JP3245719B2

JP3245719B2 - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP3245719B2
Application number: JP10068792A
Authority: JP
Inventors: 卓史大石; 光弘藤田; 聡矢島; 雅彦品川
Original assignee: Bosch Corp; Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 2002-01-15
Anticipated expiration: 2017-01-15
Also published as: JPH05272391A

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、電源電圧（バッテリー電圧）が定格電圧より
減少すると電磁弁の着座までの時間が長くなり、このた
めに噴射開始時期が遅くなると共に、所定噴射量を維持
するために駆動パルス幅を大きくする必要が生じるため
に、燃料噴射の応答性が悪くなるという問題点があっ
た。

【０００６】このために、この発明は、供給電圧の変化
に対して駆動パルスを補正し電磁弁の応答性を確保する
燃料噴射装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】よって、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
圧側と低圧側との連通状態を調節する電磁弁２０とを有
し、該電磁弁２０を開閉することによって、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速度から目標噴射
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２０の作動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、前記電磁弁の駆動時間の終了までのデューティ比
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
れた駆動パルスを形成する駆動パルス形成手段１１０
と、前記電磁弁２０の制御に使用される電源電圧を検出
する電源電圧検出手段１２０と、この電源電圧検出手段
１２０によって検出された電源電圧が所定値より高い場
合には、前記電磁弁２０の駆動時間内の強制期間の割合
を減少させると共に、前記制限期間内の駆動パルスのデ
ューティ比を減少させ、電源電圧が所定値より低い場合
には、前記電磁弁２０の駆動時間内の強制期間の割合を
増加させると共に、前記制限期間内の駆動パルスのデュ
ーティ比を増加させる駆動パルス補正手段１３０と、こ
の駆動パルス補正手段１３０によって補正された駆動パ
ルスによって前記電磁弁２０を駆動する電磁弁駆動手段
１４０とを具備したことにある。また、前記駆動パルス
補正手段１３０において、前記電源電圧の増減に対し
て、駆動時間内の強制期間の割合及び制限期間内の駆動
パルスのデューティ比は、略反比例的に増減することが
望ましい。

【０００８】

【作用】したがって、この発明においては、前記電磁弁
２０の作動遅れ時間と目標噴射量演算手段１００によっ
て演算された出力時間とによって設定された駆動時間内
において、駆動パルス形成手段１００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とによって構成
されたを有する駆動パルスを形成し、電源電圧検出手段
１２０によって検出された電圧値に基づいて、電圧値が
定格値より低い場合には、前記駆動時間内の強制期間の
割合を大きくすると共に、制限期間の駆動パルスのデュ
ーティ比を大きくし、電圧値が定格値より高い場合に
は、前記駆動時間内の強制期間の割合を小さくすると共
に、制限期間の駆動パルスのデューティ比を小さくする
ように、電源電圧の変動に対して略反比例的に補正され
るので、上記課題が達成できるものである。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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
３４ｃ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。

【００１９】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。

【００２０】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、駆動回路２００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４１、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４２、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、
電磁弁２０へ流れる電流値を検出し、これに相応する信
号を出力する電流検出回路３００、及び電磁弁へ供給さ
れる電源電圧（バッテリー電圧）を検出するバッテリー
電圧検出部４５からの各信号が入力されるようになって
いる。

【００２１】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４１及びアクセル開度検出部４２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。

【００２２】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。

【００２３】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、噴射を開始する電磁弁２０の閉弁か
ら、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。

【００２４】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（Ｔｄ＝Ｔｑ
＋Ｔｖ）。

【００２５】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４１から
の出力される回転信号とに基づいて決定する。

【００２６】駆動回路２００は、駆動パルス形成部２０
１と、駆動パルス補正部２０２とによって構成されてお
り、駆動パルス形成部２０１は、図４で示すように高周
波発生部２１０、ワンショットパルス発生部２２０、Ａ
ＮＤ回路２３０、ＯＲ回路２４０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（ｂ）で示す）が、前記ワンショットパル
ス発生部２２０及びＡＮＤ回路２３０の一方に入力され
るものである。

【００２７】ワンショットパルス発生部２２０は、この
駆動パルスＤｐの立ち上がり時から所定時間（ｔ₁〜ｔ
₂）、図５（ｄ）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。

【００２８】ＡＮＤ回路２３０の他方には、高周波発生
部２１０から図５（ａ）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（ｃ）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。

【００２９】前記ワンショットパルス部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Ｔ_P）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Ｔ_L）においてデュー
ティ比の小さいパルスを有する図５（ｅ）で示す駆動パ
ルスＤｒが出力されるものである。これによって、閉弁
遅れ時間を小さくすることができると共に、閉弁時を検
出するのに最適な駆動パルスＤｒが形成されるものであ
る。

【００３０】この駆動パルスＤｒは、例えば、図６に示
す構成の電気回路図の駆動パルス補正部２０２におい
て、図７に示すフローチャートに従って、駆動パルスＤ
ｒ’に補正されるものである。この制御は、ステップ５
００から開始され、ステップ５１０において図６の抵抗
Ｒ₁の両端の電圧をバッテリー電圧検出部４５によって
信号化した供給電圧（バッテリー電圧）Ｖ_Bがデータと
して入力され、さらにステップ５２０において前記駆動
パルスＤｒが入力される。

【００３１】ステップ５３０においては、前記バッテリ
ー電圧Ｖ_Bから図８（ａ）で示す特性マップに従って強
制期間Ｔ_Pを演算する。尚、この特性において、図８
（ａ）で示すように、バッテリー電圧Ｖ_Bが、定格電圧
Ｖ_B1から電圧Ｖ_B2に降下した場合、強制期間はＴ_P1から
Ｔ_P2に長くなるものである。尚、これによって、制限期
間Ｔ_L2は、駆動期間Ｔｄから前記強制期間Ｔ_P2を引いた
値である。

【００３２】ステップ５４０においては、前記バッテリ
ー電圧Ｖ_Bから図８（ｂ）で示す特性マップに従って制
限期間内のデューティ比Ｄを演算する。尚、この特性に
おいて、図８（ｂ）で示すように、バッテリー電圧Ｖ_B
が定格電圧Ｖ_B1から電圧Ｖ_B2に降下した場合、デューテ
ィ比はＤ₁からＤ₂に増大するものである。

【００３３】ステップ５５０においては、前記ステップ
５３０及び５４０において演算された強制期間Ｔｐと制
限期間内の駆動パルスのデューティ比Ｄによって前記駆
動パルスＤｒを補正し、駆動パルスＤｒ’を形成するも
のである。

【００３４】この駆動パルスＤｒ’は、ステップ５６０
において図６に示される電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）２５０のゲート端子に出力されるものである。この
駆動パルスＤｒ’が、ＦＥＴ２５０のゲート端子に入力
されると、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。

【００３５】これによって、図９（ａ）で示す定格電圧
Ｖ_B1時の駆動パルスＤｒ’は、デュティ比の大きい駆動
パルスを有する強制期間Ｔ_P1と、デューティ比がＤ₁で
ある駆動パルスを有する制限期間Ｔ_L1とによって構成さ
れるために、駆動電圧Ｖｄは、図１０（ａ）で示すもの
となり、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Ｔ_P1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Ｔ_L1においてデューティ比Ｄ₁と強制期
間の駆動パルスより小さいデューティ比の駆動パルスに
より実電圧を低下できるために、着体２３の弁座２４へ
の着座時（ｔ₄）の電流変化（電流の減少）を明確にで
きるものである。尚、この時の電流Ｉｒは、図１０
（ｃ）の一点鎖線で示されるものである。

【００３６】また、図９（ｂ）で示すように、バッテリ
ーの能力の低下等によりバッテリー電圧Ｖ_Bが定格電圧
Ｖ_B1よりも低い電圧Ｖ_B2である場合においては、駆動パ
ルスＤｒ’は、バッテリー電圧Ｖ_B2により前記定格電圧
時の強制期間より長い時間に補正されたデューティ比の
大きい駆動パルス有する強制期間Ｔ_P2と、前記デューテ
ィ比Ｄ₁より大きいデューティ比Ｄ₂である駆動パルス
を有する制限期間Ｔ_L2とによって構成されるために、駆
動電圧Ｖｄは、図１０（ｂ）で示すものとなり、これに
よって電圧降下分を補填されて電磁弁２０の駆動力を確
保できると共に、制限期間のデューティ比を大きくした
ことから、電流Ｉｒ’は図１０（ｃ）の実線で示すもの
となるために、バッテリー電圧Ｖ_Bの降下による着座時
間までの時間の延長を抑制できるものである。

【００３７】電流検出回路３００は、ソレノイド３２に
直列に接続された抵抗Ｒ₂の両端の電圧を検出すること
によって駆動回路２００によりソレノイド３２に流れる
電流を検出し、この電流値に相応した信号を出力するも
ので、この信号は、コントロールユニット４０内の着座
検出部３１０に送られる。この着座検出部３１０は、図
１０（ｃ）で示される電流波形から着座によって減少し
た電流値から着座時期（ｔ₄）を検出し、前記遅れ時間
演算部５０及びパルス発生制御部４９に信号を出力する
ものである。

【００３８】尚、この実施例においては、供給電圧が低
下した場合について説明したが、供給電圧が上昇した場
合も、特性マップによって強制期間の長さと制限期間の
駆動パルスのデューティ比を調節できるものである。具
体的には、供給電圧が上昇した場合には、強制期間を短
く設定すると共に、制限期間内の駆動パルスのデューテ
ィ比を小さく設定することによって、供給電圧の上昇に
よる不具合（着座時期の検出の困難等）を解消できるも
のである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電磁弁の応答性を良好にするデューティ比の大きい
駆動パルスを有する強制期間と電磁弁の着座検出を容易
にするための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電磁弁の駆動時間におい
て、電源電圧の検出値に基づいて、略反比例的に前記駆
動時間内の強制期間の割合と制限期間内のデューティ比
を補正するようにしたので、電源電圧の変動によって生
じる着座時期の変動を防止できるので、安定した噴射の
応答性を確保できるものである。

【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パルス形成部を示した
回路図である。

【図５】該駆動パルス形成部のタイミングチャート図で
ある。

【図６】駆動パルス補正部からの出力によってソレノイ
ドが駆動するための電気回路図である。

【図７】駆動パルス補正部で実行される処理のフローチ
ャート図である。

【図８】（ａ）は供給電圧と、強制期間の長さの特性を
示した特性線図であり、（ｂ）は供給電圧と、制限期間
の駆動パルスのデューティ比の特性を示した特性線図で
ある。

【図９】（ａ）は定格電圧時の駆動パルスのタイミング
チャート図であり、（ｂ）は定格電圧より低い電圧時の
駆動パルスのタイミングチャート図である。

【図１０】（ａ）は定格電圧時の駆動電圧のタイミング
チャート図であり、（ｂ）は定格電圧より低い電圧時の
駆動電圧のタイミングチャート図であり、（ｃ）は駆動
電流のタイミングチャート図である。

【符号の説明】

２０電磁弁１００目標噴射量演算手段１１０駆動パルス形成手段１２０電源電圧検出手段１３０駆動パルス補正手段１４０電磁弁駆動手段

フロントページの続き (72)発明者品川雅彦埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号株式会社ゼクセル東松山工場内 (56)参考文献特開昭63−314351（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−143455（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/40 F02D 41/14 330 F02D 41/20 330 F16K 31/06 320

Claims

(57)【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、この高圧側
と低圧側との連通状態を調節する電磁弁とを有し、該電
磁弁を開閉することによって、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速度から目標噴
射量の出力時間を演算する目標噴射量演算手段と、前記電磁弁の作動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、前記電磁弁の駆動時間の終了までのデューティ比の
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
た駆動パルスを形成する駆動パルス形成手段と、前記電磁弁の制御に使用される電源電圧を検出する電源
電圧検出手段と、この電源電圧検出手段によって検出された電源電圧が所
定値より高い場合には、前記電磁弁の駆動時間内の強制
期間の割合を減少させると共に、前記制限期間内の駆動
パルスのデューティ比を減少させ、電源電圧が所定値よ
り低い場合には、前記電磁弁の駆動時間内の強制期間の
割合を増加させると共に、前記制限期間内の駆動パルス
のデューティ比を増加させる駆動パルス補正手段と、この駆動パルス補正手段によって補正された駆動パルス
によって前記電磁弁を駆動する電磁弁駆動手段とを具備
したことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】前記駆動パルス補正手段において、前記
電源電圧の増減に対して、駆動時間内の強制期間の割合
及び制限期間内の駆動パルスのデューティ比は、略反比
例的に増減することを特徴とする請求項１記載の燃料噴
射装置。