JPH0323327A - 過給式ガソリン内燃機関 - Google Patents
過給式ガソリン内燃機関Info
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- JPH0323327A JPH0323327A JP1156685A JP15668589A JPH0323327A JP H0323327 A JPH0323327 A JP H0323327A JP 1156685 A JP1156685 A JP 1156685A JP 15668589 A JP15668589 A JP 15668589A JP H0323327 A JPH0323327 A JP H0323327A
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- internal combustion
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
- F02D23/02—Controlling engines characterised by their being supercharged the engines being of fuel-injection type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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。
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］
この発明は過給式の内燃機関に関するものであり、過給
運転域において空燃比を理論空燃比よりリーン側となる
ように制御するガソリンを燃料とする過給式の内燃機関
に関する。
運転域において空燃比を理論空燃比よりリーン側となる
ように制御するガソリンを燃料とする過給式の内燃機関
に関する。
［従来の技術］
ガソリンを燃料とする希薄燃焼内燃機関（例えば特開昭
５８−５９３２７号公報）では混合気の空燃比を理論空
燃比より希薄側の空燃比に設定している。
５８−５９３２７号公報）では混合気の空燃比を理論空
燃比より希薄側の空燃比に設定している。
希薄空燃比で燃焼を行わせるため燃焼室内における点火
栓付近に過濃な混合気の部分を形成し、即ち所謂威層を
起こさせ、過濃な混合気に着火させ、その周囲の希薄な
部分に延焼させるような仕組みとしているのが普通であ
る。この場合の空燃比は低負荷あるいは中負荷では１８
−２２程度の希薄空燃比に設定され、中負荷以上の負荷
では動力性能向上のために理論空燃比あるいは理論空燃
比近傍の１５−１７程度の希薄空燃比に設定される。と
ころが、さらに高負荷になると理論空燃比あるいは１５
−１７程度の希薄空燃比では排気温度が上昇し、触媒コ
ンバータが過熱する問題がある。そこで、高負荷域では
空燃比を理論空燃比あるいは希薄空燃比から理論空燃比
より過濃側の１０−１１程度の過濃空燃比に切換えてい
る（例えば、特公昭６２−５４９７７号公報）。
栓付近に過濃な混合気の部分を形成し、即ち所謂威層を
起こさせ、過濃な混合気に着火させ、その周囲の希薄な
部分に延焼させるような仕組みとしているのが普通であ
る。この場合の空燃比は低負荷あるいは中負荷では１８
−２２程度の希薄空燃比に設定され、中負荷以上の負荷
では動力性能向上のために理論空燃比あるいは理論空燃
比近傍の１５−１７程度の希薄空燃比に設定される。と
ころが、さらに高負荷になると理論空燃比あるいは１５
−１７程度の希薄空燃比では排気温度が上昇し、触媒コ
ンバータが過熱する問題がある。そこで、高負荷域では
空燃比を理論空燃比あるいは希薄空燃比から理論空燃比
より過濃側の１０−１１程度の過濃空燃比に切換えてい
る（例えば、特公昭６２−５４９７７号公報）。
［発明が解決しようとする課題］
成層方式の希薄燃焼では高負荷側では触媒コンバータの
過熱防止のため空燃比を過濃に設定しており、そのため
燃料消費率が不良となる問題点がある。
過熱防止のため空燃比を過濃に設定しており、そのため
燃料消費率が不良となる問題点がある。
一方、触媒コンバータの温度が最大となる理論空燃比近
傍の空燃比領域を越えて例えば２０程度の空燃比で運転
すれば触媒コンバータの過熱は避けることができること
は知られているが、通常の希薄燃焼方式では高負荷側で
は過熱の起こらない超希薄空燃比領域では混合気の安定
な燃焼を図ることができず、また動力性能の悪化を招く
。
傍の空燃比領域を越えて例えば２０程度の空燃比で運転
すれば触媒コンバータの過熱は避けることができること
は知られているが、通常の希薄燃焼方式では高負荷側で
は過熱の起こらない超希薄空燃比領域では混合気の安定
な燃焼を図ることができず、また動力性能の悪化を招く
。
この発明は、触媒コンバータの過熱を起こさせることな
く高負荷側で希薄燃焼を実現することにある。
く高負荷側で希薄燃焼を実現することにある。
［課題を解決するための手段］
この発明の過給式ガソリン内燃機関は、第１図に示すよ
うに、 機関に供給される空気を過給するための過給手段八と、 機関に燃料を供給する燃料供給手段Ｂと、空気および燃
料が均質な混合気を形成して燃焼室に供給する吸気系Ｃ
と、 過給手段がその本来の能力を発揮する運転域において混
合気の空燃比が理論空燃比より希薄側となるように燃料
供給手段Ｂより供給される燃料の量を制御する燃料供給
量制御手段Ｄと、を具備する。
うに、 機関に供給される空気を過給するための過給手段八と、 機関に燃料を供給する燃料供給手段Ｂと、空気および燃
料が均質な混合気を形成して燃焼室に供給する吸気系Ｃ
と、 過給手段がその本来の能力を発揮する運転域において混
合気の空燃比が理論空燃比より希薄側となるように燃料
供給手段Ｂより供給される燃料の量を制御する燃料供給
量制御手段Ｄと、を具備する。
過給手段Ａはエンジンに導入される空気の過給を行う。
燃料供給手段Ｂは燃料をエンジンに供給する。
吸気系Ｃは燃料と空気とを均質に混合し、この混合気を
エンジンの燃料室に供給する。
エンジンの燃料室に供給する。
燃料供給量制御手段Ｄは燃料供給手段Ｂからの燃料供給
量を、過給手段Ａがその本来の能力を発揮する運転域に
おいて、希薄な混合気が形成されるように制御する。
量を、過給手段Ａがその本来の能力を発揮する運転域に
おいて、希薄な混合気が形成されるように制御する。
［実施例］
第２図において、１０は多気筒（例えば４気筒）内燃機
関の本体であり、１２はシリンダボア、１４は吸気弁、
ｌ６は吸気ボートである。吸気ボート１６は最も通常の
ストレートボートとして構成することができ、吸気弁１
４が開けられる吸気行程においてシリンダボア１２内に
均質な所謂ホモジェニアスな混合気を形成するものであ
る。ｌ８は排気弁、２０は排気ボートである。吸気ボー
ト１６は吸気管２２に接続され、排気ボート２０は排気
管２４に接続される。２５は触媒コンバータである。２
３はディストリビュー夕である。
関の本体であり、１２はシリンダボア、１４は吸気弁、
ｌ６は吸気ボートである。吸気ボート１６は最も通常の
ストレートボートとして構成することができ、吸気弁１
４が開けられる吸気行程においてシリンダボア１２内に
均質な所謂ホモジェニアスな混合気を形成するものであ
る。ｌ８は排気弁、２０は排気ボートである。吸気ボー
ト１６は吸気管２２に接続され、排気ボート２０は排気
管２４に接続される。２５は触媒コンバータである。２
３はディストリビュー夕である。
２６は過給機としてのターボチャージャであり、ターボ
チャージャ２６は吸気管２２に接続されるコンプレッサ
ハウジング２８と、コンプレッサハウジング２８に収納
されるコンプレッサホイール３０と、排気管２４に接続
されるタービンハウジング３２と、タービンハウジング
３２に収納されるタービンホイール３４とから構威され
る。このターボチャージャ２６は理論空燃比で運転され
る通常のターボチャージャよりその過給能力が太きなも
のに選定される。すなわち、理論空燃比で運転される通
常のターボチ・ヤージャがその過給能力が大気圧に対し
てせいぜい３００ｍ−４５０ｍｍ｝Ｉｆ位（過給圧力比
＝ターボチャージャ下流の圧力／ターボチャージャ上流
の圧力で１．５位）の過給圧を得ることができる程度の
ものであるのと比較して、この発明のターボチャージャ
はその過給能力が７００−１０００ｍｍＨｇ程度（過給
圧力比で１．５以上、好ましくは２−２． ５）の強力
なものが必要である。すなわち、通常のエンジンでは排
気温度やノッキング等により過給圧をあまり高くできな
いが、この発明では高負荷側で混合気を希薄側に設定す
ることにより、排気系の過熱を防止し過給圧を従来より
高めることにより安定な燃焼を可能としている。なお、
図示しないが、ターボチャージャ２６のコンプレッサホ
イール３０の下流にインターターラを配置することがで
きる。
チャージャ２６は吸気管２２に接続されるコンプレッサ
ハウジング２８と、コンプレッサハウジング２８に収納
されるコンプレッサホイール３０と、排気管２４に接続
されるタービンハウジング３２と、タービンハウジング
３２に収納されるタービンホイール３４とから構威され
る。このターボチャージャ２６は理論空燃比で運転され
る通常のターボチャージャよりその過給能力が太きなも
のに選定される。すなわち、理論空燃比で運転される通
常のターボチ・ヤージャがその過給能力が大気圧に対し
てせいぜい３００ｍ−４５０ｍｍ｝Ｉｆ位（過給圧力比
＝ターボチャージャ下流の圧力／ターボチャージャ上流
の圧力で１．５位）の過給圧を得ることができる程度の
ものであるのと比較して、この発明のターボチャージャ
はその過給能力が７００−１０００ｍｍＨｇ程度（過給
圧力比で１．５以上、好ましくは２−２． ５）の強力
なものが必要である。すなわち、通常のエンジンでは排
気温度やノッキング等により過給圧をあまり高くできな
いが、この発明では高負荷側で混合気を希薄側に設定す
ることにより、排気系の過熱を防止し過給圧を従来より
高めることにより安定な燃焼を可能としている。なお、
図示しないが、ターボチャージャ２６のコンプレッサホ
イール３０の下流にインターターラを配置することがで
きる。
３６は燃料インジェクタであり、吸気ボート１６の付近
の吸気管２２に配置される。尚、この発明の思想は気化
器式の内燃機関でも実現することができる。
の吸気管２２に配置される。尚、この発明の思想は気化
器式の内燃機関でも実現することができる。
スロットル弁３８はケーブル４０を介してアクセルベダ
ル４２に連結される。スロットル弁３８の上流に電動式
の空燃比制御弁４４が配置される。
ル４２に連結される。スロットル弁３８の上流に電動式
の空燃比制御弁４４が配置される。
この空燃比制御弁４４はこの実施例ではバタフライ型と
して構成され、高負荷運転における希薄空燃比状態と低
負荷時における理論空燃比運転との切替に同期して開閉
される。即ち、希薄空燃比での高負荷運転時は空燃比制
御弁４４は想像線のように全開され、理論空燃比での低
負荷運転時は実線のように幾分絞られる。空燃比を切替
ラインにおいてステップ的に開閉する空燃比制御弁４４
を設けることにより、希薄空燃比での運転と理論空燃比
での運転との切替領域において燃料噴射量を一致させる
ことができトルクの急変のないスムースな運転が実現さ
れる。空燃比制御弁４４の駆動機構はこの実施例ではス
テップモータ４６として構成されるが、第２図の開放位
置（実線）と閉鎖位置（破線）位置とで空燃比制御弁４
４との間で駆動することができるものであればいかなる
ものであってもよい。
して構成され、高負荷運転における希薄空燃比状態と低
負荷時における理論空燃比運転との切替に同期して開閉
される。即ち、希薄空燃比での高負荷運転時は空燃比制
御弁４４は想像線のように全開され、理論空燃比での低
負荷運転時は実線のように幾分絞られる。空燃比を切替
ラインにおいてステップ的に開閉する空燃比制御弁４４
を設けることにより、希薄空燃比での運転と理論空燃比
での運転との切替領域において燃料噴射量を一致させる
ことができトルクの急変のないスムースな運転が実現さ
れる。空燃比制御弁４４の駆動機構はこの実施例ではス
テップモータ４６として構成されるが、第２図の開放位
置（実線）と閉鎖位置（破線）位置とで空燃比制御弁４
４との間で駆動することができるものであればいかなる
ものであってもよい。
制御回路５０はこの発明に従って燃料噴射および空燃比
制御弁４４の制御を行うものでマイクロコンピュータシ
ステムとして構成される。制御回路５０には各センサが
接続され、エンジンの運転条件信号が入力している。そ
のようなセンサとして、まずディストリビュータ２３に
クランク角度センサ５１、５２が設けられる。第１のク
ランク角度センサ５ｌは基準信号用で、例えば、エンジ
ンの１回転（７２０°ＣＡ）毎にパルス信号を発生する
ものである。第２のクランク角度センサ５２は回転数測
定用で用で、例えば、クランク角度で３０°毎にパルス
信号を発生するものである。５４は吸入空気量の計測を
行うエアフローメータである。
制御弁４４の制御を行うものでマイクロコンピュータシ
ステムとして構成される。制御回路５０には各センサが
接続され、エンジンの運転条件信号が入力している。そ
のようなセンサとして、まずディストリビュータ２３に
クランク角度センサ５１、５２が設けられる。第１のク
ランク角度センサ５ｌは基準信号用で、例えば、エンジ
ンの１回転（７２０°ＣＡ）毎にパルス信号を発生する
ものである。第２のクランク角度センサ５２は回転数測
定用で用で、例えば、クランク角度で３０°毎にパルス
信号を発生するものである。５４は吸入空気量の計測を
行うエアフローメータである。
エンジンの負荷の計測のため吸入空気量を計測する代り
にアクセルペダル４２の開度や吸気管圧力を計測してこ
れに替えることができる。制御回路５０は各センサから
のエンジン運転条件信号をもとに必要な演算を実行し、
燃料噴射量制御を行うことになる。
にアクセルペダル４２の開度や吸気管圧力を計測してこ
れに替えることができる。制御回路５０は各センサから
のエンジン運転条件信号をもとに必要な演算を実行し、
燃料噴射量制御を行うことになる。
以下制御回路５０の作動をフローチャートによって説明
すると、第３図は空燃比制御弁４４の作動制御ルーチン
であり、このルーチンは一定時間毎に実行される。ステ
ップ７０では空燃比がり一ンに制御される運転域か否か
判別される。第５図はエンジン回転数とエンジン負荷と
に対する空燃比の制御区分を示す。ｍは希薄空燃比制御
域と理論空燃比制御域との境界線を示し、この線ｍより
上側の高回転および高負荷域で空燃比がリーン側に制御
される。線ｍより下側の低回転および低負荷側で空燃比
が理論空燃比に制御される。後に説明するようにこの発
明では高負荷時に強力な過給を行うことにより希薄燃焼
を行うものである。そのため大型のターボチャージャを
使用して高い過給圧が得られるようにしている。そのた
め、低回転、低負荷側では一つのターボチャージャでは
必要な過給圧レベル（前述のように過給圧力比で少なく
とも１．５）が得られないため希薄空燃比制御領域は高
回転および高負荷域に限定している。しかしながら、低
回転、低負荷側で高い過給圧を得られろ過給システムで
あれば低回転、低負荷側でも希薄空燃比での運転が可能
である。ステップ７０でリーン域と判別された場合はス
テップ７２に進み、空燃比制御弁４４の位置の目標値Ｐ
・０とされる。ここにＰ＝０は空燃比制御弁４４を第１
図の想像線４４゛の位Ｍ（即ち全開位置）とするステッ
プモータ４６の基準軸位置である。ステップ７０で理論
空燃比制御域と判別された場合はステップ７４に進み、
空燃比制御弁４４の位置の目標値ＰがマップＭａｐ−Ｃ
により算出される。このマップはりーン制御域（高負荷
）から理論空燃比制御域 （低負荷）に移行する時に燃
料噴射量を全然変えることなく、空燃比を希薄側空燃比
から理論空燃比に変化させるのに必要な吸気絞り量を決
定するものである。即ち、後述する希薄空燃比用の燃料
噴射量マップＭａｐ−Ａと理論空燃比用の燃料噴射量マ
ップＭａｐ−８において切替ラインｍ上の回転数ＮＢ及
び回転数一吸入空気量比Ｑ／ＮＥでの燃料噴射量は同一
であるが、理論空燃比＝１４．５とするのに必要な空気
量はＮＥ， Ｑ／ＮＥによって変化する。Ｍａｐ−Ｃに
はエンジン回転数と、負荷因子としての吸入空気量一回
転数比との値の組合せに対する、希薄空燃比から理論空
燃比に変化させるに必要な空燃比制御弁４４の開度に相
当するステップモータ４４の軸位ｆｆｉＰのデータが格
納される。ステップ７４では現在のエンジン回転数ＮＥ
及び吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮＨの値に対するＰの値
が補開演算により算出される。ステップ７６ではステッ
プモータ４６の現在位置Ｐ゜と目標位置Ｐとが一致して
いるか否か判別される。一致している場合はステップ７
８に進みＰ゛が保持される。一致していない場合はステ
ップ８０に進みＰ’ ＞Ｐか否か、即ちステップモータ
の現在位置が目標位置より進んでいるか否か判別される
。Ｐ’ ＞Ｐ、即ちステップモー夕の現在位置が目標位
置より進んでいるときはステップ８２に進みステップモ
ータ４６が１ステップ逆転される。ここに逆転とは空燃
比制御弁４４を開放する方向のステップモータ４６の回
転方向である。ステップ８４ではＰ′がデクリメントさ
れる。Ｐ’＞Ｐでないとき、即ちステップモー夕の現在
位置が目標位置より遅れているときはステップ８６に進
みステップモータ４６がｌステップ正転される。ここに
正転とは−空燃比制御弁４４を閉鎖する方向のステップ
モータ４６の回転方向である。ステップ８８ではＰ′が
インリメントされる。
すると、第３図は空燃比制御弁４４の作動制御ルーチン
であり、このルーチンは一定時間毎に実行される。ステ
ップ７０では空燃比がり一ンに制御される運転域か否か
判別される。第５図はエンジン回転数とエンジン負荷と
に対する空燃比の制御区分を示す。ｍは希薄空燃比制御
域と理論空燃比制御域との境界線を示し、この線ｍより
上側の高回転および高負荷域で空燃比がリーン側に制御
される。線ｍより下側の低回転および低負荷側で空燃比
が理論空燃比に制御される。後に説明するようにこの発
明では高負荷時に強力な過給を行うことにより希薄燃焼
を行うものである。そのため大型のターボチャージャを
使用して高い過給圧が得られるようにしている。そのた
め、低回転、低負荷側では一つのターボチャージャでは
必要な過給圧レベル（前述のように過給圧力比で少なく
とも１．５）が得られないため希薄空燃比制御領域は高
回転および高負荷域に限定している。しかしながら、低
回転、低負荷側で高い過給圧を得られろ過給システムで
あれば低回転、低負荷側でも希薄空燃比での運転が可能
である。ステップ７０でリーン域と判別された場合はス
テップ７２に進み、空燃比制御弁４４の位置の目標値Ｐ
・０とされる。ここにＰ＝０は空燃比制御弁４４を第１
図の想像線４４゛の位Ｍ（即ち全開位置）とするステッ
プモータ４６の基準軸位置である。ステップ７０で理論
空燃比制御域と判別された場合はステップ７４に進み、
空燃比制御弁４４の位置の目標値ＰがマップＭａｐ−Ｃ
により算出される。このマップはりーン制御域（高負荷
）から理論空燃比制御域 （低負荷）に移行する時に燃
料噴射量を全然変えることなく、空燃比を希薄側空燃比
から理論空燃比に変化させるのに必要な吸気絞り量を決
定するものである。即ち、後述する希薄空燃比用の燃料
噴射量マップＭａｐ−Ａと理論空燃比用の燃料噴射量マ
ップＭａｐ−８において切替ラインｍ上の回転数ＮＢ及
び回転数一吸入空気量比Ｑ／ＮＥでの燃料噴射量は同一
であるが、理論空燃比＝１４．５とするのに必要な空気
量はＮＥ， Ｑ／ＮＥによって変化する。Ｍａｐ−Ｃに
はエンジン回転数と、負荷因子としての吸入空気量一回
転数比との値の組合せに対する、希薄空燃比から理論空
燃比に変化させるに必要な空燃比制御弁４４の開度に相
当するステップモータ４４の軸位ｆｆｉＰのデータが格
納される。ステップ７４では現在のエンジン回転数ＮＥ
及び吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮＨの値に対するＰの値
が補開演算により算出される。ステップ７６ではステッ
プモータ４６の現在位置Ｐ゜と目標位置Ｐとが一致して
いるか否か判別される。一致している場合はステップ７
８に進みＰ゛が保持される。一致していない場合はステ
ップ８０に進みＰ’ ＞Ｐか否か、即ちステップモータ
の現在位置が目標位置より進んでいるか否か判別される
。Ｐ’ ＞Ｐ、即ちステップモー夕の現在位置が目標位
置より進んでいるときはステップ８２に進みステップモ
ータ４６が１ステップ逆転される。ここに逆転とは空燃
比制御弁４４を開放する方向のステップモータ４６の回
転方向である。ステップ８４ではＰ′がデクリメントさ
れる。Ｐ’＞Ｐでないとき、即ちステップモー夕の現在
位置が目標位置より遅れているときはステップ８６に進
みステップモータ４６がｌステップ正転される。ここに
正転とは−空燃比制御弁４４を閉鎖する方向のステップ
モータ４６の回転方向である。ステップ８８ではＰ′が
インリメントされる。
第４図は燃料噴射ルーチンであり、このルーチンは第２
クランク角度センサ５２からのクランク角度で３０°の
パルス信号の到来毎に実行される。
クランク角度センサ５２からのクランク角度で３０°の
パルス信号の到来毎に実行される。
ステップ９０では前回の燃料噴射演算をしてからクラン
ク角度で１８０°経過したか否かが判別される。即ち、
この実施例は４気筒エンジンを想定しており、燃料噴射
はクランク角度で１８０°毎に行われる。１８０ ’
ＣＡ回ったと判断したときはステップ９２に進み、空燃
比制御弁４４が全開しているか否か判別される。ここに
、全開とは第２図における空燃比制御弁４４の想像線４
４′で示す位置のことであり、即ち、空燃比を希薄空燃
比に制御する運転条件か否かが判別される。空燃比制御
弁４４が全開のとき、即ち希薄空燃比に制御すべきとき
はステップ９４に進み、燃料噴射量Ｔａｕが第ｌマップ
Ｍａｐ−Ａにより算出される。このマップは、空燃比制
御弁４４が全開条件において、エンジン回転数ＮＥとエ
ンジン負荷に相当する吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮＥと
の各組合せに対する空燃比を希薄空燃比とする燃料噴射
量Ｔａｕデータとして構成され、過給圧が増大する程よ
り大きな（即ち、空燃比としてより希薄な）空燃比とな
るよう設定される。
ク角度で１８０°経過したか否かが判別される。即ち、
この実施例は４気筒エンジンを想定しており、燃料噴射
はクランク角度で１８０°毎に行われる。１８０ ’
ＣＡ回ったと判断したときはステップ９２に進み、空燃
比制御弁４４が全開しているか否か判別される。ここに
、全開とは第２図における空燃比制御弁４４の想像線４
４′で示す位置のことであり、即ち、空燃比を希薄空燃
比に制御する運転条件か否かが判別される。空燃比制御
弁４４が全開のとき、即ち希薄空燃比に制御すべきとき
はステップ９４に進み、燃料噴射量Ｔａｕが第ｌマップ
Ｍａｐ−Ａにより算出される。このマップは、空燃比制
御弁４４が全開条件において、エンジン回転数ＮＥとエ
ンジン負荷に相当する吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮＥと
の各組合せに対する空燃比を希薄空燃比とする燃料噴射
量Ｔａｕデータとして構成され、過給圧が増大する程よ
り大きな（即ち、空燃比としてより希薄な）空燃比とな
るよう設定される。
そして、第２クランク角度センサからの３０°ＣＡ信号
の間隔より把握されるＮＥとＱ／ＮＥとの実測値に対応
する燃料噴射量Ｔａｕが補間により算出される。
の間隔より把握されるＮＥとＱ／ＮＥとの実測値に対応
する燃料噴射量Ｔａｕが補間により算出される。
空燃比制御弁４４が全開でない、即ち絞られた位置にあ
り、空燃比を理論空燃比に制御するべきときはステップ
９２よりステップ９６に進み、燃料噴射量Ｔａｕが第２
マップＭａｐ−Ｈにより算出される。
り、空燃比を理論空燃比に制御するべきときはステップ
９２よりステップ９６に進み、燃料噴射量Ｔａｕが第２
マップＭａｐ−Ｈにより算出される。
このマップは、空燃比制御弁４４が絞られた状態で、エ
ンジン回転数ＮＥと吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮＥとの
各組合せに対する空燃比を理論空燃比とする燃料噴射量
Ｔａｕデータとして構成される。そして、ステップ９４
と同様にＮＥとＱ／ＮＥとの実測値に対応する燃料噴射
量Ｔａｕが補間により算出される。
ンジン回転数ＮＥと吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮＥとの
各組合せに対する空燃比を理論空燃比とする燃料噴射量
Ｔａｕデータとして構成される。そして、ステップ９４
と同様にＮＥとＱ／ＮＥとの実測値に対応する燃料噴射
量Ｔａｕが補間により算出される。
ステップ９８は第１気筒の噴射時期か否か判別され、こ
の判別は第１クランク角度センサ５ｌからの７２０°Ｃ
Ａ信号によってクリャされ、第２クランク角度センサ５
２からの３０°ＣＡ信号によってインクリメントされる
カウンタの値により周知のように実行することができる
。ステップ９８で肯定的な判断のときはステップ１００
に進み、第１気筒の燃料噴射信号の形戊処理が行われる
。同様に、第２気筒の燃料噴射時期と判断すれば、ステ
ップ１０２よりステップ１０４に進み、第３気筒の燃料
噴射時期と判断すれば、ステップ１０６よりステップ１
０８に進み、第４気筒の燃料噴射時期であれば、ステッ
プ１０６よりステップ１１０に進み、夫々の気簡の燃料
噴射信号の形成が行われる。
の判別は第１クランク角度センサ５ｌからの７２０°Ｃ
Ａ信号によってクリャされ、第２クランク角度センサ５
２からの３０°ＣＡ信号によってインクリメントされる
カウンタの値により周知のように実行することができる
。ステップ９８で肯定的な判断のときはステップ１００
に進み、第１気筒の燃料噴射信号の形戊処理が行われる
。同様に、第２気筒の燃料噴射時期と判断すれば、ステ
ップ１０２よりステップ１０４に進み、第３気筒の燃料
噴射時期と判断すれば、ステップ１０６よりステップ１
０８に進み、第４気筒の燃料噴射時期であれば、ステッ
プ１０６よりステップ１１０に進み、夫々の気簡の燃料
噴射信号の形成が行われる。
以上述べたようにこの発明ではガソリンを燃料とする均
質吸気内燃機関において、過給機としてのターボチャー
ジャがその過給能力を発揮する運転域である高負荷時に
おいて空燃比を超希薄側に制御している。そして、過給
域において希薄側に制御することにより燃料消費率を向
上しつつ触媒コンバータ２５の過熱も起こらない。即ち
、この発明では、過給域では、過給をしないとすると通
常の均質混合気を供給するシステムでは安定燃焼しえな
い、例えば１８−２３程度の空燃比に設定される。そし
て、過給圧を通常の過給システムにおける過給圧より大
きく、例えば最低で１，５、好ましくは２． ０−２．
５に高めることにより安定な燃焼を達成することがで
きる。従来の、希薄燃焼方式では希薄側の空燃比の燃焼
を可能としているが、中負荷以上の負荷での空燃比はせ
いぜい１５−１７程度の値である。また、この範囲の空
燃比では高負荷側では触媒コンバータ２５の過熱が起こ
るので空燃比を１０−１１程度の過濃側に制御しなけれ
ばならず、燃料消費率の悪化が大きくなる。然るに、こ
の発明では通常の過給システムより強力な過給を行うこ
とにより排気側の過熱が起こらない超希薄空燃比で安定
燃焼を行うことができるのである。
質吸気内燃機関において、過給機としてのターボチャー
ジャがその過給能力を発揮する運転域である高負荷時に
おいて空燃比を超希薄側に制御している。そして、過給
域において希薄側に制御することにより燃料消費率を向
上しつつ触媒コンバータ２５の過熱も起こらない。即ち
、この発明では、過給域では、過給をしないとすると通
常の均質混合気を供給するシステムでは安定燃焼しえな
い、例えば１８−２３程度の空燃比に設定される。そし
て、過給圧を通常の過給システムにおける過給圧より大
きく、例えば最低で１，５、好ましくは２． ０−２．
５に高めることにより安定な燃焼を達成することがで
きる。従来の、希薄燃焼方式では希薄側の空燃比の燃焼
を可能としているが、中負荷以上の負荷での空燃比はせ
いぜい１５−１７程度の値である。また、この範囲の空
燃比では高負荷側では触媒コンバータ２５の過熱が起こ
るので空燃比を１０−１１程度の過濃側に制御しなけれ
ばならず、燃料消費率の悪化が大きくなる。然るに、こ
の発明では通常の過給システムより強力な過給を行うこ
とにより排気側の過熱が起こらない超希薄空燃比で安定
燃焼を行うことができるのである。
第６図はエンジン回転数を一定（ＮＥ＝３６０ＯＲＰＭ
）に維持し、かつ空燃比をＡ／Ｆ・２１に維持したとき
の、ターボ過給圧力ターボチャージャのコンプレッサ−
ホイール３０の下流の圧力）Ｐ，に対するトルクＴｅ
（イ）、燃料消費率（ロ）、排気温度Ｔ４（ハ）、炭化
水素（ＨＣ）排出量（二）の関係を示す。
）に維持し、かつ空燃比をＡ／Ｆ・２１に維持したとき
の、ターボ過給圧力ターボチャージャのコンプレッサ−
ホイール３０の下流の圧力）Ｐ，に対するトルクＴｅ
（イ）、燃料消費率（ロ）、排気温度Ｔ４（ハ）、炭化
水素（ＨＣ）排出量（二）の関係を示す。
図から分かるように過給圧を高くする程、炭化水素排出
量を減少することができ、即ち、均質吸気であるにも係
わらず安定な燃焼を得ることができ、燃料消費率はそれ
ほど増えずトルクを増大することができる。逆に、排気
温度は過給圧を高くするほど高くなるが、これは空燃比
と過給圧との適当な調整を行うことにより問題とならな
い。即ち、通常のターボチャージャ（過給圧力Ｐａ ＝
３００４５０ｍｍ｝ＩＩ＜位）では２０程度の空燃比で
運転すれば混合気の安定な燃焼を図ることができず、炭
化水素排出量の増加を招き、また大きなトルクを得るこ
とができないために動力性能の悪化を招くが、この発明
では通常のターボチャージャより強力な過給（過給圧力
Ｐ ｔｓ ＝７００−１０００ｍｍＨｇ位）を行うこと
により動力性能の悪化を招くことなく安定な燃焼を実現
することができる。
量を減少することができ、即ち、均質吸気であるにも係
わらず安定な燃焼を得ることができ、燃料消費率はそれ
ほど増えずトルクを増大することができる。逆に、排気
温度は過給圧を高くするほど高くなるが、これは空燃比
と過給圧との適当な調整を行うことにより問題とならな
い。即ち、通常のターボチャージャ（過給圧力Ｐａ ＝
３００４５０ｍｍ｝ＩＩ＜位）では２０程度の空燃比で
運転すれば混合気の安定な燃焼を図ることができず、炭
化水素排出量の増加を招き、また大きなトルクを得るこ
とができないために動力性能の悪化を招くが、この発明
では通常のターボチャージャより強力な過給（過給圧力
Ｐ ｔｓ ＝７００−１０００ｍｍＨｇ位）を行うこと
により動力性能の悪化を招くことなく安定な燃焼を実現
することができる。
また、第７図は回転数を一定（ＮＥ＝３６０ＯＲＰＭ）
に維持し、かつ一定のトルクが得られるように空燃比の
変化に従って過給圧を（イ）のように変えたときの炭化
水素（ＩＣ）排出量（ロ）、排気温度Ｔ４（ハ）、及び
燃料消費率（二）の変化を示す。図から分かるように過
給圧の増大と空燃比の増大とを連動することで、窒素酸
化物排出量及び炭化水素排出量を抑制し、かつ排気温度
Ｔ４を下げることができ、一方、燃料消費率はそれ程悪
化しない。
に維持し、かつ一定のトルクが得られるように空燃比の
変化に従って過給圧を（イ）のように変えたときの炭化
水素（ＩＣ）排出量（ロ）、排気温度Ｔ４（ハ）、及び
燃料消費率（二）の変化を示す。図から分かるように過
給圧の増大と空燃比の増大とを連動することで、窒素酸
化物排出量及び炭化水素排出量を抑制し、かつ排気温度
Ｔ４を下げることができ、一方、燃料消費率はそれ程悪
化しない。
即ち、動力性能向上のために単に空燃比を理論空燃比あ
るいは１５−１７程度に設定したのでは高負荷時に排気
温度Ｔ，が上昇し、触媒コンバータの過熱が起こる。従
って、従来は空燃比をｌＯ〜１ｌ程度の過濃空燃比とし
ており燃料消費率が極端に悪化するが、この発明では過
給圧の増大と空燃比の増大とを連動することで図中（ハ
）に示すように排気温度Ｔ４を下げることができ、図中
（二）に示すように燃料消費率はそれほど悪化せず良好
な燃料消費率を実現することができる。
るいは１５−１７程度に設定したのでは高負荷時に排気
温度Ｔ，が上昇し、触媒コンバータの過熱が起こる。従
って、従来は空燃比をｌＯ〜１ｌ程度の過濃空燃比とし
ており燃料消費率が極端に悪化するが、この発明では過
給圧の増大と空燃比の増大とを連動することで図中（ハ
）に示すように排気温度Ｔ４を下げることができ、図中
（二）に示すように燃料消費率はそれほど悪化せず良好
な燃料消費率を実現することができる。
以上述べたようにこの発明では過給圧を高めることによ
り均質混合気供給のガソリン内燃機関において燃料消費
率の向上を実現するものであるが、第８図のようにその
燃焼原理をモデル化することができる。即ち、第８図に
おいて（ａｌは空燃比が希薄状態で過給しないときの単
位容積における燃料粒子同士の位置関係を模式的に示し
、この場合燃料粒子間の距離をｌで代表することができ
る。粒子間が離れているため燃焼の伝達が不良となり、
燃焼性が悪化する。一方、過給することにより単位容積
当たりの燃料粒子の密度が多くなり、燃料粒子間の平均
距離はｌ′のように短縮され、粒子から粒子への燃焼伝
達が容易となり、燃焼性を高くすることができる。即ち
、過給することにょり空燃比は希薄側でもあたかも空燃
比が過濃側であるかのように燃焼を安定化することがで
きるのである。
り均質混合気供給のガソリン内燃機関において燃料消費
率の向上を実現するものであるが、第８図のようにその
燃焼原理をモデル化することができる。即ち、第８図に
おいて（ａｌは空燃比が希薄状態で過給しないときの単
位容積における燃料粒子同士の位置関係を模式的に示し
、この場合燃料粒子間の距離をｌで代表することができ
る。粒子間が離れているため燃焼の伝達が不良となり、
燃焼性が悪化する。一方、過給することにより単位容積
当たりの燃料粒子の密度が多くなり、燃料粒子間の平均
距離はｌ′のように短縮され、粒子から粒子への燃焼伝
達が容易となり、燃焼性を高くすることができる。即ち
、過給することにょり空燃比は希薄側でもあたかも空燃
比が過濃側であるかのように燃焼を安定化することがで
きるのである。
実施例では空燃比の希薄域と理論空燃比域との切替点で
空燃比制御弁を全開位置一部分絞り位置との間で切替え
ている。そして、この切替えを行う回転数及び負荷（第
５図のラインｍ）での第ｌマップと第２マップの燃料噴
射量は同一となるように選定されている。そのため、希
薄領域と理論空燃比領域との切替時にトルクは急変する
ことがなくショックは発生することなく、スムースな移
行が実現される（第９図）。
空燃比制御弁を全開位置一部分絞り位置との間で切替え
ている。そして、この切替えを行う回転数及び負荷（第
５図のラインｍ）での第ｌマップと第２マップの燃料噴
射量は同一となるように選定されている。そのため、希
薄領域と理論空燃比領域との切替時にトルクは急変する
ことがなくショックは発生することなく、スムースな移
行が実現される（第９図）。
均質吸気を行うガソリン内燃機関において、過給域にお
いて空燃比をリーンとすることにより安定な燃焼を実現
することができ、排気系の過熱を抑制しつつ燃料消費率
の向上を計ることができる。
いて空燃比をリーンとすることにより安定な燃焼を実現
することができ、排気系の過熱を抑制しつつ燃料消費率
の向上を計ることができる。
第１図はこの発明の構成を示す図。
第２図はこの発明の実施例をの構成を示す図。
第３図及び第４図は第２図の制御回路の作動を説明する
フローチャート。 第５図はこの発明における回転数及び負荷に対する空燃
比設定を説明する図。 第６図はエンジン回転数＝一定における過給圧に対する
トルク（イ）、燃料消費率（口）、排気温度（ハ）、炭
化水素排出量（二）の変化を示すグラフ。 第７図は回転数及びトルク＝一定において空燃比増大と
過給圧増大とを連動させたときの炭化水素排出量（口）
、排気温度（ノ＼）、燃料消費率（二）の変化を示すグ
ラフ。 第８図は従来の希薄燃焼とこの発明の希薄燃焼とで単位
容積当たりの燃料粒子の分布を模式的に説明する図。 第９図は過渡運転時における空燃比及びトルクの変化を
説明する図。 ｌＯ・・・エンジン本体、１２・・・シリンダボア、ｌ
４・・・吸気弁、ｉ６・・・吸気ボート、ｌ８・・・排
気弁、２０・・・排気ボート、２２・・・吸気管、２４
・・・排気管、２５・・・触媒コンバータ、２６・・・
ターボチャージャ３６・・・インジエクタ、３８・・・
スロットル弁、４２・・・アクセルペダル、４４・・・
空燃比制御弁、４６・・・ステップモー夕、５０・・・
制御回路、５１，５２・・・クランク角度センサ。 第１図 第３図 第 ５ 図 Ａ／Ｆ 第 ７ 図 第 ６ 図 低密度下 （０） 高密度下 （ｂ） 第８ 図 口）ル ク 篤 ９ ソ
フローチャート。 第５図はこの発明における回転数及び負荷に対する空燃
比設定を説明する図。 第６図はエンジン回転数＝一定における過給圧に対する
トルク（イ）、燃料消費率（口）、排気温度（ハ）、炭
化水素排出量（二）の変化を示すグラフ。 第７図は回転数及びトルク＝一定において空燃比増大と
過給圧増大とを連動させたときの炭化水素排出量（口）
、排気温度（ノ＼）、燃料消費率（二）の変化を示すグ
ラフ。 第８図は従来の希薄燃焼とこの発明の希薄燃焼とで単位
容積当たりの燃料粒子の分布を模式的に説明する図。 第９図は過渡運転時における空燃比及びトルクの変化を
説明する図。 ｌＯ・・・エンジン本体、１２・・・シリンダボア、ｌ
４・・・吸気弁、ｉ６・・・吸気ボート、ｌ８・・・排
気弁、２０・・・排気ボート、２２・・・吸気管、２４
・・・排気管、２５・・・触媒コンバータ、２６・・・
ターボチャージャ３６・・・インジエクタ、３８・・・
スロットル弁、４２・・・アクセルペダル、４４・・・
空燃比制御弁、４６・・・ステップモー夕、５０・・・
制御回路、５１，５２・・・クランク角度センサ。 第１図 第３図 第 ５ 図 Ａ／Ｆ 第 ７ 図 第 ６ 図 低密度下 （０） 高密度下 （ｂ） 第８ 図 口）ル ク 篤 ９ ソ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 過給式ガソリン内燃機関において、 機関に供給される空気を過給するための過給手段と、 機関に燃料を供給する燃料供給手段と、 空気および燃料が均質な混合気を形成して燃焼室に供給
する吸気系と、 過給手段がその本来の能力を発揮する運転域において混
合気の空燃比が理論空燃比より希薄側となるように燃料
供給手段より供給される燃料の量を制御する燃料供給量
制御手段と、 を具備する過給式ガソリン内燃機関。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1156685A JP2917300B2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 過給式ガソリン内燃機関 |
| US07/535,717 US5125235A (en) | 1989-06-21 | 1990-06-11 | Supercharged lean burn internal combustion engine |
| EP90111674A EP0404114B1 (en) | 1989-06-21 | 1990-06-20 | Supercharged internal combustion engine with lean combustion mixture at high load and engine speed area |
| DE69024110T DE69024110T2 (de) | 1989-06-21 | 1990-06-20 | Aufgeladene Brennkraftmaschine mit magerem Verbrennungsgemisch im Bereich hoher Last und Drehzahlen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1156685A JP2917300B2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 過給式ガソリン内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0323327A true JPH0323327A (ja) | 1991-01-31 |
| JP2917300B2 JP2917300B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=15633090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1156685A Expired - Lifetime JP2917300B2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 過給式ガソリン内燃機関 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5125235A (ja) |
| EP (1) | EP0404114B1 (ja) |
| JP (1) | JP2917300B2 (ja) |
| DE (1) | DE69024110T2 (ja) |
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| JP2012159128A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Daihatsu Motor Co Ltd | 制御装置 |
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1989
- 1989-06-21 JP JP1156685A patent/JP2917300B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1990
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Patent Citations (1)
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