JP2591116B2 - Exhaust gas temperature control system by air-fuel ratio control of internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas temperature control system by air-fuel ratio control of internal combustion engineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の排気系を流れる排ガスの温度に
応じて機関負荷及び機関回転速度により定められる空燃
比を制御して、排ガスの温度を所定値以下に保持させる
内燃機関の空燃比制御による排気温度制御装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention controls an air-fuel ratio determined by an engine load and an engine rotation speed in accordance with the temperature of exhaust gas flowing through an exhaust system of an internal combustion engine, thereby reducing the temperature of exhaust gas. The present invention relates to an exhaust gas temperature control device for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine, which keeps the exhaust gas temperature at or below a predetermined value.
一般に内燃機関、特に過給機付内燃機関では過給機に
よる圧縮過給のため吸気温度の上昇を伴い、また機関の
低速域から過給圧力の上昇を得、通路効果を発揮させる
ためには排ガスのタービン流入ノズル面積を極力小さく
する必要があり、そのため機関高速域で排圧が上昇し、
通常使用されているガソリン燃料ではノツキングが起こ
り易い状態となる。このため、排ガス温度は急激に上昇
し、排気系に装着された過給機及び触媒装置等の排気系
部品が高温にさらされ、熱破壊の恐れがある。In general, in an internal combustion engine, especially an internal combustion engine with a supercharger, the intake air temperature rises due to compression supercharging by the supercharger, and in order to obtain a rise in supercharging pressure from a low speed range of the engine and to exert a passage effect. It is necessary to reduce the area of the exhaust gas turbine inlet nozzle as much as possible.
Knocking tends to occur with gasoline fuel that is normally used. For this reason, the temperature of the exhaust gas rapidly rises, and exhaust system components such as a supercharger and a catalyst device mounted on the exhaust system are exposed to high temperatures, which may cause thermal destruction.
このような、高速高負荷条件の高排気温を低下させる
ために最も容易で安価である手段として、機関空燃比の
制御がある。その一例として特開昭56−81235号公報に
は、排気系に過給機のタービンケーシングに流入する排
ガスの温度を検出することが可能な温度検出器を設け、
排ガスの温度が所定値未満の時空燃比が理論空燃比に近
づくように燃料噴射量を定め、排ガスの温度が所定値以
上となったときに空燃比がリツチとなるように燃料噴射
量を定めるようにすることが開示されている。これによ
り、過給機及び触媒装置等の排気系部品の熱破壊を防止
することができ、燃費も向上させることができる。The easiest and cheapest means for lowering the high exhaust gas temperature under high-speed, high-load conditions is control of the engine air-fuel ratio. As one example, JP-A-56-81235 discloses that an exhaust system is provided with a temperature detector capable of detecting the temperature of exhaust gas flowing into a turbine casing of a supercharger.
The fuel injection amount is determined so that the air-fuel ratio approaches the stoichiometric air-fuel ratio when the temperature of the exhaust gas is less than a predetermined value, and the fuel injection amount is determined such that the air-fuel ratio becomes rich when the temperature of the exhaust gas exceeds a predetermined value. Is disclosed. Thus, it is possible to prevent thermal destruction of exhaust system components such as a supercharger and a catalyst device, and to improve fuel efficiency.
ところが、排ガスの温度を検出する温度検出器自体が
高温にさらされるため、この温度検出器を製作する際に
耐熱性の優れた材料を選択しなければならない。また、
流れている排ガスの温度を検出するため、排ガスの温度
検出器への当たり方により温度差が生じ、検出誤差を起
こし易いという欠点がある。However, since the temperature detector itself for detecting the temperature of the exhaust gas is exposed to a high temperature, a material having excellent heat resistance must be selected when manufacturing the temperature detector. Also,
Since the temperature of the flowing exhaust gas is detected, a temperature difference occurs depending on how the exhaust gas hits the temperature detector, and there is a disadvantage that a detection error easily occurs.
このため、直接排ガスの温度を検出するのではなく、
排気温度以外の要素であるエンジン回転速度、エンジン
負荷及びスロツトル開度等に基づいて排ガスの温度を推
測し、空燃比を制御することが考えられている(例え
ば、特開昭58−51241号公報、特開昭60−53645号公報、
特開昭62−87635号公報、特開昭62−203965号公報参
照)。これにより、排気系への温度検出器を設置が不要
となる。Therefore, instead of directly detecting the temperature of the exhaust gas,
It has been considered to control the air-fuel ratio by estimating the temperature of the exhaust gas based on factors other than the exhaust temperature, such as the engine speed, the engine load, and the throttle opening (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-51241). JP-A-60-53645,
See JP-A-62-87635 and JP-A-62-203965. This eliminates the need for installing a temperature detector in the exhaust system.
しかしながら、上記のように排気温度を直接検出しな
い構成において、エンジン回転速度、エンジン負荷及び
スロツトル開度等の温度に関係のない要素で排ガスの温
度を推測すると、エンジン内部の水温や外気(エンジン
ルーム内を含む)の温度等の変化に対応することができ
ず、現在のエンジン状態を確実に把握できないため、推
測値に誤差が生じることとなり、排ガスの温度に対応し
た正確な空燃比制御を行うことができない。However, in the configuration in which the exhaust gas temperature is not directly detected as described above, if the temperature of the exhaust gas is estimated from factors that are not related to the temperature, such as the engine speed, the engine load, and the throttle opening, the water temperature inside the engine and the outside air (engine room) (Including the inside) cannot respond to changes in temperature, etc., and the current engine state cannot be reliably grasped. Therefore, an error occurs in the estimated value, and accurate air-fuel ratio control corresponding to the exhaust gas temperature is performed. Can not do.
本発明は上記事実を考慮し、排気系の温度検出器を設
けず、正確な排ガスの温度を推測して現在のエンジン状
態に最適な空燃比を制御することにより、排気系の熱破
壊を防止することができる内燃機関の空燃比制御による
排気温度制御装置を得ることが目的である。In consideration of the above facts, the present invention prevents the thermal destruction of the exhaust system by controlling the optimal air-fuel ratio for the current engine state by estimating the accurate exhaust gas temperature without providing an exhaust system temperature detector. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas temperature control device for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine that can perform the control.
本発明に係る内燃機関の空燃比制御による排気温度制
御装置は、機関負荷及び機関回転速度により定められる
空燃比を内燃機関の排気系を流れる排ガスの温度に応じ
てリツチに制御して、このリツチ側空燃比により燃焼さ
せることにより排ガスの温度を所定値以下に保持させる
内燃機関の空燃比制御による排気温度制御装置であっ
て、燃焼室を形成するエンジン本体に取付られ燃焼室周
りの実温度を検出するエンジン本体温度検出器と、機関
負荷及び機関回転速度に基づいて機関の定常運転時の前
記燃焼室周りの推定温度を設定する設定手段と、前記実
温度と推定温度とを比較する比較手段と、比較手段によ
る比較結果で実温度の方が高い場合は空燃比を前記リツ
チ側空燃比に制御する空燃比制御手段と、を有してい
る。An exhaust temperature control apparatus for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine according to the present invention controls the air-fuel ratio determined by the engine load and the engine speed in accordance with the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust system of the internal combustion engine. An exhaust gas temperature control device for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine that keeps the temperature of exhaust gas at or below a predetermined value by burning at a predetermined air-fuel ratio. An engine body temperature detector to be detected, setting means for setting an estimated temperature around the combustion chamber during steady operation of the engine based on an engine load and an engine speed, and a comparing means for comparing the actual temperature with the estimated temperature And air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio when the actual temperature is higher as a result of the comparison by the comparison means.
エンジン本体温度検出器により燃焼室周りの実温度を
検出する。この燃焼室周りの温度変化率は、排ガスの温
度変化率と略同等であるので、この実温度により排ガス
の温度を予測することができる。The actual temperature around the combustion chamber is detected by an engine body temperature detector. Since the temperature change rate around the combustion chamber is substantially equal to the temperature change rate of the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas can be predicted from the actual temperature.
一方、設定手段では機関の定常運転時の燃焼室周りの
温度を機関回転速度及び機関負荷に基づいて推定し、推
定温度を設定する。この推定温度と前記実温度を比較手
段で比較して、実温度の方が高い場合は空燃比をリツチ
側空燃比に制御する。これにより、排ガスの温度が低く
なり、熱破壊等を防止して排気系部品を保護することが
できる。また、推定温度の方が高い場合は空燃比をリツ
チ側に制御しない。これは、例えば定常運転状態から機
関負荷が急激に大きくなった場合のような過渡時等で
は、実温度と推定温度との温度差に応じて熱量がエンジ
ン本体に逃げ、排ガス温度は高温にならない。このた
め、リツチ側空熱比への制御移行を行わない。このた
め、排ガスを冷却する必要がなく、燃費向上のため空燃
比をリーンに制御することができる。On the other hand, the setting means estimates the temperature around the combustion chamber during steady operation of the engine based on the engine speed and the engine load, and sets the estimated temperature. The estimated temperature is compared with the actual temperature by the comparing means. If the actual temperature is higher, the air-fuel ratio is controlled to the rich air-fuel ratio. As a result, the temperature of the exhaust gas is lowered, and the exhaust system components can be protected by preventing thermal destruction and the like. If the estimated temperature is higher, the air-fuel ratio is not controlled to the rich side. This is because, for example, in a transient state such as when the engine load suddenly increases from the steady operation state, the amount of heat escapes to the engine body according to the temperature difference between the actual temperature and the estimated temperature, and the exhaust gas temperature does not become high . Therefore, the control shift to the rich air-heat ratio is not performed. Therefore, it is not necessary to cool the exhaust gas, and the air-fuel ratio can be controlled lean to improve fuel efficiency.
第1図には本実施例に係る過給機付6気筒火花点火内
燃機関(エンジン)の概略が示されている。エアクリー
ナ(図示せず)の下流側にはエアフロメータ10が配置さ
れている。このエアフロメータ10は、ダンピングチヤン
バ内に回動可能に配置されたコンペンセーションプレー
ト10Aとコンペンセーションプレート10Aに固定されたメ
ジヤリングプレート10Bとメジヤリングプレート10Bの開
度変化から吸入空気量を検出するポテンシヨメータ10C
とから構成されている。エアフロメータ10の下流側近傍
には吸気温センサ12が配置されている。エアフロメータ
10は、吸気通路14、サージタンク16及びインテークマニ
ホールド18を介してシリンダブロツク17及びシリンダヘ
ツド19で構成されるエンジン本体20の吸気ポート22に連
通されている。サージタンク16の上流側にはスロツトル
弁24が配置され、このスロツトル弁24にはスロツトル弁
24の開度を検出するポテンシヨメータ式のスロツトルセ
ンサ24Aが取付けられており、またインテークマニホー
ルド18には各気筒毎に突出するように燃料噴射弁26が配
置されている。吸気ポート22は吸気バルブ20Aを介して
エンジン本体20内に形成された燃焼室28に連通されてい
る。この燃焼室28は、排気バルブ20B、排気ポート30、
エキゾーストマニホールド32を介して排気通路34に連通
されている。FIG. 1 schematically shows a six-cylinder spark ignition internal combustion engine (engine) with a supercharger according to the present embodiment. An air flow meter 10 is disposed downstream of an air cleaner (not shown). The air flow meter 10 detects an intake air amount from a compensation plate 10A rotatably arranged in a damping chamber, a measuring plate 10B fixed to the compensation plate 10A, and a change in the opening of the measuring plate 10B. Potentiometer 10C
It is composed of An intake air temperature sensor 12 is arranged near the downstream side of the air flow meter 10. Air flow meter
Numeral 10 communicates with an intake port 22 of an engine body 20 including a cylinder block 17 and a cylinder head 19 via an intake passage 14, a surge tank 16, and an intake manifold 18. A throttle valve 24 is arranged on the upstream side of the surge tank 16, and the throttle valve 24 has a throttle valve.
A potentiometer-type throttle sensor 24A for detecting the opening degree of the cylinder 24 is attached, and a fuel injection valve 26 is arranged in the intake manifold 18 so as to protrude for each cylinder. The intake port 22 is connected to a combustion chamber 28 formed in the engine body 20 via an intake valve 20A. The combustion chamber 28 includes an exhaust valve 20B, an exhaust port 30,
It is connected to an exhaust passage 34 via an exhaust manifold 32.
エンジン本体20のシリンダブロツク17には、圧電素子
や磁歪素子等で構成されたノツキングセンサ36が取付け
られている。また、エンジン本体20には、シリンダブロ
ツクを貫通してウオータジヤケツト内に突出するように
冷却水温センサ38が取付けられている。さらに、第2図
に示される如く、エンジン本体20のシリンダヘツド19に
は、シリンダヘツド19の温度を検出するヘツド温センサ
39が取付けられている。A knocking sensor 36 composed of a piezoelectric element, a magnetostrictive element, or the like is attached to the cylinder block 17 of the engine body 20. A cooling water temperature sensor 38 is attached to the engine body 20 so as to penetrate the cylinder block and protrude into the water jacket. Further, as shown in FIG. 2, a head temperature sensor for detecting the temperature of the cylinder head 19 is provided on the cylinder head 19 of the engine body 20.
39 are installed.
エンジン本体20の燃焼室28内に突出するように各気筒
毎に点火プラグ40が取付けられており、この点火プラグ
40はデイストリビユータ42及びイグナイタ44を介してマ
イクロコンピユータを含んで構成された制御回路45に接
続されている。デイストリビユータ42には、デイストリ
ビユータシヤフトに固定されたシグナルロータとデイス
トリビユータハウジングに固定されたピツクアツプとで
各々構成された気筒判別センサ46及び回転角センサ48が
取付けられている。気筒判別センサ46は、720゜CA毎に
気筒判別信号を出力し、回転角センサ48は30゜CA毎に回
転角信号を出力する。An ignition plug 40 is attached to each cylinder so as to protrude into the combustion chamber 28 of the engine body 20.
Reference numeral 40 is connected to a control circuit 45 including a micro computer via a distributor 42 and an igniter 44. A cylinder discriminating sensor 46 and a rotation angle sensor 48 each composed of a signal rotor fixed to the distributor shaft and a pickup fixed to the distributor housing are attached to the distributor 42. The cylinder discrimination sensor 46 outputs a cylinder discrimination signal every 720 ° CA, and the rotation angle sensor 48 outputs a rotation angle signal every 30 ° CA.
上記排気通路34にはバイパス通路52が連結されてお
り、このバイパス通路52内にはウエストゲートバルブ54
が配置されている。このウエストゲートバルブ54は、リ
ンク機構を介してアクチユエータ54Aに連結されてお
り、吸気通路14及び圧力導管54Bを介してアクチユエー
タ54Aに供給される空気圧によってリンク機構を介して
開閉される。そして、吸気通路14内にコンプレツサ56A
が位置しかつ排気通路34内にコンプレツサ56Aと連結さ
れたタービン56Bが位置するように過給機56が配置され
ている。A bypass passage 52 is connected to the exhaust passage 34, and a waste gate valve 54 is provided in the bypass passage 52.
Is arranged. The waste gate valve 54 is connected to the actuator 54A via a link mechanism, and is opened and closed via the link mechanism by air pressure supplied to the actuator 54A via the intake passage 14 and the pressure conduit 54B. The compressor 56A is provided in the intake passage 14.
And the turbocharger 56 is arranged such that the turbine 56B connected to the compressor 56A is located in the exhaust passage 34.
上記エアフロメータ10、吸気温センサ12、スロツトル
センサ24A、ノツキングセンサ36、ヘツド温センサ39、
気筒判別センサ46、回転角センサ48及び冷却水温センサ
38は信号を入力するように制御回路45に接続されてお
り、また、イグナイタ44及び燃料噴射弁26は制御回路45
から出力される制御信号によって制御されるように接続
されている。The air flow meter 10, the intake air temperature sensor 12, the throttle sensor 24A, the knocking sensor 36, the head temperature sensor 39,
Cylinder discrimination sensor 46, rotation angle sensor 48, and cooling water temperature sensor
38 is connected to a control circuit 45 so as to input a signal, and the igniter 44 and the fuel injection valve 26 are connected to the control circuit 45.
Are connected so as to be controlled by a control signal output from the controller.
マイクロコンピユータを含んで構成された制御回路45
は第3図に示すように、ランダムアクセスメモリ(RA
M)58、リードオンリメモリ(ROM)60、マイクロプロセ
ツシングユニツト(MPU)62、第1の入出力ポート64、
第2の入出力ポート66、第1の出力ポート68、第2の出
力ポート70及びこれらを接続するデータバスやコントロ
ールバス等のバス72を備えている。第1の入出力ポート
64はアナログ−デジタル(A/D)変換器74、マルチプレ
クサ76及びバツフア78A、78B、78C、78Dを各々介してエ
アフロメータ10、冷却水温センサ38、吸気温センサ12及
びヘツド温センサ39に接続されている。また、第1の入
出力ポート64は、A/D変換器74及びマルチプレクサ76に
制御信号を供給するように接続されている。上記第2の
入出力ポート66は、波形整形回路80を介して気筒判別セ
ンサ46及び回転角センサ48に接続されると共に、入力回
路82を介してノツキングセンサ36に接続されている。ま
た、第2の入出力ポート66には、直接、スロットルセン
サ24Aが接続されている。Control circuit 45 including microcomputer
Is a random access memory (RA) as shown in FIG.
M) 58, read-only memory (ROM) 60, microprocessing unit (MPU) 62, first input / output port 64,
A second input / output port 66, a first output port 68, a second output port 70, and a bus 72 such as a data bus and a control bus for connecting these are provided. First input / output port
Numeral 64 is connected to the air flow meter 10, the cooling water temperature sensor 38, the intake air temperature sensor 12, and the head temperature sensor 39 via an analog-to-digital (A / D) converter 74, a multiplexer 76 and buffers 78A, 78B, 78C, 78D, respectively. ing. Further, the first input / output port 64 is connected to supply a control signal to the A / D converter 74 and the multiplexer 76. The second input / output port 66 is connected to the cylinder discriminating sensor 46 and the rotation angle sensor 48 via a waveform shaping circuit 80, and is connected to the knocking sensor 36 via an input circuit 82. Further, the throttle sensor 24A is directly connected to the second input / output port 66.
上記第1の出力ポート68は駆動回路86を介してイグナ
イタ44に接続され、第2の出力ポート70は駆動回路88を
介して燃料噴射弁26に接続されている。なお、90はクロ
ツク、92はタイマである。上記ROM60には、第5図に示
すエンジン回転数Nと単位回転数当たりの吸入空気量Q/
Nとに基づくヘツド温の推定値のマツプと第6図に示す
エンジン回転数Nと単位回転数当たりの吸入空気量Q/N
とに基づく空燃比A/Fのマツプと、が記憶されている。
また、ROM60には、以下で説明する制御ルーチンのプロ
グラムが予め記憶されている。The first output port 68 is connected to the igniter 44 via a drive circuit 86, and the second output port 70 is connected to the fuel injection valve 26 via a drive circuit 88. Incidentally, 90 is a clock, and 92 is a timer. The ROM 60 stores the engine speed N and the intake air amount Q / unit speed shown in FIG.
The map of the estimated value of the head temperature based on N and the engine speed N and the intake air amount Q / N per unit speed shown in FIG.
And the map of the air-fuel ratio A / F based on the above.
Further, a program for a control routine described below is stored in the ROM 60 in advance.
以下に本実施例の作用を第4図のフローチヤートに従
い説明する。The operation of this embodiment will be described below with reference to the flowchart of FIG.
まず、ステツプ100において第6図のマツプから空燃
比A/Fを読み込み、次いでステツプ102へ移行して読み込
まれたA/Fが理論空燃比(=14.5)であるか否かが判断
され、肯定判定された場合は、ステツプ104へ移行し
て、読み込まれた空燃比A/Fに基づいて燃料噴射が実行
されこのルーチンは終了する。First, in step 100, the air-fuel ratio A / F is read from the map shown in FIG. 6, and then the process proceeds to step 102, where it is determined whether the read A / F is the stoichiometric air-fuel ratio (= 14.5). If it is determined, the process proceeds to step 104, where fuel injection is executed based on the read air-fuel ratio A / F, and this routine ends.
ステツプ102において、否定判定された場合は、ヘツ
ド温に基づいて空燃比A/Fを補正する必要があると判断
され、ステツプ106へ移行して、まず第5図のマツプか
ら推定ヘツド温(マツプ値)を読み込む。次いで、ステ
ツプ108ではヘツド温センサ39により実際のヘツド温を
検出した後(実測値)、ステツプ110へ移行して、マツ
プ値と実測値との差ΔTを演算する。If a negative determination is made in step 102, it is determined that the air-fuel ratio A / F needs to be corrected based on the head temperature, and the routine proceeds to step 106, where the estimated head temperature (map) is first determined from the map in FIG. Value). Next, in step 108, after the actual head temperature is detected by the head temperature sensor 39 (actually measured value), the process proceeds to step 110 to calculate the difference ΔT between the map value and the actually measured value.
次のステツプ112では、この差ΔTの絶対値が有意差1
0℃以下か否かが判断される。この有意差はエンジンの
特性により異なり、本実施例では10℃としたが、これに
限定されるものではない。At the next step 112, the absolute value of the difference ΔT is
It is determined whether the temperature is 0 ° C. or less. This significant difference differs depending on the characteristics of the engine, and is set to 10 ° C. in the present embodiment, but is not limited thereto.
ステツプ112で肯定判定された場合は、ヘツド温によ
る空燃比A/Fの補正は必要ないと判断され、ステツプ104
へ移行する。また、ステツプ112で否定判定された場合
は、ステツプ114へ移行してマツプ値に対して実測値の
方が高いか或いは低いかにより、空燃比A/Fをリーンと
するかリツチとするかを判断する。すなわち、一般に、
燃焼室28による燃焼により発生する熱量は、有効仕事+
冷却損失+排気損失で表される。実測値がマツプ値より
も低いときは、冷却により奪われる熱量が大きいので、
排気温は上がることがなく、空燃比A/Fをリツチにする
必要がない。また、逆に実測値がマツプ値よりも高いと
きは、熱量により排ガスの温度が上昇されるので、空燃
比A/Fをリツチとして排気温を下げる必要がある。If an affirmative determination is made in step 112, it is determined that correction of the air-fuel ratio A / F based on the head temperature is not necessary, and step 104
Move to. If a negative determination is made in step 112, the process proceeds to step 114 to determine whether the air-fuel ratio A / F is lean or rich depending on whether the measured value is higher or lower than the map value. to decide. That is, in general,
The amount of heat generated by combustion in the combustion chamber 28 is the effective work +
Expressed as cooling loss + exhaust loss. When the measured value is lower than the map value, the amount of heat taken by cooling is large,
The exhaust temperature does not rise, and there is no need to make the air-fuel ratio A / F rich. Conversely, when the measured value is higher than the map value, the temperature of the exhaust gas is increased by the amount of heat, so it is necessary to lower the exhaust temperature with the air-fuel ratio A / F as the richness.
なお、本実施例において、ノツキングセンサ36等によ
り点火進角制御が行われている場合は、冷却損失の増加
によりノツキングが抑えられ、より進角させることがで
きるので、有効仕事の減少は少なく、排気損失が大幅に
低下されることになる。In the present embodiment, when the ignition advance control is performed by the knocking sensor 36 or the like, the knocking is suppressed by the increase in the cooling loss, and the advance can be further advanced. Thus, the exhaust loss is greatly reduced.
従って、ステツプ114でΔT>0と判定された場合
は、ステツプ116へ移行して、変数AにΔT−10の演算
値を代入し、次いでステツプ118でヘツド温50℃単位で
補正空燃比A/Fが1となるように、変数BにA/50の演算
値を代入する。次のステツプ120では、空燃比A/FをA/F
+Bの演算値に置き換えた後、ステツプ104へ移行し
て、燃料噴射を実行する。Therefore, if it is determined at step 114 that ΔT> 0, the routine proceeds to step 116, where the calculated value of ΔT−10 is substituted for the variable A, and then at step 118, the corrected air-fuel ratio A / The operation value of A / 50 is substituted for the variable B so that F becomes 1. In the next step 120, the air-fuel ratio A / F is set to A / F
After replacing with the calculated value of + B, the routine proceeds to step 104, where fuel injection is executed.
ステツプ114でΔT≦0と判定された場合は、ステツ
プ122へ移行して変数Aに|ΔT|−10の演算値を代入
し、次いでステツプ124でヘツド温50℃単位で補正空燃
比A/Fが1となるように、変数BにA/50の演算値を代入
する。次のステツプ126では、空燃比A/FをA/F−Bの演
算値に置き換えた後、ステツプ104へ移行して、燃料噴
射を実行する。なお、空燃比を増減するヘツド温の単位
は、上記50℃に限らず、エンジンの特性により最適値を
設定することが好ましい。If it is determined at step 114 that .DELTA.T.ltoreq.0, the routine proceeds to step 122, where the calculated value of | .DELTA.T | -10 is substituted for the variable A. Then, at step 124, the corrected air-fuel ratio A / F at a head temperature of 50.degree. Is set to 1 so that the calculated value of A / 50 is substituted for the variable B. In the next step 126, after replacing the air-fuel ratio A / F with the calculated value of A / FB, the process proceeds to step 104 to execute the fuel injection. The unit of the head temperature for increasing or decreasing the air-fuel ratio is not limited to the above 50 ° C., and it is preferable to set an optimum value according to the characteristics of the engine.
このように、ヘツド温に基づいて空燃比A/Fを補正し
て、排気温を増加させないようにしているので、直接排
ガス温度を検出するための耐久性の優れたセンサが不要
となる。また、排ガス温度をヘツド温により推定してい
るので、例えば冷却水温や外気温等が考慮された現在の
エンジン状態に対応させることができ、実際の排ガス温
度との誤差も少なくすることができる。As described above, since the air-fuel ratio A / F is corrected based on the head temperature so as not to increase the exhaust gas temperature, a highly durable sensor for directly detecting the exhaust gas temperature becomes unnecessary. Further, since the exhaust gas temperature is estimated based on the head temperature, it can be made to correspond to the current engine state in which the cooling water temperature, the outside air temperature, and the like are taken into consideration, and the error from the actual exhaust gas temperature can be reduced.
次に上記制御に基づいて、定常状態からスロツトル開
度を全開とした場合の具体的な例を第7図に従い説明す
る。Next, a specific example in which the throttle opening is fully opened from the steady state based on the above control will be described with reference to FIG.
第7図の時間0の状態では、車両がエンジン回転数N
が3000rpm、Q/Nが0.5で走行しており(第5図及び第6
図A点参照)、空燃比A/Fは理論空燃比(14.5)で制御
され、ヘツド温は90℃となっている。In the state at time 0 in FIG. 7, the vehicle rotates at the engine speed N
Is running at 3000 rpm and Q / N is 0.5 (Figs. 5 and 6).
The air-fuel ratio A / F is controlled by the stoichiometric air-fuel ratio (14.5), and the head temperature is 90 ° C.
この状態からスロツトルを全開とすると、第6図のマ
ツプ上からA/Fが12.5が読み込まれる(第6図B点参
照)。また、第5図からヘツド温(170℃)が読み込ま
れるが(第5図B点参照)、この変化は実際には第7図
の実線で示される如く、徐々に上昇することになる。こ
の時点で従来同様、空燃比A/Fをリッチ側にした場合、
排気温が低下するため、このヘツド温の変化は、実際に
は第7図の実線で示される如く、徐々に上昇することに
なる。When the throttle is fully opened from this state, the A / F of 12.5 is read from the map in FIG. 6 (see point B in FIG. 6). Also, the head temperature (170 ° C.) is read from FIG. 5 (see point B in FIG. 5), but this change actually increases gradually as shown by the solid line in FIG. At this point, as before, if the air-fuel ratio A / F is set to the rich side,
Since the exhaust gas temperature decreases, the change in the head temperature actually increases gradually as shown by the solid line in FIG.
一方、ヘツド温センサ39により実際のヘツド温を検出
し、第5図から読み込まれるヘツド温との比較を行った
場合、冷却損失の影響により、実際のヘツド温の方が温
度が低い(初期測定時は100℃)ため、マツプのみの制
御による空燃比A/F(=12.5)よりもリーン側の空燃比A
/F(=13.7)に設定され、燃料の噴射が実行される。On the other hand, when the actual head temperature is detected by the head temperature sensor 39 and compared with the head temperature read from FIG. 5, the actual head temperature is lower due to the effect of the cooling loss (the initial measurement). 100 ° C at the time), the air-fuel ratio A leaner than the air-fuel ratio A / F (= 12.5) controlled only by the map
/ F (= 13.7) is set, and fuel injection is executed.
すなわち、第4図のフローチヤートに当てはめると、
ΔTは170℃−100℃(=70℃)であり、ステツプ114で
肯定判定される。その後、70℃−10℃(=60℃)、60℃
/50℃(=1.2)を経て(ステツプ116、118)、12.5+1.
2(=13.7)となる。That is, when applied to the flowchart of FIG.
ΔT is 170 ° C.-100 ° C. (= 70 ° C.), and the affirmative determination is made in step 114. After that, 70 ℃ -10 ℃ (= 60 ℃), 60 ℃
After passing through / 50 ° C (= 1.2) (steps 116 and 118), 12.5 + 1.
2 (= 13.7).
その後、実際のヘツド温の上昇に伴い、マツプによる
空燃比A/F(12.5)に設定され、燃料の噴射が行われる
ことになるため、この場合には、第7図鎖線で示される
如く、ヘツド温が推移する。これにより、スロツト開度
が全開となってから、所定の時間、マツプによる空燃比
制御よりリーンとすることができるので、その分燃費が
向上される なお、本実施例では、過給機付エンジンを例にとって
示したが、過給機が付いていないエンジンについても同
様な効果をえることができる。また、本実施例では、機
関負荷を吸入空気量Qとしたが、吸気管圧力を検出して
機関負荷を得てもよい。Thereafter, the air-fuel ratio A / F by the map is set to A / F (12.5) as the actual head temperature increases, and fuel injection is performed. In this case, as shown by the chain line in FIG. Head temperature changes. As a result, since the air-fuel ratio control by the map can be made leaner for a predetermined period of time after the slot opening is fully opened, the fuel efficiency is improved by this amount. However, similar effects can be obtained for an engine without a supercharger. In this embodiment, the engine load is the intake air amount Q. However, the engine load may be obtained by detecting the intake pipe pressure.
また、本実施例ではヘツド温センサ39をシリンダヘツ
ド19へ取付けたが、シリンダブロツク17へ取付けてもよ
く、また、ヘツド温センサ39を複数個設けてもよい。Further, in this embodiment, the head temperature sensor 39 is attached to the cylinder head 19, but it may be attached to the cylinder block 17, or a plurality of head temperature sensors 39 may be provided.
なお、本実施例ではベースとなる空燃比A/Fがマツプ
により定めたため、理論空燃比よりもリツチとなってい
るが、ベースとなる空燃比A/Fを理論空燃比としてもよ
い。In this embodiment, since the base air-fuel ratio A / F is determined by the map, it is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, but the base air-fuel ratio A / F may be the stoichiometric air-fuel ratio.
以上説明した如く本発明に係る内燃機関の空燃比制御
による排気温度制御装置は、排気系の温度検出器を設け
ず、正確な排ガスの温度を推測して現在のエンジン状態
に最適な空燃比を制御することにより、排気系の熱破壊
を防止することができるという優れた効果を有する。As described above, the exhaust gas temperature control apparatus based on the air-fuel ratio control of the internal combustion engine according to the present invention does not include a temperature detector for the exhaust system, estimates an accurate exhaust gas temperature, and determines an optimal air-fuel ratio for the current engine state. The control has an excellent effect that thermal destruction of the exhaust system can be prevented.
第1図は本発明に係る過給機付6気筒火花点火内燃機関
の概略構成図、第2図はシリンダヘツドの平面図、第3
図は制御ブロツク図、第4図は空燃比制御フローチヤー
ト、第5図はエンジン回転数及び吸入空気量に基づくヘ
ツド温特性図、第6図はエンジン回転数及び吸入空気量
に基づく空燃比特性図、第7図は機関過渡時の特性を示
すタイムチヤートである。 10……エアフローメータ、 20……エンジン本体、 26……燃料噴射弁、 28……燃焼室、 34……排気通路、 39……ヘツド温センサ、 45……制御回路。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a 6-cylinder spark ignition internal combustion engine with a supercharger according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of a cylinder head, and FIG.
Fig. 4 is a control block diagram, Fig. 4 is an air-fuel ratio control flow chart, Fig. 5 is a head temperature characteristic diagram based on engine speed and intake air amount, and Fig. 6 is an air-fuel ratio characteristic based on engine speed and intake air amount. FIG. 7 is a time chart showing characteristics during engine transition. 10 Airflow meter, 20 Engine body, 26 Fuel injection valve, 28 Combustion chamber, 34 Exhaust passage, 39 Head temperature sensor, 45 Control circuit.
Claims (1)
る空燃比を内燃機関の排気系を流れる排ガスの温度に応
じてリツチに制御して、このリツチ側空燃比により燃焼
させることにより排ガスの温度を所定値以下に保持させ
る内燃機関の空燃比制御による排気温度制御装置であっ
て、燃焼室を形成するエンジン本体に取付られ燃焼室周
りの実温度を検出するエンジン本体温度検出器と、機関
負荷及び機関回転速度に基づいて機関の定常運転時の前
記燃焼室周りの推定温度を設定する設定手段と、前記実
温度と推定温度とを比較する比較手段と、比較手段によ
る比較結果で実温度の方が高い場合は空燃比を前記リツ
チ側空燃比に制御する空燃比制御手段と、を有する内燃
機関の空燃比制御による排気温度制御装置。An air-fuel ratio determined by an engine load and an engine speed is controlled in a rich manner according to a temperature of an exhaust gas flowing through an exhaust system of an internal combustion engine. An exhaust temperature control device for controlling an air-fuel ratio of an internal combustion engine to be kept at or below a predetermined value, the engine temperature detector being attached to an engine body forming a combustion chamber and detecting an actual temperature around the combustion chamber; Setting means for setting an estimated temperature around the combustion chamber during steady operation of the engine based on the engine speed; comparing means for comparing the actual temperature with the estimated temperature; An air-fuel ratio control unit for controlling the air-fuel ratio to the rich-side air-fuel ratio when the air-fuel ratio is high.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28829688A JP2591116B2 (en) | 1988-11-15 | 1988-11-15 | Exhaust gas temperature control system by air-fuel ratio control of internal combustion engine |
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Publications (2)
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JPH02136528A JPH02136528A (en) | 1990-05-25 |
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JP3975936B2 (en) * | 2003-02-17 | 2007-09-12 | 日産自動車株式会社 | Knocking index value calculation device |
JP2015229930A (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-21 | 株式会社ミクニ | Engine fuel injection control unit |
-
1988
- 1988-11-15 JP JP28829688A patent/JP2591116B2/en not_active Expired - Lifetime
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