(57)【要約】【課題】燃料タンクに圧力センサ等を追加することなく、より早期に、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であることを検出することができる、内燃機関制御システムを提供する。【解決手段】気体燃料を貯蔵する燃料タンクと、気体燃料を噴射するインジェクタと、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、内燃機関の運転状態を検出可能であるとともにインジェクタによる噴射を制御する制御手段とを有し、制御手段は、内燃機関の運転状態が減速状態かつ燃料カット状態になると、排気ガスの空燃比が一時的に第１空燃比ＡＦ１となるような微量の気体燃料をインジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行し、微量噴射制御の実行後の所定期間（Ｈ１）の間に検出された微量噴射空燃比と第１空燃比とに基づいて、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であるか否かを判定する燃料切れ推定を行い、燃料切れ推定の結果に基づいて警告出力手段を作動させる。【選択図】図３
2020012402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記気体燃料を内燃機関の吸気経路に噴射するインジェクタと、
前記内燃機関の排気経路に設けられ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出可能であるとともに前記インジェクタによる前記気体燃料の噴射を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記内燃機関の運転状態が、減速状態、かつ、前記インジェクタからの前記気体燃料の噴射を停止する燃料カット状態になると、燃料切れ推定実行条件を満たすと判断し、排気ガスの空燃比が一時的に第１空燃比となるような微量の前記気体燃料を前記インジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行するとともに、前記微量噴射制御の実行後の所定期間の間に前記空燃比検出手段により検出された微量噴射空燃比と前記第１空燃比とに基づいて前記燃料タンク内の前記気体燃料の残量が所定量以下であるか否かを判定する燃料切れ推定を行い、
前記燃料切れ推定の結果、前記燃料タンク内の前記気体燃料の残量が前記所定量以下であると判定した場合に、前記燃料タンクの交換、または、前記燃料タンクへの前記気体燃料の補充、を促す警告出力手段を作動させる、
内燃機関制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関制御システムであって、
前記制御手段は、
前記燃料切れ推定において、前記微量噴射空燃比が前記第１空燃比よりも高い値に設定された第２空燃比以上である場合に、前記燃料タンク内の前記気体燃料の残量が前記所定量以下であると判定する、
内燃機関制御システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関制御システムであって、
前記制御手段は、
前記微量噴射制御において、
前記燃料切れ推定実行条件を満たしてから実行待機時間が経過した後に、前記インジェクタに前記微量の前記気体燃料を噴射させる、
内燃機関制御システム。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関制御システムであって、
前記制御手段は、
前記微量噴射制御において、
前記燃料切れ推定実行条件を満たしてから前記空燃比検出手段で検出された空燃比が前記第２空燃比よりも高い値に設定された実行待機空燃比以上となった後に、前記インジェクタに前記微量の前記気体燃料を噴射させる、
内燃機関制御システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関制御システムであって、
前記制御手段は、
前記燃料切れ推定において、前記微量噴射制御の実行後の前記所定期間の間に前記空燃比検出手段で検出された空燃比の最小値を前記微量噴射空燃比とする、
内燃機関制御システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関制御システムであって、
前記制御手段は、
前記燃料切れ推定実行条件を満たす毎に、前記燃料切れ推定を１回行い、
前記燃料タンク内の前記気体燃料の残量が前記所定量以下であると判定された回数を示す仮燃料切れ回数が所定回数以上となった場合に、前記警告出力手段を作動させる、
内燃機関制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体燃料を燃料とする内燃機関を制御するための内燃機関制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＰＧ（Liquid Petroleum Gas：液化石油ガス）やＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）等の気体燃料を燃料とする内燃機関を搭載した車両や機器は、燃料タンク（燃料ボンベ）内の燃料量が減少して燃料欠乏状態（いわゆるガス欠状態）に近づくと、気体燃料圧力が低下して燃料が希薄となり、いわゆるリーン状態となる。さらに燃料量が減少してガス欠状態に達すると、内燃機関の運転が停止し、当該内燃機関を搭載した車両または機器を運転できなくなる。内燃機関の高負荷運転中に急にガス欠状態になると、排気経路上に設けられた触媒は高温状況下に長時間さらされることとなり、触媒劣化が進行する可能性がある。さらに、気体燃料を用いた内燃機関を搭載した車両が産業車両である場合には、産業車両による作業中にガス欠状態になると、その作業を中断して燃料を補充する必要があり、作業効率が低下するという問題が発生する。そこで、気体燃料を用いた内燃機関を搭載した車両や機器においては、燃料タンク内の燃料量が減少してガス欠状態に近づいていることを検出すると、作業者にガス欠状態に近づいていることを報知または警告し、気体燃料の補充や、燃料タンクの交換を促すようにしている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の車両用触媒の保護装置では、燃料タンクに燃料残量検出手段（圧力センサやレベルゲージ等）を設けて燃料残量を検出し、燃料残量が所定量以下となったことを適切に判定して作業者に報知している。
【０００４】
また、例えば特許文献２に記載のエンジンでは、目標空燃比と実空燃比との偏差に応じて求めた燃料制御量の学習値の変化量に基づいて、実空燃比のリーン側への偏りが急速に進行していることを検出した場合に、燃料残量が所定量以下であると判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−３４４９１号公報
【特許文献２】特開２０１７−２０６９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の車両用触媒の保護装置では、気体燃料の燃料残量が所定量以下であることを検出するために、燃料タンクに圧力センサ等の燃料残量検出手段を設ける必要があり、これにより装置構成が複雑になるとともにコストアップとなるため好ましくない。
【０００７】
特許文献２に記載のエンジンでは、気体燃料の燃料残量が所定量以下であることを検出するためには学習値の更新が必要である。ところが、学習値の更新には、定常運転時の空燃比をある程度の期間モニタする必要があり、時間がかかる。さらに、加速時や減速時等の過渡運転時には、空燃比が安定しないので学習が禁止されていることが多い。つまり、加速時や減速時が頻繁に発生する産業車両等の場合、学習値の更新が遅れ、燃料残量が所定量以下であることの検出が遅れる可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、燃料タンクに圧力センサ等を追加することなく、より早期に、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であることを検出することができる、内燃機関制御システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、気体燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記気体燃料を内燃機関の吸気経路に噴射するインジェクタと、前記内燃機関の排気経路に設けられ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記内燃機関の運転状態を検出可能であるとともに前記インジェクタによる前記気体燃料の噴射を制御する制御手段と、を有する。そして、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態が、減速状態、かつ、前記インジェクタからの前記気体燃料の噴射を停止する燃料カット状態になると、燃料切れ推定実行条件を満たすと判断し、排気ガスの空燃比が一時的に第１空燃比となるような微量の前記気体燃料を前記インジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行するとともに、前記微量噴射制御の実行後の所定期間の間に前記空燃比検出手段により検出された微量噴射空燃比と前記第１空燃比とに基づいて前記燃料タンク内の前記気体燃料の残量が所定量以下であるか否かを判定する燃料切れ推定を行い、前記燃料切れ推定の結果、前記燃料タンク内の前記気体燃料の残量が前記所定量以下であると判定した場合に、前記燃料タンクの交換、または、前記燃料タンクへの前記気体燃料の補充、を促す警告出力手段を作動させる、内燃機関制御システムである。
【００１０】
本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関制御システムであって、前記制御手段は、前記燃料切れ推定において、前記微量噴射空燃比が前記第１空燃比よりも高い値に設定された第２空燃比以上である場合に、前記燃料タンク内の前記気体燃料の残量が前記所定量以下であると判定する、内燃機関制御システムである。
【００１１】
本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る内燃機関制御システムであって、前記制御手段は、前記微量噴射制御において、前記燃料切れ推定実行条件を満たしてから実行待機時間が経過した後に、前記インジェクタに前記微量の前記気体燃料を噴射させる、内燃機関制御システムである。
【００１２】
本発明の第４の発明は、上記第２の発明に係る内燃機関制御システムであって、前記制御手段は、前記微量噴射制御において、前記燃料切れ推定実行条件を満たしてから前記空燃比検出手段で検出された空燃比が前記第２空燃比よりも高い値に設定された実行待機空燃比以上となった後に、前記インジェクタに前記微量の前記気体燃料を噴射させる、内燃機関制御システムである。
【００１３】
本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る内燃機関制御システムであって、前記制御手段は、前記燃料切れ推定において、前記微量噴射制御の実行後の前記所定期間の間に前記空燃比検出手段で検出された空燃比の最小値を前記微量噴射空燃比とする、内燃機関制御システムである。
【００１４】
本発明の第６の発明は、上記第１の発明〜第５の発明のいずれか１つに係る内燃機関制御システムであって、前記制御手段は、前記燃料切れ推定実行条件を満たす毎に、前記燃料切れ推定を１回行い、前記燃料タンク内の前記気体燃料の残量が前記所定量以下であると判定された回数を示す仮燃料切れ回数が所定回数以上となった場合に、前記警告出力手段を作動させる、内燃機関制御システムである。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、制御手段は、内燃機関の運転状態が、減速状態かつ燃料カット状態になると、燃料切れ推定実行条件を満たすと判断し、空燃比が第１空燃比となるような微量の気体燃料をインジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行する。そして制御手段は、微量噴射制御の実行後の所定期間内の微量噴射空燃比と第１空燃比とに基づいて、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であるか否かを判定する燃料切れ推定を行う。燃料タンク内の気体燃料の残量が充分である場合では、微量噴射空燃比はほぼ第１空燃比になるはずであり、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下である場合では、燃料圧力が低下して燃料が希薄となり、微量噴射空燃比は第１空燃比よりも高い空燃比になるはずである。従って、燃料タンクに圧力センサ等を追加することなく、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であることを検出することができる。また、減速状態かつ燃料カット状態は、特に走行と停止を繰り返す車両の場合、頻繁に発生するので、燃料系の学習値の変化量に基づいて燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であることを検出する場合と比較して、より早期に、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であることを検出することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、燃料切れ推定において、微量噴射空燃比が、第１空燃比よりも高い値に設定された第２空燃比以上である場合に、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であると判定するので、非常にシンプルに、かつ、短時間に判定することができる。
【００１７】
微量噴射制御を実行する場合、燃料カット状態によって空燃比が第１空燃比よりも高い値になってから、微量噴射制御を実行してほぼ第１空燃比まで空燃比の値が小さくなることを検出することが好ましい。第３の発明によれば、燃料切れ推定実行条件を満たしてから、実行待機時間だけ待った後に、微量噴射制御を実行するので、燃料カット状態によって空燃比が第１空燃比よりも高い値になってから、微量噴射制御を実行することができる。
【００１８】
微量噴射制御を実行する場合、燃料カット状態によって空燃比が第１空燃比よりも高い値になってから、微量噴射制御を実行してほぼ第１空燃比まで空燃比の値が小さくなることを検出することが好ましい。第４の発明によれば、燃料切れ推定実行条件を満たしてから、空燃比が実行待機空燃比以上となるまで待った後に、微量噴射制御を実行するので、燃料カット状態によって空燃比が第１空燃比よりも高い値になってから、微量噴射制御を実行することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、微量噴射制御の後の所定期間の間に検出された種々の値の空燃比の中から、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であるか否かを判定するための微量噴射空燃比の値を、適切に選定することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、燃料切れ推定実行条件を満たす毎に、燃料切れ推定を１回行うことで、無駄な燃料消費を抑制することができる。また、仮燃料切れ回数が所定回数以上となった場合に警告出力手段を作動させるので、燃料タンク内の気体燃料の残量が充分であるにもかかわらず誤って警告出力手段が作動されることを適切に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内燃機関制御システムの全体構成を説明する図である。
【図２】制御装置（制御手段）の処理手順の「例１」を説明するフローチャートである。
【図３】図２に示すフローチャートに基づいた処理を実施した場合の動作波形の例である。
【図４】図２に示すフローチャートに対して、燃料切れ推定実行条件を満たしてから微量噴射制御を実行するまで実行待機時間待つ代わりに、空燃比が実行待機空燃比以上となるまで待つ、制御装置（制御手段）の処理手順の「例２」のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
●［内燃機関１０の制御システム（内燃機関制御システム１）の全体構成（図１）］
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。本実施の形態の説明では、ＬＰＧ（Liquid Petroleum Gas：液化石油ガス）やＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）等の気体燃料を用いた内燃機関を搭載した車両または機器の例として、産業車両（例えばフォークリフト）を例として説明する。
【００２３】
図１を用いて、内燃機関１０の制御システム（内燃機関制御システム１）について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。吸気管１１Ａの流入側には、吸入空気流量検出手段３１（例えば、吸気流量センサ）が設けられている。吸入空気流量検出手段３１は、内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【００２４】
吸気管１１Ａには、スロットル装置２３が設けられている。スロットル装置２３は、スロットル駆動手段２３Ａとスロットルバルブ２３Ｂを有している。スロットル駆動手段２３Ａは例えば電動モータであり、制御装置５０からの制御信号に応じてスロットルバルブ２３Ｂを駆動する。スロットルバルブ２３Ｂは、スロットル駆動手段２３Ａにて回動され、吸気管１１Ａの開度を調整することで、内燃機関１０が吸入する空気（吸気）の量を調整する。制御装置５０は、運転者が操作するアクセルペダルに設けられたアクセルペダル検出手段３３からの検出信号に基づいてアクセルペダル踏み込み量を検出する。そして制御装置５０は、アクセルペダル踏み込み量に基づいて算出したスロットル目標開度となるようにスロットル駆動手段２３Ａに制御信号を出力する。
【００２５】
吸気管１１Ａにおけるスロットル装置２３の下流側には、インジェクタ２２が設けられている。インジェクタ２２には、燃料タンク２１から燃料配管２１Ａを介して気体燃料が導かれている。そしてインジェクタ２２は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、燃料タンク２１内から燃料配管を介して導かれた気体燃料を、内燃機関１０の吸気管１１Ａ（吸気経路）内に噴射する。
【００２６】
燃料タンク２１は、例えば燃料ボンベであり、気体状態の気体燃料ＦＧ、または、気体状態の気体燃料ＦＧ及び液体状態の気体燃料ＦＬ、を貯蔵している。気体燃料は、例えばＬＰＧ（Liquid Petroleum Gas：液化石油ガス）やＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）であり、燃料タンク２１内の気体状態の気体燃料ＦＧは、燃料配管２１Ａを介してインジェクタ２２に導かれている。なお、図示省略するが、インジェクタ２２に加えてスロットル装置２３の上流側にキャブレターを追加し、燃料配管を介してキャブレターに気体燃料を導くようにしてもよい。
【００２７】
吸気管１１Ａの流出側は吸気マニホルド１１Ｂに接続されている。そして吸気マニホルド１１Ｂは内燃機関１０の吸気側に接続されている。内燃機関１０は、複数のシリンダを有しており、各シリンダは、吸気工程にて、吸気管１１Ａを介して吸入した空気とインジェクタ２２から噴射された気体燃料とが混合された混合気を吸引する。
【００２８】
また内燃機関１０には、回転検出手段３２、クーラント温度検出手段３４等が設けられている。回転検出手段３２は、例えば回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。クーラント温度検出手段３４は、例えば温度センサであり、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの温度を検出し、検出した温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。
【００２９】
内燃機関１０の排気側には排気マニホルド１２Ａが接続され、排気マニホルド１２Ａには排気管１２Ｂの流入側が接続されている。また排気管１２Ｂ（排気経路）の流入側には、空燃比検出手段３５が設けられている。空燃比検出手段３５は、例えばＡ／Ｆセンサであり、排気管１２Ｂ内の排気ガスの空燃比に基づいた検出信号を制御装置５０に出力する。例えば空燃比検出手段３５は、気体燃料を用いた内燃機関１０の理論空燃比１４〜１５程度に対して、１０程度〜５０程度までの空燃比を検出することができる。
【００３０】
排気管１２Ｂの流出側は触媒４２の流入側に接続されている。触媒４２は、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化して無害化する。
【００３１】
制御装置５０は、制御手段に相当しており、上記の検出手段を含めた各種の検出手段からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出し、上記のインジェクタ２２やスロットル駆動手段２３Ａを含めた各種のアクチュエータを制御する。また、制御装置５０には、車両の速度（車速）に応じた検出信号を出力する車速検出手段３６からの検出信号が入力されている。制御装置５０は、吸入空気流量検出手段３１を用いて検出した吸入空気流量と、回転検出手段３２を用いて検出した回転数と、アクセルペダル検出手段３３を用いて検出したアクセルペダル踏み込み量と、クーラント温度検出手段３４を用いて検出したクーラント温度と、空燃比検出手段３５を用いて検出した空燃比等に基づいて、インジェクタ２２から噴射する気体燃料の燃料量を制御する。
【００３２】
また図１の例では、制御装置５０は、警告出力手段１５Ａ、１５Ｂを用いて、作業者に警告を伝えることができる。例えば警告出力手段１５Ａは車両のインスツルメントパネル内に設けられたＬＥＤであり、制御装置５０は、当該ＬＥＤを点灯または点滅させて、作業者に警告（例えば、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下である、という報知または警告）を伝えることができる。また、例えば警告出力手段１５Ｂは車両の車室内に設けられたスピーカであり、制御装置５０は、当該スピーカから出力する音声やブザー音等にて、作業者に警告（例えば、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下である、という報知または警告）を伝えることができる。また制御装置５０は、別体の車両診断ツールＴを接続するためのコネクタ１６に接続されている。車両診断ツールＴがコネクタ１６に接続された場合、制御装置５０と車両診断ツールＴは、種々の情報やコマンド等を送受信することができる。
【００３３】
●［制御装置５０（制御手段）の処理手順の「例１」（図２）と、動作波形の例（図３）］
次に図２に示すフローチャートを用いて、制御装置５０（制御手段に相当）の処理手順の「例１」について説明する。制御装置５０は、例えば所定時間間隔（例えば数ｍｓ〜数１０ｍｓ間隔）にて、図２に示す処理を起動し、起動した場合、ステップＳ０１０へと処理を進める。また、図２に示すフローチャートの処理（燃料切れ推定処理）を実施した場合の動作波形の例を図３に示す。
【００３４】
ステップＳ０１０にて制御装置５０は、空燃比検出手段３５が異常であるか否かを判定し、異常である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０３５Ｂへ処理を進め、異常でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０１５処理を進める。なお、空燃比検出手段３５の異常については、図示省略した別の処理にて判定されており、ステップＳ０１０では、その判定結果を利用している。
【００３５】
ステップＳ０３５Ｂに処理を進めた場合、制御装置５０は、待機タイマ（図３中における実行待機時間Ｄ１を計測するタイマ）をクリアしてステップＳ０５５Ｂに進む。
【００３６】
ステップＳ０５５Ｂにて制御装置５０は、実行フラグをＯＦＦに設定し、初回検出フラグをＯＦＦに設定し、モニタタイマをクリアしてステップＳ１６０に処理を進める。なお、実行フラグは、内燃機関が減速状態かつ燃料カット状態となってから（燃料切れ推定実行条件を満たしてから）、微量噴射Ｆｂ（図３参照）をインジェクタに噴射させる微量噴射制御を１回だけ実行するためのフラグである。また、初回検出フラグは、微量噴射Ｆｂ（図３参照）をインジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行後の所定時間Ｈ１（図３参照）内の最小空燃比を更新するための初期値（所定時間Ｈ１の最初に検出した値）を設定するためのフラグである。また、モニタタイマは、微量噴射Ｆｂ（図３参照）をインジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行後の所定時間Ｈ１（図３参照）を計測するタイマである。
【００３７】
ステップＳ０１５に処理を進めた場合、制御装置５０は、必要な入力信号の取り込みを行った後、ステップＳ０２０に処理を進める。ステップＳ０１５にて制御装置５０は、クーラント温度検出手段３４からの検出信号に基づいて求めたクーラント温度を記憶し、回転検出手段３２からの検出信号に基づいて求めた回転数を記憶し、車速検出手段３６からの検出信号に基づいて求めた車速（車両速度）を記憶し、空燃比検出手段３５からの検出信号に基づいて求めた空燃比を記憶して、ステップＳ０２０に処理を進める。
【００３８】
ステップＳ０２０にて制御装置５０は、内燃機関１０の暖機が完了した暖機後であるか否かを判定し、暖機後である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０２５に処理を進め、暖機後でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０３５Ｂに処理を進める。なお、暖機後であるか否かは、例えばクーラント温度が所定温度以上であるか否かで判定することができる。
【００３９】
ステップＳ０２５に処理を進めた場合、制御装置５０は、内燃機関の運転状態が減速状態であるか否かを判定し、減速状態である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０３０に処理を進め、減速状態でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０３５Ｂに処理を進める。例えば制御装置５０は、前回の回転数に対して今回の回転数（ステップＳ０１５にて記憶）のほうが低い場合、あるいは、前回の車速に対して今回の車速（ステップＳ０１５にて記憶）のほうが低い場合、内燃機関の運転状態が減速状態であると判定する。
【００４０】
ステップＳ０３０に処理を進めた場合、制御装置５０は、インジェクタからの気体燃料の噴射を停止する燃料カット状態であるか否かを判定し、燃料カット状態である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０３５Ａに処理を進め、燃料カット状態でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０３５Ｂに処理を進める。なお、燃料カット状態については、図示省略した別の処理にて、例えば燃料カット状態であることを示す燃料カットフラグがＯＮ／ＯＦＦされており、ステップＳ０３０では、その燃料カットフラグを利用している。ステップＳ０３０にて制御装置５０がＹｅｓと判定した場合は、内燃機関の運転状態が減速状態かつ燃料カット状態になった場合であり、燃料切れ推定実行条件を満たす場合、に相当している。
【００４１】
ステップＳ０３５Ａに処理を進めた場合、制御装置５０は、待機タイマをカウントアップしてステップＳ０４０へ処理を進める。
【００４２】
ステップＳ０４０にて制御装置５０は、待機タイマが実行待機時間Ｄ１（図３参照）以上であるか否かを判定し、待機タイマが実行待機時間Ｄ１以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０４５に処理を進め、待機タイマが実行待機時間Ｄ１未満の場合（Ｎｏ）はステップＳ１１０へ処理を進める。なお、待機タイマが実行待機時間Ｄ１未満である場合は、図３の動作波形では時間ｔ２以上かつ時間ｔ３未満の場合である。なお、燃料カット状態ではインジェクタ２２から燃料を噴射していないので、図３の「空燃比」において、時間ｔ２〜時間ｔ３、時間ｔ４〜時間ｔ５では空燃比は無限大のはずである。しかし、空燃比検出手段３５（図１参照）は、自身が検出可能な最大の空燃比（例えば空燃比＝５０）である空燃比ＡＦｚに相当する検出信号を出力する。
【００４３】
ステップＳ０４５に処理を進めた場合、制御装置５０は、実行フラグがＯＮであるか否かを判定し、実行フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１１０に処理を進め、実行フラグがＯＮでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０５０に処理を進める。
【００４４】
ステップＳ０５０に処理を進めた場合、制御装置５０は、排気ガスの空燃比が一時的に第１空燃比ＡＦ１（図３参照）となるような微量の気体燃料の燃料量（噴射量）を求め、求めた燃料量をインジェクタから噴射することで、微量噴射Ｆｂ（図３参照）をインジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行してステップＳ０５５Ａに処理を進める。なお、排気ガスの空燃比が一時的に第１空燃比ＡＦ１となるような微量の気体燃料の噴射量は、例えば、現在の回転数と空気流量（吸入空気流量検出手段からの検出信号に基づいて求めた吸入空気流量）に対して、燃料タンク内の気体燃料の残量が充分有る（例えば５０％の残量）と仮定した場合、にて算出する。図３の「燃料噴射量」に示すように、制御装置５０は、内燃機関の運転状態が減速状態かつ燃料カット状態となってから実行待機時間Ｄ１が経過した後、微量噴射Ｆｂをインジェクタに噴射させる微量噴射制御を１回のみ実行する。なお、実行待機時間Ｄ１は、内燃機関の運転状態が減速状態かつ燃料カット状態となってから空燃比が第２空燃比ＡＦ２よりも大きくなる時間に設定され、種々の実験やシミュレーション等にて適切な値が選定されており、例えば０．５［ｓｅｃ］程度に設定されている。なお、通常の制御では、空燃比≒１５（図３中の理論空燃比ＡＦｓ）を狙って制御しており、第１空燃比ＡＦ１は、無駄な燃料消費を抑制するために、通常の空燃比ＡＦｓよりも高い値（例えば、第１空燃比ＡＦ１＝３０程度）に設定することが好ましい。
【００４５】
ステップＳ０５５Ａにて制御装置５０は、実行フラグをＯＮにセットしてステップＳ１１０に処理を進める。実行フラグを用いることで、内燃機関の運転状態が減速状態かつ燃料カット状態となって燃料切れ推定実行条件を満たす毎に、微量噴射制御を行う燃料切れ推定を、１回のみ行わせることができる。
【００４６】
ステップＳ１１０に処理を進めた場合、制御装置５０は、モニタタイマをカウントアップしてステップＳ１１５に処理を進める。
【００４７】
ステップＳ１１５にて制御装置５０は、モニタタイマが所定時間Ｈ１（図３参照、所定期間に相当）以下であるか否かを判定し、モニタタイマが所定時間Ｈ１以下である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１２０に処理を進め、モニタタイマが所定時間Ｈ１より大きい場合（Ｎｏ）はステップＳ１６０に処理を進める。
【００４８】
ステップＳ１２０に処理を進めた場合、制御装置５０は、初回検出フラグがＯＮであるか否かを判定し、初回検出フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１２５に処理を進め、初回検出フラグがＯＮでない場合（Ｎｏ）はステップＳ１３０に処理を進める。
【００４９】
ステップＳ１２５に処理を進めた場合、制御装置５０は、今回の空燃比が、記憶している微量噴射空燃比未満であるか否かを判定し、今回の空燃比が微量噴射空燃比未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１３５に処理を進め、今回の空燃比が微量噴射空燃比以上の場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０に処理を進める。
【００５０】
ステップＳ１３０に処理を進めた場合、制御装置５０は、初回検出フラグをＯＮに設定してステップＳ１３５に処理を進める。図３において、制御装置５０は、微量噴射Ｆｂをインジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行後、時間ｔ３から時間ｔ４の所定時間Ｈ１（所定期間）の間の空燃比の最小値を微量噴射空燃比として記憶するが、所定時間Ｈ１の最初に検出したときは、最小であるか否かの比較対象となる空燃比が無いので、所定時間Ｈ１の最初に検出した空燃比を、微小時間空燃比の初期値として記憶する。なお、所定時間Ｈ１（所定期間）は、種々の実験やシミュレーション等にて適切な値が選定されており、例えば１［ｓｅｃ］程度に設定されている。
【００５１】
ステップＳ１３５に処理を進めた場合、制御装置５０は、今回の空燃比を微量噴射空燃比に代入して更新し、更新した微量噴射空燃比を記憶してステップＳ１４０に処理を進める。ステップＳ１１０〜Ｓ１３５の処理にて、図３における微量噴射Ｆｂをインジェクタに噴射させる微量噴射制御を実施後の所定時間Ｈ１の間に検出した空燃比の最小値を微量噴射空燃比として記憶する。なお図３に示す「空燃比」の時間ｔ３〜ｔ４において、燃料タンク内の気体燃料の残量が充分有る場合は実線にて示す空燃比ＡＦｎの波形となり、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下となった場合は点線にて示す空燃比ＡＦｅのような波形となる。
【００５２】
ステップＳ１４０に処理を進めた場合、制御装置５０は、モニタタイマが所定時間Ｈ１と一致しているか否かを判定し、一致している場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１４５に処理を進め、一致していない場合（Ｎｏ）はステップＳ１６０に処理を進める。
【００５３】
ステップＳ１４５に処理を進めた場合、制御装置５０は、記憶している微量噴射空燃比が第２空燃比ＡＦ２以上であるか否かを判定し、微量噴射空燃比が第２空燃比ＡＦ２以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１５０に処理を進め、微量噴射空燃比が第２空燃比ＡＦ２未満である場合（Ｎｏ）はステップＳ１６０に処理を進める。なお、第２空燃比ＡＦ２は第１空燃比ＡＦ１よりも高い値に設定され、第２空燃比ＡＦ２と第１空燃比ＡＦ１は、種々の実験やシミュレーション等にて、適切な値が選定されており、例えば第１空燃比ＡＦ１＝３０程度の場合、第２空燃比＝３５程度に設定されている。なお、燃料タンク内の気体燃料の残量が充分であれば、微量噴射制御の実行後の所定期間内の空燃比（微量噴射空燃比）は第１空燃比ＡＦ１の近傍となるはずである。しかし、微量噴射制御の実行後の所定期間内の実際の空燃比（実際の微量噴射空燃比）が第１空燃比ＡＦ１よりも大きくリーン側にズレていた場合（第２空燃比ＡＦ２以上の場合）、燃料タンク内の気体燃料の残量が充分ではない、と判断する。つまり、ステップＳ１４５にて制御装置５０は、直接的には「微量噴射空燃比」と「第２空燃比」とに基づいて燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であるか否かを判定しているが、「微量噴射空燃比」と「第１空燃比」とに基づいて燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であるか否かを判定している、と言うことができる。
【００５４】
ステップＳ１５０にて制御装置５０は、仮燃料切れ回数をカウントアップしてステップＳ１６０に処理を進める。なお、仮燃料切れ回数は、本フローチャートの処理である燃料切れ推定処理によって、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下である、と判定された回数である。なお、「所定量」とは、そろそろ気体燃料の補充や、燃料タンクの交換を行わないと、しばらくした後、ガス欠状態となって内燃機関が停止すると予測される量であり、適宜決められる量である。
【００５５】
ステップＳ１６０に処理を進めた場合、制御装置５０は、仮燃料切れ回数が所定回数以上であるか否かを判定し、所定回数以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１６５Ａに処理を進め、所定回数未満である場合はステップＳ１６５Ｂに処理を進める。なお、所定回数は、例えば５〜６［回］程度に設定されている。
【００５６】
ステップＳ１６５Ａに処理を進めた場合、制御装置５０は、燃欠判定フラグをＯＮに設定し、警告出力手段１５Ａ、１５Ｂ（図１参照）を動作させて、作業者に、燃料タンクの交換、または、燃料タンクへの気体燃料の補充、を促して処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ１６５Ｂに処理を進めた場合、制御装置５０は、燃欠判定フラグをＯＦＦに設定し、警告出力手段の動作を停止させて、処理を終了する。
【００５８】
なお、内燃機関１０の運転を停止させてイグニッションスイッチをＯＦＦにした場合、燃欠フラグや仮燃料切れ回数等は、すべてリセットされるので、気体燃料の補充を実施した後に警告出力手段の動作が継続されることはない（燃料の補充や燃料タンクの交換時は、当然、イグニッションスイッチをＯＦＦにして内燃機関の運転を停止するため）。
【００５９】
●［制御装置５０（制御手段）の処理手順の「例２」（図２）］
次に図４のフローチャートを用いて、制御装置５０（制御手段）の処理手順の「例２」について説明する。「例１」では、内燃機関の運転状態が減速状態かつ燃料カット状態となってから（燃料切れ推定実行条件を満たしてから）、微量噴射制御を実行するまで、実行待機時間Ｄ１（図３参照）だけ待ったが、「例２」では、実行待機時間Ｄ１を待たず、空燃比が実行待機空燃比ＡＦ３（図３参照）以上となった場合に微量噴射制御を実行する点が異なる。このため、図４に示すフローチャートは、図２に示すフローチャートに対して、ステップＳ０３５Ａ、Ｓ０３５Ｂ、Ｓ０４０が省略され、ステップＳ０４７が追加されている点が異なる。以下、相違点を主に説明する。
【００６０】
ステップＳ０１０にて制御装置５０は、空燃比検出手段３５が異常であるか否かを判定し、異常である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０５５Ｂへ処理を進め、異常でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０１５処理を進める。なお、空燃比検出手段の異常については、上述した通りであるので説明を省略する。
【００６１】
ステップＳ０５５Ｂにて制御装置５０は、実行フラグをＯＦＦに設定し、初回検出フラグをＯＦＦに設定し、モニタタイマをクリアしてステップＳ１６０に処理を進める。なお、実行フラグ、初回検出フラグ、モニタタイマについては、上述した通りであるので説明を省略する。
【００６２】
ステップＳ０１５に処理を進めた場合、制御装置５０は、必要な入力信号の取り込みを行った後、ステップＳ０２０に処理を進める。なお、ステップＳ０１５の処理は、上述した通りであるので説明を省略する。
【００６３】
ステップＳ０２０にて制御装置５０は、内燃機関１０の暖機が完了した暖機後であるか否かを判定し、暖機後である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０２５に処理を進め、暖機後でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０５５Ｂに処理を進める。なお、暖機後であるか否かは、例えばクーラント温度が所定温度以上であるか否かで判定することができる。
【００６４】
ステップＳ０２５に処理を進めた場合、制御装置５０は、内燃機関の運転状態が減速状態であるか否かを判定し、減速状態である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０３０に処理を進め、減速状態でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０５５Ｂに処理を進める。例えば制御装置５０は、前回の回転数に対して今回の回転数（ステップＳ０１５にて記憶）のほうが低い場合、あるいは、前回の車速に対して今回の車速（ステップＳ０１５にて記憶）のほうが低い場合、内燃機関の運転状態が減速状態であると判定する。
【００６５】
ステップＳ０３０に処理を進めた場合、制御装置５０は、インジェクタからの気体燃料の噴射を停止する燃料カット状態であるか否かを判定し、燃料カット状態である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０４５に処理を進め、燃料カット状態でない場合（Ｎｏ）はステップＳ０５５Ｂに処理を進める。なお、燃料カット状態については、図示省略した別の処理にて、例えば燃料カット状態であることを示す燃料カットフラグがＯＮ／ＯＦＦされており、ステップＳ０３０では、その燃料カットフラグを利用している。ステップＳ０３０にて制御装置５０がＹｅｓと判定した場合は、内燃機関の運転状態が減速状態かつ燃料カット状態になった場合であり、燃料切れ推定実行条件を満たす場合、に相当している。
【００６６】
ステップＳ０４５に処理を進めた場合、制御装置５０は、実行フラグがＯＮであるか否かを判定し、実行フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１１０に処理を進め、実行フラグがＯＮでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０４７に処理を進める。
【００６７】
ステップＳ０４７に処理を進めた場合、制御装置５０は、今回の空燃比（ステップＳ０１５にて取得した空燃比）が実行待機空燃比ＡＦ３（図３参照）以上であるか否かを判定し、今回の空燃比が実行待機空燃比ＡＦ３以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０５０へ処理を進め、今回の空燃比が実行待機空燃比ＡＦ３未満である場合（Ｎｏ）はステップＳ０５５Ｂへ処理を進める。なお、実行待機空燃比ＡＦ３は、種々の実験やシミュレーション等にて適切な値が選定されており、第２空燃比ＡＦ２よりも高い値が設定され、例えば第２空燃比ＡＦ２＝３５程度の場合、実行待機空燃比ＡＦ３＝４５程度に設定されている。
【００６８】
ステップＳ０５０に処理を進めた場合、制御装置５０は、排気ガスの空燃比が一時的に第１空燃比ＡＦ１（図３参照）となるような微量の気体燃料の燃料量（噴射量）を求め、求めた燃料量をインジェクタから噴射することで、微量噴射Ｆｂ（図３参照）をインジェクタに噴射させる微量噴射制御を実行してステップＳ０５５Ａに処理を進める。なお、微量噴射Ｆｂの噴射量の算出等については、上述した通りであるので説明を省略する。また、第１空燃比ＡＦ１は、無駄な燃料消費を抑制するために、通常の空燃比ＡＦｓよりも高い値（例えば、第１空燃比ＡＦ１＝３０程度）に設定することが好ましい点は、上述した通りである。
【００６９】
ステップＳ０５５Ａにて制御装置５０は、実行フラグをＯＮにセットしてステップＳ１１０に処理を進める。実行フラグを用いることで、内燃機関の運転状態が減速状態かつ燃料カット状態となって燃料切れ推定実行条件を満たす毎に、微量噴射制御を行う燃料切れ推定を、１回のみ行わせることができる。
【００７０】
以下、ステップＳ１１０〜Ｓ１６５Ａ、Ｓ１６５Ｂの処理は、図２に示すフローチャートと同じであるので、説明を省略する。
【００７１】
●［本願の効果］
以上に説明した、内燃機関制御システム１は、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であることを検出するために、燃料タンクに圧力センサ等を追加する必要が無い。また、燃料制御量の学習値がリーン側へ急速に偏る状態を利用して判定する場合と比較して、加速時や減速時等の過渡運転時では更新されない学習値を用いることなく、頻繁に発生すると考えられる「減速状態かつ燃料カット状態」を利用して判定するので、より早期に、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であることを検出することができる。また、減速状態かつ燃料カット状態において実行する微量噴射制御は、ほんの一瞬、内燃機関に小さなトルクを発生させるだけであるので、作業者に違和感を与えることもなく、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下であることを、より確実に検出することができる。これにより、燃料タンク内の気体燃料の残量が所定量以下となったことによる気体燃料の補充や燃料タンクの交換を、ガス欠となる前の適切なタイミングで作業者に督促ことが可能となる。従って、気体燃料を用いる内燃機関を搭載した車両や機器を運転中にガス欠となることを防止し、作業効率の低下を抑制することができる。
【００７２】
また、図２に示す「例１」の処理手順では、減速状態かつ燃料カット状態となってから（燃料切れ推定実行条件を満たしてから）微量噴射制御を実行するまで、実行待機時間Ｄ１待つだけでよいので、待機が容易である。また、図４に示す「例２」の処理手順では、減速状態かつ燃料カット状態となってから（燃料切れ推定実行条件を満たしてから）微量噴射制御を実行するまで、空燃比が実行待機空燃比ＡＦ３以上となるまで待つだけでよいので、「例１」よりも待機時間が短くなる場合が多い。通常、燃料カット状態となった場合、一気に空燃比が大きくなるため、減速状態かつ燃料カット状態となってから（燃料切れ推定実行条件を満たしてから）微量噴射制御を実行するまでの間、待機することなく微量噴射制御を実行するようにしてもよい。
【００７３】
本発明の、内燃機関制御システム１は、本実施の形態で説明した構成、構造、処理手順、動作波形等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば図１に示すシステム構成図において、スロットル装置２３の上流側にキャブレターを配置してもよい。また、インジェクタ２２を、吸気マニホルド１１Ｂにおける気筒毎に分かれた個所のそれぞれに配置してもよい。また警告出力手段１５Ａ、１５Ｂは、ＬＥＤやスピーカに限定されるものではなく、作業者に報知または警告を出力できるものであればよい（例えばモニタでもよい）。
【００７４】
本実施の形態の説明では、気体燃料を用いた内燃機関を搭載した車両または機器の例として、産業車両のフォークリフトを例にして説明したがこれに限定されず、気体燃料を用いた内燃機関を搭載した種々の車両や種々の機器に、本実施の形態にて説明した、内燃機関制御システムを適用することが可能である。
【００７５】
本実施の形態の動作波形の例は、図３に示す例に限定されるものではない。また処理手順の例は、図２、図４に示すフローチャートに限定されるものではない。
【００７６】
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７７】
１        内燃機関制御システム
１０      内燃機関
１１Ａ    吸気管（吸気経路）
１２Ｂ    排気管（排気経路）
１５Ａ、１５Ｂ    警告出力手段
１６      コネクタ
２１      燃料タンク
２１Ａ    燃料配管
２２      インジェクタ
２３      スロットル装置
２３Ａ    スロットル駆動手段
２３Ｂ    スロットルバルブ
３１      吸入空気流量検出手段
３２      回転検出手段
３３      アクセルペダル検出手段
３４      クーラント温度検出手段
３５      空燃比検出手段
３６      車速検出手段
４２      触媒
５０      制御装置（制御手段）
ＡＦ１    第１空燃比
ＡＦ２    第２空燃比
ＡＦ３    実行待機空燃比
ＡＦｓ    理論空燃比
Ｄ１      実行待機時間
Ｆｂ      微量噴射
ＦＧ      気体燃料（気体状態）
ＦＬ      気体燃料（液体状態）
Ｈ１      所定時間（所定期間）
Ｔ        車両診断ツール
【図１】
2020012402.tif 000003
【図２】
2020012402.tif 000004
【図３】
2020012402.tif 000005
【図４】
2020012402.tif 000006