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

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。