JPH02501399A - 電子式燃料噴射装置用スロットル位置検知器 - 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】 電子式燃料噴射装置用スロットル位置検知器技術分野 本発明は、内燃機関用電子式燃料噴射回路に係り、より詳細には、このような回 路に使用してスロットルに応答する適当な燃料流量制御信号を発生させるように したものに関する。

背景技術 各種の特性を有する各種のエンジンの燃料噴射器のソレノイドを作動させるため のパルス幅変調回路に関する検討の細部については、本願出願人の米国特許第３ ，３０５．３５１号、及び同第４，３４９，０００号を参照する。この２つの米 国特許、例えば、米国特許第４，３４９．０００号の明細書の第６図には、アナ ログ電圧の形の各種の入力パラメータを含み、これらのパラメータにエンジンの 最新の速度のための空気と燃料との流量が反映され、パルス幅変調電圧”　ＨＯ Ｄが同じような２つの矩形波のパルスを発生させるパルス発生器のそれぞれのラ インに対して印加されることによって特定のエンジンの容積効率の補正が行われ る回路が開示されている。これらのパルス発生器は、それぞれ、これらのパラメ ータを含むエンジンの異なるグループのシリンダの燃料を制御する作用を行なう 。これらの入力されるパラメータはエンジンの速度とスロットルの設定とを含み 、開示された内容は、スロットルの設定を追跡することが可能であり、しかも、 一般に受け入れられ、すなわち、通常の市販を充分に行ない得るポテンシオメー タに関するものであった。

従って、与えられた特性を具備したエンジンの燃料流量制御信号と適当な相関性 を有し、スロットルの位置を効率良く移動させることが可能である改良型の装置 の提供が要望されていた。

発明の開示 このような状況に鑑みて、本発明は、内燃機関用電子式燃料噴射回路の改良を意 図している。この改良の対象とする燃料噴射回路は、スロットルの設定とタコメ ータの出力とが電子制御信号を発生させるために必要な独立の成分であり、この 電子制御信号がパルスの矩形波発生器のパルス幅変調を行ない、この矩形波発生 器のパルス幅変調が燃料噴射器を作動させる構造を有する内燃機関用電子式燃料 噴射回路である。この燃料噴射回路に対して施す改良は、スロットルの設定を反 映させる第１信号が差圧トランスデユーサによって発生され、この差圧トランス デユーサがスロットルに接続され、このスロットルに対する接続が、スロットル における流体の圧力の瞬間的な低下に追随するように行われ、従って、そのエン ジンのマニホールドにおける流体の瞬間的な真空状態に関連を有するように行わ れ、前記第１信号が第２信号をこのようなパルス幅変調を発生させ得るように変 調し、この第２信号がタコメータの出力を反映するものであることを内容とする ものである。

本発明は多くの長所を有する。この長所には、機械的装置、例えば、スロットル 位置を追跡するためのポテンシオメータ等を用いることなく、スロットル位置を 反映する出力信号を発生させることができる能力が含まれている。

さらに、本発明は、この結果によって、このようなエンジンをレースに使用する 場合に、寿命を非常に長くし、卓越した性能と信頼性とを発揮する装置に適用す ることができる。本発明はスロットルに機械的に緊結されることがないから、従 来のスロットル位置の検知器の特性であるヒステリシスも機械的磨耗も皆無であ る。

本発明は、好ましい形態においては、タコメータの回路を有し、このタコメータ の回路の出力が差圧トランスデユーサから出力される信号によって変調され、こ のタコメータの出力がパルス発生器の負荷サイクルを制御する。この差圧トラン スデユーサはエンジンのスロットルにおける流体圧力の瞬間的な低下に追随する ように接続されている。これは、視点を変えれば、出力トランジスタを作動させ ることであり、基準ポテンシャルが負荷抵抗及びこの出力トランジスタのエミッ タに加えられ、出力トランジスタのコレクタから出力される信号が濾波され、そ の出力信号が直流の制御信号になる。

産業上の利用可能性 この装置の動力伝達機能は、インテークに真空が殆ど又は全く発生しない状態、 例えば、連続的に高速で運転する時に、出力を最大にすることができる。

以下、本発明の好ましい形態を、図を参照して詳細に説明する。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の回路の各種の異なる燃料噴射エンジンに使用される構成部材を 、その背景となる他の燃料制御回路の構成部材との関連において説明するための 、本発明の回路の構成部材の概略を示すブロック図であり、第２図は本発明の好 ましい構成部材の組合せの細部を明示する回路図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図の線図は、第２図の本発明の回路の背景を示すために、本願出願人の米国 特許第４，３４９．０００号の第６図と同じにした図面である。この回路は信号 処理回路１０として見れば第１図に示した回路と同じものであり、この回路はタ コメータの電圧Ｅ−ｒによって作動し、差圧トランスデユーサ１１の出力信号に よって変調される。この差圧トランスデユーサ１１はエンジンのスロツトル１２ の瞬間的な圧力低下に応答する信号を出力するように接続されている。この圧力 低下は、エンジンのインテーク・マニホールドにおける負圧又は真空の条件の関 数であり、具体的には、スロットルが全開され、速度が最大である時に圧力をゼ ロ又はほぼゼロになるまで低下させ、スロットルが全開にされた時に圧力低下が 最大（従って、エンジンの速度が最少）になることを意味している。信号処理回 路１０の変調された出力信号はアナログの直流電圧の形で供給され、このアナロ グの直流電圧が電圧ＥＨの１３倍であり、この積が燃料を制御するための電圧Ｅ ＭＦになる。これは、別の言葉で表現すれば、第１図に示す部材１０．１１．１ ２．１３が米国特許第４．３４９．０００号の第６図に記載されているポテンシ オメータ５３、及びスロットル制御装置５４と置換されるものである。第１図の 積算装置１３における「スロットル位置」という用語は、この結果を得るために スロットルの運動を機械的に追跡することを全く行わずに、スロット／ｌ／の機 械的な位置の移動に効率良く追随することを意味する。

第１因に示唆しであるように、この第１図に示す回路は燃料噴射電圧パルスの開 発に応用されるものであり、この燃料噴射電圧パルスが米国特許第４，３４９． ０００号に詳細に説明された２サイクルＶ型６気筒エンジンを運転するためのパ ルスである。この回路は各種の入力パラメータに対してアナログ電圧の形で作用 し、このアナログ電圧はエンジンの最新の速度のための空気の流量を反映し、特 定のエンジンの容積効率のために補正され、２つの矩形波状のパルス発生器１６ −１７への各ライン１５で電圧出力Ｅ）ＩＯＤに変調される。ライン１５におけ る電圧”　ＭＯＤの変調の倍率に応じて、矩形波の出力１８が予め定められた時 間出力され、矩形波の出力１９がライン１８と同じ時間出力される。これは、予 め定められた時間が、常にエンジンの瞬間的な運転条件の関数であることを意味 している。

より具体的には、第１図に示した回路において、マニホールドの絶対圧力の第１ の電気的検知器２０は第１の電圧ＥＭＡＰの供給源であり、この第１の電圧ＥＭ い、はこのような圧力に対して直線的である。マニホールドの絶対温度の第２の 電気的検知器２１をサーミスタにし、このサーミスタを用いて、このような温度 に対応する直線的な電圧を、抵抗回路網２２を介して供給することができる。電 圧ＥＭＡＰはレジスターネットワーク２２によって出力電圧ＥＭに分割される。

この出力電圧ＥＭは空気の瞬間的供給量、すなわち、エンジンに取り入れる空気 量の一次関数である。第１の増幅器Ａ１は出力電圧ＥＭを出力し、この出力電圧 ＥＭが乗算器１３に送られる。

この乗算器１３の電圧の積ＥＭＦはスロットル１２の有効な瞬間的設定と、エン ジンの速度に対応する空気の瞬間流量とを反映し、第２の増幅器Ａ２は対応する 乗算器１３の電圧の積ＥＨＰを変調器２５の電圧器の乗算器の１つの入力に加え る。この電圧の積ＥＭＦは変調電圧出力”　ＭＯＤの供給源である。変調器２５ の他の電圧乗算器の入力に入力電圧ＥＥが加えられる。この入力電圧ＥＥはエン ジンの速度（タコメータ２６）と容積効率（ネットワーク２７）との関数である 。

次に、第２図において、符号ｖＤＤはエンジンの制御された約８ボルトの電源（ 細部を図示せず）に対する主接続を表わす。図では、この符号を用いてエンジン の交流発電機（図示せず）を使用することを示す。この交流発電機は、エンジン の回転数によって周波数が変化し、従って、タコメータとして機能するものであ る。この交流発電機の電圧はフィルタＲ１’−Ｃ１で信号処理回路に加えられ、 この交流発電機の増幅器の入力抵抗Ｒ２の電圧出力の周波数雑音、すなわち、高 周波（ｒ　ｆ）ノイズを除去する。トランジスタＱ１は高利得増幅を行なって交 流発電機の正弦波の出力を抵抗Ｒ３の矩形波の電圧に変換する。キャパシタＣ２ は矩形波の電圧を微分して一連の鋭い形の正電圧パルスを発生させ、ダイオード のクリッピングＤ２の後、抵抗Ｒ４に負電圧パルスのみを残し、この負電圧パル スを集積回路ＩＣ１の再循環トリガにする。この集積回路ＩＣ１としてタイプ５ ５５に変更を加えたものを使用することができる。この集積回路ＩＣ１は単安定 マルチバイブレークとして作用するように接続される。この集積回路の回路定数 は、このようなトリガを用いて、上昇する各マルチバイブレークの電圧をＶＤＤ の約２７３の点でカット・オフすることができるように適当に選択される。

差圧トランスデユーサ３０にストレンゲージのブリッジ３１を含めることができ る。このストレンゲージのブリッジ３１は第１図のスロットル１２の瞬間的な圧 力低下に対する電気的応答性を向上させることができる。この電気的応答性は、 図に示すように、演算増幅器３２−３３と、これに関連する抵抗Ｒ１６’　Ｒ１ ７（Ｒ２７でトリムされた時に）と、抵抗Ｒ１Ｂとによって処理されて、マルチ バイブレータの変調電圧を出力する。この出力される電圧の値はゼロ又は殆どゼ ロないし６ボルトの範囲内にある。この変調電圧は抵抗Ｒ７−Ｒ８の間の接続部 ３４に現れて、マルチバイブレータの再循環電圧の上昇開始時のレベルを決定す る。このマルチバイブレークの電圧は抵抗Ｒ５に連続する矩形波の電圧パルスの 形で現れ、この矩形波の電圧パルスの周波数はタコメータの周波数であり、この 矩形波の電圧パルスは負荷サイクルを有し、この負荷サイクルはスロットル１２ の圧力低下によって発生する電圧を逆転させる作用を行なう。素子Ｒ６−Ｃ４が 行う濾波は、このパルスの電圧を平滑にして演算増幅器３５の正電圧（＋）入力 の直流電圧にする作用を行なう。この演算増幅器３５はバッファとして接続され ており、この接続は抵抗Ｒ９の直流電圧出力を隔離するためのものである。

以上の説明によって、集積回路ＩＣ，と、これに関連する回路とが、エンジンの 瞬間速度をスロットルの瞬間的な圧力低下で除算し、その商を電気的信号出力の 形で出力することを読み取ることができる。しかも、この商の分子の電圧と分母 の電圧の値とは、共に、それぞれ独立に、同一の電源電圧ＶＤＤに比例する。こ のような方法を用いれば、電源電圧の変動による商の変動を完全に防止すること ができる。

抵抗Ｒ９に現れる商の電圧は平滑化されバッファされたちのであり、この電圧は 、米国特許第４．３４９．０００号の第１図に記載されたスロットルの機械的追 跡のためのポテンシオメータ−１を交換するために必要な全てのデータを含んで いる。従って、残された課題は、この商の電圧と電圧Ｅｓとを乗算することのみ となり、この乗算は、その積が制御装置２５に必要な電圧ＥＭＦに違するまで有 効に行われる。

図に示す形状の場合には、この乗算を有効に行なうために、スイッチング・トラ ンジスタＱ　の電圧ＥＭと、その負荷抵抗Ｒ１４とを組み合わせ、商の電圧の値 を用いてスイッチング・トランジスタＱ２の負荷サイクルを制御する。その結果 として得られる時間変調された出力を濾波装置Ｒ１３−Ｃ６を用いて平滑にすれ ば、制御装置に必要な直流出力電圧ＥＭ−得ることができる。

より具体的には、第２の集積回路ｌＣ２は第１の集積回路ＩＣ，と同一のタイプ ５５５しても差し支えない。

この第２の集積回路ｌＣ２は鋸状波発生器３５として構成された回路に接続され る。この鋸状波発生器３５の回路は約１０００ヘルツの周波数で作動して、その 鋸状波の出力を作用増幅器３６の正電圧（＋）の入力部に供給する。後者は比較 器として接続され、その負電圧（−）の入力部に商の電圧が加えられる。このよ うにすれば、鋸状波の電圧が最新のレベルの商の電圧を反復掃引して、スイッチ ングやトランジスタＱ２の負荷サイクルのオン／オフを決める作用をする。

さらに具体的には、最新の商の値を所要の２ないし５ボルトの範囲内で安定させ 、比較器３６の負（−）の入力部で所要のレベルで安定させるように管理するた めに、商の電圧Ｒ９を、カップリング抵抗ＲＩＯを介して、抵抗Ｒ−Ｒの接続点 ３７に加える。この抵抗Ｒ１□−Ｒ１２は電源電圧ｖＤＤを分割するものである 。

以上説明した回路は既に説明した目的を全て達成することができる。特に、スロ ットルの機械的追跡を全く行なうことなく、常時、スロットルの位置を有効に検 知することができる。従って、振動に対して鈍感であり、ヒステリシスのない作 用を行なうことができ、この作用によって、レーシングの場合に特に要求される 殆ど全ての条件の下における寿命を非常に延ばすことができる。

次に、第２図に示した素子の構成部材の値を具体的に列挙する。

Ａ、　抵抗： Ｒ８−６３４キロオーム Ｒ１９鱗１キロオーム Ｒ２Ｏ畷３３キロオーム Ｃ２−０，０２マイクロフアラツド Ｃ７−０，０１マイクロフアラツド Ｃ８−０，０１マイクロフアラツド Ｃ１１−０，００５マイクロファラッドＣ，４つの演算増幅器（３２，３３，３ ５，５６）は、既に説明したように各種の接続がなされた１つの集積回路の構成 部材ＩＣ２の独立の四分割されたセグメントである。

本発明の好ましい形状について詳細に説明したが、本発明は、本発明の範囲内で 、各種の改良を施すことができるものである。

ＦＩＧ、　ｌ。

国際調査報告 ｍ−自−１ａ−ｍ　ｍ−、ＰＣＴ／ＩＪＳ　８７１０３１２１国際調査報告 ＵＳ　８７０３］２１ ＳＡ　２０３４９

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．スロットル設定のための出力とタコメータの出力とが電子制御信号を発生さ せるために必要な独立の成分であり、前記電子制御信号が矩形波発生器の出力パ ルスのパルス幅を変調し、前記矩形波発生器が燃料噴射器を作動させるためのパ ルスを発生させて成る内燃機関用電子式燃料噴射型制御回路であり、スロットル の設定を反映する第１信号が差圧トランスデューサによって発生され、差圧トラ ンスデューサがスロットルの瞬間的な流体圧力低下に追随するように接続され、 従うて、そのエンジンのマニホールドにおける流れの瞬間的な真空状態に関連す るように接続され、タコメータの出力を反映する第２信号が前記第１信号によっ て変調され、前記第１信号による第２信号の変調が前記パルス幅変調を行うよう に改良されて成る内燃機関用電子式燃料噴射型制御回路。
2. ２．エンジンが局部電源を含み、前記第１信号と第２信号とが、それぞれ、前記 電源の電圧の出力の独立した機能を行なう請求の範囲第１項に記載の内燃機関用 電子式燃料噴射型制御回路。
3. ３．タコメータが交流発電機であり、この交流発電機によって、前記第２信号の 周波数がエンジンの速度を示し、前記燃料噴射型制御回路が矩形波発生器を含み 、前記矩形波発生器が交流発電機の周波数の矩形波を出力するように前記第２信 号によって接続され、前記第１信号による変調が前記矩形波の負荷サイクル変調 であり、前記変調の検知が逆転され、前記検知が第１信号の変化の方向から、そ の結果として形成される負荷サイクルの変化の方向までの間で行われる請求項１ に記載の内燃機関用電子式燃料噴射型制御回路。