(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジン車両をＣＮＧ等のガス燃料車両に改造するにあたり、ディーゼルエンジン車両と同様に使用できるようにする。【解決手段】ガスミキサ１２を構成するバルブハウジング３３の吸気通路３１にスロットルバルブ２１を設け、その上流側にガス燃料供給通路３２を接続し、その上流にガス燃料コントロールバルブ３４を設ける。ガス燃料供給通路３２にはエアブリード通路４４を接続し、そこにエアブリードバルブ３５を設ける。バイパス開度を調整するアイドルスピードコントロールバルブ３６と共にエアブリードバルブ３５の開度を制御してアイドル運転時のエンジン回転速度及びエンジントルクを制御する。アイドル運転による走行を検出したときには、走行速度に応じてバイパス開度とエアブリード開度を制御してディーゼルエンジン車両と同様に走行できるようにする。【選択図】      図８
2005201170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けられたスロットルバルブと、このスロットルバルブの上流側に接続されたガス燃料供給通路と、前記ガス燃料供給通路接続部の上流側に設けられたガス燃料コントロールバルブとを備えたことを特徴とするガス燃料車両のエンジン制御装置。
【請求項２】
前記ガス燃料コントロールバルブと前記スロットルバルブとを連結し且つ当該スロットルバルブが全開状態となるより先にガス燃料コントロールバルブが全開状態とするリンク機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガス燃料車両のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記ガス燃料供給通路に接続された空気通路と、この空気通路に設けられ、前記空気通路の面積を調整することによりガス燃料の供給量を制御するエアブリードバルブとを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス燃料車両のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記スロットルバルブをバイパスするバイパス路の開度を調整するアイドルスピードコントロールバルブと、エンジンのアイドル回転時に、エンジン回転速度に応じて前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御すると共に、そのバイパス開度に応じて前記エアブリードバルブによる空気通路開度を制御するアイドル制御手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載のガス燃料車両のエンジン制御装置。
【請求項５】
エンジンと駆動輪とが接続され且つエンジンがアイドル回転状態で車両が走行していることを検出するアイドル走行判定手段と、前記アイドル走行判定手段でエンジンアイドル回転状態での車両走行が検出されたときに、走行速度に応じて前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御すると共に、そのバイパス開度に応じて前記エアブリードバルブによる空気通路開度を制御する走行時アイドル制御手段とを備えたことを特徴とする請求項４に記載のガス燃料車両のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記走行時アイドル制御手段は、変速機の変速比に応じた走行速度上限値及び下限値を設定し、走行速度が走行速度上限値以上であるときに前記バイパス開度を閉方向に調整し且つ走行速度が走行速度下限値以下であるときに前記バイパス開度を開方向に調整するように前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御することを特徴とする請求項５に記載のガス燃料車両のエンジン制御装置。
【請求項７】
前記走行時アイドル制御手段は、前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度が大きいほど、前記エアブリードバルブによる空気通路開度を大きく調整することを特徴とする請求項５又は６に記載のガス燃料車両のエンジン制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項のガス燃料車両のエンジン制御装置を含むエンジン。
【請求項９】
請求項９のエンジンを含む車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化石油ガス（ＬＰＧ）や圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等のガス燃料を使用するガス燃料車両のエンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧縮天然ガスや液化石油ガス等のガスを燃料とするガス燃料エンジン及びそれを搭載した車両の開発が進められている。この種のガス燃料エンジンは、ＮＯX 、ＣＯ、ＨＣの排出量が少なく、黒煙は殆ど発生しないために、所謂低公害エンジンと呼ばれている。このような低公害エンジンは、例えばトラックなどに搭載されているディーゼルエンジンの燃焼系部品の一部を軽油用のものからガス燃料用のものに交換することによっても形成することができる。このように、ディーゼルエンジンを改造してガス燃料エンジンを形成することにより、現在使用されている例えば大型トラックなどのディーゼルエンジン車両をガス燃料車両として低公害車両にすることが可能となる。
【０００３】
このようなガス燃料エンジンとしては、例えば吸気通路にスロットルバルブを介装し、このスロットルバルブの上流側にガス燃料を供給するための装置を設けたものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６３−１４６１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のガス燃料車両では、現行の大型トラックなどのディーゼルエンジン車両と同様にして使用するための具体的なエンジン制御の構成や制御方法に関して改善の余地がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、現行の大型トラックなどのディーゼルエンジン車両と同様にして使用するためのガス燃料車両のエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に係るガス燃料車両のエンジン制御装置は、吸気通路に設けられたスロットルバルブと、このスロットルバルブの上流側に接続されたガス燃料供給通路と、前記ガス燃料供給通路接続部の上流側に設けられたガス燃料コントロールバルブとを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項２に係るガス燃料車両のエンジン制御装置は、前記請求項１の発明において、前記ガス燃料コントロールバルブと前記スロットルバルブとを連結し且つ当該スロットルバルブが全開状態となるより先にガス燃料コントロールバルブが全開状態とするリンク機構を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のうち請求項３に係るガス燃料車両のエンジン制御装置は、前記請求項１又は２の発明において、前記ガス燃料供給通路に接続された空気通路と、この空気通路に設けられ、前記空気通路の面積を調整することによりガス燃料の供給量を制御するエアブリードバルブとを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項４に係るガス燃料車両のエンジン制御装置は、前記請求項３の発明において、前記スロットルバルブをバイパスするバイパス路の開度を調整するアイドルスピードコントロールバルブと、エンジンのアイドル回転時に、エンジン回転速度に応じて前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御すると共に、そのバイパス開度に応じて前記エアブリードバルブによる空気通路開度を制御するアイドル制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のうち請求項５に係るガス燃料車両のエンジン制御装置は、前記請求項４の発明において、エンジンと駆動輪とが接続され且つエンジンがアイドル回転状態で車両が走行していることを検出するアイドル走行判定手段と、前記アイドル走行判定手段でエンジンアイドル回転状態での車両走行が検出されたときに、走行速度に応じて前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御すると共に、そのバイパス開度に応じて前記エアブリードバルブによる空気通路開度を制御する走行時アイドル制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のうち請求項６に係るガス燃料車両のエンジン制御装置は、前記請求項５の発明において、前記走行時アイドル制御手段は、変速機の変速比に応じた走行速度上限値及び下限値を設定し、走行速度が走行速度上限値以上であるときに前記バイパス開度を閉方向に調整し且つ走行速度が走行速度下限値以下であるときに前記バイパス開度を開方向に調整するように前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御することを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項７に係るガス燃料車両のエンジン制御装置は、前記請求項５又は６の発明において、前記走行時アイドル制御手段は、前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度が大きいほど、前記エアブリードバルブによる空気通路開度を大きく調整することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
而して、本発明のうち請求項１に係るガス燃料車両のエンジン制御装置によれば、吸気通路に設けられたスロットルバルブと、このスロットルバルブの上流側に接続されたガス燃料供給通路と、前記ガス燃料供給通路接続部の上流側に設けられたガス燃料コントロールバルブとを備えたことにより、簡潔な構造で、エンジンの負圧を利用してガス燃料を燃焼室に供給することができ、現行のディーゼルエンジン車両と同様にして使用することが可能となる。
【００１０】
また、本発明のうち請求項２に係るガス燃料車両のエンジン制御装置によれば、前記ガス燃料コントロールバルブと前記スロットルバルブとを連結し且つ当該スロットルバルブが全開状態となるより先にガス燃料コントロールバルブが全開状態とするリンク機構を備えたことにより、エンジンの負圧を利用して確実にガス燃料を燃焼室に供給することができる。
また、本発明のうち請求項３に係るガス燃料車両のエンジン制御装置によれば、前記ガス燃料供給通路に接続された空気通路と、この空気通路に設けられ、前記空気通路の面積を調整することによりガス燃料の供給量を制御するエアブリードバルブとを備えたことにより、エンジン回転速度に係わらず、燃料供給量や空燃比を適切に調整することができる。
【００１１】
また、本発明のうち請求項４に係るガス燃料車両のエンジン制御装置によれば、前記スロットルバルブをバイパスするバイパス路の開度を調整するアイドルスピードコントロールバルブと、エンジンのアイドル回転時に、エンジン回転速度に応じて前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御すると共に、そのバイパス開度に応じて前記エアブリードバルブによる空気通路開度を制御するアイドル制御手段とを備えたことにより、アイドル回転時のエンジン回転速度を適切に調整することができ、現行のディーゼルエンジン車両と同様にして使用することが可能となる。
【００１２】
また、本発明のうち請求項５に係るガス燃料車両のエンジン制御装置によれば、エンジンと駆動輪とが接続され且つエンジンがアイドル回転状態で車両が走行していることを検出するアイドル走行判定手段と、前記アイドル走行判定手段でエンジンアイドル回転状態での車両走行が検出されたときに、走行速度に応じて前記アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御すると共に、そのバイパス開度に応じて前記エアブリードバルブによる空気通路開度を制御する走行時アイドル制御手段とを備えたことにより、アイドル走行時のエンジン回転速度やエンジントルクを適切に調整することができ、現行のディーゼルエンジン車両と同様にして使用することが可能となる。
【００１３】
また、本発明のうち請求項６に係るガス燃料車両のエンジン制御装置によれば、変速機の変速比に応じた走行速度上限値及び下限値を設定し、走行速度が走行速度上限値以上であるときにバイパス開度を閉方向に調整し且つ走行速度が走行速度下限値以下であるときにバイパス開度を開方向に調整するようにアイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度を制御する構成としたため、アイドル走行時のエンジン回転速度やエンジントルクを適切に調整することができる。
また、本発明のうち請求項７に係るガス燃料車両のエンジン制御装置によれば、アイドルスピードコントロールバルブによるバイパス開度が大きいほど、エアブリードバルブによる空気通路開度を大きく調整する構成としたため、アイドル走行時のエンジン回転速度やエンジントルクを適切に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係るガス燃料車両のシステム構成を説明する図である。この実施形態は、既存のディーゼルエンジン車両をガス燃料車両に改造したものであり、そのため、主に、図中に符号を付した部材が新たに取付けられたり、改造されたりしている。なお、この車両は手動変速機を搭載しており、変速操作時は走行用クラッチを切断する。また、通常の走行時には走行用クラッチを接続する。
【００１５】
この図１中の符号１は、軽油用からガス燃料用に改造、所謂リビルトされたガス燃料エンジンである。また、図中の符号４３は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）等の高圧のガス燃料を収納するガス燃料タンク、符号４２は、そのガス燃料を大気圧まで減圧するレギュレータ、符号４７は、そのガス燃料を遮断するバルブであり、符号１２は、そのガス燃料と空気とを混合してガス燃料エンジン１に供給するためのミキサである。更に、本実施形態では、前記ガス燃料エンジン１を制御するための制御装置として、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置からなるコントロールユニット２を備えた。図中の符号４９は、このコントロールユニット２を駆動するために、電源電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータである。なお、前記ガス燃料タンク４３内のガス燃料の残量を示すために、残圧計５０を運転席近傍に設けた。
【００１６】
図２には、前記ガス燃料エンジン１の制御システムの詳細を示す。このガス燃料エンジン１を電子制御式４サイクルエンジンとすべく、特に改造されたのはシリンダヘッド３である。このシリンダヘッド３は、吸気弁５、排気弁６、点火プラグ７等を備えている。前記点火プラグ７は、改造前に燃料噴射装置、所謂インジェクタが取付けられていた、燃焼室８の中央部に設けられ、イグニッションコイル９、点火装置１０が接続されている。なお、このガス燃料エンジン１の気筒数は１気筒に限らない。
【００１７】
このガス燃料エンジン１にガス燃料及び空気からなる混合気を供給する吸気装置４は、エアクリーナ１１、ガスミキサ１２、大気導入装置１３を備える。一方、このガス燃料エンジン１の排気装置１４は、触媒１５、マフラ１６、及び両者の間に設けられた排気ブレーキ装置１７を備える。この排気ブレーキ装置１７は、従来のディーゼルエンジン搭載車両に用いられているものと同等の構造のものであり、排気通路１８中に介装された排気ブレーキ弁１９が前記ガスミキサ１２中のスロットルバルブ２１と連動して開閉するように構成されている。即ち、排気ブレーキ弁１９は、走行中にスロットルバルブ２１が閉じられると排気通路１８を閉塞し、スロットルバルブ２１が開かれたり、走行用クラッチが切断されたりしたときに排気通路１８を開く。この排気ブレーキ弁１９も、コントロールユニット２によって制御される。
【００１８】
前記ガスミキサ１２は、ガス燃料と空気とを混合して混合気を創成し、それをガス燃料エンジン１に供給するものでる。ガスミキサ１２の外観を図３に、断面構造を図４に示す。このガスミキサ１２は、吸気通路３１とガス燃料通路３２とが形成されたバルブハウジング３３に、バラフライバルブ型のスロットルバルブ２１及びガス燃料コントロールバルブ３４と、エアブリードバルブ３５と、アイドルスピードコントロールバルブ３６とを組付けて構成されている。
【００１９】
前記スロットルバルブ２１は、バルブハウジング３３内の吸気通路３１の下流側端部に設けられ、前記ガス燃料コントロールバルブ３４は、前記吸気通路３１の上流側端部に設けられている。また、これら両バルブ２１、３４は、弁軸の軸線方向が互いに平行になるようにして、前記バルブハウジング３３に回動自在に取付けられている。また、前記スロットルバルブ２１は、アクセルペダルにワイヤ等を介して接続されており、アクセルペダルを運転者が操作すると開閉される。また、前記スロットルバルブ２１と前記ガス燃料コントロールバルブ３４とはリンク機構３７を介して互いに連結されている。
【００２０】
前記リンク機構３７は、スロットルバルブ２１の開度とガス燃料コントロールバルブ３４の開度とを連携するものであり、例えばスロットルバルブ２１が全閉状態であるときにガス燃料コントロールバルブ３４が僅かに開かれた状態とし、そこからスロットルバルブ２１が開かれるとガス燃料コントロールバルブ３４も開度が大きくなり、スロットルバルブ２１の開度が２０〜３０％でガス燃料コントロールバルブ３４が全開状態となり、スロットルバルブ２１の開度がそれ以上の領域ではガス燃料コントロールバルブ３４を全開状態に維持する。逆に、スロットルバルブ２１が全開状態で且つガス燃料コントロールバルブ３４が全開状態から、スロットルバルブ２１が閉じられ始めてもガス燃料コントロールバルブ３４は全開状態に維持され、スロットルバルブ２１の開度が２０〜３０％になってからガス燃料コントロールバルブ３４も閉じ始め、スロットルバルブ２１が全閉状態となってもガス燃料コントロールバルブ３４は僅かに開かれている。
【００２１】
スロットルバルブ２１が全閉状態、即ちアイドル状態では、図４に明示するようにスロットルバルブ２１は弁体が全周にわたって吸気通路３１の壁面に接触し、一方のガス燃料コントロールバルブ３４は、弁体と吸気通路との間に隙間が形成され、空気が流通できるようになっている。更に、アイドル状態では、スロットルバルブ２１を迂回するようにバルブハウジング３３に形成されたバイパス通路３８を吸気が流れ、前記アイドルスピードコントロールバルブ３６によってバイパス通路３８の断面積、即ちバイパス開度を増減させることによって吸気量が制御される。このアイドルスピードバルブ３６は、ステップモータ等によって構成されている。このアイドルスピードバルブ３６によるバイパス開度も、前記コントロールユニット２によって制御される。
【００２２】
また、前記バルブハウジング３３には、ガス燃料を供給するためのガス燃料供給通路３２が形成されている。このガス燃料供給通路３２は、前記スロットルバルブ２１とガス燃料コントロールバルブ３４との間で、前記吸気通路３１に接続されている。即ち、スロットルバルブ２１が最も下流側であるとすると、そのスロットルバルブ２１の上流側にガス燃料通路３２が接続され、そのガス燃料供給通路３２の接続部の上流側にガス燃料コントロールバルブ３４が配設されていることになる。このガス燃料供給通路３２は、ガス燃料遮断バルブ４１とレギュレータ４２とを介してガス燃料タンク４３に接続されている。更に、このガス燃料供給通路３２には、吸気通路３１との接続部近傍において、空気を取り入れるためのエアブリード通路４４が接続され、そのエアブリード通路４４には、当該通路の開度、即ちエアブリード開度を調整するためのエアブリードバルブ３５が取付けられている。
【００２３】
前記ガス燃料遮断バルブ４１は、例えば減速時などにガス燃料供給通路３２を閉じるためのものである。このガス燃料遮断バルブ４１はダイヤフラム式アクチュエータ４５を備えており、このアクチュエータ４５にガス燃料エンジン１の吸気負圧を導入するための負圧導出用パイプ２８が設けられている。従って、前記ダイヤフラム式アクチュエータ４５に吸気負圧が導入されるとガス燃料遮断バルブ４１が閉じ、それ以外のときには当該バルブ４１は開いている。なお、前記吸気負圧の導入・停止の切換は、コントロールユニット２が駆動するソレノイドバルブ４６によって行われる。
【００２４】
前記レギュレータ４２は、従来のガス燃料エンジンに用いられるレギュレータと同等の構造のものであり、ガス燃料タンク４３から供給されたガス燃料を複数の減圧室で減圧して大気圧相当にするものである。このレギュレータ４２には、ガス燃料の供給を停止するためのバルブ４７が設けられており、コントロールユニット２によって駆動される。
前記エアブリード通路４４は、上流側端部がエアクリーナ４８を介して大気に連通されている。また、前記エアブリードバルブ３５は、ガスミキサ１２に吸い込まれるガス燃料の量を制御するためのものであり、エアブリード通路４４の通路断面積、即ちエアブリード開度を調整するように、例えばステップモータ等によって構成されている。従って、前記エアブリードバルブ３５が開いてガス燃料供給通路３２側から吸気負圧が作用することによって、ガス燃料供給通路３２内に空気を供給する。
【００２５】
即ち、エアブリードバルブ３５によってエアブリード開度を増減させてエアブリード通路４４からガス燃料供給通路３２に吸入される空気の量を調整することにより、ガス燃料通路３２を通って吸気通路３１に吸い込まれるガス燃料の量を調整することができる。例えば、エアブリードバルブ３５によるエアブリード開度を増大させることにより、エアブリード通路４４からガス燃料供給通路３２に吸入される空気の量が増大し、その分、ガス燃料供給通路３２を流れるガス燃料の量は減少する。このエアブリードバルブ３５によるエアブリード開度は、例えば排気ガス中のＯ2 濃度に基づいて所定の空燃比が得られるように、前記コントロールユニット２によってフィードバック制御される。
【００２６】
前記大気導入装置１３は、前記ガスミキサ１２を迂回するように吸気通路３１に接続された大気導入用の連通路５１と、この連通路５１に介装された開閉弁５２とによって構成されている。前記連通路５１の上流端部は、前記ガスミキサ１２とエアクリーナ１１との間の吸気通路３１に開口し、下流端部は、スロットルバルブ２１と吸気弁５との間に吸気通路３１に開口している。
【００２７】
本実施形態における前記連通路５１の下流端部の吸気通路３１への開口部は、本実施形態のガス燃料エンジン１をディーゼルエンジンとして使用していたときにＥＧＲガス導入用のパイプが接続されていた接続口である。この接続口は、吸気マニホルド５３に形成されている。前記吸気マニホルド５３は、このエンジン１がディーゼルエンジンとして使用されていたときにシリンダヘッド３に取付けられていた既存のものである。このガス燃料エンジン１は、従来のディーゼルエンジンに比べるとＮＯX の排出量が低減するから、このエンジンが改造される以前に装着されていたＥＧＲ装置は取外されている。このため、ＥＧＲガスを吸気通路に導くための前記接続口は、ガス燃料化への改造後には栓部材などによって閉塞しなければならなかったが、前記接続口に前記大気導入装置１３を接続することによって、当該接続口を閉塞する必要がなくなり、コストダウンを図ることができた。なお、前記接続口は、前記吸気マニホルド５３以外にも、ガスミキサ１２やシリンダヘッド３にも設けることができる。
【００２８】
前記開閉弁５２は、ダイヤフラム式アクチュエータ５４によって開閉される。このアクチュエータ５４は、内部を大気室と負圧室とに画成するゴム製のダイヤフラムを備え、このダイヤフラムによって弁体を駆動するものである。この弁体は、大気室に配置され、弁軸を介してダイヤフラムに指示されている。前記負圧室には、前記ダイヤフラムを大気室側へ付勢する圧縮コイルバネが設けられ、負圧分配用パイプ６１を介して前記ソレノイドバルブ４６に連通されている。この負圧分配用パイプ６１は、前記ソレノイドバルブ４６によって導入される吸気負圧を、前記開閉弁用アクチュエータ５４と前記ガス燃料遮断バルブ４１のアクチュエータ４５とに分配するためのものである。
【００２９】
前記開閉弁５２は、前記負圧室５６に吸気負圧が導入されてダイヤフラムが圧縮コイルバネの弾発力に抗して負圧室側へ変位することにより開き、前記吸気負圧が導入されないときには圧縮コイルバネの弾発力によって閉じる。この開閉弁５２が開くことにより、スロットルバルブ２１の開度とは無関係に、新気（空気）が前記連通路５１を通ってガスミキサ１２の上流側から下流側に流れる。
【００３０】
このエンジン制御装置では、吸気通路３１にスロットルバルブ２１を設け、そのスロットルバルブ２１の上流側にガス燃料供給通路３２を接続し、そのガス燃料供給通路３２の接続部の上流側にガス燃料コントロールバルブ３４を設けた。そして、ガス燃料コントロールバルブ３４の開度が、常時、スロットルバルブ２１の開度より大きめであるようにする。これにより、エンジン１の負圧を利用してガス燃料を燃焼室８に供給することができるようになり、簡潔な構造にして、現行のディーゼルエンジン車両と同様の使用を可能とする。
【００３１】
また、ガス燃料コントロールバルブ３４をスロットルバルブ２１とリンク機構３７で連結し且つ当該スロットルバルブ２１が全開状態となるより先にガス燃料コントロールバルブ３４が全開状態となる構成としたため、ガス燃料コントロールバルブ３４の開度が、常時、スロットルバルブ２１の開度より大きめとなり、エンジン１の負圧を利用して確実にガス燃料を燃焼室８に供給することができる。
【００３２】
また、ガス燃料供給通路３２にエアブリード（空気）通路４４を接続し、そのエアブリード通路４４に、当該通路４４の面積、即ちエアブリード開度を調整することによりガス燃料の供給量を制御するエアブリードバルブ３５を設けたことにより、アイドル状態のように低いエンジン回転速度のときにも、燃料供給量や空燃比を適切に調整することができる。これは、例えば前記ガス燃料コントロールバルブ３４が全開未満の領域では、前記レギュレータ４２の背圧が負圧側にドリフトし易く、ガス燃料の供給圧が安定しにくいこと、負圧でガス燃料を供給するので、エンジン回転速度と燃料供給量、即ち空燃比を所望の状態に制御しにくいことが背景にあり、前述のようにエアブリードバルブ３５によるエアブリード開度の調整によってガス燃料供給通路３２のガス燃料流量をきめ細かに調整することで、これらの諸問題が解決できる。
【００３３】
また、このガス燃料車両は、一定速度で走行したり加速したりしているときのように、スロットルバルブ２１の開度が相対的に大きくなる場合には、ガス燃料がガス燃料遮断バルブ４１を通ってガスミキサ１２に供給される。このときには、スロットルバルブ２１の開度に対応する流量をもって空気とガス燃料との混合気が燃焼室８内に供給される。なお、このときには、排気ブレーキ装置１７は非制動状態に保たれる。
【００３４】
一方、走行中に減速して、スロットルバルブ２１の開度が例えばアイドル開度のように相対的に小さい開度まで低下することにより、スロットルバルブ２１の下流側の吸気通路３１の負圧が増大し、これに伴って前記ガス燃料遮断バルブ４１が閉じると共に開閉弁５２が開く。このときには、前記排気ブレーキ装置１７が制動状態になる。即ち、開閉弁５２は、排気ブレーキ装置１７が制動状態にあるときに開き、排気ブレーキ装置１７が非制動状態にあるときに閉じる。
【００３５】
このように、排気ブレーキ装置１７が制動状態にあるときに開閉弁５２が開くことにより、スロットルバルブ２１が閉じていてガスミキサ１２を通る吸気流量が低減されているにもかかわらず、空気が連通路５１を通ってスロットルバルブ２１の下流側の吸気通路３１に吸入される。従って、このときには、従来のディーゼルエンジンと同様に燃焼室８に大量の空気が吸い込まれ、ディーゼルエンジンに排気ブレーキ装置１７が接続されている状態と同等の状態となり、排気ブレーキ装置１７で大きな制動力が発生する。
【００３６】
また、開閉弁５２のアクチュエータ５４は、吸気通路３１の吸気負圧を駆動力とするため、スロットルバルブ２１の開度が低下して吸気負圧が増大することにより開閉弁５２を開く力が増大する。このため、このアクチュエータ５４は、吸気負圧によって開閉弁５２を排気ブレーキ装置１７と連動するように開閉させることができるから、専ら開閉磁気を制御するための部材が不要になる。
なお、この実施形態では、吸気負圧を駆動力とする各種のアクチュエータが用いられているが、ソレノイドやモータ等の電気式のアクチュエータを用いてもよい。特に電気式のアクチュエータを用いれば、例えば開閉弁５２が開閉する時期を高い精度で制御することができるから、当該開閉弁５２を排気ブレーキ装置１７と連動する適切な開閉時期に正確に開閉させることができる。
【００３７】
次に、前記ガス燃料エンジン１の運転状態を制御するコントロールユニット２について説明する。このコントロールユニット２は、従来からよく知られているように、エンジンの各部に設けられたセンサの検出データに基づいて、各バルブなどを駆動するように構成されている。前記センサとしては、ガス燃料エンジン１に取付けられた冷却液温度センサ２２及びクランク角センサ２３、排気管２４に取付けられたＯ2 センサ２５、前記触媒１５に取付けられた排気温度センサ２６、ガスミキサ１２に設けられたスロットル開度センサ２７、ガス燃料エンジン１の吸気形の負圧導出用パイプ２８に取付けられた吸気負圧センサ２９などが挙げられ、更に各車輪の回転速度を検出する車輪速度センサ、アクセルペダルの開放状態でＯＮとなるアイドルスイッチ、ブレーキペダルの踏込みでＯＮとなるブレーキスイッチ、手動変速機のギヤ位置がニュートラルであるときにＯＮとなるニュートラルスイッチ、走行用クラッチが切断されているときにＯＮとなるクラッチスイッチからの検出信号もエンジン運転状態の制御に用いられる。
【００３８】
次に、このコントロールユニット２で行われるアイドル運転時の制御について説明する。本実施形態では、ガス燃料エンジン１をアイドル運転するとき、図５の演算処理に従ってエンジンの運転状態を制御する。アイドル運転時には、原則的にスロットルバルブ２１が全閉状態であるから、前記アイドルスピードバルブ３５によるバイパス開度及びエアブリードバルブ５によるエアブリード開度によって、エンジンアイドル運転状態を制御する。
前記図５の演算処理は、例えば１０msec. 程度に設定された所定サンプリング時間Δと毎に、タイマ割込処理によって行われ、まずステップＳ１でアイドル制御中であるか否かを判定し、アイドル制御中である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ２に移行する。
【００３９】
前記ステップＳ２では、後述する図６の演算処理に従って、アイドル制御の開始条件を満足しているか否かを判定し、アイドル制御の開始条件を満足している場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
前記ステップＳ３では、後述する図７の演算処理に従って、アイドル制御の終了条件を満足しているか否かを判定し、アイドル制御の終了条件を満足している場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合にはステップＳ４に移行する。
前記ステップＳ４では、後述する図８の演算処理に従って、アイドル制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
前記ステップ５では、アイドル制御を終了してからメインプログラムに復帰する。
【００４０】
次に、前記図５の演算処理のステップＳ２で行われる図６の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ２１で、前記アイドルスイッチがＯＮ状態であるか否かを判定し、当該アイドルスイッチがＯＮ状態である場合にはステップＳ２２に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
前記ステップＳ２２では、前記ブレーキスイッチがＯＮ状態であるか否かを判定し、当該ブレーキスイッチがＯＮ状態である場合にはステップＳ２３に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
【００４１】
前記ステップＳ２３では、例えば前記車輪速度センサのうち、ガス燃料エンジンで駆動されない、所謂非駆動輪或いは従動輪の回転速度の平均値からなる走行速度が、停車状態に相当する所定値以下であることなどを用いて、車両が停車状態にあるか否かを判定し、車両が停車状態にある場合にはステップＳ２４に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
前記ステップＳ２４では、アイドル制御開始条件が満足されたものとして前記図５の演算処理のステップＳ３に移行する。
【００４２】
次に、前記図５の演算処理のステップＳ３で行われる図７の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ３１で、前記アイドルスイッチがＯＮ状態であるか否かを判定し、当該アイドルスイッチがＯＮ状態である場合にはステップＳ３２に移行し、そうでない場合には前記図５の演算処理のステップＳ４に移行する。
前記ステップＳ３２では、アイドル制御終了条件が満足されたものとして前記図５の演算処理のステップＳ５に移行する。
【００４３】
次に、前記図５の演算処理のステップＳ４で行われる図８の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ４１で、前記ブレーキスイッチがＯＦＦ状態であるか否かを判定し、当該ブレーキスイッチがＯＦＦ状態である場合にはステップＳ４２に移行し、そうでない場合にはステップＳ５４に移行する。
前記ステップＳ４２では、前記ニュートラルスイッチがＯＮ状態である、即ち手動変速機がニュートラルであるか否かを判定し、手動変速機がニュートラルである場合には前記ステップＳ５４に移行し、そうでない場合にはステップＳ４３に移行する。
【００４４】
前記ステップＳ４３では、前記クラッチスイッチがＯＦＦ状態である、即ち走行用クラッチが接続されているか否かを判定し、走行用クラッチが接続されている場合にはステップＳ４４に移行し、そうでない場合には前記ステップＳ５４に移行する。
前記ステップＳ４４では、例えば前記クランク角センサ２３で検出されたクランク回転角度からエンジンの回転速度を算出し、そのエンジン回転速度を前記走行速度で除して（厳密には更に最終減速比で除して）手動変速機の変速比（＝減速比）を算出してからステップＳ４５に移行する。
【００４５】
前記ステップＳ４５では、前記ステップＳ４４で算出された手動変速機の変速比を用い、例えば予め設定されたテーブルを検索して、各変速比に応じた第１及び第２走行速度閾値を設定する。何れの変速比においても、設定される第２走行速度閾値は第１走行速度閾値よりも大きく、更に変速比が小さい（ギヤ段が大きい）ほど、何れの閾値も大きく設定される。
前記ステップＳ４６では、予め設定された制御マップに従って、前記エンジン回転速度及び前記冷却液温度センサ２２で検出された冷却液温度及び前記走行速度に応じた走行時バイパス開度を算出してからステップＳ４７に移行する。この走行時バイパス開度は、走行速度が大きいほど大きく、且つエンジン回転速度が小さいほど大きく、且つ冷却液温度が小さいほど大きく設定される。
【００４６】
前記ステップＳ４７では、前記走行速度が前記第２閾値以上であるか否かを判定し、走行速度が第２閾値以上である場合にはステップＳ４８に移行し、そうでない場合にはステップＳ４９に移行する。
前記ステップＳ４８では、前記ステップＳ４６で設定された走行時バイパス開度を、例えば所定時間毎に所定量だけ小さくするといったように、減少補正してから前記ステップＳ４９に移行する。
【００４７】
前記ステップＳ４９では、前記走行速度が前記第１閾値以下であるか否かを判定し、走行速度が第１閾値以下である場合にはステップＳ５０に移行し、そうでない場合にはステップＳ５１に移行する。
前記ステップＳ５０では、前記ステップＳ４６で設定された走行時バイパス開度を、例えば所定時間毎に所定量だけ大きくするといったように、増加補正してから前記ステップＳ５１に移行する。
【００４８】
前記ステップＳ５１では、図９に示す制御マップに従って、前記エンジン回転速度及び走行時バイパス開度（エンジンへの供給空気量換算値）に応じた走行時エアブリード開度を算出してからステップＳ５２に移行する。この走行時エアブリード開度は、前記エンジン回転速度が大きいほど大きく、且つバイパス開度が大きいほど大きく設定される。
前記ステップＳ５２では、前記ステップＳ５１で設定された走行時エアブリード開度に応じたエアブリードバルブ３５の制御信号を創成・出力してからステップＳ５３に移行する。
【００４９】
前記ステップＳ５３では、前記走行時バイパス開度に応じたアイドルスピードコントロールバルブ３６の制御信号を創成・出力してからメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ５４では、予め設定された制御マップに従って、前記エンジン回転速度及び前記冷却液温度センサ２２で検出された冷却液温度に応じた停車時バイパス開度を算出してからステップＳ５５に移行する。この停車時バイパス開度は、エンジン回転速度が小さいほど大きく、且つ冷却液温度が小さいほど大きく設定される。
【００５０】
前記ステップＳ５５では、図１０に示す制御マップに従って、前記エンジン回転速度及び走行時バイパス開度（エンジンへの供給空気量換算値）に応じた停車時エアブリード開度を算出してからステップＳ５６に移行する。
前記ステップＳ５６では、前記ステップＳ５５で設定された停車時エアブリード開度に応じたエアブリードバルブ３５の制御信号を創成・出力してからステップＳ５７に移行する。
【００５１】
前記ステップＳ５７では、前記ステップＳ５４で設定された停車時バイパス開度に応じたアイドルスピードコントロールバルブ３６の制御信号を創成・出力してからメインプログラムに復帰する。
これらの演算処理によれば、アイドルスイッチがＯＮで且つブレーキスイッチがＯＮ、更に車両が停車状態であるときにアイドル制御開始条件が満足され、図８のアイドル制御が開始される。一方、アイドルスイッチがＯＦＦになると、即座にアイドル制御終了条件が満足されて、アイドル制御は終了される。
【００５２】
そして、図８のアイドル制御では、ブレーキスイッチがＯＮとなるか、手動変速機のギヤ位置がニュートラルとなるか、走行用クラッチが切断されると、エンジン回転速度及び冷却液温度に応じた停車時バイパス開度が算出されると共に、当該停車時バイパス開度及びエンジン回転速度に応じた停車時エアブリード開度が算出され、それらに応じた制御信号がエアブリードバルブ３５及びアイドルスピードコントロールバルブ３６に向けて出力される。ここで、停車時バイパス開度は、エンジン回転速度が小さいほど大きく、或いは冷却液温度が小さいほど大きく設定される。一般に、冷却液温度が小さい、つまりエンジン温度が低いと、潤滑油の粘度が高く、所謂フリクションが大きい。そのため、冷却液温度が小さいときには、アイドル運転時のエンジン回転速度を大きめにする必要がある。また、エンジン回転速度が小さすぎると、エンジンがストールしてしまう、つまり停止してしまうので、エンジン回転速度が小さいときには、アイドル運転時のエンジン回転速度を大きくする必要がある。従って、この停車時バイパス開度に基づくアイドルスピードコントロールバルブ３６の制御によって、エンジン回転速度やエンジントルクといったエンジン運転状態を大まかに制御することができる。
【００５３】
但し、ガス燃料コントロールバルブ３４の開度が小さいアイドル運転時には、前述したように、アイドルスピードコントロールバルブ３６によるバイパス開度の制御だけでは、エンジン回転速度やエンジントルクといったエンジン運転状態のきめ細かい制御ができない。また、通常の走行時のように、排気ガス中のＯ2 濃度に基づいてエアブリードバルブ３５によるエアブリード開度をフィードバック制御したのでは、制御のタイミングが適切でなく、アイドル運転時の空燃比を適切に制御できない。そこで、本実施形態では、前記停車時バイパス開度とエンジン回転速度とに基づく制御マップに従ってエアブリード開度を設定し、そのエアブリード開度を達成するためのエアブリードバルブ３５の制御信号を創成出力する。これにより、停車中のアイドル運転時のエンジン回転速度やエンジントルクといったエンジン運転状態のきめ細かい制御を可能とし、現行のディーゼルエンジン車両と同様にして使用することができる。
【００５４】
一方、アイドルスイッチがＯＮの状態であっても、ブレーキスイッチがＯＦＦで且つ手動変速機のギヤ位置がニュートラルでなく且つ走行用クラッチが接続されているときには、運転者がアイドル運転による走行を期待しているとして、エンジン回転速度及び冷却液温度及び走行速度に応じた走行時バイパス開度を設定し、当該走行時バイパス開度及びエンジン回転速度に応じたエアブリード開度を図９の制御マップに従って設定する。但し、アイドル運転による走行時には、前記停車時と違って、前記バイパス開度に応じた制御信号をそのまま出力しない。即ち、手動変速機で選択されているギヤ位置、つまり変速比に応じた第１及び第２の走行速度閾値を設定し（第１走行速度閾値＜第２走行速度閾値）、走行速度が第２走行速度閾値以上である場合にはバイパス開度を減少補正し、走行速度が第１走行速度閾値以下である場合にはバイパス開度を増加補正し、その補正された或いは補正されないバイパス開度に応じた制御信号をアイドルスピードコントロールバルブ３６に向けて出力すると共に、そのバイパス開度に応じたエアブリード開度を設定し、そのエアブリード開度に応じた制御信号をエアブリードバルブ３５に向けて出力する。
【００５５】
ここで、例えば手動変速機のギヤ位置“２速”に相当する変速比に対して、例えば第１走行速度閾値を１６km/h、第２走行速度閾値を１８km/hとし、車両が停車している状態から、ブレーキペダルを開放すると共に自動変速機のギヤ位置を２速としてクラッチペダルを開放すると、走行速度が前記第１走行速度閾値である１６km/hになるまで、走行速度をフィードバックしながら、前記バイパス開度が次第に増加補正される。すると、図９に示す制御マップでは、バイパス開度が大きいほど、エアブリード開度も大きく設定されることになるから、前記バイパス開度の増加補正に伴ってエアブリード開度も増加方向に設定される。これにより、エンジントルクが次第に増大され、車両はゆっくりと加速する。
【００５６】
走行速度が、前記第１走行速度閾値である１６km/hを越えると、前記バイパス開度は増加補正されなくなるので、その走行速度を維持しながらアイドル走行する。仮に、走行速度が、前記第２走行速度閾値である１８km/h以上になると、バイパス開度が減少補正されるので、車両は、前記第１走行速度閾値である１６km/hから第２走行速度閾値である１８km/hの間で走行する。周知のように、ディーゼルエンジンは、低速回転時のエンジントルクが大きく、運転者によってはエンジンのアイドル運転で車両を走行させる場合がある。本実施形態では、ガス燃料エンジンのアイドル運転時でも、運転者が走行を期待していると判断できるときには、走行時バイパス開度と走行時エアブリード開度によってアイドル走行を可能とし、これにより現行のディーゼルエンジン車両と同様にして使用することができる。
なお、本発明のガス燃料車両のエンジン制御装置は、変速機を手動変速機の限定しない。変速機は、有段の自動変速機でも、無段自動変速機でも、同様に適用可能である。
また、エンジン制御装置にマイクロコンピュータ等の演算処理装置を用いたが、適宜論理回路や電子回路の組合せでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のエンジン制御装置を適用したガス燃料車両の一実施形態を示す車両概略構成図である。
【図２】図１のエンジン制御装置のシステム構成図である。
【図３】図２のガスミキサの外観を示す斜視図である。
【図４】図３のガスミキサの断面構造を示す斜視図である。
【図５】図１のコントロールユニットで行われるアイドル制御の演算処理を示すフローチャートである。
【図６】図５の演算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図５の演算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図５の演算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】図８の演算処理に用いられる制御マップである。
【図１０】図８の演算処理に用いられる制御マップである。
【符号の説明】
【００５８】
１はガス燃料エンジン
２はコントロールユニット
３はシリンダヘッド
４は吸気装置
５は吸気弁
６は排気弁
８は燃焼室
１２はガスミキサ
１４は排気装置
１７は排気ブレーキ装置
１８は排気通路
２１はスロットルバルブ
２２は冷却液温度センサ
２３はクランク角センサ
２７はスロットル開度センサ
２８は負圧導出用パイプ
３１は吸気通路
３２はガス燃料供給通路
３３はバルブハウジング
３４はガス燃料コントロールバルブ
３５はエアブリードバルブ
３６はアイドルスピードコントロールバルブ
３７はリンク機構
３８はバイパス通路
４２はレギュレータ
４３はガス燃料タンク
４４はエアブリード通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005201170.tif 000006
【図５】
2005201170.tif 000007
【図６】
2005201170.tif 000008
【図７】
2005201170.tif 000009
【図８】
2005201170.tif 000010
【図９】
2005201170.tif 000011
【図１０】
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