JP2765207B2 - Fuel injection rate control device for diesel engine - Google Patents

Fuel injection rate control device for diesel engine

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JP2765207B2
JP2765207B2 JP2217757A JP21775790A JP2765207B2 JP 2765207 B2 JP2765207 B2 JP 2765207B2 JP 2217757 A JP2217757 A JP 2217757A JP 21775790 A JP21775790 A JP 21775790A JP 2765207 B2 JP2765207 B2 JP 2765207B2
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variable volume
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直彦 笈川
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は圧電アクチュエータを用いたディーゼル機関
の燃料噴射率制御装置に係り、より詳しくは、燃料噴射
ポンプに加圧室と連通する可変容積室を設け、その可変
容積室の容積を圧電アクチュエータで増減して燃料の噴
射率を調節することにより、パイロット噴射を行わせる
ようにした燃料噴射率制御装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel injection rate control device for a diesel engine using a piezoelectric actuator, and more particularly, to a variable volume chamber that communicates with a fuel injection pump and a pressurization chamber. The present invention relates to a fuel injection rate control device in which pilot injection is performed by adjusting the fuel injection rate by increasing or decreasing the volume of a variable volume chamber with a piezoelectric actuator.

[従来の技術] 従来より、ディーゼル機関の燃料噴射時においては、
主噴射に先立ち予備的に噴射する、いわゆるパイロット
噴射を行うことによって、ディーゼル機関で発生する騒
音及び有害排気ガスを低減できることが知られている。
そして、このパイロット噴射を行うために圧電アクチュ
エータを用いた燃料噴射率制御装置がある。このタイプ
の制御装置では、圧電アクチュエータの発生電圧が燃料
噴射ポンプの圧送行程の位相に対応していること、すな
わち、同圧送行程が進行するにつれ圧電アクチュエータ
が収縮して発生電圧が増加することから、その発生電圧
が予め定められた基準電圧に達した時、圧電アクチュエ
ータに高電圧を印加することにより同圧電アクチュエー
タを伸張させてパイロット噴射を行わせるようにしてい
る。
[Prior art] Conventionally, during fuel injection of a diesel engine,
It is known that noise and harmful exhaust gas generated in a diesel engine can be reduced by performing pilot injection, which is a preliminary injection prior to the main injection.
There is a fuel injection rate control device using a piezoelectric actuator to perform the pilot injection. In this type of control device, the voltage generated by the piezoelectric actuator corresponds to the phase of the pumping stroke of the fuel injection pump, that is, the piezoelectric actuator contracts and the generated voltage increases as the pumping stroke progresses. When the generated voltage reaches a predetermined reference voltage, a high voltage is applied to the piezoelectric actuator to expand the piezoelectric actuator and perform pilot injection.

しかし、前記制御装置では基準電圧が常に一定である
ので、燃料の粘度変化を補償することができず次のよう
な問題が起こる。つまり、燃料の温度が上昇すると燃料
の粘度が下がるために同燃料のリーク量が増加し、圧電
アクチュエータにかかる圧力が低下する。その結果、最
適なタイミングで圧電アクチュエータに高電圧を印加す
ることができない。
However, since the reference voltage is always constant in the control device, it is not possible to compensate for the change in the viscosity of the fuel, and the following problem occurs. That is, when the temperature of the fuel increases, the viscosity of the fuel decreases, so that the amount of leakage of the fuel increases, and the pressure applied to the piezoelectric actuator decreases. As a result, a high voltage cannot be applied to the piezoelectric actuator at an optimal timing.

そこで、本出願人は先に、燃料の温度を検出する燃料
温検出手段と、燃料温度の上昇に従い前記基準電圧を低
下させる基準電圧低下手段とを設けた燃料噴射率制御装
置を提案している(特願平1−333737号)。この装置で
は、燃料温検出手段によって検出される燃料温度が上昇
するに従い、基準電圧低下手段が基準電圧を低下させ
る。このため、燃料温度の上昇に伴う圧電アクチュエー
タの圧力低下を前記基準電圧の低下により補償でき、安
定したタイミングでパイロット噴射を実行できる。
Therefore, the present applicant has previously proposed a fuel injection rate control device provided with fuel temperature detecting means for detecting the temperature of fuel and reference voltage lowering means for lowering the reference voltage as the fuel temperature rises. (Japanese Patent Application No. 1-333737). In this device, the reference voltage lowering means lowers the reference voltage as the fuel temperature detected by the fuel temperature detecting means increases. Therefore, a decrease in the pressure of the piezoelectric actuator due to an increase in the fuel temperature can be compensated for by a decrease in the reference voltage, and the pilot injection can be executed at a stable timing.

[発明が解決しようとする課題] ところが、従来技術においては前述したように燃料の
温度変化を補償することができるものの、圧電アクチュ
エータの圧電特性の製品間ばらつきや、軽油の種類等の
燃料性状までは考慮されておらず、これらを補償するこ
とができない。特に、燃料性状に関しては粘度の低い燃
料を使用した場合、加圧室の昇圧に時間がかかりパイロ
ット噴射のタイミングが遅れてしまうという問題があ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the prior art, although the temperature change of the fuel can be compensated as described above, the variation in the piezoelectric characteristics of the piezoelectric actuator between products and the fuel properties such as the type of light oil are also considered. Are not taken into account and cannot be compensated for. In particular, when a fuel having a low viscosity is used, there is a problem that it takes time to increase the pressure in the pressurizing chamber and the timing of pilot injection is delayed.

第9図は圧電素子電圧Vと基準電圧Vthとの関係を示
し、図中αは圧電素子電圧の目標とする特性、βは粘度
の低い燃料を使用した場合の圧電素子電圧の特性であ
る。この図より、特性αでは時刻taで圧電素子電圧Vが
基準電圧Vthに達するのに対し、特性βでは前記時刻ta
よりもΔTだけ遅れた時刻Tに圧電素子電圧Vが基準電
圧Vthに達する。従って、特性βでは最適なタイミングt
aで圧電素子への電圧印加が行われない。
FIG. 9 shows the relationship between the piezoelectric element voltage V and the reference voltage Vth. In the figure, α is the target characteristic of the piezoelectric element voltage, and β is the characteristic of the piezoelectric element voltage when a low-viscosity fuel is used. From this figure, it can be seen that in the characteristic α, the piezoelectric element voltage V reaches the reference voltage Vth at the time ta, whereas in the characteristic β, the time ta
At time T later by ΔT, the piezoelectric element voltage V reaches the reference voltage Vth. Therefore, in the characteristic β, the optimal timing t
In a, no voltage is applied to the piezoelectric element.

本発明は前述したような事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は圧電アクチュエータの圧電特性の製品
間ばらつきや燃料性状の変化を補償することができ、圧
電アクチュエータを常に最適なタイミングで駆動するこ
とにより、安定した実行タイミングのパイロット噴射を
行うことができるディーゼル機関の燃料噴射率制御装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its purpose is to compensate for variations in the piezoelectric characteristics of a piezoelectric actuator between products and changes in fuel properties, and to always drive a piezoelectric actuator at an optimal timing. Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection rate control device for a diesel engine that can perform pilot injection with stable execution timing.

[課題を解決するための手段] 本発明は、パイロット噴射時には可変容積室が加圧室
に連通し、主噴射時には可変容積室が加圧室から遮断さ
れるタイプの燃料噴射ポンプを備えた燃料噴射率制御装
置においては、可変容積室の圧力が加圧室の影響を受け
ない主噴射時に、圧電アクチュエータで発生する電圧が
所定期間ほぼ一定となることに着目してなされたもので
ある。
Means for Solving the Problems The present invention relates to a fuel provided with a fuel injection pump of a type in which a variable volume chamber communicates with a pressurizing chamber during pilot injection and the variable volume chamber is shut off from the pressurizing chamber during main injection. In the injection rate control apparatus, attention is paid to the fact that the voltage generated by the piezoelectric actuator is substantially constant for a predetermined period during the main injection in which the pressure in the variable volume chamber is not affected by the pressurized chamber.

そこで、前記目的を達成するために本発明は第1図に
示すように、ディーゼル機関M1の駆動に伴い、シリンダ
内に挿入されたプランジャが往復動することにより燃料
の吸入及び昇圧を行う加圧室と、前記プランジャが往復
動する過程での主噴射に先立つパイロット噴射時には前
記加圧室に連通され、かつ主噴射時には遮断される可変
容積室とを有する燃料噴射ポンプM2と、 前記可変容積室内の圧力に応じた電圧を発生するとと
もに、電圧の印加により伸張動作し、可変容積室内の燃
料を昇圧して燃料噴射弁によるパイロット噴射を行わせ
る圧電アクチュエータM3と、 前記燃料噴射ポンプM2の加圧室と可変容積室が連通し
たときの、同可変容積室の昇圧に伴う圧電アクチュエー
タM3の発生電圧が基準電圧に達した時、同圧電アクチュ
エータM3に電圧を印加してパイロット噴射を行わせるパ
イロット噴射タイミング制御手段M4と、前記主噴射の際
の前記圧電アクチュエータM3で発生している一定の電圧
に基づき、前記パイロット噴射タイミング制御手段M4に
用いられる基準電圧を補正する基準電圧補正手段M5を設
けている。
Therefore, in order to achieve the above object, as shown in FIG. 1, according to the present invention, a pressurizing device that draws fuel and pressurizes fuel by reciprocating a plunger inserted in a cylinder with driving of a diesel engine M1. A fuel injection pump M2 having a chamber and a variable volume chamber communicated with the pressurizing chamber during pilot injection prior to main injection in the process of reciprocating the plunger, and shut off during main injection; A piezoelectric actuator M3 that generates a voltage corresponding to the pressure of the fuel cell, expands by applying the voltage, boosts the fuel in the variable volume chamber to perform pilot injection by the fuel injection valve, and pressurizes the fuel injection pump M2. When the voltage generated by the piezoelectric actuator M3 due to the pressure increase in the variable volume chamber when the chamber communicates with the variable volume chamber reaches the reference voltage, the voltage is applied to the piezoelectric actuator M3. And a reference voltage used in the pilot injection timing control means M4 based on a constant voltage generated in the piezoelectric actuator M3 during the main injection. Is provided with a reference voltage correcting means M5 for correcting.

[作用] 本発明によれば第1図に示すように、ディーゼル機関
M1の駆動に伴い、燃料噴射ポンプM2のプランジャが往復
動すると、加圧室で燃料の吸入及び昇圧が行われる。加
圧室内の燃料が昇圧される過程で可変容積室が加圧室に
連通されると、同可変容積室内の燃料も昇圧される。こ
のとき、圧電アクチュエータM3は可変容積室内の圧力に
応じた電圧を発生する。この発生電圧が基準電圧に達す
ると、パイロット噴射タイミング制御手段M4は圧電アク
チュエータM3に電圧を印加する。この電圧の印加によ
り、圧電アクチュエータM3は伸張動作し、可変容積室内
の燃料を昇圧して噴射弁によるパイロット噴射を行わせ
る。
[Operation] According to the present invention, as shown in FIG.
When the plunger of the fuel injection pump M2 reciprocates with the driving of M1, the fuel is sucked and pressurized in the pressurizing chamber. When the variable volume chamber communicates with the pressure chamber in the process of increasing the pressure of the fuel in the pressure chamber, the fuel in the variable volume chamber is also pressurized. At this time, the piezoelectric actuator M3 generates a voltage according to the pressure in the variable volume chamber. When the generated voltage reaches the reference voltage, pilot injection timing control means M4 applies a voltage to piezoelectric actuator M3. Due to the application of this voltage, the piezoelectric actuator M3 expands, pressurizes the fuel in the variable volume chamber, and performs pilot injection by the injection valve.

また、前記加圧室内の燃料が昇圧される過程におい
て、パイロット噴射が実行された後可変容積室が加圧室
から遮断されると、噴射弁による主噴射が行われる。こ
の主噴射時には可変容積室内の圧力が加圧室の影響を受
けず、圧電アクチュエータで発生する電圧がほぼ一定と
なる。この主噴射の際に圧電アクチュエータM3で発生し
ている電圧に基づき、基準電圧補正手段M5は前記パイロ
ット噴射タイミング制御手段M4に用いられる基準電圧を
補正する。
Further, in the process of pressurizing the fuel in the pressurized chamber, if the variable volume chamber is shut off from the pressurized chamber after the pilot injection is performed, the main injection is performed by the injection valve. During this main injection, the pressure in the variable volume chamber is not affected by the pressurizing chamber, and the voltage generated by the piezoelectric actuator is substantially constant. Based on the voltage generated by the piezoelectric actuator M3 during the main injection, the reference voltage correction means M5 corrects the reference voltage used for the pilot injection timing control means M4.

従って、圧電アクチュエータM3の圧電特性の製品間ば
らつきや、燃料の種類等の燃料性状により圧電素子電圧
の特性が目標とする特性に対し変動しても、パイロット
噴射のための基準電圧が補正され、圧電アクチュエータ
M3が常に最適なタイミングで駆動される。特に、上記構
成にあっては、主噴射の際に可変容積室を加圧室から遮
断するようにしているため、同可変容積室に加圧室内の
圧力変動が伝播されない。従って、プランジャの往復動
作や燃料噴射弁の開弁状態のばらつきに起因して加圧室
内の圧力が変動するようなことがあっても、可変容積室
内の圧力がこのような圧力変動の影響を受けることはな
い。その結果、圧電アクチュエータM3の発生電圧が上記
圧電特性や燃料性状と無関係に変動してしまうことがな
く、この点でより正確な基準電圧の補正が行われる。
Therefore, even if the piezoelectric characteristics of the piezoelectric actuator M3 vary between products or the characteristics of the piezoelectric element voltage fluctuate from the target characteristics due to fuel properties such as the type of fuel, the reference voltage for pilot injection is corrected, Piezo actuator
M3 is always driven at the optimal timing. Particularly, in the above configuration, the variable volume chamber is isolated from the pressurizing chamber during the main injection, so that the pressure fluctuation in the pressurizing chamber is not propagated to the variable volume chamber. Therefore, even if the pressure in the pressurizing chamber fluctuates due to the reciprocating operation of the plunger or the variation in the valve opening state of the fuel injection valve, the pressure in the variable volume chamber does not affect the pressure fluctuation. I will not receive it. As a result, the voltage generated by the piezoelectric actuator M3 does not fluctuate irrespective of the piezoelectric characteristics and the fuel properties, and more accurate correction of the reference voltage is performed in this regard.

[実施例] 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図はディーゼルエンジン2の燃料噴射率制御装置
1の概略構成を示す図であり、この燃料噴射率制御装置
1は、ディーゼルエンジン2へ供給する燃料を加圧及び
圧送する分配型の燃料噴射ポンプ3と、その燃料噴射ポ
ンプ3に併設された圧電アクチュエータ4と、その圧電
アクチュエータ4を駆動する駆動回路5及び高電圧電源
6と、これらを制御するパイロット噴射タイミング制御
手段及び基準電圧補正手段としての電子制御装置(以
下、単にECUという)7とから構成されている。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection rate control device 1 for a diesel engine 2. The fuel injection rate control device 1 is a distribution type fuel injection device that pressurizes and supplies fuel supplied to the diesel engine 2. A pump 3, a piezoelectric actuator 4 attached to the fuel injection pump 3, a drive circuit 5 for driving the piezoelectric actuator 4, a high-voltage power supply 6, and pilot injection timing control means for controlling these and reference voltage correction means. (Hereinafter simply referred to as ECU) 7.

ディーゼルエンジン2の燃焼室8は、シリンダ9、ピ
ストン10及びシリンダヘッド11により形成され、その燃
焼室8に燃料噴射弁12が配設されている。シリンダ9に
はディーゼルエンジン2の冷却水温Thwを検出する水温
センサ13が取付けられている。
A combustion chamber 8 of the diesel engine 2 is formed by a cylinder 9, a piston 10, and a cylinder head 11, and a fuel injection valve 12 is disposed in the combustion chamber 8. A water temperature sensor 13 for detecting a cooling water temperature Thw of the diesel engine 2 is attached to the cylinder 9.

また、前記燃料噴射ポンプ3の後部(第2図左側部)
に挿通支持されたドライブシャフト15には燃料フィード
ポンプ16、パルスギヤ17及びカップリング18が接続され
ている。そして、ディーゼルエンジン2の駆動力がドラ
イブプーリ19を介しドライブシャフト15に伝達される
と、前記燃料フィードポンプ16等が同ドライブシャフト
15と一体に回転するようになっている。
Also, the rear part of the fuel injection pump 3 (the left part in FIG. 2).
A fuel feed pump 16, a pulse gear 17, and a coupling 18 are connected to a drive shaft 15 that is inserted and supported. When the driving force of the diesel engine 2 is transmitted to the drive shaft 15 via the drive pulley 19, the fuel feed pump 16 and the like
It is designed to rotate together with 15.

一方、燃料噴射ポンプ3の前部(第2図右側部)には
ブロック20が取付けられ、同ブロック20において前記ド
ライブシャフト15と同一軸線上にシリンダ21が固定され
ている。シリンダ21内にはプランジャ23が摺動可能に挿
入されており、これらのブロック20、プランジャ23及び
シリンダ21によって囲まれた空間は、燃料の吸入及び昇
圧を行う加圧室24となっている。
On the other hand, a block 20 is attached to the front part (the right part in FIG. 2) of the fuel injection pump 3, and a cylinder 21 is fixed on the block 20 on the same axis as the drive shaft 15. A plunger 23 is slidably inserted into the cylinder 21, and a space surrounded by the block 20, the plunger 23, and the cylinder 21 is a pressurizing chamber 24 for sucking and increasing the pressure of fuel.

プランジャ23は前記ドライブシャフト15前端のカップ
リング18に対し一体回転可能に、かつ前後方向への往復
動可能に連結されている。すなわち、ドライブシャフト
15の前端部にはローラリング25が一体回転可能に連結さ
れ、その外周部に複数個のカムローラ26が回転可能に取
付けられている。これに対し、プランジャ23の後端部に
はカムフェースを有するカムプレート27が連結され、こ
れらのプランジャ23及びカムプレート27はスプリング28
により、後方へ付勢されている。このため、ドライブシ
ャフト15の回転によりプランジャ23は回転しながら前後
方向へ往復動して燃料を分配及び圧送する。
The plunger 23 is connected to the coupling 18 at the front end of the drive shaft 15 so as to be integrally rotatable and to be able to reciprocate in the front-rear direction. That is, the drive shaft
A roller ring 25 is integrally rotatably connected to a front end of the cam 15, and a plurality of cam rollers 26 are rotatably mounted on an outer peripheral portion of the roller ring 25. On the other hand, a cam plate 27 having a cam face is connected to the rear end of the plunger 23, and the plunger 23 and the cam plate 27
Urged rearward. Therefore, the rotation of the drive shaft 15 causes the plunger 23 to reciprocate in the front-rear direction while rotating, thereby distributing and pumping the fuel.

なお、前記パルスギヤ17の外周近傍には回転速度セン
サ29が配置されており、同回転速度センサ29はドライブ
シャフト15の回転速度からディーゼルエンジン2のエン
ジン回転速度Neを検出する。
A rotation speed sensor 29 is disposed near the outer periphery of the pulse gear 17, and the rotation speed sensor 29 detects the engine rotation speed Ne of the diesel engine 2 from the rotation speed of the drive shaft 15.

第3図は前記プランジャ23及びシリンダ21を拡大して
示す断面図であり、このプランジャ23の前端外周には、
ディーゼルエンジン2の気筒数と同数個の吸入ポート30
が形成されている。プランジャ23の軸心には中央ポート
31が形成され、この中央ポート31の前端が前記加圧室24
に開口している。前記プランジャ23外周において吸入ポ
ート30の後方近傍には環状溝32が形成され、同環状溝32
はポート33により前記中央ポート31に連通している。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the plunger 23 and the cylinder 21.
As many intake ports 30 as the number of cylinders of diesel engine 2
Are formed. Center port at the axis of plunger 23
A front end of the central port 31 is connected to the pressurizing chamber 24.
It is open to. An annular groove 32 is formed in the outer periphery of the plunger 23 near the rear of the suction port 30, and the annular groove 32 is formed.
Is connected to the central port 31 through a port 33.

また、前記プランジャ23外周において環状溝32の後方
位置にはディーゼルエンジン2の気筒数と同数の分配ポ
ート34が凹設され、各分配ポート34は前記中央ポート31
に連通している。さらに、第2図に示すようにプランジ
ャ23内の中央ポート31の後端からは、半径方向外方へ向
けてスピルポート35が延びており、同スピルポート35は
プランジャ23の外周面に開口している。このスピルポー
ト35は前記加圧室24で昇圧された燃料のうちの余剰分を
溢流するためのものである。
Further, on the outer periphery of the plunger 23, at the rear position of the annular groove 32, the same number of distribution ports 34 as the number of cylinders of the diesel engine 2 are recessed.
Is in communication with Further, as shown in FIG. 2, a spill port 35 extends radially outward from the rear end of the central port 31 in the plunger 23, and the spill port 35 opens to the outer peripheral surface of the plunger 23. ing. The spill port 35 is for overflowing the surplus of the fuel pressurized in the pressurizing chamber 24.

一方、前記ブロック20には、燃料噴射ポンプ3内の低
圧室36とシリンダ21内面とを連通する吸入通路37が形成
されるとともに、前記ディーゼルエンジン2の燃料噴射
弁12とシリンダ21内面とを連通する分配通路38がディー
ゼルエンジン2の気筒数と同数本設けられ、同分配通路
38の途中にそれぞれデリバリ弁39が設けられている。
On the other hand, the block 20 is formed with a suction passage 37 that communicates between the low-pressure chamber 36 in the fuel injection pump 3 and the inner surface of the cylinder 21 and communicates the fuel injection valve 12 of the diesel engine 2 with the inner surface of the cylinder 21. The same number of distribution passages 38 as the number of cylinders of the diesel engine 2 are provided.
A delivery valve 39 is provided in the middle of each of 38.

前記圧電アクチュエータ4は、ブロック20の下部に螺
着されたケーシング40と、そのケーシング40内の空間に
上下方向への摺動可能に嵌入されたピストン41と、上半
部がピストン41に挿入され、下端部がケーシング40の内
底面に固定された圧電素子42と、その圧電素子42の発生
する電荷、あるいは圧電素子42に供給される電化の導通
路である信号線43とから構成されている。そして、前記
ケーシング40、ピストン41及びブロック20により囲まれ
た空間は可変容積室44となっている。この可変容積室44
は、ブロック20に形成された連通孔45によって前記シリ
ンダ21内面に連通している。
The piezoelectric actuator 4 includes a casing 40 screwed to a lower portion of the block 20, a piston 41 slidably fitted in a space in the casing 40 in a vertical direction, and an upper half part inserted into the piston 41. A piezoelectric element 42 whose lower end is fixed to the inner bottom surface of the casing 40, and a signal line 43 which is a conduction path of electric charges generated by the piezoelectric element 42 or electrification supplied to the piezoelectric element 42. . The space surrounded by the casing 40, the piston 41 and the block 20 is a variable volume chamber 44. This variable volume chamber 44
Communicates with the inner surface of the cylinder 21 through a communication hole 45 formed in the block 20.

前記圧電素子42は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)か
らなる円板状部材を複数枚積層することにより形成され
ている。そして、信号線43を介し電荷が供給されると、
この圧電素子42は伸張してピストン41を上方へ摺動させ
るので、可変容積室44の容積が減少する。前記とは逆に
信号線43を介して電荷を放電すると、この圧電素子42は
収縮してピストン41を下方へ摺動させるので、可変容積
室44の容積は増加する。なお、可変容積室44内部の燃料
圧力の増加に伴い圧縮力が圧電素子42に作用すると、圧
電素子42はその圧縮力に起因する歪に応じた量の電荷を
信号線43に放電する。
The piezoelectric element 42 is formed by laminating a plurality of disk-shaped members made of PZT (lead zirconate titanate). Then, when charges are supplied via the signal line 43,
Since the piezoelectric element 42 expands and slides the piston 41 upward, the volume of the variable volume chamber 44 decreases. Conversely, when electric charges are discharged via the signal line 43, the piezoelectric element 42 contracts and slides the piston 41 downward, so that the volume of the variable volume chamber 44 increases. When a compressive force acts on the piezoelectric element 42 in accordance with an increase in the fuel pressure inside the variable volume chamber 44, the piezoelectric element 42 discharges an electric charge to the signal line 43 in an amount corresponding to the strain caused by the compressive force.

前記のように構成された燃料噴射ポンプ3では、ドラ
イブシャフト15の回転に伴い、燃料フィードポンプ16、
カムプレート27及びプランジャ23が回転し、カムプレー
ト27がローラリング25のカムローラ26から乗り下げる
と、プランジャ23は後方へ移動して燃料の吸入行程を行
う。この吸入行程では、第4図に示すように吸入ポート
30が吸入通路37と連通するが、分配ポート34は分配通路
38から遮断される。
In the fuel injection pump 3 configured as described above, with the rotation of the drive shaft 15, the fuel feed pump 16,
When the cam plate 27 and the plunger 23 rotate and the cam plate 27 gets off the cam roller 26 of the roller ring 25, the plunger 23 moves rearward to perform a fuel suction stroke. In this suction stroke, as shown in FIG.
30 communicates with the suction passage 37, but the distribution port 34 is
Cut off from 38.

反対に、カムプレート27がローラリング25のカムロー
ラ26に乗り上げると、プランジャ23は前方へ移動して燃
料の圧縮行程を行い、パイロット噴射及び主噴射を行
う。パイロット噴射時には第5図に示すように、吸入ポ
ート30が吸入通路37から遮断されるが、環状溝32は連通
孔45と連通し、分配ポート34は分配通路38と連通する。
また、パイロット噴射終了時には、図示はしないが、吸
入ポート30が吸入通路37から、環状溝32が連通孔45か
ら、分配ポート34が分配通路38からいずれも遮断され
る。さらに、主噴射時には第3図に示すように、吸入ポ
ート30が吸入通路37から、環状溝32が連通孔45からそれ
ぞれ遮断されるが、分配ポート34は分配通路38と連通す
る。
Conversely, when the cam plate 27 rides on the cam roller 26 of the roller ring 25, the plunger 23 moves forward to perform a fuel compression stroke and perform pilot injection and main injection. At the time of pilot injection, as shown in FIG. 5, the suction port 30 is shut off from the suction passage 37, but the annular groove 32 communicates with the communication hole 45, and the distribution port 34 communicates with the distribution passage 38.
Further, at the end of the pilot injection, although not shown, the suction port 30 is cut off from the suction passage 37, the annular groove 32 is cut off from the communication hole 45, and the distribution port 34 is cut off from the distribution passage 38. Further, at the time of the main injection, as shown in FIG. 3, the suction port 30 is cut off from the suction passage 37 and the annular groove 32 is cut off from the communication hole 45, respectively, but the distribution port 34 communicates with the distribution passage 38.

第2図に示すように前記圧電アクチュエータ4を駆動
する駆動回路5は、高電圧電源6に並列接続されたコン
デンサ46と、そのコンデンサ46と圧電アクチュエータ4
との間に直列接続された通電用サイリスタ47及び通電用
コイル48と、圧電アクチュエータ4に並列接続された放
電用サイリスタ49及び放電用コイル50と、ECU7から出力
される駆動回路制御信号である矩形信号の立ち上がり時
に通電用サイリスタ47にトリガパルスを出力し、一方、
前記矩形信号の立ち下がり時に前記放電用サイリスタ49
にトリガパルスを出力するトリガ発生器51とから構成さ
れている。
As shown in FIG. 2, a driving circuit 5 for driving the piezoelectric actuator 4 includes a capacitor 46 connected in parallel to a high-voltage power supply 6, and the capacitor 46 and the piezoelectric actuator 4.
And a discharging thyristor 49 and a discharging coil 50 connected in parallel to the piezoelectric actuator 4, and a rectangular which is a drive circuit control signal output from the ECU 7. A trigger pulse is output to the energizing thyristor 47 when the signal rises,
When the rectangular signal falls, the discharging thyristor 49
And a trigger generator 51 that outputs a trigger pulse.

前記駆動回路5は高電圧電源6で発生した高電圧を一
旦コンデンサ46に蓄電し、ECU7からの矩形信号の立ち上
がり時に通電用サイリスタ47が導通状態になると、コン
デンサ46に蓄電された電荷を圧電アクチュエータ4に供
給し、一方、ECU7からの矩形信号の立ち下がり時に放電
用サイリスタ49が導通状態になると圧電アクチュエータ
4に蓄電された電荷を放電する。
The drive circuit 5 temporarily stores the high voltage generated by the high voltage power supply 6 in the capacitor 46, and when the energizing thyristor 47 is turned on at the time of the rise of the rectangular signal from the ECU 7, the electric charge stored in the capacitor 46 is stored in the piezoelectric actuator. When the discharging thyristor 49 becomes conductive at the time of the falling of the rectangular signal from the ECU 7, the electric charge stored in the piezoelectric actuator 4 is discharged.

ところで、前記ディーゼルエンジン2の燃料噴射率制
御装置1は検出器として、前述した回転速度センサ29及
び水温センサ13以外にも、アクセルペダルの開度を検出
するアクセルセンサ52、及びクランク軸に設けられたシ
グナルディスクプレートに近接配置されたクランク角セ
ンサ53を備えている。
Incidentally, the fuel injection rate control device 1 of the diesel engine 2 is provided as a detector in addition to the rotation speed sensor 29 and the water temperature sensor 13 as well as an accelerator sensor 52 for detecting an opening degree of an accelerator pedal and a crankshaft. And a crank angle sensor 53 disposed close to the signal disc plate.

前記ESU7は、CPU54、ROM55、RAM56、タイマ57を中心
に論理演算回路として構成され、これらはコモンバス58
を介して入出力部59に接続されている。前記回転速度セ
ンサ29、水温センサ13、アクセルセンサ52の検出信号、
及び圧電素子42の圧電素子電圧は入出力部59を介してCP
U54に入力され、一方、CPU54は入出力部59を介して駆動
回路5及び高電圧電源6に制御信号を出力する。また、
ROM55には燃料噴射ポンプ3の主噴射時における圧電素
子42の基準電圧Vmoが記憶されている。なお、駆動回路
5及びECU7には、車載バッテリ60からイグニッションス
イッチ61を介して電力が供給される。
The ESU 7 is configured as a logical operation circuit mainly including a CPU 54, a ROM 55, a RAM 56, and a timer 57, and these are configured as a common bus 58.
Is connected to the input / output unit 59 via the. Detection signals of the rotation speed sensor 29, the water temperature sensor 13, and the accelerator sensor 52,
And the piezoelectric element voltage of the piezoelectric element 42 is CP via the input / output unit 59.
The CPU 54 outputs a control signal to the drive circuit 5 and the high-voltage power supply 6 via the input / output unit 59. Also,
The ROM 55 stores a reference voltage Vmo of the piezoelectric element 42 at the time of the main injection of the fuel injection pump 3. Note that power is supplied to the drive circuit 5 and the ECU 7 from the vehicle-mounted battery 60 via an ignition switch 61.

次に、ECU7にて実行される処理を第6,7図に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。
Next, the processing executed by the ECU 7 will be described based on the flowcharts shown in FIGS.

第6図に示す噴射量算出処理は、ディーゼルエンジン
2の起動に伴い所定時間毎に繰り返して実行される。ま
ず、ステップ100では回転速度センサ29、アクセルセン
サ52及び水温センサ13の検出結果から、エンジン回転速
度Ne、アクセル開度Accp及び冷却水温Thwを読み込む。
続くステップ110〜150では、パイロット噴射に関する各
種値、すなわち、制御基準電圧Vth、印加時間T1、ショ
ート時間T2,立下がり時間T3,ドエル時間TDUEL(第8図
参照)が算出される。
The injection amount calculation process shown in FIG. 6 is repeatedly executed at predetermined time intervals when the diesel engine 2 is started. First, in step 100, the engine rotation speed Ne, the accelerator opening Accp, and the cooling water temperature Thw are read from the detection results of the rotation speed sensor 29, the accelerator sensor 52, and the water temperature sensor 13.
In the following steps 110 to 150, various values relating to the pilot injection, that is, the control reference voltage Vth, the application time T1, the short time T2, the fall time T3, and the dwell time TDUEL (see FIG. 8) are calculated.

詳しく説明すると、制御基準電圧Vthはパイロット噴
射を実行するために、圧電アクチュエータ4に高電圧を
印加する際の圧電素子電圧であり、エンジン回転速度N
e、アクセル開度Accp及び冷却水温Thwを変数として規定
されるものである。このことからステップ110では、予
めROM55に記憶された3次元マップを用い、前記ステッ
プ100で読み込まれたエンジン回転速度Ne,アクセル開度
Accp及び冷却水温Thwに基づいてその制御基準電圧Vthを
算出する。
More specifically, the control reference voltage Vth is a piezoelectric element voltage when a high voltage is applied to the piezoelectric actuator 4 in order to execute the pilot injection, and the engine rotation speed Nth
e, the accelerator opening Accp and the cooling water temperature Thw are defined as variables. Therefore, in step 110, the engine speed Ne and the accelerator opening read in step 100 are read using the three-dimensional map stored in the ROM 55 in advance.
The control reference voltage Vth is calculated based on the Accp and the cooling water temperature Thw.

また、印加時間T1、ショート時間T2及び立下がり時間
T3はパイロット噴射率を定める各種値であり、ドエル時
間TDUELはパイロット噴射のためのコンデンサ46への蓄
電時間であり、これらの値はエンジン回転速度Neを変数
をとしてそれぞれ規定されるものである。このことから
ステップ120〜150では、予めROM55に記憶された1次元
マップを用い、前記ステップ100で読み込まれたエンジ
ン回転速度Neに基づいて前記印加時間T1、ショート時間
T2、立下がり時間T3及びドエル時間TDUELをそれぞれ算
出する。
In addition, application time T1, short time T2 and fall time
T3 is various values that determine the pilot injection rate, dwell time TDUEL is the power storage time in the capacitor 46 for pilot injection, and these values are defined using the engine speed Ne as a variable. For this reason, in steps 120 to 150, the one-dimensional map stored in the ROM 55 in advance is used, and the application time T1 and the short time
Calculate T2, fall time T3, and dwell time TDUEL, respectively.

ステップ150の実行後ステップ160に進み、主噴射時に
おける圧電素子42の発生電圧Vmを読み込む。続くステッ
プ170では、ステップ160で読み込んだ発生電圧Vmを、RO
M55に予め記憶された基準電圧Vmoで割って補正係数K
(=Vm/Vmo)を算出する。その後ステップ180へ移行
し、前記ステップ110で算出した制御基準電圧Vthにその
補正係数Kを掛けて新たな制御基準電圧Vthを算出す
る。ステップ180の実行後、「NEXT」へ抜けて本処理を
終了する。以後、本処理は所定時間毎に繰り返して実行
される。
After execution of step 150, the process proceeds to step 160, where the voltage Vm generated at the piezoelectric element 42 at the time of the main injection is read. In the following step 170, the generated voltage Vm read in step 160 is
By dividing by the reference voltage Vmo stored in advance in M55, the correction coefficient K
(= Vm / Vmo) is calculated. Thereafter, the process proceeds to step 180, where a new control reference voltage Vth * is calculated by multiplying the control reference voltage Vth calculated in step 110 by the correction coefficient K. After execution of step 180, the process exits to "NEXT" and ends this processing. Thereafter, this process is repeatedly executed at predetermined time intervals.

第7図に示す噴射率制御装置は、ディーゼルエンジン
2のピストン10が上死点前の予め定められた位置にある
ことを示す基準位置信号が、クランク角センサ53によっ
て検出される毎に実行される。
The injection rate control device shown in FIG. 7 is executed every time the crank angle sensor 53 detects a reference position signal indicating that the piston 10 of the diesel engine 2 is at a predetermined position before the top dead center. You.

まず、ステップ200では圧電素子電圧Vを読み込む処
理が行われる。続くステップ210では、その読み込んだ
圧電素子電圧Vが、前記ステップ180で算出した新たな
制御基準電圧Vthを超えたか否かを判定する。ここ
で、圧電素子電圧Vが制御基準電圧Vthを超えたと判
定すると、ステップ220へ進み、前記した噴射量算出処
理にて算出された印加時間T1,ショート時間T2,立下がり
時間T3及びドエル時間TDUELに応じた圧電アクチュエー
タ4の制御がなされるように、駆動回路5を制御する処
理を実行する。
First, in step 200, processing for reading the piezoelectric element voltage V is performed. In the following step 210, it is determined whether or not the read piezoelectric element voltage V has exceeded the new control reference voltage Vth * calculated in step 180. Here, if it is determined that the piezoelectric element voltage V has exceeded the control reference voltage Vth * , the process proceeds to step 220, where the application time T1, the short time T2, the fall time T3, and the dwell time calculated in the above-described injection amount calculation processing. A process for controlling the drive circuit 5 is performed so that the piezoelectric actuator 4 is controlled according to TDUEL.

ステップ220の実行後、処理は「RETURN」に抜け、以
後、この噴射率制御処理はクランク角センサ53により前
記基準位置信号が検出される毎に繰り返して実行され
る。
After the execution of step 220, the process exits to "RETURN", and thereafter, this injection rate control process is repeatedly executed each time the crank angle sensor 53 detects the reference position signal.

なお、ステップ210において圧電素子電圧Vが制御基
準電圧Vthを超えないと判定すると、ステップ220の処
理を読み飛ばし、「RETURN」に抜ける。
If it is determined in step 210 that the piezoelectric element voltage V does not exceed the control reference voltage Vth * , the processing in step 220 is skipped, and the process returns to “RETURN”.

次に、前記噴射量算出処理及び噴射率制御処理によっ
て達成される噴射率制御を、第8図のタイミングチャー
トに従って説明する。
Next, the injection rate control achieved by the injection amount calculation processing and the injection rate control processing will be described with reference to the timing chart of FIG.

燃料噴射ポンプ3が圧縮行程に移行するとカムリフト
量が上昇し始め、加圧室24、連通孔45及び可変容積室44
内部の燃料圧力が上昇する。この燃料圧力の上昇により
圧電アクチュエータ4内の圧電素子42が圧縮力を受け、
圧電素子電圧Vが上昇する。圧縮行程開始時からドエル
時間TDUELが経過するまでの間には、パイロット噴射の
ためにコンデンサ46への蓄電が行われる。そして、ドエ
ル時間TDUELが経過して時刻t1になると、圧電素子電圧
Vが制御基準電圧Vthを超える。すると、コンデンサ4
6に蓄電された電荷が放電されることにより、圧電アク
チュエータ4に対し所定の印加時間T1だけ高電圧Vpが印
加される。その結果、圧電素子42が伸張し可変容積室44
の容積が減少する。従って、燃料噴射管内圧力が上昇し
燃料噴射弁の開弁圧力を上回るので、十分昇圧された燃
料の噴射(パイロット噴射)が開始され、噴射率は迅速
に増加する。
When the fuel injection pump 3 shifts to the compression stroke, the cam lift starts to increase, and the pressurizing chamber 24, the communication hole 45, and the variable volume chamber 44
The internal fuel pressure increases. This increase in fuel pressure causes the piezoelectric element 42 in the piezoelectric actuator 4 to receive a compressive force,
The piezoelectric element voltage V increases. Between the start of the compression stroke and the elapse of the dwell time TDUEL, power is stored in the capacitor 46 for pilot injection. Then, when the dwell time TDUEL has elapsed and time t1 has elapsed, the piezoelectric element voltage V exceeds the control reference voltage Vth * . Then capacitor 4
By discharging the electric charge stored in 6, the high voltage Vp is applied to the piezoelectric actuator 4 for a predetermined application time T1. As a result, the piezoelectric element 42 expands and the variable volume chamber 44
Volume is reduced. Accordingly, since the pressure in the fuel injection pipe increases and exceeds the valve opening pressure of the fuel injection valve, injection of sufficiently boosted fuel (pilot injection) is started, and the injection rate rapidly increases.

時刻t1から印加時間T1が経過しての時刻t2になると、
圧電アクチュエータ4に印加されていた電荷が放電され
る。このため、圧電素子42は収縮し可変容積室44の容積
が増加する。従って、燃料噴射管内圧力が低下して燃料
噴射弁の開弁圧力を下回るので、燃料噴射が終了し噴射
率も速やかに減少する。
At time t2 after application time T1 has elapsed from time t1,
The electric charge applied to the piezoelectric actuator 4 is discharged. Therefore, the piezoelectric element 42 contracts, and the volume of the variable volume chamber 44 increases. Therefore, the pressure in the fuel injection pipe decreases and falls below the valve opening pressure of the fuel injection valve, so that the fuel injection is completed and the injection rate is rapidly reduced.

その後、カムリフト量が依然上昇し圧電素子42が収縮
し続ける。このため、時刻t3になると燃料噴射管内圧力
は再び上昇し、燃料噴射弁の開弁圧力を上回る。その結
果、燃料の主噴射が再び開始され噴射率は迅速に増加す
る。この主噴射時には可変容積室44が加圧室24から遮断
されるので、圧電素子電圧Vは一定時間、所定の値(発
生電圧Vm)となる。その後、カムリフト量の減少ととも
に燃料噴射管内圧力は低下し、時刻t4で燃料噴射が終了
し、噴射率も速やかに減少する。
Thereafter, the cam lift amount is still increased, and the piezoelectric element 42 continues to contract. Therefore, at time t3, the pressure in the fuel injection pipe increases again, and exceeds the valve opening pressure of the fuel injection valve. As a result, the main injection of the fuel is started again, and the injection rate increases rapidly. During the main injection, the variable volume chamber 44 is cut off from the pressurizing chamber 24, so that the piezoelectric element voltage V has a predetermined value (generated voltage Vm) for a certain period of time. Thereafter, the pressure in the fuel injection pipe decreases as the cam lift decreases, and the fuel injection ends at time t4, and the injection rate also decreases rapidly.

このように本実施例では、可変容積室44が加圧室24か
ら遮断された主噴射時に、前記圧電アクチュエータ4で
発生している発生電圧Vmに基づき、同圧電アクチュエー
タ4への電圧印加時期を判断するための制御基準電圧Vt
hを補正する。そして、圧電アクチュエータ4の圧電素
子電圧Vがこの補正された制御基準電圧Vthを超えた
時、圧電アクチュエータ4を駆動して可変容積室44の容
積を減少させて、パイロット噴射を実行させるようにし
た。
As described above, in the present embodiment, at the time of the main injection in which the variable volume chamber 44 is cut off from the pressurizing chamber 24, the voltage application timing to the piezoelectric actuator 4 is determined based on the generated voltage Vm generated in the piezoelectric actuator 4. Control reference voltage Vt for judgment
Correct h. Then, when the piezoelectric element voltage V of the piezoelectric actuator 4 exceeds the corrected control reference voltage Vth * , the piezoelectric actuator 4 is driven to reduce the volume of the variable volume chamber 44 so as to execute the pilot injection. did.

従って、本実施例によれば圧電アクチュエータ4の圧
電特性の製品間ばらつきがあったり、粘度の低い燃料を
使用したりして、第9図に特性βで示すように、圧電ア
クチュエータ4の圧電素子電圧Vが制御基準電圧Vthに
達する時刻が特性αよりも遅れたとしても、制御基準電
圧Vthを補償することで、その時間送れΔTに相応する
分だけ制御基準電圧VthをVthを変動させることができ
る。そのため、最適なタイミングtaで圧電アクチュエー
タ4への電圧印加の時期、すなわちパイロット噴射時期
を定めることができる。これにより、常に安定したタイ
ミングでパイロット噴射を行うことが可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric actuator 4 are varied among products, or a low-viscosity fuel is used, as shown by the characteristic β in FIG. Even if the time at which the voltage V reaches the control reference voltage Vth is later than the characteristic α, the control reference voltage Vth is compensated, so that the control reference voltage Vth is changed by Vth * by an amount corresponding to the time transmission ΔT. Can be. Therefore, the timing of voltage application to the piezoelectric actuator 4, that is, the pilot injection timing, can be determined at the optimal timing ta. This makes it possible to always perform pilot injection at a stable timing.

また、前記した発生電圧Vmは噴射率制御中において主
噴射が行われる毎に検出できるので、リアルタイムでの
補償が可能となる。さらに、本実施例では主噴射の際に
可変容積室44を加圧室24から遮断するようにしているた
め、同加圧室24内の圧力変動が可変容積室44に伝播され
ることはなく、前記発生電圧Vmは主噴射時ににおいてほ
ぼ一定の値となる。従って、例えばピーク電圧として発
生電圧Vmを検出するようにした構成と比較して、ピーク
ホールド回路等を別途設けることなく発生電圧Vmを精度
良く検出することができる。
Further, since the above-described generated voltage Vm can be detected every time the main injection is performed during the injection rate control, it is possible to perform compensation in real time. Further, in the present embodiment, the variable volume chamber 44 is cut off from the pressurizing chamber 24 at the time of the main injection, so that the pressure fluctuation in the pressurizing chamber 24 does not propagate to the variable volume chamber 44. The generated voltage Vm has a substantially constant value during the main injection. Therefore, as compared with a configuration in which the generated voltage Vm is detected as a peak voltage, for example, the generated voltage Vm can be detected with high accuracy without separately providing a peak hold circuit or the like.

ところで、前述したように主噴射の際には加圧室24内
の燃料がプランジャ23の往復動に伴って加圧され、加圧
室24内の圧力が所定圧力に達した時に燃料噴射弁12から
燃料が噴射されるが、このプランジャ23による往復動作
や燃料噴射弁12の開弁状態は各噴射毎に僅かではあるが
異なったものとなる。そして、このようにプランジャの
往復動作や燃料噴射弁の開弁状態にばらつきが生じる
と、このばらつきに起因して加圧室の圧力が変動するよ
うになる。
By the way, as described above, at the time of the main injection, the fuel in the pressurizing chamber 24 is pressurized with the reciprocation of the plunger 23, and when the pressure in the pressurizing chamber 24 reaches a predetermined pressure, the fuel injection valve 12 , The reciprocating operation by the plunger 23 and the open state of the fuel injection valve 12 are slightly different for each injection. When the reciprocating operation of the plunger and the valve opening state of the fuel injection valve vary, the pressure in the pressurizing chamber fluctuates due to the variation.

この点、本実施例によれば、主噴射の際に上記のよう
な圧力変動が加圧室内に発生した場合でも、可変容積室
44内の圧力がこの圧力変動の影響を受けることがなく、
圧電アクチュエータ4の発生電圧がその圧電特性や燃料
性状と無関係に変動してしまうことがない。その結果、
より正確な基準電圧の補正が行われるようになり、パイ
ロット噴射の実行タイミングを更に安定化させることが
できる。そして、本実施例では直接圧電素子42の発生電
圧Vmを読み取ることによって制御基準電圧Vthを補正す
るため、従来技術における燃料温度の検出、及びその検
出のための燃料温センサが不要となる。
In this regard, according to the present embodiment, even if the above-described pressure fluctuation occurs in the pressurizing chamber during the main injection, the variable volume chamber
The pressure in 44 is not affected by this pressure fluctuation,
The voltage generated by the piezoelectric actuator 4 does not fluctuate irrespective of its piezoelectric characteristics and fuel properties. as a result,
More accurate correction of the reference voltage is performed, and the execution timing of the pilot injection can be further stabilized. In this embodiment, the control reference voltage Vth is corrected by directly reading the generated voltage Vm of the piezoelectric element 42, so that the fuel temperature detection and the fuel temperature sensor for the detection in the related art are not required.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明のディーゼル機関の燃料噴
射率制御装置によれば、可変容積室が加圧室から遮断さ
れた主噴射時に、圧電アクチュエータで発生している一
定の電圧に基づき、同圧電アクチュエータへの電圧印加
時期を判断するための基準電圧を補正し、圧電アクチュ
エータの圧電素子電圧がこの補正された基準電圧を超え
た時、圧電アクチュエータを駆動して可変容積室の容積
を減少させてパイロット噴射を実行させるようにしたの
で、圧電アクチュエータの圧電特性の製品間ばらつきや
燃料性状の変化を補償することができ、圧電アクチュエ
ータを常に最適なタイミングで駆動して、安定したパイ
ロット噴射を行うことができるという効果を奏する。特
に本発明では、主噴射の際に可変容積室を加圧室から遮
断するようにしているため、プランジャの往復動作や燃
料噴射弁の開弁状態のばらつきに起因して圧電アクチュ
エータの発生電圧がその圧電特性や燃料性状と無関係に
変動してしまうことがなくなり、より正確な基準電圧の
補正を行ってパイロット噴射の実行タイミングを更に安
定させることができる。
[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the fuel injection rate control device for a diesel engine of the present invention, the constant volume generated by the piezoelectric actuator during the main injection in which the variable volume chamber is shut off from the pressurizing chamber. Based on the voltage, the reference voltage for determining when to apply the voltage to the piezoelectric actuator is corrected. When the piezoelectric element voltage of the piezoelectric actuator exceeds the corrected reference voltage, the piezoelectric actuator is driven to drive the variable volume chamber. Since the pilot injection is executed by reducing the volume of the piezoelectric actuator, it is possible to compensate for variations in the piezoelectric characteristics of the piezoelectric actuator between products and changes in fuel properties. This has the effect that the pilot injection can be performed. In particular, in the present invention, since the variable volume chamber is isolated from the pressurizing chamber during the main injection, the voltage generated by the piezoelectric actuator is reduced due to the reciprocating operation of the plunger and the variation in the opening state of the fuel injection valve. It does not fluctuate irrespective of the piezoelectric characteristics and fuel properties, and it is possible to correct the reference voltage more accurately and to further stabilize the execution timing of the pilot injection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の基本的構成を示す図、第2図は本発明
を具体化した一実施例のディーゼルエンジンの燃料噴射
率制御装置の概略構成を示す図、第3図は主噴射時にお
けるプランジャ近傍の部分拡大断面図、第4図は燃料吸
入時におけるプランジャ近傍の部分拡大断面図、第5図
はパイロット噴射時におけるプランジャ近傍の部分拡大
断面図、第6図は噴射量算出処理のフローチャート、第
7図は噴射率算出処理のフローチャート、第8図は各種
値のタイミングチャート、第9図は圧電素子電圧と制御
基準電圧との関係を従来技術の問題点とともに示す図で
ある。 M1……ディーゼル機関、M2……燃料噴射ポンプ、M3……
圧電アクチュエータ、M4……パイロット噴射タイミング
制御手段、M5……基準電圧補正手段、2……ディーゼル
エンジン、3……燃料噴射ポンプ、4……圧電アクチュ
エータ、7……パイロット噴射タイミング制御手段及び
基準電圧補正手段としての電子制御装置(ECU)、12…
…燃料噴射弁、21……シリンダ、23……プランジャ、24
……加圧室、V……圧電素子電圧、Vm……発生電圧、Vt
h……制御基準電圧。
1 is a diagram showing a basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection rate control device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. , FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of the vicinity of the plunger at the time of fuel intake, FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of the vicinity of the plunger at the time of pilot injection, and FIG. FIG. 7 is a flowchart of an injection rate calculation process, FIG. 8 is a timing chart of various values, and FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a piezoelectric element voltage and a control reference voltage together with problems of the prior art. M1 …… Diesel engine, M2 …… Fuel injection pump, M3 ……
Piezoelectric actuator, M4 ... Pilot injection timing control means, M5 ... Reference voltage correction means, 2 ... Diesel engine, 3 ... Fuel injection pump, 4 ... Piezoelectric actuator, 7 ... Pilot injection timing control means and reference voltage Electronic control unit (ECU) as correction means, 12 ...
... Fuel injection valve, 21 ... Cylinder, 23 ... Plunger, 24
…… Pressurizing chamber, V …… Piezo element voltage, Vm …… Generating voltage, Vt
h: Control reference voltage.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−73152(JP,A) 特開 昭62−182445(JP,A) 特開 平2−49953(JP,A) 特開 昭62−248853(JP,A) 特開 昭61−275532(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/00 - 41/40Continuation of the front page (56) References JP-A-64-73152 (JP, A) JP-A-62-182445 (JP, A) JP-A-2-49953 (JP, A) JP-A-62-248853 (JP) , A) JP-A-61-275532 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F02D 41/00-41/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ディーゼル機関の駆動に伴い、シリンダ内
に挿入されたプランジャが往復動することにより燃料の
吸入及び昇圧を行う加圧室と、前記プランジャが往復動
する過程での主噴射に先立つパイロット噴射時には前記
加圧室に連通され、かつ主噴射時には遮断される可変容
積室とを有する燃料噴射ポンプと、 前記可変容積室内の圧力に応じた電圧を発生するととも
に、電圧の印加により伸張動作し、可変容積室内の燃料
を昇圧して燃料噴射弁によるパイロット噴射を行わせる
圧電アクチュエータと、 前記燃料噴射ポンプの加圧室と可変容積室が連通したと
きの、同可変容積室の昇圧に伴う圧電アクチュエータの
発生電圧が基準電圧に達した時、同圧電アクチュエータ
に電圧を印加してパイロット噴射を行わせるパイロット
噴射タイミング制御手段と、 前記主噴射の際の前記圧電アクチュエータに発生してい
る一定の電圧に基づき、前記パイロット噴射タイミング
制御手段に用いられる基準電圧を補正する基準電圧補正
手段と を備えたことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射率
制御装置。
1. A pressurizing chamber for sucking and boosting fuel by reciprocating a plunger inserted into a cylinder with driving of a diesel engine, and prior to main injection in a process of reciprocating the plunger. A fuel injection pump having a variable volume chamber communicated with the pressurizing chamber during pilot injection and shut off during main injection, generating a voltage corresponding to the pressure in the variable volume chamber, and performing an expansion operation by applying the voltage; A piezoelectric actuator for increasing the pressure of the fuel in the variable volume chamber to perform pilot injection by the fuel injection valve; and, when the pressurizing chamber and the variable volume chamber of the fuel injection pump communicate with each other, increasing the pressure of the variable volume chamber. When the voltage generated by the piezoelectric actuator reaches the reference voltage, a pilot injection timing that applies a voltage to the piezoelectric actuator to perform pilot injection Control means, and reference voltage correction means for correcting a reference voltage used in the pilot injection timing control means based on a constant voltage generated in the piezoelectric actuator during the main injection. A fuel injection rate control device for a diesel engine.
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