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公開番号2021092194
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210617
出願番号2019223697
出願日20191211
発明の名称制御装置
出願人株式会社デンソー
代理人特許業務法人 サトー国際特許事務所
主分類F02D 41/20 20060101AFI20210521BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】二気筒分の対象バルブを駆動するための二つのソレノイドへの供給電流を二倍にまで増加させることなく、対象バルブの開弁保持電流を適切に保つことができる制御装置を提供する。
【解決手段】コモンノードN11、N12は、二気筒分の燃料噴射装置7、10の第2バルブ30をそれぞれ駆動する第2ソレノイド32_#1及び32_#4の一端を電気的に共通接続している。回収スイッチ90b1は、ノードN11と電源供給ノードN0との間に接続されている。第2制御IC53は、電源供給ノードN0とグランドノードとの間に第2ソレノイド32_#1及び32_#4をコモンノードN11を介在して直列接続した状態にて、選択スイッチ84b1をオン制御しながら回収スイッチ90b1をオン・オフ制御することで第2ソレノイド32_#1及び32_#4の駆動電流を同時に制御する直列接続制御を実行する。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項1】
二つのバルブを内蔵すると共に当該二つのバルブのうちの一方の対象バルブ(30)を独立して駆動可能に構成された燃料噴射装置(7〜10)、を少なくとも二気筒分以上制御する制御装置(2)であって、
前記二気筒分の前記燃料噴射装置の前記対象バルブをそれぞれ駆動する第一ソレノイド(32_#1、32_#2)及び第二ソレノイド(32_#4、32_#3)の一端を電気的に共通接続するコモンノード(N11、N12)と、
前記第一ソレノイドに対して前記コモンノードとは逆側に設けられる第1通電ノード(N21、N22)と、
前記第二ソレノイドに対して前記コモンノードとは逆側に設けられる第2通電ノード(N31、N32)と、
前記第1通電ノードとグランドノードとの間、又は、前記第2通電ノードと前記グランドノードとの間、の何れかに接続される第1スイッチ(83b1、84b1、83b2、84b2)と、
電源電圧を昇圧した昇圧電源を電源供給ノード(N0)に供給する昇圧回路(55)と、
前記第1通電ノード又は前記第2通電ノードの少なくとも何れか一方と前記電源供給ノードとの間に接続された第2スイッチ(90b1、90b2)と、
前記電源供給ノードと前記グランドノードとの間に前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドを前記コモンノードを介在して直列接続した状態にて、前記第1スイッチ又は前記第2スイッチのうち一方をオン制御しながら他方をオン・オフ制御することで前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドの駆動電流を同時に制御する直列接続制御を実行する制御回路(50)と、
を備える制御装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記コモンノードを通じて前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドを並列接続した状態で駆動可能にする並列接続駆動回路(81b1、82b1、81b2、82b2)をさらに備え、
前記制御回路は、前記並列接続駆動回路の動作を常時オフの無効状態に保持して前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを制御することで前記直列接続制御を実行する請求項1記載の制御装置。
【請求項3】
前記第2スイッチが前記第1通電ノードと前記電源供給ノードとの間に接続されているときには、
前記制御回路は、前記第2通電ノードと前記グランドノードとの間に接続される前記第1スイッチをオン制御したまま、前記第2スイッチをオン・オフ制御する請求項1又は2記載の制御装置。
【請求項4】
前記第2スイッチが前記第1通電ノードと前記電源供給ノードとの間に接続されているときには、
前記制御回路は、前記第2スイッチをオン制御したまま、前記第2通電ノードと前記グランドノードとの間に接続される前記第1スイッチをオン・オフ制御する請求項1又は2記載の制御装置。
【請求項5】
前記コモンノードを通じて前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドを並列接続した状態で駆動可能にする並列接続駆動回路(81b1、82b1、81b2、82b2)を備え、
前記制御回路は、前記並列接続駆動回路を用いて前記直列接続制御よりも前記昇圧回路による電力消費の少ない並列接続制御を実行可能に構成され、
前記制御回路は、前記直列接続制御を実行して前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドの駆動電流を同時に制御しているときに限界通電時間(T1)を経過すると、前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドを並列接続した状態にて前記並列接続制御を実行するように切り替える請求項1又は2記載の制御装置。
【請求項6】
前記コモンノードを通じて前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドを並列接続した状態で駆動可能にする並列接続駆動回路(81b1、82b1、81b2、82b2)と、
前記昇圧回路の発熱源(72)の温度を検出する温度検出部(91)と、
をさらに備え、
前記制御回路は、前記並列接続駆動回路を用いて前記直列接続制御より前記昇圧回路による電力消費の少ない並列接続制御を実行可能に構成され、
前記制御回路は、前記直列接続制御を実行して前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドの駆動電流を同時に制御しているときに前記温度検出部による検出温度が上限閾値温度(Tu)を超えると、前記第一ソレノイド及び前記第二ソレノイドを並列接続した状態にて前記並列接続制御を実行するように切り替える請求項1又は2記載の制御装置。
【請求項7】
前記制御回路は、前記直列接続制御を実行開始するタイミング(t0)の前に前記昇圧回路の駆動を停止設定にすることで前記昇圧回路を通じて少なくとも前記電源電圧以上の電圧を前記電源供給ノードに供給して前記直列接続制御を実行する請求項1又は2記載の制御装置。
【請求項8】
前記燃料噴射装置は、燃料噴射率の制御用に前記二つのバルブを内蔵すると共に当該二つのバルブのうち減圧用にも用いられる減圧バルブ(30)を前記対象バルブとして駆動されることで油圧を減圧可能に構成されており、
少なくとも二気筒分以上の前記燃料噴射装置(7〜10)の前記減圧バルブを制御する請求項1から7の何れか一項に記載の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料噴射に係る制御装置に関する。
続きを表示(約 6,700 文字)【背景技術】
【0002】
従来、出願人は、例えば燃料噴射率の制御用に二つのバルブを内蔵する燃料噴射装置を提案している。近年の燃料噴射制御システムは、燃料噴射装置に内蔵された二つのバルブにより燃料の噴射率を制御しながら燃料を噴射するように構成されている。燃料の噴射率は、制御室に蓄積された燃料の減圧速度を調整することで制御可能になっており、制御室の蓄積燃料の減圧速度に比例することが知られている。
【0003】
また燃料噴射制御システムは、例えば減圧要求を生じたときに、ある燃料噴射装置の他のバルブを閉制御したまま減圧用に用いられる対象バルブを開制御することで油圧を減圧できるように構成されているものがあり、この場合燃料圧力を減圧できる。これにより、例えば通常制御中においても、高圧燃料ポンプが圧送側で固着故障した場合においても燃料圧力を目標圧力に調整できる(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2019−39424号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
発明者は、燃料噴射装置に内蔵された二つのバルブのうち一方の対象バルブを独立して二気筒分以上同時駆動することを検討している。例えば、現状の燃料噴射システムでは、二気筒分の対象バルブを駆動するための二つのソレノイド(第一ソレノイド、第二ソレノイド相当)の一端をコモンノードにて電気的に共通接続すると共に当該二つのソレノイドを並列接続し、そのうちの一つのソレノイドに対して選択的に通電して燃料を噴射制御している。
【0006】
制御装置が、二気筒分の対象バルブを同時に駆動制御しようとすると、二つのソレノイドを並列接続しながら当該二つのソレノイドを選択して対象バルブの開弁保持用の電流を供給しなければならない。すると、供給電流を大幅に増加しなければならず、周辺回路に高スペック部品を必要とするため好ましくない。
【0007】
本発明の目的は、二気筒分の対象バルブを駆動するための二つのソレノイドへの供給電流を大幅に増加させる必要がなく、対象バルブの開弁保持電流を適切に保つことができる制御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】
請求項1記載の発明によれば次の構成を備える。コモンノード(N11、N12)は、二気筒分の燃料噴射装置の対象バルブをそれぞれ駆動する第一ソレノイド(32_#1、32_#2)及び第二ソレノイド(32_#4、32_#3)の一端を電気的に共通接続している。第1通電ノード(N21、N22)は、第一ソレノイドに対してコモンノードとは逆側に設けられる。第2通電ノード(N31、N32)は、第二ソレノイドに対してコモンノードとは逆側に設けられる。第1スイッチ(83b1、84b1、83b2、84b2)は、第1通電ノードとグランドノードとの間、又は、第2通電ノードとグランドノードとの間、の何れかに接続される。
【0009】
昇圧回路(55)は、電源電圧を昇圧した昇圧電源を電源供給ノード(N0)に供給する。第2スイッチ(90b1、90b2)は、第1通電ノード又は第2通電ノードの少なくとも何れか一方と電源供給ノードとの間に接続される。制御回路(50)は、電源供給ノードとグランドノードとの間に第一ソレノイド及び第二ソレノイドをコモンノードを介在して直列接続した状態にて、第1スイッチ又は第2スイッチのうち一方をオン制御しながら他方をオン・オフ制御することで第一ソレノイド及び第二ソレノイドの駆動電流を同時に制御する直列接続制御を実行する。
【0010】
例えば、制御回路が、昇圧回路の昇圧電源が供給される電源供給ノードとグランドノードとの間に第一ソレノイド及び第二ソレノイドをコモンノードを介在して直列接続した状態にて、第1スイッチをオン制御しながら第2スイッチをオン・オフ制御すると、昇圧電源に基づいて第一ソレノイド及び第二ソレノイドに同一電流を流しながら電流制御できる。
【0011】
例えば、同様に制御回路は、昇圧回路の昇圧電源が供給される電源供給ノードとグランドノードとの間に第一ソレノイド及び第二ソレノイドをコモンノードを介在して直列接続した状態にて、第2スイッチをオン制御しながら第1スイッチをオン・オフ制御すると、昇圧電源に基づいて第一ソレノイド及び第二ソレノイドに同一電流を流しながら電流制御できる。これにより、第一ソレノイド及び第二ソレノイドへの供給電流を大幅に増加させる必要がなくなる。これにより高スペック部品を用いる必要がなくなる。しかも、対象バルブの開弁保持電流を適切に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
第1実施形態における燃料噴射制御システムの構成図
第1実施形態における燃料噴射装置の断面図
第1実施形態において燃料圧力を低下させるときの流れを説明する図
第1実施形態における電気的構成を示すブロック図
第1実施形態における第1バルブ駆動部の回路図
第1実施形態における第2昇圧回路の回路図
第1実施形態における第2バルブ駆動部の回路図
第1実施形態における通常制御時の第2ソレノイド通電電流を示すタイミングチャート
第1実施形態における動作を示すフローチャート
第1実施形態における通常噴射制御時の第2ソレノイド通電電流を模式的に示す図
第1実施形態における減圧制御時の第2ソレノイド通電電流を模式的に示す図
第1実施形態の直列接続制御における電流通電経路の説明図
第1実施形態における各スイッチのオン・オフタイミングを説明するタイミングチャート
第1実施形態の技術的意義を説明する説明図
第2実施形態における第2昇圧回路の昇圧電圧の変化を示すタイミングチャート
第3実施形態の並列接続制御における通電経路の説明図
第3実施形態における各スイッチのオン・オフタイミングを説明するタイミングチャート
第3実施形態における昇圧回路の温度変化を示すタイミングチャート
第4実施形態における温度検出部の配置方法を概略的に示す図
第4実施形態における昇圧回路の温度変化を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、燃料噴射制御装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。
【0014】
(第1実施形態)
図1から図14は第1実施形態の説明図を示す。まず図1を参照し、燃料噴射制御システム1の全体構成を説明する。燃料噴射制御システム1は、ECU(Electronic(Engine) Control Unit)による燃料噴射制御装置(以下、制御装置と称す)2と共に、フィードポンプ3、高圧燃料ポンプ4、コモンレール5、クランク角センサ6、燃料噴射装置7〜10、及び内燃機関11を主に備える。
【0015】
制御装置2は、燃料噴射装置7〜10を個別に制御することで内燃機関11の各気筒#1〜#4の燃料室に燃料を供給制御する。本形態では、内燃機関11が四気筒構成である例を示すが、二気筒でも六気筒でも良く、二気筒以上であれば良い。また本形態では、四気筒のうち、気筒#1、#4の二気筒分を第1バンクと称し、気筒#2、#3の二気筒分を第2バンクと称して説明する。
【0016】
フィードポンプ3は、燃料タンク12に貯蔵された燃料を高圧燃料ポンプ4に圧送する。高圧燃料ポンプ4は、例えばプランジャ式のポンプである。高圧燃料ポンプ4は、内燃機関11の出力軸を用いて制御装置2のポンプ駆動部60(後述の図4参照)により駆動される。高圧燃料ポンプ4は、フィードポンプ3から供給された低圧燃料を昇圧して高圧燃料とし高圧燃料配管13を通じてコモンレール5に供給する。コモンレール5は、燃料噴射装置7〜10に高圧燃料を供給するために設けられる。コモンレール5は、高圧燃料ポンプ4から供給される高圧燃料を一時的に蓄積し、高圧を保持したまま各燃料噴射装置7〜10に高圧配管16を通じて分配する。
【0017】
コモンレール5には圧力センサ14が備え付けられている。圧力センサ14は、コモンレール5に蓄積された燃料圧力を検出し、この検出信号を制御装置2に出力する。クランク角センサ6は、シグナルロータ15と組み合わされることで構成され、内燃機関11の内部の図示しないクランクシャフトの回転を検出する。シグナルロータ15は、例えば円盤状に構成され、例えば内燃機関11のクランクシャフトと一体に回転する。シグナルロータ15の外周部には多数の突起が構成されており、クランク角センサ6は、シグナルロータ15の突起の接近と離間とに応じたクランク角信号を出力する。
【0018】
制御装置2は、クランク角センサ6のクランク角信号を受信することに応じてエンジン回転数を算出可能になっている。制御装置2は、センサ信号Sの変化に伴いクランクシャフトを回転させるためのトルクを変更制御する。制御装置2は、クランク角信号を含む各種センサ信号Sに基づいて燃料噴射装置7〜10を通じて燃料を噴射制御する。
【0019】
<燃料噴射装置7〜10の基本構成、動作説明>
以下、燃料噴射装置7〜10の基本構成及び動作を説明する。燃料噴射装置7〜10は、内燃機関11の気筒#1〜#4内に燃料を噴射するために設けられ、インジェクタ又は燃料噴射弁とも称される。図1に示すように各燃料噴射装置7〜10には、それぞれ内蔵圧力センサ7a〜10aが備えられる。燃料噴射装置7〜10は互いに同様の構造である。このため、以下では、図2を参照して燃料噴射装置7の構造を説明し、燃料噴射装置8〜10の構造説明を省略する。
【0020】
図2に示すように、燃料噴射装置7は、第1部材21、第2部材22、第3部材23、第4部材24、ノズルニードル25、ノズルニードル25用のスプリング26、油圧従動弁27、油圧従動弁27用のスプリング28、第1バルブ29、第2バルブ30、第1ソレノイド31、第2ソレノイド32、第1スプリング33、及び第2スプリング34等を主に備える。本実施形態では、第2ソレノイド32を二気筒分以上制御する場合の動作等に特徴を備える。したがって、下記では第2ソレノイド32を対象の気筒#1〜#4毎に記載する場合、第2ソレノイド32_#1、32_#2、32_#3、32_#4と称して説明することがある。例えば、第2ソレノイド32_#1、32_#2が「第一ソレノイド」相当を構成し、例えば第2ソレノイド32_#4、32_#3が「第二ソレノイド」相当を構成する。
【0021】
第1部材21には、第1高圧燃料流路35、低圧室36、及び低圧通路37が構成されている。部材21〜23が組付けられると、第1高圧燃料流路35は、部材21〜23にかけて貫通するように構成される。第1高圧燃料流路35には、高圧配管16を通じてコモンレール5に接続されており、コモンレール5から高圧配管16を通じて高圧燃料が供給される。
【0022】
第1部材21に設けられた低圧室36は、第1バルブ29が開くときに第2部材22側の開口から第3通路39に連通するよう構成され、第1バルブ29が閉じているときに第3通路39との間が遮断されるように構成される。また低圧室36は、第2バルブ30が開くときに第2部材22側の開口から第2通路41に連通するよう構成され、第2バルブ30が閉じているときに第2通路41との間が遮断されるように構成される。
【0023】
低圧室36は、第2部材22側の開口の周囲が第1部材21と第2部材22との間にてシールされている。また低圧室36には低圧通路37が連通するように構成されている。低圧通路37には、図1に示す低圧配管38が接続されている。そして、低圧室36の内部の低圧燃料は、当該低圧室36から流出し低圧通路37及び低圧配管38を介して燃料タンク12に戻されるように構成されている。
【0024】
第1部材21の低圧室36の内部には、第1バルブ29、第2バルブ30、第1ソレノイド31、第2ソレノイド32、第1スプリング33、及び第2スプリング34が配置されている。
【0025】
通常、第1スプリング33は、第1バルブ29を第3通路39に近付ける方向に付勢するように配置されている。この場合、第1バルブ29が閉じるため低圧室36と第3通路39との間が遮断される。第2スプリング34は、第2バルブ30を第2通路41に近付ける方向に付勢するように配置されている。この場合、第2バルブ30が閉じるため低圧室36と第2通路41との間が遮断される。
【0026】
第1ソレノイド31は通電されると電磁力を発生し、第1スプリング33の付勢力に反発して第1バルブ29を第2部材22から離間させる。これにより、第1ソレノイド31が通電されることで第1バルブ29を開駆動でき、第1バルブ29が開くことで低圧室36と第3通路39との間を連通させることができる。
【0027】
第2ソレノイド32は通電されると電磁力を発生し、第2スプリング34の付勢力に反発して第2バルブ30を第2部材22から離間させる。これにより、第2ソレノイド32が通電されることで第2バルブ30を開駆動でき、第2バルブ30が開くことで低圧室36と第2通路41とを連通させることができる。
【0028】
第2部材22には、第3通路39、中間室40、及び第2通路41が構成されており、さらに第1高圧燃料流路35から分岐した第2高圧燃料流路35aが構成されている。高圧燃料は、第1高圧燃料流路35から第2高圧燃料流路35aへ分岐して供給される。第2高圧燃料流路35aは、第3オリフィス35aaを備え、環状室42に接続されている。第3オリフィス35aaは、第2高圧燃料流路35aを流れる高圧燃料の流量を制限する。第2高圧燃料流路35aに複数の第3オリフィス35aaを備えていたり、第2高圧燃料流路35aの流路面積が小さく構成されることで、第2高圧燃料流路35aの構造自体が第3オリフィス35aaとして構成されていても良い。
【0029】
第2通路41は、第2オリフィス41aを備え、油圧従動弁27の内部を介することなく低圧室36と第1制御室43とを接続している。第2通路41は、複数の第2オリフィス41aを備えていたり、第2通路41の流路面積が小さく構成されることで第2通路41の構造自体が第2オリフィス41aとして構成されていても良い。
【0030】
環状室42は、環状に構成され、第3部材23の側の開口を通じて第1制御室43に連通するように構成されている。第3部材23には第1制御室43が構成されている。第1制御室43は、第2部材22に接触して配置され、当該第2部材22の側に一部開口を備える。この開口は、その周囲が第2部材22と第3部材23との間でシールされている。第1制御室43には接続通路44が接続されている。この接続通路44は、第1制御室43と第2制御室49との間の通路を接続する。接続通路44は、第4オリフィス44aを備え、第4オリフィス44aは、接続通路44を流れる燃料の流量を制限する。この接続通路44は、複数の第4オリフィス44aを備えていても良いし、また接続通路44の流路面積が小さく設定されることで接続通路44の構造自体が第4オリフィス44aの機能を備えていても良い。
(【0031】以降は省略されています)

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