JPS6275035A - Fuel injection rate control device - Google Patents
Fuel injection rate control deviceInfo
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- JPS6275035A JPS6275035A JP21527885A JP21527885A JPS6275035A JP S6275035 A JPS6275035 A JP S6275035A JP 21527885 A JP21527885 A JP 21527885A JP 21527885 A JP21527885 A JP 21527885A JP S6275035 A JPS6275035 A JP S6275035A
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Landscapes
- High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
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エンジンの例えばアイドル時の騒音
や振動の低下をはかるために、燃料の主噴射に先立って
パイロット噴射を行なう機構を有する燃料噴射率制御装
置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fuel injection system having a mechanism for performing pilot injection prior to main injection of fuel in order to reduce noise and vibration of a diesel engine, for example, when idling. Relating to a rate control device.
従来のパイロット噴射の方式には、燃料を圧送するプラ
ンジャを2つとしてそれぞれ別に駆動するもの、或いは
燃料噴射ノズルを2つとしてパイロット噴射と主噴射と
をそれぞれのノズルで行なうもの、更には燃料噴射ノズ
ルの開弁圧を2段階にするものがある。Conventional pilot injection methods include two plungers for pumping fuel that are driven separately, two fuel injection nozzles that perform pilot injection and main injection with each nozzle, and even fuel injection. There is one that has two levels of nozzle opening pressure.
上記従来技術のうちプランジャやノズルを2つとする方
式はその駆動手段が複雑となったり装置が大型化する欠
点がある。また、開弁圧を2段階としてパイロット噴射
と主噴射を別々に行なうものではノズルが大型化しエン
ジンへの取付けが困難である。Among the above-mentioned conventional techniques, the method using two plungers or nozzles has the disadvantage that the drive means becomes complicated and the device becomes large. Further, in the case where the valve opening pressure is set in two stages and pilot injection and main injection are performed separately, the nozzle becomes large and difficult to attach to the engine.
また特開昭59−18239号公報に示されるように、
ポンプの高圧室内に取付けられたピエゾスタックに電圧
を印加することによりピエゾスタックを伸縮させ、パイ
ロット噴射を含む噴射率制御を行なうものが考えられて
いる。Also, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-18239,
A pump has been proposed in which injection rate control including pilot injection is performed by applying a voltage to a piezo stack installed in a high pressure chamber of a pump to expand and contract the piezo stack.
上記従来技術の中でピエゾ素子を用いたものは、ピエゾ
アクチュエータの構造が簡単でかつ小型軽量である反面
、ポンプ圧力室の高圧力中で作動させるため、高電圧で
駆動する必要が生じ、バッテリー電圧で直接駆動できず
回路規模の大きな直重圧電源が必要となるといった問題
点があった。Among the conventional technologies mentioned above, those using piezo elements have a simple piezo actuator structure, are small and lightweight, but because they operate under the high pressure of the pump pressure chamber, they need to be driven at high voltage and require a battery. There was a problem in that it could not be driven directly by voltage and required a direct pressure power source with a large circuit scale.
そこで本発明は、高電圧電源を用いることなく、しかも
回路構成を簡単化してピエゾアチュエータを作動させ、
噴射ポンプによるパイロット噴射を実現することを目的
としている。Therefore, the present invention operates a piezo actuator without using a high voltage power supply and with a simplified circuit configuration.
The purpose is to realize pilot injection using an injection pump.
本発明は上記目的を達成するために、ピエゾ素子を応用
したピエゾアクチュエータを用い、このピエゾアクチュ
エータを電源回路により一方的に駆動するのではなく、
ピエゾ素子自体がポンプ圧力室の高圧を受けて発生した
高電圧をスイッチング手段、キャパシタ及びただ1個の
インダクタを用いて有効的に利用しパイロット噴射を行
なうようにしている。In order to achieve the above object, the present invention uses a piezo actuator that applies a piezo element, and instead of driving this piezo actuator unilaterally by a power supply circuit,
The high voltage generated by the piezo element itself in response to the high pressure in the pump pressure chamber is effectively used to perform pilot injection using a switching means, a capacitor, and a single inductor.
以下本発明になる装置を図面に示す実施例により説明す
る。第1図は本発明の一実施例を示す回路構成図である
。■はボッシュ式分配型燃料噴射ポンプ、11はプラン
ジャで、図示せぬフェースカムにより図の左方向に押さ
れ、高圧室12内の燃料を高圧とし、ノズル2より図示
せぬディーゼル機関の燃焼室に燃料を噴射するものであ
る。3は高圧室12に面して取付けられたピエゾ電圧効
果を応用したピエゾアクチュエータである。このピエゾ
アクチュエータ3は、たとえば特開昭59−18249
号公報にあるような構成のものである。The apparatus according to the present invention will be explained below with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the present invention. ■ is a Bosch type distribution type fuel injection pump, 11 is a plunger, which is pushed to the left in the figure by a face cam (not shown), makes the fuel in the high pressure chamber 12 high pressure, and sends it from the nozzle 2 to the combustion chamber of a diesel engine (not shown). It injects fuel into the A piezo actuator 3 is mounted facing the high pressure chamber 12 and utilizes a piezo voltage effect. This piezo actuator 3 is, for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-18249.
The structure is as shown in the publication.
4は本発明の主旨となる駆動回路であり、ピエゾアクチ
ュエータ3に電流を流すことによりピエゾ素子を伸縮さ
せ高圧室12の圧力を変化させることによりパイロット
噴射を行わせるものである。Reference numeral 4 denotes a drive circuit which is the gist of the present invention, which causes a pilot injection to be performed by passing a current through the piezo actuator 3 to cause the piezo element to expand and contract, thereby changing the pressure in the high pressure chamber 12.
この駆動回路4は、タイミング回路5よりのタイミング
信号TMGIを受けて、図中a点の電位を0■とするた
めのトランジスタ41、タイミング信号TMG2を受け
てb点の電位を0■とするトランジスタ42、高圧によ
りピエゾアクチュエータ3に発生した電気エネルギー(
電荷)を蓄えるキャパシタ(コンデンサ)43、ピエゾ
アクチュエータ3とキャパシタ43とのエネルギーの授
受を効率良く行わせ、また回路に流れる電流のピーク値
を低下させるためのインダクタ(コイル)44、トラン
ジスタ41.42にかかる電圧を吸収するバリスタ45
,46、及びダイオード47゜48.49より成ってい
る。This drive circuit 4 includes a transistor 41 that receives a timing signal TMGI from a timing circuit 5 and sets the potential at point a to 0 in the figure, and a transistor that receives a timing signal TMG2 and sets the potential at point b to 0. 42. Electrical energy generated in the piezo actuator 3 due to high pressure (
A capacitor (condenser) 43 for storing charge), an inductor (coil) 44 for efficiently transferring energy between the piezo actuator 3 and the capacitor 43, and reducing the peak value of current flowing through the circuit, and transistors 41 and 42. Varistor 45 absorbs the voltage applied to
, 46, and a diode 47°48.49.
タイミング回路5は、たとえば第2図に示す様に噴射ポ
ンプ内のフェースカム13の周囲に突起51.52を設
け、この突起をリードスイッチ53.54でそれぞれ検
出し、バッファ回路55を介しタイミング信号TMG1
、TM01を得るものである。ちなみに第2図は4気筒
の場合を示している。The timing circuit 5 includes projections 51 and 52 provided around the face cam 13 in the injection pump, as shown in FIG. TMG1
, TM01 is obtained. Incidentally, Figure 2 shows the case of a 4-cylinder engine.
次に上記ピエゾアクチュエータ駆動回路の動作を第3図
のタイミングチャートにより説明する。Next, the operation of the piezo actuator drive circuit will be explained with reference to the timing chart shown in FIG.
第3図(a)はプランジャのリフト状態を示している。FIG. 3(a) shows the plunger in a lifted state.
同図if)に示すようにプランジャがリフトしていくに
従って高圧室圧が上昇し、ノズル開弁圧以上となったと
き同図(glの噴射率波形にあるように噴射が開始ささ
る。また高圧室圧の上昇にともなってビニシアクチユニ
ーク3には同図(b)のようにピエゾ効果による電荷が
発生し電圧が上昇する。その後フェースカムの回転が所
定の角度に達したときタイミング回路5より同図tc+
のようにタイミング信号TMG 1が発生し、第1図の
トランジスタ41が“ON″となり、ピエゾアクチュエ
ータのプラス端子→インダクタ44→キャパシタ43→
トランジスタ41→ダイオード48のループができ、ピ
エゾ素子に発生した電荷が放電され、第3図(elのよ
うに電流が流れる。このときインダクタ44の電流慣性
力によりピエゾアクチュエータの両端電圧より、キャパ
シタ43の両端電圧の方が大となってもさらに放電させ
ることができる。この放電によりピエゾアクチュエータ
3は収縮し、高圧室圧は低下し一時燃料噴射が停止しパ
イロット噴射が行われる。その後さらにプランジャがリ
フトすることにより再び噴射(主噴射)が開始される。As the plunger lifts, the high-pressure chamber pressure increases as shown in if) in the same figure, and when it reaches or exceeds the nozzle opening pressure, injection starts as shown in the injection rate waveform in gl in the same figure. As the pressure in the high-pressure chamber increases, a charge is generated in the vinyl actuator unique 3 due to the piezo effect as shown in the same figure (b), and the voltage increases.Then, when the rotation of the face cam reaches a predetermined angle, the timing circuit Same figure tc+ from 5
The timing signal TMG 1 is generated as shown in FIG. 1, the transistor 41 in FIG.
A loop is formed from the transistor 41 to the diode 48, and the charge generated in the piezo element is discharged, and a current flows as shown in FIG. Even if the voltage across the pump becomes larger, it is possible to further discharge the piezo actuator 3. Due to this discharge, the piezo actuator 3 contracts, the high pressure chamber pressure decreases, the fuel injection is temporarily stopped, and a pilot injection is performed. By lifting, injection (main injection) is started again.
次にガバナ機構により燃料がスピルされると高圧室圧は
低下し、−回の噴射を終了する。Next, when the fuel is spilled by the governor mechanism, the pressure in the high pressure chamber decreases, and the - injection is completed.
また圧力低下にともないピエゾアクチュエータは圧縮時
とは逆の方向に電荷を生じ、その両端電圧は低下してい
く。そしてついにOVとなったとき、ピエゾアクチュエ
ータマイナス端子→ダイオード49−ピエゾアクチュエ
ータプラス端子のループが導通となり、圧力低下が完了
するまで持続的に電流が流れ、ピエゾアクチュエータは
伸びる。Furthermore, as the pressure decreases, the piezo actuator generates an electric charge in the opposite direction to that during compression, and the voltage across the piezo actuator decreases. When the voltage finally reaches OV, the loop from the piezo actuator negative terminal to the diode 49 to the piezo actuator positive terminal becomes conductive, and current continues to flow until the pressure decreases, and the piezo actuator extends.
次に高圧室圧が低く燃料噴射とは無関係な所でタイミン
グ回路5から第3図fdlのようにタイミング信号TM
G2が生じ、第1図のトランジスタ42が“ON”とな
り、ダイオード47−キャパシタ43→インダクタ44
→ピエゾアクチユエータ3−トランジスタ42のループ
が生じ、第3図fe)のように電流が流れ、キャパシタ
43に蓄えられていた電荷が放電されその分の電荷がピ
エゾアクチュエータに充電される。このときもインダク
タ44の電流慣性力によりキャパシタ43の両端電圧よ
りピエゾアクチュエータの両端電圧の方が大となっても
さらに充電させることができる。これによりビニシアク
チユニークはさらに伸び、はじめの状態にもどり1サイ
クルが終了する。Next, at a place where the high pressure chamber pressure is low and unrelated to fuel injection, the timing signal TM is sent from the timing circuit 5 as shown in FIG.
G2 occurs, the transistor 42 in FIG. 1 turns "ON", and the diode 47 - capacitor 43 → inductor 44
→A loop between the piezo actuator 3 and the transistor 42 is generated, and a current flows as shown in FIG. 3 (fe), the charge stored in the capacitor 43 is discharged, and the piezo actuator is charged with the corresponding charge. At this time as well, even if the voltage across the piezo actuator becomes higher than the voltage across the capacitor 43 due to the current inertia of the inductor 44, further charging is possible. As a result, the vinyl crotch unique stretches further and returns to its initial state, completing one cycle.
このタイミング信号TM02時のアクチュエータへの充
電は、7M01時のピエゾアクチュエータ両端電圧の変
化幅(第3図中へPZTV)を増大させるとともに、ピ
エゾ素子の分極劣化を防止する働きをしている。また1
個のインダクタ44は、ピエゾアクチュエータ3とキャ
パシタ43とのエネルギー授受を効率良く行わせるとと
もに、回路に流れる電流のピーク値を低下させ、安価な
トランジスタの使用を可能とする働きをしている。Charging of the actuator at the timing signal TM02 increases the width of change in the voltage across the piezo actuator (PZTV in FIG. 3) at the time of 7M01, and serves to prevent polarization deterioration of the piezo element. Also 1
The inductors 44 function to efficiently exchange energy between the piezo actuator 3 and the capacitor 43, reduce the peak value of current flowing through the circuit, and enable the use of inexpensive transistors.
なお、上記実施例ではスイッチング手段としてトランジ
スタを用いたが、これはサイリスクや、リレーとするこ
とも可能である。Note that although a transistor is used as the switching means in the above embodiment, it is also possible to use a transistor or a relay.
さらに電圧に対する素子の伸縮の割合の大きな高感度ピ
エゾアクチュエータを用いた場合には、インダクタ44
と直列に抵抗を入れることにより回路に流れる電流及び
回路素子にかかる電圧レベルを低下させ、より安価な回
路部品を用いることが可能である。Furthermore, when using a highly sensitive piezo actuator whose element expands and contracts at a large rate with respect to voltage, the inductor 44
By inserting a resistor in series with the circuit, it is possible to lower the current flowing through the circuit and the voltage level applied to the circuit elements, allowing the use of cheaper circuit components.
以上詳述した如(、本発明は従来のように高価かつ回路
規模の大きな高電圧電源を用いることなく、スイッチン
グ手段、キャパシタ、及びただ1個のインダクタを用い
て、構成の簡単なピエゾアクチュエータ駆動回路を形成
することができると共に、燃料のパイロット噴射を正確
に行なうことができる。As described in detail above, the present invention is capable of driving a piezo actuator with a simple configuration by using switching means, a capacitor, and only one inductor without using a high voltage power supply that is expensive and has a large circuit scale as in the past. A circuit can be formed and pilot injection of fuel can be performed accurately.
第1図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第2図は
第1図中のタイミング回路の詳細構成図、第3図は本発
明の作動説明に供するタイミングチャートである。
■・・・噴射ポンプ、3・・・ピエゾアクチュエータ。
4・・・駆動回路、5・・・タイミング回路、11・・
・プランジャ、12・・・高圧室、41.42・・・第
1.第2のスイッチング手段をなすトランジスタ、43
・・・キャパシタ、44・・・インダクタ。
代理人弁理士 岡 部 隆
(g)曙へ1卑 □
第3図FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the timing circuit in FIG. 1, and FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the present invention. ■...Injection pump, 3...Piezo actuator. 4... Drive circuit, 5... Timing circuit, 11...
- Plunger, 12... High pressure chamber, 41.42... 1st. A transistor serving as a second switching means, 43
...Capacitor, 44...Inductor. Representative Patent Attorney Takashi Okabe (g) Akebono 1 Base □ Figure 3
Claims (2)
ィーゼル機関用燃料噴射ポンプにおいて、該噴射ポンプ
の高圧室に面して取付けられたピエゾアクチュエータと
、 該ピエゾアクチュエータに発生した電荷を蓄えるための
キャパシタと、 前記ピエゾアクチュエータに発生した電荷を前記キャパ
シタに所定のタイミングで移し主噴射に先行するパイロ
ット噴射を形成する第1のスイッチング手段と、 前記キャパシタに蓄えられた電荷を前記ピエゾアクチュ
エータに所定のタイミングで戻す第2のスイッチング手
段と、 前記ピエゾアクチュエータと前記キャパシタの間の電荷
の授受を効率良く行わせるためのただ1個のインダクタ
とを、 備えることを特徴とする燃料噴射率制御装置。1. A fuel injection pump for a diesel engine that pumps high-pressure fuel by reciprocating a plunger, comprising: a piezo actuator mounted facing a high pressure chamber of the injection pump; a capacitor for storing electric charge generated in the piezo actuator; a first switching means that transfers the electric charge generated in the piezo actuator to the capacitor at a predetermined timing to form a pilot injection preceding the main injection; and a first switching means that transfers the electric charge accumulated in the capacitor to the piezo actuator at a predetermined timing. 1. A fuel injection rate control device comprising: two switching means; and only one inductor for efficiently transferring electric charge between the piezo actuator and the capacitor.
タであることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の燃料噴射率制御装置。2. 2. The fuel injection rate control device according to claim 1, wherein the first and second switching means are transistors.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21527885A JPS6275035A (en) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | Fuel injection rate control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21527885A JPS6275035A (en) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | Fuel injection rate control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6275035A true JPS6275035A (en) | 1987-04-06 |
Family
ID=16669664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21527885A Pending JPS6275035A (en) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | Fuel injection rate control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6275035A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5543679A (en) * | 1993-08-31 | 1996-08-06 | Nippondenso Co., Ltd. | Piezolectric-element drive apparatus |
EP1087120A3 (en) * | 1999-09-23 | 2003-05-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for controlling a capacitive actuator of a fuel injection valve in an engine |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP21527885A patent/JPS6275035A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5543679A (en) * | 1993-08-31 | 1996-08-06 | Nippondenso Co., Ltd. | Piezolectric-element drive apparatus |
EP1087120A3 (en) * | 1999-09-23 | 2003-05-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for controlling a capacitive actuator of a fuel injection valve in an engine |
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