JP6970823B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る燃料噴射制御装置を備えた内燃機関の基本構成を示している。
図1において、制御対象としての内燃機関101は、シリンダ内にピストン102、吸気弁103、排気弁104を備えている。内燃機関101は、一例としては、複数、例えば4個の気筒(シリンダ)(#1〜#4)を有した内燃機関とすることができるが、図1は、複数の気筒のうちの1つの気筒のみを図示している。燃料噴射弁105はシリンダ内の燃焼室内に燃料を直接噴射するものであり、シリンダヘッドには点火プラグ106と点火コイル107が備えられている。シリンダのウォータジャケットには冷却水の水温センサ108が備えられている。この内燃機関101を制御する制御部として、ECU(Engine Control Unit)109が設けられている。なお、ピストン102には、内燃機関101のクランク軸角度を計測するクランク角度センサ11が取り付けられている。また、ECU109には、運転者が操作するアクセルの開度を計測するアクセル開度センサ12が設けられている。クランク角度センサ11、及びアクセル開度センサ12の検知信号は、ECU109の燃料噴射制御装置109Aに入力される。
燃料噴射制御装置109Aは、駆動IC200、エンジン状態検知部201、燃料噴射パルス信号演算部202、燃料噴射駆動波形指令部203、高電圧生成部(昇圧装置)206、燃料噴射駆動部207a、207b、弁体動作時間検出部211、状態判定部212、及び燃料噴射量補正部213を備える。駆動IC200は、燃料噴射制御装置109Aの全体の制御を司る駆動制御部である。エンジン状態検知部201は、内燃機関101のエンジン回転数、吸入空気量、冷却水温度、燃料圧力や内燃機関エンジンの故障状態などの各種情報を集約し、提供する。
燃料噴射量補正部213は、弁体動作時間検出部211で検出された弁体動作時間の情報に従い、内燃機関101において行うべき燃料噴射量の補正を判定し、その補正を行うための信号を生成する。なお、燃料噴射量補正部213における補正は、状態判定部212における判定結果に従い停止される。
燃料噴射弁105は、一例として、可動コア301、ハウジング302、弁体303、固定コア304、ソレノイド305、弁座306、セットスプリング308、ゼロスプリング309を備えて構成され得る。
ここで、可動コア301と固定コア304とが勢いよく衝突すると可動コア301が固定コア304で跳ね返って噴孔307から噴射される燃料の流量が乱れる虞がある。そこで、可動コア301が固定コア304に衝突する前の時刻t3、つまり駆動電流Idがピーク電流Ip2に到達したときに、燃料噴射駆動部207a、207bをOFF状態(非導通状態)とする。これにより、ソレノイド305に印加される駆動電圧Vdは、逆起電力により負の値まで減少し、駆動電流Idもこれに伴い急激に減少するので、可動コア301及び弁体303の勢いは低下する。
弁体303が閉弁するタイミングでは、ソレノイド305に流れる駆動電流Idが遮断されており、ソレノイド305の両端の電圧Vdは逆起電力となり、駆動電流Idが0に収束すると徐々に逆起電力も減少していく。逆起電力が減少していく期間(時刻t6〜)においてソレノイド305のインダクタンスが変化することで、駆動電圧Vdに変曲点が発生する(符号502)。この駆動電圧Vdの変曲点が現れるタイミング(時刻)を検出することで、弁体の閉弁のタイミングを検知することができる。
また、上記例では駆動パルス幅Wpを補正したが、駆動電流Ipを補正することで、噴射量補正を実施することも可能である。例えば、基準となる開弁完了時間に対して、弁体動作検出部211で検知した開弁完了時間が長い場合、駆動電流Ipのピーク電流を相対的に大きくすることで、弁体303の開弁動作を早める(開弁完了時間を短く)することができる。
次に、第2の実施の形態に係る燃料噴射制御装置を、図12を参照して説明する。装置の全体構成(図1〜図3、図8)や、燃料噴射制御装置109Aの基本的な動作(図5〜図7)は、第1の実施の形態と略同一であるので、重複する説明は省略する。ただし、この第2の実施の形態では、状態判定部212における判定方法が第1の実施の形態とは異なっている。
次に、第3の実施の形態に係る燃料噴射制御装置を、図13を参照して説明する。装置の全体構成(図1〜図3、図8)や、燃料噴射制御装置109Aの基本的な動作(図5〜図7)は、前述の実施の形態と略同一であるので、重複する説明は省略する。ただし、この第3の実施の形態では、状態判定部212における判定方法が前述の実施の形態とは異なっている。
同一の燃料噴射弁105において、弁体動作時間を変化させる要因の一つに経時劣化がある。つまり、燃料噴射弁105、燃料噴射弁105を駆動するための回路、弁体動作時間検出部211がいずれもが正常である場合に検知した閉弁完了時間1103と、新たに検知した閉弁完了時間1102を比較した時に、経時劣化による変化以上の乖離がある場合、異常と判定できる。従って、正常時に検知した閉弁完了時間1103と、新たに検知した閉弁完了時間1102を比較し、その差1104が所定値以下であれば、状態判定部212は、燃料噴射弁105、燃料噴射弁105を駆動するための回路、弁体動作時間検出部211が正常と判定し、その差1104が所定値以上であれば、燃料噴射弁105、燃料噴射弁105を駆動するための回路、及び弁体動作時間検出部211のいずれかが異常と判定する。このように判定することで、燃料噴射弁105等の劣化に対してロバストな判定が可能となる。
なお、第1〜第3の実施の形態の判定方法を、1つの状態判定部212にすべて取り込むことも可能である。
前述したように、開弁完了や閉弁完了によって生じる変曲点は可動コア301の加速度変化によって発生する。したがって、駆動電圧Vdもしくは駆動電流Idの2階微分値をあらかじめ実験により特定することができるため、2階微分値の大きさが所定の範囲内であるか否かで正常もしくは異常を判定することができる。
Claims (10)
- 燃料噴射弁のコイルに電流又は電圧を供給して、前記燃料噴射弁の弁体を完全に開弁するフルリフト制御と、前記弁体を完全に開弁する位置に到達させずに閉弁位置に戻すハーフリフト制御とを実行可能なように、前記燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁駆動回路と、
前記燃料噴射弁の弁体の動作に関する弁体動作時間を検出する弁体動作時間検出部と、
前記弁体動作時間検出部により検出された弁体動作時間に関連する情報に基づいて、前記燃料噴射弁、前記弁体動作時間検出部、又は前記燃料噴射弁駆動回路の少なくとも一つが異常であると判定する状態判定部と
を備え、
前記状態判定部は、前記弁体動作時間検出部により検出された前記弁体動作時間が設定範囲外となった場合に、前記燃料噴射弁、前記弁体動作時間検出部、又は前記燃料噴射弁駆動回路の少なくとも一つが異常であると判定し、
前記弁体動作時間検出部により検出された前記弁体動作時間のばらつきが設定量に比べて大きい場合に、前記燃料噴射弁、前記弁体動作時間検出部、又は前記燃料噴射弁駆動回路の少なくとも一つが異常であることを判定し、
前記弁体動作時間検出部により検出された前記弁体動作時間と、前記燃料噴射弁、前記弁体動作時間検出部、及び前記燃料噴射弁駆動回路がいずれも正常である場合に検出された前記弁体動作時間との間の差が設定量に比べて大きい場合に、前記燃料噴射弁、前記弁体動作時間検出部、又は前記燃料噴射弁駆動回路の少なくとも一つが異常であると判定する
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 前記弁体動作時間検出部は、前記燃料噴射弁駆動回路から供給される電圧又は電流において、前記燃料噴射弁の弁体が開弁又は閉弁する際に生じる変曲点を検出し、この変曲点が現れるタイミングを、前記燃料噴射弁が開弁するタイミング、又は閉弁するタイミングとして検出する、請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記弁体動作時間検出部は、前記燃料噴射弁駆動回路から供給される電圧又は電流において、前記燃料噴射弁の弁体が閉弁又は閉弁する際に生じる変曲点を検出し、この変曲点に基づいて、前記燃料噴射弁が開弁又は閉弁するタイミングを検出する、請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記弁体動作時間検出部は、
前記燃料噴射弁の弁体が開弁する際には、前記燃料噴射弁駆動回路から供給される電流における変曲点を検出し、
前記燃料噴射弁の弁体が閉弁する際には、前記燃料噴射弁駆動回路から供給される電圧における変曲点を検出する、請求項3に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記弁体動作時間検出部は、前記変曲点が現れるタイミングに従って、前記燃料噴射弁が開弁又は閉弁するタイミングを検出する、請求項3又は4に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記変曲点が現れるタイミングを、前記燃料噴射弁が開弁するタイミング、又は閉弁するタイミングとして検出する、請求項5に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記変曲点は、前記電圧又は前記電流の変化曲線の2階微分値の極値に基づいて検出される、請求項2〜6のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記状態判定部が前記燃料噴射弁、前記弁体動作時間検出部、及び前記燃料噴射弁駆動回路が正常であると判定した場合に、前記弁体動作時間検出部により検出された弁体動作時間に基づき、前記燃料噴射弁の噴射量を補正する補正部を更に備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記状態判定部が前記燃料噴射弁、前記弁体動作時間検出部、及び前記燃料噴射弁駆動回路の少なくとも一つが異常であると判定した場合に、前記補正部による補正が禁止される、請求項8に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記補正部は、前記弁体動作時間検出部から得られた前記弁体動作時間を記憶部に記憶可能に構成され、前記補正部による補正が禁止された場合に、前記記憶部に記憶されている前記弁体動作時間の更新が禁止される、請求項9に記載の燃料噴射制御装置。
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