JP2888046B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
燃料噴射装置Info
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Description
おいて、予め定められた時期毎に蓄圧室内に燃料を供給
する燃料供給ポンプと、蓄圧室内の燃料圧によって燃料
を噴射する燃料噴射弁と備え、蓄圧室内の燃料圧を検出
してこの燃料圧が目標燃料圧となるように燃料供給ポン
プの燃料供給量を制御するようにした内燃機関の燃料噴
射装置を提案している。
燃料圧は、燃料供給ポンプによる燃料供給および燃料噴
射弁による燃料噴射等によって大きく変動すると共に脈
動しており、このため蓄圧室内の燃料圧の検出瞬時値を
用いて燃料供給ポンプの燃料供給量をフィードバック制
御していたのでは、蓄圧室内の燃料圧を目標燃料圧に制
御することができない。
て検出された蓄圧室内の燃料圧から平均燃料圧を求め、
この平均燃料圧に基づいて平均燃料圧が目標燃料圧とな
るように燃料供給ポンプの燃料供給量をフィードバック
制御することが考えられる。ところが、平均燃料圧を求
めた後、燃料噴射が実行された後に燃料供給ポンプの燃
料供給が実行されると、燃料供給開始時における燃料圧
は燃料噴射によって平均燃料圧より大幅に低下している
ために、平均燃料圧を目標燃料圧に正確に制御すること
ができないという問題を生ずる。
め本発明によれば、予め定められた時期毎に蓄圧室内に
燃料を供給する燃料供給ポンプと、蓄圧室内の燃料圧に
よって燃料供給ポンプの燃料供給時期と重ならない時期
に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁の燃
料噴射が実行される毎に燃料供給ポンプによって蓄圧室
内に燃料が供給され、燃料供給ポンプによる燃料供給と
燃料噴射弁による燃料噴射とを夫々同じ回数ずつ含む期
間である平均期間内において蓄圧室内の燃料圧の平均燃
料圧を求め、求められた平均燃料圧に基づいて平均燃料
圧が予め定められた目標燃料圧となるように平均燃料圧
を求めた平均期間直後の燃料供給ポンプの燃料供給量を
制御し、平均期間の終了時期を燃料噴射弁の燃料噴射終
了時期と燃料供給ポンプの燃料供給開始時期との間とし
ている。
予め定められた目標燃料圧となるように、この平均燃料
圧を求めた平均期間直後の燃料供給ポンプの燃料供給量
が制御される。平均期間の終了時期は、燃料噴射弁の燃
料噴射終了時期と燃料供給ポンプの燃料供給開始時期と
の間とされる。従って、平均燃料圧が求められた後燃料
噴射が実行されることなくこの平均燃料圧に基づいて燃
料ポンプの燃料供給量が制御される。
2サイクル内燃機関の全体図を示す。図1を参照する
と、1は機関本体、2は第1気筒、3は第2気筒、4は
第1気筒2内に燃料を噴射する第1燃料噴射弁、5は第
2気筒3内に燃料を噴射する第2燃料噴射弁、6は各給
気通路、7は各排気通路を夫々示す。
枝管9を介して各燃料噴射弁4,5に夫々接続される。
また、リザーバタンク8は燃料供給通路10を介して燃
料タンク11に接続される。燃料供給通路10の途中に
は高圧燃料ポンプ12が配置され、高圧燃料ポンプ12
と燃料タンク11との間の燃料供給通路10には、高圧
燃料ポンプ12に燃料を供給するための低圧燃料ポンプ
13が配置される。
ュータからなり、双方向性バス21によって相互に接続
されたROM(リードオンリメモリ)22、RAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)23、CPU(マイクロプロセ
ッサ)24、入力ポート25および出力ポート26を具
備する。リザーバタンク8に取り付けられた燃料圧セン
サ40はリザーバタンク8内の燃料圧を検出し、その検
出信号は積分回路27および各A/Dコンバータ28,
29を介して入力ポート25に入力される。機関負荷を
検出する負荷センサ41はA/Dコンバータ30を介し
て入力ポートに接続される。クランク角30度毎に出力
パルスを発生するクランク角センサ42の出力パルスは
入力ポート25に入力される。
射弁4,5は各駆動回路31,32,33を夫々介して
出力ポートに接続される。燃料噴射弁4,5からの燃料
噴射は、リザーバタンク8内の燃料圧によって実行され
る。リザーバタンク8内の燃料圧は、燃圧センサ40に
よって検出される燃料圧の平均値が予め定められた燃料
圧となるようにフィードバック制御されている。
図を示す。この高圧燃料ポンプ12は大きく分けるとポ
ンプ部Aと、ポンプ部Aの吐出量を制御する吐出量制御
部Bとにより構成される。図3はポンプ部Aの断面図を
示しており、図4は吐出量制御部Bの拡大側面断面図を
示している。図2および図3を参照すると、70は一対
のプランジャ、71は各プランジャ70によって形成さ
れる加圧室、72は各プランジャ70の下端部に取り付
けられたプレート、73はタペット、74はプレート7
2をタペット73に向けて押圧する圧縮ばね、75はタ
ペット73により回転可能に支承されたローラ、76は
機関クランクシャフトによってクランクシャフトと同一
回転で駆動されるカムシャフト、77はカムシャフト7
6上に一体形成されたカムを夫々示し、ローラ75はカ
ム77のカム面上を転動する。従ってカムシャフト76
が回転せしめられるとそれに伴って各プランジャ70が
上下動する。
燃料供給口78が形成され、この燃料供給口78は低圧
燃料ポンプ13(図1)の吐出口に接続される。この燃
料供給口78は燃料供給通路79および逆止弁80を介
して加圧室71に接続される。従ってプランジャ70が
下降したときに燃料供給通路79から加圧室71内に燃
料が供給される。81はプランジャ70周りからの漏洩
燃料を燃料供給通路79へ返戻するための燃料返戻通路
を示す。一方、図2および図3に示されるように各加圧
室71は対応する逆止弁82を介して各加圧室71に対
し共通の加圧燃料通路83に接続される。この加圧燃料
通路83は逆止弁84を介して加圧燃料吐出口85に接
続され、この加圧燃料吐出口85はリザーバタンク8
(図1)に接続される。従ってプランジャ70が上昇し
て加圧室71内の燃料圧が上昇すると加圧室71内の高
圧の燃料は逆止弁82を介して加圧燃料通路83内に吐
出され、次いでこの燃料は逆止弁84および燃料吐出口
85を介してリザーバタンク8(図1)内に送り込まれ
る。一対のカム77の位相は180度だけずれており、
従って一方のプランジャ70が上昇行程にあって加圧燃
料を吐出しているときには他方のプランジャ70は下降
行程にあって燃料を加圧室71内に吸入している。加圧
燃料通路83からは図2に示すように燃料溢流通路90
が分岐され、この燃料溢流通路90は吐出量制御部Bに
接続される。
ウジング内に形成された燃料溢流室91と、燃料溢流通
路90から燃料溢流室91に向かう燃料流を制御する溢
流制御弁92とを具備する。溢流制御弁92は燃料溢流
室91内に配置された弁部93を有し、この弁部93に
よって弁ポート94の開閉制御が行われる。また、吐出
量制御部Bのハウジング内には溢流制御弁92を駆動す
るためのアクチュエータ95が配置される。このアクチ
ュエータ95は吐出量制御部Bのハウジング内に摺動可
能に挿入された加圧ピストン96と、加圧ピストン96
を駆動するためのピエゾ圧電素子97と、加圧ピストン
96によって画定された加圧室98と、加圧ピストン9
6をピエゾ圧電素子97に向けて押圧する皿ばね99
と、吐出量制御部Bのハウジング内に摺動可能に挿入さ
れた加圧ピン100とにより構成される。加圧ピン10
0の上端面は溢流制御弁92の弁部93に当接してお
り、加圧ピン100の下端面は加圧室98内に露呈して
いる。なお、燃料溢流室91内には加圧ピン100を常
時上方に向けて付勢する皿ばね101が配置される。
形成され、このばね室102内には圧縮ばね103が挿
入される。溢流制御弁92はこの圧縮ばね103によっ
て常時下方に向けて押圧される。燃料溢流室91は燃料
流出孔104を介してばね室102内に連通しており、
このばね室102は燃料流出孔105、逆止弁106お
よび燃料流出口107を介して燃料タンク11(図1)
に接続される。この逆止弁106は通常燃料流出孔10
5を開閉するチェックボール108と、このチェックボ
ール108を燃料流出孔105に向けて押圧する圧縮ば
ね109とにより構成される。更に燃料溢流室91は燃
料流出孔110、逆止弁111、ピエゾ圧電素子97の
周囲に形成された燃料流出通路112および燃料流出口
113を介して燃料タンク11(図1)に接続される。
この逆止弁111は通常燃料流出孔110を閉鎖するチ
ェックボール114と、このチェックボール114を燃
料流出孔110に向けて押圧する圧縮ばね115とによ
り構成される。また燃料溢流室91は絞り通路116お
よび逆止弁117を介して加圧室98内に接続される。
この逆止弁117は通常絞り通路116を閉鎖するチェ
ックボール118と、このチェックボール118を絞り
通路116に向けて押圧する圧縮ばね119とにより構
成される。
して電子制御ユニット20(図1)に接続されており、
従ってピエゾ圧電素子97は電子制御ユニット20の出
力信号によって制御される。ピエゾ圧電素子97は多数
の薄板状圧電素子を積層した積層構造をなしており、ピ
エゾ圧電素子97に電荷をチャージするとピエゾ圧電素
子97は軸方向に伸長し、ピエゾ圧電素子97にチャー
ジされた電荷をディスチャージするとピエゾ圧電素子9
7は軸方向に収縮する。燃料溢流室91および加圧室9
8は燃料で満たされており、従ってピエゾ圧電素子97
に電圧が印加されてピエゾ圧電素子97が軸方向に伸長
すると加圧室98内の燃料圧が上昇する。加圧室98内
の燃料圧が上昇すると加圧ピン100が上昇せしめら
れ、それに伴って溢流制御弁92も上昇せしめられる。
その結果、溢流制御弁92の弁部93が弁ポート94を
閉鎖し、その結果燃料溢流通路90から燃料溢流室91
内への燃料の溢流が停止せしめられる。従ってこのとき
プランジャ70の加圧室71からの加圧燃料通路83
(図3)内に吐出された全ての加圧燃料はリザーバタン
ク8(図1)内に送り込まれる。
が停止せしめられてピエゾ圧電素子97が収縮すると加
圧ピストン96が下降するために加圧室98の容積が増
大する。その結果、加圧室98内の燃料圧が低下するた
めに溢流制御弁92および加圧ピン100は圧縮ばね1
03のばね力により下降し、斯くして溢流制御弁92の
弁体93が弁ポート94を開弁する。このときプランジ
ャ70の加圧室71から加圧燃料通路83(図3)内に
吐出された全ての加圧燃料は燃料溢流通路90および弁
ポート94を介して燃料溢流室91内に送り込まれる。
従ってこのときにはリザーバタンク8(図1)内に加圧
燃料は供給されない。
溢流した燃料は各燃料流出孔104,105,110お
よび逆止弁106,111を介して燃料タンク11(図
1)に返戻される。リザーバタンク8内の燃料圧を目標
燃料圧に維持するために、一定クランク角毎に溢流制御
弁92が閉弁せしめられてプランジャ70の加圧室71
から吐出された加圧燃料がリザーバタンク8内に補給さ
れ、次いで再び溢流制御弁92が開弁せしめられるまで
溢流制御弁92は閉弁状態に保持される。この場合、一
定クランク角の間で溢流制御弁92が閉弁しているクラ
ンク角の割合が大きくなればリザーバタンク8内に補給
される加圧燃料の量が増大する。ここで図5に示される
ように一定のクランク角θ0 の間で溢流制御弁92が閉
弁しているクランク角θの割合、即ち一定のクランク角
θ0 の間でピエゾ圧電素子97が伸長せしめられている
クランク角θの割合をデューティ比DT(=θ/θ0 )
と称すると、デューティ比DTが大きくなるほどリザー
バタンク8内に補給される加圧燃料の量が増大すること
になる。
回路27は、機関1回転当たりの高圧燃料ポンプ12の
燃料供給回数に等しい数、すなわち、2個の積分部27
aおよび27bを有する。第1積分部27aについて説
明すると、スイッチSW2が開いた状態でスイッチSW
1が閉じられると燃圧センサ40の出力電圧がコンデン
サC1に充電されて、燃圧センサ40の出力電圧が積分
される。この積分された電圧がオペアンプOP2によっ
て反転増幅され、出力電圧V1がA/D変換器28に入
力される。出力電圧V1は次式により示される。
である。スイッチSW1を開いた後にスイッチSW2を
閉じると、コンデンサC1に充電された電荷は放電され
てV1は0となる。第2積分部27bも同様に動作す
る。図7には本実施例の動作を説明するためのチャート
を示す。高圧燃料ポンプのカムシャフト76は機関のク
ランクシャフトと同一回転で駆動されると共に一対のプ
ランジャは180度の位相を有して駆動されるために、
図7の(イ),(ロ)に示すようにクランク角360度
の間に180度の位相を有して2回、高圧燃料ポンプ1
2からリザーバタンク8に燃料が供給される。
5はクランク角360度毎に1回燃料を噴射し、また、
各燃料噴射弁4,5は約180度の位相を有して燃料を
噴射する。高圧燃料ポンプ12の燃料供給時期は、燃料
噴射弁4,5の燃料噴射時期と重ならないように設定さ
れている。また、燃料噴射と燃料供給とは交互に実行さ
れる。燃料噴射が実行されるとリザーバタンク8内の燃
料圧が低下し、この後、燃料供給が実行されることなく
燃料噴射が再び実行されると燃料圧の低下により燃料噴
射量が目標燃料噴射量より過少となるためである。
ため燃料圧の積分値を求める積分期間は、1回の燃料噴
射と1回の燃料供給とを必ず含むようにするため、クラ
ンク角180度とされる。ところでクランク角180度
の積分期間をIのようなタイミングで設定すると、平均
燃料圧を目標燃料圧に正確に制御することができないと
いう問題を生ずる。すなわち、燃料噴射aと燃料供給a
とを含む積分期間Iにおいて平均燃料圧が計算された
後、燃料噴射bが実行されて燃料圧が低下する。この燃
料噴射bによる燃料圧低下が考慮されていない積分期間
Iの平均燃料圧に基づいて燃料供給bの燃料供給量を制
御しても、平均燃料圧を目標燃料圧に正確に制御するこ
とができない。
なタイミングで設定し、積分期間の終了時期を燃料噴射
終了時期と燃料供給開始時期との間となるようにしてい
る。すなわち、燃料供給aとこれに続く燃料噴射bとを
含む積分期間IIにおいて平均燃料圧が計算された後、積
分期間IIの平均燃料圧に基づいて燃料供給bの燃料供給
量が制御される。このため、平均燃料圧を目標燃料圧に
正確に制御することができる。
めに、スイッチSW1〜SW4(図6参照)が図示のよ
うに制御される。すなわち、クランク角θ1 において、
スイッチSW1が閉じられると同時にスイッチSW2が
開かれる。これによって、第1積分部27a(図6参
照)での積分が開始される。次いでクランク角θ2 にお
いて、スイッチSW1およびスイッチSW4が開かれ、
スイッチSW3が閉じられる。これによって、第1積分
部27aでの積分が終了されると共に第2積分部27b
(図6参照)での積分が開始される。第1積分部27a
での積分値はA/D変換器28(図6参照)によってA
/D変換された後、平均燃料圧Pavが次式により計算さ
れる。
の平均燃料圧に基づいて、平均燃料圧が目標燃料圧にな
るように燃料供給aの燃料供給量が制御される。次いで
クランク角θ3 でスイッチSW2がオンされ、これによ
って、コンデンサC1(図6参照)が放電して第1積分
部27aの積分値は0となる。
およびスイッチSW3が開かれ、スイッチSW1が閉じ
られる。これによって、第1積分部27aでの積分が開
始されると共に第2積分部27bでの積分が終了され
る。第2積分部27bでの積分値に基づいて平均燃料圧
が計算された後、クランク角θ5 でスイッチSW4がオ
ンされ、これによって、コンデンサC2(図6参照)が
放電して第2積分部27bの積分値は0となる。
時期θIEを計算するためのルーチンを示す。このルーチ
ンは一定時間毎の割込みによって実行される。図8を参
照すると、まず、ステップ200において燃料噴射終了
クランク角θ I が計算される。次いでステップ202で
は、高圧燃料ポンプ12の燃料供給開始クランク角θP
が計算される。ステップ204では、積分終了クランク
角θIEが燃料噴射終了クランク角θI と燃料供給開始ク
ランク角θP との間となるように計算される。ステップ
206では、積分期間がクランク角180度であるため
次式により積分開始クランク角θISが計算されて本ルー
チンを終了する。
このルーチンはスイッチSW1またはスイッチSW3が
オンからオフに変化する毎に割込み実行される。図9を
参照すると、まずステップ210で、スイッチSW1が
オンからオフに変わったか否か、すなわち、第1積分部
27aでの積分が完了したか否か判定される。肯定判定
された場合、ステップ212に進み、第1積分部27a
での積分値V1がA/D変換され、ステップ214でフ
ラグF1が1にセットされる。一方、ステップ210で
否定判定された場合、ステップ212およびステップ2
14はスキップされる。
ンからオフに変わったか否か、すなわち、第2積分部2
7bでの積分が完了したか否か判定される。肯定判定さ
れた場合、ステップ218に進み、第2積分部27bで
の積分値V2がA/D変換され、ステップ220でフラ
グF2が1にセットされる。一方、ステップ216で否
定判定された場合、ステップ218およびステップ22
0はスキップされる。
SW2,SW3,SW4を制御するためのルーチンを示
す。このルーチンはクランク角30度毎の割込みによっ
て実行される。図10および図11を参照すると、まず
ステップ230でフラグF1が1にセットされているか
否か、すなわち、第1積分部27aでの積分値V1のA
/D変換が完了したか否か判定される。肯定判定された
場合ステップ232に進みスイッチSW2がオンされ、
ついでステップ234でフラグF1が0にリセットされ
る。一方、ステップ230で否定判定された場合、ステ
ップ232およびステップ234はスキップされる。
ットされているか否か、すなわち、第2積分部27bで
の積分値V2のA/D変換が完了したか否か判定され
る。肯定判定された場合ステップ238に進みスイッチ
SW4がオンされ、ついでステップ240でフラグF2
が0にリセットされる。一方、ステップ236で否定判
定された場合、ステップ238およびステップ240は
スキップされる。
されているか否か判定される。フラグF3および後述す
るフラグF4は、当初0にリセットされている。従っ
て、最初肯定判定されてステップ244に進み、積分開
始クランク角θISと現在のクランク角θとの差が30度
以下になったか否か判定される。θIS−θ≦30゜にな
ると、ステップ246に進み、積分開始クランク角θIS
でスイッチSW1がオンされると共にスイッチSW2が
オフされるようにタイマがセットされる。これによっ
て、積分開始クランク角θISで、スイッチSW1がオン
されると共にスイッチSW2がオフされ、第1積分部2
7aで積分が開始される。ステップ248ではフラグF
3が1にセットされる。ステップ244で否定判定され
た場合、ステップ246およびステップ248はスキッ
プされる。
プ242において否定判定されるために、ステップ25
0に進み、積分開始クランク角θISと現在のクランク角
θとの差が30度以下になったか否か判定される。θIS
−θ≦30゜になると、ステップ252に進み、積分開
始クランク角θISでスイッチSW3がオンされると共に
スイッチSW4がオフされるようにタイマがセットされ
る。これによって、積分開始クランク角θISで、スイッ
チSW3がオンされると共にスイッチSW4がオフさ
れ、第2積分部27bで積分が開始される。ステップ2
54ではフラグF3が0にリセットされる。ステップ2
50で否定判定された場合、ステップ252およびステ
ップ254はスキップされる。
されているか否か判定される。フラグF4は当初0にリ
セットされているために、肯定判定されてステップ25
8に進む。ステップ258では、積分終了クランク角θ
IEと現在のクランク角θとの差が30度以下になったか
否か判定される。θIE−θ≦30゜になると、ステップ
260に進み、積分終了クランク角θIEでスイッチSW
1がオフされるようにタイマがセットされる。これによ
って、積分終了クランク角θIEで、スイッチSW1がオ
フされ、第1積分部27aでの積分が終了される。ステ
ップ262ではフラグF4が1にセットされる。ステッ
プ258で否定判定された場合、ステップ260および
ステップ262はスキップされる。
プ256において否定判定されるために、ステップ26
4に進む。ステップ264では、積分終了クランク角θ
IEと現在のクランク角θとの差が30度以下になったか
否か判定される。θIE−θ≦30゜になると、ステップ
266に進み、積分終了クランク角θIEでスイッチSW
3がオフされるようにタイマがセットされる。これによ
って、積分終了クランク角θIEで、スイッチSW3がオ
フされ、第2積分部27bでの積分が終了される。ステ
ップ268ではフラグF4が0にリセットされる。ステ
ップ264で否定判定された場合、ステップ266およ
びステップ268はスキップされる。
圧を目標燃料圧に正確に制御することができる。
プの断面図である。
タイムチャートである。
トである。
算するためのフローチャートである。
ある。
ローチャートである。
ローチャートである。
Claims (1)
- 【請求項1】 予め定められた時期毎に蓄圧室内に燃料
を供給する燃料供給ポンプと、前記蓄圧室内の燃料圧に
よって前記燃料供給ポンプの燃料供給時期と重ならない
時期に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、該燃料噴射
弁の燃料噴射が実行される毎に前記燃料供給ポンプによ
って前記蓄圧室内に燃料が供給され、前記燃料供給ポン
プによる燃料供給と前記燃料噴射弁による燃料噴射とを
夫々同じ回数ずつ含む期間である平均期間内において前
記蓄圧室内の燃料圧の平均燃料圧を求め、求められた該
平均燃料圧に基づいて平均燃料圧が予め定められた目標
燃料圧となるように該平均燃料圧を求めた平均期間直後
の前記燃料供給ポンプの燃料供給量を制御し、前記平均
期間の終了時期を前記燃料噴射弁の燃料噴射終了時期と
前記燃料供給ポンプの燃料供給開始時期との間とした燃
料噴射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4206687A JP2888046B2 (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4206687A JP2888046B2 (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 燃料噴射装置 |
Publications (2)
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JPH0658231A JPH0658231A (ja) | 1994-03-01 |
JP2888046B2 true JP2888046B2 (ja) | 1999-05-10 |
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Family Applications (1)
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JP4206687A Expired - Lifetime JP2888046B2 (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 燃料噴射装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2888046B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19948971A1 (de) * | 1999-10-12 | 2001-04-19 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
-
1992
- 1992-08-03 JP JP4206687A patent/JP2888046B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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