JP2901027B2

JP2901027B2 - ガスエンジンの空燃比制御方法

Info

Publication number: JP2901027B2
Application number: JP3308005A
Authority: JP
Inventors: 祐一菱沼; 章男藤原
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JPH05141298A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気通路に配列されて
排気ガスを浄化する三元触媒と、該三元触媒の上流側に
配設された第１の酸素センサと、前記三元触媒の下流側
に配設された第２の酸素センサと、前記第１及び第２の
酸素センサの出力に応答して、排気ガス中の酸素濃度か
らガスエンジンの空燃比が理論空燃比に対してリッチ状
態にあるかリーン状態にあるかを検出し、その結果に基
づいて前記ガスエンジンの空燃比を制御する空燃比制御
装置、とを含むガスエンジンに関する。より詳細には、
その様なガスエンジンにおける空燃比制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１を参照して、従来のガスエンジンに
おいて為されている空燃比制御の態様について説明す
る。

【０００３】図１において、符号Ｅで示すガスエンジン
の吸気通路１には、燃料通路２からの燃料（例えば都市
ガス１３Ａ）及び空気取入口３からの空気を混合するミ
キサ４と、スロットルバルブ５と、吸気圧を検出する圧
力センサ６とが設けられている。また、ミキサ４をバイ
パスして、吸気通路１のスロットルバルブ５の上流側と
燃料通路２とを接続するバイパス通路７が設けられ、該
バイパス通路には、バイパス流量を調節するためのバル
ブすなわち空燃比制御バルブ８が介装されている。

【０００４】ここで、ガスエンジンＥには、エンジン回
転数を検出するための回転数センサ９が設けられてい
る。

【０００５】一方、ガスエンジン４の排気通路１０には
三元触媒１１が介装され、該触媒１１の上流側には第１
の酸素センサ（以下メイン酸素センサという）１２が設
けられ、触媒１１の下流側には第２の酸素センサ（以下
サブ酸素センサという）１３が設けられている。なお、
図示の例では、触媒１１の下流側に測温センサ１４も設
けられている。

【０００６】前記圧力センサ６、回転数センサ９、メイ
ン及びサブ酸素センサ１２、１３、測温センサ１４から
の検出信号は電子制御装置（ＥＣＵ）１５に入力され、
該制御装置１５で所定の処理が為された後に制御信号と
して空燃比制御バルブ８へ出力される。

【０００７】制御装置１５において、圧力センサ６及び
回転数センサ９の出力信号は全ガス消費量演算手段１６
に入力されて、そこで演算された全ガス消費量ＴＧはバ
イパスガス量演算手段１７へ送出される。バイパスガス
量演算手段１７は、バイパス比率テーブル１８の中か
ら、エンジンを理論空燃比付近で運転するのに必要なバ
イパス比率ＢＲを割り出す。

【０００８】サブ酸素センサ１３の出力Ｖ２は、触媒劣
化判定手段１９及び制御定数演算手段２０に入力され
る。そして制御定数演算手段２０は、サブ酸素センサ１
３の出力Ｖ２に応答して、例えば遅延時間ＴＤＬ、ＴＤ
Ｒ（リーン及びリッチ遅延時間）等のメインフィードバ
ック定数を演算して、空燃比補正量演算手段２１へ送出
する。ここで、空燃比補正量演算手段２１は、制御定数
演算手段２０で演算された遅延時間ＴＤＬ、ＴＤＲ及び
メイン酸素センサ１２からの出力Ｖ１に基づいて空燃比
補正量ＦＡＦを演算し、該補正量ＦＡＦをバイパスガス
量演算手段１７へ送出する。

【０００９】バイパスガス量演算手段１７は、全ガス消
費量演算手段１６で演算された全ガス消費量ＴＧ、バイ
パス比率テーブル１８の中から割り出されたバイパス比
率ＢＲ、空燃比補正量演算手段２１で演算された空燃比
補正量ＦＡＦに基づいて、次式（１）によりバイパスガ
ス量ＢＧを算出する。

【００１０】ＢＧ＝ＴＧ×（ＢＲ＋ＦＡＦ）・・・・・（１）ここで、空燃比補正量ＦＡＦはゼロを中心に＋或いは−
に振動するべき変数である。そのため、空燃比補正量Ｆ
ＡＦがオフセット値を有し＋或いは−の領域で振動して
いる場合には、ゼロを中心に振動する様に、バイパス比
率演算手段２２によりバイパス比率ＢＲを変更し、バイ
パス比率テーブル１８を更新する。

【００１１】バイパスガス量演算手段１７で演算された
バイパスガス量ＢＧは、空燃比調整手段２３へ送出され
る。そして空燃比調整手段２３は、バイパスガス量ＢＧ
の演算結果に基づいて空燃比制御バルブ８の開度を設定
し、該バルブ８の開度を制御するのである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ここで、新品触媒を用
いてスレショールドレベル、すなわちその電位以下にな
るとＮＯｘが浄化出来なくなる電位レベル、が実験的に
求められ、該スレショールドレベルは空燃比制御のメイ
ンフィードバックで用いられる。図７においては、メイ
ン酸素センサ１２の出力と空燃比λとの特性が示されて
おり、メインフィードバックのスレショールドレベルは
λ＝１．０における前記特性から得られ、符号ＶＲ１で
示されている。

【００１３】しかし、三元触媒劣化時には、ＮＯｘ，Ｃ
Ｏの同時最高浄化率が得られる空燃比がリッチ側にシフ
トするために、図７から明らかな様に、メイン酸素セン
サ１２の出力は、三元触媒１１の劣化時には相対的にリ
ーンずれを起こす。それにより、メインフィードバック
が所謂「リーンずれ」をして、このずれを補正するため
にサブフィードバックにより遅延時間ＴＤＲ１を増量す
ると空燃比制御がリッチ側に大きく非対称に振動し、し
かも該振動の周期が遅くなる。この結果、エミッション
が悪化して有害物質の除去率が低下してしまう。

【００１４】ここで定置式のガスエンジンにおいては、
その浄化率が通常の内燃機関に比較して非常に高い数値
（９５％〜９９％）を要求されているので、上記した様
な三元触媒の劣化に伴うエミッションの悪化は防止され
なければならない。三元触媒を劣化の早期に交換するこ
とはエミッションの悪化に対する防止策の一つである。
しかし、三元触媒自体が貴金属を含み非常に高価である
ため、ガスエンジンのランニングコストが高騰し過ぎて
しまうという不都合があり、現実的な対応とは言い得な
い。すなわち、ガスエンジンの運転に際しては三元触媒
は出来る限り長く使用して、三元触媒交換作業のコスト
を低く抑えたいという要請が存在するのである。

【００１５】換言すると、三元触媒の劣化に伴うエミッ
ションの悪化を防止すると共に、該三元触媒を出来る限
り長く使用してその交換によるコストを低減出来る技術
の提供が従来より要請されていたが、それに応えるもの
は未だに提案されていないのである。

【００１６】本発明は、上記要請に鑑みて提案されたも
ので、三元触媒を交換すること無しに、三元触媒の劣化
に伴うエミッションの悪化を防止することが出来るガス
エンジンの空燃比制御方法の提供を目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のガスエンジンの
空燃比制御方法は、排気通路に配列されて排気ガスを浄
化する三元触媒と、該三元触媒の上流側に配設された第
１の酸素センサ（メイン酸素センサ）と、前記三元触媒
の下流側に配設された第２の酸素センサ（サブ酸素セン
サ）と、前記第１及び第２の酸素センサの出力に応答し
て、排気ガス中の酸素濃度からガスエンジンの空燃比が
触媒ウインドウに対してリッチ状態にあるかリーン状態
にあるかを検出し、その結果に基づいて前記ガスエンジ
ンの空燃比を制御する空燃比制御装置、とを含むガスエ
ンジンの空燃比制御方法において、メインフィードバッ
ク制御における遅延時間を変更することにより空燃比の
制御を行う工程と、前記第２の酸素センサの出力信号の
振幅が所定値よりも大きくなった際には前記三元触媒が
劣化したものと判断し、第２の酸素センサの出力信号の
振幅の定数倍分だけ第１の酸素センサのスレショールド
レベルを上昇せしめる工程、とを有している。

【００１８】本発明の実施に際して、「第２の酸素セン
サの出力信号の振幅の定数倍分だけ第１の酸素センサの
スレショールドレベルを上昇せしめる工程」における前
記「定数」は、ケース・バイ・ケースで設定されるもの
である。そして、前記定数として、例えば１．０を採用
しても良い。

【００１９】

【作用】上記の様な構成を有する本発明によれば、三元
触媒が劣化してリーンずれした際に、メイン酸素センサ
の特性に基づいて、リーンずれしたウィンドウに対応し
た電位にまでメインフィードバックのスレショールドレ
ベルを上昇させる。これにより、図７で示されている様
に、制御の際の振幅が小さくなり且つその周期が短くな
るので、エミッションが向上するのである。

【００２０】従って、三元触媒を交換することなく、エ
ミッションを向上させることが実現されるので、高価な
三元触媒の寿命を長期化させることが出来る。その結
果、三元触媒の交換作業に要するコストが節約され、ラ
ンニングコスト全体を低く抑えることが出来るのであ
る。

【００２１】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
を説明する。

【００２２】先ず、図２、３を参照して、図１で示すガ
スエンジンＥの空燃比制御におけるメインフィードバッ
クについて説明する。

【００２３】図２において、（Ａ）の符号Ｖ１はメイン
酸素センサ１２の出力を示し、符号ＶＲ１は第１の比較
電圧（例えば０．４５Ｖ）を示している。そして、メイ
ン酸素センサ出力Ｖ１が比較電圧ＶＲ１よりも大きいと
リッチ状態と判定され、小さいとリーン状態と判定され
る。その旨は、図２の（Ｂ）で示されている。

【００２４】上記した様に、本発明においてはメインフ
ィードバックにおけるスレショールドレベル、すなわち
第１の比較電圧ＶＲ１が、三元触媒１１の劣化に伴い上
昇する。その第１の比較電圧（メインフィードバックの
スレショールドレベル）の上昇の詳細については、後述
する。

【００２５】図３は、空燃比補正量演算手段２１（図
１）において、メイン酸素センサ１２の出力Ｖ１に基づ
いて空燃比制御バルブ８の開度ＦＡＦを演算するメイン
フィードバックのフローチャートを示している。なお、
図示の実施例においては、図３の制御ルーチンは例えば
４ｍｓ毎に実行される。

【００２６】先ずステップＳ１において、メインフィー
ドバックの条件が成立しているか否かを判断する。ここ
でメインフィードバックの条件は、本実施例の場合では
ガスエンジンＥが運転中であること、メイン酸素センサ
１２が活性状態にあること等である。メインフィードバ
ックの条件が成立していない場合には、すなわちステッ
プＳ１がＮＯの場合は、ステップＳ２において空燃比補
正量ＦＡＦを０に設定して、ルーチンを終了する。

【００２７】メインフィードバックの条件が成立（ステ
ップＳ１がＹＥＳ）していると判断された場合には、ス
テップＳ２以降のメインフィードバックを実行する。

【００２８】先ずステップＳ２において、メイン酸素セ
ンサ１２の出力Ｖ１を取り込む。そして、取り込まれた
出力Ｖ１が比較電圧ＶＲ１よりも小さいか否か、換言す
るとリーン状態であるかリッチ状態であるかが判断され
る（ステップＳ４）。出力Ｖ１が比較電圧ＶＲ１よりも
小さければ（リーン状態：ステップＳ４がＹＥＳ）、ス
テップＳ５でフラッグＦ１が正の値を有するか否かが判
断される。これは、前回の制御ルーチンにおいて空燃比
が反転しなかったのか否かを判断することを意味してい
る。

【００２９】フラッグＦ１が正の値を有する場合（ステ
ップＳ５がＹＥＳ）はステップＳ６に進み、第１のディ
レイカウンタＣＤＬＹ１の値を１だけ減じ、ステップＳ
７に進む。一方、フラッグＦ１が負の値を有する場合
（ステップＳ５がＮＯ）は、空燃比が反転したものと判
断して、ステップＳ８、９の処理を行う。すなわち、ス
テップＳ８において、図２の（Ｄ）で示すバルブ開度Ｆ
ＡＦの変化速度を規定する定数ＫＲ１がリバースフラッ
グＲＦ１となる。そして、ステップＳ９において、第１
のディレイカウンタＣＤＬＹ１の値を、後述する第１の
リーン遅延時間ＴＤＬ１に設定する。その後、ステップ
Ｓ７に進むのである。

【００３０】ステップＳ７では、図２の（Ｄ）で示す空
燃比補正量ＦＡＦの変化速度を規定するもう一つの定数
ＫＬ１が、フラッグＦ１として設定される。そして、ス
テップＳ１０に進み、第１のディレイカウンタＣＤＬＹ
１の値がゼロとなったか否か、すなわち遅延時間が経過
したか否かが判断される。

【００３１】ステップＳ４がＮＯの場合、すなわち出力
Ｖ１が比較電圧ＶＲ１よりも大きくリッチ状態である場
合には、ステップＳ１１に進みフラッグＦ１が負の値を
有するか否か、すなわち前回の制御ルーチンにおいて空
燃比が反転しなかったのか否かが判断される。フラッグ
Ｆ１が負の値を有する場合には（ステップＳ１１がＹＥ
Ｓ）、ステップＳ１２に進み第１のディレイカウンタＣ
ＤＬＹ１の値を１だけ減ずる。そしてステップＳ１３に
進む。

【００３２】一方、フラッグＦ１が正の値を有する場合
（ステップＳ１１がＮＯ）は、前回の制御ルーチンで空
燃比が反転したものと判断して、ステップＳ１４、１５
の処理を行う。すなわち、ステップＳ１４において、図
２の（Ｄ）で示すバルブ開度ＦＡＦの変化速度を規定す
る定数ＫＬ１がリバースフラッグＲＦ１となる。そし
て、ステップＳ１５において、第１のディレイカウンタ
ＣＤＬＹ１の値を、後述する第１のリッチ遅延時間ＴＤ
Ｒ１に設定する。その後、ステップＳ１３に進むのであ
る。

【００３３】ステップＳ１３では、図２の（Ｄ）で示す
空燃比補正量ＦＡＦの変化速度を規定する定数ＫＲ１
が、フラッグＦ１として設定される。そして、ステップ
Ｓ１０に進み、第１のディレイカウンタＣＤＬＹ１の値
がゼロとなったか否かが判断される。

【００３４】ステップＳ１０において、遅延時間が丁度
経過しＣＤＬＹ１の値がゼロとなれば（ステップＳ１０
がＹＥＳ）、空燃比補正量ＦＡＦを図２の（Ｄ）で示す
様にスキップさせる。そのため、ステップＳ１６におい
て、空燃比補正量ＦＡＦが、直前の数値にスキップ量
（Ｆ１×ＲＳ１）を加えた値となる様に設定し、この制
御ルーチンを終了する。

【００３５】ステップＳ１０でＣＤＬＹ１の値がゼロで
は無い場合は、ステップＳ１７へ進みＣＤＬＹ１の値が
正か負かを判断し、以て遅延時間（ディレイ）が完了し
ているか否かを判断する。ＣＤＬＹ１の値が正でディレ
イ完了前の場合（ステップＳ１７がＹＥＳ）には、空燃
比補正量ＦＡＦを、（リバースフラッグＲＦ１）×｛図
２の（Ｄ）で示す傾きｋ１｝なる量を直前のＦＡＦの数
値に加えた値に設定して（ステップＳ１８）、この制御
ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１７がＮＯ（Ｃ
ＤＬＹ１の値が負でディレイが完了）の場合にはステッ
プＳ１９へ進み、｛（フラッグＦ１）×（図２（Ｄ）で
示す傾きｋ１）｝なる量を直前のＦＡＦの数値に加えた
値に設定して、制御ルーチンを終了する。

【００３６】以上説明したメインフィードバック処理に
より、空燃比補正量ＦＡＦが好適に設定される。これに
より、三元触媒１１において、エミッションが最も効果
的となる空燃比が得られるのである。

【００３７】メインフィードバックにおける第１リッチ
或いはリーン遅延時間は、サブ酸素センサ１３（図１）
の出力Ｖ２に基づいて、図４、５を参照しつつ以下に説
明するサブフィードバックにより設定される。なお、上
記のメインフィードバックは例えば４ｍｓ毎に制御ルー
チンが実行されるが、サブフィードバックはメインフィ
ードバックの制御ルーチン毎に実行する必要は必ずしも
無く、例えば１ｓ毎に起動或いは実行される。

【００３８】このサブフィードバックのフローは図４で
示されている。図４において、先ずサブフィードバック
のための条件が成立しているか否かが判断される（ステ
ップＳ３１）。サブフィードバックのための条件として
は、メインフィードバック条件が成立していること（図
３のステップＳ１がＹＥＳであること）、サブ酸素セン
サ１３（図１）が活性状態であること、という条件を全
て充足していること、等が挙げられる。

【００３９】ステップＳ３１がＮＯの場合、すなわちサ
ブフィードバックのための条件が成立していない、或い
はサブフィードバックを実行しない場合は、制御ルーチ
ンを終了する。一方、サブフィードバックのための条件
が成立している（ステップＳ３１がＹＥＳ）場合にはス
テップＳ３２へ進み、図５（Ａ）で示されているサブ酸
素センサ出力Ｖ２を取り込む。

【００４０】取り込まれた出力Ｖ２は、ステップＳ３３
において第２の比較電圧ＶＲ２と比較される。換言する
と、サブ酸素センサ１３の出力Ｖ２を第２の比較電圧Ｖ
Ｒ２と比較することにより、サブ酸素センサ１３で検出
される空燃比がリーン状態にあるのかリッチ状態にある
のかが判断される。

【００４１】サブ酸素センサ出力Ｖ２が第２の比較電圧
ＶＲ２よりも小さい場合、すなわちサブ酸素センサ１３
で検出される空燃比がリーン状態にある場合には（ステ
ップＳ３３がＹＥＳ）、ステップＳ３４において第２の
フラッグＦ２がゼロより大きいか否かが判断される。こ
れは、直前のルーチンで空燃比が反転したか否かを判断
するものであり、反転していない場合にはステップＳ３
４はＹＥＳとなる。その場合はステップＳ３５へ進み、
第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２の値を１だけ減じ
て、ステップＳ３６へ進む。

【００４２】ステップＳ３４においてＮＯの場合、すな
わち直前のルーチンで空燃比が反転している場合には、
ステップＳ３７において、図５の（Ｄ）で示す遅延補正
値ＤＬＴＤの変化速度を規定する定数ＫＲ２を、第２の
リバースフラッグＲＦ２に設定する。そして、第２のリ
ーン遅延時間ＴＤＬ２を、第２のディレイカウンタＣＤ
ＬＹ２の値に設定し（ステップＳ３８）、ステップＳ３
６へ進む。

【００４３】ステップＳ３６においては、図５の（Ｄ）
で示す遅延補正値ＤＬＴＤの変化速度を規定するもう一
つの定数ＫＲ２を、第２のフラッグＦ２として設定す
る。そして、ステップＳ３９へ進む。

【００４４】サブ酸素センサ出力Ｖ２が第２の比較電圧
ＶＲ２よりも大きく、サブ酸素センサ１３で検出される
空燃比がリッチ状態にあって、ステップＳ３３がＮＯと
なる場合には、ステップＳ３４と同様にステップＳ４０
においてフラッグＦ２がゼロより小さいか否かが判断さ
れる。第２のフラッグＦ２が負であり、直前のルーチン
で空燃比が反転していないと推定される場合（ステップ
Ｓ４０がＹＥＳ）には第２のディレイカウンタＣＤＬＹ
２の値を１だけ減じて（ステップＳ４１）、ステップＳ
４２へ進む。

【００４５】ステップＳ４０においてＮＯの場合、すな
わち直前のルーチンで空燃比が反転している場合には、
ステップＳ４３において定数ＫＲ２を第２のリバースフ
ラッグＲＦ２に設定する。そして、第２のリッチ遅延時
間ＴＤＲ２を、第２のディレイカウンタＣＤＬＹ２の値
に設定し（ステップＳ４４）、ステップＳ４２へ進むの
である。

【００４６】ステップＳ４２においては、第２のフラッ
グＦ２として定数ＫＲ２を設定し、そしてステップＳ３
９へ進む。

【００４７】ステップＳ３９においては、第２のディレ
イカウンタＣＤＬＹ２がゼロであるか否かを判断する。
遅延時間が丁度経過して、ＣＤＬＹ２の値がゼロとなっ
た場合（ステップＳ１０がＹＥＳ）、遅延補正値ＤＬＴ
Ｄを図５の（Ｄ）で示す様にスキップさせる。すなわ
ち、ステップＳ４５において、遅延補正値ＤＬＴＤが、
直前の数値にスキップ量（Ｆ２×ＲＳ２）を加えた値と
なる様に設定する。そして、ステップＳ４６へ進む。

【００４８】ステップＳ３９でＣＤＬＹ２の値がゼロで
は無い場合は、ステップＳ４７へ進みＣＤＬＹ２の値が
正か負かを判断し、以て第２の遅延時間（ディレイ）が
完了しているか否かを判断する。ＣＤＬＹ２が負であ
り、ディレイが完了していない（ステップＳ４７がＹＥ
Ｓ）場合には、遅延補正値ＤＬＴＤは、｛（図５（Ｄ）
で示すＤＬＴＤの傾斜ｋ２）×（リバースフラッグＲＦ
２）｝なる数値を、直前の遅延補正値ＤＬＴＤに加えた
値に設定される（ステップＳ４８）。一方、ＣＤＬＹ２
が正であり、ディレイが完了している（ステップＳ４７
がＮＯ）場合、｛（傾斜ｋ２）×（フラッグＦ２）｝な
る数値を直前の遅延補正値ＤＬＴＤに加えた値が、新た
な遅延補正値ＤＬＴＤとして設定される（ステップＳ４
９）。そして、ステップＳ４８或いはステップＳ４９が
実行された後にステップＳ４６に進む。

【００４９】ステップＳ４６を実行する際には、既に遅
延補正値ＤＬＴＤは設定されている（ステップＳ４５、
Ｓ４８、Ｓ４９参照）。ステップＳ４６においては該遅
延補正値ＤＬＴＤが正か負かを判断する。そして、遅延
補正値ＤＬＴＤが正であれば（ステップＳ４６がＹＥ
Ｓ）、第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１は定数ａに該遅延
補正値ＤＬＴＤを加えた数値となり、第１のリーン遅延
時間ＴＤＬ１はそのまま定数ｂに設定される（ステップ
Ｓ５０）。一方、遅延補正値ＤＬＴＤが負であれば（ス
テップＳ４６がＮＯ）、ステップＳ５１で示す様に、第
１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１はそのまま定数ａが設定さ
れ、第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１は定数ｂから該遅延
補正値ＤＬＴＤを減算した数値に設定される。

【００５０】この様に、第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１
及び第１のリーン遅延時間ＴＤＬ１が設定された段階
で、サブフィードバックの制御ルーチンが完了する。

【００５１】以上説明した様なメインフィードバック及
びサブフィードバックの制御ルーチンを実行することに
より、図１で示すガスエンジンＥの空燃比制御が好適に
行われるのである。

【００５２】次にメインフィードバックのスレショール
ドレベル、すなわち第１の比較電圧ＶＲ１を、三元触媒
１１の劣化に対応して上昇せしめる制御について、図
６、７を参照して説明する。

【００５３】図７において、三元触媒が劣化していない
場合の比較電圧ＶＲ１は、メイン酸素センサ特性曲線ｓ
におけるλウィンドウが１．０の際の出力として設定さ
れている。これに対して、三元触媒が劣化して、λウィ
ンドウがΔλだけリッチずれして０．９９５になると、
メイン酸素センサ特性曲線ｓにおいてλ＝０．９９５で
ある場合の出力（図７では符号ＮＶＲ１）が、新たな比
較電圧として設定される。その結果、比較電圧は図７中
ΔＶＲで示す量だけ上昇することになる。

【００５４】図６は、比較電圧がΔＶＲ（図７）で示す
量だけ上昇する制御ルーチンのフローチャートを示して
いる。先ずステップＳ１０１において、フィードバック
が成立しているか否かを判断する。ここで、フィードバ
ック成立の条件としては、メインフィードバック及びサ
ブフィードバックが成立していること、ガスエンジンＥ
が作動していること、等がある。

【００５５】フィードバックが成立していれば（ステッ
プＳ１０１がＹＥＳ）、サブ酸素センサ１３の出力Ｖ２
を取り込む（ステップＳ１０２）。そして、サブ酸素セ
ンサ出力Ｖ２の振動周波数Ｈと、その振幅下限がサブフ
ィードバックのスレショールドレベル（第２の比較電
圧）ＶＲ２の近傍にある様なサブ酸素センサ出力Ｖ２の
振幅Ａ、とが検出される（ステップＳ１０３）。

【００５６】ここで、サブ酸素センサ出力Ｖ２の振動周
波数Ｈが２Ｈｚ以上の場合には、検出された出力Ｖ２は
ノイズの蓋然性が大きいので、図６で示す制御ルーチン
においては不必要である。また、サブ酸素センサ出力の
振幅Ａが１００ｍＶ以下の場合は、三元触媒の劣化はさ
ほど進行していないので、メインフィードバックのスレ
ショールドレベル、すなわち第１の比較電圧ＶＲ１を上
昇せしめてエミッションを向上する必要が無い。そのた
め、ステップＳ１０４において、サブ酸素センサ出力Ｖ
２の振動周波数Ｈが２Ｈｚよりも小さく、且つ上記振幅
Ａが１００ｍＶよりも大きい場合（ステップＳ１０４が
ＹＥＳ）はステップＳ１０５以下の制御ルーチンを実行
するが、それ以外の場合は制御ルーチンを終了する（ス
テップＳ１０４がＮＯ）。換言すれば、ステップＳ１０
４がＹＥＳということは、第１の比較電圧ＶＲ１を上昇
せしめてエミッションを向上する必要が存在する程度に
三元触媒が劣化している状態を意味しているのである。

【００５７】ステップＳ１０４がＹＥＳであれば、サブ
酸素センサが劣化していないか否かを判定する（ステッ
プＳ１０５）。サブ酸素センサの劣化判定に際しては、
例えば空燃比補正量ＦＡＦを大きくした後に絞り込んで
小さくし、空燃比補正量ＦＡＦを大きくした時にサブ酸
素センサ出力Ｖ２が上方スレショールドレベル（図示せ
ず）よりも大きくなり、空燃比補正量ＦＡＦを小さく絞
った時にサブ酸素センサ出力Ｖ２が下方スレショールド
レベル（図示せず）よりも小さくなれば、該サブ酸素セ
ンサは正常（劣化していない）と判定する手法が採用出
来る。

【００５８】サブ酸素センサが劣化していなければ（ス
テップ１０５がＹＥＳ）、メイン酸素センサが劣化して
いないか否かを判定する（ステップＳ１０６）。メイン
酸素センサの劣化判定に際しては、サブ酸素センサの場
合と同様に、空燃比制御バルブ８（図１）の空燃比補正
量ＦＡＦを大きくした後に絞り込んで小さくし、空燃比
補正量ＦＡＦを大きくした時にメイン酸素センサ出力Ｖ
１が上方スレショールドレベル（図示せず）よりも大き
くなり、空燃比補正量ＦＡＦを小さく絞った時にメイン
酸素センサ出力Ｖ１が下方スレショールドレベル（図示
せず）よりも小さくなれば、該メイン酸素センサは正常
（劣化していない）と判定する手法が採用出来る。これ
に加えて、スキップ量を大きくしてメイン酸素センサＶ
１の振幅を大きくし、振幅上限が上方スレショールドレ
ベルより大きく、且つ振幅下限が下方スレショールドレ
ベルよりも小さくなれば、該メイン酸素センサは劣化し
ていないと判定する手法も採用出来る。

【００５９】メイン或いはサブ酸素センサが劣化してい
た場合には（ステップＳ１０５、１０６のいずれかがＮ
Ｏ）、制御ルーチンを終了する。一方、メイン及びサブ
酸素センサが劣化していなければ（ステップＳ１０５、
１０６がＹＥＳ）、第１の比較電圧ＶＲ１を上昇するべ
く操作を行う。その際には、先ずステップＳ１０７にお
いて、その時点における第１の比較電圧ＶＲ１に、サブ
酸素センサ出力の前記振幅Ａに定数ｋを乗じた数値を求
め、該数値を新たな比較電圧ＶＲ１として設定する。こ
こで本実施例においては、定数ｋとして例えば１．０を
採用している。しかし、この定数ｋはケース・バイ・ケ
ースで任意に選択可能である。

【００６０】次に、該新たな比較電圧ＶＲ１が０．７０
Ｖよりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１０８）、
ＹＥＳであれば制御ルーチンを直ちに終了し、ＮＯであ
れば新たな比較電圧ＶＲ１を０．７０Ｖに設定してから
（ステップＳ１０９）、制御ルーチンを終了する。これ
により、三元触媒の劣化の程度に対応して、メインフィ
ードバックのスレショールドレベル、すなわち第１の比
較電圧ＶＲ１が上昇するのである。

【００６１】なお、上記において採用された各種の具体
的な数値或いは臨界値は、ケース・バイ・ケースで任意
に選択可能である旨を付記する。

【００６２】

【発明の効果】本発明の効果を以下に列挙する。

【００６３】（１）三元触媒が劣化してλウインドが
リッチずれした際に、リッチずれしたλウィンドウに対
応した電位にまでメインフィードバックのスレショール
ドレベルを上昇させることにより、制御の際の振幅が小
さくなり且つその周期が短くなり、エミッションが向上
する。

【００６４】（２）三元触媒を交換することなく、エ
ミッションを向上させることが実現される。

【００６５】（３）高価な三元触媒の寿命を長期化さ
せることが出来、その結果、三元触媒の交換作業に要す
るコストが節約され、ランニングコスト全体を低く抑え
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施されるガスエンジンの全体構成を
示す図。

【図２】図１のガスエンジンのメインフィードバックに
おける、メイン酸素センサの出力と、リッチ／リーン判
定と、遅延処理と、バルブ開度との時間的関係を示す特
性図。

【図３】メインフィードバックのフローチャートを示す
図。

【図４】サブフィードバックのフローチャートを示す
図。

【図５】サブフィードバックにおける、メイン酸素セン
サの出力と、リッチ／リーン判定と、遅延処理と、バル
ブ開度との時間的関係を示す特性図。

【図６】メインフィードバックにおけるスレショールド
レベルを上昇させる制御のフローチャートを示す図。

【図７】λウィンドウに対するメイン酸素センサ出力特
性を示す特性図。

【符号の説明】

１・・・吸気通路２・・・燃料通路３・・・空気取入口４・・・ミキサ５・・・スロットルバルブ６・・・圧力センサ７・・・バイパス通路８・・・空燃比制御バルブ９・・・回転数センサ１０・・・排気通路１１・・・三元触媒１２・・・メイン酸素センサ１３・・・サブ酸素センサ１４・・・測温センサ１５・・・制御装置１６・・・全ガス消費量演算手段１７・・・バイパスガス量演算手段１８・・・バイパス比率テーブル１９・・・触媒劣化判定手段２０・・・制御定数判定手段２１・・・空燃比補正量演算手段２２・・・バイパスガス量演算手段２３・・・空燃比調整手段Ｖ１・・・メイン酸素センサ出力Ｖ２・・・サブ酸素センサ出力ＴＤＬ、ＴＤＬ１、ＴＤＬ２、ＴＤＲ、ＴＤＲ１、ＴＤ
Ｒ２・・・遅延時間ＦＡＦ・・・空燃比補正量ＫＲ１、ＫＬ１・・・空燃比制御バルブ開度の変化速度
を規定する定数ＤＬＴＤ・・・遅延補正値ＫＲ２、ＫＬ２・・・遅延補正値の変化速度を規定する
もう一つの定数ＶＲ１・・・第１の比較電圧（メインフィードバックに
おけるスレショールドレベル）ＶＲ２・・・第２の比較電圧ｋ・・・メインフィードバックにおけるスレショールド
レベルを上昇する際にサブ酸素センサ出力の振幅に乗じ
る定数

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 45/00 - 45/00 395 F02M 21/00 311

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路に配列されて排気ガスを浄化す
る三元触媒と、該三元触媒の上流側に配設された第１の
酸素センサと、前記三元触媒の下流側に配設された第２
の酸素センサと、前記第１及び第２の酸素センサの出力
に応答して、排気ガス中の酸素濃度からガスエンジンの
空燃比が触媒ウインドウに対してリッチ状態にあるかリ
ーン状態にあるかを検出し、その結果に基づいて前記ガ
スエンジンの空燃比を制御する空燃比制御装置、とを含
むガスエンジンの空燃比制御方法において、メインフィ
ードバック制御における遅延時間を変更することにより
空燃比の制御を行う工程と、前記第２の酸素センサの出
力信号の振幅が所定値よりも大きくなった際には前記三
元触媒が劣化したものと判断し、第２の酸素センサの出
力信号の振幅の定数倍分だけ第１の酸素センサのスレシ
ョールドレベルを上昇せしめる工程、とを有することを
特徴とするガスエンジンの空燃比制御方法。