(57)【要約】【課題】ガス燃料エンジンの空燃比制御装置において、燃料カットの復帰後に、燃料カット中のガス燃料のリークに起因するオーバリッチを抑制し、ドライバビリティを改善することにある。【解決手段】制御手段（１２）は、燃料カット条件が成立した場合に、ガス燃料を遮断し、その後、燃料カット条件が成立から不成立へと変化しても、酸素濃度検出手段（１３）により検出される酸素濃度がリッチではないと判定されるまでガス燃料の遮断を継続するように、ステッパモータ（１１）を駆動制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気とガス燃料とを混合させるガスミキサが備えられたガス燃料エンジンの空燃比を制御するガス燃料エンジンの空燃比制御装置において、前記ガスミキサとガス燃料タンクとを接続する燃料供給通路の途中にステッパモータを設け、前記ガス燃料エンジンの排気通路に流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を設け、前記ガス燃料エンジンへ供給されるガス燃料の供給量を増減させるように前記ステッパモータを駆動制御する制御手段を設け、この制御手段は、燃料カット条件が成立した場合に、ガス燃料を遮断し、その後、燃料カット条件が成立から不成立へと変化しても、前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度がリッチではないと判定されるまでガス燃料の遮断を継続するように、前記ステッパモータを駆動制御することを特徴とするガス燃料エンジンの空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガス燃料エンジンの空燃比制御装置に係り、特に燃料カットの復帰後の空燃比を適正に制御するガス燃料エンジンの空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、ＣＮＧ、ＬＰＧ等のガス燃料を用いるガス燃料エンジンを搭載したガス車両（ＮＧＶ）がある。ガス燃料エンジンは、ガス燃料の供給量を増減するステッパモータや、空気とガス燃料とを混合させるガスミキサを備えているとともに、空燃比を制御する空燃比制御装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１２４８５５号公報
【特許文献２】特開平９−３２６４７号公報
【特許文献３】特開２００５−１２７２３３号公報  特許文献１に係るガス（ＬＰＧ）エンジンの空燃比制御装置は、空燃比をフィードバックする空燃比制御弁と、減速運転時に燃料の供給を停止する燃料カット弁とを設け、減速運転時に空燃比制御弁を燃料カット弁よりも低回転数まで閉状態に保持するものである。  特許文献２に係るガスエンジンの吸気装置は、ガスミキサを備えたガスエンジンにおいて、ガスミキサを迂回するように吸気ダクトと吸気管とに連通するバイパス通路を設け、このバイパス通路の途中に開閉弁を設け、減速時に開閉弁を開動作する一方、加速時には開閉弁を閉動作し、減速時の燃料カットの前後でも混合比を適正に保持させるものである。  特許文献３に係る燃料制御装置は、ガソリン燃料式エンジン用コントロールユニットを備えた車両において、ガス燃料式エンジンへガス燃料（ＣＮＧ）の供給を行うものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来、ＣＮＧをガス燃料とするガス燃料エンジンの空燃比制御においては、図４のフローチャートに示すように、ガス燃料エンジンの通常運転時で所定の燃料カット（Ｆ／Ｃ）条件が成立すると（ステップＢ０１）、この燃料カット状態となり、ステッパモータをオフにセット、つまり、ステッパモータの刻み量を制御して燃料供給通路を遮断して燃料を絞るが（ステップＢ０２）、ガス燃料が燃料供給通路内でガス燃料エンジン側にリークしており、その後、燃料カット条件の成立時から所定の経過時間になり、かつエンジン回転数が所定値になって燃料カット条件が不成立、つまり、燃料カットの復帰条件が成立すると（ステップＢ０３）、ステッパモータを通常制御とし（ステップＢ０４）、車両を通常走行させる（ステップＢ０５）。
しかし、この燃料カットの復帰後、上記の燃料カット中における燃料ガスのリークの影響により、空燃比（Ａ／Ｆ）がオーバリッチとなってしまい、エンジン回転数の低下、加速時のもたつき等が発生してドライバビリティが悪化するという不都合があった。
【０００５】
次に、この空燃比制御を、図５のタイムチャートに基づいて説明する。
図５に示すように、ガス燃料エンジンの通常運転状態で所定の燃料カット条件（Ｆ／Ｃ条件）が成立すると（時間ｔ１）、燃料カット状態となり、スロットル開度をゼロ（０）とし、ステッパモータをオフにセットし、また、Ｏ２センサの出力値がゼロ（０）状態となり、そして、エンジン回転数が低側に変化する。しかし、この燃料カット状態においては、ガス燃料が燃料供給通路内でガス燃料エンジン側にリークし、よって、空燃比（Ａ／Ｆ）がリッチ状態となっている。
そして、燃料カット条件の成立時からの所定の経過時間になり、かつ、エンジン回転数が所定値になって燃料カット条件が不成立、つまり、燃料カットの復帰条件が成立すると（時間ｔ２）、ステッパモータが通常に制御されるが、上記の燃料カット中におけるガス燃料のリークの影響により、空燃比（Ａ／Ｆ）がストイキを超えて移行してしまい、Ｏ２センサの酸素濃度の出力値が高くなり（１Ｖ付近）、そして、スロットル開度が大きくなり始め（時間ｔ３）、その後、スロットル開度が一定の大きさになり（時間ｔ４）、よって、燃料カットの復帰後（時間ｔ２）からガス燃料エンジンが通常運転状態になるまで（時間ｔ５）までの間の所定時間Ｔ０において、オーバリッチによるドライバビリティが悪化していた。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、燃料カットの復帰後、空燃比がオーバリッチになるのを抑制してドライバビリティを改善するガス燃料エンジンの空燃比制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、空気とガス燃料とを混合させるガスミキサが備えられたガス燃料エンジンの空燃比を制御するガス燃料エンジンの空燃比制御装置において、前記ガスミキサとガス燃料タンクとを接続する燃料供給通路の途中にステッパモータを設け、前記ガス燃料エンジンの排気通路に流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を設け、前記ガス燃料エンジンへ供給されるガス燃料の供給量を増減させるように前記ステッパモータを駆動制御する制御手段を設け、この制御手段は、燃料カット条件が成立した場合に、ガス燃料を遮断し、その後、燃料カット条件が成立から不成立へと変化しても、前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度がリッチではないと判定されるまでガス燃料の遮断を継続するように、前記ステッパモータを駆動制御する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、燃料カットの復帰後、酸素濃度検出手段で検出された酸素濃度によってステッパモータを駆動制御し、空燃比がオーバリッチになるのを抑制してドライバビリティを改善できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１はガス燃料エンジンの空燃比制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２は空燃比制御のフローチャートである。（実施例）
【図３】図３は空燃比制御のタイムチャートである。（実施例）
【図４】図４は従来における空燃比制御のフローチャートである。（従来例）
【図５】図５は従来における空燃比制御のタイムチャートである。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、燃料カット条件が成立した場合に、ガス燃料を遮断し、その後、燃料カット条件が成立から不成立へと変化しても、酸素濃度がリッチではないと判定されるまでガス燃料の遮断を継続することにより、空燃比がオーバリッチになるのを抑制してドライバビリティを改善するという目的を実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。
図１において、１は車両に搭載されるガス燃料エンジン、２は空燃比制御装置である。
ガス燃料エンジン１は、ガス燃料として、例えば、ＣＮＧを用いるものであり、吸気系で吸気とガス燃料とを混合するガスミキサ３を備え、また、排気系で排気管４の排気通路５が接続している。排気管４には、触媒コンバータ６が設けられている。
ガスミキサ３には、燃料供給管７の燃料供給通路８の一端が接続している。この燃料供給通路８の他端は、ガス燃料タンク９に接続している。この燃料供給通路９の途中には、ガス燃料の圧力を調整するガスレギュレータ１０が設けられ、また、このガスレギュレータ１０とガスミキサ３との間で当該燃料供給通路８を開閉してガス燃料エンジン１へのガス燃料の供給量を増減するステッパモータ１１が設けられている。このステッパモータ１１は、制御手段（ＥＣＵ）１２に連絡している。
【００１２】
この制御手段１２は、ガス燃料エンジン１へ供給するガス燃料の供給量を増減させるようにステッパモータ１１を駆動制御するものであり、所定の燃料カット条件（Ｆ／Ｃ条件）が成立すると、ステッパモータ１１をオフにセット、つまり、ステッパモータ１１の刻み量を制御して燃料供給通路８を遮断して燃料を絞り、ガス燃料のガス燃料エンジン１への供給を遮断する。
ガス燃料エンジン１の排気管４の排気通路５には、当該排気通路５に流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段としてのＯ２センサ１３が設けられている。このＯ２センサ１３は、制御手段１２に連絡し、検出した酸素濃度としての出力値（電圧：Ｖ）を制御手段１２へ出力する。
そして、この制御手段１２は、燃料カット条件が成立した場合に、ガス燃料を遮断し、その後、燃料カット条件が成立から不成立へと変化しても、Ｏ２センサ１３により検出される酸素濃度がリッチではないと判定されるまでガス燃料の遮断を継続するように、ステッパモータ１１を駆動制御する。
制御手段１２は、ステッパモータ１１を駆動するモータ駆動部１２Ａと計時するタイマ１２Ｂとを備えるとともに、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１４とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１５とに連絡している。
【００１３】
次に、ガス燃料エンジン１の空燃比制御を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、ガス燃料エンジン１の通常運転状態で所定の燃料カット条件（Ｆ／Ｃ条件）が成立すると（ステップＡ０１）、燃料カット状態となり、ステッパモータ１１をオフにセット、つまり、ステッパモータ１１の刻み量を制御して燃料供給通路８を遮断してガス燃料を絞る（ステップＡ０２）。しかし、この燃料カット状態においては、ガス燃料は、燃料供給通路８内でガス燃料エンジン１側にリークしている。
そして、この燃料カット条件の成立時から所定の経過時間になり、かつエンジン回転数が所定値になって燃料カット条件が不成立、つまり、燃料カットの復帰条件が成立し（ステップＡ０３）、そして、Ｏ２センサ１３の酸素濃度の出力値が設定値（Ａ：０．４５Ｖ）以下になったか否かを判断する（ステップＡ０４）。
このステップＡ０４がＹＥＳの場合には、ガス燃料のリークの影響がないとして、ステッパモータ１１を通常制御とし（ステップＡ０５）、車両を通常走行させる。
一方、このステップＡ０４がＮＯの場合には、ガス燃料のリークの影響があるので、ステッパモータ１１をオフにセットした状態を、酸素濃度がリッチではないと判定されるまで継続し（ステップＡ０６）、つまり、ステッパモータ１１の通常制御への駆動を遅らせ、その後、再び、Ｏ２センサ１３の酸素濃度の出力値が設定値（Ａ：０．４５Ｖ）以下になったか否かを判断する（ステップＡ０７）。
このステップＡ０７において、ＹＥＳの場合にはステッパモータ１１を通常制御とし（ステップＡ０５）、一方、ＮＯの場合にはステッパモータ１１をオフにセットした状態を継続する（ステップＡ０６）。
【００１４】
次いで、この空燃比制御を、図３のタイムチャートに基づいて説明する。
図３に示すように、ガス燃料エンジン１の通常運転状態で所定の燃料カット条件（Ｆ／Ｃ条件）が成立すると（時間ｔ１）、燃料カット状態となり、スロットル開度をゼロ（０）とし、また、ステッパモータ１１をオフにセットとし、Ｏ２センサ１３の酸素濃度の出力値がゼロ（０）状態となり、そして、エンジン回転数が低側に変化する。しかし、この燃料カット状態においては、ガス燃料が燃料供給通路８内でガス燃料エンジン１側にリークしている。
そして、燃料カット条件の成立時から経過時間Ｔ１になり、かつ、エンジン回転数が所定値Ｒになると、燃料カット条件が不成立、つまり、燃料カットの復帰条件が成立したとする（時間ｔ２）。
Ｏ２センサ１３の酸素濃度の出力値が設定値（Ａ：０．４５Ｖ）以下の場合には、ガス燃料のリークの影響がないとして、ステッパモータ１１を通常に制御し、車両を通常走行させる。
【００１５】
しかし、Ｏ２センサ１３の酸素濃度の出力値が設定値（Ａ：０．４５Ｖ）を超えている場合には、ガス燃料のリークの影響があるので、ステッパモータ１１をオフにセットした状態を、酸素濃度がリッチではないと判定されるまでの状態として、つまり、ステッパモータ１１の通常制御への駆動を遅らせ、Ｏ２センサ１３の酸素濃度の出力値が設定値（Ａ：０．４５Ｖ）以下になるまで（時間ｔ３）の間（Ｔ２）、継続する。従って、空燃比（Ａ／Ｆ）が、ストイキ状態に維持され、リッチ側に大きく変化しないことから、空燃比のオーバリッチを抑制できる。
Ｏ２センサ１３の出力値が設定値（Ａ：０．４５Ｖ）以下になってからは（時間ｔ３）、ステッパモータ１１が正常に制御されるとともに、Ｏ２センサ１３の酸素濃度の出力値も正常になり、所定時間（Ｔ４）経過したときに（時間ｔ４）、スロットル開度が大きくなり始め、また、エンジン回転数が大きくなり始め、そして、スロットル開度が一定に大きくなり（時間ｔ５）、そして、ガス燃料エンジン１が正常な運転状態となる（時間ｔ６）。
よって、時間ｔ４からガス燃料エンジン１が正常な運転になる時（時間ｔ６）までの間（Ｔ４）において、ドライバビリティを改善することができる。
なお、燃料カット条件が不成立後で、燃料カットの復帰条件が成立する前において、運転者の意思による加速を意図したアクセル操作があった場合には、直ちにステッパモータ１１を通常制御に戻す。
【００１６】
この結果、この実施例においては、燃料カットの復帰後、燃料カット中のガス燃料のリークに起因するオーバリッチを抑制し、ドライバビリティを改善し、また、部品点数の変更をなくし、コストの増大も防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明に係る空燃比制御を、ＬＰＧ等の他のガス燃料にも適用可能である。
【符号の説明】
【００１８】
１  エンジン
２  空燃比制御装置
３  ガスミキサ
８  燃料供給通路
９  ガス燃料タンク
１１  ステッパモータ
１２  制御手段
１３  Ｏ２センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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