JP6381970B2 - 燃料噴射装置の駆動装置 - Google Patents
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Description
上記した以外の本発明の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。
最初に、図1を用いて、燃料噴射システムの構成について説明する。燃料噴射装置101A乃至101Dはその噴射孔からの燃料噴霧が燃焼室107に直接噴射されるように各気筒に設置されている。燃料は燃料ポンプ106によって昇圧されて燃料配管105に送出され、燃料噴射装置101A乃至101Dに配送される。燃料圧力は燃料ポンプ106によって吐出された燃料の流量と、エンジンの各気筒に供えられた燃料噴射装置によって各燃焼室内に噴射された燃料の噴射量のバランスによって変動するが、圧力センサ102による情報に基づいて所定の圧力を目標値として、燃料ポンプ106からの吐出量が制御されるようになっている。
図9は、中間開度で弁体214が駆動され、同じ噴射パルス幅を与える条件において、弁体214の軌跡が異なる3つの燃料噴射装置の個体901、902、903の弁体214の変位量、圧力センサで検出した圧力と時間の関係を示した図である。また、弁体214の軌跡が個体903と同等であるが、個体903と比べて噴射量が大きい個体904の圧力を図中に記載する。また、圧力センサで検出した噴射前の圧力をPtaとし、Ptaとタイミングt98で検出した各個体の圧力との差分を、個体901、902、903それぞれで圧力降下ΔP91、ΔP92、圧力降下ΔP93と称する。
図12を用いて1つ目の開弁開始推定手段について説明する。図12は、ソレノイド205の端子間電圧Vinj、駆動電流、電流1階微分値、電流2階微分値、弁体214の変位量と噴射パルスON後の時間の関係を示した図である。なお、図12の駆動電流、電流1階微分値、電流2階微分値および弁体214の変位量には、寸法公差によって生じる可動子202と弁体214に作用する力の変動によって、弁体214の動作タイミングが異なる燃料噴射装置840の各個体3つのプロファイルを記載している。図12より、最初に、スイッチング素子805、806をONにしてソレノイド205に昇圧電圧VHを印加することで、急速に電流を増加させて、可動子202に作用する磁気吸引力を増加させる。その後、駆動電流がピーク電流Ipeakに到達すると、スイッチング素子805、806、807をOFFにし、燃料噴射装置840のインダクタンスによる逆起電力によって、設置電位815からダイオード809、燃料噴射装置840、ダイオード810、電圧源VHの経路が形成されて、電流が電圧源VH側へ帰還され、燃料噴射装置840に供給されていた電流は、電流1202のようにピーク電流値Ipeakから急速に低下する。電圧遮断期間T2が終了すると、スイッチング素子806、807をONにし、燃料噴射装置840にバッテリ電圧VBの印加を行う。電圧遮断期間T2が終了するタイミングt12dまでに、各気筒の燃料噴射装置である個体1、個体2、個体3の弁体214の開弁完了タイミングがくるように、ピーク電流Ipeak、もしくは高電圧印加時間Tpと電圧遮断期間T2を設定するとよい。バッテリ電圧VBの印加を続けて電圧値1201が供給されている条件では、ソレノイド205への印加電圧の変化が小さいため、可動子202が閉弁位置から変位を開始し、可動子202と固定コア207との間の磁気ギャップの縮小に伴う磁気抵抗の変化を誘導起電力の変化として電流で検出することができる。弁体214および可動子202が変位を開始すると、可動子202と固定コア207との間の磁気ギャップxが縮小するため、誘導起電力が大きくなり、ソレノイド205に供給される電流が1203のように緩やかに減少する。可動子202が固定コア207に到達するタイミングすなわち、弁体214が最大開度に到達した開弁完了タイミング以降は、磁気ギャップの変化が急激に小さくなるため、誘導起電力の変化も小さくなり、電流値は1204のように緩やかに増加する。誘導起電力の大きさは、磁気ギャップの他に電流値の影響を受けるが、バッテリ電圧VBのように昇圧電圧VHに比べて低い電圧が印加されている条件では、電流の変化が小さいため、ギャップが変化することによる誘導起電力の変化を電流で検出し易い。
また、開弁開始タイミングと開弁完了タイミングは、弁体214および可動子202に作用するスプリング210による荷重と燃料圧力による力および磁気吸引力の個体差の影響を強く受ける。開弁方向に作用する磁気吸引力が、閉弁方向に作用するスプリング210による荷重と燃料圧力による力の和を超えたタイミングで弁体214が開弁を開始し、開弁を開始した後も開弁完了タイミングに至るまで各力の個体差の影響をうける。つまり、開弁開始タイミングが遅い個体は、開弁完了タイミングが遅くなり、開弁開始タイミングが早い個体は、開弁完了タイミングが早くなるため、開弁完了タイミングと開弁開始タイミングには強い相関が成り立つ。したがって、ECU104が備える開弁完了検知手段で検知した各個体の開弁完了タイミングにECU104のレジスタに予め設定しておく補正係数を乗じて、各個体の開弁開始タイミングを推定することができる。また、燃圧が増加すると、弁体214に作用する燃料圧力による力が大きくなるため、開弁開始タイミングが遅くなる。燃圧と開弁開始タイミングの関係は、予めECU104のレジスタに設定しておくことで、燃料圧力が変化した場合であっても開弁完了の検知情報から開弁開始タイミングを推定することができる。また、燃料圧力が変化したときに弁体214に作用する燃料圧力による力が個体差の影響を受ける場合、開弁完了タイミングに乗じる補正係数の値を、燃料圧力のMAPとしてECUのレジスタに設定すると良い。燃圧ごとに補正係数を変えることで、開弁開始タイミングの推定精度を向上できる。
によって、各個体の噴射期間が一致するように、噴射パルスTi、高電圧印加時間Tpもしくはピーク電流IPeakの何れかを個体ごとに調整することで、噴射期間の個体差を低減し、弁体214の変位量の個体差に起因する噴射量ばらつきを低減できる。また、噴射期間を各個体ごとに調整する手段として高電圧印加時間Tpまたはピーク電流Ipeakを用いる場合、高電圧印加時間Tp終了後およびピーク電流Ipeak到達後は、ソレノイド205に負の方向の昇圧電圧VHもしくは0Vを印加して、保持電流に移行させると良い。高電圧印加時間Tpもしくはピーク電流IPeakを用いて噴射期間を個体ごとに調整することによって、弁体214または可動子202に作用する磁気吸引力、スプリング210による荷重と燃料圧力による力等が個体ごとに変動することで生じる弁体214の変位量の個体差を低減できる。また、噴射期間を個体ごとに調整することで、弁体214または可動子202に作用する力の個体差が弁体214の変位量に与える影響を小さくすることができるため、噴射パルスがONとなるタイミングを起点としてピーク電流IPeakに到達するまでの時間または高電圧印加時間Tpの時間よりも噴射パルス幅が長い条件で各個体に同等の通電時間を設定した場合であっても噴射期間のばらつきを抑制できる。この結果、弁体214の変位量の個体差に起因する噴射量ばらつきを低減できる効果がある。
次に、噴射量ばらつき補正部で行う噴射量の補正方法について説明する。各個体ごとに噴射期間を揃えた後、各個体ごとの圧力もしくは噴射量の推定値が一致するように噴射パルスTi、高電圧印加時間Tpもしくはピーク電流IPeakの何れかを個体ごとに調整すると良い。閉弁完了検知手段、開弁完了検知手段、開弁開始推定手段、噴射期間推定手段、圧力信号取得手段、噴射期間推定手段、噴射期間補正手段および噴射量ばらつき補正部を備えることによって、各個体の噴射量を高精度に補正でき、正確に微少な噴射量を制御することができる。
102 圧力センサ
103 駆動回路
104 ECU(エンジンコントロールユニット)
105 レール配管
106 燃料ポンプ
107 燃焼室
150 駆動装置
201 ノズルホルダ
202 可動子
203 ハウジング
204 ボビン
205 ソレノイド
207 固定コア
210 スプリング
211 磁気絞り
212 戻しばね
215 ロッドガイド
214 弁体
216 オリフィスカップ
218 弁座
219 燃料噴射孔
224 バネ押さえ
301 空隙
202 端面
210 接触面
840 燃料噴射装置
801 中央演算処理装置(CPU)
802 IC
830 ソレノイド
815 接地電位(GND)
841 ソレノイドの接地電位(GND)側の端子
Ti 噴射パルス幅(開弁信号時間)
Tp 高圧電圧印加時間(Tp)
T2 電圧遮断時間(T2)
VH 昇圧電圧
VB バッテリ電圧
IPeak ピーク電流
Ih 保持電流値
Claims (10)
- 燃料流路の開閉を行う複数の燃料噴射装置のそれぞれのソレノイドに対して設定された通電時間、電流をピーク電流値である通電電流に達するようにすることで弁体を駆動する可動子を駆動させ所定量の燃料が噴射されるように制御する燃料噴射装置の駆動装置において、
前記可動子を駆動させるための開弁信号がオンとなってから所定のタイミングにおいて前記複数の燃料噴射装置の上流側の燃料配管又は前記複数の燃料噴射装置の何れかに取り付けられた圧力センサから取得した圧力検出値と、前記開弁信号がオンとなる以前における前記圧力検出値との差分に基づいて、前記設定された通電時間、又は通電電流を補正することを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 燃料流路の開閉を行う複数の燃料噴射装置のそれぞれのソレノイドに対して設定された通電時間、電流をピーク電流値である通電電流に達するようにすることで弁体を駆動する可動子を駆動させ所定量の燃料が噴射されるように制御する燃料噴射装置の駆動装置において、
前記複数の燃料噴射装置の何れかが燃料を噴射した際における、前記複数の燃料噴射装置の上流側の燃料配管又は前記複数の燃料噴射装置の何れかに取り付けられた圧力センサの検出する圧力降下分が大きいほど、該燃料噴射装置に対して設定された通電時間を短くするように、又は通電電流を小さくするように補正することを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 燃料流路の開閉を行う複数の燃料噴射装置のそれぞれのソレノイドに対して設定された通電時間、電流をピーク電流値である通電電流に達するようにすることで弁体を駆動する可動子を駆動させ所定量の燃料が噴射されるように制御する燃料噴射装置の駆動装置において、
前記弁体の開弁前と開弁後それぞれの所定のタイミングにおいて前記複数の燃料噴射装置の上流側の燃料配管又は前記複数の燃料噴射装置の何れかに取り付けられた圧力センサからの信号を取得し、これらの取得した圧力検出値の差分を用いて前記設定された通電時間、又は通電電流を補正することを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 請求項2に記載の燃料噴射装置の駆動装置において、
前記弁体の閉弁完了のタイミングで前記圧力センサにより検知された圧力値から、前記弁体の開弁開始タイミングで前記圧力センサにより検知された圧力値との差を取ることで前記圧力降下分を求めることを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 請求項4に記載の燃料噴射装置の駆動装置において、
前記可動子が最大開度に到達するタイミングを検知する開弁完了検知手段と、
前記開弁完了検知手段の検出値から前記弁体の開弁開始タイミングを推定する開弁開始推定手段と、
前記開弁開始推定手段で推定した情報に基づいて、所定のタイミングでの前記圧力センサからの信号を取得し、該取得した圧力信号に基づいて前記設定された通電時間、又は通電電流を補正することを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 請求項5に記載の燃料噴射装置の駆動装置において、
前記ソレノイドにかける電圧値に基づき、前記弁体が弁座と接触する閉弁タイミングを検知する閉弁完了検知手段を備え、前記開弁完了検知手段は前記閉弁完了検知手段の検出値から前記弁体の開弁開始タイミングを推定することを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 請求項5に記載の燃料噴射装置の駆動装置において、
前記ソレノイドにかける電圧値に基づき、前記弁体が弁座と接触する閉弁タイミングを検知する閉弁完了検知手段と、
前記閉弁完了検知手段乃至前記開弁完了検知手段の検出値から前記弁体の開弁開始タイミングを推定する開弁開始推定手段と、
前記閉弁完了検知手段の検知情報と、開弁開始推定手段の推定情報とから前記弁体が開弁している噴射期間を各個体ごとに求める噴射期間推定手段と、を備えたことを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 請求項7に記載の燃料噴射装置の駆動装置において、
前記噴射期間推定手段で求めた噴射期間に基づいて、前記弁体の開弁後の所定のタイミングでの燃料圧力を取得し、この取得した圧力信号に基づいて各気筒の前記燃料噴射装置の噴射量を推定する噴射量推定部を備えたことを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載の駆動装置において、
前記弁体が弁座と接触する閉弁タイミングを検知する閉弁完了検知手段と、
前記可動子が最大開度に到達するタイミングを検知する開弁完了検知手段と、
前記閉弁完了検知手段乃至前記開弁完了検知手段の検出値から前記弁体の開弁開始タイミングを推定する開弁開始推定手段と、
前記閉弁完了検知手段と、前記開弁開始推定手段の検知情報から前記弁体が開弁している噴射期間を各個体ごとに求める噴射期間推定手段と、
前記可動子が固定コアと接触しない中間開度動作を行う際に、前記噴射期間推定手段で求めた噴射期間が各気筒の前記燃料噴射装置ごとに一致するよう、前記ソレノイドへの通電時間または、前記ソレノイドに流れる電流値の何れかを用いて補正する噴射期間補正手段と、を備えたことを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。 - 請求項9に記載の駆動装置において、
前記噴射期間の補正後に、前記開弁開始推定手段を用いて推定した各気筒の前記燃料噴射装置の前記開弁開始タイミングに基づいて所定のタイミングでの燃料圧力を取得する圧力信号取得手段と、
圧力信号取得手段の検出値に基づいて前記ソレノイドへの通電時間または、前記ソレノイドに流れる電流値の何れかを調整する噴射量ばらつき補正部を備えたことを特徴とする燃料噴射装置の駆動装置。
Priority Applications (7)
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