JPS6321817B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用の燃料制御装置に関し、さ
らに詳細に言えば、運転者が指令した出力信号と
検出出力信号とを比較し、その差に応じてエンジ
ンを制御する、高い出力―重量比を有する車輛用
燃料制御装置に関する。

本発明はデイーゼルエンジンに関して説明する
が、本発明の基本原理は放電点火式エンジンにも
適用できることは明白である。電子調速機を有す
る電子燃料制御装置を備えたこれまでのデイーゼ
ルエンジンにおいては、制御装置は速度制御装置
として動作するのがその典形であるが、その他の
目的に対してもこの種の制御装置で完全に賄うこ
とができる。しかし、トラツク等に較べると、出
力対重比が高い乗用車では、通常の速度制御装置
では車輛応答性乃至は操縦性がいくらか異つたも
のとなつてしまう。なぜならば、運転者による入
力がわずか変化してもトルク出力に大きな変化を
起してしまうからである。

また、従来の放電点火式エンジンでは、厳密な
エミツシヨン制御による制限と燃費改善のための
極めて希薄な燃料によるエンジン動作以前には、
エンジンは濃厚燃料状態で運転されていた。この
ような動作モードにおいては、エンジンのトルク
出力は、スロツトルプレートを通過してシリンダ
に流入する空気に起因するマニホルド圧に比例す
る。この場合、スロツトルプレートはエンジンへ
流入する空気を制限する手段として働く。たとえ
ばスロツトルプレートオリフイス等、いかなるオ
リフイスであつても、そこに生ずる圧力が全入力
圧に対してある比率を越えると、このオリフイス
を通過する空気分子の速度は音速に達する。こう
した流れは音速流、臨界流乃至チヨーク流と呼ば
れる。このような状態では、そのオリフイスを通
過する空気の量はオリフイス下流の圧力には無関
係で、もつぱら上流の圧力とオリフイス面積に影
響される。

このような放電点火式エンジンの場合大きくス
ロツトルを開けた状態（部分負荷状態）で運転し
ている時には、エンジンは原則としては一定の空
燃比で動作していることになり、出力パワーは空
気流に直接に関係してくる。この空気流は音速流
状態ではスロツトル面積にのみ関係してくるか
ら、結局エンジン出力パワーは直接スロツトル面
積に、ひいては運転者によるスロツトルの回転に
直接に関係してくることになる。

このように、スロツトルプレートの動きが出力
パワーに直接に関係するという動作特性は、多く
の運転者に操縦性良好というように受け止められ
るし、またスロツトルの変化に応答するエンジン
動作の応答性が良好であるということになる。

本発明は、スロツトル入力の広範囲にわたつて
操縦性良好なパワー制御を実現する装置を提供す
るものである。なお、本発明に関する以下の説明
ではデイーゼルエンジンの燃料制御に適用した場
合について述べ、本発明によつてエンジンのスロ
ツトル応答性が改善され、エミツシヨン特性乃至
動作特性を犠性にすることなく運転者により満足
されるエンジンが提供されることが解るであろ
う。

従つて、本発明の第１の目的は、内燃機関車輛
の操縦特性の改善にある。

本発明の他の目的、特徴、利点は添付図面及び
本発明の詳細な説明から明らかになろう。

単に化学量論的に希薄な、一般には極めて希薄
な状態で運転しているデイーゼルエンジンでは、
エンジンのトルク出力は経験的に、１サイクル当
りの燃料噴射量に関係する。むろん、パワーは次
式のように速度とトルクとから得られる。

パワー＝Ｋ（トルク×rpm） こゝで、Ｋは比例定数である。

よつて、本発明の装置では、運転者の入力とは
パワーレベルの要求値と考えてよい。そして、電
子的制御ユニツトでの演算を介して、放出した燃
料の量とエンジン速度を検出し、エンジン一回転
当りの燃料量信号を得ることにより、実際に生じ
た実効パワーを演算する。逆に言えばこの信号は
実際に生じた実効パワーを示す信号として使用さ
れる。この演算されたパワー信号は運転者の入力
からの指令パワー信号と比較されて、誤差信号を
生ずる。この誤差信号は、誤差が最小となるよう
に装置を駆動し、それにより指令されたパワーレ
ベルを保持するものである。明らかに、いかなる
速度においてもエンジンパワー出力には上限があ
る。この上限は制御ユニツトにより認識され、パ
ワー制限は一般的に速度に比例し、かつエンジン
への燃料の量は、それに応じてエンジンに使用さ
れる燃料の量に制限される。又煙特性、ストレス
レベル、及び他のパラメータは制御ユニツトの設
計において考慮する。誤差信号が発生すると、本
発明の装置で用いられる補正プロセスは、燃料制
御装置を動作して燃料噴射器用の適当なパルスを
発生し、運転者による指令パワーレベルがエンジ
ンにより実現されることを確実にする。

このプロセスは、空燃比を変化することによる
何らかの演算補正により放電点火式エンジンにも
適用できる。ただし、エンジンが化学量論的に希
薄である限り、トルク出力は１サイクル当りの燃
料入力に直接関係する。しかし、空燃比が変化し
たり、エンジンが化学量論的に濃厚であつてシリ
ンダの有効酸素を本質的に全部使いきつている場
合には、上記の補正は、マニホルド圧力及び温度
等のマニホルド濃度パラメータに基づいて行う必
要がある。従つて、スロツトルが動くと、パワー
レベルはすぐに新しいスロツトル位置におけるス
ロツトル面積により決まる新しいパワー点に上昇
し、そのままパワーが維持され、エンジン速度が
これに追従する。さらに、エンジン性能によりト
ルクは、パワー制御状態においてトルク対エンジ
ン速度グラフの道路負荷曲線を横切つて低下す
る。

この過渡応答特性を有するエンジンは、すぐれ
た操縦性をもたらすと考えられる。しかし、エミ
ツシヨン制御や燃費のために、初期スロツトル変
化によつて１つのパワーレベルから他のパワーレ
ベルへ転移する時生ずる鋭いピークをなくすこと
が望ましい。また、新しいパワーレベルで表わさ
れる要求に近い速度に達した所では、エンジント
ルク対速度特性の傾斜がわずかに傾いている程度
であることが良好な道路速度安定性を示す。

図において指令したパワーを表わす運転者指令
信号が入力導線１０から入力される。導線１０の
指令信号は、スロツトルプレートの位置により指
令する、運転者が要求したパワーレベルを表わ
す。適当に基準化されたこの指令信号は比較器１
２の１つの入力に供給される。この比較器１２の
他の入力へは、入力導線１４を介して発生したエ
ンジン回転信号当りの燃料量が入力される。導線
１４の信号は、エンジンが発生したパワーを表わ
している。これについては後で詳細に説明する。
導線１０の信号で表わされた、運転者が要求する
パワーと、導線１４の信号で表わされた、エンジ
ンが発生したパワーとに差が生ずると、２つの信
号間の差で表わされたパワーの差を表わす誤差信
号が導線１６に供給される。

導線１６の信号は、セツトカウントを有するア
ツプ―ダウンカウンタ２０に供給され、前記信号
は、導線１６の信号の極性によりカウンタ２０を
インクリメント又はデクレメントする。カウンタ
２０の出力は制限器２４を介してパルス発生器２
２に供給される。制限器２４は信号を最大値に制
限するのに使用し、その出力信号はパルス発生器
２２に送られる。パルス発生器２２の出力増幅器
２４と出力導線２６とにより噴射器に送られる燃
料パルス信号である。導線２６に接続した噴射器
ソレノイドへ送られる出力信号は、電子制御装置
により発生され入力導線２８に送られるトリガパ
ルスにより制御される。

導線１４に実際のパワー信号を発生するフイー
ドバツク回路は、複数の入力を有する乗算器３０
を有している。前記入力の１つは導線３２の燃料
パルス幅信号である。この信号は、パルス発生器
から送られるパルス幅信号で、そのパルス継続期
間は、その燃料パルス各の燃料の量を表わしてい
る。この信号は、エンジン速度センサに接続した
導線３６により乗算器３０の他の入力に送られた
エンジン速度信号と乗算される。このように乗算
器３０の出力は、エンジンへ送られる燃料の量を
表わしている。以上の説明から明らかなように、
この燃料の量は、エンジンが発生したパワーに直
接関連している。

制限器２４には、空気／燃料制限表記憶装置４
０からの入力が導線４４に介して供給される。制
限表記憶装置４０には導線３６からのエンジン速
度信号と、入力導線４２に接続した質量空気濃度
センサからの質量空気濃度信号とが入力する。こ
のように、エンジン速度信号と質量空気濃度信号
とが結合して、パルス発生器２２が発生する最大
パルス幅を指示する出力信号を導線４４に出力す
る。制限器２４は、アツプ―ダウンカウンタ２０
がインクリメントされる最大値に前記出力信号を
制限するように働く。

運転時に運転者がスロツトルの位置を、たとえ
ばスロツトル角度が増すように変化させたとす
る。導線１０の入力信号は変化し、かつ導線１４
の信号は前のパワー設定を表わしているので、当
然比較器１２は誤差信号を発生する。この誤差信
号はカウンタ２０のカウントを変化して、増幅器
３４からの出力信号のパルス幅を増加する。この
ことは表記憶装置４０の制限を越えない範囲で成
される。

以上の説明から明らかなように、燃料制御装置
は、エンジンからの要求パワーに基づいてエンジ
ンへ送る燃料を制御するものである。燃料パルス
幅とエンジン速度とを乗算することにより得られ
る信号は正確にはエンジンパワーを表わしてはい
ないが、明らかにエンジンパワーに直線的に関係
してはいる。この２つの信号の乗算は望ましい操
縦性レベルを得るためのパワー制御構成の目的を
満すことができる。制御構成を練つたり、データ
信号を処理する方式を変えることにより、本発明
の精神からはずれることなく回路を改変すること
はできる。たとえばフイードバツク回路におい
て、遅延機構をパルス発生器２２と乗算器３０と
の間に設けて、装置の安定を保持してもよい。ま
た、この装置は、運転者入力指令信号回路に空燃
比制限器を組み込むように改良して、運転者指令
パワー信号をエンジンに供給される１サイクル当
りの最大乃至制限燃料量のパーセントを表わすも
のとしても良い。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の燃料制御装置のブロツク図で
ある。 １２…比較器、２０…アツプ―ダウンカウン
タ、２２…パルス発生器、２４…制限器、３０…
乗算器、３４…電力増幅器、４０…空燃比制限表
記憶装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 運転者パワー指令信号を発生するための装置
   と、エンジンへ送る燃料の量を表わす信号を供給
   する装置３２とエンジン速度を表わす信号を供給
   する装置３６とを有し、エンジンから送られたパ
   ワーを表わすエンジンパラメータを検出するため
   の装置３２，３６と、燃料の量とエンジン速度の
   信号とを乗算しエンジンから送られたパワーを表
   わす信号を供給するための装置３０と、運転者パ
   ワー指令信号と前記パワーを表わす信号とを比較
   しそれらの差を表わす誤差信号を発生するための
   装置１２と、前記比較装置１２からの誤差信号を
   受けるように接続されかつ前記誤差信号をゼロに
   するようにエンジンへ送る燃料の量を変化するた
   めの装置２０とから成ることを特徴とする、運転
   者が要求するエンジンからのパワーに従つて内燃
   機関に送る燃料の量を制御するための燃料制御装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   エンジンはパルス式燃料噴射エンジンであり、エ
   ンジンへ送る燃料の量を変化する装置２０は燃料
   パルスの幅を変化するものであることを特徴とす
   る燃料制御装置。 ３ 運転者パワー指令信号を発生するための装置
   と、エンジンへ送る燃料の量を表わす信号を供給
   する装置３２とエンジン速度を表わす信号を供給
   する装置３６とを有しエンジンから送られたパワ
   ーを表わすエンジンパラメータを検出するための
   装置３２，３６と、燃料の量とエンジン速度の信
   号とを乗算しエンジンから送られたパワーを表わ
   す信号を供給するための装置３０と、運転者パワ
   ー指令信号と前記パワーを表わす信号とを比較し
   それらの差を表わす誤差信号を発生するための装
   置１２と、前記比較装置１２からの誤差信号を受
   けるように接続されかつ前記誤差信号をゼロにす
   るようにエンジンへ送る燃料の量を変化するため
   の装置２０とエンジンへ送る燃料の量を最大値に
   制限するための装置２４，４０とから成ることを
   特徴とする、運転者が要求するエンジンからのパ
   ワーに従つて内燃機関に送る燃料の量を制御する
   ための燃料制御装置。