JPH0797958A - 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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JPH0797958A
JPH0797958A JP24290593A JP24290593A JPH0797958A JP H0797958 A JPH0797958 A JP H0797958A JP 24290593 A JP24290593 A JP 24290593A JP 24290593 A JP24290593 A JP 24290593A JP H0797958 A JPH0797958 A JP H0797958A
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Tatsuji Miyata
達司 宮田
Ikurou Nozu
育朗 野津
Hiroshi Takada
寛 高田
Hiroshi Matsuda
洋 松田
Nobuo Hamazaki
延雄 浜崎
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 排気センサ、フィードバック制御系の故障に
対する適切なバックアップを確保する高圧の天然ガスを
燃料とするガスエンジンの燃料供給制御装置の提供。 【構成】 排気センサによる計測空燃比と運転状態に応
じた目標空燃比の差が所定値以上あるときに、燃料供給
量をフィードバック制御するフィードバック制御系の故
障発生と判定するフィードバック制御故障判定手段6
と、この故障発生時に一定の補正量を設定して燃料供給
量のオープンループ制御を実行する第1のバックアップ
手段7と、計測空燃比が所定範囲から外れたときに空燃
比計測手段4の故障発生と判定する空燃比計測故障判定
手段8と、この故障発生時に目標空燃比にしたがって燃
料供給量のオープンループ制御を実行する第2のバック
アップ手段9と、フィードバック制御系および空燃比計
測手段4の故障発生時に第1のバックアップ手段7によ
るオープンループ制御を優先するバックアップ優先制御
手段10とを設ける。

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、例えば特開昭61ー23857号公報等に
も開示されているが、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。
【0003】そして、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
ら計測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】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例にあっては、空燃比を計測するためのO2
ンサに故障が発生したり、配線系統や制御インターフェ
ース回路等に断線や短絡が生じると、空燃比のフィード
バック制御は行えない。
【0005】また、フィードバック補正分の燃料を補助
燃料系から供給するバルブ等に劣化が有ると、やはり空
燃比のフィードバック制御は行えない。
【0006】このような場合、目標空燃比から大きくず
れて、排気ガスの悪化や動力性能、燃費の悪化を引き起
こすことがある。
【0007】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。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、図1に示す
ように高圧の天然ガス燃料を供給する燃料供給手段1
と、運転状態を検出する運転状態検出手段2と、運転状
態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段3
と、排気中の残存酸素濃度から空燃比を計測する空燃比
計測手段4と、計測空燃比が目標空燃比と一致するよう
に燃料供給量をフィードバック制御する制御手段5とを
備えたガスエンジンにおいて、計測空燃比と目標空燃比
の差が所定値以上あるときにフィードバック制御系の故
障発生と判定するフィードバック制御故障判定手段6
と、この故障発生時に一定の補正量を設定して燃料供給
量のオープンループ制御を実行する第1のバックアップ
手段7と、計測空燃比が所定範囲から外れたときに空燃
比計測手段4の故障発生と判定する空燃比計測故障判定
手段8と、この故障発生時に目標空燃比にしたがって燃
料供給量のオープンループ制御を実行する第2のバック
アップ手段9と、フィードバック制御系および空燃比計
測手段4の故障発生時に第1のバックアップ手段7によ
るオープンループ制御を優先するバックアップ優先制御
手段10とを設ける。
【0009】
【作用】空燃比計測手段4が計測した空燃比と運転状態
に応じて設定した目標空燃比の差が所定値以上あるとき
は、フィードバック制御系つまり燃料の補正側の故障発
生と判定し、この場合第1のバックアップ手段7によ
り、補正量を一定にして燃料供給量をオープンループ制
御する。空燃比計測手段4が計測した空燃比が所定範囲
から外れたときは、空燃比計測手段4つまり計測側の故
障発生と判定し、この場合第2のバックアップ手段9に
より、目標空燃比にしたがって燃料供給量をオープンル
ープ制御する。
【0010】両方に故障が発生したときは、第1のバッ
クアップ手段7によるオープンループ制御を優先する。
【0011】このように、故障に合わせてバックアップ
を行うことで、適切な燃料制御が可能になる。
【0012】
【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。
【0013】絞り弁22の上流には主燃料供給系とし
て、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、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。
【0014】また、燃料の一部は、絞り弁22の近傍上
流に設けた副燃料供給系としての燃料噴射バルブ26に
導かれ、燃料噴射バルブ26の開弁によって、開口から
吸気通路21に燃料が追加供給される。
【0015】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。
【0016】これら燃料噴射バルブ26や点火栓28等
の作動を制御するコントロールユニット30が備えら
れ、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31、絞
り弁22下流の吸入負圧を検出する負圧センサ32から
の運転状態を代表する信号、および排気弁33下流の排
気通路34の排気空燃比(残存酸素濃度)を検出する排
気センサ(O2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、
排気センサ35の出力から計測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、ガスボンベ24からの燃
料通路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、排気
センサ35の計測空燃比と目標空燃比の差からフィード
バック制御系の故障ならびに排気センサ35の出力から
排気センサ35の故障を判定し、故障時には所定の燃料
バックアップ制御(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、ステップ1〜3で、空燃比
のフィードバック制御中にあって、フィードバック制御
系、排気センサ35に故障がないときは、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、排気センサ35の出力から実際の空燃比を演算、計
測する。
【0022】計測した空燃比と目標空燃比を比較し、そ
の偏差から目標空燃比と一致させるために必要な燃料の
補正量を算出し、この補正量にしたがって燃料噴射バル
ブ26の燃料噴射パルス幅を決定する。この噴射パルス
幅の燃料噴射用パルス信号を、ステップ7で燃料噴射バ
ルブ26に出力する。
【0023】一方、フィードバック制御系に故障(制御
インターフェース回路の断線、短絡、燃料噴射バルブ2
6の劣化等)があるかどうかは、図4のように排気セン
サ35の計測空燃比と目標空燃比の差から判定する。
【0024】つまり、排気センサ35の出力から演算し
た計測空燃比を、マップより検索した目標空燃比と比較
する(ステップ11〜14)と共に、その差が所定レベ
ルΔλError(制御の変動幅を大きく越えるレベル、例
えば0.3)以上であれば、フィードバック制御系に異
常(故障)有りと判定する(ステップ15,16)。
【0025】フィードバック制御系が故障した場合、ス
テップ2から4に進み、一定の補正量を設定したバック
アップ用の燃料噴射パルス幅(例えばデューティ50
%)を決定する。
【0026】この場合、ステップ6でフィードバック制
御系の故障によるバックアップ処理中を知らせる警報信
号を出力し、ステップ7でバックアップ用の噴射パルス
幅の燃料噴射用パルス信号を燃料噴射バルブ26に出力
する。
【0027】また、フィードバック制御系が故障した場
合は、前述のバックアップ処理を優先するが、排気セン
サ35が故障(排気センサ35の劣化、断線等)かどう
かは、排気センサ35の出力から判定する。
【0028】これは、図5のように排気センサ35の出
力特性から、排気センサ35の出力が適正範囲から外れ
ている場合、排気センサ35に異常(故障)有りと判定
する。
【0029】排気センサ35が故障した場合、ステップ
3から5に進み、エンジン回転速度、負荷を基につまり
目標空燃比にしたがって、このときのバックアップ用の
燃料噴射パルス幅を決定する。
【0030】フィードバック制御系の故障がなければ、
ステップ6で排気センサ35の故障によるバックアップ
処理中を知らせる警報信号を出力し、ステップ7でバッ
クアップ用の噴射パルス幅の燃料噴射用パルス信号を燃
料噴射バルブ26に出力する。
【0031】このように構成したので、フィードバック
制御系に故障(制御インターフェース回路の断線、短
絡、燃料噴射バルブ26の劣化等)が発生すると、排気
センサ35の計測空燃比と運転状態に基づく目標空燃比
の差が所定レベルを越えることで故障が的確に判定され
ると共に、このとき一定の噴射パルス幅が設定され、オ
ープンループのバックアップ制御により、燃料噴射バル
ブ26から一定量の燃料が供給される。
【0032】このため、主燃料供給系から供給される燃
料とで目標空燃比に近似した空燃比の混合気が得られ、
このバックアップによって、正常なときとそれほど差の
ない出力性能、排ガス性能が確保される。
【0033】また、排気センサ35に故障(排気センサ
35の劣化、断線等)があると、排気センサ35の出力
が適正範囲から外れることで故障が的確に判定されると
共に、このとき運転状態に基づく空燃比にしたがい噴射
パルス幅が設定され、オープンループのバックアップ制
御により、燃料噴射バルブ26から燃料が供給される。
【0034】このため、排気センサ35の故障時にも、
目標空燃比に近い混合気が得られ、良好な出力性能、排
気ガス性能が維持される。
【0035】一方、フィードバック制御系に故障がある
と、排気センサ35に故障があった場合でも、一定の噴
射パルス幅によるバックアップ制御が優先されるため、
燃料噴射バルブ26の劣化によって要求の供給量が得ら
れないときに、供給が不足するようなことがなく、必要
補正量の燃料が供給される。
【0036】また、各故障時には、それぞれ故障による
バックアップ処理中を知らせる警報信号が出力されるた
め、運転者は故障に速やかに対応できる。
【0037】
【発明の効果】以上のようにこの発明は、高圧の天然ガ
ス燃料を供給する燃料供給手段と、運転状態を検出する
運転状態検出手段と、運転状態に応じて目標空燃比を設
定する目標空燃比設定手段と、排気中の残存酸素濃度か
ら空燃比を計測する空燃比計測手段と、計測空燃比が目
標空燃比と一致するように燃料供給量をフィードバック
制御する制御手段とを備えたガスエンジンにおいて、計
測空燃比と目標空燃比の差が所定値以上あるときにフィ
ードバック制御系の故障発生と判定するフィードバック
制御故障判定手段と、この故障発生時に一定の補正量を
設定して燃料供給量のオープンループ制御を実行する第
1のバックアップ手段と、計測空燃比が所定範囲から外
れたときに空燃比計測手段の故障発生と判定する空燃比
計測故障判定手段と、この故障発生時に目標空燃比にし
たがって燃料供給量のオープンループ制御を実行する第
2のバックアップ手段と、フィードバック制御系および
空燃比計測手段の故障発生時に第1のバックアップ手段
によるオープンループ制御を優先するバックアップ優先
制御手段とを設けたので、フィードバック制御系の故
障、空燃比計測手段の故障を的確に判断でき、各故障時
に燃料制御を適切にバックアップして良好な出力性能、
排ガス性能、燃費を維持できる。
【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】フィードバック制御系の故障判定のフローチャ
ートである。
【図5】排気センサの出力特性図である。
【符号の説明】
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 35 排気センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 F02D 41/22 L 8011−3G (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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧の天然ガス燃料を供給する燃料供給
    手段と、運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転
    状態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段
    と、排気中の残存酸素濃度から空燃比を計測する空燃比
    計測手段と、計測空燃比が目標空燃比と一致するように
    燃料供給量をフィードバック制御する制御手段とを備え
    たガスエンジンにおいて、計測空燃比と目標空燃比の差
    が所定値以上あるときにフィードバック制御系の故障発
    生と判定するフィードバック制御故障判定手段と、この
    故障発生時に一定の補正量を設定して燃料供給量のオー
    プンループ制御を実行する第1のバックアップ手段と、
    計測空燃比が所定範囲から外れたときに空燃比計測手段
    の故障発生と判定する空燃比計測故障判定手段と、この
    故障発生時に目標空燃比にしたがって燃料供給量のオー
    プンループ制御を実行する第2のバックアップ手段と、
    フィードバック制御系および空燃比計測手段の故障発生
    時に第1のバックアップ手段によるオープンループ制御
    を優先するバックアップ優先制御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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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5806306A (en) * 1995-06-14 1998-09-15 Nippondenso Co., Ltd. Deterioration monitoring apparatus for an exhaust system of an internal combustion engine
CN100453784C (zh) * 2004-04-16 2009-01-21 瓦特西拉芬兰有限公司 燃气发动机的操作方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5806306A (en) * 1995-06-14 1998-09-15 Nippondenso Co., Ltd. Deterioration monitoring apparatus for an exhaust system of an internal combustion engine
CN100453784C (zh) * 2004-04-16 2009-01-21 瓦特西拉芬兰有限公司 燃气发动机的操作方法

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