JPH0370822A - アルコールエンジンの過給圧制御装置 - 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］ 本発明は、過給機の最適過給圧をアルコール濃度に応じ
て可変設定するアルコールエンジンの過給圧制御装置に
関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題］近年、ガ
ソリン燃料、アルコール燃料、あるいは、刀ソリンとア
ルコールの混合燃料によっても運転可能なＦ　Ｆ　Ｖ　
（Ｎｅｘｉｂｌｅ　Ｆｕｅｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　）用の
アルコールエンジンが開発されている。

このアルコールエンジンに供給される燃料中のアルコー
ル濃度（含有率〉は燃料補給の際のユーザ事情により０
％くガソリンのみ）から１００％（ガソリン０％）の間
で変化してしまうため、常に一定濃度を保持し続けるこ
とは困難で、アルコール濃度が変化すると、エンジン特
性が大幅に変動してしまう。

そのため、例えば、特開昭５６−６６４２４号公報、特
開昭６１−２１８７４１号公報に開示されているように
、燃料中のアルコールＱ度を検出し、このアルコール濃
度に応じて点火時期、燃料ｌｌｌｌｌ金量正に補正制御
する必要がある。

しかし、この種の従来のアルコールエンジンでは、エン
ジンへ供給される空気量がほぼ一定であるため大幅な出
力向上を得るには限界がある。

一方、過給機を用いてエンジンへの供給空気量を増加さ
せれば、出力性能をある程度向上させることができるが
、アルコール濃度に関係なく一定過給すると、アルコー
ル濃度に応じたエンジンのポテンシャルを充分に引き出
すことができず、大幅な出力向上を得ることはできない
。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アルコー
ル濃度に応じて有するエンジンのポテンシャルを充分に
引き出すことができ、出力性能の大幅な向上を図ること
のできるアルコールエンジンの過給圧制御ｇｉ置を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるアルコールエンジンの過給圧制御装置は、
インジェクタへ供給する燃料のアルコール濃度を検出す
るアコルール濃度センサの出力信号に基づいてアルコー
ル濃度を算出するアルコール濃度算出手段と、上記アル
コール１１度算出手段で算出したアルコール濃度ｉをパ
ラメータとして最適過給圧マツプから最適過給圧を設定
する最適過給圧設定手段と、上記最適過給圧設定手段で
設定した最適過給圧に対応する動作信号を、過給機の過
給圧を制御動作する過給圧制御用アクチュエータへ出力
する駆動手段とを具備するものである。

［作　用］ 上記構成において、まず、インジェクタへ供給する燃料
のアルコール濃度を検出するアルコール１１度廿ンサの
出力信号に基づいてアルコール濃度を算出し、次いで、
このアルコール濃度をパラメータとして最適過給圧マツ
プから最適過給圧を設定する。

そして、この最適過給圧に対応する動作信号を、過給機
の過給圧を制御動作する過給圧制御用アクチュエータへ
出力する。

［発明の実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は過給圧制御装
置の機能ブロック図、第２図はエンジン制御系の概略図
、第３図はアルコール濃度に対応する最適過給圧を示す
線図、第４図は最適過給圧マツプの概念図、第５図は過
給圧制御手順を示ずフローチャートである。

（構　成〉 図中の符号１はＦＦＶ用アルコールエンジンのエンジン
本体で、図においては水平対向型エンジンを示す。この
エンジン本体１のシリンダヘッド２に吸気ポート２ａと
排気ボート２ｂが形成されている。

上記吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連通さ
れ、このインテークマニホルド３の上流にエアチャンバ
４を介してスロットルチャンバ５が連通され、このスロ
ットルチャンバ５の上流に吸気管６を介してエアクリー
ナ７が取付けられている。

一方、上記排気ボート２ｂにエキゾーストマニホルド８
を介して排気管９が連通され、この排気管９に触媒コン
パルり１０が介装されている。

また、上記スロットルチャンバ５にスロットルバルブ１
１が設けられ、このスロットルチャンバ５の直上流の上
記吸気管６にインタークーラ１２が介装され、さらに、
上記吸気管６の上記エアークリーナ７の下流側にレゾネ
ータチャンバ１３が介装されている。

また、符号１４は過給機の一例としてのターボチャージ
ャで、このターボチャージャ１４のタービンホイール１
４ａが上記排気管９に介装したタービンハウジング１４
ｂに収納され、一方、このタービンホイール１４ａにタ
ービンシャフト１４Ｇを介して連結するコンプレッサホ
イール１４ｄが上記吸入管６の上記レゾネータチャンバ
１３の下流側に介装したコンプレッサハウジング１４ｅ
に収納されている。

また、上記タービンハウジング１４ｂの流入口にウェス
トゲートバルブ１５が介装され、このウェストゲートバ
ルブ１５に連設するレバー１６がダイヤフラムアクチュ
エータ１７のダイヤフラム１７ａにロッド１８を介して
連設されている。ざらに、このダイヤフラムアクチュエ
ータ１７の圧力室１７ｂが上記吸気管６の上記コンプレ
ッサハウジング１４ｅの吐出口側に、圧力通路１９を介
して連通されている。

また、この圧力通路１９の中途に、上記レゾネータチャ
ンバ１３が減圧通路２０を介して連通され、過給圧制御
用アクチュエータの一例としてのデユーティソレノイド
バルブ２１の弁体２１ａが上記減圧通路２０の吐出口に
対設されている。

上記デユーティソレノイドバルブ２１は、後述する制御
装置４１からのソレノイドコイル２１ｂに供給されるデ
ユーティ信号によって制御され、ダイヤフラムアクチュ
エータ１７の圧力室１７ｂに供給される圧力を調圧し、
圧力室１７ｂ内圧力と、ダイヤフラムアクチュエータ１
７のダイヤフラム１７ａを後退方向へ常時付勢しロッド
１８、レバー１６を介してウェストゲートバルブ１５を
閉方向に付勢するダイヤフラムスプリング（図示せず）
とのバランスでウェストゲートバルブ１５によるタービ
ンハウジング１４ｂの流入口の開口面積を制ｔｉｌｌる
ことで、過給圧を制御する。

なお、本実施例ではデユーティ信号のデユーティ比が減
少するほど、所定時間当りのデユーティソレノイドバル
ブ２１の弁体２１ａによる減圧通路２０の開口時間が増
大し、ダイヤフラムアクチュエータ１７の圧力室１７ｂ
に供給されるコンプレッサホイール１４ｄ下流の正圧の
リーク槍が増大されるため、タービンハウジング１４ｂ
のウェストゲートバルブ１５による開口面積が減少し、
これによって過給圧が上昇される。

また、上記インテークマニホルド３の上記吸気ボート２
ａの直上流にインジェクタ２２が臨まされ、この各イン
ジェクタ２２と燃料タンク２３とが、燃料通路２４ａと
燃料戻り通路２４ｂを介して連通されており、上記燃料
通路２４ａに、上記燃料タンク２３側から燃料ポンプ２
５、アルコール濃度センサ２６が介装されている。

上記燃料タンク２３には、アルコールのみの燃料、ガソ
リンのみの燃料、あるいは、アルコールとガソリンとの
混合燃料、すなわち、ユーザーの燃料補給の際の事情に
よりアルコール濃度Ａが０〜１００％の間で変化する燃
料が貯留されている。

上記アルコール濃度センサ２６は、例えば、上記燃料通
路２４ａ内に設けられた一対の電極からなり、アルコー
ル濃度による燃料の電気伝導度変化から電流変化を検出
して、上記アルコール濃度Δを検出する。

一方、上記燃料戻り通路２４ｂにプレッシャレギュレー
タ２７が介装されており、該プレッシャレギュレータ２
７によってインテークマニホルド３内圧力と燃圧との差
圧を常に一定に保ち、上記インテークマニホルド３内圧
力の変動によって上記インジェクタ２２からの燃料噴射
量が変動しないよう制御する。

また、上記吸入管６の上記エアークリーナ７の直下流に
、吸入空気量センサ（図においてはホットワイヤ式エア
フローメータ）２８が介装され、上記スロットルバルブ
１１に、スロットル開度センサ２９ａと、スロットルバ
ルブ１１の全開を検出するアイドルスイッチ２９ｂとが
′Ｍ設されている。さらに、上記インテークマニホルド
３に形成したライザをなす冷却水通路（図示せず）に冷
却水温センサ３０が臨まされ、また、上記排気管９に０
２センサ３１が臨まされている。

また、上記エンジン本体１のクランクシャフト１ａに軸
着するクランクロータ３２にクランク角センサ３３が対
設され、さらに、上記エンジン本イ本１のカムシャフト
１ｂに軸着するカムロータ３４にカム角センサ３５が対
設されている。

（制御装置の回路構成〉 一方、符号４１は制御装置で、この制御装置４１のＣＰ
Ｕ　（中央処理演算装置）４２、ＲＯＭ４３、ＲΔＭ４
４、および、Ｉ１０インターフェイス４５がパスライン
４６を介して互いに接続されており、このＩ１０インタ
ーフェイスの入力ボートに上記各センサ２６，２８．２
９ａ、３０．３１゜３３．３５、および、アイドルスイ
ッチ２９ｂが接続され、また、上記Ｉ１０インターフェ
イス４５の出力ボートに、上記シリンダヘッド２に取付
けた点火プラグ３６がイグナイタ３７を介して接続され
ているとともに、駆動回路４７を介して、上記インジェ
クタ２２、上記燃料ポンプ２５、および、上記デユーテ
ィソレノイドバルブ２１のソレノイドコイル２１ｂに接
続されている。

上記ＲＯＭ４３は制御プログラム、固定データが記憶さ
れており、固定データとしては後述する最適過給圧マツ
プＭ　Ｐ　ＰＣＨＡがある。

また、上記ＲＡＭ４４にはデータ処理した後の上記各セ
ンサの出力信号、および、上記ＣＰＬＪ４２で演算処理
したデータが格納されている。

さらに、上記ＣＰＵ４２では、上記ＲＯＭ４３に記憶さ
れている制御プログラムに従い、上記ＲＡＭ４４に格納
した各種データに基づき、インジェクタ２２を駆動する
パルス幅、上記イグナイタ３７へ出力する点火時期、お
よび、デユーティソレノイドバルブ２１を駆動するデユ
ーティ比などを演算する。

（制御装置の過給圧制御機能構成） 第１図に示すように、上記制御装置４１の過給圧制御機
能は、アルコール濃度算出手段５１、最適過給圧設定手
段５２、駆動手段５３から構成されている。

アルコール濃度算出手段５１では、アルコール濃度セン
サ２６の出力信号を読込み、例えば、燃料の電気伝導度
に対応する電流値からインジェクタ２２へ供給する燃料
のアルコール濃度へを算出する。

最適過給圧設定手段５２では、上記アルコール濃度算出
手段５１で算出したアルコール濃度Ａをパラメータとし
て最適過給圧マツプＭ　Ｐ　ＰＣＨＡを検索し、最適過
給圧ＰＣＨＡを直接、あるいは、補間計算により設定す
る。

すなわち、アルコール（メタノール、エタノールなど）
のオクタン価はガソリンのオクタン価よりも高く、ガソ
リンにアルコールを混合したときの混合オクタン価はア
ルコール濃度Ａが高くなるに従って高くなる。

したがって、燃料のアルコール濃度Ａが高いほど、ノッ
クを生じることなく過給圧を上昇させることができ、す
なわら、アルコール濃度Ａが高くなるに従って最適過給
圧も高くなる。

実験によれば、ノック限界域でのアルコール濃度Ａに対
する最適過給圧Ｐ　ＣＨＡは第３図の通りであり、上記
最適過給圧マツプＭ　Ｐ　ＰＣＨＡの各領域には、実験
などから求めたアルコール濃度Ａに対する最適過給圧Ｐ
　ＣＨＡが記憶されている。

上記最適過給圧マツプＭ　Ｐ　ＰＣＨＡには、アルコー
ル濃度Ａが高くなるのに従って、高い値の過給圧データ
が格納されており、具体的には、上記最適過給圧マツプ
Ｍ　Ｐ　ＰＣＨＡの最適過給圧ＰＣＨＡは上記デユーテ
ィソレノイドバルブ２１を動作させるデユーティ比に換
算して記憶されている。すなわち、アルコール濃度Ａが
高いほど、低いデユーティ比が記憶されている。

駆動手段５３では、上記最適過給圧設定手段５２で設定
した最適過給圧（デユーティ比）ｐＣＨＡに応じたデユ
ーティ信号をデユーティソレノイドバルブ２１のソレノ
イドコイル２１ｂへ出力する。

（過給圧制御手順） 次に、上記制御装置４１による過給圧制御手順を第５図
のフローチャートに従って説明する。

第５図に示すプログラムは制御装置４１の電源がＯＮさ
れてからＯＦＦされるまでの間（エンジン始動からエン
ジン停止までの間）、所定時間毎、あるいは、所定周期
毎に実行される割込みプログラムである。

まず、ステップ５１０１でアルコール濃度センサ２６の
Ｂ１力信号を読込み燃料のアルコール濃度Ａを算出し、
ステップ５１０２で、上記ステップ５１０１で算出した
アルコ−ルミ１１度Ａをパラメータとして最適過給圧マ
ツプＭ　Ｐ　ＰＣＨＡを検索し、最適過給圧（デユーテ
ィ比）ＰＣＨＡを直接、あるいは、補間針環により設定
する。

そして、ステップ５１０３で、上記ステップ５１０２に
て設定した最適過給圧ＰＣＨＡに対応するデユーティ信
号をデユーティソレノイドバルブ２１のソレノイドコイ
ル２１ｂへ出力し、次回の過給圧制御プログラムが実行
されるまでの間、該デユーティ信号を保持する。

（過給圧制御系の動作） エンジンが稼働すると、排気管９を流通する排気ガス圧
（排圧）でターボチャージャ１４のタービンホイール１
４ａが回転し、このタービンホイール１４ａにタービン
シャフト１４ｃを介して連設するコンプレッサホイール
１４ｄが回転し、吸気を過給する。

エンジン低負荷・低回転時の排圧は低く、よって、上記
コンプレッサホイール１４ｄにおける過給圧も低い。一
方、上記エンジン回転数、および、負荷が上昇すれば、
上記過給圧も次第に高くなる。

ここにおいて、前述の制御装置４１の過給圧制御手順に
よって、燃料のアルコール濃度Ａが高いほど、高い過給
圧データ、すなわち、低いデユーティ比のデユーティ信
号がデユーティソレノイドバルブ２１のソレノイドコイ
ル２１ｂへ印加されるので、所定時間当りの上記デユー
ティソレノイドバルブ２１の弁体２１ａによる減圧通路
２０の開口時間が増大されて、圧力通路１９を介してダ
イヤフラムアクチュエータ１７の圧力室１７ｂに作用す
るターボチャージャ１４のコンプレッサホイール１４ｄ
下流側の過給圧のリーク堅が増大し、その分、ダイヤフ
ラムアクチュエータ１７の圧力室１７ｂに印加される過
給圧が低くなり、このダイヤフラムアクチュエータ１フ
のダイヤフラム１７ａがダイヤフラムスプリング（図示
せず）の付勢力を受けて後退する。

その結果、上記ダイヤフラム１７ａ連設するロッド１８
が後退し、このロッド１８に連設するレバー１６を介し
てウェストゲートバルブ１５が、第２図の反時計回り方
向へ回動し、上記タービンホイール１４ａを収納するタ
ービンハウジング１４ｂの流入口が絞られる。すると、
この流入口を通過する排気ガス流速が増速し、上記ター
ビンホイール１４ａの回転速度が速くなり、上記過給圧
が高くなる。

一方、燃料のアルコール濃度Ａが低いほど、高いデユー
ティ比のデユーティ信号が制御装置４１からデユーティ
ソレノイドバルブ２１のソレノイドコイル２１′ｂに供
給されるので、所定時間当りの上記デユーティソレノイ
ドバルブ２１の弁体２１ａによるレゾネータチャンバ１
３に連通ずる減圧通路２０の閉塞時間が増大されて、上
記ダイヤフラムアクチュエータ１７の圧力室１７ｂに供
給される過給圧のリーク量が減少される。その結果、ダ
イヤフラムアクチュエータ１７のダイヤフラム１７ａが
ダイヤフラムスプリング（図示せず〉の付勢力に抗して
突出し、上記ウェイストゲートバルブ１５を、第２図の
時計回り方向へ回動させ、上記タービンホイール１４ａ
を収納するタービンハウジング１４ｂの流入口の開口面
積を次第に広げる。′ｒｊると、この流入口を通過する
排気ガス流量の一部が上記タービンホイール１４ａをバ
イパスして通過し、その分、このタービンホイール１４
ａの反動が小ざくなり過給圧が低下する。

したがって、燃料のアルコール濃度Ａが高いほど、オク
タン価が高く、これに応じてノックを生じることなく過
給圧が高く設定され、一方、燃料のアルコール濃度が低
いほど、オクタン価が低く、これに応じて、ノック等の
異常燃焼を防止すべく、過給圧が設定され、燃料のアル
コール濃度Ａに応じた最適過給圧が行われるので、アル
コール濃度Ａに応じてエンジンの有するポテンシャルを
充分に引き出すことができる。

もちろん、前記制御装置４１では、アルコール濃度Ａに
応じて燃料噴射量、および、点火タイミングを補正して
制御している。

なお、本発明は上記実施例に限るものではなく、例えば
、本実施例では、過給圧制御用アクチュエータとしてデ
ユーティソレノイドバルブを用いているが、同様の機能
を有するものであればよく、これに限定されない。

さらに、過給機は、スーパーチャージャ等であってもよ
い。

［発明の効果］ 以上、説明したように本発明によれば、インジェクタへ
供給する燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃
度センサの出力信号に基づいてアルコール濃度を算出す
るアルコール濃度算出手段と、上記アルコールａ度算出
手段で算出したアルコール濃度をパラメータとして最適
過給圧マツプか１う最適過給圧を設定する最適過給圧設
定手段と、上記最適過給圧設定手段で設定した最適過給
圧に対応する動作信号を、過給機の過給圧を制御動作す
る過給圧制御用アクチュエータへ出力する駆動手段とを
具備しているので、燃料のアルコール濃度に応じて過給
圧を適正に設定することができ、エンジンの持つポテン
シャルを充分に引出すことができる。

その結果、出力性能の大幅な向上を得ることができるな
ど優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は過給圧制御装
置の機能ブロック図、第２図はエンジン制御系の概略図
、第３図はアルコール濃度に対応する最適過給圧を示す
線図、第４図は最適過給圧マツプの概念図、第５図は過
給圧制御手順を示すフローチャートである。 １４・・・過給機、２１・・・過給圧制御用アクチュエ
ータ（デユーティソレノイドバルブ）、２２・・・イン
ジェクタ、２６・・・アルコール濃度センサ、５１・・
・アルコール濃！ｆ算出手段、５２・・・最適過給圧設
定手段、５３・・・駆動手段、Ａ・・・アルコール濃度
、ＭＰＰＣＩ＋＾・・・最適過給圧マツプ、ｐＣＨＡ・
・・最適過給圧。 第３図 ０％ 了ルコール４１更（Ａ） 第４図 ０％ アルコール濃度 １００％ １００％ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インジエクタへ供給する燃料のアルコール濃度を検出す
   るアルコール濃度センサの出力信号に基づいてアルコー
   ル濃度を算出するアルコール濃度算出手段と、 上記アルコール濃度算出手段で算出したアルコール濃度
   をパラメータとして最適過給圧マップから最適過給圧を
   設定する最適過給圧設定手段と、 上記最適過給圧設定手段で設定した最適過給圧に対応す
   る動作信号を、過給機の過給圧を制御動作する過給圧制
   御用アクチュエータへ出力する駆動手段とを具備するこ
   とを特徴とするアルコールエンジンの過給圧制御装置。