JP3165930B2

JP3165930B2 - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP3165930B2
Application number: JP10068992A
Authority: JP
Inventors: 卓史大石; 光弘藤田; 聡矢島
Original assignee: Bosch Corp; Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JPH05272392A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関へ供給する
燃料噴射量を、燃料噴射ポンプの圧縮室に通じる燃料供
給通路に設けられた電磁弁の開閉制御により調節するよ
うにした燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の燃料噴射装置としては、例えば
特開昭６３−２１３４６号公報に示されるものが公知と
なっており、噴射量が電磁弁の実閉弁時間によって決定
されることから、電磁弁の着座を検出し、この着座時期
から実閉弁時間をカウントするようにしたものである。

【０００３】このために、この燃料噴射装置には、電磁
弁が駆動パルスの印加に応答して実際に閉じられたタイ
ミングを検出するための実閉弁検出部が設けられてお
り、この実閉弁検出部は、駆動パルスに応答し励磁コイ
ルに流れる電流波形に相応した電圧信号を得るための電
圧検出回路と、電圧検出回路からの出力電圧を微分する
ための微分回路とを有している。

【０００４】したがって、微分回路からは、励磁電流の
レベルが急激に減少することに応答して、そのタイミン
グを示す微分出力が得られ、この微分出力から実閉弁タ
イミングを得るようにしたものである。これによって、
電磁弁には、電磁弁の閉弁遅れ時間と、実閉弁時間を加
えた時間、駆動電圧が印加されるようになり、所望の噴
射量が確保できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電磁弁各々
は、特性のズレ及び駆動電圧の変化等の理由により、着
座までの時間に誤差が生じる場合がある。この場合、例
えば、駆動電圧Ｖｄを電磁弁に印加した場合、ある電磁
弁（第１の電磁弁）においては、図６に示すように、閉
弁遅れ時間はＴ_V1となり、また別の電磁弁（第２の電磁
弁）においては、閉弁遅れ時間が前記Ｔ_V1より長いＴ_V2
となる場合が生じてくる。

【０００６】第１の電磁弁の場合、閉弁遅れ時間がＴ_V1
と短いため、目標噴射量から演算される出力時間Ｔｑと
の和によって設定される駆動パルス巾はＴｄ₁となり、
駆動パルスは図６（ａ）で示すものとなる。尚、この駆
動パルスによって駆動電流は図６（ｂ）で示すものとな
り、電磁弁の動きは、図６（ｃ）で示すようになる。こ
のために、プリフローＱ_P1は、図６（ｃ）において斜線
で示す部分となる。

【０００７】これに対して、第２の電磁弁の場合、第１
の電磁弁に比べて閉弁遅れ時間Ｔ_V2が長いために、図６
（ｄ）で示す駆動パルス巾はＴｄ₂と長くなり、プリフ
ローＱ_P2は図６（ｆ）の斜線で示すように前記プリフロ
ーＱ_P1に比べて多くなる。尚、図６（ｅ）は図６（ｄ）
で示す駆動パルスが印加された場合の駆動電流のタイミ
ングチャートである。

【０００８】以上のように、閉弁遅れ時間が各電磁弁間
で異なった場合、出力時間が一定であっても、プリフロ
ーや駆動パルス巾が異なることとなるために、各燃料噴
射ポンプの噴射圧力や噴射量に変化が生じるという問題
点があった。

【０００９】このために、この発明は、各電磁弁の閉弁
遅れ時間のばらつきを補正し、電磁弁の応答性を一定に
する燃料噴射装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明は、
各気筒毎に配される燃料噴射ポンプと、該燃料噴射ポン
プの圧縮室に通じる高圧側と低圧側との間に、この高圧
室と低圧室との連通状態を調節する電磁弁とを有し、少
なくともアクセル開度とエンジン回転数から目標噴射量
の出力時間を演算し、前記電磁弁の閉弁遅れ時間と前記
目標噴射量の出力時間とによって決定されるパルス巾と
所定の電圧を有する駆動パルスによって前記電磁弁を開
閉することによって内燃期間に供給する燃料噴射ポンプ
の噴射量を調節する燃料噴射装置において、各気筒毎の
前記電磁弁の閉弁遅れ時間を検出する閉弁遅れ時間検出
手段と、この閉弁遅れ時間検出手段によって検出された
各電磁弁の閉弁遅れ時間を一定にするように、前記駆動
パルスを補正する駆動パルス補正手段とを具備したこと
にある。

【００１１】

【作用】したがって、この発明においては、各気筒毎の
燃料噴射ポンプに配された電磁弁の閉弁遅れ時間を閉弁
遅れ時間検出手段によって検出し、この閉弁遅れ時間が
一定となるように、閉弁遅れ時間が所定値より大きい場
合には、駆動パルスの電圧を所定値上げるか又はデュー
ティ比を大きくして閉弁遅れ時間を小さく、また閉弁遅
れ時間が所定値より小さい場合には、駆動パルスの電圧
を所定値下げるか又はデューティ比を小さくして閉弁遅
れ時間を大きくするために、各制御筒に具備された電磁
弁の閉弁遅れ時間が一定となるために、上記課題が達成
できるものである。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。

【００１３】図１において示される燃料噴射装置は、例
えばディーゼル機関の各気筒毎に配され、この気筒内に
燃料を噴射供給するユニットインジェクタ方式の噴射ポ
ンプ１を有している。この噴射ポンプ１は、プランジャ
バレル２の基台に形成されたシリンダ３にプランジャ４
が摺動自在に挿入され、プランジャバレル２と、プラン
ジャ４に連結されたタペット５との間にスプリング６を
介在させて、プランジャ４をバレルから遠ざかる方向
（図中の上方向）に常時付勢している。

【００１４】タペット５には、図示しない駆動軸に形成
されたカムが当接しており、機関に連結された駆動軸の
回転によって、前記スプリング６と協働してプランジャ
４を往復動させるようになっており、このプランジャの
往復動により圧縮と吸入作用を行うものである。

【００１５】プランジャ４の先端には、ホルダ部７がホ
ルダナット８をもって組付けられ、このホルダ部７に
は、スペーサ９を介してノズル１０がリテーニングナッ
ト１１をもって連結されている。ホルダ部７には、スプ
リング収納室１２が形成され、このスプリング収納室１
２に収納されたノズルスプリング１３により、図示しな
いノズルの針弁を図中下方向に押圧するようになってい
る。ノズルは、その構造自体公知のもので、下記する高
圧通路１４を介して高圧燃料を供給すると、針弁が開か
れ、ノズル先端に形成された噴孔から燃料が噴射される
ものである。

【００１６】高圧通路１４は、プランジャバレル２に形
成されて、一端がプランジャ先端の圧縮室１５に開口す
る吐出孔１６、ホルダ部７に形成された連通孔１７、ス
ペーサ９に形成されたバルブ通路１８、及びノズル１０
に形成された燃料出口孔（図示せず）により構成されて
いる。

【００１７】弁ハウジング２１に形成された圧縮室１５
に燃料を供給するための燃料供給通路３４は、燃料入口
３５から燃料が供給される第１の燃料供給通路３４ａ、
環状凹部３４ｂ、第２の燃料供給通路３４ｃ、下記する
摺動孔３８、弁体収納室２７、第３の燃料供給通路３４
ｄによって構成され、燃料は燃料入口３５から燃料供給
通路３４を介して圧縮室１５に供給される。

【００１８】電磁弁２０は、そのロッド２２をプランジ
ャバレル２の側方へ一体に延設された弁ハウジング２１
に形成の摺動孔３８に摺動自在に挿通させ、摺動孔３８
の下端の弁ハウジング２１にロッド先端のポペット型の
弁体２３と当接する弁座２４を設け、弁体２３を覆うよ
うに弁ハウジング２１にネジ止めされたヘッダ２５によ
って、弁体２３のストッパ２６を設けると共に、弁ハウ
ジング２１との間に前記摺動孔３８を連通する弁体収納
室２７が形成されている。

【００１９】また、ロッド２２は、弁ハウジング２１の
ヘッダ２５と反対側にネジ止めされているホルダ２８を
挿通し、このホルダ２８と該ホルダ２８にホルダナット
２９を介して連結されるソレノイド収納バレル３０との
間のアーマチュア３１に接続されている。このアーマチ
ュア３１は、ソレノイド収納バレル３０に保持されるソ
レノイド３２と対峙している。

【００２０】前記ホルダ２８には、弁体２３を弁座２４
から常時離反する方向へ付勢するためにスプリング３３
が収納保持されており、通常においては弁体２３は弁座
２４から離反しており、ソレノイド３２への通電により
弁体２３を弁座２４に当接する方向に駆動させるように
なっている。

【００２１】前記摺動孔３８には、環状溝３９が形成さ
れ、これに前記第３の燃料供給通路３４ｄが連通されて
いる。また、前記弁体収納室２７には、第２の燃料供給
通路３４ｃが連通され、該通路３４ｃを介して常に燃料
が供給されて充満し、５Ｋｇ／ｃｍ²程となっている。
したがって、弁体２３の離反時でプランジャ４の戻し行
程時には、摺動孔３８、環状溝３９、第３の燃料供給通
路３４ｄから圧縮室１５へ燃料が供給される。その際の
圧力は５Ｋｇ／ｃｍ²程である。

【００２２】電磁弁２０への通電時、即ち弁体２３の弁
座２４への着座時において、第３の燃料供給通路３４ｄ
は閉じられるようになり、すでに供給された燃料は、前
記プランジャ４の下降行程によって圧縮室１５内におい
て圧縮され、ノズルへ供給される。そして、電磁弁２０
の弁体２３の弁座２４からの離反よって、圧縮室１５は
開放され、圧縮作用は終了するものである。

【００２３】前記電磁弁２０の制御は、図２に示すよう
に、コントロールユニット４０により制御されるもの
で、このコントロールユニット４０は、図示しないＡ／
Ｄ変換器、マルチプレクサ、マイクロコンピュータ等に
よって構成され、エンジンの回転状態を検出する回転検
出部４１、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開
度）を検出するアクセル開度検出部４２、駆動軸に取付
られて駆動軸が基準角度位置に達する毎にパルスを発生
する基準パルス発生部４３、針弁のリフトタイミングを
検出する針弁リフトセンサ４４からの各信号が入力され
るようになっている。

【００２４】図２において、上記コントロールユニット
４０で実行される処理を便宜上機能ブロック図の形で表
し、以下このブロック図に基づいて説明すると、回転検
出部４１及びアクセル開度検出部４２からの出力信号が
目標噴射量演算部４５に入力され、これらの入力信号に
基づいて、この時点での機関の運転条件にあった最適目
標噴射量を所定のマップデータから算出し、目標噴射信
号として出力する。

【００２５】この目標噴射信号は、カム角度変換部４６
に入力され、所定のマップデータを基にして前記最適目
標噴射量を得るのに必要なカム角度を機関の回転数に応
じて算出し、カム角度信号として出力する。

【００２６】閉弁時間演算部４７は、前記カム角度信号
を受けて、カムがカム角度変換部４６で算出されたカム
角度だけ回転するのに必要な時間に変換される。即ち、
ここにおいては、噴射を開始する電磁弁２０の閉弁か
ら、目標とする噴射量を噴射するために必要な時間（閉
弁時間）Ｔｑが演算される。

【００２７】ここで演算される閉弁時間Ｔｑには、弁座
２４が離反している弁体２３が完全に着座するまでの弁
移動に伴う遅れ時間Ｔｖが含まれていない。このため、
電磁弁２０を駆動させるために実際に必要な駆動パルス
巾Ｔｄは、ＴｑとＴｖとの和で形成される（Ｔｄ＝Ｔｑ
＋Ｔｖ）。

【００２８】パルス発生制御部４８は、前記閉弁時間演
算部４７で演算された閉弁時間Ｔｑと遅れ時間演算部４
９で演算された遅れ時間Ｔｖとを加算し、駆動パルス補
正部５０へ出力する駆動パルスＤｐの出力タイミング、
即ち燃料噴射開始の最適タイミングを、基準パルス発生
部４３から出力される基準信号、針弁リフトセンサ４４
から出力される噴射タイミング信号、及び回転検出部４
１からの出力される回転信号とに基づいて決定する。

【００２９】この駆動パルスＤｐは、下記する駆動パル
ス補正部５０に送られ、所定のプログラムに基づいて処
理された後、駆動回路５１に送られ電磁弁２０を制御す
るものである。また、この駆動回路５１によって電磁弁
２０のソレノイド３２に印加される駆動パルスによって
ソレノイド３２に流れる駆動電流Ｉｄは、実閉弁検出部
５２に送られ、ここで電磁弁２０の着座によって減少す
る電流の極小値に基づいて着座時期を検出するもので、
この着座時期を示す信号は、前記パルス発生制御部４８
及び遅れ時間演算部４９に送られ、駆動パルスＤｐの立
ち下がり時期及び閉弁遅れ時間Ｔｖが演算されるもので
ある。

【００３０】駆動パルス補正部５０は、図３に示すフロ
ーチャートに従って上記駆動パルスＤｐを補正するもの
で、以下このフローチャートに従って説明する。

【００３１】ステップ２００から開始される駆動パルス
補正制御は、先ずステップ２１０において、変数ｋを１
とし初期化し、ステップ２２０においてこの変数ｋで指
定される気筒、初回においては駆動電圧Ｖｄ₁の駆動パ
ルスにより第１筒の電磁弁（ＳＶ）を駆動（ＯＮ）させ
る。

【００３２】ステップ２３０において、この第１筒の電
磁弁の閉弁遅れ時間Ｔ_V1を検出して記憶し、ステップ２
４０において最適な閉弁遅れ時間Ｔｖである目標閉弁遅
れ時間Ｔｔを設定する。この目標閉弁遅れ時間Ｔｔは、
実験によって予め求められた各気筒毎の平均値を所定値
として使用するか、又は初回時のみこの所定値を使用
し、２回目以降は、各気筒毎の閉弁遅れ時間の平均値を
使用してもよい。

【００３３】ステップ２５０において、第１筒の電磁弁
の閉弁遅れ時間Ｔ_V1と目標閉弁遅れ時間Ｔｔが等しいか
否かの判定を行い、等しくない場合（Ｎ）にはステップ
２６０に進んで、第１筒の電磁弁の閉弁遅れ時間Ｔ_V1と
目標閉弁遅れ時間Ｔｔとの大小（Ｔ_V1＜Ｔｔ）を比較す
る。この比較において第１筒の電磁弁の閉弁遅れ時間Ｔ
_V1が目標閉弁遅れ時間Ｔｔより小さい場合（Ｙ）には、
ステップ２７０において駆動パルスの駆動電圧Ｖｄ₁を
所定値（α）下げるものである。

【００３４】また、ステップ２６０の判定において、第
１筒の電磁弁の閉弁遅れ時間Ｔ_V1が目標閉弁遅れ時間Ｔ
ｔより大きい場合（Ｎ）には、ステップ２８０において
駆動パルスの駆動電圧Ｖｄ₁を所定値（α）上げるもの
である。

【００３５】この後、ステップ２９０において、前記変
数ｋに１を加え（ｋ←ｋ＋１）、ステップ３００におい
て、具備された気筒数（ｎ）と比較し、この気筒数
（ｎ）に達していない場合（ｎ）は、ステップ２２０に
回帰し、第ｎ筒まで上記処理を継続し、第ｎ筒に達した
場合はステップ２１０に回帰して第１筒から再度開始さ
れるものである。

【００３６】これによって、図４（ａ）で示す駆動電圧
Ｖｄ_kの駆動パルスＤｐが所定の気筒（第ｋ筒）に具備
された電磁弁２０のソレノイド３２に印加されると、そ
の気筒の電磁弁の閉弁遅れ時間Ｔ_Vk（ｔ₁〜ｔ₂’）が
検出され、駆動パルスＤｐの巾Ｔｄは、閉弁遅れ時間Ｔ
_Vkと閉弁時間Ｔｑとを加えた値（ｔ₁〜ｔ₃’）とな
る。このために、プリフローは、図４（ｃ）の斜線で示
される量Ｑｐ’となり、要求されるプリフローよりも多
くなるために、駆動パルスＤｐの駆動電圧Ｖｄ_kの値
は、図４（ｄ）で示すように所定値αだけ大きく補正さ
れるものである。

【００３７】この図４（ｄ）で示される駆動パルスＤｐ
が印加されることにより、閉弁遅れ時間Ｔ_V1は、目標遅
れ時間Ｔｔ（ｔ₁〜ｔ₂）と同一となるために、駆動パ
ルス巾Ｔｄはｔ₁からｔ₂で示す所定の期間となり、ま
た所定のプリフローＱｐを得ることができるものであ
る。

【００３８】尚、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す駆動
パルスが印加された場合に所定の気筒（第ｋ筒）に具備
された電磁弁２０のソレノイド３２に流れる駆動電流Ｉ
ｄを示し、同様に図４（ｅ）は図４（ｄ）で示す駆動パ
ルスが印加された場合にソレノイド３２に流れる駆動電
流Ｉｄを示すものである。また、電磁弁の着座時期（ｔ
₂，ｔ₂’）は、この駆動電流の急激な減少による極小
値によって検出されるものである。

【００３９】また、逆に、図５（ａ）で示す駆動電圧Ｖ
ｄ_kを有する駆動パルスＤｐが所定の気筒（第ｋ筒）に
具備された電磁弁２０のソレノイド３２に印加され、そ
の結果検出された閉弁遅れ時間Ｔ_Vkが短い場合（ｔ₁〜
ｔ₂”）には、プリフローがＱｐ”は図５（ｃ）に示す
ように少なくなり、また駆動パルス巾Ｔｄもｔ₁〜
ｔ₃”と短くなると共に図５（ｂ）で示す着座を検出す
る駆動電流Ｉｄの極小値（ｔ₂”）の検出が難しくなる
ために、駆動電圧Ｖｄ_kは図５（ｄ）で示すように所定
値αだけ小さい値に補正されるものである。

【００４０】これによって、閉弁遅れ時間Ｔ_Vkは、目標
閉弁遅れ時間Ｔｔとなるために、所定のパルス巾（ｔ₁
〜ｔ₃）を有する駆動パルスＤｐが得られると共に、所
定のプリフローＱｐが得られるものである。

【００４１】尚、この実施例においては、駆動パルスの
駆動電圧を補正する方法に基づいて説明を行ったが、駆
動パルスのデューティ比によって電磁弁を制御する装置
においては、駆動パルスのデューティ比を変化させるこ
とによって同様の効果を奏することができるものであ
る。具体的には、閉弁遅れ時間が長い場合には、デュー
ティ比を大きくするように駆動パルスを補正し、閉弁遅
れ時間が短い場合には、デューティ比を小さくするよう
に駆動パルスを補正するものである。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、各気筒毎の燃料噴射ポンプの配された電磁弁の閉弁
遅れ時間を検出し、この検出値によって電磁弁の駆動パ
ルスの電圧若しくはデューティ比を調節して、閉弁遅れ
時間を一定にするために、各電磁弁のプリフロー及び駆
動パルスの巾を一定にでき、電磁弁の応答性を一定にす
ることができるため、各気筒の燃料噴射ポンプの噴射圧
及び噴射量を一定にできるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る燃料噴射装置の構成を
示した断面図である。

【図２】この発明の実施例に係る燃料噴射装置のコント
ロールユニットを説明した機能ブロック図である。

【図３】この発明の実施例に係る駆動パルス補正部のフ
ローチャート図である。

【図４】駆動パルス補正部における駆動電圧を高く補正
する場合のタイミングチャート図である。

【図５】駆動パルス補正部における駆動電圧を低く補正
する場合のタイミングチャート図である。

【図６】従来の駆動パルスにおけるタイミングチャート
図である。

【符号の説明】

２０電磁弁４０コントロールユニット４８パルス発生制御部４９遅れ時間演算部５０駆動パルス補正部５１駆動回路５２実閉弁検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−9654（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−69756（ＪＰ，Ａ) 特開平３−100351（ＪＰ，Ａ) 実開平３−47466（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−122143（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 1/00 - 1/18 F02D 41/00 - 45/00 395

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各気筒毎に配される燃料噴射ポンプと、
該燃料噴射ポンプの圧縮室に通じる高圧側と低圧側との
間に、この高圧室と低圧室との連通状態を調節する電磁
弁とを有し、少なくともアクセル開度とエンジン回転数
から目標噴射量の出力時間を演算し、前記電磁弁の閉弁
遅れ時間と前記目標噴射量の出力時間とによって決定さ
れるパルス巾と所定の電圧を有する駆動パルスによって
前記電磁弁を開閉することによって内燃期間に供給する
燃料噴射ポンプの噴射量を調節する燃料噴射装置におい
て、各気筒毎の前記電磁弁の閉弁遅れ時間を検出する閉弁遅
れ時間検出手段と、この閉弁遅れ時間検出手段によって検出された各電磁弁
の閉弁遅れ時間を一定にするように、前記駆動パルスを
補正する駆動パルス補正手段とを具備したことを特徴と
する燃料噴射装置。