JP4119116B2 - 燃料噴射方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、インジェクタ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、正確に燃料噴射をおこなう燃料噴射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１９は、従来の電源電圧に基づいて補正をおこな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。
【０００４】
図２０は、従来の定電流制御をおこな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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１９に示すような電源電圧に基づいて補正をおこなう制御機構では、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という問題点があった。図２０に示すような定電流制御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。
【０００６】
また、近時、本発明者らは、燃料ポンプやレギュレータにより加圧されて送られてきた燃料を噴射する従来タイプのインジェクタとは異なり、燃料を加圧しながら噴射する新しいタイプのインジェクション装置（以下、インジェクションモジュールとする）を開発している。
【０００７】
このインジェクションモジュールは、噴射量が燃料噴射用ソレノイドを駆動するコイル電流の影響をうけてしまうという特性を有するため、上述した電源電圧に基づいて補正をおこなう制御機構により単純に駆動パルス幅を増減しただけでは、正確な噴射量の補正をおこなうことはできないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、制御回路の複雑化や部品点数の増大を招くことなく、燃料噴射量を正確に補正することができ、また、上述したインジェクションモジュールにおいても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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる燃料噴射方法は、燃料を加圧しながら噴射するインジェクション装置において、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時点から所定時間経過後のコイル電流値を検出する工程と、検出したコイル電流値に基づいて前記ソレノイドの駆動停止タイミングを補正する補正値を求める工程と、求めた補正値を用いて駆動停止タイミングを調整して前記ソレノイドの駆動を停止する工程とを含み、前記補正値は、前記コイル電流の検出値と前記ソレノイドの要求駆動パルス幅とに基づいて決められる。
【００１０】
また、本発明にかかる燃料噴射方法は、燃料噴射用ソレノイドの駆動を開始してから所定時間経過した時点で検出されたコイル電流値に基づいて、要求燃料噴射量（Ｑｃ）の増加分とソレノイドの駆動パルス幅の増加分との比で表される傾き補正値Ｔｄと、ソレノイドの駆動開始から燃料噴射が始まるまでの無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを求め、つぎの（１）式によりソレノイドの最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔを求めるものである。
【００１１】
Ｔｏｕｔ＝Ｑｃ×Ｔｄ＋Ｔｏｆｆｓｅｔ ・・・（１）
【００１２】
この発明によれば、燃料噴射用ソレノイドの最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔ、すなわち実際の駆動パルス幅は、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流値に基づいて求められた傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを用いて上記（１）式により求められる。
【００１３】
また、本発明にかかる燃料噴射方法は、前回の燃料噴射時に検出されたコイル電流値に基づいて、今回の駆動パルス幅を補正するものである。この発明によれば、コイル電流検出後にその検出値に基づいて駆動パルス幅の補正を行うことに限らず、現在の運転状況に近い補正値を用いることで、演算処理にかかる時間に余裕をもたせることができる。
【００１４】
また、本発明にかかる燃料噴射方法は、エンジンの始動時、または燃料噴射中断後の１回目の駆動時のみ、コイル電流値の代わりに電源電圧に基づいて、駆動パルス幅を補正するものである。この発明によれば、前回の燃料噴射時のコイル電流値を参照できない場合でも、電源電圧に基づいて求められた補正値を用いることで最初の駆動から駆動パルス幅を補正できる。
【００１５】
また、本発明にかかる燃料噴射方法は、ソレノイドの駆動開始時点からコイル電流値を検出しようとするタイミングまでの経過時間が所定時間を超えている場合には、コイル電流値の検出および更新をおこなわずに以前に検出されたコイル電流値を用いて補正値を求めるものである。この発明によれば、コイル電流値が、他の割込み処理等で大幅にずれた検出タイミングで検出されることが防止される。
【００１６】
【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。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、インジェクションモジュール・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制御手段としての駆動ドライバ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。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・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４６はプランジャポンプ３２を構成する。このソレノイド４６を駆動するためのスイッチング素子であるたとえばＮチャネルＦＥＴ４４、ＦＥＴ駆動回路４５、電流検出用の抵抗５２、電流検出回路５３、ダイオード４７およびツェナーダイオード４８は駆動ドライバ３５に含まれる。ツェナーダイオード４８はＦＥＴ４４がオンからオフになったとき、ＦＥＴ４４のドレイン電圧をツェナーダイオード４８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４３はコントロールユニット３６に含まれる。
【００１８】
ソレノイド４６の一端は、電源電圧ＶBが印加される電源端子４１に接続される。ソレノイド４６の他端は、ＦＥＴ４４のドレインに接続されるとともに、ダイオード４７およびツェナーダイオード４８を介してＦＥＴ４４のゲートに接続される。ＦＥＴ４４のゲートには、マイクロコンピュータ４３から出力された制御信号に基づいてＦＥＴ駆動回路４５において生成される駆動パルスが供給される。
【００１９】
ＦＥＴ４４のソースは電流検出用の抵抗５２を介して接地される。駆動パルスによってＦＥＴ４４がオン状態になると、電源端子４１からソレノイド４６、ＦＥＴ４４および抵抗５２を介して接地端子へ電流（コイル電流）が流れ、ソレノイド４６が駆動される。抵抗５２を流れる電流の大きさは電圧信号として電流検出回路５３に入力され、そこで電流値が検出され、その検出値はマイクロコンピュータ４３に入力される。
【００２０】
図３は、実施の形態１において、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）６１、コイル電流６２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）６３の各波形を示す波形図である。図３において、Ｐｗは要求駆動パルス６１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り、Ｔｒはソレノイド４６の駆動開始からコイル電流６２の値を検出するまでの時間であり、Ｉｒはソレノイド４６の駆動開始からＴｒ経過した時点でのコイル電流の検出値であり、Ｐｒはその検出値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６３のパルス幅である。
【００２１】
図３に示すように、このインジェクションモジュール・システムでは、要求駆動パルス６１の立ち上がりエッジに同期して駆動パルス出力６３が立ち上がり、それによってコイル電流６２が流れ始める。そして、所定時間、特に限定しないが、たとえば２ｍｓ経過した時点で、コイル電流６２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とに基づいて、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ＦＥＴ４４に供給される。
【００２２】
図４は、実施の形態１において、駆動パルス出力６３のパルス幅Ｐｏｕｔの求め方を示す概念図である。図４に示すように、補正パルス幅計算処理部７１において、要求駆動パルス幅Ｐｗとコイル電流の検出値Ｉｒとに基づいてパルス幅の補正値Ｐｒが求められる。この補正値Ｐｒは演算器７２（特に限定しないが、図示例では加算器）において要求駆動パルス幅Ｐｗに加算され、それによって駆動パルス出力６３のパルス幅Ｐｏｕｔが求められる。補正パルス幅計算処理部７１および演算器７２はコントロールユニット３６に含まれる。
【００２３】
図５は、実施の形態１において、駆動パルスの補正値Ｐｒの求め方を概念的に示す図である。図５に示すように、たとえば横軸にコイル電流の検出値Ｉｒをとり、縦軸に要求駆動パルス幅Ｐｗをとり、種々のＩｒと種々のＰｗの組み合わせに対応する補正値Ｐｒをマッピングした補正値マップ８を用意する。ＩｒとＰｗの組み合わせに対応する補正値Ｐｒについては、あらかじめ実験等により求めておく。図５に示す補正値マップ８において、補正値Ｐｒをたとえば縦軸および横軸の両方に直交する方向の高さとして表せばいわゆる３次元表示のマップとなる。
【００２４】
上述した実施の形態１によれば、ソレノイド４６を駆動するＦＥＴ４４を実際にオン、オフさせるための駆動パルス幅Ｐｏｕｔが、ソレノイド４６の駆動開始から所定時間Ｔｒが経過した後のコイル電流の検出値Ｉｒと、要求燃料噴射量から要求される駆動パルス幅Ｐｗとに基づいて補正されるため、燃料を加圧しながら噴射するインジェクションモジュールにおいて要求燃料噴射量と実際の燃料噴射量の関係がリニアになり、燃料噴射量を正確に補正することができる。また、実施の形態１によれば、従来のような電源電圧検出回路や定電流駆動回路等が不要となるため、制御回路の簡略化や部品点数の削減を図ることができる。
【００２５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を、図１および図２に示す構成のインジェクションモジュール・システムに適用した場合を例にして説明する。インジェクションモジュール・システムの構成について、重複する説明を省略する。たとえば図１および図２に示す構成のインジェクションモジュール・システムのように、ソレノイド４６が燃料を加圧すると同時に噴射するシステムでは、燃料噴射量は、ソレノイド４６を流れる駆動電流、すなわちコイル電流の影響を受ける。図６に、燃料噴射量Ｑとソレノイドの駆動パルス幅Ｔとの関係を示す。図６に示すように、パルス幅がゼロからある値（Ｔｏｆｆｓｅｔ）になるまでは燃料噴射量はゼロのままであり、それ以後、パルス幅の増大に伴って燃料噴射量の値はある傾きＴｄで増大する。
【００２６】
パルス幅がゼロからＴｏｆｆｓｅｔになるまでの時間は無駄時間、または無効時間と呼ばれる時間であり、燃料噴射量には影響しない。このＴｏｆｆｓｅｔが本明細書における無駄時間補正値である。また、傾きＴｄは、要求燃料噴射量Ｑｃの増加分と駆動パルス幅の増加分との比であり、本明細書において傾き補正値としているものである。これらＴｄおよびＴｏｆｆｓｅｔを用いると、要求燃料噴射量Ｑｃを正確に得るために必要な駆動パルス幅（これを最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとする）は前記（１）式で表される。
【００２７】
ところで、無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔは、ソレノイドの駆動開始から所定時間Ｔｒ（たとえば２ｍｓ）経過した時点でソレノイドを流れるコイル電流の値の関数である。つまり、実施の形態１と同様にソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流を検出することにより、そのときの検出値Ｉｒの値に応じたＴｏｆｆｓｅｔの値が求められる。このＴｏｆｆｓｅｔの値は、たとえばＩｒに対してＴｏｆｆｓｅｔの値がマッピングされた２次元表示のマップから求められる。このマップはあらかじめ実験等により求められる。
【００２８】
また、傾き補正値Ｔｄは、要求燃料噴射量Ｑｃと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係がリニアである場合には、Ｔｏｆｆｓｅｔと同様にソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流の検出値Ｉｒの関数である。したがって、Ｔｄの値は、たとえばＩｒに対してＴｄの値がマッピングされた２次元表示のマップから求められる。しかし、ＱｃとＴｏｕｔとの関係がリニアでない場合には、傾き補正値Ｔｄはコイル電流の検出値Ｉｒと要求燃料噴射量Ｑｃとの関数となる。したがって、この場合にはたとえばＩｒおよびＱｃに対してＴｄの値をマッピングした３次元表示のマップを用いてＴｄを求めることになる。これらのマップはあらかじめ実験等により求められる。
【００２９】
図７に、種々のコイル電流の検出値Ｉｒと実際の燃料噴射量Ｑｏｕｔと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係の一例を示す。図８に、無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔとコイル電流の検出値Ｉｒとの関係の一例を示す。図９に、傾き補正値Ｔｄとコイル電流の検出値Ｉｒとの関係の一例を示す。要求燃料噴射量Ｑｃと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係がリニアである場合には、要求燃料噴射量Ｑｃの値にかかわらず、傾き補正値Ｔｄとコイル電流の検出値Ｉｒとの関係は図９に示す関係のみとなる。しかし、ＱｃとＴｏｕｔとの関係がリニアでない場合には、種々の要求燃料噴射量Ｑｃに対してそれぞれ図９に示すような関係があることになる。
【００３０】
図１０は、実施の形態２において、最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔの求め方を示す概念図である。図１０に示すように、まず、乗算器７５において、要求燃料噴射量Ｑｃと、傾き補正値Ｔｄとの乗算がおこなわれる。この傾き補正値Ｔｄは、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過した時点のコイル電流の検出値Ｉｒに基づいてマップ８１から得られる。このマップ８１はたとえば図９に示す特性図、またはそれと同等のものである。ただし、要求燃料噴射量Ｑｃと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係がリニアでない場合には、傾き補正値Ｔｄはコイル電流の検出値Ｉｒと要求燃料噴射量Ｑｃとの関数となり、Ｉｒの他にＱｃも考慮される。
【００３１】
つづいて、加算器７６において、Ｑｃ×Ｔｄの値に無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔが加算される。この無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔは、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過した時点のコイル電流の検出値Ｉｒに基づいてマップ８２から得られる。このマップ８２はたとえば図８に示す特性図、またはそれと同等のものである。このようにして、最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが求められる。ここで、乗算器７５および加算器７６はコントロールユニット３６に含まれる。また、マップ８１，８２はコントロールユニット３６内の不揮発性メモリに記憶されている。
【００３２】
上述した実施の形態２によれば、ソレノイド４６の駆動開始から所定時間Ｔｒが経過した後のコイル電流の検出値Ｉｒに基づいて、またはそのＩｒと要求燃料噴射量Ｑｃとに基づいて傾き補正値Ｔｄが求まり、またＩｒに基づいて無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔが求まり、これらＴｏｆｆｓｅｔおよびＴｄを用いて最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが補正されるため、燃料を加圧しながら噴射するインジェクションモジュールにおいて駆動パルス幅と燃料噴射量の関係がリニアでない場合でも、燃料噴射量を正確に補正することができる。さらに駆動パルス幅と燃料噴射量の関係がリニアである場合には、傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔがそれぞれ２次元表示のマップから求まるので、３次元表示のマップを用いて補正する場合よりも補正値を求める計算が簡略化されるという利点と、マップによるメモリ使用量が少なくなるという利点がある。また、実施の形態２によれば、従来のような電源電圧検出回路や定電流駆動回路等が不要となるため、制御回路の簡略化や部品点数の削減を図ることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムの制御機構を説明するための図である。図１１に示すように、実施の形態３のインジェクションモジュール・システムは、図２に示すインジェクションモジュール・システムに、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４３に供給する電源電圧検出回路４９を追加した構成となっている。その他の構成は図２に示す構成と同じであるので、図２と同じ構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
また、実施の形態３にかかる燃料噴射方法は、おおよそ実施の形態２の燃料噴射方法と同じであるが、つぎの点で実施の形態２と異なる。すなわち、実施の形態２では、同一の燃料噴射サイクル内において、ソレノイド４６の駆動開始から所定時間経過後にコイル電流が検出され、その検出値Ｉｒに基づいて求められた傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを用いて最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが求められ、そのＴｏｕｔのタイミングで燃料噴射が停止される。換言すれば、コイル電流の検出値Ｉｒに基づく補正は、そのコイル電流の検出をおこなった時点での駆動パルス幅に反映される。
【００３５】
それに対して、実施の形態３では、前回の燃料噴射サイクル時にソレノイド４６の駆動開始から所定時間経過後に検出されたコイル電流の検出値Ｉｒに基づいて、傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔが求められ、それら補正値ＴｄおよびＴｏｆｆｓｅｔを用いて今回の最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが求められ、そのＴｏｕｔのタイミングで今回の燃料噴射が停止される。つまり、実施の形態３は、前回の燃料噴射サイクル時のコイル電流の検出値Ｉｒを用いて、今回の燃料噴射時の駆動パルス幅の補正をおこなうものである。前回の燃料噴射サイクル時に検出されたコイル電流の検出値Ｉｒは、たとえばマイクロコンピュータ４３内の図示しないランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などに記憶される。
【００３６】
ところで、実施の形態３にかかるインジェクションモジュール・システムを搭載したエンジンの始動時、すなわちソレノイド４６の１回目の駆動時には、前回の燃料噴射サイクルがないため、傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを求めるために参照する前回の燃料噴射時のＩｒデータがない。また、このエンジンを搭載した車が坂を下る際の燃料カットや信号待ち等でのアイドリングストップのための燃料カットなどにより燃料噴射が中断された後に、ソレノイド４６の駆動を再開する場合も同様である。また、たとえばスタータなどを使用してエンジンを始動する際、電源電圧ＶBが極端に低下し、それによってマイクロコンピュータ４３にリセットがかかり、前回の燃料噴射時のＩｒデータを参照することが不可能な場合がある。
【００３７】
そこで、実施の形態３では、エンジンの始動時、または燃料カットなどによる燃料噴射の中断後に再びソレノイド４６を駆動するときの１回目の駆動時のみ、電源電圧検出回路４９により電源電圧ＶBを検出し、その検出値に基づいて傾き補正値Ｔｄと無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを求める構成となっている。図１２に、種々の電源電圧ＶBの検出値と実際の燃料噴射量Ｑｏｕｔと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係の一例を示す。
【００３８】
また、特に図示しないが、電源電圧ＶBに対して無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔがマッピングされたマップや、電源電圧ＶBに対して傾き補正値Ｔｄがマッピングされたマップがあらかじめ実験等により求められており、コントロールユニット３６内の不揮発性メモリに記憶されている。電源電圧ＶBの検出値に基づいて求められた傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを用いて前記（１）式により最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔを求めるのは実施の形態２と同様である。
【００３９】
上述した実施の形態３によれば、エンジンの始動時および燃料カットなどによる燃料噴射の中断後に再びソレノイド４６を駆動するときの１回目の駆動時には電源電圧ＶBの検出値に基づいて、またそれ以外のときには前回の燃料噴射時に検出したコイル電流の検出値Ｉｒに基づいて、それぞれ最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが補正されるため、実施の形態２と同様に、燃料を加圧しながら噴射するインジェクションモジュールにおいて燃料噴射量を正確に補正することができる。
【００４０】
さらに駆動パルス幅と燃料噴射量の関係がリニアである場合には、補正計算に用いるマップが２次元のものになるので、補正計算が簡略化されるという利点と、マップによるメモリ使用量が少なくなるという利点がある。また、実施の形態３によれば、従来のような電流駆動回路等が不要となるため、制御回路の簡略化や部品点数の削減を図ることができる。
【００４１】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法は、上述した実施の形態１〜３においてソレノイド４６の駆動開始から所定時間経過後にコイル電流を検出する際に、その検出タイミングのずれが原因でコイル電流の検出値Ｉｒが本来の値からずれるのを防ぐ方法である。
【００４２】
たとえば、図２または図１１に示す構成のインジェクションモジュール・システムが、図１５に示すように、駆動パルス９１をオンさせるための割込み９２でコイル電流の検出時間Ｔｒを計測するタイマーがスタートして割込み待ち状態９３となり、このタイマーのカウントアップ割込み９４で電流検出用Ａ／Ｄ変換器が起動して割込み待ち状態９５となり、Ａ／Ｄ変換終了割込み９６でＡ／Ｄ変換値を読み込むというソフトウェア処理をおこなうとする。ここで、タイマーおよび電流検出用Ａ／Ｄ変換器はマイクロコンピュータ４３に内蔵されている。
【００４３】
このようなソフトウェア処理において、図１６に示すように、タイマーのカウントアップ割込み９４が発生したときに、別の割込み処理９７を実行していると、それが終了してから電流検出用Ａ／Ｄ変換器が起動されるため、コイル電流のサンプリングのタイミングがＴｌだけずれてソレノイド４６の駆動開始からＴｒ＋Ｔｌ時間経過した時点のコイル電流が検出されることになる。したがって、図１７に示すように、コイル電流の検出値９８が本来の値、すなわち駆動開始からＴｒ時間経過した時点のコイル電流値ＩｒからＩｌだけずれてしまう。駆動パルス９１をオンさせるための割込み９２の発生時に別の割込み処理を実行しているため、駆動パルス９１がオン状態になった後、しばらくしてからタイマーがスタートする場合も同様である。
【００４４】
そこで、実施の形態４では、以下に説明する手順でコイル電流の検出をおこなう。図１３は、本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ソレノイドの駆動オン割込み処理が開始されると、駆動パルスがオンに切り替わった時刻Ｔ1（出力用アウトプットコンペアの値）を記憶し（ステップＳ１３１）、電流検出用タイマーをスタートさせる（ステップＳ１３２）。そして、他の処理などをおこない（ステップＳ１３３）、駆動オン割込み処理を終了する。
【００４５】
タイマーのカウントアップ割込みが発生すると、電流検出用タイマー処理を開始する。この処理が始まると、現時刻、すなわちＡ／Ｄ変換を実行しようとしたときの時刻Ｔ2を測定し（ステップＳ１３４）、前記時刻Ｔ1から時刻Ｔ2までの経過時間Ｔ2−Ｔ1を計算して求める（ステップＳ１３５）。そして、この経過時間Ｔ2−Ｔ1とあらかじめ設定しておいた時間とを比較する（ステップＳ１３６）。その結果、経過時間Ｔ2−Ｔ1が設定時間以内である場合には、電流検出用Ａ／Ｄ変換器を起動してＡ／Ｄ変換を開始し（ステップＳ１３７）、電流検出用タイマー処理を終了する。
【００４６】
そして、Ａ／Ｄ変換終了割込みが発生すると、Ａ／Ｄ変換処理においてＡ／Ｄ変換値を読み込み、その値でもってコイル電流の検出値を更新し（ステップＳ１３８）、全処理を終了する。この場合には、この更新されたコイル電流の検出値に基づいて、実施の形態１〜３で説明したように、ソレノイドの駆動パルス幅の補正がおこなわれる。一方、ステップＳ１３６での比較の結果、経過時間Ｔ2−Ｔ1が設定時間を超えている場合には、電流検出用Ａ／Ｄ変換器を起動しないで全処理を終了する。この場合には、更新されていないコイル電流の検出値、すなわち以前に検出されたコイル電流の検出値（たとえば、マイクロコンピュータ４３内のＲＡＭなどに記憶されている）に基づいて、ソレノイドの駆動パルス幅の補正がおこなわれる。
【００４７】
上述した実施の形態４によれば、コイル電流値が他の割込み処理等で大幅にずれた検出タイミングで検出されることが防止されるため、本来の値からずれたコイル電流値に基づく補正が原因で発生するＡ／Ｆの変動を抑制することができる。図１４に実施の形態４によりＡ／Ｆ変動が抑制された様子を示し、比較として図１８に実施の形態４を適用していない場合のＡ／Ｆ変動の様子を示す。図１４ではΔＡ／Ｆは１．５であり、図１８ではΔＡ／Ｆは２．５である。
【００４８】
以上において本発明は、上述した各実施の形態に限らず、種々変更可能である。たとえば、実施の形態１においてパルス幅の補正値Ｐｒを要求駆動パルス幅Ｐｗに適用する演算器７２は加算器に限らず、減算器、乗算器または除算器、あるいはこれらの組み合わせや、その他の計算をおこなうものであってもよい。また、補正値Ｐｒを補正値マップ８を用いて求める代わりに、コイル電流の検出値Ｉｒと要求駆動パルス幅Ｐｗと補正値Ｐｒとの間の関係式を導いて、その関係式から補正値Ｐｒを求めるようにしてもよい。
【００４９】
また、本発明はインジェクションモジュールに限らず、従来タイプのインジェクタにも適用できる。その場合には、実施の形態１においては、要求駆動パルス幅Ｐｗを考慮せずに、コイル電流の検出値Ｉｒにのみ基づいてパルス幅の補正値Ｐｒを求めればよい。その理由は、従来タイプのインジェクタでは、駆動開始命令に従って弁体が作動し、予め燃料ポンプにより加圧された燃料がその圧力で噴射される構造になっているため、駆動パルス幅と燃料噴射量との関係がリニアになるからである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料噴射用ソレノイドを駆動するための実際の駆動パルス幅が、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流値に基づいて補正されるため、燃料噴射量を正確に補正することができ、また従来のような定電流駆動回路等が不要となるため、制御回路の簡略化や部品点数の削減を図ることが可能な燃料噴射方法が得られるという効果を奏する。
【００５１】
また、本発明によれば、実際の駆動パルス幅が、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流値と駆動パルス幅の要求値とに基づいて補正されるため、燃料を加圧しながら噴射するインジェクションモジュールにおいて、駆動パルス幅と燃料噴射量の関係がリニアになり、燃料噴射量を正確に補正することが可能な燃料噴射方法が得られるという効果を奏する。
【００５２】
また、別の発明によれば、コイル電流値が割込み処理等で大幅にずれた検出タイミングで検出されることが防止されるため、本来の値からずれたコイル電流値に基づく補正が原因で発生するＡ／Ｆの変動を抑制することが可能な燃料噴射方法が得られ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インジェクションモジュール・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１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・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１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・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】本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける駆動パルス出力のパルス幅の求め方を概念的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける駆動パルスの補正値の求め方を概念的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける燃料噴射特性を模式的に示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける燃料噴射特性を模式的に示す特性図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける無駄時間補正値の特性の一例を示す特性図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける傾き補正値の特性の一例を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける最終燃料噴射駆動パルス幅の求め方を概念的に示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムの制御機構を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態３にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける燃料噴射特性を模式的に示す特性図である。
【図１３】本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおけるＡ／Ｆ変動の様子を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４においてコイル電流を検出するためのソフトウェア処理を示すタイミングチャートである。
【図１６】コイル電流を検出するためのソフトウェア処理において検出タイミングにずれが生じる場合を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】コイル電流を検出するためのソフトウェア処理において検出タイミングがずれた場合の駆動パルスおよびコイル電流の各波形を示す波形図である。
【図１８】比較として本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法を適用していないインジェクションモジュール・システムにおけるＡ／Ｆ変動の様子を示す図である。
【図１９】従来の電源電圧に基づいて補正をおこな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２０】従来の定電流制御をおこな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。
【符号の説明】
Ｉｒ コイル電流の検出値
Ｐｒ 補正値
Ｐｗ 要求駆動パルス幅
Ｑｃ 要求燃料噴射量
Ｔｄ 傾き補正値
Ｔｏｆｆｓｅｔ 無駄時間補正値
Ｔｏｕｔ 最終燃料噴射駆動パルス幅
ＶB 電源電圧
４６ ソレノイド
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、インジェクタ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、正確に燃料噴射をおこなう燃料噴射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１９は、従来の電源電圧に基づいて補正をおこな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。
【０００４】
図２０は、従来の定電流制御をおこな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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１９に示すような電源電圧に基づいて補正をおこなう制御機構では、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という問題点があった。図２０に示すような定電流制御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。
【０００６】
また、近時、本発明者らは、燃料ポンプやレギュレータにより加圧されて送られてきた燃料を噴射する従来タイプのインジェクタとは異なり、燃料を加圧しながら噴射する新しいタイプのインジェクション装置（以下、インジェクションモジュールとする）を開発している。
【０００７】
このインジェクションモジュールは、噴射量が燃料噴射用ソレノイドを駆動するコイル電流の影響をうけてしまうという特性を有するため、上述した電源電圧に基づいて補正をおこなう制御機構により単純に駆動パルス幅を増減しただけでは、正確な噴射量の補正をおこなうことはできないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、制御回路の複雑化や部品点数の増大を招くことなく、燃料噴射量を正確に補正することができ、また、上述したインジェクションモジュールにおいても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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる燃料噴射方法は、燃料を加圧しながら噴射するインジェクション装置において、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時点から所定時間経過後のコイル電流値を検出する工程と、検出したコイル電流値に基づいて前記ソレノイドの駆動停止タイミングを補正する補正値を求める工程と、求めた補正値を用いて駆動停止タイミングを調整して前記ソレノイドの駆動を停止する工程とを含み、前記補正値は、前記コイル電流の検出値と前記ソレノイドの要求駆動パルス幅とに基づいて決められる。
【００１０】
また、本発明にかかる燃料噴射方法は、燃料噴射用ソレノイドの駆動を開始してから所定時間経過した時点で検出されたコイル電流値に基づいて、要求燃料噴射量（Ｑｃ）の増加分とソレノイドの駆動パルス幅の増加分との比で表される傾き補正値Ｔｄと、ソレノイドの駆動開始から燃料噴射が始まるまでの無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを求め、つぎの（１）式によりソレノイドの最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔを求めるものである。
【００１１】
Ｔｏｕｔ＝Ｑｃ×Ｔｄ＋Ｔｏｆｆｓｅｔ ・・・（１）
【００１２】
この発明によれば、燃料噴射用ソレノイドの最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔ、すなわち実際の駆動パルス幅は、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流値に基づいて求められた傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを用いて上記（１）式により求められる。
【００１３】
また、本発明にかかる燃料噴射方法は、前回の燃料噴射時に検出されたコイル電流値に基づいて、今回の駆動パルス幅を補正するものである。この発明によれば、コイル電流検出後にその検出値に基づいて駆動パルス幅の補正を行うことに限らず、現在の運転状況に近い補正値を用いることで、演算処理にかかる時間に余裕をもたせることができる。
【００１４】
また、本発明にかかる燃料噴射方法は、エンジンの始動時、または燃料噴射中断後の１回目の駆動時のみ、コイル電流値の代わりに電源電圧に基づいて、駆動パルス幅を補正するものである。この発明によれば、前回の燃料噴射時のコイル電流値を参照できない場合でも、電源電圧に基づいて求められた補正値を用いることで最初の駆動から駆動パルス幅を補正できる。
【００１５】
また、本発明にかかる燃料噴射方法は、ソレノイドの駆動開始時点からコイル電流値を検出しようとするタイミングまでの経過時間が所定時間を超えている場合には、コイル電流値の検出および更新をおこなわずに以前に検出されたコイル電流値を用いて補正値を求めるものである。この発明によれば、コイル電流値が、他の割込み処理等で大幅にずれた検出タイミングで検出されることが防止される。
【００１６】
【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。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、インジェクションモジュール・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制御手段としての駆動ドライバ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。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・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４６はプランジャポンプ３２を構成する。このソレノイド４６を駆動するためのスイッチング素子であるたとえばＮチャネルＦＥＴ４４、ＦＥＴ駆動回路４５、電流検出用の抵抗５２、電流検出回路５３、ダイオード４７およびツェナーダイオード４８は駆動ドライバ３５に含まれる。ツェナーダイオード４８はＦＥＴ４４がオンからオフになったとき、ＦＥＴ４４のドレイン電圧をツェナーダイオード４８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４３はコントロールユニット３６に含まれる。
【００１８】
ソレノイド４６の一端は、電源電圧ＶBが印加される電源端子４１に接続される。ソレノイド４６の他端は、ＦＥＴ４４のドレインに接続されるとともに、ダイオード４７およびツェナーダイオード４８を介してＦＥＴ４４のゲートに接続される。ＦＥＴ４４のゲートには、マイクロコンピュータ４３から出力された制御信号に基づいてＦＥＴ駆動回路４５において生成される駆動パルスが供給される。
【００１９】
ＦＥＴ４４のソースは電流検出用の抵抗５２を介して接地される。駆動パルスによってＦＥＴ４４がオン状態になると、電源端子４１からソレノイド４６、ＦＥＴ４４および抵抗５２を介して接地端子へ電流（コイル電流）が流れ、ソレノイド４６が駆動される。抵抗５２を流れる電流の大きさは電圧信号として電流検出回路５３に入力され、そこで電流値が検出され、その検出値はマイクロコンピュータ４３に入力される。
【００２０】
図３は、実施の形態１において、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）６１、コイル電流６２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）６３の各波形を示す波形図である。図３において、Ｐｗは要求駆動パルス６１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り、Ｔｒはソレノイド４６の駆動開始からコイル電流６２の値を検出するまでの時間であり、Ｉｒはソレノイド４６の駆動開始からＴｒ経過した時点でのコイル電流の検出値であり、Ｐｒはその検出値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６３のパルス幅である。
【００２１】
図３に示すように、このインジェクションモジュール・システムでは、要求駆動パルス６１の立ち上がりエッジに同期して駆動パルス出力６３が立ち上がり、それによってコイル電流６２が流れ始める。そして、所定時間、特に限定しないが、たとえば２ｍｓ経過した時点で、コイル電流６２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とに基づいて、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ＦＥＴ４４に供給される。
【００２２】
図４は、実施の形態１において、駆動パルス出力６３のパルス幅Ｐｏｕｔの求め方を示す概念図である。図４に示すように、補正パルス幅計算処理部７１において、要求駆動パルス幅Ｐｗとコイル電流の検出値Ｉｒとに基づいてパルス幅の補正値Ｐｒが求められる。この補正値Ｐｒは演算器７２（特に限定しないが、図示例では加算器）において要求駆動パルス幅Ｐｗに加算され、それによって駆動パルス出力６３のパルス幅Ｐｏｕｔが求められる。補正パルス幅計算処理部７１および演算器７２はコントロールユニット３６に含まれる。
【００２３】
図５は、実施の形態１において、駆動パルスの補正値Ｐｒの求め方を概念的に示す図である。図５に示すように、たとえば横軸にコイル電流の検出値Ｉｒをとり、縦軸に要求駆動パルス幅Ｐｗをとり、種々のＩｒと種々のＰｗの組み合わせに対応する補正値Ｐｒをマッピングした補正値マップ８を用意する。ＩｒとＰｗの組み合わせに対応する補正値Ｐｒについては、あらかじめ実験等により求めておく。図５に示す補正値マップ８において、補正値Ｐｒをたとえば縦軸および横軸の両方に直交する方向の高さとして表せばいわゆる３次元表示のマップとなる。
【００２４】
上述した実施の形態１によれば、ソレノイド４６を駆動するＦＥＴ４４を実際にオン、オフさせるための駆動パルス幅Ｐｏｕｔが、ソレノイド４６の駆動開始から所定時間Ｔｒが経過した後のコイル電流の検出値Ｉｒと、要求燃料噴射量から要求される駆動パルス幅Ｐｗとに基づいて補正されるため、燃料を加圧しながら噴射するインジェクションモジュールにおいて要求燃料噴射量と実際の燃料噴射量の関係がリニアになり、燃料噴射量を正確に補正することができる。また、実施の形態１によれば、従来のような電源電圧検出回路や定電流駆動回路等が不要となるため、制御回路の簡略化や部品点数の削減を図ることができる。
【００２５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を、図１および図２に示す構成のインジェクションモジュール・システムに適用した場合を例にして説明する。インジェクションモジュール・システムの構成について、重複する説明を省略する。たとえば図１および図２に示す構成のインジェクションモジュール・システムのように、ソレノイド４６が燃料を加圧すると同時に噴射するシステムでは、燃料噴射量は、ソレノイド４６を流れる駆動電流、すなわちコイル電流の影響を受ける。図６に、燃料噴射量Ｑとソレノイドの駆動パルス幅Ｔとの関係を示す。図６に示すように、パルス幅がゼロからある値（Ｔｏｆｆｓｅｔ）になるまでは燃料噴射量はゼロのままであり、それ以後、パルス幅の増大に伴って燃料噴射量の値はある傾きＴｄで増大する。
【００２６】
パルス幅がゼロからＴｏｆｆｓｅｔになるまでの時間は無駄時間、または無効時間と呼ばれる時間であり、燃料噴射量には影響しない。このＴｏｆｆｓｅｔが本明細書における無駄時間補正値である。また、傾きＴｄは、要求燃料噴射量Ｑｃの増加分と駆動パルス幅の増加分との比であり、本明細書において傾き補正値としているものである。これらＴｄおよびＴｏｆｆｓｅｔを用いると、要求燃料噴射量Ｑｃを正確に得るために必要な駆動パルス幅（これを最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとする）は前記（１）式で表される。
【００２７】
ところで、無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔは、ソレノイドの駆動開始から所定時間Ｔｒ（たとえば２ｍｓ）経過した時点でソレノイドを流れるコイル電流の値の関数である。つまり、実施の形態１と同様にソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流を検出することにより、そのときの検出値Ｉｒの値に応じたＴｏｆｆｓｅｔの値が求められる。このＴｏｆｆｓｅｔの値は、たとえばＩｒに対してＴｏｆｆｓｅｔの値がマッピングされた２次元表示のマップから求められる。このマップはあらかじめ実験等により求められる。
【００２８】
また、傾き補正値Ｔｄは、要求燃料噴射量Ｑｃと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係がリニアである場合には、Ｔｏｆｆｓｅｔと同様にソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流の検出値Ｉｒの関数である。したがって、Ｔｄの値は、たとえばＩｒに対してＴｄの値がマッピングされた２次元表示のマップから求められる。しかし、ＱｃとＴｏｕｔとの関係がリニアでない場合には、傾き補正値Ｔｄはコイル電流の検出値Ｉｒと要求燃料噴射量Ｑｃとの関数となる。したがって、この場合にはたとえばＩｒおよびＱｃに対してＴｄの値をマッピングした３次元表示のマップを用いてＴｄを求めることになる。これらのマップはあらかじめ実験等により求められる。
【００２９】
図７に、種々のコイル電流の検出値Ｉｒと実際の燃料噴射量Ｑｏｕｔと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係の一例を示す。図８に、無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔとコイル電流の検出値Ｉｒとの関係の一例を示す。図９に、傾き補正値Ｔｄとコイル電流の検出値Ｉｒとの関係の一例を示す。要求燃料噴射量Ｑｃと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係がリニアである場合には、要求燃料噴射量Ｑｃの値にかかわらず、傾き補正値Ｔｄとコイル電流の検出値Ｉｒとの関係は図９に示す関係のみとなる。しかし、ＱｃとＴｏｕｔとの関係がリニアでない場合には、種々の要求燃料噴射量Ｑｃに対してそれぞれ図９に示すような関係があることになる。
【００３０】
図１０は、実施の形態２において、最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔの求め方を示す概念図である。図１０に示すように、まず、乗算器７５において、要求燃料噴射量Ｑｃと、傾き補正値Ｔｄとの乗算がおこなわれる。この傾き補正値Ｔｄは、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過した時点のコイル電流の検出値Ｉｒに基づいてマップ８１から得られる。このマップ８１はたとえば図９に示す特性図、またはそれと同等のものである。ただし、要求燃料噴射量Ｑｃと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係がリニアでない場合には、傾き補正値Ｔｄはコイル電流の検出値Ｉｒと要求燃料噴射量Ｑｃとの関数となり、Ｉｒの他にＱｃも考慮される。
【００３１】
つづいて、加算器７６において、Ｑｃ×Ｔｄの値に無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔが加算される。この無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔは、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過した時点のコイル電流の検出値Ｉｒに基づいてマップ８２から得られる。このマップ８２はたとえば図８に示す特性図、またはそれと同等のものである。このようにして、最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが求められる。ここで、乗算器７５および加算器７６はコントロールユニット３６に含まれる。また、マップ８１，８２はコントロールユニット３６内の不揮発性メモリに記憶されている。
【００３２】
上述した実施の形態２によれば、ソレノイド４６の駆動開始から所定時間Ｔｒが経過した後のコイル電流の検出値Ｉｒに基づいて、またはそのＩｒと要求燃料噴射量Ｑｃとに基づいて傾き補正値Ｔｄが求まり、またＩｒに基づいて無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔが求まり、これらＴｏｆｆｓｅｔおよびＴｄを用いて最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが補正されるため、燃料を加圧しながら噴射するインジェクションモジュールにおいて駆動パルス幅と燃料噴射量の関係がリニアでない場合でも、燃料噴射量を正確に補正することができる。さらに駆動パルス幅と燃料噴射量の関係がリニアである場合には、傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔがそれぞれ２次元表示のマップから求まるので、３次元表示のマップを用いて補正する場合よりも補正値を求める計算が簡略化されるという利点と、マップによるメモリ使用量が少なくなるという利点がある。また、実施の形態２によれば、従来のような電源電圧検出回路や定電流駆動回路等が不要となるため、制御回路の簡略化や部品点数の削減を図ることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムの制御機構を説明するための図である。図１１に示すように、実施の形態３のインジェクションモジュール・システムは、図２に示すインジェクションモジュール・システムに、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４３に供給する電源電圧検出回路４９を追加した構成となっている。その他の構成は図２に示す構成と同じであるので、図２と同じ構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
また、実施の形態３にかかる燃料噴射方法は、おおよそ実施の形態２の燃料噴射方法と同じであるが、つぎの点で実施の形態２と異なる。すなわち、実施の形態２では、同一の燃料噴射サイクル内において、ソレノイド４６の駆動開始から所定時間経過後にコイル電流が検出され、その検出値Ｉｒに基づいて求められた傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを用いて最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが求められ、そのＴｏｕｔのタイミングで燃料噴射が停止される。換言すれば、コイル電流の検出値Ｉｒに基づく補正は、そのコイル電流の検出をおこなった時点での駆動パルス幅に反映される。
【００３５】
それに対して、実施の形態３では、前回の燃料噴射サイクル時にソレノイド４６の駆動開始から所定時間経過後に検出されたコイル電流の検出値Ｉｒに基づいて、傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔが求められ、それら補正値ＴｄおよびＴｏｆｆｓｅｔを用いて今回の最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが求められ、そのＴｏｕｔのタイミングで今回の燃料噴射が停止される。つまり、実施の形態３は、前回の燃料噴射サイクル時のコイル電流の検出値Ｉｒを用いて、今回の燃料噴射時の駆動パルス幅の補正をおこなうものである。前回の燃料噴射サイクル時に検出されたコイル電流の検出値Ｉｒは、たとえばマイクロコンピュータ４３内の図示しないランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などに記憶される。
【００３６】
ところで、実施の形態３にかかるインジェクションモジュール・システムを搭載したエンジンの始動時、すなわちソレノイド４６の１回目の駆動時には、前回の燃料噴射サイクルがないため、傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを求めるために参照する前回の燃料噴射時のＩｒデータがない。また、このエンジンを搭載した車が坂を下る際の燃料カットや信号待ち等でのアイドリングストップのための燃料カットなどにより燃料噴射が中断された後に、ソレノイド４６の駆動を再開する場合も同様である。また、たとえばスタータなどを使用してエンジンを始動する際、電源電圧ＶBが極端に低下し、それによってマイクロコンピュータ４３にリセットがかかり、前回の燃料噴射時のＩｒデータを参照することが不可能な場合がある。
【００３７】
そこで、実施の形態３では、エンジンの始動時、または燃料カットなどによる燃料噴射の中断後に再びソレノイド４６を駆動するときの１回目の駆動時のみ、電源電圧検出回路４９により電源電圧ＶBを検出し、その検出値に基づいて傾き補正値Ｔｄと無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを求める構成となっている。図１２に、種々の電源電圧ＶBの検出値と実際の燃料噴射量Ｑｏｕｔと最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔとの関係の一例を示す。
【００３８】
また、特に図示しないが、電源電圧ＶBに対して無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔがマッピングされたマップや、電源電圧ＶBに対して傾き補正値Ｔｄがマッピングされたマップがあらかじめ実験等により求められており、コントロールユニット３６内の不揮発性メモリに記憶されている。電源電圧ＶBの検出値に基づいて求められた傾き補正値Ｔｄおよび無駄時間補正値Ｔｏｆｆｓｅｔを用いて前記（１）式により最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔを求めるのは実施の形態２と同様である。
【００３９】
上述した実施の形態３によれば、エンジンの始動時および燃料カットなどによる燃料噴射の中断後に再びソレノイド４６を駆動するときの１回目の駆動時には電源電圧ＶBの検出値に基づいて、またそれ以外のときには前回の燃料噴射時に検出したコイル電流の検出値Ｉｒに基づいて、それぞれ最終燃料噴射駆動パルス幅Ｔｏｕｔが補正されるため、実施の形態２と同様に、燃料を加圧しながら噴射するインジェクションモジュールにおいて燃料噴射量を正確に補正することができる。
【００４０】
さらに駆動パルス幅と燃料噴射量の関係がリニアである場合には、補正計算に用いるマップが２次元のものになるので、補正計算が簡略化されるという利点と、マップによるメモリ使用量が少なくなるという利点がある。また、実施の形態３によれば、従来のような電流駆動回路等が不要となるため、制御回路の簡略化や部品点数の削減を図ることができる。
【００４１】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法は、上述した実施の形態１〜３においてソレノイド４６の駆動開始から所定時間経過後にコイル電流を検出する際に、その検出タイミングのずれが原因でコイル電流の検出値Ｉｒが本来の値からずれるのを防ぐ方法である。
【００４２】
たとえば、図２または図１１に示す構成のインジェクションモジュール・システムが、図１５に示すように、駆動パルス９１をオンさせるための割込み９２でコイル電流の検出時間Ｔｒを計測するタイマーがスタートして割込み待ち状態９３となり、このタイマーのカウントアップ割込み９４で電流検出用Ａ／Ｄ変換器が起動して割込み待ち状態９５となり、Ａ／Ｄ変換終了割込み９６でＡ／Ｄ変換値を読み込むというソフトウェア処理をおこなうとする。ここで、タイマーおよび電流検出用Ａ／Ｄ変換器はマイクロコンピュータ４３に内蔵されている。
【００４３】
このようなソフトウェア処理において、図１６に示すように、タイマーのカウントアップ割込み９４が発生したときに、別の割込み処理９７を実行していると、それが終了してから電流検出用Ａ／Ｄ変換器が起動されるため、コイル電流のサンプリングのタイミングがＴｌだけずれてソレノイド４６の駆動開始からＴｒ＋Ｔｌ時間経過した時点のコイル電流が検出されることになる。したがって、図１７に示すように、コイル電流の検出値９８が本来の値、すなわち駆動開始からＴｒ時間経過した時点のコイル電流値ＩｒからＩｌだけずれてしまう。駆動パルス９１をオンさせるための割込み９２の発生時に別の割込み処理を実行しているため、駆動パルス９１がオン状態になった後、しばらくしてからタイマーがスタートする場合も同様である。
【００４４】
そこで、実施の形態４では、以下に説明する手順でコイル電流の検出をおこなう。図１３は、本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ソレノイドの駆動オン割込み処理が開始されると、駆動パルスがオンに切り替わった時刻Ｔ1（出力用アウトプットコンペアの値）を記憶し（ステップＳ１３１）、電流検出用タイマーをスタートさせる（ステップＳ１３２）。そして、他の処理などをおこない（ステップＳ１３３）、駆動オン割込み処理を終了する。
【００４５】
タイマーのカウントアップ割込みが発生すると、電流検出用タイマー処理を開始する。この処理が始まると、現時刻、すなわちＡ／Ｄ変換を実行しようとしたときの時刻Ｔ2を測定し（ステップＳ１３４）、前記時刻Ｔ1から時刻Ｔ2までの経過時間Ｔ2−Ｔ1を計算して求める（ステップＳ１３５）。そして、この経過時間Ｔ2−Ｔ1とあらかじめ設定しておいた時間とを比較する（ステップＳ１３６）。その結果、経過時間Ｔ2−Ｔ1が設定時間以内である場合には、電流検出用Ａ／Ｄ変換器を起動してＡ／Ｄ変換を開始し（ステップＳ１３７）、電流検出用タイマー処理を終了する。
【００４６】
そして、Ａ／Ｄ変換終了割込みが発生すると、Ａ／Ｄ変換処理においてＡ／Ｄ変換値を読み込み、その値でもってコイル電流の検出値を更新し（ステップＳ１３８）、全処理を終了する。この場合には、この更新されたコイル電流の検出値に基づいて、実施の形態１〜３で説明したように、ソレノイドの駆動パルス幅の補正がおこなわれる。一方、ステップＳ１３６での比較の結果、経過時間Ｔ2−Ｔ1が設定時間を超えている場合には、電流検出用Ａ／Ｄ変換器を起動しないで全処理を終了する。この場合には、更新されていないコイル電流の検出値、すなわち以前に検出されたコイル電流の検出値（たとえば、マイクロコンピュータ４３内のＲＡＭなどに記憶されている）に基づいて、ソレノイドの駆動パルス幅の補正がおこなわれる。
【００４７】
上述した実施の形態４によれば、コイル電流値が他の割込み処理等で大幅にずれた検出タイミングで検出されることが防止されるため、本来の値からずれたコイル電流値に基づく補正が原因で発生するＡ／Ｆの変動を抑制することができる。図１４に実施の形態４によりＡ／Ｆ変動が抑制された様子を示し、比較として図１８に実施の形態４を適用していない場合のＡ／Ｆ変動の様子を示す。図１４ではΔＡ／Ｆは１．５であり、図１８ではΔＡ／Ｆは２．５である。
【００４８】
以上において本発明は、上述した各実施の形態に限らず、種々変更可能である。たとえば、実施の形態１においてパルス幅の補正値Ｐｒを要求駆動パルス幅Ｐｗに適用する演算器７２は加算器に限らず、減算器、乗算器または除算器、あるいはこれらの組み合わせや、その他の計算をおこなうものであってもよい。また、補正値Ｐｒを補正値マップ８を用いて求める代わりに、コイル電流の検出値Ｉｒと要求駆動パルス幅Ｐｗと補正値Ｐｒとの間の関係式を導いて、その関係式から補正値Ｐｒを求めるようにしてもよい。
【００４９】
また、本発明はインジェクションモジュールに限らず、従来タイプのインジェクタにも適用できる。その場合には、実施の形態１においては、要求駆動パルス幅Ｐｗを考慮せずに、コイル電流の検出値Ｉｒにのみ基づいてパルス幅の補正値Ｐｒを求めればよい。その理由は、従来タイプのインジェクタでは、駆動開始命令に従って弁体が作動し、予め燃料ポンプにより加圧された燃料がその圧力で噴射される構造になっているため、駆動パルス幅と燃料噴射量との関係がリニアになるからである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料噴射用ソレノイドを駆動するための実際の駆動パルス幅が、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流値に基づいて補正されるため、燃料噴射量を正確に補正することができ、また従来のような定電流駆動回路等が不要となるため、制御回路の簡略化や部品点数の削減を図ることが可能な燃料噴射方法が得られるという効果を奏する。
【００５１】
また、本発明によれば、実際の駆動パルス幅が、ソレノイドの駆動開始から所定時間経過後のコイル電流値と駆動パルス幅の要求値とに基づいて補正されるため、燃料を加圧しながら噴射するインジェクションモジュールにおいて、駆動パルス幅と燃料噴射量の関係がリニアになり、燃料噴射量を正確に補正することが可能な燃料噴射方法が得られるという効果を奏する。
【００５２】
また、別の発明によれば、コイル電流値が割込み処理等で大幅にずれた検出タイミングで検出されることが防止されるため、本来の値からずれたコイル電流値に基づく補正が原因で発生するＡ／Ｆの変動を抑制することが可能な燃料噴射方法が得られ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インジェクションモジュール・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１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・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１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・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】本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける駆動パルス出力のパルス幅の求め方を概念的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける駆動パルスの補正値の求め方を概念的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける燃料噴射特性を模式的に示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける燃料噴射特性を模式的に示す特性図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける無駄時間補正値の特性の一例を示す特性図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける傾き補正値の特性の一例を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける最終燃料噴射駆動パルス幅の求め方を概念的に示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムの制御機構を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態３にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおける燃料噴射特性を模式的に示す特性図である。
【図１３】本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法を適用したインジェクションモジュール・システムにおけるＡ／Ｆ変動の様子を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４においてコイル電流を検出するためのソフトウェア処理を示すタイミングチャートである。
【図１６】コイル電流を検出するためのソフトウェア処理において検出タイミングにずれが生じる場合を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】コイル電流を検出するためのソフトウェア処理において検出タイミングがずれた場合の駆動パルスおよびコイル電流の各波形を示す波形図である。
【図１８】比較として本発明の実施の形態４にかかる燃料噴射方法を適用していないインジェクションモジュール・システムにおけるＡ／Ｆ変動の様子を示す図である。
【図１９】従来の電源電圧に基づいて補正をおこな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２０】従来の定電流制御をおこな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。
【符号の説明】
Ｉｒ コイル電流の検出値
Ｐｒ 補正値
Ｐｗ 要求駆動パルス幅
Ｑｃ 要求燃料噴射量
Ｔｄ 傾き補正値
Ｔｏｆｆｓｅｔ 無駄時間補正値
Ｔｏｕｔ 最終燃料噴射駆動パルス幅
ＶB 電源電圧
４６ ソレノイド
Claims (6)
- 燃料を加圧しながら噴射するインジェクション装置において、
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時点から所定時間経過後のコイル電流値を検出する工程と、
検出したコイル電流値に基づいて前記ソレノイドの駆動停止タイミングを補正する補正値を求める工程と、
求めた補正値を用いて駆動停止タイミングを調整して前記ソレノイドの駆動を停止する工程とを含み、
前記補正値は、前記コイル電流の検出値と前記ソレノイドの要求駆動パルス幅とに基づいて決められることを特徴とする燃料噴射方法。 - 前記補正値は、前記コイル電流の検出値と前記ソレノイドの要求駆動パルス幅との種々の組み合わせに対してあらかじめ求められており、前記コイル電流の検出値と前記ソレノイドの要求駆動パルス幅との組み合わせに応じて選択され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停止タイミングを補正する補正値を求める工程は、
検出したコイル電流値に基づいて、前記コイル電流値および要求燃料噴射量の一方または両方に応じて決まる、要求燃料噴射量の増加分と前記ソレノイドの駆動パルス幅の増加分との比で表される傾き補正値、および前記コイル電流値に応じて決まる、前記ソレノイドの駆動開始から燃料噴射が始まるまでの無駄時間補正値を求める工程と、
要求燃料噴射量に前記傾き補正値を乗じ、さらに前記無駄時間補正値を加えた値を前記ソレノイドの最終燃料噴射駆動パルス幅として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請求項１に記載の燃料噴射方法。 - 前回の燃料噴射時における前記ソレノイドの駆動開始時点から所定時間経過後のコイル電流値に基づいて求めた補正値を、今回の前記ソレノイドの駆動を停止する工程に用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の燃料噴射方法。
- エンジンの始動時、または一旦中断した燃料噴射を再開するときの１回目の駆動時のみ、電源電圧を測定し、その測定値に基づいて前記ソレノイドの駆動停止タイミングを補正する補正値を求める工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の燃料噴射方法。
- 前記ソレノイドの駆動開始時点からコイル電流値を検出しようとするタイミングまでの実際の経過時間を測定し、その測定値が所定値以内であればコイル電流値を検出して前記補正値を求める基準として用い、一方、前記測定値が所定値を超えていれば前記補正値を求める基準として以前に検出されたコイル電流値を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の燃料噴射方法。
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