JPH0518332A - デイーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フェイスカムの使用域が限定されていても燃料
噴射率を変更でき、良好な燃焼状態を得ることができる
燃料噴射制御装置を提供する。 【構成】燃料噴射ポンプ１内のスピル通路２２には、一
定の電圧印加により伸縮動作するピエゾ素子３０と、そ
の伸縮動作により移動してスピル通路２２を開閉する弁
体２４とからなるピエゾスピル弁２３が配設されてい
る。このピエゾスピル弁２３によってスピル通路２２が
開閉されることにより、高圧室１５内の燃料の圧力が調
整され、燃料噴射ノズル４にて主噴射及び同主噴射に先
立つパイロット噴射が行われる。ディーゼルエンジン２
には、その負荷を検出するアクセル開度センサ７３が設
けられている。ＣＰＵはアクセル開度センサ７３による
アクセル開度に応じて、ピエゾ素子３０への印加電圧の
大きさを調整してそのピエゾ素子３０の伸張量を変化さ
せ、前記ピエゾスピル弁２３を中間開度にする。

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エンジンの燃
料噴射制御装置に係り、特に主噴射に先立って予備噴射
（パイロット噴射）を行うようにした燃料噴射制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧縮着火を行うディーゼルエ
ンジンの低速運転時や低負荷運転時においては、燃焼室
に噴射された燃料が着火遅れにより爆発的に燃焼して、
燃焼騒音や排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X ）が増大す
ることがある。これに対しては、燃料の主噴射に先立っ
てパイロット噴射を行うことが有効とされ、例えば特開
昭６１−１６０５６３号公報等において、パイロット噴
射に関する種々の技術が提案されている。このパイロッ
ト噴射は、その時々の噴射期間に噴射される全燃料噴射
量のうちの一部を主噴射に先立って予備的に噴射させ、
そのパイロット噴射による燃料を着火させて燃焼室内の
温度を充分に高め、その後に続く主噴射の燃料着火を効
果的に行わせるものである。

【０００３】前記パイロット噴射を行うために、前記公
報では高速応答性に優れた電歪素子を有するスピル弁が
用いられている。このスピル弁は、燃料噴射ポンプの高
圧室内の高圧燃料を低圧側へ溢流させるスピル通路に配
設されている。スピル弁は前記スピル通路を開閉可能な
弁体と、所定の電圧が印加されることにより伸縮動作し
て前記弁体を移動させ、その弁体にて前記スピル通路を
開閉させる電歪素子とを備えている。そして、電歪素子
に電圧を印加してスピル弁を駆動し、燃料噴射ポンプに
おける高圧室内の燃料圧力を調整し、燃料噴射弁にてパ
イロット噴射及び主噴射を行わせるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術においてパイロット噴射を行う際には、まず、そのと
きのディーゼルエンジンの運転状態に応じてパイロット
噴射に必要な燃料噴射量や、パイロット噴射と主噴射と
の噴射間隔が求められる。そして、図１５に示すよう
に、パイロット噴射及び主噴射がそれらの噴射量や噴射
間隔で行われるように、カムプレートのフェイスカムに
おけるパイロット噴射及び主噴射のための使用域が決定
される。そのため、これらの使用域によりパイロット噴
射及び主噴射の各噴射率が決定されてしまう。

【０００５】一方、実験によると、前記主噴射率はパイ
ロット噴射を行う燃料噴射制御の排気特性に大きく影響
することが判っており、パティキュレート（排気微粒
子）の排出特性を向上するには、エンジンの低負荷域で
主噴射率を小さくし、高負荷域で主噴射率を大きくする
ことが好ましい。

【０００６】しかしながら、従来技術では前記のように
パイロット噴射及び主噴射のそれぞれの噴射率がフェイ
スカムの使用域によって決まるため、燃料噴射率を変更
することができない。従って、そのときのエンジンの運
転状態に応じた最適な噴射率を得ることができず、良好
な燃焼状態が得られないという問題がある。

【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、カムプレートのフェイスカム
の使用域が限定されていても燃料噴射率を変更すること
ができ、良好な燃焼状態を得ることができるディーゼル
エンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては図１に示すように、ディーゼル
エンジンＭ１の回転に基づくプランジャＭ２の往復動に
より高圧室Ｍ３内へ燃料を吸入し加圧する高圧ポンプＭ
４と、前記高圧ポンプＭ４の高圧室Ｍ３で加圧された高
圧燃料を前記ディーゼルエンジンＭ１に噴射する燃料噴
射弁Ｍ５と、前記高圧燃料を低圧側へ溢流させるスピル
通路Ｍ６に配設され、一定の電圧印加により伸縮動作す
る電歪素子Ｍ７にて弁体Ｍ８を移動させて前記スピル通
路Ｍ６を開閉することにより、前記高圧ポンプＭ４にお
ける高圧室Ｍ３内の燃料の圧力を調整し、前記燃料噴射
弁Ｍ５にて主噴射及び同主噴射に先立つパイロット噴射
を行わせるスピル弁Ｍ９と、前記ディーゼルエンジンＭ
１の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ１０と、前
記運転状態検出手段Ｍ１０によるディーゼルエンジンＭ
１の運転状態に応じて、前記電歪素子Ｍ７への印加電圧
の大きさを調整してその電歪素子Ｍ７の伸張量を変化さ
せ、前記スピル弁Ｍ９を中間開度にする開度制御手段Ｍ
１１とを備えている。

【０００９】

【作用】上記の構成によると、高圧ポンプＭ４のプラン
ジャＭ２は、ディーゼルエンジンＭ１の回転に基づき往
復動して高圧室Ｍ３内へ燃料を吸入し、その燃料を加圧
する。この加圧された高圧燃料は燃料噴射弁Ｍ５に供給
され、同燃料噴射弁Ｍ５から前記ディーゼルエンジンＭ
１に噴射される。一方、スピル弁Ｍ９はスピル通路Ｍ６
を開閉することにより、前記高圧室Ｍ３内の燃料の圧力
を調整して、前記燃料噴射弁Ｍ５にて主噴射と同主噴射
に先立つパイロット噴射とを行わせる。このときのスピ
ル通路Ｍ６の開閉は、電歪素子Ｍ７に一定の電圧を印加
してその電歪素子Ｍ７を伸縮動作させ弁体Ｍ８を移動さ
せることにより行われる。

【００１０】一方、前記ディーゼルエンジンＭ１の運転
状態は運転状態検出手段Ｍ１０によって検出される。そ
して、このときのディーゼルエンジンＭ１の運転状態に
応じて、開度制御手段Ｍ１１は前記電歪素子Ｍ７への印
加電圧の大きさを調整してその電歪素子Ｍ７の伸張量を
変化させる。これにより、前記スピル弁Ｍ９は全閉及び
全開だけでなく印加電圧の大きさに応じた開度をとるこ
とが可能となる。スピル弁Ｍ９が中間開度になると、燃
料噴射時に燃料が高圧室Ｍ３からスピル通路Ｍ６へリー
クする。そして、燃料のリークに応じて噴射率が低下す
る。従って、カムプレートにおけるフェイスカムの使用
域が限定されていても、電歪素子Ｍ７への印加電圧の大
きさを調整することにより、燃料噴射率を印加電圧の大
きさに応じた種々の値に変更することが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基いて詳細に説明する。図２は本実施例の燃料噴射制御
装置を備えた過給機付ディーゼルエンジン２の概略構成
を示す図であり、図３は高圧ポンプとしての分配型燃料
噴射ポンプ１の断面図である。燃料噴射ポンプ１は、デ
ィーゼルエンジン２のクランク軸４４にベルト等を介し
て駆動連結されたドライブプーリ３を備えている。そし
て、ドライブプーリ３の回転によって燃料噴射ポンプ１
が駆動され、ディーゼルエンジン２の気筒（この場合は
４気筒）毎に設けられた燃料噴射弁としての燃料噴射ノ
ズル４に燃料が圧送されて燃料噴射を行う。

【００１２】ドライブプーリ３にはドライブシャフト５
が連結され、そのドライブシャフト５には、べーン式ポ
ンプよりなる燃料フィードポンプ（図では９０度展開さ
れている）６と、円板状のパルサ７とが取付けられてい
る。パルサ７の外周面には、ディーゼルエンジン２の気
筒数と同数の欠歯（この場合４個）が等角度間隔で形成
され、さらに隣接する欠歯間には１４個ずつ（合計で５
６個）の突起が等角度間隔で形成されている。そして、
前記ドライブシャフト５の基端部（図の右端部）は、図
示しないカップリングを介してカムプレート８に接続さ
れている。パルサ７とカムプレート８との間にはローラ
リング９が設けられ、そのローラリング９にはカムプレ
ート８のフェイスカム８ａに対向する複数のカムローラ
１０が取付けられている。そして、カムプレート８はス
プリング１１によって常にカムローラ１０に付勢係合さ
れている。

【００１３】カムプレート８には燃料加圧用プランジャ
１２が一体回転可能に取付けられており、前記ドライブ
シャフト５の回転力がカップリングを介してカムプレー
ト８に伝達されることにより、同カムプレート８及びプ
ランジャ１２が回転しながら図中左右方向へ往復駆動さ
れる。プランジャ１２はポンプハウジング１３に形成さ
れたシリンダ１４に嵌挿されており、これらのプランジ
ャ１２の先端面（図の右端面）とシリンダ１４の内底面
との間が高圧室１５となっている。プランジャ１２の先
端側外周には、ディーゼルエンジン２の気筒数と同数の
吸入溝１６及び分配ポート１７が形成されている。ま
た、吸入溝１６及び分配ポート１７に対応して、ポンプ
ハウジング１３には吸入通路１９及び分配通路１８が形
成されている。

【００１４】そして、ドライブシャフト５の回転に基づ
き燃料フィードポンプ６が駆動されると、図示しない燃
料タンクからの燃料が燃料供給ポート２０を介して燃料
室２１内へ供給される。また、プランジャ１２が図中左
方向へ移動（復動）して高圧室１５が減圧される吸入行
程においては、吸入溝１６の一つが吸入通路１９と連通
して、燃料室２１から高圧室１５へ燃料が導入される。
一方、プランジャ１２が図中右方向へ移動（往動）して
高圧室１５が加圧される圧縮行程においては、分配通路
１８から各気筒毎の燃料噴射ノズル４へ燃料が圧送され
て噴射される。

【００１５】前記ポンプハウジング１３には、高圧室１
５と燃料室２１とを連通させる燃料溢流用のスピル通路
２２が形成され、その途中にピエゾスピル弁２３が設け
られている。ピエゾスピル弁２３は、前記高圧室１５内
の燃料の圧力を調整することにより、前記燃料噴射ノズ
ル４にて主噴射及び同主噴射に先立つパイロット噴射を
行わせるとともに、それらのパイロット噴射と主噴射の
噴射間隔を調整するためのものである。

【００１６】ピエゾスピル弁２３は上下動可能な弁体２
４を備えており、この弁体２４は、弁座２５に接触する
ことにより同スピル通路２２を閉塞（閉弁）し、同弁座
２５から離間することによりスピル通路２２を開放（開
弁）する。前記弁体２４を駆動してスピル通路２２を開
閉させるために、弁体２４の下側にはスプリング２６の
付勢力が作用し、同弁体２４の上側には燃料による圧力
が作用するようになっている。すなわち、弁体２４の直
下にはスプリング２６が圧縮状態で配設されており、ス
ピル通路２２が開放されるようにスプリング２６が弁体
２４を常に上方へ付勢している。

【００１７】また、弁体２４の上方には変圧室２７が形
成されており、この変圧室２７内の燃料が小径の連通孔
２８を介し前記弁体２４を下方へ押圧している。前記変
圧室２７の容積を変えて、弁体２４上面に作用する燃料
の押圧力を調整するために、その変圧室２７の上側に
は、電歪素子としてのピエゾ素子３０とピストン２９と
が配設され、同変圧室２７の下側にスプリング３１が配
置されている。スプリング３１はピストン２９を常に上
方へ付勢している。また、ピエゾ素子３０は、ＰＺＴ等
からなる板状部材を複数枚積層した構造をなし、電荷が
供給されると伸張してスプリング３１の付勢力に抗しピ
ストン２９を下動させ、電荷が放電されると収縮してス
プリング３１の付勢力によるピストン２９の上動を許容
する。

【００１８】さらに、前記変圧室２７内の燃料がリーク
により減少した場合においても弁体２４の挙動を安定化
させるために、変圧室２７と高圧室１５とがリセット通
路３２によって連通可能となっている。このリセット通
路３２の開閉は、プランジャ１２の回転運動と往復運動
とが所定のタイミングとなったときに行われる。このリ
セット通路３２の開閉により、ピエゾ素子３０が伸張す
る前に変圧室２７に燃料が補充され、変圧室２７内の初
期圧力が一定にリセットされる。

【００１９】ここで、前記ピエゾスピル弁２３による燃
料の噴射制御を図５〜図９に従って簡単に説明する。ま
ず、図５はプランジャ１２が同図の左方へ移動（復動）
する燃料吸入行程を示しており、この状態ではプランジ
ャ１２の吸入溝１６が吸入通路１９と連通するととも
に、分配ポート１７が分配通路１８から遮断されてい
る。そして、ピエゾ素子３０が収縮し弁体２４がスピル
通路２２を開放している。このため、燃料は吸入通路１
９から高圧室１５内へ吸入され、さらにはリセット通路
３２を通って変圧室２７に導かれる。

【００２０】前記状態から、図６に示すようにプランジ
ャ１２が回転を伴って同図の右方へ移動（往動）する
と、吸入通路１９及びリセット通路３２がともに遮断さ
れ、高圧室１５内の燃料が加圧され始める。このときに
は、ピエゾ素子３０はまだ収縮されたままであり、スピ
ル通路２２は開かれている。

【００２１】図７に示すように、ピエゾ素子３０に所定
の電圧が印加されると、圧電効果によりピエゾ素子３０
が伸張する。これにより変圧室２７内の燃料が加圧さ
れ、その燃料の押圧力がスプリング２６の付勢力に打ち
勝って弁体２４を下動させ、スピル通路２２を閉塞す
る。このとき、プランジャ１２の往動で高圧室１５が加
圧されても、弁体２４の受圧面積差と変圧室２７の圧力
が高くなっていることで、弁体２４は閉弁し続ける。そ
して、図８に示すようにプランジャ１２の分配ポート１
７が分配通路１８と連通すると、燃料噴射ノズル４から
燃料が噴射される（燃料噴射開始）。

【００２２】所定の噴射量を得た時に、図９で示すよう
にピエゾ素子３０の電荷が解除（ショート）されると、
ピエゾ素子３０は収縮し変圧室２７の圧力が低下する。
すると、スプリング２６の付勢力によって弁体２４が上
動し、スピル通路２２が開放される。これにより、高圧
室１５内の高圧の燃料が燃料室２１へ溢流され、噴射が
終了する（燃料噴射終了）。

【００２３】従って、ピエゾスピル弁２３のピエゾ素子
３０に電圧を印加するタイミング、ピエゾ素子３０の電
荷を放電させるタイミングを調節することにより、パイ
ロット噴射量、パイロット噴射の開始時期及び終了時
期、主噴射量、主噴射の開始時期及び終了時期を制御す
ることが可能である。

【００２４】図２に示すように、前記ポンプハウジング
１３の下側には、燃料噴射時期制御用のタイマ装置（図
では９０度展開されている）３４が設けられている。タ
イマ装置３４は、ドライブシャフト５の回転方向に対す
るローラリング９の位置を制御することにより、フェイ
スカム８ａがカムローラ１０に係合する時期、すなわち
カムプレート８及びプランジャ１２の往復動タイミング
を制御するものである。

【００２５】このタイマ装置３４は油圧によって作動さ
れるものであり、タイマハウジング３５と、同タイマハ
ウジング３５内に嵌装されたタイマピストン３６と、同
じくタイマハウジング３５内一側の低圧室３７にてタイ
マピストン３６を他側の加圧室３８へ押圧付勢するタイ
マスプリング３９等とから構成されている。そして、タ
イマピストン３６はスライドピン４０を介して前記ロー
ラリング９に接続されている。

【００２６】タイマハウジング３５の加圧室３８には、
燃料フィードポンプ６により加圧された燃料が導入され
るようになっている。そして、その燃料圧力とタイマス
プリング３９の付勢力との釣り合い関係によってタイマ
ピストン３６の位置が決定される。また、タイマピスト
ン３６の位置が決定されることによりローラリング９の
位置が決定され、カムプレート８を介してプランジャ１
２の往復動タイミングが決定される。

【００２７】タイマ装置３４の燃料圧力を制御するため
に、加圧室３８と低圧室３７とを繋ぐ連通路４２にはタ
イミングコントロールバルブ４１が設けられている。タ
イミングコントロールバルブ４１はデューティ制御され
た通電信号によって開閉制御される電磁弁であり、同タ
イミングコントロールバルブ４１の開閉制御によって加
圧室３８内の燃料圧力が調整される。そして、その燃料
圧力調整によってプランジャ１２のリフトタイミングが
制御され、各燃料噴射ノズル４からの燃料噴射時期が調
整される。

【００２８】なお、前記ローラリング９の上部には、電
磁ピックアップコイルよりなる回転数センサ４３が前記
パルサ７の外周面に対向して取付けられている。この回
転数センサ４３はパルサ７の突起等が横切る際に、それ
らの通過を検出してエンジン回転数ＮＥに相当するタイ
ミング信号（エンジン回転パルス）を出力する。また、
この回転数センサ４３は前記ローラリング９と一体であ
るため、タイマ装置３４の制御動作に関わりなく、プラ
ンジャリフトに対して一定のタイミングで基準となるタ
イミング信号を出力する。

【００２９】次に、ディーゼルエンジン２について説明
する。図２に示すように、このディーゼルエンジン２で
はシリンダ４５、ピストン４６及びシリンダヘッド４７
によって各気筒毎に対応する主燃焼室４８が形成されて
いる。また、シリンダヘッド４７には、同じく各気筒毎
に対応して副燃焼室４９が設けられており、これらの副
燃焼室４９は前記主燃焼室４８に連通している。そし
て、各副燃焼室４９に各燃料噴射ノズル４から噴射され
る燃料が供給される。また、各副燃焼室４９には、始動
補助装置としての周知のグロープラグ５０がそれぞれ取
付けられている。

【００３０】ディーゼルエンジン２には吸気管５２及び
排気管５５がそれぞれ接続され、その吸気管５２にはタ
ーボチャージャ５３のコンプレッサ５４が配設され、排
気管５５にはターボチャージャ５３のタービン５６が配
設されている。また、排気管５５には過給圧を調節する
ウェイストゲートバルブ５７が取付けられている。

【００３１】また、ディーゼルエンジン２には、排気管
５５内の排気の一部を吸気管５２の吸入ポート５８へ還
流させるための還流管５９が設けられている。還流管５
９の途中には排気の還流量を調節するＥＧＲバルブ６０
が設けられ、このＥＧＲバルブ６０はバキュームスイッ
チングバルブ（ＶＳＶ）６１の制御によって開閉制御さ
れる。

【００３２】さらに、吸気管５２の途中には、アクセル
ペダル６２の踏込量に連動して開閉されるスロットルバ
ルブ６３が設けられている。また、そのスロットルバル
ブ６３に平行してバイパス路６４が形成され、その途中
には、各種運転状態に応じてアクチュエータ６８によっ
て開閉制御されるバイパス絞り弁６５が設けられてい
る。アクチュエータ６８は、二つのＶＳＶ６６，６７の
制御によって駆動される。バイパス絞り弁６５は各種運
転状態に応じて開閉制御されるものであって、例えば、
アイドル運転時には騒音振動等の低減のために半開状態
に制御され、通常運転時には全開状態に制御され、さら
に運転停止時には安全のために全閉状態に制御される。

【００３３】そして、上記のように燃料噴射ポンプ１及
びディーゼルエンジン２に設けられたピエゾスピル弁２
３、タイミングコントロールバルブ４１、グロープラグ
５０及び各ＶＳＶ６１，６６，６７は、電子制御装置
（以下単に「ＥＣＵ」という）７１にそれぞれ電気的に
接続され、同ＥＣＵ７１によってそれらの駆動タイミン
グが制御される。

【００３４】前記ディーゼルエンジン２の運転状態検出
手段として、前記回転数センサ４３に加えて以下のセン
サが設けられている。すなわち、エアクリーナ６９を介
して吸気管５２に吸い込まれる空気の吸気温度を検出す
る吸気温センサ７２、スロットルバルブ６３の開閉位置
からディーゼルエンジン２の負荷に相当するアクセル開
度ＡＣＣＰＡを検出するアクセル開度センサ７３、吸入
ポート５８内の吸入圧力を検出する吸気圧センサ７４、
ディーゼルエンジン２の冷却水温を検出する水温センサ
７５、ディーゼルエンジン２のクランク軸４４の回転基
準位置、例えば特定気筒の上死点に対するクランク軸４
４の回転位置を検出するクランク角センサ７６が設けら
れている。

【００３５】前記ＥＣＵ７１には、上述した各センサ４
３，７２〜７６がそれぞれ接続されている。そして、Ｅ
ＣＵ７１は各センサ４３，７２〜７６から出力される信
号に基づいて、ピエゾスピル弁２３、タイミングコント
ロールバルブ４１、グロープラグ５０及びＶＳＶ６１，
６６，６７等を好適に制御する。

【００３６】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、図４のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ７１は
中央処理装置（ＣＰＵ）８１、所定の制御プログラム及
びマップ等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）８２、ＣＰＵ８１の演算結果等を一時記憶するラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３、予め記憶されたデ
ータを保存するバックアップＲＡＭ８４等と、これら各
部と入力ポート８５及び出力ポート８６等とをバス８７
によって接続した論理演算回路として構成されている。

【００３７】ＣＰＵ８１は、ディーゼルエンジン２の運
転状態に応じて、前記ピエゾ素子３０への印加電圧Ｖの
大きさを調整してそのピエゾ素子３０の伸張量を変化さ
せ、前記ピエゾスピル弁２３を中間開度にする開度制御
手段を構成している。

【００３８】入力ポート８５には、前記吸気温センサ７
２、アクセル開度センサ７３、吸気圧センサ７４及び水
温センサ７５がバッファ８８，８９，９０，９１、マル
チプレクサ９３及びＡ／Ｄ変換器９４を介して接続され
ている。同じく、入力ポート８５には、前記回転数セン
サ４３及びクランク角センサ７６が波形整形回路９５を
介して接続されている。そして、ＣＰＵ８１は入力ポー
ト８５を介して入力される各センサ４３，７２〜７６等
の検出信号を入力値として読み込む。また、出力ポート
８６には各駆動回路９６，９７，９８，９９，１００，
１０１を介してピエゾピル弁２３、タイミングコントロ
ールバルブ４１、グロープラグ５０及びＶＳＶ６１，６
６，６７等が接続されている。

【００３９】そして、ＣＰＵ８１は各センサ４３，７２
〜７６から読み込んだ入力値に基づき、ピエゾスピル弁
２３、タイミングコントロールバルブ４１、グロープラ
グ５０及びＶＳＶ６１，６６，６７等を好適に制御す
る。

【００４０】次に、前記のように構成された本実施例の
作用を図１０のフローチャートに基づいて説明する。燃
料噴射制御の実行に際し、ＣＰＵ８１はそのときのディ
ーゼルエンジン２の運転状態がパイロット噴射を実行す
べき状態であるか否かを判断している。この判断は、例
えばＲＯＭ８２に予め記憶されているエンジン回転数Ｎ
Ｅとアクセル開度ＡＣＣＰＡとをパラメータとするマッ
プを参照して行っている。

【００４１】ＣＰＵ８１はディーゼルエンジン２の運転
状態がパイロット噴射を実行すべき状態であると判断す
ると、つまり通常噴射モードからパイロット噴射モード
へモードが切替えられたと判断すると、そのときのディ
ーゼルエンジン２の運転状態に基づき、所定のクランク
角θ₀ を基準としてパイロット噴射開始指令角、パイロ
ット噴射終了指令角、主噴射開始指令角及び主噴射終了
指令角をそれぞれ求める。そして、ＣＰＵ８１はこれら
の噴射指令角に基づきピエゾ素子３０に電圧を印加して
電荷を供給（充電）するか又は同ピエゾ素子３０に発生
した電荷を放出（放電）させて、パイロット噴射及び主
噴射を行っている。

【００４２】前記燃料噴射制御中に図１０のルーチンへ
移行すると、ＣＰＵ８１はまずステップ１０１で回転数
センサ４３によるそのときのエンジン回転数ＮＥを読み
込み、次いで、ステップ１０２においてエンジン負荷と
してアクセル開度センサ７３によるアクセル開度ＡＣＣ
ＰＡを読み込む。

【００４３】続いて、ＣＰＵ８１はステップ１０３へ移
行し、主噴射時の燃料噴射率を調整するために、図１１
のマップを用いて、前記アクセル開度ＡＣＣＰＡに対応
する印加電圧Ｖを算出する。このマップにおいて、アク
セル開度ＡＣＣＰＡが所定値ＡＣＣＰＡ₀ 以上の高負荷
域では、印加電圧Ｖが高くしかも一定である。これに対
し、アクセル開度ＡＣＣＰＡが所定値ＡＣＣＰＡ₀より
も小さい低負荷域では、そのアクセル開度ＡＣＣＰＡが
小さくなる程、印加電圧Ｖが直線的に減少するような特
性となっている。従って、このステップ１０３では、ピ
エゾ素子３０への印加電圧Ｖの大きさが、そのときのエ
ンジン負荷に応じて変えられることになる。

【００４４】次に、ＣＰＵ８１はステップ１０４へ移行
し、ＲＯＭ８２に予め記憶されている図１２のマップを
用い、前記ステップ１０１で読み込んだエンジン回転数
ＮＥと、前記ステップ１０３で求めた印加電圧Ｖと、そ
のときのアクセル開度ＡＣＣＰＡ及びエンジン回転数Ｎ
Ｅから決定される要求噴射量Ｑとから主噴射終了指令角
θを算出する。図１２のマップはエンジン回転数ＮＥ毎
に用意されており、各マップには、印加電圧Ｖが小さく
なるに従い同一要求噴射量Ｑに対する主噴射終了指令角
θが大きくなるように、つまり、主噴射の終了するタイ
ミング（ピエゾ素子３０への電圧印加を終了するタイミ
ング）が遅くなるように、要求噴射量Ｑと印加電圧Ｖと
主噴射終了指令角θとの関係が定められている。

【００４５】ＣＰＵ８１は前記のようにピエゾ素子３０
への印加電圧Ｖ及び主噴射終了指令角θをそれぞれ算出
すると、これらの値に基づきパイロット噴射モードでの
主噴射を実行する。

【００４６】その結果、アクセル開度ＡＣＣＰＡが所定
値ＡＣＣＰＡ₀ 以上の高負荷域では、主噴射を行うため
に大きな電圧がピエゾ素子３０に印加される。また、こ
のときの主噴射終了指令角θ_1aは小さな値となる（図１
４参照）。そのため、ピエゾスピル弁２３においては、
図８に示すように、ピエゾ素子３０が大きく伸張し、ス
ピル通路２２を弁体２４にて完全に閉塞させる。これに
より、高圧室１５内の高圧燃料はスピル通路２２から燃
料室２１側へリークされることなく、燃料噴射ノズル４
から勢いよく噴射される。そして、比較的早いタイミン
グでピエゾ素子３０への電圧印加が終了し、それにとも
なって主噴射が終了する。従って、この場合の主噴射の
噴射率は図１４の下側に示すように大きい。

【００４７】一方、アクセル開度ＡＣＣＰＡが所定値Ａ
ＣＣＰＡ₀ よりも小さい低負荷域では、前記高負荷域に
比べわずかに小さな電圧がピエゾ素子３０に印加され
る。また、このときの主噴射終了指令角θ_1bは前記高負
荷域での主噴射終了指令角θ_1bよりも大きな値となる
（図１４参照）。そのため、ピエゾスピル弁２３におい
ては、図１３に示すように、ピエゾ素子３０の伸張量が
図８の場合に比べて若干少なくなり、変圧室２７内の圧
力がわずかに低下する。すると、ピエゾスピル弁２３の
弁体２４の開度は、図５及び図６に示すような全開状態
と、図７及び図８に示すような全閉状態との中間的な状
態となる。つまり、スピル通路２２が印加電圧の減少に
応じた分だけ弁体２４によって若干開かれた状態とな
る。これにより、高圧室１５内の高圧燃料の一部はスピ
ル通路２２を通って燃料室２１側へリークされることと
なり、その分、燃料噴射ノズル４から噴射される燃料の
噴射率が低下する。そして、噴射率低下による噴射量の
減少を補償して要求噴射量Ｑを供給するよう前記高負荷
域の場合よりも遅いタイミングでピエゾ素子３０への電
圧印加が終了し、それにともなって主噴射が終了する。
従って、この場合の主噴射の噴射率は、図１４の上側に
示すように小さくなる。

【００４８】このように本実施例においては、パティキ
ュレートの排出特性を考慮し、高負荷域ではピエゾ素子
３０への印加電圧Ｖを大きくし、低負荷域では同印加電
圧Ｖを低下させるようにした。そのため、高負荷域での
主噴射時には従来と同様にピエゾ素子３０が大きく伸張
し、ピエゾスピル弁２３の弁体２４が閉弁状態となって
高い燃料噴射率が得られる。また、低負荷域での主噴射
時にはピエゾスピル弁２３の弁体２４がわずかに開弁
し、高圧室１５内の燃料がスピル通路２２へリークし、
プランジャ１２のストロークに対する燃料噴射量が減少
して、噴射率が低下する。

【００４９】従って、パイロット噴射を行う場合には、
カムプレート８のフェイスカム８ａにおけるパイロット
噴射の使用域及び主噴射の使用域が限定されるにもかか
わらず、本実施例では燃料噴射率を変更することができ
るので、そのときのエンジンの運転状態に応じた最適な
主噴射率を確保して主噴射を行うことが可能となり、そ
の結果、低負荷域においても高負荷域においても常に良
好な燃焼状態が得られる。

【００５０】また、前記のように低負荷域ではピエゾ素
子３０への印加電圧Ｖを低下させているので、全負荷域
において印加電圧を一定とした場合に比較して消費電力
を低減して燃費の向上を図ることもできる。

【００５１】なお、高圧室内の燃料は燃料噴射中は高圧
であるため、単にスピル弁の開弁力を弱めた程度の極め
て全閉に近い開度でも充分な効果が得られる。従って、
前述の「中間開度」は全開の半分程度の開度を特に意味
するものではなく、極めて全閉に近い状態も含むもので
ある。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、デ
ィーゼルエンジンの運転状態を運転状態検出手段によっ
て検出し、その運転状態に応じて、電歪素子への印加電
圧の大きさを調整して同電歪素子の伸張量を変化させ、
スピル弁を中間開度にするようにしたので、カムプレー
トのフェイスカムの使用域が限定されていても燃料噴射
率を変更することが可能となり、良好な燃焼状態を得る
ことができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念構成図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例におけるディーゼ
ルエンジンの燃料噴射制御装置を示す概略構成図であ
る。

【図３】一実施例における分配型燃料噴射ポンプを示す
断面図である。

【図４】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図５】一実施例において、プランジャが復動して高圧
室内に燃料が吸入される状態を示す部分断面図である。

【図６】一実施例において、図５の状態からプランジャ
が往動して高圧室内の燃料が加圧される状態を示す部分
断面図である。

【図７】一実施例において、図６の状態からピエゾ素子
が伸張してスピル通路が閉塞された状態を示す部分断面
図である。

【図８】一実施例において、燃料が噴射される状態を示
す部分断面図である。

【図９】一実施例において、図８の状態からピエゾ素子
が収縮して燃料噴射が終了する状態を示す部分断面図で
ある。

【図１０】一実施例の作用を説明するためのフローチャ
ートである。

【図１１】一実施例においてアクセル開度に対する印加
電圧が定められたマップを示す図である。

【図１２】一実施例において、要求噴射量及び印加電圧
に対する主噴射終了指令角が定められたマップを示す図
である。

【図１３】一実施例において、高圧室内の燃料の一部が
リークされた状態を示す部分断面図である。

【図１４】一実施例において、印加電圧が大きい場合の
噴射率と小さい場合の噴射率との関係を示す図である。

【図１５】フェイスカムの使用域と噴射率との関係を示
す図である。

【符号の説明】

１…高圧ポンプとしての燃料噴射ポンプ、２…ディーゼ
ルエンジン、４…燃料噴射弁としての燃料噴射ノズル、
１２…プランジャ、１５…高圧室、２２…スピル通路、
２３…ピエゾスピル弁、２４…弁体、３０…電歪素子と
してのピエゾ素子、７３…運転状態検出手段の一部を構
成するアクセル開度センサ、８１…開度制御手段を構成
するＣＰＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ディーゼルエンジンの回転に基づくプラ
   ンジャの往復動により高圧室内へ燃料を吸入し加圧する
   高圧ポンプと、 前記高圧ポンプの高圧室で加圧された高圧燃料を前記デ
   ィーゼルエンジンに噴射する燃料噴射弁と、 前記高圧燃料を低圧側へ溢流させるスピル通路に配設さ
   れ、一定の電圧印加により伸縮動作する電歪素子にて弁
   体を移動させて前記スピル通路を開閉することにより、
   前記高圧ポンプにおける高圧室内の燃料の圧力を調整
   し、前記燃料噴射弁にて主噴射及び同主噴射に先立つパ
   イロット噴射を行わせるスピル弁と、 前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態
   検出手段と、 前記運転状態検出手段によるディーゼルエンジンの運転
   状態に応じて、前記電歪素子への印加電圧の大きさを調
   整してその電歪素子の伸張量を変化させ、前記スピル弁
   を中間開度にする開度制御手段と、 を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴
   射制御装置。