JP2013241904A - インジェクタの噴射量調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタの噴射量調整方法において、噴射量調整精度の向上、及び調整時間を短縮することを目的とする。
【解決手段】本発明の噴射量調整方法では、調整対象インジェクタ間毎にパルス幅と噴射量を多点測定してパルス幅と噴射量との関係を求め、調整対象インジェクタ毎に傾きαを調整係数として算出している（Ｓ１、Ｓ２）。すなわち、調整対象インジェクタで測定した噴射特性から算出した傾きαを用いて、基準噴射量Ｔ０を得るために必要な必要パルス幅Ｔａを把握しようとするものであるため、従来例のように基準噴射特性から算出した傾きα_ｊを用いる場合と比較して、より精度よく必要パルス幅Ｔａを把握することができる。そして、必要パルス幅Ｔａで測定される噴射量が規格内でばらつくことがない。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタの噴射量調整方法に関する。

従来より、インジェクタとして、噴孔を有する弁ボディと、軸方向に摺動自在に支持されて噴孔を開閉する弁体とを備え、ソレノイドコイルへの通電により弁体を電磁吸引して軸方向へ移動させ開弁するものがある（特許文献１参照）。
このインジェクタでは、ソレノイドコイルへの通電時間を制御して燃料噴射量を制御する。しかし、同じ通電時間でも噴射量が個体間で異なるため、インジェクタ毎に噴射量を規格内とするために必要な必要通電時間を設定することで、インジェクタ毎に噴射量を規格内に調整した後に出荷している。
なお、ソレノイドコイルへの通電信号がパルス信号の場合はパルス幅が通電時間に相当する。

従来の調整方法として、以下に説明する方法がある。
まず、インジェクタを量産している場合における噴射性能の中央特性を有するインジェクタ（以下、基準インジェクタと呼ぶ）にて、パルス幅と噴射量の関係を直線近似する。基準インジェクタは例えば、基準パルス幅Ｔ０に対して規格内の噴射量である基準噴射量Ｑ０を得る特性を有している。なお、この噴射量規格は、基準噴射量Ｑ０を含む所定範囲として定められている。
そして、パルス幅―噴射量関係の傾きα_ｊを調整係数として、調整対象のインジェクタの噴射量を規格内とするのに必要な必要パルス幅を設定する。

この調整方法の流れを図６、図７を用いて詳細に説明する。
まず、調整対象のインジェクタに基準パルス幅Ｔ０を与えた場合の噴射量を測定する（Ｓ１０１）。そして、この測定噴射量Ｑ５が規格内か否かを判定する（Ｓ１０２）。規格内（ＯＫ）である場合には、次工程へ進む（Ｓ１０３）。

しかし、規格外（ＮＧ）の場合には、以下の手順で基準パルス幅を補正する。
まず、調整対象インジェクタにおいて、基準パルス幅Ｔ０の際の測定噴射量Ｑ５と傾きα_ｊとによって、調整対象インジェクタのパルス幅−噴射量関係を直線近似する（図７（ａ）参照）。この直線近似した調整対象インジェクタのパルス幅−噴射量関係を、調整対象インジェクタの仮噴射特性と呼ぶ。

そして、仮噴射特性から、基準噴射量Ｑ０を得るのに必要なパルス幅と基準パルス幅Ｔ０との差分を補正量ΔＴＰ_１として算出し、補正量ΔＴＰ_１を用いて、調整対象インジェクタにおいて基準噴射量Ｑ０を得るのに必要な必要パルス幅を設定する（Ｓ１０４）。なお、補正量ΔＴＰ_１は、ΔＴＰ_１＝（Ｑ０−Ｑ５）／α_ｊで算出できる。

そして、基準パルス幅Ｔ０に補正量ΔＴＰ_１を加算した補正後パルス幅Ｔａ_１（＝Ｔ０＋ΔＴＰ_１）を与えたときの噴射量Ｑ６を測定する（Ｓ１０５）。そして、噴射量Ｑ６が規格内か規格外かを判定する。規格内（ＯＫ）であれば調整は完了し、補正後パルス幅Ｔａ_１が必要パルス幅として設定される（Ｓ１０３）。

しかし、調整対象インジェクタの実際の噴射特性は、傾きαで直線近似された仮噴射特性とは異なるため、補正後パルス幅Ｔａ_１のパルス信号を出力しても、測定噴射量が基準噴射量Ｑ０とはならず、Ｓ１０５の判定で規格外（ＮＧ）と判定されることがある。この場合、さらに、調整をする必要がある。すなわち、仮噴射特性から、規格内の基準噴射量Ｑ０となるパルス幅とするための補正量ΔＴＰ_２を再度算出する（Ｓ１０６）。なお、補正量ΔＴＰ_２は、ΔＴＰ_２＝ΔＴＰ_１＋（Ｑ０−Ｑ６）／α_ｊで算出できる。

そして、Ｓ１０７に示すように、補正量ΔＴＰ_２にて補正した補正後パルス幅Ｔａ_２（＝Ｔ０＋ΔＴＰ_２）を与えたときの噴射量Ｑ７を測定し、噴射量Ｑ７が規格内か規格外かを判定する。規格内（ＯＫ）であれば調整は完了し、補正後パルス幅Ｔａ_２が必要パルス幅として設定される（Ｓ１０３）。規格外（ＮＧ）の場合には、Ｓ１０６に戻り、補正量ΔＴＰ_２を算出しなおす。

特許第４７８４５９２号公報

しかし、上述のような従来の調整方法では、基準インジェクタの噴射特性から算出した傾きα_ｊを調整係数として用いているが、調整対象のインジェクタの噴射特性は個体差のばらつきがあるため、規格内で噴射量がばらつき、噴射量調整精度を高くすることが困難となるという問題が生じる。また、調整を複数回繰り返す必要が生じ、調整に長時間を要するという問題が生じる。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、インジェクタの噴射量調整方法において、噴射量調整精度の向上、及び調整時間を短縮することにある。

本発明のインジェクタの噴射量調整方法は、噴孔を開閉する弁体を備え、ソレノイドコイルへの通電により弁体を駆動し、ソレノイドコイルへの通電時間によって噴射量が制御されるインジェクタに適用される。
この噴射量調整方法は、所定の規格内の噴射量である基準噴射量Ｑ０を得るための通電時間が基準通電時間Ｔ０となる基準噴射特性を基に、調整対象のインジェクタの噴射量を規格内とするのに必要な必要通電時間Ｔａを設定するものである。

調整方法は、測定工程、係数算出工程、判定工程、および補正工程を備える。
測定工程は、調整対象インジェクタにおいて、通電時間に対する噴射量を複数点測定する工程である。
係数算出工程は、測定工程にて測定した複数の測定点によって通電時間と噴射量との関係を直線近似し、直線近似した通電時間と噴射量との関係の傾きαを算出する工程である。

判定工程は、調整対象インジェクタの基準通電時間Ｔ０における測定噴射量Ｑｘと、基準噴射量Ｑ０とを比較し、測定噴射量Ｑｘが規格内か否かを判定する工程である。
補正工程は、判定工程において規格外と判定された場合に、基準通電時間Ｔ０から必要通電時間Ｔａまでの差分を補正量ΔＴＰとして、測定噴射量Ｑｘと基準噴射量Ｑ０との差ΔＱおよび傾きαに基づいて算出する工程である。

この噴射量調整方法によれば、調整対象インジェクタ毎に調整係数として傾きαを算出して調整を行っているため、従来の方法と比較して調整精度を高めることができ、且つ、調整時間を短縮することができる。

インジェクタの全体構成図である（実施例１）。 インジェクタの噴射量調整方法を実行するためのシステム構成図である（実施例１）。 調整方法の手順を示すフローチャートである（実施例１）。 調整方法を説明する説明図である（実施例１）。 調整方法の手順を示すフローチャートである（実施例２）。 調整方法の手順を示すフローチャートである（従来例）。 調整方法を説明する説明図である（従来例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１の構成〕
実施例１のインジェクタ１の構成を、図１〜図４を用いて説明する。
本実施例のインジェクタ１は、例えば、コモンレール（図示せず）等の燃料供給源から高圧の燃料を受け入れてエンジンの各気筒内に噴射するものである。

インジェクタ１は、噴孔２を開閉するノズルニードル３（弁体）、ノズルニードル３に当接してノズルニードル３と一体的に移動するコマンドピストン４、ノズルニードル３を閉弁方向に付勢するスプリング５、ノズルニードル３を動作させるアクチュエータとしてのソレノイド装置６等を備える。
また、インジェクタ１は、ノズルニードル３に対し閉弁方向に燃料圧を作用させるための制御室１０、制御室１０へ燃料を流入させるための流入流路１１、および、制御室１０から燃料を流出させるための流出流路１２を有する。

ここで、流入、流出流路１１、１２には、それぞれ、制御室１０への燃料の流入を規制するＩＮオリフィス１３、制御室１０からの燃料の流出を規制するＯＵＴオリフィス１４が設けられている。また、ＯＵＴオリフィス１４は、ＩＮオリフィス１３よりも燃料の通過抵抗が小さくなるように設けられている。

ノズルニードル３は、弁ボディ１７に摺動自在に支持されて開弁方向または閉弁方向に移動する。また、ノズルニードル３は、弁ボディ１７との間に、コモンレールから受け入れた高圧の燃料が溜まるノズル室１８を形成し、ノズル室１８に対して噴孔２を開閉する。なお、ノズル室１８の燃料圧は、ノズルニードル３に対し開弁方向に作用する。

コマンドピストン４は、弁ボディ１７に摺動自在に支持されて制御室１０を封鎖する。これにより、制御室１０は、コマンドピストン４の移動に応じて容積が可変され、制御室１０の燃料圧は、コマンドピストン４を介してノズルニードル３に作用する。
なお、制御室１０およびノズル室１８から摺動隙間を経てリークした燃料は、スプリング５を収容するバネ室２０に流入する。そして、バネ室２０に流入した燃料は、制御室１０から流出流路１２を経て流出した動的リークに伴う燃料とともに、燃料タンクに戻される。

ソレノイド装置６は、通電により吸引力を発生するソレノイドコイル２２、吸引力を受けて一方側に移動するアーマチャ２３、アーマチャ２３を他方側に付勢するスプリング２４、アーマチャ２３の他端に保持されて制御室１０を流出流路１２に対して開閉する制御弁体２５等を有する。

以上の構成により、ソレノイドコイル２２に通電が開始されて吸引力が発生すると、アーマチャ２３および制御弁体２５が一方側に変位して制御室１０が流出流路１２に対して開放される。ここで、ＯＵＴオリフィス１４の方がＩＮオリフィス１３よりも燃料が通過しやすいため、制御室１０が流出流路１２に対して開放されると、流入流路１１から制御室１０への燃料の流入量よりも、制御室１０から流出流路１２への燃料の流出量が大きくなって制御室１０の燃料圧が低下する。このため、ノズルニードル３に作用する力は開弁方向に強くなり、ノズルニードル３が開弁方向に駆動されて噴孔２を開放し、燃料の噴射が開始される。

そして、ソレノイドコイル２２への通電が停止されて吸引力が消滅すると、アーマチャ２３および制御弁体２５がスプリング２４によって付勢されて他方側に変位する。そして、制御弁体２５が着座位置に着座することで、制御室１０が流出流路１２に対して閉鎖される。これにより、制御室１０から流出流路１２への燃料の流出が止まり、流入流路１１から制御室１０への燃料の流入により制御室１０の燃料圧が上昇する。このため、ノズルニードル３に作用する力は閉弁方向に強くなり、ノズルニードル３が閉弁方向に駆動されて噴孔２を閉鎖し、燃料の噴射が停止される。

以上の構成であるため、噴射量はソレノイドコイル２２へ通電される通電時間によって制御される。しかし、インジェクタ１を量産する場合、同じ通電時間でも噴射量が個体間で異なるため、所定の通電時間における噴射量が予め設定されている規格内となるように調整する必要がある。なお、ソレノイドコイル２２への通電信号はパルス信号であり、パルス幅が通電時間に相当する。

以下に、インジェクタ１の調整方法について説明する。
まず、調整方法を実施するための調整装置３０について図２を用いて説明する。
調整装置３０は、調整対象のインジェクタ（以下、調整対象インジェクタ１と呼ぶ）からの燃料噴射がされる圧力容器３１と、調整対象インジェクタ１から噴射される噴射量を測定する流量計３２と、流量計３２から検出信号が入力されるとともに、流量計３２からの検出信号に基づいてソレノイドコイル２２への通電信号を生成する信号処理回路を有するＥＣＵ３３（電子制御装置）とを有している。

また、ＥＣＵ３３は、インジェクタ１を量産している場合における噴射性能の中央特性を有するインジェクタ（基準インジェクタ）にて測定された基準噴射特性が記憶されている。
基準噴射特性では、所定の規格内の噴射量である基準噴射量Ｑ０を得るためのパルス幅が基準パルス幅Ｔ０となっている。なお、この噴射量規格は、基準噴射量Ｑ０を含む所定範囲として定められている。

噴射量調整方法は、基準噴射特性を基に、調整対象インジェクタ１の噴射量を規格内とするのに必要な必要パルス幅Ｔａを設定するものであり、測定工程、係数算出工程、判定工程、および補正工程を備える。各工程の演算処理はＥＣＵ３３によって実施される。

測定工程（図３のＳ１）は、調整対象インジェクタ１において、パルス幅に対する噴射量を複数点測定する工程である。
すなわち、ソレノイドコイル２２に所定のパルス幅で通電した場合に圧力容器３１内で測定される噴射量を流量計３２によって測定する作業を、パルス幅を変更して複数回行い、調整対象インジェクタ１の噴射量を多点サンプリングする。

例えば、図４に示すように、パルス幅Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３でそれぞれ噴射量を測定している。なお、パルス幅Ｔ２は基準パルス幅Ｔ０と等しい時間であり、パルス幅Ｔ１は基準パルス幅Ｔ０の前であり、パルス幅Ｔ３は基準パルス幅Ｔ０の後である。
そして、パルス幅Ｔ１での測定噴射量Ｑ１、パルス幅Ｔ２（基準パルス幅Ｔ０）での測定噴射量Ｑ２、パルス幅Ｔ３での測定噴射量Ｑ３がＥＣＵ３３に入力される。

測定工程の後、図３のＳ２に示す係数算出工程に進む。
係数算出工程は、測定工程にて測定した複数の測定点によってパルス幅と噴射量との関係を直線近似し、直線近似したパルス幅と噴射量との関係の傾きαを算出する工程である。
図４に示すように、パルス幅Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３での測定噴射量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３から、パルス幅と噴射量との関係を直線近似し、その直線近似したパルス幅と噴射量との関係の傾きαを算出する。

そして、係数算出工程の後、図３のＳ３に示す判定工程に進む。
判定工程は、調整対象インジェクタ１の基準パルス幅Ｔ０における測定噴射量Ｑｘと、基準噴射量Ｑ０とを比較し、測定噴射量Ｑｘが規格内か否かを判定する工程である。
本実施例では、既に測定工程において、基準パルス幅Ｔ０と等しいパルス幅Ｔ２での測定噴射量Ｑ２を得ているため、調整対象インジェクタ１の基準パルス幅Ｔ０における測定噴射量Ｑｘ＝Ｑ２として、測定噴射量Ｑ２が規格内か否かを判定する。規格内（ＯＫ）である場合には、パルス幅Ｔ２を必要パルス幅Ｔａとして、次工程へ進む（Ｓ４）。

しかし、Ｓ４で規格外（ＮＧ）の判定がされた場合には、Ｓ５に示す補正工程へ進む。
補正工程は、測定噴射量Ｑｘと基準噴射量Ｑ０との差ΔＱおよび傾きαに基づいて必要パルス幅Ｔａを把握するための工程であり、具体的には、必要パルス幅Ｔａと基準パルス幅Ｔ０との差分を補正量ΔＴＰとして算出する工程である。

図４に示すように、直線近似したパルス幅と噴射量との関係から、補正量ΔＴＰは、
ΔＴＰ＝（Ｑ０−Ｑ２）／α
によって算出できる。
そして、基準パルス幅Ｔ０に補正量ΔＴＰを加算した補正後パルス幅を必要パルス幅Ｔａとする。

〔実施例１の作用効果〕
本実施例の噴射量調整方法によれば、調整対象インジェクタ１毎にパルス幅と噴射量を多点測定してパルス幅と噴射量との関係を求め、調整対象インジェクタ１毎に傾きαを調整係数として算出している。
すなわち、調整対象インジェクタ１で測定した噴射特性から算出した傾きαを用いて、基準噴射量Ｔ０を得るために必要な必要パルス幅Ｔａを把握しようとするものであるため、従来例のように基準噴射特性から算出した傾きα_ｊを用いる場合と比較して、より精度よく必要パルス幅Ｔａを把握することができる。そして、必要パルス幅Ｔａで測定される噴射量が規格内でばらつくことがない。

そして、調整対象インジェクタ１毎の噴射特性に基づいてＳ５の補正工程を実施しているため、Ｓ５で設定された必要パルス幅Ｔａの際の測定噴射量Ｑ４は確実に規格内に入る。このため、従来のように、再度補正工程を実施する必要はない。従って、調整時間を短縮することができる。

〔実施例２〕
実施例２の噴射量調整方法を、実施例１とは異なる点を中心に、図５を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

本実施例では、Ｓ５の補正工程の後に、Ｓ５で設定された必要パルス幅Ｔａの際の測定噴射量Ｑ４が規格内か否かを判定する最終判定工程（Ｓ６）を備える。
実施例１の噴射量調整方法によれば、理想的には、必要パルス幅Ｔａの際の測定噴射量Ｑ４は確実に規格内に入るが、万が一、なにかしらの原因により、必要パルス幅Ｔａの際の測定噴射量Ｑ４が規格外になる場合もあるため、念のため最終的な判定をする工程を追加している。

〔変形例〕
調整対象インジェクタ１の噴射特性を計測する際の多点サンプリングの仕方は実施例のものに限らず、様々な態様をとり得る。
例えば、基準パルス幅Ｔ０を含まない多点をサンプリングしてもよい。

１ インジェクタ
２ 噴孔
３ ノズルニードル（弁体）
２２ ソレノイドコイル

Claims (4)

1. 噴孔（２）を開閉する弁体（３）を備え、ソレノイドコイル（２２）への通電により前記弁体（３）を駆動し、前記ソレノイドコイル（２２）への通電時間によって噴射量が制御されるインジェクタ（１）に適用され、所定の規格内の噴射量である基準噴射量Ｑ０を得るための通電時間が基準通電時間Ｔ０となる基準噴射特性を基に、調整対象のインジェクタ（１）の噴射量を前記規格内とするのに必要な必要通電時間Ｔａを設定するインジェクタの噴射量調整方法であって、
   前記調整対象のインジェクタ（１）において、前記通電時間に対する前記噴射量を複数点測定する測定工程（Ｓ１）と、
   前記測定工程（Ｓ１）にて測定した複数の測定点によって前記通電時間と前記噴射量との関係を直線近似し、前記直線近似した通電時間と噴射量との関係の傾きαを算出する係数算出工程（Ｓ２）と、
   前記調整対象のインジェクタ（１）の前記基準通電時間Ｔ０における測定噴射量Ｑｘと、前記基準噴射量Ｑ０とを比較し、前記測定噴射量Ｑｘが前記規格内か否かを判定する判定工程（Ｓ３）と、
   前記判定工程（Ｓ３）において規格外と判定された場合に、前記基準通電時間Ｔ０から前記必要通電時間Ｔａまでの差分を補正量ΔＴＰとして、前記測定噴射量Ｑｘと前記基準噴射量Ｑ０との差ΔＱおよび前記傾きαに基づいて算出する補正工程（Ｓ５）とを備えることを特徴とするインジェクタの噴射量調整方法。
2. 請求項１に記載のインジェクタの噴射量調整方法において、
   前記測定工程（Ｓ１）は、前記通電時間に対して前記噴射量が直線的に増加する範囲において、前記基準通電時間Ｔ０を含む複数点を測定することを特徴とするインジェクタの噴射量調整方法。
3. 請求項２に記載のインジェクタの噴射量調整方法において、
   前記測定工程（Ｓ１）は、前記基準通電時間Ｔ０の前後それぞれ少なくとも１点を含む複数点を測定することを特徴とするインジェクタの噴射量調整方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のインジェクタの噴射量調整方法において、
   前記補正工程（Ｓ５）で設定された前記必要通電時間Ｔａにおける前記調整対象のインジェクタ１）の測定噴射量Ｑ４が前記規格内か否かを判定する最終判定工程（Ｓ６）を備えることを特徴とするインジェクタの噴射量調整方法。

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