JP2023018372A - 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法 - Google Patents

燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2023018372A
JP2023018372A JP2021122450A JP2021122450A JP2023018372A JP 2023018372 A JP2023018372 A JP 2023018372A JP 2021122450 A JP2021122450 A JP 2021122450A JP 2021122450 A JP2021122450 A JP 2021122450A JP 2023018372 A JP2023018372 A JP 2023018372A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
current
drive current
discharge port
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021122450A
Other languages
English (en)
Inventor
久雄 小川
Hisao Ogawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority to JP2021122450A priority Critical patent/JP2023018372A/ja
Priority to PCT/JP2022/024918 priority patent/WO2023007999A1/ja
Priority to EP22849074.4A priority patent/EP4339446A1/en
Priority to CN202280042301.3A priority patent/CN117529609A/zh
Priority to KR1020237042114A priority patent/KR20240005031A/ko
Publication of JP2023018372A publication Critical patent/JP2023018372A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0635Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding
    • F02M51/0639Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature acting as a valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
    • F02M63/0021Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means characterised by the arrangement of mobile armatures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2017Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost current or using reference switching
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2048Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit said control involving a limitation, e.g. applying current or voltage limits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2058Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602Fuel pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

【課題】発熱量を抑制することが可能な燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法を提供する。【解決手段】燃料噴射弁は、燃料供給源から供給される燃料が流入する流入口と、流入口から流入した燃料が流通する流路と、流路に接続され燃料を排出する排出口とを有する本体部と、少なくとも一部が磁性体を用いて形成され、排出口を閉塞する位置と開放する位置との間で直線方向に移動可能に配置され、流入口から流入する燃料の圧力により排出口を開放する方向に付勢され、弾性部材により排出口を閉塞する方向に弾性力が付与されたバルブユニットと、コイルを有し、コイルに駆動電流を流すことで電磁力を発生させ、当該電磁力により排出口開く方向にバルブユニットを駆動するソレノイド装置と、流入口に供給される燃料の供給圧に応じて、コイルに流す駆動電流のうち当該駆動電流の供給開始時点を含む所定期間の値を可変に設定する制御部とを備える。【選択図】図3

Description

本開示は、燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法に関する。
ディーゼルエンジン等に適用されるコモンレール式の燃料噴射装置は、燃料ポンプと、コモンレールと、燃料噴射弁とを備える。燃料ポンプは、燃料タンクの燃料を吸入して加圧し、高圧燃料としてコモンレールに供給する。コモンレールは、燃料ポンプから供給された高圧燃料を所定の圧力に保持する。燃料噴射弁は、噴射弁を開閉することで、コモンレールの高圧燃料をディーゼルエンジンの燃焼室に噴射する。
燃料噴射弁は、例えばコアに巻かれたコイルに電流を流すことで電磁力を発生させるソレノイド装置と、磁性体を用いて形成されるバルブユニットとを有する電磁弁を有する。このような電磁弁では、例えばバルブユニットに弾性力を作用させて燃料の流路を押さえる構成とし、ソレノイド装置で電磁力を発生させない場合には当該弾性力により燃料の流路を押さえて閉じた状態とする。また、ソレノイド装置により電磁力を発生させる場合には、当該電磁力によりソレノイド装置のコア側にバルブユニットを引き寄せ、バルブユニットを流路から離すことで流路を開いた状態とする(例えば、特許文献1等参照)。
特開2010-101349号公報
上記のような電磁弁において、大きな電磁力を生じさせるためには、コイルに流す駆動電流を高くする必要がある。コイルに高い値の駆動電流を流す場合、コイルでの発熱量が大きくなり、ソレノイドにおける熱負荷が高くなる。このため、大きな電磁力を生じさせる必要のあるソレノイド装置では、コイルを冷却する冷却機構を別途設ける必要が生じてしまう。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、発熱量を抑制することが可能な燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法を提供することを目的とする。
本開示に係る燃料噴射弁は、燃料供給源から供給される燃料が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記燃料が流通する流路と、前記流路に接続され前記燃料を排出する排出口とを有する本体部と、少なくとも一部が磁性体を用いて形成され、前記排出口を閉塞する位置と開放する位置との間で直線方向に移動可能に配置され、前記流入口から流入する前記燃料の圧力により前記排出口を開放する方向に付勢され、弾性部材により前記排出口を閉塞する方向に弾性力が付与されたバルブユニットと、コイルを有し、前記コイルに駆動電流を流すことで電磁力を発生させ、当該電磁力により前記排出口開く方向に前記バルブユニットを駆動するソレノイド装置と、前記流入口に供給される前記燃料の供給圧に応じて、前記コイルに流す前記駆動電流のうち当該駆動電流の供給開始時点を含む所定期間の値を可変に設定する制御部とを備える。
本開示に係る燃料噴射弁の駆動方法は、燃料供給源から供給される燃料が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記燃料が流通する流路と、前記流路に接続され前記燃料を排出する排出口とを有する本体部と、少なくとも一部が磁性体を用いて形成され、前記排出口を閉塞する位置と開放する位置との間で直線方向に移動可能に配置され、前記流入口から流入する前記燃料の圧力により前記排出口を開放する方向に付勢され、弾性部材により前記排出口を閉塞する方向に弾性力が付与されたバルブユニットと、コイルを有し、前記コイルに駆動電流を流すことで電磁力を発生させ、当該電磁力により前記排出口を開く方向に前記バルブユニットを駆動するソレノイド装置と、を備える燃料噴射弁の駆動方法であって、前記流入口に供給される前記燃料の供給圧を取得するステップと、前記供給圧に基づいて、前記コイルに流す前記駆動電流のうち当該駆動電流の供給開始時点を含む所定期間の値を設定するステップとを含む。
本開示によれば、発熱量を抑制することが可能な燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法を提供することができる。
図1は、本実施形態の燃料噴射装置の一例を示す概略構成図である。 図2は、燃料噴射弁の一例を示す縦断面図である。 図3は、電磁弁の一例を示す縦断面図である。 図4は、コイルに供給する駆動電流のプロファイルの一例を示す図である。 図5は、駆動電流制御部により制御される駆動電流の例を示す図である。 図6は、記憶部に記憶されるデータテーブルの一例を示す図である。 図7は、電磁弁の動作の一例を示す縦断面図である。 図8は、本実施形態に係る燃料噴射装置の動作の一例を示すフローチャートである。
以下、本開示に係るソレノイド装置及び燃料噴射装置の電磁弁の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本実施形態の燃料噴射装置10の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、燃料噴射装置10は、ディーゼルエンジン(内燃機関)に搭載される。燃料噴射装置10は、燃料ポンプ11と、コモンレール12と、複数の燃料噴射弁13とを備える。
燃料ポンプ11は、燃料ラインL11を介して燃料タンク14が接続される。燃料ポンプ11は、燃料タンク14に貯留されている燃料を燃料ラインL11から吸入し、加圧して高圧燃料を生成する。燃料ポンプ11は、燃料高圧ラインL12を介してコモンレール12が接続される。本実施形態において、燃料ポンプ11は、燃料が供給される燃料供給源である。コモンレール12は、燃料ポンプ11から供給された高圧燃料を所定の圧力に保持する。コモンレール12は、複数(本実施形態では、4個)の燃料供給ラインL13を介して燃料噴射弁13がそれぞれ接続される。燃料噴射弁13は、電磁弁を開閉することで、コモンレール12の高圧燃料をディーゼルエンジンの各シリンダ(燃焼室)に噴射する。
図2は、燃料噴射弁13の一例を示す縦断面図である。図2に示すように、燃料噴射弁13は、中心軸AXの軸線方向に延びた形状であり、本体部20と、電磁弁40と、制御部50とを有する。以下、燃料噴射弁13の構成を説明するにあたり、中心軸AXの軸線方向のうち燃料噴射口30側を先端側と表記し、電磁弁40側を基端側と表記する。
本体部20は、ケーシング21と、ピストン弁22とを有する。ケーシング21は、燃料流入口24と、噴射側流路25と、制御側流路26と、噴射側圧力室27と、制御側圧力室28と、シリンダ室29と、燃料噴射口30と、燃料排出口31と、電磁弁側圧力室32と、センサ33とを有する。
燃料流入口24は、燃料供給ラインL13からの燃料が流入する。噴射側流路25は、燃料流入口24と噴射側圧力室27とを接続する。制御側流路26は、燃料流入口24と制御側圧力室28とを接続する。
噴射側圧力室27は、燃料噴射口30に接続される。燃料噴射口30は、ケーシング21の先端側の端部に配置され、ディーゼルエンジンの各シリンダに向けて燃料を噴出する。
制御側圧力室28は、燃料排出口31に接続される。燃料排出口31は、ケーシング21の基端側の端部に配置され、電磁弁側圧力室32に接続される。電磁弁側圧力室32は、電磁弁40(後述する空間部46d)に接続される。
シリンダ室29は、噴射側圧力室27及び制御側圧力室28に接続される。シリンダ室29は、ピストン弁22を収容する。シリンダ室29は、流路29aを介して電磁弁側圧力室32に接続される。
ピストン弁22は、シリンダ室29に収容され、噴射側圧力室27側又は制御側圧力室28側に移動可能に設けられる。ピストン弁22は、ばね座部材22aと、制御側ピストン部材22bと、連結部材22cと、弁体22dとを有する。なお、ばね座部材22a、制御側ピストン部材22b及び連結部材22cは、一体である。ばね座部材22aは、後述する弾性部材23の弾性力を受ける。制御側ピストン部材22bは、制御側圧力室28の圧力を受ける。連結部材22cは、ばね座部材22aと制御側ピストン部材22bとを連結する。弁体22dは、ばね座部材22aから中心軸AXの軸線方向の先端側に向けて突出する。弁体22dは、各圧力室からの受圧力と弾性力との合力により、ばね座部材22aと当接する。弁体22dは、先端部が燃料噴射口30を閉塞可能な形状に形成される。弁体22dは、噴射側圧力室27の圧力を受ける。
噴射側圧力室27の圧力が制御側圧力室28の圧力と弾性部材23の弾性力との合力よりも小さい場合、ピストン弁22は、噴射側圧力室27側に押圧された状態となる。この場合、弁体22dにより燃料噴射口30が閉塞された状態となる。この状態から、噴射側圧力室27の圧力が制御側圧力室28の圧力と弾性部材23の弾性力との合力よりも大きくなった場合、ピストン弁22は、制御側圧力室28側に押圧された状態となる。この場合、弁体22dが燃料噴射口30から離れ、燃料噴射口30が開いた状態となる。
センサ33は、燃料流入口24に供給される燃料の圧力である供給圧を検出する。センサ33は、例えばコモンレール12の圧力(レール圧)を供給圧として検出する構成であってもよい。センサ33は、検出結果である供給圧を制御部50に送信する。
電磁弁40は、ソレノイド装置41と、バルブユニット42とを有する。図3は、電磁弁40の一例を示す縦断面図である。図3は、図2の一部を拡大して示している。図3に示すように、ソレノイド装置41は、電磁力によりバルブユニット42を中心軸AXの軸線方向に沿って駆動する。ソレノイド装置41は、コア43と、コイル44と、ケーシング45と、筒状部材46と、端子固定部材47とを有する。
コア43は、筒状部43aと、フランジ部43bと、側面部43cとを有する。筒状部43aは、例えば円筒状に形成される。フランジ部43bは、例えば円板状であり、コア43の基端側に配置される。筒状部43a及びフランジ部43bは、それぞれ中心軸が燃料噴射弁13の中心軸AXと一致するように配置される。
側面部43cは、筒状部43aを内包する円筒状である。側面部43cは、筒状部43aとの間に径方向に間隔を空けて配置され、先端側に向けて延びている。筒状部43a、フランジ部43b及び側面部43cは、磁性体を用いて形成される。コア43は、筒状部43a、フランジ部43b及び側面部43cで囲まれた空間にコイル44を収容する。コア43において、コイル44が配置される空間は、封止部49により封止される。封止部49は、例えば樹脂材料を用いて形成される。また、端子固定部材47は、中心軸AXの軸線方向についてコア43と後述するケーシング45との間に配置され、コイル44に接続される端子44aを固定する。なお、端子44aは、ケーシング45を貫通して外部に引き出される。端子固定部材47は、例えば樹脂材料等を用いて形成される。
コイル44は、筒状部43aに巻かれた状態で配置される。コイル44は、後述するケーシング45を貫通して不図示の電源部に接続される。ソレノイド装置41は、コイル44に電流を流すことにより電磁力を発生させる。
ケーシング45は、コア43及びコイル44を収容する。ケーシング45は、例えば樹脂材料を用いて形成される。ケーシング45は、後述する弾性部材48を支持する支持部45aを有する。
筒状部材46は、コア43の内周側に配置される。筒状部材46は、例えば金属材料を用いて形成される。筒状部材46は、非磁性体の金属であってもよい。筒状部材46は、例えば円筒状であり、中心軸が燃料噴射弁13の中心軸AXと一致するように配置される。筒状部材46は、先端側の端面46bがバルブユニット42に接触可能となる位置に配置される。本実施形態において、端面46bは、例えばコア43の側面部43cの先端側端面及び封止部49の先端側端面と面一状態となっている。
弾性部材48は、基端側の端部がケーシング45の支持部45aに支持された状態で筒状部材46の内周側に収容される。弾性部材48は、バルブユニット42に対して中心軸AXの軸線方向の先端側に向けた弾性力を付与する。
バルブユニット42は、ソレノイド装置41により生じる電磁力により中心軸AXの軸線方向に移動する。バルブユニット42は、アーマチャ42aと、弁体42bと、段部42cとを有する。アーマチャ42aは、磁性体を用いて形成される。アーマチャ42aは、例えば円板状である。アーマチャ42aは、ソレノイド装置41のコア43の先端側の端部と対向して配置される。弁体42bは、アーマチャ42aから先端側に向けて延びている。弁体42bは、先端部が燃料排出口31を閉塞可能な形状に形成される。弁体42bは、磁性体で形成されてもよいし、非磁性体で形成されてもよい。段部42cは、アーマチャ42aの中央部がソレノイド装置41側に突出した状態で形成される。段部42cは、バルブユニット42がソレノイド装置41側に引き付けられる際、筒状部材46の端面46bに接触する形状及び寸法に形成される。また、段部42cは、弾性部材48からの弾性力を受ける。弾性部材48の弾性力は、段部42cを介してアーマチャ42a及び弁体42bに伝達される。アーマチャ42a及び弁体42bは、中心軸AXの軸線方向の先端側に向けて弾性部材48の弾性力が付与される。
制御部50は、ソレノイド装置41の動作を制御する。制御部50は、CPU(Central Processing Unit)等の処理装置と、RAM(Random Access Memory)又はROM(Read Only Memory)等の記憶装置を有する。制御部50は、供給圧取得部51と、駆動電流制御部52と、記憶部53とを有する。
供給圧取得部51は、燃料流入口24に供給される燃料の供給圧を取得する。供給圧取得部51は、センサ33の検出結果を供給圧として取得することができる。また、供給圧取得部51は、燃料噴射装置10を制御するECU(Electronic Control Unit:不図示)から燃料噴射装置10の運転内容を示す運転マップを取得可能であってもよい。この場合、供給圧取得部51は、取得した運転マップに基づいて供給圧を抽出し、抽出した供給圧を取得する構成であってもよい。
駆動電流制御部52は、供給圧取得部51で取得された供給圧に応じて、ソレノイド装置41のコイル44に供給する駆動電流を制御する。図4は、コイル44に供給する駆動電流のプロファイルの一例を示す図である。図4に示すように、駆動電流Iは、突入電流I1と、プルアップ電流I2と、ホールド電流I3とを含む。
突入電流I1は、時系列で供給開始時点t0を含む最初の期間である突入期間t1にコイル44に流す。突入電流I1は、例えば図4に示すように、制御信号として周期が突入期間t1の全体に亘るパルス信号により生成される。突入電流I1は、燃料排出口31を閉塞しているバルブユニット42を引き離す電磁力を発生させるための駆動電流となる。
プルアップ電流I2は、突入電流I1を流した後、つまり突入期間t1の経過後のプルアップ期間t2にコイル44に流す。プルアップ電流I2は、ピーク時の電流値の大きさが突入電流I1よりも低くなっている。プルアップ電流I2は、燃料排出口31から引き離されたバルブユニット42をコア43側に引き寄せる電磁力を発生させるための駆動電流となる。プルアップ電流I2は、制御信号として複数のパルス信号により生成される。
ホールド電流I3は、プルアップ電流I2を流した後、つまりプルアップ期間t2の経過後のホールド期間t3にコイル44に流す。ホールド電流I3は、制御信号として複数のパルス信号により生成される。ホールド電流I3は、コア43側に引き寄せたバルブユニット42を保持する電磁力を発生させるための駆動電流となる。ホールド電流I3は、ピーク時の電流値の大きさが突入電流I1及びプルアップ電流I2よりも低くなっている。
駆動電流制御部52は、取得された供給圧に応じて、駆動電流Iのうち供給開始時点t0を含む所定期間における値を可変に設定する。駆動電流制御部52は、取得された供給圧が高いほど、所定期間の駆動電流Iの値が小さくなるようにし、取得された供給圧が低いほど、所定期間の駆動電流Iの値が大きくなるようにする。
図5は、駆動電流制御部52により制御される駆動電流の例を示す図である。図5に示すように、駆動電流制御部52は、駆動電流Iのうち、供給開始時点t0を含む所定期間として、例えば突入期間t1及びプルアップ期間t2の値を可変に設定することができる。図5に示すように、駆動電流制御部52は、取得された供給圧が高いほど、突入期間t1の突入電流I1及びプルアップ期間t2のプルアップ電流I2の値を小さくすることができる(駆動電流IA)。また、駆動電流制御部52は、取得された供給圧が低いほど、突入期間t1の突入電流I1及びプルアップ期間t2のプルアップ電流I2の値を大きくすることができる(駆動電流IB)。駆動電流I、IA、IBの値は、発生する電磁力によりバルブユニット42をコア43側に引き寄せることが可能となるように設定することができる。つまり、駆動電流I、IA、IBの値は、バルブユニット42に対して先端側に向けて作用する力(制御側圧力室28からの受圧力)よりも、バルブユニット42に対して基端側に向けて作用する力(弾性部材48からの弾性力、ソレノイド装置41で生じる電磁力)の方が大きくなるように設定することができる。なお、駆動電流制御部52は、図5に示すような突入電流I1及びプルアップ電流I2を3段階に制御する構成に限定されず、2段階又は4段階以上に制御する構成であってもよい。
記憶部53は、各種情報を記憶する。記憶部53は、例えばハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等のストレージを有している。なお、記憶部53として、リムーバブルディスク等の外部記憶媒体が用いられてもよい。本実施形態において、記憶部53は、取得された供給圧と駆動電流Iとの対応関係を規定するデータテーブルを記憶する。図6は、記憶部53に記憶されるデータテーブルの一例を示す図である。図6に示すように、記憶部53は、供給圧ごとに駆動電流の値が対応付けられたデータテーブルを記憶する。上記した駆動電流制御部52は、記憶部53に記憶されるデータテーブルに基づいて、供給圧に対応する駆動電流の値を設定することができる。
上記のように構成された燃料噴射弁13の動作を説明する。ソレノイド装置41のコイル44に電流を流さない場合、ソレノイド装置41において電磁力が発生しない。この場合、バルブユニット42は、弾性部材48の弾性力により弁体42bが燃料排出口31を先端側に押さえる。これにより、燃料排出口31が閉塞した状態となる。
燃料排出口31が閉塞された状態においては、制御側圧力室28の圧力と弾性部材23の弾性力との合力が噴射側圧力室27の圧力よりも大きくなる。このため、ピストン弁22は、燃料噴射口30を押さえて閉塞した状態となる。
また、ソレノイド装置41のコイル44に電流を流した場合、ソレノイド装置41において電磁力が発生する。図7は、電磁弁40の動作の一例を示す縦断面図である。図7では、コイル44に電流を流した場合の例を示している。図7に示すように、ソレノイド装置41において電磁力が生じた場合、バルブユニット42は、当該電磁力によりアーマチャ42aがコア43側に引き寄せられ、弁体42bが燃料排出口31から離れる。これにより、燃料排出口31が開いた状態となる。
燃料排出口31が開くことにより、制御側圧力室28の圧力が低下する。制御側圧力室28の受圧力と弾性部材23の弾性力との合力が噴射側圧力室27の受圧力よりも小さくなった場合、ピストン弁22が制御側圧力室28側に移動する。この場合、ピストン弁22の弁体22dが燃料噴射口30から離れて燃料噴射口30が開いた状態となる。燃料噴射口30が開いた状態となった場合、燃料流入口24から噴射側流路25を流通して噴射側圧力室27に流入した燃料が燃料噴射口30から噴射される。
上記動作において、バルブユニット42がソレノイド装置41の電磁力によりコア43側に引き寄せられる場合、図7に示すように、バルブユニット42の段部42cが筒状部材46の端面46bに接触する。この場合において、筒状部材46は、バルブユニット42の基端側に向けた移動を規制するストッパとして機能する。
また、上記動作において、制御側圧力室28の圧力は、燃料噴射弁13の燃料流入口24に供給される燃料の供給圧に応じて変化する。つまり、供給圧が大きいほど制御側圧力室28の圧力が大きくなり、供給圧が小さいほど制御側圧力室28の圧力が小さくなる。制御側圧力室28の圧力が大きいと、バルブユニット42に対してコア43側への付勢力が大きくなる。また、制御側圧力室28の圧力が小さいと、バルブユニット42に対してコア43側への付勢力が小さくなる。
ソレノイド装置41で電磁力が発生していない場合、バルブユニット42には、弾性部材48からの弾性力と制御側圧力室28の圧力とが作用している。弾性部材48は、この状態においてバルブユニット42が燃料排出口31を閉塞した状態を維持できるように、制御側圧力室28で生じうる受圧力よりも大きい弾性力をバルブユニット42に付与する構成となっている。
近年では、燃料噴射装置10の運転時において、コモンレール12における供給圧の最大値をより高くして運転すること、つまりコモンレール12の高圧化が求められている。コモンレール12を高圧化させる場合、燃料排出口31が供給圧で開いてしまうことを防ぐため、バルブユニット42に作用させる弾性部材48の弾性力を供給圧の最大値に対応して大きくする必要がある。
一方、燃料噴射装置10を運転する場合においては、例えば供給圧を低くして運転する期間は存在する。供給圧が低い場合、制御側圧力室28の圧力が低くなる。弾性部材48の弾性力が供給圧の最大値に対応して設定されているため、バルブユニット42を燃料排出口31から引き離すには、より大きな電磁力を発生させる必要がある。つまり、コイル44により大きな電流を流す必要がある。
上記のようにコイル44に大きな値の駆動電流を流す場合、コイル44での発熱量が大きくなり、ソレノイド装置41における熱負荷が高くなる。このような大きな電磁力を生じさせる必要のあるソレノイド装置41では、当該ソレノイド装置41を冷却する冷却機構が別途必要になる。
これに対して、本実施形態に係る燃料噴射装置10では、燃料流入口24に供給される燃料の供給圧に応じてコイル44に流す駆動電流を調整することにより、コイル44での発熱量を抑制することが可能である。制御部50は、燃料流入口24に供給される燃料の供給圧に応じて、コイル44に流す駆動電流のうち当該駆動電流の供給開始時点t0を含む所定期間の値を可変に設定する。
図8は、本実施形態に係る燃料噴射装置10の動作の一例を示すフローチャートである。図8に示すように、制御部50の供給圧取得部51は、燃料流入口24に供給される燃料の供給圧を取得する(ステップS10)。供給圧取得部51は、センサ33の検出結果及び不図示のECUの運転マップから抽出される供給圧の少なくとも一方を取得する。
次に、駆動電流制御部52は、取得された供給圧に基づいて、記憶部53に記憶されるデータテーブルから、供給圧に対応する駆動電流Iを選択する(ステップS20)。駆動電流Iを選択した後、駆動電流制御部52は、選択した駆動電流Iがコイル44に流れるように制御する(ステップS30)。
この制御により、燃料流入口24に供給される燃料の供給圧に応じて、バルブユニット42をコア43側に引き寄せるための必要最小限の電磁力が発生するようにコイル44に駆動電流を流すことができる。このため、供給圧によらず一定の駆動電流を供給する従来の構成に比べて、コイル44における発熱量が減少することになる。
以上のように、本実施形態に係る燃料噴射弁13は、燃料ポンプ11から供給される燃料が流入する燃料流入口24と、燃料流入口24から流入した燃料が流通する流路(噴射側流路25、制御側流路26)と、当該流路(25、26)に接続され燃料を排出する燃料排出口31とを有する本体部20と、少なくとも一部が磁性体を用いて形成され、燃料排出口31を閉塞する位置と開放する位置との間で直線方向に移動可能に配置され、燃料流入口24から流入する燃料の圧力により燃料排出口31を開放する方向に付勢され、弾性部材48により燃料排出口31を閉塞する方向に弾性力が付与されたバルブユニット42と、コイル44を有し、コイル44に駆動電流を流すことで電磁力を発生させ、当該電磁力により燃料排出口31を開く方向にバルブユニット42を駆動するソレノイド装置41と、燃料流入口24に供給される燃料の供給圧に応じて、コイル44に流す駆動電流のうち当該駆動電流の供給開始時点t0を含む所定期間の値を可変に設定する制御部50とを備える。
また、本実施形態に係る燃料噴射弁13の制御方法は、燃料ポンプ11から供給される燃料が流入する燃料流入口24と、燃料流入口24から流入した燃料が流通する噴射側流路25、制御側流路26と、噴射側流路25、制御側流路26に接続され燃料を噴射する燃料排出口31とを有する本体部20と、磁性体を用いて形成され、燃料排出口31を閉塞する位置と開放する位置との間で直線方向に移動可能に配置され、燃料流入口24から流入する燃料の圧力により燃料排出口31を開放する方向に付勢され、弾性部材48により燃料排出口31を閉塞する方向に弾性力が付与されたバルブユニット42と、コイル44を有し、コイル44に駆動電流を流すことで電磁力を発生させ、当該電磁力により燃料排出口31を開く方向にバルブユニット42を駆動するソレノイド装置41と、を備える燃料噴射弁の駆動方法であって、燃料流入口24に供給される燃料の供給圧を取得するステップと、供給圧に基づいて、コイル44に流す駆動電流のうち当該駆動電流の供給開始時点t0を含む所定期間の値を設定するステップとを含む。
この構成によれば、燃料流入口24に供給される燃料の供給圧に応じて、バルブユニット42をコア43側に引き寄せるための必要最小限の電磁力が発生するようにコイル44に流す駆動電流を設定することができる。これにより、コイル44における発熱量を抑制することが可能となる。
本実施形態に係る燃料噴射弁13において、制御部50は、供給圧が高いほど所定期間の駆動電流の値を小さくし、供給圧が低いほど所定期間の駆動電流の値を大きくする。この構成によれば、バルブユニット42をコア43側に引き寄せるための必要最小限の電磁力をより確実に発生させることができる。
本実施形態に係る燃料噴射弁13において、駆動電流は、時系列で供給開始時点t0を含む最初の期間である突入期間t1にコイル44に流す突入電流I1と、突入電流I1を流した後のプルアップ期間t2に流すプルアップ電流I2と、プルアップ電流I2を流した後のホールド期間t3に流すホールド電流I3とを含み、制御部50は、供給圧が高いほど突入電流I1及びプルアップ電流I2の値を小さくし、供給圧が低いほど突入電流I1及びプルアップ電流I2の値を大きくする。この構成によれば、バルブユニット42をコア43側に引き寄せるための必要最小限の電磁力を効率的に発生させることができる。
本実施形態に係る燃料噴射弁13において、供給圧を検出するセンサ33を更に備え、制御部50は、センサ33の検出結果に基づいて所定期間の駆動電流の値を設定する。この構成によれば、センサ33の検出結果に応じて柔軟に駆動電流の値を設定することができる。
本実施形態に係る燃料噴射弁13において、制御部50は、燃料ポンプ11の運転内容を示す運転マップを取得可能であり、取得した運転マップに基づいて供給圧を抽出し、抽出した供給圧に基づいて所定期間の駆動電流の値を設定する。この構成によれば、運転マップに基づいて供給圧を抽出することで、運転状況に応じた駆動電流の値を設定することができる。
本実施形態に係る燃料噴射弁13において、供給圧と駆動電流との対応関係を規定するデータテーブルを記憶する記憶部53を更に備え、制御部50は、記憶部53に記憶されるデータテーブルに基づいて、供給圧に対応する所定期間の駆動電流を設定する。この構成によれば、供給圧に対応する駆動電圧を効率的に設定することができる。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、電磁弁40が燃料噴射装置10のうち燃料噴射弁13に設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。電磁弁40は、燃料噴射装置10の他の部位に設けられてもよい。
また、燃料噴射装置10の形態や燃料ポンプ11の形態は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、コモンレール12や燃料噴射弁13の数、燃料ポンプ11の接続位置等については、適宜設定することができる。
また、上記実施形態では、駆動電流Iのうち突入電流I1及びプルアップ電流I2を可変に設定可能である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ホールド電流I3を可変に設定可能であってもよい。また、突入電流I1のみが下辺に設定可能であってもよい。
10 燃料噴射装置
11 燃料ポンプ
12 コモンレール
13 燃料噴射弁
14 燃料タンク
20 本体部
21,45 ケーシング
22 ピストン弁
22a ばね座部材
22b 制御側ピストン部材
22c 連結部材
22d,42b 弁体
23,48 弾性部材
24 燃料流入口
25 噴射側流路
26 制御側流路
27 噴射側圧力室
28 制御側圧力室
29 シリンダ室
30 燃料噴射口
31 燃料排出口
32 電磁弁側圧力室
33 センサ
40 電磁弁
41 ソレノイド装置
42 バルブユニット
42a アーマチャ
43 コア
43a 筒状部
43b フランジ部
43c 側面部
44 コイル
44a 端子
45a 支持部
46 筒状部材
46b 端面
47 端子固定部材
49 封止部
50 制御部
51 供給圧取得部
52 駆動電流制御部
53 記憶部
AX 中心軸
I,IA,IB 駆動電流
I1 突入電流
I2 プルアップ電流
I3 ホールド電流
L11 燃料ライン
L12 燃料高圧ライン
L13 燃料供給ライン
t0 供給開始時点
t1 突入期間
t2 プルアップ期間
t3 ホールド期間

Claims (7)

  1. 燃料供給源から供給される燃料が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記燃料が流通する流路と、前記流路に接続され前記燃料を排出する排出口とを有する本体部と、
    少なくとも一部が磁性体を用いて形成され、前記排出口を閉塞する位置と開放する位置との間で直線方向に移動可能に配置され、前記流入口から流入する前記燃料の圧力により前記排出口を開放する方向に付勢され、弾性部材により前記排出口を閉塞する方向に弾性力が付与されたバルブユニットと、
    コイルを有し、前記コイルに駆動電流を流すことで電磁力を発生させ、当該電磁力により前記排出口開く方向に前記バルブユニットを駆動するソレノイド装置と、
    前記流入口に供給される前記燃料の供給圧に応じて、前記コイルに流す前記駆動電流のうち当該駆動電流の供給開始時点を含む所定期間の値を可変に設定する制御部と
    を備える燃料噴射弁。
  2. 前記制御部は、前記供給圧が高いほど前記所定期間の前記駆動電流の値を小さくし、前記供給圧が低いほど前記所定期間の前記駆動電流の値を大きくする
    請求項1に記載の燃料噴射弁。
  3. 前記駆動電流は、時系列で前記供給開始時点を含む最初の期間である突入期間に前記コイルに流す突入電流と、前記突入電流を流した後のプルアップ期間に流すプルアップ電流と、前記プルアップ電流を流した後のホールド期間に流すホールド電流とを含み、
    前記制御部は、前記供給圧が高いほど前記突入電流及び前記プルアップ電流の値を小さくし、前記供給圧が低いほど前記突入電流及び前記プルアップ電流の値を大きくする
    請求項2に記載の燃料噴射弁。
  4. 前記供給圧を検出するセンサを更に備え、
    前記制御部は、前記センサの検出結果に基づいて前記所定期間の前記駆動電流の値を設定する
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
  5. 前記制御部は、前記燃料供給源の運転内容を示す運転マップを取得可能であり、取得した運転マップに基づいて前記供給圧を抽出し、抽出した前記供給圧に応じて前記所定期間の前記駆動電流の値を設定する
    請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
  6. 前記供給圧と前記駆動電流との対応関係を規定するデータテーブルを記憶する記憶部を更に備え、
    前記制御部は、前記記憶部に記憶される前記データテーブルに基づいて、前記供給圧に対応する前記所定期間の前記駆動電流を設定する
    請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
  7. 燃料供給源から供給される燃料が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記燃料が流通する流路と、前記流路に接続され前記燃料を排出する排出口とを有する本体部と、
    少なくとも一部が磁性体を用いて形成され、前記排出口を閉塞する位置と開放する位置との間で直線方向に移動可能に配置され、前記流入口から流入する前記燃料の圧力により前記排出口を開放する方向に付勢され、弾性部材により前記排出口を閉塞する方向に弾性力が付与されたバルブユニットと、
    コイルを有し、前記コイルに駆動電流を流すことで電磁力を発生させ、当該電磁力により前記排出口を開く方向に前記バルブユニットを駆動するソレノイド装置と、を備える燃料噴射弁の駆動方法であって、
    前記流入口に供給される前記燃料の供給圧を取得するステップと、
    前記供給圧に基づいて、前記コイルに流す前記駆動電流のうち当該駆動電流の供給開始時点を含む所定期間の値を設定するステップと
    を含む燃料噴射弁の駆動方法。
JP2021122450A 2021-07-27 2021-07-27 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法 Pending JP2023018372A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021122450A JP2023018372A (ja) 2021-07-27 2021-07-27 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法
PCT/JP2022/024918 WO2023007999A1 (ja) 2021-07-27 2022-06-22 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法
EP22849074.4A EP4339446A1 (en) 2021-07-27 2022-06-22 Fuel injection valve, and method for driving fuel injection valve
CN202280042301.3A CN117529609A (zh) 2021-07-27 2022-06-22 燃料喷射阀及燃料喷射阀的驱动方法
KR1020237042114A KR20240005031A (ko) 2021-07-27 2022-06-22 연료 분사 밸브 및 연료 분사 밸브의 구동 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021122450A JP2023018372A (ja) 2021-07-27 2021-07-27 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023018372A true JP2023018372A (ja) 2023-02-08

Family

ID=85086667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021122450A Pending JP2023018372A (ja) 2021-07-27 2021-07-27 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4339446A1 (ja)
JP (1) JP2023018372A (ja)
KR (1) KR20240005031A (ja)
CN (1) CN117529609A (ja)
WO (1) WO2023007999A1 (ja)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4144360B2 (ja) * 2002-01-18 2008-09-03 株式会社デンソー 蓄圧式燃料噴射装置
JP2006200478A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Denso Corp 燃料噴射装置
JP4640279B2 (ja) * 2006-07-17 2011-03-02 株式会社デンソー 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5101456B2 (ja) 2008-10-21 2012-12-19 三菱重工業株式会社 ソレノイド式電磁弁装置
JP2011099358A (ja) * 2009-11-04 2011-05-19 Nippon Soken Inc 燃料噴射弁

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240005031A (ko) 2024-01-11
EP4339446A1 (en) 2024-03-20
CN117529609A (zh) 2024-02-06
WO2023007999A1 (ja) 2023-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2362039C2 (ru) Способ управления насосным узлом
US6546918B2 (en) Variable delivery type fuel supply apparatus
JP2008095521A (ja) 電磁弁装置およびそれを用いた燃料噴射システム
US6398511B1 (en) Fuel injection driver circuit with energy storage apparatus
EP0905719B1 (en) Control method
JP2006097659A (ja) 燃料噴射弁
WO2023007999A1 (ja) 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の駆動方法
US9777662B2 (en) Method and device for operating a fuel delivery device of an internal combustion engine
JP2014218977A (ja) 燃料噴射制御装置および燃料噴射システム
JPWO2016136392A1 (ja) 燃料噴射装置、燃料噴射装置の制御装置、燃料噴射装置の制御方法、燃料噴射システム
CN104884782B (zh) 流体喷射阀的电磁致动器组件和操作流体喷射阀的方法
JP2019027408A (ja) 電磁弁駆動装置
JP5157984B2 (ja) 電磁駆動装置
CN108779747B (zh) 燃料喷射装置
WO2023007998A1 (ja) ソレノイド装置及び燃料噴射装置の電磁弁
JP2009150358A (ja) 燃料噴射弁
JPH1193799A (ja) 燃料噴射弁およびこれを用いる燃料噴射システム
JP6295703B2 (ja) 調圧弁
JP2001193604A (ja) 内燃機関用の燃料噴射装置
JP2001263141A (ja) 電磁式燃料噴射装置
CN107975449B (zh) 电磁致动器
JP2017096233A (ja) 燃料噴射制御装置および燃料噴射システム
JP2023018273A (ja) ソレノイド装置及び燃料噴射装置の電磁弁
JPH06193531A (ja) 燃料噴射装置
JP2004251149A (ja) 燃料噴射装置

Legal Events

Date Code Title Description
A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20240527