JPH0466745A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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装置に関する。

〔従来の技術〕

特開昭６２−１８６０３８号公報には、ピエゾ圧電素子
を伸縮させることによってニードルがノズル口を開閉す
るようにした燃料噴射弁を複数有する内燃機関において
、各燃料噴射弁の開弁期間およびニードルのリフト量を
各燃料噴射弁毎に補正することによって各気筒への燃料
噴射量を均一化するようにした燃料噴射装置が開示され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

電磁コイル、例えば電磁弁に電流を印加することによっ
てニードルを駆動せしめてノズル口を開弁するようにし
た燃料噴射弁を各気筒毎に備えた内燃機関において、電
磁弁に電流を印加したときからニードルが駆動開始され
るまでの遅延時間やニードルが駆動開始されてからの変
位速度が各燃料噴射弁毎にばらつくために燃料噴射開始
時期や燃料噴射開始直後の初期噴射率が各燃料噴射弁毎
にばらつくという問題を生ずる。また、燃料噴射開始時
期がばらつくと実際の燃料噴射時間もばらつくために燃
料噴射量も各燃料噴射弁毎にばらつくという問題を生ず
る。

この結果客気筒の燃焼状態にばらつきを生じる。

これらの問題は前述の従来の装置によっては解決するこ
とができない。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明によれば、電磁コイル
を制御することによってニードルを制御してノズル口を
開閉するようにした燃料噴射弁を各気筒毎に備えた内燃
機関において、電磁コイルに電流が印加されたときから
ニードルが開弁方向に変位開始または変位終了するまで
の時間が各燃料噴射弁について予め定められたほぼ一定
の時間となるように電磁コイルへの突入電流を制御する
突入電流制御手段を設けている。

〔作　用〕

電磁コイルに電流が印加されたときからニードルが開弁
方向に変位開始または変位終了するまでの時間が各燃料
噴射弁について予め定められたほぼ一定の時間となる。

このため電磁コイルに電流が印加されたときから燃料噴
射が開始されるときまでの時間が各燃料噴射弁について
予め定められたほぼ一定の時間とすることができ、すな
わち燃料噴射開始時期を均一化することができ、またこ
のために各燃料噴射弁の燃料噴射量を均一化することが
できる。

〔実施例〕

第２図を参照すると、１はディーゼル機関本体、２は各
気筒、３は各気筒２内に配置された燃料噴射弁、４は吸
気マニホルド、５は過給機を夫々示す。各燃料噴射弁３
は燃料供給管６を介して各気筒に共通の蓄圧室７に連結
される。蓄圧室７は一定の容積を有し、この蓄圧室７内
の燃料が燃料供給管６を介して燃料噴射弁３に供給され
る。一方、蓄圧室７は燃料供給管８を介して吐出圧制御
可能な高圧燃料ポンプ９の吐出口に連結される。高圧燃
料ポンプ９の吸込口は燃料ポンプ１０の吐出口に連結さ
れ、この燃料ポンプ１０の吸込口は燃料タンク１１に連
結される。また、各燃料噴射弁３は燃料返戻導管１２を
介して燃料タンク１１に連結される。

燃料ポンプ１０は燃料タンク１１内の燃料を高圧燃料ポ
ンプ９内に送り込むために設けられており、燃料ポンプ
１０がなくても高圧燃料ポンプ９内に燃料を吸込むこと
が可能な場合には燃料ポンプ１０を特に設ける必要はな
い。これに対して高圧燃料ポンプ９は高圧の燃料を吐出
するために設けられており、高圧燃料ポンプ９から吐出
された高圧の燃料は蓄圧室７内に蓄積される。

機関クランクシャフトには一対のディスク２０゜２１が
取付けられ、これらディスク２０．２１の歯付外周面に
対向してクランク基準位置センサ２２及びクランク角セ
ンサ２３が配置される。クランク基準位置センサ２２は
例えば１番気筒が吸気上死点にあることを示す出力パル
スを発生し、従ってこのクランク基準位置センサ２２の
出力パルスからいずれの気筒の燃料噴射弁３を作動せし
めるかを決定することができる。クランク角センサ２３
はクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルス
を発生し、従ってクランク角センサ２３の出力パルスか
ら機関回転数を計算することができる。蓄圧室７には蓄
圧室７内の燃料圧を検出するた約の圧力センサ２４が設
けられる。

３０は電子制御ユニッ）　（ＥＣＵ）であり、クランク
基準位置センサ２２、クランク角センサ２３、圧力セン
サ２４、およびアクセル開度センサ２５が接続される。

電子制御ユニット３０はこれらの入力信号に基づき、各
燃料噴射弁３および高圧燃料ポンプ９を制御せしする。

第３図には燃料噴射弁３の縦断面図を示す。第３図を参
照すると、ノズルボディ４０先端にはノズル口４１が形
成され、ノズルボディ４０内にはノズル口４１を開閉す
るためのニードル４２が挿入されている。ニードル４２
のほぼ中央部には図中上方に向かって広がる円錐状の受
圧面４３が形成され、この受圧面４３の周りにはノズル
室４４が形成されている。

このノズル室４４はニードル４２の周りに形成されたニ
ードル通路４５を介してノズル口４１に連通される。

またノズル室４４は燃料通路４６を介して燃料供給管６
に接続され、このためノズル室４４内は高圧燃料で常に
満たされている。ニードル４２の上端にはコマントピス
トン４７が係合され、コマンドピストン４７はばね４８
によって常時ニードル４２に向かつて付勢されている。

ボディ４９内にはコマンドピストン４７の上端によって
油圧室５０が形成され、この油圧室５０は電磁弁５１に
接続されている。この電磁弁５１はさらに燃料供給管６
を介して蓄圧室７に接続され、また燃料返戻管１２を介
して燃料タンク１１に接続されている。電磁弁５１はオ
フ状態のときには油圧室５０を蓄圧室７内に連通せしめ
、このため油圧室５０内には高圧の燃料が導入されてい
る。このためコマンドピストン４７には燃料圧によって
下向きの力が作用し、一方、ノズル室４４内の燃料圧に
よってニードル４２には上向きの力が作用する。ところ
がコマンドピストン４７上端の受圧面積は受圧面４３の
受圧面積よりも太きいた砧に下向きの力が上向きの力よ
り大きく、さらにばね４８による下向きのばね力も加わ
ってコマンドピストン４７およびニードル４２は下方に
向かって押圧され、ニードル４２はノズル口４１を閉弁
せしめる。

一方、電磁弁５１をオンせしめると電磁弁５１は油圧室
５０を燃料タンク１１に連通せしめ油圧室５ｏ内の圧力
は低下する。このためニードル４２に作用する上向きの
力がコマンドピストン４７に作用する下向きの力より大
きくなり、コマンドピストン４７およびニードルは上方
に向かって押圧され、ノズル口４１が開弁せしめられる
。

第４図には従来例の場合の動作説明を示す。第４図を参
照すると、（イ）時点においてノズル口４１を開弁せし
める信号、すなわち電磁弁５１をオンせしめる信号が送
出され、（ロ）時点においてノズル口４１を閉弁せしす
る信号、すなわち電磁弁５１をオフせしめる信号が送出
されるものとする。

（イ）時点において電磁弁５１をオンせしめる信号を送
出しても電磁弁５１は直ちに切り換わらず、遅延時間を
もって切り換わり始める。ところがこの遅延時間は各気
筒の各電磁弁５１夫々においてばらついており、このた
め電磁弁５１の切り換え開始時期は第４図においてａ、
ｂ、ｃのようにばらつく。

この結果コマンドピストン４７の変位開始時期もｄ。

ｅ、ｆのようにばらつき、斯くして燃料噴射開始時期が
ｇ、ｈ、ｉのようにばらつくという問題を生ずる。燃料
噴射開始時期がばらつくと、各燃料噴射弁３から噴射さ
れる燃料噴射量もばらつくという問題を生ずる。

また電磁弁５１の切り換わり速度も各気筒の各電磁弁５
１毎にばらついている。この結果コマンドピストン４７
の変位速度もばらつき、斯くして燃料噴射開始時におけ
る燃料噴射率もばらつくという問題を生ずる。この結果
前述と同様、燃料噴射量もばらつくという問題を生ずる
。

このように燃料噴射開始時期、燃料噴射量、および燃料
噴射率が各気筒毎にばらつくと、各気筒における燃焼状
態がばらつくという問題を生ずる。

なお、燃料噴射率のばらつきによって生じる燃料噴射量
のばらつきは、燃料噴射開始時期のばらつきによって生
じる燃料噴射量のばらつきより小さい。

そこで本実施例では電磁弁５１への突入電流を制御する
ことによって、燃料噴射開始時期および燃料噴射開始時
における燃料噴射率を各燃料噴射弁３についてほぼ等し
くなるようにしている。

第１図には電磁弁５１を制御するための制御回路の第１
の実施例を示す。第１図を参照すると昇圧コイル６０の
１次側には電源６１およびトランジスタ６２が直列に接
続される。一方、昇圧コイル６０の２次側にはダイオー
ド６３、サイリスタ６４、および電磁弁５１の駆動コイ
ル（電磁コイル）６５が接続され、昇圧コイル６０の２
次コイルおよびダイオード６３と並列にコンデンサ６６
が接続される。また駆動コイル６５には定電流源６７が
接続されている。

第５図には本実施例の動作説明図を示す。第１図および
第５図を参照すると、ｔ１時点においてトランジスタ６
２がオンせしめられると、ダイオード６３の順方向に起
電力が発生し電流が流れる。このときサイリスタ６４は
オフされており、従ってコンデンサ６６が充電されてコ
ンデンサ６６の端子電圧Ｖｃが上昇する。次いでｔ２時
点においてトランジスタ６２がオフせしめられるとコン
デンサ６６への充電は停止され、コンデンサ６６の端子
電圧Ｖｃはトランジスタ６２のオフ時における電圧に保
持される。第５図に示されるようにコンデンサ６６の端
子電圧Ｖ。はトランジスタ６２がオンされている時間Ｔ
ａ５（ｔ＋−ｔ２間の時間）の増大に応じて増大せしめ
られる（ただしコンデンサ６６の端子電圧Ｖ。の最高到
達電圧は昇圧コイル６０の巻数比によって決まる。）。

次いでｔ３においてノズル口開閉信号が開信号となると
、サイリスタ６４がターンオンせしめられる。これによ
ってコンデンサ６６が放電し駆動コイル６５に突入電流
が流れる。この突入電流の大きさはコンデンサ６６の端
子電圧が高い程大きい。

すなわち突入電流の大きさはトランジスタ６２がオンさ
れている時間Ｔｏｌ＋によって制御される。

電磁弁５１の駆動コイル６５に通電開始されてから電磁
弁５１が切り換え変位を開始するまでの遅延時間、およ
び電磁弁５１の切り換わり速度は前述のように各電磁弁
５１毎に異なる。そこで各電磁弁５１の遅延時間および
切り換わり速度を予め計測しておき、遅延時間が大きい
程あるいは切り換わり速度が小さい程駆動コイル６５へ
の突入電流を大きくし、これによって各電磁弁５１の遅
延時間および切り換わり速度を均一化するようにしてい
る。このように遅延時間および切り換わり速度を均一化
するためのトランジスタオン時間Ｔ。Ｎを各電磁弁５１
、すなわち燃料噴射弁３毎に予め記憶しておき、各燃料
噴射弁３に対応するトランジスタオン時間Ｔ。Ｎを使用
するようにしている。このため各電磁弁５１の切り換え
変位開始時期は均一化されてｔ２時点で変位開始し、切
り換わり速度も均一化される。

このためコマンドピストン４７の変位開始時期および変
位速度も均一化され、斯くして燃料噴射開始時期および
燃料噴射開始時期における燃料噴射率も均一化されるこ
とになる。従って各気筒の燃料噴射量も均一化されるこ
とになる。

コンデンサ６６の端子電圧Ｖ。がＯｖになる前に定電流
源６７から定電流が駆動コイル６５に供給され制御弁５
１はオン状態に保持される。次いでｔ５時点においてノ
ズル口開閉信号が閉信号になると、定電流源６７からの
電流供給が停止され燃料噴射が停止される。

第６図には以上の動作を実行するた袷のルーチンを示す
。第６図を参照すると、まずステップ７０においてトラ
ンジスタオン時間ＴＯＪ１が、予め記憶されているメモ
リから読み出される。ステップ７１ではトランジスタ６
２をオンすべき時期か否か判定される。トランジスタ６
２をオンすべき時期と判定されるとステップ７２に進み
トランジスタ６２がオンせしめられる。ステップ７３で
はトランジスタ６２がオンされたときからトランジスタ
オン時間Ｔ。Ｎが経過したか否か判定される。トランジ
スタオン時間Ｔ。Ｎが経過したと判定されるとステップ
７４に進みトランジスタ６２がオフされる。ステップ７
５ではノズル口４１を開弁すべきときか否か判定される
。

ノズル口４１を開弁すべきときと判定されるとステップ
７６に進みサイリスタ６４をオンせしめる。次いでステ
ップ７７で、定電流源６７から定電流を供給開始する。

ステップ７８ではノズル口４工を閉弁すべき時期か否が
か判定される。ノズル口４１を閉弁ずべき時期であれば
ステップ７９に進み定電流源６７からの電流供給を停止
せしめる。

以上のように本実施例においては、各燃料噴射弁の燃料
噴射開始時期、燃料噴射量、および燃料噴射率を均一化
することができ、斯くして各気筒の燃焼状態を均一化す
ることができる。

第７図には制御回路の異なる第２の実施例を示す。この
実施例はフライバックコンバータ方式であり、第１図に
示したフォワードコンバータ方式とは昇圧コイル６０の
極性が逆極惟となるように巻かれている。第７図を参照
すると、コンデンサ６６と並列に分圧抵抗８１．８２が
接続され、これら分圧抵抗８１．８２の中間点がコンパ
レータ８３の一方の入力端子８３ａに接続される。コン
パレータ８３の他方の入力端子８３ｂには基準電圧が人
力される。

第８図にはこの実施例の動作説明図を示す。第７図およ
び第８図を参照すると、トランジスタ６２制御信号はパ
ルス状に与えられる。トランジスタ６２がオンするとき
には昇圧コイル６０の２次側に発生する電圧はダイオー
ド６３の逆方向に発生するために電流は流れず、トラン
ジスタ６２がオフするときにはダイオード６３の順方向
に電圧が発生して電流が流れコンデンサ６６に充電され
る。従ってトランジスタ制御信号のパルスのオフ毎にコ
ンデンサ６６が充電され昇圧される。すなわちコンデン
サ６６の端子電圧Ｖｃはトランジスタ制御信号のパルス
数の増大に応じて増大する。コンパレータ８３の他方の
入力端子８３ｂには、各電磁弁の遅延時間および切り換
わり速度を均一化するための基準コンデンサ電圧に相当
する基準電圧が入力され、この基準電圧と一方の入力端
子８３ａに入力されるコンデンサ６６の電圧の分圧され
た電圧が等しくなったときにトランジスタ制御信号のパ
ルスの送出が停止される。このように本実施例によれば
、コンデンサ６６の端子電圧が基準電圧と等しくなった
か否か判定しているためにコンデンサ６６の端子電圧を
正確に制御することができる。すなわち、駆動コイル６
５への突入電流の大きさをより正確に制御することがで
きるために、各燃料噴射弁３の燃料噴射開始時期、燃料
噴射量、および燃料噴射率をより均一化することができ
る。

なお以上の実施例においては、各電磁弁５１の遅延時間
および切り換わり速度を均一化するためのトランジスタ
オン時間あるいはコンデンサ端子電圧を予め与えておい
て、これに基づいて駆動コイル６５への突入電流を制御
するようにしていたが、コンデンサ電圧の初期値を各燃
料噴射弁毎に予め与えておき、各気筒の燃焼行程毎の機
関回転数変動を検出し、この機関回転数変動を小さくす
るようにコンデンサ電圧を制御するようにしてもよい。

このようにすることによって、電磁弁５１の経年変化に
よって遅延時間等の特性が変化した場合においても、各
電磁弁５１の遅延時間等を均一化することが可能となる
。

また、以上の実施例では電磁弁５１によって燃料圧を制
御してニードルを駆動する燃料噴射弁について説明した
が、電磁コイルを制御することによってノズル口を開閉
制御するものであればどのような燃料噴射弁であっても
よく、例えば電磁コイルによってニードルを電磁的に直
接駆動する燃料噴射弁であってもよい。

〔発明の効果〕

各燃料噴射弁の燃料噴射開始時期および燃料噴射量を均
一化することができ、このため各気筒の燃焼状態を均一
化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は駆動コイルの制御回路の第１の実施例を示す図
、第２図は４気筒デイ一ゼル機関の全体図、第３図は燃
料噴射弁の縦断面図、第４図は従来例の動作説明図、第
５図は第１の実施例の動作説明図、第６図は電磁弁を制
御するための第１の実施例のフローチャート、第７図は
駆動コイルの制御回路の第２の実施例を示す図、第８図
は第２の実施例の動作説明図である。 ３・・・燃料噴射弁、　　３０・・・電子制御ユニット
、４１・・・ノズル口、４２・・・ニートノへ５１・・
・電磁弁、　　　　６５・・・駆動コイル。 第１図 ６５・・駆動コイル 第２図 ５　・燃料噴射弁 ５０　電子制御ユニノト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電磁コイルを制御することによってニードルを制御し
   てノズル口を開閉するようにした燃料噴射弁を各気筒毎
   に備えた内燃機関において、前記電磁コイルに電流が印
   加されたときから前記ニードルが開弁方向に変位開始ま
   たは変位終了するまでの時間が各燃料噴射弁について予
   め定められたほぼ一定の時間となるように前記電磁コイ
   ルへの突入電流を制御する突入電流制御手段を設けた内
   燃機関の燃料噴射装置。