JP3353907B2

JP3353907B2 - ガスエンジンの空燃比制御方法

Info

Publication number: JP3353907B2
Application number: JP30801091A
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: 2002-12-09
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: JPH05141297A

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（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において、遅延時間及び
フィードバック制御の周期が大きくなった際に、第１の
酸素センサ（メイン酸素センサ）のスレショールドレベ
ルを最適化する方法に関する。

【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（ディレイ時
間）ＴＤＬ、ＴＤＲ（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Ｔ
ＤＬ、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ＦＡ
Ｆ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。ＢＧ＝ＴＧ×（ＢＲ＋ＦＡＦ）・・・・・（１）

【００１０】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ＦＡＦ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、２種類の酸素
センサ（メイン及びサブ酸素センサ）を有し、サブ酸素
センサ出力に基づき遅延時間（ディレイ時間）を調節す
ることより空燃比を調節するサブフィードバックを有す
るシステムでは、メイン酸素センサの出力が大きくリッ
チ側にシフト（大きくリッチずれ）したり、或いはリー
ン側に大きくシフト（大きくリーンずれ）した場合に
は、サブフィードバックの結果遅延時間が大きくなり、
フィードバック周期が長くなる。三元触媒が劣化して、
触媒のλウィンドウがリッチずれした場合も同様であ
る。

【００１３】一方、ガスエンジンの場合は、エミッショ
ンや有害物質除去効率について、通常の内燃機関等に比
較して非常に高い数値（除去率が９８％）の達成が要求
されているので、エミッションが悪化する要因は出来る
限り排除する必要がある。また、ガスエンジンは自家発
電等のために使用されているケースが多いので、回転数
が安定している事が必要とされる。

【００１４】しかし、遅延時間及びフィードバック周期
が長くなると、エミッションが悪化するという問題や、
ガスエンジンの回転変動や出力変動が大きくなるという
問題が存在する。

【００１５】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、遅延時間及びフィードバック周期
が長くなった場合に、エミッションの悪化を防止するこ
とが出来る様な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。

【００１６】

【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（１０）に配列されて排気
ガスを浄化する三元触媒（１１）と、該三元触媒（１
１）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：１２）と、前記三元触媒（１１）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：１３）
と、前記第１及び第２の酸素センサ（メイン酸素センサ
１２及びサブ酸素センサ１３）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（Ｅ）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（制御装置１５）、とを
含むガスエンジン（５）の空燃比制御方法において、第
１の酸素センサ（１２）によるフィードバック制御にて
第１の酸素センサ（１２）出力でリッチ／リーンが切り
替わってから空燃比制御手段（空燃比制御バルブ８）の
空燃比の増減に対する動作方向を切り替えるための時間
である遅延時間（第１リーン遅延時間或いは第１リッチ
遅延時間：ＴＤＬ１、ＴＤＲ１）及び第１の酸素センサ
（１２）によるフィードバック制御におけるフィードバ
ック周期（メインフィードバック制御におけるフィード
バック周期：ＦＯＸＭ）が大きくなった際に、前記遅延
時間（ＴＤＬ１、ＴＤＲ１）がリッチ側に大きくなった
場合には第１の酸素センサ（１２）のスレショールドレ
ベル（ＶＲ１）を所定量だけ上昇せしめ、前記遅延時間
（ＴＤＬ１、ＴＤＲ１）がリーン側に大きくなった場合
には第１の酸素センサ（１２）のスレショールドレベル
（ＶＲ１）を所定量だけ下降せしめ、前記遅延時間（第
１リーン遅延時間或いは第１リッチ遅延時間：ＴＤＬ
１、ＴＤＲ１）は第２酸素センサ（１３）によるフィー
ドバック制御（サブフィードバック制御）により設定さ
れることを特徴としている。

【００１７】ここで前記所定量は、例えば一度の制御ル
ーチン毎に０．０５Ｖであるのが好ましい。

【００１８】

【作用】上述の様な構成を有する本発明のガスエンジン
の空燃比制御方法によれば、メインフィードバック制御
における遅延時間（第１リーン遅延時間或いは第１リッ
チ遅延時間：ＴＤＬ１、ＴＤＲ１）及びメインフィード
バック制御におけるフィードバック周期（ＦＯＸＭ）が
リッチ側或いはリーン側のどちら側に大きくなるのかに
応じて、メイン酸素センサのスレショールドレベルを上
昇或いは下降せしめる処理工程を包含している。そし
て、遅延時間がリッチ側に大きくなっている場合にメイ
ン酸素センサのスレショールドレベルを上昇すれば、図
７の符号ＴＬＵで示される１点鎖線の左右における出力
特性を比較すれば明らかな様に、フィードバック周期が
短くなり、そしてリッチずれしていない場合における出
力に近付くことが理解される。一方、遅延時間がリーン
側に大きくなっている場合にメイン酸素センサのスレシ
ョールドレベルを下降すれば、図８の符号ＴＬＤで示さ
れる１点鎖線の左右における出力特性を比較すれば明ら
かに、図７の場合と同様、フィードバック周期が短くな
る。

【００１９】ここで、フィードバック周期が短くなるこ
とは遅延時間の短縮化を意味しており、遅延時間及びフ
ィードバック周期が短くなれば、ガスエンジンのエミッ
ション及び回転安定性が向上する。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。このガスエンジンの基本的な構成は、図１
で示すのと同様である。しかし、制御については、上述
した従来技術とは全く相違している。本発明のガスエン
ジンの空燃比制御方法は、メインフィードバックと、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
延時間を設定するサブフィードバックにより実行され
る。このガスエンジンＥの制御について、図２〜５を参
照して以下に説明する。

【００２１】先ず、このガスエンジンＥのメインフィー
ドバック制御（メイン酸素センサ１２の出力に基く制
御）について、図２、図３を参照して説明する。

【００２２】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のスレ
ショールドレベル（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がスレショールドレ
ベル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。

【００２３】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のスレショールドレベルＶＲ１が、三元触媒１１の
劣化に伴い上昇する。その第１のスレショールドレベル
（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。

【００２４】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
いて空燃比補正量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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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がスレショールドレベル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がスレショ
ールドレベル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。

【００２８】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には進み、第１のデ
ィレイカウンタＣＤＬＹ１の値を１だけ減じ、ステップ
Ｓ７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）で示す空燃比補正量
ＦＡＦ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。

【００２９】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。

【００３０】ステップＳ４がＮＯの場合、すなわち出力
Ｖ１がスレショールドレベル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Ｆ
１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ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み第１のディレ
イカウンタＣＤＬＹ１の値を１だけ減ずる。そしてステ
ップＳ１３に進む。

【００３１】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。

【００３２】ステップＳ１３では、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ＫＲ１が、
フラッグＦ１として設定される。そして、ステップＳ１
０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。

【００３３】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）、バルブ開度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。

【００３４】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、以って遅延時間（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｝なる式で示される量を
直前のＦＡＦの数値に加えた値に設定して（ステップＳ
１８）、この制御ルーチンを終了する。

【００３５】一方、ステップＳ１７がＮＯ（ＣＤＬＹ１
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）｝なる式で示される量を直前の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、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４
ｍｓ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
る必要は無く、例えば１ｓ毎に起動或いは実行される。

【００３８】次に、図４、図５を参照して、サブフィー
ドバック制御について説明する。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Ｓ１０１）。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、等が挙げられる。

【００３９】ステップＳ１０１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Ｓ１０１がＹＥＳ）場合に
はステップＳ１０２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Ｓ１０
３において第２のスレショールドレベル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のスレショールドレベルＶＲ２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のスレショ
ールドレベル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Ｓ１０３がＹＥＳ）、ステップＳ１０
４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Ｓ１０４はＹＥＳとなる。その場合はステ
ップＳ１０５へ進み、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Ｓ１０６へ進む。

【００４２】ステップＳ１０４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、リッチ状態及びリーン状態が相互に反転した回数Ｃ
ＲＬの値を１だけ増加する（ステップＳ１０７）。な
お、反転回数ＣＲＬは、図５において（Ａ）で示されて
いるサブ酸素センサ１３の出力から測定される。次い
で、ステップＳ１０８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ＣＤＬＹ２の値に設定し（ステップＳ１０９）、ステ
ップＳ１０６へ進む。

【００４３】ステップＳ１０６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Ｓ１１０へ進む。

【００４４】サブ酸素センサ出力Ｖ２が第２のスレショ
ールドレベル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る場合（ステップ
Ｓ１０３がＮＯ）には、ステップＳ１０４と同様に、ス
テップＳ１１１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Ｓ１１１がＹＥＳ）には第２のディレイ
カウンタＣＤＬＹ２の値を１だけ減じて（ステップＳ１
１２）、ステップＳ１１３へ進む。

【００４５】ステップＳ１１１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、リッチ状態及びリーン状態の反転回数ＣＲＬの値を
１だけ増加し（ステップＳ１１４）、次いで、定数ＫＲ
２を第２のリバースフラッグＲＦ２に設定する（ステッ
プＳ１１５）。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Ｓ１１６）、ステップＳ１１３へ進むのであ
る。

【００４６】ステップＳ１１３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Ｓ
１１０へ進む。

【００４７】ステップＳ１１０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Ｓ１１０がＹＥＳ）、遅延補正値
ＤＬＴＤ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Ｓ１１７において、遅延補正値ＤＬＴ
Ｄ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Ｓ１１８へ
進む。

【００４８】ステップＳ１１０でＣＤＬＹ２の値がゼロ
では無い場合は、ステップＳ１１９へ進みＣＤＬＹ２の
値が正か負かを判断し、以って第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Ｓ１１９
がＹＥＳ）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ＲＦ２）｝なる式で表される数値を、直前の遅延補正
値ＤＬＴＤに加えた値に設定される（ステップＳ１２
０）。

【００４９】一方、ＣＤＬＹ２が正であり、ディレイが
完了している（ステップＳ１１９がＮＯ）場合は、
｛（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Ｄ
ＬＴＤとして設定される（ステップＳ１２１）。

【００５０】ステップＳ１２０或いはステップＳ１２１
が実行された後にステップＳ１１８に進む。ここで、ス
テップＳ１１８を実行する際には、既に遅延補正値ＤＬ
ＴＤは設定されているのである（ステップＳ１１７、Ｓ
１２０、Ｓ１２１参照）。

【００５１】ステップＳ１１８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Ｄ
ＬＴＤが正であれば（ステップＳ１１８がＹＥＳ）、第
１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１は定数ａに該遅延補正値Ｄ
ＬＴＤを加えた数値となり、第１のリーン遅延時間ＴＤ
Ｌ１はそのまま定数ｂに設定される（ステップＳ１２
２）。一方、遅延補正値ＤＬＴＤが負であれば（ステッ
プＳ１１８がＮＯ）、ステップＳ１２３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。

【００５２】この様に、サブフィードバックの制御ルー
チンのステップＳ１２２或いはＳ１２３が完了した時点
で、第１のリッチ遅延時間ＴＤＲ１及び第１のリーン遅
延時間ＴＤＬ１が設定されている。この段階で、遅延時
間ＴＤＲ、ＴＤＬ及びメインフィードバック周期ＦＯＸ
Ｍが長くなっているか否かを判定し、本発明の特徴であ
るメイン酸素センサのスレショールドレベルを上昇し
（ステップＳ１２２に連続するルーチン）或いは下降す
る（ステップＳ１２３に連続するルーチン）処理を実行
するのである。

【００５３】この実施例においては、遅延時間ＴＤＲ、
ＴＤＬが２００ｍｓよりも大きいか否かにより、遅延時
間が長く（大きく）なったか否かの判断を行っている。
そして、フィードバック周期については、メインフィー
ドバック周期ＦＯＸＭが０．８ｓよりも長いか否かによ
り判断している。

【００５４】ステップＳ１２２に連続するルーチンは、
遅延時間がリッチ側に大きくなった場合に対応するもの
である。先ず、ステップＳ１２４において、リッチ遅延
時間ＴＤＲが２００ｍｓより大きいか否かを判断し、且
つメインフィードバック周期ＦＯＸＭが０．８ｓよりも
長いか否かを判断する。ＴＤＲが２００ｍｓ以下であ
り、或いはＦＯＸＭが０．８ｓ以下であれば、メイン酸
素センサのスレショールドレベルを上昇して遅延時間及
びメインフィードバック周期を短くする必要が無いと判
断して、制御ルーチンを終了する（ステップＳ１２４が
ＮＯ）。また、メイン酸素センサのスレショールドレベ
ルは０．６よりも大きいか、或いは０．３よりも小さい
と不都合である。そのため、メイン酸素センサのスレシ
ョールドレベルが０．６よりも大きい場合には、該レベ
ルをそれ以上に上昇させずに制御ルーチンを終了する
（ステップＳ１２４がＮＯ）。

【００５５】ここで、メイン酸素センサのスレショール
ドレベルを上昇或いは下降する処理は、サブフィードバ
ックのルーチン毎に行うとサブ酸素センサー信号は時応
答が悪いために制御が不安定になる恐れがある。本実施
例では、スレショールドレベルの変更を一度行ったらリ
ッチ状態及びリーン状態が２０回以上反転後にスレショ
ールドレベル変更の必要性を検討している。そのため、
ステップＳ１２４で、リッチ状態及びリーン状態反転回
数ＣＲＬが２０より大きくならなければ以後のルーチン
は実行しない。換言すると、ステップＳ１２４で反転回
数ＣＲＬが２０以下の場合は制御ルーチンを終了する
（ステップＳ１２４がＮＯ）のである。

【００５６】ステップＳ１２４に示す条件を全て充足す
る場合には（ステップＳ１２４がＹＥＳ）、メイン酸素
センサが劣化していないか否かの判定を行う（ステップ
Ｓ１２５）。この劣化判定方法としては、図２の（Ｄ）
において「ＫＲ１×ＲＳ１」或いは「ＫＬ１×ＲＳ１」
で示すスキップ量を増加する方法が好ましい。すなわ
ち、該スキップ量を増加すると、メイン酸素センサの出
力（Ｖ１）特性を示す図６において、１点鎖線ＳＩより
も左側の領域に示されている様に出力Ｖ１の振幅が増大
する。ここで、振幅上限及び振幅下限が上方及び下方の
スレッショルドレベル（図７、８における「上限」及び
「下限」）を越えていれば、該メイン酸素センサは正常
と判定され、ステップＳ１２６へ進む。一方、出力Ｖ１
の振幅上限或いは振幅下限が上方或いは下方のスレッシ
ョルドレベルのいずれかを越えなければ、該メイン酸素
センサは劣化していると判定され、制御ルーチンが終了
する（ステップＳ１２５がＮＯ）。

【００５７】ステップＳ１２６において、メイン酸素セ
ンサのスレショールドレベルＶＲ１に所定量ｋ（本実施
例では０．０５Ｖ）を加えて、その数値をメイン酸素セ
ンサの新たなスレショールドレベルＶＲ１として設定す
る。そして、反転回数ＣＲＬをゼロに設定し（ステップ
Ｓ１２７）、制御ルーチンを終了する。なお、ステップ
Ｓ１２７にて反転回数ＣＲＬをゼロに設定したことによ
り、その後、リーン状態とリッチ状態が交互に２０回反
転するまでは、新たなメイン酸素センサのスレショール
ドレベルの設定は行われない。

【００５８】図７には、このステップＳ１２４〜１２７
のルーチンの効果が示されている。メイン酸素センサの
出力特性を示す図７で、１点鎖線ＴＬＵにおいてスレシ
ョールドレベルが上記所定量ｋだけ上昇し、その結果、
出力Ｖ１の振幅が小さくなり、周期（ピークからピーク
まで）も短縮されることが明瞭に示されている。

【００５９】一方、ステップＳ１２３に連続するルーチ
ン（ステップＳ１２８〜１３１）では、遅延時間がリー
ン側に大きくなった場合のルーチンを示している。ステ
ップＳ１２８においては、ステップＳ１２４と類似した
判断が成されている。すなわち、リーン遅延時間ＴＤＬ
が２００ｍｓより大きいか否かを判断し、且つメインフ
ィードバック周期ＦＯＸＭが０．８ｓよりも長いか否か
を判断する。そして、ＴＤＬが２００ｍｓ以下であり、
或いはＦＯＸＭが０．８ｓ以下であれば、メイン酸素セ
ンサのスレショールドレベルを下降する必要が無いと判
断して、制御ルーチンを終了する（ステップＳ１２８が
ＮＯ）。また、メイン酸素センサのスレショールドレベ
ルが０．３よりも小さい場合には、該レベルをそれ以上
に下降させること無く、制御ルーチンを終了する（ステ
ップＳ１２８がＮＯ）。

【００６０】ここでステップＳ１２４と同様に、ステッ
プＳ１２８では、リッチ状態及びリーン状態反転回数Ｃ
ＲＬが２０より大きくならなければ以後のルーチンは実
行せず、反転回数ＣＲＬが２０以下の場合は制御ルーチ
ンを終了する（ステップＳ１２８がＮＯ）。

【００６１】ステップＳ１２８に示す条件を全て充足す
る場合には（ステップＳ１２８がＹＥＳ）、メイン酸素
センサが劣化していないか否かの判定を行う（ステップ
Ｓ１２９）。この劣化判定方法については、ステップＳ
１２５において説明したのと同様であるので、重複説明
は省略する。そしてステップＳ１２９でメイン酸素セン
サは正常と判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１３０
へ進み、一方、劣化していると判定されれば（ＮＯ）、
制御ルーチンは終了する。

【００６２】ステップＳ１３０において、メイン酸素セ
ンサのスレショールドレベルＶＲ１に所定量ｋ（本実施
例では０．０５Ｖ）を減少して、その数値をメイン酸素
センサの新たなスレショールドレベルＶＲ１として設定
する。そして、反転回数ＣＲＬをゼロに設定し（ステッ
プＳ１３１）、制御ルーチンを終了する。

【００６３】図８は、このステップＳ１２８〜１３１の
ルーチンの効果を示している。図８はメイン酸素センサ
の出力特性図であり、１点鎖線ＴＬＤにおいてスレショ
ールドレベルが上記所定量ｋだけ下降している。１点鎖
線ＴＬＤの右側の領域においては出力Ｖ１の振幅が小さ
くなり、且つ周期（ピークからピークまで）も短縮され
ている。

【００６４】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。（１）遅延時間及びフィードバック周期が長くなった
場合に、メイン酸素センサのスレショールドレベルを上
昇或いは下降せしめることにより、該レベルを最適化し
て、遅延時間及びフィードバック周期を短縮することが
出来る。（２）遅延時間及びフィードバック周期が短くなれば
ガスエンジンのエミッション及び回転安定性が向上する
ので、本発明の制御方法を採用すれば、遅延時間及びフ
ィードバック周期が長くならず、エミッション及び回転
安定性は悪化しない。（３）交換作業を行うこと無く、しかもガスエンジン
の運転を中断すること無く、容易且つ確実にエミッショ
ン及び回転安定性を向上することが出来る。従って、運
転及び維持コストが低く抑えられる。

【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】本発明の方法を実行する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】メイン酸素センサの劣化判定時の出力特性の挙
動を示す特性図。

【図７】遅延時間がリッチ側に大きくなった際に本発明
の方法を実行した場合におけるメイン酸素センサの出力
特性の挙動を示す特性図。

【図８】遅延時間がリーン側に大きくなった際に本発明
の方法を実行した場合におけるメイン酸素センサの出力
特性の挙動を示す特性図。

【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・・・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・・・サブフィードバックにおけるスレショール
ドレベルｋ・・・メインフィードバックにおけるスレショールド
レベルを上昇或いは下降する際の所定量ＣＲＬ・・・リッチ状態及びリーン状態が相互に反転し
た回数（反転回数）ＦＯＸＭ・・・メインフィードバック周期

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 F01N 3/00 - 3/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路（１０）に配列されて排気ガス
を浄化する三元触媒（１１）と、該三元触媒（１１）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：１２）と、前記三元触媒（１１）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：１３）と、前
記第１及び第２の酸素センサ（メイン酸素センサ１２及
びサブ酸素センサ１３）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（Ｅ）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（制御装置１５）、とを含むガ
スエンジン（５）の空燃比制御方法において、第１の酸
素センサ（１２）によるフィードバック制御にて第１の
酸素センサ（１２）出力でリッチ／リーンが切り替わっ
てから空燃比制御手段（空燃比制御バルブ８）の空燃比
の増減に対する動作方向を切り替えるための時間である
遅延時間（ＴＤＬ１、ＴＤＲ１）及び第１の酸素センサ
（１２）によるフィードバック制御におけるフィードバ
ック周期（ＦＯＸＭ）が大きくなった際に、前記遅延時
間（ＴＤＬ１、ＴＤＲ１）がリッチ側に大きくなった場
合には第１の酸素センサ（１２）のスレショールドレベ
ル（ＶＲ１）を所定量だけ上昇せしめ、前記遅延時間
（ＴＤＬ１、ＴＤＲ１）がリーン側に大きくなった場合
には第１の酸素センサ（１２）のスレショールドレベル
（ＶＲ１）を所定量だけ下降せしめ、前記遅延時間（Ｔ
ＤＬ１、ＴＤＲ１）は第２酸素センサ（１３）によるフ
ィードバック制御により設定されることを特徴とするガ
スエンジンの空燃比制御方法。