JPH05272390A

JPH05272390A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH05272390A
Application number: JP10068692A
Authority: JP
Inventors: Takuji Oishi; 卓史大石; Mitsuhiro Fujita; 光弘藤田; Satoshi Yajima; 聡矢島
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-19
Anticipated expiration: 2017-01-15
Also published as: JP3245718B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電磁弁の応答性を確保しつつ電磁の着座時期
の検出を容易にする。【構成】駆動パルス形成手段１１０によってデューテ
ィ比の大きい駆動パルスを有する強制期間と、デューテ
ィ比の小さい駆動パルスを有する制限期間によって構成
された駆動パルスを形成し、この駆動パルスを電磁弁の
ソレノイドに印加することによって、強制期間において
電磁弁２０の応答性を良好にすると共に、制限期間にお
いて電磁弁の着座による電流値の減少を容易に判定でき
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関へ供給する
燃料噴射量を、燃料噴射ポンプの圧縮室に通じる燃料供
給通路に設けられた電磁弁の開閉制御により調節するよ
うにした燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の燃料噴射装置としては、例えば
特開昭６３−２１３４６号公報に示されるものが公知と
なっており、噴射量が電磁弁の実閉弁時間によって決定
されることから、電磁弁の着座を検出し、この着座時期
から実閉弁時間をカウントするようにしたものである。

【０００３】このために、この燃料噴射装置には、電磁
弁が駆動パルスの印加に応答して実際に閉じられたタイ
ミングを検出するための実閉弁検出部が設けられてお
り、この実閉弁検出部は、駆動パルスに応答し励磁コイ
ルに流れる電流波形に相応した電圧信号を得るための電
圧検出回路と、電圧検出回路からの出力電圧を微分する
ための微分回路とを有している。

【０００４】したがって、微分回路からは、励磁電流の
レベルが急激に減少することに応答して、そのタイミン
グを示す微分出力が得られ、この微分出力から実閉弁タ
イミングを得るようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の引例に
おいては、図９に示すように、電磁弁の着座時間の応答
遅れを小さくするために図９の（Ｘ）の実線で示すよう
に印加パルスの電圧を高くした場合、図９の（Ｚ）の実
線で示すように電磁弁の着座までの時間はｔ₇〜ｔ₈と
短くなるが、電流値の変化は図９の（Ｙ）の実線で示す
ように着座時の変化が明確に現れず、着座時の検出が困
難であった。

【０００６】また、電磁弁の着座時の検出を容易に行う
ために、図９の（Ｘ）の破線で示すように印加パルスの
電圧を低くすると、電磁弁の着座は図９の（Ｙ）の破線
で示すように着座時の電流変化が明確になるために検出
し易いが、反対に着座までの時間はｔ₇〜ｔ₉と長くな
り、応答性が悪くなるものである。

【０００７】このために、この発明は、電磁弁の応答性
を確保しつつ電磁弁の着座時期の検出を容易にする燃料
噴射装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明を図
１により説明すると、燃料噴射ポンプと、この燃料噴射
ポンプの圧縮室に通じる高圧側と低圧側との間に、この
高圧室と低圧室との連通状態を調節する電磁弁２０とを
有し、この電磁弁２０を開閉することによって内燃機関
に供給する前記燃料噴射ポンプの噴射量を調節する燃料
噴射装置において、少なくともアクセル開度とエンジン
回転数から目標噴射量の出力時間を演算する目標噴射量
演算手段１００と、前記電磁弁の閉弁遅れ時間と前記目
標噴射量の出力時間とによって決定される前記電磁弁２
０の駆動時間内において、デューティ比の大きい駆動パ
ルスを有する強制期間とデューティ比の小さい駆動パル
スを有する制限期間によって構成された駆動パルスを形
成する駆動パルス形成手段１１０と、この駆動パルス形
成手段によって形成された駆動パルスによって前記電磁
弁２０を駆動する電磁弁駆動手段１２０と、この電磁弁
駆動手段１２０によって前記電磁弁２０に供給される電
流波形を検出する電流波形検出手段１３０と、この電流
波形から電磁弁２０の着座時期を判定する着座判定手段
１４０とを具備したことにある。

【０００９】

【作用】したがって、この発明においては、駆動パルス
形成手段１１０によってデューティ比の大きい駆動パル
スを有する強制期間とデューティ比の小さい駆動パルス
を有する制限期間によって構成された駆動パルスを形成
し、この駆動パルスによって電磁弁２０を駆動するため
に、デューティ比の大きい強制期間によって電磁弁２０
の応答性を良好にすると共に、デューティ比の小さい制
限期間によって、電流波形検出手段１３０によって検出
される電流波形の着座時期を明確にでき、これによって
着座判定手段１４０における着座の判定が容易に行える
ために、上記課題が達成できるものである。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。

【００１１】図２において示される燃料噴射装置は、例
えばディーゼル機関の各気筒内に燃料を噴射供給するユ
ニットインジェクタ方式の噴射ポンプ１を有している。
この噴射ポンプ１は、プランジャバレル２の基台に形成
されたシリンダ３にプランジャ４が摺動自在に挿入さ
れ、プランジャバレル２と、プランジャ４に連結された
タペット５との間にスプリング６を介在させて、プラン
ジャ４をバレルから遠ざかる方向（図中の上方向）に常
時付勢している。

【００１２】タペット５には、図示しない駆動軸に形成
されたカムが当接しており、機関に連結された駆動軸の
回転によって、前記スプリング６と協働してプランジャ
４を往復動させるようになっており、このプランジャの
往復動により圧縮と吸入作用を行うものである。

【００１３】プランジャ４の先端には、ホルダ部７がホ
ルダナット８をもって組付けられ、このホルダ部７に
は、スペーサ９を介してノズル１０がリテーニングナッ
ト１１をもって連結されている。ホルダ部７には、スプ
リング収納室１２が形成され、このスプリング収納室１
２に収納されたノズルスプリング１３により、図示しな
いノズルの針弁を図中下方向に押圧するようになってい
る。ノズルは、その構造自体公知のもので、下記する高
圧通路１４を介して高圧燃料を供給すると、針弁が開か
れ、ノズル先端に形成された噴孔から燃料が噴射される
ものである。

【００１４】高圧通路１４は、プランジャバレル２に形
成されて、一端がプランジャ先端の圧縮室１５に開口す
る吐出孔１６、ホルダ部７に形成された連通孔１７、ス
ペーサ９に形成されたバルブ通路１８、及びノズル１０
に形成された燃料出口孔（図示せず）により構成されて
いる。

【００１５】弁ハウジング２１に形成された圧縮室１５
に燃料を供給するための燃料供給通路３４は、燃料入口
３５から燃料が供給される第１の燃料供給通路３４ａ、
環状凹部３４ｂ、第２の燃料供給通路３４ｃ、下記する
摺動孔３８、弁体収納室２７、第３の燃料供給通路３４
ｄによって構成され、燃料は燃料入口３５から燃料供給
通路３４を介して圧縮室１５に供給される。

【００１６】電磁弁２０は、そのロッド２２をプランジ
ャバレル２の側方へ一体に延設された弁ハウジング２１
に形成の摺動孔３８に摺動自在に挿通させ、摺動孔３８
の下端の弁ハウジング２１にロッド先端のポペット型の
弁体２３と当接する弁座２４を設け、弁体２３を覆うよ
うに弁ハウジング２１にネジ止めされたヘッダ２５によ
って、弁体２３のストッパ２６を設けると共に、弁ハウ
ジング２１との間に前記摺動孔３８を連通する弁体収納
室２７が形成されている。

【００１７】また、ロッド２２は、弁ハウジング２１の
ヘッダ２５と反対側にネジ止めされているホルダ２８を
挿通し、このホルダ２８と該ホルダ２８にホルダナット
２９を介して連結されるソレノイド収納バレル３０との
間のアーマチュア３１に接続されている。このアーマチ
ュア３１は、ソレノイド収納バレル３０に保持されるソ
レノイド３２と対峙している。

【００１８】前記ホルダ２８には、弁体２３を弁座２４
から常時離反する方向へ付勢するためにスプリング３３
が収納保持されており、通常においては弁体２３は弁座
２４から離反しており、ソレノイド３２への通電により
弁体２３を弁座２４に当接する方向に駆動させるように
なっている。

【００１９】前記摺動孔３８には、環状溝３９が形成さ
れ、これに前記第３の燃料供給通路３４ｄが連通されて
いる。また、前記弁体収納室２７には、第２の燃料供給
通路３４ｃが連通され、該通路３４ｃを介して常に燃料
が供給されて充満し、５Ｋｇ／ｃｍ²程となっている。
したがって、弁体２３の離反時でプランジャ４の戻し行
程時には、摺動孔３８、環状溝３９、第３の燃料供給通
路３４ｄから圧縮室１５へ燃料が供給される。その際の
圧力は５Ｋｇ／ｃｍ²程である。

【００２０】電磁弁２０への通電時、即ち弁体２３の弁
座２４への着座時において、第３の燃料供給通路３４ｄ
は閉じられるようになり、すでに供給された燃料は、前
記プランジャ４の下降行程によって圧縮室１５内におい
て圧縮され、ノズルへ供給される。そして、電磁弁２０
の弁体２３の弁座２４からの離反よって、圧縮室１５は
開放され、圧縮作用は終了するものである。

【００２１】上記ソレノイド３２への通電は、図３に示
すように、コントロールユニット４０により制御される
もので、このコントロールユニット４０は、図示しない
Ａ／Ｄ変換器、マルチプレクサ、マイクロコンピュー
タ、下記する駆動回路２００、及び着座検出回路３００
等によって構成され、エンジンの回転状態を検出する回
転検出部４２、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル
開度）を検出するアクセル開度検出部４１、駆動軸に取
付られて駆動軸が基準角度位置に達する毎にパルスを発
生する基準パルス発生部４３、針弁のリフトタイミング
を検出する針弁リフトセンサ４４、及び電磁弁の実閉弁
状態を検出し、弁の着座信号を出力する着座検出回路３
００からの各信号が入力されるようになっている。

【００２２】図３において、上記コントロールユニット
４０で実行される処理を便宜上機能ブロック図の形で表
し、以下このブロック図に基づいて説明すると、回転検
出部４２及びアクセル開度検出部４１からの出力信号が
目標噴射量演算部４６に入力され、これらの入力信号に
基づいて、この時点での機関の運転条件にあった最適目
標噴射量を所定のマップデータから算出し、目標噴射信
号として出力する。

【００２３】目標噴射信号は、カム角度変換部４７に入
力され、所定のマップデータを基にして前記最適目標噴
射量を得るのに必要なカム角度を機関の回転数に応じて
算出し、カム角度信号として出力する。

【００２４】閉弁時間演算部４８は、前記カム角度信号
を受けて、カムがカム角度変換部４７で算出されたカム
角度だけ回転するのに必要な時間に変換される。即ち、
ここにおいては、電磁弁２０の閉弁してから噴射を開始
し、目標とする噴射量を噴射するために必要な時間（閉
弁時間）Ｔｑが演算される。

【００２５】ここで演算される閉弁時間Ｔｑには、弁座
２４が離反している弁体２３が完全に着座するまでの弁
移動に伴う遅れ時間Ｔｖが含まれていない。このため、
電磁弁２０を駆動させるために実際に必要な駆動パルス
巾Ｔｄは、ＴｑとＴｖとの和で形成される。

【００２６】パルス発生制御部４９は、前記閉弁時間演
算部４８で演算された閉弁時間Ｔｑと遅れ時間演算部５
０で演算された遅れ時間Ｔｖとを加算し、駆動回路２０
０へ出力する駆動パルスＤｐの出力タイミング、即ち燃
料噴射開始の最適タイミングを、基準パルス発生部４３
から出力される基準信号、針弁リフトセンサ４４から出
力される噴射タイミング信号、及び回転検出部４２から
の出力される回転信号とに基づいて決定する。

【００２７】駆動回路２００は、図４で示すように高周
波発生装置２１０、ワンショットパルス発生装置２２
０、ＡＮＤ回路２３０、ＯＲ回路２４０、電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）２５０によって構成されており、前
記パルス発生制御部４９から出力された駆動パルスＤｐ
（図５（Ａ）で示す）が、前記ワンショットパルス発生
装置２２０及びＡＮＤ回路２３０の一方に入力されるも
のである。

【００２８】ワンショットパルス発生装置２２０は、こ
の駆動パルスＤｐの立ち上がり時から所定時間（ｔ₁〜
ｔ₂）図５（Ｂ）で示すデューティ比の大きい（この場
合は１００％）パルスＰｏを発生させるものである。
尚、この所定期間は、実験により予め設定されたもので
ある。

【００２９】ＡＮＤ回路２３０には、前記駆動パルスＤ
ｐの他に高周波発生装置２１０から図５（Ｃ）で示す高
周波Ｈｐが入力され、これによって、ＡＮＤ回路２３０
は、図５（Ｄ）で示すｔ₁〜ｔ₃間のみの高周波である
パルスＬｏを出力するものである。

【００３０】前記ワンショットパルス発生装置２２０か
ら出力されたパルスＰｏとＡＮＤ回路２３０から出力さ
れたパルスＬｏは、ＯＲ回路２４０に入力され、これに
よってＯＲ回路２４０からは、ｔ₁〜ｔ₂で示す期間
（強制期間）においてデューティ比の大きいパルスを有
し、ｔ₂〜ｔ₃で示す期間（制限期間）においてデュー
ティ比の小さいパルスを有する図５（Ｅ）で示す実駆動
パルスＤｒが出力されるものである。

【００３１】この実駆動パルスＤｒは、抵抗Ｒを介して
ＦＥＴ２５０のゲートに入力され、ＦＥＴ２５０のドレ
イン、ソース間が導通するためにソレノイド３２に電流
が流れ、弁体２３を閉成方向に駆動するものである。

【００３２】これによって、実駆動パルスが、デューテ
ィ比の大きい駆動パルスを有する強制期間と、デューテ
ィ比の小さい駆動パルスを有する制限期間とによって構
成されるために、電磁弁２０の駆動初期においては駆動
力が必要である場合は、デューティ比の大きい強制期間
により電磁弁２０を作動でき、電磁弁の着座を検出する
ためには、制限期間においてデューティ比の小さいパル
スにより実電圧を低下できるために、着体２３の弁座２
４への着座時の電流変化（電流の減少）を明確にできる
ものである。

【００３３】着座検出装置３００は、弁体２３の弁座２
４への着座時に発生する電流の減少を検出することによ
って着座を検出するもので、ソレノイド３２に直列に接
続された抵抗Ｒｄ、この抵抗の両端の電圧を検出するこ
とによって電流を検出する電流検出回路３１０、この電
圧としきい電圧を比較するコンパレータ３２０、及びイ
ンバータ３３０によって構成されている。

【００３４】この着座検出装置３００において、図６の
タイミングチャート図に示すように、実駆動パルスＤｒ
が印加されると、電磁弁の動きに基づいてソレノイド３
２に流れる電流は、抵抗Ｒｄを流れることによって電流
検出回路３１０によってこの電流値に対応する電圧値Ｖ
ｉに変換され、コンパレータ３２０の非反転端子に入力
される。

【００３５】この電圧値Ｖｉは、図６（Ｆ）で示すよう
に、強制期間（ｔ₁〜ｔ₂）内においては漸次上昇して
いき、制限期間（ｔ₂〜ｔ₃）内においては、着座時期
（ｔ₄）までは漸次減少し、この着座時期以降において
は終了時期（ｔ₃）まで漸次増加するようになる。この
電磁弁２０の着座に電流が減少するという電流波形の特
徴から、電磁弁の着座時期を検出することができるもの
である。

【００３６】前記コンパレータ３２０の反転端子には所
定の電圧を有するしきい電圧Ｖｐが入力され、コンパレ
ータ３２０からは前記電圧値Ｖｉがしきい電圧Ｖｐより
低くなった時点（図中ｔ₄）で出力がＬとなるために、
インバータ３３０の出力がＨとなって着座時期を遅れ時
間演算部５０及びパルス発生制御部４９に出力できるも
のである。尚、この実施例においては、しきい電圧によ
って着座による電流の減少を判定したが、微分回路を設
けることによって着座による電流減少を微分信号によっ
て判定することもできるものである。

【００３７】また、図６中ｔ₃〜ｔ₅で示す弁体２３の
離反の時間は、スプリング３３の付勢力によって設定さ
れるものである。

【００３８】また、この発明の別の実施例を図７に示
し、以下この実施例について説明する。尚、上述の実施
例と同一のものは、同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００３９】この実施例の駆動回路２００は、高周波発
生装置２１０、２つのＡＮＤ回路２６０，２９０、ＯＲ
回路２９５、抵抗Ｒ、ＦＥＴ２５０、コンパレータ２７
０、及びインバータ２８０によって構成されており、こ
の駆動回路２００においては、前記パルス発生制御部４
９から出力された駆動パルスＤｐ（図８（Ｇ））は、Ａ
ＮＤ回路２６０の一端に入力される。このＡＮＤ回路２
６０の他端には、着座検出装置３００内の電流検出回路
３１０から出力されるソレノイド３２に流れる電流に対
応した電圧Ｖｉ（図８（Ｈ））がしきい電圧Ｖｒ以上に
なった場合に出力される信号Ｐｉ（図中（Ｉ））がイン
バータ２８０を介して入力される。

【００４０】これによってＡＮＤ回路２６０の出力信号
Ｖ_L（図８（Ｌ））は、強制期間を示すｔ₁〜ｔ₂間に
おいて、デューティ比１００％の方形波となり、ＯＲ回
路２９５の一端に入力されるものである。このＯＲ回路
２９５の他端には、前記高周波発生装置から出力される
高周波Ｈｐ（図８（Ｊ））と前記信号Ｐｉ（図８
（Ｉ））がＡＮＤ回路２９０に入力されて形成された制
限期間（ｔ₂〜ｔ₃）内のみの高周波となった高周波信
号Ｐｋ（図８（Ｋ））が入力され、これによってＯＲ回
路２９５の出力側には、前記実施例と同様の実出力信号
Ｄｒを得ることができるものである。

【００４１】この駆動回路においては、前述の実施例の
駆動回路が強制期間を実験によって設定された所定期間
としたことと異なり、電流が所定値以上となった場合に
強制期間を終了させるために、強制期間の設定等の特別
な配慮をする必要がないものである。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ソレノイドに供給される駆動パルスにデューティ比
の大きい強制期間と、デューティ比の小さい制限期間を
設けたことによって、強制期間におけるデューティ比の
大きい駆動パルスによって電磁弁の応答時間を短縮でき
ると共に、制限期間におけるデューティ比の小さい駆動
パルスによって電磁弁の着座の検出を確実の行うことが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示した機能ブロック図であ
る。

【図２】この発明の実施例に係る燃料噴射装置の構成を
示した断面図である。

【図３】この発明の実施例に係る燃料噴射装置の制御機
構を説明した機能ブロック図である。

【図４】この発明の実施例の駆動回路を示した回路図で
ある。

【図５】該駆動回路のタイミングチャート図である。

【図６】実駆動パルスと、電流に相当する電圧と、弁の
動きを説明したタイミングチャート図である。

【図７】この発明の別の実施例の駆動回路を示した回路
図である。

【図８】該駆動回路のタイミングチャート図である。

【図９】従来の駆動電圧（Ｘ）と、駆動電流（Ｙ）と、
弁の動き（Ｚ）を示したタイミングチャート図である。

【符号の説明】

２０電磁弁３２ソレノイド１００目標噴射量演算手段１１０駆動パルス形成手段１２０電磁弁駆動手段１３０電流波形検出手段１４０着座判定手段２００駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射ポンプと、この燃料噴射ポンプ
の圧縮室に通じる高圧側と低圧側との間に、この高圧室
と低圧室との連通状態を調節する電磁弁とを有し、この
電磁弁を開閉することによって内燃機関に供給する前記
燃料噴射ポンプの噴射量を調節する燃料噴射装置におい
て、少なくともアクセル開度とエンジン回転数から目標噴射
量の出力時間を演算する目標噴射量演算手段と、前記電磁弁の閉弁遅れ時間と前記目標噴射量の出力時間
とによって決定される前記電磁弁の駆動時間内におい
て、デューティ比の大きい駆動パルスを有する強制期間
とデューティ比の小さい駆動パルスを有する制限期間に
よって構成された駆動パルスを形成する駆動パルス形成
手段と、この駆動パルス形成手段によって形成された駆動パルス
によって前記電磁弁を駆動する電磁弁駆動手段と、この電磁弁駆動手段によって前記電磁弁に供給される電
流波形を検出する電流波形検出手段と、この電流波形から電磁弁の着座時期を判定する着座判定
手段とを具備したことを特徴とする燃料噴射装置。