JP3264375B2 - ソレノイド駆動の往復プランジャポンプの励磁コイルの信号制御方法 - Google Patents
ソレノイド駆動の往復プランジャポンプの励磁コイルの信号制御方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、請求の範囲第１項の前提部分に記載された
ようなソレノイド駆動の往復プランジャポンプの励磁コ
イルの信号制御方法に関する。
ようなソレノイド駆動の往復プランジャポンプの励磁コ
イルの信号制御方法に関する。
背景技術 ソレノイド駆動の往復プランジャポンプの励磁コイル
の信号制御方法の一例が国際出願PCT/EP93/00494におい
て知られている。この方法では、電流または電圧を設定
する形態の電流設定値の関数として図１に示す励磁コイ
ル600を流れる励磁電流を制御する電流制御回路が用い
られている。この励磁コイル600は、パワートランジス
タ601に接続されている。このパワートランジスタ601
は、抵抗602を介して接地されている。また、比較器603
の出力は、例えばトランジスタ601のベースに接続され
ており、該トランジスタの制御入力をなしている。この
比較器603の非反転入力は、例えばマイクロプロセッサ
によって得られる電流設定値を受けるようになってい
る。また、この比較器603の反転入力は、抵抗602のトラ
ンジスタ601に接続された側に接続されている。この回
路は、印加される電流設定値に応じて、励磁コイルを流
れる電流を最大値として制限するバング・バング制御シ
ステムをなすものである。このトランジスタ601のオン
・オフ動作は、制御レンジ内で励磁コイルを流れる電流
をほぼ三角形のチョッパー波とする。
の信号制御方法の一例が国際出願PCT/EP93/00494におい
て知られている。この方法では、電流または電圧を設定
する形態の電流設定値の関数として図１に示す励磁コイ
ル600を流れる励磁電流を制御する電流制御回路が用い
られている。この励磁コイル600は、パワートランジス
タ601に接続されている。このパワートランジスタ601
は、抵抗602を介して接地されている。また、比較器603
の出力は、例えばトランジスタ601のベースに接続され
ており、該トランジスタの制御入力をなしている。この
比較器603の非反転入力は、例えばマイクロプロセッサ
によって得られる電流設定値を受けるようになってい
る。また、この比較器603の反転入力は、抵抗602のトラ
ンジスタ601に接続された側に接続されている。この回
路は、印加される電流設定値に応じて、励磁コイルを流
れる電流を最大値として制限するバング・バング制御シ
ステムをなすものである。このトランジスタ601のオン
・オフ動作は、制御レンジ内で励磁コイルを流れる電流
をほぼ三角形のチョッパー波とする。
この制御方法では、電流設定値は、矩形波パルスの形
で比較器603に印加される。パルスの長さは対応する励
磁パルスの期間を規定し、またパルスの大きさは励磁コ
イルを流れる最大電流を規定する。
で比較器603に印加される。パルスの長さは対応する励
磁パルスの期間を規定し、またパルスの大きさは励磁コ
イルを流れる最大電流を規定する。
この方法によれば、コイルの発熱や供給電圧の変動と
はほとんど無関係に、作動する往復プランジャポンプに
よって、異なる量の燃料を調量することができる。
はほとんど無関係に、作動する往復プランジャポンプに
よって、異なる量の燃料を調量することができる。
一方、ドイツ特許第2841781号には、燃料供給システ
ムにおけるソレノイドバルブが開示されている。この手
段は、噴射パルスの開始時に噴射信号の電流プロフィー
ル（パルスの輪郭形状）をソレノイドバルブの開放を確
実にする過度に高い値に制御するとともに、開始時に達
成されたピーク値よりわずかに低い値に電流を一定に保
つようになっている。
ムにおけるソレノイドバルブが開示されている。この手
段は、噴射パルスの開始時に噴射信号の電流プロフィー
ル（パルスの輪郭形状）をソレノイドバルブの開放を確
実にする過度に高い値に制御するとともに、開始時に達
成されたピーク値よりわずかに低い値に電流を一定に保
つようになっている。
また、ドイツ公開公報第3722527号には、内燃機関用
の噴射装置の信号制御方法が開示されている。この方法
では、前記ドイツ特許第2841781号に記載された方法と
同様の方法で噴射装置の励磁コイルの信号制御が行われ
る。しかしながら、この方法では、噴射パルスの最後に
おいて、電流値が２つのしきい値の間で変化するチョッ
パー電流変動範囲から一定の電流値を有する電流変動範
囲まで変化し、オフ動作の正確に定められた時点におい
て、すなわち電流パルスの最後において、噴射装置は閉
鎖するようになっている。
の噴射装置の信号制御方法が開示されている。この方法
では、前記ドイツ特許第2841781号に記載された方法と
同様の方法で噴射装置の励磁コイルの信号制御が行われ
る。しかしながら、この方法では、噴射パルスの最後に
おいて、電流値が２つのしきい値の間で変化するチョッ
パー電流変動範囲から一定の電流値を有する電流変動範
囲まで変化し、オフ動作の正確に定められた時点におい
て、すなわち電流パルスの最後において、噴射装置は閉
鎖するようになっている。
発明の開示 本発明は、前述した方法をより正確にし、噴射パルス
ごとに噴射される燃料の量を非常に正確に調量でき、か
つこれをコイルの発熱や供給電圧の変動とは無関係に達
成できるようにすることを目的とする。
ごとに噴射される燃料の量を非常に正確に調量でき、か
つこれをコイルの発熱や供給電圧の変動とは無関係に達
成できるようにすることを目的とする。
この目的は、請求の範囲第１項に記載の特徴を有する
方法によって達成される。そして、本発明の利点のある
特徴は、従属項に記載されている。
方法によって達成される。そして、本発明の利点のある
特徴は、従属項に記載されている。
本発明は、以下の知見に基づいている。
励磁コイルにおける自己インダクタンスのために、励
磁電流は最大強度まで直接増加することができない。そ
の代わりに、各励磁電流パルス94は、図２の指数関数に
比例する前縁95を有する特徴を有する。この前縁の傾
き、すなわち励磁コイルにおける電流の変化は、コイル
に印加される電圧に対する直接的な関数となる。この変
化は、知られているように、自動車においては負荷の変
動に大いに関係してくる。このパルスの頂部では、励磁
コイルの抵抗が温度変化の関数として変化し、実際に生
じる前縁の傾斜が異なってくる。
磁電流は最大強度まで直接増加することができない。そ
の代わりに、各励磁電流パルス94は、図２の指数関数に
比例する前縁95を有する特徴を有する。この前縁の傾
き、すなわち励磁コイルにおける電流の変化は、コイル
に印加される電圧に対する直接的な関数となる。この変
化は、知られているように、自動車においては負荷の変
動に大いに関係してくる。このパルスの頂部では、励磁
コイルの抵抗が温度変化の関数として変化し、実際に生
じる前縁の傾斜が異なってくる。
このような励磁電流パルスの全体にわたる積分値は、
各パルスごとに噴射装置によって噴射される燃料の量に
ほぼ比例する。そのため、前縁は、噴射パルスごとに噴
射される燃料の量に重要な影響を及ぼす。その結果、各
パルスの前縁における差異は、噴射される燃料にかなり
の違いをもたらす。
各パルスごとに噴射装置によって噴射される燃料の量に
ほぼ比例する。そのため、前縁は、噴射パルスごとに噴
射される燃料の量に重要な影響を及ぼす。その結果、各
パルスの前縁における差異は、噴射される燃料にかなり
の違いをもたらす。
図面の簡単な説明 本発明を以下の図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、電流制御回路の回路図である。
図２は、国際出願PCT/EP93/00494に開示された方法に
よる励磁コイル電流のパルスプロフィールを示す図であ
る。
よる励磁コイル電流のパルスプロフィールを示す図であ
る。
図３は、燃料噴射装置の一例を示す図である。
図４は、時間ｔの関数として励磁電流ｉsp、アーマチ
ュアのストロークＳ及びの噴射圧力ｐをプロットした図
面である。
ュアのストロークＳ及びの噴射圧力ｐをプロットした図
面である。
図５は、ソレノイド作動の燃料噴射装置においてワー
キングエアギャップ１の関数として励磁コイルによって
駆動されるアーマチュアに作用する力Ｆをプロットした
図である。
キングエアギャップ１の関数として励磁コイルによって
駆動されるアーマチュアに作用する力Ｆをプロットした
図である。
図６は、本発明の方法による励磁電流のパルスプロフ
ィールを示す図である。
ィールを示す図である。
図７は、図３の燃料噴射装置の特性に適合する励磁電
流のパルスプロフィールを示す図である。
流のパルスプロフィールを示す図である。
図８は、電流制御回路用の電流設定値を作り出すため
の本発明による回路の図である。
の本発明による回路の図である。
図9a及び図9bは、図８に示す回路によって達成される
電流設定値曲線を示す図である。
電流設定値曲線を示す図である。
本発明を実施するための最良の形態 本発明の方法では、例えば図１に示すPTC/EP93/00494
に開示されている電流制御回路が用いられ、燃料噴射装
置として使用されるソレノイド作動の往復プランジャポ
ンプの励磁コイルにおける電流を制御するようになって
いる。この励磁コイルは、高周波パルスによって励磁さ
れ、各パルスは励磁コイルによって駆動されるアーマチ
ュアの急激な移動を生ぜしめる。この電流制御回路は、
パルスとして印加される電流設定値の関数として励磁電
流を制御する。
に開示されている電流制御回路が用いられ、燃料噴射装
置として使用されるソレノイド作動の往復プランジャポ
ンプの励磁コイルにおける電流を制御するようになって
いる。この励磁コイルは、高周波パルスによって励磁さ
れ、各パルスは励磁コイルによって駆動されるアーマチ
ュアの急激な移動を生ぜしめる。この電流制御回路は、
パルスとして印加される電流設定値の関数として励磁電
流を制御する。
本発明によれば、電流設定値の各パルスは、徐々に立
ち上がる前縁によって信号が出され、励磁コイルの励磁
電流のパルスにおける対応する徐々に立ち上がる前縁と
なる。そのため、励磁コイルの励磁電流の変化は、使用
可能な最低電圧（噴射装置の駆動回路側から見た供給電
圧）において励磁コイルの自己インダクタンスによって
制限される電流の最大変化よりも遅くなる。
ち上がる前縁によって信号が出され、励磁コイルの励磁
電流のパルスにおける対応する徐々に立ち上がる前縁と
なる。そのため、励磁コイルの励磁電流の変化は、使用
可能な最低電圧（噴射装置の駆動回路側から見た供給電
圧）において励磁コイルの自己インダクタンスによって
制限される電流の最大変化よりも遅くなる。
使用可能な最低電圧における電流の最大変化は、負荷
や温度の変動に応じた使用可能な最小電圧が励磁コイル
に直接印加された場合や励磁コイルにおける電流の増加
が励磁コイルの自己インダクタンスによって制限される
場合に生じる電流における変化である。
や温度の変動に応じた使用可能な最小電圧が励磁コイル
に直接印加された場合や励磁コイルにおける電流の増加
が励磁コイルの自己インダクタンスによって制限される
場合に生じる電流における変化である。
本発明の方法によれば、電流設定値曲線90は、電流制
御回路の入力側で設定され、図６に示す励磁コイルにお
ける対応する励磁電流91を生じさせる。この電流設定値
曲線のプロフィールは、結果として生じる励磁電流が必
ず電流制御回路の調整レンジに入るように設定される。
すなわち、電流設定値曲線90における増加は、励磁コイ
ルで使用できる最低電圧における電流の最大変化よりも
小さくなるように選択される。上述したように、この最
低電圧は、温度やエンジンの負荷によって大きく変化す
ることがある。
御回路の入力側で設定され、図６に示す励磁コイルにお
ける対応する励磁電流91を生じさせる。この電流設定値
曲線のプロフィールは、結果として生じる励磁電流が必
ず電流制御回路の調整レンジに入るように設定される。
すなわち、電流設定値曲線90における増加は、励磁コイ
ルで使用できる最低電圧における電流の最大変化よりも
小さくなるように選択される。上述したように、この最
低電圧は、温度やエンジンの負荷によって大きく変化す
ることがある。
好ましくは、電流設定値曲線90のプロフィールは、励
磁コイルで使用できる最低電圧において最大の増加を示
す対応する電流曲線92のプロフィールよりも下側にあ
る。この電流曲線92は、励磁コイル９、600の自己イン
ダクタンスのために指数関数に従ったものとなる。その
ため、電流設定値曲線90の前縁のプロフィールはそのよ
うな指数関数にほぼ対応し、かつ以下の式によって説明
できるようなものであることが好ましい。
磁コイルで使用できる最低電圧において最大の増加を示
す対応する電流曲線92のプロフィールよりも下側にあ
る。この電流曲線92は、励磁コイル９、600の自己イン
ダクタンスのために指数関数に従ったものとなる。その
ため、電流設定値曲線90の前縁のプロフィールはそのよ
うな指数関数にほぼ対応し、かつ以下の式によって説明
できるようなものであることが好ましい。
ｉsp＝I0−e-atI0 （１） ｕsp＝U0−e-atU0 （２） ここで、I0及びU0はそれぞれ基準値であり、ａは任意
に決められるパラメータである。
に決められるパラメータである。
好ましくは、エンジンスピード及び／または励磁コイ
ルにおける温度が検出され、それによって励磁コイルに
おいて使用可能な電圧を決め、あるいは使用可能な最低
電圧を予測する。そして、その電圧に基づいて電流設定
値曲線90を実際の電圧状態に適合させる。このような適
合は、例えば、上記基準値またはパラメータａを変える
ことによって行われる。
ルにおける温度が検出され、それによって励磁コイルに
おいて使用可能な電圧を決め、あるいは使用可能な最低
電圧を予測する。そして、その電圧に基づいて電流設定
値曲線90を実際の電圧状態に適合させる。このような適
合は、例えば、上記基準値またはパラメータａを変える
ことによって行われる。
この電流設定値曲線をエンジン状態に適合させる場
合、交流発電器のスピートが遅いとほんの僅かな電圧し
か供給されないことを考慮する必要がある。しかしなが
ら、噴射動作は、時間的にお互いに離れており、そのた
め噴射動作は低い電流値において比較的長いパルスによ
って制御することができる。一方、エンジンスピードが
高速の場合には、噴射動作に利用できる時間は必ず短く
なる。これがパルスを短くしなければならない理由であ
る。しかしながら、エンジンスピードが高速の場合は、
より高い最低電圧が使用可能となるために、より大きい
電流を励磁コイルに印加することができる。
合、交流発電器のスピートが遅いとほんの僅かな電圧し
か供給されないことを考慮する必要がある。しかしなが
ら、噴射動作は、時間的にお互いに離れており、そのた
め噴射動作は低い電流値において比較的長いパルスによ
って制御することができる。一方、エンジンスピードが
高速の場合には、噴射動作に利用できる時間は必ず短く
なる。これがパルスを短くしなければならない理由であ
る。しかしながら、エンジンスピードが高速の場合は、
より高い最低電圧が使用可能となるために、より大きい
電流を励磁コイルに印加することができる。
電流設定値曲線は、例えばクランク角の位置の関数と
してマイクロプロセッサによって計算することも可能で
ある。さらに、デジタル／アナログ変換器またはパルス
幅変調手段によって、設定電流または設定電圧として電
流制御回路の入力に印加することも可能である。
してマイクロプロセッサによって計算することも可能で
ある。さらに、デジタル／アナログ変換器またはパルス
幅変調手段によって、設定電流または設定電圧として電
流制御回路の入力に印加することも可能である。
この方法は、例えば、ドイツ特公報公報第120,514
号、ドイツ特許公報第213,472号、ドイツ公告公報第230
7435号あるいはヨーロッパ特許第692,265号などにおい
て知られているように、ポンプ噴射装置に好ましく用い
られる。
号、ドイツ特許公報第213,472号、ドイツ公告公報第230
7435号あるいはヨーロッパ特許第692,265号などにおい
て知られているように、ポンプ噴射装置に好ましく用い
られる。
固体にエネルギーを蓄積する原理に基づいたこの種の
ポンプ噴射装置の一例が図３に示されている。この燃料
噴射装置では、噴射ポンプの送出部材のストロークの初
期の部分の間における燃料の移動は、圧力上昇を生ぜし
めないようになっている。そのため、この送出部材のス
トロークの初期の部分は、エネルギーを蓄積する。この
エネルギーは、好ましくは、例えば空の容積と停止部材
の形態により規定されるストローク容積によって決めら
れる。この空の容積及び停止部材は、適宜異なるように
構成することができ、往復プランジャポンプの送出部材
のストローク距離Ｘに応じた燃料の移動を可能にする。
燃料の移動が突然遮断されると燃料に急激な圧力形成が
なされ、その結果噴射装置の方向へ燃料の移動が生じ
る。
ポンプ噴射装置の一例が図３に示されている。この燃料
噴射装置では、噴射ポンプの送出部材のストロークの初
期の部分の間における燃料の移動は、圧力上昇を生ぜし
めないようになっている。そのため、この送出部材のス
トロークの初期の部分は、エネルギーを蓄積する。この
エネルギーは、好ましくは、例えば空の容積と停止部材
の形態により規定されるストローク容積によって決めら
れる。この空の容積及び停止部材は、適宜異なるように
構成することができ、往復プランジャポンプの送出部材
のストローク距離Ｘに応じた燃料の移動を可能にする。
燃料の移動が突然遮断されると燃料に急激な圧力形成が
なされ、その結果噴射装置の方向へ燃料の移動が生じ
る。
図３に示す噴射装置は、ソレノイド駆動型の往復プラ
ンジャポンプ１を有し、該往復プランジャポンプ１は送
出ライン２を介して噴射装置３に接続されている。この
送出ライン２から吸入ライン４が分岐し、この吸入ライ
ン４は燃料タンク５に接続されている。さらに、容積蓄
積手段６が、流路７を介して吸入ライン４の接続部付近
で送出ライン２に接続されている。
ンジャポンプ１を有し、該往復プランジャポンプ１は送
出ライン２を介して噴射装置３に接続されている。この
送出ライン２から吸入ライン４が分岐し、この吸入ライ
ン４は燃料タンク５に接続されている。さらに、容積蓄
積手段６が、流路７を介して吸入ライン４の接続部付近
で送出ライン２に接続されている。
前記ポンプ１は、往復するプランジャーポンプとして
構成されており、ソレノイドコイル９が設けられた本体
８と、前記コイル９内に設けられた例えば堅固な円筒形
状のアーマチュア10とを有している。このアーマチュア
10は、リングコイル９の中心縦軸に沿って設けられたポ
ンプ本体内孔11内を案内され、圧縮バネ12によって復帰
位置に向けて付勢されており、その復帰位置において本
体内孔11の底面11aに当接する。この圧縮バネ12は、噴
射側においてアーマチュア10の端面に支持されており、
また前記端面の反対側において内孔11のリング状段部13
によって支持されている。このスプリング12は、送出プ
ランジャ14を隙間を介して取り囲んでいる。この送出プ
ランジャ14は、スプリング12によって付勢されているア
ーマチュア10の端面において、該アーマチュア10に固定
されており、例えば一体に連結されている。この送出プ
ランジャ14は、ポンプ本体８の内孔11の軸方向延長部と
して同軸に形成され、かつ圧力ライン２と連通している
円筒状燃料送出室（送出バレル）15の中にかなり深く侵
入する。このように送出プランジャ14が深く侵入してい
るので、急激な圧力上昇の間の圧力損失は回避される。
そのため、プランジャ14と円筒状部15との間の製造公差
は、比較的大きくてもよく、例えば数百分の1mm以下の
公差であることだけが必要とされ、加工費用もそれほど
かからない。
構成されており、ソレノイドコイル９が設けられた本体
８と、前記コイル９内に設けられた例えば堅固な円筒形
状のアーマチュア10とを有している。このアーマチュア
10は、リングコイル９の中心縦軸に沿って設けられたポ
ンプ本体内孔11内を案内され、圧縮バネ12によって復帰
位置に向けて付勢されており、その復帰位置において本
体内孔11の底面11aに当接する。この圧縮バネ12は、噴
射側においてアーマチュア10の端面に支持されており、
また前記端面の反対側において内孔11のリング状段部13
によって支持されている。このスプリング12は、送出プ
ランジャ14を隙間を介して取り囲んでいる。この送出プ
ランジャ14は、スプリング12によって付勢されているア
ーマチュア10の端面において、該アーマチュア10に固定
されており、例えば一体に連結されている。この送出プ
ランジャ14は、ポンプ本体８の内孔11の軸方向延長部と
して同軸に形成され、かつ圧力ライン２と連通している
円筒状燃料送出室（送出バレル）15の中にかなり深く侵
入する。このように送出プランジャ14が深く侵入してい
るので、急激な圧力上昇の間の圧力損失は回避される。
そのため、プランジャ14と円筒状部15との間の製造公差
は、比較的大きくてもよく、例えば数百分の1mm以下の
公差であることだけが必要とされ、加工費用もそれほど
かからない。
前記吸入ライン４には、逆止弁16が設けられている。
この逆止弁16の弁本体17には、弁要素として例えばボー
ル18が設けられている。このボール18は、その休止位置
においてバネ19により弁本体17の貯留タンク側に設けら
れた弁座20に対して付勢されている。このために、この
バネ19は、片側がボール18上に、また他方側が吸入ライ
ン４の流入口21の領域において前記弁座20と反対側の弁
本体17の壁部に支持されている。
この逆止弁16の弁本体17には、弁要素として例えばボー
ル18が設けられている。このボール18は、その休止位置
においてバネ19により弁本体17の貯留タンク側に設けら
れた弁座20に対して付勢されている。このために、この
バネ19は、片側がボール18上に、また他方側が吸入ライ
ン４の流入口21の領域において前記弁座20と反対側の弁
本体17の壁部に支持されている。
前記容積蓄積手段６は、例えば２つの部材から成るハ
ウジング22を有しており、このハウジング22の内部に
は、移動機構として機能するダイヤフラム23が張設され
ている。このダイヤフラム23は、燃料が充満された圧力
ライン側空間を空室側から分割し、力が加わらない場合
には、前記ハウジング内部を該ダイヤフラムにより相互
にシールされた２つの半部分に分割している。導管７と
連通していない側のダイヤフラム23の片側は、たとえば
バネ24のようなバネ力が中空室すなわち蓄積容積に作用
している。この蓄積容積をチャージするバネ24は、ダイ
ヤフラム23の復帰バネとして設けられている。このバネ
24のダイヤフラムと反対側の端部は、円筒状の拡張され
た中空室の内壁上に取り付けられている。このハウジン
グ22の中空室は、ダイヤフラム23のストッパ面22aをな
すアーチ状壁により区画されている。
ウジング22を有しており、このハウジング22の内部に
は、移動機構として機能するダイヤフラム23が張設され
ている。このダイヤフラム23は、燃料が充満された圧力
ライン側空間を空室側から分割し、力が加わらない場合
には、前記ハウジング内部を該ダイヤフラムにより相互
にシールされた２つの半部分に分割している。導管７と
連通していない側のダイヤフラム23の片側は、たとえば
バネ24のようなバネ力が中空室すなわち蓄積容積に作用
している。この蓄積容積をチャージするバネ24は、ダイ
ヤフラム23の復帰バネとして設けられている。このバネ
24のダイヤフラムと反対側の端部は、円筒状の拡張され
た中空室の内壁上に取り付けられている。このハウジン
グ22の中空室は、ダイヤフラム23のストッパ面22aをな
すアーチ状壁により区画されている。
ポンプ１のコイル９は、噴射装置を電子的に制御する
制御手段26に接続されている。
制御手段26に接続されている。
コイル９が非励磁状態の場合には、ポンプ１のアーマ
チュア10は、バネ12の付勢力によって底面11aと接触し
ている。この状態では、燃料供給弁16は閉じており、ま
た蓄積ダイヤフラム23はバネ24によりハウジングの中空
室内のストッパ面22aと接触しない位置に保持されてい
る。
チュア10は、バネ12の付勢力によって底面11aと接触し
ている。この状態では、燃料供給弁16は閉じており、ま
た蓄積ダイヤフラム23はバネ24によりハウジングの中空
室内のストッパ面22aと接触しない位置に保持されてい
る。
コイル９が制御手段26を介して信号を受信した場合に
は、アーマチュア10及びプランジャ14は、バネ12の付勢
力に抗して噴射弁３の方向に移動する。このときアーマ
チュア10に連結されている送出プランジャ14は、燃料を
円筒状部15から蓄積要素６の空間内に移動させる。バネ
12,24のバネ力は、比較的弱く設定されている。そのた
め、送出プランジャ14のストロークの初期の部分の間に
送出プランジャ14により移動させられる燃料は、蓄積ダ
イヤフラム23をほとんど抵抗を受けずに中空室内に押圧
する。その結果、アーチ状壁22aに対してダイアフラム2
3が接触することによって蓄積要素６の中空室容積すな
わち蓄積容積がなくなるまで、アーマチュア10は、当初
ほとんど抵抗を受けずに加速する。そして、ダイアフラ
ムの移動が規制されることによって燃料の移動が急に停
止し、燃料は送出プランジャ14に既に蓄積された高い運
動エネルギーにより急激に圧縮される。
は、アーマチュア10及びプランジャ14は、バネ12の付勢
力に抗して噴射弁３の方向に移動する。このときアーマ
チュア10に連結されている送出プランジャ14は、燃料を
円筒状部15から蓄積要素６の空間内に移動させる。バネ
12,24のバネ力は、比較的弱く設定されている。そのた
め、送出プランジャ14のストロークの初期の部分の間に
送出プランジャ14により移動させられる燃料は、蓄積ダ
イヤフラム23をほとんど抵抗を受けずに中空室内に押圧
する。その結果、アーチ状壁22aに対してダイアフラム2
3が接触することによって蓄積要素６の中空室容積すな
わち蓄積容積がなくなるまで、アーマチュア10は、当初
ほとんど抵抗を受けずに加速する。そして、ダイアフラ
ムの移動が規制されることによって燃料の移動が急に停
止し、燃料は送出プランジャ14に既に蓄積された高い運
動エネルギーにより急激に圧縮される。
このアーマチュア10及び送出プランジャ14による運動
エネルギーが燃料に作用し、その結果、圧力衝撃を生ぜ
しめ、この圧力衝撃は圧力ライン２を通って噴射装置３
まで伝搬し、燃料を噴射させる。
エネルギーが燃料に作用し、その結果、圧力衝撃を生ぜ
しめ、この圧力衝撃は圧力ライン２を通って噴射装置３
まで伝搬し、燃料を噴射させる。
燃料の送出を終了させるために、コイル９の励磁が解
除される。それにより、アーマチュア10は、バネ12によ
り底面11aに戻される。また、蓄積手段６内に蓄積され
た所定量の燃料は、ライン７及び２を介して、円筒状部
（送出バレル）15に吸入されて戻され、またダイヤフラ
ム23は、バネ24の作用によりその初期位置に押し戻され
る。それと同時に、燃料供給弁16が開き、燃料がタンク
５から吸入されて補給される。
除される。それにより、アーマチュア10は、バネ12によ
り底面11aに戻される。また、蓄積手段６内に蓄積され
た所定量の燃料は、ライン７及び２を介して、円筒状部
（送出バレル）15に吸入されて戻され、またダイヤフラ
ム23は、バネ24の作用によりその初期位置に押し戻され
る。それと同時に、燃料供給弁16が開き、燃料がタンク
５から吸入されて補給される。
好ましくは、噴射装置３と分岐流路4,7との間の圧力
ライン２に弁16aが配置される。この弁16aは、噴射装置
３側の空間的に静圧を維持する。すなわち、この噴射装
置３側の空間内の圧力は、最高温度における液体の蒸気
圧より高いので、気泡の発生が防止される。この静圧弁
は、例えば弁16のように構成してもよい。
ライン２に弁16aが配置される。この弁16aは、噴射装置
３側の空間的に静圧を維持する。すなわち、この噴射装
置３側の空間内の圧力は、最高温度における液体の蒸気
圧より高いので、気泡の発生が防止される。この静圧弁
は、例えば弁16のように構成してもよい。
励磁コイル９を流れる励磁電流すなわちコイル電流ｉ
spは、アーマチュア10すなわち送出プランジャ14のスト
ロークｓを生ぜしめる。この送出プランジャ14のストロ
ークは、励磁電流の流れ始めの際に乱れる。また、送出
圧力ｐの形成も、ストロークｓに対応する時間において
乱れる。すなわち、燃料の移動が急激に遮断される前で
なくても、送出圧力ｐの形成が乱れ、図４に示すよう
に、送出プランジャ14が有する既に高い運動エネルギー
によって、燃料が突然圧縮される。
spは、アーマチュア10すなわち送出プランジャ14のスト
ロークｓを生ぜしめる。この送出プランジャ14のストロ
ークは、励磁電流の流れ始めの際に乱れる。また、送出
圧力ｐの形成も、ストロークｓに対応する時間において
乱れる。すなわち、燃料の移動が急激に遮断される前で
なくても、送出圧力ｐの形成が乱れ、図４に示すよう
に、送出プランジャ14が有する既に高い運動エネルギー
によって、燃料が突然圧縮される。
時間に対する励磁電流ｉspの積分値は、各噴射パルス
毎に噴出される燃料の量にほぼ比例する。励磁電流ｉsp
の前縁95は、アーマチュア10すなわち送出プランジャ14
の加速を生ぜしめるので、この励磁電流ｉspの前縁95
は、初期の噴出圧力ｐに実質的な影響を与える。前述し
た従来の励磁コイルの信号制御方法は、より詳しくはポ
ンプ噴射システムにおける励磁コイルの信号制御方法に
関して述べたように、励磁電流パルス94の前縁の変動に
よって、同一のパルス幅と電流設定値曲線における同一
の最大電流の大きさを有する場合であっても、噴射パル
スごとに噴射される燃料の量においてかなりの差が生じ
る。
毎に噴出される燃料の量にほぼ比例する。励磁電流ｉsp
の前縁95は、アーマチュア10すなわち送出プランジャ14
の加速を生ぜしめるので、この励磁電流ｉspの前縁95
は、初期の噴出圧力ｐに実質的な影響を与える。前述し
た従来の励磁コイルの信号制御方法は、より詳しくはポ
ンプ噴射システムにおける励磁コイルの信号制御方法に
関して述べたように、励磁電流パルス94の前縁の変動に
よって、同一のパルス幅と電流設定値曲線における同一
の最大電流の大きさを有する場合であっても、噴射パル
スごとに噴射される燃料の量においてかなりの差が生じ
る。
所定の一定の励磁電流ｉspによりアーマチュアに作用
する力は、いわゆるエアギャップに依存する。このエア
ギャップは、アーマチュアの可動ストロークに比例す
る。ワーキングエアギャップ（working air gap）の関
数としてアーマチュアによって生じる力の指数関数のプ
ロフィールは、使用される往復プランジャポンプの形状
によって、すなわちアーマチュアやコイルやそれらの周
辺機構によって、大幅に異なる。図５において、曲線Ｉ
は、図３に示したような噴射装置において一般的なワー
キングエアギャップ１によってアーマチュアに作用する
力の関数を示している。しかしながら、この関数は、全
体的に異なったプロフィールを示すようにしてもよく、
例えば図５において曲線IIで示したような徐々に立ち上
がるプロフィールを示すようにしてもよい。
する力は、いわゆるエアギャップに依存する。このエア
ギャップは、アーマチュアの可動ストロークに比例す
る。ワーキングエアギャップ（working air gap）の関
数としてアーマチュアによって生じる力の指数関数のプ
ロフィールは、使用される往復プランジャポンプの形状
によって、すなわちアーマチュアやコイルやそれらの周
辺機構によって、大幅に異なる。図５において、曲線Ｉ
は、図３に示したような噴射装置において一般的なワー
キングエアギャップ１によってアーマチュアに作用する
力の関数を示している。しかしながら、この関数は、全
体的に異なったプロフィールを示すようにしてもよく、
例えば図５において曲線IIで示したような徐々に立ち上
がるプロフィールを示すようにしてもよい。
本発明の方法によれば、電流設定値曲線は、例えば図
７に示すようなカ−エアギャップの関係によって与えら
れる特別なフレームワーク条件に適合するように設定す
ることができる。それによって、電流設定値曲線は、前
縁100が徐々に増加するという特徴を有し、後縁102にお
いて徐々に減少する前にアーチ状の最大地点101に達す
る。この後縁102は、時間103の時点で急激に下降するよ
うにしてもよい。重要なことは、この曲線は、電流制御
回路の制御範囲にある励磁電流ｉspにおける変化だけを
生ぜしめるということである。そのため、設定された電
流設定値曲線に励磁電流が従うことが保証される。図７
に例示的に示したパルスのプロフィールにおける徐々に
減少する後縁102は、図５において曲線Ｉで示した力
（Ｆ）−エアギャップ（１）関数に適合するようになっ
ている。なぜならば、アーマチュア10の一定の可動スト
ロークの時点では、あるいはある可動エアギャップ１の
時点では、高い電流はアーマチュアにおける実質的でな
い加速だけを引き起こすからである。その結果、高い電
流は、実質的に廃熱されてしまい、供給エネルギーを有
効に利用しないことになる。しかしながら、電流設定値
曲線のプロフィールは、この特別なほぼベル型の形状に
限定されない。その代わりに、個々の装置に用いられる
往復ポンププランジャやその構造に個々に適合するよう
にすることもできる。すなわち、最小の電気エネルギー
の入力で各噴射パルスごとに最大の送出出力（燃料の流
れ）が達成されるように選択することができる。
７に示すようなカ−エアギャップの関係によって与えら
れる特別なフレームワーク条件に適合するように設定す
ることができる。それによって、電流設定値曲線は、前
縁100が徐々に増加するという特徴を有し、後縁102にお
いて徐々に減少する前にアーチ状の最大地点101に達す
る。この後縁102は、時間103の時点で急激に下降するよ
うにしてもよい。重要なことは、この曲線は、電流制御
回路の制御範囲にある励磁電流ｉspにおける変化だけを
生ぜしめるということである。そのため、設定された電
流設定値曲線に励磁電流が従うことが保証される。図７
に例示的に示したパルスのプロフィールにおける徐々に
減少する後縁102は、図５において曲線Ｉで示した力
（Ｆ）−エアギャップ（１）関数に適合するようになっ
ている。なぜならば、アーマチュア10の一定の可動スト
ロークの時点では、あるいはある可動エアギャップ１の
時点では、高い電流はアーマチュアにおける実質的でな
い加速だけを引き起こすからである。その結果、高い電
流は、実質的に廃熱されてしまい、供給エネルギーを有
効に利用しないことになる。しかしながら、電流設定値
曲線のプロフィールは、この特別なほぼベル型の形状に
限定されない。その代わりに、個々の装置に用いられる
往復ポンププランジャやその構造に個々に適合するよう
にすることもできる。すなわち、最小の電気エネルギー
の入力で各噴射パルスごとに最大の送出出力（燃料の流
れ）が達成されるように選択することができる。
マイクロプロセッサによりこのような電流設定値曲線
を作り出すには、特に高速で重要な演算を必要とする。
これが図８に示すアナログ設定値制御回路を設けること
が好ましい理由である。この制御回路は、好ましくは、
例えば矩形波パルス信号110の関数のような指数関数と
基準電圧111の形態の所定のプロフィールを有するパル
スの形態の電流設定値曲線を作り出す。このような回路
は、例えば、抵抗112とコンデンサ113とトランジスタか
ら構成されるスイッチ114とを有している。抵抗112の一
方の側（Ｂ）には基準電圧が印加される。一方、抵抗11
2の他方の側はコンデンサ113の一方の側に接続されてい
る。このコンデンサ113は、抵抗112から離れた他方の側
において接地されている。スイッチ114は、抵抗112とコ
ンデンサ113との間の接続リード線と、コンデンサ113の
接地側との間に接続されており、閉状態においてコンデ
ンサ113を短絡させる。スイッチ114のオン・オフのため
に、矩形波パルス信号110が（Ａ）点から印加される。
設定電圧における電流設定値曲線は、（Ｃ）点におい
て、抵抗112、コンデンサ113及びスイッチ114間の接続
リードから取り出される。この（Ｃ）点は、電流制御回
路、例えば図１に示す回路の比較器603の非反転入力に
接続される。
を作り出すには、特に高速で重要な演算を必要とする。
これが図８に示すアナログ設定値制御回路を設けること
が好ましい理由である。この制御回路は、好ましくは、
例えば矩形波パルス信号110の関数のような指数関数と
基準電圧111の形態の所定のプロフィールを有するパル
スの形態の電流設定値曲線を作り出す。このような回路
は、例えば、抵抗112とコンデンサ113とトランジスタか
ら構成されるスイッチ114とを有している。抵抗112の一
方の側（Ｂ）には基準電圧が印加される。一方、抵抗11
2の他方の側はコンデンサ113の一方の側に接続されてい
る。このコンデンサ113は、抵抗112から離れた他方の側
において接地されている。スイッチ114は、抵抗112とコ
ンデンサ113との間の接続リード線と、コンデンサ113の
接地側との間に接続されており、閉状態においてコンデ
ンサ113を短絡させる。スイッチ114のオン・オフのため
に、矩形波パルス信号110が（Ａ）点から印加される。
設定電圧における電流設定値曲線は、（Ｃ）点におい
て、抵抗112、コンデンサ113及びスイッチ114間の接続
リードから取り出される。この（Ｃ）点は、電流制御回
路、例えば図１に示す回路の比較器603の非反転入力に
接続される。
この設定値制御回路におけるスイッチ114が閉じる
と、コンデンサ113は急激に放電し、（Ｃ）点に電圧が
かからなくなる。一方、スイッチ114を開くと、コンデ
ンサ113は抵抗112を介して急激に充電される。この充電
電圧が電流設定値曲線（設定電圧）として、（Ｃ）点か
ら取り出される。電圧上昇のプロフィールは、抵抗・コ
ンデンサパッド112、113によって指数関数として規定さ
れる。（Ｃ）点から取り出される電流設定値曲線の立ち
上がりの傾斜のレートは、（Ｂ）点に印加される基準電
圧のレベルに比例する。この電圧は、式（２）における
基準値U0をなすものである。パルスの長さは、矩形波信
号110をなすパルスの幅によって決まる。電流設定値曲
線のパルスの長さは、スイッチ114のオフ状態では電流
設定値曲線に対する設定電圧は（Ｃ）点から取り出され
るので、スイッチ114のオフ動作によって決まることに
なる。従って、矩形波制御パルス信号110のオフパルス
の長さが励磁電流パルスの長さを決めることになる。
と、コンデンサ113は急激に放電し、（Ｃ）点に電圧が
かからなくなる。一方、スイッチ114を開くと、コンデ
ンサ113は抵抗112を介して急激に充電される。この充電
電圧が電流設定値曲線（設定電圧）として、（Ｃ）点か
ら取り出される。電圧上昇のプロフィールは、抵抗・コ
ンデンサパッド112、113によって指数関数として規定さ
れる。（Ｃ）点から取り出される電流設定値曲線の立ち
上がりの傾斜のレートは、（Ｂ）点に印加される基準電
圧のレベルに比例する。この電圧は、式（２）における
基準値U0をなすものである。パルスの長さは、矩形波信
号110をなすパルスの幅によって決まる。電流設定値曲
線のパルスの長さは、スイッチ114のオフ状態では電流
設定値曲線に対する設定電圧は（Ｃ）点から取り出され
るので、スイッチ114のオフ動作によって決まることに
なる。従って、矩形波制御パルス信号110のオフパルス
の長さが励磁電流パルスの長さを決めることになる。
この設定値制御回路のような簡単な手段によって、電
流設定値曲線は指数関数の形態のパルスとして生成され
る。そのパルス長さと立ち上がりは、お互い無関係に制
御することができ、全体としての電流設定値曲線のプロ
フィールは指数関数に対応することにになる。この電流
設定値曲線は、励磁コイルの電流曲線92に適合させるこ
とができ、励磁コイルにおいて使用できる最小電圧にお
けるコイルの自己コンダクタンスによって制限される電
流の最大の上昇をなすという特徴を有する。その結果、
電流設定値曲線は、電流制御回路の制御レンジにあり、
最大量の燃料が正確に調量されて噴射される。
流設定値曲線は指数関数の形態のパルスとして生成され
る。そのパルス長さと立ち上がりは、お互い無関係に制
御することができ、全体としての電流設定値曲線のプロ
フィールは指数関数に対応することにになる。この電流
設定値曲線は、励磁コイルの電流曲線92に適合させるこ
とができ、励磁コイルにおいて使用できる最小電圧にお
けるコイルの自己コンダクタンスによって制限される電
流の最大の上昇をなすという特徴を有する。その結果、
電流設定値曲線は、電流制御回路の制御レンジにあり、
最大量の燃料が正確に調量されて噴射される。
基準電圧111（U0）によって一般的に行われる対応す
る適合状態は、永久的に修正する必要はない。その代わ
りに、エンジン状態における変化が影響するエンジンの
１回転に対応する時間の間隔に適合させてもよい。その
ようにすることにより、使用される制御手段をかなり容
易にできる。
る適合状態は、永久的に修正する必要はない。その代わ
りに、エンジン状態における変化が影響するエンジンの
１回転に対応する時間の間隔に適合させてもよい。その
ようにすることにより、使用される制御手段をかなり容
易にできる。
設定電流制御回路は、図８に示す実施例に限定される
ものではなく、回路構成や部品を変更してもよい。従っ
て、基準電圧11を一定に保つことができるように、可変
抵抗112や可変コンデンサ113を使用してもよい。また、
抵抗112やコンデンサ113をアクティブ比較器と置き換え
てもよい。さらに、設定電圧111を例えばRL（抵抗とコ
イルの）パッドによって設定電流で表すこともできる。
この場合、設定電流は、抵抗を介して取り出される。
ものではなく、回路構成や部品を変更してもよい。従っ
て、基準電圧11を一定に保つことができるように、可変
抵抗112や可変コンデンサ113を使用してもよい。また、
抵抗112やコンデンサ113をアクティブ比較器と置き換え
てもよい。さらに、設定電圧111を例えばRL（抵抗とコ
イルの）パッドによって設定電流で表すこともできる。
この場合、設定電流は、抵抗を介して取り出される。
励磁コイル回路は開放されているので、各励磁電流パ
ルス94の終わりにおいて、励磁電流91とそれによって生
成される磁場は消失する。従って、励磁電流パルスの終
わりは、噴射パルスごとの燃料の量に重大な影響を与え
ることはない。
ルス94の終わりにおいて、励磁電流91とそれによって生
成される磁場は消失する。従って、励磁電流パルスの終
わりは、噴射パルスごとの燃料の量に重大な影響を与え
ることはない。
本発明の方法は、燃料の量の調量だけを目的とするも
のではなく、噴射される燃料の量を再現可能にかつ電圧
や温度などの外部影響因子とは無関係にすることを保証
するものである。燃料の量は、主に電流パルスの期間に
わたる信号制御曲線の特別な設定値のプロフィールに対
して設定される。
のではなく、噴射される燃料の量を再現可能にかつ電圧
や温度などの外部影響因子とは無関係にすることを保証
するものである。燃料の量は、主に電流パルスの期間に
わたる信号制御曲線の特別な設定値のプロフィールに対
して設定される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−287850（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−50121（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−66745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−212635（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/20 F02M 37/08 F04B 17/04
Claims (8)
- 【請求項１】内燃機関用の燃料噴射装置として用いられ
るソレノイド駆動の往復プランジャポンプの励磁コイル
の信号制御方法であって、前記励磁コイルは高周波パル
スを発する電流制御回路を介して励磁電流によって励磁
されるようになっており、各パルスが前記励磁コイルに
よって駆動されるアーマチュアを衝撃移動させるように
なっており、また前記電流制御回路は電流設定値曲線の
関数として前記励磁コイルを流れる前記励磁電流を制御
するようになっている制御方法において、 前記電流設定値曲線の各パルスは徐々に立ち上がる前縁
を有しており、その前縁が前記励磁コイルにおける前記
励磁電流の前記パルスの対応する徐々に立ち上がる前縁
となり、前記電流設定値曲線は、前記励磁電流が前記励
磁コイルで使用可能な最低コイル駆動電圧を生ぜしめる
ことができかつ励磁コイルの自己インダクタンスによっ
て制限される電流の最大変化よりも早く変化しないよう
に、前記使用可能な最低コイル駆動電圧に基づいて制御
されることを特徴とする前記方法。 - 【請求項２】前記電流設定値曲線の徐々に立ち上がる前
縁は、指数関数に対応するプロフィールによって制御さ
れることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項３】前記電流設定値曲線を前記励磁コイルにお
いて使用可能な最低コイル駆動電圧に適合させるため
に、エンジン速度及び／または前記励磁コイルにおける
温度が検出されることを特徴とする請求の範囲第１項ま
たは第２項に記載の方法。 - 【請求項４】前記電流設定値曲線がマイクロプロセッサ
によって演算され、デジタル／アナログコンバータによ
って前記電流制御回路に与えられることを特徴とする請
求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】前記電流設定値曲線を有する各パルスは、
その全体のパルスのプロフィールにわたって、指数関数
に対応するようになっていることを特徴とする請求の範
囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項６】前記電流設定値曲線は、アーマチュアに作
用する力とワーキングエアギャップとの関係から得られ
る特定の条件に適合するように設定されており、かつベ
ル型をなしていることを特徴とする請求の範囲第１項な
いし第５項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項７】前記電流設定値曲線のプロフィールは、抵
抗（112）とコンデンサ（113）を含む設定値制御回路に
よって作り出され、前記コンデンサ（113）は所定の時
間間隔で前記抵抗（112）によって充電され、それによ
って指数関数に対応するパルス形態の電流設定値曲線を
作り出すことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第６
項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項８】前記電流設定値曲線のパルスのパルス長さ
と立ち上がりは、前記コンデンサ（113）を短絡させる
とともに、前記抵抗（112）を介して前記コンデンサ（1
13）に可変基準電圧（111）を印加するスイッチ（114）
に印加される矩形波パルス信号（110）によって、お互
い無関係に制御されるようになっていることを特徴とす
る請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の方
法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19515775.3 | 1995-04-28 | ||
| DE19515775A DE19515775C2 (de) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Verfahren zum Ansteuern einer Erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe |
| PCT/EP1996/001716 WO1996034192A1 (de) | 1995-04-28 | 1996-04-24 | Verfahren zum ansteuern einer erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen hubkolbenpumpe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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