JPH04308338A - ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関に燃料
を噴射供給する燃料噴射装置からの燃料噴射量，燃料噴
射時期，燃料噴射率等をピエゾアクチュエータにより制
御するディーゼル機関の燃料噴射制御装置に関し、詳し
くは、インダクタに電流を流し、この電流遮断時にイン
ダクタに発生する高電圧によってピエゾアクチュエータ
を駆動することにより燃料噴射制御を行なうディーゼル
機関の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりディーゼル機関の燃料噴射制御
装置の一つとして、燃料噴射装置の高圧室の燃料圧をピ
エゾアクチュエータを用いて増減することにより燃料噴
射を制御する装置が知られている（例えば特開平２−４
９９５３）。

【０００３】この種の燃料噴射制御装置は、応答性の高
いピエゾアクチュエータを利用して、ディーゼル機関に
おける燃料の燃焼効率を向上するためのパイロット噴射
（燃料の主噴射に先だって行なう燃料噴射）を実現する
ことを目的として開発されたもので、ピエゾアクチュエ
ータの駆動回路には、インダクタを通電し、その通電を
遮断したときインダクタに発生する高電圧により、ピエ
ゾアクチュエータを充電して伸長させる、フライバック
回路が多く用いられている。

【０００４】またこうしたフライバック回路においては
、ピエゾアクチュエータの伸長量を決定する充電電圧が
、インダクタの通電遮断時にインダクタに流れている電
流値により決定され、この通電電流はインダクタの通電
時間に応じて増加するため、フライバック回路を用いて
ピエゾアクチュエータを駆動する従来の燃料噴射制御装
置においては、ピエゾアクチュエータの充電時期から、
ピエゾアクチュエータを所定量伸長させるのに必要なイ
ンダクタの通電時間を減じることにより、インダクタの
通電開始時期を求め、この通電開始時期からピエゾアク
チュエータ充電時期までインダクタを通電することによ
り、ピエゾアクチュエータの伸長量を制御している。

【０００５】即ち、燃料噴射装置の高圧室の燃料圧を正
確に制御するにはピエゾアクチュエータの伸長量を正確
に制御する必要があり、ピエゾアクチュエータを正確に
伸長させるには、ピエゾアクチュエータ充電時期からピ
エゾアクチュエータの伸長量に対応した所定時間前にイ
ンダクタの通電を開始する必要があるため、従来では、
ディーゼル機関の回転に対応して求めたピエゾアクチュ
エータ充電時期からインダクタの通電時間を減じること
により、ディーゼル機関の回転角度に対応した通電開始
時期を決定して、インダクタの通電を開始するようにし
ているのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の燃料噴射制御装置においては、ディーゼル機関の回転
が安定している場合には、インダクタの通電時間を正確
に制御することができるものの、ディーゼル機関に回転
変動が発生すると、これに伴いインダクタの通電時間が
変動してしまい、ピエゾアクチュエータの伸長量を正確
に制御することができなくなって、燃料噴射の制御精度
が低下するといった問題があった。

【０００７】本発明はこうした問題に鑑みなされたもの
で、フライバック回路によりピエゾアクチュエータを伸
長させて燃料噴射制御を行なう装置において、ディーゼ
ル機関の回転変動が発生してもピエゾアクチュエータを
常に正確に駆動（伸長）できるようにすることを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るためになされた本発明は、図１に例示する如く、電荷
の充放電により伸縮して燃料噴射装置の高圧室の燃料圧
を増減させて高圧室より吐出される燃料噴射を制御する
ピエゾアクチュエータと、インダクタを通電する通電手
段と、該通電手段による通電遮断時にインダクタに発生
する高電圧により上記ピエゾアクチュエータを充電する
充電手段と、該充電により上記ピエゾアクチュエータに
蓄積された電荷を放電させる放電手段と、ディーゼル機
関の回転速度及び負荷に基づき、上記ピエゾアクチュエ
ータの充電及び放電時期を算出する算出手段と、該算出
された充電時期に基づき上記インダクタへの通電開始時
期を決定する決定手段と、上記通電開始時期から充電時
期まで通電手段を駆動すると共に、上記放電時期にて上
記放電手段を駆動する駆動手段と、を備えたディーゼル
機関の燃料噴射制御装置において、上記インダクタ通電
時の通電電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手
段により検出される最大通電電流が所定の目標電流とな
るよう、上記インダクタの通電電流を制御する電流制御
手段と、を設けたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】以上のように構成された本発明のディーゼル機
関の燃料制御装置においては、算出手段が、ディーゼル
機関の回転速度及び負荷に基づきピエゾアクチュエータ
への充電及び放電時期を算出し、決定手段が、その算出
された充電時期に基づきインダクタへの通電開始時期を
決定する。すると駆動手段が、その決定された通電開始
時期から充電時期まで通電手段を駆動し、放電時期にて
放電手段を駆動する。また本発明では、インダクタ通電
時の通電電流を電流検出手段が検出し、電流制御手段が
、その検出された最大通電電流が所定の目標電流となる
ようにインダクタの通電電流を制御する。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明する
。まず図２は本発明が適用された実施例の燃料噴射装置
１の概略構成図である。

【００１１】図に示す如く、本実施例の燃料噴射装置１
のハウジング３内には、図示しないディーゼル機関の回
転に同期して回転されるドライブシャフト５が、ブッシ
ュ７を介して回転可能に挿通支持されている。またハウ
ジング３の一端（図において右側）には、分配ヘッド９
が固定され、分配ヘッド９にはシリンダ１１が固定され
ている。またドライブシャフト５の先端部（図において
右側）には、分配ロータ１３が一体形成されており、分
配ロータ１３はシリンダ１１内に回転可能に収納されて
いる。

【００１２】一方分配ヘッド９の外側端部（図において
右側）には、当該燃料噴射装置１に燃料を供給する燃料
供給ポンプ１５が設けられている。この燃料供給ポンプ
１５は、シリンダ１１に取り付けられたケーシング１７
と、分配ロータ１３に連結されたポンプロータ１９とを
有し、ポンプロータ１９には複数のベーン２１が出没可
能に嵌合されている。そしてポンプロータ１９が分配ロ
ータ１３の回転により回転すると、燃料タンク２３内の
燃料を吸入通路２５を介して吸入口２７より吸い上げ、
その燃料を吐出口２９から吐出通路３１に吐出する。な
お吐出通路３１に吐出された燃料は、圧力調整弁３３に
より所定圧に調圧され、分配ヘッド９に形成した環状の
ギャラリー３５に送られる。

【００１３】次にシリンダ１１には、ギャラリー３５に
連通する複数の吸入通路３７，ディーゼル機関の各気筒
に燃料を供給するための複数の分配通路３９、及びスピ
ル通路４１が形成されている。各分配通路３９は、分配
ヘッド９に設けた分配通路４３を介して、エンジンの各
気筒に燃料を供給するためのデリバリバルブ４５に連通
されている。なおデリバリバルブ４５には、ディーゼル
機関の各気筒に装着された図示しない燃料噴射弁が接続
されている。

【００１４】また次に分配ロータ１３には燃料通路４７
が形成されると共に、この燃料通路４７に連通した複数
の吸入通路４９、分配通路５１、及びスピル通路５３が
形成されている。また分配ロータ１３には、一対のプラ
ンジャ５５を油密状態で摺動自在に収容する円柱孔５７
が形成され、この両プランジャ５５間には、燃料通路４
７と連通する圧力発生室５８が形成されている。

【００１５】各プランジャ５５の半径方向外側端部には
シュー５９が配設され、シュー５９にはローラ６１が回
転自在に保持されている。またこのローラ６１の外面に
は、内面に複数のカム山を有するインナーカムリング６
３が配設されている。このため分配ロータ１３の回転に
よりローラ６１がインナーカムリング６３のカム面を摺
動すると、ローラ６１がカム面に沿ってインナーカムリ
ング６３の半径方向に往復動し、この往復動がシュー５
９を介してプランジャ５５に伝達される。

【００１６】即ち、本実施例の燃料噴射装置１は、分配
ロータ１３の回転に応じてプランジャ５５が分配ロータ
１３の半径方向に往復動するようにされており、プラン
ジャ５５が分配ロータ１３の半径方向外側に移動する際
（吸入行程）には、分配ロータ１３の吸入通路４９とシ
リンダ１１の吸入通路３７とが連通して、ギャラリー３
５から燃料を燃料通路４７内に吸入し、逆にプランジャ
５５が分配ロータ１３の半径方向内側に移動する際（圧
送行程）には、吸入通路４９が閉じると共に分配通路５
１，３９，４３が連通して、燃料を圧力発生室５８内で
高圧化してデリバリバルブ４５に圧送するようにされて
いる。

【００１７】次に分配ロータ１３のスピル通路５３は、
圧送行程の際にシリンダ１１のスピル通路４１と連通す
るようにされている。スピル通路４１の先には、ギャラ
リー３５に連通するスピル通路６５が形成されており、
スピル通路６５の途中には、スピル通路６５を開閉可能
なスピル弁６７が設けられている。つまり圧送行程の途
中でスピル弁６７によりスピル通路６５を開閉すること
により、デリバリバルブ４５に圧送される燃料圧を調整
して、当該燃料噴射装置１からの燃料噴射率を制御でき
るようにされている。

【００１８】スピル弁６７は、ハウジング６９内に油密
状態で摺動自在に設けられたピストン７１と、電荷の充
放電により伸縮してピストン７１を摺動させる，多数の
ピエゾ素子を積層してなるピエゾアクチュエータ７３と
、ハウジング６９の底部に形成された小孔７５を介して
ハウジング６９内部と連通されたシリンダ７７と、この
シリンダ７７に摺動自在に挿入された弁体７９と、弁体
７９をハウジング６９側に付勢するスプリング８１とか
ら構成されており、ピエゾアクチュエータ７３が伸長し
て、ピストン７１がシリンダ７７側に移動したときに、
ハウジング６９とピストン７１とで形成される油密室８
２内の燃料圧が上昇し、この燃料圧により弁体７９がス
プリング８１の付勢力に抗して図中下方に移動すること
により、弁体７９がスピル通路６５を閉じるようにされ
ている。

【００１９】また次にギャラリー３５にはチェック弁８
３が設けられており、このチェック弁８３と燃料通路８
５とにより、ギャラリー３５からのオーバーフロー燃料
をスピル弁６７を構成するハウジング６９内のピエゾア
クチュエータ７３周囲に形成された冷却室８７に導き、
更にこの冷却室８７からのオーバーフロー燃料を燃料通
路８９を介して燃料タンク２３に排出するようにされて
いる。つまりギャラリー３５からのオーバーフロー燃料
によりピエゾアクチュエータ７３を冷却するようにされ
ている。

【００２０】ピエゾアクチュエータ７３は、駆動回路９
０及び９１を介して、電子制御回路（ＥＣＵ）９２によ
り駆動制御される。即ちＥＣＵ９２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ
，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータにより
構成されており、ディーゼル機関の所定の回転角毎にパ
ルス信号を発生する回転角センサ９３，運転者によるア
クセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセン
サ９４等によりディーゼル機関の運転状態を検出し、そ
の検出した運転状態に応じてピエゾアクチュエータ７３
の駆動タイミング（即ち充電及び放電時期）を求め、そ
の駆動タイミングでピエゾアクチュエータ７３を伸縮さ
せるための制御信号を駆動回路９０，９１に出力するこ
とにより、ピエゾアクチュエータ７３を駆動制御する。 なおこの制御（即ち燃料噴射制御）については後述する
。

【００２１】次にこのＥＣＵ９２からの制御信号を受け
てピエゾアクチュエータ７３を実際に伸縮させる駆動回
路９０，９１は、夫々、図３に示す如く構成されている
。なお駆動回路９０及び９１は同一構成であるが、本実
施例では、駆動回路９０をパイロット噴射用、他方の駆
動回路９１を主噴射用として使用しており、駆動回路９
０はＥＣＵ９２から出力されるパイロット噴射用の制御
信号ＳＰ１，ＳＰ２により動作し、駆動回路９１はＥＣ
Ｕ９２から出力される主噴射用の制御信号ＳＭ１，ＳＭ
２により動作する。

【００２２】図３に示す如く、本実施例の駆動回路９０
（９１）は、インダクタとしての変圧器Ｔと、ＥＣＵ９
２から出力される充電制御信号ＳＰ１（ＳＭ１）により
オン状態となり、電源スイッチＳＷを介して入力される
直流電源Ｂからの電源電圧により変圧器Ｔの一次巻線Ｌ
１に電流を流す通電手段としてのトランジスタＴＲと、
トランジスタＴＲがターンオフして一次巻線Ｌ１への通
電を遮断したとき変圧器Ｔの二次巻線Ｌ２に発生する高
電圧により、ピエゾアクチュエータ７３側に電流を流し
てピエゾアクチュエータ７３を充電する充電手段として
のダイオードＤ１と、ＥＣＵ９２から出力される放電制
御信号ＳＰ２（ＳＭ２）によりオン状態となり、ピエゾ
アクチュエータ７３に充電された電荷を変圧器Ｔの二次
巻線Ｌ２及び電流制限用の抵抗器Ｒ１を通して放電させ
る、放電手段としてのＭＯＳ型の電界効果トランジスタ
ＦＥＴと、電界効果トランジスタＦＥＴがターンオフし
てピエゾアクチュエータ７３の放電が終了したとき変圧
器Ｔの一次巻線Ｌ１に発生する高電圧により、直流電源
Ｂ側に電流を流して直流電源Ｂを充電する回生用のダイ
オードＤ２と、を備えた周知のフライバック型駆動回路
として構成されている。

【００２３】また駆動回路９０（９１）には、トランジ
スタＴＲがオン状態となって変圧器Ｔの一次巻線Ｌ１を
通電している時の通電電流ｉを検出する電流検出手段と
しての抵抗器Ｒ２が備えられ、この抵抗器Ｒ２の両端電
圧を通電電流ｉの検出信号ＶＰ（ＶＭ）としてＥＣＵ９
２に出力するようにされている。

【００２４】また電界効果トランジスタＦＥＴのドレイ
ン−ゲート間には、ＥＵＣ９２からの制御信号の異常等
によりピエゾアクチュエータ７３に過電圧が加わり、ピ
エゾアクチュエータ７３及び各素子が破壊するのを防止
するために、ツェナーダイオードＺＤ１とツェナーダイ
オードＺＤ１の逆電流を阻止するダイオードＤ３が設け
られており、ピエゾアクチュエータ７３への印加電圧が
ツェナー電圧以上となった場合に、電界効果トランジス
タＦＥＴをオンして、その電圧を低下できるようにされ
ている。またトランジスタＴＲのコレクタ−ベース間に
も、トランジスタＴＲに過電圧が印加された場合にトラ
ンジスタＴＲをオンしてトランジスタＴＲを保護するた
めのツェナーダイオードＺＤ２が設けられている。

【００２５】なお本実施例において、トランジスタＴＲ
には耐圧４００Ｖ以上，最大電流１５Ａ程度のパワート
ランジスタが、ＭＯＳ型電界効果トランジスタＦＥＴに
は耐圧１ｋＶ，最大電流７Ａ程度のパワーＭＯＳＦＥＴ
が、変圧器Ｔには一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２との巻数
比が１対２の変圧器が、ツェナーダイオードＺＤ１には
ツェナー電圧８５０Ｖ（ピエゾアクチュエータ７３の耐
圧により設定）のツェナーダイオードが、ツェナーダイ
オードＺＤ２にはツェナー電圧４００Ｖのツェナーダイ
オードが、ダイオードＤ１には耐圧１ｋＶ以上，最大電
流３Ａ程度のダイオードが、ダイオードＤ２には耐圧４
００Ｖ以上，最大電流５Ａ程度のダイオードが、夫々、
使用されている。

【００２６】このように構成された駆動回路９０（９１
）においては、図４に示す如く、まずＥＣＵ９２から充
電制御信号ＳＰ１（ＳＭ１）が入力さると、その時点ｔ
１でトランジスタＴＲがオンする。すると変圧器Ｔの一
次巻線Ｌ１に電流ｉＰ（ｉＭ）が流れ始め、時間の経過
に伴いその通電電流ｉＰ（ｉＭ）が上昇する。

【００２７】次にＥＣＵ９２からの充電制御信号Ｓ１の
入力が停止されると、その時点ｔ２でトランジスタＴＲ
がオフして一次巻線Ｌ１の通電が遮断される。この時変
圧器Ｔには、一次巻線Ｌ１に流れていた電流（通電遮断
電流）ｉＰｍａｘ（ｉＭｍａｘ）に対応した磁気エネル
ギが蓄えられているため、これにより変圧器Ｔの二次巻
線Ｌ２に一次巻線Ｌ１の通電遮断電流ｉＰｍａｘ（ｉＭ
ｍａｘ）に対応した高電圧が発生し、この高電圧により
ピエゾアクチュエータ７３が充電されて伸長する。この
結果、燃料噴射装置１においては、スピル通路６５が閉
じられ、燃料通路４７内の燃料圧が上昇して、パイロッ
ト噴射（主噴射）が開始される。

【００２８】次にＥＣＵ９２から放電制御信号ＳＰ２（
ＳＭ２）が入力されると、その時点ｔ３で電界効果トラ
ンジスタＦＥＴがオンし、ピエゾアクチュエータ７３に
充電された電荷が二次巻線Ｌ２，抵抗器Ｒ１を介して放
電し始め、放電制御信号ＳＰ２（ＳＭ２）が入力されな
くなった時点ｔ４で、電界効果トランジスタＦＥＴがオ
フし、放電が完了する。この放電によりピエゾアクチュ
エータ７３は収縮するため、燃料噴射装置においては、
スピル通路６５が開いて燃料通路４７内の燃料圧が低下
し、パイロット噴射（主噴射）が終了する。

【００２９】このように各駆動回路９０，９１は、ＥＣ
Ｕ９２からの充電制御信号ＳＰ１，ＳＭ１及び放電制御
信号ＳＰ２，ＳＭ２により、ピエゾアクチュエータ７３
を伸縮させる。そこで次にこれら各駆動回路９０，９１
に充電制御信号ＳＰ１，ＳＭ１及び放電制御信号ＳＰ２
，ＳＭ２を出力するＥＣＵ９２にて実行される燃料噴射
制御処理について、図５に示すフローチャートに沿って
説明する。

【００３０】この燃料噴射制御処理はディーゼル機関各
気筒への燃料噴射に同期して実行される処理で、処理が
開始されると、まずステップ１００にて、回転角センサ
９３及びアクセルセンサ９４からの検出信号に基づきデ
ィーゼル機関の回転速度ＮＥ及びディーゼル機関の負荷
を表すアクセル開度θＡＣＣ　を算出し、続くステップ
１１０にて、この回転速度ＮＥ及びアクセル開度θＡＣ
Ｃ　に基づき、燃料のパイロット噴射量ＱＰ及び主噴射
量ＱＭを算出する。

【００３１】次にステップ１２０では、図６に示す如く
、燃料噴射装置１の圧送行程時にピエゾアクチュエータ
７３を伸縮させて、燃料噴射装置１から上記算出したパ
イロット噴射量ＱＰ及び主噴射量ＱＭにて燃料をパイロ
ット噴射Ｐ及び主噴射Ｍさせるための、ピエゾアクチュ
エータ７３の駆動タイミングＴＰ１，ＴＰ２，ＴＭ１，
ＴＭ２を算出する算出手段としての処理を実行する。

【００３２】なお各駆動タイミングＴＰ１，ＴＰ２，Ｔ
Ｍ１，ＴＭ２は、図６から明らかな如く、回転角センサ
９３からディーゼル機関の所定の回転角度毎に出力され
る基準パルスの入力タイミングｔｓからの経過時間であ
り、ＴＰ１はパイロット噴射を開始するためのピエゾア
クチュエータ７３の伸長タイミング（充電時期）、ＴＰ
２はパイロット噴射を終了するためのピエゾアクチュエ
ータ７３の収縮タイミング（放電時期）、ＴＭ１は主噴
射を開始するためのピエゾアクチュエータ７３の伸長タ
イミング（充電時期）、ＴＭ２は主噴射を終了するため
のピエゾアクチュエータ７３の収縮タイミング（放電時
期）、を夫々表している。

【００３３】次にステップ１３０では、前回の燃料噴射
の際に各駆動回路９０の一次巻線Ｌ１に流れた通電遮断
電流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘを算出する。この算出は、
ＥＣＵ９２にて所定時間毎に繰り返し実行される図７の
遮断電圧検出処理にて求められた、前回の燃料噴射の際
に各駆動回路９０，９１から出力された検出信号ＶＰ，
ＶＭの最大値ＶＰｍａｘ，ＶＭｍａｘと、各駆動回路９
０，９１のトランジスタＴＲのオン時にトランジスタＴ
Ｒのベース−エミッタ間に流れるバイアス電流ｉＰＢＥ
，ｉＭＢＥ（一定値）と、各抵抗器Ｒ２の抵抗値ｒと、
をパラメータとする次式（１），（２）に基づき実行さ
れる。

【００３４】 ｉＰｍａｘ＝（ＶＰｍａｘ／ｒ）−ｉＰＢＥ　　　…（
１）ｉＭｍａｘ＝（ＶＭｍａｘ／ｒ）−ｉＭＢＥ　　　
…（２）つまり図７の遮断電圧検出処理は、各駆動回路
９０，９１から出力される検出信号ＶＰ，ＶＭが最大値
ＶＰｍａｘ，ＶＭｍａｘを越えたか否かを判断し（ステ
ップ２１０，２３０）、検出信号ＶＰ，ＶＭが最大値Ｖ
Ｐｍａｘ，ＶＭｍａｘを越えた場合には、最大値ＶＰｍ
ａｘ，ＶＭｍａｘを検出信号ＶＰ、ＶＭの値に変更する
（ステップ２２０，２４０）ことにより、燃料噴射の際
に各駆動回路９０，９１の抵抗器Ｒ２の両端に生じた電
圧の最大値ＶＰｍａｘ，ＶＭｍａｘを求めるようにされ
ているため、ステップ１５０では、この値ＶＰｍａｘ，
ＶＭｍａｘを抵抗器Ｒ２の抵抗値ｒにより除して各駆動
回路９０，９１における抵抗器Ｒ２の通電電流を求め、
この通電電流からトランジスタＴＲのバイアス電流ｉＰ
ＢＥ，ｉＭＢＥを減じることにより、各駆動回路９０，
９１の一次巻線Ｌ１に流れた最大電流，即ち通電遮断電
流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘを算出するのである。

【００３５】このように各駆動回路９０，９１における
実際の通電遮断電流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘが算出され
ると、次回の燃料噴射のためにステップ１４０にて上記
各最大値ＶＰｍａｘ，ＶＭｍａｘに初期値０を設定した
後、続くステップ１５０にて、上記求めた実際の通電遮
断電流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘと予め設定された目標電
流ｉＰＯ，ｉＭＯとの偏差，即ち通電遮断電流ｉＰ，ｉ
Ｍの制御誤差△ｉＰ，△ｉＭを、次式（３），（４）の
如く算出する。

【００３６】 △ｉＰ＝ｉＰｍａｘ−ｉＰＯ　　　　　　　　…（３）
△ｉＭ＝ｉＭｍａｘ−ｉＭＯ　　　　　　　　…（４）
そして続くステップ１６０では、この求められた制御誤
差△ｉＰ，△ｉＭを用いて、一次巻線Ｌ１の通電遮断時
にピエゾアクチュエータ７３を所定量だけ伸長させるの
に必要な各駆動回路９０，９１の一次巻線Ｌ１への通電
時間ＴｄＰ　，ＴｄＭを、次式（５），（６）の如く補
正し、ＴｄＰ＝ＴｄＰ−α・△ｉＰ　　　　…（５）Ｔ
ｄＭ＝ＴｄＭ−α・△ｉＭ　　　　…（６）次ステップ
１７０にて、ステップ１２０で算出したピエゾアクチュ
エータ７３の伸長タイミングＴＰ１，ＴＭ１から上記通
電時間ＴｄＰ，ＴｄＭを減じることにより、伸長タイミ
ングＴＰ１，ＴＭ１にてピエゾアクチュエータ７３を所
定量だけ伸長させるのに必要な各駆動回路９０，９１の
一次巻線Ｌ１への通電開始タイミングＴＰ０，ＴＭ０を
算出する、決定手段としての処理を実行する。

【００３７】即ち、ピエゾアクチュエータ７３の伸長量
は、各駆動回路９０，９１における一次巻線Ｌ１の通電
遮断電流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘにより決定され、この
通電遮断電流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘは一次巻線Ｌ１の
通電時間ＴｄＰ，ＴｄＭにより決まるため、このステッ
プ１７０では、ピエゾアクチュエータ７３の伸長タイミ
ングＴＰ１，ＴＭ１から通電時間ＴｄＰ，ＴｄＭを減じ
ることにより、各駆動回路９０，９１の一次巻線Ｌ１へ
の通電開始タイミングＴＰ０，ＴＭ０を算出するのであ
る。

【００３８】このように各駆動回路９０，９１の一次巻
線Ｌ１の通電開始タイミングＴＰ０，ＴＭ０が求められ
ると、今度は続くステップ１８０に移行して、ステップ
１２０で算出したピエゾアクチュエータ７３の収縮タイ
ミングＴＰ２，ＴＭ２に、ピエゾアクチュエータ７３を
０Ｖまで放電させるのに必要な所定時間を加えることに
より、放電終了タイミングＴＰ３，ＴＭ３を算出する。 そして続くステップ１９０では、回転角センサ９３から
の基準パルスの入力タイミングｔｓを基準として充電制
御信号ＳＰ１，ＳＰ２及び放電制御信号ＳＰ２，ＳＭ２
を出力する図示しない周知のタイマ装置に対して、上記
算出された通電開始タイミングＴＰＯ，ＴＭＯ、伸長タ
イミングＴＰ１，ＴＭ１、収縮タイミングＴＰ２，ＴＭ
２、及び放電終了タイミングＴＰ３，ＴＭ３を各々セッ
トすることにより、タイマ装置からこれら各タイミング
にて、制御信号ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＭ１，ＳＭ２を出力
させる制御信号出力処理を実行し、当該処理を一旦終了
する。

【００３９】なおこのステップ１９０の処理は、前述の
駆動手段に相当し、この処理により、タイマ装置は、回
転角センサ９３から基準パルスが入力された時点ｔｓで
計時を開始し、図４に示す如く、その計時時間が通電開
始タイミングＴＰＯ，ＴＭＯと一致した時点ｔ１で充電
制御信号ＳＰ１，ＳＰ２の出力を開始し、計時時間が伸
長タイミングＴＰ１，ＴＭ１と一致した時点ｔ２で充電
制御信号ＳＰ１，ＳＰ２の出力を停止し、計時時間が収
縮タイミングＴＰ２，ＴＭ２と一致した時点ｔ３で放電
制御信号ＳＰ２，ＳＭ２の出力を開始し、計時時間が放
電終了タイミングＴＰ３，ＴＭ３と一致した時点ｔ４で
放電制御信号ＳＰ２，ＳＭ２の出力を停止する。この結
果ピエゾアクチュエータ７３は、図６に示す如く、ディ
ーゼル機関の運転状態に対応した駆動タイミングＴＰ１
，ＴＰ２，ＴＭ１，ＴＭ２にて伸長されることとなる。

【００４０】以上説明したように本実施例においては、
図７の遮断電圧検出処理により検出した抵抗器Ｒ２の最
大電圧ＶＰｍａｘ　及びＶＭｍａｘ　に基づき、各駆動
回路９０，９１の一次巻線Ｌ１の通電遮断電流ｉＰｍａ
ｘ及びｉＭｍａｘを求め（ステップ１３０）、この通電
遮断電流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘと目標電流ｉＰＯ，ｉ
ＭＯとから通電遮断電流の制御誤差△ｉＰ，△ｉＭを求
めて（ステップ１４０）、この通電遮断電流ｉＰｍａｘ
，ｉＭｍａｘが目標電流ｉＰＯ，ｉＭＯより大きい場合
には各駆動回路９０，９１の一次巻線Ｌ１の通電時間Ｔ
ｄＰ，ＴｄＭが短く、逆に通電遮断電流ｉＰｍａｘ，ｉ
Ｍｍａｘが目標電流ｉＰＯ，ｉＭＯより小さい場合には
各駆動回路９０，９１の一次巻線Ｌ１の通電時間ＴｄＰ
，ＴｄＭが長くなるように補正して（ステップ１６０）
、通電開始タイミングＴＰ０，ＴＰ１を決定している（
ステップ１７０）。

【００４１】このため本実施例によれば、ディーゼル機
関に回転変動が生じ、一次巻線Ｌ１への通電時間が変動
して、通電遮断電流が目標電流からずれたとしても、次
の燃料噴射時にはこのずれを速やかに補正して、通電遮
断電流を目標電流に制御することが可能となり、ピエゾ
アクチュエータ７３を所定の伸長量にて伸長させること
ができるようになる。

【００４２】なお本実施例においては、各検出回路９０
，９１からの検出信号ＶＰ，ＶＭに基づき抵抗器Ｒ２の
最大電圧ＶＰｍａｘ及びＶＭｍａｘを求める遮断電圧検
出処理と、この検出結果に基づき一次巻線Ｌ１の通電時
間ＴｄＰ，ＴｄＭを補正するステップ１３０〜ステップ
１７０の処理が、電流制御手段に相当する。

【００４３】ここで上記実施例では、一次巻線Ｌ１の通
電遮断電流の目標値（目標電流）は予め設定されている
ものとして説明した。しかし実際には、通電遮断電流が
一定であっても、ピエゾアクチュエータ７３の静電容量
が小さくなる程ピエゾアクチュエータ７３への印加電圧
は大きくなるため、燃料噴射制御開始時等にピエゾアク
チュエータ７３の温度が低く、その静電容量が非常に小
さい場合には、ピエゾアクチュエータ７３への印加電圧
が過大となって、ピエゾアクチュエータ７３が破損する
虞があり、逆に燃料噴射を頻繁に行なうディーゼル機関
の高速運転時等にピエゾアクチュエータ７３の温度が高
くなり、その静電容量が非常に大きくなると、ピエゾア
クチュエータ７３への印加電圧が過小となって、ピエゾ
アクチュエータ７３の駆動，延いては燃料噴射制御に支
障を来すことがある。

【００４４】そこで上記実施例の装置において、温度セ
ンサによりピエゾアクチュエータ７３の温度を直接検出
するか、或いはエンジンオイル、冷却水温、燃料温度、
回転速度等のディーゼル機関の運転状態に基づきピエゾ
アクチュエータ７３の温度を推定し、この温度に基づき
、図８に示す如きマップを用いて各駆動回路９０，９１
における一次巻線Ｌ１の目標電流ｉＰＯ，ｉＭＯを設定
するようにすれば、燃料噴射制御の制御精度をより向上
することが可能となる。

【００４５】また上記実施例では、通電遮断電流の目標
電流からの誤差に基づき一次巻線Ｌ１の通電時間を補正
することにより、通電遮断電流を目標電流に制御するよ
うに構成したが、例えば図９に示す如く、各駆動回路９
０，９１に、夫々、抵抗器Ｒ２の電圧が目標電圧ＶＰＯ
，ＶＭＯ以下であるときにＨｉｇｈレベルの信号を出力
し、抵抗器Ｒ２の電圧が目標電圧ＶＰＯ，ＶＭＯを越え
るとＬｏｗ　レベルの信号を出力するコンパレータＣＯ
Ｍと、コンパレータＣＯＭからの出力信号とＥＣＵ９２
からの充電制御信号ＳＰ１，ＳＰ２とが共にＨｉｇｈレ
ベルであるときにトランジスタＴＲをオンさせる論理積
回路ＡＮＤとからなる電流制御手段としての電流制限回
路を設け、このコンパレータＣＯＭと論理積回路ＡＮＤ
の動作によって、一次巻線Ｌ１の通電遮断電流を直接目
標電流に制御するようにしてもよい。

【００４６】そしてこの場合、コンパレータＣＯＭに入
力する目標電圧ＶＰＯ，ＶＭＯを、上記図８に示したマ
ップにより求めた目標電流ｉＰＯ，ｉＭＯに応じて設定
するようにすれば、一次巻線Ｌ１の通電遮断電流をピエ
ゾアクチュエータ７３の温度に応じて最適に、しかも応
答遅れなく制御することが可能となる。

【００４７】以下、このように燃料噴射制御を行なう際
の燃料噴射制御処理について、図１０のフローチャート
に沿って説明する。なお図１０において、ステップ３０
０，３１０，３２０，及び３７０の処理は、図５におけ
るステップ１００，１１０，１２０，及び１９０の処理
と同様であるので、詳しい説明は省略する。

【００４８】図に示す如く、この燃料噴射制御処理にお
いては、ステップ３００〜ステップ３２０の処理により
、燃料のパイロット噴射及び主噴射を行うためのピエゾ
アクチュエータ７３の駆動タイミング，即ち伸長タイミ
ングＴＰ１，ＴＭ１、及び収縮タイミングＴＰ２，ＴＭ
２を算出した後、ステップ３３０にて、伸長タイミング
ＴＰ１，ＴＭ１から予め設定された通電時間Ｔｄを減じ
て一次巻線Ｌ１の通電開始タイミングＴＰ０，ＴＭ０を
算出すると共に、収縮タイミングＴＰ２，ＴＭ２に予め
設定された放電時間を加えることにより放電終了タイミ
ングＴＰ３，ＴＭ３を算出する。なおこの場合の通電時
間Ｔｄには、ディーゼル機関に回転変動が生じても一次
巻線Ｌ１の通電電流を目標電流以上に制御可能な、充分
大きな時間が設定されている。

【００４９】次に続くステップ３４０では、図８に示し
たマップを用いて、ピエゾアクチュエータ７３の温度に
対応した通電遮断電流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘの目標値
（目標電流）ｉＰＯ，ｉＭＯを算出し、続くステップ３
５０にて、この求めた目標電流ｉＰＯ，ｉＭＯと、抵抗
器Ｒ２の抵抗値ｒと、トランジスタＴＲのオン時にトラ
ンジスタＴＲのベース−エミッタ間に流れるバイアス電
流ｉＰＢＥ，ｉＭＢＥと、をパラメータとする次式（７
），（８）を用いて、一次巻線Ｌ１に目標電流ｉＰＯ，
ｉＭＯが流れた際に抵抗器Ｒ２に生じる電圧ＶＰＯ，Ｖ
ＭＯを算出する。

【００５０】 ＶＰＯ＝ｒ（ｉＰＯ＋ｉＰＢＥ）　　　　　…（７）Ｖ
ＭＯ＝ｒ（ｉＭＯ＋ｉＭＢＥ）　　　　　…（８）そし
て続くステップ３６０では、この算出した電圧値ＶＰＯ
，ＶＭＯを、目標電圧として各駆動回路９０，９１のコ
ンパレータＣＯＭに出力し、続くステップ３７０にて制
御信号の出力処理を実行した後、当該処理を一旦終了す
る。

【００５１】このように図１０の燃料噴射制御処理にお
いては、図８のマップを用いてピエゾアクチュエータ７
３の温度に対応した目標電流ｉＰＯ，ｉＭＯを求め（ス
テップ３４０）、各駆動回路９０，９１の一次巻線Ｌ１
に目標電流ｉＰＯ，ｉＭＯを流すための目標電圧ＶＰＯ
，ＶＭＯを求めて（ステップ３５０）、図９に示した各
駆動回路９０，９１のコンパレータＣＯＭに出力する（
ステップ３６０）ようにしている。

【００５２】このため図９の駆動回路９０，９１におい
ては、図１１に示す如く、充電制御信号ＳＰ１が入力さ
れて一次巻線Ｌ１の通電電流ｉＰ　，ｉＭ　が目標電流
ｉＰＯ，ｉＰＭに達すると、コンパレータＣＯＭの出力
，延いては論理積回路ＡＮＤの出力がＨｉｇｈからＬｏ
ｗ　に反転して、トランジスタＴＲがオフされ、トラン
ジスタＴＲのオフにより一次巻線Ｌ１の通電電流ｉＰ，
ｉＭが目標電流ｉＰＯ，ｉＰＭより下回ると、再度トラ
ンジスタＴＲがオンされる、というようにトランジスタ
ＴＲがオン・オフ状態を繰り返すこととなり、一次巻線
Ｌ１の通電遮断電流ｉＰｍａｘ，ｉＭｍａｘを確実に目
標電流ｉＰＯ，ｉＭＯに制御することが可能となる。

【００５３】ここで上記ステップ３３０にて一次巻線Ｌ
１の通電開始タイミングＴＰ０，ＴＭ０を算出するため
の通電時間Ｔｄとしては、上記のように回転変動に伴う
制御誤差を見込んだ大きな値を設定しておけば、通電遮
断電流を目標電流に制御できるが、一次巻線Ｌ１の通電
電流が目標電流に達した後の電流制御時間（図１１に示
す△Ｔ）は、この誤差マージンを大きくとる程長くなり
、トランジスタＴＲの発熱量は、この電流制御時間△Ｔ
に応じて大きくなる。このため例えば回転変動の発生し
易いディーゼル機関の低回転域では通電時間Ｔｄが長く
なり、回転変動が発生し難いディーゼル機関の高回転域
では通電時間Ｔｄが短くなるよう、図１２に示す如きマ
ップを用いて、通電時間Ｔｄをディーゼル機関の回転速
度ＮＥ（回転変動△ＮＥでもよい）に応じて設定するよ
うにしてもよく、こうすることによりトランジスタＴＲ
の過熱を防止することが可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のディーゼ
ル機関の燃料噴射制御装置によれば、インダクタの最大
通電電流（通電遮断電流）を目標電流に制御するため、
ディーゼル機関の回転変動に伴いインダクタの通電時間
が変動しても、通電遮断時にはピエゾアクチュエータを
所定量だけ伸長させることが可能となり、燃料噴射の制
御精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の構成を例示するブロック図である
。

【図２】　　実施例の燃料噴射装置全体の構成を表す概
略構成図である。

【図３】　　実施例のピエゾアクチュエータの駆動回路
を表す電気回路図である。

【図４】　　図３の駆動回路の動作を説明するタイムチ
ャートである。

【図５】　　ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理
を表すフローチャートである。

【図６】　　図５の燃料噴射制御によるピエゾアクチュ
エータの動作を説明するタイムチャートである。

【図７】　　ＥＣＵにより実行される遮断電圧検出処理
を表すフローチャートである。

【図８】　　ピエゾアクチュエータの温度に基づき目標
電流を設定する際に用いるマップを表す線図である。

【図９】　　ピエゾアクチュエータの駆動回路の他の構
成例を表す電気回路図である。

【図１０】　　燃料噴射制御処理の他の例を表すフロー
チャートである。

【図１１】　　図９の駆動回路の動作を説明するタイム
チャートである。

【図１２】　　ディーゼル機関の回転速度に基づき通電
時間を設定する際に用いるマップを表す線図である。

【符号の説明】

１…燃料噴射装置　　７３…ピエゾアクチュエータ　　
９０，９１…駆動回路 ９２…電子制御回路（ＥＣＵ）　　９３…回転角センサ
　　９４…アクセルセンサ Ｔ…変圧器　　Ｌ１…一次巻線　　Ｌ２…二次巻線　　
ＴＲ…トランジスタ ＦＥＴ…（ＭＯＳ型）電界効果トランジスタ　　Ｒ１，
Ｒ２…抵抗器 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ダイオード　　ＺＤ１，ＺＤ２…ツ
ェナーダイオード Ｂ…直流電源　　ＣＯＭ…コンパレータ　　ＡＮＤ…論
理積回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電荷の充放電により伸縮して燃料噴射
   装置の高圧室の燃料圧を増減させて高圧室より吐出され
   る燃料噴射を制御するピエゾアクチュエータと、インダ
   クタを通電する通電手段と、該通電手段による通電遮断
   時にインダクタに発生する高電圧により上記ピエゾアク
   チュエータを充電する充電手段と、該充電により上記ピ
   エゾアクチュエータに蓄積された電荷を放電させる放電
   手段と、ディーゼル機関の回転速度及び負荷に基づき、
   上記ピエゾアクチュエータの充電及び放電時期を算出す
   る算出手段と、該算出された充電時期に基づき上記イン
   ダクタへの通電開始時期を決定する決定手段と、上記通
   電開始時期から充電時期まで通電手段を駆動すると共に
   、上記放電時期にて上記放電手段を駆動する駆動手段と
   、を備えたディーゼル機関の燃料噴射制御装置において
   、上記インダクタ通電時の通電電流を検出する電流検出
   手段と、該電流検出手段により検出される最大通電電流
   が所定の目標電流となるよう、上記インダクタの通電電
   流を制御する電流制御手段と、を設けたことを特徴とす
   るディーゼル機関の燃料噴射制御装置。