(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプロセッサと、
周囲圧力を検知して周囲圧力信号を生成し、該周囲圧力信号を前記マイクロプロセッサに出力する周囲圧力センサーと、
エンジンの吸気マニホルド圧力信号を検知して吸気マニホルド圧力信号を生成し、該吸気マニホルド圧力信号を前記マイクロプロセッサに出力する吸気マニホルド圧力センサーと、
エンジン応答特性と排気煙に関連する最適な空燃比に対応するデータポイントを周囲圧力の関数として記憶する記憶手段と、
を備え、
前記マイクロプロセッサは、前記周囲圧力信号に対応する前記記憶手段に記憶されたデータポイントに基づいて最適な空燃比を求め、該最適な空燃比と前記吸気マニホルド圧力信号とに基づいて燃料供給信号を生成するように構成されており、
前記マイクロプロセッサが出力する前記燃料供給信号に対応する燃料を噴射する燃料噴射器が設けられ、
前記マイクロプロセッサには、前記最適な空燃比を定められた限界内で手動的に変更する手動調整機構が結合された、
ことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
エンジン冷媒温度信号を発信するようになったエンジン冷媒温度センサーを備えており、前記マイクロプロセッサは前記エンジン冷媒温度信号を受信するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは、所定値よりも小さい前記エンジン冷媒温度信号に応答して所定割合だけ前記最適な空燃比を減少させることを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、第一高度に対するエンジン応答特性対排気煙に関する最適な空燃比に対応するデータポイントを記憶していることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン請求項装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、第二高度に対するエンジン応答特性対排気煙に関する最適な空燃比に対応するデータポイントを記憶していることを特徴とする請求項４に記載のエンジン請求項装置。
【請求項６】
前記マイクロプロセッサは、前記第一と第二データポイントから補間することによって、前記第一と前記第二高度の間の高度に対する最適な空燃比を計算することを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンに対する空燃比を制御する装置と方法に関する。より詳細には、本発明は、エンジンの作動範囲内において、いかなる高度においても排気煙を最小にして、エンジンの応答時間を最適にする空燃比を選択する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ディーゼルエンジンの応答時間（即ち、エンジンがアイドルからある予め選択された速度になるのに要求される時間の長さ）は空燃比の関数である。空燃比を減少させることは、一般的に、応答時間を減少させることになる。しかしながら、応答時間を減少させることは、排気煙を増大させるという犠牲をはらうことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
更に、より高い高度で適当な空燃比を維持するために、エンジンは、燃料に混合される空気量を増大させるか、或いはこの混合気内の燃料の量を減少させることによって、酸素量の減少を補正しなければならない。このことを達成するためのひとつの方法は、より高い高度で作動するときにエンジンのラック位置を限定することである。
本発明は、これらの欠点の一つか、それ以上を解決するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の制御装置の好ましい実施例では、マイクロプロセッサと、該マイクロプロセッサへの出力として周囲圧力信号を有する周囲圧力センサーと、前記マイクロプロセッサに電気的に接続された燃料噴射器と、前記マイクロプロセッサに電気的に結合し、エンジン応答に対する排気煙における最適な空燃比に対応するデータポイントを記憶する記憶手段とを含んでいる。
周囲空気圧力センサーと、吸気マニホルド圧力センサーと、マイクロプロセッサと、記憶手段と、燃料噴射器とエンジンとを有するエンジン制御装置に関するエンジン応答対排気煙としてエンジンの最適な空燃比を計算する方法において、周囲空気圧力センサーは周囲空気圧力信号を発信し、吸気マニホルド圧力センサーは吸気マニホルド圧力信号を発信している。この方法は、周囲空気圧力信号の関数として高度を計算する段階と、記憶手段で記憶されたデータポイントに基づいて排気煙対エンジン応答における最適な空燃比を計算する段階と、燃料供給命令を発する段階とからなることが開示されている。
本発明の前述した態様及び他の態様は、図面と請求の範囲を参照し、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００５】
【実施例】
図１を参照すると、本発明の制御装置１０の好ましい実施例がブロック線図で示されている。制御装置１０はマイクロプロセッサ１２を備えている。このマイクロプロセッサ１２は、アナログからディジタルに変換する（Ａ／Ｄ）コンバータ２６を介して周囲圧力センサー２５と、Ａ／Ｄコンバータ２８を介して冷媒温度センサー２７とに接続されている。マイクロプロセッサ１２は、Ａ／Ｄコンバータ２１を介して吸気マニホルド圧力センサー２０に接続され、ソレノイド駆動回路４６を介して個々の噴射器４０とに接続されている。これらの回路に対応する信号調節及びフィルタリング回路機構は図示されていないが当技術分野では公知である。
スイッチ、即ち調整手段３６として示されているような手動調整装置３５もまたマイクロプロセッサに接続されている。ソフトウェア指示部３２と空燃比データ３１とを含む別個のメモリー装置３０は、入力１４をマイクロプロセッサ１２に与える。
好ましい実施例で使用されたマイクロプロセッサ１２は、モトロラ社により製造されているモトロラ６８１１Ｅ２型マイクロプロセッサである。しかしながら、公知のほかの適当なマイクロプロセッサでも簡単に、かつ容易に取替えることができる。
【０００６】
図２を参照すると、フローチャートが、メモリー装置３０内に記憶されたソフトウェア指示部３２について行われるマイクロプロセッサ制御を表している。詳細なフローチャートでは、特に上述のマイクロプロセッサを使用するようになっているが、本発明を実施するのに他の適当なマイクロプロセッサを使用してもよい。フローチャートは、好ましいソフトウェアプログラムの完全で作業可能な設計を表しており、一連の６８１１Ｅ２型マイクロプロセッサで実施された。ソフトウェアは、このマイクロプロセッサに対応する指示のセット、或いは適当なマイクロプロセッサの指示セットを用いてこのフローチャートから容易にコード化できる。このフローチャートからソフトウェアを書き込むことは当業者にとって機械的な段階にすぎない。
第一ブロック１００において、吸気マニホルド圧力センサー２０はアナログ吸気マニホルド圧力信号（吸気圧）を発し、Ａ／Ｄコンバータ２１によってディジタル信号に変換される。ブロック１１０において、マイクロプロセッサ１２は、給気圧で一定の空気量で組み合わされることのできる最低の燃料量と最大の燃料量とを計算する。最低と最高の燃料量は経験的に決定され、エンジンが作動のためにプログラムされる上限高度と下限高度に基づく。好ましい実施例において、最低の空燃比は１２．０対１であり、最高の空燃比は１８対１である。エンジンの種類または高度によって制御がなされるように、これら最低値と最高値は、当業者によって簡単に、かつ容易に変更することができる。
【０００７】
ブロック１２０において、周囲圧力センサー２５は現存する周囲空気圧力に対応するアナログ周囲圧力信号を発信する。Ａ／Ｄコンバータ２６はアナログ信号をディジタル信号に変換する。次いで、このディジタル信号はマイクロプロセッサ１２により受信される。ブロック１３０において、マイクロプロセッサ１２は、周囲圧力センサー２５により発生した周囲圧力信号に基づいてエンジンの高度を計算する。
ブロック１４０において、マイクロプロセッサはメモリーに記憶されたデータ３１に基づいて最適な空燃比を計算する。典型的な一組のデータポイントが図３に示されており、一般的に２つの空燃比曲線を示している。各曲線は、ある一定の作動高度における煙対応答時間を表している。図３を参照すると、一定の高度のときに空燃比が減少するにつれて、応答時間は増大し、排気煙量は減少する。このようにして、空燃比が非常に小さいときには、排気煙の特性は望ましいものとなるが、応答時間は非常に遅い。空燃比が減少するにつれて（図３の矢印Ａによって示されている）応答時間は減少するが、煙量は増大する。これからわかるように、排気煙と、より早く応答する時間とは反比例する。
【０００８】
図３で示されているように、好ましい実施例において、２つの空燃比曲線はメモリー内に記憶されている。第一組のデータポイント１３１は、エンジンが第一高度で、或いはそれ以下の高度で作動されるときに、いくつかの空燃比におけるエンジンの応答時間対排気煙を表している。第二組のデータポイント１３２はエンジンが第二の高度で、或いはそれ以上の高度で作動されるときの空燃比におけるいくつかのエンジン応答時間対排気煙を表している。第一高度か、或いはそれ以下の高度での最適なエンジン応答時間対排気煙は、グラフのポイントＺで示されている。この第一組のデータポイント１３１はメモリ装置３０内で記憶される。
第二の高度で、或いはそれ以上の高度で操作するための最適な空燃比は、図３の点Ｚ’によってグラフで表されている。この第二組のデータポイント１３２もまたメモリー装置３０内に記憶されている。これらの２組のデータポイントが与えられると、第一と第二の高度間の高度に対して、それぞれの線形補間によってマイクロプロセッサは最適な空燃比を計算することができる。図２を参照すると、ブロック１４０において、マイクロプロセッサは、周囲空気圧力センサー２５により感知される現在の操作高度に対する最適な空燃比を計算する。
【０００９】
図４を参照すると、最適な空燃比対高度のグラフが示されている。ポイント１３４は第一組のデータポイント１３１に対応する第一高度を表している。ポイント１３５は第二組のデータポイント１３２に対応する第二高度を表している。上述したように、第一と第二の高度間の最適な空燃比は、第一組と第二組のデータポイントからのそれぞれの補間によって計算される。
図２を再び参照する。マイクロプロセッサ１２が最適な空燃比を計算すると、ブロック１５０において、マイクロプロセッサ１２はスイッチ３６から入力１３を読む。オペレータが、計算された最適な値から空燃比を変更したい場合には、スイッチ３６を中央位置から移動させる。オペレータがスイッチを中央位置以外の位置に移動させたことをマイクロプロセッサ１２が検知した場合には、プログラム制御はブロック１６０に進む。オペレータがスイッチ３６を中央位置以外の位置に移動させなかった場合には、最適な空燃比の調整を行う必要がなく、制御はブロック１７０に進む。
ブロック１７０において、マイクロプロセッサは燃料指令を駆動回路４６に発する。駆動回路４６は、マイクロプロセッサ１２の燃料指令の関数として、噴射器４０に電流が流れる時間の長さを制御する。噴射器４０への電流の流れは噴射器が開いたままである時間の長さを決定し、シリンダに入る燃料量を決定する。
【００１０】
オペレータが最適な燃料量になるように調整を命令した場合には、ブロック１６０において、マイクロプロセッサは調整量が所定の調整量の限界を越えているかどうかを決定する。調整量が所定限界を越えている場合には、制御はブロック１８０に進み、調整量が限界量にセットされる。
好ましい実施例において、調整の限界には２つの部分がある。第一に、空燃比の限界には絶対上限と絶対下限があり、上述したように、好ましい実施例においては、絶対上限は１８であり、絶対下限は１２．０である。第二に、相対的限界があり、これは、絶対上限値と絶対下限値との範囲の２５パーセントとして計算される。このため、好ましい実施例において、相対的限界は、空燃比の±１．５から１の間で変化する。
相対的限界量の例として、与えられた高度において計算された最適な空燃比を１６．５とする。オペレータは手で１５．０に空燃比を調整することで応答時間を減少させることができる。オペレータは、また手で１８に空燃比を調整することによって、煙量を減少させることができる。
しかしながら、オペレータは、手で、絶対上限値以上または絶対下限値以下に空燃比を調整することができない。このため、計算された最適な空燃比が１７．５であった場合には、オペレータが空燃比を増大させることのできる値は０．５であり、全体が１８になる。しかしながら、オペレータは比率を最高で１．５まで減少させることができ、最低が１６．０となる。
【００１１】
ブロック１９０を参照すると、最適な空燃比は調整量によって調整される。制御はブロック２００に進む。ブロック２００では、マイクロプロセッサが調整量によって調整された最適値に対応する燃料命令を発する。次いで、プログラム制御はブロック１００に戻る。
付加的な制御段階は図２に示されていないが、好ましい実施例に含まれていてもよい。図２のブロック線図によって示された制御手順を開始する前に、マイクロプロセッサ１２はＡ／Ｄコンバータ２８の出力を読み出し、冷媒温度センサー２７のアナログ温度信号に対応するディジタル信号を発信する。冷媒温度が所定値よりも小さい場合には、上述したソフトウェア制御において決定された最適な空燃比は、所定のパーセンテージで減少されるが、いずれの場合においても、空燃比が絶対下限よりも小さくなることはない。この方法において、制御システムは、冷房状態において、車両を操作するためにおきる過度の煙を減少させることができる。
本発明の好ましい実施例は、過度にエンジン性能を犠牲にすることなく、排気煙を減少させるように空燃比を最適なものにする空燃比制御を提供している。制御は、採掘坑や排気煙が集まるような場所において車両を操作することによって発生した排気煙を減少させるために用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の空燃比制御の好ましい実施例を概略的にブロック線図で示している。
【図２】制御装置におけるソフトウェア操作のフローチャートを示している。
【図３】二つの高度における典型的な空燃比応答曲線をグラフで示している。
【図４】典型的な最適な燃料比対高度をグラフで表している。
【符号】
１０  制御装置
１２  マイクロプロセッサ
１４  入力
２０  マニホルド圧力センサー
２１  Ａ／Ｄコンバータ
２５  周囲圧力センサー
２６、２７、２８  Ａ／Ｄ  コンバータ
３１  空燃比データ
３２  ソフトウェア指示部
３５  調整装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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