JP2007040265A - 燃料噴射装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料供給手段による実際の燃料吐出量と目標吐出量とのずれを小さくして、蓄圧器１内の燃料圧力を精度よく且つ速やかに制御する。
【解決手段】 燃料供給手段Ｐの各個体に共通の基本制御目標値と、燃料供給手段Ｐの各個体毎に決定された補正値とにより、制御目標値が決定される燃料噴射装置において、燃料供給手段Ｐがエンジンに搭載される前に燃料供給手段Ｐの機差を測定して、燃料供給手段Ｐの各個体毎の補正値を決定する。これにより、補正値の誤差が小さくなり、燃料供給手段Ｐによる実際の燃料吐出量と目標吐出量とのずれが小さくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄圧器の高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射装置の製造方法に関する。

ディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置では、吐出量可変の燃料供給手段から蓄圧器に高圧燃料を供給して蓄圧器内に高圧燃料を蓄圧し、蓄圧器に連通する噴射弁から所定のタイミングで各気筒に燃料を噴射するようになっている。また、噴射弁からのリーク燃料および燃料供給手段からのリーク燃料が燃料タンクに戻されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

上記の燃料供給手段は、燃料を加圧して蓄圧器に吐出する高圧ポンプ、高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプ、低圧ポンプから高圧ポンプに供給される燃料の流量を制御する電磁式調量弁等から構成されている。そして、高圧ポンプに供給される燃料の流量を調量弁にて制御することにより、燃料供給手段の吐出量が制御される。

また、燃料噴射装置の制御装置は、蓄圧器内の燃料圧力を目標圧に制御するために必要な燃料供給手段の目標吐出量を算出し、目標吐出量を調量弁の駆動電流値に変換して基本制御目標値を求める。さらに、燃料供給手段を構成する機器は、製造上のばらつき等による個体間の特性のばらつき（以下、機差という）があるため、燃料供給手段の各個体毎に決定された補正値により基本制御目標値を補正して制御目標値を決定する。そして、調量弁に供給される電流を制御目標値に制御することにより、高圧ポンプに供給される燃料の流量を制御する。

ここで、燃料供給手段の各個体毎に決定される補正値は、エンジンがある一定の条件で運転されているとき（例えば、アイドリング時）に燃料供給手段を構成する機器の機差を推定し、この推定した機差に基づいて決定される。
特開２００１−８２２３０号公報

しかしながら、以下詳述するように、エンジンが運転されている状態で機差を正確に推定することは困難である。

図４は、調量弁のコイルに供給される電流の値と燃料供給手段の燃料吐出量との関係を示す特性図であり、制御装置には、図４に実線で示されたＳＣＶ電流の値と燃料吐出量との関係を定義するマップが記憶されている。この実線の特性線は、設計目標の特性を示すものである。そして、制御装置は、燃料供給手段の目標吐出量を算出した後、マップから基本制御目標値を求める。

ところで、アイドリング時にコイルに供給される電流の設計目標値がｉ１で、アイドリング時にコイルに実際に供給されている電流がｉ２であった場合、設計目標電流ｉ１と実際の電流ｉ２との差が機差として推定され、当該燃料供給手段の実際の特性は図４の二点鎖線のようにみなされる。

つまり、アイドリング時の設計目標電流ｉ１に対応する設計目標吐出量はＱ１であるが、アイドリング時の実際の吐出量が設計目標吐出量Ｑ１と一致しているという前提で、機差の推定がなされている。

しかし、例えば前述したリーク燃料の量が設計目標値よりも多い場合、図４に示すようにアイドリング時の実際の吐出量Ｑ２は設計目標吐出量Ｑ１よりも多くなるため、当該燃料供給手段の実際の特性は図４の一点鎖線のようになる。

このように、エンジンが運転されている状態では、燃料供給手段による実際の燃料吐出量が不明であるため、機差を正確に推定することは困難である。したがって、不正確な機差に基づいて決定される補正値は誤差が大きくなってしまい、燃料供給手段による実際の燃料吐出量と目標吐出量とのずれを十分に小さくすることができず、蓄圧器内の燃料圧力を精度よく且つ速やかに制御することが困難であった。

本発明は上記点に鑑みて、燃料供給手段による実際の燃料吐出量と目標吐出量とのずれを小さくすることを目的とする。

本発明は、制御目標値に基づいて燃料供給手段（Ｐ）の燃料吐出量を可変制御する制御装置（３）を備え、燃料供給手段（Ｐ）の各個体に共通の基本制御目標値と、燃料供給手段（Ｐ）の各個体毎に決定された補正値とにより、制御目標値が決定される燃料噴射装置の製造方法であって、燃料供給手段（Ｐ）が内燃機関に搭載される前に、燃料供給手段（Ｐ）の実際の燃料吐出量、または燃料供給手段（Ｐ）の燃料吐出量に影響を及ぼす物理量を測定し、実際の燃料吐出量または物理量に基づいて補正値を決定し、燃料供給手段（Ｐ）と組み合わせて使用される制御装置（３）が決定された後に、補正値を制御装置（３）に記憶させることを第１の特徴とする。

これによると、燃料供給手段が内燃機関に搭載される前に機差を測定するため、機差を正確に求めることができ、ひいては、補正値の誤差を小さくすることができる。したがって、燃料供給手段による実際の燃料吐出量と目標吐出量とのずれを小さくすることができ、蓄圧器内の燃料圧力を精度よく且つ速やかに制御することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、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る。

本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る製造方法を適用する燃料噴射装置の全体構成を示す図、図２は図１の燃料供給手段Ｐの具体的な構成を示す図である。

図１に示すように、燃料噴射装置は、高圧燃料が蓄圧される蓄圧器１を備えている。蓄圧器１には複数の噴射弁２が接続され、噴射弁２は、制御装置（以下、ＥＣＵという）３に制御されて所定の時期に所定の期間開弁して、ディーゼルエンジン（図示せず）の各気筒内に燃料を噴射する。ここでは、４気筒エンジンの１つに対応する噴射弁２のみを示し、他の気筒に対応する噴射弁については図示を省略している。

蓄圧器１に蓄圧される高圧燃料は、高圧流路４を介して燃料供給手段Ｐから供給される。燃料供給手段Ｐは、燃料タンク５からフィルタ６を介して燃料を吸入し、吸入した燃料を高圧に加圧して高圧流路４に圧送する。なお、燃料供給手段Ｐの詳細については後述する。

蓄圧器１には蓄圧器１から燃料タンク５へ燃料を戻すためのリリーフ流路７が接続されており、リリーフ流路７にはリリーフ流路７を開閉する電磁式の減圧弁８が設置されている。この減圧弁８は、ＥＣＵ３に制御され、例えば減速時やエンジン停止時に開弁して蓄圧器１内の燃料圧力を減圧させる。また、噴射弁２からのリーク燃料および燃料供給手段Ｐからのリーク燃料も、それぞれ流路９、１０を経て燃料タンク５に戻される。

ＥＣＵ３は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。ＥＣＵ３には、蓄圧器１内の圧力を検出する燃料圧センサ１１からの信号が入力されるとともに、各種センサＳからエンジン回転数、アクセル開度等の種々の情報が随時入力される。

そして、ＥＣＵ３は、エンジンや車両の運転状態に応じた最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）を算出して、各噴射弁２の開弁時期および開弁期間を制御する。また、ＥＣＵ３は、エンジンや車両の運転状態に応じて、減圧弁８の作動を制御する。

さらに、ＥＣＵ３は、燃料供給手段Ｐの目標吐出量を算出して燃料供給手段Ｐに制御信号を出力し、燃料供給手段Ｐの吐出量を制御する。因みに、燃料供給手段Ｐの目標吐出量は、噴射量、リーク予測量、および蓄圧器１の燃料圧力を目標圧力に追従させるための調整量の合計である。

図３は、燃料供給手段Ｐの調量弁のコイル（詳細後述）に供給されるＳＣＶ電流の値と燃料供給手段Ｐの燃料吐出量との関係を示す特性図であり、ＥＣＵ３には、図３に実線で示されたＳＣＶ電流の値と燃料吐出量との関係を定義するマップが記憶されている。この実線の特性線は、設計目標の特性を示すものである。

そして、ＥＣＵ３は、燃料供給手段Ｐの目標吐出量を算出した後、目標吐出量に対応するＳＣＶ電流の値をマップから求め、さらに、燃料供給手段Ｐの各個体毎に決定された補正値（詳細後述）によりＳＣＶ電流の値を補正し、この補正後のＳＣＶ電流値に相当する電流を燃料供給手段Ｐの調量弁のコイルに供給する。なお、マップから求めたＳＣＶ電流の値は、本発明の基本制御目標値に相当する。また、補正後のＳＣＶ電流の値は、本発明の制御目標値に相当する。

次に、図２により燃料供給手段Ｐについて説明する。燃料供給手段Ｐは、燃料を加圧して蓄圧器１に吐出する高圧ポンプ５０、燃料タンク５から吸入した燃料を高圧ポンプ５０へ供給する低圧ポンプ６０、および、この低圧ポンプ６０から高圧ポンプ５０へ供給される燃料の流量を調整する調量弁７０を備えている。

高圧ポンプ５０は、プランジャ５１がシリンダ５２内に摺動自在に収納されており、プランジャ５１とシリンダ５２とによって加圧室５３が形成されている。加圧室５３には、低圧ポンプ６０から調量弁７０を介して燃料が供給され、その燃料はプランジャ５１により高圧化されて、加圧室５３の出口側の逆止弁５４を経て蓄圧器１へ吐出される。一方、加圧室５３の入口側にも逆止弁５５が設けられ、加圧室５３から調量弁７０側への高圧燃料の逆流を防止している。プランジャ５１は、スプリング５６によって駆動部側に付勢されている。

駆動部は、駆動軸５７、カム５８、カムリング５９からなり、駆動軸５７は、エンジンのクランク軸に連結されて回転駆動される。カム５８は、この駆動軸５７に偏心して取り付けられ、駆動軸５７の回転により駆動軸５７を中心として公転する。カムリング５９は、メタルブッシュ（図示せず）を介してカム５８を収容し、カム５８の公転により駆動軸５７を中心として公転する。また、カムリング５９にプランジャ５１が当接している。そして、カムリング５９の公転により、プランジャ５１はシリンダ５２内を往復運動する。

低圧ポンプ６０は、エンジンまたは電動モータにより駆動されて、燃料タンク５から吸入した燃料を低圧で圧送するポンプ部６１と、ポンプ部６１から吐出される燃料の圧力が所定圧を超えないように調整するリリーフ弁６２とからなる。

調量弁７０は、ハウジング７１を備え、ハウジング７１には、低圧ポンプ６０から供給された燃料を吸入する吸入口７２と、この吸入口７２から吸入された燃料を高圧ポンプ５０へ向けて吐出する吐出口７３が形成されている。ハウジング７１内には、弁体７４が摺動自在に収容されており、弁体７４の位置に応じて吐出口７３の開口面積が調整される。

ハウジング７１内には、吐出口７３の開口面積が増加する向きに弁体７４を付勢するスプリング７５が収納されている。また、調量弁７０は、電磁力を発生して弁体７４を駆動するコイル７６を備えており、弁体７４は、コイル７６の電磁力によって吐出口７３の開口面積が減少する向きに付勢される。なお、吐出口７３と弁体７４は本発明の弁部を構成する。

そして、ＥＣＵ３からの指令によってコイル７６への通電が停止されると、弁体７４は、スプリング７５の弾性力によって付勢されて吐出口７３を完全に開放する。すなわち、吐出口７３は全開となる。

一方、ＥＣＵ３からの指令によってコイル７６に通電がなされると、コイル７６は電流値に応じた電磁力を発生して、吐出口７３を閉鎖する方向に弁体７４を付勢する。そして、コイル７６に供給される電流の値に応じて弁体７４の位置が連続的に変化し、吐出口７３は電流値に応じた開口面積に調整される。

上記構成になる燃料噴射装置は、高圧ポンプ５０の駆動軸５７の回転に伴ってカム５８およびカムリング５９が回転すると、プランジャ５１が往復動する。プランジャ５１の往復動により、加圧室５３に燃料が吸入され、その燃料が加圧されて蓄圧器１へ吐出される。

このときの燃料の吐出量は、加圧室５３への燃料の吸入量によって制御され、吸入量の制御は、調量弁７０における吐出口７３の開口面積を制御することによって行うことができる。そして、吐出口７３の開口面積は、コイル７６に供給される電流の値に応じて変化する。したがって、コイル７６に供給される電流の値を制御することにより、燃料供給手段Ｐから蓄圧器１へ吐出される燃料の量が制御される。

前述したように、ＥＣＵ３は、燃料供給手段Ｐの目標吐出量を算出した後に基本となるＳＣＶ電流の値をマップから求め、さらに、燃料供給手段Ｐの各個体毎に決定された補正値により基本となるＳＣＶ電流の値を補正している。この補正値は、以下の手順（ａ）〜（ｄ）にてＥＣＵ３に記憶させる。

（ａ）まず、調量弁７０の特性をベンチにて測定して、調量弁７０の機差を測定する。このベンチには、特性が既知の高圧ポンプ５０および特性が既知の低圧ポンプ６０が搭載されている。そして、このベンチに測定対象となる調量弁７０を搭載し、ＳＣＶ電流の値を変化させて、各ＳＣＶ電流値毎に燃料供給手段Ｐの燃料吐出量を測定する。因みに、図３の一点鎖線は、測定結果の一例を示している。

（ｂ）次に、手順（ａ）で測定したデータを基に、今回測定した調量弁７０の固有の補正値として、オフセット補正値ｄＩ及び傾き補正値ｄＩＳを決定する。

因みに、図３に示すように、オフセット補正値ｄＩは、燃料供給手段Ｐの吐出量に拘わらず一定の値であり、本実施形態では、燃料供給手段Ｐの吐出量が０のときの設計目標のＳＣＶ電流値と、燃料供給手段Ｐの吐出量が０のときの今回測定した調量弁７０のＳＣＶ電流値との差である。傾き補正値ｄＩＳは、燃料供給手段Ｐの吐出量毎に変化する値である。

（ｃ）次に、手順（ｂ）で決定したオフセット補正値ｄＩ及び傾き補正値ｄＩＳを、今回測定した調量弁７０の固有の補正値として、今回測定した調量弁７０の特定位置にマーキングして記録する。

（ｄ）次に、今回測定した調量弁７０と組み合わせて使用されるＥＣＵ３が決定された後に、今回測定した調量弁７０にマーキングされた補正値を読み取り、その補正値を、組み合わせて使用されるＥＣＵ３に書き込んで記憶させる。具体的には、オフセット補正値ｄＩがＥＣＵ３に記憶されるとともに、燃料供給手段Ｐの吐出量と傾き補正値ｄＩＳとの関係を定義するマップがＥＣＵ３に記憶される。

以上のようにして製造された燃料噴射装置においては、ＥＣＵ３は、燃料供給手段Ｐの目標吐出量を算出した後に、目標吐出量に基づいてマップから基本となるＳＣＶ電流の値を求め、目標吐出量に基づいてマップから傾き補正値ｄＩＳを求め、さらにオフセット補正値ｄＩを読み出す。そして、ＥＣＵ３は、基本となるＳＣＶ電流の値を、傾き補正値ｄＩＳより傾き分を補正するとともに、オフセット補正値ｄＩによりオフセット分を補正して、最終的なＳＣＶ電流の値を決定する。

本実施形態では、燃料供給手段Ｐがエンジンに搭載される前に機差を測定しているため、機差を正確に求めることができ、ひいては、補正値の誤差を小さくすることができる。したがって、燃料供給手段Ｐによる実際の燃料吐出量と目標吐出量とのずれを小さくすることができ、蓄圧器１内の燃料圧力を精度よく且つ速やかに制御することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ＥＣＵ３は、基本となるＳＣＶ電流の値を調量弁７０固有の補正値により補正したが、燃料供給手段Ｐがエンジンに搭載される前に高圧ポンプ５０や低圧ポンプ６０の機差を測定し、その高圧ポンプ５０や低圧ポンプ６０の固有の補正値を決定して、基本となるＳＣＶ電流の値を高圧ポンプ５０固有の補正値や低圧ポンプ６０固有の補正値により補正してもよい。

この場合、ＥＣＵ３は、調量弁７０固有の補正値、高圧ポンプ５０固有の補正値、および低圧ポンプ６０固有の補正値のうち、少なくとも１つに基づいて基本となるＳＣＶ電流の値を補正してもよいし、それらの補正値のうちの２つに基づいて基本となるＳＣＶ電流の値を補正してもよいし、それらの補正値の全てに基づいて基本となるＳＣＶ電流の値を補正してもよい。

因みに、高圧ポンプ５０固有の補正値は、例えば、幾何学的吐出量に対する実際の吐出量の割合から求めた補正値である。また、低圧ポンプ６０固有の補正値は、例えば、リリーフ弁６２にて調整されるポンプ部６１の吐出側燃料圧力から求めた補正値である。

また、上記実施形態では、ＳＣＶ電流値毎に測定した燃料供給手段Ｐの実際の燃料吐出量に基づいて調量弁７０の補正値を決定したが、燃料供給手段Ｐの燃料吐出量に影響を及ぼす物理量、例えば、弁体７４の各位置に対応する吐出口７３の開口面積に基づいて調量弁７０の補正値を決定してもよい。

さらに、高圧ポンプ５０の補正値は、燃料供給手段Ｐの燃料吐出量に影響を及ぼす物理量、例えば、プランジャ５１とシリンダ５２との間のクリアランス量に基づいて決定してもよい。

また、本発明は、図１に示すリリーフ流路７及び電磁式の減圧弁８を備えていない燃料噴射装置にも、適用可能である。

本発明の一実施形態に係る製造方法を適用する燃料噴射装置の全体構成を示す図である。 図１の燃料供給手段の具体的な構成を示す図である。 図１の装置の作動説明に供するもので、燃料供給手段における電流の値と燃料吐出量との関係を示す特性図である。 従来の装置の作動説明に供するもので、燃料供給手段における電流の値と燃料吐出量との関係を示す特性図である。

符号の説明

１…蓄圧器、２…噴射弁、３…制御装置、Ｐ…燃料供給手段。

Claims (7)

1. 高圧燃料が蓄圧される蓄圧器（１）と、
   前記蓄圧器（１）の高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射する噴射弁（２）と、
   前記蓄圧器（１）に高圧燃料を供給する燃料供給手段（Ｐ）と、
   制御目標値に基づいて前記燃料供給手段（Ｐ）の作動を制御して、前記燃料供給手段（Ｐ）の燃料吐出量を可変制御する制御装置（３）とを備え、
   前記燃料供給手段（Ｐ）の各個体に共通の基本制御目標値と、前記燃料供給手段（Ｐ）の各個体毎に決定された補正値とにより、前記制御目標値が決定される燃料噴射装置の製造方法であって、
   前記燃料供給手段（Ｐ）が前記内燃機関に搭載される前に、前記燃料供給手段（Ｐ）の実際の燃料吐出量、または前記燃料供給手段（Ｐ）の燃料吐出量に影響を及ぼす物理量を測定し、
   前記実際の燃料吐出量または前記物理量に基づいて前記補正値を決定し、
   前記燃料供給手段（Ｐ）と組み合わせて使用される前記制御装置（３）が決定された後に、前記補正値を前記制御装置（３）に記憶させることを特徴とする燃料噴射装置の製造方法。
2. 前記実際の燃料吐出量または前記物理量に基づいて決定した前記補正値を、前記燃料供給手段（Ｐ）に記録し、
   前記燃料供給手段（Ｐ）に記録された前記補正値を前記制御装置（３）に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置の製造方法。
3. 前記燃料供給手段（Ｐ）は、燃料を加圧して前記蓄圧器（１）に吐出する高圧ポンプ（５０）と、前記高圧ポンプ（５０）に燃料を供給する低圧ポンプ（６０）と、前記低圧ポンプ（６０）から前記高圧ポンプ（５０）に供給される燃料の流量を制御する調量弁（７０）とを備え、
   前記高圧ポンプ（５０）固有の補正値、前記低圧ポンプ（６０）固有の補正値、および前記調量弁（７０）固有の補正値のうち少なくとも１つを、前記制御装置（３）に記憶させることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置の製造方法。
4. 前記調量弁（７０）は、弁体（７４）の位置に応じて流路の開口面積が決定される弁部（７３、７４）と、電磁力を発生して前記弁体（７４）を駆動するコイル（７６）とを備え、前記コイル（７６）に供給される電流の値に応じて前記弁体（７４）の位置が決定されるように構成され、
   前記制御目標値は、前記コイル（７６）に供給される電流の目標値であることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置の製造方法。
5. 前記実際の燃料吐出量は、前記コイル（７６）に供給される電流の値をパラメータとして測定した、前記燃料供給手段（Ｐ）の燃料吐出量であることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置の製造方法。
6. 前記物理量は、前記弁体（７４）の各位置に対応する前記流路の開口面積であることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置の製造方法。
7. 前記高圧ポンプ（５０）は、シリンダ（５２）内をプランジャ（５１）が往復動して燃料を吐出する構成であり、
   前記物理量は、前記シリンダ（５２）と前記プランジャ（５１）との間のクリアランス量であることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置の製造方法。

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