JPS6146441A - 燃料制御弁駆動装置 - 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） 本発明は内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁の供給装
置に関し、特に圧電素子を用いたポンプ型の制御弁の駆
動装置に関する。

（従来技術） 圧電素子を用いたポンプ型の燃料制御弁については特開
昭５８−３２９３７号公報などが知られている。また、
筆者などは先に出願した特願昭５８−１１９４８９にて
、同じく圧電素子を用いたポンプタイプの燃料噴射弁の
構成と作動について詳細に述べた。即ち、この中で燃料
の調量は基本的に周波数で行なうことが述べられている
。また、周波数の可変範囲が限定されることによる調量
範囲の減少をカバーするために、電源を段階的に切替え
、要求されるグイナミソクレンジを確保することも記述
されている。しかし、電源電圧を段階的に切替える方法
には下記のような問題点がある。

まず第１に、予め所定の電圧に安定化した電源を切替え
数だけ用窓する必要があり、電源回路が複雑となる。第
２に安定化回路の基準電圧を切替えて出力電圧を変化さ
せる方法だと、電源回路は一系統ですむが、電圧の切替
えに時間がかかり、調量精度が悪化する。

（発明の目的） そこで本発明は上記問題点に鑑み、ｗＩＨＬな方法で燃
料制御弁の吐出量を何段階かに、しかも瞬時に変動なく
切替えることができ、広範囲な調量性能を有する燃料制
御弁の駆動装置を提供す乞ことにある。

（実施例） 本発明の一実施例としての内燃機関の燃料噴射方法に用
いることができるユニットインジェクタが第１図に示さ
れる。第１図において、ユニットインジェクタ１は電歪
式アクチュエータ１２０の伸縮によって作動する。電歪
式アクチュエータ１２０は電歪効果を有する薄い円板状
の素子を円柱状に積層したものであり、各々の素子の厚
み方向に５００Ｖを印加すると約０．５μｍ伸長する。

よってこの素子を１００枚積層すればその１００倍の伸
縮が得られる。素子としてはチタン酸ジルコン酸鉛を焼
結したセラミックを用い、この両面に銀電極を形成して
電圧の印加を行なう。電圧を印加するためにリー゛ド線
１２１を用いており、このリード線はグロメット１２２
を介してユニットインジェクタ１０ケーシングアンパ１
０１を貫通して外部に取り出され、後述するコントロー
ラに接続されている。電歪式アクチュエータ１２０の伸
縮動作はピストン１２３に直接伝達され、これを往復動
さ廿る。

ピストン１２３はケーシングアッパ１０１内のシリンダ
１０２内を摺動しポンプ室１０３の容積を拡大および縮
小してポンプ仕事を行なう。ポンプ室１０３室には皿バ
ネ１０４が設けてあり、電歪式アクチュエータ１２０の
収縮方向にピストン１２３を付勢している。というのは
電歪的アクチュエータ１２０の収縮力は伸長力に比べて
弱いからである。ポンプ室１０３が拡大する時、逆止弁
１０５を介して外部の燃料を吸入する。この時の吸入路
１０６はケーシングアッパ１０１を構成する壁の中に設
けである。また、逆止弁１０５はポンプ室１０３と噴射
弁１０７とを隔離する為のディスタンスピース１０８内
に設けである。

噴射弁１０７はノズルボディ１０９とニードル１１０よ
りなる外開きの単孔ノズルである。ニードル１１０は皿
バネ１１１によって噴口１１２を閉じるように付勢され
ている。しかしポンプ室１０３が収縮する時ディスタン
スピース１０Ｂの吐出０１１３゛を経て圧送される燃料
はその油圧によってニードル１１０を押し出し噴口１１
２を開けて外部に噴射される。ケーシングアッパ１０１
とディスタンスピース１０８とノズルボディ１０９とば
同径であってその順序に積み重ねられ、袋状のケーシン
グロアによって軸方向に押圧され固定される。ケーシン
グロアのメネジとケーシングアッパ１０１のオネジとは
ねじ込みによって結合される。ケーシングロアの下端に
は孔１１４があって噴口１１２が露出している。ケーシ
ングロアには更に外周にオネジ１１５が設けてあってこ
れにより内燃機関３に固定される。なお１１６はＯリン
グ、１１７はノックピン、１１８はケージングアッパ１
０１に設けた燃料入口である。

ユニットインジェクタ１の１回当りの噴射量は電歪式ア
クチュエータ１２０のストロークによってきまり、スト
ロークは印加電圧によってきまる。

第２図は、従来の電歪式アクチュエータ駆動回路である
。その構成作動については特願昭５８−９４０２０に詳
細に述べられているので、ここでは要点だけを説明する
。駆動信号がルベルになると、トリガ発生回路４５０か
らのトリガ信号によりサイリスタ４４２が導通し、イン
ダクタ４４７と電歪アクチュエータ１２０の直列回路上
コンデンサ４４１に充電されていた電圧が加わる。イン
ダクタ４４７は誘導性であり、電歪式アクチュエータ１
２０は容量性であるため、直列共振現象を生じ、電歪ア
クチュエータ１２０の両端は電圧は電源電圧ｖ１より高
くなる。駆動信号が０レベルになるとトリガ発生回路４
５０からのトリガ信号によりサイリスタ４４９が導通す
る。今度は電歪式アクチュエータ１２０．インダクタ４
４８から成る直列共振回路が形成され電歪アクチュエー
タ１２０の端子電圧は負電圧まで振れる。以上のように
従来の駆動回路は電源電圧の約２倍の振幅の電圧を電歪
式アクチュエータに印加できるという優れたものである
。先に説明したようにユニットインジェクタ１の１回当
りの噴射量を変えるには電源電圧を変えればよいことは
特願昭５８−１１９４８９で述べられている。しかし、
電源電圧を高速で変化させようとすると、■予め所定の
電圧に安定化した電源を切替え数だけ用意する必要があ
り、電源回路が複雑となる。■安定化回路の基準電圧を
切替え出力電圧を変化させる方法だと、電源回路は一系
統ですむが、電圧の切替わりに時間がかかり調量精度が
悪化する。という問題があり、簡単でしかも確実な方法
が他に望まれている。

第３図は前述の駆動回路の充電経路に直列に抵抗Ｒを挿
入し、この抵抗値を変化させたときのユニットインジェ
クタ１の１回当りの噴射量を調べたものでなる。抵抗値
が０すなわち従来回路の噴射量を１とし、これと比較し
た値で目盛っである。

抵抗値を大きくしてい・くと１回当りの噴射量は減少し
ていくことがわかった。すなわち、電源電圧を変更しな
くても、直列に入れた抵抗値を変えてやれば噴射量の調
量が可能である。次に本発明による駆動回路の一実施例
について第４図に基づき説明する。４４１は電源４１０
からの高電圧を蓄え過度的な大電流を供給するためのコ
ンデンサ、４４２は第１サイリスクで前記コンデンサ４
４１と電歪アクチュエータ１２００間に直列に入ってお
り、後述するトリガ発生回路４５０からの駆動信号の立
上りに同期して発生するトリガ信号◎■により導通する
。４４３は第２サイリスクで前記第１サイリスタ４４２
と電歪式アクチュエータ１２０の間に直列に入っている
。４４４は抵抗で、第３図に基づき噴射量を０．３倍に
減少させるために２０Ωの抵抗値であり、前記サイリス
タ４４３に並列に接続されている。４４５は第３サイリ
スクで前記第２サイリスタ４４３と電歪アクチュエータ
１２０間に直列に入っている。４４６は抵抗で第３図に
基づき、噴射量を０．１倍に減少させるために１００Ω
の抵抗値であり、前記サイリスタ４４５に並列に接続さ
れている。４４７はインダクタで電歪アクチェエータ１
２０に直列に入っており、コンデンサ４４１１第１サイ
リスタ４４２、第２サイリスタ４４３、第３サイリスタ
４４５、インダクタ４４７、電歪式アクチュエータ１２
０から成る直列共振回路を形成している。４４８はイン
ダクタで第４サイリスタ４４９と直列に接続されており
、電歪式アクチュエータ１２０、インダクタ４４８、第
４図サイリスタ４４９から成る直列共振回路を形成して
いる。４４９は第４サイリスクで、後述するトリガ発生
回路からの駆動信号の立下りに同期したトリガ信号によ
り導通する。

４５０はトリガ発生回路で、駆動信号および第２３ＣＲ
ＯＮ信号、第３３ＣＲＯＮ信号に比して、第１〜第４サ
イリスタのゲート端子◎〜■ヘトリガ信号を送出する。

４５１はワンショット回路で駆動信号の立上りに同期し
て２０μｓの信号を発生する。この信号は抵抗４５２．
４５３を介してトランジスタ４５４をＯＮＬ、パルスト
ランス４５６の１次コイルに電流が流れる。４５７のダ
イオードは逆起動力を逃がすためのものである。パルス
トラス４５６の２次コイルにはトリガ信号が誘起され、
ダイオード４５８、抵抗４５９、コンデンサ４６１から
なる７′イズ防止回路を介して第１サイリスクのゲート
端子◎■にトリガ信号が送られる。４６５はＡＮＤゲー
トで第２ＳＣＲのＯＮ信号がルベルの時のみ駆動信号が
通過しトリガ信号が第２サイリスクのゲート端子◎■に
送られる。トリガ信号の発生回路４６６は前述の４５１
〜４６１と同一なので省略する。４７５はＡＮＤゲート
で第３ｓｃＲｏＮ信号がルベルの時のみ駆動信号が通過
しトリガ信号が第３サイリスクのゲート端子■■へ送ら
れる。トリガ信号の発生回路４７６は上記と同一である
。４８５はインバータで駆動信号を反転する。すなわち
駆動信号の立下りに同期して第４サイリスクのゲート端
子■■にトリガ信号が送られる。トリガ信号の発生回路
４８６は上記と同一である。次に上記の構成による駆動
回路の作動について説明する。第２３ＣＲＯＮ信号、第
３３ＣＲＯＮ信号が共にルベルで、駆動信号がルベルに
立上った場合を考えると前述の説明のようにＡＮＤゲー
ト４６５．４７５は駆動信号を通過させるため、第１〜
第３サイリスクトリガ信号が発生し、第１〜第３サイリ
スクが同時に導通する。このため抵抗４４４．４４６は
第２サイリスタ４４３、第３サイリスタ４４５によりシ
ョートされ、従来の駆動回路と同様な状態となり、ユニ
７トインジエクタ１の噴射量は最大量（例えば１０ｍｇ
）となる。駆動信号の立下りにおいてインバータ４８５
により第４サイリスクのトリガ信号が発生し第４サイリ
スクが導通し電歪アクチュエータ１２０電圧は下がり、
ユニットインジェクタ１は噴射を終える。次に第２３Ｃ
ＲのＯＮ信号が０レベル、第３３ＣＨのＯＮ信号がルベ
ルの時を考えると、ＡＮＤゲート４６５は禁止されるた
め駆動信号はトリガ発生回路４６６へ伝わらず第２サイ
リスクのトリガ信号は発生しない。すなわち駆動信号の
立上りに同期して第１サイリスタ４４２、第３サイリス
タ４４５は導通するが、第２サイリスタ４４３は導通し
ないため、抵抗４４４が直列に挿入された形となる。

この時のユニットインジェクタの噴射量は第３図に示し
たように抵抗４４４が２０Ωであるため最大量の０．３
倍（３ｍｇ）となる。第２３ＣＨのＯＮ信号がルベル、
第３５ＣＲＯＮ信号がＯレベルの時には第１．第２サイ
リスクは導通するが第３サイリスクは導通しないため、
抵抗４４６　　（１００Ω）が直列に挿入された形とな
りユニットインジェクタ１の噴射量は０．１倍（１ｍｇ
）となる。

以上の説明のように第２３ＣＲＯＭ信号、第３３ＣＲＯ
Ｎ信号を切替えることにより、直列に抵抗値を瞬間的に
選択することができ、噴射量を変更することが可能とな
る。これをまとめたのが第５図である。本発明を前述の
ユニットインジェクタ１の駆動回路に適用した全体の実
施例について次に説明する。

内燃機関の燃料噴射を行なう装置が第６図に示される。

第６図において、３は内燃機関であり、周知のようにシ
リンダブロック３０１、ピストン３０２、点火栓３０３
、吸気弁３０４、排気弁３０５、吸気管３０６、排気管
３０７等で構成されている。吸気管３０６にはその内部
にスロットル弁３０８が、その管壁３０９にはユニット
インジェクタ１が設けである。ユニットインジェクタ１
はスロットル弁３０８の上流でも下流でもどちらでもよ
い。吸気管３０６はエアクリーナ３１０を介して大気と
導通しているが、このエアクリーナ３１０の下流にはエ
アフローメータ５０１が設けである。

エアフローメータ５０１は多くの種類のものが実用化さ
れており、そのいずれでもよいが、例えば熱線風速計を
使い風速に比例した、すなわち吸入空気量に比例した電
圧を出力とするエアフローメータを使うことにする。熱
線風速計ゐ原理、構造は公知であり説明は省略する。エ
アフローメータ５０１出力はコントローラ４に入力され
る。

ユニットインジェクタ１にはフィードポンプ７、フィル
ター８を介して燃料タンク９より燃料が供給される。フ
ィードポンプ７は吐出圧が設計値を越えると作動を停止
する形式のごく一般的なものであり、通常はダイアフラ
ムまたは電磁式がよく用いられる。そのいずれでもよく
吐出圧は０．５ｋｇＺ−に設定さ１れる。図示していな
いが、フィードポンプ７とユニットインジェクタ１との
間にリザーバまたはアキュムレータを設けるのが有効で
ある。またフィールポンプ７を廃して、燃料タンク９と
ユニットインジェクタ１とに十分な落差をもたせるか、
さもな（ば燃料タンク９内に加圧するかの方法をとるこ
ともできる。

シリンダブロック３０１にはウォータシャケ、２ト３１
１が設けてあり、その冷却水温度を検出するための水温
センサ５０２に設けである。水温センサ５０２の信号は
コントローラ４へ入力される。

排気管３０７にはｏ２センサ５０３が設けてあり、０２
センサ５０３は排気ガス中の０２濃度を検出し、排気ガ
ス中に０２がない時または少なすぎる時にリンチ信号を
、０２が多過ぎる時にリーン信号をコントローラ４に送
る。

コントローラ４はエアフローメータ５０１の出力に比例
した周波数を基本周波数とし、この基本周波数に水温セ
ンサ５０２や０２センサ５０３の信号による補正を行な
って補正後周波数を求め、この補正後周波数に基づき、
この周波数が例えば１００　Ｈｚ　〜５００　Ｈｚであ
れば第２３ＣＲ（７）ＯＮ信号＝°“１″、第３３ＣＲ
のＯＮ信号＝“０”として直列抵抗を１００Ωとしてイ
ンジェクタを駆動し、５００１（ｚ　〜１５００Ｈｚで
あれば第２３ＣＲのＯＮ信号＝“０″、第３３ＣＨのＯ
Ｎ信号＝“１”として直列抵抗を２０Ωとし駆動周波数
を１／３倍に低減させてインジェクタを駆動し、１５０
０Ｈｚ以上であれば第２５ＣＲのＯＮ信号＝“１”、第
３３ＣＲのＯＮ信号＝“１”とし、かつ駆動周波数を１
／１０倍に低減させてインジェクタを駆動する制御を行
なう。

次に、上記実施例装置の動作を詳しく説明する。

いま、エアーフローメータ５０１からの出力が空気量５
　ｇ　／　ｓ　ｅ　（に相当しているものとする。

コントローラ４はこのときの補正後周波数を３４０Ｈｚ
と演算し、インジェクタ１をこの補正後周波数と等しい
駆動周波数３４０Ｈｚで、かつ抵抗値１００Ωで駆動す
る。この時の燃料は、抵抗値１００Ωでの１回あたりの
噴射量が前述のように１ｍｇであるか、ら、 １　ｍ　ｇ　ｘ　３４０　Ｈｚ　＝　０．３４　ｇ　／
　ｓ　ｅ　ｃとなり、このときの空燃比は、 ５十０．３４　＝　１４．７ で理論空燃比となる。

ここで、空気量が１５ｇ／ｓｅｃのときを考えると、理
論空燃比１４．７を維持するための燃料量は１．０２ｇ
／ｓｅｃとなり、インジェクタ１の駆動抵抗を１００Ω
とすると駆動周波数として１０２０Ｈｚが必要となる。

すなわち補正後周波数１０２０　Ｈｚとなる。この周波
数でインジェクタ１を駆動した場合、燃料吸入時の応答
遅れ等の理由によりインジェクタ１は安定に応答しなく
なる。

これを防ぐため、コントローラ４は、インジェクタ１の
駆動抵抗を２０Ωに切替えて１回あたりの噴射量を３　
ｍ　ｇに増加させることにより、理論空燃比を維持する
ためのインジェクタ１の駆動周波数を補正後周波数１０
２０Ｈ２の１　／　３　（ｇｒである３４０Ｈｚにする
制御を行なう。これにより、空燃比は理論空燃比１４．
７に維持され、かつインジェクタの駆動周波数は安定動
作の可能な範囲内に保たれる。

同様に空気量が５０ｇ／ｓｅｃのときを考えると補正後
周波数は３４００　Ｈｚとなる。このときには駆動抵抗
を０Ωに切替えて１回当りの噴射量を１０ｍｇに増加さ
せることにより、インジェクタ１の駆動周波数を１／１
０倍の３４０Ｈｚにする制御を行なうようにする。なお
、上記の駆動周波数の切替えは５００Ｈｚおよび１５０
０Ｈｚで行なうが、実際には若干の周波数幅例えば１０
０Ｈｚのヒステリシスを設け、切り替え時のばたつきを
抑えている。

第７図は上記の切替え動作の様子を示す特性図であり、
横軸は駆動周波数（Ｈｚ）、縦軸は燃料量（ｇ／５ｅｃ
）を表わす、第７図において、駆動周波数５００Ｈｚの
位置で駆動抵抗１００Ωが駆動抵抗２０に切り替わり、
これにともなって駆動周波数が１６６Ｈｚに低減するこ
とがわかる。

また、駆動抵抗が２０ΩからＯΩの切替えも同様に行な
われていることがわかる。

次に、水温センナ５０２の信号、０２センザ５０３信号
による基本周波数の補正動作について述べる。

水温センサ５０２からの信号が、冷却水温度６０°Ｃ以
下を意味している時には、０２センサ５０３による補正
は行なわず、水温による補正を行なう。この補正方法は
、例えば、水温に応じて予め台上試験等で適当な増量比
を設定しておき、このデータをコントローラ４に記憶さ
せておく。コントローラ４は水温塵センサ５０２によっ
て検出した水温塵に応じた増量比を求め、先の基本周波
数に掛けることにより、水温による補正を施された補正
後周波数を求め、これに応じた駆動周波数でユニットイ
ンジェクタ１を駆動する。例えば、水温２０℃のときの
増量比が１．５と予め設定してあり、空気量が１０ｇ／
ｓｅｃの場合は、基本周波数６８０Ｈｚｘ増量比１．５
　＝　１０２’ＯＨｚにて補正後周波数を求め、これに
応じた駆動周波数でユニットインジェクタ１を駆動する
ことになる。水温が６０℃以上になると、内燃機関３の
暖機は完了したとみなし、水温による補正は行なわない
。

そのかわり０２センサ５０３による補正を行なう。

０２センサ５０３による補正は、基本周波数に掛ける補
正計数を０２センサ５０３の検出したリッチ、リーン状
態に応じて増減してやることで行なう。すなわち、ｏ２
センサ５０３の出力がリッチと判定された場合には補正
係数を例えば０．０４／　ｓ　ｅ　ｃの割合で除々に減
らしていき、逆にり−ンと判定した場合には補正係数を
例えば０．０６／ｓｅｃの割合で徐々に増加させていく
。この補正係数を基本周波数に掛けることにより、リッ
チ時には駆動周波数は徐々に低くなるた？りＡ／Ｆはリ
ーンに向かい、逆にリーン時には駆動周波数は徐々に高
（なるため、Ａ／Ｆはリッチに向かって変化していく。

このようにして常に理論空燃比を収束するように補正を
行なうことができる。

次にコントローラ４の構成および作動について説明する
。

第８図はコントローラ４の構成を示すブロック図である
。５０１は例えば熱線風速針を利用したエアーフローメ
ークで、吸入空気量に比例した電圧を出力するものであ
る。４０１は第１ＡＤ（アナログ／デジタル）変換回路
で、エアフローメータ５０１の信号を１６ビツトのデジ
タル信号にＡＤ変換しＣＰＵ　（中央処理装置）のパス
ライン４１４に接続する。５０２は例えばサーミスタを
利用した水温センサでエンジンを冷却している水温に応
じて抵抗値が変化し、この変化を電気信号とし出力する
ものである。４０２は第２ＡＤ変換回路で、水温センサ
５０２の出力信号を１６ビツトのデジタル信号にＡＤ変
換しＣＰＵのパスライン４１４に接続する。５０３は公
知の０２センサで、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号
を出力する。

４０３は整形回路で、０２センサ５０３の出力信号を所
定のレベルで比較、整形し、排ガス中の酸素濃度が高い
ときには０レベルのリーン信号を、排ガス中の酸素濃度
が低いときにはルベルのリッチ信号をＣＰＵパスライン
４１４に出力する。

４０４はクロック発生回路で、周波数の安定したクロッ
ク信号φ！、φ２．φ３を発生する。各クロック信号の
周波数は例えばφ＋＝１ｋＨｚ、φ２＝ｌＵＯＨ２，ψ
３＝５００ｋＨｚである。

クロ・ツク信号φ１は後述するＣＰＵの割込み入力ＩＮ
Ｔ２へ接続されており、クロック信号φ２は同じく割込
は入力ＩＮＴ３へ接続されている。４０５は１６ビツト
のランチ回路で、後述するＣＰＵの演算したユニットイ
ンジェクタ駆動周期Ｔをランチして出力する。４０６は
１６ビツトのバイナリカウンタで、そのリセット入力は
後述するデジタルコンパレータ４０７の比較出力が接続
されており、クロック入力にはクロック発生回路４゜４
からのクロック信号φ３が接続されている。従って、バ
イナリカウンタ４０６の内容は、前回のデジタルコンパ
レータ４０７の出力が発生してから時々刻々の経過時間
を示していることになる。

これをｔとする。

４０７は１６ビツトのデジタルコンパレータで、ランチ
回路４０５の出力であるユニットインジェクタ駆動周期
Ｔとバイナリカウンタ４０６の出力とを比較し、ｔ＞’
１’のときルベルの信号を発生する。この出力信号は、
バイナリカウンタ４０６のリセット入力と、後述のＣＰ
Ｕの割込み入力ｌＮＴｌおよびワンショットマルチ４０
８へ接続すれている。

ワンショットマルチ４０８は、デジタルコンパレータ４
０７の出力信号の時間幅が短いため、これを一定時間、
例えば４００μｓｅｃに広げるために設けである。４０
９は前述の第４図に基づき説明した駆動回路で、ユニッ
トインジェクタ１の電歪式アクチュエータ１２０にワン
ショットマルチ４０８の信号が″１″レベルのときには
正電圧を、“０”レベルのときには負電圧を印加するよ
うになっている。４１０は電源回路であり、バッテリ１
０よりイグニッションスイッチ１１を介して供給された
電源を安定化して各部に供給し、さらに電歪式アクチュ
エータ駆動用としての高電圧を駆動回路４０９へ供給す
る。４２０は２ビツトのラッチ回路で、後述するＣＰＵ
の演算した駆動抵抗値に応じた抵抗フラグの値を第５図
に従い出力する。この信号は駆動回路４０９の接続され
ており、駆動回路の説明のところで詳述したような作動
を行なう。

ＣＰＵ４１１は１６ビソトの中央処理装置であり、前述
のようにその割込み入力ｌＮＴｌにはデジタルコンパレ
ータ４０７の出力信号が、ＩＮＴ２にはクロック信号φ
１が、ＩＮＴ３にはクロック信号φ２が接続されている
。割込みの優先順位はｌＮＴｌ、ＩＮＴ２．ＩＮＴ３の
順に優先して処理される。４１２はプログラムおよびデ
ータを記憶しである読出し専用メモリ、ＲＡＭ４１３は
ＣＰＵ作業用のランダムアクセス・メモリである。

ＣＰＵ４１１はエアフローメータからの吸入空気量に基
づいてユニットインジェクタ１を駆動する基本周波数を
演算し、水温および０２センサからの信号を用いてこの
基本周波数を補正して補正後周波数を求める。この補正
後周波数が５０ＯＨ２以下のときには、それを駆動周波
数として抵抗値１００Ωでインジェクタ１を駆動し、５
００Ｈ２〜１５００Ｈｚの間のときには抵抗値を２０Ω
に切り替え、駆動周波数−１／３×補正後周波数として
インジェクタ１を駆動する。また１５００Ｈｚ以上のと
きには抵抗値をＯΩとし、駆動周波数＝１／ＩＯＸ補正
後周波数としてインジェクタ１を駆動する。

上記構成のコントローラ４の動作を以下に説明する。

第９図ないし第１２図はＣＰＵ４１１によるプログラム
の流れ図を示し、第９図はメインルーチン、第１０図は
ｌＮＴｌルーチン、第１１図はＩＮＴ２ルーチン、第１
２図はＩＮＴ３ルーチンでの流れ図である。

まずイグニッションスイッチ１１をオンにするとコント
ローラ４にバフテリ１ｏより電源が供給され、電源回路
４１０によりコントローラ各部および駆動回路４０９へ
所定の電源が供給され作動を開始する。電源オン時には
各割込ルーチンは禁止されており、メインルーチンのみ
が起動する。

メインルーチンでは割込みの許可、初期値の設定等の各
種イニシャライズを行ない、その後、アイドルループに
入る。

次に運転状態を考える。ＩＮＴ２ルーチンはクロック信
号φ＋（ＩＫＨｚ）により起動される。

まず第１ＡＤ変換回路４０１から吸入空気量のデータを
よみこむ。この値はＩＮＴ２が起動された時点での吸入
空気量であって、周知のように吸入空気量はエンジンの
各行程に応じて脈動する。従って、吸入空気量から燃料
量を演算する対象となっている期間中の平均値を求める
必要がある。このため、ＩＮＴ２ルーチンで読みこんだ
瞬時瞬時の吸入空気量のデータを毎回積算しＲＡＭに記
憶しておく、これをΣＡｉｒとする。同時に積算回数Ｎ
もＩＮＴ２ルーチン毎に１づつ増やしてやり、後述の平
均値を求める時のデータとして記憶しておく。ΣＡ　ｉ
　ｒ、積算回数Ｎは後述のｌＮＴｌルーチンにてイニシ
ャライズされる。この後、ＩＮＴ２ルーチンはリターン
して処理を終える。

ＩＮＴ３ルーチンはクロック信号φ２（１００Ｈｚ）に
より起動される。まず、第２ＡＤ変換回路４０２から水
温データをよみこむ。次に水温が６０℃以上かチェック
し′、６０℃未満であれば水温による暖機補正を行なう
、この方法は予め台上試験等で各水温に対Ｔる増量比を
マツプの形でＲＯＭ４１２内に記憶しておき、先の水温
データから暖機増量比を補間演算により求める。これに
より得られた値を補正係数ｐとしてＲＡＭ４１３に格納
してリターンする。水温が６０°Ｃ以上では暖機は完了
しているとして暖機補正は行わない。

かわりに０２センサ５０３によるＡ／Ｆフィードバンク
補正を行なう。この方法は、基本周波数に掛ける補正係
数ｐを０２センサ５０３の検出したリッチ、リーン状態
に応じて増減してやることで行なう。

整形回路４０３により０２センサ５０３が検出した排ガ
スのリッチまたはリーン状態をよみこみ、リッチの最初
であれば補正係数ｐから予め設定したスキップｉＫｓし
を減じてｐ　ＫＳＬとする。

以後のリッチ状態ではある設定された割込みΔにしで補
正係数ｐを減少させる。例えばこの割合が０、０４　／
　ｓ　ｅ　ｃであったとするとＩＮＴ３の割込みの周波
数１００Ｈｚに対しては、 Δにし＝０．０００４／Ｉｏｍ　ｓｅｃとなるから、ｌ
ＮＴ３ルーチンでリッチと判定される毎に補正係数はｐ
−ΔＫＬとする。逆に０２センサ５０３の信号かり−ン
のときには、リーンの最初かどうかをチェックし、最初
であれば補正係数ｐにＫＳＲなるスキップ量を加えり＋
ＫＳＲとする。最初でなければ予め設定された割合ΔＫ
Ｒで補正係数ｐを増加させる。例えばこの割合が０、０
６　／　ｓ　ｅ　ｃであれば ΔＫＲ＝０．０００６／１０ｍ　　ｓｅｃであるためＩ
ＮＴ３でリーンと判定される毎に補正係数ｐ＋ΔＫＲと
する。この過程を第１３図に示す。この第１３図におい
て、（１）はクロック信号φ２、（２）は０２センサ・
リッチリーンイ言号でＲＨはリッチをＬＮはリーンをあ
られし、（３）は補正係数ｐの内容をあられす。

なお、上述の流れ図には示さないが、０２センサ５０３
の温度が低くて活性化していない場合とかエンジンブレ
ーキ等で燃料カット等を行った場合などにおいて、リッ
チあるいはり−ン状態が長く続くことがある。この時に
は補正係数ｐの上限、下限を予め設定しておき、この範
囲内に補正係数がおさまるようにリミットをかけ、さら
にある設定された時間以上リッチあるいはリーン状態が
持続すれば強制的に補正係数を１．０あるいは予め設定
された値に戻してしまうような強制を行なうこともでき
る。ｌＮＴ３ルーチンの最後では補正係数ｐをＲＡＭ４
１３に格納してリターンする。

次にｌＮＴｌルーチンについて説明する。ｌＮＴ１ルー
チンはコンパレータ４０７の出力すなわち、電歪式アク
チュエータを駆動する毎に起動される。ｌＮＴｌルーチ
ンは、吸入空気量の平均値を計算し、この値から基本周
波数を演算しこれに補正を加えて出力するルーチンであ
る。

まず、ｌＮＴ２ルーチンで積算しておいたΣＡｉｒと積
算回数ＮをＲＡＭ４１３から読み出し、ＡＶ（Ａｉｒ）
＝ΣＡｉｒ／Ｎ を計算する。このＡＶ（Ａｉｒ）は前回の駆動信号と今
回の駆動信号（ＩＮＴＩ）の間の平均吸入空気量に対応
する。この後、次の積算の準備として、 ΣＡｉｒ＝Ｑ、Ｎ＝０ とクリアしておく。

次に、この平均吸入空気１ＡＶ（Ａｉｒ）から基本周波
数Ｆを求める。この方法は例えば予め台上試験等で各吸
入空気量Ａ　ｉ　ｒに対する基本周波数Ｆをマツプの形
でＲＯＭ４１２に記憶しておき、先の吸入空気量データ
Ａｉｒから補間による基本周波数Ｆを演算する。

あるいは、吸入空気量が直接リニアな値として得られる
ならば単純な計算で基本周波数を求めてもよい。例えば
吸入空気量が５０　ｇ　／　ｓ　ｅ　ｃのときには、 ５０　ｇ　／　ｓ　ｅ　ｃ÷１４．７÷１　ｍ　ｇ　＝
　３４００　）［ｚただし、１４．７？　　理論空燃比 １ｍｇ：１回あたりの噴射量 のように計算し求められる。

次に、この基本周波数Ｆを、ｌＮＴ３ルーチンに演算し
ておいた補正係数ｐに応じた補正する。

ＲＡＭ４１３に記憶しておいた補正係数ｐを読み出し、
先に求めた基本周波数Ｆに掛けることにより補正された
補正後周波数を得る。

次に、この補正後周波数に基づいて駆動電圧および駆動
周波数を演算する。前述のように駆動型。

圧の判定レベルが５００および１５００Ｈｚの場合につ
いて説明する。まず補正後周波数が１５０ＯＨｚよりも
大きいかを比較する。補正後周波数１５００　Ｈｚより
も大きければ、駆動回路の抵抗値をＯΩに切替えること
により、駆動周波数を低減させる。抵抗値０Ωのときの
１回当りの噴射量は抵抗値１００Ωのときのｌ　ｍ　Ｈ
の１０倍であるから、駆動周波数をこの逆数の１／１０
倍することにより、単位時間あたりの噴射量と同一にす
ることができる。従って、補正後周波数が１５００Ｈｚ
よりも大きいときには、抵抗モードをＯΩモードにし、
抵抗フラグを３　（バイナリコードで１１）とし、駆動
周波数＝１／ＩＯＸ補正後周波数とする。補正後周波数
が１５００Ｈｚ未満であれば、さらに１４００Ｈｚ未満
であるかを比較する。この１４００Ｈｚはいうのはヒス
テリシス１００　Ｈｚを考慮した判定レベルであり、若
干の要求噴射量の変化に対しては、同一の抵抗モードを
保つようにして、駆動周波数及び抵抗値の頻繁な切替え
を防止する効果がある。補正後周波数が１４００Ｈｚ未
満であれば、５００Ｈｚ以上かを比較する。５００　Ｈ
ｚ　〜１４００　Ｈｚであれば、抵抗値を２０Ωに切替
える。このとき、１回あたりの噴射量は３ｍｇであるか
ら駆動周波数をこの逆数の１７３倍にする。抵抗モード
は２０Ωモードで、抵抗フラグを２（バイナリコードで
１０）とし駆動周波数＝１／３Ｘ補正後周波数とする。

補正後周波数が１４００Ｈｚ以上１５００Ｈｚ未満であ
れば上記ヒステリシスの範囲内であるから抵抗値０Ωま
たは２０Ωのどちらのモードもとりうるが、前回の駆動
抵抗モードを継続する。すなわち前回の抵抗モードによ
り今回のそれは決定される。すなわち、前回の抵抗フラ
グをメモリから読み出し、３であれば今回の抵抗フラグ
も３にし、かつ駆動周波数は補正後周波数の１／１０に
する。前回の抵抗フラグが２であれば今回の抵抗フラグ
も２とし、駆動周波数は補正後周波数の１／３とするこ
とにより上記ヒステリシスの効果を実現できる。

補正後周波数が５００Ｈｚ未満のときには、さらに４０
０Ｈｚ未満かを比較する。４００Ｈ２未満であれば抵抗
フラグを１　（バイナリコードで０１）とし、抵抗モー
ドを１００Ωモードとし、駆動周波数は補正後周波数と
同一とする。補正後周波数が４００Ｈｚ以上５００Ｈｚ
未満であれば先と同様に、前回の抵抗フラグに応じて抵
抗モードおよび駆動周波数を決定する。

上記の手順により抵抗フラグおよび駆動周波数が求めら
れ、抵抗フラグはメモリにストアしておくとともにラッ
チ４２０へ出力する。駆動周波数は前述のクロック信号
φ３　（５００ｋＩ（ｚ）に対応した周期Ｔに変換して
ラッチ４０５へ出力し、ｌＮＴｌルーチンからリターン
する。以後はコシパレータ４０７がバイナリカウンタ４
０６出力ｔとラッチ４０５の内容Ｔとを比較し、ｔ＞Ｔ
となった時点で自動的に駆動信号を発生する。この信号
はワンショットマルチ４０８で一定の時間幅（４００μ
５ｅｃ）のパルスに変換され、電圧フラグで指示された
駆動電圧で電歪アクチュエータ１２０をドライブする。

第２実施例を第１４図に示す。第１実施例では、第１〜
第３サイリスク４４２，４４３，４４５は直列に接続さ
れ、抵抗４４４，４４６は第２サイリスタ４４３および
第３サイリスタ４４５と並列に接続されていた。第２実
施例では第１サイリスタ４４２’、第２サイリスタ４４
３’、と抵抗４４４′の直列接続したもの、および第３
サイリスタ４４５”と抵抗４４６゛の直列接続したもの
が互いに並列に接続されている。この場合、抵抗ＯΩの
ときには第１サイリスタ４４２”のみを導通させ、抵抗
２０Ωのときには第２サイリスタ４４３°のみを導通さ
せ、抵抗１００Ωのときには第３サイリスタ４４５°の
みを導通させるように制御される。いずれの場合にも充
電経路に直列に入るサイリスクは１ケしかなく、電圧ド
ロップが少なく低損失であるという効果がある。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明は電歪アクチュエータを用い
た燃料噴射弁の駆動装置において、該電歪アクチェエー
タに電圧を印加して伸縮を起こさせるに当って、高電圧
電源、スイッチング手段、電歪アクチュエータからなる
電気回路の一部に、抵抗を接続し、この抵抗を含んだ回
路部を適宜切替えるように構成したので、簡単な回路に
もかかわらず瞬時に切替えることができ、広範囲な調量
性能が得られるという極めて優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例により駆動された燃料噴射弁の
縦断面図、第２図は従来の電歪式アクチュエータの駆動
回路図、第３図は駆動回路に抵抗を挿入したときの燃料
噴射弁特性図、第４図は本発明の第１実施例の駆動回路
、第５図は駆動パターンの選択図、第６図は本発明を応
用した燃料噴射システム図、第７図は抵抗の切替と噴射
量の関係を示す特性図、第８図はコントローラ４の構成
を示すブロック図、第９図〜第１２図はコントローラに
よる制御プログラムの流れ図、第１３図は本発明実施例
による空燃比フィードバック補正のタイミング図、第１
４図は本発明の第２実施例の回路である。 １・・・燃料噴射弁、１２０・・・電歪アクチュエータ
、４４１・・・コンデンサ、４４２，４４３，４４５゜
４４９・・・サイリスタ（ＳＣＲ）　、４４７，４４８
・・・インダクタ、４４４，４４６・・・１氏抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電歪アクチュエータを間欠的に電圧を印加して駆動
   することにより、電歪アクチュエータを伸縮させ、その
   伸縮量に応じた作動をさせる駆動装置であって、高電圧
   電源と、該電源間に並列に接続されたコンデンサと、複
   数のスイッチング手段と、複数のインダクタとを有し、
   前記電歪アクチュエータと接続する駆動回路において、
   前記スイッチング手段とインダクタの直列回路の一部に
   抵抗を挿入し、前記スイッチング手段により前記抵抗値
   を変化させることを特徴とする燃料制御弁駆動装置。 ２、前記スイッチング手段と抵抗は直列に接続し、この
   直列に接続した抵抗とスイッチング手段の組を並列に接
   続し、前記スイッチング手段をＯＮ−ＯＦＦすることに
   より抵抗値を変化させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の燃料制御弁駆動装置。 ３、前記スイッチング手段と抵抗は並列に接続し、この
   並列に接続した抵抗とスイッチング手段の組を直列に接
   続し、前記スイッチング手段をＯＮ−ＯＦＦすることに
   より抵抗値を変化させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の燃料制御弁駆動装置。 ４、前記スイッチング手段は、時間当りの噴射量を決定
   する駆動周波数に応じて抵抗値を切替えられることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載の燃料噴射弁駆動装置。