JPS62223439A - 沸騰冷却式内燃機関のノツキング制御装置 - 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】 虐莱上の利用分野 この発明は、ｌ／９・纒機関のノッキングｉｌｂ＋Ｉ　
Ｎｌ　装置、と９わけ冷媒の沸騰・凝縮サイクルを利用
して機ｌＪ′？！ｒ部を冷却する二つにし九沸騰冷却式
内・燃機関におけるノッキング制御装置に関する。

従来の技術 内・名機関のノッキング制御装置として、圧磁素子等を
利用しｔノッキングセンサにＬ／）Ｃｄ１ｍのノッキン
グ状態を検出し、その１突出１５号に基づくフィードバ
ック制御」系に二り点火時期を遅進させて＠敵なノッキ
ング状態を維持するＬうにした装置が矧らｎている（特
開昭５４−５７０３５号公報等）、すなわち、ノッキン
グセンサの出力信号から所定強度のノッキングが発生し
ているか否かを判断し、ノッキング検出時には点火時期
を徐々にＭ角させ、かつノッキング非、演出時には点火
時期を徐々に進角させろＯとに二って、常にノッキング
発生の限界付近（弱ノッキング状態）に点火時期がフィ
ードバラクセ＋３ａさｎろのである。

ところで内燃機関における冷却の良否は、ノッキングの
発生に大きな影身を与えるが、本出願人は、従前の水冷
式冷却ｆ；鉦に代えて、冷媒（例えばエチレングリコー
ル水溶液等）の沸騰・凝縮サイクルを利用して機関谷部
の冷却を行うとともに、コンデンサの放熱ｔを可変制御
するＯとで密閉し７１：冷媒循環系内の冷媒沸点を鍋端
度に制御し得る工うにし、ｖｓｉｉｆ＃却装置を先に提
案じている（特開昭ｆ１０−２４８＋４２１号公報、特
開沼６１−１９９１９号公報専３照）、こｒｔ、は、液
面センナにて規定さｎる所定レベルまで液相冷媒が貯留
さｎるウォータジャケットと、このウォータジャケット
で発生しｔ冷媒天気を１縮するコンデンサと、上記数置
センサの検出１ぎ号に基づき上記コンデンサの下部から
上記ウォータジャケットへ液相冷媒を補給する冷媒供給
ポンプとを主体として密閉し之冷媒イＩｌｔ虐系な形成
するとともに、その系外にリザーバタンクを設けｔもの
であって、例えば上記冷媒供給ポンプとして正逆両方向
に送給可能な電動ポンプを用い、流路切換用の三方電磁
弁と組み仕せて、コンデンサとリザーバタンクとの間で
液相冷媒を両方向に強制的に移動できる工うに構成して
あ／：Ｉ６そして、系同温度が目標温度エフ低いとａに
は、リザーバタンクからコンデンサ内に液相？！４Ｆ媒
を強制導入してコンデンサ内液面位置を旨め、１九目４
１１温度エク高いときには、コンデンサからリザーバタ
ンクに欣相冷媒を強制排出してコンデンサ内液面位置を
下げ、実質的な放不面積となる気相・颯噴の縮小、拡大
を図って、磯−発熱Ｊ【とコンデン伊放熱童とを平向さ
せる工うにしているのである。

発明が解決しょうとする問題点 上記の二うに、単に点火時期の遅角のみでノッキングを
回避する工うにしｔ従来のノッキング回ｍ装置において
は、運転条件に１つでは点火時Ｍが最適点火時期（ＭＢ
Ｔ）から大幅に遅角することになり、出力低下や燃鍛の
悪化を招いてい友。

そこで、この発明は上述し７を沸論冷却装置を利用し、
ノッキング検出時に同時に機関温度を低下させろことで
、点火時期の遅角を最小限にとどめろ二うにし几もので
ある。

間遺点を解決する九めの手段 Ｃの発明に係るノッキング制＠装置は、ウォータジャケ
ット等からなる密閉した冷媒循環系内の冷媒沸点を目標
＠度に沿って可変側−する温度Ｉｆｌｌｌ一手段ｆｔ備
え几沸騰冷却式内燃機関におい℃、機関の所定プ虫度の
ノッキングを検出するノッキング検出手段と、ノッキン
グ検出時に点火時期な余々にｎ角させるとともに、ノッ
キング非検出時に点火時期を徐々に進角させる点火時期
＋ｆｆ１Ｊ　ｔｉｌ１手段と。

ノッキング検出時に上記目標温度を低下させる目標温度
浦正手段とを設は几ことを特徴としている。。

作用 低負荷時などノッキング？生じない状態では、点火時期
は所定の限界値（通常ＭＢＴ付近に設定さｎる）壕で孫
角しており、かつ機関温度は、機関運転条件に工ってｏ
ｒｉ的にあるいは固定的に設定さ１し九目標ｆＭｔＬに
沿う二うに市１ｊ倒さｊＬる。

−万、局員ｍ時などに所定の強度のノッキングが検出さ
れると、点火時期は余々に遅角する。筐几、目標温度が
低く補正さ几、こｆｌＫ工って冷媒沸点つ１０機機関車
が余々に低下する。

そして、上記の遅角お工び機関一度の低下にＬってノッ
キングが検出さｎなくなると、点火時期は余々に進角し
、かつ再びノッキングが発生すルば途々に遅角するとい
う作動をｗ！り返して戦備なノッキング状態を保つので
ある。

実施例 第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図であって
、先ず冷却系統について説明すると、同図において、１
が内燃機関、２がこの同ｅ檄関１のシリンダヘッド４お
工びシリンダブロック５に区って形成さ１九ウォータジ
ャケット、６が上下方向に沿つ几微細なチューブヶ主体
としたコンデンサ、７が正逆両方向に液相薄媒を送給可
能な冷媒供給ポンプ、８が冷却ファン、９が冷媒循環系
の糸外に設けら１之リザーバタンク、１０が上記冷媒供
給ポンプ７等を１９′ｒ足のプログラムに従って側倒す
るマイクロコンピュータを用いた制−裟直を夫々示して
おり、通常運転状態では、ウォータジャケット２のｉｌ
液面七センサ１の高さまでを液相冷媒が占め、池万コン
デンサＢ内の適宜な高さまでｆｊ！：液相冷媒が占め、
残部９間が気相冷媒幀咳となっており、第１．第２゛成
磁弁１２，１８が「閉」、三方型のｉｇ８電磁弁１４が
「流路Ｂ」となっている、この状態で、ウォータジャケ
ット２内で発生しｆｃ蒸気はコンデンサ６に送らｆＬ、
ここで走行ＩｔおＬび温度センサ１６に基づく冷却ファ
ン８０強制冷却風を受けて凝縮液化する。凝縮し定冷媒
は、コンデンサ６下部に一時的に貯留さｎｌここから第
１′ｇ！Ｌ面七ンサ１１の検出に基づく冷媒供給ポンプ
７の駆動（正転）にＬって、ウォータジャケット２内の
液面レベルを所定レベルに保つ二うＶｃ菌虐供給さｎる
。

一万、制御ＶｊｔｔｌＯは、（裂開の負荷や回転速度な
どの連転条件に応じて逐次最適な：［！ＩＩ　（ＩＩ＋
目標温度を設定するとともに、こ几と温度センサ１５の
検出温度とを比較して、冷媒沸点のフィードバック制−
を行っている。具体的には、目標温度を中心とし几比較
的狭い温度範囲で冷却ファン８がＯＮ・ＯＦＦ制御さｆ
Ｌ、コンデンサ６での凝縮が敵側に、かつ応答性良く調
節さｉする。四に、系同温度が目標温度から比較的大き
く変動し友４汁には、第３４ｍ弁１４を「流路Ａ」とし
ｔ状１店で冷媒供給ポンプ７の正転あるいは逆転による
液相冷媒の強制排出１強制導入が行わｎ、コンデンサ６
内の冷媒液面位置の下降、上昇１ｃよる放熱を可変制御
が行わｎろのである、 尚、上記コンデンサ６の下部には第２液面センサ］６が
設けら几ており、上述し几ｔＬ両立−の下降の際のは下
限立直を規制している。

次に、２１は内燃機関１のノッキング発生状態′？：噴
出する圧電素子等を用いｔノッキングセンサであって、
こｎは例えばシリンダブロック６の側面に！Ａ７Ｍされ
ている。そして、このノッキングセンサ２１の出力信号
は、ノッキングを示す特定の周改数成分を選択するフィ
ルタ回路２２を弁してガｌＩ御畏直１０に入力さＩして
２り、制−装置１０では、その周波数成分の強度に基づ
き、所定強度のノッキングが発生しているか否かを判断
している。

次に点火時期制御系について説明すると、２８は各気面
可に所定クランク角度で電圧パルスを発生するシグナル
ジェネレータ、２４は上記制御装置１ｉ１０からの遅角
信号もしくは進角１ｇ号に基づいてシグナルジェネレー
タ２３０発生パルスを遅進させｔ形で出力する遅角進角
回路、２δは上死点信号と回転速度１言号に基づきＭＢ
Ｔ点火時期に略沿つｔ基準点火時期信号を発生する基準
点火時期・１６号発生回路、２６は、８角進角回路２４
が出力し交信号の進み代を上記基準点火時期信号と比較
して、該基準点火時期を越え九進角ならびに該基準点火
時期の進み代の１０％以上の遅角を制限する比較回路、
２７は増幅回路、２８はパワートランジスタ２９をブｒ
して断続さｒＬろイグニッションコイル、３０はディス
トリビュータを夫々示している。第２図は、上記基準点
火時期発生回路２６に工って与えらｎる基準点火時期の
特性を示しており、こｎは全員ｆｉ運転時に各機関回転
速度に対してのＭＢＴ点火時期を略ｔａｙｔす工うに設
定さｎている。ここでノッキングは通常第２図のに、〜
Ｎ、の回転速度でしかも高負荷時に発生し易いため、本
実施例ではノッキング回避制ａ′ｌｊｒ：第ａ図に示す
工うにｓ　ＮＩ　−’　＊の回転速度でかつトルクがＴ
１以上の領域でのみ実行している。

次に第４図は、制＠−１ｊｔ１Ｇにおいて実行さＩしる
ノッキング回避制御のフローチャートを示している。こ
ｌしは、冷却系統の一連の劃−の中で一定時間給に割込
処理さＩＬろもので、先ず機関の回転速度お工び負荷が
上述し九填域（Ｎ、〜ＮオでＴ１以上）にあるか判断し
くステップ１．２）、かつノッキングセンサが所定のｒ
Ｈｔｇｈ」レベルにあるか判断する（ステップ８）、こ
こで所定強度のノッキングが生じていると判断し７を１
付には、直ちに目標ｍ度を例えば８０℃福度にまで低下
させる（ステップ４）。この結果、上述し７ｔ？！４ｒ
却ファン８０作動ならびにコンデンサ６の液面下降が開
始し、こＩしに工って機関温度は徐々に低下する。ｌた
同時に点火時期が０．５クランク角度づつ遅角する（ス
テップ１′１）。この点火時期の遅角は、ノツキングが
検出さｎなくなるが、あるいは上述しｔ運転領域を外ｎ
るまで徐々に行ｂｎる。尚、機関温度の低下は多少の応
答遅１しがあるので、初期には主として点火時期の遅角
に工ってノッキングが回避さＣろ。

一万、ノッキングが横出さ！しなくなったら１機関温度
が一旦ｔ９Ｔ定の低蝋度（例えば８０℃）にまで低下す
るの馨待って、点火時期／１１０．６クランク角ｔｉづ
つ僚々ｉ／ｃ進角させ（ステップ１８）、ノッキング発
生限界まで進角させる。

すなわち、所定の運転領域で一度ノツキングが検出さＩ
した後は１機関温度を例えば８０℃に保った状態で１点
火時朋がノッキング発生限界付近にフィードバック制御
さ！しるのであり、この結果、Ｍ　Ｂ　Ｔ　ａ火時期か
らの遅ｌしは非常に小さいものと；ケろ。尚、本実施例
では、潰関ｔＭＬ度を例えば８（）ＣＶこ保つ定状態で
点火時期がＭ　Ｂ　Ｔに沿つ定基準自火時４υ１−まで
進角し友ら、以後の進角が停止することになるか、この
Ｊ汗に、基準点火時期に保つ之−■１・諜昌反を除々に
上昇させて、機関温度をノッキング発生限界まで高めろ
二つにしても良い。

また、目標温度を８０　’Ｃとし几ときに外気温などか
ら９０℃までしか低下しない工うな場合に、そ１しを目
標温度に変更する、などの細かな処理乞付加しても良い
。ｃｊＬらは１例えば冷却ファン８０作１時間の低減な
どに有効である。

１７ｔ、上記の工うに目襟温反ゲ例えば８０℃に保った
状態で、ｇｋ関運転条件が所定の４転領域から外ｎ　’
！Ｌ、ば、機関運転条件から定まる所定の目標温度に直
ちに復帰し、かつ点火時期もＭＢＴＫ沿つ７を所定の基
準点火時期に％−ｔｌ−さ几ろ。

発明の効果 以上の説明で明らかな工すに、この発明に係るｔ４ｍ冷
却弐同感機関のノッキング制御長直に工ｎば２点火時朗
の遅角とともｖｃ磯機関度の低下を行うＬうにしｔので
、点火時期をＭＢＴ点火峙期から大幅に遅らせる必要が
なくなり、点火時期の遅角に半う出力低下ｆｖ、貧の悪
化乞者しく改善ｆろことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図。 ′ｄＸ２図は基準点火時期の特性を示す特性図、第３図
はこの実施例におけるノッキング回ｉＪ！制御域を示す
特性図、第４図はこの実施例におけるノッキング回避制
御のフローチャートである。 １゛°°°°内燃２・・・ウォータジャケット、６・・
・コンデンサ、７・・・市媒１ｇ給ポンプ、１０・・・
制御長短、】１・・・第１ａ面センサ、１６・・・一度
センサ、２１・・・ノッキングセンサ、２３・・・シグ
ナルジェネレータ、２４・・・遅角進角回路。 外２名 第２図 機関ＷＪ転遼崖　ｒｐｍ 第３図 Ｎ、　　　　　　Ｎ２ 機閾回界遠烹　ｒｐｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液面センサにて規定される所定レベルまで液相冷
   媒が貯留されるウォータジャケットと、このウォータジ
   ャケットで発生した冷媒蒸気を凝縮するコンデンサと、
   上記液面センサの検出信号に基づき上記コンデンサの下
   部から上記ウォータジャケットへ液相冷媒を補給する冷
   媒供給ポンプと、上記ウォータジャケットとコンデンサ
   と冷媒供給ポンプとを主体とした密閉した冷媒循環系内
   の冷媒沸点を目標温度に沿って可変制御する温度制御手
   段とを備えてなる沸騰冷却式内燃機関において、機関の
   所定強度のノッキングを検出するノッキング検出手段と
   、ノッキング検出時に点火時期を徐々に遅角させるとと
   もにノッキング非検出時に点火時期を徐々に進角させる
   点火時期制御手段と、ノッキング検出時に上記目標温度
   を低下させる目標温度補正手段とを設けたことを特徴と
   する沸騰冷却式内燃機関のノッキング制御装置。