JP4363280B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
従来より、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置は、エンジンの気筒に搭載され気筒内に燃料を噴射供給するインジェクタを備えている。このインジェクタは、燃料通路および噴孔が形成されたボディ、このボディに収容され噴孔を開閉するニードル、ニードルをリフトさせる電磁アクチュエータなどを有する。
第2定電流I2は、リフトを停止したニードルを所定の保持位置で保持できる強さの磁気吸引力を連続的に発生させるために通電される。このため、第2定電流I2は、ニードルのリフトを継続するための第1定電流I1よりも小さく設定される。
このため、ニードルのリフト条件が変動し、図8(b)に示すように電源電圧の低下に伴い実噴射量の誤差が大きくなり、目標噴射量と実噴射量との乖離が大きくなってしまう。
このような目標噴射量と実噴射量との乖離に対し、電源電圧の大きさに応じて指令値を補正することにより目標噴射量と実噴射量との乖離を防止する技術が考えられている。しかし、この技術を採用するには、電源電圧を、常時、監視する必要があり極めて高速で電源電圧を計測しなければならない。このため、制御装置の負荷が大幅に増加してしまう。したがって、電源電圧の計測周期を大きくせざるを得ないので、遅れが大きくなり制御の応答性が悪い。
請求項1に記載の燃料噴射装置は、ソレノイドへの通電により磁気吸引力を発生させる電磁アクチュエータ、および磁気吸引力によりリフトされ噴孔を開放するニードルを有し、燃料を噴射するインジェクタと、内燃機関の運転状態に応じて、噴孔から噴射が開始される噴射開始時期に相当する通電開始時期の指令値、および、噴孔からの噴射が継続する噴射期間に相当する通電期間の指令値を算出する指令値算出手段と、ニードルのリフト開始に必要なピーク電流がソレノイドに通電された後に、所定の強さの磁気吸引力を得るために、ソレノイドへの通電量をピーク電流よりも小さい定電流に制御する通電量制御手段と、ソレノイドへ電力を供給する電源の電圧を計測する電源電圧計測手段と、電源の電圧の計測値に応じて、定電流の目標値を変更する通電量目標値変更手段と、定電流の目標値に応じて、通電開始時期および通電期間の少なくとも一方の指令値を補正する指令値補正手段とを備える。
また、通電量目標値変更手段は、電源の電圧の数値範囲を複数の区画に分割するとともに、1つの区画に対して1つの目標値を設定しており、どの区画に電源の電圧の計測値が含まれるのかに応じて目標値を選択して変更する。そして、全ての目標値は、電源の電圧の計測値の減少とともに段階的に小さくなるように、かつ、電源の電圧の計測値から想定される通電量のばらつき下限よりも小さくなるように設定されている。
これにより、電源電圧が低下しても、ピーク電流通電後の定電流を鋸歯状に制御できるように定電流の目標値を充分に低い値に変更することができる。このため、電源電圧に対し余裕のある状態を容易に維持することができるので、電源電圧を、常時、監視する必要がなくなる。さらに、目標値の低下に伴いニードルのリフト条件が変動しても、通電開始時期の指令値や通電期間の指令値を補正することにより目標噴射量と実噴射量との乖離を防止できる。この結果、制御装置の負荷を増やして電源電圧を、常時、監視しなくても、目標噴射量と実噴射量との乖離を防止することができる。
請求項2に記載の燃料噴射装置では、電源電圧計測手段の計測周期がインジェクタの噴射周期よりも長い。
これにより、電源電圧の計測による制御装置の負荷への影響を大幅に減らすことができる。
請求項3に記載の燃料噴射装置では、電源電圧計測手段による電源の電圧の計測が、ソレノイドへの通電が開始される前に行われる。
これにより、ソレノイドへの通電が開始される前に、定電流の目標値を変更して指令値を補正することができる。ここで、通電開始時期の指令値は、通電開始時以降は補正することができない。このため、この手段によれば、通電開始時期の指令値を補正することにより、目標噴射量と実噴射量との乖離を防止することができる。
請求項4に記載の燃料噴射装置では、電源電圧計測手段による電源の電圧の計測が、ソレノイドへの通電が開始された後に行われる。
これにより、ソレノイドへの通電が開始された後に、定電流の目標値を変更して指令値を補正することができる。ここで、通電期間の指令値は、通電開始時以降でも補正することができる。このため、この手段によれば、通電開始時期の指令値を補正することにより、目標噴射量と実噴射量との乖離を防止することができる。
請求項5に記載の燃料噴射装置によれば、磁気吸引力の所定の強さとは、ニードルを所定の保持位置までリフトすることができる強さである。
これにより、確実にニードルを所定の保持位置までリフトすることができる。
また、通電量目標値変更手段は、電源の電圧の数値範囲を複数の区画に分割するとともに、1つの区画に対して1つの目標値を設定しており、どの区画に電源の電圧の計測値が含まれるのかに応じて目標値を選択して変更する。そして、全ての目標値は、電源の電圧の計測値の減少とともに段階的に小さくなるように、かつ、電源の電圧の計測値から想定される通電量のばらつき下限よりも小さくなるように設定されている。
また、電源電圧計測手段の計測周期は、インジェクタの噴射周期よりも長い。また、電源電圧計測手段による電源の電圧の計測は、ソレノイドへの通電が開始される前に行われる。また、所定の強さの磁気吸引力は、ニードルを所定の保持位置までリフトすることができる強さである。
実施例1の燃料噴射装置1の構成を図1および図2を用いて説明する。燃料噴射装置1は、例えば、4気筒のディーゼルエンジン(図示せず:以下、単にエンジンと呼ぶ)の各気筒内に燃料を噴射供給する装置である。この燃料噴射装置1は、図1に示すように、燃料タンク1aから燃料を吸入するとともに高圧化して吐出する燃料供給ポンプ1b、高圧燃料を噴射圧力に相当するコモンレール圧で蓄圧するコモンレール1c、各気筒に搭載され、各気筒内に高圧燃料を噴射供給するインジェクタ2、および燃料供給ポンプ1bやインジェクタ2などを制御する制御装置3を備える。
第2定電流I2は、リフトを停止したニードル2qを所定の保持位置で保持できる強さの磁気吸引力を連続的に発生させるために通電される。このため、第2定電流I2は、ニードル2qのリフトを継続するための第1定電流I1よりも小さく設定される。
なお、電流検出手段9は、電流検出抵抗14などを組み込んだ周知の電流検出回路として構成されている。
実施例1の燃料噴射装置1の特徴を、図2ないし図4を用いて説明する。
実施例1のマイコン5は、ソレノイド4へ電力を供給する電源6の電圧(電源電圧)を計測する電源電圧計測手段、電源電圧の計測値に応じて通電量の目標値を変更する通電量目標値変更手段、通電量の目標値に応じて指令値を補正する指令値補正手段としての機能を有する。
すなわち、マイコン5は、電源電圧の数値範囲をv1よりも大きい範囲、v2よりも大きくv1以下の範囲、v3よりも大きくv2以下の範囲の3区画に分割するとともに、v1よりも大きい範囲に対して目標値I1aを設定し、v2よりも大きくv1以下の範囲に対して目標値I1bを設定し、v3よりも大きくv2以下の範囲に対して目標値I1cを設定している。
つまり、目標値I1a、I1b、I1cは、電源電圧の計測値の減少とともに段階的に小さくなるように、かつ、電源電圧の計測値から想定されるばらつき下限よりも低くなるように設定されている。そして、マイコン5は、どの範囲に電源電圧の計測値が含まれるのかに応じて目標値I1a、I1b、I1cの中から1つを選択して第1定電流I1の制御を実行する。
実施例1のマイコン5は、電源電圧を計測するとともにその計測値に応じて第1定電流I1の目標値を変更し、さらにその目標値に応じて通電開始時期指令値および通電期間指令値を補正する。
これにより、第1定電流I1の目標値を、電源電圧に対し余裕のある低い値に変更することができる。このため、図5に示すように、電源電圧が低下しても、断続周期が大きくなることなく第1定電流I1は鋸歯状に制御される。この結果、電源電圧を、常時、監視する必要がなくなる。さらに、第1定電流I1の目標値の低下に伴いニードル2qのリフト条件が変動しても、通電開始時期指令値および通電期間指令値を補正することにより目標噴射量と実噴射量との乖離を防止でき、噴射開始時期の精度も確保できる。以上により、制御装置3の負荷を増やして電源電圧を、常時、監視しなくても、目標噴射量と実噴射量との乖離を防止することができるとともに噴射開始時期の精度も確保できる。
これにより、電源電圧の計測による制御装置3の負荷への影響を大幅に減らすことができる。
これにより、ソレノイド4への通電が開始される前に、第1定電流I1の目標値を変更して通電開始時期指令値および通電期間指令値を補正することができる。
本実施例では、第1定電流I1の目標値に応じて、通電開始時期指令値および通電期間指令値を補正したが、通電開始前に電源電圧の計測を行なう場合には、補正する指令値を通電開始時期指令値のみとしても、目標噴射量と実噴射量との乖離を防止することができ噴射開始時期の精度も確保できる。また、通電開始後に電源電圧の計測を行う場合には、少なくとも通電期間指令値を補正すれば、目標噴射量と実噴射量との乖離を防止することができる。
2 インジェクタ
2c 噴孔
2q ニードル
5 マイコン(指令値算出手段、電源電圧計測手段、通電量目標値変更手段、指令値補正手段)
6 電源
8 定電流制御手段(通電量制御手段)
Claims (5)
- ソレノイドへの通電により磁気吸引力を発生させる電磁アクチュエータ、および前記磁気吸引力によりリフトされ噴孔を開放するニードルを有し、燃料を噴射するインジェクタと、
内燃機関の運転状態に応じて、前記噴孔から噴射が開始される噴射開始時期に相当する通電開始時期の指令値、および、前記噴孔からの噴射が継続する噴射期間に相当する通電期間の指令値を算出する指令値算出手段と、
前記ニードルのリフト開始に必要なピーク電流が前記ソレノイドに通電された後に、所定の強さの磁気吸引力を得るために、前記ソレノイドへの通電量を前記ピーク電流よりも小さい定電流に制御する通電量制御手段と、
前記ソレノイドへ電力を供給する電源の電圧を計測する電源電圧計測手段と、
前記電源の電圧の計測値に応じて、前記定電流の目標値を変更する通電量目標値変更手段と、
前記定電流の目標値に応じて、前記通電開始時期および前記通電期間の少なくとも一方の指令値を補正する指令値補正手段とを備え、
前記通電量目標値変更手段は、前記電源の電圧の数値範囲を複数の区画に分割するとともに、1つの前記区画に対して1つの前記目標値を設定しており、どの前記区画に前記電源の電圧の計測値が含まれるのかに応じて前記目標値を選択して変更し、
全ての前記目標値は、前記電源の電圧の計測値の減少とともに段階的に小さくなるように、かつ、前記電源の電圧の計測値から想定される通電量のばらつき下限よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項1に記載の燃料噴射装置において、
前記電源電圧計測手段の計測周期は、前記インジェクタの噴射周期よりも長いことを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料噴射装置において、
前記電源電圧計測手段による前記電源の電圧の計測は、前記ソレノイドへの通電が開始される前に行われることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料噴射装置において、
前記電源電圧計測手段による前記電源の電圧の計測は、前記ソレノイドへの通電が開始された後に行われることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項1ないし請求項4の内のいずれか1つに記載の燃料噴射装置において、
前記所定の強さの磁気吸引力は、前記ニードルを所定の保持位置までリフトすることができる強さであることを特徴とする燃料噴射装置。
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