(57)【要約】【課題】噴射状態を制御するにあたり、コイル温度変化に対する制御のロバスト性向上を図る。【解決手段】燃料噴射制御装置は、コイル電流が第１目標値Ｉ１以上にまで上昇するよう、ブースト電圧をコイルへ印加する上昇制御手段と、上昇されたコイル電流が低下して第２目標値Ｉ２に保持されるよう、コイルへ電圧印加する定電流制御手段と、を備える。そして、Ｔｉ−ｑ特性線のシート絞り領域Ｂ１と噴孔絞り領域Ｂ２との境界に達するのに要する通電時間を閾値Ｔｔｈとして設定し、ブースト電圧の印加開始時点ｔ１０から、第２目標値に達するまでの時間を初期電流投入時間Ｔａと定義した場合において、初期電流投入時間Ｔａが前記閾値Ｔｔｈ未満となるように、上昇制御手段はコイル電流を制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル（１３）へ通電して生じた電磁吸引力により弁体（１２）を開弁作動させて、内燃機関の燃焼に用いる燃料を噴射する燃料噴射弁（１０）に適用され、
前記コイルに流れるコイル電流を制御することにより、前記燃料噴射弁からの燃料噴射状態を制御する燃料噴射制御装置（２０）であって、
バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路（２３）と、
前記コイル電流が第１目標値（Ｉ１）以上にまで上昇するよう、前記昇圧回路により昇圧されたブースト電圧を前記コイルへ印加する上昇制御手段（２１ａ）と、
前記上昇制御手段により上昇された前記コイル電流が低下して第２目標値（Ｉ２）に保持されるよう、前記コイルへ電圧印加する定電流制御手段（２１ｂ）と、
を備え、
前記コイルへの通電時間と噴射量との関係を表す特性線には、前記弁体のシート面（１２ａ）での流量絞り度合いが前記燃料噴射弁の噴孔（１７ａ）での流量絞り度合いよりも大きくなっているシート絞り領域（Ｂ１）と、前記噴孔での流量絞り度合いが前記シート面での流量絞り度合いよりも大きくなっている噴孔絞り領域（Ｂ２）とが存在しており、  前記シート絞り領域と前記噴孔絞り領域との境界に達するのに要する前記通電時間を閾値（Ｔｔｈ）として設定し、
前記ブースト電圧の前記コイルへの印加を開始するブースト通電開始時点（ｔ１０）から、前記コイル電流が低下して前記第２目標値に達するまでの時間を初期電流投入時間（Ｔａ）と定義した場合において、
前記上昇制御手段は、前記初期電流投入時間が前記閾値未満となるように、前記コイル電流を制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
コイル（１３）へ通電して生じた電磁吸引力により弁体（１２）を開弁作動させて、内燃機関の燃焼に用いる燃料を噴射する燃料噴射弁（１０）に適用され、
前記コイルに流れるコイル電流を制御することにより、前記燃料噴射弁からの燃料噴射状態を制御する燃料噴射制御装置（２０）であって、
バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路（２３）と、
前記コイル電流が第１目標値（Ｉ１）以上にまで上昇するよう、前記昇圧回路により昇圧されたブースト電圧を前記コイルへ印加する上昇制御手段（２１ａ）と、
を備え、
前記コイルへの通電時間と噴射量との関係を表す特性線には、前記燃料噴射弁の噴孔での流量絞りに起因して噴射量が決定される噴孔絞り領域（Ｂ２）と、前記弁体のシート面での流量絞りに起因して噴射量が決定されるシート絞り領域（Ｂ１）とが存在し、かつ、前記特性線の２階微分値が最大になる変化点（Ｐ１）が前記噴孔絞り領域に存在しており、
前記上昇制御手段は、前記ブースト電圧の前記コイルへの印加を終了するブースト通電終了時点（ｔ２０）が前記変化点の出現時点（ｔｄ）よりも先になるように、前記コイル電流を制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項３】
コイル（１３）へ通電して生じた電磁吸引力により弁体（１２）を開弁作動させて、内燃機関の燃焼に用いる燃料を噴射する燃料噴射弁（１０）に適用され、
前記コイルに流れるコイル電流を制御することにより、前記燃料噴射弁からの燃料噴射状態を制御する燃料噴射制御装置（２０）であって、
バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路（２３）と、
前記コイル電流が第１目標値（Ｉ１）以上にまで上昇するよう、前記昇圧回路により昇圧されたブースト電圧を前記コイルへ印加する上昇制御手段（２１ａ）と、
前記上昇制御手段により上昇された前記コイル電流が低下して第２目標値（Ｉ２）に保持されるよう、前記コイルへ電圧印加する定電流制御手段（２１ｂ）と、
を備え、
前記弁体が最大開弁位置の５０％の開弁位置に達するのに要する前記通電時間を閾値（Ｔｔｈａ）として設定し、
前記ブースト電圧の前記コイルへの印加を開始するブースト通電開始時点（ｔ１０）から、前記コイル電流が低下して前記第２目標値に達するまでの時間を初期電流投入時間（Ｔａ）と定義した場合において、
前記上昇制御手段は、前記初期電流投入時間が前記閾値未満となるように、前記コイル電流を制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記上昇制御手段によるブースト電圧の印加に先立ち、バッテリ電圧を前記コイルへ印加するプレチャージ制御手段（２１）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力が所定値以上となっていることを条件として、前記プレチャージ制御手段による制御を許可することを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力が低いほど、前記第１目標値を低く設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記上昇制御手段により上昇された前記コイル電流が低下して第２目標値（Ｉ２）に保持されるよう、前記コイルへ電圧印加する定電流制御手段（２１ｂ）を備え、
前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力が低いほど、前記第２目標値を低く設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記上昇制御手段により上昇された前記コイル電流が低下して第２目標値（Ｉ２）に保持されるよう、前記コイルへ電圧印加する定電流制御手段（２１ｂ）を備え、
前記上昇制御手段により上昇させたコイル電流が前記第２目標値まで降下する降下期間（ｔ２０〜ｔ３０）において、上昇時のコイル電流とは逆向きにコイル電流を流すことを禁止することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記コイルへの通電により生じた磁束の通路を構成する磁気回路のうち、前記コイルに隣接配置された部分の部材を隣接部材、隣接しない部分の部材を非隣接部材と呼ぶ場合において、
前記隣接部材の電気抵抗率が前記非隣接部材の電気抵抗率よりも高いことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記コイルへの通電により生じた磁束の通路を構成する磁気回路は、金属の焼結材が含まれた部材を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】
前記燃料噴射弁は、
前記コイルへの通電により生じた磁束の通路となる磁気回路の一部を形成して電磁力を生じさせる固定コア（１４）と、
前記弁体に相対移動可能な状態で組付けられ、前記電磁力により吸引されて前記弁体とともに移動する可動コア（１５）と、
前記弁体へ弾性力を閉弁方向に付与するメインスプリング（ＳＰ１）と、
前記可動コアを介して前記弁体へ弾性力を開弁方向に付与するサブスプリング（ＳＰ２）と、
を備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１２】
前記可動コアが前記固定コア上で弾んだバウンス量と、前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力との関係を表した特性曲線を燃圧バウンス特性曲線と呼ぶ場合において、
前記上昇制御手段による制御は、前記燃圧バウンス特性曲線の２階微分値が最大となる点の燃料圧力よりも高い燃料圧力で実施することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１３】
前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力であって、前記弁体が開弁可能となる限界の圧力を噴射限界燃圧と呼ぶ場合において、
前記上昇制御手段による制御は、前記噴射限界燃圧の５０％以上の燃料圧力で実施することを特徴とする請求項１１または１２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１４】
前記燃料噴射弁は、内燃機関の所定箇所（３ａ）に形成された取付穴（４）に挿入して取り付けられており、かつ、前記コイルを内部に収容するハウジング（１６）を有し、
前記ハウジングは、前記コイルへの通電により生じた磁束の通路を構成する磁気回路の一部を形成する円筒形状であり、
前記ハウジングのうち前記コイルを収容する領域の部分をコイル領域部（１６ａ）と呼ぶ場合において、該コイル領域部の少なくとも一部の外周面が、全周に亘って、前記取付穴の内周面（４ａ）により囲まれていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１５】
前記前記内燃機関により駆動して前記燃料圧力を生じさせる燃料ポンプを備える燃焼システムに適用され、
前記内燃機関のアイドル運転時に、前記上昇制御手段による制御を実施することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１６】
１燃焼サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射する分割噴射を実施する時に、前記上昇制御手段による制御を実施することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１７】
前記上昇制御手段により上昇された前記コイル電流が低下して第２目標値（Ｉ２）に保持されるよう、前記コイルへ電圧印加する定電流制御手段（２１ｂ）を備え、
前記定電流制御手段は、前記コイル電流が前記第２目標値に保持されるよう、バッテリ電圧を前記コイルへ印加することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１８】
前記上昇制御手段により流れたコイル電流の積算値を、初期エネルギ投入量と呼ぶ場合において、
前記コイルの温度変化に起因して生じる前記初期エネルギ投入量のずれ量が所定値未満となるように、前記上昇制御手段は前記コイル電流を制御することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１９】
前記コイルの温度が高いほど、前記上昇制御手段により流れるコイル電流のピーク値を低くするよう、前記上昇制御手段は前記コイル電流を制御することを特徴とする請求項１８に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項２０】
前記昇圧回路は、コンデンサ（２３ｂ）への充電と放電をスイッチング素子（ＳＷ１）により繰り返し切り替えることで昇圧する構成であり、
前記スイッチング素子は、放電容量が所定値以上であることを特徴とする請求項１８または１９に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置と、
前記燃料噴射弁と、
を備えることを特徴とする燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁のコイルへの通電を制御することで、燃料の噴射開始時期や噴射量等の噴射状態を制御する、燃料噴射制御装置および燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルへ通電して生じた電磁吸引力により弁体をリフトアップ（開弁作動）させて燃料を噴射させる構造の燃料噴射弁に関し、特許文献１に記載の制御装置は、コイルへの通電開始時期やその通電時間を制御することにより、弁体の開弁時期および開弁期間を制御して、燃料の噴射開始時期や噴射量を制御する。
【０００３】
この制御装置では、図１６に示すように、先ず、バッテリ電圧を昇圧したブースト電圧をコイルへ印加して（符号ｔ１０〜ｔ２０参照）、コイル電流を第１目標値Ｉ１にまで上昇させる上昇制御を実施する。これにより、電磁吸引力が上昇して必要開弁力Ｆａに達したｔ１時点で、弁体が開弁作動を開始する。
【０００４】
ここで、最大リフト位置に達した弁体をその位置に保持させるのに要する電流は、前記第１目標値よりも少なくて済む。その理由の一つとして、吸引力を上昇させる時には、磁界変化が大きいためインダクタンスの影響を大きく受けるが、吸引力を一定の値に保持させる時にはインダクタンスの影響が殆ど無いことが挙げられる。
【０００５】
そこで、上記制御装置では、コイル電流が上昇して第１目標値Ｉ１に達したｔ２０時点で、コイル電流を降下させ、第１目標値Ｉ１よりも低い値に設定された第２目標値Ｉ２となるよう、コイルへの電圧印加をデューティ制御（定電流制御）している。
【０００６】
なお、図１６（ｄ）は、弁体を１回開弁させる際のコイルへの通電時間Ｔｉと噴射量ｑとの関係を表す特性線（Ｔｉ−ｑ特性線）を示す。特性線のうち所定量以上の噴射領域（噴孔絞り領域Ｂ２）では、噴孔での流量絞り度合いが弁体のシート面での流量絞り度合いよりも大きくなっている。したがって、噴孔での流量絞りが支配的となって噴射量が決定される。一方、所定量未満の微小噴射領域（シート絞り領域Ｂ１）では、シート面での流量絞り度合いが噴孔での流量絞り度合いよりも大きくなっている。したがって、シート面での流量絞りが支配的となって噴射量が決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１７７３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、コイルが高温になるとコイルの電気抵抗が大きくなる。すると、図１６（ａ）（ｂ）中の点線に示すように、電圧印加開始からコイル電流が第１目標値Ｉ１に達するまでに要する時間ｔ１０〜ｔ２０が長くなる。その結果、吸引力の上昇傾きが緩やかになるので（図１６（ｃ）中の点線参照）、開弁開始時期ｔ１が遅くなるとともに開弁期間ｔ１〜ｔ５が短くなる。
【０００９】
要するに、コイル温度が変化すると、電流上昇傾きが変化するため、吸引力上昇傾きが変化し、その結果、Ｔｉ−ｑ特性線が変化する（図１６（ｄ）中の点線参照）。そのため、所望の噴射開始時期および噴射量となるように噴射状態を制御するにあたり、コイル温度変化に対する制御のロバスト性が悪くなる。
【００１０】
特に、１燃焼サイクル中に燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実施する場合には、微小量の燃料を高精度で噴射することが要求され、このような微小噴射時には、噴射開始時期ｔａのずれが噴射量のずれに与える影響が大きくなるので、コイル温度変化に起因した噴射量精度悪化が顕著となる。
【００１１】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、噴射状態を制御するにあたり、コイル温度変化に対する制御のロバスト性向上を図った、燃料噴射制御装置および燃料噴射システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
開示されたひとつの発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１３】
開示された発明のひとつは、コイル（１３）へ通電して生じた電磁吸引力により弁体を開弁作動させて、内燃機関の燃焼に用いる燃料を噴射する燃料噴射弁（１０）に適用され、前記コイルに流れるコイル電流を制御することにより、前記燃料噴射弁からの燃料噴射状態を制御する燃料噴射制御装置（２０）であることを前提とする。
【００１４】
該発明は、バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路（２３）と、前記コイル電流が第１目標値（Ｉ１）以上にまで上昇するよう、前記昇圧回路により昇圧されたブースト電圧を前記コイルへ印加する上昇制御手段（２１ａ）と、前記上昇制御手段により上昇された前記コイル電流が低下して第２目標値（Ｉ２）に保持されるよう、前記コイルへ電圧印加する定電流制御手段（２１ｂ）と、を備える。
【００１５】
さらに該発明は、前記コイルへの通電時間と噴射量との関係を表す特性線には、前記弁体のシート面（１２ａ）での流量絞り度合いが前記燃料噴射弁の噴孔（１７ａ）での流量絞り度合いよりも大きくなっているシート絞り領域（Ｂ１）と、前記噴孔での流量絞り度合いが前記シート面での流量絞り度合いよりも大きくなっている噴孔絞り領域（Ｂ２）とが存在しており、前記シート絞り領域と前記噴孔絞り領域との境界に達するのに要する前記通電時間を閾値（Ｔｔｈ）として設定する。
【００１６】
そして、前記ブースト電圧の前記コイルへの印加を開始するブースト通電開始時点（ｔ１０）から、前記コイル電流が低下して前記第２目標値に達するまでの時間を初期電流投入時間（Ｔａ）と定義した場合において、前記上昇制御手段は、前記初期電流投入時間が前記閾値未満となるように、前記コイル電流を制御することを特徴とする。
【００１７】
ここで、「初期電流投入時間Ｔａを短くすれば、コイル温度変化に対するＴｉ−ｑ特性線の変化（温特ズレ）を抑制できる」との知見を、本発明者は各種試験を実施して見出した。すなわち、図６および図７は、コイルへ投入した電流の時間変化を示す波形と、その時のＴｉ−ｑ特性線を示す試験結果であり、図中の符号Ｌ１はコイル温度が常温時、符号Ｌ２は高温時の試験結果である。そして、図６の如く初期電流投入時間Ｔａが長いと、コイル温度の変化に伴いＴｉ−ｑ特性線が変化するといった温特ズレが生じる。これに対し、図７の如く初期電流投入時間Ｔａが短いと、コイル温度が変化しても温特ズレは殆ど生じない。
【００１８】
次に本発明者は、初期電流投入時間Ｔａをどの程度短くすれば温特ズレ抑制の効果が十分に発揮されるかについて試験したところ、図５の結果を得た。図中の縦軸はＴｉ−ｑ特性線のズレ量を示し、横軸は初期電流投入時間Ｔａの終了時（初期電流オフ時）におけるシート絞り割合を示す。ここで、「シート絞り割合」について以下に説明する。
【００１９】
弁体が開弁して十分にリフトアップした状態では、噴孔での流量絞り度合い（つまり噴孔で生じる燃料の圧力損失）がシート面での流量絞り度合い（つまりシート面で生じる燃料の圧力損失）よりも大きい。したがって、噴孔での圧損が支配的となって噴射量が決まる。なお、Ｔｉ−ｑ特性線のうちこの状態の領域を噴孔絞り領域と呼び、この領域では、例えば噴孔径を小さく設計すると、噴射量が少なくなる。これに対し、開弁直後のリフトアップ量が小さい状態では、弁体のシート面での流量絞り度合いが噴孔での流量絞り度合いよりも大きい。したがって、シート面での圧損が支配的となって噴射量が決まる。そして、シート面および噴孔での全体圧損に対するシート面での圧損が占める割合が「シート絞り割合」である。つまり、シート絞り領域と噴孔絞り領域との境界では、シート絞り割合が５０％である。
【００２０】
そして、図５に示す試験結果は、初期電流投入時間Ｔａを短くしてシート絞り割合を小さくしていくと、シート絞り割合５０％を境に、Ｔｉ−ｑ特性線のズレ量が急激に小さくなることを示す。このことは、シート絞り領域の５０％の時間に達するのに要する通電時間（閾値Ｔｔｈ）よりも初期電流投入時間Ｔａを短くすれば、温特ズレ抑制の効果が顕著に現れることを意味する。要するに、初期電流投入時間Ｔａ＜Ｔｔｈとすれば、温特ズレ抑制効果が顕著に発揮され、コイル温度変化に対する制御のロバスト性を向上できることが分かる。
【００２１】
この点を鑑みた上記発明では、初期電流投入時間Ｔａが、シート絞り領域と噴孔絞り領域との境界に達するのに要する通電時間（閾値Ｔｔｈ）未満となるように、上昇制御手段はコイル電流を制御するので、コイル温度変化に対する制御のロバスト性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射制御装置、およびその装置を備えた燃料噴射システムを示す概要図。
【図２】第１実施形態において、燃料噴射弁の全体構造を示す断面図。
【図３】図２の拡大図であって、磁気回路を示す断面図。
【図４】第１実施形態にて噴射制御を実施した場合における、コイルへの印加電圧、コイル電流、電磁吸引力、噴射量およびリフト量の、時間経過に伴い生じる変化を示す図。
【図５】第１実施形態において、初期電流投入時間Ｔａの終了時におけるシート絞り割合とＴｉ−ｑ特性ズレ量との関係を示す試験結果。
【図６】Ｔａ≧Ｔｔｈとの条件で試験した場合の、Ｔｉ−ｑ特性ズレ量を示す図。
【図７】Ｔａ＜Ｔｔｈとの条件で試験した場合の、Ｔｉ−ｑ特性ズレ量を示す図。
【図８】図６および図７の試験に対し、異なる燃圧で試験した結果を示す図。
【図９】図６および図７の試験に対し、異なる電圧で試験した結果を示す図。
【図１０】本発明の第２実施形態にて噴射制御を実施した場合における、コイルへの印加電圧、コイル電流、電磁吸引力、噴射量およびリフト量の、時間経過に伴い生じる変化を示す図。
【図１１】本発明の第４実施形態において、バウンス量と燃圧の関係を示す試験結果。
【図１２】本発明の第５実施形態において、初期エネルギ投入量を説明する図。
【図１３】第５実施形態において、初期エネルギ投入ズレ量とＴｉ−ｑ特性ズレ量との関係を示す試験結果。
【図１４】本発明の第６実施形態において、初期エネルギ投入ズレ量とＴｉ−ｑ特性ズレ量との関係を示す試験結果。
【図１５】本発明の第７実施形態において、ブースト通電終了のタイミングと噴射量との関係を示す図。
【図１６】従来の燃料噴射制御を実施した場合における、Ｔｉ−ｑ特性ズレを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置および該装置を備えた燃料噴射システムの各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
【００２４】
（第１実施形態）
図１に示す燃料噴射弁１０は、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載されており、内燃機関の燃焼室２へ直接燃料を噴射するものである。具体的には、燃焼室２を形成するシリンダヘッド３のうちシリンダの軸線Ｃと一致する位置に、燃料噴射弁１０を挿入する取付穴４が形成されている。燃料噴射弁１０へ供給される燃料は燃料ポンプＰにより圧送され、燃料ポンプＰは内燃機関により駆動する。
【００２５】
図２に示すように、燃料噴射弁１０は、ボデー１１、弁体１２、コイル１３、固定コア１４、可動コア１５、ハウジング１６等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に燃料通路１１ａが形成されるよう、金属製の磁性材料にて形成されている。ボデー１１は、弁体１２が離着座する着座面１７ｂ、および燃料を噴射する噴孔１７ａを形成する。
【００２６】
弁体１２に形成されたシート面１２ａを、ボデー１１に形成された着座面１７ｂに着座させるよう弁体１２を閉弁作動させると、噴孔１７ａからの燃料噴射が停止される。シート面１２ａを着座面１７ｂから離座させるよう弁体１２を開弁作動（リフトアップ）させると、噴孔１７ａから燃料が噴射される。
【００２７】
コイル１３は、樹脂製のボビン１３ａに巻き回して構成され、該ボビン１３ａと樹脂材１３ｂにより封止されている。つまり、コイル１３、ボビン１３ａおよび樹脂材１３ｂにより、円筒形状のコイル体が構成されている。
【００２８】
固定コア１４は、金属製の磁性材料にて円筒形状に形成され、円筒内部に燃料通路１４ａを形成する。ボデー１１の内周面には固定コア１４が挿入され、ボデー１１の外周面にはボビン１３ａが挿入されている。さらに、コイル１６を封止する樹脂材１３ｂの外周面は、ハウジング１６により覆われている。ハウジング１６は、金属製の磁性材料にて円筒形状に形成されている。なお、ハウジング１６の開口端部には、金属製の磁性材料にて形成される蓋部材１８が取り付けられている。これにより、コイル体は、ボデー１１、ハウジング１６および蓋部材１８により取り囲まれることとなる。
【００２９】
可動コア１５は、金属製の磁性材料にて円盤形状に形成され、ボデー１１の内周面に挿入配置されている。なお、ボデー１１、弁体１２、コイル体、固定コア１４、可動コア１５およびハウジング１６は、各々の中心線が一致するように配置されている。そして、可動コア１５は、固定コア１４に対して噴孔１７ａの側に配置されており、コイル１３への非通電時には固定コア１４と所定のギャップを有するよう、固定コア１４に対向配置されている。
【００３０】
コイル１３へ通電して固定コア１４に電磁吸引力を生じさせると、この電磁吸引力により可動コア１５が固定コア１４に引き寄せられる。その結果、可動コア１５に連結されている弁体１２は、後述するメインスプリングＳＰ１の弾性力および燃圧閉弁力に抗してリフトアップ（開弁作動）する。一方、コイル１３への通電を停止させると、メインスプリングＳＰ１の弾性力により、弁体１２は可動コア１５とともに閉弁作動する。
【００３１】
図３は、図２の拡大図であるとともに、シリンダヘッド３の取付穴４へ燃料噴射弁１０を挿入して取り付けた状態を示す。先述の如くコイル体を取り囲むボデー１１、ハウジング１６、蓋部材１８、固定コア１４および可動コア１５は、磁性材料により形成されるため、コイル１３への通電により生じた磁束の通路となる磁気回路を形成することとなる。つまり、図中の矢印に示すように磁気回路中を磁束が流れる。
【００３２】
なお、ハウジング１６のうちコイル１３を収容する領域の部分をコイル領域部１６ａと呼ぶ。また、ハウジング１６のうち磁気回路を形成する領域の部分を磁気回路領域部１６ｂと呼ぶ。換言すれば、挿入方向（図３の上下方向）のうち、蓋部材１８の反噴孔側（図３の上側）の端面位置が、磁気回路領域部１６ｂの反噴孔側の領域境界である。図３の例では、磁気回路領域部１６ｂのうち挿入方向（図３の上下方向）の全体が、全周に亘って、取付穴４の内周面４ａにより囲まれている。そして、シリンダヘッド３のうち磁気回路を全周に亘って取り囲んでいる部分が、「環状導電部３ａ（内燃機関の所定箇所）」に相当する。
【００３３】
図１に示すように、ボデー１１のうちハウジング１６よりも噴孔側に位置する部分の外周面は、取付穴４の内周面４ｂに接触している。これに対し、ハウジング１６の外周面は、取付穴４の内周面４ａとの間に隙間ＣＬを形成している（図３参照）。換言すれば、磁気回路領域部１６ｂの外周面と取付穴４の内周面４ａとは、隙間ＣＬを隔てて対向する。
【００３４】
図２の説明に戻り、可動コア１５には貫通孔１５ａが形成されており、この貫通孔１５ａに弁体１２が挿入配置されることで、弁体１２は可動コア１５に対して摺動して相対移動可能に組み付けられている。弁体１２の反噴孔側端部には係止部１２ｄが形成されている。可動コア１５が固定コア１４に吸引されて移動する際には、係止部１２ｄが可動コア１５に係止された状態で移動するので、可動コア１５の移動に伴い弁体１２も移動（開弁作動）する。但し可動コア１５が固定コア１４に接触した状態であっても、弁体１２は可動コア１５に対して相対移動してリフトアップすることが可能である。
【００３５】
弁体１２の反噴孔側にはメインスプリングＳＰ１が配置され、可動コア１５の噴孔側にはサブスプリングＳＰ２が配置されている。これらのスプリングＳＰ１、ＳＰ２はコイル状であり、軸線Ｃ方向に弾性変形する。メインスプリングＳＰ１の弾性力（メイン弾性力Ｆｓ１）は、調整パイプ１０１からの反力として弁体１２へ閉弁方向に付与される。サブスプリングＳＰ２の弾性力（サブ弾性力Ｆ２）は、ボデー１１の凹部１１ｂからの反力として可動コア１５へ吸引方向に付与される。
【００３６】
要するに、弁体１２は、メインスプリングＳＰ１と着座面１７ｂとの間に挟まれており、可動コア１５は、サブスプリングＳＰ２と係止部１２ｄとの間に挟まれている。そして、サブスプリングＳＰ２の弾性力Ｆ２は、可動コア１５を介して係止部１２ｄに伝達され、弁体１２へ開弁方向に付与されることとなる。したがって、メイン弾性力Ｆｓ１からサブ弾性力Ｆｓ２を差し引いた弾性力Ｆｓが、弁体１２へ閉弁方向に付与されているとも言える。
【００３７】
図１の説明に戻り、電子制御装置（ＥＣＵ２０）は、マイクロコンピュータ（マイコン２１）、集積ＩＣ２２、昇圧回路２３、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４等を備える。
【００３８】
マイコン２１は、中央演算装置、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）および揮発性メモリ（ＲＡＭ）等を有して構成され、内燃機関の負荷および機関回転速度に基づき、燃料の目標噴射量および目標噴射開始時期を算出する。なお、通電時間Ｔｉと噴射量ｑとの関係を示す噴射特性（Ｔｉ−ｑ特性線）を予め試験して取得しておき、その噴射特性にしたがってコイル１３への通電時間Ｔｉを制御することで、噴射量ｑを制御する。後述する図４（ａ）中の符号ｔ１０は通電開始時期、符号ｔ６０は通電停止時期を示す。
【００３９】
集積ＩＣ２２は、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の作動を制御する噴射駆動回路２２ａ、および昇圧回路２３の作動を制御する充電回路２２ｂを有する。これらの回路２２ａ、２２ｂは、マイコン２１から出力された噴射指令信号に基づき作動する。噴射指令信号は、燃料噴射弁１０のコイル１３への通電状態を指令する信号であり、先述した目標噴射量および目標噴射開始時期と、後述するコイル電流検出値Ｉとに基づき、マイコン２１により設定される。噴射指令信号には、後述する噴射信号、ブースト信号およびバッテリ信号が含まれている。
【００４０】
昇圧回路２３は、コイル２３ａ、コンデンサ２３ｂ、ダイオード２３ｃおよびスイッチング素子ＳＷ１を有する。スイッチング素子ＳＷ１がオン作動とオフ作動を繰り返すように充電回路２２ｂがスイッチング素子ＳＷ１を制御すると、バッテリ端子Ｂａｔｔから印加されるバッテリ電圧がコイル２３ａにより昇圧（ブースト）されて、コンデンサ２３ｂに蓄電される。このように昇圧されて蓄電された電力の電圧が「ブースト電圧」に相当する。
【００４１】
そして、噴射駆動回路２２ａがスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４をともにオン作動させると、燃料噴射弁１０のコイル１３へブースト電圧が印加される。一方、スイッチング素子ＳＷ２をオフ作動させてスイッチング素子ＳＷ３をオン作動させるように切り替えると、燃料噴射弁１０のコイル１３へバッテリ電圧が印加される。なお、コイル１３への電圧印加を停止させる場合には、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をオフ作動させる。ちなみに、ダイオード２４は、スイッチング素子ＳＷ２のオン作動時に、ブースト電圧がスイッチング素子ＳＷ３に印加されることを防止するためのものである。
【００４２】
シャント抵抗２５は、スイッチング素子ＳＷ４を流れる電流、つまりコイル１３を流れる電流（コイル電流）を検出するためのものであり、マイコン２１は、シャント抵抗２５で生じた電圧降下量に基づき、先述したコイル電流検出値Ｉを検出する。
【００４３】
次に、コイル電流を流すことにより生じる電磁吸引力（開弁力）について、詳細に説明する。
【００４４】
固定コア１４で生じさせる起磁力（アンペアターンＡＴ）が大きいほど、電磁吸引力は大きくなる。つまり、コイル１３の巻き数が同じであれば、コイル電流を多くしてアンペアターンＡＴを大きくするほど電磁吸引力は大きくなる。但し、通電を開始してから吸引力が飽和して最大値になるまでには時間がかかる。本実施形態では、このように飽和して最大値になった時の電磁吸引力を、静的吸引力Ｆｂと呼ぶ。
【００４５】
また、弁体１２が開弁作動を開始するのに必要な電磁吸引力を、必要開弁力Ｆａと呼ぶ。なお、燃料噴射弁１０に供給される燃料の圧力が高いほど、弁体１２が開弁作動を開始するのに必要な電磁吸引力（必要開弁力）は大きくなる。また、燃料の粘性が大きい場合等、各種状況に応じて必要開弁力は大きくなる。そこで、必要開弁力が最も大きくなる状況を想定した場合の必要開弁力の最大値を、必要開弁力Ｆａと定義する。
【００４６】
図４（ａ）は、燃料噴射を１回実施する場合における、コイル１３への印加電圧波形を示す。なお、図４中の実線はコイル温度が常温である場合の波形、図中の点線はコイル温度が高温である場合の波形を示す。
【００４７】
図示されるように、噴射指令信号により指令される電圧印加開始時期ｔ１０に、ブースト電圧を印加して通電を開始させている。すると、通電開始に伴いコイル電流が上昇する（図４（ｂ）参照）。そして、先述したコイル電流検出値Ｉが、第１目標値Ｉ１に達したｔ２０時点で、通電をオフさせている。要するに、初回の通電によるブースト電圧印加により、第１目標値Ｉ１までコイル電流を上昇させるように制御する。このように制御している時のマイコン２１は「上昇制御手段２１ａ」に相当する。
【００４８】
その後、第１目標値Ｉ１よりも低い値に設定された第２目標値Ｉ２にコイル電流が維持されるように、バッテリ電圧による通電を制御する。具体的には、コイル電流検出値Ｉと第２目標値Ｉ２との乖離が所定幅以内となるよう、バッテリ電圧による通電オンオフを繰り返すことで、変動するコイル電流の平均値が第２目標値Ｉ２に保持されるようにデューティ制御する。このように制御している時のマイコン２１は「定電流制御手段２１ｂ」に相当する。そして、第２目標値Ｉ２は、静的吸引力Ｆｂが必要開弁力Ｆａ以上となるような値に設定されている。
【００４９】
その後、第２目標値Ｉ２よりも低い値に設定された第３目標値Ｉ３にコイル電流が維持されるように、バッテリ電圧による通電を制御する。具体的には、コイル電流検出値Ｉと第３目標値Ｉ３との乖離が所定幅以内となるよう、バッテリ電圧による通電オンオフを繰り返すことで、変動するコイル電流の平均値が第３目標値Ｉ３に保持されるようにデューティ制御する。このように制御している時のマイコン２１は「ホールド制御手段２１ｃ」に相当する。
【００５０】
図４（ｃ）に示すように、電磁吸引力は、通電開始時点、つまり上昇制御開始時点（ｔ１０）から、定電流制御終了時点（ｔ４０）までの期間に上昇し続ける。なお、電磁吸引力の上昇速度は、上昇制御期間よりも定電流制御期間の方が遅い。そして、吸引力が上昇する期間（ｔ１０〜ｔ４０）のうちに吸引力が必要開弁力Ｆａを超えることとなるよう、第１目標値Ｉ１、第２目標値Ｉ２および定電流制御期間は設定されている。
【００５１】
ホールド制御期間（ｔ５０〜ｔ６０）では吸引力が所定値に保持される。開弁状態を保持するのに必要な開弁保持力Ｆｃよりも前記所定値が高くなるよう、第３目標値Ｉ３は設定されている。なお、開弁保持力Ｆｃは必要開弁力Ｆａよりも小さい。
【００５２】
噴射指令信号に含まれる噴射信号は、通電時間Ｔｉを指令するパルス信号であり、目標噴射開始時期よりも所定の噴射遅れ時間だけ早い時期ｔ１０にパルスオン時期が設定されている。そして、パルスオンしてから、通電時間Ｔｉに応じた時間が経過した時期ｔ６０にパルスオフ時期が設定されている。この噴射信号にしたがってスイッチング素子ＳＷ４は作動する。
【００５３】
噴射指令信号に含まれるブースト信号は、ブースト電圧による通電オンオフを指令するパルス信号であり、噴射信号のパルスオンと同時にパルスオンする。その後、コイル電流検出値Ｉが第１目標値Ｉ１に達するまでの期間、ブースト信号はオンオフを繰り返す。このブースト信号のオンオフにしたがってスイッチング素子ＳＷ２は作動する。これにより、上昇制御期間においてブースト電圧がコイル１３に印加される。
【００５４】
噴射指令信号に含まれるバッテリ信号は、定電流制御の開始時点ｔ３０でパルスオンする。その後、通電開始からの経過時間が所定時間に達するまでの期間、コイル電流検出値Ｉが第２目標値Ｉ２に保持されるようにフィードバック制御するよう、バッテリ信号はオンオフを繰り返す。さらにその後、噴射信号のパルスオフまでの期間、コイル電流検出値Ｉが第３目標値Ｉ３に保持されるようにフィードバック制御するよう、バッテリ信号はオンオフを繰り返す。このバッテリ信号にしたがってスイッチング素子ＳＷ３は作動する。
【００５５】
図４（ｅ）に示すように、通電開始時点（上昇制御開始時点ｔ１０）から噴射遅れ時間が経過した時点、つまり吸引力が必要開弁力Ｆａに達したｔ１時点で弁体１２は開弁作動を開始する。図中の符号ｔ３は、弁体１２が最大開弁位置（フルリフト位置）に達したタイミングを示し、図中の符号ｔ４は、弁体１２が閉弁を開始するタイミングを示す。また、通電停止時期ｔ６０から遅れ時間が経過した時点、つまり吸引力が開弁保持力Ｆｃにまで低下したｔ４時点で弁体１２は閉弁作動を開始する。
【００５６】
なお、図４（ａ）の例では、通電停止させたｔ６０時点の直後に、正負を逆転させた電圧をコイル１３に印加している。これにより、通電時間Ｔｉ（ｔ１０〜ｔ６０）におけるコイル電流とは逆向きにコイル電流が流れ、弁体１２の閉弁速度増大が図られる。つまり、通電停止時点ｔ６０から、弁体１２が着座して閉弁するｔ５時点までの閉弁遅れ時間を短くできる。
【００５７】
図４（ｄ）に示すように、開弁作動の開始に伴い、燃料噴射量の積算値（Ｔｉ−ｑ特性線の噴射量ｑに相当）が増加し始める。図４（ｄ）に示すＴｉ−ｑ特性線のうちｔ１〜ｔ２期間における領域Ｂ１は、先述したシート絞り領域に相当し、シート面１２ａと着座面１７ｂとの隙間で流量が絞られる領域である。また、ｔ２以降の領域Ｂ２は、先述した噴孔絞り領域に相当し、噴孔１７ａで流量が絞られる領域である。
【００５８】
本実施形態に係る燃料噴射弁１０の場合には、シート絞り領域Ｂ１でのＴｉ−ｑ特性線の傾きが、噴孔絞り領域Ｂ２での傾きよりも大きくなっている。換言すれば、Ｔｉ−ｑ特性線の傾きが緩やかになるように変化するまでの領域がシート絞り領域Ｂ１である。
【００５９】
ちなみに、燃料噴射弁１０へ供給される燃料の圧力（燃圧Ｐｃ）は、図１に示す燃圧センサ３０により検出されている。ＥＣＵ２０は、燃圧センサ３０により検出された燃圧Ｐｃに応じて、上述した定電流制御を実施するか否かを判定する。例えば、燃圧Ｐｃが所定の閾値Ｐｔｈ以上である場合には、定電流制御を許可するが、Ｐｃ＜Ｐｔｈの場合には、定電流制御を実施せず、上昇制御の後にホールド制御を実施する。
【００６０】
なお、図４（ｄ）（ｅ）に示すように、弁体１２がフルリフト位置に達したｔ３時点以降は、Ｔｉ−ｑ特性線の傾きが小さくなる。Ｔｉ−ｑ特性線のうちｔ１〜ｔ３期間における領域を「パーシャル領域Ａ１」と呼び、ｔ３以降の領域を「フルリフト領域Ａ２」と呼ぶ。つまり、パーシャル領域Ａ１では、フルリフト位置に達する前に弁体１２が閉弁作動を開始して、微小量の燃料が噴射される。
【００６１】
そして、以上に説明した構成による燃料噴射制御装置は、以下に列挙する特徴を備える。そして、それらの各特徴により以下に説明する作用効果が発揮される。
【００６２】
＜特徴１＞
上昇制御手段２１ａは、初期電流投入時間Ｔａが所定の閾値Ｔｔｈ未満となるようにコイル電流を制御する。閾値Ｔｔｈは、シート絞り領域Ｂ１と噴孔絞り領域Ｂ２との境界に達するのに要する通電時間Ｔｉである。このように、初期電流投入時間Ｔａ＜Ｔｔｈとする本実施形態によれば、図５〜図７を用いて先述した通り、温特ズレ抑制効果が顕著に発揮され、コイル温度変化に対する制御のロバスト性を向上できる。
【００６３】
先述した通り、図５〜図７は、シート絞り領域Ｂ１と噴孔絞り領域Ｂ２との境界（シート絞り割合５０％）に達するのに要する通電時間（閾値Ｔｔｈ）よりも初期電流投入時間Ｔａを短くすれば、温特ズレ抑制の効果が顕著に現れることを裏付ける試験結果である。図６および図７は、燃料噴射弁１０へ供給される燃料の圧力を１０ＭＰａに設定して試験した結果である。この試験に加え本発明者は、燃料圧力を２０ＭＰａに設定した試験も実施しており、このように燃料圧力が異なっていても、シート絞り割合５０％を境に、Ｔｉ−ｑ特性線のズレ量が急激に小さくなることを確認している。
【００６４】
図８は、上記２０ＭＰａでの試験結果を示す。図中の符号Ｌ１ａ、Ｌ２ａはＴａ≧Ｔｔｈであり、シート絞り領域の７０％の時間に達するのに要する通電時間で試験した結果である。図中の符号Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂはＴａ＜Ｔｔｈであり、シート絞り領域の４７％の時間に達するのに要する通電時間で試験した結果である。また、符号Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは高温時、符号Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは常温時の試験結果である。２０ＭＰａの燃料圧力においても、図８の上段に示すように、Ｔａ≧ＴｔｈであればＴｉ−ｑ特性線にズレが生じ、Ｔａ＜ＴｔｈであればＴｉ−ｑ特性線は殆どずれない。
【００６５】
さらに本発明者は、ブースト電圧が異なっていても、シート絞り割合５０％を境に、Ｔｉ−ｑ特性線のズレ量が急激に小さくなることを確認している。すなわち、図６および図７は、コイル１３へ印加するブースト電圧を６５Ｖに設定して試験した結果である。これに対し、本発明者は、ブースト電圧を４０Ｖに設定した試験も実施している。
【００６６】
図９は、上記４０Ｖでの試験結果を示す。図中の符号Ｌ１ｃ、Ｌ２ｃはＴａ≧Ｔｔｈであり、シート絞り領域の５５％の時間に達するのに要する通電時間で試験した結果である。図中の符号Ｌ１ｄ、Ｌ２ｄはＴａ＜Ｔｔｈであり、開弁開始前に通電オフさせた結果である。また、符号Ｌ１ｃ、Ｌ１ｄは高温時、符号Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄは常温時の試験結果である。４０Ｖのブースト電圧においても、図９の上段に示すように、Ｔａ≧ＴｔｈであればＴｉ−ｑ特性線にズレが生じ、Ｔａ＜ＴｔｈであればＴｉ−ｑ特性線は殆どずれない。
【００６７】
次に、図５の試験結果が示すように、初期電流投入時間Ｔａを短くするほど温特ズレが小さくなる理由について、本発明者の考察を以下に説明する。固定コア１４から生じる磁力線により可動コア１５が受ける影響は、両コア１４、１５のギャップが小さいほど大きくなる。したがって、ギャップが小さいほど、コイル温度の影響による吸引力のバラツキが大きくなる。そこで、ギャップが大きく磁力線の影響が小さいうちに、コイル電流を急激に上昇させて吸引力を上昇させてしまえば、コイル温度に起因した吸引力バラツキは小さくなる。そのため、初期電流投入時間Ｔａを短くするほど温特ズレが小さくなると推察する。
【００６８】
なお、本実施形態では、コイル１３の電気抵抗を小さくするようにコイル１３の材質を選定することで、初期電流投入時間Ｔａを短くしてＴａ＜Ｔｔｈとの条件を満たすようにすることを実現させている。
【００６９】
＜特徴２＞
図４（ａ）に示すように、通電停止のｔ６０時点直後において、コイル電流を逆向きに流すことで、閉弁速度を増大させて閉弁遅れ時間の短縮を図っている。同様にして、仮に、第１目標値Ｉ１から第２目標値Ｉ２まで降下する降下期間（ｔ２０〜ｔ３０）にコイル電流を逆向きに流せば、コイル電流の降下速度を速くすることができ、第２目標値Ｉ２にまで低下させることを迅速にできる。
【００７０】
しかしながら、上記特徴１の如くＴａ＜Ｔｔｈとなるように初期電流投入時間Ｔａを短くすると、上昇制御によるコイル電流上昇速度を速くしなければならなくなる。そのため、上述のごとくコイル電流を逆向きにして降下速度を速くすると、急激に上昇させたコイル電流を急激に降下させることになるので、ＥＣＵ２０の発熱が大きくなり、ＥＣＵ２０を構成する各種部品の熱損傷が懸念されるようになる。
【００７１】
この点を鑑み、本実施形態では、前記降下期間（ｔ２０〜ｔ３０）にコイル電流を逆向きに流すことを禁止している。そのため、ＥＣＵ２０の発熱を抑制でき、各種の電子部品が熱損傷するおそれを低減できる。
【００７２】
＜特徴３＞
さて、最大開弁位置まで弁体１２をリフトアップさせると可動コア１５が固定コア１４に衝突することになるが、衝突の反動で可動コア１５が閉弁側に一瞬動いて再度衝突するというように、可動コア１５が固定コア１４上で弾むバウンス現象が生じる場合がある。この場合には、図４（ｄ）中の一点鎖線に示すようにＴｉ−ｑ特性線に脈動が生じることとなり、噴射量制御の精度が悪化する。特に、上記特徴１の如くＴａ＜Ｔｔｈとなるように初期電流投入時間Ｔａを短くすると、可動コア１５の衝突速度が速くなるので、バウンス発生の懸念が大きくなる。
【００７３】
この問題に対し、本実施形態では、可動コア１５に対して弁体１２が相対移動可能であり、可動コア１５に開弁方向の弾性力を付与するサブスプリングＳＰ２を備えた燃料噴射弁１０に、「Ｔａ＜Ｔｔｈとなるように初期電流投入時間Ｔａを短くする」といった前記特徴１を適用させる。これによれば、可動コア１５が固定コア１４に当接した状態で弁体１２だけがリフトアップし得る構造であるため、衝突の反動で可動コア１５が固定コア１４上で弾むことが抑制される。したがって、初期電流投入時間Ｔａを短くする特徴１に、可動コア１５と弁体１２を相対移動可能にしてバウンス抑制を図った構造を組み合わせた本特徴３によれば、特徴１により生じるバウンスのおそれを低減でき、好適である。
【００７４】
＜特徴４＞
ボデー１１、ハウジング１６、蓋部材１８、固定コア１４および可動コア１５が磁気回路を構成することは先述した通りである。これらのうち、コイル１３、ボビン１３ａおよび樹脂材１３ｂにより構成されるコイル体に隣接する隣接部材は、ボデー１１、ハウジング１６および蓋部材１８である。コイル体に隣接しない非隣接部材は、固定コア１４および可動コア１５である。そして、隣接部材１１、１６、１８の電気抵抗率（比抵抗ρ）が、非隣接部材１４、１５の電気抵抗率よりも高くなるように構成している。例えば、隣接部材１１、１６、１８には、金属粉を圧縮して固めて形成した焼結材を用い、隣接部材１１、１６、１８には、金属を溶かして形成した溶成材を用いればよい。
【００７５】
これによれば、隣接部材１１、１６、１８の電気抵抗率を高くすることにより、コイル１３への通電により磁気回路で生じた渦電流を速く消散できるようになる。よって、上昇制御手段２１ａによりコイル電流を上昇させる際のコイル電流の上昇速度を速くでき、かつ、第１目標値から第２目標値までコイル電流を降下させる速度を速くできるようになる。したがって、上記特徴１の如くＴａ＜Ｔｔｈとなるように初期電流投入時間Ｔａを短くすることを、容易に実現できるようになる。
【００７６】
＜特徴５＞
本実施形態に適用される燃料噴射弁１０は、ハウジング１６のコイル領域部１６ａの少なくとも一部の外周面が、全周に亘って、取付穴４の内周面４ａにより囲まれている。ここで、燃焼室２を構成するシリンダヘッド３は高温になるため、コイル領域部１６ａが取付穴４で囲まれていると、コイル温度が高温になりやすい。そのため、コイル温度変化が大きくなり、Ｔｉ−ｑ特性の温特ズレが懸念されるようになる。
【００７７】
そのため、このようにコイル領域部１６ａが高温部材で囲まれている燃料噴射弁１０に前記特徴１を適用させる本実施形態によれば、特徴１による「コイル温度変化に対する制御のロバスト性向上」といった先述の効果が好適に発揮される。
【００７８】
なお、コイル領域部１６ａが高温部材で囲まれる態様としては、シリンダヘッド３に燃料噴射弁１０を取り付ける他にも、シリンダブロックに取り付ける例が挙げられる。
【００７９】
＜特徴６＞
上昇制御手段２１ａは、１燃焼サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射する分割噴射時、或いは内燃機関のアイドル運転時に、先述したＴａ＜Ｔｔｈとの条件を満たすようにコイル電流を制御する。ここで、シート絞り領域Ｂ１の噴射量ｑ上昇傾きは、噴孔絞り領域Ｂ２に比べて急峻である。そのため、Ｔｉ−ｑ特性の温特ズレが生じやすいことは先述した通りである。そして、分割噴射やアイドル運転時には噴射量が少なく、シート絞り領域Ｂ１を用いる蓋然性が高いので、このような時にＴａ＜Ｔｔｈを満たす制御を実施する本実施形態によれば、特徴１による「コイル温度変化に対する制御のロバスト性向上」といった先述の効果が好適に発揮される。
【００８０】
なお、分割噴射およびアイドル運転以外の時には、第１目標値Ｉ１を低下させるとともに、定電流制御手段２１ｂにより第２目標値Ｉ２に保持させる時間を長くする。これにより、コイル１３への投入エネルギを少なくでき、ＥＣＵ２０の回路負担を軽減できる。
【００８１】
＜特徴７＞
ここで、上記特徴１の如くＴａ＜Ｔｔｈとなるように初期電流投入時間Ｔａを短くすると、上昇制御によるコイル電流上昇速度を速くしなければならなくなる。そのため、昇圧回路２３で生じる発熱が大きくなり、また、コイル温度も高くなる。この点を鑑み、本実施形態では、図４（ａ）（ｂ）に示すように、定電流制御手段２１ｂによりコイル電流を第２目標値Ｉ２に保持させる時には、バッテリ電圧を用いる。そのため、定電流制御にブースト電圧を用いた場合に比べて、昇圧回路２３の発熱を低減できるので、回路熱損傷のおそれを低減できる。また、コイル温度の上昇も抑制できるようになるので、コイル温度変化を低減でき、温特ズレが生じる機会を少なくできる。
【００８２】
（第２実施形態）
図１０に示す本実施形態では、上昇制御手段２１ａによるブースト電圧の印加に先立ち、バッテリ電圧をコイル１３へ印加するプレチャージ制御を実施する。詳細には、上昇制御開始のｔ１０時点より所定時間前に設定されたｔ０時点で、バッテリ電圧をコイル１３へ印加するプレチャージ制御を開始している。これにより、上昇制御開始に先立ち、吸引力が上昇を開始している。なお、このようにプレチャージ制御を実施している時のマイコン２１がプレチャージ制御手段に相当する。
【００８３】
これによれば、上昇制御においてコイル電流を第１目標値Ｉ１まで上昇させるのに要する、ブースト電圧印加期間を短くできる。そのため、ＥＣＵ２０が有する昇圧回路２３での発熱量を低減でき、ＥＣＵ２０の熱損傷のおそれを低減できる。
【００８４】
さらに本実施形態では、燃料噴射弁１０へ供給される燃料圧力（供給燃圧）が所定値以上となっていることを条件として、プレチャージ制御手段による制御を許可する。詳細には、図１に示す燃圧センサ３０で検出された燃圧Ｐｃが所定値未満であれば、プレチャージ制御を禁止する。本実施形態に係る燃料ポンプＰは内燃機関により駆動するものであるため、機関回転速度に応じて供給燃圧は変化する。したがって、機関回転速度が所定値以上であることを条件としてプレチャージ制御を許可するように制御してもよい。
【００８５】
ここで、供給燃圧が低いほど、燃料噴射弁１０の開弁に要する吸引力は小さくなる。そのため、供給燃圧が低い場合にはプレチャージ制御を実施しなくても、第１目標値Ｉ１を十分に低くでき、コイル１３へ投入するエネルギのロスを低減できる。その一方で、プレチャージ制御を実施すると、ｔ０〜ｔ１０期間の分だけ１回の噴射に要する通電時間が長くなるので、分割噴射のインターバル限界を短くできなくなる。
【００８６】
この点を鑑み、本実施形態では、供給燃圧が所定値以上となっていることを条件としてプレチャージ制御を許可するので、供給燃圧が低くプレチャージ制御の必要性が低い場合には、プレチャージ制御を実施しないことで、分割噴射のインターバル限界を短くできる。
【００８７】
（第３実施形態）
ここで、燃料噴射弁１０へ供給される燃料圧力（供給燃圧）に応じて、Ｔｉ−ｑ特性線は異なってくる。具体的には、供給燃圧が低い程、弁体１２の開弁に必要な力が小さくなるので、シート絞り領域Ｂ１と噴孔絞り領域Ｂ２との境界に達するのに要する通電時間Ｔｉ（閾値Ｔｔｈに相当）は短くなる。
【００８８】
そこで本実施形態では、供給燃圧が低いほど閾値Ｔｔｈが短くなることを鑑みて、供給燃圧が低いほど上昇制御に用いる第１目標値Ｉ１を低く設定し、初期電流投入時間Ｔａを短くすることを図っている。これによれば、供給燃圧に応じてＴａ＜Ｔｔｈを満たすように上昇制御を実施することの確実性を向上できる。
【００８９】
ちなみに、上昇制御によるコイル電流の上昇の傾きを大きくしても初期電流投入時間Ｔａを短くできるが、この場合には上昇傾きを可変にする回路を要するので回路構成が複雑になる。これに対し、本実施形態の手法では第１目標値Ｉ１を低く設定するだけで初期電流投入時間Ｔａを短くできるので、回路構成の複雑化を回避できる。
【００９０】
ここで、供給燃圧が低いほど、開弁に要する吸引力が小さくなる。そのため、第２目標値Ｉ２を低くしないと開弁時期は速くなり、Ｔｉ−ｑ特性線のシート絞り領域Ａ１での傾きが大きくなる。すると、温度等の外乱で生じるＴｉ−ｑ特性線の変化が大きくなり、シート絞り領域Ａ１での噴射量制御の精度が悪くなる。
【００９１】
そこで本実施形態では、供給燃圧が低いほど第２目標値Ｉ２を低く設定して、シート絞り領域Ａ１での傾きが大きくなることの回避を図っており、これにより、シート絞り領域Ａ１での噴射量制御の精度悪化を抑制できる。
【００９２】
（第４実施形態）
図１１は、可動コア１５が固定コア１４上で弾んで生じるストローク変動量（バウンス量）と、供給燃圧との関係を表した燃圧バウンス特性曲線である。図示されるように、供給燃圧が大きいほどバウンス量は小さくなる。図中のＡ点は、燃圧バウンス特性曲線の２階微分値が最大となる点であり、このＡ点で、曲線の傾き変化が最大となる。
【００９３】
本実施形態では、このＡ点よりも高い燃圧で、上昇制御手段２１ａによる上昇制御を実施する。例えば、燃圧センサ３０により検出された燃圧ＰｃがＡ点での燃圧（図１１中の符号ＰＡ参照）よりも低い場合には上昇制御を禁止する。或いは、上昇制御を実施する際には、燃料ポンプＰの調量弁を制御して、燃圧ＰｃがＡ点燃圧ＰＡ以上となるように制御する。
【００９４】
また、弁体１２が開弁可能となる限界の供給燃圧を噴射限界燃圧と呼ぶ場合において、噴射限界燃圧の５０％以上の燃料圧力（図１１中の符号ＰＢ参照）で、上昇制御手段２１ａによる上昇制御を実施するようにしてもよい。
【００９５】
以上により、本実施形態によれば、バウンス量低減の効果が顕著となるＡ点以上の燃圧で上昇制御を実施するので、バウンス量を効果的に低減させることができる。よって、Ｔｉ−ｑ特性線に生じる脈動を低減でき、噴射量制御の精度悪化を効果的に抑制できる。
【００９６】
（第５実施形態）
図１２は、図４（ｂ）の拡大図であり、上昇制御によるコイル電流の波形を示す。この電流波形は、コイル温度に応じて異なってくることは先述した通りであり、実線が常温時、点線が高温時の波形である。図中の斜線Ｅ１および網点Ｅ２を付した面積は、第１目標値Ｉ１までコイル電流を上昇させるのに投入した電流の積算値であり、初期エネルギ投入量と呼ぶ。したがって、コイル温度に応じて初期エネルギ投入量は異なってくる。そしてコイル温度変化に起因して生じる初期エネルギ投入量Ｅ１、Ｅ２のズレ量が所定値未満となるように、上昇制御手段２１ａはコイル電流を制御している。本実施形態では、前記所定値を１０％に設定している。
【００９７】
要するに、燃料噴射弁１０の使用環境で想定されるコイル温度幅（例えば−３０℃〜１６０℃）で電流波形が変化したとしても、初期エネルギ投入量のズレ量が１０％未満になるとの条件を満たすように上昇制御を実施する。但し、内燃機関を始動させる際の初回噴射時（コイル１３への初回通電時）においては前記条件から除外してもよい。或いは、内燃機関を始動させる際に燃料噴射量を増量させる、いわゆる始動増量補正時においても前記条件から除外してもよい。
【００９８】
図１３は、初期エネルギ投入のズレ量とＴｉ−ｑ特性の温特ズレ量との関係を示す試験結果である。この試験結果は、初期エネルギ投入ズレ量を小さくしていくと、１０％を境にＴｉ−ｑ特性線のズレ量が急激に小さくなることを示す。この点を鑑みた上記発明では、初期エネルギ投入ズレ量が１０％未満となるように上昇制御を実施するので、温特ズレ抑制効果が顕著に発揮され、コイル温度変化に対する制御のロバスト性を向上できる。
【００９９】
（第６実施形態）
上記第１実施形態にかかる上昇制御では、コイル電流が第１目標値Ｉ１に達した時点で、ブースト電圧のコイル１３への印加を停止させている。したがって、図４（ｂ）や図１２に例示するように、コイル電流は第１目標値Ｉ１に達した時点で低下を開始する。しかし、コイル電流の応答性等を考慮すると、厳密には、図１４に示すように、第１目標値Ｉ１をオーバーシュートしてコイル電流は上昇する。そのため、コイル温度が異なることに起因してコイル電流の波形が異なってくると、コイル電流のピーク値Ｉｐｅａｋも厳密には異なる値になる（図１４中の実線および点線参照）。
【０１００】
この点に着目した本実施形態では、コイル温度が高く電気抵抗が大きくなっているほど、ピーク値Ｉｐｅａｋが低くなるよう、コイル電流を制御している。具体的には、昇圧回路２３のスイッチング素子ＳＷ１に、放電容量が所定値以上である電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を採用している。この採用による技術的意義を以下に説明する。
【０１０１】
厳密には、コイル電流の上昇速度が速いほど、オーバーシュートが大きくなり、ピーク値Ｉｐｅａｋが大きくなる。したがって、コイル温度が高く電気抵抗値が大きくなっていると、ピーク値Ｉｐｅａｋは小さくなる（図１４中の点線参照）。但し、スイッチング素子ＳＷ１として用いられるＭＯＳＦＥＴの放電容量が十分に大きくなければ、上述したようなピーク値Ｉｐｅａｋの変化は極僅かであり、実質的に変化しないと言える。そこで本実施形態では、放電容量が十分に大きいＭＯＳＦＥＴを採用することにより、高温であるほどピーク値Ｉｐｅａｋが低くなるようにした。
【０１０２】
さて、高温であることに起因してコイル電流の上昇速度が遅くなると、第１目標値Ｉ１に達するのに要する時間が長くなるので、本実施形態に反してピーク値Ｉｐｅａｋが低くならなければ、初期エネルギ投入量が増大することになる。この点を鑑みた本実施形態では、放電容量が十分に大きいＭＯＳＦＥＴを採用するので、コイル温度が高いほどピーク値Ｉｐｅａｋを低下させることを、容易に実現できるようになる。よって、上記第５実施形態で説明した初期エネルギ投入ズレ量を小さくすることを、容易に実現できる。換言すれば、初期エネルギ投入ズレ量が所定値未満となるような放電容量のＭＯＳＦＥＴを採用していると言える。
【０１０３】
（第７実施形態）
上記第１実施形態では、初期電流投入時間Ｔａが所定の閾値Ｔｔｈ未満となるようにコイル電流を制御しており、その閾値Ｔｔｈは、シート絞り領域Ｂ１と噴孔絞り領域Ｂ２との境界に達するのに要する通電時間Ｔｉである。換言すれば、シート絞り割合５０％に達した時点で、ブースト電圧の印加を終了させている。これに対し、図１５に示す本実施形態では、以下に説明する変化点Ｐ１が現れるｔｄ時点までにブースト電圧の印加を終了させている。つまり、ｔ２０時点がｔｄ時点よりも先である。なお、図１５の上段は、経過時間に対する噴射量ｑの変化を示し、図中の符号は図４（ｄ）に対応する。図１５の下段は、コイル１３への印加電圧波形を示し、図中の符号は図４（ａ）に対応する。
【０１０４】
さて、弁体１２のシート面１２ａが着座面１７ｂから離座したｔ１時点直後においては、シート面１２ａで流量が絞られる度合いが大きいため、弁体１２のうちシート面１２ａおよびその下流側部分が受ける燃料圧力（燃圧開弁力）が小さい。よって、弁体１２のリフトアップ速度が遅く、Ｔｉ−ｑ特性線の傾きが小さい。但し、パーシャル領域Ａ１であっても、リフトアップ量が大きくなると、シート面１２ａでの流量絞り度合いが小さくなってくるため、燃圧開弁力が大きくなる。よって、リフトアップ速度が速くなり、Ｔｉ−ｑ特性線の傾きが大きくなる。
【０１０５】
要するに、パーシャル領域Ａ１の初期では、シート絞り度合いが大きいことに起因して特性線の傾きが小さいが、パーシャル領域Ａ１の後期では、シート絞り度合いが小さくなることに起因して特性線の傾きが大きくなる。つまり、リフトアップ量の増大に伴い特性線の傾きが増大する。
【０１０６】
但し、前記傾きは、リフトアップ量に比例して増大する訳ではなく、リフトアップ量の増大に対して指数関数的に増大していく。そして、その増大速度が最大になっている点が、先述した変化点Ｐ１である。つまり、特性線の２階微分値が最大となる点が変化点Ｐ１であり、特性線の傾き増大速度が最も速くなっており、急激に噴射量が増大していくように変化する点であると言える。
【０１０７】
さて、先述している通り、「初期電流投入時間Ｔａを短くすれば、コイル温度変化に対するＴｉ−ｑ特性線の変化（温特ズレ）を抑制できる」との知見を本発明者は得た。この知見に対する理由は、「ギャップが大きく磁力線の影響が小さいうちにコイル電流を急激に上昇させて吸引力を上昇させてしまえば、コイル温度に起因した吸引力バラツキは小さくなる。そのため、初期電流投入時間Ｔａを短くするほど温特ズレが小さくなる」と推察していることも先述した通りである。
【０１０８】
本実施形態は、この知見および推察に基づき想起されたものであり、上昇制御手段は、ブースト電圧のコイル１３への印加を終了するブースト通電終了時点ｔ２０が前記変化点Ｐ１の出現時点ｔｄよりも先になるように、コイル電流を制御する。つまり、変化点Ｐ１が現れるまでにブースト電圧の印加を終了させる。そのため、ギャップが大きく磁力線の影響が小さいうちにコイル電流を急激に上昇させて吸引力を上昇させることができるので、コイル温度に起因した吸引力バラツキを小さくできる。すなわち、初期電流投入時間Ｔａを短くして温特ズレを小さくすることができる。
【０１０９】
（第８実施形態）
上記第１実施形態ではシート絞り領域Ｂ１と噴孔絞り領域Ｂ２との境界に達するのに要する通電時間Ｔｉを閾値Ｔｔｈとして設定し、初期電流投入時間Ｔａ＜Ｔｔｈとなるようにコイル電流を制御している。これに対し、本実施形態では、弁体１２が最大開弁位置の５０％の開弁位置に達するのに要する通電時間Ｔｉを閾値Ｔｔｈａとして設定し、初期電流投入時間Ｔａ＜Ｔｔｈａとなるようにコイル電流を制御する。
【０１１０】
本実施形態も第１実施形態と同様にして「初期電流投入時間Ｔａを短くすれば、コイル温度変化に対するＴｉ−ｑ特性線の変化（温特ズレ）を抑制できる」との知見に基づき想起されたものである。そして、上述の如くリフト量に基づき設定した本実施形態に係る閾値Ｔｔｈａは、シート絞り領域Ｂ１と噴孔絞り領域Ｂ２との境界に基づき設定した第１実施形態に係る閾値Ｔｔｈと、ほぼ同じ値になる。
【０１１１】
以上により、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。すなわち、ギャップが大きく磁力線の影響が小さいうちにコイル電流を急激に上昇させて吸引力を上昇させることができるので、コイル温度に起因した吸引力バラツキを小さくできる。
【０１１２】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【０１１３】
・本発明は、Ｔｉ−ｑ特性線が図４（ｄ）に示す形状となる燃料噴射弁に限定されるものではなく、例えば、シート絞り領域Ｂ１の傾きが噴孔絞り領域Ｂ２の傾きよりも小さい燃料噴射弁であってもよいし、傾きが変化しないＴｉ−ｑ特性線の燃料噴射弁であってもよい。
【０１１４】
・上記第１実施形態では、図４（ｄ）（ｅ）に示すように、シート絞り領域Ｂ１と噴孔絞り領域Ｂ２との境界が、弁体１２がフルリフト位置に達したタイミング（フルリフト時期）よりも先のタイミングとなっている。本発明はこのような特性の燃料噴射弁に限定されるものではなく、フルリフト時期と前記境界が一致する特性の燃料噴射弁であってもよい。
【０１１５】
・図４の例では、初期電流投入時間Ｔａが、定電流制御期間ｔ３０〜ｔ４０の半分以下となるように上昇制御および定電流制御を実施しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１６】
・図４の例では、第１目標値Ｉ１が第２目標値Ｉ２の２倍以上となるように上昇制御を実施しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１７】
・図２に示す燃料噴射弁１０の例では、弁体１２が可動コア１５に対して相対移動可能に組み付けられており、２つのスプリングＳＰ１、ＳＰ２により弾性力付与手段を構成している。しかし、本発明を実施するにあたり、弁体１２が可動コア１５に対して相対移動できない状態に固定されており、サブスプリングＳＰ２を有すること無くメインスプリングＳＰ１のみで弾性力付与手段を構成する燃料噴射弁であってもよい。
【０１１８】
・上記第１実施形態では、上昇制御によりコイル電流が第１目標値Ｉ１まで上昇すると、コイル電流を第２目標値Ｉ２にまで低下させている。しかし、上昇制御によりコイル電流が第１目標値Ｉ１まで上昇した後、コイル電流を低下させることなくその第１目標値Ｉ１を所定時間だけ保持させてから、コイル電流を第３目標値Ｉ３にまで低下させるようにしてもよい。つまり、第１実施形態において、第２目標値Ｉ２を第１目標値Ｉ１と同じ値にしてもよい、とも言える。
【０１１９】
・上記実施形態では、磁気回路領域部１６ｂの全体が、全周に亘って、取付穴４の内周面４ａにより囲まれている。これに対し、磁気回路領域部１６ｂの一部が、全周に亘って内周面４ａにより囲まれるように構成されていてもよい。また、コイル領域部１６ａの全体が、全周に亘って、取付穴４の内周面４ａにより囲まれていてもよいし、コイル領域部１６ａの一部が、全周に亘って内周面４ａにより囲まれるように構成されていてもよい。
【０１２０】
・上記実施形態に係る燃料噴射弁１０は、図１に示すように、シリンダヘッド３に取り付けられているが、シリンダブロックに取り付けられた燃料噴射弁を適用対象としてもよい。また、上記実施形態では、点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に搭載された燃料噴射弁１０を適用対象としているが、圧縮自着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）に搭載された燃料噴射弁を対象としてもよい。さらに、上記実施形態では、燃焼室１０ａへ直接燃料を噴射する燃料噴射弁を制御対象としているが、吸気管へ燃料を噴射する燃料噴射弁を制御対象としてもよい。
【０１２１】
・上記第１実施形態では、隣接部材１１、１６、１８の比抵抗ρが非隣接部材１４、１５よりも高くなるように、隣接部材１１、１６、１８に金属焼結材を用いているが、隣接部材１１、１６、１８および非隣接部材１４、１５の少なくとも１部に、金属焼結材を混入させるように構成してもよい。
【０１２２】
・上記第３実施形態では、供給燃圧に応じて第１目標値Ｉ１や第２目標値Ｉ２を変更させているが、供給燃圧に拘わらずこれらの目標値Ｉ１、Ｉ２を予め設定した値に固定してもよい。
【０１２３】
・上記各実施形態では、コイル電流が第１目標値Ｉ１に達すると通電オフさせてコイル電流を低下させているが、第１目標値Ｉ１に達した以降も第１目標値Ｉ１に所定時間保持させ、その後にコイル電流を低下させるように制御してもよい。
【０１２４】
・上記各実施形態では、バッテリ電圧で定電流制御を実施しているが、ブースト電圧で定電流制御を実施するようにしてもよい。
【０１２５】
・上記第５実施形態では、初期エネルギ投入量Ｅ１、Ｅ２のズレ量が１０％（所定値）未満となるようにコイル電流を制御しているが、前記所定値を５％や２％、１％に設定してもよい。
【０１２６】
・上記第２〜第６実施形態は、Ｔａ＜Ｔｔｈとする第１実施形態に適用したものであるが、第２〜第６実施形態で説明した技術的構成要件を、ｔ２０＜Ｔｄとする第７実施形態に適用してもよいし、Ｔａ＜Ｔｔｈａとする第８実施形態に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１０…燃料噴射弁、１３…コイル、２０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）、２１ａ…上昇制御手段、２１ｂ…定電流制御手段、２３…昇圧回路、Ｂ１…シート絞り領域、Ｂ２…噴孔絞り領域、Ｉ１…第１目標値、Ｉ２…第２目標値、Ｔａ…初期電流投入時間、ｔ１０…ブースト通電開始時点、Ｔｔｈ…閾値。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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