JPS58155231A - 燃料制御装置 - 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、内燃機関の諸入力条件に対応してなされる
演算処理および燃料制御を簡便が機構で実現し、かつ機
関の要求する高速応答性をも充分に高めて良好な燃料制
御を可能にした内燃機関の燃料制御装置に関する。

従来より内燃機関の燃料制御装置として、電子式燃料噴
射装置が用いられている。公知の電子燃料噴射装置とし
ては、（１）吸気管内に設けた可動板の開度、加熱白金
線の抵抗値、カルマン渦発生体によって生ずる渦周波数
により吸入空気量を検出し、所要の燃料量を算定する方
式と、（２）吸気管負圧および機関回転数により所要燃
料量を算定する方式がある。

いずれの方式においても、算定された所要燃料量は燃料
供給手段としてのソレノイド弁の開弁時間に換算され、
この開弁時間の制御により所定空燃比をなす燃料が機関
に供給されるものである。

このソレノイド弁は、機関の回転に同期して、またはカ
ルマン渦周波数に同期して開閉される。

一方、自動車用内燃慎関の要求は４０倍程度の吸入空気
量レンジを測定できること、排気ガス触媒コンバータの
浄化能力がごく狭い空燃比範囲において有効であるため
、高精紅の測定と制御ができることおよび機関の急加減
速に敏速に応答できること、といった相当に困難な水準
にある。

このような要求水準に対して従来公知の装置においては
下記に列挙するごとき欠点を有する。

（１）可動板式空気量測定手段においては、微少流量に
応動する構造として４０倍の測定レンジを確保しようと
すると、車体振動にも応動して測定誤差を招来すること
、および摺動機構の耐久性に問題があること、さらに可
動板の応答性を高めると、吸入空気量の急激な変動によ
って振動的に動作することといった欠点がある。

（２）加熱白金線の抵抗値変化を測定する、いわゆる熱
線式空気量センサにおいては、吸入空気量に急変に応答
可能とするため熱線の熱容量を充分低くすることが不可
欠であり、線径は極めて細い本のとなるので、空気振動
やセンサの駆動によって断線する恐れがあることと、空
気中の微少な塵が集積して特性を変えてしまうこととい
った欠点がある。

（３）カルマン渦周波数による空気量センサは、渦周波
数に同期してソレノイド弁を開閉制御する方式ヲ組み合
わせることによって、測定梢朋および、吸入空気量の急
変に申分ない応答性を得られるがソレノイド弁の駆動周
波数が４０倍のレンジで変化するために、ソレノイドの
周波数特性を高める必要がある。一般には、渦周波１数
を適変に分周して対応するのが実情であるが、機関のア
イドル状態など低流量域ではソレノイド弁の開閉周期が
機関の吸気周期より長くなって、燃料供給の安定性すな
わち回転の安定性を損ねるといった弊害を来たすといっ
た不都合がある。

（４）吸気管負圧と機関回転数により、空気量を評価し
て燃料量を算定する方式においては、ＥＧＲなどによっ
て吸気管内に不燃性気体が存在するとき全気量評価値に
無視できない誤差が生ずるため、これを補償する手段が
別途必要となること、および吸気量の急変があっても吸
気管内容積によって測定に遅れが生ずることなどの欠点
がある。

さらに、ソレノイド弁の開閉制御について述べると、機
関の回転に同期してソレノイド弁を開閉する方式の場合
、開閉周波数は高々１０倍のレンジに入るためカルマン
渦に同期する方式に比べ、ソレノイド弁の周波数特性は
それほど高度のものが要求されず、吸入空気が機関回転
に応じている基本的性質から判断して好ましい制御方式
と言える。

しかしながら、低回転数域で吸入空気を急変する加速に
際しては、燃料の増加が次の回転信号（クランク角また
は点火信号）を待って行われるため、数１０４９秒にわ
たって空燃比の希薄化が生じることにより著しく加速応
答性を損ねるといった欠点がある。従来、この欠点を補
うためにスロットル急開を検出する加速センサを設け、
加速に応じて前述の定期的なンレノイド弁制御の外に臨
時にソレノイド弁を駆動することが行われている０ この方法によれば、加速性は一応の改善を見るものの、
装置の煩雑さを来たし、かつ定期のソレノイド弁駆動と
全く独立して空燃比上余剰な燃料を機関に与えるので、
加速性改善の度合に一様性がなく、排気ガス規制への適
合性と加速性という二つの命題のために困難な兼ね合を
余義なくされている。

さらに、以上に述べたいずれの方式においても、燃料供
給量はソレノイド弁の開弁時間によって制御されるため
に、制御装置は高度な時限制御要素を必要とする。しか
も、開弁時間に高速性が要求されるので、マイクロゾロ
セッサでこれを構成するとき、素子選択に制約があり、
高級かつ高価な素子を使用しなければならない。

この発明は、以上に述べた従来の装置における諸欠点を
考慮してなされたものであり、カルマン渦式空気量セン
サと、とのセンサの出力により作動する電動変換器形燃
料制御装置とによって構成され、電動変換器を簡単にで
き、良好な運転性を有し、演算制御装置に過度な精度が
要求されないばかりか、応答性が速く、耐久性および経
時変化性にすぐれ、構成も簡単で安価にできる燃料制御
装置を提供することを目的とする。

以下、図面によってこの発明の燃料制御装置の実施例に
ついて説明する。第１図はその一実施例の構成を示すブ
ロック図であり、図中の１はカルマン渦式空気量センサ
で、渦発生柱１０１の後に　、発生するカルマン渦を渦
検出器１０２で検出するようになっている。また、１０
３は吸気温度センサ、１０４は空気中の塵を除去するク
リーナであるＯ カルマン渦式空気量センサ１は吸気管７と連通し、この
吸気管７は機関６に連通し、機関６には排気管８が連結
されている。排気管８には０２センサ９が設けられてお
り、その出力は演算制御装置５の端子Ｔ８に送られるよ
うになっており、また、排気管８に触媒コンバータｌＯ
が取り付けられている。ヘセンサ９は排気ガス中の酸素
分圧を検出して空燃比を評価するものであり、触媒コン
バータｌＯは排気ガスの有害成分を除去するものである
〇 一方、上記吸気管７内にはスロットル弁２が設けられ、
さらに電動変換器３が設けられている。

電動変換器３は吸気管７内に所定量の燃料を供給するも
のであり、この電動変換器３内には図示しない燃料ポン
プで加圧燃料が供給されている。

上記渦検出器１０２の出力（渦発生周波数Ｆ）および演
算制御装置５の出力が増幅器４の端子Ｔ３、Ｔ４にそれ
ぞれ送出するようになっている。増幅器４の端子Ｔ３、
Ｔ４から出力が電動変換器３に送られるようになってい
る。

また、演算制御装置５の端子Ｔ、には吸気温度センサ１
０３の出力が入力されるとともに、端子Ｔ６には機関温
度センサ１１の出力も導入されるようになっている。さ
らに、演算制御装置５の端子Ｔ７にはイグニッションコ
イル１２の１次電圧が入力されるようになっている。こ
の１次電圧は機関回転数検出のだめのものである。

次に、第１図の動作について説明する。機関６はスロッ
トル弁２により制御され、スロットル弁２の開度および
機関回転数によって定まる空気量を吸入している。この
吸入空気の流れにより、渦発生柱１０１の背後にカルマ
ン渦が発生する。このカルマン渦を超音波などを用いた
渦検出器１０２によって検出する。

渦検出器１０２の構成および動作に関しては既に公知で
あり、詳述は割愛するが、渦発生周波数は吸入空気量に
比例しており、この渦発生周波数Ｆによって、またはこ
れを適度に分周した周波数Ｆ′によって機関６の吸入空
気量ＱＡを評価することができる。第２図、（ａ）に渦
検出器１０２の出力すなわち、渦発生周波数Ｆ（以下、
出力と言う）および吸入空気量ＱＡの関係を示し、第２
図（ｂ）にこの出力Ｆの波形例を示している。

再び、第１図に説明を戻すと、渦検出器１０２の出力Ｆ
は増幅器４により増幅されて電動変換器３を・ンルス的
に駆動し、所定量の燃料が吸気管７内へ供給されている
。

なお、第１図において、燃料供給をスロットル弁２の下
流にて行っているが上流に供給するようにしてもよい。

詳細な説明は後述するが、電動変換器３の１回の・９ル
ス駆動で吐出される燃料量を△Ｖとすると、機関に単位
時間に供給される燃料量毎は ＱＦ＝　△Ｖ　−Ｆ　＝　ΔＶ　＠　Ｋ　１ＩＱＡ””
−”””’（１）となる。ただし、Ｋは渦検出器１０２
０入出力比例定数を表わしている。

この（１）式により、ＱＡ／　Ｑｒ−１／Δ■・Ｋとな
って空燃比ＱＡ／Ｑ、を所定の値に保ちながら機関６へ
燃料が供給されることとなる。

機関６の動作状態を表わす諸ノｆラメータすなわち、吸
気温度センサ１０３の出力、０２センサ９の出力、機関
温度センサ１１およびイグニッションコイル１２０１次
電圧はそれぞれ演算制御装置５に取シ入れられ、それぞ
れのノ量うメータを評価して、機関の要求する空燃比Ｑ
ム／ＱＦに対応する電圧を演算して出力される。この出
力は増幅器４に与えられ、電動変換器３を駆動するパル
ス高に反映している。

電動変換器３に与えられるパルス高が変化すると、１回
のパルス駆動で吐出される燃料費ΔＶが変化し、よって
空燃比Ｑム／Ｑｒ＝　”ＡＶ・Ｋは機関の要求する値に
制御されることとなる。

ここで、以上に述べた動作を第３図以降の詳細図を用い
てさらに詳しく説明する。第３図は電動変換器３の一実
施例を説明する断面図であり、３０１は第１燃料室、３
０２は第２燃料室で、振動板３０３をはさんで対向して
いる。

第１燃料室３０１には吐出弁３０４が設けられておシ、
この吐出弁３０４が開くことにより、第１図における吸
気管７内へ第１燃料室３０１から燃料を吐出するように
なっている。吐出弁３０４にはばね３０５が設けられて
いる。このばね３０５は第１燃料室３０１の燃料圧力８
よりΔＰ、だけ大きい圧力で吐出弁３０４を開口させる
ようにばね圧力が設定されている。

第１燃料室３０１の底部には圧力弁３０６を介して燃料
入口３０８に連通している。この圧力弁３０６が開くこ
とにより燃料入口３０８から第１燃料室３０１に燃料を
補給するようになっている〇圧力弁３０６にはばね３０
７が設けられている。

このばね３０７のばね圧Ｐは第１燃料室３０１の燃料圧
力が上記燃料圧力Ｐ１より低下したときに圧力弁３０６
を開くように設定されている。

一方、第２燃料室３０２にはＩＥＪ形に形成された永久
磁石よりなる磁気回路３０９が設けられている。この磁
気回路３０９のギャップには可動巻線３１０が巻装され
ている。可動巻線３１０は上記振動板３０３に固定され
ている。この可動巻線３１００巻線の軸が永久磁石のギ
ャップ中に発生する磁束と直交するごとくに巻回されて
いる。

可動巻線３１０の両端は第１図における増幅器４の端子
ＴＩＸＴ２に接続されている。

次に、この第３図の電動変換器３の動作を説明する。磁
気回路３０９は永久磁石の作用により、ギャップ中にほ
ぼ一様な磁束Ｂを生じさせる。可動巻線３１０に端子Ｔ
１、Ｔ２　　を経て電流ｉを増幅器４から流すと、この
可動巻線３１０にはｆ−ＢＩＩｌｌｌｌ なる力が作用して、第３図に示すＸ方向へ変位しようと
する。ただし、ｌは可動巻線３１０の巻線長であり、磁
束と直交する電流の長さを意味する。

変位Ｘは可動巻線３１０にかかる力ｆと振動板３０３の
反力との平衡により定壕る。

なお、第３図の構成では振動板３０３の反力のみを平衡
力としたが、別に・々ネを設け、このバネの反力を平衡
力とできることは言うまでもない。

さて、第１図の増幅器４の端子Ｔ１、Ｔ２を経て流す電
流ｉを第１図の渦検出器１０２のパルス出力に応じて断
続すると、振動板３０３は振動的に変位し、第１燃料室
３０１内の燃料に圧力変動を生じさせる。第４図は第３
図の構成の動作を説明する図であり、以下第４図を併用
して説明する。

可動巻線３１０には周波数Ｆなる断続電流ｉ（第４図（
ａ））が流され、この電流ｉによって、振動板３０３の
変位Ｘ（第４図（ｂ））が断続的に生じる。変位Ｘが生
じると第１燃料室３０１内の燃料は圧縮されて圧力が上
昇し、バネ３０５の設定力を超えて吐出弁３０４を開口
させる。吐出弁３０４より吐出される燃料量ΔＶは振動
板３０３の変位量Ｘおよび面積Ｓの積に概ね等しい。

次に、電流ｉが零となって変位Ｘが零に復帰するとき、
第１燃料室３０１内の燃料は△Ｖだけ減少しているので
、圧力減少が生じ、燃料入口３０８の圧力との差圧がバ
ネ３０７の設定力に打ち勝って、第４図（ｄ）のように
圧力弁３０６を開口させ、燃料が第１燃料室３０１に補
給される。

このような動作を電流ｉの断続に応じて繰り返すことに
より、吐出弁３０４からは△Ｖ−Ｆなる燃料が継続的に
吐出され、機関の要求する燃料が吸気管へ供給されるこ
とになる。

第４図において破線は機関の作動パラメータの要求する
ところにより、空燃比を制御する模様を示しており、電
流値ｉの波高値を破線のごとく高くすると、これに応じ
て発生する力ｆが大きくなり、したがって変位Ｘも大き
くなることを示している。

この結果、第４図（ｃ）に破線で示すように、吐出弁３
０４の開口時間が長くなって、吐出燃料ΔＶが多くなる
。したがって燃料を濃くする時、電流値ｉを大きくシ、
逆に薄くする時、電流値ｉを小さくすることによって空
燃比の制御が行われる。

第１燃料室３０１内の平均的な燃料圧力Ｐ１はバネ３０
５および３０７の設定力の影響を受けるが、振動板３０
３の振動周波数Ｆおよび、変位Ｘに依存しないことは自
明であり、燃料入口３０８の圧力Ｐａを図示しない圧力
調整器で一定に保つことにより、常に安定した燃料吐出
が行われる。

第２燃料室３０２には、圧力Ｐｏの燃料が満たされてお
り、可動巻線３１０には先に述べた振動板３０３の持つ
反力の他に燃料圧力差（ＰｌＰｏ）による反力が与えら
れていることになる。

バネ３０５および３０７の設定力を適度に選ぶことによ
シ、燃料圧力ＰｌをＰｏに略々等しくとるならば、Ｐに
Ｐｏとなって、この燃料圧力差による反力は無視できる
ので、可動巻線３１０に所要の力ｆすなわち、電流値ｉ
および巻線長さｌを小さくすることが可能となって可動
巻線３１０の重量を軽減させ、それによって、振動板３
０３の応答速度を速めることが可能となる。

しかしながら、第２燃料室３０２に圧力Ｐｏの燃料を満
たすのは、この発明の基本とは言えず、第２燃料室３０
２をたとえば大気または、吸気管７内に開放しても同様
の機能を得ることが可能であるＯ 第５図は振動板３０３に変位を与える機構としての他の
実施例を示す断面図であり、図中の３１１は鉄心、３１
２は固定巻線、３０３は磁路の一部を構成する振動板を
示す。なお、この第５図では電動変換器の電気−機械変
換部のみ示しているが、他の吐出弁、圧力弁などの機構
は第３図のものと同様であり、割愛している。

次に、この第５図の機構の動作を説明すると、端子″ｒ
、、　Ｔ、を介して固定巻線く１２に電流ｉを通電する
と、磁路としての鉄心３１１、振動板３０３およびこの
両者間のギャップに磁束が生成される。

このとき、ギャップ長を短かくする方向に振動板３０３
と鉄心３１１の間に力が作用し、それによって振動板３
０３は、上述の方向に変位する。電流ｉを遮断すると、
振動板３０３は元の位置に復帰する。このように、第５
図の示す機構によってもこの発明の燃料制御装置におけ
る電動変換器３を構成することが可能である。

第６図は振動板３０３に変位を与える機構としてのさら
に異なる他の実施例の構成を示す断面図であり、振動板
３０３に連結されたコ字形の磁歪特性を有する磁歪鉄心
３１３とこの磁歪鉄心３１３を支持する支持体３１５と
、スペーサ３１４および固定巻線３１２とにより構成さ
れている。この第６図では吐出弁、圧力弁などの機構は
第３図との重複をさけるために、図示を割愛している。

次に、この第６図の機構の動作を説明する。端子Ｔｌｓ
　Ｔｔを介して固定巻線３１２に電流ｉを断続通電する
と、磁歪鉄心３１３に歪振動が生じ、この振動が振動板
３０３に与えられるので、この発明に使用可能な電動変
換器を構成できる。

第７図は振動板３０３に変位を与える機構としてさらに
異なる他の実施例を示し、振動板３０３に圧電特性を有
する振動板が使用されており、この振動板３０３０表裏
両面に第１電極３１６、第２電極３１７が設けられてい
る。この第１電極３１６は第１図の増幅器４の端子Ｔ、
に接続され、第２電極３１７は端子Ｔ、に接続されてい
る。

次に、この第７図の機構の動作を説明する。端子Ｔ１、
Ｔ２を介して第１電極３１６、第２電極３１７の間に電
圧を断続印加すると、振動板３０３は歪振動するので、
この発明に使用可能な電動変換器を構成できる。

以上の説明において、第３図、第５図、第６図はいずれ
も巻線電流を断続する形式の電動変換器を示しており、
この場合第１図の増幅器４は電流出力形とすべきであり
、詳細は第１４図により後述する。まだ、第７図は電圧
を断続する形式の電動変換器を示しており、この場合は
第１図の増幅器４は電圧出力形とすべきである。電圧出
力形の増幅器は公知であり詳細な説明は割愛する。

第８図は電動変換器３の燃料吐出機構に関する別の実施
例を示す断面図であり、この第８図において、３１８は
吐出弁である。その他の構成は第３図と同様につき省略
しであるが、第３図における圧力弁３０６がこの第８図
の構成では不要である０ 第８図の機構の動作は、振動板３０３の断続変位Ｘによ
り振動板３０３と連結された吐出弁３１８が開閉して所
要の燃料が吐出されるものである。

１回の変位によって吐出される燃料量ΔＶは吐出弁３１
８と電磁変換器３の本体とのすき間によって開口される
断面積Ｓに律されるので、変位Ｘを大きくして断面積８
を大きくすることおよび変位Ｘを小さくして断面積８を
小さくすることによって吐出される燃料量ΔＶを調整し
、もって空燃比の制御を可能としている。

この第８図の構成では、以上の説明で明らかなとおシ、
吐出弁３１８の開弁時間および開弁の断面積で一定圧力
の燃料を吐出するので、第３図の構成において、所要の
圧力弁３０６は必要としないＯ 第９図は電動変換器３の燃料補給機構に関する別の実施
例を示す断面図であり、この第９図の３１９は振動板３
０３上に設けられたリード弁形の圧力弁を示している。

その他の構成は第３図のものと同様につき省略しである
。

第９図の構成の動作説明する。振動板３０３がＸ方向に
変位するとき、第１燃料室３０１の燃料圧力が上昇し圧
力弁３１９は閉じており、逆に振動板３０３が子方向と
は逆方向に変位するとき開いて第２燃料室３０２より燃
料の補給が行われる。

吐出弁３０４の動作説明および圧力弁３１９のさらに詳
しい動作説明は第３図の説明と重複するのでここでは割
愛するが、この第９図の実施例では圧力弁３１９を振動
板３０３上に設けて、燃料室構造を簡素化しているとこ
ろに特徴がある。

第１θ図はこの発明の燃料制御装置における電動変換器
３のさらに別の実施例を示す断面図であり、第２燃料室
３０２にも第１燃料室３０１と同様な吐出部３０４′お
よび圧力弁３０６′を設けているのが特徴であり、それ
ぞれの動作および図面に省略されている電気−機械変換
部の動作は第３図によって既に説明したものと同様につ
き割愛する。

この第１Ｏ図の構成によれば、振動板３０３のＸ方向の
変位およびＸ方向の逆の変位のいずれでも燃料が吐出さ
れて吐出頻度を２倍にすることが可能となり、燃料噴射
の連続性が向上することの他、電気−機械変換の効率が
向上するという利点をも有する。

第１１図は第３図のごとき電動変換器においては可動巻
線３１０に通電する電流ｉと振動板３０３の変位Ｘとの
関係を示している。このような機構においては、各部の
摩擦や遊びによって電流ｉを上昇させるときと下降させ
るときで変位Ｘに相異が生じるので、第１１図に示すご
ときヒステリシスルーゾを形成するのが普通である。し
たがって、変位Ｘによって燃料吐出量ΔＶの定まるよう
にしているこの発明においては、このヒステリシス巾Δ
ｉを極力、Ｊ４　くすることが重要な点である。ヒステ
リシス巾Δｉを機構精度で高めるのも一策ではあるが、
電動変換器３の駆動方法によっても解決可能であり、以
下に詳述する。

第１２図はこの発明の燃料制御装置における電動変換器
の駆動手段の別の実施例を示しておシ、第１図の構成に
発振器１３が付加されている。この発振器１３の出力は
所定の振幅と周波数を有したパルス信号りであり、渦検
出器１０２の出力Ｆとともに増幅器４に重畳的に加えら
れている。発振器１３の出力りの振幅、周波数は渦検出
器１０２の出力Ｆ１電動変換器３の振動板３０３の固有
振動数、吐出弁３０４、圧力弁３０６の応答周波数を船
齢して決定され適度な振幅を振動板３０３に与えている
。

このように強制振動を振動板３０３に予め与えておくと
、電流上昇時および下降時の摩擦力と遊びが常に振動板
３０３に均等に作用しているので、見かけ上ヒステリシ
スが減少もしくは零になるので、振動板３０３の変位Ｘ
は渦検出器１０２の出力Ｆに応じた電流ｉによって第１
１図の破線に示す線上を等測的に推移し、電流−変位間
の一意性が得られる。

第１３図（ａ）は上記出力Ｆを示し、第１３図（ｂ）は
発振器１３の出力りを示し、第１３図（ｃ）は出力Ｆと
Ｄの重畳の模様を図示したもので、出力りによる強制振
動が変位Ｘに重畳されている。強制振動による変位が大
きいと、これに応動して吐出弁３０４および圧力弁３０
６が開閉するが、これによって吐出され不燃料は一定不
変であるので、予めこれを見込んだ燃料制御を行えば問
題はない。

第１４図はこの発明の燃料制御装置における増幅器４と
演算制御装置５の構成例を示す回路図であり、この第１
４図において、演算制御装置５はディジタルコンピュー
タ５０１Ｘ　Ｄ−Ａ（ディツタルーアナログ）変換器５
０２、Ａ−Ｄ（アナログ−ディジタル）変換器５０３と
によ多構成されており、Ｄ−Ａ変換器５０２はたとえば
、抵抗網と演算増幅器より構成された公知のものである
。

また、増幅器４はＤ−Ａ変換器５０２の端子Ｔ４より抵
抗４０１を介してトランジスタ４０５のコレクタと演算
増幅器４０２の非反転入力端に接続され、トランジスタ
４０５のエミッタはアースされ、ペースには第１図の渦
検出器１０２の出力Ｆが端子Ｔ５、抵抗４０６を通して
加えられるようになっている。

演算増幅器４０２の出力はトランジスタ４０３のペース
に加えられ、このトランジスタ４０３のエミッタは抵抗
４０４を介してアースされているとともに、演算増幅器
４０２０反転入力端に接続されている。トランジスタ４
０３のコレクタは端子Ｔ２を介して電動変換器３の可動
巻線３１０の一端に接続されており、この可動巻線３１
０の他端は端子Ｔ１を経てｖｃｃの電圧が印加されてい
る。

次に、この第１４図の動作について第１図を併用して説
明する。端子Ｔ、に吸１気温度七ンサ１０３の出力が入
力され、機関温度上ンサ１１の出力が端子Ｔ６に入力さ
れると、これらの出力はＡ−Ｄ変換器５０３によりＡ−
Ｄ変換した後ディジタルコンピュータ５０１に入力する
。イグニッションコイル１２の１次電圧１２ａは機関回
転数信号として端子Ｔ７より、また０２センサ９の出力
は空燃比判別信号として端子Ｔ、によりディジタルコン
ピュータ５０１に入力されている。

ディジタルコンピュータ５０１は以上の諸ノ９ラメータ
により機関６の要求する空燃比を演算し、これに対応す
るディジタル信号をＤ−Ａ変換器５０２に与える。Ｄ−
Ａ変換器５０２はこのディジタル信号を直流電圧■に変
換して端子Ｔ４に出力する。

いま、端子Ｔ、に与えられる渦検出器１０２の出力Ｆが
ｒＬＪレベルにあるとき、トランジスタ４０５は阻止状
態となっており、端子Ｔ４の直流電圧Ｖは演算増幅器４
０２の非反転入力端に与えられている。

したがって、演算増幅器４０２はｒＨＪレベルを出力し
、これによってトランジスタ４０３は導通して可動巻線
３１０に電流を通電する。この電流は抵抗４０４によっ
て電圧に変換され、演算増幅器４０２の反転入力端に与
えられている。これにより、電流ｉが上昇し、演算増幅
器４０２の反転入力端の電圧が非反転入力端の電圧Ｖを
超えようとするとき演算増幅器４０２の出力は降下しト
ランジスタ４０３を阻止状態に、すなわち可動巻線３１
０の電流を減衰させる。

この結果、演算増幅器４０２の反転入力端の電圧は非反
転入力端の電圧Ｖより低下して演算増幅器４０２の出力
は再び「Ｈ」レベルとなる。かくして可動巻線３１０に
はｉ−Ｖ／ＲなるＡ−Ｄ変換器５０２の出力電圧Ｖに比
例した電流が流れる。

ただしＲは抵抗４０４の抵抗値である。

次に、渦検出器１０２の出力ＦがｒＨＪレベルにあると
き、トランジスタ４０５は導通し、演算増幅器４０２の
入力電圧をほぼ零とするので、可動巻線３１０に電流は
流れない。かくして可動巻線３１０には渦検出器１０２
の出力Ｆに同期した周波数で、機関の諸パラメータが要
求する空燃比に対応した波高値を有する断続電流が流れ
る。この断続電流により所定量の燃料が機関６に供給さ
れることは既に第３図を用いて説明した通りである０ 第１５図は第１４図のＤ−Ａ変換器５０３をチャージポ
ンプにより構成した実施例である。この第１５図におい
て、５０４，５０５，５１１は抵抗、５０６．　５０７
はトランジスタ、５０８゜５０９はダイオード、５１０
はコンデンサ、５１２は演算増幅器である。

すなわち、ディジタルコンピュータ５０１（７）出力は
抵抗５０４．　５０５をそれぞれ介してトランジスタ５
０６，５０７のペースに接続されている。

トランジスタ５０６のエミッタにはＶｃｃの電圧が印加
され、トランジスタ５０７のエミッタはアースされてい
る。トランジスタ５０６．　５０７のコレクタはそれぞ
れダイオード５０８．　５０９、抵抗５１１およびコン
デンサ５１０を介してアースされており、この抵抗５１
１とコンデンサ５１０との接続点は演算増幅器５１２の
非反転入力端に接続されている。

この演算増幅器５１２の反転入力端と出力端は接続され
ており、この出力端は端子Ｔ、に接続されている。端子
Ｔ４はＡ−Ｄ変換器５０３に接続されている。その他の
部分は第１４図と同様である０次に、この第１５図の動
作を第１６図を併用して説明する。第１６図（ａ）に示
すように、ディジタルコンピュータ５０１の端子Ｐにｒ
ＬＪレベルを出力すると、トランジスタ５０６は導通し
、ｖＣＣの電圧を有する電源−トランジスタ５０６−ダ
イオード５０８−抵抗５１１経由してコンデンサ５１０
は充電される。しだがって、コンデンサ５１０の端子電
圧は第１６図（Ｃ）のＶ波形ｖＩのごとく上昇する。

この端子電圧Ｖは演算増幅器５１２を経てＡ　−Ｄ変換
器５０３に入力され、Ａ−Ｄ変換した後、ディジタルコ
ンピュータ５０１に入力される。ディジタルコンピュー
タ５０１はこの入力と機関の諸・ヤラメータが要求する
電圧値を比較し一致すると端子ＰにｒＨＪレベルを出力
する。したがって、トランジスタ５０６は阻止状態にな
り、コンデンサ５１０の充電は停止され、充電電圧Ｖは
保持されている。このとき、トランジスタ５０７は阻止
状態にあり、かつ演算増幅器５１２０入力インピーダン
スは充分高いことが必要条件である。

次に、端子ＰをｒＨＪレベルとしたまま第１６図（ｂ）
のように端子ＱにｒＨＪレベルを出力すると、トランジ
スタ５０７は導通しコンデンサ５１〇−ダイオード５０
９−）ランラスタ５０フーアースを経由で、コンデンサ
５１０は放電し第１６図（Ｃ）においてＶ波形のＶ、の
どとく下降する。所定の電圧になったところで端子Ｑを
ｒＬＪレベルとして、トランジスタ５０７を阻止状態に
すれば、電圧Ｖは保持される。

この電圧Ｖに対応する演算増幅器５１２の出力は端子Ｔ
４を通して増幅器４に与えられ、それによって所定の空
燃比に対応する電圧とすることは既に述べた通りである
。

第１７図は第１２図の発振器１３の出力りを渦検出器１
０２の出力Ｆと重畳する方法の一例を示したものであり
、この第１７図において、１３０１は無安定マルチバイ
ブレータ、１３０２および４０７は抵抗である。その他
の部分は第１４図における増幅器４と同様である。

無安定マルチバイブレータ１３０１の出力は端子Ｔ４よ
り入力される演算制御装置５の出力電圧■に等しい波高
値を有し渦検出器１０２の出力周波数Ｆに同期したノク
ルス電圧と加算されている。このとき、抵抗４０１，４
０７および１３０２を適切に選ぶことにより発振器１３
の出力りの相対的な勢力を妥当なものにできる。

この無安定マルチバイブレータ１３０１はトランジスタ
、抵抗、コンデンサなどにより構成してもよいが、演算
制御装置５のディジタルコンピュータを併用すると経済
的である。

以上詳述したように、この発明の燃料制御装置によれば
、下記に列挙するごとく多くの利点を有するものである
。

（１）、カルマン渦式吸気量センサの渦に同期した出力
信号に応じて燃料が吐出される機構としているので、吐
出機構たる電動変換器を簡単な構成で正確に駆動し得る
。

（２）、カルマン渦の応答性は極めてすぐれており、機
関の状態変化に速やかに追従して燃料供給を行い好まし
いドライバビリティが得られる。

（３）、吸入空気量に応じた燃料吐出は吐出弁の開閉頻
度によって基本的に決定されるので、渦検出器の出力パ
ルス巾は一定としておき、機関の・ぐラメータに応じた
空燃比制御分のみを・ぐルス波高値に反映させればよい
。したがって、制御中はわずか２〜３倍の範囲におさま
り、演算制御装置に過度の精度が要求されない。

（４）、従来の燃料噴射装置が空燃比制御をソレノイド
弁の開弁時間によって行っており、高精度の時間制御機
能を有する制御装置が不可欠であるが、この発明の装置
ではこれを必要とせず、簡便かつ低価格の制御装置を構
成できる。

（５）、カルマン渦式吸気量センサは可動部を有さすか
つ塵などの影響を受けにくいので、耐久性、経時変化と
も申し分のない燃料制御装置を構成できる。

（６）、磁路に磁束変化を生じない電動変換器を用いる
ことができ、従来のソレノイド弁に比べ非常に応答性が
速められる。この結果、電動変換器の駆動周波数を高く
して燃料供給の連続性（安定（支）を確保でき、したが
って、機関運転の安定性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の燃料制御装置の一実施例の構成を示
すブロック図、第２図（ａ）および第２図６）はこの発
明の燃料制御装置に使用するカルマン渦式空気量センサ
の特性を示す図、第３図はこの発明の燃料制御装置にお
ける電動変換器の一実施例の構成を示す断面図、第４図
（、）ないし第４図（ａ）は第３図の電動変換器の動作
を説明するだめの図、第５図ないし第１０図は同上燃料
制御装置における電動変換器のさらに異なる実施例の構
成を示す断面図、第１１図は第３図の電動変換器の振動
板の変位−電流特性を示す図會第１２図はこの発明の燃
料制御装置における電動変換器の制御部の他の実施例の
構成を示すブロック図、第１３図（ａ）ないし第１３図
（ｃ）は第１２図の動作を説明するための図、第１４図
はこの発明の燃料制御装置における増幅器および演算制
御装置の詳細な構成を示す回路図、第１５図はこの発明
の燃料制御装置における演算制御装置内のＤ−Ａ変換器
の構成を示す回路図、第１６図（ａ）ないし第１６図（
ｃ）は第１５図のＶ−Ａ変換器の動作を説明するだめの
図、第１７図は第１２図の制御部における発振器の出力
を渦検出器の出力に重畳する方法を説明するための図で
ある。 １・・・吸気センサ、１０１・・・渦発生柱、１ｏ２・
・・渦検出器、１０３・・・吸気温度センサ、２・・・
スロットル弁、３・・・電動変換器、３０１・・・第１
燃料室、３０２・・・第２燃料室、３０３・・・振動板
、３０４゜３０４’、３１８・・・吐出部、３０５．　
３０５’、３０７゜３０７′・・・ばね、３０６，３０
６’、３１９・・・圧力弁、３０８・・・燃料入口、３
０９・・・永久磁石、３１０・・・可動巻線、３１１・
・・鉄心、３１２・・・固定巻線、３１６、　３１７・
・・電極、４・・・増幅器、５・・・演算制御装置、５
０１・・・ディジタルコンピュータ、５ｏ２・・・Ｄ−
Ａ変換器、５０３・・・Ａ−Ｄ変換器、６・・・機関、
７・・・吸気管、訃・・排気管、９・・・ｏ２センサ、
１０・・・触媒コンバータ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　　葛　　野　　信　　− 第２図 第３図 ６すｄ 第４図 第５図 第６図 ＠７図 第８図 第９図 第１０区 第１１図 ｋｂｉノ　　　　　Ｉ 第１２図 第１３図 （ｃ）　× 第１５図 １４ 窮！６図 第１７図 Ｉス 手続補正書（自発］ 一；− 特許庁長官殿　　　　　　　　　・フ」二１、事件の表
示　　　　特願昭５７−３８５２９号２　発明の名称 燃料制御装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ５、　補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄。 ６、　補正の同容 別紙の通ｔｌｌ。 ７、　添付書類の目録 特許請求の範囲　　　　　　　１通 以上 特許請求の範囲 （１）機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量に応じて
発生するカルマン渦を検出し、このカルマン渦に同期し
た周波数の信号を出力する吸入空気量センナと、この吸
入空気量センサの出力を受けて増幅する増幅器と、機関
の動作状ｍ”ｔあられす吸入空気温度、機関温度、回転
数、大気圧、スロットル開度、あるいは空燃比などの少
くとも一つの動作パラメータ信号を受けて上記増幅器の
増幅率を制御する演算制御装置と、上記増幅器の出力を
受けて振動的に作動し、１回の振動でＨ１１単位１″の
燃料を上記吸気管内へ吐出させる′電動変換器とよりな
る燃料制御装置。 （２）電動変換器は永久磁石又は永久磁石と磁性体の複
合体とギャップにより構成しこのギャップにほぼ一様な
磁束音発生する磁気回路と、上記ギャップ中に軸が磁束
と直交するごとくに配設された可動巻線と、この可動巻
Ｉｗに連結された振動板とにより構成したことを特徴と
する特許請求の範囲（第１項記載の燃料制御装置。 （３）電動変換器は磁性体または磁性体と永久磁石との
複合体よりなる鉄心を有する巻線と、この鉄心とギャッ
プを介して対向して磁路の一部を形成する振動板とにエ
フ構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の燃料制御装置。 （４）電動変換器は磁気特性ヲ有する鉄心と、この鉄心
に巻回した巻線と、上記鉄心に連結された振動板とによ
り構成したこと全特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の燃料制御装置。 （５）電動変換器は圧電特性を有するセラミック板の両
面に電極を虫取した圧電振動板またはこの圧電振動板全
多層に積層してなること全特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の燃料制御装置、（６）電動変換器は振動板を
隔壁の一部として構成する第１燃料室に加圧燃料音充填
し、この振動板が第１燃料室の容積を減少する方向に変
位するとき燃圧上昇によって開いて燃料を機関の吸気管
内に噴射し、逆に上記振動板が第１燃料室の容積全増大
する方向に変位するときに閉じて燃料噴射全阻止する吐
出弁と、上記振動板が上記第１燃料室の容積を増大する
方向に変位するときに開いて加圧燃料を上記第１燃料案
に導入し、逆に上記振動板が上記第１燃料室の容積を減
少する方向に変位するとき閉じて上記第１燃料室内の燃
料逆流を阻止する圧力弁とを有してなること全特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の燃料制御装置。 （７）電動変換器は第１燃料室の隔壁上なす振動板の背
後に第２燃料室を設けこの第２燃料室には上記第１燃料
室に導入される燃料とほぼ等しい圧力の燃料全導入する
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
の燃料制御装置。 （８）電動変換器は圧力弁を振動板上に設けてなること
を特徴とする特許請求の範囲嶋７項記載の燃料制御装置
。 （９）第１燃料量の隔壁上なす振動板の背後に第２の燃
料を設けこの第２燃料室に振動板が第１燃料室の容積を
減少する方向に変位するときに燃圧上昇によって開いて
燃料を機関の吸気管内に噴射し、逆に振動板が第１燃料
室の容積を増大する方向に変位するときに閉じて燃料噴
射全阻止する吐出弁と、振動板が第１燃料室の容積を増
大する方向に変位するときに閉じて、逆に振動板が第１
燃料室の容積全減少する方向に変位するとき開いて加圧
燃料を第２燃料室に導入する圧力弁とを有することを特
徴とする特許請求の範囲第１〜第５項のいずれかに記載
の燃料制御装置。 ０Ｉ電動変換器は断電の周波数と振ｒＥＩｌを有する信
号を発生する発振器の出力を渦検出器の出力に重畳的に
加えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃
料制御装置。 ００発振器はディジタルコンピュータで構成したことを
特徴とする特ｉｖＦ請求の範囲第１θ項の燃料制御装置
。 ０３演算制御装置はデイジタシフンピユータトロ−人変
換器により構成され、ディジタルコンピュータの演算出
力２Ｄ−Ａ変換した電圧信号を増幅率制御信号とするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料制御装
＠１、 （＋３１　Ｄ　−Ａ変換器は抵抗網および演算増幅器で
構成したことを特徴とする特ｉ／Ｆ請求の範囲第１２項
記載の燃料制御装置。 （１４）　Ｄ　−Ａ変換器はチャージ４フ１回路で構成
したことを特徴とする特許Ｕｊ求の範四第１２項記載の
燃料制御装置。 １５３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量に応じて
   発生するカルマン渦を検出し、このカルマン渦に同期し
   た周波数の信号を出力する吸入空気量センサと、この吸
   入空気量センサの出力を受けて増幅する増幅器と、機関
   の動作状態をあられす吸入空気温度、機関製電、回転数
   、大気圧、スロットル開度、あるいは空燃比などの少く
   とも一つの動作パラメータ信号を受けて上記増幅器の増
   幅率を制御する演算制御装置と、上記増幅器の出力を受
   けて振動的に作動し、１回の振動で所定単位量の燃料を
   上記吸気管内へ吐出させる電動変換器とよりなる燃料制
   御装置。 （２）電動変換器は永久磁石又は永久磁石と磁性体の複
   合体とギャップにより構成しこのギャップにほぼ一様な
   磁束を発生する磁気回路と、上記ギャップ中に軸が磁束
   と直交するごとくに配設された可動巻線と、この可動巻
   線に連結された振動板とにより構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の燃料制御装置。 （３）電動変換器は磁性体または磁性体と永久磁石との
   複合体よりなる鉄心を有する巻線と、この鉄心とギャッ
   プを介して対向して磁路の一部を形成する振動板とによ
   り構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の燃料制御装置。 （４）電動変換器は磁気特性を有する鉄心と、この鉄心
   に巻回した巻線と、上記鉄心に連結された振動板とによ
   り構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の燃料制御装置。 （５）電動変換器は圧電特性を有するセラミック板の両
   面に電極を生成した圧電振動板またはこの圧電振動板を
   多１−に積層してなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の燃料制御装置。 （６）電動変換器は振動板を隔壁の一部として構成する
   第１燃料室に加圧燃料を充填し、この振動板が第１燃料
   室の容積を減少する方向に変位するとき燃圧上昇によっ
   て開いて燃料を機関の吸気管内に噴射し、逆に上記振動
   板が第１燃料室の容積を増大する方向に変位するときに
   閉じて燃料噴射を阻止する吐出弁と、上記振動板が上記
   第１燃料室の容積を増大する方向に変位するときに開い
   て加圧燃料を十記第１燃料室に導入し、逆に上記振動板
   が上記第１燃料室の容積を減少する方向に変位するとき
   閉じて上記第１燃料室内の燃料逆流を阻止する圧力弁と
   を有してなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の燃料制御装置。 （７）電動変換器は第１燃料室の隔壁をなす振動板の背
   後に第２燃料室を設けこの第２燃料室には上記第１燃料
   室に導入される燃料とほぼ等しい圧力の燃料を導入する
   ように１−たことを特徴とする特許請求の範囲第６項記
   載の燃料制御装置。 （８）電動変換器は圧力弁を振動板上に設けてなること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の燃料制御装置
   。 （９）第１燃料室の隔壁をなす振動板の背後に第２の燃
   料を設けこの第２燃料室に振動板が第１燃料室の容積を
   減少する方向に変位するときに燃圧上昇によって開いて
   燃料を機関の吸気管内に噴射し、逆に振動板が第１燃料
   室の容積を増大する方向に変位するときに閉じて燃料噴
   射を阻止する吐出弁と、振動板が第１燃料室の容積を増
   大する方向に変位するときに開いて加圧燃料を第１燃料
   室に導入し、逆に振動板が第１燃料室の容積を減少する
   方向に変位するとき閉じて第１燃料室内の燃料逆流會阻
   止する圧力弁とを有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１〜第５項記載の燃料制御装置。 ０〔υ電動変換器は所定の周波数と振動を有する信号を
   発生する発振器の出力を渦検出器の出力に重畳的に加え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料制
   御装置。 （１１１発振器はデイソタルコンピュータで構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１０項の燃料制御装置
   。 （１り演算制御装置はディノタルコンピュータとＤ−Ａ
   変換器により構成され、ディノタルコンピュータの演算
   出力をＤ−Ａ変換した電圧信号を増幅率制御信号とする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料制御
   装置。 （＋３）　Ｄ　−Ａ変換器は抵抗網および演算増幅器で
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載
   の燃料制御装置。 （１４）Ｄ−Ａ変換器はチャージポンプ回路で構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の燃料制
   御装置。