JPH04191433A - エンジンの燃焼制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料の揮発性などの燃料性状を検出するよう
にしたエンジンの燃焼制御装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、エンジンの燃料特にガソリンにおいては、揮発性
の低い燃料が販売されるようになり、燃料性状の異なる
燃料をエンジンに供給して燃焼させた場合に、各種制御
特性をこの燃料性状の変動に対応して補正する必要があ
る。

すなわち、揮発性の低い重質燃料が供給された場合には
、それまでの通常燃料に対応して設定していた各種制御
特性では、特にエンジン温度か低い冷間時走行において
燃料の気化、霧化が低下して走行性不良が生起する。こ
れに対して、燃料の揮発性などの燃料性状の検出判定を
行えば、この燃料性状の検出に基づいて上記冷間運転時
の燃料増量を所定量増加するように補正することて走行
性を改善することが可能となる。

そこで、従来より、上記燃料の揮発性などの燃料性状を
検出判定するのに、例えば、特開昭６２−２８８３３５
号公報に見られるように、重質燃料と通常燃料とではシ
リンダ内の燃焼における燃焼速度すなわち圧力上昇が異
なることに基づき、圧力センサによって検出した筒内圧
力に基づいて燃料性状を検出判定するようにした技術が
公知である。

一方、エンジンにおいては、燃費性、エミッション性の
向上を図ることから、吸気流速の増大によって燃料霧化
を促進することなどによって燃焼性を向上する技法が採
用されている。このエンジンの燃焼性の改善によって燃
焼の最適化、燃焼の早期化を図る際に、その改善は特に
燃焼性が低下する低回転低負荷領域で行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかして、上記のように燃焼性の向上機能が作動される
エンジンにおいては、前記燃料性状を判定するための燃
焼状態に対応した基礎的な検出信号が上記燃焼向上制御
の影響を受けて、良好な検出判定が行えない問題を有す
る。

すなわち、燃料性状を判定する場合に、この燃料性状の
差異に基づく燃焼状態の変化に関連したエンジン回転数
変動などの判定基準となる検出信号は、前記燃料霧化促
進等を行う燃焼向上手段の作動による燃焼性の改善によ
る影響を受けて変動し、燃料性状の差異に対応した検出
信号の変動量か減少して、その検出判定が困難で検出精
度か低下することになる。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、燃焼性の向上制御に
よる燃焼向上効果を確保しつつ燃料性状の検出判定を精
度よく行って揮発性の変化などに対応して良好な走行性
を確保するようにしたエンジンの燃焼制御装置を提供す
ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明のエンジンの燃焼制御装
置は、エンジンの燃焼性を向上する燃焼向上手段を備え
ると共に、エンジンの燃焼状態に関連する信号に基づい
て燃料性状を検出判定する燃料性状検出手段と、エンジ
ン始動後、上記燃料性状検出手段により燃料性状か検出
されるまでは、前記燃焼向上手段による燃焼性向上作動
を制限する規制手段とを設けて構成したものである。

前記燃焼向上手段は、低吸気領域で吸気通路面積を小さ
くする制御弁を備え、吸気流速の上昇で燃焼性を向上す
るもの、その他、低負荷低回転領域で噴射燃料に対する
吸気に乱流を発生させて気化、霧化を促進するもの、ま
た、混合気を絞って流速の上昇によって気化、霧化を促
進するもの、低吸気領域でのスワールの強化によって燃
焼性を向上するものなどの公知の技法が採用可能である
。

また、前記燃料性状検出手段は、燃料性状の変化に対応
した燃焼状態の変動に関連する信号としては、冷間始動
後のエンジン回転数の変動から検出判定するもの、燃焼
圧力の変動から検出するもの、空燃比センサの検出信号
の変化から検出するものなどが採用される。

（作用および効果） 上記のような燃焼制御装置では、基本的にはエンジンの
燃焼性か低下する低負荷低回転などには燃焼向上手段を
作動させて燃料の霧化促進等によってエンジンの燃焼性
を向上して運転性、燃費性、エミッション性の改善など
を行い、高負荷状態などでは高出力を得るために上記燃
焼向上手段を非作動状態に駆動するように燃焼向上制御
を行う。

一方、冷間始動時のエンジン回転数の変動なとから燃料
性状検出手段によって燃料性状を検出判定するものであ
るが、エンジン始動後、上記燃料性状検出手段により燃
料性状か検出されるまでは、規制手段によって前記燃焼
向上手段による燃焼性向上作動を制限することによって
、燃料性状検出時の燃焼状態に関連した検出信号におけ
る燃料性状の変化に対応した変動量が大きくなり、燃料
性状の検出判定か精度よく行え、この検出に基づいて燃
料性状に対応した適確な制御を実施することができるも
のである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は一実施例における燃焼制御装置を
適用したエンジンの概略構成を示している。

エンジン本体１には４つの気筒２が設置され、各気筒２
には吸気ポート３および排気ポート５が開口され、吸気
ボート３には吸気通路４の下流端部分の独立吸気通路４
ａがそれぞれ独立して接続されている。また、前記各気
筒２の独立吸気通路４ａの上流側は１つの集合吸気通路
４ｂに集合されている。

そして、前記吸気通路４の上流側の集合吸気通路４ｂに
スロットル弁８が配設されると共に、これより下流側の
各気筒２の独立吸気通路４ａにはシャッター弁９がおの
おの配設されている。上記シャッター弁９は各気筒２の
ものが共通の弁軸９ａに固着されて各気筒同時に開閉作
動される。

上記スロットル弁８はアクセル操作に連係して開閉され
、シャッター弁９は吸気負圧で作動するアクチュエータ
１２によって運転状態に応じて、低負荷低回転領域で閉
じるように開閉作動される。

すなわち、上記アクチュエータ１２には、一端がシャッ
ター弁９下流の吸気通路４ａに接続された負圧導入通路
１２ａの他端が接続され、この負圧導入通路１２ａの途
中に三方ソレノイドバルブ１０が介装され、該ソレノイ
ドバルブ１０の作動操作によってシャッター弁９の開閉
制御が行われる。

このシャッター弁９はアクチュエータ１２に吸気負圧が
導入された際に開作動するように設定されている。また
、シャッター弁９下流の各気筒２の独立吸気通路４ａに
はそれぞれ燃料噴射弁１４か配設されている。

そして、前記シャッター弁９は閉した状態においては、
このシャッター弁９によって吸気の流れを絞って、燃料
噴射弁１４のまわりに乱流を発生させて、噴射燃料の気
化、霧化を促進することで燃焼性を向上する燃焼向上手
段Ｅを構成するものであって、該シャッター弁９の開閉
制御（ソレノイドバルブ１０の作動制御）および燃料噴
射弁１４の燃料噴射制御は、コントローラ１５からの制
御信号によって運転状態に応じて行われる。

上記コントローラ１５には運転状態を検出するために、
エンジン回転数を検出する回転数センサ１７からの回転
信号、水温センサ１８からエンジン水温信号、変速機の
Ｎレンジを検出するレンジセンサ１９からの信号、スロ
ットル弁８の全閉状態で作動するアイドルスイッチ２０
からの信号、吸気量センサ６からの吸気量信号等がそれ
ぞれ入力される。

さらに、上記コントローラ１５は、エンジン始動時のエ
ンジン回転数の変動から燃料性状（揮発性）を検出判定
する燃料性状検出手段の機能を有すると共に、上記燃料
性状検出手段の検出判定作動時には、前記燃焼向上手段
Ｅを構成するシャッター弁９が閉じて燃焼性向上状態と
ならないように閉作動を制限する規制手段の機能を備え
ている。

また、前記コントローラ１５による燃料噴射制御におい
て、エンジン始動時に上記燃料性状検出手段によって使
用燃料が重質燃料であると検出されると、冷間時の燃料
供給量の増量（暖機増量）を増大し、エンジン水温の上
昇と共に低減する補正制御を行うように構成されている
。

具体的には、前記燃料性状の判定は、冷間始動後のエン
ジン回転数の変動で検出するものであるが、そのタイム
チャートを第３図に基づいて説明する。エンジンを始動
するべく、ａ点でスタータモータを起動してクランキン
グを開始すると、エンジン回転数は（Ｂ）のように上昇
し始め燃料に点火して完爆状態となるとさらに上昇し、
始動後は一旦低下してからエンジン水温、スロットル開
度などに対応したエンジン回転数に移行する。

そして、低下状態におけるエンジン回転数か所定の回転
数ＮｃからＮｄに低下した時間ｔを計測し、この時間ｔ
が重質燃料では通常燃料に比べて燃料の揮発性が低く空
燃比がリーンなのに応じて低下時間が短く（低下速度が
速＜）、上記計測時間ｔが設定値ｔｏ以下の場合に重質
燃料の供給であると判定するものである。これにより、
エンジン回転数がＮｄに低下したｄ点で燃料性状の判定
が行われることになる。

上記燃料性状の検出判定に対し、前記シャッター弁９の
作動は、（Ａ）に示すように、ａ点以前のエンジン停止
状態では閉じていたシャッター弁９をａ点から燃料性状
の判定が行われるｄ点まで開作動し、判定後は低負荷状
態での燃焼性を向上することからシャッター弁９を閉じ
るように制御する。

一方、この始動時の燃料噴射量は（Ｃ）に示すように、
ａ点のクランキング開始からｂ点の始動完了までは、エ
ンジン水温に応じて設定された始動用燃料を供給し、始
動完了のｂ点から徐々に低減して暖機増量燃料に移行す
るものであるか、６点で燃料性状が揮発性の低い重質燃
料であると検出判定されると、水温に応じた暖機増量燃
料をさらに増量して暖機の進行に応じて徐々に低減する
ものである。

なお、冷間始動時に燃料性状を判定するのは、燃料の揮
発性の差異が顕著となるのが温度か低い領域であり、温
度が高い領域では加熱によって気化が促進されて揮発性
の差に基づく変動が少なくて検出が困難となるからであ
る。

前記コントローラ１５の処理を第４図のフローチャート
に沿って説明する。このフローチャートは燃料性状判定
制御についてのみ示し、制御スタート後、ステップＳ１
でエンジン水温か５０℃以下の冷間時か否かを判定する
。冷間時に燃料性状を検出することから、ステップＳ２
でシャッター弁９を全開にして燃焼性の向上作動を禁止
してエンジン始動を行う。

エンジンが始動されると、ステップＳ３てＮレンジか否
かを判定し、さらにステップＳ４でアイドルスイッチ２
０かオンでスロットル弁８か全閉か否かを判定して、燃
料性状検出条件か満たされたか否かを判定する。

そして、上記ステップＳ３およびＳ４の判定かＹＥＳで
、アイドル無負荷状態の冷間始動時には、ステップＳ５
でエンジン回転数が前記ＮｃからＮｄに低下する時間の
測定値ｔが設定値ｔｏ以下の重質燃料か否かの判定を行
う。

上記ステップＳ５の判定かＹＥＳで重質燃料が供給され
て揮発性が低い場合には、ステップＳ６で重質判定フラ
グＨを１にセットする。一方、ステップＳ５の判定がＮ
ｏで通常燃料の場合、および燃料性状検出条件が満たさ
れなかった場合には、ステップＳ７で重質判定フラグＨ
をＯにクリアした後、ステップＳ８で前記シャッター弁
９の閉作動禁止を解除して、運転状態に応じたシャッタ
ー弁９の制御を行う。すなわち、低回転低負荷領域にあ
る場合には、上記シャッター弁９を閉作動して燃焼性を
向上し、その他の領域では開作動するものである。

なお、上記重質判定フラグＨのセットに応じて、図示し
ない燃料制御ルーチンで重質燃料増量の補正を行うもの
である。

上記のような作用により、冷間始動時で燃料性状判定条
件を満たすときには、シャッター弁９の閉作動を禁止し
て、その閉作動による燃料霧化の促進で燃焼性が向上し
てエンジン回転数が上昇するのを回避し、エンジン回転
数の低下特性の変化に基づく燃料性状（揮発性）の変更
を正確に検出判定することができる。

なお、上記実施例においてはエンジン回転数の低下速度
に基づいて重質燃料を検出するようにしているが、重質
燃料の場合には冷間始動完了後のエンジン回転数の落ち
込みが大きくなることから、この始動完了後のエンジン
回転数か基準値以下に低下した場合に重質燃料が供給さ
れていると判定するようにしてもよい。また、重質燃料
では燃焼速度か異なり、燃焼圧力の上昇変化か異なるこ
とから筒内圧力を検出してその変化特性から燃料性状を
判定するようにしてもよい。さらに、重質燃料では同一
量の燃料の供給に対して実際に燃焼室に供給される燃料
量が少なく空燃比かり−ンとなることから、空燃比セン
サのリーン検出信号が所定値以上に長い場合に重質燃料
の供給であると判定するようにしてもよい。さらに、他
の公知の燃料性状判定か採用可能である。

一方、前記実施例では冷間時に、エンジン始動と同時に
シャッター弁９を全開状態に作動するようにしているが
、燃料の始動増量が減少する領域でシャッター弁９を全
開状態に作動して燃料性状を判定するようにしてもよい
。

次に、第５図は他の実施例の燃焼向上手段を倫えたエン
ジンの全体構成を示している。

この例のエンジン本体１には前例同様の４つの気筒２が
設置され、各気筒２には吸気ポート３および排気ポート
５が開口され、吸気ポート３には吸気通路４の下流端部
分の独立吸気通路４ａがそれぞれ独立して接続されてい
る。また、前記各気筒２の独立吸気通路４ａの上流側は
１つの集合吸気通路４ｂに集合され、上流部には吸気量
を検出するエアフローメータ６、エアクリーナ７が介装
されている。

そして、前記吸気通路４の上流側の集合吸気通路４ｂに
第１制御弁２８が配設されると共に、これより下流側の
各気筒２の独立吸気通路４ａには第２制御弁２９がおの
おの配設されている。上記第２制御弁２９は各気筒２の
ものが共通の弁軸２９ａに固着されて各気筒同時に開閉
作動される。

上記第１制御弁２８および第２制御弁２９は、ポジショ
ンセンサを備えたアクチュエータ３１．３２によって、
それぞれ別途に独立した特性で開閉操作される。

また、前記第１制御弁２８より下流側で第２制御弁２９
より上流側の集合吸気通路４ｂには、各気筒共通の上流
燃料噴射弁３３が配設されると共に、第２制御弁２９下
流の各気筒２の独立吸気通路４ａにはそれぞれ下流燃料
噴射弁３４が配設され、その燃料噴射制御は、コントロ
ーラ３５からの制御信号によって運転状態に応じて行わ
れる。

上記コントローラ３５には運転状態を検出するために、
前例と同様の各種センサからの信号が入力される。

このコントローラ３５による燃料噴射制御は、運転状態
に応じて求めた燃料噴射量を通常は上流燃料噴射弁３３
から所定のタイミングで同期噴射を行い、加速時などの
過渡時には下流燃料噴射弁３４から非同期噴射を行って
レスポンスを向上するものである。

一方、前記コントローラ３５によって第１制御弁２８と
第２制御弁２９の開度制御を行うものであるが、第１制
御弁２８は、アイドル時および減速時のように吸気圧力
の低い極低負荷時には全閉状態で、吸気圧力すなわち負
荷の上昇に対応してオフアイドル時には急激に開度が上
昇し全開となる。これに対し、第２制御弁２９は、アイ
ドル時および減速時のような極低負荷時には全閉状態で
、負荷の増大に対してその負荷程度に応じて所定開度に
開いて吸気量の調整を行うものである。

そして、前記第２制御弁２９は閉じた状態（低負荷状態
）においては、絞られている第２制御弁２９によって上
流燃料噴射弁３３から噴射された燃料の気化、霧化を促
進することで燃焼性を向上する燃焼向上手段Ｅを構成し
ている。また、前例と同様に、冷間始動時のエンジン回
転数の変動から燃料性状を検出判定する燃料性状検出手
段によって、燃料性状の検出判定を行っている期間につ
いては上記燃焼向上手段Ｅの燃焼性向上作動を禁止する
規制手段が設置されている。

すなわち、燃料性状検出時には、前記第２制御弁２９を
開くか、もしくは、下流燃料噴射弁３４から燃料噴射を
行って、燃料の気化、霧化の促進機能をなくして燃焼向
上機能を停止するものである。

その他、重質燃料判定ルーチン、燃料補正などは前例と
同様であり、図面での構成が同一の場合には同一符号を
付してその説明は省略する。

また、上記実施例以外の燃焼向上手段としては、′例え
ば特開昭５９−１０５９２９号公報に記載されているス
ワール制御によって実施するようにしてもよい。

すなわち、吸気ポート近傍の吸気通路を通路面積の小さ
い低速用吸気通路とそれより通路面積の大きい高速用吸
気通路とに分離形成し、高速用吸気通路に高負荷域で閉
じるシャッター弁を介装し、低負荷領域での低速用吸気
通路からの吸気の流速を高めて強いスワールを発生させ
て燃焼性を改善するようにした場合に、燃料性状の検出
判定時には上記シャッター弁を開くように制御すればよ
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃焼制御装置を備え
たエンジンの概略構成図、 第２図は平面的に示した同エンジンの吸気装置部分の要
部概略構成図、 第３図は燃料性状判定時の制御特性を示す説明図、 第４図はコントローラの処理を説明するための要部フロ
ーチアヤード図、 第５図は他の実施例における燃焼制御装置を備えたエン
ジンの概略構成図である。 ］・・・・・・エンジン本体、４・・・・・・吸気通路
、８・・・・・・・・・・・・スロットル弁、９・・・
・・・シャッター弁、１０・・・・・・三方ソレノイド
バルブ、１２・・・・・・アクチュエータ、１４・・・
・・・燃料噴射弁、１５．３５・・・・・・コントロー
ラ、１７・・・・・・回転数センサ、２８・・・・・・
第１制御弁、２９・・・・・・第２制御弁、３２・・・
・・・アクチュエータ、３３・・・・・・上流燃料噴射
弁、３４・・・・・・下流燃料噴射弁、Ｅ・・・・・・
燃焼向上手段。 第３図 第２図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの燃焼性を向上する燃焼向上手段を備え
   たエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼状
   態に関連する信号に基づいて燃料性状を検出判定する燃
   料性状検出手段と、エンジン始動後、上記燃料性状検出
   手段により燃料性状が検出されるまでは、前記燃焼向上
   手段による燃焼性向上作動を制限する規制手段とを設け
   たことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。
2. （２）前記燃焼向上手段が、低吸気領域で吸気通路面積
   を小さくする制御弁であることを特徴とする請求項１記
   載のエンジンの燃焼制御装置。