JPH02286852A

JPH02286852A - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH02286852A
Application number: JP1107803A
Authority: JP
Inventors: Masaki Mitsuyasu; 正記光安
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-27
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JP2855648B2

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〕本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

ピストンによって画定された圧力制御室と、ピストンを
駆動するためのピエゾ圧電素子と、ピストンをピエゾ圧
電素子に向けて付勢するばね部材とを具備し、ピエゾ圧
電素子によりピストンを駆動することによって圧力制御
室内の作動油圧、例えば燃料油圧を制御し、この圧力制
御室内の作動油圧に基いてニードルを開閉制御するよう
にした燃料噴射弁が公知である（特開昭６２−６４５号
公報参照）。ピエゾ圧電素子の伸縮応答性は極めて速く
、従ってピエゾ圧電素子を用いてニードルの開閉制御を
行うと応答性のよいニードルの開弁動作および閉弁動作
を確保することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがピエゾ圧電素子の伸縮応答性が極めて良好なた
めにピエゾ圧電素子が伸長したときにはピストンが例え
ばピストンを収容しているハウジングに激しく衝突し、
斯くして大きな騒音が発生する。一方、ピエゾ圧電素子
が収縮するときにはピエゾ圧電素子の収縮動作にピスト
ンが追従できず、ピエゾ圧電素子が収縮した後にピスト
ンがピエゾ圧電素子に衝突するのでこのときにもまた大
きな騒音が発声する。このように大きな騒音が発生して
も機関高負荷運転時には燃焼騒音等その他の騒音が大き
くなるためにこれらの騒音によって燃料噴射弁から発生
する騒音が掻き消され、従って燃料噴射弁から発生する
騒音が気にかからない。

しかしながら機関低速低負荷運転時には燃焼騒音等の騒
音が低くなるために燃料噴射弁から発生する騒音が相対
的に高くなり、斯くしてこの騒音が搭乗者の耳ざわりに
なるという問題を生ずる。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば圧電素子を
用いて燃料噴射を制御するようにした内燃機関の燃料噴
射制御装置において、機関速度および機関負荷に応動し
て圧電素子の充放電時間を制御する充放電時間制御回路
を具備し、少くとも機関低速低負荷運転時に充放電時間
を長くするようにしている。

〔作　用〕

充放電時間を長くすることによってピストンの衝突音が
低くなるために燃料噴射弁から発生する騒音が小さくな
る。

〔実施例〕

第５図に内燃機関の全体図を示す。第５図を参照すると
、１は機関本体、２は気筒、３は各気筒２に対して夫々
配置された燃料噴射弁、４は蓄圧室を夫々示し、蓄圧室
４は加圧燃料供給制御装置５および燃料ポンプ６を介し
て燃料タンク７に接続される。燃料ポンプ６は加圧燃料
供給制御装置５に低圧の燃料を送り込むために設けられ
ている。

この低圧の燃料は加圧燃料供給制御装置５により高圧の
燃料とされ、次いでこの高圧の燃料は蓄圧室４内に供給
される。蓄圧室４内に蓄わえられた高圧の燃料は燃料分
配管８および各燃料噴射弁３を介して各気筒２内に噴射
される。蓄圧室４内には蓄圧室４内の燃料圧を検出する
圧力センサ９が配置される。

第６図は加圧燃料供給制御装置５全体の側面断面図を示
す。この加圧燃料供給制御装置５は大きく別けると燃料
供給ポンプＡと、燃料供給ポンプＡの吐出量を制御する
吐出量制御装置Ｂとにより構成される。第７図は燃料供
給ポンプＡの断面図を示しており、第８図は吐出量制御
装置Ｂの拡大側面断面図を示している。まず始めに第６
図および第７図を参照しつつ燃料供給ポンプＡの構造に
ついて説明し、次いで第８図を参照しつつ吐出量制御装
置Ｂの構造について説明する。

第６図および第７図を参照すると、２０は一対のプラン
ジャ、２１は各プランジャ２０によって形成される加圧
室、２２は各プランジャ２０の下端部に取付けられたプ
レート、２３はタペット、２４はプレート２２をタペッ
ト２３に向けて押圧する圧縮ばね、２５はタペット２３
により回転可能に支承されたローラ、２６は機関によっ
て駆動されるカムシャフト、２７はカムシャフト２６上
に一体形成されたカムを夫々示し、ローラ２５はカム２
７のカム面上を転勤する。従ってカムシャフト２６が回
転せしめられるとそれに伴なって各プランジャ２０が上
下動する。

第６図を参照すると、燃料供給ポンプＡの頂部には燃料
供給口２８が形成され、この燃料供給口２８は燃料ポン
プ６　（第５図）の吐出口に接続される。この燃料供給
口２８は燃料供給通路２９および逆止弁３０を介して加
圧室２１に接続される。

従ってプランジャ２０が下降したときに燃料供給通路２
９から加圧室２１内に燃料が供給される。

３１はプランジャ２０周りからの漏洩燃料を燃料供給通
路２９へ返戻するための燃料返戻通路を示す。一方、第
６図および第７図に示されるように各加圧室２１は対応
する逆止弁３２を介して各加圧室２１に対し共通の加圧
燃料通路３３に接続される。この加圧燃料通路３３は逆
止弁３４を介して加圧燃料吐出口３５に接続され、この
加圧燃料吐出口３５は蓄圧室４　（第５図）に接続され
る。

従ってプランジャ２０が上昇して加圧室２１内の燃料圧
が上昇すると加圧室２１内の高圧の燃料は逆止弁３２を
介して加圧燃料通路３３内に吐出され、次いでこの燃料
は逆止弁３４および燃料吐出口３′５を介して蓄圧室４
（第５図）内に送り込まれる。一対のカム２７の位相は
１８０度だけずれており、従って一方のプランジャ２０
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２０は下降行程にあって燃料を加圧室２
１内に吸入している。従って加圧燃料通路３３内には一
方の加圧室２１から必ず高圧の燃料が供給されており、
従って加圧燃料通路３３内には各プランジャ２０によっ
て常時高圧の燃料が供給され続けている。加圧燃料通路
３３からは第６図に示すように燃料溢流通路４０が分岐
され、この燃料溢流通路４０は吐出量制御装置已に接続
される。

第８図を参照すると吐出量制御装置Ｂはそのハウジング
内に形成された燃料溢流室４１と、燃料溢流通路４０か
ら燃料溢流室４１に向かう燃料流を制御する溢流制御弁
４２とを具備する。溢流制御弁４２は燃料溢流室４１内
に配置された弁部４３を有し、この弁部４３によって弁
ポート４４の開閉制御が行なわれる。また、吐出量制御
装置Ｂのハウジング内には溢流制御弁４２を駆動するた
めのアクチユエータ４５が配置される。このアクチユエ
ータ４５は吐出量制御装置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４６と、加圧ピストン４６を
駆動するためのピエゾ圧電素子４７と、加圧ピストン４
６によって画定された加圧室４８と、加圧ピストン４６
をピエゾ圧電素子４５に向けて押圧する皿ばね４９と、
吐出量制御装置Ｂのハウジング内に摺動可能に挿入され
た加圧ピン５０とにより構成される。加圧ピン５０の上
端面は溢流制御弁４２の弁部４３に当接しており、加圧
ピン５０の下端面は加圧室４８内に露呈、している。な
お、燃料溢流室４１内には加圧ピン５０を常時上方に向
けて付勢する皿ばね５１が配置される。溢流制御弁４２
の上方にはばね室５２が形成され、このばね室５２内に
は圧縮ばね５３が挿入される。溢流制御弁４２はこの圧
縮ばね５３によって常時下方に向けて押圧される。燃料
溢流室４１は燃料流出孔５４を介してばね室５２内に連
通しており、このばね室５２は燃料流出孔５５、逆止弁
５６および燃料流出口５７を介して燃料タンク７　（第
５図）に接続される。この逆止弁５６は通常燃料流出孔
５５を閉鎖するチエツクボール５８と、このチエツクボ
ール５８を燃料流出孔５５に向けて押圧する圧縮ばね５
９とにより構成される。更に燃料溢流室４１は燃料流出
孔６０、逆止弁６１、ピエゾ圧電素子４７の周囲に形成
された燃料流出通路６２および燃料流出口６３を介して
燃料タンク７　（第５図）に接続される。この逆止弁６
１は通常燃料流出孔６０を閉鎖するチエツクボール６４
と、このチエツクボール６４を燃料流出孔６０に向けて
押圧する圧縮ばね６５とにより構成される。また燃料溢
流室４１は絞り通路６６および逆止弁６７を介して加圧
室４８内に接続される。この逆止弁６７は通常絞り通路
６６を閉鎖するチエツクボール６８と、このチエツクボ
ール６８を絞り通路６６に向けて押圧する圧縮ばね６９
とにより構成される。この絞り通路６６の断面積は燃料
流出孔６０の断面積よりも小さく形成されている。また
、一対の逆止弁５６゜６１の開弁圧はほぼ一定に設定さ
れており、逆止弁６７の開弁圧はこれら逆止弁５６．６
１の開弁圧よりも低く設定されている。即ち、逆止弁５
６．６１の圧縮ばね５９，６５のばね力はほぼ等しく、
逆止弁６７の圧縮ばね６９のばね力は圧縮ばね５９，６
５のばね力よりも小さく設定されている。

ピエゾ圧電素子４７はリード線７０を介して電子制御ユ
ニット１０（第５図）に接続されており、従ってピエゾ
圧電素子４７は電子制御ユニット１０の出力信号によっ
て制御される。ピエゾ圧電素子４７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
４７に電荷をチャージするとピエゾ圧電素子４７は軸方
向に伸長し、ピエゾ圧電素子４７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４７は軸方向に
収縮する。燃料溢流室４１および加圧室４８は燃料で満
たされており、従ってピエゾ圧電素子４７に電荷がチャ
ージされてピエゾ圧電素子４７が軸方向に伸長すると加
圧室４８内の燃料圧が上昇する。加圧室４８内の燃料圧
が上昇すると加圧ピン５０が上昇せしめられ、それに伴
なって溢流制御弁４２も上昇せしめられる。その結果、
溢流制御弁４２の弁部４３が弁ポート４４を閉鎖し、そ
の結果燃料溢流通路４０から燃料溢流室４１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
２０の加圧室２１から加圧燃料通路３３内（第７図）に
吐出された全ての加圧燃料は蓄圧室４　（第５図）内に
送り込まれる。

一方、ピエゾ圧電素子４７にチャージされた電荷がディ
スチャージせしめられてピエゾ圧電素子４７が収縮する
と加圧ピストン４６が下降するために加圧室４８の容積
が増大する。その結果、加圧室４８内の燃料圧が低下す
るために溢流制御弁４２および加圧ピン５０は圧縮ばね
５３のばね力により下降し、斯くして溢流制御弁４２の
弁体４３が弁ボート４４を開弁する。このときプランジ
ャ２０の加圧室２１から加圧燃料通路３３　（第７図）
内に吐出された全ての加圧燃料は燃料溢流通路４０およ
び弁ボート４４を介して燃料溢流室４１内に送り込まれ
る。従ってこのときには蓄圧室４（第５図）内に加圧燃
料は供給されない。

燃料溢流通路４０から燃料溢流室４１内に溢流した燃料
は各燃料流出孔５４　、５５　、６１よび逆止弁５６．
６１を介して燃料タンク７　（第５図）に返戻される。

ところで各逆止弁５６．６１の開弁圧は大気圧よりも高
い圧力に設定されており、従って燃料溢流室４１内の燃
料圧は大気圧よりも高い一定圧力に保持される。前述し
たようにピエゾ圧電素子４７にチャージされた電荷がデ
ィスチャージせしめられると加圧室４８内の燃料圧が低
下し、加圧室４８内の圧力が逆止弁６７の開弁圧よりも
低下すれば逆止弁６７が開弁して燃料溢流室４１内の燃
料が加圧室４８内に供給される。なお、逆止弁６７の開
弁圧がほぼ零となるように圧縮ばね６９のばね力を極め
て弱くしてあけば加圧室４８内の圧力は燃料溢流室４１
内の圧力とほぼ等しくなる。

第９図は第５図に示す燃料噴射弁３の拡大側面断面図を
示す。第９図を参照すると燃料噴射弁３はそのハウジン
グ８０内に摺動可能に挿入されてノズル口８１の開閉制
御をするニードル８２と、ニードル８２０円錐状受圧面
８３周りに形成されたニードル加圧室８４と、ハウジン
グ８０内に摺動可能に挿入されたピストン８５と、ハウ
ジング８０とピストン８５間に挿入されたピエゾ圧電素
子８６と、ピストン８５をピエゾ圧電素子８６に向けて
付勢する皿ばね８７と、ニードル８２とピストン８５間
に形成された圧力制御室８８と、ニードル８２をノズル
口８１に向けて付勢する圧縮ばね８９とを具備する。圧
力制御室８８はニードル８２周りに形成された絞り通路
９０を介してニードル加圧室８４に連結され、ニードル
加圧室８４は燃料通路９１および燃料分配管８（第５図
）を介して蓄圧室４内に連結される。従ってニードル加
圧室８４内には蓄圧室４内の高圧の燃料が導びかれ、こ
の高圧燃料の一部は絞り通路９０を介して圧力制御室８
８内に送り込まれる。斯くして、ニードル加圧室８４内
および圧力制御室８８内の燃料圧は蓄圧室４内とほぼ同
じ高圧となっている。

ピエゾ圧電素子８６にチャージされた電荷がディスチャ
ージされてピエゾ圧電素子８６が収縮するとピストン８
５が上昇するために圧力制御室８８内の燃料圧が急激に
低下する。その結果、ニードル８２が上昇し、ノズル口
８１からの燃料噴射が開始される。燃料噴射が行われて
いる間、ニードル加圧室８４内の燃料が絞り通路９０を
介して圧力制御室８８内に送り込まれるために圧力制御
室８８内の燃料圧は次第に上昇する。次いでピエゾ圧電
素子８６に電荷がチャージされてピエゾ圧電素子８６が
伸長するとピストン８５が下降するために圧力制御室８
８内の燃料圧が急激に上昇する。その結果、ニードル８
２が下降してノズル口８１を閉鎖し、斯くして燃料噴射
が停止せしめられる。燃料噴射が停止されている間、圧
力制御室８８内の燃料が絞り通路９０を介してニードル
加圧室８４内に流出するために圧力制御室８８内の燃料
圧は徐々に低下し、元の高圧に戻る。

第５図を参照すると、電子制御ユニッ）１０はディジタ
ルコンビエータからなり、双方向性バス１００によって
相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）１０１
、ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）１０２、ＣＰＵ
　（マイクロプロセッサ）１０３、人力ポート１０４お
よび出力ポート１０５を具備する。圧力センサ９は蓄圧
室４内の燃料圧に比例した出力電圧を発生し、この出力
電圧はＡＤ変換器１０６を介して人力ボート１０４に人
力される。また、入力ボート１０４には例えばクランク
シャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生するク
ランク角センサ１０７が接続され、このクランク角セン
サ１０７の出力パルスから機関回転数が計算される。ま
た、負荷センサ１０８はアクセルペダルの踏込み量に比
例した出力電圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器１
０９を介して入力ポート１０４に人力される。

一方、出力ボート１０５は駆動回路１１０を介して吐出
量制御装置Ｂのピエゾ圧電素子４７に接続される。また
、出力ボート１０５は夫々対応する駆動回路１２０を介
して各燃料噴射弁３のピエゾ圧電素子８６に接続される
。

第３図にピエゾ圧電素子４７を駆動するための駆動回路
１１００回路図を示す。第３図を参照すると駆動回路１
１０は定、電圧源１１１と、定電圧源１１１によって充
電されるコンデンサ１１２と、充電制御用サイリスタ１
１３と、充電用コイル１１４と、放電制御用サイリスタ
１１５と、放電用フィル１１６からなる。

第４図に示すようにサイリスタ１１３がオンになるとコ
ンデンサ１１２にチャージされた電荷が充電用コイル１
１４を介してピエゾ圧電素子４７にチャージされる。そ
の結果、ピエゾ圧電素子４７が伸長するために溢流制御
弁４２が閉弁する。次いでサイリスタ１１５がオンにな
るとピエゾ圧電素子４７にチャージされた電荷が放電用
コイル１１６を介してディスチャージされる。その結果
、ピエゾ圧電素子４７が収縮するために溢流制御弁４２
が開弁する。

前述したように溢流制御弁４２が開弁せしめられるとプ
ランジャ２０の加圧室２１から加圧燃料通路３３内に吐
出された全ての加圧燃料は溢流制御弁４２を介して溢流
せしめられる。従ってこのときには蓄圧室４に加圧燃料
は供給されない。これに対して溢流制御弁４２が閉弁せ
しめられるとプランジャ２０の加圧室２１から吐出され
た全ての加圧燃料が蓄圧室４内に供給され、その結果蓄
圧室４内の燃料圧は上昇せしめられる。

ところで各燃料噴射弁３から噴射される燃料量は蓄圧室
４内の燃料圧と燃料噴射時間で定まり、蓄圧室４　の燃
料圧は予め定められた目標燃料圧に維持さ？’Ｌる。一
方、各気筒毎についてみると各気筒へは７２０クランク
角の間に必要な量の燃料が噴射され、従って蓄圧室４内
の燃料は一定クランク角毎に減少していくことになる。

従って蓄圧室４内の燃料圧を目標燃料圧に維持するには
一定のクランク角毎に加圧燃料を蓄圧室４内に補給する
ことが好ましく、斯くして通常は一定クランク毎に溢流
制御弁４２が閉弁せしめられてプランジャ２０の加圧室
２１から吐出された加圧燃料が蓄圧室４内に補給され、
次いで再び溢流制御弁４２が閉弁せしめられるまで溢流
制御弁４２は開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４２が閉弁しているクランク
角の割合が大きくなれば蓄圧室４内に補給される加圧燃
料の量が増大する。ここで第４図に示されるように一定
のクランク角θ。の間で溢流制御弁４２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θ。の間で
ピエゾ圧電素子４７が伸長せしめられているクランク角
θの割合をデユーティ比ＤＴ　（＝θ／θ０）と称する
とデユーティ比ＤＴが太き（なるほど蓄圧室４内に補給
される加圧燃料の量が増大する。従ってデユーティ比Ｄ
Ｔを制御することによって蓄圧室４内の燃料圧を目標燃
料圧に制御することができる。

第１図に燃料噴射弁３のピエゾ圧電素子８６を駆動する
ための駆動回路１２０の回路図を示す。第１・図を参照
すると駆動回路１２０は定電圧源１２１と、定電圧源１
２１によって充電されるコンデンテ１２２と、第１の充
電制御用サイリスタ１２３と、第１充電制御用サイリス
タ１２３に直列接続された第１の充電用コイル１２４と
、これら第１充電制御用サイリスタ１２３および第１充
電用コイル１２４に対して並列接続された第２の充電制
御用サイリスタ１２５および第２の充電用コイル１２６
と、第１の放電制御用サイリスタ１２７と、第１放電制
御用サイリスタ１２７に直列接続された第１の放電用コ
イル１２８と、これら第１放電制御用サイリスタ１２７
および’！１放電用コイル１２８に対して並列接続され
た第２の放電制御用サイリスタ１２９および第２の放電
用コイル１３０とにより構成される。第２充電用コイル
１２６のインダクタンスは第１充電用コイル１２４のイ
ンダクタンスよりも大きく設定されており、第２放電用
コイル１３０のインダクタンスは第１放電用コイル１２
８のインダクタンスよりも大きく設定されている。各サ
イリスク１２３．１２５．１２７．１２９は出力ボート
１０５に出力されるデータに基いて制御される。

次にまず初めに第１０図を参照してフラグＦの制御につ
いて説明し、次いで第２図を参照して各燃料噴射弁３の
ピエゾ圧電素子８６の制御について説明する。

第１０図は電子制御ユニット１０より実行されるフラグ
Ｆの制御ルーチンを示しており、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。

第１０図を参照するとまず初めにステップ２００におい
てクランク角センサ１０７の出力信号から機関回転数Ｎ
が予め定められた設定回転数Ｎ。よりも低いか否かが判
別される。ＮＵＮ。のときにはステップ２旧に進んで負
荷センサ１０８の出力信号に基き機関負荷りが予め定め
られた設定負荷り。

よりも小さいか否かが判別される。Ｌ＜Ｌ。であればス
テップ２０２に進んでフラグＦがセットされる。即ち、
Ｎ＜Ｎ。でかつＬ＜Ｌ。のとき、即ち機関低速低負荷運
転時にフラグＦがセットされる。

一方、Ｎ≧Ｎｏのとき又はＬｉＬ。のとき、即ち機関低
速低負荷運転時以外のときはステップ２０３に進んでフ
ラグＦがリセットされる。

第２図（Ａ）はフラグＦがリセットされている機関低速
低負荷運転時以外の運転状態を示しており、第２図（Ｂ
）はフラグＦがセットされている機関低速低負荷運転時
を示している。

第２図（Ａ）を参照すると機関低速低負荷運転時以外の
運転状態のときには蓄圧室４内の燃料圧Ｐが高められ、
更に第１充電制御用サイリスク１２３および第１放電制
御用サイリスタ１２７によってピエゾ圧電素子８６の充
放電が制御される。即ち、第１放電制御用サイリスタ１
２７がオンとされるとピエゾ圧電素子８６にチャージさ
れた電荷が第１放電用コイル１２８を介してディスチャ
ージされるためにピエゾ圧電素子８６が収縮し、その結
果燃料噴射が開始される。前述したように第１放電用コ
イル１２８のインダクタンスは小さく、従って第１放電
制御用サイリスタ１２７がオンになるとピエゾ圧電素子
８６にチャージされた電荷が急速にディスチャージされ
るためにピエゾ圧電素子８６が急速に収縮する。その結
果、ニードル８２が即座に全開し、斯くして燃料噴射率
が急速に立上る。

次いで第１充電制御用サイリスタ１２３がオンとされる
とピエゾ圧電素子８６に第１充電用コイル１２４を介し
て電荷がチャージされるためにピエゾ圧電素子８６が伸
長し、その結果燃料噴射が停止される。前述したように
第１充電用コイル１２４のインダクタンスは小さく、従
って第１充電制御用サイリスタ１２３がオンになるとピ
エゾ圧電素子８６に電荷が急速にチャージされるために
ピエゾ圧電素子８６が急速に伸長する。その結果、ニー
ドル８２が即座に閉弁し、斯くして燃料噴射率が急速に
低下する。

一方、第２図（Ｂ）を参照すると機関低速低負荷運転時
には蓄圧室４内の燃料圧Ｐが低下せしめられ、更に第２
充電制御用サイリスタ１２５および第２放電制御用サイ
リスタ１２９によってピエゾ圧電素子８６の充放電が制
御される。即ち、第２放電制御用サイリスタ１２９がオ
ンとされるとピエゾ圧電素子８６にチャージされた電荷
が第２放電用コイル１３０を介してディスチャージされ
るためにピエゾ圧電素子８６が収縮し、その結果燃料噴
射が開始される。前述したように第２放電用コイル１３
０のインダクタンスは大きく、従って第２放電制御用サ
イリスタ１２９がオンになるとピエゾ圧電素子８６にチ
ャージされた電荷がゆっくりとディスチャージされるた
めにピエゾ圧電素子８６が低速度で収縮する。その結果
、ニードル８２が低速度で開弁じ、斯くして燃料噴射率
がゆっくりと立上る。次いで第２充電制御用サイリスタ
１２５がオンとされるとピエゾ圧電素子８６に第２充電
用コイル１２６を介して電荷がチャージされるためにピ
エゾ圧電素子８６が伸長し、その結果燃料噴射が停止さ
れる。前述したように第２充電用コイル１２６のインダ
クタンスは大きく、従って第２充電制御用サイリスタ１
２５がオンになるとピエゾ圧電素子８６に電荷がゆっく
りとチャージされるためにピエゾ圧電素子８６が低速度
で伸長する。その結果、ニードル８２が低速度で閉弁し
、斯くして燃料噴射率がゆっくりと低下する。

このように機関低速低負荷運転時にはピエゾ圧電素子８
６に対する充放電時間が長くなるためにピエゾ圧電素子
８６の伸縮速度が低下せしめられる。その結果、ピエゾ
圧電素子８６の伸長時に燃料噴射弁３のピストン８５が
皿ばね８７を介してハウジング８０に衝突する速度が低
くなり、斯くしてピストン８５の衝突音が低減せしめら
れる。

一方、ピエゾ圧電素子８６の収縮時にはピストン８５が
ピエゾ圧電素子８６に追従して移動するのでピストン８
５とピエゾ圧電素子８６間に衝突音が発生しなくなる。

斯くしてピストン８５の衝突音が低減せしめられること
になる。また、機関低速低負荷運転時には第２図に示さ
れるように燃料噴射率の立上りおよび立下りが緩慢とな
るが蓄圧室４内の燃料圧Ｐが低下せしめられるので、即
ち燃料噴射圧が低下せしめられるので燃料の計量精度の
低下を阻止することができる。

次に第１１図から第１４図を参照して電子制御ユニット
１０により実行される蓄圧室４内の燃料圧Ｐの制御およ
び燃料噴射制御について説明する。

第１１図は蓄圧室４内の燃料圧Ｐの制御ルーチンを示し
ており、このルーチンは一定クランク角毎の割込みによ
って実行される。

第１１図を参照するとまず初めにステップ３００におい
てフラグＦがセットされているか否かが判別される。フ
ラグＦがセットされているとき、即ち機関低速低負荷運
転時にはステップ３０１に進んで蓄圧室４内の目標燃料
圧Ｐ０が比較的低い設定値Ｐｌ、例えば１００ｋｇ／ｃ
ｄとされ、ステップ３０３に進む。一方、フラグＦがリ
セットされているときにはステップ３０２に進んで目標
燃料圧Ｐ０が比較的高い設定値Ｐ２、例えば２００ｋｇ
／ｃｄとされ、ステップ３０３に進む。ステップ３０３
では圧力センサ９により検出された現在の蓄圧室４内の
燃料圧Ｐが目標燃料圧Ｐ０よりも高いか否かが判別され
る。ｐ＞Ｐａであればステップ３０４に進んでデユーテ
ィ比ＤＴ　（第４図におけるθ／θ。）が一定値αだけ
減少せしめられ、ステップ３０６に進む。これに対して
Ｐ≦Ｐ０であればステップ３０５に進んでデユーティ比
ＤＴが一定値αだけ増大せしめられ、ステップ３０６に
進む。ステップ３０６では計算されたデユーティ比ＤＴ
に従ってピエゾ圧電素子４７が駆動されるように各サイ
リスク１１３．１１５が制御され、それによって蓄圧室
４内の燃料圧Ｐが目標燃料圧Ｐ０に維持される。

第１２図は燃料噴射弁３からの燃料噴射制御ルーチンを
示しており、このルーチンは予め定められたクランク角
において実行される。

第１２図を参照す、るとまず初めにステップ４００にお
いてフラグＦがセットされているか否かが判別される、
フラグＦがセットされているとき、即ち機関低速低負荷
運転時にはステップ４０１に進んで燃料噴射時間ＴＡＵ
が計算される。この燃料噴射時間ＴＡＵは第２充電用コ
イル１２６および第２放電用コイル１３０のインダクタ
ンスと、機関負荷りと、蓄圧室４内の燃料圧Ｐとの開放
である。即ち、燃料噴射量は基本的には機関負荷の関数
であり、従って第１４図（Ａ）にされるように燃料噴射
量は機関負荷りが大きくなるにつれて増大する。

一方、燃料噴射量は燃料噴射時間ＴＡＵと蓄圧室４内の
燃料圧Ｐで定まり、第１４図（Ｂ）に示されるように同
一噴射量とするためには燃料噴射時間ＴＡＵは燃料圧Ｐ
が高くなるほど短かくなる。

また、燃料噴射量は第２充電用コイル１２６と第２放電
用コイル１３０のインダクタンスの影響を受け、同一噴
射量とするにはこれらコイル１２６．１３０のインダク
タンスが大きくなるほど燃料噴射時間ＴＡＵを長くしな
ければならない。第２充電用コイル１２６と第２放電用
コイル１３０のインダクタンスは予め定められているの
で結局燃料噴射時間ＴＡＵは機関負荷りと燃料圧Ｐとの
関数となり、この燃料噴射時間ＴＡＵと、機関負荷Ｌ１
燃料圧Ｐとの関係は第１３図（Ａ）に示すようにマツプ
の形で予めＲＯＭｌ０Ｉ内に記憶されている。従って第
１２図のステップ４０１では予め記憶されている第１３
図（Ａ）に示す関係に基いて燃料噴射時間ＴＡＵが計算
される。次いでステップ４０２ではこの燃料噴射時間Ｔ
ＡＵだけ燃料の噴射作用が行われるように第２放電制御
用サイリスタ１２９および第２充電制御用サイリスタ１
２５が制御される。

一方、ステップ４００においてフラグＦがリセットされ
ていると判断されたとき、即ち機関低速低負荷運転時以
外の運転状態のときにはステップ４０３に進んで燃料噴
射時間ＴＡＵが計算される。この燃料噴射時間ＴＡＵは
第１充電用コイル１２４および第１放電用コイル１２８
のインダクタンスと、機関負荷りと、蓄圧室４内の燃料
圧Ｐとの関数である。即ち、前述したように燃料噴射量
は基本的には機関負荷の関数であり、従って燃料噴射量
は機関負荷りが太き（なるにつれて増大する。また、燃
料噴射量は燃料噴射時間ＴＡＵと蓄圧室４内の燃料圧Ｐ
で定まり、従って同一噴射量とするためには燃料噴射時
間ＴＡＵは燃料圧Ｐが高くなるほど短かくなる。また、
燃料噴射量は第１充電用コイル１２４と第１放電用コイ
ル１２８のインダクタンスの影響を受け、同一噴射量と
するにはこれらコイル１２４．１２８のインダクタンス
が大きくなるほど燃料噴射時間ＴＡＵを長くしなければ
ならない。

第１充電用コイル１２４と第１放電用コイル１２８のイ
ンダクタンスは予め定められているので結局燃料噴射時
間ＴＡＵは機関負荷りと燃料圧Ｐとの関数、となり、こ
の燃料噴射時間ＴＡＵと、機関負荷Ｌ１燃料圧Ｐとの関
係は第１３図（Ｂ）に示すようにマツプの形で予めＲＯ
Ｍｌ０Ｉ内に記憶されている。

従って第１２図のステップ４０３では予め記憶されてい
る第１３図（Ｂ）に示す関係に基いて燃料噴射時間ＴＡ
Ｕが計算される。次いでステップ４０４ではこの燃料噴
射時間ＴＡＵだけ燃料の噴射作用が行われるように第１
放電制御用サイリスタ１２７および第１充電制御用サイ
リスタ１２３が制御される。

〔発明の効果〕

機関低速低負荷運転時に耳ざわりな燃料噴射弁から発す
る騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射弁のピエゾ圧電素子の駆動回路図、第
２図は燃料噴射弁のピエゾ圧電素子の作動を示すタイム
チャート、第３図は吐出量制御装置のピエゾ圧電素子の
駆動回路図、第４図は吐出量制御装置のピエゾ圧電素子
の作動を示すタイムチャート、第５図は内燃機関の全体
図、第６図は加圧燃料供給制御装置の側面断面図、第７
図は第６図の■−■線に沿ってみた燃料供給ポンプの断
面図、第８図は第６図の吐出量制御装置の拡大側面断面
図、第９図は燃料噴射弁の側面断面図、第１０図はフラ
グＦを制御するためのフローチャート、第１１図は蓄圧
室内の燃料圧を制御するためのフローチャート、第１２
図は燃料噴射を制御するためのフローチャート、第１３
図は燃料噴射時間を示す線図、第１４図は燃料噴射量、
燃料噴射時間の変化を示す線図である。３・・・燃料噴射弁、　　　８６・・・ピエゾ圧電素子
、１２０・・・駆動回路、　　　１２１・・・定電圧源
、１２２・・・コンデンサ、１２３、１２５．１２７．１２９・・・サイリスク、１
２４、　１２６．１２８．　１３０・・・コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

　圧電素子を用いて燃料噴射を制御するようにした内燃
機関の燃料噴射制御装置において、機関速度および機関
負荷に応動して上記圧電素子の充放電時間を制御する充
放電時間制御回路を具備し、少くとも機関低速低負荷運
転時に該充放電時間を長くするようにした内燃機関の燃
料噴射制御装置。