JPH0510154A

JPH0510154A - 燃料噴射制御用圧電素子の駆動制御装置

Info

Publication number: JPH0510154A
Application number: JP16316291A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Oikawa; 直彦笈川; Yoshiyasu Ito; 嘉康伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】素子温度が上昇して圧電素子変位の応答時間が
長くなってもその変位遅れを補償し、パイロット噴射を
所定のタイミングで実行し、燃料噴射時期及び燃料噴射
量の制御の精度向上を図る。【構成】燃料噴射ポンプ１には圧電素子としてピエゾ素
子３０が取付けられ、同ピエゾ素子３０は充放電により
伸縮動作して高圧室１５内の燃料圧力を調整し、燃料噴
射ノズル４にて主噴射及び同主噴射に先立つパイロット
噴射を行わせる。また、ピエゾスピル弁２３には前記ピ
エゾ素子３０の温度を検出する熱電対７７が取付けられ
ている。ＣＰＵは、ディーゼルエンジン２の所定のクラ
ンク角を基準とした所定タイミングでのパイロット噴射
を行うべく前記ピエゾ素子３０の充放電タイミングを算
出する。さらに、ＣＰＵは前記熱電対７７により検出さ
れた温度が上昇するに従い、前記ピエゾ素子３０の充放
電タイミングを早める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧燃料を燃料噴射弁
に供給するための燃料噴射ポンプに設けられる燃料噴射
制御用圧電素子の駆動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧縮着火を行うディーゼルエ
ンジンの低速運転時や低負荷運転時においては、燃焼室
に噴射された燃料が着火遅れにより爆発的に燃焼して、
燃焼騒音や排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_X）が増大す
ることがある。これに対しては、燃料の主噴射に先立っ
てパイロット噴射を行うことが有効とされている。この
パイロット噴射は、その時々の噴射期間に噴射される全
燃料噴射量のうちの一部を主噴射に先立って予備的に噴
射させ、そのパイロット噴射による燃料を着火させて燃
焼室内の温度を充分に高め、その後に続く主噴射の燃料
着火を効果的に行わせるものである。

【０００３】前記パイロット噴射を行うために、燃料噴
射ポンプ内の高圧室と燃料室とがスピル通路にて連通さ
れ、そのスピル通路の途中にスピル弁が配設される。そ
して、プランジャの圧縮行程中にそのスピル弁が開閉制
御されることにより、前記スピル通路を通って低圧側へ
溢流する燃料量が調整されて、パイロット噴射とそれに
続く主噴射が実行される。このスピル弁としては、近年
圧電素子を用いたものが採用されている。すなわち、圧
電素子は電荷が供給（充電）されると伸張し、電荷が放
出（放電）されると収縮する性質を有するものであり、
前記スピル弁ではこの圧電素子の伸縮動作により弁体を
駆動してスピル通路を開閉するようにしている。

【０００４】ところが、前記圧電素子は一般に温度が低
くなるに従い静電容量が低下し、これにともない受容し
得る電荷量が減少し、伸び量が減少してしまう。このた
め、前記のように温度が低くなると、良好な燃料噴射制
御が行うことができなくなる。

【０００５】そこで、このような問題に対処するものと
して特開平１−１８７３４５号公報には、圧電素子の温
度を温度センサで検出し、その検出された温度が低くな
るに従い、圧電素子に印加する電圧を高くするようにし
た技術が開示されている。この技術によると、圧電素子
に充電される電荷量を一定に保ち、一定の伸び量を得る
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術では圧電素子の温度が上昇した場合には、静電容
量が増加するために、電荷量一定のもとではその静電容
量の増加に応じて印加電圧が低下する。そして、この印
加電圧の低下により充電時間が長くなり、圧電素子が所
定の伸張量に達するのに要する時間が長くなる。その結
果、圧電素子の変位遅れが生じ、パイロット噴射の開始
タイミング及び終了タイミングが遅れてしまい、燃料噴
射時期及び燃料噴射量の制御の精度が低下する。

【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、素子温度が上昇して圧電素子
変位の応答時間が長くなってもその変位遅れを補償する
ことが可能であり、パイロット噴射を所定のタイミング
で実行し、燃料噴射時期及び燃料噴射量の制御の精度を
向上できる燃料噴射制御用圧電素子の駆動制御装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は図１に示すように、ディーゼルエンジン
Ｍ１の回転に基づくプランジャＭ２の往復動により高圧
室Ｍ３内へ燃料を吸入及び加圧し、その高圧室Ｍ３で加
圧された高圧燃料を燃料噴射弁Ｍ４に供給する燃料噴射
ポンプＭ５に設けられるものであって、充放電により伸
縮動作して前記高圧室Ｍ３内の燃料の圧力を調整し、前
記燃料噴射弁Ｍ４にて主噴射及び同主噴射に先立つパイ
ロット噴射を行わせる燃料噴射制御用圧電素子Ｍ６と、
前記ディーゼルエンジンＭ１の所定のクランク角を基準
とした所定タイミングでのパイロット噴射を行うべく前
記圧電素子Ｍ６の充放電タイミングを算出する基本タイ
ミング算出手段Ｍ７と、前記圧電素子Ｍ６の温度を検出
する素子温度検出センサＭ８と、前記素子温度検出セン
サＭ８により検出された温度が上昇するに従い、前記基
本タイミング算出手段Ｍ７による圧電素子Ｍ６の充放電
タイミングを早めるタイミング補正手段Ｍ９とを備えて
いる。

【０００９】

【作用】燃料噴射ポンプＭ５の作動時には、ディーゼル
エンジンＭ１の回転に基づきプランジャＭ２が往復動
し、その往復動により高圧室Ｍ３内へ燃料が吸入及び加
圧される。そして、高圧室Ｍ３で加圧された高圧燃料は
燃料噴射弁Ｍ４に供給される。この際、燃料噴射制御用
圧電素子Ｍ６が充放電されて伸縮動作すると、前記高圧
室Ｍ３内の燃料の圧力が調整され、前記燃料噴射弁Ｍ４
にて主噴射及び同主噴射に先立つパイロット噴射が行わ
れる。

【００１０】前記主噴射及びパイロット噴射の実行に際
し基本タイミング算出手段Ｍ７は、前記ディーゼルエン
ジンＭ１の所定のクランク角を基準とした所定タイミン
グでパイロット噴射を行うために、前記圧電素子Ｍ６の
充放電タイミングを算出する。このときの充放電タイミ
ングは、前記圧電素子Ｍ６の温度に応じて補正される。
すなわち、前記圧電素子Ｍ６の温度は素子温度検出セン
サＭ８によって検出され、この素子温度が上昇するに従
い、タイミング補正手段Ｍ９は前記基本タイミング算出
手段Ｍ７による圧電素子Ｍ６の充放電タイミングを早め
る。

【００１１】従って、前記素子温度が上昇すると、圧電
素子Ｍ６が所定の伸張量に達するまでに要する時間（圧
電素子Ｍ６の応答時間）が増加するものの、その増加分
は、前記のように充放電タイミングが早められることに
よって補償される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基いて詳細に説明する。図２は、本実施例の燃料噴射制
御用圧電素子の駆動制御装置が設けられた分配型燃料噴
射ポンプ１と、その燃料噴射ポンプ１により燃料が供給
される過給機付ディーゼルエンジン２の概略構成を示す
図であり、図３は前記燃料噴射ポンプ１を拡大して示す
図である。この燃料噴射ポンプ１は、ディーゼルエンジ
ン２のクランク軸４４にベルト等を介して駆動連結され
たドライブプーリ３を備えている。そして、ドライブプ
ーリ３の回転によって燃料噴射ポンプ１が駆動され、デ
ィーゼルエンジン２の気筒（この場合は４気筒）毎に設
けられた燃料噴射弁としての燃料噴射ノズル４に燃料が
圧送されて燃料噴射を行う。

【００１３】ドライブプーリ３にはドライブシャフト５
が連結され、そのドライブシャフト５には、べーン式ポ
ンプよりなる燃料フィードポンプ（図では９０度展開さ
れている）６と、円板状のパルサ７とが取付けられてい
る。パルサ７の外周面には、ディーゼルエンジン２の気
筒数と同数の欠歯（この場合４個）が等角度間隔で形成
され、さらに隣接する欠歯間には１４個ずつ（合計で５
６個）の突起が等角度間隔で形成されている。そして、
前記ドライブシャフト５の基端部（図の右端部）は、図
示しないカップリングを介してカムプレート８に接続さ
れている。パルサ７とカムプレート８との間にはローラ
リング９が設けられ、そのローラリング９にはカムプレ
ート８のカムフェイス８ａに対向する複数のカムローラ
１０が取付けられている。そして、カムプレート８はス
プリング１１によって常にカムローラ１０に付勢係合さ
れている。

【００１４】カムプレート８には燃料加圧用プランジャ
１２が一体回転可能に取付けられており、前記ドライブ
シャフト５の回転力がカップリングを介してカムプレー
ト８に伝達されることにより、同カムプレート８及びプ
ランジャ１２が回転しながら図中左右方向へ往復駆動さ
れる。プランジャ１２はポンプハウジング１３に形成さ
れたシリンダ１４に嵌挿されており、これらのプランジ
ャ１２の先端面（図の右端面）とシリンダ１４の内底面
との間が高圧室１５となっている。プランジャ１２の先
端側外周には、ディーゼルエンジン２の気筒数と同数の
吸入溝１６及び分配ポート１７が形成されている。ま
た、吸入溝１６及び分配ポート１７に対応して、ポンプ
ハウジング１３には吸入通路１９及び分配通路１８が形
成されている。

【００１５】そして、ドライブシャフト５の回転に基づ
き燃料フィードポンプ６が駆動されると、図示しない燃
料タンクからの燃料が燃料供給ポート２０を介して燃料
室２１内へ供給される。また、プランジャ１２が図中左
方向へ移動（復動）して高圧室１５が減圧される吸入行
程においては、吸入溝１６の一つが吸入通路１９と連通
して、燃料室２１から高圧室１５へ燃料が導入される。
一方、プランジャ１２が図中右方向へ移動（往動）して
高圧室１５が加圧される圧縮行程においては、分配通路
１８から各気筒毎の燃料噴射ノズル４へ燃料が圧送され
て噴射される。

【００１６】前記ポンプハウジング１３には、高圧室１
５と燃料室２１とを連通させる燃料溢流用のスピル通路
２２が形成されている。スピル通路２２の途中にはピエ
ゾスピル弁２３が設けられている。このピエゾスピル弁
２３は、前記高圧室１５内の燃料の圧力を調整すること
により、前記燃料噴射ノズル４にて主噴射及び同主噴射
に先立つパイロット噴射を行わせるためのものである。

【００１７】ピエゾスピル弁２３は上下動可能なバルブ
２４を備えており、このバルブ２４は、弁座２５に接触
することにより同スピル通路２２を閉塞（閉弁）し、同
弁座２５から離間することによりスピル通路２２を開放
（開弁）する。前記バルブ２４を駆動してスピル通路２
２を開閉させるために、バルブ２４の下側にはスプリン
グ２６の付勢力が作用し、同バルブ２４の上側には燃料
による圧力が作用するようになっている。すなわち、バ
ルブ２４の直下にはスプリング２６が圧縮状態で配設さ
れており、スピル通路２２が開放されるようにスプリン
グ２６がバルブ２４を常に上方へ付勢している。

【００１８】また、バルブ２４の上方には変圧室２７が
形成されており、この変圧室２７内の燃料が小径の連通
孔２８を介し前記バルブ２４を下方へ押圧している。前
記変圧室２７の容積を変えて、バルブ２４上面に作用す
る燃料の押圧力を調整するために、その変圧室２７の上
側には、圧電素子としてのピエゾ素子３０とピストン２
９とが配設され、同変圧室２７の下側にスプリング３１
が配置されている。スプリング３１はピストン２９を常
に上方へ付勢している。また、ピエゾ素子３０は、ＰＺ
Ｔ等からなる板状部材を複数枚積層した構造をなし、電
圧が印加されて電荷が供給（充電）されると伸張してス
プリング３１の付勢力に抗しピストン２９を下動させ、
電荷が放出（放電）されると収縮してスプリング３１の
付勢力によるピストン２９の上動を許容する。

【００１９】さらに、前記変圧室２７内の燃料がリーク
により減少した場合においてもバルブ２４の挙動を安定
化させるために、変圧室２７と高圧室１５とがリセット
通路３２によって連通可能となっている。このリセット
通路３２の開閉は、プランジャ１２の回転運動と往復運
動とが所定のタイミングとなったときに行われる。この
リセット通路３２の開閉により、ピエゾ素子３０が伸張
する前に変圧室２７に燃料が補充され、変圧室２７内の
初期圧力が一定にリセットされる。

【００２０】ここで、前記ピエゾスピル弁２３による燃
料の噴射制御を図５〜図９に従って簡単に説明する。ま
ず、図５はプランジャ１２が同図の左方へ移動（復動）
する燃料吸入行程を示しており、この状態ではプランジ
ャ１２の吸入溝１６が吸入通路１９と連通するととも
に、分配ポート１７が分配通路１８から遮断されてい
る。そして、ピエゾ素子３０が収縮しバルブ２４がスピ
ル通路２２を開放している。このため、燃料は吸入通路
１９から高圧室１５内へ吸入され、さらにはリセット通
路３２を通って変圧室２７に導かれる。

【００２１】前記状態から、図６に示すようにプランジ
ャ１２が回転を伴って同図の右方へ移動（往動）する
と、吸入通路１９及びリセット通路３２がともに遮断さ
れ、高圧室１５内の燃料が加圧され始める。このときに
は、ピエゾ素子３０はまだ収縮されたままであり、スピ
ル通路２２は開かれている。

【００２２】図７に示すように、ピエゾ素子３０に所定
の電圧が印加されると、圧電効果によりピエゾ素子３０
が伸張する。これにより変圧室２７内の燃料が加圧さ
れ、その燃料の押圧力がスプリング２６の付勢力に打ち
勝ってバルブ２４を下動させ、スピル通路２２を閉塞す
る。このとき、プランジャ１２の往動で高圧室１５が加
圧されても、バルブ２４の受圧面積差と変圧室２７の圧
力が高くなっていることで、バルブ２４は閉弁し続け
る。そして、図８に示すようにプランジャ１２の分配ポ
ート１７が分配通路１８と連通すると、燃料噴射ノズル
４から燃料が噴射される（燃料噴射開始）。

【００２３】所定の噴射量を得た時に、図９で示すよう
にピエゾ素子３０の電荷が解除（ショート）されると、
ピエゾ素子３０は収縮し変圧室２７の圧力が低下する。
すると、スプリング２６の付勢力によってバルブ２４が
上動し、スピル通路２２が開放される。これにより、高
圧室１５内の高圧の燃料が燃料室２１へ溢流され、噴射
が終了する（燃料噴射終了）。

【００２４】従って、ピエゾスピル弁２３のピエゾ素子
３０に電圧を印加するタイミング、ピエゾ素子３０の電
荷を放出させるタイミングを調節することにより、パイ
ロット噴射の開始時期及び終了時期、主噴射の開始時期
及び終了時期を制御することが可能である。

【００２５】図２に示すように、前記ポンプハウジング
１３の下側には、燃料噴射時期制御用のタイマ装置（図
では９０度展開されている）３４が設けられている。タ
イマ装置３４は、ドライブシャフト５の回転方向に対す
るローラリング９の位置を制御することにより、カムフ
ェイス８ａがカムローラ１０に係合する時期、すなわち
カムプレート８及びプランジャ１２の往復動タイミング
を制御するものである。

【００２６】このタイマ装置３４は油圧によって作動さ
れるものであり、タイマハウジング３５と、同タイマハ
ウジング３５内に嵌装されたタイマピストン３６と、同
じくタイマハウジング３５内一側の低圧室３７にてタイ
マピストン３６を他側の加圧室３８へ押圧付勢するタイ
マスプリング３９等とから構成されている。そして、タ
イマピストン３６はスライドピン４０を介して前記ロー
ラリング９に接続されている。

【００２７】タイマハウジング３５の加圧室３８には、
燃料フィードポンプ６により加圧された燃料が導入され
るようになっている。そして、その燃料圧力とタイマス
プリング３９の付勢力との釣り合い関係によってタイマ
ピストン３６の位置が決定される。また、タイマピスト
ン３６の位置が決定されることによりローラリング９の
位置が決定され、カムプレート８を介してプランジャ１
２の往復動タイミングが決定される。

【００２８】タイマ装置３４の燃料圧力を制御するため
に、加圧室３８と低圧室３７とを繋ぐ連通路４２にはタ
イミングコントロールバルブ４１が設けられている。タ
イミングコントロールバルブ４１はデューティ制御され
た通電信号によって開閉制御される電磁弁であり、同タ
イミングコントロールバルブ４１の開閉制御によって加
圧室３８内の燃料圧力が調整される。そして、その燃料
圧力調整によってプランジャ１２のリフトタイミングが
制御され、各燃料噴射ノズル４からの燃料噴射時期が調
整される。

【００２９】なお、前記ローラリング９の上部には、電
磁ピックアップコイルよりなる回転数センサ４３が前記
パルサ７の外周面に対向して取付けられている。この回
転数センサ４３はパルサ７の突起等が横切る際に、それ
らの通過を検出してエンジン回転数ＮＥに相当するタイ
ミング信号（エンジン回転パルス）を出力する。また、
この回転数センサ４３は前記ローラリング９と一体であ
るため、タイマ装置３４の制御動作に関わりなく、プラ
ンジャリフトに対して一定のタイミングで基準となるタ
イミング信号を出力する。

【００３０】次に、ディーゼルエンジン２について説明
する。図２に示すように、このディーゼルエンジン２で
はシリンダ４５、ピストン４６及びシリンダヘッド４７
によって各気筒毎に対応する主燃焼室４８が形成されて
いる。また、シリンダヘッド４７には、同じく各気筒毎
に対応して副燃焼室４９が設けられており、これらの副
燃焼室４９は前記主燃焼室４８に連通している。そし
て、各副燃焼室４９に各燃料噴射ノズル４から噴射され
る燃料が供給される。なお、各副燃焼室４９には、始動
補助装置としての周知のグロープラグ５０がそれぞれ取
付けられている。

【００３１】ディーゼルエンジン２の吸気管５２にはタ
ーボチャージャ５３のコンプレッサ５４が配設され、排
気管５５にはターボチャージャ５３のタービン５６が配
設されている。また、排気管５５には過給圧を調節する
ウェイストゲートバルブ５７が取付けられている。さら
に、ディーゼルエンジン２には、排気管５５内の排気の
一部を吸気管５２の吸入ポート５８へ還流させるための
還流管５９が設けられている。還流管５９の途中には排
気の還流量を調節するＥＧＲバルブ６０が設けられ、こ
のＥＧＲバルブ６０はバキュームスイッチングバルブ
（ＶＳＶ）６１の制御によって開閉制御される。さら
に、吸気管５２の途中には、アクセルペダル６２の踏込
量に連動して開閉されるスロットルバルブ６３が設けら
れている。また、そのスロットルバルブ６３に平行して
バイパス路６４が形成され、その途中には、各種運転状
態に応じアクチュエータ６８によって開閉制御されるバ
イパス絞り弁６５が設けられている。アクチュエータ６
８は、二つのＶＳＶ６６，６７の制御によって駆動され
る。

【００３２】そして、上記ピエゾスピル弁２３、タイミ
ングコントロールバルブ４１、グロープラグ５０及び各
ＶＳＶ６１，６６，６７は、電子制御装置（以下単に
「ＥＣＵ」という）７１にそれぞれ電気的に接続され、
同ＥＣＵ７１によってそれらの駆動タイミングが制御さ
れる。

【００３３】前記ディーゼルエンジン２の運転状態を検
出するセンサとしては、前記回転数センサ４３に加えて
以下のセンサが設けられている。すなわち、エアクリー
ナ６９を介して吸気管５２に吸い込まれる空気の吸気温
度を検出する吸気温センサ７２、スロットルバルブ６３
の開閉位置からディーゼルエンジン２の負荷に相当する
アクセル開度を検出するアクセル開度センサ７３、吸入
ポート５８内の吸入圧力を検出する吸気圧センサ７４、
ディーゼルエンジン２の冷却水温を検出する水温センサ
７５、ディーゼルエンジン２のクランク軸４４の回転基
準位置、例えば特定気筒の上死点に対するクランク軸４
４の回転位置を検出するクランク角センサ７６が設けら
れている。

【００３４】さらに、前記ピエゾスピル弁２３には、素
子温度検出手段としての熱電対７７が装着され、この熱
電対７７は前記ピエゾ素子３０の表面に当接して、その
ピエゾ素子３０の温度（素子温度Ｔ）を検出する。

【００３５】前記ＥＣＵ７１には、上述した各センサ４
３，７２〜７７がそれぞれ接続されている。そして、Ｅ
ＣＵ７１は各センサ４３，７２〜７７から出力される信
号に基づいて、ピエゾスピル弁２３、タイミングコント
ロールバルブ４１、グロープラグ５０及びＶＳＶ６１，
６６，６７等を好適に制御する。

【００３６】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、図４のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ７１は
中央処理装置（ＣＰＵ）８１、所定の制御プログラム及
びマップ等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）８２、ＣＰＵ８１の演算結果等を一時記憶するラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３、予め記憶されたデ
ータを保存するバックアップＲＡＭ８４等と、これら各
部と入力ポート８５及び出力ポート８６等とをバス８７
によって接続した論理演算回路として構成されている。

【００３７】ＣＰＵ８１は、ディーゼルエンジン２の所
定のクランク角を基準とした所定タイミングでのパイロ
ット噴射を行うべく前記ピエゾ素子３０の充放電タイミ
ングを算出する基本タイミング算出手段と、前記熱電対
７７により検出された温度が上昇するに従い、ピエゾ素
子３０の充放電タイミングを早めるタイミング補正手段
とを構成している。

【００３８】入力ポート８５には、前記吸気温センサ７
２、アクセル開度センサ７３、吸気圧センサ７４、水温
センサ７５及び熱電対７７がバッファ８８，８９，９
０，９１，９２、マルチプレクサ９３及びＡ／Ｄ変換器
９４を介して接続されている。同じく、入力ポート８５
には、前記回転数センサ４３及びクランク角センサ７６
が波形整形回路９５を介して接続されている。そして、
ＣＰＵ８１は入力ポート８５を介して入力される各セン
サ４３，７２〜７７等の検出信号を入力値として読み込
む。また、出力ポート８６には各駆動回路９６，９７，
９８，９９，１００，１０１を介してピエゾスピル弁２
３、タイミングコントロールバルブ４１、グロープラグ
５０及びＶＳＶ６１，６６，６７等が接続されている。

【００３９】そして、ＣＰＵ８１は各センサ４３，７２
〜７７から読み込んだ入力値に基づき、ピエゾスピル弁
２３、タイミングコントロールバルブ４１、グロープラ
グ５０及びＶＳＶ６１，６６，６７等を好適に制御す
る。

【００４０】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果について説明する。図１０のフローチャー
トは、ＣＰＵ８１によって実行される各処理のうち、ピ
エゾ素子３０の充放電タイミングを補正するために実行
されるルーチンを示しており、所定時間毎の定時割り込
みで実行される。

【００４１】このルーチンへの移行に先立ち、ＣＰＵ８
１はピエゾスピル弁２３を駆動制御して高圧室１５内の
燃料の圧力を調整し、燃料噴射ノズル４にて主噴射及び
同主噴射に先立つパイロット噴射を行わせている。すな
わち、ＣＰＵ８１はそのときのディーゼルエンジン２の
運転状態に基づき、基準となるクランク角θ₀からパイ
ロット噴射開始タイミングに相当するパイロット噴射開
始指令角θ₁、パイロット噴射終了タイミングに相当す
るパイロット噴射終了指令角θ₂、主噴射開始タイミン
グに相当する主噴射開始指令角θ₃、及び主噴射終了タ
イミングに相当する主噴射終了指令角θ₄を算出する。
そして、ＣＰＵ８１はこれらの指令角θ ₁〜θ₄に基づ
き、駆動回路９６を介してピエゾ素子３０を充電又は放
電させる。これにより、ピエゾスピル弁２３が駆動さ
れ、パイロット噴射及び主噴射が実行される。

【００４２】このような燃料噴射制御中に処理が図１０
のルーチンへ移行すると、ＣＰＵ８１はまずステップ１
０１で、熱電対７７によるそのときのピエゾ素子３０の
素子温度Ｔを読み込む。続いて、ＣＰＵ８１はステップ
１０２で前記素子温度Ｔに対応する変位遅れΔｔを算出
する。この変位遅れΔｔの算出は、ＲＯＭ８２に予め記
憶されているマップを用いて行われる。このマップに
は、図１１に示すように素子温度Ｔに対する変位遅れ
（時間）Δｔが規定されている。本実施例では、素子温
度Ｔが低いときにはピエゾ素子３０が短時間で所定の伸
張量に達し、同素子温度Ｔが上昇するに従い、ピエゾ素
子３０が所定伸張量となるのに要する時間が長くなるこ
とから、素子温度Ｔが低いときには変位遅れΔｔが小さ
く、同素子温度Ｔの上昇にともない変位遅れΔｔが増加
するようなマップが規定されている。

【００４３】次に、ＣＰＵ８１はステップ１０３へ移行
し、回転数センサ４３によるそのときのエンジン回転数
ＮＥを読み込み、ステップ１０４で図１２のマップを用
い前記変位遅れΔｔを角度に変換する。すなわち、パイ
ロット噴射及び主噴射の開始・終了タイミングを算出す
るために、前記のように時間で定められた変位遅れΔｔ
を角度変換する。このマップには、エンジン回転数ＮＥ
毎に、変位遅れΔｔに相当する角度Δθが予め規定され
ている。つまり、このマップでは同一変位遅れΔｔであ
ってもエンジン回転数ＮＥに応じて角度Δθが異なって
おり、より詳しくはエンジン回転数ＮＥの上昇に応じて
角度Δθが大きくなるように規定されている。そして、
ＣＰＵ８１は図１２のマップを用い角度変換を行うとス
テップ１０５へ移行する。

【００４４】ステップ１０５においてＣＰＵ８１は、図
１３に示すように、そのときのパイロット噴射開始指令
角θ_1a、パイロット噴射終了指令角θ_2a、主噴射開始指
令角θ_3a及び主噴射終了指令角θ_4aからそれぞれ前記角
度Δθを減算して、各指令角θ_1a〜θ_4aを補正する。Ｃ
ＰＵ８１はこのにようにして求めた補正後のパイロット
噴射開始指令角θ_1b、パイロット噴射終了指令角θ_2b、
主噴射開始指令角θ_3b及び主噴射終了指令角θ_4bに基づ
きそれらの指令角θ_1b〜θ_4bに相当するタイミングで、
駆動回路９６を介してピエゾ素子３０を充電又は放電さ
せる。これにより、ピエゾスピル弁２３が駆動され、パ
イロット噴射及び主噴射が実行される。

【００４５】このように、本実施例ではピエゾスピル弁
２３に熱電対７７を装着し、その熱電対７７によって検
出されたピエゾ素子３０の素子温度Ｔに応じた変位遅れ
Δｔをマップから求め（ステップ１０２）、その変位遅
れΔｔを角度Δθに変換し（テップ１０４）、その値を
パイロット噴射及び主噴射を行うための指令角θ_1a〜θ
_4aから減算するようにした（ステップ１０５）ので、こ
の減算により変位遅れの影響を相殺することができる。

【００４６】そのため、素子温度の低下に従って圧電素
子への印加電圧を高くすることにより充電電荷を一定に
保ち、一定の伸び量を得るようにした従来技術とは異な
り、素子温度Ｔが上昇した場合には、ピエゾ素子３０が
所定の伸張量に達するまでに要する時間（圧電素子の応
答時間）が増加するものの、本実施例ではその増加分を
前記のように充放電タイミングを早めることによって補
償できる。これにより、素子温度Ｔに左右されることな
く安定したタイミングでパイロット噴射を行うことがで
き、排気エミッション上有利である。

【００４７】また、本実施例では変位遅れΔｔを角度に
変換する際に、同一変位遅れΔｔであってもエンジン回
転数ＮＥの上昇にともない角度Δθが大きくなるような
マップを用いたので、エンジン回転数ＮＥの変動による
角度Δθの変動も補償でき、従って、単に変位遅れΔｔ
から角度変換した場合に比べ、燃料噴射時期等の制御の
精度をさらに向上できる。

【００４８】なお、本発明は前記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、例えば以下のように発明の趣旨から
逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。前記実施例で
は、ピエゾ素子３０に熱電対７７を接触させて、そのピ
エゾ素子３０の素子温度Ｔを直接検出するようにした
が、このピエゾ素子３０の近傍の燃料、例えば高圧室１
５内の燃料や変圧室２７内の燃料の温度を検出して、こ
れをピエゾ素子３０の素子温度として代表させてもよ
い。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、素
子温度検出センサにより圧電素子の温度を検出し、その
検出された温度が上昇するに従い、基本タイミング算出
手段による圧電素子の充放電タイミングを早めるように
したので、素子温度が上昇して圧電素子変位の応答時間
が長くなってもその変位遅れを補償することができ、パ
イロット噴射を所定のタイミングで実行し、燃料噴射時
期及び燃料噴射量の制御の精度を向上することができる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念構成図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例における燃料噴射
ポンプ及びディーゼルエンジンの概略構成を示す図であ
る。

【図３】図２における燃料噴射ポンプを拡大して示す図
である。

【図４】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図５】一実施例において、プランジャが復動して高圧
室内に燃料が吸入される状態を示す部分断面図である。

【図６】一実施例において、図５の状態からプランジャ
が往動して高圧室内の燃料が加圧される状態を示す部分
断面図である。

【図７】一実施例において、図６の状態からピエゾ素子
が伸張してスピル通路が閉塞された状態を示す部分断面
図である。

【図８】一実施例において、燃料が噴射される状態を示
す部分断面図である。

【図９】一実施例において、図８の状態からピエゾ素子
が収縮して燃料噴射が終了する状態を示す部分断面図で
ある。

【図１０】一実施例において、噴射指令角補正処理を説
明するためのフローチャートである。

【図１１】一実施例において、素子温度に対する変位遅
れが定められたマップを示す図である。

【図１２】一実施例において変位遅れを角度に変換する
ために、その変位遅れとエンジン回転数とに対する角度
が定められたマップを示す図である。

【図１３】一実施例においてピエゾスピル弁に出力され
る制御信号のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…燃料噴射ポンプ、２…ディーゼルエンジン、４…燃
料噴射弁としての燃料噴射ノズル、１２…プランジャ、
１５…高圧室、３０…圧電素子としてのピエゾ素子、７
７…素子温度検出センサとしての熱電対、８１…基本タ
イミング算出手段及びタイミング補正手段を構成するＣ
ＰＵ、θ₀…基準となるクランク角

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】ディーゼルエンジンの回転に基づくプラ
ンジャの往復動により高圧室内へ燃料を吸入及び加圧
し、その高圧室で加圧された高圧燃料を燃料噴射弁に供
給する燃料噴射ポンプに設けられるものであって、充放電により伸縮動作して前記高圧室内の燃料の圧力を
調整し、前記燃料噴射弁にて主噴射及び同主噴射に先立
つパイロット噴射を行わせる燃料噴射制御用圧電素子
と、前記ディーゼルエンジンの所定のクランク角を基準とし
た所定タイミングでのパイロット噴射を行うべく前記圧
電素子の充放電タイミングを算出する基本タイミング算
出手段と、前記圧電素子の温度を検出する素子温度検出センサと、前記素子温度検出センサにより検出された温度が上昇す
るに従い、前記基本タイミング算出手段による圧電素子
の充放電タイミングを早めるタイミング補正手段とを備
えたことを特徴とする燃料噴射制御用圧電素子の駆動制
御装置。