JPH0745828B2 - 火花点火式内燃機関の過給圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は過給機を備えた火花点火式内燃機関における
過給圧制御装置に関する。

〔従来の技術〕

過給機を備えた内燃機関において加速運転時の過給圧を
上げることにより応答性を向上することができる。過給
圧を制御するための手段としては種々考えられるが、例
えば、過給機を迂回するバイパス通路に設置されるバイ
パス制御弁の開弁圧力を機関運転条件に応じて制御する
方式が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

過給圧を増加させることにより機関トルクが増すが、反
面、加速初期の点火要求電圧が著しく増加する問題点が
ある。点火要求電圧が高まると点火回路にリークが発生
するため火花が生成されず、失火するので点火要求電圧
には一定の上限がある。従って、過給圧を増加には上限
があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では点火系でのリークの発生と、加速時の出力
向上との双方の要求を調和させることを目的とするもの
であり、点火要求電圧の特性は加速開始からの経過時間
によって変化することに着目している。即ち、加速直後
は点火要求電圧は高いが、加速の経過とともに小さくな
る。そこで、加速直後に過給圧は低く修正され、それか
ら本来の設定過給圧に戻すような制御方式をとってい
る。即ち、第１図はこの発明を示すもので、過給機を備
えた火花点火式内燃機関において、過給圧制御装置は、
過給機２により得られる過給圧を所望に制御する手段３
と、機関の運転条件に応じて過給圧制御手段３により得
られる過給圧を設定する過給圧設定手段４と、機関の加
速運転開始を検出する加速状態検出手段５と、点火要求
電圧が失火限界を越える期間に相当する加速の開始から
の所定期間を設定する加速開始後期間設定手段６と、加
速運転開始から前記加速開始後所定期間が経過するまで
の間において過給圧設定手段４により設定される過給圧
設定値を点火要求電圧が失火限界が下回るように降下す
るべく減少修正する過給圧設定値修正手段７とより成
る。

〔作用〕

過給圧制御手段３は過給機２により得られる過給圧を所
望に制御し、過給圧設定手段４は機関の運転条件に応じ
て過給圧制御手段３により得られる過給圧を設定し、加
速状態検出手段５は機関の加速運転開始を検出し、加速
開始後期間設定手段６は点火要求電圧が失火限界を越え
る期間に相当する加速の開始からの所定期間を設定す
る。過給圧設定値修正手段７は、加速運転開始から前記
加速開始後所定期間が経過するまでの間において過給圧
設定手段４により設定される過給圧設定値を点火要求電
圧が失火限界を下回るように降下するべく減少修正す
る。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を説明すると、第２図において、
10はシリンダブロック、12はピストン、14はコネクティ
ングロッド、16はシリンダヘッド、18は燃焼室、20は点
火栓、22は吸気弁、24は吸気ポート、26は排気弁、28は
排気ポートである。吸気ポート24は吸気マニホルド30、
吸気管32、34、及びチューブ36を介して図示しないエア
フローメータに接続される。燃料インジェクタ40は各吸
気ポート24に近接した吸気マニホルド30の分岐管に取付
される。スロットル弁42は吸気マニホルド30の集合部の
上流に位置される。

排気ポート28は排気マニホルド46,48に接続される。

ディストリビュータ50はその分配電極が夫々の点火栓20
に接続され、中央電極は点火コイルと点火回路とより成
る点火装置52に接続される。周知のように制御回路54か
ら点火信号が点火回路に印加され、点火コイルに高電圧
が発生し、この高電圧がディストリビュータによって点
火を実行すべき気筒の点火栓20に分配されるようになっ
ている。点火作動自体は周知であり、またこの発明と直
接関係しないので説明は省略する。

この発明の内燃機関は過給機としてのターボチャージャ
60を備える。ターボチャージャ60は吸気管32と34との間
に位置されるコンプレッサ60aと、排気管46と48との間
に位置するタービン60bとこれらを連結する回転軸60cと
より成る。タービン60bを迂回するようにバイパス通路6
2が設置され、バイパス通路60にバイパス制御弁64（所
謂ウエィストゲート弁）が配置される。ウエィストゲー
ト弁64はリンク手段66を介してダイヤフラムアクチュエ
ータ68に連結される。ダイヤフラムアクチュエータは内
部にダイヤフラムを備え、このダイヤフラムは圧力導管
70を介してターボチャージャ60のコンプレッサ60aの下
流の吸気管32に接続される。コンプレッサ60aの下流の
圧力が低いときはアクチュエータ68はウエィストゲート
弁64を閉鎖するが、その圧力が高くなるとアクチュエー
タ68はウエィストゲート弁64を開放し、過給圧はエンジ
ンによって決まる決定値を越えないように設定される。

この発明の過給装置は、過給圧を制御する手段を更に備
えている。この手段は、ブリード制御弁72によって構成
される。ブリード制御弁72は電磁開閉弁であって、アク
チュエータ68への圧力導管70への空気ブリード通路74上
に設置される。75は空気ブリード量を制御する絞りであ
る。空気ブリード通路74はターボチャージャ60のコンプ
レッサ60aの上流の吸気管34に接続される。ブリード制
御弁72が開くと空気が圧力導管70に導入され、アクチュ
エータ68はコンプレッサ下流の過給圧がその分高くなら
ないと駆動されない。即ち、アクチュエータ68がウエィ
ストゲート弁64を開弁駆動するときの過給圧はブリード
制御弁72の開度を増加に従って大きくなるように可変制
御されることになる。尚、後述のように空気ブリード制
御弁72はパルス信号によって駆動され、そのデューティ
比に応じた開度を持つことになる。

制御回路54は前述のように点火装置52を制御するが、こ
の発明によればブリード制御弁72を駆動するパルス信号
を発生する制御も実行する。

この実施例では制御回路54はマイクロコンピュータとし
て構成され、マイクロプロセシングユニット（MPU）54a
と、メモリ54bと、入力ポート54cと、出力ポート54d
と、これらの各要素を接続するバス54cとより構成され
る。入力ポート54cには各センサが接続され、運転条件
信号が入力される。エアーフローメータ38からは吸入空
気量Ｑに応じた信号が印加される。ディストリビュータ
50にクランク角センサ78,80が取付けられる。第１のク
ランク角センサ78は基準信号を発生するものであり、例
えば、クランク軸の720゜毎のパルス信号Ｇを発生す
る。一方、第２のクランク角センサ80は、例えば、クラ
ンク軸の30゜毎のパルス信号Neを発生し、エンジン回転
数を知ることができる。また、スロットルセンサ82がス
ロットル弁42に連結され、スロットル弁の開度を知るこ
とができる。スロットルセンサ82はこの実施例では複数
の接点を弓状軌道に配置した第１のプレート82aと、同
じく複数の接点を第１のプレート82a上の接点と交互に
位置するように配置した第２のプレート82bと、スロッ
トル弁42の弁軸によって回転駆動される第１の可動接触
子82cと、可動接触子82cの回転によって駆動され、第１
のプレート82a及び第２のプレート82bの接点上を摺動す
る第２の可動接触子82dとより成る。スロットル弁42と
連動する第１の可動接触子82cは接地されている。スロ
ットル弁42がアイドル位置から開放される第１の可動接
触子82cは第２の可動接触子82dに接触し、接地され、そ
のためスロットル弁42が開放されるに従って、第１のプ
レート82a上の接点と第２のプレート82b上の接点が交互
に接地される。かくして、抵抗を介して電源に接続され
た第１のプレート82a,第２のプレート82bの電位は交互
に下がり、第３図に示すようなパルス信号ACC₁及びACC₂
が交互に得られ、この交互のパルス信号の間隔によって
加速割合を検出することができる。

出力ポート54dは点火装置52や燃料インジェクタ40に加
えて、ブリード制御弁72接続される。後述のプログラム
に従ってMPU54aは演算を行い、出力ポート54dより駆動
信号を出力し必要な制御を行うことになる。

第４図、第５図は制御回路54の作動を説明するフローチ
ャートである。第４図は急加速運転の開始及びその開始
から所定時間を検出するタイマの制御ルーチンを示す。
このルーチンは、例えば、4m秒毎に実行される時間割り
込みルーチンである。ステップ90ではスロットルセンサ
82からのパルス信号ACC₁とACC₂との間隔ΔＴ（第３図参
照）の計測処理が行われる。このルーチン自体は周知の
ため詳しく説明しないが、ACC₁パルス及びACC₂パルスが
立ち上がったときの時間をフリーランカウンタより求
め、これを記憶しておき、これらの差を求めることによ
り知ることができる。

次のステップ91ではパルス間隔ΔＴが所定時間、例えば
200m秒より短いか否か判別される。この所定時間ΔＴは
スロットル弁の開放速度を決める基準となる。急開放で
ないときはステップ91でNoとなり、ステップ92に進みカ
ウンタ値がｃ＝０に設定される。

急開放のときはステップ91でYesになり、ステップ93に
進みスロットル弁42が全開か否か判別される。スロット
ル弁42が全開でないときはステップ92に進む。

93でYesのときは急加速と認識され、ステップ94に進
み、カウンタの値ｃ＜ｔか否か判別される。急加速の開
始からｔの時間が経過していないときはYesの判定とな
り、ステップ96に進み、カウンタの値ｃのインクリメン
トが実行される。ここにｔの値は急加速の開始から点火
要求電圧が高い時間に準じて決められる。

急加速の開始からｔの時間が経過するとステップ94でNo
と判定され、ステップ92に流れ、ｃ＝０に固定される。

第５図は過給圧制御ルーチンを示す。このルーチンは、
例えば、50m秒毎に実行される時間割り込みルーチンと
することができる。ステップ100ではエンジン回転数に
応じたプリード制御弁72の駆動パルス信号におけるデュ
ーティ比Dutyの演算が実行される。即ち、回転数に対す
るブリード制御弁72は開度の所望の関係があり、メモリ
54dにはこの関係が回転数Neとデューティ比Dutyとのマ
ップとして格納されてある。例えば、4000rpmまでDuty
＝100％で、それから徐々に低下し5500rpmでDuty＝０と
なる。MPU54aは第２クランク角センサ80からのパルス信
号により計算されるそのときのエンジン回転数Neに相当
るすブリード制御弁72の開度に対応するデューティ比Du
tyの演算を実行することになる。

ステップ102ではカウンタの値ｃが０とｔとの間にある
か否か判別される。急加速でないときはステップ104に
直接進み、ステップ100でマップ演算されたデューティ
比Dutyが出力ポート54dより出力され、ブリード制御弁7
2はこのデューティ比に相当する開度を持つように駆動
される。

急加速の開始からｔの時間の範囲ではステップ102でYes
と判定されるのでステップ103に進み、ステップ100で演
算されたデューティ比Dutyから所定値、例えば50％を引
いたものが、デューティ比Dutyとされる。そのため、過
給圧は急加速の間にマップで設定される通常の値より低
下することになる。

第６図は上述の作動を示すタイミング図である。加速の
開始により過給圧は立ち上がるが、急加速の開始からｔ
の時間範囲内ではデューティ比Dutyが50％小さくなるの
で過給圧はP_Bのレベルに押さえられる。ｔの時間が経過
するとデューティ比はマップ値となるため過給圧は本来
の値P_Aとなる。l_A,l_Bは夫々過給圧がP_A,P_Bでの点火要求
電圧の特性を示しており、過給圧が高いP_Aに設定されて
いるとすれば、l_Aの特性であるため、加速の開始から或
る時間はｎを以て示す失火限界を越えるが、この発明で
は過給圧の設定をP_AからP_Bに切替ているため実線の総合
特性が得られる。そのため、失火限界ｎを超えることな
く過給圧を可及的に高く維持することができるため、加
速応答性を著しく向上させることが可能となる。

第７図は過給圧制御ルーチンの別の実施例を示すもので
あり、この実施例では前記の実施例のように一律に50％
だけデューティ比を小さくするかわりに、ステップ106
を具備しており、急加速時の設定過給圧の修正値を専用
のマップＢから演算するのが相違している。（尚、ステ
ップ100のマップＡは第５図のステップ100のマップと同
じである。）即ち、デューティ比の修正値は回転数Neに
対してマップが組まれており、例えば3000rpmで０％か
ら50％にステップ的に増加され、途中から徐々に低下し
4500rpmで０％に落とされる設定となっている。このマ
ップ上のデューティ比修正値の設定域は第６図で説明し
た点火要求電圧が高くなる領域と対応し、加速後の回転
数上昇特性等の要因から決められるものである。ステッ
プ103′は第５図のステップ103と対応しており、デュー
ティ比Dutyはステップ100で演算されるマップ基準値か
らステップ106で演算されるマップ修正値を引くことに
よって演算される。

第８図は過給圧制御ルーチンの別の実施例であり、この
実施例では急加速時専用のデューティ比のマップＢを有
している。ステップ102で急加速と判定されたときはス
テップ107に進み、専用のマップＣによってデューティ
比Dutyの演算がされる。この急加速時専用のマップＣ
は、通常のマップＡと比較して点火要求電圧が高くなる
急加速直後の領域においてデューティ比を小さくするよ
うに構成される。

〔発明の効果〕

この発明によれば急加速の開始から点火要求電圧が失火
限界を越える期間を検知してその間過給圧の設定を点火
要求電圧が失火限界を下回るように降下するべく減少修
正することにより、点火系のリークを防止と過給圧の増
加との矛盾する要求を調和し、加速レスポンスを著しく
向上することが可能となる効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図はこの発明の実施例の全体構成図。 第３図はスロットルセンサからのACCパルスのタイミン
グを示す図。 第４図及び第５図はこの発明の第１の実施例の作動を説
明するフローチャート図。 第６図はこの発明の作動を説明するタイミング図。 第７図及び第８図と夫々別の実施例における過給圧制御
ルーチンを示すフローチャート図。 30,32,34……吸気管 42……スロットル弁 46,48……排気管 54……制御回路 60……ターボチャージャ 62……バイパス通路 64……ウエィストゲート弁 68……アクチュエータ 70……圧力導管 72……空気ブリード制御弁 74……空気ブリード通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】過給機を備えた火花点火式内燃機関におい
   て、過給機により得られる過給圧を所望に制御する手段
   と、機関の運転条件に応じて過給圧制御手段により得ら
   れる過給圧を設定する過給圧設定手段と、機関の加速運
   転開始を検出する加速状態検出手段と、点火要求電圧が
   失火限界を越える期間に相当する加速の開始からの所定
   期間を設定する加速開始後期間設定手段と、加速運転開
   始から前記加速開始後所定期間が経過するまでの間にお
   いて過給圧設定手段により設定される過給圧設定値を点
   火要求電圧が失火限界を下回るように降下するべく減少
   修正する過給圧設定値修正手段とより成る過給圧制御装
   置。