JP2010174865A - 液体噴射供給装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁１の中に、燃料供給ポンプ５６から供給されてきた燃料の圧力を上昇させうる加圧蓄圧機構を設け、この燃料噴射弁１から燃料を噴射する燃料噴射供給装置として使用できる液体噴射供給装置の制御方法を提供する
【解決手段】インジェクタ部３とポンプ部２とが燃料噴射弁（１）内に内蔵され、ポンプ部２は、加圧部材９と、駆動パルス７０による加圧部材９の伸長で圧縮される蓄圧室６と、圧縮された蓄圧室内の圧力を保持する逆止弁７を有する。ポンプ部２によって噴射の直前に燃料噴射弁１内で昇圧された燃料は、噴射パルス（７２）によるインジェクタ部３の開閉により、噴射される。噴射の後に加圧部材９を収縮させ、これにより、燃料供給ポンプ５６は、より低圧タイプを使用でき、エネルギ効率が改善される。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体を加圧して供給する供給ポンプの吐出側に設けられた噴射弁から、上記液体を噴射する液体噴射供給装置の制御方法に関するものである。特に、自動車のエンジンに燃料を噴射する燃料噴射供給装置の制御方法に使用することが出来る。

従来、特許文献１が知られている。この特許文献１には、燃料噴射弁が記載されている。この燃料噴射弁は、ケースの先端にノズル部を備え、ノズル部の後方（エンジンから離れる方向）に、弁室を備えている。そして、弁室の更に後方には、ピストンが設けられている。

そして、ピストンが、圧電素子を使用した加圧部材（圧電アクチュエータまたはピエゾスタックとも呼ばれる）で駆動されることにより、上記弁室内のニードル弁が駆動されて、ノズル部からの燃料の噴霧が制御される。

この燃料噴射弁によれば、燃料タンク内の燃料が、電動式や機械式の燃料供給ポンプによって加圧されて、上記燃料噴射弁のニードル弁の開閉によって、所定のタイミングで、噴霧となって、エンジン内に供給される。

また、特許文献２が知られている。これはニードル弁の背圧を切替えるために、ピエゾスタックを使用するものである。そして、インダクター回路を介してピエゾスタックに充電または放電することにより、ニードル弁が、開弁または閉弁状態に切り替えられるものである。そして、インダクター回路のインダクタンスを自在に補正して、ピエゾスタックの作動速度を加減して、ニードル弁の応答性を調整し、噴射量の調整を行っている。

実開昭６３−１５６４６１号公報 特開２００１−８２２８１号公報

このような燃料噴射弁は、燃料噴射弁自身に、燃料を高圧化する加圧蓄圧機構を備えておらず、燃料噴霧の微粒化のためには、燃料噴射弁の外部に、高圧燃料を吐出できる燃料供給ポンプを必要とする。

即ち、この燃料供給ポンプで、必要な燃料圧を確保しなければならない。このような高圧燃料の吐出に燃料ポンプを使用すると、大きな消費電流を流すことが必要になり、大型の車載発電機やバッテリが必要で、自動車の場合、総合的な燃費が悪化するという問題が生じている。

一方、燃料供給ポンプの消費電流、または機械式燃料供給ポンプの必要動力を低減するために、単に、これらの燃料供給ポンプのポンプ吐出圧を下げると、燃料噴射弁から噴き出される噴霧の状態が悪化する。この結果、排ガスの状態が悪化し、クリーンな排ガスの排出がなされない結果となり、環境問題に影響を及ぼす。

ところが、近年、排ガスの更なるクリーン化、及び自動車燃費向上の要望が高まっている。この為、燃料噴射弁とは別構成のポンプ吐出圧力を高くする構成（例えば、第２のポンプで燃料ポンプの圧力を昇圧すること）が考えられるが、これによっても、上述の様に消費電力の増大や、必要動力上昇を伴い、自動車の総合燃費向上が出来ない。

同様の問題は自動車のみでなく、内燃機関全般に言えることである。更には、薬剤の様な液体を噴霧する液体噴射供給装置の制御方法に対しても、当てはまる。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、噴射弁自身の中に、供給ポンプから供給されてきた液体の圧力を上昇させ得る加圧蓄圧機構を設け、このような加圧蓄圧機構を持った燃料噴射弁から液体を噴射する液体噴射供給装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。即ち、請求項１に記載の発明では、タンク（５２）内の液体が供給ポンプ（５６）で加圧され、この加圧された液体を噴射弁（１）で噴霧する液体噴射供給装置の制御方法であって、液体噴射供給装置は、インジェクタ部（３）とポンプ部（２）とが噴射弁（１）内に内蔵され、ポンプ部（２）は、噴射弁（１）内で液体を昇圧し、インジェクタ部（３）により所定の噴射圧力で液体が噴射されることにより減圧された液体を再度昇圧することを繰り返す往復運動を行うものから成り、液体噴射供給装置内の制御手段（２５０）によって、インジェクタ部（３）に印加する噴射パルス（７２）と、ポンプ部（２）に印加する駆動パルス（７０）が生成され、該駆動パルス（７０）は噴射パルス（７２）よりも早く立ち上がることを特徴としている。

この発明によれば、噴射弁（１）内で、昇圧された液体を、噴射弁（１）内のインジェクタ部（３）で噴霧するから、液体の昇圧のために運転し続ける供給ポンプ（５６）の動力が削減できる。また、駆動パルスは噴射パルスよりも早く立ち上がることにより、噴射がはじめるタイミングより前に噴射弁（１）内の液体を昇圧できる。

請求項２に記載の発明では、液体噴射供給装置のポンプ部（２）は、加圧部材（９）と、該加圧部材（９）の変位で内部の液体が圧縮される蓄圧室（６）と、該蓄圧室（６）での液体の加圧後に、蓄圧室（６）内の液体を蓄圧室（６）内に保持する逆止弁（７）を有し、ポンプ部（２）に印加する駆動パルス（７０）で加圧部材（９）が変位し内部の液体が圧縮された後、逆止弁（７）によって蓄圧室（６）内の液体の逆流を防止してから、インジェクタ部（３）に印加する噴射パルス（７２）を立ち上げるように、駆動パルス（７０）の立ち上がり時点と噴射パルス（７２）の立ち上がり時点の間に遅延時間（Ｔｄ）を設定したことを特徴としている。

この発明によれば、ポンプ部（２）は、加圧部材（９）と、該加圧部材（９）の変位で圧縮される蓄圧室（６）と、該蓄圧室（６）の圧縮時に蓄圧室（６）内の液体を蓄圧室（６）内に保持する逆止弁（７）を有することにより、噴射直前に昇圧され、逆流を防止して圧力が正常に保持された液体を噴射でき、噴霧性能が低下しない。

請求項３に記載の発明では、加圧部材（９）は、圧電式または電磁式の加圧部材（９）の伸長時に、蓄圧室（６）での液体の加圧を行い、加圧部材（９）の収縮時に蓄圧室（６）への逆止弁（７）を介する液体の補充を行うことを特徴としている。

この発明によれば、加圧部材（９）が、往復運動する圧電式の加圧部材（９）、または電磁式の加圧部材（９）から成り、消費電力を少なくして、補充された分だけの液体の昇圧が可能となる。

請求項４に記載の発明では、供給ポンプ（５６）の吐出圧が、噴射弁（１）の噴射圧力より所定量低く設定されて供給ポンプ（５６）から噴射弁（１）内に液体が供給され、噴射弁（１）のポンプ部（２）が、噴射弁（１）内で液体を所定量昇圧するように、ポンプ部（２）に印加する駆動パルス（７０）が生成されることを特徴としている。

この発明によれば、供給ポンプ（５６）の吐出圧が低くされるから、タンク（５２）内の液体を加圧して噴射弁（１）に供給するときの供給ポンプ（５６）の消費電力または動力を低減することが出来る。

請求項５に記載の発明では、更に、供給ポンプ（５６）の吐出側に圧力調整弁（６１）を有し、タンク（５２）内の液体を加圧して噴射弁（１）に供給する供給ポンプ（５６）の吐出側の圧力が、圧力調整弁（６１）により噴射弁（１）の噴射圧力より所定量低く設定されて供給ポンプ（５６）から噴射弁（１）内に液体が供給され、噴射弁（１）のポンプ部（２）が、噴射弁（１）内で液体を所定量昇圧するように、ポンプ部（２）に印加する駆動パルス（７０）が生成されることを特徴としている。

この発明によれば、圧力調整弁（６１）により供給ポンプ（５６）の吐出側の圧力が、噴射弁（１）の噴射圧力より低くされるから、タンク（５２）内の液体を加圧して噴射弁（１）に供給するときの供給ポンプ（５６）の消費電力または動力を低減することが出来る。

請求項６に記載の発明では、噴射弁（１）には、加圧部材（９）を駆動する駆動パルス（７０）と、インジェクタ部（３）を駆動する噴射パルス（７２）とが電気信号として制御手段（２５０）から印加され、加圧部材（９）に駆動パルス（７０）が印加されて加圧部材（９）が伸張し、蓄圧室（６）内の圧力が昇圧された後に、噴射パルス（７２）の印加により蓄圧室（６）内の圧力で噴射弁（１）先端から液体が噴射され、噴射パルス（７２）の印加終了後に、予め設定された追加遅延時間Ｔα遅れて、駆動パルス（７０）の印加が終了することを特徴としている。

この発明によれば、駆動パルス（７０）が蓄圧室（６）内の圧力を昇圧させた後の噴射パルス（７２）の印加により、昇圧された蓄圧室（６）内の圧力で、噴射弁（１）から液体が噴射される。また、確実に噴射パルス（７２）の印加中は、駆動パルス（７０）の印加により蓄圧室（６）内の圧力が保持される。

請求項７に記載の発明では、ポンプ部（２）は、駆動パルス（７０）が印加された加圧部材（９）の伸張で液体を加圧するものから成り、噴射弁（１）から液体が噴射された後、加圧部材（９）の駆動パルス（７０）の印加がなくなると、加圧部材（９）が収縮し、逆止弁（７）を開弁させて、蓄圧室（６）内に供給ポンプ（５６）からの液体を所定吸引量だけ吸引し、次の液体の噴射のために所定吸引量分の吸引が終わった後に、次期の駆動パルス（７０）が加圧部材（９）に印加されることを特徴としている。

この発明によれば、次期の駆動パルス（７０）のタイミングが調整されて、逆止弁（７）を介して、次の液体の噴射のために、供給ポンプ（５６）から液体を蓄圧室（６）内に充分な所定吸引量だけ吸引することができる。

請求項８に記載の発明では、制御手段（２５０）によって、インジェクタ部（３）に印加する噴射パルス（７２）のための第２噴射パルス（Ｐi2）が演算され、該第２噴射パルス（Ｐi2）によって駆動パルス（７０）が生成され、第２噴射パルス（Ｐi2）は、遅延手段（２０２）によって、予め設定された遅延時間（Ｔｄ）だけ駆動パルス（７０）よりも遅く立ち上がる第３噴射パルス（Ｐi3）に変換され、該第３噴射パルス（Ｐi3）からインジェクタ部（３）に印加する噴射パルス（７２）が生成されることを特徴としている。

この発明によれば、駆動パルス（７０）は噴射パルス（７２）よりも、予め設定された遅延時間（Ｔｄ）だけ早く立ち上がることにより、噴射がはじめるタイミングより任意の所定時間前に、ポンプ部（２）によって、噴射弁（１）内で液体を昇圧できる。

請求項９に記載の発明では、制御手段（２５０）内に演算手段（２００、２０１）と補正手段（２０３）を有し、演算手段（２００、２０１）によって演算された噴射パルス（７２）の噴射パルス幅の情報によって、最終的にインジェクタ部（３）に印加される噴射パルス（７２）の噴射パルス幅が加減されるように、補正手段（２０３）によって噴射パルス幅が補正されて、最終的にインジェクタ部（３）に印加される噴射パルス（７２）が得られることを特徴としている。

この発明によれば、液体が噴射されることにより減圧されるときの減圧の程度が、噴射パルス幅に応じてばらついても、所望の噴射量が得られるように補正することが出来る。

請求項１０に記載の発明では、制御手段（２５０）内の演算手段（２００、２０１）によって演算された第３噴射パルス（Ｐi3）の噴射パルス幅の情報によって、最終的にインジェクタ部（３）に印加される噴射パルス（７２）の噴射パルス幅が加減されるように、補正手段（２０３）によって、第３噴射パルス（Ｐi3）を補正して、最終的にインジェクタ部（３）に印加される噴射パルス（７２）を得ることを特徴としている。

この発明によれば、液体が噴射されることにより減圧されるときの減圧の程度が、噴射パルスの噴射パルス幅に応じてばらついても、所望の噴射量が得られるように、最終的にインジェクタ部（３）に印加される噴射パルス（７２）が、生成される直前の第３噴射パルス（Ｐi3）の噴射パルス幅の情報によって、補正出来る。

請求項１１に記載の発明では、液体は燃料から成り、供給ポンプ（５６）は燃料供給ポンプ（５６）から成り、噴射弁（１）は、エンジン内に燃料を噴射する燃料噴射弁（１）から成り、制御手段（２５０）は、燃料の噴射を制御する制御装置から成り、ポンプ部（２）によって昇圧された燃料を、インジェクタ部（３）によってエンジン内に所定の噴射圧力で噴射することを特徴としている。

この発明によれば、燃料噴射弁（１）内で、噴射の直前に昇圧された燃料を、噴射弁（１）内のインジェクタ部（３）で噴射するから、燃料の昇圧のために作動し続ける燃料供給ポンプ（５６）の消費動力が削減できる。よって、エンジンの燃費が向上する。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の第１実施形態における燃料噴射弁の縦断面図である。 上記実施形態における自動車の燃料噴射供給装置の全体模式図である。 上記実施形態における燃料噴射弁に印加する駆動パルスと蓄圧室内圧力と噴射パルスとの関係を示す波形図である。 上記実施形態における燃料噴射供給装置の高流量型と低流量型の燃料供給ポンプの特性図である。 上記実施形態における自動車の燃料噴射供給装置の制御装置のブロック構成図である。 上記実施形態における燃料噴射弁に印加する駆動パルスと蓄圧室内圧力と噴射パルスとの厳密な関係を示す波形、及び波形に対応する噴射量特性を説明するグラフである。 上記図６の噴射量特性を説明するグラフの一部拡大説明図である。 上記実施形態における上記制御装置のブロック構成においてマップ手段内に格納された補正時間情報のグラフである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に使用する液体噴射供給装置ついて図１乃至図４を用いて、説明する。図１は、燃料噴射弁１の縦断面図である。燃料噴射弁1は、大きく分けて、ポンプ室２とインジェクタ部３で構成されている。そして、ハウジングと成る合成樹脂製の筒部４でポンプ室２と電磁式のインジェクタ部３を液封しながら結合している。

この燃料噴射弁１内には、燃料の加圧蓄圧機構を備える。具体的には、この加圧蓄圧機構の一部品を成すベローズ５の変位で、燃料を圧縮して貯える蓄圧室６を有している。

そして、ベローズ５の圧縮時に、蓄圧室６内の燃料を蓄圧室６内に保持する逆止弁（アンブレラバルブ）７を有する。この逆止弁７は、傘状に開いたゴムの先端部で、燃料が通る燃料通過孔８を閉じて、燃料が逆漏れするのを防止する。また、燃料が蓄圧室６内に供給される時には、逆止弁７が下に下がって、燃料通過孔８から燃料が蓄圧室６内に供給される。

この蓄圧室６には、蓄圧室６内の圧力により、弾性的に自身が膨張する部材が採用される。例えば、ゴム製のベローズ５や、金属製アコーディオン状の伸縮容器が採用される。金属製の容器の場合は、フレキシブルな薄肉の金属円筒体で、蓄圧室が形成される。この第１実施形態は、ゴム製のベローズ５で伸縮容器が構成された例として、以下説明する。

インジェクタ部３は、電磁式のインジェクタ部３として、この第１実施形態では構成されている。このインジェクタ部３は、電磁コイル１０、中空のニードル１１、スプリング１２、及び磁性体の金属からなるボディー１３から主に構成されている。

電磁コイル１０は、外部の駆動回路に、コネクタ端子１４により接続され、外部の電気回路から電気信号（噴射パルス）が入力される。そして、この電気信号により励磁されて電磁コイル１０の電磁力とスプリング１２の作用により、ニードル１１が上下に往復運動を行い、燃料噴射弁１の開弁及び閉弁が行われる。

次に、更に詳しく、図１の細部構成について説明する。上端の２０は、Ｏリングであり、燃料を供給する図示されない燃料配管が、このＯリングによってシールされる。この燃料配管を介して燃料が燃料噴射弁１内に供給される。

この供給された燃料は、フィルタ２１を通過して、圧電素子を積層した圧電アクチュエータから成る加圧部材９内部の空間２２内に入り、更に、逆止弁７部分の燃料通過孔８を通過して、ベローズ５内の蓄圧室６に入る。

燃料噴射弁１の、最外層の筒部４は、合成樹脂で形成されており、その内側には圧電素子の積層体からなる上記加圧部材９との間に、金属筒部２５を有している。この金属筒部２５は、ポンプ室２からインジェクタ部３部分まで延在している。

ベローズ５の一端は、この金属筒部２５の端面２６に当接して支持され、他端は、燃料通過孔８が形成された封止板２７に結合されている。そして、ベローズ５の外周には、コイルスプリング２８が設けられている。

圧電素子からなる加圧部材９にコネクタ端子２９から電圧パルス（駆動パルス）が印加されると、加圧部材９が伸張して、コイルスプリング２８に抗して、封止板２７が、ベローズ５と共に図１中下方向に下がり、逆止弁７が、燃料通過孔８を塞いでいるため、蓄圧室６内の圧力が上昇する。

即ち、加圧蓄圧機構は、ベローズ５と逆止弁７と蓄圧室６と圧電素子の加圧部材９によって構成されている。上端の３０は、Ｏリング２０の抜け止め用の樹脂製リングである。また、金属筒部２５の上端部２５ａ、及び２５ｂは溶接されている。

次に、インジェクタ部３の詳細について説明する。３１は磁性体から成るパイプ状のコアであり、このコア３１内部に、圧入ピン３２が圧入されている。この圧入ピン３２は中空であり、圧入ピン３２の下端には、コイルスプリング１２が、密接している。

磁性体からなるコア部３３が、電磁コイル１０を包み込んでいる。電磁コイル１０は、コイル１０ａと、このコイル１０ａが巻回されたコイルボビン１０ｂからなる。

３５は、磁束通路を成す金属部であり、この金属部３５の内部に、磁性体から成る可動部３６が設けられている。３７は、数１０ミクロンのエアーギャップであり、このエアーギャップ３７は、磁性体から成る可動体３６と、磁性体のパイプ状のコア３１の下端との間に形成されている。

そして、電磁コイル１０が励磁されると、流れる磁束によって、可動体３６がエアーギャップ３７を介して、コア３１の下端に吸引され、ニードル１１が上方に変位して、ニードル１１の先端部の弁体が開弁する構造になっている。そして、ニードル１１の先端には、燃料通路孔４０と、４箇所に設けられた小判状の横孔４１とが設けられている。

４２は、合成樹脂製のカバーである。上記金属部３５には、上記ニードル弁１１と協働して燃料をシールするシール用ボディー部４３が溶接され固定されている。このシール用ボディー部４３には、薄い金属製で複数の燃料噴射孔が開けられたノズルプレート４４が溶接され固定されている。ニードル１１が上方に変位すると、これらの燃料噴射孔を介して、燃料が噴射されるようになっている。即ち、このインジェクタ部３自体の構成は、従来の電磁式のインジェクタと同等の構成である。

図２は、燃料供給装置全体の構成を示す模式図である。燃料噴射弁１は、４気筒エンジンに４本設けられており、この４本の燃料噴射弁１から、それぞれ噴霧５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄが、エンジン内に供給される。

５１は燃料配管であり、５２は燃料タンクである。５５は、燃料タンク５２内のガソリンの液面である。５６は、電動式の燃料供給ポンプであり、５７は、吸込口側のフィルタである。また、５８は、燃料の吐出側となる高圧側に設けられたフィルタである。

この高圧側のフィルタ５８から燃料配管５１に燃料が流れ、燃料配管５１の途中は、分岐部６０によって分岐され、圧力調整弁６１を介して、余分な燃料が燃料タンク５２内にリターンするようになっている。６２はリターン配管である。

この図２の燃料供給ポンプ５６から吐出された燃料は、図１の燃料噴射弁１の上部に燃料配管５１（図２）により供給される。そして、上述したように、加圧部材９の伸長により、ベローズ５が弾性的に変位し、ベローズ５内の容積が縮小して、ベローズ５内の内部圧力が高まり、燃料が加圧される。この加圧された燃料は、逆止弁７で逆流が防止される。

そして、逆止弁７から、ニードル１１より下の最下端の図示されない噴射孔までが、蓄圧室６の領域である。即ち、蓄圧室６は、ベローズ５の内部のみでなく、ニードル１１下端の噴射孔までの空間を蓄圧室と称している。

この図１に示した燃料噴射弁１は、コネクタ端子１４及び２９を介して、それぞれ電気信号が供給されて作動する。この供給される電気信号の波形を示したのが、図３である。つまり、図３は、この第１実施形態における作動タイミングを図示している。図３の７０は、圧電素子を積層した加圧部材９（図１）に印加する駆動パルスの波形である。（なお、圧電素子による加圧部材の代わりに、電磁式の加圧部材を採用した場合は、電磁式の加圧部材の電磁コイルに印加する電圧となる。）
７１は、加圧部材９に駆動パルス７０が印加された場合の、蓄圧室６内の燃料圧力の波形を示している。加圧部材９に駆動パルス７０が印加されると、加圧部材７が伸長する。即ち、圧電スタックが伸長して、ベローズ５を圧縮する。ベローズ５の圧縮によって、蓄圧室６内が昇圧する。この昇圧と共に、ベローズ５自体も膨張し、このベローズ５の膨張により、蓄圧室６内の圧力が略一定に保たれる。

このようにして、蓄圧室６内の圧力が略一定の高い圧力値Ｐｈに到達する。この高い圧力値Ｐｈに到達後、図１のインジェクタ部３の電磁コイル１０に、噴射パルス７２（図３）が、印加される。この電磁コイル１０の電磁力により、前述したように、ニードル１１を上方に吸引し、その結果、ニードル１１先端部分が周知のように開弁して、図示されない噴射孔より、高圧の燃料がエンジン内に噴射される。

なお、Ｐｓは、燃料供給ポンプ５６（図２）によって加圧された吐出圧Ｐｓであり、Ｐｉは燃料噴射弁１内のベローズ５によって加圧された圧力Ｐｉである。よって、上記圧力値Ｐｈ＝Ｐｓ＋Ｐｉの関係が成立する。

噴射終了後、加圧部材９（図１）の駆動パルス７０（図３）が、オンからオフに切り替わると、加圧部材９の圧電スタックが収縮し、コイルスプリング２８（図１）の働きで、ベローズ５、及び封止板２７が上方に移動する。

これによって、逆止弁７が開弁し、燃料通過孔８から、蓄圧室６内に燃料配管５１（図２）からの燃料が吸引され、新しい燃料が蓄圧室６内に補充される。そして、この補充が完了した後に、次の駆動パルスが印加される。エンジン運転中には、このような作動が繰り返し行われる。

なお、燃料を噴射するタイミングになると、最初に、蓄圧室６の圧力を上昇させるために、図３の駆動パルス７０が燃料噴射弁１に印加され、その後、所定時間Ｔｄだけ遅れて、燃料を噴射させるための噴射パルス７２が燃料噴射弁１に印加される。

このように、蓄圧室６内の液体の逆流を防止してから、インジェクタ部に印加する噴射パルスを立ち上げるように、駆動パルスの立ち上がり時点と噴射パルスの立ち上がり時点の間に遅延時間Ｔｄを設定している。これにより、噴射直前に昇圧され、逆流を防止して圧力が正常に保持された燃料をエンジンに噴射でき、噴霧性能が低下しない。

また、噴射パルス７２がオフした後に、駆動パルス７０が遅れてオフするように構成されている。なお、厳密には、蓄圧室６内の燃料圧力波形７１は、燃料噴射後に、噴射量に従って若干低下する。

次に、図２に示した燃料供給装置全体の構成について更に説明する。前述したように、この燃料供給装置は、燃料タンク５２内に、燃料供給ポンプ５６を備え、燃料を加圧してから、燃料噴射弁１に供給し、更に、燃料噴射弁１内のベローズ５等により加圧されてから、燃料を噴射している。

図４は、電動式の燃料供給ポンプ５６（図２）の特性図を示している。横軸に、燃料供給ポンプ５６の吐出圧Ｐをとり、縦軸の一方に吐出量Ｑをとっている。この吐出量Ｑは、燃料供給ポンプ５６から吐出される燃料の流量を表す。

また、縦軸の他方には、燃料供給ポンプ５６に流れる電流ｉの値を示している。この電流ｉの値が大きいほど、燃料供給ポンプ５６の消費電力が大きい。この燃料供給ポンプ５６は、例えば、直流モータで駆動される再生ポンプからなるタービンポンプである。

そして、ポンプの吐出圧の上昇と共に、電流ｉの量が増え、かつ吐出量Ｑが低下していく傾向にある。図４において、８０が高流量タイプの電流特性、８１が高流量タイプの吐出量特性である。これを見て判明するように、吐出圧Ｐの上昇と共に、吐出量Ｑが低下し、電流ｉが増加していく。

従来の、燃料噴射弁１内に上記加圧蓄圧機構が付属していない燃料供給装置を、第１比較例と称することにして、以下、この第１比較例について説明する。この第１比較例では、燃料噴射弁１内に、図１のベローズ５等よりなる加圧蓄圧機構を備えていないために、高流量タイプの燃料供給ポンプ５６が使用されている。

図４の８２で示す吐出量Ｑ0のレベルは、自動車のエンジンに供給する燃料供給ポンプ５６の要求吐出量Ｑ0である。この要求吐出量Ｑ0は、自動車のエンジンが使用する最大使用量にプラスα分の燃料量を加算しただけの流量である。

そして、この電動式の燃料供給ポンプ５６は、この最大使用流量＋α分の要求吐出量Ｑ0を、吐出圧Ｐ0で供給しているのである。従って、このような吐出圧Ｐ0を確保するために、電流ｉ0が、電動式燃料供給ポンプ５６に流れることになる。

しかしながら、この第１実施形態においては、燃料噴射弁１内に燃料圧力を加圧する加圧蓄圧機構が付属しているため、燃料供給ポンプ５６の吐出圧を低減することが可能になる。即ち、このように、燃料供給ポンプ５６からの圧力を低減しても、燃料噴射弁１内で、圧力が更に上昇するために、最終的に噴霧される圧力は、充分な高圧となるのである。

このような圧力低減が可能になったことにより、上記第１比較例の高流量タイプの燃料供給ポンプ５６を使用し続けた場合でも、電流低減が可能になる。

以下、燃料噴射弁１内に燃料圧力を加圧する加圧蓄圧機構が付属しているが、高流量タイプの燃料供給ポンプ５６を使用し続けた場合を、第２比較例と称する。以下、この第２比較例について説明する。

上記圧力低減幅を図４のＰ2として、吐出圧Ｐ1で高流量タイプの燃料供給ポンプ５６を作動させた場合、吐出量はＱ1となり、要求吐出量Ｑ0以上の吐出量を確保できる。このときの電流は、高流量タイプの電流特性８０上のｉ1である。

よって、電流を矢印ｉ2だけ低減することが可能になる。このように、燃料噴射弁１内に燃料圧力を加圧する上記加圧蓄圧機構が付属されて、燃料供給ポンプ５６の圧力低減（圧力低減幅Ｐ2）が可能になったことにより、高流量タイプのポンプを使用しても、電流低減が可能になり、電流低減量はｉ2となる。

しかし、この第２比較例の場合は、要求吐出量Ｑ0に対し、吐出量Ｑ1が多すぎ、無駄に燃料がリターンすることになる。

そこで、この第１実施形態では、燃料供給ポンプ５６として、低流量タイプのポンプを使用している。図４において、上述したように、８３が低流量タイプの電流特性、８４が低流量タイプの吐出量特性である。

この低流量タイプの燃料供給ポンプ５６の場合は、吐出圧Ｐ1まで低下させても、必要な要求吐出量Ｑ0のレベル８２は確保できる。Ｐ2は、上記第１比較例と比較した場合の圧力低減幅（Ｐ2＝Ｐ0−Ｐ1）を表している。

この圧力Ｐ1及び吐出量Ｑ0のときの必要電流量は、低流量タイプの電流特性８３上の、ｉ3となり、ｉ0からｉ3のように、電流が低減される。ｉ4はこのときの電流低減量を表している。

この低流量タイプの燃料供給ポンプ５６を使用することによって、従来の上記第１比較例に比べると、電流低減幅がｉ4のようになって、大幅な電流低減がなされる。これによって、燃料供給ポンプ５６への供給電流、即ち消費電力を大幅に少なくすることが出来る。

このような考え方は、電動式の燃料供給ポンプでなく、機械式の燃料供給ポンプであっても同じことである。従来に比べ、より低流量の機械式燃料供給ポンプを使用することが可能になる結果、機械式燃料供給ポンプに供給する動力の大幅な低減が可能になる。なお、ここで言う機械式燃料供給ポンプとは、エンジンの動力によって機械的にポンプ内のタービン等を駆動するポンプである。

次に、液体噴射供給装置の制御方法としての自動車の燃料噴射供給装置の制御方法について説明する。

噴射終了後、加圧部材９の駆動パルス７０（図３）が、オンからオフに切り替わると、加圧部材９の圧電スタックが収縮し、コイルスプリング２８（図１）の働きで、ベローズ５、及び封止板２７が上方に移動する。

これによって、逆止弁７が開弁し、燃料通過孔８から、蓄圧室６内に燃料配管５１（図２）からの燃料が吸引され、新しい燃料が蓄圧室６内に補充される。そして、エンジン運転中には、このような作動が繰り返し行われる。

なお、燃料を噴射するタイミングになると、最初に、蓄圧室６の圧力を上昇させるために、図３の駆動パルス７０が印加され、その後、所定時間遅Ｔｄだけ遅れて、燃料噴射弁１を開弁させ燃料を噴射させるための噴射パルス７２が燃料噴射弁１に印加される。また、噴射パルス７２がオフした後に、駆動パルス７０が、追加遅延時間Ｔα（図３）だけ遅れてオフするように構成されている。

なお、厳密には、蓄圧室６内の燃料圧力は、燃料噴射後に、噴射量に従って若干低下する。以下、これについて更に詳述する。

上述したように、蓄圧室６内に燃料を貯えた後に、加圧部材９を駆動する駆動パルス７０（図３）が加圧部材９に印加されて、蓄圧室６内に所定圧力の燃料を貯えた後に、パルス幅がエンジンの状況によって変化する噴射パルス７２（図３）を付与して燃料噴射がなされなければ成らない。

図５は、この第１実施形態の燃料噴射を制御する制御装置となるエンジンＥＣＵ（電子式演算装置）内の制御手段２５０の一部ブロック構成図である。エンジンに供給する吸入空気量Ｑａが計測され、第１演算部２００に入力されている。またエンジンの回転数Ｎｅが計測されて、同様に第１演算部２００に入力されている。

第１演算部２００内では、例えば、係数ｋ×Ｑａ／Ｎｅ等の演算を行い、第１噴射パルスＰi1を演算する、次に、このように演算された第１噴射パルスＰi1に、エンジン水温Ｔｗ、空燃比λ、及びその他のエンジンパラメータを補正値として用いて、第２演算部２０１により補正して、補正された第２噴射パルスＰi2を出力する。

ここまでのエンジンの電子式燃料噴射制御方法は、周知であり、その他のさまざまなインジェクタ部３（図１）への噴射パルスの生成方法を採用できる。

この第１実施形態においては、図１のインジェクタ部３への噴射パルス７２（図３）の印加前に加圧部材９への駆動パルス７０（図３）を立ち上げる必要がある。

そこで、従来の通常の噴射パルス７２の生成よりも、所定時間早い時期に、上記第２噴射パルスＰi2を出力する。つまり、エンジンのシリンダ内のピストンの往復運動位置に合わせて、第２噴射パルスＰi2を立ち上げるが、所定時間早い時期に、第１及び第２噴射パルスＰi1、及びＰi2を演算して立ち上げている。

そして、第２噴射パルスＰi2を、遅延手段２０２に通して、パルスの立ち上がり、及び立下がり時期が遅れた第３噴射パルスＰi3が生成される。そして、この第３噴射パルスＰi3に、後述する補正部を成す補正演算手段２０３と、マップ手段２０４により、パルス幅の補正を行って、図１の燃料噴射弁１のインジェクタ部３の電磁コイル１０に印加する噴射パルス７２（図３）としている。その結果、従来と同じタイミングで燃料がエンジン内に噴射される。

遅延回路を通らない第２噴射パルスＰi2は、駆動パルス生成部２０５にて、図１の加圧部材９の駆動パルス７０（図３）と成る。これによって、図３に示すように、駆動パルス７０のほうが遅延手段２０２の遅延時間Ｔｄだけ噴射パルス７２よりも早く立ち上がる。

また、駆動パルス生成部２０５には、噴射パルス７２が入力され、この噴射パルス７２がオフになり立下がっても、すぐに駆動パルス７０をオフせず、追加遅延時間Ｔα（図３）後に、駆動パルス７０をオフする。これにより、図３のように、噴射パルス７２がオフしても駆動パルス７０はしばらくオフしない。

なお、エンジンのその時々の回転数等の状態によって、噴射パルス７２は、図６の噴射パルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃのように変化して、そのときのエンジンの状態に適合した噴霧量で燃料が噴射される。

従来の比較例においては、噴射パルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃと実際の燃料噴射量との関係は、図６の一点鎖線の比較例の噴射量特性に示すように、直線状である。即ち、噴射パルスＴａが与えられたときには、燃料噴射量はＡ1となり、噴射パルスＴｂが与えられたときには、燃料噴射量はＡ2となる。また、噴射パルスＴｃが与えられたときには、燃料噴射量はＡ3となる。つまり、燃料噴射量ｑは、噴射パルス７２の幅と直線的な比例関係となる。

ところが、蓄圧室６（図１）を有する、この第１実施形態では、図６上方の実線で示した実施形態の噴射量特性のように噴射パルス７２の噴射パルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃに応じて、蓄圧室６内の圧力が曲線状に変動する。

即ち、噴射パルス７２が立ち上がって、燃料の噴射が始まると、燃料の噴射時間（噴射パルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃ）に応じて、蓄圧室６内の圧力波形７１は、急激に立ち上がった後、噴射が始まってから、厳密には徐々に低下していく。

例えば、噴射パルス幅Ｔａが与えられたときには、初期の立ち上がり圧力Ｐｍａｘから徐々に低下し、噴射パルスＴａがオフになる時点においては、蓄圧室６内の圧力はＰａまで低下する。また、この噴射パルスＴａより長いパルス幅Ｔｂの噴射パルス７２が燃料噴射弁１に印加されたときには、噴射パルス幅Ｔｂがオフするときには、蓄圧室６内の圧力はＰｂまで低下する。

更に、より長い噴射パルス幅Ｔｃが燃料噴射弁１に印加されたときには、噴射パルス幅Ｔｃがオフするときには、蓄圧室６の圧力はＰｃまで低下してしまう。

このように、噴射パルス７２のパルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃ等、即ち、噴霧時間に応じて、蓄圧室６内の圧力が低下してしまう結果、燃料の噴射時間（噴射パルス幅）と、噴射量との関係は、前述の比較例のような直線的にはならず、曲線状に変化することになる。

そして、この曲線上において、噴射パルス幅Ｔａのときの燃料噴射量はａ点、噴射パルス幅Ｔｂのときの燃料噴射量はｂ点、噴射パルス幅Ｔｃのときの燃料噴射量はｃ点のように変化する。

図６において判明するように、比較例のように、パルス幅に応じて燃料噴射量ｑが直線状に変化する場合と、この第１実施形態のように曲線状に変化する場合とでは、次のような相違がある。

図７は、横軸に噴射パルス幅の時間（単位ミリ秒）をとり、縦軸に燃料噴射量ｑをとった図６上部と同じグラフの一部拡大図である。この図７において、噴射パルス幅Ｔｃ場合、噴射量ｑは、比較例においては、Ａ3であったものが、この第１実施形態ではｃ点のようになる。この結果、この第１実施形態では、図７のΔｑｃに示す量だけ、燃料噴射量ｑが不足することになる。

また、噴射パルス幅Ｔｂのときに、比較例においては、噴射量Ａ2で噴射が行われるが、この第１実施形態においては、ｂ点の噴射量になる。この結果、この第１実施形態のほうが、Δｑｂだけ噴射量ｑが多くなってしまう。

このように、この第１実施形態では、蓄圧室６内の圧力が、厳密には一定にならないために、噴射パルス７２の噴射パルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃ等に対し、燃料噴射量ｑが曲線状に変化する。従って、図５のようにして演算された第３噴射パルスＰi3のパルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃに対して、補正した値を算出し、この補正した値を燃料噴射弁１に供給して、正しい噴射量ｑが供給されるようにしている。

例えば、噴射パルス幅がＴｃの場合、図７において、この第１実施形態では、ｃ点の燃料が噴射されるが、これを比較例と同じ燃料噴射量Ａ3とするためには、パルス幅ΔＴｃを更に追加した噴射パルス幅Ｔｃ１とすればよいことになる。この場合、補正時間ΔＴ＝＋ΔＴｃとなる。

また、予定する噴射パルス幅がＴｂのときは、ｂ点の燃料噴射量となり、多すぎるので、噴射パルス幅Ｔｂをパルス幅Δ分だけ少なくして実際の噴射パルス幅をＴｂ１にすれば、比較例と同じ燃料噴射量Ａ2が得られる。この場合、補正時間ΔＴ＝−ΔＴｂとなる。

このように、噴射パルスのパルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃ等に応じて、＋−両方向に、パルス幅の補正時間を加えることにより、正しい燃料噴射量ｑが確保される。

図８は、マップ手段２０４（図５）内に格納された上記補正時間ΔＴの特性図であり、第３噴射パルスＰi3の噴射パルス幅の時間を横軸にとり、縦軸に補正時間ΔＴ＝−ΔＴｂ及び＋ΔＴｃ等（図７）をとっている。

そして、このような特性図は、図５の制御手段２５０の一部ブロック内のメモリの中にマップ情報として記憶されている。図５に示すように、遅延手段２０２を通過した第３噴射パルスＰi3 は、このときの噴射パルス幅Ｔａ、Ｔｂ、及びＴｃ等に応じて、予めマップ手段２０４内に記憶された噴射パルス幅の補正時間ΔＴの分だけ、補正部２０３で、第３噴射パルスＰi3の噴射パルス幅に加減算して、最終的な噴射パルス７２（図３）としている。

（その他の実施形態）
本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、遅延手段２０２によって噴射パルスを生成し、遅延手段２０２の前段から駆動パルスを生成したが、噴射パルスと駆動パルスとは、別々に、エンジンパラメータに応じて生成しても良い。

この場合は、遅延手段２０２は特に必要がなく、エンジンのピストンのシリンダ内の位置に応じて、それぞれ別々のタイミングで、噴射パルスと駆動パルスを生成し、結果的に、各パルスの立ち上げ時点（オン時点）と立ち下げ時点（オフ時点）が、図３に示す関係になれば良い。

また、噴射パルス幅の補正は、単に、噴射パルス幅に応じた補正時間ΔＴを一次元のマップ手段２０４に格納されたマップ情報（図８）を用いて加減算したが、そうするのでなく、補正時間を、その他の要因、例えば、噴射パルスの電圧値の高低等も補正演算のパラメータに加えて、多次元的なマップによって、補正演算することも出来る。

更に、マップ演算によって、補正時間ΔＴを演算するのでなく、数式による演算を用いて、補正時間ΔＴを演算することも可能である。

１…燃料噴射弁
２…ポンプ部
３…インジェクタ部
５…ベローズ
６…蓄圧室
７…逆止弁
９…圧電素子の積層体からなる加圧部材
１０…電磁コイル
１１…ニードル
５６…燃料供給ポンプ
７０…ポンプ部の加圧部材への駆動パルス
７１…蓄圧室内の圧力波形
７２…インジェクタ部の電磁コイルへの噴射パルス
８０…高流量型ポンプの電流特性
８１…高流量型ポンプの吐出量特性
８４…低流量型ポンプの吐出量特性
１００…電磁式ポンプ部の加圧手段となる電磁コイル
２０３…補正部となる補正演算手段
２０４…マップ手段
２５０…制御手段

Claims (11)

1. タンク（５２）内の液体が供給ポンプ（５６）で加圧され、この加圧された前記液体を噴射弁（１）で噴霧する液体噴射供給装置の制御方法であって、
   前記液体噴射供給装置は、インジェクタ部（３）とポンプ部（２）とが前記噴射弁（１）内に内蔵され、前記ポンプ部（２）は、前記噴射弁（１）内で前記液体を昇圧し、前記インジェクタ部（３）により所定の噴射圧力で前記液体が噴射されることにより減圧された前記液体を再度昇圧することを繰り返す往復運動を行うものから成り、
   前記液体噴射供給装置内の制御手段（２５０）によって、前記インジェクタ部（３）に印加する噴射パルス（７２）と、前記ポンプ部（２）に印加する駆動パルス（７０）が生成され、該駆動パルス（７０）は前記噴射パルス（７２）よりも早く立ち上がることを特徴とする液体噴射供給装置の制御方法。
2. 前記液体噴射供給装置の前記ポンプ部（２）は、加圧部材（９）と、該加圧部材（９）の変位で内部の前記液体が圧縮される蓄圧室（６）と、該蓄圧室（６）での前記液体の加圧後に、蓄圧室（６）内の前記液体を前記蓄圧室（６）内に保持する逆止弁（７）を有し、前記ポンプ部（２）に印加する前記駆動パルス（７０）で前記加圧部材（９）が変位し内部の前記液体が圧縮された後、前記逆止弁（７）によって前記蓄圧室（６）内の前記液体の逆流を防止してから、前記インジェクタ部（３）に印加する前記噴射パルス（７２）を立ち上げるように、前記駆動パルス（７０）の立ち上がり時点と前記噴射パルス（７２）の立ち上がり時点の間に遅延時間（Ｔｄ）を設定したことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
3. 前記加圧部材（９）は、圧電式または電磁式の加圧部材（９）の伸長時に、前記蓄圧室（６）での前記液体の加圧を行い、前記加圧部材（９）の収縮時に前記蓄圧室（６）への前記逆止弁（７）を介する前記液体の補充を行うことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
4. 前記供給ポンプ（５６）の吐出圧が、前記噴射弁（１）の前記噴射圧力より所定量低く設定されて前記供給ポンプ（５６）から前記噴射弁（１）内に液体が供給され、前記噴射弁（１）の前記ポンプ部（２）が、前記噴射弁（１）内で前記液体を前記所定量昇圧するように、前記ポンプ部（２）に印加する前記駆動パルス（７０）が生成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
5. 更に、前記供給ポンプ（５６）の吐出側に圧力調整弁（６１）を有し、前記タンク（５２）内の前記液体を加圧して前記噴射弁（１）に供給する前記供給ポンプ（５６）の吐出側の圧力が、前記圧力調整弁（６１）により前記噴射弁（１）の前記噴射圧力より所定量低く設定されて前記供給ポンプ（５６）から前記噴射弁（１）内に前記液体が供給され、前記噴射弁（１）の前記ポンプ部（２）が、前記噴射弁（１）内で前記液体を前記所定量昇圧するように、前記ポンプ部（２）に印加する前記駆動パルス（７０）が生成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
6. 前記噴射弁（１）には、前記加圧部材（９）を駆動する前記駆動パルス（７０）と、前記インジェクタ部（３）を駆動する前記噴射パルス（７２）とが電気信号として前記制御手段（２５０）から印加され、前記加圧部材（９）に前記駆動パルス（７０）が印加されて前記加圧部材（９）が伸張し、前記蓄圧室（６）内の圧力が昇圧された後に、前記噴射パルス（７２）の印加により前記蓄圧室（６）内の圧力で前記噴射弁（１）先端から前記液体が噴射され、前記噴射パルス（７２）の印加終了後に、予め設定された追加遅延時間Ｔα遅れて、前記駆動パルス（７０）の印加が終了することを特徴とする請求項２または３に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
7. 前記ポンプ部（２）は、前記駆動パルス（７０）が印加された前記加圧部材（９）の伸張で前記液体を加圧するものから成り、
   前記噴射弁（１）から前記液体が噴射された後、前記加圧部材（９）の前記駆動パルス（７０）の印加がなくなると、前記加圧部材（９）が収縮し、前記逆止弁（７）を開弁させて、前記蓄圧室（６）内に前記供給ポンプ（５６）からの前記液体を所定吸引量だけ吸引し、次の前記液体の噴射のために前記所定吸引量分の吸引が終わった後に、次期の前記駆動パルス（７０）が前記加圧部材（９）に印加されることを特徴とする請求項２、３及び６のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
8. 前記制御手段（２５０）によって、前記インジェクタ部（３）に印加する前記噴射パルス（７２）のための第２噴射パルス（Ｐi2）が演算され、該第２噴射パルス（Ｐi2）によって前記駆動パルス（７０）が生成され、前記第２噴射パルス（Ｐi2）は、遅延手段（２０２）によって、予め設定された遅延時間（Ｔｄ）だけ前記駆動パルス（７０）よりも遅く立ち上がる第３噴射パルス（Ｐi3）に変換され、該第３噴射パルス（Ｐi3）から前記インジェクタ部（３）に印加する噴射パルス（７２）が生成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
9. 前記制御手段（２５０）内に演算手段（２００、２０１）と補正手段（２０３）を有し、前記演算手段（２００、２０１）によって演算された前記噴射パルス（７２）の噴射パルス幅の情報によって、最終的に前記インジェクタ部（３）に印加される前記噴射パルス（７２）の噴射パルス幅が加減されるように、前記補正手段（２０３）によって前記噴射パルス幅が補正されて、最終的に前記インジェクタ部（３）に印加される前記噴射パルス（７２）が得られることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
10. 前記制御手段（２５０）内に演算手段（２００、２０１）と補正手段（２０３）を有し、前記演算手段（２００、２０１）によって演算された前記第３噴射パルス（Ｐi3）の噴射パルス幅の情報によって、最終的に前記インジェクタ部（３）に印加される前記噴射パルス（７２）の噴射パルス幅が加減されるように、前記補正手段（２０３）によって、前記第３噴射パルス（Ｐi3）を補正して、最終的に前記インジェクタ部（３）に印加される前記噴射パルス（７２）を得ることを特徴とする請求項８に記載の液体噴射供給装置の制御方法。
11. 前記液体は燃料から成り、前記供給ポンプ（５６）は燃料供給ポンプ（５６）から成り、前記噴射弁（１）は、エンジン内に前記燃料を噴射する燃料噴射弁（１）から成り、
    前記制御手段（２５０）は、前記燃料の噴射を制御する制御装置から成り、
    前記ポンプ部（２）によって昇圧された前記燃料を、前記インジェクタ部（３）によって前記エンジン内に所定の噴射圧力で噴射することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置の制御方法。

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