JPH0730731B2 - 車載エンジンのオ−バヒ−ト防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエンジンのオーバヒート防止装置に関し、さら
に詳しくは電子制御式燃料噴射装置を備えた車載エンジ
ンのオーバヒート防止装置に関する。

従来の技術 最近の自動車用エンジンにおいては、HC対策や燃費改善
等のために減速運転時に燃料カットを行なう燃料カット
モードと、エンジンの過回転を防止するために例えば70
00rpm等の所定のエンジン回転数以上で燃料カットを実
行する高速燃料カットモードとが備えられているのが一
般的である。減速運転時の燃料カットモードは、エンジ
ン吸気系のスロットルバルブが全閉位置にあってエンジ
ン回転数が所定範囲、即ち燃料カット回転数以下で燃料
復帰回転数以上のときに行なわれ、エンジン回転数が燃
料復帰回転数以下になったときに終了し、このときには
エンジンに対する燃料の供給を再開する制御モードであ
る。

一方上述した後者の高速燃料カットモードにおいては、
エンジンの過回転を防止することによりエンジン部品の
損傷防止、排気系の過加熱を防止すると共に燃料消費を
低減させることを主眼点としている。このエンジン高速
回転時における過回転防止のための燃料カットは、従来
一般的に、エンジン回転数が一定の燃料カット回転数を
超えたときに燃料噴射弁からの燃料噴射を停止すること
により行なうようにされている。この方法においては、
スロットルバルブが閉じられるまでは、燃料カット回転
数近傍で燃料カットと復帰を繰返し、エンジンがハンチ
ングした状態で高速回転を続けることになる。従ってこ
のような状態が運転者の意図の有無に拘らず暫くの間継
続すると、エンジンの各部摩耗や劣化を促進し、特に触
媒コンバータ搭載車両においては、触媒の温度を急速に
上昇させその劣化を促進するという問題点を有してい
た。

このような問題点を改善するために、特開昭60−128957
号には、高速燃料カット−燃料復帰が継続しているとき
には、燃料カット回転数を徐々に低めるように制御する
エンジンの過回転防止方法が開示されている。

また本出願人は、先に出願した特願昭61−104864号にお
いて、高速燃料カット−燃料復帰が継続しているときに
は、燃料カット回転数及び燃料復帰回転数を徐々に下降
させると共に、両回転数の差を徐々に大きくするように
制御するエンジンの過回転防止方法を提案した。

発明が解決しようとする問題点 しかし上述した特開昭60−128957号公報に記載されてい
るエンジンの過回転防止方法は、燃料カット回転数は徐
々に低下させるが、エンジン回転数が燃料カット回転数
以下になると直ちに燃料復帰をするように制御し、燃料
カット回転数と燃料復帰回転数との間に回転速度差（ヒ
ステリシス）を設けていないので、エンジン高速回転域
において燃料カット−復帰が頻繁に繰返されることには
変わりはない。このため燃料カット−復帰のときに排出
される未燃料成分（主にHC）が排気系に設けられた触媒
で燃焼して触媒の温度が上昇し、触媒が熱劣化を起こす
という問題点を依然として有している。

先に提案した特願昭61−104864号は、この点を改善した
ものであり、非常に有効であるが、車両が停止中に燃料
カツト回転数以下のレーシング状態を長時間続けた場
合、放熱よりも受熱が大きくなり、エンジン冷却水温が
上昇してオーバヒートを起こすおそれがあるという問題
を完全に解決するものではない。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、車両が停止中にエンジンとレーシ
ング状態を長時間続けた場合にも、エンジンのオーバヒ
ートを有効に防止するようにした車載エンジンのオーバ
ヒート防止装置を提供することである。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明
は、エンジン回転数が燃料カット回転数を超えると燃料
カット手段により燃料カットをし燃料復帰回転数を下回
ると燃料噴射開始手段により燃料噴射を再開する車載エ
ンジンのオーバーヒート防止装置において、車両が停止
しているか否かを判定する車両停止状態判定手段と、エ
ンジン温度が所定温度以上か否かを検出するエンジン温
度検出手段と、エンジンが所定のレーシング状態か否か
を検出するレーシング状態検出手段と、車両停止状態判
定手段により車両が停止状態であると判定されエンジン
温度検出手段によりエンジン温度が所定温度以上である
ことが検出され且つレーシング状態検出手段によりエン
ジンがレーシング状態であることが検出された場合に燃
料カット回転数及び燃料復帰回転数を徐々に下降させる
燃料カット・復帰回転数変更手段と、所定タイミング毎
にそのタイミング内で燃料カット手段により燃料カット
が実行されたか否かを判定する燃料カット判定手段と、
燃料カツト判定手段により燃料カット手段による燃料カ
ットが行われたと判断された場合に燃料カット回転数と
復帰回転数との差を徐々に大きくする回転数差設定手段
と、を設ける。

作用 車両停止状態において、エンジンが所定のレーシング状
態と検出され、且つエンジン濃度が所定温度以上の場合
に、燃料カット−復帰回転数変更手段により、燃料カッ
ト回転数及び燃料復帰回転数を徐々に下降させるように
制御する。すなわち本発明においては、車両停止＋エン
ジンレーシング＋エンジン温度上昇の条件成立を、車両
が通常の使用状態にないと考えて上記のように制御す
る。

さらに、燃料カット判定手段により、所定タイミング内
に燃焼カットが実行されたか否かを判定する。所定タイ
ミング内に燃料カットが少なくとも１回実行されたと判
断された場合には、回転数差設定手段により、燃料カッ
ト回転数と燃料復帰回転数との差、すなわちエンジン回
転のハンチング幅が徐々に大きくなるように制御する。
これにより、燃料カットを継続する時間が経過時間に伴
ってあるいは経過回転数に伴って徐々に長くなり、その
結果エンジンのオーバヒート防止に加えて、触媒を冷却
する時間が長くなるため触媒のオーバヒートをも有効に
防止することができる。

実 施 例 以下図面を参照して本発明をその一実施例に基づいて詳
細に説明することにする。

第２図は本発明によるオーバヒート防止装置が組込まれ
た燃料噴射式エンジンの一実施例を示す概略構成図であ
る。同図において、１はエンジンを示しており、該エン
ジン１はシリンダブロック２とシリンダヘッド３とを有
しており、シリンダブロック２はその内部に形成された
シリンダボアにピストン４を受入れており、そのピスト
ン４の上方に前記シリンダヘッドと協働して燃焼室５を
郭定している。

シリンダヘッド３には吸気ポート６と排気ポート７とが
形成されており、これらポートは各々吸気バルブ８と排
気バルブ９により開閉されるようになっている。またシ
リンダヘッド３には点火プラグ19が取付けられている。
点火プラグ19は点火コイル26が発生する電流をディスト
リビュータ27を経て供給され、燃焼室５内で放電による
火花を発生するようになっている。

吸気ポート６には吸気マニホールド11、サージタンク1
2、スロットルボディ13、吸気チューブ14、エアフロメ
ータ15、エアクリーナ16がこの順に接続され、これらが
エンジンの吸気系を構成している。

吸気マニホールド11の吸気ポート６に対する接続端近く
には燃料噴射弁20が取付けられている。燃料噴射弁20は
燃料タンク21に貯蔵されているガソリンの如き液体燃料
を燃料ポンプ22により燃料供給管23を経て供給され、後
述する制御装置50が発生するパルス信号により開弁時間
を制御されて燃料噴射量を計量制御するようになってい
る。

ストットルボディ13は吸入空気量を制御するスロットル
バルブ24を有しており、このスロットルバルブ24はアク
セルベダル25の踏込みに応じて駆動されるようになって
いる。スロットルボディ13にはスロットルバルブ24の全
閉位置を検出するスロットルスイッチ60が取付けられて
いる。

またエンジン吸気系にはスロットルボディ13をバイパス
して吸気チューブ14とサージタンク12とを接続するエア
バイパス通路30が設けられており、このエアバイパス通
路30は電磁式のバイパス流量制御弁31により開閉及びそ
の開口度を制御され、エンジンの主にアイドル回転数を
制御するようになっている。

70は変速装置であり、変速装置70の出力軸には出力軸の
回転速度から車両の速度を検出する車速センサ71が設け
られており、さらに変速装置のニュートラル位置を検出
するニュートラルスイッチ72が変速装置70に取付けられ
ている。車速センサ71及びニュートラルスイッチ72はそ
れぞれ制御装置50に接続されている。

排気ポート７には排気マニホールド17及び排気管18が順
に接続されている。排気マニホールド17には、排気ガス
中の酸素濃度に応答した信号を出力する、即ち空燃比が
理論空燃比に対してリーン側にあるかリッチ側にあるか
に応じて異なる出力電圧を発生する周知の酸素センサ61
が設けられており、その出力信号は制御回路50に送り込
まれる。三元触媒コンバータ62は、この酸素センサ61の
下流側に設けられており、排気ガス中の三つの有害成分
であるHC、CO、NOx成分を同時に浄化する。

制御装置50は例えばマイクロコンピュータで構成される
のが望ましく、その一例が第４図に示されている。この
マイクロコンピュータは、中央処理ユニット（CPU）51
と、リードオンリメモリ（ROM）52と、ランダムアクセ
スメモリ（RAM）53と通電停止後も記憶を保持するもう
一つのランダムアクセスメモリ（RAM）54と、マルチプ
レクサを有するA/D変換器55と、バッファメモリを有す
るI/O装置56とを有し、これらはコモンバス57により互
いに接続されている。このマイクロコンピュータは、第
３図に示されている如く、バッテリ電源48が供給する電
流を与えられ、これにより作動するようになっている。

A/D変換器55は、エアフロメータ15が発生する空気流量
信号と、エアフロメータ15に取付けられた吸気温センサ
58が発生する吸気温度信号と、シリンダブロック２に取
付けられた水温センサ59が発生する冷却水温度信号とを
入力され、それらデータをA/D変換してCPU51の指示に従
い所定の時期にCPU51及びRAM53或いは54へ出力するよう
になっている。

またI/O装置56はディストリビュータ27に取付けられた
回転数センサ29が発生するエンジン回転数信号及びクラ
ンク角信号と、変速装置70に取付けられた車速センサ71
及びニュートラルスイッチ72が発生する車速信号及びニ
ュートラル信号と、スロットルボディ13に取付けられた
スロットルスイッチ60が発生するスロットル全閉信号と
を入力され、それらのデータをCPU51の指示に従い所定
の時期にCPU51及びRAM53或いは54へ出力するようになっ
ている。

CPU51はROM52に記憶されているプログラムに従って前記
各センサにより検出されたデータに基づいて燃料噴射量
を計算し、それに基づくパルス信号をI/O装置56を経て
燃料噴射弁20へ出力するようになっている。すなわち、
CPU51はエアフロメータ15が検出する空気流量と回転数
センサ29が検出するエンジン回転数とにより基本燃料量
を算出し、これを吸気温センサ58により検出された吸気
温度と、水温センサ59により検出されたエンジン冷却水
温度に応じて修正し、その修正された燃料量に応じたパ
ルス信号を発生するようになっている。

またCPU51はROM52に記憶されているプログラムに従って
吸気温センサ58により検出された吸気温と水温センサ59
により検出された水温とに応じて空気量を算出し、これ
に応じた信号をI/O装置56を経てバイパス流量制御弁31
へ出力するようになっている。バイパス流量制御弁31は
I/O装置56より与えられるバイパス空気量信号に応じて
その開閉及びその開口度を制御され、エンジンの主にア
イドル回転数を制御する。

さらにCPU51は前記プログラムに従って前記基本燃料量
と回転数センサ29により検出されたエンジン回転数及び
クランク角と吸気温センサ58により検出された吸気温度
に基づき最適点火時期をROM52より読出し、この信号をI
/O装置56より点火コイル26へ出力するようになってい
る。

以下第４図〜第６図に示されフローチャートを参照し
て、本発明の車載エンジンのオーバヒート防止装置の一
実施例を説明することにする。第４図の処理ルーチンは
例えばクランク軸１回転毎の割込みルーチンである。ま
ずステップ101において、エンジン回転数NEが燃料カッ
ト回転数NHCよりも大きいか否か判定し、大きい場合に
はステップ102に進んで燃料カットフラグFcutをセット
し、ステップ103において燃料カット判定フラグFNHCを
セットする。このように両フラグをセットした後に、ス
テップ104において燃料カットを実行する。

一方ステップ101において、エンジン回転数NEが燃料カ
ット回転数NHC以下の場合には、ステップ105に進んでエ
ンジン回転数NEが燃料復帰回転数NHRより大きいか否か
判定する。エンジン回転数NEが燃料復帰回転数NHRより
大きい場合には、ステップ106に進んで燃料カットフラ
グFcutがセットされているか否か判定する。ステップ10
6において燃料カットフラグFcutがセットされている場
合、即ちエンジン回転数NEが燃料カット回転数NHCより
一旦大きくなり燃料カットが実行され、その後燃料カッ
トによりエンジン回転数NEが燃料カット回転数NHC以下
となったが燃料復帰回転数NHRより大きい場合には、燃
料カットを継続することになり、ステップ103に進んで
燃料カット判定フラグFNHCをセットしてからステップ10
4において燃料カットを継続する。

ステップ105において、エンジン回転数NEが燃料復帰回
転数NHR以下の場合、即ちエンジン回転数NEがもともと
燃料復帰回転数NHR以下の場合及びエンジン回転数NEが
一旦燃料カット回転数NHC以上に上昇したが燃料カット
により燃料復帰回転数NHR以下になった場合には、ステ
ップ107に進んで燃料カットフラグFcutをリセットして
からステップ108に進んで、燃料噴射を継続するかある
いは再開する。またステップ106において、燃料カット
フラグFcutがリセットされている場合、即ち燃料カット
が実行されていない場合にもステップ108に進んで燃料
噴射を実行する。

次に第５図のフローチャートを参照すると、このフロー
チャートは例えば2sec毎の定時刻毎割込みルーチンであ
り、定時刻毎に燃料カットがあったか否かを判定し、あ
った場合にはカットフラグFccをセットし、なかった場
合にはカットフラグFccをリセットするルーチンであ
る。

まずステップ201において、燃料カット判定フラグFNHC
がセットされている否か、すなわち現在実際燃料カット
中か否かに拘らず、例えば2sec毎に燃料カットが少なく
とも１回あったか否かを判定する。ステップ201におい
て、燃料カット判定フラグFNHCがセットされている場合
には、ステップ202に進んでカットフラグFccをセットす
ると共に、燃料カット判定フラグFNHCをリセットする。
一方ステップ201において、燃料カット判定フラグFNHC
がリセットされている場合には、ステップ203に進んで
カットフラグFccをリセットする。このように本ルーチ
ンは、燃料カット判定フラグFNHCに基づいて、カットフ
ラグFccをセットするか否かを決定するルーチンであ
り、カットフラグFccは第６図に示すルーチンで用いら
れる。

次に第６図のフローチャートを参照すると、このフロー
チャートは例えば0.5sec毎の割込みルーチンであリ、燃
料カット回転数及び燃料復帰回転数を下げるべきオーバ
ヒート条件や車両の異常な使われ方かかどうかの判別を
し、それらの条件に合致した場合には、燃料カット回転
数及び燃料復帰回転数を徐々に下げるようにし、燃料カ
ット−復帰の繰返し状態が続いていたら、燃料カット回
転数と燃料復帰回転数との差を徐々に大きくするように
制御するルーチンである。

まずステップ301において、エンジン冷却水温が所定温
度T₁以上、例えば110℃以上か否か判定する。すなわち
ステップ301ではオーバヒート寸前かどうかの判定をす
る。冷却水温が所定温度T₁以上の場合には、ステップ30
2に進んでスロットルスイッチ60がオフか否かの判定を
する。スロットルスイッチ60がオフの場合には、ステッ
プ303に進んで車両が停止中か否かの判定をする。すな
わちステップ301〜ステップ303においては、車両が異常
な使われ方をしているかどうかの判定をする。

ステップ303において、車両が停止中と判定されたなら
ば、ステップ304に進んでカウンタC_OHをｎずつインクリ
メントして、異常な使われ方でオーバヒート寸前という
状態の継続時間をカウントする。ここでカウンタC_OHの
ｎは、第７図のグラフに示すようにエンジン回転数NEが
高くなるにつれて大きくなるように設定してある。これ
によりエンジン回転数が高いほど早く本ルーチンの制御
に入れるようになっている。

ステップ305においては、異常な使われ方でオーバヒー
ト寸前という時間が所定時間以上続いたか否か、すなわ
ちカウンタC_OHの計数値が所定値C_N以上になったか否か
を判定する。所定値C_Nとしては、例えば10、000を採用
する。すなわちステップ305においては、車両に搭載さ
れたエンジンが所定のレーシング状態にあるか否かが判
定される。

ステップ305においてカウンタC_OHの計数値が所定値C_N以
上の場合には、ステップ306に進んでカットフラグFccが
セットされているか否かを判定する。ステップ306にお
いてカットフラグFccがセットされている場合、すなわ
ち燃料カット状態と燃料復帰状態が短時間で繰返されて
いる場合には、ステップ307に進んで燃料カット回転数N
HCを50rpm、燃料復帰回転数NHRを100rpm下げるように制
御する。よって本ルーチンが繰返される毎に、燃料カッ
ト回転数NHCと燃料復帰回転数NHRとの差が徐々に大きく
なる。

ステップ307において、燃料カット回転数NHC及び燃料復
帰回転数NHRを下げる処理を行なってから、ステップ308
に進んで燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRを
ある一定範囲内に抑える処理をする。すなわち、NHC₀≧
NHC≧NC、及びNHC≧NHR≧NRの範囲にする。ここで例え
ば、NHC₀＝7000rpm、NC＝3500rpm、NR＝2000rpmの値に
する。

一方ステップ306において、カットフラグFccがリセット
されている場合、すなわち燃料カット状態と復帰状態が
短時間でくりかえされていないと判断された場合には、
ステップ309に進んで燃料カット回転数NHCを20rpm下
げ、燃料復帰回転数NHRを50rpm上げる処理をする。した
がって、ステップ309が回る度に燃料カット回転数NHCが
下がり燃料復帰回転数NHRが上昇するので、ステップ307
で燃料カット回転数NHCと燃料復帰回転数NHRとの差が徐
々に大きくなるようにされたが、ステップ309において
この差が徐々に小さくなり、その後ステップ308におい
て燃料カット回転数NHCと燃料復帰回転数NHRの設定範囲
を決めているので、燃料カット状態と復帰状態が短時間
で繰返されなくなった場合には、ステップ309において
燃料カット回転数NHCと燃料復帰回転数NHRが一致させら
れ、その後は20rpmずつどちらも同一スピードで下げら
れる。

一方ステップ301,302,303において否定判定の場合は、
ステップ310に進んでカウンタC_OHをリセットする。すな
わち水温が所定温度T₁未満になった場合、スロットルス
イッチ60がオンになった場合、あるいは車両が停止状態
にないかあるいは停止状態であったものが走行し出した
場合には、ステップ310でカウンタC_OHをクリアし、ステ
ップ311に進んで燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転
数NHRを直ちに初期状態、すなわちNHC₀、NHR₀に復帰さ
せる。ここでNHR₀としては、例えば6000rpmを採用す
る。またステップ305において、カウンタC_OHが所定値C_N
未満の場合、すなわち異常なつかわれ方が短時間の場合
には、燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRを下
げる必要がないので、ステップ311においてそれぞれ初
期状態に維持する。

次に第８図のタイムチャートを参照して、本発明の実施
例を理解し易いように説明することにする。

この実施例の場合には、NHC₀＝NHR₀として、燃料カット
回転数と燃料復帰回転数との間に最初は幅を設けていな
い。タイミングT₁で水温が例えば110℃以上となりオー
バヒート寸前と判定される。タイミングT₂で車速Ｖ＝
０、LLオフの条件が満たされて、カウンタC_OHがカウン
タを開始するが、タイミングT₃でLLがオンになるかある
いは車両が走行し出したので、カウンタC_OHがクリアさ
れる。タイミングT₄で再びＶ＝０、LLオフの条件が満た
され、カウンタC_OHがカウントを開始し、タイミングT₅
でカウンタC_OHの計数値が所定値C_N以上となる。

よって燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRが徐
々に下降させられ、タイミングT₆でエンジン回転数NEが
燃料カット回転数NHR以上となり燃料カットが実行され
る。この時点から燃料カット回転数NHCと燃料復帰回転
数NHRとの差が徐々に大きくなるように制御され、最終
的には燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRは、
それぞれ下限値NC及びNRに固定される。

このようにエンジン回転数NEが低い範囲内に抑えた結
果、タイミングT₇でエンジン冷却水温がオーバヒート寸
前判定値の110℃未満となり、燃料カット回転数NHC及び
燃料復帰回転数NHRが共に初期の設定値NHC₀に瞬間的に
戻されることになる。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、車両が停止状態でもアク
セルペダルが踏まれており、しかもその時のエンジン回
転数が異常に高くてオーバヒート寸前になっているとい
う、異常状態を検出して燃料カット回転数及び燃料復帰
回転数を徐々に下げるので、エンジンのオーバーヒート
を有効に防止できる。また本発明の制御は、通常使用状
態では働かないようになっているので、車両の走行に支
承をきたすことはない。

さらに燃料カット回転数及び燃料復帰回転数を短時間で
大幅に下げずに徐々に下げるように制御したので、車速
センサやスロットルスイッチ等が故障して、走行中に誤
って本発明の制御モードに突入しても、制御現象が緩か
なので走行上の危険が少ない。

また燃料カット−復帰が繰返されているときに、その差
が徐々に大きくするように制御しているので、排気系、
特に触媒の温度上昇が防止されるので、触媒の熱劣化が
有効に防止されるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車載エンジンのオーバヒート防止
装置の構成ブロック図、 第２図は本発明による車載エンジンのオーバヒート防止
装置が組込まれた燃料噴射式エンジンの一実施例を示す
概略構成図、 第３図は制御装置をマイクロコンピュータで構成した例
を示すブロック図、 第４図ないし第６図は本発明の車載エンジンのオーバヒ
ート防止装置の一実施例の作用を示すフローチャート、 第７図はカウンタC_OHのカウント値ｎとエンジン回転数
との関係を示すグラフ、 第８図は本発明の車載エンジンのオーバヒート防止装置
の一実施例をタイムチャートである。 １……エンジン、５……燃焼室、 11……吸気マニホールド、 15……エアフロメータ、 17……排気マニホールド、19……点火プラグ、 20……燃料噴射弁、25……アクセルベダル、 27……ディストリビュータ、 29……回転数センサ、50……電子制御装置、 59……水温センサ、 60……スロットルスイッチ、61……酸素センサ、 62……触媒コンバータ、70……制御装置、 71……車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転数が燃料カット回転数を超え
   ると燃料カット手段により燃料カットをし、燃料復帰回
   転数を下回ると燃料噴射開始手段により燃料噴射を再開
   する車載エンジンのオーバーヒート防止装置において、 車両が停止しているか否かを判定する車両停止状態判定
   手段と、 エンジン温度が所定温度以上か否かを検出するエンジン
   温度検出手段と、 エンジンが所定のレーシング状態か否かを検出するレー
   シング状態検出手段と、 前記車両停止状態判定手段により車両が停止状態である
   と判定され、前記エンジン温度検出手段によりエンジン
   温度が所定温度以上であることが検出され、且つ前記レ
   ーシング状態検出手段によりエンジンがレーシング状態
   であることが検出された場合に、前記燃料カット回転数
   及び前記燃料復帰回転数を徐々に下降させる燃料カット
   ・復帰回転数変更手段と、 所定タイミング毎にそのタイミング内で前記燃料カット
   手段により燃料カットが実行されたか否かを判定する燃
   料カット判定手段と、 前記燃料カツト判定手段により前記燃料カット手段によ
   る燃料カットが行われたと判断された場合に、燃料カッ
   ト回転数と復帰回転数との差を徐々に大きくする回転数
   差設定手段と、を設けたことを特徴とする車載エンジン
   のオーバーヒート防止装置。