(57)【要約】【課題】燃料噴射モジュールの制御を高精度化したエンジンの燃料噴射装置を得る。【解決手段】ソレノイド９への通電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、エンジンの運転状態を検出する各種センサ２０と、運転状態に応じて燃料噴射モジュールに駆動信号を与えるマイクロコンピュータ２と、ソレノイド電流を検出するオペアンプ８と、電流検出値に基づいてソレノイドの駆動時間を補正する噴射補正手段と、コンデンサ１の充電エネルギが放電完了したことを検出する放電完了検出手段とを備えている。コンデンサ１のエネルギが消費された直後に、ソレノイド９の第１の通電電流値を検出し、一定時間の経過後に第２の通電電流値を検出し、第１および第２の通電電流値がソレノイド９に対するエネルギ量の低下を示す場合には、駆動時間を増大方向に補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドおよびプランジャを有し、前記ソレノイドへの通電時に生じる前記プランジャの往復運動によって、燃料を吸引および加圧してエンジンに噴射する燃料噴射モジュールと、
前記エンジンの運転状態を検出する各種センサと、
前記運転状態に基づいて前記燃料噴射モジュールに駆動信号を与えるコントロールユニットと、
前記ソレノイドを駆動／停止させる駆動制御手段と、
前記ソレノイドの停止時に前記ソレノイドから発生する誘電起電力を蓄えるコンデンサと、
前記コンデンサに蓄えられたエネルギを前記ソレノイドの駆動時に放出して伝達するエネルギ伝達手段と、
前記ソレノイドの通電電流を検出する電流検出手段と、
前記ソレノイドの通電電流検出値に基づいて前記ソレノイドの駆動時間を補正する噴射補正手段と
を備えたエンジンの燃料噴射装置において、
前記電流検出手段は、
前記ソレノイドが前記コンデンサに蓄えられたエネルギを消費して、前記コンデンサの充電エネルギが放電完了したことを検出する放電完了検出手段を含み、
前記コンデンサのエネルギが消費された直後に、前記ソレノイドの第１の通電電流値を検出するとともに、
前記第１の通電電流値を検出してから一定時間の経過後に、前記ソレノイドの第２の通電電流値を検出し、
前記噴射補正手段は、前記第１および第２の通電電流値に基づいて前記ソレノイドに対するエネルギ量を検出するとともに、前記エネルギ量に応じて前記駆動時間を補正することを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
前記噴射補正手段は、前記エネルギ量として、前記ソレノイドに対する電源容量を検出し、前記電源容量が低下状態を示す場合には、前記駆動時間を増大方向に補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
前記噴射補正手段は、前記第１および第２の通電電流値に基づいて、前記ソレノイドの通電電流の時間軸に対する実効面積を求め、前記実効面積に基づいて前記ソレノイドに対するエネルギ量を判別することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項４】
前記電流検出手段は、前記第２の通電電流値の検出を、時系列的に複数回実効することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項５】
前記放電完了検出手段は、前記コンデンサ１の電圧を検出する電圧比較器により構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項６】
前記放電完了検出手段は、前記コントロールユニットのＡ／Ｄポートにより構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項７】
前記エンジンは、車載バッテリ電源を有する２輪車に搭載されたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射装置。
【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エンジンの燃料噴射装置に関し、たとえば、２輪車のエンジンの燃料制御に用いられる新規な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンデンサに蓄えられたエネルギを利用してソレノイドを駆動するタイプのエンジンの燃料噴射装置はよく知られている（たとえば、特許文献１参照）。
この種のエンジンの燃料噴射装置において、ソレノイドを駆動するトランジスタは、マイクロコンピュータの制御下で開閉され、トランジスタの遮断時にソレノイドから発生する誘電起電力は、コンデンサに充電される。
次に、コンデンサに充電された電圧は、分圧抵抗を介してマイクロコンピュータに入力され、マイクロコンピュータは、分圧されたコンデンサ電圧に基づいて、ソレノイドへの通電時間を補正するように、ソレノイド駆動用のトランジスタを制御する。
【０００３】
一方、ソレノイド駆動時間の補正精度を向上させるために、コンデンサ電圧を測定してコンデンサに蓄えられたエネルギを検出するとともに、ソレノイドの通電電流を検出して駆動時間を補正する燃料噴射モジュールも提案されている。
しかしながら、コンデンサの性質上、たとえば、温度特性、経年劣化、固体バラツキなどによって、コンデンサの静電容量、内部インピーダンスなどが変化するので、コンデンサ電圧を測定しても、ソレノイド駆動時間を的確に補正することはできない。
本願発明者の試験によれば、電流検出値が１％ずれると、燃料噴射量が３％変化することが分かっている。また、コントロールユニット内の電流検出回路の電流検出精度は、自動車用高精度部品を用いた場合でも、３％程度が限界であり、この場合、燃料噴射量が９％も変化することになり、所望の燃料噴射精度が得られないことが分かっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３６５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のエンジンの燃料噴射装置では、コンデンサ電圧を測定してコンデンサに蓄えられたエネルギを検出するとともに、ソレノイドの通電電流を検出して駆動時間を補正する技術が提案されているが、各種の劣化やバラツキなどによって、コンデンサの静電容量、内部インピーダンスなどが変化するので、コンデンサ電圧を測定してもソレノイド駆動時間を的確に補正することができないという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コンデンサに蓄えられたエネルギをソレノイドが消費した直後にソレノイドの第１の通電電流を検出するとともに、続いて、一定時間の経過後にソレノイドの第２の通電電流を検出することにより、燃料噴射モジュールの高精度化を図り、正確な空燃比制御を実現したエンジンの燃料噴射装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、第２の通電電流の検出回数を複数回実行することにより、さらに正確な空燃比制御を実現したエンジンの燃料噴射装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるエンジンの燃料噴射装置は、ソレノイドおよびプランジャを有し、ソレノイドへの通電時に生じるプランジャの往復運動によって、燃料を吸引および加圧してエンジンに噴射する燃料噴射モジュールと、エンジンの運転状態を検出する各種センサと、運転状態に基づいて燃料噴射モジュールに駆動信号を与えるコントロールユニットと、ソレノイドを駆動／停止させる駆動制御手段と、ソレノイドの停止時にソレノイドから発生する誘電起電力を蓄えるコンデンサと、コンデンサに蓄えられたエネルギをソレノイドの駆動時に放出して伝達するエネルギ伝達手段と、ソレノイドの通電電流を検出する電流検出手段と、ソレノイドの通電電流検出値に基づいてソレノイドの駆動時間を補正する噴射補正手段とを備えたエンジンの燃料噴射装置において、電流検出手段は、ソレノイドがコンデンサに蓄えられたエネルギを消費して、コンデンサの充電エネルギが放電完了したことを検出する放電完了検出手段を含み、コンデンサのエネルギが消費された直後に、ソレノイドの第１の通電電流値を検出するとともに、第１の通電電流値を検出してから一定時間の経過後に、ソレノイドの第２の通電電流値を検出し、噴射補正手段は、第１および第２の通電電流値に基づいてソレノイドに対するエネルギ量を検出するとともに、エネルギ量に応じて駆動時間を補正するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、コンデンサの充電エネルギの放電完了直後と、一定時間経過後とにおいてソレノイド電流を検出して、ソレノイドに対するエネルギ量（電源状態）を判別し、エネルギ量に応じてソレノイド駆動時間を補正することにより、燃料噴射モジュールの制御精度を向上させて、高精度の燃料制御を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るエンジンの燃料噴射装置を示す回路図である。
図１に示す装置は、一端が接地されたコンデンサ１と、ＣＰＵおよび各種メモリ手段などを有するマイクロコンピュータ２と、コンデンサ１の他端にカソードが接続されたダイオード３と、ダイオード３のアノードに出力端子（コレクタ）が接続されたトランジスタ４と、抵抗５〜７、１２と、トランジスタ４を介して流れるソレノイド電流を検出するオペアンプ８と、トランジスタ４を介して通電／遮断されるソレノイド９と、を備えている。
【００１０】
また、図１の装置は、ソレノイド９の一端とダイオード３のカソードとの間に挿入されたトランジスタ１０と、ソレノイド９の一端にカソードが接続されたダイオード１１と、ダイオード１１のアノードとグランドとの間に挿入されたバッテリ１３と、コンデンサ１の他端とマイクロコンピュータ２との間に挿入された電圧比較器１４と、たとえば２輪車のエンジン（図示せず）の運転状態を検出してマイクロコンピュータ２に入力する各種センサ２０とを備えている。
【００１１】
電圧比較器１４は、反転入力端子（−）がコンデンサ１の他端に接続され、非反転入力端子（＋）がバッテリ１３の陽極に接続され、出力端子がマイクロコンピュータ２に接続されている。
電圧比較器１４は、ソレノイド９がコンデンサ１に蓄えられたエネルギを消費して、コンデンサの充電エネルギが放電完了したことを検出する放電完了検出手段を構成しており、コンデンサエネルギの消費状態を示す検出結果をマイクロコンピュータ２に入力する。
【００１２】
マイクロコンピュータ２は、各種センサ２０からの検出情報（運転状態）に応じて、トランジスタ４、１０に対する制御信号を生成し、ソレノイド９を通電／遮断制御する。
抵抗５は、トランジスタ４のエミッタとグランドとの間に挿入されている。
トランジスタ４と抵抗５との接続点は、オペアンプ８の非反転入力端子（＋）に接続されている。
【００１３】
オペアンプ８から出力される抵抗５の両端電圧（ソレノイド電流の検出値）は、マイクロコンピュータ２に入力されている。
オペアンプ８に接続された増幅用の抵抗６、７のうち、抵抗６は、オペアンプ８の出力端子と反転入力端子（−）との間に挿入されている。また、抵抗７は、オペアンプ８の反転入力端子（−）とグランドとの間に挿入されている。
抵抗１２は、マイクロコンピュータ２の制御出力端子とトランジスタ１０のベースとの間に挿入されている。
【００１４】
ソレノイド９は、プランジャ（図示せず）を有し、トランジスタ４とともに燃料噴射モジュールを構成している。
ソレノイド９（燃料噴射モジュール）は、ソレノイド９への通電時に生じるプランジャの往復運動によって、燃料を吸引および加圧してエンジンに噴射する。
コンデンサ１は、ソレノイド９の停止時にソレノイド９から発生する誘電起電力を蓄える。
【００１５】
マイクロコンピュータ２は、コントロールユニットを構成しており、運転状態に基づいてソレノイド９（燃料噴射モジュール）に駆動信号を与える。
マイクロコンピュータ２およびトランジスタ４は、ソレノイド９を駆動／停止させる駆動制御手段を構成している。
【００１６】
マイクロコンピュータ２およびトランジスタ１０は、エネルギ伝達手段を構成しており、ソレノイド９の駆動時に、コンデンサ１に蓄えられたエネルギをソレノイド９に放出して伝達する。
ダイオード１１は、コンデンサ１の放電完了後に、ソレノイド９に対するエネルギ源（電源）としてバッテリ１３からの電源を供給する経路となる。
【００１７】
マイクロコンピュータ２、抵抗５およびオペアンプ８は、ソレノイド９の通電電流を検出する電流検出手段を構成している。
マイクロコンピュータ２は、噴射補正手段を含み、オペアンプ８から入力されるソレノイド９の通電電流検出値に基づいて、ソレノイド９（燃料噴射モジュール）の駆動時間を補正する。
【００１８】
マイクロコンピュータ２は、電圧比較器１４からの検出結果に応じて、コンデンサ１のエネルギがソレノイド９で消費された直後に、ソレノイド９の第１の通電電流値を検出するとともに、第１の通電電流値を検出してから一定時間τの経過後に、ソレノイド９の第２の通電電流値を検出するようになっている。
【００１９】
また、マイクロコンピュータ２内の噴射補正手段は、第１および第２の通電電流値に基づいてソレノイド９に対するエネルギ量（電源容量）を検出するとともに、エネルギ量が低下状態を示す場合には、ソレノイド９の駆動時間を増大方向に補正する。
さらに、噴射補正手段は、第１および第２の通電電流値に基づいて、ソレノイド９の通電電流の時間軸に対する実効面積を求め、実効面積に基づいてソレノイド９に対するエネルギ量を判別するようになっている。
【００２０】
また、図１において、各破線矢印Ａ〜Ｃは、ソレノイド９を含む回路に流れる電流を示している。
すなわち、破線矢印Ａは、コンデンサ１からトランジスタ１０を介してソレノイド９に流れる電流を示し、破線矢印Ｂは、バッテリ１３からダイオード１１を介して流れる電流を示し、破線矢印Ｃは、トランジスタ４を介して抵抗５に流れる電流を示している。
【００２１】
次に、図２のタイミングチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１に係る装置の動作について説明する。
図２は、トランジスタ４、１０の各ベース電圧（マイクロコンピュータ２からの制御電圧）と、各電流Ａ〜Ｃと、電圧比較器１４の出力電圧との各波形を示している。
なお、トランジスタ４、１０のベース電圧の極性が互いに逆であるが、トランジスタ４、１０の動作極性も互いに逆なので、トランジスタ４、１０のオンタイミングは同期している。
【００２２】
まず、時刻ｔ１において、マイクロコンピュータ２の制御下で、燃料噴射モジュール駆動用のトランジスタ４がオンされた場合、ソレノイド９が通電されて、プランジャが吸引される。
このとき、コンデンサ１があらかじめ充電されていたとすると、コンデンサ１からソレノイド９に流れた電流Ａは、トランジスタ４を介して抵抗５に電流Ｃとして流れる。
電流Ｃは、抵抗５により電圧に変換された後、オペアンプ８および増幅用の抵抗６、７により増幅され、電圧増幅されたソレノイド電流値としてマイクロコンピュータ２に入力される。
【００２３】
トランジスタ４は、ソレノイド９に必要な時間電流を供給した後に、時刻ｔ３においてオフされる。
なお、マイクロコンピュータ２は、ソレノイド９の誘電起電力のエネルギを無損失でコンデンサ１に蓄えるために、トランジスタ４を遮断する直前に、ソレノイド９に直列接続されたトランジスタ１０を停止させる。
トランジスタ４の遮断前にトランジスタ１０を遮断することにより、ソレノイド９の遮断時に発生する誘電起電力エネルギは、ソレノイド９で再び消費されることなく、コンデンサ１に蓄えられる。
【００２４】
時刻ｔ３において、トランジスタ４がオフされると、通電状態から遮断（消磁）されたソレノイド９から誘電起電力が発生し、誘電起電力は、ダイオード３を通り、コンデンサ１に充電される。
このとき、ダイオード３は、トランジスタ４の遮断時に発生するソレノイド９の回生電流（１点鎖線枠内の電流波形Ｄ）をコンデンサ１に蓄える経路を構成する。
【００２５】
時刻ｔ１〜ｔ３の期間中の時刻ｔ２において、コンデンサ１の電圧がバッテリ１３の電源電圧を下回り、コンデンサ１に蓄えられたエネルギがない状態になると、電流Ａが流れなくなり、代わりに、バッテリ１３からの電流Ｂが流れるようになる。
このとき、電圧比較器１４は、「Ｈレベル」の出力電圧を生成し、コンデンサ１に蓄えられた電荷が放電（エネルギが消費）されて、バッテリ１３からソレノド９に電流を供給している状態にあることを、マイクロコンピュータ２に伝達する。
【００２６】
マイクロコンピュータ２は、電圧比較器１４の出力電圧がオンされた時刻ｔ２で、オペアンプ８からの検出データ（ソレノイド９の第１の通電電流値）を読み取る。
つまり、オペアンプ８と関連して電流検出手段を構成するマイクロコンピュータ２は、ソレノイド９がコンデンサ１に蓄えられたエネルギを消費したことが検出された後に、ソレノイド９の第１の通電電流値を検出する。
【００２７】
これにより、マイクロコンピュータ２（電流検出手段）は、コンデンサ１が放電されたことによって、ソレノイド９への供給電源が、コンデンサ１からバッテリ１３に切り替わった直後の電流Ｂの値（第１の通電電流値）を測定することができる。
【００２８】
続いて、マイクロコンピュータ２は、電流Ｂの値（第１の通電電流値）を検出してから一定時間τの経過後に、オペアンプ８からの検出データ（ソレノイド９の第２の通電電流値）を検出する。
これにより、マイクロコンピュータ２（電流検出手段）は、ソレノイド９への供給電源がバッテリ１３に切り替わってから一定時間τが経過した後の電流Ｂの値（第２の通電電流値）を測定することができる。
【００２９】
つまり、マイクロコンピュータ２は、ソレノイド９に対する第１および第２の通電電流値から、電流Ｂの時間軸に対する実効面積（ソレノイド９への供給電力）の大小を判別することができる。
マイクロコンピュータ２は、たとえば、電流Ｂの実効面積が小さい（バッテリ１３の電力容量が低い）場合には、バッテリ１３の電力が低下しているものと見なして、トランジスタ４のオン時間（ソレノイド９の駆動時間）を長くする方向に補正する。
【００３０】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、燃料噴射モジュール（トランジスタ４、ソレノイド９）の通電電流を検出する電流検出手段（抵抗５、オペアンプ８、マイクロコンピュータ２と）と、通電電流の検出値に基づいてソレノイド９の駆動時間を補正する補正手段（マイクロコンピュータ２）とを備え、電流検出手段は、ソレノイド９がコンデンサ１に蓄えられたエネルギを消費したことを検出する放電完了検出手段（電圧比較器１４）を含み、コンデンサ１の充電エネルギが消費された直後のソレノイド電流値とその後の一定時間τの経過後のソレノド電流値とを測定し、マイクロコンピュータ２内の噴射補正手段は、各ソレノイド電流値がソレノイド９に対するエネルギ量の低下を示す場合には、ソレノイド９の駆動時間を増大方向に補正するので、電源（バッテリ１３）の容量状態に応じた確実なソレノイド９の補正駆動制御が可能となり、燃料制御精度の高いエンジンの燃料噴射装置を実現することができる。
【００３１】
なお、上記実施の形態１では、ソレノイド９の通電を制御するためのスイッチング手段として、トランジスタ４、１０を用いたが、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いてもよい。
また、コンデンサＣの放電状態を検出する放電完了検出手段として、電圧比較器１４を用いたが、マイクロコンピュータ２のＡ／Ｄポート（図示せず）を用いてもよい。
【００３２】
また、第２の通電電流値として、一定時間τの経過後に１回のみ検出したが、これに限らず、時系列的に複数回にわたって検出してもよい。
この場合、時間軸に対する電流Ｂの実効面積を正確に判別することができるので、さらに正確な噴射制御を実現することができる。
ソレノイド９の通電電流の検出回数は、マイクロコンピュータ２の演算負荷が過大とならない範囲で大きく設定され得る。
【００３３】
また、ソレノイド９に対する電源容量の低下が検出された場合に、ソレノイド９の駆動時間を増大補正する場合について説明したが、電源容量に限らず、他のエネルギ量を検出してもよい。また、電源容量の低下に限らず、電源容量の増大も考慮して、エネルギ量の変化が検出された場合には、駆動時間を増減補正するようにしてもよい。
さらに、エンジンの燃料噴射装置を低コストの２輪車用に適用した場合を例にとって説明したが、他の車両のエンジンの燃料噴射装置であってもよく、前述と同等の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態１に係るエンジンの燃料噴射装置を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１による動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１  コンデンサ、２  マイクロコンピュータ（コントロールユニット）、３  ダイオード、４、１０  トランジスタ、５  抵抗、８  オペアンプ、９  ソレノイド、１３  バッテリ、１４  電圧比較器、２０  各種センサ、τ  一定時間。
【図１】
2007146798.tif 000003
【図２】
2007146798.tif 000004