WO2007015485A1 - 電磁弁駆動制御方法 - Google Patents

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WO2007015485A1
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solenoid valve
map
dither frequency
dither
control method
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Chengrui Shi
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Bosch Corporation
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0675Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1408Dithering techniques
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils

Definitions

  • the present invention relates to a drive control method and apparatus for a solenoid valve, and more particularly, to a drive control method and apparatus for a solenoid valve that achieves both a reduction in hysteresis of a solenoid valve and a reduction in wear of a sliding portion.
  • Hysteresis can be reduced by applying a dither drive that applies vibrations of minute amplitude to the current supplied to the electromagnetic coil that constitutes the electromagnetic proportional control valve used in various devices. To do is already well known.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-159652
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a drive control method for an electromagnetic control valve capable of sufficiently satisfying both of a reduction in hysteresis operation of an electromagnetic control valve and a reduction in wear of a movable part, and The apparatus is provided.
  • an electromagnetic valve drive control method for performing dither drive that generates a minute amplitude in an energized current when energized to drive an electromagnetic valve.
  • the dither frequency in the dither drive is determined by setting a predetermined map or computing force according to the driving state of the solenoid valve,
  • the map or the calculation formula is constituted by a solenoid valve drive control method configured based on data obtained in advance according to the drive state of the solenoid valve with a dither frequency suitable for reducing the hysteresis and sliding part wear of the solenoid valve. Is provided.
  • an accumulator fuel injection control device for controlling the supply of high-pressure fuel having a common rail force to an internal combustion engine of a vehicle
  • It is configured to dither drive an electromagnetic valve used in a high pressure pump that pumps high pressure fuel to the common rail, and the dither frequency at the time of the dither driving is determined according to a predetermined map or calculation according to the driving state of the electromagnetic valve.
  • the map or the calculation formula is a pressure accumulation type fuel injection control configured based on data obtained in advance according to a driving state of the solenoid valve, a dither frequency suitable for reducing hysteresis and sliding portion wear of the solenoid valve.
  • the dither frequency appropriate for reducing the wear of the sliding portion is selected, the engine speed Ne, the solenoid valve drive current Ia, and the solenoid valve applied voltage. Based on the relationship with Va, etc., it is determined in advance as a map or an arithmetic expression, and depending on changes in the engine speed Ne, drive current Ia, solenoid valve applied voltage Va, etc. Since an appropriate dither frequency is determined, it is possible to perform dither driving that achieves both hysteresis reduction and sliding wear reduction according to the driving status of the solenoid valve, improving the reliability of the solenoid valve operation. As a result, the durability is improved by reducing the wear of the sliding part, and as a result, the reliability of the entire device is improved, thereby producing a V effect.
  • the operation of the entire vehicle can be improved along with more stable operation of the engine. Reliability can be improved.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of an accumulator fuel injection control device to which a solenoid valve control method according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an overall procedure of calculation processing of control data used for drive control of an electromagnetic valve executed by a control unit constituting the pressure accumulating fuel injection device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a procedure in a first example of a dither frequency calculation process.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a procedure in a second example of a dither frequency calculation process.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure in a third example of dither frequency calculation processing.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of a map showing the relationship of the dither frequency to the solenoid valve applied voltage used for setting the dither frequency in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of a map showing the relationship of the dither frequency to the drive current used for setting the dither frequency in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of a map showing the relationship of the dither frequency to the engine speed used for setting the dither frequency in the embodiment of the present invention.
  • This accumulator type fuel injection control device S includes a common rail 1 for accumulating high-pressure fuel, a high-pressure pump assembly 2 for supplying high-pressure fuel to the common rail 1, and high-pressure fuel accumulated in the common rail 1 for N-cylinder diesel.
  • the high-pressure pump assembly 2 is an assembly of a high-pressure pump body 2A driven by a diesel engine 5, a fuel metering unit 2B, and an inlet'outlet valve 2C! .
  • Fuel from the fuel tank 7 is supplied to the fuel metering unit 2B by a feed pump 8.
  • the pressure is adjusted so that the fuel supplied from the feed pump 8 becomes the fuel pressure required by the diesel engine 5, and is sent to the inlet'outlet valve 2C. Yes.
  • the inlet / outlet valve 2C supplies the fuel sent from the fuel metering unit 2B to the plunger chamber (not shown) of the high-pressure pump assembly 2, and the fuel pressurized to high pressure in the plunger chamber is supplied to the fuel meter. It is supplied to the common rail 1 so that it does not flow backward to the ring unit 2B.
  • the fuel pressure in the fuel metering unit 2B is adjusted by opening / closing control of the electromagnetic valve 11 provided in the fuel metering unit 2B.
  • the solenoid valve 11 is configured so that the fuel pressure in the common rail 1 is controlled to be opened and closed by the control unit 4 so that the fuel pressure in the common rail 1 becomes a pressure corresponding to the required injection amount at that time of the internal combustion engine.
  • so-called dither drive control is performed during the opening / closing control as will be described later.
  • the opening / closing control of the electromagnetic valve 11 is performed, for example, by changing the duty ratio of the pulse signal applied to the electromagnetic valve 11 as is well known.
  • a solenoid valve 11 and the configuration of the high-pressure pump assembly 2 are known per se, and a detailed description thereof will be omitted here.
  • the control unit 4 has a rotation signal corresponding to the actual pressure signal PA from the pressure sensor 9 that detects the actual fuel pressure in the common rail 1 and the rotation speed Ne of the diesel engine 10 detected by a rotation sensor (not shown). N and the amount of operation of the accelerator pedal (not shown) (accelerator opening Acc) are input as input signals. Then, the control unit 4 executes various control programs stored in advance and performs various operation controls based on the input signals as described above. Such a control unit 4 is preferably configured around a known and well-known microcomputer.
  • each of the fuel injection valves 3-1 to 3 -N has an electromagnetic valve for injection control (not shown) and is controlled to be opened and closed independently by a control signal output from the control unit 4.
  • the high-pressure fuel is injected into the corresponding cylinder by a predetermined amount at a required timing.
  • FIG. 2 shows a main flow chart showing a procedure of arithmetic processing such as control data necessary for drive control of the solenoid valve 11 among a plurality of control programs executed by the control unit 4.
  • step S in FIG. 2). 100 When control by the control unit 4 is started, information such as the engine speed Ne and the accelerator opening Acc required for controlling the operation of the solenoid valve 11 is first input (step S in FIG. 2). 100).
  • the target injection amount Q to each of the cylinders 6-1 to 6-N and the target common rail pressure P required for the common rail 1 at that time are the predetermined calculation formula for calculating the target injection amount, the target common rail pressure They are calculated and calculated according to predetermined calculation formulas for calculation (see step S 200 in FIG. 2).
  • the target injection timing IT is calculated and calculated by a predetermined arithmetic expression for calculating the target injection timing based on data such as the engine speed Ne and the accelerator opening Acc (step S in FIG. 2). 300).
  • step S400 the pumping amount of the high-pressure pump is calculated and calculated by a predetermined calculation formula for that purpose (see step S400 in FIG. 2).
  • the “high pressure pump” in step S400 is the high pressure pump. Means assembly 2.
  • the opening degree of the electromagnetic valve 11 is calculated and calculated by a predetermined arithmetic expression for calculating the valve opening degree based on the previously determined pumping amount of the high pressure pump (step of FIG. 2). (See S500).
  • the dither frequency Fd together with the solenoid valve drive current Im to be energized to the solenoid valve 11 with respect to the solenoid valve opening calculated in step S500 is determined according to a predetermined calculation formula and map (details will be described later). Is calculated and calculated (see step S600 in FIG. 2). In other words, in the embodiment of the present invention, when the solenoid valve 11 is energized and driven, dither driving is performed to give a small amplitude vibration to the energized current.
  • the dither frequency which is the wave number, is calculated as described later.
  • the injector energization period ET that is, the energization period of the fuel injection valves 3-1 to 3-? ⁇ Is calculated and calculated by a predetermined arithmetic expression for this purpose, and the operation control by the control unit is performed. Therefore, the calculation process of various control data required for this is completed. Note that after the completion of the calculation process of the control data, various operation controls based on the calculated control data are executed in a main routine (not shown).
  • the engine speed Ne is inputted (see step S602 in FIG. 3).
  • the input of the engine speed Ne is read in step S100 first, and the data stored in a predetermined storage area (not shown) in the control unit 4 is taken into this subroutine process. In addition, either of them may be newly read into the control unit 4.
  • the drive current la is input (see step S604 in FIG. 3).
  • the drive current la is the current that actually flows through the solenoid valve 11, and for example, the drive circuit (not shown) force of the solenoid valve 11 provided in the control unit 4 is also fed back! /, The
  • the actual applied voltage to the solenoid valve 11, that is, the solenoid valve applied voltage Va is input (see step S606 in FIG. 3).
  • the input of the solenoid valve applied voltage Va is also fed back from the drive circuit (not shown) of the solenoid valve 43 as in the case of the drive current ia.
  • the dither frequency based on the solenoid valve applied voltage Va is obtained by map calculation. (See step S608 in Fig. 3).
  • an appropriate dither frequency for various values of the solenoid valve applied voltage Va at a certain engine speed Ne Kl.
  • the relationship is mapped or calculated using the drive current la as a parameter.
  • the map shown in FIG. 6 will be referred to as the basic map in the first example, and the dither frequency obtained from this basic map will be referred to as “dither basic frequency F01” for convenience.
  • the appropriate dither frequency for various values of the solenoid valve applied voltage Va differs depending on differences in individual characteristics of the solenoid valve 11, differences in the characteristics of the entire device, etc. Since it is not determined, it is preferable that it is determined based on simulation, actual measurement data, or the like.
  • the dither frequency in the embodiment of the present invention is different from the conventional case, and is not only the viewpoint power for reducing the hysteresis of the solenoid valve 11 but also the value described above as a value suitable for reducing the wear of the appropriate sliding portion at the same time as the selected value. In this way, the frequency selected by simulation or the like is determined by mapping or an arithmetic expression. This also applies to other examples shown in FIG.
  • the dither frequency gradually increases as the solenoid valve applied voltage Va increases, and the rate of the increase. Increases as the drive current la increases.
  • step S602A, step S604A, and step S606A correspond to the processing of step S602, step S604, and step S606 in FIG. 2, respectively, and are basically the same. Since it is the processing content, the explanation here will be omitted.
  • step S608A a dither frequency based on the drive current la is obtained from the engine speed Ne, the drive current Ia, and the solenoid valve applied voltage Va input by the processes in steps S602A to S606A by map calculation. (Refer to step S608 in Fig. 3).
  • the relational force of the appropriate dither frequency for various values of the drive current la The control unit 4 stores the mapping or calculation formula using the voltage Va as a parameter.
  • the map shown in FIG. 7 is the basic map in this second example, and the dither frequency obtained from this basic map is referred to as “dither basic frequency F02” for convenience.
  • the appropriate dither frequency for various values of the drive current la differs depending on the differences in the individual characteristics of the solenoid valve 11, the differences in the characteristics of the entire device, and the like. Therefore, it is preferable that the value is determined based on simulation, actual measurement data, or the like.
  • the map example showing the correlation between the driving current la and the dither frequency shown in FIG. 7 includes a singular point in the change of the dither frequency with respect to the driving current la.
  • the dither frequency with respect to the drive current la basically increases gradually as the drive current la increases, and the rate of increase increases as the drive current la increases.
  • the electromagnetic valve 11 may be in a state showing a so-called negative resistance.
  • the relationship between the drive current la and the dither frequency in such a state is also included in the map, and is a portion indicated by reference numeral in FIG.
  • a correlation map similar to that in Fig. 7 is obtained for a plurality of engine speeds Ne by simulation as described above and stored in control unit 4. Is preferred. If the map engine cannot directly determine, that is, if there is no map of the corresponding engine speed Ne, or if the corresponding drive current la is not in the map, V, so-called interpolation calculation is performed. You can ask for it!
  • step S602B, step S604B, and step S606B correspond to the processing of step S602, step S604, and step S606 in FIG. 2, respectively, and are basically the same. Since it is the processing content, the explanation here will be omitted.
  • step 608B a dither frequency based on the engine speed Ne is obtained by map calculation from the engine speed Ne, the drive current Ia, and the solenoid valve applied voltage Va input by the processes in steps S602B to S606B. (Refer to step S608B in Fig. 5).
  • the map shown in FIG. 8 will be referred to as the basic map in the third example, and the dither frequency obtained from this basic map will be referred to as “dither basic frequency F03” for convenience.
  • the dither frequency gradually increases as the engine speed Ne increases, and the rate of increase is the target injection amount Q It becomes larger as becomes larger.
  • the correlation map similar to Fig. 8 is obtained for the plurality of solenoid valve applied voltages Va by simulation or the like as described above, and the control input 4 is obtained. It is preferable to remember. If the map force cannot be obtained directly, that is, if the map of the corresponding solenoid valve applied voltage Va is not present, or if the corresponding engine speed Ne is not in the map, V, so-called interpolation calculation is performed. You can ask for it!
  • the engine speed As described above, in the embodiment of the present invention, not only the hysteresis reduction in the solenoid valve 11 but also the dither frequency suitable for reducing the wear of the movable part of the solenoid valve 11 is the engine speed. As determined by the relationship between Ne, drive current Ia, and solenoid valve applied voltage Va, the engine rotation at that time can be determined using a map created based on the results of experiments, simulations, etc. It is determined for the number Ne, the drive current Ia, and the solenoid valve applied voltage Va.
  • the determination of the dither frequency is performed by one of the procedures described in FIGS. 3, 4, and 5 independently.
  • the present invention is not necessarily limited to such a form. That is, for example, the configuration shown in FIGS. 3, 4 and 5 may be switched and executed as necessary under predetermined conditions. Not limited to It may be a switch between two arbitrarily selected procedures.
  • the electromagnetic valve drive control method according to the present invention is suitable for driving an electromagnetic valve that requires control accuracy because it is intended to achieve both reduction of hysteresis operation and reduction of wear of movable parts in the electromagnetic valve, for example, Suitable for driving solenoid valves used in high-pressure pumps in accumulator fuel injection control systems.

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Abstract

 電磁制御弁のヒステリシス動作の低減と可動部分の摩耗の低減の双方を充分満足することのできるディザ周波数の設定を可能とする。  ディザ駆動が行われる電磁弁11のディザ周波数は、所定のマップから求められるようになっており、このマップは、あるエンジン回転数Ne=K1における電磁弁11の種々の印加電圧Vaに対するディザ周波数を定めるものであって、電磁弁11の駆動電流Iaをパラメータとして電磁弁11の種々の印加電圧Vaに対するディザ周波数が求められるよう構成されたものとなっている。

Description

明 細 書
電磁弁駆動制御方法
技術分野
[0001] 本発明は、電磁弁の駆動制御方法及び装置に係り、特に、電磁弁のヒステリシス低 減と摺動部の摩耗低減の両立を図った電磁弁の駆動制御方法及び装置に関する。 背景技術
[0002] 従来から各種の装置などにお!ヽて使用される電磁比例制御弁を構成する電磁コィ ルへの通電電流に、微少振幅の振動を与えるディザ駆動を施すことによってヒステリ シスの低減を行うことは既に良く知られて ヽるところである。
このように電磁制御弁の電磁コイルへの通電の際にディザ駆動を行うようにしたもの としては、例えば、電磁制御弁の制御目標に応じてディザ周波数を可変できるように した構成のものなどが種々提案されている (例えば、特許文献 1等参照)。
[0003] ところで、電磁制御弁におけるヒステリシスの低減のためディザ周波数は、より低い 方がより高い効果を期待できるが、電磁力によって摺動する部材の摩耗を低減する ためには駆動周波数が高い方がより大きな低減効果が期待できるという相反した要 求がある。したがって、ディザ周波数は、電磁制御弁の動作におけるヒステリシスの低 減を図る一方で、摩擦低減の効果を極力犠牲にすることがな 、適切な周波数を如何 に選択するかが重要である。
特許文献 1:特開平 11— 159652号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、電磁制御弁のヒステリシス動作の低 減と可動部分の摩耗の低減の双方を充分満足することのできる電磁制御弁の駆動 制御方法及びその装置を提供するものである。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明の第 1の形態によれば、電磁弁の通電駆動の際に、通電電流に微少振幅を 生じさせるディザ駆動を行う電磁弁駆動制御方法であって、 前記ディザ駆動におけるディザ周波数を、前記電磁弁の駆動状態に応じて、所定 のマップ又は演算式力 求めて設定し、
前記マップ又は演算式は、前記電磁弁のヒステリシス及び摺動部摩耗の低減に適 するディザ周波数を前記電磁弁の駆動状態に応じて予め取得したデータに基づい て構成されてなる電磁弁駆動制御方法が提供される。
本発明の第 2の形態によれば、車両の内燃機関へのコモンレール力もの高圧燃料 の供給を制御するための蓄圧式燃料噴射制御装置であって、
当該蓄圧式燃料噴射制御装置は、
前記コモンレールに高圧燃料を圧送する高圧ポンプに用いられる電磁弁をディザ 駆動するよう構成されてなり、当該ディザ駆動の際のディザ周波数を、前記電磁弁の 駆動状態に応じて、所定のマップ又は演算式から求めて設定し、
前記マップ又は演算式は、前記電磁弁のヒステリシス及び摺動部摩耗の低減に適 するディザ周波数を前記電磁弁の駆動状態に応じて予め取得したデータに基づい て構成されてなる蓄圧式燃料噴射制御装置が提供される。
発明の効果
本発明によれば、電磁弁のヒステリシス低減だけではなぐ併せて摺動部の摩耗低 減を図るのに適切なディザ周波数を、エンジン回転数 Ne、電磁弁の駆動電流 Ia、電 磁弁印加電圧 Vaなどとの関係から予め定めてマップ化、又は、演算式化し、その時 々のエンジン回転数 Ne、駆動電流 Ia、電磁弁印加電圧 Vaなどの変化に応じて、マ ップ又は演算式により最も適切なディザ周波数を決定するようにしたので、電磁弁の 駆動状況に応じてヒステリシス低減と摺動部の摩耗低減の両立を図ったディザ駆動 を行うことができ、電磁弁の動作の信頼性向上を図ることができると共に、摺動部の 摩耗低減による耐久性の向上が図られ、ひいては装置全体の信頼性が向上すると V、う効果を奏するものである。
特に、車両の内燃機関への燃料供給を行う装置、例えば、蓄圧式燃料噴射制御装 置などの高圧ポンプ内の電磁弁などに適用することによって、エンジンのより安定し た動作と共に、車両全体の信頼性の向上を図ることができる。
図面の簡単な説明 [0007] [図 1]本発明の実施の形態における電磁弁制御方法が適用される蓄圧式燃料噴射 制御装置の構成例を示す構成図である。
[図 2]図 1に示された蓄圧式燃料噴射装置を構成する制御ユニットによって実行され る電磁弁の駆動制御に用いられる制御データの算出処の全体的な手順を示すフロ 一チャートである。
[図 3]ディザ周波数の算出処理の第 1の例における手順を示すフローチャートである
[図 4]ディザ周波数の算出処理の第 2の例における手順を示すフローチャートである
[図 5]ディザ周波数の算出処理の第 3の例における手順を示すフローチャートである
[図 6]本発明の実施の形態におけるディザ周波数の設定に用いられる電磁弁印加電 圧に対するディザ周波数の関係を示すマップの一例を示す特性線図である。
[図 7]本発明の実施の形態におけるディザ周波数の設定に用いられる駆動電流に対 するディザ周波数の関係を示すマップの一例を示す特性線図である。
[図 8]本発明の実施の形態におけるディザ周波数の設定に用いられるエンジン回転 数に対するディザ周波数の関係を示すマップの一例を示す特性線図である。
符号の説明
[0008] 1· ··コモンレーノレ
2…高圧ポンプアッセンブリ
3— 1〜3— Ν· · ·燃料噴射制御弁
4…制御ユニット
5…ディーゼルエンジン
11…電磁弁
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の実施の形態について、図 1乃至図 8を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなぐ本発明の 趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。 最初に、本発明の実施の形態における電磁弁制御方法が適用される蓄圧式燃料 噴射制御装置の構成例について、図 1を参照しつつ説明する。
この蓄圧式燃料噴射制御装置 Sは、高圧燃料を蓄積するコモンレール 1と、このコ モンレール 1に高圧燃料を供給するための高圧ポンプアッセンブリ 2と、コモンレール 1に蓄積された高圧燃料を N気筒のディーゼルエンジン 5の各気筒 6— 1〜6— Nへ 噴射するための複数の燃料噴射弁 3— 1〜3—Nと、この蓄圧式燃料噴射制御装置 Sにおける制御動作を行うための制御ユニット 4とを主たる構成要素として構成された ものである。
[0010] 高圧ポンプアッセンブリ 2は、ディーゼルエンジン 5によって駆動される高圧ポンプ 本体 2Aと、フューエルメタリングユニット 2Bと、インレット'アウトレットバルブ 2Cとが一 体に組み立てられたものとなって!/、る。
フューエルメタリングユニット 2Bには、燃料タンク 7からの燃料がフィードポンプ 8に よって供給されるようになっている。そして、フューエルメタリングユニット 2Bにおいて は、フィードポンプ 8から供給された燃料がディーゼルエンジン 5が要求する燃料圧 力となるように圧力調節がなされ、インレット'アウトレットバルブ 2Cへ送出されるように なっている。
[0011] インレット'アウトレットバルブ 2Cは、フューエルメタリングユニット 2Bから送られた燃 料を高圧ポンプアッセンプリ 2のプランジャ室(図示せず)へ供給し、プランジャ室で 高圧にされた燃料をフューエルメタリングユニット 2Bに逆流することがないようにして コモンレール 1に供給するようになっている。ここで、フューエルメタリングユニット 2B における燃料圧力の調節は、フューエルメタリングユニット 2B内に設けられた電磁弁 11の開閉制御によって行われる。
[0012] 電磁弁 11は、コモンレール 1内の燃料圧力が内燃機関のそのときの要求噴射量に 応じた圧力となるように制御ユニット 4により開閉制御される構成となっているものであ る力 本発明の実施の形態においては、この開閉制御の際に後述するようにいわゆ るディザ駆動制御が行われるようになって 、る。
[0013] なお、電磁弁 11の開閉制御は、例えば、良く知られているように電磁弁 11に印加さ れるパルス信号のデューティ比が可変されることによって行われる。このような電磁弁 11及び高圧ポンプアッセンブリ 2の構成それ自体は公知であるので、ここでの詳細な 説明は省略することとする。
[0014] 制御ユニット 4は、コモンレール 1内の実際の燃料圧力を検出する圧力センサ 9から の実圧力信号 PAや、図示されない回転センサにより検出されたディーゼルエンジン 10の回転数 Neに応じた回転信号 Nや、アクセルペダル(図示せず)の操作量 (ァク セル開度 Acc)などが入力信号として入力される構成となっている。そして、制御ュ- ット 4は、予め内部に記憶された各種制御のためのプログラムを実行し、上述のような 入力信号を基に各種の動作制御を行う。このような制御ユニット 4は、公知'周知のい わゆるマイクロコンピュータを中心に構成されたものが好適である。
[0015] なお、燃料噴射弁 3— 1〜3— Nは、それぞれ図示されない噴射制御用の電磁弁を 有しており、制御ユニット 4から出力される制御信号によってそれぞれ独立して開閉 制御されて、対応する気筒内に高圧燃料が所要のタイミングで所定量だけ噴射され るよう構成されたものとなっている。
[0016] 図 2には、制御ユニット 4によって実行される複数の制御プログラムの中で、特に、 電磁弁 11の駆動制御に必要な制御データなどの演算処理の手順を示すメインフロ 一チャートが示されており、以下、同図を参照しつつ説明する。
制御ユニット 4による制御が開始されると、最初に、電磁弁 11の動作制御に必要と なるエンジン回転数 Ne、アクセル開度 Accなどの外部からの情報の入力が行われる (図 2のステップ S 100参照)。
次いで、各気筒 6— 1〜6— Nへの目標噴射量 Q及び、その際コモンレール 1に必 要とされる目標コモンレール圧 Pが、目標噴射量算出のための所定の演算式、目標 コモンレール圧算出のための所定の演算式によってそれぞれ演算、算出されることと なる(図 2のステップ S 200参照)。
[0017] 次に、目標噴射時期 ITがエンジン回転数 Neやアクセル開度 Accなどのデータに 基づいて目標噴射時期を算出するための所定の演算式により演算、算出される(図 2 のステップ S 300参照)。
次に、高圧ポンプの圧送量がそのための所定の演算式により演算、算出される(図 2のステップ S400参照)。なお、ステップ S400における「高圧ポンプ」は、高圧ポンプ アッセンプリ 2を意味する。
[0018] 次に、電磁弁 11の開度が、先に求められた高圧ポンプの圧送量を基に弁開度算 出のための所定の演算式により演算、算出される(図 2のステップ S500参照)。
次に、ステップ S500で算出された電磁弁開度に対して電磁弁 11へ通電されるベ き電磁弁駆動電流 Imと共にディザ周波数 Fdが、それぞれ所定の演算式やマップに より(詳細は後述)、演算、算出される(図 2のステップ S600参照)。すなわち、本発明 の実施の形態においては、電磁弁 11の通電駆動の際、その通電電流に微少振幅の 振動を与えるディザ駆動が施されるようになっており、そのディザ駆動制御の際の周 波数であるディザ周波数が後述するように算出されるものとなって 、る。
[0019] そして、最後に、インジェクタ通電期間 ET、すなわち、燃料噴射弁3— 1〜3—?^へ の通電期間がそのための所定の演算式により演算、算出され、制御ユニットによる動 作制御のために必要とされる種々の制御データの算出処理が終了されることとなる。 なお、この制御データの算出処理終了後は、図示されないメインルーチンにおいて、 算出された制御データに基づく種々の動作制御が実行されるようになっている。
[0020] 次に、ディザ周波数 Fdの算出処理のより具体的な手順の第 1の例について、図 3 及び図 6を参照しつつ説明する。
処理が開始されると、まず、エンジン回転数 Neの入力が行われる(図 3のステップ S 602参照)。このエンジン回転数 Neの入力は、先にステップ S 100で読み込まれ、制 御ユニット 4内の所定の記憶領域(図示せず)に記憶されているデータをこのサブル 一チン処理へ取り込むようにしても、また、新たに制御ユニット 4に読み込むようにして も、いずれでもよい。
[0021] 次!、で、駆動電流 laの入力が行われる(図 3のステップ S604参照)。ここで、駆動 電流 laは、電磁弁 11に実際に流れる電流であり、例えば、制御ユニット 4に設けられ た電磁弁 11の駆動回路(図示せず)力もフィードバックされるようになって!/、る。
次に、電磁弁 11への実際の印加電圧、すなわち、電磁弁印加電圧 Vaの入力が行 われる(図 3のステップ S606参照)。この電磁弁印加電圧 Vaの入力も、先の駆動電 流 iaの場合と同様、電磁弁 43の駆動回路(図示せず)カゝらフィードバックされるように なっているものである。 [0022] そして、上述のようにして入力されたエンジン回転数 Ne、駆動電流 Ia、電磁弁印加 電圧 Vaを用いて、電磁弁印加電圧 Vaに基づ 、たディザ周波数がマップ演算により 求められることとなる(図 3のステップ S608参照)。
すなわち、このディザ周波数の算出処理の第 1の例においては、図 6に一例が示さ れたように、あるエンジン回転数 Ne=Klにおいて、電磁弁印加電圧 Vaの種々の値 に対する適切なディザ周波数の関係が、駆動電流 laをパラメータとしてマップィ匕又は 演算式ィ匕されたものが制御ユニット 4に記憶されている。なお、便宜上、図 6に示され たマップをこの第 1の例における基本マップとし、この基本マップから求められるディ ザ周波数を便宜的に"ディザ基本周波数 F01"と称することとする。
[0023] 電磁弁印加電圧 Vaの種々の値に対して如何なるディザ周波数が適切であるかは、 電磁弁 11の個々の特性の差や、装置全体の特性の差等によって異なるもので一義 的に定められるものではないので、シュミレーシヨンや実測データ等に基づいて定め られるのが好適である。本発明の実施の形態におけるディザ周波数は、従来と異なり 、単に電磁弁 11のヒステリシス低減の観点力 選択された値ではなぐ同時に適度な 摺動部の摩耗低減も図るに適した値として、上述のようにシュミレーシヨン等によって 選択された周波数がマップ化、又は、演算式により求められるものとなっている。なお 、この点については、図 4以下の他の例においても同様である。
[0024] この図 6に示された電磁弁印加電圧 Vaとディザ周波数との相関関係を表すマップ 例によれば、ディザ周波数は電磁弁印加電圧 Vaの上昇と共に徐々に増し、その増 加の割合は、駆動電流 laが大きくなるに従いより大きくなるものとなっている。
[0025] なお、図 6には、あるエンジン回転数 Ne=Klにおける駆動電流 laをパラメータとし た電磁弁印加電圧 Vaとディザ周波数との相関関係を示すマップの例が示されている が、複数のエンジン回転数 Neについて同様な相関関係マップを先に述べたようにシ ユミレーシヨン等により求めて制御ユニット 4に記憶するのが好ましい。そして、マップ 力 直接求められない場合、すなわち、対応するエンジン回転数 Neのマップが無い 場合や、対応する駆動電流 laがマップに無い場合などには、いわゆる補間演算によ り求めるようにしてもよい。なお、補間演算自体は、数値処理などにおいて良く知られ た手法であるのでここでの詳細な説明は省略することとする。 [0026] また、上述のマップを記憶するのではなぐマップを演算式ィ匕したものを記憶するよ うにし、入力されたエンジン回転数 Ne、駆動電流 la及び電磁弁印加電圧 Vaを演算 式に代入し、ディザ周波数を算出するようにしてもょ ヽ。
[0027] 次に、ディザ周波数 Fdの算出処理の手順の第 2の例について、図 4及び図 7を参 照しつつ説明する。
まず、この第 2の算出処理例において、ステップ S602A、ステップ S604A及びステ ップ S606Aは、それぞれ先の図 2におけるステップ S602、ステップ S604及びステツ プ S606の各処理に対応し、基本的に同一の処理内容であるので、ここでの再度の 説明は省略することとする。
[0028] ステップ S608Aにおいては、ステップ S602A〜ステップ S606Aの各処理によって 入力されたエンジン回転数 Ne、駆動電流 Ia、電磁弁印加電圧 Vaから駆動電流 laに 基づいたディザ周波数がマップ演算により求められることとなる(図 3のステップ S608 参照)。
すなわち、この第 2の例においては、図 7に一例が示されたように、あるエンジン回 転数 Ne=Klにおいて、駆動電流 laの種々の値に対する適切なディザ周波数の関 係力 電磁弁印加電圧 Vaをパラメータとしてマップ化又は演算式ィ匕されたものが制 御ユニット 4に記憶されている。なお、便宜上、図 7に示されたマップをこの第 2の例に おける基本マップとし、この基本マップから求められるディザ周波数を便宜的に"ディ ザ基本周波数 F02"と称することとする。
[0029] 駆動電流 laの種々の値に対して如何なるディザ周波数が適切であるかは、電磁弁 11の個々の特性の差や、装置全体の特性の差等によって異なるもので一義的に定 められるものではな 、ので、シュミレーシヨンや実測データ等に基づ 、て定められる のが好適である。
この図 7に示された駆動電流 laとディザ周波数との相関関係を表すマップ例は、駆 動電流 laに対するディザ周波数の変化における特異点を含んだものとなっている。
[0030] すなわち、駆動電流 laに対するディザ周波数は、基本的には駆動電流 laの上昇と 共に漸増し、その増加の割合は、駆動電流 laが大きくなるに従いより大きくなるものと なっている。 ところで、電磁弁 11は、その駆動状態によっては、いわゆる負性抵抗を示すような 状態となることがある。本発明の実施の形態においては、そのような状態における駆 動電流 laとディザ周波数との関係もマップに包含されており、図 7においては符号ィ に示された部分となって 、る。
[0031] この図 7において符号ィが付された部分における駆動電流 laとディザ周波数の変 化特性は、その特性線がその前後に比して特性線の上側に凸となるような変化を示 すものとなっている。換言すれば、符号ィで示された付近では、駆動電流 laの増加に 伴いディザ周波数がそれ以前に比して急激に大きくなるが、ある駆動電流 laを過ぎる とディザ周波数は急激に減少するような変化を示すものとなっている。
[0032] なお、図 6でも述べたと同様、複数のエンジン回転数 Neについて図 7と同様な相関 関係マップを先に述べたようにシユミレーション等により求めて制御ュ-ット 4に記憶 するのが好ましい。そして、マップカゝら直接求められない場合、すなわち、対応するェ ンジン回転数 Neのマップが無 、場合や、対応する駆動電流 laがマップに無 、場合 などには、 V、わゆる補間演算により求めるようにしてもよ!、。
[0033] また、上述のマップを記憶するのではなぐマップを演算式ィ匕したものを記憶するよ うにし、入力されたエンジン回転数 Ne、駆動電流 la及び電磁弁印加電圧 Vaをその 演算式に代入し、ディザ周波数を算出するようにしてもょ 、。
[0034] 次に、ディザ周波数 Fdの算出処理の手順の第 3の例について、図 5及び図 8を参 照しつつ説明する。
まず、この第 3の算出処理例において、ステップ S602B、ステップ S604B及びステ ップ S606Bは、それぞれ先の図 2におけるステップ S602、ステップ S604及びステツ プ S606の各処理に対応し、基本的に同一の処理内容であるので、ここでの再度の 説明は省略することとする。
[0035] ステップ 608Bにおいては、ステップ S602B〜ステップ S606Bの各処理によって入 力されたエンジン回転数 Ne、駆動電流 Ia、電磁弁印加電圧 Vaからエンジン回転数 Neに基づいたディザ周波数がマップ演算により求められることとなる(図 5のステップ S608B参照)。
すなわち、この第 3の例においては、図 8に一例が示されたように、ある電磁弁印加 電圧 Va = Clにおいて、エンジン回転数 Neの種々の値に対する適切なディザ周波 数の関係が、目標噴射量 Qをパラメータとしてマップ化又は演算式化されたものが制 御ユニット 4に記憶されている。なお、便宜上、図 8に示されたマップをこの第 3の例に おける基本マップとし、この基本マップから求められるディザ周波数を便宜的に"ディ ザ基本周波数 F03 "と称することとする。
[0036] エンジン回転数 Neの種々の値に対して如何なるディザ周波数が適切であるかは、 電磁弁 11の個々の特性の差や、装置全体の特性の差等によって異なるもので一義 的に定められるものではないので、シュミレーシヨンや実測データ等に基づいて定め られるのが好適である。
この図 8に示されたエンジン回転数 Neとディザ周波数との相関関係を表すマップ 例によれば、ディザ周波数はエンジン回転数 Neの上昇と共に徐々に増し、その増加 の割合は、目標噴射量 Qが大きくなるに従いより大きくなるものとなっている。
[0037] なお、図 6でも述べたと同様、複数の電磁弁印加電圧 Vaについて図 8と同様な相 関関係マップを先に述べたようにシユミレーション等により求めて制御ュ-ット 4に記 憶するのが好ましい。そして、マップ力も直接求められない場合、すなわち、対応する 電磁弁印加電圧 Vaのマップが無 ヽ場合や、対応するエンジン回転数 Neがマップに 無 、場合などには、 V、わゆる補間演算により求めるようにしてもよ!、。
[0038] このように、本発明の実施の形態においては、電磁弁 11におけるヒステリシス低減 だけではなぐ併せて電磁弁 11の可動部分の摩耗低減を図るのに適切なディザ周 波数が、エンジン回転数 Neや駆動電流 Ia、また、電磁弁印加電圧 Vaとの関係で定 まるように、予め実験ゃシユミレーシヨン等の結果に基づいて作成されたマップ、又は 、演算式を用いて、その時々のエンジン回転数 Neや駆動電流 Ia、また、電磁弁印加 電圧 Vaに対して決定されるようになって 、る。
[0039] なお、本発明の実施の形態においては、ディザ周波数の決定は、図 3、図 4及び図 5にお 、てそれぞれ説明した手順の 、ずれか一つが単独で実行されるものであると して説明をしたが、必ずしもそのような形態に限定される必要はない。すなわち、例え ば、所定の条件の下、図 3、図 4及び図 5に示された手順を必要に応じて切り替えて 実行するような構成としてもよぐまた、その際、 3つの手順を切り換えることに限らず、 任意に選択した 2つの手順の切り換えであってもよい。
産業上の利用可能性
本発明に係る電磁弁駆動制御方法は、電磁弁におけるヒステリシス動作の低減と 可動部分の摩耗の低減の両立を図るようにしたので、制御精度が必要とされる電磁 弁の駆動に適し、例えば、蓄圧式燃料噴射制御装置における高圧ポンプに用いられ る電磁弁の駆動に適して ヽる。

Claims

請求の範囲
[1] 電磁弁の通電駆動の際に、通電電流に微少振幅を生じさせるディザ駆動を行う電 磁弁駆動制御方法であって、
前記ディザ駆動におけるディザ周波数を、前記電磁弁の駆動状態に応じて、所定 のマップ又は演算式力 求めて設定し、
前記マップ又は演算式は、前記電磁弁のヒステリシス及び摺動部摩耗の低減に適 するディザ周波数を前記電磁弁の駆動状態に応じて予め取得したデータに基づい て構成されたものであることを特徴とする電磁弁駆動制御方法。
[2] 電磁弁は、内燃機関への燃料噴射を制御する蓄圧式燃料噴射制御装置を構成す る高圧ポンプに用いられ、その開閉成によって当該高圧ポンプからの送出される高 圧燃料の流量を制御するものであって、
電磁弁の駆動状態は、少なくとも内燃機関の回転数、前記電磁弁の駆動電流、前 記電磁弁の印加電圧を指標とすることを特徴とする請求項 1記載の電磁弁駆動制御 方法。
[3] マップ又は演算式は、所定のエンジン回転数における電磁弁の種々の印加電圧 に対するディザ周波数を定めるものであって、電磁弁の駆動電流をパラメータとして 電磁弁の種々の印加電圧に対するディザ周波数が求められるよう構成されてなること を特徴とする請求項 2記載の電磁弁駆動制御方法。
[4] マップ又は演算式は、所定のエンジン回転数における電磁弁の種々の駆動電流に 対するディザ周波数を定めるものであって、電磁弁の印加電圧をパラメータとして電 磁弁の種々の駆動電流に対するディザ周波数が求められるよう構成されてなることを 特徴とする請求項 2記載の電磁弁駆動制御方法。
[5] マップ又は演算式は、電磁弁の所定の印加電圧における種々のエンジン回転数に 対するディザ周波数を定めるものであって、目標噴射量をパラメータとして種々のェ ンジン回転数に対するディザ周波数が求められるよう構成されてなることを特徴とす る請求項 2記載の電磁弁駆動制御方法。
[6] マップ又は演算式は、種類の異なるものが複数設けられ、条件によって選択的に用 いられることを特徴とする請求項 2記載の電磁弁駆動制御方法。
[7] 種類の異なる複数のマップ又は演算式には、請求項 3及び請求項 4記載のマップ 又は演算式を含むことを特徴とする請求項 6記載の電磁弁駆動制御方法。
[8] 種類の異なる複数のマップ又は演算式には、請求項 3及び請求項 5記載のマップ 又は演算式を含むことを特徴とする請求項 6記載の電磁弁駆動制御方法。
[9] 種類の異なる複数のマップ又は演算式には、請求項 4記載及び請求項 5記載のマ ップ又は演算式を含むことを特徴とする請求項 6記載の電磁弁駆動制御方法。
[10] 種類の異なる複数のマップ又は演算式には、請求項 3、請求項 4び請求項 5記載の マップ又は演算式を含むことを特徴とする請求項 6記載の電磁弁駆動制御方法。
[11] 車両の内燃機関へのコモンレールからの高圧燃料の供給を制御するための蓄圧 式燃料噴射制御装置であって、
当該蓄圧式燃料噴射制御装置は、
前記コモンレールに高圧燃料を圧送する高圧ポンプに用いられる電磁弁をディザ 駆動するよう構成されてなり、当該ディザ駆動の際のディザ周波数を、前記電磁弁の 駆動状態に応じて、所定のマップ又は演算式から求めて設定し、
前記マップ又は演算式は、前記電磁弁のヒステリシス及び摺動部摩耗の低減に適 するディザ周波数を前記電磁弁の駆動状態に応じて予め取得したデータに基づい て構成されたものであることを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置。
[12] 電磁弁の駆動状態は、少なくとも内燃機関の回転数、前記電磁弁の駆動電流、前 記電磁弁の印加電圧を指標とすることを特徴とする請求項 11記載の蓄圧式燃料噴 射制御装置。
[13] マップ又は演算式は、所定のエンジン回転数における電磁弁の種々の印加電圧に 対するディザ周波数を定めるものであって、電磁弁の駆動電流をパラメータとして電 磁弁の種々の印加電圧に対するディザ周波数が求められるよう構成されてなることを 特徴とする請求項 12記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
[14] マップ又は演算式は、所定のエンジン回転数における電磁弁の種々の駆動電流に 対するディザ周波数を定めるものであって、電磁弁の印加電圧をパラメータとして電 磁弁の種々の駆動電流に対するディザ周波数が求められるよう構成されてなることを 特徴とする請求項 12記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。 マップ又は演算式は、電磁弁の所定の印加電圧における種々のエンジン回転数に 対するディザ周波数を定めるものであって、目標噴射量をパラメータとして種々のェ ンジン回転数に対するディザ周波数が求められるよう構成されてなることを特徴とす る請求項 12記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
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