JPH0413545B2 - - Google Patents
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- JPH0413545B2 JPH0413545B2 JP57187157A JP18715782A JPH0413545B2 JP H0413545 B2 JPH0413545 B2 JP H0413545B2 JP 57187157 A JP57187157 A JP 57187157A JP 18715782 A JP18715782 A JP 18715782A JP H0413545 B2 JPH0413545 B2 JP H0413545B2
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- Japan
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- fuel
- unit injector
- air
- amount
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/402—Multiple injections
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/04—Pumps peculiar thereto
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
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- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
- F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
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- F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
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- F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関への燃料を噴射供給する為の
装置に関し、特にこれを電気的に制御するものに
関する。
装置に関し、特にこれを電気的に制御するものに
関する。
従来、この種の装置は、定圧燃料源と噴口とを
電磁弁によつて断続して燃料噴射を制御する方法
が周知であつた。この方法では定圧燃料源とし
て、ポンプとリリーフ弁の組合せを用いており、
リリーフ量に相当する無効仕事をポンプはやらね
ばならず動力損失となる。また、リリーフ燃料に
よつて燃料温度が上昇しベーパーロツクの危険を
高めたりする。これら２つの問題点の対策として
高圧噴射が不可能であつて燃料噴火が充分でな
い、という問題がある。さらに、噴射量を開弁時
間で制御しており、これが噴射圧、開口面積の影
響を受けることから、噴口面積に高精度が要求さ
れること、及び吸気管負圧の補正が必要なこと、
電磁弁の応答遅れの補正が必要なこと、内燃機関
の１回転に１回噴射する為空気との混合が均一で
ない、など種々の問題があつた。
電磁弁によつて断続して燃料噴射を制御する方法
が周知であつた。この方法では定圧燃料源とし
て、ポンプとリリーフ弁の組合せを用いており、
リリーフ量に相当する無効仕事をポンプはやらね
ばならず動力損失となる。また、リリーフ燃料に
よつて燃料温度が上昇しベーパーロツクの危険を
高めたりする。これら２つの問題点の対策として
高圧噴射が不可能であつて燃料噴火が充分でな
い、という問題がある。さらに、噴射量を開弁時
間で制御しており、これが噴射圧、開口面積の影
響を受けることから、噴口面積に高精度が要求さ
れること、及び吸気管負圧の補正が必要なこと、
電磁弁の応答遅れの補正が必要なこと、内燃機関
の１回転に１回噴射する為空気との混合が均一で
ない、など種々の問題があつた。
本発明は、電歪式アクチユエータを使つた定容
量ポンプと噴口とを至近距離で結合したユニツト
インジエクタを用いて比較的高圧で噴射すること
により、また、このポンプを可変周波数で連続的
に駆動することによつて前記した問題点を改良す
るものである。
量ポンプと噴口とを至近距離で結合したユニツト
インジエクタを用いて比較的高圧で噴射すること
により、また、このポンプを可変周波数で連続的
に駆動することによつて前記した問題点を改良す
るものである。
以下図面に基づいて、本発明の実施例について
説明する。
説明する。
第１図によつてユニツトインジエクタ１の構造
を説明する。ユニツトインジエクタ１は電歪式ア
クチユエータ２の伸縮によつて作動する。電歪式
アクチユエータ２は電歪効果を有する薄い円盤状
の素子を円柱状に積層したものであり、各々の素
子の厚み方向に500Vを印加すると約0.5μm伸長
し、逆に−500Vを印加すると約0.5μm収縮する。
よつてこの素子を100枚積層すればその100倍の伸
縮が得られる。素子としてはチタン酸、ジルコン
酸、鉛を焼結したセラミツクを用い、この両面に
銀電極を形成して電圧の印加を行なう。電圧を印
加する為にリード線２０１を用いており、このリ
ード線はグロメツト２０２を介してユニツトイン
ジエクタ１のケーシングアツパ１０１を貫通して
外部に取り出され、後述するコントローラ４に接
続されている。電歪式アクチユエータ２の伸縮動
作はピストン２０３に直接伝達され、これを往復
動させる。
を説明する。ユニツトインジエクタ１は電歪式ア
クチユエータ２の伸縮によつて作動する。電歪式
アクチユエータ２は電歪効果を有する薄い円盤状
の素子を円柱状に積層したものであり、各々の素
子の厚み方向に500Vを印加すると約0.5μm伸長
し、逆に−500Vを印加すると約0.5μm収縮する。
よつてこの素子を100枚積層すればその100倍の伸
縮が得られる。素子としてはチタン酸、ジルコン
酸、鉛を焼結したセラミツクを用い、この両面に
銀電極を形成して電圧の印加を行なう。電圧を印
加する為にリード線２０１を用いており、このリ
ード線はグロメツト２０２を介してユニツトイン
ジエクタ１のケーシングアツパ１０１を貫通して
外部に取り出され、後述するコントローラ４に接
続されている。電歪式アクチユエータ２の伸縮動
作はピストン２０３に直接伝達され、これを往復
動させる。
ピストン２０３はケーシングアツパ１０１内の
シリンダ１０２内を摺動しポンプ室１０３の容積
を拡大及び縮小してポンプ仕事を行なう。ポンプ
室１０３内には皿バネ１０４が設けてあり、電歪
式アクチユエータ２の収縮方向にピストン２０３
を付勢している。というのは電歪式アクチユエー
タ２の収縮力は伸長力に比べて弱いからである。
ポンプ室１０３が拡大する時逆止弁１０５を介し
て外部の燃料を吸入する。この時の吸入路１０６
はケーシングアツパ１０１を構成する壁の中に設
けてある。また、逆止弁１０５はポンプ室１０３
と噴射弁１０７とを隔離する為のデイスタンスピ
ース１０８内に設けてある。
シリンダ１０２内を摺動しポンプ室１０３の容積
を拡大及び縮小してポンプ仕事を行なう。ポンプ
室１０３内には皿バネ１０４が設けてあり、電歪
式アクチユエータ２の収縮方向にピストン２０３
を付勢している。というのは電歪式アクチユエー
タ２の収縮力は伸長力に比べて弱いからである。
ポンプ室１０３が拡大する時逆止弁１０５を介し
て外部の燃料を吸入する。この時の吸入路１０６
はケーシングアツパ１０１を構成する壁の中に設
けてある。また、逆止弁１０５はポンプ室１０３
と噴射弁１０７とを隔離する為のデイスタンスピ
ース１０８内に設けてある。
噴射弁１０７はノズルボデイ１０９とニード
ル１１０よりなる外開きの単孔ノズルである。ニ
ードル１１０は皿バネ１１１によつて噴口１１２
を閉じるように付勢されている。しかしポンプ室
１０３が収縮する時デイスタンスピース１０８の
吐出口１１３′を経て圧送される燃料はその油圧
によつてニードル１１０を押し出し噴口１１２を
開けて外部に噴射される。ケーシングアツパ１０
１とデイスタンスピース１０８とノズルボデイ１
０９とは同径であつてその順序に積み重ね袋状に
ケーシングロアによつて軸方向に押圧され固定さ
れる。ケーシングロアのメネジとケーシングアツ
パ１０１のオネジとはねじ込みによつて結合され
る。ケーシングロアの下端には孔１１４があつて
噴口１１２が露出している。ケーシングロアには
更に外周にオネジ１１５が設けてあつてこれによ
り内燃機関３に固定される。なお１１６は０リン
グ、１１７はノツクピン、１１８はケーシングア
ツパ１０１に設けた燃料入口である。
ル１１０よりなる外開きの単孔ノズルである。ニ
ードル１１０は皿バネ１１１によつて噴口１１２
を閉じるように付勢されている。しかしポンプ室
１０３が収縮する時デイスタンスピース１０８の
吐出口１１３′を経て圧送される燃料はその油圧
によつてニードル１１０を押し出し噴口１１２を
開けて外部に噴射される。ケーシングアツパ１０
１とデイスタンスピース１０８とノズルボデイ１
０９とは同径であつてその順序に積み重ね袋状に
ケーシングロアによつて軸方向に押圧され固定さ
れる。ケーシングロアのメネジとケーシングアツ
パ１０１のオネジとはねじ込みによつて結合され
る。ケーシングロアの下端には孔１１４があつて
噴口１１２が露出している。ケーシングロアには
更に外周にオネジ１１５が設けてあつてこれによ
り内燃機関３に固定される。なお１１６は０リン
グ、１１７はノツクピン、１１８はケーシングア
ツパ１０１に設けた燃料入口である。
ユニツトインジエクタ１の１回当りの噴射量は
電歪式アクチユエータ２のストロークによつてき
まり、ストロークは印加電圧によつてきまる。
今、印加電圧を−500Vから＋500Vにかえた時５
mm3噴射するものとする。噴射圧は噴口112の径、
皿バネ111の強さ、噴射量によつてきまるが今
500Vの印加、mm3の噴射で100Kg／cm2とする。
電歪式アクチユエータ２のストロークによつてき
まり、ストロークは印加電圧によつてきまる。
今、印加電圧を−500Vから＋500Vにかえた時５
mm3噴射するものとする。噴射圧は噴口112の径、
皿バネ111の強さ、噴射量によつてきまるが今
500Vの印加、mm3の噴射で100Kg／cm2とする。
第２図によつて内燃機関と本発明になる燃料噴
射装置全体との関り合いについて説明する。
射装置全体との関り合いについて説明する。
３は内燃機関であり、周知のようにシリンダブ
ロツク３０１、ピストン３０２、点火栓３０３、
吸気弁３０４、排気弁３０５、吸気管３０６、排
気管３０７等で構成されている。吸気管３０６に
はその内部にスロツトル弁３０８が、その管壁３
０９にはユニツトインジエクタ１が設けてある。
ユニツトインジエクタ１はスロツトル弁３０８の
上流でも又下流でもどちらでもよい。吸気管３０
６はエアクリーナ３１０を介して大気と導通して
いるが、このエアクリーナ３１０の下流にはエア
フローメータ５０１が設けてある。
ロツク３０１、ピストン３０２、点火栓３０３、
吸気弁３０４、排気弁３０５、吸気管３０６、排
気管３０７等で構成されている。吸気管３０６に
はその内部にスロツトル弁３０８が、その管壁３
０９にはユニツトインジエクタ１が設けてある。
ユニツトインジエクタ１はスロツトル弁３０８の
上流でも又下流でもどちらでもよい。吸気管３０
６はエアクリーナ３１０を介して大気と導通して
いるが、このエアクリーナ３１０の下流にはエア
フローメータ５０１が設けてある。
エアフローメータ５０１は多くの種類のものが
実用化されており、そのいずれでもよいが、例え
ば熱線風速計を使い風速に比例した即吸入空気量
に比例した電圧を出力とするエアフローメータを
使うことにする。熱線風速計の原理、構造は公知
であり説明は省略する。エアフローメータ５０１
の出力はコントローラ４に入力される。
実用化されており、そのいずれでもよいが、例え
ば熱線風速計を使い風速に比例した即吸入空気量
に比例した電圧を出力とするエアフローメータを
使うことにする。熱線風速計の原理、構造は公知
であり説明は省略する。エアフローメータ５０１
の出力はコントローラ４に入力される。
ユニツトインジエクタ１にはフイールドポンプ
７、フイルター８を介して燃料タンク９より燃料
が供給される。フイードポンプ７は吐出圧が設定
値を越えると作動を停止する形式のごく一般的な
ものであり通常はダイアフラム又は電磁式がよく
用いられる。そのいずれでもよく吐出圧は0.5
Kg／cm2に設定される。図示していないが、フイー
ドポンプ７とユニツトインジエクタ１との間には
リザーバ又はアキユムレータを設けるのが有効で
ある。又はフイードポンプ７を廃して、燃料タン
ク９とユニツトインジエクタ１とに十分な落差を
もたせるか、さもなくば燃料タンク９内に加圧す
るかの方法をとることもできる。
７、フイルター８を介して燃料タンク９より燃料
が供給される。フイードポンプ７は吐出圧が設定
値を越えると作動を停止する形式のごく一般的な
ものであり通常はダイアフラム又は電磁式がよく
用いられる。そのいずれでもよく吐出圧は0.5
Kg／cm2に設定される。図示していないが、フイー
ドポンプ７とユニツトインジエクタ１との間には
リザーバ又はアキユムレータを設けるのが有効で
ある。又はフイードポンプ７を廃して、燃料タン
ク９とユニツトインジエクタ１とに十分な落差を
もたせるか、さもなくば燃料タンク９内に加圧す
るかの方法をとることもできる。
シリンダブロツク３０１にはウオータジヤケツ
ト３１１が設けてあり、その冷却水温度を検出す
る為の水温センサ５０２が設けてある。水温セン
サ５０２の信号はコントローラ４へ入力される。
排気管３０７には02センサ５０３が設けてあり、
02センサ５０３は排気ガス中の02濃度を検出し、
排気ガス中に02がない時又は少な過ぎる時にリツ
チ信号を、02が多過ぎる時にリーン信号をコント
ローラ４に送る。
ト３１１が設けてあり、その冷却水温度を検出す
る為の水温センサ５０２が設けてある。水温セン
サ５０２の信号はコントローラ４へ入力される。
排気管３０７には02センサ５０３が設けてあり、
02センサ５０３は排気ガス中の02濃度を検出し、
排気ガス中に02がない時又は少な過ぎる時にリツ
チ信号を、02が多過ぎる時にリーン信号をコント
ローラ４に送る。
コントローラ４はエアフローメータ５０１に出
力に比例した周波数を基本周波数とし、この基本
周波数に水温センサ５０２や02センサ５０３の信
号による補正を行つて得られた周波数でユニツト
インジエクタ１を駆動する。
力に比例した周波数を基本周波数とし、この基本
周波数に水温センサ５０２や02センサ５０３の信
号による補正を行つて得られた周波数でユニツト
インジエクタ１を駆動する。
次に上記構成による実施例の作動について説明
する。
する。
エアフローメータ５０１からの出力が空気量
5g／secに相当している時、燃料がガソリンで比
重0.74ならコントローラ４はユニツトインジエク
タ１を基本周波数92Hzで駆動する。この時の燃料
量は５mm3×92／secであつて460mm3、即ち0.34g／
secであつて空燃比は５／0.34即ちＡ／F14.7で理
論空燃比である。同様に空気量10g／secなら184
Hz空気量20g／secなら368Hz、空気量30g／secな
ら552Hzを基本周波数としてコントローラ４はユ
ニツトインジエクタ１を駆動し空燃比を理論空燃
比に維持しようとする。
5g／secに相当している時、燃料がガソリンで比
重0.74ならコントローラ４はユニツトインジエク
タ１を基本周波数92Hzで駆動する。この時の燃料
量は５mm3×92／secであつて460mm3、即ち0.34g／
secであつて空燃比は５／0.34即ちＡ／F14.7で理
論空燃比である。同様に空気量10g／secなら184
Hz空気量20g／secなら368Hz、空気量30g／secな
ら552Hzを基本周波数としてコントローラ４はユ
ニツトインジエクタ１を駆動し空燃比を理論空燃
比に維持しようとする。
ここで基本周波数という意味は水温センサ５０
２の信号、02センサ５０３の信号によつて補正を
加える為である。水温センサ５０２からの信号
が、冷却水温度60℃以下を意味している時、60℃
を１℃下回る毎に0.2Hzづつ基本周波数に加算す
る。また02センサ５０３よりリーン信号がでてい
る時で、冷却水温度60℃以下を意味している時に
は、02センサ５０３による補正は行なわず、水温
による補正を行なう。この補正方法は、例えば、
水温に応じて予め台上試験等で適当な贈呈比を設
定しておき、このデータをコントローラ４に記憶
させておく。コントローラ４は水温センサ５０２
によつて検出した水温に応じた増量比を求め、先
の基本周波数に掛けることにより、水温による補
正を施された周波数でユニツトインジエクタ１を
駆動する。例えば、水温20℃のときの増量比が
1.5と予め設定してあり、空気量が10g／secの場
合には、基本周波数184Hz×増量比1.5＝276Hzに
てユニツトインジエクタ１を駆動することにな
る。水温が60℃以上になると、内燃機関３の暖機
は完了したとみなし、水温による補正は行なわな
い。そのかわり02センサ５０３による補正を行な
う。
２の信号、02センサ５０３の信号によつて補正を
加える為である。水温センサ５０２からの信号
が、冷却水温度60℃以下を意味している時、60℃
を１℃下回る毎に0.2Hzづつ基本周波数に加算す
る。また02センサ５０３よりリーン信号がでてい
る時で、冷却水温度60℃以下を意味している時に
は、02センサ５０３による補正は行なわず、水温
による補正を行なう。この補正方法は、例えば、
水温に応じて予め台上試験等で適当な贈呈比を設
定しておき、このデータをコントローラ４に記憶
させておく。コントローラ４は水温センサ５０２
によつて検出した水温に応じた増量比を求め、先
の基本周波数に掛けることにより、水温による補
正を施された周波数でユニツトインジエクタ１を
駆動する。例えば、水温20℃のときの増量比が
1.5と予め設定してあり、空気量が10g／secの場
合には、基本周波数184Hz×増量比1.5＝276Hzに
てユニツトインジエクタ１を駆動することにな
る。水温が60℃以上になると、内燃機関３の暖機
は完了したとみなし、水温による補正は行なわな
い。そのかわり02センサ５０３による補正を行な
う。
02センサ５０３による補正は、基本周波数に掛
ける補正係数を02センサ５０３の検出したリツ
チ、リーン状態に応じて増減してやることで行な
う。すなわち、02センサ５０３の出力がリツチと
判定された場合には補正係数を例えば0.04／sec
の割合で徐々に減らしていき、逆にリーンと判定
した場合には補正係数を例えば0.06／secの割合
で徐々に増加させていく。この補正係数を基本周
波数に掛けることにより、リツチ時には駆動周波
数は徐々に低くなるためＡ／Ｆはリーンに向か
い、逆にリーン時には駆動周波数は徐々に高くな
るためＡ／Ｆはリツチに向かつて変化していく。
このようにして常に理論空燃比に収束するように
補正を行なうことができる。
ける補正係数を02センサ５０３の検出したリツ
チ、リーン状態に応じて増減してやることで行な
う。すなわち、02センサ５０３の出力がリツチと
判定された場合には補正係数を例えば0.04／sec
の割合で徐々に減らしていき、逆にリーンと判定
した場合には補正係数を例えば0.06／secの割合
で徐々に増加させていく。この補正係数を基本周
波数に掛けることにより、リツチ時には駆動周波
数は徐々に低くなるためＡ／Ｆはリーンに向か
い、逆にリーン時には駆動周波数は徐々に高くな
るためＡ／Ｆはリツチに向かつて変化していく。
このようにして常に理論空燃比に収束するように
補正を行なうことができる。
次にコントローラ４の構成および作動について
説明する。第３図はコントローラ４の構成を示す
ブロツク図である。５０１は例えば熱線風速計を
利用したエアーフローメータで、吸入空気量に比
例した電圧を出力するものである。４０１は第
1AD変換回路で、前記エアフローメータ５０１
の信号をAD変換し16bitのデジタル信号に変換し
CPUのバスライン４１４に接続する。５０２は
例えばサーミスタを利用した水温センサでエンジ
ンを冷却している水温に応じて抵抗値が変化し、
この変化を電気信号として出力するものである。
４０２は第2AD変換回路で、前記水温センサ５
０２の出力信号をAD変換し16bitのデジタル信号
に変換しCPUのバスライン４１４に接続する。
５０３は公知の02センサで、排気ガス中の酸素濃
度に応じた信号を出力する。４０３は整形回路で
前記02センサ５０３の出力信号を所定のレベルで
比較、整形し、排ガス中の酸素濃度が高いときに
は０レベルのリーン信号を、排ガス中の酸素濃度
が低いときには１レベルのリツチ信号をCPUの
バスライン４１４に出力する。
説明する。第３図はコントローラ４の構成を示す
ブロツク図である。５０１は例えば熱線風速計を
利用したエアーフローメータで、吸入空気量に比
例した電圧を出力するものである。４０１は第
1AD変換回路で、前記エアフローメータ５０１
の信号をAD変換し16bitのデジタル信号に変換し
CPUのバスライン４１４に接続する。５０２は
例えばサーミスタを利用した水温センサでエンジ
ンを冷却している水温に応じて抵抗値が変化し、
この変化を電気信号として出力するものである。
４０２は第2AD変換回路で、前記水温センサ５
０２の出力信号をAD変換し16bitのデジタル信号
に変換しCPUのバスライン４１４に接続する。
５０３は公知の02センサで、排気ガス中の酸素濃
度に応じた信号を出力する。４０３は整形回路で
前記02センサ５０３の出力信号を所定のレベルで
比較、整形し、排ガス中の酸素濃度が高いときに
は０レベルのリーン信号を、排ガス中の酸素濃度
が低いときには１レベルのリツチ信号をCPUの
バスライン４１４に出力する。
４０４はクロツク発生回路で、周波数の安定し
たクロツク信号1、2、3を発生する。各クロ
ツク信号の周波数は例えば1＝1KHz、2＝100
Hz、3＝500KHzである。クロツク信号1は後述
するCPUの割込み入力INT2へ接続されており、
クロツク信号2は同じく割込み入力INT3へ接続
されている。４０５は16bitのラツチ回路で、後
述するCPUの演算したユニツトインジエクタ駆
動周期Ｔをラツチして出力する。４０６と16bit
のバイナリカウンタで、そのリセツト入力には後
述するデジタルコンパレータ４０７の比較出力が
接続されており、クロツク入力には前記クロツク
発生回路４０４からのクロツク信号3が接続さ
れている。したがつてバイナリカウンタ４０６の
内容は、前回のデジタルコンパレータ４０７の出
力が発生してからの時々刻々の経過時間を示して
いることになる。これをｔとする。
たクロツク信号1、2、3を発生する。各クロ
ツク信号の周波数は例えば1＝1KHz、2＝100
Hz、3＝500KHzである。クロツク信号1は後述
するCPUの割込み入力INT2へ接続されており、
クロツク信号2は同じく割込み入力INT3へ接続
されている。４０５は16bitのラツチ回路で、後
述するCPUの演算したユニツトインジエクタ駆
動周期Ｔをラツチして出力する。４０６と16bit
のバイナリカウンタで、そのリセツト入力には後
述するデジタルコンパレータ４０７の比較出力が
接続されており、クロツク入力には前記クロツク
発生回路４０４からのクロツク信号3が接続さ
れている。したがつてバイナリカウンタ４０６の
内容は、前回のデジタルコンパレータ４０７の出
力が発生してからの時々刻々の経過時間を示して
いることになる。これをｔとする。
４０７は16bitのデジタルコンパレータで、前
記ラツチ回路４０５の出力であるユニツトインジ
エクタ駆動周期Ｔと前記バイナリカウンタ４０６
の出力とを比較し、ｔ〓Ｔのとき１レベルの信号
を発生する。この出力信号は、前記バイナリカウ
ンタ４０６のリセツト入力と、後述のCPUの割
込み入力1NT1およびワツシヨツトマルチ４０８
へ接続されている。
記ラツチ回路４０５の出力であるユニツトインジ
エクタ駆動周期Ｔと前記バイナリカウンタ４０６
の出力とを比較し、ｔ〓Ｔのとき１レベルの信号
を発生する。この出力信号は、前記バイナリカウ
ンタ４０６のリセツト入力と、後述のCPUの割
込み入力1NT1およびワツシヨツトマルチ４０８
へ接続されている。
ワツシヨツトマルチ４０８は、前記デジタルコ
ンパレータ４０７の出力信号の時間幅が短いた
め、これを一定時間例えば400μsecに広げるため
に設けてある。４０９は駆動回路で、ユニツトイ
ンジエクタ７の電歪式アクチユエータ２に前記ワ
ツシヨツトマルチ４０８の信号が１レベルのとき
には＋500V、０レベルのときには−500Vを印加
するようになつている。４１０はバツテリ１０よ
りキースイツチ１１を介して供給された電源を安
定化して各部に供給し、さらに電歪式アクチユエ
ータ駆動用として±500Vの高電圧を前記駆動回
路４０９へ供給する。
ンパレータ４０７の出力信号の時間幅が短いた
め、これを一定時間例えば400μsecに広げるため
に設けてある。４０９は駆動回路で、ユニツトイ
ンジエクタ７の電歪式アクチユエータ２に前記ワ
ツシヨツトマルチ４０８の信号が１レベルのとき
には＋500V、０レベルのときには−500Vを印加
するようになつている。４１０はバツテリ１０よ
りキースイツチ１１を介して供給された電源を安
定化して各部に供給し、さらに電歪式アクチユエ
ータ駆動用として±500Vの高電圧を前記駆動回
路４０９へ供給する。
４１１は16bitのCPUで、前述のようにその割
込み入力INT1にはデジタルコンパレータ４０７
の出力信号が、INT2にはクロツク信号1が、
INT3にはクロツク信号2が接続されている。割
込みの優先順位はINT1、INT2、INT3の順に優
先して処理されるようになつている。４１２はプ
ログラムおよびデータを記憶してあるROM、４
１３はCPU作業用のRAMである。CPU４１１は
エアフローメータからの吸入空気量を基にユニツ
トインジエクタ１を駆動する基本周波数を演算
し、水温および02センサからの信号を用いてこの
基本周波数を補正し、ラツチ４０５へ出力する。
込み入力INT1にはデジタルコンパレータ４０７
の出力信号が、INT2にはクロツク信号1が、
INT3にはクロツク信号2が接続されている。割
込みの優先順位はINT1、INT2、INT3の順に優
先して処理されるようになつている。４１２はプ
ログラムおよびデータを記憶してあるROM、４
１３はCPU作業用のRAMである。CPU４１１は
エアフローメータからの吸入空気量を基にユニツ
トインジエクタ１を駆動する基本周波数を演算
し、水温および02センサからの信号を用いてこの
基本周波数を補正し、ラツチ４０５へ出力する。
以上の構成によるコントローラ４の作動につい
て以下説明する。第４図は説明に供する各部の状
態を示すタイムチヤート、第５図はプログラムの
フローチヤートである。まずキーSWをONにす
るとコントローラ４にバツテリ１０より電源が供
給され、電源回路４１０によりコントローラ各部
および駆動回路４０９へ所定の電源が供給され作
動を開始する。電源ON時には各割込みルーチン
は禁止されており、MAINルーチンのみが起動
する。MAINルーチンでは割込みの許可、初期
値の設定等の各種イニシヤライズを行ない、その
後アイドルループに入る。
て以下説明する。第４図は説明に供する各部の状
態を示すタイムチヤート、第５図はプログラムの
フローチヤートである。まずキーSWをONにす
るとコントローラ４にバツテリ１０より電源が供
給され、電源回路４１０によりコントローラ各部
および駆動回路４０９へ所定の電源が供給され作
動を開始する。電源ON時には各割込みルーチン
は禁止されており、MAINルーチンのみが起動
する。MAINルーチンでは割込みの許可、初期
値の設定等の各種イニシヤライズを行ない、その
後アイドルループに入る。
次に運転状態を考える。INT2ルーチンはクロ
ツク信号1（1KHz）により起動される。まず第
1AD変換回路から吸入空気量のデータをよみこ
む。この値はINT2が起動された時点での吸入空
気量であつて、周知のように吸入空気量はエンジ
ンに各工程に応じて脈動する。従つて、吸入空気
量から燃料量を演算する対象となつている期間中
の平均値を求める必要がある。このため、INT2
ルーチンで読みこんだ瞬時瞬時の吸入空気量のデ
ータを毎回積算しRAMに記憶しておく。これを
ΣAiRとする。同時に積算回数ＮもINT2ルーチン
毎に１づつ増やしてやり後述の平均値を求める時
のデータとして記憶しておく。ΣAiR、Ｎは後述の
INT1ルーチンにてイニシヤライズされる。この
後INT2ルーチンはリターンして処理を終える。
ツク信号1（1KHz）により起動される。まず第
1AD変換回路から吸入空気量のデータをよみこ
む。この値はINT2が起動された時点での吸入空
気量であつて、周知のように吸入空気量はエンジ
ンに各工程に応じて脈動する。従つて、吸入空気
量から燃料量を演算する対象となつている期間中
の平均値を求める必要がある。このため、INT2
ルーチンで読みこんだ瞬時瞬時の吸入空気量のデ
ータを毎回積算しRAMに記憶しておく。これを
ΣAiRとする。同時に積算回数ＮもINT2ルーチン
毎に１づつ増やしてやり後述の平均値を求める時
のデータとして記憶しておく。ΣAiR、Ｎは後述の
INT1ルーチンにてイニシヤライズされる。この
後INT2ルーチンはリターンして処理を終える。
INT3ルーチンはクロツク信号2（100Hz）によ
り起動される。まず、第2AD変換回路から水温
データをよみこむ。次に水温が60℃以上かをチエ
ツクし、60℃未満であれば水温による暖機補正を
行なう。この方法は予め台上試験等で各水温に対
する増量比をマツプの形でROM内に記憶してお
き、先に水温データから暖機増量比を補間演算に
より求める。これにより得られた値を補正係数Ｐ
としてRAMに格納してリターンする。水温が60
℃以上では暖機は完了しているとして暖機補正は
行なわない。かわりに02センサ５０３によるＡ／
Ｆフイールドバツク補正を行なう。この方法は、
基本周波数に掛ける補正係数ｐを02センサ５０３
の検出したリツチ、リーン状態に応じて増減して
やることで行なう。
り起動される。まず、第2AD変換回路から水温
データをよみこむ。次に水温が60℃以上かをチエ
ツクし、60℃未満であれば水温による暖機補正を
行なう。この方法は予め台上試験等で各水温に対
する増量比をマツプの形でROM内に記憶してお
き、先に水温データから暖機増量比を補間演算に
より求める。これにより得られた値を補正係数Ｐ
としてRAMに格納してリターンする。水温が60
℃以上では暖機は完了しているとして暖機補正は
行なわない。かわりに02センサ５０３によるＡ／
Ｆフイールドバツク補正を行なう。この方法は、
基本周波数に掛ける補正係数ｐを02センサ５０３
の検出したリツチ、リーン状態に応じて増減して
やることで行なう。
整形回路４０３より02センサ５０３が検出した
排ガスのリツチまたはリーン状態をよみこみ、リ
ツチの最初であれば補正係数ｐから予め設定した
スキツプ量KSLを減じてｐ−KSLとする。以後の
リツチ状態ではある設定された割込ΔKLで補正係
数ｐを減少させる。例えばこの割合が0.04／sec
であつたとするとINT3の割込の周波数100Hzに
対してはΔKL＝0.0004／10msecとなるたから、
INT3でリンチと判定される毎に補正係数はｐ−
ΔKLとする。逆に02センサ５０３の信号がリーン
のときには、リーンの最初かどうかをチエツク
し、最初であれば補正係数ｐにKSRなるスキツプ
量を加えｐ＋KSRとする。最初でなければ予め設
定された割合ΔKRで補正係数ｐを増加させる。例
えばこの割合が0.06／secであればΔKR＝0.0006／
10msecであるためINT3でリーンと判定される毎
に補正係数ｐはｐ＋ΔKRとする。この過程を第６
図に示す。
排ガスのリツチまたはリーン状態をよみこみ、リ
ツチの最初であれば補正係数ｐから予め設定した
スキツプ量KSLを減じてｐ−KSLとする。以後の
リツチ状態ではある設定された割込ΔKLで補正係
数ｐを減少させる。例えばこの割合が0.04／sec
であつたとするとINT3の割込の周波数100Hzに
対してはΔKL＝0.0004／10msecとなるたから、
INT3でリンチと判定される毎に補正係数はｐ−
ΔKLとする。逆に02センサ５０３の信号がリーン
のときには、リーンの最初かどうかをチエツク
し、最初であれば補正係数ｐにKSRなるスキツプ
量を加えｐ＋KSRとする。最初でなければ予め設
定された割合ΔKRで補正係数ｐを増加させる。例
えばこの割合が0.06／secであればΔKR＝0.0006／
10msecであるためINT3でリーンと判定される毎
に補正係数ｐはｐ＋ΔKRとする。この過程を第６
図に示す。
なお、フローチヤートには示さないが、02セン
サ５０３の温度が低くて活性化していない場合と
か、エンジンブレーキ等で燃料カツト等を行なっ
た場合などにおいて、リツチあるいはリーン状態
が長く続くことがある。この時には補正係数ｐの
上限、下限を予め設定しておき、この範囲内に補
正係数がおさまるようにリミツトをかけ、さらに
ある設定された時間以上リツチあるいはリーン状
態が持続すれば強制的に補正係数を1.0あるいは
予め設定された値に戻してしまうような制御を行
なうこともできる。INT3の最後では補正係数ｐ
をRAMに格納してリターンする。次にINT1ル
ーチンについて説明する。INT1はコンパレータ
４０７の出力すなわち、電歪式アクチユエータを
駆動する毎に起動される。INT1は、吸入空気量
の平均値を計算し、この値から基本周波数を演算
しこれに補正を加えて出力するルーチンである。
サ５０３の温度が低くて活性化していない場合と
か、エンジンブレーキ等で燃料カツト等を行なっ
た場合などにおいて、リツチあるいはリーン状態
が長く続くことがある。この時には補正係数ｐの
上限、下限を予め設定しておき、この範囲内に補
正係数がおさまるようにリミツトをかけ、さらに
ある設定された時間以上リツチあるいはリーン状
態が持続すれば強制的に補正係数を1.0あるいは
予め設定された値に戻してしまうような制御を行
なうこともできる。INT3の最後では補正係数ｐ
をRAMに格納してリターンする。次にINT1ル
ーチンについて説明する。INT1はコンパレータ
４０７の出力すなわち、電歪式アクチユエータを
駆動する毎に起動される。INT1は、吸入空気量
の平均値を計算し、この値から基本周波数を演算
しこれに補正を加えて出力するルーチンである。
まず、INT2で積算しておいたΣAirと積算回路
ＮをRAMから読み出し、＝ΣAir／Ｎを計算す
る。このは前回の駆動信号と今回の駆動信号
（INT1）の間の平均吸入空気量に対応する。こ
の後、次の積算の準備としてΣAir＝０、Ｎ＝０と
クリアしておく。次に、この吸入空気量から
の基本周波数Ｆを求める。
ＮをRAMから読み出し、＝ΣAir／Ｎを計算す
る。このは前回の駆動信号と今回の駆動信号
（INT1）の間の平均吸入空気量に対応する。こ
の後、次の積算の準備としてΣAir＝０、Ｎ＝０と
クリアしておく。次に、この吸入空気量から
の基本周波数Ｆを求める。
この方法は例えば予め台上試験等で各吸入空気
量Airに対する基本周波数Ｅをマツプの形で
ROMに記憶しておき、先の吸入空気量データ
Airから補正間により基本周波数Ｆを演算する。
次にこの基本周波数Ｆを、INT3ルーチンにて演
算しておいた補正係数ｐに応じて補正する。
RAMに記憶しておいた補正係数ｐを読み出し、
先に求めた基本周波数Ｆに掛けることにより補正
された駆動周波数を得る。
量Airに対する基本周波数Ｅをマツプの形で
ROMに記憶しておき、先の吸入空気量データ
Airから補正間により基本周波数Ｆを演算する。
次にこの基本周波数Ｆを、INT3ルーチンにて演
算しておいた補正係数ｐに応じて補正する。
RAMに記憶しておいた補正係数ｐを読み出し、
先に求めた基本周波数Ｆに掛けることにより補正
された駆動周波数を得る。
最後にこの周波数を周期すなわちバイナリカウ
ンタ４０６のクロツクである2のパルス数Ｔに
変換してラツチ４０５の出力しリターンする。以
後は、コンパレータ４０７がバイナリカウンタ４
０６の出力ｔとラツチ４０５の内容Ｔとを比較
し、ｔ〓Ｔとなつた時点で自動的に駆動信号を発
生する。この駆動信号は駆動回路４０９で±
500Vの電圧に変換され電歪アクチユエータ２を
ドライブする。
ンタ４０６のクロツクである2のパルス数Ｔに
変換してラツチ４０５の出力しリターンする。以
後は、コンパレータ４０７がバイナリカウンタ４
０６の出力ｔとラツチ４０５の内容Ｔとを比較
し、ｔ〓Ｔとなつた時点で自動的に駆動信号を発
生する。この駆動信号は駆動回路４０９で±
500Vの電圧に変換され電歪アクチユエータ２を
ドライブする。
以上、コントローラ４の構成および作動につい
て説明したが、上記実施例はほんの一例であり同
様な機能を実現するには他にも種々のものが考え
られる。
て説明したが、上記実施例はほんの一例であり同
様な機能を実現するには他にも種々のものが考え
られる。
例えば、本実施例では水温センサによる暖機補
正と02センサによるＡ／Ｆフイードバツク補正に
ついてその動作例を説明したが、その他にも始動
時補正、加速時補正、減速時補正等種々の補正を
追加することは容易である。これらは既存の技術
で対応できるためその内容については省略する。
まだ本実施例では補正の方法として基本周波数に
補正係数を掛けて駆動周波数を補正する方法を説
明したが、この他にも電歪式アクチユエータの伸
びが印加電圧に対応するという特徴を利用して、
駆動電圧により補正することも可能である。この
場合、電歪式アクチユエータの駆動周波数は基本
周波数とし、補正係数に応じて駆動回路に供給す
る電圧を変化させることにより実現できる。
正と02センサによるＡ／Ｆフイードバツク補正に
ついてその動作例を説明したが、その他にも始動
時補正、加速時補正、減速時補正等種々の補正を
追加することは容易である。これらは既存の技術
で対応できるためその内容については省略する。
まだ本実施例では補正の方法として基本周波数に
補正係数を掛けて駆動周波数を補正する方法を説
明したが、この他にも電歪式アクチユエータの伸
びが印加電圧に対応するという特徴を利用して、
駆動電圧により補正することも可能である。この
場合、電歪式アクチユエータの駆動周波数は基本
周波数とし、補正係数に応じて駆動回路に供給す
る電圧を変化させることにより実現できる。
以上、本発明の実施例について述べたがその他
の実施例として、第２図に於てユニツトインジエ
クタ１はスロツトル弁３０８の下流に設けてある
が、これはスロツトル弁３０８の上流に設けても
さし支えない。また、前記実施例では簡単の為、
内燃機関を単気筒であるように説明しているが、
これは多気筒であつてもよく、この場合ユニツト
インジエクタ１は１ケのままであつても又は各気
筒毎に装着してもよい。もし、気筒毎に装着する
場合にはユニツトインジエクタ１ケ当りの吐出量
を気筒数に反比例させるか、又は周波数の気筒数
に反比例させるかで対応をとればよい。さらに、
実施例ではエアフローメータ５０１を用いている
が、これは直接的に空気量を計測するものではな
く吸気管圧力、吸気温度、内燃機関の回転数等に
よつてマツプより演算し間接的に空気量を求める
形式のものでもよい。
の実施例として、第２図に於てユニツトインジエ
クタ１はスロツトル弁３０８の下流に設けてある
が、これはスロツトル弁３０８の上流に設けても
さし支えない。また、前記実施例では簡単の為、
内燃機関を単気筒であるように説明しているが、
これは多気筒であつてもよく、この場合ユニツト
インジエクタ１は１ケのままであつても又は各気
筒毎に装着してもよい。もし、気筒毎に装着する
場合にはユニツトインジエクタ１ケ当りの吐出量
を気筒数に反比例させるか、又は周波数の気筒数
に反比例させるかで対応をとればよい。さらに、
実施例ではエアフローメータ５０１を用いている
が、これは直接的に空気量を計測するものではな
く吸気管圧力、吸気温度、内燃機関の回転数等に
よつてマツプより演算し間接的に空気量を求める
形式のものでもよい。
また、内燃機関の燃焼が幅広い空燃比を許容す
るもの（例えばデイーゼルエンジン）であれば、
エアフローメータ５０１や02センサ５０３は不要
であつて、ユニツトインジエクタ１は単にスロツ
トル弁３０８の開度や又はアクセルレバーやアク
セルペダルの開度に応じた周波数によつて駆動さ
れることができる。
るもの（例えばデイーゼルエンジン）であれば、
エアフローメータ５０１や02センサ５０３は不要
であつて、ユニツトインジエクタ１は単にスロツ
トル弁３０８の開度や又はアクセルレバーやアク
セルペダルの開度に応じた周波数によつて駆動さ
れることができる。
以上述べたように、本発明は内燃機関に供給す
る燃料の計量を、燃料を圧送する為の燃料噴射ポ
ンプの駆動周波数によつて行うので、構造が小型
簡素化され、動力ロスも少なく、ベーパーロツク
を防止でき、応答性の良い、高精度で均一な燃料
噴射が達成されるという優れた効果を有する。
る燃料の計量を、燃料を圧送する為の燃料噴射ポ
ンプの駆動周波数によつて行うので、構造が小型
簡素化され、動力ロスも少なく、ベーパーロツク
を防止でき、応答性の良い、高精度で均一な燃料
噴射が達成されるという優れた効果を有する。
第１図はユニツトインジエクタの縦断面図、第
２図は本発明の実施例の全体図、第３図はコント
ローラ４の内部ブロツク図、第４図はコントロー
ラ４の各部のタイムチヤート、第５図はコントロ
ーラ４の制御プログラムのフローチヤート、第６
図は空燃比補正制御のタイムチヤートである。 １……ユニツトインジエクタ、２……電歪式ア
クチユエータ、３……内燃機関、４……コントロ
ーラ、７……フイードポンプ、８……フイルタ、
９……燃料タンク、３０３……点火栓、３０４…
…吸気弁、３０６……吸気管、３０８……スロツ
トル弁、３１０……エアクリーナ、５０１……エ
アフローメータ、５０２……水温センサ、５０３
……02センサ。
２図は本発明の実施例の全体図、第３図はコント
ローラ４の内部ブロツク図、第４図はコントロー
ラ４の各部のタイムチヤート、第５図はコントロ
ーラ４の制御プログラムのフローチヤート、第６
図は空燃比補正制御のタイムチヤートである。 １……ユニツトインジエクタ、２……電歪式ア
クチユエータ、３……内燃機関、４……コントロ
ーラ、７……フイードポンプ、８……フイルタ、
９……燃料タンク、３０３……点火栓、３０４…
…吸気弁、３０６……吸気管、３０８……スロツ
トル弁、３１０……エアクリーナ、５０１……エ
アフローメータ、５０２……水温センサ、５０３
……02センサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の燃焼室に連通する吸気管に配設さ
れ、電歪効果によつて伸縮するアクチユエータに
よつてピストンを往復動させるポンプと噴射ノズ
ルとを内蔵し、吸気管内に燃料を噴射して機関に
燃料を供給するユニツトインジエクタと、 該ユニツトインジエクタを内燃機関の回転周期
とは無関係の所定周波数で駆動してこの周波数に
対応する回数分の噴射を実行する駆動手段と、 機関に供給すべき燃料量を決定するための運転
パラメータを検出する検出手段と、 前記ユニツトインジエクタを駆動する所定周波
数を前記運転パラメータに基づいて設定すること
で機関に供給する燃料量を制御する制御手段とを
備えた内燃機関の燃料噴射装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57187157A JPS5977043A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
| US06/544,417 US4499878A (en) | 1982-10-25 | 1983-10-21 | Fuel injection system for an internal combustion engine |
| DE19833338741 DE3338741A1 (de) | 1982-10-25 | 1983-10-25 | Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57187157A JPS5977043A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5977043A JPS5977043A (ja) | 1984-05-02 |
| JPH0413545B2 true JPH0413545B2 (ja) | 1992-03-10 |
Family
ID=16201119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57187157A Granted JPS5977043A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5977043A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2546231B2 (ja) * | 1986-03-12 | 1996-10-23 | 日本電装株式会社 | 圧電素子の駆動装置 |
| JP2754610B2 (ja) * | 1988-11-09 | 1998-05-20 | 株式会社デンソー | 圧電アクチュエータ駆動装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5696150A (en) * | 1979-12-29 | 1981-08-04 | Kubota Ltd | Fuel injection pump of engine |
-
1982
- 1982-10-25 JP JP57187157A patent/JPS5977043A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5696150A (en) * | 1979-12-29 | 1981-08-04 | Kubota Ltd | Fuel injection pump of engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5977043A (ja) | 1984-05-02 |
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