JPH079204B2 - ディーゼル機関のパイロット噴射制御装置 - Google Patents

ディーゼル機関のパイロット噴射制御装置

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JPH079204B2
JPH079204B2 JP19895088A JP19895088A JPH079204B2 JP H079204 B2 JPH079204 B2 JP H079204B2 JP 19895088 A JP19895088 A JP 19895088A JP 19895088 A JP19895088 A JP 19895088A JP H079204 B2 JPH079204 B2 JP H079204B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼル機関のパイロット噴射制御装置に関
する。
〔従来の技術〕
ディーゼル機関においてパイロット噴射を制御するため
に、燃料で満たされかつプランジャによって加圧される
燃料加圧室と、燃料加圧室に連結されかつ燃料加圧室の
燃料圧が予め定められた圧力を越えたときに開弁する燃
料噴射弁と、燃料加圧室に連通する可変容積室と、可変
容積室の容積を制御する圧電素子とを具備し、圧電素子
が可変容積室内の燃料圧に比例した電圧を発生し、圧電
素子の発生電圧が予め定められた基準電圧を越えたとき
に圧電素子を伸長駆動して可変容積室の容積を減少させ
ることによりパイロット噴射を開始させるようにしたパ
イロット噴射制御装置が公知である(特開昭61−25925
号公報参照)。このパイロット噴射制御装置では燃料圧
が予め定められた燃料圧よりも高くなったときに圧電素
子を伸長駆動して燃料加圧室内の燃料圧を高めることに
よりパイロット噴射を開始させ、次いで予め定められた
一定時間が経過したときに圧電素子を収縮させて燃料加
圧室内の燃料圧を低下させることによりパイロット噴射
を停止させ、次いでプランジャによって再び燃料加圧室
内の燃料圧が高められたときにメイン噴射を開始させる
ようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら実際には圧電素子の発生電圧が基準電圧を
越えたことを検出してから実際に圧電素子が伸長するま
でに一定の時間を要する。従って機関回転数が増大する
につれてパイロット噴射が開始されるクランク角、即ち
パイロット噴射時期が次第に遅れるためにパイロット噴
射とメイン噴射がくっついてしまい、パイロット噴射が
開始されてからメイン噴射が完了するまで燃料噴射が切
れ目なく連続して行なわれる。ところがこのようにパイ
ロット噴射とメイン噴射がくっつくと実質的にパイロッ
ト噴射が行なわれなかったのと同じになり、斯くして着
火おくれをなくして急激な圧力上昇を阻止するというパ
イロット噴射の利点が得られなくなるという問題があ
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燃料で満た
されかつプランジャによって加圧される燃料加圧室と、
燃料加圧室に連結されかつ燃料加圧室内の燃料圧が予め
定められた圧力を越えたときに開弁する燃料噴射弁と、
燃料加圧室に連通する可変容積室と、可変容積室の容積
を制御する圧電素子とを具備し、圧電素子が可変容積室
内の燃料圧に応じた電圧を発生し、圧電素子の発生電圧
が予め定められた基準電圧を越えたときに圧電素子を伸
長駆動して可変容積室の容積を減少させることによりパ
イロット噴射を開始させるようしたパイロット噴射制御
装置において、上述の基準電圧を機関回転数の増大に応
じて低下させると共に圧電素子を伸長駆動してから収縮
駆動するまでの時間を機関回転数の増大に応じて短かく
するようにしている。
〔作用〕
基準電圧を機関回転数の増大に応じて低下させると機関
回転数の増大に伴なって基準電圧の検出時期が早まるた
めにパイロット噴射が開始されるクランク角、即ちパイ
ロット噴射時期が遅れるのが防止される。その結果、パ
イロット噴射とメイン噴射がくっつかなくなり、パイロ
ット噴射がメイン噴射に対して独立して行なわれる。
〔実施例〕
第1図に分配型燃料噴射ポンプ1の一部を示す。分配型
燃料噴射ポンプ1は機関によって駆動され、その内部に
低圧燃料ポンプ(図示せず)と回転カムプレート(図示
せず)と、低圧燃料ポンプから吐出された低圧燃料で満
された低圧燃料室(図示せず)を具備する。プランジャ
2は回転カムプレートによって回転しつつ軸方向に摺動
せしめられ、プランジャ2の先端部に燃料加圧室3が形
成される。プランジャ2が左方に移動すると図示しない
燃料供給ポートが燃料加圧室3内に開口し、この燃料供
給ポートから低圧燃料室内の低圧燃料が燃料加圧室3内
に供給される。一方、プランジャ2が右方に移動すると
燃料供給ポートがプランジャ2によって閉鎖され、その
後プランジャ2が右方に移動するにつれて燃料加圧室3
内の燃料が加圧される。
プランジャ2内には燃料加圧室3からプランジャ2の軸
線に沿って延びる燃料流出孔4が形成される。燃料流出
孔4の最奥部には燃料吐出孔5が形成され、この燃料吐
出孔5はプランジャ2上に摺動可能に挿着されたスピル
リング6によって開閉制御される。このスピリング6は
例えばアクセルペダルに連結されてアクセルペダル6の
踏込み量に応じてプランジャ2の軸線方向に摺動せしめ
られ、それによってメイン噴射の噴射完了時期を制御す
る。また、プランジャ2内には燃料流出孔4から半径方
向に延びる燃料吐出孔7が形成され、この燃料吐出孔7
はプランジャ2が回転しつつ往復動する間に燃料吐出通
路8と連通する。この燃料吐出通路8は燃料噴射弁9に
連結される。
燃料噴射ポンプ1は更にパイロット噴射制御装置10を具
備する。このパイロット噴射制御装置10はそのハウジン
グ11内に摺動可能に挿入されたピストン12と、ピストン
12とハウジング11間に挿入された圧電素子13と、ピスト
ン12を常時下方に向けて押圧する圧縮ばね14と、ピスト
ン12の頂部によって画定された可変容積室15とを具備
し、可変容積室15は燃料流通路16に連結される。プラン
ジャ2内には燃料流出孔4から半径方向に延びる燃料流
通孔17が形成され、この燃料流通孔17はプランジャ2が
回転しつつ摺動する間に燃料流通路16と連通する。
燃料流通路17が燃料流通路16に連通すると可変容積室15
が燃料加圧室3に連通する。
圧電素子13は一対の端子20、21を具備し、これに一対の
端子20、21は圧電素子駆動回路22に接続される。圧電素
子駆動回路22は第1のサイリスタS1と、昇圧用コイルL1
と、第2のサイリスタS2と、昇圧用コイルL2と、コンデ
ンサCからなる。第1サイリスタS1がオンになると圧電
素子13に電圧が印加され、コンデンサCにチャージされ
た電荷がコイルL1を介して圧電素子13にチャージされ
る。圧電素子13に電荷がチャージされると圧電素子13が
軸方向に伸長し、その結果可変容積室15の容積が減少せ
しめられる。次いで第2サイリスタS2がオンになると圧
電素子13にチャージされた電荷がコイルL2を介してディ
スチャージされ、圧電素子13の端子電圧が低下する。電
荷がディスチャージされると圧電素子13は軸方向に収縮
し、その結果可変容積室15の容積が増大せしめられる。
各サイリスタS1、S2は電子制御ユニット30の出力信号に
基づいて制御される。
電子制御ユニット30はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス31によって相互に接続されたROM(リ
ードオンリメモリ)32と、RAM(ランダムアクセスメモ
リ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35
および出力ポート36を具備する。圧電素子13の端子電圧
はAD変換器37を介して入力ポート35に入力され、更に入
力ポート35には機関回転数を表わす出力パルスを発生す
る回転数センサ23が接続される。一方、出力ポート36は
対応する駆動回路38、39を介して第1サイリスタS1のゲ
ートおよび第2サイリスタS2のゲートに接続される。
第2図は圧電素子13の端子電圧V、加圧燃料室3内の燃
料圧Pおよび燃料噴射弁9の噴射率Qのタイムチャート
を示す。次に第1図および第2図を参照しつつパイロッ
ト噴射の制御方法について説明する。
プランジャ2により加圧燃料室3内の燃料の加圧作用が
開始されると燃料吐出孔7が燃料吐出通路8と連通し、
燃料流通孔17が燃料流通路16と連通する。従って燃料加
圧室3内の燃料圧が燃料噴射弁9に加わり、可変容積室
15内にも加わる。このときにはまだ燃料噴射弁9からの
燃料噴射は行なわれない。一方、プランジャ2による燃
料加圧作用が開始されて燃料加圧室3内の燃料圧が高ま
り、それに伴なって可変容積室15内の燃料圧が高まると
圧電素子13に加わる荷重が増大する。圧電素子13に荷重
が加わると圧電素子13には端子電圧Vが発生し、この端
子電圧Vは可変容積室15内の燃料圧にほぼ比例する。従
って第2図の区間t1、t2で示されるように圧電素子13の
端子電圧Vは徐々に増大する。次いで第2図のt2におい
て端子電圧Vが基準電圧Vthに達すると第1サイタスタS
1がオンとされて圧電素子13に電圧が印加され、圧電素
子13が伸長せしめられる。その結果、可変容積室15の容
積が減少するため燃料加圧室3内の燃料圧Pが上昇し、
パイロット噴射が開始される。次いで圧電素子13に端子
電圧が印加されてから時間T(第2図)を経過したt3
おいて第2サイリスタS2がオンとされ、圧電素子13の端
子電圧が下降して圧電素子13が収縮せしめられる。その
結果、可変容積室15の容積が増大するために燃料加圧室
3内の燃料圧が低下し、パイロット噴射が停止する。次
いでプランジャ2が更に右方に移動すると燃料流通孔17
と燃料流通路16との連通が遮断され、燃料加圧室3内の
燃料圧Pが再び上昇を開始する。ついで燃料加圧室3内
の燃料圧Pが燃料噴射弁9の開弁圧を越えるとメイン噴
射が開始される。次いでプランジャ2が更に右方に移動
して燃料吐出孔5が解放されるとメイン噴射が停止せし
められる。
ところで前述したように実際には圧電素子13の発生電圧
が基準電圧Vthを越えたことを検出してから実際に圧電
素子13が伸長するまでに一定の時間を要する。従って基
準電圧Vthを一定に維持しておくと機関回転数が増大す
るにつれてパイロット噴射が開始されるクランク角、即
ちパイロット噴射時期が次第に遅れるためにパイロット
噴射とメイン噴射がくっついてしまい、パイロット噴射
が開始されてからメイン噴射が完了するまで燃料噴射が
切れ目なく連続して行なわれることになる。
そこで本発明ではパイロット噴射をメイン噴射から独立
して行なわせるために第3図(a)に示すように機関回
転数Nが増大するにつれて基準電圧Vthを低下させるよ
うにしている。基準電圧Vthを機関回転数Nの増大に応
じて低下させると機関回転数Nの増大に伴なってパイロ
ット噴射が開始されるクランク角、即ちパイロット噴射
時期が遅れるのが防止される。その結果、パイロット噴
射とメイン噴射がくっつかなくなり、パイロット噴射が
メイン噴射に対して独立して行なわれることになる。な
お、基準電圧Vthを低下しすぎると誤作動を生ずるおそ
れがあるので第3図(a)に示されるように機関回転数
Nが一定回転数以上で基準電圧Vthを一定としている。
また、圧電素子13に電荷をチャージしてからディスチャ
ージするまでの時間Tもパイロット噴射とメイン噴射と
を完全に分離することに影響を与える。従って第3図
(b)に示されるように圧電素子13に電荷をチャージし
てからディスチャージするまでの時間Tも機関回転数N
が増大するにつれて短かくすることが好ましい。なお、
圧電素子13に電荷をチャージしてからディスチャージす
るまでの時間Tが短かくなりすぎると実際にパイロット
噴射を行なうことが不可能となり、従って第3図(b)
に示されるように機関回転数Nが一定回転数以上で時間
Tを一定としている。
第4図はパイロット噴射開始を制御するルーチンを示し
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4図を参照するとまず始めにステップ40においてパイ
ロット噴射時にセットされるクラグがセットされている
か否かが判別される。パイロット噴射が行なわれていな
いときはフラグがリセットされており、このときにはス
テップ41に進んで回転数センサ23の出力信号に基づき第
3図(a)に示す関係から基準電圧Vthが計算される。
なお、第3図(a)に示す関係は予めROM32内に記憶さ
れている。次いでステップ42では圧電素子13の発生電圧
Vが基準電圧Vthよりも大きいか否かが判別される。V
>Vthであればステップ43に進んで第1サイリスタS1
オンとする駆動信号が発生される。次いでステップ44に
おいて第3図(b)に示す関係に基づき圧電素子13をチ
ャージしてからディスチャージするまでの時間Tが計算
される。なお、第3図(b)に示す関係は予めROM32内
に記憶されている。次いでステップ45ではフリーランカ
ウンタの現在の時刻に時間Tを加えたカウント値C0がフ
リーランカウンタのレジスタにセットされる。次いでス
テップ46においてフラグがセットされる。
第5図はパイロット噴射停止を制御するためのルーチン
を示しており、このルーチンは実際にはフリーランカウ
ンタのカウント値Cとレジスタに記憶されたカウント値
C0が一致したときに実行される。即ち、ステップ50にお
いてC=C0であると判断されるとステップ51に進んで第
2サイリスタS2をオンにする駆動信号が発生せしめら
れ、次いでステップ52においてフラグがリセットされ
る。なお、このフラグはパイロット噴射に続くメイン噴
射が完了したときにリセットするようにしてもよい。
〔発明の効果〕
機関回転数にかかわらずパイロット噴射をメイン噴射に
対して完全に独立して行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は燃料噴射ポンプの一部の断面図、第2図は圧電
素子の端子電圧等の変化を示すタイムチャート、第3図
は機関回転数と基準電圧の関係等を示す線図、第4図は
パイロット噴射開始を制御するためのフローチャート、
第5図はパイロット噴射停止を制御するためのフローチ
ャートを示す。 1……燃料噴射ポンプ、2……プランジャ、3……燃料
加圧室、9……燃料噴射弁、10……パイロット噴射制御
装置、13……圧電素子、15……可変容積室。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料で満たされかつプランジャによって加
    圧される燃料加圧室と、該燃料加圧室に連結されかつ燃
    料加圧室内の燃料圧が予め定められた圧力を越えたとき
    に開弁する燃料噴射弁と、該燃料加圧室に連通する可変
    容積室と、該可変容積室の容積を制御する圧電素子とを
    具備し、該圧電素子が可変容積室内の燃料圧に応じた電
    圧を発生し、圧電素子の発生電圧が予め定められた基準
    電圧を越えたときに圧電素子を伸長駆動して可変容積室
    の容積を減少させることによりパイロット噴射を開始さ
    せるようにしたパイロット噴射制御装置において、上記
    基準電圧を機関回転数の増大に応じて低下させると共に
    圧電素子を伸長駆動してから収縮駆動するまでの時間を
    機関回転数の増大に応じて短かくするようにしたディー
    ゼル機関のパイロット噴射制御装置。
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