JPH07279714A

JPH07279714A - ガス燃料エンジン

Info

Publication number: JPH07279714A
Application number: JP6074819A
Authority: JP
Inventors: Toshio Suzuki; 俊雄鈴木; Hiromitsu Matsumoto; 広満松本
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】フィードバック制御によっても目標空燃比の
混合気が得られない事態が発生する以前にユーザーに適
切な処置を促すことができるガス燃料エンジンを提供す
ること。【構成】ガス燃料の供給量を吸入空気量に応じて増減
させる可変ベンチュリ型ミキサ３５と、ガス燃料供給系
への制御用空気（ブリードエア）の供給量を制御するブ
リードエア制御弁３６と、混合気濃度が目標空燃比に対
してリッチ側にあるか又はリーン側にあるかを検出する
Ｏ₂ センサ２１と、該センサ２１の検出結果に基づい
て、混合気の空燃比が目標値となるよう、前記ブリード
エアの供給量をフィードバック制御するエンジン制御装
置（ＥＣＵ）４８を含んで構成される混合気形成装置３
０を備えるガス燃料エンジン１において、前記ＥＣＵ４
８によるフィードバック制御における制御変数（補正係
数ｇ_faf ）が所定値を超えた場合にそのことを表示する
表示手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＰＧ、ＬＮＧ、ＣＮ
Ｇ等のガスを燃料とするガス燃料エンジン、特に、ガス
燃料の供給量をフィードバック制御して目標空燃比の混
合気を形成するガス燃料エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス燃料エンジンに供給すべき混合気を
形成する方法として、ガス燃料の供給量を吸入空気量に
応じて増減させるとともに、ガス燃料供給系に制御用空
気を供給し、混合気濃度が目標空燃比に対してリッチ側
にあるか又はリーン側にあるかを検出し、その検出結果
に基づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、前記
制御用空気の供給量をフィードバック制御する方法が知
られている。

【０００３】而して、上記混合気形成方法によれば、吸
入空気量の変化に対してガス燃料供給量を正確に、且
つ、応答性良く追従させることができ、混合気の空燃比
を目標値（例えば、理論空燃比）に保つことができる。

【０００４】ところで、上記方法を実現する混合気形成
装置としては、ガス燃料の供給量を吸入空気量に応じて
増減させる可変ベンチュリ型ミキサと、ガス燃料供給系
への制御用空気の供給量を制御する制御弁と、混合気濃
度が目標空燃比に対してリッチ側にあるか又はリーン側
にあるかを検出するセンサと、該センサの検出結果に基
づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、前記制御
用空気の供給量をフィードバック制御する制御手段を含
んで構成されるものが知られている。

【０００５】而して、上記混合気形成装置においては、
制御用空気の供給量を制御するための制御弁は例えばス
テップモータによって駆動され、制御用空気供給量（つ
まり、混合気の空燃比）の前記フィードバック制御はス
テップモータのステップ数（つまり、制御弁の開度）Ｓ
ＴＰを制御することによって行われており、より具体的
には、ステップ数ＳＴＰに乗ずべき係数（以下、フィー
ドバック係数と称す）ＦＫを制御することによって行わ
れている。

【０００６】即ち、各時点でのステップ数ＳＴＰは次
式；

【０００７】

【数１】ＳＴＰ＝ＦＫ×ＳＴＰ …（１）によって算出され、例えば、Ｏ₂ センサ等の出力信号に
基づいて（つまり、混合気濃度が目標空燃比に対してリ
ッチ側にあるか又はリーン側にあるかによって）フィー
ドバック係数ＦＫを時間ｔに対して所定の比率（＝ｄＦ
Ｋ／ｄｔ）で増減させることによって制御用空気の供給
量のフィードバック制御が行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記混合気
形成装置を備えるガス燃料エンジンにあっては、エアク
リーナの目詰まりによって吸気圧が経時的に低下し、或
いは可変ベンチュリ型ミキサにおけるニードル弁にカー
ボンが付着してガス燃料の通路面積が経時的に減少す
る。

【０００９】従って、前記フィードバック制御を行わな
いで例えばステップモータのステップ数ＳＴＰを固定す
れば、前記吸気圧の低下によってガス燃料の供給量が増
えて混合気の空燃比が次第に大きくなる反面、前記可変
ベンチュリ型ミキサにおけるガス燃料の通路面積の減少
によってガス燃料の供給量が減って混合気の空燃比が次
第に小さくなり、所望の空燃比の混合気を得ることがで
きず、排気特性の悪化を招く。

【００１０】ところが、実際には、前述のフィードバッ
ク制御がなされ、混合気の空燃比が目標値に保たれる。

【００１１】しかしながら、エアクリーナの目詰まりや
可変ベンチュリ型ミキサのニードル弁へのカーボンの付
着が発生すると、前記フィードバック制御によって目標
空燃比を得るためのステップモータのステップ数ＳＴＰ
が次第に変化するため、エアクリーナの目詰まり等の程
度によっては、フィードバック制御によって目標空燃比
を得ることが不可能な事態が発生し、排気特性の悪化を
招く原因となる。

【００１２】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、フィードバック制御よっても
目標空燃比の混合気が得られない事態が発生する以前に
ユーザーに適切な処置を促すことができるガス燃料エン
ジンを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１記載の発明は、ガス燃料の供給量を吸入空気量
に応じて増減させる可変ベンチュリ型ミキサと、ガス燃
料供給系への制御用空気の供給量を制御する制御弁と、
混合気濃度が目標空燃比に対してリッチ側にあるか又は
リーン側にあるかを検出するセンサと、該センサの検出
結果に基づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、
前記制御用空気の供給量をフィードバック制御する制御
手段を含んで構成される混合気形成装置を備えるガス燃
料エンジンにおいて、前記制御手段によるフィードバッ
ク制御における制御変数が所定値を超えた場合にそのこ
とを表示する表示手段を設けたことを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、前記制御弁はステップモータによって
駆動され、前記フィードバック制御はステップモータの
ステップ数を制御することによって行われるものとし、
該フィードバック制御における前記制御変数をステップ
モータのステップ数に乗ずべき係数としたことを特徴と
する。

【００１５】請求項３記載の発明は、前記請求項１又は
２記載の発明において、前記制御変数を補正すべき補正
係数を学習制御によって求め、この補正係数が所定値を
超えた場合に前記表示手段がそのことを表示するよう構
成したことを特徴とする。

【００１６】請求項４記載の発明は、ガス燃料の供給量
を吸入空気量に応じて増減させる可変ベンチュリ型ミキ
サと、ガス燃料供給系への制御用空気の供給量を制御す
る制御弁と、混合気濃度が目標空燃比に対してリッチ側
にあるか又はリーン側にあるかを検出するセンサと、該
センサの検出結果に基づいて、混合気の空燃比が目標値
となるよう、前記制御用空気の供給量をフィードバック
制御する制御手段を含んで構成される混合気形成装置を
備えるガス燃料エンジンにおいて、所定のスロットル開
度における吸気圧を検出する検出手段を設けるととも
に、該検出手段によって検出された吸気圧が所定値を超
えた場合にそのことを表示する表示手段を設けたことを
特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明によれば、エアクリーナの目詰まりのた
めに所定のスロットル開度における吸気圧が所定値を超
えた場合、或いはエアクリーナの目詰まり又は可変ベン
チュリ型ミキサのニードル弁へのカーボンの付着のため
に制御用空気の供給量のフィードバック制御における制
御変数が所定値を超えた場合には、表示手段によってそ
のことをユーザーに知らせるようにしたため、フィード
バック制御よっても目標空燃比の混合気が得られない事
態が発生する以前にユーザーに適切な処置を促すことが
できる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１９】図１は本発明に係るガス燃料エンジンの基
本構成図である。

【００２０】図１に示すガス燃料エンジン１は水冷式４
気筒４バルブエンジンであって、そのシリンダブロック
２に形成された４つのシリンダボア２ａのそれぞれには
ピストン３が摺動自在に嵌装されており、各ピストン３
はコンロッドを介して不図示のクランク軸に連結されて
いる。

【００２１】又、上記シリンダブロック２の上部に被着
されたシリンダヘッド４の下部には燃焼凹部４ａが形成
されており、該燃焼凹部４ａと前記ピストン３の頂部３
ａとの間には燃焼室５が形成されている。そして、シリ
ンダヘッド４の燃焼凹部４ａには吸気ポート４ｂと排気
ポート４ｃがそれぞれ２つずつ開口しており、各吸気ポ
ート４ｂ、排気ポート４ｃは吸気弁６、排気弁７によっ
てそれぞれ適当なタイミングで開閉される。即ち、吸気
弁６、排気弁７はスプリング８，９によって吸気ポート
４ｂ、排気ポート４ｃを閉じる方向に付勢されており、
これらはヘッドカバー１０内に回転自在に収納されたカ
ム軸１１，１２によって適当なタイミングで開閉され
る。

【００２２】尚、前記シリンダブロック２とシリンダヘ
ッド４には冷却ジャケット１３，１４が形成されてお
り、これらの冷却ジャケット１３，１４にはクーラント
液が不図示のクーラントポンプによって循環せしめられ
て冷却に供される。

【００２３】ところで、前記シリンダヘッド４には、前
記吸気ポート４ｂを介して燃焼室５に連通する吸気通路
１５と、前記排気ポート４ｃを介して燃焼室５に連通す
る排気通路１６が形成されており、吸気通路１５には吸
気マニホールド１７の一端が接続され、該吸気マニホー
ルド１７の他端にはプリナムチャンバ１８が設けられて
いる。

【００２４】又、前記排気通路１６には排気マニホール
ド１９の一端が接続されており、該排気マニホールド１
９の他端には触媒コンバータ２０が接続されており、同
排気マニホールド１９の途中には、排気ガス中の酸素濃
度を検出するためのＯ₂ センサ２１が取り付けられてい
る。尚、上記触媒コンバータ２０の触媒層は、一酸化炭
素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）の酸化及び窒素酸化物
（ＮＯ_X ）を還元するための所謂三元触媒を含んでい
る。

【００２５】ところで、前記Ｏ₂ センサ２１は排気ガス
中の酸素濃度と大気中の酸素濃度との差を起電力に変換
するものであり、酸素濃度の差が所定値以上のとき、即
ち、混合気濃度が理論空燃比に対してリッチ側にあると
きに検出信号を出力するタイプのものが採用されてい
る。尚、Ｏ₂ センサとしては、混合気濃度が理論空燃比
に対してリーン側にあるときに検出信号を出力するタイ
プのものを採用しても良い。

【００２６】ところで、前記プリナムチャンバ１８はＥ
ＧＲバルブ２２を有するＥＧＲ通路２３によって前記排
気マニホールド１９に連通接続されており、ＥＧＲバル
ブ２２はＥＧＲレギュレータ２４からの吸気負圧で開閉
され、プリナムチャンバ１８にＥＧＲガスを導入する。

【００２７】而して、前記プリナムチャンバ１８の上流
側開口には、本発明に係る混合気形成装置３０を介して
エアクリーナ２５が接続されており、混合気形成装置３
０によって形成されて混合気は前記吸気マニホールド１
７を経てガス燃料エンジン１の前記燃焼室５に供給され
て燃焼に供される。

【００２８】ここで、混合気形成装置３０の構成を説明
する。

【００２９】本実施例に係る混合気形成装置３０は、前
記エアクリーナ２５と前記プリナムチャンバ１８とを連
通する吸気通路３１と、該吸気通路３１に一体的に形成
された燃料供給チャンバ３２と、該燃料供給チャンバ３
２と不図示のガス燃料源とを連通接続するガス燃料通路
３３と、前記燃料供給チャンバ３２とエアクリーナ２５
とを連通接続するブリードエア通路３４と、前記吸気通
路３１のベンチュリ部３１ａの通路面積を可変制御する
可変ベンチュリ型ミキサ３５と、前記ブリードエア通路
３４の通路面積を変えて前記燃料供給チャンバ３２に供
給される制御用空気としてのブリードエアの量を制御す
るブリードエア制御弁（以下、ＡＢＣＶと称す）３６
と、前記燃料供給チャンバ３２に供給される燃料の圧力
を調整するレギュレータ６０を含んで構成されている。

【００３０】上記可変ベンチュリ型ミキサ３５は、前記
吸気通路３１のベンチュリ部３１ａに設けられており、
これは密閉ボックス状のチャンバ３７と、該チャンバ３
７内に摺動自在に嵌装されたピストン３８を有してお
り、該ピストン３８の先端には、前記燃料供給チャンバ
３２の主ジェット３２ａに対して出没するニードル弁
（メータリングロッド）３９が取り付けられている。
尚、主ジェット３２ａ及びニードル弁３９は、如何なる
吸入空気量に対しても前記ＡＢＣＶ３６の開度の平均値
が略一定のまま空燃比を略一定に維持できる形状を有し
ている。

【００３１】而して、上記ピストン３８はチャンバ内３
７に縮装されたスプリング４０によって閉じ方向（図１
の左方向）に付勢されており、チャンバ３７内には該ピ
ストン３８によって区画されるエア室Ｓ１，Ｓ２が形成
されている。そして、一方のエア室Ｓ１はポート４１を
介して前記吸気通路３１のベンチュリ部３１ａに連通し
ており、他方のエア室Ｓ２はポート４２を介して大気に
連通している。

【００３２】ところで、前記吸気通路３１の可変ベンチ
ュリ型ミキサ３５の下流側には、スロットル操作によっ
て開閉するスロットル弁４３が設けられている。

【００３３】他方、前記エアクリーナ２５には、吸入空
気量を測定するためのエアフローメータ４７が取り付け
られており、該エアフローメータ４７の出力はエンジン
制御装置（以下、ＥＣＵと称す）４８に入力される。
尚、図示していないが、エアクリーナ２５にはフィルタ
エレメントの目詰まりを検出するための目詰まりセンサ
が設けられており、該目詰まりセンサの出力も同様に前
記ＥＣＵ４８に入力される。更に、ＥＣＵ４８には、前
記スロットル弁４３の開度（負荷）、クーラント液の温
度、エンジン回転数、前記Ｏ₂ センサ２１の出力、排気
温度、絶対吸気圧、不図示の負圧センサの出力等の各種
信号が入力される。

【００３４】又、前記可変ベンチュリ型ミキサ３５に
は、燃料供給チャンバ３２から導出するアイドルディス
チャージライン４９、燃料遮断弁５１、調整可能なニー
ドル弁５２及びアイドルポート５３を含むアイドル回路
５０が設けられており、アイドルポート５３は、吸気通
路３１内において前記スロットルバルブ４３のアイドル
位置下流側に開口している。更に、吸気通路３１のスロ
ットル弁４３よりも下流側には、負圧スイッチ５４が設
けられている。尚、上記燃料遮断弁５１は前記ＥＣＵ４
８によってその開閉が制御され、これにより前記アイド
ルディスチャージライン４９を通る燃料量が制御され
る。

【００３５】ところで、本実施例では、前記ＡＢＣＶ３
６はステップモータ５５によって駆動されてその開度が
制御され、ステップモータ５５は後述のフィードバック
制御によってその駆動が制御される。

【００３６】尚、図１において、５６は燃料供給制御
弁、５７は燃料遮断弁、５８はアイドルスピード制御
弁、５９は補助燃料供給弁である。ここで、前記燃料供
給チャンバ３２にガス燃料を供給するための前記レギュ
レータ（ベーパライザ）６０の構成を説明する。

【００３７】レギュレータ６０は、そのハウジング６１
内に導入路６２を有しており、該導入路６２には導入管
６３が接続されている。そして、この導入路６２は第１
圧力調整ポート６４まで延出しており、該第１圧力調整
ポート６４は第１圧力調整弁６５によってその開閉が制
御され、第１圧力調整弁６５は調節ねじ６６、スプリン
グ６７等を含む第１付勢部材６８によって作動する。

【００３８】又、ハウジング６１内には第１蓋板６９が
装着されており、これによりハウジング６１内には第１
圧力調整室７０が形成されている。尚、第１付勢部材６
８の調節により、前記第１圧力調整室７０のガス燃料の
圧力は約０．３ａｔｇに設定される。

【００３９】更に、ハウジング６１内の前記第１蓋板６
９の逆側にはダイヤフラム７１と第２蓋板７２が装着さ
れており、これにより第２圧力調整室７３が形成されて
いる。そして、第２圧力調整室７３は通路７４を介して
前記第１圧力調整室７０に連通している。

【００４０】又、上記通路７４の第２圧力調整室７３の
側には、開閉可能な第２圧力調整弁７５が設けられてお
り、該第２圧力調整弁７５は、前記ダイヤフラム７１と
連動する第２付勢部材７６によってその作動が制御され
る。尚、ダイヤフラム７１の背面側には大気ポート７７
を介して大気圧が作用している。

【００４１】而して、前記第２付勢部材７６の調節によ
って、前記第２圧力調整室７３内のガス燃料の圧力は大
気圧よりも僅かに低い圧力に設定され、このように設定
されたガス燃料が前記ガス燃料通路３３を通って前記燃
料供給チャンバ３２に供給される。

【００４２】尚、ハウジング６１内には加熱通路７８が
設けられており、エンジン１の前記冷却ジャケット１
３，１４での熱交換によって加熱されたクーラント液が
加熱通路７８を通過して循環することによって、レギュ
レータ６０の内部においてより安定したガス温度が維持
され、より燃料の良好な気化と調整作用が行われる。

【００４３】次に、混合気形成装置３０の作用を説明す
る。

【００４４】ガス燃料エンジン１が駆動され、該エンジ
ン１の吸入行程において吸気弁６が開いて排気弁７が閉
じ、ピストン３がシリンダボア２ａ内を下降すると、シ
リンダボア２ａ内に発生する負圧に引かれて空気がエア
クリーナ２５内に吸引され、該空気はエアクリーナ２５
によって浄化された後、吸気通路３１を図１の矢印方向
に流れる。尚、このとき、吸入空気量は前記エアフロー
メータ４７によって検出され、その検出信号は前記ＥＣ
Ｕ４８に入力される。又、同様にエンジン回転数、絶対
吸気負圧等も検出され、それらの検出信号もＥＣＵ４８
に入力される。

【００４５】ところで、エアクリーナ２５に導入された
空気の一部はブリードエア（制御用空気）としてブリー
ドエア通路３４から燃料供給チャンバ３２に供給され、
これによって燃料供給チャンバ３２内の圧力が調整さ
れ、該燃料供給チャンバ３２への燃料供給量が制御され
る。つまり、レギュレータ６０によって気化された燃料
の燃料供給チャンバ３２への供給量はガス燃料通路３３
の圧力と燃料供給チャンバ３２内の圧力との差圧によっ
て決定されるため、前述のようにブリードエアの供給量
を制御して燃料供給チャンバ３２内の圧力を変えること
によって燃料の供給量を制御することができる。

【００４６】ここで、ブリードエアの供給量はＡＢＣＶ
３６の開度調整によって行なわれ、ＡＢＣＶ３６の開度
調整はステップモータ５５をフィードバック制御するこ
とによってなされる。

【００４７】而して、スロットル弁４３が全閉状態にあ
るアイドリング状態においては、吸気通路３１における
吸入空気量が小さく、吸気通路３１のベンチュリ部３１
ａは略大気圧に保たれるため、前記可変ベンチュリ型ミ
キサ３５のエア室Ｓ１，Ｓ２の内圧は略同等（大気圧）
となってピストン３８には差圧に基づく力が作用せず、
該ピストン３８はスプリング４０の付勢力によってその
ニードル弁３９が燃料供給チャンバ３２の主ジェット３
２ａを閉じる位置で静止している。

【００４８】従って、エンジン１がアイドリング状態に
あるときには、前記アイドル回路５０から燃料が供給さ
れるが、このとき、アイドルディスチャージライン４９
の燃料供給チャンバ３２との連結部が前記エアブリード
通路３４の燃料供給チャンバ３２との連結部よりも主ジ
ェット３２ａ側に配置されているため、アイドルディス
チャージライン４９の上流側においてブリードエアによ
る燃料供給量の制御が行われる。このため、ブリードエ
アによって制御された燃料がアイドルディスチャージラ
イン４９に流れることとなり、この結果、アイドル回路
５０の応答性が高められる。

【００４９】次に、スロットル操作によってスロットル
弁４３が徐々に開かれてエンジン１の運転状態がアイド
リング状態を脱してオフアイドル状態となると、吸気通
路３１を流れる吸入空気量が増え、吸気通路３１のベン
チュリ部３１ａに負圧が発生する。そして、この負圧は
ポート４１を介して可変ベンチュリ型ミキサ３５の一方
のエア室Ｓ１に作用するため、ピストン３８は両エア室
Ｓ１，Ｓ２の差圧（つまり、吸入空気量）に比例する力
によってチャンバ３７側（図１の右方）に移動し、その
先部に取り付けられたニードル弁３９が燃料供給チャン
バ３２の主ジェット３２ａを開く。このため、主ジェッ
ト３２ａの開口面積が増大し、この開口面積の増大に見
合う量のガス燃料が燃料供給チャンバ３２から吸気通路
３１に流出し、この燃料がそこを流れる空気と混合して
所定空燃比の混合気が形成され、この混合気はプリナム
チャンバ１８、吸気マニホールド１７及びエンジン１の
シリンダヘッド４に形成された各気筒の吸気通路１５を
経て吸気ポート４ｂから燃焼室５に供給されて燃焼に供
される。

【００５０】そして、燃焼室５での混合気の燃焼によっ
て生じた排気ガスは、エンジン１が排気行程に移行して
吸気弁６が閉じて排気弁７が開き、ピストン３がシリン
ダボア２ａ内を上昇すると、燃焼室５から排気通路１６
及び排気マニホールド１９を経て触媒コンバータ２０を
通過し、これに含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯ_X 等が触媒コ
ンバータ２０によって還元されて浄化された後、不図示
の排気・消音装置を経て大気中に排出される。

【００５１】而して、このオフアイドル状態において
も、前述と同様にフィードバック制御によってステップ
モータ５５が制御され、ＡＢＣＶ３６の開度の調整によ
って燃料供給チャンバ３２へのブリードエアの供給量が
制御される。

【００５２】ここで、上記フィードバック制御について
説明する。

【００５３】ステップモータ５５のフィードバック制御
は、該ステップモータ５５のステップ数ＳＴＰ（＝０〜
２００）を制御することによってなされ、本実施例で
は、制御変数としてステップ数ＳＴＰに乗ずべきフィー
ドバック係数ＦＫが制御される。

【００５４】即ち、各時点でのステップ数ＳＴＰは次
式；

【００５５】

【数２】ＳＴＰ＝（ＦＫ＋１０００）×ＳＴＰ／１０００ …（２）によって算出され、フィードバック係数ＦＫはＯ₂ セン
サ２１の出力信号（つまり、混合気濃度が目標空燃比に
対してリッチ側にあるか否か）に基づいて図２に示す時
間的な変化率（＝ｄＦＫ／ｄｔ）でもって制御される。

【００５６】ここで、フィードバック係数ＦＫの時間的
な変化率（＝ｄＦＫ／ｄｔ）を決定するものとして以下
の６つの因子が規定されている（図２参照）。

【００５７】リッチディレイリーンディレイリッチスキップリーンスキップリッチ比例係数リーン比例係数尚、図２に示すように、フィードバック係数ＦＫの上限
値がリーン側、下限値がリッチ側に対応する。

【００５８】而して、本実施例では、フィードバック係
数ＦＫはエンジン負荷（実際には、絶対吸気圧）の関数
とされ、前記６つの因子〜を各絶対吸気圧３００，
４５０，６００，７６０ｍｍＨｇに対して表１に示すよ
うに規定している。尚、表１に示す絶対吸気圧３００，
４５０，６００，７６０ｍｍＨｇの中間の値に対する各
因子〜の値は補間法によって求められる。

【００５９】

【表１】尚、表１において、リッチタイマ周期ＴＲとリッチ係数
ＳＲは図２に示すようにのリッチ比例係数を規定し、
リーンタイマ周期ＴＬとリーン係数はＳＬはのリーン
比例係数を規定する。

【００６０】ここで、フィードバック制御の手順を図２
を参照しながら図３に示すフローチャートに従って説明
する。尚、図２に示すフィードバック係数ＦＫにおい
て、鎖線はステップモータ５５（ＡＢＣＶ３６）の実際
の作動に対するフィードバック係数ＦＫの時間的変化を
示す。

【００６１】前記ＥＣＵ４８はＯ₂ センサ２１から入力
される信号によって混合気濃度が目標空燃比（理論空燃
比）に対してリッチ側にあるか否かを判断する（図４の
STEP１）。

【００６２】Ｏ₂ センサ２１の起電力が所定値（例え
ば、５００ｍＶ）を超えると、図２に示すように、Ｏ₂
センサ２１の出力はＯＮとなり、混合気濃度はリーン側
からリッチ側に反転するため、STEP１での判断結果はＹ
ＥＳとなり、次に、リッチフラグ＝１であるか否かが判
断される（STEP２）。この場合、リッチ状態に反転する
以前のリーン状態においてはリッチフラグ＝０に設定さ
れているため（STEP２０参照）、STEP２での判断結果は
ＮＯとなり、ここでリッチフラグ＝１に設定され（STEP
３）、その後、リッチスキップがＯＦＦ（クリア）され
（STEP４）、リッチディレイタイマもリセットされる
（STEP５）。続いて、リーンディレイタイマがリセット
され（STEP６）、更に、リッチタイマもリセットされ
（STEP７）、リターンされる（STEP８）。

【００６３】前述のようにリッチフラグ＝１に設定され
たため（STEP３）、STEP２での判断結果はＹＥＳとな
り、STEP９へ進み、そこでリッチスキップがＯＮか否か
が判断されるが、STEP４においてリッチスキップはＯＦ
Ｆされているため、STEP９での判断結果はＮＯとなり、
リッチディレイタイマがカウントアップされ（STEP１
０）、このカウントアップはリッチディレイタイマ≧
となるまで継続される（STEP１１）。そして、リッチデ
ィレイタイマ≧となると、リッチスキップがＯＮされ
（STEP１２）、フィードバック係数ＦＫにが加算され
る（ＦＫ＝ＦＫ＋）（STEP１３）。

【００６４】上述のようにフィードバック係数ＦＫに
が加算されると、フィードバック係数ＦＫは瞬時に増え
て前記（２）式によって算出されるステップモータ５５
のステップ数ＳＴＰが大きくなり、この結果、ＡＢＣＶ
３６の開度が大きくなって燃料供給チャンバ３２へのブ
リードエアの供給量が増え、燃料供給チャンバ３２内の
圧力が高くなって燃料の供給量が減少し、この結果、混
合気の空燃比は目標空燃比に対してリーン側へ移行す
る。

【００６５】以上の処理が終了した時点でリッチスキッ
プはＯＮされているため（STEP１２）、STEP９での判断
結果はＹＥＳとなり、次に、リッチタイマ≧ＴＲとなる
までリッチタイマがカウントアップされる（STEP１４〜
１６）。そして、リッチタイマ≧ＴＲとなると、フィー
ドバック係数ＦＫにリッチ係数ＳＲが加算（ＦＫ＝ＦＫ
＋ＳＲ）され（STEP１７）、リッチタイマがリセットさ
れる（STEP１８）。

【００６６】上述のようにフィードバック係数ＦＫにリ
ッチ係数ＳＲが加算されると、前記（２）式によって算
出されるステップモータ５５のステップ数ＳＴＰが更に
大きくなり、この結果、ＡＢＣＶ３６の開度が大きくな
って燃料供給チャンバ３２へのブリードエアの供給量が
更に増え、燃料供給チャンバ３２内の圧力が更に高くな
って燃料の供給量が更に減少し、この結果、混合気の空
燃比は目標空燃比に対して更にリーン側へ移行する。

【００６７】上述の結果、Ｏ₂ センサ２１の出力がＯＦ
Ｆに反転すると、その時点から以上とは逆にフィードバ
ック係数ＦＫが減じられ、混合気の空燃比が目標空燃比
に対してリッチ側に移行せしめられる。

【００６８】即ち、Ｏ₂ センサ２１の起電力が所定値
（例えば、５００ｍＶ）以下に下がると、図２に示すよ
うに、Ｏ₂ センサ２１の出力はＯＦＦとなり、混合気濃
度はリッチ側からリーン側に反転するため、STEP１での
判断結果はＮＯとなり、次に、リッチフラグ＝０である
か否かが判断される（STEP１９）。この場合、リーン状
態に反転する以前のリッチ状態においてはリッチフラグ
＝１に設定されているため（STEP３参照）、STEP１９で
の判断結果はＮＯとなり、ここでリッチフラグ＝０に設
定され（STEP２０）、その後、リーンスキップがＯＦＦ
（クリア）され（STEP２１）、リーンディレイタイマも
リセットされる（STEP２２）。続いて、リッチディレイ
タイマがリセットされ（STEP２３）、更に、リーンタイ
マもリセットされ（STEP２４）、リターンされる（STEP
２５）。

【００６９】前述のようにリッチフラグ＝０に設定され
たため（STEP２０）、STEP１９での判断結果はＹＥＳと
なり、STEP２６へ進み、そこでリーンスキップがＯＮか
否かが判断されるが、STEP２０においてリーンスキップ
はＯＦＦされているため、STEP２６での判断結果はＮＯ
となり、リーンディレイタイマがカウントアップされ
（STEP２７）、このカウントアップはリーンディレイタ
イマ≧となるまで継続される（STEP２８）。そして、
リーンディレイタイマ≧となると、リーンスキップが
ＯＮされ（STEP２９）、フィードバック係数ＦＫから
が減算される（ＦＫ＝ＦＫ−）（STEP３０）。

【００７０】上述のようにフィードバック係数ＦＫから
が減算されると、フィードバック係数ＦＫは瞬時に小
さくなって前記（２）式によって算出されるステップモ
ータ５５のステップ数ＳＴＰも小さくなり、この結果、
ＡＢＣＶ３６の開度が小さくなって燃料供給チャンバ３
２へのブリードエアの供給量が減り、燃料供給チャンバ
３２内の圧力が低くなって燃料の供給量が増大し、この
結果、混合気の空燃比は目標空燃比に対してリッチ側へ
移行する。

【００７１】以上の処理が終了した時点でリーンスキッ
プはＯＮされているため（STEP２９）、STEP２６での判
断結果はＹＥＳとなり、次に、リーンタイマ≧ＴＬとな
るまでリーンタイマがカウントアップされる（STEP３１
〜３３）。そして、リーンタイマ≧ＴＬとなると、フィ
ードバック係数ＦＫからリーン係数ＳＬが減算（ＦＫ＝
ＦＫ−ＳＬ）され（STEP３４）、リーンタイマがリセッ
トされる（STEP３５）。

【００７２】上述のようにフィードバック係数ＦＫから
リーン係数ＳＬが加算されると、前記（２）式によって
算出されるステップモータ５５のステップ数ＳＴＰが更
に小さくなり、この結果、ＡＢＣＶ３６の開度が小さく
なって燃料供給チャンバ３２へのブリードエアの供給量
が更に減り、燃料供給チャンバ３２内の圧力が更に低く
なって燃料の供給量が更に増大し、この結果、混合気の
空燃比は目標空燃比に対して更にリッチ側へ移行する。

【００７３】而して、以上のようなフィーバック制御を
繰り返すことによって混合気の空燃比は目標値に保持さ
れるが、本実施例においては、前述のようにフィードバ
ック係数ＦＫが吸入空気量に影響するパラメータである
エンジン負荷（絶対吸気圧）の関数として求められるた
め、エンジン負荷によるフィードバック係数ＦＫの変化
率の相異や吸入空気量が小さい領域における空燃比の変
化量の相異を補償することができ、混合気の空燃比をエ
ンジン１の全運転領域に亘って目標値に正確に設定する
ことができる。

【００７４】又、本実施例によれば、フィードバック係
数ＦＫの時間的な変化率をエンジン負荷に応じて変える
ことができるため、吸入空気量に対してフィードバック
周波数を一定にすることができ、この結果、エンジン１
の全運転領域に亘って混合気の空燃比のバラツキを小さ
く抑えることができるとともに、触媒コンバータ２０に
よる排気ガスの浄化率を高く保つこともできる。

【００７５】ところで、本実施例においては、前記エア
クリーナ２５の目詰まり及び前記可変ベンチュリ型ミキ
サ３５におけるニードル弁３９へのカーボンの付着を常
時監視し、それらの程度が或る限度を超えると、そのこ
とをユーザーに知らせてユーザーに適切な処置を促すよ
うにしている。

【００７６】具体的には、前記（２）式に乗ずべき補正
係数ｇ_faf を導入してステップモータ５５のステップ数
ＳＴＰを次式：

【００７７】

【数３】ＳＴＰ＝ｇ_faf ×ｊ_faf ×ＳＴＰ／１０００ …（３）ここに、ｊ_faf ＝１０００＋ＦＫ …（４）によって算出し、上記フィードバック制御値ｊ_faf に目
標幅を設定し、その目標幅を監視することによって前記
補正係数ｇ_faf の学習を行なう方法が採られている。

【００７８】上記補正係数ｇ_faf はエアクリーナ２５の
目詰まりと可変ベンチュリ型ミキサ３５におけるニード
ル弁３９へのカーボンの付着の程度によって変化する係
数であって、混合気の空燃比を目標値（理論空燃比）に
保つためにステップモータ５５のステップ数ＳＴＰを変
化させるための係数である。

【００７９】ところで、エアクリーナ２５の目詰まりの
影響が最も顕著に現れるのは高負荷運転域であり、可変
ベンチュリ型ミキサ３５におけるニードル弁３９へのカ
ーボンの付着の影響が最も顕著に現れるのはアイドル運
転域である。

【００８０】ここで、前記補正係数ｇ_faf の学習制御ル
ーチンを用いたエアクリーナ２５の目詰まりとニードル
弁３９へのカーボンの付着の検出とそれに対する対処
（ランプ表示）を図４に示すフローチャートに基づいて
説明する。

【００８１】学習ルーチンにおいては、先ず、フィード
バック制御中か否かが判断され（図４のSTEP１）、フィ
ードバック制御がなされている場合には、混合気をリッ
チ側へフィードバック制御しているか否か、つまり、フ
ィードバック係数ＦＫ（ｊ_faf ）を減少させているか否
かが判断される（STEP２）。

【００８２】フィードバック係数ＦＫ（ｊ_faf ）を減少
させて混合気をリッチ化している場合、前記（４）式に
て表わされるフィードバック制御値ｊ_faf が目標幅以内
にあるか否かが判断され（STEP３）、可変ベンチュリ型
ミキサ３５のニードル弁３９へのカーボンの付着が甚だ
しいためにフィードバック制御値ｊ_faf が目標範囲を超
えている場合には、補正係数ｇ_faf を減算し（STEP
４）、減算した後の補正係数ｇ_faf を学習値としてこの
値ｇ_faf が下限値ＭＩＮを下回ったか（ｇ_faf ＜ＭＩ
Ｎ）否かが判断される（STEP５）。

【００８３】上記判断の結果、補正係数ｇ_faf が下限値
ＭＩＮを下回っていなければ（ｇ_faf ≧ＭＩＮ）、減算
された補正係数ｇ_faf を用いて前記（３）式によってフ
ィードバック制御されるべきステップモータ５５のステ
ップ数ＳＴＰが算出され、ステップモータ５５のステッ
プ数ＳＴＰはより大きな減少率で下げられる。この結
果、ブリードエアの供給量が絞られ、ニードル弁３９へ
のカーボンの付着によって主ジェット２３ａとニードル
弁３９との間の通路面積が減少した分だけ燃料供給チャ
ンバ３２へのガス燃料の供給量が増加し、これによって
混合気の空燃比が目標値に維持される。このとき、目標
空燃比の混合気を得るためのステップモータ５５のステ
ップ数ＳＴＰは小さい側へ移行する。

【００８４】又、補正係数ｇ_faf が下限値ＭＩＮを下回
っていれば（ｇ_faf ＜ＭＩＮ）、前記ＥＣＵ４８は図５
に示すリレー回路８０を駆動してランプ９０に通電し、
該ランプ９０を点灯してユーザーに異常（ニードル弁３
９へのカーボンの付着）を知らせ（STEP６）、ユーザー
に適切な処置を促す。

【００８５】一方、混合気をリーン側へフィードバック
制御しているか否か、つまり、フィードバック係数ＦＫ
（ｊ_faf ）を減少させているか否かの判断（STEP２）の
結果、フィードバック係数ＦＫ（ｊ_faf ）を増加させて
混合気をリーン化している場合、フィードバック制御値
ｊ_faf は目標幅以内にあるか否かが判断され（STEP
７）、エアクリーナ２５の目詰まりが甚だしいためにフ
ィードバック制御値ｊ_fafが目標範囲を超えている場合
には、補正係数ｇ_faf を加算し（STEP８）、加算した後
の補正係数ｇ_faf を学習値としてこの値ｇ_faf が上限値
ＭＡＸを超えたか（ｇ_faf ＞ＭＡＸ）否かが判断される
（STEP９）。

【００８６】上記判断の結果、補正係数ｇ_faf が上限値
ＭＡＸ以下であれば（ｇ_faf ≦ＭＡＸ）、加算された補
正係数ｇ_faf を用いて前記（３）式によってフィードバ
ック制御されるべきステップモータ５５のステップ数Ｓ
ＴＰが算出され、ステップモータ５５のステップ数ＳＴ
Ｐはより大きな増加率で増加せしめられる。この結果、
ブリードエアの供給量が増やされ、エアクリーナ２５の
目詰まりによって吸気圧が下がった分だけ燃料供給チャ
ンバ３２へのガス燃料の供給量が減少し、これによって
混合気の空燃比が目標値に維持される。このとき、目標
空燃比の混合気を得るためのステップモータ５５のステ
ップ数ＳＴＰは大きい側へ移行する。

【００８７】又、補正係数ｇ_faf が上限値ＭＡＸを超え
ていれば（ｇ_faf ＞ＭＡＸ）、前記ＥＣＵ４８は図５に
示すリレー回路８０を駆動してランプ９０に通電し、該
ランプ９０を点灯してユーザーに異常（エアクリーナ２
５の目詰まり）を知らせ（STEP６）、ユーザーに適切な
処置を促す。

【００８８】以上のように、本実施例では、学習制御に
よって得られた補正係数ｇ_faf を監視することによって
エアクリーナ２５の目詰まりやニードル弁３９へのカー
ボンの付着を検知し、それらの程度が或る限度を超える
と、そのことをユーザーに知らせて適切な処置を促すよ
うにしたため、フィードバック制御によっても目標空燃
比の混合気が得られない事態の発生が事前に防がれる。

【００８９】尚、以上の実施例では、補正係数ｇ_faf を
監視することによってエアクリーナ２５の目詰まりやニ
ードル弁３９へのカーボンの付着を検知したが、エアク
リーナ２５の目詰まりは所定のスロットル開度における
吸気圧を不図示の検出手段によって検出することによっ
ても検知することができる。つまり、スロットル弁４３
の各開度における吸気圧の下限値を規定しておき、各ス
ロットル開度において検出された吸気圧が規定値以下に
下がれば、エアクリーナ２５の目詰まりの程度が大きい
としてランプ表示等によってユーザーにそのことを知ら
せ、ユーザーに適切な処置を促すことができる。

【００９０】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、エアクリーナの目詰まりのために所定のスロット
ル開度における吸気圧が所定値を超えた場合、或いはエ
アクリーナの目詰まり又は可変ベンチュリ型ミキサのニ
ードル弁へのカーボンの付着のために制御用空気の供給
量のフィードバック制御における制御変数が所定値を超
えた場合には、表示手段によってそのことをユーザーに
知らせるようにしたため、フィードバック制御によって
も目標空燃比の混合気が得られない事態が発生する以前
にユーザーに適切な処置を促すことができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガス燃料エンジンの基本構成図で
ある。

【図２】Ｏ₂ センサ出力とフィードバック係数との関係
を示す図である。

【図３】フィードバック制御の手順を示すフローチャー
トである。

【図４】学習制御ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図５】ランプ点灯回路を示す図である。

【符号の説明】

１ガス燃料エンジン２１Ｏ₂ センサ３０混合気形成装置３３ガス燃料通路３４ブリードエア通路３５可変ベンチュリ型ミキサ３６ブリードエア制御弁（ＡＢＣＶ）４８エンジン制御装置（ＥＣＵ）５５ステップモータ８０ランプ（表示手段）ＦＫフィードバック係数（制御変数）ｇ_faf 補正係数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 21/02 ３１１ＭＡ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス燃料の供給量を吸入空気量に応じて
増減させる可変ベンチュリ型ミキサと、ガス燃料供給系
への制御用空気の供給量を制御する制御弁と、混合気濃
度が目標空燃比に対してリッチ側にあるか又はリーン側
にあるかを検出するセンサと、該センサの検出結果に基
づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、前記制御
用空気の供給量をフィードバック制御する制御手段を含
んで構成される混合気形成装置を備えるガス燃料エンジ
ンにおいて、前記制御手段によるフィードバック制御に
おける制御変数が所定値を超えた場合にそのことを表示
する表示手段を設けたことを特徴とするガス燃料エンジ
ン。
【請求項２】前記制御弁はステップモータによって駆
動され、前記フィードバック制御はステップモータのス
テップ数を制御することによって行われ、該フィードバ
ック制御における前記制御変数はステップモータのステ
ップ数に乗ずべき係数であることを特徴とする請求項１
記載のガス燃料エンジン。
【請求項３】前記制御変数を補正すべき補正係数を学
習制御によって求め、この補正係数が所定値を超えた場
合に前記表示手段がそのことを表示することを特徴とす
る請求項１又は２記載のガス燃料エンジン。
【請求項４】ガス燃料の供給量を吸入空気量に応じて
増減させる可変ベンチュリ型ミキサと、ガス燃料供給系
への制御用空気の供給量を制御する制御弁と、混合気濃
度が目標空燃比に対してリッチ側にあるか又はリーン側
にあるかを検出するセンサと、該センサの検出結果に基
づいて、混合気の空燃比が目標値となるよう、前記制御
用空気の供給量をフィードバック制御する制御手段を含
んで構成される混合気形成装置を備えるガス燃料エンジ
ンにおいて、所定のスロットル開度における吸気圧を検
出する検出手段を設けるとともに、該検出手段によって
検出された吸気圧が所定値を超えた場合にそのことを表
示する表示手段を設けたことを特徴とするガス燃料エン
ジン。