JPH0251064B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主として自動車のエンジンに適用さ
れるノツキング制御装置に関するものである。

［従来技術］ 近時の自動車用エンジンにおいては、排気ター
ボチヤージヤ等の過給機を付加したり、圧縮比を
高めて高効率化を図るようにしたものが少なくな
いが、このようにするとノツキングが発生し易く
なる。ノツキングは、燃焼室内のエンドガスの自
己着火により発生する気柱振動であり、不快な音
や振動が発生するだけでなく出力の低下を伴うこ
ともある。そして、過度のノツキングが頻発する
と点火プラグ、バルブあるいはピストンの溶損等
を招くおそれがあり、エンジンの耐久性を著しく
低下させるという不都合がある。そのため、この
種のエンジンでは、ノツキング制御装置を設けて
有害なノツキングの発生を抑制し得るようにして
いるが一般的である。

しかして、この種ノツキング制御装置に関する
先行技術として、特開昭56−138435号に示される
ようなものがある。すなわち、このものは、エン
ジン本体にノツキングを検出するノツクセンサを
設けておき、このノツクセンサによりノツキング
の発生が検知された場合に空燃比または点火時期
の少なくとも一方を補正するようにしたものであ
る。なお、従来の空燃比制御は、エアーブリード
通路やメインジエツトの開度を変えることにより
行なつている。また、点火時期制御は、ノツキン
グの強度に応じて連続的に点火時期を変更するよ
うになつている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、点火時期を連続的に変化させてノツ
キングの抑制制御をこまやかに行なうには、いわ
ゆるフルトラ方式の高価な点火系を採用しなけれ
ばならず、実施に困難を伴うことが少なくない。
また、空燃比の補正をエアブリード通路やメイン
ジエツトの開度を変化させることにより行なう場
合には、その開度調節のために格別なアクチユエ
ータが必要になる。そのため、部品点数が増大
し、構造が複雑化してコスト高を招くという問題
がある。また、このような空燃比制御では、燃料
の増量に時間遅れが生じ易く、応答性の高い適確
な制御を行なうのが難しいという問題もある。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題を解消するために、点火
時期の制御を大まかなものにし、機械式加速ポン
プの代替要素として設けられている電磁式の燃料
噴射ポンプを利用した空燃比制御と、ウエストゲ
ートバルブの開成制御とによつてノツキングの発
生をこまやかに抑制し得るようにしたものであ
る。すなわち、本発明は、遅角指令信号が入力さ
れた場合に点火時期を一定値だけ遅角させるよう
にした点火時期補正機構を設けておき、ノツクセ
ンサによりノツキングの発生を検知した場合に、
燃料吐出指令手段から前記燃料噴射ポンプに向け
て燃料を吐出すべき旨の信号を出力させ、その信
号が出力さてもノツキングが抑制できない場合に
ウエストゲート開成指令手段から前記ウエストゲ
ートコントローラに向けてウエストゲートバルブ
を開成させるべき信号を出力させ、その信号が出
力されてもノツキングが抑制できない場合に、遅
角指令手段から点火時期補正機構に向けて遅角指
令信号を出力させるように構成したことを特徴と
する。

［作用］ しかして、ノツキングが発生した場合には、ま
ず、機械吐出指令手段から前記燃料噴射ポンプに
向けて燃料を吐出すべき旨の信号が出力され、燃
料噴射ポンプから所定量の燃料が吸気系路に吐出
され、空燃比が瞬間的にリツチ側に補正される。
それでもノツキングが抑制できない場合には、次
に、ウエストゲート開成指令手段から前記ウエス
トゲートコントローラに向けてウエストゲートバ
ルブを開成させるべき信号が出力され、ウエスト
ゲートバルブが開かれて過給圧が低下する。この
ような対策を講じてもなおノツキングが収まらな
い場合には、さらに遅角指令手段から点火時期補
正機構に向けて遅角指令信号が出力され、点火時
期が一定値だけ遅れ側に補正される。

このように本発明によれば、ノツキングの度合
に応じて燃料吐出指令手段、ウエストゲート開成
指令手段による制御が順次実行され、それでもノ
ツキング抑制できない場合に限り、遅角指令手段
による制御が行なわれる。そのため、点火時期の
制御はON、OFF的な大まかなものであつても、
それら各制御の組合せにより、全体としてはきめ
の細かいノツキング抑制制御を行うことが可能と
なる。すなわち、ノツキングの度合いに応じて、
前記各制御の実行進度に相遅が生じ、全体として
は過不足のない適切な制御を行うことが可能とな
る。しかも、このようにしておけば、点火時期の
制御を行う頻度が少なくなるため、点火時期を最
適点火時期の近傍に保持しておく機会を多くする
ことが可能となり、点火時期のみを連続的に制御
してノツキングを押さえる場合に比べて燃料経済
性を向上させることが容易になる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

第１図は、自動車用ガソリンエンジンを概略的
に示すシステム説明図であり、図中１はエンジン
本体、２は吸気系路、３は排気系路である。吸気
系路２は始端を図外のエアクリーナを介して大気
に開口させるとともに終端を吸気バルブ４を介し
て前記エンジン本体１の機械室５５に連通させた
もので、その途中に気化器６が介設してある。気
化器６は、フアースト系６ａとセカンダリ系６ｂ
を有したもので、フアースト系６ａのスロツトル
バルブ７は、アクセルペダルの踏込量に応じて開
閉する一方、セカンダリ系６ｂのスロツトルバル
ブ８は、吸気系路２内の圧力により作動するダイ
ヤフラム機構９に連結され、主として高負荷域で
開成するようになつている。また、排気系路３は
始端を排気バルブ１１を介して前記燃焼室５に連
通させるとともに終端を図外のマフラー等を介し
て大気に開放させたものであり、この排気系路３
と前記吸気系路２との間に排気ターボチヤージヤ
１２を設けている。排気ターボチヤージヤ１２
は、前記吸気系路２の前記気化器６よりも上流部
分に介設したコンプレツサ部１３と、前記排気系
路３の途中に介設され排気エネルギにより回転し
て前記コンプレツサ部１３を駆動するタービン部
１４とを具備してなるもので、前記タービン部１
４に対して、ウエストゲートバルブ１５が並設し
てある。ウエストゲートバルブ１５は、排気をバ
イパスさせて前記タービン部１４を減速するため
のもので、図示しない過給圧センサ等から入力さ
れる電気的な信号に応じて作動するウエストゲー
トコントローラ１６に付勢されて開閉動作するよ
うになつている。

なお、前記気化器６は機械的な加速ポンプを有
しておらず、その代替要素として電磁式の燃料噴
射ポンプ１７を備えている。燃料噴射ポンプ１７
は、第２図に示すように、ポンプ室１８を形成す
るシリンダ１９内にピストン２１を収容し、この
ピストン２１をスプリング２２の付勢力とソレノ
イド２３の電磁吸引力とによつて進退させてポン
プ機能を営み得るように構成したものである。ま
た、このポンプ１７は前記ポンプ室１８にそれぞ
れ連通する入口２４と出口２５とを備えており、
その入口２４を逆止弁２６を有したインレツト通
路２７を介して気化器６のフロート室２８に連通
させるとともに、出口２５を逆止弁２９を有した
アウトレツト通路３１を介して気化器６の吸気通
路３２内に開口させている。そして、この燃料噴
射ポンプ１７をマイクロコンピユータ３３により
制御するようにしている。マイクロコンピユータ
３３は、中央演算処理装置３４と、メモリ３５
と、インターフエイス３６，３７とを具備してな
るもので、前記インターフエイス３６には、前記
スロツトルバルブ７の開成位置を検出する開度検
出器３８からの検出信号が入力されるようになつ
ている。そして、このマイクロコンピユータ３３
のメモリ３５には、次のようなプログラムが内蔵
させてある。すなわち、前記開度検出器３８から
の検出信号ａを逐次読込むとともに読込んだスロ
ツトルバルブ７の位置情報を時間で２階微分して
スロツトルバルブ７の開成方向の加速度を算出す
る。そして、その算出値を設定値と比較すること
によつて前記スロツトバルブ７が一定以上の加速
度で開成したと判定した場合に前記燃料噴射ポン
プ１７に向けて加速用燃料を吐出すべき旨の信号
ｂを出力する。具体的には、前記燃料噴射ポンプ
１７のソレノイドに所定回数のパルス電圧が印加
される。

このような構成のエンジンに本発明に係るノツ
キング制御装置を設けている。このノツキング制
御装置は、遅角指令信号ｆが入力された場合に点
火時期を一定値だけ遅角させる点火時期補正機構
４０と、ノツキングを検出するノツクセンサ４１
と、このノツクセンサ４１によりノツキングの発
生が検知された場合にまず前記燃料噴射ポンプ１
７に向けて燃料を吐出すべき旨の信号ｄを出力す
る燃料吐出指令手段と、これによつてノツキング
の発生を制御しきれない場合に前記ウエストゲー
トバルブコントローラ１６に向けてウエストゲー
トバルブ１５を開成させるべき旨の信号ｃを出力
するウエストゲート開成指令手段と、後述する遅
角指令手段とを具備してなる。そして、この実施
例では、前記マイクロコンピユータ３３が前記燃
料吐出指令手段、ウエストゲート開成指令手段、
および、遅角指令手段としての役割を担つてい
る。詳述すれば、点火時期補正機構４０は、デイ
ストリビユータ４３のブレーカプレート（図示せ
ず）の位置を吸気管負圧によつて作動するバキユ
ームコントローラ４４により変化させるようにし
たもので、遅角指令信号ｆが入力された場合にだ
け、点火時期を一定値（例えば5゜）遅角方向に補
正し得るように構成してある。前記ノツクセンサ
４１は、例えば、ノツキングの気柱振動によつて
励起されるシリンダブロツク４２の振動を圧電素
子により電気信号ｅに変換するようにしたもの
で、その電気信号ｅを前記マイクロコンピユータ
３３のインターフエイス３６に入力するようにし
ている。そして、このマイクロコンピユータ３３
には、前述したプログラム以外に、次のようなプ
ログラムおよびデータを内蔵させてある。すなわ
ち、ノツキングの程度と、そのノツキングを抑制
するのに最適な燃料増量値との関係を実験等によ
つて求め、それらのデータをメモリ３５に記憶さ
せてある。そして、前記ノツクセンサ４１から入
力される信号ｅによつてノツキングの発生を確認
するとともにそのノツキングの強度を察知した場
合に、そのノツキング強度に対応する燃料増量値
を前記メモリ３５から選択的に引き出し、その燃
料増量値に対応する数のパルス信号ｄをインター
フエイス３７から前記燃料噴射ポンプ１７に向け
て出力するようにしてある。また、ノツキングの
強度と、そのノツキングを抑制するのに必要なウ
エストゲートバルブ１５の開度（最小値）との関
係を前記メモリ３５に格納してある。そして、前
記燃料噴射ポンプ１７に指令する燃料増量値が予
め設定した最大値に達してもノツクセンサ４１か
らのノツキング検知信号ｅが入力されつづける場
合には、そのノツキングの強度に応じたウエスト
ゲートバルブ開度をメモリ３５から選択的に引き
出し、その開度に応じた開成指令信号ｃを前記ウ
エストゲートコントローラ１６に向けて出力する
ようにしてある。ウエストゲートコントローラ１
６は、ウエストゲートバルブ１５をデユーテイ制
御し、前記開成指令信号ｃに対応する実質開度を
確保して所要量の排気をバイパスさせるようにな
つている。また、以上の空燃比制御とウエストゲ
ートバルブ１５の開成制御が所定の限界に達して
も、なお、ひきつづきノツクセンサ４１からノツ
キング検知信号ｅが供給されつづける場合には、
遅角指令手段から前記点火時期補正機構４０に向
けて遅角指令信号ｆを出力するようにしてある。

このような構成のものであれば、スロツトルバ
ルブ７が一定の加速度で開成された場合には、そ
の加速程度に応じた数のパルス電圧が燃料噴射ポ
ンプ１７のソレノイド２３に印加され、そのパル
ス数に対応する回数だけピストン２１が往復動し
て必要な燃料が気化器６の吸気通路３２内に吐出
される。その結果、メインジエツト（図示せず）
からの燃料の遅れが補われ、適切な加速が行なわ
れる。また、ノツキングが発生すると、ノツクセ
ンサ４１からその旨の信号ｅがマイクロコンピユ
ータ３３に付与される。その結果、該マイクロコ
ンピユータ３３からそのノツキングの程度に応じ
た燃料を吐出すべき旨の信号ｄが出力され、前記
燃料噴射ポンプ１７がその信号ｄに対応する回数
だけ作動して燃料を吸気通路３２に吐出する。そ
のため、空燃比が瞬間的にリツチ側に補正される
ことになり、ノツキングが抑制される。なお、こ
のような空燃比制御だけでは、ノツキングの発生
を抑えられない場合には、前記マイクロコンピユ
ータ３３から開成指令信号ｃがウエストゲートコ
ントローラ１６に向けて出力される。その結果、
ウエストゲートバルブ１５が、その信号ｃに対応
する実質開度まで開成することになり、排気の一
部がバイパスされてタービン部１４が減速され
る。そのため、過給圧が低下し、ノツキングの発
生が抑えられる。しかし、このようなウエストゲ
ートバルブ１５の開成制御を付加しても、ノツキ
ングを十分に制御することができない場合には、
前記マイクロコンピユータ３３から遅角指令信号
ｆがバキユームコントローラ１６に向けて出力さ
れる。その結果、点火時期が予め設定した一定角
度だけ遅れることになり、ノツキングの発生が収
拾される。

このようにして、ノツキングを抑制できるわけ
であるが、このものは、空燃比制御とウエストゲ
ートバルブの開成制御とに加えて点火時期の遅角
制御を行なうようにしている。そのため、点火時
期の制御を前記のようにON，OFF的な簡略なも
のにしても、ノツキングを抑制するための条件を
こまやかに作り出すことができる。しかも、前記
の空燃比制御と過給圧低下制御は既存の燃料噴射
ポンプ１７およびウエストゲートコントローラ１
６を利用して実施することができるので、格別な
アクチユエータやバルブ類が不要である。したが
つて、このようなものであれば、点火時期を連続
的に変化させてノツキングに対するこまやかな制
御を行なうものに比べて、構造が簡単で、コスト
ダウンを図ることが可能である。換言すれば、点
火系の高価化を招く点火時期のこまやかな制御を
要することなしに、精巧なノツキング抑制制御を
行なうことができるものである。また、このよう
にすれば、点火時期を最適点火時期の比較的近傍
に保持しておくことができるので、点火時期の制
御のみによつてノツキングを抑えようとするもの
に比べて燃料経済性を向上させることができると
いう効果も得られる。

また、空燃比制御を行ない、その制御が限界に
達した段階でウエストゲートバルブの開成制御に
移るようにすれば、ウエストゲートバルブの開成
制御を主体にしてノツキングを抑制するもののよ
うに出力の低下を招くという不都合がなく、排気
ターボチヤージヤ１２のパワーアツプ機能を効果
的に発揮させることができるものである。

なお、前記実施例では、加速燃料増量制御用の
マイクロコンピユータにノツキング制御用の燃料
吐出指令手段、ウエストゲート開成指令手段およ
び遅角指令手段としての役割をも担わせるように
した場合について説明したが、本発明はかならず
しもこのようなものに限定されるものではなく、
例えば、加速燃料増量用の制御手段と、ノツキン
グ制御用の燃料吐出指令手段、ウエストゲート開
成指令手段および遅角指令手段とを格別に設けて
もよい。

また、ノツキングの程度に応じて燃料吐出量や
ウエストゲートバルブの開度を決定する方法は、
前記のようなマツプ方式に限られない。例えば、
ノツキングの程度と燃料吐出量やウエストゲート
バルブの開度との関係を示す数式をメモリに記憶
させておき、その数式を用いて最適な燃料吐出量
やバルブ開成をその都度算出するようにしてもよ
い。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成であるから、点火
時期の制御をON、OFF的な簡略なものにして
も、ノツキングを制御するための条件をこまやか
に作り出すことができ、点火時期を連続的に変化
させてノツキングを抑制するようにしたものに比
べて構造の簡略化を図ることができる。しかも、
このようにすれば点火時期を最適点火時期の比較
的近傍に保持しておくことができるので、点火時
期の制御のみによつてノツキングを抑えるものに
比べて燃焼効率を向上させることができる。した
がつて、本発明によば、燃料経済性を低下させた
り点火系の高価格化を招くことなしにノツキング
を有効に抑制することができる。

また、本発明では、まず、空燃比制御を行い、
その制御が限界に達した段階でウエストゲートバ
ルブの開成制御に移るようにしているので、ウエ
ストゲートバルブの開成制御を主体にしてノツキ
ングを抑制するもののように出力の低下を招くと
いう不都合もなく、排気ターボチヤージヤのパワ
ーアツプ機能を効果的に発揮させることができる
という効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム説明
図、第２図は同実施例における燃料噴射ポンプの
概略断面図である。 １……エンジン本体、２……吸気系路、３……
排気系路、５……燃焼室、６……気化室、１２…
…排気ターボチヤージヤ、１５……ウエストゲー
トバルブ、１６……ウエストゲートコントロー
ラ、１７……燃焼噴射ポンプ、３３……制御手段
（マイクロコンピユータ）、４０……点火時期補正
機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機械式の加速ポンプを廃止した気化器と、こ
   の加速ポンプの代替要素として設けた電磁式の燃
   料噴射ポンプと、前記気化器の上流側にコンプレ
   ツサ部を配するとともに該コンプレツサ部を駆動
   するタービン部にウエストゲートバルブを並設し
   た排気ターボチヤージヤと、前記ウエストゲート
   バルブを開閉させるウエストゲートコントローラ
   とを具備してなるエンジンに適用されるノツキン
   グ制御装置であつて、遅角指令信号が入力された
   場合には点火時期を一定値だけ遅角させる点火時
   期補正機構と、ノツキングを検出するノツクセン
   サと、このノツクセンサによりノツキングの発生
   が検知された場合に前記燃料噴射ポンプに燃料を
   吐出すべき旨の信号を出力する燃料吐出指令手段
   と、燃料を吐出すべき旨の信号が出力されてもノ
   ツキングが抑制できない場合に前記ウエストゲー
   トコントローラに向けてウエストゲートバルブを
   開成させるべき信号を出力するウエストゲート開
   成指令手段と、ウエストゲートバルブを開成させ
   るべき信号が出力されてもノツキングが抑制でき
   ない場合に、点火時期補正機構に向けて遅角指令
   信号を出力する遅角指令手段とを具備してなるこ
   とを特徴とするノツキング制御装置。