JPS6088840A - エンジンの保護装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ノッキング、オーバーヒート等の発生を抑制
するようにしたエンジンの保護装置に関するものである
。

（従来技術） 一般に、エンジンにＪノいて、ノッキング、オーバーヒ
ート、デトネーション等が発生すると、エンジンに対し
て熱負荷が増大し、耐久性に悪影響） を与えるなどの問題を有する。

そこで、例えば特開昭５８−１０４３６８号公報に見ら
れるように、ノッキングの発生をノックセンサによって
検出し、これに基づいてノッキング検出時には点火時期
を遅角することによって燃焼湿度を低下させてノッキン
グの発生を抑制し、エンジンの耐久性等を向上するよう
にしたエンジンの保護装置が知られている。また、燃焼
濡洩を低下させるためには、点火時期の遅角のほか、空
燃比を濃くしたり、排気ガスの還流を行ったり、過給圧
を低下させると有効であることも知られている。

しかるに、上記先行技術では、エンジンに実際にノッキ
ングが発生し、これをノックセンサなどにより検出した
ことに基づいて、上記の如き燃焼温度を支配する制御装
置を制御して燃焼温度を低下させて、ノッキングの発生
を抑制するものであって、ノッキングが発生しない時点
においてその発生を予測してノッキングの発生を未然に
回避するものではなく、保護装置としては不十分な点を
有する。

ノッキングの発生する形態を実験により調べたところ、
このノッキングというのは燃焼室の雰囲気温度と非常に
相関関係を有していることが判明した。つまり、ノッキ
ングの発生は、点火プラグによる着火点のほかに、燃焼
室の他の部分の火種によって着火するものであって、そ
の場合にはノッキングが発生する以前に、燃焼室壁温等
が高温状態となって、火種が生起しやすい状態となって
いるものである。

従って、ノッキングの発生を防止するには、燃焼室温度
を検出して、これが設定値より高くなったときに、燃焼
温度が低下する方向に例えば点火時期、空燃比、排気ガ
ス還流蚤、過給圧を制御すればよいものである。

しかして、燃焼室温度の検出を行うについて、その検出
温度は実際の燃焼室温度との追従性が迅速でなければ、
良好なエンジンの保護機能を得ることができない。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、燃焼室温度の変化に敏感に追
従して検出温度が変化する場所に温度センサを配設して
、フッ４：ングが発生する前に燃焼室温度の上昇を検出
し、これに対応して混合気の燃焼温度が低下するように
点火時期、空燃比、排気ガス還流、過給圧等を調整して
、ノッキング、オーバーヒート等のエンジンの耐久性な
どに悪影響を与える現象を未然に防止するようにしたエ
ンジンの保護装置を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 本発明のエンジンの保護装置は、シリンダヘッドの排気
ポートと吸気ボートとの間のバルブブリッジ部に温度セ
ンサを設け、点火時期、空燃比、排気ガス還流、過給圧
等の制御によって混合気の燃焼温度を支配する制御装置
に対し、上記温度センサの出力を受けた保護手段は、バ
ルブブリッジ部の温度が設定値以上にあるときに燃焼温
度が低下するように制御装置を補正し、燃焼ｖＳ度の上
昇を抑制することを特徴とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、温度センサを設置したバルブブリッジ
部は、吸気ボートと排気ポートとの間における質凹の小
さい部分であって、この部分は燃焼室温度の変化に敏感
に追従して温度変化することから、温度センサの検出信
号は応答性が良好で精度がよく、これに基づいて燃焼温
度を支配する制御装置を補正制御して、燃焼湿度を低下
するようにしたことにより、ノッキング、オーバーヒー
ト、デトネーション等の燃焼温度の上昇による不具合現
象を早期に検出して未然に防止してエンジンを確実に保
護でき、運転者の信頼性を向上することができる。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、この実
施例は混合気の燃焼温度の調整を点火時期の制御によっ
て行う例である。

第１図は全体図で、エンジン１はシリンダブロック２と
シリンダヘッド３とを備え、ピストン４上方に燃焼室５
が形成されている。シリンダヘッド３に形成された吸気
ボート６と排気ポート７にそれぞれ吸気弁８と排気弁９
が配設されている。

このシリンダヘッド３のバルブブリッジ部１０すなわち
吸気ポート６と排気ポート７とに挟まれた細幅の部分に
温度センサ１１が設置され（第３図参照）、この温度セ
ンサ１１の検出信号はコントロールユニット１２に出力
され、このコントロールユニット１２には負荷センサ１
３および回転数センサ１４の出力信号も入力されて、点
火プラグ１５における点火時期が制御される。

上記温度センサ１１の設置状態は第２図に拡大図示する
ように、シリンダヘッド３の上方から穿設された挿入孔
７６に温度センサ１１を装入し、先端がテーパ状に形成
された感温部１１ａが挿入孔１６の底部テーバ面１６ａ
に圧接するよう、このｍ渦部１１ａを押えスプリング１
７で下方に冷却水通路１８から離れる方向に押圧し、両
者が密着した状態でボルト１９を装着して組付けている
。

上記感温部１１ａに接続したリード線１１ｂはボルト１
９の貫通孔に嵌入されたシール材２ｏを通って導出され
る。

上記構造により、冷却水通路１８に流れる水の温度が温
度センサ１１に影響しないようにして、実際のバルブブ
リッジ部１０の壁温を正確に検出するようにしている。

なお、挿入孔１６を深くして燃焼室５の内壁面にさらに
近接させると、この部分に亀裂が発生する恐れがあるの
で、寸法は適宜設定する。

第４図はコントロールユニット１２の詳細を示し、エン
ジン１の運転状態に応じて燃焼温度と相関関係のある点
火時期等を制御する制御装置２１と、上記温度センサ１
１の出力に基づいて検出湿度が設定値以上にあるときに
燃焼温度が低下するように上記制御装置２１を補正する
保護手段２２とを有している。上記燃焼湿度は点火時期
を遅角すると低下するものである。

制御装置２１による基本的な点火ｉＩ　Ｉ　Ｆｌｌ　ｍ
は、エンジン負荷を例えば吸気負圧にて検出する負荷セ
ンサ１３からの負荷信号、およびエンジン回転数を検出
するための回転数センサ１４からの回転数信号が基本点
火時期演算回路２３に入力され、この基本点火時期演算
回路２３はエンジン回転数と負荷に応じて予め設定され
ている基本点火時期マツプを有し、このマツプから検出
信号に対応する基本点火時期に関するデータを読み込み
、補正回１２４を介してイグナイタ２５に出力する。

上記基本点火時期演算回路２３で演算したデータは、イ
グナイタ２５に基準信号発生回路２６からクランクシャ
フトの基準位置に対応して出ツノされる基準信号に対し
て、どれだけ遅れてイグナイタ２５から点火コイル２７
の１次Ｎ流を遮断するトランジスタ２８にオフ信号を出
力するかの点火時期信号（基本遅角信号）である。上記
トランジスタ２８にオフ信号が入力されると、点火コイ
ルの２次コイルに高圧２次電流が発生して点火プラグ１
５に放電ぎれる。

一方、燃焼温度を低下させる保護手段２２は、温度セン
サ１１の検出信号を第１比較回路２９に入力して第１８
定値Ｉと比較し、その結果をＯＲ回路３０を介して積分
回路３１に出力し、積分信号を受けた補正値発生回路３
２はこの積分信号に対応する補正信号を前記補正回路２
４に出力する。

また、上記温度センサ１１の検出信号を微分回路３３に
入力し、その微分信号を第２比較回路３４に出力して第
２設定値■と比較し、その結果をＡＮＤ回路３６に出力
する。さらに、上記温度センサ１１の検出信号を第３比
較回路３５に入力して第３設定値■と比較し、その比較
結果をＡＮＤ回路３６に出力し、このＡＮＤ回路３６の
出力信号は前記ＯＲ回路３ｏを介して積分回路３１に入
力されるものである。

上記補正回路２４は基本点火時期演算回路２３からの基
本遅角信号を補正値発生回路３２がらの補正信号によっ
て補正し、ざらに遅角量を大きくするべく演算処理する
ものであって、この補正回路２４から最終的な遅角ｆｆ
ｉ　ｌｌ１ｍ信号がイグナイタ２５に出力される。

第５図は上記保護手段２２の作動を示すタイムチャート
であり、（Ａ）は温度センサ１１の出力信号の変化の一
例を示し、エンジン１の始動に伴ってバルブブリッジ部
１ｏの温度が上昇し、定常運転では若干の波形変動を示
して安定し、加速時には急激に上昇するものであって、
図示のように温度センサ１１の出力が発生ブる。

第１比較回路２９は上記温度センサ１１の出力信号をノ
ッキング発生限界の温度に相当する比較的高い値の第１
設定値Ｔと比較し、これより高いか低いかを判断し、温
度センサ出力が第１設定値工より高いときに（Ｂ）に示
すようにハイ信号を出力し、積分回路３１に入力するも
のである。

積分回路３１の出力は（Ｆ）に示すように、第１比較回
路２９がハイ信号を出ノｊしたときに積分を行って積分
値が上昇し、ロー信号になれば積分値が低下するもので
ある。この積分出力は補正値発生回路３２で所定の補正
信号に変換され、積分出力の値が大きいほど点火時期が
遅角するように補正回路２４で基本点火時期演算回路２
３からの信号を演算処理し、パルプブリッジ部１０の温
度が上昇して温度センサ出力が第１設定値工よりも高く
なったときに、点火時期が遅角し始め、温度上昇に伴っ
てさらに遅角する。

この点火時期の遅角の結果、燃焼温度が低下して温度セ
ンサ出力が低下すると、積分出力も減少して点火時期が
正規の時期に戻るように進角し、同様の運転状態であれ
ばバルブブリッジ部１０の温度は再び上昇することにな
り、第１設定値工を越えれば点火時期が遅角するもので
あって、運転状態が定常的であれば上記変動を繰返して
温度センサ１１の出力が第１設定値工付近に収束するよ
うなフィードバック制御を行うものである。

この実施例では、上記温度センサ出力が第１設定値■を
越えた時の遅角制御のほか、温度センサ出力が第１設定
値工より低くて点火時期を遅角しなくてもよい領域であ
っても、温度上昇の勾配が大きいときには、そのままで
は設定を越えて点火時期の遅角を行っても温度が低下す
るまでに大きく温度が上昇してしまうことから、このよ
うに温度上昇の勾配が大きいときには、第１設定値■を
越える以前に点火時期を遅角するようにしているもので
ある。

すなわち、（Ａ）の温度センサ１１の信号を受けた微分
回路３３の出力信号は、（Ｃ）に示すように変化し、こ
の微分出力を第２比較回路３４で許容温度勾配に相当す
る第２設定値■と比較する。

温度上昇が急激で微分出力が大きくなりその値が第２設
定値■を越えると、第２比較回路３４からは（Ｄ）のよ
うにハイ信号が出力され、ＡＮＤ回路３６に入力される
。

また、第３比較回路３５は（Ａ）に示すように温度セン
サ１１の出力信号を暖機終了後の温度に相当する比較的
低い値の第３設定値■と比較し、これより高いか低いか
を判断し、（Ｅ）に示すように温度センサ出力が第３設
定値■より高いときにハイ信号をＡＮＤ回路３６に出力
し、このＡＮＤ回路３６は第２比較回路３４および第３
比較回路３５の両方からハイ信号が出力されているとき
にハイ信号をＯＲ回路３０を介して積分回路３１に出力
し、積分出力に応じた点火時期の遅角を行うものである
。

上記第３設定値■は例えば始動時のように温度が急激に
上昇してもノッキング等が発生することがない領域で点
火時期を遅角するのは好ましくないことから、この領域
を除外するためのものである。

よって、温度センサ出力が第１設定値■より高く、また
は温度センサ出ノＪが第３設定値■より高くかつ微分出
力が第２設定値■より大きいときに点火時期を遅角して
燃焼温度を低下することにより、燃焼室温度の上昇を抑
制しノッキング、オーバーヒート等の発生を阻止するも
のである。

特に、加速運転等によって急激に温度センサ出力が上昇
するときには、温度センサ出力が第１設定値工を越える
前に、微分出ツノが第２設定値■を越えて第２比較回路
３４がハイ出力となり、これに応じて積分出力が発生し
て点火時期の遅角を開始し、温度勾配が低下しても温度
センサ出力が第１設定値■を越えて第１比較回路２９が
ハイ出ツノとなると積分出力が増大してさらに点火時期
の遅角を行う。その結果、温度センサの勾配を検出せず
第１設定値工を越えてからのフィードバック制御のみを
行うものでは、（Ａ）に破線で示すように温度が第１設
定値ｌを越えて大きく上昇するが、上記実施例によれば
温度上昇を検出して早期に点火時期を遅角して対処り−
るので、温度上昇の最高値が低くなる。

次に、第６図は変形例を示し、前記実施例では燃焼温度
の制御を行うものとして点火時期を変更するようにして
いるが、この例では燃料噴射量を制御することによって
燃焼温度を支配するようにしている。

すなわち、制御装置２１は負荷センサ１３からの負荷信
号および回転数センサ１４からの回転数信号が基本燃料
噴射量演算回路３８に入力され、この基本燃料噴射量演
算回路３８はエンジン回転数と負荷に応じて予め設定さ
れている基本燃料噴射量マツプを有し、このマツプから
検出信号に対応する基本燃料噴射量に関するデータを読
み込み、補正回路３９で前例と同様の保護手段２２から
の補正信号によって補正し、最終的な燃料噴射に関する
出力信号を駆動パルス発生回路４０に入力し、駆動パル
ス信号に変換して燃料噴射ノズル４１に出力し、所定の
燃料噴射を行うものである。上記補正回路３つは、保護
手段２２における積分回路３１の積分出力が増大したと
きに、燃料噴射量を増大して燃焼温度を低下するように
基本燃料噴射信号を補正するものである。

その他は前例と同様であり、第４図と同一構造には同一
符号を付してその説明を省略する。

なお、上記両実雄側では温度センサ１１の出力に応じて
点火時期もしくは燃料噴射量（空燃比）を制御するよう
にしているが、このほか燃焼温度を支配するものとして
排気ガス還流量、過給圧等の公知の制御対象が適宜採用
されるものである。

また、制御方式としても実施例−のような積分回路およ
び微分回路を備えたフィードバック制御のほか、単に検
出温度が設定値を越えたら点火時期、燃料噴射量等を燃
焼温度が低下する方向に一律に補正するようにしたもの
でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すエンジンの全体構成図
、 第２図は温度センサ設置部の拡大断面図、第３図はシリ
ンダヘッドの燃焼室部分の底面図、第４図は第１図のコ
ン１〜ロールユニツトのブロック図、 第５図Ａ〜Ｆは保護手段の動作を示す説明図、第６図は
変形例を示すコントロールユニットのブロック図である
。 １・・・・・・エンジン　３・・・・・・シリンダヘッ
ド５・・・・・・燃焼室　６・・・・・・吸気ポート７
・・・・・・排気ポート １０・・・・・・バルブブリッジ部 １１・・・・・・温度センサ　１１ａ・・・・・・感温
部１２・・・・・・コントロールユニット２１・・・・
・・制御装置　２２・・・・・・保護手段第２図 ＩＩ！３図 １１　４０　、、、ｓ１ｖ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートとの間
   のバルブブリッジ部に配置した温度センサと、混合気の
   燃焼温度を支配する制御装置と、上記温度センサの出力
   に基づいて、バルブブリッジ部の湿度が設定値以上にあ
   るときに燃焼温度が低下するように前記制御装置を補正
   する保護手段とからなることを特徴とするエンジンの保
   護装置。