JPS60169659A - ガス機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分！ｌ！Ｆ　＞ 本発明は、機関の負荷状態に応じて空燃比を切替えるガ
ス機関の空燃比制御装置に関するものである。

〈従来技術〉 排ガス中に配置された０２センサによる検出信号をフィ
ードバンクして、排ガスに含まれる酸素濃度に応してリ
ッチ（ＩＩＩＣＩり／リーン（＋−ＩＥＡＮ）状態を判
定し、予め機関回転数に応じて設定されたスロソ１〜ル
開度をしきい値として、大きな出力の必要な高負荷時に
はガスインジェクタから所定量のガス燃第５＋を追加供
給してλ＝１．０ｉ転を行ない、また低負荷時には追加
供給を停止して熱効率の高いλ＝１４運転を行なうこと
により、空燃比を制御するようにしたガス機関について
の提案を、本出願人は既に牙、シ願昭５８−９１８４６
号等によって行なっている。

しかしながら、このような制御を行なうガス機関にオン
いては、０２センサが何らかの原因で劣化あるいは破壊
したような場合には、０２センサの出力電圧は排ガスの
酸素濃度を正確に表わさなくなる。

従って、このような状態になっているにもかかわらず、
そのまま０２センサの検出信号をフィードバックしてλ
＝１．０制御を行なうと、０２センサの出力状態によっ
て空燃比が過濃あるいは過傳になり、排気エミッション
が悪化するだけでなく、機関の）軍１広そのものが不可
能となって機関が停止してしまうような事態が生ずると
いうｉｉｌ能性があった。

〈発明の目的〉 本発明は上述のような問題点に着［」シ、０２センサが
異常な状態になった場合の排気エミッションの悪化や機
関停止等を防止し、機関の運転を継続できるガス機関の
空燃比制御手段を提供することを１」的どしてなされた
ものである。

〈発明の構成〉 −に記の目的を達成するために、本発明は排ガス中に配
置された０２センサによる検出信号に応してインジェク
タから所定量のガス燃料を追加供給することにより空燃
比を制御する空燃比制御手段ど、予め機関回転数に応し
て設定されたスロソＩ〜ル開度をしきい値どして市記空
燃比制御手段の作動を１）替える空燃比切替え手段とを
備えたガス機関において、０７センザによるリッチまた
はリーンを示す各検出信号の継続時間を予め設定された
異常判定時間と比１咬し、同一の検出信号が異常判定時
間に達するまで継続した場合に０２センサの異常と判定
する異當検１１冒り段ど、０ノセンザの異常１１Ｓに適
用される機関回転数とスロワ１〜ル開度に対するカス燃
料の追加供給量の関係を予め記憶させた記憶Ｆ段と、異
常検出手段が０２センサの異常と判定した場合に、０２
センザによる検出信号によらず］４記記憶手段の記憶内
容に基づきガス燃料の追加供給量を決定し、インジェク
タを制御する制御信号を出力する演９手段、とを備えた
ことを特徴として才９す、　Ｏノセンナの異′ｒ：（時
にもＭ転を継続することが１１１能となるのである。

〈実施例〉 以下、図示の一実施例により本発明を具体的に説明する
。

第１図は概念系統図であり、（１）はガス（後間、（２
）はミキサー、（３°）はスロットル、（４）は電子ガ
バナ、（５）はスロソ１〜ル（３）の開度検出器、（６
）はカスインジェクタ、（７）はＪｌｌ気管、（８）は
Ｆ元触媒（１））は０２センサ、（Ｉ　ｔ、ｌ　）は回
転数検出器、（１１）はマ（’／［：Ｉコンピュータで
ある。

ミ■す・−（２）は、空燃比をλ＝１．４に保つように
予め設定されｒ才９す、燃料ガス（１，５ａ）と空気（
１６）はミキサー（２）で混合された後、スロソＩ−ル
（３）を経て機関（＋）に供給され、排気管（７）に４
１１出された利ガス（１７）は三元触媒（８）を経て損
気される。スロワ１−ル開度は、電子ガバナ（４）によ
り開度を制御されるスロットル（３）のシャフトに取（
＝、ｔ　Ｌづられている例えばポテンショメータからな
る開度検出器（５）によ−）で検出され、その出力はマ
イクロコンピュータ（１１）に送られる。また（後間（
１）の回転数は、機関（１）のリングキャ部（ｊ８）に
取（＝Ｉ’　ＴづＬ″）Ａシている例えば電磁ピンクア
ップからなる回転数検出器（］、　（＋　）によって検
出され、その出力はマｒり■］コンピュータ（１１）に
送られる。′ マイクロコンピュータ（１１）は、　（ｌｌ’Ｕ（２ｌ
　）　、　１１０Ｍ　（２２）、ｌｔＡＭ（２：ｌ）、
１１０ボー１〜（２／ｌ）、システｔ、ハスク（ン（２
５）′ｉ９を備えＣおり、開度検出器（５）のアナログ
出力は、Ａ／ＬＴコンバータ（２６）でテシクル取にテ
（り換されてマイクロコンピュータ（１１）に人力され
、また０２センリー（９）の検出信号も、Δ／１に１ン
ハータ（２６）を通しでマイクロコンピュータ（１１）
に人力される。また回−１１／、数検出器（１，Ｃ１）
のパルス出力は、カウンタ（２７）てカラン１−シてマ
イクロコンピュータ（１１）に人力さＪしる。ＲＯＭ（
２２）あるいはＲＡＭ（２３）には。

演ｉＶ制徊１川のプロタラ１１のほか、０２センサ（９
）の異常時に適用される機関回転数とスＵノトル開度に
対するカス燃料の追加供給量の関係を数表、あるいは削
性式の形で記憶させ、また０２センサ（９）の異常を判
定するための異常判定時間を予め記憶させである。

０２センザ（９）の異常が検出されると、ＣＩＩＵ（２
１）は０２センサ（９）の検出信号によらず、上記の記
憶内容に基づいて検出された機関回転数とスロットル開
度に応した制御信号を１１０ボート（２／ｌ）から１／
　０　（ｆｔ号の形で出力し、パワートランジスタアレ
イ（２８）で増幅された信号により任意のデユーティで
ガス、ｒンジエクタ（６）が駆動され、ガス燃料（１５
ｂ’）が追加供給されて運転はそのまま継続される。ま
た。

パワー１〜ランジスタアレイ（２８）からは、０７セン
サ異常表示器（２９）にも信号が出力される。この０２
セン号異常表示器（２９）は、光あるいは音を発するも
ので、例えば１．＋４１を用いてこれを運転制御室等に
設置し、点滅させることにより０２センサ（９）の異常
を保守管理者に知らせる、 次に、第２図のフローチャー１−を参照しながら本装置
の動作を説明する。

マイクロコンピュータ（１１）のＣ））Ｕ（２１）は、
予め設定されたインターバルタイ１１で機関回転数Ｎ　
ｍとスロットル開度Ｓｍを検出しており（ステーノブ１
）、検出後ステップ２でλの設定値を判定する。そして
λ＝１．４にある場合には、λ＝１．０へ切替えるスロ
ットル開度のしきい値Ｓ　＋　＝　ｆ　＋　（Ｎ　Ｉｎ
）を演算し、あるいは数表から算出しくステップ３）、
次のステップ４でＳｍと８１とを比較してＳｍ≧Ｓ、と
なった場合は、一定のインジェクタデユーティＩＩ）−
ｇ（０）でインジェクタ（６）を作動させて所定量のガ
ス燃料を追加供給することにより、λ＝１．０運転に切
替えるような制御信号が算出される（ステップ５）、５
また設定値がλ、＝１．０にある場合は、ステップＧて
λ＝１．４へ１．ＩＪ替えるスロットル開度のしきい値
５２＝（７（Ｎｍ）をめ、ステップ７でＳ　ｍ　＜　３
７となった１１３点でインジェクタ（６）の作動を停市
しくＩＤ＝０）、λ＝１．４に切替えるような制御信号
が算出される（ステップ８）。

λの設定値が１．０であり、しかもステップ７てＳ　ｍ
＜３２でなかった場合には、ステップ９で異常フラグを
チェックし、異常フラグが０であればＯ２センサ（９）
は正常であると判断し、０２センサ（９）の検出信号を
フィードバックしてそのリッチ／リーンを判定しくステ
ップ１０）、例えばリッチであればリーン時間カウンタ
ＣＬをＯにセラ１〜するとともにリッチ時間カウンタＣ
Ｐ、を異常判定カラン１〜数（異常判定時間に相当する
）ｃｏにセリトン（ステップ１１）、Ｃｕ＝Ｃｎになる
までインジェクタデユーティ１１〕をダウンさせる制御
信号が出力される（ステップ１２）。また、ステップ１
０で信号がリーンであれば今とは逆の動作がなされ、イ
ンジェクタデユーティ１０をアップさせる制御信号が出
力される（ステップ１３及び１４）。

ところで、θセンサ（９）が例えばリッチ（またはリー
ン）の信号を出力している間は、インジェクタデユーテ
ィはダウン（またはアップ）し続けるため、ある時間経
過すると検出信号はリーン（またはリッチ）側に切替わ
るはずであり、０２センサ（９）が正常であれば、ある
周期でリッチとリーンの検出信号が交互に出力され、リ
ッチあるいはリーンの・方の信号が連続して出力される
ことはあり得ない。従って、一方の信号がある時間以り
続いた場合には０２センサ（９）が異常であると判定し
、０２センサ（９）によらない制御に切替えるのであり
、ステップ】１（またはステップ１３）でＣＲ＝　Ｃ＋
＋　（またはＣＬ　＝（：ｏ　）となるまでリッチ（ま
たはり一ン）の信号が続いた場合は異常フラグが１にセ
ラ１へされ（ステップ１５または１６）、制御はステッ
プ９からステップ１７に移行する。

すなわち、ステップ１７では実際のスロットル開度Ｓｍ
とλ＝１．４へ切替えるしきい値Ｓ２との差ΔＳをめ、
予め試験によってめた機関回転数とスロットル開度に対
応する燃料を追加供給するような制御信号１１〕＝ｇ（
ΔＳ）が貌、出され、同時に０ノセンサ異常表示１！Ｈ
（２０）を作動させる信号も出力される（ステップ１７
）。

このようにして、それぞれの場合に応じた制御（１ｍ号
がインジェクタ（６）に出力され、燃料（Ｉｌｂ）が追
加供給されて空燃比は所定の値に維持されるのであり（
ステップ１８）、０２センサ（９）に異常があ一〕た場
合でも、運転を継続することができるのである。

なより、−に連のλ切替えのしきい値として用いら肛る
スコツ１ヘル開度関数ｆ　＋　（Ｎｍ）、ｆ　７　（Ｎ
ｕｎ）及び燃料の追加ＯＶ量をめるインジェクタチュー
ティ関数ｇ（ΔＳ）、異常判定カラン１〜数Ｃ，，等は
、機関の型式や容量などに応して予め行なわれる試験に
よって設定されるものである。

第３図は、ＲＯＭ（２２）等の記憶手段に記憶させてお
き、ステップ１７でインジェクタデユーティｉＤをめる
場合に用いる数表あるいは４算式の−・例をグラフの形
で示したものであり、縦軸のスロツｌ−ル開度の数値は
スロワ１−ル開度検出器の検出出力をデジタル値に変換
して得られた無次元数である。また、インジェタデユー
テイ関数ｇ（ΔＳ）は、排気エミッションを低減するた
めにλ＝１．０より若干濃いめになるように設定される
。

なお、本実施例によれは、インジェクタ（６）の異常も
検出されて０２センサ異常表示器（２９）で表示される
。この場合には運転自体の異常防止まではできないが、
インジェクタ（６）の不調が早期に発見されるので、適
切な処置を迅速に実施することが１丁能どなる。

〈発明の効果〉 以−１−の実施例の説明から明ｌ゛）かなように、本発
明は、０２センサが異常とな−、てＯノセンリの検出信
号による空燃比制御が不能となった時には、０２センサ
の検出信号を用いず、そのような状態にな−、）だ場合
のためにＹ・め用意されている記憶内容に１４（づいて
、ガス燃Ｈの追加供給量を決定してインジェクタを制御
するものであり、異常状態にある０２センザの出力によ
って適正でない制御力付−１なわれて排気エミッション
か悪化したり機関が停止したＩＪすることを防１１シ、
カス機関の運転を適正な空づ然比で継続することが可能
となる利点かある。

４、図面のＩｔｉＩ　ｊＪｉ−な説明 第１図は本発明の一実施例の概念系統図、第２図は制狗
１フローチャー１〜、第３図は０２センサ異常時にＪｒ
ｌづる機関回転数とスコツ１ヘル開度に苅するインジェ
クタデユーティの関係の一例を示す図である。

（１）・・・・ガス機関、（２）・・・・ミキサー、（
３）　・スロッ１−ル、（５）・・・・開度検出器、（
６）・・・・ガスインジェクタ、（７）・・・・排気管
、（９）・・・・０２センサ、（１０）・・・・回転数
検出器、（１１）・・・・マイクロコンピュータ、　（
２１）・・・　ＣＩ’ＬＩ、　（２２）・・　何＋ＯＭ
、　（２３）・・・　ＲＡＭ。

（２９）・・・０２センザ異常表示器。

特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代　理　人　
弁理士　篠　１）　實 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排ガス中に配置された０２センサによる検出信号
   に応して−ｒンジェクタから所定量のガス燃料を追加供
   給することにより空燃比を制御する空燃比制御手段と、
   予め機関回転数に応じて設定されたスロッ１ヘル開度を
   しきい値として前記空燃比制御手段の作動を切替える空
   燃比切替え手段とを備えたカス機関において、 ０ノセンサによるリッチまたはリーンを示す各検出信号
   の継続時間を予め設定された異常判定時間と比較し、同
   一の検出信号が異常判定時間に達するまで相（続した場
   合に０２センサの異常と判定する異常検出手段と、 ０２センサの異常時に適用される機関回転数とスロノ１
   −ル開度に対するガス燃料の追加供給量の関係を予め記
   憶させた記憶手段と、 異常検出手段が０２センサの異常と判定した場合に、０
   ２センサによる検出信号によらず１−記記憶手段の記憶
   内容に基づきガス燃料の追加供給堆裂決定し、インジェ
   クタを制御する制御信号を出力するン寅１９手段、 とを備えたことを特徴とするガス機関の空燃比制御装置
   。