JPH0248730B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は点火内燃機関用の燃料供給装置に関す
る。

［従来の技術］ エンジンに供給される空燃比をコントロールす
るには通常気化器とか、電子燃料噴射システム
（EFI）とかが用いられているが、何れも初期値
として空気量が独自または優先的に選定され、そ
れに見合う燃料が従属して算出されるような仕組
となつている。この空気優先式燃料供給量制御
（EFC）によるシステムでは、燃料経済とエミツ
シヨン濃度の両立性が困難である。例えば最初に
選定される空気量をオペレータによりほぼステツ
プ状に変化させると燃料の密度が空気より大きい
のでステツプ応答に遅れが生じ、また加速状態の
ときには、スロツトルバルブ前後の差圧が急激に
大きな値となつて、瞬間的に多量の空気が流入す
る。このような場合に燃焼室中の混合気を可燃範
囲に維持するためには補正を行わなければならな
い。そこで本発明者等は先に、アクセルペダル踏
込量を検出する燃料コマンドポテンシヨメータ、
インテークボア内のエアフローセンシングデバイ
ス、スロツトルバルブアクチユエータに結合され
たポテンシヨメータ等の制御要素からの出力と、
エンジン冷却水温度、シリンダヘツド温度、大気
圧、燃料供給ライン圧力等を検出する補正エレメ
ントからの電気信号とをコントロールユニツトに
入力させ、上記制御要素および補正エレメントの
パラメータ間の関数関係から予めプログラムされ
ているメモリーと比較され、燃料のフローインプ
ツトから算出された必要空気量に基づきスロツト
ルバルブを作動して空気量の最適値を決めるよう
にした燃料優先式空気供給量制御（EAC）によ
る燃料供給システムについて発明した。

［発明が解決しようとする課題］ このようなシステムでは、要求混合比が得られ
るが燃料の立上り、立下りの何れの場合も遅れが
少なく、燃焼室に供給される混合比も容易に選定
でき、プログラム可能となり、特に加速、減速が
頻繁に繰返される車両の都市内走行におけるトー
タル燃費は大幅に改善され、エミツシヨンコント
ロールも容易となる。しかし乍ら、上記の発明の
システムにおいてスロツトルバルブアクチユエー
タ又はコントロールユニツトが何らかの原因によ
り不良となり、正常に作動しなくなつたときに
は、エンジンが停止し、車両の自力での走行が不
可能となる。

本発明の目的は燃料優先式空気供給量制御によ
るエンジンコントロールシステムにおいて、主コ
ントロールユニツトが万一故障しても路上トラブ
ルが起らないようにした装置を提供するにある。

本発明の第２の目的は主コントロールユニツト
とは別に補助コントロールユニツトを備えてシス
テム全体の安全を保つ装置を提供するにある。

本発明の第３の目的は、補助コントロールユニ
ツトによつて、車両のミニマム走行可能運転を果
しうる装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明はエンジンの燃料供給システムにおい
て、主コントロールユニツトとは別に、小形で演
算機能をもたない補助コントロールユニツトを用
意するとともに、アクセルペダルの動きをスロツ
トルバルブシヤフトに伝えるロツドの途中に、補
助コントロールユニツトからの信号により接続し
てアクセルペダルの踏込量を直接スロツトルバル
ブの回動操作とするクラツチを設け、主コントロ
ールユニツトの故障時に補助コントロールユニツ
トに切替え、アクセルペダルの踏込量に比例し
て、例えば、空燃比一定のインジエクシヨンを行
なうようにしたものである。すなわち平常状態で
主コントロールユニツトの作動により全運転範囲
に空燃比可変のEAC制御を行ない、主コントロ
ールユニツトの故障時に補助コントロールユニツ
トに切換えるものである。

コンピユータ利用のエンジン運動制御におい
て、アクチユエータ又はインジエクタタ等の機械
系が故障したときには、スロツトルバルブがある
開度であるに拘らず回転数が下がつて予測差圧値
と実際運転時の差圧値のずれが大きいことによつ
て故障を知ることができる。一方コンピユータ
（メインコントロールユニツト）が異常のときに
も結果において予測値と実際値とがはなれ、適正
なＡ／Ｆ比を維持しなくなるのでダメージを受け
たものと判断でき、直ちに補助コントロールユニ
ツトに切替える。

補助コントロールユニツトではエンジン回転
数、スロツトル開度、必要燃料量との３つのパラ
メータによる関係をメモリするとか、或はそれら
の関数係数が維持されるように電気回路を構成さ
せておき、ドライバーのアクセルペダル踏込量に
対応して、ミニマム走行可能運転状態、すなわち
本発明で定義するところのリミツトオペレーシヨ
ンモード運転を行なうものである。

このようなオペレーシヨンモードによる運転を
行なつてエンジンを停止させることなく、サービ
スステーシヨン又はドライブインエリア等まで車
両の走行を可能ならしめたものである。補助コン
トロールユニツトは主コントロールユニツト又は
メインスロツトルバルブアクチユエータの不良、
故障のときに、手動にて切替えるものであるが、
補助コントロールユニツトに主コントロールユニ
ツトの状況をチエツクする機能、例えば現在のコ
ントロール値と、各種センサの出力値とをサブコ
ントロールユニツトで取込んで予測値を常時計算
させ、予測値と現状の値との差が生じたとき警報
を発し、更には自動的に切替えるようにしてもよ
い。また燃料インジエクターは主・補助コントロ
ールユニツトについて共通のものとしてもよく、
それぞれ別途に取付けてもよい。

［実施例］ 次に図面について本発明の実施態様を説明す
る。

第１図は本発明装置の構成図を示すもので、イ
ンテークボア１の途中を双胴としてメインスロツ
トルバルブ２とサブスロツトルバルブ３を装着す
ると共に、スロツトルバルブの下流にメインイン
ジエクタ４とサブインジエクタ５を対向的に配置
した場合を示している。但しメインインジエクタ
４は、シングルポイントインジエクシヨンとする
ことに限らず、各インテークマニホールド内に取
付けたマルチポイントインジエクシヨンタイプと
してもよい。

オペレータの動かすアクセルペダル６の動きは
リンケージ７を介して燃料コマンドポテンシヨメ
ータ８に入力され、踏込量による出力電圧が主コ
ントロールユニツト１０および補助コントロール
ユニツト１１に出力されるようになつている。ま
た、リンケージ７よりロツド１９を導出してスロ
ツトルバルブ３のシヤフトに連結し、該ロツド１
９の途中には補助コントロールユニツト１１から
の信号により接続してアクセルペダル６の踏込量
を直接スロツトルバルブ３の回動操作とするクラ
ツチ２０を設けている。

エアクリーナ９より下流のボア内に吸入空気温
度センサ１２を設け、スロツトルバルブ２の上流
および下流側にエアフローセンシングデバイスを
構成する圧力センサ、１３，１４を設ける。図示
例以外に電気出力、周波数等の変化を利用して検
出するものであつてもよい。補助エレレメントと
して上記吸入空気温度センサ１２のほかに、燃料
供給圧センサ１５、エンジン冷却水温度センサ１
６、エンジン回転数センサ１７等が配置されてい
る。なお主コントロールユニツト１０は燃料コマ
ンドポテンシヨメータ８、エアフローセンサ１
３，１４、スロツトルバルブアクチユエータに結
合されたポテンシヨメータ又はエンコーダ等から
の出力と各種補正エレメントからの電気信号が入
力され、予め、プログラムされているメモリーと
比較演算され、燃料のフローインプツトから算出
された必要空気量に基づきDCサーボモータ、ス
テツピングモータのごときアクチユエータ１８を
駆動しスロツトルバルブ２を操作して空気量の最
適値をきめるものである。

上記装置において主コントロールユニツト１０
が正常に作動しているときには、車両の走行に伴
なうエンジンの運転状況によりＡ／Ｆ可変の適正
な混合気供給を行なわせるものであるが、何らか
の原因によりアクチユエータ１８が不良となつた
とき、或いは主コントロールユニツト１０自体が
故障を生じたときは、警報を発し、スイツチ２１
を操作して主コントロールユニツト１０の電源を
断つと同時に、補助コントロールユニツト１１を
作動させる。この場合に、補助コントロールユニ
ツトに主コントロールユニツトの状況をチエツク
する機能を内蔵させ、主コントロールユニツトが
異常発生のとき自動的に切替えるようにしてあ
る。

異常発生の際にはアクセルペダルの踏込に応じ
ポテンシヨメータ８の出力を補助コントロールユ
ニツト１１に与えて、サブインジエクタ５を作動
すると共にクラツチ２０を作動してスロツトルバ
ルブ３を開かせる。このクラツチ２０は第３図お
よび第４図に例示するようにスロツトルバルブシ
ヤフト２７の端部に設けたソレノイド２５と、前
記シヤフト２７と同一軸線上に配置したシヤフト
２８の後端に磁性材料のデイスク２６を設け、ソ
レノイド２５の附勢（チヤージ）によりデイスク
２６を電磁的に吸着して両シヤフト２７，２８を
一体に結合するものである。前記シヤフト２８の
前端にはレバー２９が固着され、レバー先端より
ロツド１９を介してアクセルペダル６の作動側ア
ーム端に連接されている。またレバー２９の回動
範囲内に出没するプランジヤ３２を設けておき、
前記ソレノイドクラツチのONと同時に、プラン
ジヤ用のソレノイド３１をONとし、内蔵された
スプリング３３に抗しプランジヤ３２を突出させ
て、レバー２９の回動角を、例えば30゜でストツ
プさせる。すなわち、メインコントロールユニツ
ト１０が故障したときには、プランジヤ３２の作
用により、アクセルペダルの踏込を大きくするこ
とが阻止され、低速運転のスロツトル開度におさ
えられる。このような状態で補助コントロールユ
ニツト１１はスロツトル開度に応じて信号をサブ
インジエクタ５に伝達することになるので、リミ
ツトオペレーシヨンモードを維持する。すなわち
スロツトルバルブ開度と、エンジン回転数と、燃
料量とをセンシングして低速域内の限定された
Ａ／Ｆ比のコントロールが行なわれる。これによ
りエンジンを停止させることなく、低出力の運転
を行なつてサービスエリア、メインテナンスステ
ーシヨン等へ到着するまで車両を走行させる。

第２図は別の実施態様を示すもので、インテー
クボア１を双胴とせず、したがつて１個のスロツ
トルバルブ２を装着し、スロツトルバルブ２の軸
の両側にクラツチ２３，２４を設け、一方のクラ
ツチ２３をアクセルペダルに連なるロツド１９に
連ね、他方のクラツチ２４はアクチユエータ１８
に連ねる。この場合には、主コントロールユニツ
ト１０が正常に作動しているときにはクラツチ２
３はOFF、クラツチ２４はONとなつて主コント
ロールユニツトによつて演算された適正値に基づ
きアクチユエータ１８を作動させて空気量を制御
するものである。異常発生のときには補助コント
ロールユニツト１１に切替り、そのユニツトから
の信号によりクラツチ２３がONとなり、クラツ
チ２４がOFFとなるので、アクセルペダル６の
動きにより直接スロツトルバルブ２の開度を決定
し、リミツトオペレーシヨンモードの燃料噴射を
行なわせ、エンジンを停止させることなく低出力
回転で車両を走行させる。第２図の例では実線で
示すように主コントロールユニツト１０、補助コ
ントロールユニツト１１からの制御値をスロツト
ルバルブ下流の１個のインジエクタ４に入力させ
ているが、マルチポイントインジエクシヨンタイ
プに変更可能である。また、第２図中、点線で示
すようにシングルポイントタイプのサブインジエ
クタ５をスロツトルバルブ２の上流側に装着し、
補助コントロールユニツト１１からの制御値はイ
ンジエクタ５にのみ出力させるようにしてもよ
い。なお、インジエクタ４，５はソレノイド駆動
電流により開弁時間幅を変化させて燃料噴射量を
増減させる電磁弁式インジエクタが採用される。
メインインジエクタにはレギユレータからの燃料
が供給され、リターン通路のセンサ１５により燃
料供給圧が検出され、リリーフバルブ２２を経て
余剰分が燃料タンク（図示省略）に戻される。

主コントロールユニツト１０は、前述したよう
に、各種補正フアクター（吸入空気温度、エンジ
ン冷却水温度等）を常にセンシングしているの
で、これらのフアクターによつて演算し、インジ
エクタの開弁時時幅を増減させると同時に、空気
量を決定するものである。したがつて低温始動、
暖気運転等についてもなんら附加機構を必要とせ
ず、プログラミングのみによつて必要な空気量と
Ａ／Ｆとの設定が可能である。これに対し補助コ
ントロールユニツト１１は補正エレメントからの
入力は一切不要であつて、アクセルペダルの動き
に応じリミツトオペレーシヨンモードのインジエ
クシヨンを行ないうるだけの必要最小限の機能を
もたせたものであり、主コントロールユニツトに
比べ小型、小ビツト、安価なもので済ますことが
できる。

［発明の効果］ 上述のように、本発明は、在来の燃料優先式空
気供給量制御によるインジエクシヨンシステムに
おいて主コントロールユニツトとは別に、補助コ
ントロールユニツトを組込み、主コントロールユ
ニツトの故障時に補助コントロールユニツト切替
えてエンジンの急激な停止によるトラブルを防止
し、リミツトオペレーシヨンモードの低出力によ
る運転を可能ならしめたものである。補助コント
ロールユニツトに主コントロールユニツトの異常
を検出する機能を持たせ、更に異常発生時に自動
切替を可能とすれば、車両の安全運転を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成図、第２図は別の実
施態様の構成図、第３図はスロツトルバルブクラ
ツチの側面図、第４図は第３図の平面図である。 １……インテークボア、２，３……スロツトル
バルブ、４，５……インジエクタ、６……アクセ
ルペダル、８……燃料コマンドポテンシヨメー
タ、１０……主コントロールユニツト、１１……
補助コントロールユニツト、１２……吸入空気温
度センサ、１３，１４……エアフローセンサ、１
５……燃料供給センサ、１６……エンジン冷却水
温度センサ、１７……エンジン回転数センサ、１
８……アクチユエータ、２０，２３，２４……ク
ラツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料インジエクタと電子式演算機能をもつコ
   ントロールユニツトとを備え、アクセルペダル踏
   込量を検出する燃料コマンドポテンシヨメータ、
   インテークボア内のエアフローセンシングデバイ
   ス、スロツトルバルブアクチユエータに結合され
   たポテンシヨメータ又はエンコーダ等の制御要素
   からの出力と、各種補正エレメントからの電気信
   号とをコントロールユニツトに入力させ、上記制
   御要素および補正エレメントのパラメータ間の関
   数関係から予めプログラムされているメモリーと
   比較され、燃料のフローインプツトから算出され
   た必要空気量に基づきスロツトルバルブを作動し
   て空気量の最適値をきめるようにした内燃機関の
   燃料供給装置において、 前記コントロールユニツトとは別に前記コント
   ロールユニツトの故障時に内燃機関のミニマム運
   転を制御する補助コントロールユニツトを設け、 前記アクセルペダルの動きをコマンドポテンシ
   ヨメータに伝えるリンケージよりロツドを導出し
   てスロツトルバルブシヤフトに連結し、前記ロツ
   ドの途中には、補助コントロールユニツトからの
   信号により接続してアクセルペダルの踏込量を直
   接スロツトルバルブの回動操作とするクラツチを
   設けたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装
   置。 ２ 補助エレメントは、エンジン冷却水温度また
   はエンジンシリンダヘツド温度、エンジン回転
   数、大気温度、大気圧、燃料供給ライン圧力等の
   センサ群である特許請求の範囲第１項記載の内燃
   料機関の燃料供給装置。 ３ エアフローセンシングデバイスは、スロツト
   ルバルブ前後の圧力差、吸入空気量に比例した電
   気出力又は流体粗密に基づく周波数変化等を利用
   して検出するものである特許請求の範囲第１項記
   載の内燃機関の燃料供給装置。 ４ インテークボアは双胴とされ、一方のボア内
   にアクチユエータによつて作動する第１のスロツ
   トルバルブを装着し、他方のボア内にはアクセル
   ペダルのロツドにクラツチを介置して連結された
   第２のスロツトルバルブを装着している特許請求
   の範囲第１項記載の内燃機関の燃料供給装置。 ５ 主コントロールによつて制御される燃料イン
   ジエクタは、スロツトルバルブ下流に１個又はイ
   ンテークマニホールドの各気筒ごとに各１個装着
   されている特許請求の範囲第１項記載の内燃機関
   の燃料供給装置。 ６ 補助コントロールユニツトによつて制御され
   る燃料インジエクタは、スロツトルバルブの上流
   又は下流に配置されている特許請求の範囲第１項
   記載の内燃機関の燃料供給装置。