(57)【要約】【課題】排気ガスの温度が低い場合でも排気ガスの温度を精度良く制御し、エンジンの運転を安定して行うことが可能な空燃比制御システムを提供する。【解決手段】所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給するミキサ３と、混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段４と、該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段５と、温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段６と、を具備する空燃比制御システム１において、制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、エンジンの点火時期を遅らせて排気ガスの温度を上昇させる操作を行う。【選択図】図２
2006125326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、エンジンの点火時期を遅らせて排気ガスの温度を上昇させる操作を行うことを特徴とする空燃比制御システム。
【請求項２】
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、ミキサに具備され、エンジンへの混合ガスの供給量を調整するスロットル弁の開度を大きくして排気ガスの温度を上昇させる操作を行うことを特徴とする空燃比制御システム。
【請求項３】
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、ミキサに具備され、混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁の開度を大きくして排気ガスの温度を上昇させる操作を行うことを特徴とする空燃比制御システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行うことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の空燃比制御システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を行った結果、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値以上である場合には該排気ガスの温度を上昇させる操作を停止することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の空燃比制御システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行った結果、該設定時間経過後も排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合には警報を発することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の空燃比制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに供給される混合ガスの空燃比を制御する空燃比制御システムの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに供給される混合ガスの空燃比を制御する空燃比制御システムは公知となっている。
このような空燃比制御システムは、一般的には、空気と燃料とを含む混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、該空燃比検出手段により検出された排気ガスの温度および排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、を具備している。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
上記酸素濃度検出手段の具体例としては、ジルコニア等のセラミックスのように、酸素濃淡電池の原理により起電力を発生する固体電解質を用いたものが一般的に知られている。
そして、このような酸素濃度検出手段には、その性質上排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出可能な温度域が存在する。また、上記温度検出手段は酸素濃度検出手段が酸素濃度を精度良く検出可能な温度域にあるか否かを監視するものであるが、当該温度検出手段にも温度を精度良く検出することが可能な温度域（以下、「有効検出温度域」という。）が存在する。
【０００４】
また、近年の環境問題およびエネルギー問題への関心の高まりからエンジンの燃費を向上させるために、極力エンジンに供給される混合ガスの空燃比をリーン領域、すなわち理論空燃比（空気：燃料≒１：１５）よりも燃料が少ない領域とすることが求められている。
【特許文献１】特開２００２−２９５２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、混合ガスの空燃比をリーン領域とすると、一般的には排気ガスの温度が低下するため、エンジンの運転条件や周囲の気温等によっては、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満となり、エンジンの運転中に温度検出手段が排気ガスの温度を精度良く検出できなくなるおそれがある。
また、このような事態が発生すると、実際には温度検出手段に何ら故障や異常が発生していないにも関わらず、制御手段が空燃比制御システムに何らかの故障や異常が発生したと判断してエンジンの運転を停止するおそれがあり、エンジンを安定して運転する上での障害となる場合がある。
【０００６】
本発明は以上の如き状況に鑑み、排気ガスの温度が低い場合でも排気ガスの温度を精度良く制御し、エンジンの運転を安定して行うことが可能な空燃比制御システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、エンジンの点火時期を遅らせて排気ガスの温度を上昇させる操作を行うものである。
【０００９】
請求項２においては、
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、ミキサに具備され、エンジンへの混合ガスの供給量を調整するスロットル弁の開度を大きくして排気ガスの温度を上昇させる操作を行うものである。
【００１０】
請求項３においては、
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジンに供給するミキサと、
混合ガスをエンジンで燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
温度検出手段により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサおよびエンジンの動作を制御する制御手段と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段は、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合に、ミキサに具備され、混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁の開度を大きくして排気ガスの温度を上昇させる操作を行うものである。
【００１１】
請求項４においては、
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行うものである。
【００１２】
請求項５においては、
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を行った結果、排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値以上である場合には該排気ガスの温度を上昇させる操作を停止するものである。
【００１３】
請求項６においては、
前記制御手段は、前記排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行った結果、該設定時間経過後も排気ガスの温度が温度検出手段の有効検出温度域の下限値未満である場合には警報を発するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、混合ガスの空燃比を精度良くかつ安定して制御することが可能である。
【００１６】
請求項２においては、混合ガスの空燃比を精度良くかつ安定して制御することが可能である。
【００１７】
請求項３においては、混合ガスの空燃比を精度良くかつ安定して制御することが可能である。
【００１８】
請求項４においては、エンジンの回転数の変動を極力抑えて安定した運転を行うことが可能である。
【００１９】
請求項５においては、排気ガスの温度が低いために排気ガスの温度を精度良く検出することが不可能となり、空燃比制御システムやエンジンには何ら異常や故障が発生していないにも関わらずエンジンの運転を停止する、という事態を防止することが可能である。
【００２０】
請求項６においては、空燃比制御システムまたはエンジンのいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生したことを容易に認識し、空燃比制御システムおよびエンジンを早期に運転停止して復旧することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では図１を用いて本発明の空燃比制御システムの実施の一形態である空燃比制御システム１の全体構成について説明する。
【００２２】
空燃比制御システム１は、エンジン２に供給される混合ガスの空燃比を制御するものであり、主にミキサ３、温度検出手段４、酸素濃度検出手段５、制御手段６等を具備する。
ここで、本出願における「混合ガス」とは、空気と燃料とを混合したガスをいい、「空燃比」とは、混合ガスに含まれる空気と燃料の比をいう。
【００２３】
以下では、空燃比制御システム１が制御する対象であるエンジン２の詳細構成について説明する。
本実施例のエンジン２は、天然ガス等の気体状の燃料を用いるいわゆるガスエンジンであり、シリンダブロック２１、点火プラグ２２、吸気バルブ２３、排気バルブ２４、ピストン２５、クランク軸２６、回転数検出手段２７等を具備する。
【００２４】
シリンダブロック２１はエンジン２の構造体を成す部材であり、その内部に燃焼室２１ａが形成される。
燃焼室２１ａは混合ガスを燃焼させるための空間であり、吸気配管１１および排気配管１３と連通している。
【００２５】
吸気配管１１は、外部から空気を取り込み、該空気と燃料とを後述するミキサ３により混合して生成した混合ガスをエンジン２に供給するための配管である。吸気配管１１の一端には吸気配管１１内に導入される空気中に含まれる塵挨等を除去するためのエアクリーナ１２が設けられ、吸気配管１１の他端はエンジン２のシリンダブロック２１に接続される。
【００２６】
排気配管１３は、燃焼室２１ａで混合ガスが燃焼することにより生成する排気ガスをエンジン２の外部に排出するための配管である。排気配管１３の一端はエンジン２のシリンダブロック２１に接続され、他端は図示せぬマフラーに接続される。
【００２７】
点火プラグ２２はシリンダブロック２１に設けられ、その先端部が燃焼室２１ａの内部に配置される。点火プラグ２２は火花を発生することにより、燃焼室２１ａに供給された混合ガスを燃焼させる。
【００２８】
吸気バルブ２３はシリンダブロック２１において吸気配管１１と燃焼室２１ａの中途部に設けられ、開閉動作を行うことにより吸気配管１１と燃焼室２１ａとを連通または閉塞する弁である。
【００２９】
排気バルブ２４はシリンダブロック２１において排気配管１３と燃焼室２１ａの中途部に設けられ、開閉動作を行うことにより排気配管１３と燃焼室２１ａとを連通または閉塞する弁である。
【００３０】
ピストン２５は燃焼室２１ａの内周面に気密的に摺動することにより往復運動する部材である。ピストン２５は燃焼室２１ａに供給された混合ガスが燃焼し、膨張することにより下方（燃焼室２１ａの体積が大きくなる方）に摺動する。
【００３１】
クランク軸２６はピストン２５に回動可能に枢着された軸であり、ピストン２５の往復運動により回転運動する。
【００３２】
回転数検出手段２７はクランク軸２６の回転数、すなわちエンジン２の回転数を検出するものである。回転数検出手段２７の具体例としては、磁気ピックアップ式の回転数センサや、ロータリーエンコーダ等が挙げられる。
【００３３】
以下では、ミキサ３の詳細構成について説明する。
ミキサ３は所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給するものである。
本実施例のミキサ３は、主に第一燃料供給配管３１、固定式燃料弁３２、ベンチュリ３３、第二燃料供給配管３４、燃料制御弁３５、スロットル弁３６、第三燃料供給配管３７、燃料増量弁３８等を具備する。
【００３４】
第一燃料供給配管３１は、燃料を吸気配管１１の内部に供給するための配管である。第一燃料供給配管３１の一端は吸気配管１１の中途部と接続され、他端は図示せぬ燃料供給部（燃料ポンプや燃料タンク等）と接続される。
【００３５】
固定式燃料弁３２は第一燃料供給配管３１の中途部に設けられる弁であり、該固定式燃料弁３２が設けられている部分における第一燃料供給配管３１の断面積を所定の断面積としている。
本実施例の場合、固定式燃料弁３２は第一燃料供給配管３１の中途部に設けられたフランジに螺装される。
固定式燃料弁３２は、組み立て時にそのねじ込み量を調整することにより固定式燃料弁３２が設けられている部分における第一燃料供給配管３１の断面積を所定の断面積に調整することができる。その後、固定式燃料弁３２は固定されて、固定式燃料弁３２が設けられている部分における第一燃料供給配管３１の断面積を所定の断面積に保持する。
【００３６】
ベンチュリ３３は吸気配管１１の内面、かつ、吸気配管１１と第一燃料供給配管３１との接続部分に設けられる。ベンチュリ３３は該ベンチュリ３３が設けられている部分を通過する空気の圧力を低下させることにより、第一燃料供給配管３１内の燃料との間に差圧を生じさせ、該燃料を第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給する。その結果、混合ガスが生成される。
【００３７】
第二燃料供給配管３４は、第一燃料供給配管３１の中途部において固定式燃料弁３２よりも上流側となる部分と、第一燃料供給配管３１の中途部において固定式燃料弁３２よりも下流側となる部分と、を接続する配管である。
【００３８】
燃料制御弁３５は第二燃料供給配管３４の中途部に設けられ、その開度を０％から１００％の間で任意に変化させることにより第二燃料供給配管３４を通過する燃料の量、ひいては混合ガスに含まれる燃料の量、を調整する弁である。
なお、本明細書における「弁の開度」は、弁を閉じているときに０％とし、弁が完全に開いているとき、すなわち、弁を通過する気体や液体等の流体の流量が最大となるときに１００％とする。
【００３９】
ベンチュリ３３により第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給される燃料の量は、燃料制御弁３５が閉じているときには固定式燃料弁３２を通過する燃料の量であり、燃料制御弁３５が所定の開度で開いているときには固定式燃料弁３２を通過する燃料の量と燃料制御弁３５を通過する燃料の量とを合わせたものである。
従って、本実施例のミキサ３は、ベンチュリ３３により第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給される燃料の量を調整することが可能である。結果として、ミキサ３は所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給することが可能である。
【００４０】
スロットル弁３６は、吸気配管１１の中途部において、ベンチュリ３３が設けられている部分よりも下流側に設けられ、その開度を０％から１００％の間で任意に変化させることによりエンジン２への混合ガスの供給量を調整する弁である。
【００４１】
第三燃料供給配管３７は、第二燃料供給配管３４の中途部かつ燃料制御弁３５よりも上流側となる部分と、吸気配管１１の中途部かつスロットル弁３６よりも下流側となる部分と、を接続する配管である。
【００４２】
燃料増量弁３８は第三燃料供給配管３７の中途部に設けられ、その開度を０％から１００％の間で任意に変化させることが可能な弁である。
【００４３】
エンジン２に最終的に供給される混合ガスは、燃料増量弁３８が閉じているときには、ベンチュリ３３を通過する空気と、ベンチュリ３３により第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給された燃料とが混合して生成された混合ガスである。
また、エンジン２に最終的に供給される混合ガスは、燃料増量弁３８が所定の開度で開いているときには、ベンチュリ３３を通過する空気と、ベンチュリ３３により第一燃料供給配管３１から吸気配管１１に供給された燃料とが混合して生成された混合ガスに、第三燃料供給配管３７から吸気配管１１に供給される燃料を混合した混合ガスである。
従って、本実施例のミキサ３は、最終的にエンジン２に供給される混合ガスに含まれる燃料の量を、燃料制御弁３５だけでなく、燃料増量弁３８によっても調整することが可能である。結果として、ミキサ３は所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給することが可能である。
【００４４】
本実施例のミキサ３は、エンジン２に供給される混合ガスに含まれる燃料の量、言い換えればエンジン２に供給される混合ガスの空燃比、を調整する手段として、燃料制御弁３５と燃料増量弁３８という二つの弁を具備している。
これは、空燃比制御システム１による空燃比制御の精度、すなわち、所望の空燃比を精度良く得ること、および追従性、すなわち、短時間で空燃比を大きく変化させること、を両立させるためである。
本実施例においては、開度が１００％のときに単位時間当たりに燃料が燃料制御弁３５を通過する量を小さく設定し、開度が１００％のときに単位時間当たりに燃料が燃料増量弁３８を通過する量を大きく設定している。
このように構成することにより、燃料制御弁３５の開度を変化させて混合ガスの空燃比を精度良く制御することが可能であり、燃料増量弁３８の開度を変化させて混合ガスの空燃比を短時間で大きく変化させることが可能である。
結果として、リーン領域から理論空燃比を経てリッチ領域までの広い範囲における単位時間当たりの空燃比の変化を容易とする、言い換えれば、空燃比制御の線形性を得ることとを容易としている。
【００４５】
なお、燃料制御弁３５のみでエンジン２に供給される混合ガスの空燃比制御に要求される精度および追従性を両立させることが可能な場合には、第三燃料供給配管３７および燃料増量弁３８を省略することが可能である。
【００４６】
以下では、温度検出手段４の詳細構成について説明する。
温度検出手段４は、混合ガスをエンジン２で燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出するものである。本実施例の温度検出手段４は排気配管１３の中途部に設けられる。温度検出手段４には、排気ガスの温度を精度良く検出可能な温度域、すなわち、有効検出温度域が存在する。本実施例の場合、当該有効検出温度域の下限値は２５０℃程度である。
【００４７】
以下では、酸素濃度検出手段５の詳細構成について説明する。
酸素濃度検出手段５は排気ガスの酸素濃度を検出するものである。
酸素濃度検出手段５の具体例としては、ジルコニア等のセラミックスのように、酸素濃淡電池の原理により起電力を発生する固体電解質を用いたものが挙げられる。
このような酸素濃度検出手段５には、その性質上排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出可能な温度域が存在する。
【００４８】
以下では、制御手段６の詳細構成について説明する。
制御手段６は、温度検出手段４により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段５により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサ３およびエンジン２の動作を制御する。制御手段６は、より具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいは、ワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。
【００４９】
本実施例の制御手段６は、回転数検出手段２７、温度検出手段４および酸素濃度検出手段と接続され、これらにより検出されるエンジン２の回転数、排気ガスの温度および排気ガスの酸素濃度を取得することが可能である。
また、制御手段６は、エンジン２の点火プラグ２２、吸気バルブ２３および排気バルブ２４（より厳密には、吸気バルブ２３および排気バルブ２４を開閉するためのアクチュエータ）、燃料制御弁３５、スロットル弁３６、燃料増量弁３８と接続される。
従って、制御手段６は、点火プラグ２２の点火およびそのタイミングの操作、吸気バルブ２３および排気バルブ２４のそれぞれの開閉のタイミングの操作、燃料制御弁３５、スロットル弁３６および燃料増量弁３８のぞれぞれの開度の操作を行う、すなわち、ミキサ３およびエンジン２の動作を制御することが可能である。
また、制御手段６にはミキサ３およびエンジン２の動作を制御するための種々のプログラムおよびデータが格納され、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段５により検出される排気ガスの酸素濃度に基づいて、当該排気ガスの元となる混合ガスの空燃比を算出する。
そして、制御手段６は、例えばエンジン２が発電装置に具備される場合には、単位時間当たりの発電量を所望の値とする所定のエンジン２の回転数を維持するために、回転数検出手段２７により検出されるエンジン２の回転数が該所定のエンジン２の回転数よりも小さい場合にはスロットル弁３６の開度を大きくする等して、エンジン２の回転数を増加させる。
【００５０】
以下では、図１および図２を用いて、空燃比制御システム１の排気ガス温度制御方法について説明する。当該排気ガス温度制御方法は、制御手段６に格納されたプログラムおよびデータ等により達成されるものである。
【００５１】
まず、エンジン２の運転を開始すると、ステップＳ１００に移行する。
【００５２】
ステップＳ１００において、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が、温度検出手段４の有効検出温度域の範囲内にあるか否かを判断する。
その結果、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の範囲内に無い場合（通常は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満である場合）にはステップＳ１００の処理を再度行う。
また、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の範囲内にある場合にはステップＳ２００に移行する。
【００５３】
ステップＳ２００において、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が、有効検出温度域の下限値（例えば、本実施例の場合、２５０℃程度）以上であるか否かを判断する。
その結果、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上である場合には、ステップＳ３００に移行する。
また、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上でない、すなわち下限値未満である場合には、ステップＳ２１０に移行する。
【００５４】
ステップＳ２１０において、制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を行う。その結果、空燃比制御システム１およびエンジン２に異常や故障が無い場合には、排気ガスの温度が上昇する。
ここで、「排気ガスの温度を上昇させる操作」の具体例としては、（１）エンジン２の点火プラグ２２の点火時期を遅らせる、（２）エンジン２への混合ガスの供給量を調整するスロットル弁３６の開度を大きくすることによりエンジン２の回転数を上昇させる、（３）混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁３５の開度を大きくすることによりエンジン２の回転数を上昇させる、等の方法が挙げられる。
制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行った時点でステップＳ２２０に移行する。
なお、排気ガスの温度を上昇させるためにエンジン２の点火プラグ２２の点火時期を遅らせる場合、エンジン２の回転数が変動し、エンジン２の運転が不安定となる場合がある。
このような場合には、例えば、エンジン２の点火プラグ２２の点火時期をクランク軸２６の回転角度で１°遅らせる操作と、エンジン２の点火プラグ２２の点火時期を元に戻す操作を３秒ごとに交互に行うことにより、エンジン２の回転数の変動を抑えることが可能である。
【００５５】
ステップＳ２２０において、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上であるか否かを判断する。
その結果、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上である場合には、ステップＳ２３０に移行する。
また、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上でない、すなわち下限値未満である場合には、ステップＳ２４０に移行する。
【００５６】
ステップＳ２３０において、制御手段６は、ステップＳ２１０における「排気ガスの温度を上昇させる操作」を停止する操作を行う。
ここで、「排気ガスの温度を上昇させる操作を停止する操作」の具体例としては、上記「排気ガスの温度を上昇させる操作」に対応させると、（１）エンジン２の点火プラグ２２の点火時期を元に戻す、（２）エンジン２への混合ガスの供給量を調整するスロットル弁３６の開度を元に戻す、（３）混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁３５の開度を元に戻す、等の方法が挙げられる。
制御手段６は、上記ステップＳ２３０の操作が終了した時点でステップＳ３００に移行する。
【００５７】
ステップＳ２４０において、制御手段６は、空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか、または両方に何らかの異常または故障が発生していることを示す警報を発する。
なお、当該警報は、例えばランプの点灯や点滅、ブザーによる警報音の発生等、作業者が認識可能であれば良い。
【００５８】
ステップＳ３００において、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が、有効検出温度域の範囲内にあるか否かを判断する。
その結果、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の範囲内にある場合にはステップＳ１００の処理を再度行う。
また、制御手段６は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の範囲内に無い場合（通常は、温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満である場合）にはステップＳ４００に移行する。
【００５９】
ステップＳ４００において、制御手段６は、温度検出手段４をリセット（例えば一時的に通電をストップする等）する。
制御手段６は、上記ステップＳ４００の操作が終了した時点でステップＳ２００に移行する。
【００６０】
以上の如く構成することにより、空燃比制御システム１は、排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度未満となった場合に、（Ａ）ノイズ等の外乱要素により温度検出手段４が誤動作した状況、（Ｂ）空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生した状況、（Ｃ）空燃比制御システム１およびエンジン２に異常または故障が発生していないが、エンジン２の運転条件や周囲の気温等により排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値未満に低下した状況、のいずれが起こったのかを判断することが可能である。
【００６１】
すなわち、空燃比制御システム１およびエンジン２に何ら故障や異常が発生していない状況でエンジン２の運転を開始すると、しばらくの間はステップＳ１００を繰り返し、暖機運転が進んで排気ガスの温度が上昇し、有効検出温度域の範囲内となった時点でステップＳ２００に移行し、さらにステップＳ３００に移行する。
そして、エンジン２を運転している間はステップＳ３００を繰り返すことになる。
【００６２】
しかし、エンジン２を運転している途中、すなわち、ステップＳ３００を繰り返している時に、エンジン２の排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値未満（有効検出温度域の範囲外）になると、ステップＳ４００に移行して温度検出手段４の外乱要素（ノイズ等）を排除する操作、すなわち温度検出手段４のリセットを行い、ステップＳ２００に移行する。
【００６３】
その結果、温度検出手段４が検出する排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上であれば、（Ａ）ノイズ等の外乱要素により温度検出手段４が誤動作した状況、に対応するものであり、ステップＳ３００に移行してエンジン２を運転する。
【００６４】
また、ステップＳ４００を経てステップＳ２００に移行し、それでもなお温度検出手段４により検出する排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満である場合には、ステップＳ２１０を経てステップＳ２２０に移行する。
【００６５】
ステップＳ２２０において温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値以上である場合は、上記（Ｃ）空燃比制御システム１およびエンジン２に異常または故障が発生していないが、エンジン２の運転条件や周囲の気温等により排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満に低下した状況、に対応する。
この場合には、ステップＳ２３０に移行してエンジン２の運転を通常の状態に戻し、エンジン２に運転を継続させることとなる。これは、先のステップＳ２１０において排気ガスの温度を一時的に上昇させているため、しばらくの間は温度検出手段４の温度は有効検出温度域の範囲内に保持されることとなり、排気ガスの温度を精度良く検出することが可能であるためである。
なお、（Ｃ）空燃比制御システム１およびエンジン２に異常または故障が発生していないが、エンジン２の運転条件や周囲の気温等により排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満に低下した状況、が起こるケースの具体例としては、エンジン２に供給される混合ガスの空燃比がリーン領域である、周囲の気温が低い、エンジン２の回転数が小さい、といった要因が重なった場合等が考えられる。
【００６６】
一方、ステップＳ２２０において温度検出手段４により検出される排気ガスの温度が有効検出温度域の下限値未満である場合は、（Ｂ）空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生した状況、に対応する。
この場合には、ステップＳ４００に移行して警報を発し、作業者に報知することにより早期に異常または故障の復旧を行うことが可能である。
なお、（Ｂ）空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生した状況、が起こるケースの具体例としては、温度検出手段４の故障や、制御手段６と点火プラグ２２、吸気バルブ２３、排気バルブ２４、燃料制御弁３５、スロットル弁３６、燃料増量弁３８等との接続不良、点火プラグ２２、吸気バルブ２３、排気バルブ２４、燃料制御弁３５、スロットル弁３６、燃料増量弁３８等を動作させるためのアクチュエータの故障等が考えられる。
【００６７】
以上の如く、本実施例の空燃比制御システム１は、
所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン２に供給するミキサ３と、
混合ガスをエンジン２で燃焼することにより生成する排気ガスの温度を検出する温度検出手段４と、
該排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段５と、
温度検出手段４により検出された排気ガスの温度、および酸素濃度検出手段５により検出された排気ガスの酸素濃度に基づいて、ミキサ３およびエンジン２の動作を制御する制御手段６と、
を具備する空燃比制御システムにおいて、
制御手段６は、排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値未満である場合に、エンジン２の点火時期を遅らせて、または、ミキサ３に具備され、エンジン２への混合ガスの供給量を調整するスロットル弁３６の開度を大きくして、または、ミキサ３に具備され、混合ガスに含まれる燃料の量を調整する燃料制御弁３５の開度を大きくして、排気ガスの温度を上昇させる操作を行うものである。
このように構成することにより、排気ガスの温度を上昇させて温度検出手段４による排気ガスの温度、ひいては混合ガスの空燃比を精度良く、かつ安定して制御することが可能である。
また、排気ガスの温度を上昇させることにより、排気ガスの浄化、すなわちマフラーにおける排気ガスと触媒との反応を促進することが可能である。
また、上記制御手段６が行う排気ガス温度制御方法に係るプログラムやデータ等を追加することにより、従来の空燃比制御システムの制御手段に当該排気ガス温度制御方法を容易に導入することが可能であり、導入コストを抑えることが可能である。
【００６８】
また、本実施例の空燃比制御システム１の制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行うものである。
このように構成することにより、エンジン２の回転数の変動を極力抑えて安定した運転を行うことが可能である。
【００６９】
また、本実施例の空燃比制御システム１の制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を行った結果、排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値以上である場合には排気ガスの温度を上昇させる操作を停止するものである。
このように構成することにより、排気ガスの温度が低いために排気ガスの温度を精度良く検出することが不可能となり、空燃比制御システム１やエンジン２には何ら異常や故障が発生していないにも関わらずエンジン２の運転を停止する、という事態を防止することが可能である。
【００７０】
また、本実施例の空燃比制御システム１の制御手段６は、排気ガスの温度を上昇させる操作を所定の設定時間行った結果、該設定時間経過後も排気ガスの温度が温度検出手段４の有効検出温度域の下限値未満である場合には警報を発するものである。
このように構成することにより、空燃比制御システム１またはエンジン２のいずれか一方または両方に何らかの異常または故障が発生したことを容易に認識し、空燃比制御システム１およびエンジン２を早期に運転停止して復旧することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る空燃比制御システムを示す模式図。
【図２】本発明に係る空燃比制御システムにおける排気ガス温度制御方法のフロー図。
【符号の説明】
【００７２】
１    空燃比制御システム
２    エンジン
３    ミキサ
４    温度検出手段
５    酸素濃度検出手段
６    制御手段
【図１】
2006125326.tif 000003
【図２】
2006125326.tif 000004