JPH06280658A - 内燃機関の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スイッチング素子が発熱するような状況で電磁
式燃料噴射弁を使用する場合でも燃料の噴出量を正確に
制御できる電磁式燃料噴射弁駆動制御装置を提供うるこ
とを目的としている。 【構成】本発明の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置は、エ
ンジン回転数検出手段(8) 等の種々の検出手段を設けて
これらの検出手段の検出信号を噴射タイミング決定手段
(5) 、Ｔｉ決定手段(7) 、Ｔｏ決定手段(14)、Ｔｋｏｎ
決定手段(15)に各々入力し、前記Ｔｋｏｎ決定手段(15)
で、これらの検出信号に基づいて現在のエンジンの動作
状態におけるスイッチング素子(3a,3b) の温度状態を予
測し、スイッチング素子(3a,3b) の温度が上昇すること
によって、電磁コイル(4) に流れる電流値が予定の電流
値の範囲を外れないように、電磁弁を保持するときの周
期Ｔの複数のパルス信号のデューティ比を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に燃料を供給
する燃料噴射弁を開閉する燃料噴射弁駆動制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から内燃機関に燃料を供給するもの
としては、エンジンの動作状態に応じて駆動装置で電磁
コイルを励磁することで、弁を開閉させ所望のタイミン
グで燃料を供給する電磁式燃料噴射弁がある。この電磁
式燃料噴射弁は電磁弁の開度が一定で、燃料タンクから
供給される燃料の圧力も一定であるので、電磁弁を開い
ている時間Ｔｉで燃料の噴射料が決まる。そのため駆動
装置は、エンジン回転数や吸入空気温度等の種々の情報
を入力してエンジンの動作状態を検知し、それに基づい
て前記電磁弁の開いている時間Ｔｉの長さを適宜調節す
るように構成されている。一方、エンジン制御が高度化
し、燃料の供給量や供給のタイミング等に高い精度を要
求される現在では、より応答性がよくなるように燃焼室
に直接燃料を噴射することが行われいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した電磁式燃料噴
射弁は駆動装置からのパルス信号によってトランジスタ
等のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦさせて電磁コイル
を励磁させ、弁を開閉するのであるが、燃焼室は吸気管
等に比べると圧力が高いので燃焼室に電磁式燃料噴射弁
を設けて燃焼室に直接燃料を供給しようとすると、前記
電磁弁を開くために大きい力が必要となるので、前記し
たスイッチング素子にも必然的に高い電流が流れること
になってスイッチング素子が発熱してしまう。前記した
ようにスイッチング素子が発熱してその温度が上昇する
と、例えばスイッチング素子がトランジスタの場合には
電磁コイルに流れる電流量が増加してしまい、例えばそ
のスイッチング素子がＦＥＴの場合には電磁コイルに流
れる電流量が減少してしまい、電磁弁の開閉するタイミ
ング、即ち、燃料の噴出量が正確に制御できないという
問題が生ずる。この問題の解決する手段としては、出力
部に抵抗を設けてコイルに印加される電圧の電圧降下分
を検出し、この検出結果に基づいてフィードバック制御
する方法が考えられるが、コイルから出力部にかけて流
れる電流が非常に大きいので抵抗を固定する半田が溶け
てしまう等の問題が生じる。また、コイルに流れる電流
を直接検出できるような装置を付加しても上記した問題
は解決できるのであるが、この方法だと従来の装置に比
べて構成が複雑になり、製造コストも上がるという問題
点がある。上記したスイッチング素子の発熱による問題
は電磁弁を燃焼室に設けて燃焼室に直接燃料を供給する
場合に限らず、２サイクルエンジンのように燃料噴出回
数が多いエンジンに採用した場合にも、スイッチング回
数が増えてスイッチング素子が発熱するので同じことが
いえるので予てから改善が望まれている。そこで本発明
は、上記した従来の問題点を解決し、簡易な装置であり
ながらスイッチング素子が発熱するような状況で電磁式
燃料噴射弁を使用する場合でも燃料の噴出量を正確に制
御できる電磁式燃料噴射弁駆動制御装置を提供すること
を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するために本発明の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置
は、内部にスイッチング素子を備え、該スイッチング素
子を作動することで内燃機関に設けられた電磁式燃料噴
射弁の電磁コイルに電流を流して励磁させ電磁弁を開弁
させる電磁弁駆動回路と、前記スイッチング素子を作動
する駆動パルス信号を発生する手段と、電磁弁を開弁状
態に保持する電流値がエンジンの動作状態に変化があっ
ても略一定値を保つように、エンジンの動作状態を検知
し、このエンジンの動作状態に基づいて電磁弁を開弁状
態に保持する時間の駆動パルスのデューティ比を決定す
る手段とから成ることを特徴とするものである。また、
本発明の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置は、前記デュー
ティ比を決定する手段を、検出したエンジンの動作状態
から電磁式燃料噴射弁の駆動回路中のスイッチング素子
の発熱状態を予測し、該スイッチング素子の発熱状態に
応じてデューティ比を決定するように構成したことも特
徴とする。

【０００５】

【作用】上記したように構成された本発明の内燃機関の
電磁式燃料噴射弁駆動制御装置においては、電磁弁を開
弁状態に保持する電流値がエンジンの動作状態の変化の
影響を受けて変化しないように、デューティ比を決定す
る手段で、エンジンの動作状態を検知して、エンジンの
動作状態に応じて電磁弁を開弁状態に保持する時間の駆
動パルスのデューティ比を決定する。従って、駆動回路
のスイッチング素子は、前記した動作状態に応じた適当
なデューティ比で作動させられ、電磁コイルに流れる電
流値が安定する。

【０００６】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の内燃機関
の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置の実施励について説明
する。図１は本発明の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置
（以下、単に駆動制御装置と称する。）の構成を示す概
略図、図２は図示していない電磁弁を開くために駆動パ
ルス信号決定手段２から出力される駆動パルス信号ＳＡ
およびＳＢ、前記駆動パルス信号ＳＡ、ＳＢに基づいて
駆動回路３の各スイッチング素子３ａ、３ｂがＯＮ／Ｏ
ＦＦする時に電磁コイル４に流れる電流ＩＤのタイムチ
ャートを各々示している。図中、１は本発明の電磁式噴
射弁駆動制御装置（以下、単に制御装置と称する）を示
しており、これは電磁弁の開閉タイミングを決定する噴
射タイミング決定手段５、電磁弁を開けておく時間Ｔｉ
を決定するＴｉ決定手段７、電磁弁を閉じた状態から開
けた状態にするために必要な最短時間Ｔｏを決定するＴ
ｏ決定手段１４、一度開いた電磁弁を開けた状態に保持
する時間Ｔｋに出力されるパスル信号における予め決め
られた周期ＴのＯＮ時間Ｔｋｏｎ（即ち、周期Ｔのデュ
ーティ比）を決定するためのＴｋｏｎ決定手段、前記各
決定手段５，７，１４，１５からの信号に基づいて駆動
回路３に設けられたスイッチング素子３ａ，３ｂを作動
させるための駆動パルス信号ＳＡ，ＳＢを決定する駆動
パルス信号決定手段２及び前記駆動回路３とから構成さ
れている。

【０００７】噴射タイミング決定手段５にはクランク位
置検出手段６で検出されるクランク位置の情報、エンジ
ン回転数検出手段８で検出されるエンジン回転数の情
報、スロットル位置検出手段９で検出されるスロットル
の開度の情報、電源電圧検出手段１０で検出される電源
電圧の状態の情報、吸入空気量検出手段１１で検出され
る吸気孔（図示せず）に吸入される空気量の情報、吸入
空気温度検出手段１２で検出される前記した吸入される
空気の温度の情報、冷却水温度検出手段１３で検出され
る冷却水の温度の情報が各々入力される。そして、これ
らの検出手段６，８，９，１０，１１，１２，１３で得
られる検出信号に基づいて、図示していないエンジンの
吸気弁の開弁時期に同期した電磁弁の開弁タイミングを
決定して駆動パルス信号決定手段２に出力する。Ｔｉ決
定手段７にもまた、前記検出手段６，８，９，１０，１
１，１２，１３から各情報が入力され、Ｔｉ決定手段７
ではこれらの検出結果に基づいて、現在のエンジンの動
作状態を判断し、その動作状態に合った燃料の量を供給
するのに必要な電磁弁が開いている時間Ｔｉ（以下、電
磁式燃料噴射弁駆動時間Ｔｉと称する。）を決定して駆
動パルス信号決定手段２に出力する。Ｔｏ決定手段１４
は、使用する電磁弁の種類に応じた電磁弁を開くのに必
要な電流値が予め記憶されており、電源電圧検出手段１
０から現在のバッテリー（図示せず）の電圧状態を入力
して、現在の電圧状態で、電磁弁を開くための電磁コイ
ル４に流す電流量を確保するのに必要な最短時間Ｔｏ
（以下、開弁所要時間Ｔｏと称する。）を決定し、駆動
パルス信号決定手段２に出力する。駆動パルス信号決定
手段２から出力される駆動パルス信号ＳＡのうち前記Ｔ
ｏ決定手段１４に基づくパルスは具体的には単一のパル
スからなり、例えば、バッテリーの電圧が基本電圧より
低い場合にはこの単一パルスのＯＮ時間Ｔｏを長くす
る。一方、図２に示すように、電磁式燃料噴射弁駆動時
間Ｔｉのうち、開弁所要時間Ｔｏを除いた時間Ｔｋは必
要最低限の電流値で電磁弁を開いた状態を確保するため
の保持時間（以下、開弁保持時間Ｔｋと称する。）であ
り、この時間Ｔｋには、予め決められた周期Ｔで複数の
パルスが出力される。

【０００８】Ｔｋｏｎ決定手段１５は、検出手段８，
９，１０，１１，１２，１３からの検出信号を入力し
て、それらの信号に基づいて現在のエンジンの動作状態
を判断して前記複数のパルスのＯＮ時間Ｔｋｏｎ、即
ち、デューティ比を決定する。具体的には、エンジン回
転数検出手段８等で検出される検出信号に基づいて現在
のエンジンの動作状態における駆動回路３における各ス
イッチング素子３ａ，３ｂに流れる電流値を予測して、
各スイッチング素子３ａ，３ｂの温度状況に応じてデュ
ーティ比を変化させることで電磁コイル４に流れる電流
値の精度を確保し、これによって電磁式燃料噴射弁から
の燃料噴出量の精度を確保する。例えば、そのスイッチ
ング素子３ａ，３ｂがトランジスタである場合には、温
度上昇によって電流値が増加するのでデューティ比を下
げ、また、ＦＥＴである場合には温度上昇によって電流
値が減少するのでデューティ比を上げる。また、この
時、各パルスの周期Ｔは不変としてデューティ比＝Ｔｋ
ｏｎ／Ｔ×１００（％）となるようにしてデューティ比
のみを変化するＰＷＭ制御を行うようにする。さらにま
た、Ｔｋｏｎ決定手段１５におけるデューティ比の決定
方法はマップによってもよいし、関数演算によってもよ
い。また、駆動パルス信号決定手段２では、前記した噴
射タイミング決定手段５、Ｔｉ決定手段７、Ｔｏ決定手
段１４、Ｔｋｏｎ決定手段１５からの信号に基づいて駆
動回路３の各スイッチング素子３ａ，３ｂをＯＮ／ＯＦ
Ｆさせるための駆動パルス信号ＳＡ，ＳＢを決定し駆動
回路３に出力する。具体的には駆動パルス信号ＳＡは電
磁式燃料噴射弁駆動時間Ｔｉの間だけＬｏｗレベル出力
をしてスイッチング素子３ａをＯＮさせる単一パルスを
出力し、駆動パルス信号ＳＢは開弁所要時間Ｔｏの間Ｈ
ｉレベル出力をする単一パルスと、開弁保持時間Ｔｋの
間に収まるＴｋｏｎ決定手段１５で決定されたデューテ
ィ比をもつ周期Ｔの複数のパルスを出力してそれに応じ
て駆動回路３のスイッチング素子３ｂをＯＮ／ＯＦＦさ
せる。

【０００９】駆動回路３での作用を説明すると、駆動パ
ルス信号ＳＢのパルスに応じてスイッチング素子３ｂは
ＯＮされて導通し、電磁コイル４に、図２に示す駆動電
流ＩＤが流れて電磁コイル４が励磁され図示していない
電磁式燃料噴射弁の電磁弁を開く。一方、駆動パルス信
号ＳＡは一端がバッテリーに接続されるスイッチング素
子３ａが電磁式燃料噴射弁駆動時間Ｔｉの間、常にＯＮ
しているように作用し、これによって駆動パルス信号Ｓ
Ｂの各パルスがＬｏｗレベルになったときに電磁コイル
４に生ずる高電圧をバッテリーに逃がして、駆動パルス
信号ＳＢがＬｏｗレベルになった時に駆動電流ＩＤに流
れる電流が急激に減少するのを防止する（図２参照）。
これら駆動パルス信号ＳＡ，ＳＢの作用で、電磁弁の開
弁状態が保持され、また、電磁式燃料噴射弁駆動時間Ｔ
ｉが正確に制御される。

【００１０】実施例中の噴射タイミング決定手段５、Ｔ
ｉ決定手段７、Ｔｏ決定手段１４における、各検出手段
からの検出信号に基づく噴射タイミング、Ｔｉ、Ｔｏの
決定手段はマップによってもよいし、関数演算によって
もよい。本実施例では駆動回路３のスイッチング素子３
ａ，３ｂに各々ＦＥＴを使用しているが、これは本文中
にも説明しているとおり、スイッチング素子であれば、
任意のものでよく、例えばトランジスタでもよいことは
もちろんである。スイッチング素子をトランジスタに変
更した場合のＴｋｏｎ決定手段１５でのデューティ比の
決定方法も本文実施例中に記載した通りである。また、
本実施例においてはＴｋｏｎ決定手段１５にＴｉ決定手
段７に入力される検出信号のうちのクランク位置検出手
段６を除いた全て信号を入力して、それらの信号に基づ
いて現在のエンジンの動作状態を判断して前記複数のパ
ルスのデューティ比を決定しているが、Ｔｋｏｎ決定手
段１５に入力する検出信号は本実施例に限定されること
なく、現在のエンジンの動作状態における各スイッチン
グ素子の温度状態を予測する基礎のなり得る検出信号で
あれば任意の信号でよく、また、その種類も限定される
ものでない。例えば、駆動回路３の周囲温度を直接検出
する手段を設けてその検出信号を入力してもよいし、ま
た、噴射時間を検出する手段を設けてその検出信号を入
力してもよい。さらに、本実施例においては駆動パルス
信号決定手段２に噴射タイミング決定手段５、Ｔｉ決定
手段７、Ｔｏ決定手段１４、Ｔｋｏｎ決定手段１５から
の各信号を入力し、駆動パルス信号ＳＡ，ＳＢを決定し
ているが、駆動パルス信号決定手段２は本実施例に限定
されることなく、駆動パルス信号ＳＡ決定手段と、駆動
パルス信号ＳＢ決定手段に分けてもよいことはもちろん
である。また、この場合には駆動パルス信号ＳＡ決定手
段と、駆動パルス信号ＳＢ決定手段とに各々噴射タイミ
ング決定手段５、Ｔｉ決定手段７、Ｔｏ決定手段１４、
Ｔｋｏｎ決定手段１５からの信号を入力し、両方の駆動
パルス信号ＳＡ，ＳＢを同期させて出力させることはも
ちろんである。

【００１１】本実施例の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置
においては、Ｔｋｏｎ決定手段１５にエンジン回転数検
出手段８、スロットル位置検出手段９、電源電圧検出手
段１０、吸入空気温度検出手段１２、冷却水温検出手段
１３からの各検出信号を入力し、それらの信号から現在
のエンジンの動作状態における駆動回路のスイッチング
素子３ａ，３ｂに流れる電流値を予測し、その電流値に
おけるスイッチング素子の温度状態に応じてデューティ
比を決定しているので、スイッチング素子の温度上昇に
よって電磁コイル４に流れる電流値が予定の値から外れ
ることがなく、従って電磁弁を開閉させる時間、即ち、
燃料噴出量を正確に制御することができるという効果を
奏する。

【００１２】

【発明の効果】本発明の内燃機関の電磁式燃料噴射弁駆
動制御装置においては、デューティ比を決定する手段
で、エンジンの動作状態に応じて電磁弁を開弁状態に保
持する時間の駆動パルスのデューテュ比を変化させてい
るので、例えば、電磁式燃料噴射弁を高圧の場所に設け
た場合や、電磁弁の開閉回数が多い、即ち、駆動回路の
スイッチング素子の作動回数が多い２サイクルエンジン
等で使用した場合であっても、スイッチング素子の温度
上昇によって電磁弁に予定以上の電流が流れる、或いは
予定以下の電流しか流れない等、エンジンの動作状態で
電磁弁の電磁コイルに流れる電流値が影響を受けるとい
う問題が生じず、燃料の噴出量を正確に制御できるとい
う効果を奏する。また、本発明の内燃機関の電磁式燃料
噴射弁駆動制御装置においては、電磁コイルに流れる電
流を直接検出する装置を持たないので装置自体が簡易で
あるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置の構成
を示す概略構成図である。

【図２】電磁弁を駆動させるための駆動パルス信号ＳＡ
およびＳＢ、電磁コイル４に流れる電流ＩＤを示したタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１ 電磁式燃料噴射弁駆動制御回路 ２ 駆動パルス信号決定手段 ３ 駆動回路 ４ 電磁コイル ５ 噴射タイミング決定手段 ６ クランク位置検出手段 ７ Ｔｉ決定手段 ８ エンジン回転数検出手段 ９ スロットル位置検出手段 10 電源電圧検出手段 11 吸入空気量検出手段 12 吸入空気温度検出手段 13 冷却水温検出手段 14 Ｔｏ決定手段 15 Ｔｋｏｎ決定手段 ＳＡ 駆動パルス信号 ＳＢ 駆動パルス信号 Ｔｉ 電磁式燃料噴射弁駆動時間 Ｔｏ 開弁所要時間 Ｔｋ 開弁保持時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にスイッチング素子を備え、該スイ
   ッチング素子を作動することで内燃機関に設けられた電
   磁式燃料噴射弁の電磁コイルに電流を流して励磁させ電
   磁弁を開弁させる電磁弁駆動回路と、前記スイッチング
   素子を作動する駆動パルス信号を発生する手段と、電磁
   弁を開弁状態に保持する電流値がエンジンの動作状態に
   変化があっても略一定値を保つように、エンジンの動作
   状態を検知し、このエンジンの動作状態に基づいて電磁
   弁を開弁状態に保持する時間の駆動パルスのデューティ
   比を決定する手段とから成ることを特徴とする内燃機関
   の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置。
2. 【請求項２】 前記デューティ比を決定する手段が、検
   出したエンジンの動作状態から電磁式燃料噴射弁の駆動
   回路中のスイッチング素子の発熱状態を予測し、該スイ
   ッチング素子の発熱状態に応じてデューティ比を決定す
   るように構成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の内燃機関の電磁式燃料噴射弁駆動制御装置。