JP2007016648A

JP2007016648A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2007016648A
Application number: JP2005197302A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsunodaira; 篤志松野平; Yoshiyuki Sera; 欣之瀬良; Tomoya Yamakawa; 智也山川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】燃料噴射モジュールの正確な制御を行う燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】コイルに通電することにより生じるプランジャの往復運動によって燃料を吸引加圧しエンジンに噴射する燃料噴射モジュール８と、エンジン１００の運転状態に基づいて燃料噴射モジュール８のコイルに駆動信号を与えるコントロールユニット１とを備えた燃料噴射装置において、コイルの通電電流値を検出する電流検出回路１４と、電流検出回路１４のコイルの通電電流値の検出における補正データを記憶する記憶手段１５とを備え、コントロールユニット１は電流検出回路１４にて検出された通電電流値を記憶手段１５の補正データに基づいて補正して補正電流値を作成し補正電流値に基づいてコイルの駆動時間を算出して燃料噴射モジュール８に駆動信号を送信するものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、プランジャの往復運動により燃料を加圧する機能と燃料噴射弁の機能を有する燃料噴射モジュールを用いたエンジンの燃料噴射装置に関するものであり、燃料噴射モジュールを正確に制御するためのものである。

従来の燃料噴射装置は、エンジンの回転数や負荷に応じて燃料供給量をコントロールユニットが演算して燃料噴射弁に駆動信号を与える電子制御燃料噴射装置において、電磁力によってプランジャを往復運動させ、燃料を吸引して加圧して噴射する燃料噴射モジュールが提案されている。燃料噴射モジュールの作動は、コントロールユニットから与えられた駆動信号でコイルに通電し、プランジャが燃料を加圧し、所定の燃料圧力で噴射し、その後、プランジャがスプリングで押し戻されるとともに次に噴射するための燃料を吸引する。

燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射装置は、燃料の加圧および調圧を燃料ポンプおよびレギュレータで行い加圧燃料をインジェクタで噴射する方式の燃料噴射装置に比べ、構成部品が少なく、また噴射時だけに通電を行うために平均消費電力が少ないというメリットがあり、特に発電機やバッテリーの能力が低い小型の２輪車には好適である。しかしながら、燃料噴射モジュールに用いられるコイル抵抗値の温度依存性などにより噴射量が変動するという問題があり、そのことを解消するためにコイルへの通電開始してから所定時間経過後のコイルへの通電電流値を検出し、燃料噴射モジュールの駆動時間を補正している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１１３７３２号公報

従来の燃料噴射装置の燃料噴射モジュールの電流検出手段は、一般にコントロールユニット内に設けられたシャント抵抗に電流を流しその両端の電圧を検出しているが、この検出方法では通電電流値の検出精度が低く駆動時間において適切な補正が行われない。例えば本願発明者の試験によれば、実際に燃料を噴射している時間に対して検出電流による駆動時間の補正量の割合が大きいアイドル状態では、通電電流値が１％ずれると、燃料噴射量が３％も変化することがわかった。また、コントロールユニット内の電流検出回路の電流検出精度は、自動車用高精度部品を用いた場合でも３％程度の精度が限界であり、この場合では燃料噴射量が９％も変化することになり、所望の燃料噴***度が得られないという問題があった。また、上記よりも影響は少ないが、電流検出回路を構成する部品の温度特性によっても通電電流値が変動するため、コントロールユニットの温度によって燃料噴射量が変動するという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃料噴射モジュールの正確な制御を行う燃料噴射装置を提供することを目的とする。

この発明は、コイルに通電することにより生じるプランジャの往復運動によって燃料を吸引加圧しエンジンに噴射する燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射モジュールのコイルに駆動信号を与えるコントロールユニットとを備えた燃料噴射装置において、コイルの通電電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段のコイルの通電電流値の検出における補正データを記憶する記憶手段とを備え、コントロールユニットは電流検出手段にて検出された通電電流値を記憶手段の補正データに基づいて補正して補正電流値を作成し補正電流値に基づいてコイルの駆動時間を算出して燃料噴射モジュールに駆動信号を送信するものである。

この発明の燃料噴射装置は、コイルに通電することにより生じるプランジャの往復運動によって燃料を吸引加圧しエンジンに噴射する燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射モジュールのコイルに駆動信号を与えるコントロールユニットとを備えた燃料噴射装置において、コイルの通電電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段のコイルの通電電流値の検出における補正データを記憶する記憶手段とを備え、コントロールユニットは電流検出手段にて検出された通電電流値を記憶手段の補正データに基づいて補正して補正電流値を作成し補正電流値に基づいてコイルの駆動時間を算出して燃料噴射モジュールに駆動信号を送信するので、通電電流値を補正することにより燃料噴射モジュールの正確な制御を行うことができる。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における燃料噴射装置がエンジンに取り付けられた状態の構成を示す図、図２は図１に示した燃料噴出装置のコントロールユニットの構成を示したブロック図、図３は燃料噴射モジュールの駆動信号と燃料噴射モジュール内のコイルの通電電流値との関係を示した波形図である。図において、コントロールユニット１は、エンジン１００の吸入空気の温度を計測する吸気温センサ２と、スロットル弁３の開度を計測するスロットルポジションセンサ４と、スロットル弁３の下流の吸入空気圧力を計測する吸気圧センサ５と、エンジン１００の壁面温度を計測するエンジン温度センサ６と等の各種センサに接続されており各種センサからの検出値より、エンジン１００の適切な燃料噴射時期、燃料噴射量を演算し、燃料噴射モジュール８に駆動信号を出力する。

また各種センサの検出値から、適切な点火信号を点火コイル９に出力する。燃料噴射モジュール８は内部のコイルに通電することにより発生する電磁力でプランジャを動かし、燃料タンク１０からフィードパイプ１１、燃料フィルタ１２を経由して、供給された燃料を、加圧し、所定の圧力にしてエンジン１００に噴射する。燃料噴射モジュール８のコイルへの通電が止まるとプランジャはリターンスプリングによってもとの位置に戻り、その際に次に噴射するための燃料を吸引する。そして余剰の燃料や、燃料に含まれるベーパはリターンパイプ１３により燃料タンク１０に戻される。

図２では燃料噴射モジュール８がコントロールユニット１に接続された状態を示し、コントロールユニット１に接続される他の入出力は省略して示している。コントロールユニット１内には図示しない燃料噴射モジュール８の駆動信号出力回路と、燃料噴射モジュール８のコイルの通電電流値を検出する電流検出手段としての電流検出回路１４と、フラッシュメモリにて構成された記憶手段１５を内蔵したマイクロコンピュータ１６が備えられている。記憶手段１５には、エンジン１００の燃料噴射制御を行うためのプログラムが記憶されている。また、これに加えて本実施の形態１においては、コントロールユニット１の製造時に製造ラインにおいて精度の高い電流を与え、電流検出回路１４で検出した電流値との比較を行うことにより求められ補正データ（補正値：Ｋｉ）が記憶されている。

次に上記のように構成された実施の形態１の燃焼噴射装置の燃料噴射モジュールのコイルに対する駆動信号の作成方法について説明する。まず、燃料噴射モジュール８のコイルに通電が開始されてからＴｄ時間経過後の通電電流値Ｉｄを電流検出手段１４にて検出する。次に、マイクロコンピュータ１６は記憶手段１５から補正データとしての補正値Ｋｉを読み出す。そして、マイクロコンピュータ１６では補正電流値Ｉｄ’を下記の式（１）にて求める。
Ｉｄ’＝Ｋｉ×Ｉｄ・・・（１）

次に、補正電流値Ｉｄ’に基づいて燃料噴射モジュール８のコイル駆動時間を下記の式（２）にて補正する。
Ｔｄｄ＝Ｔｗ（Ｉｄ’）＋Ｋｄ（Ｉｄ’）×Ｔｄｂ・・・（２）
Ｔｄｄ：補正後駆動時
Ｔｗ（Ｉｄ’）：Ｉｄ’によって決まる無効噴射時間
Ｋｄ（Ｉｄ’）：Ｉｄ’によって決まる補正値
Ｔｄｂ：基本噴射時間
そして、コントロールユニット１はこの駆動時間を燃料噴射モジュール８に駆動信号として送信し、燃料噴射モジュール８のコイルを駆動させる。

上記のように構成された実施の形態１の燃料噴射装置によれば、記憶手段に、通電電流値を補正するための補正データを記憶し、この補正データを用いて通電電流値を補正し補正電流値を作成したので、電流検出回路の電流検出精度が低い場合でも確実な補正が可能となり、燃料制御精度の高い燃料噴射装置が得られる。よって、電流検出回路の検出精度を向上させるために、高価な高精度部品を使用しなくても良い。さらに、電流検出回路をアナログ的に調整する方法に比べ、調整工程が簡略化され、調整抵抗を取り付けたり、トリマブル抵抗をレーザ等によってトリミングするような加工が不要であるため加工コストも低くすることができる。また、その補正データの記憶をフラッシュメモリを記憶手段として用いるため、燃料噴射制御を行うためのプログラムを記憶するために従来から使用されているような部分を用いることができるため、製造コストおよび部品を増やすことはなく行うことができる。

尚、上記実施の形態１では記憶手段としてフラッシュメモリを利用する例を示したがこれに限られることはなく、例えば図４に示すように、マイクロコンピュータ１６の外部に設けられた不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭからなる第２の記憶手段１７を設け、記憶手段１５であるフラッシュメモリには燃料噴射制御を行うためのプログラムを記憶し、補正データは第２の記憶手段１７であるＥＥＰＲＯＭの中に記憶するようにしてもよい。

このように構成された燃料噴射装置では、第２の記憶手段１７であるＥＥＰＲＯＭは、システムの故障履歴を記憶する等のためにあらかじめ設けられたものであり、部品コストが増すことはなく構成することができる。さらに、燃料制御を行うプログラムを記憶する記憶手段１５とは別に設けられた第２の記憶手段１７に補正データを記憶しているため、燃料制御を行うプログラムが変更され記憶手段１５の内容を書き換えた場合でも補正データの値は変わらないためそのまま使用することが可能となる。これは同一のコントロールユニットを用いて複数のプログラムを書き込んで複数の機種のコントロールユニットを生産する場合、効率的な生産が可能となる。

また、車両の開発時において燃料噴射制御のキャリブレーションを行うような、燃料制御プログラムの書換えを頻繁に行う場合でも、補正データを読み出して再度書き込むという手間を省くことができ開発効率が向上する。また、ＥＥＰＲＯＭに補正データを記憶させる場合は、燃料噴射装置に用いられるマイクロコンピュータにマスク品（書換え不可能なカスタム品）を使用することができる。このマスクマイクロコンピュータはフラッシュメモリ内蔵マイクロコンピュータより、安価であるため、さらに安価な燃料噴射装置を提供することが出来る。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２を示す燃料噴射装置のコントロールユニットの構成を示すブロック図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。尚、燃料噴射装置のコントロールユニット以外の全体構成は上記実施の形態１の図１にて示したものと同様であるためその説明を省略し、それらの部分においては図１に基づいて説明する。また、図５は燃料噴射モジュール８が接続された状態を示し、コントロールユニット１に接続される他の入出力は省略されている。コントロールユニット１内には図示しない燃料噴射モジュールの駆動信号出力回路と、燃料噴射制御を行うためのプログラムが記憶されている記憶手段１５と、コントロールユニット１の製造時に製造ラインにおいて精度の高い電流を与え、電流検出回路１４で検出した電流値との比較を行うことにより求められ補正データ（補正値：Ｋｉ）および後述する電流検出回路１４の温度特性による補正データ（補正値：Ｋｉｔ（Ｔｃ））が記憶されている第２の記憶手段１７と、電流検出回路１４の温度を測定するための温度センサ１８と、この温度センサ１８にて検出された検出値から電流検出回路１４の温度を算出する温度検出回路１９とが備えられている。

これら温度センサ１８および温度検出回路１９にて温度検出手段２０を構成し、電流検出回路１４の温度特性を補正するための温度が検出されている。よって、温度検出手段２０は電流検出回路１４の温度特性を補正するために設けられるため、電流検出回路１４の近傍に温度センサ１８を配置することが望ましい。尚、ここでは、電流検出回路１４の温度特性における補正データは電流検出回路１４毎に測定して求められる場合で、第２の記憶手段１７に記憶する例を示しているが、電流検出回路１４一律に同じ補正データを与える場合には記憶手段１５または第２の記憶手段１７のいずれに記憶するようにしても良い。

次に上記のように構成された実施の形態２の燃焼噴射装置の燃料噴射モジュールのコイルに対する駆動信号の作成方法について説明する。まず、燃料噴射モジュール８のコイルに通電が開始されてからＴｄ時間経過後の通電電流値Ｉｄを電流検出手段１４にて検出する。次に、マイクロコンピュータ１６は第２の記憶手段１７より補正データ（補正値：Ｋｉ）を読み出し、さらに、温度検出手段２０によって検出された温度に基づいてあらかじめ決められた温度特性における補正データ（補正値：Ｋｉｔ（Ｔｃ））を第２の記憶手段１７から読み出す。そして、マイクロコンピュータ１６では電流検出回路１４の補正電流値Ｉｄ’を下記の式（３）にて求める。
Ｉｄ’＝Ｋｉ×Ｋｉｔ（Ｔｃ）×Ｉｄ・・・（３）
Ｔｃ：温度検出手段で検出されたコントロールユニット内温度
以下上記実施の形態１と同様に補正電流値Ｉｄ’に基づく、燃料噴射モジュール８のコイルの駆動時間を（２）式に基づいて補正し、コントロールユニット１はこの駆動時間を燃料噴射モジュール８に駆動信号として送信し、燃料噴射モジュール８のコイルを駆動させる。

上記のように構成された実施の形態２の燃料噴射装置によれば、通電電流値の補正に加えて、温度検出手段で検出された温度に基づき、温度特性における通電電流値の補正を行ったので、電流検出回路に温度特性を有する場合でも燃料制御精度の高い燃料噴射装置が得られる。

尚、上記各実施の形態では電流検出を行うために一般的なシャント抵抗による電流検出手段を用いて示したが、これに限られることはなく、カレントミラーを使用した電流検出手段を用いても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

この発明の実施の形態１の燃料噴射装置の構成を示す図である。図１に示した燃料噴射装置のコントロールユニットの構成を示すブロック図である。燃料噴射モジュールの駆動信号と燃料噴射モジュール内のコイルの通電電流値との関係を示した波形図である。図１に示した燃料噴射装置の他のコントロールユニットの構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２の燃料噴射装置のコントロールユニットの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１コントロールユニット、８燃料噴射モジュール、１４電流検出回路、
１５記憶手段、１７第２の記憶手段、１８温度センサ、１９温度検出回路、
２０温度検出手段。

Claims

コイルに通電することにより生じるプランジャの往復運動によって燃料を吸引加圧しエンジンに噴射する燃料噴射モジュールと、上記エンジンの運転状態に基づいて上記燃料噴射モジュールのコイルに駆動信号を与えるコントロールユニットとを備えた燃料噴射装置において、上記コイルの通電電流値を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段の上記コイルの通電電流値の検出における補正データを記憶する記憶手段とを備え、上記コントロールユニットは上記電流検出手段にて検出された通電電流値を上記記憶手段の補正データに基づいて補正して補正電流値を作成し上記補正電流値に基づいて上記コイルの駆動時間を算出して上記燃料噴射モジュールに駆動信号を送信することを特徴とする燃料噴射装置。
コイルに通電することにより生じるプランジャの往復運動によって燃料を吸引加圧しエンジンに噴射する燃料噴射モジュールと、上記エンジンの運転状態に基づいて上記燃料噴射モジュールのコイルに駆動信号を与えるコントロールユニットとを備えた燃料噴射装置において、上記コイルの通電電流値を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段の温度を検出する温度検出手段と、上記電流検出手段の上記コイルの通電電流値の検出および上記電流検出手段の温度特性における補正データを記憶する記憶手段と、上記コントロールユニットは上記電流検出手段にて検出された通電電流値を上記温度検出手段の検出温度および上記記憶手段の補正データに基づいて補正して補正電流値を作成し上記補正電流値に基づいて上記コイルの駆動時間を算出して上記燃料噴射モジュールに駆動信号を送信することを特徴とする燃料噴射装置。
上記記憶手段は、フラッシュメモリまたは不揮発性メモリにて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。