JP2016211564A

JP2016211564A - エンジンシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2016211564A
Application number: JP2016092358A
Authority: JP
Inventors: ニン・シェン; Ning Shen; マシュー・ファーガソン; ferguson Matthew; ドミニク・ドミニクトラヴァリーニ; Travaglini Dominick
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2016-12-15
Also published as: DE102016108027A1; US10060374B2; US20160319763A1

Abstract

【課題】燃料噴射器間での燃料噴射タイミングの差を小さくすることができるシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】インピーダンスが変わる燃料噴射器のソレノイドに対して、電流波形を制御および成形するために、様々な方法およびシステムが提供される。【選択図】図１

Description

本明細書で開示する主題の実施形態は、エンジンの燃料噴射器用の制御システムのための方法およびシステムに関する。

いくつかの車両では、燃料はコモンレール燃料システムによってエンジンに供給される。コモン燃料レールシステムでは、燃料噴射器は、コモン燃料レールからエンジンのシリンダに燃料を噴射して燃焼させる。噴射器は、制御器によって制御されたソレノイド弁からの作動によって開く。所与の噴射器の噴射を開始させるために、制御器はその噴射器のソレノイド弁を作動させるために信号を送り、その結果、ソレノイドに電圧源が印加される。ソレノイドの電流が閾値に達すると、弁が開き、噴射が始まる。しかしながら、いくつかの構成では、ソレノイドに電圧源が印加されたときから電流が閾値に上昇するときまでの時間は噴射器毎に変わる場合があり、さらに、運転条件に基づいて変わる場合もある。この結果、シリンダ毎に噴射開始時期が異なって、燃焼を悪化させ、また場合によっては燃料効率およびエミッションを悪化させる場合がある。

第１の燃料噴射器駆動回路につながり、かつ、第１のシリンダに燃料を噴射するように動作可能である第１の燃料噴射器と、第１の燃料噴射器駆動回路につながった制御器とを含むシステムを提供する。制御器は、第１の作動信号に対するインピーダンスに少なくとも基づいて、第１の燃料噴射器への調節された第１の作動信号を発生することができる。

１つの例では、制御器は、第１の燃料噴射器回路の電流上昇の速度を基準電流上昇に追随するように調節することによって、第１の噴射器の第１の作動信号を調節するように構成される。第１の作動信号は、第１の燃料噴射駆動回路に印加される電圧、および第１の燃料噴射駆動回路のソレノイドを通る電流を含むことができる。第１の燃料噴射器、および／または第１の燃料噴射器駆動回路のインピーダンスが変わると、ソレノイドに印加される電圧を制御するスイッチの変調を調節することによって、第１の作動信号を調節することができる。１つの例では、基準電流波形に追随するために、ソレノイドを通って流れる電流を測定する電流センサからのフィードバックに基づいて、スイッチを変調することができる。このようにして、第１の作動信号に対するインピーダンスにかかわらず、ソレノイドにおける電流を基準電流に維持することができ、したがって、これによって、燃料噴射開始のタイミングとともに燃料噴射事象の持続時間を正確に制御することができる。

さらに、複数の燃料噴射器を含むシステムでは、インピーダンスは噴射器毎に変わる場合があり、また、電圧源のインピーダンスおよび印加される電圧の誤差は噴射器駆動回路毎に変わる場合がある。したがって、基準電流波形に追随する電流波形を有するように各燃料噴射器および噴射器駆動回路を制御することができ、したがって、燃料噴射器間の燃料噴射タイミングの差を小さくすることができる。

さらに、燃料噴射器駆動回路は、リニアソース、平均化なしのパルス幅変調、１／２正弦波形状のパルス幅変調波、または平均化フィルタ付きのパルス幅変調によって制御することができる。平均化フィルタを用いると、急変化する信号が長い導線（例えば、電線）長さに流れないようにすることよって、電磁妨害（ＥＭＩ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を下げることができる。

本発明の実施形態による燃料システムの概略図である。図１の燃料システムの複数の燃料噴射器の概略図である。噴射器回路の実施形態の概略図である。２個の燃料噴射器に対する燃料噴射事象中の電流波形の例である。噴射事象中の燃料噴射器を動作させるための方法の実施形態である。噴射事象中の燃料噴射器を動作させるための方法の実施形態である。２個の燃料噴射器に対する燃料噴射事象中の電流波形の例である。噴射事象中の燃料噴射器を動作させるための方法の実施形態である。２個の燃料噴射器に対する燃料噴射事象中の電流波形の例である。

以下の説明は、アクチュエータを第１の位置から第２の位置に切り替えるために作動信号を制御する様々な実施形態に関する。本アクチュエータは、燃料噴射器、点火プラグ、吸排気システム弁、または他のアクチュエータを含むエンジンシステムアクチュエータなど、作動スイッチの正確に制御されたタイミングから恩恵を受けることができる好適なアクチュエータとすることができる。さらに、第２の作動スイッチが第１の位置から第２の位置に切り替わるのと同等の時間で、本作動スイッチが第１の位置から第２の位置に切り替わるように、作動信号を制御することができる。例えば、２つの燃料噴射器を、各シリンダサイクルで２つとも同時に開けるように制御することができる。作動信号を制御するため、各アクチュエータに供給される電流を監視することができ、かつ、各アクチュエータに供給される平均電圧を、監視されている各アクチュエータに対する電流が基準電流波形に追随するように調節することができる。基準電流波形は、作動スイッチが第１の位置から第２の位置に切り替わる閾電流を含むことができる。

複数の噴射器を備える、または１つのシリンダに複数の噴射器を備える燃料噴射システムを有する実施形態では、いくつかのソレノイドが他のソレノイドより速く（または遅く）閾電流に達するようにする、あるいは比較的長い間または短い間、開いている状態にする遅延要因を考慮するように、１つまたは複数の噴射器間の調節時間を制御することができる。１つの例では、遅延要因は、燃料噴射器回路内の配線のインピーダンスを含む場合がある。ソレノイド、電圧源、制御器、およびそれらの間にある配線が回路を構成する。１つの実施形態では、例えば、インピーダンスおよび／または時間遅延を、配線の１つまたは複数の配線要因と相互に関係付けることができる。配線要因には以下のうちの１つまたは複数が含まれる。すなわち、それらは、電線の成分（例えば、銅、アルミニウム、黒鉛）、電線長さ、電線太さまたは厚さ、シールドのレベルまたはタイプ、ならびにいくつかの環境パラメータである。該当する環境パラメータには、電線のうちの１つが受ける場合がある電磁ノイズレベル（電線のうちの別の電線に対する１つの電線の経路によって異なる場合がある）、温度が含まれ、あるいは、使用期間、振動および衝撃などに敏感なタイプの電線（例えば、黒鉛心線）に対する振動および衝撃でさえ含まれる。まとめて、これらの要因は、配線を通して伝わる噴射器信号に対するインピーダンスと呼ぶことができる。

１つの実施形態では、複数のタイプの噴射器が存在する。１つの好適な燃料システムとしては、ディーゼル燃料噴射器および天然ガス噴射器が含まれる。噴射器のソレノイドの相対制御、電流および電圧の量、感度などは、例えば、噴射器の対が共通のシリンダ内に燃料を供給するときでさえ、噴射器のタイプ間で異なる場合がある。

インピーダンスは、１つの噴射器の、別の噴射器に対する相対的な動作に影響を及ぼす場合がある。複数の噴射器が同じ制御器および／または電圧源につながれたとき、各噴射器と制御器および／または電圧源との間の配線の長さが異なる場合がある。したがって、各噴射器回路のインピーダンスは異なり、それによって調節時間が変わる場合がある。

本明細書で開示する実施形態によれば、基準電流波形に追随するように各噴射器回路を制御するために、したがって、目標開放タイミングで開けるために、噴射中の電流波形を監視し基準波形に比較することができる。測定電流波形と基準電流波形との間の差を決定することができる。その差が閾値より大きい場合、回路に印加される電圧源は調節されて、電流波形を基準波形に追随するよう制御することができる。

複数の燃料噴射器を含む燃料システムの例を図１〜２に示す。噴射器回路の例を図３に、図２のシステムの２つの噴射器の燃料噴射器電流波形の例を図４に示す。図５〜６は、複数の燃料噴射器の事象を制御するための方法を示すフローチャートである。図７は、図６の方法に従って制御された２つの噴射器に対する電流波形を示す。図８は、複数の燃料噴射器の事象を制御するための別の方法を示すフローチャートであり、図９は、図８の方法に従って制御された２つの噴射器に対する電流波形を示す。

本明細書で説明する手法は、様々なエンジンタイプおよび様々なエンジン駆動システムに、その用途特有の修正を施して用いることができる。これらのシステムは定置型であってもよく、あるいは、準移動型または移動型のプラットフォームであってもよい。準移動型のプラットフォームは、運転期間間で平台トレーラに搭載されるなどしてその場所を移すことができる。移動型のプラットフォームは自走式車両を含む。このような車両には、道路輸送車両、採掘装置、船舶、鉄道車両、およびオフハイウェイ車両（ＯＨＶ：ｏｆｆｈｉｇｈｗａｙｖｅｈｉｃｌｅ）が含まれる。

燃料噴射器調節時間を制御することに関して、エンジン用の燃料システムの例を開示する。例えば、図１は、鉄道車両などの車両のエンジン用のコモンレール燃料システム（ＣＲＳ：ｃｏｍｍｏｎｒａｉｌｆｕｅｌｓｙｓｔｅｍ）１００のブロック図を示す。液体燃料は、燃料タンク１０２から供給される、または燃料タンク１０２に貯蔵される。低圧燃料ポンプ１０４は燃料タンク１０２と流体連通している。図１の実施形態では、低圧燃料ポンプ１０４は燃料タンク１０２の内部に配置され、液体燃料面より下に沈めることができる。代替の実施形態では、低圧燃料ポンプは燃料タンクの外部に結合され、吸引装置によって燃料を吸い出すことができる。低圧燃料ポンプ１０４の作動は制御器１０６によって調整される。

液体燃料は、燃料タンク１０２から低圧燃料ポンプ１０４によって吸い出され、導管１１０を通って高圧燃料ポンプ１０８に送られる。弁１１２が導管１１０に配置され、導管１１０を通る燃料流れを調整する。例えば、弁１１２は入口調量弁（ＩＭＶ：ｉｎｌｅｔｍｅｔｅｒｉｎｇｖａｌｖｅ）である。ＩＭＶ１１２は、高圧燃料ポンプ１０８の上流に配置されて燃料の流量を調節し、その燃料は高圧燃料ポンプ１０８に供給され、さらに、コモン燃料レール１１４に供給されて燃料噴射用の複数の燃料噴射器１１８に分配される。例えば、ＩＭＶ１１２はソレノイド弁とすることができ、その開閉は制御器１０６によって調整される。

高圧燃料ポンプ１０８は燃料圧を低圧から高圧に上昇させる。高圧燃料ポンプ１０８はコモン燃料レール１１４と流体結合される。高圧燃料ポンプ１０８は、導管１１６を通じて燃料をコモン燃料レール１１４に供給する。複数の燃料噴射器１１８がコモン燃料レール１１４と流体連通している。複数の燃料噴射器１１８のそれぞれが、燃料をエンジン１２２の複数のエンジンシリンダ１２０の１つずつに供給する。燃料は複数のエンジンシリンダ１２０内で燃焼して、例えば、オルタネータおよび走行モータを通じて車両に動力を与える。複数の燃料噴射器１１８の作動は制御器１０６によって調整される。図１には４つの燃料噴射器と４つのエンジンシリンダのみが示されているが、エンジンは、これより多い、または少ない燃料噴射器とエンジンシリンダを含むことができることを理解されたい。

燃料噴射器１１８の余分の燃料は、共通の燃料戻り１４０を経て燃料タンク１０２に戻る。したがって、共通の燃料戻り１４０は燃料タンク１０２に結合される。１つの例では、各燃料噴射器１１８は燃料を共通の燃料戻り１４０に戻すための燃料通路を有する。他の実施形態では、ＣＲＳ１００は共通の燃料戻り１４０を含まない場合がある。

低圧燃料ポンプ１０４によって、燃料タンク１０２からＩＭＶ１１２の入口に吸い出された燃料は、低燃料圧またはエンジン燃料圧と呼ばれる圧力で動作することができる。これに対応して、高圧燃料ポンプ１０８の上流にあるＣＲＳ１００の構成部品は低燃料圧またはエンジン燃料圧の範囲で動作する。一方、高圧燃料ポンプ１０８は、燃料を低燃料圧から高燃料圧またはレール燃料圧に上げる。これに対応して、高圧燃料ポンプ１０８の下流にあるＣＲＳ１００の構成部品は、ＣＲＳ１００の高燃料圧またはレール燃料圧の範囲にある。

低燃料圧の範囲にある燃料の圧力は、導管１１０に配置されている圧力センサ１２６によって測定される。圧力センサ１２６は、圧力信号を制御器１０６に送る。代替の適用では、圧力センサ１２６は、低圧燃料ポンプ１０４の出口と流体連通している。低燃料圧の範囲にある燃料の温度は、導管１１０に配置されている温度センサ１２８によって測定される。温度センサ１２８は、温度信号を制御器１０６に送る。

高燃料圧の範囲にある燃料の圧力は、導管１１６に配置されている圧力センサ１３０によって測定される。圧力センサ１３０は、圧力信号を制御器１０６に送る。制御器１０６はこの圧力信号を使ってコモン燃料レール内の燃料のレール圧力（例えば、ＦＲＰ）を決定する。したがって、燃料レール圧力（ＦＲＰ：ｆｕｅｌｒａｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅ）は圧力センサ１３０によって制御器１０６に提供される。代替の適用では、圧力センサ１３０は、高圧燃料ポンプ１０８の出口と流体連通している。いくつかの適用では、様々な運転パラメータを、直接測定に加えて、または直接測定とは対照的に、間接的に決める、または得ることができることに留意されたい。

上記のセンサに加えて、制御器１０６は、エンジン１２２に取り付けられた複数のエンジンセンサ１３４からの様々な信号を受信することができ、これらの信号は燃料制御が正常か、および関連するエンジンの動作を評価するために使用することができる。例えば、制御器１０６はセンサ信号を受信し、次いで、これらの信号に基づいて、空燃比、エンジン速度、エンジン負荷、エンジン温度、外気温度、燃料値、活発に燃料を燃焼しているシリンダの数などのうちの１つまたは複数を決定する。例示する具現例では、制御器は、プロセッサユニット１３６、非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体装置１３８、入出力ポート、メモリ、およびデータバスを含むマイクロコンピュータなどのコンピュータ装置である。制御器に含まれるコンピュータ読取可能な記憶媒体は、下記の制御ルーチンおよび方法、ならびに特に列挙はしない他の変形を実行するために、プロセッサによって実行可能な命令を表すコンピュータ読取可能なデータを用いてプログラム可能である。

ＣＲＳの健全性を動的に評価し、この評価に基づいてエンジンの運転を制御するために、様々なセンサから受信した様々な信号から受け取った、または得られた様々な運転パラメータに基づいて、制御器はＣＲＳ内の様々なアクチュエータを調節することができる。１つの実施形態では、制御器はエンジンの燃料噴射を制御することができる。制御器は、決定された噴射器の作動時間に基づいて、１つまたは複数の燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調節することができる。

次に図２を参照すると、概略図２００は、コモンレール燃料システムに含まれる複数の燃料噴射器１１８を示している。この概略図には１２個の燃料噴射器が示されている。１２個の噴射器は、６個の燃料噴射器の列２つに分割されている。他の実施形態では、コモンレール燃料システムは、１２個より多い、または少ない燃料噴射器を含むことができる。各燃料噴射器は、対応するエンジンシリンダ（図示せず）内に燃料を噴射する。代替の例では、シリンダが１列で、燃料噴射器１１８が１列だけの場合もある。

複数の燃料噴射器１１８の各噴射器は、１本または複数本の電線（本明細書ではハーネスと称する）を介して制御器１０６につながったソレノイド弁を含む。例えば、第１の噴射器２０２は、第１のハーネス２０６を介して制御器につながった第１のソレノイド弁２０４を含む。同様に、第２の噴射器２０８は、第２のハーネス２１２を介して制御器につながった第２のソレノイド弁２１０を含む。複数の燃料噴射器１１８の各燃料噴射器は、別々のハーネスを介して制御器１０６につながったソレノイド弁を含む。さらに、図２に示すように、各ハーネスを、ポイント２１４などの１つまたは複数の共通結合ポイントで結合することができる。ハーネスが制御器につながれると、各ハーネスは、制御器およびソレノイド弁を有する噴射器回路を画定することができる。好適な噴射器回路については、図３に関して以下にさらに詳細に説明する。

特定の噴射器から燃料を噴射しようとするとき、制御器はその噴射器のソレノイド弁に信号を送る。その信号は、回路にバッテリなどの電圧源を印加することを含むことができる。電圧が回路に印加されると、ソレノイド内の電流は第１の閾電流に達するまで上昇し、達した時点でソレノイド弁が燃料噴射器を開けて、燃料が投入される。ソレノイドの電流の初期の上昇は調節時間と称する場合がある。１つまたは複数の保持期間中、噴射器を開けたままにするように、電流をソレノイド内で維持することができる。電流が第２の閾レベルより落ちると（例えば、すべての電流がソレノイドから放電されると）、ソレノイド弁は噴射器を閉じる。

複数の燃料噴射器の構成に基づくと、いくつかの噴射器は、他の噴射器より制御器の近くに配置される場合がある。例えば、図２に示すように、第１の噴射器と第２の噴射器がシリンダ列の両端に配置されているため、第１の噴射器は、第２の噴射器より制御器の近くに位置している。その結果、第１のハーネスは第２のハーネスより短くなる場合がある。例えば、各噴射器から共通結合ポイントまで延在するハーネスの部分の長さは異なる場合がある。図示のように、第２のハーネスの長さは第１のハーネスの長さより長い場合がある。

複数の燃料噴射器のハーネス間で長さが異なると、それに応じて、すべての噴射器回路間でインピーダンスが異なってくる場合がある。例えば、所与のハーネスの長さが長くなると、その回路のインピーダンスは大きくなる。したがって、第２の噴射器を含む回路のインピーダンスは、第１の噴射器を含む回路のインピーダンスより大きい可能性がある。噴射器間でインピーダンスが等しくならない他の要因は、噴射器自体に関係する場合がある。例えば、噴射器は、その温度に少なくとも部分的に基づく、ある決まった誤差のあるインダクタの直流抵抗（ＤＣＲ：ＤＣｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有する場合がある。これに加えて、噴射器は、噴射器のプランジャの位置の関数として変化し得る誤差を有する関連するインダクタンスを有する。

上記のように、ソレノイド弁の調節時間は、電圧源が回路に印加されたときから始まって、燃料噴射器を開けるためにソレノイドの電流が閾値に達するまでかかる時間である。調節時間は回路のインピーダンスによって影響を受け、その結果、インピーダンスが増えると調節時間は長くなる。各シリンダへの噴射を、燃焼サイクル中の所望の時刻で（例えば、圧縮行程のＴＤＣで、またはその近くで）確実に開始させるために、調節時間に相当する、所望の噴射開始前の時刻に電圧源を印加する場合がある。しかしながら、電流上昇時間は回路のインピーダンスに基づくので、同じ電圧を各噴射器回路に印加したとき、異なる噴射器は異なる調整時間を有する場合がある。この結果、噴射器間で噴射開始時刻が変わってしまう場合がある。

図３は噴射器回路の例の概略図３００である。噴射器回路は、スイッチ３０６を介してソレノイド／ハーネス３０４につながった電圧源３０２（例えば、バッテリ、オルタネータ、昇圧器、変圧器、および／または他の適切な源）を含む。スイッチはスイッチドライバ３０８によって制御することができる。スイッチドライバはターンオン／オフ論理回路３１０によって制御することができる。以下で図６および８に関してより詳細に説明するように、オン／オフ論理回路は、スイッチをターンオンオフするために、スイッチドライバを制御する実行可能な非一時的な命令を含むことができる。いくつかの例では、オン／オフ論理回路を制御器内に含めることができる。オン／オフ論理回路は、噴射器の電磁妨害（ＥＭＩ）およびＡＣ成分を低減する平均化フィルタを含むことができる。平均化フィルタによって、短絡などの噴射器の不具合の検出および除去が可能となる場合がある。いくつかの例では、スイッチセレクタ３０９を設けて、いくつかの噴射器に対して共通のスイッチドライバを使用し、それによって駆動電子装置を削減することができる。したがって、スイッチセレクタは、どの噴射器が駆動されているかを、いつでも判定することができる。

さらに、ソレノイド／ハーネスの電流の電流測定３１２を行われて、それをオン／オフ論理回路に提供する。電流は、電流センサまたは他の適切なしくみによって測定することができる。別の電流検出方法にはエミュレーションが含まれ、ここでは、ボルト秒とインダクタンスに基づいて調節電流を取り出すことができる。

図示の噴射器回路は、エンジンの１つの燃料噴射器（例えば、図２の第１の噴射器）の噴射器回路の一例であり、各燃料噴射器を、それ自体の個々の噴射器回路内に含むことができる。したがって、各噴射器は、それ自体のスイッチ、ハーネス、電流測定、および、いくつかの例では、スイッチドライバを含むことができる。しかしながら、オン／オフ論理回路、スイッチドライバ、および／または電圧源は、１つまたは複数の噴射器に対して共通とすることができ、１つの例では、１つの電圧源および１つのオン／オフ論理回路をエンジンのすべての噴射器に対して使用することができる。

上記のように、第１の燃料噴射器によって燃料噴射を開始するために、オン／オフ論理回路（例えば、制御器）は、その噴射器のソレノイドに電圧源からの電圧を供給するように、その噴射器のスイッチを制御する（例えば、スイッチをターンオンする）ことができる。ソレノイドの電流が上昇し始め、閾電流に達するまで上昇し、それによって、噴射器が開く。所望の燃料量が放出されるまで、例えば、スイッチの変調によって、第１の保持期間および第２の保持期間で比較的一定して電流を保持することができ、所望の燃料量が放出された時点で、回路に電圧は印加されなくなり、電流は放電されて、噴射器は閉じる。図４は、調節時間の制御なしの図２の第１の噴射器と第２の噴射器などの別々の噴射器によって行われた２つの燃料噴射事象中の電流波形の２つの例を示しているプロット４００である。両波形に対して、時間は水平軸に沿って示され、電流は垂直軸に沿って示される。両方の波形は、同じ時間軸となるように描かれているが、これは、単に説明を明瞭にするためであり、２つの波形は異なる時間枠（例えば、異なる燃料噴射事象）で収集されたものであることを理解されたい。

第１の電流波形４０２は、第１の噴射器に対する燃料噴射事象中の電流を表している。時刻Ｔ０で、燃料噴射を開始するために信号が送られ、その結果、第１の噴射器に対する噴射器回路のスイッチがターンオンされ、電圧が回路に印加される。電流が上昇し始め、時刻Ｔ１で電流は閾値に達し、ソレノイドが噴射器を開く。時刻Ｔ１からＴ２まで、電流は、スイッチの変調によって閾値に維持される。時刻Ｔ２で、電流は第２の低電流レベルに維持され、時刻Ｔ３まで続く。時刻Ｔ３で、電圧源は回路に印加されなくなり、電流は完全に放電され、燃料噴射は完了する。Ｔ０からＴ１までの時間は、第１の噴射器に対する調節時間４０６である。Ｔ１からＴ２までの時間は第１の保持期間であり、Ｔ２からＴ３までの時間は第２の保持期間である。図示のように、保持電流は、ＡＣ成分が比較的少ない状態で一定に保持することができる。したがって、ＡＣ変動を伴って特定のＤＣレベルが供給される。２つの保持期間が図示されているが、いくつかの例では、保持期間を１つだけ使用することができる。

第２の電流波形４０４は、第２の噴射器に対する燃料噴射事象中の電流を表している。時刻Ｔ０で、燃料噴射を開始するために信号が送られ、その結果、第２の噴射器に対する噴射器回路のスイッチがターンオンされ、電圧が回路に印加される。電流が上昇し始め、時刻Ｔ１で電流は閾値に達し、ソレノイドが噴射器を開く。時刻Ｔ１からＴ２まで、電流は、スイッチの変調によって閾値に維持される。時刻Ｔ２で、電流は第２の低電流レベルに維持され、時刻Ｔ３まで続く。時刻Ｔ３で、電圧源は回路に印加されなくなり、電流は完全に放電され、燃料噴射は完了する。Ｔ０からＴ１までの時間は、第２の噴射器に対する調節時間４０８である。Ｔ１からＴ２までの時間は第１の保持期間であり、Ｔ２からＴ３までの時間は第２の保持期間である。

図４に示すように、第１の噴射器に対する調節時間は、第２の噴射器に対する調節時間より短く、これは、第２の噴射器に対する噴射器回路のインピーダンスが大きいことなどの遅延要因による。その結果、第１の噴射器が、第１の噴射器に結合されたシリンダに対して、燃焼サイクルで燃料を噴射し始める時点に比べると遅い時間に、第２の噴射器は、第２の噴射器に結合されたシリンダに対して、燃焼サイクルで燃料を噴射し始める。別の言い方をすると、第１の噴射器と第２の噴射器には両方とも、各燃焼サイクルに対して同じ時間に燃料噴射を開始するように命令することができるが、第２の噴射器は、実際には、第１の噴射器よりも燃焼サイクルの遅い時間に燃料噴射を開始する場合がある。例えば、両方の噴射器がＴＤＣ前５°ＣＡに噴射を開始するように命令されていても、第１の噴射器は、第１のシリンダの圧縮行程のＴＤＣ前５°ＣＡで第１のシリンダに燃料を噴射し始め、一方、第２の噴射器は、第２のシリンダの圧縮行程のＴＤＣ前１°ＣＡで第２のシリンダに燃料を噴射し始める場合がある。このような燃料噴射タイミングの不一致は、エンジン性能を低下させ、エミッションを犠牲にし、またはエンジンに有害な影響を与える場合がある。

図６は、２個以上の噴射器が、各シリンダの燃焼サイクルに対して、同じ調節時間、したがって、同じ噴射開始時間を有するように制御されるように、基準波形に基づいて電流波形を制御して、異なる回路インピーダンスを有するこれらの噴射器の調節時間を制御するための方法を示すフローチャートである。所与の燃料噴射事象に対する調節時間中、電流上昇の速度は監視され、（例えば、基準電流波形に基づいて）所望の速度と比較することができる。電流速度が所望の速度から逸脱した場合、電流を所望の速度にもってくるように電圧源を調節することができる。他の例では、電圧はオンとオフを切り替えられて、目標時間に対して目標電流になるように各セグメントに対して電流の上昇を維持することができる。このタイプの閾駆動制御器は容易に実施できる一方、急変化するスイッチングエッジを伴う周波数変動を生じさせて、広帯域ＥＭＩを引き起こす場合がある。所与の噴射器調節時間の各セグメントに対して目標電流を維持するための電圧の制御を、図６の方法６００に関して以下に説明する。

簡単に言うと、方法６００は、噴射器への平均電圧を変化させることによって、噴射器を通る電流に閉ループ調整を行う。制御ループでは、所望の電流波形を測定された電流波形と照合する。制御回路は、この比較を誤差信号（例えば、差）に変換し、これがドライバを制御して、噴射器への電圧を変えてその電流を調整する。したがって、制御の方法は、リニアソース、平均化なしのパルス幅変調、１／２正弦波形状のパルス幅変調波、または平均化フィルタ付きのパルス幅変調とすることができる。最後の方法は、ＥＭＩを最低にし、急変化する信号が長い導線（例えば、電線）長さに流れないようにすることができる。噴射器の電流を絶えず制御する閉ループフィードバックシステムは、どのようなインピーダンスが存在するかにかかわらず、インピーダンスがパルス中に変化しても、電流プロファイルの忠実性が失われることを防ぐことができる。

具体的には、図６は、燃料噴射事象の代表的な調節時間（例えば、電流上昇時間）中に燃料噴射器のソレノイドに印加される電圧を制御するための方法６００を示す。開示される方法は、図１〜２に示された燃料システムなどの燃料システムの１つまたは複数の燃料噴射器のソレノイド弁に印加される電圧を制御するために、制御器によって、それに記憶された非一時的な命令に従って実施することができる。

６０２において、電圧源は、第１のソレノイドと電圧源との間のスイッチをターンオンすることによって第１のソレノイドに印加される。例えば、図３に示すように、スイッチを電圧源とソレノイドとの間に配置することができる。スイッチは、スイッチオン／オフ論理回路（例えば、制御器）に従って、スイッチドライバによって制御することができる。スイッチをターンオンすると、電圧が噴射器回路に印加され、それによってソレノイドでの電流が増加する。６０４において示されるように、この電流は、例えば、電流センサによって監視される。

６０６において、測定電流と所望の電流との間の誤差が閾値より大きいかどうかが判定される。所望の電流は、基準電流波形に基づいて決定することができる。基準電流波形はあらかじめ決められ、制御器のメモリに記憶することができる、あるいは、基準電流波形はリアルタイムに決めることができる（図５に関して以下で詳細に説明する）。基準電流波形は、噴射器のタイプ（例えば、液体燃料噴射器に対するガス燃料噴射器）に基づくことができ、また、噴射器を開けるために必要な電流量（例えば、閾電流）および各保持時間での電流量、ならびに、上昇時間および各保持時間に対する持続時間を規定することができる。したがって、所望の電流は、基準電流波形の所与の時点での電流であるように決めることができる。

いくつかの例では、監視される電流は、所与の時間セグメントにわたって測定される平均電流または平均電流上昇速度を含むことができる。例えば、基準電流波形は複数のセグメントに分割され、各セグメントには目標時間を割り当てることができる。各セグメントへの目標時間を、線形または非線形に割り当てることができる。すなわち、各セグメントの目標時間を同じにすることができる（例えば、線形）、あるいは、１つまたは複数のセグメントの目標時間を変えることができる（例えば、非線形）。線形の目標時間が割り当てられると、基準電流波形に対して指定された時間はいくつかのセグメントに分割されて目標時間になる。非線形の目標時間が割り当てられると、各セグメントに適切な態様で目標時間を割り当てることができる。１つの例では、目標時間は後に続く各セグメントに対して短くしていくことができる。次いで、目標電流を各セグメントに対して指定することができる。

固定クロックＰＷＭ制御法は、時間セグメントを設定するために利用することができる。したがって、所望の電流プロファイルを達成するために各サイクルの幅は変わる。このデューティの変化は、デジタルループおよびアナログループによって発生させることができる。デジタルループは、変化する噴射器のインピーダンスにはより適合する場合がある。噴射器のインダクタンスは、波形における噴射器の位置の関数として変化する。したがって、これを知れば、負荷のインピーダンスを考慮することができ、それによって、噴射器の電流波形は所望のプロファイルに関してより忠実になる。

この平均化された電流は、所望の電流または電流速度に比較されて、誤差（例えば、測定電流と所望の電流との間の差）を決定することができる。閾誤差は、５％または１０％の差などの、所望の電流と測定電流との間の適切な差とすることができる。

誤差が閾値より大きくない場合、方法６００は６１０に進む。これについては、下記でより詳細に説明する。誤差が閾値より大きい場合、方法６００は６０８に進んで、ソレノイドに印加される電圧源を調節する。例えば、電流が基準電流より高い場合（例えば、電流上昇が所望より速い場合）、例えば、ソレノイドに印加する電圧のＰＷＭのデューティサイクルを下げて、印加する電圧を下げることができる。６１０において、電流は引き続き監視される。１つの例では、第２の時間セグメントでの平均電流が決定され、その時間セグメントに対する所望の平均電流に比較されて第２の誤差を決定する。６１２において、第２の誤差が閾値（上記と同じ閾値、または異なる閾値）より大きいかどうかが判定される。第２の誤差が閾値より大きくなければ、方法６００は６１６に進む。これについては、下記で説明する。

第２の誤差が閾値より大きい場合、方法６００は６１４に進んで、測定電流を所望の電流にもってくるために、ソレノイドに印加される電圧源を調節する。６１６において、ソレノイドを開けるための閾電流に達すると燃料噴射が始まり、６１８において、このプロセスは後に続く各ソレノイドに対して繰り返される。図６では、２度、誤差を決定して閾値に比較されるのが示されているが、誤差の決定と電圧源の調節は、噴射器の調節時間全体にわたって、任意の適切な回数行うことができることを理解されたい。さらに、上記の方法６００は、噴射器の最初の開放期間中の電流制御を開示しているが、上記の閉ループ電流制御は、噴射サイクル全体（例えば、電圧が最初に印加されるときから電圧が印加されなくなるときまで）に対して行うことができることを理解されたい。さらに、ソレノイドに印加される平均電圧は、スイッチの変調（例えば、ソレノイドを通って流れる電流を減らすためにデューティサイクルを減らす）によって調節されるように本明細書では説明されているが、電源電圧の量を調節することなど、電流を調整する他のしくみが可能であることを理解されたい。

図６の方法による、２つの燃料噴射器の例に対する電流制御を図７に示す。例えば、図２の第１の噴射器と第２の噴射器からの２つの代表的な燃料噴射事象に対する２つの電流波形の例のプロット７００が示されている。曲線７０２は第１の噴射器に対する電流波形で、曲線７０４は第２の噴射器に対する電流波形である。電流は垂直軸に沿って描かれ、一方、時間は水平軸に沿って描かれている。電流波形は、２つの別々の、非同時的に行われた燃料噴射事象を表している。

噴射器に実施される調節時間の制御は、調節時間を３つのセグメント、すなわち、時刻Ｔ０とＴ０₁との間の第１のセグメント、時刻Ｔ０₁とＴ０₂との間の第２のセグメント、および時刻Ｔ０₂とＴ１との間の第３のセグメントに分割することを含む。

前記の曲線７０４を参照すると、時刻Ｔ０において、電圧源がソレノイドに印加され、その結果、ソレノイドの電流が上昇する。電流は、閾電流に達して噴射器を開けるまで、一定のパルス幅変調で着実に上昇するように制御される。これは、第２の噴射器が、この噴射器のタイプに対して予測されたインピーダンスに合致するインピーダンスを有し、したがって、第２の噴射器の電流波形が基準電流波形に合致することに、少なくとも部分的に起因するものとすることができる。したがって、第２の噴射器に対する調節時間は、この噴射器に対して計算された調節時間とは異なるようには調節されていない。

対照的に、第１の噴射器は、比較的小さなインピーダンス値を有するため、計算された調節時間がより短い。したがって、第１の噴射器に対する調節時間は、第２の噴射器に対する調節時間に等しくなるように調節され、指定の調節時間でソレノイドの電流が閾値に達するように、印加電圧は第２の噴射器に対して変調される（例えば、印加電圧が調節される）。

したがって、曲線７０２で示されるように、時刻Ｔ０において、電圧源は印加され、電流は第１の速度で上昇する。時刻Ｔ０₁において、第１の噴射器に対する平均測定電流と所望の電流（基準電流波形に基づくことができる）との間の誤差が決定されて、回路に印加される電圧を下げるようにこの誤差をフィードバック制御ループで使用して、その結果、電流上昇の速度が下がる。破線で示すように、電圧を変調せずに電流を上昇させることができたならば、第２の噴射器より速く閾電流に達したであろう。時刻Ｔ０₂において、誤差が再び決定されて、この誤差をフィードバックループで使用し、その結果、印加電圧は再び下げられている。この結果、電流上昇の速度は第２の噴射器と実質的に同様になり、時刻Ｔ１で閾電流（Ｔｃ）に達するまで電流は上昇する。

上記の閉ループフィードバック制御は、噴射器のソレノイドの電流の上昇を制御するための方法の一例とすることができる。図８は、代替のしくみに従って、電流の上昇を制御するための方法８００である。８０２において、電圧源は、第１のソレノイドと電圧源との間のスイッチをターンオンすることによって第１のソレノイドに印加される。例えば、図３に示すように、スイッチを電圧源とソレノイドとの間に配置することができる。スイッチは、スイッチオン／オフ論理回路（例えば、制御器）に従って、スイッチドライバによって制御される。スイッチをターンオンすると、電圧が噴射器回路に印加され、それによってソレノイドでの電流が増加する。８０４において示されるように、この電流は、例えば、電流センサによって監視される。

８０６において、第１の目標電流に到達したかどうかが判定される。図６に関して上記したように、所与の噴射器に対する調節時間を１つまたは複数のセグメントに分割することができ、電流の目標および時間の目標が各セグメントに割り当てられる。スイッチが所与の噴射器（例えば、第１のソレノイドを収容する第１の噴射器）に対してターンオンされると、そのソレノイドでの電流上昇は、目標電流に達するまで監視される。第１の電流の目標にまだ達していなければ、本方法はループバックして、第１の目標に達するまで電流を監視し続けることができる。第１の電流の目標に達すると、制御器は８０８に進んでスイッチをターンオフする。こうすることによって、電流上昇は、そのセグメントに対する目標電流に達するようにだけ制御される。スイッチは、そのセグメントに割り当てられた目標時間の残りの期間、オフのままである。

適宜、８１０において、制御器は、第１の目標時間が完了したかどうかを判定する。完了していなければ、制御器は、目標時間が経過するまで待機する。目標時間が経過すると、制御器は８１２に進んで、スイッチをターンオンすることによって電圧源を第１のソレノイドに印加し、次いで、電流センサによって電流を監視する。８１４において、制御器は、第２の目標電流に達したかどうかを判定することを含む。達していなければ、電圧を印加し続けて、電流を監視する。第２の電流の目標に達すると、８１６において、スイッチはターンオフされる。８１８において、制御器は、第２の目標時間が完了したかどうかを判定する。完了していなければ、制御器はループバックして、第２の目標時間が経過するまで待機し続ける。第２の目標時間が完了していれば、制御器は、続いて、スイッチをターンオンすることによって電圧源を第１のソレノイドに印加する。８２２において、閾電流に達すると、燃料噴射が始まる。８２４において、このプロセスは後に続く各ソレノイドに対して繰り返される。

図８の方法による、２つの燃料噴射器の例に対する調節時間の制御を図９に示す。図９は、例えば、図２の第１の噴射器と第２の噴射器からの２つの代表的な燃料噴射事象に対する２つの電流波形の例のプロット９００を示す。曲線９０２は第１の噴射器に対する電流波形で、曲線９０４は第２の噴射器に対する電流波形である。電流は垂直軸に沿って描かれ、一方、時間は水平軸に沿って描かれている。電流波形は、２つの別々の、非同時的に行われた燃料噴射事象を表していることに留意されたい。

噴射器に実施される調節時間の制御は、調節時間を３つのセグメント、すなわち、時刻Ｔ０とＴ０₁との間の第１のセグメント、時刻Ｔ０₁とＴ０₂との間の第２のセグメント、および時刻Ｔ０₂とＴ１との間の第３のセグメントに分割することを含む。セグメントのそれぞれは、目標電流Ｃ１、Ｃ２、およびソレノイドを開くための閾電流（Ｔｃ）を割り当てられる。

曲線９０４を参照すると、時刻Ｔ０において、電圧源がソレノイドに印加され、その結果、ソレノイドの電流が上昇する。各セグメントに対する時間の目標に達すると同時に、電流は目標電流に達し、したがって、電流は、閾電流に達して噴射器を開けるまで、一定の変調で着実に上昇するように制御される。これは、第２の噴射器が、ソレノイドを通って流れる電流を基準電流に合致させるインピーダンスを有し、したがって、第２の噴射器に対する調節時間がその噴射器に対して計算された調節時間とは異なるようには調節されていないことに起因するものとすることができる。

対照的に、第１の噴射器は、より小さなインピーダンス値を有するため、計算された調節時間はより短い。したがって、第１の噴射器に対する調節時間は、基準波形に対する調節時間に等しくなるように調節され、指定の調節時間でソレノイドの電流が閾値に達するように、印加電圧は変調される（例えば、スイッチをオン、オフされる）。

したがって、曲線９０２で示されるように、時刻Ｔ０において、電圧源は印加され、電流は第１の電流の目標（Ｃ１）に達するまで上昇する。Ｃ１に達すると、電圧源はスイッチをオフにされ、したがって、電流は第１のセグメントの残りの期間（例えば、時刻Ｔ０₁まで）、上昇を止める。時刻Ｔ０₁の後、電圧源は再び第１の噴射器に印加され、電流は再び上昇する。電流が第２の電流の目標（Ｃ２）に達すると、電圧はターンオフされて、電流は時刻Ｔ０₂まで一定のままとなる。時刻Ｔ０₂の後、電圧源は印加され、電流は、時刻Ｔ１で閾電流（Ｔｃ）に達するまで上昇する。

このように、上記のシステムおよび方法によって、エンジンのすべての噴射器の調節時間が同じになるように燃料噴射弁の開放を制御することができる。ここで、調節時間は、電流が噴射器のソレノイドに印加されたときから、燃料噴射器が開くように作動するときまでの時間量によって定義される。上記のように、燃料噴射弁の開閉運動は、噴射器のソレノイドを通って流れる電流によって制御される。電流波形は、調節時間、保持１時間、および保持２時間の期間に分割される。ソレノイドの電流の上昇時間（調節時間）は、燃料噴射の開始タイミングに対する主要なパラメータである。ソレノイドおよびハーネスのインダクタンスおよび抵抗を含むループインピーダンスなどの多くの要因が調節時間に影響を与える。ループインピーダンスはまた、例えば、温度および燃料圧力など運転条件で変わる。

いくつかのエンジンでは、最多１６個の噴射器が使用され、これらの噴射器は電子制御装置（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｕｎｉｔ）によって駆動されるが、ＥＣＵは、補助室など、エンジンからある程度離れて配置され、一方、噴射器は、補助室の隣にあるエンジンに取り付けられる。各噴射器からＥＣＵ盤までのハーネスの長さは異なる。したがって、各噴射器の電流ループのインピーダンスは異なる。異なるインピーダンスをもつ１６個の噴射器のループに同じ電圧源を印加する場合、電流上昇時間は異なる。

調節時間を等しくするために、噴射器間の調整時間が、例えば、±５マイクロ秒の範囲内になるように、電流上昇を能動的に調整して制御することができる。１つの例では、制御は、電圧源およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）装置の制御ファームウェアを用いる。全体の上昇時間がいくつかのセグメントに分割される。プリセット時間および電流レベルが、各セグメントに割り当てられる。電流レベルは絶えず監視される。ソレノイドに印加される電圧源の平均電圧を変えることによって、電流上昇は、各セグメントのプリセット値に達するように制御される。複数のセグメントでは、全体の上昇時間の変動は、必要とする許容誤差の範囲内にすることができる。プリセット時間は線形とすることができ、これは、全体の時間を同じセグメントに分割するものである。噴射器のインダクタンスが動的に変化する場合、非線形の方法が用いられ、そこでは、電流の開始時の時間のセグメントと調節時間の終わりの時間セグメントは異なる。電圧源は、最大ループインピーダンスに基づいて計算される。

スイッチング周波数およびターンオンデューティサイクルを、電流リップルを最小限に保つように選ぶことができる。スイッチング周波数は非固定値とすることができる。この場合、スイッチングのオンオフ時間は、電流センス回路から測定されるプリセット電流レベルに依存する。

別の例では、１つまたは複数の噴射器の複数の燃料噴射事象のうちの少なくとも１つに対して、噴射値を制御器によって決定することができる。制御された噴射値は、噴射器のソレノイドの電流上昇の時間または期間、あるいは速度を含んで、調節噴射値を提供することができる。

調節噴射値が調節時間であることに関しては、これは、電圧源が噴射器のソレノイド弁に印加されたときから、ソレノイドの電流が閾値に達して噴射器を開けるときまでの期間として測定された燃料噴射事象のタイミングを少なくとも含む。適切な電圧源には以下のうちの１つまたは複数が含まれる。すなわち、それらは、ワイヤハーネスの１つまたは複数の電線を通じて電流を供給するバッテリ、キャパシタ、オルタネータなどである。

調節噴射値が調節期間であることに関しては、例えば、パルス幅変調システムにおいては、この用語は、ソレノイドの電流が閾値に達して噴射器を開けるときから、ソレノイドが閉じる（したがって、ソレノイドを通る燃料の流れを止める）点までこのような値が減少するときまでの期間を指す。

調節噴射値が電流の上昇の調節速度であることに関しては、例えば、この用語は、電流が最初にソレノイドに使用されたときから、ソレノイドを開くまでの時間量を指す。上記で開示した調節時間と同様であるが、１つの違いは、この値は配線によって引き起こされた信号インピーダンスを考慮に入れていないことである。それはソレノイドの応答性である。ソレノイドの応答性は、経時変化および他の要因によって時間とともに変わる場合がある。

図６および８に関する上記の方法の例は、複数の燃料噴射器の各ソレノイドに供給される電流を基準電流波形に合致させるために、各ソレノイドに供給される平均電圧を調節する。しかしながら、図５に関して以下で説明するように、いくつかの例では、各噴射器の駆動回路のパラメータ（例えば、インピーダンス）をリアルタイムで監視することができ、最大インピーダンスに基づいて各ソレノイドに供給される平均電圧を調節することができる。

図５は、複数の燃料噴射器に対して電流上昇時間を決定するための方法５００を示すフローチャートである。方法５００は、制御器によって、それに記憶された非一時的な命令に従って実行することができる。５０２において、方法５００は、限定するものではないが、燃料レール圧力、エンジンおよび／または燃料レール温度、エンジン速度、エンジン負荷、および他のパラメータを含むエンジン運転パラメータの推定または測定を含む。５０４において、燃料システムの各噴射器回路のインピーダンスを決定することができる。インピーダンスは、各噴射器回路に対するハーネスの１つまたは複数のパラメータに基づくことができる。パラメータの例としては、ハーネスの長さ、ハーネスの電線太さ、ハーネスの材料成分、または他のパラメータが含まれる。さらに、インピーダンスはまた、燃料レール圧力、ならびにエンジンおよび／または燃料レール温度などの環境要因に基づくことができ、かつ／または、噴射器回路のパラメータ（例えば、ソレノイド寸法、電圧源からの印加電圧の量など）に基づくことができる。これらの要因は、Ｒ＋ｊωおよびＤＣＲ＋インダクタンスの項によって、噴射器のインピーダンスに影響を与える。各噴射器回路に対するインピーダンスは、上記の要因に基づいて計算することができる。他の例では、各噴射器回路のインピーダンスは、参照表または他の適切なしくみに基づいて決定することができる。

５０６において、電圧源（例えば、バッテリ）によって各噴射器回路に印加しようとする電圧量は、決定されたインピーダンスの最大値に基づいて設定される。例えば、エンジンの各噴射器の各噴射器回路に対してインピーダンスを決定することができ、最も高いインピーダンスを有する回路が選ばれる。最も高いインピーダンス、およびソレノイド弁を開けるのに必要な電流上昇（例えば、閾電流）に基づいて印加する電圧を決定することができる。

５０８において、各ソレノイドに対する目標調節時間は、最大インピーダンスを有するソレノイドに対する調節時間に設定される。上記のように、最も高いインピーダンスを有する噴射器回路が決定され、そのソレノイドに対する調節時間を、印加電圧、閾電流、インピーダンス、および前もって決定されて制御器に記憶することができるソレノイドの物理パラメータ（例えば、材料、寸法、成分）に基づいて決定することができる。

５１０において、各ソレノイドの調節時間は、１つまたは複数のセグメントに分割される。調節時間は、例えば、３つのセグメントなど、適切な数のセグメントに分割することができる。５１２において、目標時間が各セグメントに対して設定される。５１４において示されるように、各セグメントに対して目標時間を直線的、または非直線的に割り当てることができる。すなわち、所与のソレノイドに対する調節時間に対しては、各セグメントは同じ目標時間を有する（例えば、直線的）ことができる、あるいは、１つまたは複数のセグメントは異なる目標時間を有する（例えば、非直線的）ことができる。直線的な目標時間が割り当てられると、５０８において決定された目標調節時間は、セグメントの数で分割されて目標時間に達する。非線形的な目標時間が割り当てられると、全体の調節時間が５０８において決定された目標調節時間に等しいままである限り、適切な態様で各セグメントに目標時間を割り当てることができる。１つの例では、目標時間を後に続く各セグメントに対して短くしていくことができる。

５１６において、各セグメントに対して目標の電流上昇が設定される。１つの例では、目標の電流上昇は、５１０において決定されたセグメントの数で分割された、ソレノイドを開くための閾電流とすることができる。５１８において示されるように、目標の電流上昇は、その回路に対する計算されたインピーダンスに基づいて決定することができる。

固定クロックのＰＷＭ制御法は、時間セグメントを設定するために使用することができる。したがって、所望の電流プロファイルを達成するために各サイクルの幅は変わる。このデューティの変化は、デジタルループおよびアナログループによって発生させることができる。デジタルループは、変化する噴射器のインピーダンスにはより適合する場合がある。噴射器のインダクタンスは、波形における噴射器の位置の関数として変化する。したがって、これを知れば、負荷のインピーダンスを考慮することができ、それによって、噴射器の電流波形は所望のプロファイルに関してより忠実になる。

したがって、方法５００は、エンジンの複数の燃料噴射器に対する各噴射器回路のインピーダンスを決定する。インピーダンスは、噴射器のソレノイド弁と制御器および／または電圧源との間の配線の長さの関数とすることができるとともに、運転条件（例えば、燃料レール圧力および温度、電流波形の電流位置）の関数とすることができる。電圧源から各噴射器に印加される電圧は、最大の計算インピーダンスおよび噴射器ソレノイドを開けるために必要な閾電流に基づいて決定される。ソレノイドを開けるための閾電流は、ソレノイドの物理的な構成に基づくことができる。電圧および回路構成（例えば、インピーダンス、インダクタンスなど）に基づいて、各噴射器に対して電流閾値に達するまでの時間量（調節時間）が決定される。インピーダンスは調節時間に影響を与えるため、最も高いインピーダンスを有する回路はまた最も長い調節時間を有する。

システムの実施形態は、第１の燃料噴射回路によって制御されて第１のシリンダへ燃料を噴射する第１の燃料噴射器と、第１の燃料噴射回路につながった制御器とを備える。ここで、制御器は、作動信号に対する遅延時間、または制御器から第１の燃料噴射器までの第１の電線長さに少なくとも部分的に基づいて第１の燃料噴射器の第１の作動信号を調節するように構成される。システムはさらに、第２の燃料噴射回路によって制御されて第２のシリンダへ燃料を噴射する第２の燃料噴射器を備えることができる。ここで、制御器は、第１の電線長さと異なる、制御器から第２の燃料噴射器までの第２の電線長さに少なくとも基づいて第２の燃料噴射器の第２の作動信号を調節する。制御器は、これに加えて、またはこれに代えて、第１の燃料噴射器回路の電流上昇の速度を調節することによって、第１の燃料噴射器の第１の作動信号を調節することができ、かつ、第２の燃料噴射器回路の電流上昇の速度を調節することによって、第２の燃料噴射器の第２の作動信号を調節することができる。制御器は、これに加えて、またはこれに代えて、第１の燃料噴射器の開く時を変える、またはずらすことによって、あるいは、噴射器の開く速度を変えることによって、第１の燃料噴射器の第１の作動信号を調節することができる。制御器は、これに加えて、またはこれに代えて、第１の燃料噴射器回路への電圧の印加を制御するように動作可能な第１のスイッチを調節することによって、第１の燃料噴射器回路の電流上昇の速度を調節することができ、かつ、第２の燃料噴射器回路への電圧の印加を制御するように動作可能な第２のスイッチを調節することによって、第２の燃料噴射器回路の電流上昇の速度を調節することができる。これに加えて、またはこれに代えて、第２の電線が第１の電線より長い場合には、制御器は、電圧が第１の燃料噴射回路に印加される時間より長く、電圧が第２の燃料噴射回路に印加されるように、第１のスイッチおよび第２のスイッチを調節することができる。

システムの別の実施形態は、少なくとも第１のシリンダおよび第２のシリンダを有するエンジンと、燃料を第１のシリンダに噴射するための第１の燃料噴射器回路であって、第１のソレノイド、第１のハーネス、第１のスイッチ、および第１の電流センサを含む第１の燃料噴射器回路と、燃料を第２のシリンダに噴射するための第２の燃料噴射器回路であって、第２のソレノイド、第２のハーネス、第２のスイッチ、および第２の電流センサを含む第２の燃料噴射器回路と、第１の燃料噴射器回路に第１のスイッチを介してつながり、かつ、第２の燃料噴射器回路に第２のスイッチを介してつながる電圧源と、第１の燃料噴射器回路および第２の燃料噴射器回路につながる制御器とを含む。制御器は、第１の燃料噴射器回路および第２の燃料噴射器回路の最大インピーダンスに基づく、第１のソレノイドおよび第２のソレノイドに対する計算された目標調節時間を使用し、目標調節時間の各セグメントに対する目標電流を設定し、第１の燃料噴射器回路に対する燃料噴射事象の間、第１のソレノイドの電流を、調節時間の各セグメントに対する各目標電流に、またはそれより低く維持するために、第１の電流センサからの信号に基づいて第１のスイッチの位置を調節し、かつ、第２の燃料噴射器回路に対する燃料噴射事象の間、第２のソレノイドの電流を、調節時間の各セグメントに対する各目標電流に、またはそれより低く維持するために、第２の電流センサからの信号に基づいて第２のスイッチの位置を調節するように構成される。例では、第２の燃料噴射器回路のインピーダンスは第１の燃料噴射器回路のインピーダンスより大きく、目標調節時間は、第２のソレノイドが目標電流に達する時間量に相当する。目標調節時間は、少なくとも第１のセグメントおよび第２のセグメントを含む複数のセグメントを含むことができ、目標電流は、第１のセグメントに対する目標電流とすることができる。

システムの例では、制御器はさらに、第２のセグメントに対して第２の目標電流を設定し、第１の燃料噴射事象の間、第１のソレノイドの電流を第２のセグメントに対する第２の目標電流に、またはそれより低く維持するために、第１の電流センサからの信号に基づいて、第１のスイッチの位置を調節し、かつ、第２の燃料噴射事象の間、第２のソレノイドの電流を第２のセグメントに対する第２の目標電流に、またはそれより低く維持するために、第２の電流センサからの信号に基づいて、第２のスイッチの位置を調節するように構成される。例では、第１のセグメントと第２のセグメントは等しい時間長さ（例えば、時間長さの閾範囲内）をなす。別の例では、第１のセグメントと第２のセグメントは異なる時間長さ（例えば、少なくとも１つは時間長さの閾範囲内でない）をなす。第１のソレノイドの電流を目標調節時間に対する目標電流に、またはそれより低く維持するために、第１の電流センサからの信号に基づいて第１のスイッチの位置を調節するために、第１のソレノイドの電流が目標電流に達すると、目標調節時間が経過するまでスイッチを開くことができる。

制御器で実行する方法の実施形態は、第１のアクチュエータを第１の位置から第２の位置に切り替えるために第１のアクチュエータに送られる第１の作動信号に対して第１の遅延時間を決定することと、第２のアクチュエータを第１の位置から第２の位置に切り替えるために第２のアクチュエータに送られる第２の作動信号に対して、第１の遅延時間より長い第２の遅延時間を決定することと、第１の遅延時間が第２の遅延時間の閾値の範囲内であるように、第１の作動信号を調節することとを含む。

１つの例では、第１のアクチュエータは、閉じる第１の位置と開く第２の位置を有する第１の燃料噴射器であり、第２のアクチュエータは、閉じる第１の位置と開く第２の位置を有する第２の燃料噴射器である。本方法はさらに、第１の電流上昇時間が第２の電流上昇時間の５マイクロ秒の範囲内であるように第１の作動信号を調節することを含むことができる。第１の上昇時間は第１の燃料噴射器のソレノイドの電流上昇時間とすることができ、第２の上昇時間は第２の燃料噴射器のソレノイドの電流上昇時間とすることができる。第１の遅延時間は第１の上昇時間の関数とすることができ、第２の遅延時間は第２の上昇時間の関数とすることができる。

例では、第１の遅延時間は、第１の燃料噴射器を制御器につなぐ電線の第１の長さに少なくとも部分的に基づき、第２の遅延時間は、第２の燃料噴射器を制御器につなぐ電線の第２の長さに少なくとも部分的に基づき、第２の長さは第１の長さより長い。第１の作動信号を調節することは、第１の燃料噴射器のソレノイドの電流上昇時間を調節することを含むことができる。電流上昇時間を調節することは、測定電流上昇時間と目標電流上昇時間との間の差を決定することと、決定された差に基づいて第１の燃料噴射器のソレノイドに印加される電圧量を調節することとを含む。

別の実施形態は、制御器で実行される方法に関する。本方法は、第１の燃料噴射器を開けるために第１の燃料噴射器に送られる第１の作動信号に対して第１の遅延時間を決定することと、第２の燃料噴射器を開けるために第２の燃料噴射器に送られる第２の作動信号に対して、第１の遅延時間より長い第２の遅延時間を決定することと、第１の遅延時間が第２の遅延時間に等しくなるように、第１の作動信号を調節することとを含む。本方法は、第１の遅延時間が、第１の燃料噴射器を制御器につなぐ電線の第１の長さに基づき、第２の遅延時間が、第２の燃料噴射器を制御器につなぐ電線の第２の長さに基づき、第２の長さが第１の長さより長いことを含むことができる。本方法は、これに加えて、またはこれに代えて、第１の作動信号を調節することが、第１の燃料噴射器のソレノイドの電流上昇時間を調節することを含むことを含むことができる。

本明細書で用いるとき、単数形で記述され、その前に語「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」が付く要素またはステップは、排除することが明確に記載されていない限り、複数の前記要素またはステップを排除するものではないと理解すべきである。さらに、本発明の「１つの実施形態」に言及する場合、記述された特徴を取り入れてもいるさらなる実施形態の存在を排除するものと解釈することは意図されていない。さらに、逆の意味で明確に記載しない限り、特定の性質を有する１つの要素または複数の要素を「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その性質をもたないような追加の要素を含むことができる。語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「において（ｉｎｗｈｉｃｈ）」はそれぞれ、語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここでは（ｗｈｅｒｅｉｎ）」を簡単にした同等の表現として使用される。さらに、語「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」、および「第３の（ｔｈｉｒｄ）」などは、単に符号として使用され、その対象物に数的な要件、または特定の位置的順序を課すことを意図していない。

本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように本発明を開示している。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例も含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。

１００コモンレール燃料システム（ＣＲＳ）
１０２燃料タンク
１０４低圧燃料ポンプ
１０６制御器
１０８高圧燃料ポンプ
１１０導管
１１２弁
１１４コモン燃料レール
１１６導管
１１８複数の燃料噴射器
１２０エンジンシリンダ
１２２エンジン
１２６圧力センサ
１２８温度センサ
１３０圧力センサ
１３４エンジンセンサ
１３６プロセッサユニット
１３８記憶媒体装置
１４０共通燃料戻り
２００コモンレール燃料システムの複数の燃料噴射器の概略図
２０２第１の噴射器
２０４第１のソレノイド弁
２０６第１のハーネス
２０８第２の噴射器
２１０第２のソレノイド弁
２１２第２のハーネス
２１４共通結合ポイント
３００噴射器回路の概略図
３０２電圧源
３０４ソレノイド／ハーネス
３０６スイッチ
３０８スイッチドライバ
３０９スイッチセレクタ
３１０ターンオン／オフ論理回路
３１２電流測定
４００電流波形のプロット
４０２第１の電流波形
４０４第２の電流波形
４０６調節時間
４０８調節時間
Ｔ０時刻
Ｔ０₁ 時刻
Ｔ０₂ 時刻
Ｔ１時刻
Ｔ２時刻
Ｔ３時刻
５００方法
５０２エンジン運転パラメータ（例えば、燃料レール圧力）を推定および／または測定
５０４各噴射器回路に対するインピーダンスを計算
５０６最大インピーダンスに基づいて電圧源を設定
５０８最大インピーダンスを有するソレノイドに対する上昇時間に等しくなるように各ソレノイドに対する目標上昇時間を設定
５１０各ソレノイドに対する上昇時間を１つまたは複数のセグメントに分割
５１２各セグメントに対する目標時間を設定
５１４線形または非線形
５１６各セグメントに対する目標電流上昇を設定
５１８計算インピーダンスに基づく
６００方法
６０２スイッチをターンオンすることによって電圧源を第１のソレノイドに印加
６０４電流センサによって電流を監視
６０６誤差＞閾値？
６０８回路に印加される電圧源を調節
６１０電流センサによって電流を監視
６１２第２の誤差＞閾値？
６１４回路に印加される電圧源を調節
６１６閾電流に達すると噴射開始
６１８後に続くソレノイドに対して繰り返す
７００電流波形のプロット
７０２電流波形
７０４電流波形
８００方法
８０２スイッチをターンオンすることによって第１のソレノイドに電圧源を印加
８０４電流センサによって電流を監視
８０６第１の目標電流に達したか？
８０８スイッチをターンオフ
８１０第１の目標時間が完了したか？
８１２スイッチをターンオンすることによって第１のソレノイドに電圧を印加し、電流センサによって電流を監視
８１４第２の目標電流に達したか？
８１６スイッチをターンオフ
８１８第２の目標時間が完了したか？
８２０スイッチをターンオンすることによって第１のソレノイドに電圧を印加
８２２閾電流に達すると噴射開始
８２４後に続くソレノイドに対して繰り返す
９００電流波形のプロット
９０２電流波形
９０４電流波形

Claims

第１の燃料噴射器駆動回路につながり、かつ、第１のシリンダに燃料を噴射するように動作可能である第１の燃料噴射器（２０２）と、
前記第１の燃料噴射器駆動回路につながった制御器（１０６）であって、前記第１の燃料噴射器（２０２）の第１の作動信号に対するインピーダンスに少なくとも基づいて、前記第１の燃料噴射器（２０２）の前記第１の作動信号を調節して、前記第１の燃料噴射器（２０２）の調節された第１の作動信号を発生するように構成された制御器（１０６）と
を備えるシステム。
前記制御器（１０６）が、前記第１の燃料噴射器回路の電流上昇の速度を基準電流上昇に追随するように調節することによって、前記第１の燃料噴射器（２０２）の前記第１の作動信号を調節するように構成される、請求項１記載のシステム。
第２の燃料噴射器回路によって制御されて第２のシリンダに燃料を噴射する第２の燃料噴射器（２０８）をさらに備える請求項２記載のシステムであって、前記制御器（１０６）が、前記第１の作動信号に対する前記インピーダンスとは異なる第２の作動信号に対するインピーダンスに少なくとも基づいて、前記第２の燃料噴射器（２０８）の前記第２の作動信号を調節するように構成される、システム。
前記制御器（１０６）が、前記第２の噴射器回路の電流上昇の速度を、前記基準電流上昇に追随するように調節することによって、前記第２の噴射器（２０８）の前記第２の作動信号を調節するように構成され、前記第２の作動信号が、前記第１の作動信号とは異なるように調節される、請求項３記載のシステム。
前記第１の燃料噴射器（２０２）を電源（３０２）につなぐ第１の電線と、前記第２の燃料噴射器（２０８）を前記電源（３０２）につなぐ第２の電線とをさらに備え、前記第２の電線が前記第１の電線より長く、かつ、前記制御器（１０６）が、調節しなければ、電圧が前記第２の燃料噴射器回路に印加されてから前記第２の燃料噴射器（２０８）が開くまでの時間量が長くなることを考慮して、前記第２の作動信号を調節するように構成される、請求項４記載のシステム。
前記制御器（１０６）が、前記第１の燃料噴射器（２０２）の開く時を変える、またはずらすことによって、前記第１の燃料噴射器（２０２）の前記第１の作動信号を調節するように構成される、請求項１記載のシステム。
前記制御器（１０６）が、前記第１の燃料噴射器（２０２）の開く速度を変えることによって、前記第１の燃料噴射器（２０２）の前記第１の作動信号を調節するように構成される、請求項１記載のシステム。
前記第１の燃料噴射器（２０２）が、前記調節された第１の作動信号の受信に反応して燃料を噴射するように構成される、請求項１記載のシステム。
前記インピーダンスが、前記第１の燃料噴射回路の第１の電線のパラメータに少なくとも基づいている、請求項１記載のシステム。
少なくとも第１のシリンダおよび第２のシリンダを有するエンジンと、
燃料を前記第１のシリンダに噴射するための第１の燃料噴射器回路であって、第１のソレノイド、第１のハーネス、第１のスイッチ、および第１の電流センサを含む第１の燃料噴射器回路と、
燃料を前記第２のシリンダに噴射するための第２の燃料噴射器回路であって、第２のソレノイド、第２のハーネス、第２のスイッチ、および第２の電流センサを含む第２の燃料噴射器回路と、
前記第１の燃料噴射器回路に前記第１のスイッチを介してつながり、かつ、前記第２の燃料噴射器回路に前記第２のスイッチを介してつながる電圧源（３０２）と、
前記第１の燃料噴射器回路および前記第２の燃料噴射器回路につながる制御器（１０６）であって、
前記第１の燃料噴射器回路に対する燃料噴射事象の間、前記第１のソレノイドの電流を目標電流に、またはそれより低く維持するために、前記第１の電流センサからの信号に基づいて前記第１のスイッチの変調を調節することによって前記第１のソレノイドに供給される平均電圧を調節し、かつ、
前記第２の燃料噴射器回路に対する燃料噴射事象の間、前記第２のソレノイドの電流を前記目標電流に、またはそれより低く維持するために、前記第２の電流センサからの信号に基づいて前記第２のスイッチの変調を調節することによって前記第２のソレノイドに供給される平均電圧を調節するように構成される制御器（１０６）と
を備えるシステム。
前記第２の燃料噴射器回路のインピーダンスが前記第１の燃料噴射器回路のインピーダンスより大きく、前記第２のスイッチが前記第１のスイッチとは異なるように変調される、請求項１０記載のシステム。
前記第１の燃料噴射事象および前記第２の燃料噴射事象がそれぞれ、少なくとも第１のセグメントおよび第２のセグメントを含む複数のセグメントに分割され、前記目標電流が、前記第１のセグメントに対する基準電流である、請求項１０記載のシステム。
前記制御器（１０６）が、
前記第２のセグメントに対して第２の目標電流を設定し、
前記第１の燃料噴射事象の間、前記第１のソレノイドの電流を前記第２のセグメントに対する前記第２の目標電流に、またはそれより低く維持するために、前記第１の電流センサからの信号に基づいて、前記第１のスイッチの変調を調節することによって前記第１のソレノイドに供給される前記平均電圧を調節し、かつ、
前記第２の燃料噴射事象の間、前記第２のソレノイドの電流を前記第２のセグメントに対する前記第２の目標電流に、またはそれより低く維持するために、前記第２の電流センサからの信号に基づいて、前記第２のスイッチの変調を調節することによって前記第２のソレノイドに供給される前記平均電圧を調節するようにさらに構成される、請求項１２記載のシステム。
前記第１のセグメントと前記第２のセグメントが等しい時間長さをなす、請求項１３記載のシステム。
前記第１のセグメントと前記第２のセグメントが異なる時間長さをなす、請求項１３記載のシステム。
第１のアクチュエータを第１の位置から第２の位置に切り替えるために前記第１のアクチュエータに送られる第１の作動信号に対して第１の遅延時間を決定することと、
第２のアクチュエータを第１の位置から第２の位置に切り替えるために前記第２のアクチュエータに送られる第２の作動信号に対して、前記第１の遅延時間より長い第２の遅延時間を決定することと、
前記第１の遅延時間が前記第２の遅延時間の閾値の範囲内であるように、前記第１の作動信号を調節することと
を含む、制御器（１０６）で実行する方法。
前記第１のアクチュエータが、閉じる第１の位置と開く第２の位置を有する第１の燃料噴射器（２０２）であり、前記第２のアクチュエータが、閉じる第１の位置と開く第２の位置を有する第２の燃料噴射器（２０８）であり、前記第１の燃料噴射器（２０２）の第１の電流上昇時間が、前記第２の燃料噴射器（２０８）の第２の電流上昇時間の５マイクロ秒の範囲内になるように、前記第１の作動信号を調節することをさらに含む、請求項１６記載の方法。
前記第１の遅延時間が、前記第１の燃料噴射器（２０２）を前記制御器（１０６）につなぐ電線の第１の長さに少なくとも部分的に基づき、前記第２の遅延時間が、前記第２の燃料噴射器（２０８）を前記制御器（１０６）につなぐ電線の第２の長さに少なくとも部分的に基づき、前記第２の長さが前記第１の長さより長い、請求項１７記載の方法。
前記第１の作動信号を調節することが、前記第１の燃料噴射器（２０２）の前記第１の電流上昇時間を調節することを含む、請求項１７記載の方法。
前記第１の電流上昇時間を調節することが、測定電流上昇時間と目標電流上昇時間との間の差を決定することと、前記決定された差に基づいて前記第１の燃料噴射器（２０２）のソレノイドに印加される電圧量を調節することとを含む、請求項１９記載の方法。