JP4134120B2 - Fuel injection device - Google Patents
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Description
本発明は、プランジャの往復運動により燃料を吸引、加圧して噴射する燃料噴射モジュールを備えた燃料噴射装置に関し、特にはエンジンの様々な運転状態において常に燃料噴射状態を安定化して不調発生を防止するための技術に関する。 The present invention relates to a fuel injection device including a fuel injection module that sucks, pressurizes, and injects fuel by a reciprocating motion of a plunger, and particularly stabilizes the fuel injection state in various operating states of an engine to prevent occurrence of malfunction. It relates to technology.
エンジンの回転数や負荷に応じて燃料供給量を演算して燃料噴射を行う電子制御式の燃料噴射装置として、従来より、コントロールユニットから与えられる駆動信号によってソレノイドコイルを通電し、これに応じてソレノイドコイルに生じる電磁力でプランジャを動作させることで、燃料を加圧してインテークマニホールド内に噴射し、その後、プランジャがスプリングで押し戻される際に次の燃料を吸引するようにした構成の燃料噴射モジュールが既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As an electronically controlled fuel injection device that performs fuel injection by calculating the fuel supply amount according to the engine speed and load, a solenoid coil is energized by a drive signal given from a control unit. A fuel injection module configured to pressurize and inject fuel into the intake manifold by operating the plunger with electromagnetic force generated in the solenoid coil, and then suck the next fuel when the plunger is pushed back by a spring. Has already been proposed (see, for example, Patent Document 1).
このような構成の燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射装置は、燃料の加圧と調圧を燃料ポンプとレギュレータとで行って加圧燃料をインジェクタから噴射する方式のものに比べると構成部品が少なくて済む。また、燃料を加圧する加圧行程、および燃料を噴射する噴射行程の両期間にだけ駆動信号を出力してソレノイドコイルへの通電を行うだけでよく、燃料を吸引する吸引行程での通電は不要なので、平均消費電力が少なくて済むという利点がある。このため、特に発電機やバッテリの能力が低い小型の二輪車に好適に使用される。 The fuel injection device using the fuel injection module having such a configuration has fewer components compared to a fuel injection device that pressurizes and regulates fuel by a fuel pump and a regulator and injects pressurized fuel from an injector. I'll do it. Also, it is only necessary to output a drive signal and energize the solenoid coil only during both the pressurization stroke for pressurizing the fuel and the injection stroke for injecting the fuel, and no energization is required during the suction stroke for sucking the fuel. Therefore, there is an advantage that the average power consumption is small. For this reason, it is suitably used for a small two-wheeled vehicle with a particularly low capacity of a generator or battery.
一方、従来の燃料噴射装置においては、エンジンの回転に同期して所定のタイミングで燃料噴射を行う同期噴射と、エンジンの回転とは非同期に燃料噴射を行う非同期噴射とがある。 On the other hand, in the conventional fuel injection device, there are synchronous injection in which fuel injection is performed at a predetermined timing in synchronization with engine rotation, and asynchronous injection in which fuel injection is performed asynchronously with engine rotation.
ここで、燃料噴射装置として上記のような燃料噴射モジュールを使用する際、吸気温やエンジン温が低い場合、エンジン負荷が大きい場合、さらにバッテリの充電量が少なくてソレノイドコイルへの通電量が少ないような場合、コントロールユニット10は、同期噴射を行う際の駆動信号の出力時間が長くなるように調整する。一方、例えば加速のためにスロットル弁の開度が急に大きくなったような場合には、スムーズな加速が行えるように、コントロールユニット10は、同期噴射とは別個に非同期噴射を行ってインテークマニホールド内に燃料を供給する。
Here, when the fuel injection module as described above is used as the fuel injection device, when the intake air temperature or the engine temperature is low, the engine load is large, the battery charge amount is small, and the energization amount to the solenoid coil is small. In such a case, the
燃料噴射モジュールを使用して同期噴射と非同期噴射とを併用する場合、同期噴射の吸引行程において非同期噴射のタイミングが重なると、燃料の吸引が完了しない時点で再び加圧、噴射行程に移行するため、燃料噴射量を正確に制御できなくなってエンジン回転が不調になる。 When synchronous injection and asynchronous injection are used together using a fuel injection module, if the timing of asynchronous injection overlaps in the suction stroke of synchronous injection, the fuel injection module will return to pressurization and injection stroke again when the fuel suction is not completed As a result, it becomes impossible to accurately control the fuel injection amount, and the engine rotation becomes unstable.
その対策のため、従来は、非同期噴射の開始タイミングが同期噴射の加圧行程または噴射行程に重なるときには、同期噴射の噴射時間の後に非同期噴射の噴射時間を加算する加算処理を行う一方、非同期噴射の開始タイミングが同期噴射の吸引行程に重なるときには、同期噴射の吸引行程が完了するまで非同期噴射の開始タイミングを遅延させる遅延処理を行うようにして同期噴射と非同期噴射とを両立させるようにした技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 As a countermeasure, conventionally, when the start timing of asynchronous injection overlaps the pressurization stroke or injection stroke of synchronous injection, an addition process is performed in which the injection time of asynchronous injection is added after the injection time of synchronous injection. When the start timing of the engine overlaps the suction stroke of the synchronous injection, a technique for delaying the start timing of the asynchronous injection until the synchronous injection suction stroke is completed so that both the synchronous injection and the asynchronous injection are compatible. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、従来技術では、同期噴射を単独に行う場合や、同期噴射と非同期噴射とを併用する場合において、燃料噴射モジュールに与える駆動信号の出力時間について何らの制限を設けていないために、未だ次の(A)〜(D)に指摘するような課題が残されている。 However, in the prior art, when synchronous injection is performed independently or when synchronous injection and asynchronous injection are used together, there is no restriction on the output time of the drive signal given to the fuel injection module. Problems (A) to (D) are pointed out.
(A) 前述のように、同期噴射を行う場合において、吸気温やエンジン温が低い場合、エンジン負荷が大きい場合、さらにバッテリの充電量が少なくてソレノイドコイルへの通電量が少ないような場合には、コントロールユニット10は、駆動信号の出力時間が長くなるように調整するが、例えば図8(a)に示すように、この駆動信号の出力時間T1が何らの制限もなく極度に長くなって、各駆動信号の相互の間隔が燃料吸引に要する時間(以下、燃料吸引時間T2という)よりも短くなると、図8(b)に示すように、燃料の吸引が完了しない時点で次の加圧、噴射行程に移行するため(図8(b)の符号Xで示す部分)、燃料噴射量が不足する。
(A) As described above, when performing synchronous injection, when the intake air temperature or the engine temperature is low, the engine load is large, or when the charge amount of the battery is small and the energization amount to the solenoid coil is small. The
(B) この不具合を回避するために、例えば、図8(c)に示すように、駆動信号の出力時間T1の後、燃料吸引時間T2を常に確保するようにすると、新たに次の課題を生じる。 (B) In order to avoid this problem, for example, as shown in FIG. 8C, if the fuel suction time T2 is always secured after the output time T1 of the drive signal, the following problem is newly created. Arise.
すなわち、いま、4サイクル型のエンジンにおいて、クランク軸回転の1周期をTCとすると、同エンジンの吸気行程から次の吸気行程までの一周期の期間(以下、エンジン基準周期という)は、クランク軸の2回転に相当するので2・TCとなるが、駆動信号の出力時間T1と燃料吸引時間T2との和T1+T2が、このエンジン基準周期2・TCよりも長くなったときには、時間経過に伴って(T1+T2)−2・TCの差分が次第に蓄積して燃料噴射時期が次第に遅延していき、エンジンの吸気行程が終了して圧縮行程に移行した時点でも燃料噴射モジュールの燃料噴射行程が継続するという事態を生じる(図8(c)の符号Yで示す部分)。その結果、エンジンの燃焼行程ごとに燃料噴射量にばらつきが発生し、エンジン回転が不調になるという不具合が起こる。
That is, in a four-cycle engine, if one cycle of crankshaft rotation is TC, a period of one cycle (hereinafter referred to as an engine reference cycle) from the intake stroke to the next intake stroke of the engine is the crankshaft. However, when the sum T1 + T2 of the output time T1 of the drive signal and the fuel suction time T2 becomes longer than the
(C) また、前述の特許文献2に記載されているように、非同期噴射の開始タイミングが同期噴射の加圧行程または噴射行程に重なるときには同期噴射の噴射時間の後に非同期噴射の噴射時間を加算する加算処理を行う場合、同期噴射と非同期噴射の両時間を加算して得られる駆動信号の出力時間が長いときには、上記(A)で説明した図8(a)に示す状態と略同じになり、図8(b)に示すように、燃料の吸引が完了しない時点で次の加圧、噴射行程に移行するため(図8(b)の符号Xで示す部分)、燃料噴射量が不足する。
(C) Further, as described in
(D) さらに、前述の特許文献2に記載されているように、非同期噴射の開始タイミングが同期噴射の吸引行程に重なるときには同期噴射の吸引行程が完了するまで非同期噴射の開始タイミングを遅延させる遅延処理を行う場合、遅延した非同期噴射のタイミングが次回の同期噴射の加圧行程または噴射行程に重なるときには(例えば図9(a),(b)参照)、次回の同期噴射の噴射時間に非同期噴射の噴射時間が加算されることになる(図9(c)参照)。このとき、両時間を加算して得られる駆動信号の出力時間がエンジン基準周期2・TCよりも長くなると、エンジンの吸気行程が終了して圧縮行程に移行した時点でも燃料噴射モジュールの燃料噴射行程が継続して吸引行程が存在しなくなるという事態を生じる(図9(c)の符号Zで示す部分)。その結果、エンジンの燃焼行程ごとに燃料噴射量にばらつきが発生し、エンジン回転が不調になるという不具合が起こる。
(D) Further, as described in
特に、図10(a),(b)に示すように同期噴射に対して非同期噴射が頻繁に行われるときには、図10(c)に示すように、エンジンの燃焼行程ごとに生じる燃料噴射量のばらつき発生の頻度も多くなり(図10(c)の符号Zで示す部分)、エンジン回転が極度に不調になる。 In particular, when asynchronous injection is frequently performed with respect to synchronous injection as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), as shown in FIG. 10 (c), the amount of fuel injection generated for each combustion stroke of the engine is reduced. The frequency of occurrence of variation increases (the portion indicated by the symbol Z in FIG. 10C), and the engine rotation becomes extremely unstable.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、燃料噴射モジュールを用いて燃料噴射を行う際の駆動信号の出力期間について一定の制限を設けることにより、エンジンの様々な運転状態において常に安定した燃料噴射状態を維持できるようにして、エンジンの不調発生を有効に防止することができる燃料噴射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. By providing a certain limitation on the output period of the drive signal when performing fuel injection using the fuel injection module, the present invention can be used in various operating states of the engine. It is an object of the present invention to provide a fuel injection device capable of maintaining a stable fuel injection state at all times and effectively preventing engine malfunction.
上記の目的を達成するために、本発明にあっては、プランジャの往復運動により燃料を吸引、加圧して噴射する燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて上記燃料噴射モジュールの上記プランジャを駆動する駆動信号の出力時間を演算により変更するコントロールユニットとを備えた燃料噴射装置において、次の構成を採用している。 In order to achieve the above object, in the present invention, a fuel injection module that sucks and pressurizes fuel by reciprocating movement of a plunger and injects the fuel and a plunger of the fuel injection module based on an operating state of the engine. A fuel injection apparatus including a control unit that changes an output time of a driving signal to be driven by calculation employs the following configuration.
すなわち、本発明では、上記コントロールユニットは、上記燃料噴射モジュールの加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和が、エンジンの吸引行程から次の吸引行程までの一周期の期間を越えないように、駆動信号の出力時間の上限となる最大駆動時間を設定していることを特徴としている。 In other words, according to the present invention, the control unit is such that the total time required for the pressurization, injection, and suction strokes of the fuel injection module does not exceed a period of one cycle from the suction stroke of the engine to the next suction stroke. As described above, the maximum drive time that is the upper limit of the output time of the drive signal is set.
本発明によれば、燃料噴射モジュールの加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和が、エンジンの吸引行程から次の吸引行程までの一周期の期間を越えないように、駆動信号の出力時間の上限となる最大駆動時間を設定しているため、エンジンの様々な運転状態においても燃料噴射モジュールは確実に燃料吸引を行うことができ、常に安定した燃料噴射を続行することができる。このため、エンジントルクの変動が抑えられてエンジン回転の不調発生を有効に防止することが可能になる。 According to the present invention, the drive signal is controlled so that the total time required for the pressurization, injection, and suction strokes of the fuel injection module does not exceed a period of one cycle from the suction stroke of the engine to the next suction stroke. Since the maximum drive time that is the upper limit of the output time is set, the fuel injection module can reliably perform fuel suction even in various operating states of the engine, and can always continue stable fuel injection. For this reason, fluctuations in the engine torque are suppressed, and it is possible to effectively prevent malfunctions in the engine rotation.
特に、最大駆動時間を、エンジンに対する燃料噴射間隔から上記燃料噴射モジュールの燃料吸引に要する燃料吸引時間を差し引いた時間に設定すれば、燃料噴射の時間に制限をかけながらも、可能な限りの最大の燃料噴射量を確保できるため、燃料噴射精度が向上するとともに、エンジン回転が不調になることを防止することができる。 In particular, if the maximum drive time is set to a time obtained by subtracting the fuel suction time required for fuel suction of the fuel injection module from the fuel injection interval for the engine, the maximum possible fuel injection time is limited. Therefore, the fuel injection accuracy can be improved and the engine rotation can be prevented from becoming unstable.
実施の形態1.
図1はこの実施の形態1において本発明の燃料噴射装置がエンジンに取り付けられた状態の概略を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a state in which the fuel injection device of the present invention is attached to an engine in the first embodiment.
図1において、符号1は4サイクル型のエンジン、2はエンジン1の吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、3はスロットル弁、4はスロットル弁3の開度を検出するスロットル開度センサ、5はスロットル弁3の下流側の吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ、6はエンジン1の壁面温度を検出するエンジン温度センサ、7はエンジン1の図示しないクランク軸の回転位置を検出するクランク角センサ、8は燃料噴射モジュール、9は点火コイル、10はコントロールユニットである。
In FIG. 1,
そして、燃料噴射モジュール8は、エンジン1に連結されたインテークマニホールド15内に燃料を噴射するようになっている。また、コントロールユニット10は、各センサ2,4〜7の検出出力に基づいて適切な燃料噴射時期、燃料噴射量を演算して燃料噴射モジュール8に対して駆動信号を出力するとともに、点火コイル9に点火信号を出力する。
The
また、11は燃料タンク、12は燃料供給用のフィードパイプ、13はこのフィードパイプ12の途中に設けられたフィルタ、14は燃料噴射モジュール8に生じるベーパを燃料タンク11に還流させるためのリターンパイプである。
Further, 11 is a fuel tank, 12 is a feed pipe for supplying fuel, 13 is a filter provided in the middle of the
そして、この実施の形態1では、燃料噴射モジュール8、燃料タンク11、および各パイプ12,14により燃料噴射装置が構成されている。
In the first embodiment, the
図2は燃料噴射装置を構成する上記の燃料噴射モジュール8の概略を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the
図2において、81はプランジャ、82はシリンダ、83はソレノイドコイル、84は燃料噴射チェックノズル、85はオリフィスノズル、86は燃料噴射口、87は燃料吸入チェックノズル、88はリターンチェックノズル、89はリターン通路である。 In FIG. 2, 81 is a plunger, 82 is a cylinder, 83 is a solenoid coil, 84 is a fuel injection check nozzle, 85 is an orifice nozzle, 86 is a fuel injection port, 87 is a fuel intake check nozzle, 88 is a return check nozzle, 89 is It is a return passage.
そして、コントロールユニット10から与えられる駆動信号によってソレノイドコイル83が通電される。また、燃料吸入チェックノズル87はフィードパイプ12に連通され、また、リターン通路89はその一端側がリターンチェックノズル88を介してシリンダ82の側壁の一部に連通され、他端側がリターンパイプ14に連通されている。
The
図2に示した構成の燃料噴射モジュール8の動作について、図3に示すタイミングチャートを参照して説明する。
The operation of the
コントロールユニット10から与えられる駆動信号によってソレノイドコイル83への通電が開始されると(図3(a)参照)、ソレノイドコイル83に生じる電磁力でプランジャ81が図2の下方に向けて移動する。この場合、プランジャ81がシリンダ82の側壁に設けられたリターンチェックノズル88に到達するまでの期間は、シリンダ81内のベーパがリターンチェックノズル88およびリターン通路89からリターンパイプ14を経由して燃料タンク11に還流される。
When energization of the
さらに、コントロールユニット10から与えられる駆動信号によってソレノイドコイル83への通電が継続されると、プランジャ81は引き続いて下方に移動してその側面でリターン通路89を塞ぐので、ベーパの排出が停止されるとともに、シリンダ82内の燃料が加圧される。
Further, when energization to the
ここに、上記のシリンダ82内のベーパが外部に排気され、続いてシリンダ82内の燃料が加圧されるまでに要する時間T11が無効噴射時間となる。そして、駆動信号によってソレノイドコイル83への通電が継続してプランジャ81がさらに移動してシリンダ82内の圧力が所定値を越えると、加圧された燃料が燃料噴射チェックノズル84、オリフィスノズル85、および燃料噴射口86を通ってインテークマニホールド15内に噴射される。この燃料噴射に要する時間T12が燃料噴射時間となる。そして、上記の無効噴射時間T11と燃料噴射時間T12とを合わせた時間(=T11+T12)が駆動信号の出力時間T1となる。
Here, the time T11 required until the vapor in the
コントロールユニット10から与えられる駆動信号の出力時間T1が経過して、ソレノイドコイル83への通電が停止されると、図示しないリターンスプリングによってプランジャ81が元の位置まで復帰するように上方に移動する。その際、燃料タンク11からフィードパイプ12を経由して供給される燃料が燃料吸入チェックノズル87を通過してシリンダ82内に吸引される。この燃料吸引に要する時間が燃料吸引時間T2となる。この燃料吸引時間T2は、同期噴射の場合も非同期噴射の場合も略同じである。
When the output time T1 of the drive signal given from the
同期噴射を行う場合、コントロールユニット10は、燃料噴射モジュール8に与える駆動信号の出力期間T1を次のようにして決定する。まず、基本噴射量を決める基本噴射時間に各センサ2,4〜6の検出出力に基づく大気温、吸気温、エンジン温等に応じた補正を加えて噴射時間T12を決定し、さらに、無効噴射期間T11を加えて出力期間(=T11+T12)とする。
When performing synchronous injection, the
また、例えば加速のためにスロットル弁3の開度が大きくなったことがスロットル開度センサ4によって検出された場合には、スムーズな加速が行えるように、コントロールユニット10は、図示しない記憶装置に予めプログラミングされた所定の噴射間隔でもって、同期噴射の場合と同様に基本噴射時間に補正を加えて噴射時間T12を決定し、さらに、無効噴射期間T11を加えた出力期間(=T11+T12)をもつ駆動信号を出力する。
For example, when the throttle opening degree sensor 4 detects that the opening degree of the throttle valve 3 has increased due to acceleration, the
以降の説明では、同期噴射を行う場合の駆動信号の出力期間を同期駆動時間と称し、また非同期噴射を行う場合の駆動信号の出力期間を非同期駆動時間と称することとし、両者を区別するために、同期駆動時間を符号T1で、非同期駆動時間を符号T3で表現する。 In the following description, the output period of the drive signal when performing synchronous injection is referred to as synchronous drive time, and the output period of the drive signal when performing asynchronous injection is referred to as asynchronous drive time. The synchronous drive time is represented by a symbol T1, and the asynchronous drive time is represented by a symbol T3.
この実施の形態1において、コントロールユニット10は、同期噴射を行う際の同期駆動時間T1および非同期噴射を行う際の非同期駆動時間T3は、エンジン1の運転状態に応じて無条件に長く設定するではなく、両時間T1,T3について一定の制限を加えるようにしている。この点について次に説明する。
In the first embodiment, the
同期噴射を行う場合、コントロールユニット10は、クランク角センサ7の検出出力に基づき、エンジン1のクランク軸の回転に同期して駆動信号を燃料噴射モジュール8に出力する。すなわち、この実施の形態1では、エンジン1は4サイクル型なので、クランク軸の2回転ごとに(つまり、前述のエンジン基準周期2・TCごとに)1回の割合で同期駆動時間T1をもつ駆動信号を出力する。このとき、同期駆動時間T1は次のように制限される。
When performing synchronous injection, the
T1≦2・TC−T2 …(1) T1 ≦ 2 · TC-T2 (1)
つまり、(1)式の条件を満たすときには、図4(a)に示すように、同期噴射を行う場合において、燃料噴射モジュール8の加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和T1+T2が、エンジンの吸引行程から次の吸引行程までの一周期の期間2・TCを越えないように制限される。この結果、同期噴射を行う際には、図4(b)に示すように、常に燃料吸引時間T2が確保されるようになるので、燃料噴射モジュール8は次回に噴射すべき燃料を確実に吸引することができ、燃料噴射不足によるエンジン回転の不調を防止することができる。
That is, when the condition of the expression (1) is satisfied, as shown in FIG. 4A, when performing synchronous injection, the total time T1 + T2 required for the pressurization, injection, and suction processes of the
このことは、前述の図8に示した例からも明らかである。すなわち、従来は同期駆動時間T1に何の制限も設けていないので、図8(a)に示すように、同期駆動時間T1が極度に長くなると、図8(b)に示すように、燃料の吸引が完了しない時点で次の加圧、噴射行程に移行するため(図8(b)の符号Xで示す部分)燃料噴射量が不足したり、あるいは、同期駆動時間T1がエンジン基準周期2・TCよりも長くなって、エンジンの吸気行程が終了して圧縮行程に移行した時点でも燃料噴射モジュール8の燃料噴射行程が継続して(図8(c)の符号Yで示す部分)エンジンの燃焼行程ごとに燃料噴射量にばらつきが発生するなどの不具合が発生する。
This is clear from the example shown in FIG. That is, since there is no restriction on the synchronous drive time T1 in the related art, as shown in FIG. 8A, when the synchronous drive time T1 becomes extremely long, as shown in FIG. Since the transition to the next pressurization and injection stroke is performed when the suction is not completed (portion indicated by symbol X in FIG. 8B), the fuel injection amount is insufficient, or the synchronous drive time T1 is equal to the
これに対して、図8(d)に示すように、同期駆動時間T1が(1)式の条件を満たすようにすることで、図8(e)に示すように、燃料噴射モジュール8は次回に噴射すべき燃料を確実に吸引することができ、燃料噴射不足によるエンジン回転の不調を防止することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 8D, by setting the synchronous drive time T1 to satisfy the condition of the expression (1), as shown in FIG. Thus, it is possible to reliably suck the fuel to be injected, and to prevent malfunction of the engine rotation due to insufficient fuel injection.
なお、(1)式のような条件を満たすようにすると、燃料噴射時間T12が制限されて燃料噴射量は一定値を越えなくなるので、大気温、吸気温、エンジン温等に応じた補正を加えるのに限界が生じるが、エンジン1の回転継続には何ら問題はなく、かつ、毎回の燃料噴射量が同じになる分、エンジントルクの変動がなくなり、エンジン回転の不調を防止する上で有利である。
If the condition such as the expression (1) is satisfied, the fuel injection time T12 is limited and the fuel injection amount does not exceed a certain value. Therefore, correction according to the atmospheric temperature, the intake air temperature, the engine temperature, etc. is added. However, there is no problem in continuing the rotation of the
ところで、4サイクル型のエンジン1では、吸気→圧縮→膨張→排気の各行程が、クランク軸の2回転(720゜)で完了するが、クランク角センサ7の検出出力はクランク軸の1回転ごとに得られるため、クランク角センサ7の検出出力のみに基づいて各行程を判別することができない。したがって、この場合には、吸気圧センサ5の検出出力を併用して各行程を判別することになるが、吸気圧センサ5の検出出力が安定化するまでの期間は各行程を特定することが難しい。
By the way, in the four-
そこで、同期噴射を行う場合において、エンジン1の各行程を判別できるまでの間は、クランク角センサ7の検出出力が得られるたびに同期噴射を行う。つまり、同期噴射は720゜ごとではなくて360゜ごとに、すなわちエンジン基準周期の半周期TCごとに噴射することになる。このとき、同期駆動時間T1は次のように制限される。
Therefore, when performing synchronous injection, the synchronous injection is performed every time the detection output of the
T1≦TC−T2 …(2) T1 ≦ TC−T2 (2)
この(2)式の条件を満たすときには、図5(a)に示すように、エンジン基準周期2・TC内に2回に分けて同期噴射を行う場合でも、燃料噴射モジュール8の加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和(T1+T2)が、エンジン基準周期の半分の期間TCを越えないように制限される。この結果、同期噴射を行う際には、図5(b)に示すように、常に半周期TC内において燃料吸引時間T2が確保されるようになるため、燃料噴射モジュール8は次回に噴射すべき燃料を確実に吸引することができ、燃料噴射不足によるエンジン回転の不調を防止することができる。
When the condition of the expression (2) is satisfied, as shown in FIG. 5A, even when the synchronous injection is performed twice in the
なお、このようにエンジン基準周期2・TC内に2回に分けて同期噴射を行っても、エンジン1の吸気行程では2回に分けて同期噴射された燃料が一度に吸気されるので、燃料噴射量は安定し、何ら問題はない。
Even if the synchronous injection is performed twice in the
その後、吸気圧センサ5の検出出力が安定化し、コントロールユニット10がクランク角センサ7の検出出力と吸気圧センサ5の検出出力とを併用して各行程を判別できるようになれば、同期噴射の条件を(2)式から(1)式に切り替える。このように、条件を切り替えることで、行程の未判別時と判別時のいずれにおいても、燃料噴射モジュール8は確実に燃料吸引を行うことができ、エンジン回転の不調を防止することができる。
After that, when the detection output of the intake pressure sensor 5 is stabilized and the
図6(a),(b)に示すように、ある一つの同期噴射と次の同期噴射との間に、複数の非同期噴射が一定周期TDで繰り返される場合、各々の非同期噴射についての非同期駆動時間T3は次のように制限される。 As shown in FIGS. 6A and 6B, when a plurality of asynchronous injections are repeated at a fixed period TD between one synchronous injection and the next synchronous injection, asynchronous driving for each asynchronous injection is performed. Time T3 is limited as follows.
T3≦TD−T2 …(3) T3 ≦ TD−T2 (3)
つまり、(3)式の条件を満たすときには、図6(c)に示すように、非同期噴射が繰り返し行われても、そのたびに燃料吸引時間T2が確保されるので、燃料噴射モジュール8は次回に非同期噴射する際の燃料を確実に吸引することができる。 That is, when the condition of the expression (3) is satisfied, as shown in FIG. 6C, even if the asynchronous injection is repeatedly performed, the fuel suction time T2 is secured each time. It is possible to reliably suck the fuel when asynchronous injection is performed.
次に、同期噴射と非同期噴射とを併用する場合において、同期駆動時間T1および燃料吸引時間T2が経過するまでの間に、非同期噴射の駆動信号の出力指令が発生した場合、同期駆動時間T1に非同期駆動時間T3の総和ΣT3を加えた合計の駆動信号が生成されるが、このときの合計の駆動信号の出力時間T1+ΣT3は、次のように制限される。 Next, in the case where synchronous injection and asynchronous injection are used in combination, if an output command for an asynchronous injection drive signal is generated before the synchronous drive time T1 and the fuel suction time T2 elapse, the synchronous drive time T1 is reached. A total drive signal is generated by adding the sum ΣT3 of the asynchronous drive time T3. The output time T1 + ΣT3 of the total drive signal at this time is limited as follows.
T1+ΣT3≦2・TC−T2 …(4) T1 + ΣT3 ≦ 2 · TC−T2 (4)
すなわち、例えば、図7(a1),(b1)に示すように、非同期噴射のタイミングが同期噴射の加圧行程または噴射行程に重なるときには、同期駆動時間T1の後に非同期駆動時間T3を加算する加算処理が行われるが、このとき、図7(c1)に示すように、燃料噴射モジュール8の加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和T1+ΣT3+T2がエンジン基準周期2・TCを越えないように制限される。つまり、同期駆動時間T1に非同期駆動時間T3の総和ΣT3を加えた合計の駆動信号の出力時間T1+ΣT3が、上記(4)式の条件を満たすように制限される。なお、図7(b1)の例ではエンジン基準周期2・TC内の非同期噴射の回数は1回だけであるので、ΣT3=T3である。
That is, for example, as shown in FIGS. 7 (a1) and 7 (b1), when the timing of asynchronous injection overlaps the pressurization stroke or injection stroke of the synchronous injection, the addition for adding the asynchronous driving time T3 after the synchronous driving time T1. At this time, as shown in FIG. 7 (c1), the total time T1 + ΣT3 + T2 required for the pressurization, injection, and suction strokes of the
また、例えば、図7(a2),(b2)に示すように、非同期噴射のタイミングが同期噴射の吸引行程に重なるときには、同期噴射の吸引行程が完了するまで非同期噴射の開始タイミングを遅延させる遅延処理が行なわれて、図7(c2)に示すように、次回の同期噴射の同期駆動時間T1に非同期駆動時間T3が加算されることになる。このような場合においても、燃料噴射モジュール8の加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和T1+ΣT3+T2がエンジン基準周期2・TCを越えないように制限される。つまり、次回の同期噴射のタイミングで、同期駆動時間T1に非同期駆動時間T3の総和ΣT3を加えた合計の駆動信号の出力時間T1+ΣT3が、上記(4)式の条件を満たすように制限される。なお、図7(b2)の例ではエンジン基準周期2・TC内の非同期噴射の回数は1回だけであるので、ΣT3=T3である。
Further, for example, as shown in FIGS. 7A2 and 7B2, when the timing of asynchronous injection overlaps the suction stroke of synchronous injection, the delay for delaying the start timing of asynchronous injection until the suction stroke of synchronous injection is completed. Processing is performed, and as shown in FIG. 7C2, the asynchronous driving time T3 is added to the synchronous driving time T1 of the next synchronous injection. Even in such a case, the total time T1 + ΣT3 + T2 required for the pressurization, injection, and suction strokes of the
このように、(4)式の条件を満たすときには、同期噴射と非同期噴射とを併用する場合でも、燃料噴射モジュール8の加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和T1+ΣT3+T2がエンジン基準周期2・TCを越えることがないので、図7(c1),(c2)に示すように、例えばエンジンを加速する場合でも常に燃料吸引時間T2が確保されるようになる。このため、燃料噴射モジュール8は次回に噴射すべき燃料を確実に吸引することができ、燃料噴射不足によるエンジン回転の不調を防止することができる。
As described above, when the condition of the expression (4) is satisfied, even when synchronous injection and asynchronous injection are used together, the total time T1 + ΣT3 + T2 required for the pressurization, injection, and suction strokes of the
このことは、前述の図9に示した例からも明らかである。すなわち、従来は(4)式のような制限を何ら設けていないので、同期噴射と非同期噴射とを併用するとき、燃料噴射モジュール8の加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和T1+ΣT3+T2がエンジン基準周期2・TCよりも長くなることがあり、このため、エンジンの吸気行程が終了して圧縮行程に移行した時点でも燃料噴射モジュールの燃料噴射行程が継続して吸引行程がなくなるという事態を生じる(図9(c)の符号Zで示す部分)。その結果、エンジンの燃焼行程ごとに燃料噴射量にばらつきが発生し、エンジン回転が不調になるという不具合が起こる。
This is clear from the example shown in FIG. That is, conventionally, there is no restriction as in the formula (4), and therefore when the synchronous injection and the asynchronous injection are used together, the total time required for the pressurization, injection, and suction strokes of the
これに対して、図9(d)に示すように、燃料噴射モジュール8の加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和T1+ΣT3+T2がエンジン基準周期2・TCよりも長くならないように制限すること、つまり(4)式の条件を満たすようにすることで、図9(e)に示すように、燃料噴射モジュール8は次回に噴射すべき燃料を確実に吸引することができ、燃料噴射不足によるエンジン回転の不調を防止することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 9 (d), the total time T1 + ΣT3 + T2 required for the pressurization, injection, and suction strokes of the
特に、図10(a),(b)に示すように同期噴射に対して非同期噴射が頻繁に行われるときでも、(4)式の条件を満たすようにしておけば、図10(d),(e)に示すように、燃料噴射モジュール8はエンジン基準周期2・TCごとに噴射すべき燃料を確実に吸引することができ、エンジンの燃料噴射量のばらつきを無くすことができる。
In particular, even when asynchronous injection is frequently performed with respect to synchronous injection as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), if the condition of equation (4) is satisfied, FIG. 10 (d), As shown in (e), the
以上のように、この実施の形態1において、コントロールユニット10は、前述の(1)式〜(4)式の各々の条件が全て満たされるように制限を加えることで、同期噴射単独の場合や、同期噴射と非同期噴射を併用する場合など、エンジン1の様々な運転状態において常に適正な燃料噴射を行うことができる。その結果、安定した燃料噴射状態を維持することができ、エンジン1の不調発生を有効に防止することが可能になる。
As described above, in the first embodiment, the
なお、上記の実施の形態1では、4サイクル型のエンジン1について燃料噴射を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2サイクル型のエンジンについて燃料噴射を行う場合にも適用することが可能である。
In the first embodiment, the case where the fuel injection is performed for the four-
1 エンジン、8 燃料噴射モジュール、10 コントロールユニット、
81 プランジャ。
1 engine, 8 fuel injection module, 10 control unit,
81 Plunger.
Claims (5)
上記コントロールユニットは、上記燃料噴射モジュールの加圧、噴射、吸引の各行程に要する時間の総和が、エンジンの吸気行程から次の吸気行程までの一周期の期間を越えないように、上記駆動信号の出力時間の上限となる最大駆動時間を設定していることを特徴とする燃料噴射装置。 A fuel injection module that sucks, pressurizes, and injects fuel by reciprocating movement of the plunger; a control unit that changes an output time of a drive signal for driving the plunger of the fuel injection module based on an operating state of the engine; In a fuel injection device comprising:
The control unit controls the drive signal so that the total time required for the pressurization, injection, and suction strokes of the fuel injection module does not exceed a period of one cycle from the intake stroke of the engine to the next intake stroke. A fuel injection device characterized in that a maximum drive time which is an upper limit of the output time is set.
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