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JP2589214B2 - 過給機付内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

過給機付内燃機関の燃料供給制御装置

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JP2589214B2
JP2589214B2 JP2321045A JP32104590A JP2589214B2 JP 2589214 B2 JP2589214 B2 JP 2589214B2 JP 2321045 A JP2321045 A JP 2321045A JP 32104590 A JP32104590 A JP 32104590A JP 2589214 B2 JP2589214 B2 JP 2589214B2
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Unisia Jecs Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は過給機付内燃機関の燃料供給制御装置に関
し、詳しくは、過給機付内燃機関における減速時の吸入
空気量検出エラーによる燃料制御性の悪化を防止し得る
装置に関する。
〈従来の技術〉 従来から、内燃機関への燃料供給量を電子制御する制
御装置において、機関の吸入空気量を直接に検出するエ
アフローメータを設け、このエアフローメータで検出さ
れた吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎとに基づいて基本燃
料供給量Tpを可変設定し、この基本燃料供給量Tpに基づ
いて機関への燃料供給量を制御するよう構成されたもの
が、一般にＬジェトロ方式と呼ばれて知られている（特
開昭58−150040号公報，特開昭59−49334号公報等参
照）。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記のようにエアフローメータにより検出
された吸入空気量Ｑに基づいて燃料供給量を設定制御す
る燃料供給制御装置を備え、然も、過給機による過給を
行わせるよう構成された内燃機関においては、過給され
た空気が減速時にはスロットル弁によって急激に遮断さ
れることになって、過給機のコンプレッサとスロットル
弁との間の過給室内の圧力が急上昇することがあり、か
かる圧力の急上昇により、吸気がコンプレッサの上流側
に逆流することがある。
特にエアフローメータとして、実開平１−171323号公
報等に開示されるような熱線式のものを用いた場合に
は、順方向の流れであっても逆方向の流れも同様に正の
値として検出する特性を有するために、前述のように減
速時に逆流が発生すると、第４図に示すように真の機関
吸入空気量よりも多い空気量Ｑを検出してしまい、これ
により、機関への基本燃料供給量Tpが過剰設定されて、
空燃比をオーバーリッチ化させてしまうことがあった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、過給
機付機関における減速時にエアフローメータが逆流分を
検出しても、これによって燃料供給量が過剰設定されて
しまうことを防止できる燃料供給制御装置を提供するこ
とを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明にかかる過給機付内燃機関の燃料供給
制御装置は、第１図に示すように構成される。
第１図において、吸入空気量検出手段は、過給機のコ
ンプレッサ上流側で機関の吸入空気量を直接検出し、機
関回転速度検出手段は機関の回転速度を検出する。
そして、基本燃料供給量設定手段は、吸入空気量と機
関回転速度との検出値に基づいて機関への基本燃料供給
量を設定し、燃料供給制御手段はこの基本燃料供給料に
基づいて機関への燃料供給を制御する。
一方、開口面積検出手段は、可変制御される機関吸気
系の開口面積を検出し、規制量設定手段は、機関吸気系
の開口面積と機関回転速度とに基づいてシリンダ体積効
率を設定し、このシリンダ体積効率に基づいて基本燃料
供給量の規制量を設定する。更に、規制量補正設定手段
は、過給圧検出手段で検出された過給機による過給圧に
基づいて前記規制量設定手段で設定された基本燃料供給
量の規制量を補正設定する。
そして、基本燃料供給量制限手段は、減速運転検出手
段で機関の減速運転状態が検出されているときに、基本
燃料供給量設定手段で設定される基本燃料供給量を強制
的に前記規制量補正設定手段で補正設定された規制量以
内に制限する。
ここで、第１図点線示のように、基本燃料供給量制限
手段による基本燃料供給量の制限を減速運転から定常運
転に移行してからも所定時間継続して行わせ、かつ、前
記所定時間中に加速に移行したときには前記規制量に基
づく制限を中止させる制限継続制御手段を設けると良
い。
＜作用＞ かかる構成によると、開口面積と回転速度とに基づい
てシリンダ体積効率が設定され、このシリンダ体積効率
に基づいて基本燃料供給量の規制量が設定され、更に、
該規制量が過給圧に基づいて補正設定される。そして、
吸入空気量と機関回転速度とに基づいて設定された基本
燃料供給量が、減速運転されているときに前記規制量を
越えても、強制的に前記規制量以内に制限される。
従って、機関の減速運転時に吸入空気量検出手段が逆
流分を検出し、真の空気量よりも多い空気量を誤検出し
ても、開口面積と機関回転速度と過給圧とから推定され
た略真の空気量に対応する規制量に制限されることにな
り、吸入空気量の検出値が大幅に真の空気量を上回って
も、基本燃料供給量が過大設定されることを抑止でき
る。
ここで、減速運転から定常運転に移行しても、空気の
逆流が継続して発生することがあるので、定常に移行し
てからも所定時間は、規制量に基づく基本燃料供給量の
制限を継続すれば、定常運転への移行直後における基本
燃料供給量の過大設定を回避でき、また、前記所定時間
内に加速に移行した場合には、前記規制量に基づく制限
を解除して加速による基本燃料供給量の増大要求が損な
われることがないようにする。
〈実施例〉 以下に本発明の実施例を説明する。
一実施例を示す第２図において、過給機として排気タ
ーボチャージャ１を備えた内燃機関２は、排気通路３を
介して排出された排気のエネルギによって排気ターボチ
ャージャ１の排気タービン４を回転駆動させることによ
り、吸気通路５に設けられ前記排気タービン４と軸結さ
れたコンプレッサ６を回転駆動して、吸入空気を過給す
るようになっている。
ここで、コンプレッサ６下流の吸気通路５の吸気圧力
が、圧力通路７を介してダイアフラム式アクチュエータ
８の圧力室に導入されている。ダイアフラム式アクチュ
エータ７は、排気タービン３をバイパスして設けられる
排気バイパス通路９を開閉する排気バイパス弁（ウェス
トゲートバルブ）10を、その圧力室に導入された圧力
（過給圧）に応じて開閉駆動するものである。
コントロールユニット15には、コンプレッサ６上流側
の吸気通路５に介装された吸入空気量検出手段としての
熱線式エアフローメータ11によって直接に検出された吸
入空気流量信号Ｑ、コンプレッサ６下流側の吸気通路５
に介装されたスロットル弁12に付設されたスロットルセ
ンサ13によって検出されたスロットル弁開度信号TVO、
クランク角センサ等の機関回転速度検出手段としての回
転速度センサ14によって検出された機関回転速度信号N
e、機関２のウォータジャケット16に配設された水温セ
ンサ17によって検出された冷却水温度信号Tw等が入力さ
れるようになっている。
本実施例において、前記スロットルセンサ13が開口面
積検出手段及び減速運転検出手段に相当する。
尚、第２図において、20は各燃焼室に設けられた点火
栓である。
また、前記コンプレッサ６の下流側でスロットル弁12
の上流側に過給圧Ｐを検出する過給圧検出手段としての
過給圧センサ21が設けられており、この過給圧センサ21
による過給圧検出信号PBもコントロールユニット15に入
力されるようにしてある。
そして、コントロールユニット15は、前記熱線式エア
フローメータ11によって検出される吸入空気流量Ｑ及び
回転速度センサ14で検出される機関回転速度Neに基づい
て基本燃料噴射量（基本燃料供給量）Tp（←Ｋ×Q/Ne;K
は定数）を演算設定すると共に、この基本燃料噴射量Tp
を水温センサ17によって検出される冷却水温度Tw等に基
づいて補正することで最終的な燃料噴射量Tiを設定す
る。そして、前記燃料噴射量Tiに相当するパルス巾の駆
動パルス信号を電磁式の燃料噴射弁18に機関回転に同期
した所定タイミングで出力して、前記パルス巾に相当す
る時間だけ燃料噴射弁18を間欠的に開駆動して、機関２
に燃料を噴射供給させる。
ここで、コントロールユニット15は、前述のように吸
入空気流量Ｑ及び機関回転速度Neに基づいて算出される
基本燃料噴射量Tpを、機関２の減速運転時に所定の規制
値（最大基本燃料噴射量Tp）以内に制限する処理を行っ
て、最終的に基本燃料噴射量Tpを設定するようになって
おり、かかる基本燃料噴射量Tpの制限制御を第３図のフ
ローチャートに示してある。
尚、本実施例において、基本燃料供給量設定手段，燃
料供給制御手段，基本燃料供給量制限手段，規制量設定
手段，規制量補正設定手段，制限継続制御手段としての
機能は、前記コントロールユニット15がソフトウェア的
に備えており、特に、基本燃料供給量制限手段，規制量
設定手段，規制量補正設定手段，制限継続制御手段とし
ての機能は、第３図のフローチャートに示されている。
第３図のフローチャートに示すプログラムにおいて、
まず、ステップ１（図中ではS1としてある。以下同様）
では、スロットルセンサ13によって検出されるスロット
ル弁12の開度TVO変化に基づいて、機関２の過渡運転を
判別する。
ここで、スロットル弁12の開度TVOが閉方向に変化し
ている減速運転時には、ステップ２へ進み、減速判定フ
ラグFlugdecに１をセットする。
そして、次にステップ８へ進み、スロットルセンサ13
で検出されたスロットル弁開度TVOを、スロットル弁12
が介装されるスロットルチャンバ部の開口面積Ａに換算
する。即ち、開口面積Ａはスロットル弁12によって可変
制御される機関吸気系の開口面積に相当する。
次のステップ９では、前記開口面積Ａを機関回転速度
Neで除算した値に基づいて、シリンダ体積効率QHφをマ
ップから検索して求める。
また、ステップ10では、過給圧センサ21によって検出
された過給圧PBに基づいて、後述する最大基本燃料噴射
量TpMAXを補正するための補正係数KPBを、マップを参照
して求める。
そして、ステップ11では、前記シリンダ体積効率QH
φ、補正係数KPB、及び、シリンダ体積効率100％に相当
する基本燃料噴射量TpMXφに基づき、以下の式に従って
最大基本燃料噴射量TpMAX（規制量）を設定する。
TpMAX←QHφ×KPB×TpMXφ 即ち、開口面積Ａと機関回転速度Neとからシリンダ体
積効率QHφを求め、シリンダ体積効率100％に相当する
基本燃料噴射量TpMXφにこの実際の体積効率QHφを乗算
することで、開口面積Ａと機関回転速度Neとから予測さ
れる吸入空気量に見合った最大基本燃料噴射量Tpを設定
すると共に、過給圧の変化による体積効率の変化に対応
すべく補正係数KPBを乗算して補正設定するものであ
る。
ステップ12では、熱線式エアフローメータ11で検出さ
れた吸入空気流量Ｑと機関回転速度Neとに基づいて設定
される基本燃料噴射量Tp（←Ｋ×Q/Ne;Kは定数）と、ス
テップ11で設定された最大基本燃料噴射量TpMAXとを比
較し、熱線式エアフローメータ11による検出結果に基づ
く基本燃料噴射量TpがTpMAXを上回るときには、ステッ
プ13へ進み基本燃料噴射量TpにTpMAXをセットして、最
大基本燃料噴射量TpMAXを上回る基本燃料噴射量Tpが最
終設定されることを防止する。
即ち、本実施例における排気ターボチャージャ１のよ
うに過給機を備える機関２では、過給された空気が減速
時にスロットル弁12によって急激に遮断されて、空気が
コンプレッサの上流側に逆流することがあり、熱線式エ
アフローメータ11ではこの逆流した空気量も、順方向の
流れと同様にして検出してしまうため、真のスロットル
弁12通過空気量よりも多い量を検出してしまう。そのた
め、減速運転時には、基本燃料噴射量Tpが真の吸入空気
量に対応する量よりも大きな量に設定されて、空燃比が
オーバーリッチ化してしまうことがある。
しかしながら、上記のように、熱線式エアフローメー
タ11による検出値とは無関係に開口面積Ａと回転速度Ｎ
とから求められるシリンダ体積効率QHφを基本とし、過
給圧PBで補正して設定される最大基本燃料噴射量TpMAX
に基づき、基本燃料噴射量Tpを規制すれば、最大基本燃
料噴射量Tpが前述のような逆流分を含まないで設定され
るから、逆流分を含まない量に基本燃料噴射量Tpを規制
することができ、減速運転時の空燃比がオーバーリッチ
化することを回避できる。
上記のように、減速運転時には、熱線式エアフローメ
ータ11に基づく基本燃料噴射量Tpが、前記最大基本燃料
噴射量TpMAXに規制されるが、かかる減速運転から定常
運転に移行した直後においても、同様な規制が継続して
行われるようにしてある。
即ち、ステップ１でスロットル弁開度TVOが略一定
で、機関２が定常運転されていると判別されたときに
は、ステップ３へ進み減速運転時に１がセットされる減
速判定フラグFlugdecの判別を行う。
ここで、前記減速判定フラグFlugdecに１がセットさ
れていると判別されたときには、減速運転直後の定常運
転時であり、このときには、定常運転移行後も前述のよ
うなTpMAXによる規制を継続させる所定時間TMDECを、機
関回転速度Ne又は過給圧PBに基づいて設定する。
本実施例のようにスロットル弁12の開度変化に基づい
て過渡・定常を判別する場合には、減速運転から定常運
転に移行してからも、第４図に示すように、吸気の逆流
が発生するので、スロットル弁12の開度TVOに基づく減
速運転時にのみ、最大量TpMAXによる規制を行うよう構
成すると、減速から定常運転に移行した初期に空燃比の
オーバーリッチ化が発生してしまう。
そこで、本実施例では、機関回転速度Ne又は過給圧PB
のレベルに応じて基本燃料噴射量Tpの規制を継続させる
時間を可変設定して、逆流の発生が予測される時間内で
はTpMAXによる規制が継続されるようにしたものであ
り、特に高負荷状態からの減速時ほど逆流が継続して発
生する時間が長くなるので、減速判別初回における機関
回転速度Ｎ又は過給圧PBが高いほど、前記所定時間TMDE
Cは長く設定されるようにしてある。
ステップ４で所定時間TMDECを設定した後は、ステッ
プ５で前記減速判定フラグFlugdecをゼロリセットした
後、ステップ８へ進むことにより、減速判別時と同様な
TpMAXの設定と、このTpMAXによる基本燃料噴射量Tpの規
制とを行わせる。
一方、ステップ３で前記減速判定フラグFlugdecにゼ
ロがリセットされていると判別されたときには、ステッ
プ６へ進んで、前記TMDECがゼロであるか否かを判別す
る。
そして、前記TMDECがゼロでないときには、ステップ
７へ進んでTMDECを１ダウンさせてから、ステップ８以
降へ進んで、基本燃料噴射量TpのTpMAXに基づく規制が
行われ、ステップ６でTMDECがゼロであると判別される
と、ステップ16へジャンプして進み、基本燃料噴射量Tp
のTpMAXによる規制を行わない。
即ち、定常運転から減速運転に移行した初回に時間TM
DECが設定され、その後この時間TMDECを本プログラム実
行毎に１ダウンさせていって、ゼロにまでカウントダウ
ンされるまでは基本燃料噴射量TpのTpMAXによる規制を
継続して行わせ、ゼロになるとその後は規制をキャンセ
ルするものであり、減速直後の定常運転時における吸気
の逆流検出による空燃比のオーバーリッチ化を防止でき
るようにしてある。
一方、ステップ１で、機関２が過渡運転状態であると
判別されたときには、ステップ14へ進み、前記減速判定
フラグFlugdecをゼロリセットすると共に、ステップ15
で前記TMDECをゼロリセットし、基本燃料噴射量Tpの規
制を行うことなくステップ16へ進む。
従って、減速運転から一旦定常運転に移行し、前記TM
DECに所定時間がセットされて、TMDECがゼロにまでカウ
ントダウンされる前に加速運転に移行した場合には、直
ちに、基本燃料噴射量Tpの規制がキャンセルされること
になり、加速による基本燃料噴射量Tpの増大変化が、Tp
MAXで妨げられることを回避する。
ステップ16では、減速運転時及び減速から定常に移行
してから所定時間内においてTpMAXによる規制される基
本燃料噴射量Tpの平均化処理を行って、最終的な基本燃
料噴射量Tpを設定する。
前記平均化処理後の基本燃料噴射量Tpは、水温センサ
17によって検出される冷却水温度Tw等に基づいて補正さ
れて最終的な燃料噴射量Tiが決定され、この燃料噴射量
Tiに相当するパルス巾の駆動パルス信号が、燃料噴射弁
18に出力されて燃料の噴射供給が行われる。
尚、本実施例では、過給機として排気ターボチャージ
ャ１を備える機関について述べたが、過給機としては直
接機関駆動される過給機であっても良い。
また、本実施例においては、熱線式エアフローメータ
11を用いたが、これは、減速時に発生する逆流を正常検
出値と同様に検出するエアフローメータを備えたシステ
ムにおいて、本実施例に示したようなTpMAXによる規制
が有効であるためであり、特に熱線式エアフローメータ
を限定するものではない。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、過給機付内燃機
関において、減速時に発生する吸気の逆流分が吸入空気
量として検出されても、該検出値に基づき設定された基
本燃料供給量を、真の吸気量に略相当する量に規制でき
るようになり、減速運転時の逆流分検出による空燃比の
オーバーリッチ化を回避できるようになるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例における基本燃料供給量の規制制御の様子を示すフロ
ーチャート、第４図は減速運転時の逆流検出の様子を示
すタイムチャートである。 １……排気ターボチャージャ、２……内燃機関、４……
排気タービン、６……コンプレッサ、11……熱線式エア
フローメータ、12……スロットル弁、13……スロットル
センサ、14……回転速度センサ、15……コントロールユ
ニット、21……過給圧センサ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】過給機のコンプレッサ上流側で機関の吸入
    空気量を直接検出する吸入空気量検出手段と、 機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、 前記検出された吸入空気量と機関回転速度とに基づいて
    機関への基本燃料供給量を設定する基本燃料供給量設定
    手段と、 前記設定された基本燃料供給量に基づいて機関への燃料
    供給を制御する燃料供給制御手段と、 を含んで構成された過給機付内燃機関の燃料供給制御装
    置において、 可変制御される機関吸気系の開口面積を検出する開口面
    積検出手段と、 前記検出された機関吸気系の開口面積と機関回転速度と
    に基づいてシリンダ体積効率を設定し、該シリンダ体積
    効率に基づいて前記基本燃料供給量の規制量を設定する
    規制量設定手段と、 過給機による過給圧を検出する過給圧検出手段と、 該過給圧検出手段で検出された過給圧に基づいて前記規
    制量設定手段で設定された基本燃料供給量の規制量を補
    正設定する規制量補正設定手段と、 機関の減速運転状態を検出する原則運転検出手段と、 該減速運転検出手段で機関の減速運転状態が検出されて
    いるときに、前記基本燃料供給量設定手段で設定される
    基本燃料供給量を強制的に前記規制量補正設定手段で補
    正設定された規制量以内に制限する基本燃料供給量制限
    手段と、 を設けたことを特徴とする過給機付内燃機関の燃料供給
    制御装置。
  2. 【請求項２】前記基本燃料供給量制限手段による基本燃
    料供給量の制限を減速運転から定常運転に移行してから
    も所定時間継続して行わせ、かつ、前記所定時間中に加
    速に移行したときには前記規制量に基づく制限を中止さ
    せる制限継続制御手段を設けたことを特徴とする請求項
    １記載の過給機付内燃機関の燃料供給制御装置。
JP2321045A 1990-11-27 1990-11-27 過給機付内燃機関の燃料供給制御装置 Expired - Fee Related JP2589214B2 (ja)

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