JP2007303449A - 燃料噴射装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】閉弁時の応答性を向上させる燃料噴射装置の制御装置を提供する。
【解決手段】加圧燃料の供給路に接続されると共に、噴口が穿設されたボディと、ボディの内部に噴口に対して移動自在に収容されたニードルバルブと、ニードルバルブを噴口に向けて付勢するスプリングと、ボディに配置された励磁コイル１６と、励磁コイル１６に電源２８ａの電圧Ｖを印加し、よって生じる磁束でバルブ体を噴口から離間させて開弁する方向に移動させる通電制御手段（ＥＣＵ３０）を備えた燃料噴射装置１０の制御装置において、励磁コイル１６が発生する磁束を消磁すべき消磁コイル２０を備えると共に、通電制御手段は、励磁コイル１６に電源電圧Ｖを印加した後、消磁コイル２０に励磁コイル１６によって誘起される逆起電力ＶＬ１が印加されるように通電を切り替える。
【選択図】図２

Description

この発明は燃料噴射装置、より詳しくは内燃機関の加圧燃料を噴射する燃料噴射装置（いわゆるインジェクタ）の制御装置に関する。

この種の燃料噴射装置の制御装置としては、例えば特許文献１に記載される技術が知られている。その技術にあっては、磁束によってコアなどに誘起される渦電流が磁束の立ち下がりを遅延させる不都合に鑑み、燃料噴射装置（インジェクタ）のボディに３個のコイルを配置すると共に、閉弁時、そのうちの１個のコイルに、他の２個のコイルに形成されている磁束と逆向きの磁束が形成されるように通電制御することで、電流の遮断と同時に磁束を消滅させて閉弁時の応答性を向上させている。
特開昭６０−０５６１４７

このように、従来技術においては３個のコイルの内の１つのコイルを消磁コイルとして使用し、それに逆向きの磁束を発生させて渦電流による磁束をキャンセルするように通電制御することで閉弁時の応答性を上げているが、消磁コイルに印加される電圧は、他の２個の励磁コイルと同様、電源電圧であるため、よって生じる消磁エネルギにも限界があり、閉弁時の応答性の改善で改良すべき余地を残していた。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、閉弁時の応答性を一層向上させるようにした燃料噴射装置の制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１にあっては、加圧燃料の供給路に接続されると共に、噴口が穿設されたボディと、前記ボディの内部に前記噴口に対して移動自在に収容されたバルブ体と、前記バルブ体を前記噴口に向けて付勢する付勢手段と、前記ボディに配置された励磁コイルと、前記励磁コイルに電源電圧を印加し、よって生じる磁束で前記バルブ体を前記噴口から離間させて開弁する方向に移動させる通電制御手段を備えた燃料噴射装置の制御装置において、前記励磁コイルが発生する磁束を消磁すべき消磁コイルを備えると共に、前記通電制御手段は、前記励磁コイルに電源電圧を印加した後、前記消磁コイルに前記励磁コイルによって誘起される逆起電力が印加されるように通電を切り替える如く構成した。

請求項２に係る燃料噴射装置の制御装置にあっては、前記通電制御手段は、前記消磁コイルに前記励磁コイルによって誘起される逆起電力が印加されるように通電を切り替えるとき、前記励磁コイルとグラウンドの接続を遮断する如く構成した。

請求項１に係る燃料噴射装置の制御装置にあっては、励磁コイルが発生する磁束を消磁すべき消磁コイルを備えると共に、通電制御手段は、励磁コイルに電源電圧を印加した後、消磁コイルに励磁コイルによって誘起される逆起電力が印加されるように通電を切り替える如く構成したので、消磁コイルに電源電圧より遙かに大きいエネルギを与えることができ、よって消磁コイルを早期に立ち上げることができて励磁コイルが発生する磁束（磁界）を速やかに打ち消すことができ、それによって閉弁時の応答性を向上させることができる。

即ち、電源電圧が印加されることによって励磁コイルに生じる逆起電力は定常的な電源電圧より遙かに大きくなるが、それが消磁コイルに印加されることで、消磁コイルに電源電圧を印加する場合に比し、消磁コイルを早期に立ち上げることができ、励磁コイルが発生する磁束（磁界）を速やかに打ち消すことができる。

請求項２に係る燃料噴射装置の制御装置にあっては、通電制御手段は、消磁コイルに励磁コイルによって誘起される逆起電力が印加されるように通電を切り替えるとき、励磁コイルとグラウンドの接続を遮断する如く構成したので、上記した効果に加え、励磁コイルが発生する逆起電力が全て消磁コイルに印加されることになり、消磁コイルを一層迅速に立ち上げることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料噴射装置の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の実施例に係る燃料噴射装置の制御装置を模式的に示す説明断面図である。

図１において、符号１０は燃料噴射装置を示す。燃料噴射装置１０はいわゆるインジェクタであり、車両に搭載された内燃機関（図示せず）の気筒燃焼室（あるいは吸気ポート）を臨む位置に配置され、開弁されるとき、燃料を噴射する。

燃料噴射装置１０は、断面円形状のボディ（筐体）１２を備える。ボディ１２の先端には噴口（開口）１２ａが穿設されると共に、その内部は中空に形成され、そこに大径の断面円形状の第１室１２ｂと、第１室１２ｂに連続すると共に、それより小径の断面円形状の第２室１２ｃが形成される。

第２室１２ｃの先端側には、縮径されて噴口１２ａに連続するバルブシート１２ｃ１が形成される。第２室１２ｃにはニードルバルブ（バルブ体）１４が噴口１２ａに対して移動自在に収容される。ニードルバルブ１４は尖端に縮径部１４ａが形成され、縮径部１４ａがバルブシート１２ｃ１に当接させられるとき、噴口１２ａを閉鎖する（燃料噴射装置１０が閉弁する）。

ボディ１２の第１室１２ｂにおいては、励磁コイル１６がコア（鉄心）１８に巻回されて配置されると共に、それに隣接して消磁コイル２０が同様にコア１８に巻回されて配置される。励磁コイル１６と消磁コイル２０は通電されると、励磁されてコア１８を通る磁束を発生し、ニードルバルブ１４を吸引して噴口１２ａから後退（離間）させ、噴口１２ａを開放する（燃料噴射装置１０が開弁する）。励磁コイル１６と消磁コイル２０は共に環状を呈すると共に、それらの巻き数などは同一とし、自己インダクタンスも同程度とする。

ボディ１２において第１室１２ｂには突起１２ｄが環状に形成され、突起１２ｄとニードルバルブ１４の間にスプリング（付勢手段）２２が収容される。スプリング２２はコイルスプリング（圧縮スプリング）からなり、ニードルバルブ１４を噴口１２ａに向けて（閉弁位置に）付勢する。

燃料噴射装置１０において、第１室１２ｂから第２室１２ｃおよびそれに連続する噴口１２ａは、燃料ポンプ（図示せず）によって燃料タンク（図示せず）から汲み上げられて加圧された燃料が供給される燃料供給路２４に接続される。

燃料噴射装置１０は、励磁コイル１６と消磁コイル２０への通電を制御して加圧燃料を噴口１２ａから噴射させる通電制御装置２６を備える。通電制御装置２６は、通電回路２８とその動作を制御する電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）３０からなる。

図２は、図１に示す通電回路２８などの詳細を示す回路図である。

通電回路２８において、励磁コイル１６は、電源（車載バッテリ）２８ａとグラウンドの間にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を介して接続される。消磁コイル２０は、励磁コイル１６とＳＷ２との間と、グラウンドの間にスイッチＳＷ３を介して接続される。スイッチＳＷ１からＳＷ３はパワートランジスタ（ＦＥＴ）からなり、そのゲート端子はＥＣＵ３０に接続される。

励磁コイル１６と消磁コイル２０の付近に記載された黒点は、いわゆるドットマークではなく、その方向からコイルを見るとき、コイルの巻回方向が時計回りであることを示す。消磁コイル２０は励磁コイル１６と通電する向きが異なることから、励磁コイル１６が発生する磁界を打ち消す磁界を発生、即ち、消磁するように動作する。

ＥＣＵ３０はマイクロコンピュータからなり、内燃機関の気筒位置を示す信号を出力するクランク角センサ３２、および機関負荷など運転パラメータを示す、符号３４で総称される、他のセンサ群に接続されてその出力を入力する。ＥＣＵ３０はクランク角センサ３２の出力をカウントして機関回転数を算出すると共に、他のセンサ群３４から得た入力値に基づき、燃料噴射量を算出する。

次いで、ＥＣＵ３０は算出された噴射量から開閉弁時期を算出し、それに相当するクランク角度でスイッチＳＷ１からＳＷ３をＯＮ（導通）・ＯＦＦ（非導通）して励磁コイル１６と消磁コイル２０の通電を制御する。このように、ＥＣＵ３０が、通電制御手段として動作する。

図３は、図２に示すＥＣＵ３０の上記した通電制御を示すタイム・チャートである。

以下、図３タイム・チャートを参照してＥＣＵ３０の通電制御を説明する。尚、同図で時刻ｔ１を開弁時期、ｔ２を閉弁時期とする。

ＥＣＵ３０は、時刻ｔ１においてＳＷ１，ＳＷ２をＯＮ（導通）し、励磁コイル１６に電源２８ａからの電源電圧Ｖを印加する。これにより、励磁コイル１６は、図３の上部に示すような磁界（磁界）を発生する。発生させられた磁界はニードルバルブ１４に作用し、ニードルバルブ１４を噴口１２ａから後退（離間）させて開弁させる。

次いで、ＥＣＵ３０は、時刻ｔ２において、ＳＷ１をＯＮしたまま、ＳＷ２をＯＦＦ（非導通）し、ＳＷ３をＯＮする。これにより、励磁コイル１６が発生する磁束は、符号ａで示す如く、減少する。

このとき、消磁コイル２０は、励磁コイル１６とは通電方向が逆になることから、図３に符号ｂで示す如く、逆方向（負方向）の磁界を生じる。そのため、符号ａで示す励磁コイル１６が発生する磁界は、符号ｂで示す消磁コイル２０が発生する負方向の磁界で打ち消され、結果としてニードルバルブ１４に作用する磁界は符号ｃで示す如く、零となる。従って、ニードルバルブ１４はスプリング２２の付勢力で噴口１２ａに向けて直ちに前進させられ、噴口１２ａを閉弁させる。

次いで、ＥＣＵ３０は、時刻ｔ３において、ＳＷ１とＳＷ３をＯＦＦ（非導通）する。これによって、消磁コイル２０の磁界も経時的に減衰する。そして、次回の開弁時期に上記したのと同様の処理が繰り返される。

上記した消磁コイル２０の立ち上がりについて説明すると、励磁コイル１６の自己インダクタンスをＬとするとき、ＳＷ１とＳＷ２がＯＮされることで、励磁コイル１６には図２に示すような式で示される起電力ＶＬ１が生じる。次いで、ＳＷ２がＯＦＦされると共に、ＳＷ３がＯＮされることで、その起電力ＶＬ１は全て消磁コイル２０に作用する。この場合、消磁コイル２０への通電方向は励磁コイル１６と逆になるので、逆起電力ＶＬ１は励磁コイル１６に対して消磁コイル２０には逆方向に作用する結果、消磁コイル２０に作用する電圧ＶＬ２は、＋Ｖ−ＶＬ１となる。

ここで、逆起電力ＶＬ１は、図示の式から明らかな如く、単位時間ｔ当たりの電流Ｉの変化と自己インダクタンスＬの積となることから、電源電圧Ｖとすると、それより遙かに大きな、無限大に近いほどの値となる。従って、消磁コイル２０を図３の上部に示す如く、早期に逆方向に立ち上げることができて励磁コイル１６が発生する磁界を速やかに打ち消すことができる。それによって、燃料噴射装置１０の閉弁時の応答性を向上させることができる。

このように、この実施例に係る燃料噴射装置の制御装置にあっては、励磁コイル１６が発生する磁束（磁界）を消磁すべき消磁コイル２０を備えると共に、ＥＣＵ（通電制御手段）３０は、励磁コイル１６に電源電圧Ｖを印加した後、消磁コイル２０に励磁コイル１６によって誘起される起電力ＶＬ１が印加されるように通電を切り替える如く構成したので、消磁コイル２０に電源電圧Ｖより遙かに大きいエネルギを与えることができ、よって消磁コイル２０を早期に逆方向に立ち上げることができて励磁コイル１６が発生する磁束（磁界）を速やかに打ち消すことができる。それによって、閉弁時の応答性を向上させることができる。

特に、時刻ｔ２において消磁コイル２０に励磁コイル１６によって誘起される起電力が逆起電力として印加されるように通電を切り替えるとき、ＳＷ２をＯＦＦして励磁コイル１６とグラウンドとの接続を遮断する如く構成したので、上記した効果に加え、励磁コイル１６が発生する逆起電力が全て消磁コイル２０に印加されることになり、消磁コイル２０を一層迅速に立ち上げることができる。

以上の如く、この発明の実施例にあっては、加圧燃料の供給路２４に接続されると共に、噴口１２ａが穿設されたボディ１２と、前記ボディの内部に前記噴口に対して移動自在に収容されたバルブ体（ニードルバルブ）１４と、前記バルブ体（ニードルバルブ）１４を前記噴口１２ａに向けて付勢する付勢手段（スプリング２２）と、前記ボディに配置された励磁コイル１６と、前記励磁コイルに電源２８ａの電圧Ｖを印加し、よって生じる磁束で前記バルブ体を前記噴口から離間させて開弁する方向に移動させる通電制御手段（ＥＣＵ３０）を備えた燃料噴射装置１０の制御装置において、前記励磁コイル１６が発生する磁束を消磁すべき消磁コイル２０を備えると共に、前記通電制御手段は、前記励磁コイル１６に電源電圧Ｖを印加した後、前記消磁コイル２０に前記励磁コイル１６によって誘起される逆起電力ＶＬ１が印加されるように通電を切り替える如く構成した。

また、前記通電制御手段は、前記消磁コイル２０に前記励磁コイル１６によって誘起される逆起電力が印加されるように通電を切り替えるとき、前記励磁コイル１６とグラウンドの接続を遮断、より具体的にはＳＷ２をＯＦＦして遮断する如く構成した。

尚、上記において、励磁コイル１６と消磁コイル２０を１個ずつ配置したが、２個以上を配置しても良い。

この発明の実施例に係る燃料噴射装置の制御装置を模式的に示す説明断面図である。 図１に示す通電回路などの詳細を示すブロック図である。 図２に示す電子制御ユニットの通電制御を示すタイム・チャートである。

符号の説明

１０ 燃料噴射装置、１２ ボディ、１２ａ 噴口、１２ｂ 第１室、１２ｃ 第２室、１２ｃ１ バルブシート、１４ ニードルバルブ（バルブ体）、１４ａ 縮径部、１６ 励磁コイル、１８ コア、２０ 消磁コイル、２２ スプリング（付勢手段）、２６ 通電制御装置、２８ 通電回路、３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、３２ クランク角センサ、３４ その他のセンサ

Claims (2)

1. 加圧燃料の供給路に接続されると共に、噴口が穿設されたボディと、前記ボディの内部に前記噴口に対して移動自在に収容されたバルブ体と、前記バルブ体を前記噴口に向けて付勢する付勢手段と、前記ボディに配置された励磁コイルと、前記励磁コイルに電源電圧を印加し、よって生じる磁束で前記バルブ体を前記噴口から離間させて開弁する方向に移動させる通電制御手段を備えた燃料噴射装置の制御装置において、前記励磁コイルが発生する磁束を消磁すべき消磁コイルを備えると共に、前記通電制御手段は、前記励磁コイルに電源電圧を印加した後、前記消磁コイルに前記励磁コイルによって誘起される逆起電力が印加されるように通電を切り替えることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
2. 前記通電制御手段は、前記消磁コイルに前記励磁コイルによって誘起される逆起電力が印加されるように通電を切り替えるとき、前記励磁コイルとグラウンドの接続を遮断することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置の制御装置。

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