JP3344134B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents
内燃機関の燃料噴射装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料噴射装置
に関し、特に、内燃機関（以下単に機関と記す）の１燃
焼サイクルに必要な機関の全気筒に噴射する燃料を燃料
ポンプにより燃料蓄圧室に１回の圧送で供給する内燃機
関の燃料噴射装置に関する。
に関し、特に、内燃機関（以下単に機関と記す）の１燃
焼サイクルに必要な機関の全気筒に噴射する燃料を燃料
ポンプにより燃料蓄圧室に１回の圧送で供給する内燃機
関の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料ポンプから吐出された高圧の燃料を
燃料供給管を介して燃料蓄圧室に供給し、燃料蓄圧室内
の高圧燃料を噴射管を介して燃料噴射弁に供給し、燃料
蓄圧室内の燃料圧を検出してこの燃料圧が機関の運転状
態に応じて変化する目標燃料圧となるように燃料ポンプ
の吐出量を制御するようにした機関が公知である。特開
平４−３１１６７０号公報にはこのような燃料噴射装置
が開示されている。
燃料供給管を介して燃料蓄圧室に供給し、燃料蓄圧室内
の高圧燃料を噴射管を介して燃料噴射弁に供給し、燃料
蓄圧室内の燃料圧を検出してこの燃料圧が機関の運転状
態に応じて変化する目標燃料圧となるように燃料ポンプ
の吐出量を制御するようにした機関が公知である。特開
平４−３１１６７０号公報にはこのような燃料噴射装置
が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この燃料噴射装置は、
燃料噴射弁から燃料を噴射する毎に噴射に必要な燃料を
燃料蓄圧室に燃料ポンプにより圧送する必要がある。そ
れゆえ燃料ポンプの圧送すなわち燃料ポンプのシリンダ
内のピストン往復運動が頻繁に行われ、シリンダとピス
トン間に発生するフリクションにより燃料ポンプの耐久
性が損なわれるという問題が生じる。
燃料噴射弁から燃料を噴射する毎に噴射に必要な燃料を
燃料蓄圧室に燃料ポンプにより圧送する必要がある。そ
れゆえ燃料ポンプの圧送すなわち燃料ポンプのシリンダ
内のピストン往復運動が頻繁に行われ、シリンダとピス
トン間に発生するフリクションにより燃料ポンプの耐久
性が損なわれるという問題が生じる。
【０００４】それゆえ本発明は前記問題を解決し、すな
わち燃料ポンプのシリンダ内におけるピストン往復運動
の回数を減少し、ピストン往復運動により生じるフリク
ションを減らし燃料ポンプの寿命を延ばし、またピスト
ン往復運動時に生じる作動音を低減することを目的とす
る。
わち燃料ポンプのシリンダ内におけるピストン往復運動
の回数を減少し、ピストン往復運動により生じるフリク
ションを減らし燃料ポンプの寿命を延ばし、またピスト
ン往復運動時に生じる作動音を低減することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本ブロ
ック構成図である。前記目的を達成する本発明による内
燃機関の燃料噴射装置は、燃料ポンプから吐出された高
圧燃料を燃料供給管を介して燃料蓄圧室に供給し、該燃
料蓄圧室の高圧燃料を噴射管を介して複数の燃料噴射弁
に供給し、前記燃料蓄圧室内の燃料圧を検出して該燃料
圧が該機関の運転状態に応じて変化する目標燃料圧とな
るように燃料ポンプの吐出量を制御するようにした内燃
機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射弁の各々か
ら対応する前記機関の各々の気筒に前記高圧燃料を噴射
する毎に変化する前記燃料圧を検出する燃圧検出手段
と、前記機関の全気筒への噴射が完了する毎に前記燃圧
検出手段により検出された前記燃料圧に基づき前記燃料
ポンプによる吐出燃料圧力を算出する吐出燃圧算出手段
と、前記燃料蓄圧室に前記吐出燃料圧力とする燃料量を
圧送するように前記燃料ポンプを制御する圧送量制御手
段と、を備えたことを特徴とする。
ック構成図である。前記目的を達成する本発明による内
燃機関の燃料噴射装置は、燃料ポンプから吐出された高
圧燃料を燃料供給管を介して燃料蓄圧室に供給し、該燃
料蓄圧室の高圧燃料を噴射管を介して複数の燃料噴射弁
に供給し、前記燃料蓄圧室内の燃料圧を検出して該燃料
圧が該機関の運転状態に応じて変化する目標燃料圧とな
るように燃料ポンプの吐出量を制御するようにした内燃
機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射弁の各々か
ら対応する前記機関の各々の気筒に前記高圧燃料を噴射
する毎に変化する前記燃料圧を検出する燃圧検出手段
と、前記機関の全気筒への噴射が完了する毎に前記燃圧
検出手段により検出された前記燃料圧に基づき前記燃料
ポンプによる吐出燃料圧力を算出する吐出燃圧算出手段
と、前記燃料蓄圧室に前記吐出燃料圧力とする燃料量を
圧送するように前記燃料ポンプを制御する圧送量制御手
段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明の内燃機関の燃料噴射装置は、機関の複
数の気筒に対応した燃料噴射弁から機関の１燃焼サイク
ルに噴射される燃料量を燃料ポンプによる１回のピスト
ン往復運動で燃料蓄圧室に供給するのでピストン往復運
動の回数が減少しそれにより生じるフリクションが減少
する。
数の気筒に対応した燃料噴射弁から機関の１燃焼サイク
ルに噴射される燃料量を燃料ポンプによる１回のピスト
ン往復運動で燃料蓄圧室に供給するのでピストン往復運
動の回数が減少しそれにより生じるフリクションが減少
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本ブロ
ック構成図である。前記目的を達成する本発明による内
燃機関の燃料噴射装置は、１燃焼サイクルにピストンが
１往復運動する燃料ポンプから吐出された高圧燃料を燃
料供給菅を介して複数の燃料蓄圧室に供給し、該燃料蓄
圧室の高圧燃料を噴射菅を介して複数の燃料噴射弁に供
給し、前記燃料蓄圧室内の燃料圧を検出して該燃料圧が
該機関の運転状態に応じて変化する目標燃料圧となるよ
うに前記燃料ポンプの吐出量を制御するようにした内燃
機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射弁の各々か
ら対応する前記機関の気筒の各々に前記高圧燃料を噴射
する毎に変化する前記燃料圧を検出する燃圧検出手段
と、前記機関の全気筒への噴射が完了する毎に前記燃圧
検出手段により検出された前記燃料圧に基づき前記燃料
ポンプによる吐出燃料圧力を算出する吐出燃圧算出手段
と、前記燃料蓄圧室に前記吐出燃料圧力とする燃料量を
圧送するように前記燃料ポンプを制御する圧送量制御手
段と、を備えたことを特徴とする。
ック構成図である。前記目的を達成する本発明による内
燃機関の燃料噴射装置は、１燃焼サイクルにピストンが
１往復運動する燃料ポンプから吐出された高圧燃料を燃
料供給菅を介して複数の燃料蓄圧室に供給し、該燃料蓄
圧室の高圧燃料を噴射菅を介して複数の燃料噴射弁に供
給し、前記燃料蓄圧室内の燃料圧を検出して該燃料圧が
該機関の運転状態に応じて変化する目標燃料圧となるよ
うに前記燃料ポンプの吐出量を制御するようにした内燃
機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射弁の各々か
ら対応する前記機関の気筒の各々に前記高圧燃料を噴射
する毎に変化する前記燃料圧を検出する燃圧検出手段
と、前記機関の全気筒への噴射が完了する毎に前記燃圧
検出手段により検出された前記燃料圧に基づき前記燃料
ポンプによる吐出燃料圧力を算出する吐出燃圧算出手段
と、前記燃料蓄圧室に前記吐出燃料圧力とする燃料量を
圧送するように前記燃料ポンプを制御する圧送量制御手
段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】切換制御弁１７が大気通路１８と圧力制御
室１３との連通を遮断しているときには燃料蓄圧室２２
内の高圧の燃料は一方では燃料通路２０内に供給され、
他方では燃料供給口１９、切換制御弁１７の内部、圧力
制御室１３および逆止弁１４を介して背圧室１２内に供
給される。このときニードル１１の頂面に作用する燃料
圧によってニードル１１はノズル口１０を閉鎖してい
る。次いでソレノイド１６が付勢されて切換制御弁１７
が上昇すると燃料供給口１９と圧力制御室１３との連通
が遮断され、圧力制御室１３が大気通路１８に連通され
る。このとき背圧室１２の燃料が絞り１５および圧力制
御室１３を介して大気通路１８内に徐々に流出する。そ
の結果、背圧室１２内の燃料圧が徐々に減少するために
ニードル１１が徐々に上昇して燃料噴射が開始される。
ソレノイド１６が消勢されると切換制御弁１７によって
圧力制御室１３と大気通路１８との連通が遮断されると
共に燃料が逆止弁１４を介して背圧室１２内に供給さ
れ、燃料噴射が停止される。
室１３との連通を遮断しているときには燃料蓄圧室２２
内の高圧の燃料は一方では燃料通路２０内に供給され、
他方では燃料供給口１９、切換制御弁１７の内部、圧力
制御室１３および逆止弁１４を介して背圧室１２内に供
給される。このときニードル１１の頂面に作用する燃料
圧によってニードル１１はノズル口１０を閉鎖してい
る。次いでソレノイド１６が付勢されて切換制御弁１７
が上昇すると燃料供給口１９と圧力制御室１３との連通
が遮断され、圧力制御室１３が大気通路１８に連通され
る。このとき背圧室１２の燃料が絞り１５および圧力制
御室１３を介して大気通路１８内に徐々に流出する。そ
の結果、背圧室１２内の燃料圧が徐々に減少するために
ニードル１１が徐々に上昇して燃料噴射が開始される。
ソレノイド１６が消勢されると切換制御弁１７によって
圧力制御室１３と大気通路１８との連通が遮断されると
共に燃料が逆止弁１４を介して背圧室１２内に供給さ
れ、燃料噴射が停止される。
【０００９】一方、燃料ポンプ２はプランジャ３０と、
プランジャ３０の頂部によって画定された加圧室３１と
を備える。プランジャ３０の下方には機関によって駆動
されるカム３２が設けられ、プランジャ３０の下端部に
はカム３２上を転動するローラ３３が回転可能に取り付
けられる。従って、カム３２が回転するとそれに伴って
プランジャ３０が上下動されることが判る。加圧室３１
の下方には燃料供給ポート３４が開口しており、加圧室
３１の上方部は逆止弁３６および燃料供給管３７を介し
て燃料蓄圧室２２に連結される。また、加圧室３１の頂
部にはソレノイド３８によって駆動される制御弁３９が
設けられ、加圧室３１は制御弁３９を介して燃料逃がし
通路４０に連結される。
プランジャ３０の頂部によって画定された加圧室３１と
を備える。プランジャ３０の下方には機関によって駆動
されるカム３２が設けられ、プランジャ３０の下端部に
はカム３２上を転動するローラ３３が回転可能に取り付
けられる。従って、カム３２が回転するとそれに伴って
プランジャ３０が上下動されることが判る。加圧室３１
の下方には燃料供給ポート３４が開口しており、加圧室
３１の上方部は逆止弁３６および燃料供給管３７を介し
て燃料蓄圧室２２に連結される。また、加圧室３１の頂
部にはソレノイド３８によって駆動される制御弁３９が
設けられ、加圧室３１は制御弁３９を介して燃料逃がし
通路４０に連結される。
【００１０】カム３２は機関のクランクシャフトの１／
２の速度で回転され、プランジャ３０はクランク角７２
０°ＣＡ毎に１往復される。プランジャ３０が下方位置
にあるときには燃料供給ポート３４が加圧室３１内に開
口し、このとき燃料供給ポート３４から加圧室３１内に
燃料が供給される。次いでプランジャ３０が上昇される
がこのとき制御弁３９は開弁しているので加圧室３１内
の燃料は加圧されることなく燃料逃がし通路４０内に排
出される。次いでソレノイド３８が付勢されて制御弁３
９が閉弁されるとプランジャ３０が上昇するに連れて加
圧室３１内の燃料が加圧され、この加圧された燃料が逆
止弁３６および燃料供給管３７を介して燃料蓄圧室２２
内に供給される。
２の速度で回転され、プランジャ３０はクランク角７２
０°ＣＡ毎に１往復される。プランジャ３０が下方位置
にあるときには燃料供給ポート３４が加圧室３１内に開
口し、このとき燃料供給ポート３４から加圧室３１内に
燃料が供給される。次いでプランジャ３０が上昇される
がこのとき制御弁３９は開弁しているので加圧室３１内
の燃料は加圧されることなく燃料逃がし通路４０内に排
出される。次いでソレノイド３８が付勢されて制御弁３
９が閉弁されるとプランジャ３０が上昇するに連れて加
圧室３１内の燃料が加圧され、この加圧された燃料が逆
止弁３６および燃料供給管３７を介して燃料蓄圧室２２
内に供給される。
【００１１】図２に示されるように、燃料蓄圧室２２に
は燃料蓄圧室２２内の燃料圧を検出するための圧力セン
サ３が取り付けられ、この圧力センサ３、機関回転数を
検出する回転数センサ４およびアクセルペダルの踏み込
み量を検出する負荷センサ５が制御装置６に接続され
る。燃料噴射弁１のソレノイド１６は後述する燃料噴射
前のクランク角割込処理で求めた燃料噴射時間ニードル
１１がノズル口１０を開弁するように制御装置６の出力
信号に基づいて制御され、従って燃料噴射弁１からの燃
料噴射量は燃料蓄圧室２２内の燃料圧に基づいて制御さ
れる。燃料蓄圧室２２の目標燃料圧は機関負荷および機
関回転数の関数として予め演算により求めてＲＯＭに格
納しており、圧力センサ３により検出された燃料蓄圧室
２２内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２
のソレノイド３８は後述する制御装置６の出力信号に基
づいて制御される。燃料蓄圧室２２の目標燃料圧は概略
的に言うと機関負荷が高くなる程大きくなる。なお制御
装置６はデジタルコンピュータからなり、図示しないが
双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、入力回路および出力回路を備える。後述す
るフローチャートの処理を実行する。
は燃料蓄圧室２２内の燃料圧を検出するための圧力セン
サ３が取り付けられ、この圧力センサ３、機関回転数を
検出する回転数センサ４およびアクセルペダルの踏み込
み量を検出する負荷センサ５が制御装置６に接続され
る。燃料噴射弁１のソレノイド１６は後述する燃料噴射
前のクランク角割込処理で求めた燃料噴射時間ニードル
１１がノズル口１０を開弁するように制御装置６の出力
信号に基づいて制御され、従って燃料噴射弁１からの燃
料噴射量は燃料蓄圧室２２内の燃料圧に基づいて制御さ
れる。燃料蓄圧室２２の目標燃料圧は機関負荷および機
関回転数の関数として予め演算により求めてＲＯＭに格
納しており、圧力センサ３により検出された燃料蓄圧室
２２内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２
のソレノイド３８は後述する制御装置６の出力信号に基
づいて制御される。燃料蓄圧室２２の目標燃料圧は概略
的に言うと機関負荷が高くなる程大きくなる。なお制御
装置６はデジタルコンピュータからなり、図示しないが
双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、入力回路および出力回路を備える。後述す
るフローチャートの処理を実行する。
【００１２】図３は本発明による実施例の燃料蓄圧室内
の燃料圧変化を示すタイムチャートである。本図は４気
筒機関で全気筒の燃料噴射量を燃料ポンプ１回の圧送で
燃料蓄圧室に供給した例を示すものであり、燃料ポンプ
２の圧送により燃料蓄圧室２２内に供給された燃料が燃
料蓄圧室２２に連結された４つの燃料噴射弁１から４つ
の気筒（図示せず）に噴射されたときの燃料蓄圧室２２
内の燃料圧変化を示すものである。最上段は機関のクラ
ンク角度ＣＡ、上段は４つの燃料噴射弁１が開くタイミ
ング、中段は燃料ポンプ２により燃料蓄圧室２２内に燃
料が圧送されるタイミング、下段は燃料蓄圧室２２内の
燃料圧の時間変化をそれぞれ示す。燃料ポンプ２内のピ
ストンの位置がそのピストンの上死点（ＴＤＣ）に到達
する直前の一定期間に燃料は燃料蓄圧室２２内に供給さ
れる。その間に燃料圧はリニアに上昇し燃料供給完了後
一定となる。本実施例では燃料ポンプ２の１回転は機関
の１燃焼サイクルすなわち機関のクランク角７２０°Ｃ
Ａに相当する。また燃料ポンプ２内のピストンの上死点
と機関の第１気筒内ピストンの上死点とが一致する。燃
料ポンプ２による燃料の圧送後、＃１の燃料噴射弁１か
ら機関の第１気筒へ燃料が噴射されると燃料圧は図示す
るように低下する。次いで＃３、＃４、＃２の燃料噴射
弁１から対応する第３、第４、第２の各気筒に順次燃料
が噴射されるに従い燃料圧は図示するように徐々に低下
する。４つの燃料噴射弁１から対応する機関の４つの気
筒への燃料噴射が完了した後、上述のように次の燃焼サ
イクルに必要な燃料の燃料ポンプ２による燃料蓄圧室２
２内への供給と４つの燃料噴射弁１から４つの気筒への
燃料噴射とが繰り返される。
の燃料圧変化を示すタイムチャートである。本図は４気
筒機関で全気筒の燃料噴射量を燃料ポンプ１回の圧送で
燃料蓄圧室に供給した例を示すものであり、燃料ポンプ
２の圧送により燃料蓄圧室２２内に供給された燃料が燃
料蓄圧室２２に連結された４つの燃料噴射弁１から４つ
の気筒（図示せず）に噴射されたときの燃料蓄圧室２２
内の燃料圧変化を示すものである。最上段は機関のクラ
ンク角度ＣＡ、上段は４つの燃料噴射弁１が開くタイミ
ング、中段は燃料ポンプ２により燃料蓄圧室２２内に燃
料が圧送されるタイミング、下段は燃料蓄圧室２２内の
燃料圧の時間変化をそれぞれ示す。燃料ポンプ２内のピ
ストンの位置がそのピストンの上死点（ＴＤＣ）に到達
する直前の一定期間に燃料は燃料蓄圧室２２内に供給さ
れる。その間に燃料圧はリニアに上昇し燃料供給完了後
一定となる。本実施例では燃料ポンプ２の１回転は機関
の１燃焼サイクルすなわち機関のクランク角７２０°Ｃ
Ａに相当する。また燃料ポンプ２内のピストンの上死点
と機関の第１気筒内ピストンの上死点とが一致する。燃
料ポンプ２による燃料の圧送後、＃１の燃料噴射弁１か
ら機関の第１気筒へ燃料が噴射されると燃料圧は図示す
るように低下する。次いで＃３、＃４、＃２の燃料噴射
弁１から対応する第３、第４、第２の各気筒に順次燃料
が噴射されるに従い燃料圧は図示するように徐々に低下
する。４つの燃料噴射弁１から対応する機関の４つの気
筒への燃料噴射が完了した後、上述のように次の燃焼サ
イクルに必要な燃料の燃料ポンプ２による燃料蓄圧室２
２内への供給と４つの燃料噴射弁１から４つの気筒への
燃料噴射とが繰り返される。
【００１３】なお、本実施例では燃料ポンプ２による圧
送を＃１の燃料噴射弁１から第１気筒へ燃料噴射する直
前としているが、この圧送時期は＃２、＃３または＃４
の何れかの燃料噴射弁１から対応する気筒に燃料噴射す
る直前としてもよい。次に燃料ポンプ２による１回の圧
送で４つの燃料噴射弁１から燃料噴射するのに必要な燃
料量をどのように算出して供給するかについて以下にフ
ローチャートを用いて説明する。
送を＃１の燃料噴射弁１から第１気筒へ燃料噴射する直
前としているが、この圧送時期は＃２、＃３または＃４
の何れかの燃料噴射弁１から対応する気筒に燃料噴射す
る直前としてもよい。次に燃料ポンプ２による１回の圧
送で４つの燃料噴射弁１から燃料噴射するのに必要な燃
料量をどのように算出して供給するかについて以下にフ
ローチャートを用いて説明する。
【００１４】図４は燃料圧送直前のクランク角割込処理
のフローチャートである。この処理は機関の７２０°Ｃ
Ａ毎に実行される。本図以降のフローチャートにおいて
Ｓに続く数字はステップ番号を示す。ステップＳ１では
予め実験的に求めてＲＯＭに格納した機関の回転数ＮＥ
とアクセルペダルアングルＰＡ（ペダルの踏み込み量）
に対する燃料噴射量Ｑの２次元マップに基づき、その時
のＮＥとＰＡとから燃料噴射量Ｑを求める。この燃料噴
射量Ｑは各燃料噴射弁から対応する機関の各気筒に機関
の燃焼サイクル毎に噴射される燃料量であり、この４倍
の燃料量が機関の１燃焼サイクルに必要な燃料量であ
る。ステップＳ２では後述の燃料噴射後のクランク角割
込処理で算出される各燃料噴射時前後の燃圧の平均値ｐ
ｆx （ｘ＝１〜４）のデータを用いて前回の燃焼サイク
ルにおける燃料蓄圧室内の平均燃圧ｐｆを次式から算出
する。 ｐｆ＝（ｐｆ1 ＋ｐｆ2 ＋ｐｆ3 ＋ｐｆ4 ）／４
のフローチャートである。この処理は機関の７２０°Ｃ
Ａ毎に実行される。本図以降のフローチャートにおいて
Ｓに続く数字はステップ番号を示す。ステップＳ１では
予め実験的に求めてＲＯＭに格納した機関の回転数ＮＥ
とアクセルペダルアングルＰＡ（ペダルの踏み込み量）
に対する燃料噴射量Ｑの２次元マップに基づき、その時
のＮＥとＰＡとから燃料噴射量Ｑを求める。この燃料噴
射量Ｑは各燃料噴射弁から対応する機関の各気筒に機関
の燃焼サイクル毎に噴射される燃料量であり、この４倍
の燃料量が機関の１燃焼サイクルに必要な燃料量であ
る。ステップＳ２では後述の燃料噴射後のクランク角割
込処理で算出される各燃料噴射時前後の燃圧の平均値ｐ
ｆx （ｘ＝１〜４）のデータを用いて前回の燃焼サイク
ルにおける燃料蓄圧室内の平均燃圧ｐｆを次式から算出
する。 ｐｆ＝（ｐｆ1 ＋ｐｆ2 ＋ｐｆ3 ＋ｐｆ4 ）／４
【００１５】ステップＳ３では予め演算により求めてＲ
ＯＭに格納した燃料噴射量Ｑに対する電磁弁ベースデュ
ーティ比ＢDUTYの１次元マップからＢDUTYを求める。こ
のＢDUTYは燃料噴射量Ｑの４倍である１燃焼サイクルに
必要な燃料量を燃料ポンプから燃料蓄圧室に圧送するた
めに燃料ポンプ２の電磁弁、すなわち制御弁３９を開閉
する開閉タイミングを決定するデューティ比である。ス
テップＳ４では前述の予めＲＯＭに格納した機関の回転
数ＮＥとアクセルペダルアングルＰＡに対する目標燃圧
ｐｆＴの２次元マップから機関の運転状態に対応する目
標燃圧ｐｆＴを求め、この目標燃圧ｐｆＴとステップＳ
２で求めた平均燃圧ｐｆとを比較する。その比較結果が
ｐｆ＝ｐｆＴのときはＫDUTYをそのまま更新せずステッ
プＳ７へ進み、ｐｆ＞ｐｆＴのときはＫDUTYから１を減
算してＫDUTYを更新し（ステップＳ５）、ｐｆ＜ｐｆＴ
のときはＫDUTYに１を加算してＫDUTYを更新し（ステッ
プＳ６）、それぞれステップＳ７へ進む。ここでＫDUTY
とは次式から判るように実デューティ比ＲDUTYを算出す
るためのベースデューティ比の補正値である。燃料ポン
プ２の制御弁３９はこの実デューティ比で開閉制御され
る。 ＲDUTY＝ＢDUTY＋ＫDUTY
ＯＭに格納した燃料噴射量Ｑに対する電磁弁ベースデュ
ーティ比ＢDUTYの１次元マップからＢDUTYを求める。こ
のＢDUTYは燃料噴射量Ｑの４倍である１燃焼サイクルに
必要な燃料量を燃料ポンプから燃料蓄圧室に圧送するた
めに燃料ポンプ２の電磁弁、すなわち制御弁３９を開閉
する開閉タイミングを決定するデューティ比である。ス
テップＳ４では前述の予めＲＯＭに格納した機関の回転
数ＮＥとアクセルペダルアングルＰＡに対する目標燃圧
ｐｆＴの２次元マップから機関の運転状態に対応する目
標燃圧ｐｆＴを求め、この目標燃圧ｐｆＴとステップＳ
２で求めた平均燃圧ｐｆとを比較する。その比較結果が
ｐｆ＝ｐｆＴのときはＫDUTYをそのまま更新せずステッ
プＳ７へ進み、ｐｆ＞ｐｆＴのときはＫDUTYから１を減
算してＫDUTYを更新し（ステップＳ５）、ｐｆ＜ｐｆＴ
のときはＫDUTYに１を加算してＫDUTYを更新し（ステッ
プＳ６）、それぞれステップＳ７へ進む。ここでＫDUTY
とは次式から判るように実デューティ比ＲDUTYを算出す
るためのベースデューティ比の補正値である。燃料ポン
プ２の制御弁３９はこの実デューティ比で開閉制御され
る。 ＲDUTY＝ＢDUTY＋ＫDUTY
【００１６】ステップＳ７では機関の１燃焼サイクル分
の燃料噴射後の燃料蓄圧室内の燃圧ｐｆ4bを読み取る。
ステップＳ８では燃料ポンプにより機関の次の燃焼サイ
クルに必要な燃料が燃料蓄圧室内に圧送された直後の昇
圧予測燃圧ｐｆ1cを次式から演算する。 ｐｆ1c＝ｐｆ4b＋（ＱP ×ｐｆ）／（Ｖｄ×ｃｆ） ここで、ＱP は燃料圧送量、ｐｆは平均燃圧、Ｖｄは燃
料蓄圧室内容積、ｃｆは燃料圧縮率をそれぞれ示す。
の燃料噴射後の燃料蓄圧室内の燃圧ｐｆ4bを読み取る。
ステップＳ８では燃料ポンプにより機関の次の燃焼サイ
クルに必要な燃料が燃料蓄圧室内に圧送された直後の昇
圧予測燃圧ｐｆ1cを次式から演算する。 ｐｆ1c＝ｐｆ4b＋（ＱP ×ｐｆ）／（Ｖｄ×ｃｆ） ここで、ＱP は燃料圧送量、ｐｆは平均燃圧、Ｖｄは燃
料蓄圧室内容積、ｃｆは燃料圧縮率をそれぞれ示す。
【００１７】ステップＳ９では計算で求められるその圧
送直後の燃圧ｐｆ1cと最大燃圧ｐｆ max とを比較し、ｐ
ｆ1c≧ｐｆmax のときはステップＳ１０へ、ｐｆ1c＜ｐ
ｆma x のときはこの割込処理を終了する。ステップＳ１
０では圧送直後の燃圧ｐｆ1cを最大燃圧ｐｆmax でガー
ドし、すなわちｐｆ1c＝ｐｆmax として、かつその燃圧
ｐｆmax に相当する燃料を圧送する燃料ポンプ２の電磁
弁３９のデューティ比を算出して終了する。従って、ス
テップＳ４で更新されたＫDUTYをＢDUTYに加算して求め
たＲDUTY、またはステップＳ１０で求めた電磁弁３９の
デューティ比に基づいて燃料を燃料蓄圧室に圧送するよ
うに燃料ポンプの電磁弁３９は開閉制御される。
送直後の燃圧ｐｆ1cと最大燃圧ｐｆ max とを比較し、ｐ
ｆ1c≧ｐｆmax のときはステップＳ１０へ、ｐｆ1c＜ｐ
ｆma x のときはこの割込処理を終了する。ステップＳ１
０では圧送直後の燃圧ｐｆ1cを最大燃圧ｐｆmax でガー
ドし、すなわちｐｆ1c＝ｐｆmax として、かつその燃圧
ｐｆmax に相当する燃料を圧送する燃料ポンプ２の電磁
弁３９のデューティ比を算出して終了する。従って、ス
テップＳ４で更新されたＫDUTYをＢDUTYに加算して求め
たＲDUTY、またはステップＳ１０で求めた電磁弁３９の
デューティ比に基づいて燃料を燃料蓄圧室に圧送するよ
うに燃料ポンプの電磁弁３９は開閉制御される。
【００１８】図５は燃料噴射前のクランク角割込処理の
フローチャートである。このフローチャートは各燃料噴
射弁から燃料が噴射される毎に降下する燃料蓄圧室内の
燃圧に応じて各燃料噴射弁の燃料噴射時間を算出しその
時間各燃料噴射弁を開弁して各燃料噴射弁の燃料噴射量
を一定に制御するものである。この処理は機関の１８０
°ＣＡ毎に実行される。ステップＳ１１では各気筒での
燃料噴射前の燃料蓄圧室内の燃圧ｐｆxaを読み取る。ス
テップＳ１２では燃料噴射により降下する燃圧を予測し
て燃料噴射中の燃料蓄圧室内の平均圧力ｐｆfor ＴＡＵ
を次式から演算する。 ｐｆfor ＴＡＵ＝（２×ｐｆx −（Ｑ×ｐｆ）／（Ｖｄ×ｃｆ））／２ ここで、ｐｆx はｐｆ1 〜ｐｆ4 、Ｑは噴射燃料量、ｐ
ｆは平均燃圧、Ｖｄは燃料蓄圧室内容積、ｃｆは燃料圧
縮率をそれぞれ示す。
フローチャートである。このフローチャートは各燃料噴
射弁から燃料が噴射される毎に降下する燃料蓄圧室内の
燃圧に応じて各燃料噴射弁の燃料噴射時間を算出しその
時間各燃料噴射弁を開弁して各燃料噴射弁の燃料噴射量
を一定に制御するものである。この処理は機関の１８０
°ＣＡ毎に実行される。ステップＳ１１では各気筒での
燃料噴射前の燃料蓄圧室内の燃圧ｐｆxaを読み取る。ス
テップＳ１２では燃料噴射により降下する燃圧を予測し
て燃料噴射中の燃料蓄圧室内の平均圧力ｐｆfor ＴＡＵ
を次式から演算する。 ｐｆfor ＴＡＵ＝（２×ｐｆx −（Ｑ×ｐｆ）／（Ｖｄ×ｃｆ））／２ ここで、ｐｆx はｐｆ1 〜ｐｆ4 、Ｑは噴射燃料量、ｐ
ｆは平均燃圧、Ｖｄは燃料蓄圧室内容積、ｃｆは燃料圧
縮率をそれぞれ示す。
【００１９】ステップＳ１３では予め演算により求めて
ＲＯＭに格納したｐｆfor ＴＡＵに対する噴射率Ｋの２
次元マップから噴射率Ｋを求める。この噴射率Ｋは実際
の燃圧と目標燃圧とに差があるのでその差を補正するた
めのものであり、ｐｆfor ＴＡＵが大きい程燃圧が高い
ので燃料噴射時間ＴＡＵを短くし、ｐｆfor ＴＡＵが小
さい程燃圧が低いので燃料噴射時間ＴＡＵを長くするよ
うに補正する係数である。ステップＳ１４ではステップ
Ｓ１で求めたＱとステップＳ１３で求めたＫとから燃料
噴射時間ＴＡＵを算出する。ステップＳ１５からステッ
プＳ１９では＃１、＃３、＃４、＃２の順に各燃料噴射
弁１を燃料噴射するよう制御するステップである。各燃
料噴射弁１は燃料噴射を開始する所定のクランク角度か
らステップＳ１４で求めた燃料噴射時間ＴＡＵだけ開弁
する。
ＲＯＭに格納したｐｆfor ＴＡＵに対する噴射率Ｋの２
次元マップから噴射率Ｋを求める。この噴射率Ｋは実際
の燃圧と目標燃圧とに差があるのでその差を補正するた
めのものであり、ｐｆfor ＴＡＵが大きい程燃圧が高い
ので燃料噴射時間ＴＡＵを短くし、ｐｆfor ＴＡＵが小
さい程燃圧が低いので燃料噴射時間ＴＡＵを長くするよ
うに補正する係数である。ステップＳ１４ではステップ
Ｓ１で求めたＱとステップＳ１３で求めたＫとから燃料
噴射時間ＴＡＵを算出する。ステップＳ１５からステッ
プＳ１９では＃１、＃３、＃４、＃２の順に各燃料噴射
弁１を燃料噴射するよう制御するステップである。各燃
料噴射弁１は燃料噴射を開始する所定のクランク角度か
らステップＳ１４で求めた燃料噴射時間ＴＡＵだけ開弁
する。
【００２０】このように燃料蓄圧室内の燃料圧に基づい
て各燃料噴射弁から噴射される燃料の燃料噴射時間が算
出されるので機関の１燃焼サイクル中に各燃料噴射弁か
ら噴射される燃料量を燃料圧の変化にも関わらず均一に
することができる。
て各燃料噴射弁から噴射される燃料の燃料噴射時間が算
出されるので機関の１燃焼サイクル中に各燃料噴射弁か
ら噴射される燃料量を燃料圧の変化にも関わらず均一に
することができる。
【００２１】図６は燃料噴射後のクランク角割込処理の
フローチャートである。このフローチャートは前述のｐ
ｆx を求めるものである。この処理は機関の１８０°Ｃ
Ａ毎に実行される。ステップＳ２１では各気筒での燃料
噴射後の燃料蓄圧室内の燃圧ｐｆxbを読み取る。ステッ
プＳ２２では燃料噴射の平均圧力ｐｆx を次式から算出
する。 ｐｆx ＝（ｐｆxa＋ｐｆxb）／２ 上式から判るように各燃料噴射時の平均燃圧ｐｆx （ｐ
ｆ1 〜ｐｆ4 ）は燃料噴射前燃圧ｐｆxa（ｐｆ1a〜ｐｆ
4a）と燃料噴射後燃圧ｐｆxb（ｐｆ1b〜ｐｆ4b）の平均
値として求められる。
フローチャートである。このフローチャートは前述のｐ
ｆx を求めるものである。この処理は機関の１８０°Ｃ
Ａ毎に実行される。ステップＳ２１では各気筒での燃料
噴射後の燃料蓄圧室内の燃圧ｐｆxbを読み取る。ステッ
プＳ２２では燃料噴射の平均圧力ｐｆx を次式から算出
する。 ｐｆx ＝（ｐｆxa＋ｐｆxb）／２ 上式から判るように各燃料噴射時の平均燃圧ｐｆx （ｐ
ｆ1 〜ｐｆ4 ）は燃料噴射前燃圧ｐｆxa（ｐｆ1a〜ｐｆ
4a）と燃料噴射後燃圧ｐｆxb（ｐｆ1b〜ｐｆ4b）の平均
値として求められる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の燃料噴射装置によれば、燃料ポンプのピストン往復運
動の回数を減少したことにより、ピストン往復運動によ
り生じるフリクションが減り燃料ポンプの寿命を延ばす
ことができる。また、燃料ポンプにより１回の圧送で供
給される燃料量を調節する電磁弁の開閉回数が減り電磁
弁の寿命を延ばすことができる。さらに、ピストン往復
運動時に生じる作動音を低減できる。
の燃料噴射装置によれば、燃料ポンプのピストン往復運
動の回数を減少したことにより、ピストン往復運動によ
り生じるフリクションが減り燃料ポンプの寿命を延ばす
ことができる。また、燃料ポンプにより１回の圧送で供
給される燃料量を調節する電磁弁の開閉回数が減り電磁
弁の寿命を延ばすことができる。さらに、ピストン往復
運動時に生じる作動音を低減できる。
【図１】本発明の基本ブロック構成図である。
【図２】燃料噴射弁と燃料ポンプの概略構成図である。
【図３】実施例の燃料蓄圧室内の燃料圧変化を示すタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図４】燃料圧送直前のクランク角割込処理のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図５】燃料噴射前のクランク角割込処理のフローチャ
ートである。
ートである。
【図６】燃料噴射後のクランク角割込処理のフローチャ
ートである。
ートである。
１…燃料噴射弁 ２…燃料ポンプ ３…燃料噴射弁 ４…回転数センサ ５…負荷センサ ６…制御装置 １７…切換弁（燃料噴射弁） ２１…噴射管 ２２…燃料蓄圧室 ３７…燃料供給管 ３９…制御弁（燃料ポンプの電磁弁）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 宗一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/38 F02M 37/08 F02M 47/00 F02M 55/02 350
Claims (1)
- 【請求項１】 １燃焼サイクルにピストンが１往復運動
する燃料ポンプから吐出された高圧燃料を燃料供給菅を
介して燃料蓄圧室に供給し、 該燃料蓄圧室の高圧燃料を噴射菅を介して複数の燃料噴
射弁に供給し、前記燃料蓄圧室内の燃料圧を検出して該
燃料圧が該機関の運転状態に応じて変化する目標燃料圧
となるように前記燃料ポンプの吐出量を制御するように
した内燃機関の燃料噴射装置において、 前記燃料噴射弁の各々から対応する前記機関の気筒の各
々に前記高圧燃料を噴射する毎に変化する前記燃料圧を
検出する燃圧検出手段と、 前記機関の全気筒への噴射が完了する毎に前記燃圧検出
手段により検出された前記燃料圧に基づき前記燃料ポン
プによる吐出燃料圧力を算出する吐出燃圧算出手段と、 前記燃料蓄圧室に前記吐出燃料圧力とする燃料量を圧送
するように前記燃料ポンプを制御する圧送量制御手段
と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32852594A JP3344134B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32852594A JP3344134B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08177592A JPH08177592A (ja) | 1996-07-09 |
| JP3344134B2 true JP3344134B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=18211266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32852594A Expired - Lifetime JP3344134B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 内燃機関の燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3344134B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3562351B2 (ja) * | 1998-11-24 | 2004-09-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料ポンプ制御装置 |
| JP4603867B2 (ja) * | 2004-12-07 | 2010-12-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 可変容量式燃料ポンプの制御装置及び燃料供給システム |
| JP4107505B2 (ja) * | 2005-03-01 | 2008-06-25 | 三菱電機株式会社 | 多気筒内燃機関の燃圧制御装置 |
| WO2013121542A1 (ja) | 2012-02-15 | 2013-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料噴射弁及びこれを備えた燃料噴射装置 |
| JP6973010B2 (ja) * | 2017-12-13 | 2021-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料ポンプの制御装置 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32852594A patent/JP3344134B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08177592A (ja) | 1996-07-09 |
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