JPH045454A - 内燃機関の冷却装置 - 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、内燃機関の冷却装置に関し、特に過給機付内
燃機関において有益な技術に関する。

〈従来の技術〉 排気ターボ過給機付内燃機関では、高負荷運転時に排気
温度が過度に上昇して排気弁、排気マニホールド若しく
は過給機のタービン等に熱的損傷が生ずることがある。

このため、従来においては、高負荷運転域（例えば６０
００ｒ、ｐ、ｍ、以上の高負荷運転載）の目標空燃比を
過度にリッチ化（最大出力空燃比よりもリッチ）して設
定し、燃料により燃焼室を冷却して排気温度を低下させ
るようにしている。　ここで、前記目標空燃比は、定常
連続運転時に排気温度が所定値以下になるように、設定
されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、排気系には大きなヒートマスがあるので、定常
連続運転時には問題となる排気温度の上昇も、機関運転
状態が過渡的（加速運転時）に高負荷運転に入るときに
は問題とならず、逆に空燃比のオーハリソチ化により燃
費の悪化を招くと共に排気性状の悪化（特にＣＯ排出量
の増加）を招くという不具合がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、高
負荷運転域の排気系温度の上昇を抑制しつつ燃費及び排
気性状を向上できる内燃機関の冷却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〉 このため、本発明は請求項１においては第１図実線示の
如く、機関運転状態に基づいて点火時期を設定する点火
時期制御手段Ａと、設定された点火時期に基づいて点火
栓Ｂを駆動制御する駆動制御手段Ｃと、を備えるものに
おいて、機関負荷を検出する機関負荷検出手段りと、機
関の冷却温度若しくは冷却水温度に関連する状態を検出
する温度検出手段Ｅと、前記検出された機関負荷を少な
くともパラメータとして燃焼室における熱発生量を設定
する熱発生量設定手段Ｆと、前記検出された冷却水温度
若しくは冷却水温度に関連する状態に基づいて基本排気
系温度を設定する基本排気系温度設定手段Ｇと、前記設
定された熱発生量と基本排気系温度とに基づいて排気系
温度を推定する排気系温度推定手段Ｈと、推定された排
気系温度に基づいて当該排気系温度を低下させるべく点
火時期進角量を設定する進角量設定手段Ｉと、設定され
た点火時期進角量に基づいて前記設定された点火時期を
補正する点火時期補正手段、■と、を備えるようにした
。

また、請求項２においては、請求項１に加えて、第１図
中破線示の如く推定された排気系温度に基づいて当該排
気系温度を低下させるべく燃料増量補正量を設定する増
量補正量設定手段にと、設定された燃料増量補正量に基
づいて燃料供給量を増量補正する増量補正手段りと、増
量補正された燃料供給量に基づいて燃料供給手段Ｍを駆
動制御する駆動制御手段Ｎと、を備えるようにした。

〈作用〉 このようにして、請求項１においては、機関負荷を少な
くともパラメータとして設定された熱発生量と、冷却水
温度若しくはそれに関連する状態に基づいて設定された
基本排気系温度と、に基づいて排気系温度を推定し、こ
の排気系温度を低下させるように点火時期を進角補正す
る。

また、請求項２においては、請求項１の点火時期制御に
加えて推定された排気系温度に基づいて燃料増量を図り
、これによっても排気系温度を低下させる。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第６図に基づいて
説明する。

第２図において、機関１の吸気ポート近傍の吸気通路２
壁には燃料供給手段としての電磁式燃料噴射弁３が取付
けられ、燃料噴射弁３には燃料ポンプ（図示せず）から
燃料が圧送供給される。前記燃料噴射弁３は、制御装置
４がらの駆動パルス信号により開弁されて、燃料を吸気
通路２に噴射供給する。

前記吸気通路２には排気ターボ過給機５のコンプレッサ
６が介装され、コンプレッサ６に軸結されたタービン７
は排気通路８に介装されている。

そして、タービン７を排気エネルギにて回転駆動させる
ことにより、コンプレッサ６にて吸気を加圧して燃焼室
に供給する。

前記機関１の燃焼室には点火栓９が設けられている。前
記点火栓７には制御装置４がらの点火信号に基づいて点
火コイル１ｏにて発生する高電圧がディストリビュータ
１１を介して印加され、これにより火花点火させて燃料
を燃焼させる。

前記制御装置４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ。

Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェースを含んで構成
されるマイクロコンピュータを備え、各種センサの信号
に基づいて燃料噴射弁３及び点火栓９を制御する。

前記ディストリビュータ１１にはクランク角センサ１２
が設けられ、クランク角センサ１２はレファレンス信号
（４気筒機関ではクランク角度で１８０゜毎）とポジシ
ョン信号（例えばクランク角度で２゜毎）とを前記制御
装置４に出力する。ここで、単位時間当りのポジション
信号の入力数或いはレファレンス信号の入力周期を測定
することにより、機関回転速度を検出できる。

排気通路８には酸素センサ１３が設けられ、酸素センサ
１３は排気中の酸素濃度を検出することにより空燃比を
検出する。ここで、酸素センサ１３は理論空燃比付近を
境として出力電圧が急変するものである。また、吸入空
気流量を検出する機関負荷検出手段としての熱線式エア
フローメータ１４と、機関１の冷却水温度を検出する水
温センサ１５と、が設けられ、これらの検出信号は制御
装置４に入力される。

前記制御装置４には、動作電源としてまた電源電圧の検
出のために、バッテリ托がエンジンキースイッチ１７を
介して接続されている。

前記制御装置４のＣＰＵは、第３図〜第７図に示すフロ
ーチャートに従って、作動し、燃料噴射弁３と点火栓９
とを駆動制御する。

ここでは、制御装置４（特にＣＰＵ）が点火時期設定手
段と駆動制御手段と熱発生量設定手段と基本排気系温度
設定手段と排気系温度推定手段と点火時期補正手段と増
量補正量設定手段と増量補正手段とを構成する。

次に作用を第３図〜第７図のフローチャートに従って説
明する。第３図のフローチャートに示すルーチンは１０
ｍ５ｅ（毎に時間周期で実行される。

まず、燃料噴射制御を説明する。

Ｓｌでは、クランク角センサ１２．酸素センサ１３エア
フローメータ１４等の各種信号を読込む。

Ｓ２では、検出された吸入空気流１１Ｑと機関回転速度
Ｎとに基づいて、基本噴射量ＴＰ（＝ＫＱ／Ｎ；には定
数）を演算する。

Ｓ３では、各種補正係数Ｃ０ＥＦを次式により設定する
。

Ｃ０ＥＦ＝１＋水温増量補正係数十空燃比補正係数士始
動及び始動後増量補正係数十アイドル後増量係数十加速
減量補正係数 ここで、前記空燃比補正係数は、機関回転速度と機関負
荷とによりマツプに割付けられており、通常運転領域で
は空燃比が理論空燃比になるように設定され、高負荷運
転域で理論空燃比よりリッチな最大出力空燃比になるよ
うに設定されている。

Ｓ４では、バッテリ１６の電圧値に基づいて電圧補正分
子ｓを設定する。これはバッテリ電圧の変動により燃料
噴射弁３の噴射量変動を防止するためである。

Ｓ５では、後述の第５図のフローチャートに示すルーチ
ンによって設定された空燃比フィードバック補正係数α
を読込む。

Ｓ６では、後述の第７図のフローチャートに示すルーチ
ンによって設定された冷却のための燃料増量補正係数Ｋ
ＨＯＴを読込む。

Ｓ７では、燃料噴射量Ｔ８を次式により演算する。

Ｔ、−Ｔ、ＸＣ０ＥＦＸαＸＫＨＯＴ＋ＴＳＳ８では、
演算された燃料噴射量Ｔ、を出力レジスタにセントする
。これにより、燃料噴射弁３に燃料噴射量Ｔ、に対応す
るパルス幅の信号が出力され、燃料噴射が行われる。

次に、フィードバック制御判定ルーチンを第４図のフロ
ーチャートに従って説明する。ここで、空燃比のフィー
ドハック制御は、低・中速回転かつ低・中負荷運転域で
行い、高回転又は高負荷運転域で停止される。

Ｓｌｌでは、機関回転速度に基づいてマツプから比較負
荷（Ｔ、）をマツプから演算する。この比較負荷は機関
回転速度が高（なるに従って小さくなるように設定され
ている。

３１２では、実際の負荷（Ｔｐ）が比較負荷以下か否か
を判定し、ＹＥＳのときすなわち低・中速回転かつ低・
中負荷運転域のときにはＳ１３に進み、ＮＯのときすな
わち高回転又は高負荷運転域のときには３１４に進む。

３１３では、デイレイタイマを初期値にリセントした後
、Ｓ１７に進む。

Ｓ１４では、デイレイタイマのカウントを開始させる。

Ｓ１５では、デイレイタイマのカウント値が所定値以上
になったか否かを判定し、ＹＥＳのときすなわち高回転
又は高負荷運転域に移行してから前記所定値を経過した
ときにはフィードバック制御を停止させるべく３１８に
進みＮｏのときにはＳ１６に進む。

Ｓ１６では、機関回転速度が所定値（例えば３８００ｒ
、ｐ、ｍ、　）以上か否かを判定し、ＹＥＳのときには
フィードバック制御を停止させるべくＳ１８に進みＮＯ
のときにはＳ１７に進む。

Ｓ１７では、フィードバック制御を行わせるべく空燃比
フラッグを１に設定する。

３１８では、フィードバック制御を停止させるべく空燃
比フラッグをＯに設定する。

このようにして設定された空燃比フラッグはＲＡＭに記
憶される。

次に、空燃比フィードバック補正係数αの設定ルーチン
を第５回のフローチャートに従って説明する。

５２１では、空燃比フラ・ノブが１か否かを判定し、Ｙ
ＥＳのときにはフィードバック制御を行うべくＳ２２に
進みＮＯのときにはフィードハック制御を停止させるべ
くＳ３０に進む。

Ｓ２２では、酸素センサ１３の出力電圧を読込む。

Ｓ２３では、読込まれた出力電圧と理論空燃比相当の基
！Ｓ電圧とを比較することにより、実際の空燃比が理論
空燃比よりリッチか否かを判定し、ＹＥＳのときすなわ
ちリッチのときにはＳ２４に進みＮＯのときすなわちリ
ーンのときにはＳ２７に進む。

Ｓ２４では、実際の空燃比がリーンからリッチに反転し
た初回か否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ２５に進み
ＮｏのときにはＳ２６に進む。

Ｓ２５では、前回ルーチンで設定された空燃比フィード
バンク補正係数αから比例骨Ｐを減じて新たな空燃比フ
ィードバンク補正係数αを設定する。

Ｓ２６では、前回ルーチンで設定された空燃比フィード
バック補正係数αから積分分Ｉを滅して新たな空燃比フ
ィードバンク補正係数αを設定する。

このようにして、反転初回は空燃比を比例骨Ｐだけ急激
にリーン化させその後は空燃比を積分分Ｉずつ徐々にリ
ーン化させるべく空燃比フィードバック補正係数αを設
定する。

３２７では、実際の空燃比がリッチからリーンに反転し
た初回か否かを判定し、ＹＥＳのときには３２Ｂに進み
ＮＯのときにはＳ２９に進む。

３２８では、前回ルーチンで設定された空燃比フィード
バック補正係数αから比例骨Ｐを減じて新たな空燃比フ
ィードバンク補正係数αを設定する。

Ｓ２９では、前回ルーチンで設定された空燃比フィード
バック補正係数αから積分分Ｉを減じて新たな空燃比フ
ィードバック補正係数αを設定する。

このようにして、反転初回は空燃比を急激にリッチ化さ
せその後は空燃比を徐々にリッチ化させるべく空燃比フ
ィードバック補正係数αを設定する。

Ｓ３０では、空燃比フィードバック補正係数αを所定値
（例えば１）にクランプして、フィードバック制御を停
止させる。

次に、点火時期制御を第７図のフローチャートに示すル
ーチンに従って説明する。

３３１では、クランク角センサ１２の検出信号を読込む
。

Ｓ３２では、検出された機関回転速度と機関負荷（例え
ば基本噴射量）とに基づいて基本点火時期ＡＤＶをマツ
プから検索する。

３３３では、後述の第７図の噴射に示すルーチンにて設
定された冷却用の点火時期進角量ＫＡＤＶを読込む。

Ｓ３４では、前記基本点火時期ＡＤＶと点火時期進角量
ＫＡＤＶとを加算して点火時期を求める。

このようにして求められた点火時期に点火信号を点火コ
イル１０に出力しディストリビュータ１１を介して点火
栓９を点火作動させる。

次に、燃料増量補正係数ＫＨＯＴ及び点火時期進角ＩＫ
ＡＤＶルーチンを第７図のフローチャートに従って説明
する。

Ｓ４１では、エアフローメータ１４、水温センサ１５等
の各種信号を読込む。

３４２では、検出された吸入空気流量と機関回転速度と
に基づいて燃焼室における熱量住ｆｉＨをマツプから検
索する。熱発生量Ｈは、吸入空気流量が増大するに従っ
て大きくなるように設定され、かつ機関回転速度が増大
するに従って大きくなるように設定されている。

Ｓ４３では、検出された冷却水温度に基づいて、基準排
気系温度Ｔ。は、冷却水温度が高くなるに従って高くな
るように設定されている。

Ｓ４４では、排気系温度Ｔを次式により演算して推定す
る。

Ｔ　＝　Ｔ　ｏ　＋　（ＨＸ　Ｋ　）　／　ｎＫは熱量
を温度に変換する係数、ｎは燃焼室から排気系までの熱
容量であって実験的に求められる。

３３５では、推定された排気系温度Ｔに基づいて排気温
度を低下させるための燃料増量補正係数ＫＨＯＴをマツ
プから検索する。このＫＨＯＴはＩよりも大きくかつ排
気系温度が高くなるほど大きくなるように設定されてい
る。

Ｓ３６では、推定された排気系温度Ｔに基づいて、排気
温度を低下させるための点火時期進角量ＫＡＤＶをマツ
プから検索する。この点火時期進角量ＫＡＤＶは排気系
温度が高くなるほど進角するように設定されている。

このようにして設定された燃料増量補正係数ＫＨＯＴは
第３図のフローチャートに示すルーチンにて使用されて
、燃料増量（空燃比を最大出力空燃比よりもリンチ化）
が行われる。また、点火時期進角ＫＡＤＶは第６図のフ
ローチャートに示すルーチンにて使用されて、点火時期
が進角されても排気温度が低下されて排気系温度が低下
する。

以上説明したように、吸入空気流量と機関回転速度とか
ら求められた熱発生量と、冷却水温度がら求められた基
本排気系温度と、に基づいて燃料噴射量増量補正と点火
時期の進角補正とを行うようにしたので、高負荷域で定
常連続運転がなされても空燃比がオーハリソチ化されて
燃焼室が冷却され排気系温度の上昇を抑制できると共に
点火時期進角によっても排気系温度を抑制できる。この
ため、エンジン及び排気ターボ過給機の熱的損傷を防止
して耐久性を向上できる。

また、過渡的に高負荷運転域に入るときには熱量ＨＥｔ
も比較的少なく排気系温度の上昇も抑制できるので、前
記点火時期進角量ＫＡＤＶ及び燃料増量補正係数ＫＨＯ
Ｔが小さくなり、冷却のための燃料増量を抑制できる。

このため、加速運転時の出力を向上できると共に、排気
性状の悪化及び燃費の悪化を抑制できる。特に、燃料増
量と点火時期と点火時期進角とによって排気系温度を低
下させるようにしたので、燃料増量を抑制でき排気性状
の悪化及び燃費の悪化を抑制でき、また進角量を抑制で
きノッキングの発生を防止できる。

尚、機関負荷としては、スロットル弁開度、吸気負圧等
が挙げられる。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、請求項１においては、
機関負荷を少なくともパラメータとして熱発生量を求め
ると共に冷却水温度若しくはこれに関連する状態から基
本排気系温度を求めた後、排気系温度を推定し、この排
気系温度に基づいて冷却用の点火時期進角を行うように
したので、高負荷連続運転時の耐久性を従来例と同様に
向上しつつ、過渡運転時の出力向上と排気性状の向上と
燃費の向上とを図れる。また、請求項２においては、点
火時期進角制御と燃料増量制御とを作用して排気系温度
を低下させるようにしたので、ノッキングの発生を抑制
できると共に排気性状及び燃費の悪化を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図〜第７図は同上のフローチ
ャートである。 １・・・機関　　３・・・燃料噴射弁　　４・・・制御
装置５・・・排気ターボ過給機　　９・・・点火栓　　
１２・・・クランク角センサ　　１３・・・酸素センサ
　　１４・・・エアフローメータ　　１５・・・水温セ
ンサ特許出願人　　　日本電子機器株式会社代理人　弁
理士　笹　島　　冨二雄 第４Ｕｙ′ 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関運転状態に基づいて点火時期を設定する点火
   時期設定手段と、設定された点火時期に基づいて点火栓
   を駆動制御する駆動制御手段と、を備える内燃機関にお
   いて、機関負荷を検出する機関負荷検出手段と、機関の
   冷却温度若しくは冷却水温度に関連する状態を検出する
   温度検出手段と、前記検出された機関負荷を少なくとも
   パラメータとして燃焼室における熱発生量を設定する熱
   発生量設定手段と、前記検出された冷却水温度若しくは
   冷却水温度に関連する状態に基づいて基本排気系温度を
   設定する基本排気系温度設定手段と、前記設定された熱
   発生量と基本排気系温度とに基づいて排気系温度を推定
   する排気系温度推定手段と、推定された排気系温度に基
   づいて当該排気系温度を低下させるべく点火時期進角量
   を設定する進角量設定手段と、前記設定された点火時期
   進角量に基づいて前記設定された点火時期を補正する点
   火時期補正手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関
   の冷却装置。
2. （２）推定された排気系温度に基づいて当該排気系温度
   を低下させるべく燃料増量補正量を設定する増量補正量
   設定手段と、設定された燃料増量補正量に基づいて燃料
   供給量を増量補正する増量補正手段と、増量補正された
   燃料供給量に基づいて燃料供給手段を駆動制御する駆動
   制御手段と、を備えた請求項１記載の内燃機関の冷却装
   置。