JPH10131792A - 内燃エンジンの希薄燃焼制御方法 - Google Patents

内燃エンジンの希薄燃焼制御方法

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JPH10131792A
JPH10131792A JP8289587A JP28958796A JPH10131792A JP H10131792 A JPH10131792 A JP H10131792A JP 8289587 A JP8289587 A JP 8289587A JP 28958796 A JP28958796 A JP 28958796A JP H10131792 A JPH10131792 A JP H10131792A
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JP
Japan
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fuel
refrigerant
control
control valve
internal combustion
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JP8289587A
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Shigeo Sakota
茂穂 迫田
Tatsuji Oba
達次 大場
Hajime Kishida
肇 岸田
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02T10/40—Engine management systems

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気圧センサが故障した場合であっても、満
足できる程度の排気の清浄性及び燃費を確保することが
できる内燃エンジンの希薄燃焼制御方法を提供するこ
と。 【構成】 少なくとも排気圧センサ２８と燃料制御弁２
３を備え、前記排気圧センサ２８によって検出される排
気圧力に基づいて前記燃料制御弁２３をフィードバック
制御するガスエンジン（内燃エンジン）１の希薄燃焼制
御方法において、前記排気圧センサ２８に故障が発生し
た場合には、前記燃料制御弁２３のフィートバック制御
を中止し、燃料制御弁２３を予め記憶された基本制御マ
ップに従ってマップ制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンの希
薄燃焼制御に関し、特に失火を検出することによって希
薄限界を検出して混合気の空燃比を制御する内燃エンジ
ンの希薄燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスエンジンの空燃比をＯ2 センサを用
いないで希薄限界に制御することによって、高効率化と
低ＮＯx 化を実現しようとした空燃比制御方法及び装置
が提案されている（特開平６−２８８２６５号公報参
照）。この制御方法及び装置は、ガスエンジンの振動セ
ンサを設置し、該振動センサの出力から振動変動率を算
出し、この算出された振動変動率を予め設定された許容
振動変動率内に維持するように燃料ガスの流量調整手段
をフィードバック制御するものである。
【０００３】しかしながら、上記制御方法及び装置にお
いては、振動センサの出力に基づいて算出された振動変
動率が許容範囲内に入るように燃料流量を制御して希薄
燃焼を行うものであるため、混合気を希薄限界までリー
ン化しようとした場合、振動センサの特性に与えるエン
ジン振動の影響が大きく、実際は失火していても希薄限
界を可成り超えないと失火を検知することができないと
いう問題がある。このため、希薄限界付近における失火
検知の応答性が悪く、失火状態のままエンジンが駆動さ
れるために未燃焼ガスが排気系に流出し、燃費の悪化を
招く。
【０００４】そこで、本出願人は、希薄燃焼状態におけ
る排気圧力に基づいて失火を検出し、失火の有無に応じ
て空燃比を増減する（具体的には、エンジンの定常運転
状態において、失火を検出するまで所定単位ずつ混合気
をリーン化し、失火を検出すると所定単位だけ混合気を
リッチ化する）希薄燃焼制御方法を先に提案した（特願
平７−１２０９９１号において）。
【０００５】而して、上記制御方法によれば、運転中に
エンジンへの吸気量が変化し、それに応じて空燃比が変
化しても、失火を検知して空燃比をフィードバック制御
することにより、混合気の燃焼状態を失火限界に近い希
薄燃焼状態に維持することができ、これによって排気の
清浄化が可能となる。特に、本方法においてはフィード
バック制御が採用されるため、エンジンの特性にバラツ
キがあっても、各エンジンについて排気の清浄化が可能
となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記制
御方法においては、排気圧センサに故障が発生した場合
には失火の判定ができず、リーンバーンの適正なフィー
ドバック制御が不可能となって排気の清浄性及び燃費が
悪化するという問題が発生する。
【０００７】又、ブーストセンサによって検出されるブ
ースト圧に基づくフィードバック制御においても、ブー
ストセンサが故障した場合には同様の問題が発生する。
【０００８】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、排気圧センサ又はブーストセ
ンサが故障した場合であっても、満足できる程度の排気
の清浄性及び燃費を確保することができる内燃エンジン
の希薄燃焼制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、少なくとも排気圧センサと
燃料制御弁を備え、前記排気圧センサによって検出され
る排気圧力に基づいて前記燃料制御弁をフィードバック
制御する内燃エンジンの希薄燃焼制御方法において、前
記排気圧センサに故障が発生した場合には、前記燃料制
御弁のフィートバック制御を中止し、燃料制御弁を予め
記憶された基本制御マップに従ってマップ制御するよう
にしたことを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記内燃エンジンはブーストセンサを備
え、前記フィードバック制御開始時の前記燃料制御弁の
開度を前記ブーストセンサに基づいて設定するととも
に、ブーストセンサに故障が発生した場合には、前記燃
料制御弁のフィードバックを中止するようにしたことを
特徴とする。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記内燃エンジンは、冷媒循環式熱
移動装置の圧縮機を駆動するものであって、熱負荷が大
きい程スロットル弁開度が大きく設定されるものとした
ことを特徴とする。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記内燃エンジンをその廃熱が循環冷媒に
付与される水冷エンジンで構成したことを特徴とする。
【００１３】従って、請求項１記載の発明によれば、排
気圧センサに故障が発生した場合には、前記燃料制御弁
のフィートバック制御を中止し、燃料制御弁を予め記憶
された基本制御マップに従ってマップ制御するようにし
たため、満足できる程度の排気の清浄性及び燃費を確保
することができる。
【００１４】請求項２記載の発明によれば、ブーストセ
ンサに故障が発生した場合には、前記燃料制御弁のフィ
ートバック制御を中止し、燃料制御弁を予め記憶された
基本制御マップに従ってマップ制御するようにしたた
め、満足できる程度の排気の清浄性及び燃費を確保する
ことができる。
【００１５】請求項３記載の発明によれば、内燃エンジ
ンのスロットル弁開度は熱負荷が大きい程大きく設定さ
れるため、熱負荷の変動による排気の清浄性の悪化が防
がれる。
【００１６】請求項４記載の発明によれば、希薄燃焼に
よってエンジン出力に対する廃熱量が増加するため、冷
媒循環式熱移動装置のシステム全体としての効率が向上
する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００１８】図１はエンジン駆動式空気調和装置の基本
構成を示す回路図、図２はガスエンジンの構成図、図３
は同ガスエンジン要部の構成図である。
【００１９】図１に示す空気調和装置は駆動源として水
冷ガスエンジン１を有しており、該ガスエンジン１によ
って２基の圧縮機２Ａ，２Ｂが回転駆動される。
【００２０】而して、本空気調和装置には、圧縮機２
Ａ，２Ｂを含んで閉ループを構成する冷媒回路３と水ポ
ンプ４５を含んで閉ループを構成する冷却水回路４が設
けられている。尚、図１に示す冷媒回路３において、実
線矢印は暖房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線矢印
は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示す。
【００２１】ここで、ガスエンジン１の構成を図２及び
図３に基づいて説明する。
【００２２】図２に示す水冷ガスエンジン１において、
６はピストン、７はピストン６とクランク軸３を連結す
るコンロッド、８はシリンダ１ａの周囲に形成された冷
却水ジャケット、９はエンジン回転数センサ、１０はク
ランク角センサである。
【００２３】又、ガスエンジン１のシリンダヘッド１ｃ
に形成された吸気通路１ｄ及び排気通路１ｅには吸気管
１１、排気管１２がそれぞれ接続されており、吸気通路
１ｄ、排気通路１ｅは吸気弁１５、排気弁１６によって
それぞれ適当なタイミングで開閉される。
【００２４】ところで、前記吸気管１１にはエアクリー
ナ１７及び空気と燃料ガスを混合するためのミキサー１
８が接続されており、吸気管１１内のミキサー１８の下
流側にはスロットル弁１９が設けられている。そして、
前記ミキサー１８には、燃料ガスボンベ１３に接続され
た燃料供給管２０が接続されており、該燃料供給管２０
の途中には２つの燃料開閉弁２１とガス圧力を低圧に調
圧するゼロガバナ２２及び燃料制御弁２３が接続されて
いる。
【００２５】又、ガスエンジン１のシリンダヘッド１ｃ
には点火プラグ２４が結着されており、該点火プラグ２
４には点火コイル２５及び点火制御回路２６が接続され
ている。
【００２６】他方、前記排気管１２の途中には排気ガス
熱交換器２７が設けられており、この排気ガス熱交換器
２７内に排気圧センサ２８が設けられている。
【００２７】ところで、ガスエンジン１のクランク軸３
には増速装置１４が連結されており、この増速装置１４
の出力軸には電磁クラッチ５Ａを介して一方の圧縮機２
Ａが接続されている。又、前記増速装置１４の出力軸に
結着されたギヤＧ１には小径のギヤＧ２を介してギヤＧ
１と同径の別のギヤＧ３が噛合しており、ギヤＧ３は電
磁クラッチ５Ｂを介して他方の圧縮機２Ｂに連結されて
いる。
【００２８】而して、ガスエンジン１は、例えば図３に
示すように、４気筒エンジンであり、各気筒に対して吸
気マニホールド２９から吸気通路１ｄを介して混合気が
供給される。そして、吸気マニホールド２９にはエアク
リーナ１７及びスロットル弁１９を介して吸気されると
ともに、スロットル弁１９部分に燃料ガスボンベ１３か
ら燃料開閉弁２１及びゼロガバナ２２及び燃料制御弁２
３を介して燃料ガスが供給される。
【００２９】又、図３に示すように、吸気マニホールド
２９には空気流量代替量検知手段であるブーストセンサ
１０１が配置されている。尚、ブーストセンサ１０１の
配置に加え、スロットル弁１９に不図示の空気流量代替
量検知手段であるスロットル弁開度センサを配置しても
良い。
【００３０】一方、各気筒の排気通路１ｅは排気マニホ
ールド３０に連結されており、排気マニホールド３０内
に排気ガス熱交換器２７と排気圧センサ２８が設けられ
ている。
【００３１】ここで、図１に基づいて空気調和装置の基
本構成を説明する。
【００３２】前記冷媒回路３は圧縮機２Ａ，２Ｂによっ
てフロン等の冷媒を循環させる回路であって、これは、
圧縮機２Ａ，２Ｂの各吐出側からオイルセパレータ３１
に至る冷媒ライン３ａと、オイルセパレータ３１から四
方弁３２に至る冷媒ライン３ｂと、四方弁３２から３台
の室内熱交換器３３に至る冷媒ライン３ｃと、室内熱交
換器３３から膨張弁３４を経て途中でアキュームレータ
３５内を通過して２台の室外熱交換器３６に至る冷媒ラ
イン３ｄと、室外熱交換器３６から前記四方弁３２に至
る冷媒ライン３ｅと、四方弁３２から前記アキュームレ
ータ３５に至る冷媒ライン３ｆと、アキュームレータ３
５から圧縮機２Ａ，２Ｂの各吸入側に至る冷媒ライン３
ｇを含んで構成されている。
【００３３】尚、前記オイルセパレータ３１からはオイ
ル戻りライン３７とバイパスライン３ｉが導出してお
り、オイル戻りライン３７は前記冷媒ライン３ｇに接続
され、バイパスライン３ｉは前記冷媒ライン３ｆに接続
されており、このバイパスライン３ｉにはバイパス弁３
８が接続されている。又、前記アキュームレータ３５に
は、これに貯留される液相冷媒の液面を検出する液面レ
ベルセンサ３９，４０が設けられており、アキュームレ
ータ３５の底部は主にオイル戻り用のバイパスライン３
ｊによって前記冷媒ライン３ｇに接続されており、バイ
パスライン３ｊにはバイパス弁４１が設けられている。
【００３４】以上説明した冷媒回路３の前記冷媒ライン
３ｂには冷媒の高圧側圧力を検知する高圧側圧力センサ
４２が設けられ、冷媒ライン３ｇには冷媒の低圧側圧力
を検知する低圧側圧力センサ４３が設けられている。
【００３５】一方、前記冷却水回路４はガスエンジン１
を冷却する冷却水を水ポンプ４５によって循環させる回
路であって、これは、水ポンプ４５の吐出側から前記排
気ガス熱交換器２７を通ってガスエンジン１の冷却水入
口（図２に示す冷却水ジャケット８の入口）に至る冷却
水ライン４ａと、ガスエンジン１の冷却水出口から感温
切換弁４６に至る冷却水ライン４ｂと、感温切換弁４６
からリニア三方弁４７に至る冷却水ライン４ｃと、リニ
ア三方弁４７から導出して前記アキュームレータ３５内
を通って水ポンプ４５の吸入側に接続される冷却水ライ
ン４ｄと、前記感温切換弁４６、リニア三方弁４７から
それぞれ導出して前記冷却水ライン４ｄに接続される冷
却水ライン４ｅ，４ｆを含んで構成されており、冷却水
ライン４ｆには放熱用熱交換器４８が設けられている。
【００３６】次に、本実施の形態に係る空気調和装置の
暖房運転時の作用を図４に示すモリエル線図を参照しな
がら説明する。
【００３７】ガスエンジン１が駆動されると、そのクラ
ンク軸３の回転は増速装置１４によって増速され、ＯＮ
状態にある電磁クラッチ５Ａを介して一方の圧縮機２Ａ
に伝達されると同時に、ギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３及びＯＮ
状態にある電磁クラッチ５Ｂを経て他方の圧縮機２Ｂに
伝達され、両圧縮機２Ａ，２Ｂが同時に同速度で回転駆
動される。
【００３８】上述のように圧縮機２Ａ，２Ｂが回転駆動
されると、図４ので示される状態（圧力Ｐ1 、エンタ
ルピｉ1 ）の気相冷媒は冷媒ライン３ｇから圧縮機２
Ａ，２Ｂに吸引されて圧縮され、図４ので示される状
態（圧力Ｐ2 、エンタルピｉ2）の高温高圧冷媒とな
る。尚、このときの圧縮機２Ａ，２Ｂの所要動力（圧縮
熱量）ＡＬは（ｉ2 −ｉ1 ）で表される。又、圧縮機２
Ａ，２Ｂに吸引される気相冷媒の圧力Ｐ1 は、前記低圧
側圧力センサ４３によって検出される。
【００３９】上記高温高圧の気相冷媒は冷媒ライン３ａ
を通ってオイルセパレータ３１に導かれ、オイルセパレ
ータ３１によってオイル分を除去される。そして、オイ
ル分が除去された気相冷媒は冷媒ライン３ｂを通って四
方弁３２に至る。尚、オイルセパレータ３１において冷
媒から分離されたオイルは、前記オイル戻りライン３７
を通って前記冷媒ライン３ｇに戻される。又、冷媒ライ
ン３ｂを流れる高温高圧の冷媒の圧力Ｐ2 （圧力損失を
無視する）は、前記高圧側圧力センサ４２によって検出
される。
【００４０】ところで、暖房運転時においては、四方弁
３２のポートａとポートｃ及びポートｂとポートｄがそ
れぞれ連通されており、高温高圧の気相冷媒は四方弁３
２を通って冷媒ライン３４ｃ側へ流れ、凝縮器として機
能する室内熱交換器３３に導かれる。そして、室内熱交
換器３３に導かれた高温高圧の気相冷媒は室内の空気に
凝縮熱Ｑ2 を放出して液化し、図４に示すの状態（圧
力Ｐ2 、エンタルピｉ3 ）の液相冷媒となり、このとき
の放熱量Ｑ2 （＝ｉ2 −ｉ3 ）によって室内の暖房が行
われる。
【００４１】次に、室内熱交換器３３において液化した
高圧の液相冷媒は膨張弁３４によって減圧されて図４に
おいてで示す状態（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ3 ）とな
ってその一部が気化し、冷媒ライン３ｄを室外熱交換器
３６に向かって流れる。
【００４２】前記冷媒ライン３ｄを流れる冷媒は、蒸発
器として機能する室外熱交換器３６に至り、外気温度が
所定値以上であるときには、室外熱交換器３６のファン
３６ａが駆動され、上述のように室外熱交換器３６にお
いて冷媒が外気から熱Ｑ1aを奪って蒸発する。尚、室外
熱交換器３６において冷媒が外気から受ける熱量Ｑ1aは
（ｉ5 −ｉ3 ）で表される。
【００４３】そして、冷媒は室外熱換器３６から冷媒ラ
イン３ｅを通って四方弁３２に至り、四方弁３２を通っ
て冷媒ライン３ｆ側へ流れ、アキュームレータ３５内に
導入される。
【００４４】一方、水ポンプ４５の駆動によって冷却水
回路４内を循環される冷却水は、水ポンプ４５から吐出
されて冷却水ライン４ａを流れ、その途中で、排気ガス
熱交換器２７においてガスエンジン１から排気管１２に
排出される排気ガスの熱を回収して加熱された後、ガス
エンジン１の冷却水ジャケット８を通って該ガスエンジ
ン１を冷却する。そして、排ガス熱交換器２７とガスエ
ンジン１により加熱された冷却水は、冷却水ライン４ｂ
を流れて感温切換弁４６に至る。
【００４５】ガスエンジン１の始動後は冷却水温は低
く、感温切換弁４６は冷却水を冷却水ライン４ｅへ循環
させる一方、冷却水ライン４ｃへの流れを止める。そし
て、ガスエンジン１が定常運転状態になると、排ガス熱
交換器２７及びガスエンジン１との熱交換量が増大して
冷却水温が上昇するため、感温切換弁４６は冷却水ライ
ン４ｅへの流れを止める一方、冷却水ライン４ｃへの流
れを許容する。
【００４６】而して、アキュームレータ３５において
は、冷却水ライン４ｄを流れる冷却水によって、アキュ
ームレータ３５に貯留されている液相冷媒が加熱され、
ガスエンジン１の廃熱（排気ガスによって与えられる熱
と冷却によってガスエンジン１から奪われる熱）Ｑ1bが
冷媒に与えられ、冷媒は図４ににて示す状態（圧力Ｐ
1 、エンタルピｉ1 ）となる。尚、このときの冷媒の吸
熱量Ｑ1bは（ｉ1 −ｉ5）で表される。
【００４７】上記アキュームレータ３５においては冷媒
の気液が分離され、アキュームレータ３５内の気相冷媒
は冷媒ライン３ｇを通って圧縮機２Ａ，２Ｂに吸引され
るが、圧縮機２Ａ，２Ｂに吸引される気相冷媒の状態は
図５に示すの状態（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ1 ）に復
帰しており、この気相冷媒は圧縮機２Ａ，２Ｂによって
再度圧縮されて前述と同様の作用を繰り返す。
【００４８】従って、膨張弁３４によって減圧されて冷
媒が圧縮機２Ａ，２Ｂに吸引されるまでの間、冷媒には
室外熱交換器３６において外気から熱Ｑ1aが与えられる
とともに、アキュームレータ３５においてガスエンジン
１の廃熱Ｑ1bが与えられ、結局、冷媒は熱量Ｑ1a＋Ｑ1b
（＝ｉ1 −ｉ3 ）を受け取って蒸発し、更に過熱（スー
パーヒート）される。
【００４９】尚、冷房運転時においては、四方弁３２の
ポートａとポートｂ及びポートｃとポートｄがそれぞれ
連通しており、高温高圧の気相冷媒は四方弁３２を通っ
て冷媒ライン３ｅ側へ流れ、凝縮器として機能する室外
熱交換器３６に導かれ、更に冷媒ライン３ｄを通って途
中アキュームレータ３５内を通過しつつ膨張弁３４に至
る。高温高圧の気相冷媒は室外熱交換器３６で冷却され
て放熱し、更にアキュームレータ３５内の低温低圧の液
相冷媒により冷却されて放熱する。室外熱交換器３６で
の冷媒の放熱量とアキュームレータ３５通過時の冷媒の
放熱量との合計がＱ2 （＝ｉ2 −ｉ3 ）となる。冷媒は
膨張弁３４の上流側において図４に示すの状態（圧力
Ｐ2 、エンタルピｉ3 ）の液相冷媒になる。
【００５０】液相冷媒は膨張弁３４を通過して図４に示
すの状態（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ3 ）の状態になっ
た後、蒸発器として機能する室内熱交換器３３において
吸熱して図４に示すの状態（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ
5 ）になる。このときの冷媒の吸熱量Ｑ1aは（ｉ5 −ｉ
3 ）となる。気液混合状態の冷媒は室内熱交換器３３か
ら四方弁３２を経てアキュームレータ３５に至り、液相
分はアキュームレータ３５内にて分離滞留する一方、気
相冷媒は圧縮機２Ａ，２Ｂに吸引される。そして、アキ
ュームレータ３５内に滞留する液相冷媒は、冷却水ライ
ン４ｄを流れる冷却水と冷媒ライン３ｄを通る冷媒によ
って加熱されて気化し、前記気相冷媒に混合されて圧縮
機２Ａ，２Ｂに吸引される。冷媒は圧縮機２Ａ，２Ｂの
上流側において図４に示すの状態（圧力Ｐ1 、エンタ
ルピｉ1 ）の気相冷媒になる。即ち、アキュームレータ
３５を通過することにより新たに与えられる熱量はＱ1b
（＝ｉ1 −ｉ5 ）となる。
【００５１】次に、実施の形態に係る空気調和装置の制
御系の構成を図５及び図６に基づいて説明する。尚、図
５は制御系全体の構成を示すブロック図、図６はコンプ
レッサ部及びガスエンジンの制御系の構成を示すブロッ
ク図である。
【００５２】図５に示すように、各室内熱交換器３３に
は室内機制御装置５０が設けられており、各室内機制御
装置５０には膨張弁上流側冷媒温度センサ５２、室内希
望温度設定スイッチを有する操作部５３及び室内温度セ
ンサ５４からの信号が入力され、室内機制御装置５０は
これらの信号に基づいてファン５１と膨張弁３４を制御
する。
【００５３】又、本空気調和装置には室外機制御装置６
０が設けられており、該室外機制御装置６０はコンプレ
ッサ部６１、ガスエンジン１、吸込冷媒温度センサ６
２、アキュームレータ液面レベルセンサ３９，４０、高
圧側圧力センサ４２、低圧側圧力センサ４３、外気温セ
ンサ６３及び冷媒循環量センサ６４からの信号を受けて
コンプレッサ部６１、ガスエンジン１、四方弁３２、リ
ニア三方弁４７、感温切換弁４６及びファン３６ａを制
御するとともに、データを記憶装置６５に格納するとと
もに、必要に応じて格納装置６５からデータを読み込
む。
【００５４】ここで、図６に示すように、コンプレッサ
部６１においては、室外機制御装置６０は各種センサか
らのデータ、スイッチ操作データに基づいて電磁クラッ
チ５Ａ，５Ｂと増速比制御アクチュエータ６７を制御す
る。尚、作動台数検知手段６６はクラッチ操作のフィー
ドバック用データを室外機制御装置６０に送信する。
【００５５】室内温度センサ５４の検知温度と操作部５
３において設定された希望室内温度との差、或は目標高
圧圧力と高圧側圧力センサ４２の検知圧力との差、或は
低圧側圧力センサ４３の検知圧力と目標低圧圧力との
差、或は室内温度センサ５４の検知温度と外気温センサ
６３の検知温度との差、或は操作部５３において空調状
態に設定される部屋数データ、更には、これらのデータ
により設定される目標冷媒循環量と冷媒循環量センサ６
４の検知値との差等のデータの内１つ或は複数により決
められる目標エンジン回転数とエンジン回転数センサ９
による検知値との差を０とするようにスロットル弁開度
制御アクチュエータ６９によりスロットル弁開度を増減
すると同時に、希薄空燃費で運転すべく燃料開閉弁開閉
制御アクチュエータ７１を制御する。点火タイミングは
エンジン回転数センサ９による検知値とスロットル弁開
度制御アクチュエータ６９の制御量に基づいて室外機制
御装置６０で決められ、該室外機制御装置６０がクラン
ク角センサ１０の検知値を基準として点火制御回路２６
及び点火コイル２５を介して点火プラグ２４を駆動制御
する。
【００５６】次に、ガスエンジン１の希薄燃焼制御方法
を図７に示すフローチャートに従って説明する。
【００５７】空気調和装置の運転に際しては、先ず、冷
媒システム系の運転条件（例えば、空調部屋数（運転室
内機数）、外気温度と設定温度との差等）に基づいてス
ロットル弁１９の開度の初期値、燃料ガス流量制御弁２
３の開度の初期値等を設定する（ステップＳ１）。尚、
空調部屋数が大きい程、又、温度差が大きい程、それぞ
れの初期値は大きく設定される。但し、燃料制御弁開度
の初期値は、理論空燃比或はそれより若干濃い目又は薄
目の空燃比の混合気が燃焼室に供給されるような開度と
される。
【００５８】次に、記憶装置６５（図５参照）に予め記
憶された燃料制御弁２３の基本制御マップが書替えマッ
プにコピーされる（ステップＳ２）。尚、基本制御マッ
プには、或る程度満足できる程度の排気の清浄性及び燃
費を確保することができる制御データが設定されてい
る。
【００５９】即ち、ブートス圧は空気流量と相関のある
代替量であり、燃料制御弁２３をブースト圧に対応して
希薄空燃比の混合気を形成可能な開度に設定することに
よって希薄燃焼が可能となり、排気の清浄性及び燃費を
向上できる。このため、各ブースト圧値及び各エンジン
回転数値との２次元値に対応して希薄空燃比の混合気を
形成可能な燃料制御弁開度データをマップデータとして
予め記憶装置６５にメモリしている。このマップデータ
が基本制御マップ１である。同様に、各スロットル弁開
度値及び各エンジン回転数値との２次元値に対応する燃
料制御弁開度データをマップデータとして予め記憶装置
６５にメモリしている。このマップデータが基本制御マ
ップ２である。
【００６０】尚、空気流量を直接検知可能なセンサを吸
気管１１の途中に配置する場合には、更に、各空気流量
と各エンジン回転数との２次元値に対応する燃料制御弁
開度データを基本制御マップ２のマップデータとしてメ
モリさせても良い。更に、より簡便に希薄燃焼可能とす
るために、各空気流量代替量（ブースト圧或はスロット
ル弁開度）のみに対応して希薄空燃比の混合気を形成可
能な燃料制御弁開度データを基本制御マップ１及び基本
制御マップ２のマップデータとして予め記憶装置６５に
メモリさせても良い。そして、このステップＳ２におい
ては、基本制御マップ１のデータが記憶装置６５上の書
替えマップエリアに複写記憶される。
【００６１】次に、クランク角度に伴うエンジン回転数
が算出される（ステップＳ３）。即ち、クランク軸３が
所定角回転するに要する時間を検知して回転数が算出さ
れる。そして、排気圧センサ２８からの検知信号がＡ／
Ｄ変換され（ステップＳ４）、その値（センサ値）はＯ
ＰＥＮ又はＣＬＯＳＥでないか否か（排気圧センサ２８
が故障していないか）が判断される（ステップＳ５）。
【００６２】而して、センサ値がＯＰＥＮ又はＣＬＯＳ
Ｅでない（つまり、排気圧センサ２８が故障していな
い）場合には、ガスエンジン１は書替えマップによるマ
ップ運転がなされる（ステップＳ６）。本ステップＳ６
においては、先ず、目標エンジン回転数Ｎ0 算出プログ
ラムが実行される。ここで、目標エンジン回転数Ｎ0 が
圧縮機２Ａ，２Ｂへの吸込側の冷媒温度ｔs 、圧縮機２
Ａ，２Ｂからの吐出側の冷媒温度ｔd 、冷媒回路３中の
低圧側の冷媒圧力Ｐs 、冷媒回路３中の高圧側の冷媒圧
力Ｐd 等の関数として、 Ｎ0 ＝ｆ（ｔs ，ｔd ，Ｐs ，Ｐd ） で表され、検出された冷媒温度及び冷媒圧力等に基づい
て目標エンジン回転数Ｎ0 が算出される。
【００６３】次に、スロットル開度Ｔ0 算出・設定動作
プログラムが実行され、エンジン回転数センサ９によっ
て検出されたエンジン回転数Ｎと算出された目標エンジ
ン回転数Ｎ0 との差（Ｎ−Ｎ0 ）に基づいてスロットル
弁開度Ｔ0 が算出され、スロットル弁１９を開閉するス
ロットル弁開度制御アクチュエータ（ステッピングモー
タ）６９が駆動されてスロットル弁１９の開度がＴ0 に
設定される。具体的には、ＮとＮ0 との差（Ｎ−Ｎ0 ）
が負であって、検出されたエンジン回転数Ｎが小さい
程、スロットル弁開度Ｔ0 は大きく設定される。
【００６４】引き続いて、書替えマップによる燃料制御
弁制御プログラムが実行される。即ち、基本制御マップ
１のマップデータに基づき、ブースト圧検知値Ｂ0 及び
エンジン回転数算出値に対応した燃料制御弁開度データ
になるようにステッピングモータ６９が駆動され、燃料
制御弁２３の開度がマップ値ＭＦ0 に設定される。
【００６５】以上の目標エンジン回転数Ｎ0 算出プログ
ラム、スロットル弁開度Ｔ0 算出・設定プログラム及び
書替えマップによる燃料制御弁制御プログラムから成る
ステップＳ６の書替えマップによるマップ運転が実行さ
れた後、エンジン回転数が再度検知され（ステップＳ
７）、ステップＳ３におけるエンジン回転数検知値との
差によりエンジン回転数が安定しているか否かが判断さ
れる（ステップＳ８）。エンジン回転数が安定していな
ければ、ステップＳ３に戻される。
【００６６】一方、エンジン回転数が安定していれば、
リーンバーンのフィードバック制御実行指示があるか否
かの判断がなされ（ステップＳ９）、指示がある場合に
はフィードバック制御処理がなされ（ステップ１０）、
指示がない場合（例えば、ブーストセンサ１０１に故障
が発生した場合）には以上の一連の処理が繰り返され
る。
【００６７】上記フィードバック制御は例えば次のよう
に実行される。
【００６８】即ち、リーンバーンのフィードバック制御
処理（ステップＳ１０）においては、失火制御プログラ
ムが実行される。この失火制御プログラムでは次の処理
が順次実行される。
【００６９】燃料制御弁開度を検知値ＤＦ0 から所定
微小量ΔＦ0 だけ小さくする。
【００７０】排気圧センサ２８によって検出された排
気管圧力ＰE によって失火の有無を確認する。
【００７１】失火がなければの処理を継続し、失火
があれば次のの処理に進む。
【００７２】燃料制御弁開度を第２の所定微小量ｍΔ
Ｆ0 だけ増加する。
【００７３】排気圧センサ２８によって検出された排
気管圧力ＰE によって失火の有無を確認する。
【００７４】失火があればの処理を継続し、失火が
なければ燃料制御弁開度マップデータ書替えプログラム
を実行する。
【００７５】燃料制御弁開度マップ書替えプログラムに
おいては、データ書き替え管理のためのフラッグマップ
が確認される。即ち、（Ｎ，Ｂ0 ）の点に相当するフラ
ッグが０か１かを確認し、１であればエンジン停止信号
の有無を確認し（ステップＳ１４）、０であればマップ
データ上の（Ｎ，Ｂ0 ）の点のガス流量制御弁開度デー
タを前記にて増加した後の燃料制御弁開度Ｆ0 に書き
替える。このとき、書き替え前の燃料制御弁開度データ
と書き替え値（で増加した後の燃料制御弁開度値）と
の差Ｓを算出してこれを記憶装置６５内に記憶してお
く。そして、（Ｎ，Ｂ0 ）の点に相当するフラッグが１
とされる。
【００７６】次に、マップデータ上のデータをフラッグ
が０、且つ、（Ｎ，Ｂ0 ）以外の点に相当する燃料制御
弁開度データから一律にＳだけ差し引いたものに書き替
える。
【００７７】一方、排気圧センサ２８が故障したために
該排気圧センサ２８からの信号のＡ／Ｄ変換値（センサ
値）がＯＰＥＮ又はＣＬＯＳＥとなると、ステップＳ５
での判断結果がＮＯとなり、記憶装置６５に予め記憶さ
れた燃料制御弁２３の基本制御マップが書替えマップに
コピーされ（ステップＳ１１）、燃料制御弁２３のフィ
ードバック制御が中止されてガスエンジン１は書替えマ
ップ（基本制御マップ）によるマップ運転が行われる
（ステップＳ１２）とともに、センサ異常警告が発せら
れる（ステップ１３）。尚、上記ステップＳ１２におい
ては、ステップＳ６と同一のプログラムが実行される。
【００７８】そして、ステップＳ１３が実行された後、
エンジン停止信号の有無が確認され（ステップＳ１
４）、停止信号が有ればエンジン１が停止され（ステッ
プＳ１５）、停止信号が無ければステップＳ３に戻され
る。
【００７９】以上のように、本実施の形態においては、
排気圧センサ２８に故障が発生した場合には、燃料制御
弁２３のフィートバック制御を中止し、燃料制御弁２３
を予め記憶された基本制御マップに従ってマップ制御す
るようにしたため、排気の清浄性及び燃費の極端な悪化
を防ぎ、満足できる程度の排気の清浄性及び良好な燃費
を確保することができる。
【００８０】尚、以上は排気圧センサ２８が故障した場
合について述べたが、ブーストセンサ１０１が故障した
場合、書替えマップによるマップ運転（ステップＳ６、
Ｓ１２）中の書替えマップによる燃料制御弁制御プログ
ラムの実行が不可能となってしまう。このため、書替え
マップによる燃料制御弁制御プログラムの実行の前にブ
ースト圧信号のレベルが検知され、異状がある場合には
記憶装置６５中の基本制御マップ２を書替えマップにコ
ピーした後、スロットル開度Ｔ0 算出・設定プログラム
の実行により算出されるスロットル開度Ｔ0 と、エンジ
ン回転数算出値に対応した書替えマップ中の燃料制御弁
開度データとなるように、燃料制御弁２３の開度が設定
される。これにより、実際のブースト圧ではなく、制御
対象であるスロットル開度の設定値に応じて燃料制御弁
２３の開度が設定されることにより、若干は応答性が悪
くなるが、排気の清浄性及び燃費の極端な悪化を防ぎ、
満足できる程度の排気の清浄性及び良好な燃費を確保で
きる。
【００８１】更に、ステップＳ１０のフィードバック制
御処理をブースト圧検知値Ｂ0 の代わりにスロットル開
度Ｔ0 に基づいて、基本制御マップ２がコピーされた書
替えマップを対象に実施しても良い。この場合には、ス
テップＳ９においてブーストセンサ１０１に故障が発生
してもフィードバック制御実行指示がある場合として処
理される。
【００８２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、排気圧センサに故障が発生した場
合には、前記燃料制御弁のフィートバック制御を中止
し、燃料制御弁を予め記憶された基本制御マップに従っ
てマップ制御するようにしたため、満足できる程度の排
気の清浄性及び燃費を確保することができるという効果
が得られる。
【００８３】請求項２記載の発明によれば、ブーストセ
ンサに故障が発生した場合には、前記燃料制御弁のフィ
ートバック制御を中止し、燃料制御弁を予め記憶された
基本制御マップに従ってマップ制御するようにしたた
め、満足できる程度の排気の清浄性及び燃費を確保する
ことができるという効果が得られる。
【００８４】請求項３記載の発明によれば、内燃エンジ
ンのスロットル弁開度は熱負荷が大きい程大きく設定さ
れるため、熱負荷の変動による排気の清浄性の悪化が防
がれるという効果が得られる。
【００８５】請求項４記載の発明によれば、希薄燃焼に
よってエンジン出力に対する廃熱量が増加するため、冷
媒循環式熱移動装置のシステム全体としての効率を高め
る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】エンジン駆動式空気調和装置の基本構成を示す
回路図である。
【図２】ガスエンジンの構成図である。
【図３】ガスエンジン要部の構成図である。
【図４】冷媒の状態変化を示すモリエル線図（Ｐ−ｉ線
図）である。
【図５】エンジン駆動式空気調和装置の制御系全体の構
成を示すブロック図である。
【図６】エンジン駆動式空気調和装置のコンプレッサ部
及びガスエンジンの制御系の構成を示すブロック図であ
る。
【図７】本発明に係る希薄燃焼制御方法の処理手順を示
すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ガスエンジン（内燃エンジン） ２Ａ，２Ｂ 圧縮機 １９ スロットル弁 ２３ 燃料制御弁 ２８ 排気圧センサ １０１ ブーストセンサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３１１ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３１１Ｍ Ｆ２５Ｂ 27/02 Ｆ２５Ｂ 27/02 Ｕ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも排気圧センサと燃料制御弁を
    備え、前記排気圧センサによって検出される排気圧力に
    基づいて前記燃料制御弁をフィードバック制御する内燃
    エンジンの希薄燃焼制御方法において、 前記排気圧センサに故障が発生した場合には、前記燃料
    制御弁のフィートバック制御を中止し、燃料制御弁を予
    め記憶された基本制御マップに従ってマップ制御するよ
    うにしたことを特徴とする内燃エンジンの希薄燃焼制御
    方法。
  2. 【請求項２】 前記内燃エンジンはブーストセンサを備
    え、前記フィードバック制御開始時の前記燃料制御弁の
    開度を前記ブーストセンサに基づいて設定するととも
    に、ブーストセンサに故障が発生した場合には、前記燃
    料制御弁のフィードバックを中止するようにしたことを
    特徴とする請求項１記載の内燃エンジンの希薄燃焼制御
    装置。
  3. 【請求項３】 前記内燃エンジンは、冷媒循環式熱移動
    装置の圧縮機を駆動するものであって、熱負荷が大きい
    程スロットル弁開度が大きく設定されるものであること
    を特徴とする請求項１又は２記載の内燃エンジンの希薄
    燃焼制御方法。
  4. 【請求項４】 前記内燃エンジンは、その廃熱が循環冷
    媒に付与される水冷エンジンであることを特徴とする請
    求項３記載の内燃エンジンの希薄燃焼制御方法。
JP8289587A 1996-10-31 1996-10-31 内燃エンジンの希薄燃焼制御方法 Pending JPH10131792A (ja)

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