JPH0458019A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御装置

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JPH0458019A
JPH0458019A JP16852090A JP16852090A JPH0458019A JP H0458019 A JPH0458019 A JP H0458019A JP 16852090 A JP16852090 A JP 16852090A JP 16852090 A JP16852090 A JP 16852090A JP H0458019 A JPH0458019 A JP H0458019A
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JP
Japan
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fuel
pressure chamber
chamber
pressure
fuel injection
Prior art date
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Pending
Application number
JP16852090A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Kawaguchi
暁生 川口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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〕
特開昭62−3133号公報には、シリンダボアとこの
シリンダボア内に摺動自在に嵌合されたプランジャとに
よって形成される圧力室内の燃料を加圧送出して燃料噴
射弁から噴射せしめるようにした内燃機関の燃料噴射制
御装置において、印加電圧に応じて伸縮するピエゾ圧電
素子によって容積を変化できる可変容積室を圧力室に対
して連通可能に設け、プランジャの変位によって圧力室
内の燃料圧が燃料噴射弁の開弁圧以上となる前にピエゾ
圧電素子を伸長せしめることによって可変容積室の容積
を減少せし約これによって圧力室内の燃料圧を一時的に
燃料噴射弁の開弁圧より高めて正規の燃料噴射に先立っ
て燃料を噴射せし釣るいわゆるパイロット噴射を実行せ
しめるようにした内燃機関の燃料噴射制御装置が開示さ
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、例えば機関を高速で運転する程パイロット噴
射の噴射時期を早める必要がある。
ところが、6気筒や8気筒エンジンの分配型噴射ポンプ
のようにプランジャ吸入行程が短い燃料噴射ポンプの場
合、高速回転時の圧力室内への燃料吸入を確保するため
、プランジャ圧縮行程の初期まで吸入ポートと圧力室が
連通ずるようプレストローク期間が設けられており、パ
イロット噴射時期を早めていくと、このプレストローク
期間と重複して圧力が逃げてしまい、パイロット噴射の
実行が困難になる。また、プレストロークが設けられて
いない燃料噴射ポンプの場合にも、パイロット噴射の噴
射時期を早必る程、圧力室内の圧力が低いために、パイ
ロット噴射時期において可変容積室の容積を減少せしめ
ても圧力室内の圧力を十分に昇圧せしめることができず
、斯くしてパイロット噴射の確実な実行が困難になると
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島本発明によれば、シリンダボ
アとシリンダボア内に摺動自在に嵌合されたプランジャ
とによって形成される圧力室内の燃料を加圧送出して燃
料噴射弁から噴射せしめるようにした内燃機関の燃料噴
射制御装置において、圧力室に接続された可変容積室を
設け、吸入ポートから圧力室に燃料を吸入しているとき
には可変容積室の容積を増大せしめると共に吸入ポート
が閉鎖された直後にはパイロット噴射に先立って燃料噴
射弁から燃料を噴射せしめない範囲で可変容積室の容積
を減少せしめるようにしている。
〔作 用〕
圧力室に燃料を吸入しているときには可変容積室の容積
を増大せしめるので可変容積室内に十分な量の燃料が供
給される。吸入ポートが閉鎖された直後にはパイロット
噴射に先立って可変容積室の減少によって可変容積室内
の燃料が圧力室内に供給され、このため圧力室内には十
分な量の燃料が早期に供給されると共に燃料噴射弁が開
弁しないように圧力室内の燃料圧を早期に高めることが
できる。
〔実施例〕
第1図において、燃料噴射ポンプ1に噴射率制御装置2
が取付けられている。
まず燃料噴射ポンプ1について説明する。ケーシング4
のシリンダボア5内に摺動自在に支持されたプランジャ
6は、エンジン回転数の1/2に同期して回転往復運動
を行なう。即ち、エンジンの回転はギヤ又はタイミング
ベルトを介して駆動軸(図示せず)に伝達され、プラン
ジャ6はこの駆動軸により同軸的に回転駆動されるとと
もに、プランジャ6と一体的に結合されたフェイスカム
7がローラ8に係合することにより往復運動する。
フェイスカム7はバネ(図示せず)により常時図の左方
に付勢されてローラ8に当接されており、プランジャ6
の往復運動は、軸心周りに回転してフェイスカム7のカ
ム面の形状に従うことにより行われる。プランジャ6は
その外周に、1個の分配ポート9とエンジン気筒数と同
数個の吸入溝10とが形成され、このプランジャ6の先
端面とシリンダボア5との間には圧力室3が形成される
ケーシング4には、低圧室11とこの低圧室11を吸入
ボ”−ト45でシリンダボア5に連通可能な吸入通路1
2と、外部の各燃料噴射弁13をシリンダボア5に導通
可能な分配通路14が形成される。分配通路14はエン
ジン気筒数と同数個設けられるとともに、その途中には
それぞれデリバリ弁15が設けられる。デリバリ弁15
はばね16に抗して開口可能であり、逆止弁としての機
能及び吸戻し弁としての機能を有する。
然してプランジャ6が第1図中において左行して圧力室
3の容積が増大する時、いずれかの吸入溝10が吸入ポ
ート45に導通して低圧室11内の燃料が圧力室3に吸
入され、これとは逆に、プランジャ6が第1図中におい
て右行して圧力室3が縮小加圧される時、分配ポート9
がいす、れがの分配通路14に導通して圧力室3内の燃
料が燃料噴射弁13に送出される。
燃料の送出はプランジャ6が右行を始めた時に始まり、
さらにプランジャ6が右行してスピルポート17がスピ
ルリング18の右端面より低圧室11内へと開放された
時に終わる。ここでスピルポート17はプランジャ6に
設けられて、圧力室3と低圧室11とを導通するだめの
開口であり、スピルリング18は、短いシリンダ状であ
って、その内孔をプランジャ6が摺動するものである。
スピルリング18はレバー19によってその固定位置を
かえることができ、スピルリング18の位置によって圧
力室3からの燃料の吐出量をかえることができる。レバ
ー19は間接的にアクセルレバ−と連動している。
吸入通路12には吸入燃料を遮断する為のソレノイド弁
20を設け、エンジン停止時には常に吸入通路12を遮
断する。
プランジャ6の圧力室3とスピルポート17とを結ぶ中
央ポート21に導通するポート22、ポート22に導通
するプランジャ外周の溝部23が形成されている。さら
にシリンダ24にはシリンダボア5に開口するポート2
5、ポート25に導通しシリンダ24の右端面に開口す
る横穴のポート26が設けられている。ポート25と外
周溝23との位置関係はプランジャ6が一定リフトする
まで導通状態であり、一定リフト後に遮断される様にし
である。
次に噴射率制御装置2について説明する。
噴射率制御装置2はアッパーケーシング27の中に、第
1図中の右からピエゾ圧電素子28、ピストン29、皿
ばね30収納し、デイスタンスピース31を介してロア
ケーシング32内に収納して構成されている。ロアケー
シング32は底のある円筒の形、即ちカップ状であって
、雄ねじ33によって噴射ポンプ1のシリンダ24の端
面にねじ込んで取付は固定しである。ロアケーシング3
2のシリンダ24端面との接合部はポート26よりも中
心側のリング状突起34とポート26よりも外周側のリ
ング状突起35とにより接合され、圧力室3及びポート
26からの燃料洩れを防止できる様にしである。さらに
リング状突起34と35とによって囲まれたドーナツ状
空間36は燃料通路を形成してポート26と導通し、ロ
アケーシング32に設けた圧力導入口37とも導通ずる
ピエゾ圧電素子28の所定の時期におけるショート、オ
ープン、電圧印加等の操作はリード線38を介して外部
の制御回路であるコントローラ200によって制御され
る。
ピエゾ圧電素子28の伸縮作用はピストン29に伝えら
れ、ピストン29とデイスタンスピース31とケーシン
グ27とを室壁として形成される可変容積室39の容積
を拡大・縮小する。皿ばね30は可変容積室39の中に
あって、ピエゾ圧電素子28を縮小する方向に付勢して
いる。デイスタンスピース31は円盤状であって、その
略中央周辺には貫通孔40を有している。デイスタンス
ピース31の直径はピストン29の直径よりも−回り大
きく、アッパーケーシング27とロアケーシング32と
によってはさみ込まれるようになって高圧燃料のシール
を行う。可変容積室39は貫通孔40を介して圧力導入
口37と導通している。
第2図にはプランジャ6の変位とピエゾ圧電素子の端子
電圧を示す。第2図を参照してまず従来の装置の動作を
説明する。プランジャ6が上死点に達した直後の(イ)
時点で吸入溝10が吸入ポート45と重合する。このと
き溝部23はポート22と重合していないため可変容積
室39内の圧力は比較的高い圧力に維持されている。ま
たこのときピエゾ圧電素子28の端子は開放状態とされ
、このためピエゾ圧電素子28の両端子間には高電圧が
発生している。プランジャ6が第1図において左方に変
位するに従って圧力室3の容積が増大し、吸入ポート4
5および吸入溝10を介して燃料が圧力室3内に吸入さ
れる。(ロ)時点においてプランジャ6の変位がLlと
なり溝部23がポート22と重合すると可変容積室39
内の燃料は圧力室3内に流入し可変容積室39内の燃料
圧は低下する。このためピエゾ圧電素子28の端子電圧
はOVに低下する。プランジャ6はさらに左方に変位し
、圧力室3内にはさらに燃料が供給される。次いで下死
点付近の(ハ)時点において吸入溝10と吸入ポート4
5の連通が遮断され、圧力室3内への燃料供給が停止さ
れる。
次いでプランジャ6は右方に変位を開始し、圧力室3内
の燃料圧が上昇し始める。次いで圧力室3内の燃料圧が
燃料噴射弁13の開弁圧力より低い(ニ)時点において
ピエゾ圧電素子28に順方向の電圧が印加される。これ
によってピエゾ圧電素子28が伸長して可変容積室39
の容積が縮小し可変容積室39内の燃料圧は燃料噴射弁
13の開弁圧以上に昇圧せしめられる。このた於圧力室
3内の燃料圧も燃料噴射弁13の開弁圧以上に昇圧せし
狛られ燃料噴射弁13から燃料が噴射せしめられる。次
いで(ホ)時点でピエゾ圧電素子28が短絡されて放電
し端子電圧がOVとされる。これによってピエゾ圧電素
子28は収縮して可変容積室39の容積が増大し可変容
積室39内の燃料圧は燃料噴射弁13の開弁圧より低下
せしめられる。このため圧力室3内の燃料圧も燃料噴射
弁13の開弁圧以下に低下せしめられ、燃料噴射弁13
からの燃料噴射が停止せしめられることになる。このよ
うな正規の燃料噴射に先立つ一時的な燃料噴射をパイロ
ット噴射という。
このパイロット噴射によって急激な燃焼を防止して騒音
を低減せしめることができる。
くべ)時点でピエゾ圧電素子28がOVに達した後ピエ
ゾ圧電素子28の端子は開放される。プランジャ6がさ
らに右方に変位して圧力室3内の燃料圧が昇圧せしめら
れ、これに伴なって可変容積室39内の燃料圧も昇圧せ
しめられるのてピエゾ圧電素子28の端子電圧が上昇せ
しめられる。次いで(ト)時点でプランジャ6の変位が
Llになるとポート22と溝部23の連通が遮断され可
変容積室39内は一定圧に保持される。このためピエゾ
圧電素子28の端子電圧も一定電圧に保持される。さら
にプランジャ6が右方に変位して圧力室3内の圧力が燃
料噴射弁13の開弁圧以上に達すると燃料噴射弁13か
ら燃料が噴射され正規の燃料噴射が実行される。
そして前述のようにスピルポート17がスピルリング1
8からはずれて低圧室11内に開放せし約られたときに
燃料噴射が終了せし約られる。その後プランジャ6が上
死点に達した後、同様の動作を繰り返す。
ところで、例えば機関を高速で運転する場合程パイロッ
ト噴射の噴射時期を早める必要がある。
ところがパイロット噴射の噴射時期を早める程噴射時期
がプランジャεの下死点に接近するためにパイロット噴
射を実行すべきときの圧力室3内の圧力が低くなる。こ
のためパイロット噴射時期においてピエゾ圧電素子28
に順方向電圧を印加せし緬で可変容積室39の容積を減
少せしめても圧力室3内の燃料圧を燃料噴射弁13の開
弁圧以上に昇圧することができずパイロット噴射を実行
できないという問題を生ずる。すなわち、パイロ−/ 
)噴射の実行時期を十分に早めることができないという
問題を生ずる。
そこで本実施例では、(ロ)時点においてポート22と
溝部23が連通されて可変容積室39内の燃料圧が低下
し、ピエゾ圧電素子28の端子電圧がOVとなる(チ)
時点においてピエゾ圧電素子28に逆方向電圧を印加し
てピエゾ圧電素子28を収縮せしめこれによって可変容
積室39の容積を増大せしめるようにしている。これに
よって圧力室3および可変容積室39内を十分な燃料で
満たすことができる(第3図(a)参照)。次いで吸入
溝10と吸入ポート45の連通が遮断された(ハ)時点
の直後においてピエゾ圧電素子28がショートせしめら
れる(第3図(b)参照)。これによってピエゾ圧電素
子は放電して伸長し可変容積室39の容積が減少せしめ
られる。これによって圧力室3内に充分な燃料が供給さ
れ、可変容積室39および圧力室3内の燃料圧が昇圧せ
しめられる。ただしこのときの燃料圧は燃料噴射弁13
の開弁圧以下の圧力である。
次いでピエゾ圧電素子28の端子電圧がOVに達したぐ
す)時点においてピエゾ圧電素子28の端子は開放せし
められ、以下従来と同様に動作する。
このように本実施例においては圧力室3内に燃料を吸入
しているときにおいて可変容積室39の容積を増大せし
めて十分な量の燃料を圧力室3および可変容積室39内
に導入せし約、吸入ポート45が遮断され、プランジャ
6の圧縮行程においてパイロット噴射に先立って可変容
積室39の容積を減少せしめて圧力室3内に十分な燃料
を供給し圧力室3および可変容積室39内の圧力を予め
昇圧するようにしている。このため、プレストローク期
間ヲ短縮あるいは無くしても、燃料吸入量・燃料圧力を
確保することができ、従来プレストローク期間であった
時期までパイロット噴射時期を早めることができる。そ
して、もともとプレストロークが設けられていないもの
においても、パイロット噴射時期を早めた場合のパイロ
ット噴射の実行がいっそう確実になる。従ってパイロッ
ト噴射の実行可能時期を拡大することができる。また、
可変容積室の容積の減少(即ちピエゾ圧電素子の伸長)
を2段階に分けているので、パイロット噴射時に一気に
伸長させる場合に比べて作動に要する時間が短く、パイ
ロット噴射時期を正確に制御できる。
第4図にはピエゾ圧電素子28を制御するた杓のルーチ
ンを示す。第4図を参照すると、まずステップ50にお
いてパイロット噴射が実行される。次いでステップ51
ではピエゾ圧電素子28の端子電圧の急激な低下を検出
したか否か、すなわち第2図中の(ロ)〜(チ)期間か
否か判定される。肯定判定されるとステップ52に進み
ピエゾ圧電素子28に逆方向電圧が印加される。ステッ
プ53では逆方向電圧印加後吸入ポート45が遮断され
るまでの時間1.が経過したか否か判定される。tlは
機関回転数の関数として求められる。tよ経過するとス
テップ54に進みピエゾ圧電素子28が短絡される。
次いでステップ55ではピエゾ圧電素子28の端子電圧
VPがQVか否か判定される。V、=OVになるとステ
ップ56に進みピエゾ圧電素子28の端子が開放せしめ
られる。
〔発明の効果〕
パイロット噴射に先立って、圧力室内には十分な燃料が
供給されると共に燃料噴射弁が開弁しない程度に圧力室
内の燃料圧を高めることができるた約、パイロット噴射
時期を早めても確実なパイロット噴射を実行することが
できる。従ってパイロット噴射の実行可能時期を拡大す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用した分配型燃料噴射ポンプの要部
断面図、第2図はプランジャの変位およびピエゾ圧電素
子の端子電圧の変化を示す線図、第3図は本発明の実施
例の動作説明図、第4図はピエゾ圧電素子の制御フロー
チャートを示す。 3・・・圧力室、 6・・・プランジャ、 39・・・可変容積室、 5・・・シリンダボア、 13・・・燃料噴射弁、 45・・・吸入ポート。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  シリンダボアと該シリンダボア内に摺動自在に嵌合さ
    れたプランジャとによって形成される圧力室内の燃料を
    加圧送出して燃料噴射弁から噴射せしめるようにした内
    燃機関の燃料噴射制御装置において、前記圧力室に接続
    された可変容積室を設け、吸入ポートから前記圧力室に
    燃料を吸入しているときには前記可変容積室の容積を増
    大せしめると共に前記吸入ポートが閉鎖された直後には
    パイロット噴射に先立って前記燃料噴射弁から燃料を噴
    射せしめない範囲で前記可変容積室の容積を減少せしめ
    るようにした内燃機関の燃料噴射制御装置。
JP16852090A 1990-06-28 1990-06-28 内燃機関の燃料噴射制御装置 Pending JPH0458019A (ja)

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