JPS5851242A

JPS5851242A - エンジンの燃料増量制御方法

Info

Publication number: JPS5851242A
Application number: JP14827981A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Ito; 嘉康伊藤; Yuji Takeda; 武田　勇二; Toshio Suematsu; 末松　敏男
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1983-03-25
Also published as: JPH0263102B2

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、エンジンの燃料増量制御方法に係り、特にタ
ーボチャージャを備えたエンジンの燃料増量制御方法に
係る。

ターボチャージャを備えたエンジンは、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（危険温度）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
り排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応じて
変化し、エンジンが高負荷にて、また高速度にて運転さ
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温度はエンジン回転
数、エンジン負荷、点火時期の進角度を一定とした場合
、エンジンへ供給された混合気の空燃比が理論空燃比よ
りやや大きいとき最高になり、その混合気の空燃比が理
論空燃比より小さいほど燃焼温度が低下することに応じ
て低下する。

この排気ガス温度特性に着目し、エンジンが高負荷にて
、また高速度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
前記危険温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。

また、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、上述の如き燃焼温度の低下によりノッ
キングの発生が抑−１１される。

エンジンが高負荷にて、また高速度にて運転されてエン
ジンより排出される排気ガスの温度が実際に前記危険温
度に達づ゛る虞れがあるのはエンジンの負荷又は回転数
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、このことに鑑みて排気ガス温度が前記
危険温度に達する虞れがある運転域に於ては燃料増量を
行ない、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１−るが、その燃料増量の開始を遅延させ、燃
費の悪化を最少限に留めつつターボチャージャの熱損傷
を回避する燃料増量制御方法が本願出願人と同一の出願
人によって既に提案されている。

この燃料増量の遅延時−が長いはど燃費は改善されるが
、この燃料増量域はノッキングが発生Ｊる虞れがある運
転域でもあり、燃料増量が開始される以前にノッキング
が発生する可能性がある。

本発明は、燃ｖｌ渇度を低下させるためにエンジンへ理
論空燃比より小さい空燃比の混合気を供給すべく燃料増
量を行なうエンジンの燃料増量制御方法に於て、エンジ
ン負荷とエンジン回転数とに応じて燃料の増量運転域と
非増量運転域とを決定し、エンジンの運転状態が前記非
増量運転域より前記増量運転域へ移行したときその瞬間
から所定時間が経過した後に燃料増量を開始づるが、こ
れ以前にノッキングが発生したときには直ちに燃料増量
を開始することを特徴とするエンジンの燃料増量制御方
法を提供するものである。

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
に説明する。

第１図は本発明による燃料増量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−（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１−６と排気ポート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１０が取付けられてお
り、該点火プラグ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、吸気管１７、接続チューブ１８、エアフ
ローメータ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５
− 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。

排気ポート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はパイ・パス弁６− 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、該ダイヤフ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フラム室に導管４０を経てエンジ
ン１の吸気管圧力を導入され、エンジン高負荷時のよう
に、排気ガス圧力が高く、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！ｌｌ量を制
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（ＲＯ
Ｍ＞５２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ＞５３と
、入力ボート装置５４及び出カポー＋−装置５ｓとを有
し、これらは双方性のフモンバス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が発生ず
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４２が発生する
冷却水温度信号と、タービンハウジング３２に取付けら
れた０２センサ４４が発生する空気過剰率信号（Ｈ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、シリ
ンダブロック２に取付けられたノッキングセンサ４６が
発生するノッキング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ＣＰ
Ｕ及びＲＡＭ５３へ出力するようになっている。ＣＰＵ
５１はＲＯＭ５２に記憶されているプログラムに従って
前記各センサよりのデータに基き燃料噴射量を決定し、
それに基く燃料噴射信号を出力ボート装置５５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１−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、吸
気温センサ４１、水温センサ４２、Ｏｘセンサ４４、回
転角センサ４５、ノッキングセンサ４６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ｆｆ１Ｑと、回転角センサ４５
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Ｎと、吸気温センサ４１により検出された吸気
温度ＴＨＡと、水温センサ４２により検出された冷却水
温度Ｔ　ＨＷと、０２センザ４４により検出された空気
過剰率λに応じて燃料噴射時間τが算出される。

次のステップ３に於ては、エンジンの運転状態が、吸入
空気ＩＱ／エンジン回転数Ｎ１即ちエンジンの一行程当
りの吸入空気量と、エンジン回転数Ｎとに基いて決定さ
れている燃料の増量運転域９− であるか否かの判別が行われる。この増量運転域は実験
等により決定され、排気ガス温度が危険温度に達する虞
れがある運転域である。従って増量運転域でない時、即
ち非増鰻運転域である時はエンジンより排出される排気
ガスの温度が危険温度以上になる虞れがない時である。

この時には、次にステップ４へ進む。ステップ４に於て
は、ＲＡＭ５３に設けられたソフトカウンタのカウント
値Ｃが所定値、例えば２００にセットされる。そして次
にステップ５へ進み、τ−τとし、リセットされる。こ
の時には燃料増量が行なわれず、ステップ２にて算出さ
れた燃料噴射時間τ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、増量運転域である時には、即ちエン
ジンより排出される排気ガスの温度が危険温度に達する
虞れがある時には、次にステップ６へ進み、このステッ
プに於ては、Ｑ／Ｎが第一の所定値ＡＩより大きいか否
かの判別が行なわれる。（Ｑ／Ｎ＞≧Ａ１である時には
次にステップ１０− ８へ進み、このステップに於て、Ｑ／Ｎが前記第一の所
定値ＡＩより大きい第二の所定値Ａ２より大きいか否か
の判別が行なわれる。

ステップ７に於て（Ｑ／Ｎ）≧Ａ２である時には、ステ
ップ８へ進む。ステップ８に於ては、前記ソフトカウン
タのカウント値Ｃを所定数値、例えば２０減らずことが
行なわれる。ステップ７に於て（Ｑ／Ｎ）≧Ａ２でない
時にはステップ９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をステップ８に於ける時より
小さい所定数値、例えば２減らＪ′ことが行なわれる。

またステップ６に於てＱ／Ｎ≧Ａ＋　でない時にはステ
ップ１０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をステップ９に於ける時より更に小さ
い所定数値、例えば１減らすことが行なわれる。

ステップ８．９又は１０の次はステップ１１へ進む。こ
のステップに於ｔは、ソフトカウンタのカウント値Ｃが
Ｏより小さいか否かの判別が行なわれる。このときその
カウント値ＣがＯより人きければ、ステップ１２へ進み
、ノッキングが発生しているか否かの判別が行われる。

ノッキングが発生していなければ、ステップ５へ進み、
τ−τとし、この時も燃料噴射弁２０はステップ２にて
算出された燃料噴射時間τに応じて開弁され、燃料増量
はは行なわれない。

この後、燃料増量域に於て運転が続行されると、上述の
如きルーチンが繰返されることによりソフトカウンタの
カウント値Ｃは遂にはＯになる。ソフトカウンタのカウ
ント値ＣがＯになると、次にステップ１３へ進み、ソフ
トカウンタのカウント値Ｃを０とし、そしてステップ１
４に於て、ステップ２にて算出されたτに燃料増量時間
Δτを加算する演算が行なわれ、この演算結果に基くτ
に応じて燃料噴射弁２０が開弁される。この時には燃料
増量が行なわれ、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。このように濃混合気が
供給されることにより燃料の気化熱により燃焼温度が低
下し、これに伴いエンジン１より排出される排気ガスの
温度が理論空燃比である時より低下し、これが危険温度
に達することが回避され、また同時にノッキングの発生
が抑制される。

またソフトカウンタのカウント値Ｃが０以上であっても
、即ち燃料増口の開始が遅延されている時であっても、
ステップ１２に於てノッキングの発生が検出されると、
ステップ１３へ進み、ソフトカウンタのカラン１へ値Ｃ
が０どされ、ステップ１４へ進み、燃料増口が直ちに開
始される。このようにノッキングが生じた時には燃料増
量が直ちに開始され、エンジンへＩＩ混合気が供給され
ることによりノッキングの発生が回避される。

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図は本発明による燃料増量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ず１３− る制御装置の一例を示すブロック線図、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・・・吸気ボート、７・・・排気ポート、８・・
・吸気バルブ。９・・・排気バルブ、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・・・吸気管、１
８・・・接続チューブ、１９・・・エアフローメータ、
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・・・吸気潟センサ、４２・・・水出センサ、４４
・・・０！センサ、４５・・・回転角センサ９４６・・
・ノッキングセンサ、５０・・・制御ｌｌ装置（マイク
ロコンビュ１４− −タ）、５１・・・中央処即ユニット（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・・・入力ボート
装置、５５・・・出力ボート装置、５６・・・コモンバ
ス特許出願人　　　　　トヨタ自動車工業株式会社代　　
理　　人　　　　　　　　弁理士　　　明　　石　　昌
　　毅１５−

Claims

【特許請求の範囲】

燃焼温度を低下させるために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すべく燃料増量を行なうエ
ンジンの燃料増量制御方法に於て、エンジン負荷とエン
ジン回転数とに応じて燃料の増量運転域と非増量運転域
とを決定し、エンジンの運転状態が前記非増量運転域よ
り前記増量運転域へ移行したときその瞬間から所定時間
が経過した後に燃料増量を開始するが、これ以前にノッ
キングが発生したときには直ちに燃料増量を開始するこ
とを特徴とするエンジンの燃料増量制御方法。