(57)【要約】【課題】空燃比制御以外の機能を持たせた産業車両の空燃比制御装置を提供する。【解決手段】メイン燃料通路１９に設けられるフローコントロールバルブ５と、コントローラ１と、酸素センサ３を有し、コントローラ２が酸素センサ３からの検知信号に基づいてフローコントロールバルブ５を制御することでメイン燃料通路１９の開度を調整してエンジンに供給される混合気の空燃比を制御する産業車両の空燃比制御装置１であって、コントローラ２は、エンジン２１の上流側に接続されたインテークマニホールド２０内の負圧を測定する負圧センサ４からの検知信号に基づいてフローコントロールバルブ５の概略値を求める。そして空燃比制御した際のフローコントロールバルブ５の制御値と概略値との差である学習値を求め、その学習値が記憶手段に記憶された正常範囲から外れたか否かを判定し、外れた際に警報器７に警報信号を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＰＧをボンベ側からキャブレターに導くメイン燃料通路に設けられるフローコントロールバルブと、そのフローコントロールバルブを制御するコントローラと、エンジンの排ガスの酸素濃度を測定する酸素センサを有し、前記コントローラが前記酸素センサからの検知信号に基づいて前記フローコントロールバルブを制御することで前記メイン燃料通路の開度を調整して前記エンジンに供給される混合気の空燃比を制御する産業車両の空燃比制御装置であって、
前記コントローラは、前記エンジンの上流側に接続されたインテークマニホールド内の負圧を測定する負圧センサからの検知信号に基づいて前記フローコントロールバルブの概略値を求め、空燃比制御した際の前記フローコントロールバルブの制御値と前記概略値との差である学習値を求め、その学習値が記憶手段に記憶された正常範囲から外れたか否かを判定し、外れた際に警報器に警報信号を出力することを特徴とする産業車両の空燃比制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の産業車両の空燃比制御装置であって、
ＬＰＧボンベ内のＬＰＧの残量が警告残量よりも少なくなった際に、フローコントロールバルブの制御値が概略値よりもメイン燃料通路を開く方向に大きくなり、学習値が正常範囲から外れたことをコントローラが判定し、警報器に警報信号を出力することを特徴とする産業車両の空燃比制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の産業車両の空燃比制御装置であって、
警報器は、コントローラからの警報信号に基づいて警報表示をする表示器、または警報音を出力するブザーであることを特徴とする産業車両の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＰＧエンジンを搭載するフォークリフト等の産業車両において、空燃比を制御する産業車両の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空燃比制御装置は、エンジンに供給される混合気の空燃比を適正空燃比（三元触媒の浄化特性の良好な理論空燃比）に近づけるように燃料噴射量を制御する装置であって、例えば特許文献１に開示されている。この空燃比制御装置は、メイン燃料通路に設けられるフローコントロールバルブと、フローコントロールバルブを制御するコントローラと、エンジンの排ガスの酸素濃度を測定する酸素センサを有している。そしてコントローラが酸素センサからの検知信号に基づいてフローコントロールバルブを制御することによってメイン燃料通路からキャブレターに噴射される燃料の量を調整する構成になっている。
【０００３】
また従来、ボンベ内のＬＰＧ残量が少なくなった際に警告を発するＬＰＧ残量警告装置も知られている（特許文献２など）。このＬＰＧ残量警告装置は、ＬＰＧボンベとレギュレータを接続する燃料供給管に装着された圧力センサを有している。そして圧力センサからの検知信号に基づいてコントローラがＬＰＧボンベ内の圧力が警告圧力以下と判定した際に警告信号をディスプレイに出力する構成になっている。
【特許文献１】特開平５−１０２１２号公報
【特許文献２】特開２００４−３２４６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし空燃比制御装置にＬＰＧ残量警告装置などの装置を組み合わせると、部品点数が多くなるという問題が生じる。そこで本発明は、空燃比制御以外の機能を持たせた産業車両の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備える産業車両の空燃比制御装置であることを特徴とする。すなわち請求項１に記載の発明によると、コントローラは、エンジンの上流側に接続されたインテークマニホールド内の負圧を測定する負圧センサからの検知信号に基づいてフローコントロールバルブの概略値を求める。そして空燃比制御した際のフローコントロールバルブの制御値と概略値との差である学習値を求め、その学習値が記憶手段に記憶された正常範囲から外れたか否かを判定し、外れた際に警報器に警報信号を出力する。
【０００６】
したがって本構成によると、フローコントロールバルブの学習値から異常を検出することができる。例えば、配管が外れている場合や、ＬＰＧ残量が少なくなった際に、フローコントロールバルブの制御値が概略値から大きく外れることで、学習値が正常範囲から外れる。そのため空燃比制御装置によって空燃比制御のみならず異常検知も行うことができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、ＬＰＧボンベ内のＬＰＧの残量が警告残量よりも少なくなった際に、フローコントロールバルブの制御値が概略値よりもメイン燃料通路を開く方向に大きくなり、学習値が正常範囲から外れることをコントローラが判定し、警報器に警報信号を出力する。したがって本構成によると、空燃比制御装置によってＬＰＧ残量が少なくなったことを警告することができる。そして従来のＬＰＧ残量警告装置は、ＬＰＧボンベの圧力を測定する圧力センサが必要であったが、本構成によるとその圧力センサを必要としない。
【０００８】
請求項３に記載の発明によると、警報器は、コントローラからの警報信号に基づいて警報表示をする表示器、または警報音を出力するブザーである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態を図１〜４にしたがって説明する。フォークリフト等の産業車両１０は、図１に示すようにエンジン２１と車両本体に装着されるＬＰＧボンベ２５と空燃比制御装置１を有している。ＬＰＧボンベ２５は、配管１７を介してレギュレータ１８に接続されている。レギュレータ１８には、メイン燃料通路１９と補助燃料通路２４が接続されている。
【００１０】
図１に示すようにメイン燃料通路１９には、フローコントロールバルブ５が設けられており、フローコントロールバルブ５の開閉によってＬＰＧ（液化石油ガス）がキャブレター１６に噴射される。補助燃料通路２４には、インジェクター６が設けられており、インジェクター６の開閉によってインテークマニホールド２０にＬＰＧが噴射される。
【００１１】
キャブレター１６の上流側には、図１に示すように空気を吸入するヘッドガードピラー１１が設けられている。空気は、ヘッドガードピラー１１から流入して、ホース１２、エアクリーナ１３、ホース１４、エアコネクタ１５を経由してキャブレター１６に流入する。キャブレター１６内では、流入した空気とメイン燃料通路１９から噴射されたＬＰＧ（メイン燃料）とが攪拌混合され、混合気（ベース混合気）が作成される。
【００１２】
キャブレター１６とエンジン２１の間には、図１に示すようにこれらを接続するインテークマニホールド２０が設けられている。インテークマニホールド２０には、ベース混合気が流れ込み、補助燃料が補助燃料通路２４から噴射される。これにより混合気の空燃比λが小さくなる（燃料濃度が高くなる）。そして混合気がエンジン２１に供給されて燃焼される。エンジン２１の下流側には、エギゾーストマニホールド２２と三元触媒マフラー２３が接続され、排ガスがこれらを介して大気中に排出される。
【００１３】
空燃比制御装置１は、図１に示すようにコントローラ２と、コントローラ２によって制御されるバルブ（フローコントロールバルブ５、インジェクター６）と、コントローラ２に検出信号を出力する複数のセンサ（酸素センサ３、負圧センサ４、エンジン回転数センサ８）と、警報器７を有している。
【００１４】
フローコントロールバルブ５は、図２に示すようにモータなどのアクチュエータ５ｃと、ニードル弁５ａと、ニードル弁５ａの端部に設けられたウオームギヤ５ｂを有している。アクチュエータ５ｃは、コントローラ２によって回転方向と回転数が制御される。ウオームギヤ５ｂは、アクチュエータ５ｃからの回転力をニードル弁５ａの直線運動に変換する。ニードル弁５ａは、メイン燃料通路１９に対して直線状に進退移動してメイン燃料通路１９の開度を開閉する。そしてフローコントロールバルブ５は、コントローラ２からの制御値によって全閉（Ｐ＝０）から全開（Ｐ＝１００）の間で制御される。インジェクター６は、コントローラ２によって開閉時間が制御され、補助燃料の噴射量を調整する。
【００１５】
酸素センサ３は、図１に示すようにエギゾーストマニホールド２２に設けられており、排ガスの酸素濃度を測定して検出信号をコントローラ２に出力する。そして酸素センサ３の検出信号に基づいてコントローラ２が、空燃比を適正空燃比（三元触媒の浄化特性の良好な理論空燃比）に近くなるようにフローコントロールバルブ５とインジェクター６を制御する。
【００１６】
負圧センサ４は、図１に示すようにインテークマニホールド２０に設けられており、インテークマニホールド２０内の負圧を測定して検出信号をコントローラ２に出力する。そして負圧センサ４の検出信号に基づいてコントローラ２が、エンジン高負荷に対する燃料の流量制御を行うようにフローコントロールバルブ５とインジェクター６を制御する。エンジン回転数センサ８は、図１に示すようにエンジン２１に接続されており、検出信号をコントローラ２に出力する。
【００１７】
コントローラ２は、図１に示すようにＣＰＵ２ａと記憶手段（メモリー）２ｂを有している。コントローラ２は、後述するように図３の手順に従って空燃比制御するとともに、図４の手順に従って異常検知を行うことができる。そしてＬＰＧボンベ２５内のＬＰＧ残量が少なくなったことを検知、または配管が外れていることを検知して警報器７に警報信号を出力する。警報器７は、警報信号に基づいて警報表示をする表示器であって、液晶パネルやランプなどである。または警報信号に基づいて警報音を出力するブザーである。
【００１８】
空燃比制御装置１による制御手順を図３に従って説明する。先ず、コントローラ２によってフローコントロールバルブ５の制御値Ｐを初期値Ｐ０にセットする。これによりフローコントロールバルブ５が初期位置になる（ステップＳ１）。次に、負圧センサ４からの検知信号に基づいて、インテークマニホールド２０の負圧Ｖが高出力要求負圧Ｖｐｗｒの絶対値より小さいか否かをコントローラ２によって判定する（ステップＳ２）。
【００１９】
小さいときは、高出力を要求していると判定して、コントローラ２によってフローコントロールバルブ５の制御値Ｐを高出力値Ｐｐｗｒとする。これによってニードル弁５ａが高出力位置に移動する（ステップＳ３）。かくしてフローコントロールバルブ５からのメイン燃料の噴射量が多くなり、空燃比が小さくなり、エンジン２１の出力が高くなる。したがってエンジン高負荷時に空燃比制御装置１は、フローコントロールバルブ５によってメイン燃料の流量制御を行う。
【００２０】
そしてコントローラ２によってインジェクター６の噴射時間Ｔを０にし（ステップＳ３）、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２において、負圧Ｖが高出力要求負圧Ｖｐｗｒより小さくないとコントローラ２が判定した場合は、コントローラ２が酸素センサ３からの検知信号に基づいて空燃比λが適正空燃比λ０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。大きいと判定した場合は、インジェクター６の噴射時間Ｔが最大噴射時間Ｔmax か否かをコントローラ２によって判定する（ステップＳ５）。最大でなければインジェクター６の噴射時間Ｔを長くし（ステップＳ６）、ステップＳ２に戻る。そして空燃比λが適正空燃比λ０になるまで順次、インジェクター６の噴射時間Ｔを長くする。
【００２１】
インジェクター６の噴射時間ＴがＴmaxになっても、空燃比λが適正空燃比λ０に達しない場合は、ベース空燃比が適正空燃比域から希薄側に大きくずれていると判定して、以下の制御を行う。すなわち最大噴射時間Ｔmax の継続時間Ｓが基準時間Ｓ０を越えているか否かをコントローラ２によって判定する（ステップＳ７）。越えている場合は、コントローラ２がフローコントロールバルブ５の制御値ＰをＰ＋１、つまりフローコントロールバルブ５の開度を開く方向に制御し（ステップＳ８）、メイン燃料の噴射量を多くする。そしてステップＳ２に戻る。ステップＳ７においてＳ＞Ｓ０でない場合は、そのままステップＳ２に戻る。
【００２２】
ステップＳ４において、コントローラ２によってλ＞λ０ではないと判定された場合は、空燃比が濃いと判定されて、インジェクター６の噴射時間Ｔが最小噴射時間０であるか否かをコントローラ２が判定する（ステップＳ９）。Ｔ＝０でない場合は、インジェクター６の噴射時間Ｔを短縮し（ステップＳ１０）、ステップＳ２に戻る。そして空燃比λが適正空燃比λ０以上になるまで、インジェクター６の噴射時間Ｔを短くする。
【００２３】
噴射時間Ｔが最小噴射時間０になっても、空燃比λが適正空燃比λ０よりも大きくならないときは、ベース空燃比が適正空燃比域から濃い側に大きくずれていると判定して、以下の制御を行う。すなわち最小噴射時間０の継続時間Ｓが基準時間Ｓ０を越えているか否かをコントローラ２によって判定する（ステップＳ１１）。越えている場合は、コントローラ２がフローコントロールバルブ５の制御値ＰをＰ―１、つまりフローコントロールバルブ５の開度を閉じる方向に制御し（ステップＳ１２）、ステップＳ２に戻る。
【００２４】
ステップＳ１１においてＳ＞Ｓ０でない場合は、そのままステップＳ２に戻る。制御が終了した場合は、フローコントロールバルブ５の制御値Ｐが初期値Ｐ０としてコントローラ２内に記憶される。以上の手順によって空燃比制御装置１は、酸素センサ３の検出信号に基づいてフローコントロールバルブ５とインジェクター６を制御して、空燃比を適正空燃比に近づける。
【００２５】
空燃比制御装置１は、さらに異常検知も行う。すなわち図４に示すようにコントローラ２は、エンジン回転数センサ８と負圧センサ４の検出信号に基づいてフローコントロールバルブ５の概略値Ｇを求める（ステップＳ２１）。例えば記憶手段２ｂに記憶されたエンジン回転数と負圧の関係のマップからフローコントロールバルブ５の概略値Ｇを求める。あるいは記憶手段２ｂに記憶されたエンジン回転数と負圧の関係式からフローコントロールバルブ５の概略値Ｇを計算する。
【００２６】
次にコントローラ２は、空燃比制御によって制御されたフローコントロールバルブ５の制御値Ｐと概略値Ｇとの差である学習値Ｌ（Ｌ＝Ｐ−Ｇ）を求める（ステップＳ２２）。そしてコントローラ２は、学習値Ｌが記憶手段２ｂに記憶された正常範囲（Ｌ１＜Ｌ＜Ｌ２）から外れているか否かを判定する（ステップＳ２３）。Ｌ１とＬ２は、例えばＬ１＝−２０、Ｌ２＝１０である。学習値Ｌが正常範囲から外れている場合は、コントローラ２が警報器７に警報信号を出力する（ステップＳ２４）。そして警報信号に基づいて警報器７が警報を発して異常状態を運転者に知らせる。
【００２７】
例えばＬＰＧボンベ２５内の残量ＬＰＧが警告残量よりも少ない場合は、空燃比制御の際にフローコントロールバルブ５が開く方向に制御される。これにより学習値Ｌが上限値Ｌ２を超え、コントローラ２が警報器７に警報信号を出力する。酸素を流入する配管が外れていた場合は、空燃比制御の際にフローコントロールバルブ５が閉じる方向に制御される。これにより学習値Ｌが下限値Ｌ１より低くなり、コントローラ２が警報器７に警報信号を出力する。
【００２８】
以上のようにして空燃比制御装置１が構成されている。すなわちコントローラ２は、負圧センサ４からの検知信号に基づいてフローコントロールバルブ５の概略値Ｇを求める。そして空燃比制御した際のフローコントロールバルブ５の制御値Ｐと概略値Ｇとの差である学習値Ｌを求め、その学習値Ｌが記憶手段２ｂに記憶された正常範囲（Ｌ１〜Ｌ２）から外れたか否かを判定し、外れた際に警報器７に警報信号を出力する。
【００２９】
したがって本構成によると、フローコントロールバルブ５の学習値Ｌから異常を検出することができる。例えば、配管が外れている場合や、ＬＰＧ残量が少なくなった際に、フローコントロールバルブ５の制御値Ｐが概略値Ｇから大きく外れることで、学習値Ｌが正常範囲から外れる。そのため空燃比制御装置１によって空燃比制御のみならず異常検知も行うことができる。
【００３０】
またＬＰＧボンベ２５内のＬＰＧの残量が警告残量よりも少なくなった際に、フローコントロールバルブ５の制御値Ｐが概略値Ｇよりもメイン燃料通路１９を開く方向に大きくなり、学習値Ｌが正常範囲（Ｌ１〜Ｌ２）から外れることをコントローラ２が判定し、警報器７に警報信号を出力する。したがって空燃比制御装置１によってＬＰＧ残量が少なくなったことを警告することができる。そして従来のＬＰＧ残量警告装置は、ＬＰＧボンベの圧力を測定する圧力センサが必要であったが、本構成によるとその圧力センサを必要としない。
【００３１】
（他の実施の形態）
本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態等であっても良い。
（１）例えば、上記実施の形態の空燃比制御装置１は、フローコントロールバルブ５の概略値Ｇをエンジン回転数センサ８と負圧センサ４の検出信号に基づいて求めていた。しかし概略値Ｇを負圧センサ４の検出信号のみに基づいて、あるいは負圧センサ４と他のセンサの検出信号に基づいて求める形態等であっても良い。
（２）上記実施の形態の空燃比制御装置１は、補助燃料通路２４に設けられたインジェクター６を制御することで補助燃料の噴射量を制御する形態であった。しかし補助燃料通路とインジェクターを有しておらず、補助燃料の噴射量を制御しない形態であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】産業車両の制御装置の構成図である。
【図２】フローコントロールバルブとキャブレターの断面図である。
【図３】空燃比制御装置における空燃比制御のフローチャートである。
【図４】空燃比制御装置における異常検知のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１…空燃比制御装置
２…コントローラ
３…酸素センサ
４…負圧センサ
５…フローコントロールバルブ
６…インジェクター
７…警報器
８…エンジン回転数センサ
１０…産業車両
１６…キャブレター
１８…レギュレータ
１９…メイン燃料通路
２０…インテークマニホールド
２１…エンジン
２２…エギゾーストマニホールド
２４…補助燃料通路
２５…ボンベ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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