(57)【要約】  ハーフリフト領域とフルリフト領域とで、噴射指示期間に対する燃料噴射量の関係が異なるため、中間リフト領域の流量特性をフルリフト領域の流量特性に近づけ、微少燃料噴射量の制御性を向上させることにある。  燃料噴射弁の弁体が開弁動作に必要な磁力を発生させるピーク電流供給期間と、ピーク電流供給期間後、前記ピーク電流より小さい電流を所定期間通電するリフト量調整期間とを備え、更には前記リフト量調整期間前に前記駆動電流を速やかに低下させる電流遮断期間を備える。
2015163077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドに駆動電流を供給して磁力により弁体を開弁させ、内燃機関に燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
前記駆動電流の供給期間は、前記弁体の開弁動作に必要な磁力を発生させるピーク電流供給期間と、
前記ピーク電流供給期間後、前記ピーク電流より小さい電流を所定期間通電するリフト量調整期間と、を備え、
前記リフト量調整期間の長さに応じて、前記弁体のリフト量、前記弁体がフルリフト位置至る前の実開弁期間、または前記弁体がフルリフト位置に至る前に前記内燃機関に噴射する燃料噴射量のうち少なくとも１つを制御することを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置において、
前記弁体がフルリフト位置に至る前のハーフリフト状態で燃料噴射を終了し、前記リフト量調整期間が長くなるほどハーフリフト状態の前記弁体のリフト量、実開弁期間、燃料噴射量の少なくとも１つが大きくなることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の制御装置において、
前記駆動電流の供給期間は、前記ピーク電流供給期間後、前記リフト量調整期間前に前記駆動電流を速やかに低下させる電流遮断期間を備えることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の制御装置において、
前記ピーク電流供給期間は噴射パルスのONタイミングに基づいて開始し、前記リフト量調整期間は前記噴射パルスのOFFタイミングに基づいて終了し、前記噴射パルスの長さに応じて前記リフト量調整期間が変わることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の制御装置において、
前記電流遮断期間中に前記ソレノイドに前記バッテリ電圧および前記昇圧電圧とは逆向きの負の電圧を印加することを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の制御装置において、
前記駆動電流の供給期間は、前記電流遮断期間後、前記リフト量調整期間前に前記駆動電流を速やかに復帰させる電流復帰期間を備え、前記ピーク電流供給期間および前記電流復帰期間は前記ソレノイドにバッテリ電圧を予め設定した電圧まで昇圧した昇圧電圧が印加され、前記リフト量調整期間は前記ソレノイドに前記バッテリ電圧が印加されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項７】
請求項２記載の制御装置において、
複数の燃料噴射弁毎の機差ばらつきに基づいて、前記弁体がフルリフト位置に至る前の最低リフト量が所定の範囲内に収まる様に、前記ピーク電流供給期間または前記ピーク電流供給期間に供給される電流値を補正することを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の制御装置において、
前記弁体のフルリフト時のリフト量と最小リフト量の割合とを用いて、前記ピーク電流供給期間または前記ピーク電流供給期間に供給される電流値を補正する電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式燃料噴射弁の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から内燃機関に燃料を噴射するための燃料噴射弁の性能を示す指標として、最大噴射量と最低噴射量が定義されている。最大噴射量は、所定期間（例えば、1秒間）において燃料噴射弁の開弁を維持し、燃料噴射弁が噴射でき得る燃料量を最大噴射量と定義している。また、最大噴射量の要求は単位時間内に寄り多くの噴射量を噴射することが望ましく、決定因子として、燃料噴射弁内の弁体リフト量（移動量）や燃料噴射弁先端に備わる噴口径などに代表される部分の設計値を大きくすることで対応することができる。一方、最低噴射量は、燃料噴射弁が安定的に噴射でき得る最も少ない噴射量を指し、要求としては、より少ない噴射量にできることが望まれる。ちなみに、安定的に噴射でき得る噴射量とは、燃料噴射弁に対する開弁指令時間を短くすると、必然的に噴射量は少なくできるが、同一仕様の燃料噴射弁毎で、同じ駆動指令時間でもその噴射量にばらつきが発生するため、この噴射量ばらつきが所定範囲内であることを条件としている。【０００３】
近年、特に直噴式内燃機関の電磁式燃料噴射弁では、該述の最大噴射量と最小噴射量の範囲（以下、ダイナミックレンジ）を拡大する技術開発が盛んに行われている。特に従来の最大噴射量を確保しつつ、最低噴射量を更に低減するため、燃料噴射弁の弁体が完全に開弁しない状態から積極的な燃料噴射を制御する所謂、ハーフリフト制御が注目されている。【０００４】
例えば特許文献１の技術では、弁体のリフト量を高リフトと低リフトの２段階で固定できる様に燃料噴射弁の機構に改良を加え、燃料噴射弁の駆動電流をそれぞれ設定することで、ハーフリフト制御を実現している。【０００５】
また、特許文献２の技術では、燃料噴射弁上流の燃料圧力に逆らって弁体を開弁させるための開弁電流を短い時間供給することで弁体が完全に開弁する状態に達する前に閉弁を開始させ、弁体のリフト量が放物運動するように制御することで電磁式燃料噴射弁のハーフリフト制御を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2002-266722号公報
【特許文献２】特開2013-2400号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術では、ハーフリフト制御を実現するために燃料噴射弁の機構に改良を加える必要があり、またハーフリフト領域でのリフト量を連続的に可変することが出来ない。【０００８】
また特許文献２記載の技術においても、弁体がフルリフトに至る前に燃料噴射を終了するハーフリフト領域のリフト量を連続的に可変する具体的手法は考慮されていない。また、特許文献２記載の技術を基にハーフリフト領域のリフト量を可変制御したとしても、弁体がフルリフト位置に達した後に燃料噴射指令を終了するフルリフト領域とで、噴射指示期間に対する燃料噴射量の関係が異なるという課題が生じる。【０００９】
本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ハーフリフト領域の流量特性をフルリフト領域の流量特性に近づけ、微少燃料噴射量の制御性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明の制御装置は、ソレノイドに駆動電流を供給して磁力により弁体を開弁させ、内燃機関に燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁の制御装置において、前記駆動電流の供給期間は、前記弁体の開弁動作に必要な磁力を発生させるピーク電流供給期間と、前記ピーク電流供給期間後、前記ピーク電流より小さい電流を所定期間通電するリフト量調整期間と、を備え、前記リフト量調整期間の長さに応じて、前記弁体のリフト量、前記弁体がフルリフトに至る前の実開弁期間、または前記弁体がフルリフトに至る前に前記内燃機関に噴射する燃料噴射量のうち少なくとも１つを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ハーフリフト領域とフルリフト領域とで、噴射指示期間に対する燃料噴射量の関係を近づけることができるので、微少燃料噴射量の制御性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の全体構成に関する説明図である。
【図２】燃料噴射弁制御装置の構成図である。
【図３】従来の燃料噴射弁駆動方法の説明図である。
【図４】従来の燃料噴射量特性図である。
【図５】従来制御におけるハーフリフト制御の説明図である。
【図６】本発明における燃料噴射弁の駆動方法の説明図である。
【図７】本発明における燃料噴射弁の弁挙動の説明図である。
【図８】本発明におけるハーフリフト時のタイミングチャートの一例である。
【図９】本発明におけるハーフリフト時のタイミングチャートの他の例である。
【図１０】本発明における燃料噴射量特性の説明図である。
【図１１】実施例2の駆動方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図1は、燃料噴射制御装置における基本構成の1例を示したものである。まず、車載バッテリから供給されるバッテリ電圧109は、ヒューズ103とリレー104を介して、図示しないエンジンコントロールユニット(以下ECUと称す)内に備わる燃料噴射弁制御装置101へ供給される。【００１５】
燃料噴射弁制御装置101が制御する燃料噴射弁108として、本実施例では通常時閉型の電磁式燃料噴射弁について説明する。燃料噴射弁108はソレノイドに通電することによって磁気吸引力を生じさせ、弁体を開方向に駆動し、ソレノイドへの通電を遮断することによってばね力や供給燃力の圧力等に応じて閉弁する。【００１６】
燃料噴射弁制御装置101内の構成について述べると、バッテリ電圧109を元に、燃料噴射弁108内に備わる弁体が開弁する際に必要となる高い電源電圧（以下、高電圧110）を生成する高電圧生成手段106を備え、高電圧生成手段106は、駆動IC105からの指令に基づき、所望の目標高電圧に至る様にバッテリ電圧109を昇圧する。高電圧生成手段としては、例えばコイル、コンデンサ、スイッチ素子を含む昇圧回路にて実装可能である。以上より、燃料噴射弁108の電源は、弁体の開弁力確保を目的とした高電圧110と開弁した後に弁体が閉弁しない様に開弁保持をさせるバッテリ電圧109の２系統が備わることになる。【００１７】
また、燃料噴射弁108の上流側と下流側に燃料噴射弁駆動手段107a、107bが備わり、燃料噴射弁108に対し駆動電流の供給を行う。詳細は後述するため、ここでの説明は省略する。【００１８】
高電圧生成手段106及び燃料噴射弁駆動手段107a、107bは、駆動IC105により制御されて、燃料噴射弁108に高電圧110もしくはバッテリ電圧109を印加し、所望の駆動電流になるよう制御する。また、駆動IC105内では、燃料噴射弁108の駆動期間（ 燃料噴射弁108の通電時間 ）、及び駆動電圧の選択、駆動電流の設定値は、ECU(図示せず)内ブロック102に備わる燃料噴射弁パルス信号演算ブロック102aと、燃料噴射弁駆動波形指令ブロック102bにて算出された指令値に基づき、制御されるものである。【００１９】
次に図2にて、図1で示した燃料噴射弁108の駆動手段107a、107bの説明を行う。図1で説明した様に、燃料噴射弁108の上流の駆動手段107aは、燃料噴射弁108を開弁させる為に必要となる電流を供給するため、高電圧110を図中の高電圧生成手段106から、電流逆流防止の為に備わるダイオード201を介し、図中のTR_Hivboost203のスイッチ素子を用いて、燃料噴射弁108に供給する。一方、燃料噴射弁108を開弁させた後は、燃料噴射弁108の開弁状態を保持する為に必要となるバッテリ電圧109を高電圧110同様に、電流逆流防止の為のダイオード202を介し、図中のTR_Hivb204のスイッチ素子を用いて、燃料噴射弁108に供給する。【００２０】
次に、燃料噴射弁108の下流の燃料噴射弁駆動手段107bには、TR_Low205のスイッチ素子が備わっており、この駆動回路TR_Low205をONにする事で、上流側の燃料噴射弁駆動手段107aから供給された電源を燃料噴射弁108に印加することができ、また、シャント抵抗206によって、燃料噴射弁108にて消費した電流を検出する事で、後述する所望の燃料噴射弁108の電流制御を行うものである。尚、本説明は燃料噴射弁108の駆動方法について1例を示したものであり、例えば、燃料圧力が比較的低い場合や高電圧生成手段106の故障時などにおいて、燃料噴射弁108の開弁時に高電圧110ではなくバッテリ電圧109を用いても良い。【００２１】
次に図3と図4を用いて従来技術における燃料噴射弁108の電流制御について説明を行う。一般的に直噴式内燃機関の燃料噴射弁108を駆動する場合、燃料噴射弁108の特性に基づき、電流プロフィール302を予め設定し、この電流プロフィール302による燃料噴射弁108の噴射量特性をECU(図示せず)内に記録する。燃料噴射弁制御装置101は、内燃機関(図示せず)の運転状態（吸入空気量）と、燃料噴射弁108の噴射量特性から、燃料噴射弁108の駆動指令時間（以下、パルス信号301）を算出する。【００２２】
図3は、この制御方法の一例を示したもので、パルス信号301は、ECUで演算された所望の噴射タイミングT304からONとなり、予めECU内に記憶している駆動電流プロフィール302に基づき、燃料噴射弁108の電流制御が行われる。【００２３】
図3の例における駆動電流プロフィール302は、燃料噴射弁108の開弁を行う開弁ピーク電流302a、開弁保持を行う第1保持電流302bと第2保持電流302cなどの複数の目標電流値から構成され、燃料噴射弁制御装置101は、予め設定された制御シーケンスに基づき、それぞれの目標電流値（ 図3内では、302a、302b、302c ）を切り替えることで、燃料噴射弁108の動作を行い、パルス信号301がOFFとなるT308まで燃料噴射弁108に対し、駆動電流を印加し続ける。【００２４】
次に、燃料噴射弁108の弁体挙動について説明する。パルス信号がONとなってから(T304)、開弁電流302aに至るまで、前記高電圧が燃料噴射弁108に印加される。燃料噴射弁固有の電気的特性に基づく、残留磁場が所定量となった時点（図3内では、T305）から、弁体は開弁を開始する。その後も開弁電流(302Aに至るまでの電流挙動)による開弁力が持続することで、弁体は、開弁動作を継続し、弁体が開弁側のストッパ位置に到達する（T306）。その際、余剰な開弁力により、弁体はバウシング動作を暫く発生させ(301の期間)、安定した開弁状態へ以降する（T307）。その後、パルス信号がOFFとなる時点（T308）まで完全に弁体が開いた状態を持続し、その後、燃料噴射弁108の残留磁場が低下し、閉弁動作を経て、完全に弁体が閉弁する（T309）。この挙動において、弁体が完全に開いた状態を本発明では、フルリフトと定義する。フルリフトに達し、安定した開弁状態となった時刻T307以降においては、フルリフトの位置を保持する時間を第1保持電流302bや第2保持電流302cを供給する時間で制御することで、燃料噴射量を調整している。【００２５】
次に図3の駆動電流302を用いた場合の噴射量特性について図4を用いて説明する。噴射量特性は、駆動電流プロフィール302と、パルス信号301がONとなっている期間から決定されることを説明したが、このパルス信号301の長さを横軸とし、駆動時間毎の燃料噴射量を縦軸とした場合、401に示す特性となる。【００２６】
これを詳しく述べると、弁体が開弁し始めた時点T305から、弁体がフルリフトに至る時点T306までの間402は、開弁ピーク電流302aの供給時間に基づき、弁体のリフト量が増加することで燃料噴射量が増加する。この期間では、弁体の開弁速度に応じて燃料噴射量の傾き401aが決定され、ピーク電流の電源電圧が高電圧110によることから、401aの傾きが急勾配で増加する特性となる。【００２７】
その後、弁体がストッパに衝突することで、該述のバウシング動作310によって、噴射量特性にもバウシングが生じる（T306からT307の期間）。このバウンシング期間403は、燃料噴射弁毎の特性ばらつきが大きいことや、噴射動作毎の再現性に乏しいことなどの理由から、一般的に使用することはない。【００２８】
その後、バウンシングが収束した(T307)後の弁体は、フルリフト位置を維持するため、パルス信号の長さに比例した傾き401bの増加特性となり、従来の燃料噴射弁108の最低噴射量は、フルリフト時の燃料噴射量405＋余裕分として扱われている。【００２９】
次に図3にて説明した従来の燃料噴射弁108の駆動方法に基づいてハーフリフト制御を行う例を図5を用いて説明する。まず、本発明のハーフリフト制御とは、弁体が開弁を開始してから、ストッパに接触するまでの(図3内T305からT306の期間)期間にパルス信号をOFFにすることで、弁体の挙動が放物線を描くが如く動作することと定義する。【００３０】
図5内において、時間軸スケールを分かり易くするため、図3で説明したフルリフト時のパルス信号301、駆動電流302、弁挙動303を破線で記載している。【００３１】
パルス信号501がONとなった時点T304から開弁ピーク電流が上昇する(505、506、507)。その後、弁体がストッパに衝突する時点T306より前の段階(T502、T503、T504)にて、パルス信号501をOFFにすることで、T502は505、T503は506、T504は507の軌跡を描き、駆動電流が0Aとなる。弁挙動は、該述の経緯によりT306から開弁動作を開始して、パルス信号501がT502でOFFとなった場合、507の様な弁挙動を示し、同様にT503で508、T504で509となる。弁体は、ストッパに衝突する前であるため、弁体挙動は、ハーフリフト制御可能となるのであるが、この時の課題として、このときの噴射量特性の傾き401aが急勾配となるため、フルリフト領域の傾き401bと異なる特性になることが挙げられる。詳しくは、この場合の噴射量特性は、図4内の402で示した期間である。開弁ピーク電流をT503より延長すると、やがて弁体は勢い良くストッパ位置510まで成長した後、該述のバウシング動作が生じる。このため、図5の様なハーフリフト制御を実現するためには、401aの急勾配に対する制御対応、詳しくは、燃圧補正に代表されるパルス信号501の補正のゲインが従来制御401bの傾きと同等に適応できる様にすることや、バウシング期間403を使用しない様に制御分解能に対する工夫が必要となる。【００３２】
１つの例として、該述の最低噴射量を下回る要求噴射量がECUにて算出された場合、図5に示したハーフリフト制御期間402へ飛ばすことで、403期間を使用しない方法が考えられるが、この飛ばし制御を行う際に生じる噴射量のばらつきへの配慮が必要であること、飛ばし制御に関する演算処理が複雑になることは言うまでもない。【００３３】
これらの課題を解決すべく、本発明における燃料噴射弁108の駆動方法を示す。図6は、本発明に示す駆動方法でフルリフト制御を行った場合の模式図である。まず、燃料噴射弁108内に備わる弁体の開弁動作に必要な磁力を発生させるピーク電流供給期間609を備える。この期間は、パルス信号601がONとし(T604)、駆動電流602は開弁ピーク電流値610に達するまでもしくは、所定の期間に達するまでのいずれかが成立するまでとなり、図3で示した開弁ピーク電流と同様に高電圧110により燃料噴射弁108を駆動する。【００３４】
またこのピーク電流供給期間609は、燃料噴射弁108が使用される最高燃圧下においても、確実に開弁できる開弁可能最低保証電流値611以上、もしくはこれに該当する期間以上であることが必要となる。つまり、このピーク電流供給期間609は、少なくとも燃料噴射弁108の開弁動作に最低限必要な磁力を発生させ、燃料噴射弁の開弁保証を行うためのものである。【００３５】
ピーク電流供給期間が完了する条件が成立した後、ピーク電流より小さい電流を燃料噴射弁108へ所定の期間通電するリフト量調整期間603を備える。このリフト量調整期間603は、バッテリ電圧109に代表される低電圧を燃料噴射弁108へ印加する。【００３６】
本発明は、このリフト量調整期間603の長さに応じてフルリフトへ至る前のハーフリフト状態での弁体のリフト量を制御することを特徴とする。この点の詳細は、図7以降を用いて後述するが、リフト量調整期間603の目標電流値612は、燃料噴射弁108が開弁状態を保持できる開弁保持可能最低保証電流値613以上である必要がある。【００３７】
また、ピーク電流供給期間609後、リフト量調整期間603に移行する前に、ピーク電流を速やかに低下させる電流遮断期間(T605からT606の間)を備えることを特徴としている。これは、ピーク電流供給期間に生じた過剰な開弁力（例えば燃圧が低い場合など）を電流遮断期間(T605からT606の間)により、相殺することを目的とする。これにより、開弁時の弁体の勢いが一度相殺されるので、その後のリフト量調整期間603におけるハーフリフト状態でのリフト量の制御性が向上する。【００３８】
なお、電流遮断期間(T605からT606)にピーク電流を速やかに低下させる方法として、高電圧110およびバッテリ電圧109の燃料噴射弁108への供給を遮断するとよい。さらにピーク電流を速やかに低下させる方法としては、燃料噴射弁108へ負の電圧を印加するとよい。負の電圧を印加する方法としては、例えば燃料噴射弁108のソレノイドに生じる逆起電力を用いるとよい。駆動手段107a、107bを共にOFFしたときに逆起電力により燃料噴射弁108に生じる逆方向の電流の逃げ道となる、アースと高電圧生成手段106（または車載電源）とに整流素子を介して接続された経路を設けることで燃料噴射弁108の通電電流をより速やかに低下できる。【００３９】
ここで、電流遮断期間(T605からT606)の間の完了条件は、所定の電流値まで低下した場合もしくは、所定の期間が経過した場合のいずれか１つを満足することでリフト量調整期間603へ移行する。尚、リフト量調整期間603へ以降する際は、バッテリ電圧109もしくは高電圧110のいずれかにより所定の目標電流値612になる様に制御する。【００４０】
次に図6の燃料噴射弁駆動方法により弁挙動について図7で説明する。パルス信号701は、図6と同じタイミングでON/OFFを行う。また説明の便宜上、図3で示した弁挙動303を破線にて記載しており、図6による弁挙動を702とする。【００４１】
開弁動作では、図3の駆動方法では、705の様な速い開弁速度でリフト量が増加し、バウシング期間707を経て、フルリフト位置で安定するが、本発明の図6の様な駆動方法を用いることで、706に示す挙動となる。これは、主に弁挙動の成長をリフト量調整期間603にて制御することにより、得ることができる。安定した開弁動作、つまり、最小リフト量のハーフリフト制御は、ピーク電流もしくは、ピーク電流と電流遮断期間(T605からT606)により生成し（詳しきは図8にて説明する）、その後のリフト量増加分は、リフト量調整期間603の長さにより制御する。【００４２】
リフト量調整期間603は、バッテリ電圧109により制御されるため、弁速度の速さが緩和されるため、バウシング期間707が生じることなく、ソフトランディングされた状態708でフルリフト位置に到達する。【００４３】
次に、本発明のハーフリフト制御について図8から図10を用いて説明を行う。まず、該述の最小リフト量によりハーフリフト制御について図8を用いて説明する。図8のパルス信号801をOFFするタイミングT805は、図6で説明したピーク電流供給期間609の終了条件から電流遮断期間(T605からT606)の間である場合を想定している。【００４４】
説明の便宜上、図6の駆動電流602を破線にて記載し、その際の弁挙動を702の破線とする。このシーンでは、燃料噴射弁108へ供給される電流は、ピーク電流供給期間609だけとなるため、高電圧110だけで駆動した場合を指す。また、T805にてパルス信号801がOFFされるが、図6で示した駆動電流602では、電流遮断期間(T605からT606)を設けているため、この期間中にパルス信号801がOFFされた場合においても、同じ軌跡となる。【００４５】
また、この際の弁挙動803は、ハーフリフト制御の最小リフト量となるように設定してよい。何故ならば、ピーク電流供給期間609にて供給されるピーク電流は、燃料噴射弁108が開弁する際に必要となる開弁可能最低保証電流値611を超える設定にすることが必要としているため、同じ特性の燃料噴射弁108でも、機差ばらつきや、目標燃圧に対する脈動幅を考慮した程度を想定しているため、これ以下の電流となった場合、弁体が開かない畏れがあるからである。当然ではあるが、ピーク電流は、これらの因子に対してある程度の余裕は持っているが、基本的な考えは、ピーク電流供給期間609もしくは、ピーク電流供給期間609と電流遮断期間(T605からT606)とによって構成される電気的エネルギは、図8に示した通りの再現性がある最小リフト量となる。【００４６】
これを踏まえて、図9の説明を行う。図9は、図8のパルス信号801のOFFタイミングから、任意のタイミングでパルス信号601をOFFした場合の駆動電流と弁挙動を示した図である。【００４７】
図9のパルス信号901は、T903からONとなり、それぞれT805、T904、T905、T906、T907のタイミングでOFFとしている。この際、駆動電流は、T805及びT904では、図8で示した通り同じ軌跡となる。この部分については、図8にて説明したため、省略する。T905でパルス信号をOFFした場合の駆動電流を908、 以後はそれぞれ、909、910となる。またT805及びT904の場合の弁挙動は、803の破線で示した軌跡を描き、T905でパルス信号がOFFした場合、911の弁挙動、以後、順に912、913となる。この様に、図7で説明したフルリフト時の弁挙動702をトレースしながら、パルス信号901の長さに応じて、弁リフト量が成長する。そして、ピーク電流供給期間609と電流遮断期間(T605からT606)とを略一定期間となるように設定すれば、リフト量調整期間603の長さはパルス信号901の長さに応じて定まる。そして、図8で示した通り、803の弁挙動が本発明の最低リフト量に該当し、その後の弁リフト量は、リフト量調整期間603の長さに基づき、決定される。言い換えると、リフト量調整期間603の長さに基づき、ハーフリフト状態での燃料噴射弁108の実開弁期間または燃料噴射量が制御される。【００４８】
これにより、緩やかな開弁動作を提供しつつ、バウシングを生じさせずにフルリフト位置までリフト量を連続的に増大させることが可能となる。これを燃料噴射量特性として見ると、図10の様な特性となる。弁体が開弁動作を開始した時点T1002から、噴射量特性1001は、ピーク電流610に達した時点T605まで上昇し、電流遮断期間(T605からT606)へ移行する。電流遮断期間T605からT606では、どこでパルス信号901をOFFとしても、駆動電流902は変わらないため、弁挙動も同じ軌跡を描く(T803）。このため、噴射量特性1001は、電流遮断期間(T605からT606)が完了する時点T1003までフラットな特性となり、その後、リフト量調整期間603へ移行することでバッテリ電圧109による電流供給が行われることで、噴射量特性は再び上昇を開始する。【００４９】
図9の弁挙動にて説明した通り、本発明では、ハーフリフトとなる期間1006と、フルリフトとなる期間1007の間で、噴射量特性の傾きに大きな差は生じることはない。このため、ハーフリフト領域とフルリフト領域とを意識することなく、制御を実行することが可能となる。【００５０】
本発明においては、図8にて説明した状態が最低噴射量となるため、T1003時点の噴射量がこれに該当する。【００５１】
本実施例は、本発明を効果的に使用できる一例を示したものであり、例えば、リフト量調整期間603における目標電流値612を時間経過により可変にすることで、図7に示した弁挙動706の開弁動作を適正な状態することも含まれる。尚、ここで言う最適な状態とは、図10の1006及び1007の噴射量特性1001の傾きを制御に影響しない程度に合わせ込むことを指し、これは
目標電流値612を適合などにより最適化することを指す。
【実施例２】
【００５２】
本発明に係る別の実施例について、図11を用いて説明を行う。【００５３】
実施例1にて、本発明の最小リフト量について図8を用いて説明したが、この点についての更になる効果向上手段について説明する。【００５４】
該述の通り、ピーク電流供給期間609もしくはピーク電流供給期間609と電流遮断期間(T605からT606)により保証される安定した弁挙動803は、同一仕様の燃料噴射弁108においても、同じ特性とは限らない。つまり、燃料噴射弁108の機差ばらつきに起因して、ピーク電流供給期間609の長さもしくは、ピーク電流値610を変えることが想定される。【００５５】
言い換えると、図8の803に示した弁挙動は少なくとも、同じ内燃機関に備わる複数の燃料噴射弁108間で同じ様な挙動になることが望ましい。本発明の発明者が検証した結果によると、この際の弁挙動ばらつきが一定量以下であれば、ピーク電流供給期間609の長さによる弁リフト量もその範囲内で成長することが確認されている。よって、図8の803に示したリフト量が一定の範囲内に収まる様にピーク電流供給期間609に供給される電流を調整する。【００５６】
この場合、直接弁リフト量を検知できる手段を備えた制御装置であれば、リフト量に基づき、
ピーク電流供給期間609の長さもしくはピーク電流値610の少なくとも１つ以上と電流遮断期間(T605からT606)の長さ、もしくは電流遮断時の目標電流のいずれか１つ以上を補正すれば良いが、ここでは、リフト量と相関のある実開弁期間711を用いた補正について説明をする。【００５７】
図11では、駆動電流は図6の602を前提にパルス信号1101が同じタイミング（T1109からT1110までON）における異なる燃料噴射弁108の弁挙動を示したものである (803、1102)。【００５８】
この場合、803の実開弁期間は、1104となり、1102の実開弁期間は1105となる。この２つの期間を検知する機能を用いて、最終的にそれぞれの差を演算し、ピーク電流供給期間609へ補正する。図11ではハーフリフトとなっているが、フルリフト時におけるそれぞれの差を検知する方法でも効果を得ることが可能である。また、フルリフト時の差である場合、フルリフト量1108の差を検知するため、ピーク電流供給期間609時のリフト量との割合をそれぞれの差に除算することで、ピーク電流供給期間609の長さもしくはピーク電流値610へ補正する。【００５９】
またこの際の補正は、同一の内燃機関内に備わる燃料噴射弁108で相対的に補正することを前提とし、たとえば、最も長い実開弁期間711を基準として、他の燃料噴射弁108との差を算出し、フルリフト量と基本となるピーク電流供給期間609やピーク電流610に対して補正を行う。【００６０】
尚、基本となる基本となるピーク電流供給期間609やピーク電流610とは、例えば、最も開弁し難い燃料噴射弁108における図8で説明したピーク電流供給期間609やピーク電流610を指す。これにより、図8における機差ばらつき等に起因した弁リフト量のばらつきを低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
101   ・・・燃料噴射弁制御装置
106   ・・・高電圧生成手段
108   ・・・燃料噴射弁
109   ・・・バッテリ電圧
601   ・・・パルス信号
602   ・・・駆動電流
603   ・・・リフト量調整期間
609   ・・・ピーク電流供給期間
610   ・・・ピーク電流値
611   ・・・開弁可能最低保証電流値
612   ・・・目標電流値
613   ・・・開弁保持可能最低保証電流値
【図１】
2015163077.tif 000003
【図２】
2015163077.tif 000004
【図３】
2015163077.tif 000005
【図４】
2015163077.tif 000006
【図５】
2015163077.tif 000007
【図６】
2015163077.tif 000008
【図７】
2015163077.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015163077.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月24日(2016.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドに駆動電流を供給して磁力により弁体を開弁させ、内燃機関に燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
前記駆動電流の供給期間は、前記弁体の開弁動作に必要な磁力を発生させるピーク電流供給期間と、
前記ピーク電流供給期間後、前記ピーク電流より小さい電流を所定期間通電するリフト量調整期間と、を備え、
前記制御装置は、前記リフト量調整期間の長さに基づいて、前記弁体のリフト量、前記弁体がフルリフト位置に至る前の実開弁期間、または前記弁体がフルリフト位置に至る前に前記内燃機関に噴射する燃料噴射量のうち少なくとも１つを制御し、
前記弁体がフルリフト位置に至る前のハーフリフト制御時と、前記弁体がフルリフト位置に至った後のフルリフト制御時と、で噴射パルス幅領域が連続するように制御することを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
前記弁体がフルリフト位置に至る前のハーフリフト状態で燃料噴射を終了し、前記リフト量調整期間が長くなるほどハーフリフト状態の前記弁体のリフト量、実開弁期間、燃料噴射量の少なくとも１つが大きくなることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
前記駆動電流の供給期間は、前記ピーク電流供給期間後、前記リフト量調整期間前に前記駆動電流を速やかに低下させる電流遮断期間を備えることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
前記ピーク電流供給期間は噴射パルスのONタイミングに基づいて開始し、前記リフト量調整期間は前記噴射パルスのOFFタイミングに基づいて終了し、前記噴射パルスの長さに応じて前記リフト量調整期間が変わることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
前記電流遮断期間中に前記ソレノイドにバッテリ電圧および昇圧電圧とは逆向きの負の電圧を印加することを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
前記駆動電流の供給期間は、前記電流遮断期間後、前記リフト量調整期間前に前記駆動電流を速やかに復帰させる電流復帰期間を備え、前記ピーク電流供給期間および前記電流復帰期間は前記ソレノイドに前記バッテリ電圧を予め設定した電圧まで昇圧した前記昇圧電圧が印加され、前記リフト量調整期間は前記ソレノイドに前記バッテリ電圧が印加されることを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項７】
請求項２記載の電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
複数の燃料噴射弁毎の機差ばらつきに基づいて、前記弁体がフルリフト位置に至る前の最低リフト量が所定の範囲内に収まる様に、前記ピーク電流供給期間または前記ピーク電流供給期間に供給される電流値を補正することを特徴とする電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の電磁式燃料噴射弁の制御装置において、
前記弁体のフルリフト時のリフト量と最小リフト量の割合とを用いて、前記ピーク電流供給期間または前記ピーク電流供給期間に供給される電流値を補正する電磁式燃料噴射弁の制御装置。
【国際調査報告】
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2015163077.tif 000015
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