(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機と、
この過給機の作動による過給圧が目標値となるように過給機に与える制御量を演算する手段と、
この制御量に応じて過給機を駆動することにより過給圧を制御する手段と、
ノッキングの発生状況に基づいて点火時期を遅角制御する手段と、
前記過給圧制御および前記点火時期の遅角制御により上昇し、燃焼室内でプラグギャップに火花を発生させるのに要する要求二次電圧が、点火装置の二次側で発生する発生二次電圧を超える可能性のある領域になると、前記過給圧目標値を低下させる側に前記制御量を補正して失火を防止する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
過給圧目標値を低下させる量は、点火時期遅角量に応じて大きくなる値である
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
過給圧目標値を低下させる量に感度係数を掛ける
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記過給機は、吸気を加圧するコンプレッサと排気エネルギを受けて駆動されるタービンを同軸につないだターボチャージャであり、
前記過給圧制御手段は、
コンプレッサ出口の過給圧に応動してタービン入口の排気をタービンをバイパスして流すスイングバルブコントローラと、
制御デューティに応動してこのスイングバルブコントローラに導かれる過給圧を大気で希釈するソレノイド弁とからなる
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの制御装置、特に過給圧制御とノック制御とを併せて行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノッキングを防止するため点火時期の遅角制御（ノック制御）を行いつつ、ノッキングの発生状況に応じて使用燃料が高オクタン価燃料と低オクタン価燃料のいずれにあるのかを判定し、判定した燃料に適合する基準点火時期に切換えて点火時期を制御するものがある（特開平8-158908号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、過給機を備えるエンジンの場合には、過給圧を目標値へと制御しつつノック制御を行うが、ノッキングの発生状況に応じて過給圧も低下させてやる必要があることから、従来装置においても、ノッキングの発生状況により使用燃料が高オクタン価燃料から低オクタン価燃料へと変更されたと判定したとき、目標過給圧を下げることが考えられる。
【０００４】
この場合、使用燃料の高オクタン価燃料から低オクタン価燃料への変更が判定される直前の状態では、ノック制御により点火時期が遅角されており、かつ過給圧も高い状態にある。一方、要求二次電圧（燃焼室内でプラグギャップに火花を発生させるのに要する電圧）は点火時の燃焼室圧力と点火時期の影響を大きく受ける。つまり、点火時の燃焼室圧力に関与する過給圧が高い状態では要求二次電圧が高くなり、この状態で点火時期が遅角されると、要求二次電圧がさらに上昇することになるので、要求二次電圧が発生二次電圧（点火装置の二次側で発生する高電圧）を上回り、失火に至る可能性が全くないとはいえない。言い換えると、要求二次電圧が発生二次電圧を上回りそうになる状況は一刻でも避けなければならない。
【０００５】
そこで本発明は、ノッキングの発生状況をみての低オクタン価燃料への変更の判定を待って目標過給圧を下げるのではなく、要求二次電圧が発生二次電圧を上回る可能性があると思われる運転域になると、即座に目標過給圧を低下させることにより、要求二次電圧の過大による失火を未然に防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図７に示すように、過給機２１と、この過給機２１の作動による過給圧が目標値となるように過給機２１に与える制御量を演算する手段２２と、この制御量に応じて過給機２１を駆動することにより過給圧を制御する手段２３と、ノッキングの発生状況に基づいて点火時期を遅角制御する手段２４と、前記過給圧制御および前記点火時期の遅角制御により上昇し、燃焼室内でプラグギャップに火花を発生させるのに要する要求二次電圧が、点火装置の二次側で発生する発生二次電圧を超える可能性のある領域になると、前記過給圧目標値を低下させる側に前記制御量を補正して失火を防止する手段２５とを設けた。
【０００７】
第２の発明では、第１の発明において過給圧目標値を低下させる量が、点火時期遅角量に応じて大きくなる値である。
【０００８】
第３の発明では、第２の発明において過給圧目標値を低下させる量に感度係数を掛ける。
【０００９】
第４の発明では、第１から第３までのいずれか一つの発明において前記過給機が、吸気を加圧するコンプレッサと排気エネルギを受けて駆動されるタービンを同軸につないだターボチャージャであり、前記過給圧制御手段が、コンプレッサ出口の過給圧に応動してタービン入口の排気をタービンをバイパスして流すスイングバルブコントローラと、デューティに応動してこのスイングバルブコントローラに導かれる過給圧を大気で希釈するソレノイド弁とからなる。
【００１０】
【発明の効果】
高過給圧状態かつノック制御により点火時期が遅角される状態では要求二次電圧が発生二次電圧を上回る可能性があると思われることから、第１、第２、第４の各発明によれば、この運転域（要求二次電圧が発生二次電圧を上回る可能性があると思われる運転域）になると、即座に目標過給圧を低下させるので、高オクタン価燃料から低オクタン価燃料へと変更されるに際しても、要求二次電圧の過大に伴う失火を未然に防止することができる。また、過給圧の低下によりノッキングを抑制できるほか、排気温度の上昇を防止することもできる。
【００１１】
第３の発明によれば、点火時期を遅角する際に、要求二次電圧の余裕代をマイナスにしない要求過給圧への制御が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン本体、２は吸気管、３は排気管で、エンジンにはターボチャージャ４を備える。
【００１３】
ターボチャージャ４は、吸気を圧縮するコンプレッサー５と、このコンプレッサー５を駆動する力を排気エネルギーから吸収するタービン６とを同軸７でつないだもので、過給圧が設定圧力を超えることを防止するため、タービン６入口の排気を、タービン６をバイパスして流すスイングバルブコントローラ８が設けられている。
【００１４】
また、高オクタン価燃料の使用時に過給圧を目標値へと制御するため、スイングバルブコントローラ８の圧力室８aにコンプレッサ５下流の過給圧を導く通路９から、この通路９に大気圧を導入する通路１０が分岐され、この分岐通路１０にデューティ制御可能なソレノイド弁１１が設けられている。
【００１５】
このソレノイド弁１１は、オンデューティが0％のとき分岐通路１０を完全に遮断した状態となり、オンデューティが100％になると、分岐通路１０を完全に連通して通路９にコンプレッサ５上流の大気圧を導入する。つまり、ソレノイド弁１１に与えるオンデューティ（このオンデューティを以下過給圧制御デューティという）を大きくすれば、スイングバルブコントローラ８の圧力室８aに導かれる制御圧力が低くなって（排気バイパス量が減り）、過給圧が上昇し、この逆に過給圧制御デューティを小さくすれば、過給圧が下降する。したがって、エンジンの回転数をパラメータとする過給圧制御デューティのテーブルを予め定めておき、過給圧を高めたい回転域になると、コントロールユニット１５によりこの過給圧制御デューティのテーブルを用いてソレノイド弁１１をデューティ制御することで、目標過給圧が得られる。
【００１６】
一方、コントロールユニット１５では、エンジンブロックに装着された圧電型ノックセンサ１６からの信号に基づいてノッキングの強度を検出し、ノッキングの強度が許容値を超える場合は点火時期を遅角することでノッキングを防止する、いわゆるノッキング制御を行う。なお、エンジンの回転数と負荷から基本点火時期が定まっており、この基本点火時期に対して遅角制御が行われる。
【００１７】
また、コントロールユニット１５には、低オクタン価燃料用の基本点火時期マップと高オクタン価燃料用の基本点火時期マップをもっており、高オクタン価燃料用の基本点火時期マップを使用している場合に、低オクタン価燃料が給油されたときは、ノッキング強度が大きくなって点火時期遅角量が所定値を超えるので、低オクタン価燃料の使用時であると判定され、基本点火時期のマップが低オクタン価燃料用に切換えられる。
【００１８】
さて、ターボチャージャ４のように過給機を備えるエンジンの場合には、ノッキングの発生状況に応じて過給圧を低下させてやる必要があることから、ノッキングの発生状況により低オクタン価燃料への変更が判定されたとき、目標過給圧を下げることが考えられる。
【００１９】
この場合、低オクタン価燃料への変更が判定される直前の状態では、ノック制御により点火時期が遅角されており、かつ過給圧も高い状態にある。一方、要求二次電圧は点火時の燃焼室圧力と点火時期の影響を大きく受ける。つまり、点火時の燃焼室圧力に関与する過給圧が高い状態では要求二次電圧が高くなり、この状態で点火時期が遅角されると、要求二次電圧がさらに上昇することになるので、要求二次電圧が発生二次電圧を上回り、失火に至る可能性が全くないとはいえない。
【００２０】
これをさらに図２を用いて説明すると、図２は要求二次電圧の特性を示したもので、過給圧が一定のとき点火時期を遅らせるほど要求二次電圧が上昇し、また、同じ点火時期でも過給圧が高くなるほど要求二次電圧が上昇する。したがって、使用燃料が高オクタン価燃料から低オクタン価燃料へと変更される際には高過給圧でありながら点火時期の遅角量も大きい状態が生じ、要求二次電圧が発生二次電圧を上回る可能性があるのである。
【００２１】
これに対処するため本発明の一実施形態では、要求二次電圧が発生二次電圧を上回る可能性があると思われる運転域を制御域として予め定めておき、この制御域になると、即座に目標過給圧が低下するように過給圧制御デューティを所定量だけ減量補正する。
【００２２】
コントロールユニット１５で実行されるこの制御内容を図３にしたがって説明する。
【００２３】
図３は過給圧制御デューティを算出するためのもので、一定時間毎（たとえば10msec毎）に実行する。
【００２４】
ステップ１ではエンジン回転数Ｎｅ、基本噴射パルス幅Ｔｐ（エンジン負荷相当量）のほか、点火時期の遅角量β、燃料判定係数ｋfを読み込む。
【００２５】
ここで、点火時期遅角量βは、ノックセンサ出力に基づくノック制御のルーチン（図示しない）において演算される値で、このβにより点火時期が基本値より遅角される。
【００２６】
燃料判定係数ｋfは、これも上記のノック制御ルーチンにおいて決定される値で、使用燃料が高オクタン価燃料であるのか低オクタン価燃料であるのかを判定した結果を表す。上記のように、高オクタン価燃料用の基本点火時期マップを用いて点火時期を制御している場合に、βが所定値を超えたときは、低オクタン価燃料が使用されていると判定してｋf＝０（つまり低オクタン価燃料の使用時を表す）と、この逆に、低オクタン価燃料用の基本点火時期マップを用いて点火時期制御を行っている場合に、βが所定値以下に小さくなったときは、高オクタン価燃料が使用されていると判定してｋf＝１（つまり高オクタン価燃料の使用時を表す）とされるわけである。
【００２７】
ステップ２ではエンジン回転数Ｎｅより所定のテーブル（図示しない）を検索して、基本デューティ（過給圧制御デューティの基本値）ＷＧＯＮを求める。基本デューティＷＧＯＮはエンジン回転数が違っても目標過給圧が得られるように予め定めた値である。
【００２８】
ステップ３では制御域の判定を行い、その判定結果をステップ４でみる。ここでいう制御域とは要求二次電圧が発生二次電圧を上回る可能性があると思われる運転域のことで、具体的には図４に示したように、中高回転域かつ高負荷域である。
【００２９】
判定の結果、回転数と負荷から定まる運転条件が制御域にないときはステップ４よりステップ５，６に進み、
【００３０】
【数１】
ＷＧＯＮＮ＝ＷＧＯＮ×ｋf
の式により、過給圧制御デューティＷＧＯＮＮを求め、これをソレノイド弁１１に出力する。運転条件が制御域にないときは高オクタン価燃料の使用時に、ソレノイド弁１１をデューティ制御して目標過給圧にするわけである。これは従来と同じである。
【００３１】
これに対して、運転条件が制御域になると、ステップ４よりステップ７、８、９、６に進み、点火時期遅角量βより図５を内容とするテーブルを検索して過給圧制御デューティのダウン率ＤＤＵＴＹを、また回転数Ｎｅと負荷より図６を内容とするマップを検索して要求二次電圧感度係数ｋv2をそれぞれ求め、これらを用いて
【００３２】
【数２】
ＷＧＯＮＮ＝ＷＧＯＮ×ｋf×ＤＤＵＴＹ×ｋv2
の式により過給圧制御デューティＷＧＯＮＮを計算して出力する。
【００３３】
ここで、過給圧制御デューティのダウン率ＤＤＵＴＹは１以下の値で、図５に示したように、点火時期遅角量βが大きくなるほど小さくなる値である。
【００３４】
次に、要求二次電圧感度係数ｋv2は１を中心とした値で、図６のように制御域をさらに分割した小領域毎に独立の値を入れている。なお、ｋv2は回転数Ｎｅだけに依存させて定めても、また一定値で定めてもかまわない。
【００３５】
要求二次電圧感度係数が必要となる理由を以下に説明する。
【００３６】
要求二次電圧は、点火プラグのギャップ間距離、ギャップ間空気圧、混合比、ギャップ間温度の関数である。
【００３７】
たとえば、過給圧の大小、マニフォールド感度による体積効率の大小でギャップ間の空気圧が変化し、これによって要求二次電圧が変化する。さらに、体積効率が高く吸気温度が高いと、ノックと呼ばれるデトネーションが出やすくなるため、ノック制御により点火時期を遅らせ、着火後の筒内圧を抑制するのが一般的であるので、エンジン回転数により要求二次電圧が異なる場合が多い。すなわち、全負荷状態だけでみてもエンジン回転数毎に吸気マニフォールドがもつ体積効率の固有特性に合わせてギャップ間圧力が異なる（≒要求二次電圧が異なる）。
【００３８】
かつデトネーションを発生させないようにエンジン回転数毎に異なる基本点火時期を設定する（≒ギャップ間圧力が異なる≒要求二次電圧が異なる）ので、要求二次電圧は、結果的にエンジン回転数、エンジン負荷毎に異なる。
【００３９】
一方、発生二次電圧（の上限値）は、一定なので、エンジン回転数毎、エンジン負荷毎に要求二次電圧の余裕代が異なる。
【００４０】
よって、エンジン回転数毎、エンジン負荷毎に、点火時期を遅角する際に要求二次電圧の余裕代をマイナスにしない要求過給圧が存在するので、その要求過給圧へと過給圧を補正するため、感度係数を導入したものである。
【００４１】
ここで、実施形態の作用を図２を参照して説明する。
【００４２】
高オクタン価燃料の使用時に目標過給圧がたとえばｂであったとすれば、このときの基本点火時期はＡで示したように発生二次電圧から余裕を持って定められている。
【００４３】
この場合に、低オクタン価燃料が給油されても、ノック制御により低オクタン価燃料への変更があると判定される前は、過給圧がｂに保たれたままであり、低オクタン価燃料の使用によりノッキングが多発するため、点火時期が遅角される。このときの点火時期遅角量βが図示の量あったとすれば、遅角後の点火時期はＢに示す位置に移動してしまうため、要求二次電圧が発生二次電圧を超えてしまう。
【００４４】
これに対して実施形態では、点火時期がＢの位置にある場合に、目標過給圧が所定値だけ低くされる。このときの過給圧の低下量をγとすれば、目標過給圧の低下後の位置はＣにくることになり、要求二次電圧が発生二次電圧を下回る。つまり、発生二次電圧からの余裕代が生じるようにγ、つまり過給圧制御デューティのダウン率ＤＤＵＴＹを定めているわけである。
【００４５】
このように実施形態では、高過給圧状態かつノック制御により点火時期が遅角される状態となる運転域、つまり要求二次電圧が発生二次電圧を上回る可能性があると思われる運転域を制御域として予め定めておき、この制御域になると、即座に目標過給圧が低下するように過給圧制御デューティを所定量だけ減量補正するようにしたので、高オクタン価燃料から低オクタン価燃料へと変更されるに際しても、要求二次電圧の過大に伴う失火を未然に防止することができる。
【００４６】
また、過給圧の低下によりノッキングを抑制できるほか、排気温度の上昇を防止することもできる。
【００４７】
実施形態では過給圧制御デューティのダウン率ＤＤＵＴＹで説明したが、過給圧制御デューティのダウン量ＤＤＵＴＹ２で構成してもかまわない。ただし、このときには、
【００４８】
【数３】
ＷＧＯＮＮ＝（ＷＧＯＮ−ＤＤＵＴＹ２）×ｋf×ｋv2
の式により過給圧制御デューティＷＧＯＮＮを計算する。
【００４９】
実施形態ではターボチャージャで説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、メカニカルな過給機でも同様に適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の制御システム図。
【図２】要求二次電圧の特性図。
【図３】過給圧制御デューティの算出を説明するためのフローチャート。
【図４】制御域を示す領域図。
【図５】過給圧制御デューティのダウン率ＤＤＵＴＹのテーブル特性図。
【図６】要求二次電圧感度係数ｋv2のマップ特性図。
【図７】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
４  ターボチャージャ
１１  ソレノイド弁
１５  コントロールユニット
【図１】
0003702648.tif 000002
【図２】
0003702648.tif 000003
【図３】
0003702648.tif 000004
【図４】
0003702648.tif 000005
【図５】
0003702648.tif 000006
【図６】
0003702648.tif 000007
【図７】
0003702648.tif 000008