JPS6146433A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - 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 本発明は内燃機関の高負荷時に燃料増量を行う燃料噴射
制御装置に関する。

従来の技術 内燃機関、特にタービン型過給機を備えた内燃機関にお
いては、高負荷状態時に燃料噴射量を増量し、これによ
り排気ガス流の温度上昇を許容範囲内に抑制することに
よって過給機のタービンに溶損等の不都合が生じないよ
うにしている。しかしながらこの種の機関では、過給機
作用のもとに加速が行われてもその加速直後の一定時間
内は排気ガス流の温度上昇率が比較的低く、従ってその
間も燃料噴射量を増量することは燃料消費率の不要の増
大を招くことになる。このため、高負荷時に燃料増量を
行うのを一定時間遅延するようにした技術を本出願人は
既に提案し公知となっている（特開昭５８−１０１３５
号公報）。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上述の従来技術によると、燃料のオクタン
価格の高低にかかわらず常に増量が遅延されていたため
、オクタン価の低い燃料が使用された場合に、増量が遅
延されている間大きなノッキングの生じる場合があった
。

問題点を解決するための手段 上述の問題点を解決する年発明の構成について第１図゛
を用いて説明すると、本発明は機関ａが高負荷運転状態
となったか否かを検出する手段すと、高負荷運転状態と
なった時点から所定時間経過した後に燃料噴射量の増量
を行う遅延増量手段Ｃと、当該機関ａに用いられる燃料
のオクタン価を判定する手段ｄと、オクタン価の低い燃
料が用いられている場合は、前記遅延を行うことなく高
負荷運転状態となった時点から直ちに燃料噴射量の増量
を行う非遅延手段ｅとを備えたことを特徴としている。

作用 機関に用りられる燃料のオクタン価を判定し、オクタン
価の低い燃料が用いられているときは高負荷増量時に遅
延動作を行わないようにしているため、オクタン価の高
いオイオク燃料使用時は、高負荷増量時に遅延が行われ
てて燃費の低減が図れ、またオクタン価の低いレギュラ
ー燃料使用時は高負荷増量時に遅延を行うことなく直ち
に増量動作が行われるため大きなノッキング発生を確実
に防止することができる。

実施例 以下本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図には本発明の一施例としてタービン型過給機付の
内燃機関が概略的に表されている。同図において、１０
は吸気通路１２ａに設けられ、吸入空気流量Ｑに応じた
電圧を発生するエアフローセンサ、１４は同じく吸気通
路１２ａに設けられ吸入空気温度ＴＨＡに応じた電圧を
発生する吸気温センサである。エアフローセンサ１０及
び吸気温センサ１４の下流の吸気通路１２ａにはコンプ
レッサ１６が設けられている。このコンプレッサ１６は
排気通路１８に設けられているタービン２０と連動し、
吸気通路１２ｂ内に流入する空気流を燃焼室２２に過給
する。

コンプレッサ１６の下流の吸気通路１２ｂには図示しな
いアクセルペダルと連動するスロットル弁２４が設けら
れ、その下流の吸気マニホールド部には燃料噴射弁２６
が設けられている。・排気通路１８にはタービン２０を
バイパスする分岐路２８が設けられており、この分岐路
にはウェイストゲート弁３０が設けられている。このウ
ェイストゲート弁３０は吸気通路１２ｂに生じる過給圧
に応じてその開度が制御され、排気ガス流の一部を分岐
路２８を通してバイパスさせタービン２０に流入する排
気ガス流の圧力をほぼ一定に維持する。

機関のシリンダブロック３２には、冷却水温度ＴＨＷに
応じた電圧を発生する水温センサ３４が設けられており
、さらに機関に生じる機械的振動に応じて振動する電圧
信号を発生するノックセンサ３６が設けられている。

エアフローセンサ１０．吸気温センサ１４、水温センサ
３４及びノックセンサ３６からの検出電圧は制御回路３
８に送り込まれる。

ディストリビュータ４０には気筒判別センサ４２及び回
転角センサ４４が設けられている。気筒判別センサ４２
からは基準気筒の上死点手前の所定角度位置毎、例えば
３６０°クランク角毎にパルス信号が出力され、また回
転角センサ４６からは３０゜クランク角毎にパルス信号
が出力される。これらのパルス信号は制御回路３８に送
り込まれる。

一方、制御回路３８からは、燃料噴射弁２６に対して駆
動パルスが印加せしめられ、これにより燃料噴射量２６
は図示しない燃料供給系から送られる加圧燃料を燃焼室
２２近傍の吸気通路内に間欠的に噴射する。また、制御
回路３８からは駆動信号がイグナイタ４６に送り込まれ
、これにより点火コイル４８で発生した高圧電流がディ
ストリビュータ４０を介して点火プラグ５ｏに送り込ま
れて点火火花が形成せしめられる。

第３図は第２図の制御回路３８の回路構成を表している
。同図からも明らかのように、制御回路３８はマイクロ
コンピュータを備えており、このマイクロコンピュータ
は中央処理装置（ＣＰ　Ｕ”）５２、ランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）５４、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）
５６、第１及び第２人出力ボート５８及び６０、第１及
び第２出カポ−トロ２及び６４、クロック発生回路６６
及びこれらを相互接続してデータの転送を行うバス６８
とから主として構成される。

エアフローセンサ１０、吸気温センサ１４、及び水温セ
ンサ３４からの検出電圧は第１マクチプレクサ７０にお
いて順次選択され、第１アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）
変換器７２によって２進信号に変換された後第１人出力
ボート５８を介してマイクロコンピュータに印加される
。

気筒判別センサ４２及び回転角センサ４４からのパルス
信号は整形回路７４において波形整形された後、第２人
出カポ−トロ０を介してマイクロコンピュータに印加さ
れる。

ノックセンサ３６の出力はノアキング固有の周波数帯域
を通過帯域とするバンドパスフィルタ７６を介してピー
クホールド回路７Ｂ及び積分回路８０に送り込まれる。

ピークホールド回路７８はノックセンサ３６の出力の最
大振幅、従ってノンキング成分の大きさＡを検出する。

一方、積分回路８０はノックセンサ３６の出力の振幅を
平均化した値即ちバンクグラウンド成分の大きさＢを検
出する。

ピークホールド回路７８からのノッキング成分信号及び
積分回路８０からのバックグラウンド成分信号は第２マ
ルチプレクサ８２によって順次選択されて第２Ａ／Ｄ変
換□器８４により２進信号に変換された後第２人出カポ
−トロ０を介してマイクロコンピュータに印加される。

一方、マイクロコンピュータから第１出カポ−トロ２を
介して駆動回路８６に点火信号が出力されると、されが
駆動信号に変換されてイグナイタ４６が付勢され、点火
制御が行われる。

また、マイクロコンピュータから第２出カポ−トロ４を
介して駆動回路８８に噴射パルス信号が出力されるとこ
れが駆動パルスに変換され、燃料噴射弁２６が付勢され
て燃料噴射が行われる。

次に第４図、第５図及び第６図のフローチャートを用い
てマイクロコンピュータの動作を説明する− 第４図はノッキング発生の有無を検出するルーチンであ
り、各気筒の圧縮上死点付近で実行される。まず、ステ
ップ１００においては、ＲＡＭ５４によりノッキング成
分信号の値Ａとバックグラウンド成分信号の値Ｂとを取
込む、これらの値は、Ａ／Ｄ変換器８４の変換完了の都
度ＲＡＭ５４の所定位置に格納されている０次のステッ
プ１０１ではＡとに１・Ｂとの大小関係が判定される。

ここでに１は所定の定数でありＡ＜Ｋｌ　　・Ｂの場合
はノッキング発生無しとみなしてステップ１０２へ進み
変数ＮをＩｆ　ＯＩｆに設定する。またＡ≧に１　・Ｂ
の場合はノンキングが発生していると判断して次のステ
ップ１０３へ進む。ステップ１０３ではに１より大きい
定数に２を用いて発生したノッキングの程度を判定する
。Ａ≧に２・Ｂであればかなり大きなノッキングが発生
しているとしてステップ１０４へ進み、変数ＮをＦＷ　
２１１に設定し、Ａ＜Ｋ２　・Ｂであればノッキングは
小さなものであると判断してステ・ノブ１０５へ進みＮ
をＩＩ　Ｉ　Ｉｔに設定する。

第５図は以上の如きノンキング発生の有無の判定に基づ
いて使用燃料のオクタン価判定処理を行うルーチンであ
る。本ルーチンでは更に進んで単にオクタン価を判定す
るばかりでなく、その判定した結果を利用して排気温の
上昇が許容し得る限度となる最大の遅角量を変更してバ
ッキングの発生を防止する方法について記述している６
ＣＰＵ５２が本ルーチンの処理に移行すると、まずステ
ップ２００が実行される。ここでは、フラグＦＡの内容
が判定される。フラグＦＡとは後述するように低オクタ
ン価の燃料（レギュラーガソリン等）を使用中であると
判断したときにＩＴ　Ｉ　１１にセットされるものであ
る。フラグＦＡがＩＴ　Ｉ　ＩＴであれば次のステップ
２０１からステップ２０４までの処理が１”以外であれ
ばステップ２０５が実行される。

】　　ステップ２０１からステップ２０４は既に低オク
タン価の燃料を使用中であると判定後の点火時期制御方
法であり、通常のごとく、ステップ２０１でノッキング
が発生しているか否かを判定する。即ち、第４図のノッ
キング検出ルーチンの実行の結果得られる変数Ｎの内容
を検索するのである。そしてＮ−０であればノンキング
が発生していないと判断してステップ２０２に進み、現
在の点火時期よりも所定量だけ進角させてより高トルク
が発生でき、かつ燃費の良い制御が行えるようにする。

またＮ＝１あるいは２であればステップ２０３へ進み、
ノッキングの発生を押さえるため、現在の点火時期より
も所定量だけ遅角処理をする。

ステップ２０４は、これらステップ２０２及び２０３の
点火時期制御の後に行われるステップであり、上記の点
火時期制御により設定された新たな点火時期の遅角量が
予め設定する低オクタン価用の最大遅量θＲＭＡＸより
も小さな値になっているか否かを判定し、もしθＲＭＡ
Ｘを超えるものであればそれを最大遅角量θＲＭＡＸに
再設定し、いかなる場合でもθＲＭＡＸ以上の遅角制御
を実行しないためのガ、−ド処理を行う。低オクタン価
の燃料はアンチノック性が低くノッキングを発生しやす
いため機関に損傷を与えやすい。従って低オクタン価用
の最大遅角量θＲＭＡＸは排気温の上昇が許容し得る最
大限度にまで遅角させる必要がある。そして、いかなる
場合においてもこの最大遅角量θＤＭＡＸを超える遅角
を行わないようにするために本ステップにおいてガード
するのである。

ステップ２０５は、低オクタン価の燃料を使用中でない
場合、即ち高オクタン価の燃料（ハイオクガソリン等）
を使用している場合に実行される判断ステップであり、
ここではフラグＦＢの内容が判断される。フラグＦＢと
は、点火時期が既に高オクタン価用の最大遅角量θＨＭ
ＡＸに達しているか否かを示すもので、点火時期が最大
遅角量θＨにＡＸに達していればフラグＦＢはＩｆ　１
１７に設定される。

本ステップにてＦＢがＩＴ　Ｉ　ＩＦでないと判断され
るとステップ２０６からステップ２１１までの高オクタ
ン価用の点火時期制御が実行され、ＦＢがＦｆ　Ｉ　Ｎ
、の場合にはステップ２１２が処理される。

まずステップ２０６からステップ２１１までの高オクタ
ン価用の点火時期制御について説明する。

この制御は通常の点火時期制御とほぼ同一の制御をなす
もので、まず始めにステップ２０６により現在ノッキン
グを発生しているか否かを第４図のノッキング検出ルー
チンにより得られた変数Ｎの内容より判断する。そして
、Ｎ＝１０″であれば進角制御を行うためのステップ２
０７へ、Ｎ＝１あるいは２であればステップ２０Ｂへ移
行する。

ステップ２０７では、所定の角度づつの進角制御を行い
、本ルーチンの処理を終える。

ステップ２０８は現在の点火時期制御による遅角量が高
オクタン価用の最大遅角量θＨＭ＾Ｘと比較してまだ遅
角する余地があるか否かを判断するもので、現在の遅角
量θと高オクタン価用の最大遅角量θＨＭＡＸとの大小
比較を行いθ≦θＨＭＡＸであると判断するとステップ
２０９へ移行し、現在の遅角量θに所定量を加算して更
に遅角を大きなものとして本ルーチンの処理を終える。

一方、θ〉θＨＭＡＸであると判断されるとステップ２
１０が実行される。

ステップ２１０では点火時期制御により既に遅角量が高
オクタン価用の最大遅角量θＨＭＡＸに達したと判断し
、前述したフラグＦＢをＩｆ　Ｉ　Ｆｌに設定し、次の
ステップ２１１へ移る。

ステップ２１１では時計のために後述のごとく用いられ
る変数ＣＡを初期値”　１００”に設定するもので、本
ステップ終了により本ルーチンの全体処理が終わる。

次に、ステップ２０５にてＦＢ＝１、即ち、既に高オク
タン価用の最大遅角量θ）Ｉｌ’ｌＡＸによる点火時期
制御が実行されていると判断されたときに実行されるス
テップ２１２以後について説明する。

ステップ２１２は、ステップ２１０で”　１００”に設
定された変数ＣＡをデクリメントするもので、高オクタ
ン価用の最大遅角量θＨＭＡＸにまで遅角した時点から
本ルーチンが何度実行されたかを計算するためのステッ
プである。そして、次段のステップ２１３にて、このデ
クリメントされた変数ＣＡがＣＡ＞０であるか否かを判
断する。

ステップ２１３でＣＡ＞Ｏであると判断されると、ステ
ップ２１４が、またＣＡ≦０であるとステップ２１５が
実行される。

ステップ２１４は第４図のノンキング検出ルーチンによ
り設定される変数Ｎの値が、Ｎ＝２であるか否かを判断
するステップである。Ｎ＝２であれば現在高オクタン価
用の最大遅角量θＨＭＡＸによる点火時期制御を行って
いにもかかわらず大きなノンキングが発生しているとし
てステップ２１６により大ノッキング計数の変数ＣＢを
インクリメントし、また、Ｎ＜２であればノンキングは
発生していないか、或いは発生していても小さなもので
あるとして本ルーチンの処理を終える。

ステップ２１３でＣＡＢＯであると判断されたときに実
行されるステップ２１５は、フラグＦＢをＩｔ　ＯＩｆ
にリセットするものである。フラグＦＢは前述のように
高オクタン価用の最大遅角量θＩＩＭＡＸにまで点火時
期を遅角したときにＦｆ　Ｉ　ＩＦにセットされるもの
で、ステップ２０５の処理によりこのＦＢがＩｔ　Ｉ　
Ｆｔならば次回からの本ルーチンの処理にあたってはス
テップ２１２以後の処理が強制的に実行されることにな
る。従って、その後は通常の点火時期制御を行わず、ス
テップ２１４及びステップ２１６によって変数Ｎ−２と
なる度毎に変数ＣＢをインクリメントするのである。そ
して、このようなノンキング発生を計数するステップの
処理をＣＡ≦０の状態である本ルーチンが１００回続行
されたことを条件として終え、フラグＦＢをリセットし
て通常の点火時期制御モードへ帰るのである。

次のステップ２１７は、本ルーチンが上述のごと（１０
０回実行されている間に、大ノッキングの発生に従って
計数された変数ＣＢの内容が１０よりも大きいか否かを
判断する。ここで、ＣＢ＞１０であるとするとステップ
２１８によりフラグＦＡをＩｆ　Ｉ　Ｉｆにセントし、
ＣＢ≦１０である場合にはステップ２１９でＣＢをクリ
ヤして本ルーチンを終了する。

本ルーチンの各ステップのうち、ステップ２０８、ステ
ップ２１０及びステップ２１１、ステップ２１２からス
テップ２１９がオクタン価判定のための処理を示してい
る。

以上のような本ルーチンの処理により、使用燃料のオク
タン価が自動的に判定できるのである。

なお、本ルーチンではノンキングセンサ１０のＳ　、／
　Ｎ比等を考慮する趣旨で、本ルーチンが１００回連続
して実行される間に大ノッキングが１０回よりも多く発
生した場合、オクタン価の低い燃料が使用されていると
判断する方法を説明したが、判定のためのノンキング発
生頻度はノンキングセンサ１０の性能や機関の特性等か
ら任意に設定すればよい。

第６図は燃料噴射パルス幅τの算出を行うルーチンであ
り、メインルーチンあるいは所定時間毎の割込み処理ル
ーチンの途中で実行される。

まずステップ３００では、ＲＡＭ５４からＱ／Ｎ、ＴＨ
Ｗ、ＴＨＡを取込む。吸入空気流量Ｑ、冷却水温度ＴＨ
Ｗ及び吸気温度ＴＨＡを表す入力データはＡ／Ｄ変換器
７２の変換が完了される都度ＲＡＭ５４の所定位置に格
納されている。またこの際回転速度Ｎと吸入空気流量Ｑ
とから機関の負荷に対応する単位回転当たりの吸入空気
量Ｑ／Ｎが算出されＲＡＭ５４に格納される。なお、回
転速度Ｎは、回転各センサ４４からのパルス信号、即ち
、クランク各３０”毎のパルス信号が印加される時間間
隔を計測する周知の方法で求められる。

次のステップ３０１ではＱ／Ｎ５ＴＨＷＳＴＨＡ等の運
転状態パラメータから、周知の方法で燃料噴射パルス幅
τを求める。ステップ３０２では第５図の処理ルーチジ
で求めたフラグＦＡがＦＡ＝１であるかどうか、即ち、
使用されている燃料がレギュラーガソリンであるかどう
かの判別を行う。

レギュラーガソリンの場合（ＦＡ＝１）　、ステップ３
０３を飛び越してステップ３０４へ進む。また、レギュ
ラーガソリンではない場合（ＦＡ＝Ｏ）、即ちハイオク
ガソリンである場合、ステップ３０３へ進む。

ステップ３０４〜３０７は、機関が高負荷状態となった
とき遅延を行うことなく燃料噴射パルス幅τを増大させ
て燃料増量を行うためのものであり、ステップ３０３．
３０８〜３１４は機関が高負荷状態となったとき所定時
間の遅延の後にτを増大させて燃料増量を行うものであ
る。

ステップ３０２で使用燃料がハイオクガソリンであると
判別するとステップ３０３へ進み、フラグＦＣがＦｆ　
Ｉ　ＩＩにセットされているかどうか判別する。

このフラグＦＣは、増量の遅延が行われたときはじめて
ステップ３１４でＩＩ　Ｉ　Ｉｆにセットされるもので
ある。まだ高負荷状態にならず増量の遅延が行われてい
ないとすると、ステップ３０８へ進み、Ｑ／Ｎが０．５
ｆ／ｒｅｖより大きいかどうがの判別が行われる。　Ｑ
／　Ｎ　＞０．５１　／ｒｅｖの場合は、高負前状態、
Ｑ／Ｎ≦０．５１／ｒｅｖの場合は、高負荷でない状態
と判断する。高負荷状態でないときはステップ３０９へ
進んで遅延時間を計数するための変数ＣＤにＩｆ　１０
　ＩＴを初期設定し、次いでステップ３１０において、
噴射パルス幅τをステップ３０１で求めたままの値に維
持して今回のこの処理ルーチンを終了する。ステップ３
０８において、高負荷状態であると判断した場合、即ち
、高負荷状態にはじめてなったとき、ステップ３１１へ
進んで変数ＣＤを１つだけデクリメントし、ステップ３
１２においてこのＣＤがＩＩ　ＯＩｆとなったかどうか
を判別する。高負荷状態となってからステップ３１１の
処理が１０回実行されるとＣＤ＝Ｏとなり、このときは
じめてステップ３１３に進む。ステップ３１３では噴射
パルス幅τがステップ３０１で求めた値に対して１．１
５倍され燃料増量が行われる。次いでステップ３１４で
フラグＦＣがＩｆ　Ｉ　ＩＩにセットされる。

その結果以後はステップ３０３からステップ３０４側へ
分岐することとなる。ステップ３０４ではＱ／Ｎ　＞　
０．５１．　／　ｒｅｖであるかどうかにより高負荷状
態であるかどうかを判別し、高負荷の場合はステップ３
０５に進んでτを１．１５倍して燃料増量を行う。

高負荷状態でない場合はステップ３０６へ進んでフラグ
ＦＣをＩＴ　Ｏ１１にリセットした後ステップ３０７で
は噴射パルス幅τをステップ３０１で求めたままの値に
維持する。

上述したように、ハイオクガメリン使用時は、高負荷状
態となると最初の１０回の処理ルーチン分だけ遅延が行
われた後燃料増量が行われる。以後は、一方、使用燃料
がレギュラーガソリンである場合はステップ３０２から
ステップ３０４へ直接進むので燃料増量の遅延が行われ
ることなく、高負荷状態となると直ちに燃料増量が行わ
れる。従ってレギューガソリンを用いた場合、高負荷と
なった直後に大きなノッキングの発生する恐れがなくな
るのである。

なお、以上述べた実施例はタービン型過給機を備えた内
燃機関であるが、本発明はこの種の過給機を持たない内
燃機関について全く同様に適用できるものである。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、使用燃料のオクタ
ン価が自動的に判別され、低オクタン価の場合は高負荷
となった時点から遅延することもな（直ちに燃料増量を
行うので、ハイオク燃料使用時の燃費低減が図れると共
にレギュラー燃料使用時に高負荷状態となっても大きな
ノッキングの発生する恐れが皆無となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例の
概略図、第３図は第２図の制御回路のブロック図、第４
図〜第６図は第３図の制御回路のマイクロコンピュータ
の一部プログラムを表すフローチャートである。 １０・・・エアフローセンサ、 ２６・・・燃料噴射弁、　３６・・・ノックセンサ、３
８・・・制御回路、　　　４２・・・回転角センサ、５
０・・・点火プラグ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、機関が高負荷運転状態となったか否かを検出する手
   段と、高負荷運転状態となった時点から所定時間経過し
   た後に燃料噴射量の増量を行う遅延増量手段と、当該機
   関に用いられる燃料のオクタン価を判定する手段と、オ
   クタン価の低い燃料が用いられている場合は、前記遅延
   を行うことなく高負荷運転状態となった時点から直ちに
   燃料噴射量の増量を行う手段とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関の燃料噴射量制御装置。