JP2518428B2 - 内燃機関用燃料供給ポンプ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用燃料供給ポンプ制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

機関駆動のプランジャポンプ吐出側に連結された加圧
燃料通路から燃料溢流通路を分岐して電気式のアクチュ
エータによって制御される溢流制御弁を燃料溢流通路内
に配置し、溢流制御弁を一定クランク角度内において一
度ずつ開弁および閉弁すると共に加圧燃料通路から送出
される燃料量を制御するために溢流制御弁の開弁時間お
よび閉弁時間を一定クランク角毎に制御するようにした
内燃機関用燃料供給ポンプ制御装置が公知である（特開
昭62−258160号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながらこのように溢流制御弁を一定クランク角
度内において一度ずつ開弁および閉弁すると機関回転数
が高くなるにつれて一定時間内に溢流制御弁を開閉する
回数が増大し、斯くして溢流制御弁を制御するための電
気式アクチュエータの消費電力が増大すると共に電気式
アクチュエータの寿命が短かくなるという問題がある。

また特に電気式アクチュエータとしてピエゾ圧電素子
を用いた場合には機関回転数が高くなるにつれて更に消
費電力が増大すると共に騒音が大きくなるという問題が
ある。即ち、ピエゾ圧電素子は充電作用および放電作用
によって作動せしめられるので充放電回数が増大すると
消費される電荷量が増大し、斯くして機関回転数が高く
なるにつれて消費電力が大巾に増大する。また、ピエゾ
圧電素子は圧電素子板の積層体からなり、各圧電素子板
間にはわずかな空隙が存在する。従ってピエゾ圧電素子
に電荷がチェージされて各圧電素子板が伸長したときに
は各圧電素子板が互いに衝突し、斯くして衝突騒音が発
生する。一方、ピエゾ圧電素子にチェージされた電荷が
ディスチャージされて各圧電素子板が伸縮すると各圧電
素子板間の間隙は一時的に大きくなり、次いで各圧電素
子板が互いに衝突するためにこのときにも衝突騒音が発
生する。従って機関回転数が高くなってピエゾ圧電素子
の充放電回数が増大すると騒音が次第に大きくなる。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば機関駆動
の燃料供給ポンプ吐出側に連結された加圧燃料通路から
燃料溢粒通路を分岐して電気式のアクチュエータによっ
て制御される溢流制御弁を燃料溢流通路内に配置し、溢
流制御弁を所定の期間内に一度ずつ開弁および閉弁する
と共に加圧燃料通路から送出される燃料量を制御するた
めに溢流制御弁の開弁時間および閉弁時間を上述の所定
の期間毎に制御するようにした内燃機関用燃料供給ポン
プ制御装置において、機関回転数が予め定められた設定
回転数よりも低いときは上述の所定の期間を予め定めら
れた一定クランク角度とし、機関回転数が設定回転数よ
りも高いときは上述の所定の期間を設定回転数における
上述の一定クランク角度にほぼ対応する一定時間として
いる。

〔作 用〕

機関回転数が設定回転数よりも高いときには機関回転
数にかかわらず機関回転数が設定回転数のときとほぼ同
じ頻度で溢流制御弁の開閉動作が行われるので溢流制御
弁の開閉動作回数が抑制され、斯くして電気式アクチュ
エータの作動回数も抑制される。

〔実施例〕

第４図に内燃機関の全体図を示す。第４図を参照する
と、１は機関本体、２は気筒、３は各気筒に対して夫々
配置された燃料噴射弁、４は蓄圧室を夫々示し、蓄圧室
４は加圧燃料供給制御装置５および燃料ポンプ６を介し
て燃料タンク７に接続される。燃料ポンプ６は加圧燃料
供給制御装置５に低圧の燃料を送り込むために設けられ
ている。この低圧の燃料は加圧燃料供給制御装置５によ
り高圧の燃料とされ、次いでこの高圧の燃料は蓄圧室４
内に供給される。蓄圧室４内に蓄えられた高圧の燃料は
燃料分配管８および各燃料噴射弁３を介して各気筒２内
に噴射される。蓄圧室４内には蓄圧室４内の燃料圧を検
出する圧力センサ９が配置される。

第１図は加圧燃料供給制御装置５全体の側面断面図を
示す。この加圧燃料供給制御装置５は大きく別けると燃
料供給ポンプＡと、燃料供給ポンプＡの吐出量を制御す
る吐出量制御装置Ｂとにより構成される。第２図は燃料
供給ポンプＡの断面図を示しており、第３図は吐出量制
御装置Ｂの拡大側面断面図を示している。まず始めに第
１図および第２図を参照しつつ燃料供給ポンプＡの構造
について説明し、次いで第３図を参照しつつ吐出量制御
装置Ｂの構造について説明する。

第１図および第２図を参照すると、20は一対のプラン
ジャ、21は各プランジャ20によって形成される加圧室、
22は各プランジャ20の下端部に取付けられたプレート、
23はタペット、24はプレート22をタペット23に向けて押
圧する圧縮ばね、25はタペット23により回転可能に支承
されたローラ、26は機関によって駆動されるカムシャフ
ト、27はカムシャフト26上に一体形成されたカムを夫々
示し、ローラ25はカム27のカム面上を転動する。従って
カムシャフト26が回転せしめられるとそれに伴なって各
プランジャ20が上下動する。

第１図を参照すると、燃料供給ポンプＡの頂部には燃
料供給口28が形成され、この燃料供給口28は燃料ポンプ
６（第４図）の吐出口に接続される。この燃料供給口28
は燃料供給通路29および逆止弁30を介して加圧室21に接
続される。従ってプランジャ20が下降したときに燃料供
給通路29から加圧室21内に燃料が供給される。31はプラ
ンジャ20周りからの漏洩燃料を燃料供給通路29へ返戻す
るための燃料返戻通路を示す。一方、第１図および第２
図に示されるように各加圧室21は対応する逆止弁32を介
して各加圧室21に対し共通の加圧燃料通路33に接続され
る。この加圧燃料通路33は逆止弁34を介して加圧燃料吐
出口35に接続され、この加圧燃料吐出口35は蓄圧室４
（第４図）に接続される。従ってプランジャ20が上昇し
て加圧室21内の燃料圧が上昇すると加圧室21内の高圧の
燃料は逆止弁32を介して加圧燃料通路33内に吐出され、
次いでこの燃料は逆止弁34および加圧燃料吐出口35を介
して蓄圧室４（第４図）内に送り込まれる。一対のカム
27の位相は180度だけずれており、従って一方のプラン
ジャ20が上昇行程にあって加圧燃料を吐出しているとき
には他方のプランジャ20は下降行程にあって燃料を加圧
室21内に吸入している。従って加圧燃料通路33内には一
方の加圧室21から必ず高圧の燃料が供給されており、従
って加圧燃料通路33内には各プランジャ20によって常時
高圧の燃料が供給され続けている。加圧燃料通路33から
は第１図に示すように燃料溢流通路40が分岐され、この
燃料溢流通路40は吐出量制御装置Ｂに接続される。

第３図を参照すると吐出量制御装置Ｂはそのハウジン
グ内に形成された燃料溢流室41と、燃料溢流通路40から
燃料溢流室41に向かう燃料流を制御する溢流制御弁42と
を具備する。溢流制御弁42は燃料溢流室41内に配置され
た弁部43を有し、この弁部43によって弁ポート44の開閉
制御が行なわれる。また、吐出量制御装置Ｂのハウジン
グ内には溢流制御弁42を駆動するためのアクチュエータ
45が配置される。このアクチュエータ45は吐出量制御装
置Ｂのハウジング内に摺動可能に挿入された加圧ピスト
ン46と、加圧ピストン46を駆動するためのピエゾ圧電素
子47と、加圧ピストン46によって画定された加圧室48
と、加圧ピストン46をピエゾ圧電素子45に向けて押圧す
る皿ばね49と、吐出量制御装置Ｂのハウジング内に摺動
可能に挿入された加圧ピン50とにより構成される。加圧
ピン50の上端面は溢流制御弁42の弁部43に当接してお
り、加圧ピン50の下端面は加圧室48内に露呈している。
なお、燃料溢流室41内には加圧ピン50を常時上方に向け
て付勢する皿ばね51が配置される。溢流制御弁42の上方
にはばね室52が形成され、このばね室52内には圧縮ばね
53が挿入される。溢流制御弁42はこの圧縮ばね53によっ
て常時下方に向けて押圧される。燃料溢流室41は燃料流
出孔54を介してばね室52内に連通しており、このばね室
52は燃料流出孔55、逆止弁56および燃料流出口57を介し
て燃料タンク７（第４図）に接続される。この逆止弁56
は通常燃料流出孔55を閉鎖するチェックボール58と、こ
のチェックボール58を燃料流出孔55に向けて押圧する圧
縮ばね59とにより構成される。更に燃料溢流室41は燃料
流出孔60、逆止弁61、ピエゾ圧電素子47の周囲に形成さ
れた燃料流出通路62および燃料流出口63を介して燃料タ
ンク７（第４図）に接続される。この逆止弁61は通常燃
料流出孔60を閉鎖するチェックボール64と、このチェッ
クボール64を燃料流出孔60に向けて押圧する圧縮ばね65
とにより構成される。また燃料溢流室41は絞り通路66お
よび逆止弁67を介して加圧室48内に接続される。この逆
止弁67は通常絞り通路66を閉鎖するチェックボール68
と、このチェックボール68を絞り通路66に向けて押圧す
る圧縮ばね69とにより構成される。この絞り通路66の断
面積は燃料流出孔60の断面積よりも小さく形成されてい
る。また、一対の逆止弁56,61の開弁圧はぼぼ一定に設
定されており、逆止弁67の開弁圧はこれら逆止弁56,61
の開弁圧よりも低く設定されている。即ち、逆止弁56,6
1の圧縮ばね59,65のばね力はほぼ等しく、逆止弁67の圧
縮ばね69のばね力は圧縮ばね59,65のばね力よりも小さ
く設定されている。

ピエゾ圧電素子47はリード線70を介して電子制御ユニ
ット10（第４図）に接続されており、従ってピエゾ圧電
素子47は電子制御ユニット10の出力信号によって制御さ
れる。ピエゾ圧電素子47は多数の圧電素子板を積層した
積層構造をなしており、ピエゾ圧電素子47に電荷をチャ
ージするとピエゾ圧電素子47は軸方向に伸長し、ピエゾ
圧電素子47にチャージされた電荷をディスチャージする
とピエゾ圧電素子47は軸方向に収縮する。燃料溢流室41
および加圧室48は燃料で満たされており、従ってピエゾ
圧電素子47に電荷がチャージされてピエゾ圧電素子47が
軸方向に伸長すると加圧室48内の燃料圧が上昇する。加
圧室48内の燃料圧が上昇すると加圧ピン50が上昇せしめ
られ、それに伴なって溢流制御弁42も上昇せしめられ
る。その結果、溢流制御弁42の弁部43が弁ポート44を閉
鎖し、その結果燃料溢流通路40から燃料溢流室41内への
燃料の溢流が停止せしめられる。従ってこのときプラン
ジャ20の加圧室21から加圧燃料通路33内（第２図）吐出
された全ての加圧燃料は蓄圧室４（第４図）内に送り込
まれる。

一方、ピエゾ圧電素子47にチャージされた電荷がディ
スチャージせしめられてピエゾ圧電素子47が収縮すると
加圧ピストン46が下降するために加圧室48の容積が増大
する。その結果、加圧室48内の内燃圧が低下するために
溢流制御弁42および加圧ピン50は圧縮ばね53のばね力に
より下降し、斯くして溢流制御弁42の弁体43が弁ポート
44を開弁する。このときプランジャ20の加圧室21から加
圧燃料通路33（第２図）内に吐出された全ての加圧燃料
は燃料溢流通路40および弁ポート44を介して燃料溢流室
41内に送り込まれる。従ってこのときには蓄圧室４（第
４図）内に加圧燃料は供給されない。

燃料溢流通路40から燃料溢流室41内に溢流した燃料は
各燃料流出孔54,55,60および逆止弁56,61を介して燃料
タンク７（第４図）に返戻される。ところで各逆止弁5
6,61の開弁圧は大気圧よりも高い圧力に設定されてお
り、従って燃料溢流室41内の燃料圧は大気圧よりも高い
一定圧力に保持される。前述したようにピエゾ圧電素子
47にチャージされた電荷がディスチャージせしめられる
と加圧室48内の燃料圧が低下し、加圧室48内の圧力が逆
止弁67の開弁圧よりも低下すれば逆止弁67が開弁して燃
料溢流室41内の燃料が加圧室48内に供給される。なお、
逆止弁67の開弁圧がほぼ零となるように圧縮ばね69のば
ね力を極めて弱くしておけば加圧室48内の圧力は燃料溢
流室41内の圧力とほぼ等しくなる。いづれにしても加圧
室48は加圧燃料によって満たされることになる。加圧室
48内の燃料が漏洩して加圧室48内に空間ができるとピエ
ゾ圧電素子47に電圧を印加したときに加圧室48内の燃料
圧が上昇せず、従って溢流制御弁42を上昇させることが
できないという問題を生ずる。従って加圧室48内は常時
燃料で満たしておく必要があり、そのために燃料溢流室
41を大気圧以上に保持し、燃料溢流室41から加圧室48に
向けてのみ流通可能な逆止弁67を設けている。

第５図は第４図に示す燃料噴射弁３の拡大側面断面図
を示す。第５図を参照すると燃料噴射弁３はそのハウジ
ング80内に摺動可能に挿入されてノズル口81の開閉制御
をするニードル82と、ニードル82の円錐状受圧面83周り
に形成されたニードル加圧室84と、ハウジング80内に摺
動可能に挿入されたピストン85と、ハウジング80とピス
トン85間に挿入されたピエゾ圧電素子86と、ピストン85
をピエゾ圧電素子86に向けて付勢する皿ばね87と、ニー
ドル82とピストン85間に形成された圧力制御室88と、ニ
ードル82をノズル口81に向けて付勢する圧縮ばね89とを
具備する。圧力制御室88はニードル82周りに形成された
絞り通路90を介してニードル加圧室84に連結され、ニー
ドル加圧室84は燃料通路91および燃料分配管８（第４
図）を介して蓄圧室４内に連結される。従ってニードル
加圧室84内には蓄圧室４内の高圧の燃料が導かれ、この
高圧燃料の一部は絞り通路90を介して圧力制御室88内に
送り込まれる。斯くしてニードル加圧室84内および圧力
制御室88内の燃料圧は蓄圧室４内とほぼ同じ高圧となっ
ている。

ピエゾ圧電素子86にチャージされた電荷がディスチャ
ージされてピエゾ圧電素子86が収縮するとピストン85が
上昇するために圧力制御室88内の燃料圧が急激に低下す
る。その結果、ニードル82が上昇し、ノズル口81からの
燃料噴射が開始される。燃料噴射が行われている間、ニ
ードル加圧室84内の燃料が絞り通路90を介して圧力制御
室88に送り込まれるために圧力制御室88内の燃料圧は次
第に上昇する。次いでピエゾ圧電素子86に電荷がチャー
ジされてピエゾ圧電素子86が伸長するとピストン85が下
降するために圧力制御室88内の燃料圧が急激に上昇す
る。その結果、ニードル82が下降してノズル口81を閉鎖
し、斯くして燃料噴射が停止せしめられる。燃料噴射が
停止されている間、圧力制御室88内の燃料が絞り通路90
を介してニードル加圧室84内に流出するための圧力制御
室88内の燃料圧は徐々に低下し、元の高圧に戻る。

第４図を参照すると、電子制御ユニット10はディジタ
ルコンピュータからなり、双方向性バス100によって相
互に接続されたROM（リードオンメモリ）101、RAM（ラ
ンダムアクセスメモリ）102、CPU（マイクロプロセッ
サ）103、入力ポート104および出力ポート105を具備す
る。圧力センサ９は蓄圧室４内の燃料圧に比例した出力
電圧を発生し、この出力電圧はAD変換器106を介して入
力ポート104に入力される。また、入力ポート104には例
えばクランクシャフトが30度回転する毎に出力パルスを
発生するクランク角センサ107が接続され、このクラン
ク角センサ107の出力パルスから機関回転数が計算され
る。更に入力ポート104にはイグニッションスイッチ108
のオン・オフ信号が入力される。一方、出力ポート105
は駆動回路109を介してアクチュエータ45のピエゾ圧電
素子47に接続される。

第６図にピエゾ圧電素子47を駆動するための駆動回路
109の回路図を示す。第６図を参照すると駆動回路109は
定電圧源110と、定電圧源110によって充電されるコンデ
ンサ111と、充電制御用サイリスタ112と、充電用コイル
113と、放電制御用サイリスタ114と、放電用コイル115
からなる。

第７図に示すようにサイリスタ112がオンになるとコ
ンデンサ111にチャージされた電荷が充電用コイル113を
介してピエゾ圧電素子47にチャージされる。その結果、
ピエゾ圧電素子47が伸長するために溢流制御弁42が閉弁
する。次いでサイリスタ114がオンになるとピエゾ圧電
素子47にチャージされた電荷が放電用コイル115を介し
てディスチャージされる。その結果、ピエゾ圧電素子47
が収縮するために溢流制御弁42が開弁する。

前述したように溢流制御弁42が開弁せしめられるとプ
ランジャ20の加圧室21から加圧燃料通路33内に吐出され
た全ての加圧燃料は溢流制御弁42を介して溢流せしめら
れる。従ってこのときには蓄圧室４に加圧燃料は供給さ
れない。これに対して溢流制御弁42が開弁せしめられる
とプランジャ20の加圧室21から吐出された全ての加圧燃
料が蓄圧室４内に供給され、その結果蓄圧室４内の燃料
圧は上昇せしめられる。

ところで各燃料噴射弁３から噴射される燃料量は蓄圧
室４内の燃料圧と燃料噴射時間で定まり、通常蓄圧室４
内の燃料圧は予め定められた目標燃料圧に維持される。
一方、各気筒毎についてみると各気筒へは720゜クラン
ク角の間に必要な量の燃料が噴射され、従って蓄圧室４
内の燃料は一定クランク角毎に減少していくことにな
る。従って蓄圧室４内の燃料圧を目標燃料圧に維持する
には一定のクランク角毎に加圧燃料を蓄圧室４内に補給
することが好ましく、斯くして通常は一定クランク角に
溢流制御弁42が閉弁せしめられてプランジャ20の加圧室
21から吐出された加圧燃料が蓄圧室４内に補給され、次
いで再び溢流制御弁42が閉弁せしめられるまで溢流制御
弁42は開弁状態に保持される。この場合、一定クランク
角の間で溢流制御弁42が閉弁しているクランク角の割合
が大きくなれば蓄圧室４内に補給される加圧燃料の量が
増大する。ここで第７図に示されるように一定のクラン
ク角θ_０の間で溢流制御弁42が閉弁しているクランク角
θの割合、即ち一定の時間θ_０の間でピエゾ圧電素子47
が伸長せしめられている時間θの割合をデューティー比
DT（＝θ／θ_０）と称するとデューティー比DTが大きく
なるほど蓄圧室４内に補給される加圧燃料の量が増大す
ることになる。

第１図に示す実施例では燃料供給ポンプＡは機関の1/
2の回転速度で回転せしめられており、従って各プラン
ジャ20の加圧室21からの加圧燃料吐出率は第８図
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示すように360゜クラン
ク角（CA）毎に変動を繰返す。この場合、溢流制御弁42
を閉弁せしめる時期を燃料供給ポンプＡの吐出行程の末
期に設定すると第８図（Ｂ）に示されるように溢流制御
弁42は360゜クランク角毎に閉弁せしめられる。ところ
がこのように溢流制御弁42を360゜クランク角毎に閉弁
し、即ち溢流制御弁42を360゜クランク角度内において
一度ずつ閉弁および開弁せしめると機関回転数Ｎが高く
なるにつれて360゜クランク角度に相当する時間が次第
に短かくなるために単位時間内における溢流制御弁42の
開閉動作の頻度が次第に高くなる。従って機関回転数Ｎ
が高くなるにつれて単位時間当りのピエゾ圧電素子47の
作動回数が増大することになる。このように単位時間当
りのピエゾ圧電素子47の作動回数が増大するとピエゾ圧
電素子47の消費電力が増大し、更にピエゾ圧電素子47の
作動騒音が大きくなる。

そこで本発明による一実施例では機関回転数Ｎが予め
定められた設定回転数N₁、例えば1200r.p.mを越えたと
きには第８図（Ａ）に示されるように溢流制御弁42を一
定時間、例えば50msec内において一度ずつ開弁および閉
弁させるようにしている。この50msecは機関回転数Ｎが
N₁、即ち1200r.p.mのときの360゜クランク角度に相当し
ており、従って機関回転数Ｎが設定回転数N₁を越えたと
きには溢流制御弁42を360゜クランク角度内において一
度ずつ開弁および閉弁するようにした場合に比べて単位
時間当りのピエゾ圧電素子47の作動回数が減少せしめら
れることになる。その結果、ピエゾ圧電素子47の消費電
力を低減でき、ピエゾ圧電素子47が発する作動騒音を低
減できることになる。なお、機関回転数Ｎが設定回転数
N₁よりも高いときにピエゾ圧電素子47の作動回数を抑制
すると蓄圧室４内の燃料圧が若干変動するが燃料噴射量
は蓄圧室４内の燃料圧に基いて計算しているので燃料噴
射量に全く影響を与えない。

一方、機関始動時のように蓄圧室４内の燃料圧が大気
圧近くまで低下している場合には蓄圧室４内の燃料圧を
目標燃料圧まで上昇せしめるために多量の加圧燃料を蓄
圧室４内に供給しなければならない。多量の加圧燃料を
蓄圧室４内に供給するためには溢流制御弁42の閉弁時間
を開弁時間に対して長くする必要があり、従って溢流制
御弁42を360゜クランク角度内において一度ずつ閉弁お
よび開弁せしめるようにした場合には機関始動時のよう
に機関回転数Ｎが低いときに溢流制御弁42が閉弁してい
る時間が長くなる。ところが溢流制御弁42が閉弁する
と、即ち加圧室48内の燃料圧が上昇すると加圧室48内の
燃料が加圧ピストン46或いは加圧ピン50の周りを通って
漏洩し、斯くして加圧室48内の燃料圧が徐々に低下す
る。従って上述のように溢流制御弁42が閉弁せしめられ
ている時間が長くなると加圧室48内の燃料圧が大巾に低
下し、斯くして溢流制御弁42を閉弁状態に保持できなく
なるという問題を生じる。そこで本発明による一実施例
では機関回転数Ｎが予め定められた設定回転数N₂、例え
ば500r.p.mよりも低いときには第８図（Ｃ）に示すよう
に溢流制御弁42を一定時間、例えば120msec内において
一度ずつ開弁および閉弁させるようにしている。この12
0msecは機関回転数ＮがN₂、即ち500r.p.mのときの360゜
クランク角度に相当している。無論、上述の一定時間は
もっと短かくすることもでき、例えば機関回転数Ｎが設
定回転数N₁よりも大きいときの一定時間、即ち50msecと
することもできる。いずれにしても機関回転数Ｎが設定
回転数N₂よりも低いときは溢流制御弁42を360゜クラン
ク角度内において一度ずつ開弁および閉弁するようにし
た場合に比べて溢流制御弁42が閉弁している時間が短か
くなる。その結果、加圧室48内の燃料圧がさほど低下し
ないために溢流制御弁42を確実に閉弁状態に維持してお
くことができ、斯くして蓄圧室４内の燃料圧を目標燃料
圧まですみやかに上昇せしめることができる。

次に第９図から第12図を参照してピエゾ圧電素子47の
制御方法について説明する。第９図はデューティー比DT
の計算ルーチンを示しており、このルーチンは10msec毎
の割込みによって実行される。

第９図を参照すると、まず初めにステップ200におい
てイグニッションスイッチ108がオフからオンに切換え
られたか否かが判別される。イグニッションスイッチ10
8がオフからオンに切換えられたときにはステップ201に
進んでデューティー比積分項DT1が0.5とされ、その後は
ステップ200からステップ202に進む。ステップ202では
圧力センサ９の出力信号に基いてROM101内に記憶されて
いる蓄圧室４内の目標燃料圧P₀と現在の蓄圧室４内の燃
料圧Ｐの圧力差ΔＰが計算される。次いでステップ203
ではデューティー比積分項DT1にαが加算される。この
αは第10図に示すように圧力差ΔＰの関数であり、第10
図に示すαとΔＰの関係は予めROM101内に記憶されてい
る。次いでステップ204では圧力差ΔＰに比例定数Ｋを
乗算することによってデューティー比比例項DT2が計算
される。次いでステップ205ではデューティー比積分項D
T1とデューティー比比例項DT2とを加算することによっ
てデューティー比DTが計算される。次いでステップ206
ではデューティー比DTが負になったか否かが判別され、
DT＜０であればステップ207に進んでデューティー比TD
が零とされる。一方、ステップ206においてDT０と判
別されたときにはステップ208に進んでデューティー比D
Tが0.95よりも大きいか否かが判別され、DT0.95であ
ればステップ209に進んでデューティー比DTが0.95とさ
れる。

前述したように第９図に示すルーチンは10msec毎に実
行され、蓄圧室４内の燃料圧Ｐが目標燃料圧P₀よりも低
いとき、即ちΔＰ＞Ｏのときにはαが正となり、DT2が
正となるのでデューティー比DTは増大せしめられ、蓄圧
室４内の燃料圧Ｐが目標燃料圧P₀よりも高いとき、即ち
ΔＰ＜Ｏのときにはαが負圧となり、DT2が負となるの
でデューティー比DTは減少せしめられる。従って蓄圧室
４内の燃料圧Ｐが目標燃料圧P₀に対して大きいか又は小
さくなっている限りデューティー比DTは10msec毎に更新
される。

第11図にフラグを制御するためのルーチンを示す。こ
のルーチンは例えば100msec毎の割込みによって実行さ
れる。

第11図を参照するとまず初めにステップ300において
機関回転数Ｎが設定回転数N₁、例えば1200r.p.mよりも
高いか否かが判別される。ＮN₁のときにはステップ30
1に進んでフラグF1がセットされ、次いでステップ302で
フラグF2がリセットされ、次いでステップ303でフラグF
3がリセットされる。一方、Ｎ＜N₁のときにはステップ3
04に進んで機関回転数Ｎが設定回転数N₂、例えば50r.p.
mよりも低いか否かが判別される。Ｎ＞N₂のときにはス
テップ305に進んでフラグF2がセットされ、次いでステ
ップ306でフラグF1がリセットされ、次いでステップ307
でフラグF3がリセットされる。一方、ＮN₂のときには
ステップ308に進んでフラグF3がセットされ、次いでス
テップ309でフラグF1がリセットされ、次いでステップ3
10でフラグF2がリセットされる。従ってＮN₁のときに
はフラグF1がセットされ、N₁＞Ｎ＞N₂のときにはフラグ
F2がセットされ、N₂ＮのときにはフラグF3がセットさ
れることになる。

第12図はフラグF1,F2,F3に基いてピエゾ圧電素子47を
制御するためのルーチンを示している。

第12図を参照すると360゜クランク角毎の割込み信
号、50msec毎の割込み信号および120msec毎の割込み信
号が発生しており、これらのうちのいずれの割込み信号
に基いてルーチンを実行するかがフラグF1,F2,F3によっ
て決定されることがわかる。即ち、フラグF2がセットさ
れているとき、即ちN₁＞Ｎ＞N₂のときには360゜クラン
ク角毎にステップ400からステップ401に進む。ステップ
401では機関回転数Ｎから機関クランクシャフトが360度
回転するのに要する時間Ｔが計算され、ステップ402に
進む。ステップ402では第９図に示すルーチンによって
計算されている現在のデューティー比DTにステップ401
で計算された時間Ｔを乗算することによって時間で表し
たデューティー比TDTが計算される。次いでステップ403
ではピエゾ圧電素子47が伸長せしめられている時間がこ
のデューティー比TDTとなるようにサイリスタ112,114の
制御データが出力ポート105に出力される。前述したよ
うに蓄圧室４内の燃料圧Ｐが目標燃料圧P₀よりも高くな
ればデューティー比TDTが減少せしめられるので蓄圧室
４内への加圧燃料の供給量が減少し、斯くして蓄圧室４
内の燃料圧Ｐが低下する。一方、蓄圧室４内の燃料圧Ｐ
が目標燃料圧P₀よりも低くなればデューティー比TDTが
増大せしめられるので蓄圧室４内の燃料圧Ｐが上昇す
る。斯くして蓄圧室４内の燃料圧Ｐは目標燃料圧P₀に維
持される。なお、このときには第８図（Ｂ）に示される
ように360゜クランク角毎にデューティー比TDTが計算さ
れ、360゜クランク角毎にデューティー比TDTにより定ま
る時間だけ溢流制御弁42が閉弁せしめられる。

一方、フラグF1がセットされているとき、即ちＮN₁
のときには50msec毎にステップ404からステップ405に進
む。ステップ405では時間Ｔが50msecとされ、ステップ4
02に進む。従ってこのときには第８図（Ａ）に示すよう
に50msec毎にデューティー比TDTが計算され、50msec毎
にデューティー比TDTにより定まる時間だけ溢流制御弁4
2が閉弁せしめられる。

一方、フラグF3がセットされているとき、即ちＮN₂
のときには120msec毎にステップ406からステップ407に
進む。ステップ407では時間Ｔが120msecとされ、ステッ
プ402に進む。従ってこのときには第８図（Ｃ）に示す
ように120msec毎にデューティー比TDTが計算され、120m
sec毎にデューティー比TDTにより定まる時間だけ溢流制
御弁42が閉弁せしめられる。

上述したようにピエゾ圧電素子47に電荷をチャージす
ると溢流制御弁42が閉弁せしめられるがピエゾ圧電素子
47にチャージされた電荷は少しずつ漏洩して少しずつデ
ィスチャージされる。従ってピエゾ圧電素子47に電荷を
チャージした後、時間を経過するとピエゾ圧電素子47が
次第に収縮し、斯くして加圧室48内の燃料圧が次第に低
下する。しかしながら機関回転数Ｎが低いとき、即ちＮ
N₁のときには上述したようにピエゾ圧電素子47に電荷
をチャージしている時間が短かくなるためにピエゾ圧電
素子47はさほど収縮せず、斯くしてこの意味からも溢流
制御弁42を確実に閉弁状態に保持することができる。

また機関始動時にはピエゾ圧電素子47に対する電荷の
チャージおよびディスチャージを数回繰返さないとピエ
ゾ圧電素子47に十分な量の電荷がチャージされず、従っ
てピエゾ圧電素子47が十分に伸長しない。しかしながら
機関回転数Ｎが低いときにはピエゾ圧電素子47に対する
チャージおよびディスシャージの繰返し回数が増大せし
められるので機関始動後ただちにピエゾ圧電素子47に十
分な電荷をチャージすることができる。また、機関始動
時にピエゾ圧電素子47に対するチャージおよびディスチ
ャージの繰返し回数が増大するためにたとえ加圧室48内
の燃料内に空気が混入していてもこの空気をただちに抜
くことができる。

また、蓄圧室４内の燃料圧を急上昇せしめるためには
ピエゾ圧電素子47に電荷をチャージし放しにしておき、
溢流制御弁42を閉鎖状態に保持し続ければよいことにな
る。しかしながらピエゾ圧電素子47に電荷をチャージし
放しにしておくと前述したように電荷が次第にディスチ
ャージされてピエゾ圧電素子47が次第に収縮し、加圧室
48内の燃料圧が次第に低下する。また、加圧室48内の燃
料自体が漏洩するために加圧室48内の燃料圧が更に低下
する。このように加圧室48内の燃料圧の低下を阻止する
ためにはピエゾ圧電素子47の電荷を周期的にディスチャ
ージしてやる必要があり、そのために第９図のステップ
208,209においてデューティー比DTの最大値を0.95とし
ている。

〔発明の効果〕

機関回転数が高いときに電気式アクチュエータの作動
回数が抑制せしめられるので電気式アクチュエータの消
費電力を低減できると共に電気式アクチュエータの寿命
を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は加圧燃料供給制御装置の側面断面図、第２図は
第１図のII−II線に沿ってみた燃料供給ポンプの断面
図、第３図は第１図の吐出量制御装置の拡大側面図断面
図、第４図は内燃機関の全体図、第５図は燃料噴射弁の
側面断面図、第６図はピエゾ圧電素子の駆動回路図、第
７図はピエゾ圧電素子および溢流制御弁の作動を示すタ
イムチャート、第８図は溢流制御弁の作動を示すタイム
チャート、第９図はデューティー比を計算するためのフ
ローチャート、第10図はαとΔＰとの関係を示す線図、
第11図はフラグを制御するためのフローチャート、第12
図はピエゾ圧電素子を駆動制御するためのフローチャー
トである。 20……プランジャ、21……加圧室、 33……加圧燃料通路、40……燃料溢流通路、 42……溢流制御弁、45……アクチュエータ、 47……ピエゾ圧電素子、48……加圧室、 Ａ……燃料供給ポンプ、Ｂ……吐出量制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関駆動の燃料供給ポンプ吐出側に連結さ
   れた加圧燃料通路から燃料溢流通路を分岐して電気式の
   アクチュエータによって制御される溢流制御弁を該燃料
   溢流通路内に配置し、該溢流制御弁を所定の期間内に一
   度ずつ開弁および閉弁すると共に上記加圧燃料通路から
   送出される燃料量を制御するために該溢流制御弁の開弁
   時間および閉弁時間を上記所定の期間毎に制御するよう
   にした内燃機関用燃料供給ポンプ制御装置において、機
   関回転数が予め定められた設定回転数よりも低いときは
   上記所定の機関を予め定められた一定クランク角度と
   し、機関回転数が該設定回転数よりも高いときは上記所
   定の期間を設定回転数における上記一定クランク角度に
   ほぼ対応する一定時間とした内燃機関用燃料供給ポンプ
   制御装置。