JPS6042340B2 - 燃料噴射制御命令のパルス持続時間を制限するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吸入空気量および回転数に比例する予備パル
スを発生する第１回路である制御マルチバイブレータ段
と、付加的な燃料噴射パルスを発生する単安定マルチバ
イブレータである第２回路とを備え、両回路はトリガ回
路により同時にトリガされて、前記付加的な燃料噴射パ
ルスである第２回路の出力パルスと前記予備パルスとが
同時に発生されるようにし、該予備パルスと付加的な燃
料噴射パルスとが、両パルスのうち持続時間の長い方の
パルスをその都度選択する回路段へ導びかれるようにし
た燃料噴射制御命令のパルス持続時間を制限する装置に
関する。

内燃機関に付属する燃料噴射装置に供給される噴射制御
命令が、大体においてその都度与えられた時点に対する
内燃機関の負荷、およびその際の回転速度から決められ
るように電子式燃料噴射装置を構成することは公知であ
る。

これら両方の値に関する信号を処理する、以下に一層正
確に説明する回路部は、この時以下に予備パルスと称さ
れるパルスを発生する。予備パルスは噴射装置内におい
てさらに処理される。このパルスは、回転速度および負
荷の所定の不都合な値の併発により、非常に高い回転速
度および小さな負荷の際に、例えば下り坂走行の際に、
吸入された空気に対する燃料量の配分に対して危険状態
でありかつもはやシリンダ内の混合気が燃焼しない空燃
比を生じるおそれのあるような小さな値に低下すること
があ！る。この時いわゆるあと火を生じるようになる。
公知の装置におけるこのような状態は、排気ガス浄化装
置、例えば触媒あるいはアフタバーナを備えた内燃機関
において特に不都合である。何となればここにおいて焼
焼されなかつた燃料はかなり・の害を与えることがある
からである。それ故本発明の課題は前記の欠点を有する
燃料噴射装置を次のように改善することである。

即ち燃料噴射パルスのパルス幅が所定の値を下回わらな
いようにして、その結果内燃機関のそれぞれの形式に合
わせて、確実に点火される燃料空気混合気が、極端な条
件においても基本的に供給可能であるように改善するこ
とにある。しかしながら他方において特別な様式で構成
された内燃機関もあり、かつこれらの内燃機関あるいは
付属の制御系において、系の他の助変数を考慮すること
なしに噴射制御命令の下位の最小持続時間が設けられた
ならば、ここにおいて所定の運ノ転状態の際に再び部分
的にしか燃焼しない濃すぎる混合気を生じるようになる
。

それ故に上記の課題を解決するための方法および装置は
、給気すべき内燃機関の形式に応じて適当に合わされた
最小値を設けることができるよう・に構成できなければ
ならない。

上記の課題を解決するために本発明は、初めに述べた装
置から出発して、前記第２回路が所定の最少持続時間の
燃料噴射パルスを発生して、所定の作動状態の場合の不
完全な燃焼経過を回避するようにし、該第２回路が唯１
つのトランジスタと、トリガパルスが導びかれる制御回
路におけるコンデンサとを有する単安定マルチバイブレ
ータから構成されるようにし、予備パルスおよび付加噴
射パルスを発生する両回路に接続された、持続時間の長
い方のパルスをその都度処理する回路段を、最終的な燃
料噴射命令を発生する掛算段として構成したのである。

第２回路が唯１つのトランジスタを有するようにしたた
め、この第２回路を著しく低いコストで簡単に製造する
ことができる。さらにこの掛算段により、パルスＴｐの
持続時間を所定の運転状態に最適に適合できるようにな
る。本発明のこの独特の構成により、内燃機関の所定の
作動状態の場合たとえば車輌の下り坂走行の場合も、確
実に点火される正常な燃料空気混合気の調量が行なえる
ようになり、その結果燃料空気混合気が正常に燃焼しそ
のため触媒またはアフターバーナが損傷されなくなる効
果が得られる。

単安定マルチバイブレータ回路の不安定時間の持続時間
は非常に正確に調節することができ、後述のようにコン
デンサの放電時間により決められる、単安定マルチバイ
ブレータの不安定時間が、車輌の電源にしば七ば発生す
る障害パルスからの影響を受けないように、回路が構成
されているのて、最終的に燃料噴射装置の掛算段に供給
される予備パルスの下方の正確な最小値が得られる。単
安定マルチバイブレータから発生される負荷に無関係で
まず回転速度にも無関係なこれらの出力パルスは、予備
パルスＴｐと同一にされ、かつ最小パルスＴｐに移行し
なければならない程大幅に「通常」の予備パルスＴｐが
短縮された時に常にこれらの予備パルスを置換える。本
発明の好都合な実施例においては、所定の限界内におい
てＴｐｍｉｎパルスを回転速度に依存して形成できるよ
うに、単安定マルチバイブレータを構成する。

本発明の実施例を以下図面によつて説明する。

第１図は、大幅に簡単化して燃料噴射装置の原理的な基
本構成を示している。第１図に示す燃料噴射装置は、ト
リガ回路１を含み、このトリガ回路に回転速度に依存し
た情報が供給され、かつこのトリガ回路の出力側には、
周波数が回転速度に比例しかつオン・オフ比すなわちパ
ルスの正の部分の持続時間と負の部分の持続時間との比
が１：１のトリガパルス列を発生する。このトリガパル
ス列は、第４図ａおよびｂにおいて２つの異つた回転速
度に対してそれぞれ上側の曲線で示されている。トリガ
パルス列は、パルス持続時間Ｔ＝１／２ｒ１にわたつて
使用され、かつそれにより内燃機関の所定の形式、すな
わち４気筒機関および噴射の所定の様式に合わされてい
る。回転速度に比例した他のトリガパルス列でもよい。
トリガパルス列は、まず燃料噴射装置の第１のパルス発
生段２に供給される。この段は、以下に第１回路である
制御マルチバイブレータ回路と称する。この制御マルチ
バイブレータ回路には、内燃機関のその都度の回転速度
および吸入空気量に関する情報が供給される。制御マル
チバイブレータはトリガ回路からトリガされて出力パル
スＴｐを形成し、これらの出力パルスは、これらの出力
パルスの持続時間によつて、最終的に内燃機関の噴射弁
に供給される噴射制御命令の持続時間を制御している。
このため詳しく云えば制御マルチバイブレータ回路は、
単安定マルチバイブレータを含み、この単安定マルチバ
イブレータは、帰還路内の時間決定コンデンサを使用す
る。この単安定マルチバイブレータの不安定時間は、コ
ンデンサの充放電によつて決まり、その際このコンデン
サの充放電時間は、このコンデンサのための放電電流源
および充電電流源の作用によつて決められている。その
際放電電流は、内燃機関に供給される空気量に対する尺
度である。その他の点では一定の充電電流は、内燃機関
のその都度の回転速度に反比例する放電前の期間の間に
流入され、それにより得られた電荷量は回転速度に対す
る尺度である。通常の場合出力パルスＴｐは、第１図に
おいて３で示す、燃料噴射装置の第２の段に直接達する
。この第２の段は、以下に掛算段３と称する。この掛算
段は、パルスＴｐの持続時間を少なくとも２倍し、かつ
所定の運転状態に最適に適合するようにする役目を持つ
ている。補正は通常は、制御マルチバイブレータ回路か
らあらかじめ与えられるパルス時間に所定の係数を部分
的に作用させることにより行なわれる。この作用は、掛
算段３において行なわれる。しかしながら本発明におい
ては、公知の燃料噴射装置における前記の通常の補正を
、さらに次のように行なう。即ち所定の臨界的な動作状
態が生ずるとたとえば予備パルスのパルス持続時間が短
かすぎるような動作状態が生ずると、予備パルス列Ｔｐ
の作用が効力を失なうようにし、それに代えて、本発明
による別の回路からのパルス列Ｐｍｉｎが作用するよう
にするのである。この目的のため第１図に示すように第
２回路である単安定マルチバイブレータ回路４が設けら
れている。この単安定マルチバイブレータは、制御マル
チバイブレータ回路のようにトリガ回路１から制御され
、かつ持続時間Ｔｐｍｉｎを持つパルスを発生し、これ
らのパルスは、パルスＴｐと同期して後続の論理回路５
に供給され、この論理回路は０Ｒ回路として構成されて
おり、かつ詳細にはＮＯＲ素子６および後続の簡単な反
転段７から成つている。第２図の詳細に示す実施例から
本発明による回路が一層正確にわかり、その際ブロック
１，２および３はもはや示されていない。

ブロック４，５，６，７は、破線のブロックで示されて
いる。第２図において単安定マルチバイブレータは、ト
ノランジスタＴ１、抵抗Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４および
Ｒｌｌ、コンデンサＣ１およびダイオードＤ１から成つ
ている。トランジスタＴ１のエミッタは、直接負導線８
に接続されており、かつコレクタは、抵抗Ｒ４を介して
正導線９に接続されている。正導線および負導線とはわ
かり易くするためで一般には回路の給電線を表わす。こ
れらの給電線は、回路の構成に応じてそれぞれ他の電位
を加えることもできる。トランジスタＴ１のベースは、
抵抗Ｒｌｌを介して回路の接続点Ｐ１につながつており
、この接続点は、調節可能な抵抗Ｒ３を介して正導線に
、またコンデンサＣを介して両方の抵抗Ｒ１およびＲ２
の接続点に接続されており、これらの抵抗は、分圧回路
で、それぞれこの分圧回路の他の接続部が正導線９およ
び負導線８につながつている。

トランジスタＴ１の制御は、ダイオードＤ１を介して行
われ、その際ダイオードの陽極がコンデンサＣに接続さ
れている。全体的に動作説明に入る前に、なお残りの回
路構成を簡単に説明することも目的に合つている。

トランジスタＴ１のコレクタに形成されるパルスＴｐｍ
ｉｎは、抵抗Ｒ５およびＲ６の分圧回路を介して後続の
トランジスタＴ２のベースに達し、このトランジスタの
エミッタは負導線に、またコレクタは、抵抗Ｒ８を介し
て正導線につながつている。このベースに、同時に抵抗
Ｒ７を介して入力端子１０から、制御マルチバイブレー
タ回路の出力パルス列Ｔｐが供給される。このトランジ
スタＴ２の後に他のトランジスタＴ３が接続されており
、このトランジスタが反転段７を形成しており、かつこ
のトランジスタのベースは、トランジスタＴ２のコレク
タに直接につながつており、かつエミッタは負導線８に
つながつており、一方このトランジスタのコレクタは抵
抗Ｒ９を介して正導線９に接続されている。この時同時
にトランジスタＴ３のコレクタは、回路の出力端子を形
成しており、この出力端子に、制御マルチバイブレータ
回路２の正常な予備パルスが何の変化もなく加わるか、
あるいは単安定マルチバイブレータ回路４から発．生さ
れる最小値Ｔｐｍｉｎが加わり、この最小値の持続時間
は、回路に所属の素子を調節することによつて得られ、
かつその際望むならば、単に所定の回転速度依存性を有
するようにする。以下にそれについて詳細に説明する。
まず第２図において次の動作が生ずることとして説明す
る。

トリガ回路１のトリガ電圧ＵＡは、第１図においてはト
リガ回路１の出力側にパルス波形およびそのパルス幅を
示す式Ｔ＝１／２ｎにより示されている。

このトリガ電圧ＵＡは、ダイオードＤ１の陰極に供給さ
れ、トリガ電圧ＵＡは、パルス持続時間Ｔ＝１／２ｒ１
を持ち、その際ｎは内燃機関の１分間あたりの回転数で
あり、かつＴは同時に点火パルス繰返し時間である。ト
リガ電圧ＵＡの正パルスが加わるならば、ダイオードＤ
１はしや断されかつコンデンサは、最高電圧Ｕ。ｍａｘ
になるように充電できる。トランジスタＴ１のベースは
、調節可能な抵抗Ｒ３を介して正電源につながつている
ので、トランジスタは、トリガ電圧ＵＡのパルスが加わ
つている間導通しており、このトランジスタのコレクタ
電位は、それ故に大体においてアース電位にある。

それからここで制御マルチバイブレータ回路２の出力パ
ルスＴｐもトリガ電圧ＵＡのパルスの立下りによつてト
リガされることを言及しておく。ダイオードＤ１におい
て負方向への電圧変化が生ずるとすぐに、このダイオー
ドが導通し、かつトランジスタＴ１のベースにおける電
圧が、ベース・エミッタ導通電圧以下に引下げられるの
で、トランジスタＴ１はしや断される。その際その他の
点では次のように仮定されている。すなわち抵抗Ｒ１お
よびＲ２の分圧回路は、第２図のこの実施例においてト
リガ電圧ＵＡの正パルスの間にコンデンサＣを、分圧値
にまで完全に充電できるように十分に低抵抗である。ト
リガ電圧の負パルスの間に、あるいはトリガ電圧が大体
においてアース電位にある期間の間に、コンデンサＣは
調節可能な抵抗Ｒ３を介して放電し、その際この放電は
、トランジスタＴ１のベースにおける電圧が再びこのト
ランジスタのベース●エミッタ導通電圧の大きさに達し
、かつトランジスタＴ１が導通するまで続く。パルスＴ
ｐおよびＴｐｍｉｎはトリガ電圧のパルスの後縁により
トリガされる。トリガ電圧ＵＡの正の部分は、ダイオー
ドＤ１を介してコンデンサへは加わらない、何故ならば
ダイオードが遮断されるからである。ダイオードが遮断
されると分圧器Ｒｌ，Ｒ２により定まる電圧がコンデン
サに加わる。Ｔｐｍｉｎパルスの持続時間は、コンデン
サ電圧の立ち下りの開始時点から座標軸のＯ値に達する
迄の時間間隔を有する。コンデンサ電圧の立ち下りが続
く間は即ちトランジスタＴ１が遮断されている間は、ト
ランジスタのコレクタに、持続時間全体にわたり振幅一
定の正のパルスＴｐｍｉｎが現われる。換言すれば、ト
リガ電圧ＵＡのパルスが正である期間中、ダイオードＤ
１は遮断され、トランジスタＴ１のベースへは抵抗Ｒ３
を介して導線９の正の電圧が加わる。

そのためトランジスタＴ１は導通する。トリガ電圧が負
の半波へ跳躍的に変化すると、ダイオードＤ１が導通し
回路点Ｐ１の電圧したがつてベースの電圧は負の方向へ
変化する。そのためトランジスタが遮断される。ダイオ
ードＤ１の導通のためコンデンサは、抵抗Ｒ３の値とこ
のコンデンサの容量とから形成される時定数にしたがつ
て、抵抗Ｒ３、コンデンサＣを介して放電する。放電電
圧の波形は第４図Ａ，ｂにおいてＴｐｍｉｎと記された
部分に示されている。この放電電圧に相応する波形の電
圧がトランジスタＴ１のベースに加わる。トランジスタ
が遮断されている時間は時定数Ｒ３・Ｃにより定まる。
コンデンサ電圧Ｕ。が、第４図の波形図に示されている
。０の値に低下すると、トランジスタＴ１のベース電圧
が再び正になる。そのためトランジスタが再び導通する
ようになる。トランジスタＴ１がしや断されている時間
は、時定数γ＝Ｒ３・Ｃを調節することによつて変える
ことができ、しかも好都合にも補償抵抗Ｒ３を調節する
ことにより変えることができる。

この時定数およびコンデンサの最高充電値に、所望のパ
ルス持続時間Ｔｐｍｉｎが対応しており、このパルス持
続時間は、出力パルスの持続時間としてトランジスタＴ
１のコレクタに生じる。第４図の曲線ａからの関係がさ
らに図式的にわかる。

第４図ａの場合回転速度は低いので、パルス持続時間Ｔ
は大きく、従つて充電時定数を決める分圧回路Ｒ１およ
びＲ２の抵抗値があまり高すぎない、あるいはさらに正
確に言うならば、十分に低抵抗に保たれている、という
ことを前提として、コンデンサにおける電圧が、実際に
この電圧の最高値Ｕ。ｍａｘに上昇するまでの時間を有
するように定められている。トランジスタＴ１の出力パ
ルスＴｐｍｉｎは、分圧回路Ｒ３，Ｒ６を介して後続の
トランジスタＴ２のベースに達し、このトランジスタＴ
２は、ＮＯＲ素子（ＮＯＴ−０Ｒ素子）として作用し、
かつこのトランジスタＴ２ベースは、なお同様に抵抗Ｒ
７を介して予備パルス列Ｔｐを供給されるようになつて
おり、かつこのトランジスタＴ２は、ベースに供給され
る正パルスＴｐｍｉｎあるいはＴｐが続く限り、導通状
態のままである。

それ故にそれぞれ長く持続するパルスが選ばれ、かつ出
力パルスの正しい極性を与えるためのトランジスタＴ３
の反転段に供給されるように、両方のパルス殊ｐおよび
Ｔｐｍｉｎを処理している。既述のように単安定回路４
および制御マルチバイブレータ回路２の共通の制御のた
め、両方のパルスＴｐおよびＴｐｍｉｎは同時に始まり
、トランジスタＴ２は導通になり、かつトランジスタＴ
３はしや断し、この期間内に後続の掛算段３が制御され
、しかも既述のように時間的に長いほうのパルスが終了
するまで制御される。

時定数は、パルスＴｐｍｉｎのパルス持続時間に応じて
固定的に調整されているので、このようにして生じる噴
射制御命令の最小持続時間は、回転速度および負荷に無
関係である。抵拍只，１は、抵抗Ｒ３に対して所定の比
を持つており、この抵抗Ｒｌｌの抵抗値は抵抗Ｒ３より
著しく小さく、かつこの抵植只，１は、生じることがあ
る供給電圧の落込みの際に、トランジスタＴ１のその都
度のスイッチ状態を妨害しないようにするという役目を
持つている。

この抵抗がないならば、供給電圧の電圧変動が、分圧器
Ｒ１およびＲ２およびコンデンサＣを介してトランジス
タＴ１のベースに直接伝わり、このトランジスタは、わ
ずかな電圧変動の際にも短時間しや断される。抵抗Ｒｌ
ｌのため、障害になる供給電圧の変動は、トランジスタ
Ｔ１を妨害する前に、抵相只、，Ｒ２，Ｒ３およびＲｌ
ｌによつて決まる所定の最小値を越えなければならない
。しかしながら前述のように、内燃機関のその都度存在
する外部条件に特に細く適合するようにするため、時間
Ｔｐｍｉｎを所定の程度にまで回転速度に依存して構成
することはまれである。

分圧器Ｒ１およびＲ２の内部抵抗を増大すれば、回転速
度依存性を得られることも同様にすでに述べた。

何となればこれによりτ＝？Ａり・ｃで決
Ｒ１・Ｒ２まる充電時定数が増大するよう
になるからである。

この場合コンデンサの充電の終了は、正の制御パルスの
終了によつて決まるので、最大コンデンサ電圧Ｕｃ．ｎ
．，Ｏに達する前に充電過程は終了する。この状態は第
４ｂ図に示されており、かつパルス時間Ｔｐｍｉｎを回
転速度に依存して作ることができることがわかる。コン
デンサ電圧Ｕｃｍａｘに達しないので、トランジスタＴ
１のベースの負の電圧変化の値も一層小さく、かつトラ
ンジスタＴ１を導通することが可能な電圧へのコンデン
サ放電の終了は、一層早い時点に生じる。

この時間回転速度が高い程、パルス時間Ｔｐｍｌｎは短
くなる。第３図は、第２図において破線で示されている
ブロック４の回路のもう１つの実施例である。Ｔｐｍｉ
ｎパルスを発生する回路の回転速度依存性の調節は、第
３図の実施例において特にすつきりと解決されており、
この実施例において抵抗Ｒ１およびＲ２の分圧比、およ
びこれらの抵抗の個々の大きさに立入る必要はないが、
調節可能な抵抗ＲｌＯを介して抵抗Ｒ１およびＲ２の接
続点にコンデンサＣを接続し、この抵抗ＲｌＯの全体の
値が、コンデンサに対する充電時定数へ直接関与する。

ＲｌＯを調整することにより充電の時定数を変化するこ
とができる。これにより回転速度に依存するようにＴｐ
ｍｉｎパルスを調整することができる。このようにして
所定の望ましい回転速度依存性を一層正確に実現するこ
とができる。何となればＴｐｍｉｎを２つの回転速度に
おいて正確に調節できるからである。ダイオードＤ１を
介した制御は、コンデンサＣと抵抗ＲｌＯの接続点にお
いて行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示すブロック回路図、第２
図は、第１の実施例の一部の詳細を示す回路図、第３図
は、回転速度への適合を改善するため使用された単安定
マルチバイブレータの制御範囲の変形構成を有する第２
の実施例を示す図、第４図は、異つた２つの回転速度範
囲において単安定マルチバイブレータを制御する電圧の
曲線と付属のコンデンサにおける電圧経過とを示す図で
ある。 １・・・・・・トリガ回路、２・・・・・・制御マルチ
バイブレータ回路、３・・・・・・掛算段、４・・・・
・・単安定マルチバイブレータ、５・・・・・論理回路
、６・・・・・・ＮＯＲ素子、７・・・・・・反転段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸入空気量および回転数に比例する予備パルスｔｐ
   を発生する第１回路（制御マルチバイブレータ段）と、
   付加的な燃料噴射パルスを発生する単安定マルチバイブ
   レータである第２回路とを備え、両回路はトリガ回路に
   より同時にトリガされて、前記付加的な燃料噴射パルス
   である第２回路の出力パルスと前記予備パルスｔｐとが
   同時に発生されるようにし、該予備パルスｔｐと付加的
   な燃料噴射パルスとが、両パルスのうち持続時間の長い
   方のパルスをその都度選択する回路段へ導びかれるよう
   にした燃料噴射制御命令のパルス持続時間を制限する装
   置において、前記第２回路４が所定の最少持続時間の付
   加的な燃料噴射パルスを発生して、所定の作動状態の場
   合の不完全な燃焼経過を回避するようにし、該第２回路
   が唯１つのトランジスタＴ＿１と、トリガパルスの導び
   かれる制御回路におけるコンデンサＣとを有する単安定
   マルチバイブレータから構成されるようにし、予備パル
   スおよび付加的な燃料噴射パルスを発生する両回路４、
   ２に接続された、持続時間の長い方の各パルスを処理す
   る回路段が、最終的な燃料噴射命令ｔｍを発生する掛算
   段として構成されていることを特徴とする燃料噴射制御
   命令のパルス持続時間を制限するための装置。 ２ 単安定マルチバイブレータ４の制御回路が分圧回路
   Ｒ＿１、Ｒ＿２を含み、該分圧回路がコンデンサＣの初
   期電位を定めるようにした特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ３ 抵抗Ｒ＿１、Ｒ＿２から形成された分圧回路の内部
   抵抗を、出力パルス列ｔｐｍｉｎが回転速度に無関係で
   あるように低抵抗に決め、正の制御パルスの時間間隔内
   にコンデンサ電圧が可能な最高値に達すようにした特許
   請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 出力パルス列ｔｐｍｉｎの回転速度依存性を得るた
   め、制御パルス列Ｕ＿Ａの正のパルスの間にコンデンサ
   Ｃが最高電圧に達しないように、トランジスタＴ＿１に
   所属する回路内にある抵抗Ｒ＿１、Ｒ＿２の分圧回路の
   内部抵抗が高く選ばれている特許請求の範囲第２項記載
   の装置。 ５ トランジスタＴ＿１が、給電導線８、９における電
   圧変動に無関係になるように、トランジスタＴ＿１のベ
   ース回路内にある抵抗Ｒ＿１＿１、Ｒ＿３の抵抗値の比
   が決められている特許請求の範囲第１項記載の装置。