JP2006090168A

JP2006090168A - 筒内噴射式エンジンの燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2006090168A
Application number: JP2004274653A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kashiwatani; 呂之柏谷; Akihiro Matsuno; 明広松野; Takuya Nakahata; 卓也中畑
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: JP4453968B2

Abstract

【課題】筒内噴射式エンジンの燃料噴射装置において、微小な燃料噴射量を適確に確保できるようにする。
【解決手段】運転状態に応じた燃料噴射期間Ｔ_injと所定の過励磁期間Ｔ_ocとの比較に基づいて燃料噴射期間Ｔ_injが過励磁期間Ｔ_ocよりも短いかどうかを判定する手段（S12）、その判定結果から燃料噴射期間Ｔ_injが過励磁期間Ｔ_ocよりも短いときはインジェクタの開弁に印加する高電圧を通常レベルよりも増大させる手段（S14）、を備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、筒内噴射式エンジンの燃料噴射装置に関する。

筒内噴射式エンジンにおいては、ピストンが圧縮行程中の燃焼室へ高圧の燃料を噴射することが要求される。そのため、筒内噴射用のインジェクタについては、閉弁時に強力なスプリングで高圧の燃料を封じておくことが可能な構造になっている。従って、インジェクタの開弁を駆動する電流を発生させるべく、インジェクタに高電圧が印加されるのである。

エンジン回転数や周囲温度により、インジェクタへの印加電圧がばらつくと、適正な燃料噴射量が得られず、エンジン回転数が不安定化しやすい。インジェクタへの印加電圧が所定の基準電圧よりも高くなると、インジェクタの開弁動作時間が短くなり、燃料噴射量が増えてしまう。また、インジェクタへの印加電圧が所定の基準電圧よりも低くなると、インジェクタの開弁動作時間が長くなり、燃料噴射量が減ってしまうからである。

これを防止するため、インジェクタへの印加電圧を計測する手段、その計測値と所定の基準電圧との差に基づいて燃料噴射期間を補正する手段、が備えるものが開示される（特許文献１）。インジェクタへの印加電圧（計測値）が所定の基準電圧よりも高くなると、燃料噴射期間が短く補正され、インジェクタへの印加電圧（計測値）が所定の基準電圧よりも低くなると、燃料噴射期間が長く補正される。つまり、燃料噴射期間の補正により、印加電圧のばらつき分の変化量が相殺され、適正な燃料噴射量が確保されるのである。
特開平１０−２６６８８５号

ところで、アイドル運転のような燃料噴射期間が短い運転状態においては、インジェクタの開弁を駆動する電流を発生させるべく高電圧をインジェクタに印加する所定期間（過励磁期間）よりも燃料噴射期間が短くなることがある。図２の(B)のように燃料噴射期間Ｔ_injが過励磁期間Ｔ_ocよりも短くなると、インジェクタが開弁しきらずに閉弁してしまうため、運転状態に応じた適正な燃料噴射量が確保しえない可能性が考えられる。特許文献１のような燃料噴射装置においても、過励磁期間Ｔ_ocは高電圧がインジェクタに印加されるのであり、燃料噴射期間Ｔ_injが過励磁期間Ｔ_ocよりも短くなると、インジェクタが開弁しきらず、微小な燃料噴射量が確保しえなくなるのである。

この発明は、このような不具合に着目してなされたものであり、燃料噴射期間が所定の過励磁期間よりも短くなる運転状態においても、筒内噴射用のインジェクタにより、微小な燃料噴射量を確保しやすく構成するための手段の提供を目的とする。

第１の発明は、エンジンの燃焼室に高圧の燃料を噴射するインジェクタ、運転状態に応じた燃料噴射量および燃料噴射時期を求める手段、燃料噴射量および燃料噴射時期から決定される燃料噴射期間に対応する燃料噴射信号を出力する手段、燃料噴射信号に基づいてインジェクタの開弁を駆動する電流を発生させるべくインジェクタに高電圧を印加しつつ所定の過励磁期間が経過すると高電圧の印加からインジェクタを開弁に保持する電流を発生させるに足る電圧の印加に変換する手段、を備える筒内噴射式エンジンの燃料噴射装置において、運転状態に応じた燃料噴射期間と所定の過励磁期間との比較に基づいて燃料噴射期間が過励磁期間よりも短いかどうかを判定する手段、その判定結果から運転状態に応じた燃料噴射期間が所定の過励磁期間よりも短いときはインジェクタの開弁に印加する高電圧を通常レベルよりも増大させる手段、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る筒内噴射式エンジンの燃料噴射装置において、インジェクタの開弁に印加する高電圧を通常レベルよりも増大させる手段は、運転状態に応じた燃料噴射期間と所定の過励磁期間との差を求める手段、これらの差に応じたアップ量に高電圧を増大させる手段、を備えることを特徴とする。

第１の発明または第２の発明においては、燃料噴射期間が過励磁期間よりも短いときは、インジェクタに印加される高電圧が通常レベルよりも高められるので、インジェクタを開弁に駆動する電流が増大するため、インジェクタが機敏に開弁するようになる。その結果、過励磁期間に満たない微小な燃料噴射期間においても、インジェクタが開弁しきらずに閉弁してしまうようなことがなく、適正な燃料噴射量が得られるようになる。燃料噴射期間が過励磁期間よりも長いときは、インジェクタの開弁に通常レベルの高電圧が印加され、過励磁期間が経過すると、インジェクタの開弁を保持するに足る電圧の印加に変換される。その後は、燃料噴射期間が終了すると、電圧の印加が停止され、インジェクタが閉弁するのである。

第２の発明においては、過励磁期間に満たない微小な燃料噴射期間においても、インジェクタを開弁に駆動する電流が適正に確保され、電源の無駄な消費も有効に抑えられる。

図に基づいて、この発明の実施形態を説明する。図１において、１０はエンジンECU（エンジン電子制御ユニット）であり、１２はピストンが圧縮行程中の燃料室に高圧の燃料を噴射するインジェクタであり、エンジンのシリンダヘッドに配置される。１１はエンジンECU１０からの制御信号に基づいてインジェクタ１２を駆動するインジェクタドライブである。

エンジンECU１０においては、運転状態の検出信号に基づいて燃料噴射量および燃料噴射時期を求める手段、これら燃料噴射量および燃料噴射時期から燃料噴射期間を決定する手段、燃料噴射時間に対応する燃料噴射信号（パルス信号）および後述の判定信号を出力する手段、運転状態に応じた燃料噴射期間と所定の過励磁期間との比較に基づいて燃料噴射期間が過励磁期間よりも短いかどうかを判定する手段、が設定される。

インジェクタ１２は、高圧の燃料を噴孔へ導く燃料通路を開閉する弁体、弁体を閉弁させるためのスプリング、弁体を開弁させるためのソレノイド、を備えるものであり、ソレノイドへの通電がONすると、ソレノイドに発生する磁力により、弁体がスプリングに抗する開弁方向へ吸引される一方、ソレノイドへの通電がOFFすると、弁体をスプリングに抗する開弁方向へ吸引するソレノイドの磁力が解消されるのである。

インジェクタドライブ１１は、エンジンECU１０からの制御信号（燃料噴射信号および燃料噴射期間と過励磁期間との比較に基づく判定信号）に基づいて、通常はインジェクタ１２の開弁を駆動する電流を発生させるべくインジェクタ１２に所定の高電圧を印加しつつ、所定の過励磁期間が経過すると、高電圧の印加からインジェクタ１２を開弁に保持する電流を発生させるに足る電圧の印加に変換する手段、燃料噴射期間と過励磁期間との比較に基づいて燃料噴射期間が過励磁期間よりも短いときはインジェクタ１２の開弁に印加する高電圧を通常レベルよりも増大させる手段、が設定される。

図２において、(A)は、運転状態に応じた燃料噴射期間Ｔ_inj（燃料噴射信号のパルス幅）が所定の過励磁期間Ｔ_ocよりも長い（Ｔ_inj＞Ｔ_oc）、通常の噴射制御を説明する特性図であり、燃料噴射信号がONすると、高電圧の印加により、インジェクタ１２の開弁を駆動する電流Ｉ_openが所定値に立ち上がる。過励磁期間Ｔ_ocにおいて、インジェクタ１２は、ソレノイドへの通電により、全開に動作しつつ、高圧の燃料を圧縮行程の燃料室に噴射する。過励磁期間Ｔ_ocが経過すると、高電圧の印加からインジェクタ１２を開弁に保持する電流Ｉ_holdを発生させるに足る電圧の印加に変換され、ソレノイドへの電流値が低下する。インジェクタ１２は、全開に保持され、燃料噴射が継続するのであり、燃料噴射信号がOFFすると、ソレノイドの消磁により閉弁され、運転状態に応じた所定量の燃料噴射が終了するのである。

燃料噴射期間Ｔ_injが過励磁期間Ｔ_ocよりも短い、Ｔ_inj≦Ｔ_ocの運転状態においては、燃料噴射信号のONにより、インジェクタ１２の開弁を駆動する電流Ｉ_openを発生させるべく、インジェクタ１２に高電圧が印加されるが、インジェクタ１２に印加する高電圧が通常レベルの場合、図２の(B)に示すようにインジェクタ１２を駆動する電流Ｉ_openが立ち上がり、所定値へ達する前に燃料噴射信号がOFFするため、インジェクタ１２は全開しきらずに閉弁することになり、運転状態に応じた適正な燃料噴射量が確保しえない可能性が考えられるのである。

そのため、Ｔ_inj≦Ｔ_ocの運転状態においては、インジェクタ１２の開弁に印加する高電圧が通常レベルよりも高められ、図２の(C)に示すようにインジェクタ１２を開弁に駆動する電流Ｉ_openが増大するため、インジェクタ１２が機敏に全開するようになる。その結果、過励磁期間Ｔ_ocに満たない微小な燃料噴射期間Ｔ_injにおいても、インジェクタ１２が開弁しきらずに閉弁してしまうようなことがなく、適正な燃料噴射量が得られるようになる。図２の(D)は、インジェクタ１２を開弁に駆動する電流Ｉ_openについて、図２の(B)と図２の(C)との比較を例示する拡大図である。

図３は、エンジンECU１０およびインジェクタドライブ１１で行われる制御内容を説明するフローチャートであり、S11においては、運転状態の検出信号に基づいて燃料噴射量および燃料噴射時期を求め、これら燃料噴射量および燃料噴射時期から燃料噴射期間Ｔ_injを決定する。S12においては、燃料噴射期間Ｔ_injと所定の過励磁期間Ｔ_ocとの比較により、Ｔ_inj＞Ｔ_ocかどうかを判定する。S12の判定がyesのときは、S13において、通常の噴射制御を実行する（図２の(A)、参照）。S12の判定がnoのときは、S14において、インジェクタに印加する高電圧を通常レベルよりも増大させる噴射制御を実行する（図２の（C）、参照）。

インジェクタ１２に印加する高電圧を通常レベルよりも増大させる噴射制御については、通常レベルの高電圧を燃料噴射期間Ｔ_injと過励磁期間Ｔ_ocとの差＝Ｔ_oc−Ｔ_injに応じたアップ量に増大させることも考えられる。これにより、過励磁期間Ｔ_ocに満たない微小な燃料噴射期間Ｔ_injにおいても、インジェクタ１２を開弁に駆動する電流Ｉ_openが適正に確保され、電源（車載バッテリ）の無駄な消費も有効に抑えられるのである。

この発明の実施形態を説明する概要構成図である。同じく制御内容を説明する特性図である。同じく制御内容を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０エンジンECU
１１インジェクタドライバ
１２，インジェクタ

Claims

エンジンの燃焼室に高圧の燃料を噴射するインジェクタ、運転状態に応じた燃料噴射量および燃料噴射時期を求める手段、燃料噴射量および燃料噴射時期から決定される燃料噴射期間に対応する燃料噴射信号を出力する手段、燃料噴射信号に基づいてインジェクタの開弁を駆動する電流を発生させるべくインジェクタに高電圧を印加しつつ所定の過励磁期間が経過すると高電圧の印加からインジェクタを開弁に保持する電流を発生させるに足る電圧の印加に変換する手段、を備える筒内噴射式エンジンの燃料噴射装置において、運転状態に応じた燃料噴射期間と所定の過励磁期間との比較に基づいて燃料噴射期間が過励磁期間よりも短いかどうかを判定する手段、その判定結果から運転状態に応じた燃料噴射期間が所定の過励磁期間よりも短いときはインジェクタの開弁に印加する高電圧を通常レベルよりも増大させる手段、を備えることを特徴とする筒内噴射式エンジンの燃料噴射装置。
インジェクタの開弁に印加する高電圧を通常レベルよりも増大させる手段は、運転状態に応じた燃料噴射期間と所定の過励磁期間との差を求める手段、これらの差に応じたレベルに高電圧を増大させる手段、を備えることを特徴とする請求項１の記載に係る筒内噴射式エンジンの燃料噴射装置。