(57)【要約】  燃料噴射器（３２）用の制御システム（３５）が開示される。制御システムは、第１の位置と第２の位置との間で可動な弁体（１２０）と、弁体に連結されたアーマチュア（１１８）と、アーマチュアおよび連結された弁体を移動させるように構成されたソレノイド（１１６）と、ソレノイドに連通する制御装置（５３）とを有する。制御装置は、第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動を開始するために第１の電流レベルでソレノイドを通電するように、第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動中に、第１の電流レベルよりも小さい第２の電流レベルでソレノイドを通電するように、弁体が第２の位置に達した後に、第２の電流レベルよりも小さい第３の電流レベルでソレノイドを通電するように、そして弁体が、所定期間、第２の位置に存在した後に、第３の電流レベルよりも小さい第４の電流レベルでソレノイドを通電するように構成される。
2008534855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射器（３２）用の制御システム（３５）であって、
第１の位置と第２の位置との間で可動な弁体（１２０）と、
弁体に連結されたアーマチュア（１１８）と、
アーマチュアおよび連結された弁体を移動させるように構成されたソレノイド（１１６）と、
ソレノイドに連通する制御装置（５３）であって、
第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動を開始し、これによって、燃料噴射を開始するために、第１の電流レベルでソレノイドを通電するように、
第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動中に、第１の電流レベルよりも小さい第２の電流レベルでソレノイドを通電するように、
弁体が第２の位置に達した後に、第２の電流レベルよりも小さい第３の電流レベルでソレノイドを通電するように、
弁体が、所定期間、第２の位置に存在した後に、第３の電流レベルよりも小さい第４の電流レベルでソレノイドを通電するように、
弁体を第１の位置に戻し、これによって、燃料噴射を停止するために、ソレノイドの電源を絶つように構成された制御装置と
を備える制御システム（３５）。
【請求項２】
制御装置が、さらに、第１の位置から第２の位置に向かう移動中に弁体を遅延させるために、第３の電流レベルよりも小さい第５の電流レベルでソレノイドを通電するように構成される請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
制御装置が、さらに、第１の噴射の終了から、引き続く噴射の開始までの時間を決定するように、そして決定された時間が所定時間よりも短かった場合に、引き続く噴射の第１および第２の電流レベルの少なくとも一方の大きさを大きくするように構成される請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
決定された時間が所定時間よりも短かった場合に、ソレノイドが、引き続く噴射の第１および第２の電流レベルの少なくとも一方で通電される継続時間を減少させるように、制御装置がさらに構成される請求項４に記載の制御システム。
【請求項５】
制御装置が、さらに、第２の位置から第１の位置に向かう弁体の移動中に弁体を遅延させるために、第５の電流レベルでソレノイドを通電するように構成される請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
制御装置が、さらに、第２の位置から第１の位置に向かって移動する弁体に関連する所望の減衰を決定するように、また所望の減衰と所定の減衰レベルとを比較するように構成され、所望の減衰が所定の減衰レベルよりも小さい場合に、第５の電流レベルが、フリーホイールによって発生された電流レベルであり、所望の減衰が所定の減衰レベルよりも大きい場合に、第５の電流レベルが、バッテリによって発生された電流レベルよりも大きい電流レベルである請求項５に記載の制御システム。
【請求項７】
ソレノイド（１１６）、および第１の位置と第２の位置との間で可動な弁体（１２０）に連結されたアーマチュア（１１８）を有する燃料噴射器（３２）を制御する方法であって、
第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動を開始し、これによって、燃料噴射を開始するように、第１の電流レベルでソレノイドを通電するステップと、
第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動中に、第１の電流レベルよりも小さい第２の電流レベルでソレノイドを通電するステップと、
弁体が第２の位置に達した後に、第２のレベルよりも小さい第３の電流レベルでソレノイドを通電するステップと、
弁体が、所定期間、第２の位置に存在した後に、第３の電流レベルよりも小さい第４の電流レベルでソレノイドを通電するステップと、
弁体を第１の位置に戻し、これによって、燃料噴射を停止するように、ソレノイドの電源を絶つステップと、
を含む方法。
【請求項８】
第１の位置から第２の位置に向かう移動中に弁体を遅延させるように、第３の電流レベルよりも小さい第５の電流レベルでソレノイドを通電するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１の噴射の終了から、引き続く噴射の開始までの時間を決定するステップと、
決定された時間が所定時間よりも短かった場合に、引き続く噴射の第１および第２の電流レベルの少なくとも一方の大きさを大きくするステップと、
をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの燃焼室（２２）を有するエンジン（１０）用の燃料システム（１２）であって、
加圧燃料源（３０）と、
少なくとも１つの燃焼室内に加圧燃料を噴射するように構成された少なくとも１つの燃料噴射器（３２）と、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御システム（３５）であって、少なくとも１つの燃料噴射器の作動を制御するように構成された制御システム（３５）と、
を備える燃料システム（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御システム、より詳しくは、燃料噴射器用の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コモンレール燃料噴射器は、エンジンの燃焼室に燃料を導入するための方法を提供する。典型的なコモンレール燃料噴射器は、ソレノイドが通電されたときに燃料噴射ノズルを開口する作動ソレノイドを含む。次に、燃料が、ソレノイドが通電し続ける期間に基づいて燃焼室内に噴射される。燃料供給のタイミングおよび継続時間の両方の正確な制御は、エンジンの性能およびエミッションにとって重要である。
【０００３】
エンジンの性能およびエミッションを最適化するために、エンジン製造業者は、ソレノイドが通電されまたその電源が絶たれる時間と、ソレノイドに印加される電流の大きさとを変更し得る。このような１つの例は、１９９０年５月８日にシノグレ（Ｓｈｉｎｏｇｌｅ）らに交付された（特許文献１）に記載されている。（特許文献１）は、噴射制御弁の作動を制御するソレノイド制御回路を記載している。ソレノイド制御回路は、プルイン電流レベルとホールドイン電流レベルと中間電流レベルとを有する３つの階層電流波形を提供する。プルインレベルでソレノイドを通電することにより、制御弁の移動とエンジンへの燃料の流れとが開始される。制御弁の移動が開始された後に、電流レベルは、プルイン電流レベルよりも小さいが、制御弁の移動を継続するには十分な大きさの中間レベルに低減される。次に、印加された電流は、移動された位置に制御弁を保持するように、ホールドインレベルにさらに低減される。その次に、ソレノイドの電源を絶って、制御弁をその初期位置に戻し、エンジンへの燃料の流れを停止することが可能である。
【０００４】
（特許文献１）のソレノイド制御回路はエンジン内に燃料を十分に噴射し得るが、そのソレノイド制御回路は、制御弁の跳ね上がりと、その結果として生じる影響とを最小限に抑えることがほとんどないであろう。特に、移動している制御弁の慣性と、それに関連する燃料とによって、制御弁は、完全開放時に、上部シートから跳ね上がってしまうことがあり、これによって、燃料供給特性が悪影響を受ける。（特許文献１）のホールドイン電流は、単一の階層であるので、そのホールドイン電流は、制御弁の跳ね上がりを十分に最小限に抑えるには不十分であろう。その代わりに、（特許文献１）のホールドイン電流が、制御弁の跳ね上がりを最小限に抑えるのに十分であった場合、そのホールドイン電流は、跳ね上がる傾向が減少された後、移動された位置に制御弁を保持するには不十分であることがある。さらに、（特許文献１）は、密接に関連する噴射の間の跳ね上がりの影響に適応するかまたは制御弁の閉鎖移動を減衰させて、跳ね戻りの可能性を最小限に抑えるように、階層レベルを調整しない。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，９２２，８７８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の制御システムは上記課題の１つ以上を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一形態は、燃料噴射器用の制御システムに関する。制御システムは、第１の位置と第２の位置との間で可動な弁体と、弁体に連結されたアーマチュアとを含む。制御システムは、アーマチュアおよび連結された弁を移動させるように構成されたソレノイドと、ソレノイドに連通する制御装置とを含む。制御装置は、第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動を開始し、これによって、燃料噴射を開始するために、第１の電流レベルでソレノイドを通電するように構成される。さらに、制御装置は、第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動中に、第１の電流レベルよりも小さい第２の電流レベルでソレノイドを通電するように、また弁体が第２の位置に達した後に、第２の電流レベルよりも小さい第３の電流レベルでソレノイドを通電するように構成される。その上、制御装置は、弁体が、所定期間、第２の位置に存在した後に、第３の電流レベルよりも小さい第４の電流レベルでソレノイドを通電するように、また弁体を第１の位置に戻し、これによって、燃料噴射を停止するために、ソレノイドの電源を絶つように構成される。
【０００８】
本開示の他の形態は、ソレノイド、および第１の位置と第２の位置との間で可動な弁体に連結されたアーマチュアを有する燃料噴射器を制御する方法に関する。本方法は、第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動を開始し、これによって、燃料噴射を開始するように、第１の電流レベルでソレノイドを通電するステップを含む。さらに、本方法は、第１の位置から第２の位置に向かう弁体の移動中に、第１の電流レベルよりも小さい第２の電流レベルでソレノイドを通電するステップと、弁体が第２の位置に達した後に、第２の電流レベルよりも小さい第３の電流レベルでソレノイドを通電するステップとを含む。その上、本方法は、弁体が、所定期間、第２の位置に存在した後に、第３の電流レベルよりも小さい第４の電流レベルでソレノイドを通電するステップと、弁体を第１の位置に戻し、これによって、燃料噴射を停止するように、ソレノイドの電源を絶つステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、エンジン１０と燃料システム１２の例証的な実施形態とを示している。本開示では、エンジン１０は、４ストロークディーゼルエンジンとして図示かつ記載されている。しかし、当業者は、エンジン１０が、例えば、ガソリンエンジンまたはガス燃料エンジンのような他の任意の種類の内燃機関であってもよいことを認識するであろう。エンジン１０は、複数のシリンダ１６を画成するエンジンブロック１４と、それぞれのシリンダ１６内に摺動可能に配置されたピストン１８と、それぞれのシリンダ１６に関連するシリンダヘッド２０とを含み得る。
【００１０】
シリンダ１６、ピストン１８、およびシリンダヘッド２０によって、燃焼室２２を形成することが可能である。図示されている実施形態では、エンジン１０は、６つの燃焼室２２を含む。しかし、エンジン１０が、より多いかまたはより少ない数の燃焼室２２を含み得ることと、燃焼室２２を「直列」構成、「Ｖ字」構成、または他の任意の適切な構成で配置し得ることが考慮される。
【００１１】
さらに、図１に示されているように、エンジン１０は、エンジンブロック１４内に回転可能に配置されるクランクシャフト２４を含むことが可能である。コネクティングロッド２６によって、それぞれのピストン１８をクランクシャフト２４に連結することが可能であり、この結果、それぞれの個々のシリンダ１６内のピストン１８の摺動運動により、クランクシャフト２４の回転が生じる。同様に、クランクシャフト２４の回転によって、ピストン１８の摺動運動が生じ得る。
【００１２】
燃料システム１２は、それぞれの燃焼室２２内への加圧燃料の噴射を行うように協働する構成部材を含むことが可能である。具体的には、燃料システム１２は、燃料供給を継続するように構成されたタンク２８と、燃料を加圧するようにまたコモンレール３４を介して加圧燃料を複数の燃料噴射器３２に導くように構成された燃料ポンプ装置３０と、制御システム３５とを含んでもよい。
【００１３】
燃料ポンプ装置３０は、燃料の圧力を増大させるように、また加圧された１つ以上の燃料流をコモンレール３４に導くように機能する１つ以上のポンプ装置を含み得る。一実施例において、燃料ポンプ装置３０は、燃料ライン４０を介して連続して配置されかつ流体連結された低圧源３６および高圧源３８を含む。低圧源３６は、低圧フィードを高圧源３８に供給するように構成された移送ポンプであり得る。高圧源３８は、低圧フィードを受け入れるようにまた燃料の圧力を約３０〜３００ＭＰａの範囲に増大させるように構成することが可能である。燃料ライン４２を介して、高圧源３８をコモンレール３４に連結し得る。燃料ポンプ装置３０からコモンレール３４への燃料の一方向の流れを可能にするために、燃料ライン４２内に逆止弁４４を配置することが可能である。
【００１４】
低圧源３６および高圧源３８の一方または両方をエンジン１０に作動可能に連結し、クランクシャフト２４によって駆動することが可能である。クランクシャフト２４の回転によって、ポンプドライブシャフトの対応する回転が生じる、当業者が容易に理解できる任意の形態で、低圧源３６および／または高圧源３８をクランクシャフト２４に連結し得る。例えば、ギヤトレイン４８によってクランクシャフト２４に連結されているような高圧源３８のポンプドライブシャフト４６が図１に示されている。しかし、その代わりに、低圧源３６および高圧源３８の一方または両方を電気で、油圧で、空気圧で、または他の任意の適切な方法で駆動し得ることが考慮される。
【００１５】
燃料噴射器３２をシリンダヘッド２０内に配置し、複数の燃料ライン５０を介してコモンレール３４に連結することが可能である。それぞれの燃料噴射器３２は、所定のタイミング、所定の燃料圧力、および所定の燃料流量で、ある量の加圧燃料を、関連する燃焼室２２内に噴射するように作動可能であり得る。燃焼室２２への燃料噴射のタイミングをピストン１８の運動に同期させることが可能である。例えば、ピストン１８が圧縮行程の上死点位置に近づいたときに、噴射燃料の圧縮点火燃焼を許容するように、燃料を噴射してもよい。その代わりに、ピストン１８が、上死点位置に向かって進む圧縮行程を開始したときに、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）動作のために、燃料を噴射してもよい。さらに、ピストン１８が、膨張行程中に上死点位置から下死点位置に向かって移動しているときに、後処理再生用の還元雰囲気を生成するためのその後のポスト噴射のために、燃料を噴射してもよい。
【００１６】
制御システム３５はそれぞれの燃料噴射器３２の作動を制御し得る。特に、制御システム３５は、複数の連通ライン５１を介して燃料噴射器３２に連通する制御装置５３を含むことが可能である。所定の電流波形または連続電流波形をそれぞれの燃料噴射器３２に印加することによって、燃料噴射タイミング、燃料噴射量、および燃料噴射継続時間を制御するように、制御装置５３を構成し得る。
【００１７】
制御装置５３は、燃料噴射器３２の作動を制御するための手段を含む単一のマイクロプロセッサまたは複数のマイクロプロセッサで具体化することが可能である。制御装置５３の機能を実行するように、商業的に入手可能な多数のマイクロプロセッサを構成し得る。制御装置５３は、作業機械またはエンジンの多数の機能を制御できる作業機械またはエンジンの一般的なマイクロプロセッサとして容易に具体化し得ることを理解されたい。制御装置５３は、例えば、メモリ、二次記憶装置、および中央処理装置のようなプロセッサ等の、アプリケーションを実行するために必要なすべてのコンポーネント、または燃料噴射器３２を制御するための公知の他の任意の手段を含むことが可能である。電源回路、信号調整回路、ソレノイド駆動回路、通信回路、および他の固有の回路を含む他の種々の既知の回路を制御装置５３に接続し得る。
【００１８】
図２に示されているように、それぞれの燃料噴射器３２は、閉じられたノズルユニット燃料噴射器であり得る。具体的には、それぞれの燃料噴射器３２は、噴射器本体５２、噴射器本体５２に作動可能に連結されたハウジング５４、ハウジング５４内に配置されたガイド５５、ノズル部材５６、ニードル弁体５８、およびソレノイドアクチュエータ５９を含んでもよい。例えば、制限オリフィス、圧力バランス通路、アキュムレータ、および公知の他の噴射器構成部材のような追加の構成部材を燃料噴射器３２内に含み得ることが考慮される。
【００１９】
噴射器本体５２は、シリンダヘッド２０内の組立体のために構成されかつ１つ以上の通路を有する円筒状部材として具体化し得る。具体的には、噴射器本体５２は、ソレノイドアクチュエータ５９を受け入れるように構成された中央ボア１００と、中央ボア１００に連通する燃料入口１０２および燃料出口１０４と、制御室１０６とを含んでもよい。制御室１０６は、制御通路１０８を介して中央ボア１００に連通し、またニードル弁体５８に直接連通することが可能である。ニードル弁体５８の運動に影響を与えるように、選択的に、加圧燃料を制御室１０６から排出するかまたはそれに供給し得る。噴射器本体５２は、中央ボア１００をノズル部材５６に流体連通させる供給通路１１０を含むことも可能である。
【００２０】
ハウジング５４は、ガイド５５とノズル部材５６とを受け入れるための中央ボア６０と、ノズル部材５６の先端６４が突出する開口部６２とを有する円筒状部材として具体化し得る。例えばＯリング（図示せず）のようなシール用部材をガイド５５とノズル部材５６との間に配置して、燃料噴射器３２からの燃料漏れを抑制することが可能である。
【００２１】
ガイド５５も、ニードル弁体５８を受け入れるように構成された中央ボア６８とリターンスプリング９０とを有する円筒状部材として具体化し得る。リターンスプリング９０をストッパ９２と座面９４との間に配置して、ニードル弁体５８を先端６４に向かって軸方向に付勢することが可能である。スペーサ９６をリターンスプリング９０と座面９４との間に配置して、燃料噴射器３２内の構成部材の摩耗を低減することが可能である。追加のスペーサ（図示せず）をリターンスプリング９０とストッパ９２との間に配置して、構成部材の摩耗をさらに低減し得ることが考慮される。
【００２２】
ノズル部材５６も、中央ボア７２と圧力室７１とを有する円筒状部材として具体化することが可能である。ニードル弁体５８を受け入れるように、中央ボア７２を構成し得る。圧力室７１は、噴射イベントを予想して、供給通路１１０から供給された加圧燃料を保持し得る。ノズル部材５６は、ニードル弁体５８がオリフィス８０から移動されるときに、加圧燃料が圧力室７１から中央ボア７２を通ってエンジン１０の燃焼室２２に流入することを許容するために、１つ以上のオリフィス８０を含むことも可能である。
【００２３】
ニードル弁体５８は、ガイド５５およびノズル部材５６内に摺動配置される細長い円筒状部材であり得る。ニードル弁体５８は、その先端がオリフィス８０を通過する燃料流を遮断する第１の位置と、燃料流が燃焼室２２内に入ることを許容するようにオリフィス８０が開く第２の位置との間で軸方向に可動であり得る。ニードル弁部材５８が、ニードル部材とピストン部材とを有する多数の部材要素、または単一の一体要素であり得ることが考慮される。
【００２４】
ニードル弁体５８は複数の駆動油圧面を有し得る。例えば、ニードル弁体５８は、加圧燃料が作用したときに、リターンスプリング９０の付勢によって、ニードル弁体５８を第１の位置またはオリフィス閉塞位置に向かって駆動するようにする油圧面１１２を含むことが可能である。ニードル弁体５８はまた、加圧燃料が作用したときに、リターンスプリング９０の付勢に抗して、ニードル弁体５８を第２の位置またはオリフィス開口位置に向かって反対方向に駆動する油圧面１１４を含むことが可能である。
【００２５】
ソレノイドアクチュエータ５９をノズル部材５６の反対側に配置して、ニードル弁体５８に対する力を制御することが可能である。特に、ソレノイドアクチュエータ５９は、磁界を確立するように電流が流れることが可能な適切な形状の巻回部１１６を含み得る。ソレノイドアクチュエータ５９はまた、２位置制御弁体１２０に固定連結されたアーマチュア１１８を含むことが可能である。通電時に、巻回部１１６によって確立された磁界は、第１の位置または非噴射位置から第２の位置または噴射位置へのリターンスプリング１２３の付勢に抗して、アーマチュア１１８と、連結された制御弁体１２０とを押圧し得る。例えば、制御弁体１２０を下部シート１２２と上部シート１２４との間で移動させてもよい。非噴射位置では、燃料は、燃料入口１０２から制御通路１０８を通って制御室１０６に流入することが可能である。加圧燃料が制御室１０６内に蓄積したときに、リターンスプリング９０の力と組み合わさった油圧面１１２で発生される下向きの力は、油圧面１１４の上向きの力を克服することが可能であり、これにより、オリフィス８０が閉じられて、燃料噴射が終了する。噴射位置では、燃料は、制御室１０６から制限オリフィス１２１と中央ボア１００と燃料出口１０４とを介してタンク２８に流れ得る。制御室１０６からの燃料がタンク２８に排出されたときに、油圧面１１４の上向きの力は、リターンスプリング９０に抗してニードル弁体５８を押圧することが可能であり、これにより、オリフィス８０が開いて、燃焼室２２内への燃料噴射が開始される。電源が絶たれたときに、リターンスプリング１２３により、アーマチュア１１８と制御弁体１２０とを非噴射位置に戻すことが可能である。
【００２６】
巻回部１１６内の発生電流のタイミングおよびレベルを制御して、燃料噴射に影響を与えることが可能である。例えば、図３Ａと図３Ｂの制御線図に示されているように、時間Ｔ１において、巻回部１１６内に第１の電流レベルを発生させて、噴射位置に向かう制御弁体１２０の移動を開始してもよい。エンジン１０に関連するバッテリ出力電圧よりも大きいレベルにあるブースト電圧を巻回部１１６に印加することによって、時間Ｔ１における電流レベルを発生させることが可能である。十分に大きなレベルに電流を上昇させるキャパシタ回路（図示せず）を使用することによって、第１の電流レベルを発生させるために用いられる電圧をブーストすることが可能であり、これによって、慣性の影響を克服する。時間Ｔ２において、制御弁体１２０を噴射位置に向かって移動させ続ける巻回部１１６内に、第２の電流レベルを発生させることが可能である。制御弁体１２０は、時間Ｔ２において、既に移動状態にあるので、第２の電流レベルは、第１の電流レベルよりも小さく、またエンジン１０に関連するバッテリ出力レベルでまたはその近傍で電圧を印加することによって発生させることが可能である。時間Ｔ３において、制御弁体１２０が移動中に上部シート１２２に達するように噴射位置に向かって跳ね上がる傾向を相殺するために、また制御弁体１２０に接触する燃料の液圧慣性を克服するために、巻回部１１６内に第３の電流レベルを発生させることが可能である。第３の電流レベルは第２の電流レベルよりも小さくてもよい。時間Ｔ５において、制御弁体２０が跳ね上がる傾向が減少された後、時間Ｔ６までの燃料噴射の継続時間を継続する第４の電流レベルまたはホールドイン電流レベルに、電流をさらに低減することが可能である。第４の電流レベルは、リターンスプリング１２３の力を克服する程度に十分に大きく、また制御弁体１２０を噴射位置に保持することが可能である。第１〜第４の電流レベルのそれぞれは、制御弁体１２０の力要件を満たしつつエネルギーを保存するためにまたソレノイドアクチュエータ５９の冷却要件を低減するために、先の電流レベルよりも小さくてもよい。時間Ｔ６において、リターンスプリング１２３により、アーマチュア１１８と制御弁体１２０とが非噴射位置に移動されることを許容するように、ホールドイン電流レベルをほぼゼロに低減することが可能である。本開示では、単一の噴射イベントを行うために巻回部１１６内に発生される電流レベルの組み合わせは電流波形であるとみなし得る。
【００２７】
例証的な噴射イベントに関連する電流波形は減衰電流レベルを含むことも可能である。特に、制御装置５３は、制御弁体１２０が噴射位置に達する前に（例えば時間Ｔ８の前に）制御弁体１２０の移動を減衰または減速させるために、時間Ｔ７において、巻回部１１６内に第５の電流レベルを発生させ得る。発生された電流はゼロと時間Ｔ２の電流レベルとの間の適切なレベルであることが可能である。時間Ｔ８の直前に制御弁体１２０の閉鎖移動を減衰させることにより、制御弁体１２０が下部シート１２４から跳ね上がる可能性を低減し得る。第５の電流を発生させる制御装置５３ではなく、その代わりに、制御弁体１２０によって、制御弁体１２０の運動エネルギーがソレノイドアクチュエータ５９とは反対方向の電気エネルギー（図３Ａの破線で示されている時間Ｔ７とＴ８の間の発生されたフリーホイール電流）に転換されるフリーホイール動作モードに入ってもよいことが考慮される。運動エネルギーが電気エネルギーに変換されることにより、非噴射位置から噴射位置に移動する制御弁体１２０の移動を減衰させ得る。
【００２８】
巻回部１１６内に発生された電流レベルを調整して、時間Ｔ３とＴ４の間で非噴射位置に向かう制御弁体１２０の移動を減衰させることが可能である。特に、制御弁体１２０が上部シート１２２から跳ね上がる可能性を低減するために、また関連する液圧慣性の影響を低減するために、制御弁体１２０が上部シート１２２に達する直前に、巻回部１１６内に発生された電流レベルを低減し得る。適切な時間で時間Ｔ４の第３の電流レベル（図３Ａの時間Ｔ３とＴ４の間の破線を参照）を発生させることを許容しつつ、制御弁体１２０の移動を減衰させるのに十分な量に、時間Ｔ３の直後の電流レベルを低減することが可能である。その代わりに、時間があった場合、時間Ｔ３において、非噴射位置に向かう制御弁体１２０の移動に抗するように、以前に発生された磁界の方向を反転させる電流レベル（図示せず）を発生させてもよく、これによって、減衰量が増加される。
【００２９】
制御弁体１２０の移動を減衰させることに加えて、フリーホイールモードの制御弁体１２０の動作は、制御弁体１２０と下部シート１２４との相対位置の表示を提供し得る。特に、非噴射位置に向かう制御弁体１２０の移動によって電流が発生された時間を、制御弁体１２０のそれぞれの移動サイクル中に測定することが可能である。次に、これらの時間測定値は、制御弁体１２０が噴射位置から非噴射位置に移動するのにかかるおよその時間量を決定するように平均化することが可能である。この平均時間は、先の噴射継続時間、次の噴射の前の時間、噴射量、および噴射に関連する他の任意の特性に応じて変化し得ることに留意されたい。次に、制御弁体１２０と下部シート１２４との間の残りの距離、または制御弁体１２０が下部シート１２４に係合する前の残りの時間を決定するために、経過時間と平均時間量とを比較することが可能である。
【００３０】
制御弁体１２０と下部シート１２４との相対位置を用いて、噴射位置に向かう制御弁体１２０の移動を減衰させる巻回部１１６内に発生される電流を誘発することが可能である。特に、減衰電流によって生じる跳ね戻りの可能性を最小限に抑えるために、制御弁体１２０が下部シート１２４に達する前に、噴射位置に向かう制御弁体１２０の移動を減衰させるように意図された電流の発生を開始および終了すべく、制御装置５３を構成し得る。例えば、制御弁体１２０が噴射位置から非噴射位置に移動するのに要する先の平均時間が３５０μｓであり、また所望の減衰継続時間が１００μｓであった場合、制御装置５３は、２５０μｓ間、または制御弁体１２０が非噴射位置から離れた直後に減衰電流を発生させて、その減衰電流の結果として、制御弁体１２０が下部シート１２４から跳ね戻ることを防止することが可能である。
【００３１】
図４と図５は、制御システム３５を作動させる例証的な方法を示している。図４と図５について以下に詳細に説明する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本開示の燃料噴射器用の制御システムは、例えば、ディーゼルエンジンとガソリンエンジンとガス燃料エンジンとを含む種々のエンジン型式に広く適用される。燃料噴射器の一貫した性能および効率が重要となる任意のエンジンにおいて、開示される燃料噴射器用の制御システムを実現することが可能である。次に、制御システム３５の作動について説明する。
【００３３】
図４のフローチャート２００に示されているように、制御装置５３は、第１の波形をソレノイドアクチュエータ５９に印加することによって、エンジン１０の燃焼室２２（図１を参照）内への第１の燃料噴射を開始し得る（ステップ２０５）。第１の波形による噴射は、例えば、噴射イベント中に時間がＴ１からＴ８まで進行するときに（図３Ａと図３Ｂを参照）、第１から第５までの順次発生する電流レベルを含むことが可能である。具体的には、慣性の影響を克服しかつ制御弁体１２０が時間Ｔ１〜Ｔ２の間に下部シート１２４から移動することを開始するように、巻回部１１６内に、第１の電流レベル、またはブースト電圧によって発生される電流レベルを発生させてもよい。停止位置の制御弁体１２０を加速させる慣性の影響が減少された後、時間Ｔ２〜Ｔ４の間に、噴射位置に向かう制御弁体１２０の移動を継続するように、巻回部１１６内に、第２の電流レベル、またはバッテリによって発生される電流レベルを発生させることが可能である。時間Ｔ４〜Ｔ５の間に、制御弁体１２０が上部シート１２２から跳ね上がる傾向を克服しつつ、制御弁体１２０を噴射位置に保持するように、第３の電流レベル、または跳ね上がりを低減する電流レベルを発生させ得る。時間Ｔ５〜Ｔ６の間に、低減されたエネルギー消費レベルで制御弁体を噴射位置に保持するように、巻回部１１６内に、第４の電流レベルまたはホールドイン電流レベルを発生させることが可能である。時間Ｔ６の後に、制御弁体１２０が非噴射位置に戻ることを許容するように、電流レベルをほぼゼロに低減し得る。時間Ｔ７において、非噴射位置への制御弁体１２０の戻りを減衰させるように、巻回部１１６内に第５の電流レベルを発生させることが可能である。
【００３４】
第１の噴射に続いて、制御装置５３は、一連の噴射イベントの第２の噴射イベントが密接に関連している（例えば、第１の噴射イベントの終了と第２の噴射イベントの開始との間の継続時間が所定の長さよりも短い）かどうかを決定し得る（ステップ２１０）。一連の噴射イベントの第２の噴射イベントが密接に関連していなかった場合、第１の波形をソレノイドアクチュエータ５９に印加することによって、第２の噴射イベントを第１の噴射イベントと同一に実現することが可能である。
【００３５】
しかし、第２の噴射イベントが密接に関連していた場合、制御装置５３によって、代わりに第２の波形をソレノイドアクチュエータ５９に印加してもよい。具体的には、非噴射位置に戻る制御弁体１２０の慣性の影響と、それに関連する跳ね上がりとを克服するために、第２の波形の第１の電流レベルおよび／または第２の電流レベルを第１の波形の電流レベルから増加させることが可能である。さらに、第１の噴射イベントと、それに密接に関連する所望の第２の噴射イベントとの間には時間がないため、第２の波形の１つの第１の電流レベルおよび／または２つの電流レベルの印加継続時間を第１の波形から低減することが可能である（ステップ２２０）。
【００３６】
一連の噴射イベントの第２の噴射イベントに続いて、制御装置５３は、引き続く噴射イベントが密接に関連しているかどうかを再び決定し得る（ステップ２３０）。引き続く噴射イベントが密接に関連していなかった場合、制御装置５３によって、第１の波形を用いた噴射に戻すことが可能である。しかし、引き続く噴射イベントが密接に関連していた場合、制御装置５３は、第２の波形を用いた噴射を行い得る（ステップ２４０）。
【００３７】
図５のフローチャート３００に示されているように、また上述したように、非噴射位置への制御弁体１２０の戻り移動中には、制御装置５３によって、フリーホイール減衰、または制御装置によって発生される減衰を実現することが可能である。具体的には、制御装置５３は、Ｔ６〜Ｔ７の間の（図３Ａと図３Ｂを参照）、または単一の波形内の第４の印加電流の終了と減衰電流の開始との間の時間を比較することによって、必要な減衰量を決定し得る（ステップ３０５）。次に、制御装置５３は、必要な減衰が所定の減衰量よりも少ないかどうかを決定することが可能である（ステップ３１０）。制御弁体１２０が非噴射位置に戻る間に、減衰があまりにも早期に生じる程度に、Ｔ６〜Ｔ７の間の時間が短かった場合、制御弁体１２０が下部シート１２４に戻る前に、その制御弁体を遅延させるように、巻回部１１６内に、制御装置によって発生される電流を発生させ得る（ステップ３３０）。しかし、Ｔ６〜Ｔ７の間の時間が十分に長かった場合、フリーホイール減衰を実現することが可能である（ステップ３２０）。
【００３８】
制御システム３５は、複数のホールドイン電流レベルを有する波形を実現できるので、制御弁体１２０が跳ね上がる傾向と噴射イベント中に消費されるエネルギーとを低減し得る。具体的には、制御システム３５は、時間Ｔ４の後に第３の電流レベルを実現できるので、制御弁体１２０が噴射位置に達したときに、制御弁体１２０が上部シート１２２から跳ね上がる可能性を低減することが可能である。さらに、制御システム３５は、時間Ｔ５の後に、巻回部１１６内に発生された電流レベルを第４の電流レベルに低減し得るので、跳ね上がりの可能性が低減されたときに、より大きな第３の電流レベルで継続した電流レベルの場合よりも、噴射イベント中に消費されるエネルギー量を少なくすることが可能である。
【００３９】
その上、一連の噴射イベントが密接に関連していた場合、制御システム３５は波形を変更できるので、燃料噴射器３２の性能を向上させることが可能である。特に、密接に関連する噴射イベントは、密接に関連しない噴射イベントとは異なる電流レベルおよび継続時間要件を有するので、これらの差は、一貫した燃料噴射を行うように合わせなければならない。制御装置５３は、電流レベルを増加させ、また密接に関連する引き続く噴射イベントの電流継続時間を短縮することによって、これらの差を合わせることが可能である。
【００４０】
さらに、制御システム３５は制御弁体１２０の減衰を実現するので、燃料噴射器３２の構成部材が受ける摩耗を少なくすることが可能であり、また燃料噴射器３２の性能を向上させることが可能である。上部シート１２２または下部シート１２４に衝突する前に制御弁体１２０の移動を減衰させることにより、衝突力と、シートからの跳ね上がりの可能性とを低減し得る。力を低減することにより、構成部材の寿命を延ばすことが可能である。さらに、跳ね上がりの可能性を低減することにより、噴射器の安定性を向上させることができる。
【００４１】
本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の制御システムに種々の修正および変更をなし得ることが当業者には明らかであろう。本明細書に開示されている制御システムの仕様および実施を考慮すれば、他の実施形態が当業者には明らかであろう。仕様および実施例は例証的なものに過ぎないと考えるべきであり、本開示の真の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】開示される例証的な燃料システムの概略図である。
【図２】図１の燃料システム用の開示される例証的な燃料噴射器の断面図である。
【図３Ａ】図２の燃料噴射器に関する制御線図である。
【図３Ｂ】図２の燃料噴射器に関する他の制御線図である。
【図４】図２の燃料噴射器を作動させる例証的な方法を示したフローチャートである。
【図５】図２の燃料噴射器を作動させる他の例証的な方法を示したフローチャートである。
【図１】
2008534855.tif 000003
【図２】
2008534855.tif 000004
【図３Ａ】
2008534855.tif 000005
【図３Ｂ】
2008534855.tif 000006
【図４】
2008534855.tif 000007
【図５】
2008534855.tif 000008
【国際調査報告】
2008534855.tif 000009
2008534855.tif 000010
2008534855.tif 000011