JP2003528251A - 燃料噴射弁の制御のための方法及び装置 - Google Patents

燃料噴射弁の制御のための方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関への燃料噴射のためのソレノイドバルブの制御のための方法及び装置に関し、ソレノイドバルブの制御フェーズは、ソレノイドバルブのバルブニードルがソレノイドバルブのソレノイドコイルを流れる第１の電流強度（ＩＡ）によって開弁状態にもたらされる吸引フェーズ（ＴＡ）と、バルブニードルがソレノイドコイルを流れる第２のより小さい電流強度（ＩＨ）によって開弁状態に保持される保持フェーズ（ＴＨ）とに分割されており、少なくとも１度は吸引フェーズ（ＴＡ）の開始時にブースタフェーズ（Ｂ１）が活性化され、このブースタフェーズ（Ｂ１）ではパルス状のブースタ電流（ＩＢＯＯＳＴ）が高い電圧（ＵＢＯＯＳＴ）に充電されたブースタコンデンサからソレノイドコイルに流れ、さらに、ソレノイドバルブの制御フェーズの間に、複数のブースタパルス（Ｂ１、Ｂ２１、Ｂ２２）が順次活性化され、これらの複数のブースタパルス（Ｂ１、Ｂ２１、Ｂ２２）の時間的な位置は制御フェーズ内で自由に選択可能であることを特徴とする（図３Ａ〜Ｃ）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来技術 本発明は、とりわけ内燃機関への燃料噴射のためのソレノイドバルブの制御の
ための方法及び装置に関し、ソレノイドバルブの制御フェーズは、ソレノイドバ
ルブのバルブニードルがソレノイドバルブのソレノイドコイルを流れる第１の電
流強度によって開弁状態にもたらされる吸引フェーズと、バルブニードルがソレ
ノイドコイルを流れる第２のより小さい電流強度によって開弁状態に保持される
保持フェーズとに分割されており、少なくとも１度は吸引フェーズの開始時にブ
ースタフェーズが活性化され、このブースタフェーズではパルス状のブースタ電
流が高い電圧に充電されたブースタコンデンサから乃至はその他の電流源からソ
レノイドコイルに流れる。
【０００２】 このような方法及びこのような装置はRobert Bosch GmbHのＤＥ１９７４６９
８０Ａ１から公知である。
【０００３】 添付した図１及び２は、信号線図の形式において、制御フェーズの間に噴射弁
のソレノイドコイルに印加される電圧及び電流の経過を示している。この制御フ
ェーズは吸引フェーズＴＡ及び保持フェーズＴＨから構成され、実際に図１は給
電バッテリがノーマルな電圧レベル、例えばＵＢＡＴＴ＝１４Ｖを有する場合の
ものであり、図２は給電バッテリが例えば１４Ｖよりも小さいあまりにも低い電
圧レベルを有する場合のものである。
【０００４】 図１によれば、電流は、大きなブースタ電圧ＵＢＯＯＳＴを有する第１のブー
スタフェーズＢ１によって惹起された初期の電流最大値ＩＢＯＯＳＴの後で吸引
電流レベルＩＡに到達する。この吸引電流レベルＩＡによってソレノイドバルブ
のバルブニードルは吸引され得る。明らかに、ブースタフェーズＢ１の間にソレ
ノイドバルブに印加されるブースタ電圧ＵＢＯＯＳＴはバッテリ電圧Ｕ１よりも
はるかに大きい。吸引フェーズＴＡの間に給電電流レベルＩＡはソレノイドコイ
ルへのバッテリ電圧ＵＢＡＴＴの複数回の印加によって調整される。この吸引フ
ェーズＴＡに続いてまず最初に噴射弁のソレノイドコイルを流れる電流が非常に
迅速に減少する短いフリーホイーリングフェーズ（Freilaufphase）又は迅速抑
制（Schnellloeschung）が行われる。そして保持電流レベルＩＨに到達し、この
保持電流レベルＩＨは保持フェーズＴＨの間にバッテリ電圧ＵＢＡＴＴの反復的
なパルス状の印加によって目標レベルに調整される。最後にこの保持フェーズＴ Ｈ に続いて再びフリーホイーリングフェーズ又は迅速抑制が行われ、このフリー
ホイーリングフェーズ又は迅速抑制の終了時にはこのソレノイドコイルを流れる
電流は完全に無くなる。
【０００５】 図２は、バルブニードルが吸引フェーズＴＡの間にあまりにも小さいバッテリ
電圧ＵＢＡＴＴ２（図２）＜ＵＢＡＴＴ１（図１）のために吸引できない場合を
示している。従って、とりわけ電流回路の所与のオーム抵抗における低いバッテ
リ電圧の際に噴射ソレノイドバルブのための十分な吸引電流が形成されない。す
なわち、（Ｉ＜ＩＡ）図２はソレノイドコイルを流れる電流Ｉが非常に迅速に降
下し、吸引電流調整の調整領域に到達せず、従ってソレノイドバルブの確実な開
弁がもはや保障されないことを示している。
【０００６】 このバルブの良好なダイナミック特性を実現するためには、噴射弁を流れる電
流のレベルができるだけ吸引フェーズＴＡのバルブニードルの全開弁運動の間に
高いレベルに保持されるべきである。理論的に想定可能なこの高い電流レベルを
作り出すことができる全吸引フェーズに亘る長いブースタフェーズは、内部ブー
スタコンデンサからの高いエネルギ消費のために有利ではない。実用的な適用事
例ではブースタフェーズはできるだけ急速に高い電流レベルに到達するために使
用され、ブースタエネルギの大部分は吸引フェーズＴＡの初めに渦電流に変換さ
れる。まだバルブニードルが完全に開弁状態にもたらされる前に、従来技術では
所定の動作条件下においてブースタフェーズＢ１が中断され、バルブ電流がバッ
テリから駆動されて低下する。すなわち、バルブニードルが運動するフェーズで
ある本来の移動フェーズ（Flugpahse）の間にもう既に磁気力がその最大値から
低下してしまうのである。これはソレノイドバルブの悪いダイナミック特性を意
味する。
【０００７】 本発明の課題及び利点 従来技術の上記の欠点に鑑みて、本発明の一般的な課題はブースタエネルギを
経済的に利用し、さらに、小さいバッテリ電圧においてもバルブの作動開始特性
を改善することである。
【０００８】 本発明の基本的な局面によれば、上記課題は、ソレノイドバルブの制御フェー
ズの間に複数のブースタパルスを順次活性化することによって解決される。原理
的にはこれらの複数のブースタパルスの時間的な位置はこの制御フェーズ内で自
由に選択可能である。
【０００９】 従って、本発明の第１の実施例では、吸引フェーズの開始時に活性化された第
１のブースタパルスの後で、更に別のブースタパルスがバルブニードルの移動フ
ェーズの開始の前に又はこの移動フェーズの間に活性化される。
【００１０】 第２の実施例によれば、吸引フェーズの開始時に活性化された第１のブースタ
パルスの後で、更に別のブースタパルスがバルブニードルの移動フェーズの最後
に又はこの移動フェーズの直後に活性化される。
【００１１】 最後に、第３の実施例によれば、保持フェーズにおいて給電バッテリの電圧が
所定の閾値電圧の下にある場合には、更に別の１つのブースタパルス又は複数の
ブースタパルスがソレノイドバルブのこの保持フェーズの間に活性化される。
【００１２】 上記の本発明の実施例を互いに組み合わせることもできる。
【００１３】 多重ブースト（mehrfache Boosterung）によって、個々のブースタパルスのエ
ネルギ乃至は最大電流は、非常に高い電流強度を有する長い単一ブーストに比べ
て低減される。低減されたピーク電流強度は、集積回路のボンディングアイラン
ド、ハイブリッドモジュールの比較的小さい負荷及びブースタコンデンサの比較
的小さい蓄積容量をもたらす。
【００１４】 第２のブースタパルス及び場合によっては第３のブースタパルスの時点の適切
な選択によって、磁気力の形成が時間的に自由に変化される。これは渦電流形成
の低減をもたらす。さらに、ブースタエネルギはソレノイドバルブの時間的な必
要に応じて供給され得る。これによって、下部ストッパ地点からのソレノイドバ
ルブのバルブニードルの引き離し（Losreissen）が助長され、ニードル移動が加
速され、バルブニードルの上部ストッパにおける強いストッパ衝撃が抑えられる
。
【００１５】 さらに、高圧噴射弁に流れる十分に高い電流を駆動するには十分ではないあま
りにも小さいバッテリ電圧の場合でも、多重ブーストによって電流レベルが上げ
られ、これによりこの高圧噴射ソレノイドバルブの確実な動作が保証される。
【００１６】 図面 本発明の実施例を次に図面に基づいて詳しく説明する。
【００１７】 図１は信号・時間線図の形式において単一ブーストにおける噴射弁のソレノイ
ドバルブに印加される電圧及び電流の上記の既に記述した通常の経過をグラフィ
ックに示す。
【００１８】 図２は単一ブーストによる公知の方法においてバッテリ電圧があまりにも小さ
い場合の同様に既に記述したケースをグラフィックに示す。
【００１９】 図３Ａは信号・時間線図の形式において二重ブーストによる本発明の方法の第
１の実施例によるソレノイドコイルを流れる電流経過をグラフィックに示す。
【００２０】 図３Ｂは高圧噴射ソレノイドバルブの制御フェーズの間のバルブニードルの変
位をグラフィックに示す。
【００２１】 図３Ｃは三重ブーストによる本発明の第２の実施例の時間上の電流及び電圧経
過をグラフィックに示す。
【００２２】 実施例 図３Ａのグラフィックな図示は本発明の方法の第１の実施例を示し、この第１
の実施例では比較的低いバッテリ電圧ＵＢＡＴＴにおいて二重ブーストが行われ
る。すなわち、吸引フェーズＴＡの開始時に活性化された第１のブースタパルス
Ｂ１の後で更に別のブースタパルスＢ２１が活性化される。この更に別のブース
タパルスＢ２１は、バルブニードルの変位Ｘを示している図３Ｂとの比較によっ
てすぐに明白なように、バルブニードルの移動フェーズｆの間に行われる。これ
によって図３Ａにおいて破線で示されているソレノイドコイルを流れる電流の低
下が回避され、この結果、低いバッテリ電圧ＵＢＡＴＴにもかかわらず吸引電流
調整の調整領域に到達し、バルブの確実な開弁が保証される。よって、二重ブー
ストによって低いバッテリ電圧ＵＢＡＴＴでも吸引フェーズＴＡの間の電流レベ
ルは高く保持され、これによってバルブが確実に開かれる。
【００２３】 図３Ｃは本発明の制御方法の第２の実施例を示し、この第２の実施例において
第２のブースタパルスＢ２１の後の移動フェーズの直後に第３のブースタパルス
Ｂ２２が活性化される。この第３のブースタパルスＢ２２は上部ストッパにおけ
るバルブニードルの衝撃Ｐを抑える。
【００２４】 図には図示されていない他の実施例では、電流回路自体における高いオーム抵
抗のために保持電流ＩＨがもはやバッテリから供給できない場合に、更に別の１
つのブースタパルス又は更に別の複数のブースタパルスが保持フェーズＴＨの間
に活性化される。
【００２５】 図に図示された制御方法は有利には内燃機関への燃料噴射のためのソレノイド
バルブの制御のための装置によって実施される。この装置はソレノイドバルブの
制御フェーズを、ソレノイドバルブのバルブニードルがソレノイドバルブのソレ
ノイドコイルを流れる第１の電流強度によって開弁状態にもたらされる吸引フェ
ーズと、バルブニードルがソレノイドコイルを流れる第２のより小さい電流強度
によって開弁状態に保持される保持フェーズとに分割し、この装置は少なくとも
１度は吸引フェーズの開始時にブースタフェーズを活性化し、この場合、パルス
状のブースタ電流を高い電圧に充電されたブースタコンデンサから又はその他の
電流源からソレノイドコイルに流し、この装置はソレノイドバルブの制御フェー
ズ内の選択可能な時点に複数のブースタパルスを活性化するための手段を有する
。
【００２６】 これらの活性化手段は少なくとも吸引電流強度ＩＡ、保持電流強度ＩＨ、給電
バッテリのバッテリ電圧ＵＢＡＴＴ、ブースタ電圧ＵＢＯＯＳＴ及びブースタ電
流強度ＩＢＯＯＳＴを測定するために測定手段に接続されている。
【００２７】 従って、本発明の方法によって、複数のブースタパルスの活性化及びこれによ
る電流レベルの上昇及びこの結果として高圧噴射弁の確実な開弁乃至は開弁状態
保持が保証されることによる小さいバッテリ電圧における高圧噴射弁の動作の保
証のほかに、ブースタエネルギのより経済的及び可変的な利用が可能となる。こ
れは、多重ブーストにより渦電流形成が低減され、ブースタエネルギが時間的な
必要に応じて供給され得ることによって可能となる。これによって、下部ストッ
パ地点からのソレノイドバルブのバルブニードルの引き離しが助長され、ニード
ル移動が加速され、バルブニードルの上部ストッパにおける強いストッパ衝撃が
抑えられる。
【００２８】 多重ブーストによって個々のブースタパルスのエネルギ乃至は最大電流は、従
来の単一ブーストを示す図１及び図２との比較が示すように、低減される。これ
によって、集積回路のボンディングアイランド及びハイブリッドモジュールのピ
ーク負荷及びブースタコンデンサの蓄積容量が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 信号・時間線図の形式において単一ブーストにおける噴射弁のソレノイドバル
ブに印加される電圧及び電流の上記に既に記述した通常の経過をグラフィックに
示す。
【図２】 単一ブーストによる公知の方法においてバッテリ電圧があまりにも小さい場合
の同様に既に記述したケースをグラフィックに示す。
【図３】 図３Ａは信号・時間線図の形式において二重ブーストによる本発明の方法の第
１の実施例によるソレノイドコイルを流れる電流経過をグラフィックに示す。図
３Ｂは高圧噴射ソレノイドバルブの制御フェーズの間のバルブニードルの変位を
グラフィックに示す。図３Ｃは三重ブーストによる本発明の第２の実施例の時間
上の電流及び電圧経過をグラフィックに示す。
【符号の説明】
ＵＢＡＴＴ バッテリ電圧 ｆ 移動フェーズ ＴＡ 吸引フェーズ ＴＨ 保持フェーズ Ｂ１ 第１のブースタパルス Ｂ２１ 第２のブースタパルス Ｂ２２ 第３のブースタパルス ＩＡ 吸引電流レベル ＵＢＡＴＴ バッテリ電圧 ＵＢＯＯＳＴ ブースタ電圧 ＩＢＯＯＳＴ ブースタ電圧によって惹起される電流最大値 Ｘ バルブニードルの変位 Ｐ 上部ストッパにおけるバルブニードルの衝撃
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 65/00 ３０８ Ｆ０２Ｍ 65/00 ３０８ (72)発明者 ウルフ ピシュケ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ベ ッツヴァイラー シュトラーセ 21 (72)発明者 ユルゲン エックハルト ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲン アム ミュールベルク 15 (72)発明者 クラウス ミュラー ドイツ連邦共和国 アスペルク シュトラ ーセンエッカー 50 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA06 BA19 BA22 CC06U CC24 CD26 CE22 CE29 DC00 3G301 HA01 HA04 JA10 JA14 KA01 LB04 LB11 LC01 LC10 NE02 NE04 NE23 PG01Z PG02Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 とりわけ内燃機関への燃料噴射のためのソレノイドバルブの
    制御のための方法であって、 前記ソレノイドバルブの制御フェーズは、前記ソレノイドバルブのバルブニー
    ドルが前記ソレノイドバルブのソレノイドコイルを流れる第１の電流強度（ＩＡ ）によって開弁状態にもたらされる吸引フェーズ（ＴＡ）と、前記バルブニード
    ルがソレノイドコイルを流れる第２のより小さい電流強度（ＩＨ）によって開弁
    状態に保持される保持フェーズ（ＴＨ）とに分割されており、少なくとも１度は
    前記吸引フェーズ（ＴＡ）の開始時にブースタフェーズ（Ｂ１）が活性化され、
    該ブースタフェーズ（Ｂ１）ではパルス状のブースタ電流（ＩＢＯＯＳＴ）が高
    い電圧（ＵＢＯＯＳＴ）に充電されたブースタコンデンサから又はその他の電流
    源から前記ソレノイドコイルに流れる、とりわけ内燃機関への燃料噴射のための
    ソレノイドバルブの制御のための方法において、 前記ソレノイドバルブの前記制御フェーズの間に、複数のブースタパルス（Ｂ １ 、Ｂ２１、Ｂ２２）が順次活性化され、該複数のブースタパルス（Ｂ１、Ｂ２ １ 、Ｂ２２）の時間的な位置は前記制御フェーズ内で自由に選択可能であること
    を特徴とする、とりわけ内燃機関への燃料噴射のためのソレノイドバルブの制御
    のための方法。
  2. 【請求項２】 吸引フェーズ（ＴＡ）の開始時に活性化された第１のブース
    タパルス（Ｂ１）の後で、更に別のブースタパルス（Ｂ２１）がバルブニードル
    の移動フェーズの開始の前に又はこの移動フェーズの間に活性化されることを特
    徴とする、請求項１記載の制御方法。
  3. 【請求項３】 吸引フェーズ（ＴＡ）の開始時に活性化された第１のブース
    タパルス（Ｂ１）の後で、更に別のブースタパルス（Ｂ２２）がバルブニードル
    の移動フェーズの最後に又はこの移動フェーズの直後に活性化されることを特徴
    とする、請求項１又は２記載の制御方法。
  4. 【請求項４】 保持フェーズ（ＴＨ）において給電バッテリの電圧（ＵＢＡ ＴＴ ）が所定の閾値電圧の下にある場合には、更に別の１つのブースタパルス又
    は複数のブースタパルスがソレノイドバルブのこの保持フェーズ（ＴＨ）の間に
    活性化されることを特徴とする請求項１〜３のうちの１項記載の制御方法。
  5. 【請求項５】 とりわけ内燃機関への燃料噴射のためのソレノイドバルブの
    制御のための装置であって、該装置は前記ソレノイドバルブの制御フェーズを、
    前記ソレノイドバルブのバルブニードルが前記ソレノイドバルブのソレノイドコ
    イルを流れる第１の電流強度（ＩＡ）によって開弁状態にもたらされる吸引フェ
    ーズ（ＴＡ）と、前記バルブニードルがソレノイドコイルを流れる第２のより小
    さい電流強度（ＩＨ）によって開弁状態に保持される保持フェーズ（ＴＨ）とに
    分割し、前記装置は少なくとも１度は前記吸引フェーズ（ＴＡ）の開始時にブー
    スタフェーズ（Ｂ１）を活性化し、この場合、パルス状のブースタ電流（ＩＢＯ ＯＳＴ ）を高い電圧（ＵＢＯＯＳＴ）に充電されたブースタコンデンサから又は
    その他の電流源から前記ソレノイドコイルに流す、とりわけ内燃機関への燃料噴
    射のためのソレノイドバルブの制御のための装置において、 該装置は、前記ソレノイドバルブの前記制御フェーズ内の選択可能な時点に複
    数のブースタパルス（Ｂ１、Ｂ２１、Ｂ２２）を活性化するための手段を有する
    ことを特徴とする、とりわけ内燃機関への燃料噴射のためのソレノイドバルブの
    制御のための装置。
  6. 【請求項６】 活性化手段は、少なくとも 吸引電流強度（ＩＡ）、 保持電流強度（ＩＨ）、 給電バッテリのバッテリ電圧（ＵＢＡＴＴ）、 ブースタ電圧（ＵＢＯＯＳＴ）及び ブースタ電流強度（ＩＢＯＯＳＴ）を測定するための測定手段に接続されてい
    ることを特徴とする請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 ガソリン直接噴射における高圧噴射ソレノイドバルブのため
    の請求項１〜４のうちの１項記載の方法の使用。
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