JPH07259622A

JPH07259622A - 内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH07259622A
Application number: JP6050852A
Authority: JP
Inventors: Kanji Kizaki; 幹士木崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1995-10-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ディーゼル機関に対する燃料供給に好適な内
燃機関の燃料噴射装置に関し、通常時は高送油率で、冷
間時は低送油率で燃料を噴射して優れた排気特性の確保
とディーゼルノックの抑制とを両立させる。【構成】ドライブシャフト５に連結して、プランジャ
１２を一体で備えるカムプレート８を設ける。カムフェ
イス８ａに当接してカムローラ１０を配設し、ドライブ
シャフトの回転に応じてプランジャ１２を往復動させ
る。高圧室１５と連通してスピル弁２３を設ける。プラ
ンジャ１２の往動が所定のプレストロークに到達した後
所望量の燃料噴射が完了するまでスピル弁２３を閉弁す
る。ＥＣＵ４０は冷間時ほどプレストロークを小さくし
て、燃料噴射ポンプ１の送油率を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射装
置に係り、特にディーゼル機関に対する燃料供給に好適
な内燃機関の燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の燃料噴射装置とし
ては、圧送すべき燃料を受け入れる高圧室内に所定方向
に摺動可能にプランジャを設け、カム機構等によって該
プランジャを往復動させて燃料の圧送を図る構成が知ら
れている。すなわち、プランジャが高圧室の容積を増大
させる方向にストロークする際に燃料を吸入し、その容
積を減少させる方向にストロークする際に吸入した燃料
を圧送する構成である。

【０００３】ところで、かかる構成の燃料噴射装置にお
いては、プランジャにより燃料の圧送が行われる際に、
高圧室内の燃料を所定の低圧室に開放することとすれ
ば、プランジャのストロークに関わらず高圧室の内圧が
昇圧することはなく、結果的に燃料の噴射は行われな
い。

【０００４】従って、高圧室と低圧室とを連通又は遮断
するスピル弁を設けた場合、プランジャが圧送方向にス
トロークし、かつスピル弁が閉弁している場合にのみ燃
料噴射が行われることになり、その開弁状態を制御する
ことで燃料噴射装置の燃料送油率を変更することが可能
となる。

【０００５】かかる機構を積極的に利用した燃料噴射装
置としては、例えば実開平３−９２５４３号公報に開示
される装置が公知である。この燃料噴射装置は、プラン
ジャの圧送方向ストロークが所定のプレストロークに達
した後にスピル弁を閉弁して燃料噴射を開始する装置で
あり、内燃機関がアイドル領域で運転している場合に
は、通常時に比べてプレストロークを小さく設定して機
関のギヤ騒音低下を図るものである。

【０００６】ところで、ディーゼル機関において良好な
排気特性を確保するためには、燃焼室内に高圧燃料を噴
射することが好ましい。噴射圧力が高圧であるほど燃焼
室内で燃料が良好に気化し、燃焼性が向上するからであ
る。

【０００７】このため、その燃料噴射装置としては、一
般に、高圧燃料の圧送に適した上記構成の装置が用いら
れているが、かかる噴射装置を用いる場合、燃焼室内に
高圧燃料を供給し得ることに加え、スピル弁の開弁時期
制御により高精度な燃料噴射時期制御をも実現可能とな
る。

【０００８】ここで、上記従来の燃料噴射装置のプラン
ジャを駆動するカムのプロフィールは、プランジャの円
滑な動作の確保と十分な圧送能力の確保とを両立させる
ため、カムリフト初期がなだらかな傾斜に、かつカムリ
フト後半が急激な傾斜になるよう形成されるのが通常で
ある。

【０００９】このため、上記従来の燃料噴射装置の送油
特性は、カムリフト初期、すなわちプランジャの圧送ス
トローク開始直後において比較的低い送油率となり、カ
ムリフト後半、すなわちプランジャの圧送ストローク後
半において高送油率を示す特性となる。

【００１０】従って、ディーゼル機関において良好な排
気特性を得るためには、プランジャのストロークが大き
い領域を噴射領域として用いることが有利である。そし
て、かかる利益を享受する方法としては、燃料噴射装置
においてプランジャが圧送方向にストロークするに際し
て、プランジャのストロークが所定のプレストロークに
達するまではスピル弁を開弁状態に維持し、その後所定
期間だけスピル弁を閉弁することにより、高送油率が得
られる状況下でのみ燃料噴射を行う手法が考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ディーゼル機
関の如き圧縮着火式の内燃機関においては、機関の着火
タイミング、すなわち圧縮工程において燃焼室内の温度
が着火温度に到達するタイミングと、燃焼室内に燃料が
噴射されるタイミングとの同期関係の変動により燃料の
燃焼特性が変化し、特に着火前に多量の燃料が噴射され
る場合には、着火と同時に多量の燃料が燃焼していわゆ
るディーゼルノックを生じやすくなる。

【００１２】一方、機関の暖機が不十分である場合等に
おいては、圧縮工程において燃焼室内の温度が着火温度
に到達するタイミングが、通常の状態に比べて遅延傾向
となるが、かかる現象下では、相対的に着火前に噴射さ
れる燃料の量が増大してディーゼルノックが生じやすい
状態となる。

【００１３】この場合、燃料の噴射が高い圧送率のもと
に行われていると、着火タイミングの僅かな遅れに対し
て着火前供給燃料が著しく増大し、一層ディーゼルノッ
クを生じやすい状況となる。つまり、上記構成の燃料噴
射装置においてプランジャに大きなプレストロークを与
えることは、安定した着火タイミングの得られる通常運
転時においては排気特性向上には有利であるものの、そ
のタイミングが遅れる状態においてはディーゼルノック
抑制の点で不利益を生ずる。

【００１４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、着火タイミングの遅れを判別すべく燃焼室内の
着火性を判定し、良好な着火性が得難い状況下では燃料
噴射装置のプランジャに与えるプレストロークを小さく
することにより、着火タイミングの遅れによる着火前燃
料噴射量の増大を抑制し、もって上記の課題を解決する
内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１は、上記の課題を解
決する内燃機関の燃料噴射装置の原理構成図を示す。す
なわち上記の目的は、図１に示すように、燃料を受け入
れる燃料吸入口と内燃機関の燃料噴射ノズルに連通する
燃料噴射口とを備える高圧室Ｍ１と、所定方向に往復動
して前記高圧室内の燃料を圧送するプランジャＭ２と、
前記高圧室Ｍ１と低圧室とを連通又は遮断するスピル弁
Ｍ３と、前記プランジャＭ２のストロークが所定のプレ
ストロークに達したら前記スピル弁Ｍ３を閉弁し、所定
量の燃料噴射終了時に前記スピル弁Ｍ３を開弁する噴射
制御手段Ｍ４とを備え、前記プランジャＭ２の往復動
中、プレストロークを越える所定領域を燃料噴射に用い
る内燃機関の燃料噴射装置であって、内燃機関の燃焼室
内における燃料の着火性の良否を判定する着火性判定手
段Ｍ５と、該着火性判定手段Ｍ５の判定結果に基づい
て、燃料の着火性が悪いほど前記プレストロークを小さ
くするプレストローク変更手段Ｍ６とを備える内燃機関
の燃料噴射装置により達成される。

【００１６】

【作用】本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置におい
て、前記高圧室Ｍ１には燃料吸入口から適宜燃料が供給
され、またその内圧が昇圧すると、燃料噴射口から燃料
噴射ノズルに向けて燃料が圧送される。

【００１７】前記プランジャＭ１は、所定方向に往復動
して前記高圧室Ｍ１の容積を変動させ、前記スピル弁Ｍ
３が閉弁していることを条件に前記高圧室Ｍ１の内圧を
変化させる。

【００１８】この場合、前記プランジャＭ２の変位速度
は、圧送ストロークが増大するほど高速となり、その結
果前記高圧室Ｍ１の容積変化率は、前記プランジャＭ２
の圧送ストロークが大きいほど高率となる。

【００１９】このため、前記噴射制御手段Ｍ４が、前記
プランジャＭ２に所定のプレストロークが生じた後にス
ピル弁Ｍ３を閉弁する構成においては、前記プレストロ
ークが大きいほど前記高圧室Ｍ１から高い送油率で燃料
が圧送される。

【００２０】一方、前記着火性判定手段Ｍ５が判定する
燃料室内における燃料の着火性は、内燃機関における圧
縮着火性の良否と等価であり、着火性が悪い場合には、
着火タイミングが予定のタイミングから遅延する傾向と
なる。

【００２１】これに対して、前記プレストローク変更手
段Ｍ６は、着火性が悪いほどプレストロークを小さくす
べく前記噴射制御手段Ｍ４に指令を発する。その結果、
前記高圧室Ｍ１から燃料噴射ノズルに向けて行われる燃
料圧送の効率は、燃焼室内における燃料の着火性が悪い
ほど、すなわち着火タイミングが遅延傾向となるほど低
く設定されることになる。

【００２２】従って、安定した着火タイミングが維持さ
れる状況では高い送油率の下、高圧で短時間に燃料の供
給が行われ、一方、着火タイミングが遅延傾向の場合
は、低い送油率の下、比較的低圧で比較的長い時間をか
けて燃料噴射が行われる。

【００２３】

【実施例】図２は、本発明の一実施例である内燃機関の
燃料噴射装置の概略構成図を示す。尚、本実施例の燃料
噴射装置は、ディーゼル機関に燃料供給を行うべく構成
したものである。

【００２４】燃料噴射ポンプ１は、図示しないディーゼ
ル機関のクランク軸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、そのドライブ
プーリ３の回転によって燃料噴射ポンプ１が駆動され、
ディーゼル機関の各気筒毎に設けられた各燃料噴射ノズ
ル４に燃料が圧送されて燃料噴射を行う。

【００２５】燃料噴射ポンプ１において、ドライブプー
リ３はドライブシャフト５の先端に取付けられている。
又、そのドライブシャフト５の途中には、ベーン式ポン
プよりなる燃料フィードポンプ（この図では９０度展開
されている）６が設けられている。更に、ドライブシャ
フト５の基端側には円板状のパルサ７が取付けられてい
る。

【００２６】このパルサ７の外周面には、ディーゼル機
関の気筒数と同数の、例えば４気筒内燃機関であれば４
個の切歯が等角度間隔で形成され、更に各欠歯の間には
クランクアングルにして3.75度毎に等角度間隔で突起が
形成されている。そして、ドライブシャフト５の基端部
は図示しないカップリングを介してカムプレート８に連
結されている。

【００２７】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、同ローラリング９の円周に沿
ってカムプレート８のカムフェイス８ａに対向する複数
のカムローラ１０が取付けられている。カムフェイス８
ａはディーゼル機関の気筒数と同数だけ設けられてい
る。又、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。

【００２８】カムプレート８には、本実施例において前
記したプランジャを構成する燃料加圧用プランジャ（以
下、単にプランジャと称す）１２の基端が一体回転可能
に取付けられ、それらカムプレート８及びプランジャ１
２がドライブシャフト５の回転に連動して回転される。

【００２９】即ち、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、カムプレート８が回転しながらカムローラ１０に係
合して、気筒数と同数だけ図中左右方向へ往復駆動され
る。又、この往復運動に伴ってプランジャ１２が回転し
ながら同方向へ往復動せられる。つまり、カムプレート
８のカムフェイス８ａがローラリング９のカムローラ１
０に乗り上げる過程でプランジャ１２が往動（リフト）
され、その逆にカムフェイス８ａがカムローラ１０を乗
り下げる過程でプランジャ１２が復動される。

【００３０】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、プランジャ
１２の先端面とシリンダ１４の底面との間が高圧室１５
となっている。又、プランジャ１２の先端側外周には、
ディーゼル機関の気筒数と同数の吸入溝１６と分配ポー
ト１７が形成されている。一方、これら吸入溝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
分配通路１８及び吸入ポート１９が形成されている。
尚、これら吸入溝１６、及び分配ポート１７は、それぞ
れ本実施例において前記した燃料吸入口、及び燃料噴射
口に相当している。

【００３１】そして、ドライブシャフト５が回転されて
燃料フィードポンプ６が駆動されることにより、図示し
ない燃料タンクから燃料供給ポート２０を介して燃料室
２１内へ燃料が供給される。又、プランジャ１２が復動
されて高圧室１５が減圧される吸入工程中に、吸入溝１
６の一つが吸入ポート１９に連通することにより、燃料
室２１から高圧室１５へと燃料が導入される。一方、プ
ランジャ１２が往動されて高圧室１５が加圧される圧縮
工程中に、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。

【００３２】ポンプハウジング１３には、高圧室１５と
燃料室２１とを連通させる燃料溢流（スピル）用のスピ
ル通路２２が形成されている。尚、この場合、燃料室２
１が前記した低圧室に相当する。

【００３３】このスピル通路２２の途中には、高圧室１
５からの燃料スピルを調整する溢流調整弁として、前記
したスピル弁に相当する電磁スピル弁２３が設けられて
いる。この電磁スピル弁２３は常開型の弁であり、コイ
ル２４が無通電（オフ）の状態では弁体２５が開放され
て高圧室１５内の燃料が燃料室１２へスピルされる。
又、コイル２４が通電（オン）されることにより、弁体
２５が閉鎖されて高圧室１５から燃料室２１への燃料の
スピルが止められる。

【００３４】従って、電磁スピル弁２３の通電時間を制
御することにより、同弁２３が閉弁・開弁制御され、高
圧室１５から燃料室２１への燃料のスピル調量が行われ
る。そして、プランジャ１２の圧縮工程中に電磁スピル
弁２３を開弁させることにより、高圧室１５内における
燃料が減圧されて、燃料噴射ノズル４からの燃料噴射が
停止される。

【００３５】つまり、プランジャ１２が往動しても、電
磁スピル弁２３が開弁している間は高圧室１５内の燃料
圧力が上昇せず、燃料噴射ノズル４からの燃料噴射が行
われない。又、プランジャ１２の往動中に、電磁スピル
弁２３の閉弁・開弁の時期を制御することにより、燃料
噴射ノズル４からの燃料噴射量が制御される。

【００３６】ポンプハウシング１３の下側には、燃料噴
射時期を調整するためのタイマ装置（この図では９０度
展開されている）２６が設けられている。このタイマ装
置２６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の位置を変更することにより、カムフェイス
８ａがカムローラ１０に係合する時期、即ちカムプレー
ト８及びプランジャ１２の往復駆動時期を変更するため
のものである。

【００３７】このタイマ装置２６は油圧により駆動され
るものであり、タイマハウジング２７と、同ハウジング
２７内に嵌挿されたタイマピストン２８と、同じくタイ
マハジング２７内一側の低圧室２９にてタイマピストン
２８を他側の加圧室３０へ押圧付勢するタイマスプリン
グ３１等とから構成されている。そして、タイマピスト
ン２８はスライドピン３２を介してローラリング９に接
続されている。

【００３８】タイマハウジング２７の加圧室３０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３１の付勢力との釣り合い関係によってタイマ
ピストン２８の位置が決定される。又、タイマピストン
２８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、ドライブシャフト５の回転角に対する
プランジャ１２の往復動タイミングが決定される。

【００３９】タイマ装置２６の燃料圧力、即ち制御油圧
を調整するために、タイマ装置２６にはタイミングコン
トロールバルブ３３が設けられている。即ち、タイマハ
ウジング２７の加圧室３０と低圧室２９とは連通路３４
によって連通されており、同連通路３４の途中にタイミ
ングコントロールバルブ３３が設けられている。

【００４０】このタイミングコントロールバルブ３３
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３
３の開閉制御によって加圧室３０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１
２のリフトタイミングが制御され、ドライブシャフトの
回転角に対する圧力室１５内の昇圧特性が調整される。

【００４１】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エンジン回転検出手段としての回転
数センサ３５がパルサ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３５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、即ち所定のクランク角度毎
（本実施例の場合は3.75°ＣＡ毎）の回転角度信号とし
てのエンジン回転パルスを出力する。又、この回転数セ
ンサ３５は、ローラリング９と一体であるため、タイマ
装置２６の制御動作に関わりなく、プランジャリフトに
対して一対のタイミングで基準となるタイミング信号を
出力する。

【００４２】上記の如く燃料噴射ポンプ１に設けられた
電磁スピル弁２３、タイミングコントロールバルブ３３
は、後述の処理を実行することにより前記した噴射制御
手段Ｍ４，着火性判定手段Ｍ５，及びプレストローク変
更手段Ｍ６を実現する電子制御装置（以下単に「ＥＣ
Ｕ」という）４０に接続され、このＥＣＵ４０によって
その駆動が制御される。

【００４３】ここで、本実施例の燃料噴射装置において
は、ディーゼル機関の運転状態を検出するセンサとし
て、上記した回転数センサ３５に加えて、図３に示す以
下の各種センサがＥＣＵ４０に接続されている。

【００４４】図３は、本実施例の燃料噴射装置のＥＣＵ
４０周辺構成を表すブロック構成図である。同図に示す
吸気温センサ４１は、図示しないディーゼル機関の吸気
管に、そのエアクリーナ近傍における吸気温度ＴＨＡを
検出すべく配設されるセンサである。

【００４５】アクセル開度センサ４２は、吸気管内に設
けられるスロットルバルブの開閉位置から、ディーゼル
機関の負荷に相当するアクセル開度ＡＣＣＰを検出すべ
く設けられたセンサである。吸気圧センサ４３は、吸気
管内の吸入空気圧を検出し、水温センサ４４は、ディー
ゼル機関の冷却水温ＴＨＷを検出する。

【００４６】また、クランク角センサ４５は、ディーゼ
ル機関のクランク軸回転基準位置、例えば特定気筒の上
死点に対するクランク軸の回転位置を検出すべく設けら
れている。更に、車速センサ４６は、図示しないトラン
スミッションのギアの回転速度、すなわち車両速度（車
速）ＳＰを検出するセンサで、車速に応じた周期でパル
ス信号を発生する。

【００４７】そして、ＥＣＵ４０は、上述した各センサ
４１〜４６、及び回転数センサ３５から出力される信号
に基づいて、電磁スピル弁２３、及びタイミングコント
ロールバルブ３３を好適に制御する。

【００４８】次に、前述したＥＣＵ４０の構成につい
て、図３のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ４０は
中央処理装置（ＣＰＵ）４７、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）４８、ＣＰＵ４７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）４９、予め記憶されたデ
ータを保存するバックアップＲＡＭ５０、所定のクロッ
ク信号を生成するクロック５８等と、これら各部と入力
ポート５１及び出力ポート５２等とをバス５３によって
接続した論理演算回路として構成されている。

【００４９】入力ポート５１には、前述した吸気温セン
サ４１、アクセル開度センサ４２、吸気圧センサ４３及
び水温センサ４４が、各バッファ５４，５５，５６，５
７、マルチプレクサ５８及びＡ／Ｄ変換機５９を介して
接続されている。同じく、入力ポート５１には、前述し
た回転数センサ３５、クランク角センサ４５及び車速セ
ンサ４６が、波形整形回路６０を介して接続されてい
る。そして、ＣＰＵ４７は入力ポート５１を介して入力
される各センサ３５，４１〜４６等の検出信号を入力値
として読み込む。

【００５０】又、出力ポート５２には各駆動回路６１，
６２を介して電磁スピル弁２３、及びタイミングコント
ロールバルブ３３が接続されている。そして、ＣＰＵ４
７は各センサ３５，４１〜４６から読み込んだ入力値に
基づき、電磁スピル弁２３、及びタイミングコントロー
ルバルブ３３を好適に制御する。

【００５１】以下、本実施例の燃料噴射装置の動作につ
いて説明する。

【００５２】ところで、ディーゼル機関において燃料を
噴射する場合は、内燃機関の負荷等に基づいて機関の運
転状態を検出し、その運転状態に応じた量の燃料を噴射
する制御が一般に行われている。

【００５３】例えば本実施例においては、吸気温センサ
４１及び吸気圧センサ４３の検出値に基づいて吸入空気
量を求め、その結果と回転数センサ３５が検出する機関
回転数ＮＥとから内燃機関の負荷を算出することがでい
る。また、アクセル開度センサ４２の検出結果より運転
者の要求を、水温センサ４４の検出結果より燃料の燃焼
性を、それぞれ検出することができる。

【００５４】そして、これらをパラメータとして、例え
ば予め設定してあるマップを検索することにより、運転
状態に応じた最適な燃料噴射量を算出することができ、
その算出結果を実現すべく電磁スピル弁２３の開弁時期
を制御すれば、各気筒に配設された燃料噴射ノズル４を
介して適量の燃料を供給することができる。

【００５５】また、ディーゼル機関における燃料噴射制
御においては、以下の理由によりその燃料噴射時期を適
切に制御する必要がある。

【００５６】すなわち、圧縮着火式内燃機関であるディ
ーゼル機関の場合、圧縮工程において燃焼室内の温度が
着火温度に到達すると燃焼が開始し、その後燃料供給が
停止するまで燃焼が持続する。この際、着火以前に適量
の燃料が供給されていないと着火タイミングが目標着火
時期に対して遅れることになり、また着火前に過剰な燃
料が供給されると、着火と同時に多量の燃料が燃焼して
いわゆるディーゼルノックを引き起こし、また、燃料噴
射の終了時期が不適切であると、不完全燃焼によりスモ
ークを排出し易くなるからである。

【００５７】この際、本実施例の燃料噴射装置は、上述
の如く電磁スピル弁２３の開弁状態を制御することによ
り、精度良く燃料噴射時期、すなわち燃料噴射の始期、
及び終期を設定することができる。従って、例えば図４
に示す如く、機関の目標着火時期と、噴射すべき燃料の
量との基づいて適正な燃料噴射時期を設定し、その始期
及び終期に相当する時期に、それぞれスピル弁２３を開
弁→閉弁、閉弁→開弁と切り換えれば、適切な燃料噴射
を実現することができる。

【００５８】ところで、図５は、本実施例の燃料噴射ポ
ンプ１においてカムプレート８の回転角とプランジャ１
２のリフト量との関係を示したものである。この場合、
プランジャ１２のリフト量と燃料噴射ポンプ１の送油率
とはほぼ比例関係にあるので、同図に示す関係は、その
ままカムプレート８の回転角と燃料噴射ポンプ１の燃料
送油率との関係と擬制することができる。

【００５９】また、図５中に及びで示す領域は、そ
れぞれ低送油率の領域、及び高送油率の領域を用いて所
定量の燃料を噴射するためにカムプレート８に与えるべ
き回転角を示したものであるが、高い送油率で燃料噴射
を行う方が（同図中、）小さな回転角で噴射を完了で
きることが明らかである。

【００６０】つまり、本実施例の燃料噴射ポンプ１にお
いては、燃料噴射を開始する前にプランジャ１２に与え
るプレストロークを大きく確保すれば、高い噴射圧の
下、短時間で完了する燃料噴射を実現することができ、
一方、プレストロークを小さく設定すれば、低い噴射圧
の下、比較的緩やかな燃料噴射を実現することができ
る。

【００６１】ここで燃料噴射ポンプ１においては、上記
したようにタイミングコントロールバルブ３３を制御し
てローラリング９を回転させ、ドライブシャフト５の回
転角とプランジャ１２のリフト量との関係を変えること
ができる。このため、燃料噴射時期として用いるプラン
ジャ１２のリフト領域を適当に変更しても、上記図４に
示す如く目標着火時期との関係、及び所望の燃料噴射量
との関係を共に満足する燃料噴射時期を実現することは
可能である。

【００６２】次に、送油率の高低が燃焼室内の燃料特性
に与える影響を考慮すると、噴射された燃料の燃焼性を
高める観点では送油率が高い方が有利である。噴射圧が
高いと、噴射された燃料の微粒子化が促進され、混合気
の燃焼性が向上するからである。

【００６３】一方、目標着火時期に対して現実の着火タ
イミングが遅延し易い場合、すなわち例えば冷間始動時
等の如く燃焼室内の温度が比較的低温で、目標着火時期
に相当するクランク角において着火に必要な温度に到達
せずに着火が遅れるような場合には、ディーゼルノック
を抑制する観点から送油率は比較的低い方が好適であ
る。

【００６４】高送油率のもと短時間に一気に燃料を噴射
する場合、着火時期が僅かに遅れただけでも、着火前に
噴射すべき本来の量を大幅に越える燃料が、着火以前に
供給され、その結果着火と同時に多量の燃料が燃焼して
ディーゼルノックを発生させるからである。

【００６５】つまり、ディーゼル機関においては、目標
着火時期に対して精度良く現実の着火タイミングが整合
する状況下では高送油率のもとに燃料噴射を行い、一方
現実の着火タイミングが遅延傾向の場合は低送油率のも
とに燃料噴射を行うことができれば、全運転領域におい
て良好な特性を得ることができる。

【００６６】本実施例の燃料噴射装置は、かかる機能を
満たすべく構成されたものであり、具体的にはＥＣＵ４
０が、図６に示す噴射量指令値演算ルーチンを実行し、
機関の運転状態に応じて適切な送油率を設定することに
より、上記の機能を実現している。

【００６７】すなわち、図６に示すルーチンが起動する
と、先ずステップ１００において水温センサ４４の出力
信号を読み込み、その結果に基づいてプレストロークの
補正量ΔＰＳを算出する。ここで、本実施例のＥＣＵ４
０は、図７に示す如くΔＰＳの水温ＴＨＷによる１次元
マップを予めＲＯＭ４８内に記憶しており、これを検索
することでΔＰＳを算出する。

【００６８】ここで、水温ＴＨＷをパラメータとしてい
るのは、ＴＨＷは内燃機関の暖機状態の代用特性値であ
り、また、内燃機関の暖機状態は燃料の気化性、及び燃
焼室内温度の特性代用表示する概念であることから、Ｔ
ＨＷが低いほど燃焼室内の燃料の燃焼性が劣り、従って
着火タイミングが遅延傾向となると推定できるからであ
る。この意味で、本実施例においては、水温センサ４
４、及び本ステップ１００により、前記した着火性判定
手段Ｍ５が実現されることになる。

【００６９】上記の処理を終えたら、次にステップ１０
２へ進んで機関回転数ＮＥに基づいて、基準のプレスト
ローク量ＱＰＳ（ＮＥ）を算出し、次いでステップ１０
４においてＱＰＳ＝ＱＰＳ（ＮＥ）−ΔＰＳなる補正を
加えて最終的なプレストローク値ＱＰＳを求める。

【００７０】すなわち、本実施例においては、図９に示
すように、ＮＥの関数として比較的大きなプレストロー
クＱＰＳ（ＮＥ）を基本値として演算し、その値を水温
ＴＨＷの応じて補正する手法を採用している。この意味
で、本実施例においては、上記ステップ１０２、１０４
が前記したプレストローク変更手段Ｍ６に相当する。

【００７１】ステップ１０６は、機関回転数ＮＥ，アク
セル開度センサ４２が検出するアクセル開度、吸気温セ
ンサ４１が検出する吸気温、吸気圧センサ４３が検出す
る吸気圧等に基づいて、公知の手法により燃料噴射量を
演算すると共に、上記した基本のプレストロークＱＰＳ
（ＮＥ）に対して、演算した燃料噴射量を実現し得る燃
料噴射終了ストロークＱＦＩＮ（ＮＥ）を算出するステ
ップである。

【００７２】すなわち、プレストロークＱＰＳ（ＮＥ）
がＮＥの関数として決まれば、燃料噴射ポンプ１の送油
率が決定する。従って、所望の燃料噴射量を実現するた
めに、燃料噴射を継続すべきカムプレート８の回転角も
演算することができ、所望量の燃料噴射が完了する回転
角をＱＦＩＮ（ＮＥ）として設定する。

【００７３】ここで、上記したように、現実のプレスト
ロークＱＰＳは、ＱＰＳ（ＮＥ）にΔＰＳの補正を施し
た値である。従って、上記ステップ１０６において算出
されたＱＦＩＮ（ＮＥ）をそのまま用いたのでは、ΔＰ
Ｓ分だけ多量に燃料が噴射されることになる。

【００７４】そこで、本実施例においては、上記ステッ
プ１０６の処理を終えたら、ステップ１０８へ進んで燃
料噴射終了ストロークＱＦＩＮ（ＮＥ）の補正を行って
今回の処理を終了する。

【００７５】この際、図９に示すようにＱＰＳ（ＮＥ）
の近傍とＱＦＩＮ（ＮＥ）の近傍とでは、大きくプラン
ジャのリフト量が異なり、従って燃料噴射ポンプ１の送
油率が異なるため、単にＱＦＩＮ（ＮＥ）からΔＰＳを
減じて最終的なＱＦＩＮとしたのでは、燃料噴射量が不
足することになる。

【００７６】このため、本実施例においては、ステップ
１０８の処理を実行するに際し、α（α＜１）なる補正
係数を用い、ＱＦＩＮ＝ＱＦＩＮ（ＮＥ）−ΔＰＳ・α
として最終的な燃料噴射終了ストロークＱＦＩＮを求め
ている。

【００７７】尚、αは、上記の補正を最も簡易に行う場
合は、適当な定数とすることができると共に、高精度な
補正を実現しようとする場合には、予めカムフェイス８
ａの形状に応じてΔＰＳの一次元マップを設定し、又は
ΔＰＳとＮＥとの２次元マップを設定し、又はΔＰＳと
ＱＰＳ（若しくはＱＦＩＮ）とＮＥの２次元マップを設
定し、これらを参照して設定することも可能である。

【００７８】この結果、本実施例の燃料噴射装置によれ
ば、内燃機関の暖機が十分に行われていない場合には、
比較的低送油率により燃料噴射が行われ、暖機状態が進
行するに連れて、高い送油率のもとに燃料噴射が行われ
ることになる。従って、冷間始動時におけるディーゼル
ノックを効果的に抑制することができ、かつ通常運転時
において優れた排気特性を確保することができる。

【００７９】ところで、上述の実施例は、燃焼室内の燃
料の着火性判定を、水温ＴＨＷに基づいて行う構成とし
ているが、着火性判定の基礎となるパラメータはＴＨＷ
に限るものではない。

【００８０】すなわち、本実施例の燃料噴射装置は、目
標着火時期に対して現実の着火タイミングが遅延傾向と
なる状況を検出する手段としてＴＨＷを監視しているに
過ぎず、同様の状況を検出できる場合には、着火性判定
の基礎として用いることができる。

【００８１】つまり、ディーゼル機関においてセタン価
の低い燃料を用いた場合には燃料の着火性の低下に起因
して、寒冷地走行時において吸気温が低温である場合に
は燃焼室内の温度が比較的低温となることに起因して、
高地走行時において外気圧が低圧である場合には実質的
に圧縮比が低下することに起因して、それぞれ着火タイ
ミングが遅延傾向となることが知られているが、本実施
例の燃料噴射装置を、かかる状況におけるディーゼルノ
ック低減対策として用いることも可能である。

【００８２】この場合、吸気温センサ、燃料性状検出機
構、外気圧検出機構、又は着火時期センサが、それぞれ
前記した着火性判定手段の要部を構成することになる。

【００８３】また、上述した実施例においては、プラン
ジャ１２に与えるべきプレストロークＱＰＳを求め、そ
の後一端ＱＰＳ（ＮＥ）に対するＱＦＩＮ（ＮＥ）を求
め、次いでＱＦＩＮ（ＮＥ）を補正して最終的な燃料噴
射終了ストロークＱＦＩＮを求める構成としているが、
着火性に応じて実質的にＱＰＳが変動すればよく、ＱＰ
Ｓを求めた後、噴射すべき燃料の量との関係で直接ＱＦ
ＩＮを求めることも可能であり、また先に噴射終了側の
ＱＦＩＮを求め、次いでＱＦＩＮとの関係でＱＰＳを求
める手順とすることも可能である。

【００８４】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、内燃機関
において安定した着火タイミングが得られる状況下では
高い送油率で燃料噴射を行うことにより、優れた排気特
性を確保し、一方着火タイミングが遅延傾向となる状況
下では、燃料の送油率を低げて比較的緩やかな燃料噴射
を実現する。

【００８５】このため、着火タイミングが遅延傾向であ
ると判断されている場合には、現実に着火タイミングが
遅延しても、その遅延により着火前燃料噴射量が大きく
変動することがなく、ディーゼルノックの発生が助長さ
れることがない。このように、本発明に係る内燃機関の
燃料噴射装置によれば、通常の運転状況下における優れ
た排気特性と、燃焼室内の着火性が悪い運転状況下にお
けるディーゼルノックの抑制とを両立するすることがで
きるという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置の原理構
成図である。

【図２】本発明の一実施例である内燃機関の燃料噴射装
置の概略図である。

【図３】本実施例の燃料噴射装置のＥＣＵの構成を示す
フロック図である。

【図４】ディーゼル機関における燃料噴射時期と着火時
期との関係を示す図である。

【図５】カムプレートの回転角とプランジャのリフト量
との関係を表す図である。

【図６】本実施例においてＥＣＵが実行するルーチンの
一例のフローチャートである。

【図７】本実施例においてＥＣＵが使用するマップの一
例である。

【図８】本実施例におけるプレストロークの補正方法を
説明するための図である。

【符号の説明】

Ｍ１，１５高圧室Ｍ２，１２プランジャＭ３スピル弁Ｍ４噴射制御手段Ｍ５着火性判定手段Ｍ６プレストローク変更手段１燃料噴射ポンプ４燃料噴射ノズル６燃料フィードポンプ７パルサ８カムプレート９ローラリング１０カムローラ２２スピル通路２３電磁スピル弁２６タイマ装置３５回転数センサ４０ＥＣＵ４１吸気温センサ４２アクセル開度センサ４３吸気圧センサ４４水温センサ４７ＣＰＵ４８ＲＯＭ４９ＲＡＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 41/12 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を受け入れる燃料吸入口と内燃機関
の燃料噴射ノズルに連通する燃料噴射口とを備える高圧
室と、所定方向に往復動して前記高圧室内の燃料を圧送
するプランジャと、前記高圧室と低圧室とを連通又は遮
断するスピル弁と、前記プランジャのストロークが所定
のプレストロークに達したら前記スピル弁を閉弁し、所
定量の燃料噴射終了時に前記スピル弁を開弁する噴射制
御手段とを備え、前記プランジャの往復動中、プレスト
ロークを越える所定領域を燃料噴射に用いる内燃機関の
燃料噴射装置であって、内燃機関の燃焼室内における燃料の着火性の良否を判定
する着火性判定手段と、該着火性判定手段の判定結果に基づいて、燃料の着火性
が悪いほど前記プレストロークを小さくするプレストロ
ーク変更手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃
料噴射装置。