JPS61286540A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、例えばディーゼルエンジンの各気筒に対し
て設定される燃料噴射弁から、燃料噴射タイミングに対
応して燃料を噴射制御させる、特に圧電素子（ＰＺＴ）
を用いた燃料噴射制御装置に関する。

［背景技術］ 例えば、ディーゼルエンジンに対して設定される燃料噴
射機構は、エンジンによって駆動される燃料噴射ポンプ
の燃料吐出】、燃料噴射時期等を、上記エンジンの運転
状態に適合した最適状態に設定するために、ガバナー、
タイマー機構等の複雑な調整機構を必要とするものであ
った。

このような問題点を解決するために、例えば特開昭５９
−１８３０６９号公報に示されるように圧電素子を用い
てアクチェータ機構を構成し、この機構によって構成し
た燃料噴射弁や燃料噴射ポンプによって、燃料噴射量、
噴射時期等を決定し、制御しようとすることが考えられ
ている。

このような機構に使用される圧電素子は、高電圧を印加
することによって伸長制御されるものであり、特に微少
量の高速制御を実行させるために効果的に使用される。

そして、このような圧電素子を利用して、例えばポンプ
を構成する場合には、圧電素子に対して高電圧を印加制
御し、圧電素子を伸長制御することによって吐出動作が
実行されるようにしている。したがって、このような圧
電素子を利用して構成される例えばポンプにあっては、
圧電素子の高速性にもかかわらず、駆動電源の瞬間電流
供給性能によってその吐出性能が決定されるようになる
。すなわち、圧電素子に対する高圧電源の容量によって
動作特性が決定されるようになるものであり、例えばこ
の圧電素子を利用して燃料噴射制御機構を構成する場合
には、大規模の高圧Ｍｌ！装置を設定しなければならな
い。

また、圧電素子の伸長動作特性は、温度、印加電圧の周
波数等によって変動するものであり、一定圧、一定態力
の燃料噴射性能を期待することが困難である。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特に
高圧電源装置を設定することなく、常に一定圧力の燃料
吐出制御が実行されるようにし、圧電素子本来の高速動
作特性を効果的に利用できるようにする、例えばディー
ゼルエンジンに対して効果的に利用されるようにした燃
料噴射制御装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る燃料噴射制卸装置は、燃料噴
射弁に対して噴射燃料を供給するブースタポンプを、複
数の圧電素子を積層することによって構成した第１の圧
電機構を縮小することによって駆動されるピストンを備
えるように構成すると共に、エンジンの燃焼室に対して
第２の圧′１ＩＩＩＩ構を設定し、燃焼室の爆発工程に
おいて上記第２の圧電機構に電圧を発生させ、常時はこ
の電圧を上記第１の圧電機構に供給設定させるようにす
る。

そして、噴射タイミングでこの第１の圧１機構に設定さ
れる電圧を放電制御し、この圧電機構が縮小制御される
ようにするものである。

［作用〕 上記のように構成される燃料噴射側′ａ装置にあっては
、エンジンの爆発工程によって第２の圧電機構で高電圧
が発生され、この高電圧がブースタポンプの第１の圧電
機構に供給設定されてこの圧電機構を伸長設定し、燃料
噴射待機状態が設定されるようになる。そして、上記爆
発工程直前の燃料噴射タイミングで上記第１の圧電機構
に対する高電圧印加回路を短絡するようにすれば、この
圧電機構を伸長設定していた高電圧が放電されるよにな
り、圧電機構が縮小して燃料噴射動作が実行されるよう
になる。すなわち、特に高電圧電源を設定することなく
、第１の圧電機構の縮小動作で燃料噴射動作が実行され
るようになるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は例えばディーゼルエンジンの１つのシリンダ１
１に対応する部分を取出して示しているもので、このシ
リンダ１１の内部には、クランク軸に対して結合される
ピストン１２が設定され、このピストン１２によって燃
焼室１３が区画設定されるようになっている。そして、
この燃焼室１３に開放する状態で燃料噴射弁１４が設定
されるもので、この燃料噴射弁１４に対しては、ブース
タポンプ１５から噴射燃料が供給されるようになってい
る。すなわち、ブースタポンプ１５から圧力設定された
燃料が吐出されるようになると、燃料噴射弁１４でシリ
ンダ１１の燃焼室１３内に燃料が噴射制御されるように
なる。

このブースタポンプ１５は、シリンダ状容器１６に内部
に圧電ピストン機構１７が設定されるもので、この圧電
ピストン機構１７は、上記容器１６内に移動自在に設定
されたピストン１７１オよびこのピストン１７１を駆動
する複数の板状圧電素子を積層設定して構成した圧電機
構１７２とから構成される。そして、この圧電ピストン
機構１７は、第１の油室１８と第２の油ｖ１９とを区画
設定するもので、第１の油室１８に対する受圧面積を第
２の油室１９に対する受圧面積より充分に大きくなるよ
うに設定されている。そして、上記第１の油室１Ｂに対
しては、逆止弁２０を介して燃料タンク２１からの燃料
が予圧ポンプ２２を介して圧力設定された燃料として供
給設定されている。

また、上記第１の油室１８と第２の油室１９とは、燃料
通路２３によって連通されているもので、この通路２３
には第２の油室１９から第１の油室１８方向への燃料の
流れを阻止する逆止弁２４が設定されている。そして、
上記第２の油室１９は逆止弁２５を介して上記燃料噴射
弁１４に対して連通設定される。すなわち、圧電ピスト
ン機構１１が第１の油室１８方向に位置設定されている
場合は、第１の油室１８の燃料油が第２の油室１９に燃
料通路２３を介して導かれ、第２の油室１９に燃料が充
填設定されるようになるものであり、圧電ピストン機構
１７が第２の油室１９方向に駆動されたときに、この第
２の油室１９に充填設定された燃料油が吐出され、燃料
噴射弁１４から燃焼室１３内に噴射されるようになるも
のである。

上記シリンダ１１の燃焼室１３部分には、この燃焼室１
３に開放する状態で第２の圧電機構２６が設定されてい
る。この第２の圧電機構２６は、燃焼〒１３で爆発が発
生した場合に、この爆発圧力を受ける状態に設定されて
いるものであり、この爆発圧力を受けて電圧を発生する
ように設定されている。そして、この爆発検出状態とな
る電圧は、爆発検出信号としてエンジン制御ユニット２
７に対して供給すると共に、発生された高電圧状態の電
力も上記制御ユニツ１−２７に対して供給し、ブースタ
ポンプ１５の第１の圧電８Ｉ構１１２に対する駆動電源
として使用されるようにする。すなわち、ブースタポン
プ１５の第１の圧電機構１７２に対する制御電源は、エ
ンジン制御ユニッ１−２７から与えられるようにする。

すなわち、エンジン制御ユニット２７にあっては、第２
図で示すように第２の圧電機構２６で発生された電圧を
ダイオード２７１を介して第２の圧電機構１７２に供給
設定するようにしているものであり、燃焼室１３内の爆
発工程で発生した圧力は、第２の圧電機構２６で電圧に
変換され、第１の圧電機構１７２に対して伸長用の駆動
電源として印加設定されるようになる。この場合、ダイ
オード２１１によって第１の圧電機構１７２から電力が
放出されない状態となっているため、この圧電機構１１
２の伸長状態は保持設定される。そして、燃料噴射指令
に対応してＩＩ御されるスイッチ２１２が投入されたと
きに、第１の圧電機構１７２の印加電圧が放電制御され
、この第１の圧電機構１７２が縮小駆動されるようにな
る。

エンジンにあっては、その吸入、圧縮、爆発、および排
気の動作工程において、シリンダ１１の燃焼苗１３の圧
力が第３図の＜Ａ＞に示すように変化する。したがって
、この燃焼室１３に開放する状態で設定される第２の圧
Ｎ機構２６からは第３図（Ｂ）に示すように電圧が発生
される。そして、こ電圧が第１の圧電機構１７２に対し
てチャージ電圧として供給され、この第１の圧Ｎ機構１
７２を伸長設定するようになる。この場合、第１の圧１
ｔｌ構１７２に印加設定された電荷は、ダイオード２７
１によって放電されることが阻止され、第２の圧ＩＮｔ
ｌ構２６による発生電圧が低下しても第１の圧′Ｒ機構
１７２に対して設定された電圧は低下されない。すなわ
ち、圧電ピストン機構１７のピストン１７１は第１の油
室１８の方向に駆動位置され、第１油室１８の燃料油が
第２の油室１９に送り込まれるようになる。

そして、スイッチ２７２が投入されると、上記第１の圧
電機構１７２にチャージされた電荷が抵抗２１３に値に
よって定まる時定数にしたがって放電され、この第１の
圧電機構１７２に印加される電圧値が低下されて、この
第１の圧電機構１７２は縮小されるようになる。すなわ
ち、第１の圧電機構１７２に対する印加電圧の状態は、
第３図の（Ｃ）に示すようにスイッチ２７２の投入と共
に低下するよになり、圧電ピストン機構１７が第２の油
室１９の方向に移動される。そして、この第２の油室１
９から燃料噴射弁１４に対して充填燃料が吐出され、こ
の噴射弁１４から燃焼室１３に対する燃料噴射動作が実
行されるようになる。そして、この燃料噴射動作の終了
に対応してスイッチ２７２が開路され、次の爆発工程で
第１の圧電機構１７２に対するチャージ動作が実行され
る。

ここで、上記燃料噴射動作時における第２の油室１９か
らの燃料吐出圧力Ｐは、ピストン１７１の第１の油室１
８に対する受圧面積を８１、ピストン１７１の第２の油
室１９に対する受圧面積を８２とし、予圧ポンプ２２の
吐出圧力をｐｏとした場合、Ｐ−Ｐｏ　ｘ　（８１／８
２　） となり、充分に高圧で燃料噴射動作が実行されるように
なる。

また、このような燃料噴射動作制御を実行する場合に、
燃料噴射量を上記第１の圧電機構１１２において実行さ
せるようにすることも可能である。

すなわち、エンジン制御ユニット２７にあっては、詳細
は図示していないが、エンジンの運転状態を検出する各
種センサ類からの信号が供給されているもので、これら
検出信号に基づいて、燃料噴射時期と共に燃料噴射量を
演算している。したがって、この演算導出された燃料噴
射量に対応して第１の圧電機構１１２に対する印加電圧
値を制御し、この圧電機構１７２に対して供給設定され
る電圧値を制御して、ピストン１７１の位置を設定する
ようにすれば、このブースタポンプ１５からの燃料吐出
量、すなわち噴射燃料車が設定制御されるようになるも
のである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る燃料噴射制御装置にあって
は、圧電素子を利用する状態で燃料噴射を高速制御でき
るものであるが、このように圧電素子を用いる状態にあ
りながら、特別の高電圧電源を必要としないものであり
る。したがって、非常に小型で且つ簡易に構成できるも
のである。また、圧電素子を縮小制御する状態で燃料噴
射動作が実行されるものであるため、安定して一定圧、
一定能力の噴射特性が容易に設定できるものであり、圧
電素子の高速動作特性を効果的に利用して燃料噴射制御
がされるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係・る燃料噴射制御装置
を説明する構成図、第２図は上記実施例で使用される圧
電機構に対する電源の構成状態を説明する図、第３図は
上記装置の噴射動作状態を説明する図である。 １１・・・シリンダ、１２・・・ピストン（エンジンの
）、１３・・・燃焼室、１４・・・燃料噴射弁、１５・
・・ブースタポンプ、１７・・・圧電ピストン機構、１
７１・・・ピストン、１１２・・・第１の圧電機構、１
８．１９・・・第１および第２の油室、２Ｇ・・・第２
の圧電機構、２１・・・エンジン制御ユニット。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１１１ 第２図 カ 第３！Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　圧力設定された燃料油が供給設定される第１の油室と
   燃料噴射弁に連通される第２の油室とを区画し第１の油
   室に対する受圧面積を第２の油室に対する受圧面積より
   充分大きく設定したピストン、および電圧印加状態で伸
   長状態に設定され上記ピストンを上記第１の油室方向に
   変位設定させ印加電圧が低下される状態で縮小されて上
   記ピストンを上記第２の油室方向に移動させる第１の圧
   電機構を備えたブースタポンプと、 上記燃料噴射弁の設定されるエンジンのシリンダ内の燃
   焼室に開放設定され、この燃焼室内の爆発工程で電圧が
   発生されるようにした第２の圧電機構と、 この第２の圧電機構で発生された電圧を上記第１の圧電
   機構に供給設定し、この第１の圧電機構を伸長設定する
   手段と、 燃料噴射タイミングに対応して上記第１の圧電機構に印
   加設定される電圧を放電制御する手段と、 を具備したことを特徴とする燃料噴射制御装置。