JPH0338426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はノツク抑制剤を用いた内燃機関のノツ
キング制御装置に関する。

〔従来の技術〕

機関の燃費向上を計るため、その圧縮比を上げ
て行くと、特に低・中回転速度領域においてスロ
ツトル弁が大きく開いた際にしばしばノツキング
が発生する。従つて高圧縮比機関、ターボチヤジ
ヤー付機関等においては、上述の如き運転領域に
おいて、点火時期を遅らせてノツキング発生を抑
圧せしめている。しかしながら、このような抑圧
方法によると、機関のトルク特性等の運転特性が
悪化し、その結果、せつかく燃費は向上しても運
転特性が悪くなるという問題が生じる。

点火時期を遅らせることなくノツキング発生抑
圧を計る方法として、ノツキングが発生すると考
えられる領域（以下ノツキング発生領域と称す
る）においてノツク抑制剤を機関に供給する方法
が知られている（参照：特開昭56−65150号公報、
特公昭52−28179号公報） 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、ノツキング抑圧のためにノツク抑制
剤を供給する方法として、本出願人は、間欠的作
動を行う噴射弁により機関の吸気系に一定量のノ
ツク抑制剤を噴射供給する技術を関発し、先行す
る特許出願においてこれを開示しているが、この
場合、次の如き問題が生じた。

(1) 吸気系のサージタンク内にノツク抑制剤を間
欠的に噴射しているため、その噴射タイミング
によつては、各気筒に均一にノツク抑制剤を送
り込むことができず、このため、ノツク抑制剤
を供給しても一部の気筒でノツキングが生じる
恐れがある。

(2) 機関が過渡運転状態となつた際、例えば加速
時にノツク抑制剤が応答良く供給されず、この
ため、ノツキングの発生する恐れがある。

従つて本発明の目的は、ノツク抑制剤の各気筒
への分配が良好に行え、しかも過渡時の応答性が
良好となり、その結果、ノツキング発生の抑圧が
確実に行えるノツキング制御装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するための手段は第７図に示
される。すなわち、機関のスロツトル弁と吸気弁
との間の吸気通路にはノツク抑制剤用電磁式噴射
弁が設けられている。ノツキング発生領域判別手
段は機関の運転パラメータに応じて機関がノツキ
ングを発生すると考えられる予め定められた領域
内か否かを判別し、この結果、機関が上記の領域
内であると判別されたときに、電磁式噴射弁駆動
手段は機関の回転速度に関係なく時間に対して一
定量のノツク抑制剤を該機関の吸気通路に間欠的
に供給するために電磁式噴射弁を間欠的に駆動す
る。そして、噴射周期制御手段は前記ノツク抑制
剤の噴射周期を、前記領域の上限回転速度におけ
る機関の吸気周期以下の一定値になるように制御
するものである。

〔作用〕

上述の手段によれば、ノツク抑制剤を機関に供
給する電磁式噴射弁は機関の回転速度に関係な
く、かつ、ノツク抑制剤の噴射周期を、前記領域
の上限回転速度における機関の吸気周期以下の一
定値になるように駆動可能である。また、電磁式
噴射弁は吸気通路のスロツトル弁と吸気弁との間
に設けられているので、電磁式噴射弁によつて噴
射されたノツク抑制剤はすべて機関の燃焼室に供
給されることになり、その結果、機関の回転速度
に無関係に電磁式噴射弁から吸気通路に噴射され
たノツク抑制剤は、機関の回転速度に無関係に機
関の燃焼室に間欠的に供給されることになる。

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。

第１図には本発明の一実施例として、ノツク抑
制剤供給によりノツキング発生の抑圧を計りかつ
点火時期を進角させて機関の運転特性を向上せし
めようとする内燃機関の一例が概略的に示されて
いる。同図において、１０は機関の吸気通路１２
の途中に設けられたスロツトル弁である。スロツ
トル弁１０の下流のサージタンク１４にはノツク
抑制剤用の電磁式噴射弁１６が取付けられてい
る。この噴射弁１６には、タンク１８内に満たさ
れたノツク抑制剤、例えば、水、アルコール、あ
るいは水とアルコールとの混合体、がポンプ２０
によつて加圧され導管を介して印加される。な
お、２２は、ノツク抑制剤の印加圧力を一定にす
るための圧力調整弁である。噴射弁１６は、吸入
空気の流れる方向に対して直角の互いに相反する
二方向への吐出口を有する二方向型もしくは、吸
入空気の流れる方向への唯一つの吐出口を有する
一方向型の間欠動作式電磁弁であり、制御回路２
４より線２６を介して印加される噴射信号に応答
して上述の加圧ノツク抑制剤をサージタンク１４
内に間欠的に噴射する。噴射弁１６に印加される
噴射信号は、後述するように、所定の周期及びデ
ユーテイ比を有するものである。

スロツトル弁１０の回動軸には、このスロツト
ル弁１０の開度に応じた電圧を発生するスロツト
ルセンサ２８が取付けられており、その検出電圧
は線３０を介して制御回路２４に送り込まれる。

機関のシリンダブロツクには冷却水温度に応じ
た電圧を発生する水温センサ３２が取り付けられ
ており、その出力電圧は線３４を介して制御回路
２４に送り込まれる。

機関のデイストリビユータ３６には、そのデイ
ストリビユータ軸３６ａが所定角度、例えばクラ
ンク角に換算して30°、回動する毎に角度位置信
号を発生するクランク角センサ３８が設けられて
いる。このクランク角センサ３８からの角度信号
は線４０を介して制御回路２４に送り込まれる。

制御回路２４からは、線４２を介してイグナイ
タ４４に点火信号が送り込まれ、これにより、イ
グナイタ４４は点火コイル４６の一次電流の通電
及びしゃ断を制御する。点火コイル４６から得ら
れる高圧の二次電流はデイストリビユータ３６を
介して点火プラグ４８に送り込まれる。

第２図は第１図の制御回路２４の一例を表わす
ブロツク図である。

スロツトルセンサ２８及び水温センサ３２から
の出力電圧は、アナログマルチプレクサ機能を有
するＡ／Ｄ変換器５０に送り込まれ、所定の変換
周期で順次あるいは指定の順序で２進信号に変換
される。

クランク角センサ３８からのクランク角30°毎
の角度信号は、速度信号形成回路５２に送り込ま
れ、さらに、クランク角同期割込み信号用に中央
処理装置（CPU）５４に送り込まれる。この速
度信号形成回路５２は、クランク角30°毎の上述
の信号によつて開閉制御されるゲートと、このゲ
ートを通過するクロツク発生回路５６からのクロ
ツクパルスの数を計数するカウンタとを備えてお
り、機関の回転速度に応じた値を有する２進の速
度信号を形成する。

CPU５４からバス５８を介して、出力ポート
６０の所定位置に例えば“１”の噴射指示信号が
与えられると、駆動回路６２は後述するノツキン
グ発生領域の上限回転速度（本実施例では
4000rpm）における吸気周期に等しいかあるいは
これより短い一定の周期を有し（一方向型噴射弁
の場合）かつ一定のデユーテイ比を有する矩形波
状の噴射信号を発生する。なお、上述の吸気周期
とは、４サイクル４気筒機関の場合、クランク軸
が180°回転するに要する時間である。従つて
4000rpmにおける吸気周期は、1/8000分＝3/400
秒となる。なお、４サイクル６気筒機関では吸気
周期は、クランク軸が120°回転するに要する時間
となる。二方向噴射弁の場合、ノツキング発生領
域の上限回転速度における吸気周期の２倍以下に
設定された一定の周期を有しかつ一定のデユーテ
イ比を有する矩形波状の噴射信号が形成される。
この噴射信号は、線２６を介して噴射弁１６に送
り込まれる。これにより、噴射弁１６は、上述の
周期で、一定量のノツク抑制剤をサージタンク１
４内に間欠的に噴射する。

点火制御回路６４は、CPU５４によつて周知
の方法を用いて算出される点火コイル４６への通
電開始時期に関する出力データ、及び通電終了時
期即ち点火時期に関する出力データをバス５８を
介してそれぞれ受け取る二つのレジスタと、各出
力データの指示する時点にそれぞれトリガパルス
を発生するための二つのプリセツタブルダウンカ
ウンタと、ダウンカウンタからの上述のトリガパ
ルスによつて、セツト、リセツトされ、点火コイ
ルに通電すべき期間を表わす点火信号を発生させ
るフリツプフロツプとを備えている。この種の点
火制御回路は周知であり、形成された点火信号
は、第１図に示す点火プラグ４８、デイストリビ
ユータ３６、及び点火コイル４６等から構成され
る点火装置６６へ送り込まれる。なお、上述の点
火制御回路と同じ機能をCPU５４側がソフトウ
エアで実行するようにしても良い。

Ａ／Ｄ変換器５０、速度信号形成回路５２，出
力ポート６０、及び点火制御回路６４は、マイク
ロコンピユータの構成要素であるCPU５４、リ
ードオンリメモリ（ROM）６８、ランダムアク
セスメモリ（RAM）７０、及びクロツク発生回
路５６にバス５８を介して接続されており、この
バス５８を介してデータの転送が行なわれる。

なお、第２図には示されていないが、マイクロ
コンピユータとしては、入出力制御回路、メモリ
制御回路等が周知の方法で設けられている。

ROM６８内には、後述するメイン処理ルーチ
ンプログラムや周知の点火時期演算用割込み処理
プログラム、それらの演算に必要な種々のデー
タ、マツプ、テーブル等があらかじめ格納されて
いる。

次に上述のマイクロコンピユータの処理内容に
ついて説明する。

CPU５４はそのメイン処理ルーチンの途中で
第３図に示す処理を実行する。まず、ステツプ80
において、Ａ／Ｄ変換後RAM７０の所定領域に
格納されているスロツトル弁開度Θ_TH及び冷却水
温度THWに関する検出データと速度信号形成回
路５２から入力され、RAM７０の所定領域に格
納されている回転速度Ｎに関するデータとを取り
込む。次のステツプ81においては、冷却水温度
THWがTHW≧50℃であるか否かが判別される。
THW＜50℃の場合は、ステツプ82へ進み、ノツ
ク抑制剤の噴射指示フラグをオフ（“０”）とす
る。噴射指示フラグがオフであれば出力ポート６
０に噴射指示信号が出力されず、従つてノツク抑
制剤は噴射されない。なお、この場合、後述する
点火時期の進角補正動作は行われず、点火時期は
基本進角値のままとなる。THW≧50℃の場合
は、ステツプ83へ進み、回転速度ＮがＮ≦
4000rpmであるか否かが判別される。Ｎ＞
4000rpmの場合は前述のステツプ82へ進むが、Ｎ
≦4000rpmの場合はステツプ84へ進む。ステツプ
84では、その時の回転速度Ｎ及びスロツトル弁開
度Θ_THとから、ROM６８内のマツプを用いて、
現在の運転領域がノツキング運転領域であるか否
かを判別する。第４図の実線ａより上側、即ち高
負荷側にある場合は、ノツキング発生領域内従つ
て噴射領域内であると判別してステツプ85へ進
み、噴射指示フラグをオン（“１”）とする。その
他の場合はステツプ82へ進む。上述のように、
THW≧50℃であり、かつＮ≦4000rpmであり、
しかも第４図の実線ａより高負荷側にある時のみ
噴射指示フラグがオンとなる。噴射指示フラグが
オンとなると、出力ポート６０に噴射指示信号が
出力され、従つてノツク抑制剤が前述した一定周
期かつ一定デユーテイ比で噴射される。また、噴
射指示フラグがオンとなると、本明細書では説明
しない周知の方法によつて算出されたそのときの
機関の運転状態に最適な進角値Θ_pptに、さらに、
進角補正値ΔΘが加算され、点火時期がΔΘだけ
進角せしめられる。その結果、トルクの増大を計
ることができる。なお、上述の進角補正値ΔΘ
は、第５図の実線ｂに示す如く、回転速度Ｎに応
じて変化せしめることが望ましい。

第６図は、上述の如く、ノツク抑制剤を供給し
た際に点火時期を進めることによつて得られるト
ルクがどのように変化するかを表わしている。同
図において、ｃはノツク抑制剤を添加しない場
合、ｄは供給した場合のトルク特性をそれぞれ示
し、また、斜線部分はノツキングの発生する範囲
を示している。ｃに示すように、ノツク抑制剤を
供給しない場合は、MBTより遅角側でノツキン
グ発生域となるので進角を大きくとることはでき
ず、従つて得られるトルクも小さい。しかしなが
ら、ｄに示すようにノツク抑制剤を供給すれば、
ノツキング発生域はMBTより進角側となり、従
つてMBTまで進角させてトルク増大を計ること
ができる。なお、ｄのノツク抑制剤を供給する場
合とｃのしない場合とのトルク特性カーブが互い
に異るのは、アルコール等を含むノツク抑制剤に
より、発熱量が大となる。吸入空気温度が低下す
る等の原因に基づくものである。

次に本発明の作用効果について説明する。前述
したように、本発明においては、ノツク抑制剤の
噴射周期がノツキング発生領域、即ちノツク抑制
剤を噴射すべき領域、の上限回転速度の機関の吸
気周期に等しいかあるいはこれより短い一定値に
定められる。従つて、ノツキング発生領域内であ
れば、どの気筒が吸気動作を行つても、その吸気
行程中に１回以上のノツク抑制剤の噴射が行われ
ることになり、どの気筒にも必ずノツク抑制剤が
供給される。即ち、ノツク抑制剤の各気筒への分
配が極めて良好に行えることになる。また、加速
時等の過渡運転時にも、上述の如くノツク抑制剤
が早い間隔で噴射されるため、ノツク抑制剤供給
の過渡応答が良好となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ノツキン
グ発生の抑圧を確実に行うことができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は
第１図の制御回路のブロツク図、第３図は制御回
路内のマイクロコンピユータの処理プログラムの
一部フローチヤート、第４図はノツキング発生領
域の特性図、第５図は回転速度に対する進角補正
値の特性図、第６図は点火進角に対するトルク特
性図、第７図は本発明の基本構成を示すブロツク
図である。 １０……スロツトル弁、１２……吸気通路、１
６……噴射弁、１８……タンク、２０……ポン
プ、２２……圧力調整弁、２４……制御回路、２
８……スロツトルセンサ、３２……水温センサ、
３８……クランク角センサ、４６……点火コイ
ル、４８……点火プラグ、５０……Ａ／Ｄ変換
器、５２……速度信号形成回路、５４……CPU、
６０……出力ポート、６４……点火制御回路、６
６……点火装置、６８……ROM、７０……
RAM。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関のスロツトル弁と吸気弁との間の吸
   気通路に設けられたノツク抑制剤噴射用電磁式噴
   射弁と、 前記機関の運転パラメータに応じて該機関がノ
   ツキングを発生すると考えられる予め定められた
   領域内か否かを判別するノツキング発生領域判別
   手段と、 前記機関が前記領域内であると判別されたとき
   に、該機関の回転速度に関係なく時間に対して一
   定量のノツク抑制剤を該機関の吸気通路に間欠的
   に供給するために前記電磁式噴射弁を間欠的に駆
   動する電磁式噴射弁駆動手段と、 前記ノツク抑制剤の噴射周期を、前記領域の上
   限回転速度における機関の吸気周期以下の一定値
   になるように制御する噴射周期制御手段と、 を具備する内燃機関のノツキング制御装置。 ２ 前記運転状態パラメータが、前記機関の回転
   速度及びスロツトル弁開度を含んでいる特許請求
   の範囲第１項記載のノツキング制御装置。 ３ 前記領域が機関の回転速度が設定回転速度以
   下であつてかつスロツトル弁開度が基準値以上の
   領域である特許請求の範囲第２項記載のノツキン
   グ制御装置。