CN103807066A - 燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

一种燃料喷射装置，包括燃料喷射器(10)和控制部分(20)。所述燃料喷射器插入设置在气缸盖(3)的预定位置(3a)处的附连孔(4)中。所述燃料喷射器具有壳体(16)，线圈设置在所述壳体中。容纳所述线圈的所述壳体的至少一部分在整个圆周上被所述附连孔的内圆周表面(4a)环绕。所述控制部分具有增大控制部分和保持控制部分。所述增大控制部分使流过所述线圈的电流增大至第一目标值(Ihold1)。所述保持控制部分将所述电流保持在所述第一目标值。

Description

燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及一种喷射将在内燃发动机中燃烧的燃料的燃料喷射装置。

背景技术

JP-2005-307750A描述了一种传统燃料喷射器，其包括容纳线圈的圆柱形壳体、活动芯、定子芯、阀体和喷射口。定子芯和壳体的一部分形成磁路（是通过激励线圈而产生的磁通量的通道），并产生电磁力。活动芯由于电磁力而被抽吸并与阀体一起向定子芯移动，以使得喷射口被打开或关闭。

然而，在将燃料直接喷射到腔室中的内燃发动机中，当将燃料喷射器插入设置在气缸盖的预定位置处的附连孔中时，壳体的外圆周表面在整个圆周上被附连孔的内圆周表面环绕。

当插入附连孔中的燃料喷射器的深度较大时，容纳线圈的壳体的线圈部分插入附连孔中。在这种情况下，形成附连孔的那部分气缸盖变成环形导体并环绕线圈部分。由于磁路布置在线圈部分中，所以磁路被所述导体环绕。根据磁路中所产生的磁通量的变化在导体中产生涡流。因此，由于气缸盖中产生的涡流所引起的能量损失，用于抽吸活动芯的电磁力减小。

发明内容

鉴于上述问题作出本发明，本发明的目的在于提供一种可限制抽吸活动芯的电磁力的减小的燃料喷射装置。

根据本发明的一方面，所述燃料喷射装置包括燃料喷射器和控制部分。所述燃料喷射器具有线圈、定子芯、活动芯、阀体和壳体。所述线圈被激励以产生磁通量。所述定子芯形成磁路的一部分并产生电磁力，所述磁路是磁通量的通道。所述活动芯通过所述电磁力而被抽吸。所述阀体其随着所述活动芯一起移动，以打开或关闭喷射口。所述线圈设置在其中的所述壳体形成所述磁路的一部分。所述燃料喷射器插入到设置在内燃发动机的预定位置处的附连孔中。所述控制部分通过控制流过所述线圈的线圈电流来控制所述燃料喷射器的喷射状态。

容纳所述线圈的那部分壳体称为线圈部分，所述线圈部分的整体或一部分在整个圆周上被所述附连孔的内圆周表面环绕。所述控制部分具有增大控制部分和保持控制部分。所述增大控制部分将电压施加到所述线圈以使流过所述线圈的线圈电流增大至第一目标值。所述保持控制部分将电压施加到所述线圈，以将通过所述增大控制部分增大的线圈电流保持在所述第一目标值。

附图说明

通过下面参照附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更明显。在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的燃料喷射装置的框图；

图2是示出图1所示的燃料喷射器的外形的截面图；

图3是示出燃料喷射器的一部分的放大图；

图4是示出沿图2中的线IV-IV截取的截面图；

图5A至图5J是示出根据时间的电流与磁通量之间的关系的曲线图；

图6是示出激励时间周期与喷射量之间的关系的曲线图；

图7是示出安培匝数与电磁力之间的关系的曲线图；

图8是示出时间、电磁力和安培匝数之间的关系的曲线图；

图9A是示出施加到线圈的电压与时间之间的关系的曲线图，图9B是示出线圈电流与时间之间的关系的曲线图，图9C是示出电磁力与时间之间的关系的曲线图，图9D是示出提升量与时间之间的关系的曲线图；

图10是示出由燃料喷射装置的微计算机执行的喷射控制的流程图；

图11是示出由燃料喷射装置的微计算机执行的喷射控制的流程图；

图12是示出磁通量通道的截面积与抽吸力的减小量之间的关系的曲线图；

图13A是示出施加到线圈的电压与时间之间的关系的曲线图，图13B是示出线圈电流与时间之间的关系的曲线图，图13C是示出电磁力与时间之间的关系的曲线图，图13D是示出根据非保持控制的提升量与时间之间的关系的曲线图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本发明的实施例。在实施例中，与之前的实施例中描述的事物对应的部件可指派相同的标号，该部件的多余说明可省略。当实施例中仅描述了构型的一部分时，之前的另一实施例可应用于该构型的其他部分。即使未明确描述部件能够组合，所述部件也可组合。即使未明确描述实施例能够组合，所述实施例也可部分地组合，前提条件是组合无害。

以下，将参照附图描述根据本发明实施例的燃料喷射装置。

如图1所示，燃料喷射器10安装在点火型内燃发动机上，并且直接将燃料喷射到内燃发动机的燃烧室2中。例如，内燃发动机可为汽油发动机。具体地讲，在气缸盖3中沿着气缸的中心线C轴向设置燃料喷射器10将被插入其中的附连孔4。

如图2所示，燃料喷射器10包括主体11、阀体12、第一线圈13、定子芯14、活动芯15和壳体16。主体11由磁性金属材料制成，并具有燃料通道11a。形成喷射口17a的喷射体17设置在主体11的燃料通道11a的最上游的位置处。

阀体12具有密封表面12a以用于安置于喷射体17的安置面（seatsurface）17b上或离开安置面17b。当阀体12关闭以使得密封表面12a安置于安置面17b上时，从喷射口17a的燃料喷射停止。当阀体12打开（提起）以使得密封表面12a脱离安置面17b时，从喷射口17a喷射燃料。

第一线圈13通过缠绕由树脂制成的线轴13a来配置。第一线圈13和线轴13a通过树脂构件13b密封。因此，圆柱形线圈主体由第一线圈13、线轴13a和树脂构件13b构造而成。

定子芯14为圆柱形，使用磁性金属材料。定子芯14具有燃料通道14a。定子芯14设置在主体11的内圆周表面上，线轴13a设置在主体11的外圆周表面上。壳体16覆盖树脂构件13b的外圆周表面。壳体16为圆柱形，使用磁性金属材料。由磁性金属材料制成的盖构件16设置在壳体16的开口端部。因此，线圈主体被主体11、壳体16和盖构件18环绕。

活动芯15为盘形，使用磁性金属材料，并设置在主体11的内圆周表面上。主体11、阀体12、线圈主体、定子芯14、活动芯15和壳体16被布置为使得它们各自的轴向沿着相同的方向设置。活动芯15设置在喷射口17a与定子芯14之间的位置处。当第一线圈13去激励时，活动芯15与定子芯14之间存在预定间隙。

阀体12由于弹簧19的弹力而向闭阀方向偏置。另选地，阀体12由于燃料通道11a中的燃料的压力而向闭阀方向偏置。阀体12和活动芯15彼此连接。当第一线圈13被激励时，产生磁性抽吸力，以使得活动芯15由于该磁性抽吸力而向定子芯14偏置。因此，阀体12被提起（开阀方向）。当第一线圈13去激励时，阀体12由于弹簧19的弹力而随活动芯15一起关闭。

图3是示出在燃料喷射器10插入附连孔4中的条件下，燃料喷射器10的一部分的放大图。由于主体11、壳体16、盖构件18和定子芯14由磁性材料制成，所以由这些部件形成磁路，所述磁路是通过激励线圈而产生的磁通量的通道。即，如图3中的箭头所示，磁通量流过磁路。

容纳第一线圈13的那部分壳体16称为线圈部分16a。形成磁路的那部分壳体16称为磁路部分16b。换言之，在插入方向上比盖构件18的第二端面更远离喷射口17a的盖构件18的第一端面的位置是磁路部分16b的边缘。如图3所示，在插入方向上，整个线圈部分16a和整个磁路部分16b在整个圆周上被附连孔4的第一内圆周表面4a环绕。环绕在磁路的整个圆周上的那部分气缸盖3对应于导电环3a。根据本实施例，导电环3a可对应于内燃发动机的预定位置。

如图1所示，附连孔4的第二内圆周表面4b接触主体11的一部分的外圆周表面。在这种情况下，那部分主体11设置在喷射口17a与壳体16之间。如图3和图4所示，在壳体16的外圆周表面与附连孔4的第一内圆周表面之间形成间隙CL。即，磁路部分16b的外圆周表面与附连孔4的第一内圆周表面隔着间隙CL彼此相对。

另外，如图2和图4所示，调节管101设置在定子芯14中。可通过调节调节管101的附连位置来调整弹簧19的弹力。端子102被配置为向第一线圈13供应电功率。如图4中的箭头所示，磁路被导电环3a环绕。因此，当磁路中的磁通量根据流过第一线圈13的电流而改变时，在导体（气缸盖）中由于磁通量的变化而产生涡流。涡流沿着导电环3a的圆周方向流动。

根据本发明，在内燃发动机的预定位置处产生涡流，而并非在燃料喷射器10中产生涡流。

图5A至图5J通过实验的分析结果。图5A至5E是示出流过第一线圈13、定子芯14、活动芯15、壳体16和导电环3a的电流的曲线图。图5F至图5J是示出第一线圈13、定子芯14、活动芯15、壳体16和导电环3a中的磁通量的曲线图。具体地讲，图5A和图5F是示出在第一线圈13的激励开始之前电流和磁通量的状态的曲线图。当激励开始时，电流按照图5B、图5C、图5D、图5E的顺序变化，磁通量按照图5G、图5H、图5I、图5J的顺序变化。

如图5B至图5E所示，流过壳体16的电流逐渐增大。如图5G至5J所示，壳体16中的磁通量也逐渐增大。靠近内圆周表面16c的壳体16中的磁通量增加得比靠近外圆周表面16d的壳体16中的磁通量多。内圆周表面16c靠近第一线圈13。靠近内圆周表面16c的壳体16中的磁通量称为第一磁通量，靠近外圆周表面16d的壳体16中的磁通量称为第二磁通量。在第二磁通量达到预定量之前第一磁通量达到所述预定量。具体地讲，图5G示出当第一磁通量达到所述预定量时的曲线图，图5I示出当第二磁通量达到所述预定量时的曲线图。如图5D所示，在第二磁通量达到所述预定量的时间点，在导电环3a处产生涡流。然后，如图5E和图5J所示，当第二磁通量进一步增加时，涡流依据第二磁通量的增加而增大。

根据本实施例，即使第二磁通量变化也不产生涡流，直至第二磁通量达到预定量。在第二磁通量达到预定量之后，涡流产生并依据第二磁通量的增加而增大。换言之，就在线圈被激励之后，当第二磁通量变化时涡流不变化，但在第二磁通量达到预定量之后涡流依据第二磁通量的增加而增大。

图4所示的第一面积A1是线圈部分16a中的磁通量通道的截面积或者磁路部分16b中的磁通量通道的截面积。图4所示的第二面积A2是定子芯14中的磁通量通道的截面积。根据本实施例，第一面积A1和第二面积A2被设置为使得第一面积A1小于第二面积A2乘以1.5所得的乘积。

电子控制单元（ECU）20包括微计算机21、集成电路（IC）22、升压电路23以及开关元件SW2、SW3和SW4。根据本发明，ECU20对应于控制部分。

微计算机21由中央处理单元（CPU）、非易失性存储器（ROM）和易失性存储器（RAM）组成。微计算机21基于内燃发动机的负载和发动机速度计算目标喷射量和目标喷射开始时间点。通过根据图6所示的喷射特性控制第一线圈13的激励时间周期Ti来控制燃料喷射器10的喷射量Qi。第一时间点t10表示激励开始时间点。第二时间点t10b表示喷射口17a的开口度变为其最大值的最大开口度时间点。在这种情况下，活动芯15接触定子芯14，阀体12的提升量变为其最大值。

IC22包括喷射驱动电路22a和充电电路22b。喷射驱动电路22a控制开关元件SW2、SW3和SW4。充电电路22b控制升压电路23。喷射驱动电路22a和充电电路22b根据从微计算机21输出的喷射命令信号来操作。喷射命令信号（是用于控制第一线圈13的激励状态的信号）由微计算机21基于目标喷射量、目标喷射开始时间点和线圈电路值I来设置。喷射命令信号包括喷射信号、升压信号和电池信号。

升压电路23包括第二线圈23a、电容器23b、第一二极管23c和第一开关元件SW1。当充电电路22b控制第一开关元件SW1重复地导通或截止时，从电池端子Batt施加的电池电压通过第二线圈23a升压，并在电容器23b中累积。在这种情况下，升压并累积之后的电池电压对应于升压电压。

当喷射驱动电路22a使第二开关元件SW2和第四开关元件SW4均导通时，升压电压施加到第一线圈13。当喷射驱动电路22a使第三开关元件SW3和第四开关元件SW4均导通时，电池电压施加到第一线圈13。当喷射驱动电路22a使开关元件SW2、SW3和SW4截止时，没有电压施加到第一线圈13。当第二开关元件SW2导通时，图1所示的第二二极管24用于防止升压电压施加到第三开关元件SW3。

提供分流电阻器25以检测流过第四开关元件SW4的电流，即，提供分流电阻器25以检测流过第一线圈13的电流（线圈电流）。微计算机21基于根据分流电阻器25的电压减小量来计算线圈电流值I。

以下将描述抽吸活动芯的抽吸力F。如图7所示，抽吸力F依据定子芯14中产生的磁动势（安培匝数AT）的增加而增大。具体地讲，在第一线圈13的匝数固定的条件下，第一安培匝数AT1小于第二安培匝数AT2，第一抽吸力F1小于第二抽吸力F2。如图8所示，自第一线圈14被激励起抽吸力F饱和并变为最大值需要增大时间周期。根据本实施例，抽吸力F的最大值称为静态抽吸力Fb。

另外，用于打开阀体12的抽吸力F称为所需打开力。所需打开力依据供应给燃料喷射器10的燃料的压力的增大而增大。另外，所需打开力可根据各种条件（例如，燃料的粘性的增加）而增大。有必要成为足够大的值时的所需打开力称为所需力Fa。

图9A是示出在执行一次燃料喷射的情况下施加到第一线圈13的电压的波形的曲线图。在第一时间点t10，升压电压Uboost施加到第一线圈14以使得第一线圈14开始被激励。如图9B所示，自第一时间点t10起，线圈电流增大至第一目标值Ihold1。然后，在线圈电流增大至比第一目标值Ihold1大的第一上限IH1的时间点t11，第一线圈14去激励。然后，线圈电流开始减小。

如图5所示，在S11和S14，在第一时间内通过施加到第一线圈14的升压电压Uboost控制线圈电流增加至第一目标值Ihold1。S11和S14中的处理可对应于执行增大控制以控制线圈电流的增大控制部分。增大控制的第一激励时间周期称为第一电流增大周期，它是图4A所示从第一时间点t10到时间点t11的时间周期。如图4C所示，第一目标值Ihold1被设置为使得静态抽吸力Fb大于或等于所需力Fa的值。

如图4A和图4B所示，在线圈电流减小至比第一目标值Ihold1小的第一下限IL1的时间点t12，再次通过升压电压Uboost激励第一线圈14。然后，线圈电流再次开始增大。如上面的描述，从第一时间点t10开始线圈电流被交替地激励或去激励。

如图5所示，在S11、S14、S15和S17，通过升压电压Uboost控制线圈电流以使得线圈电流的平均值保持在第一目标值Ihold1。S11、S14、S15和S17中的处理可对应于执行第一占空控制（保持控制）的保持控制部分，其中自时间点t12起重复升压电压Uboost的开关激励（on-off energization），以保持线圈电流。如图4A所示，在自第一时间点t10起的第一逝去时间周期Tboost达到第一预定时间周期T1的时间点t13停止保持控制。然后，线圈电流可开始减小。保持控制的开关激励时间周期称为电流保持周期，它是从时间点t11到时间点t13的时间周期，如图4A所示。

如图4A和图4B所示，在线圈电流减小至比第二目标值Ihold2小的第二下限IL2的时间点t14，通过施加电池电压Ubatt来激励第一线圈14。然后，线圈电流开始增大。在线圈电流增大至比第二目标值Ihold2大的第二上限IH2的时间点，第一线圈14被去激励。然后，线圈电流开始减小。从时间点t14开始线圈电流被交替地激励或去激励。

如图5所示，在S22、S25、S26和S28，通过电池电压Ubatt控制线圈电流以使得线圈电流的平均值保持在第二目标值Ihold2。S22、S25、S26和S28中的处理可对应于执行第二占空控制（电池保持控制）的电池保持控制部分，其中自时间点t14起重复电池电压的开关激励，以保持线圈电流。如图4A所示，在自第一时间点t10起的第二逝去时间周期Tpickup达到第二预定时间周期T2的时间点t20停止电池保持控制。然后，线圈电流可开始减小。电池保持控制的开关激励时间周期称为电池保持周期，它是图4A所示从时间点t14到时间点t20的时间周期。第二目标值Ihold2被设置为其中可通过增大控制和保持控制而增大的电磁力被保持的值。

如图9B所示，第二目标值Ihold2被设置为比第一目标值Ihold1小的值。根据本发明，第二目标值Ihold2可被设置为等于第一目标值Ihold1的值。

第一上限IH1、第一下限IL1、第二上限IH2和第二下限IL2被设置为使得在电流保持周期中的线圈电流的可变频率大于电池保持周期中的线圈电流的可变频率。

如图4B所示，当升压电压Uboost施加到第一线圈14时线圈电流的增大斜率大于电池电压Ubatt施加到第一线圈14时线圈电流的的增大斜率。如图9B所示，第一上限IH1、第一下限IL1、第二上限IH2和第二下限IL2被设置为使得第一上限IH1与第一下限IL1之间的第一差ΔI1等于第二上限IH2与第二下限IL2之间的第二差ΔI2。因此，电流保持周期中的可变频率大于电池保持周期中的可变频率。例如，当第二目标值Ihold2被设置为等于第一目标值Ihold1的值时，第一上限IH1被设置为等于第二上限IH2，第一下限IL1被设置为等于第二下限IL2，以使得第一差ΔI1等于第二差ΔI2。

如图4A和图4B所示，在线圈电流减小至比第三目标值Ihold3小的第三下限IL3的时间点t30，通过施加电池电压Ubatt来激励第一线圈14。然后，线圈电流开始增大。在线圈电流增大至比第三目标值Ihold3大的第三上限IH3的时间点，第一线圈14被去激励。然后，线圈电流开始减小。从时间点t30开始线圈电流被交替地激励或去激励。

在第三占空控制（提升保持控制）中，自时间点t30起重复电池电压Ubatt的开关激励以保持线圈电流。在激励完成时间点t40通过喷射命令信号停止提升保持控制。

喷射命令信号的喷射信号是指定给激励时间周期Ti的脉冲信号。喷射信号的脉冲开（pulse-on）时间点被设置为第一时间点t10，其比目标激励开始时间点ta早了喷射延迟时间。喷射信号的脉冲关（pulse-off）时间点被设置为自第一时间点t10起逝去了激励时间周期Ti之后的激励完成时间点t40。第四开关元件SW4由喷射信号控制。

喷射命令信号的升压信号是指定给升压电压Uboost的激励状态的脉冲信号。升压信号的脉冲开时间点与喷射信号的脉冲开时间点相同。升压信号重复地导通或截止，以使得在自第一时间点t10起第一逝去时间周期Tboost达到第一预定时间周期T1期间，线圈电流值I保持在第一目标值Ihold1。第二开关元件SW2由升压信号控制。

喷射命令信号的电池信号是脉冲信号，其具有自第一时间点t10起第一逝去时间周期Tboost达到第一预定时间周期T1的脉冲开时间点。然后，电池信号重复地导通或截止，以使得线圈电路值I被反馈控制并保持在第二目标值Ihold2，直至自第一时间点t10起第二逝去时间周期Tpickup达到第二预定时间周期T2的时间点。然后，电池信号重复地导通或截止，以使得线圈电路值I被反馈控制并保持在第三目标值Ihold3，直至喷射信号截止的时间点。第三开关元件SW3由电池信号控制。

微计算机21根据图10所示的流程图输出升压信号和电池信号。在喷射信号的脉冲开时间点之后按照预定周期重复地执行图10所示的处理。如图10所示，根据S10中的处理执行增大控制和保持控制，根据S20中的处理执行电池保持控制，根据S30中的处理执行提升保持控制。

在S11，升压信号导通，使得升压电压Uboost开始施加到第一线圈14。然后，升压信号继续导通，以将升压电压Uboost施加到第一线圈14，直至微计算机21确定线圈电流值I达到第一上限IH1（S14：否）。第一上限IH1被设置为比第一目标值Ihold1大预定量的值。因此，在第一时间内根据施加到第一线圈14的升压电压在增大控制中使线圈电流增大至第一目标值Ihold1。

当在线圈电流值I变得等于第一上限IH1之前，由于异常，自第一时间点t10起的第一逝去时间周期Tboost达到第一预定时间周期T1（S12：否）时，微计算机21前进至S13。在S13，微计算机21关闭升压信号，以使得升压电压Uboost停止施加到第一线圈14。当微计算机21确定线圈电流值I大于或等于第一上限IH1（S14：否）时，微计算机21前进至S15。在S15，升压电压Uboost停止施加到第一线圈14。然后，增大控制完成。

当第一逝去时间周期Tboost小于第一预定时间周期T1（S16：是）时，升压信号继续截止，使得升压电压Uboost停止施加到第一线圈14，直至微计算机21确定线圈电流值I减小至第一下限IL1（S17：否）。第一下限IL1被设置为比第一目标值Ihold1小预定量的值。

当微计算机21确定线圈电流值I小于或等于第一下限IL1（S17：否）时，微计算机21返回S11。在S11，升压信号再次导通，使得升压电压Uboost重新开始施加到第一线圈14。因此，以第一上限IH1和第一下限IL1作为阈值控制升压信号导通或截止，直至微计算机21确定在增大控制完成之后的第一逝去时间周期Tboost大于或等于第一预定时间周期T1（S12：否，S16：否）。如上面的描述，在保持控制中，线圈电流的平均值保持在第一目标值Ihold1。

当微计算机21确定第一逝去时间周期Tboost大于或等于第一预定时间周期T1（S12：否，S16：否）时，升压电压Uboost继续停止施加到第一线圈14，直至微计算机21确定线圈电流值I减小至第二下限IL2（S21：否）。第二下限IL2被设置为比第二目标值Ihold2小预定量的值。如图9所示，第二目标值Ihold2被设置为小于第一目标值Ihold1的值。根据本发明，第二目标值Ihold2可被设置为等于第一目标值Ihold1的值。

当微计算机21确定线圈电流值I小于或等于第二下限IL2（S21：否）时，微计算机21前进至S22。在S22，电池信号打开，使得电池电压Ubatt开始施加到第一线圈14。然后，电池信号继续导通以将电池电压Ubatt施加到第一线圈14，直至微计算机21确定线圈电流值I达到第二上限IH2（S25：否）。第二上限IH2被设置为比第二目标值Ihold2大预定量的值。

当微计算机21确定线圈电流值I大于或等于第二上限IH2（S25：否）时，微计算机21前进至S26。在S26，电池电压Ubatt停止施加到第一线圈14。当微计算机21确定线圈电流值I小于或等于第二下限IL2（S28：否）时，微计算机21返回S22。在S22，电池信号再次导通，使得电池电压Ubatt重新开始施加到第一线圈14。因此，以第二上限IH2和第二下限IL2作为阈值控制电池信号导通或截止，直至微计算机21确定在保持控制完成之后的第二逝去时间周期Tpickup变得等于第二预定时间周期T2（S23：否，S27：否）。如上面的描述，在电池保持控制中，线圈电流的平均值保持在第二目标值Ihold2。

当微计算机21确定第二逝去时间周期Tpickup大于或等于第二预定时间周期T2（S23：否，S27：否）时，微计算机21终止电池保持控制，在S24或S26使电池信号截止，然后前进至S30。在S30，微计算机21导通或截止电池信号，以使得线圈电流值I在从第三下限IL3到第三上限IH3的阈值内变化。如上面的描述，在提升保持控制中，线圈电流的平均值保持在第三目标值Ihold3。

另外，第三上限IH3被设置为比第三目标值Ihold3大预定量的值，第三下限IL3被设置为比第三目标值Ihold3小预定量的值。第三目标值Ihold3被设置为小于第二目标值Ihold2的值。

以下，将参照图4C和图4D描述根据上述各种控制的燃料喷射器10的操作。图4C是示出抽吸力F与时间之间的关系的曲线图，图4D是示出提升量与时间之间的关系的曲线图。

如图9C所示，当增大控制开始时，抽吸力F开始增大。甚至在增大控制完成之后，抽吸力F仍继续增大。在执行保持控制的电流保持周期期间，抽吸力F达到所需力Fa。如图9D所示，密封表面12a脱离安置面17b，使得在抽吸力F变为所需力Fa的时间点，开始开阀操作（提起）。

当通过保持控制使线圈电流保持在第一目标值Ihold1时，抽吸力F增大至静态抽吸力Fb。即，第一逝去时间周期Tboost被设置为第一预定时间周期T1，以使得在电流保持周期期间，抽吸力F可变为静态抽吸力Fb。由于第一目标值Ihold1被设置为使得静态抽吸力Fb大于或等于所需力Fa的值，所以在抽吸力F增大至静态抽吸力Fb之前，抽吸力F达到所需力Fa。

在电池电压Ubatt代替升压电压Uboost施加到第一线圈14的时间点t14之后，通过电池保持控制使线圈电流保持在第二目标值Ihold2。第二目标值Ihold2被设置为使得通过增大控制和保持控制而增大的抽吸力F可保持的值。即，在电池保持周期期间，抽吸力F保持在静态抽吸力Fb。第二逝去时间周期Tpickup被设置为第二预定时间周期T2，以使得在电池保持周期期间提升量可变为最大值Lmax。

抽吸力F在从时间点t20到时间点t30的时间周期期间减小至指定值，然后通过提升保持控制保持在所述指定值。在从时间点t20到时间点t40的时间周期期间提升位置保持在最大值Lmax。如图4D所示，最大开始时间点tb可比时间点t20更提前，最大结束时间点tc可与时间点t40相同。

当提升保持控制完成时，抽吸力F开始减小，并且阀体12开始关闭，使得提升量减小。在提升量变为零的时间点，密封表面12a附连到安置面17b，使得阀体12关闭。由于从时间点t40到时间点t41，反向电压施加到第一线圈13，线圈电流快速减小，阀体12的关闭响应度提高。

通过图1所示的燃料压力传感器30检测供应给燃料喷射器10的燃料的压力（燃料压力）Pc。ECU20根据燃料压力Pc确定是否执行保持控制。具体地讲，如图11所示，在S40，微计算机21基于燃料压力传感器30的检测值获取燃料压力Pc。在S41，微计算机21确定燃料压力Pc是否大于或等于预定阈值Pth。根据本实施例，S41中的处理对应于切换部分（switching portion）。

当微计算机21确定燃料压力Pc大于或等于预定阈值Pth（S41：是）时，微计算机21前进至S42。在S42，微计算机21允许执行保持控制。因此，线圈电流根据图10所示的流程图，从而控制燃料喷射器10的喷射状态。当微计算机21确定燃料压力Pc小于预定阈值Pth（S41：否）时，微计算机21前进至S43。在S43，微计算机21执行非保持控制。根据本实施例，S43中的处理对应于非保持控制部分。

在非保持控制中，升压信号导通，使得升压电压Uboost开始施加到第一线圈14。然后，升压信号继续导通以将升压电压Uboost施加到第一线圈13，直至微计算机21确定线圈电流值I达到第四目标值。根据本实施例，第四目标值称为预定值。因此，在第一时间内通过将升压电压Uboost施加到第一线圈13使线圈电流增大至第四目标值。第四目标值被设置为使得在增大控制中抽吸力F可增大至所需力Fa的值。因此，第四目标值大于第一上限IH1。

在线圈电流达到第四目标值的时间点，微计算机21执行与图10所示的S30中的处理相同的提升保持控制。具体地讲，微计算机21导通或截止电池信号，以使得线圈电流值I在从第三下限IL3到第三上限IH3的阈值内变化。如上面的描述，在提升保持控制中，线圈电流的平均值保持在第三目标值Ihold3。

根据本实施例，由于执行增大控制部分和保持控制部分，所以在从第一时间点t10到时间点t13的时间周期期间，抽吸力增大至静态抽吸力Fb。因此，在从激励开始的时间点到阀体12开始打开的时间点的时间周期期间，线圈电流增大，然后保持在第一目标值Ihold1。

电磁力依据线圈电流的增大而增大。即使在线圈电流保持在第一目标值Ihold1的时间周期期间，电磁力仍继续增大。因此，就在阀体12开始打开之前的线圈电流的变化可变慢。在这种情况下，所述变化对应于电流保持周期期间的线圈电流的变化。

如上面的描述，就在阀体12开始打开之前的磁通量变化率可变慢，导电环3a中的涡流的产生可受到限制。因此，由气缸盖中产生的涡流引起的能量损失可减小，抽吸活动芯15的电磁力的减小可受到限制。

以下，将描述本实施例的特征。

(1)根据本实施例，ECU20包括非保持控制部分，其中在线圈电流增大至第四目标值以打开阀体12的时间点之后，线圈电流减小。另外，ECU20根据燃料压力Pc在保持控制和非保持控制之间切换。

当阀体12关闭时，燃料压力Pc在闭阀方向上施加到阀体12。因此，随着燃料压力Pc变大，所需力Fa也变大。当所需力Fa较小时，并且当未产生涡流时，ECU20执行非保持控制。因此，可避免在没有产生涡流的情况下执行保持控制。

执行保持控制时抽吸力的增大率比执行非保持控制时抽吸力的增大率慢。因此，当执行保持控制时，喷射延迟时间变长，喷射开始时间点的响应度变低。当燃料压力Pc较小时，并且当未产生涡流时，ECU20执行非保持控制以提高响应度。

(2)根据本实施例，如图4所示，在插入方向上，整个线圈部分16a在整个圆周上被附连孔4的第一内圆周表面4a环绕。

整个线圈部分16a被环绕时的涡流大于线圈部分16a的一部分被环绕时的涡流。因此，通过增大控制和保持控制限制涡流。

(3)根据本实施例，在插入方向上，整个磁路部分16b在整个圆周上被附连孔4的第一内圆周表面4a环绕。

整个磁路部分16b被环绕时的涡流大于磁路部分16b的一部分被环绕时的涡流。因此，通过增大控制和保持控制限制涡流。

(4)根据本实施例，第一面积A1和第二面积A2被设置为使得第一面积A1小于第二面积A2乘以1.5所得的乘积。

随着第一面积A1变大，导电环3a中产生的涡流变大。基于测量抽吸力的变化的实验，在第一面积A1减小至比第二面积A2乘以1.5所得的乘积小的值的情况下，抽吸力急剧减小。

图12是示出磁通量通道的截面积与抽吸力的减小量DF之间的关系的曲线图。在实验结果中，在第一面积A1减小为第二面积A2乘以1.5所得的乘积的点处，减小量DF的斜率急剧改变。当第一面积A1被设置为比第二面积A2乘以1.5所得的乘积小的值时，壳体16的外径减小以使得燃料喷射器10的尺寸可减小。然而，减小量DF可能增大。当第一面积A1被设置为比第二面积A2乘以1.5所得的乘积小的值时，并且当执行增大控制和保持控制时，燃料喷射器10的小型化和减小量DF的限制均可提高。

(5)本实施例具有这样的第一特征：第一目标值Ihold1被设置为使得静态抽吸力Fb大于或等于所需力Fa的值。

如图9C所示，在从第一时间点t10到时间点t13的时间周期期间，抽吸力增大至静态抽吸力Fb。第一电流增大周期与从第一时间点t10到抽吸力达到所需力Fa的开阀开始时间点的第一力增大周期之比可减小。

例如，线圈温度越高，线圈电阻越大。在这种情况下，如图9A和图9B中的虚线所示，从第一时间点t10到线圈电流达到目标峰值Ipeak的时间点t20的第二电流增大周期变长。因此，如图9C所示，第三力增大率ΔF变缓和，开阀开始时间点ta变慢，开阀时间周期Tact变短。具体地讲，线圈温度正常时的开阀开始时间点ta比高温喷射开始时间点tah更提前。电流增大率ΔI可根据温度特性而改变。因此，在第一电流增大周期中，第三力增大率ΔF受温度特性的影响。由于在电流保持周期中线圈电流保持在第一目标值Ihold1，所以在电流保持周期中第三力增大率ΔF不受温度特性的影响。

由于第一电流增大周期与第一力增大周期之比可减小，所以第三力增大率ΔF接受温度特性的影响的水平可降低。如图13A至图13D所示，在非保持控制中，在线圈电流达到目标峰值Ipeak的时间点，线圈电流减小至保持值Ihold。因此，传统电流增大周期和传统力增大周期均对应于从第一时间点t10到时间点t20的时间周期。在这种情况下，传统电流增大周期与传统力增大周期之比为100%。因此，传统力增大率ΔF接受温度特性的影响的水平提高。例如，图13C所示的虚线示出线圈温度较高时的传统力增大率ΔF。

根据本实施例，由于由温度特性引起的第三力增大率ΔF的变化可减小，所以依赖于温度特性而变化的开阀开始时间点ta的变化和开阀时间周期Tact的变化可受到限制。可限制相对于第一时间点t10的喷射状态和激励时间周期Ti的准确度变差，对温度特性的控制的稳健性可提高。

(6)在增大控制和保持控制中，施加到第一线圈14的电压被控制为使得在线圈电流保持在第一目标值Ihold1的时间周期，阀体12开始被打开。即，增大控制中的电压或该电压的电压施加时间周期被控制为使得在增大控制中阀体12不被打开。另外，电流保持周期或保持控制中的占空比被控制为使得在保持控制中阀体12开始被打开。

因此，在增大控制中阀体12不被打开，第一电流增大周期与第一力增大周期之比确实可减小。

(3)在增大控制和保持控制中，通过升压电路23升压的升压电压施加到第一线圈13。当保持控制完成时，执行将电池电压施加到第一线圈13的电池保持控制，以将线圈电流保持在第二目标值Ihold2。第二目标值Ihold2被设置为使得通过增大控制和保持控制而增大的抽吸力可被保持在静态抽吸力Fb的值。

当电流保持周期变长超过必要时，包括均使用升压电压的第二电流增大周期和电流保持周期的时间周期变长，在每次喷射，消耗能量均会增大。电容器23b的容量有必要变大。

根据本实施例，在执行保持控制之后执行电池保持控制。由于在线圈电流通过升压电压而达到第二目标值Ihold2的时间点之后，可通过电池电压将线圈电流保持在第二目标值Ihold2，所以电池电压施加到第一线圈14，而非升压电压。因此，消耗能量可减小，电容器23b可具有小容量。

[其他实施例]

本发明不限于上述实施例，而是可（例如）以下列方式执行。另外，各实施例的特性配置可组合。

(1)根据所述实施例，整个磁路部分16b在整个圆周上被附连孔4的第一内圆周表面4a环绕。然而，根据本发明，磁路部分16b的一部分可在整个圆周上被附连孔4的第一内圆周表面4a环绕。另选地，在插入方向上，整个线圈部分16a可在整个圆周上被附连孔4的第一内圆周表面4a环绕。另选地，在插入方向上，磁路部分16b的一部分可在整个圆周上被附连孔4的第一内圆周表面4a环绕。

(2)根据所述实施例，ECU20根据燃料压力Pc在保持控制和非保持控制之间切换。然而，根据本发明，ECU20可执行保持控制，而不考虑燃料压力Pc。

(3)根据所述实施例，第一逝去时间周期Tboost和第一目标值Ihold1是事先固定的。然而，第一逝去时间周期Tboost和第一目标值Ihold1可根据燃料压力Pc来设置。例如，当燃料压力Pc变大时，优选的是将第一目标值Ihold1设置为较小值，并将第一逝去时间周期Tboost设置为较大值，以便限制涡流。

(4)根据所述实施例，在执行保持控制之后执行电池保持控制，以使得通过电池保持控制将抽吸力保持在静态抽吸力Fb。然而，根据本发明，即使在抽吸力通过保持控制而达到静态抽吸力Fb之后，也通过保持控制将升压电压继续施加到第一线圈14以将抽吸力保持在静态抽吸力Fb，而无需电池保持控制。

(5)根据所述实施例，第二目标值Ihold2被设置为小于第一目标值Ihold1的值。然而，第二目标值Ihold2可被设置为等于第一目标值Ihold1的值。

(6)根据所述实施例，第一上限IH1与第一下限IL1之间的第一差被设置为等于第二上限IH2与第二下限IL2之间的第二差的值。然而，第一差可被设置为不同于第二差的值。

(7)如图1所示，燃料喷射器10被设置在气缸盖3中。然而，根据本发明，燃料喷射器10可设置在气缸体中。另外，根据所述实施例，安装在点火型内燃发动机上的燃料喷射器10用作控制对象。然而，安装在压缩自点火型内燃发动机（例如，柴油机）上的燃料喷射器可用作控制对象。另外，直接将燃料喷射到燃烧室2中的燃料喷射器10用作控制对象。然而，将燃料喷射到进入管中的燃料喷射器可用作控制对象。

(8)根据所述实施例，在非保持控制中，ECU20使线圈电流增大至第四目标值，使线圈电流减小至第三下限IL3，然后利用电池电压Ubatt将线圈电流保持在第三目标值Ihold3。然而，根据本发明，ECU20可在使线圈电流增大至第四目标值之后利用升压电压Uboost将线圈电流保持在第五目标值。例如，图13B所示的点划线La可表示第五目标值。第五目标值可被设置为介于第三下限IL3和第四目标值之间的值。ECU20可在将线圈电流保持在第五目标值达预定时间周期之后将线圈电流减小并保持在第三目标值Ihold3。

Claims (8)

1.一种燃料喷射装置，所述燃料喷射装置包括：

燃料喷射器(10)，其被配置为插入附连孔(4)中，所述附连孔设置在内燃发动机的预定位置处，所述燃料喷射器具有：

线圈(13)，被激励以产生磁通量；

定子芯(14)，形成磁路的一部分并产生电磁力，所述磁路是磁通量的通道；

活动芯(15)，通过所述电磁力被抽吸；

阀体(12)，沿着所述活动芯移动，以打开或关闭喷射口；

壳体(16)，所述线圈设置在所述壳体中，所述壳体形成所述磁路的一部分；

控制部分(20)，通过控制流过所述线圈的线圈电流来控制所述燃料喷射器的喷射状态，其中

容纳所述线圈的那部分壳体称为线圈部分(16a)，所述线圈部分的整体或一部分在整个圆周上被所述附连孔的内圆周表面(4a)环绕，

所述控制部分包括

增大控制部分(S11,S14)，将电压施加到所述线圈以使线圈电流增大至第一目标值(Ihold1)，

保持控制部分(S11,S14,S15,S17)，将电压施加到所述线圈，以将通过所述增大控制部分增大的线圈电流保持在所述第一目标值。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于

所述控制部分还包括

非保持控制部分(S43)，在线圈电流增大至预定值以打开所述阀体之后，将电压施加到所述线圈以使线圈电流减小，

切换部分(S41)，根据供应给所述燃料喷射器的燃料的压力，在所述保持控制部分与所述非保持控制部分之间切换。

3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于

整个所述线圈部分在整个圆周上被所述内圆周表面环绕。

4.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于

形成所述磁路的那部分壳体称为磁路部分(16b)，

整个所述磁路部分在整个圆周上被所述内圆周表面环绕。

5.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于

所述线圈部分中的磁通量通道的截面积称为第一面积A1，

所述定子芯中的磁通量通道的截面积称为第二面积A2，

所述第一面积A1和所述第二面积A2具有使得所述第一面积A1小于所述第二面积A2乘以1.5所得的乘积的关系。

6.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于

开始打开所述阀体12所需的电磁抽吸力称为所需打开力(Fa)，

通过将线圈电流保持在所述第一目标值而饱和的电磁抽吸力称为静态抽吸力(Fb)，

所述第一目标值被设置为使得所述静态抽吸力大于或等于所述所需打开力的值。

7.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于，还包括：

升压电路(23)，将电池电压升压至升压电压；

电池保持控制部分(S22,S25,S26,S28)，在执行所述保持控制部分之后，将所述电池电压施加到所述线圈，以将线圈电流保持在第二目标值(Ihold2)，其中

所述增大控制部分和所述保持控制部分将通过所述升压电路升压的所述升压电压施加到所述线圈，

所述第二目标值被设置为使得通过所述增大控制部分和所述保持控制部分增大的电磁抽吸力可被保持的值。

8.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于

所述增大控制部分和所述保持控制部分控制施加到所述线圈的电压，以使得在线圈电流保持在所述第一目标值的时间周期中，所述阀体开始被打开。

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