JPH10131795A

JPH10131795A - 内燃エンジンの希薄燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH10131795A
Application number: JP8286496A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Sakota; 茂穂迫田; Tatsuji Oba; 達次大場; Hajime Kishida; 肇岸田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】少なくともエンジン負荷又はエンジン回転数
の変化に応答性良く追従して失火限界に近い希薄燃焼状
態を維持し、排気の清浄化と燃費の改善を実現する内燃
エンジンの希薄燃焼制御方法を提供する。【解決手段】排気圧センサ２８によって検出される排
気圧力に基づいて失火を検出し、失火の有無に応じて燃
料ガス流量制御弁（燃料流量可変手段）２３をフィード
バック制御し、その結果、希薄燃焼状態となる時のエン
ジン負荷又はエンジン回転数の少なくとも一方の検知値
に対応した燃料流量制御量を記憶装置に格納する学習ス
テップと、格納した燃料流量制御量データが学習ステッ
プを経たものであるか否かを検知値に基づいて判断する
分岐ステップとを実行可能とし、その結果、燃料流量制
御量データが学習ステップを経たものである場合には、
そのデータに基づいて燃料流量可変手段を制御し、学習
ステップを経たものでない場合には、学習ステップを実
行する。

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
御方法においても、エンジン負荷の変化が速いとフィー
ドバック制御がエンジン負荷の変化に応答性良く追従で
きず、適正な希薄燃焼状態の維持が困難となり、排気の
清浄性及び燃費が悪化するという問題がある。

【０００７】又、失火限界に近い希薄燃焼状態となる空
燃比はエンジン負荷のみでなくエンジン回転数によって
も変化してしまい、このため、エンジン回転数の変化が
速いとフィードバック制御がエンジン回転数の変化に応
答性良く追従できず、適正な希薄燃焼状態の維持が困難
となり、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。

【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、少なくともエンジン負荷又は
エンジン回転数の変化に応答性良く追従して失火限界に
近い希薄燃焼状態を維持し、エンジン特性にバラツキが
あっても、各エンジンについて排気の清浄化と燃費の改
善を実現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、燃料流量可変手段と、エン
ジン負荷検知手段又はエンジン回転数検知手段の少なく
とも一方と、エンジン負荷又はエンジン回転数の少なく
とも一方に対応づけて前記燃料流量可変手段の制御量デ
ータを記憶する記憶装置と、排気圧力を検出する排気圧
センサを有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よって検出される排気圧力に基
づいて失火を検出し、失火の有無に応じて前記燃料流量
可変手段を制御するフィードバック制御を実施し、該フ
ィードバック制御の結果、希薄燃焼状態となるときのエ
ンジン負荷又はエンジン回転数の少なくとも一方の検知
値に対応した燃料流量可変手段制御量を前記記憶装置に
格納する学習ステップと、記憶装置に格納された燃料流
量可変手段制御量データが学習ステップを経たものであ
るか否かを前記検知値に基づいて判断する分岐ステップ
と、を実行可能であって、前記分岐ステップの実行の結
果、記憶装置に格納された燃料流量可変手段制御量デー
タが学習ステップを経たものである場合には、そのデー
タに基づいて燃料流量可変手段を制御し、学習ステップ
を経たものでない場合には、学習ステップを実行するよ
うにしたことを特徴とする。

【００１０】又、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、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。

【００１１】更に、請求項３記載の発明は、請求項２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。

【００１２】従って、請求項１記載の発明によれば、記
憶装置に格納された燃料流量可変手段制御量データが学
習ステップを経たものである場合には、そのデータに基
づいて燃料流量可変手段を制御し、学習ステップを経た
ものでない場合には、学習ステップを実行するようにし
たため、少なくともエンジン負荷又はエンジン回転数の
変化に応答性良く追従して失火限界に近い希薄燃焼状態
を維持し、エンジン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と燃費の改善を実現すること
ができる。

【００１３】又、請求項２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。

【００１４】更に、請求項３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。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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及び燃料ガス流量制御弁２３が接
続されている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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及び燃料ガス流量
制御弁２３を介して燃料ガスが供給される。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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、室外熱交換器３６において冷媒が外
気から熱Ｑ_1a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Ｑ_1aは（ｉ₅ −ｉ
₃ ）で表される。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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）Ｑ_1b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Ｑ_1bは（ｉ₁ −ｉ₅）で表される。

【００４４】ところで、前記冷媒ライン３ｄを流れる冷
媒は、アキュームレータ３５において液相冷媒を冷却し
た後、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３
６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Ｑ_1bを奪って蒸発す
る。

【００４５】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。

【００４６】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Ｑ_1a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Ｑ_1bが与えられ、結局、冷媒は熱量Ｑ_1a＋Ｑ_1b
（＝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。

【００４７】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内の低温低圧の気
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。

【００４８】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 ）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の野状態（圧力Ｐ₁ 、エンタルピｉ₅ ）にな
る。このときの冷媒の吸熱量Ｑ_1aは（ｉ₅ −ｉ₃ ）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内に滞留する気相冷媒は、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ｉ
₁ ）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Ｑ_1bは（ｉ₁
−ｉ₅）となる。

【００４９】次に、本実施の形態に係る空気調和装置の
制御系の構成を図５乃至図７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、図７は室外機制御装置のエンジン制御領域の構
成を示すブロック図である。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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度セン
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
に依る検知値との差を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、希薄空燃比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、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。

【００５４】即ち、図７に示すように、室外機制御装置
６０のエンジン制御領域には、目標エンジン回転数Ｎ₀
算出手段７２、スロットル開度Ｔ₀ 算出手段７３、流量
制御弁開度Ｆ₀ 算出手段７４、失火判定手段７５、マッ
プ書替手段７６及び点火タイミング算出手段７７が設け
られており、点火タイミング算出手段７７による算出結
果に基づいて点火制御回路２６が制御され、スロットル
開度Ｔ₀ 算出手段７３による算出結果に基づいてスロッ
トル弁開度制御アクチュエータ６９が制御され、流量制
御弁開度Ｆ₀ 算出手段７４による算出結果に基づいて燃
料ガス流量制御弁開度制御アクチュエータ７０が制御さ
れる。

【００５５】そして、記憶装置６５にはフラッグの学習
マップメモリ領域７８、Ｆ₀ 学習データマップメモリ領
域７９が設けられるとともに、マップデータ８０が格納
されている。

【００５６】次に、ガスエンジン１の希薄燃焼制御方法
を図８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。

【００５８】次に、目標エンジン回転数Ｎ₀ 算出プログ
ラムが実行される（ステップＳ２）。目標エンジン回転
数Ｎ₀ は圧縮機２Ａ，２Ｂへの吸込側の冷媒温度ｔ_s 、
圧縮機２Ａ，２Ｂからの吐出側の冷媒温度ｔ_d 、冷媒回
路３中の低圧側の冷媒圧力Ｐ_s 、冷媒回路３中の高圧側
の冷媒圧力Ｐ_d 等の関数として、Ｎ₀ ＝ｆ（ｔ_s ，ｔ_d ，Ｐ_s ，Ｐ_d ）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。

【００５９】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（ステップＳ３）、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。

【００６０】そして、ガス流量制御弁開度Ｔ₀ 算出・設
定動作プログラムが実行され（ステップＳ４）、このと
きの検知エンジン回転数Ｎと検知スロットル開度Ｔ₀ に
基づいてガス流量制御弁２３の開度Ｆ₀ がメモリ中のマ
ップデータＦ₀ ＭＡＰ（Ｎ，Ｔ₀ ）に基づいて算出さ
れ、ステッピングモータ６９が駆動されてガス流量制御
弁２３の開度がマップ値ＭＦ₀ に設定される。

【００６１】次に、エンジン回転数Ｎと目標エンジン回
転数Ｎ₀ との差（Ｎ−Ｎ₀ ）が所定値以下となると、失
火制御プログラムが実行される（ステップＳ５）。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。

【００６２】ガス流量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。

【００６３】排気圧センサ２９によって検出された排
気管圧力Ｐ_E によって失火の有無を確認する。

【００６４】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。

【００６５】ガス流量制御弁開度を第２の所定微小量
ｍΔＦ₀ だけ増加する。

【００６６】排気圧センサ２８によって検出された排
気管圧力Ｐ_E によって失火の有無を確認する。

【００６７】失火があればの処理を継続し、失火が
なければガス流量制御弁開度データマップ書き替えプロ
グラムを実行する（ステップＳ６）。

【００６８】尚、ガス流量制御弁開度データマップＦ₀
ＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）（但し、身はエンジン回転数であ
り、例えば５００，５２０，…，３０００ｒｐｍであ
り、ｔ₀はスロットル開度であり、例えば０（全閉），
０．０２，０．０４，…，０．９８，１（全開）の値を
とる。）のマトリックス上の全成分データには、所定の
標準エンジンにて希薄燃焼をするガス流量制御弁開度デ
ータが工場出荷時に予め付与される。同様に、フラッグ
マップＦＬＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）（但し、エンジン回転数
ｎ及びスロットル開度ｔ₀ は、Ｆ₀ ＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）
におけると同一の刻み値とする。）のマトリックス上の
全成分データは予め０が付与される。

【００６９】ガス流量制御弁開度データマップ書き替え
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ＦＬＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）が確認される。即
ち、（Ｎ，Ｔ₀ ）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Ｓ７）、０であればガス流量制御弁開度デー
タマップＦ₀ ＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）上の（Ｎ，Ｔ₀ ）の点
のデータを前記にて増加した後のガス流量制御弁開度
Ｆ₀ に書き替える。このとき、書き替え前のガス流量制
御弁開度データと書き替え値（で増加した後のガス流
量制御弁開度値）との差Ｓを算出してこれをメモリー内
に記憶しておく。そして、フラッグマップＦＬＭＡＰ
（ｎ，ｔ₀ ）の（Ｎ，Ｔ₀ ）の点に相当するフラッグが
１とされる。

【００７０】次に、ガス流量制御弁開度データマップＦ
₀ ＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）上のデータをフラッグが０の点に
相当するガス流量制御弁開度データマップＦ₀ ＭＡＰ
（ｎ，ｔ₀ ）上のデータ）から一律にＳだけ差し引いた
ものに書き替える。

【００７１】ここで、Ｓの値が負となる場合は、ガス流
量制御弁開度は増加する。このことと、前記〜のス
テップにより、一律にＳだけ差し引いた値に書き替えた
結果のガス流量制御弁開度データマップＦ₀ ＭＡＰ
（ｎ，ｔ₀ ）上のデータにガス流量制御弁開度を設定す
ると直ちに失火してしまう場合でも、失火しない開度範
囲に戻すことが可能となる。

【００７２】以上のようにしてガス流量制御弁開度マッ
プが書き替えられた後、エンジン停止信号を確認し（ス
テップＳ７）、エンジン停止信号が発信されていない場
合にはステップＳ２〜ステップＳ６までの処理が繰り返
され、エンジン停止信号を受信するとエンジン停止処理
プログラムが実行される（ステップＳ８）。

【００７３】尚、ガス流量制御弁開度データマップＦ₀
ＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）（但し、身はエンジン回転数であ
り、例えば５００，５２０，…，３０００ｒｐｍであ
り、ｔ₀はスロットル開度であり、例えば０（全閉），
０．０２，０．０４，…，０．９８，１（全開）の値を
とる。）のマトリックス上の全成分データには、所定の
標準エンジンにて希薄燃焼をするガス流量制御弁開度デ
ータが工場出荷時に予め付与される。同様に、フラッグ
マップＦＬＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）（但し、エンジン回転数
ｎ及びスロットル開度ｔ₀ は、Ｆ₀ ＭＡＰ（ｎ，ｔ₀ ）
におけると同一の刻み値とする。）のマトリックス上の
全成分データは予め０が付与される。

【００７４】

【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、分岐ステップの実行の結果、記憶
装置に格納された燃料流量可変手段制御量データが学習
ステップを経たものである場合には、そのデータに基づ
いて燃料流量可変手段を制御し、学習ステップを経たも
のでない場合には、学習ステップを実行するようにした
ため、少なくともエンジン負荷又はエンジン回転数の変
化に応答性良く追従して失火限界に近い希薄燃焼状態を
維持し、エンジン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と燃費の改善を実現することが
できるという効果が得られる。

【００７５】又、請求項２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。

【００７６】更に、請求項３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】エンジン駆動式空気調和装置の室外機制御装置
のエンジン制御領域の構成を示すブロック図である。

【図８】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）９エンジン回転数センサ（エンジン回転数検知
手段）１９スロットル弁２３燃料ガス流量制御弁（燃料流量可変手段）２８排気圧センサ６０室外機制御装置６５記憶装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｚ３６８ＳＦ０２Ｍ 21/02 ３１１Ｆ０２Ｍ 21/02 ３１１Ｅ３１１Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料流量可変手段と、エンジン負荷検知
手段又はエンジン回転数検知手段の少なくとも一方と、
エンジン負荷又はエンジン回転数の少なくとも一方に対
応づけて前記燃料流量可変手段の制御量データを記憶す
る記憶装置と、排気圧力を検出する排気圧センサを有す
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よって検出され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前記燃料流量可変
手段を制御するフィードバック制御を実施し、該フィー
ドバック制御の結果、希薄燃焼状態となるときのエンジ
ン負荷又はエンジン回転数の少なくとも一方の検知値に
対応した燃料流量可変手段制御量を前記記憶装置に格納
する学習ステップと、記憶装置に格納された燃料流量可変手段制御量データが
学習ステップを経たものであるか否かを前記検知値に基
づいて判断する分岐ステップと、を実行可能であって、前記分岐ステップの実行の結果、記憶装置に格納された燃料流量可変手段制御量データが
学習ステップを経たものである場合には、そのデータに
基づいて燃料流量可変手段を制御し、学習ステップを経
たものでない場合には、学習ステップを実行するように
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。
【請求項２】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記載の内燃エンジンの希薄燃焼制
御方法。
【請求項３】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２記載の内燃エンジンの希薄燃焼制御方法。