JP2007016648A - Fuel injection device - Google Patents
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Description
この発明は、プランジャの往復運動により燃料を加圧する機能と燃料噴射弁の機能を有する燃料噴射モジュールを用いたエンジンの燃料噴射装置に関するものであり、燃料噴射モジュールを正確に制御するためのものである。 The present invention relates to an engine fuel injection apparatus using a fuel injection module having a function of pressurizing fuel by a reciprocating motion of a plunger and a function of a fuel injection valve, and is for accurately controlling the fuel injection module. is there.
従来の燃料噴射装置は、エンジンの回転数や負荷に応じて燃料供給量をコントロールユニットが演算して燃料噴射弁に駆動信号を与える電子制御燃料噴射装置において、電磁力によってプランジャを往復運動させ、燃料を吸引して加圧して噴射する燃料噴射モジュールが提案されている。燃料噴射モジュールの作動は、コントロールユニットから与えられた駆動信号でコイルに通電し、プランジャが燃料を加圧し、所定の燃料圧力で噴射し、その後、プランジャがスプリングで押し戻されるとともに次に噴射するための燃料を吸引する。 In a conventional fuel injection device, an electronically controlled fuel injection device in which a control unit calculates a fuel supply amount according to an engine speed and a load and gives a drive signal to a fuel injection valve. A fuel injection module that sucks and pressurizes fuel to inject fuel has been proposed. The operation of the fuel injection module is to energize the coil with the drive signal given from the control unit, and the plunger pressurizes the fuel and injects at a predetermined fuel pressure, and then the plunger is pushed back by the spring and then injected. Aspirate the fuel.
燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射装置は、燃料の加圧および調圧を燃料ポンプおよびレギュレータで行い加圧燃料をインジェクタで噴射する方式の燃料噴射装置に比べ、構成部品が少なく、また噴射時だけに通電を行うために平均消費電力が少ないというメリットがあり、特に発電機やバッテリーの能力が低い小型の2輪車には好適である。しかしながら、燃料噴射モジュールに用いられるコイル抵抗値の温度依存性などにより噴射量が変動するという問題があり、そのことを解消するためにコイルへの通電開始してから所定時間経過後のコイルへの通電電流値を検出し、燃料噴射モジュールの駆動時間を補正している(例えば、特許文献1参照)。 A fuel injection device using a fuel injection module has fewer components than a fuel injection device that pressurizes and regulates fuel with a fuel pump and regulator and injects pressurized fuel with an injector. This is advantageous in that the average power consumption is small because the power is supplied to the vehicle, and is particularly suitable for small two-wheeled vehicles with low generator and battery capabilities. However, there is a problem that the injection amount fluctuates due to the temperature dependence of the coil resistance value used in the fuel injection module. The energization current value is detected, and the drive time of the fuel injection module is corrected (see, for example, Patent Document 1).
従来の燃料噴射装置の燃料噴射モジュールの電流検出手段は、一般にコントロールユニット内に設けられたシャント抵抗に電流を流しその両端の電圧を検出しているが、この検出方法では通電電流値の検出精度が低く駆動時間において適切な補正が行われない。例えば本願発明者の試験によれば、実際に燃料を噴射している時間に対して検出電流による駆動時間の補正量の割合が大きいアイドル状態では、通電電流値が1%ずれると、燃料噴射量が3%も変化することがわかった。また、コントロールユニット内の電流検出回路の電流検出精度は、自動車用高精度部品を用いた場合でも3%程度の精度が限界であり、この場合では燃料噴射量が9%も変化することになり、所望の燃料噴射精度が得られないという問題があった。また、上記よりも影響は少ないが、電流検出回路を構成する部品の温度特性によっても通電電流値が変動するため、コントロールユニットの温度によって燃料噴射量が変動するという問題があった。 The current detection means of the fuel injection module of the conventional fuel injection device generally detects the voltage at both ends by passing a current through a shunt resistor provided in the control unit. Is not suitable for the driving time. For example, according to the test of the present inventor, in the idling state where the ratio of the correction amount of the drive time by the detected current is large with respect to the time during which the fuel is actually injected, if the energization current value deviates by 1%, the fuel injection amount Was found to change by 3%. Also, the current detection accuracy of the current detection circuit in the control unit is limited to about 3% accuracy even when high-precision automotive parts are used. In this case, the fuel injection amount changes by 9%. There is a problem that the desired fuel injection accuracy cannot be obtained. In addition, although the influence is less than the above, there is a problem that the fuel injection amount varies depending on the temperature of the control unit because the energization current value varies depending on the temperature characteristics of the parts constituting the current detection circuit.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃料噴射モジュールの正確な制御を行う燃料噴射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device that performs accurate control of a fuel injection module.
この発明は、コイルに通電することにより生じるプランジャの往復運動によって燃料を吸引加圧しエンジンに噴射する燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射モジュールのコイルに駆動信号を与えるコントロールユニットとを備えた燃料噴射装置において、コイルの通電電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段のコイルの通電電流値の検出における補正データを記憶する記憶手段とを備え、コントロールユニットは電流検出手段にて検出された通電電流値を記憶手段の補正データに基づいて補正して補正電流値を作成し補正電流値に基づいてコイルの駆動時間を算出して燃料噴射モジュールに駆動信号を送信するものである。 The present invention relates to a fuel injection module that sucks and pressurizes fuel by a reciprocating movement of a plunger generated by energizing a coil and injects the fuel into an engine, and a control unit that supplies a drive signal to the coil of the fuel injection module based on an operating state of the engine. And a storage unit for storing correction data for detecting the coil energization current value of the current detection unit. The control unit includes a current detection unit. A correction current value is generated by correcting the energization current value detected at the storage means based on the correction data of the storage means, and the drive time of the coil is calculated based on the correction current value and a drive signal is transmitted to the fuel injection module It is.
この発明の燃料噴射装置は、コイルに通電することにより生じるプランジャの往復運動によって燃料を吸引加圧しエンジンに噴射する燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射モジュールのコイルに駆動信号を与えるコントロールユニットとを備えた燃料噴射装置において、コイルの通電電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段のコイルの通電電流値の検出における補正データを記憶する記憶手段とを備え、コントロールユニットは電流検出手段にて検出された通電電流値を記憶手段の補正データに基づいて補正して補正電流値を作成し補正電流値に基づいてコイルの駆動時間を算出して燃料噴射モジュールに駆動信号を送信するので、通電電流値を補正することにより燃料噴射モジュールの正確な制御を行うことができる。 The fuel injection device according to the present invention includes a fuel injection module that sucks and pressurizes fuel by a reciprocating motion of a plunger generated by energizing the coil and injects the fuel into the engine, and a drive signal to the coil of the fuel injection module based on the operating state of the engine. And a control unit comprising: a current detection unit that detects a current value of the coil; and a storage unit that stores correction data in the detection of the current value of the coil of the current detection unit. Corrects the energization current value detected by the current detection means based on the correction data of the storage means to create a correction current value, calculates the drive time of the coil based on the correction current value, and outputs a drive signal to the fuel injection module Therefore, the fuel injection module is accurately controlled by correcting the energization current value. Door can be.
実施の形態1.
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図1はこの発明の実施の形態1における燃料噴射装置がエンジンに取り付けられた状態の構成を示す図、図2は図1に示した燃料噴出装置のコントロールユニットの構成を示したブロック図、図3は燃料噴射モジュールの駆動信号と燃料噴射モジュール内のコイルの通電電流値との関係を示した波形図である。図において、コントロールユニット1は、エンジン100の吸入空気の温度を計測する吸気温センサ2と、スロットル弁3の開度を計測するスロットルポジションセンサ4と、スロットル弁3の下流の吸入空気圧力を計測する吸気圧センサ5と、エンジン100の壁面温度を計測するエンジン温度センサ6と等の各種センサに接続されており各種センサからの検出値より、エンジン100の適切な燃料噴射時期、燃料噴射量を演算し、燃料噴射モジュール8に駆動信号を出力する。
Embodiments of the present invention will be described below. 1 is a diagram showing the configuration of a fuel injection device according to
また各種センサの検出値から、適切な点火信号を点火コイル9に出力する。燃料噴射モジュール8は内部のコイルに通電することにより発生する電磁力でプランジャを動かし、燃料タンク10からフィードパイプ11、燃料フィルタ12を経由して、供給された燃料を、加圧し、所定の圧力にしてエンジン100に噴射する。燃料噴射モジュール8のコイルへの通電が止まるとプランジャはリターンスプリングによってもとの位置に戻り、その際に次に噴射するための燃料を吸引する。そして余剰の燃料や、燃料に含まれるベーパはリターンパイプ13により燃料タンク10に戻される。
An appropriate ignition signal is output to the
図2では燃料噴射モジュール8がコントロールユニット1に接続された状態を示し、コントロールユニット1に接続される他の入出力は省略して示している。コントロールユニット1内には図示しない燃料噴射モジュール8の駆動信号出力回路と、燃料噴射モジュール8のコイルの通電電流値を検出する電流検出手段としての電流検出回路14と、フラッシュメモリにて構成された記憶手段15を内蔵したマイクロコンピュータ16が備えられている。記憶手段15には、エンジン100の燃料噴射制御を行うためのプログラムが記憶されている。また、これに加えて本実施の形態1においては、コントロールユニット1の製造時に製造ラインにおいて精度の高い電流を与え、電流検出回路14で検出した電流値との比較を行うことにより求められ補正データ(補正値:Ki)が記憶されている。
FIG. 2 shows a state in which the
次に上記のように構成された実施の形態1の燃焼噴射装置の燃料噴射モジュールのコイルに対する駆動信号の作成方法について説明する。まず、燃料噴射モジュール8のコイルに通電が開始されてからTd時間経過後の通電電流値Idを電流検出手段14にて検出する。次に、マイクロコンピュータ16は記憶手段15から補正データとしての補正値Kiを読み出す。そして、マイクロコンピュータ16では補正電流値Id’を下記の式(1)にて求める。
Id’=Ki×Id・・・(1)
Next, a method for creating a drive signal for the coil of the fuel injection module of the combustion injection apparatus according to
Id ′ = Ki × Id (1)
次に、補正電流値Id’に基づいて燃料噴射モジュール8のコイル駆動時間を下記の式(2)にて補正する。
Tdd=Tw(Id’)+Kd(Id’)×Tdb・・・(2)
Tdd:補正後駆動時
Tw(Id’):Id’によって決まる無効噴射時間
Kd(Id’):Id’によって決まる補正値
Tdb:基本噴射時間
そして、コントロールユニット1はこの駆動時間を燃料噴射モジュール8に駆動信号として送信し、燃料噴射モジュール8のコイルを駆動させる。
Next, the coil drive time of the
Tdd = Tw (Id ′) + Kd (Id ′) × Tdb (2)
Tdd: corrected driving time Tw (Id ′): invalid injection time determined by Id ′ Kd (Id ′): correction value determined by Id ′ Tdb: basic injection time The
上記のように構成された実施の形態1の燃料噴射装置によれば、記憶手段に、通電電流値を補正するための補正データを記憶し、この補正データを用いて通電電流値を補正し補正電流値を作成したので、電流検出回路の電流検出精度が低い場合でも確実な補正が可能となり、燃料制御精度の高い燃料噴射装置が得られる。よって、電流検出回路の検出精度を向上させるために、高価な高精度部品を使用しなくても良い。さらに、電流検出回路をアナログ的に調整する方法に比べ、調整工程が簡略化され、調整抵抗を取り付けたり、トリマブル抵抗をレーザ等によってトリミングするような加工が不要であるため加工コストも低くすることができる。また、その補正データの記憶をフラッシュメモリを記憶手段として用いるため、燃料噴射制御を行うためのプログラムを記憶するために従来から使用されているような部分を用いることができるため、製造コストおよび部品を増やすことはなく行うことができる。 According to the fuel injection device of the first embodiment configured as described above, correction data for correcting the energization current value is stored in the storage means, and the energization current value is corrected and corrected using this correction data. Since the current value is created, even when the current detection accuracy of the current detection circuit is low, a reliable correction is possible, and a fuel injection device with high fuel control accuracy can be obtained. Therefore, it is not necessary to use expensive high-precision parts in order to improve the detection accuracy of the current detection circuit. Furthermore, compared to the method of adjusting the current detection circuit in an analog manner, the adjustment process is simplified, and it is not necessary to attach an adjustment resistor or trim the trimmable resistor with a laser or the like, thereby reducing the processing cost. Can do. Further, since the flash memory is used as the storage means for storing the correction data, it is possible to use a part that has been conventionally used to store a program for performing fuel injection control. Can be done without increasing.
尚、上記実施の形態1では記憶手段としてフラッシュメモリを利用する例を示したがこれに限られることはなく、例えば図4に示すように、マイクロコンピュータ16の外部に設けられた不揮発性メモリとしてのEEPROMからなる第2の記憶手段17を設け、記憶手段15であるフラッシュメモリには燃料噴射制御を行うためのプログラムを記憶し、補正データは第2の記憶手段17であるEEPROMの中に記憶するようにしてもよい。
In the first embodiment, the flash memory is used as the storage unit. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, a nonvolatile memory provided outside the
このように構成された燃料噴射装置では、第2の記憶手段17であるEEPROMは、システムの故障履歴を記憶する等のためにあらかじめ設けられたものであり、部品コストが増すことはなく構成することができる。さらに、燃料制御を行うプログラムを記憶する記憶手段15とは別に設けられた第2の記憶手段17に補正データを記憶しているため、燃料制御を行うプログラムが変更され記憶手段15の内容を書き換えた場合でも補正データの値は変わらないためそのまま使用することが可能となる。これは同一のコントロールユニットを用いて複数のプログラムを書き込んで複数の機種のコントロールユニットを生産する場合、効率的な生産が可能となる。 In the fuel injection device configured as described above, the EEPROM serving as the second storage means 17 is provided in advance for storing the failure history of the system and the like, and is configured without increasing the component cost. be able to. Further, since the correction data is stored in the second storage means 17 provided separately from the storage means 15 for storing the fuel control program, the program for the fuel control is changed and the contents of the storage means 15 are rewritten. In this case, the correction data value does not change and can be used as it is. This enables efficient production when a plurality of types of control units are produced by writing a plurality of programs using the same control unit.
また、車両の開発時において燃料噴射制御のキャリブレーションを行うような、燃料制御プログラムの書換えを頻繁に行う場合でも、補正データを読み出して再度書き込むという手間を省くことができ開発効率が向上する。また、EEPROMに補正データを記憶させる場合は、燃料噴射装置に用いられるマイクロコンピュータにマスク品(書換え不可能なカスタム品)を使用することができる。このマスクマイクロコンピュータはフラッシュメモリ内蔵マイクロコンピュータより、安価であるため、さらに安価な燃料噴射装置を提供することが出来る。 Further, even when the fuel control program is frequently rewritten, such as calibration of fuel injection control at the time of vehicle development, it is possible to save the trouble of reading out the correction data and rewriting it, thereby improving the development efficiency. Further, when the correction data is stored in the EEPROM, a mask product (a custom product that cannot be rewritten) can be used in the microcomputer used in the fuel injection device. Since this mask microcomputer is cheaper than the microcomputer with built-in flash memory, a more inexpensive fuel injection device can be provided.
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2を示す燃料噴射装置のコントロールユニットの構成を示すブロック図である。図において、上記実施の形態1と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。尚、燃料噴射装置のコントロールユニット以外の全体構成は上記実施の形態1の図1にて示したものと同様であるためその説明を省略し、それらの部分においては図1に基づいて説明する。また、図5は燃料噴射モジュール8が接続された状態を示し、コントロールユニット1に接続される他の入出力は省略されている。コントロールユニット1内には図示しない燃料噴射モジュールの駆動信号出力回路と、燃料噴射制御を行うためのプログラムが記憶されている記憶手段15と、コントロールユニット1の製造時に製造ラインにおいて精度の高い電流を与え、電流検出回路14で検出した電流値との比較を行うことにより求められ補正データ(補正値:Ki)および後述する電流検出回路14の温度特性による補正データ(補正値:Kit(Tc))が記憶されている第2の記憶手段17と、電流検出回路14の温度を測定するための温度センサ18と、この温度センサ18にて検出された検出値から電流検出回路14の温度を算出する温度検出回路19とが備えられている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the control unit of the fuel injection device showing Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Since the entire configuration of the fuel injection device other than the control unit is the same as that shown in FIG. 1 of the first embodiment, the description thereof will be omitted, and those portions will be described based on FIG. FIG. 5 shows a state in which the
これら温度センサ18および温度検出回路19にて温度検出手段20を構成し、電流検出回路14の温度特性を補正するための温度が検出されている。よって、温度検出手段20は電流検出回路14の温度特性を補正するために設けられるため、電流検出回路14の近傍に温度センサ18を配置することが望ましい。尚、ここでは、電流検出回路14の温度特性における補正データは電流検出回路14毎に測定して求められる場合で、第2の記憶手段17に記憶する例を示しているが、電流検出回路14一律に同じ補正データを与える場合には記憶手段15または第2の記憶手段17のいずれに記憶するようにしても良い。
The
次に上記のように構成された実施の形態2の燃焼噴射装置の燃料噴射モジュールのコイルに対する駆動信号の作成方法について説明する。まず、燃料噴射モジュール8のコイルに通電が開始されてからTd時間経過後の通電電流値Idを電流検出手段14にて検出する。次に、マイクロコンピュータ16は第2の記憶手段17より補正データ(補正値:Ki)を読み出し、さらに、温度検出手段20によって検出された温度に基づいてあらかじめ決められた温度特性における補正データ(補正値:Kit(Tc))を第2の記憶手段17から読み出す。そして、マイクロコンピュータ16では電流検出回路14の補正電流値Id’を下記の式(3)にて求める。
Id’=Ki×Kit(Tc)×Id・・・(3)
Tc:温度検出手段で検出されたコントロールユニット内温度
以下上記実施の形態1と同様に補正電流値Id’に基づく、燃料噴射モジュール8のコイルの駆動時間を(2)式に基づいて補正し、コントロールユニット1はこの駆動時間を燃料噴射モジュール8に駆動信号として送信し、燃料噴射モジュール8のコイルを駆動させる。
Next, a method of creating a drive signal for the coil of the fuel injection module of the combustion injection apparatus of the second embodiment configured as described above will be described. First, the current detection means 14 detects the energization current value Id after the elapse of Td time since the energization of the coil of the
Id ′ = Ki × Kit (Tc) × Id (3)
Tc: The temperature within the control unit detected by the temperature detecting means is corrected based on the correction current value Id ′ based on the correction current value Id ′ as in the first embodiment, based on the equation (2), The
上記のように構成された実施の形態2の燃料噴射装置によれば、通電電流値の補正に加えて、温度検出手段で検出された温度に基づき、温度特性における通電電流値の補正を行ったので、電流検出回路に温度特性を有する場合でも燃料制御精度の高い燃料噴射装置が得られる。 According to the fuel injection device of the second embodiment configured as described above, in addition to the correction of the energization current value, the energization current value in the temperature characteristic is corrected based on the temperature detected by the temperature detection means. Therefore, even when the current detection circuit has temperature characteristics, a fuel injection device with high fuel control accuracy can be obtained.
尚、上記各実施の形態では電流検出を行うために一般的なシャント抵抗による電流検出手段を用いて示したが、これに限られることはなく、カレントミラーを使用した電流検出手段を用いても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。 In each of the above embodiments, current detection means using a general shunt resistor is shown for current detection. However, the present invention is not limited to this, and current detection means using a current mirror may be used. Needless to say, similar effects can be obtained.
1 コントロールユニット、8 燃料噴射モジュール、14 電流検出回路、
15 記憶手段、17 第2の記憶手段、18 温度センサ、19 温度検出回路、
20 温度検出手段。
1 control unit, 8 fuel injection module, 14 current detection circuit,
15 storage means, 17 second storage means, 18 temperature sensor, 19 temperature detection circuit,
20 Temperature detection means.
Claims (3)
3. The fuel injection device according to claim 1, wherein the storage means is formed of a flash memory or a nonvolatile memory.
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JP2009177903A (en) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Denso Corp | Vehicle system |
US10513950B2 (en) | 2017-04-24 | 2019-12-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
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2005
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