JP2003021016A - 電磁式燃料噴射弁の実開弁時間調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁式燃料噴射弁の動的流量調整装置にお
いて、最小噴射量の個体間のバラツキをなくすことを課
題とする。 【解決手段】 電磁式燃料噴射弁のスプリング力を最高
作動燃圧に調整したときの実開弁時間信号を決定実開弁
時間信号とし、弁挙動センサ４の検出値に基づく実開弁
時間信号を演算実開弁時間信号とする。スプリング力調
整コントローラ９に決定実開弁時間信号と演算実開弁時
間信号とを入力し、決定実開弁時間信号と演算実開弁時
間信号との差の信号をスプリング力調整コントローラ９
からスプリング力調整アクチュエータ10に入力する。演
算実開弁時間信号が決定実開弁時間信号の範囲に入るよ
う制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料をシリンダ内
に直接噴射する直噴ガソリンエンジン用の電磁式燃料噴
射弁の実開弁時間調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンの燃焼効率の向上を図
るため、シリンダに電磁式燃料噴射弁を配設し、シリン
ダ内に燃料を直接噴射することが実用化されている。こ
のシリンダ内への燃料の直接噴射によれば、電磁式燃料
噴射弁から噴射されるガソリン燃料はすべてシリンダ内
に供給されるため、より理論値に近い燃焼を実現させる
ことが可能となり、燃費の向上、排気ガス中のＮＯ_X 、
ＨＣ等の低減を図ることができる。

【０００３】この直接噴射の場合には、ガソリン燃料が
噴射される空間は、シリンダブロック、ピストン及びシ
リンダヘッドによって構成される空間であり、圧縮行程
中での噴射を考えると、インテークマニホルド内に噴射
されるポート噴射の場合と比べて、非常に高い圧力下で
噴射を行わなければならない。また、燃料噴射後におい
て、燃料を充分拡散するための空間的、時間的余裕がな
い。従って、このような条件下において、ポート噴射と
同等の燃焼条件を得るためには、電磁式燃料噴射弁に供
給されるガソリン燃料の圧力を高くして、シリンダ内に
噴射された瞬間から燃料を充分に拡散させる必要があ
る。

【０００４】図６に従来から知られている電磁式燃料噴
射弁が示されており、この電磁式燃料噴射弁ではアジャ
ストパイプ３の位置を徐々に移動させてスプリング２の
スプリング力（スプリング荷重）を変更するようになっ
ている。スプリング力の変更により、図７に示すよう
に、駆動信号に対する開弁遅れ時間Ｔo 及び閉弁遅れ時
間Ｔc を調整して、要求燃料噴射量を得ている（特開平
１１−３５１０３９号公報の従来技術参照）。実開弁時
間τe は開弁遅れ時間Ｔo 及び閉弁遅れ時間Ｔcの調整
により変えられる。

【０００５】従来の方法（流量セット方法）において
は、図２(a) に示すように、実開弁時間τe を調整して
動的流量（単一駆動信号が入力した時の流量。噴射率を
示す線の内側の面積に相当する。）を同一にしている。
動的流量を同一にするため、個体間（各気筒の燃料噴射
弁間）の静的流量の大きなバラツキ分が実開弁時間τe
の大きなバラツキとなる。

【０００６】このため、比較的長いパルス域での動的流
量は同一であるが、低パルス域では開弁時に発生する燃
圧脈動が収束する前に、閉弁を開始するため、図３(a)
に示すように、ものによっては燃料噴射弁内部の圧力が
異なり、長いパルス時に対する閉弁開始時間のずれがも
のによって変化する。これにより図４(a) に示すよう
に、最小噴射量ｑmin が個体間でばらつき制御できなく
なる。そのため最低噴射時間τmin を大きくせざるを得
ない。

【０００７】また、流量セット方法においては、図５
(a) に示すように、リフト小の燃料噴射弁は実開弁時間
τe を長くするため、吸引力大でスプリング力小とな
る。リフト大の燃料噴射弁は実開弁時間τe を短くする
ため、吸引力小でスプリング力大となる。このように吸
引力とスプリング力が逆方向に変化するため、最高作動
燃圧Ｐfmaxのバラツキが大となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電磁式燃料
噴射弁の動的流量調整装置において、最小噴射量の個体
間のバラツキをなくすことを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電磁式燃料噴
射弁のスプリング力を最高作動燃圧に調整したときの実
開弁時間信号を決定実開弁時間信号とし、弁挙動センサ
の検出値に基づく実開弁時間信号を演算実開弁時間信号
とし、スプリング力調整コントローラに決定実開弁時間
信号と演算実開弁時間信号とを入力し、決定実開弁時間
信号と演算実開弁時間信号との差の信号をスプリング力
調整コントローラからスプリング力調整アクチュエータ
に入力し、演算実開弁時間信号が決定実開弁時間信号の
範囲に入るよう制御する電磁式燃料噴射弁の実開弁時間
調整装置を第１構成とする。本発明は、第１構成におい
て、電磁式燃料噴射弁が駆動回路からの駆動信号に従っ
て駆動され、弁挙動センサの検出値が駆動回路からのト
リガ信号に従って伝送されることを第２構成とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の電磁式燃料噴射
弁の実開弁時間調整装置の実施の形態を示す。図１の燃
料噴射弁は図６と同様の弁であり、燃料噴射弁にはスプ
リング力を調整するためのアクチュエータ10、燃料噴射
弁の開閉を検出するための弁挙動センサ４が配設されて
いる。駆動回路８からの駆動信号が燃料噴射弁のソレノ
イドに入力され、駆動信号により燃料噴射弁が連続して
開閉され、燃料噴射弁の弁体と本体（弁座）とが衝突す
る際に発生する振動又は音が弁挙動センサ４により検出
される。

【００１１】弁挙動センサ４のアナログ検出信号は、弁
挙動波形変換装置５によりデジタル検出信号に変換さ
れ、デジタル検出信号はオシロスコープ６に入力され
る。駆動回路８からトリガ信号がオシロスコープ６に入
力され、トリガ信号のパルス幅は駆動信号のパルス幅と
同一である。トリガ信号に従ってデジタル検出信号がオ
シロスコープ６から実開弁時間演算装置７に入力され、
実開弁時間演算装置７の出力の演算実開弁時間信号がフ
ィードバック信号としてスプリング力調整コントローラ
９に入力される。なお、燃料配管中には、燃料圧力を計
測する圧力計が備えられている。

【００１２】弁部が駆動可能な最高作動燃圧Ｐfmaxの設
定値（例えば１０ＭＰa ）について、バラツキの余裕を
見て狙い値（例えば１３ＭＰa ）を設定する。所定数の
燃料噴射弁のスプリング力を調整して最高作動燃圧を狙
い値とし、そのときの実開弁時間τe の平均値を予め決
定された決定実開弁時間とする。

【００１３】スプリング力調整コントローラ９には、予
め所定の範囲に決定された決定実開弁時間信号が入力さ
れ、決定実開弁時間信号と演算実開弁時間信号との差の
信号が、スプリング力調整コントローラ９からスプリン
グ力アクチュエータ10に入力される。そして、演算実開
弁時間信号が決定実開弁時間信号の範囲に入るまでアク
チュエータ10によるスプリング力の調整が継続される。
ここでは、この方法をτe セット方法という。

【００１４】τe セット方法によれば、図２(b) に示す
ように実開弁時間τe の個体間のバラツキが小さい。な
お、実開弁時間τe を同一にするのが理想であるが、多
少の公差があるので、すべての実開弁時間τe を同一に
することはできない。τe セット方法によれば、比較的
長いパルス域での流量バラツキは従来よりも若干大きく
なるが実用上問題はなく、低パルス域での流量バラツキ
が向上する。低パルス域は流量絶対値が小さいため、バ
ラツキの影響度が長いパルス域に対して大きいため、エ
ンジンの性能向上に有利である。

【００１５】τe セット方法によれば、低パルス域で
は、開弁時に発生する燃圧脈動が閉弁時固体間でほとん
ど同じになるため、図３(b) に示すように、燃料噴射弁
内部の圧力が同様で、閉弁開始時間のずれが小さい。こ
れにより図４(b) に示すように、最小噴射量ｑmin が個
体間でばらつきが小さい。実開弁時間τe の個体間のバ
ラツキが小さいので、脈動による閉弁遅れによる影響が
個体間で揃っている。そのため、低パルス域のパルス幅
対流量特性の個体間バラツキが低減し、最小流量が改善
できる。

【００１６】図５(b) に示すように、τe セット方法に
よれば、弁リフトの大小にかかわらず実開弁時間τe 統
一するため、リフト小で吸引力大の燃料噴射弁はスプリ
ング力も大となり、リフト大で吸引力小の燃料噴射弁は
スプリング力も小となる。このように、吸引力とスプリ
ング力が同方向に変化するため、最高作動燃圧Ｐfmaxの
バラツキが小さくなる。限界作動燃圧の個体間バラツキ
が低減でき、その分だけスプリング力をアップできるの
で、最小流量を改善することができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明では、実開弁時間τe の個体間の
バラツキが小さいので、脈動による閉弁遅れによる影響
が個体間で揃っている。そのため、低パルス域のパルス
幅対流量特性の個体間バラツキが低減し、最小流量が改
善できる。また、本発明では、限界作動燃圧の個体間バ
ラツキが低減でき、その分だけスプリング力をアップで
きるので、最小流量を改善することができる。本発明で
は、弁挙動センサが従来例の流量計よりも格段に安価で
あるので、調整装置のコストを低減することができる。
そして、本発明をポート噴射用の燃料噴射弁に適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁式燃料噴射弁の実開弁時間調整装
置の実施の形態を示す図である。

【図２】動的流量調整方法を比較する図であり、図２
(a) は従来の流量セット方法を示し、図2(b)は本発明の
τｅセット方法を示す。

【図３】動的流量調整方法変更による改善原理を比較す
る図であり、図３(a) は従来の流量セット方法を示し、
図３(b) は本発明のτｅセット方法を示す。

【図４】動的流量調整方法変更による改善効果１を比較
する図であり、図４(a) は従来の流量セット方法を示
し、図４(b) は本発明のτｅセット方法を示す。

【図５】動的流量調整方法変更による改善効果２を比較
する図であり、図５(a) は従来の流量セット方法を示
し、図５(b) は本発明のτｅセット方法を示す。

【図６】電磁式燃料噴射弁の断面図である。

【図７】駆動信号と弁挙動を示す図である。

【符号の説明】

４ 弁挙動センサ ７ 実開弁時間演算装置 ８ 駆動回路 ９ スプリング力調整コントローラ 10 スプリング力調整アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 淳 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内 (72)発明者 細野 雅史 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 BA51 BA56 BA57 BA69 CC06U CE22

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁式燃料噴射弁のスプリング力を最高
   作動燃圧に調整したときの実開弁時間信号を決定実開弁
   時間信号とし、弁挙動センサの検出値に基づく実開弁時
   間信号を演算実開弁時間信号とし、スプリング力調整コ
   ントローラに決定実開弁時間信号と演算実開弁時間信号
   とを入力し、決定実開弁時間信号と演算実開弁時間信号
   との差の信号をスプリング力調整コントローラからスプ
   リング力調整アクチュエータに入力し、演算実開弁時間
   信号が決定実開弁時間信号の範囲に入るよう制御する電
   磁式燃料噴射弁の実開弁時間調整装置。
2. 【請求項２】 電磁式燃料噴射弁が駆動回路からの駆動
   信号に従って駆動され、弁挙動センサの検出値が駆動回
   路からのトリガ信号に従って伝送される請求項１の電磁
   式燃料噴射弁の実開弁時間調整装置。