エンジンシステム
【課題】運転の安定性を向上し得るエンジンシステムを提供する。
【解決手段】制御手段２０が、触媒温度検出手段１４の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、エンジン１の出力を低下させる又はエンジン１を停止するように構成されたエンジンシステムであって、制御手段２０がエンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、少なくともその切り換えタイミングになった以降から開始されて、燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定される牽制用設定時間が経過する間、制御手段２０が触媒過熱状態であると判断するのを阻止する過熱判断阻止手段２１が設けられている。
【解決手段】制御手段２０が、触媒温度検出手段１４の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、エンジン１の出力を低下させる又はエンジン１を停止するように構成されたエンジンシステムであって、制御手段２０がエンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、少なくともその切り換えタイミングになった以降から開始されて、燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定される牽制用設定時間が経過する間、制御手段２０が触媒過熱状態であると判断するのを阻止する過熱判断阻止手段２１が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合気を燃焼室で圧縮して燃焼させて駆動力を出力するエンジンと、前記エンジンからの排ガスが通流する排気路に排ガスが通過自在に設けられた三元触媒と、その三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、エンジン負荷に応じて前記エンジンの出力を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、エンジン負荷に応じて、前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率をストイキ範囲内に設定するストイキ燃焼モードと前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率を前記ストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内に設定するリーン燃焼モードとに前記エンジンの燃焼モードを切り換え自在で、且つ、前記触媒温度検出手段の検出温度が前記三元触媒の過熱を防止するための過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、前記エンジンの出力を低下させる又は前記エンジンを停止するように構成されたエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるエンジンシステムとして、例えば、圧縮機がエンジンにて駆動される圧縮式ヒートポンプ回路を備えたエンジン駆動式のヒートポンプシステムや、エンジンにて駆動される発電機を備えたエンジン駆動式の熱電併給システムが知られている。
このようなエンジンシステムでは、エンジンの燃焼モードが、エンジン負荷に応じて、混合気の空気過剰率をストイキ範囲内（例えば１．０程度）に設定するストイキ燃焼モードと混合気の空気過剰率をストイキ範囲よりも大きいリーン範囲（例えば１．４〜１．６）内に設定するリーン燃焼モードとに切り換え自在に構成されている。
又、エンジンから排出される排ガス中の有害成分を浄化するために、エンジンからの排ガスが通流する排気路に三元触媒が排ガスの通過が自在に設けられ、又、三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段も設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
つまり、ストイキ燃焼モードは、リーン燃焼モードに比べて高出力が得られ、リーン燃焼モードは、ストイキ燃焼モードに比べて高効率が得られるので、エンジン負荷が大きい領域では、エンジンがストイキ燃焼モードで運転され、逆に、エンジン負荷が小さい領域では、エンジンがリーン燃焼モードで運転される。
【０００４】
そして、燃焼室から排出される排ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）が含まれるが、ストイキ燃焼モードでは、燃焼室に吸気される混合気中に燃焼熱を奪う空気が少ないため、燃焼室での燃焼温度が高くなって排ガスの温度が高くなるので、排ガスにはＮＯｘ（窒素酸化物）が比較的多く含まれる。
一方、リーン燃焼モードでは、燃焼室に吸気される混合気中には燃焼熱を奪う空気が多くなるので、エンジンがストイキ燃焼モードで運転される場合に比べて、燃焼室での燃焼温度が低くなって排ガスの温度が低くなり、その結果、燃焼室から排出される排ガスに含まれるＮＯｘは少ない。
そして、エンジンがストイキ燃焼モードで運転されるときは、三元触媒において、排ガスに含まれるＮＯｘが還元されると共にＣＯ及びＨＣが酸化されることになり、ＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣが同時に除去される。
一方、エンジンがリーン燃焼モードで運転されるときは、三元触媒において、主に、ＣＯ及びＨＣが酸化されて除去されることになり、又、排ガスには元々ＮＯｘが殆ど含まれていないので、ＮＯｘは排出量が規定値以下に抑えられる。
【０００５】
ところで、エンジンの運転中に、三元触媒の温度が異常に上昇する場合がある。例えば、エンジンがストイキ燃焼モードで運転されていて排ガスの温度が高い状態で、排ガス中の酸化性成分と還元性成分との釣り合いが崩れて、還元性成分、即ち、ＣＯ及びＨＣが多くなると、ＣＯ及びＨＣが三元触媒で反応して三元触媒の温度が異常に上昇する。
そこで、上記の特許文献１には記載されてないが、三元触媒の過熱による劣化を抑制するために、触媒温度検出手段の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、強制的にエンジンの出力を低下させる又はエンジンを停止するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８６０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のエンジンシステムは、触媒温度検出手段の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、無条件で強制的にエンジンの出力を低下させる又はエンジンを停止する構成であるので、強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止される回数が多くなり易く、エンジンシステムを安定的に運転する上で改善の余地があった。
【０００８】
特に、エンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、以下に説明する理由により、三元触媒の温度が異常に上昇し易く、しかも、エンジン負荷の低下に基づくストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切り換えは、比較的高い頻度で行われる場合があるので、従来のエンジンシステムでは、強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止される回数が多くなり易かった。
【０００９】
即ち、エンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときには、エンジン負荷の低下に応じて、燃焼室への混合気の吸気量が減少調整されると共に、空気過剰率をリーン範囲内に増大変更すべく燃料の供給量が減少調整される。
このときに、例えば、混合気の吸気量の減少調整における減少率に比べて、燃料の供給量の減少調整における減少率が相対的に小さくなると、排ガスの温度が高い状態で、排ガス中の酸化性成分と還元性成分との釣り合いが崩れて、還元性成分（ＣＯ及びＨＣ）が多くなるので、三元触媒の温度が異常に上昇し易い。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転の安定性を向上し得るエンジンシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のエンジンシステムは、混合気を燃焼室で圧縮して燃焼させて駆動力を出力するエンジンと、前記エンジンからの排ガスが通流する排気路に排ガスが通過自在に設けられた三元触媒と、その三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、エンジン負荷に応じて前記エンジンの出力を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、エンジン負荷に応じて、前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率をストイキ範囲内に設定するストイキ燃焼モードと前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率を前記ストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内に設定するリーン燃焼モードとに前記エンジンの燃焼モードを切り換え自在で、且つ、前記触媒温度検出手段の検出温度が前記三元触媒の過熱を防止するための過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、前記エンジンの出力を低下させる又は前記エンジンを停止するように構成されたものであって、
第１特徴構成は、前記制御手段が前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換えるときは、少なくともその切り換えタイミングになった以降から開始されて、前記燃焼モードが前記リーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定される牽制用設定時間が経過する間、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止する過熱判断阻止手段が設けられている点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、制御手段がエンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、過熱判断阻止手段により、切り換えタイミングになった以降から開始される牽制用設定時間が経過する間、制御手段が触媒過熱状態であると判断するのが阻止される。
そして、牽制用設定時間は、エンジンの燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定されるので、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられると共に、その切り換え後、エンジンがリーン燃焼モードで安定するまで、制御手段が触媒過熱状態であると判断するのが阻止されて、強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを回避するようにすることが可能となる。その結果、強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止される回数が低減される。
【００１３】
つまり、本発明の発明者らは、エンジンシステムの運転の安定性を向上すべく、種々の実験を行い、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、排ガス中の酸化性成分と還元性成分との釣り合いが崩れて三元触媒の温度が上昇しても、その上昇の程度は、三元触媒の劣化を十分に抑制可能な範囲内であり、しかも、短時間でエンジンがリーン燃焼モードで安定して、三元触媒の温度がリーン燃焼モードでの通常温度に低下することを見出した。
そこで、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒の温度が過熱防止用設定温度以上に上昇しているにも拘らず、エンジンの出力が低下されない又はエンジンが停止されないようにしても、三元触媒の劣化を十分に抑制することができるのである。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを回避することにより、三元触媒の劣化を十分に抑制しながら、運転の安定性を向上し得るエンジンシステムを提供することができるようになった。
【００１４】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記過熱判断阻止手段が、前記過熱防止用設定温度を補正用設定温度だけ高く補正して、その補正された過熱防止用設定温度に基づいて前記制御手段に前記触媒過熱状態であるか否かを判断させることにより、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、制御手段は、エンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、切り換えタイミングになった以降から開始される牽制用設定時間が経過する間、過熱防止用設定温度が補正用設定温度だけ高く補正された補正過熱防止用設定温度に基づいて、触媒過熱状態であるか否かを判断する。
そして、補正用設定温度を、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに三元触媒の温度が上昇すると考えられる温度幅よりも大きく設定することにより、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、制御手段が触媒過熱状態であると判断するのを的確に阻止することができる。
しかも、三元触媒の温度が想定以上に異常に上昇した場合は、触媒温度検出手段の検出温度が補正過熱防止用設定温度よりも高くなって触媒過熱状態であると判断させることにより、エンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるようにすることができるので、三元触媒の劣化をより一層抑制することができる。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒の劣化をより一層抑制しながら、エンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを阻止することができるようになった。
【００１６】
第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記過熱判断阻止手段が、前記触媒過熱状態であるか否かを判断する処理を前記制御手段に中断させることにより、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、制御手段は、エンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、切り換えタイミングになった以降から開始される牽制用設定時間が経過する間、触媒過熱状態であるか否かを判断する処理を中断する。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、エンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを的確に阻止することができるようになった。
【００１８】
第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記制御手段が、前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、クラッチ手段をオフにして前記エンジンにエンジン負荷がかからないようにし、且つ、前記エンジンの回転速度を前記ストイキ燃焼モードに対応するストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換え、且つ、前記エンジンの回転速度を前記リーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、前記クラッチ手段をオンにして前記エンジンにエンジン負荷をかけるように構成され、
前記過熱判断阻止手段が、前記エンジンの回転速度が前記切換用回転速度になった時点から、前記牽制用設定時間の計時を開始するように構成されている点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、制御手段は、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、ストイキ燃焼モードに維持した状態で、クラッチ手段をオフにしてエンジンにエンジン負荷がかからないようにし、且つ、エンジンの回転速度をストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジンの回転速度をリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、クラッチ手段をオンにしてエンジンにエンジン負荷をかける。
そして、エンジンの回転速度が切換用回転速度になった時点から、牽制用設定時間が経過するまでの間、過熱判断阻止手段により、制御手段が触媒過熱状態であると判断する処理が阻止される。
【００２０】
つまり、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるにしても、切り換え直前のストイキ燃焼モードでは、エンジンにエンジン負荷がかからない状態で、しかも、回転速度がストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い切換用回転速度になっており、そして、そのような状態で、燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換えられる。
これにより、切り換え直前のストイキ燃焼モードでの排ガスの温度を低温化することができると共に、リーン燃焼モードに切り換えられたときに、排ガス中の酸化性成分と還元性成分との釣り合いが崩れるのを抑制することできるようになり、三元触媒の温度が上昇するのを抑制しながら、制御手段が触媒過熱状態であると判断する処理を阻止することができる。
要するに、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒の温度が過熱防止用設定温度以上になっても、エンジンの出力を低下させる又はエンジンを停止する処理を実行しないようにするに当たって、三元触媒の温度が上昇するのを極力抑制することができるので、三元触媒の劣化をより一層抑制することができる。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒の劣化をより一層抑制しながら、エンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを阻止することができるようになった。
【００２１】
第５特徴構成は、上記第１〜第４特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記エンジンにて駆動される圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路が設けられ、
前記エンジンに、前記圧縮式ヒートポンプにかかる空調負荷に応じたエンジン負荷がかかるように構成されている点にある。
【００２２】
上記特徴構成によれば、エンジンを作動させると、そのエンジンにより圧縮機が駆動されて圧縮式ヒートポンプが作動し、冷房や暖房等の空調運転が行われる。
そして、空調負荷が低下するのに伴って、その空調負荷に応じたエンジン負荷が低下すると、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるが、そのときに、強制的にエンジンの出力が低下されたり、エンジンが停止されたりするのを回避することができる。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを回避することにより、三元触媒の劣化を十分に抑制しながら、運転の安定性を向上し得るエンジン駆動式のヒートポンプシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】エンジン駆動式のヒートポンプシステムの全体構成を示すブロック図
【図２】第１及び第２の各実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図
【図３】第１実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図
【図４】第１実施形態に係る燃焼モード切換時のタイムチャートを示す図
【図５】第２実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を説明する。
図１に示すように、エンジンシステムは、混合気Ｍを燃焼室２で圧縮して燃焼させて駆動力を出力するエンジン１、そのエンジン１にて駆動される圧縮機３１を有する圧縮式ヒートポンプ回路３０、及び、エンジン負荷に応じてエンジン１の出力を制御する制御手段としての制御装置２０等を備えて、エンジン駆動式のヒートポンプシステムとして構成されている。
【００２５】
エンジン１の燃焼室２には、混合気Ｍを吸引する吸気路３、及び、エンジン１から排出される排ガスＥが通流する排気路４が接続されている。
吸気路３には、混合器５を介して、天然ガス系都市ガス等の燃料ガスＧを供給する燃料供給路６が接続されている。
そして、吸気路３の端部から吸気される空気Ａと燃料供給路６から供給される燃料ガスＧとが混合器５で混合されて、その混合気Ｍが吸気路３を通して燃焼室２に吸気され、燃焼室２において、その混合気Ｍが圧縮されると共に圧縮状態で点火プラグ（図示省略）にて点火されて燃焼・膨張することにより、クランクシャフト７が回転されて駆動力が出力され、燃焼により発生した排ガスＥが排気路４を通して排気される。つまり、このエンジン１は、通常の４サイクル式に構成されている。
更に、このエンジン１には、クランクシャフト７にギア連結されて、エンジン１の起動時にバッテリ（図示省略）駆動によりクランクシャフト７を強制的に回転させるセルモータ８、及び、クランクシャフト７の回転速度、即ち、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ９が設けられている。
セルモータ８は、制御装置２０により制御され、回転速度センサ９の検出情報は、制御装置２０に入力されるように構成されている。
【００２６】
燃料供給路６には、燃料ガスＧの供給量を調整することにより混合気Ｍの空気過剰率を調整可能な燃料供給弁１０が設けられ、吸気路３には、燃焼室２に吸気される混合気Ｍの吸気量を調整可能なスロットルバルブ１１が設けられている。
排気路４には、排ガスＥの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１２、排ガスが通過自在な三元触媒１３、及び、その三元触媒１３を出た直後の排ガスＥの温度を三元触媒１３の温度として検出する触媒温度検出手段としての触媒温度センサ１４が夫々設けられている。
燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１は、制御装置２０により制御され、酸素濃度センサ１２の検出情報、及び、触媒温度センサ１４の検出情報は、夫々、制御装置２０に入力されるように構成されている。
尚、酸素濃度センサ１２は、排気路４において三元触媒１３の上流側の箇所に設けられ、触媒温度センサ１４は、排気路４において三元触媒１３の下流側の箇所に設けられている。
排ガスＥの酸素濃度を検出する酸素濃度センサとして、排気路４における三元触媒１３の上流側に設けた酸素濃度センサ１２に加えて、排気路４における三元触媒１３の下流側の箇所に設けて、その酸素濃度センサの検出情報も制御装置２０に入力されるように構成しても良い。
又、触媒温度センサ１４は、三元触媒１３の内部に設けても良い。
【００２７】
圧縮式ヒートポンプ回路３０には、圧縮機３１に加えて、室外空気熱交換器３２、室内機３３及び膨張弁３４、並びに、圧縮機３１にて圧縮された冷媒の送出先を室外空気熱交換器３２側と室内機３３側とに切り換える四方弁３５等を備えて構成されている。尚、室内機３３及び膨張弁３４は、空調対象空間内に設置される室内ユニットＵｉに装備され、室内機３３及び膨張弁３４以外の部材、即ち、エンジン１、圧縮機３１、室外空気熱交換器３２及び四方弁３５等は、空調対象空間外に設置される室外ユニットＵｅに装備される。
圧縮機３１は、動力伝達機構４０によってエンジン１に伝動連結され、エンジン１の軸動力により圧縮機３１を駆動して冷媒を圧縮することにより、後述するように、冷房運転や暖房運転等の空調運転を行うように構成されている。
動力伝達機構４０は、エンジン１のクランクシャフト７に固定されたエンジン側プーリ４１と、圧縮機３１の駆動軸３１ａにクラッチ手段としての電磁クラッチ４２を介して連結された圧縮機側プーリ４３と、それらエンジン側プーリ４１と圧縮機側プーリ４３とにわたって巻回されたベルト４４等を備えて構成されている。
電磁クラッチ４２は、制御装置２０により制御される。つまり、制御装置２０により電磁クラッチ４２のオンオフが切り換えられ、その電磁クラッチ４２のオンオフの切り換えにより、エンジン１と圧縮機３１との伝動連結が断続されて、エンジン１にエンジン負荷がかかる状態とエンジン負荷がかからない状態とに切り換えられるように構成されている。
【００２８】
圧縮式ヒートポンプ回路３０を冷房運転するときには、図１に実線で示すように、圧縮機３１の吐出側が室外空気熱交換器３２に接続され且つ圧縮機３１の流入側が室内機３３に接続されるように、四方弁３５が切り換えられる。このように四方弁３５が切り換えられると、圧縮機３１にて圧縮された高温高圧の冷媒蒸気が室外空気熱交換器３２にて放熱して凝縮し、その凝縮した冷媒液が膨張弁３４を通過して低温低圧化して室内機３３に流入して、その室内機３３にて吸熱蒸発し、その蒸発した冷媒蒸気が圧縮機３１に戻るといった形態で、冷媒がヒートポンプ回路３０を循環することになる。
そして、室内機３３において冷媒液が吸熱して蒸発する際に発生する冷熱を利用して、空調対象空間の冷房等を行うように構成される。
【００２９】
一方、圧縮式ヒートポンプ回路３０を暖房運転するときには、図１に破線で示すように、圧縮機３１の吐出側が室内機３３に接続され且つ圧縮機３１の流入側が室外空気熱交換器３２に接続されるように、四方弁３５が切り換えられる。このように四方弁３５が切り換えられると、圧縮機３１にて圧縮された高温高圧の冷媒蒸気が室内機３３にて放熱して凝縮し、その凝縮した冷媒液が膨張弁３４を通過して低温低圧化して室外空気熱交換器３２に流入して、その室外空気熱交換器３２にて吸熱蒸発し、その蒸発した冷媒蒸気が圧縮機３１に戻るといった形態で、冷媒がヒートポンプ回路３０を循環することになる。
そして、室内機において冷媒蒸気が放熱して凝縮する際に発生する温熱を利用して、空調対象空間の暖房等を行うように構成される。
【００３０】
つまり、上述のように、圧縮機３１が動力伝達機構４０によってエンジン１に伝動連結されることで、エンジン１には、圧縮式ヒートポンプ回路３０の空調負荷に応じたエンジン負荷がかかることになる。
そして、制御装置２０は、エンジン負荷に応じて、即ち、空調負荷に応じて目標回転速度を求めて、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が目標回転速度になるように、スロットルバルブ１１の開度を調整して燃焼室２への混合気Ｍの吸気量を調整することにより、エンジン１の出力を制御するように構成されている。
【００３１】
又、制御装置２０は、酸素濃度センサ１２にて検出される酸素濃度を監視しながら、燃料供給弁１０の開度を調整することにより、燃焼室２で燃焼する混合気Ｍの空気過剰率をストイキ範囲（例えば、１．０程度）内に設定するストイキ燃焼モードと燃焼室２で燃焼する混合気Ｍの空気過剰率をストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内（例えば、１．４〜１．６）に設定するリーン燃焼モードとにエンジン１の燃焼モードを切り換え自在に構成されている。
更に、制御装置２０は、触媒温度センサ１４の検出温度が三元触媒１３の過熱を防止するための過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、スロットルバルブ１１を閉じて燃焼室２への混合気Ｍの吸気を停止することにより、エンジン１を停止するように構成されている。
【００３２】
説明を加えると、図示を省略するが、このエンジン駆動式のヒートポンプシステムのリモートコントローラには、空調目標温度を設定する温度設定部が備えられ、又、空調対象空間の温度を検出する室温センサが設けられている。これら温度設定部の設定情報及び室温センサの検出情報が制御装置２０に入力されるように構成され、制御装置２０は、温度設定部にて設定される空調目標温度と室温センサにて検出される空調対象空間の温度との偏差を空調負荷として求めるように構成されている。
【００３３】
そして、エンジン１の目標回転速度として、空調負荷が所定負荷以上の定格負荷領域に対応して、ストイキ側回転速度範囲が設定され、空調負荷が所定負荷よりも小さい部分負荷領域に対応して、ストイキ側回転速度範囲よりも小さいリーン側回転速度範囲が設定されている。又、空調負荷が定格負荷領域のときは、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードに設定され、空調負荷が部分負荷領域のときは、エンジン１の燃焼モードがリーン燃焼モードに設定される。
【００３４】
そして、制御装置２０は、空調負荷が定格負荷領域のときは、空調負荷に応じて目標回転速度をストイキ側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がストイキ範囲内の空気過剰率に応じて設定されたストイキ側目標濃度（例えば、略ゼロ）になるように燃料ガスＧの供給量を調整すべく、燃料供給弁１０の開度を調整し、並びに、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が空調負荷に応じた目標回転速度になるように混合気Ｍの吸気量を調整すべく、スロットルバルブ１１の開度を調整する。
【００３５】
又、制御装置２０は、空調負荷が部分負荷領域のときは、空調負荷に応じて目標回転速度をリーン側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がリーン範囲内の空気過剰率に応じて設定されたリーン側目標濃度になるように燃料ガスＧの供給量を調整すべく、燃料供給弁１０の開度を調整し、並びに、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が空調負荷に応じた目標回転速度になるように混合気Ｍの吸気量を調整すべく、スロットルバルブ１１の開度を調整する。
【００３６】
三元触媒１３は、例えば、アルミナ等の無機担体に白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属成分を担持して構成され、酸化性成分と還元性成分とがつりあった状態の理論当量比の排ガスＥが通過することで、その排ガスＥに含まれるＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣの排出物を同時に除去するように構成されている。
つまり、エンジン１がストイキ燃焼モードで運転されるときは、排ガスＥが三元触媒１３を通過すると、その排ガスＥに含まれるＮＯｘが還元されると共に、ＣＯ及びＨＣが酸化されることになり、ＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣが同時に除去される。
一方、エンジン１がリーン燃焼モードで運転されるときは、排ガスＥが三元触媒１３を通過すると、主に、ＣＯ及びＨＣが酸化されて除去されることになり、又、排ガスＥには元々ＮＯｘが殆ど含まれていないので、ＮＯｘは排出量が規定値以下に抑えられることになる。
【００３７】
そして、三元触媒１３の温度が異常に上昇する場合があるので、その三元触媒１３の過熱による劣化を防止するために、上述のように、触媒温度センサ１４の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、スロットルバルブ１１を閉じてエンジン１を停止するように、制御装置２０が構成されているのである。
【００３８】
そして、本発明は、エンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときに、エンジン１が停止されるのを回避するようにしたものである。
つまり、制御装置２０が燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、その切り換えタイミングになった以降から開始されて、燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定される牽制用設定時間が経過する間、制御装置２０が触媒過熱状態であると判断するのを阻止する過熱判断阻止手段２１が設けられている。
この第１実施形態では、過熱判断阻止手段２１が、過熱防止用設定温度Ｔｓを補正用設定温度αだけ高く補正して、その補正された補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒに基づいて制御装置２０に触媒過熱状態であるか否かを判断させることにより、制御装置２０が触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている。
【００３９】
そして、補正用設定温度αとして設定された温度は、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒１３の温度が上昇すると考えられる温度幅よりも十分大きい。
つまり、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられたときに、三元触媒１３の温度が上昇するとしても、その三元触媒１３の温度が補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒを越えることがないように、補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒが設定される。
【００４０】
制御装置２０は、所定のコンピュータプログラムを実行することにより、上述のエンジン１の出力制御及び燃焼モードの切換制御等の各種制御を実行すると共に、上述の如き、触媒過熱状態であると判断するのを阻止する処理を実行するように構成されている。
つまり、この実施形態では、過熱判断阻止手段２１が、制御装置２０を用いて構成されている。
【００４１】
以下、制御装置２０の制御動作について、説明を加える。
先ず、エンジン１の出力制御及び燃焼モードの切換制御における全体の制御動作を、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、本願における燃焼モード選択と三元触媒１３の過熱防止を行うための基本的な制御である。
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上か否かを判定して、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓよりも低い場合は、空調負荷が定格負荷領域か部分負荷領域かを判定する（ステップ＃１，２）。
ステップ＃２で空調負荷が定格負荷領域であると判定すると、空調負荷に応じて目標回転速度をストイキ側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がストイキ側目標濃度になると共に、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が目標回転速度になるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整して、リターンする（ステップ＃３，４）。
つまり、燃焼モードがストイキ燃焼モードのときは、そのストイキ燃焼モードが継続されると共に、エンジン１の回転速度が空調負荷に応じた回転速度になるように回転速度調整が行われ、燃焼モードがリーン燃焼モードのときは、燃焼モードがストイキ燃焼モードに切り換えられると共に、エンジン１の回転速度が空調負荷に応じた回転速度になるように回転速度調整が行われることになる。
【００４２】
ステップ＃２で空調負荷が部分負荷領域であると判定すると、ステップ＃５で現時点の燃焼モードがストイキ燃焼モードか否かを判定して、現時点の燃焼モードがストイキ燃焼モードでない、即ち、リーン燃焼モードのときは、空調負荷に応じて目標回転速度をリーン側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がリーン側目標濃度になると共に、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が目標回転速度になるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整して、リターンする（ステップ＃６，７）。つまり、リーン燃焼モードが継続されると共に、エンジン１の回転速度が空調負荷に応じた回転速度になるように回転速度調整が行われることになる。
又、ステップ＃５で、現時点の燃焼モードがストイキ燃焼モードであると判定すると、後述するように、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるストイキ→リーン切換処理を実行する(ステップ＃８)。
【００４３】
ステップ＃１で、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上であると判定すると、スロットルバルブ１１を閉じてエンジン１を停止し、その後、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓよりも低くなると、セルモータ８を作動させて再起動処理を実行して、リターンする(ステップ＃９〜１１)。
制御装置２０は、図２に示すフローチャートに基づく制御動作を、予め設定されたサイクル時間で繰り返し実行する。
【００４４】
ちなみに、ステップ＃１１のエンジン再起動処理では、セルモータ８を作動させた状態で、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度が触媒過熱状態であると判断した時に設定されていた燃焼モードに応じた値になり、且つ、混合気Ｍの吸気量が所定の起動用吸気量になるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整し、セルモータ８を停止させても回転速度センサ９にてエンジン１の回転が検出されて、エンジン１の起動が確認されると、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度が触媒過熱状態であると判断した時に設定されていた燃焼モードに応じた値になり、且つ、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が目標回転速度になるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整する。
【００４５】
次に、エンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるストイキ→リーン切換処理について、説明する。
制御装置２０は、空調負荷が定格負荷領域から部分負荷領域に変化して、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、電磁クラッチ４２をオフにしてエンジン１にエンジン負荷がかからないようにし、且つ、エンジン１の回転速度をストイキ燃焼モードに対応するストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、電磁クラッチ４２をオンにしてエンジン１にエンジン負荷をかけるように構成されている。
又、制御装置２０は、エンジン１の回転速度が切換用回転速度になった時点から、牽制用設定時間の計時を開始するように構成されている。
【００４６】
ちなみに、牽制用設定時間は、電磁クラッチ４２がオフの状態で、エンジン１の回転速度が切換用回転速度になった時点から、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられると共に、エンジン１の回転速度がリーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度になった後、エンジン１がリーン燃焼モードで安定するまでに要する時間に設定される。
又、切換用回転速度は、本実施形態では、ストイキ側回転速度範囲の下限値に設定されている。
【００４７】
次に、図３に示すフローチャート及び図４に示すタイムチャートに基づいて、ストイキ→リーン切換処理における制御動作を説明する。このフローチャートは、本願において、エンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときにエンジン１が停止されるのを回避するための制御である。ちなみに、図４において、（ａ）は、エンジン１の回転速度Ｒ及びトルク夫々の時間経過に伴う変動を示し、（ｂ）は、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔの時間経過に伴う変動を示し、（ｃ）は、混合気Ｍの空気過剰率の時間経過に伴う変動を示す。
【００４８】
先ず、制御装置２０は、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、電磁クラッチ４２をオフにした後、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上にならないかを監視しながら、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度をストイキ側目標濃度に維持し、且つ、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａになるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整する（ステップ＃２１〜２４）。ちなみに、ΔＲは微小な値に設定される。つまり、燃焼モードがストイキ燃焼モードに維持される状態で、エンジン１の回転速度が切換用回転速度Ｒａに調整される。
【００４９】
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上にならない状態で、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａ±ΔＲの範囲に入ると 過熱防止用設定温度Ｔｓに補正用設定温度αを加えることにより、過熱防止用設定温度Ｔｓを補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒに補正すると共に、牽制経過時間Ｈの計時を開始する（ステップ＃２５，２６）。
更に、空調負荷に応じて目標回転速度Ｒｐをリーン側回転速度範囲内で定めて、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならないかを監視しながら、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がリーン側目標濃度になり、且つ、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐになるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整する（ステップ＃２７〜２９）。
【００５０】
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならない状態で、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐ±ΔＲの範囲に入ると、電磁クラッチ４２をオンし、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならないかを監視しながら、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達するまで待機する（ステップ＃３０〜３２）。
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならない状態で、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達すると、リターンする（ステップ＃３１，３２）。
【００５１】
ステップ＃２３で触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上になると、又は、ステップ＃２８若しくは３１で、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上になると、スロットルバルブ１１を閉じてエンジン１を停止する（ステップ＃３３）。
エンジン１の停止後、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓよりも低くなると、セルモータ８を作動させて再起動処理を実行し、電磁クラッチ４２がオンの場合はそのままリターンし、電磁クラッチ４２がオフの場合は電磁クラッチ４２をオンにした後、リターンする(ステップ＃３３〜３７)。
尚、ステップ＃３５のエンジン再起動処理の制御動作は、ステップ＃１１のエンジン再起動処理と同様である。
【００５２】
図４のタイムチャートに示すように、混合気Ｍの空気過剰率がストイキ範囲内（例えば１）に維持された状態で、エンジン１の回転速度Ｒがストイキ側回転速度範囲の下限値に設定される切換用回転速度Ｒａに低下されても、三元触媒１３の温度Ｔは、エンジン１がストイキ燃焼モードで運転される状態での通常の温度近辺に維持される。
そして、その状態で、混合気Ｍの空気過剰率がリーン範囲内（例えば１．６）に変更されて、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられると、エンジン１がリーン燃焼モードで安定するまでの間、三元触媒１３の温度が上昇する。
【００５３】
本発明では、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードに維持された状態で、エンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａになった時点で、牽制用設定時間Ｈｓの計時が開始され、牽制用設定時間Ｈｓの間、過熱防止用設定温度Ｔｓが補正用設定温度αだけ高温側に補正された補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒに基づいて触媒過熱状態であるか否かを判断させる。
そして、この牽制用設定時間Ｈｓは、エンジン１の燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換わった後、そのリーン燃焼モードで安定して、三元触媒１３の温度がリーン燃焼モードでの通常の温度近辺に低下するまで延びるように設定される。
従って、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、触媒過熱状態であると判断されるのを回避することができるので、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、触媒過熱状態であると判断されることに基づいてエンジン１が停止されるのを回避することができる。
【００５４】
そして、図２に示すフローチャートのステップ＃１や図３に示すステップ＃２３において、触媒過熱状態であるか否かが判断されるが、このような判断は、エンジン１の燃焼モードが切り換えられない状態で行われるものであり、三元触媒１３等に異常がない限り、触媒過熱状態であると判断されることは殆どないので、エンジン１が停止されることは殆どない。
従って、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、強制的にエンジン１が停止されるのを回避することにより、三元触媒１３の劣化を十分に抑制しながら、運転の安定性を向上することができる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、過熱判断阻止手段２１の別の実施形態を説明するものであり、エンジン駆動式のヒートポンプシステムの構成は上記の第１実施形態と同様である。従って、重複説明を避けるために、エンジン駆動式のヒートポンプシステムの構成については説明を省略して、主として、過熱判断阻止手段２１について説明する。
【００５６】
この第２実施形態では、過熱判断阻止手段２１が、触媒過熱状態であるか否かを判断する処理を制御装置２０に中断させることにより、制御装置２０が触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている。
この過熱判断阻止手段２１は、上記の第１実施形態と同様に、制御装置２０を用いて構成されている。
【００５７】
以下、制御装置２０の制御動作について、説明を加えるが、エンジン１の出力制御及び燃焼モードの切換制御における全体の制御動作については、上記の第１実施形態において図２のフローチャートに基づいて説明した制御動作と同様であるので、説明を省略して、ストイキ→リーン切換処理について、説明する。
この第２実施形態でも、上記の第１実施形態と同様に、空調負荷が定格負荷領域から部分負荷領域に変化して、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、電磁クラッチ４２をオフにしてエンジン１にエンジン負荷がかからないようにし、且つ、エンジン１の回転速度をストイキ燃焼モードに対応するストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、電磁クラッチ４２をオンにしてエンジン１にエンジン負荷をかけるように構成されている。
又、制御装置２０は、エンジン１の回転速度が切換用回転速度になった時点から、牽制用設定時間の計時を開始するように構成されている。
【００５８】
次に、図５に示すフローチャートに基づいて、ストイキ→リーン切換処理における制御動作を説明する。
ステップ＃４１〜４４の制御動作は、第１実施形態で説明した図３に示すフローチャートの＃２１〜２４の制御動作と同様である。
即ち、燃焼モードがストイキ燃焼モードに維持される状態で、エンジン１の回転速度が切換用回転速度Ｒａに調整される。
【００５９】
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上にならない状態で、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａ±ΔＲの範囲に入ると 牽制経過時間Ｈの計時を開始すると共に、空調負荷に応じて目標回転速度Ｒｐをリーン側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がリーン側目標濃度になり、且つ、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐになるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整しながら、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐ±ΔＲの範囲に入るまで待機する（ステップ＃４５〜４７）。
このように、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐ±ΔＲの範囲に入るまで待機している間は、上記の第１実施形態の如き触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならないかの監視は実行されない。
【００６０】
そして、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐ±ΔＲの範囲に入ると、電磁クラッチ４２をオンして、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達するまで待機し、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達すると、リターンする（ステップ＃４８，４９）。
このように、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達するまで待機している間も、上記の第１実施形態の如き触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならないかの監視は実行されない。
【００６１】
即ち、この図５に示すフローチャートでは、先の図３のフローチャートで示した触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上か否かを判断するステップ（ステップ＃２８，３１）が存在しない。
【００６２】
ステップ＃４３で触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上になると、図３に示すフローチャートの＃３３〜３７と同様の制御動作であるステップ＃５０〜５４を実行する。即ち、スロットルバルブ１１を閉じてエンジン１を停止した後、停止触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓよりも低くなると、エンジン１を再起動し、電磁クラッチ４２がオンの場合はそのままリターンし、電磁クラッチ４２がオフの場合は電磁クラッチ４２をオンにした後、リターンする。
【００６３】
上記のストイキ→リーン切換処理を実行することにより、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときにエンジン１が停止されるのを回避することができる点を、上記の第１実施形態で説明した図４のタイムチャートを利用して説明する。
エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードに維持された状態で、エンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａになった時点で、牽制用設定時間Ｈｓの計時が開始され、その牽制用設定時間Ｈｓが経過するまで、触媒温度センサ１４の検出温度が過熱防止用設定温度Ｔｓ以上になることに基づく触媒過熱状態の判断が中断される。
そして、この牽制用設定時間Ｈｓは、エンジン１の燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換わった後、そのリーン燃焼モードで安定して、三元触媒１３の温度がリーン燃焼モードでの通常の温度に低下するまで延びるように設定されるので、触媒過熱状態であると判断されることに基づいてエンジン１が停止されるのを回避することができる。
【００６４】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） エンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるための制御形態は、上記の実施形態で説明した制御形態、即ち、燃焼モードをストイキ燃焼モードに維持した状態で、電磁クラッチ４２をオフにし、且つ、エンジン１の回転速度を切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、電磁クラッチ手段４２をオンする制御形態に限定されるものではない。
例えば、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、先ず、燃焼モードをストイキ燃焼モードに維持し且つ電磁クラッチ４２をオンに維持した状態で、エンジン１の回転速度を切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン側回転速度範囲の回転速度に調整する制御形態でも良い。
この場合は、過熱判断阻止手段２１を、エンジン１の回転速度が切換用回転速度になった時点から、牽制用設定時間の計時を開始するように構成することになる。
【００６５】
あるいは、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、電磁クラッチ４２をオンに維持した状態で、即、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン側回転速度範囲の回転速度に調整する制御形態でも良い。
この場合は、過熱判断阻止手段２１を、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになった時点から、牽制用設定時間の計時を開始するように構成することになる。
【００６６】
（ロ） 上記の実施形態では、触媒温度センサ１４の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、エンジン１を停止するように構成したが、エンジン１の回転速度を低下させてエンジン１の出力を低下させるように構成しても良い。
このようにエンジン１の回転速度を低下させるときの低下目標回転速度は、エンジン１の安定運転が可能な条件で極力低速に設定して、排ガス量を極力少なくすることにより、三元触媒１３の温度が極力速く低下するようにする。
この場合、触媒温度センサ１４の検出温度が過熱防止用設定温度よりも低くなると、エンジン１の回転速度を低下前の回転速度に戻すことにより、エンジン１の出力を低下前の出力に上昇させるように構成することになる。
【００６７】
（ハ） 燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときに、電磁クラッチ４２をオフにする制御動作を実行するタイミングは、エンジン１の回転速度をストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整する制御動作の前でも後でも良い。
【００６８】
（ニ） 本発明を適用可能なエンジンシステムの具体例は、上記の実施形態の如きエンジン駆動式のヒートポンプシステムに限定されるものではなく、種々の構成のエンジンシステムに適用可能である。
例えば、エンジン１にて駆動される発電機を有するエンジン駆動式の熱電併給システムに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したように、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを回避することにより、三元触媒の劣化を十分に抑制しながら、運転の安定性を向上し得るエンジンシステムを提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ エンジン
２ 燃焼室
４ 排気路
１３ 三元触媒
１４ 触媒温度センサ（触媒温度検出手段）
２０ 制御装置（制御手段）
２１ 過熱判断阻止手段
３０ 圧縮式ヒートポンプ回路
３１ 圧縮機
４２ 電磁クラッチ（クラッチ手段）
Ｅ 排ガス
Ｍ 混合気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合気を燃焼室で圧縮して燃焼させて駆動力を出力するエンジンと、前記エンジンからの排ガスが通流する排気路に排ガスが通過自在に設けられた三元触媒と、その三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、エンジン負荷に応じて前記エンジンの出力を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、エンジン負荷に応じて、前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率をストイキ範囲内に設定するストイキ燃焼モードと前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率を前記ストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内に設定するリーン燃焼モードとに前記エンジンの燃焼モードを切り換え自在で、且つ、前記触媒温度検出手段の検出温度が前記三元触媒の過熱を防止するための過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、前記エンジンの出力を低下させる又は前記エンジンを停止するように構成されたエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるエンジンシステムとして、例えば、圧縮機がエンジンにて駆動される圧縮式ヒートポンプ回路を備えたエンジン駆動式のヒートポンプシステムや、エンジンにて駆動される発電機を備えたエンジン駆動式の熱電併給システムが知られている。
このようなエンジンシステムでは、エンジンの燃焼モードが、エンジン負荷に応じて、混合気の空気過剰率をストイキ範囲内（例えば１．０程度）に設定するストイキ燃焼モードと混合気の空気過剰率をストイキ範囲よりも大きいリーン範囲（例えば１．４〜１．６）内に設定するリーン燃焼モードとに切り換え自在に構成されている。
又、エンジンから排出される排ガス中の有害成分を浄化するために、エンジンからの排ガスが通流する排気路に三元触媒が排ガスの通過が自在に設けられ、又、三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段も設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
つまり、ストイキ燃焼モードは、リーン燃焼モードに比べて高出力が得られ、リーン燃焼モードは、ストイキ燃焼モードに比べて高効率が得られるので、エンジン負荷が大きい領域では、エンジンがストイキ燃焼モードで運転され、逆に、エンジン負荷が小さい領域では、エンジンがリーン燃焼モードで運転される。
【０００４】
そして、燃焼室から排出される排ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）が含まれるが、ストイキ燃焼モードでは、燃焼室に吸気される混合気中に燃焼熱を奪う空気が少ないため、燃焼室での燃焼温度が高くなって排ガスの温度が高くなるので、排ガスにはＮＯｘ（窒素酸化物）が比較的多く含まれる。
一方、リーン燃焼モードでは、燃焼室に吸気される混合気中には燃焼熱を奪う空気が多くなるので、エンジンがストイキ燃焼モードで運転される場合に比べて、燃焼室での燃焼温度が低くなって排ガスの温度が低くなり、その結果、燃焼室から排出される排ガスに含まれるＮＯｘは少ない。
そして、エンジンがストイキ燃焼モードで運転されるときは、三元触媒において、排ガスに含まれるＮＯｘが還元されると共にＣＯ及びＨＣが酸化されることになり、ＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣが同時に除去される。
一方、エンジンがリーン燃焼モードで運転されるときは、三元触媒において、主に、ＣＯ及びＨＣが酸化されて除去されることになり、又、排ガスには元々ＮＯｘが殆ど含まれていないので、ＮＯｘは排出量が規定値以下に抑えられる。
【０００５】
ところで、エンジンの運転中に、三元触媒の温度が異常に上昇する場合がある。例えば、エンジンがストイキ燃焼モードで運転されていて排ガスの温度が高い状態で、排ガス中の酸化性成分と還元性成分との釣り合いが崩れて、還元性成分、即ち、ＣＯ及びＨＣが多くなると、ＣＯ及びＨＣが三元触媒で反応して三元触媒の温度が異常に上昇する。
そこで、上記の特許文献１には記載されてないが、三元触媒の過熱による劣化を抑制するために、触媒温度検出手段の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、強制的にエンジンの出力を低下させる又はエンジンを停止するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２８６０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のエンジンシステムは、触媒温度検出手段の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、無条件で強制的にエンジンの出力を低下させる又はエンジンを停止する構成であるので、強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止される回数が多くなり易く、エンジンシステムを安定的に運転する上で改善の余地があった。
【０００８】
特に、エンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、以下に説明する理由により、三元触媒の温度が異常に上昇し易く、しかも、エンジン負荷の低下に基づくストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切り換えは、比較的高い頻度で行われる場合があるので、従来のエンジンシステムでは、強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止される回数が多くなり易かった。
【０００９】
即ち、エンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときには、エンジン負荷の低下に応じて、燃焼室への混合気の吸気量が減少調整されると共に、空気過剰率をリーン範囲内に増大変更すべく燃料の供給量が減少調整される。
このときに、例えば、混合気の吸気量の減少調整における減少率に比べて、燃料の供給量の減少調整における減少率が相対的に小さくなると、排ガスの温度が高い状態で、排ガス中の酸化性成分と還元性成分との釣り合いが崩れて、還元性成分（ＣＯ及びＨＣ）が多くなるので、三元触媒の温度が異常に上昇し易い。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転の安定性を向上し得るエンジンシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のエンジンシステムは、混合気を燃焼室で圧縮して燃焼させて駆動力を出力するエンジンと、前記エンジンからの排ガスが通流する排気路に排ガスが通過自在に設けられた三元触媒と、その三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、エンジン負荷に応じて前記エンジンの出力を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、エンジン負荷に応じて、前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率をストイキ範囲内に設定するストイキ燃焼モードと前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率を前記ストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内に設定するリーン燃焼モードとに前記エンジンの燃焼モードを切り換え自在で、且つ、前記触媒温度検出手段の検出温度が前記三元触媒の過熱を防止するための過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、前記エンジンの出力を低下させる又は前記エンジンを停止するように構成されたものであって、
第１特徴構成は、前記制御手段が前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換えるときは、少なくともその切り換えタイミングになった以降から開始されて、前記燃焼モードが前記リーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定される牽制用設定時間が経過する間、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止する過熱判断阻止手段が設けられている点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、制御手段がエンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、過熱判断阻止手段により、切り換えタイミングになった以降から開始される牽制用設定時間が経過する間、制御手段が触媒過熱状態であると判断するのが阻止される。
そして、牽制用設定時間は、エンジンの燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定されるので、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられると共に、その切り換え後、エンジンがリーン燃焼モードで安定するまで、制御手段が触媒過熱状態であると判断するのが阻止されて、強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを回避するようにすることが可能となる。その結果、強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止される回数が低減される。
【００１３】
つまり、本発明の発明者らは、エンジンシステムの運転の安定性を向上すべく、種々の実験を行い、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、排ガス中の酸化性成分と還元性成分との釣り合いが崩れて三元触媒の温度が上昇しても、その上昇の程度は、三元触媒の劣化を十分に抑制可能な範囲内であり、しかも、短時間でエンジンがリーン燃焼モードで安定して、三元触媒の温度がリーン燃焼モードでの通常温度に低下することを見出した。
そこで、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒の温度が過熱防止用設定温度以上に上昇しているにも拘らず、エンジンの出力が低下されない又はエンジンが停止されないようにしても、三元触媒の劣化を十分に抑制することができるのである。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを回避することにより、三元触媒の劣化を十分に抑制しながら、運転の安定性を向上し得るエンジンシステムを提供することができるようになった。
【００１４】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記過熱判断阻止手段が、前記過熱防止用設定温度を補正用設定温度だけ高く補正して、その補正された過熱防止用設定温度に基づいて前記制御手段に前記触媒過熱状態であるか否かを判断させることにより、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、制御手段は、エンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、切り換えタイミングになった以降から開始される牽制用設定時間が経過する間、過熱防止用設定温度が補正用設定温度だけ高く補正された補正過熱防止用設定温度に基づいて、触媒過熱状態であるか否かを判断する。
そして、補正用設定温度を、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに三元触媒の温度が上昇すると考えられる温度幅よりも大きく設定することにより、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、制御手段が触媒過熱状態であると判断するのを的確に阻止することができる。
しかも、三元触媒の温度が想定以上に異常に上昇した場合は、触媒温度検出手段の検出温度が補正過熱防止用設定温度よりも高くなって触媒過熱状態であると判断させることにより、エンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるようにすることができるので、三元触媒の劣化をより一層抑制することができる。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒の劣化をより一層抑制しながら、エンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを阻止することができるようになった。
【００１６】
第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記過熱判断阻止手段が、前記触媒過熱状態であるか否かを判断する処理を前記制御手段に中断させることにより、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、制御手段は、エンジンの燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、切り換えタイミングになった以降から開始される牽制用設定時間が経過する間、触媒過熱状態であるか否かを判断する処理を中断する。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、エンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを的確に阻止することができるようになった。
【００１８】
第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記制御手段が、前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、クラッチ手段をオフにして前記エンジンにエンジン負荷がかからないようにし、且つ、前記エンジンの回転速度を前記ストイキ燃焼モードに対応するストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換え、且つ、前記エンジンの回転速度を前記リーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、前記クラッチ手段をオンにして前記エンジンにエンジン負荷をかけるように構成され、
前記過熱判断阻止手段が、前記エンジンの回転速度が前記切換用回転速度になった時点から、前記牽制用設定時間の計時を開始するように構成されている点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、制御手段は、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、ストイキ燃焼モードに維持した状態で、クラッチ手段をオフにしてエンジンにエンジン負荷がかからないようにし、且つ、エンジンの回転速度をストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジンの回転速度をリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、クラッチ手段をオンにしてエンジンにエンジン負荷をかける。
そして、エンジンの回転速度が切換用回転速度になった時点から、牽制用設定時間が経過するまでの間、過熱判断阻止手段により、制御手段が触媒過熱状態であると判断する処理が阻止される。
【００２０】
つまり、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるにしても、切り換え直前のストイキ燃焼モードでは、エンジンにエンジン負荷がかからない状態で、しかも、回転速度がストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い切換用回転速度になっており、そして、そのような状態で、燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換えられる。
これにより、切り換え直前のストイキ燃焼モードでの排ガスの温度を低温化することができると共に、リーン燃焼モードに切り換えられたときに、排ガス中の酸化性成分と還元性成分との釣り合いが崩れるのを抑制することできるようになり、三元触媒の温度が上昇するのを抑制しながら、制御手段が触媒過熱状態であると判断する処理を阻止することができる。
要するに、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒の温度が過熱防止用設定温度以上になっても、エンジンの出力を低下させる又はエンジンを停止する処理を実行しないようにするに当たって、三元触媒の温度が上昇するのを極力抑制することができるので、三元触媒の劣化をより一層抑制することができる。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒の劣化をより一層抑制しながら、エンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを阻止することができるようになった。
【００２１】
第５特徴構成は、上記第１〜第４特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記エンジンにて駆動される圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路が設けられ、
前記エンジンに、前記圧縮式ヒートポンプにかかる空調負荷に応じたエンジン負荷がかかるように構成されている点にある。
【００２２】
上記特徴構成によれば、エンジンを作動させると、そのエンジンにより圧縮機が駆動されて圧縮式ヒートポンプが作動し、冷房や暖房等の空調運転が行われる。
そして、空調負荷が低下するのに伴って、その空調負荷に応じたエンジン負荷が低下すると、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるが、そのときに、強制的にエンジンの出力が低下されたり、エンジンが停止されたりするのを回避することができる。
従って、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを回避することにより、三元触媒の劣化を十分に抑制しながら、運転の安定性を向上し得るエンジン駆動式のヒートポンプシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】エンジン駆動式のヒートポンプシステムの全体構成を示すブロック図
【図２】第１及び第２の各実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図
【図３】第１実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図
【図４】第１実施形態に係る燃焼モード切換時のタイムチャートを示す図
【図５】第２実施形態に係る制御動作のフローチャートを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を説明する。
図１に示すように、エンジンシステムは、混合気Ｍを燃焼室２で圧縮して燃焼させて駆動力を出力するエンジン１、そのエンジン１にて駆動される圧縮機３１を有する圧縮式ヒートポンプ回路３０、及び、エンジン負荷に応じてエンジン１の出力を制御する制御手段としての制御装置２０等を備えて、エンジン駆動式のヒートポンプシステムとして構成されている。
【００２５】
エンジン１の燃焼室２には、混合気Ｍを吸引する吸気路３、及び、エンジン１から排出される排ガスＥが通流する排気路４が接続されている。
吸気路３には、混合器５を介して、天然ガス系都市ガス等の燃料ガスＧを供給する燃料供給路６が接続されている。
そして、吸気路３の端部から吸気される空気Ａと燃料供給路６から供給される燃料ガスＧとが混合器５で混合されて、その混合気Ｍが吸気路３を通して燃焼室２に吸気され、燃焼室２において、その混合気Ｍが圧縮されると共に圧縮状態で点火プラグ（図示省略）にて点火されて燃焼・膨張することにより、クランクシャフト７が回転されて駆動力が出力され、燃焼により発生した排ガスＥが排気路４を通して排気される。つまり、このエンジン１は、通常の４サイクル式に構成されている。
更に、このエンジン１には、クランクシャフト７にギア連結されて、エンジン１の起動時にバッテリ（図示省略）駆動によりクランクシャフト７を強制的に回転させるセルモータ８、及び、クランクシャフト７の回転速度、即ち、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ９が設けられている。
セルモータ８は、制御装置２０により制御され、回転速度センサ９の検出情報は、制御装置２０に入力されるように構成されている。
【００２６】
燃料供給路６には、燃料ガスＧの供給量を調整することにより混合気Ｍの空気過剰率を調整可能な燃料供給弁１０が設けられ、吸気路３には、燃焼室２に吸気される混合気Ｍの吸気量を調整可能なスロットルバルブ１１が設けられている。
排気路４には、排ガスＥの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１２、排ガスが通過自在な三元触媒１３、及び、その三元触媒１３を出た直後の排ガスＥの温度を三元触媒１３の温度として検出する触媒温度検出手段としての触媒温度センサ１４が夫々設けられている。
燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１は、制御装置２０により制御され、酸素濃度センサ１２の検出情報、及び、触媒温度センサ１４の検出情報は、夫々、制御装置２０に入力されるように構成されている。
尚、酸素濃度センサ１２は、排気路４において三元触媒１３の上流側の箇所に設けられ、触媒温度センサ１４は、排気路４において三元触媒１３の下流側の箇所に設けられている。
排ガスＥの酸素濃度を検出する酸素濃度センサとして、排気路４における三元触媒１３の上流側に設けた酸素濃度センサ１２に加えて、排気路４における三元触媒１３の下流側の箇所に設けて、その酸素濃度センサの検出情報も制御装置２０に入力されるように構成しても良い。
又、触媒温度センサ１４は、三元触媒１３の内部に設けても良い。
【００２７】
圧縮式ヒートポンプ回路３０には、圧縮機３１に加えて、室外空気熱交換器３２、室内機３３及び膨張弁３４、並びに、圧縮機３１にて圧縮された冷媒の送出先を室外空気熱交換器３２側と室内機３３側とに切り換える四方弁３５等を備えて構成されている。尚、室内機３３及び膨張弁３４は、空調対象空間内に設置される室内ユニットＵｉに装備され、室内機３３及び膨張弁３４以外の部材、即ち、エンジン１、圧縮機３１、室外空気熱交換器３２及び四方弁３５等は、空調対象空間外に設置される室外ユニットＵｅに装備される。
圧縮機３１は、動力伝達機構４０によってエンジン１に伝動連結され、エンジン１の軸動力により圧縮機３１を駆動して冷媒を圧縮することにより、後述するように、冷房運転や暖房運転等の空調運転を行うように構成されている。
動力伝達機構４０は、エンジン１のクランクシャフト７に固定されたエンジン側プーリ４１と、圧縮機３１の駆動軸３１ａにクラッチ手段としての電磁クラッチ４２を介して連結された圧縮機側プーリ４３と、それらエンジン側プーリ４１と圧縮機側プーリ４３とにわたって巻回されたベルト４４等を備えて構成されている。
電磁クラッチ４２は、制御装置２０により制御される。つまり、制御装置２０により電磁クラッチ４２のオンオフが切り換えられ、その電磁クラッチ４２のオンオフの切り換えにより、エンジン１と圧縮機３１との伝動連結が断続されて、エンジン１にエンジン負荷がかかる状態とエンジン負荷がかからない状態とに切り換えられるように構成されている。
【００２８】
圧縮式ヒートポンプ回路３０を冷房運転するときには、図１に実線で示すように、圧縮機３１の吐出側が室外空気熱交換器３２に接続され且つ圧縮機３１の流入側が室内機３３に接続されるように、四方弁３５が切り換えられる。このように四方弁３５が切り換えられると、圧縮機３１にて圧縮された高温高圧の冷媒蒸気が室外空気熱交換器３２にて放熱して凝縮し、その凝縮した冷媒液が膨張弁３４を通過して低温低圧化して室内機３３に流入して、その室内機３３にて吸熱蒸発し、その蒸発した冷媒蒸気が圧縮機３１に戻るといった形態で、冷媒がヒートポンプ回路３０を循環することになる。
そして、室内機３３において冷媒液が吸熱して蒸発する際に発生する冷熱を利用して、空調対象空間の冷房等を行うように構成される。
【００２９】
一方、圧縮式ヒートポンプ回路３０を暖房運転するときには、図１に破線で示すように、圧縮機３１の吐出側が室内機３３に接続され且つ圧縮機３１の流入側が室外空気熱交換器３２に接続されるように、四方弁３５が切り換えられる。このように四方弁３５が切り換えられると、圧縮機３１にて圧縮された高温高圧の冷媒蒸気が室内機３３にて放熱して凝縮し、その凝縮した冷媒液が膨張弁３４を通過して低温低圧化して室外空気熱交換器３２に流入して、その室外空気熱交換器３２にて吸熱蒸発し、その蒸発した冷媒蒸気が圧縮機３１に戻るといった形態で、冷媒がヒートポンプ回路３０を循環することになる。
そして、室内機において冷媒蒸気が放熱して凝縮する際に発生する温熱を利用して、空調対象空間の暖房等を行うように構成される。
【００３０】
つまり、上述のように、圧縮機３１が動力伝達機構４０によってエンジン１に伝動連結されることで、エンジン１には、圧縮式ヒートポンプ回路３０の空調負荷に応じたエンジン負荷がかかることになる。
そして、制御装置２０は、エンジン負荷に応じて、即ち、空調負荷に応じて目標回転速度を求めて、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が目標回転速度になるように、スロットルバルブ１１の開度を調整して燃焼室２への混合気Ｍの吸気量を調整することにより、エンジン１の出力を制御するように構成されている。
【００３１】
又、制御装置２０は、酸素濃度センサ１２にて検出される酸素濃度を監視しながら、燃料供給弁１０の開度を調整することにより、燃焼室２で燃焼する混合気Ｍの空気過剰率をストイキ範囲（例えば、１．０程度）内に設定するストイキ燃焼モードと燃焼室２で燃焼する混合気Ｍの空気過剰率をストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内（例えば、１．４〜１．６）に設定するリーン燃焼モードとにエンジン１の燃焼モードを切り換え自在に構成されている。
更に、制御装置２０は、触媒温度センサ１４の検出温度が三元触媒１３の過熱を防止するための過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、スロットルバルブ１１を閉じて燃焼室２への混合気Ｍの吸気を停止することにより、エンジン１を停止するように構成されている。
【００３２】
説明を加えると、図示を省略するが、このエンジン駆動式のヒートポンプシステムのリモートコントローラには、空調目標温度を設定する温度設定部が備えられ、又、空調対象空間の温度を検出する室温センサが設けられている。これら温度設定部の設定情報及び室温センサの検出情報が制御装置２０に入力されるように構成され、制御装置２０は、温度設定部にて設定される空調目標温度と室温センサにて検出される空調対象空間の温度との偏差を空調負荷として求めるように構成されている。
【００３３】
そして、エンジン１の目標回転速度として、空調負荷が所定負荷以上の定格負荷領域に対応して、ストイキ側回転速度範囲が設定され、空調負荷が所定負荷よりも小さい部分負荷領域に対応して、ストイキ側回転速度範囲よりも小さいリーン側回転速度範囲が設定されている。又、空調負荷が定格負荷領域のときは、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードに設定され、空調負荷が部分負荷領域のときは、エンジン１の燃焼モードがリーン燃焼モードに設定される。
【００３４】
そして、制御装置２０は、空調負荷が定格負荷領域のときは、空調負荷に応じて目標回転速度をストイキ側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がストイキ範囲内の空気過剰率に応じて設定されたストイキ側目標濃度（例えば、略ゼロ）になるように燃料ガスＧの供給量を調整すべく、燃料供給弁１０の開度を調整し、並びに、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が空調負荷に応じた目標回転速度になるように混合気Ｍの吸気量を調整すべく、スロットルバルブ１１の開度を調整する。
【００３５】
又、制御装置２０は、空調負荷が部分負荷領域のときは、空調負荷に応じて目標回転速度をリーン側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がリーン範囲内の空気過剰率に応じて設定されたリーン側目標濃度になるように燃料ガスＧの供給量を調整すべく、燃料供給弁１０の開度を調整し、並びに、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が空調負荷に応じた目標回転速度になるように混合気Ｍの吸気量を調整すべく、スロットルバルブ１１の開度を調整する。
【００３６】
三元触媒１３は、例えば、アルミナ等の無機担体に白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属成分を担持して構成され、酸化性成分と還元性成分とがつりあった状態の理論当量比の排ガスＥが通過することで、その排ガスＥに含まれるＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣの排出物を同時に除去するように構成されている。
つまり、エンジン１がストイキ燃焼モードで運転されるときは、排ガスＥが三元触媒１３を通過すると、その排ガスＥに含まれるＮＯｘが還元されると共に、ＣＯ及びＨＣが酸化されることになり、ＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣが同時に除去される。
一方、エンジン１がリーン燃焼モードで運転されるときは、排ガスＥが三元触媒１３を通過すると、主に、ＣＯ及びＨＣが酸化されて除去されることになり、又、排ガスＥには元々ＮＯｘが殆ど含まれていないので、ＮＯｘは排出量が規定値以下に抑えられることになる。
【００３７】
そして、三元触媒１３の温度が異常に上昇する場合があるので、その三元触媒１３の過熱による劣化を防止するために、上述のように、触媒温度センサ１４の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、スロットルバルブ１１を閉じてエンジン１を停止するように、制御装置２０が構成されているのである。
【００３８】
そして、本発明は、エンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときに、エンジン１が停止されるのを回避するようにしたものである。
つまり、制御装置２０が燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときは、その切り換えタイミングになった以降から開始されて、燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定される牽制用設定時間が経過する間、制御装置２０が触媒過熱状態であると判断するのを阻止する過熱判断阻止手段２１が設けられている。
この第１実施形態では、過熱判断阻止手段２１が、過熱防止用設定温度Ｔｓを補正用設定温度αだけ高く補正して、その補正された補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒに基づいて制御装置２０に触媒過熱状態であるか否かを判断させることにより、制御装置２０が触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている。
【００３９】
そして、補正用設定温度αとして設定された温度は、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、三元触媒１３の温度が上昇すると考えられる温度幅よりも十分大きい。
つまり、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられたときに、三元触媒１３の温度が上昇するとしても、その三元触媒１３の温度が補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒを越えることがないように、補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒが設定される。
【００４０】
制御装置２０は、所定のコンピュータプログラムを実行することにより、上述のエンジン１の出力制御及び燃焼モードの切換制御等の各種制御を実行すると共に、上述の如き、触媒過熱状態であると判断するのを阻止する処理を実行するように構成されている。
つまり、この実施形態では、過熱判断阻止手段２１が、制御装置２０を用いて構成されている。
【００４１】
以下、制御装置２０の制御動作について、説明を加える。
先ず、エンジン１の出力制御及び燃焼モードの切換制御における全体の制御動作を、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、本願における燃焼モード選択と三元触媒１３の過熱防止を行うための基本的な制御である。
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上か否かを判定して、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓよりも低い場合は、空調負荷が定格負荷領域か部分負荷領域かを判定する（ステップ＃１，２）。
ステップ＃２で空調負荷が定格負荷領域であると判定すると、空調負荷に応じて目標回転速度をストイキ側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がストイキ側目標濃度になると共に、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が目標回転速度になるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整して、リターンする（ステップ＃３，４）。
つまり、燃焼モードがストイキ燃焼モードのときは、そのストイキ燃焼モードが継続されると共に、エンジン１の回転速度が空調負荷に応じた回転速度になるように回転速度調整が行われ、燃焼モードがリーン燃焼モードのときは、燃焼モードがストイキ燃焼モードに切り換えられると共に、エンジン１の回転速度が空調負荷に応じた回転速度になるように回転速度調整が行われることになる。
【００４２】
ステップ＃２で空調負荷が部分負荷領域であると判定すると、ステップ＃５で現時点の燃焼モードがストイキ燃焼モードか否かを判定して、現時点の燃焼モードがストイキ燃焼モードでない、即ち、リーン燃焼モードのときは、空調負荷に応じて目標回転速度をリーン側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がリーン側目標濃度になると共に、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が目標回転速度になるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整して、リターンする（ステップ＃６，７）。つまり、リーン燃焼モードが継続されると共に、エンジン１の回転速度が空調負荷に応じた回転速度になるように回転速度調整が行われることになる。
又、ステップ＃５で、現時点の燃焼モードがストイキ燃焼モードであると判定すると、後述するように、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるストイキ→リーン切換処理を実行する(ステップ＃８)。
【００４３】
ステップ＃１で、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上であると判定すると、スロットルバルブ１１を閉じてエンジン１を停止し、その後、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓよりも低くなると、セルモータ８を作動させて再起動処理を実行して、リターンする(ステップ＃９〜１１)。
制御装置２０は、図２に示すフローチャートに基づく制御動作を、予め設定されたサイクル時間で繰り返し実行する。
【００４４】
ちなみに、ステップ＃１１のエンジン再起動処理では、セルモータ８を作動させた状態で、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度が触媒過熱状態であると判断した時に設定されていた燃焼モードに応じた値になり、且つ、混合気Ｍの吸気量が所定の起動用吸気量になるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整し、セルモータ８を停止させても回転速度センサ９にてエンジン１の回転が検出されて、エンジン１の起動が確認されると、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度が触媒過熱状態であると判断した時に設定されていた燃焼モードに応じた値になり、且つ、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度が目標回転速度になるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整する。
【００４５】
次に、エンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるストイキ→リーン切換処理について、説明する。
制御装置２０は、空調負荷が定格負荷領域から部分負荷領域に変化して、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、電磁クラッチ４２をオフにしてエンジン１にエンジン負荷がかからないようにし、且つ、エンジン１の回転速度をストイキ燃焼モードに対応するストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、電磁クラッチ４２をオンにしてエンジン１にエンジン負荷をかけるように構成されている。
又、制御装置２０は、エンジン１の回転速度が切換用回転速度になった時点から、牽制用設定時間の計時を開始するように構成されている。
【００４６】
ちなみに、牽制用設定時間は、電磁クラッチ４２がオフの状態で、エンジン１の回転速度が切換用回転速度になった時点から、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられると共に、エンジン１の回転速度がリーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度になった後、エンジン１がリーン燃焼モードで安定するまでに要する時間に設定される。
又、切換用回転速度は、本実施形態では、ストイキ側回転速度範囲の下限値に設定されている。
【００４７】
次に、図３に示すフローチャート及び図４に示すタイムチャートに基づいて、ストイキ→リーン切換処理における制御動作を説明する。このフローチャートは、本願において、エンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときにエンジン１が停止されるのを回避するための制御である。ちなみに、図４において、（ａ）は、エンジン１の回転速度Ｒ及びトルク夫々の時間経過に伴う変動を示し、（ｂ）は、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔの時間経過に伴う変動を示し、（ｃ）は、混合気Ｍの空気過剰率の時間経過に伴う変動を示す。
【００４８】
先ず、制御装置２０は、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、電磁クラッチ４２をオフにした後、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上にならないかを監視しながら、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度をストイキ側目標濃度に維持し、且つ、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａになるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整する（ステップ＃２１〜２４）。ちなみに、ΔＲは微小な値に設定される。つまり、燃焼モードがストイキ燃焼モードに維持される状態で、エンジン１の回転速度が切換用回転速度Ｒａに調整される。
【００４９】
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上にならない状態で、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａ±ΔＲの範囲に入ると 過熱防止用設定温度Ｔｓに補正用設定温度αを加えることにより、過熱防止用設定温度Ｔｓを補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒに補正すると共に、牽制経過時間Ｈの計時を開始する（ステップ＃２５，２６）。
更に、空調負荷に応じて目標回転速度Ｒｐをリーン側回転速度範囲内で定めて、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならないかを監視しながら、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がリーン側目標濃度になり、且つ、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐになるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整する（ステップ＃２７〜２９）。
【００５０】
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならない状態で、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐ±ΔＲの範囲に入ると、電磁クラッチ４２をオンし、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならないかを監視しながら、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達するまで待機する（ステップ＃３０〜３２）。
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならない状態で、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達すると、リターンする（ステップ＃３１，３２）。
【００５１】
ステップ＃２３で触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上になると、又は、ステップ＃２８若しくは３１で、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上になると、スロットルバルブ１１を閉じてエンジン１を停止する（ステップ＃３３）。
エンジン１の停止後、触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓよりも低くなると、セルモータ８を作動させて再起動処理を実行し、電磁クラッチ４２がオンの場合はそのままリターンし、電磁クラッチ４２がオフの場合は電磁クラッチ４２をオンにした後、リターンする(ステップ＃３３〜３７)。
尚、ステップ＃３５のエンジン再起動処理の制御動作は、ステップ＃１１のエンジン再起動処理と同様である。
【００５２】
図４のタイムチャートに示すように、混合気Ｍの空気過剰率がストイキ範囲内（例えば１）に維持された状態で、エンジン１の回転速度Ｒがストイキ側回転速度範囲の下限値に設定される切換用回転速度Ｒａに低下されても、三元触媒１３の温度Ｔは、エンジン１がストイキ燃焼モードで運転される状態での通常の温度近辺に維持される。
そして、その状態で、混合気Ｍの空気過剰率がリーン範囲内（例えば１．６）に変更されて、燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられると、エンジン１がリーン燃焼モードで安定するまでの間、三元触媒１３の温度が上昇する。
【００５３】
本発明では、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードに維持された状態で、エンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａになった時点で、牽制用設定時間Ｈｓの計時が開始され、牽制用設定時間Ｈｓの間、過熱防止用設定温度Ｔｓが補正用設定温度αだけ高温側に補正された補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒに基づいて触媒過熱状態であるか否かを判断させる。
そして、この牽制用設定時間Ｈｓは、エンジン１の燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換わった後、そのリーン燃焼モードで安定して、三元触媒１３の温度がリーン燃焼モードでの通常の温度近辺に低下するまで延びるように設定される。
従って、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、触媒過熱状態であると判断されるのを回避することができるので、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、触媒過熱状態であると判断されることに基づいてエンジン１が停止されるのを回避することができる。
【００５４】
そして、図２に示すフローチャートのステップ＃１や図３に示すステップ＃２３において、触媒過熱状態であるか否かが判断されるが、このような判断は、エンジン１の燃焼モードが切り換えられない状態で行われるものであり、三元触媒１３等に異常がない限り、触媒過熱状態であると判断されることは殆どないので、エンジン１が停止されることは殆どない。
従って、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに、強制的にエンジン１が停止されるのを回避することにより、三元触媒１３の劣化を十分に抑制しながら、運転の安定性を向上することができる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、過熱判断阻止手段２１の別の実施形態を説明するものであり、エンジン駆動式のヒートポンプシステムの構成は上記の第１実施形態と同様である。従って、重複説明を避けるために、エンジン駆動式のヒートポンプシステムの構成については説明を省略して、主として、過熱判断阻止手段２１について説明する。
【００５６】
この第２実施形態では、過熱判断阻止手段２１が、触媒過熱状態であるか否かを判断する処理を制御装置２０に中断させることにより、制御装置２０が触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている。
この過熱判断阻止手段２１は、上記の第１実施形態と同様に、制御装置２０を用いて構成されている。
【００５７】
以下、制御装置２０の制御動作について、説明を加えるが、エンジン１の出力制御及び燃焼モードの切換制御における全体の制御動作については、上記の第１実施形態において図２のフローチャートに基づいて説明した制御動作と同様であるので、説明を省略して、ストイキ→リーン切換処理について、説明する。
この第２実施形態でも、上記の第１実施形態と同様に、空調負荷が定格負荷領域から部分負荷領域に変化して、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、電磁クラッチ４２をオフにしてエンジン１にエンジン負荷がかからないようにし、且つ、エンジン１の回転速度をストイキ燃焼モードに対応するストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、電磁クラッチ４２をオンにしてエンジン１にエンジン負荷をかけるように構成されている。
又、制御装置２０は、エンジン１の回転速度が切換用回転速度になった時点から、牽制用設定時間の計時を開始するように構成されている。
【００５８】
次に、図５に示すフローチャートに基づいて、ストイキ→リーン切換処理における制御動作を説明する。
ステップ＃４１〜４４の制御動作は、第１実施形態で説明した図３に示すフローチャートの＃２１〜２４の制御動作と同様である。
即ち、燃焼モードがストイキ燃焼モードに維持される状態で、エンジン１の回転速度が切換用回転速度Ｒａに調整される。
【００５９】
触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上にならない状態で、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａ±ΔＲの範囲に入ると 牽制経過時間Ｈの計時を開始すると共に、空調負荷に応じて目標回転速度Ｒｐをリーン側回転速度範囲内で定めて、酸素濃度センサ１２にて検出される排ガスＥの酸素濃度がリーン側目標濃度になり、且つ、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐになるように、燃料供給弁１０及びスロットルバルブ１１の開度を調整しながら、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐ±ΔＲの範囲に入るまで待機する（ステップ＃４５〜４７）。
このように、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐ±ΔＲの範囲に入るまで待機している間は、上記の第１実施形態の如き触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならないかの監視は実行されない。
【００６０】
そして、回転速度センサ９にて検出されるエンジン１の回転速度Ｒが目標回転速度Ｒｐ±ΔＲの範囲に入ると、電磁クラッチ４２をオンして、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達するまで待機し、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達すると、リターンする（ステップ＃４８，４９）。
このように、牽制経過時間Ｈが牽制用設定時間Ｈｓに達するまで待機している間も、上記の第１実施形態の如き触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上にならないかの監視は実行されない。
【００６１】
即ち、この図５に示すフローチャートでは、先の図３のフローチャートで示した触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが補正過熱防止用設定温度Ｔｓｒ以上か否かを判断するステップ（ステップ＃２８，３１）が存在しない。
【００６２】
ステップ＃４３で触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓ以上になると、図３に示すフローチャートの＃３３〜３７と同様の制御動作であるステップ＃５０〜５４を実行する。即ち、スロットルバルブ１１を閉じてエンジン１を停止した後、停止触媒温度センサ１４の検出温度Ｔが過熱防止用設定温度Ｔｓよりも低くなると、エンジン１を再起動し、電磁クラッチ４２がオンの場合はそのままリターンし、電磁クラッチ４２がオフの場合は電磁クラッチ４２をオンにした後、リターンする。
【００６３】
上記のストイキ→リーン切換処理を実行することにより、エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときにエンジン１が停止されるのを回避することができる点を、上記の第１実施形態で説明した図４のタイムチャートを利用して説明する。
エンジン１の燃焼モードがストイキ燃焼モードに維持された状態で、エンジン１の回転速度Ｒが切換用回転速度Ｒａになった時点で、牽制用設定時間Ｈｓの計時が開始され、その牽制用設定時間Ｈｓが経過するまで、触媒温度センサ１４の検出温度が過熱防止用設定温度Ｔｓ以上になることに基づく触媒過熱状態の判断が中断される。
そして、この牽制用設定時間Ｈｓは、エンジン１の燃焼モードがリーン燃焼モードに切り換わった後、そのリーン燃焼モードで安定して、三元触媒１３の温度がリーン燃焼モードでの通常の温度に低下するまで延びるように設定されるので、触媒過熱状態であると判断されることに基づいてエンジン１が停止されるのを回避することができる。
【００６４】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） エンジン１の燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるための制御形態は、上記の実施形態で説明した制御形態、即ち、燃焼モードをストイキ燃焼モードに維持した状態で、電磁クラッチ４２をオフにし、且つ、エンジン１の回転速度を切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、電磁クラッチ手段４２をオンする制御形態に限定されるものではない。
例えば、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、先ず、燃焼モードをストイキ燃焼モードに維持し且つ電磁クラッチ４２をオンに維持した状態で、エンジン１の回転速度を切換用回転速度に調整した後、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン側回転速度範囲の回転速度に調整する制御形態でも良い。
この場合は、過熱判断阻止手段２１を、エンジン１の回転速度が切換用回転速度になった時点から、牽制用設定時間の計時を開始するように構成することになる。
【００６５】
あるいは、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、電磁クラッチ４２をオンに維持した状態で、即、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換え、且つ、エンジン１の回転速度をリーン側回転速度範囲の回転速度に調整する制御形態でも良い。
この場合は、過熱判断阻止手段２１を、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるタイミングになった時点から、牽制用設定時間の計時を開始するように構成することになる。
【００６６】
（ロ） 上記の実施形態では、触媒温度センサ１４の検出温度が過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、エンジン１を停止するように構成したが、エンジン１の回転速度を低下させてエンジン１の出力を低下させるように構成しても良い。
このようにエンジン１の回転速度を低下させるときの低下目標回転速度は、エンジン１の安定運転が可能な条件で極力低速に設定して、排ガス量を極力少なくすることにより、三元触媒１３の温度が極力速く低下するようにする。
この場合、触媒温度センサ１４の検出温度が過熱防止用設定温度よりも低くなると、エンジン１の回転速度を低下前の回転速度に戻すことにより、エンジン１の出力を低下前の出力に上昇させるように構成することになる。
【００６７】
（ハ） 燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えるときに、電磁クラッチ４２をオフにする制御動作を実行するタイミングは、エンジン１の回転速度をストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整する制御動作の前でも後でも良い。
【００６８】
（ニ） 本発明を適用可能なエンジンシステムの具体例は、上記の実施形態の如きエンジン駆動式のヒートポンプシステムに限定されるものではなく、種々の構成のエンジンシステムに適用可能である。
例えば、エンジン１にて駆動される発電機を有するエンジン駆動式の熱電併給システムに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したように、エンジンの燃焼モードがストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードに切り換えられるときに強制的にエンジンの出力が低下される又はエンジンが停止されるのを回避することにより、三元触媒の劣化を十分に抑制しながら、運転の安定性を向上し得るエンジンシステムを提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ エンジン
２ 燃焼室
４ 排気路
１３ 三元触媒
１４ 触媒温度センサ（触媒温度検出手段）
２０ 制御装置（制御手段）
２１ 過熱判断阻止手段
３０ 圧縮式ヒートポンプ回路
３１ 圧縮機
４２ 電磁クラッチ（クラッチ手段）
Ｅ 排ガス
Ｍ 混合気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気を燃焼室で圧縮して燃焼させて駆動力を出力するエンジンと、
前記エンジンからの排ガスが通流する排気路に排ガスが通過自在に設けられた三元触媒と、
その三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
エンジン負荷に応じて前記エンジンの出力を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、エンジン負荷に応じて、前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率をストイキ範囲内に設定するストイキ燃焼モードと前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率を前記ストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内に設定するリーン燃焼モードとに前記エンジンの燃焼モードを切り換え自在で、且つ、前記触媒温度検出手段の検出温度が前記三元触媒の過熱を防止するための過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、前記エンジンの出力を低下させる又は前記エンジンを停止するように構成されたエンジンシステムであって、
前記制御手段が前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換えるときは、少なくともその切り換えタイミングになった以降から開始されて、前記燃焼モードが前記リーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定される牽制用設定時間が経過する間、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止する過熱判断阻止手段が設けられているエンジンシステム。
【請求項２】
前記過熱判断阻止手段が、前記過熱防止用設定温度を補正用設定温度だけ高く補正して、その補正された過熱防止用設定温度に基づいて前記制御手段に前記触媒過熱状態であるか否かを判断させることにより、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記過熱判断阻止手段が、前記触媒過熱状態であるか否かを判断する処理を前記制御手段に中断させることにより、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記制御手段が、前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、クラッチ手段をオフにして前記エンジンにエンジン負荷がかからないようにし、且つ、前記エンジンの回転速度を前記ストイキ燃焼モードに対応するストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換え、且つ、前記エンジンの回転速度を前記リーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、前記クラッチ手段をオンにして前記エンジンにエンジン負荷をかけるように構成され、
前記過熱判断阻止手段が、前記エンジンの回転速度が前記切換用回転速度になった時点から、前記牽制用設定時間の計時を開始するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記エンジンにて駆動される圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路が設けられ、
前記エンジンに、前記圧縮式ヒートポンプにかかる空調負荷に応じたエンジン負荷がかかるように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【請求項１】
混合気を燃焼室で圧縮して燃焼させて駆動力を出力するエンジンと、
前記エンジンからの排ガスが通流する排気路に排ガスが通過自在に設けられた三元触媒と、
その三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
エンジン負荷に応じて前記エンジンの出力を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、エンジン負荷に応じて、前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率をストイキ範囲内に設定するストイキ燃焼モードと前記燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率を前記ストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内に設定するリーン燃焼モードとに前記エンジンの燃焼モードを切り換え自在で、且つ、前記触媒温度検出手段の検出温度が前記三元触媒の過熱を防止するための過熱防止用設定温度以上になって触媒過熱状態であると判断すると、前記エンジンの出力を低下させる又は前記エンジンを停止するように構成されたエンジンシステムであって、
前記制御手段が前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換えるときは、少なくともその切り換えタイミングになった以降から開始されて、前記燃焼モードが前記リーン燃焼モードに切り換えられた後にまで延びるように設定される牽制用設定時間が経過する間、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止する過熱判断阻止手段が設けられているエンジンシステム。
【請求項２】
前記過熱判断阻止手段が、前記過熱防止用設定温度を補正用設定温度だけ高く補正して、その補正された過熱防止用設定温度に基づいて前記制御手段に前記触媒過熱状態であるか否かを判断させることにより、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記過熱判断阻止手段が、前記触媒過熱状態であるか否かを判断する処理を前記制御手段に中断させることにより、前記制御手段が前記触媒過熱状態であると判断するのを阻止するように構成されている請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記制御手段が、前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換えるタイミングになると、クラッチ手段をオフにして前記エンジンにエンジン負荷がかからないようにし、且つ、前記エンジンの回転速度を前記ストイキ燃焼モードに対応するストイキ側回転速度範囲の下限値又はその下限値に近い値に設定される切換用回転速度に調整した後、前記燃焼モードを前記ストイキ燃焼モードから前記リーン燃焼モードに切り換え、且つ、前記エンジンの回転速度を前記リーン燃焼モードに対応するリーン側回転速度範囲の回転速度に調整し、続いて、前記クラッチ手段をオンにして前記エンジンにエンジン負荷をかけるように構成され、
前記過熱判断阻止手段が、前記エンジンの回転速度が前記切換用回転速度になった時点から、前記牽制用設定時間の計時を開始するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記エンジンにて駆動される圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路が設けられ、
前記エンジンに、前記圧縮式ヒートポンプにかかる空調負荷に応じたエンジン負荷がかかるように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２０７５７６（Ｐ２０１２−２０７５７６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３４５０（Ｐ２０１１−７３４５０）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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