(57)【要約】【課題】燃料噴射弁の開弁時期を検出できる燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】燃料噴射制御装置（ＥＣＵ）５は、開弁時期を検出するために、検出制御部７ｆを備える。検出制御部７ｆは、低圧電源６ｂから低圧開弁電圧を燃料噴射弁３に供給する。コイル３ｃに流れる電流はゆっくりと上昇する。燃料噴射弁３が全開状態に到達すると、電流の波形には、顕著な変曲点があらわれる。開弁検出部７ｃは、変曲点を検出することにより開弁時期を特定する。補正量演算部７ｄは、開弁時期の誤差に起因する燃料噴射量の誤差を補償するための補正量を演算する。後続の燃料噴射において、補正部７ｅは、給電期間を補正する。この結果、閉弁時期の誤差に起因する燃料噴射量の誤差が補正される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁（３）のコイル（３ｃ）と接続可能な端子（５ａ、５ｂ）を有する燃料噴射制御装置（５）において、
前記燃料噴射弁を開き燃料噴射を実行させるために、高圧開弁電圧（ＶＦ１）を前記端子に供給する通常制御部（７ｂ、１７０）と、
前記通常制御部に代わって前記燃料噴射弁を開き燃料噴射を実行させるために、前記高圧開弁電圧（ＶＦ１）より低い低圧開弁電圧（ＶＦ２）を前記端子に供給する検出制御部（７ｆ、１６０）と、
前記低圧開弁電圧（ＶＦ２）が供給されているときに、前記端子を経由して前記コイルに流れる電流（ＩＬ）の波形の変曲点を検出することにより前記燃料噴射弁が全開状態に到達したことを検出する開弁検出部（７ｃ、１６３）とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記検出制御部は、間欠的に燃料噴射を実行することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記検出制御部による燃料噴射の頻度は、前記通常制御部による燃料噴射の頻度より少ないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記開弁検出部は、前記燃料噴射弁が全開状態に到達した開弁時期を特定し、
さらに、
先行する前記検出制御部による燃料噴射において検出された開弁時期に基づいて、後続の前記通常制御部による燃料噴射における開弁時期と意図された目標開弁時期との誤差に起因する燃料噴射量の誤差を減少させるように、後続の前記通常制御部による燃料噴射におけるパラメータを補正する補正処理部（７ｄ、７ｅ）を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記パラメータは、前記燃料噴射弁への給電期間（ＴＳ）であ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】
前記通常制御部は、前記燃料噴射弁が全開状態となる前に前記高圧開弁電圧の供給を遮断することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記閉弁検出部は、微分処理および／または積分処理によって前記変曲点を検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を噴射するための燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１−３は、燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置を開示する。特に、特許文献３は、コイル電流の波形における変曲点を検出することにより、燃料噴射弁の開弁時期を検出する技術を開示する。さらに、この特許文献は、検出された開弁時期に基づいて、燃料噴射弁に含まれる誤差を補正し、噴射量の制度を向上する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５３２４４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−７３７０５号公報
【特許文献３】特開２００１−２２１１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料噴射弁には高い応答性が求められる。例えば、開弁のための電圧の供給から、実際に燃料噴射弁が開き始めるまでの開弁遅れ時間を短くすることが望ましい。開弁遅れ時間を短くするために、燃料噴射弁は、その開弁初期において、高電圧、大電流で駆動される。ところが、このような高電圧、大電流で駆動されている状態では、コイル電流の波形から変曲点のような特徴点を検出することが困難であった。
【０００５】
開弁時期を検出するために、従来の燃料噴射制御装置にはさらなる改良が求められている。
【０００６】
開示された発明の目的のひとつは、燃料噴射弁の開弁時期を検出できる燃料噴射制御装置を提供することである。
【０００７】
開示された発明の目的のひとつは、閉弁時期の誤差に起因する燃料噴射量の誤差を補正することができる燃料噴射制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示された発明のひとつ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、特許請求の範囲およびこの項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。
【０００９】
開示された発明のひとつは、燃料噴射弁（３）のコイル（３ｃ）と接続可能な端子（５ａ、５ｂ）を有する燃料噴射制御装置（５）において、燃料噴射弁を開き燃料噴射を実行させるために、高圧開弁電圧（ＶＦ１）を端子に供給する通常制御部（７ｂ、１７０）と、通常制御部に代わって燃料噴射弁を開き燃料噴射を実行させるために、高圧開弁電圧（ＶＦ１）より低い低圧開弁電圧（ＶＦ２）を端子に供給する検出制御部（７ｆ、１６０）と、低圧開弁電圧（ＶＦ２）が供給されているときに、端子を経由してコイルに流れる電流（ＩＬ）の波形の変曲点を検出することにより燃料噴射弁が全開状態に到達したことを検出する開弁検出部（７ｃ、１６３）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、低圧開弁電圧により燃料噴射弁はゆっくりと駆動される。よって、電流波形には、顕著な変曲点があらわれる。開弁検出部は、低圧開弁電圧が供給されているときにあらわれる顕著な変曲点を検出するから、正確に開弁時期を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関システムを示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の駆動回路の回路図である。
【図３】第１実施形態の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の作動を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照しながら開示された発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１３】
図１において、内燃機関システム１は、発明を開示する第１実施形態である。内燃機関システム１は、道路走行車両の走行用の動力を供給する燃焼機関としての内燃機関１を備える。内燃機関システム１は、内燃機関２に燃料を供給するための燃料供給装置を備える。燃料供給装置は、燃料噴射弁（ＩＮＪ）３と、複数のセンサ（ＳＮＳ）４と、燃料噴射制御装置（ＥＣＵ）５とを備える。
【００１４】
燃料噴射弁３は、常閉型の電磁弁である。燃料噴射弁３には、燃料ポンプによって加圧された燃料が供給される。燃料噴射弁３は、開弁したときに、加圧された燃料を内燃機関２に供給する。燃料噴射弁３は、内燃機関２の吸気通路に配置することができる。この場合、燃料噴射弁３は、吸入空気に向けて燃料を噴射し、混合気を形成する。これに代えて、燃料噴射弁３は、内燃機関２のシリンダヘッドに配置することができる。この場合、燃料噴射弁３は、燃焼室内に向けて燃料を噴射する。
【００１５】
燃料噴射弁３は、電磁石を提供する固定コアを含む固定子３ａと、燃料噴射口を開閉する可動弁と可動コアとを含む可動子３ｂと、固定子３ａを励磁するコイル３ｃとを有する。コイル３ｃは、電磁コイルである。コイル３ｃは、所定の励磁電流が供給されると可動子３ｂを固定子３ａに向けて吸引する。可動子３ｂは、図示されないスプリングなどのバイアス部材によって閉弁方向に付勢されている。
【００１６】
コイル３ｃが励磁されていない状態では、可動子３ｂは閉弁方向へ付勢されている。よって、コイル３ｃが励磁されていない状態では、燃料噴射弁３は燃料を噴射しない。コイル３ｃが励磁されると、可動子３ｂは、固定子３ａに向けて吸引される。この結果、燃料噴射弁３は開弁し、燃料を噴射する。コイル３ｃを励磁するためにコイル３ｃへの外部電力の供給が開始されてから、燃料噴射弁３が開弁するまでには、所定の遅れ期間が生じる。コイル３ｃの励磁が停止されると、燃料噴射弁３は閉弁し、燃料噴射は停止される。コイル３ｃへの外部電力の供給が停止されてから、燃料噴射弁３が閉弁するまでには、所定の遅れ期間が生じる。
【００１７】
センサ４は、内燃機関２を制御するための複数のセンサを含む。例えば、センサ４は、内燃機関２の出力を調節するためのアクセル装置の操作量を検出するアクセルセンサ、内燃機関２の回転数を検出する回転数センサ、吸入空気量を検出する吸気センサなどを備えることができる。
【００１８】
燃料噴射制御装置５は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。以下の説明では、燃料噴射制御装置５は、ＥＣＵ５と呼ばれる。ＥＣＵ５は、燃料噴射弁３のコイル３ｃと接続可能な端子５ａ、５ｂを備える。ＥＣＵ５は、コイル３ｃに供給される電圧、およびコイル３ｃに流れる電流を制御するための駆動回路（ＤＲＶ）６を備える。駆動回路６は、燃料噴射弁３を高速に駆動するための高電圧電源６ａと、燃料噴射弁３を安定的にゆっくりと駆動するための低電圧電源６ｂとを有する。
【００１９】
高電圧電源６ａは、車両に搭載されたバッテリの電圧を昇圧する昇圧回路から供給されている。高電圧電源６ａの電圧ＶＦ１は４０Ｖである。高電圧電源６ａは、燃料噴射弁３を全閉状態から全開状態へ駆動することにより開弁させることができる高圧開弁電圧を供給する。
【００２０】
低電圧電源６ｂは、車両に搭載されたバッテリから供給されている。低電圧電源６ｂの電圧ＶＦ２は、高電圧電源６ａの電圧ＶＦ１より低く、かつ０Ｖより高い。低電圧電源６ｂは、燃料噴射弁３を全閉状態から全開状態へ駆動することにより開弁させることができる低圧開弁電圧を供給する。低圧開弁電圧は、高圧開弁電圧より低い。高圧開弁電圧と低圧開弁電圧とは、それらを区別することなく開弁電圧と呼ばれることがある。低圧開弁電圧は、コイル３ｃに流れる電流の波形から、燃料噴射弁３が全開状態に到達したことを示す変曲点を検出するための検出用電圧でもある。低圧開弁電圧は、燃料噴射弁３を安定的に全開状態に維持するための維持電流を供給するための維持電圧でもある。低電圧電源６ｂの電圧ＶＦ２は１２Ｖである。
【００２１】
ＥＣＵ５は、処理装置（ＣＰＵ）７と、プログラムを記憶する記憶媒体としてのメモリ（ＭＭＲ）８とを有する。ＥＣＵ５は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、ＥＣＵ５によって実行されることによって、ＥＣＵ５をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するようにＥＣＵ５を機能させる。ＥＣＵ５が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
【００２２】
以下の説明では、処理装置７は、ＣＰＵ７と呼ばれる。ＣＰＵ７は、メモリ８に記憶されたプログラムを実行することによって燃料噴射弁３を制御する制御処理を実行する。ＣＰＵ７は、演算処理によって複数の制御部を提供する。
【００２３】
ＣＰＵ７は、内燃機関２が必要とする量の燃料を噴射するように燃料噴射弁３を制御する噴射制御部を提供する。噴射制御部においては、燃料噴射量を調節するために、燃料噴射弁３の開弁期間が調節される。燃料噴射量は、微小噴射量から通常噴射量にわたる広い範囲で調節可能である。微小噴射量は、燃料噴射弁３が全閉状態から全開状態に到達する前に開弁電圧の供給を終了し、燃料噴射を終了することによって実現される燃料量である。通常噴射量は、燃料噴射弁３が全開状態に到達した後に開弁電圧の供給を終了し、燃料噴射を終了することによって実現される噴射量である。
【００２４】
ＣＰＵ７は、給電期間演算部７ａを含む。給電期間演算部７ａは、燃料噴射弁３を開弁させるための開弁電圧をコイル３ｃへ供給する給電期間ＴＳを決定する。燃料噴射弁３は、給電期間ＴＳから、開弁遅れ期間ＴＬを減じ、閉弁遅れ期間ＴＴを加えた期間だけ開弁する。よって、給電期間ＴＳは、目標とする燃料噴射量Ｑに相当する。微小噴射量を供給する場合、給電期間ＴＳは、燃料噴射弁３が全閉状態から全開状態に到達する前に、開弁電圧が遮断されるように設定される。
【００２５】
ＣＰＵ７は、通常制御部７ｂを含む。通常制御部７ｂは、通常時の燃料噴射を実現するための開弁制御を実行する制御部である。通常時は、燃料噴射弁３が高速駆動されるときである。通常時は、電流の波形から変曲点を検出しないときでもある。通常時は、燃料噴射弁３が全閉状態に到達したことを検出しないときでもある。
【００２６】
通常制御部７ｂは、燃料噴射弁３が接続されるべき端子５ａ、５ｂに開弁電圧を供給し、所定の期間の後に、開弁電圧の供給を遮断する。通常制御部７ｂは、少なくとも一時的に高圧開弁電圧を端子５ａ、５ｂに供給する。通常制御部７ｂは、高電圧電源６ａからコイル３ｃへの給電を断続するように駆動回路６を制御する。これにより、コイル３ｃに開弁電圧が供給され、励磁電流が流れる。通常制御部７ｂは、可動子３ｂを開弁方向へ移動させ、可動子３ｂの移動方向を閉弁方向へ反転させ、全閉状態に到達させる。
【００２７】
微小噴射量を供給するとき、通常制御部７ｂは、燃料噴射弁３が全開状態に到達する前に、電源からコイル３ｃへの給電、高圧開弁電圧ＶＦ１の供給を遮断する場合がある。これにより微小噴射量が供給される。また、通常制御部７ｂは、燃料噴射弁３が全開状態に到達した後に、電源からコイル３ｃへの給電を遮断する場合がある。
【００２８】
通常制御部７ｂは、給電期間ＴＳの初期において燃料噴射弁３を迅速に全開状態に到達させるようにコイル３ｃへ供給する電力を調節する。通常制御部７ｂは、給電期間ＴＳの後期おいて燃料噴射弁３を安定的に全開状態に維持するようにコイル３ｃへ供給する電力を調節することがある。例えば、給電期間ＴＳの後期は、燃料噴射弁３が全開状態に到達した時期と、給電期間ＴＳの終了時期との間の期間とすることができる。この実施形態においては、通常制御部７ｂは、給電期間ＴＳの初期において高電圧電源６ａからコイル３ｃへ高圧開弁電圧を供給し、給電期間ＴＳの後期において低電圧電源６ｂから低圧開弁電圧をコイル３ｃに供給する。さらに、この実施形態においては、通常制御部７ｂは、給電期間ＴＳの後期においてコイル３ｃに流れる電流を燃料噴射弁３を全開状態に維持するために必要な制限された値に調節する。
【００２９】
通常制御部７ｂは、開弁電圧の供給が遮断された後、または燃料噴射弁３が全閉状態に到達した後に、燃料噴射弁３を全閉状態で停止させ、維持するための停止回路を端子５ａ、５ｂ間に形成する。停止回路は、端子５ａ、５ｂに、燃料噴射弁３が開弁することのない電圧レベル、例えば０Ｖを供給する。通常制御部７ｂは、端子５ａ、５ｂに供給される電圧を、開弁時期において、開弁電圧（＋４０Ｖ）へ切替える。通常制御部７ｂは、端子５ａ、５ｂに供給される電圧を、開弁電圧に切替えられた時刻から、給電期間ＴＳの後に、閉弁電圧に切替える。閉弁電圧は、燃料噴射弁３を閉弁方向へ運動させ、さらに燃料噴射弁３を全閉状態に維持する電圧である。閉弁電圧は、燃料噴射弁３を制御しないときの停止電圧（０Ｖ（ゼロ））の場合がある。停止電圧は、開放状態（ＯＰＥＮ）に相当する電圧の場合がある。また、停止電圧は、短絡状態（ＧＮＤ）に相当する電圧の場合がある。
【００３０】
通常制御部７ｂは、開弁電圧の供給によってコイル３ｃに蓄積され、開弁電圧の遮断後もコイル３ｃに残留する残留磁気エネルギを急速に減衰させるために消磁制御を実行してもよい。消磁制御は、開弁電圧の供給が遮断された後に実行することができる。例えば、消磁制御は、コイル３ｃを含む閉回路によって提供することができる。コイル３ｃを含む閉回路への通電によって、残留磁気エネルギが急速に減衰させる。閉回路には、残留磁気エネルギの減衰を促進させるための回路要素、例えば、逆方向の電圧源、スイッチ素子、抵抗器などを含むことができる。逆方向の電圧源は、開弁電圧と逆方向の電圧をコイル３ｃに供給することができる。逆電圧は、残留磁気エネルギの減衰を促進する。
【００３１】
ＣＰＵ７は、開弁検出部７ｃを含む。開弁検出部７ｃは、端子５ａ、５ｂを経由してコイル３ｃに流れる電流ＩＬの波形の変曲点を検出することにより燃料噴射弁３が全開状態に到達したことを検出する。開弁検出部７ｃは、低電圧電源６ｂからコイル３ｃに低圧開弁電圧が供給されているときに、変曲点を検出する。言い換えると、開弁検出部７ｃは、後述の検出制御部７ｆに応答して、低圧開弁電圧がコイル３ｃに供給されている間に変曲点を検出する。開弁検出部７ｃは、コイル３ｃのインダクタンスの変化に起因する電流ＩＬの波形の変曲点を検出する。開弁検出部７ｃは、変曲点検出部とも呼ばれる。
【００３２】
コイル３ｃのインダクタンスは、可動子３ｂの位置、および運動によって変化する。このため、電流ＩＬも、可動子３ｂの位置に応じて変動する。特に、可動子３ｂが燃料噴射弁３の全開状態に対応する位置に到達すると、電流ＩＬの波形は、滑らかではない特徴的な変動を示す。この変動は、電流ＩＬの波形に変曲点としてあらわれる。波形における変曲点は、変曲点を識別する数学的な既知の処理手法によって検出することができる。例えば、微分処理および／または積分処理によって変曲点を検出することができる。
【００３３】
変曲点が発生した時点は、燃料噴射弁３が全開位置に到達した時点、すなわち実開弁時期である。開弁検出部７ｃは、後述の検出制御部７ｆによるひとつの燃料噴射において出現した変曲点を検出することにより、その燃料噴射の実開弁時期を特定する。よって、先行する燃料噴射において観測された電流の波形において変曲点を検出することによって、先行する燃料噴射の開弁時期が特定される。
【００３４】
開弁時期は、燃料噴射弁ごとの機械的な形状の誤差、電流の誤差、電圧の誤差、温度の変化など、種々の要因によって変動する。よって、開弁時期を検出することにより、意図された目標開弁時期との誤差、すなわち燃料噴射量Ｑの誤差を知ることができる。さらに、開弁時期に基づいて、意図された燃料噴射量Ｑが得られるように給電期間ＴＳを補正することができる。
【００３５】
ＣＰＵ７は、補正量演算部７ｄを含む。補正量演算部７ｄは、先行する燃料噴射における開弁時期に基づいて、後続の燃料噴射における給電期間ＴＳの補正量Ｔｅを演算する。先行する燃料噴射における開弁時期が意図された目標開弁時期より早い場合、後続の燃料噴射のための補正量Ｔｅは、後続の燃料噴射のための給電期間ＴＳを短縮するように設定される。先行する燃料噴射の開弁時期が意図された目標開弁時期より遅い場合、後続の燃料噴射のための補正量Ｔｅは、後続の燃料噴射のための給電期間ＴＳを延長するように設定される。
【００３６】
ＣＰＵ７は、補正部７ｅを含む。補正部７ｅは、補正量Ｔｅに基づいて給電期間演算部７ａにおいて設定された給電期間ＴＳ、または通常制御部７ｂにおける通常開弁制御のためのパラメータの少なくともひとつを補正する。
【００３７】
補正処理の他のひとつの例においては、先行する燃料噴射における開弁遅れ期間が求められる。この開弁遅れ期間は、低圧開弁電圧ＶＦ２が供給されてから開弁時期までの期間である。先行する燃料噴射において求められた開弁遅れ期間に基づいて、後続の燃料噴射における給電期間ＴＳが補正される。補正は、後続の燃料噴射における開弁期間が、給電期間演算部７ａにおいて意図され計画された目標開弁期間となるように実行される。補正は、先行する燃料噴射における開弁遅れ期間と予定された目標開弁遅れ期間との誤差に基づいて、後続の燃料噴射における開弁遅れ期間と目標開弁遅れ期間との誤差を予測し、この誤差に起因する燃料噴射量の誤差を補償するように実行される。目標開弁遅れ期間には許容範囲を設定することができる。
【００３８】
この構成では、補正量演算部７ｄと補正部７ｅとは、先行する燃料噴射において検出された開弁時期に基づいて、後続の燃料噴射における開弁時期と意図された目標開弁時期との誤差に起因する燃料噴射量の誤差を減少させるように、後続の燃料噴射におけるパラメータを補正する補正処理部を提供する。パラメータの一例は、給電期間ＴＳである。よって、意図された燃料噴射量が正確に実現される。
【００３９】
ＣＰＵ７は、端子５ａ、５ｂに検出用電圧を供給する検出制御部７ｆを含む。検出制御部７ｆは、低圧開弁電圧をコイル３ｃに供給する。検出制御部７ｆは、高圧開弁電圧をコイル３ｃに供給することはない。低圧開弁電圧は、検出制御部７ｆは、電流ＩＬの波形に、燃料噴射弁３の全開状態への到達を示す明瞭な変曲点があらわれるように選定されている。低圧開弁電圧は、高圧開弁電圧より低いから、コイル３ｃに流れる電流ＩＬの波形の観測を容易にする。低圧開弁電圧の値は、燃料噴射弁３を、通常時よりゆっくりと駆動するように設定される。低圧開弁電圧の値は、電流ＩＬの波形にあらわれる変曲点を顕著に強調するように設定される。検出制御部７ｆは、検査のための燃料噴射を実現するための制御部である。
【００４０】
検出制御部７ｆは、燃料噴射弁３が接続されるべき端子５ａ、５ｂに低圧開弁電圧を供給し、所定の期間の後に、低圧開弁電圧の供給を遮断する。検出制御部７ｆは、低電圧電源６ｂからコイル３ｃへの給電を断続するように駆動回路６を制御する。
【００４１】
検出制御部７ｆは、開弁電圧の供給が遮断された後、または燃料噴射弁３が全閉状態に到達した後に、燃料噴射弁３を全閉状態で停止させ、維持するための停止回路を端子５ａ、５ｂ間に形成する。検出制御部７ｆは、端子５ａ、５ｂに供給される電圧を、開弁時期において、低圧開弁電圧へ切替える。検出制御部７ｆは、端子５ａ、５ｂに供給される電圧を、開弁電圧に切替えられた時刻から、給電期間ＴＳの後に、閉弁電圧に切替える。
【００４２】
開弁検出部７ｃが検出する開弁時期は、検出制御部７ｆによって低圧開弁電圧ＶＦ２がコイル３ｃに供給されるときに検出される。一方、補正量Ｔｅは、通常制御部７ｂによって高圧開弁電圧ＶＦ１がコイル３ｃに供給される場合に利用される。よって、補正量演算部７ｄにおいては、高圧開弁電圧ＶＦ１がコイル３ｃに供給されるときの開弁時期の誤差を予測できるように、開弁検出部７ｃにおいて検出された開弁時期が利用される。例えば、高圧開弁電圧ＶＦ１と低圧開弁電圧ＶＦ２との差に起因する開弁時期の差を補償するための所定の換算処理が、検出された開弁時期に加えられる。例えば、検出された開弁時期と目標開弁時期との誤差を割合として算出するなどの正規化処理を加えることにより、検出された開弁時期を、高圧開弁電圧ＶＦ１が供給されるときの開弁時期補正に利用できる。
【００４３】
図２において、駆動回路６は、高電圧電源６ａと正極側の端子５ａとの間に設けられたＭＯＳ１を備える。ＭＯＳ１は、高圧開弁電圧を供給するためのハイサイドスイッチを提供する。負極側の端子５ｂと接地電位との間にはＭＯＳ２が設けられている。ＭＯＳ２は、ローサイドスイッチを提供する。低電圧電源６ｂと正極側の端子５ａとの間にはＭＯＳ３が設けられている。ＭＯＳ３は、低圧開弁電圧を供給するためのハイサイドスイッチを提供する。よって、コイル３ｃには、高電圧電源６ａまたは低電圧電源６ｂから給電することができる。駆動回路６は、燃料噴射弁３を高速に開くための高圧開弁電圧（ＶＦ１）、および燃料噴射弁３をゆっくりと開くための低圧開弁電圧（ＶＦ２）を端子５ａ、５ｂに選択的に供給可能である。
【００４４】
端子５ｂと接地電位との間、図示の例ではＭＯＳ２と接地電位との間には、電流検出用の抵抗器Ｒが設けられている。抵抗器Ｒにおける電圧降下は、電流ＩＬを示す。抵抗器Ｒの電圧降下は検出回路６ｃによって検出され、ＣＰＵ７に出力される。検出回路６ｃは、抵抗器Ｒにおける電圧降下を検出することによって電流ＩＬを検出する。検出回路６ｃは、開弁検出部７ｃにおいて変曲点を数学的手法によって識別できるように電流ＩＬを検出する。
【００４５】
ＭＯＳ１、ＭＯＳ２、ＭＯＳ３は、スイッチ素子である。これらのスイッチ素子は、パワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）によって提供することができる。スイッチ素子は、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などによって提供されてもよい。
【００４６】
図３において、ＥＣＵ５は、駆動回路６を制御するための制御処理１５０を実行する。制御処理１５０は、燃料噴射が許容されているときに実行される。ステップ１５１では、ＥＣＵ５は、燃料噴射を求める噴射信号があるか否かを判定する。噴射信号がない場合、ステップ１５１を繰りかえす。噴射信号がある場合、ステップ１５２へ進む。
【００４７】
ステップ１５２では、ＥＣＵ５は、検出制御部７ｆと開弁検出部７ｃとによる開弁時期の検出を実行するか否かを判定する。ステップ１５２は、開弁時期の検出処理の実行時期を設定する実行時期設定部を提供する。
【００４８】
開弁時期の検出は、内燃機関２の運転期間中の限られた時期にのみ実行される。検出制御部７ｆは、比較的長い開弁期間を提供する。このため、長い開弁期間を提供できるときにだけ、開弁時期の検出は実行される。例えば、大量の燃料噴射が求められる高負荷時にのみ実行される。
【００４９】
開弁時期の検出は、燃料噴射量の精度を低下させることがある。そこで、開弁時期の検出は、複数の燃料噴射の中で散発的に実行されることが望ましい。例えば、開弁時期の検出は、間欠的に実行される。
【００５０】
開弁時期の検出は、内燃機関２の運転状態にかかわらず、低い頻度で間欠的に実行されてもよい。ステップ１５２における判定条件は、検出制御部７ｆによる燃料噴射の頻度が、通常制御部７ｂによる燃料噴射の頻度より少なくなるように設定される。
【００５１】
ステップ１５２における判定が肯定的である場合、ステップ１６０へ進む。ステップ１６０では、ＥＣＵ５は、開弁時期を検出するための燃料噴射を実行する。
【００５２】
ステップ１６１では、ＥＣＵ５は、給電期間ＴＳを設定する。検出開弁制御のための給電期間ＴＳは、固定値である。
【００５３】
ステップ１６２では、ＥＣＵ５は、ＭＯＳ２、ＭＯＳ３をＯＮ状態に駆動する。この結果、低電圧電源６ｂからコイル３ｃへ正方向の低圧開弁電圧ＶＦ２が供給される。コイル３ｃには、正方向の電流が流れ、コイル３ｃは励磁される。可動子３ｂは、固定子３ａに向けて吸引され、燃料噴射弁３は開弁動作を開始する。可動子３ｂは、ゆっくりと徐々にリフトする。可動子３ｂが徐々にリフトするとコイル３ｃのインダクタンスが変化する。さらに、燃料噴射弁３が全開状態に到達すると、可動子３ｂが停止する。このため、コイル３ｃのインダクタンスの変化にも、過渡的な変動があらわれる。このようなインダクタンスの変化が、電流ＩＬの波形に変曲点を発生させる。
【００５４】
ステップ１６３では、ＥＣＵ５は、電流ＩＬの波形から変曲点を検出する。変曲点の検出は、微分処理および／または積分処理などの数学的な処理によって実行することができる。
【００５５】
ステップ１６４では、ＥＣＵ５は、給電期間ＴＳを経過したか否かを判定する。ＥＣＵ５は、給電期間ＴＳを経過するまで、ステップ１６３を繰り返す。給電期間ＴＳを経過すると、ステップ１６５へ進む。
【００５６】
ステップ１６５では、ＥＣＵ５は、ＭＯＳ２、ＭＯＳ３をＯＦＦ状態に駆動する。これにより、低圧開弁電圧ＶＦ２の供給が遮断される。この結果、コイル３ｃの積極的な励磁は終了する。可動子３ｂは、開弁方向への移動を停止した後に、固定子３ａから離れる方向への移動を開始する。すなわち、燃料噴射弁３は、全開状態に到達する前に、閉弁動作を開始する。可動子３ｂのリフト量は、徐々に減少する。
【００５７】
ステップ１６６では、ＥＣＵ５は、今回の検出開弁駆動において得られた開弁時期に基づいて補正量Ｔｅを設定する。補正量Ｔｅは、後続の通常の燃料噴射において、開弁時期の誤差に起因する燃料噴射量の誤差を補償して目標とする燃料噴射量Ｑを実現するための補正量である。ステップ１６６は、補正量演算部７ｄを提供する。
【００５８】
ステップ１５２における判定が否定的である場合、ステップ１７０へ進む。ステップ１７０では、ＥＣＵ５は、開弁時期を検出しない通常の燃料噴射を実行する。
【００５９】
ステップ１７１では、ＥＣＵ５は、給電期間ＴＳを設定する。通常開弁制御のための給電期間ＴＳは、初期に供給される高圧開弁電圧ＶＦ１と後期に供給される低圧開弁電圧ＶＦ２とによって目標とする燃料噴射量Ｑを実現できるように設定される。さらに、ここでは、先行して実行されたステップ１６６において得られた補正量Ｔｅが給電期間ＴＳに加えられる。よって、検出開弁制御による燃料噴射によって得られた補正量Ｔｅは、後続の通常開弁制御にのみ反映される。
【００６０】
ステップ１７２では、ＥＣＵ５は、ＭＯＳ１、ＭＯＳ２をＯＮ状態に駆動する。この結果、高電圧電源６ａからコイル３ｃへ正方向の高圧開弁電圧ＶＦ１が供給される。コイル３ｃには、正方向の電流が流れ、コイル３ｃは急速に強く励磁される。可動子３ｂは、固定子３ａに向けて急速に吸引され、燃料噴射弁３は急速に開弁動作を開始する。可動子３ｂは、急速に徐々にリフトする。
【００６１】
ステップ１７３では、ＥＣＵ５は、給電期間ＴＳのうち、高圧開弁電圧ＶＦ１を供給する初期期間ＴＰを経過したか否かを判定する。ＥＣＵ５は、初期期間ＴＰを経過するまで、ステップ１７２により提供される高圧開弁電圧ＶＦ１の供給状態を継続する。初期期間ＴＰを経過すると、ステップ１７４へ進む。
【００６２】
ステップ１７４では、ＭＯＳ１をＯＦＦ状態に駆動する。ステップ１７５では、ＥＣＵ５は、ＭＯＳ３のスイッチング制御を開始する。ＥＣＵ５は、コイル３ｃに流れる電流ＩＬを目標電流にフィードバック制御するようにＭＯＳ３を制御する。この結果、低電圧電源６ｂからコイル３ｃへ低圧開弁電圧ＶＦ２が供給される。目標電流は、燃料噴射弁３を全開状態に維持できる電流に設定されている。目標電流は、低電圧電源６ｂからコイル３ｃに供給できる最大電流より小さい。目標電流は、燃料噴射弁３を安定的に全開状態に維持できる最低限の電流に設定されている。この結果、コイル３ｃは、燃料噴射弁３を全開状態に維持できる最低レベルの励磁状態におかれる。
【００６３】
ステップ１７６では、ＥＣＵ５は、給電期間ＴＳを経過したか否かを判定する。ＥＣＵ５は、給電期間ＴＳを経過するまで、コイル３ｃへの給電を継続する。給電期間ＴＳの間は、ステップ１７３−１７５を繰り返す。給電期間ＴＳを経過すると、ステップ１７７へ進む。
【００６４】
ステップ１７７では、ＥＣＵ５は、ＭＯＳ１、ＭＯＳ２、ＭＯＳ３をＯＦＦ状態に駆動する。これにより、開弁電圧の供給が遮断される。この結果、コイル３ｃの積極的な励磁は終了する。可動子３ｂは、開弁方向への移動を停止した後に、固定子３ａから離れる方向への移動を開始する。可動子３ｂのリフト量は、徐々に減少する。
【００６５】
図４は、第１実施形態の作動の一例を示す。図中において、ＶＬは、コイル３ｃの正極端子の電圧を示し、ＩＬはコイル３ｃに流れる電流を示し、ＬＦは燃料噴射弁３の可動子３ｂのリフト量を示す。図中には、２回の燃料噴射が図示されている。ｔ１−ｔ４の波形は低圧開弁電圧ＶＦ２による開弁動作を示す。すなわち、ｔ１−ｔ４の波形は、変曲点検出処理、すなわちステップ１６０が実行される場合を示す。ｔ５−ｔ９の波形は高圧開弁電圧ＶＦ１による開弁動作を示す。ｔ５以降の波形において、実線は、給電期間ＴＳが長く、電流制御が実行される場合を示す。破線は、燃料噴射弁３が全開状態に到達する前に高圧開弁電圧ＶＦ１が遮断される微小噴射量における作動例を示す。
【００６６】
時刻ｔ１において、コイル３ｃへの低圧開弁電圧ＶＦ２の供給が開始される。時刻ｔ１から電流ＩＬは徐々に上昇する。時刻ｔ２において、可動子３ｂのリフト量ＬＦが増加を開始する。
【００６７】
時刻ｔ３においてリフト量ＬＦが１００％に到達している。このとき、電流ＩＬの波形には、変曲点ＤＰがあらわれる。変曲点ＤＰは、電流ＩＬの一時的な減少として顕著にあらわれる。変曲点ＤＰは、ステップ１６３、すなわち開弁検出部７ｃによって検出される。図示の例では、開弁時期は時刻ｔ３である。この検出された開弁時期に基づいて、開弁遅れ期間が求められる。
【００６８】
やがて、給電期間ＴＳが経過すると、ＭＯＳ２、ＭＯＳ３がＯＦＦ状態に駆動される。これにより電流ＩＬは急激に減少し、リフト量ＬＦも減少する。
【００６９】
時刻ｔ５以降の実線の場合、時刻ｔ５において、コイル３ｃへの高圧開弁電圧ＶＦ１の供給が開始される。時刻ｔ５から電流ＩＬは急速に徐々に上昇する。時刻ｔ７においてリフト量ＬＦが１００％に到達している。このとき、電流ＩＬの波形には、顕著な変曲点があらわれない。時刻ｔ８において初期期間ＴＰが経過すると、ＭＯＳ１がＯＦＦ状態に駆動される。時刻ｔ８から、ＭＯＳ３のスイッチング制御が開始される。この結果、電圧ＶＬに図示されるように、コイル３ｃには、低圧開弁電圧ＶＦ２が間欠的に供給される。電流ＩＬは、目標電流に制御される。このとき、リフト量ＬＦは、全開状態に維持される。やがて、時刻ｔ９において給電期間ＴＳが経過すると、ＭＯＳ２がＯＦＦ状態に駆動される。同時に、ＭＯＳ３のスイッチング制御が終了する。この結果、電流ＩＬは徐々に減少し、リフト量ＬＦも徐々に減少する。
【００７０】
時刻ｔ５以降の破線の場合、時刻ｔ５において、コイル３ｃへの高圧開弁電圧ＶＦ１の供給が開始される。時刻ｔ５から電流ＩＬは急速に徐々に上昇する。微小噴射量の場合、燃料噴射弁３が全開状態に到達する前に、すなわち可動子３ｂのリフト量ＬＦが１００％に到達する前に、給電期間ＴＳが満了する。図示の例では、時刻ｔ６において、給電期間ＴＳが満了する。時刻ｔ６において、ＭＯＳ１、ＭＯＳ２、ＭＯＳ３がＯＦＦ状態に駆動される。これにより電流ＩＬは急激に減少し、リフト量ＬＦも減少する。
【００７１】
以上に述べたように、この実施形態によると、コイル３ｃへ低圧開弁電圧ＶＦ２を供給した場合に電流波形にあらわれる顕著な変曲点ＤＰによって燃料噴射弁３の開弁時期を検出することができる。このため、開弁時期を正確に検出することができる。また、顕著な変曲点は、比較的簡単な数学的手法によって検出することができる。よって、ＣＰＵ７の演算処理負荷を抑制することができる。
【００７２】
また、開弁時期が正確に検出されるから、開弁時期の誤差に起因する燃料噴射量の誤差を補償するように、後続の燃料噴射における給電期間を補正することができる。この結果、燃料噴射量の誤差が抑制される。言い換えると、正確な燃料噴射量の制御が可能となる。
【００７３】
さらに、この実施形態では、燃料噴射弁３が全開状態に到達する前に開弁電圧の供給を遮断することによって微小噴射量を提供する場合がある。開弁時期の誤差は、微小噴射量に大きな影響を与える。しかし、この実施形態では、開弁時期の誤差を補償できるから、微小噴射量を正確に提供することができる。
【００７４】
この実施形態では、補正量Ｔｅは通常開弁制御における給電期間ＴＳにのみ反映され、検出開弁制御における給電期間ＴＳには反映されない。しかし、検出開弁制御は間欠的に実行されるから、内燃機関２の運転状態を悪化させることなく開弁時期を検出することができる。
【００７５】
（他の実施形態）
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された複数の発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された複数の発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された複数の発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、それぞれ独立して実施可能である。開示された複数の発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００７６】
例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。
【００７７】
上記実施形態では、燃料噴射弁３が全閉状態に到達した後に端子５ａ、５ｂに供給される電圧は停止電圧に切換えられる。上記実施形態では、停止電圧は、開放状態（ＯＰＥＮ）である。これに代えて、停止電圧が、コイル３ｃの両端を短絡した状態によって提供されてもよい。例えば、コイル３ｃの両端を接地電位に接続した短絡状態（ＧＮＤ）に切換えてもよい。また、停止電圧が、燃料噴射弁３が全閉状態に維持され、しかも開弁しない程度の低電圧であってもよい。
【００７８】
また、開弁電圧が供給される給電期間ＴＳの直後に、開弁電圧と逆方向の逆電圧が供給されてもよい。このような逆電圧は、開弁電圧の供給によってコイル３ｃに残留する磁気エネルギの減衰を促進する。このような逆電圧は、消磁電圧とも呼ぶことができる。
【００７９】
また、上記実施形態では、高電圧電源６ａは＋４０Ｖであり、低電圧電源６ｂは＋１Ｖであるが、これら電源６ａ、６ｂの電圧は他の値を利用できる。また、これら電源６ａ、６ｂの電圧は、可変としてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、検出開弁制御においては、給電期間ＴＳを固定値とした。これに代えて、検出開弁制御においても、燃料噴射量Ｑに応じて給電期間ＴＳを設定した。この場合、低圧開弁電圧ＶＦ２によって目標とする燃料噴射量Ｑを実現できるように給電期間ＴＳが設定される。ここでは、予め計測され設定された標準的な関数に基づいて、給電期間ＴＳを設定することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  内燃機関システム、２  内燃機関、
３  燃料噴射弁、３ａ  固定子、３ｂ  可動子、３ｃ  コイル、
４  センサ、５  燃料噴射制御装置、５ａ、５ｂ  端子、
６  駆動回路、６ａ  高電圧電源、６ｂ  低電圧電源、
６ｃ  検出回路、ＭＯＳ１−ＭＯＳ３  スイッチ素子、Ｒ  抵抗器、
７  処理装置、７ａ  給電期間演算部、７ｂ  通常制御部、
７ｃ  開弁検出部、７ｄ  補正量演算部、７ｅ  補正部、
７ｆ  検出制御部、８  メモリ。
【図１】
2014055570.tif 000003
【図２】
2014055570.tif 000004
【図３】
2014055570.tif 000005
【図４】
2014055570.tif 000006