【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮天然ガス〔コンプレストナチュラルガス（以下、ＣＮＧと略称する）〕を燃料として使用するエンジンに関し、特に、空燃比制御装置に設けられた空燃比センサの故障を診断する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、制御装置のアナログ入力信号の異常判定手法の一つとして、入力電圧が物理的な検出範囲以下或いは以上となったときに異常と判定する手法が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして、従来、この手法を採用して、ＣＮＧを燃料として使用するエンジンの空燃比制御装置に設けられた空燃比センサの故障を診断するようにした場合、次のような問題点がある。 即ち、
ＣＮＧエンジンに採用する故障診断装置は、空燃比センサから出力される電圧信号が所定範囲の上限を越えた否かを判定する上限判定手段と、所定範囲の下限を下回ったか否かを判定する下限判定手段と、電圧信号が所定範囲の上限を越えたと判定されたとき或いは下限を下回ったと判定された際に、空燃比センサの異常と判定する異常判定手段と、を設けて構成される。

【０００４】ＣＮＧエンジンは、燃料供給源としてのガスボンベから燃料カット弁を介して燃料供給手段としてのミキサとスロットル弁とを接続した構成であり（実願平４−５７５６４号参照）、このようなＣＮＧエンジンにあっては、燃料カット弁を作動して燃料カットを行った際、空燃比センサは純空気を検出することになり、上述した故障診断装置の構成によって、空燃比センサから出力される電圧信号が所定範囲の上限を越えるため、空燃比センサの異常であると誤診断してしまう。

【０００５】そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ＣＮＧエンジンの空燃比制御装置に設けられた空燃比センサの故障を診断する装置において、不必要な故障診断を回避することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図１に示すように、圧縮天然ガスを燃料として使用するエンジンの空燃比制御装置に設けられた空燃比センサから出力される電圧信号が所定範囲の上限を越えたか否かを判定する上限判定手段と、所定範囲の下限を下回ったか否かを判定する下限判定手段と、電圧信号が所定範囲の上限を越えたと判定されたとき或いは下限を下回ったと判定された際に、空燃比センサの異常と判定する異常判定手段と、を含んで構成される故障診断装置において、
燃料供給源と燃料供給手段との間に設けられた燃料カット弁の燃料カット動作を検出する手段と、該手段により燃料カット動作が検出された際に前記上限判定手段による判定を禁止する禁止手段を設けた構成とする。

【０００７】

【作用】かかる構成において、燃料カット弁の燃料カット動作が検出された際に上限判定手段による判定を禁止することにより、燃料カット動作により、空燃比センサから出力される電圧信号が所定範囲の上限を越えた場合に、誤って空燃比センサの異常と判定することがなくなり、不必要な故障診断を回避できる。

【０００８】

【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。 図２において、エンジン１には排気マニホールド２が取り付けられ、該排気マニホールドにはエンジンの空燃比制御装置に設けられた空燃比センサ３、排気シャッタ４及びマフラ５を介装して排気管６が設けられている。 前記排気シャッタ４はエアシリンダ装置７によって駆動され、このエアシリンダ装置７には図示しないエアリザーバが排気ブレーキバルブ８を介して接続される。 吸入混合気通路を構成する吸気マニホールド９には、アクセルペダルと連動するメインスロットル弁１０
と該メインスロットル弁１０と直列に介装され、該メインスロットル弁１０とは独立して駆動手段としてのモータ１１により駆動されるサブスロットル弁１２とミキサ１３とを介装して同じく吸入混合気通路を構成する吸気管１４が設けられ、該吸気管１４には空気ダクト１５が取り付けられ、該空気ダクト１５にはエアクリーナ１６
が取り付けられている。 吸気管１４には前記メインスロットル弁１０をバイパスするバイパス通路１７が設けられており、該バイパス通路１７にはアイドルスピード制御弁１８が介装されている。 吸気マニホールド９とメインスロットル弁１０との間の吸気管１４と空気ダクト１
５との間には吸気バイパス管１９が設けられ、該吸気バイパス管１９には吸気制御弁２０が介装されている。 前記ミキサ１３には、吸気管１４に設けられたベンチュリ２１とデューティ制御されるフィードバックソレノイドにより駆動が制御される電子燃料制御弁２２と燃料カット弁２３と導入燃料流量を調整するオリフィス２４とが設けられている。 そして、図示しないＣＮＧボンベに接続されたレギュレータ２５からの燃料供給管２６は２つに分岐され、一方の分岐管２６Ａは前記燃料カット弁２
３に接続され、他方の分岐管２６Ｂは前記電子燃料制御弁２２に接続される。

【０００９】前記吸気制御弁２０と燃料カット弁２３とは夫々バキュームエアにより駆動され、該吸気制御弁２
０と燃料カット弁２３にはバキュームエア配管２７Ａ，
２７Ｂが夫々接続される。 このバキューム配管２７Ａ，
２７Ｂには夫々各バキューム配管２７Ａ，２７Ｂの開閉を行うソレノイド２８Ａ，２８Ｂが介装される。 一方、
前記メインスロットル弁１０には、該メインスロットル弁１０が全閉となったときにＯＮになるアイドルスイッチ２９が設けられている。

【００１０】又、エンジン回転速度検出手段としてのクランク角センサ３０が設けられている。 次に、コントロールユニット３１には、前記空燃比センサ３、クランク角センサ３０及びアイドルスイッチ２９から夫々出力される検出信号が入力される。 又、コントロールユニット３１からは、前記排気ブレーキバルブ８、モータ１１、
ソレノイド２８Ａ，２８Ｂ、電子燃料制御弁２２及びアイドルスピード制御弁１８に制御信号が出力される。

【００１１】尚、前記空燃比センサ３からの出力信号は、図３に示すように、コントロールユニット３１内の空燃比−酸素濃度変換アンプ３２に入力され、該変換アンプ３２からの出力信号はＡ／Ｄ変換器３３に入力される。 ここで、コントロールユニット３１には、空燃比センサ３により検出された空燃比に基づいて前記電子燃料制御弁２２を制御して空燃比フィードバック制御を行う空燃比フィードバック制御手段がソフトウェア的に装備される。

【００１２】又、コントロールユニット３１には、クランク角センサ３０とアイドルスイッチ２９と図示しないトランスミッションのシフト位置検出センサと排気ブレーキバルブ８を作動する図示しない排気ブレーキスイッチとから出力される検出信号に基づいて燃料カット弁２
３の作動を制御する燃料カット弁制御手段がソフトウェア的に装備されている。

【００１３】更に、コントロールユニット３１には、空燃比センサ３から出力される電圧信号が所定範囲の上限を越えた否かを判定する上限判定手段と、所定範囲の下限を下回ったか否かを判定する下限判定手段と、電圧信号が所定範囲の上限を越えたと判定されたとき或いは下限を下回ったと判定された際に、空燃比センサ３の異常と判定する異常判定手段と、空燃比センサ３の異常と判定された際には前記空燃比センサ３による空燃比フィードバック制御を中止して、前記電子燃料制御弁２２を一定のデューティ比で制御する（オープンループ制御）を行うオープンループ制御手段と、燃料カット弁２３の燃料カット動作を検出する手段と、該手段により燃料カット動作が検出された際に前記上限判定手段による判定を禁止する禁止手段とがソフトウェア的に装備されている。

【００１４】かかるコントロールユニット３１による制御内容を図４〜図６のフローチャートに基づいて説明する。 図４は、燃料カット弁２３の制御内容を説明するフローチャートであり、ステップ１（図ではＳ１と略記する。以下同様）においては、エンジン回転速度Ｎが最高回転速度Ｎ _MAXを越えたか否かを判定し、越えればステップ２に進んで燃料カット弁２３を作動して燃料カットを実行する。 越えなければ、ステップ３に進む。 このステップ３では、トランスミッションのシフト位置がニュートラルであるか否かを判定し、ニュートラルであれば、ステップ４に進んで、燃料カット弁２３の作動を停止して燃料カットを停止する。 ニュートラルでなければ、ステップ５に進んでアイドルスイッチ２９がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであれば、ステップ６に進み、ＯＮでなければ、ステップ４に進んで、上記のように燃料カットを停止する。 ステップ６では、エンジン回転速度Ｎが第１の所定回転速度Ｎ ₁を越えたか否かを判定し、越えれば、ステップ２に進んで、上記のように燃料カットを実行する。 越えなければ、ステップ７に進む。 このステップ７では、エンジン回転速度Ｎが第２の所定回転速度Ｎ ₂を越えたか否かを判定し、越えれば、
ステップ８に進み、越えなければ、ステップ４に進んで、上記のように燃料カットを停止する。 ステップ８では、排気ブレーキスイッチがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであれば、ステップ２に進んで、燃料カットを実行し、ＯＦＦであれば、ステップ４に進んで、燃料カットを停止する。

【００１５】かかるフローチャートによると、燃料カットは、次の（１）〜（３）の条件で行われる。 （１）エンジン回転速度が最高回転速度Ｎ _MAXを越えたとき。 （２）エンジン回転速度が第１の所定回転速度Ｎ ₁以下、かつアイドルスイッチ２９がＯＮで、トランスミッションがニュートラルでないとき。

【００１６】（３）エンジン回転速度が第２の所定回転速度Ｎ ₂以下、かつアイドルスイッチ２９がＯＮで、トランスミッションがニュートラルでなく、排気ブレーキスイッチがＯＮされたとき。 尚、最高回転速度Ｎ _MAXと第１の所定回転速度Ｎ ₁と第２の所定回転速度Ｎ ₂の関係は、Ｎ ₂ ＜Ｎ ₁ ＜Ｎ _MAXである。 又、燃料カットが実行されている間は、空燃比センサ３により検出された空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御を行う電子燃料制御弁２２は必然的に燃料の供給が０となる。

【００１７】図５は、空燃比センサ３の異常判定の制御内容を説明するフローチャートであり、ステップ１１においては、燃料カット弁２３が作動中であるか否かを判定し、作動中であれば、ステップ１２に進み、作動中でなければ（燃料カット解除）、ステップ１３に進む。 このステップ１３では、燃料カット解除後に一定時間経過したか否かを判定し、一定時間経過したならば、ステップ１４に進み。 一定時間経過していないならば、ステップ１２に進む。 前記ステップ１４では、空燃比センサ３
の入力、即ち、空燃比センサ３から出力される電圧信号が図７に示す所定範囲（制御範囲）の上限を越えた否かを判定する。 電圧信号が所定範囲の上限を越えたと判定されたときには、ステップ１５に進んで、空燃比センサ３の異常と判定して、ステップ１２に進む。 電圧信号が所定範囲の上限を越えないと判定されたときには、ステップ１２に進む。 ステップ１２では、空燃比センサ３から出力される電圧信号が図に示す所定範囲（制御範囲）
の下限を下回ったか否かを判定する。 電圧信号が所定範囲の下限を下回ったと判定されたときには、ステップ１
６に進んで、空燃比センサ３の異常と判定する。 電圧信号が所定範囲の下限を下回らないと判定されたときには終了する。

【００１８】図６は、空燃比センサ３の異常判定時の空燃比制御内容を説明するフローチャートであり、ステップ２１においては、空燃比センサ３の異常の有無を判定し、異常無しでは、ステップ２２に進んで、空燃比センサ３による空燃比フィードバック制御を実行し、異常有りでは、ステップ２３に進んで空燃比センサ３による空燃比フィードバック制御を中止して、電子燃料制御弁２
２を一定のデューティ比で制御する（オープンループ制御）を実行する。

【００１９】かかる構成によると、燃料カット弁２３の燃料カット動作が検出された際に上限判定手段による判定を禁止することにより、燃料カット動作により、空燃比センサ３から出力される電圧信号が所定範囲の上限を越えた場合に、誤って空燃比センサ３の異常と判定することがなくなり、不必要な故障診断を回避できる。 以上のように、特定の実施例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当該技術分野における熟練者等により、本発明に添付された特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び修正が可能であるとの点に留意すべきである。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧縮天然ガスエンジンにおける故障診断装置によると、空燃比センサから出力される電圧信号所定範囲の上限を越えたと判定されたとき或いは下限を下回ったと判定された際に、空燃比センサの異常と判定するものにおいて、燃料カット弁の燃料カット動作が検出された際に上限判定手段による判定を禁止する構成としたから、燃料カット弁を作動して燃料カットを行った際に空燃比センサが純空気を検出することにより空燃比センサの異常であると誤診断してしまう事態がなくなり、不必要な故障診断を回避することができる有用性大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成図

【図２】 本発明に係る圧縮天然ガスエンジンにおける故障診断装置の一実施例を示すシステム図

【図３】 同上実施例における空燃比センサの出力構造を示す図

【図４】 同上実施例の制御内容を説明するフローチャート

【図５】 同上実施例の制御内容を説明するフローチャート

【図６】 同上実施例の制御内容を説明するフローチャート

【図７】 同上実施例における空燃比センサの制御範囲を説明する図

【符号の説明】

１ エンジン ３ 空燃比センサ ２３ 燃料カット弁 ３１ コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 寛 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)発明者 浜崎 延雄 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内