JPH06500378A - 流体添加剤規制装置および方法 - 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】 流体添加剤規制装置および方法 本発明は、流体流への添加剤（ａｄｄｉｔｉｖｅｌの給送量を規制する装置およ び方法に関する。

燃料管理制御系においては、電子的に制御された燃料注入を行なうことが知られ ている。かかる系においては、幾つかのエンジンパラメータ要件（例えば、エン ジン速度、空気流、スロットルの位置、エンジン負荷など）が評価される１次に 、燃料と空気の量およびこれらの比率を索引テーブルｆｌｏｏｋ−ｕｐ　ｔａｂ ｌｅｌから引き出しあるいはリアルタイムで計算する。空気と燃料の給送を制御 するのに使用される制御信号は、測定されたパラメータの評価に基づく、この制 御信号は、スロットルの作動、空気の給送規制および電子作動燃料インジェクタ を制御するのに共通して使用される。

しかしながら、かかる給送量および空気／燃料混合物の比率は、所定の組をなす 数多くのパラメータ条件に必要とされる量および比率の理論的な仮定に基づくこ とが可能なだけである。

ジーゼルエンジンにおける洗浄（ｃｌｅａｎｓｉｎｇｌエマルジョン添加剤とし て水を使用することによりこの内燃機関からの汚染物質の放出を最少にすること について、現在、かなりの関心が払われている。添加される水の量が臨界的であ ることは明らかである。この比率が高すぎると、エンジンの性能を過剰に損なう ことになる。比率が低過ぎると、エンジンからの排出物の清浄化を最適に行なう ことができなくなる。かくして、流れている燃料に導入される水の量を正確に対 応して規制することにより、水／燃料比を最適状態あるいは最適状態に近い状態 に保持する手段が待望されている。

本発明によれば、流体流に対する添加剤の給送量を規制する装置が提供されてお り、この装置は、流体流量を監視しかつ流体流量を示す信号を発生する感知手段 と、感知手段からの信号に応答して流体流に添加剤を給送するように作動する給 送手段とを備える構成に係る。

かくして、本発明は、感知手段および給送手段の制御源としてフローセンサを使 用することにより、実際の流体流量に直接応答して、例えば、燃料ライン、燃料 ／空気混合物あるいは空気に対する添加物の量を規制することができる。フロー センサは、流体の容積流または速度を測定することができる。これにより、流れ ている流体に添加剤が加えられる速度を制御する、簡単かつコスト的に有効でし かも直接応答することができる手段を提供することができる。

更に、本発明によれば、流体流に対する添加剤の給送速度を規制する方法が提供 されており、この方法は、流体流量を感知する工程と、感知された流体流量に応 答して流体に対する添加剤の給送量を制御する工程とを備える構成に係る。

好ましくは、感知手段の出力は、流体流量に関連した、例えば、流体流量に比例 したパルス繰返し数（ｐｕｌｓｅ　ｒａｔｅｌを有するパルス列である。感知手 段の特に好都合の形態は、ホール効果フローセンサである。これは、流量と関連 する角速度の流体流で回転するインペラ（ｉｍｐ６１１ｏｒｌと、ホール効実装 置とからなり、ホール効実装置は、インペラのブレードがホール効実装置を通過 するときにパルス出力を発生するように配設されている。

あるいは、センサのパルス幅変調出力またはパルス振幅変調を使用することも同 様に可能である。

感知手段の出力は、例えばこの出力を、可能であれば所定の持続時間を有し、感 知手段の出力を示す調整された（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ）パルス出力作動信号 を発生するように配設されたパルス発生器の入力に印加することにより、調整す るのが望ましい。調整されたパルス出力の持続時間は、流体に添加剤を給送する ように給送手段が指令を受ける時間を変えることにより流体に給送される添加剤 の割合を変えるように調整自在とすることができる。上記したように、調整回路 の出力は、パルス幅変調またはパルス振幅変調作動信号を同様に提供するように することができる。

本発明はまた、カットアウト（ｃｕｔ−ｏｕｔｌ　またはカットイン（ｃｕｔ− ｉｎｌとして、流体流量の所定のしきい値の上方および／または下方で給送手段 に対する作動入力を禁止しあるいは可能にするように配設されたしきい手段を備 えることができる０例えば、しきい値は、フローセンサの出力または本発明の装 置が適用されるエンジンの速度に関連させることができる。カットアウトまたは カットイン作用により、例えば、エンジンに対する燃料の供給を制御し、あるい は直接的な燃料ラインに対するバイパスを制御することができる。

本発明はまた、流体に対する給送添加剤の比率を流体流量に依存して変える手段 を備えることができる。

例えば、感知手段の出力は、マルチバイブレータの電圧制御ビンに印加される可 変電圧を出力するように配設された周波数／電圧変換器（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ− ｔｏ−ｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｌに供給する。マルチバイブレークは 、マルチバイブレークの出力パルス幅を変えるように配設された調整回路の一部 を形成する。

特定の場合には、給送手段の過大容量（ｏｖｅｒ−ｃａｐａｃｉｔｙｌ　または 過小容量（ｕｎｄｅｒ−ｃａｐａｃｉｔｙ）を補償することが望ましい場合があ る。これは、感知手段からの信号がパルス列であるときに特に当てはまり、イン ジェクタの場合には、給送は添加剤を注入する一連のストロークによる。これを 行なうには、感知手段からの信号を乗算しまたは除算して、伝送される信号パル ス当たりのより大きいあるいはより小さい数の作動パルスを印加して給送手段の 能力を補償するのが好ましい。

本発明は、液体燃料、例えば、ジーゼルオイルのような石油燃料に対する液体添 加剤、例えば、水その他の洗浄剤の給送を規制するのに特に適用することができ る。

本発明は、種々の態様で実施することができるものであり、以下、その１つを添 付図面に関して例示して説明するが、図面において、 第１図は、本発明に係る装置のブロック図であり、第２図は、第１図の装置の一 部の回路図であり、第３図は、燃料系統における第１図の装置の同じ部分のブロ ック図である。

第１図について説明すると、燃料ラインにおけるジーゼル油の流れに対する、例 えば、水の添加を規制する添加剤給送規制装置は、燃料ラインにおける容積流体 流の量を監視するフローセンサ１ｏを備えている。

センサ１０は、単安定マルチバイブレータパルス発生器１２へ流体流の量に比例 した信号を伝送する。マルチバイブレーク１２の出力は、増幅器１４により増幅 される調整されたパルスの列である。増幅器１４の出力は、燃料ラインへの水添 加剤の給送を制御するように配設されたソレノイド作動給送バルブ１６の入力部 へ直接印加される。ソレノイドバルブ１６は、現在使用されている自動車の電子 燃料噴射（ＥＦＩ）系に広く使用されているものと同様のバルブにより従来の態 様で構成されている。

マルチバイブレーク１２の出力の連続的な変動を得るため、周波数／ｉｉ圧変換 器（ＦＶＣ）１５がフローセンサ１０の出力部からマルチバイブレーク１２の制 御電圧入力部へ接続されている。ＦＶＣ１５は、センサの出力信号の周波数に従 ってマルチバイブレークの出力パルス幅、即ち、デユーティサイクルを調整する しきい回路１７もまたセンサ１ｏの出力部に接続されている。しきい回路は、セ ンサのパルス周波数に応答して増幅器のパワーレールのスイッチ１９を開放する 。かくして、周波数が所定値よりも低い値に落下すると、しきい回路がスイッチ を開いて、エンジン燃料への乳化剤としての水の添加を禁止する。

この回路の部分は、第２図に一層詳細に示されている。しきいおよび周波数／電 圧変換器回路は、図示を簡略にするため省略されている。フローセンサ１０、マ ルチバイブレータ１４およびソレノイドバルブ１６にはいずれも、正の電気供給 レールＶ＋と負の電気供給レールＶ−との間から電力が供給される。車両へ適用 する際に最も好都合であるのは、この電源を車両の１２ボルトバツテリ電源から 取ることである。センサ１０とマルチバイブレーク１４の双方に供給される電圧 は、該センサとマルチバイブレークの出力、従って、これらの精度にある程度影 響を及ぼすので、供給レールＶ＋は電圧レギュレータ１８により規制され、安定 な電源電圧を提供する。

フローセンサの出力部は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２およびＲ３との間に接続され、こ れらの抵抗Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、レギュレ〜り１８と負の供給レールＶ−ど の間に直列に接続されている。抵抗Ｒ１は、センサ１０の出力用のプルアップ（ ｐｕｌｌ−ａｐｌ　として設けられている。抵抗Ｒ２およびＲ３は、両者間にベ ースが接続されているトランジスタＴ１のバイアスとして作用する。トランジス タＴ１の出力は、正の規制供給レール■＋とコンデンサＣ１の両側にいずれも接 続されている抵抗Ｒ４およびＲ５により調整される。コンデンサＣ１の抵抗Ｒ４ に接続されている側はまた、トランジスタＴ１のコレクタに接続されている。ト ランジスタＴ１のエミッタは負の供給レールＶ−に直接接続されている。

抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５、トランジスタＴ１並びにコンデンサＣ１は、 パルス化されたセンサの出力信号の立ち上がり縁を検出して、立ち上がり縁の表 示として負に向かう（ｎｅｇａｔｉｖｅ−ｇｏｉｎｇ）電圧スパイクを発生させ るのに使用される。このスパイクは、右欄（ｐｒｏｐｒｉｅｔｏｒｙｌ　５５５ タイプモノステ一ブル集積回路素子であるマルチバイブレーク１２の明らかなト リガとして使用される。当然のことであるが、同様の作用を行なわせるために、 他の適宜のタイマを使用することができる。

マルチバイブレーク１２の時定数は、抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ２により従来 のようにして設定される、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ２は、供給レール間に直列に 接続されている。抵抗Ｒ６とコンデンサＣ２との接続点は、マルチバイブレーク １２の一対の設定入力部に接続されている。かくして、マルチバイブレーク１２ の出力は、抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ２の値により設定される持続時間の正の パルスである。この出力は、ソレノイド給送パルプ１６を作動させるのに十分な 程度までトランジスタＴ２により増幅される。

ここで、第３図について説明すると、ジーゼル燃料の容積流に対して著しく正確 な比率で水を給送することが必要となる自動車の燃料ラインに対して本発明を適 用する場合が図示されている。フローセンサＩＯＡは、燃料ライン２０の通路に おいて接続された従来のホール効果タイプのものである。センサＩＯＡは、燃料 ライン２０の燃料の流量に関連した各速度で回転するインペラ２２を有している 。インペラのブレードもまた、ホール効実装置２４を通過し、各ブレードが通過 するごとに電圧を誘起させる。かくして、センサ１０Ａは、ライン２０における 燃料の流量に比例した速度で一連の出力パルスを発生する。

燃料ライン２０は、混合室２６の主入力部に接続されている。ソレノイドバルブ は、入力部２８を介して添加水を注入するように室２６に取着されたインジェク タ１６Ａである。混合室２６の出力部は、燃料と添加剤との混合物を内燃機関（ 図示せず）に移送する。

センサＩＯＡのホール効実装置２４の可変速度パルス列出力は、パルス調整回路 からなる回路の入力部に印加される。単安定マルチバイブレーク１２と、増幅器 １４と、第２図の電圧レギュレータ１８は、第３図においてブロック３０により 概略示されている６回路３０の出力は、インジェクタ１６Ａを作動させて燃料の 流量に依存した速度で水を通す調整されたパルス列である。使用されているソレ ノイドパルプは、上記したように、本実施例においては従来の燃料インジェクタ タイプのものである。バルブが励磁される（即ち、配給を行なっている）ときに は、実質上一定の流量を有している。かくして、所定の時間に亘る実際の流れは 、ＥＦＩ系の場合と同様に励磁／消磁デユーティサイクルの積である。センサＩ ＯＡからの各パルス上の点は、最後のパルスの同等点以来流れているある量の燃 料を表わすので、パルス列におけるサイクル当たりの燃料の容量に必要とされる 添加剤の量に比例した各パルスに関して所定の時間インジェクタ１６Ａを励磁す ることができる。単位容量当たりの添加剤の量を設定、する場合、単に、抵抗Ｒ ６および／またはコンデンサＣ２の値を変えることにより、単安定パルス出力の 時定数を調整して一層長い時間または一層短い時間給送を指令することが行なわ れる。

本発明に係る規制および給送装置は、パルスの計数に一部基づいて計算を行ない 、添加剤の理論的な所要の注入量を得て所望の比率を保持するようにはなってい ない。本発明は、可能であれば単安定マルチバイブレークタイプのパルス発生回 路のような調整回路を介して、添加剤給送バルブを実際に直接駆動させるので、 一層簡素にかつ一層正確に駆動させることができる。これにより、センサにより 直接感知される実際の流体流量に基づいて一層速やかに射出速度を制御すること ができる著しく簡単な回路とすることができる。

本発明は、流体、例えば、液体ラインへ給送される添加剤の量を正確に規制する ことが必要な数多くの異なる用途に適用することができる０本発明はまた、流体 流に添加剤を特定の割合で導入する化学処理にも特に適している。

、−＾−、＠ＰＣＴ／Ｃ１１３９１１０１３６３

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．流体流への添加剤の給送量を規制する装置において、流体流量を監視すると ともに流体流量を示す信号を発生する感知手段と、感知手段からの信号に応答し て流体流に添加剤を給送する給送手段とを備えることを特徴とする給送量規制装 置。
2. ２．感知手段は流体流量に従って可変する特性を有する電気パルス列の形態をな す出力を発生するように配設されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の装置。
3. ３．特性はパルス速度またはパルス幅であることを特徴とする請求の範囲第２項 に記載の装置。
4. ４．感知手段はセンサと、流体流量を示す感知手段からの出力信号を得るように 流体流量に応答して可動自在となっている部材とからなることを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の装置。
5. ５．作動信号を発生して感知手段の出力に応答して給送手段を作動するように配 設された調整手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。