JP6092740B2 - Solenoid valve drive control device - Google Patents
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Description
本発明は、電磁弁の駆動制御装置に関し、特に内燃機関に装着される燃料噴射弁や排気還流制御弁などのように流体の流量を制御する電磁弁の開閉制御を行う装置に関する。 The present invention relates to a drive control device for a solenoid valve, and more particularly to a device that controls opening and closing of a solenoid valve that controls the flow rate of a fluid, such as a fuel injection valve and an exhaust gas recirculation control valve mounted on an internal combustion engine.
特許文献1には、電磁弁の駆動電流波形に基づいて電磁弁の実開弁時期を検出するとともに、駆動電圧波形に基づいて電磁弁の実閉弁時期を検出する電磁弁制御装置が示されている。この装置によれば、電流波形の変曲点が実開弁時期として検出され、電圧波形の変曲点が実閉弁時期として検出される。
上記従来の装置の手法を用いて実開弁時期を検出すると以下のような課題があり、図10はその課題を説明するために示す波形図である。図10には、燃料噴射弁の駆動電流波形ID(実線)及び駆動電流波形の2次微分波形IDD(破線)が示されており、2次微分波形IDDが極大値または極小値となるタイミングが、駆動電流波形IDの変曲点に相当する。なお、図10に示すSDCTLは駆動制御信号、LFTは弁体のリフト量である。 When the actual valve opening timing is detected using the method of the above-described conventional apparatus, there are the following problems, and FIG. 10 is a waveform diagram shown for explaining the problem. FIG. 10 shows the drive current waveform ID (solid line) of the fuel injection valve and the secondary differential waveform IDD (broken line) of the drive current waveform, and the timing at which the secondary differential waveform IDD becomes the maximum value or the minimum value is shown. This corresponds to the inflection point of the drive current waveform ID. Note that SDCTL shown in FIG. 10 is a drive control signal, and LFT is a lift amount of the valve body.
図10に示すように、駆動電流が増加していく過程では、開弁時期に相当する変曲点P1と比較近いタイミングで、駆動電流の増加に伴う磁気飽和に起因する変曲点P2が現れる場合があり、変曲点P1を正確に検出できないことがある。また、開弁に必要な駆動電流が早期に得られ、開弁時期の直後に通電を終了する場合には、通電終了による変曲点P3によって、変曲点P1が正確に検出できないおそれがある。 As shown in FIG. 10, in the process of increasing the drive current, an inflection point P2 due to magnetic saturation accompanying the increase in drive current appears at a timing close to the inflection point P1 corresponding to the valve opening timing. In some cases, the inflection point P1 may not be detected accurately. In addition, when the drive current necessary for opening the valve is obtained early and energization is terminated immediately after the valve opening timing, the inflection point P1 may not be accurately detected by the inflection point P3 due to the end of energization. .
本発明はこの課題を解決するためになされたものであり、電磁弁の実際の開弁時期をより正確に求めて、電磁弁の実開弁時間の制御精度を向上させることができる電磁弁の駆動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve this problem. An electromagnetic valve that can more accurately determine the actual opening timing of the solenoid valve and improve the control accuracy of the actual opening time of the solenoid valve. An object is to provide a drive control device.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、流体の流量を制御する電磁弁(2)の駆動制御装置において、前記電磁弁の閉弁時期(tCL)を取得する閉弁時期取得手段と、前記閉弁時期取得手段により取得される閉弁時期(tCL)に基づいて、前記電磁弁の開弁時期(tOP)を推定する開弁時期推定手段と、前記開弁時期推定手段により推定された開弁時期(tOP)に基づいて前記電磁弁の駆動を制御する駆動信号(SDCTL)を出力する制御手段とを備え、前記開弁時期推定手段は、前記駆動信号をオフした時点(tIE)から前記閉弁時期(tCL)までの時間に相当する閉弁作動時間(Toff)を算出する閉弁作動時間算出手段を有し、該閉弁作動時間(Toff)がピーク値(ToffP)をとるときの前記駆動信号の継続時間(TiC)と、前記閉弁作動時間(Toff)のピーク値(ToffP)と、前記電磁弁の弁体を閉弁方向に付勢するばね(40)の力による開弁状態から閉弁状態への移行に要する移行時間(ΔT)とに基づいて前記電磁弁の開弁時期(tOP)を推定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a valve closing timing acquisition means for acquiring a valve closing timing (tCL) of the solenoid valve in a drive control device for the solenoid valve (2) for controlling the flow rate of fluid. And an opening timing estimating means for estimating the opening timing (tOP) of the solenoid valve based on the closing timing (tCL) acquired by the closing timing acquisition means, and the estimation by the opening timing estimation means Control means for outputting a drive signal (SDCTL) for controlling the drive of the electromagnetic valve based on the valve opening timing (tOP), and the valve opening timing estimation means is a time point (tIE) when the drive signal is turned off. ) To the valve closing timing (tCL), the valve closing operation time calculation means for calculating the valve closing operation time (Toff) corresponding to the time from the valve closing timing (tCL), and the valve closing operation time (Toff) has a peak value (ToffP). The drive when taking And duration (TiC) of No., the peak value of the valve closing time (Toff) and (ToffP), from the open valve state by the force of the spring (40) for biasing the valve body of the solenoid valve in the closing direction The opening time (tOP) of the electromagnetic valve is estimated based on the transition time (ΔT) required for transition to the valve closing state.
この構成によれば、電磁弁の閉弁時期が取得され、取得される閉弁時期に基づいて、電磁弁の開弁時期が推定され、推定された開弁時期に基づいて電磁弁の駆動を制御する駆動信号が出力される。具体的には、駆動信号をオフした時点から閉弁時期までの時間に相当する閉弁作動時間が算出され、閉弁作動時間がピーク値をとるときの駆動信号の継続時間と、閉弁作動時間のピーク値と、電磁弁の弁体を閉弁方向に付勢するばねの力による開弁状態から閉弁状態への移行に要する移行時間とに基づいて電磁弁の開弁時期が推定される。閉弁作動時間がピーク値をとるときは、電磁弁の弁体が最大リフト位置に到達し、かつ最大リフト位置における跳ね返り(バウンス動作)が無い状態に対応するため、上記移行時間を予め算出しておくことができる。したがって、駆動信号の継続時間、閉弁作動時間のピーク値、及び移行時間を用いることによって、弁体が最大リフト位置に到達するタイミングを実開弁時期として算出することができる。その結果、電磁弁の正確な実開弁時間(取得される閉弁時期−推定される実開弁時期)が得られ、得られた実開弁時間に応じて駆動信号を補正することにより、実開弁時間の制御精度を高めることができる。本明細書においては、弁体が最大リフト位置に到達した時期を実開弁時期と定義し、実開弁時期から実閉弁時期までの時間を実開弁時間と定義する。 According to this configuration, the closing timing of the solenoid valve is acquired, the opening timing of the solenoid valve is estimated based on the acquired closing timing, and the driving of the solenoid valve is performed based on the estimated opening timing. A driving signal to be controlled is output. Specifically, the valve closing operation time corresponding to the time from when the drive signal is turned off to the valve closing timing is calculated, the duration of the drive signal when the valve closing operation time takes a peak value, and the valve closing operation The opening timing of the solenoid valve is estimated based on the peak value of the time and the transition time required for the transition from the opened state to the closed state by the force of the spring that biases the valve body of the solenoid valve in the closing direction. The When the valve closing operation time takes a peak value, the transition time is calculated in advance in order to cope with a state where the valve body of the solenoid valve reaches the maximum lift position and there is no rebound (bounce operation) at the maximum lift position. I can keep it. Therefore, the timing at which the valve body reaches the maximum lift position can be calculated as the actual valve opening timing by using the duration of the drive signal, the peak value of the valve closing operation time, and the transition time. As a result, an accurate actual opening time of the solenoid valve (acquired valve closing timing−estimated actual valve opening timing) is obtained, and by correcting the drive signal according to the obtained actual valve opening time, The control accuracy of the actual valve opening time can be increased. In the present specification, the time when the valve body reaches the maximum lift position is defined as the actual valve opening time, and the time from the actual valve opening time to the actual valve closing time is defined as the actual valve opening time.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記開弁時期推定手段は、前記駆動信号の継続時間(Ti)を、前記電磁弁の弁体(32)が最大リフト位置に達する時間より短い時間から徐々に長くしていくことにより、前記閉弁作動時間(Toff)がピーク値(ToffP)をとるときの前記継続時間(TiC)を特定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the electromagnetic valve drive control device according to the first aspect, the valve opening timing estimating means determines the duration (Ti) of the drive signal as the valve body (32) of the electromagnetic valve. ) Is gradually increased from a time shorter than the time to reach the maximum lift position, thereby specifying the duration (TiC) when the valve closing operation time (Toff) takes a peak value (ToffP). Features.
この構成によれば、駆動信号の継続時間を電磁弁の弁体が最大リフト位置に達する時間より短い時間から徐々に長くしていくことにより、閉弁作動時間がピーク値をとるときの継続時間(ピーク開弁指令時間)が特定される。駆動信号の継続時間がピーク開弁指令時間より長い状態から徐々に短くしていく手法に比べて、ピーク開弁指令時間の誤検出が起き難いので、ピーク開弁指令時間を簡易且つ正確に特定し、正確な実開弁時期の推定を行うことができる。 According to this configuration, the continuation time when the valve closing operation time takes the peak value by gradually increasing the duration of the drive signal from a time shorter than the time when the valve body of the solenoid valve reaches the maximum lift position. (Peak valve opening command time) is specified. Compared to the method of gradually shortening the drive signal duration from a state longer than the peak valve opening command time, false detection of the peak valve opening command time is less likely to occur, so the peak valve opening command time can be specified easily and accurately. In addition, it is possible to accurately estimate the actual opening timing.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記電磁弁の弁体(32)が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作を開始するように前記駆動信号の継続時間(Ti)を設定したときの、前記閉弁作動時間(Toff)に基づいて前記ばねのばね定数の推定値(kHAT)を算出するばね定数推定手段と、前記ばね定数の推定値(kHAT)に基づいて前記移行時間(ΔT)を補正する補正手段とをさらに備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the electromagnetic valve drive control device according to the first or second aspect, the valve closing operation is performed from a state in which the valve body (32) of the electromagnetic valve is securely held at the maximum lift position. A spring constant estimating means for calculating an estimated value (kHAT) of the spring constant of the spring based on the valve closing operation time (Toff) when the duration (Ti) of the drive signal is set to start; And a correction means for correcting the transition time (ΔT) based on the estimated value (kHAT) of the spring constant.
この構成によれば、電磁弁の弁体が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作を開始するように駆動信号の継続時間を設定したときの、閉弁作動時間に基づいてばね定数の推定値が算出され、ばね定数の推定値に基づいて移行時間が補正される。弁体を閉弁方向に付勢するばねのばね定数は、製造ばらつきを伴うとともに経時変化するため、実測される閉弁作動時間に基づいてばね定数の推定値を算出し、その推定値に基づいて移行時間を補正することにより、実開弁時期の推定精度を向上させ、維持することができる。 According to this configuration, the spring is based on the valve closing operation time when the duration of the drive signal is set so as to start the valve closing operation from the state where the valve body of the solenoid valve is securely held at the maximum lift position. An estimated value of the constant is calculated, and the transition time is corrected based on the estimated value of the spring constant. Since the spring constant of the spring that biases the valve body in the valve closing direction is accompanied by manufacturing variations and changes with time, an estimated value of the spring constant is calculated based on the actually measured valve closing operation time, and based on the estimated value. By correcting the transition time, the estimation accuracy of the actual valve opening timing can be improved and maintained.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3の何れか1項に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記閉弁作動時間(Toff)がピーク値(ToffP)をとるときの前記駆動信号の継続時間(TiC)を特定できないときに、前記電磁弁に異常があると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the electromagnetic valve drive control device according to any one of the first to third aspects, the drive when the valve closing operation time (Toff) takes a peak value (ToffP). An abnormality determining means for determining that there is an abnormality in the electromagnetic valve when the signal duration (TiC) cannot be specified is further provided.
この構成によれば、閉弁作動時間がピーク値をとるときの駆動信号の継続時間を特定できないときは、電磁弁に異常があると判定される。例えば、ソレノイドが発生する電磁力が設計値より小さいといった異常があると、弁体が最大リフト位置まで到達できずに開弁作動時間がピーク値をとる継続時間を特定できない可能性がある。したがって、そのような場合には異常があるとの判定を行って、警告ランプを点灯するといった対応することにより、早期に正常化することが可能となる。 According to this configuration, when the duration of the drive signal when the valve closing operation time takes the peak value cannot be specified, it is determined that the electromagnetic valve is abnormal. For example, if there is an abnormality such that the electromagnetic force generated by the solenoid is smaller than the design value, the valve body may not reach the maximum lift position, and the duration time during which the valve opening operation time takes the peak value may not be specified. Therefore, in such a case, it is possible to normalize at an early stage by determining that there is an abnormality and responding by turning on the warning lamp.
請求項5に記載の発明は、請求項1から4の何れか1項に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記電磁弁(2)は、前記駆動信号が供給されるソレノイド(39)と、該ソレノイドによって発生する電磁力が作用するコア(35)と、前記弁体(32)が固定された弁軸(31)とを備え、前記コア(35)と前記弁軸(31)とが別体に構成されたハンマリングコア構造を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the electromagnetic valve drive control device according to any one of the first to fourth aspects, the electromagnetic valve (2) includes a solenoid (39) to which the drive signal is supplied. A core (35) on which an electromagnetic force generated by the solenoid acts, and a valve shaft (31) to which the valve body (32) is fixed, the core (35) and the valve shaft (31) being It has a hammering core structure configured separately.
閉弁作動時間がピーク値をとるのは、弁体を最大リフト位置まで移動させたときにコアがバウンス動作をすることが主要な要因であるため、ハンマリングコア構造を有する電磁弁の駆動制御装置において、実開弁時期の推定精度を高める顕著な効果が得られる。 The valve closing operation time has a peak value because the main factor is that the core bounces when the valve body is moved to the maximum lift position. Therefore, the drive control device for the solenoid valve having the hammering core structure Thus, a remarkable effect of increasing the estimation accuracy of the actual valve opening timing can be obtained.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる内燃機関(以下「エンジン」という)及びその制御装置を示す図であり、本実施形態では、ソレノイドを有する電磁弁で構成される燃料噴射弁の開弁時間を変更することによって、エンジンに供給する燃料量の制御が行われる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing an internal combustion engine (hereinafter referred to as an “engine”) and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a fuel injection valve opened by a solenoid valve having a solenoid is opened. The amount of fuel supplied to the engine is controlled by changing the time.
4気筒のエンジン1は各気筒に対応して4つの燃料噴射弁2を備えており、燃料噴射弁2は、エンジン1の燃焼室内に直接燃料を噴射する。4つの燃料噴射弁2はそれぞれECU5に接続されており、ECU5によって、その作動が制御される。
The four-
燃料噴射弁2は、燃料通路3を介してデリバリパイプ4に接続されており、デリバリパイプ4には図示しない高圧燃料ポンプによって加圧された燃料が供給される。デリバリパイプ4には、燃料圧PFを検出する燃料圧センサ12が取り付けられており、その検出信号はECU5に供給される。
The
ECU5には、燃料噴射弁2のソレノイドの両端の電圧VSL及びソレノイドに供給される駆動電流IDを検出する電圧電流センサ11、エンジン1の回転数NEを検出するエンジン回転数センサ13、エンジン1の吸入空気流量GAIRを検出する吸入空気流量センサ14、吸気温TAを検出する吸気温センサ15、エンジン冷却水温TWを検出する冷却水温センサ16などのエンジン運転状態を検出する各種センサが接続されており、それらのセンサの検出信号はECU5に供給される。ECU5は、これらのセンサの検出信号を用いてエンジン運転状態に応じた燃料噴射弁2の要求開弁時間TIBを算出し、要求開弁時間TIBに応じて開弁指令時間Tiを算出し、開弁指令時間Tiを用いて燃料噴射弁2の駆動制御を行う。
The ECU 5 includes a voltage /
図2は燃料噴射弁2の要部の構成を説明するための断面図であり、燃料噴射弁2は、弁軸31と、弁軸31の先端に固定された弁体32と、弁軸31に固定されたフランジ33,34と、電磁力が作用するコア35と、コア35とフランジ34との間に設けられた第1スプリング36と、弁座37と、スリーブ38と、ソレノイド39と、フランジ34を閉弁方向(図の下方向)に付勢する第2スプリング40と、燃料通路として機能する中空部を有するインナカラー41とを備えている。燃料噴射弁2は、コア35と、弁体32が固定された弁軸31とが別体に構成された、いわゆるハンマリングコア構造を有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a main part of the
図3は本明細書におけるパラメータの定義を説明するためのタイムチャートであり、弁体32のリフト量LFT及び開弁指令信号SDCTLの推移を示す。
実線で示すように、開弁指令信号SDCTLが出力されている時間、すなわち開弁指令時期tISから閉弁指令時期tIEまでの時間が開弁指令時間Tiであり、リフト量LFTが最大リフト量に達する時点が開弁時期tOPであり、開弁指令時期tISから開弁時期tOPまでの時間が開弁作動時間Tonであり、閉弁指令時期tIEの後にリフト量LFTが「0」に達する時点が閉弁時期tCLであり、閉弁指令時期tIEから閉弁時期tCLまでの時間が閉弁作動時間Toffであり、開弁時期tOPから閉弁時期tCLまでの時間が実開弁時間TOPである。このように実開弁時間TOPを定義することにより、実開弁時間TOPと、燃料噴射量との関係を比例関係に近づけることができる。
破線で示す特性は、開弁指令時間TiをTi1,Ti2に変更したときの開弁作動特性を示しており、閉弁作動時間はそれぞれToff1,Toff2で示される。
FIG. 3 is a time chart for explaining the definition of parameters in this specification, and shows the transition of the lift amount LFT of the
As indicated by the solid line, the time during which the valve opening command signal SDCTL is output, that is, the time from the valve opening command timing tIS to the valve closing command timing tIE is the valve opening command time Ti, and the lift amount LFT becomes the maximum lift amount. The valve opening timing tOP is reached, the time from the valve opening command timing tIS to the valve opening timing tOP is the valve opening operation time Ton, and the time when the lift amount LFT reaches “0” after the valve closing command timing tIE. It is the valve closing timing tCL, the time from the valve closing command timing tIE to the valve closing timing tCL is the valve closing operation time Toff, and the time from the valve opening timing tOP to the valve closing timing tCL is the actual valve opening time TOP. By defining the actual valve opening time TOP in this way, the relationship between the actual valve opening time TOP and the fuel injection amount can be made closer to a proportional relationship.
The characteristic indicated by the broken line indicates the valve opening operation characteristic when the valve opening command time Ti is changed to Ti1 and Ti2, and the valve closing operation time is indicated by Toff1 and Toff2, respectively.
なお、図3(a)にRBで示す範囲では、リフト量LFTが増減する特性が示されているが、これはハンマリングコア構造を有する電磁弁に特有のバウンス動作に起因するものである。バウンス動作は、コア35が電磁力によって吸引されて弁軸31及び弁体32とともに上方向に移動し、スリーブ38の下端に達したときにコア35が跳ね返されてわずかに上下に振動する動作である。開弁指令時間Tiが大きくなると、弁体32は最大リフト位置に安定して保持される。
In addition, in the range shown by RB in FIG. 3A, the characteristic that the lift amount LFT increases or decreases is caused by the bounce operation unique to the solenoid valve having the hammering core structure. The bounce operation is an operation in which the
図4(a)は開弁指令時間Tiと閉弁作動時間Toffとの関係を示し、図4(b)は図3(a)と同様にリフト量LFTの推移(開弁動作特性)を示す。これらの図を参照して、開弁指令時間Tiと閉弁作動時間Toffとの関係を説明する。図4(b)に示す破線LA,LB,及びLCは閉弁作動時のリフト量LFTの推移を示し、それぞれ開弁指令時間Tiを図4(a)に示す第1時間TiA,第2時間TiB,及び第3時間TiCに設定した場合に対応する。 4 (a) shows the relationship between the valve opening command time Ti and the valve closing operation time Toff, and FIG. 4 (b) shows the transition of the lift amount LFT (valve opening operating characteristic) as in FIG. 3 (a). . With reference to these figures, the relationship between the valve opening command time Ti and the valve closing operation time Toff will be described. Dashed lines LA, LB, and LC shown in FIG. 4 (b) indicate the transition of the lift amount LFT during the valve closing operation, and the valve opening command time Ti is set to the first time TiA and the second time shown in FIG. 4 (a), respectively. This corresponds to the case where TiB and the third time TiC are set.
コア35がスリーブ38に当たる直前に開弁指令信号SDCTLをオフすると、コア35がスリーブ38に突き当たり、下向きの力がコア35に作用するため、閉弁作動時間Toffは短くなる。すなわち、開弁指令時間Tiを、第1時間TiAから徐々に短くしていくと、閉弁作動時間Toffは徐々に短くなる。開弁指令時間Tiが第2時間TiBであるときに、閉弁作動時間Toffが最小となる。
If the valve opening command signal SDCTL is turned off immediately before the core 35 hits the
さらに開弁指令時間Tiを短くしていくと、コア35がスリーブ38に突き当たる力が弱くなり、したがってコア35に作用する下向きの力が弱くなるため、閉弁作動時間Toffは徐々に長くなる。開弁指令時間Tiが第3時間TiC(ピーク開弁指令時間)であるときに、閉弁作動時間Toffが最大となる(ピーク値ToffPをとる)。開弁指令時間Tiが第3時間TiCより短い範囲では、開弁指令時間Tiの減少にともなって閉弁作動時間Toffが減少する。
As the valve opening command time Ti is further shortened, the force with which the
閉弁作動時間Toffがピーク値ToffPをとるのは、開弁指令信号SDCTLを、弁体32が最大リフト位置に達する前にオフし、コア35がスリーブ38にわずかに触れる位置、あるいはその直前の位置に達して閉弁方向へ移動するような挙動をする場合である。この場合には、弁体32のリフト特性は、単純なばね−質量系の特性となり、時刻tにおける弁体32の位置xは、下記式(1)で表すことができる。式(1)のmは、弁体32及び弁軸31、コア35等の可動部品の質量の合計であり、kは第2スプリング40のばね定数であり、A,Bは、実験的に決定される定数である。
式(1)を用いると、弁体32がストローク量Stを閉弁方向に移動するのに要する時間、すなわち全開状態から全閉状態へ移行するのに要する時間(以下「移行時間」という)ΔTを算出することができる。移行時間ΔTは、ストローク量St(最大リフト量)、ばね定数k、及び質量mが一定であれば一定となるパラメータであり、初期値としては予め算出された値を適用し、特にばね定数kのばらつきや経時変化に対しては、後述する補正を行うことによって、制御精度を維持する。
Using Expression (1), the time required for the
移行時間ΔTは、図5に示すように、閉弁作動時間Toffがピーク値ToffPをとる状態における開弁時期tOPから閉弁時期tCLまでの時間に相当する。また閉弁時期tCLは、例えば特許文献1に示された従来の手法を用いて検出され、閉弁作動時間Toffは、(tCL−tIE)として算出される。
As shown in FIG. 5, the transition time ΔT corresponds to the time from the valve opening timing tOP to the valve closing timing tCL in a state where the valve closing operation time Toff takes the peak value ToffP. The valve closing timing tCL is detected using, for example, a conventional technique disclosed in
したがって、開弁作動時間Tonは、下記式(2)にピーク開弁指令時間TiC、閉弁作動時間のピーク値ToffP、及び移行時間ΔTを適用することにより算出することができ、開弁時期tOPは、開弁指令時期tISに開弁作動時間Tonを加算することによって算出することができる(式(3))。
Ton=TiC+ToffP−ΔT (2)
tOP=tIS+Ton (3)
なお、開弁指令時期tISを基準時期「0」とすれば、tOP=Tonとなる。
Therefore, the valve opening operation time Ton can be calculated by applying the peak valve opening command time TiC, the peak value ToffP of the valve closing operation time, and the transition time ΔT to the following equation (2), and the valve opening timing tOP Can be calculated by adding the valve opening operation time Ton to the valve opening command timing tIS (formula (3)).
Ton = TiC + ToffP−ΔT (2)
tOP = tIS + Ton (3)
If the valve opening command time tIS is set to the reference time “0”, tOP = Ton.
図6は、本実施形態における燃料噴射制御処理のフローチャートであり、この処理は、ECU5によって実行される。この処理では、上述した手法を用いて開弁時期tOPが燃料噴射弁2毎に算出され、開弁時期tOPを用いて開弁指令時間Tiを補正しつつ燃料噴射が実行される。
FIG. 6 is a flowchart of the fuel injection control process in the present embodiment, and this process is executed by the ECU 5. In this process, the valve opening timing tOP is calculated for each
ステップS11では学習モードフラグFLRNが「1」であるか否かを判別する。学習モードフラグFLRNは、例えばエンジン1の暖機完了後のアイドル運転中において所定時間「1」に設定される。
In step S11, it is determined whether or not the learning mode flag FLRN is “1”. The learning mode flag FLRN is set to “1” for a predetermined time, for example, during idling after the
学習モードフラグFLRNが「1」であるときは、ステップS11からステップS12に進み、図7に示すTon算出処理を実行し、上述した手法で開弁作動時間Tonを算出する。ステップS13では、上記式(3)により、開弁時期tOPを算出する。 When the learning mode flag FLRN is “1”, the process proceeds from step S11 to step S12, the Ton calculation process shown in FIG. 7 is executed, and the valve opening operation time Ton is calculated by the method described above. In step S13, the valve opening timing tOP is calculated by the above equation (3).
学習モードフラグFLRNが「0」である通常運転モードでは、ステップS11からステップS14に進み、エンジン運転状態に応じて要求開弁時間TIBを算出し(ステップS14)、要求開弁時間TIBを下記式(4)に適用して、開弁指令時間Tiを算出する(ステップS15)。式(4)のDTIは、後述するステップS19で算出される補正時間である。
Ti=TIB+DTI (4)
In the normal operation mode in which the learning mode flag FLRN is “0”, the process proceeds from step S11 to step S14, and the required valve opening time TIB is calculated according to the engine operating state (step S14). Applying to (4), the valve opening command time Ti is calculated (step S15). The DTI in equation (4) is the correction time calculated in step S19 described later.
Ti = TIB + DTI (4)
ステップS16では算出された開弁指令時間Tiに対応する燃料噴射を実行し、ステップS17で閉弁時期tCLを検出する。ステップS18では、検出された閉弁時期tCL及びステップS13で算出された開弁時期tOPを下記式(5)に適用して、実開弁時間TOPを算出する。
TOP=tCL−tOP (5)
In step S16, fuel injection corresponding to the calculated valve opening command time Ti is executed, and in step S17, the valve closing timing tCL is detected. In step S18, the actual valve opening time TOP is calculated by applying the detected valve closing timing tCL and the valve opening timing tOP calculated in step S13 to the following equation (5).
TOP = tCL-tOP (5)
ステップS19では、下記式(6)に要求開弁時間TIB及び実開弁時間TOPを適用して補正時間DTIを算出する。
DTI=TIB−TOP (6)
In step S19, the correction time DTI is calculated by applying the required valve opening time TIB and the actual valve opening time TOP to the following equation (6).
DTI = TIB-TOP (6)
図7は、図6のステップS12で実行されるTon算出処理のフローチャートである。
ステップS31では図8に示すΔT算出処理を実行し、移行時間ΔTを算出する。ステップS32では、インデクスパラメータjを「1」に設定し、開弁指令時間T(j)を初期値TiINI(例えば0.4msec)に設定する。初期値TiINIは、図4(a)に示したピーク開弁指令時間TiCより短い時間、すなわち弁体32が最大リフト位置に達する開弁指令時間Tiの最小値より小さい値に設定される。
FIG. 7 is a flowchart of the Ton calculation process executed in step S12 of FIG.
In step S31, the ΔT calculation process shown in FIG. 8 is executed to calculate the transition time ΔT. In step S32, the index parameter j is set to “1”, and the valve opening command time T (j) is set to the initial value TiINI (for example, 0.4 msec). The initial value TiINI is set to a time shorter than the peak valve opening command time TiC shown in FIG. 4A, that is, a value smaller than the minimum value of the valve opening command time Ti for the
ステップS33では、燃料圧PFを所定圧PFLRNに設定して燃料噴射を実行し、閉弁作動時間Toff(j)を検知する。具体的には、閉弁時期tCLを検出し、閉弁時期tCLから閉弁指令時期tIEまでの時間として閉弁作動時間Toff(j)が得られる。ステップS35では、閉弁作動時間Toff(j)が前回値Toff(j-1)より大きいか否かを判別する。Toff(0)は「0」に設定されており、最初はステップS35の答が否定(NO)となり、ステップS36に進む。 In step S33, the fuel pressure PF is set to a predetermined pressure PFLRN, fuel injection is performed, and the valve closing operation time Toff (j) is detected. Specifically, the valve closing timing tCL is detected, and the valve closing operation time Toff (j) is obtained as the time from the valve closing timing tCL to the valve closing command timing tIE. In step S35, it is determined whether or not the valve closing operation time Toff (j) is longer than the previous value Toff (j-1). Toff (0) is set to “0”, the answer to step S35 is negative (NO) at first, and the process proceeds to step S36.
ステップS36では、インデクスパラメータjを「1」だけ増加させるとともに、開弁指令時間Ti(j)を所定増分値DT(例えば0.005msec)だけ増加させる。ステップS37では、インデクスパラメータjが上限値jHL(例えば30)と等しいか否かを判別する。最初はこの答が否定(NO)であり、ステップS33に戻る。したがって、ステップS33〜S37により、開弁指令時間Ti(j)を所定増分値DTずつ徐々に増加させつつ、閉弁作動時間Toff(j)の検知が行われる。 In step S36, the index parameter j is increased by “1”, and the valve opening command time Ti (j) is increased by a predetermined increment value DT (for example, 0.005 msec). In step S37, it is determined whether or not the index parameter j is equal to an upper limit value jHL (for example, 30). Initially, this answer is negative (NO), and the process returns to step S33. Therefore, in steps S33 to S37, the valve closing operation time Toff (j) is detected while gradually increasing the valve opening command time Ti (j) by the predetermined increment value DT.
ステップS35の答が否定(NO)、すなわち閉弁作動時間Toff(j)が前回値以下となると、ステップS38に進み、下記式(2a)により、開弁作動時間Tonを算出する。すなわち、閉弁作動時間Toff(j)の変化が増加から減少に変化したときに、直前の値をピーク値ToffPであるとみなして、開弁作動時間Tonが算出される。
Ton=Ti(j-1)+Toff(j-1)−ΔT (2a)
If the answer to step S35 is negative (NO), that is, if the valve closing operation time Toff (j) is equal to or less than the previous value, the process proceeds to step S38, and the valve opening operation time Ton is calculated by the following equation (2a). That is, when the change in the valve closing operation time Toff (j) changes from increase to decrease, the valve opening operation time Ton is calculated by regarding the immediately preceding value as the peak value ToffP.
Ton = Ti (j−1) + Toff (j−1) −ΔT (2a)
ステップS35の答が否定(NO)とならずに、インデクスパラメータjが上限値jHLに達すると、ステップS37の答が肯定(YES)となり、異常検出フラグFERRORを「1」に設定する(ステップS39)。燃料噴射弁2が正常であれば、インデクスパラメータjが上限値jHLに達する前にステップS35の答が否定(NO)となるように、上限値jHLが設定されており、ステップS37の答が肯定(YES)となったときは、燃料噴射弁2に異常があると判定する。異常検出フラグFERRORが「1」に設定されると、例えば警告灯を点灯して運転者に異常発生を知らせる。
If the answer to step S35 is not negative (NO) and the index parameter j reaches the upper limit value jHL, the answer to step S37 is affirmative (YES), and the abnormality detection flag FERROR is set to “1” (step S39). ). If the
図8は、図7のステップS31で実行されるΔT算出処理のフローチャートである。
ステップS41では、開弁指令時間Tiを所定学習時間TiLRN(例えば2msec)に設定する。所定学習時間TiLRNは、図3(a)に示すコア35のバウンス動作が発生する開弁指令時間の範囲より大きな値、すなわち弁体32が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作が開始されるような値に設定される。
FIG. 8 is a flowchart of the ΔT calculation process executed in step S31 of FIG.
In step S41, the valve opening command time Ti is set to a predetermined learning time TiLRN (for example, 2 msec). The predetermined learning time TiLRN is larger than the range of the valve opening command time in which the bounce operation of the core 35 shown in FIG. 3A occurs, that is, the valve closing operation is performed from the state in which the
ステップS42では、燃料圧PFを所定圧PFLRNに設定して、燃料噴射を実行し、閉弁作動時間Toffを検知する(ステップS43)。得られた閉弁作動時間Toffに応じて図9(a)に示すばね定数kと閉弁作動時間Toffとの関係が設定されたkテーブルを検索し、ばね定数推定値kHATを算出する(ステップS44)。kテーブルは、閉弁作動時間Toffが増加するほど、ばね定数kが減少するように設定されている。 In step S42, the fuel pressure PF is set to a predetermined pressure PFLRN, fuel injection is performed, and the valve closing operation time Toff is detected (step S43). The k table in which the relationship between the spring constant k and the valve closing operation time Toff shown in FIG. 9A is set according to the obtained valve closing operation time Toff is searched, and the spring constant estimated value kHAT is calculated (step) S44). The k table is set so that the spring constant k decreases as the valve closing operation time Toff increases.
ステップS45では、ばね定数推定値kHATに応じて図9(b)に示すDTCテーブルを検索し、補正値DTCを算出する。DTCテーブルは、ばね定数推定値kHATと、式(1)とを用いて予め設定されたものであり、ばね定数推定値kHATが減少するほど、補正値DTCが増加するように設定されている。図9(b)のk0は、ばね定数kの設計中央値である。
ステップS46では、現在の移行時間ΔTに補正値DTCを加算することにより、移行時間ΔTの更新を行う。
In step S45, the DTC table shown in FIG. 9B is searched according to the spring constant estimated value kHAT, and the correction value DTC is calculated. The DTC table is preset using the spring constant estimated value kHAT and the equation (1), and is set so that the correction value DTC increases as the spring constant estimated value kHAT decreases. In FIG. 9B, k0 is the design median value of the spring constant k.
In step S46, the transition time ΔT is updated by adding the correction value DTC to the current transition time ΔT.
以上のように本実施形態では、燃料噴射弁2の閉弁時期tCLが検出され、検出される閉弁時期tCLに基づいて、開弁時期tOPが推定され、推定された開弁時期tOPに基づいて燃料噴射弁2の開弁指令信号SDCTLが出力される。具体的には、開弁指令信号SDCTLをオフした時点、すなわち閉弁指令時期tIEから閉弁時期tCLまでの時間に相当する閉弁作動時間Toffが算出され、閉弁作動時間Toffがピーク値ToffPをとるときのピーク開弁指令時間TiCと、ピーク値ToffPと、弁体32を閉弁方向に付勢する第2スプリング40の付勢力による開弁状態から閉弁状態への移行に要する移行時間ΔTとに基づいて燃料噴射弁2の開弁時期tOPが推定される。閉弁作動時間Toffがピーク値ToffPをとるときは、弁体32が最大リフト位置に到達し、かつ最大リフト位置における跳ね返り(バウンス動作)が無い状態に対応するため、移行時間ΔTを予め算出しておくことができる。したがって、ピーク開弁指令時間TiC、閉弁作動時間のピーク値ToffP、及び移行時間ΔTを用いることによって、弁体32が最大リフト位置に到達するタイミングを開弁時期tOPとして算出することができる。その結果、燃料噴射弁2の正確な実開弁時間TOP(閉弁時期tCL−開弁時期tOP)が得られ、得られた実開弁時間TOPに応じて要求開弁時間TIBを補正することにより、実開弁時間TOPの制御精度、すなわち燃料噴射量の制御精度を高めることができる。
As described above, in this embodiment, the closing timing tCL of the
また開弁指令時間Tiを弁体32が最大リフト位置に達する時間(図4、TiC)より短い時間から徐々に長くしていくことにより、閉弁作動時間Toffがピーク値ToffPをとるときの開弁指令時間であるピーク開弁指令時間TiCが特定される。開弁指令時間Tiがピーク開弁指令時間TiCより長い状態から徐々に短くしていく手法に比べて、ピーク開弁指令時間TiCの誤検出が起き難いので、ピーク開弁指令時間TiCを簡易且つ正確に特定し、正確な実開弁時期tOPの推定を行うことができる。
Further, the valve opening command time Ti is gradually increased from a time shorter than the time when the
また弁体32が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作を開始するように開弁指令時間Tiを所定学習時間TiLRNに設定したときの、閉弁作動時間Toffに基づいてばね定数推定値kHATが算出され、ばね定数推定値kHATに基づいて移行時間ΔTが補正される。弁体32を閉弁方向に付勢する第2スプリング40のばね定数kは、製造ばらづきを伴うとともに経時変化するため、実測される閉弁作動時間Toffに基づいてばね定数の推定値kHATを算出し、その推定値kHATに基づいて移行時間ΔTを補正することにより、実開弁時期tOPの推定精度を向上させ、維持することができる。
Further, the spring constant is based on the valve closing operation time Toff when the valve opening command time Ti is set to the predetermined learning time TiLRN so that the valve closing operation is started from the state where the
また閉弁作動時間Toffがピーク値ToffPをとるときのピーク開弁指令時間TiCを特定できないときは、燃料噴射弁2に異常があると判定される。例えば、ソレノイド39が発生する電磁力が設計値より小さいといった異常があると、弁体32が最大リフト位置まで到達できずに閉弁作動時間Toffがピーク値ToffPをとるピーク開弁指令時間TiCを特定できない可能性がある。したがって、そのような場合には異常があるとの判定を行って、警告ランプを点灯するといった対応することにより、早期に正常化することが可能となる。
Further, when the valve opening command time TiC when the valve closing operation time Toff takes the peak value ToffP cannot be specified, it is determined that the
また閉弁作動時間Toffがピーク値ToffPをとるのは、弁体32を最大リフト位置まで移動させたときにコア35がバウンス動作をすることが主要な要因であるため、ハンマリングコア構造を有する燃料噴射弁の駆動制御装置において、実開弁時期tOPの推定精度を高める顕著な効果が得られる。
Further, the reason why the valve closing operation time Toff takes the peak value ToffP is that the core 35 bounces when the
本実施形態では、電圧電流センサ11が閉弁時期取得手段の一部を構成し、ECU5が、閉弁時期取得手段の一部、閉弁作動時間算出手段、開弁時期推定手段、制御手段、ばね定数推定手段、補正手段、及び異常判定手段を構成する。具体的には、図7のステップS34が閉弁時期取得手段及び閉弁作動時間算出手段に相当し、ステップS34〜S38が開弁時期推定手段に相当し、ステップS37及びS39が異常判定手段に相当し、図8のステップS41〜S44がばね定数推定手段に相当し、ステップS45及びS46が補正手段に相当する。
In the present embodiment, the voltage /
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、ピーク開弁指令時間TiCを特定する際に、開弁指令時間Tiをピーク開弁指令時間TiCより小さな値から徐々に増加させるようにしたが、逆にピーク開弁指令時間TiCより大きな値から徐々に減少させるようにしてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, when specifying the peak valve opening command time TiC, the valve opening command time Ti is gradually increased from a value smaller than the peak valve opening command time TiC. You may make it reduce gradually from the larger value than instruction | command time TiC.
また上述した実施形態では、内燃機関の燃料噴射弁の駆動制御装置に本発明を適用した例を示したが、流体の流量を制御するための一般的な電磁弁、例えば排気還流量を制御する電磁弁や自動変速機の作動油の流量を制御する電磁弁などの駆動制御装置にも適用可能である。 In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a drive control device for a fuel injection valve of an internal combustion engine has been described. However, a general electromagnetic valve for controlling the flow rate of fluid, for example, an exhaust gas recirculation amount is controlled. The present invention can also be applied to a drive control device such as a solenoid valve or a solenoid valve that controls the flow rate of hydraulic oil in an automatic transmission.
1 内燃機関
2 燃料噴射弁(電磁弁)
5 電子制御ユニット(閉弁時期取得手段、閉弁作動時間算出手段、開弁時期推定手段、制御手段、ばね定数推定手段、補正手段、異常判定手段)
11 電圧電流センサ(閉弁時期取得手段)
1
5 Electronic control unit (valve closing timing acquisition means, valve closing operation time calculation means, valve opening timing estimation means, control means, spring constant estimation means, correction means, abnormality determination means)
11 Voltage current sensor (valve closing time acquisition means)
Claims (5)
前記電磁弁の閉弁時期を取得する閉弁時期取得手段と、
前記閉弁時期取得手段により取得される閉弁時期に基づいて、前記電磁弁の開弁時期を推定する開弁時期推定手段と、
前記開弁時期推定手段により推定された開弁時期に基づいて前記電磁弁の駆動を制御する駆動信号を出力する制御手段とを備え、
前記開弁時期推定手段は、前記駆動信号をオフした時点から前記閉弁時期までの時間に相当する閉弁作動時間を算出する閉弁作動時間算出手段を有し、該閉弁作動時間がピーク値をとるときの前記駆動信号の継続時間と、前記閉弁作動時間のピーク値と、前記電磁弁の弁体を閉弁方向に付勢するばねの力による開弁状態から閉弁状態への移行に要する移行時間とに基づいて前記電磁弁の開弁時期を推定することを特徴とする電磁弁の駆動制御装置。 In a drive control device for a solenoid valve that controls the flow rate of fluid,
Valve closing timing acquisition means for acquiring the valve closing timing of the solenoid valve;
Based on the valve closing timing acquired by the valve closing timing acquiring means, the valve opening timing estimating means for estimating the valve opening timing of the solenoid valve;
Control means for outputting a drive signal for controlling the drive of the electromagnetic valve based on the valve opening time estimated by the valve opening time estimating means;
The valve opening timing estimating means includes valve closing operation time calculating means for calculating a valve closing operation time corresponding to a time from when the drive signal is turned off to the valve closing timing, and the valve closing operation time is peaked. The duration of the drive signal when taking the value, the peak value of the valve closing operation time , and the valve state of the solenoid valve from the valve open state to the valve closed state by the force of the spring that biases the valve body in the valve closing direction. An electromagnetic valve drive control device that estimates a valve opening timing of the solenoid valve based on a transition time required for the transition.
前記ばね定数の推定値に基づいて前記移行時間を補正する補正手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の電磁弁の駆動制御装置。 The spring of the spring based on the valve closing operation time when the duration of the drive signal is set so as to start the valve closing operation from the state where the valve body of the electromagnetic valve is securely held at the maximum lift position. Spring constant estimating means for calculating an estimated value of the constant;
The electromagnetic valve drive control device according to claim 1, further comprising a correction unit that corrects the transition time based on the estimated value of the spring constant.
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