JPS58155236A - デイ−ゼル機関の制御装置 - 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】 本発明は、ディーゼル機Ｉ列に係り、特に最適空・燃費
制御に適したディーゼル１５＆関制御システムに関する
ものである。

従来のディーゼル機１丈では、アクセルペダルからの要
求が、噴射ポンプの→械的なＡ造機４に云えられ、所定
の然科量が噴射さするようになっている。また、吸気管
には絞り弁が設けられておらず、吸入空気Ｉは制御の対
象とはなっていない。

このようｌノステムでは、・燃料１償射１と吸入空気量
の情報がエンジン制御に寄与しておらず、最適＋ｆｔ制
御は困難であった、 本発明の目的は、ディーゼル機関における最適空燃比制
御に適したエンジン制御卸システムを提供することにあ
る、 ディーゼル機関の燃料噴射ポンプに供給される前の、計
量には適した低圧時の燃料流より癲料流量の情報を得て
、これを基に吸気管に役けた絞り弁を最適空燃比になる
ように制御するものである。

また、この時の燃料流会よりの情報は、吸入空気流量の
情報を加味したものとなるようにして、空燃比の閉ルー
プ制ｍ１ｉｔ実現したものである。

ｇ１図は、本発明の実施列のシステム図である。

ここで燃料は、燃料タンク１より燃料ポンプ２により可
変絞り３、チェック升４、アキュムレータ５を介して噴
射ポンプ６に供給される。また燃料はダイアフラム７、
ダンパー８内にも満されている。ここで、アクセルペタ
ルをふむと、コントロールラック９が動き、機関に供給
される燃料量が増加する。すると、燃料通路１２を・重
過する燃料量も増加するため、可変絞ｈ３の効果により
、可変絞り３の前後に差圧が生じ、これによりダイアフ
ラム７、ダンパー８が動作し絞り弁１３が開く方向に・
助く、この時、空気流量計１１によね吸入空気流槍を測
定してＡるために、この信号により可変絞り３を開く方
向に動くように構成しであるので、可変絞り３の前後の
差圧は弱わまり所定の値におちつく、このため絞り弁１
３もある所で回転矛停止する。この可変絞り３の設定は
、空燃比がほぼ理論空燃比になるように構成される。

次に、アクセルをもどし機関に供給する燃料量を減少さ
せると、可変絞り３の前後の差圧が小さくなるので、ダ
イアクラム７とダンパー８の作用により絞り弁１３は閉
じる方向に−〈。この時、ｇ！気１は減少するので、空
気流１計１１がこれを検出し可変絞り３を閉じる方向に
移動させるため、差圧は、回復し所定の値におちつく、
すなわち絞り升１３もこの時回転全停止する。もちろん
ここでも、空燃比がほぼ理論空燃比となるように、可変
絞り３は構成されている。

第２図ひこけ、第１１図の可変絞り：（と空気流１計金
一体にした裟憎の具体的構成を示す。ここでは、燃料通
路１２と燃料通路１４との間に絞り効果により差圧が生
じ、ダイアクラム７に作用するものである。燃料通路１
３は噴射ポンプ６にｄじているが、この通路はまた燃料
ポンプ２、フィルター１５を介して燃料タンク１に連通
されている。燃料通路１４の途中には燃料オリフィス１
６およびこの燃料オリフィス１６の開口面積を調整する
燃料ニードル斤１７が配置ｄさｎている。この燃料ニー
ドル弁１７は図示の如く燃料通路壁１８内に配置さ几て
おり、更に複数のつば部１９を有して燃料通路４１８と
でラビリンスを構成している。

−万、バイパス通路２０のホットワイヤセンサ２１−ド
流には空気オリフィス２２およびこの空気オリフィス２
２の開口面積を変える空気ニードル弁２３が設けられて
いる５そして、燃料オリフィス１６、燃料ニードル弁１
７および空気オリフィス２２、空気ニードル弁２３は同
一軸線上に配置されており、この燃料ニードル弁１７と
空気ニードル弁２３の間には比例ｍ’ｔｉｔ磁装置ｄ２
４がこれも同−ｍｓ上に配置＃されているっしたがって
比例電磁装置ｄの出力軸２５．２６はそれぞれ燃料ニー
ドル斤１７、空気ニードル弁２３を駆−するが、ここで
各ニードル弁１７．２３と各出力軸２５゜２６は別体に
構成されている。尚、砥料ニードル升１７を駆動する出
力軸２５にはベロフラム２７が固定されており、このベ
ロフラム２７ｉ４体２８に固定することによって燃料が
本体２８以外に洩れるのを防止している。更に空気オリ
フィス２２は空気ニードル弁２３の変位方向と同方向に
移動可能に構成さｆ’している。すなわち、空気オリフ
ィス２２はオリフィスホルダー２９に固定されており、
このオリフィスホルダー２９を回転させることによって
空気オリフィス２２を空気ニードル弁２３の変位方向と
同方向に移動させることが可能となるものである。また
、オリフィスホルダー２９内には空気ニードル弁２３に
セント荷重を与よるスプリング３０およびこのスプリン
グのセット荷重を変える荷重調整ｊｕｌじ：ゑ１が設け
られている。同、比例電磁装置２４に送られる信号は第
３図に示す通り、比Ｉ＋！！２器イ差動増幅器を色む）
３４に入力されるホットワイヤセンサ２１の信号Ｈ／Ｗ
が設定レベルＢｅｆに収束するような信号である。言い
換えればバイパス空気通路２０を流れる空気着が略一定
になるように比例Ｌｔ電磁置２４が空気ニードル弁２３
と空気オリフィス２２で決まる開口面積を制御するよう
な信号である。

以ヒのような燃料制御装置において、次にその作動を説
明する。

今、機関が運転されると吸気通路：（２内を空気が流れ
、ベンチュリ部３３とベンチュリ部３３上流との間に圧
力差が生じる。したがって、ベンチュリ部３３上流から
バイパス空気通路２０を介してベンチュリ部３３へ空気
が流れる、この空気の流れＶこよってホットワイヤセン
サ２１がこの空気ｉｔ検出する。ところでホットワイヤ
センサ２１の信号Ｈ／Ｗは第３図に示す化ね設定レベル
Ｂｅｆと比較器３４で比較されているため、−アクセル
ペダルをもどして、噴射ポンプ６Ｖこ供給する燃料量を
減少させると、燃料オリフィス１６前後の差圧が小さく
なり、絞弁１３が閉じられる。絞弁１３が閉じらルてベ
ンチュリ部３３に生じるベンチュリ負圧が小さくなると
、ホットワイヤセンサ２１の信号Ｈ／Ｗの値は設定レベ
ルＢ、ｅｆよね小さくなｈ（ベンチュリ負圧が小さいた
めバイパス空気通路２０を１市過する空気量が少ｌくな
るため）、コンビ上−夕は空気ニードル弁２３と空気オ
リフィス２２によって決まる１ｆｌｌ］を通過する空気
の量が設定レベルｌｅｆに達するように空気ニードル弁
２３を第２図において下側に下げるべく比例電磁装置２
４にチューティパルスを与える。この時、燃料ニードル
弁１７と燃料オリフィス１６で決まる開口面積は絞弁１
３が閉じられて機関に吸された空気量減少すると、同じ
ように減少するため、燃料オリフィス１６の前後の差圧
が回復し、絞り弁１３は、所定の位置で停止する。もち
ろんこの時の空燃比は理論空燃比に近い値になるように
燃料ニードル弁１７の形状に決められている。

次に、アクセルペダルをふみ、噴射ポンプ６に供給する
燃料音を増加させると、燃料オリフィス１６前後の差圧
が大きくなり、ダイアフラム７、ダンパー８の作用によ
り絞り弁１３は開かれるう絞弁１３が開かれて（幾関に
吸入される空気量が増加すると、ベンチュリ部３３に生
じるベンチュリ負圧が大きくなり、その結果、バイパス
空気通路２０を１市遇する空気量が多くなる。したがっ
てホットワイヤセンサ２１の信号Ｈ／　Ｗの値は設定レ
ベルＲｅｆより大きくなり、コンピュータは空気ニード
々弁２３と空気オリフィス２２によって決まる開口を通
過する空気の着が設定レベルＦＬｅｆに近づくように空
気ニードル弁２３を第２図において上側に上げるべく比
例電磁装置１２４にデユーティパルスを辱え：る。この
時、燃料ニードル弁１７と燃料オリフィス１６で決まる
開口面積は、絞り弁１３が開かれて機関に吸入された空
気Ｉが増加すると、同じように増加するので、燃料オリ
フィス１６の前後の差圧は少さくなり、絞り弁１３は、
所定の位置で停止する。もちろんこの時の空燃比は理論
空燃比に近い値になるよう燃料ニードル弁１７の形状が
選択されていることは先に述べた通ねである。

以−ヒの繰り返しによって、バイパス空気通路２０を通
過する空気の量を空気ニードル弁を制御する電磁装置に
よって略一定になるようフィードバックをかけることに
よって機関に吸入される空気の変化量をとらえると共に
、空気ニードル弁を駆動する電磁装置によって燃料ニー
ドル弁を併せ制御することで、燃料オリフィス前後の差
圧を制御し、絞り弁を駆動することで、機関に供給され
る空気量を、理論空燃比に制御するものである。

同、設定レベルの値を変えることによって理論仝燃比以
外の空燃比に制御することも可能である。

例えば、パワー領域やアイドル時では、空燃比を濃くす
るなどの方策が自由に取れるものである。

また、熱線式流量計を用いているために、空気量は、質
量流量を測定するために、空気の密度補正が自動的に行
なわれており、ｈかなる高地においても、ディーゼルス
モーク等の問題は起こらない。

第３図は、空気１制御の動作を示しだものである。アク
セルをふみ、噴射ポンプに送る燃料針を増大させると、
可変絞り３前後の差圧は、大きくなり、ダッシュポット
７、ダンパー８の作用により絞り弁１３が開く、同時に
ベンチュリ３３を通る空気量も増大するがＨ／Ｗ２１の
信号を一定に保とうとして、空気ニードル２３が幼き空
気オリフィス２２の開口面積が小さくなる。これに伴い
燃料ニードル１６が動き、燃料オリフィス１７の開口面
積が増加する。このためオリフィス前後の差圧がいくぶ
ん小さくなるので、絞り弁は希望の位置に停止させるこ
とが出来る。この時、空燃比は、理論空燃比となるよう
に、　をセットしておく。

燃料音が減少した場合は、差圧が減少し、絞り弁が閉じ
はじめ乙、すると空気オリフィス開口面積が増加するよ
うにニードルが姑くため、燃料オリフィス開口面積は、
増加し、これに伴い・暦料オリフイス開口面積が減少す
るので差圧が所定の値におちつくので絞り弁は停止する
。

本発明では、燃料通路１２を通る燃料計は、全噴射燃料
量と等しくなければいけない、したがって噴射ポンプが
、もれ址を調整して、噴射量を計測するスピルタイプで
は、不適当である。そこで、第５図には、本発明に適し
た、もれ量も含めて計１できるスピルタイプの噴射ポン
プによる応用例を示した。燃料は、入口ボア３５から、
みぞ３６を通り蓄圧室３７に入る、ポンプピストン３８
は、シャフトの回転に伴い、回転し、カムｆＡ　博で上
下するっ噴射弁の開側１は、制御スライド３９の動作に
より行なわれる。、片、ポンプピストン３８が回転し上
昇したとすると入口ボア３５とみぞ３６の接続は断たれ
るので蓄圧室３７の燃料は加圧される。まだこの時はリ
リーフ通路４０の出口開口４１け制銅１スライド３９に
より閉じられているため、燃料の加圧は進行し、供給チ
ャンネル４４より噴射弁に供給され噴射されるうしか１
２、ポンプピストンがさらに上昇すると、リリーフ通路
４０（］１） の出口開口４１は、制御スライド３９による閉鎖よりは
づれ環状通路４５によって、出口開口４３から接続ボア
４２と連通ずるようになる。つ壕り、今までは、このリ
リーフ通路４ｏがらのもれ燃料をタンクにもどしていた
のであるが、それでは、燃料通路１２部で計量できなく
なるために、ここではこのもれ燃料を接続ボア４２、環
状みぞ４６を介して入口ポア３５の方へもどすことによ
り、燃料通路１２部で計１した燃料量が噴射ポンプ６よ
りの全噴射着と等しくなるように１−だ。

第６図は、絞り調量方式の噴射ポンプに本発明を取り付
けた応用例である。このポンプも、ポンプピストン４７
の一ヒ下により燃料を噴射するものである。ここでは、
メータリングパルプ４８を動かすことにより燃料通路４
９の開口面積を変えて噴射弁を調節するものであり、第
５図のスピルタイプとは異なり１．このままで全噴射着
を燃料通路１２で計量できるものである 本発明によれば、ディーゼル機関に用いられるいかなる
燃料噴射ポンプにおいても、噴射された（１２） 燃料層に対し、最適な空気量を計量し供給できるので、
ディーゼル機関に２ける最適空燃比１１ｉｌＩ御が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のシステム図、第２図は上ｄ己
笑施例の主要装置の断面図、第３図は第２図の装置で用
いる比較器説明図、第４図は第１図のシステムの一作原
理図、第５図、第６図は本発明の応用例断面図である。 １・・・燃料タンク、２・・・燃料ポンプ、３・・・可
変絞り、４・・・チェック弁、５・・・アキュムレータ
、６・・・噴射ポンプ、７・・・ダイ了フラム、８・・
・ダンパー、９・・・コントロールラック、１１・・・
空気流量計、１２・・・燃料通路、１３・・・絞り弁、
１４・・・燃料通路、１５（１３） 第　１　図 第　５　図 １号　　　　ろ　　　し］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ディーゼル機関の噴射ポンプより噴射される全燃料
   流量の情報を、噴射ポンプに入る前の燃料流より可変オ
   リフィスを用いて得るようにして、オリフィス前後の差
   圧により絞り弁ｆ：駆励させ吸入空気流量を空燃比が理
   論空燃比になるように制御するものであり、さらに、こ
   の空気流量を熱線式空気流量計で測定し、この情報を上
   記可変オリフィスにフィードバックして閉ループ制−ス
   ることにより全燃費の最：ａ制御を可能にしたことを特
   徴とするディーゼル機関の制御１ｇｌ装置。