(57)【要約】【課題】  本発明は、内燃機関の燃料噴射弁内部に存在する燃料の圧力，粘度等により弁体の開弁遅れにばらつきが生じ、噴射量の誤差要因となる問題に対して、様々な運転状態，燃料性状においても精度良く燃料噴射弁の弁体を開弁できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る燃料噴射制御装置は内燃機関の運転状態と燃料の状態を検出する各種センサと、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えている。前記各種センサから検出される内燃機関の運転状態と燃料の状態に応じて、燃料噴射弁にプリチャージする電流を調節する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記各種センサから検出される内燃機関の運転状態に応じて、プリチャージする電流を調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、複数の燃料噴射弁を備え、前記各種センサから検出される内燃機関の運転状態に応じて、プリチャージする電流を燃料噴射弁毎に調節することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記各種センサから検出される内燃機関の運転状態に応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記各種センサから検出される内燃機関の運転状態に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を変化させることを特徴とする請求項１から３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力センサと、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料圧力センサから検出される燃料の圧力に応じて、プリチャージする電流を調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記燃料圧力センサから検出される燃料の圧力に応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記燃料圧力センサから検出される燃料の圧力の上昇に応じて、少なくともプリチャージする電流の大きさを大きくすることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記燃料圧力センサから検出される燃料の圧力に応じて少なくとも電流をプリチャージする時間を変化させることを特徴とする請求項５から７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記燃料圧力センサから検出される燃料の圧力の上昇に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を長くすることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記燃料圧力センサが故障している場合、または燃料圧力が認識できない場合、プリチャージする電流の大きさを予め設定された固定値にすることを特徴とする請求項５から７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記燃料圧力センサが故障している場合、または燃料圧力が認識できない場合、電流をプリチャージする時間の長さを予め設定された固定値にすることを特徴とする請求項５または８または９に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１２】
燃料噴射弁に供給する燃料の目標圧力を算出する演算部と、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、演算される燃料の目標圧力に応じて、プリチャージする電流を調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、演算される燃料の目標圧力に応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１４】
前記制御装置は、演算される燃料の目標圧力の上昇に応じて、少なくともプリチャージする電流の大きさを大きくすることを特徴とする請求項１３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１５】
前記制御装置は、演算される燃料の目標圧力に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を変化させることを特徴とする請求項１２から１４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１６】
前記制御装置は、演算される燃料の目標圧力の上昇に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を長くすることを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１７】
燃料噴射弁に供給される燃料の温度を検出する温度センサまたは燃料の温度を推定する演算部と、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、温度センサから検出される燃料温度、または演算された推定燃料温度に応じて、プリチャージする電流を調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１８】
前記制御装置は、温度センサから検出される燃料温度、または演算された推定燃料温度に応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１９】
前記制御装置は、温度センサから検出される燃料温度、または演算された推定燃料温度の低下に応じて、少なくともプリチャージする電流の大きさを大きくすることを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２０】
前記制御装置は、温度センサから検出される燃料温度、または演算された推定燃料温度に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を変化させることを特徴とする請求項１７から１９に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２１】
前記制御装置は、温度センサから検出される燃料温度、または演算された推定燃料温度の低下に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を長くすることを特徴とする請求項２０に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２２】
燃料に含まれるアルコール濃度を検出するセンサ、またはアルコール濃度を推定する演算部と、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、センサから検出されるアルコール濃度、または演算された推定アルコール濃度に応じて、プリチャージする電流を調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２３】
前記制御装置は、センサから検出されるアルコール濃度、または演算された推定アルコール濃度に応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項２２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２４】
前記制御装置は、センサから検出されるアルコール濃度、または演算された推定アルコール濃度の増加に応じて、少なくともプリチャージする電流の大きさを大きくすることを特徴とする請求項２３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２５】
前記制御装置は、センサから検出されるアルコール濃度、または演算された推定アルコール濃度に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を変化させることを特徴とする請求項２２から２４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２６】
前記制御装置は、センサから検出されるアルコール濃度、または演算された推定アルコール濃度の増加に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を長くすることを特徴とする請求項２５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２７】
燃料噴射弁のコイルへ流す励磁電流の大きさを算出する演算部と、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、演算される励磁電流の大きさに応じて、プリチャージする電流を調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２８】
前記制御装置は、演算される励磁電流の大きさに応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項２７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２９】
前記制御装置は、演算される励磁電流の大きさの上昇に応じて、少なくともプリチャージする電流の大きさを大きくすることを特徴とする請求項２８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３０】
前記制御装置は、演算される励磁電流の大きさに応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を変化させることを特徴とする請求項２７から２９に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３１】
前記制御装置は、演算される励磁電流の大きさの上昇に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を長くすることを特徴とする請求項３０に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３２】
燃料噴射弁のコイルへ流す励磁電流の時間を算出する演算部と、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、演算される励磁電流の時間に応じて、プリチャージする電流を調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３３】
前記制御装置は、演算される励磁電流の時間に応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項３２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３４】
前記制御装置は、演算される励磁電流の時間の減少に応じて、少なくともプリチャージする電流の大きさを大きくすることを特徴とする請求項３３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３５】
前記制御装置は、演算される励磁電流の時間に応じて少なくとも電流をプリチャージする時間を変化させることを特徴とする請求項３２または３３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３６】
前記制御装置は、演算される励磁電流の時間の減少に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を長くすることを特徴とする請求項３５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３７】
前記制御装置は、演算される励磁電流の時間の増加に応じて、ある一定以上の励磁電流時間より大きくなったとき、少なくとも電流をプリチャージする時間をゼロとすることを特徴とする請求項３６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３８】
内燃機関の各気筒の空燃比を検出する空燃比センサ、または各気筒の推定空燃比を演算する演算部と、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う各気筒に備えられた燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記空燃比センサから検出される各気筒の空燃比、または演算された各気筒の推定空燃比に応じて、プリチャージする電流を各気筒の燃料噴射弁毎に調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３９】
前記制御装置は、内燃機関の出力がある値より小さい領域において、プリチャージする電流を各気筒の燃料噴射弁毎に調節することを特徴とする請求項３８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４０】
前記制御装置は、前記各気筒の空燃比センサから検出される空燃比、または演算された各気筒の推定空燃比に応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項３８または３９に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４１】
前記制御装置は、前記各気筒の空燃比センサから検出される空燃比、または演算された各気筒の推定空燃比の増加に応じて、少なくともプリチャージ電流の大きさを大きくすることを特徴とする請求項４０に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４２】
前記制御装置は、前記各気筒の空燃比センサから検出される空燃比、または演算された各気筒の推定空燃比に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を変化させることを特徴とする請求項３８から４１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４３】
前記制御装置は、前記各気筒の空燃比センサから検出される空燃比、または演算された各気筒の推定空燃比の増加に応じて、少なくとも電流をプリチャージする時間を長くすることを特徴とする請求項４２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４４】
前記制御装置は、プリチャージ電流の大きさに上限値を設けたことを特徴とする請求項１から４３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４５】
前記制御装置は、電流をプリチャージする時間の長さに上限値を設けたことを特徴とする請求項４４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、運転状態に応じて適切な燃料量の演算を行い、燃料を供給する燃料噴射弁を駆動させる燃料噴射制御装置が備えられている。燃料噴射弁はコイルに電流を流すことによって発生する磁気力によって燃料噴射弁を構成している弁体の開閉を行い、燃料の噴射を行う。噴射される燃料量は主に燃料の圧力と燃料噴射弁の噴口部の雰囲気圧力との差圧，弁体を開状態に維持し、燃料が噴射されている時間により決定される。従って適切な量の燃料噴射行うには、燃料の圧力に応じて燃料噴射弁の開弁を維持する時間を設定すると共に、弁体の開閉動作を迅速かつ精度良く行う必要がある。
【０００３】
しかしながら燃料噴射弁へ通電を開始してから実際に弁体が作動するまでには、燃料噴射弁内部の可動部分、例えば弁体周囲に存在する燃料の圧力，粘度等により生じる流体力、電流回路の応答遅れなどにより、弁体の開閉動作には遅れが伴う。従来、これらの応答遅れを考慮して燃料噴射弁への通電時間の設定を行うことが一般的に行われている。
【０００４】
あるいは、本来、弁体を駆動させる時期よりも前に、予め電磁調節装置が完全に応答しない大きさの電流を流し（以下プリチャージと呼ぶ）、その後所望の時期に電磁調節装置の励磁巻線に付加信号を印加させ電磁調節装置を確実に動作させ、応答遅れを小さくする方法が考案されている（特許文献１）。
【０００５】
また燃料噴射弁のコイルに発生する磁気力は流れる電流の大きさに依存するため、コイルのインダクタンスや駆動回路，配線抵抗のばらつきの影響を受け、弁体の開閉速度の精度が悪化する。この問題に対して、少なくとも２つの電源電圧を持ち、電磁弁に流れる電流の検出手段と、第一の電源電圧から第二の電源電圧に切替えるための電磁弁電流切替しきい値と、前記検出手段により検出された電流検出値と前記電流切替しきい値の比較手段と、第一の電源電圧で駆動を開始し、電磁弁電流が電流しきい値よりも大きくなった以後に第二の電源電圧に切替える電源電圧切替手段と、電磁弁が完全にまだ応答しない大きさの電流を第一電源電圧を与える前に供給する予電流供給手段と、第一電源供給時間の基準値と前記第一電源供給時間を比較する第一電源供給時間比較手段と、この比較結果に基づいて前記予電流供給時間を調節させる予電流調節手段を持つことを特徴とした内燃機関用電磁弁の駆動装置によって、第一の電源電圧から第二の電源電圧へ切替わるまでの時間を、プリチャージ電流の調節によって安定させ、燃料噴射弁や駆動回路の交差を縮小せずに燃料噴射弁の燃料流量や最大作動燃圧その他の特性を安価に改善する方法が提案されている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−４０３９１号公報
【特許文献２】特開２００４−２７８４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料消費率低減の観点から内燃機関のアイドル回転数の低下が求められ、燃料噴射弁から噴射可能な最小量に対する要求は低下傾向にある。同じく燃料消費率低減のため、内燃機関の出力が不要な場合に燃料の噴射を行わない燃料カットを行う機会が増加し、併せて燃料の噴射を再開する頻度も増加している。燃料噴射を再開する際には無負荷相当の少ない燃料量を噴射する必要がある。また出力の増加や排気性能の向上を目的として、分割噴射が行われている。これは本来１回の噴射に必要な燃料を複数回に分割して、適切な時期に噴射することで内燃機関の性能を向上させようとするもので、１回当たりの燃料噴射量を少なくすることが求められる場合がある。
【０００８】
このように内燃機関の性能向上の要求に伴い、少量の燃料噴射が可能な燃料噴射弁，燃料噴射装置が求められている。少量の燃料噴射を行う場合、燃料噴射弁の開弁を維持する時間を小さくする必要があり、その際には燃料噴射弁の開弁維持時間に対して、弁体が閉弁状態から開弁状態に至るまでに占める時間（以下開弁遅れと呼ぶ）の割合が大きくなる。よってこの開弁遅れの誤差は噴射量の精度に直接大きな影響を与えることになる。またこの開弁遅れは燃料噴射弁内部の弁体周囲に存在する燃料の圧力，粘度等により生じる流体力によって変化する。このため内燃機関の運転状態や燃料の性状等で開弁遅れが変化し、少量の燃料噴射を行う際の噴射量の誤差要因となり、内燃機関の性能向上を妨げていた。
【０００９】
本発明は、内燃機関の燃料噴射に関わる上記のような問題に対して、様々な運転状態，燃料性状においても精度良く燃料噴射弁の弁体を開弁できる燃料噴射制御装置を提供，提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射制御装置は内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ、燃料の噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体が作動するよりも小さい励磁電流を燃料噴射弁のコイルにプリチャージする手段を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記各種センサから検出される内燃機関の運転状態に応じて、プリチャージする電流を調節することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、内燃機関の運転状態や燃料圧力，燃料性状等の変化に応じて燃料噴射弁に印加するプリチャージ電流の調節を行う。燃料噴射弁の弁体の開弁遅れの誤差を小さくし、開弁遅れに起因する噴射量の誤差を小さくするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る内燃機関と燃料噴射制御装置の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る内燃機関とその燃料噴射制御装置の基本構成を示している。図において、エンジン１には、ピストン２，吸気弁３，排気弁４が備えられる。吸気は、空気流量計（ＡＦＭ）２０を通過してスロットル弁１９に入り、分岐部であるコレクタ１５より吸気管１０，吸気弁３を介してエンジン１の燃焼室２１に供給される。燃料は、燃料タンク２３から低圧燃料ポンプ２４によって内燃機関へと供給され、さらに高圧燃料ポンプ２５によって燃料噴射に必要な圧力に高められる。燃料噴射弁５から、エンジン１の燃焼室２１に噴射供給され、点火コイル７，点火プラグ６で点火される。燃料の圧力は燃料圧力センサ２６によって計測される。燃焼後の排気ガスは排気弁４を介して排気管１１に排出される。排気管１１には排気ガス浄化のための三元触媒１２が備えられている。ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）９には燃料噴射制御装置２７が内蔵され、エンジン１のクランク角センサ１６の信号，ＡＦＭ２０の空気量信号，排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１３の信号，アクセル開度センサ２２のアクセル開度，燃料圧力センサ２６等の信号が入力される。ＥＣＵ９は、アクセル開度センサ２２の信号からエンジンへの要求トルクを算出するとともに、アイドル状態の判定等を行う。ＥＣＵ９には、クランク角センサ１６の信号からエンジン回転数を演算する回転数検出手段と、水温センサ８から得られる内燃機関の水温とエンジン始動後の経過時間等から三元触媒１２が暖機された状態であるかを判断する手段が備えられている。また、ＥＣＵ９は、エンジン１に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットル弁１９に出力し、燃料噴射制御装置２７は吸入空気量に応じた燃料量を算出して燃料噴射弁５に燃料噴射信号を出力し、点火プラグ６に点火信号を出力する。
【００１３】
図２に燃料噴射装置から燃料噴射弁へ開弁保持時間を指令する駆動パルスと、実際に燃料噴射弁のコイルに流れる励磁電流、その時の燃料噴射弁の弁体のストロークを模式的に示す。燃料噴射制御装置から燃料噴射弁までの電流回路の応答遅れ、あるいは燃料噴射弁内に存在する燃料の圧力や温度，性状の影響により、弁体には流体力が作用するため、駆動パルスに対して弁体が開弁，閉弁の動作を行うまでには遅れＴｄ＿ｏｐ，Ｔｄ＿ｃｌが生じる。また前記燃料の圧力や温度，性状の変化により、弁体の遅れＴｄ＿ｏｐ，Ｔｄ＿ｃｌも変化する。
【００１４】
図３に燃料噴射弁への駆動パルスとその時の開弁遅れ、燃料噴射量の関係を、燃料の状態、例えば圧力や温度，性状等のいずれか一つがＳ１，Ｓ２，Ｓ３に変化した場合について示す。燃料の状態、例えば燃料圧力がＳ１からＳ３に変化した場合、開弁遅れＴｄ１からＴｄ３へと大きくなり、駆動パルスと噴射量の関係がほぼ線形関係になる領域が右側にずれていく。これにより燃料圧力が低いＳ１の時に比べ燃料圧力が高いＳ３の時では駆動パルスが小さい時の噴射量の精度が悪化する。なおこの現象は燃料の圧力だけに起因するものではなく、燃料の温度変化に伴う粘度の変化や、燃料の性状、例えばアルコール含有率の変化に伴う粘度の変化によっても生じる現象である。
【００１５】
図４に本発明の燃料噴射制御装置２７が燃料噴射弁に流れる励磁電流のうち、プリチャージ長さＴｐｒｅを除いた長さに対応する駆動パルス長さをＴｉ基づき燃料噴射弁５に励磁電流を流す状態を示す。燃料噴射制御装置２７は内燃機関の運転状態に従い、適切な燃料噴射開始タイミングＩＴと噴射弁の開弁維持時間Ｔｉを演算する。燃料噴射弁の弁体を真に駆動させたいタイミングＩＴよりも早いＴｐｒｅの長さだけ速いタイミングＩＴｐｒｅに、大きさがＩｐｒｅのプリチャージ電流を燃料噴射弁５のコイルに通電する。この時のＩｐｒｅの大きさは内燃機関の運転状態、例えば燃料圧力センサ２６によって認識される燃料の圧力や、ＥＣＵ９によって演算される目標燃料圧力、または燃料の温度，燃料の性状等に応じて変化させる。例えば燃料の圧力がＰ１からＰ２に増加した場合、プリチャージ電流の大きさをＩｐｒｅ１からＩｐｒｅ２に変化させる。ただしＩｐｒｅの大きさは燃料噴射弁５の弁体が作動して燃料噴射を始めてしまわない程度の磁気力しか発生しない電流の大きさの範囲内で変化させる。
【００１６】
図５は、本発明の燃料噴射制御装置２７が駆動パルスＴｉに基づき燃料噴射弁５に駆動電流を流す状態を示す。図４に示した場合と同様に、内燃機関の運転状態、例えば燃料圧力センサ２６によって認識される燃料の圧力、ＥＣＵ９によって演算される目標燃料圧力、または燃料の温度，燃料の性状等に応じてＩｐｒｅの大きさを変化させる。この場合も同様にＩｐｒｅの大きさは燃料噴射弁５の弁体が作動して燃料噴射を始めてしまわない程度の磁気力しか発生しない電流の大きさの範囲内で変化させる。同時にプリチャージ電流を印加する時間Ｔｐｒｅの長さも変化させる。Ｔｐｒｅの長さは、プリチャージ電流の大きさをＩｐｒｅ１からＩｐｒｅ２に変化させた場合、対応させてＴｐｒｅ１からＴｐｒｅ２へと長くする。これは電流回路等の遅れを考慮し、所望のＩｐｒｅが燃料噴射弁のコイルに励磁電流として流れるようにするためである。
【００１７】
燃料噴射弁の弁体を速やかに開弁位置に移動させる為に、燃料噴射弁のコイルに流す励磁電流の波形に対して、図５に示すＩｐ１，Ｉｐ２のようなピーク電流を付加する場合がある。これは大きな電流を流すことで磁気力を高め、弁体の開弁速度を速めることを目的として行われる。また燃料噴射装置においてはこの目標とするピーク電流の大きさを可変にできるものがある。ピーク電流の大きさを可変にする目的は、燃料の状態により燃料噴射弁の弁体を開弁するのに必要な力が変化するからである。つまり大きな開弁力が必要なときにはピーク電流を大きくする。このとき燃料噴射制御装置２７内のコンデンサに蓄えられた電荷が放出され、電流となって流れるが、目標とするピーク電流が大きい場合、目標値に到達するのに時間がかかる。よってその遅れを補う為に、目標とするピーク電流の大きさに併せてプリチャージ電流の大きさも大きくする必要がある。よって目標とするピーク電流がＩｐ１からＩｐ２へ変化した場合、プリチャージ電流の大きさもＩｐｒｅ１からＩｐｒｅ２へ変化させる。Ｉｐｒｅの大きさは燃料噴射弁５の弁体が作動して燃料噴射を始めてしまわない程度の電流の大きさの範囲内とする。またＴｐｒｅの長さは、Ｉｐｒｅが大きくなるに従いＴｐｒｅ１からＴｐｒｅ２へ長くしてもよい。これは電流回路等の遅れを考慮し、所望のＩｐｒｅが燃料噴射弁のコイルに励磁電流として流れるようにするためである。
【００１８】
駆動パルス長さＴｉは内燃機関に必要な燃料量から、ＥＣＵ９あるいは燃料噴射制御装置２７において算出される。内燃機関に必要な燃料量が少ない時、Ｔｉは短い時間となる。そのため燃料噴射弁の弁体の開弁遅れ誤差が直接噴射量の誤差となり、内燃機関の性能に大きな影響を与える。そのためＴｉが小さい時にはプリチャージ電流の大きさを例えばＩｐｒｅ１からＩｐｒｅ２へと大きくし、弁体の開弁速度を速めて開弁遅れの誤差を低減する必要がある。Ｉｐｒｅの大きさは燃料噴射弁５の弁体が作動して燃料噴射を始めてしまわない程度の電流の大きさの範囲内で変化させる。またＴｐｒｅの長さは、Ｉｐｒｅが大きくなるに従いＴｐｒｅ１からＴｐｒｅ２へと長くしても良い。これは電流回路等の遅れを考慮し、所望のＩｐｒｅが燃料噴射弁のコイルに励磁電流として流れるようにするためである。
【００１９】
図６に燃料噴射弁５の弁体が閉弁状態から、コイルにプリチャージ電流が流れた時に作用する力を横軸を燃料の状態、例えば燃料の圧力や温度，アルコール含有率等の燃料性状にして示す。弁体を閉じようとする力Ｆ＿ｃは、燃料噴射弁５内のスプリング力と燃料の流体力によって発生する。このうち、例えば燃料の圧力によって発生する流体力は燃料圧力の増加に伴って大きくなる。燃料噴射弁５にプリチャージ電流が印加されている時に、弁体を開弁させようとする力をＦ＿ｏｆ，Ｆ＿ｏｖとする。燃料噴射弁５のコイルに発生する磁気力はコイルに流れる電流の大きさに比例する。そのためプリチャージ電流の大きさＩｐｒｅが一定の場合、弁体を開弁させようとする力Ｆ＿ｏｆは一定である。この場合、燃料圧力が大きくなるに従い弁体を閉じようとする力Ｆ＿ｃが大きくなる為、燃料圧力が高いＳｈの場合、弁体を開弁状態にするには力の差ｄ＿ｆの分の電流が図４，図５の時刻ＩＴから新たに印加されるまで開弁しない。つまり図２のＴｄ＿ｏｐが大きくなる。プリチャージ電流の大きさＩｐｒｅを燃料圧力によって可変とする場合、弁体を開弁させようとする力をＦ＿ｏｖのように変化させることができる。この場合、燃料圧力が高いＳｈの場合でも力の差はｄ＿ｖと、常にほぼ一定にしておくことができるので、図２のＴｄ＿ｏｐは燃料圧力によらず、一定の値となる。なお、この現象は燃料の圧力だけに起因するものではなく、燃料の温度変化に伴う粘度の変化や、燃料の性状、例えばアルコール含有率の変化に伴う粘度の変化によっても生じる現象であるため、同様に適用できる。
【００２０】
図７にプリチャージ電流の大きさＩｐｒｅを燃料の状態に応じて可変にした場合の燃料噴射弁の駆動パルスとその時の燃料噴射量の関係を示す。図３では燃料の状態の変化に伴い、開弁遅れが大きくなり、噴射量の精度が悪化していたが、燃料の状態に応じてプリチャージ電流の大きさＩｐｒｅを変化させ、燃料噴射弁５の弁体が開弁を始めるまでの力の差ｄ＿ｖを常に一定に保つことで、開弁遅れを燃料の状態によらず一定にすることができる。これに伴い、燃料噴射量の精度も燃料の状態に依存することなく一定となる。
【００２１】
図８に本発明にて実施する燃料噴射制御のフローチャートを示す。ＡＦＭ２０によって計測される吸入空気量や内燃機関の運転状態から、燃料噴射弁の通電開始タイミングＩＴと駆動パルス幅Ｔｉの演算をＥＣＵ９あるいは燃料噴射制御装置２７において常時行っていることを前提とする。処理１０１では燃料の状態を認識できているか確認を行い、認識できている場合、処理１０２において燃料状態から最適なプリチャージ電流の大きさＩｐｒｅ及びプリチャージ電流の長さＴｐｒｅを算出する。燃料の状態が認識できない場合、処理１０８にて規定のＩｐｒｅ，Ｔｐｒｅを設定する。処理１０３では算出されたＴｐｒｅ分の補正を燃料噴射弁の通電開始タイミングに行い、ＩＴｐｒｅを算出する。処理１０４ではクランク角センサ１６の信号を基に生成されるタイミングが燃料噴射弁の通電開始タイミングにＩＴｐｒｅに到達したかを判定し、処理１０５にて通電を開始する。このときに燃料噴射弁に流れる励磁電流の波形は例えば図５に示すようになるが、詳細な波形はこの限りではない。処理１０６にて通電終了タイミングを判定し、通電を終了する。
【００２２】
図９は複数の気筒からなる内燃機関において、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサから直接、あるいは推定演算などで間接的に各気筒の排気空燃比を算出できる機能をＥＣＵ９が備えている場合の燃料噴射制御である。処理３０１では必要な燃料噴射量が小さく、駆動パルスが燃料噴射弁の最小可動パルスの長さに相当する運転領域であるかを判定する。処理３０２では各気筒の空燃比を算出し、目標空燃比との比較を行う。目標の空燃比よりも大きい、つまり燃料噴射量が少ない気筒に対応する燃料噴射弁では、燃料噴射量が不足しているか、あるいはその気筒に流入する空気が他の気筒よりも多いかのどちらかである。処理３０３ではプリチャージ電流の大きさを、燃料噴射弁の弁体が開弁してしまわない範囲内で大きくする。処理３０５で気筒別の空燃比が目標とする空燃比に近づいた場合、弁体の開弁遅れにより燃料噴射量が不足していると判断できる。この場合、処理３０６にて当該気筒に対応する燃料噴射弁のプリチャージ電流を適切な値に設定する。処理３０７ではプリチャージ電流の大きさに合わせて、プリチャージ時間を長くする。処理３０８では当該運転領域での当該燃料噴射弁のＩｐｒｅ，Ｔｐｒｅの設定値を学習値としてＥＣＵ９あるいは燃料噴射制御装置に記憶し、内燃機関が再び同じ運転領域になった場合、処理３０４にて速やかに適切なプリチャージ電流を燃料噴射弁に印加し、適切な燃料噴射量を噴射可能とする。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る燃料噴射制御装置が適用される内燃機関の全体構成図。
【図２】発明に関する燃料噴射制御装置における燃料噴射弁への駆動パルスと励磁電流，弁体のストロークの関係を示す図。
【図３】本発明に関する燃料噴射制御装置における燃料噴射弁への駆動パルスと開弁遅れ、燃料噴射量の関係を示す図。
【図４】本発明に係る燃料噴射制御装置における燃料噴射弁への駆動パルスとプリチャージ電流を可変とする場合の励磁電流の関係を示す図。
【図５】本発明に係る燃料噴射制御装置における燃料噴射弁への駆動パルスとプリチャージ電流を可変とする場合の励磁電流の関係を示す図。
【図６】本発明に係る燃料噴射制御装置における燃料の状態，プリチャージ電流によって燃焼噴射弁の弁体に作用する力の関係を示す図。
【図７】本発明に係る燃料噴射制御装置におけるプリチャージ電流の大きさを可変にした場合の燃料噴射弁の駆動パルスと燃料噴射量の関係を示す図。
【図８】本発明に係る燃料噴射制御装置における燃料噴射制御のフローチャート。
【図９】本発明に係る燃料噴射制御装置における燃料噴射制御のフローチャート。
【符号の説明】
【００２５】
１  エンジン
２  ピストン
３  吸気弁
４  排気弁
５  燃料噴射弁  
６  点火プラグ  
７  点火コイル  
８  水温センサ  
９  ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）  
１０  吸気管  
１１  排気管
１２  三元触媒  
１３  酸素センサ  
１４  ＥＧＲ弁  
１５  コレクタ  
１６  クランク角センサ  
１８  ＥＧＲ通路  
１９  スロットル弁  
２０  ＡＦＭ  
２１  燃焼室
２２  アクセル開度センサ
２３  燃料タンク
２４  低圧燃料ポンプ
２５  高圧燃料ポンプ
２６  燃料圧力センサ
２７  燃料噴射制御装置
１０１〜１０８，３０１〜３０８  燃料噴射処理フロー
【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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