JPH0781537B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
Fuel injection control device for internal combustion engineInfo
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- JPH0781537B2 JPH0781537B2 JP23751587A JP23751587A JPH0781537B2 JP H0781537 B2 JPH0781537 B2 JP H0781537B2 JP 23751587 A JP23751587 A JP 23751587A JP 23751587 A JP23751587 A JP 23751587A JP H0781537 B2 JPH0781537 B2 JP H0781537B2
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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。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine.
〔従来の技術〕 加圧室と、加圧室内の圧力変化によって開閉制御される
ニードルと、加圧室内の加圧制御をするピエゾ圧電素子
の積層体とを有する燃料噴射弁を用いた燃料噴射制御装
置が公知である（特開昭62−645号公報参照）。[Prior Art] Fuel injection using a fuel injection valve having a pressurizing chamber, a needle whose opening and closing are controlled by a pressure change in the pressurizing chamber, and a stack of piezo-piezoelectric elements for performing pressurizing control in the pressurizing chamber A control device is known (see Japanese Patent Laid-Open No. 62-645).
しかしながらニードルに加わる燃料噴射圧が変化すると
ニードルを開弁するのに必要な加圧室内の圧力が変化
し、ニードルを開弁するのに必要なピエゾ圧電素子の駆
動電圧も変化する。従って燃料噴射圧が変化した場合に
おいてピエゾ圧電素子に印加される駆動電圧が低すぎる
場合にはニードルを開弁させることができず、ピエゾ圧
電素子に印加される駆動電圧が高すぎる場合には消費電
力が増大するという問題を生ずる。However, when the fuel injection pressure applied to the needle changes, the pressure in the pressurizing chamber necessary to open the needle also changes, and the drive voltage of the piezoelectric element required to open the needle also changes. Therefore, if the drive voltage applied to the piezoelectric element is too low when the fuel injection pressure changes, the needle cannot be opened, and if the drive voltage applied to the piezoelectric element is too high, it will be consumed. The problem of increased power arises.
そこで燃料噴射圧に応じて変化するニードルを開弁する
のに必要な加圧室内の圧力を正確に制御するために加圧
室内に圧力センサを配置し、この圧力センサの出力信号
に基いてピエゾ圧電素子の駆動電圧を制御するようにし
た燃料噴射制御装置が公知である（特開昭62−7969号公
報参照）。Therefore, in order to accurately control the pressure in the pressurizing chamber necessary to open the needle that changes according to the fuel injection pressure, a pressure sensor is arranged in the pressurizing chamber, and based on the output signal of this pressure sensor, the piezo A fuel injection control device that controls the drive voltage of a piezoelectric element is known (see Japanese Patent Laid-Open No. 62-7969).
しかしながらこのような圧力センサを用いると部品個数
が増大するばかりでなく、また小容積の加圧室内に圧力
センサを取付けるのは実際には困難であるという問題が
ある。However, when such a pressure sensor is used, not only the number of parts increases, but it is actually difficult to mount the pressure sensor in the pressurizing chamber having a small volume.
上記問題点を解決するために本発明によれば、加圧室
と、加圧室内の圧力変化によって開閉制御されるニード
ルと、加圧室内の加圧制御をするピエゾ圧電素子の積層
体とを有する燃料噴射弁を具備し、加圧室内の圧力を検
出して加圧室内の圧力が燃料噴射圧に応じた予め定めら
れた圧力となるようにピエゾ圧電素子の積層体に印加す
べき駆動電圧を制御するようにした燃料噴射制御装置に
おいて、ピエゾ圧電素子の積層体の一部を圧力センサと
して用い、圧力センサによって加圧室内の圧力を検出す
るようにしている。According to the present invention, in order to solve the above problems, a pressurizing chamber, a needle that is controlled to open and close by a pressure change in the pressurizing chamber, and a stack of piezo-piezoelectric elements that perform pressurizing control in the pressurizing chamber are provided. A drive voltage to be applied to the laminated body of the piezo-piezoelectric elements so that the pressure in the pressurizing chamber is detected and the pressure in the pressurizing chamber becomes a predetermined pressure, which is provided with the fuel injection valve having In the fuel injection control device for controlling the above, a part of the laminated body of the piezoelectric elements is used as a pressure sensor, and the pressure in the pressurizing chamber is detected by the pressure sensor.
第１図および第２図を参照すると、１はディーゼル機関
本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４
はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は排気弁、８
は燃焼室５内に配置された燃料噴射弁、９は吸気マニホ
ルドを夫々示す。燃料噴射弁８は燃料供給管10を介して
各気筒に共通の燃料蓄圧管11に連結される。燃料蓄圧管
11はその内部に容積一定の蓄圧室12を有し、この蓄圧室
12内の燃料が燃料供給管10を介して燃料噴射弁８に供給
される。一方、蓄圧室12は燃料供給管13を介して吐出圧
制御可能な燃料供給ポンプ14の吐出口に連結される。燃
料供給ポンプ14の吸込口は燃料ポンプ15の吐出口に連結
され、この燃料ポンプ15の吸込口は燃料リザーバタンク
16に連結される。燃料ポンプ15は燃料リザーバタンク16
内の燃料を燃料供給ポンプ14内に送り込むために設けら
れており、燃料ポンプ15がなくても燃料供給ポンプ14内
に燃料を吸込むことが可能な場合には燃料ポンプ15を特
に設ける必要はない。これに対して燃料供給ポンプ14は
高圧の燃料を吐出するために設けられており、燃料供給
ポンプ14から吐出された高圧の燃料は蓄圧室12内に蓄積
される。Referring to FIGS. 1 and 2, 1 is a diesel engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4
Is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an intake valve, 7 is an exhaust valve, 8
Is a fuel injection valve arranged in the combustion chamber 5, and 9 is an intake manifold. The fuel injection valve 8 is connected via a fuel supply pipe 10 to a fuel pressure accumulation pipe 11 common to each cylinder. Fuel accumulator
11 has a pressure accumulating chamber 12 with a constant volume inside, and
The fuel in 12 is supplied to the fuel injection valve 8 via the fuel supply pipe 10. On the other hand, the pressure accumulating chamber 12 is connected via a fuel supply pipe 13 to a discharge port of a fuel supply pump 14 whose discharge pressure can be controlled. The suction port of the fuel supply pump 14 is connected to the discharge port of the fuel pump 15, and the suction port of the fuel pump 15 is a fuel reservoir tank.
Connected to 16. The fuel pump 15 is the fuel reservoir tank 16
It is provided to feed the fuel inside the fuel supply pump 14, and if the fuel can be sucked into the fuel supply pump 14 without the fuel pump 15, it is not necessary to provide the fuel pump 15 in particular. . On the other hand, the fuel supply pump 14 is provided to discharge high-pressure fuel, and the high-pressure fuel discharged from the fuel supply pump 14 is accumulated in the pressure accumulating chamber 12.
第３図に燃料噴射弁８の側面断面図を示す。第３図を参
照すると、20は燃料噴射弁本体、21はノズル、22はスペ
ーサ、23はノズル21およびスペーサ22を燃料噴射弁本体
20に固定するためのノズルホルダ、24は燃料流入口、25
はノズル21の先端部に形成されたノズル孔を夫々示す。
燃料噴射弁本体20、スペーサ22、ノズル21内には互いに
直列に配置された制御ロッド26、加圧ピン27およびニー
ドル28が摺動可能に挿入される。制御ロッド26の上方に
は燃料室29が形成され、この燃料室29は燃料流入口24お
よび燃料供給管10を介して蓄圧室12（第２図）に連結さ
れる、従って燃料室29内には蓄圧室12内の燃料圧が加わ
っており、燃料室29内の燃料圧が制御ロッド26の上面に
作用する。ニードル28は円錐状をなす受圧面30を有し、
この受圧面30の周りにニードル加圧室31が形成される。
ニードル加圧室31は一方では燃料通路32を介して燃料室
29に連結され、他方ではニードル28の周りに形成された
環状の燃料通路33を介してノズル孔25に連結される。燃
料噴射弁本体20内には加圧ピン27を下方に向けて付勢す
る圧縮ばね34が挿入され、ニードル28はこの圧縮ばね34
によって下方に押圧される。制御ロッド26はその中間部
に円錐状をなす受圧面35を有し、この受圧面35の周りに
制御ロッド加圧室36が形成される。加圧室36は燃料噴射
弁本体20内に形成されたシリンダ37内に連通せしめら
れ、このシリンダ37内には油圧ピストン38が摺動可能に
挿入される。この油圧ピストン38にはＯリング39が取付
けられている。FIG. 3 shows a side sectional view of the fuel injection valve 8. Referring to FIG. 3, 20 is a fuel injection valve main body, 21 is a nozzle, 22 is a spacer, 23 is a nozzle 21 and a spacer 22 are the fuel injection valve main body.
Nozzle holder to fix to 20, 24 is fuel inlet, 25
Are nozzle holes formed at the tip of the nozzle 21, respectively.
A control rod 26, a pressure pin 27 and a needle 28, which are arranged in series with each other, are slidably inserted into the fuel injection valve main body 20, the spacer 22 and the nozzle 21. A fuel chamber 29 is formed above the control rod 26, and the fuel chamber 29 is connected to the pressure accumulating chamber 12 (FIG. 2) via the fuel inlet 24 and the fuel supply pipe 10. Is applied with the fuel pressure in the pressure accumulating chamber 12, and the fuel pressure in the fuel chamber 29 acts on the upper surface of the control rod 26. The needle 28 has a pressure receiving surface 30 having a conical shape,
A needle pressurizing chamber 31 is formed around the pressure receiving surface 30.
On the one hand, the needle pressurizing chamber 31 is connected to the fuel chamber through the fuel passage 32.
29, and on the other hand, to the nozzle hole 25 via an annular fuel passage 33 formed around the needle 28. A compression spring 34 for urging the pressure pin 27 downward is inserted in the fuel injection valve main body 20, and the needle 28 has a compression spring 34.
Is pressed downward by. The control rod 26 has a pressure receiving surface 35 having a conical shape in the middle thereof, and a control rod pressurizing chamber 36 is formed around the pressure receiving surface 35. The pressurizing chamber 36 is communicated with a cylinder 37 formed in the fuel injection valve main body 20, and a hydraulic piston 38 is slidably inserted in the cylinder 37. An O-ring 39 is attached to this hydraulic piston 38.
一方、燃料噴射弁本体20には油圧ピストン38を駆動する
ための駆動装置40が取付けられる。この駆動装置40は燃
料噴射弁本体20に固締されたケーシング41と、ピストン
38およびケーシング41間に挿入されたピエゾ圧電素子42
からなり、このピエゾ圧電素子42は薄板状の圧電素子を
多数枚積層した積層体から構成される。ピストン38から
最も離れた方のピエゾ圧電素子42の積層体の端部近傍に
はセラミックからなる絶縁板42aが挿入されており、従
ってピエゾ圧電素子42の積層体はこの絶縁板42aによっ
て絶縁板42aの右側に位置するピエゾ圧電素子群42bと、
絶縁板42bの左側に位置するピエゾ圧電素子群42cに分割
される。第３図からわかるようにピエゾ圧電素子群42b
は数枚のピエゾ圧電素子からなり、これに対してピエゾ
圧電素子群42cは多数枚のピエゾ圧電素子からなる。ピ
エゾ圧電素子群42bは圧力センサとして使用され、ピエ
ゾ圧電素子群42cはピストン38の駆動手段として用いら
れる。ピエゾ圧電素子群42cに電圧を印加するとピエゾ
圧電素子群42cは電歪効果によって長手方向の歪を生ず
る、即ち長手方向に伸びる。この伸び量は例えば50μｍ
程度の少量であるが応答性が極めて良好であり、電圧を
印加してから伸びるまでの応答時間は80μsec程度であ
る。電圧の印加を停止すればピエゾ圧電素子群42cはた
だちに縮む。第３図に示されるように油圧ピストン38と
燃料噴射弁本体20間には皿ばね43が挿入され、この皿ば
ね43のばね力によって油圧ピストン38はピエゾ圧電素子
42に向けて押圧される。On the other hand, a drive device 40 for driving the hydraulic piston 38 is attached to the fuel injection valve body 20. The drive device 40 includes a casing 41 fixed to the fuel injection valve main body 20 and a piston 41.
Piezo-piezoelectric element 42 inserted between 38 and casing 41
The piezoelectric element 42 is composed of a laminated body in which a large number of thin plate-shaped piezoelectric elements are laminated. An insulating plate 42a made of ceramic is inserted in the vicinity of the end of the laminated body of the piezo-piezoelectric elements 42 farthest from the piston 38. Therefore, the laminated body of the piezo-piezoelectric elements 42 is insulated by the insulating plate 42a. A piezoelectric element group 42b located on the right side of
It is divided into piezoelectric element groups 42c located on the left side of the insulating plate 42b. As can be seen from FIG. 3, the piezoelectric element group 42b
Is composed of several piezoelectric elements, whereas the piezoelectric element group 42c is composed of a large number of piezoelectric elements. The piezoelectric element group 42b is used as a pressure sensor, and the piezoelectric element group 42c is used as a driving unit for the piston 38. When a voltage is applied to the piezo-piezoelectric element group 42c, the piezo-piezoelectric element group 42c is distorted in the longitudinal direction by the electrostrictive effect, that is, extends in the longitudinal direction. This elongation is, for example, 50 μm
Although the amount is small, the response is extremely good, and the response time from application of voltage to extension is about 80 μsec. If the voltage application is stopped, the piezoelectric element group 42c contracts immediately. As shown in FIG. 3, a disc spring 43 is inserted between the hydraulic piston 38 and the fuel injection valve main body 20, and the spring force of the disc spring 43 causes the hydraulic piston 38 to have a piezoelectric element.
It is pressed toward 42.
制御ロッド加圧室36およびシリンダ37内は燃料で満たさ
れている。The control rod pressurizing chamber 36 and the cylinder 37 are filled with fuel.
制御ロッド加圧室36内の燃料が加圧されていない場合に
はニードル28には制御ロッド26の上面に作用する下向き
の力と、圧縮ばね34による下向きの力と、ニードル28の
受圧面30に作用する上向きの力が加わる。このとき下向
きの力の総和が上向きの力よりも若干大きくなるように
制御ロッド26の径、圧縮ばね34のばね力およびニードル
28の受圧面30の面積が設定されている。従って通常ニー
ドル28には下向きの力が作用しており、斯して通常ニー
ドル28はノズル孔25を閉鎖している。次いでピエゾ圧電
素子群42cに電圧が印加されるとピエゾ圧電素子群42cが
伸びるために油圧ピストン38が左方に移動し、その結果
制御ロッド加圧室36内の圧力が上昇する。このとき制御
ロッド26の受圧面35に上向きの力が作用するために制御
ロッド26が上昇し、斯してニードル28が上昇するために
ノズル孔25から燃料が噴射される。一方、ピエゾ圧電素
子群42cにチャージされた電荷が除去せしめられるとピ
エゾ圧電素子群42cは縮み、その結果制御ロッド加圧室3
6内の燃料圧が低下するために制御ロッド26およびニー
ドル28が下降して燃料噴射が停止せしめられる。制御ロ
ッド加圧室36内の圧力はピストン38およびピエゾ圧電素
子群42cを介してピエゾ圧電素子群42b、即ち圧力センサ
42bに伝達され、従って圧力センサ42bによって制御ロッ
ド加圧室36内の圧力を検出することができる。When the fuel in the control rod pressurizing chamber 36 is not pressurized, the needle 28 has a downward force acting on the upper surface of the control rod 26, a downward force of the compression spring 34, and a pressure receiving surface 30 of the needle 28. An upward force acting on is applied. At this time, the diameter of the control rod 26, the spring force of the compression spring 34 and the needle are adjusted so that the total of the downward force is slightly larger than the upward force.
The area of 28 pressure-receiving surfaces 30 is set. Therefore, a downward force acts on the normal needle 28, and thus the normal needle 28 closes the nozzle hole 25. Next, when a voltage is applied to the piezo-piezoelectric element group 42c, the piezo-piezoelectric element group 42c expands to move the hydraulic piston 38 to the left, and as a result, the pressure in the control rod pressurizing chamber 36 rises. At this time, since the upward force acts on the pressure receiving surface 35 of the control rod 26, the control rod 26 rises, and thus the needle 28 rises, so that fuel is injected from the nozzle hole 25. On the other hand, when the charge charged in the piezoelectric element group 42c is removed, the piezoelectric element group 42c contracts, and as a result, the control rod pressurizing chamber 3
Since the fuel pressure in 6 decreases, the control rod 26 and the needle 28 descend to stop the fuel injection. The pressure in the control rod pressurizing chamber 36 is supplied to the piezoelectric element group 42b, that is, the pressure sensor, via the piston 38 and the piezoelectric element group 42c.
The pressure in the control rod pressurizing chamber 36 can be detected by the pressure sensor 42b.
再び第１図を参照すると、燃料噴射弁８を制御するため
の電子制御ユニット50が設けられる。この電子制御ユニ
ット50はディジタルコンピュータからなり、双方向性バ
ス51によって相互に接続されたROM（リードオンリメモ
リ）52、RAM（ランダムアクセスメモリ）53、CPU（マイ
クロプロセッサ）54、入力ポート55および出力ポート56
を具備する。Referring again to FIG. 1, an electronic control unit 50 for controlling the fuel injection valve 8 is provided. The electronic control unit 50 is composed of a digital computer and has a ROM (Read Only Memory) 52, a RAM (Random Access Memory) 53, a CPU (Microprocessor) 54, an input port 55 and an output which are interconnected by a bidirectional bus 51. Port 56
It is equipped with.
第１図に示されるように燃料蓄圧管11の端部には蓄圧室
12内の燃料圧を検出する燃料圧センサ60が取付けられ
る。燃料圧センサ60は蓄圧室12内の燃料圧に比例した出
力電圧を発生し、この燃料圧センサ60はAD変換器57を介
して入力ポート55に接続される。一方、アクセルペダル
61にはアクセルペダル61の踏込み量に比例した出力電圧
を発生する負荷センサ62が取付けられる。この負荷セン
サ62はAD変換器58を介して入力ポート55に接続される。
また、入力ポート55には機関回転数を表わす出力信号を
発生する回転数センサ63が接続される。一方、各燃料噴
射弁８のピエゾ圧電素子群42b、即ち圧力センサ42bは夫
々対応するピークホールド回路64を介してマルチプレク
サ機能を有するAD変換器59に接続され、このAD変換器59
は入力ポート55に接続される。As shown in FIG. 1, a pressure accumulation chamber is provided at the end of the fuel pressure accumulation pipe 11.
A fuel pressure sensor 60 that detects the fuel pressure in 12 is attached. The fuel pressure sensor 60 generates an output voltage proportional to the fuel pressure in the pressure accumulating chamber 12, and the fuel pressure sensor 60 is connected to the input port 55 via the AD converter 57. Meanwhile, the accelerator pedal
A load sensor 62, which generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 61, is attached to 61. The load sensor 62 is connected to the input port 55 via the AD converter 58.
Further, the input port 55 is connected to a rotation speed sensor 63 that generates an output signal representing the engine rotation speed. On the other hand, the piezoelectric element group 42b of each fuel injection valve 8, that is, the pressure sensor 42b is connected to the AD converter 59 having a multiplexer function via the corresponding peak hold circuit 64, and this AD converter 59 is connected.
Is connected to input port 55.
一方、出力ポート56は駆動回路65を介して各燃料噴射弁
８のピエゾ圧電素子群42cに接続される。また、駆動回
路65は電圧制御回路66に接続されており、この電圧制御
回路66は出力ポート56に出力される信号に基いて制御さ
れる。また、出力ポート56は各ピークホールド回路64に
接続され、各ピークホールド回路64は出力ポート56に出
力されるリセット信号によってリセットされる。また、
出力ポート56はAD変換器59に接続され、各ピークホール
ド回路64の出力電圧は出力ポート56に出力されるAD変換
信号によって順次AD変換される。On the other hand, the output port 56 is connected to the piezoelectric element group 42c of each fuel injection valve 8 via the drive circuit 65. Further, the drive circuit 65 is connected to the voltage control circuit 66, and the voltage control circuit 66 is controlled based on the signal output to the output port 56. The output port 56 is connected to each peak hold circuit 64, and each peak hold circuit 64 is reset by the reset signal output to the output port 56. Also,
The output port 56 is connected to the AD converter 59, and the output voltage of each peak hold circuit 64 is sequentially AD-converted by the AD conversion signal output to the output port 56.
第４図は駆動回路65および電圧制御回路66からなるピエ
ゾ圧電素子駆動制御回路を示す。駆動回路65は一対のコ
ンデンサC1,C2と、一対のコイルL1,L2と、一対のサイリ
スタS1,S2とを具備する。各駆動回路65に対して共通の
電圧制御回路66は電源ＥとDC−DCコンバータ67とを具備
し、電圧制御回路66は各燃料噴射弁８のピエゾ圧電素子
群42cに対して夫々設けられた駆動回路65の入力端子に
接続される。DC−DCコンバータ67の出力電圧は電子制御
ユニット50により制御され、従って電圧制御回路66は電
子制御ユニット50の出力信号によって定まる電圧を出力
する。両サイリスタS1,S2が非導通状態にあるときには
コンデンサC1に電圧制御回路66の出力電圧に比例した電
荷がチャージされる。次いでサイリスタS1が導通状態に
なるとコンデンサC1にチャージされた電荷に比例した電
圧がピエゾ圧電素子群42cに印加されてピエゾ圧電素子
群42cがチャージされ、次いでサイリスタS1が非導通状
態になるとピエゾ圧電素子群42cに電荷がチャージされ
続ける。ピエゾ圧電素子群42cの伸び量はピエゾ圧電素
子群42cにチャージされた電荷の量に比例しており、ピ
エゾ圧電素子群42cにチャージされる電荷の量はピエゾ
圧電素子群42cに印加される電圧が比例する。一方、サ
イリスタS2が一時的に導通状態になるとピエゾ圧電素子
群42cにチャージされた電荷がディスチャージされ、ピ
エゾ圧電素子群42cはただちに縮む。FIG. 4 shows a piezo-piezoelectric element drive control circuit including a drive circuit 65 and a voltage control circuit 66. The drive circuit 65 includes a pair of capacitors C 1 and C 2 , a pair of coils L 1 and L 2, and a pair of thyristors S 1 and S 2 . The voltage control circuit 66 common to each drive circuit 65 includes a power source E and a DC-DC converter 67, and the voltage control circuit 66 is provided for each piezoelectric element group 42c of each fuel injection valve 8. It is connected to the input terminal of the drive circuit 65. The output voltage of the DC-DC converter 67 is controlled by the electronic control unit 50, so the voltage control circuit 66 outputs a voltage determined by the output signal of the electronic control unit 50. When both thyristors S 1 and S 2 are in the non-conducting state, the capacitor C 1 is charged with an electric charge proportional to the output voltage of the voltage control circuit 66. Next, when the thyristor S 1 becomes conductive, a voltage proportional to the charge charged in the capacitor C 1 is applied to the piezoelectric element group 42c to charge the piezoelectric element group 42c, and then the thyristor S 1 becomes non-conductive. The piezo piezoelectric element group 42c is continuously charged with electric charges. The amount of expansion of the piezoelectric element group 42c is proportional to the amount of electric charge charged in the piezoelectric element group 42c, and the amount of electric charge charged in the piezoelectric element group 42c is the voltage applied to the piezoelectric element group 42c. Is proportional to. On the other hand, when the thyristor S 2 is temporarily turned on, the charge charged in the piezoelectric element group 42c is discharged, and the piezoelectric element group 42c contracts immediately.
本発明ではDC−DCコンバータ67はピエゾ圧電素子群42
b、即ち圧力センサ42bの出力信号に基いて制御される。
なお、各駆動回路65のサイリスタS1,S2は負荷センサ62
および回転数センサ63の出力信号に基いて制御される。In the present invention, the DC-DC converter 67 is the piezoelectric element group 42
b, that is, based on the output signal of the pressure sensor 42b.
The thyristors S 1 and S 2 of each drive circuit 65 are load sensors 62
And the output signal of the rotation speed sensor 63.
蓄圧室12内の燃料圧、即ち燃料噴射圧が上昇すると制御
ロッド26を下向きに押圧する力の増大量がニードル28を
上向きに押圧する力の増大量よりも大きくなり、従って
ニードル28の開弁せしめるのに必要な制御ロッド加圧室
36の燃料圧は燃料噴射圧が高くなるにつれて高くなる。
ところで前述したようにピエゾ圧電素子群42cに印加さ
れる電圧が高くなるほどピエゾ圧電素子群42cにチャー
ジされる電荷量が増大し、ピエゾ圧電素子群42cの伸び
量が増大する。ピエゾ圧電素子群42cの伸び量が増大す
ると制御ロッド加圧室36内の圧力上昇が増大する。とこ
ろで燃料噴射圧が変化した場合において制御ロッド加圧
室36内の圧力上昇が小さすぎるとニードル28が開弁せ
ず、圧力上昇が大きすぎるとニードル28が開弁するが必
要以上の大きな電力を消費することになる。従って制御
ロッド加圧室36内の圧力上昇は燃料噴射圧に応じて制御
することが好ましい。そこで本発明では制御ロッド加圧
室36内の加圧時の燃料圧が燃料噴射圧に応じた最適な燃
料圧となるようにピエゾ圧電素子群42cに印加される電
圧が制御される。When the fuel pressure in the pressure accumulating chamber 12, that is, the fuel injection pressure rises, the amount of increase in the force that presses the control rod 26 downward becomes larger than the amount of increase in the force that presses the needle 28 upward, and thus the opening of the needle 28 is performed. Control rod pressurization chamber required to squeeze
The fuel pressure of 36 becomes higher as the fuel injection pressure becomes higher.
By the way, as described above, the higher the voltage applied to the piezoelectric element group 42c, the larger the amount of charge charged in the piezoelectric element group 42c, and the greater the amount of expansion of the piezoelectric element group 42c. When the expansion amount of the piezoelectric element group 42c increases, the pressure increase in the control rod pressurizing chamber 36 increases. By the way, when the fuel injection pressure changes, if the pressure increase in the control rod pressurizing chamber 36 is too small, the needle 28 will not open, and if the pressure increase is too large, the needle 28 will open. It will be consumed. Therefore, it is preferable to control the pressure increase in the control rod pressurizing chamber 36 according to the fuel injection pressure. Therefore, in the present invention, the voltage applied to the piezoelectric element group 42c is controlled so that the fuel pressure during pressurization in the control rod pressurizing chamber 36 becomes the optimum fuel pressure according to the fuel injection pressure.
第５図はピエゾ圧電素子群42cに印加される駆動電圧を
制御するためのタイムチャートを示している。第５図に
示されるように燃料噴射信号が発生するとピエゾ圧電素
子群42cに駆動電圧が印加され、その結果制御ロッド加
圧室36内の燃料圧が上昇してニードル28が開弁する。こ
のときピエゾ圧電素子群42b、即ち圧力センサ42bの出力
電圧は第５図に示すように上昇し、ピークホールド回路
64の出力電圧は圧力センサ42bの出力電圧の最大値Vmax
にホールドされる。この最大値Vmaxは制御ロッド加圧室
36内の最大圧に対応する。燃料噴射信号の立下りによっ
てピークホールド回路64の出力電圧がAD変換されて入力
ポート55に入力され、次いでピークホールド回路64がリ
セットされる。FIG. 5 shows a time chart for controlling the drive voltage applied to the piezoelectric element group 42c. When a fuel injection signal is generated as shown in FIG. 5, a drive voltage is applied to the piezoelectric element group 42c, and as a result, the fuel pressure in the control rod pressurizing chamber 36 rises and the needle 28 opens. At this time, the output voltage of the piezoelectric element group 42b, that is, the pressure sensor 42b rises as shown in FIG.
The output voltage of 64 is the maximum value V max of the output voltage of the pressure sensor 42b.
Is held at. This maximum value V max is the control rod pressure chamber
Corresponds to the maximum pressure in 36. The output voltage of the peak hold circuit 64 is AD-converted by the fall of the fuel injection signal and input to the input port 55, and then the peak hold circuit 64 is reset.
第８図は蓄圧室12内の燃料圧Ｐと制御ロッド加圧室36内
の最適な最大圧、即ち圧力センサ42bの最適な目標最大
電圧Voとの関係を示している。制御ロッド加圧室36内の
実際の最大燃料圧が最適な最大圧に対してずれている場
合には制御ロッド加圧室36内の最大燃料圧が最適な燃料
圧となるようにピエゾ圧電素子群12cの駆動電圧が制御
される。例えば制御ロッド加圧室36内の実際の最大燃料
圧が最適な最大圧よりも低いとき、即ち圧力センサ42b
の最大出力電圧Vmaxが目標最大電圧Voよりも低いときは
DC−DCコンバータ67に印加される制御電圧Vcが上昇せし
められる。電圧制御回路66の出力電圧は第９図に示され
るようにDC−DCコンバータ67に印加される制御電圧Vcに
比例するので制御電圧Vcが上昇せしめられると電圧制御
回路66の出力電圧が高くなる。電圧制御回路66の出力電
圧が高くなるとコンデンサC1にチャージされる電荷量が
増大し、その結果サイリスタS1が導通状態になったとき
にピエゾ圧電素子群42cに印加される電圧が増大する。
斯くしてピエゾ圧電素子群42cの伸び量が増大し、従っ
て制御ロッド加圧室36内の最大圧が上昇せしめられる。Figure 8 shows the relationship between the fuel pressure P in the accumulator chamber 12 optimum maximum pressure in the control rod pressure chamber 36, i.e., an optimal target maximum voltage V o of the pressure sensor 42b. When the actual maximum fuel pressure in the control rod pressurizing chamber 36 deviates from the optimum maximum pressure, the piezoelectric fuel element is arranged so that the maximum fuel pressure in the control rod pressurizing chamber 36 becomes the optimum fuel pressure. The drive voltage of the group 12c is controlled. For example, when the actual maximum fuel pressure in the control rod pressurization chamber 36 is lower than the optimum maximum pressure, that is, the pressure sensor 42b.
When the maximum output voltage V max of is lower than the target maximum voltage V o
The control voltage V c applied to the DC-DC converter 67 is increased. As shown in FIG. 9, the output voltage of the voltage control circuit 66 is proportional to the control voltage V c applied to the DC-DC converter 67. Therefore, when the control voltage V c is raised, the output voltage of the voltage control circuit 66 is increased. Get higher When the output voltage of the voltage control circuit 66 increases, the amount of charge charged in the capacitor C 1 increases, and as a result, the voltage applied to the piezoelectric element group 42c increases when the thyristor S 1 becomes conductive.
As a result, the amount of expansion of the piezoelectric element group 42c increases, so that the maximum pressure in the control rod pressurizing chamber 36 increases.
第６図はDC−DCコンバータ67に印加される制御電圧Vcを
制御するためのフローチャートを示している。なお、第
６図に示すルーチンは燃料噴射信号の立下りによって割
込み実行される。FIG. 6 shows a flow chart for controlling the control voltage V c applied to the DC-DC converter 67. The routine shown in FIG. 6 is executed by interruption when the fuel injection signal falls.
第６図を参照するとまず初めにステップ70においてピー
クホールド回路64の出力電圧Vmaxを読込み、次いでステ
ップ71において蓄圧室12内の燃料圧Ｐを表わす燃料圧セ
ンサ60の出力信号を読込む。次いでステップ72では第８
図に示す関係から目標最大電圧Voが求められる。Referring to FIG. 6, first, at step 70, the output voltage V max of the peak hold circuit 64 is read, then at step 71, the output signal of the fuel pressure sensor 60 representing the fuel pressure P in the pressure accumulating chamber 12 is read. Then in Step 72, the eighth
The target maximum voltage V o can be obtained from the relationship shown in the figure.
なお、第８図に示す関係は予めROM 52内に記憶されてい
る。次いでステップ73では最大出力電圧Vmaxと目標最大
電圧Voとが比較される。Vmax＞Voであればステップ74に
進んでDC−DCコンバータ67の制御電圧VcがΔＶだけ減少
せしめられる。一方、VmaxVoであればステップ75に進
み、Vmax＜Voであればステップ76に進んで制御電圧Vcが
ΔＶだけ増大せしめられる。ステップ77ではピークホー
ルド回路64がリセットされる。この制御電圧Vcは各燃料
噴射弁８毎に計算される。The relationship shown in FIG. 8 is stored in the ROM 52 in advance. Next, at step 73, the maximum output voltage V max is compared with the target maximum voltage V o . If V max > V o , the routine proceeds to step 74, where the control voltage V c of the DC-DC converter 67 is reduced by ΔV. On the other hand, if V max V o , the process proceeds to step 75, and if V max <V o , the process proceeds to step 76, where the control voltage V c is increased by ΔV. In step 77, the peak hold circuit 64 is reset. This control voltage V c is calculated for each fuel injection valve 8.
第７図は燃料噴射制御ルーチンを示しており、このルー
チンは所定のクランク角における割込みによって実行さ
れる。第７図を参照するとまず初めにステップ80におい
て制御電圧Vcを出力ポート56に出力する（第５図）。次
いでステップ81では負荷センサ12および回転数センサ63
の出力信号から燃料噴射期間を計算し、ステップ82にお
いて燃料噴射信号を出力ポート56に出力する。FIG. 7 shows a fuel injection control routine, which is executed by interruption at a predetermined crank angle. Referring to FIG. 7, first, at step 80, the control voltage V c is output to the output port 56 (FIG. 5). Next, at step 81, the load sensor 12 and the rotation speed sensor 63
The fuel injection period is calculated from the output signal of, and the fuel injection signal is output to the output port 56 in step 82.
燃料噴射弁を大型化することがなくピエゾ圧電素子の駆
動電力の消費量を低減しつつ良好な燃料噴射制御を確保
することができる。It is possible to secure good fuel injection control while reducing the amount of drive power consumption of the piezoelectric element without increasing the size of the fuel injection valve.
第１図はディーゼル機関を図解的に示した平面図、第２
図はディーゼル機関の側面断面図、第３図は燃料噴射弁
の側面断面図、第４図はピエゾ圧電素子の駆動制御回路
図、第５図はDC−DCコンバータの出力電圧制御を示すタ
イムチャート、第６図はDC−DCコンバータの出力電圧を
制御するためのフローチャート、第７図は燃料噴射制御
のためのフローチャート、第８図は蓄圧室内の燃料圧と
目標最大電圧との関係を示す線図、第９図はDC−DCコン
バータの制御電圧と電圧制御回路の出力電圧との関係を
示す線図である。 ８……燃料噴射弁、65……駆動回路、 66……電圧制御回路。FIG. 1 is a plan view schematically showing a diesel engine, and FIG.
Fig. 3 is a side sectional view of a diesel engine, Fig. 3 is a side sectional view of a fuel injection valve, Fig. 4 is a drive control circuit diagram of a piezoelectric element, and Fig. 5 is a time chart showing output voltage control of a DC-DC converter. 6 is a flow chart for controlling the output voltage of the DC-DC converter, FIG. 7 is a flow chart for fuel injection control, and FIG. 8 is a line showing the relationship between the fuel pressure in the accumulator and the target maximum voltage. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the control voltage of the DC-DC converter and the output voltage of the voltage control circuit. 8 ... Fuel injection valve, 65 ... Drive circuit, 66 ... Voltage control circuit.
Claims (1)
閉制御されるニードルと、加圧室内の加圧制御をするピ
エゾ圧電素子の積層体とを有する燃料噴射弁を具備し、
加圧室内の圧力を検出して加圧室内の圧力が燃料噴射圧
に応じた予め定められた圧力となるようにピエゾ圧電素
子の積層体に印加すべき駆動電圧を制御するようにした
燃料噴射制御装置において、ピエゾ圧電素子の積層体の
一部を圧力センサとして用い、該圧力センサによって加
圧室内の圧力を検出するようにした内燃機関の燃料噴射
制御装置。1. A fuel injection valve having a pressurizing chamber, a needle whose opening and closing is controlled by a pressure change in the pressurizing chamber, and a stack of piezoelectric elements for controlling the pressurizing of the pressurizing chamber.
Fuel injection that detects the pressure in the pressure chamber and controls the drive voltage to be applied to the stack of piezo piezoelectric elements so that the pressure in the pressure chamber becomes a predetermined pressure that corresponds to the fuel injection pressure A fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein a part of a laminated body of piezoelectric elements is used as a pressure sensor, and the pressure sensor detects the pressure in the pressurizing chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23751587A JPH0781537B2 (en) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | Fuel injection control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23751587A JPH0781537B2 (en) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | Fuel injection control device for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6480751A JPS6480751A (en) | 1989-03-27 |
| JPH0781537B2 true JPH0781537B2 (en) | 1995-08-30 |
Family
ID=17016465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23751587A Expired - Lifetime JPH0781537B2 (en) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | Fuel injection control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781537B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01142264A (en) * | 1987-11-28 | 1989-06-05 | Nippon Denso Co Ltd | Feeding device for fuel of multiple cylinder engine |
| JP3885283B2 (en) * | 1997-05-09 | 2007-02-21 | 日産自動車株式会社 | Drive device for fuel injection valve |
| DE10014737A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-11 | Bosch Gmbh Robert | Method for determining the rail pressure of an injection valve with a piezoelectric actuator |
-
1987
- 1987-09-24 JP JP23751587A patent/JPH0781537B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6480751A (en) | 1989-03-27 |
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