WO1992006286A1 - Pilot-injection control device - Google Patents

Description

j 明 細 害

パイ ロ ッ ト噴射制御装匿 技術分野

本発明は電歪式ァ クチユエ一夕を用いたディ ーゼル機関用燃料噴 射装置の噴射率制御装置に関する ものである。 背景技術

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 卜噴射を行えば、 燃焼騒音や N O xを低減させる上で 有効である こ とが知られている。 例えば、 特開昭 6 1 一 2 5 9 2 5 号公報、 特開昭 6 2 — 3 1 3 3号公報には、 噴射ポ ンプの噴射経路 に、 印加電圧に応 じて伸縮する電歪式ァ クチユエ一夕を組み込み、 所定の時期に前記電歪式ァクチユエータを制御する こ と によって、 パイ ロ ッ ト噴射を行う ものが示されている。 と ころで、 電歪式ァ クチユエ一夕への高電圧印加時期、 すなわちパイ ロ ツ 卜制御時期は、 最適な時期に制御 しなければ燃焼騒音、 N 0 X等の低減効果が得ら れない。 例えば、 上記特開昭 6 1 — 2 5 9 2 5 号公報には、 プラ ン ジ ャ によ り昇圧されるポ ンプ室圧力に比例 して電歪式ァ ク チユエ一 夕 に発生する電圧を検出 し、 この電圧が所定値になった時をパイ 口 ッ 卜制御時期とする方式が示されている。

と こ ろが、 このパイ ロ ッ ト噴射時期は、 主噴射に対 し一定の時期 ではな く 、 実際には高回転ほど早い時期、 すなわち、 電歪式ァ ク チ ユエ一 夕の発生電圧が低い時点にパイ ロ ッ ト制御時期を設定 しなけ れば、 主噴射と分雜 した最適なパイ ロ ッ 卜噴射形態と はな らない。 即ち、 少な く と もある回転数以上 （エン ジ ン回転数約 2 0 0 0 rp m 以上） では、 前記発生電圧が生 じる前にパイ'ロ ッ ト時期を設定 しな ければ、 最適なパイ ロ ッ ト噴射形態と はな らないと いう 問題が生 じ た。 特に最近は、 直噴ディ ーゼルエ ン ジ ンに対し、 高速高負荷領域 に至る までの騒音及び排気エ ミ ッ シ ョ ン低減の要求が高ま ってきて おり 、 高速高負荷領域でもパイ ロ ッ ト噴射を最適な形態で実行する 必要性が大きいのでなおさ らである。

プラ ン ジ ャ リ フ 卜量の影響を受けない制御時期を得る方法と して は、 高精度なポ ンプ角度セ ンサを具備させ、 それに基づいて運転状 態に応 じた制御時期を設定する方式があるが、 調量を電子制御で行 う 噴射ポ ンプの場合は前記角度セ ンサを調量のためにも と も と具備 している こ とが多いが、 パイ ロ ッ 卜噴射時期の決定に新たに複雑な マ ッ プを設定せねばな らない。 また、 メ カニカルな調量を行う噴射 ポ ンプの場合は、 高精度な角度セ ンサを新たに具備する必要があ り . 上記方式では大幅なポ ンプ構造変更を要し、 コス トが高 く なつて し ま う と いう問題がある。

本発明は、 以上の問題点に基づき、 高速時でも最適なパイ ロ ッ ト 噴射が得られる制御装置を提供する こ とを目的とする。 発明の開示

こ のため、 本発明では、 以前の噴射における可変容積室とポンプ 室とを連通するポー ト の開閉時期を検出 して、 この検出信号に応答 してパイ ロ ッ ト噴射を実行する時期を決定するよ う に した。

こ の構成によ り、 ブラ ンジャが今回の噴射における加圧作用を開 始するよ り も以前の所定の時期を起点と して今回のバイ 口 ッ ト噴射 時期を決定でき るので、 たとえ高速時であってもパイ ロ ッ 卜噴射時 期の決定が早 く 行われるため、 パイ ロ ッ ト 咹射の実行が遅れる こ と がな く な り、 最適な形態でパイ ロ ッ ト噴射を実行する ことが可能と なる。

図面の簡単な説明

第 1 図は本発明を適用する装置の部分断面図、 第 2 図は第 1 図の 部分拡大図、 第 3 図は第 2 図の R— R線に沿う断面図、 第 4 図ない し第 5 図は第 1 図の作動説明図、 第 6 図はパイ ロ ッ 卜噴射の有無と 騒音との関係図、 第 7 図はパイ ロ ッ ト喷射の有無と排出ガス成分と の関係図、 第 8 図は従来技術の説明図、 第 9 図ない し第 1 0 図は本 発明の説明図、 第 1 1 図は第 9 図中 τ ! の特性図、 第 1 2 図は本発 明の第 1 実施例をなす回路構成図、 第 1 3 図は第 1 2 図の作動説明 図、 第 1 4 図は本発明の第 2 実施例を示す回路構成図、 第 1 5 図は 第 1 4 図の作動説明図、 第 1 6 図は本発明の第 3 実施例をなす回路 構成図、 第 1 7 図は第 1 6 図の作動説明図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明装置になる実施例を説明する。 第 1 図は本発明が適 用される燃料噴射装置の構造図である。

第 2 図は第 1 図中のプラ ンジ ャ 6 の先端部付近の拡大断面図、 第 3 図は第 2 図中の R— R線に沿う断面図である。

第 1 図において、 燃料噴射ポンプ 1 に噴射率制御装置 2 が取付け られている。

まず、 燃料噴射ポ ンプ 1 について説明する。 ポ ンプケー シ ング 4 の シ リ ンダボア 5 内に摺動自在に支持されたブラ ン ジ ャ 6 は、 ェン ジン回耘数の 1 ノ 2 に同期 して回転往復運動を行う。 即ち、 ェンジ ンの回転はギヤ又はタ イ ミ ングベル ト を介して駆動軸 （図示せず） に伝達され、 プラ ン ジ ャ 6 はこの駆動軸によ り同軸的に回転駆動さ れる と と もに、 プラ ン ジャ 6 と一体的に結合されたフヱイ スカム 7 がローラ 8 に係合する こ と によ り往復運動する。

フ ェ イ スカム 了 はパネ （図示せず） によ り常時図の左方に付勢さ れてローラ 8 に当接されており、 プラ ン ジ ャ 6 の往復運動は、 軸心 周 り に回転 してフ ヱ イ スカム 7 のカム面の形状に従う こ と によ り行 われる。 プラ ンジャ 6 は、 その外周に 1 個の分配ポー ト 9 とェンジ ン気筒数と同数個の吸入ポー ト 1 0 とが形成され、 こ のプラ ンジ ャ 6 の先端面と シ リ ンダボア 5 との間には、 プラ ンジャ 6 によ り昇圧 されるポ ンプ室 3 が形成される。

ポ ンプケー ンシグ 4 には、 低圧室 1 5 と この低圧室 1 5 をシ リ ン ダボア 5 に連適する吸入通路 （図示せず） と、 外部の各噴射弁 1 1 をシ リ ンダボア 5 に導通可能な分配通路 1 2 が形成される。 分配 通路 1 2 はエンジ ン気筒数と同数個設け られる と と もに、 その途中 にはそれぞれデリ バ リ弁 1 3 が設けられる。 デリバ リ 弁 1 3 はばね 1 4 に抗 して開口可能であり、 逆止弁と しての機能及び吸戻し弁と しての機能を有する。

しかして、 プラ ンジ ャ 6 が第 1 図中において左行してポ ンプ室 3 が膨張する時、 いずれかの吸入ポー ト 1 0 が吸入通路 （図示せず） を通 じて低圧室 1 5 と導通 して、 この低圧室 1 5 内の燃料がポ ンプ 室 3 に吸入されるよ う になっている。 これと は逆に、 プラ ンジャ 6 が第 1 図中.において右行してポンプ室 3 が縮小加圧される時、 分配 ポ一 ト 9 がいずれかの分配通路 1 2 に導通 してポ ンプ室 3 内の燃料 が外部に送出される。

燃料の送出はブラ ンジャ 6 が右行を始めた時に始ま り、 さ らにプ ラ ン ジャ 6 が右行してス ピルポー ト 1 6 がス ピルリ ング 1 7 の右端 面よ り低圧室 1 5 内へと開放された時に終わる。 こ こで、 ス ピルポ ー ト 1 6 は、 プラ ンジャ 6 に設け られてポ ンプ室 3 と低圧室 1 5 と を導通するための開口であり、 ス ピルリ ング 1 7 は短いシ リ ンダ状 であって、 その内孔をプラ ンジャ 6 が摺動する ものである。 ス ピル リ ング 1 7 は、 レバ一 1 8 によ ってその固定位置を変える こ とがで き、 ス ピルリ ング i 7 の位置によってポ ンプ室 3 からの燃料の吐出 量を変える こ とができ る。 レバ一 1 8 は間接的にアクセルレバ一と 連動 している。

シ リ ンダ 1 9 の右端面には、 盲栓 2 0 をネ ジ 2 1 によ り ネ ジ込ん で、 断面が三角形状の環状突起 2 2 により ポ ンプ室 3 の圧力漏洩を 防いでいる。

本発明が適用される燃料噴射ポ ンプには、 さ らにポ ンプ室 3 と ス ピルポー ト 1 6 とを結ぶプラ ンジ ャ 6 の中央ポ一 ト 2 3 に導通する ポー ト B 2 4 、 該ポー ト B 2 4 に導通するプラ ンジャ外周の溝部 2 5 を形成してある。 さ らに、 シ リ ンダ 1 9 には、 シ リ ンダボア 5 に 開口するポー ト A 2 6 と ポー ト C 2 7 とが形成されている。

ポー ト A 2 6 と外周溝 2 5 との位置関係は、 第 2 図の部分拡大図 に示す様にプラ ン ジ ャ 6 がー定リ フ 卜 （第 2 図中に示すリ フ 卜 A ) する まで導通状態であ り 、 一定 リ フ ト後に遮断される様に してある。 さ らに、 ポー 卜 A 2 6 の第 2 図中の R— R線に沿う断面図は第 3 図 に示される様に角穴状と してある。

次に、 噴射率制御装置 2 について説明する。 噴射率制御装置 2 は、 ポ ンプケーシ ング 4 の凹部 2 8 に設置されている。 凹部 2 8 内に挿 入されたケー シ ング 2 9 の中には、 第 1 図に示されるよ う に上から 電歪式ァ クチ ユエータ 3 0 、 ピス ト ン 3 1 が収納され、 ケー シ ング

2 9 の下端面と ポンプケーシ ング 4 の凹部 2 8 の底面との間にはパ ッ キ ン 3 2 が配置され、 ケーシ ング 2 9 はネ ジ 3 3 によ りパッ キ ン

3 2 を押圧 した状態でポ ンプケー シ ング 4 に固定されている。

ピス ト ン 3 1 の下端面とポ ンプケーシ ング凹部 2 8 の底面との間 で形成され、 パッ キ ン 3 2 で密閉された可変容積室 3 4 内には、 板 'ネ 3 5 を配設してピス ト ン 3 1 を介 して、 霪歪式ァ クチユエ一夕 3 0 に常に上向きの押圧力を加える様に してある。 そ して、 可変容 積室 3 4 はポー ト C 2 7 、 な らびにポー ト A 2 6 と導通している。 ま た、 ポー ト Aはブラ ンジャ 6 の リ フ ト位置に応 じて開閉制御され る ものであ り、 ポー 卜 Aが開いている時はポ ンプ室 3 と可変容積室 3 とが連通する。

また、 可変容稜室 3 4 の圧力がピス ト ン 3 1 を介 して電歪式ァ ク チ ユエー タ 3 0 側に漏洩 しないよ う に、 ビス ト ン 3 1 の摺動面と ケ — シ ング 2 9 の摺動面と は摺動に必要な僅かなク リ アラ ンスを有し て油密に形成されている。

電歪式ァクチユエ一夕 3 0 は薄い円盤状 φ 1 5 mm X t 0. 5 mm ) の電歪素子を約 5 0枚積層 して円柱状とな したものである。 こ の電 歪素子は P Z T と呼ばれるセラ ミ ッ ク材料製であ り、 チタ ン酸ジル コ ン酸鉛を主成分と しており、 その厚み方向に 5 0 0 V程度の電圧 を印加する と 1 m程度伸びる。 これを 5 0 枚穣層 して各々の素子 の厚み方向に 5 0 0 V印加する と、 全体と して 5 0 〃 mの伸張が得 られる。 この電圧を解除するか又は若干の負電圧を印加すれば、 5 0 mの縮小を起こ して元の長さに戻る。 また、 この電歪式ァ クチ ユエ一夕 3 0 に軸方向圧縮の荷重をかけた時は 1 枚 1 枚の電歪素子 には荷重に比例 した電圧が発生する。 例えば、 5 0 0 kgの負荷で 5 0 0 Vの電圧が発生する。 これらの電歪素子及び電歪式ァク チユエ 一夕の性質は公知である。

電歪式ァ クチユエータ 3 0 への所定の時期における電圧の印加、 シ ョ ー ト、 オープン等の操作は リ ー ド線 3 6 を介して外部の制御回 路である コ ン ト ローラ 1 0 0 によ って制御される。

電歪式ァクチユエータ 3 0 の伸縮作用はピス ト ン 3 1 に伝え られ、 可変容積室 3 4 の容積を縮小 · 拡大する。

次に、 ポー ト A 2 6 の開閉位置関係について説明する。

第 4 図は第 1 図中のプラ ンジャ 6 (またはフ ェ イ スカム 7 ) の回 転角 とプラ ンジャ 6 の リ フ ト量の関係、 及びポー ト A 2 6 の開閉状 態を示す作動説明図である。 なお、 プラ ンジ ャ 6 (またはフ ェ イ ス カム 7 ) の回転角は横軸に表されている。 第 4 図の波形において、 9 0 ° 毎に示されている山状の凸部はプラ ンジ ャ 6 の往復動を示す もので、 即ちフ ェ イ ス カ ム 7 の リ フ ト量を示している。 燃料の噴射 は、 フ ヱ イ スカ ムの リ フ ト上昇中に実行される。 尚、 こ の図は 4気 筒用ポンブの埸合である。

ポー ト A 2 6 は、 フ ヱイ スカム 7 が所定リ フ ト （第 2 図及び第 4 図中に リ フ ト Aと して示す） 以上で閉となり、 所定リ フ ト （ リ フ ト A ) 以下で開となる。 この リ フ ト Aは、 ポ ンプ室 3 の圧力が喷射ノ ズル 1 1 の開弁圧以上となり、 実際に噴射が開始する時のカム リ フ 卜量よ り も、 わずかに大き い リ フ ト fiに設定してある。

こ こで、 「ポー ト A 2 6 開 J と は、 ポー ト A 2 6 と プラ ン ジ ャ 6 の外周に設けた溝部 2 5 とが導通する状態であ り、 「ポー ト A 2 6 閉」 と は、 ポー ト A 2 6 とプラ ン ジ ャ 6 の外周溝部 2 5 とが遮断さ れた状態である。

従って、 今カム リ フ トの上昇が開始する、 即ちポ ンプの圧送行程 が開始する と、 プラ ン ジャ 6 によって加圧されたポ ンプ室 3 の圧力 が、 中央ポ一 ト 2 3 —ポー ト B 2 4 —プラ ン ジャ 6 の外周の溝部 2 5 →ポー ト A 2 6 →ポー ト C 2 7 を介して可変容積室 3 4 へと導入 される。 一方、 プラ ン ジャ 6 が リ フ ト Aだけ リ フ トする と、 ポー ト A 2 6 はプラ ンジ ャ 6 の外周の溝部 2 5 と遮断されて閉 じ られ、 そ の後は可変容積室 3 4 はポ ンプ室 3 から遮断され密室状態となるた め、 以後はカム リ フ ト量に関係な く 遮断した時点の圧力がそのま ま 保持される こ と になる。 その後、 プラ ン ジ ャ 6 が最大カム リ フ ト位 置を過ぎ、 下降途中の リ フ ト Aの リ フ ト位置に達 したと ころで、 可 変容積室 3 4 とポ ンプ室 3 と は再び連通 し、 可変容積室 3 4 に保持 されていた圧力はすでに低圧となっているポ ンプ室 3 へ抜け、 可変 容積室 3 4 の圧力は低圧となる。

そ して、 本実施例では、 このポー ト A 2 6 の閉—開となる時期を 検出 して、 パイ ロ ッ ト噴射の制御時期の決定に反映させている。 こ れについては後で詳 し く 述べる。

次に、 上記構成によ る従来の作用 · 作動を説明する。

第 5 図は第 1 図中のプラ ンジャ 6 (またはフ ェ イ スカム 7 ) の回 転角を横轴にと り 、 各部の伏態変化を示 した作動説明図であ り、 (A) はポ ンプ室 3 内の圧力変化、 （ B ) は可変容積室 3 4 内の圧 力変化、 （ C ) は電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端子間の電圧変化、 ( D ) は噴射弁 1 1 からの燃料の噴射率変化、 （ E ) はプラ ン ジ ャ 6 と一体的に形成されたフ ヱ イ スカム 7のカム リ フ トをポー ト A 2 6 の開閉状態と共に各々示したものである。

第 5 図において、 第 1 図に示される電歪式ァクチユエ一夕 3 0 を シ ョ ー ト させなかった時、 即ち電気的にオープンと した時には、 ポ ンプ室 3 の圧力は第 5図 （ A) の破線で示した曲線となる。 図中に 示す凸部分が燃料圧送カムの上昇行程であって、 プラ ンジ ャ 6が第 5 図 （ E ) に示すカム リ フ ト によ り第 1 図中において右行し、 かつ、 ス ピルポー ト 1 6がス ピルリ ング 1 7 によって覆われている時に対 応する。 このう ち、 噴射弁 1 1 の開弁圧及び閉弁圧よ り高い部分が 噴射に寄与する部分である。 すなわち、 この期間噴射弁 1 1 は開弁 しており、 その開弁リ フ ト はその圧力と比例 している。 よ って、 噴 射量もその圧力と概ね比例 している。

噴射弁 1 1 からの単位時間当りの燃料噴射量、 すなわち燃料噴射 率は第 5図 （ D ) のよ う になる。

燃料の圧送行程において、 第 5図 （ A) のよ う にポ ンプ室 3 内の 圧力が上昇 し始める と、 この時点ではまだポー ト A 2 6 と ポ ンプ室 3 と は導通状態にあるため、 可変容積室 3 4 内の圧力も上昇し始め る。

電歪式ァクチユエータ 3 0 にはこの時の圧力に比例 した電荷が生 じ、 第 5図 （ C ) に示す電圧が発生する。

さ らに圧送が続き、 力厶 リ フ ト量が第 5 図の （ E ) 中に示される リ フ ト Aとなった時、 ポー 卜 A 2 6 とポ ンプ室 3 との導通は断たれ る。 こ の後、 さ らに圧送が続き、 ポ ンプ室 3 の圧力はさ らに上昇を 続け、 また、 第 5図 （ D ) の噴射率も上昇し銃ける。 一方、 第 5 図 （ B ) の可変容穣室 3 4 の圧力変化は可変容稹室 3 4 がポー ト A 2 6 との導通を断たれる と同時に、 圧力の逃げ場のな い密室を形成するため、 圧力の上昇がな く 低下もない状態で維持さ れる。 第 5 図 （ C ) の電歪式ァクチユエータ 3 0 の発生電圧は、 第 5 図 （ B ) の可変容稜室 3 4 の圧力と同様に変化する。

こ こ までは、 電歪式ァク チユエ一夕 3 0 を電気的にオープン した 時、 即ち、 パイ ロ ッ ト噴射を実行しないと きの説明を してきたが、 次に噴射率制御時の説明に入る。

第 5 図中の実線は、 パイ ロ ッ ト喷射時、 すなわち噴射率制御時の 各部の状態を示す。

ポ ンプが圧送を開始する と、 ポ ンプ室 3 および可変容積室 3 4 の 圧力は上昇していき、 ¾歪式ァクチユエータ 3 0 に油圧に比例 した 押圧力が加わるため、 電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧は第 5 図 （ C ) の如 く 上昇してい く 。 この端子電圧が所定の （開弁圧前の 所定の圧力に相当する） 電圧になっ た時に、 電歪式ァ クチユエ一夕 3 0 に外部よ り高電圧を印加してやる と、 歪式ァクチユエ一夕 3 0 は伸長 し、 可変容積室 3 4 の圧力は第 5 図 （ B ) の実線のよ う に 急に高く な り、 開弁圧を越える。 従って、 ノ ズル 1 1 よ り燃料を噴 射するが、 歪式ァ クチユエ一夕 3 0 の伸長による仕事の大半は油 圧を開弁圧以上に加圧されるのに費やされ、 吐出量と しては 1 〜 2 にすぎない。 電歪式ァクチユエータ 3 0 が伸長してパイ ロ ッ ト噴 射を行った直後、 電歪式ァクチユエータ 3 0 の印加電圧を解除する と （第 5 図 （ C ) ) 電歪式ァ クチユエ一夕 3 0 は収縮し、 可変容積 室 3 4 の圧力は低下するため、 噴射が中断する （第 5 図 （ D〉 ) 。 このよ う に してパイ ロ ッ ト噴射を実 ^ している。 その後はプラ ン ジ ャ 6 の右行によ り再びポ ンプ室 3 の圧力は高 く な り 、 メ イ ン部の噴 射が行われる。

さ らにその後圧送が铳き、 カ ム リ フ ト量が第 5 図 （ E ) に示され る リ フ ト Aとなった時、 ボー ト A 2 6 とポ ンプ室 3 との導通は断た れ、 可変容稷室 3 4 内にはその直前の圧力が閉 じ込められる状態と なる （第 5 図 （ B ) ) 。 よ っ て、 電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の発生 電圧 （第 5 図 （ C ) ) も同様の状態を示す。

その後、 圧送行程が終了 し、 カ ム リ フ トが下降行程に入り、 再び ポー 卜 A 2 6 がポ ンプ室 3 と導通 した時にはポンプ室 3 内の圧力は フ ィ ー ド圧となっているので、 可変容積室 3 4 内に閉 じ込められた 圧力は低圧部に向かって流出 して圧力が低下する （第 5 図 （ B ) ) 。 電歪式ァクチユエ一タ 3 0 の端子間の発生電圧も同様に変化する (第 5 図 （ C ) ) 。 - と こ ろで、 この喷射率制御装置 2 を特に直噴ディ ーゼルエンジ ン に適用する場合、 エ ン ジ ンの高速時 · 高負荷時までパイ ロ ッ ト噴射 を行いたいと いう要求が出てきた。 これは、 最近特に直噴ディ ーゼ ルエ ン ジ ンにおいては高速時、 高負荷時の燃焼騒音や Ν Ο χ · T H Cなどの排気エミ ッ シ ョ ンが問題となっているのに対し、 高速時 · 高負荷時にも従来低負荷時でしか行われなかったパイ ロ ッ ト噴射を 行う こ と によ って、 燃焼騷音ゃ排気エ ミ ッ シ ヨ ンの低減が可能であ る こ とが判明 したからである。 高速時 · 高負荷時におけるパイ 口 ッ ト噴射の効果について、 発明者らが実験によ り明らかに した锆果を 次に示す。

第 6 図は、 エンジ ンが最高回転数 （ 3 0 0 0 rpm) 、 全負荷にお けるエンジ ン騒音を無饗室にてエンジンの左 · 右 · 前 · 上の 4 方向 からそれぞれ 1 mの距離において測定した騒音を平均化した、 いわ ゆる 4 方向 l m平均騒音値を、 パイ ロ ッ 卜噴射有とパイ ロ ッ ト噴射 無のそれぞれの場合について測定した結果である。 こ の実験から、 パイ 口 ッ ト噴射を行う こ と によ って 1， 5 dBの騒音低減効果が得られ る こ とが判明した。

また、 第 7 図はエ ン ジ ン回転数 2 7 2 0 rpm , 3 Z 4 負荷におけ る T H C と N O xの排出量を、 噴射関始時期をパラ メ ータ と してパ イ ロ ッ ト噴射有とパイ ロ ッ ト噴射無のそれぞれの埸合について測定 した結果である。 パイ ロ ッ 卜噴射有はパイ ロ ッ 卜噴射無と比べ等 T H Cで N O xが 3 0 %低減している。

第 6 図及び第 7 図からわかるよ う に、 直噴ディ ーゼルエ ン ジ ンに おける高速時 · 高負荷時のパイ ロ ッ 卜噴射はエ ン ジ ン騒音の低減、 排気ェ ミ ッ シ ョ ンの低減に非常に効果がある。 しか し、 前述した従 来のパイ ロ ッ ト制御方式では、 次に示す問題から高速時のパイ ロ ッ ト噴射制御ができない。

従来のバイ ロ ッ ト制御方式では'、 前述 した通り ポンプが圧送を開 始する と、 電歪式ァクチユエータ 3 0 が自然に電圧を発生するが、 こ の電圧がある所定の電圧になった時をパイ ロ ッ ト制御時期と して いる。 こ こで、 最適パイ ロ ッ 卜噴射形態を得るための各エ ン ジ ン回 耘数での最適パイ ロ ッ ト制御時期を第 8 図 （ A ) に示す。 第 8 図

( A ) に示すよ う に、 最適パイ ロ ヅ 卜制御時期はエ ン ジ ン回転数が 高く なる程、 カ ムの回転角度に対して早い時期であ り 、 すなわち電 歪式ァクチユエ一夕 3 0 の発生電圧が低い時期となる （第 8 図 （ B ) ) 特に、 エ ン ジ ン回転数 2 0 0 0 r p ni 以上では、 最適パイ ロ ツ 卜噴射 時期に対応する電歪式ァクチユエータ 3 0 の発生電圧はほとんど 0 V近 く であ り 、 従って、 エ ン ジ ン回転数 2 0 0 0 r p m 以上では電歪 式ァクチユエ一夕 3 0 の発生電圧を検知して、 パイ ロ ッ ト制御時期 とする従来の方式では最適なバロイ ツ ト噴射形態を得られないと い う 問題がある。

次に、 第 1 図ない し第 4 図の構成に適用 した第 1 の実施例を第 9 図に従って説明する。 バイ ロ ッ ト制御を行っ た時の電歪式ァ ク チュ エータ 3 0 の端子電圧は第 9 図 （ A ) に示される。 そ して、 第 9 図 ( A ) に矢印 で示している時期がポー ト A 2 6 が閉—開となる時 期 （以後、 単にポー ト開時期と いう ） である。 本実施例では、 こ の ポー ト関時期 T。 を ¾歪式ァクチユエ一夕の電圧波形 （第 9 図 （Α ) ) から判定し、 そ こを基準位置とする時間計測あるいは角度計測によ りパイ ロ ッ 卜制御時期を決定しょ う とする ものである。 すなわち、 時間計測の場合はポー ト開時期に第 9 図 （ Β ) に示すポー ト開信号 を発生させ、 そのポー ト開信号 Τ。から所定時間て ₁の経過後にパ ィ ロ ッ ト制御信号 T _c (第 9 図 （ C ) ) を発生し、 第 9 図 （A ) の よ う に電歪式ァクチユエータ 3 0 に高電圧を印加する ものである。

電歪式ァクチユエータ 3 0 の電圧波形からポー ト開時期を判定する 具体方式については後述する。

このポー ト開時期は第 9 図 （ D ) のカム リ フ ト の下降時の リ フ ト Aとなる時点と対応する ものであ り、 すなわち、 噴射ポ ンプの所定 カム角度に一対一に'対応する ものである。 従って、 このポー ト開時 期を基準とする こと は、 例えばエ ン ジ ンの所定ク ラ ンク角度で磁気 抵抗素子 （ M R E ) やマグネ ッ ト ピッ クア ッ プ （ M P U ) などによ つて信号を発生させ、 基準位置とする方式と比べて、 噴射ポ ンプの 進角特性の影響、 噴射ポ ンプの初期セ ッ ト位置のばらつきによる影 響を受けずに、 常に噴射ポ ンプの圧送に対応した基準信号を得る こ とができ る。 また、 本方式は、 電歪式ァ クチユエータ 3 0 自身をセ ンサと しても活用 しているため、 他に新たなセンサを具備する必要 力《な く 、 コ ス ト ア ッ プにな らないと い う メ リ ッ ト も有す.る。

と ころで、 T D からの時間でパイ ロ ッ ト噴射時期を決める時間制 御であ る と 、 エンジンの回転変動が大きい場合、 その影響を受ける と カム角度に対するパイ ロ ッ ト制御時期がばらついてしまい、 安定 したパイ ロ ッ ト噴射が得られな く なる場合がある。 従って、 回転変 動の大きい低回転では、 従来の制御方式、 すなわち電歪式ァ クチュ エータ 3 0 の発生電圧が所定電圧に達した時点をパイ ロ ッ ト制御時 期とする方式で行い、 高回転側の最適パイ ロ ッ ト制御時期が電歪式 ァクチユエータ 3 0 の発生電圧がほとんどない時点である高回転数 領域 （約 2 0 0 0 r pm ) 以上でのみポー 卜の開閉時期を基準とする 方式に切換えるよ う に してもよい。

次に、 電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端子 ¾圧からポー ト開時期を 判定する具体方式について、 第 1 0 図に従って説明する。 第 1 0 図 は第 9 図の矢印 4 の示すポー ト開時期付近を拡大して示した もので ある。 ポー 卜 A 2 6 が閉 じている時 （以後、 ポー ト閉時と い う ） 、 電歪式ァ クチユエ一夕 3 0 には V , の電圧が保持されている。 ポー ト A 2 6 が開く と霍圧は低下するが、 電圧 V , よ り も低い電圧 V ₂ だけにまで電歪式ァク チユエ一タ 3 0 の端子霪圧が低下した時点 t をポー ト開時期と して信号 T _flを出すよ う に行う。 なお、 霜圧 V ₂ は V iの影響を受けない所定値に予め設定してある。 従って、 こ の 方式ではポー ト閉時、 電圧 が変動しても常に同 じカ ム角度位置 でポー ト開信号 T _n が得られる。

ポー ト開信号 T。からパイ ロ ッ 卜制御信号 T cを発生させるまで の時間 （第 9 図中におけ る て ， ) は、 エ ン ジ ン回転数に応 じて設定 する必要があるが、 その値は第 1 1 図に示されるよ う にエ ン ジ ン回 転数と は反比例関係にあり、 即ち、 髙回転ほど て _tは短縮される。

次に、 ァク チユエータ 3 0 の制御回路である コ ン ト ローラ 1 0 0 について説明する。

第 1 2 図は第 1 図中のコ ン ト ロ ー ラ 1 0 0 の詳細を示す回路図で め ^

第 1 2 図中、 1 2 0 はポー ト開信号 （第 1 0 図における T _D ) を 求めるポー ト開時期判定回路 （開閉時期検出手段） である。 霪歪 式ァク チユエ一夕 3 0 の端子電圧は抵抗 1 2 1 , 1 2 2 によ り 1 2 5 0 に分圧され、 ひとつは第 1 コ ンパ レータ 1 2 3 の非反転入力 に、 ひとつはアナロ グスィ ッ チ 1 3 3 に、 も う ひとつは第 2 コ ンノヽ。 レータ 1 4 1 の反転入力に接続されている。 第 1 コ ンパレータ 1 2 3 、 第 1 ワ ン シ ョ ッ ト マルチバイ ブレータ 1 2 4 、 第 2 ワ ン シ ョ ッ 卜マルチバイ ブレータ 1 2 7 は、 ポー ト閉時電圧 （第 1 0 図におけ る V t ) をサンプルホール ドする期間を設定するための ものである。 第 1 コ ンパ レータ 1 2 3 の反転入力端子には、 基準鼋圧 V _R が接続 されている。 この電圧 V _R は電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧 である 4 0 Vに相当する。 第 1 コ ンノぐレータ 1 2 3 の出力は第 1 ヮ ン シ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 2 4 の立上り ト リ ガ入力端子に接 続されている。 第 1 ワ ンシ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 2 4 の出力 パルス幅は コ ンデンサ 1 2 5 、 抵抗 1 2 6 によ り決定され、 電圧 V， のサンプルホール ド開始までの時間を設定している。 第 1 ワ ンシ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 2 4 の Q出力端子は第 2 ワ ンシ ョ ヅ トマ ルチバイ ブレータ 1 2 7 の立下り ト リ ガ入力端子に接続されている。 第 2 ワ ン シ ョ ッ 卜マルチバイ ブ レータ 1 2 7 の出力パルス幅はコ ン デンサ 1 2 8 、 抵抗 1 2 9 によ り決定されるが、 これは 5 0 0 sに 設定してある。 この時間は電圧 V， をサ ンプルホール ドする時間で ある。 第 2 ワ ンシ ョ ッ 卜マルチバイ ブレータ 1 2 7 の Q出力はアナ ログス ィ ツチ 1 3 3 の コ ン ト ロール入力に接続されている。

アナロ グス ィ ッ チ 1 3 3 はコ ン ト ロール入力が " 1 " レベルにな る とオ ンとな り 、 電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の電圧を分圧 した後の 電圧を出力する。 アナロ グスィ ッ チ 1 3 3 の出力はサンプルホール ドコ ンデンサ 1 3 4 及び第 1 オペア ンプ 1 3 5 の非反転入力端子に 接続されている。 第 1 オペア ンプ 1 3 5 の反転入力端子は出力端子 に接続されており 、 前記コ ンデンサ 1 3 4 の電荷を逃がさないよ う に ノ、ィ イ ン ピーダンスのバ ッ フ ァ と して働く 。 第 1 オペア ンプ 1 3 5 の出力信号は抵抗 1 3 6 を介して第 2 オペア ンプ 1 4 0 の非反転 入力端子及び抵抗 1 3 8 に印加され、 一方、 基準電圧 V ₂ は抵抗 1 3 7 を介して第 2 オペア ンプ 1 4 0 の反転入力端子及び抵抗 1 3 9 を介して同出力端子に印加されている。 これら第 2 オペア ンプ 1 4 0 及び抵抗 1 3 7 , 1 3 8 , 1 3 9 , 1 4 0 はいわゆる差動增蝠回 路を構成しており、 抵抗 1 3 7 ， 1 3 8 , 1 3 9 , 1 4 0 は全て同 じ抵抗値と しているので、 第 2 オペア ンプ 1 4 0 の出力電圧値は第 1 オペア ンプ 1 3 5 の出力 ¾圧値から基準電圧 V ₂を引いた電圧値 となる。 基準電圧 V ₂は ¾歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端子電圧の 4 0 Vに相当 し、 これが即ち、 第 1 0 図における電圧 V ₂である。 第 2 オペア ンプ 1 4 0 の出力は第 2 コ ンパ レータ 1 4 1 の非反転 入力とな り、 電歪式ァクチユエータ 3 0 の ¾圧と比較される こ と に なる。 すなわち、 第 2 オペアンプ 1 4 0 の出力値を電歪式ァ クチュ ェ一タ 3 0 の電圧が下回った時、 第 2 コ ンパ レータ 1 4 1 の出力は " 1 " となる。

また、 第 2 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバイ ブレータ 1 2 7 の ^"出力は第 3 ワ ンシ ョ ッ 卜マルチバイ ブレータ 1 3 0 の立上り ト リ ガ入力とな る。

第 3 ワ ンシ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 3 0 の出力幅はコ ンデ ン サ 1 3 1 、 抵抗 1 3 2 によ り決定され、 ポー ト開信号のマスク と し て働く 。 1 4 2 は二入力 A N Dゲー トであり 、 その一方の入力端子 は第 3 ワ ンシ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 3 0 の Q出力端子に接続 され、 も う一方の入力端子は第 2 コ ンパ レータ 1 4 1 の出力端子に 接続されている。 そ して、 二入力 A N Dゲー ト 1 4 2 の出力にはポ ー ト開信号が出力される。

回路 i 5 0 はパイ ロ ッ ト噴射制御時期の決定、 および駆動回路 1 1 0 を駆動させる信号を供耠するパイ ロ ッ 卜噴射時期決定 （パイ 口 ッ 卜噴射時期決定手段） 回路である。 回路 1 2 0 からのポー ト開信 号は第 4 ワ ン シ ョ ッ ト マルチノ イ ブ レータ 1 5 1 の立上り ト リ ガ入 力端子に接続されている。

また、 1 0 2 は例えばマグネ ッ ト ピ ッ クア ッ プを利用 したェンジ ン回転数を検出する回転セ ンサで、 ポ ンプの ドラ イ ブシャ フ 卜 に装 着された突起を有する円板 1 0 3 に対向させて設置され、 エ ン ジ ン 回転数に応じた周波数の信号を出力する。 この信号は、 周波数を電 圧に変換する、 いわゆる F — V変換器 1 6 3 に接続され、 従って F — V変換器 1 6 3 はエ ン ジ ン回転数に比例した電圧を出力する。 こ の出力は抵抗 1 5 3 に接続されており、 第 4 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバ イ ブ レー タ 1 5 1 の出力パルス幅は、 F — V変換器 1 6 3 の出力電 圧と コ ンデンサ 1 5 2 、 抵抗 1 5 3 によ り決定される。 従って、 第 4 ワ ンシ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 5 1 の出力信号のパルス幅の 大き さ は、 第 1 1 図に近似 したエ ン ジ ン回転数に反比例 した出力パ ルス幅となる。 そ して、 こ の出力パルス幅がポー ト開時期からパイ ロ ッ ト制御時期までの時間 （第 9 図における r t ) を設定している , すなわち、 第 4 ワ ン シ ョ ッ ト マルチ ノくイ ブレータ 1 5 1 の ^"出力 信号の立上りがパイ ロ ッ ト制御時期である。 第 4 ワ ンシ ョ ッ トマル チバイ ブレータ 1 5 1 の "^出力信号は、 第 5 ワ ンシ ョ ッ トマルチバ イ ブレータ 1 5 4 の立上り ト リ ガ入力となる。 第 5 ワ ン シ ョ ッ 卜マ ルチバイ ブ レー夕 1 5 4 の出力パルス幅はコ ンデ ンサ 1 5 5 、 抵抗 1 5 6 によ り決定される もので、 この幅は約 5 0 0 "sに設定してあ る。 こ の時間は後述の如 く 、 電歪式ァクチユエ一夕 3 0 に高電圧が 印加されている時間であり 、 こ の時間だけ電歪式ァクチユエ一夕 3 0 が伸長 し、 燃料を押 し出すこ と にな る。 第 5 ワ ン シ ョ ッ トマルチ バイ ブレータ 1 5 4 の Q出力は、 第 6 ワ ンシ ョ ッ トマルチ ノくィ プレ —タ 1 5 7 の立下り ト リ ガ入力となる。 第 6 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバ イ ブ レー タ 1 5 7 の出力パルス幅はコ ンデ ンサ 1 5 8 、 抵抗 1 5 9 によ り決定され、 これは 3 0 O ^sに設定してある。 この時間は後述 の如 く 、 電歪式ァク チユエータ 3 0がシ ョ ー 卜 している時間である 第 6 ワ ン シ ョ ッ ト マルチノく'イ ブ レー夕 1 5 7 の Q出力は、 ト ラ ン ジ ス タ 1 1 1 のベース入力とな る。

—方、 第 4 ワ ン シ ョ ッ ト マルチバイ ブ レータ 1 5 1 の "^出力端子 は、 第 7 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバイ ブレータ 1 6 0 の立上り ト リ ガ入 力端子に接铳されている。 第 7 ワ ン シ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 6 0 の出力パルス幅はコ ンデ ンサ 1 6 1 、 抵抗 1 6 2 によ って決定 され、 第 7 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバイ ブレータ 1 6 0 の "^"出力信号は ト ラ ン ジス タ 1 1 2 のベース に入力さ れ、 ト ラ ン ジス タ 1 1 2 のォ ン ' オ フを行っている。

次に、 駆動回路 1 1 0 について説明する。 1 1 0 は例えば 2 4 V の車載バッ テ リ で、 こ のバッ テ リ 1 1 0 か らの供袷電源が、 例えば けい素鋼板を多数枚積層 してなる鉄心 ト ラ ンス （変圧器） 1 1 3 の 1 次コ イル 1 1 4 の一方の端子に接続されている。 1 次コ イル 1 1 4 の他方の端子は、 ト ラ ンジスタ 1 1 2 のコ レク タに接铳されてお り 、 ト ラ ン ジスタ 1 1 2 のオ ン * オフによ り 1 次コィノレ 1 1 4 に流 れる ¾流をスイ ッチする。 ト ラ ンス 1 1 3 には 2 次コイル 1 1 5 力 < 卷回されている。 1 次コイル 1 1 4 と 2 次コイル 1 1 5 の卷数比は、 2 次側の発生電圧、 2 次霍圧の立上り時間等を考慮して決め られて おり、 1 次側の約 4 倍の巻数となっている。

2 次コイ ル 1 1 5 の一端には電歪式ァクチユエータ 3 0 が接铳さ れており、 他端はダイ オー ド 1 1 6 の力 ソー ド及び ト ラ ン ジスタ 1 1 1 のコ レク タに接続されている。 よ って、 ¾歪式ァク チユエータ 3 0 をシ ョ ー トする と き は、 ト ラ ンジスタ 1 1 1 をオ ンさせる こ と で、 電歪式ァク チユエ一夕 3 0 から 2 次コイ ル 1 1 5 を介 して ト ラ ン ジスタ 1 1 1 に至る放電回路が形成される。 また、 電歪式ァ ク チ ユエータに対する電圧印加時は ト ラ ンジスタ 1 1 1 をオフ状態に し ておき、 ダイオー ド 1 1 6 、 2 次コ イル 1 1 5 を介 して電歪式ァ ク チユエ一夕 3 0 に罨荷を供袷する充亀回路が形成される。 なお、 1 1 7 は電歪式ァクチユエ一夕 3 0 に逆方向の電圧がかかるのを防ぐ ためのダイォー ドである。

次に、 第 1 2 図の回路構成における作動について以下説明する。 第 1 3 図は説明に供する各部波形図である。 パイ ロ ッ ト制御を行っている時、 電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端 子電圧は第 1 3 図 （A ) に示す電圧波形となっている。 こ の端子電 圧が基準電圧値 V _R 以上の時、 第 1 コ ンパレータ 1 2 3 の,出力は " 1 " レベルとなる （第 1 3 図 （ B ) ) 。 これによ り第 1 ワ ンシ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 2 4 が ト リ ガされ、 ポー ト閉時の電歪式 ァ ク チユエ一夕 _{3 0} の端子電圧 V L をサンプルホール ドする開始時 間を設定している （第 1 3 図 （ C ) ) 。 そ して、 第 1 ワ ン シ ョ ッ 卜 マルチバイ ブレータ 1 2 4 の立下りで第 2 ワ ンシ ョ ッ トマルチノ <ィ ブレータ 1 2 7 力 ト リ ガされるため、 第 2 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバイ ブレー夕 i 2 7 の Q出力と して、 5 0 0 の間、 パルスが発生する (第 1 3 図 （ D ) ) 。 これによ り、 アナログスィ ッ チ 1 3 3 がオ ン し、 ポー ト閉時の電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧 V , (第 1 3 図 （ A ) ) がサンプルホール ドコ ンデンサ 1 3 4 に蓄え られ、 第 1 オペア ンプ 1 3 5 に出力される。 そ して、 第 2 オペア ンプ 1 4 0 及び抵抗 1 3 6 , 1 3 7 , 1 3 8 , 1 3 9 で構成される差動增幅回 路によ り、 4 0 Vに設定されている基準電圧 V ₂ (第 1 3 図 （ A ) ) だけ第 1 オペア ンプ 1 3 5 の出力電圧値から差し引いた電圧値が、 第 2 オペア ンプ 1 4 0 の出力と して生ずる。 すなわち、 第 2 ォペア ンプ 1 4 0 の出力は （ V , - V a ) の電圧値となる。 そ して、 こ の 電圧値と電歪式ァ ク チユエ一タ 3 0 の端子電圧とが第 2 コ ンパ レ一 タ 1 4 1 によ り比較され、 電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧が、 第 2 オペア ンプ 1 4 0 の出力電圧 （V t— V z) を下回る時、 第 2 コ ンパレータ 1 4 1 の出力は " 1 " レベルとなる （第 1 3 図 （ F ) ) 一方、 第 2 ワ ン シ ョ ヅ トマルチバイ ブレータ 1 2 7 の "^出力信号 の立上り によ り第 3 ワ ンシ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 3 0 は ト リ ガされ、 設定されたマスク時間だけパルスが発生する （第 1 3 図

( E ) ) 。 そ して、 この第 3 ワ ン シ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 3 0 の Q出力と、 第 2 コ ンパレータ 1 4 1 の出力とが、 二入力 A N D ゲ一 ト 1 4 2 に入力され、 この A N Dの信号がポー ト開信号となる (第 1 3図 （ G ) ) 。 そ して、 こ のポー ト開信号を基準と してパイ ロ ッ ト制御時期が決定される こ と になる。

二入力 A N Dゲー ト 1 4 2 の出力は第 4 ワ ンシ ョ ッ 卜マルチバイ ブレータ 1 5 1 を所定時間 ト リ ガする。 こ の所定時間は例えば第 1 1 図によ り決定される時間 て ！ で、 すなわち、 第 4 ワ ンシ ョ ッ 卜 マ ルチバイ ブレータ 1 5 1 の ^"出力信号の立上り時期がパイ ロ ッ ト制 御時期となる （第 1 3 図 （ H ) ：) 。

第 4 ワ ン シ ョ ッ 卜 マルチバイ ブ レータ 1 5 1 の ^"出力は第 7 ワ ン シ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 6 0 を ト リ ガし （第 1 3 図 （ K ) ) 、 こ の時期で ト ラ ン ジス タ 1 1 2 のオ ン時期が決定される。 ト ラ ン ジ スタ 1 1 2 をオンする と、 1 次コイル 1 1 4 を流れる電流は時間と 共に増加してい く （第 1 3図 （ L ) ) 。 そ して、 第 7 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバイ ブレータ 1 6 0の 0 "出力信号がオフ した時、 すなわちパ イ ロ ッ ト制御時期には ト ラ ンジスタ 1 1 2 はオフされる こ と にな り 、 1 次コ イ ル 1 1 4 に蓄え られていたエネルギーが高 ¾圧とな り、 2 次コ イ ル 1 1 5 から電歪式ァ クチユエ一夕 3 0 に印加される （第 1 3 図 （ Α ) ) 。 こ の高電圧印加によ って電歪式ァ ク チユエータ 3 0 は伸長し、 可変容積室 3 4 の圧力は上昇 し、 ノ ズル 1 1 よ りパイ 口 ッ ト噴射を開始する。

一力、 4 ワ ン シ ョ ッ トマルチバイ ブ レー タ 1 5 1 の Q出力信号 は第 5 ワ ン シ ョ ッ 卜マルチバイ ブレータ 1 5 4 を 卜 リ ガし （第 1 3 図 （ I ) ) 、 さ らに 5 0 後第 6 ワ ン シ ョ ッ トマルチバイ ブレー タ 1 5 7 を ト リ ガするため、 3 0 0 «の間、 第 6 ワ ン シ ョ ッ 卜 マル チバイ ブレータ 1 5 7 の Q出力にパルスが発生する （第 1 3 図 （ J ) ) このパルスによ り ト ラ ンジスタ 1 1 1 がオンされ、 2次コイ ル 1 1 5 を介して電歪式ァ ク チユエ一夕 3 0 をシ ョ ー 卜する （第 1 3 図

( A ) ) 。 その結果、 電歪式ァクチユエ一夕 3 0 は収縮し、 可変容 積室 3 4 及びポ ンプ室 3 の圧力は下がり、 パイ ロ ッ ト噴射を終了す る。 その後、 プラ ンジ ャ はさ らに燃料の圧送を継続しているため、 ポ ンプ室 3 の圧力は再び上昇し、 やがて主噴射を開始する。

次に、 本発明の第 2 実施例について説明する。

第 1 実施例との相違点は、 電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧 からポー ト開時期を判定する方式にある。 即ち、 本実施例では前記 端子電圧を微分する こ と によ り 、 ポー ト開時期を判定する ものであ る o

第 1 4 図に第 2実施例の制御回路の構成を示す。 ポー ト開信号を 求める回路であるポー 卜開時期判定回路 1 7 0以外の回路であるパ イ ロ ッ ト噴射時期制御回路 1 5 0 及び駆動回路 1 1 0 は、 第 1 実施 例と同一であるので細部を省略してある。

電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端子電圧は抵抗 1 Ί 1 , 1 7 2 によ り 1 Z 2 5 0 に分圧され、 コ ンデンサ 1 7 3 、 抵抗 1 7 4 、 ォペア ンプ 1 7 5 で構成される微分回路に接続されている。 オペア ンプ 1 7 5 の電源と しては正電圧のみが供給されているので、 オペア ンプ 1 7 5 の出力と してはコ ンデンサ 1 7 3 の入力波形のう ち、 立下り 信号のみが生ずる。

一方、 抵抗 1 7 1 , 1 7 2 によ り分圧された電歪式ァクチユエ一 タ 3 0 の端子電圧は、 コ ンパ レータ 1 7 6 の非反転入力端子にも接 続さ れている。 コ ンパ レー タ 1 7 6 、 第 1 ワ ン シ ョ ッ 卜 マルチバイ ブ レータ 1 7 7、 第 2 ワ ン シ ョ ッ ト マルチバイ ブ レータ 1 8 0 はポ 一 ト開信号のマスクを目的と している。 コ ンパ レータ 1 7 6 の反転 入力と しては基準電圧 V _Rが印加されている。 この電圧 V _Rは電歪 式ァ クチユエータ 3 0 の端子電圧である 4 0 Vに相当する。 コ ンパ レ ー 夕 1 7 6 の出力端子は第 1 ワ ン シ ョ ッ 卜 マルチバイ ブ レー タ 1 7 7 の立上り ト リ ガ入力端子に接続されている。 第 1 ワ ンシ ョ ッ 卜 マルチバイ ブ レータ 1 7 7 の出力パルス輻はコ ンデ ンサ 1 7 8 、 抵 抗 1 7 9 によ り決定される もので、 このパルス幅でポー ト閉期間中 の所定時期 t 。 までの時間を設定している。 第 1 ワ ンシ ョ ッ ト マル チノ イ ブ レータ 1 7 7 の Q出力端子は第 2 ワ ン シ ョ ッ ト マルチノ ィ ブレータ 1 8 0 の立下り ト リ ガ入力端子に接続されている。 第 2 ヮ ン シ ョ ッ ト マルチバイ ブ レータ 1 8 0 の出力パルス幅は コ ンデ ンサ 1 8 1 、 抵抗 1 8 2 によ り決定される もので、 こ のパルス幅でマス ク時間を設定 している。

1 8 3 は二入力 A N Dゲー トであ り、 その一方の入力端子はオペ ア ンプ 1 7 5 の出力端子に接铳され、 も う一方の端子は第 2 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバイ ブレータ 1 8 0 の Q出力端子に接続されている。 そ して、 二入力 A N Dゲー ト 1 8 3 の出力端子からはポー 卜開時期 t ： を示すポー 卜開信号が出力され、 こ の信号はパイ ロ ッ ト制御時 期の決定および駆動回路 1 1 0 を駆動させる信号を発生する前述 し たパイ ロ ッ 卜噴射時期決定回路 1 5 0 へと供給される。

以上の構成における第 2 実施例の作動について、 第 1 5 図の各部 波形図をもと に説明する。

オペア ンプ 1 7 5 の出力には電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電 圧 （第 1 5 図 （ A ) ) の微分波形、 すなわち、 前記端子電圧の変化 率を示す波形が出力される （第 1 5 図 （ B ) ) 。 本来は第 1 5 図

( B ) の破線も含めた波形が出力されるのであるが、 オペア ンプ 1 7 5 の電源は、 前述した通り正電圧のみであるため負電圧は出力さ れず、 第 1 5 図 （ B ) の実線で示す波形のみが出力される。

一方、 電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧が基準電圧 V _s 以上 の時、 コ ンパ レータ 1 7 6 の出力は " 1 " レベルとなる （第 1 5 図 ( C ) ) 。 こ れによ り 、 第 1 ワ ン シ ョ ッ 卜 マルチノくイ ブ レ一 タ 1 7

7 が 卜 リ ガされ、 マス ク開始までの時間を設定する （第 1 5 図 （ D ) ) さ らに第 1 ワ ンシ ョ ッ トマルチノくイ ブレータ 1 7 7 の立下り と 同時 に第 2 ワ ンシ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 8 0 力 卜 リ ガされ、 この 時点からマス ク時間が設定される （第 1 5 図 （ E ) ) 。 そ して、 ォ ぺア ンプ 1 7 5 の出力信号と第 2 ワ ン シ ョ ッ トマルチバイ ブ レータ 1 8 0 の Q出力信号とが二入力 A N Dゲー ト 1 8 3 に入力され、 こ の A N Dゲー ト 1 8 3 からの出力信号がポー ト開信号となる （第 1 5 図 （ F ) ) 。

第 2 実施例はポー 卜が開 く こ とによる電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端子電圧の変化を微分波形を利用 して直接と らえているため、 回 路構成が第 1 実施例に比べて簡単になる という利点がある。

次に、 第 3 実施例について説明する。

本実施例も電歪式ァ クチユエータ 3 0 の端子電圧からポー ト開時 期を判定する方式に第 1 、 第 2実施例に対し相違点があり、 即ち、 本実施例ではポー ト開時における電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端子 電圧を強制的に所定の一定電圧に制御する手段を設け、 ポー ト開時 期を電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧が前記一定電圧よ り低い、 あるいは固定電圧値に低下 した時点とみなすものであ る。

第 1 6 図に第 3 実施例の制御回路の構成を示す。

ポ一 ト開信号を求める ポー ト開時期判定回路 1 9 0 以外の駆動回 路 1 1 0 及びパイ ロ ッ ト喷射時期決定手段 1 5 0 は第 1 実施例と同 一であるので、 細部は省略してある。

電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端子電圧は、 電流制限用抵抗 2 0 1 を介 して ト ラ ン ジスタ 1 9 9 のコ レク タに印加されている。 また、 ト ラ ンジスタ 1 9 9 のエ ミ ッ タは 1 0 0 V以上の逆電圧で鼋流が流 れる特性を示す定電圧ダイォー ド 2 0 0 のカ ソ ー ドに接続されてい る。 従って、 ト ラ ンジスタ 1 9 9 がオ ン した時、 電歪式ァクチユエ 一夕 3 0 の端子電圧が 1 0 0 V以上の場合は、 この端子電圧は 1 0 0 Vに設定される。

—方、 電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧は抵抗 1 9 1 , 1 9 2 によ り 1 / 2 5 0 に分圧され、 コ ンパ レータ 1 9 3 の非反転入力 に も印加されている。 こ こで、 コ ンパ レー タ 1 9 3 の反転入力端子 には基準電圧 V _R が印加されている。 こ の «圧 V _s は 4 0 Vに相当 する。 コ ンパ レータ 1 9 3 の出力は 3 に分岐され、 第 1 の出力は ワ ン シ ョ ッ トマルチバイ ブレータ 1 9 4 の立上り ト リ ガ入力となる。 ワ ン シ ョ ヅ ト マルチバイ ブレータ 1 9 4 の出力パルス幅はコ ンデン サ 1 9 5 、 抵抗 1 9 6 によ り決定され、 ト ラ ン ジス タ 1 9 9 をオ ン するまでの時間を設定している。 コ ンパレータ 1 9 3 の第 2 の出力 は二入力 N O Rゲー 卜 1 9 7 の一方の入力端子に入力されており 、 二入力 N O Rゲー 卜 1 9 7 のも う一方の入力と してはワ ン シ ョ ッ ト マルチバイ ブ レータ 1 9 4 の Q出力信号が与え られる。 こ の二入力 N O Rゲー 卜 の出力信号がポー ト開信号であ り 、 こ のポー ト開信号 がパイ ロ ッ ト噴射制御時期決定回路 1 5 0 に供給されている。 また、 コ ンパ レータ 1 9 3 の第 3 の出力は、 二入力 A N Dゲー ト 1 9 8 の 一方の入力端子に入力されており、 二入力 A N Dゲー ト 1 9 8 の も う一方の入力と してはワ ンシ ョ ッ ト マルチバイ ブレータ 1 9 4 の^" 出力信号が与えられる。 そ して、 二入力 A N Dゲー ト 1 9 8 の出力 端子は ト ラ ン ジス タ 1 9 9 のベース に接続されてお り 、 ポー ト閉時 の電歪式ァ ク チユエ一夕 3 0 の端子電圧を制御するタ イ ミ ングを決 めている。

以上の構成における第 3 実施例の作動について、 第 1 7 図の各部 波形図をもと に説明する。

第 1 7 図 （ A ) に示す電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子霍圧が基 準電圧 V _R 以上の時、 コ ンパ レータ 1 9 3 の出力は " 1 " レベルと な る （第 1 7 図 （ B ) ) 。 これによ り 、 ワ ン シ ョ ッ ト マルチバイ ブ レータ 1 9 4 が ト リ ガされ、 ワ ンシ ョ ッ ト マルチバイ ブレータ 1 9 4 の Q出力信号はポー 卜が閉 じている状態におけるある時点 t 。 ま で " 1 " レベルが続く （第 1 7 図 （ C ) ) 。 逆に、 ワ ン シ ョ ッ トマ ルチバイ ブレータ 1 9 4 の "^出力は t D 時点から " 1 " レベルとな り 、 これと コ ンパ レータ 1 9 3 の出力と の A N Dを と る こ と によ り 、 第 1 7 図 （ E ) の信号が得られる。 これによ り ト ラ ンジスタ 1 9 9 がオンされ、 ポー ト閉における この時点 t 。 以後の電歪ァクチユエ —タ 3 0 の端子電圧はッヱナ一ダイオー ド 2 0 0 の設定電圧 1 0 0 Vに落と される （第 1 7 図 （A ) ) 。 その後、 時点 においてポ 一 卜が開く と、 電歪式ァクチユエータ 3 0 の端子電圧が下降するが、 こ の端子電圧が 4 0 Vになった時点でコ ンパ レータ 1 9 3 の出力は " 1 " から " 0 " になる （第 1 7 図 （ B ) ) 。 従って、 コ ンパレー タ 1 9 3 の出力と ワ ン シ ョ ッ 卜 マルチバイ ブ レータ 1 9 4 の Q出力 との N O Rをと ると、 第 i 7 図 （ D ) に示す信号が得られる。 こ の 信号の立上り時期 t ₂ がポー ト開時期である。

本実施例においては、 ポー 卜が開く 前の電歪式ァクチユエ一夕 3 0 の端子電圧は常に同 じ一定の値 （ 1 0 0 V ) に強制的に制御され ているため、 ポー ト開判定レベルが固定値 （ 4 0 V ) であってもポ ー ト開信号がばらつ く こ と はない。

なお、 上述した実施例はいずれも電歪式ァクチユエ一夕に対し、 パイ ロ ッ ト制御時期に高電圧を印加し、 その直後にシ ョ ー ト させる 方式であるが、 本発明の適用はこの方式に限られる ものではな く 、 パイ ロ ッ ト時期で電歪式ァク チユエ一夕に発生した電圧をシ ョ ー ト させる方式、 電歪式ァクチユエ一夕の分極方向と逆方向の電圧を印 加する方式、 あるいは電歪式ァ クチユエ一夕の電荷をコ ンデンサが 抜き取る方式に も適用でき る。

また、 ポー ト開時期の検出からパイ ロ ッ ト制御時期を決定するに あた り、 時間 て t をパラ メ ータ と して行ったが、 噴射ポンプも し く はエンジ ンの回転角度を検出する角度センサを具備させて、 それに 基づく 角度をパラ メ ータ と して、 パイ ロ ッ ト噴射の制御を行っても よい。 また、 時間をパラ メ 一夕 と した場合、 第 1 1 図のマ ッ プをマ イ ク 口 コ ン ピュー タ に内蔵させ、 コ ンピュータ に内蔵のタイ マを利 用 してパイ ロ ッ 卜喷射制御時期を決定してもよい。

またさ らに、 噴射ポ ンプの調量方式と しては、 メ カニカルなガバ ナで調量する もの、 あるいは電子制御で調量する もののいずれに対 しても同様に本発明を適用でき る。

また、 前回の噴射行程におけるポー ト A 2 6 が開 く 時期をパイ 口 ッ ト噴射時期演算のための起点と したが、 ポー ト A 2 6 の閉 じ る時 期を起点と してもよいのはもちろんである。

なお、 上述した実施例では、 ポー トの開閉時期を検出するにあた り 、 パイ ロ ッ ト噴射を制御する電歪式ァクチユエ一夕 自身をセ ンサ と して活用 している こ と によ り、 他に新たなセンサ必要と しない点 で、 構造が簡単で安価なものになるが、 ポー トの開閉時期の検出を 別の圧力セ ンサ、 あるいはプラ ンジャの リ フ ト位置を検出するセ ン サ等にて行う よ う に してもよいのはもちろんである。 産業上の利用可能性

以上詳細に示したよう に、 本発明によれば、 前回の噴射行程での 可変容積室の開閉時期に基づいてパイ ロ ッ ト噴射時期を決定 してい るので、 ディ ーゼルエンジ ンの回転が高速時でも最適な形態でパイ ロ ッ ト噴射を実行する こ とが可能となり、 高速時の騒音低滅、 排気 エ ミ ッ シ ョ ン低減を実現でき る。

Claims

請求の範囲

1.ポ ンプ室を加圧するプラ ンジ ャ の加圧途中の所定の リ フ ト位置 で開閉されるポー トを介して、 該ポンプ室に連通する可変容積室を 有すると共に、 該可変容積室の容積を前記ポー 卜の開期間における 所定の時期に制御する こ とでパイ ロ ッ 卜噴射を実行するパイ ロ ッ ト 噴射制御装置において、

以前の噴射における前記ポ一 卜の開閉時期を検出する開閉時期検 出手段と、

前記開閉時期検出手段よ りの信号に応答して、 前記所定の時期を 決定するパイ ロ ッ ト噴射時期決定手段と

を備えるバイ ロ ッ ト噴射制御装置。

2.前記パイ ロ ッ ト噴射時期決定手段は、 前記開閉時期検出手段に て検出される前記ポー 卜 の開閉時期を起点と してパイ ロ ッ ト噴射を 実行させる までの所定期間を演算する期間決定手段を有する請求項 1 に記載のパイ ロ ッ ト噴射制御装置。

3.前記期間決定手段は、 エ ン ジ ン回転数をパラメ ータ と して前記 所定期間を決定する請求項 2 に記載のパイ ロ ッ 卜噴射制御装置。

4.前記バイ ロ ッ ト噴射制御装置は、 前記可変容積室の容積を電歪 式ァ クチユエ一夕 によ り制御する請求項 1 に記載のパイ ロ ッ ト噴射 制御装置。

5.前記開閉時期検出手段は、 前記電歪式ァクチユエ一夕の発生電 圧に基づいて前記ポー トの開閉時期を検出する請求項 4 に記載のパ イ ロ ッ 卜噴射制御装置。

6.前記開閉時期検出手段は、 前記電歪式ァクチユエ一夕の発生電 圧が所定電圧値まで低下した時期を前記ポー 卜の開閉時期と して検 出する請求項 5 に記載のパイ ロ ッ ト噴射制御装置。

7.前記所定電圧値は、 前記ポ ンプ室と前記可変容積室とが遮断さ れている期間における前記電歪式ァクチユエ一夕の電圧値よ り も所 定電圧だけ低い電圧値に設定されている請求項 6 に記載のパイ ロ ッ ト噴射制御装置。

8.前記ポ ンプ室と前記可変容穣室とが遮断されている期間におけ る前記電歪式ァ クチユエ一夕の電圧値は、 一定の電圧値に設定され ている請求項 6 に記載のパイ ロ ッ ト喷射制御装置。

9.前記パイ ロ ッ ト噴射制御装置は、 今回の喷射における前記ポー 卜の開期間において前記ポ ンプ室の圧力が所定値に達した時期に前 記霪歪式ァ クチユエータを駆動 してパイ ロ ッ 卜噴射を実行するパイ ロ ッ ト噴射手段を備える と共に、 運転条件に応じて、 前記パイ ロ ッ ト噴射時期決定手段の代わり に前記パイ ロ ッ ト喷射手段を作動させ る請求項 4 に記載のパイ 口 ッ 卜噴射制御装置。

10. 前記開閉時期検出手段は、 前記電歪式ァクチユエータの発生 電圧の微分波形に基づいて前記ポー トの開閉時期を検出する請求項 5 に記載のパイ ロ ッ 卜噴射制御装置。