JPS5828567A - 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、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エンジンの空燃比ａｍ方法に係る
。

ターボチャージャを備えたエンジンに於ては、ターボチ
ャージャの耐久性の観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ｍ度）以
上に高くならないよう運転されなければならない。エン
ジンより放出される排気ガスのｍ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、エンジンが所定値以上の高負荷にて運転
された時には排気ガス温度が前記危険温度に達すること
がある。

エンジンより排出される排気ガスの濃度はエンジン回転
数、エンジン負荷、点火時期の進角度を一定とした場合
、排気ガスへ供給された混合気の空燃比が理論空燃比で
ある時最高になり、その混合気の空燃比が理論空燃比よ
り小さいほど低下する。この排気ガス濃度特性に看目し
、エンジンが所定値以上の高負荷にて運転された時には
エンジンへ理論空燃比より小さい空燃比の混合気を供給
し、排気ガス温度が前記危険濃度に達しないようにして
ターボチャージャが過熱しないよう図ることが考えられ
ている。しかしこのようにエンジンへ理論空燃比より小
さい空燃比の混合気が供給されると、燃費が悪化すると
いう問題が生じる。

ところで、エンジンが所定値以上の高負荷にて運転され
てエンジンより排出される排気ガスの濃度が前記危険温
度に達する虞れがあるのはエンジンの負荷が前記所定値
を越えて増大した瞬間より所定時間が経過したのちであ
り、又その所定時間はスロットルバルブが全開にされて
いる時には比較的短いが、スロットルバルブが全開にさ
れていない時には比較的長いものである。

本発明はエンジンが所定値以上の高負荷にて運転され、
実際に排気ガス温度が前記危険温度に達する虞れがある
時のみエンジンへ理論空燃比より小さい空燃比の混合気
を供給し、燃費の悪化を最少眼に留めつつターボチャー
ジャの熱損傷を回避する空燃比制御方法を提供すること
を目的としている。

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には吸気ポート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パルプ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、
咳点火プラグ１０は図示されていない点火コイルが発生
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、喚気管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ナーナが順に
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５０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、
譲タービンホイールがエンジン１より排出される排気ガ
スの動圧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に対し畷入空気の過
給を行うようになっている。またタービンハウしング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に接続造れ、該ダイヤフラム＠−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フラム室に導管４０を経てエンジ
ン１の唆気管圧力を導入され、エンジン高負荷時のよう
に、排気ガス圧りが高く、過給圧が上がりすぎる運転域
に於てバイパス弁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は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をｌ１Ｉ
Ｉｌｌ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。このマイクロコーンピユータ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、入力ボート装置５４′及び出力ポート装置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。

入力ボート装置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７０−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
冷却水温度信号と、排気マニホールド２１に取付けられ
た排気ガス温度センサ４８が発生する排気ガス濃度信号
と、タービンハウジング３２に取付けられた０！センサ
４４が発生する空気流量信号（酸素濃度信号）と、ディ
ストリビュータ１２に取付けられた回転角センサ４５が
発生するクランク回転角信号と、スロットルボディ１５
に取付けられたスロットル全開スイッチ４６が発生する
スロットル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。ＣＰＬＩ　５１
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菖き燃料噴射層を決
定し、それに基く燃料噴射信号を出力ボート装置ｌ！５
５より燃料噴射弁２０へ出力するようになっている。

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。

このフローチャートに示されたルーチンは一定クランク
角毎に実行される割込みルーチンである。

最初のステップ１に於ては、エアフローメータ１９や１
転角センサ４５等の各センサよりのデータの読込みが行
われ、これらデータがＲＡＭ５３に記憶される。次のス
テップ２に於てはエアフローメータ１９により検出され
た吸入空気量Ｑと、回転角センサ４５により検出された
クランク角に菖いて算出されたエンジン回転数Ｎと、吸
気温センサ４１により検出された吸気１１ｆｌ１ｍＴＨ
Ａと、水温センサ４２により検出された冷却水温度ＴＨ
Ｗと０２センサ４４＆−より検出された空気過剰率λに
応じて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。

次のステップ３に於ては吸入空気量Ｑ／エンジン回転数
Ｎ、即ちエンジンの一行程当りの吸入空気量が所定傭人
より大きいか否かの判別が行われる。（Ｑ／Ｎ）＞Ａで
ある時はエンジンより排出される排気ガスの８１度が危
険温度以上になる虞れがある高負萄運転時である。（Ｑ
／Ｎ）＞Ａでない時には、即ちエンジンより排出される
排気ガスの温度が危険温度に達する虞れがない時には、
次にステップ４へ進む。ステップ４に於てはＲＡＭ５３
に設けたソフトカウンタのカウント値Ｃが所定値、例え
ば１００にセットされる。そして次にステップ５へ進み
、ＴＡＵ−ＴＡＬＪとし、リセットされる。この時には
ステップ２にて算出された燃料噴射時間ＴＡＵに応じて
燃料噴射弁２０が開弁し、エンジン１にはほぼ理論空燃
比の混合気が供給される。

ステップ３に於て（Ｑ／Ｎ＞＞Ａである時には、即ちエ
ンジンより排出される排気ガスの温度が危険濃度に達す
る虞れがある時には、次にステップ６に進み、このステ
ップに於てスロットル全開スイッチ４６よりのスロット
ル信号によりスロットルバルブ１６が全開であるか否か
の判別が行われる。このときスロットルバルブ１６が全
開であるとステップ７へ進み、このステップに於てはソ
フトカウンタのカウント値Ｃを所定数値、例えば１０減
すことが行われる。次にステップ９へ進み、ソフトカウ
ンタのカウント値ＣがＯ以下か否かの判別が行われる。

この時そのカウント値がＯより大きければステップ５へ
進み、ＴＡｔＪ−ＴＡＵとし、この時も燃料噴射弁２０
はそのステップ２にて算出された燃料噴射時間ＴＡＵに
応じて開弁される。この後（Ｑ／Ｎ）＞Ａで、スロット
ルバルブが全開である状態が続くとソフトカウンタのカ
ウント値Ｃはこのルーチンの一周期毎に１０ずつ減少す
るから、（Ｑ／Ｎ）＞Ａで且スロットルバルブが全開に
なった時から第３図に示されたルーチンが１０＠繰返し
実行されると、カウント値Ｃは０になり、次にステップ
１０に進み、ソフトカウンタの値をＯとし、ステップ１
１に於てステップ２にて算出されたＴＡＵに燃料増最係
数、例えば１．１５を乗算する演算が行われ、この演算
結果に基＜ＴＡＵに応じて燃料噴射弁２０が開弁される
。この時にはエンジン１には理論空燃比より小さい空燃
比の濃混合気が供給される。

ステップ６に於てスロットルバルブが全開でない時には
ステップ８へ進み、ソフトカウンタのカウント値Ｃより
成る数値、例えば１を減少することが行われる。この後
（Ｑ／Ｎ）＞Ａで且スロットルバルブが全開でない状態
が続くと、ソフトカウンタのカウント値Ｃは第３図に示
されたルーチンの一周期毎に１ずつ少なくなり、このた
めこのルーチンが１００回繰返されると、カウント値Ｃ
−〇となり、ステップ１０へ進み、ソフトカラン２の値
を０とし、ステップ１１に於て燃料増量が実行される。

上述した説明から明らかな如く、本発明によれば、エン
ジンの負荷が所定値を越えて増大し、このときスロット
ルバルブが全開されていれば、その瞬間から成る所定時
間Ｔ１経過後に燃料増量が行われてエンジンへ理論空燃
比より小さい空燃比の混合気が供給され、これに対し、
エンジンの負荷が所定値を越えて増大し、このときスロ
ットル配所定時間Ｔ１より長い所定時開Ｔ！が経過した
後に燃料増量が行われて工°ンジンヘ理論空燃比より小
さい混合気の空燃比が供給されるようになる。

このようにエンジンの角萄が所定値を越えて増大しても
その時のスロットルバルブ開度が全開でなければ燃料増
量遅延時開がスロットルバルブ全開時に比して延長され
、これに基く燃費の悪化を最少限に留めつつターボチャ
ージャの過熱が回避される。

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
ブロック纏図、第３図は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・・・燃焼室
、６・・・吸気ポート、７・・・排気ポート、９・・・
排気パルプ。 １０・・・点火プラグ、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・・・コンプレッサハウジング、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、３７・・・バイパス弁、３８・・・リンク
要素、３９・・・ダイヤフラム装置、４０・・・導管、
４１・・・吸気温センサ、４２・・・水温センサ、４４
・・・０２センサ。 ４５・・・回転角センサ、４６・・・スロットル全開ス
イッチ、５０・・・制御装置（マイクロコンピュータ）
。 ５１・・・中央処理ユニット（ＣＰＵ）、５２・・・リ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）、５３・・・ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）、５４・・・入力ポート装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの負荷が所定値を越えて増大したときその瞬間
   から所定時間が経過したのちに燃料増量を行ってエンジ
   ンへ理論空燃比より小さい空燃比の混合気を供給し、そ
   の際スロットルバルブが全開されていない時にはスロッ
   トルバルブが全開されている時に比して前記所定時間を
   長くすることを特徴とするエンジンの空燃比制御方法