JP2855648B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

ピストンによって画定された圧力制御室と、ピストン
を駆動するためのピエゾ圧電素子と、ピストンをピエゾ
圧電素子に向けて付勢するばね部材とを具備し、ピエゾ
圧電素子によりピストンを駆動することによって圧力制
御室内の作動油圧、例えば燃料油圧を制御し、この圧力
制御室内の作動油圧に基いてニードルを開閉制御するよ
うにした燃料噴射弁が公知である（特開昭62−645号公
報参照）。ピエゾ圧電素子の伸縮応答性は極めて速く、
従ってピエゾ圧電素子を用いてニードルの開閉制御を行
うと応答性のよいニードルの開弁動作および閉弁動作を
確保することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがピエゾ圧電素子の伸縮応答性が極めて良好な
ためにピエゾ圧電素子が伸長したときにはピストンが例
えばピストンを収容しているハウジングに激しく衝突
し、斯くして大きな騒音が発生する。一方、ピエゾ圧電
素子が収縮するときにはピエゾ圧電素子の収縮動作にピ
ストンが追従できず、ピエゾ圧電素子が収縮した後にピ
ストンがピエゾ圧電素子に衝突するのでこのときにもま
た大きな騒音が発生する。このように大きな騒音が発生
しても機関高負荷運転時には燃焼騒音等その他の騒音が
大きくなるためにこれらの騒音によって燃料噴射弁から
発生する騒音が掻き消され、従って燃料噴射弁から発生
する騒音が気にかからない。しかしながら機関低速低負
荷運転時には燃焼騒音等の騒音が低くなるために燃料噴
射弁から発生する騒音が相対的に高くなり、斯くしてこ
の騒音が搭乗者の耳ざわりになるという問題を生ずる。

〔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、圧電素
子を放電又は充電することによって燃料噴射を開始さ
せ、圧電素子を充電又は放電することによって燃料噴射
を停止させるようにした内燃機関の燃料噴射制御装置に
おいて、機関速度および機関負荷に応動して圧電素子の
充電時間および放電時間を制御する充放電時間制御回路
と、燃料噴射弁に供給される燃料圧を制御する燃料圧制
御手段とを具備し、少くとも機関低速低負荷運転時に該
充電時間および放電時間を長くすると共に該充電時間お
よび放電時間を長くしたときには燃料噴射弁に供給され
る燃料圧を低下させるようにしている。

〔作用〕

少くとも機関低速低負荷運転時に充放電時間が長くさ
れ、充放電時間が長くされたときには燃料噴射弁に供給
される燃料圧が低下せしめられる。

〔実施例〕

第５図に内燃機関の全体図を示す。第５図を参照する
と、１は機関本体、２は気筒、３は各気筒２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内に蓄わえられた高圧の燃
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６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７図は燃料
供給ポンプＡの断面図を示しており、第８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
６図および第７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８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６図および第７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６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５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６図および第７
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５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および燃料吐出口35を介して
蓄圧室４（第５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2
0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
６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８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５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５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の開弁圧はほぼ一定に設
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５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は多数の薄板状圧電素子を積層
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７図）
に吐出された全ての加圧燃料は蓄圧室４（第５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内の燃料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７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
５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５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。

第９図は第５図に示す燃料噴射弁３の拡大側面断面図
を示す。第９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５
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びかれ、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内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内に流出するために圧力制御
室88内の燃料圧は徐々に低下し、元の高圧に戻る。

第５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（リードオンリメモリ）101、ラム
（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。また、負荷センサ108はアクセルペダルの踏込み
量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧がAD変換
器109を介して入力ポート104に入力される。一方、出力
ポート105は駆動回路110を介して吐出量制御装置Ｂのピ
エゾ圧電素子47に接続される。また、出力ポート105は
夫々対応する駆動回路120を介して各燃料噴射弁３のピ
エゾ圧電素子86に接続される。

第３図にピエゾ圧電素子47を駆動するための駆動回路
110の回路図を示す。第３図を参照すると駆動回路110は
定電圧源111と、定電圧源111によって充電されるコンデ
ンサ112と、充電制御用サイリスタ113と、充電用コイル
114と、放電制御用サイリスタ115と、放電用コイル116
からなる。

第４図に示すようにサイリスタ113がオンになるとコ
ンデンサ112にチャージされた電荷が充電用コイル114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115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116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が閉弁せしめられる
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、蓄圧室４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毎に溢流制御弁
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４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、
即ち一定のクランク角θ_０の間でピエゾ圧電素子47が伸
長せしめられているクランク角θの割合をデューティ比
DT（＝θ／θ_０）と称するとデューティ比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。従ってデューティ比DTを制御することによって蓄圧
室４内の燃料圧を目標燃料圧に制御することができる。

第１図に燃料噴射弁３のピエゾ圧電素子86を駆動する
ための駆動回路120の回路図を示す。第１図を参照する
と駆動回路120は低電圧源121と、低電圧源121によって
充電されるコンデンサ122と、第１の充電制御用サイリ
スタ123と、第１充電制御用サイリスタ123に直列接続さ
れた第１の充電用コイル124と、これら第１充電制御用
サイリスタ123および第１充電用コイル124に対して並列
接続された第２の充電制御用サイリスタ125および第２
の充電用コイル126と、第１の放電制御用サイリスタ127
と、第１放電制御用サイリスタ127に直列接続された第
１の放電用コイル128と、これら第１放電制御用サイリ
スタ127および第１放電用コイル127に対して並列接続さ
れた第２の放電制御用サイリスタ129および第２の放電
用コイル130とにより構成される。第２充電用コイル126
のインダクタンスは第１充電用コイル124のインダクタ
ンスよりも大きく設定されており、第２放電用コイル13
0のインダクタンスは第１放電用コイル128のインダクタ
ンスよりも大きく設定されている。各サイリスタ123,12
5,127,129は出力ポート105に出力されるデータに基いて
制御される。

次にまず初めに第10図を参照してフラグＦの制御につ
いて説明し、次いで第２図を参照して各燃料噴射弁３の
ピエゾ圧電素子86の制御について説明する。

第10図は電子制御ユニット10より実行されるフラグＦ
の制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間
毎の割込みによって実行される。

第10図を参照するとまず初めにステップ200において
クランク角センサ107の出力信号から機関回転数Ｎが予
め定められた設定回転数N₀よりも低いか否かが判別され
る。Ｎ＜N₀のときにはステップ201に進んで負荷センサ1
08の出力信号に基き機関負荷Ｌが予め定められた設定負
荷L₀よりも小さいか否かが判別される。Ｌ＜L₀であれば
ステップ202に進んでフラグＦがセットされる。即ち、
Ｎ＜N₀でかつＬ＜L₀のとき、即ち機関低速低負荷運転時
にフラグＦがセットされる。一方、ＮN₀のとき又はＬ
L₀のとき、即ち機関低速低負荷運転時以外のときはス
テップ203に進んでフラグＦがリセットされる。

第２図（Ａ）はフラグＦがリセットされている機関低
速低負荷運転時以外の運転状態を示しており、第２図
（Ｂ）はフラグＦがセットされている機関低速低負荷運
転時を示している。

第２図（Ａ）を参照すると機関低速低負荷運転時以外
の運転状態のときには蓄圧室４内の燃料圧Ｐが高めら
れ、更に第１充電制御用サイリスタ123および第１放電
制御用サイリスタ127によってピエゾ圧電素子86の充放
電が制御される。即ち、第１放電制御用サイリスタ127
がオンとされるとピエゾ圧電素子86にチャージされた電
荷が第１放電用コイル128を介してディスチャージされ
るためにピエゾ圧電素子86が収縮し、その結果燃料噴射
が開始される。前述したように第１放電用コイル128の
インダクタンスは小さく、従って第２放電制御用サイリ
スタ127がオンになるとピエゾ圧電素子86にチャージさ
れた電荷が急速にディスチャージされるためにピエゾ圧
電素子86が急速に収縮する。その結果、ニードル82が即
座に全開し、斯くして燃料噴射率が急速に立上る。次い
で第１充電制御用サイリスタ123がオンとされるとピエ
ゾ圧電素子86に第１充電用コイル124を介して電荷がチ
ャージされるためにピエゾ圧電素子86が伸長し、その結
果燃料噴射が停止される。前述したように第１充電用コ
イル124のインダクタンスは小さく、従って第１充電制
御用サイリスタ123がオンになるとピエゾ圧電素子86に
電荷が急速にチャージされるためにピエゾ圧電素子86が
急速に伸長する。その結果、ニードル82が即座に閉弁
し、斯くして燃料噴射率が急速に低下する。

一方、第２図（Ｂ）を参照すると機関低速低負荷運転
時には蓄圧室４内の燃料圧Ｐが低下せしめられ、更に第
２充電制御用サイリスタ125および第２放電制御用サイ
リスタ129によってピエゾ圧電素子86の充放電が制御さ
れる。即ち、第２放電制御用サイリスタ129がオンとさ
れるとピエゾ圧電素子86にチャージされた電荷が第２放
電用コイル130を介してディスチャージされるためにピ
エゾ圧電素子86が収縮し、その結果燃料噴射が開始され
る。前述したように第２放電用コイル130のインダクタ
ンスは大きく、従って第２放電制御用サイリスタ129が
オンになるとピエゾ圧電素子86にチャージされた電荷が
ゆっくりとディスチャージされるためにピエゾ圧電素子
86が低速度で収縮する。その結果、ニードル82が低速度
で開弁し、斯くして燃料噴射率がゆっくりと立上る。次
いで第２充電制御用サイリスタ125がオンとされるとピ
エゾ圧電素子86に第２充電用コイル126を介して電荷が
チャージされるためにピエゾ圧電素子86が伸長し、その
結果燃料噴射が停止される。前述したように第２充電用
コイル126のインダクタンスは大きく、従って第２充電
制御用サイリスタ125がオンになるとピエゾ圧電素子86
に電荷がゆっくりとチャージされるためにピエゾ圧電素
子86が低速度で伸長する。その結果、ニードル82が低速
度で閉弁し、斯くして燃料噴射率がゆっくりと低下す
る。

このように機関低速低負荷運転時にはピエゾ圧電素子
86に対する充放電時間が長くなるためにピエゾ圧電素子
86の伸縮速度が低下せしめられる。その結果、ピエゾ圧
電素子86の伸長時に燃料噴射弁３のピストン85が皿ばね
87を介してハウジング80に衝突する速度が低くなり、斯
くしてピストン85の衝突音が低減せしめられる。一方、
ピエゾ圧電素子86の収縮時にはピストン85がピエゾ圧電
素子86に追従して移動するのでピストン85とピエゾ圧電
素子86間に衝突音が発生しなくなる。斯くしてピストン
85の衝突音が低減せしめられることになる。また、機関
低速低負荷運転時には第２図に示されるように燃料噴射
率の立上りおよび立下りが緩慢となるが蓄圧室４内の燃
料圧Ｐが低下せしめられるので、即ち燃料噴射圧が低下
せしめられるので燃料の計量精度の低下を阻止すること
ができる。

次に第11図から第14図を参照して電子制御ユニット10
により実行される蓄圧室４内の燃料圧Ｐの制御および燃
料噴射制御について説明する。

第11図は蓄圧室４内の燃料圧Ｐの制御ルーチンを示し
ており、このルーチンは一定クランク角毎の割込みによ
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
フラグＦがセットされているか否かが判別される。フラ
グＦがセットされているとき、即ち機関低速低負荷運転
時にはステップ301に進んで蓄圧室４内の目標燃料圧P₀
が比較的低い設定値P₁、例えば100kg/cm²とされ、ステ
ップ303に進む。一方、フラグＦがリセットされている
ときにはステップ302に進んで目標燃料圧P₀が比較的高
い設定値P₂、例えば200kg/cm²とされ、ステップ303に進
む。ステップ303では圧力センサ９により検出された現
在の蓄圧室４内の燃料圧Ｐが目標燃料圧P₀よりも高いか
否かが判別される。Ｐ＞P₀であればステップ304に進ん
でデューティ比DT（第４図におけるθ／θ_０）が一定値
αだけ減少せしめられ、ステップ306に進む。これに対
してP₀であればステップ305に進んでデューティ比DT
が一定値αだけ増大せしめられ、ステップ306に進む。
ステップ306では計算されたデューティ比DTに従ってピ
エゾ圧電素子47が駆動されるように各サイリスタ113,11
5が制御され、それによって蓄圧室４内の燃料圧Ｐが目
標燃料圧P₀に維持される。

第12図は燃料噴射弁３からの燃料噴射制御ルーチンを
示しており、このルーチンは予め定められたクランク角
において実行される。

第12図を参照するとまず初めにステップ400において
フラグＦがセットされているか否かが判別される。フラ
グＦがセットされているとき、即ち機関低速低負荷運転
時にはステップ401に進んで燃料噴射時間TAUが計算され
る。この燃料噴射時間TAUは第２充電用コイル126および
第２放電用コイル130のインダクタンスと、機関負荷Ｌ
と、蓄圧室４内の燃料圧Ｐとの関数である。即ち、燃料
噴射量は基本的には機関負荷の関数であり、従って第14
図（Ａ）にされるように燃料噴射量は機関負荷Ｌが大き
くなるにつれて増大する。一方、燃料噴射量は燃料噴射
時間TAUと蓄圧室４内の燃料圧Ｐで定まり、第14図
（Ｂ）に示されるように同一噴射量とするためには燃料
噴射時間TAUは燃料圧Ｐが高くなるほど短かくなる。ま
た、燃料噴射量は第２充電用コイル126と第２放電用コ
イル130のインダクタンスの影響を受け、同一噴射量と
するにはこれらコイル126,130のインダクタンスが大き
くなるほど燃料噴射時間TAUを長くしなければならな
い。第２充電用コイル126と第２放電用コイル130のイン
ダクタンスは予め定められているので結局燃料噴射時間
TAUは機関負荷Ｌと燃料圧Ｐとの関数となり、この燃料
噴射時間TAUと、機関負荷Ｌ、燃料圧Ｐとの関係は第13
図（Ａ）に示すようにマップの形で予めROM101内に記憶
されている。従って第12図のステップ401では予め記憶
されている第13図（Ａ）に示す関係に基いて燃料噴射時
間TAUが計算される。次いでステップ402ではこの燃料噴
射時間TAUだけ燃料の噴射作用が行われるように第２放
電制御用サイリスタ129および第２充電制御用サイリス
タ125が制御される。

一方、ステップ400においてフラグＦがリセットされ
ていると判断されたとき、即ち機関低速低負荷運転時以
外の運転状態のときにはステップ403に進んで燃料噴射
時間TAUが計算される。この燃料噴射時間TAUは第１充電
用コイル124および第１放電用コイル128のインダクタン
スと、機関負荷Ｌと、蓄圧室４内の燃料圧Ｐとの関数で
ある。即ち、前述したように燃料噴射量は基本的には機
関負荷の関数であり、従って燃料噴射量は機関負荷Ｌが
大きくなるにつれて増大する。また、燃料噴射量は燃料
噴射時間TAUと蓄圧室４内の燃料圧Ｐで定まり、従って
同一噴射量とするためには燃料噴射時間TAUは燃料圧Ｐ
が高くなるほど短かくなる。また、燃料噴射量は第１充
電用コイル124と第１放電用コイル128のインダクタンス
の影響を受け、同一噴射量とするにはこれらコイル124,
128のインダクタンスが大きくなるほど燃料噴射時間TAU
を長くしなければならない。第１充電用コイル124と第
１放電用コイル128のインダクタンスは予め定められて
いるので結局燃料噴射時間TAUは機関負荷Ｌと燃料圧Ｐ
との関数となり、この燃料噴射時間TAUと、機関負荷
Ｌ、燃料圧Ｐとの関係は第13図（Ｂ）に示すようにマッ
プの形で予めROM101内に記憶されている。従って第12図
のステップ403では予め記憶されている第13図（Ｂ）に
示す関係に基いて燃料噴射時間TAUが計算される。次い
でステップ404ではこの燃料噴射時間TAUだけ燃料の噴射
作用が行われるように第１放電制御用サイリスタ127お
よび第１充電制御用サイリスタ123制御される。

〔発明の効果〕

少くとも機関低速低負荷運転時に圧電素子の充放電時
間を長くすることによって耳ざわりな燃料噴射弁から発
生する騒音を低減することができると共に、充放電時間
を長くしたときに燃料噴射弁に供給される燃料圧を低下
させることによって燃料の計量精度の低下を阻止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射弁のピエゾ圧電素子の駆動回路図、第
２図は燃料噴射弁のピエゾ圧電素子の作動を示すタイム
チャート、第３図は吐出量制御装置のピエゾ圧電素子の
駆動回路図、第４図は吐出量制御装置のピエゾ圧電素子
の作動を示すタイムチャート、第５図は内燃機関の全体
図、第６図は加圧燃料供給制御装置の側面断面図、第７
図は第６図のVII−VII線に沿ってみた燃料供給ポンプの
断面図、第８図は第６図の吐出量制御装置の拡大側面断
面図、第９図は燃料噴射弁の側面断面図、第10図はフラ
グＦを制御するためのフローチャート、第11図は蓄圧室
内の燃料圧を制御するためのフローチャート、第12図は
燃料噴射を制御するためのフローチャート、第13図は燃
料噴射時間を示す線図、第14図は燃料噴射量、燃料噴射
時間の変化を示す線図である。 ３……燃料噴射弁、86……ピエゾ圧電素子、 120……駆動回路、121……定電圧源、 122……コンデンサ、 123,125,127,129……サイリスタ、 124,126,128,130……コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/04 F02D 41/20 F02D 41/33 F02D 1/00 F02M 51/02 - 51/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電素子を放電又は充電することによって
   燃料噴射を開始させ、圧電素子を充電又は放電すること
   によって燃料噴射を停止させるようにした内燃機関の燃
   料噴射制御装置において、機関速度および機関負荷に応
   動して上記圧電素子の充電時間および放電時間を制御す
   る充放電時間制御回路と、燃料噴射弁に供給される燃料
   圧を制御する燃料圧制御手段とを具備し、少くとも機関
   低速低負荷運転時に該充電時間および放電時間を長くす
   ると共に該充電時間および放電時間を長くしたときには
   燃料噴射弁に供給される燃料圧を低下させるようにした
   内燃機関の燃料噴射制御装置。