JP2813672B2 - 過給機付エンジン搭載車の最高速度制限装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、過給機付エンジン搭載車の最高速度制限装
置に関し、詳しくは、所定車速以上となった時に過給圧
を下げるように制御し、過給圧低下後に燃料カットを行
なって最高速度を制御することに関する。

〔従来の技術〕 一般に過給機付エンジンでは、吸気充填効率が高くな
るために機関出力が向上し、車両の最高速度も大幅な向
上が可能となっているが、今日の交通事情から車両の最
高速度が制限される傾向にある。そこで従来、過給機付
エンジンを搭載した車両の最高速度を制限する装置とし
ては種々の提案がなされており、例えば特公昭56−1045
2号公報に示すように、過給圧をコントロールしてエン
ジン出力を低下させることにより最高速度を制限するよ
うにしたものや、あるいは実公昭59−22265号公報に示
すように、設定車速以上の時には燃料供給を停止させる
ようにした先行技術が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した先行技術の前者に示すよう
に、過給圧コントロール方式による車両の最高速度制限
装置は、燃料カット方式に比べて作動時や復帰時に発生
する衝撃（ショック）が小さいという利点を有してい
る。

しかし、過給圧を下げてエンジン出力を直ちに低下さ
せることは、過給圧低下の応答遅れによって難しく、ま
た過給圧コントロール方式は、最高速度を制限する上で
必ずしも適切でない。

また上述した先行技術の後者に示すように、燃料供給
を停止させて車両の最高速度を制限する方式は、過給圧
コントロール方式に比べてエンジン出力を大幅に低下さ
せることは可能であり、確実に最高速度を制限すること
ができるという利点を有している。

しかし、最高速度制限装置の作動時や復帰時に大きな
衝撃が発生する。また、燃料カットを行なうことにより
点火プラグの電極温度が急激に低下し、要求電圧が上昇
するため、高圧ケーブル，ディストリビュータ等の耐電
圧性能の高いものが要求されると共に、点火プラグ碍子
部で沿面放電が発生して、点火プラグの破損を招く等の
問題がある。

本発明は、上述した問題点を課題としてなされたもの
で、車両の最高速度制限を行なう場合、まず過給機の過
給圧を低下させてその後に燃料カットを行ない、最高速
度制限を解除する場合は、燃料カットを復帰した後に過
給圧制御を解除して通常の過給状態に戻すことにより、
作動時や復帰時における衝撃が小さく確実に最高速度を
制限することができる過給機付エンジン搭載車の最高速
度制限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〕

この目的を達成するため本発明は、車両の車速を検出
する車速センサを有し、上記車速センサによって車速が
所定車速以上を検出した時に過給圧を低下，または燃料
をカットする過給機付エンジンにおいて、上記車速セン
サによって検出された車速を、予め設定された第１の設
定車速と比較判別する第１の車速判別手段と、予め第１
の設定車速よりも高く設定された第２の設定車速と比較
判別する第２の車速判別手段と、上記第１の車速判別手
段によって車速が第１の設定車速より高いと判別された
時に、過給圧を低下させる過給圧制御バルブ駆動手段
と、上記第２の車速判別手段によって車速が第２の設定
車速より高く且つ所定の過給圧よりも低いと判別された
時に、燃料カットを指定する燃料噴射量設定手段とを有
したことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の過給機付エンジン搭載車の最高速度制限装置
は、車速が第１の設定車速を越えると過給圧制御バルブ
がオンし、過給圧はバイパス通路を介してリークさせる
ことにより低下する。さらに車速が第２の設定車速より
も高く、かつ過給圧が設定圧より低い状態が所定時間継
続した時に、燃料カットが行なわれる。なお、燃料カッ
ト時の車速は、過給圧を低下させる時の車速より大とな
るように設定しておき、燃料カットは必ず過給圧が低下
された状態で行なわれる。

燃料カットにより車速が低下すると燃料カットが復帰
し、車速が設定車速付近に維持される。アクセルを戻し
て車速を低下させると、まず燃料カットが解除され、次
いで過給圧リークが解除されて、再び通常の運転が可能
になる。

〔実 施 例〕

以下、本発明による実施例を添付の図面を参照して具
体的に説明する。

第２図は本発明による過給機付エンジンの概略構成図
であり、図において、符号１はエンジン、２は燃料室、
３は吸気弁、４は排気弁、５はインジェクタ、６は点火
栓、７はエアクリーナ、８は吸気管をそれぞれ示してい
る。

エンジン１のエアクリーナ７より下流側には、スロッ
トルバルブ10を有するスロットルボディ９が配設され、
スロットルボディ９のバイパス通路には、アイドルスピ
ードコントロールバルブ（ISCV）11が設置されている。

また、スロットルボディ９の下流側には、ロータ12a,
12bからなる容積型の過給機12およびインタークーラ13
が吸気管８に配設されている。そしてスロットルバルブ
10の下流側とインタークーラ13の下流側チャンバ13aと
の間には、過給機12をバイパスするバイパス通路8aが設
けられ、このバイパス通路8aにはエアバイパスバルブ15
が配設されている。なお、符号14は排気管を示す。

エアバイパスバルブ15は、ダイヤフラム15aと一体的
な弁体15bを有し、ダイヤフラム室15c内の圧力と他方の
圧力室15dとの圧力の差により弁体15bが可動してバイパ
ス通路8aを開閉作用するもので、このため圧力室15dが
通路16を介して過給圧制御バルブ17のポート17eに接続
されている。また弁体15bの弁室15eの一方はバイパス通
路8aに連通し、他方は弁体15bを介してインタークーラ1
3の下流側チャンバ13aに連通する。

過給圧制御手段としての過給圧制御バルブ17は、ソレ
ノイド17bへの通電をオン・オフすることによって動作
する弁体17aを有し、弁体17aによってポート17c,17dが
開閉される。ポート17cは大気に連通し、ポート17dは通
路18を介して前記インタークーラ13の下流側チャンバ13
aに接続され、この通路18には逆止弁21が設けられてお
り、またエアバイパスバルブ15のダイヤフラム室15cと
下流側チャンバ13aとは通路19で連通されており、この
通路19にオリフィス22が設けられている。さらにダイヤ
フラム室15cは、通路19から分岐する分岐通路20で弁室1
5eに接続されている。

そして過給圧制御バルブ17のソレノイド17bが非通電
の場合、過給圧制御バルブ17は第２図に示す如く、通路
18に連通するポート17dは閉，大気に連通するポート17c
は開状態にある。これにより、エアバイパスバルブ15の
ダイヤフラム室15c内における圧力は、インタークーラ1
3の下流側チャンバ13aにおける圧力（過給圧）より低く
大気より高い圧力となる。ダイヤフラム室15cの圧力に
対し、圧力室15dの圧力は大気圧であるため、弁体15bに
よって弁室15eと下流側チャンバ13aとの連通は閉とな
る。

次いで、ソレノイド17bが通電されると、過給圧制御
バルブ17は弁体17aによってポート17cが閉，ポート17d
が開状態となる。これにより、エアバイパスバルブ15の
圧力室15d内における圧力は、逆止弁21を介して下流側
チャンバ13aの過給圧が通路18,ポート17d,17e,通路16を
経て圧力室15dに作用し、過給圧に等しい圧力となり、
圧力室15d内圧力がダイヤフラム室15c内圧力より高くな
る。従って、弁体15bは第２図の上方に押し上げられ、
下流側チャンバ13aとバイパス通路8aとは連通状態にな
る。

続いて、エンジン１の制御系について述べる。

制御ユニット40は、エンジン１の各制御要素を制御す
るためにマイクロコンピュータシステムとして構成され
ている。制御ユニット40には中央処理装置（CPU）41,メ
モリとしてのRAM42およびROM43,入出力装置（I/O）44
と、これらを接続するバス45とからなる。そしてI/O44
の出力ポートは、駆動回路46に接続されている。

駆動回路46は、インジェクタ5,過給圧制御バルブ17の
ソレノイド17a等へ接続され、I/O44の入力ポートには、
各センサが接続されると共にバッテリ電圧V_Bが入力され
ている。

I/O44の入力ポートには、エンジン回転数Neを検出す
るクランク角センサ23,スロットルバルブ10の開度を検
出するスロットル開度センサ24,エンジン１の冷却水温
度を検出する水温センサ25,吸気管圧力P_Bを検出する吸
気管圧力センサ26,吸気温を検出する吸気温センサ27,排
気管14内における排気ガス中の残留酸素濃度を検出する
O₂センサ28,および車両の車速Ｖを検出する車速センサ2
9が接続されている。

第１図において、制御ユニット40の電子制御系につい
て述べる。

燃料噴射制御系は、クランク角センサ23の信号が入力
するエンジン回転数算出手段51にてエンジン回転数Neを
算出すると共に、吸気管圧力センサ26の信号が入力する
吸気管圧力算出手段52にて吸気管圧力P_Bを算出し、エン
ジン回転数Neと吸気管圧力P_Bとが入力する基体燃料噴射
量算出手段53を有し、基本燃料噴射パルス幅Tpが、エン
ジン回転数Neと吸気管圧力P_Bとに基づいて予め設定され
たマップから求められる。

他方、スロットル開度センサ24,水温センサ25,吸気温
センサ27,O₂センサ28等によりエンジン１の運転状態を
検出するエンジン運転状態検出センサ31の信号が入力す
る補正係数設定手段54を有し、補正係数設定手段54にお
いて、スロットル開度，水温，吸気温等に基づく補正係
数COEFと、O₂センサ28にて検出された酸素濃度に基づく
空燃比フィードバック係数αと、バッテリ電圧変化に基
づくインジェクタ無効噴射時間分を補償する電圧補正パ
ルス幅T_S等が設定される。

そして基本燃料噴射量Tpと補正係数を読込む燃料噴射
量設定手段55を有し、燃料噴射量設定手段55にて燃料噴
射パルス幅Tiが Ti＝Tp・COEF・α＋T_S により算出され、燃料噴射パルス幅Tiがインジェクタ駆
動手段56を介して所定タイミングでインジェクタ５へ出
力される。

次に、車両の最高速度を制御するための過給圧制御と
燃料制御について述べる。

制御ユニット40においては、車速センサ29の信号は車
速算出手段57に入力して車速Ｖが算出され、この車速Ｖ
の信号が入力する第１の車速判別手段58と第２の車速判
別手段59とを有している。

第１の車速判別手段58は、車速Ｖと第１の設定車速V
_S1（例えば128km/h）とを比較し、Ｖ＞V_S1の時には過給
圧リークと判断し、この信号は過給圧制御バルブ駆動手
段60を介して過給圧制御バルブ17のソレノイド17bへ出
力する。

他方、第２の車速判別手段59は、車速V,吸気管圧力P_B
と、上記第１の設定車速よりも高く設定された第２の設
定車速V_S2（例えば130km/h）および設定値P_S（例えば86
0mmHg）とをそれぞれ比較し、Ｖ＞V_S2,P_B＜P_Sの時には
燃料カットと判断する。

また制御ユニット40は、第２の車速判別手段59の判別
結果を読込むタイマ手段61を有し、タイマ手段61は、Ｖ
＞V_S2,且つP_B＜P_Sの状態が所定時間ｔ（例えば0.5sec）
以上継続された時に燃料カットと判断し、その信号は燃
料噴射量設定手段55に出力して、燃料噴射パルス幅Tiを
Ti＝０とする。

この場合、車速Ｖが第１の設定車速V_S1から第２の設
定車速V_S2へ瞬間的に変化しても、タイマ手段61によっ
てＶ＞V_S2,且つP_B＜P_Sの状態が所定時間ｔ以上継続され
ない限り燃料カットは行なわれないため、過給圧（吸気
管圧力）がリークされた後に必ず燃料カットが行なわれ
る。

次いで、かかる構成の最高速度制限装置の作用を、第
３図および第４図のフローチャートに基づいて述べる。

第３図は燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート
であり、ステップS101では、燃料カットフラグF_CUTがF
_CUT＝１か否かが判定される。そしてF_CUT≠１の燃料カ
ット条件でない時は、ステップS102に進んで基本燃料噴
射パルス幅Tpが算出される。

ステップS103では、エンジン１の運転状態に基づく補
正係数（COEF,α,T_S）が設定される。

ステップS104では、燃料噴射パルス幅TiがTi＝Tp・CO
EF・α＋T_Sによって算出される。そしてステップS105に
進んで燃料噴射が実行される。

ステップS101にてF_CUT＝１の燃料カット条件の時に
は、ステップS106に進んでTi＝０とされ、燃料カットが
行なわれる。

第４図は過給圧制御バルブ17および燃料カット制御の
割込みルーチンであり、ステップS202では車速Ｖが算出
され、ステップS203に進む。

ステップS203では車速Ｖが第１の設定車速V_S1と比較
され、Ｖ≦V_S1の時はステップS204に進む。ステップS20
4では第５図（ｃ）に示すように、過給圧制御バルブ17
のソレノイド17bが非通電（オフ）とされ、エアバイパ
スバルブ15が閉となり、過給圧はリークされない。

ステップS203にてＶ＞V_S1の時は（第５図（ａ）のＡ
点以上）、ステップS205に進む。ステップS205では第５
図（ｃ）に示すように、過給圧制御バルブ17のソレノイ
ド17bが通電（オン）とされ、エアバイパスバルブ15が
開となり、吸気管圧力P_Bがリークされ、第４図（ｂ）に
示す如く吸気管圧力P_Bは低下する。

ステップS206では吸気管圧力P_Bが設定値P_Sと比較さ
れ、P_B≧P_Sか否かを判断する。またステップS207で車速
Ｖが第２の設定車速V_S2と比較され、Ｖ＞V_S2か否かが判
定される。そしてステップS206にてP_B≧P_S,ステップS20
7にてＶ≦V_S2の時はステップS211に進み、タイマカウン
ト値がクリアされ（C₁←０）、ステップS209へ進む。な
お、ステップS211からステップS209を介さず、ステップ
S212へ進むようにしてもよい。

他方、ステップS206にてP_B＜P_Sと判別され、かつステ
ップS207にてＶ＞V_S2と判別された時はステップS208に
進み、タイマカウント値をカウントアップする（C₁←C₁
＋１）。

ステップS209ではタイマカウント値C₁が設定値C_SETと
比較され、C₁≧C_SETの時（第５図（ｄ）に示す時間ｔを
経過した時）にはステップS210に進む。ステップS210で
は燃料カットフラグF_CUTがF_CUT＝１の燃料カット条件と
される。

他方、ステップS209にてC₁＜C_SETと判定された時は、
ステップS212に進む。ステップS212ではF_CUT＝０とし
て、通常の燃料噴射条件とされる。

従って、第５図（ａ），（ｂ）に示す如く、先ず車速
Ｖが第１の設定車速V_S1以上になった時に過給圧制御バ
ルブ17によって吸気管圧力P_Bを低下させ、次いで車速Ｖ
が第２の設定車速V_S2以上になり、このとき吸気管圧力P
_Bが設定値以下の状態が第５図（ｄ）に示す如く所定時
間ｔ以上継続すると、燃料カットが行なわれる（第５図
（ｅ）参照）。

ところで、過給圧，すなわち吸気管圧力が高い状態で
燃料カットが行われると、エンジン出力の高い状態で燃
料カットが行われることとなりトルクショックが非常に
大きくなる。これに対し上述の如く、車速が第１の設定
車速よりも高い時に、先ず過給圧制御により吸気管圧力
を低下させて、さらに車速が第２の設定車速以上の場合
には、吸気管圧力が充分低下した状態が所定時間ｔ経過
した後で、エンジン出力が低下された段階で燃料カット
に移行するのでトルクショックが非常に小さく、最高車
速制限時のショックを確実に緩和させることができ、か
つ確実に最高車速を制限することができる。

そしてアクセルペダルの踏込みがが戻されると、車速
は低下する。これによって、先ず燃料カットが解除さ
れ、その後、吸気管圧力のリークが解除され、通常の燃
料噴射制御が行なわれる。

また、車速Ｖが第１の設定車速V_S1以下では過給状態
にあるため、吸気管圧力P_Bは第５図（ｂ）に示すように
高く、点火プラグ６の要求電圧はE₃と高い。この状態か
ら車速Ｖが第１の設定車速V_S1より高くなると、第５図
（ｃ）に示すように過給圧制御バルブ17がオンされ、第
５図（ｂ）に示すように吸気管圧力P_Bは低下し、第５図
（ｆ）に示すように点火プラグ６の要求電圧はE₁と低く
なる。

次いで、第５図（ｅ）に示すように、燃料カットが行
なわれた時の点火プラグ６の要求電圧は、吸気管圧力が
低いためE₂となる。ところで吸気管圧力が高い状態での
燃料カット時においては、点火プラグ６の電極温度は急
激に低下し、要求電圧はE₃以上となる。これに対し、上
述の如く要求電圧はE₃以下のE₂となるため、点火プラグ
６はその碍子部での沿面放電による点火プラグ６の破損
は生じることなく、またハイテンションコードおよびデ
ィストリビュータの耐電圧性能も高くする必要がない。

なお、本実施例においては、エンジン回転数と吸気管
圧力とに基づいて燃料噴射量を算出するＤジェトロ方式
について述べたが、エンジン回転数と吸入空気量とに基
づいたＬジェトロ方式，あるいはエンジン回転数とスロ
ットル開度とに基づいてα−Ｎ方式でも良いことは勿論
のことである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による過給機付エンジン搭
載車の最高速度制限装置は、車速が第１の設定車速を越
えると過給圧を低下させ、第１の設定車速より高い第２
の設定車速以上になると設定時間経過後に燃料カットを
行なうので、エンジン出力が低下した後に燃料カットが
行なわれるため、最高速度制限時のショックを緩和する
ことができる。そして燃料カット復帰時にも同様に、シ
ョックを生ずることなく通常運転状態になる。

さらに、燃料カットは過給圧の低い状態でのみ実行さ
れるので、燃料カットによって発生する要求電圧の上昇
を低く抑えることができ、その結果、点火プラグの沿面
放電等を確実に防止することができると共に、高圧ケー
ブル，ディストリビュータ等の耐電圧性能の要求も特別
に高める必要がなくなるため、コスト低減を図ることが
できる。

また、車速が第１の設定車速から第２の設定車速以上
に瞬時に上昇した場合、吸気管圧力が設定値以下の状態
が所定時間経過した後に燃料カットが実行されるため、
確実にショックが緩和され、最高速度を所定速度に制限
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は制御ユニットの機能ブロック図、第２図は本発
明による過給機付エンジン搭載車の概略構成図、第３図
は燃料噴射制御ルーチンの作用を示すフローチャート、
第４図は過給圧制御および燃料カット制御の割込みルー
チンを示すフローチャート、第５図は本発明による作動
時の特性図である。 １……エンジン、５……インジェクタ、６……点火栓、
８……吸気管、8a……バイパス通路、10……スロットル
バルブ、12……過給機、15……エアバイパスバルブ、17
……過給圧制御バルブ、23……クランク角センサ、26…
…吸気管圧力センサ、29……車速センサ、31……エンジ
ン運転状態検出センサ、40……制御ユニット、51……エ
ンジン回転数算出手段、52……吸気管圧力算出手段、53
……基本燃料噴射量算出手段、55……燃料噴射量設定手
段、56……インジェクタ駆動手段、57……車速算出手
段、58……第１の車速判別手段、59……第２の車速判別
手段、60……過給圧制御バルブ駆動手段、61……タイマ
手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−246413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239313（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−10452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−165841（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−32529（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−52936（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−21139（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭59−22265（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 33/00 - 39/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の車速を検出する車速センサを有し、
   上記車速センサによって車速が所定車速以上を検出した
   時に過給圧を低下，または燃料をカットする過給機付エ
   ンジンにおいて、 上記車速センサによって検出された車速を、予め設定さ
   れた第１の設定車速と比較判別する第１の車速判別手段
   と、予め第１の設定車速よりも高く設定された第２の設
   定車速と比較判別する第２の車速判別手段と、 上記第１の車速判別手段によって車速が第１の設定車速
   より高いと判別された時に、過給圧を低下させる過給圧
   制御バルブ駆動手段と、 上記第２の車速判別手段によって車速が第２の設定車速
   より高く且つ所定の過給圧よりも低いと判別された時
   に、燃料カットを指定する燃料噴射量設定手段とを有し
   たことを特徴とする過給機付エンジン搭載車の最高速度
   制限装置。
2. 【請求項２】上記燃料噴射量設定手段による燃料カット
   は、上記第２の車速判別手段にて第２の設定車速よりも
   高く且つ所定の過給圧よりも低いと判別される条件下
   で、タイマ手段に基づく設定時間の経過後に実行するこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の過給機付エンジン搭
   載車の最高速度制限装置。