JP6515777B2 - Fuel injection device - Google Patents
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Description
燃料を噴射するインジェクタを備える燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device provided with an injector for injecting a fuel.
従来、内燃機関の燃料噴射装置では、インジェクタを用いて高圧の燃料をエンジンの各気筒に噴射している。インジェクタは、燃料を噴射する噴孔を備えるボディと、このボディに収容されており噴孔を開閉する弁体と、この弁体を往復動させる駆動部と、を有している。制御部が駆動部を制御することで、弁体による噴孔の開閉が調整され、インジェクタからの燃料の噴射量や噴射タイミング等が変化する。 Conventionally, in a fuel injection device of an internal combustion engine, high-pressure fuel is injected to each cylinder of the engine using an injector. The injector has a body provided with an injection hole for injecting fuel, a valve body contained in the body for opening and closing the injection hole, and a drive unit for reciprocating the valve body. When the control unit controls the drive unit, the opening and closing of the injection hole by the valve body is adjusted, and the injection amount of fuel from the injector, the injection timing, and the like change.
特許文献１には、弁体の一端に磁石が取り付けられており、この磁石がコイルを通過する際に生じる電圧変化に基づいて、弁体の動作位置を検出する構成が開示されている。また、制御部は磁石の温度変化によって生じるコイルからの出力電圧を補正し、動作位置の検出精度を高めている。 Patent Document 1 discloses a configuration in which a magnet is attached to one end of a valve body, and the operating position of the valve body is detected based on a voltage change that occurs when the magnet passes through a coil. Further, the control unit corrects the output voltage from the coil generated due to the temperature change of the magnet, and improves the detection accuracy of the operation position.
インジェクタ内の燃料温度が異なると、燃料の密度や噴射後の燃料の霧化状態等が変化する。インジェクタの噴射量を適正化するためには、燃料温度を考慮して弁体の動作を制御できることが望ましい。 When the fuel temperature in the injector is different, the density of the fuel, the atomization state of the fuel after injection, and the like change. In order to optimize the injection amount of the injector, it is desirable that the operation of the valve can be controlled in consideration of the fuel temperature.
本発明は上記課題に鑑みてされたものであり、インジェクタの噴射を適正に制御可能な燃料噴射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device capable of appropriately controlling the injection of an injector.
上記課題を解決するために、本発明では、燃料を噴射する噴孔を備えるボディと、前記ボディに収容されており前記噴孔の開閉を切り替える弁体と、前記弁体を往復動させる駆動部と、を備えるインジェクタを有し、前記インジェクタには、前記弁体の移動量に伴う磁界の変化を検出し、検出された前記磁界の変化に応じた位置信号を出力する磁気センサが設けられており、前記弁体の所定位置における前記位置信号と、前記磁気センサの温度特性とをもとに、前記インジェクタ内の燃料温度を判定する温度判定部と、判定された前記燃料温度に基づいて前記駆動部を駆動するための駆動信号を補正する補正部と、を有している。 In order to solve the above-mentioned subject, in the present invention, a body provided with an injection hole which injects fuel, a valve which is stored in the body and switches opening and closing of the injection hole, and a drive part which makes the valve reciprocate And, the injector is provided with a magnetic sensor that detects a change in the magnetic field according to the amount of movement of the valve body and outputs a position signal according to the change in the detected magnetic field. A temperature determination unit that determines a fuel temperature in the injector based on the position signal at a predetermined position of the valve body and a temperature characteristic of the magnetic sensor, and the fuel temperature determined based on the determined fuel temperature And a correction unit that corrects a drive signal for driving the drive unit.
上記のように構成された発明では、磁気センサは、弁体の移動量に伴う磁界の変化を検出し、検出された磁界の変化に応じた位置信号を出力する。温度判定部は、磁気センサから出力される予め定められた弁体の位置に応じた位置信号と、磁気センサの温度特性とをもとに、インジェクタ内の燃料温度を判定する。補正部は、判定された燃料温度をもとに駆動部を駆動するための駆動信号を補正する。 In the invention configured as described above, the magnetic sensor detects a change in the magnetic field associated with the amount of movement of the valve body, and outputs a position signal according to the change in the detected magnetic field. The temperature determination unit determines the fuel temperature in the injector based on the position signal corresponding to the predetermined position of the valve body output from the magnetic sensor and the temperature characteristic of the magnetic sensor. The correction unit corrects a drive signal for driving the drive unit based on the determined fuel temperature.
そのため、温度判定部は、インジェクタ内を流れる燃料温度を、磁気センサが検出した位置信号から判定することが可能となる。補正部は判定された燃料温度をもとに弁体の駆動を制御するための駆動信号を補正することで、インジェクタの噴射を適正化することが可能となる。 Therefore, the temperature determination unit can determine the fuel temperature flowing in the injector from the position signal detected by the magnetic sensor. The correction unit can correct the injection of the injector by correcting the drive signal for controlling the drive of the valve body based on the determined fuel temperature.
以下、図面を参照しつつ本発明にかかる燃料噴射装置の実施形態の一例について説明する。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 Hereinafter, an example of an embodiment of a fuel injection device concerning the present invention is explained, referring to drawings. In the following embodiments, parts identical or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the parts having the same reference numerals is incorporated.
１．第１実施形態
図１は、燃料噴射装置１００の概略構成を示す図である。燃料噴射装置１００は、インジェクタ１０と、ＥＣＵ（ECU: Electronic Control Unit）５０と、ＮＥセンサ５３と、アクセルポジションセンサ５４を備えている。インジェクタ１０は、エンジンのシリンダヘッドに搭載されており、コモンレール（蓄圧室）から供給される燃料をエンジンの各気筒の燃焼室へ噴射する。図１では、便宜上、１つのインジェクタ１０のみを図示しているが、実際には、燃料噴射装置１００はエンジンの気筒数に応じた数のインジェクタ１０を備えている。
1. First Embodiment FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a
なお、燃料としては、軽油、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、バイオディーゼル（ＢＤＦ（登録商標））、又は軽油と他の燃料を合成した合成油を用いることができる。燃料としては、非磁性体であることが望ましい。 As the fuel, light oil, dimethyl ether (DME), biodiesel (BDF (registered trademark)), or a synthetic oil obtained by synthesizing light oil with another fuel can be used. It is desirable that the fuel be a nonmagnetic material.
以下では、インジェクタ１０がシリンダヘッドに搭載された状態において、インジェクタ１０の噴孔が形成されている側を『下側』と記載し、インジェクタ１０の噴孔が形成されている側とは反対側を『上側』と記載する。また、『開弁方向Ｄ１』とは下側から上側に向かう方向を意味し、『閉弁方向Ｄ２』とは上側から下側に向かう方向を意味する。
Hereinafter, in a state where the
インジェクタ１０は、燃料を噴射するものであり、ボディ１１と、ニードル弁２０と、付勢部材２４と、コマンドピストン２５と、駆動部３０と、磁気センサ４０と、を備えている。この実施形態において、ニードル弁２０が弁体として機能する。
The
ボディ１１は、燃料通路１２と、弁収容室１３と、噴孔１４と、圧力制御室１５と、リーク流路１６と、を備えている。燃料通路１２は、ボディ１１内部において燃料が流れる通路であり、吸入口で不図示のコモンレールと繋がっている。弁収容室１３は、下側の径がニードル弁２０の径に応じて狭められており、ニードル弁２０を開弁方向Ｄ１と閉弁方向Ｄ２とで摺動可能に保持するガイドとして機能する。また、弁収容室１３は下側で燃料通路１２と連通しており、ニードル弁２０に対して開弁方向Ｄ１の燃料圧力を作用させる油圧室としても機能する。噴孔１４はボディ１１の下側に形成され、燃料が噴射される孔であり、弁収容室１３と連通している。圧力制御室１５は燃料通路１２と連通しており、ニードル弁２０に対して閉弁方向Ｄ２の燃料圧力を作用させる。また、圧力制御室１５はオリフィス１７を通じてリーク流路１６と連通している。リーク流路１６は、圧力制御室１５からの戻り燃料が流れる流路であり、不図示の燃料タンクに繋がっている。
The
ニードル弁２０は、開弁方向Ｄ１と閉弁方向Ｄ２とに往復動することでインジェクタ１０を閉弁状態と開弁状態とに切り替える部材であり、摺動部２１と、先端部２２と、被検出部２３と、を備えている。摺動部２１は、一部の径が異なる円柱状の部材により形成されており、開弁方向Ｄ１と閉弁方向Ｄ２とに摺動可能に弁収容室１３に収容されている。先端部２２は、摺動部２１の下側に形成された円錐台状の部位であり、噴孔１４に向けられた状態で弁収容室１３に収容されている。被検出部２３は、ニードル弁２０の往復動を検出するための対象となる部位であり、摺動部２１の上側に位置している。被検出部２３は摺動部２１よりも径が大きい円柱状の部位により構成されている。被検出部２３の形状は図１に示すものに限定されず、ニードル弁２０の往復動が検出される対象となるものであればどのような形状であってもよい。
The
弁収容室１３における上側にはニードル弁２０に対して閉弁方向Ｄ２の付勢力を与える付勢部材２４が配置されている。付勢部材２４は、例えば、プレッシャーピンと、リターンスプリングを備えている。
A
圧力制御室１５には、内部の燃料圧の変化に応じて開弁方向Ｄ１と閉弁方向Ｄ２とに摺動するコマンドピストン２５が収容されている。圧力制御室１５の燃料圧が所定の値に維持されている場合、コマンドピストン２５は、付勢部材２４を介してニードル弁２０に閉弁方向Ｄ２の力を与える。一方、圧力制御室１５の燃料圧が所定の値以下となると、コマンドピストン２５は開弁方向Ｄ１に摺動する。その結果、弁収容室１３の燃料圧が圧力制御室１５の燃料圧を上回り、ニードル弁２０に対して開弁方向Ｄ１の力が加えられる。
The
駆動部３０は、圧力制御室１５に圧力変化を生じさせるものであり、バルブ３１と、ソレノイド３２と、を備えている。バルブ３１は、開弁方向Ｄ１と閉弁方向Ｄ２とに摺動することで圧力制御室１５のオリフィス１７の開閉を切り替える。ソレノイド３２は、ＥＣＵ５０による制御に基づいてバルブ３１を摺動させることで、圧力制御室１５の燃料圧を変化させる。バルブ３１が圧力制御室１５のオリフィス１７を開弁すると、圧力制御室１５内の燃料がリーク流路１６に流れ、圧力制御室１５の燃料圧を低下させる。
The
インジェクタ１０は駆動部３０にソレノイド３２を備えるソレノイド式を例に説明を行ったが、駆動部３０にピエゾ素子を備えるピエゾ式であってもよい。この場合、ピエゾ素子の変位に伴って、コマンドピストン２５が摺動し、圧力制御室１５に燃料圧の変化をもたらす。
The
磁気センサ４０は、磁界の変化に基づいてニードル弁２０の移動量を検出し、この移動量に応じた出力電圧（位置信号）を出力するものであり、固定部４１と、磁界発生部４２と、検出素子４５と、を備えている。この第１の実施形態では、磁気センサ４０はインジェクタ１０の弁収容室１３に配置されており、ニードル弁２０の摺動に伴う被検出部２３の移動量を検出する。
The
固定部４１は、磁界発生部４２と検出素子４５とをボディ１１の弁収容室１３に固定する。例えば、固定部４１は弁収容室１３の内径よりも大きい内径を備える円環状の非磁性部材で構成されている。固定部４１の内周側には、磁界発生部４２と検出素子４５とが配置されている。図１では、固定部４１は弁収容室１３の壁部に埋め込まれるよう配置されており、ニードル弁２０の被検出部２３が固定部４１の内側を通過できるようになっている。
The fixing
磁界発生部４２は、被検出部２３の周囲に磁界を生じさせる部材であり、磁極の向きが異なる磁石４３，４４（図１では、磁石４３がＮ極であり、磁石４４がＳ極である。）により構成されている。磁石４３と磁石４４とは、ニードル弁２０の往復方向で配列するよう固定部４１の内周側に固定されている。そのため、固定部４１の内側には、磁石４３から磁石４４に向かう磁力線（磁界）が生じている。なお、磁石４３をＮ極とし磁石４４をＳ極としたことは一例に過ぎず、磁石４３をＳ極とし、磁石４４をＮ極とするものであってもよい。
The magnetic
検出素子４５は、磁界発生部４２によって生じる磁力線（磁界）の変化を検出し出力電圧ＶＨを出力する。検出素子４５は、摺動方向において磁石４３と磁石４４との間に位置するよう固定部４１の内周側に固定されている。また、検出素子４５は感受面をニードル弁２０に向けた状態で固定部４１に配置されている。検出素子４５の出力端子は、ＥＣＵ５０に接続されており、磁界発生部４２で発生する磁力線の変化を出力電圧ＶＨとしてＥＣＵ５０に出力する。
The
例えば、検出素子４５は、ホール素子や磁気抵抗効果素子（ＭＲセンサ）により構成される。
For example, the
この実施形態では、磁界発生部４２（磁石４３）は、ニードル弁２０の摺動方向において、駆動部３０（ソレノイド３２）と検出素子４５との間に位置している。ソレノイド３２と検出素子４５との間に磁界発生部４２を位置させることで、検出素子４５がソレノイド３２から生じる磁界を誤検出することを抑制することができる。
In this embodiment, the magnetic field generation unit 42 (magnet 43) is located between the drive unit 30 (solenoid 32) and the
ＥＣＵ５０は、インジェクタ１０の噴射を制御するものであり、制御部５１と、電子駆動装置（EDU: Electronic Driving Unit）５２と、を備えている。この実施形態では、ＥＣＵ５０の内部にＥＤＵ５２を備える構成としているが、ＥＣＵ５０とＥＤＵ５２とが別体で構成されていてもよい。
The
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性メモリ、入出力インタフェース等、を中心とするマイクロコンピュータから主に構成されている。また、制御部５１は、磁気センサ４０、ＮＥセンサ５３、アクセルポジションセンサ５４等と接続されており、各センサからの出力をＲＡＭに記憶し、又はセンサからの出力をもとにＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶されている制御プログラムを実行することができる。制御部５１が制御プログラムを実行することによりインジェクタ１０による燃料噴射を制御するための駆動信号である噴射パルスＩＮＪを出力することができる。
The
ＥＤＵ５２は、制御部５１から出力された噴射パルスＩＮＪに基づいて、インジェクタ１０（駆動部３０）に生じる駆動電流ＤＲＣの状態を制御する。例えば、ＥＤＵ５２は、駆動部３０に供給する高電圧を発生する高電圧発生回路や、高圧電圧を供給するインジェクタ１０を切り替えるための複数のスイッチング素子や、高圧発生回路やスイッチング素子の駆動を制御するマイクロコンピュータを備えている。ＥＤＵ５２は噴射パルスＩＮＪを受信すると、噴射対象となるインジェクタ１０に対してこの高圧電圧を印加し、駆動電流ＤＲＣを生じさせる。
The
ＮＥセンサ５３は、クランクシャフトの回転角を示すパルサギアを検知し、クランク角に応じたクランク角信号ＮＥを出力する。アクセルポジションセンサ５４は、アクセルユニットに取り付けられており、アクセルの踏み量に応じたアクセル信号（ＶＡＣＣＰ）を出力する。
The
インジェクタ１０の無噴射状態では、ＥＤＵ５２は高圧電圧を駆動部３０に印加せず、駆動部３０には駆動電流ＤＲＣが流れない。そのため、インジェクタ１０内において、圧力制御室１５と弁収容室１３との燃料圧差が生じず、コマンドピストン２５や付勢部材２４によりニードル弁２０に閉弁方向Ｄ２の力が与えられている（閉弁状態）。一方、インジェクタ１０の噴射状態では、ＥＤＵ５２は高圧電圧を駆動部３０に印加し、駆動部３０には駆動電流ＤＲＣが流れる。そのため、ソレノイド３２がバルブ３１を開弁方向Ｄ１に摺動させ、圧力制御室１５の燃料圧を弁収容室１３の燃料圧よりも低くする。その結果、ニードル弁２０に開弁方向Ｄ１の力が与えられ、ニードル弁２０は開弁方向Ｄ１に摺動する（開弁状態）。
In the non-injection state of the
次に、ＥＣＵ５０内で生成される噴射パルスＩＮＪと、インジェクタ１０の噴射との関係を、図２をもとに説明する。図２（ａ）は、噴射パルスＩＮＪの波形を示す図である。図２（ｂ）は、駆動部３０に流れる駆動電流ＤＲＣの波形を示す図である。図２（ｃ）は、磁気センサ４０の出力電圧ＶＨの波形を示す図である。図２（ｄ）は、インジェクタ１０の状態（閉弁状態と開弁状態）を説明する図である。
Next, the relationship between the injection pulse INJ generated in the
以下では、ニードル弁２０が噴孔１４を塞いでいない状態を全開状態とも記載し、ニードル弁２０が噴孔１４を塞いでいる状態を全閉状態と記載する。また、全閉状態から全開状態に至るまでにニードル弁２０の被検出部２３の往復方向（摺動方向）での位置の変化をリフト量ΔＬとも記載する。例えば、図２（ｄ）では、リフト量ΔＬは、被検出部２３の下側の面の高さの変化を示している。なお、リフト量ΔＬの基準となる位置は、図２（ｄ）に記載されたものに限定されないことはいうまでもなく、その基準となる位置は、適宜、設定されるものであればよい。
Hereinafter, a state in which the
図２（ａ）に示すように、噴射パルスＩＮＪは、Ｌｏｗ状態においてインジェクタ１０が燃料を噴射しない無噴射期間を設定し、Ｈｉ状態においてインジェクタ１０が燃料を噴射する噴射期間を設定している。噴射パルスＩＮＪの立ち上がり時期は、インジェクタ１０の開弁のタイミングを示す噴射時期ＩＮＴを規定し、噴射パルスＩＮＪの波長は、燃料が噴射される期間を示す噴射期間ＩＮＰを規定している。ＥＣＵ５０が噴射パルスＩＮＪの立ち上がり時期を進めることで、駆動電流ＤＲＣが発生する時期が進み、立ち上り時期を遅らせることで駆動電流ＤＲＣが発生する時期が遅くなる。また、ＥＣＵ５０が噴射パルスＩＮＪの波長を長くすることで、駆動電流ＤＲＣが流れる期間が長くなり、波長を短くすることで、駆動電流ＤＲＣが流れる期間が短くなる。
As shown in FIG. 2A, the injection pulse INJ sets a non-injection period in which the
噴射パルスＩＮＪの波形を規定する波長や立ち上がり時期は、エンジンのクランク角に同期して規定されている。制御部５１は、噴射パルスＩＮＪの波長や立ち上がり時期を、ＮＥセンサ５３から出力されるクランク角信号ＮＥや不図示のタイマーからの出力をもとに設定する。
The wavelength defining the waveform of the injection pulse INJ and the rise time are defined in synchronization with the crank angle of the engine. The
図２（ｂ）に示すように、噴射パルスＩＮＪによって生じる駆動電流ＤＲＣの波形は、大電流部ＲＣと定電流部ＣＣとを含んでいる。大電流部ＲＣは、ソレノイド３２が、全閉状態でのニードル弁２０を開弁方向Ｄ１に摺動させるために必要なエネルギーを確保するために設定されており、所定の電流値により設定されている。定電流部ＣＣは、大電流部ＲＣの発生後、ニードル弁２０の位置を継続するために設定されており、大電流部ＲＣと比べて低い電流値により設定されている。また、定電流部ＣＣは大電流部ＲＣと比べて変動幅が小さくなっている。
As shown in FIG. 2B, the waveform of the drive current DRC generated by the injection pulse INJ includes a large current portion RC and a constant current portion CC. The large current portion RC is set to secure energy necessary for the
図２（ｃ）（ｄ）に示すように、ニードル弁２０がボディ１１内で摺動すると、磁気センサ４０はリフト量ΔＬに伴う磁力線の変化を感知し、ＥＣＵ５０に出力電圧ＶＨを出力する。全閉状態でのニードル弁２０は、リフト量ΔＬが０であるため、出力電圧ＶＨは低い値を維持している。駆動電流ＤＲＣが大電流部ＲＣである場合、ニードル弁２０が開弁方向Ｄ１に摺動し、リフト量ΔＬが増加する。その結果、磁気センサ４０からの出力電圧ＶＨは増加する。駆動電流ＤＲＣが定電流部ＣＣに変化すると、ニードル弁２０のリフト量ΔＬは変化せず、出力電圧ＶＨが一定となる。その後、駆動電流ＤＲＣの発生が止まると、ニードル弁２０が閉弁方向Ｄ２に摺動し、出力電圧ＶＨが低下する。
As shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), when the
次に、磁気センサ４０の出力と温度特性について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、温度Ｔ０におけるニードル弁２０のリフト量ΔＬの変化と、検出素子４５から出力される出力電圧ＶＨとの関係を示している。図３（ｂ）は、任意のリフト量（図ではΔＬ０）における検出素子４５の温度特性を示している。
Next, the output of the
磁気センサ４０は、温度特性を有しており、温度Ｔの変化に応じて出力電圧ＶＨが変動する。図３（ａ）は、ある温度（Ｔ０）での磁気センサ４０の出力特性示しており、同じ温度であれば、入力（リフト量ΔＬ）と出力（出力電圧ＶＨ）とは同じ関係を維持する。一方、磁気センサ４０の温度特性により、同じ入力（リフト量ΔＬ）であっても、温度が異なれば、同じ出力（出力電圧ＶＨ）とはならない。図３（ｂ）では、温度がＴ１、Ｔ０、Ｔ２の順に変化することで、対応する出力電圧ＶＨが減少している。
The
出力電圧ＶＨとリフト量ΔＬとが予め定められていれば、この温度特性を利用することで磁気センサ４０の周囲の温度を判定することが可能となる。そのため、この実施形態においては、ＥＣＵ５０は磁気センサ４０からの出力電圧ＶＨをもとにインジェクタ１０内の燃料温度ＴＦを判定し、判定された燃料温度ＴＦを用いて噴射パルスＩＮＪを補正している。
If output voltage VH and lift amount ΔL are predetermined, it is possible to determine the temperature around
次に、ＥＣＵ５０がインジェクタ１０内の燃料温度ＴＦをもとに、噴射パルスＩＮＪを補正する処理を、図４を用いて説明する。図４に示すフローチャートにおいて、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２により温度判定部として機能し、ステップＳ１５，Ｓ１６により補正部として機能する。
Next, a process of correcting the injection pulse INJ based on the fuel temperature TF in the
ステップＳ１１では、ＥＣＵ５０は、機関運転条件を読み込む。機関運転条件は、内燃機関であるエンジンを運転させるために必要とされる諸条件であり、吸入空気量、吸入空気圧、冷却水温等を含んでいる。例えば、これら機関運転条件は、ＥＣＵ５０に接続された不図示のセンサ（エアフロメータ、吸気圧センサ、水温センサ）で検出され、ＥＣＵ５０によって管理されている。
In step S11, the
ステップＳ１２では、ＥＣＵ５０は、ニードル弁２０が燃料温度ＴＨを判定するための位置（リフト量ΔＬ）に達しているか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、ニードル弁２０のリフト量ΔＬが全閉状態となる期間を記憶しており、現在がこの期間に該当するか否かを判定する。全閉状態であれば、リフト量ΔＬが一定となるため、変動の少ない出力電圧ＶＨを取得することが可能となる。ニードル弁２０のリフト量ΔＬはクランク角と同期しているため、ＥＣＵ５０は、ＮＥセンサ５３からの出力により得られるクランク角や、タイマーによるカウント量をもとに、現在が閉弁状態に該当するか否かを判定する。
In step S12, the
ステップＳ１２において、ＥＣＵ５０は、燃料温度ＴＨを判定するための位置として、全開状態を用いるものであってもよい。例えば、全開状態の内、駆動電流ＤＲＣが定電流部ＣＣとなる期間であれば、リフト量ΔＬが一定となるため、変動の少ない出力電圧ＶＨを取得することが可能となる。
In step S12, the
ニードル弁２０のリフト量ΔＬが燃料温度ＴＨを判定する位置になければ（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、リフト量ΔＬが定められた位置に達するまで遅延する。
If the lift amount ΔL of the
ニードル弁２０のリフト量ΔＬが燃料温度ＴＨを判定する位置であれば（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３では、ＥＣＵ５０は、磁気センサ４０からの出力電圧ＶＨを読み込む。ステップＳ１３における出力電圧ＶＨの読み込みは、複数回行い平均を取るものであってもよい。
If the lift amount ΔL of the
これ以外にも、全閉状態が判定された後、ステップＳ１３において、ニードル弁２０を一定のリフト量ΔＬだけ移動させて磁気センサ４０からの出力電圧ＶＨを読み込むものであってもよい。
Other than this, after the fully closed state is determined, in step S13, the
ステップＳ１４では、出力電圧ＶＨをもとに燃料温度ＴＦを判定する。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２で読み込んだ出力電圧ＶＨの値と、磁気センサ４０の温度特性とをもとに、インジェクタ１０の燃料温度ＴＦを判定する。磁気センサ４０の温度特性の取得は、例えば、ＥＣＵ５０が記憶する温度特性Ｍａｐを用いて行う。この温度特性Ｍａｐ１には、図３（ｂ）に示したように、特定のリフト量ΔＬにおける出力電圧ＶＨと燃料温度ＴＨとの関係が記憶されている。
In step S14, the fuel temperature TF is determined based on the output voltage VH. The
ステップＳ１５では、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４で判定した燃料温度ＴＦをもとに、噴射パルスＩＮＪの噴射期間ＩＮＰを補正する。例えば、ＥＣＵ５０は燃料温度ＴＦと噴射期間ＩＮＰとの関係を示す噴射期間Ｍａｐを記憶しており、この噴射期間Ｍａｐに記憶された値を参照することで、噴射パルスＩＮＪの噴射期間ＩＮＰを補正する。
In step S15, the
図５（ａ）は、一例としての噴射期間Ｍａｐを説明する図である。噴射期間Ｍａｐは、燃料温度ＴＦと噴射期間ＩＮＰとの対応関係を規定しており、ステップＳ１２で判定された燃料温度ＴＦが高くなるに従い、噴射期間ＩＮＰが長くなるよう値が規定されている。燃料温度ＴＦが高くなるに従い燃料密度が低くなるため、同じ噴射期間ＩＮＰであっても噴射量が少なくなる。燃料温度ＴＦの変化に応じた噴射量のばらつきを抑制するため、噴射期間Ｍａｐには燃料温度ＴＦが高くなるに従い、噴射期間ＴＰが長くなるよう値を規定している。 Fig.5 (a) is a figure explaining the injection period Map as an example. The injection period Map defines the correspondence between the fuel temperature TF and the injection period INP, and a value is defined such that the injection period INP becomes longer as the fuel temperature TF determined in step S12 becomes higher. Since the fuel density decreases as the fuel temperature TF increases, the injection amount decreases even in the same injection period INP. In order to suppress the variation of the injection amount according to the change of the fuel temperature TF, the injection period Map defines a value such that the injection period TP becomes longer as the fuel temperature TF becomes higher.
また、噴射期間Ｍａｐでは、ＥＣＵ５０から出力される指令噴射圧の変化に応じて、燃料温度ＴＦと噴射期間ＩＮＰとの関係が変化するよう各値が規定されている。指令噴射圧はステップＳ１１において読み取られた機関条件に応じて判定される。指令噴射圧が低くなるに従い、同じ噴射期間ＩＮＰであっても噴射量が少なくなる。そのため、噴射期間Ｍａｐは、指令噴射圧が低下するに従い、燃料温度ＴＦに対応する噴射期間ＩＮＰが長くなるよう値を規定している。
Further, in the injection period Map, each value is defined so that the relationship between the fuel temperature TF and the injection period INP changes according to the change of the command injection pressure output from the
ステップＳ１６では、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４で取得した燃料温度ＴＦをもとに、噴射パルスＩＮＪの噴射時期ＩＮＴを補正する。例えば、ＥＣＵ５０は燃料温度ＴＦと噴射時期ＩＮＴとの関係を示す噴射時期Ｍａｐを記憶しており、噴射時期Ｍａｐに記憶された値をもとに、噴射パルスＩＮＪの噴射時期ＩＮＴを補正する。
In step S16, the
図５（ｂ）は、一例としての噴射時期Ｍａｐを説明する図である。噴射時期Ｍａｐは、燃料温度ＴＦと噴射時期ＩＮＴとの対応関係を記憶しており、ステップＳ１２で判定された燃料温度ＴＦが高くなるに従い、噴射時期ＩＮＴが進む（早くなる）よう規定されている。燃料温度ＴＦが高くなるに従い燃料の密度が低くなり、同じ噴射期間ＩＮＰであっても噴射量が少なくなる。燃料温度ＴＦの変化に応じた噴射量のばらつきを抑制するため、噴射時期Ｍａｐは、燃料温度ＴＦが高くなるに従い、噴射時期ＩＮＴが早まるようその値を規定している。 FIG. 5B is a diagram for explaining an injection timing map as an example. The injection timing Map stores the correspondence between the fuel temperature TF and the injection timing INT, and it is specified that the injection timing INT proceeds (earlier) as the fuel temperature TF determined in step S12 becomes higher. . As the fuel temperature TF increases, the density of the fuel decreases, and the injection amount decreases even in the same injection period INP. In order to suppress the variation of the injection amount according to the change of the fuel temperature TF, the injection timing Map defines the value so that the injection timing INT becomes earlier as the fuel temperature TF becomes higher.
また、噴射期間Ｍａｐでは、内燃機関の負荷の変化に応じて、燃料温度ＴＦと噴射期間ＩＮＰとの関係が変化するよう値を規定している。負荷が低くなるに従い、必要な燃料消費は低減するため、噴射期間Ｍａｐは、負荷が低下するに従い、燃料温度ＴＦに対応する噴射時期ＩＮＴを遅くなるよう規定している。 Further, in the injection period Map, values are defined such that the relationship between the fuel temperature TF and the injection period INP changes in accordance with changes in the load of the internal combustion engine. Since the required fuel consumption decreases as the load decreases, the injection period Map specifies that the injection timing INT corresponding to the fuel temperature TF will be delayed as the load decreases.
なお、本実施形態では、噴射時期ＩＮＴを燃料温度ＴＦのみから補正する構成としているが、これに限定されず、燃料温度ＴＦとリフト量ΔＬとを用いて噴射時期ＩＮＴを補正するものであってもよい。 In the present embodiment, the injection timing INT is corrected only from the fuel temperature TF. However, the present invention is not limited to this, and the injection timing INT is corrected using the fuel temperature TF and the lift amount ΔL It is also good.
ステップＳ１７では、制御部５１は、ステップＳ１５、Ｓ１６によって補正された補正後の噴射パルスＩＮＪをＥＤＵ５２に出力する。ＥＤＵ５２は制御部５１からの補正後の噴射パルスＩＮＪに波形に応じて、インジェクタ１０の駆動部３０を駆動させ、燃料を噴射させる。
In step S17, the
以上説明したようのこの第１の実施形態では、ＥＣＵ５０は、磁気センサ４０からの出力電圧ＶＨから燃料温度ＴＦを判定し、判定された燃料温度をもとにニードル弁２０の駆動を適正に制御することが可能となる。磁気センサ４０により判定される対象はインジェクタ１０内での燃料温度ＴＦであるため、インジェクタ１０外部での温度から燃料温度ＴＦを判定する場合と比べて、補正量をより燃料温度ＴＦに適したものとすることができる。
In the first embodiment as described above, the
磁気センサ４０は、ニードル弁２０に設けられた被検出部２３と、ボディ１１に配置されており磁界を生じさせる磁界発生部４２と、ボディ１１に配置されており磁界発生部４２が発生する磁気の変化を検出する検出素子４５と、を有している。上記構成とすることで、磁界を発生させる磁界発生部４２を、ニードル弁２０ではなくボディ１１側に配置することになり、ニードル弁２０の重量増加を抑制することができる。その結果、駆動部３０の作用に対するニードル弁２０の応答性を高くすることができる。
The
駆動部３０は、ニードル弁２０の噴孔１４の開閉を行う端とは反対の端側に配置されたソレノイド３２によりニードル弁２０を往復動させ、磁界発生部４２は、ソレノイド３２と検出素子４５との間に位置している。上記構成とすることで、ニードル弁２０を往復動させるソレノイド３２と検出素子４５との間に磁界発生部４２を位置させることになり、検出素子４５がソレノイド３２から生じる磁界を誤検出することを抑制することができる。その結果、ニードル弁の位置の変化をより精度よく検出することができる。
The
ＥＣＵ５０（温度判定部）は、ニードル弁２０が全閉又は全開の位置にある場合の出力電圧ＶＨを用いて、燃料温度ＶＦを判定する。上記構成とすることで、信号波形が安定している状態での出力電圧ＶＨをもとに燃料温度ＴＦを判定することができる。その結果、燃料温度ＴＦをより精度よく判定することが可能となる。また、全閉状態での出力電圧ＶＨを温度判定に用いることで、インジェクタ１０が燃料を噴射する直前の燃料温度ＶＦを判定することができ、燃料の噴射直前に急な燃料温度ＶＦの変化が生じた場合でもこの温度変化を補正に対応づけることが可能となる。
The ECU 50 (temperature determination unit) determines the fuel temperature VF using the output voltage VH when the
ＥＣＵ５０（補正部）は、判定された燃料温度ＶＦが高くなるに従い、噴射期間が長くなるよう駆動信号を補正する。上記構成とすることで、燃料温度ＶＦの変化に伴う噴射量のばらつきを抑制することができる。 The ECU 50 (correction unit) corrects the drive signal so that the injection period becomes longer as the determined fuel temperature VF becomes higher. With the above configuration, it is possible to suppress the variation of the injection amount accompanying the change of the fuel temperature VF.
ＥＣＵ５０（補正部）は、判定された燃料温度ＶＦが高くなるに従い、噴射時期が早くなるよう駆動信号を補正する。上記構成とすることで、燃料温度ＶＦの変化に伴う噴射量のばらつきを抑制することができる。 The ECU 50 (correction unit) corrects the drive signal so that the injection timing becomes earlier as the determined fuel temperature VF becomes higher. With the above configuration, it is possible to suppress the variation of the injection amount accompanying the change of the fuel temperature VF.
２．第２実施形態
この第２実施形態に係る燃料噴射装置１００では、磁気センサの構成が第１の実施形態と異なる。図６は、第２実施形態に係る磁気センサ１４０の形状を示す斜視図である。
2. Second Embodiment In the
磁気センサ１４０は、検出素子１４１と、磁界を発生させるとともに検出素子１４１を固定する磁界発生部１４２とを備えている。磁界発生部１４２は弁収容室１３の内径よりも大きい内径を備える円環状の部材で構成されている。磁界発生部１４２は弁収容室１３の壁部に埋め込まれるよう配置されており、被検出部２３が磁界発生部１４２の内側を通過できるようになっている。検出素子１４１は、感受面をニードル弁２０に向けた状態で、磁界発生部１４２の下側に配置されており、磁界発生部１４２で生じた磁界の変化を検出できるようになっている。また、磁界発生部１４２はニードル弁２０の摺動方向において、ソレノイド３２と検出素子４５との間に位置している。
The
なお、磁界発生部１４２は円環状のすべての部位が磁化されている必要はなく、検出素子１４１が配置される附近の一部のみを磁化するものであってもよい。
Note that the magnetic
この第２実施形態に係る燃料噴射装置１００では、磁界発生部１４２を円環状に形成することで、発生させる磁界を強くし、ニードル弁２０の摺動に伴う磁界の変化を検出素子４５が検出し易くすることができる。また、磁界発生部１４２が固定部としての機能を有することで、別の固定部を必要としないため、磁気センサ１４０の構成をより簡素化することができる。
In the
３．第３実施形態
インジェクタ１０は、上述した第１及び第２実施形態に係る構成に限定されない。例えば、磁気センサは、ニードル弁２０の上側に配置された磁界発生部と、弁収容室１３の上側に配置された検出回路と、を備える構成としてもよい。例えば、検出回路は、弁収容室１３の上側に配置されたコイルと、コイルに流れる電流を検知する増幅回路と、を有している。この第３実施形態における磁気センサでは、ニードル弁２０の摺動に応じて磁界発生部がコイルの内側を通過すると、コイルは磁界の変化に応じた電流を流す。増幅回路はこの電流を増幅等することで出力信号としてＥＣＵ５０に出力する。
3. Third Embodiment The
この第３実施形態に係る燃料噴射装置１００では、ニードル弁２０に磁界発生部を備える構成においても、本発明の作用・効果を奏することが可能となる。
In the
１０…インジェクタ、１１…ボディ、１４…噴孔、２０…ニードル弁、３０…駆動部、４０…磁気センサ、５０…ＥＣＵ、１００…燃料噴射装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記インジェクタには、前記弁体の移動量に伴う磁界の変化を検出し、検出された前記磁界の変化に応じた位置信号を出力する磁気センサ（４０）が設けられており、
前記弁体が全閉又は全開の位置にある場合の前記位置信号と、前記磁気センサの温度特性とをもとに、前記インジェクタ内の燃料温度を判定する温度判定部（５０）と、
判定された前記燃料温度に基づいて前記駆動部を駆動するための駆動信号を補正する補正部（５０）と、
を有する燃料噴射装置。 A body (11) having an injection hole (14) for injecting fuel, a valve body (20) accommodated in the body for switching the opening and closing of the injection hole, and a drive unit (30) for reciprocating the valve body And an injector (10) comprising
The injector is provided with a magnetic sensor (40) that detects a change in the magnetic field according to the amount of movement of the valve body, and outputs a position signal according to the detected change in the magnetic field,
A temperature determination unit (50) that determines the fuel temperature in the injector based on the position signal when the valve body is in the fully closed or fully open position and the temperature characteristic of the magnetic sensor;
A correction unit (50) for correcting a drive signal for driving the drive unit based on the determined fuel temperature;
A fuel injection device.
前記ボディに配置されており磁界を生じさせる磁界発生部（４２）と、
前記ボディに配置されており、前記弁体の移動に応じて前記磁界発生部が発生する磁気の変化を検出する検出素子（４５）と、を有する請求項１に記載の燃料噴射装置。 The magnetic sensor is
A magnetic field generator (42) disposed in the body to generate a magnetic field;
The fuel injection device according to claim 1, further comprising: a detection element (45) disposed in the body and detecting a change in magnetism generated by the magnetic field generation unit in accordance with the movement of the valve body.
前記磁界発生部は、前記ソレノイドと前記検出素子との間に位置している、請求項２に記載の燃料噴射装置。 The drive unit reciprocates the valve body by a solenoid (32) disposed on an end side opposite to an end of the valve body on which the injection hole is opened and closed.
The fuel injection device according to claim 2, wherein the magnetic field generation unit is located between the solenoid and the detection element.
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