運動がクランクシャフト１１４の回転運動に変換される。シリンダヘッド１１２の上部には、ヘッドカバー１１５が設けられている。シリンダブロック１１１の下部にはオイルパン１１６が設けられており、オイルパン１１６には潤滑油Ｌが貯まっている。

吸気経路部１２は、可燃性ガスと空気とを混合して混合気を燃焼室Ｃへ導く経路である。吸気経路部１２は、主として、ミキサ１２１と、燃料調整弁（ＧＶＭとも呼ばれる）１２３と、吸気マニホールド１２２と、で構成されている。ミキサ１２１および燃料調整弁１２３は、吸気マニホールド１２２を通して混合気を供給する混合気供給装置を構成する。

ミキサ１２１は、ベンチュリー式のミキサである。ミキサ１２１は、外部から吸引された空気に可燃性ガスを供給して混合気を生成する。ミキサ１２１は、吸気マニホールド１２２の一端に取り付けられている。燃料調整弁１２３は、ミキサ１２１に供給する可燃性ガス供給量を調整する。ミキサ１２１および燃料調整弁１２３により構成された混合気供給装置は、燃料調整弁１２３の開度を変更することにより、所定の範囲内で燃料の増／減を調整することができる。燃料調整弁１２３の開度は、制御装置４０により制御される。

吸気マニホールド１２２は、ミキサ１２１によって生成された混合気を各燃焼室Ｃへ案内する。吸気マニホールド１２２は、例えば４つの燃焼室Ｃへ混合気を案内するように、各燃焼室Ｃへ向かって分岐された経路を有する。吸気マニホールド１２２は、パイプによってヘッドカバー１１５と接続されている。

排気経路部１３は、燃焼室Ｃから排出された排気ガスを外部へ導く経路である。排気経路部１３は、主に排気マニホールド１３１と、上流側排気管１３７と、三元触媒コンバータ１３２と、下流側排気管１３８と、第１酸素センサ１３４と、第２酸素センサ１３５と、を備える。

排気マニホールド１３１は、各燃焼室Ｃから排出された排気ガスを、上流側排気管１３７を通して三元触媒コンバータ１３２（以降、単に触媒コンバータ１３２とする）へ案内する。排気マニホールド１３１は、４つの燃焼室Ｃから排気ガスを案内するように、各燃焼室Ｃから合流する経路を有する。触媒コンバータ１３２は、アルデヒド類に起因する異臭を除去する機能を有する。触媒コンバータ１３２は、白金等による触媒反応を利用してアルデヒド類を酸化させる。触媒コンバータ１３２の下流側の下流側排気管１３８には、排気ガスを利用して水を熱する熱交換器１３３が設けられている。なお、本実施の形態では、排気ガスを浄化するための触媒として三元触媒（三元触媒コンバータ１３２）が用いられる場合を例としているが、触媒としてはその他の種類の触媒を用いてもよく、三元触媒に限られない。

ここで、排気経路部１３における触媒コンバータ１３２とそれぞれの酸素センサ１３４、１３５の配置関係を図３に示す。

第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５は、排気マニホールド１３１から排出された排気ガス中の酸素濃度を検出して排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力値として出力するセンサである。図３に示すように、第１酸素センサ１３４は、触媒コンバータ１３２の上流側の排気マニホールド１３１に配置されている。第２酸素センサ１３５は、触媒コンバータ１３２の下流側の下流側排気管１３８に配置されている。

第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５は、制御装置４０に電気的に接続されている。制御装置４０は、第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５により検出された酸素濃度に対応する出力値と、予め記憶されているデータやプログラムとに基づいて、スロットル弁や燃料調整弁１２３などの開度を、アクチュエータを介して制御する。これにより、混合気の空燃比を適切な値（例えば、理想空燃比である空気過剰率λ＝１）となるように制御することができる。また、本実施の形態では、スロットル弁や燃料調整弁１２３などが燃料調整機構の一例となっている。なお、燃料調整機構は、エンジン１への燃料の供給量を調整することができる構成であればよい。

なお、第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５としては、排気ガス中の酸素濃度を検出可能な公知の酸素センサを用いることができ、例えばＵＥＧＯ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｏｘｙｇｅｎ）センサを用いてもよい。ＵＥＧＯセンサを用いた場合には、定期的に大気校正を実施することができ、検出精度を向上させることができる。

（制御装置の構成）
図３に示すように、制御装置４０は、空燃比制御部４１と、出力補正部４２と、運転履歴情報取得部４３と、を備える。

空燃比制御部４１には、第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５により検出された酸素濃度に対応する出力値が入力される。空燃比制御部４１は、第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５の出力値に基づいて空燃比検出値を算出し、空燃比検出値が空燃比制御値となるように、スロットル弁および燃料調整弁１２３の開度を制御する。制御装置４０の記憶部には、スロットル弁および燃料調整弁１２３などの開度と酸素濃度との関係データ（例えばマップなど）と、スロットル弁や燃料調整弁１２３などの開度を、アクチュエータを用いて制御するためのプログラムなどが記憶されている。空燃比制御値は、このような開度と酸素濃度との関係データおよびプログラムにより決定される制御目標値のことである。

さらに具体的には、空燃比制御部４１は、第１酸素センサ１３４の第１出力値を、第２酸素センサの第２出力値と比較して、出力値の相違（差異）が所定の範囲内にある場合は、第１出力値を用いて空燃比検出値を算出して、空燃比の制御を行う。一方、出力値の相違が所定の範囲を超過している場合は、第２出力値を用いて空燃比検出値の算出を行う。すなわち、第１酸素センサ１３４と第２酸素センサ１３５との間に出力値のズレが小さい場合（所定の範囲内）には、第１酸素センサ１３４の第１出力値を用いて空燃比の制御が行われる。一方、出力値のズレが大きくなった場合には、第２酸素センサ１３５の第２出力値を用いて空燃比の制御が行われる。制御装置４０において、出力値の相違（差異）の所定の範囲は、任意の値に設定することができ、例えば酸素センサの検出精度に基づく適正な検出値の範囲など（例えば、センサ検出値として許容できるズレ範囲など）から決定してもよい。

制御装置４０は、例えば、第１酸素センサ１３４に常時通電して第１酸素センサ１３４の第１出力値を時系列で取得するとともに、所定の時間毎に第２酸素センサ１３５に通電して第２酸素センサ１３５の所定の時間毎の第２出力値を取得することができる。なお、第２酸素センサ１３５に通電する所定の時間は、制御装置４０に格納されるプログラムに基づいて任意に設定することができる。また、制御装置４０は、第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５に対する通電状態（常時通電または所定の時間毎の通電）を、それぞれ独立して制御することができる。

運転履歴情報取得部４３は、エンジン１の運転履歴情報を取得する。運転履歴情報は、ある時点から現在までのエンジン１の運転状態の積算履歴情報のことであり、例えば、エンジン１の積算運転時間または負荷履歴である。制御装置４０において、ある時点を任意の時点に設定することができ、エンジン１の初めての運転開始時点としてもよく、あるいは酸素センサなどの部品を交換した時点としてもよい。なお、運転履歴情報取得部４３にて取得された運転履歴情報は、制御装置４０の記憶部に記憶される。

出力補正部４２は、予め記憶された第２酸素センサ１３５の特性（例えば空燃比（空気過剰率λ）とセンサ出力値（電圧Ｖ）との関係）の劣化予測データと、運転履歴情報とに基づいて、第２酸素センサ１３５の出力値を補正して、補正出力値を算出する。空燃比制御部４１は、出力補正部４２にて補正された第２出力値の補正出力値に基づいて空燃比検出値の算出を行う。

（酸素センサの特性劣化について）
ここで、酸素センサの特性の経時的な劣化について説明する。酸素センサの出力値（電圧Ｖ）と空気過剰率λとの関係である特性を図４のグラフに示す。図４のグラフでは、酸素センサの出力値（電圧Ｖ）を縦軸に、空気過剰率λを横軸に示している。また、図４では、運転積算時間が０時間の酸素センサの特性Ｃ１と、運転積算時間が約２５００時間の酸素センサの特性Ｃ２とを示している。

図４に示すように、運転積算時間が経過することで酸素センサの特性が変化し、例えば同じ空気過剰率λであっても、出力値（電圧）が低く変化する傾向にある。このように酸素センサでは経時的な特性劣化が生じるが、本実施の形態のエンジンユニット１００では、制御装置４０において特性劣化を考慮した補正が行われる。

このような酸素センサの特性の劣化予測データの一例を図５のグラフに示す。図５では、空気過剰率λを縦軸に、運転積算時間ｈを横軸に示している。

図５に示すように、排気エミッション低減のためには、空気過剰率の制御点は、ＮＯｘ（窒化酸化物）の閾値以下であり、かつＣＯ（酸化炭素）の閾値以上の範囲内に保つ必要がある。また、例えば、空気過剰率の初期制御点をλ１と設定した場合には、酸素センサの特性の劣化予測データを図５に示すように決めることができる。例えばエンジン１が経時的に定格出力で運転しているとした場合には、劣化予測データはＤ１のように決めることができ、また、例えばエンジン１が経時的に５０％出力で運転しているとした場合には、劣化予測データはＤ２のように決めることができる。なお、劣化予測データはＤ１、Ｄ２のように直線である場合に限られず、曲線であってもよい。

また、酸素センサの特性の劣化予測データは、例えばエンジン１の平均出力と運転時間とのマップ（相互関係を示すデータ群）から作成することができる。ここで、このようなエンジンの平均出力と運転時間と劣化予測データ推移の傾きとのマップの一例について、図６に示す。図６のマップでは、エンジンの平均出力（ｋｗ）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と、エンジンの積算運転時間の１０００時間毎の区分とに対応した劣化予測データ推移の傾き（ａ１〜ａ４、・・・ｄ１〜ｄ４）を示している。ここで、平均出力とは、運転積算時間０時間から定期時間毎、例えば１０００時間毎の平均出力である。図６において、例えば、時間区分が１０００〜２０００時間区分において、この１０００時間における平均出力がＰ３である場合には、劣化予測データ推移の傾きはｂ３となる。

図６のようなマップを用いることで、例えば、図７に示すような劣化予測データを作成することができる。図７の劣化予測データでは、運転積算時間０時間から４０００時間まで、１０００時間毎に、平均出力がＰ１、Ｐ３、Ｐ２、Ｐ４と変化しているため、傾きをａ１、ｂ３、ｃ２、ｄ４と推移させている。

また、エンジンの平均出力と運転時間に対応した劣化予測データ推移の傾きを、マップとして制御装置４０に予め記憶させておくことにより、定期時間毎に劣化予測データを更新して、使用状態に応じた劣化予測データを作成することができる。なお、図６に示すマップは一例であり、例えば、積算運転時間の区分を設けずに、単に定期時間（例えば、１０００時間）の一項目（すなわち一列）のみのマップとしてもよい。

酸素センサの特性の劣化予測データは、制御装置４０に予め記憶されているような場合であってもよく、また、制御装置４０に上述のマップを記憶させておき、実際のエンジン１の運転状態に応じて劣化予測データを作成していくような場合であってもよい。また、本実施の形態のエンジンユニット１００を、エンジンの出力変動が比較的少ないコージェネレーションなどで使用する場合は、制御装置にてエンジン出力に応じた劣化予測データを予め複数パターン記憶させておき、使用時に設定されたエンジン出力に応じて劣化予測データを選択するようにしてもよい。なお、上述のマップにおいてエンジンの平均出力と運転時間との関係を用いる場合を例としたが、このような場合に代えて、エンジンの負荷状態を示す物理データと運転時間との関係を用いてもよい。

（空燃比制御におけるセンサ出力値の補正方法）
このような構成の本実施の形態のエンジンユニット１００において、空燃比制御における酸素センサの出力値を補正する方法について説明する。まず、第１酸素センサ１３４の補正制御フローチャートを図８に示す。

制御装置４０は、第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５の出力値（出力電圧）を取得する（ステップＳ１）。次に、空燃比制御部４１は、第１酸素センサ１３４の第１出力値を、第２酸素センサの第２出力値と比較して、出力値の相違（差異）が所定の範囲内にあるかどうかを判断する（ステップＳ２）。

出力値の相違（差異）が所定の範囲内にある場合は、第１酸素センサ１３４の第１出力値を用いて空燃比検出値を算出し、算出された空燃比検出値が空燃比制御値となるように、スロットル弁や燃料調整弁１２３などの開度を制御する（ステップＳ３）。

一方、ステップＳ２において、出力値の相違が所定の範囲を超過していると判断された場合は、第２酸素センサ１３５の第２出力値を用いて空燃比検出値を算出し、算出された空燃比検出値が空燃比制御値となるように、スロットル弁や燃料調整弁１２３などの開度を制御する（ステップＳ４）。

ステップＳ１において、第２酸素センサ１３５の出力値を取得するが、第２酸素センサ１３５は、常時通電状態（ＯＮ状態）である必要はない。例えば、第２酸素センサ１３５は、常時ではなく定期的に第１酸素センサ１３４を補正制御する際に通電状態となるように設定してもよい。例えば、ステップＳ２は所定のタイミングで実施してもよく、ステップＳ２を実施するタイミングにて、第２酸素センサ１３５を通電状態としてもよい。このように第１酸素センサ１３４の第１通電間隔よりも、第２酸素センサ１３５の第２通電間隔が長くなるように設定することで、第１酸素センサ１３４に比して第２酸素センサ１３５の通電による劣化を抑制することができる。なお、常時通電状態の場合は、通電間隔が０（ゼロ）となる。

次に、第２酸素センサ１３５の経時的な特性劣化を補正する方法について、図９に示す補正制御フローチャートを用いて説明する。

まず、制御装置４０における運転履歴情報取得部４３にて、エンジン１の運転履歴情報を取得する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１に続いて、あるいはステップＳ１１と並行して、制御装置４０において、第２酸素センサ１３５の出力値（出力電圧）を取得する（ステップＳ１２）。

次に、出力補正部４２は、記憶部において予め記憶されている第２酸素センサ１３５の特性の劣化予測データと、取得された運転履歴情報とに基づいて第２酸素センサ１３５の出力値を補正し、補正出力値を算出する（ステップＳ１３）。

空燃比制御部４１は、出力補正部４２にて補正された第２酸素センサ１３５の補正出力値を用いて空燃比検出値を算出し、算出された空燃比検出値が空燃比制御値となるように、スロットル弁や燃料調整弁１２３などの開度を制御する（ステップＳ１４）。

この第２酸素センサ１３５の経時的な特性劣化を補正する制御方法は、例えば、第１酸素センサ１３４の補正制御方法におけるステップＳ２において、第１酸素センサ１３４と第２酸素センサ１３５との間の出力値の相違が所定の範囲を超過していると判断された場合に実施してもよい。また、ステップＳ２において、第１酸素センサ１３４の第１出力値を第２酸素センサ１３５の第２出力値と比較する際に、ステップＳ１３を実行して、第２酸素センサ１３５の第２出力値を補正出力値として、第１出力値と比較するようにしてもよい。

本実施の形態のエンジンユニット１００によれば、複数の酸素センサとして、触媒コンバータ１３２の上流側の排気経路に配置される第１酸素センサ１３４と、触媒コンバータ１３２の下流側の排気経路に配置される第２酸素センサ１３５と、を備えた構成が採用されている。触媒浄化前の排気ガスの含有成分や熱の影響を受けて第１酸素センサ１３４は劣化しやすいが、排気ガスの含有成分や熱の影響が少ない触媒コンバータ１３２の下流側に配置された第２酸素センサ１３５は劣化しにくい。そのため、第１酸素センサ１３４の特性に劣化が生じて出力値のズレが生じた場合であっても、第２酸素センサ１３５の第２出力値を採用することで、センサ出力のズレを補正することができる。

また、第２酸素センサ１３５への通電を定期的あるいは必要なタイミングで行うなどして、第１酸素センサ１３４への通電時間よりも第２酸素センサ１３５への通電時間を短くすることで、通電による第２酸素センサ１３５の特性劣化を抑制することができる。

また、出力補正部４２が、予め記憶された第２酸素センサ１３５の特性の劣化予測データと、取得された運転履歴情報とに基づいて、第２酸素センサ１３５の出力値を補正して補正出力値を算出し、空燃比制御部４１は、補正出力値に基づいて空燃比検出値の算出を行っている。これにより、第２酸素センサ１３５の特性の劣化による検出値のズレを補正することができ、長期間に渡って、第２酸素センサ１３５の検出精度を維持することができる。

また、このように第２酸素センサ１３５の特性の劣化による出力値のズレを補正することにより、実質的に第１酸素センサ１３４の特性の劣化による出力値のズレも補正できることになる。したがって、エンジンユニット１００において、酸素センサの検出精度を長期間に渡って維持することができる。

よって、本実施の形態のエンジンユニット１００によれば、排気ガスに設けられる酸素センサの特性劣化を考慮した空燃比制御を行うことができる。

上述の実施の形態では、エンジン１の排気経路部１３に複数の酸素センサとして、第１酸素センサ１３４および第２酸素センサ１３５が設けられる場合を例としたが、設置される酸素センサは１つのみであってもよい。例えば、第１酸素センサ１３４を設けずに、触媒コンバータ１３２の下流側の排気経路に第２酸素センサ１３５のみを設けて、第２酸素センサ１３５の出力値に基づいて空燃比制御を行うようにしてもよい。この際に、第２酸素センサ１３５の特性の劣化による出力値のズレを補正することで、検出精度を長期的に維持することができる。また、第１酸素センサ１３４のみを設けて、第１酸素センサ１３４に対して特性の劣化による出力値のズレを補正するようにしてもよい。

また、第２酸素センサ１３５の第２出力値が、劣化予測データに対して適正補正範囲を超過していると出力補正部４２が判断した場合には、制御装置４０は、メンテナンス信号を出力するようにしてもよい。このようにメンテナンス信号を出力することで、ユーザ等に対して第２酸素センサ１３５のメンテナンス（交換や清掃など）を促すことができる。適正補正範囲としては、センサの出力値として用いることが可能な範囲として設定してもよい。また、このようなメンテナンス信号は、エンジンユニット１００自体において表示するようにしてもよく、また、遠隔管理されているような場合にあっては、遠隔管理場所において管理装置等に表示するようにしてもよい。なお、エンジンユニット１００と管理装置等とは、有線または無線のネットワーク回線を通じて接続するようにしてもよい。また、劣化予測データに対して第２出力値が適正補正範囲内にあるような場合において、第２出力値と劣化予測データとのズレ量を出力して、特性の劣化程度をユーザ等に知らせるようにしてもよい。

なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

１ エンジン
１１ 主体部
１２ 吸気経路部
１３ 排気経路部
４０ 制御装置
４１ 空燃比制御部
４２ 出力補正部
４３ 運転履歴情報取得部
１００ エンジンユニット
１２１ ミキサ
１２３ 燃料調整弁
１３１ 排気マニホールド（排気経路）
１３２ 触媒コンバータ（三元触媒）
１３４ 第１酸素センサ
１３５ 第２酸素センサ
１３７ 上流側排気管（排気経路）
１３８ 下流側排気管（排気経路）

Claims (5)

1. エンジンと、
   前記エンジンへの燃料の供給量を調整する燃料調整機構と、
   前記エンジンからの排気ガスが流れる排気経路に設けられた触媒と、
   前記排気経路に配置され、前記排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサと、
   前記酸素センサにより検出された前記排気ガスの酸素濃度に対応する出力値に基づいて、前記燃料調整機構を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの運転履歴情報を取得する運転履歴情報取得部と、
   前記酸素センサの特性の劣化予測データと、前記運転履歴情報とに基づいて前記酸素センサの出力値を補正し、補正出力値を算出する出力補正部と、
   前記補正出力値に基づいて空燃比検出値を算出し、前記空燃比検出値が空燃比制御値となるように前記燃料調整機構を制御する空燃比制御部と、を備える、エンジンユニット。
2. 前記酸素センサとして、
   前記排気経路において前記触媒の上流側に配置され、前記排気ガスの酸素濃度を検出する第１酸素センサと、
   前記排気経路において前記触媒の下流側に配置され、前記排気ガスの酸素濃度を検出する第２酸素センサと、を備え、
   前記制御装置において、
   前記空燃比制御部は、前記第１酸素センサの第１出力値を前記第２酸素センサの第２出力値と比較して、出力値の相違が所定の範囲を超過している場合に、前記第２出力値を用いて前記空燃比検出値の算出を行い、
   前記出力補正部は、前記第２酸素センサの特性の劣化予測データと前記運転履歴情報とに基づいて、前記第２酸素センサの前記第２出力値の補正を行う、請求項１に記載のエンジンユニット。
3. 前記出力補正部は、前記酸素センサの出力値が前記劣化予測データに対して、適正補正範囲を超過していると判断した場合に、メンテナンス信号を出力する、請求項１または２に記載のエンジンユニット。
4. 前記運転履歴情報取得部は、前記運転履歴情報として、前記エンジンの積算運転時間または負荷履歴を取得する、請求項１から３のいずれか１つに記載のエンジンユニット。
5. 前記制御装置は、前記第１酸素センサおよび第２酸素センサに対して定期的に通電することで酸素濃度の出力値を取得し、前記第２酸素センサの第２通電間隔は、前記第１酸素センサの第１通電間隔よりも長く設定されている、請求項２に記載のエンジンユニット。

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