JPH0614042Y2 - 過給機付内燃機関の減速制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、ターボチャージャやスーパーチャージャ等
の過給機を備えた過給機付内燃機関の減速制御装置に関
する。

従来の技術 自動車用内燃機関等の過給機としてターボチャージャや
スーパーチャージャが多く実用されているが、これらの
過給機は、通常、スロットル弁の上流側に配置される。
そして、内燃機関の燃料供給系として電子制御燃料噴射
装置を用いた場合には、内燃機関の吸入空気量を検出す
るエアフロメータが過給機の上流側に配置される。

尚、実開昭６１−１５２７３６号公報に示されているよ
うに、機関減速時のサージングを防止するために、ター
ボチャージャ下流側からターボチャージャ上流側に吸気
を戻すようにリサーキュレーションバルブが設けられた
ものもある。

考案が解決しようとする課題 上記のように内燃機関のスロットル弁上流側に過給機が
配置されたものでは、過給域から急に減速つまりスロッ
トル弁を閉じた場合に、過給機の慣性（これは特にター
ボチャージャにおいて著しい）や吸気通路内の空気流の
慣性によって、過給機とスロットル弁との間の圧力が急
激に上昇する。換言すれば、吸気通路に介装されたエア
フロメータ部分を、実際に機関に流入する空気量以上の
空気が通過することになる。また、一旦過給機下流で高
圧となった空気がその後逆流するので、熱線式等のエア
フロメータでは、これも検出してしまう。

従って、エアフロメータにおいて、吸入空気量が実際よ
りも多いように誤検出してしまい、これに基づいて演算
される燃料噴射量が過大となって、空燃比がリッチ化す
る。そのため、エミッションの悪化や失火による運転性
悪化が生じ、極端な場合には所謂エンストに至ってしま
う。

第５図は、一例として過給域からスロットル弁全閉（ア
イドル開度）まで急減速した場合の機関回転数（イ）、
燃料噴射量ＴＰ（ロ）、および排気中のＣＯ（ハ）のそ
れぞれの変化を示したものである。実際に機関に吸入さ
れる空気量は、スロットル弁を全閉とすることによって
急激に減少するので、本来は、燃料噴射量ＴＰは、二点
鎖線（ロ′）に示すように急減しなければならない。し
かし、前述したようにエアフロメータの誤検出によって
燃料噴射量ＴＰが過大となり、それだけ空燃比がリッチ
となるので、排気中のＣＯが増大してしまうのである。

尚、実開昭６１−１５２７３６号公報のようにリサーキ
ュレーションバルブを設けたとしても、この減速時のエ
アフロメータの誤検出による影響は完全には排除できな
い。また、このようにリサーキュレーションバルブを設
けるとすると、それだけ部品点数が増加し、コストがか
さむ不具合もある。

課題を解決するための手段 この考案は、過給機付内燃機関における上記のような減
速時の悪影響を機械的構成の複雑化を伴うことなく排除
しようとするものであって、第１図に示すように、内燃
機関１のスロットル弁２上流に配置された過給機３と、
この過給機３の上流に配置され、かつ内燃機関１の吸入
空気量を検出するエアフロメータ４と、内燃機関１の回
転数を検出する回転数センサ５と、検出した吸入空気量
と回転数とに基づいて燃料噴射量を演算する噴射量演算
手段６とを備えてなる過給機付内燃機関において、スロ
ットル弁２の所定開度、例えば全閉状態あるいは非全閉
の中間開度までの閉作動を検出する閉作動検出手段７
と、予め上記所定開度における各機関回転数に対応して
設定された燃料噴射量の最大値を記憶する記憶手段１０
と、上記記憶手段１０に基づき実際の機関回転数に対応
した最大値を逐次設定する最大値設定手段８と、スロッ
トル弁２の閉作動開始から所定期間の間、燃料噴射量を
上記最大値以下に制限する補正手段９とを設けたことを
特徴としている。

作用 内燃機関１の減速時には、その負荷は比較的小さくなる
ので、そのときに必要な燃料噴射量は自ら小さなものと
なる。最大値設定手段８が設定する燃料噴射量の最大値
は、このような減速時に予想し得る必要噴射量にある程
度の余裕を見込んだものであって、予め記憶手段１０に
各回転数に対応したデータとして与えられている。

内燃機関１が減速つまりスロットル弁２が閉作動する
と、前述したように、過給機３の慣性や吸気通路中の空
気流の慣性によってエアフロメータ４の検出空気量が真
の吸入空気量よりも大きくなるが、このとき、燃料噴射
量は上記最大値によって制限を受ける。これにより、減
速直後の空燃比のリッチ化が防止される。

実施例 第２図は、この考案に係る減速制御装置の一実施例の機
械的構成を示す構成説明図である。

同図において、１１は内燃機関、１２はこの内燃機関１
１に接続された吸気マニホルドを示している。上記吸気
マニホルド１２は、各ブランチ部１２ａが集合したコレ
クタ部１２ｂを有し、かつこのコレクタ部１２ｂに吸気
通路１３の一端が接続されている。上記吸気通路１３の
他端には、エアクリーナ１４が設けられており、かつこ
のエアクリーナ１４の下流側に、吸入空気量を計測する
例えば熱線式のエアフロメータ１５が装着されている。
そして、上記コレクタ部１２ｂの入口部にスロットル弁
１６が介装されている。このスロットル弁１６には、そ
の開度を検出するポテンショメータ等からなるスロット
ル弁開度センサ１７が装着されているとともに、その全
閉状態（アイドル開度）を検出するアイドルスイッチ１
８が装着されている。上記アイドルスイッチ１８は、ス
ロットル弁１６がアイドル開度であるときにＯＮ信号を
発するものである。

また上記吸気マニホルド１２の各ブランチ部１２ａに
は、それぞれ吸気ポートへ向けて燃料噴射弁１９が配設
されており、各気筒毎に燃料供給を行っている。

２０は、過給機の一例として排気駆動式のターボチャー
ジャを示している。このターボチャージャ２０は周知の
ようにコンプレッサ２１とタービン２２とが同軸上に連
結されているものであって、そのコンプレッサ２１が、
上記吸気通路１３のスロットル弁１６とエアフロメータ
１５との間に位置している。またタービン２２は、内燃
機関１１の排気通路２３に介装されている。尚、上記排
気通路２３のタービン２２上流側に、排気の一部をバイ
パスさせる為のウエストゲートバルブ２４が設けられて
いる。このウエストゲートバルブ２４は、ダイヤフラム
式アクチュエータ２５にて開閉駆動されるものであり、
コンプレッサ２１下流側の過給圧が所定圧力に達する
と、開作動して排気の一部を逃がすようになっている。

また吸気通路１３の下流側に、スロットル弁１６をバイ
パスしてコレクタ部１２ｂへ補助空気を導入し得るよう
にバイパス通路２６が形成されており、かつこのバイパ
ス通路２６に、アイドルアップソレノイド２７が介装さ
れている。このアイドルアップソレノイド２７は、デジ
タル制御される一種の流量制御弁からなり、自動車の前
照灯の点灯等によりオルタネータの負荷が増大した場合
や空調装置（エアコン）用のコンプレッサの負荷が加わ
った場合に、内燃機関１１に適宜に補助空気を導入する
構成となっている。

また２８は、内燃機関１１の冷却水温を検出する水温セ
ンサ、２９は内燃機関１１の回転数を検出する機関回転
数センサ、３０はコントロールユニットをそれぞれ示し
ている。上記コントロールユニット３０は、所謂デジタ
ルマイクロコンピュータからなり、燃料噴射弁１９の噴
射量制御やアイドルアップソレノイド２７の流量制御等
を所定のプログラムに従って実行している。このコント
ロールユニット３０には、エアフロメータ１５、スロッ
トル弁開度センサ１７、アイドルスイッチ１８、水温セ
ンサ２８、機関回転数センサ２９等のセンサ類からそれ
ぞれ検出信号が入力されている。

上記構成において、燃料噴射弁１９から内燃機関１１へ
供給される燃料噴射量は、基本的には、エアフロメータ
１５が検出した吸入空気量と機関回転数センサ２９が検
出した機関回転数とに基づいて制御される。この噴射量
制御自体は公知であるので、詳細な説明は省略するが、
検出した吸入空気量と機関回転数とに基づいて基本燃料
噴射量ＴＰが演算され、これに種々の増量補正やバッテ
リ電圧に対する補正を付加して最終的な燃料噴射量つま
り噴射パルス幅ＰＩが決定されるのである。従って、エ
アフロメータ１５にて検出した吸入空気量が大きいほど
基本燃料噴射量ＴＰは大となり、かつ実際の噴射量ＴＩ
も大となる。

これに対し、内燃機関１１の減速時つまりスロットル弁
１６の閉作動時には、第３図に示すフローチャートに従
って基本燃料噴射量ＴＰが最大値ＴＰＭＡＸ以下に制限
される。以下、この減速時における作用を第３図のフロ
ーチャートを参照して説明する。

先ず、ステップ１では、そのときの内燃機関１１の冷却
水温ＴＷが所定温度ＴＷＴＰＭＸ以上であるかを判定す
る。これは、内燃機関１１の低温時には燃料噴射量を増
大するように増量補正がなされることを考慮したもので
あり、従って、所定温度ＴＷＴＰＭＸ以下の低温時に
は、減速時の基本燃料噴射量ＴＰの制限は行わない。冷
却水温ＴＷが所定温度ＴＷＴＰＭＸ以上であれば、ステ
ップ２に進み、減速操作されたか否か判定する。詳しく
は、スロットル弁１６の開度ＴＶＯが所定開度ＴＰＭＸ
Ｖ以上の状態からそれ以下の状態に変化したか否かを、
前回読み込んだスロットル弁１６の開度と今回読み込ん
だスロットル弁１６の開度とから判定する。尚、上記の
所定開度ＴＰＭＸＶは、機関回転数に対応した形で予め
与えられているものであり、これ以下の開度まで減速さ
れなければ、基本燃料噴射量ＴＰの制限は行わない。

ステップ２で減速したと判断した場合には、ステップ３
へ進み、更にアイドルスイッチ１８がＯＮであるかどう
かつまりスロットル弁１６がアイドル開度まで閉じられ
ているかどうかを判定する。ここで、スロットル弁１６
がアイドル開度まで閉とられていたとすれば、ステップ
３からステップ４へ進み、アイドルアップソレノイド２
７がＯＦＦ状態であるかどうかつまり補助空気導入が行
われているかどうかを判定する。仮に、大きな電気的負
荷が作用しておらず、アイドルアップソレノイド２７が
ＯＦＦ状態であったとすれば、ステップ５へ進み、基本
燃料噴射量ＴＰの最大値ＴＰＭＡＸとしてＴＰＭＡＸＳ
を選択する。この最大値ＴＰＭＡＸＳは、この条件下で
予想し得る必要燃料噴射量に若干の余裕を見込んで予め
設定されているものであって、機関回転数をパラメータ
としたデータテーブルの形で与えられており、ここから
そのときの機関回転数に対応する値が選択される。そし
て、この最大値ＴＰＭＡＸＳによって基本燃料噴射量Ｔ
Ｐが制限される。

従って、吸入空気量と機関回転数とから演算された基本
燃料噴射量ＴＰが仮に上記の最大値ＴＰＭＡＸＳ以上で
あったとしても、実際の噴射量制御には、その最大値Ｔ
ＰＭＡＸＳが用いられることになり、それ以上の部分は
カットされる。

そして、この基本燃料噴射量ＴＰの制限は、減速開始、
詳しくはアイドルスイッチ１８はＯＮとなってから所定
時間ＴＳＴＯＬＬ経過するまでの間、継続される（ステ
ップ９）。所定時間ＴＳＴＯＬＬが経過したら、ステッ
プ１１へ進んで、基本燃料噴射量ＴＰの制限を解除す
る。尚、所定時間ＴＳＴＯＬＬが経過する前に、スロッ
トル弁１６が開かれ、アイドルスイッチ１８がＯＦＦと
なった場合には、やはり基本燃料噴射量ＴＰの制限を解
除する（ステップ１０，１１）。

またステップ４で、アイドルアップソレノイド２７がＯ
Ｎ状態であったとすれば、ステップ６へ進み、エアコン
がＯＦＦ状態であるかどうか判定する。これは、エアコ
ンのＯＮ，ＯＦＦによってアイドルアップソレノイド２
７による補助空気流量が異なり、必要な燃料噴射量が異
なってくる為であり、エアコンのＯＦＦ，ＯＮに応じて
それぞれ最大値ＴＰＭＡＸとしてＴＰＭＡＸＳ１（ステ
ップ７）あるいはＴＰＭＡＸＳ２（ステップ８）を選択
する。これらの最大値ＴＰＭＡＸＳ１，ＴＰＭＡＸＳ２
はやはり機関回転数に対応して設定される。尚、これら
の場合も、ＴＳＴＯＬＬの間だけ基本燃料噴射量ＴＰの
制限が実行される（ステップ９）。

一方、スロットル弁１６がアイドル以外の中間開度まで
閉じられた場合には、ステップ３からステップ１２以降
へ進んで、それに応じた基本燃料噴射量ＴＰの制限を行
う。ステップ１２では、前述したステップ４と同様にア
イドルアップソレノイド２７がＯＦＦ状態であるかどう
か判定し、またステップ１４ではステップ６と同様にエ
アコンがＯＦＦであるかどうか判定する。従って、やは
り補助空気量の状態によって３つの場合に分けられ、そ
れぞれ最大値ＴＰＭＡＸとしてＴＰＸＳＳ（ステップ１
３）、ＴＰＸＳ１（ステップ１５）、ＴＰＸＳＡ（ステ
ップ１６）を選択する。これらの値もやはり機関回転数
に対応して設定される。そして、これらの値を用いた基
本燃料噴射量ＴＰの制限が、所定時間ＴＳＴＬＬ２（ス
テップ１７）の間だけ実行される。尚、この経過時間
は、ステップ２においてスロットル弁開度ＴＶＯが所定
開度ＴＰＭＸＶ以下となった時点から計測される。ま
た、この所定時間ＴＳＴＬＬ２経過前に内燃機関１１が
加速状態に切り換えられた場合には、やはり基本燃料噴
射量ＴＰの制限は解除される（ステップ１８）。この加
速したか否かの判定は、詳しくは、スロットル弁１６の
開度ＴＶＯが前述した所定開度ＴＰＭＸＶ以上となった
か否かに基づいて行われる。

このように上記実施例においては、減速の度合いおよび
補助空気量の有無とその大小に応じて、６種類のデータ
テーブルのいずれかが選択され、そこから機関回転数に
対応した最大値ＴＰＭＡＸが読み出されて基本燃料噴射
量ＴＰが制限される。そのため、各回転数に対応した最
大値をそれほど大きな余裕を見込まずに設定でき、実際
に内燃機関１１に吸入される吸入空気量にほぼ沿って余
分な燃料噴射量をカットすることができる。

第４図は、一例として前述した第５図と同様に、ターボ
チャージャ２０の過給域からアイドル開度までスロット
ル弁１６を急に閉じた場合の機関回転数等の変化を示し
たものである。この場合には、スロットル弁１６がアイ
ドル開度になると同時に、前述したＴＰＭＡＸＳによっ
て基本燃料噴射量ＴＰが制限されるので、エアフロメー
タ１５の検出空気量の大小に拘わらず基本燃料噴射量Ｔ
Ｐが急激に低下する。従って、エアフロメータ１５の誤
検出に基づく空燃比のリッチ化が防止され、同図の
（ハ）に示すように、エミッションの悪化を防止でき
る。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係る過給機付
内燃機関の減速制御装置によれば、減速時つまりスロッ
トル弁の閉作動時に燃料噴射量を所定の最大値以下に制
限するようにしたので、過給機の慣性や吸気通路内の空
気流の慣性によりエアフロメータが吸入空気量を実際よ
り多く誤検出したとしても、余分な噴射量部分がカット
されることになり、空燃比のリッチ化を防止できる。従
って、大容量のターボチャージャを用いたような場合で
も、減速時のエミッションの悪化や運転性の悪化を確実
に防止できる。

特に、この考案では、上記最大値が一定値ではなく機関
回転数に対応して設定されるので、機関回転数により異
なる吸気の脈動、壁流の発生状態、燃料状態などを考慮
した形で適切な最大値を逐次与えることができ、一層高
精度に空燃比の悪化を防止できる。

しかも請求項４のように例えば全閉状態および中間開度
にそれぞれ対応した複数の記憶手段を設けることによ
り、全閉に至らない段階の減速に対しても空燃比のリッ
チ化を抑制できる。

また、この考案によれば、機械的な構成部品の増加を伴
わずに済み、種々の過給機付内燃機関に容易に適用が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の構成を示すクレーム対応図、第２図
はこの考案の一実施例の機械的構成を示す構成説明図、
第３図はこの実施例における制御の要部を示すフローチ
ャート、第４図はこの実施例の減速時における燃料噴射
量等の変化を示す特性図、第５図は従来における減速時
の燃料噴射量等の変化を示す特性図である。 １……内燃機関、２……スロットル弁、３……過給機、
４……エアフロメータ、５……回転数センサ、６……噴
射量演算手段、７……閉作動検出手段、８……最大値設
定手段、９……補正手段。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のスロットル弁上流に配置された
   過給機と、この過給機の上流に配置され、かつ内燃機関
   の吸入空気量を検出するエアフロメータと、内燃機関の
   回転数を検出する回転数センサと、検出した吸入空気量
   と回転数とに基づいて燃料噴射量を演算する噴射量演算
   手段とを備えてなる過給機付内燃機関において、 スロットル弁の所定開度までの閉作動を検出する閉作動
   検出手段と、 予め上記所定開度における各機関回転数に対応して設定
   された燃料噴射量の最大値を記憶する記憶手段と、 上記記憶手段に基づき実際の機関回転数に対応した最大
   値を逐次設定する最大値設定手段と、 スロットル弁の閉作動開始から所定期間の間、燃料噴射
   量を上記最大値以下に制限する補正手段と、 を設けたことを特徴とする過給機付内燃機関の減速制御
   装置。
2. 【請求項２】上記所定開度がスロットル弁の全閉状態で
   あることを特徴とする請求項１記載の過給機付内燃機関
   の減速制御装置。
3. 【請求項３】上記所定開度が全閉に至らない中間開度で
   あることを特徴とする請求項１記載の過給機付内燃機関
   の減速制御装置。
4. 【請求項４】上記所定開度として複数の開度が予め設定
   され、かつそれぞれの開度に対応する複数の記憶手段を
   有することを特徴とする請求項１記載の過給機付内燃機
   関の減速制御装置。