JP2005226618A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リニアソレノイドバルブのソレノイド駆動周波数(f)を、エンジン回転速度およびポンプ吐出周波数とは全く非連動で、ランダムで、且つ非周期的(乱数的)な周波数に微小に変化させながら、ソレノイドコイルに印加するSCV駆動電流を調整して、リニアソレノイドバルブを駆動する。これにより、ポンプ吸入期間中のリニアソレノイドバルブの弁体の平均位置にて吸入燃料量を調量するタイプのサプライポンプの場合であっても、リニアソレノイドバルブのソレノイド駆動周波数(f)とポンプ吐出周波数との差に応じて発生するコモンレール圧力の周期的な変動を低減することができる。
【選択図】 図6
Description
従来より、例えばディーゼルエンジン用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射装置では、コモンレール式ディーゼルエンジン(以下エンジンと略す)の各気筒に対応して搭載された複数個のインジェクタに分配供給する高圧燃料を蓄圧するコモンレールを備え、各気筒のインジェクタから所定のタイミングで、エンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射供給するように構成されている。そして、コモンレールには、吐出量可変の燃料供給ポンプから高圧燃料が圧送供給され、この燃料圧送量(燃料吐出量)をフィードバック制御している。このような燃料供給ポンプの中で、燃料吸入時に燃料吐出量を決定する吸入調量型のサプライポンプが存在する(例えば、特許文献1、2参照)。
〔数1〕
L=S/K
ここで、Sは通電時間(秒)で、Kはソレノイド駆動周期(T:秒)である。また、ソレノイド駆動周波数(f:Hz)は、下記の数2の演算式で表される。
〔数2〕
f=1/K
ここで、Kはソレノイド駆動周期(T:秒)である。
図12から、リニアソレノイドバルブの弁体は、ソレノイドコイルへ印加されるSCV駆動電流のリップルに応じて、周期的に微振動する。このとき、ソレノイド駆動周期の整数倍(図12では1倍)と、ポンプ吐出周期(=1回の吸引時間)が非常に近いが一致していない場合、図12に示したように、リニアソレノイドバルブの弁体の平均位置(SCV平均開口面積)は、サプライポンプの吐出毎に緩やかに、徐々に、しかもポンプ吐出周期とソレノイド駆動周期との差に応じて変化する。
すなわち、図12において、サプライポンプのポンプ回転速度が一定の時に、(1)⇒(2)ではAとBとの差分だけ燃料吐出量が増加する。また、(2)⇒(3)ではAとBとが略一致しているので燃料吐出量は同じである。また、(3)⇒(4)ではAとBとの差分だけ燃料吐出量が減少する。したがって、1回の吸引時間がSCV駆動周期(ソレノイド駆動周期)の整数倍に近い時に、燃料圧送毎の燃料吐出量の変化がゆっくりと起き、コモンレール圧力が比較的に長い周期で、定常的なうねりが発生する。
ところが、特許文献3に記載のコモンレール式燃料噴射システムにおいて、サプライポンプは、ポンプ吸入期間中のリニアソレノイドバルブの弁体の平均位置により、吸入燃料量を調量して加圧室からコモンレールへ吐出される燃料吐出量を制御するものである。このため、上記のように、ポンプ吸入周期が駆動電流周期の整数倍近傍に当たる領域の場合、ポンプ吸入周期が駆動電流周期の整数倍近傍にならないように駆動電流周期を、定常時の第1駆動電流周期(τa)よりも長い第2駆動電流周期(τb)に変化させるようにしても、ポンプ吸入周期が駆動電流周期の整数倍近傍にない時には第1駆動電流周期(τa)でDUTY比が制御される。
図1ないし図7は本発明の実施例1を示したもので、図1はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図で、図2はサプライポンプのポンプハウジングに組み付けられたリニアソレノイドバルブを示した図で、図3はNE信号パルス、サプライポンプのプランジャ#1位置、サプライポンプのプランジャ#2位置の推移を示したタイミングチャートである。
なお、パルス状のポンプ駆動信号は、デューティ(DUTY)制御により行うことが望ましい。すなわち、コモンレール圧力(PC)と目標燃料圧力(PFIN)との圧力偏差(ΔP)に応じて単位時間当たりの制御パルス信号(パルス状のポンプ駆動信号)のオン/オフの割合(通電時間割合・デューティ比)を調整して、リニアソレノイドバルブ6のソレノイドコイル36に印加するSCV駆動電流の平均電流値を制御することで、リニアソレノイドバルブ6の入口側ポート22の開口面積を変化させるデューティ制御を用いる。これにより、高精度なデジタル制御が可能になり、目標燃料圧力(PFIN)に対するコモンレール圧力(PC)の制御応答性(圧力制御性)、追従性および圧力安定性を改善することができる。
次に、本実施例のポンプ駆動回路に出力する制御パルス信号(パルス状のポンプ駆動信号)の制御方法、およびリニアソレノイドバルブ6のソレノイドコイル36に印加するSCV駆動電流の制御方法を図1ないし図7に基づいて簡単に説明する。ここで、SCV駆動電流を、公知の比例積分微分(PID)制御を用いて算出する方法を、図4および図5の制御ロジックに示す。
〔数3〕
PFB=GP ×ΔP+GI ×∫ΔP+GD ×d/dtΔP
但し、ΔPは目標燃料圧力(PFIN)とコモンレール圧力(PC)との圧力偏差である。
リニアソレノイドバルブ6のソレノイド駆動周波数(f=1/K)は、リニアソレノイドバルブ6の設計諸元と、リニアソレノイドバルブ6の制御応答性、安定性から一般的には理想の駆動周波数範囲が求められる。これに対し、下記の表1に示したように、ポンプ吐出周波数は、エンジン回転速度(NE)に連動して変化し、ソレノイド駆動周波数(f=1/K)の整数倍となるエンジン回転速度(NE)が存在する。
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、リニアソレノイドバルブ6のソレノイド駆動周波数を、エンジン回転速度(NE)およびポンプ吐出周波数(またはポンプ吸入周波数)とは全く非連動で、ランダムで、且つ非周期的(乱数的)な周波数に微小に変化させながら、すなわち、エンジンの運転を長時間継続しても、ポンプ吐出周波数(またはポンプ吸入周波数)がソレノイド駆動周波数の整数倍近傍に定常的に近づいたり、離れたりすることなく、また、エンジンの運転を長時間継続しても、ソレノイド駆動周波数の変更が一定の周期パターンで繰り返されることがないように変化させながら、リニアソレノイドバルブ6のソレノイドコイル36に印加するSCV駆動電流を調整して、リニアソレノイドバルブ6を駆動することにより、ポンプ吸入期間中のリニアソレノイドバルブ6の弁体23の平均位置(SCV平均開口面積)にて吸入燃料量を調量するタイプのサプライポンプ5の場合であっても、リニアソレノイドバルブ6のソレノイド駆動周波数(f)とサプライポンプ5のポンプ吐出周波数(またはポンプ吸入周波数)(1/T)との差に応じて発生するコモンレール圧力(PC)の周期的な変動を低減することができる(図7参照)。
但し、α、βの値が十分に小さい時には、DUTY比(L)を固定のままであっても、実際のSCV駆動電流(I)は大きく変化することはないため、DUTY比(L)が固定であっても、同様の効果が得られる。また、ソレノイド駆動周期中のSCV駆動電流(I)の平均電流値で、目標となる燃料吐出量(QPMP)または吸入指令量(要求吸入燃料量)に適合させるようにしても良い。
したがって、ソレノイド駆動周期が、ランダムに(K+α)から(K−β)までの範囲で変化しても、リニアソレノイドバルブ6を駆動するのに必要なSCV駆動電流(I)を達成するために、ソレノイド駆動周期に対する通電時間(DUTY値:S)は、制御開始時のソレノイド駆動周期(K)の時に必要な通電時間(S)のままが理想的である。
但し、α、βの値が十分に小さい時には、DUTY比(L)を固定のままであっても、実際のSCV駆動電流(I)は大きく変化することはないため、DUTY比(L)が固定であっても、同様の効果が得られる。また、ソレノイド駆動周期中のSCV駆動電流(I)の平均電流値で、目標となる燃料吐出量(QPMP)または吸入指令量(要求吸入燃料量)に適合させるようにしても良い。
本実施例では、本発明を、PID制御によってサプライポンプ5より吐出される燃料吐出量をフィードバック制御する方法に適用したが、本発明を、PI制御によってサプライポンプ5より吐出される燃料吐出量をフィードバック制御する方法に適用しても良い。また、燃料圧力検出手段を、サプライポンプ5のプランジャ室(加圧室)からインジェクタ3内の燃料通路までの間の燃料配管等に取り付けて、サプライポンプ5の加圧室より吐出された燃料の吐出圧力(コモンレール圧力)、あるいはインジェクタ3内に供給されてエンジンの各気筒内に噴射される燃料の噴射圧力(コモンレール圧力)を検出するようにしても良い。
2 減圧弁
3 インジェクタ(燃料噴射弁)
4 インジェクタの電磁弁
5 サプライポンプ(燃料供給ポンプ)
6 サプライポンプのリニアソレノイドバルブ(SCV、吸入調量弁)
7 燃料タンク
9 サプライポンプのポンプハウジング
10 ECU(エンジン制御装置)
22 入口側ポート(燃料吸入経路)
23 リニアソレノイドバルブの弁体
24 リニアソレノイドバルブのリニアソレノイドアクチュエータ
25 リニアソレノイドバルブのリターンスプリング(弁体付勢手段)
26 連通路(燃料吸入経路)
27 出口側ポート(燃料吸入経路)
28 燃料溜まり部(燃料吸入経路)
36 リニアソレノイドバルブのソレノイドコイル
Claims (6)
- (a)燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、
(b)エンジンにより回転駆動されて、加圧室内に吸入した燃料を加圧して前記コモンレールに圧送供給する燃料供給ポンプと、
(c)前記加圧室内に吸入される吸入燃料量を調量する吸入調量型のリニアソレノイドバルブと、
(d)前記エンジンの運転条件に応じて前記リニアソレノイドバルブを駆動して、前記燃料供給ポンプより吐出される燃料吐出量を制御するエンジン制御装置と
を備え、
前記エンジン制御装置は、
前記リニアソレノイドバルブの駆動周期を、エンジン回転速度またはポンプ回転速度、あるいは前記燃料供給ポンプの吐出周期または吸入周期とは非連動で、且つ非周期的な周期に変動させながら、前記リニアソレノイドバルブを駆動することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 請求項1に記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
前記エンジン制御装置は、
前記リニアソレノイドバルブの駆動周期を、前記燃料供給ポンプの吐出周期または吸入周期の整数倍に定常的に近づくことがないように、ランダムな乱数的に設定する駆動周期決定手段を有していることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 請求項1または請求項2に記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
前記エンジン制御装置は、
前記エンジンの運転条件に対応して設定された目標駆動電流値に基づいて、前記リニアソレノイドバルブの駆動周期に対する通電時間割合を算出するデューティ値算出手段、
および前記リニアソレノイドバルブの駆動周期に対する通電時間割合を所定の変換係数を用いて、前記リニアソレノイドに印加するソレノイド駆動電流に変換する駆動電流変換手段を有していることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - (a)燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、
(b)エンジンにより回転駆動されて、加圧室内に吸入した燃料を加圧して前記コモンレールに圧送供給する燃料供給ポンプと、
(c)前記加圧室内に吸入される吸入燃料量を調量する吸入調量型のリニアソレノイドバルブと、
(d)エンジンの運転条件に応じて前記リニアソレノイドバルブを駆動して、前記燃料供給ポンプより吐出される燃料吐出量を制御するエンジン制御装置と
を備え、
前記エンジン制御装置は、
前記リニアソレノイドバルブの駆動周波数を、エンジン回転速度またはポンプ回転速度、あるいは前記燃料供給ポンプの吐出周波数または吸入周波数とは非連動で、且つ非周期的な周波数に変動させながら、前記リニアソレノイドバルブを駆動することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 請求項4に記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
前記エンジン制御装置は、
前記リニアソレノイドバルブの駆動周波数を、前記燃料供給ポンプの吐出周波数または吸入周波数の整数倍に定常的に近づくことがないように、ランダムな乱数的に設定する駆動周波数決定手段を有していることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 請求項4または請求項5に記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
前記エンジン制御装置は、
前記エンジンの運転条件に対応して設定された目標駆動電流値に基づいて、前記リニアソレノイドバルブの駆動周波数に対する通電時間割合を算出するデューティ値算出手段、 および前記リニアソレノイドバルブの駆動周波数に対する通電時間割合を所定の変換係数を用いて、前記リニアソレノイドに印加するソレノイド駆動電流に変換する駆動電流変換手段を有していることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
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JP2008144661A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Toyota Motor Corp | 燃料噴射制御装置 |
CN115698495A (zh) * | 2020-06-03 | 2023-02-03 | 日立安斯泰莫株式会社 | 电磁阀控制装置 |
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- 2004-02-16 JP JP2004038662A patent/JP4081818B2/ja not_active Expired - Fee Related
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