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JP2002130072A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number
JP2002130072A
JP2002130072A JP2000317737A JP2000317737A JP2002130072A JP 2002130072 A JP2002130072 A JP 2002130072A JP 2000317737 A JP2000317737 A JP 2000317737A JP 2000317737 A JP2000317737 A JP 2000317737A JP 2002130072 A JP2002130072 A JP 2002130072A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
fuel injection
solenoid coil
fuel
closing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000317737A
Other languages
English (en)
Inventor
Chishiro Sugimoto
知士郎 杉本
Keiso Takeda
啓壮 武田
Susumu Kojima
進 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2000317737A priority Critical patent/JP2002130072A/ja
Priority to US09/973,779 priority patent/US6606978B2/en
Priority to KR10-2001-0063873A priority patent/KR100440758B1/ko
Priority to DE60110721T priority patent/DE60110721T2/de
Priority to EP01124812A priority patent/EP1199458B1/en
Publication of JP2002130072A publication Critical patent/JP2002130072A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0614—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature
    • F02M51/0617—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets
    • F02M51/0621—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets acting on one mobile armature

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 閉弁用ソレノイドコイルへの通電開始タイミ
ングを開弁用ソレノイドコイルへの通電停止タイミング
より先行させることによって、開弁用ソレノイドコイル
への通電が停止されると同時に燃料噴射孔を閉じるよう
にオーバーラップ時間を設定する内燃機関の燃料噴射装
置において、燃料圧力が変化しても目標とする開弁期間
を確保して調量精度の高い燃料噴射制御を行う。 【解決手段】 内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射装
置に供給される燃料圧力が高くされるほど、オーバーラ
ップ時間を短く設定することで、閉弁用ソレノイドコイ
ルによって発生する閉弁力の立ち上がり開始時期を遅延
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、内燃機関の燃料噴射装置において
は、内燃機関の運転状態に応じたきめ細かな燃料噴射制
御を行う必要性から、燃料噴射量に高い調量精度が求め
られている。例えば特開平７−２３９０５０号公報にお
いては、ニードル弁を駆動するための単一のアーマチャ
を、それぞれ独立した開弁用ソレノイドコイルと閉弁用
ソレノイドコイルとにより駆動するようにし、開弁／閉
弁時のニードル弁の跳ね返り振動を低減し燃料噴射量の
精度を向上した技術が開示されている。
【０００３】この従来の燃料噴射装置にあっては、閉弁
用ソレノイドコイルへの通電開始タイミングに関して、
開弁用ソレノイドコイルへの通電が停止されるより閉弁
用ソレノイドコイルの磁化遅れ時間を考慮した時間（オ
ーバーラップ時間）分だけ前に、閉弁用ソレノイドコイ
ルへの通電を開始し、すみやかで確実な閉弁作動が行わ
れるようにされている。
【０００４】すなわち、各ソレノイドコイルへ電圧を印
加するとソレノイドコイルに電流が流れ、この電流によ
って生じる磁束がアーマチャを吸引する磁気吸引力を発
生する。ソレノイドコイルに流れる電流は時間遅れを伴
って徐々に上昇するため、この電流の大きさに比例して
大きくなる磁気吸引力も、時間遅れを伴って徐々に上昇
する。したがって、閉弁用ソレノイドコイルに流れる電
流値が、開弁ソレノイドコイルへの通電が停止されると
同時にすみやかにニードル弁を閉弁方向に移動できる磁
気吸引力を発生する所定の電流値まで上昇するまでの時
間遅れ分だけオーバーラップ時間が設定されているので
ある。このようにオーバーラップ時間が設定されると、
開弁用ソレノイドコイルへの通電が停止されると同時に
ニードル弁が閉弁方向に移動されて燃料噴射孔が閉じ、
精度の高い燃料噴射量制御が可能になる。
【０００５】このとき、燃料噴射量は燃料噴射弁の開弁
時間によって決定されるため、通電制御における可変要
素は、開弁用ソレノイドコイルへの通電開始タイミング
と通電時間であって、前述のオーバーラップ時間、すな
わち、閉弁用ソレノイドコイルへの通電開始タイミング
から開弁用ソレノイドコイルへの通電停止までの時間に
関しては、基本的に一定のままである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
運転状態に応じて燃料噴射量や噴霧形状などを変えよう
とする場合、特に筒内噴射式の内燃機関などでは、燃料
噴射装置に供給する燃料圧力を変化させることがある。
このような内燃機関において、燃料噴射装置に供給する
燃料圧力が高くされる場合、燃料通路内に収容されたニ
ードル弁にはその高圧化された燃料圧力により閉弁方向
に付勢される付勢力が増加する。そうすると、この閉弁
方向の付勢力の増加分だけ前述のニードル弁を閉弁方向
に移動できる磁気吸引力を発生する所定の電流値はより
小さい値となるため、前述のオーバーラップ時間が一定
である場合、開弁用ソレノイドコイルの通電停止タイミ
ング以前にニードル弁を閉弁方向に移動する磁気吸引力
が発生してニードル弁が閉弁方向に駆動されてしまう。
こうして、燃料圧力の高圧化によって制御目標とした開
弁期間を確保できなくなり、燃料噴射量が低下してしま
うという問題が生じる得る。
【０００７】本発明は前記問題点に鑑み、開弁用ソレノ
イドコイルと閉弁用ソレノイドコイルとを備える内燃機
関の燃料噴射装置において、内燃機関の運転状態に応じ
て燃料噴射装置に供給される燃料圧力が高くされる場合
に、開弁用ソレノイドコイルへの通電停止タイミング以
前においてニードル弁に作用している閉弁力がニードル
弁の開弁保持力を上回らないように通電条件を変えるこ
とにより、燃料圧力の高圧化によって制御目標とした開
弁期間を確保できなくなることによる燃料噴射量の低下
を抑制することができ、したがって燃料噴射量を高精度
に調量することができる内燃機関の燃料噴射装置を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃料噴射装置の燃料噴射孔を開閉するために燃
料通路内に往復動可能に収容された弁体と、前記弁体に
取付けられたアーマチャと、前記アーマチャを開弁方向
に駆動する開弁用ソレノイドコイルと、前記アーマチャ
を閉弁方向に駆動する閉弁用ソレノイドコイルと、内燃
機関の運転状態に応じて前記燃料噴射装置に供給する燃
料圧力を変える燃料圧力制御手段と、前記閉弁用ソレノ
イドコイルへの通電開始タイミングを前記開弁用ソレノ
イドコイルへの通電停止タイミングより先行させるため
のオーバーラップ時間を設定するオーバーラップ時間設
定手段と、を備える内燃機関の燃料噴射装置において、
前記燃料圧力制御手段によって燃料噴射装置に供給され
る燃料圧力に応じて、前記開弁用ソレノイドコイルへの
通電停止タイミング以前において前記弁体に作用してい
る閉弁力が前記弁体の開弁保持力を上回らないように前
記開弁用ソレノイドコイルおよび前記閉弁用ソレノイド
コイルの少なくとも一方を通電制御する通電制御手段
と、を備える内燃機関の燃料噴射装置が提供される。
【０００９】すなわち、請求項１に記載の内燃機関の燃
料噴射装置では、燃料噴射装置に供給される燃料圧力に
応じて、開弁用ソレノイドコイルへの通電停止タイミン
グ以前においてニードル弁に作用している閉弁力が前記
ニードル弁の開弁保持力を上回らないように前記開弁用
ソレノイドコイルおよび前記閉弁用ソレノイドコイルの
少なくとも一方を通電制御することによって、燃料圧力
の高圧化により生じるニードル弁への閉弁力増加分を相
殺し、開弁保持力を保持することにより燃料噴射量の低
下を抑制して、燃料噴射量を高精度に調量する。
【００１０】請求項２に記載の発明によれば、燃料噴射
装置の燃料噴射孔を開閉するために燃料通路内に往復動
可能に収容された弁体と、前記弁体に取付けられたアー
マチャと、前記アーマチャを開弁方向に駆動する開弁用
ソレノイドコイルと、前記アーマチャを閉弁方向に駆動
する閉弁用ソレノイドコイルと、内燃機関の運転状態に
応じて前記燃料噴射装置に供給する燃料圧力を変える燃
料圧力制御手段と、前記閉弁用ソレノイドコイルへの通
電開始タイミングを前記開弁用ソレノイドコイルへの通
電停止タイミングより先行させるためのオーバーラップ
時間を設定するオーバーラップ時間設定手段と、を備え
る内燃機関の燃料噴射装置において、前記オーバーラッ
プ時間設定手段は、前記燃料圧力制御手段によって燃料
噴射装置に供給される燃料圧力が高くされると、前記オ
ーバーラップ時間を所定時間だけ減少または零とするよ
うに設定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置
が提供される。
【００１１】すなわち、請求項２に記載の内燃機関の燃
料噴射装置では、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射
装置に供給される燃料圧力が高くされる場合に、前記閉
弁用ソレノイドコイルへの通電開始タイミングから開弁
用ソレノイドコイルへの通電停止タイミングまでの時間
であるオーバーラップ時間を所定時間だけ減少または零
として、閉弁用ソレノイドコイルにより発生する閉弁力
の立ち上がり開始時期を遅延させることによって、燃料
圧力の高圧化により生じるニードル弁への閉弁力増加分
を相殺し、開弁保持力を保持することにより燃料噴射量
の低下を抑制して、燃料噴射量を高精度に調量する。
【００１２】請求項３に記載の発明によれば、燃料噴射
装置の燃料噴射孔を開閉するために燃料通路内に往復動
可能に収容された弁体と、前記弁体に取付けられたアー
マチャと、前記アーマチャを開弁方向に駆動する開弁用
ソレノイドコイルと、前記アーマチャを閉弁方向に駆動
する閉弁用ソレノイドコイルと、内燃機関の運転状態に
応じて前記燃料噴射装置に供給する燃料圧力を変える燃
料圧力制御手段と、前記閉弁用ソレノイドコイルへの通
電開始タイミングを前記開弁用ソレノイドコイルへの通
電停止タイミングより先行させるためのオーバーラップ
時間を設定するオーバーラップ時間設定手段と、を備え
る内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃料圧力制御
手段によって燃料噴射装置に供給される燃料圧力が所定
の圧力値以上とされる場合には、前記閉弁用ソレノイド
コイルへの通電を禁止する通電禁止手段と、を備える内
燃機関の燃料噴射装置が提供される。
【００１３】すなわち、請求項３に記載の内燃機関の燃
料噴射装置では、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射
装置に供給される燃料圧力が所定の圧力値以上とされる
場合に、閉弁用ソレノイドコイルへの通電を禁止して閉
弁用ソレノイドコイルによる閉弁力の発生そのものをな
くすことにより開弁保持力を保持し、燃料噴射量の低下
を抑制して燃料噴射量を高精度に調量する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。
【００１５】図１は本発明による内燃機関の燃料噴射装
置１の構成図である。図１において、２は燃料を噴射す
る燃料噴射弁であり、内燃機関の燃焼室（図示せず）内
に燃料を噴射するためのものである。燃料噴射弁２は燃
料供給管３を介して燃料を貯蔵する燃料タンク４に接続
されている。燃料供給管３には、内燃機関の運転状態に
基づき、吐出量を変化させることによって燃料噴射弁２
に供給する燃料圧力を変えることができる燃料ポンプ５
が配設され、この燃料ポンプ５によって燃料タンク４か
ら燃料噴射弁２へと燃料が供給される。６はＥＣＵ（電
子制御装置）であり、内燃機関の運転状態を検出する各
種センサ（図示せず）が接続され、これらの入力信号に
基づき、燃料噴射弁２および燃料ポンプ５をそれぞれ制
御する。この実施の形態において、ＥＣＵ６は後述する
本発明の燃料圧力制御手段およびオーバーラップ時間設
定手段の機能を備える。
【００１６】図２は本発明の燃料噴射弁の一実施形態の
部分断面側面図である。図示した燃料噴射弁２は、燃料
ポンプ５から吐出された燃料が供給される燃料供給路７
と、燃料を内燃機関の燃焼室（図示せず）内に噴射する
ための燃料噴射孔８と、この燃料噴射孔８を閉じるため
の棒状のニードル弁９とを有する。本実施形態では燃料
噴射孔は一つであるが所望により複数形成してもよい。
燃料噴射孔８の反対側に位置するニードル弁９の端部に
はアーマチャ１０が溶接されて取り付けられる。アーマ
チャ１０は略環状の形状をしている。
【００１７】アーマチャ１０よりも燃料噴射孔８側には
閉弁用ソレノイド１１が配置される。閉弁用ソレノイド
１１は略環状の形状をしており、ニードル弁９を包囲す
る。閉弁用ソレノイドコイル１１は電圧が印加されると
磁界を発生する。この磁界はアーマチャ１０を燃料噴射
孔８に向かって、すなわち燃料噴射孔８を閉じる方向に
ニードル弁９を駆動する。またニードル弁９はアーマチ
ャ１０を介してスプリング１２により付勢される。スプ
リング１２はニードル弁９を燃料噴射孔８側に向かっ
て、すなわち燃料噴射孔８を閉じる方向に向かってニー
ドル弁９を付勢する。
【００１８】一方、アーマチャ１０よりも燃料供給路７
側には閉弁用ソレノイドコイル１１とは別個に開弁用ソ
レノイドコイル１３が配置される。開弁用ソレノイドコ
イル１３は略環状の形状をしており、ニードル弁９４を
包囲する。開弁用ソレノイドコイル１３は閉弁用ソレノ
イドコイル１１と同様に電圧が印加されると磁界を発生
する。この磁界は閉弁用ソレノイドコイル１１とは異な
りアーマチャ１０を燃料噴射孔８から離れる方向、すな
わち燃料噴射孔８を開ける方向に向かってニードル弁９
を駆動する。
【００１９】本実施形態では燃料噴射孔８を開くべきと
きには開弁用ソレノイドコイル１３にのみ電圧を印加す
る。これにより開弁用ソレノイドコイル１３はスプリン
グ１２の付勢力に抗して燃料噴射孔８を開ける方向にニ
ードル弁９を駆動する。斯くして燃料噴射孔８が開けら
れ、燃料が燃料噴射孔８から噴射される。
【００２０】一方、燃料噴射孔８を閉じるべきときには
開弁用ソレノイドコイル１３に印加していた電圧を零と
し、閉弁用ソレノイドコイル１１に電圧を印加する。こ
れにより閉弁用ソレノイドコイル１１はスプリング１２
の付勢力の助けを得て燃料噴射孔８を閉じる方向にニー
ドル弁９を駆動する。斯くして燃料噴射孔８が閉じら
れ、燃料噴射弁２からの燃料の噴射が停止される。
【００２１】ニードル弁９はその往復動を案内するため
の第一案内壁１４により包囲される。第一案内壁１４は
略円筒状の形状であり、ニードル弁９に極めて接近して
配置される。また第一案内壁１４は略円筒状のスリーブ
１５内に収容される。さらにスプリング１２はその伸縮
を案内するための第二案内壁１６により包囲される。第
二案内壁１６は略円筒状の形状であり、スプリング１２
に極めて接近して配置される。また第二案内壁１６も第
一案内壁１４と同様にスリーブ１５内に収容される。
【００２２】閉弁用ソレノイドコイル１１とアーマチャ
１０との間には第一非磁性体１７が配置される。一方、
開弁用ソレノイドコイル１３とアーマチャ１０との間に
も第二非磁性体１８が配置される。これら非磁性体１
７、１８は略環状の形状をしており、各ソレノイドコイ
ル１１、１３が生成した磁界を確実にアーマチャ１０に
及ぼす働きをする。さらに閉弁用ソレノイドコイル１１
は第一ハウジング部分１９により包囲される。第一ハウ
ジング部分１９はスリーブ１５上に取り付けられる。一
方、開弁用ソレノイドコイル１３は第一ハウジング部分
１９とは別の第二ハウジング部分２０により包囲され
る。第二ハウジング部分２０も第一ハウジング部分１９
と同様にスリーブ１５上に取り付けられる。これらハウ
ジング部分１９、２０は互いに間を開けて配置され、こ
れらハウジング部分１９、２０間には絶縁空間２１が形
成される。この絶縁空間２１も上述した非磁性体１７、
１８と同様に各ソレノイドコイル１１、１３が生成した
磁界を確実にアーマチャ１０に及ぼす働きをする。
【００２３】さらに第一ハウジング部分１９と第二ハウ
ジング部分２０との間には非磁性体２２が配置される。
また非磁性体２２とアーマチャ１０との間にも非磁性体
２２と接するように別の非磁性体２３が配置される。こ
れら非磁性体２２、２３は略環状の形状をしており、各
ソレノイドコイル１１、１３が生成した磁界が互いに重
なり合ってしまうことを防止する働きをする。
【００２４】次に図３を参照して本実施形態における燃
料噴射弁２の作動について説明する。図３（ａ）は、低
燃圧運転時の開弁用ソレノイドコイル１３に印加される
電圧、閉弁用ソレノイドコイル１１に印加される電圧、
開弁用ソレノイドコイル１３に流れる電流値および閉弁
用ソレノイドコイル１１に流れる電流値のそれぞれと時
間との関係を示したグラフである。図３（ａ）に示すよ
うに、時刻ｔ０において、開弁用ソレノイドコイル１３
に電圧が印加されると、時刻ｔ０から開弁用ソレノイド
コイル１３に流れる開弁電流値ＯＩが徐々に上昇し、こ
の開弁電流ＯＩによって生じる磁束がアーマチャ１０を
開弁方向に吸引する磁気吸引力を発生する。この磁気吸
引力は、前記開弁電流値ＯＩの大きさに比例して大きく
なる。時刻ｔ１において、開弁用ソレノイドコイル１３
に流れる電流値が、ニードル弁９に作用するスプリング
１２力および燃料圧力に抗してニードル弁９を開弁方向
に移動して燃料噴射弁２を完全に開弁する所定の開弁電
流値ＯＩｐに達し、燃料噴射弁２が完全に開弁される。
そこで、時刻ｔ１において、開弁用ソレノイドコイル１
３に印加される電圧が開弁を保持する所定の開弁保持電
圧値に設定されると、開弁用ソレノイドコイル１３に流
れる電流値は徐々に低下し、開弁を保持する所定の開弁
保持電流値ＯＩｋに保持される。この開弁保持電流値Ｏ
Ｉｋによって発生する開弁保持力がスプリング１２力お
よび燃料圧力と釣り合うことによって、ニードル弁９が
開弁状態を保持して燃料噴射孔８から燃料が噴射され
る。そして、時刻ｔ３において、開弁用ソレノイドコイ
ル１３に印加される電圧が停止されると、燃料噴射孔８
が閉じられ、燃料噴射弁２の開弁制御が終了する。
【００２５】さらに本実施形態では上述した燃料噴射弁
２の開弁制御に加えて以下で説明する閉弁制御を実行す
る。すなわち、閉弁用ソレノイドコイル１１に流れる閉
弁電流ＣＩがアーマチャ１０を閉弁方向に移動して燃料
噴射弁２を完全に閉弁する磁気吸引力を生じる所定の閉
弁電流値ＣＩｐに達するまでの閉弁用ソレノイドコイル
１１の磁化遅れ時間を考慮して、開弁用ソレノイドコイ
ル１３に印加される電圧が停止される時刻ｔ３より早い
時刻ｔ２において閉弁用のソレノイドコイル１１に電圧
が印加される。これにより時刻ｔ２から閉弁用ソレノイ
ドコイル１１に流れる閉弁電流値ＣＩが徐々に上昇し、
この閉弁電流ＣＩによって生じる磁束がアーマチャ１０
を閉弁方向に吸引する磁気吸引力を発生する。この磁気
吸引力は、前記閉弁電流値ＣＩの大きさに比例して大き
くなる。時刻ｔ３において、閉弁用ソレノイドコイル１
１に流れる電流値が、アーマチャ１０を閉弁方向に移動
させる磁気吸引力を生じる所定の閉弁電流値ＣＩｐに達
すると同時に開弁用ソレノイドコイル１３に印加される
電圧が停止されて開弁力がなくなり、燃料圧力およびス
プリング１２力に加えて、閉弁電流値ＣＩｐによって生
じる磁気吸引力による閉弁力により、時刻ｔ３において
燃料噴射弁２はすみやかに閉弁される。その後、時刻ｔ
４において閉弁用ソレノイドコイル１１に印加される電
圧が停止されて閉弁制御が終了する。
【００２６】このとき、開弁用ソレノイドコイル１３を
駆動する回路には、通電を停止すると開弁用ソレノイド
コイル１３を流れる電流が即時に零となる回路が組み込
まれており、時刻ｔ３において開弁用ソレノイドコイル
１３に印加される電圧が零とされると、開弁用ソレノイ
ドコイル１３を流れる電流も即時に零となる。これによ
り開弁用ソレノイドコイル１３によってアーマチャ１０
に作用する開弁方向の磁気吸引力がすみやかに消磁され
て、したがって燃料噴射弁２がすみやかに閉弁される。
【００２７】このように、開弁制御に加えて閉弁制御を
行うことにより燃料噴射弁が目標とする時刻においてす
みやかに閉弁されるようになる。このため、確実に目標
量の燃料が燃料噴射弁２から噴射される。
【００２８】ところで、燃料噴射量は、図４に示すよう
に、開弁用ソレノイドコイル１３への通電時間に比例し
て決定されるが、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射
弁２に供給される燃料圧力を変化させる場合には、燃料
圧力によっても燃料噴射量は変化する。しかしながら、
通電時間が短時間である領域においては、燃料噴射弁２
の構造上、すなわち、スプリング１２のセット荷重、燃
料圧力、閉弁／開弁用ソレノイドコイル１１、１３の応
答特性などに起因して、ニードル弁９の動作量が通電時
間に比例して定まらず燃料噴射量を狙い通りに制御する
ことが困難になる領域がある。そして、そのような領域
は燃料圧力によって異なり、燃料圧力に応じて正確に制
御可能な最少の燃料噴射量（最低安定噴射量）が定ま
る。この最低安定噴射量は、燃料圧力が低いほど小さく
なるので、したがって、低噴射量時などのより高い調量
精度が要求される場合には、燃料圧力は低くされる。一
方、高噴射量時などの燃料噴射量の調量精度よりも高噴
射量が優先して要求される場合には、燃料圧力は高くさ
れる。
【００２９】次に、内燃機関の運転状態に基づいて燃料
圧力が高くされた場合の本実施形態における燃料噴射弁
２の作動について説明する。図３（ｂ）は、高燃圧運転
時の開弁用ソレノイドコイル１３に印加される電圧、閉
弁用ソレノイドコイル１１に印加される電圧、開弁用ソ
レノイドコイル１３に流れる電流値および閉弁用ソレノ
イドコイル１１に流れる電流値のそれぞれと時間との関
係を示したグラフである。図３（ｂ）に示すように、低
燃圧運転時と同様に、時刻ｔ０において開弁用ソレノイ
ドコイル１３に電圧が印加されると、時刻ｔ０から開弁
用ソレノイドコイル１３に流れる開弁電流値ＯＩが徐々
に上昇する。そして、時刻ｔ１において、開弁用ソレノ
イドコイル１３に流れる電流値は所定の開弁電流値ＯＩ
ｐに達して燃料噴射弁２が完全に開弁され、その後所定
の開弁保持電流値ＯＩｋに保持される。
【００３０】いま、燃料噴射弁２に供給される燃料圧力
は内燃機関の運転要求に基づいて高くされているので、
燃料圧力が高燃圧化された分だけニードル弁９を閉弁方
向に付勢する付勢力も大きくなっている。したがって、
この場合にはアーマチャ１０を閉弁方向に移動させるこ
とが可能となる大きさの磁気吸引力は、燃料圧力が高燃
圧化されて増加した閉弁力分だけ小さい所定の閉弁電流
値ＣＩｐ’において生じる。そのため、低燃圧運転時と
同じオーバーラップ時間を設定した場合、開弁用ソレノ
イドコイル１３に印加される電圧が停止される時刻ｔ
３’以前に、閉弁用ソレノイドコイル１１に流れる電流
値はＣＩｐ’に達し、所定の閉弁電流値ＣＩｐ’による
閉弁力が、燃料圧力およびスプリング１２力と釣り合う
ように印加されていた所定の開弁保持電流値ＯＩｋによ
る開弁力を上回って、ニードル弁９が閉弁方向に移動さ
れるため、燃料噴射量が低下してしまう。
【００３１】ゆえに、高燃圧運転時には、開弁用ソレノ
イドコイル１３に印加される電圧が停止される時刻ｔ
３’において、アーマチャ１０を閉弁方向に移動させる
ことが可能となる大きさの磁気吸引力を発生する所定の
閉弁電流値ＣＩｐ’が生じるように、閉弁用ソレノイド
コイル１１への通電開始タイミングを遅らせて、オーバ
ーラップ時間が短く設定されるのである。このようにし
て高燃圧運転時には、オーバーラップ時間が短く設定さ
れるので、燃料圧力の高燃圧化による閉弁力の増加分が
相殺される。
【００３２】このように本実施形態では、燃料噴射弁２
に供給される燃料圧力が変化する場合、図５に示すよう
に、燃料圧力が高くされるほどその高燃圧化による閉弁
力の増加分を相殺するようにオーバラップ時間が短く設
定されている。
【００３３】また、燃料圧力がさらに高くされる場合に
は、図３（ｃ）に示すように、オーバーラップ時間を零
として、閉弁用ソレノイドコイル１１により発生する閉
弁力の立ち上がり開始時期を大幅に遅延させることによ
って高燃圧化による閉弁力の増加分を相殺し、燃料噴射
量が低下することを抑制することもできる。
【００３４】上述の如く、燃料圧力が高くなるほどオー
バーラップ時間を短く設定するようにすれば、閉弁用ソ
レノイドコイルによって発生する閉弁力の立ち上がり開
始時期が遅延されるので、特別な装置を追加することな
く安価な構成により燃料圧力の高燃圧化による閉弁力の
増加分を相殺できるとともに、低燃圧運転時の最低安定
噴射量を確保しつつ高燃圧化による閉弁力の増加に伴う
噴射量の低下を抑制でき、したがって、運転状態に応じ
て燃料圧力が変化するような場合においても燃料噴射量
を高精度に調量することができる。
【００３５】ところで、各燃料圧力によって、同一通電
時間でも燃料噴射量が異なってくるため、さらに、図６
にあるように、燃料圧力が高くなるほど開弁用ソレノイ
ドコイル１３への通電時間を短くするように噴射量補正
マップを設定すれば、より調量精度の高い燃料噴射制御
を行うことが可能である。
【００３６】上記したオーバーラップ時間の設定や燃料
圧力に応じた噴射量補正は、ＥＣＵ６に接続された各種
センサにより検出された内燃機関の運転状態に基づいて
その都度演算を行うようにしても良いが、それぞれをマ
ップデータとして予め用意しておき、ＥＣＵ６に接続さ
れた各種センサにより検出された運転状態に応じてその
マップデータを参照することによって、基本となる燃料
圧力、開弁用ソレノイドコイル１３への通電開始タイミ
ングと通電停止タイミング、および、設定された燃料圧
力に対応するオーバーラップ時間を反映した閉弁用ソレ
ノイドコイル１１への通電開始タイミングとをそれぞれ
読み出し、燃料ポンプ５の駆動制御と各ソレノイドコイ
ル１１、１３への通電制御とを実行するのが最も簡便で
ある。
【００３７】また、燃料圧力については、低燃圧と高燃
圧というような単純な二値的設定とし、この燃料圧力に
対応させて、オーバーラップ時間を低燃圧に対応するオ
ーバーラップ時間と高燃圧に対応するより短いオーバー
ラップ時間の二種類としても良い。あるいは、燃料圧力
を低燃圧から高燃圧へと連続的に変化させる設定とし、
この燃料圧力に対応させて、オーバーラップ時間を連続
的に減少させるように設定しても良い。
【００３８】ここでは、燃料圧力の高圧化により生じる
ニードル弁への閉弁力増加分を相殺するようにソレノイ
ドコイルを通電制御する一実施例として、オーバーラッ
プ時間を変更するものについて説明したが、本発明によ
る通電制御はこれに限られるものではなく、燃料噴射装
置に供給される燃料圧力に応じて、開弁用ソレノイドコ
イルへの通電停止タイミング以前においてニードル弁に
作用している閉弁力が前記ニードル弁の開弁保持力を上
回らないように前記開弁用ソレノイドコイルおよび前記
閉弁用ソレノイドコイルの少なくとも一方を通電制御す
る構成であれば良い。
【００３９】すなわち、開弁用ソレノイドコイルへ印加
する電圧を燃料圧力に応じて可変制御することができる
電圧可変手段を備え、燃料圧力の高圧化による閉弁力の
増加分を開弁用ソレノイドコイルへ印加する開弁保持電
圧を増加させることによって相殺し、ニードル弁の開弁
を保持するように通電制御を行うようにしても良い。ま
た、同様に、閉弁用ソレノイドコイルへ印加する電圧を
燃料圧力に応じて可変制御することができる電圧可変手
段を備え、閉弁用ソレノイドコイルへ印加する電圧を減
少させるように通電制御を行うようにしても良い。さら
には、ソレノイドコイルの駆動回路に可変抵抗を設け
て、開弁または閉弁用ソレノイドコイルに流れる電流値
を、燃料圧力の変化に応じて増減させるようにし、燃料
圧力の高圧化により生じるニードル弁への閉弁力増加分
を相殺するように通電制御を行うようにしても良い。
【００４０】このように、燃料噴射装置に供給される燃
料圧力に応じて、開弁用ソレノイドコイルへの通電停止
タイミング以前においてニードル弁に作用している閉弁
力が前記ニードル弁の開弁保持力を上回らないように前
記開弁用ソレノイドコイルおよび前記閉弁用ソレノイド
コイルの少なくとも一方を通電制御すれば、燃料圧力の
高圧化により生じるニードル弁への閉弁力増加分を相殺
して、低燃圧運転時の最低安定噴射量を確保しつつ高燃
圧化による閉弁力の増加に伴う噴射量の低下を抑制で
き、したがって、運転状態に応じて燃料圧力が変化する
ような場合においても燃料噴射量を高精度に調量するこ
とができる。
【００４１】また一方、燃料噴射量が多く、正確に制御
可能な最少の燃料噴射量（最低安定噴射量）が比較的大
きくてもよい高燃圧運転時には、燃料圧力とスプリング
力による閉弁力、および、開弁用ソレノイドコイルの消
磁のみによりすみやかな閉弁駆動が可能であり、閉弁用
ソレノイドコイルへの通電を行わなくても十分な調量精
度を確保することができるので、燃料圧力が所定の圧力
値以上になった場合には閉弁用ソレノイドコイルへの通
電を禁止するように構成することによって、制御をより
単純化できるとともに、低燃圧運転時の最低安定噴射量
を確保しつつ高燃圧化による閉弁力の増加に伴う燃料噴
射量の低下を抑制して燃料噴射量を高精度に調量するこ
ともできる。
【００４２】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、内燃機
関の運転状態に応じて燃料噴射装置に供給される燃料圧
力が変化する場合に、燃料噴射装置に供給される燃料圧
力に応じて、開弁用ソレノイドコイルへの通電停止タイ
ミング以前においてニードル弁に作用している閉弁力が
前記ニードル弁の開弁保持力を上回らないように前記開
弁用ソレノイドコイルおよび前記閉弁用ソレノイドコイ
ルの少なくとも一方を通電制御するので、燃料圧力の高
圧化により生じるニードル弁への閉弁力増加分を相殺し
て、高燃圧化による閉弁力の増加に伴う噴射量の低下を
抑制でき、したがって、運転状態に応じて燃料圧力が変
化するような場合においても燃料噴射量を高精度に調量
することができる。
【００４３】請求項２に記載の発明によれば、内燃機関
の運転状態に応じて燃料噴射装置に供給される燃料圧力
が変化する場合に、燃料圧力が高くなるほどオーバーラ
ップ時間を短く設定するので、閉弁用ソレノイドコイル
によって発生する閉弁力の立ち上がり開始時期が遅延さ
れることにより燃料圧力の高燃圧化による閉弁力の増加
分が相殺されて、高燃圧化による閉弁力の増加に伴う噴
射量の低下を抑制でき、したがって、運転状態に応じて
燃料圧力が変化するような場合においても燃料噴射量を
高精度に調量することができる。
【００４４】請求項３に記載の発明によれば、最低安定
噴射量が比較的大きくてもよい高燃圧運転時において、
燃料圧力が所定の圧力値以上とされる場合には閉弁用ソ
レノイドコイルへの通電を禁止するので、制御をより単
純化できるとともに、高燃圧化による閉弁力の増加に伴
う燃料噴射量の低下を抑制でき、したがって、運転状態
に応じて燃料圧力が変化するような場合においても燃料
噴射量を高精度に調量することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の燃料噴射装置の構成図
である。
【図２】本発明の燃料噴射弁の概略断面図である。
【図３】（ａ）は低燃圧運転時（オーバーラップ大）の
開弁用ソレノイドコイルに印加される電圧、閉弁用ソレ
ノイドコイルに印加される電圧、開弁用ソレノイドコイ
ルに流れる電流値および閉弁用ソレノイドコイルに流れ
る電流値のそれぞれと時間との関係を示したグラフであ
る。（ｂ）は高燃圧運転時（オーバーラップ小）の開弁
用ソレノイドコイルに印加される電圧、閉弁用ソレノイ
ドコイルに印加される電圧、開弁用ソレノイドコイルに
流れる電流値および閉弁用ソレノイドコイルに流れる電
流値のそれぞれと時間との関係を示したグラフである。
（ｃ）はオーバーラップがゼロとされる時の開弁用ソレ
ノイドコイルに印加される電圧、閉弁用ソレノイドコイ
ルに印加される電圧、開弁用ソレノイドコイルに流れる
電流値および閉弁用ソレノイドコイルに流れる電流値の
それぞれと時間との関係を示したグラフである。
【図４】開弁用ソレノイドコイルへの通電時間と燃料噴
射量との関係を燃料圧力応じて示したグラフである。
【図５】燃料圧力とオーバーラップ時間との関係を示し
たグラフである。
【図６】燃料圧力による噴射量補正マップである。
【符号の説明】
１…燃料噴射装置 ２…燃料噴射弁 ３…燃料供給通路 ４…燃料タンク ５…燃料ポンプ ６…ＥＣＵ（電子制御装置） ７…燃料供給路 ８…燃料噴射孔 ９…ニードル弁 １０…アーマチャ １１…閉弁用ソレノイドコイル １２…スプリング １３…開弁用ソレノイドコイル １４…第一案内壁 １５…スリーブ １６…第二案内壁 １７…第一非磁性体 １８…第二非磁性体 １９…第一ハウジング部分 ２０…第二ハウジング部分 ２１…絶縁空間 ２２…非磁性体 ２３…非磁性体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年４月１６日（２００１．４．１
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA06 BA09 BA19 CC01 CC05U CD03 CE22 CE29 CE34 DA01 DA06 DC18 3G301 HA04 JA14 LB04 LB06 LB07 LC01 MA11 NE16 NE23 PB03Z PG02Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料噴射装置の燃料噴射孔を開閉するた
    めに燃料通路内に往復動可能に収容された弁体と、前記
    弁体に取付けられたアーマチャと、前記アーマチャを開
    弁方向に駆動する開弁用ソレノイドコイルと、前記アー
    マチャを閉弁方向に駆動する閉弁用ソレノイドコイル
    と、内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射装置に供
    給する燃料圧力を変える燃料圧力制御手段と、前記閉弁
    用ソレノイドコイルへの通電開始タイミングを前記開弁
    用ソレノイドコイルへの通電停止タイミングより先行さ
    せるためのオーバーラップ時間を設定するオーバーラッ
    プ時間設定手段と、を備える内燃機関の燃料噴射装置に
    おいて、前記燃料圧力制御手段によって燃料噴射装置に
    供給される燃料圧力に応じて、前記開弁用ソレノイドコ
    イルへの通電停止タイミング以前において前記弁体に作
    用している閉弁力が前記弁体の開弁保持力を上回らない
    ように前記開弁用ソレノイドコイルおよび前記閉弁用ソ
    レノイドコイルの少なくとも一方を通電制御する通電制
    御手段と、を備える内燃機関の燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 燃料噴射装置の燃料噴射孔を開閉するた
    めに燃料通路内に往復動可能に収容された弁体と、前記
    弁体に取付けられたアーマチャと、前記アーマチャを開
    弁方向に駆動する開弁用ソレノイドコイルと、前記アー
    マチャを閉弁方向に駆動する閉弁用ソレノイドコイル
    と、内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射装置に供
    給する燃料圧力を変える燃料圧力制御手段と、前記閉弁
    用ソレノイドコイルへの通電開始タイミングを前記開弁
    用ソレノイドコイルへの通電停止タイミングより先行さ
    せるためのオーバーラップ時間を設定するオーバーラッ
    プ時間設定手段と、を備える内燃機関の燃料噴射装置に
    おいて、前記オーバーラップ時間設定手段は、前記燃料
    圧力制御手段によって燃料噴射装置に供給される燃料圧
    力が高くされると、前記オーバーラップ時間を所定時間
    だけ減少または零とするように設定することを特徴とす
    る内燃機関の燃料噴射装置。
  3. 【請求項３】 燃料噴射装置の燃料噴射孔を開閉するた
    めに燃料通路内に往復動可能に収容された弁体と、前記
    弁体に取付けられたアーマチャと、前記アーマチャを開
    弁方向に駆動する開弁用ソレノイドコイルと、前記アー
    マチャを閉弁方向に駆動する閉弁用ソレノイドコイル
    と、内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射装置に供
    給する燃料圧力を変える燃料圧力制御手段と、前記閉弁
    用ソレノイドコイルへの通電開始タイミングを前記開弁
    用ソレノイドコイルへの通電停止タイミングより先行さ
    せるためのオーバーラップ時間を設定するオーバーラッ
    プ時間設定手段と、を備える内燃機関の燃料噴射装置に
    おいて、前記燃料圧力制御手段によって燃料噴射装置に
    供給される燃料圧力が所定の圧力値以上とされる場合に
    は、前記閉弁用ソレノイドコイルへの通電を禁止する通
    電禁止手段と、を備える内燃機関の燃料噴射装置。
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