JPS58152132A - 燃料噴射開始時期制御装置 - Google Patents
燃料噴射開始時期制御装置Info
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- JPS58152132A JPS58152132A JP57034378A JP3437882A JPS58152132A JP S58152132 A JPS58152132 A JP S58152132A JP 57034378 A JP57034378 A JP 57034378A JP 3437882 A JP3437882 A JP 3437882A JP S58152132 A JPS58152132 A JP S58152132A
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
- F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/345—Controlling injection timing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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。
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、ディーゼルエンジンにおける燃料噴射開始時
期を燃料性状や負荷条件等の運転条件の変化に応じて最
適な時期に自動的に制御するようにした燃料噴射開始時
期制御装置に関するものである。
期を燃料性状や負荷条件等の運転条件の変化に応じて最
適な時期に自動的に制御するようにした燃料噴射開始時
期制御装置に関するものである。
ディーゼルエンジンにおいてはその使用燃料の性状ある
いは負荷条件等の運転条件の変化に応じて燃料の噴射開
始時期を変更する必要性が多々生じる。例えば、燃料を
A重油から性状の悪いC重油に変えた場合には筒内最高
圧が低下して燃料消費率が増加するため、燃料噴射開始
時期をへ重油の場合に比べて早目にする必要がある。
いは負荷条件等の運転条件の変化に応じて燃料の噴射開
始時期を変更する必要性が多々生じる。例えば、燃料を
A重油から性状の悪いC重油に変えた場合には筒内最高
圧が低下して燃料消費率が増加するため、燃料噴射開始
時期をへ重油の場合に比べて早目にする必要がある。
そこで、従来において第1図に示すような構造により、
燃料噴射開始時期を所望の時期に調整し得るようにした
燃料噴射時期変更装置が本願と同一出願人によって提案
されている。すなわち、スピルポート1から吸込んだ燃
料がプランジャ2によって圧縮されて噴射弁3に送り出
される通路4に分岐通路5を設け、この分岐通路5を副
シリンダ6のシリンダ頭に接続し、かつ副シリンダ6内
のピストン7にはシリンダ頭に向けてバネ8を課し、さ
らにピストン7の後部にはストッパネジ9を配置し、こ
のストッパネジ9の位置をラックとピニオンの機構を利
用した調整レバー10によって図の左右方向に変化させ
るようにしたものである。
燃料噴射開始時期を所望の時期に調整し得るようにした
燃料噴射時期変更装置が本願と同一出願人によって提案
されている。すなわち、スピルポート1から吸込んだ燃
料がプランジャ2によって圧縮されて噴射弁3に送り出
される通路4に分岐通路5を設け、この分岐通路5を副
シリンダ6のシリンダ頭に接続し、かつ副シリンダ6内
のピストン7にはシリンダ頭に向けてバネ8を課し、さ
らにピストン7の後部にはストッパネジ9を配置し、こ
のストッパネジ9の位置をラックとピニオンの機構を利
用した調整レバー10によって図の左右方向に変化させ
るようにしたものである。
この装置によれは、プランジャ2が燃料カム(図示せず
)の動きに従って圧縮行程に入ると、シリンダ室11内
の燃料の圧力が上昇し始めるため、ピストン7はその圧
力を受けてバネ8を押えつけながら図の左方向へストッ
パネジ9に当るまで移動する。そして、この状態からプ
ランジャ2による燃料の圧力がさらに上昇して噴射ポン
プ3の開弁圧を越えると燃料噴射が行なわれるようにな
る。従って、ピストン7が第2図に詳しく示すように行
程dだけ動く間、燃料噴射開始時期が遅れることになる
。従って、ピストン7の行程をストッパネジ9の位置の
調整によって変えることにより、燃料の噴射開始時期を
所望の時期に変えることができる。
)の動きに従って圧縮行程に入ると、シリンダ室11内
の燃料の圧力が上昇し始めるため、ピストン7はその圧
力を受けてバネ8を押えつけながら図の左方向へストッ
パネジ9に当るまで移動する。そして、この状態からプ
ランジャ2による燃料の圧力がさらに上昇して噴射ポン
プ3の開弁圧を越えると燃料噴射が行なわれるようにな
る。従って、ピストン7が第2図に詳しく示すように行
程dだけ動く間、燃料噴射開始時期が遅れることになる
。従って、ピストン7の行程をストッパネジ9の位置の
調整によって変えることにより、燃料の噴射開始時期を
所望の時期に変えることができる。
しかし、この従来装置においては副シリンダ内のピスト
ンの行程容積を手動によって調整し、これによって燃料
噴射開始時期を変えるものであるため、燃料性状の変化
、負荷条件の変化などに応じて副シリンダ内のピストン
の行程容積をその都度手動調整しなければならず、調整
に時間がかかると同時に面倒であり、また個人差による
ばらつきが生じて信頼性が悪いという欠点がある。
ンの行程容積を手動によって調整し、これによって燃料
噴射開始時期を変えるものであるため、燃料性状の変化
、負荷条件の変化などに応じて副シリンダ内のピストン
の行程容積をその都度手動調整しなければならず、調整
に時間がかかると同時に面倒であり、また個人差による
ばらつきが生じて信頼性が悪いという欠点がある。
本発明はこのような欠点に鑑みなされたもので、その目
的は燃料性状などの運転条件の変化に応じて燃料噴射開
始時期を迅速に、しかも高精度で自動的に最適な時期に
調整できるようにした燃料噴射開始時期制御装置を提供
することにある゛i本発明の他の目的は、燃料噴射開始
時期を、最適な時期に制御した時の実際の時期が所定の
タイミングになっているかどうかも診断し得るようにし
た燃料噴射開始時期制御装置を提供することにある。
的は燃料性状などの運転条件の変化に応じて燃料噴射開
始時期を迅速に、しかも高精度で自動的に最適な時期に
調整できるようにした燃料噴射開始時期制御装置を提供
することにある゛i本発明の他の目的は、燃料噴射開始
時期を、最適な時期に制御した時の実際の時期が所定の
タイミングになっているかどうかも診断し得るようにし
た燃料噴射開始時期制御装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、運転コストが最小となる燃
料噴射開始時期に制御できるようにした燃料噴射開始時
期制御装置を提供することにある。
料噴射開始時期に制御できるようにした燃料噴射開始時
期制御装置を提供することにある。
このために本発明は、燃料性状や負荷条件が変わると、
機関回転数、平均有効圧、圧縮終り時の筒内圧、筒内最
高圧が変化することに着目し、これらを全て逐次検出し
、検出した機関回転数、平均有効圧、圧縮終り時の筒内
圧のそれぞれに対して機関の熱効率が最良となるような
筒内最高圧の目標値を発生させ、このうち最小の目標値
と筒内最高圧の検出値との偏差に応じて燃料噴射開始時
期を制御し、これによって筒内最高圧が最良の熱効率の
状態に対応するようにしたものである。
機関回転数、平均有効圧、圧縮終り時の筒内圧、筒内最
高圧が変化することに着目し、これらを全て逐次検出し
、検出した機関回転数、平均有効圧、圧縮終り時の筒内
圧のそれぞれに対して機関の熱効率が最良となるような
筒内最高圧の目標値を発生させ、このうち最小の目標値
と筒内最高圧の検出値との偏差に応じて燃料噴射開始時
期を制御し、これによって筒内最高圧が最良の熱効率の
状態に対応するようにしたものである。
さらに、燃料噴射圧の検出手段と、この手段によって検
出された燃料噴射圧のクランク角度に対する分布および
機関回転数、平均有効圧、圧縮終り時の筒内圧、筒内最
高圧を表示する表示手段を付加し、この表示手段に表示
された表示内容によって燃料噴射開始時期の診断を可能
としたものである。
出された燃料噴射圧のクランク角度に対する分布および
機関回転数、平均有効圧、圧縮終り時の筒内圧、筒内最
高圧を表示する表示手段を付加し、この表示手段に表示
された表示内容によって燃料噴射開始時期の診断を可能
としたものである。
また、各燃料噴射開始時期別の燃料消費量を計測して表
示する計測手段を付加し、この計測手段に表示された燃
料消費量を参照して運転コストが最小となるように燃料
噴射開始時期を手動あるいは自動設定するようにしたも
のである。
示する計測手段を付加し、この計測手段に表示された燃
料消費量を参照して運転コストが最小となるように燃料
噴射開始時期を手動あるいは自動設定するようにしたも
のである。
以下、図示する実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。
。
第3図は、本発明をマイクロコンピュータ等のディジタ
ル演算処理装置を利用して構成した場合の一実施例を示
すブロック図である。同図において、30はプログラム
メモリ31に予め記憶されたプログラムに従って最適な
燃料噴射開始時期を決定するだめの演算処理、あるいは
燃料噴射開始時期の診断を行うための演算処理を行う演
算処理装置、32は演算処理装置30における演算途中
の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ、
33は燃料噴射開始時期の制御あるいは診断に必要な各
種の命令語や数値データ等を入力するキーボード、34
は平均有効圧を算出するための連接棒長さやクランク中
径などの定数データを予め記憶すると共に、機関の現在
の運転条件における回転数、平均有効圧および圧縮終り
時の筒内圧のそれぞれに対し熱効率が最良となる筒内最
高圧の目標値等のデータを予め記憶している定数メモリ
、35は燃料噴射開始時期を燃料性状や負荷条件など運
転φ件に応じて最適化した時、各噴射時期別にクランク
角度に対する噴射圧分布など制御および診断に必要な所
定のデータを表示する表示装置、36は筒内圧などの各
種センサの出力信号を演算処理装置30に転送する入力
回路である。
ル演算処理装置を利用して構成した場合の一実施例を示
すブロック図である。同図において、30はプログラム
メモリ31に予め記憶されたプログラムに従って最適な
燃料噴射開始時期を決定するだめの演算処理、あるいは
燃料噴射開始時期の診断を行うための演算処理を行う演
算処理装置、32は演算処理装置30における演算途中
の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ、
33は燃料噴射開始時期の制御あるいは診断に必要な各
種の命令語や数値データ等を入力するキーボード、34
は平均有効圧を算出するための連接棒長さやクランク中
径などの定数データを予め記憶すると共に、機関の現在
の運転条件における回転数、平均有効圧および圧縮終り
時の筒内圧のそれぞれに対し熱効率が最良となる筒内最
高圧の目標値等のデータを予め記憶している定数メモリ
、35は燃料噴射開始時期を燃料性状や負荷条件など運
転φ件に応じて最適化した時、各噴射時期別にクランク
角度に対する噴射圧分布など制御および診断に必要な所
定のデータを表示する表示装置、36は筒内圧などの各
種センサの出力信号を演算処理装置30に転送する入力
回路である。
この場合、入力回路36は各種センサの出力信号がアナ
ログ信号の場合には該アナログ信号をディジタルデータ
に変換して演算処理装置30に転送する。なお、どのセ
ンサの出力信号を演算処理装置30に転送すべきかは装
置30によって指示される。
ログ信号の場合には該アナログ信号をディジタルデータ
に変換して演算処理装置30に転送する。なお、どのセ
ンサの出力信号を演算処理装置30に転送すべきかは装
置30によって指示される。
37は機関の回転数を検出するための回転マ−クセンサ
であって、第4図の外観図に示すように、機関の回転軸
に結合された回転体47に設けられた回転マーク48を
電磁的あるいは光学的に検出するセンサによって構成さ
れ、ここでは回転マーク48をピストンの上死点に対応
する位置に設け、ピストンが上死点に達するたびに所定
パルス幅の回転マーク信号弧を取り出し、この信号団を
信号ライン49を介して本体部450入力回路36に供
給するように構成されている。従って、演算処理装置3
0はこの回転マーク信号版をサンプリングし、所定時間
内における該信号団の発生回数あるいは発生周期を計測
することにより、機関の現在の回転数Nを知ることがで
きる。また、回転マーク信号弧の周期を計測し、その計
測値を360箇分することにより、クランク角度を1度
単位で知ることができる。
であって、第4図の外観図に示すように、機関の回転軸
に結合された回転体47に設けられた回転マーク48を
電磁的あるいは光学的に検出するセンサによって構成さ
れ、ここでは回転マーク48をピストンの上死点に対応
する位置に設け、ピストンが上死点に達するたびに所定
パルス幅の回転マーク信号弧を取り出し、この信号団を
信号ライン49を介して本体部450入力回路36に供
給するように構成されている。従って、演算処理装置3
0はこの回転マーク信号版をサンプリングし、所定時間
内における該信号団の発生回数あるいは発生周期を計測
することにより、機関の現在の回転数Nを知ることがで
きる。また、回転マーク信号弧の周期を計測し、その計
測値を360箇分することにより、クランク角度を1度
単位で知ることができる。
38は機関の筒内圧を検出する筒内圧センサであって、
シリンダ内に設けられ、その出力・信号Pcoは信号ラ
イン50を介して本体部450入力回路36に入力され
る。従って、演算処理装[30は、この筒内圧検出信号
Pcoを高速でサンプリングし、クランク角度を表わす
データと対比することにより、圧縮終り時の筒内圧Pc
を知ることができる。また、行程容積の変化に伴って変
化する筒内圧検出信号Pcoを下死点から次の下死点に
到るまでの間積分することにより、平均有効圧P1を知
ることができる。さらに、筒内圧検出信号Pcoを微分
することにより、現在の筒内最高圧を知ることができる
。
シリンダ内に設けられ、その出力・信号Pcoは信号ラ
イン50を介して本体部450入力回路36に入力され
る。従って、演算処理装[30は、この筒内圧検出信号
Pcoを高速でサンプリングし、クランク角度を表わす
データと対比することにより、圧縮終り時の筒内圧Pc
を知ることができる。また、行程容積の変化に伴って変
化する筒内圧検出信号Pcoを下死点から次の下死点に
到るまでの間積分することにより、平均有効圧P1を知
ることができる。さらに、筒内圧検出信号Pcoを微分
することにより、現在の筒内最高圧を知ることができる
。
この場合、ピストンが上死点に達しだ後の燃焼による筒
内圧と掃気時の筒内圧とは非常に大きな差があり、単一
の圧力センサによってこのような大きな圧力範囲に亘る
筒内圧を所定の分解能で精度良く検出することは困難で
あるため、実際にはピストンの上死点および下死点近傍
の2箇所に圧力センサを設け、所定のクランク角度を境
界にして2つの圧力センサを使い分け、これによって筒
内圧を精度良く検出できるように構成されている。
内圧と掃気時の筒内圧とは非常に大きな差があり、単一
の圧力センサによってこのような大きな圧力範囲に亘る
筒内圧を所定の分解能で精度良く検出することは困難で
あるため、実際にはピストンの上死点および下死点近傍
の2箇所に圧力センサを設け、所定のクランク角度を境
界にして2つの圧力センサを使い分け、これによって筒
内圧を精度良く検出できるように構成されている。
39は掃気圧を検出する掃気圧センサであって、掃気口
の内部に設けられ、その出力信号Psは信号ライン51
を介して本体部45の入力回路36に入力される。
の内部に設けられ、その出力信号Psは信号ライン51
を介して本体部45の入力回路36に入力される。
40は燃料噴射圧を検出する噴射圧センサであって、第
4図に示すように、燃料ポンプ52の燃料吐出側のアキ
ュムレータ59内に設けられ、その出力信号IPは信号
ライン53を介して本体部450入力回路36に入力さ
れる。この噴射圧センサ40によって検出された燃料噴
射圧は、燃料噴射時期時期別にクランク角度に対する分
布を求め、この分布を表示装置35の画面に表示して燃
料噴射時期を診断するために利用される。
4図に示すように、燃料ポンプ52の燃料吐出側のアキ
ュムレータ59内に設けられ、その出力信号IPは信号
ライン53を介して本体部450入力回路36に入力さ
れる。この噴射圧センサ40によって検出された燃料噴
射圧は、燃料噴射時期時期別にクランク角度に対する分
布を求め、この分布を表示装置35の画面に表示して燃
料噴射時期を診断するために利用される。
次に41は第1図に示したような機構により、燃料の噴
射開始時期を副シリンダ内のピストンの行程容積の可変
によって制御する噴射時期制御アクチュエータである。
射開始時期を副シリンダ内のピストンの行程容積の可変
によって制御する噴射時期制御アクチュエータである。
なお、このアクチュエータ41における副シリンダは燃
料ポンプ52と一体に組込まれるものであるが、ここで
は副シリンダおよびピストン、ストッパネジ、ピニオン
とラック機構など燃料噴射開始時期の変更に積極的に関
与する部分を噴射開始時期制御アクチュエータと定義す
る。
料ポンプ52と一体に組込まれるものであるが、ここで
は副シリンダおよびピストン、ストッパネジ、ピニオン
とラック機構など燃料噴射開始時期の変更に積極的に関
与する部分を噴射開始時期制御アクチュエータと定義す
る。
42はアクチュエータ41におけるラツクノ<−54を
第4図の矢印Aに示す方向に移動させてストッパネジ5
5の位置を移動させるモータ、43はこのモータ42を
燃料噴射開始時期の変更量に応じて回転させるモータ制
御回路、44はラックパー54の現在位置を検出する位
置センサであり、その出力信号は信号ライン56を介し
て本体部45の入力回路36に入力される。
第4図の矢印Aに示す方向に移動させてストッパネジ5
5の位置を移動させるモータ、43はこのモータ42を
燃料噴射開始時期の変更量に応じて回転させるモータ制
御回路、44はラックパー54の現在位置を検出する位
置センサであり、その出力信号は信号ライン56を介し
て本体部45の入力回路36に入力される。
なお、第4図において、5Tは油圧管制によって排気弁
の開弁制御を行うだめの油圧管であり、58は排気管で
ある。
の開弁制御を行うだめの油圧管であり、58は排気管で
ある。
60は燃料流量を検出する燃料流量センサであって、第
4図に示すように、燃料ポンプ52の入口側の燃料通路
61に設けられ、その出力信号FQは信号ライン62を
介して本体部45の入力回路36に入力される。この燃
料流量センサ60によって検出された燃料流量は、運転
コストが最低となる燃料噴射開始時期を決定するための
参考データとして利用される。
4図に示すように、燃料ポンプ52の入口側の燃料通路
61に設けられ、その出力信号FQは信号ライン62を
介して本体部45の入力回路36に入力される。この燃
料流量センサ60によって検出された燃料流量は、運転
コストが最低となる燃料噴射開始時期を決定するための
参考データとして利用される。
第5図は、以上の構成において実行される燃料噴射開始
時期の制御および診断のための各種演算処理の流れを示
す図である。以下、この第5図に従って第3図の構成に
よる燃料噴射開始時期制御装置の動作を説明する。
時期の制御および診断のための各種演算処理の流れを示
す図である。以下、この第5図に従って第3図の構成に
よる燃料噴射開始時期制御装置の動作を説明する。
まず、演算処理装[30はステップ100の回転数検出
処理において回転マークセ/す37の出力信号玉に基づ
き機関の現在の回転数Nを検出する。
処理において回転マークセ/す37の出力信号玉に基づ
き機関の現在の回転数Nを検出する。
また、ステップ101のクランク角度算出処理において
回転マークセンサ37の出力信号弧に基づきクランク角
度を順次算出する。この後、演算処理装置30はステッ
プ102の圧縮終シ筒内圧検出処理において、クランク
角度算出処理によって算出されたクランク角度が圧縮終
9のクランク角度になった時、筒内圧セ/す38によっ
て検出された筒内圧Pcoによって圧縮終り時の筒内圧
Pcを検出する。次に、演算処理装置30はステップ1
03の筒内最高圧算出処理において、筒内圧セ2す38
によって検出された筒内圧Pcoを微分して筒内圧Pc
oの増加率が正から負の値へ変化する圧を筒内このよう
にして圧縮終シ時の筒内圧Pcおよび筒内最高圧Pmx
bが検出されるが、演算処理装置30はステップ104
においてクランク角度が1進む毎に平均有効圧Piの算
出処理を行う。すなわち、演算処理装置30はピストン
が下死点から次の下死点に致るまでの1サイクルの間、
クランク角度算出処理において順次算出されるクランク
角度1進む毎に筒内圧センサ38により検出した筒内圧
Pcoと、定数メモリ34に予め記憶された連接棒長さ
等の定数とに基づき、 ・・・・・(2) で示される演算式の演算処理を実行して平均有効圧P1
を算出する。
回転マークセンサ37の出力信号弧に基づきクランク角
度を順次算出する。この後、演算処理装置30はステッ
プ102の圧縮終シ筒内圧検出処理において、クランク
角度算出処理によって算出されたクランク角度が圧縮終
9のクランク角度になった時、筒内圧セ/す38によっ
て検出された筒内圧Pcoによって圧縮終り時の筒内圧
Pcを検出する。次に、演算処理装置30はステップ1
03の筒内最高圧算出処理において、筒内圧セ2す38
によって検出された筒内圧Pcoを微分して筒内圧Pc
oの増加率が正から負の値へ変化する圧を筒内このよう
にして圧縮終シ時の筒内圧Pcおよび筒内最高圧Pmx
bが検出されるが、演算処理装置30はステップ104
においてクランク角度が1進む毎に平均有効圧Piの算
出処理を行う。すなわち、演算処理装置30はピストン
が下死点から次の下死点に致るまでの1サイクルの間、
クランク角度算出処理において順次算出されるクランク
角度1進む毎に筒内圧センサ38により検出した筒内圧
Pcoと、定数メモリ34に予め記憶された連接棒長さ
等の定数とに基づき、 ・・・・・(2) で示される演算式の演算処理を実行して平均有効圧P1
を算出する。
なお、第(2)式においてθはクランク角度(0〜36
0°)、lは連接棒長さ、rはクランク半径を表わす。
0°)、lは連接棒長さ、rはクランク半径を表わす。
この場合、筒内圧センサ38によって検出された筒内圧
Pcoは相対圧を表わすものであるため、掃気圧Psが
加算されて絶対圧を示す値に変換され、この絶対圧化さ
れた筒内圧の検出値によって平均有効圧Piが算出され
る。
Pcoは相対圧を表わすものであるため、掃気圧Psが
加算されて絶対圧を示す値に変換され、この絶対圧化さ
れた筒内圧の検出値によって平均有効圧Piが算出され
る。
次に、演算処理装置30はステップ100において検出
した現在の回転aNに対しエンジンの熱効率が最良とな
るような筒内最高圧の目標値Pmx(N)をステップ1
05の第1の目標値発生処理により定数メモリ34から
発生させる。園様にして、ステップ104において算出
した現在の平均有効圧Piに対しエンジンの熱効率が最
良となるような筒内最高圧の目標値Pmx(Pi)をス
テップ106の第2の目標値発生処理により定数メモリ
34から発生させる。また、ステップ102において検
出した現在の圧縮終り筒内圧Pcに対しエンジンの熱効
率が最良となるような筒内最高圧の目標値Pmx(Pc
Jをステップ107の第3の目標値発生処理により定数
メモリ34から発生させる。
した現在の回転aNに対しエンジンの熱効率が最良とな
るような筒内最高圧の目標値Pmx(N)をステップ1
05の第1の目標値発生処理により定数メモリ34から
発生させる。園様にして、ステップ104において算出
した現在の平均有効圧Piに対しエンジンの熱効率が最
良となるような筒内最高圧の目標値Pmx(Pi)をス
テップ106の第2の目標値発生処理により定数メモリ
34から発生させる。また、ステップ102において検
出した現在の圧縮終り筒内圧Pcに対しエンジンの熱効
率が最良となるような筒内最高圧の目標値Pmx(Pc
Jをステップ107の第3の目標値発生処理により定数
メモリ34から発生させる。
次に、演算処理装[30はステップ108の最小値選択
処理において3つの目標値Pmx(N)、Pmx(Pi
)。
処理において3つの目標値Pmx(N)、Pmx(Pi
)。
Pmx(Pc)のうち最小値を選択し、この最小値を現
在の運転条件(負荷および燃料性状)において熱効率を
最良とするための筒内最高圧の目標値Pnooaとして
決定する。
在の運転条件(負荷および燃料性状)において熱効率を
最良とするための筒内最高圧の目標値Pnooaとして
決定する。
すなわち、一般にディーゼルエンジンにおいては、全負
荷時および規定の性状の燃料を使用している時のみ、筒
内最高圧を許容限界まで高くして熱効率が最大となるよ
うに燃料噴射時期を設定しているため、部分負荷時や性
状の悪い燃料を使用した場合には筒内最高圧、平均有効
圧が低下し、熱効率も低下するようになる。そこで、こ
こでは回転数N、平均有効圧P1を現在の運転条件を表
わす因子として検出し、これらの因子により筒内最高圧
がエンジンの設計上許容される範囲内で、熱効率が最良
となる圧まで高くなるように燃料噴射開始時期を制御す
るため、回転数Nおよび平均有効圧P1をそれぞれパラ
メータとする筒内最高圧の目標値Pmx(N)、Pmx
(Pi)を発生させる。同時に、現状ノブイーゼルエン
ジンにおいて筒内最高圧の限界は機械的強度等の理由に
より、圧縮終り時の筒内圧のほぼ1.6倍程度以下に抑
える必要があるため、圧縮終り時の筒内圧Pcを検出し
、この筒内圧Pcにおいて許容される筒内最高圧の目標
値(限界値) Pmx(Pc)を発生させる。そして、
このようにして発生させた3つの目標値Pmx(N)、
Pmx(Pi)、Pmx(Pc )のうち最小値を現在
の運転条件において熱効率を最良とするための筒内最高
圧の目標値Pmxaとして決定する。
荷時および規定の性状の燃料を使用している時のみ、筒
内最高圧を許容限界まで高くして熱効率が最大となるよ
うに燃料噴射時期を設定しているため、部分負荷時や性
状の悪い燃料を使用した場合には筒内最高圧、平均有効
圧が低下し、熱効率も低下するようになる。そこで、こ
こでは回転数N、平均有効圧P1を現在の運転条件を表
わす因子として検出し、これらの因子により筒内最高圧
がエンジンの設計上許容される範囲内で、熱効率が最良
となる圧まで高くなるように燃料噴射開始時期を制御す
るため、回転数Nおよび平均有効圧P1をそれぞれパラ
メータとする筒内最高圧の目標値Pmx(N)、Pmx
(Pi)を発生させる。同時に、現状ノブイーゼルエン
ジンにおいて筒内最高圧の限界は機械的強度等の理由に
より、圧縮終り時の筒内圧のほぼ1.6倍程度以下に抑
える必要があるため、圧縮終り時の筒内圧Pcを検出し
、この筒内圧Pcにおいて許容される筒内最高圧の目標
値(限界値) Pmx(Pc)を発生させる。そして、
このようにして発生させた3つの目標値Pmx(N)、
Pmx(Pi)、Pmx(Pc )のうち最小値を現在
の運転条件において熱効率を最良とするための筒内最高
圧の目標値Pmxaとして決定する。
この場合、回転数N、平均有効圧Pi 、圧縮終り筒内
圧Pcのそれぞれに対する筒内最高圧の目標値Pmx(
N)、Pmx(Pi)、Pmx(Pc)の関係は、例え
ば第6図〜第8図に示すような関係に設定され、この関
係に対応した数値データが定数メモリ34に予め記憶さ
れている。なお、第6図〜第8図において縦軸および横
軸は全負荷時を100 %として各値を表わしている。
圧Pcのそれぞれに対する筒内最高圧の目標値Pmx(
N)、Pmx(Pi)、Pmx(Pc)の関係は、例え
ば第6図〜第8図に示すような関係に設定され、この関
係に対応した数値データが定数メモリ34に予め記憶さ
れている。なお、第6図〜第8図において縦軸および横
軸は全負荷時を100 %として各値を表わしている。
このようにして筒内最高圧の目標値Pmmが決定すると
、演算処理装置30はステップ109の偏差との偏差を
求める1、すなわち、最小値選択処理において決定した
目標値Pmxaと、筒内最高圧算出処理において算出し
た筒内最高圧の現在値Pmxbとの偏差Pdevを求め
る。これにより、現在の筒内最高圧Pmxbを変化させ
るべき増減値がわかる。そこで、演算処理装#30はス
テップ110の噴射開始時期修正量算出処理において、
第9図に示すような関係に設定され、定数メモリ34に
数値データとして記憶されている偏差Pdevに対する
噴射開始時期修正用のアクチュエータ位置修正量データ
DAPadjに基づき、偏差Pdevに対応したアクチ
ュエータ位置修正量APadjを算出する。この後、ス
テップ111のラックバ−位置検出処理により、ラック
バ−位置センサ44からラツクノ(−54の現在位置を
検出し、この現在位置が帥記修正量APadjに対応す
る距離だけ移動するまでモータ42を回転させる。これ
により、ラツクノく−54が移動してアクチュエータ4
1内のストツノくネジ(第1図参照)の位置が移動し、
副シリンダ内のピストンの行程容積が変更される。この
結果燃料噴射開始時期が変更され、筒内最高圧は目標値
Pmxaに高められる。すなわち、燃料噴射開始時期は
、現在の運転条件における筒内最高圧の目標値Pmxa
に基づき機関の熱効率が最良となる時期に制御される。
、演算処理装置30はステップ109の偏差との偏差を
求める1、すなわち、最小値選択処理において決定した
目標値Pmxaと、筒内最高圧算出処理において算出し
た筒内最高圧の現在値Pmxbとの偏差Pdevを求め
る。これにより、現在の筒内最高圧Pmxbを変化させ
るべき増減値がわかる。そこで、演算処理装#30はス
テップ110の噴射開始時期修正量算出処理において、
第9図に示すような関係に設定され、定数メモリ34に
数値データとして記憶されている偏差Pdevに対する
噴射開始時期修正用のアクチュエータ位置修正量データ
DAPadjに基づき、偏差Pdevに対応したアクチ
ュエータ位置修正量APadjを算出する。この後、ス
テップ111のラックバ−位置検出処理により、ラック
バ−位置センサ44からラツクノ(−54の現在位置を
検出し、この現在位置が帥記修正量APadjに対応す
る距離だけ移動するまでモータ42を回転させる。これ
により、ラツクノく−54が移動してアクチュエータ4
1内のストツノくネジ(第1図参照)の位置が移動し、
副シリンダ内のピストンの行程容積が変更される。この
結果燃料噴射開始時期が変更され、筒内最高圧は目標値
Pmxaに高められる。すなわち、燃料噴射開始時期は
、現在の運転条件における筒内最高圧の目標値Pmxa
に基づき機関の熱効率が最良となる時期に制御される。
この場合、モータ42の1回転に対するラックバ−の移
動tSるいはストッパネジの位置移動量は予め計測して
おくことかできるため、ステップ110において算出し
たアクチュエータ位置修正量データDAPad jに対
するモータ42の回転回数データを定数メモリ34に予
め記憶させておけば、このデータDAPad jに対す
る回転回数データを読出してモータ42の回転回数を制
御することにより、燃料噴射開始時期を目標とする時期
に制御できる。
動tSるいはストッパネジの位置移動量は予め計測して
おくことかできるため、ステップ110において算出し
たアクチュエータ位置修正量データDAPad jに対
するモータ42の回転回数データを定数メモリ34に予
め記憶させておけば、このデータDAPad jに対す
る回転回数データを読出してモータ42の回転回数を制
御することにより、燃料噴射開始時期を目標とする時期
に制御できる。
このようにした場合にはラックバ−位置センサ44を省
くことができる。
くことができる。
このようにして演算処理装@30は燃料噴射開始時期を
最適化するが、この最適化の後、ステップ112の表示
処理において噴射圧センサ40によって所定のクランク
角度単位毎に燃料の噴射圧pxを検出し、現在の噴射時
期におけるクランク角度割の噴射圧分布を求める。さら
に、噴射開始時期を最適化した後の回転数N、平均有効
圧Pi、圧縮終り筒内圧Pc 、筒内最高圧の目標値P
mxaおよび実際の筒内最高圧Pmxbを検出し、これ
らの検出値を噴射圧分布のグラフとともに表示装置35
の画面上にグラフまたは文字で表示させる。第4図にお
いては、クランク角度に対する燃料噴射圧分布(記号B
)と筒内圧分布(記号C)を表示した例を示している。
最適化するが、この最適化の後、ステップ112の表示
処理において噴射圧センサ40によって所定のクランク
角度単位毎に燃料の噴射圧pxを検出し、現在の噴射時
期におけるクランク角度割の噴射圧分布を求める。さら
に、噴射開始時期を最適化した後の回転数N、平均有効
圧Pi、圧縮終り筒内圧Pc 、筒内最高圧の目標値P
mxaおよび実際の筒内最高圧Pmxbを検出し、これ
らの検出値を噴射圧分布のグラフとともに表示装置35
の画面上にグラフまたは文字で表示させる。第4図にお
いては、クランク角度に対する燃料噴射圧分布(記号B
)と筒内圧分布(記号C)を表示した例を示している。
このようにして、燃料噴射開始時期を運転条件に応じて
最適化した後、各噴射開始時期別の燃料噴射圧分布や筒
内圧などを表示することにより、予め計測した標準エン
ジンの燃料噴射圧分布や筒内圧と比較することが可能と
なり、燃料噴射開始時期が正常か否かを診断できる上、
さらに燃料噴射系全体の動作が正常か否かも診断できる
ようになる。この場合、正常か否かの診断り表示内容の
目視確認によって行う方法と、定数メモリ34に予め記
憶させた標準エンジンに関する噴射圧分布などの診断用
データとの照合処理によって行う方法とがあるが、いず
れでも良く、特に後者の方法を用いた場合には診断者等
の個人差による誤差がなく、かつ精度良く、迅速に診断
することができる利点がある。
最適化した後、各噴射開始時期別の燃料噴射圧分布や筒
内圧などを表示することにより、予め計測した標準エン
ジンの燃料噴射圧分布や筒内圧と比較することが可能と
なり、燃料噴射開始時期が正常か否かを診断できる上、
さらに燃料噴射系全体の動作が正常か否かも診断できる
ようになる。この場合、正常か否かの診断り表示内容の
目視確認によって行う方法と、定数メモリ34に予め記
憶させた標準エンジンに関する噴射圧分布などの診断用
データとの照合処理によって行う方法とがあるが、いず
れでも良く、特に後者の方法を用いた場合には診断者等
の個人差による誤差がなく、かつ精度良く、迅速に診断
することができる利点がある。
なお、表示処理においては前述した各種の圧力の検出値
等を全て表示する必要は無く、診断に不可欠なものだけ
に限定しても良いことは言うまでもない。また、表示処
理は燃料噴射時期の診断を行う時のみ必須となるもので
、最適化制御のみを行う場合には省くことができる。
等を全て表示する必要は無く、診断に不可欠なものだけ
に限定しても良いことは言うまでもない。また、表示処
理は燃料噴射時期の診断を行う時のみ必須となるもので
、最適化制御のみを行う場合には省くことができる。
一方、演算処理装置30はステップ112の表示処理に
おいて現在の燃料噴射開始時期における燃料流11FQ
をセンサ60によって計測し、表示装置35に運転コス
トの参考データとして表示する。
おいて現在の燃料噴射開始時期における燃料流11FQ
をセンサ60によって計測し、表示装置35に運転コス
トの参考データとして表示する。
この場合、センサ60による燃料流量の計測時間はタイ
マ63によって規定される。
マ63によって規定される。
このようにして単位時間当りの燃料流量(すなわち、燃
料消費量)を表示することにより、燃料噴射開始時期を
運転コストが最小となる時期に設始時期を最適化するだ
めの回転数、平均有効圧および圧縮終り筒内圧をそれぞ
れパラメータとする筒内最高圧の3つの目標値は、エン
ジンの経年変化等による効率の低下や例えば船体の付着
物等によるエネルギーの損失などの贋素を完全に配慮し
て設定できないため、このような要素が変化すると、3
つの目標値で最適化した時の燃料噴射開始時期が最小の
燃料消費量となるとは限らない。このため、前記3つの
目標値によって燃料噴射開始時期を運転条件に応じて最
適化しつつ、各燃料噴射時期時期別の燃料消費量を計測
して表示すれば、燃料消費量が最小となる時期を知るこ
とができる。
料消費量)を表示することにより、燃料噴射開始時期を
運転コストが最小となる時期に設始時期を最適化するだ
めの回転数、平均有効圧および圧縮終り筒内圧をそれぞ
れパラメータとする筒内最高圧の3つの目標値は、エン
ジンの経年変化等による効率の低下や例えば船体の付着
物等によるエネルギーの損失などの贋素を完全に配慮し
て設定できないため、このような要素が変化すると、3
つの目標値で最適化した時の燃料噴射開始時期が最小の
燃料消費量となるとは限らない。このため、前記3つの
目標値によって燃料噴射開始時期を運転条件に応じて最
適化しつつ、各燃料噴射時期時期別の燃料消費量を計測
して表示すれば、燃料消費量が最小となる時期を知るこ
とができる。
そこで、このようにして得た燃料噴射開始時期に対応す
るデータをステップ113の開始時期手動設定処理にお
いてキーボード33から入力すれば、ステップ110の
噴射開始時期修正量算出処理では手動設定データによっ
てアクチュエータ41におけるストッパネジの位置が修
正される。この結果、最小の運転コストでの運転が可能
になる。
るデータをステップ113の開始時期手動設定処理にお
いてキーボード33から入力すれば、ステップ110の
噴射開始時期修正量算出処理では手動設定データによっ
てアクチュエータ41におけるストッパネジの位置が修
正される。この結果、最小の運転コストでの運転が可能
になる。
ところで、以上においてはシリンダが単一のエンジンを
想定して説明したが、複数のシリンダを有す・るエンジ
ンにおいても同様に実施できるものである。また、燃料
噴射開始時期を制御するアクチュエータには、ピニオン
とラックの機構ヲ用イているが、ストッパネジをモータ
によって直接動かすようにしても良い。さらに、マイク
ロコンピュータ等のディジタル演算処理装置によって各
種の演算処理および制御を行っているが、演算内容に応
じた専用の回路を組合せて構成するようにしても良い。
想定して説明したが、複数のシリンダを有す・るエンジ
ンにおいても同様に実施できるものである。また、燃料
噴射開始時期を制御するアクチュエータには、ピニオン
とラックの機構ヲ用イているが、ストッパネジをモータ
によって直接動かすようにしても良い。さらに、マイク
ロコンピュータ等のディジタル演算処理装置によって各
種の演算処理および制御を行っているが、演算内容に応
じた専用の回路を組合せて構成するようにしても良い。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、燃料
性状や負荷条件などの運転条件の変化に応じて燃料噴射
開始時期を最適な時期に迅速に、しかも高精度で自動的
に調整することができる。
性状や負荷条件などの運転条件の変化に応じて燃料噴射
開始時期を最適な時期に迅速に、しかも高精度で自動的
に調整することができる。
また、表示装置を付加した場合には燃料噴射開始時期の
診断も行うことができ、低燃費化を図る上で優れた効果
がある。さらに、運転コスト艇最小の状態で運転するこ
とができる。
診断も行うことができ、低燃費化を図る上で優れた効果
がある。さらに、運転コスト艇最小の状態で運転するこ
とができる。
第1図および第2図は従来の燃料噴射開始時期変更装置
の一例を示す図、第3図は本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第4図はその外観図、第5図は制御に用いる各
種演算処理の流れを示すフロー図、第6図〜第9図は制
御に用いる各種定数と変数との関係の一例を示す図であ
る。 30・・・・演算処理装置、31・・・・プログラムメ
モリ、33・・・・キーボード、34・・・・定数メモ
リ、35・・・・表示装置、36・・・・入力回路、3
7・・・・回転マークセンサ、38・・・・筒内圧セン
サ、39・・・・掃気圧センサ、4o・・・・噴射圧セ
ンサ、41・・・・噴射時期制御アクチュエータ、42
・・・・・モータ、43・・・・モータ制御回路、44
・・・・ラックバ−位置センサ、45・・・・装置本体
部、47・・・・回転体、52・・・・燃料ポンプ、5
4・・・・ラックバ−155・・・・ストッパネジ。 特許出願人 三井造船株式会社 代理人 山川数機(t”a・1名) 第6図 −〉回転I渇N) (%) 第8図 一+’ukWfす’に41(pc+ 第7図 −AJ →半均有効5L(pn 第9図 一つ)−イ4I」1巨Pd@v
の一例を示す図、第3図は本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第4図はその外観図、第5図は制御に用いる各
種演算処理の流れを示すフロー図、第6図〜第9図は制
御に用いる各種定数と変数との関係の一例を示す図であ
る。 30・・・・演算処理装置、31・・・・プログラムメ
モリ、33・・・・キーボード、34・・・・定数メモ
リ、35・・・・表示装置、36・・・・入力回路、3
7・・・・回転マークセンサ、38・・・・筒内圧セン
サ、39・・・・掃気圧センサ、4o・・・・噴射圧セ
ンサ、41・・・・噴射時期制御アクチュエータ、42
・・・・・モータ、43・・・・モータ制御回路、44
・・・・ラックバ−位置センサ、45・・・・装置本体
部、47・・・・回転体、52・・・・燃料ポンプ、5
4・・・・ラックバ−155・・・・ストッパネジ。 特許出願人 三井造船株式会社 代理人 山川数機(t”a・1名) 第6図 −〉回転I渇N) (%) 第8図 一+’ukWfす’に41(pc+ 第7図 −AJ →半均有効5L(pn 第9図 一つ)−イ4I」1巨Pd@v
Claims (3)
- (1)燃料ポンプに設けられた副シリンダ内のピストン
の行程容積の調整によって燃料噴射開始時期を制御する
ディーゼル機関における燃料噴射時期制御装置において
、 機関の回転数を検出する回転数検出手段と、1機関サイ
クルにおける平均有効圧を検出する平均有効圧検出手段
と、圧縮行程終了時の筒内圧を検出する第1の圧力検出
手段と、1機関サイクルにおける筒内最高圧を検出する
第2の圧力検出手段と、前記回転数の検出値に対する筒
内最高圧の目標値を発生する第1の目標値発生手段と、
前記平均有効圧の検出値に対する筒内最高圧の目標値を
発生する第2の目標値発生手段と、前記圧縮行程終了時
の筒内圧の検出値に対する筒内最高用の目標値を発生す
る第3の目標値発生手段と、前記3つの目標値のうち最
小値と前記筒内最高圧の検出値との偏差を演算し、この
演算値に応じて前記副シリンダ内のピストンの行程容積
を調整する制御手段とを備え、運転条件に応じて燃料噴
射装置の燃料噴射開始時期を最適化するようにした燃料
噴射開始時期制御装置。 - (2)燃料ポンプに設けられた副シリンダ内のピストン
の行程容積の調整によって燃料噴射開始時期を制御する
ディーゼル機関における燃料噴射開始時期制御装置にお
いて、 機関の回転数を検出する回転数検出手段と、1機関サイ
クルにおける平均有効圧を検出する平均有効圧検出手段
と、圧縮行程終了時の筒内圧を検出する第1の圧力検出
手段と、1機関サイクルにおける筒内最高圧を検出する
第2の圧力検出手段と、前記回転数の検出値に対する筒
内最高圧の目標値を発生する第1の目標値発生手段と、
前記平均有効圧の検出値に対する筒内最高圧の目標値を
発生する第2の目標値発生手段と、前記圧縮行程終了時
の筒内圧の検出値に対する筒内最高圧の目標値を発生す
る第3の目標値発生手段と、前記3つの目標値のうち最
小値と前記筒内最高圧の検出値との偏差を演算し、この
演算値に応じて前記副シリンダ内のピストンの行程容積
を調整する制御手段と、燃料噴射圧を検出する第3の圧
力検出手段と、運転条件の変化に応じて制御された各燃
料噴射開始時期別に前記燃料噴射圧の検出値に基づきク
ランク角度に対する燃料噴射圧分布を求めて表示すると
共に、前記機関の回転数、平均有効圧。 圧縮行程終了時の筒内圧、筒内最高圧の検出値および前
記筒内最高圧の目標値のうち少くとも1つを表示する表
示手段とを具備し、運転条件に応じて燃料噴射開始時期
を最適化すると共に、前記表示手段に表示された表示内
容に基づき運転条件に応じた燃料噴射開始時期の診断を
可能とした燃料噴射開始時期制御装置。 - (3)燃料ポンプに設けられた副シリンダ内のピストン
の行程容積の調整によって燃料噴射開始時期を制御する
ディーゼル機関における燃料噴射時期制御装置において
、 機関の回転数を検出する回転数検出手段と、1機関サイ
クルにおける平均有効圧を検出する平均有効圧検出手段
と、圧縮行程終了時の筒内圧を検出する第1の圧力検出
手段と、1機関サイクルにおける筒内最高圧を検出する
第2の圧力検出手段と、前記回転数の検出値に対する筒
内最高圧の目標値を発生する第1の目標値発生手段と、
前記平均有効圧の検出値に対する筒内最高圧の目標値を
発生する第2の目標値発生手段と、前記圧縮行程終了時
の筒内圧の検出値に対する筒内最高圧の目標値を発生す
る第3の目標値発生手段と、前記3つの目標値のうち最
小値と前記筒内最高圧の検出値との偏差を演算し、この
演算値に応じて前記副シリンダ内のピストンの行程容積
を調整する制御手段と、前記副シリンダ内のピストンの
行程容積を手動あるいは自動調整する調整手段と、副シ
リンダ内のピストンの行程容積の調整によって変化した
各燃料噴射開始時期別の単位時間当りの燃料消費量を計
測して表示する燃料消費量計測手段とを具備し、運転条
件に応じて燃料噴射開始時期を最適化すると共に、前記
計測手段に表示された燃料消費量の表示を参照すること
により運転コストが最小となるように燃料噴射開始時期
を手動あるいは自動設定し得るようにした燃料噴射開始
時期制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57034378A JPS58152132A (ja) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | 燃料噴射開始時期制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57034378A JPS58152132A (ja) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | 燃料噴射開始時期制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58152132A true JPS58152132A (ja) | 1983-09-09 |
Family
ID=12412503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57034378A Pending JPS58152132A (ja) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | 燃料噴射開始時期制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58152132A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4606312A (en) * | 1984-07-31 | 1986-08-19 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | System for detecting abnormalities in gas engines |
US7007664B2 (en) | 2003-10-31 | 2006-03-07 | Denso Corporation | Fuel injection control system of internal combustion engine |
-
1982
- 1982-03-03 JP JP57034378A patent/JPS58152132A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4606312A (en) * | 1984-07-31 | 1986-08-19 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | System for detecting abnormalities in gas engines |
US7007664B2 (en) | 2003-10-31 | 2006-03-07 | Denso Corporation | Fuel injection control system of internal combustion engine |
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