JPS63503156A - 燃料計量用装置およびその計量器 - 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】 燃料計量用装置およびその計量器 本発明は例えば自動車エンジンのような可変出力機器への燃料、特に液体ガソリ ンを計量する装置に関し、該装置は減圧バルブ、計量バルブ、それらの間に配置 されたチャンバー、および操作変数の関数としてバルブを設定し、特に動力要求 信号の関数として計量バルブをコントロールするための制御手段（開ループシス テム）或いは規制手段（閉ループシステム）を有する計量器からなる。

この種の公知の装置（Ｗ０８２１０２９２６号、欧州特許ＥＰ−Ａ６４３７３号 、欧州特許ＥＰ−ＡＩ５５５３８号、西独特許ＤＥ−Ａ３１４９８３９号、米国 特許ＵＳ−Ａ４３８６５９４号）は、動力要求信号の関数として、計量バルブと しての第２のバルブをコントロールしく例えば空気ダクト内の圧力を機器に導入 する）、所望により、エンジン速度、空気およびガソリンの温度等の他の操作変 数をコントロールする。この場合のコントロールは、開ループシステム（閉ルー プシステムとは対照的な）内の計量バルブの配置に影響を与えるという意味に理 解される。開ループ制御は、実質上、遅延なしに反応して動力要求信号に変化さ せるという利点を有する。バ゛　ルブの配置データを考慮に入れながら、燃焼用 空気流に供給される燃料割合が所望比にできる限り近づくような方法で実施する 。ここで所望の計量のための必須条件は、それにより、燃料が計量バルブに供給 される、所定の大きさを有する圧力が一定に保たれるか、或いは特に動力要求信 号等の操作変数の関数として可変的にコントロールされることである。しかしな がら、開ループ制御（閉ループ制御と異なる）は、多くの操作変数をもっとも入 念に考慮したとしても、その作用精度は開ループシステムの個々の要素の機能的 安定度に依存するいう基本的な不都合を受ける。例えば、計量バルブの流れ断面 が汚れにより変化するか、または制御信号が、変動する電圧供給のために所定レ ベルを有さないか、或いは操作条件の変化により、計量バルブが異なった特性曲 線の範囲で操作する場合、結果として計量誤差を生ずる。かかる特性のために、 公知の装置は、高精度の計量が要求される適用、例えば制御触媒に関する適用に は基本的に適さない。直接的に燃料の計量に影響する燃料噴射を有するエンジン に閉ループ制御を用いることは明らかに公知である。しかしながら、この計量法 をガソリン計量に用いることはこれまで可能であることが立証されなかった。な ぜならば、大きく変動する操作の影響および極度の荷重条件下でのガソリン自体 の異なった特性の影響下でガソリンを正確に計量することが非常に困難なためで ある。

該制御は、計量バルブ用に高精度の設計が用いられ、その操作変数が電気的に処 理される場合にも適用される。なぜならば、計量バルブのコントロールに異なっ た操作条件を重ねた結果、その特性曲線からずれるからである。したがって、ガ ソリン操作モーターにラムダ制御（Ｌ　ａｍｂｄａ　ｃｏｎｔｒｏｌ）が提案さ れている公知の例（西独特許ＤＥ−Ａ３４１０９３０号）が、その典型的なもの であり、これは、ラムダ制御（６ページのはじめ）の影響下、計量バルブを正確 に配置するためのゆっくりした調節工程を可能とし、動力要求信号の影響下、計 量バルブを直接に作動させることはない。

本発明は、したがって、特に自動車エンジ：／における瞬間の荷重変化からなる 条件下を含む万能装置を可能とし、その計量精度が、計量バルブの特性曲線のず れにより損なわれない、前記タイプの装置を提供することを目的とするものであ る。

本発明の解決法は、ラムダ制御として理解される規制手段が、特に減圧バルブの 設定を行い、２個のバルブ間にあるチャンバーが圧力変動を一定にするための緩 衝容積として設計されていることにある。

減圧バルブが単に要求が少ない供給機能であると認められているのに対して従来 技術は一般に計量バルブの精度要求に集中している。

本発明は、それらが明らかに計量精度に同等に影響を及ぼすものとしているが、 部分的に異なる設定特性である。

これは、計量バルブが直接作動することにより、高速反応性を維持して動力要求 信号に変化し、一方、特にラムダプローブの信号をベースとした空気／燃料流比 の設定に関する閉じた制御ループ内に発生する作動パルスが減圧バルブに適用さ れる。したがって、計量バルブの高速反応性の開ループ制御により低速の閉ルー プ制御を重ねる必要はない。このようにして、一方では、急速な荷重変化を高精 度かつ高速反応で処理するのに適し、他方では、ラムダ制御のべこれは、異なっ た操作変数に対して反応の速度が異なるために生じ得かっ、瞬間の計量を妨げる 圧力変動を一定にさせることができる緩衝容積により互いに分離された２個のバ ルブにより容易となる。

これは、減圧バルブが、全く、閉じた制御ループの影響下のみで調節されるとい う意味として理解されるべきではない。むしろ、他の操作変数、例えば、ガスお よび空気温度、動力レベル並びに動力変化等によっても作用される。

計量バルブが急速な荷重変化に反応する必要のない適用では、すなわち、本発明 のユニットにおける加熱用の固定モーター或いは計量器のような場合、計量の精 度は、ラムダ制御のための第１のバルブによってすでに保証されているので、第 ２のバルブは、より能力の小さいバルブと取り替えても良い。

本発明の第２の目的は、使用できる方法が万能である計量装置を前記用途に提供 することである。この点に関して、本発明は公知の計量器（Ｗ０８２１０２９２ ６号、欧州特許ＥＰ１５５５３８号）に基づき、該計量器は、複数に分かれたハ ウジング、作動機構を有する減圧バルブ、計量バルブ、該２個のバルブ間の流路 に配置されたチャンバーおよび、所望により、ガスの流路に熱を供給するシステ ムからなる。

本発明の解決法は、緩衝容積としておよび／または熱伝達用に必須のチャンバー の一部分が、減圧バルブおよびその作動機構を収容する機構（ｍｅｃｈａｎｉｃ ｓ）ハウジング部から分離したチャンバーハウジング部で制限されることにある 。

２つのハウジング部に分離することにより、適用に関係なく機構ハウジング部は 変化しないままであり、あまり高価でないチャンバーハウジング部のみを交換す るため、異なった動力要求に対して形状および体積の異なったチャンバーを有す るユニットを少しの遅れで提供することを可能にする。これは、特に、機構ハウ ジング部が、減圧バルブおよびその作動機構だけでなく、高品質の機械加工、は め合い或いは操作を伴う他の部品、例えば燃料供給連絡部、アイドリングバルブ 、オーバーラン・締切りバルブ、燃料流出連絡部等を収容する時にはいつでも適 用される。該計量バルブは、いがなる場合でも一般に分離された第３の構成部分 である。

液体加熱担体（エンジン冷却水）を受けるダクトを有する計量器を装備するとは 前記従来技術より公知である。本発明の計量器において、このダクトは好都合に は、機構ハウジング部内に設けられる。

それにもかかわらず、チャンバーハウジング部の表面を熱伝達用に使用するため 、ハウジング部の一方の壁は加熱担体ダクトと熱伝導的に連絡していても良い。

その他に、該チャンバーハウジング部は加熱担体ダクトを包含しても良い。

本発明の特徴は、チャンバーが、小径の開口で相互連絡された複数の緩衝空間に 細分するか、或いは熱交換域を拡張するためのリブを包含する。熱交換リブを有 する計量器をチャンバー内に装備することは本来公知（Ｗ０８２１０２９２６号 ）であるが、かかる引用文献においてはチャンバーが第２のバルブに隣接してお り、一方本発明の場合は、熱伝達が２個のバルブ間のチャンバー内で起こり、非 常に好都合であ°る。なぜならば、さもなければ、媒体がまだ部分的に液体状態 で計量バルブに供給されるか、或いはあるバルブまたは他のバルブが凍結すると いう危険性があるからである。

チャンバーの容積の大きい設計は、システムの振動の危険性を減少させ、付加的 な減衰効果を有する小さい断面で相互連絡されている複数の緩衝空間への細分割 を減少させる。この場合、すべての緩衝空間が全くガソリンの流路内にある必要 はない。これに対して、もし導入されたガソリン流と比較して高温のガソリン部 分が、ガソリンの流路内にない緩衝空間に捕集され、圧力低下およびそれに相当 する膨張により計量バルブが急に開いてガソリン流と混合し、同様の衝撃的冷却 を防止するならば好都合である。

チャンバーを緩衝の貯蔵として使用す°るには容積の大きい設計が必要である。

このような状況での「容積の大きさ」は、好ましくは、ガソリンチャンバーの容 量（ａｍ”）が、連結された燃焼エンジンの出力（ＫＷ）の少なくとも約半分で あることを意味する。さらに好ましくは、これらの量は大きさと同じオーダーで ある。

チャンバーは、ガソリンの温度および／または圧力用センサーを包含しても良い 。圧力信号は、本来公知の減圧バルブに影響を与えるために用い、温度信号は、 熱供給および／または減圧バルブに影響を与えるために用いる。

異なった動力に対してチャンバー容積が適応するため、本発明のユニットは最大 出力の範囲内で用いる。高出力レベルでは、計量バルブ前方のチャンバー内では 、それに応じて高圧ガソリンで操作でき、この圧力は低出力では、それに応じて 低いため、機械部品の設計により制限されない。異なった出力に対し、例えば、 減圧を決定するスプリングを交換するか、その予圧を調整することによりユニッ トを設定できる。本発明の特徴は、減圧バルブの特性を調整するためにモーター が設けられ、該モーターが、操作データに応じて関係する制御信号の作用のもと に、各々の出力に自動的に適合する。好ましくは、減圧バルブのモーターに作用 する制御ユニットが設けら計量バルブ用の作動信号を発生する中央コンピュータ の一部であっても良い。

本発明の計量器は、液体ガソリンに関してだけではなく、一般に自由流動する燃 料にも用いることができる。しかしながら、液体ガソリンの使用における特定の 温度および圧力に関する問題は、特にこの分野の適用が好適なことを明らかにし ている。どのようなタイプのエンジンが下流に続くかということは問題ではない が、火花点火エンジンが好適に関係する。しかしながら、本計量器は、煤煙排出 を減少させるためのディーゼルエンジン内の添加燃料の計量用にも使用できる。

公知の計量器は、特定の混合ユニット、または空気ライン内の二価操作用に設け られたガス化装置にガソリンを負圧で送り出す。これは、エンジンがかなり上流 部分にあるｔこめに、吸気ラインが発火性混合物で満たされ、逆火等により重大 な損傷を引き起こし得るという不都合を有する。他方、本発明は一定の正圧でガ ソリンを送り出し、混合装置を要さずに、所望な限りエンジンに近づいた位置で ガソリンを空気流に供給できる。

以下、添付図面により本発明をさらに具体的に説明する。

第１図は、回路図を示し、第２図は、計量器の縦断面図を示す。

第１図において、供給源（図示せず）からの液体ガソリンは、電磁開閉バルブ２ を介してライン■を通過し、該バルブは点火パルスまたは同様の信号が到達する とコンピュータ３から開放パルスのみを受け取る。このようにして、固定装置か ら排出されたガソリンからの危険を排除する。

減圧バルブ４は、選択された減圧、例えば初めに６〜９　ｂａｒ、一般的には０ ．２〜０　、８　ｂａｒ、特別の場合にはこれらの値以上或いは以下であるよう にガソリン圧力を減少させる。減圧を決定するスプリングを連続的に設定するた め、サーボモーターＭを設け、該モーターは、ある種の操作変数、特に減圧、ラ イン信号、ガラリン温度および／または各々の動力要求を表わす信号等の関数と してコンピュータ３から制御パルスを受け取る。

次いでそれに続くチャンバ−６は、その一方で′はパルセーションを避けるため の緩衝容積を形成し、他方では、例えばバルブ８を介して供給される冷却水のよ うな加熱担体の熱交換域７を包含する。

またその中には、コンピュータ３を介してバルブ８をコントロールする温度セン サー９、および減圧バルブ４で、サーボモーターＭのコントロールに作用する前 記圧力センサー１０が配置される。

次に計量バルブ１１は、コンピュータ３によりコントロールされる電磁比例バル ブとして設計される。アイドリング設定用に側路１２が設けられる。最後に、所 望により、ガソリンを空気流１４に混合する前のオーバーラン締切り用の電磁コ ントロールバルブ１３を設けても良く、該バルブ内にはホットワイヤ１５または 他の空気量決定用の計量器があり、その信号は池の影響を及ぼし得る信号（例え ばラムダ信号）をコンピュータ３に供給する。

本計量器の異なった開発程度は、サーボモーターＭ、圧力および温度センサー９ 、ｌＯ、ホットワイヤ１５、並びにオーバーラン・締切りバルブ１３の有無によ り特徴づけられる。もし、計量バルブ１１が例えばアイドリング中の速度の関数 として作動すると、側路１２は不要である。

第１図の実際の形状は、第２図に示す形態から有利に採用していも良い。

ガス供給管Ｉ６は、継手Ｉ７に隣接しており、液体ガソリンタンクに連結して設 けられる。該管は、安全のためにエンジンが作動するまで開かないソレノイドバ ルブ２を含む。ガソリン供給管！６は、減圧バルブ４の一部分であるプレートバ ルブ１８で終わる。ダイヤフラム上でダイヤフラムバルブは、一方ではバルブチ ャンバー２０内の圧力に作用し、他方ではスプリング５に作用する。後者は、サ ーボモーターＭによって操作上の調整ができる。操作中に調整を行う場合は、サ ーボモーターＭを止めねじと交替しても良い。バルブチャンバー２０は前記チャ ンバーの一部分をなし、その大きい部分２１はせん孔２２を介してバルブチャン バー２０に連絡される。両チャンバーは熱交換器７と熱伝導的に連絡されており 、該熱交換器はその中を通して流れる熱い冷却水を持たない。熱交換器を通して 流れる冷却水はバルブ８（図面中に示されていない）によって決まり、該バルブ はチャンバー壁に配置された熱電対９からコンピュータ３を介して信号を受け取 る。該チャンバー壁側面には圧力センサーＩＯが設けられ、その信号はコンピュ ータを介してサーボモーターＭに進む。チャンバーの第２の部分２１はリブ２３ を包含し、該リブは冷却水用空間に連結されるので、さらに熱交換域を形成する 。さらにリブは、ちょうどせん孔２２のごとく、小さい断面で相互連結された複 数の隔室にガソリンチャンバー内で細分割し、パルセージぢンの形成を妨げる。

複雑なハウジングの機械加工および形状を必要とするエレメントはハウジング部 ２９内に配置され、前述のごとく機構ハウジング部と呼ばれる。チャンバーの大 きい部分２！はカバー２８に隣接するチャンバーハウジング部３０内にある。該 ハウジング部３０は相対的に単純な形状を有するので、必要によっては安い経費 で、幾つかのリブ或いはチャンバー隔室を有する、より大きいか、或いはより小 さいハウジング部と交替できる。示したカバー２８はチャンバー壁に沿った他の 部品を変化させることなく、より大きいか、或いはより小さいチャンバー容積に 容易に修飾できるか、或いは交換できる。

主要のガソリン流は、次いで電磁比例バルブ１１に向かい、そこからダクト２４ を介して出口部２５に進む。該ダクト２６は、止めねじ２７によるアイドリング 設定に用いられる側路を意味する。出口部２５の上流はオーバーラン・締切りバ ルブである。

国際調査報告 １Ｍｗｖｍｈ−＾−””’ｋＰＣＴ／ＥＰ　８７１００２０１Ａ）ＩＮＥＸ　Ｔ ｏ　Ｔ）！Ｅ　ＩＮＴＥＲＮＡτｌ０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ　０Ｎ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＥＰ 　８７１００２０１　（ＳＡ　１６９８３）ＵＳ−Ａ−４１４１３２６２７１０ ２／７９　ＮｏｎｅＵＳ−Ａ−４４９９８８５１Ｑ、１０２／８５　ＮｏｎｅＵ Ｓ−Ａ−２６９６７１４Ｎｏｎｅ ＵＳ−Ａ−３１７６７０９’　ＮｏｎｅＦｏｒ　ｍｏｒｅ　ｄ＠ｔａｉｌＩＩ　 ａｂ６ｕ？　？ｈ＋ａ　ＭｒｓｒａＶ　。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．減圧バルブ（４）、計量バルブ（１１）および該バルブ間に配置されたチャ ンバー（２０、２１）、並びに操作変数の関数として該バルブ（４、１１）を設 定し、特に動力要求信号の関数として計量バルブをコントロールするための制御 手段（開ループシステム）或いは規制手段（閉ループシステム）を有する計量器 からなり、該規制手段が減圧バルブ（４、１１）の設定に作用し、該２個のバル ブ間のチャンバー（２０、２１）が圧力変動を一定にさせる緩衝容積として設計 されていることを特徴とする、可変出力機器への燃料、特に液体ガソリンを計量 する装置。
2. ２．複数部分に分かれたハウジング、作動機構を有する減圧パルプ（４）、計量 バルブ、該２個のバルブ間の流路に配置されたチャンバー（２０、２１）および 、所望により、ガソリンの流路に熱を供給する機器からなり、緩衝容積および／ または熱伝達用として必須の、チャンバー（２０、２１）の一部分（２）が、減 圧バルブ（４）およびその作動機構を収容する機構ハウジング部（２９）から分 離されたチャンバーハウジング部（３０）で制限されることを特徴とする、燃料 、特に液体ガソリン用の計量器。
3. ３．該機構ハウジング部（２９）が、高品質の機械加工、はめ合い或いは操作を 伴う他の部品、例えば、開閉バルブ（２）、燃料供給連絡部（１７）、アイドリ ングノズル（２７）、オーバーラン・締切りバルブ（１３）、燃料放出連絡部（ ２５）を収容する前記第１項または第２項の計量器。
4. ４．該機構ハウジング部（２９）が、加熱担体を受けるダクト（７）を含む前記 第１〜３順いずれか１つの計量器。
5. ５．該チャンバーハウジング部の壁が、加熱担体ダクト（７）と熱伝導的に連絡 される前記第４項の計量器。
6. ６．該チャンバー（２１）が、小径の開口で相互連絡された複数の緩衝空間に細 分割するか、或いは熱交換域を拡張するためのリブ（２３）を包含する前記第１ 〜５項いずれか１つの計量器。
7. ７．該緩衝空間（２０、２１）の少なくとも１つが、ガソリンの流路内に存在し ない前記第６項の計量器。
8. ８．該チャンバー（２０、２１）の容量（ｃｍ３）が、燃焼エンジンの出力（Ｋ Ｗ）の少なくとも半分である前記第１〜４項いずれか１つの計量器。
9. ９．該チャンバー（２０、２１）が、ガソリンの温度および／または圧力用セン サー（９、１０）を包含し、減圧バルブ（４）または熱供給に影響を与えるため にその信号を用いる前記第１〜８項いずれか１つの計量器。
10. １０．減圧バルブ（４）の特性を調整するためにモーター（Ｍ）が設けられた前 記第１〜９項いずれか１つの計量器。
11. １１．減圧バルブ（４）のモーター（Ｍ）に作用する制御ユニット（３）が設け られ、圧力または温度センサー（９、１０）および／または他の信号、特にラム ダ信号を処理するために、該制御ユニットが設けられた前記第１〜１０項いずれ か１つの計量器。