JPS6187928A - 過給機付内燃機関の燃料制御方法 - 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】 Ｌ１墾圧江 ［産業上の利用分野］ 本発明は過給機付内燃機関の燃料制御方法に関し、詳し
くはウェイストゲートバルブ等の故障によって過給圧が
設定値を越えて上昇した時、燃料カットを行なうような
過給機付内燃機関の燃料制御方法に関する。

［従来の伎術］ 従来、過給機付内燃機関においては、過給圧が上昇しす
ぎると、ガソリンエンジンではノッキングが発生したり
、ディーゼルエンジンでは耐久性に問題を生じたりする
ため、内燃機関の回転数が上昇した場合でも過給圧を予
め設定した圧力に保持するように構成されている。この
ひとつに、過給圧力によって作動して排気の一部を過給
Ｂｉｔのタービーンをバイパスさせるウェイストゲート
バルブを排気系に設け、過給圧に応じてこのバルブの開
度を制御し、過給圧の上限を制御するものがある。

こうした過給機内燃機関においては、ウェイストゲート
バルブの故障等により過給圧が制限値を越えて上昇した
場合には、これを検出し、燃料カットによって内燃機関
の運転上の安全を図る安全対策がとられている。たとえ
ば特開Ｏｆｌ　ｂ　７−２００６３８　＋３公報の「タ
ーボチャージャ付内燃機関のり”燃比制御方法」は過給
Ｆ１−の異常な上界による燃料カッ１への実施を、内燃
機関の１回転あたりの吸入空気ｆｆ！（Ｑ／Ｎ）によっ
て判断づるものであって、これ以前には過給圧を月カス
イッチ等で検１１１シ、燃料カットを実施するものも知
られている。

［発明が解２１＜　Ｌようとする問題点１かかる、従来
技（＋ｉにおいて、燃ｔ８１カットは、過給圧が設定さ
れた上限１ａ　Ｌ’ｌ上となれば直らに、あるいは所定
時間をおいて実施されていた。しかしながら、過給圧を
ダイヤフラムに受圧して、これをウェイストゲートバル
ブを操作する駆ＵＪ源とする通常の（（“１１成にｄ３
いては、次のような問題が存在し　Ｉこ　。

く１）　ダイヤスラムは一股にＮＢＲ等のゴム弾性体に
よって形成されているが、これらの材料はその１２度の
温度依存性が比較的高く、低温時にはその動きが鈍くな
って、ウェイストゲートバルブの圧力の逃がし動作が緩
慢となる。従ってダイヤフラムが低温の時には本来ウニ
イス１−グー１〜バルブを初めとして内燃（大関を制御
するシステムが正常に動作していても、短時間ではある
が過４８１モが設定された上限値を越えてしまい、燃料
カット−が行なわれてしまうことがあるという問題があ
った。このことは、１）に急加速等により過給圧が急激
に上界した時には、生じやηい。

（２）　ウニイス１−グー１へバルブを駆動づる駆動軸
に滑仙用の潤滑油等が用いられていれば、ダイヤスラム
が低温であるようす揚台、こうした潤滑油等の粘ｔ１４
も高く、ウニイス１−グー］へバルブの作動を遅らＶれ
ように動き、上記（１）の問題を生じ易くづ−ることも
あった。

上記（１）、（２＞の問題が生起すれば不慮の燃料カッ
トによって中肉のショックとなり、運転者に不快感を与
えて、ドライバビリティを損うということがあった。そ
こで、本発明は過給圧による燃料カットの誤動作を防止
して上記問題点を解決する過給は付内燃機関の燃料制御
方法を促案づることを目的と号るう ルＪし１瀾」Ｌ ［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためにとられた手段は、過給圧を
受圧するダイヤフラムの変位によって排気系に設けられ
たウェイストゲートバルブの開度を調整して過給圧を制
限する構成を有する過給機付内燃機関において、 第１図に図示する如く、 過給圧が所定の値以上となったことを検出した時（ステ
ップＰ１）、ダイヤフラムの温度に応じて設定される時
間が経過したか否かを判断しくステップＰ２）、過給圧
が、所定の値以上となったままステップＰ２で設定され
た時間が経過した時には燃料カットを実施しくＰ３）、
過給圧が所定の値未潜の時、または所定の値以上であっ
てもステップＰ２で設定された時間が経過していない時
には通常の燃料の供給を実行する、という構成の過給機
イ」内燃機関の燃料制御方法を要旨としている。

かかる構成において、過給圧が所定の１自以上となった
か否かは、内燃機関の吸気系の圧力、ここでは過給圧を
半導体圧カセンサ、歪圧カセンサ等により、あるいは圧
力スイッチによって直接検出して判断してもよいし、［
従来の技術］の項で述べたように内燃機関の１回転あた
りの吸入空気量（Ｑ／Ｎ）によって判断する、といった
手法をとってもよい。或は過＠義のコンプレッサの回転
故によって判断することも何ら差支えない。

また、ダイヤスラムの温度としては、測温センサに′よ
ってダイヤフラムの温度を直接検出してもよいし、ダイ
ヤフラムの環境温度を検出することにして、内燃機関の
暖機状態、例えば内燃機関冷却水温や吸入空気温度等を
検出して、ダイヤスラムの温度とすることもできる。

さらに、過給圧が所定の値以上となってから燃料カット
を実施するまでの時間は、ダイヤフラムの温度に応じて
直線的に変更するのが最も容易ではあるが、ダイヤフラ
ムの材質のｖ１！度の温度依存性に応じて、適用される
ウェイストゲートバルブの態様を考慮した上で最適に定
めればよい。

［作用］ 本発明の過給圧付内燃機関の燃料制御方法は、過給圧が
所定の値以上となってから燃料カットをするまでの時間
をウェイストゲートバルブを作動させるダイヤフラムの
温度に応じて変更している。

即ち、ダイヤフラムの温度が低い場合には、ダイヤフラ
ムの硬度が高く、また場合によってはウェイストゲート
バルブの駆動用軸の潤滑油の粘性も高く、一般にダイヤ
フラムの作動が緩慢になることから、過給圧が一時的に
設定された上限値を上回ることがあり得るとして、上記
の時間を長くし、一方、ダイヤフラムの温度が高い場合
には、ウェイストゲートバルブの開動作も充分に早く、
過給圧の一時的なオーバーシュートもほとんどないとし
て、上記の時間を短くし、もって過給圧の上昇による燃
料カットの誤動作を防止する。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に曇づいて詳細に説明する。

第２図は本発明実施例の適用される過給圧付内燃機関の
概略構成を電子制御回路のブロック図と共に示す概略構
成図である。

図において１は内燃機関の本体、２は排ガスの流速を利
用して排気流路３ａに設けられたタービン２ａを回し吸
気流路３ｂに設けられたコンプレッサ２ｂによって吸入
空気を過給する過給機本体、４は吸入空気を冷却する吸
気冷却手段としてのインタクーラ、６はタービン２ａを
バイパスするバイパス通路８に設けられ過給圧を調節す
る周知のウェストゲートバルブ、１０は内燃機関１の冷
却水温Ｔ　ｈｗを検出する水温センサを各々表わしてい
る。また、１２は電子制御回路１４からの制御信号を受
けて高電圧を発生するイグナイタ、１６はクランク角に
同期して該高電圧を内燃機関１の色気筒に配電するディ
ストリビータ、１８は各シリンダ２０の上部に螺嵌され
て電気火花を発生して混合気への着火を行なう点火プラ
グを各々表わしている。また、２１はディストリビータ
１６に取付けられ、ロータ１６ａの回転から内燃機関１
の回転数Ｎを検出する回転数センサ、２２は吸入空気温
度Ｔ　ａＩＩｌｂを測定する吸気温度センサ、２６は吸
入空気の流ｆｆ１Ｑを検出するエアフローメータである
。

ウェイストゲートバルブ６は過給圧によって作動するア
クチュエータ３０によって制御されており、そのダイレ
フラム３２が過給圧を受圧して変位することにより駆動
用の伝達機構３４を介してウェイストゲートバルブ６の
開度を調整し、過給圧を設定された上限値以下に、ここ
では内燃機関１の１回転あたりの吸入空気ｆｆ１（Ｑ／
Ｎ）にして約１．５立／Ｒｅｖ程度に制限・保持するよ
う構成されている。又、３６はスロットルバルブ２８の
開度を検出りるスロットルセンサである。

次に電子制御回路１４の内部構成について説明すると、
図示する如く、電子制御回路１４は周知の４　ｂｉｔな
いし８ｂｉｔ　ＣＰｔＪ４０．ＲＯＭ４１　。

ＲＡＭ４２．バックアップＲＡＭ４４．入力ポート４６
．出力ボート４８．データバス４つよりなり、後述のプ
ログラムに従って内燃機関の回転数Ｎあるいは吸気空気
ｆｆ１Ｑ、吸気ｉＨＴａｍｂ、冷用水温Ｔｈｗ等を入力
しそのデータあるいはデータに基づく演算結果に従って
内燃機関の燃料噴射を制御するよう構成されている。尚
、入力ポート４６は、回転数センサ２１からのパルス信
号を入力するパルス入力回路４６ａと水温センサ１０．
エアフローメータ２６．吸気温センサ２２．スロットル
センサ３６からのアナログ信号を入力するアナログ入力
回路４６ｂとを内蔵し各信号を変換しＣＰＵ４０の扱え
るデジタル信号にして出力する。又、電子制御回路１４
にはキースイッチ５２を介してバッテリ５４から電力が
供給される。

次に、以上の装置・構成を有する過給圧イ」内燃機関と
その周辺装置において行なわれる第１実施例としての燃
料噴射制御について、燃料１１ｊ１剣？ｒｔの演算ルー
チンを第３図（Ａ）のフローチャー１〜に拠って、過給
圧が所定の圧力以上となってから燃料カットを行なう“
までの時間の設定等を行なうルーチンを第３図（Ｂ）の
フローチャー１−によって各々説明づる。

燃料噴射時間の演算ルーチンは所定のクランク角度毎に
実行されて、第３図（Ａ＞に示す如く、まずステップ８
０では吸入空気ＩＱや内燃機関１の冷却水ｍ　Ｔ　ｈｗ
あるいは吸入空気量Ｔ　ａｍｂ等をアナログ入力回路４
６ｂを介して、他方内燃機関１の回転数Ｎをパルス入力
回路４６ａを介して、各々読み込む処理が行なわれる。

続くステップ８５では燃料噴射時間τを、内燃機関１０
１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎを基本とし、これを内燃
機関１の暖機状態や空燃比あるいは加速状態に応じて補
正し、更に燃料噴射弁などの応答時間（無効燃料噴射時
間ＴＶ）等を加味して、演障する。ステップ９０では第
３図（Ｂ）のフローチャートに依拠して後述する処理ル
ーチンによって設定されるフラッグｆの値が１であるか
否かの判断が行なわれる。ここでフラッグｆとは燃料カ
ットを実施するか否かを示すものであって、フラッグｆ
の鎮が１の場合には、燃料カットを実施するとしてステ
ップ９５へ進みステップ８５で求めた燃料噴射時間τを
零にセットする。一方、フラッグ「の値が１でなければ
燃料カットは実施しないとして、ステップ８５で求めた
燃料噴射時間τの値を保存して、本制御ルーチンをＮＥ
ＸＴへ扱けて終了する。

従って、燃料カットのフラッグｆの値が１であれば燃料
カットが実施され、１以外の値であれば通常の燃料噴射
が実施される。

燃料カットのフラグ［の設定は第３図（Ｂ）のフローチ
ャートに示づ割込ルーチンで行なわれる。

本割込ルーチンは４　ｍ５ｅｃ毎に起動されて、まずス
テップ１００で前述のステップ８０で読み込まれた諸量
を用い、内燃機関１の１回転あたりの吸入空気ｆｆ１Ｑ
／Ｎが１．８１／ＲｅＶを越えているか否かの判断を行
なう。ここで内燃機関１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎは
内燃は関１の過給圧を反映しており、通常ウェイストゲ
ートバルブ６の動きによって１．５１／Ｒｅｖ以下を上
限としている過給圧がウェストゲートバルブ等の故障に
よって異常に上昇していることを検出するのに用いられ
ている。Ｑ／Ｎの値が１．８１／Ｒｅｖであれば処理は
ステップ１１０へ進み、燃料カットを行なうまでの時間
に対応するカウンタのｌｆｌ　Ｃを１００にセットして
、続いてステップ１２０で燃料カットを示づフラッグ［
をリセット（零に設定し）、本割込ル−チンをＲＴＮへ
１友けて終了する。

一方、Ｑ／Ｎの値が１．８１／Ｒｅｖを越えティる時に
は処理はステップ１３０へ進み、内燃機関１の冷却水Ｑ
　Ｔｈｗに応じて第４図に実線Ｐで示したマツプから減
ＥｉｆｆｉＣｏを読みとる処理が行なわれ、続くステッ
プ１４０ではカウンタＣの鎮からこの減綽吊ＣＯを減ｎ
する処理が行なわれる。

ステップ１５０ではカウンタの値が零以下であるかＡ　
ｔｙ）の判断が行なわれる。カウンタＣの初期はステッ
プ１１０で設定された如く１００なので、ステップ１３
０で設定されたＣＯの値が例えば１０（冷却水Ｑ　Ｔｈ
ｗ≧４０℃に相当）であれば、ステップ１４０の処理に
よってカウンタＣの１直はＱ／Ｎ＞１．８１／ＲｅＶが
成立した状態テ本ｇＪ　込ルー１ンが１０回繰り返され
るまでは零以上であっても、ステップ１５０での判断は
ｒＮＯＪ　　（Ｃ５０は不成立）となり、処理はステッ
プ１２０へ移行して燃料カッＩ〜のフラッグｆのリセッ
ト（ｆ＝０）を行なった後、ＲＴＮへ抜けて本割込ルー
チンを終了する。

一方、ステップ１５０での判断がｒＹＥｓＪ、即ち上記
例において、本割込ルーチンが１０回繰り返した後でＣ
５０が成立している時、処理はステップ１６０へ進み、
カウンタ値Ｃを零とした後、更にステップ１７０へ進ん
で燃料カットの７ラグｆを１に設定し、ＲＴＮへ汰けで
本割込ルーチンを終了する。

以上のように構成された本実施例においては、内燃機関
１の冷却水温Ｔ　ｈｗに応、じて減算値Ｇｏを第４図実
線Ｐの如く設定して処理を行なっているので、過給圧が
予め設定された値、ここではＱ／Ｎの値にして１．８１
／Ｒｅｖを越えた状態となってから、燃料カットを実施
するまでの時間は、冷却水’ＩＡ　Ｔ　ｈｗによって変
更されている。従って、ウニイストゲ−１−バルブ６を
開閉するアクチュエータ３０のダイヤフラム３２の硬さ
を左右するダイヤフラム３２の温度を冷却水４Ｔｈｗに
よって反映させて、ウェイストゲートパル１６作動が！
！慢で応答性が悪い時にはＱ／Ｎ＞１．８立／　Ｒｅｖ
となっても直ちに燃料カットをおこなうことはせず、燃
料カットの誤動作を防止している。この結果、過給圧の
オーバーシュートに起因する不慮の燃料カットは生じる
ことがなく、運転上のショック等の問題も充分に解消さ
れた。

次に本発明の第２実施例につ朽て説明する。第２実施例
は第１実施例と同一の装置・構成を用い、基本的な燃料
噴射時間の演算ルーチン（第３図（Ａ＞に相当）も同一
であって、ただ燃料カットのフラッグｆを設定する４　
１１１ｓｅｃの割込ルーチン（第１実施例の第３図（Ｂ
）に相当）だけが第５図のフローチャートに示す如く異
なっている。

第５図のフローチャートに示１４　ｍ５ｅｃ割こみルー
チンにおけるステップ２００ないしステップ２７０のう
ち、ステップ２２５．ステップ２３０゜ステップ２３５
を除く各ステップは、第１実施例のステップ１３０を除
くステップ１００ないしステップ１９０の各々に対応し
ているので説明は省略づる。第２実施例においては、ス
テップ２００において内燃機関１の１回転あたりの吸入
空気量Ｑ／Ｎが１．８立／　Ｒｅｖを越えており過給圧
が異常に上昇していると判断される時には処理はステッ
プ２２５へ進み、内燃機関１の吸入空気量Ｔａ１Ｔｌｂ
が１５℃以上であるか否かの判断を行い、Ｔａｍ５２１
５℃の時はステップ２３０へ進んで第１実施例で詳述し
た減算ｆｆ１ｃｏの値を８にセラ１へし。

一方、Ｔａｍ５２１５℃が成立していない時（Ｔ　ａｍ
ｂく１５℃の時）にはステップ２３５へ進んで減算量Ｃ
Ｏの値を２に設定し、その後共にステップ２４０へ移行
する。

従って、第４図に破線Ｓで示すマツプの如く、減算量Ｃ
Ｏは定められ、過給圧が異常であると判断されてから燃
料カッ１−を１１なうまでの時間の変更は吸入空気Ｑ　
Ｔａｍｂによって行なわれることになる。

以上のように構成された本実施例においては、第１実施
例と同じように、ウェイストゲートバルブ６を開閉する
アクチュエータ３０のダイヤフラム３２の硬さを左右す
るダイヤフラムの温度を吸入空気温度Ｔ　ａｍｂに反映
させて、ウェイストゲートバルブ６の作動が緩慢で応答
性が悪い時にはＱ／Ｎ＞１．８立／Ｒｅ■となっても直
ちに燃料カットを行なうことはせず、燃料カットの誤動
作を防止している。この結果、過給圧のオルバーシュー
トに起因する不慮の燃料カットは生じることがなく、運
転上のショック等の問題も充分に解消された。

又、本実施例では設定時間の変更は吸入空気量Ｔ　ａｍ
ｂが１５℃以上であるか否かによって二分しているのみ
なので、処理が簡単になる他、ある温瓜を境に硬度が大
きく変化するような材質を用いたダイヤフラムを使用し
ている時などには、特に好適である。

以上本発明のいくつかの実施例について説明したが、本
発明はこのような実施例に何等限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態
様で実施し得ることは勿論である。

几Ｊし列力」Ｌ 以上詳述したように、本発明の過給機付内燃は関の燃料
制御方法によれば、燃料カットの誤動作を防止でき、不
慮の燃料カット等によるショック等を解決して良好なる
ドライバビリティを確保できるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発明実施例
の適用される過給機付内燃機関本体とその周辺回路の構
成とを示す概略問成図、第３図（Ａ）は本発明実施例の
基本的な燃料噴射時間τの演算ルーチンを示すフローチ
ャート、第３図（Ｂ）は第１実施例の燃料カッ１−のフ
ラグｆの設定を行なう割込ルーチンを示す７０−チ１ｒ
−ト、第４図は減１１ｃｏを求めるマツプ、第５図は第
２実施例の燃料カットの７ラグｆの設定を行なう割込ル
ーチンを示すフローチャート、である。 １・・・内燃機関　　　　　２・・・過給機本体６・・
・ウェイストゲートバルブ １０・・・水温センサ　　　　１４・・・電子制陣回路
２１・・・回転数センサ　　　２２・・・吸気温センサ
２６・・・１アフロ−メータ　３ｏ・・・アクチュエー
タ３２・・・ダイヤフラム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　過給圧を受圧するダイヤフラムの変位によって排気
   系に設けられたウェイストゲートバルブの開度を調整し
   て過給圧を制限すると共に、過給圧が所定の値以上とな
   った時、燃料カットを行なう過給機付内燃機関の制御方
   法において、過給圧が、所定の値以上となってから燃料
   カットを行なうまでの時間を前記ダイヤフラムの温度に
   よって変更することを特徴とする過給機付内燃機関の燃
   料制御方法。 ２　ダイヤフラムの温度を、内燃機関の冷却温又は吸入
   空気温によって代用する特許請求の範囲第１項記載の過
   給機付内燃機関の燃料制御方法。