JPH01182577A - エンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、自動車用等エンジンにおいて、燃料のオクタ
ン価に応じて燃焼制御を行う装置に関す、る。

〈従来の技術〉 一般に、火花点火式エンジンをある燃料で運転し、圧縮
比を上げたり、点火時期を早くしたりするとノッキング
を発生し、エンジンの過熱と性能低下を来し、さらには
エンジンを損傷する。この減少に対する燃料の対アンチ
ノック性はオクタン価によって表される。市販されるガ
ソリン燃料のオクタン価は、通常、 普通ガソリン　　・・・・・・約９１オクタンスーパー
ガソリン・・・・・・約９８オクタンである（以下、前
者をレギュラー燃料、後者をハイオク燃料という）。

エンジンの熱効率の点からはノック領域に入らない範囲
でできる限り燃焼速度を速くすることが必要であり、こ
の点でノッキングが発生しない限り点火時期を進めて燃
焼を制御するエンジンにあってはハイオク燃料はオクタ
ン価が高く有利である。

ところで、ハイオク燃料の使用を目的として設計された
エンジンに、過ってレギュラー燃料を使用した場合、あ
るいはハイオク燃料が入手できず、やむをえずレギュラ
ー燃料を使用した場合にはハイオク燃料相当の十分なエ
ンジン出力を確保できなかったり、あるいはノッキング
が頻発して運転性が悪化する。この課題を解決するため
に、予めレギュラー燃料用とハイオク燃料用の２つの燃
焼制御用のマツプを用意しておき、使用燃料のオクタン
価に応じて自動的にマツプを切り換えて燃焼制御を行う
ようにしたものがある。

従来のこの種のエンジンの燃焼制御装置としては、例え
ば特開昭６０−２１２６７３号公報に記載のものがある
。

この装置では、運転開始後、低オクタン価の燃料に対応
して予め設定されたレギュラーマツプによって点火時期
制御を行うと共に、所定の判定領域になると点火時期を
一定の進角率で進角（以下判定進角という）していきノ
ッキングが起きずに切換制御値を超えると、高オクタン
価の燃料に対応して設定されたハイオクマツプに切り換
えている。また、ハイオクマツプを使用中、ノッキング
が起きると点火時期を遅角し、遅角量が切換のための最
遅角量を超えるとレギュラーマツプに戻している。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来のエンジンの燃焼制御装
置にあっては、ハイオク燃料の使用を目的として設計さ
れたエンジンで、ハイオク燃料を使用しているにもかか
わらず、気象条件やその他の理由によって過ってレギュ
ラー燃料と判定した場合、ハイオク燃料とレギュラー燃
料の各々の基本制御値の差が大きいため本来の燃料特性
に対して過度に大きく遅角されてしまい、永久にハイオ
クマツプに戻されないまま、本来のハイオク燃料による
性能を得ることが不可能となるのみならず、レギュラー
燃料使用時よりも性能が悪化してしまい、最悪の場合は
排温上昇によりエンジンの損傷を招く惧れがあった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたち
の−で、ハイオク燃料使用時に過ってレギュラー燃料使
用と判定されてもエンジンの運転開始毎にハイオク燃料
用の燃焼制御に戻されるようにして、長時間の過ったレ
ギュラー燃料用の燃焼制御を防止することにより、上記
問題点を解決したエンジンの燃焼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〉 このため本発明は第１図に示すように、エンジンの運転
状態を検出する運転状態検出手段と、 エンジンに発生するノッキングを検出するノッキング検
出手段と、 オクタン価の異なる燃料毎にエンジンの運転状態に応じ
て燃焼状態を制御する基本制御値をマツプに格納して設
定する基本制御値マツプ設定手段と、 エンジン運転開始時に高オクタン価燃料用の基本制御値
マツプを選択して初期使用させるマツプ選択手段と、 高オクタン価燃料用の基本制御値マツプが使用されてい
る時、エンジンが所定の判定領域に移行するとノッキン
グの発生によって点火時期を遅角させていき遅角量が切
換基準値を超えると低オクタン価燃料用の基本制御値マ
ツプへ切り換えるマツプ切換手段と、 前記マツプ選択手段によって選択され、または前記マツ
プ切換手段によって切り換えられたマツプからエンジン
運転状態に応じて検索された基本制御値に基づいて、エ
ンジンの燃焼状態を制御する制御値を設定する制御値設
定手段と、前記制御値設定手段の出力に基づいてエンジ
ンの燃焼状態に関するパラメータを操作する燃焼操作手
段と、 ・　を備えた構成とする。

〈作用〉 エンジンの運転を開始するとマツプ選択手段により、基
本制御値マツプ設定手段の中から高オクタン価燃料用の
基本制御値マツプが選択されて初期使用される。

この状態でエンジンが所定の判定領域に移行するとノッ
キングの発生によって点火時期が遅角されていき遅角量
が切換基準値を超えるとマツプ切換手段によって、低オ
クタン価燃料用の基本制御値マツプへ切り換えられる。

このようにして、マツプ選択手段によって選択され、ま
たはマツプ切換手段によって切り換えられたマツプから
、運転状態検出手段によって検出されたエンジン運転状
態に応じて検索された基本制御値に基づいて、制御値設
定手段がエンジンの燃焼状態を制御する制御値（例えば
点火時期）を設定し、該制御値設定手段の出力に基づい
て燃焼操作手段がエンジンの燃焼状態に関するパラメー
タを操作することにより燃焼状態が制御される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第２図及び第３図は一実施例の構成を示し、１はエンジ
ンであり、吸入空気はエアクリーナ２より吸気管３、ス
ロットルチャンバ４を経てインテークマニホールド５の
角気筒に対応するメインボー−トロ及びサブポート７か
らそれぞれの気筒に供給され、燃料は噴射信号Ｓｉに基
づきインジェクタ８により噴射される。

各気筒には点火プラグ９が装着されており、点火プラグ
９には点火コイル１０及びパワトラユニット１１からの
高圧パルスＰｉが供給される。点火コイル１０及びパワ
トラユニット１１は所定の点火時期に対応して出力され
る点火信号Ｓｐに基づいて高圧パルスＰｉを発生させ、
点火プラグ９に供給する。上記点火プラグ９、点火コイ
ル１０及びバワトラユニッ目１はエンジンの燃焼状態に
関連するパラメータ（本実施例では点火時期）を操作す
る（点火を実行するということ）燃焼操作手段を構成す
る。なお、パラメータとしてはこの他に、例えば燃料噴
射量や過給圧等がある。

そして、気筒内の混合気は高圧パルスＰｉによって着火
、爆発し、排気となって排気管１３を通して排出される
。

ここで、吸入空気は各気筒に到達する前に種々の制御を
受ける。即ち、吸気管３にはターボチャジャ２１のコン
プレッサ２２が配設されており、コンプレッサ２２は排
気管１３に配設されたタービン２３に連結される。ター
ボチャジャ２１は排気によってタービン２３をを駆動し
、これと連動するコンプレッサ２２によって吸気を過給
する。ターボチャジャ２１の過給圧はスイングバルブ２
４及びスイングバルブコントローラ２５により変えるこ
とができ、スイングパルプコントローラ２５への制御圧
力は過給圧制御信号Ｓｋに基づき過給圧制御ソレノイド
パルプ２６により調整される。

ターボチャジャ２１の下流側のスロットルチャンバ４内
にはスロットルバルブ２７が設けられ、アイドル運転時
以外の吸入空気量はスロットルバルブ２７により制御さ
れ、アイドル運転時にはスロットルバルブ２７の上流側
と下流側とを連通ずるバイパス通路２８に設けられたＡ
ＡＣパルプ２９及びＦＩＣＤバルブ３０により吸入空気
量が制御される。ＡＡＣバルブ２９はアイドル回転数制
御信号ＳＡによってその開度が可変され、吸入空気量を
制御してエンジン、のアイドル回転数を目標値に維持す
る。

ＦＩＣＤバルブ３０は所定の補機負荷（例えば、エアコ
ン）の作動と共に開き、吸入空気量を予め設定された量
だけ増加させてアイドル回転数を所定回転数だけ上昇さ
せる。また、スロットルバルブ２７の上流側と下流側と
はエアレギュレータ３１を介して連通しており、エアレ
ギュレータ３１はスロットルバルブ２７上流側の大気を
下流側に導入してインジェクタ８に供給される燃料圧力
を一定に保つ。

インテークリリーフバルブ３２はセーフティバルブであ
り、スロットルチャンバ４内の吸入空気圧（過給圧）が
異常に高圧のときインテークリリーフバルブ３２が開い
てスロットルチャンバ４内部の吸入空気を大気中に放出
し、過給圧を安全圧力に低下させる。

スロットルチャンバ４内の吸入空気はインテークマニホ
ールド５から分岐してメインポート６及びサブポート７
に流入する。メインボート６は比較的大口径に形成され
たポートであり、そのポート内には可変吸気制御アクチ
ュエータ３３により開閉制御されるパワーバルブ３４が
設けられる。可変吸気制御アクチュエータ３３にはデイ
レイバルブ３５を介して可変吸気制御ソレノイドバルブ
３６から制御負圧が供給されており、可変吸気制御ソレ
ノイドバルブ３６はチエツクバルブ３７及びバキューム
タンク３８を介して導かれるスロットルチャンバ４下流
側の吸入負圧をパワーバルブ切換信号Ｓに基づき大気側
に漏出（リーク）することによって、可変吸気制御アク
チュエータ３３に供給する制御負圧を変える。可変吸気
制御アクチュエータ３３はこの制御負圧に応動し、パワ
ーバルブ３４を開閉する。

一方、サブボート７は小口径で、かつ、メインボート６
よりも全長が長く形成される。そして、エンジン１の運
転状態が低速のときはパワーバルブ３４が閉じられて、
吸入空気はサブポート７を流れ、その形状により流速が
高められて慣性過給効果により充填効率が高められトル
クの増大が図られる。また、運転状態が高速のときはパ
ワーバルブ３４が開かれて、メインボート６及びサブポ
ート７の両方を通過して吸入空気が流れ、これにより吸
気抵抗が減少して高出力過給圧が図られる。

エンジン１の運転状態は次の各センサにより検出される
。即ち、スロットルチャンバ４の開度ＴＲＶＯはスロッ
トルセンサ４１により検出され、冷却水の温度Ｔは水温
センサ４２により検出され、さらにエンジン１本体に発
生するノック振動ＶＥはノックセンサ（ノック検出手段
）４３により検出される。また、エンジン１のクランク
角はクランク角センサ４４により検出され、クランク角
センサ４４はクランク角の１°に対応する単位信号１’
ＣＡと、気筒識別用の気筒参照信号Ｒｅｆを出力する上
記スロットルセンサ４に水温センサ４２及びクランク角
センサ４４は運転状態検出手段４５を構成しており、運
転状態検出手段４５及びノックセンサ４３からの信号は
コントロールユニット５０に入力される。

コントロールユニット５０は、ＣＰ　Ｕ５１、ＲＯＭ５
２、ＲＡＭ５３及びＩ１０ボート５４により構成される
。ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２に書き込まれているプログラ
ムにしたがって！１０ボート５４より必要とする外部デ
ータを取り込んだり、また、ＲＡＭ５３との間でデータ
の授受を行ったりしながらエンジン１の燃焼制御に必要
なデータをＩ１０ボート５４へ出力する。Ｉ１０ポート
５４には上記各センサ４１〜４４からの信号が入力され
ると共に、Ｉ１０ボート５４からは前記各信号Ｓｔ、Ｓ
ｐ、ＳＫ、ＳＡ、ＳＶが出力される。即ち、ＣＰＵ５１
はマツプ選択手段と、マツプ切換手段と、制御値設定手
段と、を含んで構成される。

ＲＯＭ５２はＣＰＵ５１における演算プログラムや、低
オクタン価燃料に対応して点火時期の基本制御値を運転
状態に応じて設定したレギュラーマツプと、高オクタン
価燃料に対応して同様に点火時期の基本制御値を設定し
たハイオクマツプ等を格納している。即ち、ＲＯＭ５２
は、基本制御値マツプ設定手段を含んで構成される。Ｒ
ＡＭ５３は演算に使用するデータや演算結果等を一時的
に格納するワーキングメモリーである。

次にコントロールユニット５０による本実施例の制御動
作を第３図に示したフローチャートにしたがって説明す
る。このプログラムはイグニッションキースイッチのＯ
Ｎ動作によって開始され、所定時間毎に実行される。

ステップ（図ではＳと記す）１では、初期に使用するマ
ツプをハイオク燃料に対応するハイオク用スライスレベ
ルを有したハイオクマツプとし、点火時期補正値βの初
期値を０に設定する。即ち、このステップ１の部分がマ
ツプ選択手段に相当する。

ステップ２．３では、マツプ切換判定を行う運転状態と
なっているか否かをチエツクする。

まずステップ２では水温センサ４２によって検出される
冷却水温度Ｔ９がの判定用温度Ｔ。。を超えているか否
かを判定する。

ステップ２でＴ＞Ｔｗｏであると判別されたときは、ス
テップ３へ進み、エンジン１の運転状態がエンジン回転
数及び燃料噴射量等で代表されるエンジン負荷で規定さ
れる所定の領域に所定時間以上留まっているか否かを判
定する。そして所定時間以上留まっていないときはマツ
プ切換判定を行う運転状態を満たしていないため、ステ
ップ４へ進み、マツプ切換判定を行うことなくＲＡＭ５
３に記憶された点火時期補正量βを読み込むがこの値を
ノッキング検出状態に応じて修正する学習は行わない。

次いでステップ９へ進み、ハイオクマツプからエンジン
回転数とエンジン負荷等に基づいて検索される点火時期
の基本制御値に前記ステップ３で設定された点火時期補
正量βを加算して最終的な点火時期を設定する。

一方、ステップ３で所定時間以上留まっていると判定さ
れたときは、マツプ切換判定を行う運転条件が満たされ
たと判断し、ステップ５以降へ進んでマツプ切換判定を
行う。

まず、ステップ５ではマツプ切換判定を行うためＲＡＭ
５３から読み込んだ点火時期補正量βをノックセンサ４
３によって検出されるノッキング発生状態に基づいて修
正学習する。具体的にはノッキングを発生するまでは点
火時期補正量βを少しずつ進角させ、ノッキングを発生
すると前記進角量より大きく遅角させてノッキングが回
避されると再度進角させるようなフィードバック制御を
行う。

ステップ６では、エンジン１の運転状態が低回転数側と
高回転数側とに区分された２つの判定領域のいずれに属
しているかを判別する。

そして、低回転数側に属しているときはステップ７へ進
み、また高回転数側に属しているときはステップ８へ進
んで、それぞれ上記のようにして学習された点火時期補
正量βを異なる判定値ＡまたはＢと比較する。

ステップ７または８で判定値ＡまたはＢ以下であるとき
は、ハイオクマツプを使用した点火時期制御を継続して
よいと判断し、てステップ９へ進み、基本制御値に前記
ステップ５で設定された点火時期補正量βを加算して最
終的な点火時期を設定する。これにより、前記ステップ
５でのフィードバック制御で点火時期補正量βをノッキ
ング限界近くまで進角補正しているため、可及的にエン
ジン性能（出力）を高めることができる。

また、ステップ７または８で点火時期補正量β（進角補
正量が大きい程小さく修正される）が判定値ＡまたはＢ
を超えると判定されたときはハイオクマツプを使用した
点火時期制御では進角し過ぎであり、レギュラー燃料が
使用されているとの判断の下にステップ１０へ進みハイ
オクマツプからレギュラーマツプへの使用に切り換える
。即ち、ステップ５〜１０の部分がマツプ切換手段に相
当する。

次いでステップ１１へ進み点火時期補正量βをステップ
５で行ったのと同様にしてノックセンサ４３によって検
出されるノッキング発生状態に基づいて修正学習を行っ
た後、ステップ９へ進み前記学習された点火時期補正量
βをレギュラーマツプから検索された基本制御値に加算
して最終的な点火時期を設定する。この場合も、レギュ
ラー燃料に応じて点火時期補正量βをノッキング限界近
くまで進角補正しているため、可及的にエンジン性能（
出力）を高めることができる。即ち、ステップ１１の部
分が制御値設定手段に相当する。

そして、かかるマツプ切換制御とすれば、エンジン始動
時にイグニッションキースイッチがＯＦＦからＯＫに切
換られると同時に、使用燃料のオクタン価によらず必ず
ハイオクマツプが使用されるため、ハイオク燃料が使用
されれば、通常はマツプ切換判定を行ってもそのままの
点火時期制御値によって燃焼が制御される。

また、レギュラー燃料が使用されているときには、マツ
プ切換判定が行われると点火時期が継続して遅角されて
いって判定値を超えることによってレギュラーマツプに
切り換えられ、以後は判定が行われることなくイグニッ
ションキースイッチがＯＦＦとされるまでレギュラーマ
ツプを使用した燃焼制御が継続される。

つまり、運転中に行われるマツプの切り換えは、ハイオ
クマツプからレギュラーマツプへの一方向のみであり、
逆方向の切換を廃止する代わりに初期値は常にハイオク
マツプを使用することによりハイオク燃料使用に合わせ
て設計されたエンジン性能を始動直後から十分に引き出
すことができる。

また、ハイオク燃料使用中に過ってレギュラーマツプに
切り換えられた場合でも、−旦運転を停、　　止した後
、運転を再開するときにハイオクマツプが使用されるた
め、ハイオク燃料使用時に永久にハイオクマツプが使用
されなくなる事態を回避でき、レギュラー燃料使用時よ
りエンジン性能が低下する状態が長時間継続することに
よって排温上昇に伴いエンジンが損傷することを防止で
きる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によればエンジン始動時に
は必ず高オクタン価燃料用のマツプが使用されるため、
ハイオク燃料使用時は初期からエンジン性能を十分に引
き出すことができると共に、過って低オクタン価燃料用
のマツプに切り換えられた場合でも、運転停止後の運転
再開時に高オクタン価燃料用のマツプが使用されるため
、排温上昇に伴うエンジンの損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の構成を示す図、第３図は同上実施例の制
御ルーチンを示すフローチャートである。 １２・・・燃焼操作手段　　４３・・・ノックセンサ４
５・・・運転状態検出手段　　５０・・・コントロール
ユニット 特許出願人　　　　日産自動車株式会社代理人　弁理士
　笹　島　　冨二雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 エンジンに発生するノッキングを検出するノッキング検
   出手段と、 オクタン価の異なる燃料毎にエンジンの運転状態に応じ
   て燃焼状態を制御する基本制御値をマップに格納して設
   定する基本制御値マップ設定手段と、 エンジン運転開始時に高オクタン価燃料用の基本制御値
   マップを選択して初期使用させるマップ選択手段と、 高オクタン価燃料用の基本制御値マップが使用されてい
   る時、エンジンが所定の判定領域に移行するとノッキン
   グの発生によって点火時期を遅角させていき遅角量が切
   換基準値を超えると低オクタン価燃料用の基本制御値マ
   ップへ切り換えるマップ切換手段と、 前記マップ選択手段によって選択され、または前記マッ
   プ切換手段によって切り換えられたマップからエンジン
   運転状態に応じて検索された基本制御値に基づいて、エ
   ンジンの燃焼状態を制御する制御値を設定する制御値設
   定手段と、 前記制御値設定手段の出力に基づいてエンジンの燃焼状
   態に関するパラメータを操作する燃焼操作手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。