JP6354697B2 - Injection control device - Google Patents
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Description
本発明は、電磁力により駆動される燃料噴射弁の動作を制御する噴射制御装置に関する。 The present invention relates to an injection control device that controls the operation of a fuel injection valve driven by electromagnetic force.
内燃機関には、燃料を噴射して内燃機関に供給するための燃料噴射弁が備えられている。燃料噴射弁は、駆動用電流の供給により生じる電磁力によって内部の弁体が駆動され、その開閉が切り替えられる電磁弁として構成されたものである。 The internal combustion engine is provided with a fuel injection valve for injecting fuel and supplying it to the internal combustion engine. The fuel injection valve is configured as an electromagnetic valve in which an internal valve body is driven by an electromagnetic force generated by supplying a driving current, and its opening and closing is switched.
噴射制御装置は、燃料噴射弁からの燃料の噴射量が目標の噴射量と一致するように、燃料噴射弁の開閉動作を制御する。具体的には、燃料噴射弁に対して駆動用電流の供給が行われる時間(通電時間)の長さを調整することにより燃料噴射弁の開弁時間を調整し、これにより噴射量を所定の目標値に一致させる。 The injection control device controls the opening / closing operation of the fuel injection valve so that the fuel injection amount from the fuel injection valve matches the target injection amount. Specifically, the opening time of the fuel injection valve is adjusted by adjusting the length of time (energization time) during which the drive current is supplied to the fuel injection valve, and thereby the injection amount is set to a predetermined amount. Match the target value.
ところで、燃料噴射弁の噴射量と通電時間との関係は常に同じなのではなく、燃料噴射弁毎の個体差や燃料噴射弁の劣化、及び周囲の気温等の運転状況等によりばらつきが生じてしまうことが知られている。特に、目標の噴射量が微少となり、燃料噴射弁の開度が最大とはならないような(弁体が最も開弁側となる位置まで到達しないような)運転条件の下で燃料の噴射が行われる場合には、噴射量のばらつきが大きくなる傾向がある。このため、燃料噴射弁の状態に応じて通電時間や駆動用電流の大きさ等を補正し、実際の噴射量の目標値に近づける必要がある。 By the way, the relationship between the injection amount of the fuel injection valve and the energization time is not always the same, and there are variations due to individual differences for each fuel injection valve, deterioration of the fuel injection valve, and operating conditions such as ambient temperature. It is known. In particular, fuel injection is performed under operating conditions in which the target injection amount is small and the opening of the fuel injection valve does not reach the maximum (the valve body does not reach the position where the valve is most open). In this case, the variation in the injection amount tends to increase. For this reason, it is necessary to correct the energization time, the magnitude of the drive current, and the like in accordance with the state of the fuel injection valve so as to approach the target value of the actual injection amount.
そこで、下記特許文献1に記載されている制御装置は、実際に流れる駆動用電流の変化に基づいて弁体及び可動コアの挙動を推定し、弁体が最も開弁側となる位置に到達したタイミング(開弁完了タイミング)や、燃料の噴射後に最も閉弁側となる位置に到達したタイミング(閉弁完了タイミング)を検知している。燃料噴射弁の状態の変化を、駆動用電流が供給され始めた時点から開弁完了タイミング(又は閉弁完了タイミング)までの長さの変化として把握し、それに基づく噴射量の調整を行うことを可能としている。
Therefore, the control device described in
また、下記特許文献2に記載されている燃料噴射制御装置は、駆動用電流の供給が停止された直後に生じるフライバック電圧の挙動に基づいて閉弁完了タイミングを推定している。駆動用電流が供給され始めた時点から閉弁完了タイミングまでの期間の長さに基づいて噴射パルスを補正することにより、噴射量の調整を行うことを可能としている。 Further, the fuel injection control device described in Patent Document 2 below estimates the valve closing completion timing based on the behavior of the flyback voltage generated immediately after the supply of the driving current is stopped. The injection amount can be adjusted by correcting the injection pulse based on the length of the period from when the driving current starts to be supplied until the valve closing completion timing.
駆動用電流が供給され始めるタイミングと、燃料噴射弁が開弁し始める開弁開始タイミングとは必ずしも一致せず、且つ両者の関係にもばらつきが生じることがある。特に、電磁力を受けて駆動される可動コアと、可動コアから力を受けて移動する弁体と、が分離されており、閉弁時においては両者の間にギャップが形成されているような構造の燃料噴射弁においては、ギャップのばらつき等に起因して開弁開始タイミングのばらつきが大きくなる傾向がある。このため、噴射量の調整を適切に行いそのばらつきを抑制するためには、開弁完了タイミングや閉弁完了タイミングのみならず、開弁開始タイミングをも正確に推定することが望ましい。 The timing at which the drive current starts to be supplied does not necessarily coincide with the valve opening start timing at which the fuel injection valve starts to open, and the relationship between the two may vary. In particular, the movable core driven by electromagnetic force and the valve body that moves by receiving force from the movable core are separated, and a gap is formed between the two when the valve is closed. In a fuel injection valve having a structure, variation in valve opening start timing tends to increase due to variation in gap or the like. For this reason, in order to appropriately adjust the injection amount and suppress the variation, it is desirable to accurately estimate not only the valve opening completion timing and the valve closing completion timing but also the valve opening start timing.
しかしながら、弁体が開弁方向に移動し始める際にはその移動速度が小さいため、弁体や可動コアの移動開始に起因した駆動用電流の変動は殆ど検知されない。従って、駆動用電流の変化に基づいて開弁開始タイミングを直接推定(算出)することは困難であった。 However, since the moving speed is low when the valve body starts to move in the valve opening direction, fluctuations in the drive current due to the start of movement of the valve body and the movable core are hardly detected. Therefore, it is difficult to directly estimate (calculate) the valve opening start timing based on the change in the driving current.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射弁の開弁開始タイミングを正確に算出することにより、噴射量のばらつきを抑制することのできる噴射制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an injection control device capable of suppressing variations in injection amount by accurately calculating the valve opening start timing of a fuel injection valve. It is to provide.
上記課題を解決するために、本発明に係る噴射制御装置は、電磁力により駆動される燃料噴射弁の動作を制御する噴射制御装置であって、燃料噴射弁に供給される駆動用電流を検知する電流検知部と、燃料噴射弁が開弁動作を行っているときにおける駆動用電流の変化に基づいて、燃料噴射弁の開弁速度を算出する速度算出部と、燃料噴射弁の開度が最大となるタイミングである開弁完了タイミングを算出する第1タイミング算出部と、を備えている。また、算出された開弁速度と開弁完了タイミングとに基づいて、燃料噴射弁が開弁し始めるタイミングである開弁開始タイミングを算出する第2タイミング算出部を更に備えている。速度算出部は、所定タイミングから、駆動用電流が最大値から低下して所定閾値を下回るタイミングまでの期間の長さに基づいて、開弁速度を算出するものである。
In order to solve the above problems, an injection control device according to the present invention is an injection control device that controls the operation of a fuel injection valve driven by electromagnetic force, and detects a drive current supplied to the fuel injection valve. A current detecting unit that performs the opening operation of the fuel injection valve, a speed calculation unit that calculates a valve opening speed of the fuel injection valve based on a change in driving current, and an opening degree of the fuel injection valve A first timing calculation unit that calculates a valve opening completion timing that is a maximum timing. In addition, a second timing calculation unit that calculates a valve opening start timing that is a timing at which the fuel injection valve starts to open based on the calculated valve opening speed and the valve opening completion timing is further provided. The speed calculation unit calculates the valve opening speed based on a length of a period from a predetermined timing to a timing when the driving current decreases from the maximum value and falls below the predetermined threshold.
このような噴射制御装置では、燃料噴射弁が開弁動作を行っているときにおける駆動用電流の変化に基づいて、燃料噴射弁の開弁速度、すなわち弁体の移動速度が算出される。また、燃料噴射弁の開度が最大となるタイミングである開弁完了タイミングが、第1タイミング算出部により算出される。このような開弁完了タイミングは、従来と同様の方法により、例えば駆動用電流の変化に基づいて算出することができる。 In such an injection control device, the valve opening speed of the fuel injection valve, that is, the moving speed of the valve body is calculated based on the change in the drive current when the fuel injection valve is performing the valve opening operation. Further, the valve opening completion timing, which is the timing at which the opening degree of the fuel injection valve becomes maximum, is calculated by the first timing calculation unit. Such valve opening completion timing can be calculated by a method similar to the conventional method, for example, based on a change in driving current.
開弁開始から開弁完了までの間に、弁体が移動する距離は既知である。従って、第2タイミング算出部は、上記のように算出された開弁速度と開弁完了タイミングとに基づいて、燃料噴射弁が開弁し始めるタイミングである開弁開始タイミングを算出することができる。 The distance that the valve element moves from the start of the valve opening to the completion of the valve opening is known. Therefore, the second timing calculation unit can calculate a valve opening start timing that is a timing at which the fuel injection valve starts to open based on the valve opening speed and the valve opening completion timing calculated as described above. .
本発明によれば、燃料噴射弁の開弁開始タイミングを正確に算出することにより、噴射量のばらつきを抑制することのできる噴射制御装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the injection control apparatus which can suppress the dispersion | variation in injection quantity by calculating the valve opening start timing of a fuel injection valve correctly is provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
図1を参照しながら、本発明の一実施形態に係る噴射制御装置100について説明する。噴射制御装置100は、内燃機関10を備えた車両GCの一部に取り付けられており、内燃機関10に設けられた燃料噴射弁40の動作を制御するための装置となっている。
An
車両GCの構成について先に説明する。車両GCは、内燃機関10と、吸気配管20と、排気配管30とを備えている。
The configuration of the vehicle GC will be described first. The vehicle GC includes an
内燃機関10は、複数の気筒を備えた4サイクルレシプロエンジンであって、液体燃料を気筒内で燃焼させることにより駆動力を生じさせるものである。尚、それぞれの気筒の構成は略同一であるから、図1においては単一の気筒のみが「内燃機関10」として図示されている。
The
内燃機関10の各気筒には、冷却水温センサ11、ノックセンサ12、クランク角センサ13等の各種センサが取り付けられている。冷却水温センサ11は、ラジエータ(不図示)と内燃機関10との間で循環する冷却水の温度を測定するための温度センサである。ノックセンサ12は、内燃機関10の気筒内部で生じるノッキング(異常燃焼)を検出するためのセンサである。クランク角センサ13は、気筒が備えるクランクシャフトの回転角を測定するためのセンサである。これらセンサによって得られた各測定値は噴射制御装置100に入力される。
Various sensors such as a
内燃機関10には燃料噴射弁40が設けられている。燃料噴射弁40はインジェクタとも称されるものであり、内燃機関10の気筒の内部に燃料を噴射するための電磁弁である。燃料噴射弁40には、不図示のフューエルポンプによって加圧された燃料が供給されている。燃料噴射弁40が開状態になると、その先端から噴射された燃料が空気と混合されながら気筒内に供給される。噴射制御装置100は、燃料噴射弁40の開閉動作を制御することにより、内燃機関10への燃料の供給量を調整する。燃料噴射弁40の具体的な構成や動作については後に説明する。
The
吸気配管20は、内燃機関10に空気を供給するための配管である。吸気配管20には、上流側(図1では左側)から順に、エアクリーナ21と、エアフローメータ22と、スロットルバルブ23と、サージタンク25とが設けられている。吸気配管20の下流側端部(図1では右側)には内燃機関10が接続されている。
The
エアクリーナ21は、車両GCの外部から導入される空気から異物を除去するためのフィルタである。エアフローメータ22は、吸気配管20を通り内燃機関10に供給される空気の流量を測定するための流量計である。エアフローメータ22によって測定された流量は、噴射制御装置100に入力される。
The
スロットルバルブ23は、吸気配管20を通る空気の流量を調整するための流量調整弁である。車両GCに備えられたアクセルペダル(不図示)の操作量に応じて、スロットルバルブ23の開度が調整され、これにより空気の流量が調整される。スロットルバルブ23には開度センサ24が備えられている。スロットルバルブ23の開度は開度センサ24によって測定され、噴射制御装置100に入力される。
The
サージタンク25は、吸気配管20の途中に形成された箱状の容器である。吸気配管20は、サージタンク25の下流側において複数に分岐しており、分岐したそれぞれの流路が各気筒へと接続されている。サージタンク25の内部空間は、吸気配管20のうち他の部分における内部空間よりも広くなっている。サージタンク25により、一の気筒による圧力変動が他の気筒に影響してしまうことが防止されている。サージタンク25には圧力センサ26が備えられている。吸気配管20内の圧力は圧力センサ26によって測定され、噴射制御装置100に入力される。
The
排気配管30は、内燃機関10の気筒で生じた排ガスを外部に排出するための配管である。排気配管30の上流側端部(図1では左側)は内燃機関10に接続されている。排気配管30の途中(内燃機関10よりも下流側)には、排ガスを浄化するための触媒コンバータ31が設けられている。
The
排気配管30のうち触媒コンバータ31よりも上流側の部分には、空燃比センサ32が備えられている。空燃比センサ32は排気配管30を通る排ガスの酸素濃度を監視するためのセンサであって、その測定結果は噴射制御装置100に入力される。噴射制御装置100は、内燃機関10における燃焼が理論空燃比で行われるよう、空燃比センサ32の測定結果等に基づいて燃料噴射弁40からの燃料の噴射量を制御する。
An air-
図2を参照しながら、燃料噴射弁40の具体的な構成について説明する。図2には、閉弁状態における燃料噴射弁40の内部構造が示されている。燃料噴射弁40は、筒状の容器として形成されたケース410の内部に、弁体420、可動コア430、キャップ440等が収納された構成となっている。ケース410の先端(図2では下端)には、燃料の出口である噴射口411が形成されている。ケース410の内壁面であって、且つ噴射口411の周囲の部分には、弁座412が形成されている。
A specific configuration of the
尚、以下の説明においては、図2における下方側(噴射口411側)のことを単に「下方側」と表記し、図2における上方側のことを単に「上方側」と表記する。
In the following description, the lower side (
弁体420は、ケース410の長手方向(図2では上下方向)に沿って移動可能な状態で配置されている。図2のように、弁体420の位置が最も閉弁側(下方側)の位置となっているときには、弁体420の下端が弁座412に当接しており、噴射口411が塞がれた状態となっている。このため、噴射口411からは燃料が噴射されない。後に説明するように、可動コア430が上方側に移動し、これに伴って弁体420も同方向に移動すると、弁体420の下端が弁座412から離れた状態となる。その結果、噴射口411からは燃料が噴射される。燃料の噴射率(単位時間当たりの噴射量)は、弁体420が弁座412から離れるほど大きくなる。換言すれば、弁体420が上方側に移動して弁座412から離れるほど、燃料噴射弁40の開度は大きくなる。
The
弁体420はその全体が略円柱形状となっており、可動コア430の中央に形成された貫通穴432に挿通された状態となっている。弁体420のうち上方側の端部近傍は、他の部分よりも径が大きい拡径部421となっている。図2のように燃料噴射弁40が閉弁されている状態においては、拡径部421のうち下方側の端面である下面422は、可動コア430のうち上方側の端面である上面431から離間している。
The
弁体420の側面のうち可動コア430よりも下方側の部分には、筒状体480が固定されている。筒状体480のうち下方側の部分は外方に向けて突出した形状となっている。当該部分と、可動コア430との間にはバネ492が配置されている。バネ492の弾性力により、筒状体480及び弁体420は噴射口411側(下方側)に向けて付勢されている。
A
可動コア430は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材により形成された略円筒状の部材である。既に述べたように、可動コア430の中央には貫通穴432が形成されており、当該貫通穴432には弁体420が挿通されている。可動コア430の外径は、ケース410の内径に略等しい。可動コア430は、ケース410の長手方向(上下方向)に移動可能な状態で配置されている。
The
可動コア430よりも上方側にはキャップ440が配置されている。キャップ440は中空の円柱形状の容器であって、その下方側が開口されている。キャップ440は、弁体420の拡径部421を上方側から覆うように配置されている。可動コア430の内部空間の上下方向の寸法は、拡径部421の上下方向の寸法よりも大きい。
A
キャップ440の更に上方側にはバネ491が配置されている。バネ491の弾性力により、キャップ440は下方側に向けて付勢されている。図2のように燃料噴射弁40が閉弁されている状態においては、キャップ440の下端は可動コア430の上面431に当接している。このため、バネ491の弾性力はキャップ440を介して可動コア430にも伝達されている。すなわち、可動コア430も下方側に向かって付勢されている。
A
可動コア430の上方側には固定コア460が配置されている。固定コア460は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材により形成された略円筒形状の部材であって、ケース410に対して固定されている。固定コア460と可動コア430との間には隙間が形成されている。
A fixed
固定コア460の内周側には、円筒形状のブッシュ470が固定されている。ブッシュ470の内部には、キャップ440や拡径部421の一部が収納されている。ブッシュ470の下端面471の位置は、固定コア460の下端よりも更に下方側となっている。図2のように燃料噴射弁40が閉弁されている状態においては、ブッシュ470の下端面471と、可動コア430の上面431との間は離間している。
A
固定コア460の外周側には、コイル450が配置されている。噴射制御装置100から供給された駆動用電流がコイル450に流れると、可動コア430、固定コア460、及びケース410において磁気回路が形成される。これにより、可動コア430と固定コア460との間に吸引力(電磁力)が生じ、可動コア430は固定コア側(上方側)に向かう力を受ける。
A
図3及び図4を参照しながら、燃料噴射弁40の開弁動作について説明する。図3には、燃料噴射弁40が閉弁状態から開弁状態となるまでの変化が(A)、(B)、(C)の順で示されている。また、図4には、弁体420の位置(高さ)の変化が線G1で示されており、可動コア430の位置の変化が線G2で示されている。
The valve opening operation of the
尚、図4の線G1に示された「弁体420の位置」とは、弁体420のうち下面422の高さのことである。また、図4に示された「可動コア430の位置」とは、可動コア430のうち上面431の高さのことである。
The “position of the
図3(A)には、燃料噴射弁40に駆動用電流が供給されておらず、燃料噴射弁40が閉弁されている状態が示されている。つまり、図2と同じ閉弁状態の燃料噴射弁40が示されている。当該状態は、図4における時刻t10よりも前の状態である。図4においては、閉弁状態における弁体420の位置(下面422の高さ)が位置P20として示されている。また、閉弁状態における可動コア430の位置(上面431の高さ)が位置P10として示されている。
FIG. 3A shows a state in which no drive current is supplied to the
図3(A)に示されている状態から駆動用電流が供給され始めると、可動コア430に働く電磁力が次第に大きくなって行く。当該電磁力がバネ491の弾性力よりも大きくなると(正確には、バネ491の弾性力からバネ491の弾性力を差し引いたものよりも大きくなると)、可動コア430が上方側に移動し始める(時刻t10)。
When the driving current starts to be supplied from the state shown in FIG. 3A, the electromagnetic force acting on the
このとき、弁体420は燃料の圧力によって下方側に向かう力を受けているのであるが、弁体420と可動コア430とは互いに離間しているので、可動コア430には当該力は伝達されない。可動コア430は比較的スムーズに上方側に向かって加速され、可動コア430には十分な運動エネルギーが蓄積される。
At this time, the
その後、図3(B)に示されるように、時刻t20において可動コア430の上面431が拡径部421の下面422に当接(衝突)する。可動コア430には十分な運動エネルギーが蓄積されているので、弁体420は燃圧よりも大きな力を受けて上方側に移動し始める。このように、本実施形態に係る燃料噴射弁40は、閉弁状態においては可動コア430と弁体420とが互いに離間している構造により、燃圧が比較的大きい状態においても効率よく弁体420を開弁方向に移動させることが可能となっている。
Thereafter, as shown in FIG. 3B, the
図3(B)の状態となった後は、弁体420は可動コア430と共に上方側に移動する。これにより、燃料噴射弁40の開度は大きくなって行き、それに伴って燃料の噴射率も大きくなって行く。つまり、図3(B)に示されている状態は、燃料噴射弁40の開弁が開始される状態ということができる。
After the state shown in FIG. 3B, the
その後も駆動用電流の供給が継続されると、弁体420及び可動コア430は更に上方側に移動する。最終的には、図3(C)に示されるように可動範囲の上端に到達する(時刻t30)。図3(C)の状態においては、可動コア430の上面431が、ブッシュ470の下端面471に当接している。また、燃料噴射弁40の開度は最大となっているので、燃料の噴射率も最大となっている。図3(C)に示されている状態は、燃料噴射弁40の開弁が完了した状態ということができる。図4においては、開弁が完了した状態における弁体420の位置が位置P30として示されている。
After that, when the supply of the driving current is continued, the
図3(C)の状態から、駆動用電流の供給が停止されると、可動コア430と固定コア460との間に生じていた吸引力が0となる。このため、バネ491の弾性力によって可動コア430は下方側に移動する。また、バネ492の弾性力及び燃圧によって弁体420も下方側に移動する。燃料噴射弁40は、図3の(C)、(B)、(A)の順に変化して閉弁状態に戻る。
When the supply of the driving current is stopped from the state of FIG. 3C, the attractive force generated between the
図5を参照しながら、燃料噴射弁40に供給される駆動用電流等の変化について説明する。図5(A)には、噴射制御装置100で生成される駆動パルスの波形の例が示されている。駆動パルスは矩形波状の電圧であって、当該駆動パルスがオンとなっている期間において駆動用電流の供給(駆動用電圧の印加)が行われる。図5(A)の例では、時刻t100において駆動パルスがオンとされ、その後の時刻t130において駆動パルスがオフとされている。
With reference to FIG. 5, changes in the drive current supplied to the
図5(B)には、燃料噴射弁40のコイル450に流れる駆動用電流の変化が示されている。また、図5(C)には、駆動用電流を供給するために燃料噴射弁40に印加される駆動用電圧の変化が示されている。
FIG. 5B shows a change in driving current flowing in the
噴射制御装置100は、駆動用電圧を発生させるための電圧源として、高電圧回路とバッテリとを備えている(いずれも不図示)。図5(C)に示されるように、時刻t100以降においては高電圧回路からの高い電圧VHが燃料噴射弁40に印加される。その結果、図5(B)に示されるように、駆動用電流は急速に増加して行き、最終的には所定の目標値である最大電流値IHまで増加する。
The
駆動用電流の大きさが最大電流値IHに到達すると(時刻t110)、高電圧回路からの電圧VHの印加が停止され、駆動用電圧は0となる。これにより、駆動用電流は時刻t110以降において急速に減少して行く。 When the magnitude of the driving current reaches the maximum current value IH (time t110), the application of the voltage VH from the high voltage circuit is stopped and the driving voltage becomes zero. As a result, the drive current decreases rapidly after time t110.
尚、後に説明するように、時刻t110よりも前の時点から可動コア430は移動を開始しており、時刻t110以降の期間においても可動コア430は上方側に向かって移動している。このような可動コア430の移動に伴い、燃料噴射弁40におけるインダクタンスが変化する。コイル450を流れる駆動用電流の大きさは、このようなインダクタンスの変化の影響を受ける。従って、時刻t110以降における駆動用電流の変化の傾きは、可動コア430の移動速度に応じて異なるものとなる。
As will be described later, the
時刻t110の後の時刻t120になると、燃料噴射弁40への駆動用電流の供給が再び開始される。ただし、時刻t120以降において燃料噴射弁40に印加されるのは、高電圧回路からの電圧VHではなく、バッテリからの電圧VL(<電圧VH)となっている。図5(C)に示されるように、電圧VLは間欠的に印加される。これにより、燃料噴射弁40に供給される駆動用電流の大きさは、概ね電流値IL(<最大電流値IH)の近傍に維持される。
At time t120 after time t110, the supply of drive current to the
図5(D)には、燃料噴射弁40のマイナス側端子に生じる電圧の波形が示されている。駆動パルスがオフとされる時刻t130以降においては、噴射制御装置100の還流回路(不図示)によって駆動用電流が強制的に0に落とされることに伴って、図5(D)に示されるような波形の誘導起電力(フライバック電圧)が燃料噴射弁40のマイナス側端子に生じる。このとき、可動コア430は閉弁側(図2の下方側)に移動しており、これに伴って燃料噴射弁40におけるインダクタンスが変化している。フライバック電圧の波形は、このようなインダクタンスの変化の影響を受ける。
FIG. 5D shows the waveform of the voltage generated at the negative terminal of the
図5(E)には、可動コア430の位置(高さ)の変化が示されている。同図に示されるように、可動コア430は、駆動用電圧が印加され始めた時刻t100よりも後に移動し始める。駆動用電流が最大電流値IHに到達し、駆動用電圧の印加が停止された時刻t110以降も可動コア430は移動を続け、時刻t120の前後において、最も開弁側となる位置P30に到達する。バッテリからの駆動用電圧が印加されている期間(時刻t130までの期間)においては、可動コア430は位置P30に保持される。
FIG. 5E shows a change in the position (height) of the
以上のように、高電圧回路からの電圧VHが印加されている期間は、可動コア430及び弁体420を開弁側に移動させるのに必要なエネルギーを生じさせるための期間となっている。また、バッテリからの電圧VLが印加されている期間は、可動コア430及び弁体420を位置P30に保持するのに必要なエネルギーを生じさせるための期間となっている。
As described above, the period during which the voltage VH from the high voltage circuit is applied is a period for generating energy necessary to move the
駆動用電流の供給が停止される時刻t130以降においては、可動コア430と固定コア460との間に生じていた吸引力は小さくなって行き、最終的には0となる。図5(E)に示されるように、可動コア430は、時刻t130よりも後のタイミングで閉弁側に移動し始めて、閉弁状態の位置P10に戻って行く。
After the time t130 when the supply of the driving current is stopped, the attractive force generated between the
尚、図5に示される例では、駆動パルスがオンとなっている期間が十分に長くなっており、可動コア430及び弁体420が位置P30まで到達している。つまり、燃料噴射弁40の開度が最大となる位置まで可動コア430等が到達するような運転条件で燃料噴射弁40が動作している。
In the example shown in FIG. 5, the period during which the drive pulse is on is sufficiently long, and the
しかしながら、噴射量の目標値が微少である場合には、燃料噴射弁40の開度が最大とならないような運転条件で燃料噴射弁40を動作させる場合もある。図6には、このような場合における燃料噴射弁40の動作の例が示されている。
However, when the target value of the injection amount is very small, the
図6(A)には、図5(A)と同様に駆動パルスの波形が示されている。図6(A)に示される駆動パルスは、時刻t100においてオンとされた後、時刻t130よりも前の時刻t115においてオフとされている。つまり、図6(A)に示される駆動パルスの幅は、図5(A)に示される駆動パルスの幅よりも短い。 FIG. 6 (A) shows the waveform of the drive pulse as in FIG. 5 (A). The drive pulse shown in FIG. 6A is turned on at time t100 and then turned off at time t115 before time t130. That is, the width of the drive pulse shown in FIG. 6A is shorter than the width of the drive pulse shown in FIG.
図6(E1)には、図5(E)と同様に可動コア430の位置(高さ)の変化が示されている。図6の例においては、駆動パルスの幅、すなわち駆動用電流が供給される期間が短いので、可動コア430は位置P30まで到達しない。図6(E1)に示されるように、可動コア430は、時刻t105において位置P10から移動を開始した後、位置P30よりも閉弁側の位置P25に到達し、その後は再び閉弁側に戻って行く。図6の例では、可動コア430が位置P10に戻った時刻が時刻t119として示されている。
FIG. 6 (E1) shows the change in the position (height) of the
このように、最も開弁側の位置P30までは可動コア430が到達しないような運転条件のことを、以下では「パーシャルリフト条件」とも称する。一方、図5に示される例のように、最も開弁側の位置P30まで可動コア430が到達するような運転条件のことを、以下では「フルリフト条件」とも称する。
As described above, the operating condition in which the
駆動パルスの幅が一定であっても、燃料噴射弁40からの噴射量が一定とはならずにばらつきが生じることがある。特に、パーシャルリフト条件で燃料噴射弁40の動作が行われる際には、噴射量のばらつきが生じやすい。
Even if the width of the drive pulse is constant, the injection amount from the
図6(E2)には、上記バラつきにより噴射量が小さくなっている場合における、可動コア430の位置の変化の例が示されている。図6(E2)においては、時刻t105よりも後の時刻t106において可動コア430が移動を始めている。また、移動を始めてから駆動パルスがオフとなる時刻t115までの期間が短いことに起因して、可動コア430の到達位置は位置P25よりも更に閉弁側の位置P24となっている。可動コア430が位置P24に到達した後、可動コア430は閉弁側に移動し、時刻t119よりも前の時刻t118において位置P10に戻っている。
FIG. 6 (E2) shows an example of a change in the position of the
燃料噴射弁40からの燃料の噴射量は、可動コア430が位置P10を離れている期間の長さに概ね比例する。図6(E2)の例では、当該期間が期間PW20から期間PW10へと短くなっているので、図6(E1)の場合に比べて噴射量が小さくなっている。
The amount of fuel injected from the
このように、図6(A)に示される噴射パルスの幅が同じであっても、可動コア430や弁体420の挙動が個体差によって変化してしまい、燃料の噴射量にばらつきが生じることがある。噴射量のばらつきは、図2に示されるバネ491やバネ492の弾性力のばらつきや、閉弁状態において可動コア(上面431)と弁体(下面422)との間に形成されている隙間(以下、「コアギャップ」とも称する)の大きさのばらつきによって生じるものである。
Thus, even if the width of the injection pulse shown in FIG. 6 (A) is the same, the behavior of the
燃料噴射弁40の噴射量を目標値に一致させるためには、実際の噴射量と目標値とのずれを予め把握した上で、例えば噴射パルスの幅を補正することによって噴射量を目標値に近づける必要がある。実際の噴射量と目標値とのずれを予め把握するための方法としては、パーシャルリフト条件における開弁開始タイミングと、閉弁完了タイミングとをそれぞれ推定し、両者間の期間の長さに基づいて実際の噴射量を推定することが考えられる。
In order to make the injection amount of the
しかしながら、弁体420が開弁方向に移動し始める際にはその移動速度が小さいため、弁体420や可動コア430の移動に起因した駆動用電流の変動は生じにくい。従って、駆動用電流の変化に基づいて開弁開始タイミングを直接推定(算出)することは困難である。
However, when the
そこで、駆動パルスがオンとなったタイミングを開弁開始タイミングとみなした上で、閉弁完了タイミングのみに基づいて実際の噴射量を推定することも考えられる。しかしながら、以下に説明するように、開弁開始タイミングのばらつきは比較的大きい。従って、噴射量を目標値に一致させるための補正を行うには、開弁開始タイミングの正確な推定が不可欠である。 Therefore, it is conceivable that the actual injection amount is estimated based only on the valve closing completion timing after considering the timing at which the drive pulse is turned on as the valve opening start timing. However, as described below, the variation in the valve opening start timing is relatively large. Therefore, accurate estimation of the valve opening start timing is indispensable for performing correction for making the injection amount coincide with the target value.
図14を参照しながら、開弁開始タイミングのばらつきの要因について説明する。図14(A)に示される3つのグラフ(線G41、G42、G43)は、コアギャップが互いに異なる3種類の燃料噴射弁40のそれぞれについて、可動コア430の位置の変化を示したものである。線G41に示されるのは、コアギャップが比較的大きな燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。線G42に示されるのは、コアギャップが平均的な燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。線G43に示されるのは、コアギャップが比較的小さな燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。
With reference to FIG. 14, the cause of the variation in the valve opening start timing will be described. Three graphs (lines G41, G42, and G43) shown in FIG. 14A show changes in the position of the
図14(A)に示されるように、コアギャップが小さい場合の線G43においては、開弁位置である位置P20に可動コア430が到達するタイミング、すなわち開弁開始タイミングが最も早くなっている。一方、コアギャップが大きな場合の線G41においては、開弁開始タイミングが最も遅くなっている。
As shown in FIG. 14A, in the line G43 when the core gap is small, the timing when the
図14(B)に示される3つのグラフ(線G51、G52、G53)は、バネ491及びバネ492の強さ(バネ定数やバネ荷重の違いに起因する、下向き方向のバネの合力)が互いに異なる3種類の燃料噴射弁40のそれぞれについて、可動コア430の位置の変化を示したものである。線G51に示されるのは、バネ491等のバネ力が比較的大きな燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。線G52に示されるのは、バネ491等のバネ力が平均的な燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。線G53に示されるのは、バネ491等のバネ力が比較的小さな燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。
In the three graphs (lines G51, G52, G53) shown in FIG. 14B, the strengths of the
図14(B)に示されるように、バネ力が小さい場合の線G53においては、位置P20に可動コア430が到達する開弁開始タイミングが最も早くなっている。一方、バネ力が大きな場合の線G51においては、開弁開始タイミングが最も遅くなっている。
As shown in FIG. 14B, the valve opening start timing at which the
図14(C)には、図14(A)に示されるコアギャップによるばらつきと、図14(B)に示されるバネ力によるばらつきとが複合された場合における、可動コア430の位置の変化のばらつきが示されている。
FIG. 14C shows the change in the position of the
線G61に示されるのは、コアギャップが比較的大きく、且つバネ491等のバネ力が比較的大きな燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。線G62に示されるのは、コアギャップが比較的小さく、且つバネ491等のバネ力が比較的大きな燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。線G63に示されるのは、コアギャップが比較的小さく、且つバネ491等のバネ力が比較的小さな燃料噴射弁40における可動コア430の位置の変化である。
A line G61 indicates a change in the position of the
図14(C)に示される線G61、G62、G63のそれぞれが位置P20に到達する開弁開始タイミングは互いに異なっている。開弁開始タイミングは、コアギャップのばらつきと、バネ力のばらつきとによって複合的に決まる。このため、本実施形態のような構成の燃料噴射弁40、すなわち、閉弁時において弁体420と可動コア430とが離間しているような構成の燃料噴射弁40においては、開弁開始タイミングのばらつきが特に大きくなる傾向がある。
The valve opening start timing at which each of the lines G61, G62, and G63 shown in FIG. 14C reaches the position P20 is different from each other. The valve opening start timing is determined in combination by the variation in the core gap and the variation in the spring force. Therefore, in the
また、図14(C)に示されるように、線G61等のそれぞれの波形は互いに異なるので、開弁開始タイミングと閉弁完了タイミングとの相関は比較的小さくなっている。このため、例えば閉弁完了タイミングに基づいて開弁開始タイミングを推定することも困難である。 Further, as shown in FIG. 14C, since the waveforms of the line G61 and the like are different from each other, the correlation between the valve opening start timing and the valve closing completion timing is relatively small. For this reason, it is also difficult to estimate the valve opening start timing based on the valve closing completion timing, for example.
そこで、本実施形態に係る噴射制御装置100では、開弁時における可動コア430の速度(開弁速度)と、フルリフト条件における開弁完了タイミングとの両方に基づいて、開弁開始タイミングを算出することとしている。以下では、噴射制御装置100による開弁開始タイミングの具体的な算出方法について説明する。
Therefore, the
図7に示されるように、噴射制御装置100は、開弁開始タイミングの算出等を行うための機能的な制御ブロック(電流検知部110等)を複数備えている。
As illustrated in FIG. 7, the
電流検知部110は、燃料噴射弁40に実際に流れる駆動用電流の大きさを監視し、その波形を取得する部分である。取得された駆動用電流の波形は、速度算出部111と、第1タイミング算出部112とにそれぞれ入力される。
The
速度算出部111は、電流検知部110から入力された駆動用電流の波形に基づいて、開弁時における可動コア430の速度、すなわち、図2において上方側に向かって移動する可動コア430の移動速度を算出する部分である。速度算出部111による可動コア430の速度の算出は、フルリフト条件の下で取得された駆動用電流の波形に基づいて行われる。
Based on the waveform of the drive current input from the
図8を参照しながら、速度算出部111による移動速度の算出方法について説明する。図8に示されるのは、駆動パルスがオンとなった時刻t100以降における駆動用電流の波形の例である。
With reference to FIG. 8, a method of calculating the moving speed by the
既に述べたように、駆動用電圧がオフとされた時刻t110以降は、駆動用電流は最大電流値IHから急速に減少して行く。その減少速度は、可動コア430の移動速度に応じて異なるものとなる。これは、可動コア430の移動に伴って燃料噴射弁40におけるインダクタンスが変化し、これにより駆動用電流が変化するためである。
As already described, after the time t110 when the driving voltage is turned off, the driving current rapidly decreases from the maximum current value IH. The decreasing speed varies depending on the moving speed of the
線G11に示されるのは、可動コア430の移動速度が比較的速い場合における駆動用電流の変化である。線G12に示されるのは、可動コア430の移動速度が平均的な速度である場合における駆動用電流の変化である。線G13に示されるのは、可動コア430の移動速度が比較的遅い場合における駆動用電流の変化である。図8に示されるように、可動コア430が開弁側に向かう移動速度が大きい程、駆動用電流の減少の速度は大きくなっている。
A line G11 shows a change in driving current when the moving speed of the
本実施形態では、最大電流値IHよりも小さな閾値ITHが設定されている。速度算出部111では、駆動用電圧がオフとされた時刻t110から、駆動用電流が減少し閾値ITHに到達する時点(時刻t111、t112、t113)までの期間の長さが算出される。
In the present embodiment, a threshold value ITH smaller than the maximum current value IH is set. The
図8の例では、可動コア430の移動速度が速い場合の線G11では、期間TM1が経過した時刻t111において駆動用電流が閾値ITHまで減少している。また、可動コア430の移動速度が平均的な場合の線G12では、期間TM2(>期間TM1)が経過した時刻t112において駆動用電流が閾値ITHまで減少している。更に、可動コア430の移動速度が遅い場合の線G13では、期間TM3(>期間TM2)が経過した時刻t113において駆動用電流が閾値ITHまで減少している。
In the example of FIG. 8, in the line G11 when the moving speed of the
このように、開弁時における可動コア430の移動速度と、駆動用電流が最大電流値IHから閾値ITHまで減少する期間の長さとは相関がある。噴射制御装置100には、両者の関係が予めマップとして記憶されている。速度算出部111は、入力された駆動用電流の波形に基づいて期間TM1等を算出し、期間TM1等と上記マップとに基づいて可動コア430の移動速度を算出する。
Thus, there is a correlation between the moving speed of the
尚、駆動用電流が閾値ITHとなるまでの期間TM1等の長さは、上記のように時刻t110を基準(始期)として算出されてもよいのであるが、駆動パルスがオンとされる時刻t100を基準として算出されてもよい。ただし、後者の場合には、駆動用電流の増加速度のばらつきによって期間TM1等の長さがばらついてしまう可能性がある。このため、本実施形態のように、時刻t110を基準として期間TM1等の長さが算出される態様の方が望ましい。 Note that the length of the period TM1 and the like until the drive current reaches the threshold value ITH may be calculated using the time t110 as a reference (start) as described above, but the time t100 when the drive pulse is turned on. May be calculated on the basis of. However, in the latter case, the length of the period TM1 or the like may vary due to variations in the increase rate of the drive current. For this reason, as in the present embodiment, a mode in which the length of the period TM1 or the like is calculated with reference to the time t110 is preferable.
また、本実施形態のようにフルリフト条件の下で可動コア430の移動速度を算出してもよいのであるが、パーシャルリフト条件の下で可動コア430の移動速度を算出することも可能ではある。しかしながら、パーシャルリフト条件の下では可動コア430の移動時間が短くなるので、移動速度の算出精度が低下することが懸念される。従って、本実施形態のようにフルリフト条件の下で算出する方が好ましい。
In addition, the moving speed of the
図7の第1タイミング算出部112は、電流検知部110から入力された駆動用電流の波形に基づいて、燃料噴射弁40の開度が最大となるタイミング、すなわち、可動コア430が最も開弁側となる位置P30に到達する開弁完了タイミングを算出する部分である。
The first
図9を参照しながら、第1タイミング算出部112による開弁完了タイミングの算出方法について説明する。図9(A)〜(E)のそれぞれに示される事項は、図5(A)〜(E)のそれぞれに示される事項とそれぞれ同一である。ただし、図9においては、印加される駆動用電圧の波形の一部において図5の場合と異なっている。第1タイミング算出部112による開弁完了タイミングの算出は、フルリフト条件の下で取得された駆動用電流の波形に基づいて行われる。
A method for calculating the valve opening completion timing by the first
開弁完了タイミングの算出が行われる際には、図9(C)に示されるように、バッテリからの電圧VLが印加され始める時刻t120以降、少なくとも可動コア430が位置P30に到達するまでの間は電圧VLの印加が(間欠的ではなく)連続的に行われる。
When the valve opening completion timing is calculated, as shown in FIG. 9C, after time t120 at which the voltage VL from the battery starts to be applied, at least until the
図9(B)に示されるように、バッテリからの電圧VLが印加され始めた時刻t120以降は、駆動用電流は一旦増加した後、緩やかに減少し始める。このとき、可動コア430は開弁方向に移動し続けている。上記のような駆動用電流の減少は、可動コア430の移動に伴って燃料噴射弁40におけるインダクタンスが変化することにより生じるものである。
As shown in FIG. 9B, after time t120 when the voltage VL from the battery starts to be applied, the drive current once increases and then gradually decreases. At this time, the
可動コア430が位置P30に到達すると(時刻t121)、ブッシュ470との衝突によって可動コア430の速度は急激に変化する。これに起因して、緩やかに減少していた駆動用電流は、時刻t121以降は再び増加し始める。第1タイミング算出部112は、このように駆動用電流が減少から増加に転じたタイミング(時刻t121)を取得して、時刻t100から時刻t121までの期間TM20の長さを算出する。図9(E)に示されるように、駆動パルスがオンになった時刻t100から期間TM20が経過したタイミングが、「開弁完了タイミング」ということになる。
When the
尚、燃料噴射弁40からの1回の噴射に基づいて、速度算出部111による可動コア430の移動速度の算出と、第1タイミング算出部112による開弁完了タイミングの算出とが同時に行われるような態様であってもよい。ただし、本実施形態のように異なる噴射に基づいてそれぞれの算出が行われた方が、算出に有利となるよう駆動用電圧のパターンをそれぞれ変更することができるので好ましい。
Note that the
図7に戻って説明を続ける。速度算出部111によって算出された可動コア430の移動速度と、第1タイミング算出部112によって算出された開弁完了タイミング(期間TM20)とは、それぞれ第2タイミング算出部113に入力される。第2タイミング算出部113は、これら2つの情報に基づいて、可動コア430が位置P20に到達するタイミング、すなわち燃料噴射弁40が開弁し始めるタイミングである開弁開始タイミングを算出する。
Returning to FIG. 7, the description will be continued. The moving speed of the
図10を参照しながら、第2タイミング算出部113による開弁開始タイミングの算出方法について説明する。図10に示されるグラフは、図9(E)の一部を抜粋し且つ模式的に描いたものである。具体的には、可動コア430が位置P20に到達したタイミングである時刻t111から、可動コア430が位置P30に到達したタイミングである時刻t121までの期間における可動コア430の位置の変化を、直線で表したものである。当該直線の傾きは、速度算出部111によって算出された可動コア430の移動速度(開弁速度)に等しい。
A method for calculating the valve opening start timing by the second
時刻t100から時刻t110までの期間を期間TM10と表記すると、開弁速度は以下の式(1)で表すことができる。
開弁速度=(P30−P20)/(TM20−TM10)・・・(1)
When a period from time t100 to time t110 is expressed as a period TM10, the valve opening speed can be expressed by the following equation (1).
Valve opening speed = (P30−P20) / (TM20−TM10) (1)
燃料噴射弁40の各部品の寸法は既に判っているので、式(1)のうち(P30−P20)の値は既知である。また、TM20は速度算出部111により算出されたものであるから、その値はやはり既知である。従って、上記の式(1)はTM10について解くことが可能である。第2タイミング算出部113は、式(1)をTM10について解くことによりTM10を算出する。図9(E)に示されるように、駆動パルスがオンになった時刻t100から期間TM10が経過したタイミングが、可動コアが位置P20に到達した「開弁開始タイミング」ということになる。
Since the dimensions of the components of the
電圧検知部120は、燃料噴射弁40のマイナス側端子に生じる誘導起電力(フライバック電圧)の大きさを監視し、その波形を取得する部分である。取得されたフライバック電圧の波形は、第3タイミング算出部121に入力される。第3タイミング算出部121は、フライバック電圧の変化(波形)に基づいて、可動コア430が位置P10に戻るタイミングを算出する部分である。
The
尚、燃料噴射弁40が閉弁状態となるタイミング、すなわち可動コア430が閉弁方向に移動して位置P20に到達するタイミングは、第3タイミング算出部121によって算出される上記タイミングとは厳密には異なっている。しかしながら、可動コア430が位置P20から位置P10に到達する期間は極めて短く、且つその長さのばらつきはほとんど生じない。従って、第3タイミング算出部121によって算出されたタイミング(可動コア430が位置P10に戻るタイミング)のことを、以下においては閉弁完了タイミングとして扱うこととする。
Note that the timing at which the
図11を参照しながら、第3タイミング算出部121による閉弁完了タイミングの算出方法について説明する。第3タイミング算出部121による閉弁完了タイミングの算出は、パーシャルリフト条件の下で取得されたフライバック電圧の波形に基づいて行われる。図11(A)には、パーシャルリフト条件で燃料噴射弁40を駆動させるための駆動パルスの波形である。図11(A)に示される波形は、図6(A)に示されたものと同一である。
A method for calculating the valve closing completion timing by the third
図11(B)の線G21は、電圧検知部120から第3タイミング算出部121に入力されたフライバック電圧の波形の例を示している。
A line G <b> 21 in FIG. 11B illustrates an example of a flyback voltage waveform input from the
第3タイミング算出部121では、フライバック電圧の波形(線G21)に基づいて、二つの波形(線G22、線G23)の算出が行われる。線G22で示される波形(以下、「第1波形G22」とも表記する)、及び、線G23で示される波形(以下、「第2波形G23」とも表記する)は、いずれも、フライバック電圧の波形をローパスフィルタ(不図示)でフィルタ処理することにより得られる波形となっている。尚、第1波形G22を生成するためのローパスフィルタのカットオフ周波数f1は、フライバック電圧のノイズ成分の周波数よりも低くなっている。また、第2波形G23を生成するためのローパスフィルタのカットオフ周波数f2は、第1波形G22を生成するためのローパスフィルタのカットオフ周波数f1よりも更に低くなっている。
The third
図11(C)には、第1波形G22と第2波形G23との差分を取ることにより得られる波形が示されている。本発明者らが行った研究により、このように算出された波形の変曲点に対応するタイミング(時刻t117)が、可動コア430が位置P10に戻ったタイミングに等しくなるという知見が得られている。
FIG. 11C shows a waveform obtained by taking the difference between the first waveform G22 and the second waveform G23. The research conducted by the present inventors has found that the timing corresponding to the inflection point of the waveform thus calculated (time t117) is equal to the timing when the
そこで、第3タイミング算出部121は、第1波形G22と第2波形G23との差分を取ることにより図11(C)の波形を算出した後、当該波形が所定の閾値VTHを上回ったタイミング(時刻t117)を取得して、時刻t100から時刻t117までの期間TM30の長さを算出する。閾値VTHは、図11(C)の波形の変曲点と重なる閾値となるように、予め実験などにより求められたものである。図11(C)に示されるように、駆動パルスがオンになった時刻t100から期間TM30が経過したタイミングが、「閉弁完了タイミング」ということになる。
Therefore, the third
図7に戻って説明を続ける。第2タイミング算出部113によって算出された開弁開始タイミング(期間TM20)と、第3タイミング算出部121によって算出された閉弁完了タイミング(期間TM30)とは、いずれも噴射量推定部130に入力される。噴射量推定部130は、これら2つの情報に基づいて、燃料噴射弁40からの燃料の噴射量を推定する。
Returning to FIG. 7, the description will be continued. Both the valve opening start timing (period TM20) calculated by the second
パーシャルリフト条件における燃料の噴射量は、燃料噴射弁40が開弁状態となっている期間、すなわち、開弁開始タイミングから閉弁完了タイミングまでの期間の長さと強い正の相関がある。このため、噴射量推定部130では、第3タイミング算出部121によって算出された閉弁完了タイミング(期間TM30)と、第2タイミング算出部113によって算出された開弁開始タイミング(期間TM20)と、の差分に基づいて噴射量の推定を行う。上記差分と噴射量との関係を示すマップが(駆動用電圧等の条件毎に)予め記憶されており、当該マップを参照することによって噴射量の推定が行われる態様であってもよい。推定された噴射量は、噴射量推定部130から補正部140に入力される。
The fuel injection amount under the partial lift condition has a strong positive correlation with the length of the period during which the
補正部140は、噴射量推定部130から入力された噴射量の推定値と、実際の噴射量との差が小さくなるように、必要に応じて噴射制御量の補正を行う部分である。噴射制御量とは、燃料噴射弁40の動作を制御する際の操作量のことである。具体的には、駆動パルスの幅(駆動用電流が供給される通電時間)、印加される駆動用電圧の最大値(高電圧回路からの電圧VH)、及び、供給される駆動用電流の最大値(最大電流値IH)のうち少なくとも一つのことである。本実施形態では、噴射制御量として駆動パルスの幅を調整することにより、パーシャルリフト条件における噴射量の調整が行われる。
The
図12を参照しながら、噴射量の調整について説明する。図12(A)には、パーシャルリフト条件において噴射制御装置100で生成される駆動パルスの波形の例が示されている。図12(E3)には、そのときの可動コア430の位置(高さ)の変化の例が示されている。
The adjustment of the injection amount will be described with reference to FIG. FIG. 12A shows an example of the waveform of the drive pulse generated by the
尚、図12(A)の点線DL1で示される波形は、図6(A)に示される波形と同一である。また、図12(E3)の点線DL2で示される波形は、図6(E2)に示される波形と同一である。 Note that the waveform shown by the dotted line DL1 in FIG. 12A is the same as the waveform shown in FIG. Further, the waveform indicated by the dotted line DL2 in FIG. 12E3 is the same as the waveform illustrated in FIG. 6E2.
点線DL2、及び図6(E2)で示されるように、燃料噴射弁40の個体差によって可動コア430の最大到達位置が位置P25から位置P24に変化した場合には、可動コア430が位置P10を離れている期間が短くなる(期間PW20から期間PW10へと変化する)。その結果、燃料の噴射量は目標値よりも小さくなってしまう。既に述べたように、上記のような噴射量の変化は、開弁開始タイミングから閉弁完了タイミングまでの期間の長さの変化として検知される。
As indicated by the dotted line DL2 and FIG. 6 (E2), when the maximum reach position of the
噴射量が目標値からずれていることが検知された場合には、補正部140は、次回の噴射時における駆動パルスの幅を変更することにより、噴射量の調整を行う。具体的には、開弁開始タイミングから閉弁完了タイミングまでの期間の長さが、噴射量の目標値に対応する長さとなるように、駆動パルスの幅を変更する。
When it is detected that the injection amount deviates from the target value, the
図12の例では、可動コア430の位置の変化を示す波形が点線DL2から線G30に変化するように、駆動パルスをオフにするタイミングを時刻t115から時刻t116に遅らせている。尚、図12(E3)の線G30の波形は、図6(E1)の波形と同一である。つまり、噴射量が目標値通りとなる場合の波形と同一である。尚、図12(E3)においては、点線DL2の立ち上がりと線G30の立ち上がりとが同一タイミングとなるように描かれている。
In the example of FIG. 12, the timing for turning off the drive pulse is delayed from time t115 to time t116 so that the waveform indicating the change in the position of the
このように、算出された開弁開始タイミング及び閉弁完了タイミングに基づいて噴射制御量(駆動パルスの幅)を補正することにより、パーシャルリフト条件における燃料の噴射量を目標値に近づけることが可能となる。本実施形態では、燃料噴射弁40の構造上のばらつきに起因して開弁開始タイミングのばらつきが生じた場合でも、現時点における開弁開始タイミングを正確に算出し、これに基づいて噴射量の推定及び噴射制御量の補正を適切に行うことができる。
In this way, by correcting the injection control amount (drive pulse width) based on the calculated valve opening start timing and valve closing completion timing, it is possible to bring the fuel injection amount in the partial lift condition closer to the target value. It becomes. In the present embodiment, even when the valve opening start timing varies due to the structural variation of the
尚、開弁開始タイミングの算出はフルリフト条件の下で行われるのであるが、フルリフト条件においてもパーシャルリフト条件においても、開弁開始タイミングは同一となる。従って、フルリフト条件の下で算出された開弁開始タイミングであっても、パーシャルリフト条件における噴射量の推定のために用いることができる。 The valve opening start timing is calculated under the full lift condition, but the valve opening start timing is the same in both the full lift condition and the partial lift condition. Therefore, even the valve opening start timing calculated under the full lift condition can be used for estimating the injection amount under the partial lift condition.
以上に説明したような開弁開始タイミング等の算出、及び噴射制御量の補正を行うために、噴射制御装置100で実行される処理の流れについて説明する。図13に示される一連の処理は、所定の周期が経過する毎に、噴射制御装置100で繰り返し実行されている。
The flow of processing executed by the
最初のステップS01では、開弁開始タイミング等の算出、及び噴射制御量の補正を実行するための実行条件が成立しているか否かが判定される。本実施形態では、燃料噴射弁40が設けられた内燃機関10が定常運転中である場合、すなわち、内燃機関10の出力トルクが概ね一定であり、その変動が所定範囲内に収まっている場合に、実行条件が成立したとの判定がなされる。
In the first step S01, it is determined whether an execution condition for calculating the valve opening start timing and the like and correcting the injection control amount is satisfied. In the present embodiment, when the
尚、上記の条件に替えて、又は上記の条件に加えて、内燃機関10の冷却水温(冷却水温センサ11の測定値)が所定範囲内であること、燃料噴射弁40における燃圧が所定範囲内であること、及び燃圧の目標値である目標燃圧が一定であること、のうち少なくとも一つの条件が、実行条件として用いられてもよい。
Note that the cooling water temperature of the internal combustion engine 10 (measured value of the cooling water temperature sensor 11) is within a predetermined range, or the fuel pressure at the
実行条件が成立している場合には、ステップS02に移行する。実行条件が成立していない場合には、図13に示される一連の処理を終了する。このように、実行条件が満たされた場合にのみ開弁開始タイミングの算出等が行われるので、安定した条件の下で正確に開弁開始タイミングが算出される。また、複数の燃料噴射弁40のそれぞれにおける開弁開始タイミングの算出等が、概ね同一の条件で行われることとなる。その結果、気筒間における燃料噴射弁40の噴射量のばらつきも確実に抑制される。
If the execution condition is satisfied, the process proceeds to step S02. If the execution condition is not satisfied, the series of processes shown in FIG. Thus, since the valve opening start timing is calculated only when the execution condition is satisfied, the valve opening start timing is accurately calculated under stable conditions. In addition, the calculation of the valve opening start timing in each of the plurality of
ステップS02では、速度算出部111による開弁速度(可動コア430の速度)の算出が行われる。図8を参照しながら既に説明したように、開弁速度の算出は、フルリフト条件の下で取得された駆動用電流の波形に基づいて行われる。
In step S02, the
ステップS02に続くステップS03では、第1タイミング算出部112による開弁完了タイミングの算出が行われる。図9を参照しながら既に説明したように、開弁完了タイミングの算出も、フルリフト条件の下で取得された駆動用電流の波形に基づいて行われる。
In step S03 following step S02, the first
ステップS03に続くステップS04では、第2タイミング算出部113による開弁開始タイミングの算出が行われる。図10を参照しながら既に説明したように、開弁開始タイミングの算出は、ステップS02で算出された開弁速度、及び、ステップS03で算出された開弁完了タイミングの両方に基づいて行われる。
In step S04 following step S03, the valve opening start timing is calculated by the second
ステップS04に続くステップS05では、第3タイミング算出部121による閉弁完了タイミングの算出が行われる。図11を参照しながら既に説明したように、閉弁完了タイミングの算出は、パーシャルリフト条件の下で取得されたフライバック電圧の波形に基づいて行われる。
In step S05 following step S04, the valve closing completion timing is calculated by the
ステップS05に続くステップS06では、開弁開始タイミングから閉弁完了タイミングまでの期間(開弁期間)の長さの算出が行われる。すなわち、ステップS05で算出された閉弁完了タイミングから、ステップS04で算出された開弁開始タイミングを差し引くことにより、燃料の噴射が行われている期間の長さが算出される。 In step S06 following step S05, the length of the period (valve opening period) from the valve opening start timing to the valve closing completion timing is calculated. That is, the length of the period during which fuel is injected is calculated by subtracting the valve opening start timing calculated in step S04 from the valve closing completion timing calculated in step S05.
ステップS06に続くステップS07では、噴射量推定部130による噴射量の推定が行われる。既に説明したように、噴射量の推定は、開弁期間の長さと噴射量との関係を示すマップに基づいて行われる。
In step S07 following step S06, the injection
ステップS07に続くステップS08では、補正部140による噴射制御量(駆動パルスの幅)の補正が行われる。図12を参照しながら既に説明したように、ここではパーシャルリフト条件における燃料噴射弁40の噴射制御量が補正される。
In step S08 following step S07, the correction of the injection control amount (drive pulse width) by the
尚、以上に説明した一連の手順による開弁開始タイミングの算出、及び噴射制御量の補正は、車両GCが備えるそれぞれの気筒毎に実行される。つまり、全ての燃料噴射弁40に対して噴射制御量の補正等が行われる。これにより、燃料噴射弁40の単体における噴射量のばらつき(継時変化)が抑制されるだけでなく、気筒間における燃料噴射弁40の噴射量のばらつきも抑制される。
The calculation of the valve opening start timing and the correction of the injection control amount according to the series of procedures described above are executed for each cylinder included in the vehicle GC. That is, the injection control amount is corrected for all the
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the elements included in each of the specific examples described above and their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, and the like are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate. Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.
GC:車両
40:燃料噴射弁
100:噴射制御装置
110:電流検知部
111:速度算出部
112:第1タイミング算出部
113:第2タイミング算出部
121:第3タイミング算出部
130:噴射量推定部
GC: vehicle 40: fuel injection valve 100: injection control device 110: current detection unit 111: speed calculation unit 112: first timing calculation unit 113: second timing calculation unit 121: third timing calculation unit 130: injection amount estimation unit
Claims (13)
前記燃料噴射弁に供給される駆動用電流を検知する電流検知部(110)と、
前記燃料噴射弁が開弁動作を行っているときにおける前記駆動用電流の変化に基づいて、前記燃料噴射弁の開弁速度を算出する速度算出部(111)と、
前記燃料噴射弁の開度が最大となるタイミングである開弁完了タイミングを算出する第1タイミング算出部(112)と、を備え、
算出された前記開弁速度と前記開弁完了タイミングとに基づいて、前記燃料噴射弁が開弁し始めるタイミングである開弁開始タイミングを算出する第2タイミング算出部(113)を更に備え、
前記速度算出部は、所定タイミングから、前記駆動用電流が最大値から低下して所定閾値を下回るタイミングまでの期間の長さに基づいて、前記開弁速度を算出するものであることを特徴とする噴射制御装置。 An injection control device (100) for controlling the operation of a fuel injection valve (40) driven by electromagnetic force,
A current detector (110) for detecting a driving current supplied to the fuel injection valve;
A speed calculation unit (111) that calculates a valve opening speed of the fuel injection valve based on a change in the driving current when the fuel injection valve is performing a valve opening operation;
A first timing calculator (112) that calculates a valve opening completion timing that is a timing at which the opening of the fuel injection valve is maximized,
A second timing calculation unit (113) that calculates a valve opening start timing that is a timing at which the fuel injection valve starts to open based on the calculated valve opening speed and the valve opening completion timing ;
The speed calculation unit is configured to calculate the valve opening speed based on a length of a period from a predetermined timing to a timing when the driving current decreases from a maximum value and falls below a predetermined threshold. An injection control device.
前記燃料噴射弁の開度が最大とはならない運転条件で燃料の噴射が行われる際における噴射量を、前記開弁開始タイミングから前記閉弁完了タイミングまでの期間の長さに基づいて推定する噴射量推定部(130)と、を更に備えたことを特徴とする、請求項1に記載の噴射制御装置。 A third timing calculation unit (121) for calculating a valve closing completion timing which is a timing when the fuel injection valve is closed;
Injection that estimates an injection amount when fuel is injected under an operating condition in which the opening of the fuel injection valve does not become maximum based on a length of a period from the valve opening start timing to the valve closing completion timing The injection control device according to claim 1, further comprising a quantity estimation unit (130).
前記駆動用電流で生じる電磁力により駆動される可動コアと、
前記可動コアから力を受けて移動する弁体と、を内部に備えており、前記弁体の移動によってその開度を変化させるものであって、
前記燃料噴射弁が閉弁している状態においては、前記可動コアと前記弁体とが互いに離間した状態となっており、
前記燃料噴射弁が開弁する際には、先ず前記可動コアのみが移動を開始した後、前記可動コアが前記弁体に当接することにより前記弁体が移動を開始することを特徴とする、請求項1に記載の噴射制御装置。 The fuel injection valve is
A movable core driven by electromagnetic force generated by the driving current;
A valve body that receives a force from the movable core and moves, and changes the opening degree by the movement of the valve body,
In the state where the fuel injection valve is closed, the movable core and the valve body are in a state of being separated from each other,
When the fuel injection valve is opened, first, only the movable core starts to move, and then the valve body starts moving when the movable core comes into contact with the valve body. The injection control device according to claim 1.
前記燃料噴射弁に供給される駆動用電流を検知する電流検知部(110)と、
前記燃料噴射弁が開弁動作を行っているときにおける前記駆動用電流の変化に基づいて、前記燃料噴射弁の開弁速度を算出する速度算出部(111)と、
前記燃料噴射弁の開度が最大となるタイミングである開弁完了タイミングを算出する第1タイミング算出部(112)と、を備え、
算出された前記開弁速度と前記開弁完了タイミングとに基づいて、前記燃料噴射弁が開弁し始めるタイミングである開弁開始タイミングを算出する第2タイミング算出部(113)を更に備え、
前記燃料噴射弁の閉弁が完了したタイミングである閉弁完了タイミングを算出する第3タイミング算出部(121)と、
前記燃料噴射弁の開度が最大とはならない運転条件で燃料の噴射が行われる際における噴射量を、前記開弁開始タイミングから前記閉弁完了タイミングまでの期間の長さに基づいて推定する噴射量推定部(130)と、を更に備え、
前記噴射量推定部により推定された噴射量に基づいて、前記燃料噴射弁の開度が最大とはならない運転条件で燃料の噴射が行われる際における噴射制御量の補正を行い、
前記噴射制御量の補正は、前記開弁開始タイミングから前記閉弁完了タイミングまでの期間の長さが、噴射量の目標値に対応する長さとなるように行われることを特徴とする噴射制御装置。 An injection control device (100) for controlling the operation of a fuel injection valve (40) driven by electromagnetic force,
A current detector (110) for detecting a driving current supplied to the fuel injection valve;
A speed calculation unit (111) that calculates a valve opening speed of the fuel injection valve based on a change in the driving current when the fuel injection valve is performing a valve opening operation;
A first timing calculator (112) that calculates a valve opening completion timing that is a timing at which the opening of the fuel injection valve is maximized,
A second timing calculation unit (113) that calculates a valve opening start timing that is a timing at which the fuel injection valve starts to open based on the calculated valve opening speed and the valve opening completion timing ;
A third timing calculation unit (121) for calculating a valve closing completion timing which is a timing when the fuel injection valve is closed;
Injection that estimates an injection amount when fuel is injected under an operating condition in which the opening of the fuel injection valve does not become maximum based on a length of a period from the valve opening start timing to the valve closing completion timing A quantity estimation unit (130),
Based on the injection amount estimated by the injection amount estimating section, have rows correction of the injection control amount at the time of opening of the fuel injection valve is performed the injection of the fuel in the operating condition does not become maximum,
The injection control apparatus corrects the injection control amount so that a length of a period from the valve opening start timing to the valve closing completion timing is a length corresponding to a target value of the injection amount. .
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