(57)【要約】【課題】  調圧動作のための補正が容易である、高性能の燃料噴射装置を提供すること。【解決手段】  電磁式のリリーフ弁を用いて高圧調整弁２０が構成されており、高圧調整弁２０への制御電流が駆動制御ユニット３０によって制御される燃料噴射装置１において、高圧調整弁２０の個別誤差を示すオフセットデータＰｏと比例データＰｉｎｓとに基づいて通電電流補正量を演算する補正手段を具えている。補正手段は、オフセット成分補正部５０と比例成分補正部６０とを含み、補正手段で演算された補正量に応じた駆動電流Ｉは高圧調整弁２０の電磁コイル２４Ｂに与えられ、これにより、高圧調整弁２０の個体性能を考慮した調圧動作が実行され、目的とする調圧状態が得られる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁式の流量調整弁と高圧調整弁の内少なくとも１つの電磁調整弁を用いて圧力調整弁が構成されており、前記電磁調整弁への制御電流が電流供給制御手段によって制御される燃料噴射装置において、
前記電磁調整弁の個別誤差に基づいて通電電流補正量を演算する補正手段を具え、前記補正手段で演算された補正量に応じた通電電流を前記電磁調整弁に供給することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記補正手段が、オフセット誤差補正手段と比例分誤差補正手段とを含んで構成される請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記補正手段が、オフセット誤差補正演算をした後に比例分誤差補正演算を実行するように構成された請求項２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記個別誤差が、オフセット誤差と比例分誤差とに分けて前記電流供給制御手段に保存されている請求項１記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、コモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール内の高圧燃料の圧力を所要の値に制御するため、高圧調整弁が設けられている。高圧調整弁は、例えば、コモンレールと燃料低圧側との間に設けられ、高圧調整弁の電磁ソレノイドに与えられる制御用駆動電流に応答してコモンレール内の高圧燃料の燃料低圧側への逃し量を調節し、これによりレール圧を所要の値に制御する構成となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし従来の高圧調整弁によると、高圧調整弁が個体性能のばらつきを持っているために目標とする燃料圧に調整しようとしたとき、例えば、図５に示すように、高圧調整弁の電磁ソレノイドに与えられる駆動電流Ｉが矩形波状に変化する場合、駆動電流Ｉの立下りタイミングＴ１においてレール圧Ｐが直ちに目標値まで低下せず、目標到達遅れが生じるほか、駆動電流Ｉの立上りタイミングＴ２においてレール圧Ｐが直ちに目標値に整定せず、オーバーシュートによる目標到達遅れが生じるという問題を生じる。
【０００４】
このような目標到達遅れによるレール圧誤差はフィードバック制御によって安定化されるが、高圧調整弁の個体性能のばらつきにより安定するまでの追従性が悪化するという問題を有している。制御の追従性が悪いとオーバーシュートが発生し、オーバーシュートによるピーク圧がシステムの信頼性を低下させる。また、追従性が悪いと整定時間が長くなり消費電力が増加することになる。そして、このような制御性の悪化は噴射量誤差の発生をもたらすことになる。
【０００５】
従来においても、個体性能のばらつきに対し、ランク分け又は個々の機差データを保存するなどして補正する方法が提案されている。しかし、前者では、ランク分けに限度があり補正精度が不十分である。また、後者では、ばらつき要素間の影響もあり複雑な補正が必要となる。
【０００６】
また、電磁ソレノイドに対する最大電流で拘束して、この高圧調整弁をリリーフ弁として使用する場合、電流による保持圧のばらつきが多く、安定したリリーフ圧が得られないという問題点も有している。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるようにした燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明によれば、電磁式の流量調整弁と高圧調整弁の内少なくとも１つの電磁調整弁を用いて圧力調整弁が構成されており、前記電磁調整弁への制御電流が電流供給制御手段によって制御される燃料噴射装置において、前記電磁調整弁の個別誤差に基づいて通電電流補正量を演算する補正手段を具え、前記補正手段で演算された補正量に応じた通電電流を前記電磁調整弁に供給することを特徴とする燃料噴射装置が提案される。
【０００９】
前記補正手段は、オフセット誤差補正手段と比例分誤差補正手段とを含んで構成することができる。また、前記補正手段は、オフセット誤差補正演算をした後に比例分誤差補正演算するようにしてもよい。前記個別誤差は、オフセット誤差と比例分誤差として前記電流供給制御手段に保存しておくことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電磁調整弁の個体性能ばらつきを補正するに当たって、ばらつきの要素を分解し、分解要素ごとの補正値に基づいて補正することができ、高圧調整弁の個体性能に基づいた制御が可能となり、高性能の燃料噴射装置を容易に実現できる。また、リリーフ弁として用いる場合にも、安定したリリーフ圧を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明によるコモンレール式の燃料噴射装置の一実施形態を示す構成図である。
【００１３】
燃料噴射装置１において、２は燃料タンク、３はフィードポンプ、４は加圧ポンプである。フィードポンプ３はフィルタ５を介して燃料タンク２内の燃料Ｆを汲み上げ、汲み上げられた燃料は電磁流量調整弁６を介して加圧ポンプ４に送られ、この加圧ポンプ４で加圧された高圧燃料が高圧パイプＰ１を介してコモンレール７内に蓄積される構成となっている。
【００１４】
コモンレール７には、複数のインジェクタ８−１〜８−４が接続されており、これらのインジェクタ８−１〜８−４によって内燃エンジンの気筒Ｃ１〜Ｃ４内にコモンレール７内の高圧燃料が直接噴射される構成となっている。
【００１５】
符号９で示されるのは、マイクロコンピュータを用いて構成された電子制御ユニットであり、電磁流量調整弁６による燃料の流量調節と、インジェクタ８−１〜８−４のそれぞれの燃料噴射とが電子制御ユニット９によって制御される構成となっている。
【００１６】
加圧ポンプ４によってコモンレール７内に蓄積される高圧燃料の圧力を所要の目標値に調整する目的で、圧力調整装置１０が設けられている。圧力調整装置１０は、圧力調整すべきコモンレール７内の高圧燃料を燃料低圧側である燃料タンク２へ逃がす量を調節するための高圧調整弁２０と、該高圧調整弁２０を駆動制御するための駆動制御ユニット３０とを備えて成っている。ここでは、駆動制御ユニット３０は電子制御ユニット９内に設けられている。
【００１７】
高圧調整弁２０の高圧側ポート２０Ａには、コモンレール７内の高圧燃料が配管Ｐ２を介して供給されている。高圧調整弁２０の低圧側ポート２０Ｂは、加圧ポンプ４からの余剰燃料を燃料タンク２内に戻すためのドレインパイプＰ３に接続されることによって燃料低圧側に接続されている。そして、駆動制御ユニット３０から供給される駆動電流Ｉに従って、コモンレール７内の高圧燃料の燃料低圧側への逃し量が調節され、コモンレール７のレール圧を所要の目標値に制御することができる構成となっている。
【００１８】
図２には、高圧調整弁２０が断面して示されている。高圧調整弁２０において、２１はハウジングで、ハウジング２１には燃料低圧室２１Ａと駆動室２１Ｂとが設けられている。
【００１９】
燃料低圧室２１Ａには低圧側ポート２０Ｂが設けられており、低圧側ポート２０ＢはドレインパイプＰ３を介して燃料タンク２内に連通されているので、燃料低圧室２１Ａ内は燃料低圧側の燃料圧に保持されている。
【００２０】
燃料低圧室２１Ａには、弁機構２２が設けられている。弁機構２２は本体２２Ａを有し、本体２２Ａには、高圧側ポート２０Ａと燃料低圧室２１Ａとを連通させる通路２２Ｂが設けられていて、通路２２Ｂの燃料低圧室２１Ａ側端部に形成された弁座２２Ｃに球状の弁体２２Ｄが着座することにより弁機構２２が閉状態となる構成となっている。
【００２１】
このように、弁機構２２は、燃料の高圧側と低圧側との間に配設され、高圧側の圧力であるレール圧に応動して弁座２２Ｃから離反できるように配設された弁体２２Ｄを有する弁機構となっている。
【００２２】
駆動室２１Ｂ内には、弁体２２Ｄに対し閉弁方向にイニシャルセット力を付与するためのコイルばね２３と、弁体２２Ｄに閉弁方向の力を電磁駆動によって付与するための電磁駆動機構２４とが設けられている。
【００２３】
電磁駆動機構２４は、アーマチュアプレート２４Ａと電磁コイル２４Ｂとを有し、アーマチュアプレート２４Ａは、ハウジング２１に設けられた案内孔２１Ｃによって軸方向に運動可能なように支持、案内されているアーマチュアロッド２４Ｃの一端部２４Ｃａに固定されている。
【００２４】
そして、コイルばね２３は、アーマチュアプレート２４Ａと駆動室２１Ｂの内壁面２１Ｂａとの間に配設され、アーマチュアプレート２４Ａ、すなわち、アーマチュアロッド２４Ｃを弁機構２２の方向に向けてばね付勢する構成となっている。これにより、アーマチュアロッド２４Ｃの他端部２４Ｃｂが弁体２２Ｄを弁座２２Ｃに押圧しており、弁体２２Ｄには弁機構２２を閉弁する方向に所定のイニシャルセット力がコイルばね２３によって与えられている。なお、ここでは、コイルばね２３をイニシャルセット力付与のためのばね手段として用いた。しかし、このばね手段としてコイルばね以外の他のばね部材を用いることができることは勿論である。
【００２５】
また、弁体２２Ｄがアーマチュアロッド２４Ｃによって押圧されて弁座２２Ｃに着座している状態において、アーマチュアプレート２４Ａと電磁コイル２４Ｂとの間のギャップ長Ｈは、零ではない所定の値となるように構成されている。
【００２６】
したがって、電磁コイル２４Ｂに駆動電流Ｉが供給されていない場合には、弁体２２Ｄはコイルばね２３のばね力によるイニシャルセット力のみによって弁座２２Ｃに押圧されており、電磁コイル２４Ｂに駆動電流Ｉが流れている場合には、このイニシャルセット力に、電磁駆動機構２４による電磁駆動力を加算した力が弁体２２Ｄに作用する。弁体２２Ｄには、高圧側ポート２０Ａに与えられるレール圧が開弁方向に作用しているので、駆動電流Ｉの大きさによって弁機構２２の開弁圧を調整することができ、駆動電流Ｉに応じてレール圧を調整できる。
【００２７】
以上の説明から判るように、高圧調整弁２０は、チェック弁部材、セットばね、電磁駆動部材を備えて成るチェック式電磁弁であって、電磁式リリーフ弁として機能するようになっている。したがって、高圧調整弁２０において、開弁圧特性に大きな影響を与える主要因は、コイルばね２３のばね特性と、電磁駆動機構２４のギャップ長Ｈの２つである。
【００２８】
図３には、高圧調整弁２０の動作特性が示されている。図３において、横軸は駆動電流Ｉ、縦軸は保持圧力である。符号（Ａ）で示されるのが高圧調整弁の設計上の動作特性である。若し、コイルばね２３のばね特性が設計値よりずれると、最低保持圧がＰＨだけずれ、このずれは動作領域全体に亘ってオフセット保持圧として影響する。以後、このばらつきをオフセット成分と称する。
【００２９】
一方、電磁コイル２４Ｂの起磁力によるばらつきは駆動電流Ｉに比例する。換言すれば、ある目標保持圧を考えた場合、その圧力を保持する電流値のばらつきは目標保持圧に比例依存する。以後、このばらつきを比例成分と称する。
【００３０】
したがって、比例成分のみが生じていると、動作特性（Ａ）は符号（Ｂ）で示される如く変化し、これにオフセット成分が生じると動作特性（Ｂ）がさらに符号（Ｃ）で示される如く変化することになる。
【００３１】
以上の説明から判るように、高圧調整弁２０において生じる特性上のばらつきは、オフセット成分と比例成分との２つを考慮すればよい。したがって、駆動制御ユニット３０において高圧調整弁２０を駆動制御する場合にその特性についての補正を考えるにあたっても、オフセット成分の補正と比例成分の補正とをそれぞれ独立に行うことができる。
【００３２】
図４は、以上のような考え方によって、高圧調整弁２０の特性の補正を考慮して、レール圧を所与の目標レール圧に制御するように構成された、駆動制御ユニット３０の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図４において、４０はデータマトリックス、５０はオフセット成分補正部、６０は比例成分補正部である。オフセット成分補正部５０と比例成分補正部６０とは補正部を構成している。オフセット成分補正部５０はオフセット誤差を補正する手段である。比例成分補正部６０は比例分誤差を補正する手段である。データマトリックス４０には、オフセット成分（オフセット誤差）を示すオフセットデータＰｏと比例成分（比例分誤差）を示す比例データＰｉｎｓが予めセットされており、オフセットデータＰｏはオフセット成分補正部５０及び比例成分補正部６０に、比例データＰｉｎｓは比例成分補正部６０に入力されている。Ｐｔは目標レール圧を示す目標圧力データであり、オフセット成分補正部５０に入力されている。
【００３４】
オフセット成分補正部５０は減算部５１とマップ演算部５２とを有し、減算部５１においてオフセットデータＰｏと目標圧力データＰｔとが減算処理され、目標レール圧をオフセット成分だけ補正した圧力を示す第１補正データＤ１が減算部５１から出力される。第１補正データＤ１はマップ演算部５２において、高圧調整弁２０における駆動電流値と保持圧力との間の関係を示すマップデータに基づき、そのときの第１補正データＤ１に対応する駆動電流値を示す電流データＤｉが出力される。
【００３５】
一方、比例成分補正部６０は減算部６１とマップ演算部６２とを有し、減算部６１において比例データＰｉｎｓとオフセットデータＰｏとが減算処理され、目標レール圧を比例成分だけ補正した圧力を示す第２補正データＤ２が減算部６１から出力される。第２補正データＤ２はマップ演算部６２において、第２補正データＤ２によって示される圧力値に対応する駆動電流値を得るためのマップ演算が実行され、マップ演算部６２からはこの演算結果得られたマップ演算部６２を示す電流値データＤ３が出力される。
【００３６】
電流値データＤ３は除算部６３に入力され、ここで、高圧調整弁２０の基準駆動電流値データＤＩｓとＤ３／ＤＩｓなる演算が実行される。除算部６３でのこの演算結果は、比例成分についての補正量を示す係数値となっており、この係数値を示す係数データＤｃが出力される。このように、補正手段では、オフセット誤差補正演算をした後に比例分誤差補正演算が行われている。
【００３７】
以上のようにして得られた電流データＤｉと係数データＤｃとは、乗算部７０に入力され、ここで両データが乗算され、駆動電流Ｉを示す駆動電流データＤＩが出力される。駆動電流データＤＩは駆動回路８０に入力され、駆動回路８０から駆動電流データＤＩに従う値の駆動電流Ｉが出力され、電磁コイル２４Ｂに与えられる。
【００３８】
駆動制御ユニット３０では、高圧調整弁２０の特性の補正が、オフセット成分と比例成分という２つの要素に対して、それぞれ独立に行われる構成であるから、以下の利点が得られる。
（１）データ容量が少なくてすむ。
検査情報を全部コード化する必要がない。その理由は、主たるバラツキ要因が２つで、分解できるため、要因同士が絡み合っておらず、一次式になるからである。
（２）演算が容易である。
主たるバラツキ要因が２つで、分解できるため、要因同士が絡み合っておらず、一次式になるので、ロジックとしてシンプルになるので、演算が容易になる。
（３）適合が容易になる。
もともとバラツキの要因が分解されているので、バラツキに影響すると思われる複数の要因（各パーツ寸法・ばね定数・調整値など）を、上下に振って適合する必要はなく、主要因たるものを個別に適合できるので、適合方法として容易になる。
（４）補正が確実に行える。
複数の要因の複合たるバラツキの傾向を把握し、補正を行う必要がないので、適合時に考慮していなかった要因が存在した場合でも、バラツキ傾向の変化が生じることはない。この結果、バラツキそれぞれを個別にキャンセルすることができ、確実な補正を行うことができる。
【００３９】
燃料噴射装置１は、以上のように構成されているので、以下の利点を得ることができる。
【００４０】
（１）高圧調圧弁２０を定常状態の圧力制御のみではなく、異常高圧時のリリーフ弁として使用する場合、個体性能バラツキによる、リリーフ圧のバラツキを抑えることができる。
【００４１】
（２）電磁流量調整弁６との併用システムの場合、圧力の応答性を上げることができる。
【００４２】
（３）上記併用システムの場合、消費電力を抑えることができる。
【００４３】
（４）消費電流が小さいとソレノイドで発生する熱量が小さくなり、信頼性を向上させることができる。
【００４４】
（５）圧力計測が不可能になった場合（センサ故障・断線など）、高圧調整弁２０に電流を流して、出なりの圧力で制御することにより、ある圧力を保持することができる。実際には、高圧調整弁２０の性能がばらつくため、想定している圧力と、実際の圧力が異なる。この結果としては、噴射量などが異常となるため、最悪の場合、システムの破損につながるが、図４の構成を用いて高圧調整弁２０の性能を補正すれば、これを回避するのに有効である。
【００４５】
（６）高圧調整弁２０に、ある電流を流せば、ある圧力を大体保持するということが成り立つので、クローズループにて圧力制御をおこなった場合に、その駆動電流と、圧力の関係から、高圧調整弁２０の経時変化の補正に用いることができる。
【００４６】
（７）例えば通常駆動時に、圧力センサのチェックモードとして、高圧調整弁２０をクローズ制御にし、そのときの高圧調整弁２０の駆動電流から実圧を予測し、圧力センサの読み取り値と比較することで、圧力センサの故障検出にも役立つ。
【００４７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は高圧調整弁２０についてのみ適用されるものではなく、電磁式の流量調整弁として構成されている電磁流量調整弁６にも同様にして適用でき、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１の高圧調整弁の断面図である。
【図３】図２に示した高圧調整弁の動作特性を説明するための特性図である。
【図４】図１の駆動制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】従来技術の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  燃料噴射装置
７  コモンレール
９  電子制御ユニット
１０  圧力調整装置
２０  高圧調整弁
２０Ａ  高圧側ポート
２０Ｂ  低圧側ポート
２１  ハウジング
２２  弁機構
２２Ｃ  弁座
２２Ｄ  弁体
２３  コイルばね
２４  電磁駆動機構
２４Ａ  アーマチュアプレート
２４Ｂ  電磁コイル
３０  駆動制御ユニット
４０  データマトリックス
５０  オフセット成分補正部
６０  比例成分補正部
７０  乗算部
８０  駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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