CN105378265A - 燃料喷射装置的驱动装置以及燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

提供能够对各气缸的燃料喷射装置的喷射量的个体差别进行检测，以减少燃料喷射装置的个体差别的方式对喷射脉冲宽度和给予螺线管的电流波形进行调整的驱动装置。本发明的燃料喷射装置具有：与阀座(118)抵接而关闭燃料通路并从阀座(118)分离而打开燃料通路的阀芯(114)；以及由螺线管(105)、固定铁芯(107)、喷嘴支架(101)、壳体(103)、可动件(102)构成的磁路，具有若向螺线管(105)供给电流，则在可动件(102)作用有磁吸引力，在进行空走动作后，与阀芯(114)碰撞而使阀芯(114)开阀的功能，通过流经螺线管(105)的电流对可动件(102)与阀芯(114)碰撞所带来的可动件(102)的加速度的变化进行检测。

Description

燃料喷射装置的驱动装置以及燃料喷射系统
技术领域
本发明涉及驱动内燃机的燃料喷射装置的驱动装置或者燃料喷射系统。
背景技术
近年来，从二氧化碳的排出限制的强化、化石燃料枯竭的担心来看，要求内燃机的油耗(燃料消耗率)的提高。因此，为了减少内燃机的各种损失，进行了实现油耗改善的努力。通常，若减少损失，则能够减小发动机的运转所需的输出，因此能够减小内燃机的最低输出。在上述的内燃机中，产生对于与最低输出对应的较少的燃料量而言也要以控制的方式进行供给的需要。
另外，近年来，以减少排气量的方式实现小型化，并且通过增压器获得输出的小型化发动机备受瞩目。在小型化发动机中，减少排气量，从而能够减少泵送损失、摩擦，因此能够改善油耗。另一方面，使用增压器从而能够获得充分的输出，并且通过进行缸内直接喷射而带来的吸气冷却效果，来抑制伴随着增压的压缩比的降低，能够改善油耗。特别地，在该小型化发动机所使用的燃料喷射装置中，需要能够在从与低排气量化的最低输出对应的最小喷射量至与通过增压获得的最高输出对应的最大喷射量的大范围内喷射燃料，从而要求喷射量的控制范围的扩大。
另外，伴随着排气限制的强化，在发动机中，要求抑制模式行驶时的未燃烧粒子(PM：ParticulateMatter微粒物质)的总量与作为其个数的未燃烧粒子数(PN：ParticulateNumber微粒数量)，从而要求能够控制微量的喷射量的燃料喷射装置。作为用于抑制未燃粒子产生的设备，例如如专利文献1记载的那样，将一次吸排气行程中的喷雾分割成多次来喷射(以下，称为分割喷射)较为有效。通过进行分割喷射，能够抑制燃料附着于活塞壁面，因此喷射的燃料容易气化，从而能够抑制未燃烧粒子的总量与作为其个数的未燃烧粒子数。在进行分割喷射的发动机中，以往，需要将一次喷射的燃料分割成多次来喷射，因此在燃料喷射装置中，与以往相比，需要能够控制微少的喷射量。
通常，燃料喷射装置的喷射量通过从发动机控制单元(ECU)输出的喷射脉冲的脉冲宽度来进行控制。若增长喷射脉冲宽度，则喷射量增大，若缩短喷射脉冲宽度，则喷射量减小，从而该关系呈大致线形。然而，在喷射脉冲宽度较短的区域，因可动件与固定铁芯或规定可动件的位移量的止动件等碰撞时产生的反弹现象(可动件的跳弹动作)，而使从停止喷射脉冲至可动件到达闭阀位置的时间变动，从而喷射量相对于喷射脉冲宽度不以直线的方式变化，因此存在燃料喷射装置的能够控制的最小喷射量增加的问题。另外，存在因上述的可动件的反弹现象而使喷射量在燃料喷射装置的每个个体中不稳定的情况，从而不得不设定能够控制喷射量最大的个体的最小喷射量，因此往往成为使最小喷射量增大的重要因素。另外，若从喷射脉冲与喷射量的关系不成为直线的非线形区域中的喷射脉冲进一步缩短喷射脉冲宽度，则成为可动件与固定铁芯不碰撞的即阀芯非最大升程的中间升程的区域。在该中间升程的区域中，即使向各气缸的燃料喷射装置供给相同的喷射脉冲，也因燃料喷射装置的尺寸公差、老化等的影响而产生的个体差，导致燃料喷射装置的升程量较大不同。而且，在中间升程的区域中，要求喷射量较小且喷射量的个体差别对喷射量误差的影响更加显著，从而从燃烧的稳定性的观点来看，使用该中间升程区域较困难。
如上所述，为了改善油耗、抑制未燃粒子，而需要减少燃料喷射装置的喷射量差别以及减少能够控制的最小喷射量，为了大幅度地减少最小喷射量，要求控制喷射脉冲宽度与喷射量的关系在各气缸的燃料喷射装置的每个个体具有差别特性的较短的喷射脉冲区域、喷射脉冲较小且阀芯未到达目标升程的中间升程的区域中的喷射量。为了减少喷射量差别以及减少最小喷射量，而需要在各气缸的每个燃料喷射装置检测从停止因在开阀时可动件与固定铁芯等碰撞时产生的可动件的跳弹现象而产生的喷射脉冲至可动件到达闭阀位置的时间的变动等、阀动作的差别、喷射量的差别，从而能够单独地修正燃料喷射量，作为为此的检测技术，作为检测燃料喷射装置开阀完成时的可动件与固定铁芯的碰撞时间的设备，公知有专利文献2所公开的燃料喷射控制装置。在专利文献2中，可动件与固定铁芯之间的气隙迅速地缩小，从而构成磁路的磁性材料磁饱和，着眼于磁路的电感变化的现象，对电流的二阶微分值从负向正切换的时机进行检测，从而检测燃料喷射装置开阀完成时的可动件与固定铁芯的碰撞时机。
另外，在专利文献3中公开了如下的检测器，即在通过差动变压器对与可动件的加速度对应地移动的可动磁性体进行检测，在该变压器的次级侧产生与上述磁性体的位移量对应的输出的加速度等的检测器中，在动作变压器的次级侧输出部以串联的方式设置将由一次螺线管的磁通引起的电压以同相位或者反向移动地加在二次螺线管输出上的螺线管，从而与加速度对应地获得线性的电压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-132898号公报
专利文献2：日本特开2001-221121号公报
专利文献3：日本特开平3-226673号公报
燃料喷射装置向螺线管(线圈)供给以及停止驱动电流，从而使阀芯进行开、闭动作，但在从开始供给驱动电流至阀芯到达目标开度存在时间延迟，若以从到达目标开度开始使阀芯进行闭阀动作的条件对喷射量进行控制，则对能够控制的最小喷射量产生制约。因此，为了在燃料喷射装置中控制微少的喷射量，需要能够正确地控制阀芯未到达目标开度的条件，即中间升程的条件下的喷射量。然而，在中间升程的状态下，是阀芯的动作未被限制的不可靠的动作，因此从接通用于驱动燃料喷射装置的喷射脉冲至阀芯开阀开始的开阀开始延迟时间和从断开喷射脉冲至阀芯闭阀完成的闭阀延迟时间在各气缸的每个燃料喷射装置中差别增大。从燃料喷射装置喷射的流量由喷孔的总截面积和从燃料喷射装置的开阀开始时期至闭阀完成时期的阀芯升程量积分面积决定。因此，为了在各气缸的燃料喷射装置中使喷射量一致，需要使从闭阀延迟时间减去开阀开始延迟时间的阀芯位移的实际开阀时间在各气缸的每个燃料喷射装置中一致。因此，需要能够通过驱动装置对各气缸的每个燃料喷射装置的阀芯的开阀开始时机和闭阀完成时机进行检测的技术。
然而，在专利文献2所记载的燃料喷射控制装置未公开能够对各气缸的燃料喷射装置的开阀开始时机进行检测的方法。即，在专利文献2所公开的检测方法中，很难在可动件与止动件碰撞的时机未到达饱和磁通密度，而仅在施加于螺线管的磁场与磁通密度的关系成为一定程度线形的关系的较低的磁场的范围内，将伴随着气隙缩小的磁阻的变化捕捉为电流的变化，从而没有充分考虑在可动件与止动件碰撞前，吸引面的磁通密度增大的条件下的给予开阀开始时机的检测的影响。另外，专利文献2所记载的燃料喷射装置从可动件静止的状态缓慢地开始开阀动作，因此开阀开始时机时的可动件的加速度变化较小，很难捕捉开阀开始时机时的电流变化。
另外，针对专利文献3也相同地，未公开燃料喷射装置的开阀开始时机的检测方法。并且，若将专利文献3所公开的检测方法应用于燃料喷射装置，则除了用于驱动可动件的螺线管之外，需要与用于驱动可动件的螺线管并行地配置检测用的螺线管，因此燃料喷射装置的外径以检测线圈的形状的程度变大，从而从发动机的安装性的观点来看，难以将检测线圈配置于燃料板、装置的内部。另外，除了用于驱动可动件的螺线管之外，在各气缸需要三个螺线管，因此存在燃料喷射装置以及驱动装置的成本增加的课题。
发明内容
本发明的目的在于在发动机的各气缸的每个燃料喷射装置中通过驱动装置对燃料喷射装置的阀芯开阀开始的时机进行检测。
为了解决上述课题，本发明的驱动装置为一种具备对电池电压进行升压的升压电路以及对从上述升压电路向燃料喷射装置的螺线管进行的通电·不通电进行控制的第一开关元件的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，上述燃料喷射装置具备被上述螺线管驱动，与阀座抵接由此闭阀，从阀座分离由此开阀的阀芯，上述驱动装置具备通过向上述第一开关元件进行通电而向上述螺线管供给电流以沿开阀方向驱动上述阀芯的驱动信号生成部以及基于向上述螺线管流经的电流值对上述阀芯从上述阀座分离的开阀开始时期进行检测的开阀开始时期检测部。
本发明的效果如下。
根据本发明，能够提供一种能够对燃料喷射装置的开阀开始时机进行检测，因此能够减少燃料喷射装置的喷射量的个体差别和燃料喷射开始时机的气缸之间的差别，从而由能够减少能够控制的最小喷射量的燃料喷射装置和驱动装置构成的燃料喷射系统。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的燃料喷射装置的纵向剖视图，且是表示连接于该燃料喷射装置的驱动电路以及发动机控制单元(ECU)的结构的图。
图2是表示本发明的第一实施例的燃料喷射装置的驱动部构造的剖面放大图的图。
图3是表示驱动本发明的第一实施例的燃料喷射装置的喷射脉冲、施加于燃料喷射装置的螺线管的端子间电压、驱动电流、阀芯以及可动件位移量与时间的关系的图。
图4是表示从图3的ECU输出的喷射脉冲宽度Ti与从燃料喷射装置喷射的燃料喷射量的关系的图。
图5是表示在喷射量特性存在个体差别的燃料喷射装置的喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量的关系的图。
图6是表示图5的各点501、502、503、531、532处的阀动作的图。
图7是表示从驱动装置输出的喷射脉冲宽度Ti、驱动电流、阀芯的位移量、可动件位移量与时间的关系的图。
图8是表示燃料喷射装置的驱动装置以及ECU(发动机控制单元)的详细的图。
图9是表示本发明的一个实施例的阀芯的动作时机因尺寸公差的变动的影响而不同的三个燃料喷射装置的喷射脉冲宽度Ti、驱动电流、电流微分值、电流二阶微分值、阀芯位移量、可动件位移量与时间的关系的图。
图10是表示本发明的一个实施例的喷射脉冲Ti、供给至燃料喷射装置的驱动电流、驱动装置的开关元件的动作时机、螺线管的端子间电压Vinj、阀芯以及可动件的位移量、可动件加速度与时间的关系的图。
图11是表示供给至本发明的第一实施例的螺线管105的驱动电流、闭阀动作因燃料喷射装置的尺寸公差的差别而不同的三个个体的阀芯的位移量、电压VL1的放大图与电压VL1的二阶微分值的关系的图。
图12是表示本发明的一个实施例的可动件与固定铁芯之间的位移(称为间隙x)和通过可动件与固定铁芯之间的吸引面的磁通φ以及螺线管的端子间电压Vinj的对应关系的图。
图13是表示在本发明的一个实施例的阀芯到达目标升程的条件下，开阀开始以及开阀完成时机不同的三个燃料喷射装置中的端子间电压Vinj、驱动电流、电流的一阶微分值、电流的二阶微分值、阀芯位移量以及时间的关系的图。
图14是表示在第一实施例中磁路所使用的磁性材料的磁化曲线(BH曲线)的初始磁化曲线与返回曲线的图。
图15是记载了本发明的第一实施例的阀芯未到达目标升程的成为中间升程区域的喷射脉冲宽度Ti较小的区域中的各气缸的喷射量修正方法的流程图的图。
图16是表示根据在本发明的第一实施例的某燃料压力的条件下变更喷射脉冲宽度Ti的情况下的各气缸的喷射量与根据闭阀完成时机Tb、开阀开始时机Ta’以及从燃料喷射装置喷射的每个单位时间的流量Qst(以下，称为静流)求得的检测信息(Tb-Ta’)·Qst的关系的图。
图17是表示本发明的第一实施例的各气缸的燃料喷射装置的个体1、个体2、个体3的检测信息与喷射脉冲宽度Ti的关系的图。
图18是表示对在本发明的第一实施例的一个吸排气行程中进行的喷射进行分割的条件下的喷射脉冲宽度Ti、驱动电流、端子间电压Vinj、电压VL1的二阶微分值、电流即电压VL2的二阶微分值以及阀芯的位移量与时间的关系的图。
图19是本发明的第二实施例的燃料喷射装置的阀芯与阀座接触的闭阀状态下的驱动部剖面的放大图。
图20是对本发明的第二实施例的燃料喷射装置的阀芯前端部的纵向剖视图进行放大的图。
图21是本发明的第二实施例的燃料喷射装置的阀芯在开阀状态下的驱动部剖面的放大图。
图22是本发明的第二实施例的燃料喷射装置的阀芯从开阀状态开始闭阀，并与阀座118接触的瞬间的驱动部剖面的放大图。
图23是表示本发明的第二实施例的驱动装置的结构的图。
图24是表示本发明的第二实施例的图23的驱动装置的模拟微分电路的频率增益特性的图。
图25是表示用于对在本发明的第二实施例的螺线管流经的电流的变化进行检测的电压VL3、电压VL3的一阶微分值、电压VL3的二阶微分值、第二阀芯以及第二可动件的位移量与时间的关系的图。
图26是表示在本发明的第二实施例的中间升程状态下从最大升程闭阀时的第二阀芯以及第二可动件的位移量、在CPU中用于对电压VL进行检测的端子与接地电位的电位差亦即电压VL4、电压VL4的二阶微分值与断开喷射脉冲后的时间的关系的图。
图27是表示通过本发明的第三实施例的方法驱动燃料喷射装置的情况中的在恒定时间目标升程位置保持并使用阀芯或第二阀芯时的燃料喷射装置或者燃料喷射装置的端子间电压Vinj、驱动电流、作用于可动件或者第二可动件的磁吸引力、作用于阀芯或者第二阀芯的阀芯驱动力、阀芯或第二阀芯的位移量、可动件或第二可动件的位移量与时间的关系的图。
图28是表示通过本发明的第三实施例的方法驱动燃料喷射装置的情况中的在使阀芯或第二阀芯到达目标升程的过程中，实施最小的喷射量时的动作状态的端子间电压Vinj、驱动电流、作用于阀可动件或第二可动件的磁吸引力、作用于阀芯或第二阀芯的阀芯驱动力、阀芯或第二阀芯的位移量、可动件或第二可动件的位移量与时间的关系的图。
图29是表示通过本发明的第三实施例的方法驱动燃料喷射装置的情况中的中间升程处的动作的情况下的端子间电压Vinj、驱动电流、作用于可动件或者第二可动件的磁吸引力、作用于阀芯或第二的阀芯的阀芯驱动力、阀芯或第二阀芯的位移量、可动件或者第二可动件的位移量与时间的关系的图。另外，在阀芯驱动力的图中，是将开阀方向的驱动力表示为正方向，将闭阀方向的驱动力表示为负方向的图。
图30是表示使用了本发明的第三实施例的图27～图29的控制方式的电流波形的情况下的喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的关系的图。
图31是表示在供给了相同的喷射脉冲宽度Ti的条件下相对于阀芯或第二阀芯的开阀开始时机Ta‘和闭阀完成时机Tb不同的个体，以喷射期间(Tb-Ta’)一致的方式对喷射脉冲、驱动电压、驱动电流进行修正的结果的各个体的驱动电压、驱动电流、阀芯位移量与时间的关系的图。
图32是表示本发明的第四实施例的阀芯或第二阀芯未到达目标升程的中间升程的情况下的阀芯或第二阀芯的升程与作用于阀芯或者第二阀芯的力的关系的图。
图33是记载了在本发明的第四实施例的对最小喷射量下的喷射期间进行调整后的喷射量的调整方法的图。
图34是表示在本发明的第四实施例的对最小喷射量下的喷射期间进行调整后的喷射脉冲与喷射量的关系的图。
图35是本发明的第五实施例的缸内直喷式的汽油发动机的结构图。
图36是表示本发明的第六实施例的燃料喷射装置的纵向剖视图的结构的图。
图37是表示使用了本发明的第六实施例的燃料喷射装置的情况下的螺线管的端子间电压、向螺线管供给的驱动电流、阀芯未开阀的条件下的电流值与各个体的电流值的差分以及阀位移与喷射脉冲接通后的时间的关系的图。
图38是使用了电流一阶微分的开阀开始时机检测方法的说明图。
图39是燃料喷射时机修正方法的说明图。
具体实施方式
本发明是由驱动阀芯而切换开阀状态与闭阀状态的燃料喷射装置以及向燃料喷射装置的螺线管(线圈)供给驱动电流的驱动装置构成的燃料喷射系统，燃料喷射装置的驱动装置具备：针对燃料喷射装置的第一电压源和产生比第一电压源高的电压的第二电压源；对从上述第一电压源向燃料喷射装置的螺线管的通电、不通电进行控制的第一开关元件；对从上述第二电压源向燃料喷射的螺线管的通电、不通电进行控制的第二开关元件；在螺线管的接地电位(GND)侧端子与燃料喷射装置的接地电位之间对通电、不通电进行控制的第三开关元件；在上述燃料喷射装置的接地电位侧端子与上述第二开关元件的第二电压源侧端子之间配置为从燃料喷射装置的接地电位侧端子朝向第二电压源侧端子的二极管；以及用于在上述第一开关元件与上述第一电压源之间或上述第三开关元件与接地电位之间的任一方或者双方对电流进行检测的分流电阻，另外，上述燃料喷射装置具有：与阀座接触而关闭燃料通路且从阀座分离而打开燃料通路的阀芯；由上述螺线管、固定铁芯、喷嘴支架、壳体、可动件构成的磁路，且具备：若向上述螺线管供给电流则在上述可动件作用有磁气吸引力，并在进行空走动作后与上述阀芯碰撞而使上述阀芯开阀的第一可动件；以及与第一可动件连动地动作的第二可动件，在上述阀芯与上述阀座接触的闭阀状态下，上述阀芯的上部端面与第二可动件接触，另外，设置于上述第二可动件的外径的凸缘部与上述第一可动件接触，在上述第一可动件进行空走动作时，上述第一可动件与上述第二可动件连动而向开阀方向移动。
另外，上述驱动装置为了从上述阀芯闭阀的状态从上述第二电压源向螺线管供给电流，而使上述第二开关元件和上述第三开关元件通电，在电流为预先给予驱动装置的设定值或在从施加喷射脉冲经过预定的时间后，使上述第二开关元件不通电，并使第三开关元件不通电，而使电流衰减，然后，在使上述第一开关元件和上述第三开关进行通电的期间中，使上述第一可动件与上述阀芯碰撞而开阀。在上述阀芯闭阀的状态下，上述第一可动件的上游侧的压力与下游侧的压力相同，因此上述第一可动件不受因上游侧与下游侧的压差而产生的流体力，能够利用由第二电压源的施加而供给至上述螺线管的电流所产生的磁吸引力，以高速移动至与上述阀芯碰撞。然后，通过上述第一可动件与上述阀芯碰撞，从而利用基于上述可动件的动能的碰撞时的冲量，阀芯急剧地进行开阀动作。此时，在上述阀芯闭阀的状态下，在上述阀芯作用有基于燃料压力的压差力。压差力成为将阀芯的前端部的压力与上述阀芯的上游部的压力的压差和作为受压面积的阀芯与阀座的片材部面积相乘的值。在可动件与阀芯碰撞的瞬间，上述第一可动件与上述第二可动件承受的力因作用于阀芯的压差力而变化。另外，在使上述第一开关元件和上述第三开关元件进行通电的期间中，若上述第一可动件位移，而使上述第一可动件以及上述第二可动件与上述固定铁芯之间的磁隙发生变化，则产生感应电动势，因此电流值减少或平缓地增加，但在上述第一可动件与上述阀芯碰撞的瞬间，可动件的加速度发生变化，从而电流的斜率产生变化。另外，可动件在开阀动作中的感应电动势的大小因上述燃料喷射装置的磁路的设定值、上述第一可动件的速度、供给至上述螺线管的电流而较大地变化，因此存在电流伴随着上述第一可动件与上述固定铁芯之间的磁隙的缩小而未必减少的情况。在该情况下，对从驱动装置输出的喷射脉冲宽度变为接通直到电流的二阶微分值成为最大值为止的时间进行检测，从而不论感应电动势的大小，能够作为电流微分值的斜率进行变化的时间，对上述第一可动件与上述阀芯碰撞的开阀开始时机进行检测。另外，将检测出的开阀开始时机存储于驱动装置。即使供给至燃料喷射装置的燃料的压力变化，上述可动件承受的力也不变化，因此开阀开始时机也不受燃料的压力变化的影响。
另外，对于此前可动件经由阀芯承受的闭阀方向的力消失，从而可动件的加速度变化的时机，即作用于可动件的力的朝向发生反转的时机，通过驱动装置对螺线管的两端电压或螺线管的接地电位侧的端子与接地电位的电位差进行检测，从而对由驱动装置检测出的电压值进行二阶微分，由此将电压的二阶微分值成为最大的时机检测为闭阀完成时机，将从停止喷射脉冲至电压的二阶微分值成为最大为止的闭阀延迟时间存储于驱动装置。
另外，从上述阀芯为开阀状态开始，停止向螺线管供给电流，若作用于上述第一可动件与上述第二可动件的磁吸引力小于闭阀方向的力即作用于上述阀芯的燃料压力的力与作用于第二可动件的弹簧的负载的和，则上述阀芯、上述第一可动件以及上述第二可动件进行闭阀动作，在上述阀芯到达阀座的闭阀完成时机的瞬间，上述第一可动件从上述第二可动件和上述阀芯分离，从而此前上述第一可动件经由上述阀芯和上述第二可动件而承受的闭阀方向的力消失，从而承受对第二可动件向开阀方向施力的零位置弹簧的负载，对于上述第一可动件的加速度变化的时机，即作用于上述第一可动件的力的朝向发生反转的时机，通过驱动装置对螺线管的接地电位侧的端子与接地电位的电位差的VL电压或使用两个电阻器对上述VL电压进行分压后的VL1电压进行检测，对检测出的电压值进行二阶微分，从而将电压的二阶微分值成为最小的时机检测为闭阀完成时机，将从停止喷射脉冲至电压的二阶微分值成为最小为止的闭阀延迟时间存储于驱动装置。根据存储于驱动装置的开阀开始时机和闭阀完成时机或闭阀延迟时间的信息，在各气缸对从预先给予驱动装置的开阀开始时机和闭阀完成时机或闭阀延迟时间的中央值背离的背离值进行计算，乘以预先给予驱动装置的上述阀芯位于目标升程时的各燃料压力下的每个单位时间的静态流量而对各气缸的喷射量进行推断，对下次喷射以后的喷射脉冲宽度进行修正，从而减少各气缸的喷射量差别。
另外，电流从施加喷射脉冲后到达目标值，然后，从第二电压源供给负向电压，从而使电流迅速地降低，减小作用于可动件的磁吸引力，从而在阀芯到达目标升程前，使阀芯迅速减速，从而能够将减速而带来的开阀延迟时间的增加抑制为最小限度，并且能够减少到达目标升程后的阀芯跳弹，因此能够改善在喷射量特性产生的非线形性，从而能够实现喷射量的微小控制。另外，因可动件与固定铁芯碰撞而产生的阀芯到达目标升程后的阀芯的跳弹量因燃料喷射装置的尺寸公差的变动而在每个燃料喷射装置中不同，从而在喷射量产生的非线形性也在每个个体中不同。在相对于供给喷射脉冲后阀芯开始开阀的时机和到达目标升程的开阀完成时机较早的个体和较迟的个体给予相同的电流波形的情况下，在开阀完成时机较早的个体中，使电流迅速地降低而带来的阀芯的减速来不及作用，从而可动件与固定铁芯以较快的速度碰撞，从而到达目标升程后的阀芯跳弹增大。因此，基于在各气缸的燃料喷射装置中检测出的开阀延迟时间，使第二电压源的施加停止，对向燃料喷射装置的螺线管的两端供给负向电压而迅速地切断电流的时机进行修正，从而能够在各气缸的燃料喷射装置中供给适当的电流波形，从而能够抑制到达目标升程后的阀芯跳弹，因此能够改善喷射量特性的非线形性。
具体而言，也可以如以下那样构成。
一种由驱动阀芯而切换开阀状态与闭阀状态的燃料喷射装置以及向上述螺线管供给驱动电流的驱动装置构成的燃料喷射系统，通过驱动装置将向螺线管供给电流而使上述第一可动件与上述阀芯碰撞所带来的上述第一可动件的加速度的变化检测为流经上述螺线管的驱动电流的二阶微分值的最大值，在从上述阀芯的开阀状态停止指令喷射脉冲后，上述阀芯与上述阀座接触，从而第一可动件从上述阀芯和上述第二可动件分离，上述第二可动件与上述阀芯接触而静止，由此作为加速度的变化以上述VL电压或上述VL1电压的二阶微分值的最小值或最大值对上述第一可动件以及上述第二可动件承受的作用力的变化进行检测，并存储于驱动装置。
另外，使用所存储的各气缸的开阀开始时机的信息，以开阀开始时机在各气缸中一致的方式使向上述螺线管供给驱动电流的时机变化，而使燃料喷射的时机在每个气缸中一致，从而抑制混合气体的每个气缸的变化，抑制燃料向活塞与发动机缸壁面的附着，提高混合气体的均质度，从而能够减少模式行驶时的未燃烧粒子(PM：ParticulateMatter)的总量与作为其个数的未燃烧粒子数(PN：ParticulateNumber)，另外，能够使混合气体的均质度的状态在每个气缸中一致，因此能够提高燃烧效率，从而能够改善油耗。
以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。
实施例1
以下，使用图1～图7对具备本发明的燃料喷射装置与驱动装置的燃料喷射系统的动作进行说明。
首先，使用图1对燃料喷射装置及其驱动装置的结构与基本的动作进行说明。图1是表示燃料喷射装置的纵向剖视图与用于驱动该燃料喷射装置的驱动电路121、ECU(发动机控制单元)120的结构的一个例子的图。在本实施例中，ECU120与驱动电路121构成为分体的装置，但ECU120与驱动电路121也可以构成为一体的装置。此外，以下，将由ECU120与驱动电路121构成的装置作为驱动装置进行说明。
在ECU120中，从各种传感器获取表示发动机的状态的信号，与内燃机的运转条件对应地进行用于对从燃料喷射装置喷射的喷射量进行控制的喷射脉冲的宽度、喷射时机的运算。从ECU120输出的喷射脉冲通过信号线123输入燃料喷射装置的驱动电路121。驱动电路121对施加于螺线管105的电压进行控制，从而供给电流。ECU120通过通信线122与驱动电路121进行通信，从而能够通过供给至燃料喷射装置的燃料的压力、运转条件切换由驱动电路121生成的驱动电流、变更电流以及时间的设定值。驱动电路121通过与ECU120的通信能够使控制常数变化，从而能够与控制常数对应地使电流波形的设定值变化。
接下来，使用图1的燃料喷射装置的纵向剖视图和图2的对可动件102a、102b以及可动部件114的附近进行了放大的剖视图，对燃料喷射装置的结构与动作进行说明。此外，可动件102a与可动件102b也可以构成为一体的部件。将由可动件102a与可动件102b构成的部件称为可动件102。图1以及图2所示的燃料喷射装置为常闭型的电磁阀(电磁式燃料喷射装置)，在未向螺线管(线圈)105通电的状态下，通过作为第一弹簧的弹簧110对可动件102b向闭阀方向施力，从而可动件102b的阀芯114侧的端面207与阀芯114的上部端面接触。此时，在阀芯114经由可动件102b作用有调整弹簧110带来的负载，因此阀芯114朝向阀座118被施力，以紧贴于阀座118的方式成为闭阀状态。在闭阀状态下，在可动件102作用有施加于闭阀方向的弹簧110的力和施加于开阀方向的第二弹簧的复位弹簧112的力。此时，基于弹簧110的力比基于复位弹簧112的力大，因此可动件102b的端面207与阀芯114接触，从而可动件102静止。另外，在闭阀状态下，在阀芯114与可动件102a的抵接面205和可动件102a之间具有空隙201。另外，在该状态下，成为在可动件102与固定铁芯107之间存在间隙的状态。另外，阀芯114与可动件102构成为能够相对位移，并内置于喷嘴支架101。另外，喷嘴支架101具有成为复位弹簧112的弹簧座的端面208。弹簧110的力在组装时被固定于固定铁芯107的内径的弹簧压板124的压入量调整。此外，零位置弹簧112的作用力被设定为比弹簧110的作用力小。
另外，对于燃料喷射装置而言，由固定铁芯107、可动件102、喷嘴支架101、外壳103构成磁路，在可动件102与固定铁芯107之间具有空隙。在与喷嘴支架101的可动件102和固定铁芯107之间的空隙对应的部分形成有磁通限制部111。螺线管105在卷绕于线轴104的状态下安装于喷嘴支架101的外周侧。在阀芯114的阀座118侧的前端部的附近以固定于喷嘴支架101的方式设置有杆导承115。该杆导承115也可以与小孔杯116构成为同一部件。阀芯114的阀轴方向的动作被第一杆导承113与第二杆导承115两个杆导承引导。在喷嘴支架101的前端部固定有形成有阀座118和燃料喷射孔119的小孔杯116，从外部对设置有可动件102和阀芯114的内部空间(燃料通路)进行密封。
供给至燃料喷射装置的燃料从设置于燃料喷射装置的上游的导轨配管被供给，通过第一燃料通路孔131流动至阀芯114的前端，利用形成于阀芯114的阀座118侧的端部的片材部与阀座118对燃料进行密封。在闭阀时，由燃料压力产生阀芯114的上部与下部的差压，利用燃料压力与阀座位置的片材内径的受压面相乘的力将阀芯114向闭阀方向按压。在闭阀状态下，在阀芯114与可动件102a的抵接面205和可动件102a之间具有空隙201。若向螺线管105供给电流，则利用由磁路产生的磁场，使磁通在固定铁芯107与可动件102之间通过，从而在可动件102作用有磁吸引力。在作用于可动件102的磁吸引力超过调整弹簧110带来的负载的时机，可动件102向固定铁芯107的方向开始位移。此时，阀芯114与阀座118接触，因此可动件102的运动在不存在燃料的流动的状态下进行，是与承受燃料压力带来的压差力的阀芯114分离而进行的空走运动，因此不会受燃料的压力等的影响，而能够以高速移动。
若可动件102的位移量到达空隙201的大小，则可动件102通过抵接面205向阀芯114传递力，而将阀芯114向开阀方向提起。此时，可动件102进行空走运动，在具有动能的状态下与阀芯114碰撞，因此阀芯114接收可动件102的动能，而以高速向开阀方向开始位移。在阀芯114作用有伴随着燃料的压力而产生的压差力，作用于阀芯114的压差力是如下产生的，在阀芯114的片材部附近的流路截面积较小的范围内，片材部的燃料的流速增加，通过伴随着基于伯努利效应的静压降低而产生的压力下降使阀芯114前端部的压力降低。该压差力受片材部的流路截面积的影响较大，因此在阀芯114的位移量较小的条件下，压差力变大，而在位移量较大的条件下，压差力变小。因此，在阀芯114从闭阀状态开始开阀而难以进行位移较小且压差力增大的开阀动作的时机，阀芯114的开阀因可动件102的空走运动而冲击性地进行，因此即便在作用有更高的燃料压力的状态下，也能够进行开阀动作。或者，相对于需要能够进行动作的燃料压力范围，能够以更强的力设定弹簧110。将弹簧110设定为更强的力，从而能够缩短后述的闭阀动作所需的时间，进而在微小喷射量的控制方面较为有效。
在阀芯114开始开阀动作后，可动件102与固定铁芯107碰撞。在该可动件102与固定铁芯107碰撞时，可动件102进行反弹的动作，但可动件102因作用于可动件102的磁吸引力而被磁芯吸引，不久便停止。此时，在可动件102因复位弹簧112而向固定铁芯107的方向作用有力，因此能够缩小反弹的位移量，另外，能够缩短直至反弹收束的时间。反弹动作较小，从而能够缩短可动件102与固定铁芯107之间的间隙增大的时间，进而相对于更小的喷射脉冲宽度也能够进行稳定的动作。
如此，结束开阀动作的可动件102以及阀芯102在开阀状态下静止。在开阀状态下，在阀芯102与阀座101之间产生间隙，从而喷射燃料。燃料通过设置于固定铁芯107的中心孔、设置于可动件102的上部燃料通路孔以及设置于可动件102的下部燃料通路孔而向下游方向流动。
若切断向螺线管105的通电，则在磁路中产生的磁通消失，从而磁吸引力也消失。作用于可动件102的磁吸引力消失，由此阀芯114通过弹簧110的负载和燃料压力带来的力被推回与阀座118接触的闭位置。
另外，在将可动件102划分成可动件102a与可动件102b的情况下，在上述阀芯与阀座118接触的闭阀状态下，上述可动件102b利用设置于上述可动件102b的外径的凸缘部211与上述可动件102a接触，上述可动件102b利用接触面210与上述阀芯114的上部端面接触。在上述可动件102a从初始位置开始进行开阀动作时，构成为可动件102b也连动地进行开阀动作。
另外，可动件102a与可动件102b构成为能够在滑动面206滑动，在阀芯114从开阀状态开始进行闭阀时，在阀芯114与阀座118接触后，可动件102a从阀芯114、可动件102b分离而沿闭阀方向移动，在运动恒定时间后，通过复位弹簧112，返回至闭阀状态的初始位置。
在阀芯114开阀完成的瞬间，可动件102a从可动件102b以及阀芯114分离，从而能够减少可动件102的质量，因此能够缩小与阀座118碰撞时的碰撞能量，从而能够抑制因阀芯114与阀座118碰撞而产生的阀芯114的跳弹。
在阀芯114在目标升程位置静止的状态，即开阀状态下，在可动件102与固定铁芯107相对的环状端面上，在可动件102与固定铁芯107的任一方或双方设置有碰撞部的突起部。另外，通过突起部，在开阀状态下，在可动件102或者固定铁芯107的突起部以外的可动件102或与固定铁芯107侧的面之间具有空隙，从而设置有一个以上在开阀状态下能够向突起的外径方向与内径方向供流体移动的燃料通路。通过以上的突起与燃料通路的效果，能够减少因可动件102与固定铁芯107之间的微少间隙的压力变化而在阻碍可动件102的移动的方向产生的挤压力，因此具有能够减少从停止喷射脉冲至阀芯114闭阀的闭阀延迟时间的效果。通常，在磁特性良好的马氏体系或铁素体系的不锈钢中，材料的硬度以及强度较低，在马氏体系不锈钢中，存在为了增大硬度，若进行热处理，则磁特性降低的情况。为了防止可动件102与固定铁芯107的碰撞而引起的突起部的磨损，而有时在设置了突起部的端面进行镀硬质铬等的电镀处理。在将阀芯114推回闭位置的动作中，可动件102在与阀芯114的限制部114a卡合的状态下一同移动。
在本实施例的燃料喷射装置中，阀芯114与可动件102具有如下效果，在开阀时可动件102与固定铁芯107碰撞的瞬间以及在闭阀时阀芯114与阀座118碰撞的瞬间的非常短的时间内，产生相对的位移，从而抑制可动件102相对于固定铁芯107的跳弹、阀芯114相对于阀座118的跳弹。
此外，通过如上述那样构成，从而弹簧110与磁吸引力带来的驱动力的朝向反向地对阀芯114进行施力，复位弹簧112与弹簧110的作用力反向地对可动件102进行施力。
接下来，对从驱动本发明的燃料喷射装置的驱动装置121输出的喷射脉冲、施加于燃料喷射装置的螺线管105的端子两端的驱动电压、驱动电流(励磁电流)与燃料喷射装置的阀芯114的位移量(阀芯动作)的关系(图3)以及喷射脉冲与燃料喷射量的关系(图4)进行说明。
若在驱动电路121输入有喷射脉冲，则驱动电路121从被升压至比电池电压高的电压的高电压源向螺线管105施加高电压301，从而开始向螺线管105供给电流。若电流值达到预先在ECU120决定的峰值电流值Ipeak，则停止高电压301的施加。然后，将施加的电压值设为0V以下，如电流202那样使电流值降低。若电流值比规定的电流值304小，则驱动电路121通过开关进行电池电压VB的施加，从而控制为保持预定的电流303。
利用上述的供给电流的曲线，驱动燃料喷射装置。在从高电压301的施加至达到峰值电流值Ipeak的期间，可动件102在时机t31开始位移，该位移在到达空隙201的时机t32使可动件102与阀芯114碰撞，从而利用该冲击使阀芯114的变位急剧地增大，然后，在移至保持电流303之前，阀芯114到达目标升程的位置。在到达目标升程位置后，可动件102因可动件102与固定铁芯107的碰撞而进行跳弹动作，阀芯114构成为能够相对于可动件102相对位移，因此阀芯114从簧片102分离，阀芯114的位移以越过目标升程位置的方式位移。然后，通过保持电流303生成的磁吸引力与复位弹簧112的开阀方向的力，可动件102在预定的目标升程位置静止，另外，阀芯114也在目标升程位置静止，因此成为稳定的开阀状态。
在具有阀芯114与可动件102成为一体的可动阀的燃料喷射装置的情况下，阀芯114的位移量不比目标升程位置大，到达目标升程后的可动件102与阀芯114的位移量相等。在可动件102与阀芯114为一体的燃料喷射装置的情况下，具有一体部件(以下，称为可动阀)成为磁路的构成部件，产生磁吸引力，从而进行与阀座117的开、闭阀的两个功能。此外，在可动件102被划分成可动件102a与可动件102b的情况下，在阀芯114到达闭阀位置后，可动件102b与阀芯114的上部端面接触而静止，但可动件102a从阀芯114分离而沿闭阀方向移动。在可动件102a运动恒定时间后，通过复位弹簧112返回至闭阀状态的初始位置。在阀芯114开阀完成的瞬间，可动件102a从可动件102b以及阀芯114分离，从而能够减少可动件102的质量，因此能够缩小与阀座118碰撞时的碰撞能量，从而能够抑制阀芯114与阀座118碰撞而产生的阀芯114的跳弹。另外，也可以构成为可动件102b的质量比可动件102a的质量小。通过该效果，能够缩小阀芯114与阀座118碰撞而带来的冲击力，因此能够抑制阀芯114与阀座118碰撞而产生的阀芯114的跳弹，进而能够抑制阀芯114与阀座118接触后的意外喷射。接下来，使用图4对喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量的关系进行说明。在喷射脉冲宽度Ti未到达恒定的时间的条件下，作用于可动件102的磁吸引力未超过作用于可动件102的调整弹簧110带来的力，因此阀芯114未开阀，从而未喷射燃料。另外，作用于可动件102的磁吸引力即便在超过调整弹簧负载的情况下，可动件102也未在作为助跑区间的空隙201完全移动便停止喷射脉冲，从而即便在作用于可动件102的磁吸引力与可动件102具有的开阀方向的惯性力比调整弹簧110带来的力小的情况下，也未喷射燃料。在喷射脉冲宽度Ti较短的例如401那样的条件下，阀芯114从阀座118分离，开始升程，但在阀芯114到达目标升程位置前，开始闭阀，因此喷射量相对于从直线区域320外插的点划线330减少。另外，在点402的脉冲宽度中，在刚到达目标升程位置之后便开始闭阀，从而阀芯114的轨迹成为抛物线运动。在该条件下，阀芯114具有的开阀方向的动能较大，另外，作用于可动件102的磁吸引力较大，因此闭阀所需的时间的比例增大，从而喷射量相对于点划线430增多。在点403的喷射脉冲宽度中，在到达目标升程后的可动件102的跳弹量成为最大的时机t343开始闭阀。此时，可动件102与固定铁芯107碰撞时的反作用力作用于可动件102，从断开喷射脉冲至阀芯114闭阀的闭阀延迟时间缩小，其结果，喷射量相对于点划线330变少。点404是在可动件102的跳弹以及阀芯114的跳弹刚收束后的时机t35开始闭阀的状态，在喷射脉冲宽度Ti比点404大的条件下，闭阀延迟时间与喷射脉冲宽度Ti的增加对应地呈大致线形增加，因此燃料的喷射量呈线形地增加。在从开始燃料的喷射至由点404表示的脉冲宽度Ti的区域中，阀芯114未到达目标升程或即使阀芯114到达目标升程，阀芯114的跳弹也不稳定，因此喷射量发生变动。
为了缩小能够由ECU120控制的最小喷射量，需要使燃料的喷射量与喷射脉冲宽度Ti的增加对应地呈线形增加的区域增加，或者对喷射脉冲宽度Ti比404小的喷射脉冲宽度Ti与喷射量的关系未成为线形的非线形区域的喷射量进行修正。在图3所说明的通常的驱电流波形中，因可动件102与固定铁芯107的碰撞而产生的阀芯114的跳弹较大，在阀芯114的跳弹中途开始闭阀，从而在直至点404的较短的喷射脉冲宽度Ti的区域产生非线形性，进而该非线形性成为最小喷射量恶化的原因。因此，为了对阀芯114到达目标升程的条件下的喷射量特性的非线形性进行改善，而需要减少在到达目标升程位置后产生的阀芯114的跳弹。另外，存在伴随着尺寸公差的阀芯114的动作的变动，因此在每个燃料喷射装置中，可动件102与固定铁芯107接触的时机不同，从而在可动件102与固定铁芯107的碰撞速度产生差别，因此阀芯114的跳弹在燃料喷射装置的每个个体产生差别，从而喷射量的个体差别增大。接着，对图5～图13进行说明。图5是表示因喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射装置的部件公差产生的喷射量的个体差别的关系的图。图6是表示图5的喷射量的个体差别中的阀芯114的位移量的关系，各喷射脉冲宽度中的阀芯114的位移量与时间的关系的图。图7是表示从驱动装置输出的喷射脉冲宽度、驱动电流、阀芯114的位移量、可动件位移量的关系与时间的关系的图。在图7的阀芯位移量的图中，记载开阀开始时机相同且闭阀完成时机不同的个体与未进行预备的动作的以往构造的燃料喷射装置中的阀芯位移量。另外，图8是表示燃料喷射装置的驱动装置121以及ECU(发动机控制单元)120的详细的图。图9是表示阀芯114的动作时机因本发明的一个实施例的尺寸公差的变动的影响而不同的三个燃料喷射装置的喷射脉冲宽度Ti、驱动电流、电流微分值、电流二阶微分值、阀芯位移量、可动件位移量与时间的关系的图。另外，图10是表示本发明的一个实施例的喷射脉冲、供给至燃料喷射装置的驱动电流、驱动装置的开关元件805、806、807的动作时机、螺线管105的端子间电压、阀芯114以及可动件102的位移量、可动件加速度与时间的关系的图。图11是表示供给至螺线管105的驱动电流、闭阀动作因燃料喷射装置840的尺寸公差的差别而不同的三个个体1、2、3的阀芯的位移量、电压VL1的放大图与电压VL1的二阶微分值的关系的图。图12是表示本发明的一个实施例的可动件102与固定铁芯107之间的位移(称为间隙x)和通过可动件102与固定铁芯107之间的吸引面的磁通φ以及螺线管105的端子间电压Vinj的对应关系的图。图13是表示在本发明的一个实施例的阀芯到达目标升程的条件下，开阀开始以及开阀完成时机不同的三个燃料喷射装置中的端子间电压Vinj、驱动电流、电流的一阶微分值、电流的二阶微分值、阀芯位移量以及时间的关系的图。图14是表示在第一实施例中使用于磁路的磁性材料的磁化曲线(BH曲线)的初始磁化曲线与返回曲线的图。图15是记载了阀芯未到达目标升程的成为中间升程区域的喷射脉冲宽度Ti较小的区域中的各气缸的喷射量修正方法的流程图的图。图16是表示在某燃料压力的条件下变更喷射脉冲宽度Ti的情况下的各气缸的喷射量与根据闭阀完成时机Tb、开阀开始时机Ta’以及从燃料喷射装置840喷射的每个单位时间的流量Qst(以下，称为静流)求得的检测信息(Tb-Ta’)·Qst的关系的图。图17是表示各气缸的燃料喷射装置的个体1、个体2、个体3的检测信息与喷射脉冲宽度Ti的关系的图。图18是表示对在一次吸排气行程中进行的喷射进行分割的条件下的喷射脉冲宽度Ti、驱动电流、端子间电压Vinj、电压VL1的二阶微分值、电流即电压VL2的二阶微分值以及阀芯114的位移量与时间的关系的图。
首先，使用图5、图6对各喷射脉冲宽度Ti中的喷射量与阀芯114的位移量的关系以及喷射量的个体差别与阀芯114的位移量的关系进行说明。喷射量的个体差别因燃料喷射装置的部件公差导致的尺寸变动的影响、老化、环境条件的变动即供给至燃料喷射装置的燃料压力、驱动装置的电池电压源、升压电压源的电压值的个体差别而产生的向螺线管105供给的电流值的变动、伴随着温度变化的螺线管105的电阻值的变化等而产生。从燃料喷射装置的喷孔119喷射的燃料的喷射量在由喷孔119的直径决定的多个喷孔的总截面积及从阀芯114的片材部至喷孔入口的压力损失相同的情况下，通过由阀芯114的位移量决定的燃料片材部的供燃料流过的阀芯114与阀座118之间的流路的截面积来决定喷射量。图5是记载了相对于在向燃料喷射装置供给恒定的燃料压力的情况下的喷射脉冲宽度较小的区域中喷射量成为设计的中央值的个体Qc，喷射量较大的个体Qu与喷射量较小的个体Ql的图。
使用图5、图6对喷射量在某喷射脉冲宽度t51的条件下，成为设计的中央值的个体Qc的各喷射脉冲宽度Ti中的喷射量与阀芯114的位移量的关系进行说明。喷射脉冲宽度Ti较小的点501的条件下的阀芯114的位移量成为实线501，在阀芯114到达目标升程前，喷射脉冲宽度Ti成为断开，从而阀芯114开始闭阀，阀芯114的轨迹成为抛物线运动。接下来，在喷射量比从喷射脉冲宽度Ti与喷射量的关系成为大致线形的直线区域被外插的点划线530大的点502中，阀芯114的位移量比实线601大，阀芯114未完全到达目标升程位置，便如点划线602所示，开始闭阀，与实线601相同地成为抛物线运动的轨迹。此外，在点划线602中，与实线601相比，供给至螺线管105的能量较大，因此闭阀延迟时间增加，其结果，喷射量也增加。接下来，在喷射量比点划线530小的点503中，在可动件102与固定铁芯107碰撞后，在可动件的跳弹成为最大的时机，阀芯114开始闭阀，因此成为双点划线603所示的轨迹，闭阀延迟时间与点锁线602的条件相比变小，其结果，与点502相比，点503的喷射量变小。另外，图的t51的喷射脉冲宽度Ti中的各Qu、Qc、Ql的点532、501、531中的阀芯114的位移量如606、605、604所示。在将时机t51时的喷射脉冲宽度601输入驱动电路的情况下，因燃料喷射装置640的尺寸公差的个体差的影响，在将喷射脉冲接通后，可动件102与阀芯114碰撞的时机，即阀芯114的开阀开始时机如t61、t62、t53那样变动。在向各气缸给予相同的喷射脉冲宽度的情况下，开阀开始时机较早的个体604在断开喷射脉冲宽度的时机t64时的阀芯114的位移量最大。在断开喷射脉冲宽度后，可动件102也因伴随着动能以及涡流的影响而带来的残留磁通的残留磁吸引力，使阀芯114继续位移，可动件102的动能与磁吸引力的开阀方向的力在小于闭阀方向的力的时机t67，使阀芯114开始闭阀。如阀芯的位移604、605、606所示那样，开阀开始时机较迟的个体的阀芯114的升程量较大，从而从断开喷射脉冲宽度至阀芯114闭阀完成的闭阀延迟时间增加。因此，在阀芯114未到达目标升程的中间升程区域，由阀芯114的开阀开始时机与阀芯114的闭阀完成时机决定喷射量，因此若能够通过驱动装置对各气缸的燃料喷射装置的开阀开始时机和闭阀完成时机的个体差别进行检测或推断，则能够控制中间升程处的升程量，从而能够减少喷射量的个体差别，即便在中间升程的区域中，也能够稳定地控制喷射量。
接下来，使用图7对开阀开始时机相同且闭阀完成时机不同的燃料喷射装置的各个体的阀动作进行说明。图7是表示从驱动装置输出的喷射脉冲宽度、驱动电流、阀芯114的位移量、可动件位移量的关系与时间的关系的图。在图7的阀芯位移量记载了开阀开始时机相同且闭阀完成时机不同的个体。
根据图7，如阀芯位移量的个体1、个体2、个体3所示，由于燃料喷射装置的个体差别，即便在开阀开始时机t73相同的情况下，也因部件公差的影响，作用于阀芯114的压差力、调整弹簧110带来的负载在每个个体中变化，从而阀芯114的位移量的最大值与闭阀完成时机在每个个体中变动。在作用于阀芯114的压差力较小的个体3中，压差力相对于中央值的个体2，闭阀方向的力较小，因此阀芯114的位移量增大。其结果，可动件102与固定铁芯107的磁隙变小，因此即便在供给了相同的电流值的情况下，作为开阀方向的力的磁吸引力也增加，从而闭阀完成时机与个体2的t75相比，如t76那样延迟。另一方面，在与个体2相比压差力较大的个体1中，阀芯114的位移量变小，从而可动件102与固定铁芯107的磁隙增大，因此作用于可动件102的磁气吸引力减少，从而闭阀完成时机与个体2的t75相比，如t74那样变早。压差力以及磁吸引力的个体差别带来的影响表现在闭阀完成时机，因此除了开阀开始时机之外，通过驱动装置在各气缸的每个燃料喷射装置对闭阀完成时机进行检测，从而能够对喷射量的个体差别进行检测。
另外，在阀芯114开阀开始前，可动件102未进行预备的动作的以往的燃料喷射装置中，在作为作用于可动件的开阀方向的力的磁气吸引力与弹簧110带来的负载和作用于阀芯114的燃料压力的压差力的和亦即闭阀方向的力的差较小的状态下，阀芯114在时机t77开始开阀，然后，如701那样，阀芯114的位移量缓慢地增加。在阀芯114的位移量较小的区域，阀芯114的片材部的流路截面积较小，因此在片材部流经的燃料的流速变快，从而流过片材部而带来的燃料的压力损失较大。若燃料在片材部附近的压力损失较大，则从喷射孔119喷射的燃料的流速变慢，因此喷射的燃料与空气的剪切阻力变小，从而难以促进喷射燃料的液滴的微粒化，另外，容易产生喷射燃料的粒子径较大的粗大粒径。根据本发明的第一实施例的燃料喷射装置，可动件102与阀芯114碰撞而使阀芯114开始开阀，从而能够减少阀芯114的位移量较小的区域，因此能够缩小喷射的燃料的粒子径，另外，难以产生粗大粒径。其结果，容易促进喷射的燃料与空气的混合，另外，粗大粒径较少，因此点火时机时的混合气的均质度提高，从而能够进一步抑制燃料向活塞以及缸壁面的附着，从而排气性能提高，特别地，抑制未燃烧粒子(PM)、其个数(PN)。另外，能够形成均质度良好的混合气，从而能够改善油耗。
接下来，使用图8、图9、图10对在各气缸的每个燃料喷射装置中通过驱动装置对作为本发明的第一实施例的燃料喷射装置的驱动装置的结构和喷射量的个体差别的重要因素的阀芯114的动作进行检测的检测方法进行说明。图8是表示用于驱动燃料喷射装置的驱动装置的结构的图。CPU801例如内置于ECU12，从安装于燃料喷射装置的上游的燃料配管的压力传感器、对流入发动机缸的流入空气量进行测定的A/F传感器、用于对从发动机缸排出的排出气体的氧浓度进行检测的氧传感器、曲柄角传感器等各种传感器获取表示发动机的状态的信号，与内燃机的运转条件对应地运算用于对从燃料喷射装置喷射的喷射量进行控制的喷射脉冲的宽度、喷射时机。
另外，CPU801与内燃机的运转条件对应地运算适当的喷射脉冲宽度Ti的脉冲宽度(即喷射量)、喷射时机，通过通信线804向燃料喷射装置的驱动IC802输出喷射脉冲宽度Ti。然后，通过驱动IC802，切换开关元件805、806、807的通电、不通电，从而向燃料喷射装置840供给驱动电流。
开关元件805连接于比向驱动电路输入的电压源VB高的高电压源和燃料喷射装置840的高电压侧的端子之间。开关元件805、806、807例如由FET、晶体管等构成，能够切换向燃料喷射装置840的通电、不通电。作为高电压源的电压值的升压电压VH例如为60V，通过升压电路814对电池电压进行升压而生成。升压电路814存在例如由DC/DC转换器等构成或由线圈830、开关元件831、二极管832以及电容器833构成的方法。开关元件831例如为晶体管。另外，在螺线管105的电源侧端子890与开关元件805之间以使电流从第二电压源向螺线管105、设置电位815的方向流动的方式设置有二极管835，另外，在螺线管105的电源侧端子890与开关元件807之间也以使电流从电池电压源向螺线管105、设置电位815的方向流动的方式设置有二极管811，在将开关元件808通电的期间，成为电流不从接地电位815朝向螺线管105、电池电压源以及第二电压源流动的结构。
在升压电路814由线圈830、开关元件831、二极管832以及电容器833构成的情况下，若使晶体管831通电，则电池电压VB向接地电位834侧流动，但若使晶体管831不通电，则在线圈830产生的较高的电压通过二极管832被整流，从而在电容器833积蓄有电荷。直至成为升压电压VH，反复该开关元件831的通电、不通电，来使电容器833的电压增加。开关元件831的通电、不通电也可以构成为通过IC802或CPU801进行控制。
另外，开关元件807连接于低电压源VB和燃料喷射装置的高压端子之间。低电压源VB例如为电池电压，其电压值为12～14V左右。开关元件806连接于燃料喷射装置840的低电压侧的端子和接地电位815之间。驱动IC802通过电流检测用的电阻808、812、813检测流向燃料喷射装置840的电流值，通过检测出的电流值，切换开关元件805、806、807的通电、不通电，从而生成所希望的驱动电流。此外，在电流检测用的电阻808、812、813中，从电流的检测精度的提高、可靠性以及发热抑制的观点来看，也可以使用电阻值较小且电阻值的个体差别较小的高精度的电阻器亦即分流电阻。特别地，与燃料喷射装置840的螺线管105的电阻值相比，电阻808、812、813的电阻值足够小，因此在电阻808、812、813产生的损失而给予螺线管105的电流的影响较小。二极管809和810对燃料喷射装置的螺线管105施加逆电压，为了迅速地减少供给至螺线管105的电流而设置。CPU801与驱动IC802通过通信线803而进行通信，能够通过供给至燃料喷射装置840的燃料的压力、运转条件切换由驱动IC802生成的驱动电流。另外，电阻808、812、813的两端连接于IC802的A/D转换端口，构成为能够通过IC802对施加于电阻808、812、813的两端的电压进行检测。另外，也可以在燃料喷射装置840的高压侧(电压侧)、接地电位(GND)侧分别设置用于避免浪涌电压、噪声而保护输入电压以及输出电压的信号的电容器850、851，在燃料喷射装置840的下游与电容器850并联地设置电阻器852以及电阻器853。
另外，在开关元件806与电阻808之间的端子808和CPU801或者IC802之间设置有由运算放大器821、电阻R83、R84以及电容器C82构成的有源低通滤波器861。在设置于燃料喷射装置840的下游的电阻器852与电阻器853之间的端子881和CPU801或者IC802之间设置有由运算放大器820、电阻R81、R82以及电容器C81构成的有源低通滤波器860。另外，在CPU801或者IC802设置有与接地电位815连接的端子871，以经由有源低通滤波器860而能够通过CPU801或者IC802对端子881与接地电位815之间的电位差VL1进行检测的方式设置端子y80。另外，电阻器852以及电阻器853设定为比燃料喷射装置840的螺线管105的电阻值大，从而在对燃料喷射装置840施加电压时，能够向螺线管105高效地供给电流。另外，与电阻器853相比，将电阻器852的电阻值设定为较大，从而能够对燃料喷射装置840的接地电位(GND)侧端子与接地电位之间的电压VL电压进行分压。其结果，能够将检测的电压设为VL1，从而能够减少运算放大器821与CPU801的A/D转换端口的耐电压，因此不需要为了输入高电压所需的电路，从而能够对在端子间电压Vinj以及电压VL产生的电压的时间进行检测。
另外，也可以经由有源低通滤波器861而能够通过CPU801或者IC802对电阻808的燃料喷射装置840侧的端子880与接地电位815之间的电位差VL2进行检测的方式设置端子y81。在CPU801设置有与电池电压VB连接的端子y82，从而构成为能够通过CPU801对电池电压VB进行监测。
接下来，使用图9对本发明的第一实施例的阀芯114的开阀开始时机的检测方法进行说明。图9是表示本发明的一个实施例的阀芯114的开阀开始时机和闭阀完成时机因尺寸公差的变动等的影响而不同的三个燃料喷射装置840的喷射脉冲宽度Ti输出后的螺线管105的端子间电压Vinj、供给至螺线管105的电流、电流微分值、电流二阶微分值、阀芯114的位移量、可动件102的位移量与喷射脉冲接通后的时间的关系的图。另外，流经螺线管105的电流所产生的变化能够通过对电压VL2进行检测而由驱动装置检测出。
根据图9，直至供给至螺线管105的电流到达峰值电流Ipeak，将升压电压VH施加于燃料喷射装置840的螺线管105。然后，施加负向的升压电压VH或施加0V的电压，从而设置电流值如901那样减少，恒定的时间电流减少的电压切断期间T2。可动件102在向螺线管105施加升压电压VH后，若作为作用于可动件102的开阀方向的力的磁吸引力超过作为作用于可动件102的闭阀方向的力的弹簧110带来的力，则可动件102向开阀方向位移，从而进行空走动作。然后，在燃料喷射装置840的各个体的可动件102与阀芯114接触的时机t91、t92、t93，阀芯114开始位移，从而从喷孔119喷射燃料。也可以在该阀芯114开始开阀前，以成为从电池电压源供给恒定电压的时机t91的方式对峰值电流Ipeak或升压电压施加时间Tp与电压切断期间T2进行调整。
在本发明的燃料喷射装置840中，可动件102在空走动作后与阀芯114碰撞，从而以往仅作用于阀芯114的燃料压力带来的力经由阀芯114作用于可动件102，因此在阀芯114的开阀开始时机，可动件102的加速度变化较大。可动件102与固定铁芯107之间成为供由固定铁芯107、可动件102、喷嘴支架101、壳体103以及螺线管105构成的磁路的磁通通过的主路径，因此可动件102的加速度发生变化，从而通过了可动件102与固定铁芯107之间的磁通发生变化，进而在感应电动势产生变化，电流值的斜率产生变化。为了对该电流的斜率即电流微分值发生变化的时机进行检测，通过ECU对电流的二阶微分值成为最大值的时机进行检测，从而能够在各气缸的每个燃料喷射装置840对开阀开始时机进行检测。另外，在从电池电压源供给恒定电压的时机t91之后至阀芯114的开阀开始时机的区间，未进行开关元件805、806、807的通电、不通电的切换，从而驱动电流的电气变化消失，减小电流的时间变化，从而能够获得容易对可动件102与阀芯114碰撞而产生的加速度的变化进行检测的效果，进而能够提高开阀开始时机的检测精度。
此处，为了通过驱动装置对流经螺线管105的电流的时间变化进行检测，也可以将用于对电压VL2进行测定的端子y81设置于CPU801。电阻器808的电阻值已知，因此根据欧姆定律V＝R·I(电压V为电阻R与电流I的积)的关系，对电压VL2进行检测，从而能够对流经螺线管105的电流进行检测。另外，即便在电阻器808的电阻值因个体差别、电阻温度的变化而变动的情况下，也根据对电流的二阶微分值成为最大的时机进行检测的方法，即使电压VL2的二阶微分值的最大值的值变动，电压VL2成为二阶微分值的时间也不变化，因此能够更加高精度地对开阀开始时机进行检测，从而检测的稳健性较高。另外，电压VL2经由有源低通滤波器861连接于CPU801的A/D转换端口。在CPU801中对将电压VL2进行了A/D转换的数字信号进行数字微分处理、数字滤波处理，由此对电流的二阶微分值成为最大值的时间进行检测，从而能够对阀芯114的开阀开始时机进行检测。另外，也可以作为从接通喷射脉冲至到达开阀开始时机的开阀开始延迟时间而存储于驱动装置。此外，在开阀开始时机，在此前转为减少的电流转为增加的情况下，作为电流微分值超过某阈值的时机，能够对开阀开始时机进行检测。然而，即便在由于燃料喷射装置840和驱动装置的结构，而未在开阀开始时机将电流从减少转为增加的情况下，也对从接通喷射脉冲至电流的二阶微分值成为最大值的开阀开始延迟时间进行检测，从而能够高精度地对开阀开始时机进行检测。
此外，电压切断期间T2未必是必须的，但通过施加负向的升压电压VH或者0V的电压，从而根据后述的理由，容易对流经螺线管105的电流变化进行检测。
另外，在通过全部驱动装置对接通喷射脉冲的期间中的电压VL2进行检测的情况下，存在在因电流开关元件805、806、807的通电、不通电而产生的电流中将拐点误检测为电压VL2的二阶微分值的情况。在该情况下，将电压VL2的取得期间设定为未进行开关元件805、806、807的通电、不通电的切换动作的期间903，从而能够对可动件102与阀芯114碰撞的开阀开始时机高精度地进行检测。开始期间903的数据取得的时刻t98a被设定为比作为电压切断期间T2的结束时机的时刻t91迟，并且停止期间903的数据取得的时刻t98b也可以被设定为比断开喷射脉冲的时刻t98早。另外，用于开始时刻t98a的触发器也可以使用喷射脉冲的开始、开关元件805、806的通电、不通电的时机。在将开关元件805、806的通电、不通电的时机使用为时刻t98a的触发器的情况下，也可以通过通信线803，将开关元件805、806的通电、不通电的信息发送至CPU801。
在将喷射脉冲的开始使用为触发器的情况下，喷射脉冲在CPU801的内部生成，因此能够对t98a的时间正确地进行控制。另一方面，在将使开关元件805、806不通电的时机使用为用于开始时刻t98a的触发器的情况下，即便在伴随着螺线管105的温度变化的电阻变化、直至到达因升压电压VH的变动而产生的峰值电流值Ipeak的升压电压施加时间Tp发生变动的情况下，也能够可靠地取得开阀开始时机的期间，因此能够提高开阀开始时机的检测精度。
如以上说明的那样，为了对阀芯114的开阀开始时机进行检测，优选通过驱动装置对用于检测流经螺线管105的电流的电压VL2的二阶微分值进行检测。在进行微分处理的次数较高的二阶微分处理的情况下，若在进行处理前的电压VL2重叠有噪声等，则在进行微分处理时，存在微分值发散的可能性，从而存在对二阶微分处理后的最大值的时机进行误检测的可能性。为了应对该问题，也可以在燃料喷射装置840的端子880与CPU801的端子y81之间构成由运算放大器821、电阻R83、电阻R84、电容器C82构成的有源低通滤波器861。可动件102a与阀芯114碰撞，从而因阀芯114开始开阀而带来的可动件102a的加速度的变化所产生的螺线管105的电流以及电压VL2的变化与重叠于电压的信号的噪声相比频率较低。因此，在用于对电压VL2进行测定的端子880与CPU801之间夹设有源低通滤波器861，从而能够减少在电流以及电压VL2产生的高频噪声，进而能够提高开阀开始时机的检测精度。
另外，有源低通滤波器861的截止频率fc1能够使用电阻R82与电容器C81的值并如下述的式(1)那样表示。开关元件805、806、807、用于构成第二电压源的开关元件831的开关时机以及第二电压源的值因燃料喷射装置与驱动装置的结构而不同，其结果，电压中产生的噪声的频率不同。因此，也可以在燃料喷射装置840与驱动电路的每个规格中，变更电阻R82与电容器C81的设计值。另外，在由模拟电路构成低通滤波器的情况下，不需要在CPU801中进行用于数字地除去高频的噪声的滤波处理，因此能够减少CPU801的计算负荷。另外，也可以将电压VL1的信号直接输入CPU601或IC602，数字地进行滤波处理。在该情况下，不需要使用作为模拟的低通滤波器的构成部件的运算放大器820、电阻R81、电阻R82以及电容器C81，因此能够减少驱动装置的成本。另外，以上说明的低通滤波器也可以使用由连接于端子880的电阻器和同该电阻器并联地配置的电容器构成的一阶低通滤波器。在使用一阶低通滤波器的情况下，能够相对于使用了有源低通滤波器的结构，减少电阻与运算放大器这两个部件，因此能够减少驱动装置的成本。另外，一阶低通滤波器的截止频率的计算方法能够通过使用了有源低通滤波器的情况下的式(1)进行计算。另外，作为低通滤波器的结构，能够使用线圈和电容器构成阶数为二阶以上的低通滤波器。在该情况下，能够构成不存在电阻器的低通滤波器，因此与使用有源低通滤波器以及一阶低通滤波器的情况相比，存在功率消耗较少的优点。
f c 1 = 1 2 πR 84 C 82 ... ( 1 )
此外，就用于对开阀开始时机进行检测的螺线管105的电流的检测而言，也可以对电阻813的两端电压进行测定。但是，在对电阻813的两端电压进行测定的情况下，与对与接地电位815的电位差进行测定的电压VL2相比，用于测定电压的端子增加，从而所需的A/D转换端口也增加，因此导致驱动装置的成本增加，进而用于对电压信号进行A/D转换的CPU801或IC802的处理负荷增加。另外，在电压VL2中，为了向用于使作为升压电路814的输出的升压电压VH的电压值复原的电容器833积蓄电荷，而在以高速反复地进行开关元件831的通电、不通电的动作的情况下，存在在作为燃料喷射装置840的电源侧的路径的电阻813的两端电压重叠有高频的噪声成分的情况。将电流的测定点设为位于燃料喷射装置840的螺线管105的接地电位侧的电压VL2，从而在燃料喷射装置840的上游产生的高频的噪声因螺线管105的线圈而被衰减，因此能够使用电压VL2的二阶微分值的最大对开阀开始时机精度良好地进行检测。
接下来，使用图2、图8、图10对第一实施例的驱动电路的结构和用于生成检测出开阀开始时机的条件下的流向燃料喷射装置的驱动电流的开关元件的切换时机进行说明。图10是表示从驱动装置输出的喷射脉冲宽度、供给至螺线管105的驱动电流、驱动装置的开关元件805、806、807的通电(接通)、不通电(断开)的动作时机、螺线管105的端子间电压Vinj、阀芯114的位移量、可动件102的位移量、可动件102的加速度与时间的关系的图。
首先，在时机t101，若通过CPU801，将喷射脉冲宽度Ti经由通信线804输入驱动IC802，则开关元件805、806成为通电，向螺线管105的两端施加升压电压VH，从而驱动电流被供给至螺线管105，进而电流迅速地增加。然后，伴随着在磁路的内部产生的涡流的消失而在磁路的内部形成有磁通，从而磁通通过固定铁芯107与可动件102之间，进而作用于可动件102的磁吸引力逐渐增加。在作为开阀方向的力的作用于可动件102的磁吸引力与复位弹簧112的力的和超过作为闭阀方向的力的弹簧110带来的负载的时机t102，可动件102开始升程。此时，可动件102向开阀方向移动，从而在可动件102与喷嘴支架101之间产生剪切阻力(粘性阻力)，进而剪切阻力沿与运动方向相反的闭阀方向作用于可动件102。但是，通过确保可动件102与喷嘴支架101之间的通路截面积，从而能够使作用于可动件102的剪切阻力下降。另外，与作用于可动件102的开阀方向的力即磁吸引力相比，作用于可动件102的剪切阻力足够小，因此在可动件102开始升程后，可动件的加速度逐渐增加。在驱动电流到达预先给予ECU的峰值电流值Ipeak的时机t103，若使通电的开关元件805和806不通电，则在此前流通有电流的从升压电压VH朝向螺线管105、接地电位815的路径不再流通电流，因此燃料喷射装置840的接地电位(GND)侧端子的电压因燃料喷射装置840的电感所引起的反向电动势而增大，从而形成驱动装置的接地电位(GND)815、二极管809、燃料喷射装置840、二极管810、电阻812、升压电压VH的电流的路径，电流向升压电路814的升压电压VH侧返回，在驱动装置840的螺线管105的两端电压施加有负向的升压电压VH，从而供给至螺线管105的驱动电流如1002那样迅速地减少。
将开关元件805与806成为不通电的时机t103设定为驱动电流超过峰值电流值Ipeak的时机，从而即便在产生了螺线管105的温度变化而带来的电阻值的变化、升压电压VH的电压值的变化的情况下，也能够稳定地确保使阀芯114开阀所需的能量，另外，能够将因直至到达伴随着环境条件的变化的峰值电流Ipeak的时间变动而产生的开阀开始时机的变化设为平行移动的成分，从而能够抑制电流波形与阀动作的时机的变化。
另外，使开关元件805和806不通电的时机t103也可以通过接通喷射脉冲Ti后的升压电压施加时间Tp来设定。峰值电流Ipeak的设定分辨率由电流检测用所使用的电阻808、813的电阻值以及精度决定，因此能够通过驱动装置设定的Ipeak的分解能的最小值受驱动装置的电阻的制约。与此相对，在升压电压施加时间Tp内对使开关元件805和806不通电的时机t103进行控制的情况下，升压电压施加时间Tp的设定分辨率不受驱动装置的电阻的制约，从而能够与CPU801的时钟频率对应地设定，因此与通过峰值电流Ipeak设定的情况相比，能够缩小时间分辨率，从而能够更加高精度对升压电压施加时间Tp或者使峰值电流值Ipeak停止的时机进行修正，因此能够提高各气缸的燃料喷射装置的喷射量的修正精度。
另外，使开关元件805和806不通电的电压切断期间T2的时间也可以预先存储于驱动装置，而与燃料压力等的运转条件对应地变更。若电压切断期间T2结束，则将开关元件806、807通电，从而将电池电压VB施加于螺线管105。此时，预先将驱动电流的目标值Ih1的电流值如1004那样设定为比电压切断期间T2的结束时的电流高的值，从而开关元件806被继续接通直至到达目标电流。此时，在将开关元件806、807通电的时机t105后，积蓄于电容器851、852的电荷放电，从而驱动电流如1003那样增加。然后，通过电池电压的施加向螺线管105供给电流，从而可动件102的位移量增加，通过伴随着磁隙的缩小而产生的感应电动势，在时机t105，电流转为减少，在时机t106，可动件102与阀芯114碰撞。此时，可动件102与阀芯114碰撞，从而作用于阀芯114的燃料压力带来的压差力经由阀芯114作用于可动件102，因此可动件102的加速度变化较大。感应电动势伴随着可动件102的加速度的变化而变化，因此驱动电流的斜率变化。可动件102与阀芯114碰撞，从而在阀芯114的开阀开始时机，将该开关元件806与807通电，因此端子间电压值Vinj的变化较小，另外，施加比升压电压VH低的电池电压VB，因此伴随着电压的施加的电流的变化变得平稳，因此将可动件102与阀芯114碰撞而带来的感应电动势的稍微的变化设为驱动电流的变化，能够通过驱动装置进行检测。另外，使电流从峰值电流值Ipeak迅速地减少，缩小阀芯114的开阀开始时机时的电流值，从而在磁路内部产生的磁场减少，与此相伴，由于使磁通密度减少，因此可动件102的固定铁芯107侧端面的磁通密度难以饱和，其结果，将可动件102与阀芯114碰撞，从而阀芯114开始开阀而带来的可动件102的加速度的变化设为电流时间变化即电流的斜率的变化，而更加容易检测。将开关元件806与807通电，从而在将电池电压VH施加于螺线管105的期间内，以阀芯114开始开阀的方式设定峰值电流IPeak以及电压切断期间T2的值，从而能够对阀芯114的开阀开始时机精度良好地进行检测。
另外，在图10所示的阀芯114的位移量记载了供给至燃料喷射装置840的燃料压力为小、中、大的情况下的阀芯114的位移的曲线。在实施例1的燃料喷射装置840中，在阀芯114开始开阀之前，可动件102未受到作用于阀芯114的燃料压力带来的力，因此即便在燃料压力不同的条件下，可动件102与阀芯114碰撞之前的可动件102的曲线也不变化，另外，阀芯114的开阀开始时机t106也不变化。因此，阀芯114的开阀开始时机t106的检测是在发动机启动时、怠速运转等的某运转条件下进行检测，并预先存储于驱动装置，从而即便在燃料压力等的运转条件变化的情况下，也能够使用存储于驱动装置的各气缸的检测信息。因此，能够减少使用驱动装置的A/D转换端口的频度，该驱动装置的A/D转换端口用于将用于检测开阀开始时机的驱动电流检测用的电阻813的两端电压或者与电阻808的接地电位815之间的电位差VL2的模拟电压信号转化成数字信号，因此能够减少CPU801或者IC802的处理负荷。如以上那样，若在各气缸的每个燃料喷射装置840的某运转条件下对开阀开始时机进行检测，则即便在燃料压力等的运转条件变化的情况下，也能够确保检测精度。
另外，在CPU801中，为了对电池电压源的电池电压VB的电压值进行监测，而设置有A/D转换端口即端子y82，其用于对电压进行A/D转换而作为数字信号通过驱动装置进行检测。电池电压VB的电压因连接于电池电压源的车载设备的动作而下降，从而其变动较大。所谓车载设备，例如是在启动发动机时所使用的电池马达、空气调节机等空调机、灯类(前大灯、刹车灯)、电动动力转向。另外，形成伴随着电压下降而使交流发电机启动，而对电池电压源进行充电的结构。因此，也可以构成为对由CPU801监测的电池电压VB成为预先设定于驱动装置的某电压值的某波动范围以下时的电压VL2或电阻器813的两端电压进行检测，而对开阀开始时机进行检测。通过以上的结构，在对开阀开始时机进行检测的条件下，电池电压VB因车载机器的动作而变化，在该电池电压变化的时机接近开阀开始时机的情况下，电流受影响而变动，从而能够抑制用于对开阀开始时机进行检测的电流二阶微分值成为最大值的时间偏离的可能性，从而能够稳定地对开阀开始时机进行检测。
另外，也可以构成为对开阀开始时机进行检测的条件下的电压值的中央值也因电池电压源的劣化而变化，因此能够在CPU801任意地设定。由此，即便在未使用电池电压源的情况下的电池电压VB的中央值随时间变化的情况下，也能够精度良好地对开阀开始时机进行检测。
另外，本发明的第一实施例的燃料喷射装置840的磁路的部件所使用的饱和磁通密度较高的铁素体系的磁性材料与奥氏体系的金属相比，材料的硬度较低，因此有时对可动件102与阀芯114的碰撞面以及与固定铁芯107的碰撞面进行电镀处理。可动件102不承受燃料压力带来的力而高速地进行开阀动作，与阀芯114碰撞，因此发动机的总转速增加，若燃料喷射装置840的驱动次数增加，则存在可动件102与阀芯114的碰撞面210磨损劣化的情况。特别地，为了抑制包含烟尘的未燃烧粒子数(PM:ParticulateMatter)的总量与其个数(PN:ParticulateNumber)，在欲提高燃料与空气的混合气的均质度的情况下，将一次吸排气行程中的燃料喷射分割成多次的方法有效，但与未进行分割喷射的情况相比，即便在行驶距离相同的情况下，喷射次数也与进行分割喷射的次数相应地增加，因此容易产生碰撞面210的磨损劣化。在引起磨损劣化的情况下，闭阀状态的阀芯114与可动件102a的抵接面205和可动件102a与碰撞面210之间的空隙201增加，从而可动件102与阀芯114碰撞所需的移动距离增加，进而阀芯114的开阀开始时机变迟。与燃料喷射装置840的驱动次数、时间或者车载安装的行驶距离计测器的值对应地在每个规定期间内对开阀开始时机再次进行检测，从而更新存储于驱动装置的每个气缸的燃料喷射装置840的开阀开始时机的信息，从而即便在进行分割喷射而使燃料喷射装置840的驱动次数增加的情况下，也能够应对碰撞面的劣化磨损而带来的开阀开始时机的变化，从而能够精度良好地对喷射量进行控制。
另外，使开关元件805、806通电，在向螺线管105施加正方向的升压电压VH的条件下，使用升压电压VH，由此此前积蓄于电容器833的电荷减少，从而升压电压VH的电压值减少。此时，为了使升压电压VH的电压复原成预先设定于CPU801或IC802的初始的电压值，若升压电压VH的电压值小于设定的阈值值电压，则为了向电容器833积蓄电荷，对升压电路814的开关元件831高频地反复进行通电、不通电，从而存在进行使升压电压VH的电压值复原的动作的情况，但与该电压值的变化相比，可动件102与阀芯114碰撞，从而因阀芯114开始开阀而带来的可动件102的加速度变化产生的感应电动势的变化给予电压VL2以及电阻器812的两端电压的影响较小，因此难以在施加了升压电压VH的条件下通过电压VL2或电阻器812的两端电压对伴随着阀芯114的开阀开始的可动件102的加速度的变化进行检测。另外，在进行用于使升压电压VH的电压值复原的动作的情况下，需要在高速的周期内反复进行升压电路814的开关元件831的通电、不通电，因此产生开关所引起的高频的噪声，从而在用于对阀芯114的开阀开始时机进行检测的电压VL2或电阻器812的两端电压重叠有噪声，从而存在对开阀开始时机的检测精度给予负面影响的情况。
根据图9，也可以在供给喷射脉冲宽度Ti后，使开关元件805、806通电，将升压电压VH施加于螺线管105，在到达峰值电流值Ipeak后，进行恒定时间的负向的升压电压VH的施加，在使电流值如901那样急剧地下降后，从电池电压源施加成为电池电压VB的恒定电压，在从电池电压VB供给恒定的电压的时机形成阀芯114到达目标升程的施加电压的结构。
接下来，对从断开喷射脉冲至阀芯114闭阀的时间亦即闭阀延迟时间的检测方法进行说明。
另外，在阀芯114以及可动件102从开阀状态开始进行闭阀时，为了通过CPU801或IC802对在燃料喷射装置840的接地电位(GND)侧端子与接地电位815之间的电位差亦即电压VL所产生的电压的时间变化进行检测，而在燃料喷射装置840的接地电位侧(GND)侧端子与接地电位815之间设置电阻器852与853。电阻器852、853的电阻值设定为比螺线管105的电阻值大，从而能够在施加电池电压VB以及升压电压VH时，使电流高效地流向螺线管105。另外，将电阻器852的电阻值设定为比电阻器853的电阻值大，从而能够减小电阻853与接地电位815之间的电位差亦即VL1的电压，进而能够减少运算放大器821与CPU801的A/D转换端口所需的耐电压的电压值，因此不需要为了输入高电压而所需的电路、元件，从而能够对在端子间电压Vinj以及电压VL产生的电压进行检测。将对电压VL进行了分压的电压VL1经由有源低通滤波器860输入搭载于CPU801或IC802的A/D转换端口。使电压VL1的信号经由有源低通滤波器860，从而能够减少在电压VL1产生的高频的噪声成分，阀芯114从开阀状态开始闭阀，从而将在与阀座117接触的瞬间产生的可动件102的加速度的变化设为感应电动势的变化，并通过电压VL1进行检测，从而能够在IC802或CPU802作为数字信号进行检测。其结果，能够容易地进行微分处理。此时，将经由有源低通滤波器860而输入CPU801的A/D转换端口的端子y80与接地电位815之间的电位差称为电压VL3。
接下来，使用图2、图8、图11、图12对第一实施例的驱动电路的动作说明和用于对从断开作为阀芯的开阀开始时机个体差别以及燃料喷射装置840的喷射量的个体差别的重要因素的喷射脉冲至阀芯114与阀座118接触的时间亦即闭阀延迟时间进行计算的闭阀完成时机的检测原理进行说明。
图11是表示供给至螺线管105的驱动电流、闭阀动作因燃料喷射装置840的尺寸公差的差别而不同的三个个体1、2、3的阀芯114的位移量、电压VL1的放大图与电压VL1的二阶微分值的关系的图。另外，图12是表示可动件102与固定铁芯107之间的位移(称为间隙x)和通过可动件102与固定铁芯107之间的吸引面的磁通φ以及螺线管105的端子间电压Vinj的对应关系的图。其中，端子间电压Vinj的时间变化在电压VL以及电压VL1也产生，因此图11的电压的变化与由CPU801检测的电压VL1的电压的时间变化相同。另外，可动件102b在设置于可动件102a的端面204与可动件102a接触，从而可动件102a与可动件102b能够相对地位移。
另外，根据图11，若断开喷射脉冲宽度Ti，则因在磁路的磁性材料内部产生的涡流的影响，而使磁通的消失从螺线管105附近开始，从而产生于可动件102a以及可动件102b的磁吸引力降低，进而在磁吸引力小于作用于阀芯114、可动件102a以及可动件102b的闭阀方向的力的时机，阀芯114开始闭阀。磁路的磁阻的大小与供磁通通过的各路径中的截面积和材料的透磁率成反比，与供磁通通过的磁路长度成比例。与饱和磁通密度较高的磁性材料的金属相比，可动件102与固定铁芯107之间的间隙的透磁率为真空的透磁率μ0＝4π×10-7[H/m]，与磁性材料的金属的透磁率相比，非常小，因此磁阻增大。磁性材料的透磁率μ通过B＝μH的关系，由磁性材料的BH曲线(磁化曲线)的特性决定，因磁路的内部磁场的大小而变化，但在通常较低的磁场中，成为较低的透磁率，从而透磁率伴随着磁场的增加而增加，从而成为透磁率在越过了某磁场的时刻减少的曲线。若阀芯114从开阀位置位移，则在可动件102与固定铁芯107之间产生间隙x，因此磁路的磁阻增加，从而能够在磁路产生的磁通减少，进而通过可动件102的固定铁芯107侧端面的吸引面的磁通也减少。若在螺线管105的磁路内部产生的磁通变化，则产生基于楞次定律的感应电动势。通常，磁路的感应电动势的大小与在磁路流经的磁通的变化率(磁通的一阶微分值)成比例。若将螺线管105的匝数设为N，将在磁路产生的磁通设为φ，则如式(2)所示，燃料喷射装置的端子间电压Vinj由感应电动势的项-Ndφ/dt和通过欧姆定律产生的螺线管105的电阻成分R和在螺线管105流经的电流i的积的和表示。
V i n j = - N d φ d t + R · i ... ( 2 )
若阀芯114与阀座118接触，则可动件102a从可动件102b和阀芯114分离，但不再作用此前经由阀芯114以及可动件102b作用于可动件102a的弹簧110带来的负载和作用于阀芯114的燃料压力带来的力亦即闭阀方向的力，从而可动件102a被复位弹簧112的力向开阀方向施力。即，在阀芯114的闭阀完成的瞬间，作用于可动件102a的力的朝向从闭阀方向向开阀方向改变，因此可动件102a的加速度发生变化。
在可动件102与固定铁芯107之间产生的间隙x与通过吸引面的磁通φ的关系在微小时间内能够视为一次近似的关系。若间隙x增大，则可动件102与固定铁芯107的距离增大，从而磁阻增加，能够通过可动件102的固定铁芯107侧端面的磁通减少，从而磁吸引力也降低。作用于可动件102的吸引力理论上能够通过式(3)导出。根据式(3)，作用于可动件102的吸引力与可动件102的吸引面的磁通密度B的平方成比例，与可动件102的吸引面积S成比例。
F m a g = B 2 · S 2 · μ 0 ... ( 3 )
根据式(2)与图12，螺线管105的端子间电压Vinj与通过可动件102的吸引面的磁通φ的一阶微分值存在对应关系。另外，可动件102的固定铁芯107侧端面与固定铁芯107的可动件10两侧端面的距离亦即间隙x发生变化，从而可动件102与固定铁芯107之间的空间的面积增加，因此磁路的磁阻发生变化，其结果，能够通过可动件102的吸引面的磁通发生变化，因此可以认为间隙x与磁通φ在微小时间内处于一次近似的关系。在间隙x较小的条件下，可动件102与固定铁芯107之间的空间的面积较小，因此磁路的磁阻较小，从而能够通过可动件102的吸引面的磁通增加。另一方面，在间隙x较大的条件下，可动件102与固定铁芯107之间的空间区域的面积较大，因此磁路的磁阻较大，从而能够通过可动件102的吸引面的磁通减少。另外，根据图12，磁通的一阶微分值与间隙x的一阶微分值处于对应关系。并且，端子间电压Vinj、电压VL2的一阶微分值与磁通φ的二阶微分值对应，磁通φ的二阶微分值相当于间隙x的二阶微分值即可动件102的加速度。因此，为了对可动件102的加速度的变化进行检测，需要对端子间电压Vinj或电压VL的二阶微分值进行检测，因此也可以对电压VL进行分压，并将电压VL2输入CPU801的A/D转换端口。
根据图11，使喷射脉冲宽度Ti停止，即、使向螺线管105的通电停止，若阀芯114从最大位移位置开始位移，则在电压VL2的曲线产生变化。另外，电压VL2与同阀芯114连动地移动的可动件102的位移量对应地变化。可动件102与固定铁芯107的间隙x越大，则磁阻越大，因此残留磁通减小，其结果，电压VL2逐渐接近0V。
另外，在阀芯114与阀座118接触的瞬间，可动件102a从可动件102b和阀芯114分离，从而不再作用此前经由可动件102b和阀芯114作用于可动件102a的闭阀方向的力，从而可动件102a承受复位弹簧112的开阀方向的力，作用于可动件102a的力的朝向从闭阀方向转为开阀方向。因此，能够通过电压VL2的二阶微分值的最小值对可动件102a的加速度的变化进行检测。
在停止喷射脉冲宽度Ti后，可动件102a和可动件102b以同阀芯114连动的方式从目标升程位置位移，此时的电压VL从正的升压电压VH的值平缓地逐渐接近0V。在阀芯114闭阀后，若可动件102a从阀芯114以及可动件102b分离，则此前经由阀芯114、可动件102b作用于可动件102a的闭阀方向的力即弹簧110所带来的负载和燃料压力所带来的力消失，从而在可动件102a作为开阀方向的力作用有复位弹簧112的负载。若阀芯114到达闭阀位置，而使作用于可动件102a的力的朝向从闭阀方向向开阀方向改变，则以往平缓地减少的电压VL的二阶微分值转为增加。通过驱动电路对该电压VL的二阶微分值的最小值进行检测，从而能够对阀芯114的位移量的个体差别精度良好地进行检测。另外，可动件102a以及可动件102b从开阀位置位移而带来的电压VL的值因由螺线管105的卷线的线径以及匝数决定的电阻值、磁路的规格、由磁性材料的材质(电阻率与BH曲线)决定的电感、阀芯114的目标升程的设计值、停止喷射脉冲宽度Ti的时机时的电流值而变化，从而受以上说明的尺寸、设定值的公差变动带来的影响较大。在基于电压VL的二阶微分值的闭阀延迟时间的检测方法中，作为物理量，对可动件102a以及可动件102b的加速度的变化点进行检测，因此不受设计值、公差的变动以及环境条件(电流值)的影响，而能够精度良好地对闭阀完成时机进行检测，从而能够对从断开喷射脉冲至阀芯114闭阀的时间亦即闭阀延迟时间进行检测。
为了对从停止喷射脉冲宽度Ti至阀芯114闭阀完成的时间进行检测，而对输入至IC802或CPU801的端子间电压Vinj或对电压VL分压后的电压VL1进行二阶微分，从而将二阶微分值成为最小的时机检测为阀芯114闭阀完成的时机，从而能够对正确的闭阀完成时机进行检测。另外，在对端子间电压Vinj或对电压VL分压后的电压VL1进行检测的前处理中，也可以在燃料喷射装置840的端子881和CPU801的端子y80之间构成由运算放大器820、电阻R81、电阻R82以及电容器C81构成的有源低通滤波器860。由伴随着阀芯114闭阀完成的可动件102a的加速度的变化而产生的端子间电压Vinj以及电压VL、电压VL1的变化与重叠于电压信号的噪声相比，频率较低。因此，在用于对电压VL1进行测定的端子881与CPU801之间夹设有源低通滤波器，从而能够减少在端子间电压Vinj、电压VL、电压VL1产生的高频的噪声，进而能够提高闭阀完成时机的检测精度。
另外，有源低通滤波器860的截止频率fc2能够使用电阻R84与电容器C82的值并如下述的式(4)那样表示。用于构成开关元件805、806、807、第二电压源的开关元件831的开关时机以及第二电压源的值因燃料喷射装置与驱动装置的结构而不同，其结果，在电压产生的噪声的频率不同。因此，也可以在燃料喷射装置840与驱动电路的每个规格中，变更电阻R84和电容器C82的设计值。另外，在由模拟电路构成低通滤波器的情况下，不需要通过CPU801数字地进行滤波处理，因此能够减少CPU801的计算负荷。另外，也可以将电压VL1的信号直接输入CPU601或IC602，而数字地进行滤波处理。在该情况下，不需要使用作为模拟的低通滤波器的构成部件的运算放大器820、电阻R81、电阻R82以及电容器C81，因此能够减少驱动装置的成本。另外，以上说明的低通滤波器也可以使用由以串联的方式配置于端子853的电阻器和以并联的方式配置的电容器构成的一阶低通滤波器。在使用一阶低通滤波器的情况下，相对于使用了有源低通滤波器的结构，能够减少电阻和运算放大器这两个部件，因此能够减少驱动装置的成本。另外，一阶低通滤波器的截止频率的计算方法能够通过使用了有源低通滤波器860的情况下的式(4)进行计算。该截止频率fc2也可以构成为与用于对开阀开始时机进行检测的有源低通滤波器fc1的值不同。
另外，作为低通滤波器的结构能够使用线圈和电容器构成阶数为二阶以上的低通滤波器。在该情况下，无需电阻器便能构成低通滤波器，因此与使用有源低通滤波器以及一阶低通滤波器的情况相比，存在功率消耗较少的优点。
f c 2 = 1 2 πR 82 C 81 ... ( 4 )
用于对闭阀完成时机进行检测的电压的测定点也能够使用端子间电压Vinj，但在端子间电压Vinj产生由燃料喷射装置840的升压电路的开关元件831产生的高频的噪声。在端子间电压Vinj中，喷射脉冲Ti停止后的电压的曲线与电压VL相比，正负反转，从而从负向的升压电压VH朝向电压0V逐渐接近。因此，为了对闭阀完成时机进行检测，需要对端子间电压Vinj的二阶微分值的最大值进行检测，但为了精度良好地进行检测，且为了减少开关噪声，需要将低通滤波器的时间常数设定为较大，因此就通过检测为阀芯114与阀座118接触的时机的端子间电压Vinj的二阶微分值而检测到的闭阀完成时机而言，有时会产生误差。该误差成为检测差别，从而可能成为进行微小喷射量控制的制约，因此对闭阀完成时机进行测定的位置不是端子间电压Vinj，而优选对燃料喷射装置840的接地电位侧端子与接地电位(GND)的电位差亦即电压VL进行测定。
另外，输入CPU801或IC802的信号也可以将喷射脉冲宽度Ti设为触发器，在从停止喷射脉冲宽度Ti经过恒定时间后而预先设定的时间的期间获取电压VL2的信号。通过形成上述的结构，从而能够将输入CPU801或IC802的电压VL2的数据点列抑制为闭阀完成时机的检测所需的最低限度，因此能够减少CPU801以及IC802的存储器的存储容量与计算负荷。另外，若在从升压电压VH向电池电压VB切换的时机、反复进行开关元件805、806、807的通电、不通电的时机，即电压的变化变得急剧的时机，对电压进行微分处理，则在处理后的数据产生高频的信号，因此在通过电压VL2的二阶微分值对阀芯114与阀座118接触的闭阀完成时机进行检测时，存在对闭阀完成时机进行误检测的可能性，但通过由CPU801或IC802来决定对电压进行检出的期间，从而能够防止开阀完成时机的误检测。
另外，电压检测用的电阻816也可以使用电阻值的精度较高的分流电阻。在燃料喷射装置840的驱动装置中，为了对电流或电压进行测定，通过IC802或CPU801对设置于驱动电路的电压检测用电阻812、813、808、816的两端电压进行诊断，但若电阻值相对于预先设定于IC802、CPU801的电阻值在每个个体中不同，则在由IC802推断的电压值产生误差，从而供给至燃料喷射装置840的螺线管105的驱动电流在各气缸的每个燃料喷射装置840中变动，从而喷射量差别增大。
另外，在阀芯114与阀座118接触的闭阀位置，若燃料喷射装置840的端子间电压Vinj较小，则可动件102的加速度的变化而带来的电压值的变化相对地变小，因此以在螺线管105的端子间电压Vinj较高的条件下到达闭阀位置的方式，增大弹簧110的负载，而缩短闭阀延迟时间的方法有效。另外，供给至燃料喷射装置840的燃料压力越大，则作用于阀芯114以及可动件102的燃料压力带来的力越增加，因此闭阀延迟时间变小。例如，阀芯114与阀座118接触的闭阀完成时机的各气缸的个体差别的检测也可以在燃料压力较高的条件、通过各气缸供给至燃料喷射装置840的燃料压力相同的运转条件下进行。通过该效果，与燃料压力较低的条件相比，在闭阀完成时机内的磁路产生的残留磁通增大，另外，阀芯114与阀座118碰撞时的速度增加，从而在阀芯114与阀座118接触的瞬间，可动件102从阀芯114分离而带来的可动件102的加速度的变化增加，进而感应电动势的变化也增大，因此通过端子间电压Vinj或电压VL的二阶微分值容易对闭阀完成时机进行检测。另外，在供给至燃料喷射装置840的燃料压力较高且发动机的负荷较大的条件下，在一次吸气行程中喷射的喷射量增大，从而有时供给至燃料喷射装置840的燃料压力因安装在燃料喷射装置840上游的配管的压力脉动的影响而发生变动。在该情况下，闭阀完成时机的检测也可以在发动机负荷较小且各气缸的喷射量相同的怠速运转等的条件下进行。
另外，除CPU801、IC802之外也可以设置用于对电压VL2进行检测并进行数据处理的微控制器。在通过CPU801对电压VL1、电压VL2进行检测并进行数据处理的情况下，需要以较高的取样率对数据进行A/D转换，进行微分处理，从而在产生获取来自其他的传感器的信号时的中断处理的情况下、CPU801的计算负荷较高的条件下，存在难以对电压VL1、电压VL2进行检测而进行微分处理的情况。因此，通过除CPU801之外而设置的微控制器对电压VL1、电压VL2进行检测而进行掩蔽处理与微分处理，对电压VL1、电压VL2的二阶微分值进行计算，从而将电压的二阶微分值成为最小、最大的时机检测为闭阀完成时机、开阀开始时机，使微控制器具有存储的功能，从而能够减少CPU801和IC802的计算负荷以及对开阀完成时机可靠地进行检测，因此能够提高喷射量的修正精度。该微控制器也可以构成为设置能够与CPU801或IC802相互通信的通信线，使通过CPU801从压力传感器获取的燃料压力的信息和从微控制器发送的闭阀完成时机的检测信息存储于CPU801。通过形成上述的结构，从而能够更加可靠地进行开阀开始、闭阀完成时机的检测，因此能够对各气缸的喷射量更加正确地进行控制。
此外，作为用于对闭阀完成时机进行检测的第一个代替方法，可以考虑在喷射脉冲Ti的停止后对流经线圈105的漏电流的拐点进行检测的方法。若从将驱动电流供给至线圈105的状态使喷射脉冲Ti停止，则开关元件805、806、807成为不通电，从而将负向的升压电压VH施加于线圈105，进而驱动电流迅速地减少。在驱动电流到达0A附近的时机，此前因反向电动势而产生的电压消失，从而在向升压电压VH侧返回的路径不再流通电流，因此自动地停止负向的升压电压的施加，但在线圈105流经有微量的漏电流。此时，开关元件805、806、807均断开，因此漏电流从线圈107经由电阻852、电阻853流向接地电位815侧。因此，为了对该漏电流进行检测，而可以考虑对电阻852或853的两端电压进行测定，或在线圈107与接地电位810之间的路径设置分流电阻，而对该两端电压进行测定的方法。或者，在电流到达0A附近且停止负向的升压电压VH的施加的时机，接通开关元件806，使漏电流从电阻808流向接地电位815侧，从而对电阻值的精度较高的分流电阻亦即电阻808的两端电压进行测定，对该电压进行微分处理，从而对漏电流的拐点进行检测，从而能够对阀芯114的闭阀完成时机进行检测。
另外，作为用于对阀芯114与阀座118接触的瞬间亦即闭阀完成时机进行检测的第二个代替设备，也可以考虑在各气缸的喷射器或固定有喷射器的发动机侧，安装加速度传感器，对阀芯114与阀座118碰撞时的冲击或急剧地停止燃料的喷射而产生的水击带来的振动进行检测，从而对闭阀完成时机进行检测的方法。在该情况下，为了对各气缸的闭阀完成时机精度良好地进行检测，对于加速度传感器的安装位置而言，在喷射器的壳体侧面圆筒部设置成为平面的部分，并固定于此，使用安装螺钉等将加速度传感器按压并固定于壳体，从而能够容易对伴随着喷射器的闭阀完成时机的振动进行检测。另外，在使用了该加速度传感器的方法中，可动件102与固定铁芯107碰撞时的开阀完成时机也能够同时地进行检测，另一方面，在各喷射器的每一个上需要加速度传感器、用于对其输出电压进行放大的放大器以及电压信号与GND线的两个布线。另外，为了精度良好地进行检测，需要提高用于对由加速度传感器获得的高频的振动波形正确地进行数据处理的取样率，因此需要高性能的A/D转换器。
另外，作为用于对阀芯114与阀座118接触的瞬间亦即闭阀完成时机进行检测的第三个代替方法，可以考虑采用在爆震检测用中设置于喷射器上游的导轨配管的压力传感器或安装于发动机的爆震检测用的传感器的方法。在从喷射器喷射燃料的状态下，导轨配管的压力减少，通过安装于上流的泵以成为目标的燃料压力的方式使泵与压力减少的部分相应地进行加压动作。可以考虑阀芯114从开阀状态与阀座118碰撞，到达闭阀完成时机时，喷射器上游的燃料配管的压力减少停止，因此对该压力的拐点进行检测，从而对闭阀完成时机进行检测的方法。另外，在爆震检测用中使用的传感器通常是对振动进行检测的振动传感器，因此能够对伴随着喷射器的闭阀完成时机的阀芯114与阀座118碰撞而产生的闭阀时的振动以及可动件102与固定铁芯107碰撞而产生的开阀时的振动进行检测，从而能够对开、闭阀完成时机进行检测。在使用该方法的情况下，也可以以其他气缸的开、闭阀完成时机以及燃烧时的振动与检测的开阀完成时机和闭阀完成时机不一致的方式，在怠速运转等发动机低旋转且负荷较小的条件下，对开阀完成时机与闭阀完成时机进行检测。
通常在发动机中，通过CPU801对来自A/F传感器(空燃比传感器)的指令值进行检测，即使在相同的运转条件下，也在各气缸的每个燃料喷射装置对喷射脉冲宽度进行微调。也可以在对闭阀完成时机进行检测的条件下，使基于来自A/F传感器的指令值的喷射脉冲宽度的微调停止，在供给相同的喷射脉冲宽度的条件下，对开阀开始以及闭阀完成时机进行检测。据此，能够缩小对闭阀开始时机以及闭阀完成时机进行检测时的流入空气的差别等、伴随着燃料喷射装置840的阀动作的个体差别以外的变动的影响，从而能够对燃料喷射装置840的开阀开始时机以及闭阀完成时机的各气缸的每个燃料喷射装置的差别精度良好地进行检测。
另外，在使喷射脉冲宽度Ti停止，阀芯114从开阀状态闭阀时，从阀芯114或者可动件102开始闭阀到阀芯114与阀座118接触而闭阀完成，也可以以不切换驱动装置的开关元件805、806、807的通电、不通电的方式对驱动装置的开关动作进行控制。通过如以上那样构成，就端子间电压Vinj或者VL电压而言，对开关元件805、806、807进行开关而带来的高频的测定噪声不会重叠于燃料喷射装置840的端子间电压Vinj或者VL电压，因此能够提高闭阀完成时机的检测的精度。
接下来，使用图13对阀芯114到达目标升程的时机亦即开阀完成时机的检测方法进行说明。图13是表示端子间电压Vinj、驱动电流、电流一阶微分值、电流二阶微分值、阀芯114的位移量与接通喷射脉冲后的时间的关系的图。此外，在图13的驱动电流、电流的一阶微分值、电流二阶微分值以及阀芯114的位移量记载了阀芯的动作时机因由尺寸公差产生的作用于可动件102和阀芯114的力的变动而不同的燃料喷射装置840的各个体的三个曲线。根据图13，首先，向螺线管105施加升压电压VH，从而迅速地增加电流，使作用于可动件102的磁气吸引力增加。然后，驱动电流达到峰值电流值Ipeak，直至电压切断期间T2结束的时机t1303，以各气缸的燃料喷射装置亦即个体1、个体2、个体3的阀芯114的开阀开始时机来临的方式对峰值电流值Ipeak、或峰值电流到达时间Tp和电压切断期间T2进行设定即可。在继续电池电压VB的施加并供给恒定的电压值1301的条件下，向螺线管105施加的电压的变化较小，因此可动件102从闭阀位置开始升程，从而能够将伴随着可动件102与固定铁芯107之间的间隙的缩小的磁阻的变化检测为感应电动势的变化。若阀芯114以及可动件102开始升程，则可动件102与固定铁芯107之间的间隙缩小，因此感应电动势增大，从而供给至螺线管105的电流如1303那样缓慢地减少。在可动件102到达固定铁芯107的时机，即阀芯114到达目标升程的时机(以下，称为开阀完成时机)，感应电动势伴随着间隙的变化的变化变小，因此电流值如1304那样缓慢地增加。感应电动势的大小除了间隙之外，还受电流值的影响，但在施加有如电池电压VB那样与升压电压VH相比较低的电压的条件下，电流的变化较小，因此容易通过电流对间隙变化带来的感应电动势的变化进行检测。
针对以上说明的燃料喷射装置840的各气缸的个体1、个体2、个体3，为了将阀芯114到达目标升程的时机检测为驱动电流从减少转为增加的点，也可以进行电流的一阶微分，将电流的一阶微分值成为0的时机t113、t114、t115检测为开阀完成的时机。
另外，在因间隙的变化而产生的感应电动势较小的驱动部以及磁路的结构中，存在电流未必因间隙的变化而减少的情况，但通过到达开阀完成时机，由此电流的斜率即电流的微分值发生变化，因此通过对由驱动装置检测出的电流的二阶微分值的最大值进行检测，从而能够对开阀完成时机进行检测，不受磁路、电感、电阻值、电流的制约，而能够对开阀完成时机稳定地进行检测，从而能够提高喷射量的修正精度。
另外，开阀完成时机的检测即使在阀芯114与可动件102成为一体的可动阀的结构中，也能够通过与在阀芯114与可动件102的分体构造中说明的开阀完成时机的检测相同的原理进行检测。
此处，在第一实施例中，图14表示在燃料喷射装置840的磁路中使用的磁性材料的BH特性。根据图14，对于磁性材料的BH曲线而言，作为输入值的磁场与磁通密度的关系呈非线形，若对未被磁化的磁性材料施加逐渐增加的磁场，则磁性材料开始被磁化，而使磁通密度增加至到达饱和磁通密度Bs。在该过程中，存在磁场与磁通密度的斜率较大的区域H1以及磁场与磁通密度的斜率较小的区域H2。另外，若从到达饱和磁通密度Bs开始使磁场减少，则磁性材料磁化的现象在时间上延迟，由此描绘与初始磁化曲线不同的曲线。在燃料喷射装置840中，反复地给予正方向的磁场的情况较多，因此在初始磁化曲线与返回曲线之间描绘自然极化的局部磁滞回线的情况较多。因此，在对开阀开始以及开阀完成时机进行检测的条件下，也可以使电流增加至到达峰值电流Ipeak，从而在可动件102上产生为了使阀芯114位移所需的磁吸引力后，在开阀开始时机以及开阀完成时机前设置使驱动电流迅速地变小的期间T2，从而使作用于可动件102的磁吸引力降低。在供给至燃料喷射装置840的螺线管105的驱动电流如峰值电流值Ipeak那样与在开阀状态下保持阀芯114所需的电流值相比较高的条件下，供给至螺线管105的电流值变大，从而如图14所示那样，位于磁场与磁通密度的斜率较小的区域H2的情况较多，从而处于磁通密度接近饱和的状态。在该第一实施例中，在可动件102上产生开阀所需的磁吸引力后，在期间T2内施加负向的升压电压VH，从而迅速地降低电流，进而开阀开始时机以及开阀完成时机时的驱动电流缩小，与峰值电流值Ipeak的条件下的磁场与磁通密度的斜率相比，能够增大磁场与磁通密度的斜率，从而能够将阀芯114开始开阀的时机的可动件102的加速度的变化更加显著且容易地检测为电压VL2的二阶微分值的最大值。另外，开阀完成时机也相同地，具有阀芯114开始位移，从而能够将伴随着可动件102与固定铁芯107的间隙的缩小的磁阻的变化更加显著且容易地检测为感应电动势的变化的效果。
如此，在对开阀开始或者完成时机进行检测时，在使电流增加至达到峰值电流Ipeak后，施加负向的升压电压VH或者0V虽然不是必须的，但是若如此施加，则能够对开阀开始或者完成时机更加精度良好地进行检测。
另外，就对开阀完成时机进行检测而言，也可以从达到峰值电流值Ipeak的时刻或负向的升压电压VH的施加结束的时刻仅对预先给予驱动装置的经过恒定时间后的某期间的电流值进行检测，通过电流值的一阶微分处理而进行。通过形成上述的结构，从而在进行升压电压VH的接通、断开的时机内，电流值迅速地变化，因此能够抑制电流的一阶微分值在并非开阀完成时机的时刻超过预先给予驱动装置的阈值的误检测，从而能够提高开阀完成时机的检测精度。此外，在负向的升压电压VH的施加停止后，也可以在从电池电压源VB供给电压值1301的期间，以不达到预先设定于IC802的目标的电流值Ih1的方式对施加峰值电流值Ipeak和负向的升压电压VH的期间Thb进行调整。通过该效果，在阀芯114到达目标升程前，若驱动电流达到目标的电流值Ih1，则在驱动装置中，控制为将电流Ih1保持为恒定，因此电流的一阶微分值反复通过0点，因此能够解决无法通过驱动电流对感应电动势的变化进行检测的问题。
另外，从施加了恒定的电压值1102的状态使负向的升压电压VH或电压的施加停止(0V的施加)，而使电流值到达图7的电流704，然后，反复电池电压VB的接通、断开，从而以成为电流703的方式对开关元件605、606、607进行控制。从接通喷射脉冲宽度Ti至到达电流值Ih1的时间因伴随着阀芯114的个体差以及燃料压力的变化的开阀完成时机的差别而不同。停止喷射脉冲宽度Ti时的磁吸引力较大程度地取决于断开喷射脉冲宽度Ti时的驱动电流的值，从而若驱动电流较大，则磁吸引力增大，从而闭阀延迟时间增加。相反，若断开喷射脉冲宽度Ti时的驱动电流较小，则磁吸引力变小，从而闭阀延迟时间减少。如以上说明的那样，在对开阀完成进行检测的条件下，优选断开喷射脉冲宽度Ti的时机时的电流值在每个个体中成为相同的电流703，因此也可以通过接通喷射脉冲宽度Ti后的时间或到达峰值电流值Ipeak后的时间对从恒定的电压值1102施加负向的升压电压VH或停止电压的施加的时机进行控制。
在第一实施例的各气缸的喷射量差别的检测以及推断方法中，也可以将从供给喷射脉冲宽度Ti至开阀完成的时间设为开阀延迟时间，并存储于各气缸的每个燃料喷射装置840，对从预先给予CPU801的开阀延迟时间的中央值背离的背离值进行计算，与背离值对应地对下次喷射以后的喷射脉冲宽度Ti的修正值进行计算，基于开阀延迟时间的检测信息在各气缸的每个燃料喷射装置640中对喷射脉冲宽度Ti进行修正。基于开阀延迟时间的检测信息对喷射脉冲宽度Ti进行修正，从而能够减少因伴随着公差差别的开阀延迟时间的差别而产生的喷射量的个体差别。
接着，使用在本实施例中检测的燃料喷射装置840的开阀完成时机的信息，对进行中间升程动作的情况下的控制方法进行说明。在阀芯114未到达目标升程而进行中间升程动作的条件下，喷射量的个体差别由开阀开始、闭阀完成时机的差别决定。然而，在未以将驱动装置与燃料喷射装置连接的状态驱动燃料喷射装置的阶段，未进行用于对开阀开始时机与闭阀完成时机进行检测的中间升程动作，因此输出用于获得由驱动装置运算的喷射量的喷射脉冲宽度，在进行中间升程动作的情况下，根据各气缸的燃料喷射装置相对于假定喷射量的喷射量差别增大，从而混合气体的燃料成为富裕或贫乏的状态，从而存在因情况而失火的可能性。因此，首先，在进行中间升程动作前，在阀芯114到达目标升程的条件下，需要对开阀完成时机进行检测，并对开阀开始时机进行推断。在该情况下，也可以使用开阀完成时机的检测用波形进行检测，在存储于驱动装置的各气缸的每个燃料喷射装置的开阀延迟时间乘以修正系数，而对开阀开始时机进行推断。另外，为了对开阀开始时机精度良好地进行推断，需要开阀完成时机与开阀开始时机的相关系数较高，因此也可以根据影响开阀完成时机的作用于阀芯114的燃料压力带来的压差力变小的低燃压的条件下的开阀延迟时间的信息对开阀开始时机进行推断。
接下来，使用图4、图15、图16、图17对中间升程处的喷射量的补正方法进行说明。图15是记载了与图4的点402相比在较小的喷射脉冲宽度的区域内的喷射量修正的流程图的图。另外，图16是表示某燃料压力的条件下变更喷射脉冲宽度Ti的情况下的根据各气缸的喷射量与闭阀完成时机Tb、开阀开始时机Ta’与从燃料喷射装置840喷射的每个单位时间的流量Qst(以下，称为静流)求得的检测信息(Tb-Ta’)·Qst的关系的图。另外，图17是表示各气缸的燃料喷射装置的个体1、个体2、个体3的检测信息与喷射脉冲宽度Ti的关系的图。
首先，在进行中间升程动作的情况下，驱动装置未获得各气缸的中间升程动作中的开阀开始以及开阀完成时机的检测信息，因此在阀芯114到达目标升程的条件下，在针对各气缸的每个燃料喷射装置840而检测的开阀延迟时间和闭阀延迟时间乘以预先给予CPU801的修正系数，来对闭阀完成时机以及开阀开始时机进行推断，从而对根据所推断的开阀开始时机Ta‘与闭阀完成时机Tb而计算的中间升程处的实际喷射期间(Tb-Ta’)进行计算，与预先给予CPU801的设定值与实际喷射期间(Tb-Ta’)的背离值相应地，对喷射脉冲宽度Ti进行修正而进行中间升程动作。另外，根据图15，在作为检测信息的实际喷射期间(Tb-Ta‘)与阀芯114在目标升程位置静止的条件下，对乘以从燃料喷射装置840喷射的每个单位时间的流量Qst(以下，称为静流)的值、(Tb-Ta‘)·Qst与喷射量的关系进行函数化，而预先设定于驱动装置的CPU801。根据图16，例如，喷射量与(Tb-Ta‘)·Qst的关系能够通过一次近似的关系求得。根据图17，取得各喷射脉冲宽度中的检测信息(Tb-Ta‘)·Qst，通过喷射脉冲宽度Ti与检测信息(Tb-Ta‘)·Qst的关系，并根据检测信息决定各气缸的系数。检测信息(Tb-Ta‘)·Qst与喷射脉冲宽度Ti的关系例如能够通过一次近似的关系表示，从而能够根据检测信息对各个体1、2、3的函数的系数、a1、b1、a2、b2、a3、b3的系数进行计算。通过CPU801对喷射脉冲宽度Ti不同的两点的检测信息进行检测，从而能够对系数进行计算。通过以上说明的流程图，在通过CPU801决定要求喷射量的情况下，针对每个气缸，对喷射脉冲宽度Ti进行修正，从而能该对中间升程处的喷射量进行修正，进而能够进行精密且微少的喷射量控制。
接下来，使用图18对用于获得中间升程处的检测信息的燃料喷射装置840的控制方法进行说明。图18是表示将在一次吸排气行程中进行的喷射分割成多次的条件下的喷射脉冲宽度Ti、驱动电流、端子间电压Vinj、电压VL1的二阶微分值、电流即电压VL2的二阶微分值以及阀芯114的位移量与时间的关系的图。在由本发明的第一实施例的燃料喷射装置与驱动装置构成的燃料喷射系统中，需要在供给至燃料喷射装置的燃料压力以及喷射脉冲Ti不同的条件下多次取得中间升程条件下的开阀开始时机与闭阀完成时机。然而，在未获得中间升程处的检测信息的情况下，需要根据阀芯114到达目标升程的条件下的开阀完成时机与闭阀完成时机对中间升程处的喷射量进行推断，而进行中间升程动作。在该情况下，与目标喷射量的背离值增大，从而吸入的空气与燃料的比率(空燃比)成为富裕以及贫乏的状态，从而因不稳定的燃烧而排出未燃烧物质较多，进而排气性能恶化，也存在因情况而引起失火的可能性。根据图18，将一次吸排气行程中的喷射分割成多次，在各气缸的喷射量的差别已知的阀芯114达到目标升程的条件下，进行恒定量的喷射，在之后或者之前，进行中间升程处的喷射，从而能够对中间升程动作时的开阀开始时机以及闭阀完成时机进行检测。此时，阀芯114的位移量的积分值相当于喷射量，从而也可以设定为中间升程处的喷射量比阀芯114到达目标升程的条件下的喷射量小。由此，一次吸排气行程中的喷射量的大部分由到达目标升程的条件下的喷射量决定，因此即使中间升程处的喷射量与目标值背离，也存在能够抑制失火的效果。
在中间升程的条件下，用于获得闭阀完成时机的检测信息的喷射也可以在一次吸排气行程中进行一次或多次。在一次吸排气行程中，进行多次中间升程的动作，在第一次的中间升程动作与第二次的中间升程动作中使用不同的喷射脉冲宽度Ti，从而能够同时地获得多个用于对喷射量进行修正的闭阀完成时机的检测信息。另外，在已经获得开阀开始时机的检测信息的情况下，中间升程处的驱动波形不必使用图15所示的第二次的喷射的波形，只要使用实际上适于进行中间升程动作的喷射的情况的电流波形即可。根据以上的方法，能够维持燃烧稳定性，并且获得中间升程处的闭阀完成时机的检测信息，因此能够在短时间内对中间升程条件下的各气缸的燃料喷射装置的个体差别进行修正，并且能够进行微少的燃料喷射。
另外，根据本实施例1的方法，不仅是中间升程处的个体差别，即使是在阀芯114到达目标升程的条件下被驱动的情况下，也能够减少因闭阀完成时机的个体差别而产生的各气缸的喷射器的喷射量差别。从停止喷射脉冲Ti后使阀芯114开始闭阀的开阀完成时机的个体差别因调整弹簧负载、决定磁吸引力的尺寸的公差变动而产生。因此，针对闭阀完成时机较早的个体，可动件102从固定铁芯107分离，从而阀芯114开始闭阀的闭阀开始时机也提早。因此，在闭阀完成时机的变动时间累计在整个升程中的每个单位时间的流量的值相当于闭阀完成时机的个体差别而带来的喷射量的变动量，因此通过对闭阀完成时机进行检测，从而能够通过ECU导出阀芯114从开阀状态至到达闭阀完成时机的喷射量差别。另外，从能够根据由ECU检测的各气缸的喷射器的开阀开始时机和开阀完成时机的信息推断的阀芯114的倾斜导出直至阀芯114到达目标升程为止喷射的喷射量，因此能够通过ECU以与根据闭阀完成时机推断的喷射量差别一致的方式对各气缸的喷射器的喷射量差别进行检测，从而能够通过喷射脉冲宽度Ti的修正与电流设定值的修正，对阀芯114到达目标升程的条件下的喷射量进行修正。
另外，如图18记载的那样，在取得中间升程动作中的开阀开始时机以及闭阀完成时机的信息后，也可以通过中间升程的动作进行在一次吸气行程中进行的分割喷射。在中间升程处进行动作的情况下，与阀芯114到达目标升程而动作的情况相比，阀芯114以及可动件102a、可动件102b在停止喷射脉冲Ti后向闭阀方向加速的时间较短。因此，能够减少阀芯114与阀座118接触的时机的阀芯114、可动件102a、可动件102b的速度，因此在阀芯114闭阀后，可动件102a向闭阀方向进行抛物线运动，从而能够缩短直至通过返回弹簧112返回再次与阀芯114接触的位置的时间。在可动件102b运动的过程中，若施加分割喷射的接下来的喷射的喷射脉冲，则除了作用于可动件102b的磁吸引力之外，也通过可动件102b具有的动能，缩短从接通喷射脉冲至可动件102b与阀芯114碰撞的时间，从而阀芯114的开阀开始时机提早，从而成为喷射量因第一次的喷射与第二次的喷射偏差的重要因素。在本发明的第一实施例中，使开阀开始延迟时间以及闭阀完成延迟时间按各气缸的每个燃料喷射装置存储于驱动装置，从而能够通过中间升程动作进行一次吸排气行程中的分割喷射，其结果，能够减少从阀芯114闭阀后进行接下来的喷射的喷射间隔，因此能够使分割喷射的次数增加，从而能够进行更加精密的喷射量控制和喷射时机的控制，从而能够提高混合气体的均质度。另外，在中间升程中，与阀芯114到达目标升程而被驱动的情况相比，喷射量较小，因此能够减弱喷射的燃料的喷雾的贯透力，因此能够抑制燃料的活塞附着、缸壁面附着，从而能够减少包含烟尘的未燃烧粒子(PM：ParticulateMatter)、未燃烧粒子数(PN：ParticulateNumber)，进而能够使废气更加清洁。
实施例2
使用图19、图20、图21、图22、图23、图24、图25、图26对本发明的第二实施例的燃料喷射装置以及驱动装置的结构进行说明。图19是本发明的第二实施例的燃料喷射装置的阀芯与阀座接触的闭阀状态下的驱动部剖面的放大图。图20是对燃料喷射装置的阀芯前端部的纵向剖视图进行了放大的图。图21是第二实施例的燃料喷射装置的阀芯在开阀状态下的驱动部剖面的放大图。图22是阀芯从开阀状态开始闭阀，从而与阀座118接触的瞬间的驱动部剖面的放大图。图23是表示本发明的第二实施例的驱动装置的结构的图。图24是表示图23的驱动装置的模拟微分电路的频率增益特性的图。图25是表示用于对流经螺线管105的电流的变化进行检测的电压VL3、电压VL3的一阶微分值、电压VL3的二阶微分值、第二阀芯1907以及第二可动件1902的位移量与时间的关系的图。图26是表示在中间升程状态下从最大升程闭阀时的第二阀芯1907以及第二可动件1902的位移量、用于通过CPU801对电压VL进行检测的端子2306与接地电位815的电位差亦即电压VL4、电压VL4的二阶微分值与喷射脉冲断开后的时间的关系的图。此外，在图19、图20、图21、图22中，与图1、图2相同的部件使用相同的符号。另外，在图21、图22中，对与图19相同的部件使用相同的符号。另外，在图23中，对与图8相同的部件使用相同的符号。
首先，使用图19、图20对本发明的第二实施例的阀芯与阀座118接触的闭阀状态下的燃料喷射装置的驱动部构造以及结构进行说明。根据图19，在第二阀芯1907的上部具备第一规制部1910，另外，在第二阀芯1907结合有第二限制部1908。就第二可动件1902而言，用于对初始位置弹簧1909进行支承的第一部件1903被接合部1904接合于第二可动件1902。第二可动件1902能够在第一限制部1910与第二限制部1908之间相对移动。在第二阀芯1907与阀座118接触的闭阀状态下，在第二阀芯1907沿闭阀方向作用有弹簧110带来的负载、成为第二阀芯1907与阀座118的接触位置的片材直径ds的面积和燃料压力的积的流体力(以下，称为压差力)。另外，第二可动件1902因初始位置弹簧1909的负载而向闭阀方向被施力，与第二限制部1908接触而静止。在该闭阀状态下，在第二限制部1910与第二可动件1902之间具有间隙1901。另外，在第二阀芯1907与阀座118接触的状态下，不存在第二可动件的上部与下部的压力差，因此在第二可动件未作用有压差力。另外，在第二阀芯1907的中心形成有纵向孔燃料通路1905，从而成为穿透横向孔燃料通路1906而使燃料流向下游的结构。
使用图23、图24对第二实施例的驱动装置的结构进行说明。第二实施例的驱动装置与第一实施例的驱动装置的差异在于，将用于对闭阀完成时机进行检测的电压的测定位置从电压VL1变更成电压VL，在有源低通滤波器860与燃料喷射装置840的接地电位(GND)侧端子2301和电阻R81之间设置电容器C83，从而设置由电容器C81、C83、电阻器R81、R82、运算放大器820构成的模拟微分电路2203，通过驱动装置模拟地进行电压VL的一阶微分处理，而将VL的一阶微分值的信号输入至CPU801的A/D转换端口。在该模拟微分电路2203中，在未对VL电压进行分压的结构中，对螺线管105的接地电位(GND)侧端子与接地电位(GND)之间的电位差进行检测，因此VL电压的电压值的最大值成为向螺线管105施加负向电压的条件下的较高的电压值，例如60V。在用于对电压VL进行检测的测定端子2301与运算放大器820之间配置电容器C1，从而能该减小输入至运算放大器820的电压，因此能够减少运算放大器820和CPU801的A/D转换器所需的耐电压，从而能够减少运算放大器820与CPU801的成本。另外，根据该结构，能够取消在第一实施例中使用的为了对电压VL进行分压所需的电阻器853，因此能够带来驱动装置的成本减少。另外，通过模拟微分电路2203进行微分处理，从而能够减少重叠于驱动装置的VL电压的高频噪声，形成将一阶微分处理后的电压值输入至CPU801的结构，从而能够减少CPU801的A/D转换端口所需的时间分辨率，进而能够减少CPU801的滤波处理、数字微分运算处理的负荷。另外，式(5)表示检测的电压VL与输入CPU801的电压值V0的关系。根据式(5)，在模拟的微分电路2303中，对电阻器R81、R82和电容器C81、C83的值适当地进行调整，从而电压V0的值也可以成为设置于CPU801或IC802的A/D转换端口的耐电压以下。
V 0 = 1 R 81 R 82 + C 83 C 81 + C 83 R 82 · s + R 81 · s C 81 · V L ... ( 5 )
另外，图24表示第二实施例的模拟微分电路2303的频率增益特性。根据图24，在模拟微分电路2303中，是低频处的增益较小，且高频处的增益变小的带通滤波器，并构成为频率fcL至fcH的频带以外的增益变低。在通常的模拟的微分电路中，频率与增益的关系成正比例的关系，因此在输入阶跃的高频信号的情况下，则被模拟电路无限地放大，从而存在电路发生振荡的问题。因此，通过预先导出为了对闭阀完成时机进行检测所需的频带，预先设计模拟微分电路2303的电阻器R81、R82、电容器C81、C83的设计值，从而能够仅对所需的频带的电压稳定地进行检测，从而能够提高燃料喷射装置2305的闭阀完成时机的检测精度。事先实施从喷射脉冲宽度Ti停止至第二阀芯1907闭阀完成的VL电压的频率分析，并对电阻器R81、R82以及电容器C81、C83进行设定即可。另外，令用于对开阀开始以及开阀完成时机进行检测的电压VL2通过有源低通滤波器861，将除去了高频的噪声成分的端子843与接地电位815之间的电位差称为电压VL3。将电压VL3输入CPU801的A/D转换端口，从而根据欧姆定律将电压VL3除以电阻器808的电阻值的值成为流经螺线管105的电流，因此能够通过CPU801对流经螺线管105的电流进行检测。另外，根据本发明的第二实施例的方法，只要能够通过驱动装置对流经螺线管105的电流的斜率的变化，即电流微分值的值进行检测即可，因此能够以对电压VL3进行微分处理的方式对开阀开始以及开阀完成时机进行检测。
接下来，使用图19、图20、图21对第二实施例的燃料喷射装置2305的开阀动作进行说明。向螺线管105供给电流，若作用于第二可动件1902的磁吸引力超过初始位置弹簧1909的负载，则第二可动件1902向开阀方向移动，从而在间隙1901成为0的时机，第二可动件1902与第二阀芯1907碰撞，第二阀芯1907从阀座118分离。第二可动件1902向开阀方向移动，由此就第二可动件1902而言，在第二可动件1902的外径与喷嘴支架101之间产生剪切阻力，从而在第二可动件1902沿闭阀方向作用有剪切阻力。但是，通过增大第二可动件1902的外径与喷嘴支架101之间的间隙，能够减少剪切阻力。另外，作用于第二可动件1902的剪切阻力与作为开阀方向的力的磁吸引力相比较小，因此就第二可动件1902而言，通过将开关元件805、808通电从而向螺线管105施加升压电压VH并向螺线管供给电流而产生的磁吸引力，第二可动件1902向开阀方向加速。然后，使开关元件805、806不通电，向螺线管105的端子间电压Vinj施加负向的升压电压VH，从而迅速地减少流经螺线管的电流。然后，将开关元件807、806通电，而向螺线管105施加电池电压VB，在该开关元件807、806通电的期间中，使第二可动件1902与第二阀芯1907碰撞，而使第二阀芯1907开始开阀。在第二阀芯1907开始开阀后仍经由恒定时间或者直至流经螺线管105的电流值到达预定的电流值，将开关元件807、806通电，从而能够将开阀开始时机检测为电流的二阶微分值的最大值。另外，与第一实施例的方法相比，弹簧110带来的负载并未作用于可动件102，而是作用于第二阀芯1907，因此第二阀芯1907的开阀开始时机的第二可动件1902的加速度变化增大，从而用于对开阀开始时机进行检测的电流的斜率的变化较大。该电流的斜率的变化在用于对流经螺线管105的电流进行检测的电压VL2中也产生，因此容易检测对电压VL2进行二阶微分处理后的电压VL2的最大值或最小值，其结果，能够提高开阀开始时机的检测精度。
接下来，使用图19、图20、图21、图25对第二实施例的阀芯114从闭阀状态开阀时的第二可动件1902以及第二阀芯1907动作的说明以及开阀完成时机的检测方法进行说明。图25是表示用于对流经螺线管105的电流的变化进行检测的电压VL3、电压VL3的一阶微分值、电压VL3的二阶微分值、第二阀芯1907以及第二可动件1902的位移量与时间的关系的图。另外，图25的时间轴示出了在第二阀芯1907从闭阀状态进行开阀动作的中途，使此前为了将升压电压VH施加于螺线管105而通电的开关元件805、806变为不通电，从向螺线管105施加逆电压的时机开始的时间。
在第二阀芯1907与阀座118接触的状态下，在第二可动件1902未作用有压差力，因此若向螺线管105供给电流，则第二可动件1907进行加速动作，在与第二阀芯1907碰撞后，在短时间内，到达至目标升程，从而在时机t2503，第二可动件1902与固定铁芯107碰撞。与本发明的第一实施例的燃料喷射装置840不同，在第二实施例的燃料喷射装置2305中，作用于第二可动件1902的初始位置弹簧1909带来的负载向闭阀方向作用，因此第二阀芯1907到达目标升程后的第二可动件1902与固定铁芯107碰撞而产生的第二可动件1902的跳弹如2506、2507、2508那样产生多次，从而直至第二可动件1902的跳弹结束，需要较长的时间。其结果，在用于对开阀完成时机进行检测的电压VL3中，在时机t2502、t2503、t2504产生第二可动件1902与固定铁芯107碰撞而带来的拐点，从而存在电压VL3的二阶微分值向正方向突出的波峰如2501、2502、2503(以下，称为峰值2501、峰值2502、峰值2503)那样产生多个的情况。即使在该情况下，也能够通过驱动装置在各气缸的每个燃料喷射装置中对电压VL3的二阶微分值成为最大的时机t2502进行检测，从而对开阀完成时机进行检测。另外，成为用于对开阀完成时机进行检测的电压VL3的取得期间2505的触发器的时机t2502也可以构成为，使用喷射脉冲的通电时机或者开关元件805、806、807的通电、不通电的时机进行设定，从而成为从上述的动作成为通电、不通电后经过某恒定的期间2504后。特别地，由于从CPU801输出的喷射脉冲在CPU801的内部生成，因此容易使用为用于决定期间2504的触发器。取得期间2505具有能够对各气缸的燃料喷射装置的开阀完成时机的个体差别进行检测的时间，并且为了减少输入CPU801的电压VL3的数据点数，也可以预先将期间2504以及取得期间2505的设定值设定于驱动装置。另外，若供给至燃料喷射装置2305的燃料压力发生变化，则作用于第二阀芯1907的压差力发生变化，因此开阀完成时机也发生变化。因此，期间2504与取得期间2505也可以以由驱动装置的CPU801设定的目标燃料压力或通过驱动装置对设置在燃料喷射装置2305的上游的配管上的压力传感器的输出信号进行检测的值为基础决定。由此，即使在运转条件变化的情况下，也能够对开阀完成时机精度良好地进行检测，并且能够减少将检测所需的电压VL3导入CPU801的数据点列，从而能够减少CPU801的处理负荷。另外，在取得期间2505，电压VL3的二阶微分值存在多个向正方向突出的波峰，并且在第二个、第三个峰值2502、2503的值比第一个峰值2501的值大的情况下，将最早的峰值2501作为开阀完成时机存储于驱动装置即可。通过形成上述的结构，从而能够确保对各气缸的燃料喷射装置2305的开阀完成时机的个体差别进行检测所需的取得期间2505，并且能够抑制开阀完成时机的误检测，因此能够提高开阀完成时机的检测精度以及喷射量的修正精度。另外，根据图21，在第二可动件1902与固定铁芯接触而静止的状态下，在第二可动件1902的下侧端面与第二限制部1908之间具有第二间隙2101。
接下来，使用图20、图22、图26对第二实施例的第二阀芯1907从中间升程的位移量成为最大的状态开始闭阀时的第二可动件1902以及第二阀芯1907的动作的说明以及闭阀完成时机的检测方法进行说明。图26是表示在中间升程状态下从最大升程闭阀时的第二阀芯1907以及第二可动件1902的位移量、用于通过CPU801对电压VL进行检测的端子2306与接地电位815的电位差亦即电压VL4、电压VL4的二阶微分值与断开喷射脉冲后的时间的关系的图。根据图22、图26，在第二阀芯1907从开阀状态闭阀时，作为闭阀方向的力，弹簧110带来的负载、燃料的流动带来的压差力作用于第二阀芯1907，第二可动件1907经由第二阀芯1907承受闭阀方向的力，另外，在第二可动件1902沿闭阀方向作用有初始位置弹簧1909的负载。停止喷射脉冲，使开关元件805、806不通电，将负向的升压电压VH施加于螺线管105，从而若减少流向螺线管105的电流，则作用于第二可动件1902的磁吸引力伴随着在磁路的内部产生的涡流的消失而减少。若作用于第二可动件1902的开阀方向的力亦即磁吸引力小于作用于第二阀芯1902和第二可动件1907的闭阀方向的力，则第二可动件1902与第二阀芯1907开始闭阀动作。在第二阀芯1907与阀座118接触的开阀完成时机t2602，第二可动件1902从第二阀芯1907分离，从而向闭阀方向继续运动。然后，就第二可动件1902而言，在第二阀芯1907与阀座118接触的瞬间的第二可动件的下侧端面2202与第二限制部1908的端面之间的第三间隙2201成为0的时机t2604，第二可动件1902与第二规制部1908在时机t2604碰撞，从而静止。在本发明的第二实施例中，也可以将断开喷射脉冲Ti的时机t2601设为用于由CPU801获取电压VL4的触发器，在从断开喷射脉冲Ti经过恒定时间2606后，开始电压VL4的数据取得，并仅在期间2607内将相当于电压VL的一阶微分值的电压VL4输入CPU801的A/D转换端口。然后，对由CPU801获取的电压VL4进行数字微分处理，从而对电压VL4的一阶微分值进行计算。此时，电压VL4的一阶微分值相当于电压VL的二阶微分值。
通过驱动装置对电压VL4的一阶微分值(相当于电压VL的二阶微分值)进行检测，从而在第二阀芯1907与阀座118接触，第二可动件1902从第二阀芯1907分离的瞬间的闭阀完成时机，第二可动件1902不再承受此前经由第二阀芯1907作用的作用于第二可动件1902的闭阀方向的力，因此第二可动件1902的加速度发生变化，从而电压VL4的一阶微分值产生负方向的第一波峰2608。然后，在第二可动件1902与第二限制部1908碰撞的瞬间，第二可动件1902承受与第二限制部1908接触而带来的反作用力，从而加速度变化较大，进而电压VL4的一阶微分值产生负方向的第二波峰2609。第一波峰2608与第二波峰2609的电压VL4的一阶微分值的值取决于间隙1901的间隙、磁路的形状，较大程度地取决于因弹簧负载、燃料压力带来的压差力而变化的闭阀完成时机的第二可动件1902的速度。在闭阀完成时机的速度较小的情况下，闭阀完成时机的第二可动件1902具有的动能变小，因此从闭阀完成时机至第二可动件1902静止的时间增长，从而也存在电压VL4的一阶微分值的值的第二波峰2609比第一波峰2608小的情况。如以上说明的那样，在探索期间2607的电压VL4的一阶微分值的最小值的情况下，对第一波峰2608或第二波峰2609的任一方进行检测。在上述的情况下，将期间2607分割成第一期间2608与第二期间2609，从而将第一期间2608的电压VL4的一阶微分值的最小值判断为第二阀芯114与阀座118接触的闭阀完成时机，将第二期间的电压VL4的一阶微分值的最小值设为第二可动件1902与第二阀芯1907的第二限制部1908接触的可动件静止时机，并针对各气缸的每个燃料喷射装置进行检测来判断，从而能够精度良好地对闭阀完成时机时机进行检测。另外，在闭阀动作中，从第二阀芯114与阀座118接触到第二可动件1902与第二限制部1908碰撞为止沿闭阀方向继续运动。在第二可动件向闭阀方向运动的中途，在供给用于分割喷射的接下来的第二喷射脉冲Ti的情况下，即使供给与上次的喷射脉冲(称为第一喷射脉冲)相同的第二喷射脉冲，第二喷射脉冲Ti供给时的喷射量与第一喷射脉冲宽度Ti供给时相比，也因供给第二喷射脉冲的时机的第二可动件1902的位置、第二可动件1902具有的动能的变化而变化。因此，也可以对由驱动装置检测出的各气缸的燃料喷射装置2305静止的时机t2604进行检测，而对第二喷射脉冲Ti的供给时机进行控制。另外，第二喷射脉冲Ti的供给时机也可以以与时机t2604最长的燃料喷射装置2305的个体一致的方式进行调整。根据本发明的第二实施例，在一次的吸排气行程中进行多次燃料喷射的分割喷射的条件下，能够减少第一喷射脉冲与第二喷射脉冲的间隔，另外，能够对第一喷射脉冲与第二喷射脉冲的喷射量正确地进行控制，因此在所要求的分割喷射的次数较多的情况下有效。另外，用于获取电压VL4的触发器也可以使用接通喷射脉冲Ti的时机、开关元件805、806、807的通电、不通电的时机。
此外，本发明的第二实施例的燃料喷射装置2305与驱动装置也可以将第一实施例的燃料喷射装置840与驱动装置组合而使用。
实施例3
使用图27～图30对本发明的第三实施例的用于修正第一、第二实施例的燃料喷射装置840以及燃料喷射装置2305的喷射量的的控制方法进行说明。
图27是表示通过第三实施例的方法驱动燃料喷射装置840或者燃料喷射装置2305的情况中的将阀芯114或第二阀芯1907在目标升程位置保持恒定时间而使用时的燃料喷射装置840或者燃料喷射装置2305的端子间电压Vinj、驱动电流、作用于可动件102或第二可动件1902的磁吸引力、作用于阀芯114或第二阀芯1907的阀芯驱动力、阀芯114或第二阀芯1907的位移量、可动件102或第二可动件1907的位移量与时间的关系的图。另外，在阀芯驱动力的图中，正向表示开阀方向的驱动力，负向表示闭阀方向的驱动力。另外，在图中的驱动电流中，利用点划线记载了通常使用的以往的电流波形。图28是表示在使阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程的过程中，实施最小的喷射量时的动作状态的端子间电压Vinj、驱动电流、作用于阀可动件102或第二可动件1902的磁吸引力、作用于阀芯114或第二阀芯1907的阀芯驱动力、阀芯114或第二阀芯1907的位移量、可动件102或第二可动件1907的位移量与时间的关系的图。另外，在阀芯驱动力的图中，正方向表示开阀方向的驱动力，负向表示闭阀方向的驱动力。图29是表示实现比图28所示的动作带来的喷射量少的喷射量的中间升程处的动作的情况下的端子间电压Vinj、驱动电流、作用于可动件102或者第二可动件1902的磁吸引力、作用于阀芯114或第二阀芯1907的阀芯驱动力、阀芯114或第二阀芯1907的变位量、可动件102或第二可动件1907的位移量与时间的关系的图。另外，在阀芯驱动力的图中，正方向表示开阀方向的驱动力，负向表示闭阀方向的驱动力。图30是表示使用图27～图29的控制方式的电流波形的情况下的喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的关系的图。
首先，使用图27对将阀芯114或第二阀芯1902保持在目标升程位置而使用的情况下的动作进行说明。根据图27，在时刻t2901，供给喷射脉冲宽度Ti，使开关元件805、806通电，若接通开阀信号，则向螺线管105施加升压电压VH。与此相伴，流经螺线管105的电流逐渐上升，从而在伴随着在磁路的内部产生的涡流的消失经过恒定的延迟时间后，作用于可动件102或第二可动件1902的磁吸引力增加。若磁吸引力超过作用于可动件102或者第二可动件1902的闭阀力，则可动件102或者第二可动件1902开始移动，该动作逐渐被加速。但是，在第二实施例的燃料喷射装置2305中，在闭阀状态下调整弹簧110带来的负载作用于第二阀芯1907，第二可动件1907被初始位置弹簧1909带来的负载向闭阀方向按压。接下来，在流经螺线管105的电流到达峰值电流值Ipeak的时刻t2902，使开关元件805、806不通电，从而使升压电压VH的施加停止，同时，施加负向的升压电压VH。作为在时机t2902进行的该动作的触发器除了如上所述利用到达峰值电流值Ipeak之外，也存在预先决定升压电压施加时间Tp的方法和从到达峰值电流IPeak经过恒定时间后设定的方法。根据电路构成，存在升压电压VH变动的情况，除此之外，由于在燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的螺线管105的电阻值、布线电阻、电感等存在差别，因此在使升压电压施加时间Tp固定的情况下，峰值电流值Ipeak出现差别。在考虑各气缸的燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的阀动作的差别后，在开阀动作时，为了给予稳定的开阀力，使峰值电流值IPeak固定的控制方法较好。另一方面，为了减少给予开阀力的时间的差别，使施加时间Tp固定的方法较好。另外，在从到达峰值电流值IPeak经过恒定时间后停止升压电压VH的施加的方法中，具有对峰值电流值Ipeak进行设定的效果，并且不依赖于峰值电流Ipeak的设定分辨率，而能够对电流切断时间进行控制，因此能够进行更加精密的电流值的调整，从而能够提高喷射量的修正精度。
另外，在可动件102或者可动件1907与阀芯114或者第二阀芯1907碰撞的时机t2702，通过可动件102或者第二可动件1907与阀芯114或者第二阀芯1907碰撞，从而阀芯114或者第二阀芯1907承受可动件102或者第二可动件1907的动能以及可动件与阀芯碰撞而带来的冲量，进而阀芯114或者第二阀芯1907进行开阀动作。此时，在期间2701中被投入螺线管105的能量被转换成可动件102或第二可动件1907的动能。然后，阀芯114或者第二阀芯1907因作用于可动件102或者第二可动件1907的磁吸引力而到达至目标升程，但在阀芯114或第二阀芯1907沿闭阀方向作用有与位移位置对应的压差力(流体力)。在阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程位置时，可动件102或可动件1902与固定铁芯107碰撞，从而存在产生反作用力的情况，但在升压电压切断期间T2抑制阀芯114或第二阀芯1907的开阀速度，并且以比峰值电流值Ipeak低的保持电流值Ih到达目标升程，因此其反作用力较小，且在可动件102或第二可动件1902与固定铁芯107之间不发生跳弹。另外，根据燃料喷射装置840的结构，复位弹簧112的负载作用于抑制可动件102的跳弹的开阀方向，因此具有能够抑制有可能因可动件102与固定铁芯107碰撞而产生的可动件102的跳弹的效果。
另外，在时刻t2702之后，向螺线管105施加负向的升压电压VH的期间，若电流到达0A，则由电流的变化产生的感应电动势的变化减少，但在该时刻，若在磁路的内部残留有磁通，则磁吸引力以及磁通的消失继续，从而由感应电动势产生的电压部分作为负向电压如2710那样被施加于螺线管105。流经螺线管105的电流降低，与此同时，作用于可动件102或第二可动件1907的磁吸引力降低，从而阀芯114或阀芯1907的动能降低，但之后，供给保持电流值Ih，从而磁吸引力再次转为增加，从而阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程位置。
另外，在暂时到达峰值电流值Ipeak后，迅速地切断电流，从而降低至保持电流值Ih以下(成为切断波形)，从而与从图27的驱动电流所记载的以往的峰值电流值Ipeak移至保持电流值Ih的电流波形(称为以往波形)的情况相比，能够缩小阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程时的磁吸引力。另外，通过缩小磁吸引力，从而能够减少阀芯114或第二阀芯1907与固定铁芯107的碰撞速度，因此如图30所示，在使用切断波形的情况下，与以往波形相比，能够改善在喷射量特性产生的非线形性，从而能够将喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的关系成为线形的区域向喷射量较小的方向扩大，进而能够将阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程的情况下的能够控制的最小喷射量从以往波形的最小喷射量3002减少至切断波形的最小喷射量3003。
另外，也可以使用从供给存储于各气缸的每个燃料喷射装置的喷射脉冲Ti至阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程的开阀完成时机的时间亦即开阀延迟时间，针对各气缸的每个燃料喷射装置，对峰值电流值Ipeak或升压电压施加时间Tp、电压切断时间T2进行调整。例如，对于开阀延迟时间较早的个体，由于开阀速度较大，因此将升压电压施加时间Tp设定为较短，而使可动件102或第二可动件1902开始减速的时间提早即可。另一方面，对于开阀延迟时间较迟的个体，将升压电压施加时间Tp设定为较长，而使可动件102或第二可动件1902开始减速的时间变迟即可。
另外，在使用电流切断波形的情况下，在升压电压切断时间Tp的期间内断开喷射脉冲宽度Ti的情况下，与喷射脉冲宽度Ti的大小无关地产生将相同的电流波形供给至燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的螺线管105的期间，因此即使使喷射脉冲宽度Ti增加，也产生燃料喷射量q不发生变化的盲区Tn。在图30所示的切断波形的喷射量特性中，在阀芯114未到达目标升程的中间升程区域Tharf和阀芯114到达目标升程而被驱动的3003之后的喷射脉冲宽度Ti的区域中，喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量的q的斜率不同，但能够对在以往波形的喷射量特性中产生的喷射量特性的非线形性进行改善，因此喷射脉冲宽度与燃料喷射量q的关系始终处于正关系，从而燃料喷射量q也伴随着喷射脉冲宽度的增加而增加。为了使搭载于驱动装置的CPU801的喷射量的控制算法简化，伴随着发动机转速或发动机负荷的增加，需要连续地使喷射量增加，因此在燃料喷射装置840中，需要燃料喷射量q伴随着喷射脉冲宽度Ti的增加而增加。在上述的发动机中，使用实施例3的控制方法，从而能够对伴随着发动机转速或发动机负荷的增加而要求的燃料喷射量q适当地进行控制，从而喷射量的控制变得容易。另外，在使用以往波形的情况下，根据喷射脉冲宽度与喷射量的关系成为大致线形的区域的喷射量求得的理想直线3001与燃料喷射量q的背离值向正与负方向变动，从而在该喷射量特性成为非线形的区域中，需要通过驱动装置对各喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的关系进行掌握，因此针对每个喷射脉冲宽度Ti实施闭阀完成时机的检测，从而需要作为闭阀延迟时间通过各气缸的燃料喷射装置存储于驱动装置。另一方面，在使用第三实施例的切断波形的控制方法中，在中间升程区域Tharf与到达目标升程之后的区域中，喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的关系处于正相关，因此在中间升程区域Tharf与到达目标升程的区域中，能够分别基于两点的闭阀完成时机的检测信息和到达目标升程的区域的一点的开阀完成时机、开阀开始时机的检测信息，对从要求喷射量背离的背离值进行计算，从而能够减少为了对阀动作进行检测所需的CPU801或IC802的计算负荷以及为了存储个体信息所需的存储器容量，进而能够简化给予CPU801或IC802的对喷射量的个体差别进行修正的算法。另外，在存在比阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程的条件下的能够控制的最小喷射量3003小的喷射量的要求的情况下，也可以以使用比盲区Tn的期间小的喷射脉冲宽度Ti的方式针对各气缸的每个燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305预先在驱动装置设定盲区Tn。
具体而言，在对峰值电流值Ipeak或升压电压施加时间Tp、电压切断时间T2进行调整时，通过驱动装置预先存储各气缸的开阀延迟时间Ta，从而能够以反馈的方式对参数进行调整，进而能够应对燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的动作特性的个体差别、劣化带来的变化等，能够实现稳定的动作。在燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305中，因寸法公差的变动的影响而在开阀完成时机产生差别。相对于开阀完成时机较迟的个体与较早的个体，在将相同的切断波形供给至螺线管105的情况下，在开阀完成时机较早的个体中，即使在切断峰值电流值Ipeak的时机亦即升压电压截断时机t2702切断电流，可动件102或第二可动件1907的减速也来不及，可动件102或第二可动件1907与固定铁芯107的碰撞速度增大，进而存在在喷射量特性产生非线形性的情况。另外，在开阀完成时机较迟的个体中，在升压电压切断时间Tp的结束时机，若使开关元件805、806不通电，而流向螺线管105的电流减少，则无法确保阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程所需的作用于可动件102或第二可动件1902的磁吸引力，从而阀芯114或阀芯1907未到达目标升程位置。因此，也可以使用存储于驱动装置的开阀延迟时间的信息，针对各气缸的每个燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305，在从阀芯114或第二阀芯1907开始开阀后到达某位移量的阶段，使开关元件805、806不通电，将负向的升压电压VH施加于螺线管105，以从开阀完成时机观察开始减速的时机相同的方式对升压电压施加时间Tp与电压切断时间T2进行调整。另外，通过使升压电压施加时间Tp变化，从而峰值电流值Ipeak的值自动地变化，但也可以针对每个燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305变更峰值电流值Ipeak的设定，从而对升压电压施加时间Tp进行调整。针对每个个体对峰值电流值Ipeak进行调整，从而与对升压电压施加时间Tp进行调整的情况相比，能够将驱动装置的升压电压VH的电压值变动带来的流经螺线管105的电流及由此引起的阀动作的差别抑制为最小限度，因此能够针对各气缸的每个燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305对减速时机适当地进行调整。针对各气缸的每个燃料喷射装置对峰值电流值Ipeak和驱动电压切断时间T2适当地进行修正，从而能够减少可动件102或第二可动件1902与固定铁芯107碰撞时的速度的个体差别，因此能够减少碰撞而产生的开阀时的驱动音，从而存在能够使发动机静音化的效果。另外，缩小可动件102或第二可动件1907与固定铁芯107的碰撞速度，从而能够缩小作用于可动件102或第二可动件1907与固定铁芯107的碰撞面的冲击力，从而能够防止碰撞面的变形、磨损，因此能够抑制劣化而带来的目标升程量的变化。另外，根据本实施例的效果，能够不取决于各气缸的燃料喷射装置的个体地减少可动件102或第二可动件1907与固定铁芯107的碰撞速度，并保持为恒定，因此能够减小为了防止碰撞面的变形、磨损所需的材料的硬度，从而不需要形成于可动件102或可动件1907的固定铁芯107侧端面、固定铁芯107的可动件10两侧端面的电镀处理，因此能够实现成本大幅度地减少。由于不进行电镀处理，因而能够抑制伴随着因电镀的厚度个体差别而产生的目标升程的个体差别的每个单位时间的流量的差别、伴随着开阀状态下的可动件102与固定铁芯107之间的流体间隙的差别的挤压力的差别，因此能够提高喷射量的精度。
另外，若阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程，且可动件102或第二可动件1907与固定铁芯107接触，从而阀芯114或第二阀芯1907在目标升程位置静止，则从燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305喷射的燃料成为恒定流量，从而处于与喷射脉冲宽度Ti的增加成比例地使喷射量增加的状态，进而处于能够对喷射量精度良好地进行控制的状态。
另外，以喷射量在各气缸的燃料喷射装置中成为相同的方式对峰值电流值Ipeak或者升压电压施加时间Tp的任一方的值和电压切断时间T2进行补正，从而在使用电流切断波形的情况下产生的喷射量特性的盲区Tn的值在各气缸的每个燃料喷射装置中不同。若使用检测信息决定峰值电流值Ipeak或者升压电压施加时间Tp的任一方的值和电压切断时间T2，则盲区Tn被决定。因此，以能够在各气缸的每个燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305中将盲区Tn设定为不同的值的方式构成CPU801或IC802，从而能够从喷射脉冲宽度Ti较小且阀芯114未到达目标升程的中间升程区域Tharf至阀芯到达目标升程后的最小喷射量3003之后的喷射量以连续地变化的方式进行控制，因此能够进行与发动机运转条件一致的喷射量控制。
闭阀动作在停止开阀信号时间亦即喷射脉冲宽度Ti的时刻t2704，使开关元件807、806不通电，从而向螺线管105施加负向的升压电压VH，使流经螺线管105的电流迅速地降低，从而磁吸引力减少。在磁吸引力小于闭阀方向的力的时刻t2705，开始阀芯114或第二阀芯1907的闭阀方向的动作，在时刻t2706，结束闭阀。但是，在燃料喷射装置2305中，在第二阀芯1907闭阀完成后，在第二阀芯1的阀芯驱动力的闭阀方向继续作用有调整弹簧110带来的负载。就图27所示的开阀开始前以及闭阀完成后的阀芯驱动力的闭阀方向的力而言，表示使用燃料喷射装置2305的情况下的阀芯驱动力。另外，通过驱动装置对从接通喷射脉冲宽度Ti至阀芯114或第二阀芯1907闭阀完成时机的时间亦即闭阀完成延迟时间Tb进行检测并对其进行存储，在相对于目标设定值的延迟时间存在差别的情况下，也可以使目标升程位置处的保持电流值Ih的设定增减，从而与标准的延迟时间一致。此外，在对各气缸的燃料喷射装置中的驱动电流、驱动电压进行修正后，在对闭阀完成延迟时间的个体差别进行修正的情况下，对喷射脉冲宽度Ti进行修正，闭阀完成延迟时间较大的一方相应地缩小喷射脉冲宽度Ti，闭阀完成延迟时间较小的一方相应地增大喷射脉冲宽度Ti，从而能够将实际上阀芯114或第二阀芯1907开阀的实际喷射期间(Tb-Ta‘)控制在为了实现要求喷射量所需的实际喷射期间，从而能够提高喷射量的修正精度。
图28表示通过该方法的动作顺序，在使阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程的过程中，实施最小的喷射量时的动作状态。在时刻t2801，开阀信号即喷射脉冲接通，从而使开关元件805、806通电，从第二电压源向螺线管105施加升压电压VH，在可动件102或第二可动件1902上产生磁吸引力。然后，在到达峰值电流Ipeak时或到达升压电压施加时间Tp时，使开关元件805、805的通电停止，从而停止升压电压VH的施加，而施加负向的升压电压VH，从而使流经螺线管105的电流迅速地降低，进而作用于可动件102或第二可动件1902的磁吸引力降低。在对驱动方向的电压即正方向的电压进行切断的电压切断时间T2的设定时间结束后，使开关元件806、807通电，在从电池电压VB向螺线管105施加电压的时机，若开阀信号时间亦即喷射脉冲宽度Ti接通，则在其前后到达目标升程位置的第二阀芯114或第二阀芯1907在磁吸引力小于阀芯驱动力的闭阀方向的力的时机之后，转入闭阀方向的动作，从而不在目标升程位置静止，而进行闭阀动作。为了进行该最大升程处的最小喷射量的动作，针对此时的动作，在喷射脉冲宽度Ti增加时，需要相应地增长阀芯114在目标升程位置静止的时间。即，理想而言，最小喷射量时在目标升程位置处的静止时间尽可能地接近0秒，由此，在使开阀信号时间即喷射脉冲宽度Ti增加的情况下，也可以使阀芯在目标升程的位置静止的时间仅增长增加的时间，从而闭阀完成时机与该静止时间的增加对应地增加，而使喷射量增大，从而控制为喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q成为线形的关系。
另外，若供给至燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的燃料压力发生变化，则为了使阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程所需的峰值电流值Ipeak和能够在开阀状态下保持阀芯114或第二阀芯1907的保持电流值Ih发生变化。若燃料压力增加，则在阀芯114或第二阀芯1907闭阀的状态下，将片材直径的受压面积与燃料压力相乘的力作用于阀芯114或第二阀芯1907，因此阀芯114或第二阀芯1907开始开阀所需的可动件102或可动件1902的动能发生变化。另外，若可动件102或可动件1907与阀芯114或第二阀芯1907碰撞，而开始阀芯114或第二阀芯1907的位移，则在阀芯114或第二阀芯1907的燃料片材部流经的燃料的流速加快，从而因基于伯努利定理的压力下降(静压降低)的影响而使在片材部附近流经的燃料的压力急剧地减少，从而阀芯114或第二阀芯1907的配管侧与前端部的压力差增大，进而作用于阀芯114或第二阀芯1907的压差力增加。也可以与该压差力的增减对应地对所需的峰值电流值Ipeak、电压切断时间T2以及保持电流值Ih进行调整。在发动机的负荷不同的较宽的范围的燃料压力的条件下，在将驱动电流的保持电流值Ih设为恒定而使用的情况下，需要设定能够产生作用于可动件102或第二可动件1902的磁吸引力的较高的保持电流值Ih，以便能够以较高的燃料压力在开阀状态下保持阀芯114或第二阀芯1907。在使用较高的保持电流值Ih，并以较低的燃料压力且在阀芯114或第二阀芯1907到达目标升程的条件下驱动的情况下，在使喷射脉冲宽度Ti停止时，在可动件102或第二可动件1907产生的磁吸引力增大，从而闭阀延迟时间增加，进而喷射量也增加。因此，作为从ECU120向驱动电路121输送指令信号的结构，也可以使用由ECU检测的来自安装在燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的上游部的燃料配管上的压力传感器的信号，与燃料压力对应地设定适当的保持电流值Ih。
另外，各气缸中的燃料喷射装置840以及燃料喷射装置2305的个体差别也与燃料压力的变化相同地，在开阀状态下保持阀芯114或第二阀芯1907所需的保持电流值Ih因弹簧110的负载的差别而变化。在弹簧110带来的负载较大的个体中，为了在开阀状态下保持阀芯114或第二阀芯1907所需的磁气吸引力增大，因此需要将保持电流值Ih设定为较大。该弹簧110的负载在对燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的喷射量进行调整的过程中被调整。因此，在开阀延迟时间、闭阀延迟时间与弹簧110的负载存在较强的相关，因此能够根据开、闭阀延迟时间对弹簧110的负载进行推断。将针对每个气缸而推断的弹簧110带来的负载的信息存储于驱动装置，从而在弹簧110带来的负载与开阀延迟时间的信息的基础上，针对使可动件102或第二可动件1907减速的时机，针对各气缸的每个燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305对峰值电流值Ipeak或升压电压施加时间Tp和电压切断时间T2进行修正，从而能够对可动件102或第二可动件1902与固定铁芯的跳弹进行抑制，因此能够确保从中间升程至以最大升程被驱动的喷射量特性的连续性，因此喷射量的控制变得容易。
除了针对用于减少各气缸的燃料喷射装置840以及燃料喷射装置2305的个体差别的峰值电流值Ipeak、升压电压印时间Tp和电压切断时间T2的调整之外，若进行燃料压力带来的电流波形的调整，则较为有效。若燃料压力增加，则作用于第二阀芯1907的燃料压力带来的压差力增加，因此使开关元件805和开关元件806不通电，向螺线管105施加负向的升压电压VH，从而在切断峰值电流值Ipeak后，第二阀芯1907减速的时机也提早，进而第二阀芯1907到达目标升程位置后的第二可动件1902与固定铁芯107碰撞而产生的第二阀芯1907的跳弹也变小。因此，与燃料压力的增加对应地使峰值电流值Ipeak增加，从而能够确保第二阀芯1907到达目标升程所需的峰值电流值Ipeak，并且也减少第二可动件1902与固定铁芯107的碰撞速度，从而能够减少喷射量特性的非线形性，进而能够减少喷射量差别。另外，若使峰值电流值Ipeak增加，则使开关元件805、806不通电，从而停止升压电压VH的施加的时机变迟，从而电压切断时间T2也连动地变迟。该电压切断时间T2也可以构成为与燃料压力的增加对应地变小。通过形成上述的结构，从而若作用于阀芯114或第二阀芯1907的压差力伴随着燃料压力的增加而增加，则可动件102或第二可动件1902与固定铁芯107的碰撞速度变小，从而减速所需的时机也变迟，因此能够适当地设定减速时机。燃料压力与作用于阀芯114或第二阀芯1907的压差力成为线形的关系，因此也可以将用于与燃料压力对应地决定峰值电流值Ipeak或升压电压印时间Tp和保持电流值Ih的修正系数预先给予ECU或驱动电路。另外，针对各气缸的每个燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305以及每个供给至燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的燃料压力对以上说明的峰值电流值Ipeak和保持电流值Ih进行调整，从而能够减小使用的电流，因此能够减少燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的螺线管105的发热与ECU的发热，从而存在能够减少消耗能量的效果。另外，减少施加升压电压VH的时间，因此能够减少升压电路的负荷，从而能够在分割喷射时，将要求接下来的喷射脉冲宽度的时刻的升压电压VH保持为恒定，因此能够对喷射量正确地进行控制。
接下来，图29表示通过本发明的第二实施例的控制方法，用于使用不使阀芯114到达目标升程的区域(称为中间升程区域)的动作。在该动作中，为了实现比到达目标升程的情况下的最小喷射量进一步小的喷射量，而根据减少喷射量的量，使峰值电流值Ipeak低于标准的设定值，从而减少喷射量。即，在实现比图28所示的动作带来的喷射量少的喷射量时，也可以使开阀信号时间亦即喷射脉冲宽度Ti、决定施加升压电压的时间的峰值电流值Ipeak的设定值、升压电压施加时间Tp的设定值发生变化。如图28所示，设定为比标准的峰值电流值Ipeak小的设定值Ip’，从而在流经螺线管105的电流到达Ip’的时刻t2902，停止升压电压VH的施加。由此，将负向的升压电压VH施加于螺线管105，从而流经螺线管105的电流迅速地降低，由此，磁吸引力降低。但是，在喷射的燃料较小且阀芯114的位移量较小的区域中，可动件102或第二可动件1902与阀芯114或第二阀芯1907碰撞，从而阀芯114或第二阀芯1907因阀芯114或第二阀芯1907接受的冲量以及动能而开始开阀，因此也可以在阀芯114开始开阀的时刻t2904前，停止向螺线管105的正方向的电压施加。该正方向的电压的停止也可以通过从喷射脉冲接通而开关元件805、开关元件806通电，从而向螺线管105施加升压电压VH开始，到使开关元件805、开关元件806不通电，从而将负向的升压电压VH施加于螺线管105的升压电压施加时间Tp或设定值Ip‘进行控制。能够通过升压电压施加时间Tp或设定值Ip’在阀芯114开始开阀前的时机对在可动件102产生的动能进行控制，从而能够对阀芯114的位移量进行控制。另外，在该中间升程的动作中，阀芯114未到达目标升程，因此阀芯114的位移量未被机构规定，从而容易因燃料压力等的微量的变化而产生喷射量的个体差别。因此，针对各气缸的每个燃料喷射装置对从喷射脉冲接通后使电压VL4的一阶微分值成为最小值的时间或电压VL的二阶微分值成为最小值的时间亦即闭阀完成时机t2905进行检测，并存储于驱动装置，从而通过ECU120或EDU121对与用于实现要求喷射量的闭阀完成时机或喷射期间是否一致进行检查，若从目标值背离，则在下次的喷射时，使峰值电流的设定值Ip’增减而进行调整，从而能够提高实际喷射量相对于要求喷射量的精度。相同地，在设定升压电压施加时间Tp的方式的情况下，通过驱动装置对闭阀完成时机t2904进行检测，以与用于实现要求喷射量的闭阀完成时机或喷射期间一致的方式对升压电压施加时间Tp进行调整，从而能够提高实际喷射量相对于要求喷射量的精度。
实施例4
使用图31～图34对本发明的第四实施例的喷射量修正用的控制方法进行说明。图31是表示以针对在各气缸的燃料喷射装置的个体1、个体2、个体3中供给了相同的喷射脉冲宽度Ti的条件下阀芯114或第二阀芯1907的开阀开始时机Ta‘和闭阀完成时机Tb不同的个体而使喷射期间(Tb-Ta’)一致的方式对喷射脉冲、驱动电压、驱动电流进行了修正的结果的各个体的驱动电压、驱动电流、阀芯位移量与时间的关系的图。另外，在图31的阀芯位移量记载了与个体2相同的喷射脉冲宽度、驱动电压、供给了驱动电流的情况下的个体1和个体3的阀芯位移量。图32是表示阀芯114或第二阀芯1907未到达目标升程的中间升程的情况下的阀芯114或第二阀芯1907的升程与作用于阀芯114或第二阀芯1907的力的关系的图。
如在第一实施例的图6中叙述的那样，即使供给相同的喷射脉冲宽度，针对各气缸的每个燃料喷射装置，阀动作的时机即阀芯114或第二阀芯1907的开阀开始时机Ta‘以及闭阀完成时机Tb也因尺寸公差等的变动的影响而不同，从而阀芯1907从阀座118分离，喷射燃料的实际喷射期间(Tb-Ta’)在每个个体中变动，从而产生喷射量的个体差别。在本发明的第三实施例的控制方法中，使用在第一实施例以及第二实施例中叙述的开阀开始时机、开阀完成时机、闭阀完成时机的存储于驱动装置的检测信息，对抑制喷射量的个体差别的燃料喷射的控制方法进行说明。根据图27，对喷射量在某燃料压力中最小的最小喷射量的喷射量的个体差别的修正方法进行说明。在开阀开始时机Ta‘较早的个体1(修正前)中，若供给与个体2相同的喷射脉冲宽度、驱动电压、驱动电流，则与个体2相比，停止电流供给的时机的阀芯位移量的最大值较大，因此闭阀完成时机Tb变迟，其结果，喷射期间与个体2相比增大，从而喷射量也增大。另外，在开阀开始时机Ta’较迟的个体1(修正前)中，若供给与个体2相同的喷射脉冲宽度、驱动电压、驱动电流，则停止电流供给的时机的阀芯位移量与个体2相比变小，因此闭阀完成时机Tb提早，其结果，喷射期间与个体2相比变小，从而喷射量也变小。相对于喷射期间较大的个体1(修正前)，也可以缩小喷射脉冲Ti，或如Tp1那样减小施加升压电压VH的期间，或如Ip1‘那样减小驱动电流的峰值电流值Ipeak，以与个体2的喷射期间2702一致的方式对上述的参数进行修正。另一方面，相对于喷射期间较小的个体3(修正前)，也可以增大喷射脉冲Ti，或如Tp3那样增大施加升压电压VH的期间，或如Ip3‘那样增大驱动电流的峰值电流值Ipeak，以与个体2的喷射期间2702一致的方式对上述的参数进行修正。在使用驱动电流的峰值电流Ip1’、Ip2’、Ip3‘对喷射期间进行修正的情况下，即便在存在电阻伴随着螺线管105的温度变化而变化、升压电压VH的电压值的变动的情况下，也能够将阀芯114或第二阀芯1907的位移量的变动抑制为最小限度，从而能够抑制伴随着环境变化的所不希望的喷射期间的变动。另外，在使用升压电压的施加时间Tp1、Tp2、Tp3对喷射期间进行修正的情况下，与使用驱动电流的峰值电流的方法相比，能够提高缩小时间分辨率，因此具有提高喷射期间的修正精度的效果。这是因为峰值电流值的设定分辨率取决于用于对电流值进行检测的电阻器808或812的电阻值。越减小电阻值，则峰值电流值的设定分辨率越提高，但若使电流值过小，则IC802中的检测变得困难。另外，用于对喷射期间进行调整的驱动电压的停止时机也可以设定为在从到达目标电流值经过恒定的时间后。通过该效果，即便在存在螺线管105的电阻的变化的情况下，也能够抑制所不希望的喷射期间的变动，并且能够提高驱动电压的停止时机的时间分辨率，因此能够提高喷射期间的修正精度以及喷射量的个体差别的修正精度。
另外，使用图32对中间升程动作时的阀芯114或第二阀芯1907与作用于其阀芯的力的关系进行说明。图28的图中所示的2801为开阀方向的力(主要为磁吸引力)，2802是闭阀方向的力亦即作用于阀芯114或第二阀芯1907的压差力与调整弹簧110带来的负载的和。此外，调整弹簧110带来的负载在阀芯114闭阀的状态下，作用于可动件102，但在图28中，作为开始开阀的瞬间的闭阀方向的力，作用于阀芯114。另外，在第二阀芯1907的情况下，调整弹簧带来的负载直接作用于第二阀芯1907。另外，在阀芯114与第二阀芯1907中，初始位置弹簧1909与复位弹簧112的力的朝向不同，但与磁吸引力、调整弹簧带来的荷重、作用于阀芯的压差力相比较小，因此省略说明。首先，若向螺线管105供给电流，则在可动件102或可动件1902产生磁吸引力，若磁吸引力超过调整弹簧110带来的负载，则可动件102开始位移，从而在2803中，可动件102与阀芯114或第二阀芯907碰撞，阀芯114或第二阀芯1907开始开阀。此外，在实施例2的燃料喷射装置中，调整弹簧带来的负载作用于第二阀芯1907，从而直至第二可动件1907与第二阀芯1907碰撞，不承受调整弹簧110带来的负载。此处，在作为闭阀方向的力2802的调整弹簧带来的负载和压差力内，即使阀芯114或第二阀芯1907位移，调整弹簧力也仅以成为位移量与弹簧常量的积的力变动，因此相对于阀芯的位移量成为大致恒定值。另一方面，压差力在阀芯114或第二阀芯1907闭阀的状态下，作用片材直径ds的面积与燃料压力的积的恒定值，但若阀芯114或第二阀芯1907开始位移，则压差力如2805那样伴随着位移而增加。这是因为在阀芯114或第二阀芯1907的位移量较小的条件下，片材部的流路截面积较小，因此燃料的流速增加，从而通过基于伯努利定理的压力下降，而使片材部附近的压力降低。若阀芯114或第二阀芯1907的位移量到达某值2806，则片材部的截面积增加，从而流过片材部的燃料的流速降低，因此压力下降的影响减小，从而作用于阀芯114或第二阀芯1907的压差力伴随着阀芯的位移量的增加而减少。如以上说明的那样，作为闭阀方向的力的压差力呈在阀芯114或第二阀芯1907的位移量较小的区域增加，在位移量较大的区域减少的曲线。
此处，在开阀开始时机，在阀芯114或第二阀芯1907承受可动件102或第二可动件1907具有的动能，因此与2804中的闭阀方向的力相比，2803中的开阀方向的力较大，因此开阀方向的力超过闭阀方向的力成为最大的2806，而进行开阀动作。然后，若断开喷射脉冲Ti，则磁吸引力伴随着涡流的消失而减少，若在2807中，开阀方向的力小于闭阀方向的力，则阀芯114或第二阀芯1907的位移量转为减少，从而阀芯114或第二阀芯1907进行闭阀动作。根据本发明的第三实施例的控制方法，为了使开阀方向的力大于闭阀方向的力而进行稳定的中间升程的动作，也可以在压差力成为最大的1806之后，使阀芯114或第二阀芯1907开始闭阀动作。在压差力成为最大的2806附近，若阀芯114或第二阀芯1907开始闭阀，则在开阀方向的力超过压差力的最大值2806的情况和未超过的情况下，阀芯114或第二阀芯1907的位移量因微量的力的变动而变动，从而容易受燃料压力等环境条件的变化的影响。
接下来，使用图33、图34对最小喷射量下的喷射期间调整后的喷射量的控制方法进行说明。图33是记载了对最小喷射量下的喷射期间进行调整后的喷射量的调整方法的图。另外，图34是表示对最小喷射量下的喷射期间进行调整后的喷射脉冲与喷射量的关系的图。根据图33，最小喷射量下的Tp如上述说明的那样，以喷射期间一致的方式针对各气缸的每个燃料喷射装置840或者燃料喷射装置2305进行调整。然后，为了对中间升程处的喷射量进行控制，因此在T2结束时机t2804后，使开关元件805、806通电，向螺线管105施加升压电压VH，移至保持电流Ih。然后，使喷射脉冲Ti的通电时间增加，使阀芯114或者第二阀芯1907到达至与固定铁芯107接触的目标升程位置。在进行最小喷射量下的喷射脉冲宽度Ti1之后的中间升程动作的Ti2、Ti3中，在使喷射脉冲Ti增加而带来的闭阀完成时机的变化量在每个个体中因各气缸的燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305而不同的情况下，针对闭阀完成时机的变化量较小的个体，增大保持电流值Ih2，使磁吸引力增加，从而以喷射期间一致的方式进行学习控制。另一方面，针对闭阀完成时机的变化量较大的个体，也可以缩小保持电流值Ih1，使磁吸引力减少，以喷射期间一致的方式进行学习控制。如上，针对各气缸的每个个体对保持电流Ih的电流值进行调整，从而能够稳定地到达至目标升程，进而能够提高喷射量的修正精度。
在以上说明的方法中，对阀芯114或者第二阀芯1907的位移量进行控制，从而对于图34所示的喷射量特性而言，区间Tharf2的喷射脉冲宽度Ti和燃料喷射量的斜率相对于中间升程区域处的以往波形的区间3401的喷射脉冲宽度Ti和喷射量的斜率变小，从而到达目标升程之前的中间升程区域从Tharf1扩大至Tharf2。在以往波形的中间升程的某区间3401中，相对于喷射脉冲宽度的变化，喷射量变化较大，因此在进行微小喷射量控制时，不得不精细地设定喷射脉冲宽度Ti或升压电压施加时间Tp的时间分辨率，从而不得不使用CPU801的时钟数较高的驱动装置，因此导致驱动装置的成本增加。另外，在中间升程的某区间3401与目标升程区域之间，相对于喷射脉冲宽度Ti的燃料喷射量成为非线形，因此为了对喷射量进行控制，需要对各点的喷射脉冲宽度Ti处的喷射期间的信息进行检测，从而导致驱动装置的存储能力的压迫，另外，存在区间3401结束后的喷射量因环境条件等的变化而变化较大的可能性，因此提高喷射量的修正精度和稳健性较困难。根据本发明的第三实施例的控制方法，与使用以往波形的控制方法相比，能够缩小中间升程区域处的喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的斜率以及目标升程到达后的喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的斜率的差，另外，在中间升程区域至目标升程之后，喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的关系也成为线形，因此存在容易对喷射量进行修正以及控制的优点。如以上那样，通过各气缸的燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305对驱动电压、电流波形进行个体调整的结果，喷射量特性成为在喷射脉冲宽度Ti方向上平行移动的特性，在某燃料喷射装置q中，具有平行移动部分的偏离3401。然而，由于针对每个气缸通过驱动装置对决定燃料喷射量q的喷射期间进行检测，因此针对每个气缸通过喷射脉冲宽度Ti对平行移动部分的偏离3401部分进行修正，从而能够对喷射量的个体差别进行修正控制。另外，在中间升程区域处的喷射脉冲宽度与燃料喷射量的关系成为一次近似的关系的情况下，若用于对该斜率进行检测的喷射期间的信息为两点，则能够导出其修正公式的斜率与截距。另外，在目标升程区域中，燃料喷射量q伴随着喷射脉冲宽度Ti的增加而呈线形增加，因此喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量q的关系能够在一次近似的函数中近似，从而该函数的斜率与截距能够由两点以上的喷射期间的信息导出。另外，也可以构成为，从中间升程向目标升程切换的喷射脉冲宽度Ti能够计算为中间升程处的一次函数与最大升程处的一次函数的燃料喷射量q重叠的点，从而切换中间升程区域处的喷射量的修正公式与目标升程之后的喷射量的修正公式。
实施例5
本发明的第五实施例是表示将实施方式1～4所记载的燃料喷射装置及其控制方法搭载于发动机的例子的实施方式。
图35是缸内直喷式的汽油发动机的结构图，燃料喷射装置A01A至A01D被设置为将来自其喷射孔的燃料喷雾直接喷射至燃烧室A02。燃料被燃料泵A03升压而送出至燃料配管A07，从而被配送至燃料喷射装置A01。燃料压力因被燃料泵A03排出的燃料量和被供给至发动机的各气缸的由燃料喷射装置向各燃烧室内喷射的燃料量的平衡而变动，但基于压力传感器A04的信息，将预定的压力作为目标值，能够对来自燃料泵A03的排出量进行控制。
燃料的喷射通过从ECU发动机控制单元(ECU)A05送出的喷射脉冲宽度而被控制，该喷射脉冲被输入至燃料喷射装置的驱动电路A06，驱动电路A06基于来自ECUA05的指令决定驱动电流波形，从而仅基于上述喷射脉冲的时间，向燃料喷射装置A01供给上述驱动电流波形。
此外，驱动电路A06也存在作为与ECUA05一体的部件、基板而安装的情况。
ECUA05以及驱动电路A06具备能够通过燃料压力、运转条件来变更驱动电流波形的能力。
在上述的发动机中，ECUA05如实施例1～9记载的那样，叙述了在具有对燃料喷射装置A01的开阀以及闭阀的动作进行检测的能力的情况下，容易进行发动机的控制、减少油耗、排气、或者减少气缸间的燃烧压力的差别而抑制发动机的振动的方法。
在图36所记载的发动机所使用的ECUA05中，以从燃料喷射装置A01A至A01D喷射的燃料量接近ECUA05所要求的值的方式对燃料喷射装置A01的喷射脉冲宽度进行修正。即，在多气缸发动机中，将针对每个气缸而分别修正的不同的宽度的驱动脉冲给予各自的燃料喷射装置。
例如，相对于在给予相同的指令脉冲宽度时喷射较多燃料的燃料喷射装置，给予较短的脉冲宽度而进行驱动，并相对于在给予相同的脉冲宽度时略少地喷射燃料的燃料喷射装置，以较长的脉冲宽度进行驱动。对于上述的修正而言，具有针对每个气缸而进行的运转模式，由此能够抑制气缸间的燃料喷射量的差别。
另外，在图35所记载的ECUA05中，供给至各气缸的燃料喷射装置A01A至A01D的驱动电流被供给为针对各燃料喷射装置而被调整的波形。
各自的电流波形被设定为各自的燃料喷射装置A01A至A01D的阀的动作使开阀时的反弹动作减少，其结果，能够设定为喷射脉冲宽度与喷射量的关系接近直线的脉冲宽度的范围变宽。
例如，为了减少开阀时的反弹动作，而设定为对开关元件805、806、807的通电、不通电进行控制，从而以与各气缸的燃料喷射装置的开阀时机一致的方式，对驱动波形中的从升压电压源将升压电压VH供给至螺线管105的时间或峰值电流值Ipeak进行调整，从而在开阀的中途，停止来自升压电源的通电，进而阀减速。例如，相对于在给予某电流波形时较早地开阀的燃料喷射装置，提早停止来自升压电源的通电，相对于较迟地开阀的燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305，将停止来自升压电源的通电的时机设定为较迟。如上，通过使用停止来自升压电源的通电而使开阀动作减速的驱动波形，从而能够减小微小喷射量的区域处的相对于喷射脉冲宽度Ti的变化的喷射量的变化，进而具有容易进行基于喷射脉冲宽度Ti的喷射量的修正的效果。
如上，以与气缸的燃料喷射装置840或2305的开阀完成时机的变动一致的方式给予阀芯114减速的驱动电流波形，从而给予适于各气缸的燃料喷射装置的电流波形，进而能够增大喷射脉冲与喷射量的关系成为直线的范围。
另外，也可以与各燃料喷射装置的闭阀时机对应地调整驱动波形中的用于保持开阀状态的通电电流值(保持电流值)。在以某驱动电流波形驱动燃料喷射装置的情况下所获得的闭阀时机较迟的情况下，将上述保持电流值设定为较小，在闭阀时机较早的情况下，将上述保持电流值相对地设定为较大。如上，以与燃料喷射装置的状态一致的方式设定驱动电流波形中的保持电流值，从而能够防止给予多余的电流值。通过未给予多余的电流值，从而在喷射脉冲宽度较小时，能够缩小闭阀的响应延迟时间，进而能够将喷射脉冲宽度与喷射量的关系成为直线的喷射量的范围向较小的一侧扩大。
另外，为了对中间升程动作中的各气缸的燃料喷射装置840或燃料喷射装置2305的喷射量的个体差别进行抑制，在由驱动装置检测出的每个个体的开阀开始时机Ta‘与开阀完成时机Tb的信息的基础上，以实际喷射期间(TB-Ta’)一致的方式对升压电压施加时间Tp或峰值电流值Ipeak进行控制的方法有效。在该情况下，中间升程动作中的最小喷射量由在升压电压施加时间Tp即将开关元件805和806通电的时间内通过供给至螺线管105的电流而存储于可动件102或可动件1902的动能决定。然后，设置用于使可动件减速的电压切断时间T2，在预先存储于驱动装置的开阀完成时机Ta与闭阀完成时机Tb的信息的基础上，决定电压切断时间T2与保持电流值Ih，从而以闭阀完成时机Tb和阀芯114或阀芯1907的位移量伴随着喷射脉冲的增加而增大的方式进行控制，直至阀芯114或阀芯1907到达目标升程。另外，基于检测信息对电压切断时间T2与保持电流值Ih进行调整，从而在阀芯114或阀芯1907到达目标升程时，使阀芯114或阀芯1907的速度减速，能够减少可动件102或可动件1902与固定铁芯107碰撞而产生的可动件102或可动件1902的跳弹，因此从中间升程的区域到达目标升程的时机之后的喷射量成为正相关，从而能够通过使喷射脉冲宽度Ti增减来连续地控制喷射量。
如上，在由ECU相对于各燃料喷射装置对驱动电流波形、驱动脉冲宽度Ti进行调整并进行给予的发动机中，需要与各燃料喷射装置的制造差别、状态对应地给予驱动电流波形、驱动脉冲，因此作为各燃料喷射装置的状态，ECU05A读取开阀开始时机、开阀完成时机以及闭阀完成的时机。
在读取各燃料喷射装置的开阀开始时机、开阀完成时机以及闭阀的时机的情况下，也可以以容易对开闭阀的时机进行检测的驱动电流波形使各燃料喷射装置运转。然而，在容易进行检测的驱动电流波形中，存在未必使喷射脉冲宽度与喷射量的直线的关系加宽的情况。
因此，ECU05A也可以具有设定用于读取燃料喷射装置的状态的驱动电流波形的动力。例如，在发动机启动后的暖机中等，喷射量也可以不必最小的状况下，使用用于读取阀芯114的动作的驱动电流波形，对所连接的各气缸的燃料喷射装置的开阀开始时机、开阀完成时机以及闭阀完成时机进行检测，从而预先记录于ECU05A内的存储器。或者，在对一次吸排气行程中的燃料喷射进行分割的分割喷射的条件下，在使阀芯114或阀芯1907到达目标升程的条件和进行中间升程动作的条件下进行喷射，若能够取得多次对中间升程动作中的各气缸的燃料喷射装置的喷射量的个体差别进行修正所需的开阀开始时机与闭阀完成时机的检测信息则较为有效。
ECU05A基于该驱动装置的记录信息对给予各气缸的驱动电流波形、驱动脉冲宽度进行调整，从而能够控制到更少的喷射量而进行喷射。
如上，设定用于读取燃料喷射装置的状态的驱动波形，在特定的发动机运转状态下，预先记录燃料喷射装置的状态，从而能够对喷射量进行修正，进而能够减少能够控制的最小喷射量。另外，在进行上述的学习的方法中，也能够对燃料喷射装置的经时劣化的状态进行监测，因此即使燃料喷射装置的动作因经时劣化而变化，也能够将能够控制的喷射量的最小值保持为较小。
此外，作为特定的发动机运转状态，除了发动机启动后的暖机中之外，也能够在怠速中，在发动机启动工序之间，在发动机切断后的吸排气行程的数个周期内等，通过来自ECU05A的指令不依赖于驾驶员的加速器踏板操作，对转速、负荷进行调节，从而喷射量未显著地变小的状态尤其是容易实施的期间。
另外，如上将燃料喷射装置的开阀开始时机、开阀完成时机以及闭阀的时机记录于ECU内的存储器，即便在针对各气缸的每个燃料喷射装置进行喷射脉冲宽度Ti、驱动电流波形的修正的方式的情况下，也可以进一步针对每个喷射而对阀动作的时机进行检测，并反映于来自ECU的脉冲宽度指令值。特别地，在对燃料喷射装置的螺线管105的端子间电压、螺线管105的接地电位(GND)侧端子与接地电位的电位差进行检测而进行闭阀动作亦即闭阀完成时机的检测的情况下，即使不使用检测专用的波形，也能够对其进行检测，因此针对每次的燃料喷射，能够进行闭阀完成时机的检测。将该检测结果反馈于下一次的喷射时的喷射脉冲宽度，从而能够更加提高燃料喷射量的控制精度，并且能够对发动机的温度、振动等带来的燃料喷射装置的动作的变化进行修正。
这样，能够控制至更小的喷射量并在内燃机内使用，其结果，能够控制至更小的喷射量并进行燃料喷射，从而例如能够进行从怠速停止等燃料切断的恢复等的低负荷时的燃烧，作为发动机而容易形成低油耗。另外，将A/F接近目标值，因此能够抑制排气中所包含的HC、NOx等气体。另外，燃料喷射量变小，从而在低负荷区域，能够将在发动机的一次行程中喷射的燃料分割成多次而进行喷射，其结果，能够减少喷雾的贯透力、容易进行形成混合气体的控制，从而抑制附着于燃烧室壁面的燃料，并且使混合气体的均质度变得均匀，能够减少燃料较浓的区域，因此能够减少PM(粒子状物质)、PN(PM的粒子个数浓度)的一部分亦即烟尘的排出量。
实施例6
接下来，使用图36、图37对第六实施例的燃料喷射装置的结构以及动作和喷射量的个体差别的重要因素亦即开阀开始时机的其他的检测方法进行说明。此外，图36中，在与图1相同的部件使用相同的符号。
首先，使用图36对第六实施例的燃料喷射装置的结构与基本的动作进行说明。图36是表示燃料喷射装置的纵向剖视图的的结构的图。图36所示的燃料喷射装置为常闭型的电磁阀(电磁式燃料喷射装置)，在未向螺线管105通电的状态下，阀芯3614被第一弹簧亦即弹簧110朝向阀座118施力，从而紧贴于阀座118而成为闭状态。在该闭阀状态下，可动件3602被第二弹簧亦即零位置弹簧3612向固定铁芯107侧(开阀方向)施力，从而与设置于阀芯3614的固定铁芯侧的端部的限制部3614a紧贴。在该状态下，成为在可动件3602与固定铁芯107之间存在间隙的状态。将对阀芯3614的杆部3614b进行引导的杆导承3613固定于形成壳体的喷嘴支架3601。阀芯3614与可动件3602构成为能够相对位移，并内置于喷嘴支架3601。另外，杆导承3613构成零位置弹簧3612的弹簧座。通过固定于固定铁芯107的内径的弹簧压板3624的压入量在组装时调整弹簧110带来的力。此外，零位置弹簧3612的作用力被设定为比弹簧110的作用力小。
燃料喷射装置由固定铁芯107、可动件3602、壳体3603构成磁路，在可动件3602与固定铁芯107之间具有空隙。在与喷嘴支架3601的可动件3602和固定铁芯3606之间的空隙对应的部分形成有磁通限制部3611。螺线管105在卷绕于线轴104的状态下安装于喷嘴支架101的外周侧。
在阀芯114的与限制部114a相反的一侧的端部的附近以固定于喷嘴支架101的方式设置有杆导承115。该杆导承115也可以与小孔杯116构成为同一部件。阀芯114通过第一杆导承113与第二杆导承115这两个杆导承，引导阀轴方向的移动。
形成有阀座118与燃料喷射孔119的小孔杯116固定在喷嘴支架101的前端部，从而从外部对设置有可动件3602与阀芯3614的内部空间(燃料通路)进行密封。
燃料从燃料喷射装置的上部被供给，并通过形成于与阀芯3614的限制部3614a相反的一侧的端部的密封部和阀座118对燃料进行密封。在闭阀时，通过燃料压力，以与阀座位置的片材内径对应的力将阀芯向闭方向按压。
若向螺线管105流通电流，则在可动件3602与固定铁芯107之间产生磁通，从而产生磁吸引力。若作用于可动件3602的磁吸引力超过弹簧110带来的负载与燃料压力带来的力的和，则可动件3602向上方移动。此时，可动件3602在与阀芯3614的限制部3614a卡合的状态下与阀芯3614一同向上方移动，直至移动至可动件3602的上端面与固定铁芯107的下表面碰撞。此时，在从阀芯3614开始位移至阀芯3614到达目标升程前，若停止向螺线管105供给电流，则进行中间升程动作。
其结果，阀芯3614从阀座118分离，被供给的燃料从多个燃料喷射孔119被喷射。
若切断向螺线管105的通电，则在磁路中产生的磁通消失，从而磁吸引力也消失。作用于可动件3602的磁吸引力消失，由此阀芯3614通过弹簧110的负载和燃料压力带来的力而向与阀座118接触的闭位置被推回。
在阀芯3614在目标升程位置静止的状态下，即在开阀状态下，在可动件3602与固定铁芯107相对的环状端面上，在可动件3602或固定铁芯107的任一方或双方设置有碰撞部的突起部。另外，通过突起部，在开阀状态下，在与可动件3602或固定铁芯107的突起部以外的可动件3602或固定铁芯107侧的面之间具有空隙，设置有一个以上在开阀状态下流体能够向突起的外径方向与内径方向移动的燃料通路。在阀芯3614被推回至闭位置的动作中，可动件3602在与阀芯114的限制部114a卡合的状态下一同地移动。
在本实施例的燃料喷射装置中，阀芯114与可动件3602在开阀时可动件3602与固定铁芯107碰撞的瞬间以及在闭阀时阀芯3614与阀座118碰撞的瞬间的非常短的时间内，产生相对的位移，从而具有抑制可动件3602相对于固定铁芯107的跳弹、阀芯114相对于阀座118的跳弹的效果。
此外，通过如上述那样构成，从而弹簧110与磁吸引力带来的驱动力的朝向反向地对阀芯114进行施力，零位置弹簧112与弹簧110的作用力反向地对可动件3602进行施力。
接下来，使用图37对用于检测使用图36的燃料喷射装置的情况下的开阀开始时机的方法进行说明。图37是表示螺线管105的端子间电压Vinj、供给至螺线管105的驱动电流、阀芯未开阀的条件下的电流值、各个体的电流值的差分以及阀位移与接通喷射脉冲后的时间的关系的图。此外，在驱动电流与阀位移的图中，分别记载开阀开始时机不同的个体1、个体2、个体3的曲线与阀芯未开始开阀的条件下的曲线。根据图36、图37，在施加升压电压VH，以高电流使阀芯开始开阀的条件下，处于吸引面的磁通接近饱和的状态，因此伴随着阀芯3614的开阀开始的感应电动势的变化较小，其结果，驱动电流的变化也较小。另外，在图36的燃料喷射装置中，从可动件3602静止的状态开始，开阀方向的力在超过闭阀方向的力的阶段缓慢地开始开阀，因此开阀开始时机的加速度的变化较小，因此即便在开阀开始时机变化的情况下，驱动电流的变化也较小。在上述的燃料喷射装置的结构中，预先将阀芯3714未开始开阀的条件下的驱动电流存储于CPU801或IC802，通过取得或比较存储的驱动电流与阀芯3714开始开阀的条件下的各气缸的燃料喷射装置的驱动电流的差分，从而能够对伴随着开阀开始的微量的驱动电流的变化进行检测。此时，伴随着阀芯3714的开阀开始的电流差分的变化也缓慢地上升，因此对电流差分设定某阈值，从而将超过该阈值的时机检测为开阀开始时机，从而也可以将从接通喷射脉冲至开阀开始时机的开阀开始延迟时间存储于CPU801或IC802。此外，阀芯3714未开始开阀的条件下的驱动电流(以下，参照电流)的取得也可以在供给至燃料喷射装置的燃料压力较高，且作用于阀芯3714的压差力较大的条件下取得，从而预先在各气缸的每个燃料喷射装置中进行检测。流经螺线管105的驱动电流的曲线受螺线管105的电阻值、磁路的电感等的个体差别的影响。因此，存储在各气缸的每个燃料喷射装置中未开始开阀的条件下的驱动电流，并取得与各燃料喷射装置的驱动电流的差分，从而能够精度良好地对开阀开始时机进行检测，能够提高喷射量的修正精度。另外，在搭载于CPU801或者IC802的存储器的容量较小的情况下，能够存储的存储器区域被制约，因此也可以构成为在某气缸的开阀开始时机的检测结束的阶段暂时消除参照电流与驱动电流的存储，从而存储用于对接下来的气缸的燃料喷射装置的开阀开始时机进行检测的参照电流与驱动电流。由此，能够减少CPU801或者IC802的存储器使用容量，并且能够使存储的数据点列的取样率细致，因此能够提高开阀开始时机的检测精度。另外，根据第六实施例的方法，能够使用较大的驱动电流进行使阀芯3614到达目标升程的控制，因此对在燃料压力较高的条件下使燃料喷射装置动作的情况较为有效。
另外，在阀芯3614与阀座118接触的闭阀状态下，就阀芯3614而言，成为其片材面积与燃料压力的积的压差力作用于阀芯3614。因此，若燃料压力增加，则作用于阀芯3614的压差力也增加，因此阀芯3614的开阀开始时机变迟。压差力能够以片材面积与燃料压力的积进行计算，因此燃料压力与开阀开始时机的关系成为大致线形的关系，因此在燃料压力不同的条件下，预先将两点以上开阀开始时机存储于CPU801或者IC802，预先将燃料压力与开阀开始时机的关系函数化，从而能够通过ECU120对各气缸的每个燃料喷射装置的开阀开始时机和燃料压力变化的情况下的开阀开始时机进行计算。能够根据该开阀开始时机或者开阀开始延迟时间的信息和闭阀完成时机的信息，在中间升程的条件下，求得阀芯3614进行位移的喷射期间，以喷射期间一致的方式对驱动电流进行控制，从而能够对中间升程处的喷射量进行控制，因此能够进行微小的喷射量控制。
实施例7
接下来，使用图2、图14、图18、图38对第七实施例的开阀开始时机Ta‘的检测方法进行说明。图38是表示在实施例1、2的驱动装置和燃料喷射装置中，向线圈105施加电池电压VB的条件下的驱动电流、电流一阶微分值、阀芯速度、阀芯位移量与接通喷射脉冲后的时间的关系的图。根据图38，在施加电池电压VB，而使阀芯114、阀芯1907开始开阀的情况下，与施加升压电压VH的条件相比，驱动电流和磁通逐渐上升，从而该时间变化较小，因此伴随着实施例1的式(2)的右边第一项的感应电动势而产生的电压较小。另外，与将升压电压VH施加于线圈107的条件相比，在施加电池电压VB的情况下，该施加电压较小，因此基于右边第二项的欧姆定律的电压也变小，因此其结果，流经线圈的驱动电流变小。另外，如上述说明的那样，磁通的时间变化较小，因此涡流的影响也变小，因此在驱动电流较低的时机t3801、t3802，阀芯114、阀芯1907能够分别开始开阀。在时机t3801、t3802的驱动电流较小，从而开阀开始时机Ta’的可动件102、可动件1902的吸引面的磁通密度降低。由此，在磁通密度的变化相对于图14所示的磁场的变化较大的区域H1的范围内，根据式(6)所示的磁场H与磁通密度B的关系式，在可动件102、可动件1902的吸引面的透磁率μ较大的条件下，能够使阀芯114、阀芯1907开始开阀，因此容易通过驱动电流对伴随着磁隙的变化的感应电动势的变化进行检测。在该条件的情况下，也可以如图38所示，能够在阀芯114、阀芯1907的开阀开始时机Ta’亦即时机t3801、t3802，对电流一阶微分值的最小值进行检测，从而将从接通喷射脉冲至阀芯114、阀芯1907开始开阀的时间作为开阀开始延迟时间而存储于驱动装置。该电流的一阶微分值的最小值与阀芯114、阀芯1907的速度的时间变化对应，作为电流一阶微分值的最小值对速度伴随着阀芯114、阀芯1907的开阀开始而急剧地变化的时机进行检测。
B＝μ·H.............................(6)
另外，在施加电池电压VB的条件下进行检测，通过在存储于驱动装置的各气缸的燃料喷射装置的开阀开始延迟时间上乘以预先存储于驱动装置的修正系数，从而能够对施加升压电压VH的条件下的开阀开始延迟时间进行推断。特别地在燃料压力较高的条件下，为了使阀芯114、阀芯1907位移至目标的喷射期间或者目标升程位置，施加升压电压VH，在可动件102或者可动件1902产生较大的磁吸引力，需要在具有较大的动能的状态下，使可动件102或者可动件1902与阀芯114或者阀芯1907碰撞。因此，在根据该第七实施例的开阀开始时机Ta‘的检测方法，对开阀开始时机Ta‘进行检测的情况下，以在燃料压力较低的条件下施加电池电压VB，而在实际驱动的条件下施加升压电压VH来进行驱动的方式，对使用的电压源进行切换。在通过电池电压VB对开阀开始延迟时间进行检测的情况下，不使用升压电压VH，因此驱动电流较低，从而能够抑制消耗能量。另外，能够抑制用于使升压电压VH恢复至初始电压值的开关元件831的通电、不通电的频度，因此能够抑制驱动电路的发热。另外，在对开阀开始时机Ta‘、开阀开始延迟时间进行检测时，也可以通过CPU801或者IC802对电池电压VB进行监测，对电池电压VB的电压值落入恒定的范围内时的信号的电流一阶微分值的最小值进行检测，并作为开阀开始延迟时间存储于驱动装置。由此，能够抑制在电池电压VB变动的情况下产生的开阀开始时机的变动，因此能够精度良好地对开阀开始时机进行检测，从而能够精度良好地控制喷射量。
实施例8
接下来，使用图39对实施例8的燃料的喷射时机的修正方法进行说明。此外，实施例8是能够与实施例1～4所记载的喷射量的控制方法组合而使用的喷射时机的控制方法。此外，图39的横轴示出了从吸气行程中至移至压缩行程的发动机的活塞的上止点(TDC)至下止点(BDC)的时机。另外，图39是表示在进行两次分割喷射的情况下，相对于开阀开始时机Ta‘不同的个体1、个体2、个体3，在由ECU检测出的各个体的开阀开始延迟时间的信息的基础上，对喷射时机进行控制的情况下的喷射脉冲与对燃料进行喷射的喷射期间Tqr的关系的图。根据图39，从使喷射燃料与空气的流动良好而提高混合气体的均质度，并且减少活塞附着的观点来看，也可以在从TDC移至BDC之间的吸气行程内喷射燃料。在开阀开始时机Ta’不同的个体中，若以TDC为基准在相同的时机将喷射脉冲Ti输入驱动电路，则开始喷射燃料的时机在每个个体中变动，从而混合气体的均质度的分布产生变动，另外，喷射开始时机变迟，从而燃料的活塞附着增加，进而存在包含烟尘等的未燃烧粒子增加的情况。在每个气缸中使喷射燃料的时机一致，从而能够抑制从喷射燃料至与空气混合而形成混合气体之前的变动重要因素，因此能够抑制每个气缸的混合气体的均质度的变动，从而能够改善排气性能与油耗。在每个个体1、个体2、个体3中，开阀开始延迟时间伴随着开阀开始时机Ta‘的变动而变动，但开阀开始延迟时间较长的个体2相对于开阀开始延迟时间标准的个体1，在时机t3901输出喷射脉冲Ti，开阀开始延迟时间较短的个体2在时机t3903输出喷射脉冲Ti，从而能够使燃料的喷射开始时机t3904在每个个体中一致。特别地，在一吸排气行程中进行多次燃料喷射的分割喷射时，与一次喷射的情况相比，能够缩短阀芯114或者阀芯1907到达目标升程位置而被驱动的时间，因此中间升程处的过渡的阀芯114或者阀芯1907的动作成为决定燃料喷射量的支配重要因素。另外，在分割喷射时，每个气缸的喷射开始时机的偏离产生与分割喷射的次数对应的量，因此产生伴随着喷射时机的变动的燃料的壁面附着的增加、混合气体的燃料富裕的区域，从而包含烟尘的未燃烧粒子增加，存在排气性能恶化的情况。
根据本发明的第八实施例的方法，对于喷射开始时机而言，在每个气缸中对供给喷射脉冲宽度Ti的时机进行调整，从而能够使每个气缸的混合气体的均质度接近相同的状态，从而能够抑制未燃烧粒子，因此能够提高排气性能。另外，使用实施例1、3、4的控制方法，针对每个气缸对驱动电流的设定以及喷射脉冲Ti的宽度进行补正，从而能够使喷射燃料的喷射期间Tqr一致。通过以上说明的方法，能够使喷射开始时机以及喷射结束时机t3904在每个个体(各气缸)中一致，因此能够抑制混合气的每个气缸内的差别，从而大幅度地抑制废气所包含的PN(ParticulateNumber)、PM(ParticulateMatter)。
符号说明
101—喷嘴支架；102a—可动件；102b—可动件；103—壳体；104—线轴；105—螺线管；107—固定铁芯；110—弹簧；111—磁通限制部；112—复位弹簧；115—杆导承；114—阀芯；114a—限制部；114b—杆部；117—固定铁芯；116—小孔杯；118—阀座；119—燃料喷射孔；120—ECU；121—驱动电路；124—弹簧压板；201—空隙；204—端面；205—阀芯114与可动件102a的抵接面；206—可动件102a与可动件102b的滑动面；207—可动件102b的阀芯114侧的端面；210—接触面；840—燃料喷射装置；801—中央运算处理装置(CPU)；802—IC；805、806、807、831—开关元件；809、810、811、832、835—二极管；808、812、813—电流、电压检测用的电阻器；814—升压电路；830—线圈；815—接地电位(GND)；620—运算放大器；841—螺线管的接地电位(GND)侧的端子；R81、R82、R83、R84—电阻器；852、853—VL1电压检测用的电阻器；C81、C82—电容器；860—电压VL1检测用的有源低通滤波器；861—电压VL2检测用的有源低通滤波器；1501—模拟的微分电路；1901—间隙；1902—第二可动件；1903—第一部件；1904—卡合部；1905—纵孔燃料通路；1906—横孔燃料通路；1907—第二阀芯；1908—第二限制部；1909—初始位置弹簧；1910—第一限制部；2101—第二间隙；2201—第三间隙；ds—片材直径；T13—返回脉冲施加时刻；Ti—喷射脉冲宽度(开阀信号时间)；Ta‘—开阀开始延迟时间(Ta‘)；Ta—开阀完成延迟时间(Ta)；Tb—闭阀完成延迟时间(Tb)；Tp—升压电压施加时间(Tp)；T2—驱动电压切断时间(T2)；VH—升压电压；VB—电池电压；IPeak—峰值电流值；Ih—保持电流值；Tn—盲区。

Claims (21)

1.一种驱动装置，其是具备对电池电压进行升压的升压电路以及对从上述升压电路向燃料喷射装置的螺线管的通电、不通电进行控制的第一开关元件的燃料喷射装置的驱动装置，上述驱动装置的特征在于，
上述燃料喷射装置具备阀芯，该阀芯被上述螺线管驱动，并通过与阀座抵接而闭阀，且通过从阀座分离而开阀，
上述驱动装置具备：驱动信号生成部，其通过向上述第一开关元件进行通电而向上述螺线管供给电流，从而向开阀方向驱动上述阀芯；以及开阀开始时期检测部，其基于流经上述螺线管的电流值对上述阀芯从上述阀座分离的开阀开始时期进行检测。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，
上述燃料喷射装置具备：
可动件，其被来自上述螺线管的磁吸引力驱动，并在与上述阀芯接触时向开阀方向对上述阀芯施力；以及
空隙，其设置于上述阀芯与上述可动件的接触面之间，且用于上述可动件通过来自上述螺线管的磁吸引力而进行空走动作后与上述阀芯接触，
上述驱动装置具备燃料喷射装置差别修正部，该燃料喷射装置差别修正部基于上述开阀开始时期使上述螺线管的通电时间或者通电电流可变，
在上述驱动信号生成部使上述第一开关元件通电而向开阀方向驱动上述阀芯，使上述第一开关不通电而使上述螺线管的通电电流衰减后，上述开阀开始时期检测部基于流经上述螺线管的电流值检测出上述可动件沿上述空隙进行空走动作而与上述阀芯接触所带来的上述可动件的速度或者加速度的变化，从而对上述开阀开始时期进行检测。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，
上述驱动装置具备：
第二开关元件，其对从上述电池向上述螺线管的通电、不通电进行控制；
第三开关元件，其对上述螺线管的接地电位侧端子与接地电位之间的通电、不通电进行控制；
第一二极管，其设置于上述螺线管的接地电位侧端子与上述第一开关元件的上述升压电路侧的端子之间，并用于向上述升压电路侧供给电流；以及
第二二极管，其设置于上述螺线管的电压源侧端子与接地电位之间，并用于从接地电位侧向电压源侧供给电流，
上述驱动信号生成部在使上述第一开关元件和上述第三开关元件通电，而向上述螺线管供给电流后，使上述第一开关元件和上述第三开关元件不通电，而使电流从上述接地电位经由上述第二二极管、上述螺线管以及上述第一二极管向上述升压电路再生，从而从上述升压电路向上述螺线管施加负向电压，在施加上述负向电压后，使上述可动件与上述阀芯碰撞。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，
上述驱动装置具备：
第一电阻器，其设置于上述第三开关元件与上述接地电位之间，并用于对流经上述螺线管的电流进行检测；以及
存储部，其将从开始从升压电路向上述螺线管施加电压至开阀开始时期的时间存储为开阀开始延迟时间，
上述开阀开始时期检测部通过对上述可动件与上述阀芯碰撞而带来的上述可动件的加速度的变化检测由上述第一电阻器检测出的电流的二阶微分值成为最大值的时间，从而对内燃机的各气缸所具备的每个燃料喷射装置检测上述阀芯的开阀开始时期，
上述燃料喷射装置差别修正部根据存储于上述存储部的信息使上述螺线管的通电时间或者通电电流可变。
5.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，
上述驱动装置具备对上述电池的电压值进行检测的电池电压检测功能，
上述开阀开始时期检测部在上述电池的电压值的值成为预定的电压值以及波动范围以下的条件下，对上述阀芯的开阀开始时期进行检测。
6.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，
上述驱动装置具备对上述第一电阻器的电阻值进行检测的螺线管电流检测单元，在上述第一电阻器的第三开关元件侧端子与上述螺线管电流检测单元之间以串联的方式连接有第二电阻器和第一运算放大器，在上述第一运算放大器以并联的方式连接有第三电阻器以及第一电容器。
7.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，
上述燃料喷射装置差别修正部根据储存于上述存储部的开阀开始延迟时间，在检测出开阀开始时期的喷射之后的喷射中对上述螺线管的通电时间或者通电电流波形进行修正。
8.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，
上述可动件具有：第一可动件，其从上述阀芯与阀座接触的闭阀状态开始通过来自上述螺线管的磁吸引力向开阀方向被驱动而与上述阀芯碰撞，从而使上述阀芯开阀；以及第二可动件，其在闭阀状态下被第一弹簧向闭阀方向施力，并且具有如下功能：在上述阀芯的闭阀状态下，上述第二可动件的下侧端面与上述阀芯的上部端面接触，在上述第一可动件与上述固定铁芯接触的开阀状态下，设置于外缘的凸缘部与上述第一可动件接触，从上述阀芯开阀的状态开始，停止向上述螺线管供给电流，在上述阀芯与上述阀座接触时，上述第一可动件从上述第二可动件相对移动而能够分离，
上述驱动装置具备与上述第三开关元件以及上述第一电阻器并联的第四电阻器以及第五电阻器，第五电阻器与上述接地电位连接，上述第四电阻器以及第五电阻器的电阻值被设定为比上述螺线管的线圈电阻值大，并且第五电阻器的电阻值被设定为比第四电阻器的电阻值小，在上述第五电阻器的上述第四电阻器侧端子与上述螺线管电流检测单元之间以串联的方式连接有第六电阻器和第二运算放大器，另外，在上述第二运算放大器以并联的方式连接有第七电阻器以及第二电容器。
9.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，
上述驱动信号生成部使上述燃料喷射装置在缸内喷射式内燃机的一次吸排气行程中进行多次分割喷射，上述分割喷射的至少一次喷射在上述可动件未与上述固定铁芯接触的中间升程动作中完成喷射，上述开阀开始时期检测部对上述中间升程动作的开阀开始时期进行检测。
10.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，
上述燃料喷射装置具备对上述阀芯向闭阀方向施力的第一弹簧，
上述阀芯具备：第一限制部，其在上述阀芯与上述阀座接触的状态下限制上述可动件向闭阀方向的相对移动；以及第二限制部，其在上述可动件进行开阀动作时以从上述可动件承受作用力的方式限制上述可动件向开阀方向的相对移动，
上述可动件具备：弹簧座，其以与上述第一限制部对抗的方式设置在上述阀座侧；以及第三弹簧，其设置于上述弹簧座与上述第一限制部之间且在闭阀状态下对上述可动件向闭阀方向施力，在闭阀状态下，上述可动件与上述第一限制部接触，上述空隙形成在上述可动件与上述第二限制部之间。
11.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，
在从上述阀芯开阀的状态使上述阀芯闭阀时，将上述螺线管的电压信号的获取期间分割成第一获取期间和上述第一获取期间后的第二获取期间，并将上述第一获取期间的上述螺线管的电压信号的一阶微分值的最小值判断为上述阀芯与上述阀座接触的闭阀完成时机，将上述第二获取期间的从向上述螺线管施加电压开始到电压信号的一阶微分值成为最小值的时机为止的时间作为上述可动件与上述第二限制部碰撞的上述可动件的静止时机而存储于驱动装置，在一次吸气行程中进行多次分割喷射的情况下，喷射次数为第二次之后的向上述螺线管施加电压的时机被设定为比存储于驱动装置的上述可动件的静止时机迟，基于上述可动件的静止时机，对第二次之后的向上述螺线管施加电压的时机进行控制。
12.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，
上述驱动装置在使上述阀芯从上述阀芯闭阀的状态向开阀状态动作的开阀动作时，使上述第一开关元件和上述第三开关元件通电而使上述螺线管的电流增加，然后，在供给至上述螺线管的电流值超过设定值时或者经过了设定期间时，使上述第一开关元件和上述第三开关元件不通电，而停止向上述螺线管通电，基于各气缸的每个上述燃料喷射装置的开阀延迟时间的检测信息对上述设定值或者上述规定期间进行修正。
13.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，
在上述阀芯未全开的中间升程的条件下进行驱动时，进行各气缸的燃料喷射装置的闭阀完成时机的检测以及闭阀延迟时间的计算，从而计算出从根据各气缸的每个燃料喷射装置的驱动装置的喷射量的指令值求得的上述闭阀延迟时间减去上述开阀开始时间后的上述阀芯进行位移的喷射期间的背离值，以上述喷射期间的背离值变小的方式在各气缸的每个燃料喷射装置中对下次喷射以后的上述螺线管的通电时间或者通电电流进行修正。
14.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，
在上述阀芯进行中间升程的动作时，以从上述闭阀延迟时间减去开阀延迟时间的喷射期间在各气缸的每个燃料喷射装置中一致的方式，使上述第一开关元件和上述第三开关元件通电而对施加来自上述升压电路的电压的时间进行修正。
15.根据权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，
在各气缸的每个燃料喷射装置中对中间升程动作中的喷射期间进行修正后，使上述第一开关元件和第三开关元件不通电，从上述升压电路向上述螺线管施加负向电压，然后，使第一开关元件和第三开关元件通电，从上述升压电路向上述螺线管施加电压，若流经上述螺线管的电流到达某恒定值，则使第一开关元件不通电，并反复进行第二开关元件和第三开关元件的通电、不通电，将流经上述螺线管的电流值保持于某保持电流值，对供给上述保持电流值的时间进行控制，从而对上述中间升程处的喷射量进行控制。
16.根据权利要求15所述的驱动装置，其特征在于，
在各气缸的每个燃料喷射装置中对中间升程动作中的喷射期间进行修正后，使上述第一开关元件和上述第三开关元件不通电，在各气缸的每个燃料喷射装置中对从上述升压电路向上述螺线管施加负向电压的时间进行修正。
17.根据权利要求16所述的驱动装置，其特征在于，
基于上述开阀完成延迟时间，在各气缸的每个燃料喷射装置中对上述保持电流值进行调整，与供给至上述燃料喷射装置的燃料压力对应地，对上述峰值电流值、来自上述升压电路的电压施加时间、上述延迟时间的至少一个进行修正。
18.根据权利要求15所述的驱动装置，其特征在于，
在各气缸的每个燃料喷射装置中对中间升程动作中的喷射期间进行修正后，在以使上述保持电流值的通电时间伴随着上述喷射脉冲宽度的增加而增加的方式动作时，在各气缸的每个燃料喷射装置中以喷射脉冲宽度不同的两点以上对上述螺线管的接地电位侧端子与接地电位之间的电压的二阶微分值成为最小的时机进行检测并存储为上述闭阀延迟时间，使各气缸的每个燃料喷射装置的中间升程的喷射期间与喷射脉冲宽度的关系在函数中近似，根据各气缸的燃料喷射装置的喷射期间的信息导出该函数的系数，从而计算出用于获得在各气缸的燃料喷射装置中所要求的喷射期间的第一喷射脉冲宽度，从而对各气缸的燃料喷射装置的喷射量进行修正。
19.根据权利要求18所述的驱动装置，其特征在于，
在上述阀芯进行与上述固定铁芯接触的最大升程动作的情况下，在各气缸的每个燃料喷射装置中，取得并存储喷射脉冲的宽度不同的两点以上的实际喷射期间，使上述实际喷射期间与喷射脉冲宽度的关系在函数中近似，根据各气缸的燃料喷射装置的实际喷射期间的信息导出该函数的系数，从而计算出用于获得在各气缸的上述燃料喷射装置中所要求的喷射期间的第二喷射脉冲宽度，将在中间升程中求得的上述第一喷射脉冲与实际喷射期间的函数和上述第二喷射脉冲与实际喷射期间的函数的喷射期间一致的喷射脉冲宽度用作对中间升程中的修正公式和最大升程中的修正公式进行切换的喷射脉冲宽度。
20.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，
在发动机启动后，在怠速运转、发动机停止条件下的吸排气行程的数个周期的任一期间内，对上述阀芯的开阀开始时机、开阀完成时机、闭阀完成时机分别进行检测并存储。
21.一种燃料喷射系统，其具备：燃料喷射装置，其向内燃机喷射燃料；以及燃料喷射装置的驱动装置，其具有对电池电压进行升压的升压电路和对从上述升压电路向燃料喷射装置的螺线管的通电、不通电进行控制的第一开关元件，上述燃料喷射系统的特征在于，
上述燃料喷射装置具备：
阀芯，其被上述螺线管驱动，并通过与阀座抵接而闭阀，通过从阀座分离而开阀；
可动件，其被来自上述螺线管的磁吸引力驱动，并在与上述阀芯接触时对上述阀芯向开阀方向施力；以及
空隙，其设置于上述阀芯与上述可动件的接触面之间，并用于上述可动件通过来自上述螺线管的磁吸引力而进行空走动作后与上述阀芯接触，
上述驱动装置具备：
驱动信号生成部，其通过对上述第一开关元件的通电而向上述螺线管供给电流，从而向开阀方向驱动上述阀芯；
开阀开始时期检测部，其基于流经上述螺线管的电流值对上述阀芯从上述阀座分离的开阀开始时期进行检测；以及
燃料喷射装置差别修正部，其基于上述开阀开始时期而使上述螺线管的通电时间或者通电电流可变；
在上述驱动信号生成部使上述第一开关元件通电而向开阀方向驱动上述阀芯，并且使上述第一开关元件不通电而使上述螺线管的通电电流衰减后，上述开阀开始时期检测部基于流经上述螺线管的电流值检测出上述可动件沿上述空隙进行空走动作而与上述阀芯接触所带来的上述可动件的速度或者加速度的变化，从而对上述开阀开始时期进行检测。
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