JPH0481534A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - 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〉 本発明は内燃機関の燃料供給制御装置に関し、詳しくは
、機関高負荷運転時の燃料増量補正制御の改善技術に関
する。

〈従来の技術〉 内燃機関、特に、過給機を備えた機関においては、高回
転・高負荷運転時に燃焼温度が異常上昇してノッキング
、デトネーション等が発生したり、更には焼き付きなど
の機械的な不具合に至らないようにするために、従来か
ら、燃料を高負荷時に増量補正して第４図に示すように
空燃比を最大出力トルクが得られる空燃比よりもオーバ
ーリッチ化させることによって燃焼温度を低下させるよ
うにしている（実開昭６３−２６７３６号公報等参照）
。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかしながら、かかる高負荷時の増量補正によって燃焼
温度を低下させることはできるものの、高回転・高負荷
運転されるときには、空燃比のオーバーリッチ化によっ
て極端な燃費悪化と排気性状の悪化が避けられないとい
う問題かあり、更に、前記オーバーリッチ化の設定は、
長時間に渡って高回転・高負荷運転か続けられる場合て
あっても、燃焼温度の異常上昇を抑止できる程度に設定
されるから、高回転・高負荷運転か短時間である場合に
も、同様な増量補正か実施されることになってしまい、
無駄な増量補正か施されることになってしまっていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、高負荷
時の燃焼温度の異常上昇を抑止するための燃料増量補正
を、必要量たけ施すことかでき、燃焼温度の異常上昇を
抑止しつつ高負荷時の燃費や排気性状を改善できる燃料
供給制御装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 そのため本発明にかかる内燃機関の燃料供給制御装置は
第１図に示すように構成される。

第１図において、高負荷時燃料増量補正手段は、機関高
負荷運転時に機関への燃料供給量を増量補正するもので
あり、また、筒内圧検出手段は、機関の筒内圧を検出す
る。

一方、発生熱量演算手段は、前記筒内圧検出手段によっ
て燃焼中に検出された筒内圧に基づいて発生熱量に相関
するパラメータを演算する。

そして、発生熱量による増量補正手段は、前記発生熱量
演算手段で演算された発生熱量に相関するパラメータと
所定値とを比較して前記高負荷時燃料増量補正手段によ
る燃料供給量の増量補正量を増減補正する。

また、増量補正量記憶手段は、発生熱量による増量補正
手段により補正された燃料増量補正量を運転条件別に更
新記憶するものであり、かかる増量補正量記憶手段を設
けた場合、前記高負荷時燃料増量補正手段かこの増量補
正量記憶手段から当該運転条件に対応する増量補正量を
検索して燃料供給量の増量補正を行うよう構成すること
かできる。

更に、前記発生熱量演算手段で演算される発生熱量に相
関するパラメータを熱発生率とすることかできる。

〈作用〉 かかる構成によると、燃焼中の筒内圧に基づいて発生熱
量に相関するパラメータか演算されるから、そのときの
運転条件に応じて燃焼温度か異常上昇しない範囲で高負
荷時の燃料増量補正量を減少させることかでき、無駄に
空燃比をオーバーリッチ化させる増量補正が施されるこ
とかなく、高負荷時の燃費・排気性状を改善できるもの
である。

また、発生熱量を監視しつつ補正した燃料の増量補正量
を運転条件別に記憶させておけは、過大又は過少な初期
設定補正量から徐々に最適値にまで補正させる応答性の
悪さを回避でき、その機関の通常運転パターンに略応じ
た増量補正量によって増量補正を施すことかできるよう
になる。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図において、４サイクル４気筒内燃
機関Ｉには、エアクリーナ２．スロットルチャンバ３．
吸気マニホールド４を介して空気か吸入される。そして
、燃焼排気は、排気マニホールド５．排気ダクト６、三
元触媒７．マフラー８を介して大気中に排出される。

前記スロットルチャンバ３には、図示しないアクセルペ
ダルに連動して開閉するスロットル弁９か設けられてお
り、このスロットル弁９によって機関１の吸入空気量が
制御されるようになっている。

また、吸気マニホールド４の各ブランチ部には、各気筒
別に燃料を噴射供給するための電磁式燃料噴射弁１０ａ
−１０ｄかそれぞれ装着されており、マイクロコンピュ
ータを内蔵したコントロールユニット１１からの噴射パ
ルス信号に応じてそれぞれ独立して開制御されるように
なっている。前記電磁式燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄには
、図示しない燃料ポンプから圧送され、プレッシャレギ
ュレータで所定圧力に調整された燃料が供給されるよう
になっており、その量弁時間として燃料噴射量か制御で
きるようにしである。

更に、各気筒（＃ｌ〜＃４）毎に筒内圧を検出する筒内
圧検出手段としての筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄを設け
である。

尚、上記筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄは、実開昭６３−
１７４３２号公報等に開示されるように点火栓の座金と
して装着されるタイプのものであっても良いか、センサ
部を直接燃焼室内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出
するタイプのセンサの使用かより望ましい。

また、機関１の図示しないカム軸には、カム軸の回転を
介してクランク角を検出するクランク角センサ１３か設
けられており、気筒間の行程位相差に相当するクランク
角１８０°毎の基準角度信号ＲＥＦと、単位クランク角
毎の単位角度信号ＰＯ３とをそれぞれ出力する。

更に、排気ダクト６には、排気中の酸素濃度を検出する
酸素センサ１４か設けられており、これにより空燃比に
よって変動する排気中の酸素濃度を検出して、機関吸入
混合気の空燃比を間接的に検出てきるようになっている
。

コントロールユニット１１は、前記燃料噴射弁ｌＯａ〜
１０ｄによる燃料噴射量（燃料供給量）Ｔｉを以下のよ
うにして設定する。

即ち、図示しないエアフローメータやブーストセンサの
検出信号に基づいて、まず、吸入空気量に見合った基本
燃料噴射量Ｔｐを演算する一方、後述する高負荷増量補
正係数Ｋ。。、や水温増量補正係数Ｋ　ＴＶを含む各種
補正係数Ｃ０ＦＦ　（＝１十Ｋ）１０ア＋Ｋ　ＴＶ＋・
・・・）、前記酸素センサ１４によって検出される空燃
比を目標空燃比にフィードバック制御するための空燃比
フィードバック補正係数ＬＭＤ、バッテリ電圧の変化に
よる前記燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄの有効開弁時間の変
化を補正するための補正分子ｓなとを演算し、以下の式
に従って最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定する。

Ｔｉ４−ＴｐｘｃＯＥＦｘＬＭＤ十Ｔｓそして、かかる
燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の駆動パルス信号を
機関回転に同期させて前記燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄに
出力することで、燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄによる燃料
供給量か制御される。

ここで、本発明にかかる前記高負荷増量補正係数Ｋ　Ｎ
ｏ□の設定制御を、第３図のフローチャートに示すプロ
グラムに従って説明する。

尚、本実施例において、発生熱量演算手段１発生熱量に
よる増量補正手段、高負荷時燃料増量補正手段としての
機能は、前記コントロールユニット１１がソフトウェア
的に備えており、増量補正量記憶手段は前記コントロー
ルユニット１１に内蔵されているマイクロコンピュータ
の図示しないメモリか相当するものとする。

まず、ステップ１　（図中ではＳｌとしである。

以下同様）では、クランク角センサ１３て検出されるク
ランク角位置に基づいて燃焼中である気筒を検出し、そ
の気筒に設けられている筒内圧センサ１２ａ−１２ｄの
検出信号を燃焼中の異なる２つのクランク角位置（例え
はＢＴＤＣ５°及びＴＤＣ）でそれぞれサンプリングす
る。

次のステップ２ては、上記ステップｌてサンプリングし
た２つの筒内圧データのうち最近にサンプリングした筒
内圧Ｐからその前にサンブリンクされている筒内圧Ｐ−
，を減算することによって、所定クランク角間の筒内圧
Ｐの変化量を求め、その値を筒内圧Ｐのクランク角θに
ついての微分値としてｄＰ／ｄθにセットする。

ステップ３ては、ステップ２て求めたｄ　Ｐ／ｄθと、
ｄＰ／ｄθの演算に用いた筒内圧Ｐとに基つき、予め設
定されているマツプから熱発生率ｄＱ／ｄθ（Ｑ：発生
熱量）を検索して求める。

前記熱発生率ｄＱ／ｄθは、詳細には以下の式によって
演算される値である。

ユニで、Ａは仕事の熱当量、Ｋは圧縮指数、■は容積で
あり、上記熱発生率ｄＱ／ｄθの演算式において変数か
微分値ｄＰ／ｄθ及び筒内圧Ｐであるから、これら２つ
のパラメータによって熱発生率ｄＱ／ｄθかマツプから
検索されるようにしであるもので、上記演算式に従って
演算させるようにしても良い。

熱発生率ｄＱ／ｄθを上記のように筒内圧Ｐに基づいて
設定すると、ステップ４てかかる熱発生率ｃ（Ｑ／ｄθ
の目標値である目標ｄＱ／ｄθを、運転条件に応したマ
ツプから検索して求める。前記目標ｄＱ／ｄθは、その
ときの運転条件で許容される熱量のしきい値に相当する
ものであり、予め機関負荷を代表する基本燃料噴射量Ｔ
ｐと機関回転速度Ｎとによって区分される運転領域毎に
設定されている。

熱発生率ｄＱ／ｄθの目標を設定すると、次のステップ
５ては、前記高負荷増量補正係数に□。１をマツプから
検索して求める。前記高負荷増量補正係数Ｋ　Ｈｏｔは
、前記目標ｄＱ／ｄθと同様に基本燃料噴射量Ｔｐと機
関回転速度Ｎとて区分される運転領域毎に予め記憶され
ており、かかる高負荷増量補正係数ｋ　ＨＯＴによって
第５図に示すような高回転・高負荷運転領域で燃料を増
量補正することにより、空燃比をオーバーリッチ化させ
て高回転・高負荷の耐久的運転条件でも燃焼温度か異常
上昇することを抑止できるように初期設定されている（
第４図参照）。

次のステップ６ては、ステップ３て設定した熱発生率ｄ
Ｑ／ｄθと目標ｄＱ／ｄθとの差を求め、該差を△ｄＱ
／ｄθにセットする。

そして、ステップ７ては、前記ステップ６て求めた目標
に対する実熱発生率ｄＱ／ｄθの偏差ΔｄＱ／ｄθかマ
イナスの値であるか、プラスの値であるかを判別する。

ここて、偏差ΔｄＱ／ｄθかゼロ以下であると判別され
、目標を実熱発生率ｄＱ／ｄθが下回っているときには
、ステップ８へ進み、ステップ５て検索して求めた高負
荷増量補正係数に□０□から所定値αを減算して、増量
割合か減少するようにする。一方、偏差ΔｄＱ／ｃｉθ
かゼロを越えていて、目標よりも実熱発生率ｄＱ／ｄθ
か上回っているときには、ステップ９へ進み、ステップ
５で検索して求めた高負荷増量補正係数ｋ　ＨＯＴに所
定値αを加算して、増量割合か増大するようにする。

即ぢ、実熱発生率ｄＱ／ｄθか目標を下回っているとき
には、燃焼温度か異常上昇する状況ではなく燃焼温度を
下げるための燃料増量は不要であるから、燃料増量割合
を減少させて燃費や排気性状の改善を図り、実熱発生率
ｄＱ／ｄθか目標を上回っているときには、燃焼温度の
上昇によってノッキングなどの不具合か発生する慣れか
あり、燃料を現状以上に増量させて燃料温度の低下を図
る必要かあるから、燃料増量割合を増大させるものであ
る。

このように、熱発生率ｄＱ／ｄθを監視しながら高負荷
増量補正係数Ｋ　）ＩＯＴを増減補正すれは、燃焼温度
の異常上昇を抑止するための燃料増量か無駄に付加され
ることを抑止でき、真に燃焼温度の低下のために必要な
増量だけを施すことかてきるので、燃焼温度の異常上昇
によるノッキングや焼き付きの発生を抑止しつつ、高負
荷時の燃費・排気性状を改善できるものである。

上記のように熱発生率ｄＱ／ｄθに基づいて高負荷増量
補正係数Ｋ　）ＩＯＴを増減補正すると、次のステップ
１０では、この補正された高負荷増量補正係数Ｋ　ＨＯ
Ｔに基づいて補正係数Ｋ　Ｈｏｔのマツプ値書き換えを
行い、次回の同じ運転領域ではこの書き換えられた補正
係数Ｋ　ＨＯＴを初期値として増量補正か制御されるよ
うにする。

このようにマツプ値を書ぎ換えれば、耐久使用を考慮し
リッチ失火空燃比の近傍までオーバーリッチ側に設定さ
れている高負荷増量補正係数ｋ　ＨＯＴを、その都度徐
々に減少させる必要かなくなり、通常の運転パターンに
合致した高負荷増量補正係数Ｋ　Ｎｏアをマツプ値とし
て増量制御を行わせることができ、高負荷増量補正係数
Ｋ　ＨＯ工の減少補正の応答遅れの間に過剰にオーバー
リッチ化されることを抑止できる。

尚、本実施例では、燃焼中にサンプリングした筒内圧に
基づく熱発生率ｄＱ／ｄθによって、高負荷増量補正係
数Ｋ　ＨｏＴを補正するようにしたか、前記熱発生率ｄ
Ｑ／ｄθを同じ燃焼中に複数個サンプリングするように
して、該熱発生率ｄ　Ｑ／ｄθの累積値に基づき、上記
実施例と同様にして高負荷増量補正係数Ｋ　ＨＯ□を増
減補正することもてきる。

また、本実施例では、各気筒毎に筒内圧センサ１２ａ〜
１２ｄを設けたか、特定１気筒にのみ筒内圧センサを設
けて上記の制御を同様にして行わせるようにしても良い
。

更に、筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄによって圧縮行程中
の点火前に検出される筒内圧に基づいて基本燃料噴射量
Ｔｐの設定を行わせるようにしても良く、基本燃料噴射
量Ｔｐの設定制御を限定するものではない。

また、本実施例における機関１か過給機付きの機関であ
れば、より一層の効果かあることは明らかである。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、高負荷時に燃焼温
度か異常上昇することを回避するための燃料の増量補正
を、発生熱量から検出される必要量たけ施すことかでき
るようになり、燃焼温度の異常上昇を抑止しつつ、無駄
な増量補正を回避して高負荷時の燃費・排気性状を改善
てきるという効果かある。

【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
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例における高負荷増量補正の補正制御の内容を示すフロ
ーチャート、第４図は高負荷増量補正による空燃比のオ
ーバーリッチ化を示す線図、第５図は同上実施例におけ
る高負荷燃料増量領域を示す線図である。 ■・・・内燃機関　　４・・・吸気マニホールド１０ａ
〜ｌＯｄ・・・燃料噴射弁　　１１・・・コントロール
ユニット　　１２ａ〜１２ｄ・・・筒内圧センサ特許出
願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　富二雄

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関高負荷運転時に機関への燃料供給量を増量補
   正する高負荷時燃料増量補正手段を備えた内燃機関の燃
   料供給制御装置において、 機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、該筒内圧検
   出手段によって燃焼中に検出された筒内圧に基づいて発
   生熱量に相関するパラメータを演算する発生熱量演算手
   段と、 該発生熱量演算手段で演算された発生熱量に相関するパ
   ラメータと所定値とを比較して前記高負荷時燃料増量補
   正手段による燃料供給量の増量補正量を増減補正する発
   生熱量による増量補正手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置
   。
2. （２）前記発生熱量による増量補正手段により補正され
   た燃料増量補正量を運転条件別に更新記憶する増量補正
   量記憶手段を備え、前記高負荷時燃料増量補正手段が該
   増量補正量記憶手段から当該運転条件に対応する増量補
   正量を検索して燃料供給量の増量補正を行うよう構成し
   たことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給
   制御装置。
3. （３）前記発生熱量演算手段で演算される発生熱量に相
   関するパラメータが熱発生率であることを特徴とする請
   求項１又は２のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給制
   御装置。