JP2011163156A - Fuel injection control device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射制御装置及び方法に関する。 The present invention relates to a fuel injection control apparatus and method.
エンジン制御性やエミッション対応において、燃料噴射量を微細に制御することは考慮すべき項目の1つである。燃料噴射量を微細に制御するために最小噴射量を縮小させる手法の1つとして、燃料噴射弁として使用される電磁弁のバウンス(プランジャの跳ね返り現象)を低減させることが挙げられる。一般的に、電磁弁の通電開始時期から立上がりバウンスが安定するまでの期間が燃料の最小噴射期間として設定されているため、バウンスを低減させることは最小噴射量の縮小に直結し、その結果、燃料噴射量の制御性を向上させることができる。このため、従来から電磁弁の構造的な改良や制御手法の改良によりバウンスを低減させる技術が開発されている。 In order to deal with engine controllability and emissions, it is one of the items to be considered that the fuel injection amount is finely controlled. One technique for reducing the minimum injection amount in order to finely control the fuel injection amount is to reduce the bounce (plunger bounce phenomenon) of the electromagnetic valve used as the fuel injection valve. Generally, since the period from the start of energization of the solenoid valve until the rise bounce is stabilized is set as the minimum fuel injection period, reducing the bounce directly leads to a reduction in the minimum injection amount. Controllability of the fuel injection amount can be improved. For this reason, techniques for reducing bounce have been developed in the past by improving the structure of the solenoid valve and improving the control method.
下記特許文献1には、電磁弁の構造的な改良によりバウンスを低減させる技術として、電磁弁の固定鉄心に対向した可動鉄心(プランジャ)の面において、固定鉄心のコイルと対応した位置に環状凹部を設けて、可動鉄心と固定鉄心間に形成される空間の容積を増大させる技術が開示されている。また、下記特許文献2には、電磁弁の制御手法の改良によりバウンスを低減させる技術として、電磁弁のコイルに所定レベルの吸引電流を流した後、一旦ゼロまたは吸引電流より低レベルの電流に切り換え、プランジャがストッパに衝突する直前で一時的に保持電流よりも大きなレベルの電流に切り換える技術が開示されている。
In the following
上記特許文献1の技術では、電磁弁構造の複雑化に伴う製造コストの上昇を招くことになる。また、上記特許文献2の技術は、開弁動作後(プランジャのフルリフト後)のバウンス低減を目的としているため、開弁期間より短い最小噴射期間を得ることができず、最小噴射量の縮小は困難である。
With the technique of the said
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電磁弁(燃料噴射弁)の構造を変えることなく最小噴射量の大幅な縮小を達成し、以って燃料噴射量の高精度な制御を実現可能な燃料噴射制御装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and achieves a significant reduction in the minimum injection amount without changing the structure of the electromagnetic valve (fuel injection valve). It is an object of the present invention to provide a fuel injection control device and method capable of realizing control.
上記目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射弁の通電開始後のリフト量を推定し、当該リフト量が要求リフト量に到達した場合に前記燃料噴射弁の通電を終了する通電制御手段を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel injection control device according to the present invention is a fuel injection control device that controls a fuel injection valve, and estimates a lift amount after energization of the fuel injection valve is started, and the lift amount Is provided with energization control means for terminating energization of the fuel injection valve when the required lift amount is reached.
また、本発明に係る燃料噴射制御装置において、前記通電制御手段は、前記燃料噴射弁のインダクタンスに基づいて前記リフト量を推定することを特徴とする。
また、本発明に係る燃料噴射制御装置において、前記インダクタンスと前記リフト量との対応関係を予め記憶する記憶手段を備え、前記通電制御手段は、前記インダクタンスと前記リフト量との対応関係を用いて、前記インダクタンスの算出値に対応するリフト量を取得することを特徴とする。
また、本発明に係る燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁に流れる駆動電流を測定する電流測定手段を備え、前記通電制御手段は、前記通電開始後に前記電流測定手段から一定周期で取得した前記駆動電流の測定値を用いて前記駆動電流の変化量を算出し、前記駆動電流の変化量に基づいて前記インダクタンスを算出することを特徴とする。
また、本発明に係る燃料噴射制御装置において、前記通電制御手段は、前記燃料噴射弁のリフト速度とリフト加速度の少なくとも一方に基づいて前記リフト量を推定することを特徴とする。
In the fuel injection control device according to the present invention, the energization control means estimates the lift amount based on an inductance of the fuel injection valve.
In the fuel injection control device according to the present invention, the fuel injection control device further includes storage means for previously storing a correspondence relationship between the inductance and the lift amount, and the energization control means uses the correspondence relationship between the inductance and the lift amount. The lift amount corresponding to the calculated value of the inductance is obtained.
In the fuel injection control device according to the present invention, the fuel injection control device further includes a current measurement unit that measures a drive current flowing through the fuel injection valve, and the energization control unit acquires the current measurement unit from the current measurement unit at regular intervals after the energization is started. A change amount of the drive current is calculated using a measured value of the drive current, and the inductance is calculated based on the change amount of the drive current.
In the fuel injection control device according to the present invention, the energization control means estimates the lift amount based on at least one of a lift speed and a lift acceleration of the fuel injection valve.
一方、本発明に係る燃料噴射制御方法は、燃料噴射弁の通電開始後のリフト量を推定し、当該リフト量が要求リフト量に到達した場合に前記燃料噴射弁の通電を終了することを特徴とする。 On the other hand, the fuel injection control method according to the present invention estimates the lift amount after the start of energization of the fuel injection valve, and ends energization of the fuel injection valve when the lift amount reaches the required lift amount. And
本発明では、燃料噴射弁の通電開始後のリフト量を推定し、当該リフト量が要求リフト量に到達した場合に前記燃料噴射弁の通電を終了することにより、燃料噴射弁の開弁動作中における任意のタイミングで閉弁動作に切替えることが可能となる。これにより、最小噴射量を大幅に縮小させることができ、その結果、燃料噴射量の高精度な制御を実現可能となる。また、本発明では、最小噴射量を縮小させるために、バウンス低減を目的とした燃料噴射弁の構造的改良を行う必要がないため、製造コストの低減につながる。 In the present invention, the lift amount after the start of energization of the fuel injection valve is estimated, and when the lift amount reaches the required lift amount, the energization of the fuel injection valve is terminated, whereby the fuel injection valve is being opened. It is possible to switch to the valve closing operation at an arbitrary timing. As a result, the minimum injection amount can be greatly reduced, and as a result, highly accurate control of the fuel injection amount can be realized. Further, in the present invention, it is not necessary to make structural improvements to the fuel injection valve for the purpose of reducing bounce in order to reduce the minimum injection amount, which leads to a reduction in manufacturing cost.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態における燃料噴射制御装置(ECU)を備えるエンジン制御システムの構成概略図である。この図1に示すように、本実施形態におけるエンジン制御システムは、エンジン1、燃料供給部2、ECU(Electronic Control Unit)3から概略構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control system including a fuel injection control device (ECU) in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the engine control system in the present embodiment is schematically configured from an
エンジン1は、4サイクルエンジンであり、シリンダ10、ピストン11、コンロッド12、クランクシャフト13、吸気バルブ14、排気バルブ15、点火プラグ16、点火コイル17、吸気管18、排気管19、エアクリーナ20、スロットルバルブ21、インジェクタ(燃料噴射弁)22、吸気圧センサ23、吸気温センサ24、スロットル開度センサ25、冷却水温センサ26及びクランク角度センサ27から概略構成されている。
The
シリンダ10は、内部に設けられたピストン11を、吸気、圧縮、燃焼(膨張)、排気の4行程を繰り返すことによって往復運動させるための中空の円筒形状部材であり、空気と燃料との混合気を燃焼室10bに供給するための流路である吸気ポート10a、上記混合気を留め、圧縮行程において圧縮された混合気を燃焼行程において燃焼させるための空間である燃焼室10b、排気行程において燃焼室10bから排気ガスを外部に排出するための流路である排気ポート10cが設けられている。また、このシリンダ10の外壁には、冷却水を循環させるための冷却水路10dが設けられている。
The
ピストン11には、ピストン11の往復運動を回転運動に変換するためのクランクシャフト13がコンロッド12を介して連結されている。クランクシャフト13は、ピストン11の往復方向と直交する方向に延在しており、不図示のフライホイール、ミッションギア等と連結されている。また、このクランクシャフト13には、クランク角度を検出するために用いられるロータ13aが同軸接続されている。このロータ13aの外周には、複数の突起が回転方向に対して、各突起の後端が等角度間隔(例えば20°間隔)になるように設けられている。
A
吸気バルブ14は、吸気ポート10aにおける燃焼室10b側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。排気バルブ15は、排気ポート10cにおける燃焼室10b側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。
The intake valve 14 is a valve member for opening and closing an opening on the
点火プラグ16は、燃焼室10bの内側に電極が露出するように燃焼室10bの上部に設置されており、点火コイル17から供給される高電圧信号によって電極間に火花を発生する。点火コイル17は、1次巻線と2次巻線からなるトランスであり、ECU3から1次巻線に供給される点火用電圧信号を昇圧して2次巻線から点火プラグ16に供給する。
The spark plug 16 is installed in the upper part of the
吸気管18は、空気供給用の配管であり、内部の吸気流路18aが吸気ポート10aと連通するようにシリンダ10に連結されている。排気管19は、排気ガス排出用の配管であり、内部の排気流路19aが排気ポート10cと連通するようにシリンダ10に連結されている。エアクリーナ20は、吸気管18の上流側に設けられており、外部から取り込まれる空気を清浄化して吸気流路18aに送り込む。
The
スロットルバルブ21は、吸気流路18aの内部に設けられており、スロットル操作(もしくはアクセル操作)に応じて回動する。つまり、スロットルバルブ21の回動によって吸気流路18aの断面積が変化し、吸気量が変化する。インジェクタ22は、吸気ポート10a側に噴射口が露出するように吸気管18に設置された電磁弁(例えばソレノイドバルブ等)であり、ECU3による通電制御に応じて、燃料供給部2から供給される燃料を噴射口から噴射する。具体的には、このインジェクタ22は、ECU3から供給される駆動パルス信号に応じて開弁動作及び閉弁動作を行うことで燃料を噴射する。つまり、燃料噴射量は、ECU3からインジェクタ22に供給される駆動パルス信号の通電時間(パルス幅)によって制御されている。
The
吸気圧センサ23は、例えばピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサであり、スロットルバルブ21の下流側において吸気流路18a側に感度面が露出するように吸気管18に設置されており、吸気管18内の吸気圧に応じた吸気圧信号をECU3に出力する。吸気温センサ24は、スロットルバルブ21の上流側において吸気流路18a側に感部が露出するように吸気管18に設置されており、吸気管18内の吸気温度に応じた吸気温信号をECU3に出力する。スロットル開度センサ25は、スロットルバルブ21の開度に応じたスロットル開度信号をECU3に出力する。
The
冷却水温センサ26は、冷却水路10d側に感部が露出するようにシリンダ10に設置されており、冷却水路10dを流れる冷却水の温度に応じた冷却水温信号をECU3に出力する。クランク角度センサ27は、例えば電磁式ピックアップセンサであり、ロータ13aの外周に設けられた各突起がセンサ近傍を通過する毎に極性の異なる1対のパルス状の信号をECU3に出力する。より詳細には、クランク角度センサ27は、回転方向に対して各突起の前端が通過した場合、負極性の振幅を有するパルス状の信号を出力し、回転方向に対して各突起の後端が通過した場合、正極性の振幅を有するパルス状の信号を出力する。
The cooling
燃料供給部2は、燃料タンク30及び燃料ポンプ31から構成されている。燃料タンク30は、例えばガソリン燃料、或いはアルコール燃料などの燃料を貯留するための容器である。燃料ポンプ31は、燃料タンク30内に設けられており、ECU3から入力されるポンプ駆動信号に応じて、燃料タンク30内の燃料を汲み出してインジェクタ22に圧送する。
The fuel supply unit 2 includes a
ECU3は、エンジン制御システムの全体動作を統括制御するものであり、図2に示すように、波形整形回路40、回転数カウンタ41、A/D変換器42、点火回路43、インジェクタ駆動回路44、ポンプ駆動回路45、ROM(Read Only Memory)46、RAM(Random Access Memory)47、タイマ48及びCPU(Central Processing Unit)49を備えている。なお、上記のインジェクタ駆動回路44及びCPU49は、本実施形態における通電制御手段を構成するものである。
The ECU 3 controls the overall operation of the engine control system. As shown in FIG. 2, the ECU 3 controls the
波形整形回路40は、クランク角度センサ27から入力されるクランク信号を、方形波のパルス信号(例えば負極性のクランク信号をハイレベルとし、正極性及びグランドレベルのクランク信号をローレベルとする)に波形整形し、回転数カウンタ41及びCPU49に出力する。つまり、この方形波のパルス信号は、クランクシャフト13が20°回転する際に要した時間を周期とする信号である。以下では、この波形整形回路40から出力される方形波のパルス信号をクランクパルス信号と称す。
The
回転数カウンタ41は、上記波形整形回路40から入力されるクランクパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、その算出結果をCPU49に出力する。A/D変換器42は、吸気圧センサ23から入力される吸気圧信号、吸気温センサ24から入力される吸気温信号、スロットル開度センサ25から入力されるスロットル開度信号、及び冷却水温センサ26から入力される冷却水温信号を、デジタル信号(吸気圧値、吸気温値、スロットル開度値、冷却水温値)に変換してCPU49に出力する。
The
点火回路43は、不図示のバッテリから供給される電源電圧を蓄積するコンデンサを備え、CPU49から入力される点火制御信号に応じて、コンデンサに蓄積された電荷を点火用電圧信号として点火コイル17の1次巻線に放電する。インジェクタ駆動回路44は、インジェクタ22のソレノイドコイル22aと電気的に接続されており、CPU49から入力される通電開始信号に応じて、駆動電圧Vを発生しソレノイドコイル22aに印加する(通電を開始する)一方、CPU49から入力される通電終了信号に応じて、駆動電圧Vの発生を停止する(通電を終了する)ことにより、インジェクタ22に供給すべき駆動パルス信号を生成する。
The
また、このインジェクタ駆動回路44は、駆動電圧Vの印加によってソレノイドコイル22aに流れる駆動電流Iを測定し、その測定値をCPU49に出力する電流測定回路44aを内蔵している。ポンプ駆動回路45は、CPU49から入力される燃料供給制御信号に応じて、燃料ポンプ31を駆動するためのポンプ駆動信号を生成し、当該ポンプ駆動信号を燃料ポンプ31に出力する。
The
ROM46は、CPU49の各種機能を実現するためのエンジン制御プログラムや各種設定データを予め記憶している不揮発性メモリである。また、このROM46は、予め実験的に求めておいた、インジェクタ22(ソレノイドコイル22a)のインダクタンスLとプランジャのリフト量Xとの対応関係を表すL−X変換マップ(図5参照)を記憶している。RAM47は、CPU49がエンジン制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられる揮発性のワーキングメモリである。タイマ48は、CPU49による制御の下、タイムカウントを行い、その結果をCPU49に出力する。
The
CPU49は、ROM46に記憶されているエンジン制御プログラムに従い、波形整形回路40から入力されるクランクパルス信号と、回転数カウンタ41から得られるエンジン回転数と、A/D変換器42から得られる吸気圧値、吸気温値、スロットル開度値及び冷却水温値と、電流測定回路44aから得られる駆動電流Iの測定値とに基づいて、エンジン1の燃料噴射制御及び点火制御を行う。
In accordance with the engine control program stored in the
具体的には、CPU49は、波形整形回路40から入力されるクランクパルス信号に基づいてクランクシャフト13の回転状態(換言すれば、シリンダ10内におけるピストン11の位置)を監視し、ピストン11が点火時期に対応する位置に到達した時点で、点火制御信号を点火回路43に出力することにより、点火プラグ16をスパークさせる。
Specifically, the CPU 49 monitors the rotation state of the crankshaft 13 (in other words, the position of the piston 11 in the cylinder 10) based on the crank pulse signal input from the
また、CPU49は、ピストン11が燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で通電開始信号をインジェクタ駆動回路44に出力することにより、インジェクタ22(ソレノイドコイル22a)の通電を開始する。ここで、CPU49は、本実施形態における特徴的な機能として、インジェクタ22の通電開始後、電流測定回路44aから一定周期(サンプリングタイムTs)で取得した駆動電流Iの測定値を用いて駆動電流Iの変化量を算出し、その算出結果に基づいてソレノイドコイル22aのインダクタンスLを算出する機能を有している。
Further, the CPU 49 starts energization of the injector 22 (
さらに、CPU49は、ROM46に記憶されているL−X変換マップを用いてインダクタンスLの算出値に対応するプランジャのリフト量Xを取得し、当該取得したリフト量Xが要求リフト量XRに到達した時点で通電終了信号をインジェクタ駆動回路44に出力することにより、インジェクタ22の通電を終了する機能を有している。
Furthermore, CPU 49 obtains the lift X of the plunger corresponding to the calculated value of the inductance L using L-X conversion map stored in the
次に、上記のように構成されたエンジン制御システムにおけるECU3のエンジン制御に関する動作、特に燃料噴射制御に関する動作について、図3及び図4を参照しながら詳細に説明する。図3は、燃料噴射制御に関する動作を表すフローチャートである。図4は、インジェクタ22の通電開始後において、ソレノイドコイル22aに印加される駆動電圧Vと、ソレノイドコイル22aに流れる駆動電流Iと、プランジャのリフト量Xとの時間的関係を表すタイムチャートである。
Next, operations related to engine control of the ECU 3 in the engine control system configured as described above, particularly operations related to fuel injection control, will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing operations related to fuel injection control. FIG. 4 is a time chart showing a temporal relationship among the drive voltage V applied to the
なお、図4において、実線は本実施形態、従来技術B1及びB2で共通するV、I、Xの変化を示し、点線は本実施形態によるV、I、Xの変化を示し、一点鎖線は従来技術B1によるV、I、Xの変化を示し、二点鎖線は従来技術B2によるV、I、Xの変化を示している。ここで、従来技術B1とは、上述した特許文献2(特公平3−7834号公報)に開示された技術のように、制御手法の改良によりバウンス低減を実現し、インジェクタ22の開弁動作後(プランジャのフルリフト後)、すぐに閉弁動作に移行させる技術を指す。また、従来技術B2とは、インジェクタ22の通電開始時期から立上がりバウンスが安定するまでの期間を燃料の最小噴射期間として設定し、立上がりバウンスが安定してから閉弁動作に移行させる技術(バウンス低減を行わない手法)を指す。
In FIG. 4, solid lines indicate changes in V, I, and X common to the present embodiment and conventional techniques B1 and B2, dotted lines indicate changes in V, I, and X according to the present embodiment, and alternate long and short dash lines indicate conventional ones. The change of V, I, and X by the technique B1 is shown, and the two-dot chain line shows the change of V, I, and X by the conventional technique B2. Here, the prior art B1 means that after the valve opening operation of the
上述したように、ECU3のCPU49は、波形整形回路40から入力されるクランクパルス信号に基づいてピストン11の位置を常に監視しており、ピストン11が燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で図3に示す動作を実施する。この図3に示すように、CPU49は、まず、ピストン11が燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で通電開始信号をインジェクタ駆動回路44に出力することにより、インジェクタ22(ソレノイドコイル22a)の通電を開始する(ステップS1)。
As described above, the CPU 49 of the ECU 3 constantly monitors the position of the piston 11 based on the crank pulse signal input from the
これにより、図4に示すように、インジェクタ駆動回路44によって駆動電圧Vがインジェクタ22のソレノイドコイル22aに印加されることになる。なお、図4では、駆動電圧Vがソレノイドコイル22aに印加された時期t0を通電開始時期としている。一方、図4に示すように、ソレノイドコイル22aに流れる駆動電流Iは、ソレノイドコイル22aの誘導特性により、通電開始時期t0から漸次増加していく。そして、この駆動電流Iが所定値に到達した時点からインジェクタ22は開弁動作を開始し、プランジャが開弁方向に動き出すことになる。つまり、図4に示すように、通電開始時期t0から駆動電流Iが所定値に到達するまでの期間Tnlにおいて、プランジャのリフト量Xは「0」のままである。
Thereby, as shown in FIG. 4, the drive voltage V is applied to the
そして、CPU49は、通電開始時期t0において電流測定回路44aから得られる駆動電流Iの測定値を通電開始時期t0の駆動電流I0としてサンプリングしてRAM47に格納すると共に、タイマ48に対してサンプリングタイムTsのリピートカウント動作を指示する(ステップS2)。これにより、以降はサンプリングタイムTsが経過する毎に、タイマ48からCPU49へサンプリングタイミング信号が出力される。
Then, CPU 49 is configured to store the RAM47 samples the measured values of the drive current I obtained from the
そして、CPU49は、タイマ48からサンプリングタイミング信号を受けたか否か、つまりサンプリングタイムTsが経過したか否かを判断し(ステップS3)、「Yes」の場合には変数n(初期値「0」)をインクリメントし(ステップS4)、電流測定回路44aから得られる駆動電流Iの測定値をサンプリングタイミングtnの駆動電流InとしてサンプリングしてRAM47に格納する(ステップS5)。
Then, the CPU 49 determines whether or not the sampling timing signal is received from the
そして、CPU49は、RAM47から今回サンプリングしたサンプリングタイミングtnの駆動電流Inと、前回サンプリングしたサンプリングタイミングtn−1の駆動電流In−1とを読み出し、これら隣り合う2点間の駆動電流Iの変化量(In−In−1)、駆動電圧V及びサンプリングタイムTsから成る下記(1)式に基づいて、ソレノイドコイル22aのインダクタンスLの現在値(今回値)Lnを算出する(ステップS6)。
Then, CPU 49 includes a drive current I n of the sampling time t n sampled this time from
そして、CPU49は、ROM46に記憶されているL−X変換マップ(図5参照)を用いて、上記ステップS6で算出したインダクタンスLnに対応するプランジャのリフト量Xの現在値(今回値)Xnを取得し(ステップS7)、その取得したリフト量Xnと、運転状況に応じて求められる燃料噴射量を満たす要求リフト量XRとを比較して、取得した(推定した)リフト量Xnが要求リフト量XRより大きいか否かを判断する(ステップS8)。
Then, the CPU 49 uses the L-X conversion map (see FIG. 5) stored in the
上記ステップS8において「No」の場合、CPU49は、ステップS3の処理に戻ってステップS3〜S8の処理を繰り返し、サンプリングタイムTsが経過する毎に、駆動電流Inのサンプリング、インダクタンスLnの算出、リフト量Xnの取得(推定)を行うことにより、リフト量Xnの推移を監視する。一方、上記ステップS8において「Yes」の場合、つまり取得したリフト量Xnが要求リフト量XRに到達した場合、CPU49は、通電終了信号をインジェクタ駆動回路44に出力することにより、インジェクタ22の通電を終了する(ステップS9)。
If "No" at step S8, CPU 49 repeats the processing of steps S3~S8 returns to the processing in step S3, each time the sampling time Ts has elapsed, sampling of the drive current I n, the calculation of the inductance L n , by performing the acquisition of the lift amount X n (estimates), to monitor the changes in the lift amount X n. On the other hand, in the case of "Yes" in the step S8, when the lift amount X n of words obtained has reached the required lift amount X R, CPU 49 by outputting the power distribution end signal to the
図4では、サンプリングタイミングtk(n=k)で取得したリフト量Xkが要求リフト量XRより大きくなり、このタイミングでインジェクタ22の通電を終了した(駆動電圧Vをオフにした)場合を図示している。この図4に示すように、通電開始時期t0以降、駆動電流Iが所定値に到達した時点(t0+Tnl)からインジェクタ22は開弁動作を開始し、プランジャのリフト量Xは徐々に開弁方向に増加するが、取得した(推定した)リフト量Xnが要求リフト量XRに到達し、駆動電圧Vがオフされた時点(tk)でインジェクタ22は閉弁動作に切替わり、プランジャのリフト量Xは徐々に閉弁方向に減少することがわかる。
In FIG. 4, the lift amount X k acquired at the sampling timing t k (n = k) becomes larger than the required lift amount X R , and energization of the
このように、本実施形態では、インジェクタ22の通電開始後、プランジャのリフト量Xの現在値(サンプリングタイミングtnにおけるリフト量Xn)を推定し、当該推定したリフト量Xnが要求リフト量XRに到達した時点でインジェクタ22の通電を終了することにより、開弁動作中における任意のタイミングで閉弁動作に切替えることが可能となる。燃料噴射量は、プランジャのリフト量Xの時間推移曲線と時間軸とで囲まれた領域の面積で表されるため、図4からわかるように、従来技術B1及びB2と比較すると、本実施形態を採用することにより、最小噴射量を大幅に縮小させることができ、その結果、燃料噴射量の高精度な制御を実現可能となる。また、本実施形態では、最小噴射量を縮小させるために、バウンス低減を目的としたインジェクタ22の構造的改良を行う必要がないため、製造コストの低減につながる。
Thus, in the present embodiment, after the energization start of the
これに対して、従来技術B1では、インジェクタ22の開弁動作後(プランジャのフルリフト後)に閉弁動作に移行させるため、バウンス低減を行わない従来技術B2と比べて最小噴射量を縮小させることはできるが、その縮小量は本実施形態に到底及ばない。一方、バウンス低減を行わない従来技術B2では、通電開始時期t0から立上がりバウンスが安定するまで駆動電圧Vをオフにすることができないため、必然的に最小噴射量が最も大きくなり、燃料噴射量の高精度な制御は困難である。 On the other hand, in the conventional technique B1, the minimum injection amount is reduced compared to the conventional technique B2 in which bounce reduction is not performed in order to shift to the valve closing operation after the valve opening operation of the injector 22 (after the full lift of the plunger). However, the reduction amount does not reach the present embodiment. On the other hand, the conventional art does not perform bounce reduction B2, since the bounce rising from the energization start timing t 0 can not be turned off the drive voltage V to stabilize inevitably greatest minimum injection amount, fuel injection amount It is difficult to control with high accuracy.
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
(1)上記実施形態では、インジェクタ22のインダクタンスLに基づいてリフト量Xを推定する場合を説明したが、リフト量Xの推定手法はこれに限らず、例えば、プランジャの位置を検出するポジションセンサを設け、そのセンサ出力からリフト量Xを推定するようにしても良い。また、上記実施形態では、電流測定回路44aから得られる駆動電流Iの測定値を利用してインダクタンスLを算出する場合を説明したが、インダクタンスLを直接測定するような測定回路を設けても良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications are mentioned.
(1) Although the case where the lift amount X is estimated based on the inductance L of the
(2)上記実施形態では、インジェクタ22のインダクタンスLに基づいてリフト量Xを推定する場合を説明したが、この手法を採用すると、推定したリフト量が要求リフト量に到達するまで、サンプリングタイミング毎に駆動電流のサンプリングを行う必要があるため、CPU49の負荷が大きくなる。これに対し、インジェクタ22のリフト速度に基づいてリフト量を推定することにより、CPU49の負荷を軽減することが可能となる。以下、その手法について具体的に説明する。
(2) In the above embodiment, the case where the lift amount X is estimated based on the inductance L of the
図6は、本変形例における燃料噴射制御に関する動作を表すフローチャートである。この図6に示すように、CPU49は、まず、ピストン11が燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で通電開始信号をインジェクタ駆動回路44に出力することにより、インジェクタ22の通電を開始する(ステップS11)。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation related to fuel injection control in this modification. As shown in FIG. 6, the CPU 49 first starts energization of the
そして、CPU49は、通電開始時期t0において電流測定回路44aから得られる駆動電流Iの測定値を通電開始時期t0の駆動電流I0としてサンプリングしてRAM47に格納すると共に、タイマ48に対してサンプリングタイムTsのリピートカウント動作を指示する(ステップS12)。これにより、以降はサンプリングタイムTsが経過する毎に、タイマ48からCPU49へサンプリングタイミング信号が出力される。
Then, CPU 49 is configured to store the RAM47 samples the measured values of the drive current I obtained from the
そして、CPU49は、タイマ48からサンプリングタイミング信号を受けたか否か、つまりサンプリングタイムTsが経過したか否かを判断し(ステップS13)、「Yes」の場合には変数n(初期値「0」)をインクリメントし(ステップS14)、インダクタンスに基づくリフト量Xnの推定を行う(ステップS15)。
Then, the CPU 49 determines whether or not the sampling timing signal is received from the
このステップS15の処理は、図3のフローチャートで説明したステップS5、S6、S7と同じである。すなわち、ステップS15において、CPU49は、電流測定回路44aから得られる駆動電流Iの測定値をサンプリングタイミングtnの駆動電流Inとしてサンプリングし、今回サンプリングしたサンプリングタイミングtnの駆動電流Inと、前回サンプリングしたサンプリングタイミングtn−1の駆動電流Inとを用いてインダクタンスLnを算出し、さらに、L−X変換マップを用いてインダクタンスLnに対応するリフト量Xnを取得する(推定する)。
The process in step S15 is the same as steps S5, S6, and S7 described in the flowchart of FIG. That is, in step S15, CPU 49 samples the measured values of the drive current I obtained from the
そして、CPU49は、上記ステップS15で取得したリフト量Xnが「0」より大きいか否かを判断し(ステップS16)、「No」の場合には、ステップS13の処理に戻る。一方、上記ステップS16において「Yes」の場合、つまりリフト量Xnが「0」より大きくなり、インジェクタ22が開弁動作に移行したと判断される場合、CPU49は、今回取得したリフト量Xnと前回取得したリフト量Xn−1とを用い、下記(2)式に基づいてプランジャのリフト速度Vの現在値(今回値)Vnを算出する(ステップS17)。
Then, the CPU 49 determines whether or not the lift amount Xn acquired in step S15 is greater than “0” (step S16). If “No”, the process returns to step S13. On the other hand, if “Yes” in step S16, that is, if it is determined that the lift amount X n is greater than “0” and the
そして、CPU49は、変数c(初期値「0」)をインクリメントし(ステップS18)、変数cが「2」以上か否かを判断する(ステップS19)。CPU49は、ステップS19において「No」の場合、ステップS13の処理に戻る一方、「Yes」の場合には後述のステップS20の処理に移行する。つまり、ステップS19で「Yes」と判断された時点(c≧2になった時点)で、今回のサンプリングタイミングtnに算出したリフト速度Vnと、前回のサンプリングタイミングtn−1に算出したリフト速度Vn−1とが得られることになる。 Then, the CPU 49 increments the variable c (initial value “0”) (step S18), and determines whether the variable c is “2” or more (step S19). If “No” in step S19, the CPU 49 returns to the process of step S13, whereas if “Yes”, the CPU 49 proceeds to the process of step S20 described later. That is, when it is determined "Yes" in step S19 (they become c ≧ 2), the lift speed V n calculated for the current sampling timing t n, was calculated in the previous sampling timing t n-1 A lift speed V n-1 is obtained.
そして、CPU49は、上記ステップS19において「Yes」の場合、今回のサンプリングタイミングtnに算出したリフト速度Vnと、前回のサンプリングタイミングtn−1に算出したリフト速度Vn−1とを用い、下記(3)式に基づいてリフト速度Vの変化度合いkVを算出する(ステップS20)。 Then, CPU 49 in the case of "Yes" at step S19, using a lift speed V n calculated for the current sampling timing t n, and a lift speed V n-1 calculated for the previous sampling timing t n-1 Based on the following equation (3), the degree of change kV of the lift speed V is calculated (step S20).
ここで、図8(a)に示すように、インジェクタ22の開弁動作移行後において、リフト速度Vの対数値(縦軸)は時間軸とほぼ線形の関係を示しているため、上記(3)式を用いてリフト速度Vの変化度合いkVを算出することにより、以降は、駆動電流をサンプリングすることなく、後述の(4)式及び(5)式を用いてリフト量Xnを算出する(推定する)ことが可能となる。
Here, as shown in FIG. 8A, after the valve opening operation of the
すなわち、CPU49は、上記ステップS20においてリフト速度Vの変化度合いkVを算出した後、今回のサンプリングタイミングtnに得られたリフト量Xnが要求リフト量XRより大きいか否かを判断する(ステップS21)。このステップS21において「No」の場合、つまりリフト量Xnが要求リフト量XRに到達していない場合、CPU49は、タイマ48からサンプリングタイミング信号を受けたか否かを判断し(ステップS22)、「Yes」の場合には変数nをインクリメントする(ステップS23)。 That, CPU 49, after calculating the degree of change k V of the lift speed V in step S20, the current sampling timing t n lift X n obtained in to determine whether greater than the required lift amount X R (Step S21). In this case in step S21 is "No", that is, when the lift amount X n does not reach the required lift amount X R, CPU 49 determines whether it has received a sampling timing signal from the timer 48 (step S22), and If “Yes”, the variable n is incremented (step S23).
そして、CPU49は、上記ステップS20で算出したリフト速度Vの変化度合いkVを用い、下記(4)式に基づいてリフト速度Vnを算出し(ステップS24)、さらに、この算出したリフト速度Vnを用い、下記(5)式に基づいてリフト量Xnを算出する(ステップS25)。 Then, CPU 49 uses the degree of change k V of the lift speed V calculated in step S20, and calculates the lift speed V n on the basis of the following equation (4) (step S24), and further, the lift speed V and the calculated n is used to calculate the lift amount Xn based on the following equation (5) (step S25).
そして、CPU49は、上記ステップS25でリフト量Xnを算出した後、ステップS21の処理に戻ってリフト量Xnが要求リフト量XRより大きいか否かを再判断し、「Yes」の場合、つまり算出した(推定した)リフト量Xnが要求リフト量XRに到達した場合、通電終了信号をインジェクタ駆動回路44に出力することにより、インジェクタ22の通電を終了する(ステップS26)。
Then, CPU 49, after calculating the lift amount X n in the above step S25, the lift amount X n is re-determined whether the larger the required lift amount X R returns to the processing of step S21, if the "Yes" , that is, when the calculated (estimated) lift X n has reached the required lift amount X R, by outputting an energization end signal to the
以上のように、本変形例によれば、インジェクタ22の開弁動作移行後、インジェクタ22のリフト速度に基づいてリフト量を推定することにより、駆動電流をサンプリングする必要がなくなり、CPU49の負荷を軽減することが可能となる。
As described above, according to this modification, after the valve opening operation of the
(3)上記変形例(2)では、インジェクタ22のリフト速度に基づいてリフト量を推定する場合を説明したが、CPU49の負荷を軽減するために、インジェクタ22の開弁動作移行後、インジェクタ22のリフト加速度に基づいてリフト量を推定する手法を採用しても良い。図8(b)に示すように、インジェクタ22の開弁動作移行後において、リフト加速度Aの対数値(縦軸)も時間軸とほぼ線形の関係を示しているため、リフト加速度Aの変化度合いkAを算出することにより、以降は、駆動電流をサンプリングすることなく、リフト量Xnを算出する(推定する)ことが可能となる。
(3) In the modification (2), the case where the lift amount is estimated based on the lift speed of the
図7は、本変形例における燃料噴射制御に関する動作を表すフローチャートである。この図7のフローチャートにおいて、図6のフローチャートと同じ処理を行うステップには同一の符号を付している。つまり、図7と図6とで異なる点は、図6のステップS20が、図7ではステップS20a〜S20dに替わり、また、図6のステップS24、S25が、図7ではステップS24a、S25aに替わっている点のみである。以下では、これら図7と図6とで異なる点に着目して説明する。 FIG. 7 is a flowchart showing the operation related to the fuel injection control in this modification. In the flowchart of FIG. 7, steps that perform the same processing as in the flowchart of FIG. That is, FIG. 7 differs from FIG. 6 in that step S20 in FIG. 6 is replaced with steps S20a to S20d in FIG. 7, and steps S24 and S25 in FIG. 6 are replaced with steps S24a and S25a in FIG. It is only a point. Below, it demonstrates paying attention to a different point in these FIG. 7 and FIG.
まず、図7のステップS20aにおいて、CPU49は、今回のサンプリングタイミングtnに算出したリフト速度Vnと、前回のサンプリングタイミングtn−1に算出したリフト速度Vn−1とを用い、下記(6)式に基づいてリフト加速度Anを算出する(ステップS20a)。 First, in step S20a of FIG. 7, CPU 49 uses a lift speed V n calculated for the current sampling timing t n, and a lift speed V n-1 calculated for the previous sampling timing t n-1, the following ( 6) The lift acceleration An is calculated based on the equation (step S20a).
そして、CPU49は、変数d(初期値「0」)をインクリメントし(ステップS20b)、変数dが「2」以上か否かを判断する(ステップS20c)。CPU49は、ステップS20cにおいて「No」の場合、ステップS13の処理に戻る一方、「Yes」の場合には後述のステップS20dの処理に移行する。つまり、ステップS20cで「Yes」と判断された時点(d≧2になった時点)で、今回のサンプリングタイミングtnに算出したリフト加速度Anと、前回のサンプリングタイミングtn−1に算出したリフト加速度An−1とが得られることになる。 Then, the CPU 49 increments the variable d (initial value “0”) (step S20b), and determines whether or not the variable d is “2” or more (step S20c). If “No” in step S20c, the CPU 49 returns to the process of step S13, whereas if “Yes”, the CPU 49 proceeds to the process of step S20d described later. That is, when it is judged as "Yes" at step S20c (when it becomes d ≧ 2), and the lift acceleration A n calculated for the current sampling timing t n, was calculated in the previous sampling timing t n-1 A lift acceleration An-1 is obtained.
そして、CPU49は、上記ステップS20cにおいて「Yes」の場合、今回のサンプリングタイミングtnに算出したリフト加速度Anと、前回のサンプリングタイミングtn−1に算出したリフト加速度An−1とを用い、下記(7)式に基づいてリフト加速度Aの変化度合いkAを算出する(ステップS20d)。 Then, CPU 49 in the case of "Yes" at step S20c, using a lift acceleration A n calculated for the current sampling timing t n, and a lift acceleration A n-1 calculated for the previous sampling timing t n-1 The change degree k A of the lift acceleration A is calculated based on the following equation (7) (step S20d).
一方、ステップS24aにおいて、CPU49は、上記ステップS20dで算出したリフト加速度Aの変化度合いkAを用い、下記(8)式に基づいてリフト加速度Anを算出し(ステップS24a)、さらに、この算出したリフト加速度Anを用い、下記(9)式に基づいてリフト量Xnを算出する(ステップS25a)。 On the other hand, in step S24a, CPU 49 uses the degree of change k A lift acceleration A calculated in step S20d, and calculates the lift acceleration A n in accordance with the following equation (8) (step S24a), further, the calculated Using the lift acceleration An , the lift amount Xn is calculated based on the following equation (9) (step S25a).
このように、本変形例によっても、インジェクタ22の開弁動作移行後、インジェクタ22のリフト加速度に基づいてリフト量を推定することにより、駆動電流をサンプリングする必要がなくなり、CPU49の負荷を軽減することが可能となる。
As described above, also in this modification, after the valve opening operation of the
1…エンジン、2…燃料供給部、3…ECU(Electronic Control Unit)、10…シリンダ、11…ピストン、12…コンロッド、13…クランクシャフト、14…吸気バルブ、15…排気バルブ、16…点火プラグ、17…点火コイル、18…吸気管、19…排気管、20…エアクリーナ、21…スロットルバルブ、22…インジェクタ、23…吸気圧センサ、24…吸気温センサ、25…スロットル開度センサ、26…冷却水温センサ、27…クランク角度センサ、30…燃料タンク、31…燃料ポンプ、40…波形整形回路、41…回転数カウンタ、42…A/D変換器、43…点火回路、44…インジェクタ駆動回路、45…ポンプ駆動回路、46…ROM(Read Only Memory)、47…RAM(Random Access Memory)、48…タイマ、49…CPU(Central Processing Unit)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記燃料噴射弁の通電開始後のリフト量を推定し、当該リフト量が要求リフト量に到達した場合に前記燃料噴射弁の通電を終了する通電制御手段を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。 A fuel injection control device for controlling a fuel injection valve,
A fuel injection control device comprising: an energization control unit that estimates a lift amount after energization of the fuel injection valve is started and ends energization of the fuel injection valve when the lift amount reaches a required lift amount. .
前記通電制御手段は、前記インダクタンスと前記リフト量との対応関係を用いて、前記インダクタンスの算出値に対応するリフト量を取得することを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射制御装置。 Storage means for storing in advance the correspondence between the inductance and the lift amount;
The fuel injection control device according to claim 2, wherein the energization control unit acquires a lift amount corresponding to the calculated value of the inductance using a correspondence relationship between the inductance and the lift amount.
前記通電制御手段は、前記通電開始後に前記電流測定手段から一定周期で取得した前記駆動電流の測定値を用いて前記駆動電流の変化量を算出し、前記駆動電流の変化量に基づいて前記インダクタンスを算出することを特徴とする請求項3に記載の燃料噴射制御装置。 Comprising current measuring means for measuring a drive current flowing through the fuel injection valve;
The energization control unit calculates a change amount of the drive current using a measurement value of the drive current acquired from the current measurement unit at a constant cycle after the start of energization, and the inductance based on the change amount of the drive current The fuel injection control device according to claim 3, wherein:
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