JP5472204B2 - インジェクタ状態検出装置 - Google Patents
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Description
請求項6の発明は、請求項5に記載のインジェクタ状態検出装置において、前記状態検出手段は、前記交流電流検出手段により検出される交流電流の包絡線に基づいて、前記インジェクタの状態として前記ニードルの移動量を検出することを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項5または6に記載のインジェクタ状態検出装置において、前記固定電極および前記可動電極は、前記ニードルの移動方向にて対向配置されることを特徴とする。
特に、交流電流検出手段により検出される交流電流の周波数分析から求められる共振周波数に基づいて、インダクタンス検出手段によりソレノイドコイルのインダクタンスが検出される。そして、このように検出されるインダクタンスに基づいて、補正手段によりニードルの移動量が補正される。
インジェクタの状態変化に応じてソレノイドコイルのインダクタンスが変化すると、ニードルが移動していない場合でも交流電流検出手段により検出される交流電流が変化してしまい、ニードルの移動量の検出精度が低下してしまう。
交流電流検出手段により検出される交流電流の共振周波数は、供給手段の容量成分とソレノイドコイルとを含むように構成される共振回路の共振周波数に相当するため、上記共振周波数とソレノイドコイルのインダクタンスとが1対1で対応するので、上記共振周波数からソレノイドコイルのインダクタンスを求めることができる。
そこで、補正手段により、検出されるインダクタンスに応じてニードルの移動量を補正することで、上述のようにインダクタンスが変化する場合でも、ニードルの移動量の検出精度の低下を抑制することができる。
以下、本発明の第1実施形態に係るインジェクタ状態検出装置について、図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るインジェクタ状態検出装置60を採用した燃料噴射制御装置10の概略構成を示すブロック図である。図2は、図1のインジェクタ11の断面図である。図3(A)は、図2の断面3A−3Aを示す断面図であり、図3(B)は、図2の断面3B−3Bを示す断面図である。
図1に示す燃料噴射制御装置10は、例えば車両に搭載されたエンジンに燃料を噴射供給する装置であって、エンジンの気筒に燃料を噴射供給するインジェクタ11と、このインジェクタ11を駆動するインジェクタ駆動装置12とを備えている。
図1に示すように、インジェクタ駆動装置12は、出力端子として、インジェクタ11の正側端子37aが接続される第1端子P1と、負側端子37bが接続される第2端子P2と、を備えている。また、インジェクタ駆動装置12は、一端がグランドライン(GND=0V)に接続された電流検出用の抵抗Rの他端と第2端子P2との間に直列に設けられた回収スイッチ52と、アノードがグランドラインに接続されカソードが第1端子P1に接続されるフライバックダイオードD1と、インジェクタ11を速やかに開弁状態へ移行させるためのピーク電流をソレノイドコイル31に流すためのコンデンサCと、コンデンサCの正極側を第1端子P1に接続するための第1電流制御スイッチ53と、直流電源(バッテリ)Bの電源電圧を昇圧してその電源電圧よりも高い高電圧を生成し、その高電圧をダイオードD2を介してコンデンサCに供給することによりコンデンサCを充電するDCDCコンバータ54と、直流電源Bの電源電圧を直接印加することでインジェクタ11の開弁状態を保持する保持電流をソレノイドコイル31に流すための第2電流制御スイッチ55と、当該インジェクタ駆動装置12を全体的に制御する制御回路51とを備えている。なお、各スイッチ52,53,55は、例えば、MOSFET等のスイッチング素子であり、制御回路51によりオンオフ制御またはスイッチング制御される。
インジェクタ11のソレノイドコイル31に並列接続されるコンデンサC1,C2は、その静電容量がニードル22の移動に応じて変化するため、ニードル22の移動に応じてソレノイドコイル31を流れる交流電流も変化する。
次に、本発明の第2実施形態に係るインジェクタ状態検出装置について図を参照して説明する。図6は、第2実施形態に係るインジェクタ状態検出装置60aを採用した燃料噴射制御装置10の概略構成を示すブロック図である。図7は、掃引周波数とソレノイドコイル31の高周波電流実効値との関係を示す説明図である。図8は、共振周波数とソレノイドコイル31のインダクタンスとの関係を示す説明図である。図9(A)は、ニードル22の移動量Saとインダクタンスとの関係を示す説明図であり、図9(B)は、インジェクタ11に供給される電流Iaとインダクタンスとの関係を示す説明図である。なお、図9では、3種類のインダクタンスL1,L2,L3が比較対象であり、インダクタンスの小さな方からL1,L2,L3に設定される。そして、図9(A)にて示すニードル22の移動量Saでは、符号Sa1は、インダクタンスがL1であり、符号Sa2は、インダクタンスがL2であり、符号Sa3は、インダクタンスがL3である。また、図9(B)にて示すインジェクタ11の電流値Iaでは、符号Ia1は、インダクタンスがL1であり、符号Ia2は、インダクタンスがL2であり、符号Ia3は、インダクタンスがL3である。
インジェクタ11の状態変化に応じてソレノイドコイル31のインダクタンスが変化すると、ニードル22が移動していない場合でも抽出部63により抽出(検出)される交流電流が変化してしまい、ニードル22の移動量の検出精度が低下してしまう。そのため、ニードル22の移動量の検出精度の向上を図るためには、ソレノイドコイル31のインダクタンスの変化を検出し、このインダクタンスの変化に応じてニードル22の移動量を補正する必要がある。
L=1/(2πf)2×C)
次に、本発明の第3実施形態に係るインジェクタ状態検出装置について図を参照して説明する。図10は、第3実施形態に係るインジェクタ状態検出装置60bを採用した燃料噴射制御装置10の概略構成を示すブロック図である。図11は、掃引周波数とソレノイドコイル31の高周波電流実効値との関係を示す説明図である。図12は、電流値と抵抗成分71の抵抗値との関係を示す説明図である。図13(A)は、ニードル22の移動量Sbと抵抗成分71の抵抗値との関係を示す説明図であり、図13(B)は、インジェクタ11に供給される電流Ibと抵抗成分71の抵抗値との関係を示す説明図である。なお、図13では、3種類の抵抗値R1,R2,R3が比較対象であり、抵抗値の小さな方からR1,R2,R3に設定される。そして、図13(A)にて示すニードル22の移動量では、符号Sb1は、抵抗値がR1であり、符号Sb2は、抵抗値がR2であり、符号Sb3は、抵抗値がR3である。また、図13(B)にて示すインジェクタ11の電流値では、符号Ib1は、抵抗値がR1であり、符号Ib2は、抵抗値がR2であり、符号Ib3は、抵抗値がR3である。
インジェクタ11の状態変化に応じてソレノイドコイル31に並列に接続される抵抗成分71の抵抗値が変化すると、ニードル22が移動していない場合でも抽出部63により抽出(検出)される交流電流が変化してしまい、ニードル22の移動量の検出精度が低下してしまう。そのため、ニードル22の移動量の検出精度の向上を図るためには、抵抗成分71の抵抗値を検出し、この抵抗値の変化に応じてニードル22の移動量を補正する必要がある。
(1)交流電流供給手段62,62aにより、直流電流に対して交流電流を重畳してインジェクタに供給し、インジェクタを流れる交流電流に影響を及ぼす当該インジェクタの状態(例えば、第1実施形態ではニードル22の移動量、第2実施形態ではソレノイドコイル31のインダクタンス、第3実施形態では抵抗成分71の抵抗値または温度)を、抽出部63により抽出(検出)される交流電流に基づいて、検出してもよい。インジェクタのインダクタンスや温度等が変化すると、この変化がインジェクタを流れる交流電流に影響を及ぼし、当該交流電流が変化する。すなわち、インジェクタを流れる交流電流を検出することで、当該インジェクタを流れる交流電流に影響を及ぼすインジェクタのインダクタンスや温度等のインジェクタの状態を検出することができる。
11,11a…インジェクタ
12…インジェクタ駆動装置
20…ノズル部
21a…噴孔
22…ニードル
31…ソレノイドコイル
32…固定コア
33…可動コア
33b…先端側端面(可動電極)
38a,38b…固定電極
51…制御回路
60,60a,60b…インジェクタ状態検出装置
61…交流電源
62,62a…交流電流供給手段(供給手段)
63…抽出部(交流電流検出手段)
64…包絡線取部
65…状態検出部(状態検出手段)
66…共振周波数検出手段
67…インダクタンス検出手段
68,68a…補正手段
69…電流値検出手段
70…抵抗値検出手段
C1,C2…コンデンサ
Claims (9)
- 供給される直流電流に応じてニードルを移動させることで噴孔の開閉を制御するインジェクタの状態を検出するインジェクタ状態検出装置であって、
前記直流電流に対して交流電流を重畳して前記インジェクタに供給可能な供給手段と、
前記インジェクタを流れる交流電流を検出する交流電流検出手段と、
前記インジェクタを流れる交流電流に影響を及ぼす当該インジェクタの状態を、前記交流電流検出手段により検出される交流電流に基づいて検出する状態検出手段と、
を備え、
前記インジェクタは、固定電極と、この固定電極に隙間を介して対向することでコンデンサを構成し前記ニードルの移動に応じて前記固定電極に対して相対移動する可動電極とを備え、
前記コンデンサは、前記インジェクタを流れる交流電流が供給されるように配線され、
前記状態検出手段は、前記交流電流検出手段により検出される交流電流に基づいて、前記インジェクタの状態として前記ニードルの移動量を検出し、
前記インジェクタは、供給される直流電流に応じた磁力を生じるソレノイドコイルを備え、このソレノイドコイルに生じた磁力に応じて前記ニードルを移動させるように構成され、
前記供給手段は、前記直流電流に対して所定の周波数範囲で掃引した交流電流を重畳して前記インジェクタに供給可能に構成され、
前記交流電流検出手段により検出される交流電流の周波数分析から求められる共振周波数に基づいて、当該ソレノイドコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段と、
前記インダクタンス検出手段により検出される前記インダクタンスに基づいて、前記ニードルの移動量を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするインジェクタ状態検出装置。 - 前記状態検出手段は、前記交流電流検出手段により検出される交流電流の包絡線に基づいて、前記インジェクタの状態として前記ニードルの移動量を検出することを特徴とする請求項1に記載のインジェクタ状態検出装置。
- 前記固定電極および前記可動電極は、前記ニードルの移動方向にて対向配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のインジェクタ状態検出装置。
- 供給される直流電流に応じてニードルを移動させることで噴孔の開閉を制御するインジェクタの状態を検出するインジェクタ状態検出装置であって、
前記直流電流に対して交流電流を重畳して前記インジェクタに供給可能な供給手段と、
前記インジェクタを流れる交流電流を検出する交流電流検出手段と、
前記インジェクタを流れる交流電流に影響を及ぼす当該インジェクタの状態を、前記交流電流検出手段により検出される交流電流に基づいて検出する状態検出手段と、
を備え、
前記インジェクタは、供給される直流電流に応じた磁力を生じるソレノイドコイルを備え、このソレノイドコイルに生じた磁力に応じて前記ニードルを移動させるように構成され、
前記供給手段は、前記直流電流に対して所定の周波数範囲で掃引した交流電流を重畳して前記インジェクタに供給可能に構成され、
前記交流電流検出手段により検出される交流電流の周波数分析から求められる共振周波数に基づいて、当該ソレノイドコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段と、
前記状態検出手段は、前記インジェクタの状態を、前記インダクタンス検出手段により検出される前記インダクタンスとして検出することを特徴とするインジェクタ状態検出装置。 - 供給される直流電流に応じてニードルを移動させることで噴孔の開閉を制御するインジェクタの状態を検出するインジェクタ状態検出装置であって、
前記直流電流に対して交流電流を重畳して前記インジェクタに供給可能な供給手段と、
前記インジェクタを流れる交流電流を検出する交流電流検出手段と、
前記インジェクタを流れる交流電流に影響を及ぼす当該インジェクタの状態を、前記交流電流検出手段により検出される交流電流に基づいて検出する状態検出手段と、
を備え、
前記インジェクタは、固定電極と、この固定電極に隙間を介して対向することでコンデンサを構成し前記ニードルの移動に応じて前記固定電極に対して相対移動する可動電極とを備え、
前記コンデンサは、前記インジェクタを流れる交流電流が供給されるように配線され、
前記状態検出手段は、前記交流電流検出手段により検出される交流電流に基づいて、前記インジェクタの状態として前記ニードルの移動量を検出し、
前記インジェクタは、供給される直流電流に応じた磁力を生じるソレノイドコイルとこのソレノイドコイルに並列に接続される抵抗成分とを備え、前記ソレノイドコイルに生じた磁力に応じて前記ニードルを移動させるように構成され、
前記供給手段は、前記直流電流に対して所定の周波数範囲で掃引した交流電流を重畳して前記インジェクタに供給可能に構成され、
前記交流電流検出手段により検出される交流電流の共振時の電流値に基づいて、前記抵抗成分の抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、
前記抵抗値検出手段により検出される前記抵抗値に基づいて、前記ニードルの移動量を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするインジェクタ状態検出装置。 - 前記状態検出手段は、前記交流電流検出手段により検出される交流電流の包絡線に基づいて、前記インジェクタの状態として前記ニードルの移動量を検出することを特徴とする請求項5に記載のインジェクタ状態検出装置。
- 前記固定電極および前記可動電極は、前記ニードルの移動方向にて対向配置されることを特徴とする請求項5または6に記載のインジェクタ状態検出装置。
- 供給される直流電流に応じてニードルを移動させることで噴孔の開閉を制御するインジェクタの状態を検出するインジェクタ状態検出装置であって、
前記直流電流に対して交流電流を重畳して前記インジェクタに供給可能な供給手段と、
前記インジェクタを流れる交流電流を検出する交流電流検出手段と、
前記インジェクタを流れる交流電流に影響を及ぼす当該インジェクタの状態を、前記交流電流検出手段により検出される交流電流に基づいて検出する状態検出手段と、
を備え、
前記インジェクタは、供給される直流電流に応じた磁力を生じるソレノイドコイルとこのソレノイドコイルに並列に接続される抵抗成分とを備え、前記ソレノイドコイルに生じた磁力に応じて前記ニードルを移動させるように構成され、
前記供給手段は、前記直流電流に対して所定の周波数範囲で掃引した交流電流を重畳して前記インジェクタに供給可能に構成され、
前記交流電流検出手段により検出される交流電流の共振時の電流値に基づいて、前記抵抗成分の抵抗値を検出する抵抗値検出手段を備え、
前記状態検出手段は、前記インジェクタの状態を、前記抵抗値検出手段により検出される前記抵抗値として検出することを特徴とするインジェクタ状態検出装置。 - 前記抵抗値検出手段により検出される前記抵抗成分の抵抗値に基づいて当該抵抗成分の温度を検出する温度検出手段を備えることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載のインジェクタ状態検出装置。
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