(57)【要約】【課題】  空運転または軽いエンジン負荷時の燃料配分を提供する。【解決手段】  エンジンの少なくとも２個の燃焼室に燃料を供給するための装置および方法。燃料コントローラーは、燃焼サイクル中に、エンジンの各燃焼室に供給すべき第一所望燃料量を示す第一燃料量シグナルを受け取る。この燃料コントローラーは、少なくとも１個の第二燃料量シグナルを第一燃料量シグナルの関数として伝達し、かつ、少なくとも１個の第三燃料量シグナルを第一燃料量シグナルの関数として伝達する。第二及び第三の燃料量シグナルは、燃焼サイクル中に供給すべき、それぞれ第二及び第三の所望燃料量を示している。燃焼サイクル中に伝達される第二燃料量シグナルに対応する燃料量の合計は、第一所望燃料量より少ない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの少なくとも２個の燃焼室に燃料を供給するための装置であって、
燃焼サイクル中に、エンジンの各燃焼室に供給すべき第一所望燃料量を示す第一の燃料量シグナルを受け取るように作動可能の燃料コントローラーであって、この燃料コントローラーは、少なくとも１個の第二燃料量シグナルを第一燃料量シグナルの関数として伝達し、かつ、少なくとも１個の第三燃料量シグナルを第一燃料量シグナルの関数として伝達するように作動可能であり、第二及び第三の燃料量シグナルは、燃焼サイクル中に供給すべき、それぞれ第二及び第三の所望燃料量を示し、
燃焼サイクル中に伝達される第二燃料量シグナルに対応する燃料量の合計は、第一所望燃料量より少ない燃料コントローラーを備える装置。
【請求項２】
燃焼サイクル中に伝達される第三燃料量シグナルに対応する燃料量の合計が実質的に第一所望燃料量に等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
燃焼サイクル中に伝達される第三所望燃料量シグナルに対応する燃料量の合計が第一所望燃料量より大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
燃焼サイクル中に伝達される第二および第三燃料量シグナルに対応する燃料量の合計が、実質的にエンジンの燃焼室の数を乗じた第一所望燃料量に等しい、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
エンジンの運転特性を示す少なくとも１個の運転特性シグナルを受け取るように作動可能な燃料ガバナーであって、この燃料ガバナーは、少なくとも１個の運転特性シグナルの関数として第一特性を決定するように作動可能であり、この第一特性はエンジンが所定の運転特性を有する時エンジンの各燃焼室に供給すべき第一所望燃料量を示し、この燃料ガバナーは第一特性を示す第一燃料量シグナルを伝達するように作動可能である燃料ガバナーを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
エンジンの運転特性がエンジンの所望運転条件を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
エンジンの運転特性が所望燃料量を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
燃料ガバナーが更に、エンジンのエンジン・スピードを示すエンジン・スピード・シグナルを受け取るように作動可能であり、第一燃料量シグナルが更に、エンジン・スピード・シグナルの関数である、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
第一燃料量シグナルが更に、先の第一燃料量シグナルの関数である、請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
第二及び第三燃料量シグナルを受取るための燃料コントローラーに連結した、少なくとも１個の燃料供給装置であって、この少なくとも１個の燃料供給装置は、
実質的に第二燃料量を第二燃料量シグナルの関数としてエンジンの第一燃焼室に供給し、かつ、
実質的に第三燃料量を第三燃料量シグナルの関数としてエンジンの第二燃焼室に供給するように作動可能である燃料供給装置を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
燃料コントローラーが更に、エンジンのエンジン・スピードを示すエンジン・スピード・シグナルを受け取るように作動可能であり、
燃焼サイクル毎の第二所望燃料量の合計が、エンジン・スピード・シグナルが所定のしきい値と所定の関係を有する時、第一所望燃料量より小さく、
燃焼サイクル毎の第二所望燃料量シグナルの合計が、エンジン・スピード・シグナルが所定のしきい値と所定の関係を有しない時、実質的に第一所望燃料量と等しく、
燃焼サイクル毎の第三所望燃料量シグナルの合計が、エンジン・スピード・シグナルが所定のしきい値と所定の関係を有する時、第一所望燃料量より大きく、かつ、
燃焼サイクル毎の第三所望燃料量シグナルの合計が、エンジン・スピード・シグナルが所定のしきい値と所定の関係を有しない時、実質的に第一所望燃料量と等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
燃料コントローラーが更に、エンジンのエンジン・スピードを示すエンジン・スピード・シグナルを受け入れるように作動可能な装置であり、
エンジン・スピード・シグナルが、エンジン・スピードは実質的にエンジンの空運転スピード以下であると示す時、燃焼サイクル毎の第二所望燃料量シグナルの合計が、第一所望燃料量より少なく、
エンジン・スピード・シグナルが、エンジン・スピードは実質的にエンジンの空運転スピード以下でないと示す時、燃焼サイクル毎の第二所望燃料量シグナルの合計が、実質的に第一所望燃料量に等しく、
エンジン・スピード・シグナルが、エンジン・スピードは実質的にエンジンの空運転スピード以下であると示す時、燃焼サイクル毎の第三所望燃料量シグナルの合計が、第一所望燃料量より大きく、
エンジン・スピード・シグナルが、エンジン・スピードは実質的にエンジンの空運転スピード以下でないと示す時、燃焼サイクル毎の第三所望燃料量シグナルの合計が、実質的に第一所望燃料量に等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
エンジンの少なくとも２個の燃焼室へ燃料を供給する方法であって、
所定の時間中に少なくとも２個の燃焼室に供給すべき燃料量を示す特性を決定する工程と、
燃料量を示す特性に対応する燃料量より少ない量に対応する燃料量を、少なくとも１個の燃焼室に所定の時間中に供給する工程と、
実質的に燃料量を示す特性に対応する燃料量以上の量に対応する燃料量を、所定の時間中に少なくとも１個の他の燃焼室に供給する工程とを含む方法。
【請求項１４】
燃料をエンジンの少なくとも２個の燃焼室に供給する方法であって、
所定の時間中に少なくとも２個の燃焼室に供給すべき燃料量を示す特性を決定する工程と、
所定の時間中に少なくとも２個の燃焼室への燃料量を示す特性に対応する燃料量を不均等に供給する工程とを含む方法。
【請求項１５】
特性が少なくとも１個の燃料量、燃料供給持続時間、燃料バルブ位置、燃料バルブ位置の変化、燃料バルブ位置の変化率、空気量、空気供給持続時間、空気バルブ位置、空気バルブ位置の変化、及び、空気バルブ位置の変化率を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも２個の燃焼室に供給すべき燃料量を示す特性を決定する工程が、エンジンが第一セットの所定の運転特性で作動しているとき燃焼室に供給すべき燃料量を示す特性を決定する工程を含み、かつ、
少なくとも２個の燃焼室への燃料量を示す特性に対応する燃料量を不均等に供給する工程が、所定の数の燃焼室に燃料量を不均等に供給する工程を含み、その燃料量は所定の燃焼室の数を乗じた燃料量を示す特性に対応している、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
少なくともｎ個の燃焼室を有するエンジンに燃料を供給する方法であって、
エンジンが第一セットの運転特性を有するとき、所定の時間中エンジンの各燃焼室に供給すべき第一燃料量を示す第一特性を決定する工程と、
エンジンが第一セットの運転特性を有するとき、所定の時間中少なくとも１個の燃焼室へ第二燃料量を供給する工程と、
エンジンが第一セットの運転特性を有するとき、所定の時間中少なくとも１個の他の燃焼室へ第三燃料量を供給する工程とを含み、かつ、
第二及び第三燃料量を受け取る燃焼室の数を乗じた、第二及び第三燃料量の合計が、実質的に第二及び第三燃料量を受け取る燃焼室の数を乗じた第一燃料量に対応し、第二燃料量が第三燃料量と等しくない方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にエンジンへの燃料供給に関し、より詳細には、空運転又は、軽いエンジン負荷時の燃料供給の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンへの燃料供給を制御することは、エンジン・スピードやトルクなどの、エンジンの従来の運転特性に影響を及ぼすことを世に認められた技法である。つい最近では、それは、エンジンからのＮＯＸや微粒子などの排気ガスを低減するために使用される幾つかの方法の一つである。
【０００３】
エンジンが空運転で走行するスピードで、あるいは、軽い又は無積載荷重状態で運転中、従来は比較的少量の燃料が、エンジンの各燃焼室に燃料噴射器などの燃料供給装置により、例えば噴射して、供給されている。
【０００４】
しかし、実際問題として、各燃料噴射器には、起動する度に噴射する、最小制御可能な燃料の量がある。これは、燃料噴射器のデザインと製造に内在する制約と許容範囲によるものである。従って、噴射する燃料の所望の量がその最小制御可能燃料噴射量より少ないときは、燃料が全く噴射されないかもしれないし、最少量か又はその間の何らかの量が噴射されるかもしれない。いずれの場合も、所望のとは異なる量の燃料がエンジンの燃焼室に供給され得る。これが、望まない排気ガス又はエンジン性能に、つながり得る。
【０００５】
例えば各シリンダーの燃焼サイクル（４行程サイクルエンジンの吸気、圧縮、燃焼、排気）毎の、２回以上の燃料ショットのような多ショット噴射の出現と共に、燃焼サイクル毎の供給燃料の量は、２回以上の噴射に分けられる。従って、噴射ごとの燃料の量がより少ない程、燃料噴射器は上記の問題により遭い易くなる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エンジンの少なくとも２個の燃焼室に燃料を供給するための装置と方法を提供する。燃料コントローラーは、燃焼サイクル中に、エンジンの各燃焼室に供給すべき第一所望燃料量を示す第一の燃料量シグナルを受け取る。この燃料コントローラーは、少なくとも１個の第二燃料量シグナルを第一燃料量シグナルの関数として伝達し、かつ、少なくとも１個の第三燃料量シグナルを第一燃料量シグナルの関数として伝達する。第二及び第三の燃料量シグナルは、燃焼サイクル中に、エンジンの各燃焼室に供給すべき、それぞれ第二及び第三の所望燃料量を示している。燃焼サイクル中に伝達される第二燃料量シグナルに対応する燃料量の合計は、第一所望燃料量より少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の一実施形態による装置１０の機能ブロック図である。
【０００８】
装置１０は、エンジンの所望運転特性を示す、エンジン１４の例えばシリンダーのような燃焼室のそれぞれに供給すべき所望燃料量などの、運転特性シグナルを受け取り得る、燃料ガバナー１２を有してよい。例えば、運転特性シグナルは、例えば、アクセル・ペダル又はスロットル（図示せず）の位置から得られる、所望のラック（「ＲＡＣＫｄｅｓ」）、所望のエンジン・スピード、あるいは、所望のトルクであってよい。燃料ガバナー１２は、また、例えば実エンジン・スピード・シグナル（「Ｎ」）、及び、実ラック・シグナル（「ＲＡＣＫａｃｔ」）などの、当業者に公知の他の種々のシグナルを、受け取ることも可能である。
【０００９】
燃料ガバナー１２は、エンジン１４の各燃焼室に供給すべき所望の燃料量を示す第一燃料量シグナル（「ＦＵＥＬＱ１」）を生成するために、当業者に公知の方法で受け取る上記シグナルを、処理し得る。
【００１０】
例示のために燃料量シグナルとして本明細書に説明されているが、第一の（および他の）燃料量シグナルは、燃料流を示す種々の任意の適切なシグナルであってもよい。例えば、それは、燃料流量、燃料流持続時間、燃料バルブの位置、燃料バルブの位置の変化、又は、燃料バルブの位置の変化率であってよい。同様に、それは、空気流量、空気流持続時間、（バイパス又は廃棄物出口を含む）空気バルブの位置、空気バルブの位置の変化、又は、空気バルブの位置の変化率であってよい。
【００１１】
第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１は、図１に示すように、実ラック・シグナルＲＡＣＫａｃｔとして燃料ガバナー１２にフィードバックされ得る。本発明の他の実施形態においては、実ラック・シグナルＲＡＣＫａｃｔは、当業者に公知の他の方法で、決定され得る。
【００１２】
燃料コントローラー１６は、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１を受け取るために、燃料ガバナー１２と連結され得る。この燃料コントローラー１６は、第二燃料量シグナル（「ＦＵＥＬＱ２」）および第三燃料量シグナル（「ＦＵＥＬＱ３」）を、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１の関数として、伝達し得る。第二及び第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３は、それぞれ第二及び第三所望燃料量を示し得る。燃料コントローラー１６は、一般に、第二及び第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３と共に、当業者に公知の方法で、燃料供給のタイミング、持続時間等を制御する。
【００１３】
本発明の一実施形態において、第二燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２は、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１で表示される燃料量より少ない燃料量を示し得るし、第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ３は、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１で表示される燃料量に等しい燃料量を示し得る。
【００１４】
本発明のもう一つの実施形態において、第二燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２は、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１で表示される燃料量より少ない燃料量を示し得るし、第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ３は、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１で表示される燃料量より多い燃料量を示し得る。
【００１５】
本発明の幾つかの実施形態において、燃料コントローラー１６は、また、実エンジン・スピード・シグナルＮも受け取り得る。この実エンジン・スピード・シグナルは、例えば、エンジン１４のフライホイール（図示せず）の運動を感知するエンジン・スピード・センサー１８などの、当業者に公知の種々の任意のソース（情報源）からも受け取られ得る。
【００１６】
燃料コントローラー１６は、次に、実エンジン・スピード・シグナルＮを、単体で、又は、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１と組み合わせて、第二及び第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３を伝達するために、使用可能化論理（ｅｎａｂｌｉｎｇ  ｌｏｇｉｃ）として、使用し得る。例えば、エンジン１６が空運転、あるいは、軽い又は無負荷状態で運転中、上記燃料コントローラーは、第二及び第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３を伝達するだけかもしれない。
【００１７】
空運転は、例えば、エンジン・スピード・シグナルＮだけで決定され得るが、一方、軽い又は無負荷状態は、実エンジン・スピード・シグナルＮと実ラック・シグナルＲＡＣＫａｃｔの両方を使い、当業者に公知の方法で決定され得る。エンジンの「空運転」、「軽い負荷」、「無負荷」状態を定義する特定の境界は、エンジンによって異なり得るし、当業者に公知の方法で必要に応じて定義され得る。例えば、キャタピラー（Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ）Ｃ−１２エンジンを使用する本発明の一実施形態では、空運転は約１１〜１５ｍｍ３の燃料として、無負荷は６００ｒｐｍより上で１１〜１５ｍｍ３の燃料として、そして、軽い負荷はいかなるエンジン・スピードでも１５〜２０ｍｍ３の燃料として定義される。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、第二及び第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３の伝達を有効に又は無効にするために、当業者に公知の他の論理（ｌｏｇｉｃ）が使われ得る。
【００１９】
燃料コントローラー１６が、上記の状況により第二及び第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３を伝達できなくなったとき、燃料コントローラー１６は、通常は第二及び第三燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３を運ぶ伝達ライン上で、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１又はその等価物を伝達し得る。
【００２０】
燃料噴射器２０のような燃料供給装置は、それぞれ第二および第三の燃料量シグナルＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３を受け取り得る。この燃料噴射器２０は、受け取った燃料量シグナルに対応する量の燃料を、当業者に公知の方法で、各燃焼室２２に供給する。当業者に公知の、例えばキャブレターのような他の燃料供給装置は、本発明の他の実施形態において使われ得る。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
運転中、燃料コントローラー１６は、燃料を燃料噴射器２０に配分するために、第一燃料量シグナルＦＵＥＬＱ１を、使用し得る。本発明の一実施形態において、燃料コントローラー１６は、燃料ガバナー１２が１個以上の燃料噴射器２０に依頼した燃料を、低減し得る。換言すれば、燃料ガバナー１２が、例えば２ｍｌの燃料を供給すべく、各燃焼室に依頼していても、燃料コントローラー１６は、１個以上の燃料噴射器２０が、１ｍｌの燃料を１個の燃焼室に供給するようにし、残りの燃料噴射器は依頼された２ｍｌの燃料を供給するように、するかもしれない。他の燃料低減の度合いも必要に応じて使用され得る。
【００２２】
本技術は、所望のエンジン・スピード／トルクが達成されるまで、通常は、エンジン・スピードに下がり始めるようにさせ、燃料ガバナー１２に最初の量（この例では２ｍｌ）より多い燃料の量を依頼させるであろう。従って、低減されなかった燃料ショット用の燃料量は、結局、増加される。このより大きい燃料の量は、管理するのに、内在的に、より制御可能である／より容易である。
【００２３】
例えば、空運転／軽い負荷状態で、従来の燃料コントローラーが、通常はシリンダー毎燃焼サイクル当たり２個のショットを使う場合、本発明の一実施形態による燃料コントローラー１６は、第二のショットをシリンダーのある割合において、例えば半分などで、１個のショットを省く可能性がある。従って、シリンダーの半分は２個のショットを受け取り、半分が１個のショットを受け取るであろう。その結果、燃料ガバナー１２は、より多くの燃料を要求するであろう。それは発生中の噴射（省かれなかった噴射）の量を増加させる。これによる一つの効果は、より大きい燃料の量はより小さい量よりもより管理可能であるので、発生中の噴射はより制御可能であるということである。
【００２４】
本発明の他の実施形態においては、燃料コントローラー１６だけで、燃料量を再配分することによって、燃料ガバナー１２の援助なしに、上述したのと同じ配分の燃料を達成し得る。
【００２５】
本発明のもう一つの実施形態においては、燃料コントローラー１６は、２個以上の燃料噴射器２０の間で、燃料ガバナー１２に依頼された燃料を再配分する可能性がある。換言すると、燃料ガバナーが、例えば２ｍｌの燃料が各燃焼室に供給されるように依頼しているのに、燃料コントローラーは、１個の燃焼室に１ｍｌの燃料を、そして、もう１個の燃焼室に３ｍｌを、燃料噴射器２０に供給させる可能性がある。
【００２６】
多ショット運転中、燃料コントローラー１６は、ショットの削除又は追加を含めて、燃料を１または両ショットに低減／追加する可能性がある。このショットの削除は、燃料噴射器により噴射される燃料量が、最小制御可能噴射量に近づく（又は、より少ない）とき、有益であり得る。今や削除されたそうでなければショットにより供給されていたであろう燃料は、次に、もう１個のショットに、そのショットの量を増加させながら、そしておそらく、このショットのボリュームを最小制御可能噴射量を超えるように増加させながら、配分され得る。
【００２７】
本発明の幾つかの実施形態においては、燃料の再配分は、均一に行われる必要はない。例えば、燃料量は２個の燃料噴射器で低減され得るし、かつ、燃料はたった１個の燃料噴射器に追加され得るし、又は、その逆の可能性もある。他の適切な低減／追加の組合せも、使われ得る。
【００２８】
この低減又は再配分技術を使う燃料噴射器２０の数は、排気ガスも含めた所望のエンジン運転特性に依り、必要に応じて選択されるであろう。全ての、幾つかの、又は、零個の燃料噴射器２０が、燃料をそれぞれの燃料量シグナル（例えばＦＵＥＬＱ２、ＦＵＥＬＱ３）に、追加、又は、減じさせる可能性がある。
【００２９】
本発明の幾つかの実施形態においては、上記技術を使う燃料噴射のタイミングは、上記技術を使わない燃料供給方法に比較して、可変であり得る。例えば、多ショット噴射においては、通常燃料を約４５度と上死点前（「ＢＴＤＣ」）５度とで噴射するのを、今度は燃料をＢＴＤＣ約３０〜２０度と上死点後（「ＡＴＤＣ」）０〜１０度とで噴射するとき、有益であり得る。他のタイミング変化は、本発明の実施形態を使用する単一ショット噴射に適切であり得る。
【００３０】
上記発明は、排気ガスに影響を与えるために、幾つかの用途において使用され得る。本発明の実施形態は、キャタピラー（Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ）Ｃ−１２エンジンの空運転中に使用時、約０．２グラムのＮＯＸ低減を与えるために、示されている。
【００３１】
上述のことから、本発明において、説明のために本発明の特定の実施形態を記載してきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなしに種々の修正を行いうることが理解されるであろう。従って、本発明は、添付した特許請求の範囲による以外は限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  装置
１２  燃料ガバナー
１４  エンジン
１６  燃料コントローラー
１８  エンジン・スピード・センサー
２０  燃料噴射器
２２  燃焼室
【図１】
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