JPH045455A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

内燃機関の冷却装置

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JPH045455A
JPH045455A JP2106418A JP10641890A JPH045455A JP H045455 A JPH045455 A JP H045455A JP 2106418 A JP2106418 A JP 2106418A JP 10641890 A JP10641890 A JP 10641890A JP H045455 A JPH045455 A JP H045455A
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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、内燃機関の冷却装置に関し、特に過給機付内
燃機関において有益な技術に関する。
〈従来の技術〉 排気ターボ過給機付内燃機関では、高負荷運転時に排気
温度が過度に上昇して排気弁、排気マニホールド若しく
は過給機のタービン等に熱的損傷が生ずることがある。
このため、従来においては、負荷運転域（例えば６００
０ｒ　、　ｐ　、　ｍ、以上の高負荷運転域）の目標空
燃比を過度にリンチ化（最大出力空燃比よりもリッチ）
して設定し、燃料により燃焼室を冷却して排気温度を低
下させるようにしている。
ここで、前記目標空燃比は、定常連続運転時に排気温度
が所定値以下になるように、設定されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、排気系には大きなヒートマス（熱容量）□があ
るので、定常連続運転時には問題となる排気温度の上昇
も、機関運転状態が過渡的（加速運転時）に高負荷運転
に入るときには問題とならず、逆に空燃比のオーバリッ
チ化により燃費の悪化を招くと共に排気性状の悪化（特
にＣＯ排出量の増加）を招くという不具合がある。
本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、高
負荷連続運転時の排気温度の上昇を抑制しつつ燃費及び
排気性状を向上できる内燃機関の冷却装置を提供するこ
とを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は請求項１においては第１図実線示の
如く、機関運転状態に基づいて燃料供給量を設定する燃
料供給量設定手段Ａと、設定された燃料供給量に基づい
て燃料供給手段Ｂを駆動制御する駆動制御手段Ｃと、を
備えるものにおいて、機関負荷を検出する機関負荷検出
手段りと、機関の冷却水温度若しくは冷却水温度に関連
する状態を検出する温度検出手段Ｅと、前記検出された
機関負荷を少なくともパラメータとして燃焼室における
熱発生量を設定する熱発生量設定手段Ｆと、前記検出さ
れた冷却水温度若しくは冷却水温度に関連する状態に基
づいて基本排気系温度を設定する基本排気系温度設定手
段Ｇと、前記設定された熱発生量と基本排気系温度とに
基づいて排気系温度を推定する排気系温度推定手段Ｈと
、推定された排気系温度に基づいて当該排気系温度を低
下させるべく燃料増量補正量を設定する増量補正量設定
手段■と、設定された燃料増量補正量に基づいて前記設
定された燃料供給量を増量補正する増量補正手段Ｊと、
を備えるようにした。
また、請求項２においては、請求項１に加えて、第１図
中破線示の如く排気系温度が所定値以下のときには増量
補正を所定期間遅延させる遅延手段Ｋを備えるようにし
た。
く作用〉 このようにして、請求項１においては、機関負荷を少な
くともパラメータとして設定された熱発生量と、冷却水
温度若しくはそれに関連する状態に基づいて設定された
基本排気系温度と、に基づいて排気系温度を推定し、こ
の排気系温度を低下させるように燃料供給量を増量補正
する。
また、請求項２においては、推定された排気系温度が所
定値以下のときには、燃料増量を遅延させて排気系が過
度に冷却されるのを防止しつつ機関出力を向上できるよ
うにした。
〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第６図に基づいて
説明する。
第２図において、機関１の吸気ポート近傍の吸気通路２
壁には燃料供給手段としての電磁式燃料噴射弁３が取付
けられ、燃料噴射弁３には燃料ポンプ（図示せず）から
燃料が圧送供給される。前記燃料噴射弁３は、制御装置
４からの駆動パルス信号により開弁されて、燃料を吸気
通路２に噴射供給する。
前記吸気通路２には排気ターボ過給機５のコンプレッサ
６が介装され、コンプレッサ６に軸結されたタービン７
は排気通路８に介装されている。
そして、タービン７を排気エネルギにて回転駆動させる
ことにより、コンプレッサ６にて吸気を加圧して燃焼室
に供給する。
前記機関１の燃焼室には点火栓９が設けられている。前
記点火栓９には制御装置４からの点火信号に基づいて点
火コイルｌＯにて発生する高電圧がディストリビュータ
１１を介して印加され、これにより火花点火させて燃料
を燃焼させる。
制御装置４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器
及び入出力インタフェイスを含んで構成されるマイクロ
コンピュータを備え、各種センサの信号に基づいて燃料
噴射弁３及び点火栓９の作動を制御する。
前記ディストリビュータ１１にはクランク角センサ１２
が設けられ、クランク角センサ１２はレファレンス信号
（４気筒機関ではクランク角度で１８０゜毎）とポジシ
ョン信号（例えばクランク角度で２°毎）とを前記制御
装置４に出力する。ここで、単位時間当りのポジション
信号の入力数或いはレファレンス信号の入力周期を測定
することにより、機関回転速度を検出できる。
排気通路８には酸素センサ１３が設けられ、酸素センサ
１３は排気中の酸素濃度を検出することにより空燃比を
検出する。ここで、酸素センサ１３は理論空燃比付近を
境として出力電圧が急変するものである。また、吸入空
気流量を検出する機関負荷検出手段としての熱線式エア
フローメータ１４と、機関１の冷却水温度を検出する水
温センサ１５と、が設けられ、これらの検出信号は制御
装置４に入力される。
前記制御装置４には、動作電源としてまた電源電圧の検
出のために、バッテリ１６がエンジンキースイッチ１７
を介して接続されている。
前記制御装置４のＣＰＵは、第３図〜第６図に示すフロ
ーチャートに従って作動し、燃料噴射弁３を駆動制御す
る。
ここでは、制御装置４（特にＣＰＵ）が燃料供給手段と
駆動制御手段と熱発生量設定手段と基本排気系温度設定
手段と排気系温度推定手段と増量補正量設定手段と増量
補正手段と遅延手段とを構成する。
次に作用を第３図〜第６図のフローチャートに従って説
明する。第３図のフローチャートに示すルーチンは１０
ｍ５ｅｃ毎に時間周期で実行される。
Ｓｌでは、クランク角センサ１２．酸素センサ１３エア
フローメータ１４等の各種信号を読込む。
Ｓ２では、検出された吸入空気流ＩＱと機関回転速度Ｎ
とに基づいて、基本噴射量ＴＰ　（＝ＫＱ／Ｎ　；　Ｋ
は定数）を演算する。
Ｓ３では、各種補正係数Ｃ０ＦＦを次式により設定する
。
Ｃ０ＥＦ＝１＋水温増量補正係数＋空燃比補正係数十始
動及び始動後増量補正係数＋アイドル後増量係数士加速
減量補正係数 ここで、前記空燃比補正係数は、機関回転速度と機関負
荷とによりマツプに割付けられており、通常運転領域で
は空燃比が理論空燃比になるように設定され、高負荷運
転域では理論空燃比よりリッチな最大出力空燃比になる
ように設定されている。
Ｓ４では、バッテリ１６の電圧値に基づいて電圧補正分
子、を設定する。これはハンテリ電圧の変動により燃料
噴射弁３の噴射量変動を防止するためである。
Ｓ５では、後述の第５図のフローチャートに不すルーチ
ンによって設定された空燃比フィードバック補正係数α
を読込む。
Ｓ６では、後述の第６図のフローチャートに示すルーチ
ンによって設定された冷却のための燃料増量補正係数Ｋ
ＨＯＴを読込む。
Ｓ７では、燃料噴射量Ｔ、を次式により演算する。
Ｔｉ＝Ｔ、Ｘ　ＣＯＥ　Ｆ　ＸαｘＫＨＯＴ＋Ｔ。
Ｓ８では、演算された燃料噴射量Ｔ、を出力レジスタに
セットする。これにより、燃料噴射弁３に燃料噴射量Ｔ
８に対応するパルス巾の信号が出力され、燃料噴射が行
われる。
次に、フィードバック制御判定ルーチンを第４図のフロ
ーチャートに従って説明する。ここで、空燃比のフィー
ドバック制御は、低・中速回転かつ低・中負荷運転域で
行い、高回転又は高負荷運転域で停止される。
Ｓｌｌでは、機関回転速度に基づいてマツプから比較負
荷（Ｔｐ）をマツプから演算する。この比較負荷は機関
回転速度が高くなるに従って小さくなるように設定され
ている。
Ｓ１２では、実際の負荷（Ｔ２）が比較負荷以下か否か
を判定し、ＹＥＳのときすなわち低・中速回転かつ低・
中負荷運転域のときにはＳ１３に進み、Ｎｏのときすな
わち高回転又は高負荷運転域のときにはＳｉ４に進む。
Ｓ１３では、デイレイタイマを初期値にリセットした後
、Ｓ１７に進む。
Ｓ１４では、デイレイタイマのカウントを開始させる。
Ｓ１５では、デイレイタイマのカウント値が所定値以上
になったか否かを判定し、ＹＥＳのときすなわち高回転
又は高負荷運転域に移行してから前記所定値を経過した
ときにはフィードバック制御を停止させるべく３１８に
進みＮｏのときにはＳ１６に進む。
３１６では、機関回転速度が所定値（例えば３８００ｒ
、ｐ、ｍ、　）以上か否かを判定し、ＹＥＳのときには
フィードバック制御を停止させるべくＳ１８に進みＮＯ
のときにはＳ１７に進む。
Ｓ１７では、フィードバック制御を行わせるべく空燃比
フラッグを１に設定する。
３１８では、フィードバック制御を停止させるべく空燃
比フラッグを０に設定する。
このようにして設定された空燃比フラッグはＲＡＭに記
憶される。
次に、空燃比フィードバック補正係数αの設定ルーチン
を第５図のフローチャートに従って説明する。
Ｓ２１では、空燃比フラッグが１か否かを判定し、ＹＥ
Ｓのときにはフィードバック制御を行うべくＳ２２に進
みＮｏのときにはフィードバンク制御を停止させるべく
Ｓ３０に進む。
Ｓ２２では、酸素センサ１３の出力電圧を読込む。
Ｓ２３では、読込まれた出力電圧と理論空燃比相当の基
準電圧とを比較することにより、実際の空燃比が理論空
燃比よりリッチ化か否かを判定し、ＹＥＳのときすなわ
ちリッチのときにはＳ２４に進みＮｏのときすなわちリ
ーンのときにはＳ２７に進む。
Ｓ２４では、実際の空燃比がリーンからリッチに反転し
た初回か否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ２５に進み
ＮＯのときには３２６に進む。
３２５では、前回ルーチンで設定された空燃比フィード
バック補正係数αから比例骨Ｐを滅して新たな空燃比フ
ィードバック補正係数αを設定する。
Ｓ２６では、前回ルーチンで設定された空燃比フィード
バック補正係数αから積分分Ｉを滅じて新たな空燃比フ
ィードバック補正係数αを設定する。
このようにして、反転初回は空燃比を比例骨Ｐだけ急激
にリーン化させその後は空燃比を積分分■ずつ徐々にリ
ーン化させるべく空燃比フィードバック補正係数αを設
定する。
Ｓ２７では、実際の空燃比がリッチからリーンに反転し
た初回か否かを判定し、ＹＥＳのときには３２８に進み
ＮＯのときにはＳ２９に進む。
３２８では、前回ルーチンで設定された空燃比フィード
バック補正係数αから比例骨Ｐを滅じて新たな空燃比フ
ィードバック補正係数αを設定する。
Ｓ２９では、前回ルーチンで設定された空燃比フィード
バンク補正係数αから積分分Ｉを減じて新たな空燃比フ
ィードバック補正係数αを設定する。
このようにして、反転初回は空燃比を比例骨Ｐだけ急激
にリッチ化させその後は空燃比を積分分Ｉずつ徐々にリ
ッチ化させるべく空燃比フィードバンク補正係数αを設
定する。
Ｓ３０では、空燃比フィードバック補正係数αを所定値
（例えば１）にクランプして、フィードバンク制御を停
止させる。
次に、燃料増量補正係数ＫＨＯＴの設定ルーチンを第６
図のフローチャートに従って説明する。
Ｓ３１では、エアフローメータ１４．水温センサ１５等
の各種信号を読込む。
Ｓ３２では、検出された吸入空気流量と機関回転速度と
に基づいて燃焼室における熱発生量Ｈをマツプから検索
する。熱発生量Ｈは、吸入空気流量が増大するに従って
大きくなるように設定され、かつ機関回転速度が増大す
るに従って大きくなるように設定されている。
Ｓ３３では、検出された冷却水温度に基づいて、基本排
気系温度Ｔ０をマツプから検索する。前記基本排気系温
度Ｔ０は、冷却水温度が高くなるに従って高くなるよう
に設定されている。
Ｓ３４では、排気系温度Ｔを次式により演算して推定す
る。
Ｔ−Ｔ０＋　（ＨｘＫ）／ｎ Ｋは熱量を温度に変換する係数、ｎは燃焼室から排気系
までの熱容量であって実験的に求められる。
Ｓ３５では、推定された排気系温度が所定値以下か否か
を判定し、ＹＥＳのときには３３６に進みＮ０のときに
はＳ３７に進む。
Ｓ３６では、Ｓ３５の初回判定から所定時間経過したか
否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ３７に進みＮＯのと
きにはＳ３８に進む。
３３７では、推定された排気系温度Ｔに基づいて排気温
度を低下させるための燃料増量補正係数ＫＨＯＴをマツ
プから検索する。このＫＨＯＴは１よりも大きくかつ排
気系温度が高くなるほど大きくなるように設定されてい
る。
Ｓ３８では、燃料増量補正係数ＫＨＯＴを１．０に設定
する。これにより、排気系温度が所定値以下のときには
冷却のための燃料増量を所定時間遅延させる。
このようにして設定された燃料増量補正係数ＫＨＯＴは
第３図のフローチャートに示すルーチンにて使用されて
、燃料増量（空燃比を最大出力空燃比よりもリッチ化）
が行われる。
以上説明したように、吸入空気流量と機関回転速度とか
ら求められた熱発生量と、冷却水温度から求められた基
本排気系温度と、に基づいて、排気系温度を推定し、こ
の排気系温度に基づいて燃料噴射量を増量補正するよう
にしたので、高負荷域で定常連続運転がなされても空燃
比がオーバリッチ化されて燃焼室が冷却され排気系温度
の上昇を抑制できる。このため、エンジン及び排気ター
ボ過給機の熱的損傷を防止して耐久性を向上できる。ま
た、過渡的に高負荷運転域に入るとき乙こは、熱発生量
も比較的少なく排気系温度の上昇も低く抑制できるので
、前記燃料増量の遅延或いは燃料増量補正係数ＫＨＯＴ
の減少化によって冷却のための燃料増量が抑制される。
このため、加速運転時の出力を向上できると共に、排気
性状の悪化及び燃費の悪化を抑制できる。
尚、機関負荷としては、スロットル弁開度、吸気負圧等
が挙げられる。
〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、請求項１においては、
機関負荷を少なくともパラメータとして熱発生量を求め
ると共に冷却水温度若しくはこれに関連する状態から基
本排気系温度を求めた後、排気系温度を推定し、この排
気系温度に基づいて冷却用の燃料増量を図るようにした
ので、高負荷連続運転時の耐久性を従来例と同様に向上
しつつ、過渡運転時の出力向上と排気性状の向上と燃費
の向上とを図れる。また、請求項２においては、推定さ
れた排気系温度が所定値以下のときに、冷却用燃料増量
を所定期間遅延させるようにしたので、特に排気系温度
があまり上昇しない加速運転時に出力向上を図りつつ排
気性状及び燃費を向上できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図〜第６図は同上のフローチ
ャートである。 １・・・機関　　３・・・燃料噴射弁　　４・・・制御
装置５・・・排気ターボ過給機　　９・・・点火栓　　
１２・・・クランク角センサ　　１３・・・酸素センサ
　　１４・・・エアフローメータ　　１５・・・水温セ
ンサ特許出願人　　　日本電子機器株式会社代理人　弁
理士　笹　島　　冨二雄 第４図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）機関運転状態に基づいて燃料供給量を設定する燃
    料供給量設定手段と、設定された燃料供給量に基づいて
    燃料供給手段を駆動制御する駆動制御手段と、を備える
    内燃機関において、機関負荷を検出する機関負荷検出手
    段と、機関の冷却水温度若しくは冷却水温度に関連する
    状態を検出する温度検出手段と、前記検出された機関負
    荷を少なくともパラメータとして燃焼室における熱発生
    量を設定する熱発生量設定手段と、前記検出された冷却
    水温度若しくは冷却水温度に関連する状態に基づいて基
    本排気系温度を設定する基本排気系温度設定手段と、前
    記設定された熱発生量と基本排気系温度とに基づいて排
    気系温度を推定する排気系温度推定手段と、推定された
    排気系温度に基づいて当該排気系温度を低下させるべく
    燃料増量補正量を設定する増量補正量設定手段と、設定
    された燃料増量補正量に基づいて前記設定された燃料供
    給量を増量補正する増量補正手段と、を備えたことを特
    徴とする内燃機関の冷却装置。
  2. （２）設定された排気系温度が所定値以下のときに、増
    量補正を所定期間遅延させる遅延手段を備えてなる請求
    項１記載の内燃機関の冷却装置。
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