JPH0192552A - 燃料噴射率制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ディーゼル機関のアイドル運転時等に発生す
る騒音や振動を低下するため、燃料噴射ポンプの高圧室
に設けられたピエゾアクチュエータを伸縮して高圧室の
容積を増減し、燃料主噴射の前にパイロット噴射を実行
させる燃料噴射率制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来よりこの種の制御装置として、特開昭６１−１３８
８５９号公報等に記載の如く、■　燃料噴射ポンプの燃
料噴射行程時に、高圧室の燃料圧によってピエゾアクチ
ュエータに発生した電荷を放電してピエゾアクチュエー
タを収縮させ、これによって高圧室内圧力を低下して燃
料噴射を一時的に停止させ、燃料主噴射の前にパイロッ
ト噴射を実行させるもの。

■　高圧室の燃料圧によってピエゾアクチュエータに発
生した電荷をコンデンサに一時蓄え、次の燃料噴射行程
時にこのコンデンサに蓄えられた電荷をピエゾアクチュ
エータに転送してピエゾアクチュエータを伸張させ、こ
れによって高圧室内圧力を上昇させてパイロット噴射を
開始し、その後ピエゾアクチュエータの電荷を再度コン
デンサに転送してピエゾアクチュエータを収縮させてパ
イロット噴射を停止させ、その後通常の燃料主噴射を実
行させるもの。

等が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところでパイロット噴射は、アイドル運転時等。

ディーゼル機関の低速運転時に、燃料主噴射の前に燃料
を噴射して着火させておき、その後燃料主噴射を行うこ
とで燃料の着火性を向上して騒音や振動の発生を抑制す
るもので、この制御を有効に行なうためには、パイロッ
ト噴射による燃料噴射量（以下、パイロット噴射量とい
う。）やパイロット噴射後燃料主噴射が実行されるまで
の時期（以下、燃料噴射停止期間という。）を、ディー
ゼル機関の運転状態、特に回転数や機関温度等に応じて
制御する必要がある。

しかし上記■のように、燃料噴射開始後ピエゾアクチュ
エータに発生した電圧を放電させる装置では、そのパイ
ロット噴射の開始時期や燃料噴射停止期間が、燃料噴射
ポンプの噴射率特性やピエゾアクチュエータの伸縮特性
等によって一義的に決ってしまい、パイロット噴射量や
燃料噴射停止期間をディーゼル機関の運転状態に応じて
緻密に制御することはできなかった。

特にインジェクタと一体に形成された直噴型の燃料噴射
ポンプのように、燃料加圧時に高圧室の圧力が急上昇す
る燃料噴射ポンプに適用した場合、上記■のように燃料
噴射開始後ピエゾ素子に蓄積された電荷を放電して次に
燃料主噴射が行われるのを待つ方式では、放電によって
ピエゾアクチュエータが収縮する前に燃料圧が上昇し、
パイロット噴射が実行できないことがあった。

また上記■のように、ピエゾアクチュエータに発生した
電荷をコンデンサに蓄え、これによって時期の燃料噴射
行程時にピエゾアクチュエータを伸縮させる装置では、
パイロット噴射の開始時期及び終了時期を制御してパイ
ロット噴射量を制御することはできるものの、ピエゾア
クチュエータの伸張量は、前回の燃料噴射行程時にピエ
ゾアクチュエータに発生した電荷量によって決定される
ので、これによって決定されるパイロット噴射終了後の
燃料噴射停止期間を制御することができなかった。つま
りピエゾアクチュエータへの充電電荷量（即ちピエゾア
クチュエータの伸張量）と放電後の燃料噴射停止期間と
はほぼ比例関係にあり、ピエゾアクチュエータへの充電
電荷量を多くすれば燃料噴射停止期間が長くなってディ
ーゼル機関冷間時等の燃料の着火性を向上することがで
きるのであるが、上記従来の装置ではピエゾアクチュエ
ータへの充電電荷量が前回の燃料噴射行程時に蓄えられ
たピエゾアクチュエータからの電荷量となるので、燃料
噴射停止期間を制御することができなかったのである。

そこで本発明は、パイロット噴射量及び燃料噴射停止期
間をディーゼル機関の運転状態に応じて最適に制御でき
る燃料噴射率制御装置を提供することを目的としてなさ
れた。

［問題点を解決するための手段］ 即ち上記目的を達するためになされた本発明は、第１図
に例示する如く、 燃料噴射ポンプの高圧室に面して取り付けられたピエゾ
アクチュエータＭ１と、 少なくとも回転数を含むディーゼル機関の運転状態を検
出する運転状態検出手段Ｍ２と、該運転状態検出手段Ｍ
２からの検出信号に応じて上記ピエゾアクチュエータＭ
１に充電する電荷量を算出する充電電荷量算出手段Ｍ３
と、上記充電電荷量算出手段Ｍ３の算出結果に応じて、
コンデンサＭ４に一時的に電荷を充電する充電手段Ｍ５
と、 上記充電手段Ｍ５によって充電されたコンデンサＭ４の
電荷を上記ピエゾアクチュエータＭ１に転送する転送手
段Ｍ６と、 該転送手段Ｍ６により上記ピエゾアクチュエータＭ１に
転送された電荷を放電する放電手段Ｍ７と、 上記転送手段Ｍ６の転送時期及び上記放電手段Ｍ７の放
電時期を、上記運転状態検出手段Ｍ２からの検出信号に
応じて、上記燃料噴射ポンプの燃料加圧行程時の所定の
時期に制御する制御手段Ｍ８と、 を備えた燃料噴射率制御装置を要旨としている。

「作用」 上記のように構成された本発明の燃料噴射率制御装置で
は、まず運転状態検出手段Ｍ２が回転数を含むディーゼ
ル機関の運転状態を検出し、充電電荷量算出手段Ｍ３が
その検出結果に応じてピエゾアクチュエータＭ１への充
電電荷量を算出する。

そして充電手段Ｍ５がその算出結果に応じてコンデンサ
Ｍ４を充電し、転送手段Ｍ６がそのコンデンサＭ４に充
電された電荷をピエゾアクチュエータＭ１に転送する。

するとピエゾアクチュエータＭ１はその転送された電荷
によって伸張し、燃料噴射ポンプの高圧室内部の燃料を
加圧する。またこの転送タイミングは、制御手段Ｍ８に
よって、運転状態検出手段Ｍ２で検出されたディーゼル
機関の運転状態に応じて燃料噴射ポンプの燃料加圧行程
時の所定の時期に制御される。従ってピエゾアクチュエ
ータＭ１にコンデンサＭ４の電荷が転送されると、燃料
噴射ポンプの高圧室内の燃料圧が急上昇して、ディーゼ
ル機関への燃料噴射が開始される。その後制御手段Ｍ８
は、運転状態検出手段Ｍ２の検出結果に応じて所定のタ
イミングで放電手段Ｍ７を駆動し、ピエゾアクチュエー
タＭ１に充電された電荷を放電する。するとこのタイミ
ングでピエゾアクチュエータＭ１が縮小し、燃料噴射ポ
ンプの高圧室容積が増大して、内部の燃料圧が減圧する
。このためこのタイミングで一旦燃料噴射ボンブからの
燃料噴射が停止され、その後燃料噴射ポンプが高圧室を
加圧することにより、再度燃料噴射が開始されることと
なる。

このように本発明では、ピエゾアクチュエータＭ１への
充電電荷量、その電荷のピエゾアクチュエータＭ１への
転送タイミング、及び放電タイミングが、ディーゼル機
関の運転状態に応じて制御される。このため、本発明に
よれば、ピエゾアクチュエータＭ１への充電電荷量によ
り決定される燃料の加圧量、燃料を加圧してパイロット
噴射を実行させるパイロット噴射の開始タイミング、及
び燃料の減圧してパイロット噴射を停止させるパイロッ
ト噴射の停止タイミング、を夫々ディーゼル機関の運転
状態に応じて制御することができるようになり、その結
果パイロット噴射量及び燃料噴射停止期間を、ディーゼ
ル機関の運転状態に応じて制御できるようになる。

［実施例コ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第２図は実施例の燃料噴射率制御装置全体の構成を
表す概略構成図である。

図において１はボッシュ式分配型燃料噴射ポンプで、図
示せぬフェースカムによりディーゼル機関の回転と同期
して図中左方向に移動されるプランジャ３により高圧室
５内の燃料を加圧し、ノズル７を介して図示せぬディー
ゼル機関の燃焼室に燃料を噴射するものである。

燃料噴射ポンプ１の高圧室５にはピエゾアクチュエータ
９が取り付けられている。ピエゾアクチュエータ９は板
状のピエゾ素子を複数積層してなる周知のもので、外部
からの印加電圧によって積層方向に伸縮し、高圧室５の
容積を変更して燃料噴射率を制御し得るものである。

ピエゾアクチュエータ９は、駆動回路１０を介して電子
制御回路２０により駆動制御される。

駆動回路１０は、ピエゾアクチュエータ９を駆動するた
めの電荷を蓄えるコンデンサ１２と、このコンデンサ１
２を充電する充電回路１４と、コンデンサ１２に蓄えら
れた電荷をピエゾアクチュエータ９に転送してピエゾア
クチュエータ９を伸張させる転送回路１６と、ピエゾア
クチュエータ９に蓄えられた電荷を放電してピエゾアク
チュエータ９を収縮させる放電回路１日とにより構成さ
れている。

充電回路１４は、ピエゾアクチュエータ９を充電するた
めの電荷をコンデンサ１２に一時的に蓄えるためのもの
で、一端がバッテリ１９の子端子に接続されたインダク
タＬ１と、このインダクタＬ１の他端を接地してインダ
クタＬ１に電流を流すスイッチングトランジスタＴｒｉ
と、このトランジスタＴｒｉをオフした時にインダクタ
Ｌ１のトランジスタＴｒｉ側端部に生ずる電荷をコンデ
ンサ１２に転送すると共に、これによってコンデンサ１
２に蓄えられる電荷がインダクタＬ１を介してバッテリ
１９に逆戻りしないようにするためのダイオードＤ１と
により構成され、電子制御回路２０から出力される充電
パルスによってトランジスタＴｒｉが複数回オン◆オフ
制御されて、コンデンサ１２への充電を完了する。尚こ
の充電回路１４により充電されるコンデンサ１２には、
ピエゾアクチュエータ９の容量の０．５〜２倍の容量の
ものが使用されている。

また転送回路１６は、充電回路１４の動作によってコン
デンサ１２に蓄えられた電荷をピエゾアクチュエータ９
に転送してピエゾアクチュエータ９を伸張させ、これに
よってパイロット噴射を開始させるためのもので、コン
デンサ１２とピエゾアクチュエータ９との間に直列に設
けられたサイリスタＳ１及びインダクタＬ２と、サイリ
スタＳ１をオンしてコンデンサ１２に蓄えられた電荷を
転送する周知のサイリスタ転流用トランス１６ａと、そ
の転送時期を決定するスイッチングトランジスタＴｒ２
と、電荷の転送によってコンデンサ１２の端子電圧が負
の値になるのを防止するためのコンデンサＤ２とにより
構成され、電子制御回路２０から出力される転送パルス
によってトランジスタＴｒ２がオンして、転送時期、即
ちパイロット噴射開始時期が決定される。尚インダクタ
Ｌ２のインダクタンスは、コンデンサ１２に蓄えられた
電荷を概略ピエゾアクチュエータ９に転送できるように
十分大きな値に設定されている。

また更に放電回路１日は、ピエゾアクチュエータ９に蓄
えられた電荷を放電してピエゾアクチュエータ９を収縮
させ、これによってパイロット噴射を停止させるための
もので、ピエゾアクチュエータ９の転送回路１６側端子
を接地するスイッチングトランジスタＴｒ３と、このト
ランジスタ１゛ｒ３に流れる電流を制限する抵抗器Ｒ１
とにより構成され、電子制御回路２０から出力される放
電パルスによってトランジスタＴｒ３がオンして、放電
時期、即ちパイロット噴射の停止時期が決定される。

次に電子制御回路２０は、ディーゼル機関の回転数に応
じたパルス信号を発生する回転数センサ２２、ディーゼ
ル機関の回転と同期して各気筒の燃料噴射終了後の所定
のクランク角度でパルス信号を発生するクランク角セン
サ２４、ディーゼル機関の冷却水温を検出する水温セン
サ２６、ディーゼル機関の負荷を検出する例えばアクセ
ルセンサ等のエンジン負荷センサ２８、等によりディー
ゼル機関の運転状態を検出し、その検出結果に応じて上
記駆動回路１０によりピエゾアクチュエータ９を駆動制
御するためのもので、ＣＰＵ２０ａ。

ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃ等からなる周知の論理演算
回路として構成されている。

またこの電子制御回路２０には、ＣＰＵ２０ａ。

ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃの他、回転数センサ２２か
らのパルス信号を入力してカウントする人力カウンタ２
０ｄ５水温センサやエンジン負荷センサからの検出信号
を人力するアナログ入力回路２０ｅ、クランク角センサ
２４からのパルス信号やタイマ回１２ｏｆからの信号に
より割込信号を発生する割込制御部２０ｇ、ＣＰＵ２０
ａからの制御信号により、駆動回路１０の充電回路１４
゜転送回路１６．放電回路１８に、夫々、充電パルス、
転送パルス、放電パルスを出力するパルス発生回路２０
ｈ、　　２０　ｉ、　　２０　ｊ、及び上記各部に電源
供給を行なう電源回路２０ｋ、が備えられている。

そしてＣＰＵ２０ａで後述の演算処理を実行することに
より、ピエゾアクチュエータ９への充電電荷量やピエゾ
アクチュエータ９への充電タイミング、或はピエゾアク
チュエータ９からの放電タイミングを算出し、その算出
結果に応じて駆動回路１０に充電パルス、転送パルス、
放電パルスを出力することでピエゾアクチュエータ９を
駆動制御し、パイロット噴射制御を行なう。

以下、上記のように構成された本実施例の燃料噴射率制
御装置の動作を、電子制御回路２０のＣＰＵ２０ａで実
行される演算処理を表わす第３図乃至第５図に示のフロ
ーチャートに沿って詳しく説明する。

まず第３図はＣＰＵ２０ａで繰り返し実行される制御量
算出処理を表わしている。

図に示す如く、この処理が開始されるとステップ１００
を実行し、人力カウンタ２０ｄでカウントされた回転数
センサ２４からのパルス信号数に基づきディーゼル機関
の回転数Ｎを算出するとともに、アナログ回路２０ｅを
介して人力された水温センサ２６及びエンジン負荷セン
サ２８からの検出信号に基づきディーゼル機関のエンジ
ン負荷Ｐ５冷却水温ＴＨＷを算出し、ステップ１１０に
移行する。

ステップ１１０では、上記求められたディーゼル機関の
回転数Ｎ、エンジン負荷Ｐ、冷却水温ＴＨＷをパラメー
タとする第６図に示す如き３次元マツプを用い、補間計
算を行なうことにより、ディーゼル機関の運転状態に応
じたピエゾアクチュエータ９への目標充電電荷量Ｑを算
出する。

この処理は、パイロット噴射開始時に転送回路１６から
ピエゾアクチュエータ９に転送される電荷量（即ち充電
電荷量）Ｑを、ディーゼル機関の回転数Ｎ、エンジン負
荷Ｐ、冷却水温ＴＨＷに応じて決定することで、パイロ
ット噴！１終了後の燃料噴射停止期間をディーゼル機関
の運転状態に応じて制御できるようにするためのもので
、本実施例では、充電電荷量Ｑが、上記３次元マツプに
より、ディーゼル機関が高回転・高負荷運転されている
程小さく、冷却水温ＴＨＷが低いほど大きくなるよう設
定される。

これはピエゾアクチュエータ９への充電電荷量と放電後
の燃料噴射停止期間とがほぼ比例的な関係にあり、冷却
水温ＴＨＷが低いとパイロット噴射による燃料の着火遅
れが大きいので、冷却水温ＴＨＷが低いほど充電電荷量
を大きくして燃料主噴射の前に確実に燃料の着。火させ
、逆にディーゼル機関が高回転・高負荷運転される程、
燃焼騒音よりディーゼル機関の馬力が重視されるので、
燃料噴射停止期間を短くしてディーゼル機関の出力アッ
プを図るためである。

このようにステップ１１０でピエゾアクチュエータ９の
目標充電電荷量Ｑが算出されると、続くステップ１２０
に移行し、上記算出された目標充電電荷量Ｑをパラメー
タとする第７図に示す如きマツプにより、充電パルス発
生回路２０ｈから充電回路１４への充電回数ｎを算出す
る。

この充電回数ｎは、第８図に示す如く、後述の処理で充
電パルス発生回路２０ｈから所定パルス幅ＴＯＨの充電
パルスを複数回充電回路１４のスイッチングトランジス
タＴｒｉに出力し、これによってインダクタＬ１に流れ
る電流をスイッチングトランジスタＴｒｉの許容電流内
に抑えつつ、コンデンサ１２に所望量（本実施例では上
記算出した目標充電電荷量）の電荷を充電させるための
もので、本施例ではこの充電回数ｎが整数となるよう、
第７図に点線で示すように目標充電電荷量Ｑに対応して
設定される充電回数が小数点以下の値を含む場合には、
その値を切り上げて充電回数ｎとするようされている。

次にステップ１３０では、コンデンサ１２に蓄えられた
電荷をピエゾアクチュエータ９に転送する転送時期Ｔ１
を算出する。この転送時期の算出には第９図に示す如き
マツプが使用され、本実施例では上記ステップ１１０で
算出された目標充電電荷量Ｑが大きくなるほど転送時期
Ｔ１が進角側に設定される。これはピエゾアクチュエー
タ９に転送される充電電荷量が大きいと、ピエゾアクチ
ュエータ９による高圧室５内燃料の圧力上昇が大きくな
るので、転送時期を進めてプランジャ３により加圧され
る燃料圧が低いうちにピエゾアクチュエータ９を伸張さ
せるためである。

また続くステップ１４０では、第１０図に示す如きマツ
プを用いてピエゾアクチュエータ９に蓄えられた電荷の
放電時期Ｔ２を算出する。第１０図から明かな如く、本
実施例では放電時期Ｔ２が、上記ステップ１００で算出
したディーゼル機関の回転数Ｎに応じて、回転数Ｎが大
きいはど進角側に設定される。これは前述したように回
転数Ｎが高くなるほど騒音より馬力の方が重視されるた
め、ディーゼル機関が高回転で運転されているときには
放電時期、即ちパイロット噴射の終了時期を進角側に制
御してパイロット噴射量を減少させているのである。尚
本実施例では放電時期Ｔ２をディーゼル機関の回転数Ｎ
のみによって設定しているが、ディーゼル機関の負荷や
冷却水温によって補正を加えて放電時期Ｔ２を決定する
よう構成してもよい。

そしてこのステップ１４０で放電時期Ｔ２が算出される
と再度ステップ１００に移行し、上述の処理を繰り返し
実行する。

次に第４図は、上記クランク角センサ２４からのパルス
信号により割込制御部２０ｇから出力される割込信号に
より実行される充電信号出力処理を表わしている。

図に示す如くこの処理が開始されると、まずステップ２
００を実行し、上記算出された転送時期Ｔ１．放電時期
Ｔ２にタイマ２Ｏｆから割込制御部２０ｇを介して割込
信号が発生されるよう、回転数Ｎに基づき現時点から転
送時期ＴＩ、放電時朋Ｔ２までの時期ΔＴｌ、ΔＴ２を
算出して、タイマ２Ｏｆにセットする。するとタイマ２
Ｏｆは計時を開始し、転送時期Ｔ１．放電時期Ｔ２に信
号を出力して割込制御部２０ｇから割込信号を発生させ
る。

次に続くステップ２１０では、上記制御量算出処理で算
出された充電回数ｎが０であるか否かを判断する。モし
てｎ＞０であれば、ステップ２２０に移行して充電パル
ス発生回路２０ｈに充電信号を出力し、次ステツプ２３
０で充電回数ｎから１を減算して充電回数ｎを更新し、
その後ステップ２４０で所定時期へＴ経過するのを待っ
て、再度ステップ２１０に移行する。またステップ２１
０で充電回数ｎが０であると判断されると、そのまま本
ルーチンの処理を終了する。

ここで上記ステップ２１０〜ステツプ２４０の処理は、
充電回路１４によりコンデンサ１２を充電させるための
処理である。つまり充電パルス発生回路２０ｈに充電信
号を出力すると、充電パルス発生回路２０ｈからは第８
図に示した如きパルス幅ＴＯＮのパルス信号が出力され
、その間充電回路１４のトランジスタＴｒｉがオン状態
となってインダクタＬ１に次式（１）の如き電流■門が
流れ、ＩＭ＝ＶＢ−ＴＯＮ／Ｌ　　　・・・（１）（但
し、　　ＶＢ：バッテリ電圧、Ｌ：インダクタＬ１のイ
ンダクタンス） トランジスタＴｒｉがオフした時にインダクタＬ１に蓄
えられたエネルギがダイオードＤ１を介してコンデンサ
１２に移動し、コンデンサ１２が充電されるので、この
ような充電動作をｎ回繰り返し行なうことで、コンデン
サ１２の両端電圧ＶＣをピエゾアクチュエータ９に電荷
量Ｑを充電するのに必要な値に制御するのである。

尚ピエゾアクチュエータ９に目標充電電荷量Ｑの電荷を
転送するには、コンデンサ１２の端子電圧ＶＣを次式（
２）の如く制御する必要があり、ＶＣ＝Ｑ／Ｃ・・・（
２） （但し、Ｃ＝コンデンサ容量） コンデンサ１２の端子電圧ＶＣは、次式（３）の如く、
インダクタＬ１のインダクタンスＬと、コンデンサ１２
の容量Ｃと、充電時にインダクタＬ１に流れる電流■門
と、充電回数ｎとにより決定されるので、 ＶＣ＝ｖ’下］ゴーＴσ×丁Ｎ　・・・（３）第７図の
マツプやインダクタＬ１及びコンデンサＣの値は上記関
係を考慮して予め実験的に設定されている。

またこのように充電回路１４のトランジスタＴｒ１を複
数回オン・オフすることによりコンデンサ１２を充電す
るのは、トランジスタＴｒｉに許容電流の小さなものを
使用して、所望の電荷をコンデンサ１２に充電できるよ
うにするためである。

つまりトランジスタＴｒｉに、コンデンサ１２に目標充
電電荷量Ｑの電荷を一回で充電し得る電流を流すことの
できるものを使用すれば、−回の充電動作でコンデンサ
１２を充電できるが、この場合トランジスタＴｒｉに許
容電流の大きなものを使用しなければならず、充電回路
が高価なものとなってしまうので、本実施例では上記充
電動作を複数回行なうことで、トランジスタＴｒｉに許
容電流が比較的小さく、安価なものを使用できるように
しているのである。

また更にステップ２４０による計時時期へＴは、トラン
ジスタＴｒｉがオフして、次にオンされるまでの時期Ｔ
　ＯＦＦが、コンデンサ１２に電荷が移送されるのに必
要な時期以上となるよう設定されている。

次に第５図は、上記充電信号出力処理によって転送時期
Ｔ１及び放電時期Ｔ２がセットされたタイマ２Ｏｆから
の信号により割込制御部２０ｇから出力される割込信号
によって起動される割込処理を表わし、（ａ）は転送時
期Ｔ１に実行されるタイマＴ１割込処理、（ｂ）は放電
時期Ｔ２に実行されるタイマＴ２割込処理を夫々表わし
ている。

第５図（ａ）に示す如く、転送時期Ｔ１に割込制御部２
０ｇからタイマ割込信号が出力されると、ＣＰＵ２０ａ
は転送パルス発生回路２０ｉに転送信号を出力し、転送
パルス発生回路２０ｉから所定パルス幅の転送パルスを
発生させる。するとこの転送パルスによって転送回路１
６のトランジス夕Ｔｒ２がオンし、サイリスク転流用ト
ランス１６ａに電流が流れ、−時的にサイリスタＳ１が
オンされる。このためコンデンサ１２に蓄えられた電荷
は、サイリスタＳ１及びインダクタＬ２を介してピエゾ
アクチュエータ９に転送され、その転送された電荷量Ｑ
によりピエゾアクチュエータ９が伸張する。

また第５図（ｂ）に示す如く、放電時期Ｔ１に割込制御
部２０ｇからタイマ割込信号が出力されると、ＣＰＵ２
０ａは放電パルス発生回路２０ｊに放電信号を出力し、
放電パルス発生回路２０ｊから所定パルス幅の放電パル
スを発生させる。するとこの放電パルスによって放電回
路１８のトランジスタＴｒ３がオンし、ピエゾアクチュ
エータ９に蓄えられた電荷が、抵抗器Ｒ１及びトランジ
スタＴｒ３を介して放電され、ピエゾアクチュエータ９
が縮小する。

以上説明したように本実施例の燃料噴射率制御装置では
、まず制御量算出処理により、ピエゾアクチュエータ９
への充電電荷量Ｑ５　ピエゾアクチュエータ９への電荷
の転送時期Ｔ１及びピエゾアクチュエータ９からの電荷
の放電時期Ｔ２がディーゼル機関の運転状態に応じて設
定される。

そして第１１図に示す如く、燃料噴射終了後の所定のク
ランク角度でクランク角センサ２４からパルス信号が出
力されると（図に示す時点Ｔｏ）、充電信号出力処理に
よってコンデンサ１２が充電され、その両端電圧がピエ
ゾアクチュエータ９に目標充電電荷量Ｑの電荷を転送す
るのに必要な傾ＶＣに制御される。

尚電子制御回路２０からの充電パルスの出力時其月は、
コンデンサ１２の電荷のピエゾアクチュエータ９への転
送終了時点から次に転送を開始する時点Ｔ１までの期間
ならどの時期でもよいため、充電パルス発生期間を長く
とることが可能となり、充電回路１４を小型にできる。

そしてその後所定時期経過し、転送時ＫＪＩＴＩとなる
と、タイマ２Ｏｆからタイマ割込信号が出力されてタイ
マＴ１割込処理が実行され、転送回路１６のトランジス
タＴｒ２がオンしてコンデンサ１２に蓄えられた電荷Ｑ
がピエゾアクチュエータ９に転送される。するとその転
送された電荷量Ｑに応じてピエゾアクチュエータ９が伸
張し、燃料噴射ポンプ１の高圧室５の燃料圧がノズル７
０開弁圧以上となってパイロット噴射が開始される。

また次に放電時期Ｔ２になると、タイマ２Ｏｆからタイ
マ割込信号が出力されてタイマＴ２割込処理が実行され
、放電回路のトランジスタＴｒ３示オンしてピエゾアク
チュエータ９に蓄えられた電荷が放電される。するとピ
エゾアクチュエータ９が収縮して燃料噴射ポンプ１の高
圧室の燃料圧がノズル７の開弁圧より低くなり、パイロ
ット噴射が停止される。そしてその後プランジャ３の移
動によって高圧室５内の燃料圧が再度ノズル７の開弁圧
以上となって、燃料主噴射が実行される。

このため本実施例の燃料噴射率制御装置によれは、パイ
ロ・ント噴射の開始時器及び停止時期を制御してパイロ
ット噴射量を制御できるだけでなく、ピエゾアクチュエ
ータ９の伸張量を制御して、パイロット噴射終了後の燃
料噴射停止期間を制御することができるようになり、パ
イロット噴射の制御精度を向上することができる。

また上述したようにインダクタＬ１に一旦電流を流し、
このインダクタＬ１に蓄えられたエネルギによりコンデ
ンサ１２を充電すると共に、その充電動作を複数回行な
うことによりコンデンサ１２に所望の電荷を充電するよ
う構成されているので、トランジスタＴｒｉに許容電流
の大きい高価なものを使用する必要はなく、簡単な回路
構成で充電回路１４を実現できる。

ここで上記実施例では、充電回路１４を、インダクタＬ
１に一旦電流を流し、これによってインダクタＬ１に蓄
えられたエネルギによりコンデンサ１２を充電するよう
構成すると共に、転送回路１６によりコンデンサ１２に
蓄えられた電荷をピエゾアクチュエータ９に全て転送で
きるものとし、更に放電回路１日によりピエゾアクチュ
エータ９に蓄えられた電荷を放電する際、トランジスタ
Ｔｒ３に流れる電流を制限するため、抵抗器Ｒ１を介し
て放電するよう構成したが、第１２図に示す如く、イン
ダクタＬ１の代わりにトランス１４ａを使用し、コンデ
ンサ１２−１に並列に抵抗器Ｒ２及びトランジスタＴｒ
４からなる放電回路３０を設け、更に放電回路１日−１
のトランジスタＴｒ３をオンしたときに、転送回路１６
のインダクタＬ２−１を介してピエゾアクチュエータ９
−１に蓄えられた電荷が放電されるように構成してもよ
い。

このように構成した場合、まず充電回路１４−１におい
ては、トランス１４ａの２次側コイルに流れる電流によ
ってコンデンサ１２−１を充電することができるので、
トランス１４ａの１次側コイルに発生する電圧を抑えて
、トランジスタＴｒｉに、より耐電圧の小さいものを使
用することができるようになる。

またコンデンサ１２−１に並列に放電回路３０を設ける
ことによって、放電回路１６−１のインダクタＬ２−１
のインダクタンスが小さく、コンデンサ１２−１に蓄え
られた電荷をピエゾアクチュエータ９−１に全て転送す
ることができないときに、第１３図（Ｃ）′に示すよう
に、ピエゾアクチュエータ９−１への電荷の転送後、ト
ランジスタＴｒ４をオンしてコンデンサ１２−１に残っ
た電荷を放電させることができる。このためコンデンサ
１２−１に蓄えられた電荷をピエゾアクチュエータ９−
１に全て転送することができない場合であっても、燃料
噴射行程時の充電電荷量Ｑをその都度良好に制御するこ
とができ、コンデンサ１２−１に残った電荷によって充
電電荷量が変動するといったことはない。

尚この場合、充電回数ｎを算出する際にコンデンサ１２
−１に残る電荷量を考慮する必要がある。

また放電回路３０によるコンデンサ１２−１の放電時期
Ｔ３としては、転送後であればいつでもよく、例えば放
電パルスを用いて放電回路１日−１の放電時期Ｔ２にト
ランジスタＴｒ４をオンするようにしてもよい。

更に上記のようにピエゾアクチュエータ９−１に蓄えら
れた電荷を放電する際、放電回路１日−１のトランジス
タＴｒ３−１により転送回路転送回路１６のインダクタ
Ｌ２−１を介して行なうように構成すれは、トランジス
タＴｒ３−１に流れる電流がインダクタＬ２−１により
制限できるので、電流制限用の抵抗器Ｒ１が不用となり
、回路構成が簡単となる。

尚上記第１２図及び第１３図は、前述の第２図及び第１
１図に対応するもので、前記実施例と同様な部分につい
ては同じ番号に−１を付して表わし、その説明は省略す
る。また以下の説明に用いられる図面においても前述の
実施例と同様の部分については同じ番号に−２、−３を
付して表わし、その説明は省略する。

次に上記実施例では、充電回路Ｔｒｉに出力する充電パ
ルスのパルス幅ＴＯＮを固定とし、その出力回数（即ち
、充電回数）ｎを目標充電電荷量Ｑに基づき設定するよ
う構成したが、バッテリ電圧が低下すると、ピエゾアク
チュエータ９への実際の充電電荷量が目標充電電荷量Ｑ
より小さくなってしまう。

そこで例えば第１４図に示す如く、コンデンサ１２−２
に対して直列に、コンデンサ１２−２より大きな容量（
１００倍程度の容量）のコンデンサ３２を設け、電子制
御回路２０−２側でこのコンデンサ３２の両端電圧読み
込み、その読み込んだ電圧値により充電回数ｎを補正す
るよう構成するとか、或はコンデンサ３２の両端電圧が
所定値になるまで、繰り返し充電パルスを出力するよう
構成することにより、コンデンサ１２−２の両端電圧を
、ピエゾアクチュエータ９に目標充電電荷量Ｑの電荷を
転送するのに必要な電圧ＶＣにフィードバック制御する
ことができる。

また電圧検出器を用いてバッテリ電圧を検出し、制御量
算出処理で充電回数ｎを算出するのに使用するマツプを
、上記第７図のマツプから、第１５図に示す如きマツプ
に変更して、充電回数ｎを目標充電電荷量Ｑとバッテリ
電圧とに基づき算出するよう構成してもよい。

また更に第１６図に示す如く、上記実施例の充電回路１
４に、インダクタＬ１−３に流れる電流を検出する抵抗
器Ｒ３、抵抗器Ｒ３の両端電圧が抵抗器Ｒ４及びツェナ
ーダイオードＤ３により決定される所定電圧以上となっ
たとき旧ｇｈレベルの信号を出力するコンパレータ４０
、及び、電子制御回路２０−３からの充電パルスにより
セットされ、コンパレータ４０からの出力信号によりリ
セットされるＲＳフリップフロップ４２を設け、インダ
クタＬ１−３に流れる電流がコンデンサ１２−３に所定
の電荷を充電し得る値■門以上となったときにトランジ
スタＴｒｉ−３をオフしてコンデンサ１２−３を充電す
るようにしてもよい。

このように構成すれは、バッテリ電圧を検出することな
く、第７図に示した如きマツプを用いて設定される充電
回数ｎで、コンデンサ１２−３に所望の電荷量を充電す
ることができる。

尚この場合電子、制御回路２０−３から出力する充電パ
ルスは短くてよいが、バッテリ電圧によってトランジス
タＴ　ｒ　１−３のオン時期が変化するので、充電パル
スの出力間隔を上記実施例より若干長めに設定し、バッ
テリ電圧が低いときにでもコンデンサ１２−３を確実に
充電できるようにする必要はある。

次に上記実施例では、コンデンサ１２への充電電荷量を
、ピエゾアクチュエータ９への目標充電電荷量に基づき
設定される充電回数Ｈによって調整するよう構成したの
で、ピエゾアクチュエータ９への充電電荷量を連続的に
制御することはできず、よりきめ細かいパイロット噴射
制御が要求される場合には好ましくない。

そこで例えは、第３図のステップ１２０で充電回数ｎを
算出する際に、上記説明した切上げ等の整数化を行なわ
ず、第７図に点線で示したマツプより小数点以下を含む
実数値とし、第１７図に示す如く、充電パルス発生回路
２０ｈから充電パルスを出力する際、充電回数ｎの整数
部に関しては上記と同様に一定パルス幅ＴＯＮのパルス
信号を出力し、小数部に関しては次式（４）で得られる
パルス幅ＴＯＮ’の充電パルスを出力するよう構成して
もよい。

ＴＯＮ’＝Δｎ　Ｘ　ＴＯＮ　　　　−（４）（但し、
△ｎ：充電回数回数小数部） このように構成すればコンデンサ１２の両端電圧ＶＣを
、ピエゾアクチュエータ９の目標充電電荷量Ｑに対応し
てより緻密に制御できるようになり、パイロット噴射制
御の制御精度をより向上できる。尚第１７図では充電パ
ルスＴＯＮ’の出力を最終回に行なうようにしているが
、このパルスの出力時期は最終回に限らず、他の回であ
ってもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の燃料噴射率制御装置では、
パイロット噴射の開始タイミングを決定するピエゾアク
チュエータへの電荷の転送タイミング、及びパイロット
噴射の終了タイミングを決定するピエゾアクチュエータ
に蓄えられた電荷の放電タイミングが、ディーゼル機関
の運転状態に応じて設定されるだけでなく、パイロット
噴射開始時にピエゾアクチュエータに転送される充電電
荷量もディーゼル機関の運転状態に応じて設定される。

このため、本発明によれば、パイロット噴射量をディー
ゼル機関の運転状態に応じて制御できるだけでなく、パ
イロット噴射終了後燃料主唱躬が実行されるまでの燃料
噴射停止期間をもディーゼル機関の運転状態に応じて制
御できるようになり、パイロット噴射制御をより緻密に
制御して制御精度を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表わすブロック図、第２図は実
施例の燃料噴射率制御装置全体の構成を表わす概略構成
図、第３図〜第５図は電子制御回路で実行される燃料噴
射率制御のための演算処理を表わすフローチャート、第
６図は目標充電電荷量Ｑを算出するのに用いられるマツ
プを表わす線図、第７図は目標充電電荷量Ｑに基づき充
電回数ｎを算出するのに用いるマツプを表わす線図、第
８図は充電回路１４によるコンデンサ１２の充電動作を
説明するタイムチャート、第９図はピエゾアクチュエー
タ９への電荷の転送時期を算出するのに用いるマツプを
表わす線図、第１０図はピエゾアクチュエータ９に蓄え
られた電荷の放電時期を算出するのに用いるマツプを表
わす線図、第１１図は実施例の燃料噴射率制御動作を表
わすタイ３ロー ムチャート、第１２図は駆動回路の他の構成例を表わす
構成図、第１３図はそのときの燃料噴射率制御動作を表
わすタイムチャート、第１４図はコンデンサ、への充電
電荷量のフィードバック制御を行なう場合のコンデンサ
周辺の回路構成を表わす回路構成図、第１５図は充電回
数ｎを算出する際に用いるマツプの他の例を表わす線図
、第１６図は充電回路の他の構成例を表わす線図、第１
７図はピエゾアクチュエータへの充電電圧を連続的に制
御する場合の動作を説明するタイムチャート、である。 Ｍｌ、９・・・ピエゾアクチュエータ Ｍ２・・・運転状態検出手段 （２２・・・回転数センサ、２４・・・クランク角セン
サ２６・・・水温センサ、２８・・・エンジン負荷セン
サ）Ｍ３・・・充電電荷量算出手段 Ｍ４．１２・・・コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．燃料噴射ポンプの高圧室に面して取り付けられたピ
   エゾアクチュエータと、 少なくとも回転数を含むディーゼル機関の運転状態を検
   出する運転状態検出手段と、 該運転状態検出手段からの検出信号に応じて上記ピエゾ
   アクチュエータに充電する電荷量を算出する充電電荷量
   算出手段と、 上記充電電荷量算出手段の算出結果に応じて、コンデン
   サに一時的に電荷を充電する充電手段と、上記充電手段
   によって充電されたコンデンサの電荷を上記ピエゾアク
   チュエータに転送する転送手段と、 該転送手段により上記ピエゾアクチュエータに転送され
   た電荷を放電する放電手段と、 上記転送手段の転送時期及び上記放電手段の放電時期を
   、上記運転状態検出手段からの検出信号に応じて、上記
   燃料噴射ポンプの燃料加圧行程時の所定の時期に制御す
   る制御手段と、 を備えたことを特徴とする燃料噴射率制御装置。
2. ２．充電手段は、インダクタに一旦電流を流し、このイ
   ンダクタに蓄えられたエネルギによりコンデンサを充電
   すると共に、該充電を充電電荷量算出手段の算出結果に
   応じて燃料噴射の１サイクルにおいて複数回行なうこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射率制
   御装置。
3. ３．充電手段は、コンデンサに直列接続された第２のコ
   ンデンサに生ずる電圧からコンデンサに蓄えられた電荷
   量を検出し、該電荷量に応じて充電回数を補正すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   燃料噴射率制御装置。
4. ４．転送手段は、コンデンサに充電された電荷をピエゾ
   アクチュエータに転送した後、該コンデンサに残った電
   荷量をリセットすることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第３項いずれか記載の燃料噴射率制御装置。