JP6977517B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Description

本開示は、噴射弁が空噴射をしているか燃料噴射をしているかを判定する技術に関する。
内燃機関に燃料を噴射する噴射弁の交換等により燃料配管に空気が混入すると、混入した空気を抜く必要がある。
例えば、特許文献1に記載されている技術では、燃料供給系の駆動回路を制御する電子制御ユニットに接続されたエア抜きツールが、噴射弁が閉弁している状態で燃料供給ポンプを駆動して燃料供給系の圧力を上昇させる。そして、燃料供給系の圧力が上昇してから噴射弁を開弁することにより、燃料供給系の空気を抜こうとしている。
特開平08−158979号公報
特許文献1に記載されている技術では、燃料供給ポンプを駆動して燃料供給系の圧力を上昇させてから噴射弁を開弁し、設定時間が経過すると燃料供給系から空気が抜け噴射弁が燃料噴射をしていると判断する。そして、噴射弁を閉弁して空気抜き制御を終了する。
しかしながら、噴射弁を開弁して設定時間が経過しても、燃料供給系に混入している空気が十分に抜けておらず、噴射弁が空気を噴射する空噴射をしていることがあるという課題がある。
本開示は、噴射弁が空噴射をしているか燃料噴射をしているかを高精度に検出する技術を提供することが望ましい。
本開示の一態様の燃料噴射制御装置(10)は、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁(2)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置であって、電流制御部(12、14、S402、S412、S432、S442、S452)と、ピーク検出部(12、16、S404、S416、S430、S434、S444、S450、S454)と、噴射判定部(12、S400、S404、S410、S416、S418、S430、S434、S440、S444、S450、S454)と、を備えている。
電流制御部は、噴射弁に供給して噴射弁を閉弁状態から開弁させるピーク電流を制御する。ピーク検出部は、ピーク電流がピーク値に到達するピークタイミングを検出する。噴射判定部は、ピーク検出部が検出するピークタイミングに基づいて、噴射弁が空気を噴射する空噴射をしているか、燃料噴射をしているかを判定する。
このような構成において、噴射弁にピーク電流が供給され噴射弁が開弁するときに受ける抵抗は、噴射弁の内部の流体が気体である空気か液体である燃料か、つまり噴射弁が空噴射をしているか燃料噴射をしているかによって変化する。したがって、噴射弁が開弁するタイミングも、噴射弁が空噴射をしているか燃料噴射をしているかによって変化する。
そして、噴射弁に供給されるピーク電流がピーク値に到達するピークタイミングは、噴射弁が開弁するタイミングに対応して変化する。
したがって、本開示の一態様の燃料噴射制御装置では、噴射弁に供給されるピーク電流のピークタイミングに基づいて、噴射弁が空気を噴射する空噴射をしているか、燃料噴射をしているかを高精度に判定できる。
なお、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
第1実施形態の燃料噴射制御装置を示すブロック図である。 噴射弁に供給するピーク電流の電流値と時間との関係を示す特性図。 空気抜き処理を示すフローチャート。 第2実施形態の空気抜き処理を示すフローチャート。 他の空気抜き処理を示すフローチャート。 第3実施形態の空気抜き処理を示すフローチャート。 他の空気抜き処理を示すフローチャート。
以下、図を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1に示すECU10は、噴射弁2の燃料噴射を制御する。ECUは、Electronic Control Unitの略である。
ECU10は、CPUと、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の半導体メモリと、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。ECU10の各種機能は、CPUが非遷移的実体的記録媒体に該当する半導体メモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。尚、ECU10は、一つのマイクロコンピュータを備えてもよいし、複数のマイクロコンピュータを備えてもよい。
ECU10は、CPUがプログラムを実行することで実現される機能の構成として、噴射制御部12と、駆動出力部14と、電流検出部16とを備えている。ECU10を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部または全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。
例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。
噴射制御部12は、噴射弁2を閉弁状態から開弁させるために噴射弁2に供給するピーク電流の最大ピーク値と、最大ピーク値のピーク電流により噴射弁2が開弁した後に噴射弁2を開弁状態に保持するための保持電流値と、噴射弁2の噴射開始タイミングと、噴射弁2の噴射終了タイミングとを、駆動出力部14に指令する。
さらに噴射制御部12は、電流検出部16が検出するピーク電流の電流値に基づいて、ピーク電流が最大ピーク値に到達するピークタイミングを検出する。そして、噴射制御部12は、検出したピークタイミングに基づいて、噴射弁2が空気を噴射する空噴射をしているか、燃料を噴射しているかを判定する。
例えば、図2において、符号200は噴射弁2が燃料を噴射するときのピーク電流の波形を示し、符号210は噴射弁2が空噴射をするときのピーク電流の波形を示している。空噴射でピーク電流が最大ピーク値に達するピークタイミングt1は、燃料噴射でピーク電流が最大ピーク値に到達するピークタイミングt2よりも早い。
駆動出力部14は、噴射制御部12から指令されるピーク電流の最大ピーク値と、噴射弁2が開弁してから噴射弁2を開弁状態に保持するためのピーク電流の保持値と、噴射弁2の噴射開始タミングと、噴射弁2の噴射終了タイミングとに基づいて、噴射弁2に供給するピーク電流の波形を整形する。
電流検出部16は、噴射弁2に供給されるピーク電流の電流値を検出して噴射制御部12に通知する。
[1−2.処理]
ECU10が実行する空気抜き処理について、図3のフローチャートを用いて説明する。
S400において噴射制御部12は、内燃機関に噴射弁2が取り付けられたか否かを判定する。尚、工場で内燃機関に最初に噴射弁2が正式に取り付けられるとき、また噴射弁2がディーラー等で正式に交換されて取り付けられるとき、ECU10に接続される外部ツールである図示しない診断ツール等により、噴射制御部12のフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリに、噴射弁2が取り付けられたことを示す取り付けフラグがオンに設定される。
S400の判定がNoである、つまり内燃機関に噴射弁2が取り付けられていないか、取り付けられても正式な交換ではないために取り付けフラグがオフの場合、本処理は終了する。
S400の判定がYesである、つまり噴射弁2が正式に取り付けられた場合、S402において噴射制御部12は、噴射弁2が取り付けられたことにより噴射弁2に燃料を供給する燃料配管を含む燃料供給系に混入している空気を抜く空気抜き制御を実行する。
具体的には、噴射制御部12は、例えば噴射弁2を閉弁した状態で噴射弁2に燃料を供給する図示しない燃料ポンプを駆動して燃料配管に燃料を供給させ、燃料供給系の圧力を上昇させる。そして、噴射制御部12は、燃料供給系の圧力を上昇させた状態で、駆動出力部14にピーク電流の波形を指令して噴射弁2を開弁させる。これにより、燃料供給系の圧力が上昇しているために、燃料供給系に混入している空気が噴射弁2から排出される。
S404において噴射制御部12は、電流検出部16が検出するピーク電流の電流値に基づいて、S402で実行される空気抜き制御において噴射弁2に供給されるピーク電流のピークタイミングを検出する。そして、噴射制御部12は、S402で空気抜き制御を開始してから、S404において検出したピークタイミングの変化量が所定量以上であるか否かを判定する。
前述したように、空噴射でピーク電流が最大ピーク値に到達するピークタイミングt1は、燃料噴射でピーク電流が最大ピーク値に到達するピークタイミングt2よりも早いので、空気抜き制御が開始されたときのピークタイミングから、燃料配管に混入している空気が噴射弁2から排出され、噴射弁2から燃料が噴射されるときのピーク電流がピーク値に到達するまでのピークタイミングの変化量は所定量以上になる。
S404の判定がYesである、つまり、空気抜き制御により、ピーク電流が最大ピーク値に到達するピークタイミングの変化量が所定量以上になると、噴射制御部12は、燃料配管に混入している空気が噴射弁2から排出され、噴射弁2から燃料が噴射されていると判断する。この場合、噴射制御部12は、取り付けフラグをオフに設定し、空気抜き処理を終了する。
S404の判定がNoである、つまりピークタイミングの変化量が所定量未満の場合、噴射制御部12は、燃料供給系に混入している空気が噴射弁2から排出されていないと判断する。この場合、S406において噴射制御部12は、空気抜き処理を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。
空気抜き処理が継続して実行され、所定時間が経過すれば、燃料供給系に混入している空気は噴射弁2から排出され、噴射弁2から燃料が噴射される筈である。それにも拘わらず、S406の判定がYesである、つまり空気抜き処理を開始してから所定時間が経過するということは、燃料供給系に異常が発生していると考えられる。例えば、燃料タンク内の燃料がなくなっているために、燃料供給ポンプが燃料を供給できないことが考えられる。
この場合、噴射制御部12が空気抜き処理により燃料供給ポンプを駆動しても燃料が燃料配管に供給されないので、燃料供給系に混入している空気を抜くことができない。このような場合、空気抜き処理を終了し、他の処理を実行することが望ましい。
そこで、S406の判定がYesである、つまり空気抜き処理を開始してから所定時間が経過すると、噴射制御部12は空気抜き処理を終了する。
[1−3.効果]
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)噴射弁2が気体の空気を噴射するか液体の燃料を噴射するかに応じて、噴射弁2に供給されるピーク電流が最大ピーク値に到達するピークタイミングが変化するという、噴射弁2の実際の挙動に基づいて、空気抜き制御が完了したか否か、つまり噴射弁2が空噴射をしている燃料噴射をしているかを高精度に判定できる。
(1b)空気抜き処理を開始してから所定時間が経過しても空気抜きが完了しない場合、燃料供給系に異常が発生していると判断し、空気抜き処理を終了する。これにより、燃料供給系に異常が発生している状態で空気抜き処理を継続することを抑制できる。
以上説明した第1実施形態において、ECU10が燃料噴射制御装置に対応し、噴射弁2が噴射弁に対応し、噴射制御部12と駆動出力部14とが電流制御部と空気抜き制御部とに対応し、噴射制御部12と電流検出部16とがピーク検出部に対応し、噴射制御部12が噴射判定部に対応する。
また、S400、S404が噴射判定部の処理に対応し、S402が電流制御部の処理に対応し、S402〜S406が空気抜き制御部の処理に対応し、S404がピーク検出部の処理に対応する。
[2.第2実施形態]
[2−1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第1実施形態では、噴射弁2が工場またはディーラー等で正式に内燃機関に取り付けられた場合の空気抜き処理について説明した。これに対し、第2実施形態では、噴射弁2が車両の所有者等により交換されて取り付けられた場合にも空気抜き処理を実行する点で、第1実施形態と相違する。噴射弁2が車両の所有者等により交換される場合、診断ツールが使用されないので、第1実施形態で説明した取り付けフラグはオンに設定されない。
[2−2.処理]
ECU10が実行する空気抜き処理について、図4および図5のフローチャートに基づいて説明する。
(1)空気抜き処理1
図4のS414、S416以外のS410、S412、S418、S420の空気抜き処理は、第1実施形態の図3のS400〜S406の処理と実質的に同一であるから、説明を省略する。
S412において空気抜き制御を実行すると、S414において噴射制御部12は、空気抜き制御において、噴射弁2が最初に空噴射を実行したときの初回のピークタイミングを学習済みか否かを判定する。S414の判定がYesである、つまり初回のピークタイミングを学習済みの場合、処理はS418に移行する。
S414の判定がNoである、つまり初回のピークタイミングをまだ学習していない場合、S416において噴射制御部12は、空気抜き制御において、噴射弁2が最初に空噴射を実行したときの初回のピークタイミングを学習してフラッシュメモリに記憶しておく。
(2)空気抜き処理2
図5のS430において噴射制御部12は、電流検出部16が検出するピーク電流の電流値に基づいて検出したピーク電流のピークタイミングと、前回の空気抜き制御において学習した噴射弁2で最初に空噴射を実行したときの初回のピークタイミングとの差が所定差以下であるか否かを判定する。
噴射弁2が車両の所有者等により交換されたために取り付けフラグがオンに設定されずオフの場合も、その前に工場での製造時も含めて少なくとも1回、噴射弁2は内燃機関に正式に取り付けられている。したがって、図4の空気抜き処理は少なくとも1回実行されているので、噴射弁2で最初に空噴射を実行したときの初回のピークタイミングは、フラッシュメモリに記憶されている。
S430の判定がNoである、つまり前回の空気抜き処理において学習した噴射弁2で最初に空噴射を実行したときの初回のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差を超えている場合、噴射制御部12は、噴射弁2は空噴射をしておらず燃料を噴射していると判断し、本処理を終了する。
S430の判定がYesである、つまり前回の空気抜き処理において学習した噴射弁2で最初に空噴射を実行したときの初回のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差以下の場合、噴射制御部12は、噴射弁2が空噴射をしていると判断する。
この場合、ECU10が実行するS432〜S436の処理は、第1実施形態の図3のS402〜S406の処理と実質的に同一であるから、説明を省略する。
[2−3.効果]
以上説明した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)、(1b)に加え、以下の効果を奏する。
(2a)噴射弁2が正式な作業で内燃機関に取り付けられない場合にも、噴射弁2が内燃機関に取り付けられたことを検出し、空気抜き制御を実行できる。
上記の第2実施形態において、S410、S416、S418、S430、S434が噴射判定部の処理に対応し、S412、S432が電流制御部の処理に対応し、S412、S418、S420、S432〜S436が空気抜き制御部の処理に対応し、S416、S430、S434の処理がピーク検出部の処理に対応する。
[3.第3実施形態]
[3−1.第2実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第2実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第2実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第2実施形態では、前回の空気抜き制御において学習した噴射弁2で最初に空噴射を実行したときの初回のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差以下の場合、ECU10は、噴射弁2が噴射をしていると判断した。
これに対し、第3実施形態では、前回の空気抜き制御において空気抜き制御が終了した直後の燃料噴射時のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差以上の場合、ECU10は、噴射弁2は空噴射をしていると判断する点で、第2実施形態と相違する。
[3−2.処理]
ECU10が実行する空気抜き処理について、図6および図7のフローチャートに基づいて説明する。
(1)空気抜き処理1
S448以外のS440〜S446の処理は、第2実施形態の図4のS410、S412、S418、S420の処理と実質的に同一であるから、説明を省略する。
図6のS442の空気抜き制御により、ピーク電流がピーク値に到達するピークタイミングの変化量が所定量以上になると、噴射制御部12は、燃料配管に混入している空気が噴射弁2から排出され、噴射弁2から燃料が噴射されていると判断する。
この場合、S448において噴射制御部12は、空気抜き処理が終了した直後の燃料噴射時のピークタイミングを学習してフラッシュメモリに記憶し、取り付けフラグをオフにして本処理を終了する。
(2)空気抜き処理2
図7のS450において噴射制御部12は、前回の空気抜き処理が終了した直後の燃料噴射時のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差以上であるか否かを判定する。
S450の判定がNoである、つまり前回の空気抜き処理が終了した直後の燃料噴射時のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差未満の場合、噴射制御部12は、噴射弁2は空噴射をしておらず燃料を噴射していると判断し、本処理を終了する。
S450の判定がYesである、つまり前回の空気抜き処理が終了した直後の燃料噴射時のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差以上の場合、噴射制御部12は、噴射弁2は空噴射をしていると判断する。
そして、S452で空気抜き制御が実行された後、S454において噴射制御部12は、前回の空気抜き処理が終了した直後の燃料噴射時のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差未満であるか否かを判定する。
S454の判定がYesである、つまり前回の空気抜き処理が終了した直後の燃料噴射時のピークタイミングと、現在のピーク電流のピークタイミングとの差が所定差未満の場合、噴射制御部12は、噴射弁2は空噴射をしておらず燃料を噴射していると判断する。この場合、噴射制御部12は、取り付けフラグをオフにして本処理を終了する。
S456の処理は第2実施形態の図5のS436の処理と実質的に同一であるから、説明を省略する。
[3−3.効果]
以上説明した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)、(1b)と第2実施形態の効果(2a)と同じ効果を奏する。
上記の第3実施形態において、S440、S444、S450、S454が噴射判定部の処理に対応し、S442、S452が電流制御部の処理に対応し、S442〜S446、S452〜S456が空気抜き制御部の処理に対応し、S444、S450、S454がピーク検出部の処理に対応する。
[4.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(1)上記実施形態では、燃料噴射時よりも空噴射時の方がピークタイミングが早くなる例について説明した。これに対し、燃料噴射時よりも空噴射時の方がピークタイミングが遅くなる場合も、空気抜き制御によるピークタイミングの変化量、空噴射時のピークタイミングまたは燃料噴射時のピークタイミングと現在のピークタイミングとの差に基づいて、噴射弁が空噴射をしているか燃料噴射をしているかを判定してもよい。
(2)上記第3実施形態では、空気抜き処理が終了した直後の燃料噴射時のピークタイミングを記憶した。これに対し、実験等で測定した燃料噴射時のピーク電流のピークタイミングを記憶しておき、図7のS450の判定に使用してもよい。
(3)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
(4)上述した燃料噴射制御装置であるECU10の他、当該燃料噴射制御装置を構成要素とするシステム、当該燃料噴射制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、燃料噴射制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
2:噴射弁、10:ECU(燃料噴射制御装置)、12:噴射制御部(電流制御部、ピーク検出部、噴射判定部、空気抜き制御部)、14:駆動出力部(電流制御部)、16:電流検出部(ピーク検出部)

Claims (7)

  1. 内燃機関に燃料を噴射する噴射弁(2)の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置(10)であって、
    前記噴射弁に供給して前記噴射弁を閉弁状態から開弁させるピーク電流を制御するように構成された電流制御部(12、14、S402、S412、S432、S442、S452)と、
    前記ピーク電流がピーク値に到達するピークタイミングを検出するように構成されたピーク検出部(12、16、S404、S416、S430、S434、S444、S450、S454)と、
    前記ピーク検出部が検出する前記ピークタイミングに基づいて、前記噴射弁が空気を噴射する空噴射をしているか、燃料噴射をしているかを判定するように構成された噴射判定部(12、S400、S404、S410、S416、S418、S430、S434、S440、S444、S450、S454)と、
    を備える燃料噴射制御装置。
  2. 請求項1に記載の燃料噴射制御装置であって、
    前記噴射弁が前記空噴射をしていると前記噴射判定部が判定すると、前記噴射弁から空気を抜く空気抜き制御を実行するように構成された空気抜き制御部(12、14、S402〜S406、S412、S418、S420、S432〜S436、S442〜S446、S452〜S456)をさらに備える、
    燃料噴射制御装置。
  3. 請求項1または2に記載の燃料噴射制御装置であって、
    前記噴射判定部(S400、S410、S440)は、さらに、前記噴射弁が前記内燃機関に取り付けられると前記噴射弁は前記空噴射をしていると判定するように構成されている、
    燃料噴射制御装置。
  4. 請求項2または請求項2を引用する請求項3に記載の燃料噴射制御装置であって、
    前記空気抜き制御部(S404、S418、S434、S444)は、前記空気抜き制御を実行してから前記ピークタイミングが変化する変化量が所定量以上であると前記噴射判定部(S404、S418、S434、S444)が判定すると、前記空気抜き制御を終了するように構成されている、
    燃料噴射制御装置。
  5. 請求項2または請求項2を引用する請求項3または4に記載の燃料噴射制御装置であって、
    前記空気抜き制御部(S454)は、前記空気抜き制御が開始されてから前記ピーク検出部が検出する前記ピークタイミングと、燃料噴射時の前記ピークタイミングとの差が所定差未満であると前記噴射判定部(S454)が判定すると、前記空気抜き制御を終了するように構成されている、
    燃料噴射制御装置。
  6. 請求項2または請求項2を引用する請求項3から5のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置であって、
    前記噴射判定部(S416、S430)は、前記空気抜き制御が開始されるときの前記ピークタイミングを記憶しておき、前記ピーク検出部が検出する前記ピークタイミングと、記憶していた前記ピークタイミングとの差が所定差以下の場合、前記噴射弁が前記空噴射をしていると判定するように構成されている、
    燃料噴射制御装置。
  7. 請求項2または請求項2を引用する請求項3から6のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置であって、
    前記空気抜き制御部(S406、S420、S436、S446、S456)は、前記空気抜き制御の実行を開始してから所定時間が経過すると、前記空気抜き制御を終了するように構成されている、
    燃料噴射制御装置。
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