JPS5828560A - 火花点火式エンジンの空燃比制御方法 - 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】 本発明は、火花点火式エンジンの空燃比制御方法に係り
、特にターボチャージャを備えた火花点火式エンジンの
空燃比制御方法に係る。

ターボチャージャを備えた火花点火式エンジンに於ては
、ターボチャージャの耐久性の一点から排気ガスの温度
がターボチャージャの耐熱性より定められる所定値（危
険濃度）以上に高くならないよう運転されなければなら
ない。火花点火式エンジンより放出される排気ガスの温
度はエンジン回転数、エンジン負荷、混合気の空燃比、
点火時期の進角度等によって興なり、高速高負荷運転時
に於て理論空燃比の混合気がエンジンに供給され、しか
も点火時期の進角度が小さいとき＾くなり、このような
時には排気ガス濃度が前記危険濃度に達することがある
。

このため、従来一般には、高速高負荷運転時には常にエ
ンジンへ理論空燃比よりかなり小さい空燃比の濃混合気
を供給して排気ガス濃度を下げることが行なわれている
。しかし、この場合には空燃比が必要以上に小さく、無
駄な燃料消費があることがある。

特に、点火時期の進角度がノッキング発生状況により修
正される場合、ノッキングの発生により進角度が減少さ
れた時には排気ガス濃度が前記危険１１変に達し易くな
る。

本発明は排気ガス濃度を検出しつつ該排気ガス温度がタ
ーボチャージャの耐熱許容温度に基き定められた所定値
以上の時にはその排気ガス濃度に応じてエンジンへ供給
する混合気の空燃比を理論空燃比より小さい鎧に制御す
ることにより排気ガス濃度が前記耐熱許容１１度を越え
て上昇することを防止して、ターボチャージャの熱損傷
を回避し、しかも無駄な燃料消費がない空燃比制御方法
を提供せんとするものである。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
説明する。

第１図は本発明による空燃比制御方法が実施されて好適
な火花点火式エンジンの一つの実施例を示す概略構成図
である。図に於て、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共働して燃焼室５を
郭定している。

シリンダヘッド３には吸気ボート６と排気ボート７とが
形成されており、これらボートは各々吸気バルブ８と排
気パルプ９により開閉されるようになっている。又シリ
ンダヘッド３には点火プラグ１０が取付けられており、
該点火プラグ１０は点火コイル１１が発生する電流をデ
ィストリビュータ１２を経て供給され、燃焼室５内にて
放電による火花を発生するようになっている。吸気ボー
ト６には吸気マニホールド１３、サージタンク１４、ス
ロットルバルブ１６を備えたスロットルボディ１５、タ
ーボチャージャ３０のコンプレッサハウジング３１、吸
気管１７、接続チューブ１８、エア７０−メータ１９及
び図示されていないエアクリーナが順に接続され、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１３の吸気ボート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は図示され
ていない燃料タンクに貯容されているガソリンの如き液
体燃料を燃料ポンプにより燃料供給管を経て供給され、
後述する制御装置ｆ５０が発生する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。

排気ボート７には排気マニホールド２１及びターボチャ
ージャ３０のタービンハウジング３２が接続されている
。

ターボチャージャ３０はそのコンプレッサハウジング３
１内にコンプレッサホイール３３を有しており、このコ
ンプレッサホイールは軸３４によりタービンハウジング
３２内に設けられたタービンホイール３５に接続され、
該タービンホイールがエンジン１より排出される排気ガ
スの圧力により回転駆動されることによりコンプレッサ
ホイール３３が回転し、エンジン１に対し吸入空気の過
給を行うようになっている。またタービンハウジング３
２にはタービンホイール３５の配設部分をバイパスして
設けられたバイパス通路３６が設けられており、このバ
イパス通路３６はバイパス弁３７により選択的に開閉さ
れるようになっている。

バイパス弁３７はリンク要素３８を経てダイヤフラム装
置３９に接続され、該ダイヤプラム装置によって駆動さ
れるようになっている。ダイヤフラム装置３９はその図
示されていないダイヤスラム室に導１１４０Ｊｌｒ１て
エンジン１の吸気管圧力を導入され、吸気管圧力がエン
ジン１の耐久性等により定められる所定値以上の時には
バイパス弁３７を開弁させてバイパス通路３６を開くよ
うになっている。

制御装置５０ば一般的なマイクロコンピュータであって
よく、このマイクロコンピュータは燃料噴射量と点火時
期を制御するようになっており、その−例が第２図によ
く示されている。このマイクロコンピュータ５０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、入ｈポート装Ｗ１５４及び出力ボート装置５５
とを有し、これらは双方性のコモンバス５６により互に
接続されている。

入力ポート装置５４は、エアフローメータ１９が発生す
る空気流量信号と、エアフローメータ１９に取付けられ
た吸気温センサ４１が発生する吸気ｍ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４２が発生する
冷却水濃度信号と、排気マニホールド２１に取付けられ
た排気ガス温痩センサ４８が発生する排気ガス濃度信号
と、り−ビンハウジング３２に取付けられた０２センサ
４４が発生する空気過剰重信＠（酸素濃度信号）と、デ
ィストリビュータ１２に取付けられた気筒判別センサ４
５及び回転角センサ４６が発生する気筒判別信号とクラ
ンク回転角信号とを各々入力され、それらのデータを適
宜に信号変換してＣＰＵ５１の指示に従いＣＰＵ及びＲ
ＡＭ５３へ出力するようになっている。ＣＰＵ５１はＲ
ＯＭ５２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き燃料噴射層及び点火
時期を決定し、それに基く燃料噴射信号を出力ボート＠
１１５５より燃料噴射弁２０へ、又点火時期信号を出力
ボート装置５５よりイグナイタ４７へ各々出力するよう
になっている。

イグナイタ４７は、第１図に示されている如く、点火コ
イル１１に取付けられており、マイクロコンピュータ５
０が発生する点火時期信号を与えられたとき点火コイル
１１の一次コイルの電源回路を遮断し、点火時期の進角
度を制御するようになっている。この実施例に於ては、
ノッキングセンサ４３によってノッキングの発生が検出
された時には点火時期の進角度が減少され、ノッキング
の発生が所定回数のサイクルに１って検出されない時に
は点火時期の進角度が増大される。

以下に第３図に示されたフローチャートを参照して本発
明の制御方法が実施される要領について説明する。

最初のステップ１に於ては、エア７０メータ１９や回転
角センサ４６等の各センサよりのデータの読込みが行な
われ、これらデータがＲＡＭ５３に記憶される。次のス
テップ２に於ては、エアフロメータ１９により検出され
た吸入空気量と回転角センサ４６により検出されたクラ
ンク角に基いて算出されたエンジン回転数とに応じて基
本燃料噴射時間Ｔｉが算出される。

次のステップ３に於ては、排気温センサ４８によって検
出された排気ガス温度Ｔが第一の所定値、例えば８３０
℃以上であるか否かの判別が行なわれる。排気ガス温度
Ｔが８３０℃以下であれば、排気ガス濃度が危険濃度に
達するまでにまだ余裕があるとしてステップ４へ進み、
燃料噴射量補正率Ｆｔを小さくする演算が下式に従って
行なわれる。

Ｆｔ　　−Ｆｔ　　し１ｘＱ、　　　９９Ｆｔｃ−ｔは
一回前のサイクルにて算出され、ＲＡＭ５３に記憶され
ている燃料噴射量補正率である。

ステップ３に於て、排気ガス１度Ｔが８３０℃以上であ
れば、ステップ５へ進み、このステップに於ては、その
排気ガス濃度Ｔが前記第一の所定値より大きい第二の所
定値、例えば８４０℃以上であるか否かの判別が行なわ
れる。

排気ガス濃度Ｔが８４０℃以下工あれば、ステップ６へ
進み、このステップに於ては、−回前のサイクルに於て
検出された排気ガス温度Ｔ　Ｌ−１が８３０℃より小さ
いか否かの判別が行なわれる。−回前の排気ガス濃度Ｔ
　Ｌ−１が８３０℃より高ければ、排気ガス濃度が安定
しているとしてステップ７へ進む。ステップ７に於ては
一回前のサイクルに於て決定された燃料噴射量補正率Ｆ
ｔＬ−ｔがそのまま新しい燃料噴射量補正率Ｆｔとされ
る。

ステップ５に於て排気ガス濃度Ｔが８４０℃以上のとき
及びステップ６に於て一同前のサイクルに放て検出され
た排気ガス温度Ｔ　Ｌ−１が８３０℃より低ければ、ス
テップ８へ進み、燃料噴射量補正ヰを増大する演算が下
式に従って行なわれる。

ＦＵ　−Ｆｔ　Ｌ−ＩＸｌ、０１ ステップ４、ステップ７及びステップ８の次はいづれの
場合もステップ９へ進む。ステップ９に於ては、ＲＡＭ
５３に記憶されている一回前に算出された燃料噴射量補
正率ＦｔＬ−＋が新しく算出された燃料噴射量補正率Ｆ
ｔに書換えられ、また−回前のサイクルに於て検出され
た排気ガス濃度Ｔ（，１が新しく検出された排気ガス濃
度Ｔに書換えられる。

次のステップ１０に於ては、吸気温センサ４１が検出す
る吸気Ｓ度と、水温センサ４２が検出する冷却水濃度と
、軸センサ４４が検出する排気ガスの空気過剰率とに応
じて燃料噴射量補正率数ｆ（χ）が決定される。尚、高
負荷運転域に於ては、エンジンへ理論空燃比より小さ１
／Ｘ９！燃比の請ゆる出力空燃比の混合気を供給すべく
Ｏｔセンサ信号による空燃比のフィードバック制御は行
われない。

次のステップ１１に於ては、実行燃料噴射時間ＴＡＬＩ
の算出が下式に従って行なわれる。

ＴＡＵ−ＴＰＸ　ｆ（Ｚ）ＸＦｔ 上述の如く実行燃料噴射時１１ＴＡＵが決定されること
により、排気ガス濃度が所定値以下の時にはエンジンに
はほぼ理論空燃比又は出力空燃比の如きエンジン要求空
燃比の混合気が供給され、排気ガス濃度が所定値を越え
て上昇している時には実行燃料噴射時間ＴＡＵが延長さ
れて一回の行程に於ける燃料噴射量が増大し、エンジン
には理論空燃比より小さい空燃比或いは出力空燃比より
更に小さい空燃比の濃混合気が供給されるようになる。

このように排気ガス温度が上昇過程にある時にはエンジ
ンに理論空燃比より小さい濃混合気が供給され、これに
よりエンジンが排出する排気ガス濃度のＩｌｌが上昇す
ることが抑制され、これがターボチャージャの危険温度
以上になることが回避される。

また第４図は本発明方法の制御方法の他の一つの実施例
を示すフローチャートである。ステップ２１及びステッ
プ２２は第３図に示されたルーチンのステップ１とステ
ップ２と同じ内容のステップである。ステップ２３に於
ては、排気温センサ４８が検出した排気ガス濃度Ｔが所
定濃度、例えば８５０℃より小さいか否かの判別が行な
われる。

排気ガス濃度Ｔが８５０℃以上であれば、ステップ２４
へ進み、このステップに於て、その排気ガス濃度Ｔに所
定温度、例えば２０℃を加算する演算が行なわれ、この
のちステップ２５へ進む。ステップ２３に於て排気ガス
濃ＩＴが８５０℃以下であれば、ステップ２５へ進む。

ステップ２５に於ては、排気ガス濃度Ｔより所定濃度、
例えば８３０℃を差引く演算が行なわれ、温度差Δ丁が
算出される。

次のステップ２６に於ては、その濃度差ΔＴに基き燃料
噴ｆＩ４１１補正率Ｆｔが下式に従って算出される。

Ｆｔ−１＋（ΔＴ／１０００） ステップ２７に於ては、第３図に示されたルーチンのス
テップ１０と同様に燃料噴射量修正係数ｔ（χ）が算出
される。ステップ２８に於ては、第３ＷＪに於けるステ
ップ１１と同様、実行燃料噴射時間ＴＡＵの算出が行な
われる。

この実施例に於ても上述の如き要領にて実行燃料噴射時
間が決定されることにより、排気ガス濃度が所定濃度以
上の時にはそれの１１度差に応じて一回の行程に於ける
燃料噴射量が増大し、エンジンに濃混合気が供給される
ようになり、また排気ガス濃度が所定温度より低い時に
はその温度差に応じて燃料噴射量が減少し、エンジン１
にはエンジンの要求空燃比に近い空燃比の混合気が供給
されるようになる。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく本発明
の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者に
とって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空燃比制御方法が実施されて適当
な火花点火式エンジンの一つの実施例を示す概略構成図
、第２図は本発明方法を実施する制御装置の一例を示す
ブロック線図、第３図及び第４図は各々本発明方法を実
施するためのマイクロコンピュータのルーチンを示すフ
ローチャートである。 １・・・エンジン、２・・・シリンダブロック、３・・
・シリンダヘッド、４・・・ピストン、５・・・ｍｓ室
、６・・・吸気ポート、７・・・排気ポート、９・・・
排気パルプ。 １０・・・点火プラグ、１１・・・点火コイル、１２・
・・ディストリビュータ、１３・・・吸気マニホールド
、１４・・・サージタンク、１５・・・スロットルボデ
ィ、１６・・・スロットルバルブ、１７・・・吸気チュ
ーブ、１８・・・接続チューブ、１９・・・エア７０−
メータ、２０・・・燃料噴射弁、２１・・・排気マニホ
ールド、３０・・・ターボチャージャ、３１・・・コン
ブレッサハリジング、３２・・・タービンハウジング、
３３・・・コンプレッサホイール、３４・・・軸、３５
・・・タービンホイール、３６・・・バイパス通路、３
７・・・バイパス弁。 ３８・・・リンク要素、３９・・・ダイヤフラム験雪、
４０・・・導管、４１・・・吸気温センサ、４２・・・
水温センサ、４３・・・ノッキングセンサ、４４・・・
Ｏ！センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターボチャージャを備えた火花点火式エンジンの空燃比
   制御方法にして、排気ガス濃度を検出し、該排気ガス濃
   度がターボチャージャの耐熱許容濃度に基き定められた
   所定値以上の時にはエンジンへ供給する混合気の空燃比
   を理論空燃比より小さい値に制御することを特徴とする
   空燃比制御方法。