JP4067384B2 - 燃料噴射方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン等に燃料を供給するための電子制御式の燃料噴射方法に関し、特に、電源電圧の変動や、燃料噴射装置を構成するソレノイドのコイル抵抗などの変動の影響を受けずに、正確に燃料噴射を行う燃料噴射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の電源電圧に基づいて補正を行うタイプの燃料噴射装置の制御機構を説明するための図である。このタイプの制御機構では、電源端子１１に印加された電源電圧ＶB を電源電圧入力回路１２を介してＥＣＵ（Ｅlectronic Ｃontrol Ｕnit）のマイクロコンピュータ１３に入力する。
【０００３】
マイクロコンピュータ１３は、電源電圧ＶB が低いときにはＦＥＴ１４のオン期間を長くするような波形のパルスをＦＥＴ駆動回路１５に出力する。それによって、ソレノイド１６にコイル電流が流れる時間が長くなり、燃料噴射時間が長くなる。電源電圧ＶB が高いときにはその逆となり、燃料噴射時間を短くすることによって、燃料噴射量が一定になるように制御している。ＦＥＴ１４がオンからオフに切り替わった直後にソレノイド１６に流れる電流はダイオード１７を介してツェナーダイオード１８に流れ、ＦＥＴ１４のドレイン電圧がツェナーダイオード１８の電圧と同じになり、そこで電力が消費されて燃料噴射が停止することになる。
【０００４】
図９は、従来の定電流制御を行うタイプの燃料噴射装置の制御機構を説明するための図である。このタイプの制御機構では、電源端子１１に印加された電源電圧ＶB を電源電圧検出回路２１により検出するとともに、電流検出用に付加した電流検出用抵抗２２および電流検出回路２３によりコイル電流を検出する。そして、マイクロコンピュータ１３および定電流駆動回路２４により、コイル電流が電源電圧ＶB の変動によって変化しないように制御している。
【０００５】
上記電源電圧の変動を検出して燃料噴射量を補正する従来技術としては、例えば下記の特許文献１が開示されている。また、電源電圧とともにソレノイドに流れる駆動電流を検出して燃料噴射量を補正する従来技術としては、例えば下記の特許文献２が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５８−２８５３７号公報
【特許文献２】
特開２００２−４９２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すような電源電圧ＶB に基づいて補正を行う制御機構では、ソレノイド１６を構成するコイルの温度が上昇した場合にそのコイルの抵抗値が変化し、電源電圧ＶB が同じでもコイル電流が変化してしまうため、燃料噴射量を正確に補正することは困難である。
【０００８】
ところで、図９に示すような定電流制御を行う構成によればコイル温度が上昇してもコイル電流を一定に制御することができるが、そのための制御回路の複雑化による部品点数の増加や、ソフトウェア処理の増加を招くという不都合があった。
【０００９】
次に、図１０は、図９に示す電流検出回路２３の内部回路を記載した図である。また、図１１は、電流検出におけるオフセット電圧の影響を説明するための図である。図示のように、駆動電流を検出するに際して、電流検出回路２３の電位差（電流検出用抵抗２２と電流検出回路２３の間のオフセット電圧；Ｖinoffset）と、電流検出回路２３のオペアンプ２５が有するオフセット電圧（Ｖopoffset）と、マイクロコンピュータ１３内部のＡ／Ｄコンバータ２６が有するオフセット電圧（Ｖadoffset）が生じる。この際、電流検出用抵抗２２と電流検出回路２３の間のオフセット電圧（Ｖinoffset）と、電流検出回路２３のオペアンプ２５が有するオフセット電圧（Ｖopoffset）は、オペアンプ２５の増幅率に対応して値が増大する。
【００１０】
このため、図１１に示す如く、Ａ／Ｄコンバータ２６に入力される電圧（Ｖadin）は、真の駆動電流成分の電圧（Ｖadini）の他にオフセット成分の電圧（Ｖadinoffset）が加わった値となる。このオフセット成分の電圧（Ｖadinoffset）は、全体に対し無視できない割合を占めており、電流検出の精度を低下させ正確な燃料噴射制御の妨げとなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、燃料噴射用のソレノイドの電流検出時に生じるオフセット成分を除去して燃料噴射量を正確に補正することができる燃料噴射方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる燃料噴射方法は、プランジャポンプによる圧送により所定の圧力に加圧された燃料を噴射する電磁式燃料噴射ポンプの燃料噴射方法において、燃料噴射用のソレノイドの駆動を開始する工程と、前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値を検出する工程と、前記ソレノイド駆動時のコイル電流値を検出する工程と、前記ソレノイド駆動時のコイル電流値と前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値との差分電流値を算出する工程と、前記検出された差分電流値に基づいて前記ソレノイドを駆動する駆動パルス幅を補正する工程と、前記ソレノイドの駆動を停止する工程とを含む構成を採用できる。
【００１３】
この請求項１に記載の発明によれば、ソレノイドの駆動毎に駆動開始前後の差分電流値を求めて電流検出時に発生したオフセット成分を検出でき、このオフセット成分を除去して駆動パルス幅を正確に補正することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明にかかる燃料噴射方法は、請求項１に記載の発明において、前記差分電流値を算出した後に予め定めたスパン補正値に基づき電流スパン値を調整する工程を含み、前記調整された電流スパン値に基づき前記駆動パルス幅を補正する構成を採用できる。
【００１５】
この請求項２に記載の発明によれば、電流スパン値を適切に設定することができ、駆動パルス幅の補正を精度良く行えるようになる。
【００１６】
また、請求項３の発明にかかる燃料噴射方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記ソレノイドの駆動毎に、前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値を検出する工程を実行することにより、前記ソレノイドの駆動毎に前記駆動パルス幅を補正する構成を採用できる。
【００１７】
この請求項３に記載の発明によれば、ソレノイドの駆動毎にそのときに生じたオフセット成分を除去できるようになり、温度ドリフト等の影響を除去して駆動パルス幅の補正を長期に渡り安定して行えるようになる。
【００１８】
また、請求項４の発明にかかる燃料噴射方法は、請求項２または３に記載の発明において、製品調整時において前記スパン補正値を算出するスパン補正値算出工程を含み、該スパン補正値算出工程は、前記ソレノイドに一定電流を流す前後においてそれぞれ検出したコイル電流値に基づき前記スパン補正値を算出する構成を採用できる。
【００１９】
この請求項４に記載の発明によれば、装置毎に異なる電流スパン値を求めることができ、各装置に適合した電流スパン値を用いて駆動パルス幅の補正をより精度良く行えるようになる。
【００２０】
また、請求項５の発明にかかる燃料噴射方法は、請求項４に記載の発明において、前記算出されたスパン補正値を書き換え可能な記憶手段に記憶する工程を含む構成を採用できる。
【００２１】
この請求項５に記載の発明によれば、装置の出荷時等に記憶手段にスパン補正値を格納しておくことにより、装置毎に異なる電流スパンを各装置に適切な状態で持たせておくことができ、出荷後直ちに最適なオフセット補正が行えるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、本発明にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの構成について説明する。図１は、本発明にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの概略構成を示す図である。
【００２３】
図１に示すように、電磁式燃料噴射ポンプ・システムは、燃料タンク３１内の燃料を圧送する電磁駆動ポンプとしてのプランジャポンプ３２と、プランジャポンプ３２による圧送により所定の圧力に加圧された燃料を通過させるオリフィス部を有する入口オリフィスノズル３３と、入口オリフィスノズル３３を通過した燃料が所定の圧力以上のとき（エンジンの）吸気通路内に向けて噴射する噴射ノズル３４と、エンジンの運転情報およびプランジャポンプ３２のソレノイドに流れるコイル電流値に基づいてプランジャポンプ３２等に制御信号を発する駆動ドライバ３５およびコントロールユニット（ＥＣＵ）３６等を、その基本構成として備えている。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの制御機構を説明するための図である。図２において、ソレノイド１６はプランジャポンプ３２を構成する。このソレノイド１６を駆動するためのスイッチング素子である例えばＮチャネルＦＥＴ１４と、ＦＥＴ駆動回路１５と、電源電圧検出回路２１と、電流検出用抵抗２２と、電流検出回路２３と、ダイオード１７およびツェナーダイオード１８は、駆動ドライバ３５に含まれる。
【００２５】
ツェナーダイオード１８は、ＦＥＴ１４がオンからオフになったとき、ＦＥＴ１４のドレイン電圧をツェナーダイオード１８の電圧と同じにしてソレノイド電流を消費させるものである。マイクロコンピュータ１３はコントロールユニット３６に含まれる。
【００２６】
電源電圧検出回路２１は、電源電圧ＶB を検出してその検出値をマイクロコンピュータ１３に供給する。ソレノイド１６の一端は、電源電圧ＶB が印加される電源端子１１に接続される。ソレノイド１６の他端は、ＦＥＴ１４のドレインに接続されるとともに、ダイオード１７およびツェナーダイオード１８を介してＦＥＴ１４のゲートに接続される。ＦＥＴ１４のゲートには、マイクロコンピュータ１３から出力された制御信号に基づいてＦＥＴ駆動回路１５において生成される駆動パルスが供給される。
【００２７】
ＦＥＴ１４のソースは電流検出用抵抗２２を介して接地される。駆動パルスによってＦＥＴ１４がオン状態になると、電源端子１１からソレノイド１６，ＦＥＴ１４および電流検出用抵抗２２を介して接地端子へ電流（コイル電流）が流れ、ソレノイド１６が駆動される。電流検出用抵抗２２を流れる電流の大きさは電圧信号として電流検出回路２３に入力され、そこで入力電圧に応じた電流値が検出されることになる。電流検出回路２３から出力された検出信号はマイクロコンピュータ１３に入力され、前述したＡ／Ｄコンバータ２６によりディジタル信号に変換されて、駆動パルスを補正する処理が実行される。なお、電流検出回路２３の内部構成は、前述した図１０の構成と同一であり、説明を省略する。
【００２８】
上記構成による電磁式燃料噴射ポンプの噴射量の補正概要について説明する。燃料噴射用のソレノイド１６の駆動時のコイル電流値を検出し、その検出値に基づいてＦＥＴ１４のオン期間の調節、すなわち駆動パルス幅の補正を行う構成となっている。図３は、この駆動パルス幅の補正原理を説明するために、要求燃料噴射量から要求される駆動パルス（以下、要求駆動パルスとする）５１，コイル電流５２および実際に出力される駆動パルス（以下、駆動パルス出力とする）５３の各波形を示す波形図である。
【００２９】
図３において、Ｐｗは要求駆動パルス５１のパルス幅、すなわちソレノイドの要求駆動パルス幅である。Ｔｒはソレノイド１６の駆動開始からコイル電流５２の値を検出するために予め設定した時間であり、Ｉｒはコイル電流５２の検出値である。Ｐｒはコイル電流の検出値Ｉｒに基づいて求められたパルス幅の補正値であり、Ｐｏｕｔは駆動パルス出力５３のパルス幅である。
【００３０】
図３に示すように、要求駆動パルス５１の立ち上がりエッジに同期して駆動パルス出力５３が立ち上がり、それによってコイル電流５２が流れ始める。そして、コイル電流検出の設定時間Ｔｒ（特に限定しないが、例えば２ｍｓ経過した時点）で、コイル電流５２の検出値Ｉｒが検出される。この検出値Ｉｒと要求駆動パルス幅Ｐｗとを用いて駆動パルスの補正値Ｐｒが求められる。その補正値Ｐｒに基づいて要求駆動パルス幅Ｐｗが補正され、実際にはパルス幅Ｐｏｕｔの駆動パルスがＦＥＴ１４に供給される。
【００３１】
ここで、ＩｒとＰｗとＰｒとの関係は予め実験等により求められており、マイクロコンピュータ１３内の不揮発性メモリに記憶されている。
【００３２】
次に、マイクロコンピュータ１３が実行するオフセット補正処理について説明する。図４は、オフセット補正処理にかかるデータ処理の全体の流れを示すフローチャートである。エンジン燃料量の計算処理（ステップＳ１）によって得られた燃料噴射量（要求駆動パルス５１のパルス幅Ｐｗ）が得られる。この後、駆動電流（コイル電流）５２の検出により、駆動電流補正処理（ステップＳ２）が実行され、電流補正された駆動パルス幅（駆動パルス出力５３のパルス幅Ｐｏｕｔ）が得られる。そして、駆動電流５２は、以下に説明するオフセット補正処理を実行した後に駆動電流補正処理（ステップＳ２）が実行されるようになっている。
【００３３】
図５は、通常運転時における駆動電流補正処理を示すフローチャートである。まず、駆動パルス出力５３の駆動電流がＯＦＦの状態（ステップＳ１１）における検出電流成分（オフセット成分Ｖadinoffset）６４がＡ／Ｄコンバータ２６に入力され、この値を図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ１２）。
【００３４】
図６は、駆動電流（コイル電流）がＯＦＦ時においてＡ／Ｄコンバータ２６に入力されるオフセット電圧を説明するための図である。図示のように、電流検出回路２３のオフセット電圧（Ｖinoffset）と、オペアンプ２５が有する入力オフセット電圧（Ｖopoffset）と、マイクロコンピュータ１３内部のＡ／Ｄコンバータ２６が有するオフセット電圧（Ｖadoffset）が生じる。この際、電流検出用抵抗２２と電流検出回路２３の間のオフセット電圧（Ｖinoffset）と、電流検出回路２３のオペアンプ２５が有するオフセット電圧（Ｖopoffset）は、オペアンプ２５の増幅率に対応して値が増大する。Ａ／Ｄコンバータ２６に入力される電圧（Ｖadin）は、これら全てのオフセット成分の電圧（Ｖadinoffset）からなる。
【００３５】
この後、駆動電流をＯＮさせ（ステップＳ１３）、一定時間の経過（図３に示す設定時間Ｔｒ）を待ち（ステップＳ１４）、Ａ／Ｄコンバータ２６の入力電圧（Ｖadin）６５を検出する（ステップＳ１５）。そして、メモリに記憶されたオフセット成分の電圧（Ｖadinoffset）と、入力電圧（Ｖadin）に基づき、図１１に示した真の駆動電流の成分の電圧（Ｖadini）６６を下記式（１）を用いて計算する（ステップＳ１６）。
【００３６】
Ｖadini＝Ｖadin−Ｖadinoffset …（１）
【００３７】
この後、予めメモリに記憶されている所定の係数であるスパン補正値（Ｋspan）６７を用いて下記式（２）により電流スパン調整を行う（ステップＳ１７）。
【００３８】
Ｖadins＝Ｖadin×Ｋspan …（２）
【００３９】
電流スパン調整後の値（Ｖadins）が駆動電流５２として駆動電流補正処理（図４のステップＳ２）に出力される。駆動電流補正処理（ステップＳ２）では、パルス幅電流補正値を計算した後（ステップＳ２ａ）、このパルス幅電流補正値に基づき駆動パルス幅（Ｐｏｕｔ）を計算し（ステップＳ２ｂ）、ソレノイド１６に供給する。駆動開始からこの駆動パルス幅（Ｐｏｕｔ）の時間が経過すると駆動パルス出力５３をＯＦＦにする（ステップＳ２０）。
【００４０】
上述したオフセット補正処理によれば、ソレノイド１６の駆動がオフのときにオフセット成分を検出するため、ソレノイド１６の駆動時には、オフセット成分を除去し正確な駆動パルス幅を算出できるようになる。また、上記の処理は、ソレノイド１６の駆動に同期して毎回の駆動オフ時にオフセット検出することができ、ソレノイド１６の駆動毎にこのオフセット成分を除去できるようになる。
【００４１】
次に、電流スパン成分の計算処理について説明する。上記処理によりオフセット補正された駆動電流は、電流スパンについて処理されていない。実際の回路におけるスパン補正の影響について説明する。スパンの影響は、電流検出用抵抗（Ｒi）２２の誤差が支配的であり、この抵抗値の誤差が±２％であると、その誤差が直接、スパンの誤差として現れる。このため、予め装置の出荷時など製品基板の調整時にスパンの調整値を測定して不揮発性メモリに記憶させておき、上述した通常運転時にこの調整値を読み出して駆動電流の電流スパンを補正する。
【００４２】
図７は、電流スパンの補正値算出処理を示すフローチャートである。まず駆動電流がＯＦＦのとき（ステップＳ２１）、Ａ／Ｄコンバータ２６に入力される検出電流成分（オフセット成分Ｖoffset）の値を図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ２２）。次に、一定の電流基準値（Ｖ1a，図４参照）６８で駆動電流をＯＮさせる（ステップＳ２３）。この際の駆動電流としては例えば１Ａを流す。
【００４３】
そして、一定時間の経過を待った後（ステップＳ２４）、Ａ／Ｄコンバータ２６の入力電圧（Ｖadin1a）６９を検出する（ステップＳ２５）。そして、メモリに記憶されたオフセット電圧（Ｖoffset）と、入力電圧（Ｖadin1a）に基づき、駆動電流成分（Ｖadin1as）を下記式（３）を用いて計算する（ステップＳ２６）。
【００４４】
Ｖadin1as＝Ｖadin1a−Ｖoffset …（３）
【００４５】
この後、上記電流基準値（Ｖ1a）６８と、上記式（３）の結果（Ｖadin1as）を用いて、スパン補正値６７（係数）を下記式（４）により計算する（ステップＳ２７）。
【００４６】
Ｋspan＝V1a／Vadin1as …（４）
【００４７】
計算されたスパン補正値（Ｋspan）６７は、書き換え可能なメモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ等に記憶させておく。このスパン補正値（Ｋspan）６７は、前述した通常駆動時にメモリから読み出され（図５のステップＳ１７）、電流スパンが調整される。
【００４８】
このように製品出荷時等に製品の基板を製造ラインで調整する際に、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに書き込んでおくことにより、製品毎に異なる特性に適合したスパン補正値を保持しておくことができ、オフセット除去性能を向上できるようになる。
【００４９】
以上説明したこの発明の実施の形態によれば、製品の出荷時に装置に適した電流スパン値が設定保持でき、ソレノイド１６の駆動がオフのときにオフセット成分を検出して記憶させておくことができる。これにより、ソレノイド１６の駆動時には、これら電流スパン値とオフセット成分に基づき、検出した電流値からオフセット成分を除去して正確な駆動パルス幅を算出できるようになる。また、上記の処理は、ソレノイド１６の駆動に同期して毎回の駆動オフ時にオフセット検出するため、オフセット電圧の電圧ドリフトや経時変化に対応しこれらを相殺することができるようになる。
【００５０】
【実施例】
上記構成におけるオフセット電圧の具体的数値を図１０の回路構成を用いて説明する。オペアンプ２５のオフセット電圧（Ｖopoffset）を７ｍＶ，マイクロコンピュータ１３のＡ／Ｄコンバータ２６の入力のオフセット電圧（Ｖadoffset）を２０ｍＶとしたとき、マイクロコンピュータ１３に入力される電圧（Ａ／Ｄコンバータ２６によるＡ／Ｄ変換後の電圧換算値）は、
【００５１】
Ｖd＝Ｖini×（１＋Ｒ２／Ｒ１）±７ｍＶ×（１＋Ｒ２／Ｒ１）±２０ｍＶ
【００５２】
となる。ここで、Ｒ１＝１ｋΩ，Ｒ２＝１８ｋΩ，電流検出回路２３の電位差（Ｖinoffset）＝０とする。
【００５３】
駆動電流（コイル電流）をＩdcpとすると、
【００５４】
Ｖini＝Ｉdcp×Ｒi
(Ｒi＝電流検出用抵抗２２)
【００５５】
ここで、Ｒi＝２２ｍΩとする。
このとき、駆動電流とＡ／Ｄコンバータ２６に入力される電圧換算値Ｖdは、下記表１に示す数値となる。
【００５６】
【表１】
【００５７】
この表に示す計算値においてそれぞれオフセット補正を行えば、ソレノイド１６がオフのときの電圧として上記オフセット電圧が入力され、この値がマイクロコンピュータ１３の演算処理により相殺（オフセット除去）され、誤差は０となる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料噴射用のソレノイドの駆動パルス幅を補正するにあたり、ソレノイドの駆動オフ時に入力されたソレノイドの電流値をオフセット成分として検出し、ソレノイドの駆動時にオフセット補正する構成であるため、電流検出回路に用いられるオペアンプ等のオフセット電圧の影響を除去でき、正確な電流値を得て駆動パルス幅を高精度に補正できるという効果を奏する。
【００５９】
また、ソレノイドの駆動オフ毎にオフセット検出する構成とすれば、温度等の経時変化によるドリフトの影響を解消できるようになるという効果を奏する。また、電流スパン補正値を予め基板調整時等に算出しておくことにより、装置毎の特性に合わせた適切な電流スパンを設定でき、駆動パルス幅をより高精度に補正できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの制御機構を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムにおける要求駆動パルス，コイル電流および駆動パルス出力の各波形を示す波形図である。
【図４】オフセット補正処理にかかるデータ処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図５】通常運転時における駆動電流補正処理を示すフローチャートである。
【図６】駆動電流（コイル電流）がＯＦＦ時においてＡ／Ｄコンバータに入力されるオフセット電圧を説明するための図である。
【図７】電流スパンの補正値算出処理を示すフローチャートである。
【図８】従来の電源電圧に基づいて補正を行うタイプの燃料噴射装置の制御機構を説明するための図である。
【図９】従来の定電流制御を行うタイプの燃料噴射装置の制御機構を説明するための図である。
【図１０】図９に示す電流検出回路の内部回路を記載した図である。
【図１１】電流検出におけるオフセット電圧の影響を説明するための図である。
【符号の説明】
１１ 電源端子
１３ マイクロコンピュータ
１４ ＮチャネルＦＥＴ
１５ ＦＥＴ駆動回路
１６ ソレノイド
２１ 電源電圧検出回路
２２ 電流検出用抵抗（Ｒi）
２３ 電流検出回路
２５ オペアンプ
２６ Ａ／Ｄコンバータ
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン等に燃料を供給するための電子制御式の燃料噴射方法に関し、特に、電源電圧の変動や、燃料噴射装置を構成するソレノイドのコイル抵抗などの変動の影響を受けずに、正確に燃料噴射を行う燃料噴射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の電源電圧に基づいて補正を行うタイプの燃料噴射装置の制御機構を説明するための図である。このタイプの制御機構では、電源端子１１に印加された電源電圧ＶB を電源電圧入力回路１２を介してＥＣＵ（Ｅlectronic Ｃontrol Ｕnit）のマイクロコンピュータ１３に入力する。
【０００３】
マイクロコンピュータ１３は、電源電圧ＶB が低いときにはＦＥＴ１４のオン期間を長くするような波形のパルスをＦＥＴ駆動回路１５に出力する。それによって、ソレノイド１６にコイル電流が流れる時間が長くなり、燃料噴射時間が長くなる。電源電圧ＶB が高いときにはその逆となり、燃料噴射時間を短くすることによって、燃料噴射量が一定になるように制御している。ＦＥＴ１４がオンからオフに切り替わった直後にソレノイド１６に流れる電流はダイオード１７を介してツェナーダイオード１８に流れ、ＦＥＴ１４のドレイン電圧がツェナーダイオード１８の電圧と同じになり、そこで電力が消費されて燃料噴射が停止することになる。
【０００４】
図９は、従来の定電流制御を行うタイプの燃料噴射装置の制御機構を説明するための図である。このタイプの制御機構では、電源端子１１に印加された電源電圧ＶB を電源電圧検出回路２１により検出するとともに、電流検出用に付加した電流検出用抵抗２２および電流検出回路２３によりコイル電流を検出する。そして、マイクロコンピュータ１３および定電流駆動回路２４により、コイル電流が電源電圧ＶB の変動によって変化しないように制御している。
【０００５】
上記電源電圧の変動を検出して燃料噴射量を補正する従来技術としては、例えば下記の特許文献１が開示されている。また、電源電圧とともにソレノイドに流れる駆動電流を検出して燃料噴射量を補正する従来技術としては、例えば下記の特許文献２が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５８−２８５３７号公報
【特許文献２】
特開２００２−４９２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すような電源電圧ＶB に基づいて補正を行う制御機構では、ソレノイド１６を構成するコイルの温度が上昇した場合にそのコイルの抵抗値が変化し、電源電圧ＶB が同じでもコイル電流が変化してしまうため、燃料噴射量を正確に補正することは困難である。
【０００８】
ところで、図９に示すような定電流制御を行う構成によればコイル温度が上昇してもコイル電流を一定に制御することができるが、そのための制御回路の複雑化による部品点数の増加や、ソフトウェア処理の増加を招くという不都合があった。
【０００９】
次に、図１０は、図９に示す電流検出回路２３の内部回路を記載した図である。また、図１１は、電流検出におけるオフセット電圧の影響を説明するための図である。図示のように、駆動電流を検出するに際して、電流検出回路２３の電位差（電流検出用抵抗２２と電流検出回路２３の間のオフセット電圧；Ｖinoffset）と、電流検出回路２３のオペアンプ２５が有するオフセット電圧（Ｖopoffset）と、マイクロコンピュータ１３内部のＡ／Ｄコンバータ２６が有するオフセット電圧（Ｖadoffset）が生じる。この際、電流検出用抵抗２２と電流検出回路２３の間のオフセット電圧（Ｖinoffset）と、電流検出回路２３のオペアンプ２５が有するオフセット電圧（Ｖopoffset）は、オペアンプ２５の増幅率に対応して値が増大する。
【００１０】
このため、図１１に示す如く、Ａ／Ｄコンバータ２６に入力される電圧（Ｖadin）は、真の駆動電流成分の電圧（Ｖadini）の他にオフセット成分の電圧（Ｖadinoffset）が加わった値となる。このオフセット成分の電圧（Ｖadinoffset）は、全体に対し無視できない割合を占めており、電流検出の精度を低下させ正確な燃料噴射制御の妨げとなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、燃料噴射用のソレノイドの電流検出時に生じるオフセット成分を除去して燃料噴射量を正確に補正することができる燃料噴射方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる燃料噴射方法は、プランジャポンプによる圧送により所定の圧力に加圧された燃料を噴射する電磁式燃料噴射ポンプの燃料噴射方法において、燃料噴射用のソレノイドの駆動を開始する工程と、前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値を検出する工程と、前記ソレノイド駆動時のコイル電流値を検出する工程と、前記ソレノイド駆動時のコイル電流値と前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値との差分電流値を算出する工程と、前記検出された差分電流値に基づいて前記ソレノイドを駆動する駆動パルス幅を補正する工程と、前記ソレノイドの駆動を停止する工程とを含む構成を採用できる。
【００１３】
この請求項１に記載の発明によれば、ソレノイドの駆動毎に駆動開始前後の差分電流値を求めて電流検出時に発生したオフセット成分を検出でき、このオフセット成分を除去して駆動パルス幅を正確に補正することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明にかかる燃料噴射方法は、請求項１に記載の発明において、前記差分電流値を算出した後に予め定めたスパン補正値に基づき電流スパン値を調整する工程を含み、前記調整された電流スパン値に基づき前記駆動パルス幅を補正する構成を採用できる。
【００１５】
この請求項２に記載の発明によれば、電流スパン値を適切に設定することができ、駆動パルス幅の補正を精度良く行えるようになる。
【００１６】
また、請求項３の発明にかかる燃料噴射方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記ソレノイドの駆動毎に、前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値を検出する工程を実行することにより、前記ソレノイドの駆動毎に前記駆動パルス幅を補正する構成を採用できる。
【００１７】
この請求項３に記載の発明によれば、ソレノイドの駆動毎にそのときに生じたオフセット成分を除去できるようになり、温度ドリフト等の影響を除去して駆動パルス幅の補正を長期に渡り安定して行えるようになる。
【００１８】
また、請求項４の発明にかかる燃料噴射方法は、請求項２または３に記載の発明において、製品調整時において前記スパン補正値を算出するスパン補正値算出工程を含み、該スパン補正値算出工程は、前記ソレノイドに一定電流を流す前後においてそれぞれ検出したコイル電流値に基づき前記スパン補正値を算出する構成を採用できる。
【００１９】
この請求項４に記載の発明によれば、装置毎に異なる電流スパン値を求めることができ、各装置に適合した電流スパン値を用いて駆動パルス幅の補正をより精度良く行えるようになる。
【００２０】
また、請求項５の発明にかかる燃料噴射方法は、請求項４に記載の発明において、前記算出されたスパン補正値を書き換え可能な記憶手段に記憶する工程を含む構成を採用できる。
【００２１】
この請求項５に記載の発明によれば、装置の出荷時等に記憶手段にスパン補正値を格納しておくことにより、装置毎に異なる電流スパンを各装置に適切な状態で持たせておくことができ、出荷後直ちに最適なオフセット補正が行えるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、本発明にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの構成について説明する。図１は、本発明にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの概略構成を示す図である。
【００２３】
図１に示すように、電磁式燃料噴射ポンプ・システムは、燃料タンク３１内の燃料を圧送する電磁駆動ポンプとしてのプランジャポンプ３２と、プランジャポンプ３２による圧送により所定の圧力に加圧された燃料を通過させるオリフィス部を有する入口オリフィスノズル３３と、入口オリフィスノズル３３を通過した燃料が所定の圧力以上のとき（エンジンの）吸気通路内に向けて噴射する噴射ノズル３４と、エンジンの運転情報およびプランジャポンプ３２のソレノイドに流れるコイル電流値に基づいてプランジャポンプ３２等に制御信号を発する駆動ドライバ３５およびコントロールユニット（ＥＣＵ）３６等を、その基本構成として備えている。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの制御機構を説明するための図である。図２において、ソレノイド１６はプランジャポンプ３２を構成する。このソレノイド１６を駆動するためのスイッチング素子である例えばＮチャネルＦＥＴ１４と、ＦＥＴ駆動回路１５と、電源電圧検出回路２１と、電流検出用抵抗２２と、電流検出回路２３と、ダイオード１７およびツェナーダイオード１８は、駆動ドライバ３５に含まれる。
【００２５】
ツェナーダイオード１８は、ＦＥＴ１４がオンからオフになったとき、ＦＥＴ１４のドレイン電圧をツェナーダイオード１８の電圧と同じにしてソレノイド電流を消費させるものである。マイクロコンピュータ１３はコントロールユニット３６に含まれる。
【００２６】
電源電圧検出回路２１は、電源電圧ＶB を検出してその検出値をマイクロコンピュータ１３に供給する。ソレノイド１６の一端は、電源電圧ＶB が印加される電源端子１１に接続される。ソレノイド１６の他端は、ＦＥＴ１４のドレインに接続されるとともに、ダイオード１７およびツェナーダイオード１８を介してＦＥＴ１４のゲートに接続される。ＦＥＴ１４のゲートには、マイクロコンピュータ１３から出力された制御信号に基づいてＦＥＴ駆動回路１５において生成される駆動パルスが供給される。
【００２７】
ＦＥＴ１４のソースは電流検出用抵抗２２を介して接地される。駆動パルスによってＦＥＴ１４がオン状態になると、電源端子１１からソレノイド１６，ＦＥＴ１４および電流検出用抵抗２２を介して接地端子へ電流（コイル電流）が流れ、ソレノイド１６が駆動される。電流検出用抵抗２２を流れる電流の大きさは電圧信号として電流検出回路２３に入力され、そこで入力電圧に応じた電流値が検出されることになる。電流検出回路２３から出力された検出信号はマイクロコンピュータ１３に入力され、前述したＡ／Ｄコンバータ２６によりディジタル信号に変換されて、駆動パルスを補正する処理が実行される。なお、電流検出回路２３の内部構成は、前述した図１０の構成と同一であり、説明を省略する。
【００２８】
上記構成による電磁式燃料噴射ポンプの噴射量の補正概要について説明する。燃料噴射用のソレノイド１６の駆動時のコイル電流値を検出し、その検出値に基づいてＦＥＴ１４のオン期間の調節、すなわち駆動パルス幅の補正を行う構成となっている。図３は、この駆動パルス幅の補正原理を説明するために、要求燃料噴射量から要求される駆動パルス（以下、要求駆動パルスとする）５１，コイル電流５２および実際に出力される駆動パルス（以下、駆動パルス出力とする）５３の各波形を示す波形図である。
【００２９】
図３において、Ｐｗは要求駆動パルス５１のパルス幅、すなわちソレノイドの要求駆動パルス幅である。Ｔｒはソレノイド１６の駆動開始からコイル電流５２の値を検出するために予め設定した時間であり、Ｉｒはコイル電流５２の検出値である。Ｐｒはコイル電流の検出値Ｉｒに基づいて求められたパルス幅の補正値であり、Ｐｏｕｔは駆動パルス出力５３のパルス幅である。
【００３０】
図３に示すように、要求駆動パルス５１の立ち上がりエッジに同期して駆動パルス出力５３が立ち上がり、それによってコイル電流５２が流れ始める。そして、コイル電流検出の設定時間Ｔｒ（特に限定しないが、例えば２ｍｓ経過した時点）で、コイル電流５２の検出値Ｉｒが検出される。この検出値Ｉｒと要求駆動パルス幅Ｐｗとを用いて駆動パルスの補正値Ｐｒが求められる。その補正値Ｐｒに基づいて要求駆動パルス幅Ｐｗが補正され、実際にはパルス幅Ｐｏｕｔの駆動パルスがＦＥＴ１４に供給される。
【００３１】
ここで、ＩｒとＰｗとＰｒとの関係は予め実験等により求められており、マイクロコンピュータ１３内の不揮発性メモリに記憶されている。
【００３２】
次に、マイクロコンピュータ１３が実行するオフセット補正処理について説明する。図４は、オフセット補正処理にかかるデータ処理の全体の流れを示すフローチャートである。エンジン燃料量の計算処理（ステップＳ１）によって得られた燃料噴射量（要求駆動パルス５１のパルス幅Ｐｗ）が得られる。この後、駆動電流（コイル電流）５２の検出により、駆動電流補正処理（ステップＳ２）が実行され、電流補正された駆動パルス幅（駆動パルス出力５３のパルス幅Ｐｏｕｔ）が得られる。そして、駆動電流５２は、以下に説明するオフセット補正処理を実行した後に駆動電流補正処理（ステップＳ２）が実行されるようになっている。
【００３３】
図５は、通常運転時における駆動電流補正処理を示すフローチャートである。まず、駆動パルス出力５３の駆動電流がＯＦＦの状態（ステップＳ１１）における検出電流成分（オフセット成分Ｖadinoffset）６４がＡ／Ｄコンバータ２６に入力され、この値を図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ１２）。
【００３４】
図６は、駆動電流（コイル電流）がＯＦＦ時においてＡ／Ｄコンバータ２６に入力されるオフセット電圧を説明するための図である。図示のように、電流検出回路２３のオフセット電圧（Ｖinoffset）と、オペアンプ２５が有する入力オフセット電圧（Ｖopoffset）と、マイクロコンピュータ１３内部のＡ／Ｄコンバータ２６が有するオフセット電圧（Ｖadoffset）が生じる。この際、電流検出用抵抗２２と電流検出回路２３の間のオフセット電圧（Ｖinoffset）と、電流検出回路２３のオペアンプ２５が有するオフセット電圧（Ｖopoffset）は、オペアンプ２５の増幅率に対応して値が増大する。Ａ／Ｄコンバータ２６に入力される電圧（Ｖadin）は、これら全てのオフセット成分の電圧（Ｖadinoffset）からなる。
【００３５】
この後、駆動電流をＯＮさせ（ステップＳ１３）、一定時間の経過（図３に示す設定時間Ｔｒ）を待ち（ステップＳ１４）、Ａ／Ｄコンバータ２６の入力電圧（Ｖadin）６５を検出する（ステップＳ１５）。そして、メモリに記憶されたオフセット成分の電圧（Ｖadinoffset）と、入力電圧（Ｖadin）に基づき、図１１に示した真の駆動電流の成分の電圧（Ｖadini）６６を下記式（１）を用いて計算する（ステップＳ１６）。
【００３６】
Ｖadini＝Ｖadin−Ｖadinoffset …（１）
【００３７】
この後、予めメモリに記憶されている所定の係数であるスパン補正値（Ｋspan）６７を用いて下記式（２）により電流スパン調整を行う（ステップＳ１７）。
【００３８】
Ｖadins＝Ｖadin×Ｋspan …（２）
【００３９】
電流スパン調整後の値（Ｖadins）が駆動電流５２として駆動電流補正処理（図４のステップＳ２）に出力される。駆動電流補正処理（ステップＳ２）では、パルス幅電流補正値を計算した後（ステップＳ２ａ）、このパルス幅電流補正値に基づき駆動パルス幅（Ｐｏｕｔ）を計算し（ステップＳ２ｂ）、ソレノイド１６に供給する。駆動開始からこの駆動パルス幅（Ｐｏｕｔ）の時間が経過すると駆動パルス出力５３をＯＦＦにする（ステップＳ２０）。
【００４０】
上述したオフセット補正処理によれば、ソレノイド１６の駆動がオフのときにオフセット成分を検出するため、ソレノイド１６の駆動時には、オフセット成分を除去し正確な駆動パルス幅を算出できるようになる。また、上記の処理は、ソレノイド１６の駆動に同期して毎回の駆動オフ時にオフセット検出することができ、ソレノイド１６の駆動毎にこのオフセット成分を除去できるようになる。
【００４１】
次に、電流スパン成分の計算処理について説明する。上記処理によりオフセット補正された駆動電流は、電流スパンについて処理されていない。実際の回路におけるスパン補正の影響について説明する。スパンの影響は、電流検出用抵抗（Ｒi）２２の誤差が支配的であり、この抵抗値の誤差が±２％であると、その誤差が直接、スパンの誤差として現れる。このため、予め装置の出荷時など製品基板の調整時にスパンの調整値を測定して不揮発性メモリに記憶させておき、上述した通常運転時にこの調整値を読み出して駆動電流の電流スパンを補正する。
【００４２】
図７は、電流スパンの補正値算出処理を示すフローチャートである。まず駆動電流がＯＦＦのとき（ステップＳ２１）、Ａ／Ｄコンバータ２６に入力される検出電流成分（オフセット成分Ｖoffset）の値を図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ２２）。次に、一定の電流基準値（Ｖ1a，図４参照）６８で駆動電流をＯＮさせる（ステップＳ２３）。この際の駆動電流としては例えば１Ａを流す。
【００４３】
そして、一定時間の経過を待った後（ステップＳ２４）、Ａ／Ｄコンバータ２６の入力電圧（Ｖadin1a）６９を検出する（ステップＳ２５）。そして、メモリに記憶されたオフセット電圧（Ｖoffset）と、入力電圧（Ｖadin1a）に基づき、駆動電流成分（Ｖadin1as）を下記式（３）を用いて計算する（ステップＳ２６）。
【００４４】
Ｖadin1as＝Ｖadin1a−Ｖoffset …（３）
【００４５】
この後、上記電流基準値（Ｖ1a）６８と、上記式（３）の結果（Ｖadin1as）を用いて、スパン補正値６７（係数）を下記式（４）により計算する（ステップＳ２７）。
【００４６】
Ｋspan＝V1a／Vadin1as …（４）
【００４７】
計算されたスパン補正値（Ｋspan）６７は、書き換え可能なメモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ等に記憶させておく。このスパン補正値（Ｋspan）６７は、前述した通常駆動時にメモリから読み出され（図５のステップＳ１７）、電流スパンが調整される。
【００４８】
このように製品出荷時等に製品の基板を製造ラインで調整する際に、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに書き込んでおくことにより、製品毎に異なる特性に適合したスパン補正値を保持しておくことができ、オフセット除去性能を向上できるようになる。
【００４９】
以上説明したこの発明の実施の形態によれば、製品の出荷時に装置に適した電流スパン値が設定保持でき、ソレノイド１６の駆動がオフのときにオフセット成分を検出して記憶させておくことができる。これにより、ソレノイド１６の駆動時には、これら電流スパン値とオフセット成分に基づき、検出した電流値からオフセット成分を除去して正確な駆動パルス幅を算出できるようになる。また、上記の処理は、ソレノイド１６の駆動に同期して毎回の駆動オフ時にオフセット検出するため、オフセット電圧の電圧ドリフトや経時変化に対応しこれらを相殺することができるようになる。
【００５０】
【実施例】
上記構成におけるオフセット電圧の具体的数値を図１０の回路構成を用いて説明する。オペアンプ２５のオフセット電圧（Ｖopoffset）を７ｍＶ，マイクロコンピュータ１３のＡ／Ｄコンバータ２６の入力のオフセット電圧（Ｖadoffset）を２０ｍＶとしたとき、マイクロコンピュータ１３に入力される電圧（Ａ／Ｄコンバータ２６によるＡ／Ｄ変換後の電圧換算値）は、
【００５１】
Ｖd＝Ｖini×（１＋Ｒ２／Ｒ１）±７ｍＶ×（１＋Ｒ２／Ｒ１）±２０ｍＶ
【００５２】
となる。ここで、Ｒ１＝１ｋΩ，Ｒ２＝１８ｋΩ，電流検出回路２３の電位差（Ｖinoffset）＝０とする。
【００５３】
駆動電流（コイル電流）をＩdcpとすると、
【００５４】
Ｖini＝Ｉdcp×Ｒi
(Ｒi＝電流検出用抵抗２２)
【００５５】
ここで、Ｒi＝２２ｍΩとする。
このとき、駆動電流とＡ／Ｄコンバータ２６に入力される電圧換算値Ｖdは、下記表１に示す数値となる。
【００５６】
【表１】
この表に示す計算値においてそれぞれオフセット補正を行えば、ソレノイド１６がオフのときの電圧として上記オフセット電圧が入力され、この値がマイクロコンピュータ１３の演算処理により相殺（オフセット除去）され、誤差は０となる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料噴射用のソレノイドの駆動パルス幅を補正するにあたり、ソレノイドの駆動オフ時に入力されたソレノイドの電流値をオフセット成分として検出し、ソレノイドの駆動時にオフセット補正する構成であるため、電流検出回路に用いられるオペアンプ等のオフセット電圧の影響を除去でき、正確な電流値を得て駆動パルス幅を高精度に補正できるという効果を奏する。
【００５９】
また、ソレノイドの駆動オフ毎にオフセット検出する構成とすれば、温度等の経時変化によるドリフトの影響を解消できるようになるという効果を奏する。また、電流スパン補正値を予め基板調整時等に算出しておくことにより、装置毎の特性に合わせた適切な電流スパンを設定でき、駆動パルス幅をより高精度に補正できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムの制御機構を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる燃料噴射方法を適用した電磁式燃料噴射ポンプ・システムにおける要求駆動パルス，コイル電流および駆動パルス出力の各波形を示す波形図である。
【図４】オフセット補正処理にかかるデータ処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図５】通常運転時における駆動電流補正処理を示すフローチャートである。
【図６】駆動電流（コイル電流）がＯＦＦ時においてＡ／Ｄコンバータに入力されるオフセット電圧を説明するための図である。
【図７】電流スパンの補正値算出処理を示すフローチャートである。
【図８】従来の電源電圧に基づいて補正を行うタイプの燃料噴射装置の制御機構を説明するための図である。
【図９】従来の定電流制御を行うタイプの燃料噴射装置の制御機構を説明するための図である。
【図１０】図９に示す電流検出回路の内部回路を記載した図である。
【図１１】電流検出におけるオフセット電圧の影響を説明するための図である。
【符号の説明】
１１ 電源端子
１３ マイクロコンピュータ
１４ ＮチャネルＦＥＴ
１５ ＦＥＴ駆動回路
１６ ソレノイド
２１ 電源電圧検出回路
２２ 電流検出用抵抗（Ｒi）
２３ 電流検出回路
２５ オペアンプ
２６ Ａ／Ｄコンバータ
Claims (5)
- プランジャポンプによる圧送により所定の圧力に加圧された燃料を噴射する電磁式燃料噴射ポンプの燃料噴射方法において、
燃料噴射用のソレノイドの駆動を開始する工程と、
前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値を検出する工程と、
前記ソレノイド駆動時のコイル電流値を検出する工程と、
前記ソレノイド駆動時のコイル電流値と前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値との差分電流値を算出する工程と、
前記検出された差分電流値に基づいて前記ソレノイドを駆動する駆動パルス幅を補正する工程と、
前記ソレノイドの駆動を停止する工程と、
を含むことを特徴とする燃料噴射方法。 - 前記差分電流値を算出した後に予め定めたスパン補正値に基づき電流スパン値を調整する工程を含み、
前記調整された電流スパン値に基づき前記駆動パルス幅を補正することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射方法。 - 前記ソレノイドの駆動毎に、前記ソレノイドの駆動開始前のコイル電流値を検出する工程を実行することにより、前記ソレノイドの駆動毎に前記駆動パルス幅を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射方法。
- 製品調整時において前記スパン補正値を算出するスパン補正値算出工程を含み、
該スパン補正値算出工程は、前記ソレノイドに一定電流を流す前後においてそれぞれ検出したコイル電流値に基づき前記スパン補正値を算出することを特徴とする請求項２または３に記載の燃料噴射方法。 - 前記算出されたスパン補正値を書き換え可能な記憶手段に記憶する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射方法。
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