JPS62279252A - デイ−ゼルエンジン用燃料噴射装置の噴射率制御方法および装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジン用燃料噴射装置の噴射率制
御方法および装置に関する。

〔関連技術と問題点〕

ディーゼルエンジンにおいて、各噴射サイクル毎に主噴
射に先行してパイロット噴射を行えば燃焼騒音やＮＯｘ
を低減させる上で有効であることが知られている。

そこで、本出願人は、燃料噴射装置の噴射率を制御して
バイロフト噴射を実施することの可能な噴射率制御装置
を提案したく昭和５９年７月１６日付の特願昭５９−１
４７７８８号）。この装置は噴射ポンプのポンプ室に接
続した可変容積室と電歪式アクチュエータを有し、ポン
プの圧送によりポンプ室圧力が上昇するに伴いアクチュ
エータの電歪素子に圧電効果により電圧を発生させ、噴
射開始後にこの電圧を放電させることにより電歪素子を
収縮させて可変容積室の容積を増大させ、ポンプ室圧力
を一時低下させるというものである。

更に、昭和５９年１１月１３日付の特願昭５９−２３９
６６４号では、放電に際して電歪素子の電荷をコンデン
サに蓄えておき、噴射行程でない時にこの電荷を予め電
歪素子に戻しておくことにより、電歪素子の収縮量を増
大させてアクチュエータの性能を高める様になった駆動
回路を提案した。

これらの噴射率制御装置では、電歪素子の放電時期を最
適時期に制御しなければ最適のパイロット噴射を行うこ
とができない。そこで、ポンプ圧力に比例してアクチュ
エータの電歪素子に発生する電圧を検出し、この電圧が
所定値になった時に放電を行うことを特願昭５９−１４
７７８８号では提案した。しかし、この方法では、電歪
素子の出力電圧は温度に応じて変化する特性があるので
、温度特性を補正するためには最も低い電圧を検出する
サンプルホールド回路が必要となる。

最適の放電時期を設定する他の方法は、間欠的に制御を
オーブン状態にし、オーブン時の電歪素子の最大発生電
圧を予め検出しておき、制御時の電歪素子発生電圧が最
大値の例えば３１５になった時期に放電を行うというも
のである（昭和６１年２月６日付の特願昭６１−２２９
３１号）。しかし、この方法では、噴射率制御の途中で
間欠的に制御をオーブン状態にする必要があり、その時
に燃料噴射量が急増するのでエンジン出力が急変すると
いう難点があった。

これらの問題点は図面を参照して詳細に後述する。

ｃ問題点を解決するための手段および作用］本発明は、
アクチュエータの電歪素子とポンプ室圧力検出用の電歪
素子とを電気的に分離し、可変容積室の容積増減と電圧
の検出とを夫々分担させる様にしたものである。

（実施例〕 第１図から第４図に従って全体構成を説明する。

第１図において１はディーゼルエンジンの燃料噴射ポン
プの圧送部である。周知の様に、噴射ポンプのポンプ室
１６を燃料噴射弁に接続することにより燃料噴射装置が
構成される。噴射ポンプ圧送部はディストリビュータハ
ウジング２、シリンダ３、プランジャ４から構成される
。プランジャ４はシリンダ３内貫通穴部を往復回転運動
する。一般にＶＥ型と呼ばれる分配型ポンプである。そ
の右端部のネジ５によって噴射率制御用の可変容積装置
６を取り付は噴射率を制御する。

可変容積装置６はハウジング７、ピストン８、圧電素子
を用いたアクチュエータ９、バネ１０より構成される。

ポンプ室１６と可変容積室６Ａは連通している。さらに
本発明に従いアクチュエータ９の直列方向にセンサ部１
１を一体的に積層しであるゆ　１２は制御回路、１３は
駆動回路である。

これらはリード線１４　、１５でセンサ部１１及びアク
チュエータ９と結ばれている。

可変容積装置のハウジング７は、ディストリビュータハ
ウジング４に締結する為のネジ７Ａ、ピストン８が油密
でしかも軸方向摺動可能に嵌合されたシリンダ部７Ｂ、
アクチュエータ９を収納する為の空間部７Ｃ、リード線
を取り出す為の４つの穴７Ｄを有する。ピストン８は凹
部形状で、凹部にはアクチュエータ９が収納される。可
変容積室６Ａ内には板バネ１０が設置され、ピストン８
をアクチュエータ９側に押圧している。

アクチュエータ９は多数の円盤状の圧電素子１７を電極
板１８を介して機械的に直列、電気的に並列に積層して
なる。端部には電気絶縁部材１９を形成する。電極板１
８は圧電素子１７より外径の小さな金属板であり、一部
にアクチュエータ９用リード２０と溶接等で接合する為
の取手状部分１８Ａを設けている。

センサ部１１は電気絶縁部材Ｉ９によりアクチュエータ
部９と隔離され、１枚の圧電素子９Ａが両端の電極板２
１　、２２にはさまれる様に形成し、２２側は電気絶縁
部材２３によりハウジング７から絶縁されている。又、
電極板２１　、２２からはリード２４　、２５が伸びて
いる。リード２４　、２５はリード線１４に接続され、
リード２０はリード線１５に接続される。アクチュエー
タ９及びセンサ部１１は一体的にチューブ２６によって
固定される。

第１図から６図を参照して作動原理を説明する。

この装置は噴射率制御、特にパイロット噴射を実現する
のであるが、ポンプの圧送行程の進行に伴い可変容積室
６Ａ内の圧力は上昇する。この時アクチュエータ部９に
は圧電素子の特性の為、その圧力に見合った電圧が発生
する。この電圧は噴射開始時には３００■以上にもなる
。この時、この電圧をショートしてやればやはり圧電素
子の特性により、その電圧に見合った縮み量が得られる
。この縮みはピストン８に伝わり可変容積室６Ａの体積
を増加させる為、ポンプ室１６内の圧力は低下する。こ
の圧力は噴射ノズルの開弁圧力を下回るので噴射は一時
停止する。よって少量のパイロット噴射が出来る。その
後はポンプがまだ圧送を継続している為、圧力が上昇し
、再び噴射される。

これが特願昭５９−１４７７８８号で提案した装置の作
動原理である。

本出願人はアクチュエータ９の性能を高める為特願昭５
９−２３９６６４号に提案したような駆動回路を用いて
いる。第６図（Ｂ）にその制御電圧を示しであるが、噴
射後７丁□なる電圧で急に電圧を降下させアクチュエー
タ９を縮める。その時の電荷放出分を他のコンデンサに
蓄えておく。その後噴射行程でない回転位置でコンデン
サに蓄えた電荷をアクチュエータ９に戻してやるのであ
る。その戻された分が■、で示した電圧である。ＶＧが
あることによりＶＴ）ｌがより大きくとれ、アクチュエ
ータの縮みも大きくとれるのである。

さてこの時、最適なパイロット状態（アイドル騒音の低
減、及びＮｏＸの低減効果が大きい）を得る為には■Ｔ
、ｌを降下させる時期を適切に選ばなければならない。

本出願人は、先に、所定の電圧ＶＴＨになった時電圧を
降下させる方法、及び基準信号（ＴＤＣ）からθ、ずれ
た角度で電圧を降下させる方法等を考えた。しかし前者
は■アイの絶対値で制御する為、アクチュエータ温度特
性あるいは固体間のバラツキ等で広い条件下で満足な効
果が得られないといった欠点があった。即ち、第５図に
示すようにアクチュエータの出力電圧は温度に応じて変
化するので、最適なパイロ７）状態を得る為には低温は
ど■Ｔイを大きくとらなければならない。後者のものは
温度特性の心配はないが、エンジンの噴射時期は各条件
で異なるのでエンジン側基準信号を基準とすることはで
きない。ポンプの圧送開始がエンジンの基準信号と一敗
しないのである。このため、圧送開始を検出するセンサ
が必要となる。そこで、圧電素子を用いたアクチュエー
タであることに着目し、ポンプの圧送開始を検出し、そ
こを基準位置としてθ２なる角度で制御することも考え
られる。この方式であれば噴射時期が変わっても、温度
特性があっても充分な効果が得られる。しかし、■ｏの
電圧はＶＴＨによって高くも、低くもなる。よって、や
はり絶対値で圧送開始を検出することは出来ず、■、を
所定期間サンプルホールドし、最小の電圧を測定し、そ
こからポンプの圧送開始により若干電圧プラスの電圧に
なったところを基準位置としなければならない。よって
サンプルホールド回路が必要となりコスト高となるとい
う問題があった。

これはアクチュエータ部９をそのままセンサとして使っ
ている為におこる問題である。そこで、本発明は、セン
サ部だけ別に設け、センサ部を伸び縮みさせずに（即ち
、外部からの電荷補充あるいは外部への電荷放出を行う
ことなく）、センサ部の発生電圧が０■から生じる様に
しようというものである。即ち、第６図（Ｃ）のＡ点を
センサ部１１の発生電圧による圧送開始時期として捕え
、そこからθ２なるクランク角度でポンプ室圧力を制御
するのである。よってサンプルホールド回路は不要であ
る。積層型アクチュエータ９の一枚の圧電素子９Ａを他
の圧電素子１７と隔離し、リード２４　、２５を設ける
だけでそれが実現できる。しかも同一ハウジング７内に
納められるので大型化、あるいは別のものを付加すると
いったマイナス面が無い。上記制御を行うための制御回
路については、第１１図および第１２図を参照して後述
する。

以上には、制御電圧の中でｖＧをサンプルホールドしな
くても、センサ部１１の発生電圧の立ち上がりＡ点を検
出することにより、圧送開始を知ることができ、噴射時
期、温度特性の影響等を受けずに最適パイロット時期が
得られることを説明した。しかし、噴射ノズルのブレフ
シヤスプリングのばね力の経時変化によりノズルの開弁
圧が漸減する場合には噴射時期が進角方向にずれてい（
為、第６図のＡ点からθ２の角度を正確なものとしても
最適なバイロンドが得られないという問題がある。これ
については、既に提案した特願昭６１−２２９３１号に
詳細を説明しであるが、オーブン時（制御無での圧送圧
に対応）発生電圧に特定の比（たとえば３１５）を乗じ
た点を制御時期とするという方法がある。この方法は最
適に制ａｌｌできるが制御途中で一瞬、オープン状態を
作ってやらねばならず、その瞬間、噴射量が増減し、運
転者に不快感を与えてしまうという問題があった。

本発明の他の態様においては、１枚のセンサによってオ
ーブン状態を作らずにオーブン時のピーク電圧を測定し
、最適制御状態を得ようというものである。

本発明の方法と特願昭６１−２２９３１号の方法を対比
説明するに、第７図において、破線で示したのはオーブ
ン（制御無）の状態で、実線が制御有の状態である。制
御時の（Ｈ）のカーブにおいて制御時期はオーブン電圧
（破線で示した）のＶｉｌに相当し、ｖｓｌは■。Ｉ（
オープンビーク電圧）の特定比倍（たとえば３１５）に
なっている。しかし、この制御時期を決める際、−瞬オ
ープン状態としなければならず（Ｉ）の噴射率に示した
襟にｑの噴射量が増減する為、アイドル時においてはエ
ンジン回転数の上昇を招く。これは−瞬ではあるが不快
感をもたらす。

そこで本発明の様に一枚のセンサを用いた場合、（Ｇ）
の発生電圧に示す様にオーブン時、制御時ともにセンサ
部１１のピーク電圧■。２はほとんど変化しない。（た
だし制御時期後はポンプ室内圧（Ｆ）の減少に伴い一旦
電圧は低下する。）よって、Ｖ、２／Ｖ。２の比を例え
ば３１５にとることにより、制御を一瞬中断することな
く最適な制御時期を選択することができる。

この比は、エンジン冷却水温に応じて変え、冷間時には
パイロット噴射量を増大させることも可能であるし、回
転数に応じて変えて高回転時にはパイロット噴射量を減
じることも可能である。即ち、第８図はエンジン冷却水
温によって■、２／■。２比を変えた例である。（１）
の線の様に段階的に変えても良いし、（２）の線の様に
連続的に変えても良い。第９図はエンジン回転数によっ
てＶ５□／ｖ０２比を変えた例である。（３）の様に段
階的に変えても良いし、（４）の様に連続的に変えても
良い。

第１０図に従ってセンサ部１１の変形例を説明する。第
１実施例においてはセンサ部１１をアクチュエータ本体
９と一体的に構成したが、この変形例ではセンサ部１１
を分離し、ケーシング７の凹部２７に設置した。これに
よりセンサ部１１のみ、あるいはアクチュエータ部のみ
の交換ができる。センサ部１１は、センサ用圧電素子９
Ａ、正電極板２８、負電極板２９、両端の電気絶縁部材
３０をチューブ３１でユニット化することにより構成し
である。また、外周をシリコンゴム等の電気絶縁性樹脂
でコーティングしても良い。ユニット化しているので組
付等の取扱いが容易になる。

作動は第１実施例と同様である。

次に第６図の制御を行うための制御回路について第１１
図を参照して説明する。第１１図は制御回路１２の構成
を示す図である。センサ部１１の圧電素子の信号はダイ
オード１０１を経て抵抗１０２゜１０３によりたとえば
１／３００に分圧されてコンパレータ１０５の非反転入
力に接続される。ダイオード１０１はセンサ部１１の圧
電素子に逆電圧が加わるのを防止するとともに、その発
生信号をＯＶにクランプするためのものである。コンパ
レータ１０５の反転入力には所定の微少基準電圧１０４
が接続されており、非反転入力がこの基準電圧より高く
なった時点でコンパレータ１０５の出力は１”レベルと
なる。この信号はワンショットマルチ１０６のトリガ入
力に接続されており、コンデンサ１０７、抵抗１０８で
決まる約１０μｓｅｃのパルス幅の信号をそのＱ端子に
出力する。すなわちワンショットマルチ１０６により、
コンパレータ１０５の出力の立上りエツジを検出してい
る。この信号は第１プリセフタプルダウンカウンタ１１
０、および第２プリセツタブルダウンカウンタ１１１の
ロード端子に接続されており、′１”レベルのときＰ端
子に設定されたデータがプリセットされる。この設定デ
ータとして、第１プリセツタブルダウンカウンタ１１０
に対してはθ２の値が、第２プリセツタブルダウンカウ
ンタ１１１に対してはコンデンサに蓄えた電荷をアクチ
ュエータに戻してやる時期θ３に設定しである。詳細は
後述する。５０は図示しないエンジンクランク軸に取り
つけられた角度信号検出用パルサーで所定の角度毎に外
周上に突起またはスリットを有している。５１はこのパ
ルサー５０の角度を検出する角度センサで前記パルサー
の突起またはスリットを、マグネットピックアップまた
はフォトインタラプタ等で検出し角度信号に変換する。

この角度センサ５１からの角度信号は整形回路１１２に
よりデジタル値に整形され、前述の第１、第２プリセツ
タブルダウンカウンタ１１０　、１１１のクロック端子
に接続される。第１プリセフタプルダウンカウンタ１１
０はクロック信号に同期してカウントダウンしていきそ
の内容がＯになった時点でキャリーアウト端子に“１”
レベルの信号を発生する。すなわち、コンパレータ１０
５の出力が立上がってからθ２パルス（θ２°ＣＡ）後
キャリーアウト信号が発生する。同様に第２プリセツタ
ブルダウンカウンタ１１１のキャリーアウト端子には、
コンパレータ１０５の出力が立上がってからθ３パルス
（θ３°ＣＡ）後にキャリーアウト信号が発生する。１
３は駆動回路である。その構成作動に関しては特願昭５
９−１４７７８８号に詳述しであるが簡単に説明する。

前述の第１プリセツタブルダウンカウンタ１１０のキャ
リーアウト信号は抵抗１３１　、１３２を介してトラン
ジスタ１３３のｐ接続されている。トランジスタ１３３
のエミッタは接地されており、コレクタはパルストラン
ス１３４の１次コイルが接続されている。パルストラン
ス１３４の２次側は第１サイクリスタ１３５のゲート端
子に接続されており、前記第１プリセツタブルダウンカ
ウンタ１１０のキャリアウド信号が“１”レベルになっ
た時点でトランジスタ１３３が“ＯＮ″となり第１サイ
リスタ１３５がトリガされ導通する。

第１サイリスタ１３５のアノードは第１のコイル１３６
が直列に接続されアクチュエータ９に接続される。第１
サイリスタ１３５のカソードはコンデンサ１３７に接続
される。同様に、前述の第２プリセツタブルダウンカウ
ンタ１１１のキャリーアウト信号は抵抗１３８　、１３
９を介してトランジスタ１４０のベースに接続されてい
る。トランジスタ１４０のコレクタにはパルストランス
１４１が接続され第２サイリスタ１４２をトリガする。

第２サイリスタ１４２のアノードは、前記コンデンサ１
３７に接続され、カソードは第２のコイル１４３が直列
に接続されアクチュエータ９に接続される。１４４はダ
イオードでアクチュエータ９に並列に接続されている。

このダイオードは、アクチュエータ９に逆電圧がかかる
のを防止すると共に、アクチュエータ９が伸張する際の
電荷を供給するためのものである。

上記構成における制御回路１２の作動について第１２図
に基いて次に説明する。第１２図は作動説明に供する各
部波形図である。プランジャがリフト開始し、圧送が始
まるとポンプ室内圧力は上昇し始め、その圧力により押
圧されてセンサ発生電圧も第１２図（Ｂ）のようにＯ■
から上昇していく。この電圧が所定の基準電圧１０４よ
りも高くなった時点でコンパレータ１０５の出力は“１
”レベルとなり、ワンショットマルチ１０６のＱ出力に
第１２図（Ｃ）のパルスを発生する。この信号により、
プリセッタブルダウンカウンタ１１０および１１１には
予め台上試験等で求められた設定値θ２およびθ、がロ
ードされる。このロードされた値は角度信号（第１２図
（Ｄ））によりカウントダウンされていき、カウンタの
内容がＯになった時点でキャリーアウト信号を発生する
。すなわち第１２図（Ｅ）および（Ｆ）に示したように
、圧送開始後θ２およびθ３後に各々トリガ信号が発生
することになる。

θ２の第１トリガ信号により第１サイリスタ１３５が導
通し、アクチュエータ９の電荷がコンデンサ１３７へ吸
収される。このためアクチュエータ９の電圧は第１２図
（Ｇ）のように低下し、アクチュエータ９は収縮するこ
とになる。このため噴射が中断し、パイロット噴射を実
現できることは前述した通りである。その後アクチュエ
ータの電圧はポンプの圧送とともに変化していくがやが
てＯ■に戻る。この後所定の時間θ３に第２サイリスタ
１４２のトリガ信号が発生しく第１２図（Ｆ））、コン
デンサ１３７に蓄電されていた電荷がアクチュエータ９
へ戻される。このためアクチュエータ９の電圧は第１２
図（Ｇ）のように上昇する。この上昇分は、アクチュエ
ータ９の再分極による劣化防止および、制御時の電圧振
幅を大きくして、収縮量を多くシ、パイロット噴射の効
果を高めると共に、さらに、θ、の時間をポンプの吸入
行程終了後に設定することによりポンプ室内圧を予圧し
、アクチュエータを付加したことによる噴射時期の遅れ
、噴射量の減少を改善する作用がある。

上記説明で、制御時期θ２．θ、の信号を得るために、
角度信号を用いたが、この角度信号の分解能が不足する
場合には、角度信号間をエンジン回転数から補間計算に
より時間として求めてやればよい。

次に第７図の制御を行うための制御回路について第１３
図を参照して説明する。第１３図は制御回路１２′の構
成を示す。センサ部１１の圧電素子の信号はダイオード
２０１を経て抵抗２０２　、２０３により、例えば１／
３００に分圧されてオペレーションアンプ（以下、オペ
アンプと略称する）２０４の非反転入力に接続されてい
る。ダイオード２０１はセンサ部１１の圧電素子に逆電
圧が加わるのを防止すると共に、その発生信号をＯ■に
クランプするためのものである。オペアンプ２０４の反
転入力は出力に接続されており、オペアンプ２０４はバ
ッファアンプとして作動する。オペアンプ２０４の出力
はコンパレータ２０５の非反転入力に接続されている。

コンパレータ２０５の反転入力には制御時期を決定する
ためのスレッシュホールドレベルの信号が入力されるが
、このことについては後述する。オペアンプ２０４の出
力はピーク値検出回路２２０、２３０．２４０．２５０
に接続されている。ピーク値検出回路２２０，２３０，
２４０，２５０は、本実施例を４気筒エンジンを例にと
って説明しているためであり、本来気筒数分だけ用意す
ればよい。ピーク値検出回路２２０，２３０，２４０，
２５０はその構成は同じであるため、第１のピーク値検
出回路２２０についてのみ説明し、他は省略する。２２
１はアナログスイッチで、前記オペアンプ２０４の出力
（センサ信号）をオペアンプ２２３の非反転入力に接続
するか否かを行う。アナログスイッチ２２１のＳｌｉ入
力が“１”レベルのときＯＮとなり、オペアンプ２０４
の出力信号はオペアンプ２２３の非反転入力に伝わる。

２２２は人力抵抗で、アナログスイッチ２２１がＯＦＦ
のとき、オペアンプ２２３の非反転入力が解放状態にな
らないために設けである。オペアンプ２２３の出力はダ
イオード２２４を介してピークホールド用コンデンサ２
２５に接続されている。このコンデンサ２２５の電圧は
オペアンプ２２３の反転入力にフィードバックされてい
る。コンデンサ２２５に並列にアナログスイッチ２２６
が接続されている。アナログスイッチ２２６のＲ１人力
が１１”レベルになるとアナログスイッチ２２６はＯＮ
となり、コンデンサ２２５をショートし、その電圧をＯ
■にする。２２７はオペアンプで、前記コンデンサ２２
５の電荷を逃がさないようにハイインピーダンスのバッ
ファとして働（ように構成しである。前記アナログスイ
ッチ２２１、入力抵抗２２２、オペアンプ２２３、ダイ
オード２２４、コンデンサ２２５、アナログスイッチ２
２６、オペアンプ２２７でピークホールド回路を構成し
ている。

すなわち、信号Ｒ１を“１”にしてコンデンサ２２５を
Ｏ■にクリアし、信号Ｒ１を“Ｏ”に戻す。

信号Ｓ１を１”にするとセンサ信号はオペアンプ２２３
に入力される。コンデンサ２２５の電圧よりもセンサ信
号の方が高ければ、ダイオード２２４が順方向に導通し
、コンデンサ２２５の電圧をセンサ信号に追従させる。

コンデンサ２２５の電圧よりセンサ信号が低くなるとダ
イオード２２４は非導通となるため、コンデンサ２２５
の電荷は保存される。

所定の期間後信号Ｓ１を“０”に戻すとセンサ信号は遮
断されるため、以後コンデンサ２２５の電圧はホールド
されることになる。ピーク値検出回路２２０の出力は後
述のセレクタ２６６に接続されている。オペアンプ２０
４の出力であるセンサ信号はコンパレータ２６１の非反
転入力にも接続されている。

コンパレータ２６１の反転入力には微少な基準電圧Ｖ＊
２６２が接続されており、センサ信号の立上りを検出す
るようになっている。コンパレータ２６１の出力はバイ
ナリカウンタ２６３のクロック人力に接続されており、
クロック人力の立上りでバイナリカウンタ２６３はカウ
ントアツプする。バイナリカウンタ２６３は本実施例で
は４気筒を考えているため４進カウンタとなっている。

バイナリカウンタ２６３の出力Ｑ、、Ｑ２はセレクタ２
６４，２６５．２６６のセレクト人力Δ、Ｂにそれぞれ
接続されており、セレクタ２６４　、２６５．２６６は
セレクト人力Ａ、［３の値に応じて所定のセレクトを行
なう。セレクタ２６４は例えば東芝製ＴＣ４０５２８Ｐ
を用いたもので、セレクト入力Ａ、Ｂの値が０．Ｏのと
きコモンと＄１が、０．１のときＳ２が、１，０のとき
Ｓ３が、ｌ。

１のときＳ４が接続される。セレクタ２６４のコモンは
電源に接続されており、すなわち“１”レベルとなって
いるため、セレクト入力Ａ、Ｈの値に応じて、Ｓｌから
８４のいずれかが“１”レベルとなる。８１〜Ｓ４は前
述のピーク値検出回路の３１〜Ｓ４へ接続されている。

セレクタ２６５　もセレクタ２６４と同様であるが、コ
モン端子は後述のディケードカウンタ（東芝製ＴＣ４０
１７ＢＰ）のＱ、出力に接続されている。この信号はセ
レクタ２６５によりＲ１−Ｒ４に分配されて、前述のピ
ーク値検出回路のＲ１−Ｒ４に接続される。

６０は図示しないエンジンクランクシャフトあるいはカ
ムシャフト等と同期して回転する角度信号検出用パルサ
ーであり、所定の角度毎に外周上に突起またはスリット
を有している。本実施例ではたとえばカムシャフト１回
転あたり３２パルス発生するようにしである。６１は前
記バルサー６０の角度を検出する角度センサで、前記パ
ルサー６０の突起またはスリットを、マグネットピック
アップまたはフォトインクラブタ等で検出し、角度信号
に変換する。この角度センサ６１からの角度信号は整形
回路２７０によりデジタル信号に整形される。整形回路
２７０からの角度信号は、エンジン回転数検出回路２７
１に接続される。エンジン回転数検出回路２７１は所定
の時間内に発生した角度信号のパルス数をカウントし、
例えば８ビツトのエンジン回転数データを出力する。こ
のエンジン回転数データはＲＯＭ２７２のアドレスに入
力される。

７０は水温センサで、図示しないエンジンのウォータジ
ャケットに設置され、エンジン冷却水温を検出する。本
実施例ではサーミスタを示したが他に熱電対、ダイオー
ド等でもよい。水温センサの信号は抵抗２７５のプルア
ップにより電圧に変換される。この電圧信号はＡＤ変換
回路２７６に入力され、例えば６ビツトの水温データと
して出力される。ＡＤ変換回路２７Ｇからの水温データ
も先のＲＯＭ２７２のアドレスに人力されている。ＲＯ
Ｍ２７２は予め台上試験等で、所定のエンジン回転数、
所定の水温における最適分圧比に対応したバイナリデー
タが記憶しである。したがって、エンジン回転数検出回
路２７１からのエンジン回転データおよび、ＡＤ変換回
路からの水温データをアドレス情報として、最適分圧比
データを出力する。この分圧比データは乗算型ＤＡ変換
回路２７８のデジタル人力に接続されている。乗算型Ｄ
Ａ変換回路２７８は、そのデジタル入力信号に応じて、
人力信号を所定の比に分圧した信号を出力する。この乗
算型ＤＡ変換回路２７８は、例えばディチル社製ＤＡＣ
−ＨＡＩＯＢとオペアンプを組み合わせたもので、デジ
タル入力信号に応じてＲ−２Ｈのラダー抵抗が切り換わ
り、リファレンス入力に接続された電圧を所定の比に分
圧した電圧が出力されるように構成されている。

セレクタ２６６により所定の気筒の対応するピーク電圧
信号は、乗算型ＤＡ変換回路で所定の比に分圧されて、
前述のコンパレータ２０５の反転入力に接続される。コ
ンパレータ２０５の出力はリトリガラブルなワンショッ
トマルチ２８０の立上りトリガ入力に接続されている。

ワンショットマルチ２８０の出力パルス幅はコンデンサ
２８１と抵抗２８２により決定され、この値は後述の誤
動作を回避するため約２ｍ５ｅｃとしである。ワンショ
ットマルチ２８０の出力信号はワンショットマルチ２８
３の立上り入力に接続されている。ワンショットマルチ
２８３の出力パルス幅はコンデンサ２８４、抵抗２８５
によって決定され、この値はサイリスクのトリガ信号パ
ルスとして使うため約３０μｓｅｃとしである。ワンシ
ョットマルチ２８３の出力は駆動回路１３のＴＲＩＧ　
１人力に接続されている。駆動回路１３に関しては第１
１図に関して説明したので省略する。

ワンショットマルチ２８３の出力はディケードカウンタ
（例えば東芝製ＴＣ４０１７８Ｐ＞　２９０．２９１の
リセット人力に接続されている。ディケードカウンタ２
９０のクロック入力には例えば１０ＫＨｚの一定周波数
のクロック信号が入力されている。ディケードカウンタ
２９０のＱ２出力はクロックイネーブル入力に接続され
ている。クロックイネーブル入力は“１″レベルになる
とクロックによるカウントを禁止するため、次のリセッ
ト入力が来るまでＱ２信号を出力し続ける。すなわち、
リセット人力に同期してＱｌ比出力１００μｓｅＣのパ
ルスを発生するワンショットマルチとして作動している
ことになる。このＱ１出力は前述のセレクタ２６５によ
り所定の気筒に分配され、ピーク値ホールド用のコンデ
ンサ２２３をショートするためのアナログスイッチ２２
６をＯＮする。ディケードカウンタ２９１　のクロック
入力には前記整形回路２７０からの角度信号が接続され
ており、Ｑ、（ｎは角度信号の１回転当りのパルス数に
よって定まる。例えば本実施例の３２パルス／力ム１回
転においては、ｎ＝５とすればＱ、の発生するタイミン
グは、ポンプ吸入行程後となる。）はクロックイネーブ
ル入力に接続されている。この回路も前と同様デジタル
的なワンショットマルチとして作用する。すなわちリセ
ット入力にパルスが入力されてから角度信号ｎパルス発
生？＆Ｑ、、出力が“１”レベルとなる。このＱ７出力
はワンショットマルチ２９２の立上り人力に接続されて
いる。ワンショットマルチ２９２の出力パルス幅はコン
デンサ２９３、抵抗２９４によって決定され、実施例で
は約３０μｓｅｃとしである。

ワンショットマルチ２９２の出力は駆動回路１３のＴＲ
ＩＧ　２人力に接続されており、サイリスクのトリガ信
号となる。駆動回路１３の出力にはアクチュエータ９が
接続されている。

上記構成による制御回路１２′の作動について第１４図
により次に説明する。第１４図は作動説明に供する各部
波形の状態を示すグラフである。

ポンププランジャがリフト開始し圧送が始まるとポンプ
室内圧は上昇し始め、その圧力により押圧されて、セン
サ発生電圧も第１４図（Ａ）のように０■から上昇して
いく。このセンサ発生電圧は抵抗２０２　、２０３によ
り分圧されオペアンプ２０４によりバッファされてコン
パレータ２６１に入る。コンパレータ２６１の出力は第
１４図（Ｂ）のような圧送期間中“１”レベルとなる信
号となる。この信号の立上りエツジにより、バイナリカ
ウンタ２６３はカウントアツプし、そのＱ、、Ｑ２出力
が気筒毎に切りかわる。このＱ、、ＱＺ出力により、ア
ナログスイッチ２６４　、２６５　、２６６がそれぞれ
切りかわる。

アナログスイッチ１６４のＳ１〜Ｓ４信号は第１４図（
Ｃ）〜（Ｆ）のようになり、ピーク値検出回路２２０〜
２５０を制御する。たとえばＳｌが１”レベルのときに
は、ピーク値検出回路２２０のアナログスイッチ２２１
がＯＮとなる。したがってオペアンプ２０４の出力であ
るセンサ信号がオペアンプ２２３の非反転入力に接続さ
れる。この電圧はダイオード２２４を介してコンデンサ
２２５を充電する。オペアンプ２２３の入力電圧がコン
デンサ２２４の電圧より低いとダイオード２２４は非導
通となりコンデンサ２２５の電圧はホールドされる。し
たがってコンデンサ２２５には人力信号のピーク値がホ
ールドされる。このピーク値信号はオペアンプ２２７か
ら成るパフファアンプにより低インピーダンスでとり出
され（第１４図（Ｌ））、アナログスイッチ２６６へ入
る。他の気筒のピーク値信号（第１４図（Ｍ）、（Ｎ）
　、（０））もアナログスイッチ２６６へ接続されてお
り、先のカウンタ２６３のＱｌ、Ｑｚ信号により所定の
気筒の信号が同期して出力される。この信号は乗算型Ａ
Ｄ変換回路２７８により、エンジン回転、水温に応じた
所定の分圧比に分圧され、基準電圧としてコンパレータ
２０５へ入る（第１４図（Ｐ））。コンパレータ２０５
はセンサ信号が、この基準信号より高くなると出力が“
１”レベルとなり、ワンショットマルチ２８０をトリガ
する（第１４図（Ｑ））。ワンショットマルチ２８０は
リトリガラブルであり、コンパレータ２０５の出力は短
パルスのノイズ等が混入しても、除去できる。ワンショ
ットマルチ２８０のＱ出力の立上りでワンショットマル
チ２８３がトリガされ、そのＱ出力は約３０μＳｅｃの
パルスを発生する。このパルスは第１サイリスクのトリ
ガ信号として駆動回路１３へ入る（第１４図（Ｇ）　、
（Ｒ））。さらに、ワンショットマルチ２８３のＱ出力
は、ディケードカウンタ２９０　、２９１のリセット端
子に入る。これらディケードカウンタ２９０　、２９１
はデジタル的なワンショットマルチで、リセット端子の
信号が“０”レベルになった直後、クロック端子中に人
力されたクロック信号の立上りに同期してパルスを出力
するように作動する。

すなわち、ディケードカウンタ２９０のＱ、出力は第１
サイリスクトリガ信号が発生した直後に短かいパルスを
出力する。この信号は前記アナログスイッチ２６５によ
り各気筒に分配され（第１４図（Ｈ）〜（Ｋ））、アナ
ログスイッチ２２６をＯＮＬ、ピークホールド用コンデ
ンサ２２５の電荷をショートし、初期状態にする（第１
４図（Ｌ）〜（Ｏ））。一方、ディケードカウンタ２９
１のＱ７出力は、第１４図（Ｓ）のように、リセット端
子の信号（第１サイリスク用トリガ信号）が“０”レベ
ルによってから、角度信号がｎだけ（本実施例ではｎ＝
５）人力された時点で１”レベルとなる。すなわち、第
１サイリスタがトリガされてから、角度信号５パルス後
、いいかえるとクランク角で１１２．５°ＣＡ後にディ
ケードカウンタ２９１のＱ、、出力が“１”レベルとな
る。このＱ、、信号によりワンショットマルチ２９２が
トリガされそのＱ出力は約３０μｓｅｃのパルスを発生
する。このＱ出力信号は第２サイリスクトリガ信号とし
て駆動回路１３に接続されており　（第１４図（Ｔ））
、コンデンサ１３７の電荷をアクチュエータ９へ戻す（
第１４図（Ｕ））。駆動回路の作動については先の実施
例で詳述したので省略する。

以上の説明のように、本実施例においては、センサ１１
の発生電圧のピーク値を各気筒毎にピークホールドし、
各気筒に同期したそのピーク値を所定の比に分圧した値
を基準電圧として用い、センサ発生電圧と比較して、ア
クチュエータ９の制御信号を発生させているため、ノズ
ル開弁圧の変動、個体間の特性バラツキ、アクチュエー
タの温度特性等を補償でき、常に最適なパイロット噴射
を実現できるという優れた効果を有する。

〔発明の効果〕

以上に説明した様に、本発明の噴射率制御方法および装
置は、要するるこ、アクチュエータの電歪素子とは電気
的に独立したセンサ部１１によりポンプ室圧力に応じて
電圧を発生させ、これに基いてアクチュエータの電歪素
子の放電時期を制御する様にしたので、アクチュエータ
の温度特性の影響を受けること無く、サンプルホールド
回路を要すること無（、最適時期にパイロット噴射が行
われる様に噴射率を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射ポンプに本発明の噴射率制御装置を取
付けたところを示す部分断面図、第２図は電歪アクチュ
エータの圧電素子積層体の斜視図、 第３図は第２図のＡ−Ａ矢視断面図、 第４図は第２図のＢ−Ｂ矢視断面図、 第５図はアクチュエータの温度特性を示すグラフ、 第６図は制御の一態様を示すダイアグラム、第７図は制
御の他の態様を示すダイアグラム、第８図および第９図
は制御の変化形を示し、第１０図はセンサ部１１の構成
の変化形を示す部分断面図、 第１１図は第６図のＢ様で制御を行うための制御回路の
構成を示すブロック図、 第１２図は第１１図の制御回路による各部の作動を示す
ダイアグラム、 第１３図は第７図の態様で制御を行うための制御回路の
構成を示すブロック図、 第１４図は第１３図の制御回路による場合の各部の作動
を示すダイアグラムである。 １・・・噴射ポンプのポンプ部、 ３・・・ポンプシリンダ、 ４・・・ポンププランジャ、　６・・・可変容積装置、
７・・・ハウジング、　　　　　８・・・ピストン、９
・・・電歪式アクチュエータ、 １０・・・ばね、　　　　　　　１１・・・センサ部、
１２・・・制御回路、　　　　　１３・・・駆動回路。 ４・・・ポンププランツヤ ６・・・可変容積装置 ６Ａ・・・可変容積室 ８・・・　ピストン ９・・・電歪式アクチュエータ １１°°゛センサ部 第２図 第４図 第５図 第６図 夷　７図 −２００２０４０６０８０旬 エンノン冷却水温１　”Ｃｌ 第８図 江　　　　７美　　　　８ＣＸ）　　　　　γ℃１α℃
エンジン回転数（ｒρｍ） 第９図 第１０図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．電歪式アクチュエータにより容積変化する可変容積
   室にディーゼルエンジンの燃料噴射装置の燃料噴射ポン
   プのポンプ室を接続し、噴射装置の噴射行程でない時に
   アクチュエータの電歪素子を予め帯電しておき、ポンプ
   室圧力上昇に伴い発生する電荷により電歪素子の電荷を
   増大させ、噴射開始後に電歪素子の電荷を放電させて電
   歪素子を収縮させて可変容積室を膨張させることにより
   パイロット噴射を形成することからなるディーゼルエン
   ジン用燃料噴射装置の噴射率制御方法において、 アクチュエータの電歪素子とは別個の電歪式センサによ
   りポンプ室圧力に応じて電圧を発生させ、前記発生電圧
   に基く所定時期にアクチュエータの電歪素子の電荷を放
   電することを特徴とする噴射率制御方法。
2. ２．前記放電は、電歪式センサの発生電圧の立上り点か
   ら所定クランク角で行われる特許請求の範囲第１項記載
   の噴射率制御方法。
3. ３．前記放電は、電歪式センサの発生電圧がそのピーク
   電圧の所定比の値になった時に行われる特許請求の範囲
   第１項記載の噴射率制御方法。
4. ４．エンジンの冷却液温度に応じて前記比を変えること
   からなる特許請求の範囲第３項記載の噴射率制御方法。
5. ５．エンジン回転数に応じて前記比を変えることからな
   る特許請求の範囲第３項記載の噴射率制御方法。
6. ６．燃料を周期的に加圧するポンプ室を有する燃料噴射
   ポンプを備えたディーゼルエンジン用燃料噴射装置にお
   いて、パイロット噴射を行うべく燃料噴射率を制御する
   装置であって、 （イ）噴射ポンプのポンプ室に連通した可変容積室と、 （ロ）電圧変化に応じて伸縮する電歪素子を備え、該電
   歪素子の伸縮に応じて前記可変容積室の容積を増減する
   電歪式アクチュエータと、 （ハ）前記電歪素子と同軸的に配置されポンプ室の圧力
   変化に応じて電圧を出力する電歪式圧力センサと、 （ニ）前記電歪素子の電圧を制御する駆動回路と、（ホ
   ）前記駆動回路を制御して噴射行程でない時に予め電歪
   素子を帯電させておき、噴射開始後に前記圧力センサか
   らの出力に基いて所定時期に電歪素子の電荷を放電させ
   る制御回路、とを備えてなる、ディーゼルエンジン用燃
   料噴射装置の噴射率制御装置。
7. ７．前記制御装置は、圧力センサからの出力電圧の立上
   り点から所定クランク角で電歪素子を放電させる特許請
   求の範囲第６項記載の噴射率制御装置。
8. ８．前記制御装置は、圧力センサの出力電圧がピーク電
   圧の所定比になった時に電歪素子を放電させる特許請求
   の範囲第６項記載の噴射率制御装置。
9. ９．前記電歪式圧力センサはアクチュエータの電歪素子
   から独立して交換自在に配置されている特許請求の範囲
   第６項記載の噴射率制御装置。
10. １０．前記圧力センサは可変容積室のハウジングおよび
    アクチュエータから電気絶縁されている特許請求の範囲
    第９項記載の噴射率制御装置。