JP2927025B2 - ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関に燃料
を噴射供給する燃料噴射装置からの燃料噴射量，燃料噴
射時期，燃料噴射率等をピエゾアクチュエータにより制
御するディーゼル機関の燃料噴射制御装置に関し、詳し
くは、インダクタに電流を流し、この電流遮断時にイン
ダクタに発生する高電圧によってピエゾアクチュエータ
を駆動することにより燃料噴射制御を行なうディーゼル
機関の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりディーゼル機関の燃料噴射制御
装置の一つとして、燃料噴射装置の高圧室の燃料圧をピ
エゾアクチュエータを用いて増減することにより燃料噴
射を制御する装置が知られている（例えば特開平２−４
９９５３）。

【０００３】この種の燃料噴射制御装置は、応答性の高
いピエゾアクチュエータを利用して、ディーゼル機関に
おける燃料の燃焼効率を向上するためのパイロット噴射
（燃料の主噴射に先だって行なう燃料噴射）を実現する
ことを目的として開発されたもので、ピエゾアクチュエ
ータの駆動回路には、インダクタを通電し、その通電を
遮断したときインダクタに発生する高電圧により、ピエ
ゾアクチュエータを充電して伸長させる、フライバック
回路が多く用いられている。

【０００４】またこうしたフライバック回路において
は、ピエゾアクチュエータの伸長量を決定する充電電圧
が、インダクタの通電遮断時にインダクタに流れている
電流値により決定され、この通電電流はインダクタの通
電時間に応じて増加するため、フライバック回路を用い
てピエゾアクチュエータを駆動する従来の燃料噴射制御
装置においては、ピエゾアクチュエータの充電時期か
ら、ピエゾアクチュエータを所定量伸長させるのに必要
なインダクタの通電時間を減じることにより、インダク
タの通電開始時期を求め、この通電開始時期からピエゾ
アクチュエータ充電時期までインダクタを通電すること
により、ピエゾアクチュエータの伸長量を制御してい
る。

【０００５】即ち、燃料噴射装置の高圧室の燃料圧を正
確に制御するにはピエゾアクチュエータの伸長量を正確
に制御する必要があり、ピエゾアクチュエータを正確に
伸長させるには、ピエゾアクチュエータ充電時期からピ
エゾアクチュエータの伸長量に対応した所定時間前にイ
ンダクタの通電を開始する必要があるため、従来では、
ディーゼル機関の回転に対応して求めたピエゾアクチュ
エータ充電時期からインダクタの通電時間を減じること
により、ディーゼル機関の回転角度に対応した通電開始
時期を決定して、インダクタの通電を開始するようにし
ているのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の燃料噴射制御装置においては、ディーゼル機関の回転
が安定している場合には、インダクタの通電時間を正確
に制御することができるものの、ディーゼル機関に回転
変動が発生すると、これに伴いインダクタの通電時間が
変動してしまい、ピエゾアクチュエータの伸長量を正確
に制御することができなくなって、燃料噴射の制御精度
が低下するといった問題があった。

【０００７】本発明はこうした問題に鑑みなされたもの
で、フライバック回路によりピエゾアクチュエータを伸
長させて燃料噴射制御を行なう装置において、ディーゼ
ル機関の回転変動が発生してもピエゾアクチュエータを
常に正確に駆動（伸長）できるようにすることを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るためになされた本発明は、図１に例示する如く、電荷
の充放電により伸縮して燃料噴射装置の高圧室の燃料圧
を増減させて高圧室より吐出される燃料噴射を制御する
ピエゾアクチュエータと、インダクタを通電する通電手
段と、該通電手段による通電遮断時にインダクタに発生
する高電圧により上記ピエゾアクチュエータを充電する
充電手段と、該充電により上記ピエゾアクチュエータに
蓄積された電荷を放電させる放電手段と、ディーゼル機
関の回転速度及び負荷に基づき、上記ピエゾアクチュエ
ータの充電及び放電時期を算出する算出手段と、該算出
された充電時期に基づき上記インダクタへの通電開始時
期を決定する決定手段と、上記通電開始時期から充電時
期まで通電手段を駆動すると共に、上記放電時期にて上
記放電手段を駆動する駆動手段と、を備えたディーゼル
機関の燃料噴射制御装置において、上記インダクタ通電
時の通電電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手
段により前回のインダクタ通電時に検出された最大通電
電流と所定の目標電流との偏差に基づき、次回のインダ
クタ通電時における最大通電電流が上記充電時期にて所
定の目標電流となるよう、上記決定手段により決定され
た通電開始時期を補正する補正手段と、を設けたことを
特徴としている。

【０００９】

【作用】以上のように構成された本発明のディーゼル機
関の燃料制御装置においては、算出手段が、ディーゼル
機関の回転速度及び負荷に基づきピエゾアクチュエータ
への充電及び放電時期を算出し、決定手段が、その算出
された充電時期に基づきインダクタへの通電開始時期を
決定する。すると駆動手段が、その決定された通電開始
時期から充電時期まで通電手段を駆動し、放電時期にて
放電手段を駆動する。また本発明では、インダクタ通電
時の通電電流を電流検出手段が検出し、補正手段が、前
回のインダクタ通電時における最大通電電流と所定の目
標電流との偏差に基づき、次回のインダクタ通電時にお
ける最大通電電流が上記充電時期にて所定の目標電流と
なるよう、通電開始時期を補正する。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図２は本発明が適用された実施例の燃料噴射装
置１の概略構成図である。

【００１１】図に示す如く、本実施例の燃料噴射装置１
のハウジング３内には、図示しないディーゼル機関の回
転に同期して回転されるドライブシャフト５が、ブッシ
ュ７を介して回転可能に挿通支持されている。またハウ
ジング３の一端（図において右側）には、分配ヘッド９
が固定され、分配ヘッド９にはシリンダ１１が固定され
ている。またドライブシャフト５の先端部（図において
右側）には、分配ロータ１３が一体形成されており、分
配ロータ１３はシリンダ１１内に回転可能に収納されて
いる。

【００１２】一方分配ヘッド９の外側端部（図において
右側）には、当該燃料噴射装置１に燃料を供給する燃料
供給ポンプ１５が設けられている。この燃料供給ポンプ
１５は、シリンダ１１に取り付けられたケーシング１７
と、分配ロータ１３に連結されたポンプロータ１９とを
有し、ポンプロータ１９には複数のベーン２１が出没可
能に嵌合されている。そしてポンプロータ１９が分配ロ
ータ１３の回転により回転すると、燃料タンク２３内の
燃料を吸入通路２５を介して吸入口２７より吸い上げ、
その燃料を吐出口２９から吐出通路３１に吐出する。な
お吐出通路３１に吐出された燃料は、圧力調整弁３３に
より所定圧に調圧され、分配ヘッド９に形成した環状の
ギャラリー３５に送られる。

【００１３】次にシリンダ１１には、ギャラリー３５に
連通する複数の吸入通路３７，ディーゼル機関の各気筒
に燃料を供給するための複数の分配通路３９、及びスピ
ル通路４１が形成されている。各分配通路３９は、分配
ヘッド９に設けた分配通路４３を介して、エンジンの各
気筒に燃料を供給するためのデリバリバルブ４５に連通
されている。なおデリバリバルブ４５には、ディーゼル
機関の各気筒に装着された図示しない燃料噴射弁が接続
されている。

【００１４】また次に分配ロータ１３には燃料通路４７
が形成されると共に、この燃料通路４７に連通した複数
の吸入通路４９、分配通路５１、及びスピル通路５３が
形成されている。また分配ロータ１３には、一対のプラ
ンジャ５５を油密状態で摺動自在に収容する円柱孔５７
が形成され、この両プランジャ５５間には、燃料通路４
７と連通する圧力発生室５８が形成されている。

【００１５】各プランジャ５５の半径方向外側端部には
シュー５９が配設され、シュー５９にはローラ６１が回
転自在に保持されている。またこのローラ６１の外面に
は、内面に複数のカム山を有するインナーカムリング６
３が配設されている。このため分配ロータ１３の回転に
よりローラ６１がインナーカムリング６３のカム面を摺
動すると、ローラ６１がカム面に沿ってインナーカムリ
ング６３の半径方向に往復動し、この往復動がシュー５
９を介してプランジャ５５に伝達される。

【００１６】即ち、本実施例の燃料噴射装置１は、分配
ロータ１３の回転に応じてプランジャ５５が分配ロータ
１３の半径方向に往復動するようにされており、プラン
ジャ５５が分配ロータ１３の半径方向外側に移動する際
（吸入行程）には、分配ロータ１３の吸入通路４９とシ
リンダ１１の吸入通路３７とが連通して、ギャラリー３
５から燃料を燃料通路４７内に吸入し、逆にプランジャ
５５が分配ロータ１３の半径方向内側に移動する際（圧
送行程）には、吸入通路４９が閉じると共に分配通路５
１，３９，４３が連通して、燃料を圧力発生室５８内で
高圧化してデリバリバルブ４５に圧送するようにされて
いる。

【００１７】次に分配ロータ１３のスピル通路５３は、
圧送行程の際にシリンダ１１のスピル通路４１と連通す
るようにされている。スピル通路４１の先には、ギャラ
リー３５に連通するスピル通路６５が形成されており、
スピル通路６５の途中には、スピル通路６５を開閉可能
なスピル弁６７が設けられている。つまり圧送行程の途
中でスピル弁６７によりスピル通路６５を開閉すること
により、デリバリバルブ４５に圧送される燃料圧を調整
して、当該燃料噴射装置１からの燃料噴射率を制御でき
るようにされている。

【００１８】スピル弁６７は、ハウジング６９内に油密
状態で摺動自在に設けられたピストン７１と、電荷の充
放電により伸縮してピストン７１を摺動させる，多数の
ピエゾ素子を積層してなるピエゾアクチュエータ７３
と、ハウジング６９の底部に形成された小孔７５を介し
てハウジング６９内部と連通されたシリンダ７７と、こ
のシリンダ７７に摺動自在に挿入された弁体７９と、弁
体７９をハウジング６９側に付勢するスプリング８１と
から構成されており、ピエゾアクチュエータ７３が伸長
して、ピストン７１がシリンダ７７側に移動したとき
に、ハウジング６９とピストン７１とで形成される油密
室８２内の燃料圧が上昇し、この燃料圧により弁体７９
がスプリング８１の付勢力に抗して図中下方に移動する
ことにより、弁体７９がスピル通路６５を閉じるように
されている。

【００１９】また次にギャラリー３５にはチェック弁８
３が設けられており、このチェック弁８３と燃料通路８
５とにより、ギャラリー３５からのオーバーフロー燃料
をスピル弁６７を構成するハウジング６９内のピエゾア
クチュエータ７３周囲に形成された冷却室８７に導き、
更にこの冷却室８７からのオーバーフロー燃料を燃料通
路８９を介して燃料タンク２３に排出するようにされて
いる。つまりギャラリー３５からのオーバーフロー燃料
によりピエゾアクチュエータ７３を冷却するようにされ
ている。

【００２０】ピエゾアクチュエータ７３は、駆動回路９
０及び９１を介して、電子制御回路（ＥＣＵ）９２によ
り駆動制御される。即ちＥＣＵ９２は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータによ
り構成されており、ディーゼル機関の所定の回転角毎に
パルス信号を発生する回転角センサ９３，運転者による
アクセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセ
ンサ９４等によりディーゼル機関の運転状態を検出し、
その検出した運転状態に応じてピエゾアクチュエータ７
３の駆動タイミング（即ち充電及び放電時期）を求め、
その駆動タイミングでピエゾアクチュエータ７３を伸縮
させるための制御信号を駆動回路９０，９１に出力する
ことにより、ピエゾアクチュエータ７３を駆動制御す
る。なおこの制御（即ち燃料噴射制御）については後述
する。

【００２１】次にこのＥＣＵ９２からの制御信号を受け
てピエゾアクチュエータ７３を実際に伸縮させる駆動回
路９０，９１は、夫々、図３に示す如く構成されてい
る。なお駆動回路９０及び９１は同一構成であるが、本
実施例では、駆動回路９０をパイロット噴射用、他方の
駆動回路９１を主噴射用として使用しており、駆動回路
９０はＥＣＵ９２から出力されるパイロット噴射用の制
御信号ＳP1，ＳP2により動作し、駆動回路９１はＥＣＵ
９２から出力される主噴射用の制御信号ＳM1，ＳM2によ
り動作する。

【００２２】図３に示す如く、本実施例の駆動回路９０
（９１）は、インダクタとしての変圧器Ｔと、ＥＣＵ９
２から出力される充電制御信号ＳP1（ＳM1）によりオン
状態となり、電源スイッチＳＷを介して入力される直流
電源Ｂからの電源電圧により変圧器Ｔの一次巻線Ｌ１に
電流を流す通電手段としてのトランジスタＴＲと、トラ
ンジスタＴＲがターンオフして一次巻線Ｌ１への通電を
遮断したとき変圧器Ｔの二次巻線Ｌ２に発生する高電圧
により、ピエゾアクチュエータ７３側に電流を流してピ
エゾアクチュエータ７３を充電する充電手段としてのダ
イオードＤ１と、ＥＣＵ９２から出力される放電制御信
号ＳP2（ＳM2）によりオン状態となり、ピエゾアクチュ
エータ７３に充電された電荷を変圧器Ｔの二次巻線Ｌ２
及び電流制限用の抵抗器Ｒ１を通して放電させる、放電
手段としてのＭＯＳ型の電界効果トランジスタＦＥＴ
と、電界効果トランジスタＦＥＴがターンオフしてピエ
ゾアクチュエータ７３の放電が終了したとき変圧器Ｔの
一次巻線Ｌ１に発生する高電圧により、直流電源Ｂ側に
電流を流して直流電源Ｂを充電する回生用のダイオード
Ｄ２と、を備えた周知のフライバック型駆動回路として
構成されている。

【００２３】また駆動回路９０（９１）には、トランジ
スタＴＲがオン状態となって変圧器Ｔの一次巻線Ｌ１を
通電している時の通電電流ｉを検出する電流検出手段と
しての抵抗器Ｒ２が備えられ、この抵抗器Ｒ２の両端電
圧を通電電流ｉの検出信号ＶP（ＶM）としてＥＣＵ９２
に出力するようにされている。

【００２４】また電界効果トランジスタＦＥＴのドレイ
ン−ゲート間には、ＥＵＣ９２からの制御信号の異常等
によりピエゾアクチュエータ７３に過電圧が加わり、ピ
エゾアクチュエータ７３及び各素子が破壊するのを防止
するために、ツェナーダイオードＺＤ１とツェナーダイ
オードＺＤ１の逆電流を阻止するダイオードＤ３が設け
られており、ピエゾアクチュエータ７３への印加電圧が
ツェナー電圧以上となった場合に、電界効果トランジス
タＦＥＴをオンして、その電圧を低下できるようにされ
ている。またトランジスタＴＲのコレクタ−ベース間に
も、トランジスタＴＲに過電圧が印加された場合にトラ
ンジスタＴＲをオンしてトランジスタＴＲを保護するた
めのツェナーダイオードＺＤ２が設けられている。

【００２５】なお本実施例において、トランジスタＴＲ
には耐圧４００Ｖ以上，最大電流１５Ａ程度のパワート
ランジスタが、ＭＯＳ型電界効果トランジスタＦＥＴに
は耐圧１ｋＶ，最大電流７Ａ程度のパワーＭＯＳＦＥＴ
が、変圧器Ｔには一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数
比が１対２の変圧器が、ツェナーダイオードＺＤ１には
ツェナー電圧８５０Ｖ（ピエゾアクチュエータ７３の耐
圧により設定）のツェナーダイオードが、ツェナーダイ
オードＺＤ２にはツェナー電圧４００Ｖのツェナーダイ
オードが、ダイオードＤ１には耐圧１ｋＶ以上，最大電
流３Ａ程度のダイオードが、ダイオードＤ２には耐圧４
００Ｖ以上，最大電流５Ａ程度のダイオードが、夫々、
使用されている。

【００２６】このように構成された駆動回路９０（９
１）においては、図４に示す如く、まずＥＣＵ９２から
充電制御信号ＳP1（ＳM1）が入力されると、その時点ｔ
１でトランジスタＴＲがオンする。すると変圧器Ｔの一
次巻線Ｌ１に電流ｉP（ｉM）が流れ始め、時間の経過に
伴いその通電電流ｉP（ｉM）が上昇する。

【００２７】次にＥＣＵ９２からの充電制御信号ＳP1
（ＳM1）の入力が停止されると、その時点ｔ２でトラン
ジスタＴＲがオフして一次巻線Ｌ１の通電が遮断され
る。この時変圧器Ｔには、一次巻線Ｌ１に流れていた電
流（通電遮断電流）ｉPmax（ｉMmax）に対応した磁気エ
ネルギが蓄えられているため、これにより変圧器Ｔの二
次巻線Ｌ２に一次巻線Ｌ１の通電遮断電流ｉPmax（ｉMm
ax）に対応した高電圧が発生し、この高電圧によりピエ
ゾアクチュエータ７３が充電されて伸長する。この結
果、燃料噴射装置１においては、スピル通路６５が閉じ
られ、燃料通路４７内の燃料圧が上昇して、パイロット
噴射（主噴射）が開始される。

【００２８】次にＥＣＵ９２から放電制御信号ＳP2（Ｓ
M2）が入力されると、その時点ｔ３で電界効果トランジ
スタＦＥＴがオンし、ピエゾアクチュエータ７３に充電
された電荷が二次巻線Ｌ２，抵抗器Ｒ１を介して放電し
始め、放電制御信号ＳP2（ＳM2）が入力されなくなった
時点ｔ４で、電界効果トランジスタＦＥＴがオフし、放
電が完了する。この放電によりピエゾアクチュエータ７
３は収縮するため、燃料噴射装置においては、スピル通
路６５が開いて燃料通路４７内の燃料圧が低下し、パイ
ロット噴射（主噴射）が終了する。

【００２９】このように各駆動回路９０，９１は、ＥＣ
Ｕ９２からの充電制御信号ＳP1，ＳM1及び放電制御信号
ＳP2，ＳM2により、ピエゾアクチュエータ７３を伸縮さ
せる。そこで次にこれら各駆動回路９０，９１に充電制
御信号ＳP1，ＳM1及び放電制御信号ＳP2，ＳM2を出力す
るＥＣＵ９２にて実行される燃料噴射制御処理につい
て、図５に示すフローチャートに沿って説明する。

【００３０】この燃料噴射制御処理はディーゼル機関各
気筒への燃料噴射に同期して実行される処理で、処理が
開始されると、まずステップ１００にて、回転角センサ
９３及びアクセルセンサ９４からの検出信号に基づきデ
ィーゼル機関の回転速度ＮＥ及びディーゼル機関の負荷
を表すアクセル開度θACC を算出し、続くステップ１１
０にて、この回転速度ＮＥ及びアクセル開度θACC に基
づき、燃料のパイロット噴射量ＱP及び主噴射量ＱMを算
出する。

【００３１】次にステップ１２０では、図６に示す如
く、燃料噴射装置１の圧送行程時にピエゾアクチュエー
タ７３を伸縮させて、燃料噴射装置１から上記算出した
パイロット噴射量ＱP及び主噴射量ＱMにて燃料をパイロ
ット噴射Ｐ及び主噴射Ｍさせるための、ピエゾアクチュ
エータ７３の駆動タイミングＴP1，ＴP2，ＴM1，ＴM2を
算出する算出手段としての処理を実行する。

【００３２】なお各駆動タイミングＴP1，ＴP2，ＴM1，
ＴM2は、図６から明らかな如く、回転角センサ９３から
ディーゼル機関の所定の回転角度毎に出力される基準パ
ルスの入力タイミングｔｓからの経過時間であり、ＴP1
はパイロット噴射を開始するためのピエゾアクチュエー
タ７３の伸長タイミング（充電時期）、ＴP2はパイロッ
ト噴射を終了するためのピエゾアクチュエータ７３の収
縮タイミング（放電時期）、ＴM1は主噴射を開始するた
めのピエゾアクチュエータ７３の伸長タイミング（充電
時期）、ＴM2は主噴射を終了するためのピエゾアクチュ
エータ７３の収縮タイミング（放電時期）、を夫々表し
ている。

【００３３】次にステップ１３０では、前回の燃料噴射
の際に各駆動回路９０の一次巻線Ｌ１に流れた通電遮断
電流ｉPmax，ｉMmaxを算出する。この算出は、ＥＣＵ９
２にて所定時間毎に繰り返し実行される図７の遮断電圧
検出処理にて求められた、前回の燃料噴射の際に各駆動
回路９０，９１から出力された検出信号ＶP，ＶMの最大
値ＶPmax，ＶMmaxと、各駆動回路９０，９１のトランジ
スタＴＲのオン時にトランジスタＴＲのベース−エミッ
タ間に流れるバイアス電流ｉPBE，ｉMBE（一定値）と、
各抵抗器Ｒ２の抵抗値ｒと、をパラメータとする次式
(1)，(2)に基づき実行される。

【００３４】 ｉPmax＝（ＶPmax／ｒ）−ｉPBE …(1) ｉMmax＝（ＶMmax／ｒ）−ｉMBE …(2) つまり図７の遮断電圧検出処理は、各駆動回路９０，９
１から出力される検出信号ＶP，ＶMが最大値ＶPmax，Ｖ
Mmaxを越えたか否かを判断し（ステップ２１０，２３
０）、検出信号ＶP，ＶMが最大値ＶPmax，ＶMmaxを越え
た場合には、最大値ＶPmax，ＶMmaxを検出信号ＶP、ＶM
の値に変更する（ステップ２２０，２４０）ことによ
り、燃料噴射の際に各駆動回路９０，９１の抵抗器Ｒ２
の両端に生じた電圧の最大値ＶPmax，ＶMmaxを求めるよ
うにされているため、ステップ１５０では、この値ＶPm
ax，ＶMmaxを抵抗器Ｒ２の抵抗値ｒにより除して各駆動
回路９０，９１における抵抗器Ｒ２の通電電流を求め、
この通電電流からトランジスタＴＲのバイアス電流ｉPB
E，ｉMBEを減じることにより、各駆動回路９０，９１の
一次巻線Ｌ１に流れた最大電流，即ち通電遮断電流ｉPm
ax，ｉMmaxを算出するのである。

【００３５】このように各駆動回路９０，９１における
実際の通電遮断電流ｉPmax，ｉMmaxが算出されると、次
回の燃料噴射のためにステップ１４０にて上記各最大値
ＶPmax，ＶMmaxに初期値０を設定した後、続くステップ
１５０にて、上記求めた実際の通電遮断電流ｉPmax，ｉ
Mmaxと予め設定された目標電流ｉPO，ｉMOとの偏差，即
ち通電遮断電流ｉP，ｉMの制御誤差△ｉP，△ｉMを、次
式(3)，(4)の如く算出する。

【００３６】 △ｉP＝ｉPmax−ｉPO …(3) △ｉM＝ｉMmax−ｉMO …(4) そして続くステップ１６０では、この求められた制御誤
差△ｉP，△ｉMを用いて、一次巻線Ｌ１の通電遮断時に
ピエゾアクチュエータ７３を所定量だけ伸長させるのに
必要な各駆動回路９０，９１の一次巻線Ｌ１への通電時
間ＴｄP ，ＴｄMを、次式(5)，(6)の如く補正し、 ＴｄP＝ＴｄP−α・△ｉP …(5) ＴｄM＝ＴｄM−α・△ｉM …(6) 次ステップ１７０にて、ステップ１２０で算出したピエ
ゾアクチュエータ７３の伸長タイミングＴP1，ＴM1から
上記通電時間ＴｄP，ＴｄMを減じることにより、伸長タ
イミングＴP1，ＴM1にてピエゾアクチュエータ７３を所
定量だけ伸長させるのに必要な各駆動回路９０，９１の
一次巻線Ｌ１への通電開始タイミングＴP0，ＴM0を算出
する、決定手段としての処理を実行する。

【００３７】即ち、ピエゾアクチュエータ７３の伸長量
は、各駆動回路９０，９１における一次巻線Ｌ１の通電
遮断電流ｉPmax，ｉMmaxにより決定され、この通電遮断
電流ｉPmax，ｉMmaxは一次巻線Ｌ１の通電時間ＴｄP，
ＴｄMにより決まるため、このステップ１７０では、ピ
エゾアクチュエータ７３の伸長タイミングＴP1，ＴM1か
ら通電時間ＴｄP，ＴｄMを減じることにより、各駆動回
路９０，９１の一次巻線Ｌ１への通電開始タイミングＴ
P0，ＴM0を算出するのである。

【００３８】このように各駆動回路９０，９１の一次巻
線Ｌ１の通電開始タイミングＴP0，ＴM0が求められる
と、今度は続くステップ１８０に移行して、ステップ１
２０で算出したピエゾアクチュエータ７３の収縮タイミ
ングＴP2，ＴM2に、ピエゾアクチュエータ７３を０Ｖま
で放電させるのに必要な所定時間を加えることにより、
放電終了タイミングＴP3，ＴM3を算出する。そして続く
ステップ１９０では、回転角センサ９３からの基準パル
スの入力タイミングｔｓを基準として充電制御信号ＳP
1，ＳP2及び放電制御信号ＳP2，ＳM2を出力する図示し
ない周知のタイマ装置に対して、上記算出された通電開
始タイミングＴPO，ＴMO、伸長タイミングＴP1，ＴM1、
収縮タイミングＴP2，ＴM2、及び放電終了タイミングＴ
P3，ＴM3を各々セットすることにより、タイマ装置から
これら各タイミングにて、制御信号ＳP1，ＳP2，ＳM1，
ＳM2を出力させる制御信号出力処理を実行し、当該処理
を一旦終了する。

【００３９】なおこのステップ１９０の処理は、前述の
駆動手段に相当し、この処理により、タイマ装置は、回
転角センサ９３から基準パルスが入力された時点ｔｓで
計時を開始し、図４に示す如く、その計時時間が通電開
始タイミングＴPO，ＴMOと一致した時点ｔ１で充電制御
信号ＳP1，ＳP2の出力を開始し、計時時間が伸長タイミ
ングＴP1，ＴM1と一致した時点ｔ２で充電制御信号ＳP
1，ＳP2の出力を停止し、計時時間が収縮タイミングＴP
2，ＴM2と一致した時点ｔ３で放電制御信号ＳP2，ＳM2
の出力を開始し、計時時間が放電終了タイミングＴP3，
ＴM3と一致した時点ｔ４で放電制御信号ＳP2，ＳM2の出
力を停止する。この結果ピエゾアクチュエータ７３は、
図６に示す如く、ディーゼル機関の運転状態に対応した
駆動タイミングＴP1，ＴP2，ＴM1，ＴM2にて伸長される
こととなる。

【００４０】以上説明したように本実施例においては、
図７の遮断電圧検出処理により検出した抵抗器Ｒ２の最
大電圧ＶPmax 及びＶMmax に基づき、各駆動回路９０，
９１の一次巻線Ｌ１の通電遮断電流ｉPmax及びｉMmaxを
求め（ステップ１３０）、この通電遮断電流ｉPmax，ｉ
Mmaxと目標電流ｉPO，ｉMOとから通電遮断電流の制御誤
差△ｉP，△ｉMを求めて（ステップ１４０）、この通電
遮断電流ｉPmax，ｉMmaxが目標電流ｉPO，ｉMOより大き
い場合には各駆動回路９０，９１の一次巻線Ｌ１の通電
時間ＴｄP，ＴｄMが短く、逆に通電遮断電流ｉPmax，ｉ
Mmaxが目標電流ｉPO，ｉMOより小さい場合には各駆動回
路９０，９１の一次巻線Ｌ１の通電時間ＴｄP，ＴｄMが
長くなるように補正して（ステップ１６０）、通電開始
タイミングＴP0，ＴP1を決定している（ステップ１７
０）。

【００４１】このため本実施例によれば、ディーゼル機
関に回転変動が生じ、一次巻線Ｌ１への通電時間が変動
して、通電遮断電流が目標電流からずれたとしても、次
の燃料噴射時にはこのずれを速やかに補正して、通電遮
断電流を目標電流に制御することが可能となり、ピエゾ
アクチュエータ７３を所定の伸長量にて伸長させること
ができるようになる。

【００４２】なお本実施例においては、各検出回路９
０，９１からの検出信号ＶP，ＶMに基づき抵抗器Ｒ２の
最大電圧ＶPmax及びＶMmaxを求める遮断電圧検出処理
と、この検出結果に基づき一次巻線Ｌ１の通電時間Ｔｄ
P，ＴｄMを補正するステップ１３０〜ステップ１６０の
処理が、補正手段に相当する。

【００４３】ここで上記実施例では、一次巻線Ｌ１の通
電遮断電流の目標値（目標電流）は予め設定されている
ものとして説明した。しかし実際には、通電遮断電流が
一定であっても、ピエゾアクチュエータ７３の静電容量
が小さくなる程ピエゾアクチュエータ７３への印加電圧
は大きくなるため、燃料噴射制御開始時等にピエゾアク
チュエータ７３の温度が低く、その静電容量が非常に小
さい場合には、ピエゾアクチュエータ７３への印加電圧
が過大となって、ピエゾアクチュエータ７３が破損する
虞があり、逆に燃料噴射を頻繁に行なうディーゼル機関
の高速運転時等にピエゾアクチュエータ７３の温度が高
くなり、その静電容量が非常に大きくなると、ピエゾア
クチュエータ７３への印加電圧が過小となって、ピエゾ
アクチュエータ７３の駆動，延いては燃料噴射制御に支
障を来すことがある。

【００４４】そこで上記実施例の装置において、温度セ
ンサによりピエゾアクチュエータ７３の温度を直接検出
するか、或いはエンジンオイル、冷却水温、燃料温度、
回転速度等のディーゼル機関の運転状態に基づきピエゾ
アクチュエータ７３の温度を推定し、この温度に基づ
き、図８に示す如きマップを用いて各駆動回路９０，９
１における一次巻線Ｌ１の目標電流ｉPO，ｉMOを設定す
るようにすれば、燃料噴射制御の制御精度をより向上す
ることが可能となる。

【００４５】また上記実施例では、通電遮断電流の目標
電流からの誤差に基づき一次巻線Ｌ１の通電時間を補正
することにより通電開始時期を補正し、通電遮断電流を
目標電流に制御するように構成したが、例えば図９に示
す如く、各駆動回路９０，９１に、夫々、抵抗器Ｒ２の
電圧が目標電圧ＶPO，ＶMO以下であるときにHighレベル
の信号を出力し、抵抗器Ｒ２の電圧が目標電圧ＶPO，Ｖ
MOを越えるとLow レベルの信号を出力するコンパレータ
ＣＯＭと、コンパレータＣＯＭからの出力信号とＥＣＵ
９２からの充電制御信号ＳP1，ＳP2とが共にHighレベル
であるときにトランジスタＴＲをオンさせる論理積回路
ＡＮＤとからなる電流制限回路を設け、このコンパレー
タＣＯＭと論理積回路ＡＮＤの動作によって、一次巻線
Ｌ１の通電遮断電流を直接目標電流に制御することも考
えられる。しかし、この構成では、伸長タイミング（充
電時期）の前に通電電流が目標電流に達するよう、通電
開始時期を充分早い時期に（即ち通電時間としては、回
転変動に伴う制御誤差を見込んだ大きな値を）予め設定
しておく必要があり、そのため、トランジスタＴＲ等の
駆動回路９０，９１の各種素子が過熱状態となり、回路
の動作に不具合を生じる可能性がある。他方、上記実施
例では、通電開始時期（通電時間）を補正するので、通
電開始時期を充分早い時期に予め設定しておく必要がな
く、駆動回路９０，９１への熱的影響を極力避けること
ができるのでより好ましい。

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のディーゼ
ル機関の燃料噴射制御装置によれば、前回のインダクタ
通電時に検出された最大通電電流と所定の目標電流との
偏差に基づき、通電開始時期を補正して、次回のインダ
クタ通電時における充電時期での通電電流（通電遮断電
流）を目標電流に制御するため、ディーゼル機関の回転
変動に伴いインダクタの通電時間が変動しても、通電遮
断時にはピエゾアクチュエータを所定量だけ伸長させる
ことが可能となり、燃料噴射の制御精度を確保すること
ができる。また、本発明のディーゼル機関の燃料噴射制
御装置によれば、通電開始時期を補正することにより通
電遮断電流の制御を行うようにしているので、通電開始
時期を充分早い時期に予め設定しておく必要がなく、駆
動回路９０，９１への熱的影響を極力避けることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を例示するブロック図である。

【図２】 実施例の燃料噴射装置全体の構成を表す概略
構成図である。

【図３】 実施例のピエゾアクチュエータの駆動回路を
表す電気回路図である。

【図４】 図３の駆動回路の動作を説明するタイムチャ
ートである。

【図５】 ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理を
表すフローチャートである。

【図６】 図５の燃料噴射制御によるピエゾアクチュエ
ータの動作を説明するタイムチャートである。

【図７】 ＥＣＵにより実行される遮断電圧検出処理を
表すフローチャートである。

【図８】 ピエゾアクチュエータの温度に基づき目標電
流を設定する際に用いるマップを表す線図である。

【図９】 ピエゾアクチュエータの駆動回路の参考例を
表す電気回路図である。

【符号の説明】

１…燃料噴射装置 ７３…ピエゾアクチュエータ ９
０，９１…駆動回路 ９２…電子制御回路（ＥＣＵ） ９３…回転角センサ
９４…アクセルセンサ Ｔ…変圧器 Ｌ１…一次巻線 Ｌ２…二次巻線 ＴＲ…
トランジスタ ＦＥＴ…（ＭＯＳ型）電界効果トランジスタ Ｒ１，Ｒ
２…抵抗器 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ダイオード ＺＤ１，ＺＤ２…ツェ
ナーダイオード Ｂ…直流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−210241（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−105263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−129149（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電荷の充放電により伸縮して燃料噴射装
   置の高圧室の燃料圧を増減させて高圧室より吐出される
   燃料噴射を制御するピエゾアクチュエータと、インダク
   タを通電する通電手段と、 該通電手段による通電遮断時にインダクタに発生する高
   電圧により上記ピエゾアクチュエータを充電する充電手
   段と、 該充電により上記ピエゾアクチュエータに蓄積された電
   荷を放電させる放電手段と、 ディーゼル機関の回転速度及び負荷に基づき、上記ピエ
   ゾアクチュエータの充電及び放電時期を算出する算出手
   段と、 該算出された充電時期に基づき上記インダクタへの通電
   開始時期を決定する決定手段と、 上記通電開始時期から充電時期まで通電手段を駆動する
   と共に、上記放電時期にて上記放電手段を駆動する駆動
   手段と、 を備えたディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、 上記インダクタ通電時の通電電流を検出する電流検出手
   段と、 該電流検出手段により前回のインダクタ通電時に検出さ
   れた最大通電電流と所定の目標電流との偏差に基づき、
   次回のインダクタ通電時における最大通電電流が上記充
   電時期にて所定の目標電流となるよう、上記決定手段に
   より決定された通電開始時期を補正する補正手段と、 を設けたことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制
   御装置。