JPS58500767A - 内燃機関に対する燃料の供給を制御する装置 - 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】 内燃機関に対する燃料の供給を制御する装置電気点火装置を備えた現在の内燃機 関では、燃料は、吸気弁または吸気口を開放した際に空気吸込開口部に接続され た供給ダクトに発生する真空によって、気化器の噴霧ノズルから吸込まれ、そし て最終的には吸込まれた空気流を通じて分配される。

この蒸発は所与の種類の燃料に適合されるだけでなく、そのうえ一定の作動条件 下でも最適に行なわれるが、このためたいていは、様々な機関速度で良好な燃料 の供給を得るためにいくつかの蒸発ノズルを用いる必要があり、また急加速が望 まれる場合には、吸込による蒸発が非常にゆつぐりと作動するので、燃料を急激 に増大させる要求を満たすためには空気供給ダクトの絞り弁に結合される補助ポ ンプが用いられるべきである。従って空気通路を突然絞る場合には、燃料は急激 には減少せず、その分むだに消費されることになる。このような機関ではあらゆ る状況の下でも最適な空気と燃料との混合比を得ることは不可能である。

燃料をもはや供給ダクトの真空により蒸発させないようにしたいわゆる燃料噴射 によってなる改良を行なうことができるが、やはりあらゆる状況の下でも最適な 空気と燃料との混合比を得ることは不可能である。

ガンリンの価格が上昇するにつれて、一方ではこの燃料をできるだけ経済的に使 用すること、また他方では他の燃料の使用に対する要求が高（なってきている。

この要求を満足させるためとはいえ、このような他の燃料を利用できない限Ｑは 、たとえばディーゼル機関の場合のように新しい機関の適合性が高ぐ々るよう々 程度に、たとえば異なる燃料の燃焼特性に対して圧縮比を適合させるような機関 自体の変更を行なうべきではない。また現存するガソリン機関にも高価な装置を 必要とすることなく異なった燃料を用い得るようにすることが望ましく、そして 他の燃料をつぎ足すことができなければそのままガソリンを使用すべきである。

これは入手場所の限られる液化蒸留ガス（ＬＰＧ）を用いる際には既に一般的な ことであるが、その場合燃料の補給は任意の場所で行なうことができない。しか しながら、このようなガスの使用は液化ガスを蒸発させかつ適当な圧力に減圧す るために特別な補助部品を必要とし、そのうえこのようなガスの組成（すなわち プロパンとブタンとの混合比）がどんな場所でも同じということはなく、このた めあらゆる条件の下で最適な調整を得ることができないという不都合がある。

さらに、近い将来アルコールをガソリンの添加剤としてまたは燃料として使用す ることが多くなるかも知れず、この場合使用される混合比に応じて空気と燃料と の混合比を再調整する必要がある。

現在のところこれらの全ての不都合は車両用内燃機関に対して他の燃料を幅広く 使用することを妨げてお３ す、そのうえ、利用できる燃料を一層経済的に使用するという前述した要求もな お存在する。

との発明の目的は、いかなる時でも、またあらゆる状況下でも、内燃機関の入口 側に最適な空気と燃料との混合比を維持するようにした装置を提供することであ り、これは特に使用燃料の特性とは無関係であ勺、このため異種のまたは異なる 組成を持つ燃料に切換えた場合でもできる限り望ましい燃料消費量を保証するこ とができる。

このためこの発明の装置は、供給ダクトに設けられた空気流量計、機関入口近く の前記ダクトに開口する燃料噴射ノズル、このノズルに接続されて燃料タンクか ら流入する液体燃料を前記ノズルに向けて圧力下で押出す燃料計量ポンプ、およ び空気流量計により艇定される空気流量に基いて、ノズルに供給される燃料量が 測定された空気流量の最適な燃焼に必要とされる燃料量に等しいようにして前記 燃料計量ポンプを制御するようにされた電子制御回路を有することを特徴として いる。

計量ポンプの制御全簡単にするため、これも制御回路に接続される燃料流量計を 燃料供給ダクトに設けるのが好ましぐ、前記回路はポンプの制御により両方の流 量計から入力される信号の所望比を維持するようにして設計される。

好ましくは液体流量計が液体ポンプの後に配置され特表昭５８−５００７６７　 （３） るが、この理由は圧縮の結果として測定を妨けるガス気泡が液体中に何等存在し ないからである。

機関の作動は加速時、減速時または変化する負荷条件に適合される際に絞り弁に よって制御され、そしてこれは供給ダクトを通る空気流の対応する変化となり、 この変化量に対して燃料量が最適な燃焼を保証するために適合されるので、空気 流の測定はそれに制御を適合させるのに適当な大きさである。様々な種類の内燃 機関の特性は既に知られており、また電子処理制御回路がそのような特性に追従 するようにされることができるので、問題はだいたい解決され、また液体燃料を 空気流に直接圧力下で噴射することによって燃料全正確に計量することができ、 そしてこれは非常に敏速な変化にも直ちに追従することができる。

さらに、空気の質量が供給される液体量に決定的な影響を与えるため、空気流測 定を質量流量測定として行なうことが適当である。従って空気の性質の変動によ る影響をなくすことができる。好捷しくは空気流量計は絞ジ弁の前に設けられる が、この理由はそこでは機関により吸込まれた空気だけが測定されるからである 。

機関が様々な燃料に適合する必要がある場合、制御回路は様々な燃料に要求され る制御特性に制御回路全調整するようにされる調整部を備えることができ、この 目的で、種々の燃料のだめのセレクタ弁に接続される＋レクタスイッチを用いる ことができ、この結果他の燃料に切換えた場合でも制御回路はそれに自動的に適 合される。

同じ分類内の燃料の組成が変化し、空気と燃料との混合比に適合した制御が望ま れる際には、制御回路の調整部はそのような違いを考慮することができるように され、前記調整部は特に、燃料ダクトに設けられてそうした違いを感知するセン サと結合されることかできる。

噴射ノズルは特に閉止弁を備え、この閉止弁は、ヰに計量ポンプの出口側と入口 側との間の圧力差が所与値に達した時にのみ開放され、それにより燃料タンク内 の燃料の圧力に関係なく正確な計量が保証さね、さｉ：）にポンプ゛停止時の燃 料の漏出が防止される。噴射ノズルは非常に細い孔を有し、従ってこのノズルに 」・−いて相当な圧力差が維持できる。これによって前もって減ＩＥすることな く液化ガスを液体状態でノズルへ導くことができ、従って１だそれの正確な計量 も可能となる。

さらに機関回転速度を・測定する要素および（または）機関の温度のセンサ（４ ′Ｘ制御回路を接続１〜でたとえば無負荷時に所ｊｊの最低速度を・維持するま たは機■１の制動時に燃ｔ１供給を制御する要求に対（〜で燃料の計量台・伺加 的に適合さ（辷ることが好ましい。

さらに、空気供給ダクト内の絞９弁は制御要素ケ備えた分路によって分路される ととがてき、この制御要素は、特に必要に応じておよび絞り弁に無関係にたとえ ば機関回転速度を制御するため空気の流れを再調整するため、機関の温度おＪび （または）回転速度の測定に関連して作動するよｆ）にされる。

さらに制御回路は燃料消費量の決定、点火時期の調整等を行なうように設計され ることができ、しかも排気センサに工っで機関の排気ガスの組成を決定すること ができ、また排気ガスの性質が空気量上燃料量との誤った比を示すならば燃料計 量ポンプは調整し直されることができる。

空気流量計卦よび噴射ノズルの取付′に簡学にするため、両者は現在の寸法のフ ランジを備えることができ、これに工９空気供給ダクト、なるたけ設けられる絞 り弁およびモータの入口側との接続全簡単な方法で行なうことができる。

以下、この発明による装置がブロック線図として示されている図面についてとの 発明全説明する。

図面において通常の内燃機関が符ぢ１で示さねてふ・夕、これは供給ダクト２に ↓つで絞り弁３ふ・よび空気フィルタ４に接続されている。一点鎖線５の上側に 示されているこれらの要素は現用の型のものであり、交換または変更−する必要 は力い。１）■ｊ記一点鎖線５より上側の要素だけがこの発明の装置に属してい る。　、。

ダクト２には流量計６が設けられ、こわ１Ｊ：吸込まえＬ７ た空気のｔｌＩＬ過ＩＡｔｍＪ定すゐ１つにされている。好ましくはこの流量計 は質量艷量計である。空気の質量は燃焼効果に抜足的な影Ｉ＃【与える九め、そ ｅ＃ｊＩ足は最適な燃ｍｔｆｉなう虻科の量【計量するための正確な基礎となる 。＠ＹＥ祉吸込まれ九空艷む＠ＩＩＬおよび圧力に社無関係であり、このためこ ０１ｌＩＩ定はあらゆる条件下で啄信頼できる。空気中の水分祉質１副定に役立 つが、これＬ空気のような水分が燃焼に役立つので結局誤った結舟とれΔらない 、従って負量概魚１１の１木れ啓秩泳量計Ｏそれ１９％−１１Ｉ自顧できる。

流量計６は、実負的に閉−された鉦り弁３において１２１２円に存在し鞠る燃＊ １１ｍ１定を動けるととｔ避けるよつに％図示された＆ｐ弁３ｅ）ｔｆＪｔＣＩ ’社られるのが好ましい。

ｔＩＩ量計仁電気劃御側路８０割御入カフにｉ級でれ、前記助路８拡機関の特性 に餉連して、一定された空気量に対応する最適なｍ科ｆ【決定することができる ようにして＠計されている。

この制御ｌＬ駒路は調蚕部９【有し、こｎは機関１毅：たとえはガソリンと灯別 の様々な１１類の燃料で、また液化蒸留ガス（ＬＰＧ）および（ｔた紘）アル； −ル混合１等で作動ナベ龜である場合に紘、ｌｌ１ＩｌｉＩｉｐ路Ｏ作動を燃料 の種類に連台させるように設計されている。この丸めその１整入力ｌＯはたとえ にセレクタ弁１１に接続されるが、この弁社燃料供給ダクト１２を株々な特表昭 ５８−５００７６７　（４） 燃料タンク１３Ａ〜］、　３　Ｃに任意に接続するようにされている。

ダクト１２は計量ポンプＪ４を備え、このポンプは制御回路８の出力１６へ、必 要に応じてサーＪ？増幅器１５を介在して接続される。出力化号がポンプ１４の 計量動作を決定するように回路８を設計することが可能であるとしても、流れダ クト１２に設けられがっ回路８の付加の制御入力１８に接続された流量計１７に よって制御を行なう方が良ぐ、ポンプ１４は入カフにおける信号と入力１８にお ける信号との所望比が維持されるようにして制御される。こうして燃料の計量は ポンプの種類や応動性とは無関係となｐ、この結果ポンプが摩耗した場合でも正 しい計量が行なわれ続ける。好ましくは流量計１７はポンプ１４の後側に配置さ れ、それで燃料中に存在し得る蒸気気泡が圧縮時ポンプ１４内で再び消去するた め、もはやこれらの蒸気気泡が測定を妨げるおそれはなくなる。

ポンプ１４はダクト１９によって、機関近ぐの供給ダクト２に開口する噴射ノズ ル２ｏに接続されている。このノズルは非常に小さな孔を有してむしろ大きな圧 力低下がその孔に生ずるようにされておジ、そして液体はこのノズルによってダ クト２に噴射されることができ、また液体の流れは極めて正確かつ敏速に変動す る条件に適合することができる。

機関の入口側は高温となるため、液体はここで速やかに蒸発する。この結果機関 から熱が除去されるととになジ、この熱は次に有効に利用されるが、このため熱 を冷却液によって除去する必要がなぐなり、シかも空気を冷却することでシリン ダの充填を良好にするととになる。

さらにノズル２０は図示されていない弁を備え、との弁はダクト１９の圧力とダ クト１２の圧力（すなわち問題のタンク１３内の圧力）との差が所与の値を越え るまでは閉鎖されたままである。後者の圧力は測定用ダクト２１によって弁２０ に導かれている。ノズルには弁たとえば針弁に接続される膜が設けられ、との膜 の一側にはダクト１９の圧力が、また他側にはダクト２１の圧力があジ、またば ねには予め所要のセット力が与えられている。希望するならば弁はたとえば燃料 の種類に応じて調整可能に作ることができ、また必要に応じて回路８にも付加的 に接続することができるこうして計量ポンプ１４の作動は燃料自体の圧力とは全 ぐ無関係となる。これにより液化ガスを液体の状態でポンプ１４から導き、その 正確な計量全行なうととが可能となる。このため液化ガスはノズル２０を出ただ けで蒸発する。前述した圧力制御は、減圧作用がダクト１２および（または）１ ９で発生することを防止し、ポンプ１４が停止している際にガスがこのノズル２ ０から逃げないようにする。もちろん、たとえば機関停止時や点火スイッチを切 った時等に液化ガスの供給を中断するため、付加の安全装置を使用することがで きる。

たとえばガソリンの種類が異なる場合、また液化ガス中のプロパンやブタンの混 合比が異なる場合、さらにアルコールやガソリン等の混合比が異なる場合のよう に、所与の燃料の品質が変化する際には、それに応じて制御回路全調整し直すこ とが望捷しい。このため調整部９は手動調整装置２３に接続された付加の入力２ ２を備えることができる。また燃料ダクトには、入力２２に接続されて燃料の品 質の違いを感知するセンサ２４を設けることも可能であジ、この目的で、たとえ ば様々な燃料組成物において誘電率、熱伝導性、光学的特性等の差を感知するセ ンサを用いることができる。そのうえ、このようなセンサは燃料の種類の違いを 決定するため、セレクタ１１と出力１ｏとを接続する必要がなくなる。

さらに燃料の供給を機関回転速度に同調させることが重要であ夕、機関に設けら れたセンサ２５はこのために用いられるが、とのセンサは回路８の付加の制御入 力２６に接続されている。このようにしてセンサを用いることによって、たとえ ば無負荷時に最小回転速度を維持することが可能とな９、また絞り弁３が完全に 閉鎖している時に機関の制動が要求された場合には一１燃料の供給もそれに応じ て制御されることができる１１ ゜その″）えしばしば機関の特性に対して良好な適合性をとれにより得ることが できる。回転速度センサはたとえばはずみ車または点火装置と協働して用いるこ とができる。さらに回転速度計を設けることにより、点火特に点火時期をも制御 できるように回路８を構成することができる。しかも回路８の入力２８に接続さ れる熱センサ２７を機関に設けることができる。これにより、機関が冷えていて 所与の量の空気に対して一層多い量の燃料が要求される場合のように、たとえば 始動時に対して燃料の供給を適合させることができる。

図面には絞り弁をよけて設けられかつ制御要素３０全備えた分路ダクト２９が示 されており、前記要素３０は回路８の付加の出力３１に接続されている。これに より、絞Ｑ弁３の位置とは無関係にたとえば機関回転速度および温度に関するセ ンサ２５および（または）２７の指示に応じて、機関１にＪニジ吸込まれた空気 ＃に付加的に制御することが可能となる。これはたとえば、絞り弁を閉じて長時 間モータを制動させる場合のように機関が非常に冷たくなっている時には重要で あり、このため多少の空気およびそれに応じた量の燃料を吸込むことにより機関 温度を適当なレベルに保つことができる。さらに機関が無負荷で運転している場 合には、空気の供給はたとえば流量計６の制御によジこのようにして調整し直さ れることができる。

また機関の排気管３２には、排気ガスの組成たとえ一？ｉｙ表昭５８−５００７ ６７　（５）ばその酸素ふ・よび（または）二酸化炭素含量を感知するセンサ３ ３を設けることができる。酸素の過剰は空気の超過を示し、また二酸化炭素の過 剰は空気の欠乏を意味する。このセンサ３３はたとえば排気ガス中の酸素含量を 少なく保つようにして、燃料の供給をそれに応じて調整し直すために回路８の付 加の入力３４に接続されている。この付加の制御は機関が適当な温度に達したと と？センサ２７が示すやいなや、切換えられることができる。

収集した様々なデータを基にして回路８はたとえば燃料消費量を計算し、これは 出力３４に接続された計器３５によって表示される。回路８はそれに供給された データを他の方法で処理するため、さらに拡大することができる。

このような装置を現存の機関に接続するためには、利用可能な絞Ｑ弁を用いるこ とができるが、気化器部分だけを不作動にし、そして要素６，２ｏをダクト２に 設ける必要がある。これらの要素はたとえばダクト２に対応する寸法を有するむ しろ薄い円板の形で作ることができ、これらの円板は空気供給ダクト２．気化器 および機関マニホルドの現用フランジに対応するフランジを備え、これにょジ簡 単な取付を可能にしている。

一般に、新しい機関には要素６，２ｏおよびその中間の絞９弁３を有する複合ユ ニットに用いるのが好ま多ぐの変形がこの発明の範囲内で可能であることは明ら かである。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａ　絞り弁の設けられた空気供給ダクトおよび少なくとも一つの燃料タンクを備 える内姓機関に対して燃料の供給を制御する装置において、空気供給ダクトに設 けられた空気流量計、機関入口近くの前記ダクトに開口する燃料噴射ノズル、こ のノズルに接続されて燃料タンクから流入する液体燃料を前記ノズルに向けて圧 力下で押出す燃料計量ポンプ、およびノズルに供給される燃料量が測定された空 気流量の最適な燃焼に必要とされる燃料量に等しいようにして、前記燃料計量ポ ンプを空気流量計によシ決定された吸込空気量に関連して制御するようにされた 制御回路を有することを特徴とする、内燃機関に対する燃料の供給を制御する装 置。 ２　燃料流量計が燃料ダクトに設けられて制御回路に接続さね、この制御回路が ポンプの制御により両方の流量泪から流入する信号の正しい比を維持するように して設計されることを特徴とする請求の範囲／に記載の装置。 ３　燃料流−ｔＴｈ−泪が燃料ポンプの後に配置されることを特徴とする請求の 範囲２に記載の装置。 ≠　空気流足側が質量流量計として構成されることを牛ｌＪ徴とするみ請求の範 囲／〜３のいずれか一つに記載の装置。 夕　空気流４１Ｋ」が軟り弁の前に配置されることを特徴とする請求の範囲ｔに 記載の装置。 ６、　制御回路が調整部を備え、この調整部が制御回路を様々外燃料に適合する 制御特性に調整するようにされることを特徴とする請求の範囲／’−ｊのいずれ か一つに記載の装置。 ７　調整部が様々な燃料のだめのセレクタ弁と結合されることを特徴とする請求 の範囲乙に記載の装置。 ｒ　燃料の種類を感知するセンサが燃料ダクトに設けられ、このセンサが制御回 路の調整部に接続されることを特徴とする請求の範囲ｌ〜７のいずれか一つに記 載の装置。 タ　噴射ノズルが閉止弁を備え、この弁が計量ポンプの出口側と入口側との所与 の圧力差によって開放されることを特徴とする請求の範囲／〜とのいずれか一つ に記載の装置。 ＩＯ噴射ノズルが非常に細い孔を有し、そこで一層大きな圧力低下を生ずるよう にされることを特徴とする請求の範囲／〜りのいずれか一つに記載の装置。 ／／　噴射ノズルが、ガスがノズル捷で液体の捷まとなるような圧力を維持する ようにされることを特徴とする請求の範囲ｉｑに記載の装置。 ！、２　制御回路が機関回転速度を決定する要素に接続されることを特徴とする 請求 か一つに記載の装置。 ｌ３　制御回路が機関に設けられる温度センサに接続されることを特徴とする請 求の範囲／−／２のいずれか一つに記載の装置。 ／ｌ　制御回路が、偲関が無負荷運転している際および（または）機関を制動す る場合に、制御特性を速度および（または）温度の測定に関連させるように設計 されることを特徴とする請求の範囲／、２または１３に記載の装置。 ｌ！空気供給ダクトに設けられた絞シ弁が制御要素を備えた分路によって分路さ れ、前記制御要素が温度、空気および（または）回転速度の測定に関連して制御 回路により作動されるようにされることを特徴とする請求の範囲１２〜／グのい ずれか一つに記載の装置。 ／ｌ　制御回路が分路中の制御要素によって機関回転速度を制御するようにされ ることを特徴とする請求の範囲／ｊに記載の装置。 ｉ７　機関の排気ガスの組成を感知しかつ機関の排気管に配置されるセンサを有 することを特徴とする請求の範囲／、／１のいずれか一つに記載の装置。 ／ざ　制御回路が点火＝期を調整するようにされることを特徴とする請求の範囲 ／〜１７のいずれが一つに記載の装置。 １５！　制御回路が燃料消費量を表示する表示装置に接続されることを特徴とす る請求の範囲ｌ〜ｉｇのいずれか一つに記載の装置。 ２０　空気流量計および噴射ノズルが、空気供給ダクトの寸法に適合される寸法 を有する取付ユニットに設けられ、このユニットが空気供給ダクト、機関および それらに関連した部品の対応フランジに対応するフランジを備えることを特徴と する請求の範囲／〜／りのいずれか一つに記載の装置。