JPH04203260A

JPH04203260A - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH04203260A
Application number: JP32563390A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ito; 泰志伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-23
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JP2754913B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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〕

ピエゾ圧電素子は電荷を充電すると軸方向に伸長し、ピ
エゾ圧電素子に充電された電荷を放電すると軸方向に収
縮する。このピエゾ圧電素子の伸縮作用を利用して燃料
噴射を制御するようにした燃料噴射制御装置が公知であ
る（特開昭６４−６９７５６号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのピエゾ圧電素子は電荷を充電した状態
で放置しておくとこの電荷が自然放電し、ピエゾ圧電素
子は徐々に収縮する。その結果、その後ピエゾ圧電素子
の電荷を放電してもピエゾ圧電素子の収縮量が少く、斯
くして良好な燃料噴射制御を行えないという問題がある
。また、ピエゾ圧電素子は通常共振作用を利用して放電
せしめられるために放電時のピエゾ圧電素子の端子電圧
は負電圧となる。ところがピエゾ圧電素子を放電した状
態で放置しておくとピエゾ圧電素子の端子電圧は徐々に
零電位まで戻ってしまう。このようにピエゾ圧電素子の
端子電圧が零電位まで戻った状態でピエゾ圧電素子を共
振作用を利用して充電し２てもピエゾ圧電素子に十分な
量の電荷を充電できないためにピエゾ圧電素子の伸長量
が少く、斯くして良好な燃料噴射制御を行えないという
問題がある。従って減速運転時にピエゾ圧電素子の充放
電作用を停止して燃料噴射を停止するようにした場合に
は燃料噴射を再開すべくピエゾ圧電素子を伸長又は収縮
させてもピエゾ圧電素子がただちに十分に伸長又は収縮
しないた必に良好な燃焼を得ることができないという問
題がある。

〔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第１図の発
明の構成図に示されるように圧電素子を用いて燃料噴射
を制御するようにした内燃機関において、減速運転時に
燃料噴射を停止する燃料噴射再開手段八と、燃料の噴射
を再開する燃料噴射再開手段Ｂと、燃料噴射を再開する
ときに正規の燃料噴射を行う前に圧電素子の充放電作用
を行う充放電手段Ｃとを具備している。

〔作　用〕

燃料噴射を再開するときに正規の燃料噴射を行う前に圧
電素子の充放電作用を行うとこの充放電作用によって圧
電素子の伸縮量が増大せし必られ、それによって正規の
燃料噴射が行われるときには圧電素子の伸縮量が十分に
大きくなる。

〔実施例〕

第２図を参照すると、機関本体］は４つの気筒１ａを具
備する。各気筒１ａは夫々対応する吸気枝管２を介して
共通のサージタンク３に接続され、サージタンク３は吸
気ダクト４を介してエアクリーナ５に接続される。吸気
ダクト４内にはステップモータ６によって駆動されるス
ロットル弁７が配置される。このスロットル弁７は機関
負荷が極く低いときのみ成る程度閉弁しており、機関負
荷が少し高くなると全開状態に保持される。また、この
スロットル弁７にはスロットル弁７がアイドリング開度
であるときにオンとなるアイドルスイッチ８が取付けら
れる。一方、各気筒１ａは排気マニホルド９に連結され
、また各気筒１ａには燃料噴射弁１０が取付けられる。

これら燃料噴射弁１０は電子制御ユニット２０の出力信
号に基いて制御される。

電子制御ユニット２０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス２１を介して相互に接続されたＲＡＭ
　（ランダムアクセスメモリ）　２２、ＲＯＭ（！Ｊ　
−ドオンリメモリ）　２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具備
する。

第２図に示されるようにアイドルスイッチ８は人力ポー
ト２５に接続される。また、アクセルペダル１１はアク
セルペダル１１の踏込み量に比例した出力電圧を発生ず
る負荷センサ１２に接続され、負荷センサ１２の出力電
圧はＡＤ変換器２７を介して人力ポート２５に入力され
る。また、入力ポート２５には機関回転数を表わす出力
パルスを発生ずる回転数センサ１３が接続される。一方
、出力ポート２６は駆動回路２８を介してステップモー
タ６に接続され、また対応する駆動回路２９を介して各
燃料噴射弁１０に接続される。

第３図は第２図に示す燃料噴射弁１０の拡大側面断面図
を示す。第３図を参照すると燃料噴射弁１０はそのハウ
ジング３０内に摺動可能に挿入されてノズルロ３１の開
閉制御をするニードル３２と、ニードル３２の円錐状受
圧面３３周りに形成されたニードル加圧室３４と、ハウ
ジング３０内に摺動可能に挿入されたピストン３５と、
ハウジング３０とピストン３５間に挿入されたピエゾ圧
電素子３６と、ピストン３５をピエゾ圧電素子３６に向
けて付勢する皿ばね３７と、ニードル３２とピストン３
５間に形成された圧力制御室３８と、ニードル３２をノ
ズル口３１に向けて付勢する圧縮ばね３９とを具備する
。圧力制御室３８はニードル３２周りに形成された絞り
通路４０を介してニードル加圧室３４に連結され、ニー
ドル加圧室３４は燃料通路４１を介して高圧燃料蓄圧室
４２内に連結される。従ってニードル加圧室３４内には
高圧燃料蓄圧室４２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４０を介して圧力制御室３８内に
送り込まれる。斯くしてニードル加圧室３４内および圧
力制御室３８内の燃料圧は高圧燃料蓄圧室４２内とほぼ
同じ高圧となっている。

ピエゾ圧電素子３６に充電された電荷が放電されてピエ
ゾ圧電素子３６が収縮するとピストン３５が上昇するた
めに圧力制御室３８内の燃料圧が急激に低下する。その
結果、ニードル３２が上昇し、ノズル口３１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３４内の燃料が絞り通路４０を介して圧力制御
室３８に送り込まれるために圧力制御室３８内の燃料圧
は次第に」上昇する。次いでピエゾ圧電素子３６に電荷
が充電されてピエゾ圧電素子３６が伸長するとピストン
３５が下降するために圧力制御室３８内の燃料圧が急激
に」―昇する。

その結果、ニードル３２が下降してノズル口３１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３８内の燃料が絞り通路
４０を介してニードル加圧室３４内に流出するために圧
力制御室３８内の燃料圧は徐々に低下し、元の高圧に戻
る。

第４図にピエゾ圧電素子３６を駆動するための駆動回路
２９（第２図）の回路図を示す。第４図を参照すると駆
動回路２９は定電圧源５０と、定電圧源５０によって充
電されるコンデンサ５１と、充電制御用サイリスク５２
ど、充電用コイル５３と、放電制御用サイリスク５４と
、放電用コイル５５からなる。

第５図に示すようにサイリスク５４がオンになるとピエ
ゾ圧電素子３６に充電された電荷が放電用コイル５５を
介して放電される。その結果、ピエゾ圧電素子３６が収
縮するために正規の燃料噴射Ｑが開始される。次いでサ
イリスタ５２がオンになるとコンデンサ５１に充電され
た電荷が充電用コイル５３を介してピエゾ圧電素子３６
に充電される。その結果、ピエゾ圧電素子３６が伸長す
るために正規の燃料噴射Ｑが停止せしめられる。なお、
ピエゾ圧電素子３６に電荷が充電されたときにはピエゾ
圧電素子３６の端子電圧Ｖは６００（Ｖ）程度となり、
ピエゾ圧電素子３６に充電された電荷が放電されたとき
にはピエゾ圧電素子３６の端子電圧Ｖは−２００（Ｖ）
程度となる。

第５．図に示されるように減速運転が開始されて燃料噴
射を停止すべく各サイリスク５２・５４の作動が停止せ
しめられるとピエゾ圧電素子３６は充電された状態に保
持される。しかしながら燃料噴射を停止している時間が
長くなると第５図に示すようにピエゾ圧電素子３６の端
子電圧Ｖが次第に低下してくる。ピエゾ圧電素子３６の
端子電圧Ｖが低くなると燃料噴射を再開すべくサイリス
タ５４をオンにしてもピエゾ圧電素子３６の端子電圧Ｖ
の降下量が少く、従ってピエゾ圧電素子３６の収縮量が
不十分となる。その結果、ニードル３２が十分に上昇し
ないために正規の燃料噴射を行えないという問題を生ず
る。

そこで本発明では燃料噴射を再開すべきときには第６図
に示されるように正規の燃料噴射が行われる前に一回又
は複数回のピエゾ圧電素子３６の充放電作用を行うよう
にしている。即ち、第６図（Ａ）に示す第１実施例では
各燃料噴射弁１０から正規の燃料噴射Ｔが行われる前に
各燃料噴射弁１０のピエゾ圧電素子３６の充放電作用を
二回行うようにしている。即ち、サイリスタ５４をオン
とした後、を時間経過後にサイリスタ５２をオンとし、
これを二回繰返すようにしている。また、第６図（Ｂ）
に示す第２実施例では各燃料噴射弁１０から正規の燃料
噴射Ｔが行われる前に全燃料噴射弁１０のビニく９）ゾ圧電素子３６の充放電作用を同時に一回行うようにし
ている。即ち、全てのサイリスク５４をオンとした後、
を時間経過後に全てのサイリスタ５２をオンとするよう
にしている。このように正規の燃料噴射Ｔを行う前にピ
エゾ圧電素子３６の充放電作用を行うと第６図かられか
るように充電時におけるピエゾ圧電素子３６の端子電圧
Ｖが上昇する。その結果、正規の燃料噴射Ｔを行うべく
サイリスタ５４がオンにされたときにはピエゾ圧電素子
３６の端子電圧Ｖが十分に降下する。斯くしてニードル
３２が十分に上昇するために正規の燃料量を噴射するこ
とができる。なお、正規の燃料噴射時間Ｔに比べてピエ
ゾ圧電素子３６の充放電作用を行うときのサイリスタ５
４のオンからサイリスク５２のオンまでの時間ｔはかな
り短かい。このように時間ｔが短かくしかもピエゾ圧電
素子３６の端子電圧Ｖが低下しているのでこのときに燃
料噴射は行われない。また、燃料噴射が行われたとして
も極めて少量であるので大きな問題は生じない。

第７図は第６図（Ａ）に示す制御を実行するためのフロ
ーチャートを示している。

第７図を参照するとまず初めにステップ６０において燃
料噴射を停止すべきときにセットされるカットフラグが
セットされているか否かが判別される。カットフラグが
セットされていない場合にはステップ６１に進んでアイ
ドルスイッチ８がオンであるか否かが判別される。アイ
ドルスイッチ８がオンでないときにはステップ６７に進
み、アイドルスイッチ８がオンのどきにはステップ６２
に進む。

ステップ６２では機関回転数Ｎが予め定められた一定値
、例えば１．２００ｒ、　ｐｏｍ、以上であるか否かが
判別される。Ｎ≦１２００ｒ、　ｐ、　ｍ、のときには
ステップ６７に進み、Ｎ　＞１２０Ｏｒ、　Ｉ］、　ｍ
、のときにはステップ６３に進んでカットフラグがセッ
トされる。即ぢ、アイドルスイッチ８がオンであってＮ
　＞　１２０Ｏｒ、　ｐ、　ｍ、であるときには減速運
転時であると判断され、カットフラグがセットされる。

カットフラグがセットされるとステップ６０からステッ
プ６４に進んでアイドルスイッチ８がオンになったか否
かが判別される。アイドルスイッチ８がオンでなくなっ
たときにはステップ６６に進んでカットフラグがリセッ
トされ、アイドルスイッチ８がオンになっていればステ
ップ６５に進んで機関回転数Ｎが９００ｒ、　ｐ、　ｍ
、よりも低くなったが否がが判別される。Ｎ≧９００ｒ
、　ｐｏｍ、　　であればステップ６７に進み、Ｎ　＜
　９００ｒ、　ｐ、　ｍ、　　であればステップ６６に
進んでカットフラグがリセットされる。即ち、減速運転
開始後スロットル弁７が開弁せしめられるが、或いはＮ
　＜　９００１’ｒ、　１１．　ｍ、になるとカットフ
ラグがリセットされる。

ステップ６７ではカットフラグがリセットされているか
否かが判別される。カットフラグがリセットされている
とき、即ち燃料噴射をずべきときにはステップ６８に進
んでカットフラグがリセットされてから機関が７２０ク
ランク角度だけ回転したが否かが判別される。カットフ
ラグがリセットされてから機関が７２０クランク角度以
上回転しているときにはステップ６９に進んで各燃料噴
射弁１ｏがら正規の燃料噴射が行われる。

一方、燃料噴射を停止すべくカットフラグがセツトされ
たときにはステップ６７を経てただぢに処理サイクルを
完了する。従ってこのときには燃料噴射弁１０からの燃
料噴射が停止せしめられる。

次いで燃料噴射を再開すべくカットフラグがリセットさ
れるとステップ６７からステップ６８に進み、このとき
カットフラグがリセットされてから機関が７２０クラン
ク角度だけ回転していないときはステップ７０に進んで
第６図（Ａ）に示す正規噴射開始前のピエゾ圧電素子３
６の充放電処理が行われる。

次いでステップ６９に進んで正規の燃料噴射が行われる
。第２図に示す４気筒機関では７２０クランク角度内に
各燃料噴射弁１０から順次燃料噴射が行われる。従って
ステップ７０では各燃料噴射弁１０から最初の正規の燃
料噴射が行われる前に限って各ピエゾ圧電素子３６の充
放電作用を行うようにしている。

第８図は第６図（Ｂ）に示す制御を実行するだめのフロ
ーチャートを示している。このフローチャートにおいて
ステップ６０から６６までは第７図のステップ６０から
６６までと同じであり、鎖線で囲まれた部分のみが第７
図に示すフローチャートと異なるので鎖線で囲まれた部
分についてのみ説明する。

第８図を参照すると、ステップ６７ではカットフラグが
リセットされているか否かが判別される。

カットフラグがリセットされているとき、即ち燃料噴射
をずべきときにはステップ６８ａに進んでカットフラグ
が今リセットされたか否かが判別される。カットフラグ
が今リセットされたのではないときにはステップ６．９
ａに進んで各燃料噴射弁１０から正規の燃料噴射が行わ
れる。

一方、燃料噴射を停止すべくカットフラグがセットされ
たときはステップ６７を経てただちに処理サイクルを完
了する。従ってこのときには燃料噴射弁ｌＯからの燃料
噴射が停止せしめられる。

次いで燃料噴射を再開すべくカットフラグがリセットさ
れるとステップ６７からステップ６８ａに進む。このと
きステップ６８ａでは今カットフラグがリセットされた
と判断されるのでステップ７０ａに進んで第６図（Ｂ）
に示す正規噴射開始前の全ピニジ圧電素子３６の充放電
処理が同時に行われる。

次いでステップ６９に進んで正規の燃料噴射が行われる
。

第９図は更に別の制御を実行するだめのフローチャー１
・を示している。このフローチャートにおいてステップ
６０から６６までは第７図のステップ６０から６６まで
と同じであり、鎖線で囲まれた部分のみが第７図に示す
フローチャートと異なるので鎖線で囲まれた部分につい
てのみ説明する。

第９図を参照すると、ステップ６７ではカットフラグが
リセットされているか否かが判別される。

カットフラグがリセットされているとき、即ち燃料噴射
をすべきときにはステップ６８ｂに進んでカットフラグ
がセットされていた時間、即ち燃料噴射が停止せしめら
れていた時間が一定時間Ｔ。よりも長いか否かが判別さ
れる。燃料噴射が停止せしめられていた時間が一定時間
Ｔ。よりも短かいときにはステップ７０ｂに進んで各燃
料噴射弁１０から正規の燃料噴射が行われる。

一方、燃料噴射が停止せしめられていた時間が一定時間
Ｔ。よりも長いときにはステップ６９ｂに進んでカット
フラグがリセットされてから機関が７２０クランク角度
だけ回転したか否かが判別される。カットフラグがリセ
ットされてから機関が７２０クランク角度以上回転して
いるときにはステップ７０ｂに進んで各燃料噴射弁１０
から正規の燃料噴射が行われる。一方、カットフラグが
リセットされてから機関が７２０クランク角度だけ回転
していないときはステップ７］、ｂに進んで第６図（Ａ
＞に示す正規噴射開始前のピエゾ圧電素子３６の充放電
処理が行われる。次いでステップ７０ｂに進んで正規の
燃料噴射が行われる。なお、この実施例においてカッ■
・フラグがリセットされたときに第６図（Ｂ）に示すよ
うに全燃料噴射弁１０のピエゾ圧電素子３６の充放電処
理を同時に行ってもよい。

燃料噴射が停止せしめられていた時間が短かいときはピ
エゾ圧電素子３６の端子電圧Ｖはさほど低下しないから
特に正規噴射前の充放電処理をする必要がないと考えら
れ、またこのとき充放電処理を行うと少量ではあるが無
駄に燃料が噴射される危険性がある。そこでこの実施例
では燃料噴射が停止せしめられていた時間が一定時聞Ｔ
。よりも短かいときには正規噴射前の充放電処理は行わ
ず、燃料を再開すべきときにはただちに正規噴射を行う
ようにしている。

〔効　果〕

減速運転時に燃料噴射を停止した後、燃料噴射を再開し
たときに良好な燃焼を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成図、第２図は内燃機関の全体図、第
３図は燃料噴射弁の側面断面図、第４図はピエゾ圧電素
子の駆動回路図、第５図および第６図はタイムチャート
、第７図から第９図は夫々物の実施例を示すフローチャ
ートである。７・・・スロットル弁、　　　８・・・アイドルスイッ
チ、１０・・・燃料噴射弁。ｐ　　　　　　か０口ｅつ４）　　　　　　お

Claims

【特許請求の範囲】

　圧電素子を用いて燃料噴射を制御するようにした内燃
機関において、減速運転時に燃料噴射を停止する燃料噴
射停止手段と、燃料の噴射を再開する燃料噴射再開手段
と、燃料噴射を再開するときに正規の燃料噴射を行う前
に圧電素子の充放電作用を行う充放電手段とを具備した
内燃機関の燃料噴射制御装置。