JPH09303190A - 気体燃料内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はエンジン回転数の過回転を防止する手
段を設けた気体燃料内燃機関の燃料制御装置に関し、オ
ーバーランの発生を確実に防止することを目的とする。 【解決手段】エンジン回転数センサ41と、レギュレータ
4 とベンチュリ19とを連通する燃料通路28の通路面積を
制御する流量制御弁23とを具備し、エンジン回転数が所
定値を越えた時に流量制御弁23を閉弁動作させオーバー
ランの発生を防止する燃料制御装置において、車速SPD
(エンジン負荷) を検出する車速センサ42と、車速SPD
を基準値SPDBと比較する機関負荷比較手段（ステップ1
0) と、第１及び第２のオーバーラン判定回転数ORNE1,O
RNE2(ORNE1>ORNE2)が設定され、SPD がSPDB以上と判断
された時にはORNE1 を、またSPDB以下と判断された時に
はORNE2を判定値として用い、エンジン回転数と判定値
(ORNE1又はORNE2)とを比較することによりオーバーラン
の判定処理を行う（ステップ12,14)構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は気体燃料内燃機関の
燃料制御装置に係り、特にエンジン回転数の過回転を防
止する手段を設けた気体燃料内燃機関の燃料制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば発明協会公開技報８６
−１４０４６号に示されるようなＬＰＧを燃料として用
いる気体燃料内燃機関（以下、ＬＰＧエンジンという）
が知られている。このＬＰＧエンジンでは、液体燃料を
気化状態で吸気通路のベンチュリに供給する目的から、
燃料タンクとベンチュリとの間に、加熱により液体燃料
の気化を促進すると共に所定圧力に減圧するレギュレー
タが設けられている。また、このレギュレータとベンチ
ュリとを連通する燃料通路には流量制御弁が設けられて
いる。

【０００３】この流量制御弁は、ＬＰＧエンジンが通常
のエンジン回転状態にある時には、運転状態に対応した
弁開度とされることにより、吸気通路に対する供給燃料
量が最適値となるよう燃料制御を行う。一方、ＬＰＧエ
ンジンのエンジン回転数が許容限度を越えた高回転とな
った時には、この流量制御弁は閉弁され、吸気通路に対
する燃料供給を遮断する燃料カットが行われ、ＬＰＧエ
ンジンの過回転運転，即ちオーバーランを防止するよう
構成されている。

【０００４】この場合、燃料カット後のＬＰＧエンジン
は、燃料通路が流量制御弁により遮断されているため、
吸気通路に残存する燃料によって運転が続けられる。ま
た、この残存燃料が消費されてほぼ無くなると、ＬＰＧ
エンジンの回転数は低下してオーバーランが防止され
る。そして、この状態で更にＬＰＧエンジンの回転数が
低下し、エンジン回転数が復帰回転数となると、流量制
御弁は再び開かれて燃料通路からベンチュリへの燃料供
給が復帰され、通常運転に復帰する構成とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、オーバ
ーランの判定にはエンジン回転数を用いており、エンジ
ン回転数が許容限度を越えた高回転数（以下、この回転
数をＯＲ設定回転数という）となった場合、燃料カット
を実施しオーバーランを防止するよう構成されている。

【０００６】ところで、エンジン回転数の変化率はその
時のエンジン負荷（機関負荷）により異なる。例えば、
シフトがニュートラルレンジ或いはパーキングレンジと
され車両が停止した状態では、エンジン負荷は小さくな
っている。そして、このエンジン負荷が小さい状態で例
えばエンジンをフルスロットル（空吹かし）状態とする
と、エンジン回転数は急激に上昇しエンジン回転数の変
化率は大きくなる。

【０００７】これに対し、シフトがドライブレンジとさ
れた車両走行状態においてはエンジン負荷は大きくなっ
ており、エンジンをフルスロットル状態としても、エン
ジン回転数の上昇は上記したエンジン負荷が小さい時に
比べて緩やかで、よってエンジン回転数の変化率は小さ
くなる。

【０００８】ここで、エンジン負荷が小さい状態下にお
いて、エンジンを空吹かしすることによりエンジン回転
数を急激に上昇させた場合を想定する。上記のようにオ
ーバーランの判定にはエンジン回転数を用いているた
め、エンジン回転数がＯＲ判定回転数ＯＲＮＥを越える
と燃料カットが開始される。しかるに、燃料カットが開
始された後もエンジン回転数の急激な上昇が続くと、エ
ンジン回転数の変化率が大きいために短時間でエンジン
回転数は過回転領域（オーバーラン領域）に達してしま
う。即ち、エンジン回転数の変化率が大きいと、エンジ
ン回転数がＯＲ判定回転数ＯＲＮＥを越えた時より、エ
ンジン回転数が過回転領域に至るまでの時間は短くな
る。

【０００９】よって、燃料カット実施後に実際にエンジ
ン回転数の低下が始まるまでに作動遅れがあると、エン
ジン回転数は過回転領域に到達してしまい、燃料カット
を実施してもオーバーランが発生してしまうおそれがあ
るという問題点があった。本発明は上記の点に鑑みてな
されたものであり、エンジン負荷に対応してオーバーラ
ン判定回転数を切り換えることにより、エンジン負荷に
拘わらず確実にオーバーランの発生を防止しうる気体燃
料内燃機関の燃料制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、燃料タンク内の液体燃料を減圧する
レギュレータと吸気通路に形成されたベンチュリとを連
通する燃料通路と、気体燃料内燃機関の機関回転数を含
む運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記燃料通
路に設けられており、前記運転状態検出手段で検出され
る運転状態に応じて通路面積を制御する流量制御弁と、
前記運転状態検出手段で検出される機関回転数が所定値
を越えた時に前記流量制御弁を閉弁動作させオーバーラ
ンの発生を防止する弁制御手段とを具備する気体燃料内
燃機関の燃料制御装置において、機関負荷を検出する機
関負荷検出手段と、前記機関負荷検出手段により検出さ
れた機関負荷を基準値と比較する機関負荷比較手段と、
第１のオーバーラン判定回転数と、該第１のオーバーラ
ン判定回転数より低く設定された第２のオーバーラン判
定回転数とが設定されており、前記機関負荷比較手段に
より、前記機関負荷が基準値以上と判断された時には第
１のオーバーラン判定回転数を判定値として用い、前記
機関負荷が基準値以下と判断された時には第２のオーバ
ーラン判定回転数を判定値として用い、前記運転状態検
出手段が検出する機関回転数と前記判定値とを比較する
ことによりオーバーランの判定処理を行うオーバーラン
判定手段とを設けたことを特徴とするものである。

【００１１】上記した各手段は、次のように作用する。
燃料タンク内の液体燃料は、レギュレータに導入されて
減圧・気化された上で燃料通路を通りベンチュリから吸
気通路に供給される。また、燃料通路には流量制御弁が
設けられており、この流量制御弁の弁開度により燃料通
路の流路面積、即ち燃料通路を流れる燃料量は制御可能
な構成となっている。

【００１２】また、運転状態検出手段は、気体燃料内燃
機関の機関回転数を含む運転状態を検出し、機関回転数
が所定値以下の場合には、流量制御弁はこの運転状態検
出手段で検出される運転状態に応じて通路面積を可変制
御する。よって、吸気通路に運転状態に対応した最適量
の燃料を供給することが可能となる。

【００１３】また、運転状態検出手段で検出される機関
回転数が所定値を越えた時、弁制御手段は流量制御弁を
閉弁動作させる。これにより、吸気通路への燃料供給は
制限され機関回転数は低減し、よって気体燃料内燃機関
のオーバーランの発生を防止することができる。

【００１４】この際、機関負荷比較手段は機関負荷検出
手段により検出された機関負荷と基準値とを比較し、オ
ーバーラン判定手段は機関負荷比較手段の比較結果に基
づき、予め設定されている第１または第２のオーバーラ
ン判定回転数を選択的にオーバーランの判定値として用
いる。

【００１５】即ち、機関負荷が小さく機関回転数の変化
率が大きい機関状態では、第１のオーバーラン判定回転
数より低い値である第２のオーバーラン判定回転数が判
定値として用いられてオーバーランの判定処理が行われ
る。よって、空吹かし等により機関回転数が大きい変化
率で上昇しても、第２のオーバーラン判定回転数は低く
設定されているため、弁制御手段は流量制御弁を閉弁動
作し燃料カットが開始されてから機関回転数がオーバー
ランの発生領域に到達するまでの時間を長くすることが
できる。

【００１６】これにより、燃料カットが開始された後、
実際に機関回転数が低下するまでに作動遅れがあって
も、上記のように燃料カットが開始されてから機関回転
数がオーバーランの発生領域に至るまでの時間が長いた
め、機関回転数がオーバーランの発生領域に至る前に機
関回転数の低下が始まる。よって、気体燃料内燃機関が
オーバーラン状態に突入することを確実に回避すること
ができ、信頼性を向上させることができる。

【００１７】一方、機関負荷が大きく機関回転数の変化
率が小さい機関状態では、第２のオーバーラン判定回転
数より高い第１のオーバーラン判定回転数が判定値とし
て用いられてオーバーランの判定処理が行われる。この
ように、機関回転数の変化率が小さい場合に高いオーバ
ーラン判定回転数を判定値として用いることにより、比
較的高い機関回転数となるまで燃料カットは開始されな
いこととなり、気体燃料内燃機関の高回転化を図ること
ができる。尚、機関回転数の変化率が小さいと、燃料カ
ットが開始されてから機関回転数がオーバーランの発生
領域に到達するまでの時間は長いため、上記のように判
定値を高く設定しても気体燃料内燃機関がオーバーラン
状態に突入することはない。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料制御装置を適用した気体燃料内燃機関（以下単にＬ
ＰＧエンジンと呼ぶ。）のシステム構成図である。ＬＰ
Ｇエンジン１は液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料としてお
り、大略するとエンジン本体２，キャブレター３，ＬＰ
Ｇレギュレータ４，電子制御装置５（以下、ＥＣＵとい
う）等により構成されている。

【００１９】エンジン本体２はシリンダブロック６内に
ピストン７を有し、ピストン７の上部に形成された燃焼
室８に吸入弁９が開弁することにより吸入ポートから混
合気が取り込まれる構成とされている。また、シリンダ
ブロック６には冷却水が循環されるウォータジャケット
１２が形成されると共に、冷却水温を検出する水温セン
サ１３が配設されている。

【００２０】燃焼室８内の混合気は点火プラグ１０が発
火することにより燃焼し、ピストン７を駆動すると共
に、発生した燃焼ガスは排気弁１１が開弁されることに
より排気ポートに排出される。排気ポートには排気通路
１６及び三元触媒１７，１８が接続されており、燃焼ガ
スは排気通路１６を通り三元触媒１７，１８で清浄化さ
れた上で排出される。

【００２１】一方、吸入ポートは吸気通路１４と接続さ
れており、この吸気通路１４から外気が取り込まれる構
成とされている。また、吸気通路１４の外気吸入端部に
はエアクリーナ１５が設けられており、外気に含まれる
塵埃が燃焼室８内に侵入しないよう構成されている。こ
の吸気通路２の途中位置にはキャブレター３が一体的に
接続されている。

【００２２】キャブレター３の構造について、図１に加
え図２を用いて説明する。図２は、キャブレター３を拡
大して示す図である。キャブレター３は、大略するとベ
ンチュリ１９，スロットルバルブ２０，アイドルスピー
ドコントロール用バイパス通路２１（以下、ＩＳＣ用バ
イパス通路という），アイドルスピードコントロールバ
ルブ２２（以下、ＩＳＣＶという），及び流量制御弁２
３等をキャブレターボデー２４に一体的に組み込んだ構
成とされている。

【００２３】キャブレターボデー２４内の吸気通路１４
にはベンチュリ１９が形成されており、このベンチュリ
１９により吸気通路１４は絞られた構成とされている。
また、吸気通路１４のベンチュリ１９が形成された位置
より、空気の流れに対し下流位置には、図示しないアク
セルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバル
ブ２０が設けられている。そして、このスロットルバル
ブ２０が開閉されることにより、吸気通路１４への吸入
空気量が調節される構成となっている。また、スロット
ルバルブ２０の近傍には、スロットルバルブ２０が全閉
位置にある時にこれを検知してスロットル全閉信号ＩＤ
Ｌの出力をオン（ＯＮ）するスロットルセンサ２５が設
けられている。

【００２４】ＩＳＣ用バイパス通路２１は、スロットル
バルブ２０をパイパスするよう、スロットルバルブ２０
の上流側と下流側とを連通する通路であり、その途中位
置にはＩＳＣＶ２２が配設されている。このＩＳＣＶ２
２は、スロットルバルブ２０が全閉位置にあるアイドル
状態においてＩＳＣ用バイパス通路２１を流れる吸気量
を制御し、例えば電気負荷及びエアコン等によるアイド
ル回転数の低下を防止する機能を奏する。

【００２５】流量制御弁２３は、ステッピングモータ２
６とニードル弁２７とにより構成されている。この流量
制御弁２３は、後述するＬＰＧレギュレータ４とベンチ
ュリ１９とを接続する燃料通路２８の途中位置、特にベ
ンチュリ１９に近い位置に配設されている。

【００２６】ステッピングモータ２６は、図３に示すよ
うに、積層鉄心からなるロータＲＴを内部に有し、この
ロータＲＴの外周に、２層４極の磁極ＧＫ１，ＧＫ２，
ＧＫ３，ＧＫ４を有する構成とされており、磁極ＧＫ１
〜ＧＫ４への励磁電圧を切り替えることによりロータＲ
Ｔを回転する。また、ステッピングモータ２６の内部に
は図示しないギヤ機構が設けられており、ロータＲＴの
回転をニードル弁２７の直進運動に変換する構成とされ
ている。

【００２７】また、ニードル弁２７は先端がテーパ状と
されており、このニードル弁２７はキャブレターボデー
２４内においてＬ字形状に折曲形成された燃料通路２８
の折曲部と対向するよう構成されている。具体的には、
キャブレターボデー２４内に形成された燃料通路２８の
折曲部には弁座部２９が形成されており、ニードル弁２
７は弁座部２９と対向するよう配設されている。

【００２８】従って、ステッピングモータ２６によりニ
ードル弁２７を図中左右方向に移動させることにより、
燃料通路２８の通路面積を可変することができる。よっ
て、流量制御弁２３によりＬＰＧレギュレータ４から供
給される燃料流量を制御することが可能となり、Ｏ₂ セ
ンサ４３（後述する）が出力する排気ガスに含まれる酸
素濃度に基づき空燃比制御を実施することが可能とな
る。

【００２９】上記構成とされた流量制御弁２３が開弁す
ると、ＬＰＧレギュレータ４から供給される燃料は流量
制御弁２３の弁開度に対応した流量でベンチュリ１９に
供給され、このベンチュリ１９に設けられたスリット３
０から吸気通路１４内に燃料供給が行われる。

【００３０】更に、ニードル弁２７とステッピングモー
タ２６のケーシングとの間にはスプリング２８が配設さ
れている。このスプリング２８はニードル弁２７を上記
ケーシングから離間させる方向に弾性力を付勢する構成
とされており、この弾性力によりギヤ機構内におけるバ
ックラッシュの影響及び動作時におけるニードル弁２７
のガタツキを防止する構成とされている。

【００３１】また、キャブレターボデー２４の前記した
ＩＳＣ用バイパス通路２１と対向する位置には、エアア
ジャステング通路３１がスロットルバルブ２０をバイパ
スするように形成されている。このエアアジャステング
通路３１には、通路面積を調整するエアアジャステング
スクリュー３２が設けられている。このエアアジャステ
ング通路３１及びエアアジャステングスクリュー３２
は、アイドル時におけるＩＳＣ用バイパス通路２１を流
れる流量を補正するために設けられている。

【００３２】更に、キャブレターボデー２４のエアアジ
ャステング通路３１が形成された位置より下部（スロッ
トルバルブ２０よりも下流側）には、ＬＰＧインジェク
タ３３が取り付けられるインジェクタ取付部３４が形成
されている。このインジェクタ３３は補助燃料通路３５
を介してＬＰＧレギュレータ４に接続されており、特に
軽負荷運転時において、空燃比補正用の燃料を吸気通路
１４に向け噴射する構成とされている。これにより、機
関運転時における空燃比の安定化を図っている。

【００３３】ＬＰＧレギュレータ４は、燃料タンク３７
に貯留された液体燃料を気化すると共に所定の圧力でベ
ンチュリ１９に供給する機能を有している。このＬＰＧ
レギュレータ４は、内部に図示しない第１の減圧室と第
２の減圧室とを有しており、第１の減圧室はタンク側燃
料通路３６を介して燃料タンク３７に接続されると共
に、第２の減圧室は前記した燃料通路２８を介してベン
チュリ１９に接続されている。また、タンク側燃料通路
３６の途中には、燃料タンク３７からＬＰＧレギュレー
タ４への燃料の供給を遮断するメインソレノイドバルブ
３８が設けられている。

【００３４】ＬＰＧレギュレータ４の第１の減圧室に
は、燃料タンク３７から液体状態の燃料が供給され、こ
の液体状態の燃料は第１の減圧室において減圧気化され
る。また、第２の減圧室はベンチュリ１９に接続されて
いるため、ＬＰＧエンジン１が始動しベンチュリ負圧は
第２の減圧室に作用すると、第１の減圧室と第２の減圧
室との間に設けられているイラスティックバルブは開弁
し、第１の減圧室内の燃料が第２の減圧室に導入される
よう構成されている。

【００３５】これにより、第２の減圧室に導入した気化
された燃料は、燃料通路２８を介してベンチュリ１９に
供給される。また、ベンチュリ負圧が小さくなり大気圧
に近くなると、上記したイラスティックバルブは閉弁
し、第１の減圧室から第２の減圧室への燃料供給は停止
される。これにより、第２の減圧室内の燃料は略大気圧
状態を維持する。

【００３６】また、前記したインジェクタ３３に接続し
た補助燃料通路３５は、ＬＰＧレギュレータ４の第１の
減圧室に接続されており、かつその接続位置にはスロー
燃料通路４５を流れる燃料流量を制御するスローロック
電磁弁３９が配設されている。このスローロック電磁弁
３９は通常走行減速時以外は開弁される構成とされてお
り、よって前記したように開弁時はインジェクタ３３か
ら吸気通路１４に向け燃料が噴射される。

【００３７】一方、上記したＩＳＣＶ２２，ステッピン
グモータ２６，インジェクタ３３，メインソレノイドバ
ルブ３８，及びスローロック電磁弁３９は、ＥＣＵ５に
夫々接続されており、その駆動が制御される構成とされ
ている。また、ＥＣＵ２３には、前記した水温センサ１
３，スロットルセンサ２５が接続されると共に、圧力セ
ンサ４０，回転数センサ４１，車速センサ４２，Ｏ₂ セ
ンサ４３等が接続されている。

【００３８】圧力センサ４０は吸気通路１４内の圧力を
検出するものであり、吸気通路１４のスロットルバルブ
２０より下流側に配設されている。また、回転数センサ
４１は機関回転数（エンジン回転数）を検出するもので
あり、デイストリビュータ４４に取り付けられている。
また、車速センサ４２はＬＰＧエンジン１が搭載された
車両の車速を検出するものであり、例えばスピードメー
タケーブルの回転を検知することにより車速を検出する
構成とされている（この車速センサ４２は、請求項１に
記載した機関負荷検出手段に相当する）。更に、Ｏ₂ セ
ンサ４３は排気ガス中の酸素濃度を検出するものであ
り、排気通路１６に取り付けられている。尚、上記した
各センサ１３，２５，４０〜４３は、ＬＰＧエンジン１
の運転状態を検出する運転状態検出手段として機能す
る。

【００３９】ＥＣＵ５は、上記した各センサ１３，２
５，４０〜４３から出力される出力信号に応じてＩＳＣ
Ｖ２２，ステッピングモータ２６，インジェクタ３３，
メインソレノイドバルブ３８，スローロック電磁弁３９
等を運転状態に対応するよう好適に制御する。

【００４０】次に、ＥＣＵ５のハード構成について説明
する。図４はＥＣＵ5 のハード構成を示すブロック図で
ある。ＥＣＵ５は周知の中央処理ユニット（ＣＰＵ）５
１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５２、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）５３、記憶されたデータを保存す
るバックアップＲＡＭ５４等を中心に、これらと外部入
力回路５５、外部出力回路５６等とをバス５７によって
接続した論理演算回路として構成されている。

【００４１】外部入力回路５５には、前述した水温セン
サ１３，スロットルセンサ２５，圧力センサ４０，回転
数センサ４１，車速センサ４２，Ｏ₂ センサ４３等が接
続されていて、この外部入力回路５５を介してＣＰＵ５
１は各センサ等から出力される信号を入力値として読み
取る。ＣＰＵ５１はこれらの入力値に基づいて、外部出
力回路５７に接続された前述のＩＳＣＶ２２，ステッピ
ングモータ２６，インジェクタ３３，メインソレノイド
バルブ３８，スローロック電磁弁３９等を制御する。

【００４２】尚、ＥＣＵ５のＲＯＭ５２には、以下説明
するオーバラン防止制御処理ルーチンのプログラムや、
オーバラン防止処理に用いる所定値等が予め記憶されて
いる。また、ＥＣＵ５は計時を行うタイマ５８を有し、
外部出力回路５６内には、予め設定された時刻と前記タ
イマ５８の計時とが一致したときにＣＰＵ５１に割込信
号を出力するコンベアレジスタも配設されている。

【００４３】続いて、ＥＣＵ５が実行するオーバラン防
止制御処理について以下説明する。図７はＥＣＵ５が実
行するオーバラン防止制御ルーチンを説明するフローチ
ャートである。同図に示すオーバラン防止制御処理は、
所定時間毎の定時割り込みで実行される。

【００４４】処理がこのルーチンに移行すると、先ずス
テップ１０において、車速センサ４２から出力される車
速ＳＰＤを読み込み、現在の車速ＳＰＤが所定の判定車
速ＳＰＤＢより大きいか否かを判断する。このステップ
１０の処理は、現在ＬＰＧエンジン１に印加されている
エンジン負荷が大きい状態か、或いは小さい状態かを検
出する処理であり、本実施例ではエンジン負荷の判定を
車速ＳＰＤに基づき判定している。

【００４５】即ち、現在の車速ＳＰＤが判定車速ＳＰＤ
Ｂより大きい場合は、ＬＰＧエンジン１はトランスミッ
ション（図示せず）と接続された状態であり、エンジン
負荷が大きい状態であると判断する。また、現在の車速
ＳＰＤが判定車速ＳＰＤＢより小さい場合は、ＬＰＧエ
ンジン１はトランスミッション（図示せず）と接続され
ないニュートラル状態であり、よってエンジン負荷は小
さい状態であると判断する。

【００４６】このステップ１０で肯定判断がされると、
即ち現在の車速ＳＰＤが判定車速ＳＰＤＢより大きくエ
ンジン負荷が大きい状態であると判断されると、処理は
ステップ１２に進む。ステップ１２では、回転数センサ
４１から出力されるエンジン回転数ＮＥを読み込み、現
在のエンジン回転数ＮＥが第１のＯＲ判定回転数ＯＲＮ
Ｅ１より大きいか否かを判断する。

【００４７】一方、ステップ１０で否定判断がされる
と、即ち現在の車速ＳＰＤが判定車速ＳＰＤＢより小さ
くエンジン負荷が小さい状態であると判断されると、処
理はステップ１４に進む。ステップ１４では、回転数セ
ンサ４１から出力されるエンジン回転数ＮＥを読み込
み、現在のエンジン回転数ＮＥが第２のＯＲ判定回転数
ＯＲＮＥ２より大きいか否かを判断する。

【００４８】上記の第１のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ１及
び第２のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ２は、共にＬＰＧエン
ジン１のオーバーラン発生を防止するため、燃料カット
を開始する基準となる回転数である。そして、本実施例
においては、ステップ１０の処理により、第１のＯＲ判
定回転数ＯＲＮＥ１と第２のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ２
とを現在の車速ＳＰＤにより切り換える構成としてい
る。また、第２のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ２は第１のＯ
Ｒ判定回転数ＯＲＮＥ１に対して低く設定されている
（ＯＲＮＥ１＞ＯＲＮＥ２）。

【００４９】ここで、上記のように車速ＳＰＤにより、
即ちエンジン負荷の状態により、燃料カットを開始する
基準となるＯＲ判定回転数の値を切り換える理由につい
て、図５及び図６を用いて説明する。オーバラン防止制
御処理は、エンジンが許容回転数を越えたオーバーラン
状態となることによりエンジンに損傷が発生することを
防止するため、エンジン回転数（ＮＥ）を検知し、この
エンジン回転数ＮＥが所定の設定回転数（ＯＲ判定回転
数ＯＲＮＥという）を越えた場合にエンジンに対する燃
料供給を停止する燃料カットを実行し、エンジン回転数
を低減させることを基本動作とする。従って、オーバラ
ン防止制御処理においては、ＯＲ判定回転数ＯＲＮＥの
設定の仕方が重要となる。

【００５０】ここで、図５に注目する。図５は、ＬＰＧ
エンジンをフルスロットル状態とした際、エンジン負荷
が無い場合のエンジン回転数変化（同図にで示す）
と、エンジン負荷が有る場合のエンジン回転数変化（同
図にで示す）とを比較して示す図である。

【００５１】具体的には、図中で示す特性は車両停止
状態でフルスロットルとした時（即ち、空吹かし時）の
エンジン回転数変化を示しており、図中で示す特性は
車両走行中にフルスロットルとした時のエンジン回転数
変化を示している。尚、同図において横軸は時間を示
し、縦軸はエンジン回転数を示している。

【００５２】先ず、で示されるエンジン回転特性に注
目すると、車速が所定値以下の状態（例えば、車両の停
止状態）では、シフトはニュートラルレンジ或いはパー
キングレンジとされており、エンジン負荷は小さい状態
となっている。このため、ＬＰＧエンジンをフルスロッ
トルとすることによりエンジン回転数は急激に上昇し、
よってエンジン回転数の変化率が大きいエンジン回転数
特性を示す。

【００５３】これに対し、車速が所定値以上の車両走行
状態におていは、シフトはドライブレンジとされてお
り、エンジン負荷は車速が所定値以下の状態よりも大き
い状態となっている。このため、ＬＰＧエンジンをフル
スロットルとしてもエンジン回転数の上昇は緩やかで、
よってエンジン回転数の変化率が小さいエンジン回転数
特性を示す。

【００５４】ここで、仮にエンジン負荷の状態（即ち、
車速の状態）に拘わらず、燃料カットを開始するＯＲ判
定回転数を図５にＯＲＮＥで示される回転数に一義的に
設定した場合を想定する。また、エンジンの許容限界回
転数（即ち、エンジンに損傷が発生するおそれがあるエ
ンジン回転数）が図５にＮＥ_ORで示される回転数であっ
たとする。

【００５５】すると、で示されるエンジン負荷が小さ
い（車速が遅い）状態では、エンジン回転数の変化率が
大きいため、エンジン回転数がＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ
となり燃料カットが実施されても、エンジン回転数が許
容限界回転数ＮＥ_ORとなるまでの時間Ｔ１（以下、許容
時間Ｔ１という）は短いため、燃料カット実施後に実際
にエンジン回転数の低下が開始されるまでの作動遅れに
より、エンジン回転数が許容限界回転数ＮＥ_ORを越えて
しまうおそれがある。

【００５６】また、で示すエンジン回転特性が現れる
のは空吹かし状態であるため、ＬＰＧエンジン１の運転
上このような空吹かし状態を長く続かせる必要もない。
よって、エンジン負荷が小さい状態では、ＯＲ判定回転
数を低く設定することが、オーバーランの発生を確実に
防止する面からは望ましい。

【００５７】一方、で示されるエンジン負荷が大きい
（車速が速い）状態では、エンジン回転数の変化率が小
さいため、エンジン回転数がＯＲ判定回転数ＯＲＮＥと
なり燃料カットが実施された場合、エンジン回転数が許
容限界回転数ＮＥ_ORとなるまでの時間Ｔ２（許容時間Ｔ
２という）は長くなる。このため、上記のエンジン負荷
が小さい場合と異なり、図５に破線で示されるよう
に、エンジン回転数が許容限界回転数ＮＥ_ORを越える前
に確実にエンジン回転数を低下させることができる。

【００５８】しかるに、ＯＲ判定回転数ＯＲＮＥをあま
りに低く設定すると、運転者が加速を望みアクセルペダ
ルを踏み込んでも、所望の加速を得られる前に燃料カッ
トが開始されエンジン回転数が低下してしまい、よって
ドライバビィリティが悪化するおそれがある。よって、
エンジン負荷が大きい場合には、オーバーランの発生を
防止しうる範囲において、ＯＲ判定回転数を高く設定す
ることが望ましい。

【００５９】そこで本実施例では、ステップ１０でエン
ジン負荷の有無を車速ＳＰＤにより検出し、エンジン負
荷に応じてＯＲ判定回転数を第１のＯＲ判定回転数ＯＲ
ＮＥ１と第２のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ２とで切り換え
る構成としている。そして、車速センサ４２で検出され
た車速ＳＰＤが判定車速ＳＰＤＢより大きいと判定され
た場合には、ステップ１２において第２のＯＲ判定回転
数ＯＲＮＥ２より高い第１のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ１
を基準値として燃料カットの開始時期の判定を行う。一
方、車速センサ４２で検出された車速ＳＰＤが判定車速
ＳＰＤＢより小さいと判定された場合には、ステップ１
４において第１のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ１より低い第
２のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ２を基準値として燃料カッ
トの開始時期の判定を行う。

【００６０】上記構成とすることにより、エンジン負荷
が小さい状態では、ＯＲ判定回転数をＯＲＮＥとした場
合の許容時間Ｔ１に対して、ＯＲ判定回転数をＯＲＮＥ
２とした場合の許容時間Ｔ３は長くなり（Ｔ３＞Ｔ
１）、よってこの許容時間Ｔ３内に確実にエンジン回転
数は低下し、エンジン回転数の変化率が大きくても、確
実にオーバーランの発生を防止することができる。

【００６１】また、エンジン負荷が大きい状態では、Ｏ
Ｒ判定回転数をＯＲＮＥとした場合の許容時間Ｔ２に対
して、ＯＲ判定回転数をＯＲＮＥ１とした場合の許容時
間Ｔ４は短くなる（Ｔ４＜Ｔ２）。よって、運転者がア
クセルペダルを踏んでいる場合、この時間差ΔＴの間は
加速が続行されるため、運転者の意向に沿った運転状態
を長く維持することができ、ドライバビィリティの向上
を図ることができる。以上説明したように、本実施例の
構成とすることにより、オーバーランの発生防止とドラ
イバビィリティの悪化防止を共に実現することが可能と
なる。

【００６２】尚、第１のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ１及び
第２のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ２は、前記した燃料カッ
ト実施後に実際にエンジン回転数の低下が開始されるま
での作動遅れ時間等に基づき決定すればよい。ここで図
７に戻り、オーバラン防止制御処理の説明を続ける。

【００６３】前記したように、ステップ１２では回転数
センサ４１から出力されるエンジン回転数ＮＥを読み込
み、現在のエンジン回転数ＮＥが第１のＯＲ判定回転数
ＯＲＮＥ１より大きいか否かを判断する。このステップ
１２で否定判断がされた状態、即ち現在のエンジン回転
数ＮＥが第１のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ１より小さいと
判断された状態は、ＬＰＧエンジン１にオーバランが発
生するおそれがない状態である。よって、ステップ１２
で否定判断がされると、処理はステップ２０に進みＥＣ
Ｕ５は通常制御を行う。

【００６４】ここで通常制御とは、Ｏ₂ センサ４３が出
力する排気ガスに含まれる酸素濃度に基づき流量制御弁
２３の弁開度制御を行い、吸気通路１４に供給する燃料
量を最適化することにより、空燃比が理論空燃比となる
よう行う制御をいう。また、前記したステップ１４では
現在のエンジン回転数ＮＥが第２のＯＲ判定回転数ＯＲ
ＮＥ２より大きいか否かを判断するが、このステップ１
４で否定判断がされた場合もステップ１２で否定判断が
された場合と同様にＬＰＧエンジン１にオーバランが発
生するおそれがない状態である。よって、ステップ１４
で否定判断がされた場合も処理はステップ２０に進み、
ＥＣＵ５は上記した通常制御を行う。

【００６５】一方、ステップ１２で肯定判断がされた場
合、及びステップ１４で肯定判断がされた場合は、ＬＰ
Ｇエンジン１にオーバランが発生するおそれがある状態
である。よって、ステップ１２またはステップ１４で肯
定判断がされた場合、処理はステップ１６に進み、ＥＣ
Ｕ５は流量制御弁２３を所定の最小弁開度とする。具体
的には、ステッピングモータ２６のステップ値ＳＴを最
小弁開度に対応したＯＲ制御時ステップ値ＯＲＳＴに設
定する。これにより、ステッピングモータ２６は、ステ
ップ値ＳＴがＯＲ制御時ステップ値ＯＲＳＴとなるよう
駆動する。

【００６６】このように、ステッピングモータ２６のス
テップ値ＳＴがＯＲ制御時ステップ値ＯＲＳＴとなった
状態において、ニードル弁２７と弁座部２９との間には
微小の間隙が形成されるよう構成されている。よって、
本実施例ではエンジン回転数ＮＥがＯＲ判定回転数ＯＲ
ＮＥ１，２より大きい値となった状態、即ち燃料カット
を実施している状態下においても、ニードル弁２７と弁
座部２９との間の間隙を通り、微量の燃料が燃料通路２
８からベンチュリ１９を介して吸気通路１４に供給され
続けることとなる。

【００６７】このように、燃料通路２８から吸気通路１
４に微量燃料が供給され続ける状態は、ステップ１８の
処理により、回転数センサ４１から出力されるエンジン
回転数ＮＥが復帰回転数（ＣＵＴＮＥ−ＨＹＳ）となる
まで継続される。即ち、燃料カット実行中、微量燃料は
常に吸気通路１４に供給されることとなる。

【００６８】尚、ステップ１８において、ＣＵＴＮＥは
基準復帰回転数であり、ステップ１０〜ステップ１４の
処理において、ＯＲ判定回転数として第１のＯＲ判定回
転数ＯＲＮＥ１が用いられた場合には、基準復帰回転数
ＣＵＴＮＥとして第１のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ１が設
定される（ＣＵＴＮＥ＝ＯＲＮＥ１）。また、ステップ
１０〜ステップ１４の処理において、ＯＲ判定回転数と
して第２のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ２が用いられた場合
には、基準復帰回転数ＣＵＴＮＥとして第２のＯＲ判定
回転数ＯＲＮＥ２が設定される（ＣＵＴＮＥ＝ＯＲＮＥ
２）。

【００６９】更に、燃料カットから通常制御に復帰する
復帰回転数をＯＲ判定回転数と等しく設定すると、復帰
直後に再びエンジン回転数がＯＲ判定回転数を越えて再
び燃料カットが実施されるおそれがあり制御の安定性が
低下する。このため、ＯＲ判定回転数と復帰回転数との
間には所定のヒステリシスが設けられている。ＨＹＳは
上記理由により設けられたヒステリシス補正量（図６
（Ａ）参照）であり、本実施例では基準復帰回転数ＣＵ
ＴＮＥをヒステリシス補正量ＨＹＳにより減量補正し、
これを復帰回転数（ＣＵＴＮＥ−ＨＹＳ）として用いて
いる。

【００７０】ここで、本実施例においてエンジン回転数
ＮＥはオーバランが発生するおそれがあるＯＲ判定回転
数以上となった領域においても、燃料通路２８から吸気
通路１４に微量燃料の供給を継続する理由について図１
及び図６を用いて説明する。図６は、（Ａ）回転数セン
サ４１から得られるエンジン回転数，（Ｂ）空燃比，
（Ｃ）流量制御弁２４の弁開度，及び（Ｄ）スロットル
バルブ２０のスロットル開度を同一時間軸で示したタイ
ミングチャートである。また、同図は時刻ｔ１において
燃料カットが開始され、時刻ｔ２において燃料カットが
停止されて通常制御に復帰した例を示している。

【００７１】更に、図６では、燃料カット状態において
流量制御弁を完全に閉弁し燃料の供給を停止する従来構
成の燃料制御処理の動作と、燃料カット状態において微
量燃料を供給する本実施例に係る燃料制御処理の動作と
を比較するため、本実施例の各特性を実線で示し、従来
の燃料制御処理の各特性を破線で示している。

【００７２】いま、図６（Ｄ）に示されるようにスロッ
トルバルブ２０の弁開度が所定開度を維持したとき、エ
ンジン回転数ＮＥが図６（Ａ）に示されるように増大し
たと仮定する。そして、エンジン回転数ＮＥが所定のＯ
Ｒ判定回転数（同図に示す例では、ＯＲ判定回転数とし
て第２のＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ２を用いた場合を示し
ている）を越えると、ＥＣＵ５は上記したように流量制
御弁２３を最小弁開度となるよう閉弁動作させる。

【００７３】この時、従来の燃料制御処理は流量制御弁
を全閉状態とするのに対し、本実施例に係る燃料制御処
理では、流量制御弁２３は最少量（図６（Ｃ）にΔＷで
示す）だけ開弁した状態となっている。よって、上記し
たようにエンジン回転数ＮＥがＯＲ判定回転数ＯＲＮＥ
２を越えた燃料カット実行領域であっても、微量の燃料
が燃料通路２８から吸気通路１４に供給され続けること
となる。

【００７４】しかるに、このように燃料カット実行領域
において吸気通路１４に燃料供給を実施しても、流量制
御弁２３の弁開度は最小弁開度とされているため、供給
される燃料は微量である。このため、本実施例のように
燃料カット実行中に微量燃料を吸気通路１４に供給して
もエンジン回転数は低下し、よってＬＰＧエンジン１の
オーバーランを確実に防止することができる。

【００７５】また、図１及び図２に示されるように、本
実施例では流量制御弁２３はベンチュリ１９に近い位置
に配設されているため、流量制御弁２３を上記のように
閉弁動作させた際、応答性良くエンジン回転数ＮＥの低
下を図ることができる。以下、この理由について説明す
る。

【００７６】いま、仮に流量制御弁２３をＬＰＧレギュ
レータ４に近い位置に配設した場合を想定すると、流量
制御弁２３からベンチュリ１９までの燃料通路２８の距
離が長くなり、流量制御弁２３を閉弁動作させても燃料
通路２８に多量の燃料が残存することとなる。この残存
燃料は流量制御弁２３を閉弁動作させた後も何ら制限さ
れることなく吸気通路１４に流入し、よってこの残存燃
料が使用されるまでＬＰＧエンジン１は高回転の状態を
維持する。従って、流量制御弁２３が閉弁動作を開始し
てから実際にエンジン回転数が低下するまで長い時間を
要することとなり応答性が悪化してしまう。

【００７７】これに対し、本実施例では流量制御弁２３
はベンチュリ１９に近い位置に配設されているため、流
量制御弁２３を閉弁動作させた際に燃料通路２８に残存
する燃料量は少なく、よってエンジン回転数は速やかに
低下するため良好な応答性を得ることができる。以上説
明した動作は燃料カットを開始する時の動作であった
が、続いて本実施例における燃料カットから復帰する時
の動作について説明する。

【００７８】前記したように、回転数センサ４１の出力
から得られる現在のエンジン回転数ＮＥが復帰回転数
（ＣＵＴＮＥ−ＨＹＳ）となると、ＥＣＵ５は図７のス
テップ１８及びステップ２０の処理を実施し、流量制御
弁２３を最小弁開度に固定する処理を終了して通常制御
に復帰させる。即ち、ＥＣＵ５はＯ₂ センサ４３が出力
する排気ガスに含まれる酸素濃度に基づき、空燃比が理
論空燃比となるよう流量制御弁２３の弁開度制御する処
理を開始する。

【００７９】ここで図６（Ｂ）に注目すると、従来の燃
料制御処理では流量制御弁を完全に閉弁していたため、
燃料カット実施期間中（時刻ｔ１〜ｔ２の間）における
空燃比はリーンとなっており、ベンチュリから燃焼室間
の吸気通路内には殆ど燃料は存在しない状態である。よ
って、通常制御が開始され、流量制御弁が開弁し燃料の
供給が開始されても、この燃料がベンチュリから燃焼室
に到達し空燃比が理論空燃比（ストイキ）となるまでに
長い時間（図６（Ｂ）に矢印Ｔ_PRI で示す）を要する。
この燃料供給遅れにより、従来の燃料制御処理では回転
数の落ち込みが生じ、もたつきやエンジンストールが発
生する場合があった。

【００８０】これに対し、本実施例に係る燃料制御処理
では、燃料カット実施期間中（時刻ｔ１〜ｔ２の間）も
流量制御弁２３が最小弁開度とされ燃料通路２８から吸
気通路１４に微量の燃料供給が継続されているため、ベ
ンチュリ１９から燃焼室８に至る吸気通路１４内には燃
料が存在した状態となっている。従って図６（Ｂ）に示
されるように、本実施例による空燃比は従来に比べてリ
ッチな、換言すれば従来に比べてストイキに近い空燃比
となっている。

【００８１】これにより、通常制御に復帰した際も、予
めベンチュリ１９から燃焼室８に至る吸気通路１４内に
存在する燃料により短時間（図６（Ｂ）に矢印Ｔ_eff で
示す）で空燃比をストイキとすることができる。このよ
うに、復帰時における応答性が向上するため、回転数の
落ち込みによるもたつきやエンジンストールの発生を確
実に防止することができる。

【００８２】また、本実施例に係る燃料制御処理を実施
することにより、エンジン回転数ＮＥがＯＲ判定回転数
を越え燃料カット処理が実行されいる時においても、流
量制御弁２３は完全に閉弁した状態とはなっておらず、
ニードル弁２７は弁座部２９から離間した状態を維持し
ている。よって、ニードル弁２７と弁座部２９との金属
接合や食い込み等による損傷を防止することができ、流
量制御弁２３の信頼性を向上することもできる。

【００８３】ところで、上記した実施例ではエンジン負
荷を検出する手段として車速センサ４２を用い、車速セ
ンサ４２から得られる車速ＳＰＤに基づきエンジン負荷
の状態を検知する構成とした。しかるに、エンジン負荷
を検出する手段は車速センサ４２に限定されるものでは
なく、シフト状態を検出するシフトセンサ，各車輪の回
転速度を検出する車輪側センサ，車両の加速度を検出す
る加速度センサ等、車両制御用に配設されている種々の
センサを利用してエンジン負荷を検出することが可能で
ある。

【００８４】尚、上記した実施例において、請求項１に
記載した弁制御手段は、ＥＣＵ５が実行する燃料制御処
理の内、図７に示すステップ１０〜ステップ１８に相当
し、また請求項１に記載した機関負荷比較手段はステッ
プ１０に相当し、また請求項１に記載したオーバーラン
判定手段はステップ１２，１４に相当する。

【００８５】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、機関負荷が
小さく機関回転数の変化率が大きい機関状態では、燃料
カットが開始された後実際に機関回転数が低下するまで
に作動遅れがあっても、燃料カットが開始されてから機
関回転数がオーバーランの発生領域に至るまでの時間が
長いため、機関回転数がオーバーランの発生領域に至る
前に機関回転数の低下が始まり、よって気体燃料内燃機
関がオーバーラン状態に突入することを確実に回避する
ことができ、信頼性を向上させることができる。

【００８６】また、機関負荷が大きく機関回転数の変化
率が小さい機関状態では、比較的高い機関回転数となる
まで燃料カットは開始されないこととなり、気体燃料内
燃機関の高回転化を図ることができる。また、機関回転
数の変化率が小さいと、燃料カットが開始されてから機
関回転数がオーバーランの発生領域に到達するまでの時
間が長いため、判定値を高く設定しても気体燃料内燃機
関のオーバーランを確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である燃料制御装置を適用し
たＬＰＧエンジンのシステム構成図である。

【図２】キャブレターを拡大して示す断面図である。

【図３】ステッピングモータの概略構成図である。

【図４】ＥＣＵの構成を示すブロック図である。

【図５】エンジン負荷の有無によるエンジン回転数の変
化の違いを説明するための図である。

【図６】本発明の一実施例である燃料制御装置の動作を
説明するためのタイミングチャートである。

【図７】本発明の一実施例である燃料制御装置が実施す
る制御処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ＬＰＧエンジン ２ エンジン本体 ３ キャブレター ４ ＬＰＧレギュレータ ５ ＥＣＵ １３ 水温センサ １４ 吸気通路 １６ 排気通路 １９ ベンチュリ ２０ スロットルバルブ ２１ ＩＳＣ用バイパス通路 ２２ ＩＳＣＶ ２３ 流量制御弁 ２５ スロットルセンサ ２６ ステッピングモータ ２７ ニードル弁 ２８ 燃料通路 ２９ 弁座部 ３０ スリット ３３ インジェクタ ３５ 補助燃料通路 ３６ タンク側燃料通路 ３７ 燃料タンク ３８ メインソレノイドバルブ ３９ スローロック電磁弁 ４０ 圧力センサ ４１ 回転数センサ ４２ 車速センサ ５１ ＣＰＵ ５２ ＲＯＭ ５３ ＲＡＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前原 誉 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 島▲崎▼ 則和 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンク内の液体燃料を減圧するレギ
   ュレータと吸気通路に形成されたベンチュリとを連通す
   る燃料通路と、 気体燃料内燃機関の機関回転数を含む運転状態を検出す
   る運転状態検出手段と、 前記燃料通路に設けられており、前記運転状態検出手段
   で検出される運転状態に応じて通路面積を制御する流量
   制御弁と、 前記運転状態検出手段で検出される機関回転数が所定値
   を越えた時に前記流量制御弁を閉弁動作させオーバーラ
   ンの発生を防止する弁制御手段とを具備する気体燃料内
   燃機関の燃料制御装置において、 機関負荷を検出する機関負荷検出手段と、 前記機関負荷検出手段により検出された機関負荷を基準
   値と比較する機関負荷比較手段と、 第１のオーバーラン判定回転数と、該第１のオーバーラ
   ン判定回転数より低く設定された第２のオーバーラン判
   定回転数とが設定されており、前記機関負荷比較手段に
   より、前記機関負荷が基準値以上と判断された時には第
   １のオーバーラン判定回転数を判定値として用い、前記
   機関負荷が基準値以下と判断された時には第２のオーバ
   ーラン判定回転数を判定値として用い、前記運転状態検
   出手段が検出する機関回転数と前記判定値とを比較する
   ことによりオーバーランの判定処理を行うオーバーラン
   判定手段とを具備することを特徴とする気体燃料内燃機
   関の燃料制御装置。