JPH0730730B2 - エンジンの過回転防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエンジンの過回転防止装置に関し、さらに詳し
くは電子制御式燃料噴射装置を備えたエンジンの過回転
防止装置に関する。

従来の技術 最近の自動車用エンジンにおいては、HC対策や燃費改善
等のために減速運転時に燃料カットを行なう燃料カット
モードと、エンジンの過回転を防止するために例えば70
00rpm等の所定のエンジン回転数以上で燃料カットを実
行する高速燃料カットモードとが備えられているのが一
般的である。減速運転時の燃料カットモードは、エンジ
ン吸気系のスロットルバルブが全閉位置にあってエンジ
ン回転数が所定範囲内、即ち燃料カット回転数以下で燃
料復帰回転数以上のときに行なわれ、エンジン回転数が
燃料復帰回転数以下になったときに終了し、このときに
はエンジンに対する燃料の供給を再開する制御モードで
ある。

一方上述した後者の高速燃料カットモードにおいては、
エンジンの過回転を防止することによりエンジン部品の
損傷防止、排気系の過加熱を防止すると共に燃料消費を
低減させることを主眼点としている。このエンジン高速
回転時における過回転防止のための燃料カットは、従来
一般的に、エンジン回転数が一定の燃料カット回転数を
超えたときに燃料噴射弁からの燃料噴射を停止すること
により行なうようにされている。この方法においては、
スロットルバルブが閉じられるまでは、燃料カット回転
数近傍で燃料カットと復帰を繰返し、エンジンがハンチ
ングした状態で高速回転を続けることになる。従ってこ
のような状態が運転者の意図の有無に拘らず暫くの間継
続すると、エンジンの各部摩耗や劣化を促進し、特に触
媒コンバータ搭載車両においては、触媒の温度を急速に
上昇させその劣化を促進するという問題点を有してい
た。

このような問題点を改善するために、特開昭60−128957
号には、高速燃料カット−燃料復帰が継続しているとき
には、燃料カット回転数を徐々に低めるように制御する
エンジンの過回転防止方法が開示されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしこの公開公報に記載されているエンジンの過回転
防止方法は、燃料カット回転数は徐々に低下させるが、
エンジン回転数が燃料カット回転数以下になると直ちに
燃料復帰をするように制御し、燃料カット回転数と燃料
復帰回転数との間に回転速度差（ヒステリシス）を設け
ていないので、エンジン高速回転域において燃料カット
−復帰が頻繁に繰返されることに変わりはない。このた
め燃料カット−復帰のときに排出される未燃焼成分（主
にHC）が排気系に設けられた触媒で燃焼して触媒の温度
が上昇し、触媒が熱劣化を起こすという問題点を依然と
して有している。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、高速燃料カット−復帰によるエン
ジン回転のハンチング幅を徐々に増大し、燃料カットを
維持する時間を長くすることにより、排気系に設けられ
た触媒の過度の温度上昇を防止し、触媒の熱劣化を未然
に防止するエンジンの過回転防止装置を提供することで
ある。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明
は、第１図のブロック図に示されるように、エンジン回
転数が燃料カット回転数を超えると燃料カット手段によ
り燃料カットをし、燃料復帰回転数を下回ると燃料噴射
開始手段により燃料噴射を再開するエンジンの過回転防
止装置において、所定タイミング毎にそのタイミング内
で燃料カット手段により燃料カットが実行されたか否か
を判定する燃料カット判定手段と、燃料カット判定手段
により燃料カットが実行された場合に所定タイミング毎
に燃料カット回転数を第１の所定量下降させ、燃料復帰
回転数を燃料カット回転数を第１の所定量より大である
第２の所定量下降させる燃料カット・復帰回転数変更手
段と、燃料カット判定手段により燃料カットが繰り返し
実行された場合に燃料カット回転数と復帰回転数との差
を徐々に大きくする回転数差設定手段と、を設けたこと
を特徴とするエンジンの過回転防止装置を提供する。

前記所定タイミングは所定時間あるいは所定回転数を採
用するのが望ましく、経過時間あるいはエンジンの経過
回転数に伴って燃料カット回転数及び燃料復帰回転数を
徐々に下降するように制御する。

作用 燃料カット判定手段により、所定タイミング内に燃料カ
ットが実行されたか否かを判定する。所定タイミング内
に燃料カットが少なくとも１回実行されたと判断された
場合には、燃料カット・復帰回転数変更手段により、燃
料カット回転数及び燃料復帰回転数を所定タイミング毎
に徐々に下降させるように制御する。しかもこの場合、
回転数差設定手段により燃料カット回転数と燃料復帰回
転数との差、即ちエンジン回転のハンチング幅が徐々に
大きくなるように制御することにより、燃料カットを継
続する時間が経過時間に伴ってあるいは経過回転数に伴
って徐々に長くなり、その結果触媒を冷却する時間が長
くなるため触媒のオーバーヒートを有効に防止すること
ができる。

実 施 例 以下図面を参照して本発明をその一実施例に基づいて詳
細に説明することにする。

第２図は本発明による過回転防止装置が組込まれた燃料
噴射式エンジンの一実施例を示す概略構成図である。同
図において、１はエンジンを示しており、該エンジン１
はシリンダブロック２とシリンダヘッド３とを有してお
り、シリンダブロック２はその内部に形成されたシリン
ダボアにピストン４を受入れており、そのピストン４の
上方に前記シリンダヘッドと協働して燃焼室５を郭定し
ている。

シリンダヘッド３には吸気ポート６と排気ポート７とが
形成されており、これらポートは各々吸気バルブ８と排
気バルブ９により開閉されるようになっている。またシ
リンダヘッド３には点火プラグ19が取付けられている。
点火プラグ19は点火コイル26が発生する電流をディスト
リビュータ27を経て供給され、燃焼室５内で放電による
火花を発生するようになっている。

吸気ポート６には吸気マニホールド11、サージタンク1
2、スロットルボディ13、吸気チューブ14、エアフロメ
ータ15、エアクリーナ16がこの順に接続され、これらが
エンジンの吸気系を構成している。

吸気マニホールド11の吸気ポート６に対する接続端近く
には燃料噴射弁20が取付けられている。燃料噴射弁20は
燃料タンク21に貯蔵されているガソリンの如き液体燃料
を燃料ポンプ22により燃料供給管23を経て供給され、後
述する制御装置50が発生するパルス信号により開弁時間
を制御されて燃料噴射量を計量制御するようになってい
る。

スロットルボディ13は吸入空気量を制御するスロットル
バルブ24を有しており、このスロットルバルブ24はアク
セルペダル25の踏込みに応じて駆動されるようになって
いる。スロットルボディ13にはスロットルバルブ24の全
閉位置を検出するスロットルスイッチ60が取付けられて
いる。

またエンジン吸気系にはスロットルボディ13をバイパス
して吸気チューブ14とサージタンク12とを接続するエア
バイパス通路30が設けられており、このエアバイパス通
路30は電磁式のバイパス流量制御弁31により開閉及びそ
の開口度を制御され、エンジンの主にアイドル回転数を
制御するようになっている。

70は変速装置であり、変速装置70の出力軸には出力軸の
回転速度から車両の速度を検出する車速センサ71が設け
られており、さらに変速装置のニュートラル位置を検出
するニュートラルスイッチ72が変速装置70に取付けられ
ている。車速センサ71及びニュートラルスイッチ72はそ
れぞれ制御装置50に接続されている。

排気ポート７には排気マニホールド17及び排気管18が順
に接続されている。排気マニホールド17には、排気ガス
中の酸素濃度に応答した信号を出力する、即ち空燃比が
理論空燃比に対してリーン側にあるかリッチ側にあるか
に応じて異なる出力電圧を発生する周知の酸素センサ61
が設けられており、その出力信号は制御回路50に送り込
まれる。三元触媒コンバータ62は、この酸素センサ61の
下流側に設けられており、排気ガス中の三つの有害成分
であるHC、CO、NOx成分を同時に浄化する。

制御装置50は例えばマイクロコンピュータで構成される
のが望ましく、その一例が第３図に示されている。この
マイクロコンピュータは、中央処理ユニット（CPU）51
と、リードオンリメモリ（ROM）52と、ランダムアクセ
スメモリ（RAM）53と通電停止後も記憶を保持するもう
一つのランダムアクセスメモリ（RAM）54と、マルチプ
レクサを有するA/D変換器55と、バッファメモリを有す
るI/O装置56とを有し、これらはコモンバス57により互
いに接続されている。このマイクロコンピュータは、第
２図に示されている如く、バッテリ電源48が供給する電
流を与えられ、これにより作動するようになっている。

A/D変換器55は、エアフロメータ15が発生する空気流量
信号と、エアフロメータ15に取付けられた吸気温センサ
58が発生する吸気温度信号と、シリンダブロック２に取
付けられた水温センサ59が発生する冷却水温度信号とを
入力され、それらデータをA/D変換してCPU51の指示に従
い所定の時期にCPU51及びRAM53或いは54へ出力するよう
になっている。

またI/O装置56はディストリビュータ27に取付けられた
回転数センサ29が発生するエンジン回転数信号及びクラ
ンク角信号と、変速装置70に取付けられた車速センサ71
及びニュートラルスイッチ72が発生する車速信号及びニ
ュートラル信号と、スロットルボディ13に取付けられた
スロットルスイッチ60が発生するスロットル全閉信号と
を入力され、それらのデータをCPU51の指示に従い所定
の時期にCPU51及びRAM53或いは54へ出力するようになっ
ている。

CPU51はROM52に記憶されているプログラムに従って前記
各センサにより検出されたデータに基づいて燃料噴射量
を計算し、それに基づくパルス信号をI/O装置56を経て
燃料噴射弁20へ出力するようになっている。すなわち、
CPU51はエアフロメータ15が検出する空気流量と回転数
センサ29が検出するエンジン回転数とにより基本燃料量
を算出し、これを吸気温センサ58により検出された吸気
温度と、水温センサ59により検出されたエンジン冷却水
温度に応じて修正し、その修正された燃料量に応じたパ
ルス信号を発生するようになっている。

またCPU51はROM52に記憶されているプログラムに従って
吸気温センサ58により検出された吸気温と水温センサ59
により検出された水温とに応じて空気量を算出し、これ
に応じた信号をI/O装置56を経てバイパス流量制御弁31
へ出力するようになっている。バイパス流量制御弁31は
I/O装置56より与えられるバイパス空気量信号に応じて
その開閉及びその開口度を制御され、エンジンの主にア
イドル回転数を制御する。

さらにCPU51は前記プログラムに従って前記基本燃料量
と回転数センサ29により検出されたエンジン回転数及び
クランク角と吸気温センサ58により検出された吸気温度
に基づき最適点火時期をROM52より読出し、この信号をI
/O装置56より点火コイル26へ出力するようになってい
る。

以下第４図及び第５図に示されたフローチャートを参照
して、本発明のエンジンの過回転防止装置の一実施例を
説明することにする。第４図の処理ルーチンは例えばク
ランク軸１回転毎の割込みルーチンである。まずステッ
プ101において、エンジン回転数NEが燃料カット回転数N
HCよりも大きいか否か判定し、大きい場合にはステップ
102に進んでカットフラグFcutをセットし、ステップ103
において燃料カット判定フラグFNHCをセットする。この
ように両フラグをセットした後に、ステップ104におい
て燃料カットを実行する。

一方ステップ101において、エンジン回転数NEが燃料カ
ット回転数NHC以下の場合には、ステップ105に進んでエ
ンジン回転数NEが燃料復帰回転数NHRより大きいか否か
判定する。エンジン回転数NEが燃料復帰回転数NHRより
大きい場合には、ステップ106に進んで燃料カットフラ
グFcutがセットされているか否か判定する。ステップ10
6において燃料カットフラグFcutがセットされている場
合、即ちエンジン回転数NEが燃料カット回転数NHCより
一旦大きくなり燃料カットが実行され、その後燃料カッ
トによりエンジン回転数NEが燃料カット回転数NHC以下
となったが燃料復帰回転数NHRより大きい場合には、燃
料カットを継続することになり、ステップ103に進んで
燃料カット判定フラグFNHCをセットしてからステップ10
4において燃料カットを継続する。

ステップ105において、エンジン回転数NEが燃料復帰回
転数NHR以下の場合、即ちエンジン回転数NEがもともと
燃料復帰回転数NHR以下の場合及びエンジン回転数NEが
一旦燃料カット回転数NHC以上に上昇したが燃料カット
により燃料復帰回転数NHR以下になった場合には、ステ
ップ107に進んで燃料カットフラグFcutをリセットして
からステップ108に進んで、燃料噴射を継続するかある
いは再開する。またステップ106において、燃料カット
フラグFcutがリセットされている場合、即ち燃料カット
が実行されていない場合にもステップ108に進んで燃料
噴射を実行する。

次に第５図のフローチャートを参照すると、このフロー
チャートは例えば3sec毎の定時刻毎割込みルーチンであ
り、定時刻毎に燃料カットがあったか否かを判定し、あ
った場合には燃料カット回転数及び燃料復帰回転数を徐
々に下降させ、なかった場合には燃料カット回転数及び
燃料復帰回転数を徐々に上昇させるルーチンである。

まずステップ201において、燃料カット判定フラグFHNC
がセットされているか否か、すなわち現在実際燃料カッ
ト中か否かに拘らず例えば3sec毎に燃料カットが少なく
とも１回あったか否かを判定する。ステップ201におい
て燃料カット判定フラグFHNCがセットされている場合に
は、ステップ202に進んで燃料カット回転数NHCをａだけ
引き下げると共に燃料復帰回転数NHRをａより大きいｂ
だけ引き下げる。次いでステップ203に進んで、燃料カ
ット判定フラグFHNCをリセットしてから、ステップ204
に進んで燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRを
ある一定範囲内に抑える処理をする。即ち、NHC₀≧NHC
≧NC、及びNHR₀≧NHR≧NRの範囲にする。ここで例え
ば、NHC₀＝7000rpm、NHR₀＝6800rpm、NC＝4000rpm、NR
＝2000rpmの値にする。

このように定時刻毎、例えば3sec毎に、少なくとも１回
燃料カットがあり燃料カット−復帰が繰返されている場
合には、燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRは
徐々に引き下げられ、しかもその差（ヒステリシス）が
徐々に増加する。

一方ステップ201において、燃料カット判定フラグFHNC
がリセットされている場合、即ち一定時刻の間に燃料カ
ットが実行されない場合あるいはされなくなった場合に
は、ステップ205に進んで燃料カット回転数NHC及び燃料
復帰回転数NHRをそれぞれｃ及びｄだけ高める処理をす
る。ここでｃ＜ｄである。このようにステップ205にお
いては、燃料カット−復帰の繰返しにより徐々に引き下
げられた燃料カット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRを
徐々に引き上げる処理をしていることになる。

以上説明したように本実施例においては、一定時間毎に
燃料カット−復帰が繰返されている場合には、燃料カッ
ト回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRを徐々に引き下げ、
しかも両者の差が徐々に大きくなるように制御し、燃料
カットを継続する時間を徐々に長くなるようにしている
が、このような制御は車載エンジンにおいて車両が走行
中あるいはスロットロバルブ全閉時には行なわないよう
にすることが望ましい。これはエンジン回転のハンチン
グ幅が大きくなることにより、車両走行中等においては
車両のショックが大きくなるからである。

また望ましい実施態様においては、燃料カット回転数NH
C及び燃料復帰回転数NHRを徐々に引き下げる制御が成さ
れているときに、車両が走行を開始した場合、あるいは
スロットルバルブが全閉になった場合、あるいはアクセ
ル操作があった場合には、直ちに燃料カット回転数NHC
及び燃料復帰回転数NHRをもとの設定回転数NHC₀及びNHR
₀に戻してやるようにする。これも主にエンジンのハン
チング幅の拡大に伴う車両のショック等を軽減させるた
めである。

次いで第６図のタイムチャートを参照して本発明の実施
例を詳細に説明することにする。

この実施例の場合には、NHC₀＝NHR₀として燃料カット回
転数と燃料復帰回転数との間に最初は幅を設けていな
い。タイミングT₁でエンジン回転数NEが燃料カット回転
数NHC₀をオーバーする。このとき燃料カットフラグFcut
と燃料カット判定フラグFNHCを共にセットする。3sec割
込みのT₂のタイミングで、燃料カット判定フラグFNHCを
みにいくとこのフラグがセットされているため、燃料カ
ット回転数NHC及び燃料復帰回転数NHRをそれぞれａ及び
ｂだけ下げて、燃料カット判定フラグFNHCをリセットす
る。NHC₀−ａ→NHCおよびNHR₀−ｂ→NHRとした瞬間にNE
＞NHCであるので、燃料カット判定フラグFNHCは再びセ
ットされる。

その後T₃のタイミングで燃料カット判定フラグFNHCをみ
ると、このフラグがセットされているので、これまでの
NHC、NHRからそれぞれａ、ｂをマイナスして、その後の
NHC、NHRとする（NHC←NHC−ａ、NHR←NHR−ｂ）。

その後T₅のタイミングで燃料カット判定フラグFNHCをみ
ると、NE＞NHCの状態がT₄からT₅の間で続いているの
で、このフラグはリセットの状態であり、NHC、NHRにそ
れぞれｃ、ｄをプラスして燃料カット回転数NHC及び燃
料復帰回転数NHRを上昇させる。

このように本実施例によれば、燃料カット回転数NHC及
び燃料復帰回転数NHRは燃料カット−復帰の繰返しで徐
々に下がると共に、ヒステリシスΔＮ＝NHC−NHRが増加
する。また燃料カット−復帰が繰返されなくなったら、
NHC及びNHRは徐々に増加して最終的に元に戻る。従っ
て、燃料カット−復帰が継続すると、エンジン回転のハ
ンチング幅が大きくなり、しかも燃料カットを継続する
時間ｔが長くなって触媒を冷却する時間が長くなり、そ
の結果触媒のオーバーヒートを有効に防止することがで
きる。

上述した実施例においては、燃料カット回転数NHC、燃
料復帰回転数NHRを定時刻毎（3sec毎）にａ、ｂだけ下
げたり、燃料カットが定時刻毎に実行されなくなったら
ｃ、ｄだけ上昇させる方式をとったが、他の実施例とし
て定時刻割込毎に燃料カットがあればｔ←ｔ＋２、燃料
カットがなければｔ←ｔ−１として時間カウンタを動作
させ、燃料カット回転数、復帰回転数を第７図のような
テーブルから求める方式も本発明に含まれる。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、燃料カット−復帰が繰返
された場合に、燃料カット回転数及び燃料復帰回転数を
徐々に低下させ、しかも両回転数の下を徐々に大きくす
るように制御したので、燃料カットの継続時間が徐々に
長くなるため触媒の冷却時間が長くなり、触媒のオーバ
ーヒートが防止できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジンの過回転防止装置の構成
ブロック図、 第２図は本発明によるエンジンの過回転防止装置が組込
まれた燃料噴射式エンジンの一実施例を示す概略構成
図、 第３図は制御装置をマイクロコンピュータで構成した例
を示すブロック図、 第４図及び第５図は本発明のエンジン過回転防止装置の
一実施例の作用を示すフローチャート、 第６図は本発明の過回転防止装置の一実施例を示すタイ
ムチャート、 第７図は本発明の他の実施例を示す燃料カット開始後の
経過時間とエンジン回転数との関係を示すテーブルであ
る。 １……エンジン、５……燃焼室、 11……吸気マニホールド、 15……エアフロメータ、 17……排気マニホールド、19……点火プラグ、 20……燃料噴射弁、25……アクセルペダル、 27……ディストリビュータ、 29……回転数センサ、50……電子制御装置、 60……スロットルスイッチ、61……酸素センサ、 62……触媒コンバータ、70……変速装置、 71……車速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転数が燃料カット回転数を超え
   ると燃料カット手段により燃料カットをし、燃料復帰回
   転数を下回ると燃料噴射開始手段により燃料噴射を再開
   するエンジンの過回転防止装置において、 所定タイミング毎にそのタイミング内で前記燃料カット
   手段により燃料カットが実行されたか否かを判定する燃
   料カット判定手段と、 前記燃料カット判定手段により燃料カットが実行された
   場合に、所定タイミング毎に燃料カット回転数を第１の
   所定量下降させ、燃料復帰回転数を燃料カット回転数を
   第１の所定量より大である第２の所定量下降させる燃料
   カット・復帰回転数変更手段と、 前記燃料カット判定手段により燃料カットが繰り返し実
   行された場合に、燃料カット回転数と復帰回転数との差
   を徐々に大きくする回転数差設定手段と、を設けたこと
   を特徴とするエンジンの過回転防止装置。