JP2535859B2 - 車載エンジンのオ−バ−ヒ−ト防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエンジンのオーバーヒート防止装置に関し、
さらに詳しくは電子制御式燃料噴射装置を備えた車載エ
ンジンのオーバーヒート防止装置に関する。

従来の技術 最近の自動車用エンジンにおいては、HC対策や燃費改
善等のために減速運転時に燃料カットを行なう燃料カッ
トモードと、エンジンの過回転を防止するために例えば
7000rpm等の所定のエンジン回転数以上で燃料カットを
実行する高速燃料カットモードとが備えられているが一
般的である。減速運転時の燃料カットモードは、エンジ
ン吸気系のスロットルバルブが全閉位置にあってエンジ
ン回転数が所定範囲内、即ち燃料カット回転数以下で燃
料復帰回転数以上のときに行なわれ、エンジン回転数が
燃料復帰回転数以下になったときに終了し、このときに
はエンジンに対する燃料の供給を再開する制御モードで
ある。

一方上述した例者の高速燃料カットモードにおいて
は、エンジンの過回転を防止することによりエンジン部
品の損傷防止、排気系の過加熱を防止すると共に燃料消
費を低減させることを主眼点としている。このエンジン
高速回転時における過回転防止のための燃料カットは、
従来一般的に、エンジン回転数が一定の燃料カット回転
数を超えたときに燃料噴射弁からの燃料噴射を停止する
ことにより行なうようにされている。この方法において
は、スロットルバルブが閉じられるまでは、燃料カット
回転数近傍で燃料カットと復帰を繰返し、エンジンがハ
ンチングした状態で高速回転を続けることになる。従っ
てこのような状態が運転者の意図の有無に拘らず暫くの
間継続すると、エンジンの各部摩耗や劣化を促進し、特
に触媒コンバータ搭載車両においては、触媒の温度を急
速に上昇させその劣化を促進するという問題点を有して
いた。

このような問題点を改善するために、特開昭60−1289
57号には、高速燃料カット−燃料復帰が継続していると
きには、燃料カット回転数を徐々に低めるように制御す
るエンジンの過回転防止方法が開示されている。

また本出願人は、先に出願した特願昭61−104864号に
おいて、高速燃料カット−燃料復帰が継続しているとき
には、燃料カット回転数及び燃料復帰回転数を徐々に下
降させると共に、両回転数の差を徐々に大きくするよう
に制御するエンジンの過回転防止方法を提案した。

発明が解決しようとする問題点 しかし上述した特開昭60−128957号公報に記載されて
いるエンジンの過回転防止方法は、燃料カット回転数は
徐々に低下させるが、エンジン回転数が燃料カット回転
数以下になると直ちに燃料復帰をするように制御し、燃
料カット回転数と燃料復帰回転数との間に回転速度差
（ヒステリシス）を設けていないので、エンジン高速回
転域において燃料カット−復帰が頻繁に繰返されること
には変わりはない。このため燃料カット−復帰のときに
排出される未燃焼成分（主にHC）が排気系に設けられた
触媒で燃焼して触媒の温度が上昇し、触媒が熱劣化を起
こすという問題点を依然として有している。

先に提案した特願昭61−104864号は、この点を改善し
たものであり、非常に有効であるが、車両が停止中に燃
料カット回転数以下のレーシング状態を長時間続けた場
合、放熱よりも受熱が大きくなり、エンジン冷却水温が
上昇してオーバヒートを起こすおそれがあるという問題
を完全に解決するものではない。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、車両が停止中あるいは停止に近
い状態中にエンジンのレーシング状態を長時間続けた場
合にも、エンジンのオーバヒートを有効に防止するよう
にした車載エンジンのオーバヒート防止装置を提供する
ことである。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明
は、第１図のブロック図に示されるように、エンジン回
転数が燃料カット回転数を超えると燃料カット手段によ
り燃料カットをし、燃料復帰回転数を下回ると燃料噴射
手段からの燃料噴射を再開する車載エンジンのオーバヒ
ート防止装置において、エンジンが所定のレーシング状
態にあるか否かを検出するレーシング状態検出手段と、
レーシング状態検出手段により所定のレーシング状態に
あると検出されたとき、前記燃料カット回転数を低下さ
せる燃料カット回転数低下手段と、燃料カット回転数の
低下量をエンジン回転数およびエンジン温度に応じて可
変とする燃料カット回転数低下量可変手段と、を具備す
る車載エンジンのオーバーヒート防止装置を提供する。

作用 車両停止状態あるいは車両停止に近い状態において、
エンジンが所定のレーシング状態と検出された場合に、
燃料カット回転数低下手段により燃料カット回転数が徐
々に低下するように制御する。そして燃料カット回転数
低下量可変手段により燃料カット回転数の低下量をエン
ジン回転数が高いほど、あるいはエンジン温度が高いほ
ど大きくなるように制御する。

これにより、燃料カットを継続する時間が経過時間に
伴って、あるいは経過回転数に伴って徐々に長くなり、
その結果エンジンのオーバーヒートを有効に防止できる
と共に、触媒を冷却する時間が長くなるため触媒のオー
バーヒートをも有効に防止することができる。

実 施 例 以下図面を参照して本発明をその一実施例に基づいて
詳細に説明することにする。

第２図は本発明によるオーバヒート防止装置が組込ま
れた燃料噴射式エンジンの一実施例を示す概略構成図で
ある。同図において、１はエンジンを示しており、該エ
ンジン１はシリンダブロック２とシリンダヘッド３とを
有しており、シリンダブロック２はその内部に形成され
たシリンダボアにピストン４を受入れており、そのピス
トン４の上方に前記シリンダヘッドと協働して燃焼室５
を郭定している。

シリンダヘッド３には吸気ポート６と排気ポート７と
が形成されており、これらポートは各々吸気バルブ８と
排気バルブ９により開閉されるようになっている。また
シリンダヘッド３には点火プラグ19が取付けられてい
る。点火プラグ19は点火コイル26が発生する電流をディ
ストリビュータ27を経て供給され、燃焼室５内で放電に
よる火花を発生するようになっている。

吸気ポート６には吸気マニホールド11、サージタンク
12、スロットルボディ13、吸気チューブ14、エアフロメ
ータ15、エアクリーナ16がこの順に接続され、これらが
エンジンの吸気系を構成している。

吸気マニホールド11の吸気ポート６に対する接続端近
くには燃料噴射弁20が取付けられている。燃料噴射弁20
は燃料タンク21に貯蔵されているガソリンの如き液体燃
料を燃料ポンプ22により燃料供給管23を経て供給され、
後述する制御装置50が発生するパルス信号により開弁時
間を制御されて燃料噴射量を計量制御するようになって
いる。

スロットルボディ13は吸入空気量を制御するスロット
ルバルブ24を有しており、このスロットルバルブ24はア
クセルベダル25の踏込みに応じて駆動されるようになっ
ている。スロットルボディ13にはスロットルバルブ24の
全閉位置を検出するスロットルスイッチ60が取付けられ
ている。

またエンジン吸気系にはスロットルボディ13をバイパ
スして吸気チューブ14とサージタンク12とを接続するエ
アバイパス通路30が設けられており、このエアバイパス
通路30は電磁式のバイパス流量制御弁31により開閉及び
その開口度を制御され、エンジンの主にアイドル回転数
を制御するようになっている。

70は変速装置であり、変速装置70の出力軸には出力軸
の回転速度から車両の速度を検出する車速センサ71が設
けられており、さらに変速装置のニュートラル位置を検
出するニュートラルスイッチ72が変速装置70に取付けら
れている。車速センサ71及びニュートラルスイッチ72は
それぞれ制御装置50に接続されている。

排気ポート７には排気マニホールド17及び排気管18が
順に接続されている。排気マニホールド17には、排気ガ
ス中の酸素濃度に応答した信号を出力する、即ち空燃比
が理論空燃比に対してリーン側にあるかリッチ側にある
かに応じて異なる出力電圧を発生する周知の酸素センサ
61が設けられており、その出力信号は制御回路50に送り
込まれる。三元触媒コンバータ62は、この酸素センサ61
の下流側に設けられており、排気ガス中の三つの有害成
分であるHC、CO、NO_x成分を同時に浄化する。

制御装置50は例えばマイクロコンピュータで構成され
るのが望ましく、その一例が第３図に示されている。こ
のマイクロコンピュータは、中央処理ユニット（CPU）5
1と、リードオンリメモリ（ROM）52と、ランダムアクセ
スメモリ（RAM）53と通電停止後も記憶を保持するもう
一つのランダムアクセスメモリ（RAM）54と、マルチプ
レクサを有するA/D変換器55と、バッファメモリを有す
るI/O装置56とを有し、これらはコモンバス57により互
いに接続されている。このマイクロコンピュータは、第
２図に示されている如く、バッテリ電源48が供給する電
流を与えられ、これにより作動するようになっている。

A/D変換器55は、エアフロメータ15が発生する空気流
量信号と、エアフロメータ15に取付けられた吸気温セン
サ58が発生する吸気温度信号と、シリンダブロック２に
取付けられた水温センサ59が発生する冷却水温度信号と
を入力され、それらデータをA/D変換してCPU51の指示に
従い所定の時期にCPU51及びRAM53或いは54へ出力するよ
うになっている。

またI/O装置56はディストリビュータ27に取付けられ
た回転数センサ29が発生するエンジン回転数信号及びク
ランク角信号と、変速装置70に取付けられた車速センサ
71及びニュートラルスイッチ72が発生する車速信号及び
ニュートラル信号と、スロットルボディ13に取付けられ
たスロットルスイッチ60が発生するスロットル全閉信号
とを入力され、それらのデータをCPU51の指示に従い所
定の時期にCPU51及びRAM53或いは54へ出力するようにな
っている。

CPU51はROM52に記憶されているプログラムに従って前
記各センサにより検出されたデータに基づいて燃料噴射
量を計算し、それに基づくパルス信号をI/O装置56を経
て燃料噴射弁20へ出力するようになっている。即ち、CP
U51はエアフロメータ15が検出する空気流量と回転数セ
ンサ29が検出するエンジン回転数とにより基本燃料量を
算出し、これを吸気温センサ58により検出された吸気温
度と、水温センサ59により検出されたエンジン冷却水温
度に応じて修正し、その修正された燃料量に応じたパル
ス信号を発生するようになっている。

またCPU51はROM52に記憶されているプログラムに従っ
て吸気温センサ58により検出された吸気温と水温センサ
59により検出された水温とに応じて空気量を算出し、こ
れに応じた信号をI/O装置56を経てバイパス流量制御弁3
1へ出力するようになっている。バイパス流量制御弁31
はI/O装置56より与えられるバイパス空気量信号に応じ
てその開閉及びその開口度を制御する、エンジンの主に
アイドル回転数を制御する。

さらにCPU51は前記プログラムに従って前記基本燃料
量と回転数センサ29により検出されたエンジン回転数及
びクランク角と吸気温センサ58により検出された吸気温
度に基づき最適点火時期をROM52より読出し、この信号
をI/O装置56より点火コイル26へ出力するようになって
いる。

以下第４図〜第６図に示されたフローチャートを参照
して、本発明の車載エンジンのオーバヒート防止装置の
一実施例を説明することにする。第４図の処理ルーチン
は例えばクランク軸１回転毎の割込みルーチンである。
まずステップ101において、エンジン回転数NEが燃料カ
ット回転数NHCよりも大きいか否か判定し、大きい場合
にはステップ102に進んで燃料カットフラグFcutをセッ
トし、ステップ103において燃料カット判定フラグFNHC
をセットする。このように両フラグをセットした後に、
ステップ104において燃料カットを実行する。

一方ステップ101において、エンジン回転数NEが燃料
カット回転数NHC以下の場合には、ステップ105に進んで
エンジン回転数NEが燃料復帰回転数NHRより大きいか否
か判定する。エンジン回転数NEが燃料復帰回転数NHRよ
り大きい場合には、ステップ106に進んで燃料カットフ
ラグFcutがセットされているか否か判定する。ステップ
106において燃料カットフラグFcutがセットされている
場合、即ちエンジン回転数NEが燃料カット回転数NHCよ
り一旦大きくなり燃料カットが実行され、その後燃料カ
ットによりエンジン回転数NEが燃料カット回転数NHC以
下となったが燃料復帰回転数NHRより大きい場合には、
燃料カットを継続することになり、ステップ103に進ん
で燃料カット判定フラグFNHCをセットしてからステップ
104において燃料カットを継続する。

ステップ105において、エンジン回転数NEが燃料復帰
回転数NHR以下の場合、即ちエンジン回転数NEがもとも
と燃料復帰回転数NHR以下の場合及びエンジン回転数NE
が一旦燃料カット回転数NHC以上に上昇したが燃料カッ
トにより燃料復帰回転数NHR以下になった場合には、ス
テップ107に進んで燃料カットフラグFcutをリセットし
てからステップ108に進んで、燃料噴射を継続するかあ
るいは再開する。またステップ106において、燃料カッ
トフラグFcutがリセットされている場合、即ち燃料カッ
トが実行されていない場合にもステップ108に進んで燃
料噴射を実行する。

次に第５図のフローチャートを参照すると、このフロ
ーチャートは例えば1sec毎の定時刻毎割込みルーチンで
あり、定時刻毎に燃料カットがあったか否かを判定し、
あった場合にはカットフラグFccをセットし、なかった
場合にはカットフラグFccをリセットするルーチンであ
る。

まずステップ201において、燃料カット判定フラグFNH
Cがセットされているか否か、即ち現在実際燃料カット
中か否かに拘らず、例えば1sec毎に燃料カットが少なく
とも１回あったか否かを判定する。ステップ201におい
て、燃料カット判定フラグFNHCがセットされている場合
には、ステップ202に進んでカットフラグFccをセットす
ると共に、燃料カット判定フラグFNHCをリセットする。
一方ステップ201において、燃料カット判定フラグFNHC
がリセットされている場合には、ステップ203に進んで
カットフラグFccをリセットする。このように本ルーチ
ンは、燃料カット判定フラグFNHCに基づいて、カットフ
ラグFccをセットするか否かを決定するルーチンであ
り、カットフラグFccは第６図に示すルーチンで用いら
れる。

次に第６図のフローチャートを参照すると、このフロ
ーチャートは例えば0.5sec毎の割込みルーチンであり、
車載エンジンが異常なレーシング状態にあるか否かを判
別し、異常なレーシング状態の場合には、燃料カット回
転数及び燃料復帰回転数を徐々に下げるようにし、燃料
カット−復帰の繰返し状態が続いていたら、燃料カット
回転数と燃料復帰回転数との差を徐々に大きくするよう
に制御するルーチンである。

まずステップ301において、スロットルスイッチ60が
オフか否かの判定をし、スロットルスイッチがオフの場
合には、ステップ302に進んで車速ＶがV₀以下か否かの
判定をする。V₀としては、例えば10km/hを採用する。即
ちステップ302においては、車両が停止中かあるいは停
止に近い状態にあるか否かを判定するものであり、肯定
判定の場合はステップ303に進んで運転者の運転の意志
があるか否かを判定する。例えば、Ｋ＝０の場合には、
運転の意志がないと判定し、１の場合には運転の意志が
あると判定する。即ちステップ301〜303でエンジンが異
常なレーシング状態にあるか否かを判定している。

運転者の運転意志の判定については、車両が走行して
いない状態においても、例えば（イ）スロットルバルブ
の動きがあること、（ロ）吸入空気量の変化があるこ
と、（ハ）吸気管負圧の変化があること、等を判定に用
いることができる。

例えば（イ）の場合には、単位時間内（例えば5sec
内）にスロットル開度が５゜以上変化した場合に運転の
位置があるとみなし、Ｋ＝１とする。（ロ）を採用した
場合には、吸入空気量Ｑをエンジン回転数NEで除した値
Q/Nの範囲が第７図に示すように曲線Ａ及びＢで囲まれ
た異常レーシング範囲の外にあれば運転の意志があると
みなし、Ｋ＝１とする。このとき負荷Q/Nが大きい場合
には、Q/Nが第７図の異常レーシング範囲外にあり且つ
カットフラグFccがリセットされている場合に、運転の
意志があるとみなしＫ＝１とする。負荷Q/Nが小さい場
合には、Q/N単独で判定しても良い。

（ハ）を採用した場合にも、（ロ）と同様に吸気管負
圧の範囲が異常レーシング範囲外にあれば運転の意志が
あるとみなし、Ｋ＝１とする。

ステップ303において、運転意志がないと判定された
場合には、ステップ304に進んで冷却水温及びエンジン
回転数より燃料カット回転数を下げる速度ΔNEを算出す
る。一般的には、冷却水温が高いほど、エンジン回転数
が高いほど、燃料カット回転数を下げる速度ΔNEを大き
くする。

例えばΔNE＝ΔNE₀×αによって決定するようにす
る。ΔNE₀は第８図のグラフに示すようにエンジン回転
数に応じて変化し、ΔNE₀≧０の場合には、第９図
（Ａ）に示すような水温係数α_１を採用し、ΔNE₀＜０
の場合には、第９図（Ｂ）に示すような水温係数α_２を
採用するようにする。

ステップ304において、ΔＮを算出した後にステップ3
05に進んでカットフラグFccがセットされているか否か
を判定する。ステップ305においてカットフラグFccがセ
ットされている場合、即ち燃料カット状態と燃料復帰状
態が短時間で繰返されている場合には、ステップ306に
進んで燃料カット回転数NHCを20rpm、燃料復帰回転数NH
Rを40rpm下げるように制御する。よって本ルーチンが繰
返される毎に、燃料カット回転数NHCと燃料復帰回転数N
HRとの差が徐々に大きくなる。

ステップ306において、燃料カット回転数NHC及び燃料
復帰回転数NHRを下げる処理を行なってから、ステップ3
07に進んで燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHR
をある一定範囲内に抑える処理をする。即ち、NHC₀≧NH
C≧NHCL、及びNHC≧NHR≧NHRLの範囲で、且つNHR₀≧NHR
にする。ここで例えば、NHC₀＝7000rpm、NHR₀＝6000rp
m、NHCL＝3000rpm、NHRL＝2000rpmの値を採用する。

一方ステップ305において、カットフラグFccがリセッ
トされている場合、即ち燃料カット状態と復帰状態が短
時間で繰返されていないと判断された場合には、ステッ
プ308に進んで燃料カット回転数NHCをΔNEだけ下げ、燃
料復帰回転数NHRを100rpm上げる処理をする。したがっ
て、ステップ308が回るたびに燃料カット回転数NHCが下
がり、燃料復帰回転数NHRが上昇するので、ステップ306
で燃料カット回転数NHCと燃料復帰回転数NHRとの差が徐
々に大きくなるようにされたが、ステップ308において
この差が徐々に小さくなり、その後ステップ307におい
て燃料カット回転数NHCと燃料復帰回転数NHRの設定範囲
を決めているので、燃料カット状態と復帰状態が短時間
で繰返されなくなった場合には、ステップ308において
燃料カット回転数NHCと燃料復帰回転数NHRが一致させら
れ、その後はΔNEずつどちらも同一スピードで下げられ
る。

一方ステップ301,302,303において否定判定の場合、
即ちスロットルスイッチ60がオンになった場合、あるい
は車速がV₀より大きくなった場合、あるいは運転者の運
転の意志がある場合には、ステップ309に進んで燃料カ
ット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRを直ちに初期状
態、即ちNHC₀,NHR₀に復帰させる。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、車両が停止状態でもア
クセルペダルが踏まれており、しかもその時のエンジン
回転数が異常に高くてオーバーヒート寸前になっている
という、異常状態を検出して燃料カット回転数を徐々に
下げるので、エンジンのオーバーヒートを有効に防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車載エンジンのオーバヒート防止
装置の構成ブロック図、 第２図は本発明による車載エンジンのオーバーヒート防
止装置が組込まれた燃料噴射式エンジンの一実施例を示
す概略構成図、 第３図は制御装置をマイクロコンピュータで構成した例
を示すブロック図、 第４図〜第６図は本発明の車載エンジンのオーバヒート
防止装置の一実施例の作用を示すフローチャート、 第７図はエンジンの異常レーシング範囲を示すグラフ、 第８図は燃料カット回転数を下げる速度ΔNE₀とエンジ
ン回転数との関係を示すグラフ、 第９図はΔNE₀に乗じる係数αが水温に応じてどのよう
に変化するかを示すグラフであり、（Ａ）はΔNE₀≧０
の場合を、（Ｂ）はΔNE₀＜０の場合を、それぞれ示し
ている。 １……エンジン、５……燃焼室、 11……吸気マニホールド、 15……エアフロメータ、 17……排気マニホールド、19……点火プラグ、 20……燃料噴射弁、25……アクセルベダル、 27……ディストリビュータ、 29……回転数センサ、50……電子制御装置、 59……水温センサ、 60……スロットルスイッチ、61……酸素センサ、 62……触媒コンバータ、70……制御装置、 71……車速センサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転数が燃料カット回転数を超え
   ると燃料カット手段により燃料カットをし、燃料復帰回
   転数を下回ると燃料噴射手段からの燃料噴射を再開する
   車載エンジンのオーバーヒート防止装置において、 エンジンが所定のレーシング状態にあるか否かを検出す
   るレーシング状態検出手段と、 前記レーシング状態検出手段により所定のレーシング状
   態にあると検出されたとき、前記燃料カット回転数を低
   下させる燃料カット回転数低下手段と、 前記燃料カット回転数の低下量をエンジン回転数および
   エンジン温度に応じて可変とする燃料カット回転数低下
   量可変手段と、を具備する車載エンジンのオーバーヒー
   ト防止装置。