JP2966250B2 - ガスエンジンの燃料供給制御装置 - Google Patents

ガスエンジンの燃料供給制御装置

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JP2966250B2 JP25847193A JP25847193A JP2966250B2 JP 2966250 B2 JP2966250 B2 JP 2966250B2 JP 25847193 A JP25847193 A JP 25847193A JP 25847193 A JP25847193 A JP 25847193A JP 2966250 B2 JP2966250 B2 JP 2966250B2
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育朗 野津
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洋 松田
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高圧の天然ガスを燃
料とするガスエンジンの燃料供給制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高圧の天然ガスを燃料として用いるガス
エンジンは、高圧ボンベからの燃料を減圧弁(ガスレギ
ュレータ)、制御バルブを介して供給し、混合器でエン
ジン吸入空気と混合し、この混合気をエンジンに供給し
ている(特開昭61ー23857号公報等)。
【0003】この燃料供給量は、運転状態に最適な空燃
比を形成するように、排気中の残存酸素濃度から検出し
た空燃比が運転状態に基づく目標空燃比に一致するよう
に、フィードバック制御している。
【0004】この場合、排気中に酸素センサ(空燃比セ
ンサ)を設置するが、酸素センサは所定の活性化温度以
下の低温時には充分な起電力が得られない。
【0005】そこで、特開昭60ー164240号公報
等に見られるように、低温時に酸素センサをヒータで加
熱することで、活性化を促進するヒータ付きの酸素セン
サがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにヒータを備えても、温度が低く加熱中は、酸素セン
サは正確な酸素濃度を出力できない。例えば、空燃比λ
=1相当の一定電圧を出力するにすぎない。
【0007】このため、フィードバック制御では冷間始
動時および暖機中に空燃比をリッチにしたくても、要求
の燃料供給量に制御できず、したがってこの場合排気ガ
スの悪化や動力性能、燃費の悪化等を招きかねない。
【0008】この発明は、このような問題点を解決する
ことを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、図1に示す
ようにエンジン吸入空気に応じて所定の空燃比になるよ
うにガス燃料を混合してエンジンへ供給する混合器を備
えるガスエンジンにおいて、混合器下流にガス燃料を補
助的に供給する補助燃料供給手段1と、エンジン排気中
の残存酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサ2
と、この空燃比が運転状態に応じた目標空燃比となるよ
うに前記補助燃料供給手段の燃料供給量をフィードバッ
ク制御する手段3と、エンジンの始動を検出する手段4
と、エンジンの冷却水温を検出する手段5と、これらの
検出値からエンジンの冷間始動を判定する手段6と、
間始動の判定を受けるとデータテーブルを検索してその
ときの冷却水温に応じた所定時間および補正量を設定す
る手段7と、これらに基づいて前記所定時間、前記フィ
ードバック制御を禁止すると共に前記補正量に従って前
記補助燃料供給手段の燃料供給量をオープンループ制御
する手段8と、を設ける。
【0010】
【作用】したがって、冷間時はエンジンの始動から冷却
水温に応じた所定時間、フィードバック制御が禁止され
ると共に冷却水温に応じた補正量が設定され、この補正
量に従って燃料供給手段の燃料供給量がオープンループ
制御される。これにより、空燃比センサが活性化してな
エンジンの冷間始動時から暖機時においても、要求
空燃比を満たす燃料供給制御が行える。
【0011】
【実施例】図2は本発明の実施例であり、ガスエンジン
20の吸気通路21には絞り弁22が設けられ、絞り弁
22は図示しないアクセルペダルに連動し、絞り弁開度
に応じて吸入空気量が制御される。
【0012】絞り弁22の上流には主燃料供給系とし
て、主燃料通路15の開口に混合器23が設けられ、吸
入空気量に対応して燃料を混合し、所定の混合気を生成
する。混合器23には、高圧の天然ガスを充填したガス
ボンベ24からの燃料が、主燃料通路15に設けたガス
レギュレータ25を介して所定の圧力まで減圧された状
態で導かれ、吸入空気量に比例してベンチュリ部に発生
する負圧に応じて吸入される。
【0013】また、燃料の一部は、主燃料供給系から副
燃料供給系に分岐して、絞り弁22の近傍上流に開口す
る副燃料通路16に設けた燃料噴射ソレノイドバルブ2
6に導かれ、燃料噴射ソレノイドバルブ26の開弁によ
って、副燃料通路16から吸気通路21に燃料が追加供
給される。
【0014】エンジン燃焼室27には、混合気に圧縮上
死点付近で点火する点火栓28が設けられる。
【0015】30はこれら燃料噴射ソレノイドバルブ2
6や点火栓28等の作動を制御するコントロールユニッ
トで、コントロールユニット30はCPU、ROM、R
AM、入出力インターフェース等のマイクロコンピュー
タから構成される。
【0016】コントロールユニット30には、エンジン
回転速度、クランク角度を検出するクランク角センサ3
1、絞り弁22下流の吸入負圧を検出する負圧センサ
(負荷センサ)32、エンジンの冷却水温を検出する水
温センサ33からの運転状態を代表する信号、および排
気通路34の排気空燃比(残存酸素濃度)を検出する空
燃比センサ(酸素センサ)35からの信号が入力され
る。
【0017】これらの信号に基づいて、コントロールユ
ニット30は、運転状態に応じて目標空燃比を決定し、
空燃比センサ35により検出した空燃比つまりエンジン
に供給する混合気の空燃比が目標空燃比に一致するよう
に、燃料噴射ソレノイドバルブ26からの燃料の供給量
をフィードバック制御する。
【0018】また、点火栓28を運転状態に応じて最適
な点火時期をもって点火させるように、パワートランジ
スタ36の導通を制御し、イグニッションコイル37か
ら高電圧を点火栓28に印加する。また、イグニッショ
ンスイッチ38がオンすると、燃料通路15,16の上
流のガスレギュレータ25の前後に設けた燃料遮断バル
ブ40,41を開くように制御する。
【0019】一方、コントロールユニット30は、スタ
ータスイッチ43からの信号と冷却水温とからエンジン
の冷間始動を判定し、冷間始動と判定したときは冷却水
温に基づいて燃料噴射ソレノイドバルブ26からの燃料
の供給量のオープンループ制御を行う。
【0020】次に、図3〜図5を参照しながら、コント
ロールユニット30による燃料制御を説明する。
【0021】図3のように、まずステップ1でスタータ
スイッチ43からオン信号が入力すると、エンジンの始
動と判定して、ステップ3,4で冷却水温Twst0を読
み込み、この冷却水温Twst0を基にオープン制御動作
時間Tfopen、燃料噴射ソレノイドバルブ26の開弁比
DUfopenを決定する。
【0022】オープン制御動作時間Tfopenは、始動時
の冷却水温Twst0に応じて、図4のように冷却水温Tw
st0が低いときに大きな値に、冷却水温Twst0が高く
なるにつれ小さな値に設定したデータテーブルから検索
する。
【0023】燃料噴射ソレノイドバルブ26の開弁比D
Ufopenは、同じく始動時の冷却水温Twst0に応じて、
図5のように冷却水温Twst0が低いときに大きな値
に、冷却水温Twst0が高くなるにつれ小さくなり、一
定値に収束するように設定したデータテーブルから検索
する。
【0024】このTfopen、DUfopenの決定後、ステッ
プ6から7,8,11に進んで、燃料噴射ソレノイドバ
ルブ26の開弁比DUfopenから燃料噴射パルス幅を決定
し、燃料噴射ソレノイドバルブ26に燃料噴射パルス信
号を出力する。このオープンループ制御中は、空燃比セ
ンサ(02センサ)35の故障判定(後述する)は行わ
ない。
【0025】スタータスイッチ43がオフし、エンジン
の始動が完了すると、ステップ1,5からステップ6に
進んで、オープン制御動作時間Tfopenが経過する前
は、前述のステップ7,8,11の制御を継続する。
【0026】そして、オープン制御動作時間Tfopenが
経過すると、ステップ6から9,10,11に進んで、
空燃比のフィードバック制御を行う。このとき、空燃比
センサ(02センサ)35の故障判定を実行する。
【0027】フィードバック制御は、エンジン回転速
度、負荷(吸入負圧)に基づいて、予め運転状態に応じ
て設定してある目標空燃比をマップの検索により求め、
空燃比センサ35により検出した空燃比と目標空燃比を
比較し、その偏差から算出した補正量にしたがって燃料
噴射ソレノイドバルブ26の開弁比を決定し、この開弁
比から燃料噴射パルス幅を決定して、燃料噴射ソレノイ
ドバルブ26に燃料噴射パルス信号を出力する。
【0028】なお、空燃比センサ35が故障の場合、警
報信号を出力するが、空燃比センサ35が故障かどうか
は、図6のように空燃比センサ35の出力特性から、出
力レベルが適正範囲から外れている場合、故障と判定す
る。
【0029】このような構成のため、エンジンを始動す
ると、始動時点から冷却水温に基づく所定時間Tfope
n、冷却水温によって燃料噴射ソレノイドバルブ26の
開弁比DUfopenが設定され、冷却水温に応じた補正燃料
が、オープンループ制御により、燃料噴射ソレノイドバ
ルブ26から供給される。
【0030】このため、主燃料供給系からの燃料とで要
求量の燃料が供給され、良好な始動が得られ、スムーズ
な暖機運転が維持される。
【0031】したがって、空燃比センサ35が活性化温
度以下にあり、フィードバック制御が行えないエンジン
の冷間始動時から暖機時にかけて、エンジンの状態に合
った空燃比の混合気が得られ、フィードバック制御運転
時とそれほど差のない出力性能、排ガス性能が確保され
る。
【0032】なお、ヒータ付きの空燃比センサを用いた
場合、加熱すれば空燃比センサの活性化が早まるが、こ
の場合にはオープン制御動作時間Tfopen(図4)の設
定値を短縮する。
【0033】また、空燃比センサ35の故障判定を行う
場合、空燃比センサ35の温度が低いあるいは前述の加
熱を行うエンジンの冷間始動時から暖機中は、空燃比セ
ンサ35の出力状態から故障を判定できないため、判定
を行わず、始動からオープン制御動作時間Tfopenの経
過後に行うため、故障判定を正確に行える。
【0034】
【発明の効果】以上のようにこの発明は、エンジン吸入
空気に応じて所定の空燃比になるようにガス燃料を混合
してエンジンへ供給する混合器を備えるガスエンジンに
おいて、混合器下流にガス燃料を補助的に供給する補助
燃料供給手段と、エンジン排気中の残存酸素濃度から空
燃比を検出する空燃比センサと、この空燃比が運転状態
に応じた目標空燃比となるように前記補助燃料供給手段
の燃料供給量をフィードバック制御する手段と、エンジ
ンの始動を検出する手段と、エンジンの冷却水温を検出
する手段と、これらの検出値からエンジンの冷間始動を
判定する手段と、冷間始動の判定を受けるとデータテー
ブルを検索してそのときの冷却水温に応じた所定時間お
よび補正量を設定する手段と、これらに基づいて前記所
定時間、前記フィードバック制御を禁止すると共に前記
補正量に従って前記補助燃料供給手段の燃料供給量をオ
ープンループ制御する手段と、を設けたので、空燃比セ
ンサが活性化してない、エンジンの冷間始動時から暖機
時においても、要求空燃比の混合気を確保できるという
効果が得られる
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の構成図である。
【図2】実施例の構成断面図である。
【図3】燃料制御のフローチャートである。
【図4】オープン制御動作時間の設定例を示す特性図で
ある。
【図5】燃料噴射ソレノイドバルブの開弁比の設定例を
示す特性図である。
【図6】空燃比センサの出力特性図である。
【符号の説明】 15 主燃料通路 16 副燃料通路 20 ガスエンジン 22 絞り弁 23 混合器 24 ガスボンベ 25 ガスレギュレータ 26 燃料噴射ソレノイドバルブ 30 コントロールユニット 31 クランク角センサ 32 負圧センサ 33 水温センサ 35 空燃比センサ 43 スタータスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 21/02 311 F02M 21/02 311J (72)発明者 松田 洋 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産デ ィーゼル工業株式会社内 (72)発明者 浜崎 延雄 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産デ ィーゼル工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−176444(JP,A) 特開 昭61−19960(JP,A) 特開 昭60−153461(JP,A) 実開 昭56−17343(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/04 330 F02M 21/02 311

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン吸入空気に応じて所定の空燃比に
    なるようにガス燃料を混合してエンジンへ供給する混合
    器を備えるガスエンジンにおいて、混合器下流にガス燃
    料を補助的に供給する補助燃料供給手段と、エンジン排
    気中の残存酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサ
    と、この空燃比が運転状態に応じた目標空燃比となるよ
    うに前記補助燃料供給手段の燃料供給量をフィードバッ
    ク制御する手段と、エンジンの始動を検出する手段と、
    エンジンの冷却水温を検出する手段と、これらの検出値
    からエンジンの冷間始動を判定する手段と、冷間始動の
    判定を受けるとデータテーブルを検索してそのときの冷
    却水温に応じた所定時間および補正量を設定する手段
    と、これらに基づいて前記所定時間、前記フィードバッ
    ク制御を禁止すると共に前記補正量に従って前記補助燃
    料供給手段の燃料供給量をオープンループ制御する手段
    と、を設けたことを特徴とするガスエンジンの燃料供給
    制御装置。
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