JPS6223542A - 過給機付き内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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〕 この発明は過給機を備えた燃料噴射内燃機関における燃
料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

マイクロコンピュータ等により燃料噴射量を制御するよ
うに構成された内燃機関においてはエアフローメータ等
からの信号により吸入空気量を計測し、その計測された
吸入空気量より燃料噴射量を計算し、その計算された量
の燃料を噴射するようにしている。エアフローメータは
、通常はマスフロー型のものが採用されており、吸気管
内に位置するメジャリングプレートと、このメジャワン
グプレートの回転角に応じた信号を出力するポテンショ
メータとより構成される。ポテンショメータよりメジャ
リングプレートの回転角度に応じたレベルの信号が出力
され、これにより吸入空気量を知ることができる。

このタイプのエアフローメータでは過渡時にはオーバシ
ュートによって吸入空気量計測値が実際の値より多めに
゛なり、エアフローメータからの信号によって計算され
る燃料噴射量はエンジンが要求する燃料噴射量より多め
になる。そのため、混合気は過濃になることがある。

これを防止するため吸入空気量の最大値を予め設定し、
エアフローメータによって計測される吸入空気量がこの
設定最大値を超えたときはこの最大値をもって吸入空気
量の計測値に置換えるようにガードをかけるものが知ら
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

内燃機関が過給機を存する場合その過給状態はエンジン
運転条件に応じて変化する。即ち、低負荷時には過給機
は実質的には不作動となり、高負荷時に過給状態に入る
。過給機が作動しているか否かでは同じ回転数でも空気
流量が違ってくる。

そのため、過給機が作動と停止とで共通のガード値では
空燃比を適正に制御することができない。

例えば、過給機停止状態のガード値を過給機作動時に使
用するとすると、ガード値が過大となり混合気が過濃と
なることがある。

この発明はこのような問題点を解決するためなされたも
のであり、過給機の作動と停止とにかかわらず常に最適
なガード値を得ることができるようにすることにある。

尚、この発明の関連技術として先願であるが特願昭６０
−３２８６５号がある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図に示すように内燃機関は過給機５を備える。この
発明の燃料噴射制御装置は内燃機関ｌの吸気管２に配設
される燃料インジェクタ手段３と、燃料インジェクタ手
段３からの燃料噴射の制御を行なう燃料噴射制御手段４
と、過給機５が過給作動をしているか否かを検知する過
給状態検知手段６と、過給状態に適した最大燃料噴射量
の設定を行なう第１噴射量設定手段７と、非過給状態に
適した最大燃料噴射量の設定を行なう第２噴射量設定手
段８と、過給状態検知手段６からの信号に応じて第１噴
射量設定手段７又は第２噴射量設定手段８を燃料噴射制
御手段４に切替え的に接続する切替え手段９とより成る
。

〔作　用〕

過給機５の作動中を検知すると検知手段６は切替え手段
９を第１噴射量設定手段７が燃料噴射制御手段４に連結
されるように切り替える。したがって過給機６の作動時
は最大噴射量は第１設定手段により過給機作動中に適合
した値に設定される。

過給機５の停止中は切替え手段９は第２噴射手段８を燃
料噴射制御手段４に接続する。そのため、最大噴射量は
第２設定手段によって過給機停止中に適合した値に設定
される。

〔実施例〕

第２図に実施例の全体構成を示す。１０はシリンダブロ
ック、１１はピストン、１２はコネクティングロッド、
１３はクランク軸、１４は燃焼室、１５はシリンダヘッ
ド、１６は吸気弁、１７は吸気ポート、１８は排気弁、
１９は排気ポートである。吸気ポート１７は吸気管２０
、インタークーラ２１、機械式過給機２２を介してスロ
ットルボディ２３に接続される。スロットルボディ２３
内にスロットル弁２４が配置され、その上流にエアフロ
ーメータ２５、エアクリーナ２６が位置する。

機械式過給機２２はスロットル弁２４の下流でインター
クーラ２１の上流に位置する。機械式過給機２２はこの
実施例ではルーツポンプであり、一対のロータ３１．３
２を備え、同ロータ３１．３２がハウジング３３に対し
て微小間隙を維持しながら回転することにより圧縮作動
が行われる。一対のロータのうちの一方のロータ３２の
回転軸３２Ａ上にクラッチ機構３４を介してプーリ３４
゛が設けられ、このプーリ３４１　はヘルド３５を介し
てクランク軸１６上のプーリ３６に連結される。第２図
に模式的に示すようにこのクラッチ機構は電磁式のクラ
、７チであり、一対の摩擦板３７．３８とソレノイド３
９とより成り、ソレノイド３９を通電制御することによ
り摩擦＋ｒｉ３７．３８の係合を制御するものである。

一方の摩擦板３７は回転軸３２Ａに連結され、他方の摩
擦板３８はハウジングに対してフリーに回るようになっ
ており、かつその外周が前記のブー１Ｊ３４’をなして
いる。

過給機２２をバイパスするようにバイパス通路４１が配
置され、同バイパス通路４１の一端はスロットル弁２４
の下流で過給＠２２の上流の吸気管２３に接続され、バ
イパス通路４１の他端はインタークーラ２１の下流の吸
気管２０に接続される。バイパス通路４１にバイパス制
御弁４２が配置される。バイパス制御弁４２は電磁駆動
式であり、制御回路からの電気信号によって開閉制御さ
れ、バイパス通路４１を流れるバイパス空気量の制御を
行なう。

４４は燃料インジェクタであり、吸気ボート１７に近接
して吸気管２０に設置される。燃料インジェクタ４４は
制御回路からの駆動信号によって開閉され、所期の量の
燃料が噴射される。

５０はクラッチ３４、バイパス制御弁４２、燃料インジ
ェクタ４４の作動を制御する制御回路であり、マイクロ
コンピュータシステムとして構成される。制御回路５０
はマイクロプロセシングユニット（ＭＰＵ）５１と、メ
モリ５２と、入力ポート５３と、出力ポート５４と、こ
れらを相互に連結するバス５５とより成る。入力ポート
５３には各センサからの信号が入力される。前記エアフ
ローメータ２５からは吸入空気量Ｑに関する信号が得ら
れる。また、回転数センサ６１からはクランク軸１３０
回転数Ｎに関する信号が得られる。出力ポート５４から
はメモリ５２に格納されている制御プログラムに従って
クラッチ３４のソレノイド３９、バイパス制御弁４２及
び燃料インジェクタ４４に駆動信号が送られる。以下そ
の制御プログラムの内容を第３図から第５図のフローチ
ャートによって説明する。

第３図は負荷代表値である吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎ
の演算ルーチンを示し、このルーチンはメインルーチン
内で実行される。８０でプログラムが起動され、８１で
初期化が実行され、８２ではエアフローメータ２５から
の吸入空気量Ｑの信号の入力が行われる。そのため、入
力ポート５３は図示しないＡ／Ｄ変換器を備えている。

８４のステップでは回転数センサ６Ｉからのパルス信号
の処理によって回転数Ｎの計算が行われる。８６ではＱ
／Ｎが演算され、メモリ５２の所定領域に格納される。

８８はメインルーチンで実行される他の処理を１既括的
に表している。

第４図はクラッチ３４及びバイパス制御弁４２の駆動ル
ーチンのフローチャートであり、一定時間例えば５０ｍ
秒毎に実行される時間割り込みルーチンとする。１００
のステップでエンジン回転ＩＮが所定値ａ以上か否か判
定される。１０４のステップではＱ／Ｎが所定値す以上
か否か判定される。

回転数Ｎが所定値ａ以下で、かつＱ／Ｎが所定値す以下
のときは非過給域であり（第６図参照）、１００より１
０４を経て１０６に進み出力ポート５４よリフラッチ３
４のソレノイド３９を消磁する指令が出され、そのため
クラッチの摩擦板３７及び３８は離れ、クランク軸１３
の回転は過給機２２のロータに伝達されない。そのため
過給は行われない。また、次の１０８のステップでは出
力ポート５４よりバイパス制御弁４２に、同制御弁４２
を開放する指令が出され、そのためバイパス通路４１は
開放され、吸入空気の一部はバイパス通路４１を介して
エンジンに導入される。１１０は過給フラグＦＳＣのリ
セットを示す。

１００で回転数Ｎが所定値ａ以上又はＱ／Ｎが所定値ａ
以下でも１０４でＱ／Ｎが所定値以上のときは過給域で
あり（第６図参照）　、１１２に流れ、出力ポート５４
よりクラッチ軸３４のソレノイド３９を励磁する指令が
出され、クラッチの摩擦板３７と３８とは係合するに至
り、クランク軸１３の回転はプーリ３６、ベルト３５、
プーリ３４“を介して過給機２２の回転軸に伝達され、
ロータ３１及び３２は回転される。次に、１１４に進み
、出力ポート５４よりバイパス制御弁４２に閉鎖指令が
出され、バイパス通路４１は閉鎖されるそのため過給機
２２からの空気はバイパスされることなくエンジンに導
入される。１１６は過給フラグＥＳＣのセントを示す。

第５図は燃料噴射制御ルーチンを示し、このルーチンは
クランク各センサ６１によって検知される所定のクラン
ク角毎に実行される。１５０のステップでは過給フラグ
ＦＳＣが１か否か判定される。

過給機２２が作動中にはＦＳＣ＝１であり、１５２に流
れ、過給機作動時に適した吸入空気量一回転数比の最大
値（Ｑ／Ｎ）　ｍａｘｌがＡレジスタにロードされる。

過給機２２が停止しているときはフラグＦＳＣ＝０であ
り、１５０より１５４に流れ、非過給時に適した吸入空
気量一回転数比の最大値（Ｑ／Ｎ）ｍａｘ２がＡレジス
タにロードされる。過給時と非過給時とを比較すると前
者が同一回転数でも吸入空気量が多いことから（Ｑ／Ｎ
）ｍａｘｌ＞　（Ｑ／Ｎ）ｍａｘ２となっていることは
言うまでもない。

このようにして過給時、又は非過給時に適した吸入空気
量一回転数比の最大値がＡに設定された後、１５６に進
み回転数センサ２６及び吸入空気量センサ６１によって
実測される吸入空気量一回転数比Ｑ／ＮとＡレジスタ内
に格納れている最大値との大小判断が行われる。Ｑ／Ｎ
がＡレジスタの内容より大きい場合は１５８に進み、Ｑ
／Ｈの値にこの最大値を入れる。Ｑ／Ｎが最大値に達し
ていないときは１５８のステップを迂回する。このよう
な処理によってＱ／Ｎの値は最大値を超えたときはこの
最大値に置換えられこの値を超えないようにガードされ
ていることになる。

１６０のステップではこのようにしてガードをかけられ
た吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎより基本噴射量Ｔｐが演
算される。この演算は、 Ｔｐ＝　（Ｑ／Ｎ）ＸＫＴＰ によって実行される。ここにＫＴＰは定数である。

１６２のステップでは次の式によって最終噴射量の演算
が実行される。

ＴＡｔＪ＝Ｔｐ　（１＋α）β十Ｔ ここにα、β、γは種々の補正係数、例えばフィードバ
ック補正、加速補正、学習補正、始動補正その他の補正
を代表している。

１６４ではＴＡＵが出力ボート５４の図示しない燃料噴
射制御回路にセットされ、ＴＡＵに応じた噴射量が得ら
れるように燃料インジェクタ４４が駆動される。

第７図の実施例では吸入空気量一回転数比の最大値を回
転数に応じて変化するように設定するものである。機械
式過給機付きの内燃機関では通常のエンジンやターボチ
ャージャ付きエンジンと比較して回転数増大に伴う吸入
空気量の増幅率が大きいため、吸入空気量一回転数比の
最大値を回転数に応して変化させることによって空燃比
をより適正に制御することができる。第７図のフローチ
ャー１−を第５図と相違するところのみ説明する。

過給機２２が作動中（ＦＳＣ＝１）には１７０のステッ
プで、過給機作動に適したエンジン回転数Ｎに応じた吸
入空気量一回転数比Ｑ／Ｎの最大値のマツプ演算が実行
される。即ち、メモリ５２内には回転数Ｎに対する吸入
空気量一回転数比の最大値（Ｑ／Ｎ）ｍａｘのマツプ（
マツプ１と称する）があり、ＭＰＵ５１は実測されるＮ
の値より　（Ｑ／Ｎ）ｍａにの補完演算を実行する。

過給機２２が停止しているとき（ＦＳＣ＝Ｏ）は１７２
でマツプ２により過給機停止に適した（Ｑ／Ｎ）ｍａｘ
の補完演算が実行される。このマツプ２はマツプ１と比
較して（Ｑ／Ｎ）ｍａｘの値が同一回転数のとき小さく
なっており、吸入空気量が小さい比過給時に適した吸入
空気量一回転数比最大値（Ｑ／Ｎ）ｍａｘが得られるよ
うに設定される。

１７０のステップと同様に実測される回転数に応じた（
Ｑ／Ｎ）ｍａｘの値がマツプ２を利用して補完演算され
ることになる。

このようにして過給時、又は非過給時に適した（Ｑ／Ｎ
）ｍａｘの演算が実行されると、１７４に進み回転数セ
ンサ２６及び吸入空気量センサ６１によって実測される
吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎと最大値（Ｑ／Ｎ）ｍａｘ
との大小判断が行われる。

Ｑ／Ｎが（Ｑ／Ｎ）ｍａｘより大きい場合は１７６に進
みＱ／Ｎの値にこの最大値（Ｑ／Ｎ）ｍａｘを入れる。

Ｑ／Ｎが最大値に達していないときは１７６のステップ
を迂回する。このような処理によってＱ／Ｈの値は最大
値を超えたときはこの最大値に置換えられこの値を超え
ないようにガードされていることになる。

機械式過給機へのこの発明の応用を示す以上の実施例で
はＱ／Ｎをガードしているが、この代わりにＱをガード
するようにしても、また基本噴射量そのものをガードす
ることもできる。要するに、燃料噴射量を決める因子が
、最大噴射量を超えないように、かつそのガードすべき
値が過給機が作動中か否かで最適に定められないるもの
はこの発明の範囲に包含されるものである。

第８図は本発明のターボチャージャ弐の過給機への応用
を示す。ターボチャージャ２００は吸気管内のコンプレ
ッサ２０１　と排気管内のタービン２０２とを有してい
る。過給機の制御のためタービン２０２（又はコンプレ
ッサ２０１）をバイパスするようにバイパス通路２０３
があり、バイパス制御弁２０４が設置される。バイパス
制御弁２０４はダイヤフラム式のアクチュエータ２０５
に連結される。ばね２０６によってバイパス制御弁２０
６は通常は閉に保持される。ダイヤフラム室２０７は過
給圧通路２０８によってコンプレッサ２０１の下流の過
給圧ポート２０９に連通される。過給圧かばね２０６の
設定を超える。とバイパス制御弁２０４はばねに抗して
開弁し、過給圧がばね２０６の設定より小さくなるとバ
イパス制御弁は閉鎖される。このような制御によって過
給圧は設定値に保持される。２１０はバイパス制御弁が
開放しているか、閉鎖しているかを検知するスイッチで
ある。エンジン低回転時等の非過給条件ではスイッチ２
１０はＯＦＦであり、エンジン回転数が増大し過給状態
に入るとスイッチ２１０はＯＮとなる。従ってスイッチ
のＯＮ、ＯＦＦによって過給機が作動しているか否かの
判断の基準となる。

第９図はフラグＦＳＣの制御ルーチンであり、所定時間
間隔で実行される時間割り込みルーチンである。３００
ではバイパススイッチ２１０がＯＮか否か検知される。

バイパススイッチ２１０がＯＮのときは３０１に進みフ
ラグＦＳＣがセットされる。

バイパススイッチ２１０がＯＦＦのときは３０２に進み
、フラグＦＳＣがリセットされる。燃料噴射ルーチンは
第５図又は第７図と同じである。従って、バイパススイ
ッチがＯＦＦのときはフラグＦＳＣ＝１であることから
最大噴射量は非過給条件に適合するよう計算され、一方
バイパススイッチ２１０がＯＮのときは最大噴射量は過
給条件に適合するよう決定される。

〔発明の効果〕

この発明によれば、過給機が作動中か非作動かに応じて
燃料噴射量の最大値の設定が変化され、これにより過給
機の作動状態に適合した燃料噴射量が設定され、過給機
の作動と否とにかかわらず混合気の空燃比を最適に制御
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図はこの発明の構成全体概略図。 第３図から第５図はこの発明の制御作動を説明するフロ
ーチャート図。 第６図は過給機の作動領域を説明するための線図。 第７図は第２実施例を説明するフローチャート図。 第８図はターボチャージャ式過給機へ応用した場合の実
施例構成図。 第９図は第８図の実施例におけるフラグ制御ルーチンの
フローチャート図。 １３・・・クランク軸、 ２２・・・過給機、 ２４・・・スロットル弁、 ２５・・・エアフローメータ、 ３４・・・クラッチ、 ４１・・・バイパス通路、 ４２・・・バイパス制御弁、 ４４・・・インジェクタ、 ５０・・・制御回路、 ６１・・・回転数センサ、 ２００・・・ターボチャージャ、 ２０４・・・バイパス制御弁、 ２１０・・・バイパス検知スイッチ。 １・・・内燃機関 ２・・・吸気管 ３・・　インゾェクタ ５・　・過給機 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 以下の要素より成る過給機付き内燃機関の燃料噴射制御
   装置、 内燃機関の吸気管に配設される燃料インジェクタ手段、 燃料インジェクタ手段からの燃料噴射の制御を行なう燃
   料噴射制御手段、 過給機が過給作動をしているか否かを検知する過給状態
   検知手段、 過給作動時に適した最大燃料噴射量の設定を行なう第１
   噴射量設定手段、 非過給作動時に適した最大燃料噴射量の設定を行なう第
   ２噴射量設定手段、 過給状態検知手段からの信号に応じて第１噴射量設定手
   段又は第２噴射量設定手段を燃料噴射制御手段に切替え
   的に接続する切替え手段。