(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置に駆動電流を流し、駆動電流を制御する制御装置において、
駆動電流が最大駆動電流になった後、前記最大駆動電流よりも小さい第１駆動電流を前記燃料噴射装置に流すように制御する制御部を備え、
前記制御部は、弁体が弁座と離間してから着座するまでの開弁期間、前記弁体の変位量の積分値、又は前記燃料噴射装置に供給される燃料の燃料圧力に基づいて前記第１駆動電流の電流値の大きさを変更することで前記燃料噴射装置の噴射量を補正することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
弁体と、弁体が着座する座面を有する弁座部と、前記弁体を駆動させる可動子と、駆動電流が流れることで前記可動子を駆動するコイルと、を備えた燃料噴射装置を制御する制御装置において、
前記コイルに流す駆動電流が最大駆動電流になった後、前記最大駆動電流よりも小さい第１駆動電流を前記燃料噴射装置に流すように制御する制御部を備え、
前記制御部は、弁体が弁座と離間してから着座するまでの開弁期間、前記弁体の変位量の積分値、又は前記燃料噴射装置に供給される燃料の燃料圧力に基づいて前記第１駆動電流の電流値の大きさを変更することで、前記弁体の最大高さ位置よりも低い高さ位置領域における開弁期間を補正することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の制御装置において、
前記制御部は、
弁体が弁座と離間してから着座するまでの開弁期間を検出する開弁期間検出手段を備え、
第１の燃料噴射装置の開弁期間が第２の燃料噴射装置の開弁期間よりも小さい場合に、前記第１の燃料噴射装置の前記第１駆動電流の電流値の大きさを大きくするように変更する、又は前記第１の燃料噴射装置の開弁期間が前記第２の燃料噴射装置の開弁期間よりも大きい場合に、前記第１の燃料噴射装置の前記第１駆動電流の電流値を小さくするよう変更することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の制御装置において、
前記制御部は、
設定時間で前記最大駆動電流となるように駆動電流を制御し、前記設定時間を変更することで、前記燃料噴射装置の噴射量を補正することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の制御装置において、
前記制御部は、
設定時間で前記最大駆動電流となるように駆動電流を制御し、前記設定時間を変更することで、前記燃料噴射装置の開弁期間を補正することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の制御装置において、
前記制御部は、
前記最大駆動電流の電流値を変更することで、前記燃料噴射装置の噴射量又は開弁期間を補正することを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の制御装置において、
前記制御部は、
少なくとも２つ以上の燃料噴射装置に流す駆動電流を制御し、
第１の燃料噴射装置の噴射量が第２の燃料噴射装置の噴射量よりも小さい場合に、前記第１の燃料噴射装置の前記第１駆動電流の電流値の大きさを大きくするように変更することを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の制御装置において、
前記制御部は、
少なくとも２つ以上の燃料噴射装置に流す駆動電流を制御し、
第１の燃料噴射装置の噴射量が第２の燃料噴射装置の噴射量よりも大きい場合に、前記第１の燃料噴射装置の前記第１駆動電流の電流値を小さくするよう変更することを特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求項４に記載の制御装置において、
前記制御部は、
少なくとも２つ以上の燃料噴射装置に流す駆動電流を制御し、
第１の燃料噴射装置の噴射量が第２の燃料噴射装置の噴射量よりも小さい場合に、前記第１の燃料噴射装置の前記設定時間を長くするように変更することを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の制御装置において、
前記制御部は、
少なくとも２つ以上の燃料噴射装置に流す駆動電流を制御し、
第１の燃料噴射装置の噴射量が第２の燃料噴射装置の噴射量よりも大きい場合に、前記第１の燃料噴射装置の前記設定時間を短くするように変更することを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制御部は、
前記最大駆動電流の電流値、前記設定時間、又は前記第１駆動電流の電流値を変更することで、前記燃料噴射装置の開弁期間を補正することを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
弁体とソレノイドと前記弁体を開弁させる可動子とを有し、前記弁体が閉弁している状態で前記弁体と前記可動子とは軸方向に隙間を介して配置される燃料噴射装置と、燃料噴射装置を制御する制御部を有する制御装置とで構成される燃料噴射システムにおいて、
前記制御部は、
前記弁体が開弁を開始するよりも前に最大駆動電流を遮断して、前記最大駆動電流よりも小さい第１駆動電流を前記燃料噴射装置に流すように制御し、弁体が弁座と離間してから着座するまでの開弁期間、前記弁体の変位量の積分値、又は前記燃料噴射装置に供給される燃料の燃料圧力に基づいて前記第１駆動電流の電流値の大きさを変更することで、前記弁体の開弁期間を補正することを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の燃料噴射システムにおいて、
前記制御部は、
設定時間で前記最大駆動電流となるように駆動電流を制御し、前記最大駆動電流の電流値、又は前記設定時間で前記弁体の開弁期間を補正す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、制御装置及び燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電磁式燃料噴射装置の制御装置は、閉弁状態から素早く開弁状態へ移行させるために、噴射パルスが出力されると最初に高電圧源から高電圧をソレノイド（コイル）に印加して、コイルの電流を急速に立ち上げる制御を行う。その後、可動子が固定コアの方向へ移動した後、電圧の印加を低電圧に切替えてコイルに一定の電流が供給されるように制御する。
【０００３】
可動子がコアと衝突してからコイルへの電流供給を停止する場合、可動子の開弁遅れと閉弁遅れが生じるために、制御できる噴射量に制約が生じる。したがって、可動子が固定コアと衝突する前にコイルへの電流供給を停止し、可動子および弁体が放物運動するいわゆるハーフリフトの条件で弁体を制御することが求められる。
【０００４】
上述のような弁体がハーフリフトで駆動される条件での制御方法として、燃料噴射弁の駆動コイルに流れる駆動電流の積分値を算出し、この積分値に基づいて駆動コイルの直流重畳特性を考慮して駆動コイルのインダクタンスを算出することでインダクタンスを精度良く算出し、このインダクタンスに基づいて弁体のリフト量を推定することでリフト量を精度良く推定する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2013-108422号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料噴射装置の制御装置は、噴射パルスが入力されると、最初に高電圧源の電圧をコイルに印加して電流を素早く立上げて、急速に磁気回路に磁束を発生させる。弁体が固定コアに到達するまで昇圧電圧ＶＨを印加すると、可動子に作用する磁気吸引力が大きくなり、時間に対する弁体の変位量傾きが大きくなる。
【０００７】
その結果、特許文献１の図３に示されるように、弁体が固定コアと接触しない動作であるハーフリフトの条件において、噴射パルス幅に対する噴射量の傾きが大きくなり、噴射パルス幅の変化に対して噴射量の変化量が増加し、制御装置の制御分解能の制約から噴射量の精度が低下する場合がある。また、弁体が固定コアと接触する動作であるフルリフトの条件において、可動子に作用する磁気吸引力が大きいと、弁体の速度が大きい条件で可動子が固定コアに衝突するため、可動子が衝突することで生じる反発力によって、可動子がバウンドし、弁体もバウンドする。
【０００８】
結果、弁体がバウンドする範囲では、噴射パルスと噴射量の関係が非線形となり、噴射量の制御精度が低下し、ＰＮ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｎｕｍｂｅｒ）が増加する場合がある。また、各気筒の燃料噴射装置に同じ駆動電流を供給した場合、燃料噴射装置の寸法公差の個体差によって、燃料噴射装置ごとに噴射量がばらつき、ＰＮが増加する場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、ハーフリフトからフルリフトにわたって噴射量精度を向上することができる制御装置及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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料噴射装置に駆動電流を流し、駆動電流を制御する制御装置において、駆動電流が最大駆動電流になった後、前記最大駆動電流よりも小さい第１駆動電流を前記燃料噴射装置に流すように制御する制御部を備え、前記制御部は、弁体が弁座と離間してから着座するまでの開弁期間、前記弁体の変位量の積分値、又は前記燃料噴射装置に供給される燃料の燃料圧力に基づいて前記第１駆動電流の電流値の大きさを変更することで前記燃料噴射装置の噴射量を補正する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ハーフリフトからフルリフトにわたって噴射量精度を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に記載した燃料噴射装置、圧力センサ、制御装置とＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）を筒内直接噴射式エンジンに搭載した場合の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態における燃料噴射装置の縦断面図と、この燃料噴射装置に接続される駆動回路及びエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態における燃料噴射装置の駆動部構造の断面拡大図を示した図である。
【図４】比較例として、燃料噴射装置を駆動する一般的な噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電圧と駆動電流、弁体変位量と時間の関係を示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態における燃料噴射装置の制御装置およびＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）の詳細を示した図である。
【図６】本発明の第１実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、燃料噴射装置のスイッチング素子のタイミング、コイルの端子間の電圧、弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図７】本発明の第１実施形態における噴射パルスと噴射量の関係を示した図である。
【図８】本発明の第２実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、噴射量の個体ばらつきを有する燃料噴射装置の弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図９】本発明の第２実施形態の図８の燃料噴射装置における噴射パルスと噴射量の関係を示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の図１０における噴射パルスと噴射量の関係を示した図である。
【図１２】本発明の第２実施形態における弁体がハーフリフトで駆動する条件で、燃料噴射装置の駆動電流、端子間の電圧、電圧の２階微分値、可動子と弁体変位量および時間の関係を示した図である。
【図１３】本発明の第２実施形態における弁体が目標開度に到達するよう駆動する条件で、燃料噴射装置の駆動電流、電流の１階微分値、電流の２階微分値、弁体変位量および時間の関係を示した図である。
【図１４】本発明の第３実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図１５】本発明の第４実施形態における噴射パルス、駆動電流、スイッチング素子のタイミング、端子間電圧、弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図１６】本発明の第５実施形態における噴射パルス、駆動電流、スイッチング素子のタイミング、端子間電圧、弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図１７】本発明の第５実施形態における第１駆動電流の電流値および最大駆動電流値と噴射量の関係を示した図である。
【図１８】本発明の第５実施形態における噴射量と第１駆動電流値および最大駆動電流の電流値との関係を示した図である。
【図１９】本発明の第６実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図２０】本発明の第７実施形態における燃料噴射装置の駆動部構造の断面拡大図を示した図である。
【図２１】本発明の第７実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、燃料噴射装置のスイッチング素子のタイミング、コイルの端子間の電圧、弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図２２】本発明の第８実施形態における燃料噴射装置の駆動部構造の断面拡大図を示した図である。
【図２３】本発明の第９実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、燃料噴射装置の弁体および可動子の挙動と時間の関係を示した図である。
【図２４】本発明の第９実施形態の図２３の燃料噴射装置における噴射パルスと噴射量の関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて、本発明の第１〜第９の実施形態に係る燃料噴射装置を含む燃料噴射システムの構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一符号は、同一部分を示す。
【００１４】
（基本構成）  
最初に、図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態に係る燃料噴射システムの構成について説明する。
【００１５】
図２に示すように、燃料噴射システムは、主として、燃料噴射装置１０１と、燃料噴射装置１０１を制御する制御装置１５０とで構成される。図３に示すように、燃料噴射装置１０１は、弁体２１４とソレノイド２０５と弁体２１４を開弁させる可動子２０２とを有し、弁体２１４が閉弁している状態で弁体２１４と可動子２０２とは軸方向に隙間Ｇ２を介して配置される。
【００１６】
図１に示すように、燃料噴射装置１０１（１０１Ａ〜１０１Ｄ）はその噴射孔からの燃料噴霧が燃焼室１０７に直接噴射されるように各気筒に設置されている。燃料は燃料ポンプ１０６によって昇圧されて燃料配管１０５に送出され、燃料噴射装置１０１（１０１Ａ〜１０１Ｄ）に配送される。燃料圧力は燃料ポンプ１０６によって吐出された燃料の流量と、エンジン（内燃機関）の各気筒に供えられた燃料噴射装置によって各燃焼室内に噴射された燃料の噴射量のバランスによって変動するが、圧力センサ１０２による情報に基づいて所定の圧力を目標値として、燃料ポンプ１０６からの吐出量が制御されるようになっている。
【００１７】
燃料噴射装置１０１（１０１Ａ〜１０１Ｄ）の燃料の噴射はエンジンコントロールユニット１０４（ＥＣＵ）から送出される噴射パルス幅によって制御されており、この噴射パルスは燃料噴射装置の駆動回路１０３に入力され、駆動回路１０３はＥＣＵ１０４からの指令に基づいて駆動電流波形を決定し、前記噴射パルス幅に基づく時間だけ燃料噴射装置１０１（１０１Ａ〜１０１Ｄ）に前記駆動電流波形を供給するようになっている。
【００１８】
なお、駆動回路１０３は、ＥＣＵ１０４と一体の部品や基板として実装されている場合もある。駆動回路１０３とＥＣＵ１０４が一体となった装置を制御装置１５０と称する。制御装置１５０は、燃料噴射装置１０１に駆動電流を流し、駆動電流を制御する。
【００１９】
次に、図２を用いて、燃料噴射装置１０１及びその制御装置１５０の構成と基本的な動作を説明する。図２は、燃料噴射装置１０１の縦断面図とその燃料噴射装置を駆動するための駆動回路１０３、ＥＣＵ１０４の構成の一例を示す図である。
【００２０】
ＥＣＵ１０４では、エンジンの状態を示す信号を各種センサから取り込み、エンジンの運転条件に応じて燃料噴射装置１０１から噴射する噴射量を制御するための噴射パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。また、ＥＣＵ１０４には、各種センサからの信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器とＩ／Ｏポートが備えられている。ＥＣＵ１０４より出力された噴射パルスは、信号線１１０（通信ライン）を通して燃料噴射装置の駆動回路１０３に入力される。駆動回路１０３は、ソレノイド２０５に印加する電圧を制御し、電流を供給する。ＥＣＵ１０４は、信号線１１１を通して、駆動回路１０３と通信を行っており、燃料噴射装置に供給する燃料の圧力や運転条件によって駆動回路１０３によって生成する駆動電流を切替えることや、電流および時間の設定値を変更することが可能である。
【００２１】
次に、図２及び図３を用いて、燃料噴射装置の構成と動作について説明する。図２および図３に示した燃料噴射装置は通常時閉型の電磁弁（電磁式燃料噴射装置）であり、ソレノイド２０５（コイル）に通電されていない状態では、第１のばね２１０によって弁体２１４が閉弁方向（図２の下方向）に付勢され、弁体２１４はオリフィス２１６に設けた弁座２１８と接触して閉弁している。
【００２２】
ここで、制御装置１５０は、図２に示すように、弁体２１４と、弁体２１４が着座する座面を有する弁座２１８（弁座部）と、弁体２１４を駆動させる可動子２０２と、駆動電流が流れることで可動子２０２を駆動するコイル２０５と、を備えた燃料噴射装置１０１を制御する。
【００２３】
図３に示すように、可動子２０２の上端面３０２Ａには下端面３０２Ｂ側に向けて凹部３０２Ｃが形成されている。この凹部３０２Ｃの内側に、中間部材２２０（間隙形成部材）が設けられている。中間部材２２０の下面側には上方に向けて凹部３３３Ａが形成されており、この凹部３３３Ａは頭部２１４Ａ（図２参照）のつば部３２９（段付き部）が収まる直径（内径）と深さを有している。
【００２４】
すなわち、凹部３３３Ａの直径（内径）はつば部３２９の直径（外径）よりも大きく、凹部３３３Ａの深さ寸法はつば部３２９の上端面と下端面との間の寸法よりも大きい。凹部３３３Ａの底部には頭部２１４Ａの突起部３３１が貫通する貫通孔３３３Ｂが形成されている。中間部材２２０とキャップ２３２との間には第３のばね２３４が保持されており、中間部材２２０の上端面３２０Ｃは第３のばね２３４の一端部が当接するばね座を構成する。第３のばね２３４は、可動子２０２を固定コア２０７側から閉弁方向に付勢する。
【００２５】
中間部材２２０の上方に位置するキャップ２３２の上端部には径方向に張り出した鍔部３３２Ａが形成されており、鍔部３３２Ａの下端面に第３のばね２３４の他端部が当接するばね座が構成されている。キャップ２３２の鍔部３３２Ａの下端面から下方に筒状部３３２Ｃが形成されており、筒状部３３２Ｃに弁体２１４の上部が圧入固定されている。
【００２６】
キャップ２３２と中間部材２２０とがそれぞれ第３のばね２３４のばね座を構成するため、中間部材２２０の貫通孔３３３Ｂの直径（内径）はキャップ２３２の鍔部３３２Ａの直径（外径）よりも小さい。
【００２７】
キャップ２３２は上方から第１のばね２１０の付勢力を受け、下方から第３のばね２３４の付勢力（セット荷重）を受ける。第１のばね２１０の付勢力は第３のばね２３４の付勢力よりも大きく、結果的に、キャップ２３２は第１のばね２１０の付勢力と第３のばね２３４の付勢力との差分の付勢力によって弁体２１４の突起部３３１に押し付けられている。キャップ２３２には突起部３３１から抜ける方向の力が加わらないので、キャップ２３２は突起部３３１に圧入固定するだけで十分であり、溶接する必要はない。
【００２８】
また、第３のばね２３４を配置するために、キャップ２３２の下端面と中間部材２２０の上端面３２０Ｃとの間には、ある程度の間隔を設ける必要がある。このため、キャップ２３２の筒状部３３２Ｃの長さを確保することが容易である。
【００２９】
再び、中間部材２２０について説明する。図２に示す状態は、弁体２１４が第１のばね２１０による付勢力を受け、なお且つ可動子２０２に磁気吸引力は作用していない状態である。この状態では、弁体２１４が弁座２１８に当接して燃料噴射装置が閉弁して安定した状態にある。
【００３０】
この状態では、図３に示すように、中間部材２２０は第３のばね２３４の付勢力を受けて、凹部３３３Ａの底面３３３Ｅが弁体２１４のつば部３２９の上端面（基準位置）に当接している。すなわち、凹部３３３Ａの底面３３３Ｅとつば部３２９の上端面との間隙Ｇ３の大きさ（寸法）がゼロである。中間部材２２０の底面３３３Ｅとつば部３２９の上端面とはそれぞれ中間部材２２０と弁体２１４のつば部３２９とが当接する当接面を構成する。
【００３１】
一方、可動子２０２は第２のばね２１２（ゼロスプリング）の付勢力を受けて固定コア２０７側に向けて付勢される。このため、可動子２０２が中間部材２２０の下端面に当接する。第２のばね２１２の付勢力は第３のばね２３４の付勢力より小さいため、可動子２０２は第３のばね２３４により付勢された中間部材２２０を押し返すことはできず、中間部材２２０と第３のばね２３４とにより上方（開弁方向）への動きを止められる。
【００３２】
中間部材２２０の凹部３３３Ａの深さ寸法はつば部３２９の上端面と下端面との間の寸法よりも大きいため、図３に示す状態では、可動子２０２と弁体２１４のつば部の下端面とは当接しておらず、可動子２０２と弁体２１４のつば部の下端面との間隙Ｇ２はＤ２の大きさ（寸法）を有している。この隙間Ｇ２は、可動子２０２の上端面３０２Ａ（固定コア２０７との対向面）と固定コア２０７の下端面３０７Ｂ（可動子２０２との対向面）との隙間Ｇ１の大きさ（寸法）Ｄ１よりも小さい（Ｄ２＜Ｄ１）。
【００３３】
本発明の実施形態における弁体２１４では、つば部３２９の直径より可動子２０２に形成された貫通孔２０２Ａの直径の方が小さいので、閉弁状態から開弁状態に移行する開弁動作時或いは開弁状態から閉弁状態に移行する閉弁動作時においては、弁体２１４のつば部３２９の下端面が可動子２０２と係合し、可動子２０２と弁体２１４とが協働して動く。しかし、弁体２１４を上方へ動かす力、あるいは可動子２０２を下方へ動かす力が独立して作用した場合、弁体２１４と可動子２０２とは別々の方向に動くことができる。可動子２０２および弁体２１４の動作については、後で詳細に説明する。
【００３４】
本実施形態では、可動子２０２は、その外周面がノズルホルダ２０１の内周面と接することによって、上下方向（開閉弁方向）の動きを案内されている。さらに、弁体２１４は、その外周面が可動子２０２の貫通孔の内周面に接することによって、上下方向（開閉弁方向）の動きを案内されている。弁体２１４は、ガイド２１５とノズルホルダ２０１及び可動子２０２の貫通孔とによってまっすぐに往復動するようガイドされている。
【００３５】
なお、本実施形態では、可動子２０２の上端面３０２Ａと固定コア２０７（固定子）の下端面３０７Ｂとが当接するものとして説明しているが、可動子２０２の上端面３０２Ａ又は固定コア２０７の下端面３０７Ｂのいずれか一方、或いは可動子２０２の上端面３０２Ａ又は固定コア２０７の下端面３０７Ｂの両方に突起部が設けられ、突起部と端面とが、或いは突起部同士が当接するように構成される場合もある。この場合、上述した隙間Ｇ１は、可動子２０２側の当接部と固定コア２０７側の当接部との間の間隙になる。
【００３６】
再び図２に戻って説明する。ノズルホルダ２０１の大径筒状部２４０の内周部には固定コア２０７が圧入され、圧入接触位置で溶接接合されている。固定コア２０７は、可動子２０２に対して磁気吸引力を作用させて、可動子２０２を開弁方向に吸引する部品である。固定コア２０７の溶接接合によりノズルホルダ２０１の大径筒状部２４０の内部と外気との間に形成される隙間が密閉される。固定コア２０７は中心に中間部材２２０の直径よりわずかに大きい直径の貫通孔が燃料通路として設けられている。貫通孔の下端部内周には弁体２１４の頭部２１４Ａ及びキャップ２３２が非接触状態で挿通されている。
【００３７】
弁体２１４の頭部２１４Ａに設けられたキャップ２３２の上端面に形成されたスプリング受け面には初期荷重設定用の第１のばね２１０の下端が当接しており、第１のばね２１０の他端が固定コア２０７の貫通孔の内部に圧入される調整ピン２２４で受け止められることで、第１のばね２１０がキャップ２３２と調整ピン２２４の間に固定されている。調整ピン２２４の固定位置を調整することで第１のばね２１０が弁体２１４を弁座２１８に押付ける初期荷重を調整できる。
【００３８】
ノズルホルダ２０１の大径筒状部２４０の外周にはカップ状のハウジング２０３が固定されている。ハウジング２０３の底部には中央に貫通孔が設けられており、貫通孔にはノズルホルダ２０１の大径筒状部２４０が挿通されている。ハウジング２０３の外周壁の部分はノズルホルダ２０１の大径筒状部２４０の外周面に対面する外周ヨーク部を形成している。ハウジング２０３によって形成される筒状空間内には環状若しくは筒状のソレノイド２０５が配置されている。ソレノイド２０５は半径方向外側に向かって開口する断面がＵ字状の溝を持つ環状のボビン２０４と、この溝の中に巻きつけられた銅線で形成される。ソレノイド２０５を囲むようにして、固定コア２０７、可動子２０２、ノズルホルダ２０１の大径筒状部２４０及びハウジング２０３（外周ヨーク部）の部分に環状の磁気通路が形成される。
【００３９】
燃料噴射装置に供給される燃料は、燃料噴射装置の上流に設けられた燃料配管から供給され、第１の燃料通路孔２３１を通って弁体２１４の先端まで流れ、弁体２１４の弁座２１８側の端部に形成されたシート部と弁座２１８とで燃料をシールしている。閉弁時には、燃料圧力によって弁体２１４の上部と下部の差圧が生じ、燃料圧力と弁座位置におけるシート内径の受圧面とを乗じた力で弁体２１４が閉弁方向に押されている。
【００４０】
ソレノイド２０５に電流が供給されると、磁気回路によって発生する磁界により、固定コア２０７と可動子２０２との間に磁束が通過し、可動子２０２に磁気吸引力が作用する。可動子２０２に作用する磁気吸引力が、第３のばね２３４による荷重を越えるタイミングで、可動子２０２は、固定コア２０７の方向に変位を開始する。このとき、弁体２１４と弁座２１８が接触しているため、可動子２０２の運動は、燃料の流れが無い状態で行われ、燃料圧力による差圧力を受けている弁体２１４とは分離して行われる空走運動であるため、燃料の圧力などの影響を受けることがなく、高速に移動することが可能である。
【００４１】
また、第１のばね２１０の荷重は、エンジン筒内の燃焼圧が増加した場合であっても燃料の噴射を抑制するため、ばね荷重を強く設定する必要がある。
【００４２】
可動子２０２の変位量が、隙間Ｇ２の大きさに達すると、可動子２０２が弁体２１４に当接面３０２Ｅを通じて力を伝達し、弁体２１４を開弁方向に引き上げる。このとき、可動子２０２は、空走運動を行って、運動エネルギーを有した状態で弁体２１４と衝突するため、弁体２１４は、可動子２０２の運動エネルギーを受取り、高速に開弁方向に変位を開始する。
【００４３】
弁体２１４に作用する差圧力は、弁体２１４のシート部近傍の流路断面積が小さい範囲において、シート部の燃料の流速が増加し、ベルヌーイ効果による静圧低下に伴って生じる圧力降下によって弁体２１４先端部の圧力が低下することで生じる。この差圧力は、シート部の流路断面積の影響を大きく受けるため、弁体２１４の変位量が小さい条件では、差圧力が大きくなり、変位量が大きい条件では、差圧力が小さくなる。
【００４４】
本実施形態では、弁体２１４が閉弁状態から開弁開始されて変位が小さく、差圧力が大きくなる開弁動作がし難くなるタイミングで、弁体２１４の開弁が可動子２０２の空走運動によって衝撃的に行われるため、より高い燃料圧力が作用している状態でも開弁動作を行うことができる。あるいは、動作できることが必要な燃料圧力範囲に対して、より強い力に第１のばね２１０を設定することができる。第１のばね２１０をより強い力に設定することで、後述する閉弁動作に要する時間を短縮することができ、微小噴射量の制御に有効である。
【００４５】
弁体２１４が開弁動作を開始した後、可動子２０２は固定コア２０７に衝突する。この可動子２０２が固定コア２０７に衝突する時には、可動子２０２は跳ね返る動作をするが、可動子２０２に作用する磁気吸引力によって可動子２０２は固定コア２０７に吸引され、やがて停止する。このとき、可動子２０２には第２のばね２１２によって固定コア２０７の方向に力が作用しているため、跳ね返りの変位量を小さくでき、また、跳ね返りが収束するまでの時間を短縮することができる。跳ね返り動作が小さいことで、可動子２０２と固定コア２０７の間のギャップが大きくなってしまう時間が短くなり、より小さい噴射パルス幅に対しても安定した動作が行えるようになる。
【００４６】
このようにして開弁動作を終えた可動子２０２および弁体２１４は、開弁状態で静止する。開弁状態では、弁体２１４と弁座２１８との間には隙間が生じており、燃料が噴射されている。燃料は固定コア２０７に設けられた貫通孔と、可動子２０２に設けられた燃料通路孔と、ガイド２１５に設けられた燃料通路孔を通過して下流方向へ流れる。ソレノイド２０５への通電が断たれると、磁気回路中に生じていた磁束が消滅し、磁気吸引力も消滅する。可動子２０２に作用する磁気吸引力が消滅することによって、弁体２１４は第１のばね２１０の荷重と、燃料圧力による力によって、弁座２１８に接触する閉位置に押し戻される。
【００４７】
次に、図５を用いて、本発明の実施形態における燃料噴射装置の制御装置１５０の構成について説明する。図５は、燃料噴射装置の駆動回路１０３およびＥＣＵ１０４の詳細を示した図である。
【００４８】
ＣＰＵ５０１は例えばＥＣＵ１０４に内蔵され、燃料噴射装置の上流の燃料配管に取り付けられた圧力センサや、エンジンシリンダへの流入空気量を測定するＡ／Ｆセンサ、エンジンシリンダから排出された排気ガスの酸素濃度を検出するための酸素センサ、クランク角センサ等のエンジンの状態を示す信号を、前述で説明した各種センサから取り込み、エンジンの運転条件に応じて燃料噴射装置から噴射する噴射量を制御するための噴射パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。また、ＣＰＵ５０１は、エンジンの運転条件に応じて適切な噴射パルス幅Ｔｉ（すなわち噴射量）や噴射タイミングの演算を行い、信号線１１０を通して燃料噴射装置の駆動ＩＣ５０２に噴射パルス幅Ｔｉを出力する。その後、駆動ＩＣ５０２によって、スイッチング素子５０５、５０６、５０７の通電、非通電を切替えて燃料噴射装置１０１へ駆動電流を供給する。
【００４９】
スイッチング素子５０５は駆動回路に入力された電圧源ＶＢよりも高い高電圧源と燃料噴射装置１０１の電源側端子５９０と間に接続されている。スイッチング素子５０５、５０６、５０７は、例えばＦＥＴやトランジスタ等によって構成され、燃料噴射装置１０１への通電・非通電を切り替えることができる。高電圧源の初期電圧値である昇圧電圧ＶＨは例えば６０Ｖであり、バッテリ電圧を昇圧回路５１４によって昇圧することで生成する。
【００５０】
昇圧回路５１４は例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等により構成されるかコイル５３０とトランジスタ５３１、ダイオード５３２およびコンデンサ５３３で構成する方法がある。後者の昇圧回路５１４の場合、トランジスタ５３１をＯＮにすると、バッテリ電圧ＶＢは接地電位５３４側へ流れるが、トランジスタ５３１をＯＦＦにすると、コイル５３０に発生する高い電圧がダイオード５３２を通して静流されコンデンサ５３３に電荷が蓄積される。昇圧電圧ＶＨとなるまで、このトランジスタのＯＮ・ＯＦＦを繰り返し、コンデンサ５３３の電圧を増加させる。トランジスタ５３１は、ＩＣ５０２もしくはＣＰＵ５０１と接続され、昇圧回路５１４から出力される昇圧電圧ＶＨはＩＣ５０２もしくはＣＰＵ５０１で検出するよう構成する。
【００５１】
また、ソレノイド２０５の電源側端子５９０とスイッチング素子５０５との間には、昇圧回路５１４から、ソレノイド２０５、接地電位５１５の方向に電流が流れるようにダイオード５３５が設けられている。また、ソレノイド２０５の電源側端子５９０とスイッチング素子５０７との間にも、バッテリ電圧源から、ソレノイド２０５、接地電位５１５の方向に電流が流れるようにダイオード５１１が設けられている。
【００５２】
そのため、スイッチング素子５０５又は５０７を通電している間は、接地電位５１５から、ソレノイド２０５、バッテリ電圧源および昇圧回路５１４へ向けては電流が流れられない構成となっている。また、ＥＣＵ１０４には、噴射パルス幅の演算等のエンジンの制御に必要な数値データを記憶させるために、レジスタおよびメモリが搭載されている。レジスタおよびメモリは制御装置１５０もしくは制御装置１５０内のＣＰＵ５０１に内包されている。
【００５３】
また、スイッチング素子５０７は、低電圧源ＶＢと燃料噴射装置１０１の電源側端子５９０間に接続されている。低電圧源ＶＢは例えばバッテリ電圧であり、その電圧値は１２から１４Ｖ程度である。スイッチング素子５０６は、燃料噴射装置１０１の低電圧側の端子と接地電位５１５の間に接続されている。駆動ＩＣ５０２は、電流検出用の抵抗５０８、５１２、５１３により、燃料噴射装置１０１に流れている電流値を検出し、検出した電流値によって、スイッチング素子５０５、５０６、５０７の通電・非通電を切替え、所望の駆動電流を生成している。
【００５４】
ダイオード５０９と５１０は、燃料噴射装置のソレノイド２０５に逆電圧を印加し、ソレノイド２０５に供給されている電流を急速に低減するために備え付けられている。ＣＰＵ５０１は、信号線１１１を通して、駆動ＩＣ５０２と通信を行っており、燃料噴射装置１０１に供給する燃料の圧力や運転条件によって駆動ＩＣ５０２によって生成する駆動電流を切替えることが可能である。また、抵抗５０８、５１２、５１３の両端は、ＩＣ５０２のＡ／Ｄ変換ポートに接続されており、抵抗５０８、５１２、５１３の両端にかかる電圧をＩＣ５０２で検出できるように構成されている。
【００５５】
次に、比較例として、ＥＣＵ１０４から出力される噴射パルスと燃料噴射装置のソレノイド２０５の端子両端の駆動電圧と、駆動電流（励磁電流）と燃料噴射装置の弁体２１４の変位量（弁体挙動）との関係（図４）、及び噴射パルスと燃料噴射量との関係（図７）について説明する。
【００５６】
駆動回路１０３に噴射パルスが入力されると、駆動回路１０３はスイッチング素子５０５、５０６を通電して昇圧回路５１４からソレノイド２０５に高電圧４０１（図４参照）を印加し、ソレノイド２０５に電流の供給を開始する。電流値が予めＥＣＵ１０４に定められた最大駆動電流Ｉｐｅａｋ（以降、最大駆動電流値と称する。）に到達すると、高電圧４０１の印加を停止する。
【００５７】
最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから電流４０３への移行期間にスイッチング素子５０６をＯＮにし、スイッチング素子５０５、５０７を非通電にすると、ソレノイド２０５には電圧０Ｖが印加され、電流が燃料噴射装置１０１、スイッチング素子５０６、抵抗５０８、接地電位５１５の経路を流れて、電流は緩やかに減少する。電流を緩やかに減少することで、ソレノイド２０５へ供給する電流を確保し、燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力が増加した場合であっても、可動子２０２および弁体２１４が安定的に開弁動作できる。
【００５８】
なお、最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから電流４０３への移行期間にスイッチング素子５０５、５０６、５０７をＯＦＦにすると、燃料噴射装置１０１のインダクタンスによる逆起電力によって、ダイオード５０９とダイオード５１０が通電し、電流が電圧源ＶＨ側へ帰還され、燃料噴射装置１０１に供給されていた電流は、最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから急速に低下する。結果、電流４０３に到達するまでの時間が早くなり、電流４０３に到達してから一定の遅れ時間の後、磁気吸引力が一定となるまでの時間を早める効果がある。
【００５９】
電流値が所定の電流値４０４より小さくなると、駆動回路１０３はスイッチング素子５０６を通電し、バッテリ電圧ＶＢの印加をスイッチング素子５０７の通電・非通電によって行い、所定の電流４０３が保たれるように制御するスイッチング期間を設ける。
【００６０】
燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力が大きくなると、弁体２１４に作用する流体力が増加し、弁体２１４が目標開度（目標リフト）に到達するまでの時間が長くなる。この結果、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの到達時間に対して目標開度への到達タイミングが遅れる場合がある。駆動電流Ｉ４を急速に低減すると、可動子２０２に働く磁気吸引力も急速に低下するため、弁体２１４の挙動が不安定となり、場合によっては通電中にも関わらず閉弁を開始してしまう場合がある。
【００６１】
最大駆動電流Ｉｐｅａｋから電流４０３の移行中にスイッチング素子５０６を通電にして電流を緩やかに減少させる場合、磁気吸引力の低下を抑制でき高燃料圧力での弁体２１４の安定性を確保でき、噴射量ばらつきを抑制できる。
【００６２】
このような供給電流のプロファイルにより、燃料噴射装置１０１は駆動される。高電圧４０１の印加から最大駆動電流値Ｉｐｅａｋに達するまでの間に、可動子２０２がタイミングｔ４１で変位を開始し、弁体２１４がタイミングｔ４２で変位を開始する。その後、可動子２０２および弁体２１４が最大開度（最大高さ位置Ｌｆ）に到達する。なお、可動子２０２が固定コア２０７と接触する変位量を最大高さ位置とする。
【００６３】
なお、本実施形態では可動子２０２が固定コア２０７と接触する変位量を可動子の最大高さ位置としているが、実際に燃料噴射装置がエンジンに取り付けられた状態で弁体２１４が上下方向に動くことに本発明は限定されない。したがって、可動子２０２の最大高さ位置を可動子２０２の最大変位位置と呼んでもよい。
【００６４】
可動子２０２が最大高さ位置Ｌｆに到達したタイミングｔ４３で、可動子２０２が固定コア２０７に衝突し、可動子２０２が固定コア２０７との間でバウンド動作を行う。弁体２１４は可動子２０２に対して相対変位が可能に構成されているため、弁体２１４は可動子２０２から離間し、弁体２１４の変位は、最大高さ位置Ｌｆを越えてオーバーシュートする。
【００６５】
その後、電流４０３（保持電流）によって生成される磁気吸引力と第２のばね２１２の開弁方向の力によって、可動子２０２は、所定の最大高さ位置Ｌｆの位置に静止し、また、弁体２１４は可動子２０２に着座して最大高さ位置Ｌｆで静止し、開弁状態となる。
【００６６】
弁体２１４と可動子２０２が一体となっている可動弁を持つ燃料噴射装置の場合、弁体２１４の変位量は、最大高さ位置Ｌｆよりも大きくならず、最大高さ位置Ｌｆに到達後の可動子２０２と弁体２１４の変位量は同等となる。
【００６７】
次に、図７を用いて図４に示す電流波形を用いた場合の噴射量特性Ｑ７０１について説明する。噴射パルス幅Ｔｉが一定の時間Ｔ０に達しない時には、可動子２０２に作用する磁気吸引力および第２のばね２１２の合力の開弁方向の力が、第３のばね２３４の荷重である閉弁方向の力を上回らないか、または可動子２０２が変位を開始したとしても隙間Ｇ２を滑走するのに必要な磁気吸引力が確保できず、可動子２０２が弁体２１４に接触しない条件では、弁体２１４は開弁を開始せず、燃料は噴射されない。
【００６８】
また、噴射パルス幅Ｔｉが短い、例えば７０１のような条件では、可動子２０２が弁体２１４に衝突して、弁体２１４は弁座２１８から離間し、リフトを開始するが、弁体２１４が最大高さ位置Ｌｆに達する前に閉弁を開始するため、噴射パルス幅と噴射量の関係が直線となる直線領域７３０から外挿される一点鎖線７２０に対して噴射量は少なくなる。
【００６９】
また、点７０２のパルス幅では、弁体２１４が最大高さ位置Ｌｆに達する直後で閉弁を開始し、弁体２１４の軌跡が放物運動となる。この条件においては、弁体２１４が有する開弁方向の運動エネルギーが大きく、また、可動子２０２に作用する磁気吸引力が大きいため、閉弁に要する時間の割合が大きくなり、一点鎖線７２０に対して噴射量が多くなる。
【００７０】
弁体２１４が固定コア２０７と接触せず、弁体２１４の軌跡が放物運動となる領域７４０をハーフリフト領域と称し、弁体２１４が固定コア２０７と接触する領域７４１をフルリフト領域と称する。
【００７１】
点７０３の噴射パルス幅では、可動子２０２が固定コア２０７に衝突することで生じる弁体２１４のバウンド量が最大となるタイミングにおいて閉弁を開始するため、可動子２０２と固定コア２０７が衝突する際の反発力が可動子２０２に働き、噴射パルスをＯＦＦにしてから弁体２１４が閉弁するまでの閉弁遅れ時間が小さくなり、その結果噴射量は一点鎖線７２０に対して少なくなる。
【００７２】
点７０４は、弁体のバウンドが収束した直後のタイミングｔ４５（図４参照）に閉弁を開始するような状態であり、点７０４より大きい噴射パルス幅Ｔｉでは、噴射パルス幅Ｔｉの増加に応じて燃料の噴射量が略線形的に増加する。
【００７３】
燃料の噴射が開始されてから、点７０４で示すパルス幅Ｔｉまでの領域では、弁体２１４が最大高さ位置Ｌｆに到達しないかもしくは、弁体２１４が最大高さ位置Ｌｆに到達したとしても弁体２１４のバウンドが安定しないため、噴射量が変動する。制御可能な最小噴射量を小さくするためには、噴射パルス幅Ｔｉの増加に応じて燃料の噴射量が線形的に増加する領域を増やすか、もしくは、噴射パルス幅Ｔｉが７０４より小さい噴射パルス幅Ｔｉと噴射量の関係が線形とならない非線形領域の噴射量ばらつきを抑制する必要がある。
【００７４】
図４で説明したような駆動電流波形では、可動子２０２と固定コア２０７の衝突によって発生する弁体２１４のバウンドが大きく、弁体２１４のバウンド途中で閉弁を開始することにより、点７０４までの短い噴射パルス幅Ｔｉの領域に非線形性が発生し、この非線形性が最小噴射量悪化の原因となっている。
【００７５】
従って、弁体２１４が目標リフトに到達する条件での噴射量特性の非線形性を改善するためには、最大高さ位置Ｌｆに到達後に生じる弁体２１４のバウンドを低減する必要がある。また、寸法公差に伴う弁体２１４の挙動の変動があるため、燃料噴射装置ごとに可動子２０２と固定コア２０７が接触するタイミングが異なり、可動子２０２と固定コア２０７の衝突速度にばらつきが生じるため、弁体２１４のバウンドは燃料噴射装置の個体ごとにばらつき、噴射量の個体ばらつきが大きくなる。
【００７６】
一方で、弁体２１４が最大高さ位置Ｌｆよりも低い高さ位置Ｌｈまでしか到達しない駆動（以降、ハーフリフトと称する）を行う領域では、弁体２１４がストッパである固定コア２０７に接触しない不安定な挙動であることから、噴射量を正確に制御するためには、可動子２０２が弁体２１４に衝突する際の速度を決める可動子２０２に作用する磁気吸引力と、弁体２１４が開弁開始した後に、可動子２０２に作用する磁気吸引力を正確に制御する必要がある。
【００７７】
（第１実施形態による燃料噴射装置の制御方法）
次に、図６、７を用いて本発明の第１実施形態における燃料噴射装置の制御方法について説明する。図６は、本発明の第１実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、燃料噴射装置のスイッチング素子５０５、５０６、５０７、ソレノイド２０５の端子間電圧Ｖｉｎｊ、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。
【００７８】
なお、図中に図４の電流波形を用いた場合の駆動電流Ｉ４、弁体２１４の変位量６２２を破線で記載する。図７は、図６の駆動電流波形で燃料噴射装置１０１を制御した場合の噴射パルス幅と噴射量の関係を示した図である。なお、図７には、駆動電流Ｉ６で燃料噴射装置１０１を制御した場合の噴射量特性を噴射量Ｑ７０２に示す。
【００７９】
最初に、タイミングｔ61（図６参照）において、ＣＰＵ５０１より噴射パルス幅Ｔｉが信号線１１０を通して駆動ＩＣ５０２に入力されると、スイッチング素子５０５とスイッチング素子５０６がＯＮとなり、バッテリ電圧ＶＢよりも高い昇圧電圧ＶＨをソレノイド２０５に印加し、駆動電流Ｉ６が燃料噴射装置１０１に供給され、電流が急速に立ち上がる。
【００８０】
電流が最大駆動電流値Ｉｐｅａｋに達すると、スイッチング素子５０５とスイッチング素子５０６、スイッチング素子５０７を共に非通電とすることで、燃料噴射装置１０１のインダクタンスによる逆起電力によって、ダイオード５０９とダイオード５１０が通電し、電流が電圧源ＶＨ側へ帰還され、燃料噴射装置１０１に供給されていた電流は、電流６０２のように最大駆動電流値Ｉpeakから急速に低下する。なお、最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから第１駆動電流６１０への移行期間にスイッチング素子５０６をＯＮにすると、逆起電力エネルギーによる電流は接地電位側に流れ、電流は緩やかに低下する。
【００８１】
その後、タイミングｔ63に到達すると、再びスイッチング素子５０６を通電し、スイッチング素子５０７の通電・非通電の切替えを行い、電流値６０４或いはその近傍で電流値を保持するように第１駆動電流６１０を制御する。なお、第１駆動電流６１０を制御する期間を第１の電流保持期間Ｐ１と称する。
【００８２】
また、第１駆動電流６１０を一定時間保持した後、弁体２１４の変位量が最大高さ位置Ｌｆに到達した直後もしくは、到達する前のタイミングｔ64でスイッチング素子５０５、スイッチング素子５０７を非通電、スイッチング素子５０６を通電し、電流を６０３のように緩やかに減少させ、第１駆動電流６１０よりも電流値が小さい電流値６０５に到達したタイミングｔ６５で再びスイッチング素子５０７の通電・非通電の切替えを行い、電流値６０５或いはその近傍で電流値を保持するように第２駆動電流６１１を制御する。なお、第２駆動電流６１１を制御する期間を第２の電流保持期間Ｐ２と称する。
【００８３】
次に、ハーフリフト（中間開度）の条件での電流波形６５１と弁体２１４の関係について説明する。なお、電流波形６５１を用いた場合の弁体２１４の変位を図中の一点鎖線(変位６５２)で示す。
【００８４】
弁体２１４が開弁を開始した後、第１駆動電流６１０のタイミングｔ６９で噴射パルスＴｉを停止すると、ソレノイド２０５には負の方向の昇圧電圧ＶＨが印加され、電流が低下し、０Ａに到達する。電流の供給を停止すると、可動子２０２に作用する磁気吸引力が低下して、磁気吸引力、第２のばね２１２、可動子２０２の慣性力の合力である開弁方向の力が、第１のばね２１０と弁体２１４に作用する差圧力の閉弁方向の力を下回ったタイミングで弁体２１４は高さ位置Ｌｈから、閉弁を開始し、タイミングｔ６６で弁座２１８と接触し、燃料の噴射を停止する。
【００８５】
本発明の第１実施形態における電流波形Ｉ６では、可動子２０２が開弁方向に滑走して、開弁動作に必要な運動エネルギーを確保した後、最大駆動電流ＩＰｅａｋを早いタイミングで停止することで、弁体２１４の開弁開始から最大高さ位置に到達するまでの弁体２１４の変位量の傾きを小さくできる。つまり本実施形態のＥＣＵ１０４のＣＰＵ５０１は、弁体２１４が最大高さ位置に到達する前にソレノイド２０５に流す駆動電流を最大駆動電流ＩＰｅａｋから最大駆動電流ＩＰｅａｋよりも低い第１駆動電流６１０に低下させ、第１駆動電流６１０の通電時間を変えることで、最大高さ位置Ｌｆよりも低い高さ位置領域（ハーフリフト領域７４２）における弁体２１４の高さ位置を制御する。
【００８６】
つまり、第１駆動電流６１０を流す通電時間を長くするほど、ハーフリフト領域７４２において、弁体２１４の高さ位置が高くなるように制御する。あるいはＣＰＵ５０１は、可動子２０２が固定コア２０７にぶつかる前にソレノイド２０５に流す駆動電流を最大駆動電流ＩＰｅａｋから第１駆動電流６１０に低下させ、可動子２０２が固定コア２０７の対向面よりも低い高さ位置まで到達するように制御する。そして、第１駆動電流６１０を流す通電時間を変えることで、固定コア２０７の対向面よりも低い高さ位置領域における可動子２０２の高さ位置を制御してもよい。
【００８７】
またＣＰＵ５０１は、第１駆動電流６１０よりもさらに低い第２駆動電流６１１に駆動電流を低下させることで可動子２０２が固定コア２０７にぶつかるように制御する。また第２駆動電流６１１を流す通電時間を変えることで、可動子２０２が固定コア２０７に接触する時間を制御する。また、第１駆動電流６１０に低下させた後、遮断することで可動子２０２が固定コア２０７の対向面よりも低い高さ位置まで到達するように制御する。
【００８８】
換言すると、本実施形態のＣＰＵ５０１は、ハーフリフト領域７４２において燃料を噴射する場合に、可動子２０２が固定コア２０７にぶつかる前にソレノイド２０５に流す駆動電流を最大駆動電流ＩＰｅａｋから第１駆動電流６１０に低下させ、可動子２０２が固定コア２０７の対向面よりも低い高さ位置まで到達するように制御するものである。
【００８９】
結果、ハーフリフト領域７４２での噴射パルスＴｉに対する弁体２１４の開弁期間の傾きを小さくできる。これは、噴射パルスＴｉを変化させた場合の噴射量の変化量を小さくすることに相当する（図７のＱ７０２参照）。ＥＣＵ１０４で制御できる噴射パルス幅の分解能には制約があるため、噴射パルス幅Ｔｉが変化した場合の噴射量の変化量を小さくすることで、噴射量の制御分解能を高めることができ、噴射量の精度を向上できる。噴射量の精度向上により、ＰＮ抑制効果が高まるとともに、エンジン回転数に応じて適切な燃料を噴射することができ、ドライバビリティが向上する効果が得られる。
【００９０】
可動子２０２が滑走して弁体２１４に衝突して開弁する機構を有する燃料噴射装置１０１の場合、可動子２０２が加速して、開弁するのに十分な運動エネルギーを確保できる条件では、最大駆動電流ＩＰｅａｋの遮断タイミングは弁体２１４が開弁開始する前に設定すると良い。すなわち、制御装置１５０は、弁体２１４が開弁を開始するよりも前に最大駆動電流ＩＰｅａｋを遮断すると良い。結果、第１の電流保持期間Ｐ１に移行するタイミングを早めることができ、ハーフリフト領域７４２のより小さい噴射量を制御し易くなる。効果の詳細な説明については後述する。
【００９１】
この場合、燃料噴射システムは、弁体２１４が開弁を開始するよりも前に最大駆動電流ＩＰｅａｋを遮断して、最大駆動電流ＩＰｅａｋよりも小さい第１駆動電流６１０を燃料噴射装置に流すように制御し、第１駆動電流６１０の電流値を変更することで、弁体２１４の開弁期間を補正する。制御装置１５０は、例えば、設定時間Ｔｐ（昇圧電圧ＶＨを印加する期間）で最大駆動電流ＩＰｅａｋとなるように駆動電流を制御し、第１駆動電流６１０の電流値を変更することで、弁体２１４の開弁期間を補正する。
【００９２】
また、弁体２１４が開弁開始するより前に最大駆動電流Ｉｐａｅｋを遮断すると、可動子２０２に作用する磁気吸引力が低下して、可動子２０２が僅かに減速して、可動子２０２が弁体２１４に衝突する際の運動エネルギーを小さくできる。したがって、弁体２１４の開弁開始した後のハーフリフト条件での噴射量の傾きを小さくでき、噴射パルス幅の変化に対する噴射量の感度を小さくできる。結果、ハーフリフトの条件とフルリフトの条件での噴射量特性の傾きの差が小さくなり、噴射量を連続的に制御できることで、ドライバビリティが高まる。
【００９３】
また、最大駆動電流ＩＰｅａｋを停止するタイミングを弁体２１４が開弁開始した直後に設定する場合、弁体２１４が開弁開始するまでにソレノイド２０５に供給するエネルギー(電流波形の積分値)が大きいため、可動子２０２が弁体２１４に衝突する際の運動エネルギーを確保し易い。結果、燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力が大きい場合であっても弁体２１４を安定的に開弁状態まで制御可能である。
【００９４】
また、最大駆動電流Ｉｐｅａｋ到達の条件は時間で設定するか、時間と電流値を用いて設定しても良い。最大駆動電流Ｉｐｅａｋを電流値で設定する場合には、抵抗５１２、５１３、５０８の精度で電流分解能が決まるため、分解能を細かくするほど部品のコストが増加するが、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの到達条件を時間で設定する場合、電流値で設定する場合に比べて時間方向の分解能を細かくできるため、燃料圧力の条件や燃料噴射装置１０１の個体に応じて適切な値を調整できる。結果、噴射量の精度が向上し、ＰＮ抑制が可能となる。
【００９５】
また、最大駆動電流Ｉｐｅａｋ到達の条件は時間と電流値を用いて設定する場合、予めＣＰＵ５０１もしくはＩＣ５０２に設定した時間を経過後、電流値がある閾値を越えるタイミングを最大駆動電流Ｉｐｅａｋとするか、電流値がある閾値を超えたタイミングから予めＣＰＵ５０１もしくはＩＣ５０２に設定した時間を経過後のタイミングを最大駆動電流Ｉｐｅａｋとすると良い。この結果、時間分解能を細かく設定できる効果が得られるとともに、ソレノイド２０５の抵抗や昇圧電圧ＶＨが変化した場合であっても最大駆動電流値Ｉｐｅａｋに到達するまでの供給エネルギーを確保することができるため、弁体２１４の安定性を確保することができる。
【００９６】
最大駆動電流Ｉｐｅａｋに到達したタイミングｔ６２からタイミングｔ６３までの期間６３１は、予めＣＰＵ５０１乃至ＩＣ５０２に時間として設定しておくと良い。期間６３１を時間で設定することで、電流に比べて設定できる分解能が高く（細かく）なるため、最大駆動電流値Ｉｐｅａｋからタイミングｔ６３に移行するまでの時間を正確に設定することができ、第１駆動電流６１０に到達するまでの可動子２０２の挙動を安定化させることができる。結果、弁体２１４が開弁開始した後の変位量の傾きを精度よく制御できる。
【００９７】
また、最大駆動電流値Ｉｐｅａｋ到達後、電流値が予めＣＰＵ５０１乃至ＩＣ５０２に設定する閾値を下回ったタイミングでタイミングｔ６３に移行しても良い。この効果により、負の方向の昇圧電圧ＶＨが低下するか、またはソレノイド２０５の抵抗が発熱によって変化した場合であってもタイミングｔ６３での電流値を保つことができる。
【００９８】
タイミングｔ６３において、電流値が閾値を下回った場合、タイミングｔ６３から第１駆動電流６１０に到達するまでの時間が長くなり、バッテリ電圧ＶＢが印加されつづける期間が長くなることで、ハーフリフトで弁体２１４を制御できる範囲が小さくなる場合がある。タイミングｔ６３への移行に電流値の閾値を用いた電流制御によって、ハーフリフトで弁体２１４を制御できる範囲を弁体２１４の変位量が小さい側に拡大でき、微小な噴射量まで制御することが可能となる。
【００９９】
また、電流の閾値は、第１駆動電流６１０よりも大きく設定してもよい。この場合、電流が閾値に到達すると、スイッチング素子５０５、５０７が非通電、スイッチング素子５０６が通電となり、ソレノイド２０５にはほぼ０Ｖの電圧が印加される。一定時間経過の後、バッテリ電圧ＶＢが印加されることで、第１駆動電流６１０に到達する。これによって、タイミングｔ６３に到達してから第１駆動電流６１０に到達するまでの時間を僅かに短縮でき、噴射量の制御範囲を微小噴射量側へ拡大することができる。
【０１００】
また、冷機始動の条件や、高回転/高負荷で条件では、多段噴射の必要性が高く、より微小な噴射量が要求される。高回転/高負荷の条件では、エンジン筒内の火炎が伝播中に未燃焼ガスが高温/高圧化することにより、筒内に取り付けられた点火プラグで点火する前に自着火に至ることで生じるノックが発生し易いため、多段噴射の必要性が高く、より微小な噴射量が要求される。したがって、上記の運転条件では、本発明の第１実施形態における電流波形Ｉ６を用いて、ハーフリフト領域７４２の噴射量が要求されない条件では、電流波形Ｉ４を用いるようにＥＣＵ１０４で切替る制御を行うと良い。
【０１０１】
燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力が増加した場合、可動子２０２が弁体２１４に衝突するまでの可動子２０２の変位量は変化しないが、弁体２１４に作用する差圧力が増加するため、可動子２０２が同じ速度で弁体２１４に衝突したとしても弁体２１４の変位量の傾きが小さくなる。したがって、開弁動作に必要な磁気吸引力が増加するため、燃料圧力の増加に応じて、最大駆動電流値ＩＰｅａｋを大きくするか、第１の電流保持期間Ｐ１の第１駆動電流６１０の電流値を大きくするか、またはその両方を補正するように電流波形の切替えを行うと良い。
【０１０２】
電流波形の切換えによって、燃料圧力が変化した場合であっても最大高さ位置に至るまでの弁体２１４の変位の軌跡の変化を抑制することができ、安定的に弁体２１４の変位量を制御することができる。その結果、噴射量の精度を高めることができ、混合気の均質度を向上することで、ＰＮ抑制効果が高まる。
【０１０３】
また、多段噴射が求められるエンジン条件で弁体２１４の変位が過渡的な状態で駆動されるハーフリフト領域７４２の燃料噴射の回数が多い場合には、噴射量の精度を向上したことによるＰＮ抑制効果が得やすい。上記で説明した電流波形の切換えを行うことで、ハーフリフト領域７４２での噴射パルスに対する噴射量の傾きを小さくできる。
【０１０４】
噴射パルス幅の変化に対して、噴射量の感度を小さくすることで、ＥＣＵ１０４で生成する噴射パルスの制御分解能が大きい場合であっても噴射量を精度良く制御することが可能となる。噴射量の傾きを小さくすることで、電流波形Ｉ４を用いた場合のハーフリフト領域７４０は、ハーフリフト領域７４２となる。
【０１０５】
電流波形Ｉ４において、ハーフリフト領域７４０からフルリフト領域７４１移行後に噴射量特性に生じるうねりは、可動子２０２が固定コア２０７に衝突することで生じる。したがって、弁体２１４が最大高さ位置Ｌｆに到達する前に第１の電流保持期間Ｐ１を停止し、電流６０３のように電流値を低下させると良い。
【０１０６】
電流値を低下させることで、可動子２０２の速度を低減または、加速を抑制することができ、可動子２０２が固定コア２０７に衝突するタイミングでの可動子２０２の衝突速度が低減できる。可動子２０２のバウンドの抑制に伴って、弁体２１４のバウンドを低減できる。結果、ハーフリフト領域７４２からフルリフト領域７４３に到達した後に生じる噴射量特性に生じるうねりを抑制でき、噴射量を正確に制御することができる。
【０１０７】
電流が第２駆動電流６１１となる第２の電流保持期間Ｐ２において、噴射パルスＴｉを変えることで、弁体２１４が最大高さ位置Ｌｆに位置する時間を変えることができる。つまり、本実施形態のＣＰＵ５０１は、前記したハーフリフト領域７４２よりも噴射量の多いフルリフト領域７４３において燃料を噴射する場合に、可動子２０２が固定コア２０７にぶつかる前にソレノイド２０５に流す駆動電流を最大駆動電流ＩＰｅａｋから第１駆動電流６１０に低下させた後、第２駆動電流６１１に低下させることで可動子２０２が固定コア２０７にぶつかるように制御する。
【０１０８】
噴射パルスＴｉを長くすると、最大高さ位置Ｌｆに位置する時間が長くなり、噴射パルスＴｉを停止してから弁体２１４が弁座２１８と接触するまでの時間（閉弁遅れ時間）が変化する。フルリフト領域７４３においては、弁体２１４のバウンドが生じる範囲を除いて噴射量は閉弁遅れ時間に同期して決まり、閉弁遅れ時間が長くなると噴射量が増加する。したがって、第２駆動電流６１１を流す通電時間を変えることで、弁体２１４が最大高さ位置Ｌｆに位置する時間を制御することで、噴射量を精密に制御できる。
【０１０９】
また、第２の電流保持期間Ｐ２の第２駆動電流６１１の電流値よりも第１の電流保持期間Ｐ１の第１駆動電流６１０の電流値を大きくすると良い。弁体２１４が開弁して最大高さ位置Ｌｆで静止している開弁状態では、弁体２１４が弁座２１８と接触している閉弁状態に比べて、可動子２０２と固定コア２０７との間のギャップ（磁気ギャップ）が小さいために磁気吸引力を確保し易く、弁体２１４のシート部断面積が大きいことから弁体２１４に作用する差圧力も小さくなる。
【０１１０】
したがって、弁体２１４を開弁状態で保持できる最低限の電流値６０６以上の電流をソレノイド２０５に供給すればよい。一方で、第１の電流保持期間Ｐ１では、可動子２０２および弁体２１４が変位している状態にある。したがって、開弁状態に比べて、可動子２０２と固定コア２０７との間のギャップ（磁気ギャップ）が大きいために磁気吸引力を確保しにくく、弁体２１４のシート部断面積が小さいことから弁体２１４に作用する差圧力も大きくなる。
【０１１１】
したがって、開弁状態に比べて開弁に必要な磁気吸引力が大きくなることから、ハーフリフト領域７４２での弁体２１４の安定性を確保するためには、第２の電流保持期間Ｐ２の第２駆動電流６１１の電流値よりも第１の電流保持期間Ｐ１の第１駆動電流６１０の電流値を大きくする必要がある。
【０１１２】
ハーフリフト領域７４２では、可動子２０２が弁体２１４に衝突することによる運動エネルギーと第１の電流保持期間Ｐ１における第１駆動電流６１０が生成する磁気吸引力によってハーフリフト領域７４２での弁体２１４の変位量および弁体２１４が開弁開始してから閉弁終了するまでの開弁期間を精密に決定することができ、微小な噴射量を正確に制御できる。第１の電流保持期間Ｐ１の第１駆動電流６１０の電流値よりも第２の電流保持期間Ｐ２の第２駆動電流６１１の電流値を小さくすることで、第２の電流保持期間Ｐ２における消費電力を低減でき、ソレノイド２０５の発熱を抑制できる。
【０１１３】
最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから第１の電流保持期間Ｐ１の第１駆動電流６１０の電流値への移行において、ソレノイド２０５に負の方向の昇圧電圧ＶＨを印加して、電流６０２のように最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから電流を急速に低下させる場合、可動子２０２が弁体２１４に衝突するタイミングである開弁開始直前まで開弁開始に必要な磁気吸引力を増加させて、運動エネルギーを確保しつつ、素早く第１の電流保持期間Ｐ１に移行することで、弁体２１４の変位量が小さい条件で第１の電流保持期間Ｐ１に到達することが可能となる。
【０１１４】
これにより、第１駆動電流６１０での弁体２１４の変位量の制御する範囲を変位量の小さい側に拡大できる。結果、ハーフリフト領域７４２で第１の電流保持期間Ｐ１で制御可能な噴射量の範囲が小さい側に拡大でき、より微小な噴射量まで制御できる効果がある。
【０１１５】
なお、最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから第１駆動電流６１０への移行期間にスイッチング素子５０６を通電し、スイッチング素子５０５、５０７をＯＦＦにすると、ソレノイド２０５にはほぼ０Ｖの電圧が印加され、電流は緩やかに低下する。この場合、ソレノイド２０５に供給される電流値が増加するため、弁体２１４の変位量が小さいタイミングでの磁気吸引力が増加して、弁体２１４が安定的に開弁動作を行える効果がある。
【０１１６】
とくに燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力が大きい場合、弁体２１４に作用する差圧力が増加するため、ソレノイド２０５に０Ｖの電圧を印加する電流波形を用いると良い。また、燃料噴射装置１０１のインダクタンスが小さい場合は、ソレノイド２０５への印加電圧が０Ｖであっても電流が素早く低下するため、０Ｖの電圧印加を用いて電流制御を行ってもよい。最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから第１駆動電流６１０への移行期間する際の印加電圧は、燃料噴射装置１０１の仕様もしくは、燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力に応じて切替える制御を行うと良い。
【０１１７】
また、第１の電流保持期間Ｐ１から第２の電流保持期間Ｐ２への移行は、ソレノイド２０５に０Ｖ以下の電圧を印加して、電流値を急速に低減しても良い。スイッチング素子５０５、５０６、５０７を非通電とすることで、ソレノイド２０５に負の方向の昇圧電圧ＶＨを印加することで、電流６０３の低下速度を高めることができる。可動子２０２の減速効果を高めることで、弁体２１４のバウンドに伴う噴射量特性のうねりを低減でき、噴射量の噴射精度を高める効果がある。
【０１１８】
第１の電流保持期間Ｐ１から第２の電流保持期間Ｐ２へ移行する期間６３０において、噴射パルスＴｉが停止された場合には、噴射パルスＴｉが変化したとしてもソレノイド２０５に供給される電流波形は変化しない。
【０１１９】
したがって、噴射パルスＴｉを変化させた場合であっても噴射量が変化しない不感帯が生じる場合がある。この場合、期間６３０の開始すなわち第１の電流保持期間Ｐ１が終了するタイミングで噴射パルスが停止される条件と、期間６３０の終了すなわち、第２の電流保持期間Ｐ２が開始されるタイミングで噴射パルスが停止される条件での噴射量が等しくなる。
【０１２０】
したがって、第１の電流保持期間Ｐ１が終了するタイミングでの噴射量より大きな噴射量を噴射する場合、この不感帯を飛ばして噴射パルス幅を設定することで、噴射量を連続的に制御することができる。
【０１２１】
また、スイッチング素子５０５、５０７を非通電とし、スイッチング素子５０６を通電させてソレノイド２０５にほぼ０Ｖの電圧を印加する場合、期間６３０において、噴射パルスＴｉが停止した場合、噴射パルスＴｉの停止後にソレノイド２０５には負の方向の昇圧電圧ＶＨが印加される。したがって、期間６３０に噴射パルスＴｉを停止したとしても電流波形の通電時間の幅を制御でき、噴射パルスＴｉで噴射量が変化しない不感帯を低減でき、噴射量の連続性を確保できる。その結果、運転条件の回転数に応じて噴射量を適切に変化させることができ、ドバイバビリティが向上する。
【０１２２】
また、エンジンが冷却された状態では、ピストン壁面およびシリンダ壁面に付着した燃料が気化しにくいため、冷機始動の条件で、未燃焼粒子が増加する傾向にある。冷機始動時の未燃焼発生を抑制する手段（装置又は機能、以下同じ）として、エンジンの冷機始動時において、エンジン回転数が一定するファストアイドルに到達するまで、燃料噴射を分割することで、ピストンやシリンダ壁への燃料付着による始動の低排気と触媒の早期活性化を同時に図る方法が有効である。
【０１２３】
この場合、電流波形Ｉ４のようにハーフリフト領域７４０からフルリフト領域７４１に到達した後に噴射量特性うねりが生じると、噴射量を連続的に制御できず、燃料を噴射できない範囲が発生する。噴射量うねりが生じる範囲の流量を噴射したい場合、1吸排気工程中の燃料の分割噴射回数を変えて、燃料を噴射する方法が考えられる。
【０１２４】
しかしながら、冷機始動中に分割噴射の回数を増やすと、分割噴射回数を切り替えるタイミングでのＥＣＵ１０４で演算する目標の噴射量と、実際に噴射される燃料との間に誤差が生じ、燃焼が不安定になり、ＰＮが増加する場合がある。本発明の第１実施形態では、電流波形Ｉ６を用いることで、ハーフリフト領域７４２からフルリフト領域７４３以降に至るまでの噴射量の連続性を確保でき、噴射量の精度が要求される条件で、分割噴射の回数切替えを抑制でき、燃焼の安定性を向上させることができ、ＰＮを抑制効果が高まる。
【０１２５】
また、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの遮断タイミングを弁体２１４の開弁開始よりも早めた場合、可動子２０２が弁体２１４に衝突する際の衝突速度に影響を与える。この結果、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの遮断タイミングを早くすれば、可動子２０２に作用する磁気吸引力が小さくなり、弁体２１４の開弁開始タイミングが遅くなる。結果、第１駆動電流６１０で噴射パルスＴｉを停止し、弁体２１４をハーフリフトで制御する場合に、噴射パルスを停止してから弁体２１４が閉弁するまでの閉弁遅れ時間が短くなる。
【０１２６】
したがって、弁体２１４の開弁期間が小さくなり、噴射量も小さくなる。したがって、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの遮断タイミングを制御することで、開弁期間を制御することが可能となる。また、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの遮断タイミングを用いて、可動子２０２から弁体２１４に受け渡す運動エネルギーを制御できる。結果として、最大駆動電流Ｉｐｅａｋを遮断するタイミングｔ６２を変えて、弁体２１４が開弁開始した後の弁体２１４の変位量の傾きを制御できる。
【０１２７】
具体的には、最大駆動電流Ｉｐｅａｋを遮断するタイミングｔ６２を早くすると、可動子２０２が弁体２１４に衝突する際の速度が低下し、弁体２１４に受け渡される運動エネルギーが小さくなるため、弁変位量の傾きが小さくなり、ハーフリフト領域７４２での噴射量特性の傾きが小さくなる。その結果、噴射量を精密に制御できるため、ＰＮ抑制効果が高まる。
【０１２８】
また、燃料噴射装置１０１に供給される燃料圧力が大きいと、弁体２１４に作用する差圧力が大きくなり、ハーフリフトでの弁体２１４の変位量の傾きが小さくなる。燃料圧力が大きくなった場合、弁体２１４を最大高さ位置Ｌｆに到達させるのに必要な磁気吸引力が大きくなる。よって、燃料圧力に応じて、第１駆動電流６１０を決定するとよい。
【０１２９】
燃料圧力が増加して設定値以上となった場合、第１駆動電流６１０を大きくする、又は通電時間を長くすることで、開弁に必要な磁気吸引力を確保し、弁体２１４の挙動の安定性を高められる。結果として、最大位置高さおよび弁体２１４の開弁している開弁期間を正確に制御することができ、噴射量の精度を高められる。
【０１３０】
燃料圧力が低下した場合については、第１駆動電流６１０を小さく補正することで、上述した噴射量の精度を高める効果がある。上記の補正を行うことで、ハーフリフトの条件すなわち弁体２１４が高さ位置Ｌｈまでしか到達しないように制御する範囲において、燃料圧力が変化した場合であっても開弁開始から弁体２１４が高さ位置Ｌｈに到達するまでの弁体変位量の傾きの変化を抑制でき、弁体２１４の挙動の安定性を高められる。
【０１３１】
燃料圧力が大きくなると、弁体２１４に作用する差圧力が増加するため、噴射パルスＴｉを停止してから弁体２１４が閉弁するまでの閉弁遅れ時間が短くなる。差圧力は、弁体２１４が開弁開始してから影響を受けるため、最大高さ位置Ｌｆよりも高さ位置Ｌｈに到達した後の方が弁体２１４の挙動に与える影響が大きい。
【０１３２】
燃料圧力が大きくなった場合、第１駆動電流６１０を大きくすることで、閉弁遅れ時間を大きくすることができ、燃料圧力が増加したことによる差圧力の増加が弁体２１４に与える影響と相殺できる。結果、燃料圧力の増加による弁体２１４の開弁時間および高さ位置Ｌｈの変化を抑制でき、燃料圧力の変化に対して安定した動作が可能となる。
【０１３３】
燃料圧力が増加する条件において、第１駆動電流６１０の補正を実施した場合の噴射量特性を図７のＱ７１０に示す。弁体２１４の開弁期間と高さ位置Ｌｈが同等である場合であっても、燃料圧力が変化すると、噴孔２１９を流れる燃料の流速が増加するため、噴射量が増加する。一般的に噴孔２１９のようなオリフィスでは、噴射量は燃圧の平方根に比例することが知られている。
【０１３４】
燃料圧力が増加した場合に、弁体２１４の開弁期間の変化を抑制することで、ＥＣＵ１０４で噴射量の変化を正確に演算することができ、噴射量の精度を高められる。結果、微小な噴射量を制御できることができ、多段噴射回数を増加させてＰＮ抑制が可能となる。
【０１３５】
また、燃料圧力が増加した場合、弁体２１４に働く差圧力が増加するため、弁体２１４を開弁状態で保持するのに必要な磁気吸引力が変化する。したがって、燃料圧力に応じて、第２駆動電流６１１を決定すると良い。具体的には、燃料圧力が増加すると、第２駆動電流６１１を増やして磁気吸引力を増加させると良い。
【０１３６】
また、弁体２１４に作用する差圧力が増加することで、閉弁遅れ時間が短くなる。第２駆動電流６１１を増加させることで、閉弁遅れ時間が長くなるため、差圧力の増加による閉弁遅れ時間が短くなる影響を抑制する効果が得られる。結果、燃料圧力増加に伴う弁体２１４の閉弁遅れ時間と開弁期間の変化を抑制でき、噴射量の変化を抑制できるため、ＰＮ抑制効果を高められる。
【０１３７】
なお、第１駆動電流６１０と第２駆動電流６１１の補正はハーフリフト領域７４２とフルリフト領域７４３の流量精度をそれぞれ高められるため、単独で補正しても対象とする領域において噴射量の精度を高める効果が得られる。
【０１３８】
燃料圧力が増加した場合に、第１駆動電流６１０と第２駆動電流６１１を補正するときには、第２駆動電流６１１の電流の増加に比べて、第１駆動電流６１０の電流の増加が大きくなるように補正すると良い。第２駆動電流６１１の電流値を第１駆動電流６１０よりも小さくすることで、ソレノイド２０５に供給される電流を抑制でき、消費電力を抑制できる。
【０１３９】
また、電流値の低下に伴いソレノイド２０５の発熱を抑制できるため、ソレノイド２０５の発熱に伴う温度変化を抑制でき、ソレノイド２０５の抵抗値の変化を抑制できる。ソレノイド２０５に供給される電流は、オームの法則より、ソレノイド２０５の抵抗値に依存するため、抵抗値の変化を抑制することで、電流の変化を抑制でき、噴射量の精度を向上する効果が高まる。なお、燃料圧力は、燃料配管１０５に取り付けた圧力センサ１０２の信号をＥＣＵ１０４で検出できる。
【０１４０】
また、弁体２１４を高さ位置Ｌｈまでしか到達しないハーフリフトで駆動する条件においては、第１の電流保持期間Ｐ１で噴射パルスの幅を制御して、噴射量を制御すると良い。第１の電流保持期間Ｐ１では、第１駆動電流６１０の電流値が一定に保持されているため、バッテリ電圧ＶＢが変動の影響を受けず、磁気吸引力を正確に制御することができる。その結果、弁体２１４の開弁期間を正確に制御でき、噴射量の精度を高められる。
【０１４１】
また、弁体２１４が最大高さ位置に到達する前に、第１駆動電流６１０を停止すると良い。第１駆動電流６１０を停止することで、可動子２０２に作用する磁気吸引力が減少し、可動子２０２が固定コア２０７と衝突する前に、可動子２０２が減速する。この効果によって、可動子２０２が固定コア２０７と衝突することで生じる弁体２１４のバウンドを低減できる。結果、ハーフリフト領域７４２からフルリフト領域７４３に至るまでの流量の連続性を確保できる。
【０１４２】
ハーフリフトからフルリフトに移行する区間に噴射量のうねりが生じると、エンジンの燃焼が不安定になる場合がある。第１実施形態における制御方法を用いることで、微小流量から大流量に至るまでの噴射量を正確に制御でき、エンジンの燃焼ロバスト性を高める効果が得られる。また、噴射量の連続性を確保することで、運転条件の変化に応じて噴射量を正確に制御できるため、ドライバビリティが高まる。
【０１４３】
また、電流波形Ｉ４では、昇圧電圧ＶＨの印加時間が長いために、昇圧電圧ＶＨの低下が大きい。１吸排気行程中の燃料を分割して噴射する場合(分割噴射)、分割噴射の回数が多く、噴射と噴射のインターバルが小さい場合に、昇圧回路５１４でのコンデンサ５３３への蓄電が間に合わず、昇圧電圧ＶＨが初期値に復帰しないため、昇圧電圧ＶＨが小さい条件で、次の噴射を行う場合がある。
【０１４４】
この結果、分割噴射で1回目に比べて、2回目の噴射において、ソレノイド２０５に流れる電流が小さくなり、昇圧電圧ＶＨを印加してから最大駆動電流Ｉｐｅａｋに到達するまでの時間が長くなる。したがい、可動子２０２に作用する磁気吸引力の立ち上がりも遅れるため、弁体２１４の開弁開始タイミングも遅くなる。結果、分割噴射で1回目の噴射量に比べて、2回目の噴射量が小さくなり、混合気の均質度が悪化することで、ＰＮが増加する場合がある。
【０１４５】
本発明の第１実施形態における電流波形Ｉ６では、昇圧電圧ＶＨを印加している期間が、電流波形Ｉ４に対して短いため、昇圧電圧ＶＨの低下を抑制できる。この効果により、分割噴射の1回目と2回目の開弁開始タイミングが同等となり、燃料の噴射タイミングが一致し、弁体２１４の変位量を正確に制御することができるため、分割噴射における噴射量の精度を高められる。また、昇圧電圧ＶＨの印加時間を短くすることで、昇圧回路５１４の発熱とＥＣＵ１０４の消費電力を抑制でき、燃費を向上できる。
【０１４６】
なお、第２駆動電流６１１において、噴射パルスがＯＦＦになるとスイッチング素子５０５、５０６、５０７を非通電にする。スイッチング素子５０６、５０７が共に非通電となると、接地電位(GND)側へ電流が流れられなくなるため、燃料噴射装置１０１のインダクタンスによる逆起電力によって、電圧源側の端子の電圧が増大し、接地電位(GND)側からダイオード５０９と燃料噴射装置１０１、ダイオード５１０を介して高電圧源へ帰還され、コンデンサ５３３に電荷が蓄積される。
【０１４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、ハーフリフトからフルリフトにわたって噴射量精度を向上することができる。詳細には、ハーフリフトでの弁体の挙動を安定化させて噴射パルス幅に対する噴射量の傾きを小さくし、かつ弁体の開弁期間のばらつきを低減する。これにより、ハーフリフトでの噴射量精度を向上する。
【０１４８】
（第２実施形態）  
以下、図８〜図１３を用いて、第２実施形態における燃料噴射装置の電流制御方法について説明する。図８は、本発明の第２実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。図中に各気筒の燃料噴射装置の個体１、個体２、個体３の弁体２１４および可動子２０２の変位８０１、８０２、８０３を記載する。
【０１４９】
また、第２実施形態における制御装置は第１実施形態と同等とする。図９は、各気筒の燃料噴射装置における個体１、個体２、個体３の噴射パルス幅と噴射量の関係を示した図である。なお、図９には、各気筒の燃料噴射装置の噴射量特性の個体１を破線Ｑ９０１、個体２を実線Ｑ９０２、個体３を点線Ｑ９０３で記載する。図８における噴射パルス８２０すなわち電流波形８１１を供給した場合の個体１、２、３の噴射量をそれぞれ点９０３、点９０２、点９０１に示す。
【０１５０】
図１０は、図８の開弁期間が異なる個体に対して、第１駆動電流を補正した場合の噴射パルス、駆動電流、変位量の関係を示した図である。
【０１５１】
図１１は、図１０の駆動電流制御を用いた場合の個体１、２、３の噴射量特性を示した図である。個体１（変位８０１）の噴射量をＱ１１０３、個体２（変位８０２）の噴射量をＱ１１０２、個体３（変位８０３）の噴射量をＱ１１０１に示す。
【０１５２】
図１２は、噴射パルス幅、駆動電流、ソレノイド２０５の端子間電圧Ｖｉｎｊ、端子間電圧Ｖｉｎｊの２階微分値、変位量と時間の関係を示した図である。
【０１５３】
図１３は、ソレノイド２０５の端子間電圧Ｖｉｎｊ、駆動電流、電流の１階微分値、電流の２階微分値、弁体変位量および時間の関係を示した図である。また、図中には、弁体変位のプロファイルが異なる個体１、２、３の駆動電流、電流１階微分値、電流２階微分値、弁変位量を記載する。
【０１５４】
第２実施形態における第１実施形態との差異は、各気筒の燃料噴射装置に同じ電流波形を供給した場合に、各気筒の燃料噴射装置の寸法公差に伴う個体差によって、弁体２１４の変位量が異なる点である。
【０１５５】
図８において、隙間Ｇ２が小さい順に個体１、個体２、個体３とし、個体１の可動子２０２の変位量を８０１ａ、弁体２１４の変位量を８０１、個体２の可動子２０２の変位量を８０２ａ、弁体２１４の変位量を８０２、個体３の可動子２０２の変位量を８０３ａ、弁体２１４の変位量を８０３とする。
【０１５６】
隙間Ｇ２が最も小さい個体１では、可動子２０２と固定コア２０７との間の隙間Ｇ１が小さくなるため、可動子２０２に作用する磁気吸引力が大きくなる。結果、個体２に対して、開弁開始タイミングｔ８２が早くなり、可動子２０２が弁体２１４に衝突する速度が大きくなる。速度増加に伴い弁体２１４が可動子２０２から受け取る運動エネルギーが増加するため、弁体２１４の変位が大きくなり、閉弁完了タイミングｔ８８が遅くなる。その結果、弁体２１４の開弁期間および変位量の最大値が大きくなるため、個体２の噴射量すなわち点９０２に対して、点９０３に示すように噴射量が大きくなる。
【０１５７】
一方で、隙間Ｇ２が最も小さい個体３では、隙間Ｇ１が大きくなるため、可動子２０２に作用する磁気吸引力が小さくなる。結果、個体２に対して、開弁開始タイミングｔ８４が遅くなり、可動子２０２が弁体２１４に衝突する速度が小さくなる。速度の減少に伴い弁体２１４が可動子２０２から受け取る運動エネルギーが減少するため、弁体２１４の変位が小さくなり、個体２に対して閉弁完了タイミングｔ８６が早くなる。その結果、弁体２１４の開弁期間および変位量の最大値が小さくなるため、個体２の噴射量すなわち点９０２に対して、点９０１に示すように噴射量が小さくなる。
【０１５８】
以上で説明した通り、同じ駆動電流Ｉ６を供給した場合であっても燃料噴射装置の寸法公差の個体差によって、噴射量に個体ばらつきが生じる場合がある。Ｑ９０３は、弁体２１４が開弁開始する際に、弁体２１４が可動子２０２から受け取る運動エネルギーが大きいことから、個体２に比べて可動子２０２が固定コア２０７に衝突するタイミングが早く、可動子２０２が固定コア２０７に衝突する速度が大きくなる。結果、可動子２０２が固定コアとの間でバウンドすることで、弁体２１４もバウンドし、９１０に示すように噴射パルスと噴射量の関係が非線形となる場合がある。
【０１５９】
一方で、Ｑ９０１は、弁体２１４が開弁開始する際に、弁体２１４が可動子２０２から受け取る運動エネルギーが小さいことから、個体２に比べて可動子２０２が固定コア２０７に衝突するタイミングが遅い。したがって、個体２に比べてハーフリフトの条件での弁体２１４の速度が小さいことから、可動子２０２に作用する磁気吸引力が小さい場合や、燃料圧力等が瞬間的に大きくなることで弁体２１４に作用する流体力が大きくなる場合、弁体２１４の挙動が不安定になる場合がある。
【０１６０】
次に、図１０、図１１を用いて、上記の燃料噴射装置の個体差による噴射量の個体ばらつきを抑制するための駆動電流制御方法について説明する。個体１および個体３の噴射量を個体２に一致させる場合には、個体１の第１駆動電流の電流値を小さくし、個体３の第１駆動電流の電流値を大きく補正するとよい。
【０１６１】
個体１の第１駆動電流を小さくすることで（６１０Ｌ）、可動子２０２に作用する磁気吸引力が小さくなる。その結果、閉弁遅れ時間が小さくなり、弁体２１４の開弁期間が短くなる。また、個体３の第１駆動電流を大きくすることで（６１０Ｈ）、可動子２０２に作用する磁気吸引力が大きくなり、弁体２１４の開弁期間が長くなる。
【０１６２】
噴射量は、弁体２１４の変位量の積分値に比例するため、開弁期間が一致するように第１駆動電流の値を補正することで、１１０１に示すように各気筒間の噴射量のばらつきを抑制し、噴射量精度を向上できる。
【０１６３】
換言すれば、制御装置１５０は、図１０に示すように、駆動電流Ｉ１０が最大駆動電流Ｉｐｅａｋになった後、最大駆動電流Ｉｐｅａｋよりも小さい第１駆動電流６１０を燃料噴射装置１０１に流すように制御し、第１駆動電流６１０の電流値を変更することで燃料噴射装置１０１の噴射量（開弁期間）を補正する。
【０１６４】
詳細には、制御装置１５０は、少なくとも２つ以上の燃料噴射装置１０１に流す駆動電流Ｉ１０を制御し、第１の燃料噴射装置１０１の噴射量が第２の燃料噴射装置１０１の噴射量よりも小さい場合に、第１の燃料噴射装置１０１の第１駆動電流６１０の電流値を大きくするように変更する（６１０Ｈ）。また、制御装置１５０は、少なくとも２つ以上の燃料噴射装置１０１に流す駆動電流Ｉ１０を制御し、第１の燃料噴射装置１０１の噴射量が第２の燃料噴射装置１０１の噴射量よりも大きい場合に、第１の燃料噴射装置１０１の第１駆動電流６１０の電流値を小さくするよう変更する（６１０Ｌ）。
【０１６５】
本実施形態では、特に、制御装置１５０は、第１駆動電流６１０の値を変更することで、弁体２１４の最大高さ位置Ｌｆよりも低い高さ位置領域（ハーフリフト領域）における開弁期間を補正する。
【０１６６】
なお、開弁期間の検出方法については、後述に詳細を記載する。上記は、各気筒の燃料噴射装置における噴射量の補正方法を示したが、１つの燃料噴射装置１０１において制御装置で演算する噴射量乃至噴射量から推定した開弁期間が目標値から乖離していた場合であっても上述する補正方法によって、噴射量ばらつきを低減する効果が得られる。
【０１６７】
以上の方法によって制御装置で設定した噴射量乃至開弁期間の目標値に対する乖離値を小さくすることで、混合気の均質度を向上でき、ＰＮを抑制することができる。また、気筒間の燃料噴射装置における噴射量のばらつきを小さくすることで、気筒間の混合気のばらつきを低減でき、ＰＮの抑制効果が得られる。
【０１６８】
また、吸気ポートの上流に取り付けたＡ／Ｆセンサを用いて各気筒の燃料噴射装置ごとの空燃費のズレを検出し、空燃費が一致するように第１駆動電流の値を補正するとよい。具体的には、Ａ／Ｆが大きくリッチ、すなわち空気量に対して噴射量が大きい場合には、第１駆動電流の値を小さくし、噴射量が小さい場合には第１駆動電流の値を大きく補正するとよい。
【０１６９】
燃料噴射装置１０１の個体差や、経年劣化等によって、オリフィス２１６にデポジットが付着することで、噴孔の断面積が変化して噴射量が変化する場合であっても、Ａ／Ｆセンサを用いた方法では噴射量を推定することが可能であるため、個体差や経年劣化に対しての噴射量補正を精度よく行うことができる。
【０１７０】
また、経年劣化等によってデポジットが付着し、噴孔２１９の内径が変化したか検出する手段として、各気筒の燃料噴射装置ごとに開弁期間を一致させるよう第１駆動電流を補正した後、Ａ／Ｆセンサを用いて噴射量を推定し、各気筒間で噴射量がＥＣＵ１０４で演算された目標に対して乖離しているか判定するよう噴射量の診断モードを設けるとよい。
【０１７１】
なお、Ａ／Ｆセンサを用いた補正を行う場合は、エンジン回転数が安定し、流入空気量の変動が少ない暖機後アイドルで行うとよい。流入空気量の変動が小さいことで、Ａ／Ｆセンサで噴射量の変化を精度良く検出することができる。なお、診断はハーフリフトの状態で実施することで、弁体２１４の最大開度の個体差によらず、噴孔２１９の孔径の個体差を検出することができる。
【０１７２】
この診断は、定期的すなわち車両の走行距離や、エンジン始動の回数などに応じて実施して、デポジットの付着を検出した場合、燃料噴射装置に供給する燃料圧力を増加させて、燃料の噴射速度を大きくすることで、デポジットを剥がすように噴射する制御を行うとよい。上記によれば、噴孔へのデポジット付着を抑制できるため、噴射量を正確に制御することができ、混合気の均質度を向上させて、PNを抑制できる。
【０１７３】
また、噴射量は、各噴孔２１９の内径から求めた噴孔２１９の総断面積Ａｏと、弁体２１４の変位量から決まるシート部のシート断面積Ａｓの比率に依存して決まるため、目標となる噴孔２１９の孔径の変化分から弁体２１４の変位量の目標値を計算し、各気筒の燃料噴射装置ごとに開弁期間の目標値を変えるよう補正してもよい。なお、弁体２１４の変位量と開弁期間の関係は予めＥＣＵ１０４に設定しておくとよい。
【０１７４】
また、冷機始動（ファストアイドル）や、暖機後アイドル以降のエンジン回転数が大きく変化する過渡的な条件で、弁体２１４の開弁期間を用いた補正に切替える制御を行うと良い。過渡的な条件で流入空気量が変化する場合であっても、弁体２１４に作用する力の変化が小さいため、弁体２１４の開弁期間は影響を受けにくい。したがって、上記の制御を用いることで、過渡的な条件であっても噴射量の精度を向上させることができ、ＰＮ低減が可能となる。
【０１７５】
また、Ａ／Ｆセンサを用いた噴射量診断モードは、第１駆動電流から第２駆動電流に以降した後のフルリフトの条件で行ってもよい。この場合、弁体２１４の開弁期間を検出した後、開弁期間が一致するように第２駆動電流の電流値を変更するとよい。
【０１７６】
具体的には、開弁期間が短い個体に対しては第２駆動電流の電流値を大きく補正して、可動子２０２に作用する磁気吸引力を増加させることで、閉弁完了タイミングを遅くするとよい。フルリフト条件での噴射量診断では、噴孔２１９の内径の変化に加えて、最大開度の変化を検出することが可能となる。なお、最大開度を検出することで、フルリフトの条件での噴射量の変化を検出することができ、エンジンの回転数が大きく、噴射量が大きい条件での噴射量の補正精度を高めることができる。
【０１７７】
また、ハーフリフトとフルリフトでの噴射量診断モードを複合して設けた場合、噴孔と最大開度の変化を独立して検出することができるため、噴射量の補正精度を向上し、PN低減効果が高まる。
【０１７８】
なお、燃料噴射装置１０１の噴射量は、弁体２１４の変位量の積分値（開口面積）に依存して決まる。これは、上記で述べたとおりに、噴射量がシート部の圧力損失に伴って決まるため、断面積Ａｓの影響を受けるためである。
【０１７９】
なお、ハーフリフトの条件において、弁体２１４の変位量が大きい燃料噴射装置では、可動子２０２と固定コア２０７の間の磁気ギャップが小さいため、可動子２０２に作用する磁気吸引力が大きくなり、閉弁完了タイミングが遅れることで、開弁期間が大きくなる。
【０１８０】
また、弁体２１４の変位量が小さい燃料噴射装置では、可動子２０２と固定コア２０７の間の磁気ギャップが大きいため、可動子２０２に作用する磁気吸引力が小さくなり、閉弁完了タイミングが早くなることで、開弁期間が小さくなる。したがって、弁体２１４の変位量と開弁期間は相関関係が成立するため、開弁期間を一致させることで、開口面積を一致させることが可能となる。
【０１８１】
弁体２１４の開弁期間を目標として駆動電流を補正する方法を記載しているが、変位センサ等を燃料噴射装置に内蔵することで、開口面積が直接検出できる場合には、開口面積が一致するように駆動電流制御を行ってもよい。
【０１８２】
なお、弁体２１４がフルリフトに到達してから以降に噴射量乃至開弁期間が各気筒の燃料噴射装置ごとにばらつく場合には、開弁期間が一致するように第２駆動電流６１１の電流値を変更するよう補正するとよい。
【０１８３】
具体的には、開弁期間が短い個体に対しては、第２駆動電流６１１を大きく補正し、開弁期間が長い個体に対しては、第２駆動電流を小さく補正する。なお、各燃料噴射装置の開弁期間は、ハーフリフトの条件とはばらつきが異なる可能性があるため、フルリフトの開弁期間の補正を行う場合には、フルリフトの条件で開弁期間乃至噴射量を取得するとよい。
【０１８４】
また、フルリフトの条件で開弁期間乃至噴射量の補正を行う場合には、第２駆動電流のほかに噴射パルス幅Ｔｉを各気筒の燃料噴射装置ごとに補正してもよい。この場合、噴射パルス幅Ｔｉと開弁期間乃至噴射量の関係を予めＥＣＵ１０４に与えておくか、エンジンの運転モードの中に、検知モードを設けて噴射パルス幅を変化させた場合の開弁期間乃至噴射量を取得し、得られた取得情報から近似式を用いて算出するとよい。
【０１８５】
噴射パルス幅Ｔｉに対する開弁期間乃至噴射量の変化をＥＣＵ１０４で演算することで、要求された開弁期間乃至噴射量に応じた噴射パルス幅Ｔｉを算出でき、各気筒の燃料噴射装置ごとの噴射量ばらつきを抑制して、ＰＮを抑制することが可能となる。なお、上記の検知モードは、例えばエンジンの運転開始(キーオン)からファストアイドルまでの区間に行ってもよい。この条件では、エンジン回転数がアイドル回転まで連続的に増加するため、燃料噴射装置１０１から噴射される噴射量も連続的に増加するため、噴射パルス幅と開弁期間乃至噴射量の関係を確実に取得することができる。
【０１８６】
また、フルリフトの条件において、開弁期間乃至噴射量の補正を噴射パルスで行う場合には、電流値で補正する場合に比べて、開弁期間乃至噴射量の補正分解能を小さくできる。これは、電流値の分解能が、ソレノイド２０５に流れる電流を検出している抵抗５０８、５１２、５１３の素子の抵抗の精度で決まるのに対して、一般的に噴射パルス幅Ｔｉは、抵抗の影響を受けずＣＰＵ５０１のクロック周波数に依存するためである。
【０１８７】
ハーフリフトの条件での開弁期間の補正を第１駆動電流６１０で行い、フルリフトの条件での開弁期間の補正を噴射パルスで行うように、駆動電流と噴射パルスの補正を組合せて用いてもよい。
【０１８８】
＜開弁期間の検出方法＞
次に、図５、１２、１３を用いて開弁期間の検出方法について説明する。弁体２１４の開弁期間は、弁体２１４が開弁を開始すなわち弁座２１８から離間してから弁体２１４が弁座２１８と接触するまでの時間である。したがって、閉弁を完了するタイミングｔ１２０５（閉弁完了タイミング）と、弁体２１４が開弁を開始する開弁開始タイミングｔ１２０２を検出することで、それらの差分から開弁期間を算出できる。
【０１８９】
図１２を用いて閉弁完了検知手段で行う閉弁完了タイミングを検知する原理とその検知方法について説明する。
【０１９０】
ＥＣＵ１０４もしくは駆動回路１０３は、可動子２０２の動作に伴って生じる誘導起電圧の変化を、ソレノイド２０５の端子間電圧の変化として検出することで、閉弁完了タイミングを検知する閉弁完了検知手段を備え、閉弁完了検知手段で得られた検知情報から開弁開始タイミングを推定する開弁開始推定手段を備える。
【０１９１】
図１２は、弁体２１４が高さ位置Ｌｈまでしか到達しないハーフリフトで駆動される条件での弁体２１４の変位量とソレノイド２０５の端子間電圧Ｖｉｎjおよび端子間電圧Ｖｉｎjの２階微分値の関係を示した図である。図中には、ハーフリフトで駆動される場合の駆動電流、端子間電圧、端子間電圧の２階微分値、弁体２１４の変位量を実線で記載する。
【０１９２】
図１２より、タイミングｔ１２０３で噴射パルス幅ＴｉがＯＦＦになると、可動子２０２に発生していた磁気吸引力が低下し、磁気吸引力が弁体２１４と可動子２０２に作用する閉弁方向の力および可動子２０２が有する慣性力の合力を下回ったタイミングで可動子２０２とともに弁体２１４が閉弁を開始する。磁気回路の磁気抵抗の大きさは、各経路での磁路断面積と透磁率に反比例し、磁束が通る磁路長さに比例する。
【０１９３】
可動子２０２と固定コア２０７との間のギャップの透磁率は真空の透磁率μ0=4π×10-7[H/m]であり、磁性材の透磁率に比べて非常に小さいため、磁気抵抗が大きくなる。磁性材の透磁率μは、Ｂ＝μＨの関係により、磁性材の磁化曲線の特性によって決まり、磁気回路の内部磁場の大きさによって変化する。一般的に低い磁場では、低い透磁率となり、磁場の増加に伴って透磁率が増加し、ある磁場を越えた時点で透磁率が減少するプロファイルとなる。
【０１９４】
弁体２１４がタイミングｔ１２０４において、ハーフリフトでの変位の最大値から閉弁を開始すると、可動子２０２と固定コア２０７の間の磁気ギャップｘが大きくなり、磁気回路の磁気抵抗が増加する。その結果、磁気回路に発生可能な磁束が減少し、可動子２０２と固定コア２０７の間を通過する磁束も減少する。ソレノイド２０５の磁気回路内部に発生している磁束が変化すると、レンツの法則による誘導起電力が発生する。一般的に、磁気回路における誘導起電力の大きさは、磁気回路に流れる磁束の変化率(磁束の１階微分値)に比例する。
【０１９５】
ソレノイド２０５の巻き数をＮ、磁気回路に発生している磁束をφとすると、燃料噴射装置の端子間電圧Vは、式(１)に示すように、誘導起電力の項-Ndφ/dtとオームの法則によって生じるソレノイド２０５の抵抗Ｒとソレノイド２０５に流れる電流iの積との和で示される。
【０１９６】
【数１】
0006457908.tif 000002
【０１９７】
弁体２１４が弁座２１８と接触すると、可動子２０２は弁体２１４から離間するが、これまで弁体２１４を介して可動子２０２に作用していた第１のばね２１０による荷重と弁体２１４に働く燃料圧力による力の閉弁方向の力が作用しなくなり、可動子２０２は、開弁方向の力である第２のばね２１２の荷重を受ける。
【０１９８】
可動子２０２に働く吸引力は、一般的に式（２）で導出することができる。式（２）より、可動子２０２に働く吸引力は、可動子２０２の吸引面の磁束密度Ｂの二乗に比例し、可動子２０２の吸引面積Ｓに比例する。
【０１９９】
【数２】
0006457908.tif 000003
【０２００】
式（１）より、ソレノイド２０５の端子間電圧Ｖｉｎｊと可動子２０２の吸引面を通過する磁束φの１階微分値には対応関係がある。また、磁気ギャップｘが大きくなると、可動子２０２と固定コア２０７との間の空間の面積が増加するため、磁気回路の磁気抵抗が増加し、可動子２０２と固定コア２０７の間を通過可能な磁束が減少するため、微小時間においては磁気ギャップと磁束φが１次近似の関係にあると考えることができる。
【０２０１】
磁気ギャップｘが小さい条件では、可動子２０２と固定コア２０７との間の空間の面積が小さいため、磁気回路の磁気抵抗が小さく、可動子２０２の吸引面を通過できる磁束が増える。一方で、磁気ギャップｘが大きい条件では、可動子２０２と固定コア２０７との間の空間の面積が大きいため、磁気回路の磁気抵抗が大きく、可動子２０２の吸引面を通過可能な磁束が減少する。
【０２０２】
また、磁束の１階微分値は、磁気ギャップxの１階微分値と対応関係にある。さらに、端子間電圧Ｖｉｎｊの１階微分値は、磁束φの２階微分値と対応し、磁束φの２階微分値は、ギャップｘの２階微分値すなわち可動子２０２の加速度に相当する。したがって、可動子２０２の加速度の変化を検出するためには、端子間電圧Ｖｉｎｊの２階微分値を検出する必要がある。
【０２０３】
噴射パルス幅ＴｉをＯＦＦにすると、ソレノイド２０５に負の方向の昇圧電圧ＶＨが印加され、電流は１２１０のように急速に減少する。タイミングｔ１３ａで電流が０Ａに達すると、負の方向の昇圧電圧ＶＨの印加が停止されるが、磁気回路に残留する磁束の影響によって端子間電圧にテール電圧１２１１が生じる。
【０２０４】
弁体２１４が弁座２１８と接触した瞬間に可動子２０２が弁体２１４から離間することで可動子２０２に働く力の変化を加速度の変化として、端子間電圧Ｖｉｎｊの２階微分値で検出できる。
【０２０５】
ハーフリフトの動作において、噴射パルス幅Ｔｉが停止された後、弁体２１４と連動して可動子２０２が閉弁動作を開始し、端子間電圧Ｖｉｎｊは負の値から緩やかに０Ｖに漸近していく。弁体２１４が閉弁後に、可動子２０２が弁体２１４から離間すると、これまで弁体２１４を介して可動子２０２に働いていた閉弁方向の力すなわち第１のばね２１０による荷重と燃料圧力による力が作用しなくなり、可動子２０２には、ゼロ位置ばね２１２の荷重が開弁方向の力として働く。
【０２０６】
弁体２１４が閉弁位置に到達して可動子２０２に作用する力の向きが閉弁方向から開弁方向へ変化すると、これまで緩やかに増加していた端子間電圧Ｖｉｎｊの２階微分値が減少に転ずる。この端子間電圧Ｖｉｎｊの２階微分値の最大値を検出する閉弁完了検知手段をＥＣＵ１０４もしくは駆動回路１０３が有することで、弁体２１４の閉弁完了タイミングを精度よく検出できる。
【０２０７】
また、端子間電圧Ｖｉｎｊの２階微分値による閉弁完了タイミングの検知方法では、物理量として可動子２０２の加速度の変化を検出しているため、設計値や公差の変動および電流値等の環境条件の影響を受けず、精度良く閉弁完了タイミングを検出できる。なお、図１２ではハーフリフトで弁体２１４が駆動される場合について説明したが、弁体２１４が最大開度に到達してから閉弁する場合であっても図１２の方法と同様に閉弁完了タイミングを検知することができる。閉弁完了タイミングから開弁開始タイミングを推定する場合、予めエンジンの運転条件が比較的安定しているアイドルの条件等で、検知情報を取得しておくと良い。
【０２０８】
次に、図１３を用いて開弁開始タイミングの検出方法について説明する。図１３は、端子間電圧Ｖｉｎj、駆動電流、電流１階微分値、電流２階微分値、弁体２１４の変位量と噴射パルスON後の時間の関係を示した図である。なお、図１３の駆動電流、電流の１階微分値、電流２階微分値および弁体２１４の変位量には、噴射量および弁体２１４の動作タイミングが異なる燃料噴射装置１０１の各個体３つのプロファイルを記載している。
【０２０９】
図１３より、最初に、ソレノイド２０５に昇圧電圧ＶＨを印加することで、急速に電流を増加させて、可動子２０２に作用する磁気吸引力を増加させる。その後、駆動電流が最大駆動電流Ｉｐｅａｋに到達し、昇圧電圧ＶＨを遮断する電圧遮断期間Ｔ２が終了するタイミングｔ１３０３までに、各気筒の燃料噴射装置である個体１、個体２、個体３の弁体２１４の開弁開始タイミングがくるように、最大駆動電流Ｉｐｅａｋ、もしくは設定時間Ｔｐと電圧遮断期間Ｔ２を設定するとよい。
【０２１０】
バッテリ電圧ＶＢの印加を続けて一定の電圧値１３０１が供給されている条件では、ソレノイド２０５への印加電圧の変化が小さいため、可動子２０２と固定コア２０７との間のギャップの縮小に伴う磁気抵抗の変化を誘導起電力の変化として検出することができる。
【０２１１】
可動子２０２が移動を開始すると、可動子２０２と固定コア２０７との間のギャップが縮小するため、誘導起電力が大きくなり、ソレノイド２０５に供給される電流が１３０３のように緩やかに減少する。可動子２０２が固定コア２０７に到達するタイミングすなわち、弁体２１４が目標開度に到達した開弁完了タイミングでギャップの変化に伴う誘導起電力の変化が小さくなるため、電流値は１３０４のように緩やかに増加に転ずる。
【０２１２】
誘導起電力の大きさは、ギャップの他に電流値の影響を受けるが、バッテリ電圧ＶＢのように昇圧電圧ＶＨに比べて低い電圧が印加されている条件では、電流の変化が小さいため、ギャップが変化することによる誘導起電力の変化を電流で検出し易い。
【０２１３】
以上で説明した燃料噴射装置１０１の各気筒の個体１、個体２、個体３について、弁体２１４が目標開度に到達したタイミングを駆動電流が減少から増加へ転ずる点として検出するために、電流の1階微分を行い、電流の1階微分値が０となるタイミングｔ１３０４、ｔ１３０５、ｔ１３０６を開弁完了のタイミングとして検知するとよい。
【０２１４】
また、ギャップの変化によって生じる誘導起電力が小さいような駆動部および磁気回路の構成では、必ずしもギャップの変化によって、電流が減少しない場合がある。しかし、開弁完了タイミングに到達することで、電流の傾きすなわち電流の微分値が変化するため、制御装置で検出した電流の2階微分値の最大値を検出することで、開弁完了タイミングを検知することができる。
【０２１５】
その結果、磁気回路やインダクタンス、抵抗値、電流の制約を受けずに、開弁完了タイミングを安定して検知することができ、噴射量の補正精度を高められる。
【０２１６】
また、開弁完了タイミングの検知は、弁体２１４と可動子２０２が一体となった可動弁の構成においても、弁体２１４と可動子２０２の別体構造で説明した開弁完了タイミングの検知を同様の原理で検出することができる。
【０２１７】
開弁開始タイミングが早い個体については、可動子２０２に作用する磁気吸引力が大きく、可動子２０２が弁体２１４に衝突する際の速度が大きいため、弁体２１４の開弁速度が大きくなり、開弁完了タイミングも早くなる。
【０２１８】
ＥＣＵ１０４は、開弁完了タイミングを各気筒の燃料噴射装置ごとに検出することで、開弁完了タイミングから開弁開始タイミングを推定する開弁開始タイミングを推定する開弁開始推定手段を備えると良い。開弁完了タイミングから開弁開始タイミングを算出するための係数については予めＥＣＵ１０４に与えておくとよい。
【０２１９】
また、ＥＣＵ１０４は、閉弁完了検知手段で得られた閉弁完了タイミングから開弁開始推定手段で得られた開弁開始タイミングを引くことで、弁体２１４の開弁期間を求める開弁期間検出手段を備える。換言すれば、制御装置１５０は、弁体２１４が弁座２１８と離間してから着座するまでの開弁期間を検出する開弁期間検出手段（装置又は機能）を備える。
【０２２０】
（第３実施形態）  
以下、図８、１４を用いて、第３実施形態における燃料噴射装置の電流制御方法について説明する。図１４は、本発明の第３実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流Ｉ１４、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。図中に各気筒の燃料噴射装置の個体１、個体２、個体３の弁体２１４および可動子２０２の変位を記載する。また、第３実施形態における制御装置は第１実施形態と同等とする。なお、図１４では、図８で示した噴射量乃至開弁期間に個体差のある燃料噴射装置に対して、噴射量乃至開弁期間の個体差が小さくなるように最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間を補正している。
【０２２１】
第３実施形態における第２実施形態との差異は、噴射量乃至開弁期間の補正に最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間または電流値を用いる点である。
【０２２２】
図８より、同じ駆動電流Ｉ６を各気筒の燃料噴射装置に供給した場合、燃料噴射装置の個体差によって開弁期間がばらつき、噴射量に個体差が生じる。本第３実施形態における方法によれば、個体２（変位８０２）に対し、開弁期間が大きい個体１（変位８０１）に対しては、最大駆動電流の設定時間を１４０１にように短く補正し、開弁期間が小さい個体３（変位８０３）に対しては、最大駆動電流の設定時間を１４０３のように長く補正すると良い。結果、燃料噴射装置の個体差に伴う開弁期間のばらつきを低減し、噴射量の個体ばらつきが抑制されることで、混合気の均質度を向上させてＰＮを抑制できる。
【０２２３】
換言すれば、制御装置１５０は、図１４に示すように、設定時間（１４０１〜１４０３）で最大駆動電流Ｉｐｅａｋとなるように駆動電流Ｉ１４を制御し、設定時間（１４０１〜１４０３）を変更することで、燃料噴射装置１０１の噴射量を補正する。
【０２２４】
すなわち、制御装置１５０は、設定時間を変更することで、燃料噴射装置１０１の開弁期間を補正する。詳細には、制御装置１５０は、少なくとも２つ以上の燃料噴射装置１０１に流す駆動電流Ｉ１４を制御し、第１の燃料噴射装置１０１の噴射量が第２の燃料噴射装置１０１の噴射量よりも小さい場合に、第１の燃料噴射装置１０１の設定時間を長くするように変更する（１４０３）。また、制御装置１５０は、少なくとも２つ以上の燃料噴射装置１０１に流す駆動電流Ｉ１４を制御し、第１の燃料噴射装置１０１の噴射量が第２の燃料噴射装置１０１の噴射量よりも大きい場合に、第１の燃料噴射装置１０１の設定時間を短くするように変更する（１４０１）。
【０２２５】
なお、最大駆動電流の設定時間については、噴射パルス幅ＴｉがＯＮとなるタイミングｔ１４０１から最大駆動電流を停止するまでの時間で設定するとよい。噴射パルス幅Ｔｉは駆動回路１０３に入力されるため、ＥＣＵ１０４からの信号に基づいて、最大駆動電流の停止時間を設定でき、精度良く噴射量の補正が可能となる。また、最大駆動電流の設定時間については、昇圧電圧ＶＨがＯＮとなるタイミングから最大駆動電流を停止するまでの時間で設定してもよい。噴射パルスＴｉがONとなってから昇圧電圧ＶＨがＯＮとなるまでには、ＩＣ５０２の制御遅れによって時間遅れが生じる場合があるが、昇圧電圧ＶＨをトリガーとすることで、時間遅れの影響なく、最大駆動電流の設定時間を制御できる。結果、精度良く噴射量の補正が可能となる。
【０２２６】
最大駆動電流の設定時間で噴射量を補正する場合、最大駆動電流の設定時間の設定分解能は、制御装置１５０の抵抗５０８、５１２、５１３の制約を受けず、ＣＰＵ８０１のクロック周波数に応じて設定できるため、最大駆動電流の電流値（ピーク電流Ｉｐｅａｋ)で設定する場合に比べて、開弁期間および噴射量を補正する際の分解能を小さくできる。その結果、高精度にソレノイド２０５の通電停止タイミングを決定することができ、各気筒の燃料噴射装置の開弁期間および噴射量の補正精度を高められる。また、開弁期間と噴射量の関係および開弁期間と噴射パルス幅Ｔｉの関係を関数として予めＥＣＵのレジスタに設定しておくことで、目標の噴射量の要求値から各気筒の燃料噴射装置ごとに開弁期間および噴射パルス幅Ｔｉを決定できる。
【０２２７】
また、第１実施形態で説明した弁体２１４が開弁開始するよりも前に可動子２０２が滑走し、可動子２０２が弁体２１４に衝突することで、弁体２１４が開弁開始する燃料噴射装置においては、各気筒の燃料噴射装置１０１に対して、最大駆動電流の停止タイミングが弁体２１４の開弁開始タイミングと同時乃至早くなるように最大駆動電流の設定時間を設定すると良い。これによって、第１駆動電流に移行するタイミングを早められるため、ハーフリフトで噴射量を制御する範囲を微小噴射量側へ拡大できる。結果、多段噴射の回数を増加でき、混合気の均質度を向上させることで、ＰＮを抑制できる。
【０２２８】
また、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間の終期を開弁開始タイミングよりも前に設定することで、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値を変化させて開弁開始タイミングを補正することができる。具体的には、開弁開始タイミングが早い燃料噴射装置の個体１（変位８０１）については図１４に示す電流よりも最大駆動電流Ｉｐｅａｋを小さくし、開弁開始タイミングが遅い燃料噴射装置の個体３（変位８０３）については、図１４に示す電流よりも最大駆動電流Ｉｐｅａｋを大きく補正すると良い。
【０２２９】
例えば、個体１（変位８０１）において、最大駆動電流Ｉｐｅａｋを小さくすると、可動子２０２に作用する磁気吸引力が小さくなり、開弁開始タイミングを遅く補正できる。以上のように、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値および設定時間を調整することで、弁体２１４の開弁開始タイミングのばらつきを抑制できる。ＥＣＵ１０４で演算される噴射パルス幅の通電タイミングに対して、各気筒の燃料噴射装置における弁体２１４の開弁タイミングの個体ばらつきを抑制することで、エンジンの燃焼室内のピストン壁面位置に対する燃料の噴射タイミングを揃えることができる。結果、エンジン筒内のピストン壁面への噴射燃料の付着を抑制でき、ＰＮを抑制する効果が得られる。
【０２３０】
以上で説明したとおり、開弁開始タイミングを各気筒の燃料噴射装置１０１ごとに揃えるために、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値乃至設定時間を用いる場合には、第１駆動電流の電流値を用いて開弁期間を補正すると良い。第１駆動電流の電流値で開弁期間を揃えることで、閉弁完了タイミングが各気筒の燃料噴射装置ごとに揃うため、エンジンのピストン位置に対する燃料噴射終了のタイミングのばらつきを抑制でき、混合気の均質度を向上できる。
【０２３１】
また、ピストンの圧縮行程中に燃料を噴射する場合に上記で説明した駆動電流の制御手法を用いると良い。圧縮行程で燃料を噴射する場合には、噴射燃料がピストン壁面に付着しやすいため、本第３実施形態における駆動電流の制御手法の効果が高まる。
【０２３２】
また、燃料圧力が高い場合には、弁体２１４に作用する差圧による力が増加する。したがって、最大開度に到達するまでに必要な磁気吸引力を大きくする必要があるため、最大駆動電流Ｉｐｅａｋを停止するタイミングを、弁体２１４の開弁開始タイミング以降としても良い。弁体２１４が開弁開始するまでに可動子２０２に大きな磁気吸引力を発生させることで、可動子２０２が弁体２１４に衝突する際の速度を大きくでき、燃料圧力が高い場合であっても弁体２１４を安定的に最大開度まで到達させることができる。
【０２３３】
また、個体２（変位８０２）に対し、開弁期間が大きい個体１（変位８０１）に対しては、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値を小さく補正し、開弁期間が小さい個体３（変位８０３）に対しては、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値を大きく補正してもよい。換言すれば、制御装置１５０は、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値を変更することで、燃料噴射装置１０１の噴射量又は開弁期間を補正してもよい。
【０２３４】
エンジンの回転数が高い条件や、１燃焼サイクル中の噴射を複数回に分割する条件では、ソレノイド２０５を高周波で駆動するため、ソレノイド２０５が発熱してソレノイド２０５の抵抗値が増加する場合がある。抵抗値が増加すると、ソレノイド２０５に流れられる電流が小さくなる。
【０２３５】
開弁期間を個体ごとに調整する手段として最大駆動電流Ｉｐｅａｋを用いる場合、その消費電力は、最大駆動電流ＩＰｅａｋの電流値に依存して決まるため、開弁動作時に安定した磁気吸引力を与えるには、最大駆動電流ＩＰｅａｋを用いると良い。上述したように、最大駆動電流ＩＰｅａｋによる噴射量乃至開弁期間の補正は、エンジンが高回転または多段噴射の回数が大きい条件で行うと効果的である。
【０２３６】
（第４実施形態）  
以下、図１５を用いて、第４実施形態における燃料噴射装置の電流制御方法について説明する。図１５は、本発明の第４実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流Ｉ１５、燃料噴射装置１０１のスイッチング素子５０５、５０６、５０７、ソレノイド２０５の端子間電圧Ｖｉｎｊ、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。図中に図６の電流波形を用いた場合の駆動第１駆動電流６１０を点線で記載する。また、第４実施形態における制御装置は第１実施形態と同等とする。第１実施形態の電流波形との差異は、第１の電流保持期間Ｐ１の電流値１５０１が電流値６０４よりも高く、最大駆動電流Ｉｐｅａｋを停止した後、ソレノイド２０５に昇圧電圧ＶＨを印加して電流値１５０１に到達させ、さらに第１の電流保持期間Ｐ１から第２の電流保持期間Ｐ２への移行中に、ソレノイド２０５に負の方向の昇圧電圧ＶＨを印加する点である。
【０２３７】
本実施形態における電流波形では最大駆動電流Ｉｐｅａｋ到達後に、スイッチング素子５０５、５０６、５０７を共に非通電とし、ソレノイド２０５に負の方向の昇圧電圧ＶＨを印加して電流値を電流１５２１のように急速に低減する。なお、駆動電流Ｉ１５が最大駆動電流値Ｉｐｅａｋに到達してから負の方向の昇圧電圧ＶＨを印加する期間１５２０についてはＣＰＵ５０１もしくはＩＣ５０１に予め時間として設定するか、電流値が閾値を下回るタイミングとして設定すると良い。
【０２３８】
負の方向の昇圧電圧ＶＨを時間で設定した場合、電流値に比べて時間分解能が高く、昇圧電圧ＶＨの印加時間を正確に制御でき、第1駆動電流に到達する時間の精度が向上する。結果、ハーフリフトで噴射量を制御できる最小範囲を正確に決定できる。また、負の方向の昇圧電圧ＶＨを印加する時間の終期を、最大駆動電流値Ｉｐｅａｋに到達してから電流値が閾値を下回ったタイミングとする場合、ソレノイド２０５の抵抗値の変化や、昇圧電圧ＶＨの電圧値が変化した場合であってもタイミングｔ１５３での電流値を一定に保つことができ、電流値が減少することで生じる磁気吸引力の低下を抑制することが可能となる。
【０２３９】
なお、負の方向の昇圧電圧ＶＨの印加時間は、以上で述べた時間で設定する方法と、電流の閾値で設定する方法を組合せてもよい。具体的には、期間１５２０を時間で設定した後、その期間１５２０が経過後に電流が予めＣＰＵ５０１乃至ＩＣ５０２に設定した閾値を下回ったタイミングで昇圧電圧ＶＨを印加して電流値を第１駆動電流１５１０に到達させると良い。結果、時間分解能を細かく設定できかつバッテリ電圧ＶＢやソレノイド２０５の抵抗値の変化に対しても電流値を保つことができるため、噴射量の精度が向上できる。
【０２４０】
期間１５２０が終了するタイミングｔ１５３で、スイッチング素子５０５、５０６を通電させて、ソレノイド２０５に昇圧電圧ＶＨを印加させて電流を電流値１５０１にまで到達させる。昇圧電圧ＶＨを印加して、電流値１５０１まで到達させることで、バッテリ電圧ＶＢの変動を受けず、確実に電流値１５０１に到達させることができる。また、オームの法則により、バッテリ電圧ＶＢに比べて、昇圧電圧ＶＨの方がソレノイド２０５に供給できる電流値が大きいことから、タイミングｔ１５３から第１駆動電流１５１０に到達するまでの時間を短くでき、弁体２１４の変位量が小さい方向に制御範囲を拡大できる。
【０２４１】
したがって、微小な噴射量を制御することが可能となる。その結果、多段噴射の条件において、吸気行程と圧縮行程とで噴射量の分割比が９：１のように、圧縮行程で極端に分割比の小さい噴射が要求される場合であっても要求噴射量を実現できる。そのため、均質度の向上や、点火プラグ周りに希薄な混合気を局所的に形成するような弱成層燃焼を実現でき、低燃費とＰＮ抑制を両立できる。
【０２４２】
電流値が第１駆動電流１５１０に到達すると、スイッチング素子５０５を非通電にして、スイッチング素子５０６、５０７を通電させて、ソレノイド２０５にバッテリ電圧ＶＢを印加する。
【０２４３】
第１の電流保持期間Ｐ１の電流値１５０１が電流値６０４よりも大きい場合、または、可動子２０２の開弁動作に伴って磁束の変化が大きくなり、誘導起電力が大きくなる条件では、第１の電流保持期間Ｐ１に到達した後にソレノイド２０５にバッテリ電圧ＶＢを印加したとしてもソレノイド２０５に流れられる電流が小さくなり、電流値１５０１に到達しない場合がある。
【０２４４】
この場合、第１の電流保持期間Ｐ１において、電流のスイッチング制御すなわちスイッチング素子５０７の通電・非通電が行われなくなり、ソレノイド２０５にはバッテリ電圧ＶＢが印加されつづける。可動子２０２が最大高さ位置に到達すると、可動子２０２の開弁方向への移動に伴う誘導起電力の変化がなくなるため、電流１５０４のように電流値の傾きが変化する。
【０２４５】
電流波形Ｉ１５のように、バッテリ電圧ＶＢが印加されつづける条件でハーフリフト領域７４２での噴射量を制御する場合、バッテリ電圧ＶＢの変化に伴ってソレノイド２０５に供給される電流値が変化するため、可動子２０２に作用する磁気吸引力が変動する場合がある。例えば、第１の電流保持期間Ｐ１において、バッテリ電圧ＶＢに接続されている車載機器が通電された場合、バッテリ電圧ＶＢの電圧値が低下し、ソレノイド２０５に供給される電流値が減少して、磁気吸引力が低下する。結果、第１の電流保持期間Ｐ１で噴射パルス幅が停止された場合に、弁体２１４の最大変位および開弁期間が小さくなり、噴射量が小さくなる場合がある。
【０２４６】
タイミングｔ１５３以降のバッテリ電圧ＶＢの印加されている時間もしくは、スイッチング素子５０７の通電・非通電の状態をＣＰＵ５０１もしくはＩＣ５０２で検出し、バッテリ電圧ＶＢが印加され続ける場合には、第１の電流保持期間Ｐ１における目標の電流値１５０１を小さくすると良い。
【０２４７】
バッテリ電圧ＶＢの低下によって第１の電流保持期間Ｐ１での電流のスイッチング制御が行われなくなった状態を検出し、電流のスイッチング制御を行えるように目標の電流値１５０１を変化させることで、バッテリ電圧ＶＢの通電/非通電が正常に行えるようにすると良い。結果、バッテリ電圧ＶＢが変動した場合であっても可動子２０２に作用する磁気吸引力を保つことができ、ハーフリフト領域７４２での弁体２１４の変位量を正確に制御できる。結果、ハーフリフト領域７４２での微小な噴射量を精密に制御することができ、混合気の均質度を向上し、ＰＮを抑制できる。具体的には、バッテリ電圧ＶＢが印加され続ける場合、目標の電流値１５０１を下げるように制御すると良い。
【０２４８】
また、タイミングｔ１５３後、電流が電流値１５０１に到達してからバッテリ電圧ＶＢが印加され続ける場合には、スイッチング素子５０７を非通電、スイッチング素子５０６を通電にして、スイッチング素子５０５を通電・非通電することで、昇圧電圧ＶＨの印加・停止を繰返すように制御しても良い。
【０２４９】
昇圧電圧ＶＨはバッテリ電圧ＶＢの変動の影響を受けにくいため、電流値１５０１を維持しようとする第１の電流保持期間Ｐ１において、電流値のスイッチング制御を確実に行うことができるため、ハーフリフトの条件での弁体２１４を安定的に動作させることができる。
【０２５０】
また、式（１）より、ソレノイド２０５に流れられる電流iは、印加電圧Ｖに依存するため、第１駆動電流を生成するためにバッテリ電圧ＶＢよりも電圧値が高い昇圧電圧ＶＨを用いることで、電流値１５０１が高い条件や可動子２０２の移動に伴う誘導起電力が大きい条件であっても第１駆動電流の電流値を保持することができ、開弁に必要な磁気吸引力を大きくできる。結果、ハーフリフトの条件での弁体２１４の安定性を確保できるため、噴射量の精度が向上することで混合気の均質度が向上し、ＰＮを低減できる。また、燃料圧力が高い条件で第１駆動電流の生成に昇圧電圧ＶＨを用いると良い。
【０２５１】
昇圧電圧ＶＨを用いる場合、電流をスイッチング制御する際の通電/非通電の時間幅が小さく、第１駆動電流の電流値１５０１と電流値の下限の差分が小さい。したがって、電流のスイッチングに伴う磁気吸引力の変動が小さくなるため、可動子２０２に作用する磁気吸引力の精度を高められる。結果、噴射量の精度が高まり、混合気の均質度が向上してＰＮを低減できる。
【０２５２】
また、電流値１５０１（目標電流）を小さくしてもバッテリ電圧ＶＢが印加されつづける場合には、昇圧電圧ＶＨを通電・非通電する制御に切り替えを行うとよい。この結果、通常の駆動の場合は、昇圧電圧ＶＨを使用する頻度を小さくして消費電力や昇圧回路５１４の発熱を抑制し、突発的にバッテリ電圧ＶＢが大幅に低下した場合には、昇圧電圧ＶＨで確実に弁体２１４の変位および開弁期間を制御することで、消費電力、発熱抑制と、ロバスト性を両立することができる。
【０２５３】
また、第１駆動電流の生成には、昇圧電圧ＶＨとバッテリ電圧ＶＢを組合せてもよい。具体的には、タイミングｔ１５３以降に電流値が電流値１５０１に到達すると、バッテリ電圧ＶＢを印加して電流を緩やかに低下させ、電流値が予め設定した閾値を下回るか、一定時間経過した後に昇圧電圧ＶＨを印加して電流値を再び電流値１５０１に到達させるように電流制御を行う。
【０２５４】
昇圧電圧ＶＨを用いて電流値を確実に電流値１５０１に到達せて、バッテリ電圧ＶＢの印加で電流を緩やかに低下させることで、第１駆動電流における電流のスイッチング幅を大きくして、電圧のスイッチング回数を低減することができる。結果、電流の変化の周期が緩やかになり、電圧のスイッチングに伴う磁気吸引力の変化を小さくでき、噴射量の精度が向上する。
【０２５５】
また、可動子２０２および弁体２１４が最大開度に到達する前後で第１駆動電流から第２駆動電流に移行させた後は、バッテリ電圧ＶＢの通電・非通電を行って第２駆動電流を生成すると良い。
【０２５６】
可動子２０２が最大開度に到達した後は、ハーフリフトの条件に比べて弁体２１４に作用する差圧力が低下するため、昇圧電圧ＶＨの印加からバッテリ電圧ＶＢに切替えたとしても可動子２０２および弁体２１４を開弁状態で保持することができる。また、第１駆動電流に昇圧電圧ＶＨを用いる場合であっても、第２駆動電流にバッテリ電圧ＶＢを用いることで、昇圧電圧ＶＨを使用する頻度を抑制でき、昇圧電圧ＶＨの低下を抑制することができる。結果、多段噴射の条件において、次の噴射を行う場合に昇圧電圧ＶＨの低下幅を抑制できるため、1回目の噴射と2回目の噴射の噴射量の変化を抑制でき、混合気の均質度を向上させてＰＮ抑制が可能となる。
【０２５７】
（第５実施形態）  
以下、図８、１６、１７、１８を用いて、第５実施形態における燃料噴射装置の電流制御方法について説明する。図１６は、本発明の第５実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流Ｉ１６、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。図中に各気筒の燃料噴射装置の個体１、個体２、個体３の弁体２１４および可動子２０２の変位を記載する。図１７は、第１駆動電流６１０の電流値および最大駆動電流値ＩＰｅａｋと噴射量の関係を示した図である。また、図１８は、噴射量並びに第１駆動電流値および最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値との関係を示した図である。なお、第５実施形態における制御装置は第１実施形態と同等し、噴射量および開弁期間の検出方法については第２実施形態に記載した方法と同様の手段を用いる。
【０２５８】
第５実施形態における第２〜第３実施形態との差異は、噴射量乃至開弁期間の補正に最大駆動電流ＩＰｅａｋの設定時間または電流値および第１駆動電流の電流値を用いる点である。
【０２５９】
図１６より、図６で示した各気筒の燃料噴射装置に同一の駆動電流を供給した場合に、開弁期間が変動する個体に対して、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値乃至設定時間と第１駆動電流を用いて開弁期間が一致するように駆動電流を制御するとよい。すなわち、制御装置１５０は、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値、設定時間、又は第１駆動電流６１０の電流値を変更することで、燃料噴射装置１０１の開弁期間を補正するとよい。なお、図１６には、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間と第１駆動電流を用いた場合の駆動制御を示す。
【０２６０】
ここで、燃料噴射システムにおいて、制御装置１５０は、例えば、設定時間で最大駆動電流Ｉｐｅａｋとなるように駆動電流Ｉ１６を制御し、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値、又は設定時間で弁体２１４の開弁期間を補正すればよい。
【０２６１】
図１７より、第１駆動電流の電流値を用いて噴射量乃至開弁期間を補正する場合、噴射量の制御分解能は、駆動回路１０３の電流検出用の抵抗５０８、５１２、５１３の精度の影響を受ける。したがって、設定可能な第１駆動電流の分解能の制約により、噴射量を補正する調整精度が粗くなる場合がある。また、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間乃至電流値を用いた場合にも同様である。
【０２６２】
一般的に、電流の設定分解能が同じ場合、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間乃至電流値に対する開弁期間および噴射量の傾きよりも、第１駆動電流の電流値に対する開弁期間および噴射量の傾きの方が小さくなる。例えば、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値を大きくした場合、弁体２１４の開弁開始直前もしくは直後からの可動子２０２に作用する磁気吸引力が大きくなり、弁体２１４の開弁期間及び噴射量が大きくなる。一方で、第１駆動電流の電流値を大きくした場合は、電流が第１駆動電流に移行した後の磁気吸引力が大きくなる。最大駆動電流Ｉｐｅａｋに比べて第１駆動電流の電流値の方が磁気吸引力に影響を与える範囲およびタイミングが遅いため、噴射量に与える感度が小さくなる。
【０２６３】
図１８に示した噴射量と第１駆動電流および最大駆動電流値Ｉｐｅａｋの関係より、噴射量１８０３よりも大きい噴射量１８０４を噴射するよう駆動電流を制御する場合には、最大駆動電流Ｉｐｅａｋを減少させ、第１駆動電流を大きく補正し、噴射量１８０５を噴射する場合には、最大駆動電流を大きくして、第１駆動電流を維持するように段階的に第１駆動電流と最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値を組合せるとよい。
【０２６４】
上記の制御方法によれば、噴射量の制御分解能を高められる。結果、各気筒の燃料噴射装置１０１ごとの噴射量のばらつきを抑制し、燃料と空気との混合気の均質度を向上させることでＰＮ抑制が可能となる。また、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの補正を電流値ではなく最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間を用いる場合であっても上述した駆動電流の制御方法で噴射量の精度を高めることができる。
【０２６５】
（第６実施形態）  
以下、図８、１９を用いて、第６実施形態における燃料噴射装置の電流制御方法について説明する。図１９は、本発明の第６実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流Ｉ１９、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。図中に各気筒の燃料噴射装置の個体１、個体２、個体３の弁体２１４および可動子２０２の変位を記載する。
【０２６６】
なお、第６実施形態における制御装置は第１実施形態と同等し、噴射量および開弁期間の検出方法については第２実施形態に記載した方法と同様の手段を用いる。
【０２６７】
第６実施形態における第３実施形態との差異は、駆動電流Ｉ１９に最大駆動電流を保持する最大駆動電流保持期間Ｔｍを設ける点にある。図８の駆動電流Ｉ６を補正する前において、開弁期間乃至噴射量が大きい個体１（変位８０１）については、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値乃至設定時間を短く補正し、最大駆動電流Ｉｐｅａｋに到達後、一定の電流が保持されるように電流制御を行う最大駆動電流Ｉｐｅａｋ  の保持期間（最大駆動電流保持期間Ｔｍと称する）を設けるとよい。最大駆動電流保持期間Ｔｍを設けることで、最大駆動電流Ｉｐｅａｋを小さくした場合であっても弁体２１４が目標開度に到達するのに必要な磁気吸引力を確保でき、ソレノイド２０５の発熱および消費電力を抑制する効果が得られる。
【０２６８】
なお、最大駆動電流保持期間Ｔｍでは、スイッチング素子５０５、５０６を通電させて、ソレノイド２０５に昇圧電圧ＶＨの印加し、電流が最大駆動電流Ｉｐｅａｋに到達した後、スイッチング素子５０６を通電、スイッチング素子５０７を非通電にして実質的に０Ｖを一定時間または電流がＥＣＵで設定する電流下限の閾値を下回ったタイミングで再び昇圧電圧ＶＨを印加するよう電流のスイッチング制御を行うとよい。第1及び第２の電流保持期間（Ｐ１、Ｐ２）に比べて、最大駆動電流保持期間Ｔｍでは電流値が大きいため、バッテリ電圧ＶＢでは印加電圧が不足して電流値が減少してしまう場合がある。最大駆動電流保持期間Ｔｍに昇圧電圧ＶＨを用いることで、電流値を確実に増加させることができ、安定的に電流値を維持することができる。
【０２６９】
また、エンジンの回転数が高い条件や、多段噴射の回数が多い場合に、ソレノイド２０５の発熱によってソレノイド２０５の抵抗値が増加し、電流値の立上り（時定数）が遅くなる場合がある。この結果、弁体２１４の開弁開始タイミングが遅くなり、同じ噴射パルス幅Ｔｉを供給した条件であっても噴射量が小さくなる場合がある。
【０２７０】
最大駆動電流保持期間Ｔｍを設けることで、ソレノイド２０５の抵抗の変化や、多段噴射時における昇圧電圧ＶＨの低下等の要因によって、電流値の立上りが変化した場合であっても電流値を一定に保つことで、開弁に必要な磁気吸引力を確保できる。その結果、開弁開始タイミングの変化を抑制し、噴射量の補正精度を高めることができ、ＰＮ抑制効果が高まる。
【０２７１】
図１９に示した駆動電流Ｉ１９の制御方法は、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間を変化させた場合の一例であるが、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの設定時間に加えて最大駆動電流保持期間Ｔｍおよび第１駆動電流を変化させて開弁期間および噴射量を制御しても良い。
【０２７２】
また、最大駆動電流保持期間Ｔｍを各気筒の燃料噴射装置ごとに変化させることで、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値乃至設定時間および第１駆動電流で噴射量を補正する場合に比べて、電流の調整パラメータが１つ増加するため、噴射量の制御分解能が高く（細かく）なり、噴射量の補正精度を高められる。結果、混合気の均質度を向上させ、ＰＮを抑制する効果が得られる。
【０２７３】
また、最大駆動電流保持期間Ｔｍでは、スイッチング素子５０５、５０６を通電させて、ソレノイド２０５に昇圧電圧ＶＨを印加し、電流が最大駆動電流Ｉｐｅａｋに到達した後、スイッチング素子５０６、５０７を通電させてソレノイド２０５にバッテリ電圧ＶＢを印加するよう電流のスイッチング制御を行ってもよい。
【０２７４】
バッテリ電圧ＶＢを用いることで、実質的に０Ｖを印加する場合に比べて、電流が減少する傾きを小さくすることができ、最大駆動電流保持期間Ｔｍにおける電圧のスイッチング回数を抑制できる。この結果、磁気吸引力の時間変化を抑制することができるため、噴射量の補正精度を高めることができる。さらに、素子のスイッチングにより生じるＥＣＵ１０４の発熱を抑制でき、ＥＣＵ１０４に用いる放熱材を低減できるため、コスト抑制の効果が得られる。
【０２７５】
また、燃料圧力が増加すると、弁体２１４および可動子２０２に作用する流体力が増加し、開弁に必要な磁気吸引力が大きくなる。燃料圧力の増加に応じて、最大駆動電流保持期間Ｔｍを大きくするよう補正すると良い。この結果、燃料圧力が増加する場合であっても弁体２１４をフルリフトに確実に到達させることができ、かつハーフリフトでの弁体２１４のロバスト性を高める効果が得られる。
【０２７６】
（第７実施形態）  
以下、図２０、２１を用いて、第７実施形態における燃料噴射装置の構成および動作と燃料噴射装置の制御方法について説明する。図２０は、第７実施形態における燃料噴射装置の可動子２０２および弁体２１４の近傍を拡大した断面図である。なお、図２１は、本発明の７実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流、燃料噴射装置のスイッチング素子５０５、５０６、５０７、ソレノイド２０５の端子間電圧Ｖｉｎｊ、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。
【０２７７】
第７実施形態における第１実施形態の燃料噴射装置との差異は、第３のばね２３４および中間部材２２０がなく、弁体２１４と弁座２１８と接触している状態で可動子２０２側の当接部と弁体２１４の当接部との間の隙間が０となる点である。
【０２７８】
図２０に示した燃料噴射装置は通常時閉型の電磁弁（電磁式燃料噴射装置）であり、ソレノイド２０５に通電されていない状態では、第１のばね２１０Ａによって弁体２１４が閉弁方向に付勢され、弁体２１４は弁座２１８に密着して閉弁状態となっている。
【０２７９】
閉弁状態においては、可動子２０２には、開弁方向にかかる第２のばね２１２による力が作用する。このとき、弁体２１４に作用する第１のばね２１０Ａによる力のほうが、第２のばね２１２による力に比べて大きいため、可動子２０２の当接面３０２Ｅ（端面）が弁体２１４の端面に接触し、可動子２０２は静止している。
【０２８０】
また、弁体２１４と可動子２０２とは相対変位可能に構成されており、ノズルホルダ２０１に内包されている。また、ノズルホルダ２０１は、第２のばね２１２のばね座となる端面３０３を有している。
【０２８１】
なお、弁体２１４が開弁状態から閉弁する際に、弁体２１４が弁座２１８と接触した後、可動子２０２が弁体２１４から分離して閉弁方向に移動して、一定時間運動した後に、第２のばね２１２によって、閉弁状態の初期位置まで戻される。弁体２１４が閉弁完了する瞬間に可動子２０２が、弁体２１４から離間することで、弁体２１４が弁座２１８と衝突する瞬間の可動部材の質量を可動子２０２の質量分だけ低減することができるため、弁座２１８と衝突する際の衝突エネルギーを小さくすることができ、弁体２１４が弁座２１８に衝突することによって生じる弁体２１４のバウンドを抑制できる。
【０２８２】
本実施形態の燃料噴射装置では、弁体２１４と可動子２０２とは、開弁時に可動子２０２が固定コア２０７と衝突した瞬間と、閉弁時に弁体２１４が弁座２１８と衝突した瞬間の短い時間、相対的な変位を生じることにより、可動子２０２の固定コア２０７に対するバウンドや弁体２１４の弁座２１８に対するバウンドを抑制する効果を奏する。
【０２８３】
次に図２１を用いて第７実施形態における燃料噴射装置の駆動方法について説明する。図２１は、本発明の第７実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流Ｉ２１、燃料噴射装置のスイッチング素子５０５、５０６、５０７、ソレノイド２０５の端子間電圧Ｖｉｎｊ、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。図２１において、図６との差異は弁体２１４が開弁を開始した以降に、最大駆動電流Ｉｐｅａｋを停止して第１駆動電流を保持する第１の電流保持期間Ｐ１に移行する点である。
【０２８４】
本第７実施形態における弁体２１４の駆動方法について説明する。最初に、タイミングｔ２１において、ＣＰＵ５０１より噴射パルス幅Ｔｉが信号線１１０を通して駆動ＩＣ５０２に入力されると、スイッチング素子５０５とスイッチング素子５０６がＯＮとなり、バッテリ電圧ＶＢよりも高い昇圧電圧ＶＨをソレノイド２０５に印加し、駆動電流Ｉ２１が燃料噴射装置に供給され、電流が急速に立ち上がる。ソレノイド２０５に電流が供給されると可動子２０２と固定コア２０７との間に磁気吸引力が作用する。開弁方向の力である磁気吸引力と第２のばね２１２の荷重との合力が閉弁方向の力である第１のばね２１０Ａと燃料圧力による差圧力の荷重の和を超えたタイミングで可動子２０２および弁体２１４が変位を開始し、燃料噴射装置から燃料が噴射される。
【０２８５】
可動子２０２が弁体２１４に空走運動によって衝突しない第７実施形態の燃料噴射装置の構成では、弁体２１４が閉弁状態から開弁開始されて変位が小さく、差圧力が大きくなる開弁動作がし難くなるタイミングで磁気吸引力を大きくする必要性がある。最大駆動電流値Ｉｐｅａｋを停止するタイミングｔ３３を弁体２１４が開弁開始するタイミングｔ３２よりも遅くすることで、差圧力が大きくなるタイミングでの磁気吸引力を確保し、開弁時の弁体２１４の安定性を向上できる。結果、ハーフリフトの領域の弁体２１４の変位量および噴射期間を正確に制御することができ、噴射量の精度が高まるため、ＰＮ抑制の効果が大きくなる。
【０２８６】
電流が最大駆動電流値Ｉｐｅａｋに達すると、スイッチング素子５０５、５０７を非通電とし、スイッチング素子５０６を通電することで、ソレノイド２０５には実質的に０Ｖが印加され、電流は電流２１０２のように最大駆動電流値Ｉｐｅａｋから緩やかに低下する。
【０２８７】
図２１における電流波形Ｉ２１では、弁体２１４および可動子２０２が開弁方向に変位して、必要な磁気吸引力を確保した後、最大駆動電流ＩＰｅａｋを早いタイミングで停止することで、開弁の安定性を確保しつつ、弁体２１４の変位量の傾きを小さくできる。また、最大駆動電流ＩＰｅａｋを停止するタイミングｔ３３を弁体２１４が開弁開始した後に設定することで、可動子２０２に発生する磁気吸引力が大きくなり、燃料圧力が大きい場合であっても弁体２１４を安定的に開弁状態まで制御可能である。結果として、弁体２１４の変位量が安定した状態でハーフリフト領域７４２での弁変位を制御でき、噴射量の精度を高められる。
【０２８８】
第７実施形態における燃料噴射装置では、弁体２１４の開弁開始タイミングが燃料噴射装置に供給される燃料圧力に大きく依存する。燃料圧力が大きくなると、弁体２１４に作用する差圧力が増加するため開弁開始タイミングが遅くなる。したがって、燃料圧力が弁体２１４の変位量に与える影響が大きいことから、第１〜第６実施形態で説明した制御方法を第７実施形態の燃料噴射装置に適用することで、開弁期間のばらつきを抑制して、噴射量の精度向上の効果が高まり、ＰＮ抑制が可能となる。
【０２８９】
また、第７実施形態における燃料噴射装置では、開弁開始タイミングが燃料圧力に依存して変化することから、開弁期間乃至噴射量を補正するため、燃料圧力に応じて、最大駆動電流Ｉｐｅａｋの電流値乃至設定時間、第１駆動電流の電流値、最大駆動電流保持期間Ｔｍを変化させると良い。
【０２９０】
（第８実施形態）  
以下、図２２を用いて、第８実施形態における燃料噴射装置の構成および動作について説明する。図２２は、第８実施形態における燃料噴射装置の可動子２０２および弁体２１４の近傍を拡大した断面図である。
【０２９１】
図２２における第１実施形態の燃料噴射装置との差異は、第３のばね２３４および中間部材２２０がなく、ストッパ部材２２５１および薄板部材２２５２を有する点である。
【０２９２】
弁体２１４には、ストッパ部材２２５１が圧入または溶接によって固定されている。また、可動子２０２には、薄板部材２２５２が可動子２０２の下端面２２５３で溶接によって固定されている。第２のばね２１２Ａは、ストッパ部材２２５１と薄板部材２２５２との間に配置され、可動子２０２を閉弁方向に付勢している。
【０２９３】
弁体２１４と可動子２０２との間には、隙間Ｇ５が設けられており、可動子２０２と固定コア２０７との間の隙間Ｇ６から隙間Ｇ５を差分した値が弁体２１４の最大位置高さとなる。なお、薄板部材２２５２には燃料通路孔２２５６が円周方向に複数設けられており、燃料噴射装置の上流から流れてきた燃料は、可動子２０２の燃料通路孔２２５５、燃料通路孔２２５６を通って下流に流れる。
【０２９４】
次に燃料噴射装置の動作について説明する。なお、駆動回路の構成および電流を生成する手段については第１実施形態と同等とする。ソレノイド２０５に電流が供給されると、可動子２０２に磁気吸引力が作用する。磁気吸引力が第２のばね２１２Ａの荷重を超えたタイミングで可動子２０２は開弁方向に変位を開始する。可動子２０２が隙間Ｇ５を変位すると、可動子２０２が弁体２１４のつば部３２９の下側端面に衝突し、弁体２１４が開弁を開始して、噴孔２１９より燃料が噴射される。
【０２９５】
可動子２０２が隙間Ｇ６を変位すると、可動子２０２が固定コア２０７に衝突し、可動子２０２と弁体２１４は最大高さ位置に到達する。可動子２０２が弁体２１４に衝突して開弁する効果は、第１実施形態で説明した通りであるが、第８実施形態に示す構成では、第３のばね２３４と中間部材２２０の部品がないため、部品点数が少なく、コストを低減できる効果がある。
【０２９６】
しかしながら、可動子２０２が固定コア２０７と衝突した際には、第２のばね２１２Ａが可動子２０２のバウンドを抑制する開弁方向に作用せず、可動子２０２を閉弁方向に付勢するため、弁体２１４との間でバウンドが収束しにくい。したがって、可動子２０２が開弁位置に到達した後のフルリフト領域７４３において、噴射量と噴射パルスの関係が非線形となり、噴射量ばらつきが生じる場合がある。
【０２９７】
図２２における燃料噴射装置では、ソレノイド２０５に電流を供給して、第１駆動電流に到達した後、可動子２０２が最大高さ位置に到達するよりも前に、ソレノイド２０５に負の方向の昇圧電圧ＶＨを印加すると良い。結果、可動子２０２に働く磁気吸引力が急速に低下し、第１のばね２１０と、弁体２１４に作用する差圧力によって可動子２０２を減速させることで、可動子２０２が固定コア２０７に衝突する際の速度を低減し、可動子２０２のバウンドを抑制できる。その結果、弁体２１４のバウンドを低減し、弁体２１４が最大高さ位置に到達した後の噴射量の精度を向上できる。
【０２９８】
また、可動子２０２の固定コア２０７と対向する面がほぼ平坦である場合、可動子２０２の燃料通路孔２２５５が固定コア２０７で遮られて、かつ弁体２１４のつば部３２９と固定コア２０７の内径との隙間が小さくなるため、有効な燃料通路の断面積を確保しにくい。
【０２９９】
この場合、固定コア２０７の内径にテーパ面２２６０を設けて、固定コア２０７と弁体２１４との間の燃料通路を確保すると良い。また、可動子２０２の燃料通路の径方向の位置は、弁体２１４のつば部３２９の外径よりも外径側にあるとよい。この効果によって、可動子２０２の燃料通路の断面積がつば部３２９によって縮小するのを抑制できる。また、弁体２１４と可動子２０２の接触面積を増やせるため、可動子２０２が弁体２１４に衝突する際の衝突荷重を低減する効果が得られる。結果、弁体２１４および可動子２０２の衝突面の摩耗を抑制し、噴射量変化を抑制でき、噴射量の精度を高められる。
【０３００】
また、固定コア２０７の可動子２０２と対向する面におけるテーパ面２２６０の終端部２２６１が可動子２０２の燃料通路孔２２５５の外径よりも内径側に位置すると良い。可動子２０２と固定コア２０７との間の隙間が小さくなると、スクイーズ効果によって、可動子２０２と固定コア２０７間の燃料の圧力が上昇し、可動子２０２の運動を妨げる方向に差圧力が生じる。
【０３０１】
可動子２０２の燃料通路孔２２５５の外径が、テーパ面２２６０の終端部２２６１よりも外径に位置することで、可動子２０２の移動に伴う可動子２０２と固定コア２０７との間の排除流量が、燃料通路断面積が拡大する燃料通路孔２２５５側に流れやすくなり、可動子２０２に作用する差圧力を低減する効果がある。
【０３０２】
また、弁体２１４と固定コア２０７との間および可動子２０２の燃料通路の断面積を大きくすることで、燃料が燃料通路を通過したことによる圧力損失を抑制でき、弁体２１４および可動子２０２の上下差圧を小さくすることができ、弁体２１４および可動子２０２に作用する差圧力を小さくできる。結果、可動子２０２に作用する非線形な差圧力の影響を抑制することで、可動子２０２および弁体２１４の挙動の安定性が高まり、噴射量の精度を向上できる。
【０３０３】
また、燃料圧力の増加にともなって、可動子２０２および弁体２１４に作用する差圧力が大きくなるため、差圧力を低減することで、高い燃料圧力の条件でも可動子２０２および弁体２１４を動作させることができる。燃料圧力が増加することで、噴孔２１９より噴射される燃料の粒子径を小さくできるため、混合気の均質度が向上し、ＰＮを抑制できる。
【０３０４】
また、第８実施形態で説明した燃料噴射装置は、第１〜第６実施形態で説明した駆動電流波形の制御方法を用いて制御するとよい。
【０３０５】
（第９実施形態）  
以下、図２３、２４を用いて、第９実施形態における燃料噴射装置の電流制御方法について説明する。図２３は、本発明の第９実施形態における噴射パルス、燃料噴射装置に供給する駆動電流Ｉ２３、弁体２１４および可動子２０２の挙動と時間の関係を示した図である。図中に各気筒の燃料噴射装置の第１のばね２１０の荷重が異なる個体２３０１、個体２３０２の弁体２１４および可動子２０２の変位を記載する。図２４は、第９実施形態における駆動電流Ｉ２３の制御を行った場合の噴射量特性を示した図である。
【０３０６】
なお、第９実施形態における制御装置および燃料噴射装置は第１実施形態と同等し、噴射量および開弁期間の検出方法については第２実施形態に記載した方法と同様の手段を用いる。また、第９実施形態における制御方法は、第７〜第８実施形態の燃料噴射装置と組合せて使用してもよい。
【０３０７】
第９実施形態における第２実施形態との差異は、ハーフリフトの補正に駆動電流Ｉ２３と噴射パルスを用いる点である。
【０３０８】
図２３の弁変位には、第１のばね２１０が弱い個体２３０１と第１のばね２１０が強い個体２３０２の挙動を示す。弁体２１４の開弁期間を個体２３０１に一致させるよう、２３０３に示すように個体２３０２の第１駆動電流の電流値を大きく補正する場合に、開弁期間の乖離値が大きいと、電流値が飽和する場合がある。
【０３０９】
式（１）で示したとおり、ソレノイド２０５の抵抗Ｒおよび印加する電圧Ｖが一定とすると、ソレノイド２０５に流れられる電流の上限が決まる。さらにハーフリフトの条件おいては、弁体２１４の変位量の変化によって、誘導起電圧に伴う電圧低下が生じることで、ソレノイド２０５に流れられる電流が低下する。
【０３１０】
電流値を大きく補正した場合であっても開弁期間が一致させられない場合、噴射パルスに対する開弁期間の増加すなわち、閉弁完了タイミングの増加が一致するように第１駆動電流の電流値を補正するとよい。
【０３１１】
図２４には、図２３における個体２３０１の噴射量特性をＱ２３０１と個体２３０２の噴射量特性をＱ２３０２に示す。ハーフリフトで、噴射パルスに対する開弁期間の増加量を一致させることで、同一の噴射量２４０１で比較した場合に、Ｑ２３０１とＱ２３０２の噴射パルス幅Ｔｉの差分は、平行成分２４０２のように噴射パルス幅Ｔｉ方向の平行成分となる。
【０３１２】
駆動電流Ｉ２３を補正した後、噴射パルス幅と、開弁期間乃至噴射量の関係を各気筒の燃料噴射装置ごとに取得し、噴射パルス幅Ｔｉ方向の平行成分２４０２を算出することで、ＥＣＵ１０４で要求の噴射量に応じた噴射パルス幅を適切に決定することができる。結果、噴射量の精度が向上し、ＰＮの低減が可能となる。
【０３１３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０３１４】
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【０３１５】
１０１Ａ〜１０１Ｄ…燃料噴射装置
１０２…圧力センサ
１０３…駆動回路
１０４…エンジンコントロールユニット
１０５…燃料配管
１０６…燃料ポンプ
１０７…燃焼室
１１０、１１１…信号線
１１４…弁体
１５０…制御装置
２０１…ノズルホルダ
２０２…可動子
２０２Ａ…貫通孔
２０３…ハウジング
２０４…ボビン
２０５…ソレノイド
２０７…固定コア
２１４…弁体
２１４Ａ…頭部
２１５…ガイド
２１６…オリフィス
２１８…弁座
２１９…噴孔
２２０…中間部材
２２４…調整ピン
２３１…第１の燃料通路孔
２３２…キャップ
２４０…大径筒状部
３２９…つば部
３３１…突起部
５０５〜５０７…スイッチング素子
５０８…抵抗
５０９〜５１１…ダイオード
５１２、５１３…抵抗
５１４…昇圧回路
５３０…コイル
５３１…トランジスタ
５３２…ダイオード
５３３…コンデンサ
５３５…ダイオード
５９０…電源側端子
２２５１…ストッパ部材
２２５２…薄板部材
２２５５…燃料通路孔
２２５６…燃料通路孔
２２６０…テーパ面
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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