(57)【要約】【課題】燃料噴射弁の公差の影響や経時変化による影響を抑制して異物の噛み込みを診断することができる燃料噴射弁の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置１００は、コイル２７への通電を制御する駆動回路１０１と、駆動回路１０１における端子電圧を取得する電圧取得部１０２と、燃料噴射弁１０を閉弁させるためにコイル２７への通電を停止する閉弁処理を実行する度に、電圧取得部１０２が取得する閉弁する過程での端子電圧の情報に基づいて可動コア２４が閉弁方向に移動する際に生じる誘導起電力に応じたパラメータである判定指標値を算出する算出部１０３と、算出部１０３が算出した前記判定指標値と基準値との乖離が閾値以上であることを判定したことを条件に、異物の噛み込みが発生していることを診断する診断部１０４と、算出部１０３が算出した判定指標値を反映させて基準値を更新する学習部１０５と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルに通電して可動コアを吸引することにより、噴射口を閉塞しているニードルを閉弁スプリングの付勢力に抗して弁座から引き離して開弁する燃料噴射弁を制御対象とする燃料噴射弁の制御装置であり、
前記コイルへの通電を制御する駆動回路と、
前記駆動回路における端子電圧を取得する電圧取得部と、
前記燃料噴射弁を閉弁させるために前記コイルへの通電を停止する閉弁処理を実行する度に、前記電圧取得部が取得する閉弁する過程での端子電圧の情報に基づいて前記可動コアが閉弁方向に移動する際に生じる誘導起電力に応じたパラメータである判定指標値を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記判定指標値と基準値との乖離が閾値以上であることを判定したことを条件に、異物の噛み込みが発生していることを診断する診断部と、
前記算出部が算出した前記判定指標値を反映させて前記基準値を更新する学習部と、を備える燃料噴射弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料噴射弁の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃焼圧センサの出力に基づいて燃料噴射弁からの燃料漏れを検知する燃料噴射弁の制御装置が開示されている。この制御装置では、燃焼圧センサで検出した圧力が、燃料噴射弁が正常に動作している場合の燃焼において発生する圧力の最大値などの閾値を超えているときに、噴射孔を閉塞するニードルと座面との間に異物が噛み込み、噴射孔が閉塞されなくなっていると判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２３１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ニードルと座面との間に挟まっている異物が小さい場合には、異物の噛み込みが発生していても燃料噴射弁から漏れ出る燃料の量が少ない。その結果、燃焼圧センサで検出される圧力が閾値を超えず、異物の噛み込みの発生を判定できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、コイルに通電して可動コアを吸引することにより、噴射口を閉塞しているニードルを閉弁スプリングの付勢力に抗して弁座から引き離して開弁する燃料噴射弁を制御対象とする燃料噴射弁の制御装置である。この制御装置は、前記コイルへの通電を制御する駆動回路と、前記駆動回路における端子電圧を取得する電圧取得部と、前記燃料噴射弁を閉弁させるために前記コイルへの通電を停止する閉弁処理を実行する度に、前記電圧取得部が取得する閉弁する過程での端子電圧の情報に基づいて前記可動コアが閉弁方向に移動する際に生じる誘導起電力に応じたパラメータである判定指標値を算出する算出部と、前記算出部が算出した前記判定指標値と基準値との乖離が閾値以上であることを判定したことを条件に、異物の噛み込みが発生していることを診断する診断部と、前記算出部が算出した前記判定指標値を反映させて前記基準値を更新する学習部と、を備えている。
【０００６】
通電を停止すると、端子電圧はまず大きな負の値を示し、その後は次第に「０」に向かう。このときには可動コアが閉弁スプリングの復元力によって閉弁方向に移動するため、可動コアの移動に伴って誘導起電力が発生する。そして、この誘導起電力は「０」に向かって増大する端子電圧の変化を妨げる。誘導起電力は可動コアの移動速度が高いほど大きくなるため、端子電圧の情報に基づいて算出した判定指標値を基準値と比較すれば、閉弁動作時の可動コアの移動態様に変化が生じていることを検知できる。
【０００７】
弁座とニードルとの間に異物が噛み込んでいる場合には、閉弁動作中のニードル及び可動コアの移動態様に変化が生じる。上記構成によれば、端子電圧の情報に基づいて算出した判定指標値と基準値とを比較することにより、閉弁動作中の可動コアの移動態様に変化が生じたことを検知し、異物の噛み込みが発生していることを診断することができる。なお、異物が小さいときには、ニードルや可動コアの移動態様に生じる変化が小さい。診断に用いる閾値を小さな値にすれば、小さな異物の噛み込みを診断できる。しかし、燃料噴射弁には公差によるばらつきが存在する。閾値が小さいと公差の影響によって誤った診断を行ってしまうおそれがある。この点、上記構成では、算出した判定指標値を反映させて基準値を更新する。そのため、個別の燃料噴射弁にあわせて更新された基準値を用いて診断が行われるため、公差による影響を抑制できる。また、開閉を繰り返すことによる変形や摩耗などによる経時的な変化にあわせて基準値が更新されるため、こうした経時的な変化によって診断に影響が及ぶことも抑制できる。
【０００８】
したがって、上記構成によれば、公差の影響や経時変化による影響を抑制して異物の噛み込みを診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】制御装置の制御対象である燃料噴射弁の断面図。
【図２】（ａ）は閉弁している燃料噴射弁における可動コア近傍を拡大して示す断面図。（ｂ）は閉弁している燃料噴射弁の先端部を拡大して示す断面図。
【図３】（ａ）は開弁している燃料噴射弁における可動コア近傍を拡大して示す断面図。（ｂ）は開弁している燃料噴射弁の先端部を拡大して示す断面図。
【図４】（ａ）は閉弁に伴いニードルが着座したときの燃料噴射弁における可動コア近傍を拡大して示す断面図。（ｂ）は閉弁に伴いニードルが着座したときの燃料噴射弁の先端部を拡大して示す断面図。
【図５】燃料噴射弁の開閉に伴うパルス信号、駆動電流、リフト量、端子電圧の推移を示すタイミングチャート。
【図６】燃料噴射弁の閉弁動作中のリフト量、誘導起電力、端子電圧の推移を示すタイミングチャート。
【図７】（ａ）は異物が噛み込んでいるときの燃料噴射弁における可動コア近傍を拡大して示す断面図。（ｂ）は異物が噛み込んでいるときの燃料噴射弁の先端部を拡大して示す断面図。
【図８】判定指標値を算出して基準値を更新するルーチンにおける一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図９】診断用判定を実行するルーチンにおける一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】異物の噛み込みを診断するルーチンにおける一連の処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、燃料噴射弁の制御装置の一実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
図１に示すように、燃料噴射弁の制御装置である制御装置１００が制御する燃料噴射弁１０は、筒状のボディ１１と、ボディ１１の先端に保持されているシート部材１２と、ボディ１１内にボディ１１の中心軸延伸方向に往復動可能な状態で配置されているニードル１５とを備えている。
【００１１】
図２（ｂ）に示すように、シート部材１２におけるニードル１５が着座する弁座１３には、噴射口１４が形成されている。ニードル１５が弁座１３に着座しているときには、ニードル１５によって噴射口１４が閉塞され、噴射口１４を介したボディ１１内外の連通が遮断される。
【００１２】
また、図１に示すように、ボディ１１の内周面とニードル１５の外周面との間は、燃料が流れる内部燃料通路１９になっている。そのため、弁座１３からニードル１５が離間しているときに、内部燃料通路１９を流れる燃料が噴射口１４を介してボディ１１外に吐出される、すなわち燃料噴射弁１０から燃料が噴射される。
【００１３】
なお、ニードル１５の端部のうち、弁座１３に近い側の端部のことをニードル１５の先端部とする。ニードル１５が弁座１３に着座している場合、先端部はシート部材１２内に収容される。また、先端部には、拡径部１６が設けられている。燃料噴射弁１０では、ニードル１５を弁座１３に着座させる場合、内部燃料通路１９の燃料の圧力、すなわち燃料噴射弁１０に供給された燃料の圧力が拡径部１６に作用し、燃料の圧力もニードル１５を弁座１３に押し付ける方向の力として作用する。
【００１４】
図１に示すように、燃料噴射弁１０には、ニードル１５を弁座に押し付ける方向に付勢する閉弁スプリング２０が設けられている。また、燃料噴射弁１０には、ニードル１５に取り付けられている可動コア２４と、可動コア２４を挟んでシート部材１２とは反対側に配置されている固定コア２３と、可動コア２４及び固定コア２３よりも径方向外側に配置されているコイル２７とが設けられている。
【００１５】
固定コア２３はボディ１１に固定されている。一方で、可動コア２４は、固定コア２３から離れる方向、及び、固定コア２３に近づく方向に移動可能な状態でボディ１１内に配置されている。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、可動コア２４には挿通孔２５が設けられており、ニードル１５が挿通されている。ニードル１５における先端部とは反対側の端部である末端部には、挿通孔２５よりも直径の大きな鍔部１７が設けられている。また、ニードル１５には、挿通孔２５よりも直径の大きなストッパ１８が設けられている。ストッパ１８は、鍔部１７との間に可動コア２４における挿通孔２５が設けられている部分の厚さよりも長い間隔を空けて設けられている。そのため、ストッパ１８は、可動コア２４における挿通孔２５が設けられている部分に鍔部１７が当接しているときには、可動コア２４における挿通孔２５が設けられている部分にストッパ１８が当接しないようになっている。このように鍔部１７とストッパ１８との間隔が可動コア２４における挿通孔２５が設けられている部分の厚さよりも長くなっている分だけ、可動コア２４はニードル１５に対して相対移動可能になっている。
【００１７】
なお、ボディ１１内には可動コア２４を固定コア２３側に付勢するスプリング２６が収容されている。そのため、図２（ｂ）に示すように閉弁している状態では、図２（ａ）に示すように、可動コア２４はこのスプリング２６の付勢力によって鍔部１７に押し当てられている。なお、図２（ｂ）では、燃料噴射弁１０の先端部を図２（ａ）と比べて２倍の倍率で拡大して示している。
【００１８】
コイル２７に通電すると、電磁力によって、可動コア２４が固定コア２３に吸引される。図３（ａ）に示すように、このときには、鍔部１７が可動コア２４と当接しているため、可動コア２４及びニードル１５が閉弁スプリング２０の付勢力に抗って固定コア２３に接近する方向に移動する。そして、これにより、図３（ｂ）に示すようにニードル１５の先端部が弁座１３から引き離され、燃料噴射弁１０は開弁する。燃料噴射弁１０が開弁している間、噴射口１４から燃料が噴射される。なお、図２の場合と同様に、図３（ｂ）では、燃料噴射弁１０の先端部を図３（ａ）と比べて２倍の倍率で拡大して示している。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、可動コア２４が固定コア２３に当接すると、ニードル１５及び可動コア２４はそれ以上移動しなくなる。すなわち、図３に示されている状態は、燃料噴射弁１０においてニードル１５のリフト量が最大になっている状態を示している。
【００２０】
コイル２７への通電が停止されると、電磁力が消失するため、閉弁スプリング２０の付勢力によって、固定コア２３及びニードル１５が弁座１３に接近する方向、すなわち閉弁方向に移動する。
【００２１】
そして、図４（ｂ）に示すように、ニードル１５が弁座１３に当接すると、噴射口１４がニードル１５によって閉塞され、噴射口１４からの燃料の噴射が停止する。すなわち燃料噴射弁１０は閉弁した状態になる。なお、前述のように可動コア２４はニードル１５に対して相対移動可能になっているため、ニードル１５が弁座１３に当接して停止した後も、可動コア２４は慣性によってスプリング２６の付勢力に抗ってシート部材１２側に移動する。
【００２２】
そして、図４（ａ）に示すように、可動コア２４は、弁座１３に当接して停止しているニードル１５のストッパ１８に当接すると、シート部材１２側への移動を停止する。その後、スプリング２６の復元力によって可動コア２４は固定コア２３側に押し戻され、図２（ａ）に示す状態になる。
【００２３】
燃料噴射弁１０は、内燃機関に複数取り付けられ、制御装置１００はこれら燃料噴射弁１０を制御して内燃機関における燃料噴射を制御する。
図１に示すように、燃料噴射弁１０を制御する制御装置１００には、コイル２７への通電を制御する駆動回路１０１が設けられている。駆動回路１０１は、コイル２７に通電する際に印加する電圧を高電圧と低電圧とで切り替える。
【００２４】
制御装置１００は、要求噴射量に基づいて算出される噴射時間からパルス信号を生成し、駆動回路１０１に出力する。駆動回路１０１は、パルス信号に基づきコイル２７への通電を制御して燃料噴射弁１０を開弁駆動して、要求噴射量分の燃料を噴射させる。なお、駆動回路１０１は、コイル２７における駆動電流、端子電圧を検出しながら通電を制御する。
【００２５】
例えば、図５に示すように、駆動回路１０１は、時刻ｔ１においてパルス信号が立ち上がり、ＯＮになると、コイル２７に高電圧を印加する。これにより、駆動電流が増大し始める。時刻ｔ２において、駆動電流がピーク電流値に到達すると、駆動回路１０１は、高電圧の印加を停止する。なお、駆動電流がピーク電流値に到達する過程でニードル１５が開弁方向に移動し始め、リフト量が増大するようになる。これにより、燃料の噴射が開始される。時刻ｔ２以降は、駆動回路１０１はコイル２７に印加する電圧を低電圧に切り替え、ニードル１５の開弁方向への移動を継続させる程度に駆動電流を維持するように電圧の印加と停止を繰り返す。
【００２６】
そして、時刻ｔ３においてパルス信号が立ち下がり、ＯＦＦになると、コイル２７への電圧の印加を停止し、通電を停止する。通電を停止するとフライバック電圧が発生し、端子電圧は大きな負の値を示す。通電の停止により電流が低下し、ニードル１５は閉弁方向に移動し始める。そして、ニードル１５がシート部材１２に当接すると、燃料噴射弁１０が閉弁し、燃料の噴射が停止される。
【００２７】
制御装置１００は、パルス信号の長さを変更することにより、要求噴射量を実現するように、燃料噴射弁１０の開弁期間、すなわち噴射時間を制御する。パルス信号の長さが長くなると、図３（ａ）に示すように可動コア２４が固定コア２３に当接し、コイル２７への通電が継続されている間、ニードル１５のリフト量が最大になっている状態が維持されるようになる。このように、リフト量が最大になる状態まで開弁させて燃料噴射量を制御する噴射態様をフルリフト噴射という。一方で、パルス信号の長さが短い場合には、可動コア２４が固定コア２３に当接する前に、ニードル１５及び可動コア２４の移動方向が反転し、可動コア２４が固定コア２３に当接することなく、燃料噴射が終了する。このように、リフト量が最大になる状態まで開弁させずに燃料噴射量を制御する噴射態様をパーシャルリフト噴射という。
【００２８】
制御装置１００は、要求噴射量に応じて、フルリフト噴射とパーシャルリフト噴射とを使い分けて燃料噴射を実行する。なお、図５は、パーシャルリフト噴射における燃料噴射弁１０の開閉に伴うパルス信号、駆動電流、リフト量、端子電圧の推移を示している。フルリフト噴射の場合には、パルス信号がより長くなり、リフト量が最大になっている状態が継続した後に、パルス信号がＯＦＦになってリフト量が減少し、閉弁に到る。フルリフト噴射の場合にも、パーシャルリフト噴射の場合と同様に、通電の停止に伴ってフライバック電圧が発生する。
【００２９】
図６は、図５における時刻ｔ３よりもあと、すなわち通電を停止したあとのリフト量、誘導起電力、端子電圧の推移を示している。上記のように通電を停止すると、端子電圧はフライバック電圧の発生によりまず大きな負の値を示す。なお、図６では、ニードル１５のリフト量を基準にして可動コア２４のリフト量を実線で示し、ニードル１５のリフト量を二点鎖線で示している。
【００３０】
図６に示すように、端子電圧は、大きな負の値を示した後は次第に「０」に向かう。このときには、可動コア２４及びニードル１５が閉弁スプリング２０の復元力により閉弁方向に移動し、閉弁動作が始まり、リフト量が減少する。電磁力によって固定コア２３に吸引されていた可動コア２４が、コイル２７への通電の停止に伴い閉弁方向に移動すると、可動コア２４の移動に伴ってコイル２７には誘導起電力が発生する。
【００３１】
図６に示すように、この誘導起電力は「０」に向かって増大する端子電圧の変化を妨げる。誘導起電力は可動コア２４の移動速度が高いほど大きくなる。時刻ｔ１０は閉弁動作に伴い、ニードル１５がシート部材１２に当接するタイミングを示している。前述のように、ニードル１５がシート部材１２に着座して停止した後も、可動コア２４はストッパ１８に当接するまでシート部材１２側に移動する。そのため、図６に実線で示すように可動コア２４のリフト量はマイナスの値を示す。
【００３２】
なお、ニードル１５がシート部材１２に着座し、可動コア２４が慣性によって閉弁方向に移動するようになると、鍔部１７が可動コア２４から離間して閉弁スプリング２０の付勢力が可動コア２４には作用しなくなる。そのため、可動コア２４の移動速度が変化し、誘導起電力が大きく変化する。その結果、図６に示すように端子電圧には変曲点が発生する。このように、閉弁動作中の可動コア２４の移動態様の変化は端子電圧に現れる。
【００３３】
図７（ｂ）に示すように、ニードル１５とシート部材１２との間に異物ＤＰが噛み込むと、噴射口１４が閉塞されなくなってしまう。閉弁動作の途中で異物ＤＰが噛み込んだ場合には、ニードル１５がシート部材１２に当接する前に停止するため、図７（ａ）に示すように、可動コア２４に閉弁スプリング２０の付勢力が作用しなくなるタイミングが早くなる。そのため、端子電圧に変曲点が生じるタイミングも早くなる。
【００３４】
また、ニードル１５とシート部材１２との間に異物ＤＰが噛み込んでいると、ニードル１５及び可動コア２４の位置が開弁方向側にずれた状態になる。そのため、パーシャルリフト噴射の場合には、同じパルス信号に基づいてコイル２７への通電を制御したとしても閉弁動作が開始されるときのニードル１５及び可動コア２４の位置が固定コア２３側にずれる。その結果、閉弁動作が開始されるときの閉弁スプリング２０の圧縮量にずれが生じるため、閉弁動作開始後の可動コア２４及びニードル１５の移動速度の変化に違いが生じる。閉弁動作中の可動コア２４の移動速度が高いほど誘導起電力が大きくなるため、異物が噛み込んでいると、この場合にも端子電圧の推移に違いが現れる。
【００３５】
制御装置１００では、こうした原理を利用して閉弁動作中の端子電圧に基づいて異物の噛み込みを診断する。
そのため、図１に示すように、制御装置１００には、駆動回路１０１に加えて、駆動回路１０１における端子電圧を取得する電圧取得部１０２が設けられている。また、制御装置１００には、電圧取得部１０２が取得する閉弁する過程での端子電圧の情報に基づいて可動コア２４が閉弁方向への移動する際に生じる誘導起電力に応じたパラメータである判定指標値を算出する算出部１０３が設けられている。
【００３６】
さらに、制御装置１００は、算出部１０３が算出した判定指標値と基準値とを比較して、異物の噛み込みが発生していることを診断する診断部１０４と、算出部１０３が算出した判定指標値を反映させて基準値を更新する学習部１０５とを備えている。
【００３７】
次に、図８〜図１０を参照して異物の噛み込みを診断するために制御装置１００が実行する制御について説明する。
制御装置１００は、パルス信号がＯＦＦになり、燃料噴射弁１０を閉弁させるためにコイル２７への通電を停止する閉弁処理を実行する度に、図８に示すルーチンを実行する。
【００３８】
このルーチンを開始すると、まず、ステップＳ１００の処理において、制御装置１００の算出部１０３が、判定指標値を算出する。算出部１０３はフルリフト噴射を実行しているか、パーシャルリフト噴射を実行しているかによって判定指標値として算出する対象を変更する。具体的には、算出部１０３は、フルリフト噴射を実行している場合には、判定指標値として、コイル２７への通電を停止してから端子電圧の変曲点が生じるまでの時間を算出する。そして、パーシャルリフト噴射を実行している場合には、算出部１０３は、判定指標値として、コイル２７への通電を停止してから端子電圧の微分値が規定値以下になるまでの時間を算出する。こうした判定指標値の算出は、端子電圧の推移を記憶し、記憶した端子電圧の推移に基づいて微分値の推移や変曲点が生じたタイミングを算出することによって実現することができる。
【００３９】
前述のように、閉弁動作の途中で異物が噛み込んだ場合には、ニードル１５がシート部材１２に当接する前に停止するため、可動コア２４に閉弁スプリング２０の付勢力が作用しなくなるタイミングが早くなる。そのため、端子電圧に変曲点が生じるタイミングも早くなる。
【００４０】
フルリフト噴射の場合には、閉弁を開始するときのニードル１５及び可動コア２４の位置は、ニードル１５のリフト量が最大になる位置になっており、通電停止後のニードル１５及び可動コア２４の移動量が、パーシャルリフト噴射の場合と比べて多い。また、異物を噛み込んでいなければ通電停止後のニードル１５及び可動コア２４の移動量は一定になる。そのため、異物を噛み込んだ場合には、通電を停止してから端子電圧の変曲点が生じるまでの時間の長さに、違いが現れやすい。すなわち、フルリフト噴射を実行している場合には、変曲点が生じるまでの時間の長さに基づいて異物の噛み込みを診断しやすい。そこで、制御装置１００では、フルリフト噴射を実行している場合には、判定指標値として、コイル２７への通電を停止してから端子電圧の変曲点が生じるまでの時間を算出するようにしている。
【００４１】
また、前述のように、パーシャルリフト噴射の場合には、異物が噛み込んでいると、開弁動作を始める際のニードル１５の位置が開弁側にずれているため、ニードル１５の最大リフト位置が開弁側にずれる。その結果、閉弁スプリング２０の圧縮状態の違いから閉弁時に閉弁方向に作用する力の大きさが変化し、閉弁動作時のニードル１５及び可動コア２４の加速度に違いが生じる。具体的には、異物を噛み込んでいる場合には、閉弁スプリング２０がより圧縮された状態から閉弁が開始されることになり、通電を停止したあとのニードル１５及び可動コア２４の加速度が大きくなる。そのため、異物が噛み込んだ場合には、閉弁動作時のニードル１５及び可動コア２４の加速度に違いが生じやすい。したがって、パーシャルリフト噴射の場合には、通電を停止してから端子電圧の微分値が規定値以下になるまでの時間に基づいて異物の噛み込みを診断しやすい。そこで、制御装置１００では、パーシャルリフト噴射を実行している場合には、判定指標値として、コイル２７への通電を停止してから端子電圧の微分値が規定値以下になるまでの時間を算出するようにしている。なお、パーシャルリフト噴射の場合には、ニードル１５の最大リフト位置によって閉弁動作時のニードル１５及び可動コア２４の加速度に違いが生じる。そのため、パーシャルリフト噴射については、判定指標値や後述する比較対象の基準値をパルス信号の長さ、すなわち噴射時間毎に別々に管理し、噴射時間に対応した値同士での比較により診断を行う。
【００４２】
ステップＳ１００の処理において判定指標値を算出すると、制御装置１００は処理をステップＳ１１０へと進める。ステップＳ１１０の処理では、制御装置１００の診断部１０４が、ステップＳ１００において算出部１０３が算出した判定指標値から基準値を引いた差の絶対値が閾値以上であるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ１１０の処理では、診断部１０４が判定指標値と基準値との乖離が閾値以上であるか否かを判定する。
【００４３】
なお、基準値は、算出部１０３が判定指標値を算出する度に学習部１０５によって更新される値である。ここでは、過去に算出した判定指標値のうち、直近の複数個の荷重移動平均値を基準値にしている。荷重移動平均における重み付けは最近の判定指標値ほど大きくなっている。このように閉弁動作が行われる度に算出する判定指標値に基づいて算出した基準値と最新の判定指標値との乖離の大きさを比較することにより、判定指標値の急変、すなわち端子電圧の変化態様の急変の有無を判定することができる。
【００４４】
また、閾値の大きさは、あらかじめ行う実験などの結果に基づき、乖離の大きさが閾値以上になっていることに基づいて端子電圧の変化態様に急変が生じており、異物の噛み込みが発生している可能性が高いと判定することのできる大きさに設定されている。なお、パーシャルリフト噴射の場合と、フルリフト噴射の場合とでは、判定指標値の内容が異なるため、閾値はパーシャルリフト噴射の場合と、フルリフト噴射の場合とについて、それぞれ別の値が用意されている。
【００４５】
ステップＳ１１０の処理において、判定指標値から基準値を引いた差の絶対値が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）には、制御装置１００は、処理をステップＳ１２０へと進める。ステップＳ１２０の処理では、診断部１０４が診断フラグをＯＮに設定する。なお、診断フラグは、後述する診断処理の実行可否を決定するフラグであり、初期状態ではＯＦＦになっている。診断処理は診断フラグがＯＮになっているときに実行される。
【００４６】
ステップＳ１２０の処理を通じて診断フラグをＯＮに設定すると、続いてステップＳ１３０の処理において診断部１０４が、基準値を診断用基準値として記憶する。すなわち、診断部１０４は、判定指標値と基準値との乖離が閾値以上であると判定したときの基準値を、診断用基準値として取得する。なお、診断用基準値は、後述する診断処理において使用する基準値である。
【００４７】
次に制御装置１００は処理をステップＳ１４０へと進める。ステップＳ１４０の処理では、制御装置１００の学習部１０５が、基準値を更新する。ここでは前述のように、ステップＳ１００において算出した最新の判定指標値を反映させて判定指標値の荷重移動平均値を算出することにより、学習部１０５が基準値を更新する。
【００４８】
ステップＳ１１０の処理において、判定指標値から基準値を引いた差の絶対値が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）には、制御装置１００は、ステップＳ１２０及びステップＳ１３０の処理を実行せずに、処理をステップＳ１４０へと進める。そして、ステップＳ１４０の処理において学習部１０５が基準値を更新する。
【００４９】
こうしてステップＳ１４０の処理を通じて基準値を更新すると、制御装置１００はこの一連の処理を一旦終了する。
次に、制御装置１００の診断部１０４が実行する診断処理について図９を参照して説明する。図９に示すルーチンは、診断フラグがＯＮになっているときに、図８を参照して説明した一連の処理が終了したときに制御装置１００の診断部１０４によって実行される。
【００５０】
図９に示すように、この一連の処理を開始すると診断部１０４は、まずステップＳ２００の処理において診断用基準値を読み込む。そして、処理をステップＳ２１０へと進め、ステップＳ２１０の処理において、比較回数カウンタを１つインクリメントする。比較回数カウンタは、診断処理を繰り返した回数をカウントするためのカウンタであり、初期値は「０」になっている。
【００５１】
診断部１０４は、診断回数カウンタをインクリメントすると、処理をステップＳ２２０へと進める。そして、診断部１０４は、ステップＳ２２０の処理において、診断用判定として、判定指標値から診断用基準値を引いた差の絶対値が閾値以上であるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２１０の処理では、診断部１０４が判定指標値と診断用基準値との乖離が閾値以上であるか否かを判定する。なお、ここでの閾値はステップＳ１１０の処理における閾値と同じである。
【００５２】
ステップＳ２２０の処理において、判定指標値から診断用基準値を引いた差の絶対値が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）には、診断部１０４は、処理をステップＳ２３０へと進める。そして、ステップＳ２３０の処理において、診断部１０４は、肯定回数カウンタを１つインクリメントする。肯定回数カウンタは、診断処理を繰り返す間に、ステップＳ２２０の処理において肯定判定がなされた回数をカウントするためのカウンタであり、初期値は「０」になっている。こうしてステップＳ２３０の処理を実行すると、診断部１０４はこの一連の処理を終了する。
【００５３】
一方で、ステップＳ２２０の処理において、判定指標値から診断用基準値を引いた差の絶対値が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２２０：ＮＯ）には、診断部１０４は、ステップＳ２３０の処理を実行せずに、そのままこの一連の処理を終了する。
【００５４】
こうして図９に示す診断処理を終了すると、制御装置１００は続けて図１０に示すルーチンを開始する。このルーチンは、制御装置１００の診断部１０４によって実行される。診断部１０４はこのルーチンを通じて、図９に示す診断処理を繰り返すことによって得られた情報に基づいて異物の噛み込みの有無についての診断結果を確定する。
【００５５】
図１０に示すように、このルーチンを開始すると、診断部１０４は、まずステップＳ３００の処理において、比較回数カウンタが規定カウント数以上であるか否かを判定する。すなわち、ここでは図９を参照して説明した診断処理が規定回数実行されたか否かを判定する。なお、規定カウント数は、あらかじめ行う実験などの結果に基づき、診断結果を確定するのに充分な回数に設定されている。
【００５６】
ステップＳ３００の処理において比較回数カウンタが規定カウント数以上であると判定した場合（ステップＳ３００：ＹＥＳ）には、診断部１０４は処理をステップＳ３１０へと進める。ステップＳ３１０の処理において診断部１０４は比較回数カウンタを「０」にリセットする。次に診断部１０４はステップＳ３２０の処理において診断フラグをＯＦＦに設定する。そして、診断部１０４は、ステップＳ３３０の処理において肯定回数カウンタが診断カウント数以上であるか否かを判定する。
【００５７】
診断カウント数は、規定カウント数よりも小さい値であり、肯定回数カウンタが診断カウント数以上であることに基づいて異物の噛み込みが発生していることを診断するのに充分な割合でステップＳ２２０において肯定判定がなされていると判定することができる回数に設定されている。
【００５８】
このように診断部１０４は、診断処理を所定回数繰り返して取得した情報に基づき、異物の噛み込みの有無を診断する。
一方で、ステップＳ３００の処理において比較回数カウンタが規定カウント数未満であると判定した場合（ステップＳ３００：ＮＯ）には、診断処理が診断結果を確定するのに充分な回数繰り返されていないため、ステップＳ３１０の処理を実行せずに、診断部１０４はこの一連の処理をそのまま終了する。
【００５９】
ステップＳ３３０の処理において、肯定回数カウンタが診断カウント数以上であると判定した場合（ステップＳ３３０：ＹＥＳ）には、診断部１０４は処理をステップＳ３４０へと進める。そして、ステップＳ３４０の処理において、診断部１０４は、異物の噛み込みが発生しているとの診断結果を確定する。ステップＳ３４０の処理では診断部１０４は、異物の噛み込みが発生していることを示す情報を記憶する。また、燃料噴射弁１０を備える内燃機関を搭載している車両などに警告灯が設けられている場合には、警告灯を点灯させる信号を出力する。こうしてステップＳ３４０の処理を実行すると、診断部１０４はこの一連の処理を終了する。
【００６０】
一方で、ステップＳ３３０の処理において肯定回数カウンタが診断カウント数未満であると判定した場合（ステップＳ３３０：ＮＯ）には、診断部１０４はステップＳ３４０の処理を実行せずに、この一連の処理を終了する。この場合には、異物の噛み込みが発生していないという診断結果を確定したことになる。
【００６１】
このように、制御装置１００は、端子電圧の情報に基づいて算出した判定指標値と基準値とを比較することにより、閉弁動作中の可動コア２４の移動態様に変化が生じたことを検知し、異物の噛み込みが発生していることを診断する。
【００６２】
なお、制御装置１００は、図８〜図１０を参照して説明したルーチンを、制御対象の燃料噴射弁１０毎に実行する。そして、燃料噴射弁１０毎に異物の噛み込みを診断する。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００６３】
（１）端子電圧の情報に基づいて算出した判定指標値と基準値とを比較することにより、閉弁動作中の可動コア２４の移動態様に変化が生じたことを検知し、異物の噛み込みが発生していることを診断することができる。なお、異物が小さいときには、ニードル１５や可動コア２４の移動態様に生じる変化が小さい。診断に用いる閾値を小さな値にすれば、小さな異物の噛み込みを診断できる。しかし、燃料噴射弁１０には公差によるばらつきが存在する。閾値が小さいと公差の影響によって誤った診断を行ってしまうおそれがある。この点、制御装置１００では、算出した判定指標値を反映させて基準値を更新する。そのため、個別の燃料噴射弁にあわせて更新された基準値を用いて診断が行われるため、公差による影響を抑制できる。また、開閉を繰り返すことによる変形や摩耗などによる経時的な変化にあわせて基準値が更新されるため、こうした経時的な変化によって診断に影響が及ぶことも抑制できる。したがって、公差の影響や経時変化による影響を抑制して異物の噛み込みを診断することができる。
【００６４】
（２）複数回繰り返す診断用判定の結果を参照して診断が下されるため、ノイズなどによる端子電圧の瞬間的な変動などが診断に影響を及ぼすことを抑制し、より正確な診断を行うことができる。
【００６５】
（３）通電を停止すると、端子電圧は次第に「０」に向かって増大するため、通電を停止してからの端子電圧の微分値は正の値である。誘導起電力の大きさは可動コア２４の移動速度が高いほど大きくなるため、通電を停止してからの可動コア２４の加速度が大きいほど、誘導起電力は速やかに大きくなる。すなわち、端子電圧の増大を妨げる誘導起電力が速やかに大きくなるため、端子電圧の微分値が速やかに小さくなる。そのため、通電を停止してからの可動コアの加速度が大きいほど、端子電圧の微分値が規定値以下になるまでの時間は短くなる。
【００６６】
制御装置１００では、パーシャルリフト噴射を実行しているときには、判定指標値として、通電を停止してから端子電圧の微分値が規定値以下になるまでの時間を算出している。これにより、閉弁動作時の可動コア２４の加速度に違いが生じていることを検知することができる。すなわち、閉弁動作時の可動コア２４の加速度に違いが生じていることを検知し、異物の噛み込みを診断することができる。
【００６７】
（４）閉弁方向への移動に伴い、ニードル１５の先端が弁座や異物に突き当るとニードル１５及び可動コア２４の移動速度が急変する。こうした移動速度の急変が生じると誘導起電力も急変し、端子電圧の推移に変曲点が生じる。異物が噛み込んでいる場合には、閉弁方向への移動の途中でニードル１５が異物に突き当たるため、通電を停止してから端子電圧の変曲点が生じるまでの時間の長さが、異物を噛み込んでいない正常な場合の値から乖離する。制御装置１００では、フルリフト噴射を実行しているときには、判定指標値として、通電を停止してから端子電圧の変曲点が生じるまでの時間を算出している。これにより、端子電圧の変化態様に急変が生じるタイミングを検知することによって閉弁の途中でニードル１５が異物に突き当たっていることを推定し、異物の噛み込みを診断することができる。
【００６８】
（５）ニードル１５のリフト量が最大になる位置まで可動コア２４を吸引して燃料噴射を行うフルリフト噴射の場合には、閉弁を開始するときのニードル１５及び可動コア２４の位置は、ニードル１５のリフト量が最大になる位置になっており、通電停止後のニードル１５及び可動コア２４の移動量が多い。また、異物を噛み込んでいなければ通電停止後のニードル１５及び可動コア２４の移動量は一定になる。そのため、異物を噛み込んだ場合には、通電を停止してから端子電圧の変曲点が生じるまでの時間の長さに、違いが現れやすい。すなわち、フルリフト噴射を実行している場合には、変曲点が生じるまでの時間の長さに基づいて異物の噛み込みを診断しやすい。一方で、パーシャルリフト噴射の場合には、通電停止後のニードル１５及び可動コア２４の移動量がフルリフト噴射の場合と比較して少ない。また、閉弁動作を開始する位置が一定ではないため、通電停止後のニードル１５及び可動コア２４の移動量が一定ではない。そのため、異物が噛み込んだとしても、通電を停止してから端子電圧の変曲点が生じるまでの時間の長さに生じる変化が小さかったり、基準値との比較が難しかったりして異物の噛み込みを診断しにくい。
【００６９】
これに対して、パーシャルリフト噴射の場合には、異物が噛み込んでいると、開弁動作を始める際のニードル１５の位置が開弁側にずれているため、ニードル１５の最大リフト位置が開弁側にずれる。その結果、閉弁スプリング２０の圧縮状態の違いから閉弁時に閉弁方向に作用する力の大きさが変化し、閉弁時動作のニードル１５及び可動コア２４の加速度に違いが生じる。異物を噛み込んでいる場合には、閉弁スプリング２０がより圧縮された状態から閉弁が開始されることになり、通電を停止したあとのニードル１５及び可動コア２４の加速度が大きくなる。そのため、異物が噛み込んだ場合には、閉弁動作時のニードル１５及び可動コア２４の加速度に違いが生じやすい。したがって、パーシャルリフト噴射の場合には、通電を停止してから端子電圧の微分値が規定値以下になるまでの時間に基づいて異物の噛み込みを診断しやすい。一方で、フルリフト噴射の場合には、開弁動作を始める際のニードル１５及び可動コア２４の位置は、異物が噛み込んでいても噛み込んでいなくてもニードル１５のリフト量が最大になる位置になっているため、閉弁スプリング２０の圧縮状態に違いは生じない。したがって、フルリフト噴射を実行している場合には、通電を停止してから端子電圧の微分値が規定値以下になるまでの時間に基づいて異物の噛み込みを診断しにくい。
【００７０】
これに対して制御装置１００では、フルリフト噴射を実行している場合には、算出部１０３が、判定指標値として、通電を停止してから端子電圧の変曲点が生じるまでの時間を算出する。そして、その一方でパーシャルリフト噴射を実行している場合には、算出部１０３が、判定指標値として、通電を停止してから前記端子電圧の微分値が規定値以下になるまでの時間を算出する。すなわち、フルリフト噴射であるかパーシャルリフト噴射であるかに応じて、それぞれの噴射態様において異物の噛み込みを診断しやすい方法を選択して診断を行うことができる。
【００７１】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・燃料噴射弁１０において可動コア２４とニードル１５とが別体でなく一体に構成されている場合にも、ニードル１５がシート部材１２に着座する前後で誘導起電力の変化に影響が及ぶことになる。そのため、端子電圧に基づいて異物の噛み込みを診断することができる。
【００７２】
・判定指標値と基準値との乖離の大きさを判定指標値から基準値を引いた差の絶対値として算出する例を示したが、乖離の大きさは、他の方法で算出してもよい。例えば、判定指標値と基準値の比として、乖離の大きさを算出してもよい。
【００７３】
・フルリフト噴射の場合に通電を停止してから端子電圧の変曲点が発生するまでの時間を判定指標値として算出し、パーシャルリフト噴射の場合には通電を停止してから端子電圧の微分値が既定値以上になるまでの時間を判定指標値として算出する例を示したが、判定指標値の算出方法はどちらの方法を使ってもよい。例えば、パーシャルリフト噴射の場合にも通電を停止してから端子電圧の変曲点が発生するまでの時間を判定指標値として算出するようにしてもよいし、フルリフト噴射の場合にも通電を停止してから端子電圧の微分値が既定値以上になるまでの時間を判定指標値として算出するようにしてもよい。なお、フルリフト噴射の場合には、異物が噛み込んでいても異物が噛み込んでいなくても閉弁動作開始時のリフト量が一定であるため、閉弁スプリング２０の圧縮態様には違いが生じない。しかし、異物が噛み込んでいる場合には、開弁動作開始時のニードル１５及び可動コア２４の位置が固定コア２３側にずれている。そのため、同じパルス信号に応じて通電を行った場合でも、異物が噛み込んでいる場合には、残留磁化の影響が大きくなり、通電を停止してからの可動コア２４及びニードル１５の閉弁方向への移動が遅れる傾向がある。そのため、異物が噛み込んでいる場合には、端子電圧の微分値が規定値以上になるまでの時間が長くなる。そのため、通電を停止してから端子電圧の変曲点が発生するまでの時間を判定指標値として算出する場合と比較して診断を行いにくいかも知れないが、フルリフト噴射の場合であっても、通電を停止してから端子電圧の変曲点が発生するまでの時間に基づいて診断を行う方法によって異物の噛み込みを診断することはできる。
【００７４】
・学習部１０５が、判定指標値の荷重移動平均値を算出し、基準値を更新する例を示したが、基準値の更新の態様はこうした態様に限らない。例えば、単純移動平均値を算出し、基準値として更新するようにしてもよい。
【００７５】
・ステップＳ１１０における閾値とステップＳ２１０における閾値は同じ値でなくてもよい。例えば、ステップＳ２１０における閾値をステップＳ１１０における閾値よりも小さな値にしてもよい。診断処理において閾値を小さな値にして、繰り返し判定を行うことにより、より精密な診断を行うことができる。
【００７６】
・診断の確定は、複数回の診断処理の結果に基づいて判定するものに限らない。例えば、判定指標値を算出したときに、判定指標値と基準値との乖離の大きさが閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上である場合に、そのことに基づいて異物の噛み込みが発生しているとの診断結果を確定するようにしてもよい。
【００７７】
・また、機関運転が開始されたときに、異物の噛み込みが発生しているか否かの診断を行うようにしてもよい。
・また判定指標値と基準値との乖離の大きさが閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上であるとの判定が複数回連続したときに、異物が噛み込んでいると診断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０…燃料噴射弁、１１…ボディ、１２…シート部材、１３…弁座、１４…噴射口、１５…ニードル、１６…拡径部、１７…鍔部、１８…ストッパ、１９…内部燃料通路、２０…閉弁スプリング、２３…固定コア、２４…可動コア、２５…挿通孔、２６…スプリング、２７…コイル、１００…制御装置、１０１…駆動回路、１０２…電圧取得部、１０３…算出部、１０４…診断部、１０５…学習部。
【図１】
2020186666.tif 000003
【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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【図７】
2020186666.tif 000009
【図８】
2020186666.tif 000010
【図９】
2020186666.tif 000011
【図１０】
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