JPH0251067B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はガス機関の空燃比制御装置に関する。
ガス機関においてもその空燃比制御装置として既
に、排気管路途中に三元触媒を設けてその入口に
酸素センサを取り付け、該酸素センサからの検出
信号をフイードバツクして吸気側において吸入空
気に対する燃料供給量の割合を加減し、前記触媒
の入口において酸素濃度が一定値に保たれるよう
制御するものがある。 ところで三元触媒は常時一定の特性を示すもの
ではなく、機関の回転速度や負荷によつてその特
性が変化する。そのため、例えば回転速度や負荷
が大幅に増加した場合は三元触媒の特性に対して
酸素センサの出力レベルが相対的にずれることに
なり、触媒入口における酸素濃度をその時の触媒
の状態に合つた値に制御できず、該触媒による排
気の浄化が充分に行なえなくなる、という問題が
あつた。 特にガス機関においては、ガソリン機関やデイ
ーゼル機関等と異なつて燃料の性質上三元触媒の
特性と酸素センサの特性にずれが生じやすく、し
かも運転状態によつても両者のずれが変動するた
め、排気浄化が不充分になりやすいものであつ
た。 しかも酸素センサの出力とこれに基づく燃料供
給量との関係は、所定の単一のパターンで設定さ
れていたから、前述のような高負荷、高速回転域
での状況に対応できず、排気ガス浄化特性が満足
できない点が問題であつた。 また、従来は燃料供給量を調整するために大形
の調整装置で供給量の全体を調整しており、装置
が大形化するためコストアツプになると共に応答
性に難点があり、刻々と変化する運転状態に即応
しながら空燃比を適切に制御することが困難であ
つた。 本発明は、高負荷、高速回転域においてもその
時の触媒の状態に適合する空燃比制御が行なえる
ようにして、触媒による排気浄化の効率を高水準
に保つものであり、燃料供給管を主供給管と副供
給管とに分岐して副供給管に燃料供給量の調整手
段を設け、これで排気浄化のための燃料供給量の
制御を行なうようにしている。そして予め回転速
度及び負荷の全領域をそれぞれ複数の領域に分割
し、両者の分割各領域の組み合わせに対しアクチ
ユエータ駆動量と酸素検出信号しきい値を設定
し、且つこの設定関係を数表の形で記憶部に記憶
させておき、この設定関係の数表により空燃比制
御が行なわれるようにした点に特徴がある。 以下本発明の詳細を図示の一実施例に基づいて
説明する。 第１図は本発明の空燃比制御装置の全体を示す
構成図であつて、同図中、符号１は機関の燃焼
室、２は吸気管、３は排気管であり、吸気管２の
上流部にはミキサ４とスロツトル弁５とが配設さ
れている。燃料供給管６は調圧弁７の下流側で主
供給管６ａと副供給管６ｂとに分岐しており、主
供給管６ａはミキサ４に直結しているが、副供給
管６ｂは供給量調整手段８を介してミキサ４の上
流部に接続している。前記供給量調整手段８はテ
ーパ形ニードル弁のような調整弁の変位で燃料の
流量、従つて、供給量を増減させるもので、これ
には調整弁を変位させるためのステツプモータの
ようなアクチユエータ９が付設されている。１０
は空気供給管である。一方、排気管３の中途部に
は三元触媒１１が介装され、その入口側に酸素セ
ンサ１２が取着されている。１３は機関の回転速
度を検出する手段である回転速度センサで、クラ
ンク軸１４に固着されたリングギア１５の外周近
傍に対設されており、機関の各回転毎にリングギ
ヤ１５の歯の数と同数の速度信号を出力する。１
６はガバナであつて、そのレバーがスロツトル弁
５に連動し該スロツトル弁５の開度を調節する。
１７はスロツトル弁５の開度を通じて負荷を検出
する負荷センサである。１３は制御部であつて、
後に詳述するように、酸素センサ１２、負荷セン
サ１７及び回転速度センサ１３からの各検出信号
に基いて供給量調整手段８のアクチユエータ９を
駆動制御するようになつており、カウンタ回路１
９、CPU２０、記憶部であるROM２１，RAM
２２，Ａ／Ｄコンバータ２３及び駆動制御回路２
４とから構成されている。 しかして、前記ROM２１において、回転速度
及び負荷の全領域が複数の領域に分割され、回転
速度の分割各領域と負荷の分割各領域との組み合
わせに対し、予めアクチユエータ駆動量と酸素検
出信号しきい値とが設定され、この関係が数表の
形で記憶されている。この実施例では、まず表１
に示すように負荷Ｌの全領域を５分割し、回転速
度即ち回転数Ｒの全領域も５分割して、両者の分
割各領域の組み合わせに対して１〜５の制御定数
Ｎが設定してある。そして表２に示すように、前
記の各制御定数Ｎに対して４種のアクチユエータ
駆動量Ｅと酸素検出信号しきい値Ｆとが設定され
ている。この表２において、アクチユエータ駆動
量Ｅはいずれも、第２図のタイムチヤートに示す
ように駆動基準信号との関係で指定されており、
開弁もしくは閉弁スキツプ量Su，Sdが「５」で
あるとは、アクチユエータであるステツプモータ
が急速に５ステツプ駆動することを意味し、開弁
もしくは閉弁傾斜量Cu，Cdが「５」であるとは、
駆動基準信号３パルス毎にステツプモータが１ス
テツプ駆動することを意味する。 従つて、これらの数値が異なればしきい値や第
２図Ｂに示す調整弁変位の傾斜が変わり、各運転
領域に応じたしきい値で酸素検出信号が判定さ
れ、その領域に適合した量でアクチユエータが駆
動されることになり、応答性のよい空燃比制御が
行なわれるのである。

【表】

【表】 次に上記構成から成る装置の動作を第３図のフ
ローチヤートに基いて説明する。まずステツプ１
として負荷センサ１７から負荷検出信号がＡ／Ｄ
コンバータ２３を通じてCPU２０に入力し、次
いでステツプ２として回転速度センサ１３から速
度信号がカウンタ回路１９を通じてCPU２０に
入力し、CPU２０において負荷Ｌと回転速度
（回転数）Ｒが算出される（ステツプ３）。この算
出された負荷量と回転数とによりそれらに対応す
る制御定数ＮがROM２１から読み出され（ステ
ツ４）、更にその読み出された制御定数Ｎにより
それに対応するアクチユエータ駆動量Ｅ及び酸素
検出信号しきい値Ｆが読み出される（ステツプ
５）。酸素センサ１２からは酸素検出信号がＡ／
Ｄコンバータ２３を通じてCPU２０に導入され
ており（ステツプ６）、この酸素検出信号が前記
のROM２１から読み出されたしきい値Ｆと比較
され、空燃比がリツチであるか、リーンであるか
が判断される（ステツプ７）。そして空燃比がリ
ーンであれば、開弁側の駆動量（開弁スキツプ量
Su、開弁傾斜量Cu）を選択し、空燃比がリツチ
であれば閉弁側の駆動量（閉弁スキツプ量Sd，
閉弁傾斜量Cd）を選択し、それぞれに応じた駆
動指令信号を出力する（ステツプ８）。これによ
つてアクチユエータ９が応動し（ステツプ９）、
供給量調整手段８において燃料供給量が増減変化
する。 負荷センサとしては、前記のようにスロツトル
弁５の開度を通じて負荷を検出するものの他、吸
気管路途中に設けた吸気圧センサを利用でき、負
荷センサの形態は図示例のものに限定されない。 本発明は上述のように、機関の回転速度及び負
荷の増減に対応しうるよう両者の量の大小の組み
合わせに応じてそれぞれ最適なアクチユエータ駆
動量及び酸素検出信号しきい値が設定され、これ
らの設定関係が数表の形で記憶部に記憶されてい
るもので、高負荷、高速回転域において触媒の特
性と酸素センサの特性が相対的にずれた場合で
も、その領域に対応して予め設定されたアクチユ
エータ駆動量、酸素検出信号しきい値を記憶部か
ら読み出すことによつて、これらの値に基いてそ
の時の触媒の状態に適合した空燃比制御適切にを
行なうことができる。従つて、運転状態の全領域
において触媒による排気浄化作用を最適に発揮さ
せることができ、更に触媒の耐久性を向上させる
ことも可能となる。また機関の運転効率も高水準
に保つことができて、しかも回転の周期的変動と
か失火といつた不都合の発生を未然に防止しう
る。 また、燃料供給管を主供給管と副供給管とに分
岐して副供給管に燃料供給量調整手段を設けたの
で、比較的大形で燃料消費量の多いガス機関にお
いても燃料供給量の制御を小形な調整手段によつ
て応答性よく行なうことができ、上述の数表を用
いる制御方式と相まつてガス機関における適切な
空燃比制御を容易に且つ低コストで行なうことが
可能となるのである。 なお、前記実施例における如く、回転速度、負
荷―アクチユエータ駆動量・酸素検出信号しきい
値の設定関係を示す数表を、制御定数を介在させ
ることにより２表に分割しておくと、設定パター
ンを変更する場合は２表のうちの一方の数表の記
憶を入れ替えればよく、設定パターンの変更が容
易になしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図
Ａ，Ｂ，Ｃはアクチユエータの動作状態を示すタ
イムチヤートで、Ａは駆動基準信号を、Ｂはアク
チユエータの駆動量を、Ｃは酸素センサ、負荷セ
ンサ及び回転速度センサのサンプリング信号を示
す。第３図は上記実施例の動作を示すフローチヤ
ートである。 １……燃焼室、２……吸気管、３……排気管、
４……ミキサー、５……スロツトル弁、６……燃
料供給管、６ａ……主供給管、６ｂ……副供給
管、８……供給量調整手段、９……アクチユエー
タ、１１……三元触媒、１２……酸素センサ、１
３……回転速度センサ、１７……負荷センサ、１
３……制御部、２０……CPU、２１……ROM。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料供給管を主供給管と副供給管とに分岐
   し、主供給管に燃料と空気を混合するミキサーを
   設け、副供給管に燃料供給量を調整する供給量調
   整手段を設け、ミキサーとスロツトル弁の間で主
   供給管に副供給管を合流させると共に、排気管に
   三元触媒を設けたガス機関において、機関の回転
   速度を検出する手段と、負荷を検出する手段と、
   回転速度及び負荷の両者に対する供給量調整手段
   のアクチユエータ駆動量及び酸素検出信号しきい
   値の関係を記憶する記憶部と、三元触媒の入口に
   設けられた酸素センサからの酸素検出信号、並び
   に前記記憶部から読み出したアクチユエータ駆動
   量及び酸素検出信号しきい値に基いて空燃比を算
   出し、それに応じた駆動指令信号を出力する制御
   部とを設け、前記駆動指令信号に応動するアクチ
   ユエータにより前記供給量調整手段を駆動して燃
   料供給量を調整するようにし、且つ前記記憶部
   が、回転速度及び負荷の全領域をそれぞれ複数の
   領域に分割して回転速度の各領域と負荷の各領域
   の組み合わせごとに予め設定されたアクチユエー
   タ駆動量と酸素検出信号しきい値とを数表の形で
   記憶させたものであることを特徴とするガス機関
   の空燃比制御装置。 ２ 記憶部が、回転速度及び負荷の全領域をそれ
   ぞれ複数の領域に分割して回転速度の各領域と負
   荷の各領域の組み合わせごとに予め設定された制
   御定数と、これらの制御定数に対応して各制御定
   数ごとに予め設定されたアクチユエータ駆動量と
   酸素検出信号しきい値とを、それぞれ数表の形で
   記憶させたものである特許請求の範囲第１項記載
   のガス機関の空燃比制御装置。