JPS63106325A - 内燃機関の過給圧制御装置 - 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〕 この発明は点火時期によるノッキング制御装置を備えた
過給機付き内燃機関に関する。

〔従来の技術〕

火花点火式内燃機関において生ずるノッキングは、燃料
のオクタン価、点火時期、機関温度、吸気温度、圧縮圧
力、吸入空気の湿度、等の因子によって左右される。

ノッキングの発生を防止しまたはノッキングレベルを低
減させるための制御方法および装置（ノック・コントロ
ール・システムと通称されている）は周知である。この
方法は、回転数と負荷に応じて点火時期の基本進角値（
θｌ）を求め、ノックセンサと称する振動、音響または
筒内圧力検出素子により検出したノッキング発生状態に
応じて点火時期遅角補正（！！（θ、）を求め、基本進
角値と遅角補正値から最終的な実行進角値（θｔｘ）を
求め（θ。−θヨーθＫ）、この実行進角値（θＥＸ）
に基いて点火を行うというものである。即ち、ノッキン
グ発生頻度およびノンキングレベルの増大に伴い遅角補
正値（θＫ）が増加せられ、頻度およびレベルが許容限
度以下となる様に点火時期が制御される。

過給機付き機関では、過給により圧縮圧力が増加すると
共に断熱圧縮により吸気温度が上昇するのでノンキング
が発生しやすい傾向となる。また、低オクタン価の燃料
を使用する場合も同様の傾向となる。このため、これら
の条件下では、前記のアンチノック制御方法における遅
角補正値（θ、）が大きくなり、点火時期は過度に遅角
側に修正される０点火時期を過度に遅らせると、排気ガ
ス温度が上昇するので排気系に設けられた排気ガス浄化
装置等に悪影響を与えると共に、燃費が悪化する そこで、従来技術においては、過給機付き機関において
遅角補正値（θＫ）が予め定めた基準値以上の時には過
給圧を低下させることを特徴とするアンチノック制御方
法が提案されている。この方法によれば、過給圧制御に
より点火時期遅角補正値（θＫ）が基準値以下に抑えら
れるので、排気ガス温度の過度の上昇を回避しながらア
ンチノック制御を行うことができる。そして、この場合
過給圧を高めるか、下げるかの判別は複数の回転数域を
設け、その各回転数域で判別を行い、所定数以上の回転
数域での判別結果の総合によって行なっている。（例え
ば、先願であるが特願昭６０−１９８５８９号参照。）
これは、オクタン価の高い燃料と低い燃料とでの遅角量
の差はエンジン回転数に応じて変化するので、各回転数
域で過給圧を高くすべきか低くすべきかで闇値が変化す
ることによる。またオクタン価の高い燃料と低い燃料と
で過給圧に差が出るのはある闇値以上の負荷であり、こ
の値は回転数に応じて変化する。そこで、各回転数域で
負荷及び遅角量の闇値を設定しているのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

先願技術では、成る数基上の回転数域で遅角量が闇値を
超えたら低オクタン価の燃料が使われていると判別し、
過給圧を下げる。そして、過給圧が闇値を超え回転数域
の数がその数を下回ったら高オクタン価の燃料が使われ
ていると判断し、過給圧は挙げられる。ところが、従来
技術では、過給圧の切替をエンジン運転状態に関わらず
行っていた。この場合、切替ショックが発生し、運転性
上好ましくない。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図において内燃機関はノッキングに応じて点火時期
の遅角量を制御するノッキング制御装置ｌと、過給機２
を備える。この発明の過給圧制御装置は、過給機２によ
って得られる過給圧を高低に制御するための過給圧制御
手段３と、ノンキング制？１１装置１による点火時期の
遅角量を検出する手段４と、遅角量検出手段４によって
実測される遅角量を所定値と比較することによって高過
給圧域の判別を行う遅角量判別手段５と、機関の負荷を
検出する手段６と、負荷検出手段６によって実測される
負荷を所定値と比較して低負荷域を判別する手段７と、
高過給圧域と判別したときに機関低負荷域において過給
圧制御手段への信号を制御する手段８より構成される。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図には、本発明の一実施例として、ターボチャージ
ャ付燃料噴射式内燃機関が概略的に表わされている。同
図において、１０は４サイクル４気筒内燃機関のシリン
ダブロック、１２はシリンダブロック１０に取り付けら
れたノンキング検出器である。ノッキング検出器１２は
、例えば圧電素子あるいは電磁素子等の振動検出素子で
ある。

同図において、１４はターボチャージャ本体、１６は吸
気通路に設けられるコンプレッサ、１８は排気通路に設
けられる排気タービンである。タービン１８のバイパス
通路２０には過給圧制御用のウェイストゲート弁２２が
設けられている。ウェイストゲート弁２２はダイアフラ
ム式アクチュエータ２４によって作動し、このアクチュ
エータ２４はコンプレ・ノサ１６の下流の吸気通路から
圧力導管３０を介して送り込まれた圧力で作動する。

また、２６はｔｍ弁２８が開いた時に圧力の一部をコン
プレッサ上流側に逃がすための圧力導管である。即ち電
磁弁２８の開放時は、電磁弁２８の閉鎖時と比較すると
、空気ブリードによる圧力変化分だけコンプレッサ１６
の下流の吸気管圧力（過給圧）が高くならないと、ウェ
イストゲート弁２２は開放しないことになる。従って、
電磁弁２８の開閉により、アクチュエータ２４に印加さ
れる圧力を変化させ、過給圧を高・低に制御し得る様に
なっている。圧力導管２６　、３０には、以上の制御が
円滑に行われる様に絞り２７　、３１が設けである。

第２図において、３２はディストリビュータを示してお
り、このディストリビュータ３２にはクランク角センサ
３４及び３６が設けられている。

クランク角センサ３４は、気筒判別用であり、ディスト
リビュータ軸が１回転する毎、即ちクランク軸が２回転
する毎（７２０°ＣＡ毎）に１つのパルスを発生する。

その発生位置は、例えば第１気筒の上死点の若干手前の
位置の如く設定される。クランク角センサ３６は、ディ
ストリビュータ軸が１回転する毎に２４個のパルス、従
ってクランク角３０”毎のパルスを発生する。

ノッキング検出器１２、クランク角センサ３４及び３６
からの電気信号は制御回路３８に送り込まれる。制御回
路３８には、さらに、コンプレッサの上流の吸気通路に
設けられたエアフローセンサ４０からの吸入空気流量を
表わす信号が送り込まれる。

一方、制御回路３８からは電磁弁２８に矩形波状の駆動
信号が出力される。また、制御回路３８からはイグナイ
タ４２に点火信号が出力され、イグナイタ４２及び点火
コイル４４で形成されたスパーク電流はディストリビュ
ータ３２を介して各気筒の点火プラグ４６に分配される
。

制御回路３８はマイクロコンピュータシステムとして構
成され、中央処理装置　（ＣＰｔｌ）　３８　ａと、メ
モリ３８ｂと、入力ボート３８ｃと、出力ポート３８ｄ
と、これらを接続するバス３８ｅとを基本的構成要素と
する。入力ボート３８ｃには各センサ１２　、３４　。

３６　、４０が接続される。また出力ポート３８　ｄは
イグナイタ４２に接続され、また電磁弁２８の駆動回路
４９に接続される。

次に制御回路３８の作動を第３図〜第５図のフローチャ
ートによって説明する。第３図は、クランク角割込ルー
チンであり、各気筒の圧縮上死点手前の所定クランク角
度をクランク角センサ３４゜３６により検出することに
より実行開始される。ステップ１０１から１０７はノン
キング発生状態に基いて遅角補正値θ、を求め、実行進
角値θＥＸを演算する手順を示す。ステップ１０１では
この直前で点火した燃焼においてノッキングが生じたか
否かを判定する。ノンキング検出器１２からの信号処理
によってノッキングが有ったか否かの判別が行われる。

この判別処理自体は周知であるので詳細説明は省略する
。

ステップ１０１で“ノッキング発生”と判定されると、
スッテプ１０５に進み、遅角補正値に０．５゜を加算し
くθ、−〇ｇ＋０．５°）、ステップ１０６に進む。

他方ステップ１０１でノアキング無しと判定されるとス
テップ１０２に進み、メモリ３８ｂに用意されたノンキ
ング欠如回数針カウンタの値ＣＫＮＯＣＫに１を加算し
くＣＫＮＯＣＫ←ＣＫＮＯＣＫ＋　１　）　、続くステ
ップ１０３でカウンタの値ＣＫＮＯＣにが２０以上か否
かを判定して“Ｎｏ”ならばステップ１０７に進む。ス
テップ１０３の判定結果が“ＹＥＳ”の場合、即ち、ノ
ッキングが検出されない回数が２０以上となった場合に
は、ステップ１０４に進み、遅角補正値θ。

から０．５°を減算した値を新たな遅角補正値としくθ
、←θ、−０，５’）、ステップ１０５へ進む。

この様に、ステップ１０２〜１０４においてノッキング
が２０回以上発生しないとθ、を減少させない様にした
のは誤判定を避けるためであり、点火時期の進角（即ち
、θ、の減少）は遅れがちに行われることとなる。これ
に対し、１回でもノッキング発生と判定されればステッ
プ１０５でθ工は増加され、点火時期の遅角は直ちに行
われる。

ステップ１０６ではカウンタをクリヤしてステップ１０
７に進む０以上を繰返し実行することにより、遅角補正
値θ、はノッキングが生じたら大きくなりノンキングが
発生しなければ小さくなるが、θ。

が平衡を保ったままで所定の微小レベルのノッキング音
が！！続して発生する様に、ステップ１０１における判
定レベルは予め設定されている。

ステップ１０７では点火時期基本進角値θ、から遅角補
正値θ、を減算して実行進角値θ□を得る。

周知のように基本進角値θ、は機関回転数Ｎｅと吸入空
気量一回転数比Ｑ／Ｎより求められる。このため、メモ
リ３８ｂには基本進角マツプまたはテーブルが予め格納
されている。この基本進角マツプまたはテーブルは、機
関負荷Ｑ／Ｎが高い場合でかつ高オクタン価燃料使用時
に所定レベルのノンキング音が発生する様に設定されて
いる。一般的には、高オクタン価燃料の使用時には、高
負荷時には所定レベルのノッキング音が発生して遅角補
正値θＫＯ〜３°程度となり、他方、低オクタン価燃料
を使用するとθイはこれより大きくなる。

ステップ１０７の次にステップ１０８に進み、実行進角
値θ。と現在の時刻からイグナイタ４２を“ＯＮ″にす
る時刻と“ＯＦＦ”にする時刻を求め、ステップ１０９
で割込み許可し、ステップ１１０で入出カポ−トロ２に
設けられた出力レジスタに“ＯＮ”時刻を設定する。設
定された“ＯＮ”時れる。ステップ１１２で割込禁止と
される。ＯＦＦ時刻が到来すると点火コイルに逆起電力
が発生し、点火プラグ４６に高圧電流が流れスパークに
より混合気が点火される。

第５図は過給圧制御ルーチンを示す。ステップ１２０に
おいて回転域ｎの判別が実行される。第６図はエンジン
回転数ＮＥとエンジン負荷に相当する吸入空気量一回転
数比Ｑ／ＮＥ　（簡単のためＱＮと表記することもある
）との関係を示す。点ｐはウェイストゲート弁２２の開
弁開始点であり、これ以上の回転数では負荷は減少する
。破線はオクタン価の高い燃料とオクタン価の低い燃料
との間での点火時期遅角量の差を示す。即ち、この第５
図のグラフは一つの回転数域を想定した場合オクタン価
の高、低での遅角量の差は負荷によって変化することを
意味する。そこで、過給圧の最適制御のため過給圧の制
御を行なう負荷の閾値ＬｉＭｉＴＱＮを、所定の値の遅
角量差ＱＩＥＦ　　（例えば３゛）を生ずる負荷の値と
して設定しく負荷の闇値の設定例を第７図に示す。）、
夫々の回転数域ｎで負荷の閾値Ｌｉ旧ＴＱＮを超えたと
きに過給圧制御ルーチンを実行し、遅角量閾値Ｑ□Ｆ　
（＝３°）を超えたとの過給圧の切替えを実行している
。即ち、第５図のステップ１２１ではその回転数域にお
けるＬｉＭｉＴＱＮがマツプ演算される。ステップ１２
２においては、現在のエンジン負荷ＱＮと前述のし１Ｍ
１ＴＱＮを比較し現在のＱ　Ｎ　ｆＪ＜ＬｉＭｉＴＱＮ
以上であればステップ１２３へ進む、ステップ１１２に
おいては遅角補正進角θ、と判定値Ｑ□、とを比較する
。

比較の結果θ、がＱ、！、以上の場合にはステップ１２
４に進む。ステップ１２４では判定領域毎の判定結果保
持メモリーのうち現在の判定領域での判定結果保持メモ
リーに低オクタン価（１）と書き込む、ステップ１２３
に於てθ、がＱＩＩＥＦ未満の場合はステップ１２５へ
進み、現在の判定領域での判定結果保持メモリーに高オ
クタン（０）と書き込む。

ステップ１２２で現在のＱＮがＬｉＭｉＴＯＮ未満の場
合及び、ステップ１２４　、１２５の処理を終了後はス
テップ１２６へ進む。ステップ１２６においては各判定
領域毎の判定結果を累積しステップ１２８へ進む、ステ
ップ１２８においては各判定領域毎の判定結果累積値が
２以上即ち判定領域２個所以上で低オクタン価と判定さ
れたかどうかを判定し２領域以上の場合にはステップ１
３０へ進み、フラグＸＢＳＴＬをセットし、ステップ１
３２では、電磁弁２８がＯＦＦされる。ステップ１２Ｂ
で２領域未満の場合には高オクタン価と考えステップ１
３４に進む。ステップ１３４ではフラグＸＢＳＴＬ　＝
　１か否か、即ち高過給圧へ切り替わりが未だか否か判
別される。未だ切り替わっていないときはステップ１３
６に進み、内燃機関の負荷に相当する吸入空気量一回転
数比ＱＮが所定値ＫＱＮより小さいか否か判別する。

ＱＮ≧ＫＱＮのときはステップ１３０に戻り、高オクタ
ン価条件であるが過給圧は低過給圧状態に維持される。

一方、低負荷時にはＱＮ＜ＫＱＮとなるのでステップ１
３６よりステップ１３８に進み、過給状態フラグＸＢＳ
ＴＬがリセットされ、次ぎにステップ１４０では電磁弁
２８をＯＮＬ、過給圧が高くなる。

実施例では、吸入空気量一回転数比を検出することで、
低過給圧から高過給圧への切替を制御しているが、その
他スロットル弁開変が所定値より小さいか否かや、車速
か所定値より低いか否か等の判断によって制御すること
も本発明の範囲に包含される。　　　′ 〔発明の効果〕 この発明によれば、低過給圧から高過給圧への切替を低
負荷運転時や、低車速運転時に許容していることから、
ショックのない切替を行うことができ、運転性を向上す
ることができる。また、高過給圧から低過給圧への切り
替わりは、負荷に関わらず直ちに行うことで、ノッキン
グを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図はこの発明の実施例を示す図。 第３図から第５図は制御回路の作動を示すフローチャー
ト。 第６図はエンジン回転数と負荷の関係図。 第７図は回転数域毎の負荷の闇値を説明するグラフ。 １２・・・ノンキング検出器、 １４・・・ターボチャージ中、 ２０・・・ウェイストゲート弁、 ２４・・・アクチュエータ、　　　　２８・・・電磁弁
、３２・・・ディストリビュータ、　　３８・・・制御
回路、４２・・・イグナイタ。 第３図 エンジン回転数（ＮＥ） 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ノッキングに応じて点火時期の遅角量を制御するノッキ
   ング制御装置と、過給機を備えた内燃機関において、 過給機によって得られる過給圧を高低に制御するための
   過給圧制御手段、 ノッキング制御装置による点火時期の遅角量を検出する
   手段、 遅角量検出手段によって実測される遅角量を所定値と比
   較することによって高過給圧域の判別を行う遅角量判別
   手段、 機関の負荷を検出する手段、 負荷検出手段によって実測される負荷を所定値と比較し
   て低負荷域を判別する手段、 高過給圧域と判別したときに機関低負荷域において過給
   圧制御手段への信号を制御する手段より構成される過給
   圧制御装置。