JP7266705B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
まず、本実施形態による燃料噴射制御装置を搭載する内燃機関システムの構成について説明する。図1は、実施形態に係る燃料噴射制御装置を搭載する内燃機関システムの全体構成図である。
次に、図1に示す燃料噴射制御装置127の構成について、図2と図3を用いて説明する。
図2は、燃料噴射制御装置127を示す概略構成図である。図3は、図2に示す燃料噴射駆動部の構成例を示す図である。
次に、燃料噴射弁105の構成について、図4を参照して説明する。
図4は、燃料噴射弁105の断面図である。
次に、燃料噴射弁105の駆動方法について、図5を参照して説明する。
図5は、燃料噴射弁105の駆動方法を説明するタイミングチャートである。横軸に時間、縦軸に噴射パルス、駆動電圧、駆動電流、及び弁変位を示す。なお、図5に示した燃料噴射弁105の駆動方法は、駆動電流補正量演算部213で算出される駆動電流補正量が適用されていない場合の駆動方法である。
すなわち、燃料噴射駆動部207aをPWM(Pulse Width Modulation)制御し、ソレノイド407に印加される駆動電圧を間欠的にバッテリ電圧209にすることで、ソレノイド407に流れる駆動電流が所定の範囲内に収まるようにする。これにより、可動コア403を固定コア404に引き寄せるために必要な大きさの磁気吸引力を生じさせるようにする。
次に、図5で詳述した駆動電流を用いた場合の噴射量特性について、図6を用いて説明する。
図6は、燃料噴射弁105の噴射パルス幅と、燃料噴射量との関係を示した図であり、横軸を噴射パルス幅、縦軸を噴射パルス幅毎の燃料噴射量としている。また、実線で示す噴射量特性611を基準品とし、点線で示す噴射量特性612は基準品よりもセットスプリング408のばね荷重が小さい燃料噴射弁105を表している。
次に、弁体動作時間検出部211で実行される燃料噴射弁105の弁体動作時間を検出する方法について、図7を参照して説明する。
図7は、燃料噴射弁105における駆動電圧を用いた閉弁時間の検出を説明する図であり、横軸に噴射パルス幅、縦軸に燃料噴射量と駆動電圧の2階微分値を示す。なお、閉弁時間701は、噴射パルスをオフした時点(時刻T505)から閉弁が完了する(時刻T506)までの経過時間と定義する。
次に、駆動電流補正量演算部213により演算する駆動電流の補正について、図8を参照して説明する。
図8は、駆動電流補正を実施した際の燃料噴射弁の駆動方法を説明するタイミングチャートである。横軸に時間、縦軸に噴射パルス、駆動電圧、駆動電流、及び弁変位を示す。
次に、噴射パルス幅補正量演算部214により演算する噴射パルス幅の補正について説明する。
図10は、噴射パルス幅と燃料噴射量との関係を示した図であり、横軸を噴射パルス幅、縦軸を噴射パルス幅ごとの燃料噴射量としている。図中の1001は燃料噴射弁105Pの噴射量特性(実線)、1002は燃料噴射弁105Wの噴射量特性(破線)、1003は燃料噴射弁105Sの噴射量特性(点線)を表す。
図11に、噴射パルス幅補正量と閉弁完了時間の関係を示す。予め実験により複数の燃料噴射弁105で閉弁完了時間を計測し、閉弁完了時間を計測した燃料噴射弁105の噴射量特性から、噴射パルス幅補正量を算出することで、閉弁完了時間と噴射パルス幅補正量の関係式1100を算出することができる。
次に、補正方法選択部212の動作について説明する。
補正方法選択部212では、駆動電流補正量演算部213と噴射パルス幅補正量演算部214で算出されたそれぞれの補正量を、駆動電流及び/又は噴射パルス幅に適用するか否かを選択する。
補正方法選択部212は、燃料噴射制御装置127のエンジン状態検知部203に入力された各種入力信号に基づいて、駆動補正の要否と、駆動方法を決定する。
次に、補正量の種類ごとの駆動補正の選択方法について説明する。
まず、燃圧による駆動補正の選択方法について説明する。燃圧が高くなると燃料噴射弁の閉弁方向への付勢力(押圧力)が大きくなる。つまり、燃圧が高くなる程、燃圧が低い場合に対して開弁力(付勢力に抗する磁気吸引力)が必要となり、開弁に必要なピーク電流を低下させると燃料噴射弁の作動限界燃圧が低下してしまう。したがって、燃圧が高い場合には開弁力を低下させることなく、補正を行うことが望ましい。また、燃料噴射弁の付勢力が大きくなると開弁時の弁体速度が低下するため、フルリフト到達後の弁体のバウンシング動作が小さくなり、低燃圧時と比較するとフルリフト到達後の噴射量ばらつきは小さくなる。
また、駆動電流波形に応じて補正方法の選択を実施してもよい。一般的に弁体の押圧力が大きくなると開弁力を大きくする必要があるため、駆動時の電流値を大きくする。つまり、駆動時のピーク電流の電流値が大きい場合は押圧力が大きくなり、開弁時のバウンシング動作が小さくなる。したがって、補正方法選択部212は、ピーク電流の電流値が所定値以上の場合には、噴射パルス幅補正を実施し、ピーク電流の電流値が所定値未満の場合には、駆動電流補正と噴射パルス幅補正の少なくとも一方を選択して実施する。
次に、閉弁時間による駆動補正の選択方法について説明する。閉弁時間(閉弁完了時間)は噴射パルスがオフとなった時点から弁体402が弁座405に到達するまでの時間であるため、弁体402にかかる付勢力を間接的に表現している。付勢力は燃圧だけでなく、スプリング力や可動コア403など摺動部の摩擦力も含まれる。
また、同様に閉弁検知時の変曲点の大きさを用いてもよい。変曲点702は噴射パルスがオフとなった後の電圧の変化量を表している。つまり変曲点702の大きさは可動コア403、弁体402の着座時の加速度変化となる。例えば、燃圧が大きくなるに従い、弁体402の付勢力も大きくなるため閉弁時の速度は大きくなり、着座時の加速度変化量は大きくなるため、変曲点702の2階微分値は大きくなる。そこで、変曲点702の2階微分値の大きさに応じて補正方法を選択することが可能となる。
次に、要求される燃料噴射量に応じて補正方法を選択する方法を説明する。図9に示すように、通常の駆動電流パラメータで燃料噴射弁105を駆動した場合、フルリフト到達前の噴射量特性は傾きが急こう配となるため噴射パルス幅に対する噴射量変化が大きく、制御性が悪い。一方、駆動電流補正を実施すると、弁体402の開弁速度を遅くし、噴射量特性の傾きを緩やかにし、直線性を確保することが可能となる。また、通常の駆動電流パラメータで燃料噴射弁105を駆動した場合のフルリフト到達直後のバウンシング動作が比較的大きく、再現性が乏しいため噴射パルス幅制御では十分に補正できない。
また、要求噴射量ではなく、要求される噴射パルス幅に応じて補正方法を選択することもできる。燃料噴射弁105の噴射量と噴射パルス幅の関係は噴射量特性から予め算出できる。補正方法選択部212は、要求される噴射パルス幅が所定値以上である場合には、噴射パルス幅補正を実施し、噴射パルス幅が所定値未満である場合には、駆動電流補正と噴射パルス幅補正の少なくとも一方を選択して実施する。所定値は、要求噴射量で切り替える場合と同様に考えることができる。すなわち、燃料噴射弁105を通常制御で駆動した場合の噴射量特性において、補正後の噴射パルス幅を、バウンシング動作が終了してフルリフト状態で安定する噴射パルス幅、又は、初回バウンシング動作が終了し、燃料噴射量が上昇に転じる噴射パルス幅に設定すると良い。
次に、エンジン回転数に応じて駆動補正を切り替える方法について説明する。駆動電流補正を実施すると通常制御時に対して、同一噴射量を実現するための噴射パルス幅が長くなる。これは、開弁力を低下させて開弁時の弁体動作を遅くするため、弁体402がフルリフトに到達するまでに時間がかかるためである。
なお、上述した一実施形態において、駆動電流補正と噴射パルス幅補正の選択方法について説明したが、上述した例に限らない。例えば、補正方法選択部212は、上記エンジンの状態を表す値と設定値との関係が所定の条件を満たすと判断して駆動電流補正を実施するときに、噴射パルス幅補正も併せて実施することにより、さらなる噴射量ばらつきの低減が図れる。図9の噴射量特性911,912に示すとおり、駆動電流補正を実施したとしても、各燃料噴射弁105の噴射量特性にはわずかにオフセットが生じる。このオフセット量に基づいて噴射パルス幅の補正量を算出し、燃料噴射弁毎に噴射パルス幅を変更することで、要求噴射量に合わせた噴射パルス幅を算出することができる。
また、上述した実施形態において、補正方法選択部212は、上記エンジンの状態を表す値と設定値との関係が所定の条件を満たす場合に、駆動電流補正を実施せずに、噴射パルス幅補正のみを実施することも可能である。図10で説明したとおり、噴射パルス幅補正によって噴射量特性の直線性を確保することが可能となり、燃料噴射弁の制御性が向上する。
123…燃料タンク、 124…低圧燃料ポンプ、 125…高圧燃料ポンプ、 126…燃圧力センサ、 127…燃料噴射制御装置、 129…高圧燃料配管、 201…燃料噴射パルス信号演算部、 202…燃料噴射駆動波形指令部、 203…エンジン状態検知部、 204…ヒューズ、 205…リレー、 206…高電圧生成部、 207a,207b…燃料噴射駆動部、 208…駆動IC、 209…バッテリ電圧、 210…高電圧(電源電圧)、 211…弁体動作時間検出部、 212…補正方法選択部、
213…駆動電流補正量演算部、 214…噴射パルス幅補正量演算部、 301,302,308,309…ダイオード、 303…高電圧側スイッチング素子、 304…低電圧側スイッチング素子、 305…スイッチング素子、 306…シャント抵抗、 401…ハウジング、 402…弁体、 402a…先端部、 402b…後端部、 403…可動コア、 403a…貫通孔、 404…固定コア、 405…弁座、 406…噴射孔、 407…ソレノイド、 408…セットスプリング、 409…ゼロスプリング、 701…閉弁時間(閉弁完了時間)
Claims (13)
- 通電用のコイルを有する複数の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記燃料噴射弁の通電終了から当該燃料噴射弁の弁体の閉弁完了までの閉弁完了時間を検出する弁体動作時間検出部と、
前記閉弁完了時間に基づき前記燃料噴射弁の駆動電流パラメータを補正する駆動電流補正部と、
前記閉弁完了時間に基づき前記燃料噴射弁の通電時間を補正する噴射パルス幅補正部と、
前記弁体の閉弁方向への付勢力に関係する情報、エンジンの回転数、要求噴射量、又は要求噴射パルス幅に基づいて、前記駆動電流補正部と前記噴射パルス幅補正部の少なくとも一方を選択して補正を実行する補正方法選択部と、を備える
燃料噴射制御装置。 - 前記駆動電流補正部は、
前記燃料噴射弁の前記閉弁完了時間に基づき、複数の前記燃料噴射弁で共通の駆動電流パラメータに対して、ピーク電流、ピーク電流通電時間、及び逆電圧印加時間の少なくとも一つ以上を変更し、変更後の駆動電流パラメータを前記燃料噴射弁の駆動電流パラメータとする
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記噴射パルス幅補正部は、
前記燃料噴射弁の前記閉弁完了時間と噴射量の関係に基づき、複数の前記燃料噴射弁で共通の通電時間に対して変更を行い、変更した通電時間を前記燃料噴射弁の通電時間とする
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力が設定値以上の場合に、前記噴射パルス幅補正部を選択し、
前記燃料の圧力が前記設定値よりも小さい場合に、前記駆動電流補正部及び前記噴射パルス幅補正部の少なくとも一方を選択する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
前記閉弁完了時間が設定値以下の場合に、前記噴射パルス幅補正部を選択し、
前記閉弁完了時間が前記設定値よりも長い場合に、前記駆動電流補正部及び前記噴射パルス幅補正部の少なくとも一方を選択する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
閉弁完了タイミングでの前記燃料噴射弁の前記コイルの端子間電圧に対する2階微分値が設定値以上の場合に、前記噴射パルス幅補正部を選択し、
前記2階微分値が前記設定値よりも小さい場合に、前記駆動電流補正部及び前記噴射パルス幅補正部の少なくとも一方を選択する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
前記燃料噴射弁の駆動電流のピーク電流値又はピーク電流通電時間が設定値以上の場合に、前記噴射パルス幅補正部を選択し、
前記ピーク電流値又は前記ピーク電流通電時間が前記設定値よりも小さい場合に、前記駆動電流補正部及び前記噴射パルス幅補正部の少なくとも一方を選択する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
前記エンジンの回転数が設定値以上の場合に、前記噴射パルス幅補正部を選択し、
前記エンジンの回転数が前記設定値よりも小さい場合に、前記駆動電流補正部及び前記噴射パルス幅補正部の少なくとも一方を選択する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
前記要求噴射量が設定値以上の場合に、前記噴射パルス幅補正部を選択し、
前記要求噴射量が前記設定値よりも小さい場合に、前記駆動電流補正部及び前記噴射パルス幅補正部の少なくとも一方を選択する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
前記要求噴射パルス幅が設定値以上の場合に、前記噴射パルス幅補正部を選択し、
前記要求噴射パルス幅が前記設定値よりも小さい場合に、前記駆動電流補正部及び前記噴射パルス幅補正部の少なくとも一方を選択する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
前記弁体の閉弁方向への付勢力に関係する情報、前記エンジンの回転数、前記要求噴射量、又は前記要求噴射パルス幅を表す値と設定値との関係が所定の条件を満たす場合に、前記駆動電流補正部による補正と併せて前記噴射パルス幅補正部による補正を実行する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記補正方法選択部は、
前記弁体の閉弁方向への付勢力に関係する情報、前記エンジンの回転数、前記要求噴射量、又は前記要求噴射パルス幅を表す値と設定値との関係が所定の条件を満たす場合に、前記駆動電流補正部による補正を実行せずに前記噴射パルス幅補正部による補正を実行する
請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 - 前記駆動電流補正部及び前記噴射パルス幅補正部は、複数の前記燃料噴射弁ごとに各補正を行う
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
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