(57)【要約】【課題】燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射装置において、パージ噴射後のメイン噴射開始時間を一定にし、蓄電用コンデンサに蓄えられる電荷エネルギー量を一定にして、燃料噴射量を安定させる。【解決手段】プランジャの往復運動により燃料を吸引および加圧して噴射する燃料噴射モジュール８と、電磁駆動手段にプランジャの駆動信号を与えるコントロールユニット１と、電力を一時的に蓄積し、電磁駆動手段を再駆動するときに放電して蓄積した電力を電磁駆動手段に供給する蓄電用コンデンサとを備えた燃料噴射装置において、燃料の噴射に至らないパージ噴射駆動信号の通電開始時間と、その次に行う燃料を噴射させるメイン噴射駆動信号の通電開始時間との間隔Ｔｃが、一定時間となるようにしたもの。【選択図】図５
2007100636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャを駆動する電磁駆動手段を有し、前記プランジャの往復運動により燃料を吸引および加圧して噴射する燃料噴射モジュールと、前記燃料噴射モジュールの電磁駆動手段に、エンジンの運転状態に応じた燃料を噴射させるべく駆動信号を与えるコントロールユニットと、前記電磁駆動手段の駆動を停止した時に該電磁駆動手段に蓄えられた電力を一時的に蓄積し、再度該電磁駆動手段を駆動するときに放電して前記蓄積した電力を前記電磁駆動手段に供給する蓄電用コンデンサとを備え、前記コントロールユニットは、エンジンが所定の運転状態にあるとき、前記燃料噴射モジュールに対して、燃料の噴射に至らないようなパージ噴射駆動信号を、燃料を噴射させるメイン噴射駆動信号の合間に与える機能を有した燃料噴射装置において、前記コントロールユニットは、前記燃料の噴射に至らないパージ噴射駆動信号の通電開始時間と、その次に行う燃料を噴射させるメイン噴射駆動信号の通電開始時間との間隔が、一定時間となるように構成したことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記コントロールユニットは、燃料の噴射に至らない前記パージ噴射駆動信号の通電開始時間を、次回の燃料を噴射させるメイン噴射駆動信号の通電開始時間と、前後のクランク角信号時間から推定し決定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記コントロールユニットは、燃料の噴射に至らない前記パージ噴射駆動信号の通電開始時間から一定時間後に、燃料を噴射させる前記メイン噴射駆動信号の通電開始を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
所定の運転状態が、アイドリング近傍の低回転時であることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
プランジャを駆動する電磁駆動手段を有し、前記プランジャの往復運動により燃料を吸引および加圧して噴射する燃料噴射モジュールと、前記燃料噴射モジュールの電磁駆動手段に、エンジンの運転状態に応じた燃料を噴射させるべく駆動信号を与えるコントロールユニットと、前記電磁駆動手段の駆動を停止した時に該電磁駆動手段に蓄えられた電力を一時的に蓄積し、再度該電磁駆動手段を駆動するときに放電して前記蓄積した電力を前記電磁駆動手段に供給する蓄電用コンデンサを備え、前記コントロールユニットは、エンジンが所定の運転状態にあるとき、前記燃料噴射モジュールに対して、燃料の噴射に至らないようなパージ噴射駆動信号を、燃料を噴射させるメイン噴射駆動信号の合間に与えるようにした燃料噴射装置の駆動方法において、エンジンの排気工程で、前記メイン噴射駆動信号の通電時間を演算し、エンジンの圧縮工程で、前記パージ噴射駆動信号の通電時間を演算すると共に、前記パージ噴射駆動信号の通電開始時間と、その次に行うメイン噴射駆動信号の通電開始時間との間隔が、一定時間となるように前記燃料噴射モジュールに対して駆動信号を与えるようにしたことを特徴とする燃料噴射装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プランジャの往復運動により燃料を加圧する機能と燃料噴射弁の機能を有する燃料噴射モジュールを用いたエンジンの燃料噴射装置、および燃料噴射装置の駆動方法に関するものであり、例えば、２輪車のエンジンの燃料制御に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの回転速度や負荷に応じて燃料供給量をコントロールユニットが演算して燃料噴射弁に駆動信号を与える電子制御燃料噴射装置において、電磁力によってプランジャを往復運動させ、燃料を吸引し、加圧して噴射する燃料噴射モジュールが、例えば、特開２００１−２２１１３７号公報（以下、特許文献１と称す。）で提案されている。
この特許文献１に示される燃料噴射モジュールの作動は、コントロールユニットから与えられた駆動信号でプランジャの電磁駆動手段であるソレノイドコイルに通電し、プランジャが燃料を加圧し、所定の燃料圧力で噴射し、その後、プランジャがスプリングで押し戻されるとともに、次に噴射するための燃料を吸引する。
このような燃料噴射モジュールを用いた燃料噴射装置は、燃料の加圧と調圧を燃料ポンプとレギュレータで行い加圧燃料をインジェクタで燃料噴射する方式の燃料噴射装置に比べ、構成部品が少なく、また噴射時だけ通電するために平均消費電力が少ないというメリットがあり、特に発電機やバッテリーの能力が低い小型の２輪車には好適である。
【０００３】
また、他の従来装置として、ソレノイドコイルに通電してプランジャを駆動した後の停止時に、ソレノイドコイルに蓄えられた電力（電荷または電荷エネルギーとも言う）を、ソレノイドコイル駆動回路内の蓄電用コンデンサに一時的に蓄え、再度ソレノイドコイルを駆動するときに放電して、その電荷エネルギーをソレノイドコイルの駆動力とし、ソレノイドコイルの応答性の向上をはかることを目的とした提案が、特開２００３−３３６５３７号公報（以下、特許文献２と称す。）に示されている。
【０００４】
さらにまた、他の従来装置として、プランジャポンプにより圧送された燃料が噴射ノズルにて噴射される前に、ベーパ（気泡）混じりの燃料を、予めリターンパイプにより燃料タンクに向けて還流させるベーパ排出機構が設けられていて、アイドル運転状態等、燃料内にベーパが発生し易い運転状態にあるとき、ソレノイドコイルに対して燃料の噴射に至らないパルス通電（以下パージ噴射、パージ噴射通電時間ともいう。）を行うことにより、ベーパが効率良く排出されると共に、還流される燃料流量も増加して冷却作用も高まる。これにより、ベーパの発生が抑制されて燃料の噴射が安定することを目的とした提案が、特開２００３−２２７４３２号公報（以下、特許文献３と称す。）に示されている。  
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２１１３７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６５３７号公報
【特許文献３】特開２００３−２２７４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に示されるような、コンデンサに蓄えたエネルギーを利用してソレノイドの再駆動を行なうタイプの燃料噴射装置において、特許文献３に示されるような駆動制御を行なった場合には、図４のように、蓄電用コンデンサの蓄電量は充電後、時間とともに自然に自己放電するので（図４（ｅ）参照）、燃料を噴射するパルス通電開始時間（以下メイン噴射開始時間ともいう）と、燃料の噴射に至らないパルス通電開始時間（パージ噴射開始時間ともいう）が、例えば、クランク角信号（図４（ａ））に同期していると、それぞれの駆動信号（図４（ｃ））によりプランジャを駆動したのちの停止時にソレノイドコイルに蓄えられた電力を蓄電用コンデンサに蓄えた後、再度ソレノイドコイルを駆動するときに強制放電する際、蓄電後から放電するまでの時間がエンジン回転速度により異なって、ソレノイドコイル駆動開始時の電荷エネルギーが異なり（図４（ｄ）、（ｅ））、ソレノイドコイルの駆動力が様々となり、燃料噴射量が安定せず、エンジンが不調となることがあった。
【０００７】
この発明は、上記のような従来装置の課題を解消するために成されたものであって、電磁駆動手段であるソレノイドコイルに対して与える駆動信号、即ち、燃料の噴射に至らない駆動信号（以下、パージ噴射駆動信号ともいう）のパルス通電開始時間（パージ噴射開始時間）から、その次の、燃料を噴射させる駆動信号（以下、メイン噴射駆動信号ともいう）のパルス通電開始時間（メイン噴射開始時間）の間隔Ｔｃを一定時間とすることにより、蓄電用コンデンサに蓄えられた電荷エネルギー量が一定になり、電磁駆動手段の駆動力が一定となって、燃料噴射量を安定に供給することができ、エンジンの不調を防止することができる燃料噴射装置および燃料噴射装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる燃料噴射装置は、プランジャを駆動する電磁駆動手段を有し、前記プランジャの往復運動により燃料を吸引および加圧して噴射する燃料噴射モジュールと、前記燃料噴射モジュールの電磁駆動手段に、エンジンの運転状態に応じた燃料を噴射させるべく駆動信号を与えるコントロールユニットと、前記電磁駆動手段の駆動を停止した時に該電磁駆動手段に蓄えられた電力を一時的に蓄積し、再度該電磁駆動手段を駆動するときに放電して前記蓄積した電力を前記電磁駆動手段に供給する蓄電用コンデンサとを備え、前記コントロールユニットは、エンジンが所定の運転状態にあるとき、前記燃料噴射モジュールに対して、燃料の噴射に至らないようなパージ噴射駆動信号を、燃料を噴射させるメイン噴射駆動信号の合間に与える機能を有した燃料噴射装置において、前記コントロールユニットは、前記燃料の噴射に至らないパージ噴射駆動信号の通電開始時間と、その次に行う燃料を噴射させるメイン噴射駆動信号の通電開始時間との間隔が、一定時間となるように構成したものである。
【０００９】
また、この発明に係わる燃料噴射装置の駆動方法は、プランジャを駆動する電磁駆動手段を有し、前記プランジャの往復運動により燃料を吸引および加圧して噴射する燃料噴射モジュールと、前記燃料噴射モジュールの電磁駆動手段に、エンジンの運転状態に応じた燃料を噴射させるべく駆動信号を与えるコントロールユニットと、前記電磁駆動手段の駆動を停止した時に該電磁駆動手段に蓄えられた電力を一時的に蓄積し、再度該電磁駆動手段を駆動するときに放電して前記蓄積した電力を前記電磁駆動手段に供給する蓄電用コンデンサを備え、前記コントロールユニットは、エンジンが所定の運転状態にあるとき、前記燃料噴射モジュールに対して、燃料の噴射に至らないようなパージ噴射駆動信号を、燃料を噴射させるメイン噴射駆動信号の合間に与えるようにした燃料噴射装置の駆動方法において、エンジンの排気工程で、前記メイン噴射駆動信号の通電時間を演算し、エンジンの圧縮工程で、前記パージ噴射駆動信号の通電時間を演算すると共に、前記パージ噴射駆動信号の通電開始時間と、その次に行うメイン噴射駆動信号の通電開始時間との間隔が、一定時間となるように前記燃料噴射モジュールに対して駆動信号を与えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の燃料噴射装置および燃料噴射装置の駆動方法によれば、燃料の噴射に至らないパルス通電（パージ噴射）後の、燃料を噴射するパルス通電（メイン噴射）時の蓄電用コンデンサに蓄えられた電荷エネルギー量が一定になり、電磁駆動手段の駆動力が一定となって、燃料噴射量を安定に供給することができ、エンジンの不調を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１の燃料噴射装置がエンジンに取り付けられた状態を示す全体構成図である。
図１において、コントロールユニット１は、エンジンの吸入空気の温度を計測する吸気温センサ２、スロットル弁３の開度を計測するスロットルポジションセンサ４、スロットル弁３の下流の吸入空気圧力を計測する吸気圧センサ５、エンジンの壁面温度を計測するエンジン温度センサ６、クランク位置を計測するクランク角センサ７の情報から、適切な燃料噴射時期、燃料噴射量を演算し、燃料噴射モジュール８に駆動信号を出力する。
また同じく、各種センサの情報から、適切な点火信号を点火コイル９に出力する。
【００１２】
燃料噴射モジュール８は、例えば後述の図２に示すような構造を有するものであって、燃料噴射モジュール８内部の電磁駆動手段であるソレノイドコイルに通電することにより発生する電磁力でプランジャを動かし、燃料タンク１０からフィードパイプ１１、燃料フィルタ１２を経由して、供給された燃料を、加圧し、所定の圧力で噴射する。
ソレノイドコイルへの通電が止まると、プランジャはリターンスプリングによってもとの位置に戻り、その際に次に噴射するための燃料を吸引する。
尚、余剰の燃料や、燃料に含まれる空気（ベーパ）は、リターンパイプ１３により燃料タンク１０に戻される。
【００１３】
図２は、実施の形態１において使用される燃料噴射モジュール８の一例を示す模式図であり、その構造、動作についてさらに詳しく説明する。
コントロールユニット１からの駆動信号により、電磁駆動手段であるソレノイドコイル１０１への通電が開始されると、プランジャ１０２が移動して燃料を加圧する。
その際、プランジャ１０２がリターン通路チェックバルブ１０３に到達するまで（無効噴射時間）は、燃料噴射モジュール内の燃料（ガソリン）は一部リターン通路チェックバルブ１０３を通り、燃料噴射モジュールの外に流れ出る（ａの流れ）。
さらに、この流れによって、燃料噴射モジュール内のベーパも一緒に燃料噴射モジュールの外に吐き出される。（パージ噴射制御）
【００１４】
また、さらにコントロールユニット１からの駆動信号が継続し、ソレノイドコイル１０１への通電が続けられると、プランジャ１０２がさらに移動して、所定の圧力をこえると、燃料噴射モジュール内の燃料は、噴射側チェックバルブ１０４、噴射口１０５を通り、エンジンに噴射される（ｂの流れ）。
【００１５】
その後、ソレノイドコイル１０１への通電が完了すると、リターンスプリングでプランジャ１０２が戻る際に、吸入側チェックバルブ１０６を通して、燃料を吸引する（ｃの流れ）。
【００１６】
図３は、燃料噴射モジュール８（前記図２参照）内部のソレノイドコイル１０１に通電するための駆動信号と、燃料噴射モジュール８の動作を示した模式図である。
コントロールユニット1から、図３（ ａ）に示すような駆動信号が燃料噴射モジュール８に送られ、燃料噴射モジュール８内のソレノイドコイル１０１に通電が開始されると、図３（ｂ）に示すように、燃料噴射モジュール８内のプランジャ１０２が移動して燃料を加圧し、所定の圧力で燃料を噴射し、ソレノイドコイル１０１への通電完了後、リターンスプリングでプランジャ１０２が戻る際に、燃料を吸引する。
【００１７】
コントロールユニット１が燃料噴射モジュール８に与える駆動信号は、基本噴射量を決める基本噴射時間に、大気圧、吸気温、エンジン温、スロットル操作等による補正が加えられ、さらに、無効噴射時間が加えられる。この無効噴射時間は、燃料噴射モジュール８内で燃料が加圧され噴射されるまでの時間である。
【００１８】
一般に、吸気温度やエンジン温度が低く、またスロットル操作により加速状態にある場合には、駆動信号の時間は長くなる。
この駆動信号は、クランク角センサ７によって検出されたクランク角情報に基づき、コントロールユニット１の図示しない記憶装置にあらかじめプログラミングされた所定のタイミングでクランク回転に同期して、燃料噴射モジュール８に出力される。
【００１９】
次に、図５の模式図、図６のフローチャートを用いて実施の形態１のパージ噴射とメイン噴射制御の動作について説明する。
本ルーチンはクランク角信号タイミングにより呼び出され、実行されるものである。
まず、ステップＳ１０１にて、現在のエンジンの行程を図示しない方法でチェックすることで、排気行程かどうかを判断する。
その結果、排気行程と判断された場合、ステップＳ１０２で、例えば、エンジン回転速度、エンジン温度、吸気圧、スロットル開度等により決定されるメイン噴射通電時間を演算し、ステップＳ１０３でメイン噴射通電開始時間を例えば、クランク角からの角度を実験的に求めた最適角度となるように演算し、ステップＳ１０４で実際にメイン噴射を実施し、本ルーチンを終了する。
【００２０】
ステップＳ１０１にて、排気行程ではないと判断された場合、ステップＳ１０５に進み、圧縮行程かどうかを判断する。
その結果、圧縮行程と判断された場合、ステップＳ１０６で、燃料噴射に至らないパージ噴射通電時間（例えば実験によりあらかじめ決められている場合が多い）を演算し、ステップＳ１０７で、例えば、前回の排気行程のクランク角信号タイミング時間と今回の圧縮行程のクランク角信号タイミング時間から、次回の排気行程のクランク角信号タイミング時間を推定し、それから一定時間Ｔｃ前にパージ噴射を開始するようにパージ噴射通電開始時間を演算し、ステップＳ１０８で実際にパージ噴射を実施し、本ルーチンを終了する。
【００２１】
ステップＳ１０５で圧縮行程でないと判断された場合は、何もせずに、本ルーチンを終了する。
【００２２】
図５は、以上述べたパージ噴射とメイン噴射時の燃料噴射モジュールのコイル電流等の動作を示す模式図であり、図５（ａ）〜図５（ｅ）は、各々、クランク角信号、エンジンの動作工程、駆動信号、コイル電流、コンデンサ蓄電量を示すものである。
【００２３】
なお、上記実施の形態１では、図５のように、クランク角信号がエンジン一回転につき１パルス発生する大突起のもので説明したが、エンジン一回転につき複数パルス発生する多突起タイプのクランク角信号による制御でも良い。
【００２４】
以上のように、この発明の実施の形態１の燃料噴射装置によれば、電磁駆動手段であるソレノイドコイルに対して与える駆動信号、即ち、燃料の噴射に至らない駆動信号（パージ噴射駆動信号）のパルス通電開始時間（パージ噴射開始時間）から、その次の、燃料を噴射させる駆動信号（メイン噴射駆動信号）のパルス通電開始時間（メイン噴射開始時間）の間隔Ｔｃを一定時間とすることにより、蓄電用コンデンサに蓄えられた電荷エネルギー量が一定になり、電磁駆動手段の駆動力が一定となって、所望の燃料噴射量を安定に供給することができ、エンジンの不調を防止することができる
【００２５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、メイン噴射通電開始時間を、実験的に求めたクランク角からの最適角度となるようにし、パージ噴射通電開始時間を前後のクランク角信号時間から推定されたタイミングになるよう（つまり、メイン噴射中心方式）にしているが、実施の形態２の方式として、パージ噴射通電開始時間から一定時間後に、燃料を噴射させるメイン噴射の通電を開始する（パージ噴射中心方式）方式としても良い。
【００２６】
この実施の形態２の方が、パージ噴射後のメイン噴射までの期間がエンジン回転変動の影響を受けることなく一定とすることができる。
【００２７】
さらに、アイドルリング近傍の低回転時には、パージ噴射中心方式を実施し、回転速度が上昇するとメイン噴射中心方式に切り替えても良い。
そうすることにより、蓄電用コンデンサに蓄えられた電荷エネルギー量の影響を受けやすい低回転時には電荷エネルギー量のバラツキをより小さくし、回転が高い場合は噴射タイミングの精度を優先することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１における燃料噴射装置がエンジンに取り付けられた状態を示す全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１において使用される燃料噴射モジュールの一例を示す模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１の駆動信号と燃料噴射モジュールの動作を示す模式図である。
【図４】従来装置のパージ噴射とメイン噴射時の燃料噴射モジュールのコイル電流等の動作を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１のパージ噴射とメイン噴射時の燃料噴射モジュールのコイル電流等の動作を示す模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１のパージ噴射とメイン噴射の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１：コントロールユニット
２：吸気温センサ
３：スロットル弁
４：スロットルポジションセンサ
５：吸気圧センサ
６：エンジン温度センサ
７：クランク角センサ
８：燃料噴射モジュール
９：点火コイル
１０：燃料タンク
１１：フィードパイプ
１２：燃料フィルタ
１３：リターンパイプ
１０１：ソレノイドコイル
１０２：プランジャ
１０３：リターン通路チェックバルブ
１０４：噴射側チェックバルブ
１０５：噴射口
１０６：吸入側チェックバルブ
【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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【図６】
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