JPS59173546A

JPS59173546A - 火花点火式内燃機関のノツキング抑制液噴射制御装置

Info

Publication number: JPS59173546A
Application number: JP58046939A
Authority: JP
Inventors: Masaru Tanaka; 勝田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-10-01

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、火花点火式内燃機関に係り、更に詳細には火
花点火式内燃機関のノッキング抑制液噴射制御装置に係
る。

火花点火式内燃機関に於けるノッキングやＮ。

×の発生を低減する一つの手段として、水やアルコール
などのノッキング抑制液を内燃機関の燃焼室内へ噴射供
給して混合気及び燃焼室内に於ける最高燃焼温度を低下
させるノッキング抑制液噴射装置が従来より知られてい
る。かかるノッキング抑制液噴射装置により内燃機関の
燃焼室内にノッキング抑制液を噴射供給すると、内燃機
関の点火時期進角特性に於けるノッキングやプレイグニ
ツシヨンなどが生じ′るデトネーション領域は点火時期
進角度の大きい方へ移行し、これにより点火時期をＭ　
Ｂ　ｉ一点又はその近傍に設定することができるので、
デトネーションの発生を防止しつつ内燃機関の高出力化
を図ることができる。

しかしかかる噴射装置は、一般に、機関回転数の如き機
関運転条件をパラメータにマツプとして電子制御装置の
メモリに記憶された噴射量にてノッキング抑制液を噴射
するものであるのに対し、個々の内燃機関のメカニカル
オクタン価は製造公差、組付は精度などが要因となって
実際にはイれぞれ互いに異なっており、またデトネーシ
ョン領域は大気圧、温度、湿麿等の環境条イ１の変化に
より変化するため、ノッキング抑制液噴射装置が電子制
御装置のメモリに記憶されている噴射量にて機関運転条
件に応じてノッキング抑制液を噴射している場合に於て
も、内燃機関に於てノッキング等のデトネーションが生
じることがある。かかる不具合は、内燃機関の圧縮比が
大きくなる程生じ易くなり、またターボチャージャなど
により吸気の過給が行われる内燃機関に於−Ｃは特に全
負荷運転域に於て生じ易い。

かかる不具合を解消する一つの方法として、内燃機関に
於てノッキングが発生したときには点火時期の進角度を
減少さゼることか考えられる。しかし点火時期の進角度
が減少すると、内燃機関の熱効率が低下し、また排気ガ
スの渇麿が十貸しターボチャージャを組込まれた内燃機
関に於てはターボチャージャに好ましからざる熱影響を
与える虞れがあり、これらの観点から点火時期の進角度
の低減には限度がある。

本発明は、従来のノッキング抑制液噴射装置を組込まれ
た火花点火式内燃機関に於ける上述の如き不具合に鑑み
、内燃機関の運転条件に応じて所定量のノッキング抑制
液を内燃機関の燃焼室内へ噴射供給し、内燃機関に於て
ノッキング等のデ１〜ネーションが生じている場合には
ノッキング抑制液噴射量を増量修正することによりデト
ネーションの発生を防１にするよう構成された火花点火
式内燃機関のノッキング抑制液噴射制御装置を提供する
ことを目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、内燃機関の燃焼室内ヘ
ノッキング抑制液を噴射供給する手段と、前記内燃機関
の運転条件に応じてノッキング抑制液噴ｆＪＪ量を設定
する手段と、前記内燃機関に於てノッキングが発生して
いるときそのことに応答して信号を出力づるノッキング
センサと、前記ノッキングセンサよりの信号に応答して
前記ノッキング抑制液噴射量を増量修正する手段とを右
づる火花点火式内燃機関のノッキング抑制液噴射制御装
置によって達成される。

本発明によれば、内燃機関の運転条件に応じて所定量の
ノッキング抑制液が内燃機関の燃焼室内へ噴射供給され
るので、デトネーションの発生を防止しつつ内燃機関の
点火時期をＭ　Ｂ　Ｔ点又はその近傍に設定することが
でき、これにより内燃機関の高出力化及び燃費の向上を
図ることができる。

まＩこ内燃機関の運転条件に応じて所定量のノッキング
抑制液が内燃機関の燃焼室内へ噴射供給されているにも
拘らず、内燃機関に於、てデトネーションが発生してい
る場合には、そのことに応答しτノッキング抑制液噴射
量が増量修正されるので、機関の出力低下などの不具合
を招来づる点火時期進角度の低減を行わなくても、デト
ネーションの発生を確実に防ロニすることができる。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

第１図は本発明によるノッキング抑制液噴射制御装置の
一つの実施例を組込まれた火花点火式内燃機関を示す概
略構成図、第２図は第１図に示された実施例によるノッ
キング抑制液噴射制御装置を示すブロック線図である。

これらの図に於て、１は内燃機関を示しており、該内燃
機関１はシリンダブロック２とシリンダヘッド３とを有
している。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、そのピストン４の
上方にシリンダヘッド３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、これらポートは各々吸気バルブ８及び
１［気バルブ９により開閉されるにうになっている。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は点火コイル１１が発生する電
流をディストリピュータ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、スロツ］ヘルバルブ１６を備えたスロットルボデ
ィ１５、ターボテ１１−ジャ３０の−】ンブレツサハウ
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フ２クリーナが順
に接続され、これらが機関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２
０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が発生ずる信号によ
り開弁時間を制御され−（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及びターボヂャ
ージャ３０のタービンハウジング３２が接続されている
。ターボヂャージャ３０はそのコンプレッサハウジング
３１内にコンプレッサホ・イール３３を有しており、こ
の］ンプレッリボイールは軸３４によりタービンハウジ
ング３２内に設番プ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機関１にり排出される排気
ガスの圧力によって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、機関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３２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３
９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を経て機関１の吸
気管圧力を導入し、吸気管圧力が機関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を聞くようになっている。

サージタンク１４には水噴射弁４１が取付けられている
。水噴射弁４１はタンク４２に貯容されている水（アル
コール或いは水とアルコールの混合物等のノッキング抑
制液）を導管４３、ポンプ４４、導管４５、定圧弁４６
及び導管４７を杼て供給され、後述する制御装置５０が
発生ずる信号により開弁時間を制御されて水噴６１　ｆ
ｆｉを別置制御するようになっている。タンク４２には
タンク４２内の水の量が水噴射を継続し得ない間になっ
たとき制御装置５０へＯＮ信号を出力する残量センサ４
９が設けられ′Ｃ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（、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（ＣＰｔＪ
）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Ｎ
　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、ディストリビュータ１２に取付けら
れた気筒判別センサ４８ａ及び回転角センサ４８ｂが発
生ずる気筒判別信号及びクランク回転角信号と、シリン
ダブロック２に取付りられたノッキングセンυ５７が発
生するノッキング検知信号と、残量センナ４９よりの信
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ＣＰＬＪ’５１の指示に従いｃｐｕ及びＲＡＭ５３
へ出力するようになっている。ＣＰＬｊ５１はＲＯＭ−
５２に記憶されているプログラムに従って前記各センサ
ににり検出されたデータに基き燃料噴射量、点火時期、
水噴射時期及び水噴射量を制御し、それに基く燃料噴射
信号を燃料噴射弁２ｏへ、点火時期信号を一イグナイタ
２２へ、また水噴射信号を水噴射弁４１へ各々出力ボー
ト装置５５より出力し、また残量センサ４９よりのＯＮ
信号に基き車室内に設けられた警報ンンブ５８を点灯づ
る指令信号を出力ポート装置５５より出力するようにな
っている。

、イグナイタ２２は、第１図に示されている如く、点火
コイル１１に取付けられでおり、マイクロコンピュータ
５０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
角度を制御づるようになっている。

以下に第３図に示されたフ［）ヘヂｉ・−トを参照して
、第１図及び第２図に示されたノッキング抑制液噴射制
御装置により水噴射量が制御される要領について説明す
る。

このルーチンは機関の一行程毎に行われ、最初のステッ
プ１に於ては、回転角センサ４８ｂにより測定されたク
ランク回転角に基き算出された機関回転数と、１アフロ
−メータ１９により測定された吸入空気量のデータの読
込みが行われる。次のステップ２に於′Ｃは、機関回転
数と吸入空気量とに基ぎ水噴射ｍＷｔ及び水噴射量増量
補正値△Ｗｔが決定される。

次のステップ３に於ては、残量センサ４９よりの出力信
号に応答してタンク４２内に水噴射を実行し１ｑる程度
の水があるか否かの判別が行われる。

タンク４２内の水の川が実質的に零でない場合には、次
のステップ４に於て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る場合には、
次のステップ５に於て水噴射量修正判定フラグＦが１で
あるか否かの判別が行われる。水噴射量修正判定フラグ
Ｆが１でない場合には、次のステップ６に於て水噴射量
が’ｔ７ｙｔ　＋ｎΔＷｔ（ｎは水噴射量修正回数）に
設定されて水噴射が実行され、次のステップ７に於て水
噴射量修正判定フラグＦが１にされた後リセットされる
。

ステップ５に於て水噴射量修正判定フラグＦが１と判定
された場合には、ステップ８に於て水噴射量修正回数１
１が１加筒され、次のステップ９に於て水噴射量修正回
数ｎが内燃機関の諸元により定まる水噴射量修正回数の
最大値ｎ□い以上であるか否かの判別が行われる。この
ステップ９に於てｎ≦ｎゆど判別された場合には、ステ
ップ６に於て水噴射量がＷｔ−←　ｎΔＷ【に設定され
て水噴射が実行され、ステップ９に於て　１１”ＩＩＭ
ＡＸであると判別された場合には、次のステップ１０に
於て水噴射量の増量修正が行われず点火時期制御装置へ
点火時期進角度を低減する指令が発せられ、しかる後ス
テップ６に於て水噴射量Ｗｔ十　ｎΔＷ［にて水噴射が
実行される。

またステップ４に於てノッキングが発生していないと判
別された場合には、ステップ１１に於てノッキングが発
生しないサイクルが所定回数、例えば１０回以上続いた
か否かの判別が行われる。

このステップ１１に於てノッキングが発生しないサイク
ルが１０回以上続いてはいないとの判別がなされた場合
には、ステップ６に於て水噴射ｍＷｔ＋１）△Ｗｔにて
水噴射が実行され、ステップ１１に於てノッキングが発
生しないサイクルが１０回以上続いているとの判別がな
された場合には、次のステップ１２に於て水噴射量修正
判定フラグＦがＯにされ、水噴射量修正回数ｎが零にさ
れ、しかる後水噴射量Ｗｔにて水噴射が実行される。

更にステップ３に於てタンク４２内の水の量が実質的に
０であり水噴射を実行し得ないとの判別がなされた場合
には、ステップ１３に於て水噴射量修正判定フラグＦが
０にされ、水噴射修正回数ｎがＯにされ、次のステップ
１４に於て単室内に設けられた警報ランプ５８を点灯す
る指令が出力され、これによりドライバーにタンク４２
内の水が消費されでしまって水噴射を実行し得ないこと
が知らされる。次いでステップ１５に於てノッキングが
発生しているか否かの判別が行われ、ステップ１５に於
てノッキングが発生しているとの判別がなされた場合に
は、ステップ１６に於て点火時期進角度を低減する指令
が発せられ、ステップ１５に於てノッキングが発生して
いないとの判別がなされた場合には、そのままリセット
される。

第４図は第１図に示された内燃機関の出ツノ特性及び高
負荷時の点火時期進角特性を示づフラグである。尚第４
図の左半分に於て△はＭＢＴ点を示しており、○は水噴
射が行われていない場合に於ける最大点火時期進角度を
示しており、第４図の右半分に於て実線は水噴射が行わ
れている場合に於ける点火時期進角特性を示しており、
破線は水噴射が行われていない場合に於ける点火時期特
性を示している。

この第４図に於て、上述の実施例によれば、内燃機関の
運転条件に応じて所定の水噴射量Ｗｔにて水噴射が行わ
れ、点火時期進角度が第４図６平分の実線の点火時期進
角特性に従ってＭＢＴ点又はそれに近い進角度に設定さ
れた状態にて内燃機関が運転されるので、内燃機関の高
出力化及び燃費の向上が図られ、またノッキングが発生
してぃるときには内燃機関の出力低下を招来する点火時
期進角度の低減が行われるのではなく水噴射量が増量修
正されることによってノッキングの発生が抑制され、更
に水タンク内の水の残量が実質的に零になり水噴射の継
続が不可能になった場合には、点火時期進角度が低減さ
れて点火時期が第４図６半分の破線に従って設定される
ことにより、デトネーションの発生が確実に防止される
ことが理解されよう。また第４図より、本発明によるノ
ッキング抑制液噴射制御装置は、水噴射が行われる場合
の点火時期進角特性と水噴射が行われない場合の点火時
期進角特性との差の大きい高負荷高回転域に於て特に有
用であることが理解されよう。

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、本発明はかかる実施例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図は本発明によるノッキング抑制液噴射制御装置の
一つの実施例を組込まれた火花点火式内燃機関を示す概
略構成図、第２図は第１図に示された実施例によるノッ
キング抑制液噴射制御装置を示すブロック線図、第３図
は第１図及び第２図に示されたノッキング抑制液噴射制
御装置のルーチンを示づフローヂャート、第４図は第１
図に示された火花点火式内燃機関の出ノ〕特性及び高負
荷時の点火時期進角特性をポリグラフである。１・・・内燃機関、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１〜，７・・・排気ポート、８・・
・吸気バルブ。９・・・排気バルブ、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・・・吸気管、１８・・・接続チ１−ブ、１９・
・・エアフ１］−メータ、２０・・・燃料噴射弁、２１
・・・排気マニホールド、２２・・・イグナイタ、３０
・・・ターボチＶ−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・
・・水噴射弁、４２・・・タンク、４３・・・導管、４
４・・・ポンプ、４５・・・導管、４６・・・定圧弁、
４７・・・導管、４８ａ・・・気筒判別センサ、４８ｂ
・・・回転角センサ。４９・・・残量センサ、５０・・・制御装置（マイクロ
コンピュータ）、５１・・・中央処理、１ニツト（ＣＰ
ＬＩ）、５２・・・リードオンリメモリ（ＲＯＭ＞、５
３・・・ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、５４・・
・入力ポート装置、５５・・・出力ポート装置、５６・
・・コモンバス、５７・・・ノッキングセン４ノ、５８
・・・警報ランプ特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
理　　　人　　弁理士　　明石　昌毅−あ

Claims

【特許請求の範囲】

内燃機関の燃焼室内へノッキング抑制液を噴射供給する
手段と、前記内燃機関の運転条件に応じてノッキング抑
制液噴射量を設定する手段と、前記内燃機関に於てノッ
キングが発生しているときそのことに応答して信号を出
力するノッキングセンサと、前記ノッキングセンサより
の信号に応答して前記ノッキング抑制液噴射量を増量修
正づる手段とを有する火花点火式内燃機関のノッキング
抑制液噴射制御装置。