JPH0510497B2 - - Google Patents

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JPH0510497B2
JPH0510497B2 JP9696183A JP9696183A JPH0510497B2 JP H0510497 B2 JPH0510497 B2 JP H0510497B2 JP 9696183 A JP9696183 A JP 9696183A JP 9696183 A JP9696183 A JP 9696183A JP H0510497 B2 JPH0510497 B2 JP H0510497B2
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JP
Japan
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injection amount
fuel
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amount command
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JP9696183A
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Yoshihisa Kawamura
Kunihiko Sugihara
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH0510497B2 publication Critical patent/JPH0510497B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、デイーゼルエンジンの燃料噴射量
を制御する燃料制御装置に関し、特に急加速時に
おける黒煙の発生を防止することができる燃料制
御装置に関する。
従来技術 従来のデイーゼルエンジンにおいては、燃料噴
射ポンプの噴射量調節機構のスリーブにアクセル
ペダルが機械的に連結されており、アクセルペダ
ルの踏角とスリーブ位置とが直接対応するように
なつていた。
ところが最近、アクセルペダルの踏角、エンジ
ン回転速度、エンジン冷却水温等の各種運転変数
に対応して最適な燃料噴射量を算出し、スリーブ
を変位させるアクチユエータ(例えばサーボモー
タ)を、その算出された噴射量指令値に応じてサ
ーボ制御することによつて燃料噴射量を制御する
電子制御方式の燃料制御装置が開発されている。
そのような装置においては、例えば第1図に示
すように、燃料噴射量はエンジン回転速度とアク
セルペダル踏角(図中の度数は90°を全開として
アクセルペダル踏角を示したもの)とに応じて設
定され、アクセルペダル全開時の値は黒煙が発生
しない限度の値に設定されている。
しかし、始動時の噴射量Q1は、始動性を向上
させるためにアクセルペダル全開時の値より大き
な値に設定されており、したがつてスリーブの可
動範囲は、全開時の値よりかなり広くなつてい
る。
そのため、急加速時にサーボモータを制御する
指令信号が急速に増加すると、サーボモータ及び
スリーブの慣性でスリーブ位置が指令信号の値よ
りオーバシユートし、噴射量が全開時の値を越え
てしまう。
デイーゼルエンジンにおいては、燃料量が過剰
になると黒煙が発生し、排気管から大気中に排出
される。
例えば第2図に示すように、アクセルペダル踏
角aがアイドル位置から4/5負荷まで急激に増加
した場合、噴射量指令値に応じたサーボモータの
指令信号bも4/5負荷まで急激に増加する。
しかし、実際のスリーブ位置は破線cで示すよ
うに、多少の応答遅れをもつて変化し、かつオー
バシユートして全開時の値dを越えてしまう。こ
の場合、dを越えた斜線部分では燃料が過剰とな
つて黒煙が発生する。なお破線eはスリーブの可
動限界を示す。
この問題点を解決するために、本出願人は、先
に、急加速時における黒煙の発生を防止し得るよ
うにしたデイーゼルエンジンの燃料制御装置を提
案した(特開昭57−18425号公報参照)。
この燃料制御装置は、急加速時における噴射量
指令値の変化速度に上限値を設けたものである
が、寒冷地においては、エンジン冷間時の加速時
に出力が不足して、運転性能を損なうという問題
が発生した。
目 的 この発明は、上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、デイーゼルエンジン搭載車の急
加速時における黒煙の発生を防止すると共に、寒
冷地におけるエンジン冷間時の加速時にも運転性
能を損なうことがないようにすることを目的とす
る。
構 成 そこで、この発明によるデイーゼルエンジンの
燃料制御装置は、第3図に示すように、噴射量指
令値算出手段Aによつてアクセルペダルの踏角及
びエンジンの回転数等に応じて算出される噴射量
指令値の変化速度を変化速度検出手段Bによつて
検出するとともに、上限値算出手段Cによつてエ
ンジン回転速度に応じた噴射量指令値の変化速度
の上限値を算出し、その上限値を上限値補正手段
Cによつてエンジン冷却水温に応じて補正し、噴
射量指令値算出手段Aによつて算出された噴射量
指令値を、噴射量指令値補正手段Eによつて、そ
の変化速度が上限値補正手段Dによつて補正され
た上限値を越えないように補正し、その補正した
噴射量指令値に応じた指令信号をアクチユエータ
駆動回路に出力して、燃料噴射ポンプの噴射量調
節機構を駆動するアクチユエータを制御するよう
にしたものである。
実施例 以下、図面の第4図以降を参照してこの発明の
実施例を説明する。
第4図は、この発明を適用するデイーゼルエン
ジン制御装置の一例を示す図である。
図中、1はエアクリーナ、2は吸気管、3は主
燃焼室、4は渦流室、5はグロープラグ、6は噴
射ノズル、7は燃料噴射ポンプ、8は排気管、9
は吸気量を調節する絞り弁、10は絞り弁開度を
制御するダイヤフラム弁、11は排気管8から吸
気管2へ還流するEGR量(排気還流量)を制御
するEGR弁、12及び13は電磁弁である。
また、14は負圧源となるバキユームポンプで
あり、例えばブレーキサーボ用のものと共用する
ことが出来る。15はバキユームポンプ14から
与えられる負圧から一定負圧をつくる定圧弁であ
る。
さらに、16はバツテリ、17はグロープラグ
5への通電を制御するグローリレー、18は燃料
噴射ポンプ7の燃料噴射量を制御するサーボ回
路、19はグロープラグ5への通電状態を表示す
るグローランプである。
また、20はアクセルペダルの踏角に対応した
アクセル踏角信号IS1を出力するアクセル踏角セ
ンサ、21はクランク角の基準角度(例えば
120°)ごとに基準パルスIS2を、単位角度(例え
ば1°)ごとに単位パルスIS3を出力するクランク
角センサ、22は変速機がニユートラル(中立)
位置にあることを検知してニユートラル信号IS4
を出力するニユートラルスイツチ、23は車速に
対応した車速信号IS5(変速機の出力軸の回転速度
から検出)を出力する車速センサ、24はエンジ
ンの冷却水温に対応した温度信号IS6を出力する
温度センサ、25は噴射ノズル6が燃料噴射を開
始するごとに噴射開始信号IS7を出力するリフト
センサであり、例えば燃料圧力によつて作動する
スイツチ又は圧電素子である。
さらに、26は大気の温度と圧力とに対応した
大気密度信号IS8を出力する大気密度センサであ
る。その他、燃料噴射ポンプ7の燃料噴射量を制
御するスリーブの位置に対応したスリーブ位置信
号IS9や、バツテリ電圧信号IS10等の信号が用い
られる。
そして、27は演算装置であり、例えば中央処
理装置(CPU)28、リードオンリメモリ
(ROM)29、ランダムアクセスメモリ
(RAM)30、入出力インタフエース31等か
らなるマイクロコンピユータで構成されている。
演算装置27は、上記の各種センサから与えら
れる各信号IS1〜IS10及び図示しないスタータス
イツチ(スタータモータ作動時にオン)から与え
られるスタータ信号IS11や、グロースイツチから
与えられるグロー信号IS12、及び後述する燃料温
度信号IS13等の信号を入力し、デイーゼルエンジ
ンを最適制御するための各種の制御信号OS1
OS7を出力する。
まず、絞り弁開度制御信号OS1とEGR制御信号
OS2はパルス信号であり、これらのパルス信号の
デユーテイを変えて電磁弁12,13をデユーテ
イ制御することにより、絞り弁9の開度とEGR
弁11の開度を制御する。
また、燃料遮断指令信号OS3は、燃料噴射ポン
プ7の燃料遮断弁71の開閉を制御する。
また、燃料噴射量制御信号OS4と燃料噴射ポン
プからのスリーブ位置信号IS9とがサーボ回路1
8に与えられ、両信号を一致させるようにサーボ
回路18がサーボ信号S1を出力し、このサーボ信
号S1によつてスリーブ位置を制御することによ
り、燃料噴射量が制御される。
同時に、噴射時期制御信号OS5によつて燃料噴
射ポンプ7内の噴射時期制御機構を制御すること
により、燃料噴射時期を制御する。なお、この燃
料噴射時期は、リフトセンサ25からの噴射開始
信号IS7を用いてフイードバツク制御する。
また、グロー制御信号OS6によつてグローリレ
ー17を制御することにより、グロープラグ5へ
の通電を制御する。これに伴ない、グローランプ
制御信号OS7によつてグローランプ19の点滅を
制御することによりグロープラグ5の通電状態を
表示する。例えば、通電中はグローランプ19を
点灯させ、通電していない場合は消灯させる。
次に、第5図によつて燃料噴射ポンプ7の詳細
を説明する。
まず、燃料はポンプ本体の燃料入口32から流
入し、機関出力軸に連結したドライブシヤフト3
3より駆動されるフイードポンプ34によつて吸
引される。
フイードポンプ34からの吐出燃料は、圧力調
整弁35により供給圧を制御されて、ポンプハウ
ジング36内部のポンプ室36aへ供給される。
ポンプ室36a内の燃料は、動作部分の潤滑を
行なうと同時に、吸入ポート37を通つて高圧プ
ランジヤポンプ38に送られる。
この高圧プランジヤポンプ38のプランジヤ3
9は、ドライブシヤフト33に連結したエキセン
トリツクデイスク40に固定されており、継手4
1を介してドライブシヤフト33により機関回転
に同期して駆動される。
また、エキセントリツクデイスク40は、機関
シリンダ数と同数のフエイスカム42をもち、回
転しながら、ローラリング43に配設されたロー
ラ44をこのフエイスカム42が乗り越えるたび
に、所定のカムリフトだけ往復運動する。
したがつて、プランジヤ39は回転しながら往
復運動をし、この往復運動によつて、吸入ポート
37から吸入された燃料が分配ポート45よりデ
リバリバルブ46を通つて、第4図の噴射ノズル
6へ圧送される。
その際、燃料の噴射時期は、ローラリング43
によつてフエイスカム42とローラ44との相対
位置を変化させることによつて自由に調節され
る。
ローラリング43は、ドライビングピン47を
介してプランジヤ48と連結している。
なお第5図においては、説明の便宜上からこの
プランジヤ48の軸線を90°回転させ、また、フ
イードポンプ34の軸線も90°回転させたものが
同時に図示してある。
プランジヤ48を収めたシリンダ49は、ケー
シング50の内部に摺動自在に収装されており、
シリンダ49の右端に油室51、同じく左端に油
室52を区画形成する。なお、シリンダ49が右
方に移動したときの油室51と端面高圧室55と
を連絡するための通路49aと50aとが設けら
れている。
油室51は、燃料通路53によつて他方の油室
52及びフイードポンプ34の吸入側と連通して
おり、かつ油室51と燃料通路53との接続部に
は電磁弁54が設けられている。
また、シリンダ49のなかで摺動するプランジ
ヤ48の端面高圧室55には、通路56を介して
ポンプ室36の燃料圧力が導かれ、また反対側の
低圧室57はフイードポンプ34の吸込側に連通
して負圧に近い状態になるが、スプリング58の
弾性力でプランジヤ48を押し戻している。
ポンプ室36aの燃料圧力は、フイードポンプ
34の回転速度に比例して上昇するので、図示の
ように通路49aが閉じられているときには、プ
ランジヤ48はエンジン回転速度の上昇に伴つて
図面左方へ押され、これによつてエキセントリツ
クデイスク40の回転方向と逆方向へローラリン
グ43を回転させるので、噴射時期は回転速度に
応じて早くなる。
また、エキセントリツクデイスク40の回転力
を受けて、シリンダ49が図で右側一杯にに移動
(このとき電磁弁54は開)すると、通路49a
と50aとを介して油室51と端面高圧室55と
が連通するので、電磁弁54を開閉させてやるこ
とによつて端面高圧室55の圧力を制御すること
が出来る。
したがつて、噴射時期制御信号OS5によつて電
磁弁54の開閉をデユーテイ制御すれば、燃料噴
射時期を電気的に制御することが出来る。
一方、燃料の噴射量は、高圧プランジヤポンプ
38のプランジヤ39に形成したスピルポート5
9を被覆するスリーブ60の位置により決められ
る。
例えば、スピルポート59の開口部がプランジ
ヤ39の右行によりスリーブ60の右端部を越え
ると、それまで高圧室61内から分配ポート45
へ圧送されていた燃料が、スピルーポート59を
通つてポンプ室36aへ解放されるので、燃料の
圧送が終了する。
すなわち、スリーブ60をプランジヤ39に対
して図で右方向に相対的に変位させると、燃料噴
射終了時期が遅くなつて燃料噴射量が増加し、逆
に図で左方向に変位させると、燃料噴射終了時期
が早まつて燃料噴射量が減少する。
このような噴射量調節機構におけるスリーブ6
0の位置制御は、サーボモータ62によつて行な
う。すなわち、サーボモータ62の軸63にはね
じが形成されており、中心にねじ孔を有する滑動
子64が螺合されている。
この滑動子64には、ピン66を支点として回
動自在にリンクレバー65が結合している。この
リンクレバー65は、支点67を中心として回動
自在に取り付けられ、先端部のピボツトピン72
を介してスリーブ60を係止している。
したがつて、サーボモータ62が正逆回転する
と、滑動子64が左右に移動し、それによつてリ
ンクレバー65が支点67を中心として回動し、
スリーブ60を左右に移動させることになる。
このサーボモータ62の制御は、前述の燃料噴
射量指令信号OS4に応じてサーボ回路18が出力
するサーボ信号S1によつて行なわれる(第4図参
照)。
したがつて、アクセルペダルと燃料噴射量との
間には直接に対応関係はなくなる。すなわち、ア
クセルペダルは、「加速したい」又は「減速した
い」等の運転者の意志を演算装置27に伝えるだ
けの手段となり、演算装置27が、その時の運転
状態に応じて最適の燃料噴射量を算出し、燃料噴
射量指令信号OS4によつて最適制御を行なうもの
である。
また、サーボモータ62の近傍に設けられたポ
テンシヨメータ68の軸は、歯車69及び70に
よつてサーボモータ62の軸63と結合させてい
るので、ポテンシヨメータ68からの信号IS9
スリーブ60の位置を示すことになる。
一方、電磁型の燃料遮断弁71は、燃料遮断制
御信号OS3によつて開閉制御され、遮断時には吸
入ポート37を閉鎖して燃料を遮断することによ
り、エンジンを停止させるようになつている。
また燃料温度センサ73は、燃料噴射ポンプ7
内の燃料の温度に対応した燃料温度信号IS13を出
力する。
本発明は、第4図のサーボ回路(アクチユエー
タ駆動回路)18を介して、燃料噴射ポンプ7の
スリーブ60(第5図)等からなる噴射量調節機
構を駆動するアクチユエータであるサーボモータ
62を制御する指令信号OS4を発生させる演算装
置27の機能に特徴を有するものである。
そこで、この演算装置27による演算動作を第
6図のフローチヤートによつて説明する。
まず、ステツプP1において、アクセル踏角セ
ンサ20からのアクセル踏角信号IS1とクランク
角センサ21からのパルス信号IS2,IS3によつて
判る、アクセルペダルの踏角とエンジン回転速度
とに応じて、テーブルルツクアツプ等により予め
定められている基本噴射量を算出し、ステツプ
P2で各種の補正を演算付加して実噴射量に相当
する噴射量指令値K2を算出する。
ステツプP3で、前回の演算で出力された噴射
量指令の記憶値K1と今回のステツプP2で算出さ
れた噴射量指令値K2との差ΔK=K2−K1を演算
して、噴射量指令値の変化量(単位時間ごとの変
化量は変化速度に相当する)を検出する。
ステツプP4で、回転速度に応じて予め定めら
れている変化量(変化速度)の上限値ΔK0を算出
する。
次に、ステツプP5で温度センサ24からの温
度信号IS6によるエンジン冷却水温Tが所定の値
T2(0〜20℃位に定める)よりも低いか否かを判
定し、NOの場合はステツプP9に進み、YESの場
合は、ステツプP6で所定の温度T1(−20〜−10℃
位に定める)と比較する。
ステツプP6のT<T1の判断がYESであれば、
非常に低温であるので上限値を設けずに(あるい
は上限値を無限大にして)、ステツプP11に進んで
K=K2とする。
ステツプP6の判断がNOであれば、温度TはT1
≦T<T2の関係を満すので、ステツプP7でこの
水温及びエンジン回転速度に応じて補正定数dを
算出する(水温が低い程補正定数を大きくする)。
そして、ステツプP8でΔK0+dを計算して補
正した値を新たな上限値ΔK0とし、ステツプP9
に進む。
ステツプP9では、ΔKがΔK0以上か否かを判定
し、YESの場合はステツプP10でK=K1+ΔK0
して噴射量指令値の変化量を上限値に制限する補
正をし、NOの場合はステツプP11でK=K2とし
て、ステツプP2で算出した噴射量指令値をその
まま使用する。
そして、ステツプP12でステツプP10又はステツ
プP11で算出したKを次回の演算のためのK1とし
て記憶したのち、ステツプP13でそのKを指令信
号OS4とし出力する。
この第6図の演算動作は、極めて短かい一定時
間ごとに繰返し行なわれる。
なお、この第6図のフローチヤートに示した各
ステツプの動作を第3図の機能ブロツク図と対応
させると、ステツプP1とP2が噴射量指令値算出
手段Aに、ステツプP3が変化速度検出手段Bに、
ステツプP4が上限値算出手段Cに、ステツプP5
〜P8が上限値補正手段Dに、ステツプP9〜P13
噴射量指令値補正手段Eにそれぞれ対応してい
る。
そして、上限値補正手段Dでは、エンジン冷却
水温Tに応じて噴射量指令値の上限値を補正する
が、T≧T2(0〜20℃の所定の値)のときには補
正を行なわず、上限値算出手段C(ステツプP4
で算出された値をそのまま上限値とし、T<T1
(−20℃〜−10℃の所定値)のときには、上限を
設けず(あるいは上限値を無限大とし)、T1≦T
<T2のときには水温が低い程上限値を大きくす
るように補正する。
したがつて、噴射量指令値補正手段E(ステツ
プP9〜P13)で補正された噴射量指令値Kによる
指令信号OS4は、例えば第7図に示すように、ア
クセルペダル踏角aがアイドル位置から4/5負荷
まで急激に増加した急加速時でも、T≧T2であ
れば、実線bで示すように変化速度が制限され
る。
したがつて、スリーブ位置が第7図に破線c1
は1点鎖線c2で示すように変化してオーバシユー
トとしても、全開時の値dを越えないように制限
され、燃料が過剰になつて黒煙が発生することを
防止する。
T<T2であると、指令信号OS4の変化速度の上
限が水温の低下に応じて高くなるので、急加速時
の変化速度が大きくなり、例えば第7図に2点鎖
線c3で示すようにスリーブ位置が変化して全開時
の値dを越えることがあるが、エンジン冷間加速
時に出力不足により運転性能を損なうことがなく
なる。
効 果 以上説明してきたように、この発明は、アクセ
ルペダルの踏角及びエンジン回転数等に応じて噴
射量指令値を算出して、その指令信号により燃料
噴射ポンプの噴射量調節機構を駆動するアクチユ
エータを制御することにより燃料噴射量を制御す
るデイーゼルエンジンの燃料制御装置において、
上記噴射量指令値の変化速度に上限値を設けて、
急加速時に噴射量調節機構のスリーブ位置がスロ
ツトル全開時の位置を過えてオーバシユートする
ことにより、燃料が過剰になつて黒煙を発生する
ことを防止する。
また、上記上限値をエンジン冷却水温によつて
補正し、低温時には上限を高くするようにして、
寒冷地でのエンジン冷間加速時のような場合に
は、多少燃料が過剰になつても、出力不足により
運転性能を損なうことをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、エンジン回転速度とアクセルペダル
の踏角と燃料噴射量との関係を示す線図、第2図
は、従来の燃料制御装置を用いたデイーゼルエン
ジンにおける急加速時のアクセルペダル踏角と指
令信号とスリーブ位置の変化の関係を示す線図、
第3図は、この発明によるデイーゼルエンジンの
燃料制御装置の機構を示す機能ブロツク図、第4
図は、この発明を適用したデイーゼルエンジン制
御装置のブロツク構成図、第5図は、同じくその
燃料噴射ポンプの詳細を示す断面図、第6図は、
第4図における演算装置が実施するこの発明に係
る噴射量指令値の演算動作を示すフローチヤート
図、第7図は、この発明による燃料制御装置を適
用したデイーゼルエンジンにおける第1図と同様
な線図である。 1……エアクリーナ、2……吸気管、3……主
燃焼室、4……渦流室、6……噴射ノズル、7…
…噴射ポンプ、8……排気管、9……絞り弁、2
0……アクセル位置センサ、21……クランク角
センサ、22……ニユートラルスイツチ、23…
…車速センサ、24……温度センサ、25……リ
フトセンサ、26……大気密度センサ、27……
演算装置、28……CPU、29……ROM、30
……RAM、31……入出力インタフエース、3
3……ドライブシヤフト、34……フイードポン
プ、38……高圧プランジヤポンプ、39……プ
ランジヤ、40……エキセントリツクデイスク、
59……スピルポート、60……スリーブ、62
……サーボモータ、65……リンクレバー、68
……ポテンシヨメータ、71……燃料遮断弁、7
2……ピボツトピン、73……燃料温度センサ、
IS1……アクセル踏角信号、IS2……基準パルス、
IS3……単位パルス、IS6……温度信号、IS7……
噴射開始信号、IS9……スリーブ位置信号、OS4
……燃料噴射量指令信号、OS5……噴射時期制御
信号、S1……サーボ信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アクセルペダルの踏角及びエンジン回転数等
    に応じて噴射量指令値算出手段によつて算出され
    る噴射量指令値によつて、燃料噴射ホンプの噴射
    量調節機構を駆動するアクチユエータを制御する
    ことにより燃料噴射量を制御するデイーゼルエン
    ジンの燃料制御装置において、 前記噴射量指令値算出手段によつて算出される
    噴射量指令値の変化速度を検出する変化速度検出
    手段と、 エンジン回転速度に応じて噴射量指令値の変化
    速度の上限値を算出する上限値算出手段と、 該上限値算出手段によつて算出された上限値を
    エンジン冷却水温に応じて補正する上限値補正手
    段と、 前記噴射量指令値算出手段によつて算出された
    噴射量指令値を、その変化速度が前記上限値補正
    手段によつて補正された上限値を越えないように
    補正する噴射量指令値補正手段とを設けたことを
    特徴とするデイーゼルエンジンの燃料制御装置。
JP9696183A 1983-06-02 1983-06-02 デイ−ゼルエンジンの燃料制御装置 Granted JPS59224426A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9696183A JPS59224426A (ja) 1983-06-02 1983-06-02 デイ−ゼルエンジンの燃料制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9696183A JPS59224426A (ja) 1983-06-02 1983-06-02 デイ−ゼルエンジンの燃料制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59224426A JPS59224426A (ja) 1984-12-17
JPH0510497B2 true JPH0510497B2 (ja) 1993-02-09

Family

ID=14178843

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