JPH0223226A - 内燃機関の過給圧制御装置 - 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、過給機を備えた内燃機関に関し、特に過給圧
の制御を行う装置に関するゆ 〔従来の技術〕 過給機付きエンジンでは、高負荷高回転時、吸入空気量
比（Ｑ／Ｎ）が特に大きくなり、これにより燃料噴射弁
に対する要求噴射量が非常に多くなる。ところが、燃料
噴射弁の噴射量の計量可能な範囲は、製造技術およびそ
の構造上の理由により限界があり、一定範囲以上に広く
することはできないため、この要求噴射量が計量可能な
最大噴射量を越えると、計量精度が悪化し、燃料噴射弁
の実際の噴射量は過大となり、空燃比がオーバーリッチ
になる。これに対し、要求噴射量が最大噴射量を越えそ
うになったとき、要求噴射量を最大噴射量に等しくする
ように固定し、実際の噴射量を最大噴射量に固定すると
、さらに高負荷高回転になると吸入空気量が実際の噴射
量に対して多（なりすぎ、空燃比がオーバーリーンにな
ってしまう。

そこで、特開昭５９−２２９０２４号公報に開示されて
いるように、１つのシリンダに対して異なる性能を有す
る燃料噴射弁を２個設け、見かけ上、燃料噴射弁の計量
範囲を広げて常に要求噴射量を確保するように構成する
ことが可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように燃料噴射弁を２個設けると、コストが上昇し
、また各燃料噴射弁の切換制御が複雑になるという問題
が生じる。

本発明の目的は、１つのシリンダに対して２以上の燃料
噴射弁を設ける必要がなく、エンジンが高負荷高回転状
態になっても要求燃料噴射量だけエンジンに燃料を供給
し、高負荷高回転状態でも空燃比を良好な値に制御する
ことを可能にすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る内燃機関の過給圧制御装置は、第１図の発
明の構成図に示すように、過給機２５と、この過給機２
５による吸入空気の過給圧を制御する手段Ａと、機関の
吸入空気量に応じて燃料噴射弁に対する要求燃料噴射量
を決定する手段Ｂと、この要求燃料噴射量が燃料噴射弁
の制御可能な最大噴射量を越えたか否かを判定する燃料
噴射量判定手段Ｃとを備え、上記過給圧制御手段Ａは、
要求噴射量が最大噴射量を越えたとき、過給圧を低下さ
せることを特徴としている。

〔作　用］ 要求噴射量が最大噴射量を越えたとき、過給圧が低下せ
しめられる。これにより吸入空気量が減少し、要求噴射
量が減少して最大噴射量よりも少なくなる。この結果、
エンジンに要求噴射量どおりの燃料を供給することが可
能となる。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第２図は、本発明の一実施例を適用したガソリンエンジ
ンを示す。シリンダブロック１１に形成されたシリンダ
ボア１２には、ピストン１３が摺動自在に収容され、こ
のピストン１３の上に燃焼室１４が形成される。シリン
ダヘッド１５に形成された吸入ボート１６と排気ポート
１７は、それぞれ吸気弁１８と排気弁１９により開閉さ
れる。

吸気通路２１の最も上流部分にはエアクリーナ２２が設
けられ、その下流側にはエアフロメータ２３が設けられ
る。スロットル弁２４はエアフロメータ２３の下流側に
配設され、その下流側にはスーパーチャージャ２５が設
けられる。吸気通路２１の最も下流側には燃料噴射弁２
６が取り付けられる。

スーパーチャージャ２５は、一対のロータを有し、その
一方の回転軸には電磁クラッチ２６を介してプーリ２７
が連結される。このプーリ２７は無端状のベルト２８を
介してエンジンのクランクプーリ２８に連結される。吸
気通路２１のスーパーチャージャ２５の上流側と下流側
はバイパス通路３１により連結され、このバイパス通路
３１にはバイパス弁３２が設けられる。バイパス弁３２
は後述する制御回路４１により開閉制御される。

制御回路４１は、マイクロコンピュータから構成され、
マルチプロセシングユニット（ＭＰＵ）　　４２、メモ
リ４３、出力ポート４４、および入力ポート４５を有し
、これらはバス４６により相互に接続される。入力ポー
ト４５には各センサが接続され、エンジンの運転条件が
入力される。エアフロメータ２３は吸入空気量に応じた
信号を発生する。回転数センサ５１、吸気温センサ５２
、および排気温センサ５３は、それぞれエンジン回転数
、吸気温、および排気温に応じた信号を出力する。水温
センサ５４は冷却水温に応じた信号を出力し、またノッ
クセンサ５５はノッキングの大きさに応じた信号を出力
する。出力ポート４４は、燃料噴射弁２６とバイパス弁
３２に接続される。制御回路４１は、後述する各プログ
ラムに従い、燃料噴射量を定めて燃料噴射弁２６を駆動
制御するとともに、またバイパス弁３２を開閉制御する
。

第３図は燃料噴射時間計算ルーチン、すなわち燃料噴射
弁２６の噴射量を計算するルーチンのフローチャートで
ある。このルーチンは所定のクランク角毎に割り込み処
理される。

ステップ１０１では、吸入空気量Ｑ、エンジン回転数Ｎ
、吸気温、排気温、および水温を読み込む。

ステップ１０２では、吸入空気量比Ｑ／Ｎに定数ＫＴＰ
を乗じることにより基本燃料噴射時間ＴＰを求める。な
お本実施例におけるエンジンは、いわゆるＬ−Ｊ形の電
子制御式燃料噴射システムを存しており、燃料噴射量は
吸入空気量を用いて定められるが、いわゆるＤ−Ｊ形の
電子制御燃料噴射システムの場合には、燃料噴射量は吸
気管圧力とエンジン回転数を用いて定められる。ステッ
プ１０３では、基本燃料噴射時間ＴＰと吸気温補正係数
ＦＴＨＡとＯＴＰ増量補正係数ＦＯＴＰとを乗じること
により、第１燃料噴射時間ＴＡＵ、を求める。吸気温補
正係数ＦＴＨＡは吸気温によって定まる係数であり、ま
たＯＴＰ増量補正係数ＦＯＴＰは排気温を抑えるための
ものである。ステップ１０４では、第１燃料噴射時間Ｔ
ＡＵ６に暖機増量補正係数ＦＷＬ等を乗じて最終燃料噴
射時間ＴＡυを計算する。

しかして、第１燃料噴射時間ＴＡＵ、は基本燃料噴射時
間ＴＰに対して吸気温およびＯＴＰ増量の補正を行って
求められるものであり、その時における吸入空気ＩＱに
対応した長さを有する。すなわち第１燃料噴射時間ＴＡ
Ｕｏは、通常の運転時におけるエンジンの要求燃料噴射
量に対応する。これに対して最終燃料噴射時間ＴＡｌｌ
は、暖機増量の補正を行って求められるものであり、エ
ンジンの暖機運転時等に必要な燃料噴射量に対応し、実
際の吸入空気量Ｑに対応したものよりも長く定められて
いる。

ステップ１０５では、フラグＦ、が“°０°゛か否かを
判定することにより、使用されているガソリンが高オク
タン価ガソリン（以下ハイオクガソリンという）である
か否かを判別する。このフラグＦ−，は、後述するオク
タン価判定ルーチンにおいて、ハイオクガソリンの場合
ｕ　ＯＩＩに、また低オクタン価ガソリン（以下レギュ
ラーガソリンという）の場合“１”に定められている。

ハイオクガソリンが使用されている場合、ステップ１０
６において最終燃料噴射時間ＴＡυが燃料噴射弁２６の
制御可能な最大噴射時間τｍａｘより大きいか否かを判
定し、もし大きければステップ１０７において最終燃料
噴射時間ＴＡＵを最大噴射時間τｍａｘに固定し、逆に
最終燃料噴射時間ＴＡＵが最大噴射時間τ＋＊ａｘ以下
であればステップ１０７を飛ばして、このルーチンを終
了する。すなわちステップ１０６゜１０７の実行により
、最終燃料噴射時間ＴＡＵは最大噴射時間τｌ１ａｘ以
下の大きさに制限される。最大噴射時間τｍａｘは、第
４図に示すようにエンジン回転数が大きくなるにしたが
って小さくなる。−方、ステップ１０５においてレギュ
ラーガソリンが使用されていると判定した時、ステップ
１０６．１０７を実行せずにこのルーチンを終了する。

第５図は過給圧制御ルーチン、すなわちバイパス通路３
１の開閉を制御するルーチンのフローチャートである。

このルーチンは所定のクランク角毎に割り込み処理され
る。

ステップ２０１では、フラグＦ、が“０゛°か否かを判
定することにより、使用されているガソリンがハイオク
ガソリンであるか否かを判別する。現在ハイオクガソリ
ンが使用されておりフラグＦ＋が°“０°°にセットさ
れている場合、ステップ２０２へ進み、第１燃料噴射時
間ＴＡＵｏが最大噴射時間τｍａｘを越えているか否を
判別する。第１燃料噴射時間ＴＡＵｏが最大噴射時間τ
ＩＩＩａｘを越えている時、ステップ２０３においてバ
イパス弁３２を開放し、このルーチンを終了する。すな
わち要求燃料噴射量が燃料噴射弁２６の制御可能な最大
噴射量を越えている時、バイパス弁３２を開放して過給
圧を低下させる。これに対して第１燃料噴射時間ＴＡＵ
。

が最大噴射時間τ１ｌａｘ以下の時、ステップ２０４に
おいてバイパス弁３２を閉塞し、このルーチンを終了す
る。なおバイパス弁３２は、制御回路４１からいったん
開放指令が出力されると、次に閉塞指令が出力されるま
で開弁状態を維持し、また同様に、閉塞した後は次に開
放指令が出力されるまで閉弁状態を維持する。

ステップ２０１において、現在レギュラーガソリンが使
用されておりフラグＦ、が１″にセットされている場合
、ステップ２０２を飛ばして直接ステップ２０３へ進み
、バイパス弁３２を開放してこのルーチンを終了する。

すなわちレギュラーガソリンの使用時、ステップ２０３
においてバイパス通路３１を開放することにより過給圧
が低下する。

なおステップ２０３　、２０４が繰り返し実行されてバ
イパス弁の開閉が繰り返されるのを防止するため、ステ
ップ２０３の実行により一旦バイパス弁が開放されたと
きは、次回におけるステップ２０２の判定基準（τｍａ
ｘ）を小さくする等により、バイパス弁の開閉動作にヒ
ステリシスを設けてもよい。

しかして本実施例では、ハイオクガソリンの使用時、エ
ンジンの要求燃料噴射量すなわち第１燃料噴射時間ＴＡ
Ｕｏが燃料噴射弁２６の制御可能な最大噴射時間τｍａ
ｘを越えている場合、過給圧を低下させ（第５図のステ
ップ２０３）、また暖機増量補正等がされている最終燃
料噴射時間ＴＡＵが最大噴射時間τｍａｘを越えている
場合、この最終燃料噴射時間ＴＡＵを最大噴射時間τｍ
ａｘに固定している（第４図のステップ１０７）。一方
、レギュラーガソリンの使用時、過給圧を低下させてお
り、また最終燃料噴射時間ＴＡＵを最大噴射時間τｍａ
ｘに固定しない。

以上のように、本実施例において、ハイオクガソリンの
使用時には、第１燃料噴射時間ＴＡＢ。（要求噴射量）
が最大噴射時間τｌｌ１ａｘ　　（最大噴射量）を越え
たとき、過給圧を低下させている。これにより、吸入空
気量が減少し、第１燃料噴射時間ＴＡＵｏが減少して最
大噴射時間τ１ｌｌａＸより少なくなる。この結果、エ
ンジンの要求噴射量を供給することが可能となり、空燃
比を適正な値に制御できる。

また本実施例では、以下の作用も奏する。

すなわちハイオクガソリンを使用すると、耐ノヨク性が
向上するのでエンジン出力を上昇させるために過給圧を
高めることが可能である。しかし過給圧を高めると、高
負荷高回転運転状態において、エンジンの要求燃料噴射
時間（第１燃料噴射時間）が燃料噴射弁の制御可能な最
大噴射時間τｗａｘを越えることがあり、これにより、
後述するように燃料噴射弁による燃料噴射量が過大にな
るおそれがある。すなわち、空燃比はオーバーリッチと
なり、これにより失火してエンジンの出力トルクが低下
する。逆に、もし要求燃料噴射時間を最大噴射時間τＩ
ＩＩａｘで固定すると、過給圧の上昇とともに吸入空気
量が増加するために空燃比がオーバーリーンとなり、プ
レイグニツシヨンあるいは排気温の上昇という問題が発
生する。しかし本実施例では、要求燃料噴射時間が最大
噴射時間τｍａｘを越えたとき過給圧を低下させるため
、この結果吸入空気量が減少し、これにより要求燃料噴
射時間が最大噴射時間τｍａｘより短（なり、要求燃料
噴射量だけ噴射されることとなる。したがって、適正な
空燃比を維持しつつさらに高負荷、高回転までエンジン
を運転することが可能となる。

ここでエンジンの運転状態がさらに高負荷高回転状態と
なり、過給圧が比較的低いにも拘わらず要求燃料噴射時
間が最大噴射時間τｎｇａｘより大きくなった時、適性
な空燃比よりも若干リーン状態となる。しかし、この時
ガソリンがハイオクガソリンであるため、空燃比がリー
ンであっても、プレイグニツシヨンあるいはノックの発
生の虞れは生じない。

第６図は燃料噴射弁の噴射時間と燃料流量の関係を示す
。燃料噴射弁における燃料流量は最小噴射時間τｗｉｎ
と最大噴射時間τｍａｘの間において噴射時間に対して
直線的に変化し、この間において燃料噴射量の計量が可
能であるが、要求燃料噴射時間が最大噴射時間τｍａｘ
を越えると、燃料噴射弁の弁体が弁座にあたってジャン
プし再び開放するという現象が生じ（休止時間τｒｅｓ
ｔ）　、この結果噴射時間に対する燃料流量が過大とな
る。すなわち要求燃料噴射時間が最大噴射時間τｆｆ１
ａＸよりも長くなると、燃料噴射弁は要求燃料噴射時間
よりも長い間開弁することとなり、燃料流量が設定値よ
りも多くなる。なお、図中τＶは燃料噴射弁の無効噴射
時間を示す。

さて本実施例において、レギュラーガソリンの使用時、
要求燃料噴射時間が最大噴射時間τｍａｘを越えないよ
うに制限していないため、要求燃料噴射時間が最大噴射
時間τｍａｘを越えたとき空燃比がオーバーリッチとな
り、このためエンジンが失火してトルクが低下する虞れ
が生じるが、これはエンジンの最高回転数付近のみの現
象であり、またプレイグニツシヨン等のようにエンジン
の耐久性に影響を及ぼすことはない。

第７図は、オクタン価判定ルーチンすなわち第３および
５図のステップ１０５　、２０１において用いれらるフ
ラグＦ＋を定めるルーチンである。このルーチンは所定
の時間毎に割り込み処理される。

ステップ３０１は、フラグＦ、が１であるか、すなわち
、現在使用中の燃料がレギュラーガソリンと判断されて
いるか否かを判別するステップである。フラグＦ１は、
イグニッションスイッチがオンされるたびにイニシャラ
イズされ、つまりＦ。

＝０とされるものであり、最初、このステップ３０１は
ＮＯと判別され、ステップ３１１へ進む。ステップ３１
１はフラグＦ、が１か否かを判別する。

このフラグＦ２もイグニッションスイッチがオンされる
たびにイニシャライズされ、つまりＦ！＝０とされるも
のであり、最初、このステップ３１１も、Ｎｏと判別さ
れ、ステップ３１２へ進む、ステップ３１２では、ノッ
キングが発生しているか否かが判別され、ノッキングが
発生していなければステップ３１６に進み、点火時期が
所定量進角処理され、このルーチンを終了する。

ステップ３１２でノッキングが発生していると判別され
るとステップ３１３へ進む。ステップ３１３では、現在
の点火時期θが最大遅角量ｅＬより大きいか否かが判別
される。この最大遅角量ｅＬは、ハイオクガソリンを使
用した場合において、ノッキングが発生する可能性のな
い遅角量として設定されている。ステップ３１３で点上
時期θが最大遅角量θＬ以下の時は、ステップ３１７で
所定量遅角処理を行ないこのルーチンを終了する。

この遅角処理を続けても、ノッキングの発生が続（と、
ステップ３１３でＹＥＳと判別されステップ３１４に進
み、フラグＦ２に１が設定されてステップ３１５に進み
、変数ＣＡに１００が設定される。−方、ステップ３１
１でフラグＦ２が１と判別されると、つまり、ステップ
３１３で点火時期θが最大遅角量θＬ以上と判別された
後は、ステップ１１１がらステップ３２１へ進む。

ステップ３２１では、変数ＣＡがデクリメントされ、ス
テップ３２２へ進み、デクリメントされた変数ＣＡがＣ
Ａ＞Ｏであるか否かが判別される。

ＣＡ＞Ｏの時は、ステップ３２３へ進み、大きなノッキ
ングが発生しているか否かを判別するゆ大きなノッキン
グとは、ノックセンサからの出力値がノック判定値より
さらに大きな所定値以上となるノッキングである。大き
なノッキングが発生していると判別するとステップ３２
４へ進み変数ＣＢをインクリメントとして、このルーチ
ンを終了する。

また、大きな、ノッキングが発生していないと判別する
と、変数ＣＢをインクリメントすることなく、このルー
チンを終了する。ステップ３２３　、３２４は、変数Ｃ
ＡがＣＡ≦０となるまでくり返され、大きなノッキング
が発生している時、変数ＣＢがインクリメントされる。

このルーチンが１００回くり返され、ステップ３２２で
ＣＡ≦０と判別されると、ステップ３２５へ進み、フラ
グＦ！を１とし、ステップ３２６へ進む。ステップ３２
６では、先のルーチンが１００回くり返されている間に
、大きなノッキングの発生によって計数された変数ＣＢ
が１０よりも大きいか否か判別される。ＣＢ＞１０であ
ればステップ３２７においてフラグＦ１が１とされ、Ｃ
Ｂ≦１０である時はステップ２０８において変数ＣＢを
Ｏとして、このルーチンを終了する。

ＣＢ＞１０でありステップ３２７でＦ、を１とした場合
、ステップ３０１では、ＹＥＳと判別され、ステップ３
０２へ進む。ステップ３０２で、ノッキングが発生して
いると判別されると、ステップ３０４で所定量遅角処理
してノッキングを防止し、ステップ３０５へ進み、点火
時期を最大遅角量θｎでカード処理しこのルーチンを終
了する。ステップ３０２でノッキングの発生がないと判
別されると、ステップ３０３で所定量進角処理して、こ
のルーチンを終了する。

以上の様に、第７図のオクタン価判定ルーチンでは、ハ
イオクガソリンを使用した場合には、ノッキングが発生
する可能性のない最大遅角量θＬまで、点火時期ｅを遅
角しても、大きなノッキングが、所定の頻度で発生する
場合は、レギュラーガソリンを使用していると判定する
ことにより、オクタン価を判定している。

従って、フラグＦ、は、ハイオクガソリンを使用してい
る時は、０を維持し、レギュラーガソリンの時は、１と
される。

なお、上記実施例は機械式過給機を有するエンジンに本
発明を適用した例であったが、本発明はターボチャージ
ャを有するエンジンにも適用されうる。この場合、第５
図のステップ２０３における過給圧の制御は、ウェスト
ゲートバルブのアクチュエータを介して行われる。すな
わち、第１燃料噴射時間ＴＡＵ、が最大噴射時間τｌ１
Ｉａｘを越えたとき、電磁力等によりアクチュエータを
強制的に駆動し、ウェストゲートバルブを強制的に開放
すればよい。

〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、１つのシリンダに対して
２以上の燃料噴射弁を設ける必要がなく、エンジンが高
負荷高回転状態になっても要求燃料噴射量だけエンジン
に燃料を供給し、常に空燃比を良好な値に制御すること
が可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成図、 第２図は本発明の一実施例を適用した内燃機関の断面図
、 第３図は燃料噴射時間計算ルーチンのフローチャート、 第４図はエンジン回転数と最大噴射時間の関係を示すグ
ラフ、 第５図は過給圧制御ルーチンのフローチャート、第６図
は燃料噴射時間と燃料流量の関係を示すグラフ、 第７図はオクタン価判定ルーチンのフローチャートであ
る。 ２５・・・スーパーチャージャ（過給機）２６・・・燃
料噴射弁 ３１・・・バイパス通路 ３２・・・バイパス弁 ４１・・・制御回路 第１　図 第３図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、過給機と、この過給機による吸入空気の過給圧を制
   御する手段と、機関の吸入空気量に応じて燃料噴射弁に
   対する要求燃料噴射量を決定する手段と、この要求燃料
   噴射量が燃料噴射弁の制御可能な最大噴射量を越えたか
   否かを判定する燃料噴射量判定手段とを備え、上記過給
   圧制御手段は、要求噴射量が最大噴射量を越えたとき、
   過給圧を低下させることを特徴とする内燃機関の過給圧
   制御装置。