JPH0882266A

JPH0882266A - 燃料供給装置

Info

Publication number: JPH0882266A
Application number: JP6220666A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Nishikawa; 千尋西川; Tomoji Ishikawa; 友二石川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料供給ポンプの作動に伴いエンジン駆動系
に負荷をかけることがなく、また、高圧インジェクタと
燃料供給ポンプの間に発生する噴射圧力の変動を抑制
し、もってインジェクタの噴射特性を向上させることが
できる燃料供給装置を提供すること。【構成】燃料供給装置ＦＳ１は、ＰＺＴアクチュエー
タ１３によって駆動される高圧燃料供給ポンプＦＰ１
と、ＰＺＴアクチュエータ４１によって駆動される高圧
インジェクタ３０と、燃料供給装置ＦＳ１を制御する電
子制御ユニット（ＥＣＵ）５０とを備えている。また、
高圧燃料供給ポンプＦＰ１と、高圧インジェクタ３０と
は燃料供給パイプ６２を介して連結されており、さら
に、高圧燃料供給ポンプＦＰ１は、フィードポンプ６１
及び燃料供給管６３を介して燃料タンク６０と接続され
ている。そして、ＲＯＭ５１に格納されている駆動信号
出力時期制御プログラムによって、高圧燃料噴射ポンプ
ＦＰ１による燃料吐出量と、高圧インジェクタ３０によ
る燃料噴射量とが一致するように制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料供給ポンプとイン
ジェクタとからなり、内燃機関に対して燃料を供給する
燃料供給装置に関し、さらに詳細には、高い燃料圧力を
有する燃料を供給、噴射するのに好適な燃料供給装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射ノズルから燃料がシリンダ内に
直接噴射されるディーゼルエンジンにおいては、燃料が
十分に拡散する時間がとれないので、燃料噴射時におい
て燃料を霧状に噴射する必要がある。そこで、ディーゼ
ルエンジンを搭載する車両においては、燃料を昇圧する
ための燃料噴射ポンプと、昇圧された燃料を噴射するた
めの燃料噴射ノズルからなる燃料供給装置が備えられて
いる。

【０００３】また、ガソリンエンジンにおいても燃焼特
性の向上等を理由に、近年再び、燃料のシリンダ内噴射
が試みられており、かかる場合、アクチュエータによっ
て駆動されるインジェクタと、燃料供給ポンプからなる
燃料供給装置を搭載することとなる。

【０００４】従来より、燃料圧力を昇圧させ、噴射する
燃料供給装置は、ディーゼルエンジン用として種々実用
化されており、例えば、特開平１−９２５３５号公報に
は、図１０に示すような燃料供給装置が開示されてい
る。

【０００５】この燃料供給装置ＦＳ４は、燃料を昇圧す
るための燃料噴射ポンプＦＰ４と、燃料をシリンダ内に
噴射するための燃料噴射ノズル１１６を備えている。そ
して、燃料噴射ポンプＦＰ４では、燃料は、クランクシ
ャフト（図示しない）等を介してエンジン（図示しな
い）駆動されるフィードポンプ１００によって燃料タン
ク１０１から汲み上げられ、各通路を通ってギャラリー
１０２に供給される。

【０００６】続いて、同じくクランクシャフト等を介し
てエンジン駆動されるロータ１０３が吸入行程に入る
と、スリーブ１０４に形成された通路１０５とロータ１
０３に形成された通路１０６とが連通し、ロータ１０３
内の通路１１８を通じてプランジャ室１０７とギャラリ
ー１０２とが連通する。そして、プランジャ１０８がイ
ンナーカム１０９の内周面に沿って外周側へ移動するこ
とによって、燃料は、ギャラリー１０２から各燃料通路
１０５、１０６を介してプランジャ室１０７に供給され
る。

【０００７】さらに、ロータ１０３が回転すると、通路
１０５と通路１０６とが断通され、プランジャ室１０７
が密閉される。そして、ＰＺＴアクチュエータ１１０に
電圧を印加することにより噴射量制御装置１１１が閉弁
して、通路１１２を閉じることにより吐出行程が開始さ
れる。

【０００８】ロータ１０３がさらに回転すると、ローラ
１１３は、インナーカム１０９のカム山のカム面に沿っ
て摺動し、半径方向の内方へ移動する。この結果、プラ
ンジャ１０８は、プランジャ室１０７に向けて押圧さ
れ、プランジャ室１０７内の燃料が加圧され、通路１１
４を介してデリバリバルブ１１５から燃料噴射ノズル１
１６に向けて燃料が圧送される。

【０００９】高圧の燃料が供給された燃料噴射ノズル１
１６では、供給燃料の圧力がスプリング（図示しない）
の付勢力を上回った際に、スプリングによって付勢され
ているニードルが上方に押し上げられ、燃料噴射孔から
燃料が噴射される。

【００１０】続いて、ＰＺＴアクチュエータ１１０に印
加した電圧を除去し、噴射量制御装置１１１を消勢して
開弁すると、通路１１２と通路１１７とが連通状態とな
ってプランジャ室１０７の燃料が溢流される。すると、
ニードルを押し上げていた燃料圧力が急速に低下し、ニ
ードルは閉弁方向に移動して燃料噴射が終了する。

【００１１】このように、従来の燃料噴射ポンプＦＰ４
は、燃料の調量を行う噴射量制御装置１１１について
は、ＰＺＴアクチュエータ１１０によって電子的に駆動
制御されているものの、燃料の圧送を行い、燃料の噴射
時期を左右するプランジャ１０８の駆動は、クランクシ
ャフト等を介してエンジン出力を用いることによって行
われていた。そして、シリンダ内に燃料を噴射する燃料
噴射ノズル１１６は、ニードルを開弁方向に駆動するア
クチュエータを備えず、燃料圧力によって開弁方向に駆
動されていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
燃料供給装置ＦＳ４を構成する燃料供給ポンプＦＰ４に
おいては、燃料を圧送するプランジャ１０８が、クラン
クシャフト（エンジン）によって直接駆動されている。
したがって、エンジン駆動系に燃料噴射系を駆動するこ
とによるフリクションロスが発生してしまうという問題
があった。特に、エンジン高回転時には、インナーカム
１０９とローラ１１３とが頻繁に摺動して噴射系駆動ト
ルクが増大するため、エンジン駆動系のトルク損失が著
しく増大してしまい、エンジン出力性能の低下、燃費性
能が悪化するという問題が生じていた。

【００１３】また、さらに高圧の燃料圧力を得ようとす
る場合には、プランジャ１０８をより大きな駆動力で駆
動する必要があるが、かかる場合、エンジン駆動系のト
ルク損失がますます増大してしまうという問題があっ
た。したがって、このような機械駆動式の燃料供給ポン
プＦＰ４では、供給することができる燃料圧力が限られ
てしまい、将来への発展性に欠けるという問題があっ
た。

【００１４】さらに、機械駆動式の燃料供給ポンプＦＰ
４と油圧駆動式高圧インジェクタである燃料噴射ノズル
１１６を組み合わせた燃料供給装置ＦＳ４では、燃料供
給ポンプＦＰ４から圧送された燃料が有する圧力により
燃料噴射ノズル１１６が開弁されていた。したがって、
燃料が燃料供給ポンプＦＰ４から圧送されるタイミング
に合わせて燃料噴射ノズル１１６から燃料の噴射を行う
ことができず、圧力脈動が発生するとともに、正確な燃
料噴射時期制御を行うことができないという問題があっ
た。

【００１５】またさらに、機械駆動式の燃料供給ポンプ
ＦＰ４に被駆動式高圧インジェクタを組み合わせた場合
には、高圧インジェクタによって燃料噴射時期、噴射燃
料量が制御され、所望の時期に開弁制御を行うことはで
きる。しかしながら、燃料供給ポンプＦＰ４の燃料噴射
タイミングは、クランクシャフト等の回転角によってほ
とんど定まっており、被駆動式高圧インジェクタの開弁
時期に同期するように制御することは不可能であった。

【００１６】したがって、高圧インジェクタの開弁時期
に合わせて燃料を圧送することができず、高圧インジェ
クタと燃料供給ポンプＦＰ４との間に圧力脈動が発生
し、燃料噴射量がバラツキ易いものであった。この結
果、高圧インジェクタのダイナミックレンジを広くとる
ことができず、噴射指示期間が短い状態における噴射量
の制御を正確に行うことができないという問題があっ
た。また、理想的な燃料マネジメントを行うことができ
ず、燃焼排気ガス中のＮｏｘ等のコントロールを行い難
いという問題があった。

【００１７】本発明は、前記従来の問題点を解消するた
めになされたものであり、燃料供給ポンプの作動に伴い
エンジン駆動系に負荷をかけることのない燃料供給装置
を提供することを目的とする。また、高圧インジェクタ
と燃料供給ポンプの間に発生する噴射圧力の変動を抑制
し、もってインジェクタの噴射特性を向上させることが
できる燃料供給装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係る燃料供給装置は、ＰＺＴアクチュエータを
有し、そのＰＺＴアクチュエータによって弁体を移動さ
せて開弁する高圧インジェクタと、ＰＺＴアクチュエー
タを有し、そのＰＺＴアクチュエータによってピストン
を移動させて燃料を高圧化するとともに、高圧化された
燃料を前記高圧インジェクタに供給する高圧燃料供給ポ
ンプと、エンジン負荷状態を検出するエンジン負荷検出
手段と、そのエンジン負荷検出手段によって検出された
エンジン負荷データに基づいて燃料噴射条件を決定する
燃料噴射条件決定手段と、その燃料噴射条件決定手段に
よって決定された燃料噴射条件に基づき、前記高圧イン
ジェクタのＰＺＴアクチュエータへ高圧インジェクタ駆
動信号を出力する高圧インジェクタ駆動制御手段と、前
記燃料噴射条件決定手段によって決定された燃料噴射条
件に基づき、前記燃料供給ポンプのＰＺＴアクチュエー
タへ高圧燃料供給ポンプ駆動信号を出力する高圧燃料供
給ポンプ駆動制御手段と、前記高圧燃料供給ポンプ駆動
信号を前記高圧インジェクタ駆動信号よりも所定時間進
めて出力させる駆動信号出力時期制御手段とを構成とし
て備える。

【００１９】

【作用】上記構成を備えた本発明に係る燃料供給装置で
は、エンジン負荷検出手段によって現在のエンジン負荷
状態が検出され、エンジン負荷データとして燃料噴射条
件決定手段に向けて出力される。エンジン負荷データが
入力された燃料噴射条件決定手段では、エンジン負荷デ
ータに基づいて、燃料噴射時期、噴射燃料量、燃料噴射
圧力等の燃料噴射条件が演算され、その燃料噴射条件
は、高圧インジェクタ駆動制御手段、高圧燃料供給ポン
プ駆動制御手段に出力される。

【００２０】そして、高圧燃料供給ポンプ駆動制御手段
は、入力された燃料噴射条件に基づいて、高圧燃料供給
ポンプのＰＺＴアクチュエータに対して高圧燃料ポンプ
駆動信号を出力する。この高圧燃料供給ポンプ駆動信号
を受けた高圧燃料供給ポンプのＰＺＴアクチュエータ
は、電圧が印加されることにより伸長し、その結果、ピ
ストンが高圧燃料供給ポンプ内に導入されている燃料を
加圧して高圧燃料化する。高圧燃料供給ポンプによって
高圧化された燃料は、高圧インジェクタに供給される。

【００２１】ところで、本発明に係る燃料供給装置に
は、高圧燃料供給ポンプ駆動信号を高圧インジェクタ駆
動信号よりも所定時間進めて出力させる駆動信号出力時
期制御手段が備えられている。したがって、高圧燃料供
給ポンプのＰＺＴアクチュエータに対して出力される高
圧燃料供給ポンプ駆動信号は、高圧インジェクタ駆動制
御手段から、高圧インジェクタ駆動信号が出力される時
間より所定時間だけ進んだ時間に出力される。

【００２２】一方、高圧インジェクタ駆動制御手段は、
入力された燃料噴射条件に基づいて、高圧インジェクタ
のＰＺＴアクチュエータに対して高圧インジェクタ駆動
信号を出力する。この高圧インジェクタ駆動信号を受け
た高圧インジェクタのＰＺＴアクチュエータは、印加さ
れていた電圧が除去されることにより収縮し、その結
果、弁体が開弁方向に移動することにより、開弁する。

【００２３】そして、高圧インジェクタが開弁すると同
時に、先に駆動開始されている高圧燃料供給ポンプから
供給された高圧の燃料が、高圧インジェクタの噴射孔に
到達し、噴射される。

【００２４】したがって、高圧インジェクタの開弁時期
と、高圧燃料の噴射孔への到達時期のずれに起因する圧
力脈動が抑止される。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を燃料供給装置に具体化したい
くつかの実施例について図面を参照して説明する。

【００２６】先ず、第１実施例に係る燃料供給装置ＦＳ
１の全体構成について図１を参照して説明する。燃料供
給装置ＦＳ１は、ＰＺＴアクチュエータ（図示省略）に
よって駆動される高圧燃料供給ポンプＦＰ１と、ＰＺＴ
アクチュエータ（図示省略）によって駆動される高圧イ
ンジェクタ３０と、燃料供給装置ＦＳ１を制御する電子
制御ユニット（ＥＣＵ）５０とを備えている。また、高
圧燃料供給ポンプＦＰ１と、高圧インジェクタ３０とは
燃料供給パイプ６２を介して連結されており、さらに、
高圧燃料供給ポンプＦＰ１は、フィードポンプ６１及び
燃料供給管６３を介して燃料タンク６０と接続されてい
る。

【００２７】続いて、第１実施例に係る燃料供給装置Ｆ
Ｓ１を構成する高圧燃料供給ポンプＦＰ１の構成につい
て図３を参照して説明する。高圧燃料供給ポンプＦＰ１
は、シリンダ１１と、ピストン１２と、ピストン１２を
駆動するＰＺＴアクチュエータ１３と、ＰＺＴアクチュ
エータ１３の発生力を検出するＰＺＴアクチュエータと
一体となった圧電圧力センサ１４を備えている。

【００２８】シリンダ１１は、ハウジング内に筒状に形
成されており、右端側から圧力センサ１４、ＰＺＴアク
チュエータ１３、ピストン１２の順に各構成部材が配設
されている。そして、ピストン１２の左端面とシリンダ
１１の左側内側面によって形成される空間は、ピストン
１２が左方に向けて駆動された際に、燃料の圧力を昇圧
させる燃料加圧室１５として機能する。

【００２９】燃料加圧室１５の左端面には、燃料タンク
６０からフィードポンプ６１を介して供給される燃料を
燃料加圧室１５内に導入するための燃料導入ポート１６
が形成されている。また、燃料導入ポート１６には、燃
料加圧室１５内において昇圧された燃料が燃料タンク６
０へ向けて逆流することを防止するために、チェックボ
ール式の逆流防止弁１７が接続されている。

【００３０】さらに、燃料加圧室１５の左端面には、燃
料加圧室１５内において昇圧された高圧燃料を燃料噴射
ノズル３０へ向けて吐出するための燃料吐出ポート１８
が形成されている。また、燃料吐出ポート１８には、ニ
ードル３１（後述する）が閉弁された際に、燃料が燃料
加圧室１５内に向けて逆流することを防止するために、
チェックボール式の逆流防止弁１９が接続されている。

【００３１】ピストン１２は、シリンダ１１径より若干
小さい径を有する薄い円柱状のピストンであり、その外
周面には溝１２ａが形成されている。そして、溝１２ａ
には、燃料加圧室１５内に導入された燃料がピストン１
２後方（下方）に漏れ出ることを防止するためのＯリン
グ２０、及びバックアップリング２１が嵌合されてい
る。

【００３２】ＰＺＴアクチュエータ１３は、電圧が印加
されていない状態においてピストン１２右端面と密接さ
れており、電圧印加されると左右方向に伸長し、電圧が
除去されると収縮して元の長さに戻る。また、ＰＺＴア
クチュエータ１３は、電子制御ユニット内の高圧燃料供
給ポンプ駆動回路（後述する）と接続されている。

【００３３】圧力センサ１４は、ＰＺＴアクチュエータ
１３の右端面とシリンダ１１の右端側面との間に配設さ
れており、ＰＺＴアクチュエータ１３の伸長に伴い圧力
センサ１４に加えられる圧力（ＰＺＴアクチュエータ１
３の発生力）を電気信号に変換し、圧力検出信号として
ＥＣＵ４０へ向けて出力する。この圧力センサ１４は、
ＰＺＴアクチュエータ１３と一体型の圧電式センサであ
る。

【００３４】次に、第１実施例に係る燃料供給装置ＦＳ
１を構成する高圧インジェクタ３０の構成について図２
を参照して説明する。高圧インジェクタ３０は、ニード
ル３１と、ニードル３１を閉弁方向に付勢するコイルス
プリング３２と、ニードル３１を開弁方向、あるいは、
閉弁方向に駆動させるニードル駆動機構４０と、燃料供
給パイプ６２と接続される燃料供給ポート３３を備えて
いる。また、高圧インジェクタ３０は、燃料供給ポート
３３と連結されている燃料通路３４と、燃料通路３４と
連結されるとともに、ニードル３１の周部に形成されて
いる環状燃料通路３５とを備えている。

【００３５】ニードル駆動機構４０は、ＰＺＴアクチュ
エータ４１と、ＰＺＴアクチュエータ４１によって駆動
される圧力ピストン４２と、圧力ピストン４２によって
燃料が加圧される圧力室４３と、圧力室４３とコイルス
プリング孔３２ａとを連通する連通孔４４を備えてい
る。

【００３６】ＰＺＴアクチュエータ４１は、その伸長、
収縮方向が上下方向となるように高圧インジェクタ本体
３７の上方に内設されており、図２中左上部から本体３
７の内部に入る信号線によって後述するＥＣＵ５０にお
ける高圧インジェクタ駆動回路５８と接続されている。
また、ＰＺＴアクチュエータ４１の上端面は、本体３７
の上側部分によって固定されており、電圧が印加され伸
長する際には、下方に向かって伸長することとなる。

【００３７】圧力ピストン４２は、断面が逆凸状に形成
されるとともに、押当部材４５を介してＰＺＴアクチュ
エータ４１の下側に配設されており、凸部両端には、皿
バネ４６が配設されている。そして、圧力ピストン４２
は、皿バネ４６の弾性力によって、常に、押当部材４５
に圧接されており、ＰＺＴアクチュエータ４１の動作に
追随する。

【００３８】圧力室４３は、圧力ピストン４２の下端面
とピストン孔４７とによって形成される小室であり、ニ
ードル３１の上側テーパ部３１ｂ近傍と、その周壁部と
の隙間から浸入する燃料によって満たされている。そし
て、この圧力室４３と、コイルスプリング孔３２ａと
は、連通孔４４を介して連通されている。

【００３９】コイルスプリング孔３２ａは、連通孔４４
の下側に形成されている小孔であり、コイルスプリング
３２が配設されている。そして、このコイルスプリング
孔３２ａは、コイルスプリング３２の下側に配設されて
いるニードル３１の上端面によって区画されている。

【００４０】ニードル３１は、その下端においてテーパ
状に形成された下側テーパ部３１ａと、上方においてテ
ーパ状に形成された上側テーパ部３１ｂと、上端面に形
成されたコイルスプリング支持突起３１ｃを備えてい
る。そして、下側テーパ部３１ａが環状燃料通路３５の
係止部３５ａに係止されることにより環状燃料通路３５
（燃料噴射孔３５ｂ）が閉塞される。

【００４１】したがって、ＰＺＴアクチュエータ４１に
電圧が印加され、ＰＺＴアクチュエータ４１が伸長した
場合には、圧力室４３において加圧された燃料圧力が連
通孔４４、及びコイルスプリング孔３２ａを通って、ニ
ードル３１上端に伝搬されることによりニードル３１は
閉弁方向に駆動される。一方、ＰＺＴアクチュエータ４
１に印加された電圧が除去され、ＰＺＴアクチュエータ
４１が収縮した場合には、ニードル３１上端を押圧して
いた燃料圧力が取り除かれ、ニードル３１は開弁方向に
駆動される。

【００４２】ここで、コイルスプリング３２ａの上端
は、コイルスプリング孔３２ａの上側面と当接してい
る。また、コイルスプリング３２ａの下端は、ニ−ドル
３１のコイルスプリング支持突起３１ｃと当接するとと
もに、その配設位置が定められている。このとき、コイ
ルスプリング３２は、自由長さより縮められた状態で配
設されているので、その弾性力によってニードル３１
は、閉弁方向に付勢されている。

【００４３】このコイルスプリング３２は、圧力室４３
に未だ燃料が満たされていない初期駆動時、すなわち、
ＰＺＴアクチュエータ４１によっては、ニードル３１を
閉弁方向に移動させることができない時期において、ニ
ードル３１を閉弁方向に付勢するためのものである。

【００４４】燃料供給ポート３３は、本体右側中段に形
成されており、高圧インジェクタ本体３７内に複数形成
されている燃料通路３４と連結されている。環状燃料通
路３５は、燃料通路３４を通って供給された燃料をニー
ドル３１の下側テーパ部３１ａに供給するための筒状の
通路であり、ニードル３１の下側テーパ部３１ａを係止
する係止部３５ａが形成されている下端部付近を除い
て、ニードル３１の外径よりも大きく形成されている。
また、環状燃料通路３５は、その上端近傍において燃料
通路３４と連結されており、その下端部には燃料噴射孔
３５ｂを備えている。

【００４５】次に、本実施例に係る燃料供給装置ＦＳ１
の各種駆動制御を行うＥＣＵ５０について、図１に示す
全体構成図を参照して説明する。電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）５０は、エンジン負荷に応じた燃料噴射条件のマ
ップ、各種制御プログラム等を記憶しているＲＯＭ５１
と、各種演算処理を行うＣＰＵ５２と、各種センサから
の検出データ、演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ５
３を備えている。そして、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５３、及
びＣＰＵ５２は、バス５４によって相互に接続されてい
るとともに、入出力インタ−フェイス５５に接続されて
いる。

【００４６】ＲＯＭ５１には、エンジン負荷データに応
じた燃料噴射時期、燃料噴射圧力、噴射燃料量等の燃料
噴射条件のマップ、高圧燃料ポンプ駆動信号を高圧イン
ジェクタ駆動信号に対して、Ｔ０時間だけ先に出力させ
る駆動信号出力時期制御プログラムが格納されている。

【００４７】入出力インタ−フェイス５５には、圧力セ
ンサ１４、エンジン水温センサ５６ａ、エンジン回転数
センサ５６ｂ、アクセル開度センサ５６ｃが接続されて
おり、エンジン負荷検出手段としての、エンジン水温セ
ンサ５６ａ、エンジン回転数センサ５６ｂ、アクセル開
度センサ５６ｃからは、エンジンの負荷状態を示すエン
ジン負荷データが入力される。また、圧力センサ１４か
らは、高圧燃料供給ポンプＦＰ１におけるＰＺＴアクチ
ュエータ１３の現実の発生力データが入力される。この
発生力データは、決定された燃料噴射条件に基づいて高
圧燃料供給ポンプＦＰ１が正しく作動しているか否かを
判断するフィードバック制御における判断データとして
用いられる。

【００４８】また、入出力インタ−フェイス５５には、
高圧燃料供給ポンプＦＰ１のＰＺＴアクチュエータ１３
を駆動制御する高圧燃料ポンプ駆動回路５７と、高圧イ
ンジェクタ３０のＰＺＴアクチュエータ４１を駆動制御
する高圧インジェクタ駆動回路５８が接続されている。
そして、各種エンジン負荷データとマップによって決定
された燃料噴射条件に基づいて、高圧インジェクタ駆動
回路５８に対して高圧インジェクタ駆動信号が出力され
る。また、駆動信号出力時期制御プログラムによって、
高圧インジェクタ駆動信号に対してＴ０時間だけ先立
ち、燃料噴射条件に基づき高圧燃料供給ポンプ駆動回路
５７に対して高圧燃料供給ポンプ駆動信号が出力され
る。

【００４９】次に、上記構成を備えた燃料供給装置ＦＳ
１における燃料の流路について図１〜図３を参照して説
明する。燃料タンク６０に貯蔵されている燃料は、フィ
ードポンプ６１によって吸い上げられ、燃料供給管６３
を通って、燃料導入ポート１６を介して燃料加圧室１５
に導入される。燃料加圧室１５に導入された燃料は、ピ
ストン１２がＰＺＴアクチュエータ１３によって左方に
駆動されるのに伴って、徐々に加圧され、高圧の燃料と
なる。

【００５０】また、燃料加圧室１５内において高圧化さ
れた燃料は、加圧されると供に、燃料吐出ポート１８か
ら燃料供給パイプ６２へと吐出される。このとき、燃料
導入ポート１６には、チェックボール式の逆流防止弁１
７が接続されているので、燃料導入ポート１６から燃料
供給管６３に向けて燃料が吐出されることはない。

【００５１】燃料供給パイプ６２に吐出された燃料は、
高圧インジェクタ３０に向かって圧送され、高圧インジ
ェクタ３０の燃料供給ポート３３から高圧インジェクタ
３０内部に導入される。燃料供給ポート３３から供給さ
れた燃料は、燃料通路３４を通ってニードル３１の上側
テーパ部３１ｂ近傍に到達し、ニードル３１周部の環状
燃料通路３５に供給される。そして、ニードル３１先端
に形成された下側テーパ部３１ａに到達する。

【００５２】また、燃料供給ポート３３から供給された
燃料の一部は、ニードル３１の上側テーパ部３１ｂ近傍
とその周壁部との隙間から、コイルスプリング孔３２
ａ、及び連通孔４４を介して圧力室４３に供給され、Ｐ
ＺＴアクチュエータ４１の作動に伴い、ニードル３１を
開弁または閉弁するための圧力媒体として機能する。

【００５３】高圧インジェクタ３０は、通常、ＰＺＴア
クチュエータ４１に対して電圧が印加された状態に保た
れており、この状態においては、ＰＺＴアクチュエータ
４１は、伸長している。したがって、圧力ピストン４２
は、ＰＺＴアクチュエータ４１の発生力により下側に押
圧されており、圧力室４３内の燃料圧力も昇圧される。
この結果、圧力室４３内において昇圧された燃料は、連
通孔４４を通ってニードル３１上端を下側に向けて押圧
するので、ニードル３１の下側テーパ部３１ａと係止突
起３５ａとが圧接され、燃料噴射孔３５ｂは閉塞された
状態にある。

【００５４】そして、高圧インジェクタ駆動信号が高圧
インジェクタ駆動回路５８に入力されると、ＰＺＴアク
チュエータ４１に印加されていた電圧が除去され、ＰＺ
Ｔアクチュエータ４１が収縮する。こうして、ＰＺＴア
クチュエータ４１が収縮することにより、圧力ピストン
４２を押圧する力が除去され、圧力ピストン４２は上方
に向かって移動する。

【００５５】この結果、圧力室４３内に存在する燃料の
圧力が急速に低下していき、ニードル３１の上端部を押
圧していた燃料圧力が消失する。したがって、ニードル
３１を下側に付勢する力はコイルスプリング３２による
弾性力だけとなる。

【００５６】ここで、ニードル３１の上側テーパ部３１
ｂには、上方に向けて高い燃料圧力が作用しており、ま
た、コイルスプリング３２の弾性力は、燃料圧力よりも
小さく設定されているので、ニードル３１は上方に向け
て移動する。この結果、下側テーパ部３１ａと係止突起
３５ａとが離隔し、その隙間を通って燃料噴射孔３５ｂ
から燃料が噴射される。

【００５７】やがて、燃料噴射時間が終了し、高圧イン
ジェクタ駆動回路５８に対する高圧インジェクタ駆動信
号の出力が中止されると、再び高圧インジェクタ３０の
ＰＺＴアクチュエータ４１に電圧が印加され、ニードル
３１の下側テーパ部３１ａによって燃料噴射孔３５ｂが
閉塞される。

【００５８】続いて、上記構成を備えた第１実施例に係
る燃料供給装置ＦＳ１における高圧インジェクタ３０と
高圧燃料供給ポンプＦＰ１との駆動制御について図４〜
図６を参照して説明する。

【００５９】先ず、各種センサ５６ａ、５６ｂ、５６ｃ
によって検出されたエンジン負荷データとＲＯＭ５１に
格納されているマップに基づいて、燃料噴射時期、燃料
噴射量、噴射圧力等の燃料噴射条件が選択、決定され
る。このとき決定された燃料噴射時期は、後述するよう
に、高圧インジェクタ駆動回路５８に対して高圧インジ
ェクタ駆動信号が出力される時期であり、高圧インジェ
クタ３０からエンジンシリンダ内に向けて実際に燃料が
噴射される時期とは異なる。

【００６０】こうして燃料噴射時期が決定すると、駆動
信号出力時期制御プログラムによって、高圧燃料供給ポ
ンプ駆動信号の出力時期が決定される。この駆動信号出
力時期制御プログラムでは、高圧インジェクタ駆動信号
が出力される時期から、Ｔ０時間だけ先行して高圧燃料
供給ポンプ駆動信号を出力する処理が行われる。

【００６１】ここで、高圧燃料供給ポンプ駆動信号の出
力時期を高圧インジェクタ駆動信号の出力時期よりもＴ
０時間だけ先行させる理由について図４及び図６を参照
して説明する。

【００６２】先ず、図６を参照してＰＺＴアクチュエー
タの一般的な出力特性について説明する。ここに、図６
はＰＺＴアクチュエータが駆動されることによって発生
する圧力と、ＰＺＴアクチュエータの変位との関係を示
すグラフであり、縦軸はＰＺＴアクチュエータが駆動さ
れることによって発生する圧力を、横軸はＰＺＴアクチ
ュエータの変位を示している。

【００６３】今、要求圧力がＰ１であるとすると、この
要求圧力Ｐ１に対応するＰＺＴアクチュエータの変位は
Ｘ１である。すなわち、高圧燃料供給ポンプ駆動回路５
７に対して駆動信号が入力されてから、要求圧力Ｐ１が
得られるまでには、ＰＺＴアクチュエータがＸ１だけ変
位（プレストローク）する必要があり、その変位時間だ
けタイムラグが発生することとなる。したがって、高圧
燃料供給ポンプＦＰ１によって所定時間に要求圧力Ｐ１
を得るためには、このタイムラグを考慮にいれて高圧燃
料供給ポンプ駆動回路５７に対して駆動信号を出力する
必要がある。

【００６４】次に、図４を参照して高圧燃料供給ポンプ
駆動信号の出力時期と高圧インジェクタ駆動信号の出力
時期との関係について説明する。ここに、図４は高圧燃
料供給ポンプ駆動信号、高圧インジェクタ駆動信号、高
圧燃料供給ポンプＦＰ１のＰＺＴアクチュエータ１３の
変位、高圧燃料供給ポンプＦＰ１の吐出量、及び高圧イ
ンジェクタ３０の噴射量の時間変位を示すタイムチャー
トである。また、縦軸は各信号のオン、オフ、及び変
位、吐出量、噴射量の多少、大小を示し、横軸は経過時
間を示している。

【００６５】先ず、高圧インジェクタ３０について見て
みると、高圧インジェクタ駆動信号がオンされてから、
実際にニードル３１が開弁方向に移動され、高圧インジ
ェクタ３０が開弁されるまでにＴ２時間のタイムラグが
生じている。ここで、高圧インジェクタ３０のＰＺＴア
クチュエータ４１は、常時、電圧が印加され、伸長して
いる状態にあり、高圧インジェクタ駆動信号がオンされ
ると、印加されていた電圧が除去され、収縮するもので
ある。そして、圧力媒体としての燃料を介してニードル
３１に加えられていた押圧力が除去されることにより、
ニードル３１が開弁方向に移動され、高圧インジェクタ
３０が開弁する。

【００６６】この結果、ＰＺＴアクチュエータ４１の収
縮、ニードル３１の移動に時間が費やされ、高圧インジ
ェクタ駆動回路５８に対して、高圧インジェクタ駆動信
号が入力された時期と、実際に高圧インジェクタ３０が
開弁される時期との間には、Ｔ２時間のタイムラグが生
じるのである。

【００６７】したがって、ｔ２時にエンジンシリンダ内
に燃料を噴射したければ、燃料噴射条件を決定する際
に、このタイムラグを考慮に入れて、燃料噴射開始時期
を決定する必要がある。

【００６８】一方、高圧燃料供給ポンプＦＰ１について
見てみると、高圧燃料供給ポンプ駆動信号がオンされて
から、実際に高圧燃料供給ポンプＦＰ１から燃料が吐出
されるまでにＴ１時間のタイムラグが生じている。ここ
で、高圧燃料供給ポンプＦＰ１のＰＺＴアクチュエータ
１３は、高圧燃料供給ポンプ駆動信号がオンされると、
電圧が印加され、伸長して燃料加圧室１５内の燃料を加
圧する。したがって、高圧インジェクタ３０のＰＺＴア
クチュエータ４１の場合と同様に、ＰＺＴアクチュエー
タ１３が伸長するまでにＴ２時間程度の時間が費やされ
ることとなる。

【００６９】ところが、Ｔ１時間は、Ｔ２時間と比較し
て長いことがタイムチャートから読み取れる。これは、
先に説明したように、要求圧力が得られるまでＰＺＴア
クチュエータ１３をプレストロークさせなければなら
ず、プレストロークに費やされる時間が加算されるから
である。

【００７０】以上説明したように、高圧インジェクタ駆
動信号がオンされてから高圧インジェクタ３０が開弁す
るまでＴ２時間を要し、高圧燃料供給ポンプ駆動信号が
オンされてから高圧燃料供給ポンプＦＰ１が燃料を吐出
するまでＴ１時間を要することとなる。

【００７１】したがって、ｔ２時に高圧インジェクタ３
０を開弁させると同時に、高圧燃料噴射ポンプ１０から
燃料を吐出させるためには、高圧インジェクタ駆動信号
がオンされるｔ１時よりもＴ０時間（＝Ｔ１−Ｔ０）だ
け先行させて、高圧燃料供給ポンプ駆動信号をオンする
必要があることとなる。

【００７２】続いて、高圧燃料供給ポンプＦＰ１の駆動
制御について図５に示すフローチャートに基づいて説明
する。なお、フローチャート中の各ステップは、以後、
「Ｓ」と表すこととする。

【００７３】先ず、高圧燃料供給ポンプ駆動信号がオン
されたか否かが判断され（Ｓ１０）、高圧燃料供給ポン
プ駆動信号がオンされていないと判断された場合には
（Ｓ１０：ＮＯ）、高圧燃料供給ポンプ駆動信号がオン
されるまで待機状態となる。やがて、高圧燃料供給ポン
プ駆動信号がオンされると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、高圧燃
料ポンプ駆動回路５７によって、高圧燃料供給ポンプＦ
Ｐ１のＰＺＴアクチュエータ１３に電圧が印加される
（Ｓ１１）。この結果、ＰＺＴアクチュエータ１３が伸
長し、ピストン１２によって燃料加圧室１５内の燃料が
加圧されるとともに、燃料吐出ポート１８から燃料供給
パイプ６２に吐出される。

【００７４】そして、高圧燃料供給ポンプ駆動信号がオ
ンされてからＴ１時間経過したか否が判断され（Ｓ１
２）、Ｔ１時間経過していない場合には（Ｓ１２：Ｎ
Ｏ）、Ｔ１時間経過するまで待機状態となる。このとき
待機するＴ１時間は、先のタイムチャートにおいて説明
したＴ１時間であり、Ｔ１時間経過後でなければ次に述
べるフィードバック制御を実施する意味がないからであ
る。

【００７５】やがて、Ｔ１時間経過すると（Ｓ１２：Ｙ
ＥＳ）、圧力センサ１４からの検出データに基づいて、
高圧燃料供給ポンプＦＰ１のＰＺＴアクチュエータ１３
に対して印加する電圧値のフィードバック制御が開始さ
れる（Ｓ１３）。フィードバック制御では、先ず、現在
時間が燃料噴射期間内にあるか否かが判断される（Ｓ１
４）。すなわち、燃料噴射期間を外れて高圧燃料供給ポ
ンプＦＰ１のＰＺＴアクチュエータに対して印加する電
圧値のフィードバック制御を行う意味はないからであ
る。

【００７６】現在時間が燃料噴射期間内にあると判断さ
れた場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、圧力センサ１４から
出力される検出値が先回の検出値と比較して増加してい
るか否かが判断される（Ｓ１５）。そして、圧力センサ
１４の検出値が増加していると判断された場合には（Ｓ
１５：ＹＥＳ）、ＰＺＴアクチュエータ１３に印加する
電圧値を低下させる（Ｓ１６）。こうして、電圧値を低
下させた後、Ｓ１４に移行する。

【００７７】ここで、圧力センサ１４の検出値が増加し
ているということは、ＰＺＴアクチュエータ１３によっ
て発生する発生力が増加していることを意味しており、
燃料加圧室１５から高圧インジェクタ３０へ圧送される
燃料量、及び燃料圧力が増加してしまう。したがって、
高圧インジェクタ３０から噴射される燃料の量が圧力変
動の影響によって一定値に定まらず、燃料噴射量のコン
トロールが困難になるので、フィードバック制御によっ
てこれを抑制するのである。

【００７８】一方、圧力センサ１４から出力される検出
値が先回の検出値と比較して増加していないと判断され
た場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、圧力センサ１４から出力
される検出値が先回の検出値と比較して低下しているか
否かが判断される（Ｓ１７）。そして、圧力センサ１４
の検出値が低下していると判断された場合には（Ｓ１
７：ＹＥＳ）、ＰＺＴアクチュエータ１３に印加する電
圧値を増加させる（Ｓ１８）。こうして、電圧値を増加
させた後、Ｓ１４に移行する。

【００７９】ここで、圧力センサ１４の検出値が低下し
ているということは、ＰＺＴアクチュエータ１３によっ
て発生する発生力が低下していることを意味しており、
燃料加圧室１５から高圧インジェクタ３０へ圧送される
燃料量、及び燃料圧力が低下してしまう。したがって、
圧力センサ１４の検出値が増加した場合と同様に、高圧
インジェクタ３０から噴射される燃料の量が圧力変動の
影響によって一定値に定まらず、燃料噴射量のコントロ
ールが困難になる。そこで、フィードバック制御を行
い、発生力のばらつきを補正し、燃料噴射量のばらつき
を抑制するのである。

【００８０】さらに、圧力センサ１４から出力される検
出値が先回の検出値と比較して低下していないと判断さ
れた場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、ＰＺＴアクチュエータ
１３に対して同一の電圧値が印加されていることとなる
ので、電圧値を増加、あるいは、低下させる処理を実行
することなく、Ｓ１４に移行する。

【００８１】やがて、燃料噴射期間が終了し、現在時間
が燃料噴射期間内にないと判断された場合には（Ｓ１
４：ＮＯ））、高圧燃料供給ポンプＦＰ１のＰＺＴアク
チュエータ１３に印加されていた電圧が除去される。こ
の結果、ＰＺＴアクチュエータ１３は収縮し、燃料加圧
室１５内の燃料圧力が急速に低下し、高圧燃料供給ポン
プＦＰ１からの燃料の吐出が終了する（Ｓ１９）。

【００８２】このように、高圧燃料供給ポンプＦＰ１の
ＰＺＴアクチュエータ１３の発生力を圧力センサ１４に
よって逐次検出し、その検出結果に基づいて、ＰＺＴア
クチュエータ１３に印加する電圧値を制御することによ
って、圧力脈動が抑制される。すなわち、図４において
説明したように、高圧インジェクタ３０から噴射される
燃料量と、高圧燃料供給ポンプＦＰ１から吐出される燃
料量を一致させることにより、圧送された燃料の揺り戻
しが抑制され、噴射量のばらつきが抑制されるのであ
る。

【００８３】この結果、高圧インジェクタ３０から噴射
される燃料量は一定となり、燃料噴射量のコントロール
が極めて容易化される。ここで、高圧インジェクタ３０
から噴射される燃料の噴射量のばらつきの様子を図７に
示すグラフに基づいて説明する。なお、図７は高圧イン
ジェクタ３０から噴射される燃料の噴射量と、燃料噴射
の指示期間との関係を示すグラフであり、グラフ上方に
は、理想的な噴射量−噴射指示期間直線に対する現実の
噴射量のばらつきが示されている。また、実線は従来例
にかかる燃料噴射装置におけるばらつきを示し、破線は
第１実施例にかかる燃料供給装置ＦＳ１におけるばらつ
きを示している。

【００８４】グラフから分かるように、現実の噴射量は
理想的な噴射量−噴射指示期間直線に乗ることはなく、
特に、噴射指示期間が短い場合には、ばらつきが顕著に
現れている。この噴射量のばらつきは、高圧燃料供給ポ
ンプＦＰ１による燃料の吐出時期と、高圧インジェクタ
３０による燃料の噴射時期のずれによって発生する圧力
脈動に起因するものであり、高圧インジェクタ３０に圧
送される燃料圧力が変動することにより、噴射量がばら
ついてしまうのである。

【００８５】したがって、噴射指示期間が短く、高圧イ
ンジェクタ３０から噴射される燃料の噴射量が少ない場
合には、噴射指示期間が長く、燃料噴射量が多い場合と
比較して、微妙な噴射量のばらつきが大きく影響するこ
とになる。

【００８６】この結果、精密な燃料マネジメントを実行
するために不可欠となる、正確な噴射量コントロールを
行うためには、噴射量のばらつきが許容ばらつき範囲＋
α〜−αにある噴射指示期間内（実用噴射指示期間）に
おいて、噴射指示期間を定めることが要求される。した
がって、実際に要求される燃料の噴射量に対応する噴射
指示期間が実用噴射指示期間外に存在する場合には、実
際に要求されている噴射量よりも多い（少ない）噴射量
に対応する実用噴射指示期間によってカバーしなければ
ならないこととなる。

【００８７】その結果、高圧インジェクタのダイナミッ
クレンジは狭くなり、エンジンがアイドル状態、あるい
は、低回転状態にあるときも、本来、要求される燃料の
噴射量よりも多くの燃料を噴射しなければならず、燃費
効率の向上を図ることができない。

【００８８】ところが、第１実施例にかかる燃料供給装
置ＦＳ１では、先ず、駆動信号出力時期制御プログラム
によって、高圧インジェクタ３０の開弁時期と、高圧燃
料供給ポンプＦＰ１から高圧燃料が吐出される時期とが
同期するように各駆動信号の出力時期が制御されてい
る。また、高圧燃料供給ポンプＦＰ１のＰＺＴアクチュ
エータ１３の発生力を圧力センサ１４によってモニタ
し、高圧燃料供給ポンプＦＰ１から吐出される燃料量が
一定となるようにフィードバック制御を行っている。

【００８９】したがって、破線で示すように、噴射指示
期間が短い領域においても、噴射燃料のばらつきは、許
容ばらつき範囲＋α〜−α内に収まっており、広いダイ
ナミックレンジを得ることができることとなる。この結
果、燃料マネジメントが容易化され、また、燃焼特性の
コントロールが容易化される。

【００９０】次に、第２の実施例に係る燃料噴射装置を
構成する高圧燃料供給ポンプＦＰ２の構成について図８
を参照して説明する。なお、以下に説明する実施例にお
ける高圧燃料供給ポンプＦＰ２の基本的な構成は、第１
実施例における高圧燃料供給ポンプ装置ＦＰ１と同様で
あるので、相違点のみを説明し、同一構成、または、同
等の構成については同一の符号を付してその説明を省略
する。

【００９１】燃料供給ポンプＦＰ２は、大きな燃料圧力
を得るために、ＰＺＴアクチュエータ１３の径よりも大
きな径を有するピストン７０を備え、その中央にＰＺＴ
アクチュエータ１３を配置している。すなわち、一般的
に、ＰＺＴアクチュエータの作動ストロークは、０．０
５ｍｍ以下であり、この作動ストロークの範囲内におい
て、より大きな燃料圧力を得るためにはピストンの圧力
面積を大きくする必要があるからである。

【００９２】したがって、第１実施例において用いたＰ
ＺＴアクチュエータ１３と同径のＰＺＴアクチュエータ
を用いた場合であっても、ＰＺＴアクチュエータ１３が
伸長し、ピストン７０が移動した際には、より高い燃料
圧力が得られる。また、このように、ＰＺＴアクチュエ
ータの大きさを変えることなくピストン径を大きくする
ことにより、ＰＺＴアクチュエータの容量を増加させる
ことなく燃料圧力を高くすることができる。

【００９３】次に、第３実施例に係る燃料噴射装置を構
成する高圧燃料供給ポンプＦＰ３の構成について図９を
参照して説明する。燃料供給ポンプＦＰ３は、大きな燃
料圧力を得るために、ＰＺＴアクチュエータ１３ａ、１
３ｂの径よりも大きな径を有するピストン７２を備える
とともに、ＰＺＴアクチュエータ１３ａ、１３ｂを２つ
備えている。このように、ＰＺＴアクチュエータを複数
配置することにより、ピストンを大径化した場合であっ
ても、安定したピストンの移動が実現される。また、径
の大きなＰＺＴアクチュエータを１つ備える場合と比較
して、ＰＺＴアクチュエータの容量が小さくてもよいと
いう利点がある。

【００９４】以上、いくつかの実施例に基づき詳細に説
明した通り、各実施例に係る燃料供給装置ＦＳ１では、
駆動信号出力時期制御プログラムによって、高圧インジ
ェクタ３０の開弁時期と、高圧燃料供給ポンプＦＰ１、
ＦＰ２、ＦＰ３から高圧燃料が吐出される時期とが同期
するように各駆動信号の出力時期が制御されている。ま
た、高圧燃料供給ポンプＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３のＰＺ
Ｔアクチュエータ１３、１３ａ、１３ｂの発生力を圧力
センサ１４によってモニタし、高圧燃料供給ポンプＦＰ
１、ＦＰ２、ＦＰ３の吐出量が一定となるようにフィー
ドバック制御が行われている。

【００９５】したがって、噴射量−噴射指示期間の直線
性が良くなり、特に、噴射指示期間が短い領域における
噴射量のばらつきが、従来例に係る燃料供給装置と比較
して大幅に抑制される。この結果、燃料噴射装置のダイ
ナミックレンジが拡大され、エンジン低回転時からエン
ジン高回転時に至まで、エンジン負荷状態に応じた燃料
噴射を実現することができる。

【００９６】特に、ダイナミックレンジが狭い従来の燃
料供給装置では、エンジンアイドル時、エンジン極低回
転時においては、要求噴射量よりも多くの燃料を噴射し
ていたが、本実施例に係る燃料噴射装置ＦＳ１では、要
求噴射量、あるいは、要求噴射量に極めて近い燃料を噴
射することができる。したがって、高圧インジェクタ３
０から噴射される燃料量（噴射量）の正確なマネジメン
トを容易に行うことが可能となり、消費燃料の抑制、排
ガス中に含まれるＮｏｘ等のコントロールを極めて容易
に行うことができる。

【００９７】また、高圧燃料供給ポンプＦＰ１、ＦＰ
２、ＦＰ３は、ピストン１２、７０、７２がＰＺＴアク
チュエータ１３、１３ａ、１３ｂによって移動されるこ
とにより、燃料を加圧する構成を備えている。したがっ
て、従来の機械式高圧燃料供給ポンプと異なり、ポンプ
駆動に伴いエンジン駆動系との間にフリクションが発生
することがなく、エンジン出力の損失を招来することが
ないという利点を有する。この結果、燃焼効率が向上
し、上記効果とあいまって、燃費特性を向上させること
ができる。

【００９８】また、従来の機械式高圧燃料供給ポンプ
は、体格が始動時（低回転時）に、基準吐出圧力に到達
させるために必要な圧送量によって決定されるため、そ
のコンパクト化にも限界があった。しかしながら、本実
施例にかかる高圧燃料供給ポンプＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ
３は、ＰＺＴアクチュエータ１３、１３ａ、１３ｂによ
って駆動されるので、エンジン回転数に拘束されえるこ
となく小型化することができる。すなわち、ＰＺＴアク
チュエータ１３、１３ａ、１３ｂをデューティ比制御す
ることで、所望の燃料圧力を実現することができるので
ある。

【００９９】さらに、燃料の加圧、燃料の圧送、燃料吐
出量を１のＰＺＴアクチュエータ１３、１３ａ、１３ｂ
によって実現しているので、機械式の場合と異なり、各
構成部材に高い精度が要求されることなく、高圧燃料供
給ポンプを簡素化、小型化することができる。また，吐
出量がＰＺＴアクチュエータ１３、１３ａ１３ｂの変位
そのものであるから、吐出量をスピル弁によって調量し
ている従来の高圧燃料供給ポンプと異なり、吐出量の応
答遅れがなく、極めて精密に吐出量の制御を行うことが
できる。

【０１００】またさらに、高圧インジェクタ３０は、Ｐ
ＺＴアクチュエータ４１によって開弁制御されているの
で、高い燃料圧力に抗して開弁動作を実現できるととも
に、迅速な開弁動作を実現することができる。

【０１０１】以上、実施例に基づき本発明を説明した
が、本発明は上記実施例になんら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が
可能であることは容易に推察されるものである。

【０１０２】例えば、本実施例では、高圧燃料供給ポン
プＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３を駆動するに当たり、ＰＺＴ
アクチュエータ１３、１３ａ、１３ｂ（ピストン１２、
７０、７２）を１回作動させることにより高圧燃料を得
ているが、ＰＺＴアクチュエータ１３、１３ａ、１３ｂ
に対してデューティ比制御を行うことにより、ピストン
１２、７０、７２を複数回動作させて高圧燃料を得るよ
うにしてもよい。

【０１０３】かかる場合には、要求されている燃料圧力
に対応するピストン径よりも小さな径を有するピストン
を備えることが可能となり、より高圧燃料供給ポンプＦ
Ｐ１を小型化することができる。ここで、ＰＺＴアクチ
ュエータを複数回作動させた場合には、圧力脈動の発生
が懸念される。しかしながら、ＰＺＴアクチュエータ
は、１００μｓ以下という極めて短い時間で高速駆動す
ることが可能であり、このような時間間隔で高速駆動さ
せた場合には、圧力脈動は問題とならない。したがっ
て、ＰＺＴアクチュエータをデューティ比駆動により複
数回作動させた場合であっても、発生する圧力脈動を抑
制することができる。

【０１０４】また、本実施例では、各エンジン負荷デー
タに対応する燃料噴射条件をマップとして備えている
が、各エンジン負荷データが入力されるごとに、ＣＰＵ
５２によって演算処理を実行し、燃料噴射条件を決定し
てもよい。かかる場合には、エンジン負荷状態により適
切な燃料噴射条件を決定することができるという利点を
有する。

【０１０５】さらに、本実施例においては、燃料供給装
置をガソリンエンジンに適用しているが、ディーゼルエ
ンジンに用いてもよい。ディーゼルエンジンに用いられ
る燃料供給装置は、従来、機械式燃料噴射ポンプと、非
駆動式の燃料噴射ノズルとから構成されていたが、本実
施例に係る燃料供給装置を用いることにより、上記実施
例で述べた効果を享受することができる。

【０１０６】なお、特許請求の範囲に記載していない
が、上記した各実施例から把握される技術的思想につい
て、以下にその効果とともに記載する。（１）請求項１に記載された燃料供給装置において、前
記高圧燃料供給ポンプは、シリンダと、そのシリンダ内
に進退自在に配設されているピストンと、そのピストン
を駆動するＰＺＴアクチュエータと、そのＰＺＴアクチ
ュエータの発生力を検出する圧力センサとを備え、その
圧力センサによって今回検出されたＰＺＴアクチュエー
タの発生力と、その圧力センサによって先回検出された
ＰＺＴアクチュエータの発生力とが一致するか否かを判
断する発生力判断手段と、その発生力判断手段によって
今回検出されたＰＺＴアクチュエータの発生力と、先回
検出されたＰＺＴアクチュエータの発生力とが一致しな
いと判断された場合には、ＰＺＴアクチュエータに対す
る印加電圧値を補正する補正手段とを備えていることを
特徴とする燃料供給装置。

【０１０７】かかる構成を備える場合には、高圧インジ
ェクタから噴射される燃料量と、高圧燃料供給ポンプか
ら吐出される燃料量とが一致するので、吐出燃料量と、
噴射燃料量との相違に基づく圧力脈動を抑制することが
できる。その結果、高圧インジェクタから噴射される燃
料量のばらつきが抑制され、燃料噴射特性を向上させる
ことができる。

【０１０８】（２）請求項１または（１）に記載された
燃料供給装置において、前記燃料噴射条件決定手段は、
いくつかのエンジン負荷状態における最適な燃料噴射条
件が予め演算され、各エンジン負荷データに対応する燃
料噴射条件として記憶されているマップに基づいて決定
されることを特徴とする燃料供給装置。

【０１０９】かかる構成を備える場合には、予め、いく
つかのエンジン負荷状態に対応する燃料噴射条件が記憶
されているので、その記憶されている燃料噴射条件弍基
づいて、検出されたエンジン負荷データに最適な燃料噴
射条件を迅速に選択、決定することができるという利点
を有する。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明した通り本発明に係る燃料供給
装置は、ＰＺＴアクチュエータを有し、そのＰＺＴアク
チュエータによってピストンを移動させて燃料を高圧化
するとともに、高圧化された燃料を前記高圧インジェク
タに供給する高圧燃料供給ポンプを備えている。また、
高圧燃料供給ポンプ駆動信号を高圧インジェクタ駆動信
号よりも所定時間進角させて出力させる高圧燃料供給ポ
ンプ駆動信号進角手段を備えている。

【０１１１】したがって、燃料供給ポンプが作動した場
合であってもエンジン駆動系に負荷がかかることがな
い。また、高圧インジェクタと燃料供給ポンプの間に発
生する噴射圧力の変動を抑制することができ、もってイ
ンジェクタの噴射特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る燃料供給装置の全体構成を
説明するための説明図である。

【図２】第１実施例に係る燃料供給装置を構成するＰ
ＺＴ式高圧インジェクタの構成を示す断面図である。

【図３】第１実施例に係る燃料供給装置を構成するＰ
ＺＴ式高圧燃料供給ポンプの構成を示す側面断面図であ
る。

【図４】高圧燃料供給ポンプ駆動信号と、高圧インジ
ェクタ駆動信号との関係を説明するためのタイムチャー
トである。

【図５】第１実施例に係る燃料供給装置を構成する高
圧燃料供給ポンプのＰＺＴアクチュエータを駆動制御す
るためのフローチャートである。

【図６】ＰＺＴアクチュエータの作動により得られる
圧力と、ＰＺＴアクチュエータの変位との関係を説明す
るためのグラフである。

【図７】燃料噴射量と燃料噴射指示期間との関係を示
すとともに、両者の直線性を示すグラフである。

【図８】第２実施例に係る燃料供給装置を構成する高
圧燃料供給ポンプの構成を示す側面断面図である。

【図９】第３実施例に係る燃料供給装置を構成する高
圧燃料供給ポンプの構成を示す側面断面図である。

【図１０】従来例に係る燃料供給装置を構成する燃料供
給ポンプの構成を示す側面断面図である。

【符号の説明】

１１…シリンダ、１２…ピストン、１３…ＰＺＴアクチ
ュエータ、１４…圧力センサ、１５…燃料加圧室、１６
…燃料導入ポート、１８…燃料吐出ポート、３０…高圧
インジェクタ、３１…ニードル、４０…ニードル駆動機
構、４１…ＰＺＴアクチュエータ、４２…圧力ピスト
ン、４３…圧力室、４４…連通孔、５０…ＥＣＵ、５１
…ＲＯＭ、５２…ＣＰＵ、５７…高圧燃料ポンプ駆動回
路、５８…高圧インジェクタ駆動回路、６０…燃料タン
ク、６２…燃料供給パイプ、７０、７２…ピストン、１
０８…プランジャ、１０９…インナーカム、１１３…ロ
ーラ、１１６…燃料噴射ノズルＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３
…高圧燃料供給ポンプ、ＦＳ１…燃料供給装置、ＦＳ４
…従来例に係る燃料供給装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 51/04 Ａ 51/06 Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＺＴアクチュエータを有し、そのＰＺ
Ｔアクチュエータによって弁体を移動させて開弁する高
圧インジェクタと、ＰＺＴアクチュエータを有し、そのＰＺＴアクチュエー
タによってピストンを移動させて燃料を高圧化するとと
もに、高圧化された燃料を前記高圧インジェクタに供給
する高圧燃料供給ポンプと、エンジン負荷状態を検出するエンジン負荷検出手段と、そのエンジン負荷検出手段によって検出されたエンジン
負荷データに基づいて燃料噴射条件を決定する燃料噴射
条件決定手段と、その燃料噴射条件決定手段によって決定された燃料噴射
条件に基づき、前記高圧インジェクタのＰＺＴアクチュ
エータへ高圧インジェクタ駆動信号を出力する高圧イン
ジェクタ駆動制御手段と、前記燃料噴射条件決定手段によって決定された燃料噴射
条件に基づき、前記燃料供給ポンプのＰＺＴアクチュエ
ータへ高圧燃料供給ポンプ駆動信号を出力する高圧燃料
供給ポンプ駆動制御手段と、前記高圧燃料供給ポンプ駆動信号を前記高圧インジェク
タ駆動信号よりも所定時間進めて出力させる駆動信号出
力時期制御手段とを備えたことを特徴とする燃料供給装
置。