JPS5938423B2 - 内燃機関用燃料噴射ポンプの燃料制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用燃料噴射ポンプの燃料制御回路に関
するものである。

例えばディーゼル機関の電気式燃料制御装置において、
有害排気ガス濃度を制限することと出力トルクを有効に
得ることとの相関関係で、機関に対する燃料の最大噴射
量特性（全負荷特性）を機関の回転数変化に対して非直
線的に任意に設定することが要求される。

この要求を満たすものとして、全負荷特性をアナログ関
数発生器を用いて電子的に設定した装置が、例えば特公
昭４７−３８３２９号公報、特開昭４７−３５５２５号
公報等により提案されている。

一方、これらの機関における燃焼限界は空気−燃料比に
依存するものであるが、機関に吸入される空気圧が変化
すると空気密度が変化し、従って空気−燃料比も変化す
るので、特公昭４７−４０２２６号公報においては吸入
空気圧を検出して、この変化に対する補正を行っている
。

しかしながら、空気−燃料比は吸入空気温度によっても
変化するので、この補正が考慮されない場合には、有害
排気ガスが多量に発生するおそれがある。

本発明の目的は、内燃機関に供給される最大燃料噴射量
を該機関に吸入される空気の温度に応じて補正するとい
う構想に基づき、内燃機関における燃焼をより適切な空
燃比で行い、それにより有害排気ガスおよび黒煙等の発
生を一層減少させることにある。

本発明においては、機関の回転速度とアクセル操作量と
に相応した燃料調節部材制御信号を演算する制御信号演
算手段と、該燃料調節部材制御信号が該機関の回転速度
に応じた所定値を越えることのないようにして該燃料調
節部材制御信号を燃料調節部材アクチュエータに印加す
る制限手段と、該機関に吸入される空気の温度に応じて
該制限手段の所定値を補正する補正手段とを具備し、該
補正手段によって該吸気温度の変化にもとづ（該吸入さ
れる空気の密度の変化を補正し、それにより機関の空燃
比の変化を補正することを特徴とする、内燃機関用燃料
噴射ポンプの燃料制御回路が提供される。

以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による１実施例の燃料制御回路１０を示
す。

燃料制御回路１０は端子１２に図示しないジーゼル機関
からの回転信号が入力されるとともに、端子２２にアク
セルの操作量に応じたアクセル信号が入力され、かつ端
子１４に図示しない燃料噴射ポンプの燃料調節桿の位置
に相応した位置信号がフィードバック信号として入力さ
れている。

そして端子１６から燃料調節桿のアクチュエータに回転
速度とアクセルの操作量に相応した作動信号を出力する
ようになっている。

燃料制御回路１０は、機関の回転速度に比例してその周
波数が高くなるパルス信号である回転信号Ｓ１により回
転速度Ｖに比例した速度電圧Ｅ１を発生する速度電圧発
生回路１８と、端子１４からの位置信号Ｓ２により燃料
調節桿の位置に応じた大きさの位置電圧Ｅ２を発生する
位置信号発生回路２０とを有している。

速度電圧発生回路１８は演算増幅器Ａ１、抵抗器Ｒ１な
いしＲ８、及びコンデンサＣ１とから構成される積分型
増幅回路であり、回転信号Ｓ１の周波数即ち回転速度Ｖ
に比例した大きさの速度電圧Ｅ１を発生することができ
る（第２図参照）。

位置信号発生回路２０は演算増幅器Ａ２と抵抗器Ｒ９な
いしＲ１３とで構成されており、位置信号Ｓ２から位置
電圧Ｅ２を得ている。

なお、端子１は電源供給端子である。

これらの速度電圧Ｅ１、位置電圧Ｅ２は制御電圧発生回
路に入力されている。

制御電圧発生回路は癲のアイドリンク時の燃料噴射量に
対応した第１制御電圧Ｅ３を発生する第１制御電圧発生
回路２４と、機関の全負荷時の燃料噴射量に対応した第
２市１脚電圧Ｅ４を発生する第２制御電圧発生回路２６
と、機関のアクセル操作量ａと回転速度Ｖとに対応して
決定される第３制御電圧Ｅ５を発生する第３制御電圧発
生回路２８とから成っている。

第１制御電圧発生回路２４は演算増幅器Ａ３と抵抗器Ｒ
１４，Ｒ１，とで構成されるバッファ増幅部を有し、速
度電圧Ｅ１はこのバッファ増幅部と、入力抵抗Ｒ１６と
を介して演算増幅器Ａ４の反転入力端子に入力されてい
る。

演算増幅器Ａ４の非反転入力端子にはバイアス抵抗器Ｒ
１８，Ｒ１９により入力抵抗器Ｒ１□を介してバイアス
電圧が与えられている。

そして反転入力端子には、更に、抵抗器Ｒ２ｏを介して
位置電圧Ｅ２が印加されており、従って演算増幅器Ａ４
の出力電圧、即ち第１制御電圧Ｅ３は、演算増幅器Ａ３
の出力電圧と位置電圧Ｅ２との合成値が増大するにつれ
て、その大きさが小さくなる。

しかし抵抗器Ｒ１８とＲ１，との値によって定められた
その接続点の分圧値よりその合成値が高（なると、以後
電圧Ｅ３の大きさは略アース電位に等しい値の一定の電
圧を出力するようになる。

すなわち第１制御電圧Ｅ３は回転速度Ｖの変化に対して
第３図ａに示す如（変化する。

第１制御電圧Ｅ３の回転速度Ｖに対する特性は機関の特
性に応じて抵抗器Ｒ１８，Ｒ１９の値を適宜に設定する
ことにより図中点線で示す如（任意に選定することがで
きる。

ここで符号Ｒ２、で示されるのは帰還抵抗器、Ｒ２□で
示されるのは出力抵抗器である。

第２制御電圧発生回路２６の構成はバッファ増幅部を有
していない点を除き第１制御電圧発生回路２４と同様で
ある。

すなわち、速度電圧Ｅ１ 及び位置電圧Ｅ２は夫々抵抗
器Ｒ２３，Ｒ２４を介して演算増幅器Ａ５の反転入力端
子に入力されていて、・ 機関の回転速度Ｖが増大する
につれてその出力電圧が低下するようになっている。

そしてこの回路では、抵抗器Ｒ２，ないしＲ２，によっ
てその非反転入力端子には演算増幅器Ａ４の非反転入力
端子種印加されるバイアス電圧の値より大きい値のバイ
アス電圧が印加されている。

したがって第２制御電圧Ｅ４は回転速度Ｖの変化に対し
て第３図すに示す如く変化する。

ここでＲ２８は帰還用の抵抗器である。

第３制御電圧発生回路２８は端子２２から入力されるア
クセル操作量ａに相応した大きさのアクセル信号Ｓ３に
応じて演算増幅器Ａ６の反転入力端子に印加される電圧
を変えることができるようになっている点を除き第１制
御電圧発生回路２４と同様の構成となっている。

ここでＡ７はバッファ増幅のための演算増幅器、Ｒ２９
ないしＲ３７は抵抗器である。

この回路では、第３図Ｃに示す如（、任意のアクセル操
作量ａｉ に相応して、即ちアクセル信号Ｓ３に応じて
回転速度Ｖ対出力電圧Ｅ５の特性を変えることができる
。

第１と第２の各制御電圧Ｅ３．Ｅ４は夫々ダイオードＤ
１．Ｄ２を介して端子１６に印加されており、第３制御
電圧Ｅ、は抵抗器Ｒ３７を介して端子１６に印加されて
いる。

従って端子１６に現われる制御電圧は、ダイオードＤ１
０作用のために第１制復電圧Ｅ３と第３制御電圧Ｅ５と
のいずれか大きい方の電圧であり、かつダイオードＤ２
０作用のために第２制御電圧Ｅ４と第３制御電圧Ｅ５と
のいずれか小さい方の電圧である。

即ち、第３図ｄに示すように、第３制御電圧Ｅ５はその
上限が第２制御電圧Ｅ４によって制限され、その下限が
第１制御電圧Ｅ３によって制限される。

このため、端子１６からは、機関のアイドリンク時、全
負荷時及びこれらの中間の負荷時の全ての運転条件に応
じた制御電圧が出力される。

燃料制御回路１０は、更に、この制御電圧が負荷の増大
につれて高（なった時、燃料噴射量の最大値を回転速度
に対して所定の値に設定するため、制御電圧の最大値を
回転速度に応じて予め定められた値に制限するための制
限電圧を発生する制限電圧発生回路３０を備えている。

制限電圧発生回路３０は回転速度信号である速度電圧Ｅ
１を夫々受けて、この速度電圧Ｅ１の変化に応じて夫々
所定の傾斜及び所定の大きさの部分制限電圧を出力する
複数の部分制限電圧発生回路を有している。

図示の例では夫々演算増幅器Ａ３２ Ａｇ ｔ Ａｌｏ
を主体に構成された３つの部分制限電圧発生回路３２：
３４．３６が設けられている。

部分制限電圧発生回路３２は、演算増幅器Ａ８の非反転
入力端子に抵抗器Ｒ３８を介して速度電圧Ｅ１が印加さ
れ、反転入力端子に抵抗器Ｒ３９を介して抵抗器Ｒ，ｏ
、 Ｒ，１によりバイアス電圧が印加されている。

そして反転入力端子と出力端子との間には帰還抵抗器Ｒ
４２が接続されている。

反転入力端子へのバイアス電圧は、回転速度ｖ７ｂ″Ｚ
Ｖ１のときの速度電圧Ｅ１の値に等しくなるように設定
されており、したがってこの出力電圧Ｅ６は、第４図ａ
に示す如（、回転速度■が零から増大するに従って低下
し、Ｖ＝Ｖ、のときＲ６−０となる部分制限電圧である
。

部刑１」成型圧発生回路３４は回転速度がｖ１〜ｖ２の
間における部分制限電圧を発生するためのものである。

部分制限電圧発生回路３４は速度電圧Ｅ１が反転入力端
子に入力されており、ｖ−ｖｌとなったときの速度電圧
Ｅ１の値から演算増幅器Ａ９の出力電圧Ｅ７が増大しは
じめ、ｖ−ｖ２となったときの速度電圧Ｅ１の値でＲ７
は飽和出力となるように各抵抗器Ｒ４３ないしＲ４□の
値が設定されている。

したがって出力電圧Ｅ７ば、第４図すに示すように変化
する部分制限電圧となる。

部分制限電圧発生回路３６は部分制服電圧発生回路３２
と同一の回路構成となっている。

そして抵抗器Ｒ４８ないしＲ５２の値を調節してＶが■
２より太き（、かつ機関の最高回転速度■３より小さな
範囲に対して、出力電圧Ｅ８１度Ｖに対する特性が第４
図Ｃの如くなる部分制限電圧を発生する。

部分制限電圧であるこれらの各出力電圧Ｅ６ ｊＥ７
．Ｒ８は、これらの各出力電圧を合成し機関の回転速度
の変化に対して所要の制限電圧を作る合成回路３８に入
力される。

合成回路３８は演算増幅器Ａ１□を主体に構成された加
算器であり、その反転入力端子に各出力電圧Ｅ６７ Ｒ
７、Ｒ８が可変人力抵抗器Ｒ５３，Ｒ５４，Ｒ３５を介
して入力されるとともに、抵抗器Ｒ５６を介して位置電
圧Ｅ２が入力されている。

一方、非反転入力端子にはバイアス用の抵抗器Ｒ６７，
Ｒ５８と入力抵抗器Ｒ５９とが接続され、出力端子には
帰還抵抗器Ｒ６０が接続されている。

したがって各出力電圧Ｅ６ 、Ｒ７２Ｒ８は抵抗器Ｒ５
３ないしＲ５５の抵抗値により重みを伺けられて合成さ
れ、第４図ｄに示す如く、回転速度Ｖに対して所定の値
をとる制版電圧Ｅ９が得られる。

この制限電圧Ｅ９はダイオードＤ３を介して端子１６に
印加されている。

ダイオードＤ３はそのアノードが端子１６に接続されて
いるので、制御電圧が制限電圧Ｅ９ より低い場合には
ダイオードＤ３は逆バイアス状態となり、したがって端
子１６には制御電圧がそのまま出力される。

一方、制御電圧が制限電圧Ｅ９ より高（なると、ダイ
オードＤ３は順バイアス状態となり、したがって端子１
６にはその時の回転速度によって定まる制限電圧Ｅ９が
出力される。

即ち端子１６からの出力電圧Ｅｏｕｔは制御電圧が回転
速度に対応して予め定められた制限電圧をこえることが
ないようにして燃料調節桿アクチュエータに供給される
（第５図参照）。

上記説明からすぐ理解されるように、回転速度に対する
制限電圧の変化の様子は上記で指摘した抵抗器の値を適
宜に設定することにより、要求される所望の特性とする
ことができる。

この装置によると、例えば第５図でアクセル操作量ａが
ａ２のとき負荷が増大して回転速度Ｖが低下しｖ＝ｖ１
となったときに、制御電圧が制限電圧と一致し、Ｅ ｏ
ｕｔの値はこの時の回転速度ｖｌに相応する制限電圧値
ＥＶＩ以上になることはない。

即ちこの制限電圧はいわゆるフルＱ特性を規定している
。

制限電圧発生回路３０中の抵抗器Ｒ５３，Ｒ５４゜Ｒ５
５の接続点にはレベルシフト回路５０からの出力電圧Ｅ
１ｏが導かれる。

このレベルシフト回路５０ ＆Ｌ機関の環境条件に応じ
て、機関の回転速度に応じた所要の最大燃料噴射量特性
を与えるために、合成回路３８からの制限電圧Ｅ９を機
関に吸入される空気の温度に応じてレベルシフトする回
路であり、演算増幅器Ａ１□を主体に構成されている。

この演算増幅器Ａ１２の反転入力端子には抵抗器Ｒ７□
、Ｒ７□、Ｒ７４によって一定のバイアス電圧が印加さ
れており、その非反転入力端子には抵抗器Ｒ７３，Ｒ７
，及びサーミスタＴＨによりバイアス電圧が印加されて
いる。

したがって非反転入力端子に印加される電圧は温度が高
い場合には低（、温度が低い場合には高くなる。

このため、その出力端子の出力電圧Ｅ１ｏも温度が高い
場合には低（、温度が低い場合には高（なる。

この出力電圧Ｅ１゜は抵抗器Ｒ７０を介して演算増幅器
Ａ１□の反転入力端子に入力される。

したがって制限電圧Ｅ９は第６図に示すように温度に応
じてそのレベルが点線で示す如（回転速度に対して一様
にレベルシフトされる。

しかして、外気温度が高く空気密度が小さくなった場合
には点線イの如（制限電圧のレベルが一様に低下するの
で、燃料供給量の最大値が通常の温度の場合よりも低く
抑えられ、燃料が供給過剰となって排気ガス中に黒煙が
生じるのを有効に防止することができる。

外気温度が低くなった場合には点線口の如くレベルカ一
様に上昇し、空気密度が太き（なるに従って供給燃料の
最大量を増加して機関の有効な運転を図ることができる
。

本発明によれば、内燃機関用燃料噴射ポンプの燃料部側
において内燃機関に供給される最大燃料噴射量か該機関
に吸入される空気の温度に応じて補正されるので、内燃
機関における燃焼がより適切な空燃比で行われ、それに
より有害排気ガスおよび黒煙等の発生が一層減少される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路図、第２図、第３図ａ＝
ｄ、第４図ａ−ｄ、及び第５図は夫々各部の電圧の特性
図、第６図は第１図装置の実施例の制限電圧の変化を示
す特性図である。 １０・・・・・・燃料制御回路、１８・・・・・・速度
電圧発生回路、２４・・・・・・第１制御電圧発生回路
、２６・・・・・・第２制御電圧発生回路、２８・・・
・・・第３制御電圧発生回路、３０・・・・・・制限電
圧発生回路、３２，３４゜３６パ・・・・部分制限電圧
発生回路、３８・・−・・・合成回路、５０・・・・・
・レベルシフト何路、ａ・・・・・・アクセル操作量、
Ｅｌ・・・・・・速度電圧、Ｒ３・・・・・・第１制御
電圧、Ｒ４・・・・・・第２匍脚電圧、Ｅ、・・・・・
・第３制御電圧、Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８・・・・・・出力電
圧、Ｒ９・・・・・・制限電圧、Ｅｌｏ・・・・・・出
力電圧、Ｄ３・・・・・・ダイオード、■・・・・・・
回転速度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の回転速度とアクセル操作量とに相応した燃料
   調節部材制御信号を演算する制御信号演算手段と、該燃
   料調節部材制御信号が該機関の回転速度に応じた所定値
   を越えることのないようにして該燃料調節部材制御信号
   を燃料調節部材アクチュエータに印加する制限手段と、
   該機関に吸入される空気の温度に応じて該宙ＩＪ［手段
   の所定値を補正する補正手段とを具備し、該補正手段に
   よって該吸気温度の変化にもとづく該吸入される空気の
   密度の変化を補正し、それにより機関の空燃比の変化を
   補正することを特徴とする、内燃機関用燃料噴射ポンプ
   の燃料制御回路。