JPS5874846A - 内燃機関の駆動制御方法 - 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】 この発明は内燃機関を外気の湿度に適合した条件で駆動
させる内燃機関の駆動制御方法に関する。

従来、内燃機関、たとえば、ガソリンエンジン（以後単
にエンジンと記す）の性能に対し吸入気体の湿度が及ぼ
す影響はある程度経験的に知らねており、また、燃料の
要求オクタン価と相対湿度との相関も認識されている。

ところで、エンジン性能の一つとしての低燃費化が要求
されているが。

この燃費の低減はエンジンを高負荷域で多用したり、高
トルクの必要性、エンジンの高圧縮比化を要求すること
になり、従来以上に、エンジンの駆動を厳重に制御する
必要性がある。この場合、エンジンはその駆動が適正な
状態で行なわわているか、否かを各種センサで検出され
つつ、各状況下で最も低燃費に適する駆動条件で駆動制
御される二とか必要である。このため、従来ｉエンジン
の回転数、大気圧、負荷の程度、空燃比、冷却水温度等
を各種センサで検出し、各状況下に適合した駆動条件、
たとえは点火時期や燃料流量の値を設定値に制御してシ
リンダ内の燃焼を行なわせている。しかし、低燃費化を
より促進させるには、ノンキングを起さない範囲におい
て１点火時期の進角量を増すか、あるいは燃料流量をよ
り低減させる必要があり、従来以上に各時点におけるエ
ンジンの置かれた状況を厳密に検出し、より合理的な駆
動条件を設定する必要がある。

ここで、従来使用されているノックセンサＶＣよりノッ
キングを検出してシリンダ内燃焼を正常に行なわせる手
段の使用限界について述べる。このノックセンサはノッ
クを検出し、こわにょるシック信号に基づき点火時期を
遅角させる装置であるが、これを利用し、ある運転状態
から急速に大幅遅角すると、急激な出力低下を及ぼす。

このような運転フィーリング上の理由からノックセンサ
を用いた場合、微少角毎の遅角制御の必要性が生じる。

また、ノック強度に比例した遅角制御を行なうシステム
のノックセンサでも、ノイズにょる課作動時の大幅遅角
を防止するため、遅延回路を付けることもあり、いずれ
の場合も、強ノック域がらノックのない状態に引き戻す
のに時間がかがる。

このため、ノックを一端生ずると、相当長引き。

騒音やエンジン破損の原因となる危険性がある。

そこで、本発明者はエンフレの駆動条件を設定す・る上
で吸入気体の相対湿度に着目し、下記の実験を行なった
。

まず、・ノック限界に及ぼす吸入気体の湿度の影響を４
気筒、　１６００　ｃｃのエンジンを用いて行なった。

このエンジンは圧縮比（１０，１：　１　）であり。

各気筒毎にツーエルインジェクタを使用し、空燃比を（
Ａ／Ｆ＝１２）　　とし、スロットル全開で駆動された
。この結果、矛１図（ａ）　、　　（ｂ）　、　　（ｃ
）　。

（ｂ）に示すように全体として、相対湿度はエンジン回
転数のほぼ全域においてノック限界点火時期とリニアな
関係にあり、相対湿度を増加させねばノック限界虞火時
期を進めることができるということが判明した。なお、
各回転数毎に示した図中にそわそれ記録された測定値の
内、（Δ、○、◇）０）印はそれぞわ外気温度が１００
，２０℃、３０℃の場合の値を示している。

次Ｋ、上述の実験に使用したと同一のエンジンを用い、
ノック限界に及ぼす空燃比の影響を調べた。この場合、
成人外気の条件は温度を２０±０．５℃、湿度を６０±
５俤　とした。そしてスロットル全開の基で、エンジン
回転数をパラメータとし、空燃比を変化させた時のノッ
ク限界点火時期を測定した。この結果、牙２図に示した
ように。

理論空燃比（Ａ／Ｆ中１４．５　）　　より低い値にな
るに従い、ノック限界点火時期は進角量を増し、こねは
各回転数共に、同様な傾向を示した。

このように、矛１図および矛２図として得らねた結果に
基づき、空燃比（Ａ／Ｆ）をパラメータとし、相対湿度
を変化させた時のノック限界膚火時期を推定すると、矛
３図に示す線図な作成できる。即ち、上述の２つの実験
で最もエンジン７、トノッキングを生じ易かった。高負
荷域である１５００ｒｐｍを基準として矛３図の結果を
見ると、ノック限界点火時期の値は、空燃比、あるいは
相対゛湿度の調整により一定に保つことが可能であるこ
とになる。また、空燃比か点火時期の調髪により各相対
湿度においてノッキングを起さずにエンジンを駆動させ
ることもできることになる。

上述の実験より、外気の相対湿度に対応して点火時期を
常にノック限界点火時期近くまで進めるように制御すれ
ば、常に、エンジンの出力を最も合理的に引き出すこと
ができ、結果として燃費の向上を計れることが推測され
る。更に、燃費の向上を計るため、空燃比を大きくする
と、これにより、ノック限界点火時期が遅れ方向に偏よ
り、ノッキングを発生し易くなるが、外気の相対湿度を
上げることによりノッキングを防ぎ、エンジンの駆動を
正常化させることができることも推測される。

この発明は燃費の向上を計れる内燃機関の駆動制御方法
を一提供することを目的とする。

この発明による内燃機関の駆動制御方法は、内燃機関の
吸気通路に流入する吸気の湿度を検出して湿度信号を発
する湿度センサを用い、上記湿度信号を検出し、この湿
度信号に適合した設定駆動条件に基づき内燃機関を駆動
させるよう構成される。

この内燃機関の駆動制御方法によれば次のような効果が
得られる。内燃機関は各吸気の湿度に対応し１点火時期
をノッキングが起きない範囲で蝦もノック限界点火時期
忙近づけて駆動させることかでき、しかも、空燃比をよ
り大きく、即ちり−ン側に近づけ駆動させることができ
、常に動子よく燃焼でき１合理的に出力を取り出せ、燃
費を向上させることができる。

以下、この発明を添付図面と共に説明する。

矛４図には内燃機関の駆動制御方法（以後単に駆動制御
方法と記す）を概略的に図式化して示した。この駆動制
御方法ではエンジン１の吸気通路２に流入する吸気Ａの
相対湿度を湿度センサ３１Ｃより検出する。この場合、
エンジン１の駆動は負荷部４よりの負荷の状況、吸気Ａ
の湿度１点火時期、空燃比、吸気Ａの圧力、冷却水温度
等の各駆動条件により変動する。そこで、湿度センサ３
からの吸気Ａの相対湿度に対応した湿度信号Ｓ’Ｙコン
′トロールユニット６に送す、このコントロールユニッ
トは、駆動条件設定手段５１Ｃ対し、とわを各湿度信号
Ｓに対応した設定駆動条件に近づけるよう制御信号Ｉを
送る。こねにより、各駆動条件設定手段５はエンジンｌ
がノッキイグを起こさない範囲でより点火時期の進角量
を大きく保ち、しかも、空燃比を低減させることになる
よう、常に。

最適な設定値でエンジン１を制御する。

このような駆動制御方法に使用される湿度センサ３の一
例な第５図に示した。この湿度センサ３はセラミック基
板３０１上に感湿セラミック、３０２を取付け、この感
湿セラミック３０２の表面に吸着した水分子の影響によ
り、電気抵抗が変化すること（矛、６図に感湿セラミッ
クの特性線図を示した）を利用したものである。なお感
湿セラミツク３０２０両側面には電極膜が−あり、こわ
まり、所定間隙を介し環状あヒータ３０３が配備される
。このヒータ３０３は汚損に敏感な湿度センサ３にセル
フクリーニング機構を与えるためのものである。このよ
うな湿度センサ３は汚損されることを防ぐため。

吸気通路２の内、エアークリーナ７の後方に配置さね、
しかも燃料蒸気による誤作動を防止するため、燃料供給
装置８．たとえば、キャプレタや噴射ノズル等の上流側
に配置されることが望ましい。

矛７図には、この発明による駆−動制御方法の適用され
たエンジンｌを示した。このエンジン１は吸気Ａの相対
湿度を基に、設定駆動条件としての点火時期の進角量を
変動操作し、燃費のよい駆動を行なうことができる。即
ち、エンジンｌは吸気マニホウルド９の集合部の上側に
燃料供給装置８を備え、この上流に吸気通路２を介しエ
アクリーナ７を備えている。吸気通路−２には矛５図に
示したと同様の湿度センサ３が取付けられ、この湿度セ
ンサ３はコントロールユニット６にｉ続さり。

このコントロールユニット６の出力端はエン−ジン１の
駆動条件設定手段５としてのデストリピユータ１０に接
続される。このデストリピユータ１０は。

図示しないシグナルロータの回転により電磁ピックアッ
プ（才８図参照）１１が発する制御パルスな遅進角制御
回Ｗ８１２を介し増幅器１３に送り、更に。

パワートランジスタ１４で制御パルスに対応した出力電
流を図示しないイグニションコイルの一次側に流す。こ
の場合、パワートランジスタ１４の出力電流は電流制御
回路１５により検出さね、適正値に調整される。遅進角
制御回路１２に制御信号ＩＹ迭るコントロールユニット
６はエンジン回転数’ｐ吸入吸気圧等により基本的に制
御信号Ｉ値を算出するが、湿度信号Ｓにより、更に、制
御信号■値を補正する。このため、遅進角制御回路１２
は制御信号Ｉを受けることにより、吸気Ａの示す相対湿
度において、ノッキングを起さない範囲で最、も点火。

時期の進角量を大きく設定しく矛１図（ａ）＃　　（ｂ
）、’（ｅ）　、　（ｄ）に示したと同様のエンジン特
性を基にして設定する）１、合理的にエンジン１の燃焼
を行なわせ低燃費化を計れる。なお、湿度センサ３は吸
気通路２に配置されていたが、場合によっては。

外気と直娘接触する車体表面側に取付けてもよい。

矛９図にはこの発明による駆動制御方法の適用された他
の実施例としてのエンジン１６を示した。

このエンジン１６は吸気Ａの相対湿度を基に、設定駆動
条件としての空燃比を変動操作し、燃費のよい駆動を行
なうことができる。即ち、このエンジン１６はオフ図に
示したエンジン１．と同様の部材を有し、吸気マニホウ
ルド９の集合部の上側にフュエルインジェクタ１７を備
え、この上流に吸気通路２を介しエアクリーナ７を備え
る。吸気通路２には湿度センサ３が取付けられ、こわは
コントロールユニッ）　６　Ｋ接続すｔｔ、このコント
ロールユニットの出力端は駆動条件設定手段５としての
ツーエルインジェクタ１７に接続される。フュエルイン
ジェクタ１７は燃料の噴射量制御回路１８を有し、これ
に、コントロールユニット６が制御信号Ｉを送る。コン
トロールユニット６はエンジンＤｏ転数やスロットルポ
ジション、吸気量等により基本的に制御信号■値を算出
するが、湿度信号Ｓにより。

更に、制御信号■値を補正する。このため噴射量制御回
路１８は制御信号■を受けることにより、吸気の示す相
対湿度において、ノッキングを起さない範囲で燃料の流
量をしぼり、空燃比をできるだけ大きく設定しく第３図
に示したと同様のエンジン特性を基にして設定する）１
合理的にエンジン１６　　の燃焼を行なわせ一低燃費化
を計ねる。

矛１０図に・はこの発明による駆動制餉１方法の適用さ
れた他の実施例としてのエンジン１９を示した。

このエンジン１９は燃費の向上を計るため、を燃比を比
較的大きめに保持しておぎ、外気の相対湿反が低下しノ
ッキングを生じ易くなった時点で強制的に相対湿度を上
昇させ、ノック限界点火時期の進角量を所定値に保つ（
矛３図参照）ものである。

即ち、エンジン１９は矛７図に示したエンジン１と同様
の部材を有し、吸気マニホウルド９の上側に燃料供給装
置８を備え、この上流に吸気通路２を介しエアクリーナ
７を備える。吸気通路２には上流に向は順次、吸気温セ
ンサ２０．湿度センサ３゜駆動条件設定手段５としての
加湿機２１が配置される。吸気温センサ２０と湿度セン
サ３はコントロールユニッ）６１Ｃ１続すｔｌ、、この
コントロールユニットの出力端は加湿機２１の加湿制御
回路２２に接続サワル。コントロールユニット６は吸気
の温度および湿度を両センサ２０，３より入力される。

そして、エンジン１９が駆動した際、所定値に保持され
た空燃比において、コントロールユニット６はノック限
界、さ火時期より進角量がオーバーしないよう操作する
。即ち、低湿度域を検出したコントロールユニット６は
加湿制御回路２２に制御信号Ｉを送る。これにより、加
湿機２１は吸気Ａに水蒸気を付加し、吸気の相対湿度を
上昇させることになり。

その時点でのノック限界点火時期の進角量の増加を計る
ことができ（矛３図に破線で示す操作）。

結果として、空燃比を低下させないでエンジン１９を駆
動でき低燃費化を計れる。

矛１１図にはこの発明による駆動制御方法の適用された
他の実施例としてのエンジン２３ヲ示シタ。

このエンジン２３は吸気Ａの相対湿度を基ニ、孕燃比の
要素であ゛る過給圧を変動操作し、燃費のよい駆動を行
なうことができる。即ち、このエンジン２３　　は、排
気管２４側のバイパス路２５を開閉するウェストゲート
パルプ２６を備えた過給機２７を有し。

この駆動条件設定手段５としてのウェストゲートパルプ
２６は吸気通路２８から導管２９を介しダイヤフラム室
３０に導びく過給圧Ｐで作動する。この過給圧Ｐは導管
２９に取付けられたンレノイド弁３１の開閉によりダイ
ヤフラム室３０に加えられ、このンレノイド弁３１には
矛７図に示したと同様のコントロールユニット６の出力
端が接続される。一方、吸気マニホウルド３２の集合部
にはフュエルインジェクタ３３が取付けられ、その上流
側の吸気通路２８上に湿度センサ３４が取付けらね、こ
わからの湿度信号Ｓがコントロールユニット６に印加さ
れる。コントロールユニット６は吸気Ａの相対湿度を湿
度信号Ｓにより常に検出ル、設定値より相対湿度が低下
した際に、制御信号■をンレノイド弁３１に加え、ウェ
ストゲートパルプ２６を開放作動させる。

こねにより過給圧を低減させ、即ち、空燃比を低減させ
てノック限界点火時期の進角量を低湿度においても所定
量に保ち、エンジンの出力のノッキングによる低減を防
ぎ、結果として、全シーズンにおいての低燃費化を計る
ことができる。なお。

場合によってはエンジン２３の吸気マニホウルド３２側
に図示しないノックセンサを取付け、このノソクセンサ
ヲ遍正利用することにより、ノック限界点火時期を′複
数手段により検出し、こわにより過給圧の制御を精度よ
く行なってもよい。

上述の処において、各実施例では、駆動条件設定手段と
しての、デストリピユータ１０．フュエルインジェクタ
１７．加湿機２１．ウェストゲートパルプ２６　等を変
動操作し各エンジンの低燃費化を討つている。同様に、
エンジンの冷却水の水温を相対湿度を基にコントロール
し、この冷却水を用い燃焼室を冷却し、ノッキングを起
さない範囲で、中火時期の進角量をより増加させた駆動
を行なわせてもよい。こねにより、低湿度域での進角量
を所定値に維持し、低燃費化を計やこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　Ｉ　　（ｂ）　Ｉ　　（ｅ）　、　　（
ｄ）はそれぞれノック限界点火時期−相対湿度特性線図
、矛２図はノック限界点火時期−空燃比特性線図、矛３
図は空燃比をパラメーンとしたノック限界点火時期−相
対湿度特性線図、、１’４図はこの発明による駆動制御
方法を概略的に説明するためのブロック線図。 才゛５図は湿度センサの斜視図、矛６図は同上湿度セン
サのＡＣ抵抗値−相対湿度特性線図、オフ図。 １９図、第１０図および矛１１図はこの発明による駆動
制御方法を適用した。それぞわ異なる実施例としてのエ
ンジンの概略平面図、牙８図は矛７図に示したエンジン
に使用される遅進角制御回路のブロック図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気通路、３・・・湿度セ
ンサ。 ５・・・駆動条件設定手段、１０・・・デストリピユー
タ、１７・・・フュエルインジェクタ、２１・・・加湿
機、２６・・・ウェストゲートバルブ、Ａ・・・吸気、
Ｓ・・・湿度信号弓ム ぐ５し ） 形δ　図 相対；ｌ瓜（％） ９２Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　内燃機関の吸気通路に流入する吸気の湿度を検出
   して湿度信号を発する湿度センサを用い、上記湿度′信
   号を検出し、この湿度信号に適合した設定駆動条件に基
   づき内燃機関を駆動させる内燃機関の駆動制御方法。 、２．上記設定駆動条件は内燃機関の息災時期であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲矛１項記載の内燃機関の
   駆動制御方法。 ３、　上記設定駆動条件は内燃機関の空燃比であること
   を特徴とする特許請求の範囲矛１項記賊の内燃機関の駆
   動制御方法。