JP2581349B2

JP2581349B2 - Ｌｐｇエンジン車の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2581349B2
Application number: JP3189183A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎笠原
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPH0510212A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォークリフトのよう
な産業車両に搭載されているＬＰＧエンジンの空燃比制
御装置に係り、詳しくは排ガス浄化対策の一環として行
われる空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＰＧエンジンを搭載するフォー
クリフトにおいて、排ガス対策のために空燃比を適正空
燃比付近となるように制御することが行われており、そ
の空燃比フィードバック制御システムとしては、図５に
示すようなものがある。図示のように、ヘッドガードピ
ラー１の開口部から取り入れられた空気は、ホース２、
エアクリーナ３、ホース４、エアコネクタ５を経てキャ
ブレター６に流入される。一方、図示省略のＬＰＧボン
ベから燃料パイプ７を経てＬＰＧレギュレータ８へ送ら
れた燃料は、メイン燃料供給管９を経てキャブレター６
に流入される。そして、キャブレター６内で攪拌混合さ
れた空気と燃料との混合気（以下、このときの混合気を
ベース混合気といい、その空燃比をベース空燃比とい
う）がインテークマニホールド１０を通りエンジン１１
に送られて燃焼される。

【０００３】しかして、エギゾーストマニホールド１２
には、排ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサ
ー１３が設けられており、この酸素センサー１３による
検出信号がコントローラ１４に入力される。そして、コ
ントローラ１４は、この検出値に基づいて空燃比が適性
空燃比（三元触媒の浄化特性の良好な理論空燃比）付近
となるようにＬＰＧインジェクター１６による補助燃料
の噴射量（噴射時間）を制御する。１２ａは三元触媒マ
フラーである。要するに、図５に示す空燃比フィードバ
ック制御は、ベース混合気に対する補助燃料の噴射量を
制御することにより空燃比を適正空燃比に近づけようと
するものであって、空燃比が希薄であれば、補助燃料の
噴射量を増量し、濃いときは噴射料を減量するように、
ＬＰＧインジェクター１６を制御する（図７の(a) に示
す特性図参照）。なお、補助燃料は、前記ＬＰＧレギュ
レータ８から補助燃料供給管１５を介してＬＰＧインジ
ェクター１６に導かれ、そして該インジェクター１６に
よりインテークマニホールド１０内に噴射されるように
なっている。

【０００４】また、図６はキャブレター６のメイン燃料
供給部の詳細図であって、メイン通路９ａを通って流入
されるメイン燃料は、パワーアジャストスクリュー１７
により固定されている。そして、エンジン高負荷時に
は、インテークマニホールド１０の負圧が低下するた
め、負圧導入管１８を経てダイヤフラム室１９に作用す
る負圧も低下し、スプリング２０が復帰してパワーバル
ブ２１が開放される。このことにより、メイン通路９ａ
の他にサブ通路９ｂが確保され、メイン燃料が増量さ
れ、混合気濃度が濃くなり、所要の出力が確保されるよ
うになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の空燃比制御システムでは、エンジンの種類ごとでキ
ャブレターの流量特性が異なること、或いはエンジンの
機種により吸気系や燃料系が異なりその流量特性にバラ
ツキがあること等に原因して、又は高所地域では空気密
度が希薄であることに原因して、ベース空燃比がずれて
空燃比制御範囲を越えてしまい所定の適性空燃比に制御
できない場合があるという点に問題がある。図７の(b)
がこの状況を例示したものであり、ベース空燃比が適性
空燃比域から希薄（リーン）側に大きくずれており、補
助燃料の噴射量制御では空燃比が適性空燃比域に入ら
ず、空燃比制御ができない状態となっている。すなわ
ち、従来の補助燃料の噴射料を制御する方式では、その
制御幅に限界があり、前記バラツキ等に原因するベース
空燃比の大きなずれに対応できないという問題がある。

【０００６】そこで本発明は、上述した従来の問題に鑑
み、ベース空燃比の大きなずれに対応することの可能な
空燃比制御幅の広い空燃比制御装置を提供することを、
解決すべき技術的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のように構成したものである。すなわ
ち、本発明はＬＰＧエンジン車の空燃比制御装置であっ
て、ＬＰＧレギュレータと、該ＬＰＧレギュレータから
の燃料をキャブレターへ導くためのメイン燃料通路と、
前記ＬＰＧレギュレータからの燃料をインテークマニホ
ールドに導くための補助燃料通路と、前記メイン燃料通
路に設けられた流量調整用のフローコントロールバルブ
と、該フローコントロールバルブの開度調整用のアクチ
ュエータと、前記補助燃料通路に設けられた補助燃料噴
射用のインジェクターと、空燃比を検出するために設置
された酸素センサーと、該酸素センサーの検出信号を入
力し、この信号に基づいて空燃比が適正空燃比域に入る
ように前記インジェクターによる補助燃料の噴射量制御
のための作動指令を出力する一方、前記フローコントロ
ールバルブのアクチュエータに対してベース空燃比を補
正する作動指令を出力するコントローラとを備えたこと
を特徴としている。

【０００８】

【作用】上記のように構成された本発明に係るＬＰＧエ
ンジン車の空燃比制御装置にあっては、ベース空燃比が
適性空燃比域から大きくずれているために、インジェク
ターによる補助燃料噴射量制御では空燃比を適性空燃比
に制御できない場合には、フローコントロールバルブの
アクチュエータを作動させて該フローコントロールバル
ブの開度を調整することにより、キャブレターへ供給さ
れるメイン燃料を増量又は減量してベース空燃比を補正
する。つまり、ベース空燃比を、補助燃料の噴射量制御
による空燃比制御が可能な範囲まで近づけることによ
り、空燃比を適正空燃比に制御することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図３に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係るＬＰ
Ｇエンジン車の空燃比制御装置の構成図であり、従来と
同一構成部材については、図５に示された従来と同一符
号を付してその説明を省略する。

【００１０】図示のように、メイン燃料通路であるメイ
ン燃料供給管９には、キャブレター６に供給されるメイ
ン燃料の流量を制御するフローコントロールバルブ２２
が設けられている。このフローコントロールバルブ２２
は、図２に示すように、メイン通路の開度を調整するた
めに直線状に進退移動されるニードル弁２３と、該ニー
ドル弁２３を駆動させるアクチュエータとしてのモータ
２４と、モータ２４の回転を直線運動に変えてニードル
弁２３に伝達する運動方向変換機構としてのウオームギ
ヤ２５とから構成されており、前記モータ２４はコント
ローラ１４から出力される駆動信号に基づいて回転方向
及び回転角度が制御される。

【００１１】また、インテークマニホールド１０には、
負圧センサー２６が設置され、その検出信号は、コント
ローラ１４に入力される。すなわち、コントローラ１４
にはエギゾーストマニホールド１２に設置された酸素セ
ンサー１３からの信号と、負圧センサー２６からの信号
とが入力され、そしてコントローラ１４は、それら信号
に基づきメイン燃料用のフローコントロールバルブ２２
のモータ２４と、補助燃料噴射用のインジェクター１６
の作動を制御する。

【００１２】上記のように構成された本実施例の空燃比
制御装置は、要するに、酸素センサー１３の検出信号に
基づいて、インジェクター１６による補助燃料の噴射量
制御と、フローコントロールバルブ２２によるメイン燃
料の流量制御とによって空燃比制御を行い、また負圧セ
ンサー２６の検出信号に基づいて、エンジン高負荷に対
するフローコントロールバルブ２２によるメイン燃料の
流量制御を行うようにしたものであり、以下その制御を
図４のフローチャートに基づいて説明する。

【００１３】さて、制御がステップ３１に移行すると、
フローコントロールバルブ２２の位置Ｐが初期位置Ｐ0
にセットされる。次に、ステップ３２に進み、ここで負
圧センサー２６によって検出されるインテークマニホー
ルド１０の負圧Ｖが高出力要求負圧ＶPWR より小さい
（低い）か否かが判定される。そして、小さいときは、
高出力を要求していると判定し、ステップ３３に進み、
フローコントロールバルブ２２の位置Ｐを高出力位置Ｐ
PWR に移動させる。つまり、モータ２４を介してニード
ル弁２３をメイン通路の開度が高出力要求負圧ＶPWR に
対応する開度となる高出力位置ＰPWR へ移動させる。そ
のため、メイン燃料が増量されてベース空燃比の濃い混
合気となり、所要の高出力が得られることになる。な
お、このときのインジェクター１６による補助燃料の噴
射時間Ｔは、Ｔ＝０に制御される。つまり、インジェク
ター１６による燃料噴射は停止される。

【００１４】一方、前記ステップ３２における判定結果
がＮＯ、つまりインテークマニホールド１０の負圧Ｖが
高出力要求負圧ＶPWR より大きい（高い）ときは、ステ
ップ３４に進み、現在の空燃比λが適性空燃比λ0 と比
較して大きいか又は等しいかを判定する。そして、ＹＥ
Ｓであれば、現在の空燃比が希薄（リーン）であると判
定し、ステップ３５に進んで、インジェクタ１６の噴射
時間Ｔが最大噴射時間Ｔmax か否かを判定する。最大で
なければ、ステップ３６に進んで、Ｔ＝Ｔ＋１の制御、
つまりインジェクタ１６の噴射時間Ｔの延長制御を行っ
てから、ステップ３２に戻る。以下この噴射時間Ｔを順
次延長させる制御を空燃比が適性空燃比域に入るまで繰
り返し行う。

【００１５】かくして、ベース混合気に対して供給され
る補助燃料の噴射量を制御することにより空燃比を適性
空燃比へ接近させるための制御が実行されるが、この制
御をインジェクター１６による噴射時間Ｔが最大噴射時
間Ｔmax になるまで繰り返しても、図３の（ａ）の特性
図に示す如く、空燃比が適正空燃比域に入らないとき
は、ベース空燃比が適正空燃比域から希薄側に大きくず
れていると判断し、以下の制御が行われる。

【００１６】すなわち、前記ステップ３５において、噴
射時間Ｔが最大噴射時間Ｔmax であれば、ステップ３７
に進み、最大噴射時間Ｔmax の継続時間Ｓ（又は繰り返
し時間）が基準時間Ｓ0 （インジェクター１６によって
制御しきれないと判断される時間）を越えているか否か
を判定する。そして、継続時間Ｓが基準時間Ｓ0 を越え
たときには、ステップ３８に進んで、Ｐ＝Ｐ＋１の制
御、つまりフローコントロールバルブ２２の位置Ｐを開
度増大側へ進める制御を行ってから、ステップ３２に戻
り、以下このフローコントロールバルブ２２の開度を順
次増大させる制御を繰り返す。この制御を行うことによ
り、メイン燃料が増量され、ベース混合気の濃度が高め
られてベース空燃比が濃い側へ補正される。その結果、
図３の（ｂ）に示す如く、ベース混合気に補助燃料が供
給された混合気の空燃比が適性空燃比域に入れることが
可能となる。

【００１７】一方、前記ステップ３４において、現在の
空燃比λが適性空燃比λ0 と比較して大きいか又は等し
いかの判定結果がＮＯであれば、現在の空燃比が濃い
（リッチ）と判定し、ステップ３９に進んで、インジェ
クター１６の噴射時間Ｔが最小噴射時間０であるか否か
を判定する。そして、ＮＯであれば、ステップ４０に進
んでＴ＝Ｔ−１の制御、つまりインジェクタ１６の噴射
時間Ｔの短縮制御を行ってから、ステップ３２に戻る。
以下この噴射時間Ｔを順次短縮させる制御を空燃比が適
性空燃比域に入るまで繰り返し行う。

【００１８】上記制御をインジェクター１６による噴射
時間Ｔが最小噴射時間０になるまで繰り返しても、空燃
比が適正空燃比域に入らないときは、ベース空燃比が適
正空燃比域から濃い側に大きくずれていると判定し、こ
のときはステップ３９からステップ４１に進んで最小噴
射時間０の継続時間Ｓが基準時間Ｓ0 を越えているか否
かを判定する。そして、継続時間Ｓが基準時間Ｓ0 を越
えたときには、ステップ４２に進んで、Ｐ＝Ｐ−１の制
御、つまりフローコントロールバルブ２２の位置Ｐを開
度減少側へ進める制御を行ってから、ステップ３２に戻
り、以下このフローコントロールバルブ２２の開度減少
制御を繰り返す。この制御を行うことにより、メイン燃
料が減量され、ベース混合気の濃度が低下されてベース
空燃比が希薄側へ補正される。なお、上記のような制御
実行後のフローコントロールバルブ２２の位置Ｐは、初
期位置Ｐ0 としてコントローラ１４内に記憶される。

【００１９】上記したように、本実施例の空燃比制御装
置によれば、インジェクター１６による補助燃料の噴射
量制御では適正空燃比に制御できない場合に、メイン燃
料の供給量を補正することにより、空燃比を適性空燃比
に制御することができ、またエンジンの高負荷時にあっ
ては、メイン燃料を増量して所要の高出力を得ることが
できる。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るＬＰ
Ｇエンジン車の空燃比制御装置にあっては、フローコン
トロールバルブの開度を制御して直接メイン燃料の流量
を制御できるようにしたことにより、空燃比の制御幅を
広げ得たものであり、キャブレターの流量特性、吸気
系、燃料系のバラツキ等に原因して、ベース空燃比が適
性空燃比域から大きくずれ込んだ場合であっても、空燃
比を適性空燃比に制御することが可能となるとともに、
高地での希薄空気によるリッチ化に対してもベース空燃
比の補正により適性空燃比を得ることができる。また、
高負荷時における高出力の要求に対しては、フローコン
トロールバルブの開度を制御してメイン燃料を増量する
ことで対応し得るので、従来必要であったキャブレター
内の複雑なパワー通路機構を廃止できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るＬＰＧエンジン車の空燃
比制御装置の構成図である。

【図２】メイン燃料供給系の説明図である。

【図３】特性図である。

【図４】制御システムのフローチャートである。

【図５】従来のＬＰＧエンジン車の空燃比制御装置の構
成図である。

【図６】同じくＬＰＧキャブレター（メイン燃料供給
部）の断面図である。

【図７】特性図である。

【符号の説明】

６…キャブレター８…ＬＰＧレギュ
レータ９…メイン燃料供給管１０…インテーク
マニホールド１３…酸素センサー１４…コントロー
ラ１５…補助燃料供給管１６…インジェク
ター２２…フローコントロールバルブ２４…モータ２６…負圧センサー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＬＰＧレギュレータと、該ＬＰＧレギュ
レータからの燃料をキャブレターへ導くためのメイン燃
料通路と、前記ＬＰＧレギュレータからの燃料をインテ
ークマニホールドに導くための補助燃料通路と、前記メ
イン燃料通路に設けられた流量調整用のフローコントロ
ールバルブと、該フローコントロールバルブの開度調整
用のアクチュエータと、前記補助燃料通路に設けられた
補助燃料噴射用のインジェクターと、空燃比を検出する
ために設置された酸素センサーと、該酸素センサーの検
出信号を入力し、この信号に基づいて空燃比が適正空燃
比域に入るように前記インジェクターによる補助燃料の
噴射量制御のための作動指令を出力する一方、前記フロ
ーコントロールバルブのアクチュエータに対してベース
空燃比を補正する作動指令を出力するコントローラとを
とを備えたＬＰＧエンジン車の空燃比制御装置。