JPH0777091A - 内燃機関の空燃比制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 あらゆる空燃比における回転変動量や平均回
転数を正しく評価し、適切な空燃比制御を可能とするこ
とを目的とする。 【構成】 内燃機関（Ｅ）の負荷を検出し（７）、検出
された負荷に対応して計測間隔（測定時間もしくは計測
データ数）を決定し（１１、１２）、該計測間隔（測定
時間もしくは計測データ数）にて平均回転数（Ｎａｖ
ｇ．）及び回転変動量（ΔＮａｖｇ．）を演算する（１
１、１４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスエンジン等の内燃
機関の空燃比制御方法及びその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５で示すように、ＮＯｘ排出量を一定
としたい場合には、負荷が増大したならば、空燃比Ａ／
Ｆを大きくする必要がある。ここで、空燃比Ａ／Ｆが増
大すると、図６の１番下の段の回転特性が示すように、
低周波成分の影響が大きくなるため回転変動量も大きく
なる。なお、図６について説明すると、縦軸がエンジン
回転数、横軸が時間を表しており、図中上下方向へ４段
に分かれた四つのグラフがあり、空燃比は最上段のグラ
フが最も小さく、下のグラフになるに従い空燃比は増大
する。図６を参照すれば、空燃比の小さなものほど高周
波の回転変動が多く、空燃比が大きくなるに従い、低周
波の回転変動が多く含まれることが理解できる。

【０００３】ここで、出願人は特願平５−４７０７５号
において、回転変動量に基づいて空燃比を制御する技術
を提案している。その技術を実施する際には平均回転数
及び回転変動量を求める必要があるが、従来技術は、空
燃比Ａ／Ｆや負荷Ｌの数値とは無関係に、常に一定の測
定時間或いは計測データ数にて回転数を検出し、その数
値に基づいて制御を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、測定時間或い
は計測データ数を一定にした場合、その間隔を最適に設
定することは非常に困難である、という問題が存在す
る。すなわち、設定された測定時間が短く或いは計測デ
ータ数が少ない場合には、空燃比Ａ／Ｆが大きくて低周
波成分を多く含む変動状態を正しく評価することが出来
ず、制御等において誤作動の原因となる。

【０００５】一方、測定時間を長く設定し或いは計測デ
ータ数を長く設定すれば、その様な不具合を回避するす
ることが出来る。しかし、データ数が多くなるため大容
量の記憶手段が必要となり、処理ユニット全体の計算時
間、反応時間が長くなってしまうという不具合を生じ
る。

【０００６】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、あらゆる空燃比における回転変動
量及び平均回転数を効率よく、正しく評価し、適切な空
燃比制御を可能とする制御方法及び装置の提供を目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の空燃
比制御方法は、回転変動量に基づいて空燃比を制御する
内燃機関の空燃比制御方法において、内燃機関の負荷を
検出する工程と、検出された負荷に対応して計測間隔を
決定する工程と、該計測間隔にて平均回転数及び回転変
動量を決定する工程、とを含んでいる。

【０００８】また、本発明の内燃機関の空燃比制御装置
は、回転変動量に基づいて空燃比を制御する内燃機関の
空燃比制御装置において、内燃機関の負荷を検出する検
出手段と、検出された負荷に対応して計測間隔を決定す
る第１の決定手段と、該計測間隔によって平均回転数及
び回転変動量を決定する第２の決定手段、とを含んでい
る。

【０００９】明細書中の特許請求の範囲及び上記におい
て、「計測間隔」なる文言は、「測定時間もしくは計測
データ数」を意味している。

【００１０】本発明の実施に際して、内燃機関としては
例えばガスエンジンやディーゼルエンジンやガソリンエ
ンジンが好ましいが、それに限定されるのではない。

【００１１】また、検出された負荷に対応して計測間隔
（測定時間もしくは計測データ数）を決定する第１の決
定手段と、該計測間隔（測定時間もしくは計測データ
数）によって平均回転数及び回転変動量を決定する第２
の決定手段とは、同一の中央処理ユニット（ＣＰＵ）に
異なる処理を行わせる事により構成するのが好ましい。

【００１２】

【作用】上記した様な構成を具備する本発明によれば、
内燃機関の負荷を検出することにより空燃比を判定し、
その空燃比に基づいて計測間隔（測定時間もしくは計測
データ数）を決定する。すなわち、空燃比が小さければ
測定時間を比較的短く設定し、或いは計測データ数を比
較的少なく設定する。一方、空燃比が大きい場合には、
比較的長い測定時間或いは比較的多い計測データ数を設
定するのである。その結果、必要な場合（空燃比が大き
い場合）は測定時間が長く設定され或いは計測データ数
が多く設定されるので、変動量が大きくてもそれに対応
して正確な制御が実行される。また、空燃比が小さい場
合には測定時間が短くなり或いは計測データ数が少なく
なるので、使用されるデータ数も少なくなり、記憶手段
の容量を大きくする必要が無くなるのである。

【００１３】換言すれば、本発明では、それぞれの空燃
比において、適正な平均データ数をとるため、あらゆる
空燃比Ａ／Ｆにおける回転変動量の平均値を正しく評価
でき、適切な空燃比制御が可能となる。また、適正なデ
ータ数を取るため、計算時間も短くなり、効果的な制御
が可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面によって説
明する。

【００１５】図１には、本発明を実施したガスエンジン
装置が示されている。なお、図示の実施例では内燃機関
としてガスエンジンを用いている。

【００１６】負荷Ｌを駆動するガスエンジンＥの供給通
路１には、ガスＧのガス供給路２とエアＡの供給路とミ
キサＭとが接続されている。その供給路２からミキサＭ
をバイパスするバイパス路４が設けられ、そのバイパス
路４には、空燃比を調整するバイパス弁５が設けられて
おり、また吸気通路１には、エンジン回転数を調整する
スロットルバルブ６が設けられている。

【００１７】他方、エンジンＥには、負荷検出手段であ
る負荷センサ７が設けられ、出力軸８には回転ピックア
ップ９が設けられている。そして、回転ピックアップ９
は、スロットルバルブ６に接続され、また、負荷センサ
７と共に制御手段であるコントロールユニット１０に接
続されている。

【００１８】そのコントロールユニット１０には、中央
処理装置（ＣＰＵ）１１が含まれている。このユニット
１０には更に、空燃比に応じて計測間隔（測定時間もし
くは計測データ数）をセットするマップ（テーブル）及
び制御フロー、図５で示すような負荷と空燃比との関係
を示すマップ、を記憶した記憶手段であるブロック１２
が設けられている。ここで、ＣＰＵ１１はブロック１２
（に記憶されている計測間隔をセットするマップ或いは
テーブル）と組み合わされて第１の決定手段を構成して
いる。

【００１９】そして、設定された計測間隔（測定時間も
しくは計測データ数）に従ってエンジンの平均回転数、
回転変動量を演算するソフトが符号１４で示すブロック
（記憶手段：符号１２で示すブロックとは別部材）にイ
ンストールされており、ブロック１４（にインストール
されているソフト）及びＣＰＵ１１の組み合わせが第２
の決定手段を構成している。

【００２０】ユニット１０には更に、前記空燃比を制御
するアクチュエータコントロール１３が設けられ、その
コントロ−ラ１３はバイパス弁５を駆動するアクチュエ
ータ５ａに接続されている。

【００２１】次に、システム全体の制御について図２〜
図５を参照して説明する。

【００２２】エンジンの運転中は（ステップＳ１）、負
荷センサ７からの負荷検出信号により、ブロック１２に
記憶されているマップ（図５で示すマップ）に基づいて
空燃比Ａ／Ｆを決定する（ステップＳ２）。さらに、図
３に示すようなマップ或いはテーブル（図３：ブロック
１２に記憶）、或いは図４で示すようなフロー（図４：
ブロック１２に記憶）に基づいて、制御サイクル或いは
計測間隔（測定時間もしくは計測データ数）が決定され
る（ステップ３）。

【００２３】この様に決定された制御サイクル或いは計
測間隔（測定時間もしくは計測データ数）に基づいて、
回転変動量が決定され、それによりバイパス弁開度を制
御し、以てガスエンジンＥの空燃比を制御するのであ
る。

【００２４】図４で示すフローチャートは、図２の制御
フローチャートのステップＳ３内の詳細を示している。
例えば、図３のマップ１４（Ｔａｂｌｅ）のように空燃
比Ａ／Ｆが三つの領域（Ａ／Ｆ）＜（Ａ／Ｆ）１、（Ａ
／Ｆ）１≦（Ａ／Ｆ）≦（Ａ／Ｆ）２、（Ａ／Ｆ）２＜
（Ａ／Ｆ）に分けられ、各々の計測間隔（測定時間もし
くは計測データ数）がａ、ｂ、ｃで決定されるものと仮
定する。その場合、ステップＳ１２が空燃比Ａ／Ｆの領
域を判断するステップとなり、ステップＳ１３、Ｓ１
４、Ｓ１５は空気比Ａ／Ｆの領域から計測間隔（測定時
間もしくは計測データ数）を決定するステップとなる。
そして、これ以後は図２のステップＳ４に進む。

【００２５】なお、マップ或いは予め決定された数値に
よらないで計測間隔（測定時間もしくは計測データ数）
を決定することも可能である。その様な場合は、ＣＰＵ
１１において次に示す式により計測間隔（測定時間もし
くは計測データ数）（Ｃｙｃｌｅ）を決定する。

【００２６】Ｃycle＝ＩＮＴ｛α（Ａ／Ｆ）＋β｝ 但し、「ＩＮＴ」は整数化を意味しており、αは比例定
数、βはオフセット量を意味している。

【００２７】こうして空燃比が制御された状態でエンジ
ンが運転され、エンジン回転数は回転ピックアップ９で
常に検出され、次に示す式により平均エンジン回転数Ｎ
ａｖｇ．と、平均回転変動量ΔＮａｖｇ．が決定され
る。

【００２８】 ここで、Ｎは平均データ数、Ｔｉは瞬時エンジン回転周
期である。

【００２９】 但し、Ａは平均回転数における周期である。

【００３０】こうして決定された平均エンジン回転数Ｎ
ａｖｇ．と、平均回転変動量ΔＮａｖｇ．は回転変動量
に基づいて空燃比を制御する技術（特願平５−４７０７
５号）において用いられるのである。

【００３１】なお、図示の実施例はあくまでも例示であ
り、本発明の技術的範囲を限定する趣旨のものではな
い。例えば、図示の実施例では内燃機関としてガスエン
ジンが用いられているが、その他のエンジンも使用可能
である。また、第１及び第２の決定手段は、単一のＣＰ
Ｕと別個のブロック（記憶手段）との組み合わせとして
説明されているが、２個の処理ユニットを設けて、それ
ぞれ第１或いは第２の決定手段として用いても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、それぞ
れの空燃比において、適正な平均データ数をとるため、
あらゆる空燃比Ａ／Ｆにおける回転変動量や平均回転数
を正しく評価でき、適切な空燃比制御が可能となる。

【００３３】また、変動量が比較的小さい場合には、測
定時間を比較的短く設定し或いは計測データ数を比較的
少なく設定することが出来るので、必要とするメモリを
節約することが出来る。その結果、処理ユニット全体の
計算処理能力を犠牲にすること無く、必要なデータ処理
を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体構成図。

【図２】本発明の制御フローチャートを示す図。

【図３】本発明の空燃比と計測間隔（測定時間もしくは
計測データ数）の関係を示す図（マップ）。

【図４】本発明の空燃比から計測間隔（測定時間もしく
は計測データ数）を決定するフローチャートを示す図。

【図５】負荷に対する空燃比の関係を示す図（マッ
プ）。

【図６】空燃比をパラメータとしたときのエンジン回転
数の変動を示す図

【符号の説明】

Ｅ・・・ガスエンジン Ｌ・・・負荷 １・・・吸気通路 ２・・・ガス供給路 ３・・・エア供給路 ４・・・バイパス路 ５・・・バイパス弁 ５ａ・・・アクチュエータ ６・・・スロットルバルブ ７・・・負荷センサ ８・・・出力軸 ９・・・回転ピックアップ １０・・・コントロールユニット １１・・・中央処理装置 １２、１４・・・ブロック（記憶手段） １３・・・アクチュエ−タコントローラ １４・・・マップ Ｍ・・・ミキサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転変動量に基づいて空燃比を制御する
   内燃機関の空燃比制御方法において、内燃機関の負荷を
   検出する工程と、検出された負荷に対応して計測間隔を
   決定する工程と、該計測間隔にて平均回転数及び回転変
   動量を決定する工程、とを含むことを特徴とする内燃機
   関の空燃比制御方法。
2. 【請求項２】 回転変動量に基づいて空燃比を制御する
   内燃機関の空燃比制御装置において、内燃機関の負荷を
   検出する検出手段と、検出された負荷に対応して計測間
   隔を決定する第１の決定手段と、該計測間隔によって平
   均回転数及び回転変動量を決定する第２の決定手段、と
   を含むことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。