JP2005023811A - 燃料噴射弁の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オープンループの電流制御により燃料噴射弁を開閉動作させて燃料をエンジンに供給するシステムにおいて、デューテイサイクルが変化しても燃料噴射弁を適正且つ安定よく開閉動作させる。
【解決手段】パルス信号の或る周期でのオン時間Ｆ１における燃料噴射弁可動部分の吸引時間Ｓ１、保持時間Ｈ１とコイルの電流値Ａ１を設定しておき、パルス信号のオフ時間がＴ１からＴ２に短かく或いはＴ１からＴ３に長くなったとき、それに応じて吸引時間、保持時間をＳ１からＳ２、Ｈ１からＨ２にそれぞれ短かく、或いはＳ１からＳ３，Ｈ１からＨ３にそれぞれ長くして常に設定電流値Ａ１の電流がコイルに流れるようにする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオープンループの電流制御によって開閉動作される燃料噴射弁により燃料をエンジンに供給するシステムにおける燃料噴射弁の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁により液体燃料であるガソリンをエンジンに供給することは周知であり、図１（Ａ）に示したように燃料容器（燃料タンク）１のガソリンを燃料ポンプ２で加圧して供給管路３に送出し、余剰燃料を燃料容器１に戻す戻し管路５に設置した圧力調整器６により所定圧力に調整して燃料噴射弁４から吸気マニホルド７に噴射することによりエンジン８に供給する。一方、例えば特開平６−１７７０９号公報に記載されているようにＬＰＧを所定正圧の気化ガスとしてエンジンに供給することも知られており、図１（Ｂ）に示したように燃料容器（ボンベ）１のＬＰＧを自身の圧力で供給管路３に送出し、圧力調整器１０で所定正圧の気化ガスとして燃料噴射弁４から吸気マニホルド７に噴射することによりエンジン８に供給する。
【０００３】
燃料噴射弁４はエンジン８の運転状態に応じて電子式制御装置９が出力する駆動信号によって開閉動作させられるが、その場合に燃料噴射弁４のアクチュエータであるソレノイドのコイルに流れる電流値を常に一定とするように制御する必要がある。そのために、コイルに流れる電流を検出し予め設定した電流値と比較して設定電流値の電流がコイルに供給されるように電流制御するか、または製品に対して行う試験の際に測定して得た制御値をセットして常にセットされた値の電流がコイルに供給させるように電流制御している。
【０００４】
前者の電流制御は電流値の検出および比較、比較結果に基くコイル供給電流の制御を行なうフィードバック方式であるので、電流値を常に一定にするという目的を達成することができるが、電流値検出機能、電流値比較機能、電流制御機能が必要であるのでシステムが著しく複数且つ高価なものとなっている。これに対して、後者の電流制御は検出や比較を行なわないオープンループ方式であり、燃料噴射弁を開閉動作するための電流制御システムを簡単且つ安価に構築することができる。
【０００５】
ここで、オープンループの電流制御により燃料噴射弁を開閉動作させるシステムにおいては、駆動信号即ちパルス信号のオン時間である燃料噴射弁可動部分の吸引時間と保持時間とにおける電流値を、前述の試験の際にパルス信号を或る周期としたときにおける適正値を求めることにより決定し、この決定電流値を制御値として電子式制御装置に設定しておき、設定した制御値の電流がコイルに供給されるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記のようにして設定した制御値となるように電流制御を行なうオープンループのシステムにおいては、実際に流れている電流値を知ることができないばかりか、実際の電流値が制御値と異なっていてもこれを補正することができない。このため、図３（Ａ）に示すオン時間Ｆ１とオフ時間Ｔ１とからなる周期において制御値を設定した場合、例えばオン時間が同一であってオフ時間が短かくなった（Ｃ）に示すオン時間Ｆ１とオフ時間Ｔ２とからなる周期に変化したとき、オフサージの影響を強く受けて（Ａ）において（Ｂ）に示す電流値Ａ１であった電流が、（Ｃ）においては（Ｄ）に示すようにＡ１よりも大きい電流値Ａ２の電流がコイルに流れる。このため、燃料噴射弁の温度が上昇して最悪の場合は焼損するという危険があり、また吸引力が増大するので可動部分の早期劣化を招くという心配がある。
【０００７】
これらの対応として、電流の増加に対しては駆動回路の部品を大きい電流値に適合するように選定する必要があり、燃料噴射弁については高耐熱性・高強度の部品を使用する必要があるので、製造価格を押し上げるばかりか、駆動回路についてはその発熱対策も考慮しなければならない。 別の対応として、電子式制御装置に設定する電流値を小さくし、図３（Ｃ）に示したように短かいオフ時間Ｔ２のときの電流値Ａ２が小さい値にとどまるようにすることが考えられるが、（Ａ）に示した長いオフ時間Ｔ１のときの電流値Ａ１が更に小さくなって燃料噴射弁の開弁が遅れたり或いは開弁ができなくなり、燃料流量が狂ってエンジン運転性を損なうという問題を生じる。
【０００８】
本発明はオープンループの電流制御により燃料噴射弁を開閉動作させて燃料を噴射させエンジンに供給するシステムがもっている、パルス信号のデューティサイクルが変化したとき燃料噴射弁や駆動回路に悪影響を与えたりするか、或いは燃料噴射弁の動作を不完全にしたりする、という前述の課題を解決するためになされたものであって、パルス信号の周期にかかわらずデューティサイクルが変化したとき、常に一定電流値の電流をコイルに供給して燃料噴射弁に適正な開閉動作を行なわせることができる制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は燃料噴射弁を開閉動作させるパルス信号のオフ時間が変化したとき、燃料噴射弁のコイルを流れる電流の電流値を常に一定とするように、変化したオフ時間に応じてオン時間における燃料噴射弁の可動部分の吸引時間と保持時間とを変更するものとした。
【００１０】
或いは、燃料噴射弁を開閉動作させるパルス信号の或る周期でのオン時間における燃料噴射弁の可動部分の吸引時間と保持時間およびコイルを流れる電流の電流値を設定しておき、パルス信号のオフ時間が或る周期でのオフ時間よりも短かくなったときは短かくなったオフ時間に応じて可動部分の吸引時間・保持時間を設定吸引時間・保持時間よりも短かい時間に変更し、パルス信号のオフ時間が或る周期でのオフ時間よりも長くなったときは長くなったオフ時間に応じて吸引時間・保持時間を設定吸引時間・保持時間よりも長い時間に変更して常に設定電流値の電流がコイルを流れるようにした。
【００１１】
或いはまた、燃料噴射弁を開閉動作させるパルス信号のデューティサイクルが最小のときのオン時間における燃料噴射弁の可動部分の吸引時間と保持時間およびコイルを流れる電流の電流値を設定しておき、それよりパルス信号のオフ時間が短くなるに従って吸引時間・保持時間を設定吸引時間・保持時間よりも短い時間に変更して設定電流値の電流がコイルを流れるようにした。
【００１２】
更に或いは、燃料噴射弁を開閉動作させるパルス信号のデューティサイクルが最大のときのオン時間における燃料噴射弁の吸引時間と保持時間およびコイルを流れる電流の電流値を設定しておき、それよりパルス信号のオフ時間が長くなるに従って吸引時間・保持時間を設定吸引時間・保持時間よりも長い時間に変更して設定電流値の電流がコイルを流れるようにした。
【００１３】
パルス信号は電子式制御装置が出力するのでその周期とデューティサイクルは常に認識される。従って、一般にダイナミックレンジ内で開閉動作する燃料噴射弁について、或る周期での或るデューティサイクルにおける吸引時間・保持時間と電流値とを設定してそれよりオフ時間が短くなる方および長くなる方の変化に対して吸引時間・保持時間をそれぞれ複数段階で短い時間および長い時間に順次変更すること、最小デューティサイクルまたは最大デューティサイクルにおける吸引時間・保持時間と電流値とを設定してオフ時間が長くまたは短くなるに従って吸引時間・保持時間を複数段階で短い時間または長い時間に変更することが適確に行なわれ、その結果コイルを流れる電流をより安定よく設定電流値に維持することができる。
【００１４】
このことは、製品に対して行なう試験の際に複数段階、望ましくは多数段階でオフ時間に対する制御定数を設定しマップ化しておき、この制御定数に基いて吸引時間・保持時間を変更することによって容易に実施することができる。
【００１５】
そして、このように燃料噴射弁の可動部分を閉弁位置から開弁位置に吸引移動する吸引電流および可動部分を開弁位置に保持する保持電流としてコイルに通電される電流をパルス信号の周期にかかわらずオフ時間が変化しても常に同一とすることにより、燃料噴射弁に適正な開閉動作を安定よく行なわせることができるものである。殊に、オフ時間が短かくなったとき燃料噴射弁のオフサージの影響で電流値が大きくなる、という現象が吸引時間、保持時間を短かくして設定電流値にとどめることによって防止され、燃料噴射弁の焼損や早期劣化、駆動回路への過負荷という問題が解消されるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図２を参照して本発明の実施の形態を説明すると、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射弁を開閉動作するパルス信号について、或る周期における標準的なデューテイサイクルを選択する。本実施の形態では５０％としており、そのときのオン時間Ｆ１とオフ時間Ｔ１におけるオン時間Ｆ１について燃料噴射弁４の可動部分の吸引時間Ｓ１と保持時間Ｈ１、およびコイルに供給される電流の電流値Ａ１を選定する。 これらの吸引時間Ｓ１、保持時間Ｈ１、電流値Ａ１は燃料噴射弁４を選択したデューテイサイクルで適確に且つ安定よく開閉動作させるように選定されるものであり、電子式制御装置に予め入力設定しておく。図２の（Ａ−１），（Ａ−２），（Ａ−３）は前記のパルス信号、吸引時間と保持時間、電流をそれぞれ示す波形図である。
【００１７】
エンジン運転状態によってパルス信号が同一周期であるが、（Ｂ−１）のようにオン時間がＦ１からＦ２へと長くなり、オフ時間がＴ１からＴ２へと短くなったときは、（Ｂ−２）のように吸引時間をＳ１からＳ２，保持時間をＨ１からＨ２へとそれぞれ短い方に変更し、電流値が（Ｂ−３）に示すように設定電流値Ａ１と同一であるようにする。また、パルス信号が同一周期であるが、（Ｃ−１）のようにオン時間がＦ１からＦ３へと短くなり、オフ時間がＴ１からＴ３へと長くなったときは、（Ｃ−２）のように吸引時間をＳ１からＳ３，保持時間をＨ１からＨ３へとそれぞれ長い方に変更し、電流値が（Ｃ−３）に示すように設定電流値Ａ１と同一であるようにする。
【００１８】
前記の吸引時間・保持時間をＳ１，Ｈ１から短い方および長い方に変更する時点とそのときの各時間を複数ずつ電子式制御装置に設定しておくことにより、全デューティサイクル域に亘って設定電流値Ａ１の電流をコイルに与えることができる。尚、Ａ１はオフサージの影響が少なく、且つ燃料噴射弁を確実に開閉動作させることができる値に設定することは言うまでもない。
【００１９】
次に、本発明は前記に限らず、デューティサイクルが最小のとき、または最大のときを基準として実施することができる。即ち、例えば図２（Ｃ−１）に示すデューティサイクルを最小と仮定した場合、そのときの電流値が燃料噴射弁を確実に開閉動作できるとともにオフ時間が最も短くなったときのオフサージの影響が最小限である値Ａ１および吸引時間Ｓ３，保持時間Ｈ３を設定し、それよりオフ時間が（Ａ−１），（Ｂ−１）の順にＴ３からＴ１，Ｔ２へと短くなったとき、各時点で設定電流値Ａ１の電流がコイルを流れるように吸引時間、保持時間をＳ３，Ｈ３からＳ１，Ｈ１そしてＳ２，Ｈ２へと順次変更する。
【００２０】
或いは、図２（Ｂ−１）に示すデューティサイクルを最大と仮定した場合、そのときの電流値がオフサージの影響を最小限とし且つオフ時間が最も長くなったときに燃料噴射弁を確実に開閉動作できる値Ａ１および吸引時間Ｓ２，保持時間Ｈ２を設定し、それよりオフ時間が（Ａ−１），（Ｃ−１）の順にＴ２からＴ１，Ｔ３へと長くなったとき、各時点で設定電流値Ａ１の電流がコイルを流れるように吸引時間、保持時間をＳ２，Ｈ２からＳ１，Ｈ１そしてＳ３，Ｈ３へと順次変更する。
【００２１】
尚、本発明はパルス信号の周期が変化したときにもそのまま適用されるものであり、周期が長くなったがオン時間が長くなることによりオフ時間が短くなる場合、周期が長くなりオン時間の変化・不変化にかかわらずオフ時間が長くなる場合、周期が短くなったがオン時間が短くなることによりオフ時間が長くなる場合、周期が短くなりオン時間の変化・不変化にかかわらずオフ時間が短くなる場合など、パルス信号の多様な変化に対応してコイルを流れる電流が設定電流値Ａ１を維持するように吸引時間、保持時間を変更することができる。
【００２２】
このように、燃料噴射弁のコイルを流れる電流の電流値を予め設定した電流値と常に同一とするようにした本実施の形態によると、パルス信号のオフ時間が変化したとき、殊に短かい方に変化したときコイルを流れる電流が一定電流値に押えられ、燃料噴射弁に特別の熱対策や強度対策を講じたり駆動回路に特別の熱対策を講じることなくこれらを安全に保護し、また反対にオフ時間が長い方に変化したときも確実に開閉を行なわせ、燃料噴射弁に常に適正な開閉動作を行なわせることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるとオープンループの電流制御により開閉動作させる燃料噴射弁のコイルにパルス信号のオフ時間の変化にかかわらず常に一定電流値の電流が流れ、適正な開閉動作を安定して行なわせることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明が適用される燃料噴射装置の異なる例を示す概略配置図。
【図２】本発明の実施の形態を示すパルス信号、吸引時間および保持時間、電流の波形図。
【図３】従来例のパルス信号、電流の波形図。
【符号の説明】
４ 燃料噴射弁、 ５ エンジン、 ７ 電子式制御装置、 Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ オン時間、 Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ オフ時間、 Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 吸引時間、 Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ 保持時間、 Ａ１ 電流値

Claims (6)

1. オープンループの電流制御により燃料噴射弁を開閉動作させて燃料を噴射させエンジンに供給するにあたり、
   燃料噴射弁を開閉動作させるパルス信号のオフ時間が変化したとき、燃料噴射弁のコイルを流れる電流の電流値を常に一定とするように、変化したオフ時間に応じてオン時間における燃料噴射弁の可動部分の吸引時間と保持時間とを変更する、
   ことを特徴とする燃料噴射弁の制御方法。
2. オープンループの電流制御により燃料噴射弁を開閉動作させて燃料を噴射させエンジンに供給するにあたり、
   燃料噴射弁を開閉動作させるパルス信号の或る周期でのオン時間における燃料噴射弁の可動部分の吸引時間と保持時間およびコイルを流れる電流の電流値を設定しておき、パルス信号のオフ時間が前記或る周期でのオフ時間よりも短かくなったときは短かくなったオフ時間に応じて吸引時間・保持時間を前記設定吸引時間・保持時間よりも短かい時間に変更し、パルス信号のオフ時間が前記或る周期でのオフ時間よりも長くなったときは長くなったオフ時間に応じて吸引時間・保持時間を前記設定吸引時間・保持時間よりも長い時間に変更して常に前記設定電流値の電流がコイルを流れるようにする、
   ことを特徴とする燃料噴射弁の制御方法。
3. パルス信号のオフ時間が前記或る周期でのオフ時間よりも短くなったときおよび長くなったときのそれぞれについて、可動部分の吸引時間・保持時間を複数段階ずつ変更するものとした請求項１または２に記載した燃料噴射弁の制御方法。
4. オープンループの電流制御により燃料噴射弁を開閉動作させて燃料を噴射させエンジンに供給するにあたり、
   燃料噴射弁を開閉動作させるパルス信号のデューティサイクルが最小のときのオン時間における燃料噴射弁の可動部分の吸引時間と保持時間およびコイルを流れる電流の電流値を設定しておき、それよりパルス信号のオフ時間が短くなるに従って吸引時間・保持時間を前記設定吸引時間・保持時間よりも短い時間に変更して前記設定電流値の電流がコイルを流れるようにする、
   ことを特徴とする燃料噴射弁の制御方法。
5. オープンループの電流制御により燃料噴射弁を開閉動作させて燃料を噴射させエンジンに供給するにあたり、
   燃料噴射弁を開閉動作させるパルス信号のデューティサイクルが最大のときのオン時間における燃料噴射弁の可動部分の吸引時間と保持時間およびコイルを流れる電流の電流値を設定しておき、それよりパルス信号のオフ時間が長くなるに従って吸引時間・保持時間を前記設定吸引時間・保持時間よりも長い時間に変更して前記設定電流値の電流がコイルを流れるようにする、
   ことを特徴とする燃料噴射弁の制御方法。
6. 前記可動部分の吸引時間・保持時間を前記オフ時間の最長−最短の間で複数段階変更するものとした請求項４または５に記載した燃料噴射弁の制御方法。

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