CN107110047B - 燃料喷射装置的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种驱动装置，通过使阀芯到达比上述最大高度位置低的高度位置的条件下的(214)的变动稳定化，缩小喷射脉冲宽度与喷射量的倾斜度，从而提高喷射量的精度。本发明为用于内燃机的燃料喷射装置的驱动装置，燃料喷射装置具备：能够开闭燃料通路的(214)；在与(214)之间传递力，进行开闭阀动作的可动体(202)；以及电磁铁，电磁铁由作为可动体(202)的驱动单元而设置的螺线管(205)及固定铁芯(207)和设置于可动体(202)的外周侧的筒状的喷嘴架(201)构成，驱动装置(150)控制为，在(214)到达最大高度位置前，使在线圈流动的驱动电流从最大电流降低至比最大电流低的第一驱动电流(610)，(214)到达比最大高度位置低的高度位置。

Description

燃料喷射装置的驱动装置
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。
背景技术
一般地，电磁式燃料喷射装置的驱动电路为了从闭阀状态迅速向开阀状态转换，进行如下控制，当输出喷射脉冲时，首先从高电压源向线圈施加高电压，急速地启动线圈的电流。然后，可动体与阀座分离，向固定铁芯的方向运动，然后控制为，将电压的施加切换为低电压，向线圈供给固定的电流。在可动体与铁芯碰撞后停止向线圈的电流供给的情况下，产生可动体的开阀延迟，因此能够控制的喷射量产生限制。因此，寻求在可动体与碰撞前停止向线圈的电流供给，在可动体及阀芯进行抛物线运动的所谓的半升程的条件下控制阀芯。
作为类似上述的以半升程驱动阀芯的条件下的控制方法，具有专利文献1公开的方法。在专利文献1中，公开了以下方法：计算在燃料喷射阀的驱动线圈流动的驱动电流的积分值，基于该积分值，考虑驱动线圈的直流叠加特性，计算驱动线圈的电感，从而精度良好地计算电感，基于该电感，推定阀芯的提升量，从而精度良好地推定提升量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－108422
发明内容
发明所要解决的课题
就燃料喷射装置的驱动装置而言，当输入喷射脉冲时，首先向线圈施加高电压源的电压，迅速启动电流，在磁路急速产生磁通。如施加升压电压VH直至阀芯到达固定铁芯，则作用于可动体的磁吸引力变大，阀芯的位移量的倾斜度变大。其结果，在作为阀芯与固定铁芯不接触的动作的半升程的条件下，喷射脉冲宽度与喷射量的倾斜度变大，相对于喷射脉冲宽度的变化，喷射量的变化量增加，根据驱动装置的控制分辨率的限制，存在喷射量的精度降低的情况。另外，若作用于可动体的磁吸引力大，则可动体以阀芯的速度大的条件碰撞固定铁芯，因此由于因可动体碰撞而产生反作用力，可动体弹回，阀芯也弹回。结果，在阀芯弹回的范围中，喷射脉冲与喷射量的关系成为非线性，喷射量的控制精度降低，存在PN(Particulate Number)增加的情况。
本发明的目的在于，使半升程下的阀芯的变动稳定化，缩小喷射脉冲宽度与喷射量的倾斜度，从而提高半升程下的喷射量精度，降低因可动体碰撞固定铁芯而产生的阀芯的弹回，从而确保从半升程到可动体碰撞固定铁芯以后的范围的喷射量的连续性。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的驱动装置的特征在于具备以下特征的功能：控制为在阀芯到达最大高度位置前，使在线圈流动的驱动电流从最大电流降低至比最大电流低的第一驱动电流，使阀芯到达比最大高度位置低的高度位置。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种驱动装置，即使在阀芯控制在比最大高度位置低的位置的情况下，也能够使阀芯的变动稳定化，缩小喷射脉冲宽度与喷射量的倾斜度，从而能够降低能够控制的最小喷射量。
附图说明
图1是将实施例1记载的燃料喷射装置、压力传感器、驱动装置以及ECU(发动机控制单元)搭载于筒内直接喷射式发动机的情况的概要图。
图2是表示本发明的第一实施例的燃料喷射装置的纵剖视图和与该燃料喷射装置连接的驱动电路及发动机控制单元(ECU)的结构的图。
图3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4是表示驱动燃料喷射装置的一般的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电压和驱动电流、阀芯位移量与时间的关系的图。
图5是表示本发明的第一实施例的燃料喷射装置的驱动装置及ECU(发动机控制单元)的详情的图。
图6是表示本发明的第一实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、燃料喷射装置的开关元件的时刻、线圈的端子间的电压、阀芯以及可动体的变动与时间的关系的图。
图7是表示第一实施例的喷射脉冲与喷射量的关系的图。
图8是表示第二实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置的驱动电流、燃料喷射装置的开关元件的时刻、线圈的端子间的电压、阀芯以及可动体的变动与时间的关系的图。
图9是表示本发明的第三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10是表示本发明的第三实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置的驱动电流、燃料喷射装置的开关元件的时刻、线圈的端子间的电压、阀芯以及可动体的变动与时间的关系的图。
图11是表示本发明的第四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12是表示本发明的第四实施例的在阀芯到达最大开度的条件下，在开阀开始及开阀完成时刻不同的三个燃料喷射装置的端子间的电压、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13是本发明的第五实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、燃料喷射装置的开关元件的时刻、线圈的端子间的电压、阀芯以及可动体的变动与时间的关系的图。
图14是表示本发明的第六实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、燃料喷射装置的开关元件的时刻、线圈的端子间的电压、阀芯以及可动体对变动与时间的关系的图。
具体实施方式
以下，使用附图，对本发明的实施例进行说明。
实施例1
以下，使用图1～图7，对由本发明的燃料喷射装置和驱动装置构成的燃料喷射系统进行说明。
首先，使用图1，对燃料喷射系统的结构进行说明。燃料喷射装置101A至101D以来自其喷射孔的燃料喷雾直接喷射至燃烧室107的方式设置于各气缸。燃料被燃料泵106升压后输出至燃料配管105，配送至燃料喷射装置101A至101D。燃料压力基于压力传感器102的信息以预定的压力为目标值，控制来自燃料泵106的排出量。
燃料喷射装置101A至101D的燃料的喷射受从发动机控制单元(ECU)104发送的喷射脉冲宽度控制。喷射脉冲输入燃料喷射装置的驱动电路103，驱动电路103基于来自ECU104的指令决定驱动电流波形，在基于喷射脉冲的时间向燃料喷射装置101A至101D供给驱动电流波形。此外，驱动电路103作为与ECU104一体的部件、基板而安装，它们成为一体后的装置称为驱动装置150。
图2是表示燃料喷射装置的纵剖视图和用于驱动该燃料喷射装置的驱动电路103、ECU104的结构的一例的图。此外，在图2中，对与图1相同的部件使用相同的符号，省略说明。在ECU104，从各种传感器获取表示发动机的状态的信号，运算用于根据内燃机的运转条件控制从燃料喷射装置喷射的喷射量的喷射脉冲的宽度、喷射时刻。从ECU104输出的喷射脉冲通过信号线110而输入燃料喷射装置的驱动电路103。驱动电路103控制向螺线管205施加的电压，供给电流。ECU104通过通信线111与驱动电路103进行通信，能够根据向燃料喷射装置供给的燃料的压力、运转条件来变更由驱动电路103生成的驱动电流、驱动时间的设定值。
接下来，使用图2的燃料喷射装置的纵剖面和图3的放大了可动体202及阀芯214的附近的剖视图，对燃料喷射装置的结构和动作进行说明。图2及图3所示的燃料喷射装置是常闭型电磁式燃料喷射装置，在没有向螺线管(线圈)205通电的状态下，阀芯214被第一弹簧210向闭阀方向施力，阀芯214与阀座218接触而闭阀。
在可动体202的上端面302A，朝向下端面302B侧形成有凹部302C。在设于该凹部302C的内侧的中间构件220的下面侧，朝向上方形成凹部333A。凹部333A具有容纳头部214A的阶梯部329的直径(内径)和深度。即，凹部333A的直径(内径)比阶梯部329的直径(外径)大，凹部333A的深度尺寸比阶梯部329的上端面与下端面之间的尺寸大。在凹部333A的底部形成有供头部214A的突起部131贯通的贯通孔333B。在中间构件220与帽232之间保持第三弹簧234，中间构件220的上端面320C构成供第三弹簧234的一端部抵接的弹簧座。第三弹簧234从固定铁芯207侧对可动体202向闭阀方向施力。
在位于中间构件220的上方的帽232的上端部形成有向径向伸出的凸缘部332A，在凸缘部332A的下端面构成由供第三弹簧234的另一端部抵接的弹簧座。从帽232的凸缘部332A的下端面向下方形成筒状部332C，阀芯214的上部被压入固定于筒状部332C。
帽232和中间构件220分别构成第三弹簧234的弹簧座，因此中间构件220的贯通孔333B的直径(内径)比帽232的凸缘部332A的直径(外径)小。
帽232从上方受到第一弹簧210的作用力，从下方受到第三弹簧234的作用力(设定负载)。第一弹簧210的作用力比第三弹簧234的作用力大，结果，帽232被第一弹簧210的作用力与第三弹簧234的作用力的差的作用力向阀芯214的突起部331按压。由于对帽232不施加从突起部331脱落的方向的力，因此帽232仅按压固定于突起部331便已足够，无需焊接。
图2所示的状态为阀芯214受第一弹簧210的作用力，此外而且对可动体202未作用磁吸引力的状态。在该状态下，中间构件220受第三弹簧234的作用力，凹部333A的底面333E与阀芯214的阶梯部329的上端面抵接。即，凹部333A的底面333E与阶梯部329的上端面的间隙G3的大小(尺寸)为零。
另一方面，可动体202受调零弹簧(第二弹簧)212的作用力而向固定铁芯207侧施力。因此，可动体202与中间构件220的下端面抵接。第二弹簧212的作用力比第三弹簧234的作用力小，因此可动体202不能将被第三弹簧234施力的中间构件220推回，通过中间构件220和第三弹簧234，防止向上方(开阀方向)的运动。
中间构件220的凹部333A的深度尺寸比阶梯部329的上端面与下端面之间的尺寸大，因此在图3所示的状态下，可动体202和阀芯214的阶梯部的下端面不抵接，可动体202与阀芯214的阶梯部的下端面的间隙G2具有D2的大小(尺寸)。该间隙G2比可动体202的上端面(与固定铁芯107的对置面)202A与固定铁芯107的下端面(与可动体202的对置面)207B的间隙G1的大小(尺寸)D1小(D2＜D1)。如在此所说明地，中间构件220是在可动体202与阶梯部329的下端面之间形成D2的大小的间隙G2的构件。
中间构件(间隙形成构件)220在定位于阀芯214的阶梯部329的上端面(基准位置)的状态下，下端面与可动体202抵接，从而在阀芯214的卡合部的阶梯部329的下端面与作为可动体202的卡合部的凹部的底面302D之间形成间隙D2。第三弹簧234以将中间构件233定位于阶梯部329的上端面(基准位置)的方式向开阀方向施力。通过凹部底面部333E与阶梯部329的上端面(基准位置)抵接，从而中间构件233定位于阶梯部329的上端面(基准位置)。此外，第一弹簧210、第二弹簧212以及第三弹簧234中，第一弹簧210的弹力(作用力)最大，第三弹簧234的弹力(作用力)其次大，第二弹簧212的弹力(作用力)最小。
相比阶梯部329的直径，形成于可动体202的贯通孔128的直径更小，因此，阀芯214在从闭阀状态向开阀状态转换的开阀动作时或者从开阀状态向闭阀状态转换的闭阀动作时，阀芯214的阶梯部329的下端面与可动体202卡合，可动体202和阀芯114联动地运动。但是，在独立作用有使阀芯114向上方运动的力、或者使可动体202向下方运动的力的情况下，阀芯114和可动体202能够向独立的方向运动。对于可动体202及阀芯214的动作，后面详细进行说明。
在本实施例中，可动体202通过其外周面与喷嘴架201的内周面接触而被引导上下方向(开闭阀方向)的运动。而且，阀芯214通过其外周面与可动体202的贯通孔的内周面接触而被引导上下方向(开闭阀方向)的运动。阀芯214的前端部被导向构件215的导向孔导向，通过导向构件215和喷嘴架201及可动体202的贯通孔，被导向为笔直地进行往复运动。
此外，在本实施例中，说明了可动体202的上端面302A和固定铁芯207的下端面307B抵接的情况，也存在以下情况，即构成为，在可动体202的上端面302A及固定铁芯207的下端面307B的任何一方、或者可动体202的上端面302A和固定铁芯207的下端面307B双方设置突起部，突起部和端面或者突起部彼此抵接。该情况下，上述的间隙G1成为可动体202侧的抵接部与固定铁芯207侧的抵接部之间的间隙。
在图2中，将固定铁芯207压入喷嘴架201的大径筒状部240的内周部，在压入接触位置进行焊接接合。固定铁芯207是针对可动体202作用磁吸引力，向开阀方向吸引可动体202的部件。通过固定铁芯207的焊接接合，密闭形成于喷嘴架201的大径筒状部23的内部与外部空气间的间隙。固定铁芯207在中心设有比中间构件233的直径稍大的直径的贯通孔作为燃料通路。阀芯214的头部及帽232以非接触状态插通贯通孔的下端部内周。
初始负载设定用弹簧210的下端与形成于被设置在阀芯214的头部241的帽232的上端面的弹簧座面抵接，弹簧210的另一端被压入固定铁芯207的贯通孔的内部的调整销224挡住，从而弹簧210固定于帽232与调整销224之间。通过调整调整销224的固定位置，能够调整弹簧210向阀座218按压阀芯214的初始负载。
在调整好弹簧210的初始负载的状态下，构成为，固定铁芯207的下端面相对于可动体202的上端面隔着约40至100微米程度的磁吸引缝隙G1而面对面。此外，在图中，忽略尺寸的比例进行放大而表示。
向设于外壳203的底部的中央的贯通孔插通喷嘴架201的大径筒状部240。外壳203的外周壁的部分形成与喷嘴架201的大径筒状部240的外周面面对面的外周磁轭部。线圈205由朝向半径方向外侧开口的剖面具有U字状的槽的环状的线轴204和缠绕于该槽中的铜线形成。在线圈205的缠绕开始、缠绕结束端部固定有具有刚性的导体209。以包围线圈205的方式，在固定铁芯207、可动体202、喷嘴架201的大径筒状部240以及外壳(外周磁轭部)203部分形成环状的磁通路。
燃料从设于燃料喷射装置的上游的燃料配管供给，且通过第一燃料通路孔231后流到阀芯214的前端。利用形成于阀芯214的阀座218侧的端部的座部和阀座218，密封燃料。在闭阀时，由于燃料压力，产生阀芯214的上部与下部的差压，阀芯214被燃料压力与阀座位置的座内径的受压面相乘得到的力向闭阀方向按压。在闭阀状态下，在阀芯214的与可动体202的抵接面与可动体202之间，经由中间构件220而具有间隙G2。通过具有间隙G2，从而在阀芯214落座于阀座218的状态下，可动体202和阀芯214在轴向上经由间隙而配置。
当向螺线管205供给电流时，由于磁路产生的磁场，在固定铁芯207与可动体202之间通过磁通量，对可动体202作用磁吸引力。在作用于可动体202的磁吸引力超过第三弹簧234产生的负载的时刻，可动体202向固定铁芯207的方向开始位移。此时，阀芯214和阀座218接触，因此可动体202的运动为在无燃料流的状态下进行，且以与受因燃料压力而引起的差压力的阀芯214分离的方式进行的空转运动，因此不受燃料的压力等的影响，能够高速移动。
另外，第一弹簧214的负载即使在发动机筒内的燃烧压增加了的情况下也抑制燃料的喷射，因此需要将弹簧负载设定的强。即，在闭阀状态下，第一弹簧214的负载不作用于阀芯214，从而阀芯214能够高速移动。
当可动体202的位移量到达间隙G2的大小时，可动体202通过抵接面302E向阀芯214传递力，将阀芯214向开阀方向提拉。此时，可动体202进行空转运动，以具有动能的状态与阀芯214碰撞，因此阀芯214接受可动体202的动能，高速地向开阀方向开始位移。在阀芯214作用随着燃料的压力而产生的差压力，作用于阀芯214的差压力在阀芯214的座部附近的流路剖面积小的范围内，座部的燃料的流速增加，由于随着因伯努利效应而引起的静压降低而引起的压力下降，从而产生阀芯214前端部的压力降低。该差压力受座部的流路剖面积的影响较大，因此在阀芯214的位移量小的条件下，差压力变大，在位移量大的条件下，差压力变小。
因此，在作为阀芯214从闭阀状态开始开阀，位移小且差压力变大的开阀动作变得难以进行的时刻，阀芯214的开阀利用可动体202的空转运动而碰撞性地进行，因此即使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，能够将第一弹簧210设定为更强的力。通过将第一弹簧210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，对于微小喷射量的控制是有效的。
在阀芯214开始开阀动作后，可动体202碰撞固定铁芯207。在该可动体202碰撞固定铁芯207时，可动体202进行弹回动作，但是可动体202被作用于可动体202的磁吸引力向固定铁芯207吸引，马上停止。此时，第一弹簧212对可动体202向固定铁芯207的方向作用力，因此能够缩小弹回的位移量，另外，能够缩短弹回结束前的时间。弹回动作小，从而缩短可动体202与固定铁芯207之间的缝隙变大的时间，即使对于更小的喷射脉冲宽度，也能够进行稳定的动作。
这样，结束了开阀动作的可动体202及阀芯214以开阀状态静止。在开阀状态下，在阀芯214与阀座218之间产生间隙，喷射燃料。燃料通过设于固定铁芯207的中心孔、设于可动体202的燃料通路孔、以及设于导向件215的燃料通路孔后流向下游方向。当切断对螺线管205的通电时，产生于磁路中的磁通量消失，磁吸引力也消失。作用于可动体202的磁吸引力消失，从而阀芯214被第一弹簧210的负载和燃料压力的力推压回到与阀座218接触的关闭位置。
接下来，使用图5，对本实施例的燃料喷射装置的驱动装置的结构进行说明。图5是表示燃料喷射装置的驱动电路103及ECU104的详情的图。
CPU501例如内置于ECU104，从安装于燃料喷射装置的上游的燃料配管的压力传感器、测量向发动机缸的流入空气量的A/F传感器、用于检测从发动机缸排出的尾气的氧浓度的氧传感器、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，根据内燃机的运转条件，运算用于控制从燃料喷射装置喷射的喷射量的喷射脉冲的宽度、喷射时刻。另外，CPU501根据内燃机的运转条件运算合适的喷射脉冲宽度Ti的脉冲宽度(即喷射量)、喷射时刻，通过通信线504向燃料喷射装置的驱动IC502输出喷射脉冲宽度Ti。然后，根据驱动IC502，切换开关元件505、506、507的通电、断电，向燃料喷射装置540供给驱动电流。
开关元件805连接于比输入到驱动电路的电压源VB高的高电压源与燃料喷射装置540的高电压侧的端子间。开关元件505、506、507例如由FET、晶体管等构成，能够切换对燃料喷射装置540的通电/断电。作为高电压源的初始电压值的升压电压VH例如为60V，通过利用升压电路514对电池电压进行升压而生成。升压电路514例如具有由DC/DC转换器等构成，或者由线圈530、晶体管531、二极管532以及电容器533构成的方法。在后者的升压电路514的情况下，当将晶体管531设置成ON时，电池电压VB流向接地电位534侧，当将晶体管531设置成OFF时，产生于线圈530的高的电压通过二极管532而静流，电荷积蓄于电容器533。在成为升压电压VH前，重复进行该晶体管的ON/OFF，使电容器533的电压增加。晶体管531与IC502或者CPU501连接，构成为利用IC502或者CPU501检测从升压电路514输出的升压电压VH。
另外，在螺线管205的电源侧端子590与开关元件505之间以使电流从第二电压源向螺线管205、设置电位515的方向流动的方式设置二极管535，另外，在螺线管205的电源侧端子590与开关元件507之间，以使电流从电池电压源向螺线管205、设置电位515的方向流动的方式设置二极管511，构成为，在对开关元件508通电的期间，电流不从接地电位515向螺线管205、电池电压源以及第二电压源流动。另外，为了存储喷射脉冲宽度的运算等发动机的控制所需的数值数据，在ECU104搭载有寄存器及存储器。
另外，开关元件507连接于低电压源与燃料喷射装置的高压端子间。低电压源VB为例如电池电压，该电压值为12～14V程度。开关元件506连接于燃料喷射装置540的低电压侧的端子与接地电位515之间。驱动IC502通过电流检测用电阻508、512、513检测在燃料喷射装置540流动的电流值，根据检测出的电流值，切换开关元件505、506、507的通电/断电，生成所期望的驱动电流。为了对燃料喷射装置的螺线管205施加逆电压，将向螺线管205供给的电流急速地降低，具备有二极管509和510。CPU501与驱动IC502通过通信线503而进行通信，能够根据向燃料喷射装置540供给的燃料的压力、运转条件切换由驱动IC502生成的驱动电流。另外，电阻508、512、513的两端与IC502的A/D变换端口连接，构成为能够通过IC502检测对电阻508、512、513的两端施加的电压。
接下来，说明本实施例中的从ECU104输出的喷射脉冲与燃料喷射装置的螺线管205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214的位移量(阀芯变动)的关系(图4)、以及喷射脉冲与燃料喷射量的关系(图7)。
当向驱动电路103输入喷射脉冲时，驱动电路103对开关元件505、506通电，从升压至比电池电压高的电压的高电压源向螺线管205施加高电压401，开始向螺线管205供给电流。当电流值到达ECU104预先确定了的最大驱动电流Ipeak(以下，称为峰值电流值)时，停止施加高电压401。
若在从峰值电流值Ipeak向电流403转换的期间，将开关元件506设置为ON，将开关元件505、507设置为断电，则向螺线管205施加电压0V，电流在燃料喷射装置540、开关元件506、电阻508、接地电位515、燃料喷射装置540的路径流动，电流逐渐减小。通过逐渐减小电流，从而确保向螺线管205供给的电流，即使在向燃料喷射装置540供给的燃料压力增加了的情况下，可动体202及阀芯214也能够稳定地进行开阀动作。此外，若在从峰值电流值Ipeak向电流403转换的期间，将开关元件505、506、507设置为OFF，则由于基于燃料喷射装置540的电感而引起的反电动势，二极管509和二极管510通电，电流向电压源VH侧返回，向燃料喷射装置540供给的电流如电流402所示地从峰值电流值Ipeak急速降低。结果，具有以下效果：到达电流403前的时间变快，将从到达电流403到在固定的延迟时间后，磁吸引力成为固定的时间提前。当电流值变得比预定的电流值404小时，驱动电路103对开关元件506通电，根据开关元件507的通电/断电进行电池电压VB的施加，设置以保持预定的电流403的方式进行控制的开关期间。
当向燃料喷射装置540供给的燃料压力变大时，作用于阀芯214的流体力增加，阀芯214到达目标开度前的时间变长。其结果，存在相对于峰值电流Ipeak的到达时间，向目标开度的到达时刻晚的情况。当急速地减小驱动电流时，作用于可动体202的磁吸引力也急速降低，因此阀芯214的变动不稳定，根据情况，存在不管是否在通电中，都会开始闭阀的情况。在从峰值电流Ipeak向电流403的转换中，将开关元件506设置为通电，使电流逐渐减小，在该情况下，能够抑制磁吸引力的降低，能够确保高燃料压力下的阀芯214的稳定性，能够抑制喷射量偏差。
利用这样的供给电流的轮廓，驱动燃料喷射装置540。在从高电压401的施加到到达峰值电流值Ipeak的期间，可动体202在时刻t41开始位移，阀芯214在时刻t42开始位移。然后，可动体202及阀芯214到达最大开度(最大高度位置)。此外，在本实施例中，将可动体202与固定铁芯107接触的位移量设为可动体的最大高度位置，实际上，本发明不限于在燃料喷射装置被安装于发动机的状态下，阀芯214沿上下方向运动。因此，也可以将可动体202的最大高度位置称为可动体202的最大位移位置。
在可动体202到达最大高度位置的时刻t43，可动体202碰撞固定铁芯207，可动体202在与固定铁芯207之间进行弹回动作。阀芯214构成为相对于可动体202能够相对位移，因此阀芯214从可动体202离开，阀芯214的位移超过最大高度位置，过冲。然后，利用由保持电流403生成的磁吸引力和第二弹簧212的开阀方向的力，可动体202静止于预定的最大高度位置的位置，另外，阀芯214落座于可动体202，在最大高度位置的位置静止，成为开阀状态。
在具有使阀芯214和可动体202成为一体的可动阀的燃料喷射装置的情况下，阀芯214的位移量不会比最大高度位置高，到达最大高度位置后的可动体202和阀芯214的位移量相同。
接下来，使用图7，对使用了图4所示的电流波形的情况下的喷射量特性Q701进行说明。在喷射脉冲宽度Ti未到达固定时间时，作用于可动体202的磁吸引力及第二弹簧214的合力的开阀方向的力不高于作为第三弹簧234的负载的闭阀方向的力，或者即使可动体202开始位移，也不能确保在间隙G3滑行所需的磁吸引力，在可动体202与阀芯214不接触的条件下，阀芯214不开阀，不喷射燃料。
另外，在喷射脉冲宽度Ti短、例如类似于701的条件下，可动体202碰撞阀芯214，阀芯214从阀座218离开，开始提升，但是在阀芯214到达目标提升位置前开始闭阀，因此相对于喷射脉冲宽度与喷射量的关系成为直线的直线区域730外插的点划线720，喷射量变少。
另外，在点702的脉冲宽度下，在阀芯214到达最大高度位置之后，马上开始闭阀，阀芯214的轨迹成为抛物线运动。在该条件下，阀芯214具有的开阀方向的动能大，另外，作用于可动体202的磁吸引力大，因此开阀所需的时间的比例变大，相对于点划线720，喷射量变多。将阀芯214与固定铁芯207不接触，且阀芯214的轨迹成为抛物线运动的区域840成为半升程区域，将阀芯214与定子207接触的区域841称为全升程区域。
在点703的喷射脉冲宽度下，在因可动体202碰撞固定铁芯207而产生的阀芯214的弹回量成为最大的时刻开始闭阀，因此可动体202和固定铁芯207碰撞时的反作用力对可动体202作用，从将喷射脉冲设置为OFF到阀芯214闭阀的闭阀延迟时间变小，其结果，喷射量相对于点划线720变少。点704为在阀芯的弹回结束之后的时刻t24开始闭阀的状态，在比点704大的喷射脉冲宽度Ti下，根据喷射脉冲宽度Ti的增加，燃料的喷射量呈大致线形地增加。在从燃料开始喷射到点704所示的脉冲宽度Ti的区域，阀芯214未到达最大高度位置，或者即使阀芯214到达了最大高度位置，阀芯214的弹回也不稳定，因此，喷射量变动。为了缩小能够控制的最小喷射量，需要根据喷射脉冲宽度Ti的增加，增加供燃料的喷射量呈线形地增加的区域，或者喷射脉冲宽度Ti抑制比704小的喷射脉冲宽度Ti与喷射量的关系不为线形的非线形区域的喷射量偏差。
在类似于图4所说明的驱动电流波形中，因可动体202与固定铁芯207的碰撞而产生的阀芯214的弹回大，在阀芯214的弹回中途开始闭阀。因此，在点704前的短的喷射脉冲宽度Ti的区域产生非线形性，该非线形性成为最小喷射量变差的原因。因此，为了改善阀芯214到达目标提升的条件下的喷射量特性的非线形性，需要降低到达最大高度位置后产生的阀芯214的弹回。另外，阀芯114的变动随着尺寸公差而变化，因此按照燃料喷射装置，可动体102和固定铁芯107接触的时刻不同，可动体102与固定铁芯107的碰撞速度产生偏差，因此，阀芯114的弹回根据燃料喷射装置的个体而不同，喷射量的个体偏差变大。
另一方面，在进行使阀芯214到达比最大高度位置低的高度位置的驱动(以下，称为半升程)的区域，阀芯214为与作为限位件的固定铁芯207不接触的不稳定的变动，因此为了准确控制喷射量，需要准确地控制决定可动体202碰撞阀芯214时的速度的作用于可动体202的磁吸引力、和阀芯214开始开阀后作用于可动体202的磁吸引力。
接下来，使用图6、7，对本实施例的燃料喷射装置的控制方法进行说明。图6是表示喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、燃料喷射装置的开关元件505、506、507、螺线管205的端子间电压Vinj、阀芯214以及可动体202的变动与时间的关系的图。此外，图中用虚线记载使用图4的电流波形的情况下的驱动电流721、阀芯214的位移量722。图7是表示以图6的驱动电流波形控制燃料喷射装置540的情况下的喷射脉冲宽度与喷射量的关系的图。此外，在图7中，将以驱动电流610控制燃料喷射装置540的情况的喷射量特性示为喷射量Q702。
首先，在时刻t61，当由CPU501通过通信线504向驱动IC502输入喷射脉冲宽度Ti时，开关元件505和开关元件506成为ON，向螺线管205施加比电池电压VH高的升压电压VH，驱动电流供给至燃料喷射装置540，电流急速上升。当向螺线管205供给电流时，在可动体202与固定铁芯207之间作用磁吸引力。在作为开阀方向的力的磁吸引力与第二弹簧212的负载的合力超过作为闭阀方向的力的第三弹簧234的负载的时刻，可动体202开始位移。然后，可动体202滑行间隙G2后，可动体202碰撞阀芯214，从而阀芯214开始位移，从燃料喷射装置540喷射燃料。
当电流到达峰值电流值Ipeak时，开关元件505、开关元件506、开关元件507一同成为断电，由于基于燃料喷射装置540的电感而引起的反电动势，二极管509和二极管510通电，电流向电压源VH侧返回，向燃料喷射装置540供给的电流如电流602所示地从峰值电流值Ipeak急速降低。此外，当在从峰值电流值Ipeak向第一驱动电流610变换的期间，将开关元件506设置为ON时，基于反电动势能的电流流向接地电位侧，电流逐渐降低。
然后，当到达时刻t63时，再次对开关元件506通电，进行开关元件507的通电/断电的切换，以保持电流值604或在其附近保持电流值的方式控制第一驱动电流610。此外，将控制第一驱动电流610的期间称为第一电流保持期间。
另外，在保持第一驱动电流610固定时间后，在阀芯214的位移量到达最大高度位置后，或者在到达前的时刻t64，使开关元件505、开关元件507断电，使开关元件506通电，使电流如603所示地缓慢地减少，在电流值到达比第一驱动电流610小的电流605的时刻t65，在此进行开关元件507的通电/断电的切换，以保持电流值605或者在其附近保持电流值的方式控制第二驱动电流611。此外，将控制第二驱动电流611的期间称为第二电流保持期间。
然后，对作为以比最大高度位置低的高度位置650驱动阀芯214的半升程的条件下的电流波形651与阀芯214的关系进行说明。此外，将使用了电流波形651的情况下的阀芯214的位移用图中的点划线(位移652)表示。
在阀芯214开始开阀后，当在第一驱动电流610的时刻t69停止喷射脉冲Ti时，对螺线管205施加负方向的升压电压VH，电流降低，到达0A。当停止供给电流时，作用于可动体202的磁吸引力降低，在作为磁吸引力、第二弹簧212、可动体202的惯性力的合力的开阀方向的力低于第一弹簧210和作用于阀芯214的差压力的闭阀方向的力的时刻，阀芯214从比最大高度位置低的高度位置650开始闭阀，在时刻t67与阀座218接触，停止燃料的喷射。
在本实施例的电流波形610，可动体202向开阀方向滑行，确保开阀动作所需的动能，然后将峰值电流Ipeak停止在早的时刻，从而能够缩小从阀芯214的开始开阀到到达最大高度位置的阀214的位移量的倾斜度。也就是，本实施例的ECU104的CPU501在阀芯214到达最大高度位置前，使在螺线管205流动驱动电流从Ipeak降低到比Ipeak低的第一驱动电流610，改变第一驱动电流610的通电时间，从而控制比最大高度位置低的高度位置区域(半升程区域)中的阀芯214的高度位置。也就是，控制为，越延长流通第一驱动电流610的通电时间，在半升程区域，阀芯214的高度位置越变高。
或者，CPU501控制为，在可动体202与定子107碰撞前使在螺线管205流动的驱动电流从最大驱动电流Ipeak降低至第一驱动电流610，使可动体202到达比与定子107对置的面低的高度位置。并且，也可以通过改变流通第一驱动电流610的通电时间，从而控制比与定子107对置的面低的高度位置区域中的可动体202的高度位置。另外，CPU501控制为，通过使降低至比第一驱动电流610还低的第二驱动电流611，从而使可动体202与定子107碰撞。另外，通过改变流通第二驱动电流611的通电时间，从而控制可动体202与定子107接触的时间。另外，控制为，在使降低至第一驱动电流610后，通过遮断，从而使可动体202到达比与定子611对置的面低的高度位置。
换言之，本实施例的CPU501控制为，在第一喷射量域喷射燃料的情况下，在可动体202与定子611碰撞前，使在螺线管205流动的驱动电流从最大驱动电流Ipeak降低至第一驱动电流610，使可动体202到达比与定子611对置的面低的高度位置。
结果，能够缩小半升程区域742的喷射脉冲Ti与阀芯214的开阀期间的倾斜度。这相当于，缩小使喷射脉冲Ti变换的情况下的喷射量的变化量。能够利用ECU104控制的喷射脉冲宽度的分解能存在限制，因此通过缩小喷射脉冲宽度Ti变化的情况下的喷射量的变化量，从而能够提高喷射量的控制分解能，能够提高喷射量的精度。通过提高喷射量的精度，能够得到以下效果：提高PN控制效果，并且能够根据发动机转速喷射合适的燃料，提高驾驶性能。
在具有使可动体202滑行而与阀芯214碰撞而开阀的机构的燃料喷射装置540的情况下，在可动体202加速，能够确保用于开阀的充分的动能的条件下，峰值电流Ipeak的遮断时刻可以设定为阀芯214开始开阀前。结果，能够将向第一保持电流期间转换的时刻提前，容易控制半升程区域742的更小的喷射量。对于效果的详细的说明，后面进行叙述。
另外，在将停止峰值电流Ipeak的时刻设定为阀芯214开始开阀之后的情况下，在阀芯214开始开阀前向螺线管205供给的能量(电流波形的积分值)大，因此，容易确保可动体202碰撞阀芯214时的动能。结果，即使在向燃料喷射装置540供给的燃料压力大的情况下，也能够将阀芯214稳定地控制至开阀状态。
另外，在冷启动的条件、容易产生因发动机筒内的火焰在传播中利用未燃烧气体高温/高压化而实现自点火而产生的爆震的高旋转/高负载的条件下，多级喷射的必要性高，要求更微小的喷射量。因此，可以以在上述的运转条件下，使用本实施例1的电流波形610，在不要求半升程的区域742的喷射量的条件下，使用电流波形621的方式，用ECU104进行切换控制。在向燃料喷射装置540供给的燃料压力增加了的情况下，可动体202碰撞阀芯214前的可动体202的位移量不变化，但是，因为作用于阀芯214的差压力增加，因此即使可动体202以同样的速度碰撞阀芯214，阀芯214的位移量的倾斜度也变小。
因此，因为开阀动作所需的磁吸引力增加，所以可以根据燃料压力的增加，或增大峰值电流值Ipeak，或者增大第一保持电流期间的电流值610，或者以补正这双方的方式进行电流波形的切换控制。通过该切换控制，即使在燃料压力变化了的情况下，也能够控制到达最大高度位置前的阀芯214的位移的轨迹的变化，能够稳定地控制阀芯214的位移量。其结果，能够提高喷射量的精度，因此PN抑制效果提高。另外，在要求多级喷射的发动机条件下，在半升程的区域742的燃料喷射次数多的情况下，容易得到由提高喷射量的精度而引起的PN抑制效果。根据该效果，能够缩小半升程的区域742中的喷射脉冲与喷射量的倾斜度。相对于喷射脉冲宽度的变化，缩小喷射量的灵敏度，从而即使在由ECU104生成的喷射脉冲的控制分解能大的情况下，也能够精度良好地控制喷射量。缩小喷射量的倾斜度，从而使用了现有的电流波形621的情况下的半升程的区域740成为半升程的区域742。
如上所述，作用于阀芯214的差压力受座部的流路剖面积的影响较大，因此在阀芯214的位移量小的条件下，差压力变大，在位移量大的条件下，差压力变小。因此，阀芯214从闭阀状态开始开阀，在难以进行位移变小，差压力变大的开阀动作的时刻，利用可动体202的空转运动，碰撞性地进行阀芯214的开阀，因此在作用有更高的燃料压力的状态下也能够进行开阀动作。
在电流波形621中，从半升程的区域740转换到全升程区域741后，喷射量特性产生的起伏使由于可动体202碰撞固定铁芯207而产生。因此，可以在阀芯214到达最大高度位置前，停止第一保持电流期间，如电流603所示地使电流值降低。通过使电流值降低，能够抑制可动体202的速度降低或增加，能够降低可动体202碰撞固定铁芯207的时刻的可动体202的碰撞速度。随着抑制可动体202的弹回，能够降低阀芯214的弹回。结果，能够抑制在从半升程的区域742到达全升程的区域743后产生的喷射量特性产生的起伏，能够准确地控制喷射量。
在电流成为第二驱动电流611的第二电流保持期间，改变喷射脉冲Ti，从而能够改变阀芯214位于最大高度位置的时间。也就是，本实施例的CPU501控制为，在喷射量比上述的第一喷射量域多的第二喷射量域喷射燃料的情况下，在可动体202与定子107碰撞前使在螺线管流动的驱动电流从最大驱动电流Ipeak降低至第一驱动电流610，然后降低至第二驱动电流611，从而使可动体202与定子107碰撞。当延长喷射脉冲Ti时，位于最大高度位置的时间变长，从停止喷射脉冲Ti到阀芯214与阀座218接触的时间(称为闭阀延迟时间)变化。在全升程区域中，除了阀芯214的弹回产生的范围，与闭阀延迟时间同步地决定喷射量，当闭阀延迟时间变长时，喷射量增加。因此，通过改变流通第二驱动电流611的通电时间，控制阀芯214位于最大高度位置的时间，从而能够精密地控制喷射量。结果，提高PN的抑制效果。
另外，可以使第一电流保持期间的电流值610比第二电流保持期间的电流值611大。在阀芯214开阀而在最大高度位置静止的开阀状态下，相比阀芯214与阀座218接触的闭阀状态，可动体202与固定铁芯207之间的缝隙(磁缝隙)小，因此容易确保磁吸引力，因为阀芯214的座部剖面积大，所以作用于阀芯214的差压力也变小。因此，只要向螺线管205供给能够将阀芯214保持为闭阀状态的最低限度的电流值606以上的电流即可。另一方面，在第一电流保持期间610，处于可动体202及阀芯214正在位移的状态。
因此，相比开阀状态，可动体202与固定铁芯207之间的缝隙(磁缝隙)大，因此难以确保磁吸引力，因为阀芯214的座部剖面积小，所以作用于阀芯214的差压力也变大。因此，因为相比开阀状态，开阀所需的磁吸引力变大，所以为了确保半升程的区域的阀芯214的稳定性，需要使第一电流保持期间的电流值610比第二电流保持期间的电流值611大。在半升程的区域，利用基于可动体202碰撞阀芯214的动能和第一保持电流期间的电流值610产生的磁吸引力，精密地决定半升程的区域742的阀芯214的位移量及阀芯214从开始开阀到闭阀结束的开阀期间，能够准确地抑制微少的喷射量。
在从峰值电流值Ipeak向第一保持电流期间的电流值610转换中，对螺线管205施加负方向的升压电压VH，在如电流602所示地使电流从峰值电流值Ipeak急速降低的情况下，在作为可动体202碰撞阀芯214的时刻的刚刚开始开阀前，使开始开阀所需的磁吸引力增加，确保动能，并且迅速转换到第一保持电流期间，从而能够以阀芯214的位移量小的条件到达第一保持电流期间。由此，能够将由第一驱动电流610控制阀芯214的位移量的范围向位移量小的一侧放大。结果，在半升程区域742，在第一保持电流期间能够控制的喷射量的范围能够向小的一侧放大，具有能够控制到更微少的喷射量的效果。
此外，在从峰值电流值Ipeak向第一驱动电流610的转换期间，在对开关元件506通电，将开关元件505、507设为OFF时，对螺线管205施加大致0V的电压，电流逐渐降低。该情况下，向螺线管205供给的电流值增加，因此阀芯214的位移量小的时刻的磁吸引力增加，具有阀芯214能够稳定地进行开阀动作的效果。特别是在向燃料喷射装置540供给的燃料压力大的情况下，作用于阀芯214的差压力增加，因此可以使用向螺线管205时间0V的电压的电流波形。另外，在燃料喷射装置540的电感小的情况下，即使对螺线管205的施加电压为0V，电流也迅速降低，因此也可以使用0V的电压施加进行电流控制。
从峰值电流值Ipeak向第一驱动电流610的转换期间的印加电压可以进行以下控制：根据燃料喷射装置540的规格或者向燃料喷射装置540供给的燃料压力进行切换。
另外，就从第一保持电流期间向第二保持电流期间的转换而言，也可以对螺线管205施加0V以下的电压，急速地减小电流值。通过将开关元件505、506、507设置为断电，从而对螺线管205施加负方向的升压电压VH，从而能够提高电流603的降低速度。通过提高可动体202的减速效果，能够降低随着阀芯214的弹回的喷射量特性的起伏，具有提高喷射量的喷射精度的效果。
在从第一电流保持期间向第二电流保持期间的转换期间630，在停止了喷射脉冲Ti的情况下，即使喷射脉冲Ti变化，向螺线管205供给的电流波形也不变化。因此，存在产生即使在使喷射脉冲Ti变化的情况下，喷射量也不变化的死区。该情况下，移行期间630的开始即在第一电流保持期间结束时刻停止喷射脉冲的条件、和移行期间630结束即在开始第二电流保持期间的时刻停止喷射脉冲的条件下的喷射量相等。因此，在喷射比第一电流保持期间结束时刻的喷射量大的喷射量的情况下，跳过该死区设定喷射脉冲宽度，从而能够连续地控制喷射量。
另外，在将开关元件505、507设为断电，使开关元件506通电，对螺线管205施加大致0V的电压，该情况下，在移行期间630，即使在停止了喷射脉冲Ti的情况下，在喷射脉冲Ti停止后，对螺线管205施加负方向的升压电压VH。因此，即使在移行期间630停止了喷射脉冲Ti的通电脉冲，也能够控制电流波形的通电时间的宽度，即使喷射脉冲Ti变化，也能够降低喷射量不变化的死区，能够确保喷射量的连续性。其结果，能够根据运转条件的转速使喷射量合适地变化，能够提高驾驶性能。
另外，在发动机被冷却的状态下，附着于活塞壁面及气缸壁面的燃料难以气化，因此，在冷启动的条件下，具有未燃烧粒子增加的倾向。作为抑制冷启动时的未燃烧发生的方案，有效的方法是，在发动机冷启动时，在发动机转速到达固定的高怠速前，对燃料喷射进行分割，从而同时实现因向活塞、气缸壁的燃料附着而引起的启动的低排气和催化剂的初期活性化。该情况下，当如现有的电流波形621所示地，在从半升程域740到达全升程域741后，产生喷射量特性起伏时，不能连续地控制喷射量，产生不能喷射燃料的范围。在欲喷射产生喷射量起伏的范围的流量的情况下，还考虑改变一吸气排气工序中的燃料的分割喷射次数，对燃料进行喷射的方法。但是，当在冷启动中增加分割喷射的次数时，在切换分割喷射次数的时刻由ECU104运算的目标喷射量与实际喷射的燃料之间产生误差，燃烧不稳定，存在PN增加的情况。
通过使用本发明的实施例1的电流波形610，能够确保从半升程区域742到全升程区域743以后的喷射量的连续性，能够以要求喷射量的精度的条件抑制分割喷射的次数切换，能够提高燃烧的稳定性，能够抑制PN。
另外，在将峰值电流Ipeak的遮断时刻提早至比阀芯214的开始开阀更早的情况下，能够抑制可动体202碰撞阀芯214时的碰撞速度，能够抑制从可动体202向阀芯214传递的动能。作为结果，能够改变对峰值电流Ipeak进行遮断的时刻t62，抑制阀芯214开始开阀后的阀位移量的倾斜度。具体而言，当将遮断峰值电流Ipeak的时刻t62提前时，可动体202碰撞阀芯214时的速度降低，传递至阀芯214的动能变小，因此阀位移量的倾斜度变小，半升程区域的喷射量特性的倾斜度变小。其结果，能够精密地控制喷射量，因此PN抑制效果提高。
另外，当向燃料喷射装置540供给的燃料压力大时，作用于阀芯214的差压力变大，因此从阀芯214开始开阀开始的阀芯214的位移量的倾斜度变小。因此，在燃料压力变大了的情况下，使阀芯214到达最大高度位置前所需的磁吸引力变大，当燃料压力变小时，使阀芯214到达最大高度位置前所需的磁吸引力变小。因此，可以根据燃料压力，决定第一驱动电流610。
在燃料压力增加而成为设定值以上的情况下，通过增大第一驱动电流610，或者增长通电时间，从而确保开阀所需的磁吸引力，提高阀芯214变动的稳定性。作为结果，能够准确地控制最大位置高度及阀芯214开阀的开阀期间，提高喷射量的精度。在燃料压力降低而成为设定值以下的情况下，将第一驱动电流610修改为较小，或者缩短通电时间，从而具有提高上述的喷射量的精度的效果。
由此，在半升程区域中，即使在燃料压力变化了的情况下，也能够抑制从开始开阀到阀芯214到达比最大高度位置低的高度位置的阀芯位移量的倾斜度的变化，提高阀芯214变动的稳定性。
当燃料压力变大时，作用于阀芯214的差压力增加，因此缩短从停止喷射脉冲Ti到阀芯214闭阀的闭阀延迟时间。差压力在阀芯214开始开阀后受影响，因此在到达比最大高度位置低的高度位置650后，对阀芯214的变动带来的影响更大。在燃料压力变大了的情况下，增大第一驱动电流610，从而能够增大闭阀延迟时间，能够与因燃料压力增加而引起的差压力的增加对阀芯214带来的影响抵消。结果，能够抑制因燃料压力的增加而引起的阀芯214的开阀时间及比最大高度位置低的高度位置650的变化，能够相对于燃料压力的变化，进行稳定的动作。
图7的Q710表示在燃料压力增加的条件下，实施第一驱动电流的补正的情况下的喷射量特性。即使在阀芯214的开阀期间和比最大高度位置低的高度位置650相同的情况下，当燃料压力变化时，在喷孔219流动的燃料的流速增加，因此喷射量也增加。已知，一般地，在类似于喷孔219的节流孔中，喷射量与燃压的√￣成比例。在燃料压力增加的情况下，通过抑制阀芯214的开阀期间的变化，能够由ECU104准确地运算喷射量的变化，提高喷射量的精度。结果，能够抑制微少的喷射量，使多级喷射次数增加，能够抑制PN。
另外，在燃料压力增加了的情况下，因为对阀芯214作用的差压力增加，所以为了将阀芯214保持为开阀状态而所需的磁吸引力变化。因此，可以根据燃料压力决定第二驱动电流611。具体而言，当燃料压力增加时，可以提高第二驱动电流611，使磁吸引力增加。
另外，通过作用于阀芯214的差压力增加，从而闭阀延迟时间变短。通过使第二驱动电流611增加，从而闭阀延迟时间变长，因此能够得到抑制因差压力的增加而引起的闭阀延迟时间变短的影响的效果。结果，能够抑制随着燃料压力增加的阀芯214的闭阀延迟时间和闭阀期间的变化，能够抑制喷射量的变化，因此提高PN抑制效果。此外，第一驱动电流和第二驱动电流的补正分别提高半升程区域和全升程区域的流量精度，因此即使单独进行补正，也能够得到在作为对象的区域提高喷射量的精度的效果。
另外，就在燃料压力增加了的情况下对阀芯214作用的差压力而言，相比阀芯214驱动到达最大高度位置的情况，阀芯214不到达最大高度位置的半升程的条件下更大。这是因为，就差压力而言，阀芯214的位移量越小，座部剖面积越变小，在座部流动的燃料的流速增加，从而静压降低的影响变大。因此，在燃料压力增加了的情况下，在补正第一驱动电流610和第二驱动电流611的情况下，可以以第一驱动电流610的电流的增加比第二驱动电流611的电流的增加变大的方式进行补正。通过使第二驱动电流611的电流值611比第一驱动电流610小，能够抑制向螺线管205供给的电流，具有抑制耗电的优点。
另外，随着电流值的降低，能够抑制螺线管205的发热，因此能够抑制随着螺线管205的发热的温度变化，能够抑制螺线管205的电阻值的变化。向螺线管205供给的电流根据欧姆定律与螺线管205的电阻值抵抗值依存，因此，通过抑制电阻值的变化，能够抑制电流的变化，提高喷射量的精度的效果提高。此外，燃料压力能够用ECU104检测安装于燃料配管105的压力传感器102的信号。
另外，为了抑制根据各气缸的空燃比偏差，具有利用A/F传感器，根据各气缸补正喷射脉冲的情况。通过缩小对喷射脉冲的喷射量灵敏度，能够得到防止对由A/F传感器计算出的补正进行误补正的效果，能够准确地控制喷射量。
另外，在以半升程驱动阀芯214的条件下，可以在第一保持电流期间控制喷射脉冲的宽度，控制喷射量。在第一保持电流期间610，电流值保持固定，因此电池电压VB不受变动的影响，能够准确地控制磁吸引力。
另外，可以在阀芯214到达最大高度位置前，停止第一驱动电流610。通过停止第一驱动电流610，从而作用于可动体202的磁吸引力减少，得到减速效果。根据该效果，阀芯214在到达最大高度位置前减速，能够降低因可动体202与固定铁芯207碰撞而产生的阀芯214的弹回。结果，能够确保从半升程区域到全升程区域的流量的连续性。当在从半升程向全升程转换的区间产生伴随阀芯214的弹回的喷射量的起伏时，存在发动机的燃烧不稳定的情况。通过使用第一实施例的控制方法，能够准确地控制从微少流量到大流量的喷射量，能够得到提高发动机的燃烧稳健性的效果。
在电流波形621，在将一吸气排气冲程中的燃料分割而进行喷射的情况(分割喷射)下，在分割喷射的次数多且喷射与喷射的间隔小的情况下，存在升压电压VH不返回初始值，在升压电压VH小的条件下喷射的情况。在本实施例的电流波形610，施加升压电压VH的期间比电流波形621短，具有能够抑制升压电压VH的降低的效果。根据该效果，能够准确地抑制阀芯214的位移量，提高分割喷射中的喷射量的精度。结果，能够提高每一喷射的混合气的均匀度，能够抑制PN。另外，通过缩短升压电压VH的施加时间，能够抑制升压电路514的发热和ECU104的耗电，能够抑制线圈205的发热。
然后，在第二驱动电流611，当喷射脉冲成为OFF时，将开关元件505、506、507设置为断电。当开关元件506、507一同断电时，电流不会流向接地电位(GND)侧，因此利用因燃料喷射装置540的电感而引起的反电动势，电压源侧的端子的电压增大，从接地电位(GND)侧经由二极管509、燃料喷射装置540、二极管510而向高电压源返回，在电容器533积蓄电荷。
实施例2
以下，使用图8，对实施例2的燃料喷射装置的电流控制方法进行说明。图8是表示本发明的第二实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、燃料喷射装置540的开关元件505、506、507、螺线管205的端子间电压Vinj、阀芯214以及可动体202的变动与时间的关系的图。图中，用虚线记载使用了图6的电流波形的情况下的驱动第一驱动电流610。此外，对于与图6相似的符号，使用相同的符号。另外，实施例2的驱动装置与实施例1的相似。与实施例1的电流波形的不同点在于，第一保持电流期间对电流值701比电流值604高，在停止峰值电流Ipeak后，对螺线管205施加升压电压VH，使到达电流701，再在从第一保持电流期间向第二保持电流期间的转换中，对螺线管205施加负方向的升压电压VH。
在第二实施例的电流波形710到达峰值电流Ipeak后，将开关元件505、506、507同时设置为断电，对螺线管205施加负方向的升压电压VH，将电流值如电流802所述地急速降低。此外，对于施加负方向的升压电压VH的期间830，可以在CPU501或IC501预先作为时间而设定，或者作为电流值低于阈值的时刻而设定。在以时间设定负方向的升压电压VH的情况下，相比电流值，时间分解能高，且能够准确地控制升压电压VH的施加时间，提高到达第一驱动电流的时间的精度。结果，能够准确地决定能够以半升程控制喷射量的最小返回。另外，在将施加负方向的升压电压VH的时间设为电流值到达峰值电流值Ipeak后低于阈值的时刻的情况下，即使螺线管205的电阻值变化、升压电压VH的电压值变化的情况下，也能够将时刻t83的电流值保持为固定，能够抑制因电流值减少而产生的磁吸引力的降低。此外，负方向的升压电压VH的施加时间也可以组合按照上述的时间设定的方法和按照电流的阈值设定的方法。具体而言，可以按照时间设定电流到达峰值电流值Ipeak后施加负方向的升压电压VH的期间830，然后在经过该期间830后，在电流低于预先设定于CPU501或IC502的阈值的时刻，施加升压电压VH，使电流值到达电流801。结果，能够精细地设定时间分解能，而且相对于电池电压VB、螺线管205的电阻值的变化，也能够保持电流值，因此能够提高喷射量的精度。
在期间830结束的时刻t83，使开关元件505、506通电，对螺线管205施加升压电压VH，使电流到达801。施加升压电压VH，使到达电流801，从而能够不受电池电压VB的变动地准确地到达电流801。另外，根据欧姆定律，相比电池电压VB，升压电压VH能够向向螺线管205供给的电流值更大，因此能够缩短从时刻t83到到达第一驱动电流801的时间，能够向阀芯214的位移量小的方向放大控制范围。因此，能够控制微小的喷射量。其结果，在多级喷射的条件下，即使在如在吸气冲程和压缩冲程的喷射量的分割比为9：1地，在压缩冲程极端地要求分割比小的喷射的情况下，也能够实现要求喷射量，因此能够实现均匀度的提高、类似于在火花塞周围局部地形成稀薄的混合气的弱分层燃烧，能够兼顾低燃耗和PN抑制。
当电流值到达电流801时，将开关元件505设置为断电，使开关元件506、507通电，对螺线管205施加电池电压VB。一般而言，图将螺线管205的匝数设为N、将产生于磁路的磁通量设为φ，则燃料喷射装置540的端子间电压V如式(1)所示地，表示为感应电动势的项－Ndφ/dt和根据欧姆定律产生的螺线管205的电阻R与在螺线管205流动的电流i的积的和。
Figure BDA0001325414710000241
在第一保持电流期间的电流值801比电流值604大的情况下，或者随着可动体202的开阀动作，磁通量的变化变大，感应电动势变大的条件下，即使在到达第一保持电流期间后对螺线管205施加了电池电压VB，在螺线管205流动的电流也变小，存在达不到电流801的情况。在该情况下，在第一保持电流期间，不进行电流的开关控制，即开关元件507的通电/断电，对螺线管205继续施加电池电压VB。当可动体202到达最大高度位置时，随着可动体202向开阀方向的移动的感应电动势不变化，因此如电流804所示地，电流值的倾斜度变化。如电流波形810所示，在按照继续施加电池电压VB的条件控制在半升程区域742的喷射量的情况下，随着电池电压VB的变化，向螺线管205供给的电流值变化，因此作用于可动体202的磁吸引力变动。例如，在第一保持电流期间，在对与电池电压VB连接这的车载设备通电的情况下，电池电压VB的电压值降低，向螺线管205供给的电流值减少，磁吸引力降低。结果，在第一保持电流期间，在停止了喷射脉冲宽度的情况下，阀芯214的最大位移及开阀期间变小，喷射量变小。
在时刻t83以后的施加电池电压VB的时间或者用CPU501或IC502检测开关元件507的通电/断电的状态，继续施加电池电压VB的情况下，可以缩小第一保持电流期间的目标电流值801。检测根据电池电压VB的降低而不进行第一保持电流期间的电流的开关控制的状态，以能够进行电流的开关控制的方式使目标电流值801变化，从而可以正常进行电池电压VB的通电/断电。结果，即使在电池电压VB变动了的情况下，也能够保持作用于可动体202的磁吸引力，能够准确地控制半升程区域742的阀芯214的位移量。结果，能够精密地控制半升程区域742的微小的喷射量，提高混合气的均匀度，能够抑制PN。具体而言，在继续施加电池电压VB的情况下，可以以降低目标的电流值801的方式进行控制。
另外，也可以，在时刻t83后，在电流到达电流801后继续施加电池电压VB的情况下，将开关元件507断电，将开关元件506通电，对开关元件505进行通电/断电，从而控制为重复升压电压VH的施加/停止。升压电压VH难以受到电池电压VB的变动的影响，因此在欲维持电流801的第一保持电流期间，能够准确地进行电流值的开关控制，因此能够使半升程条件下的阀芯214稳定地动作。另外，根据式(1)，在螺线管205流动的电流i依赖于施加电压V，因此为了生成第一驱动电流，使用电压值比电池电压VB高的升压电压VH，从而即使电流值801高的条件、随着可动体202的移动的感应电动势大的条件，也能够保持第一驱动电流的电流值，能够增加开阀所需的磁吸引力。其结果，能够确保半升程条件下的阀芯214的稳定性，因此通过提供喷射量的精度，混合气的均匀度提高，能够降低PN。另外，可以在燃料压力高的条件下，对第一驱动电流的生成使用升压电压VH。在燃料压力高的条件下，作用于阀芯214的流体力增加，因此能够使可动体202及阀芯214到达最大开度，提高喷射量的精度。另一方面，在电池电压VB，相比升压电压VH，对电流进行开关控制时的通电/断电的时间宽度小，第一驱动电流的电流值801与电流值的下限的差小。因此，因为随着电流的开关的磁吸引力的变动小，所以能够提供作用于可动体202的磁吸引力的精度。其结果，喷射量的精度提高，混合气的均匀度提高，从而能够降低PN。
另外，即使缩小目标电流801，在继续施加电池电压VB的情况下，可以切换为对升压电压VH进行通电/断电的控制。其结果，在通常的驱动的情况下，缩小使用升压电压VH的频率，抑制耗电、升压电路514的发热，在突发地将电池电压VB大幅降低的情况下，通过升压电压VH可靠地控制阀芯214的位移及开阀期间，从而能够兼顾耗电、发热抑制和稳健性。
另外，对于第一驱动电流的生成，也可以组合升压电压VH和电池电压VB。具体而言，当在时刻t83以后，电流值到达电流801时，施加电池电压VB，使电流逐渐降低，以电流值低于预先设定的阈值或者在经过固定时间后施加升压电压VH而使电流值再次到达电流801的方式进行电流控制。使用电池电压VB，使电流值可靠地到达电流801，通过施加电池电压VB，使电流逐渐降低，从而能够增大第一驱动电流的电流的开关宽度，降低电压的开关次数。结果，能够缩小磁吸引力的变动，提高喷射量的精度。
另外，可以在可动体202及阀芯214到达最大开度后，在从第一驱动电流下降至第二驱动电流后，进行电池电压VB的通电/断电，生成第二驱动电流。在可动体202到达最大开度后，相比半升程的条件，作用于阀芯214的差压力降低，因此即使从升压电压VH的施加切换至电池电压VB，也能够将可动体202及阀芯214保持为开阀状态。另外，即使在对第一驱动电流使用升压电压VH的情况下，通过对第二驱动电流使用电池电压VB，也能够缩小使用升压电压VH的范围，能够抑制升压电压VH的降低。结果，在多级喷射的条件下，在进行接下来的喷射的情况下，能够抑制升压电压VH的降低幅度，因此能够抑制第一次的喷射与第二次的喷射的喷射量的变化，提高混合气的均匀度，能够抑制PN。
实施例3
以下，使用图9、10，对第三实施例的燃料喷射装置的结构及动作和燃料喷射装置的控制方法进行说明。图9是将实施例3的燃料喷射装置的可动体202及阀芯214的附近放大后的剖视图。此外，在图9中，对于与图2及图3相似的部件使用相同的符号。图10是表示本发明的实施例3的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、燃料喷射装置的开关元件505、506、507、螺线管205的端子间电压Vinj、阀芯214以及可动体202的变动与时间的关系的图。此外，在图10中，对于与图6相似的结构，使用相同的符号。
实施例3中的与实施例1的不同点在于，没有第三弹簧234及中间构件220，在阀芯214和阀座218接触的状态下，可动体202侧的抵接部与阀芯214的抵接部之间的间隙为0。
图9所示的燃料喷射装置是常闭型的电磁阀(电磁式燃料喷射装置)，在对螺线管205未通电的状态下，阀芯214被作为第一弹簧的弹簧901向闭阀方向施力，阀芯214与阀座218贴紧而成为闭阀状态。在闭阀状态下，在可动体202作用向开阀方向施加的第二弹簧的复位弹簧212的力。此时，作用于阀芯214的弹簧910的力比复位弹簧212的力大，因此可动体202的端面302E与阀芯214接触，可动体202静止。另外，阀芯214和可动体202构成为能够相对位移，且内含于喷嘴架201。另外，喷嘴架201具有成为第二弹簧212的弹簧座的端面303。根据固定于固定铁芯207的内径的弹簧按压件224的按入量，在组装时调整弹簧910的力。
在阀芯214闭阀时，由于燃料压力，产生阀芯214的上部与下部的差压，阀芯214被将燃料压力与阀座位置的座内径的受压面积相乘而求出的差压力及弹簧210的负载向闭阀方向按压。当从闭阀状态向螺线管205供给电流时，在磁路产生磁场，在固定铁芯207与可动体202之间通过磁通量，对可动体202作用磁吸引力。在作用于可动体202的磁吸引力超过差压力和设置弹簧210的负载的时刻，阀芯214和可动体202一同向固定铁芯207的方向开始位移。
在阀芯214开始开阀动作后，可动体202移动至固定铁芯207的位置，可动体202碰撞固定铁芯207。在该可动体202碰撞固定铁芯207后，可动体202受到来自固定铁芯207的反作用力，进行弹回的动作，但是可动体202被作用于可动体202的磁吸引力向固定铁芯207吸引，马上停止。此时，通过第二弹簧212对可动体202向固定铁芯207的方向作用有力，因此能够缩短弹回结束前的时间。通过缩小弹回动作，从而可动体202与固定铁芯207之间的缝隙变大的时间缩短，对于更小的喷射脉冲宽度，也能够进行稳定的动作。
这样，结束了开阀动作的可动体202及阀芯202以开阀状态静止。在开阀状态下，在阀芯202与阀座218之间产生间隙，通过喷孔219喷射燃料。燃料通过设于固定铁芯207对中心孔和设于可动体202的燃料通路孔而向下游方向流动。
当切断对螺线管205的通电时，产生于磁路中的磁通量消失，磁吸引力也消失。由于作用于可动体202的磁吸引力消失，从而可动体202及阀芯214被弹簧910的负载、差压力推压回与阀座218接触的闭阀位置。
另外，在阀芯214从开阀状态进行闭阀时，在阀芯214与阀座218接触后，可动体202与阀芯214、可动体202分离而向闭阀方向移动，在运动固定时间后，通过复位弹簧212，返回闭阀状态的初始位置。在阀芯214完成开阀的瞬间，可动体202与阀芯214分离，从而能够将阀芯214碰撞阀座218的瞬间的可动构件的质量减少可动体202的质量，因此能够缩小与阀座218碰撞时的碰撞能，能够抑制因阀芯214碰撞阀座218而产生的阀芯214的弹回。
在本实施例的燃料喷射装置中，阀芯214和可动体202在开阀时，在可动体202与固定铁芯207碰撞的瞬间，在闭阀时，在阀芯214与阀座218碰撞的瞬间的短时间、产生相对的位移，从而起到抑制可动体202相对于固定铁芯207的弹回、阀芯214相对于阀座218的弹回的效果。
接下来，使用图10，对第三实施例的燃料喷射装置的驱动方法进行说明。图10是表示本发明的第三实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、燃料喷射装置的开关元件505、506、507、螺线管205的端子间电压Vinj、阀芯214以及可动体202的变动与时间的关系的图。此外，在图10中，对于与图6相似的部件使用相同的符号。图10与图6的不同点在于，在阀芯214开始开阀后，停止峰值电流Ipeak，向第一保持电流期间转换。
接下来，对本发明的阀芯214的驱动方法进行说明。首先，在时刻t11，当由CPU501通过通信线504向驱动IC502输入喷射脉冲宽度Ti时，开关元件505和开关元件506成为ON，向螺线管205施加比电池电压VH高的升压电压VH，向燃料喷射装置供给驱动电流，电流急速提升。当向螺线管205供给电流时，在可动体202与固定铁芯207之间作用磁吸引力。在作为开阀方向的力的磁吸引力与第二弹簧212的负载的合力超过作为闭阀方向的力的作为第一弹簧的弹簧910的负载的时刻，可动体202及阀芯214开始位移，从燃料喷射装置喷射燃料。
在阀芯214作用有随着燃料的压力而产生的差压力，在阀芯214的座部附近的流路剖面积小的范围中，座部的燃料的流速增加，由于随着基于伯努利效应的静压降低而产生的压力下降，阀芯214前端部的压力降低，从而产生作用于阀芯214的差压力。该差压力受座部的流路剖面积的影响较大，因此在阀芯214的位移量小的条件下，差压力变大，在位移量大的条件下，差压力变小。因此，在可动体202不碰撞阀芯214的实施例3的燃料喷射装置的结构中，阀芯214从闭阀状态开始开阀，在难以进行位移小且差压力大的开阀动作的时刻，需要增大磁吸引力。将峰值电流值Ipeak停止的时刻t13推迟得比阀芯214开始开阀的时刻t12晚，从而能够确保差压力变大的时刻的磁吸引力，能够提高开阀时的稳定性。结果，能够准确地控制半升程区域的阀芯214的位移量及喷射期间，喷射量的精度提高，因此增强抑制PN的效果。
当电流到达峰值电流值Ipeak时，将开关元件505、507断电，将开关元件506通电，从而对螺线管205实际上施加0V，电流如电流1002所示地从峰值电流值Ipeak逐渐降低。在本实施例的电流波形1001，阀芯214及可动体202向开阀方向位移，在确保了所需的磁吸引力后，在较早的时刻停止峰值电流Ipeak，从而能够确保开阀的稳定性，缩小阀芯214的位移量的倾斜度。另外，将停止峰值电流Ipeak的时刻t13设定为阀芯214开始开阀后，从而在可动体202产生的磁吸引力变大，即使在燃料压力大的情况下，也能够将阀芯214稳定地控制到开阀状态。作为结果，能够以阀芯214的位移量稳定的状态控制半升程区域的阀位移，提高喷射量的精度。
在实施例3的燃料喷射装置中，阀芯214开始开阀时刻主要依赖于向燃料喷射装置供给的燃料压力。若燃料压力变大，则作用于阀芯214的差压力增加，因此开始开阀时刻推迟。因此，因为燃料压力对阀芯214的位移量产生的影响大，所以通过将在实施例1、2所说明的控制方法应用于实施例3的燃料喷射装置，能够提高喷射量的精度提高的效果，能够抑制PN。
实施例4
以下，使用图11，对实施例4的燃料喷射装置的结构及动作进行说明。图11是将实施例4的燃料喷射装置的可动体202及阀芯114的附近放大后的剖视图。此外，在图11中，对于与图2及图3相似的部件，使用相同的符号。
图11中的与第一实施例的燃料喷射装置的不同点在于，没有第三弹簧234及中间构件320，具有限位构件1151及薄板构件1152。
在阀芯214，通过压入或焊接而固定有限位构件1151。另外，在可动体202，在可动体202的下端面1153通过焊接而固定有薄板构件1152。第二弹簧1150配置于限位构件与薄板构件1152之间，对可动体202向闭阀方向施力。在阀芯214与可动体202之间设有间隙G5，可动体202与固定铁芯207之间的间隙G6减去间隙G5得到的值成为阀芯214的最大位置高度。此外，在薄板构件1152，沿圆周方向设有多个燃料通路孔1156，从燃料喷射装置的上游流过来的燃料通过可动体202的燃料通路孔1155、燃料通路孔1156而流向下游。
接下来，对燃料喷射装置的动作进行说明。此外，对于驱动电路的结构及生成电流的方案，与实施例1相似。当向螺线管205供给电流时，在可动体202作用磁吸引力。在磁吸引力超过了第二弹簧1150的负载的时刻，可动体202开始向开阀方向位移。当可动体202位移间隙G5时，可动体202碰撞阀芯214的凸缘部1154的下侧端面，阀芯214开始开阀，从喷孔219喷射燃料。当可动体202移动间隙G6时，可动体202碰撞固定铁芯207，可动体202和阀芯214到达最大高度位置。可动体202碰撞阀芯214而开阀的效果如在实施例1所说明的，但是在实施例4所示的结构中，没有第三弹簧234和中间构件320这些部件，因此部件个数少，具有能够降低成本的效果。但是，在可动体202与定子207碰撞时，第二弹簧1150不作用于抑制可动体202的弹回的开阀方向，而对可动体202向闭阀方向施力，因此难以在与阀芯214之间结束弹回。因此，在可动体202到达开阀位置后的全升程区域，喷射量与喷射脉冲的关系成为非线形，存在产生喷射量偏差的情况。在图11中的燃料喷射装置中，可以向螺线管205供给电流，在到达第一驱动电流后，在比可动体202到达最大高度位置靠前，向螺线管205施加负方向的升压电压VH。结果，对可动体202作用的磁吸引力急速降低，通过第一弹簧210和作用于阀芯214的差压力使可动体202减速，从而可动体202碰撞固定铁芯207时的速度降低，能够抑制可动体202的弹回。其结果，能够降低阀芯214的弹回，提高阀芯214到达最大高度位置后的喷射量的精度。另外，在可动体202的与固定铁芯207对置的面大致平坦的情况下，可动体202的燃料通路孔1155被固定铁芯207遮蔽，而且阀芯214的凸缘部1154与固定铁芯207的内径的间隙变小，因此难以确保有效的燃料通路的剖面积。该情况下，可以在铁芯207的内径设置锥形面1160，从而确保固定铁芯207与阀芯214之间的燃料通路。另外，可动体202的燃料通路的径向的位置可以处于比阀芯214的凸缘部1154的外径靠外径侧。根据其效果，能够抑制可动体202的燃料通路的剖面积因凸缘部1154而缩小。另外，因为使阀芯214与可动体202的接触面积增加，所以能够得到降低可动体202碰撞阀芯214时的碰撞负载的效果。结果，抑制阀芯214及可动体202的碰撞面的磨损，能够抑制喷射量变化，能够提高喷射量的精度。另外，固定铁芯207的与可动体对置的面上的锥形面1160的终端部1161可以位于比可动体202的燃料通路孔1155的外径靠内径侧。当可动体202与固定铁芯207之间的间隙变小时，根据挤压效应，可动体202与固定铁芯207间的燃料的压力上升，在阻碍可动体202的运动的方向上产生差压力。可动体202的燃料通路孔1155的外径位于比锥形面1160的终端部1161靠外径，从而随着可动体202的移动的可动体202与固定铁芯207之间的排除流量容易流向燃料通路剖面积放大的燃料通路孔1155侧，具有降低作用于可动体202的差压力的效果。另外，通过增大阀芯214与固定铁芯207之间及可动体202的燃料通路的剖面积，能够抑制因燃料通过燃料通路而引起的压力损失，能够缩小阀芯214及可动体202的上下差压，能够缩小作用于阀芯214及可动体202的差压力。结果，抑制作用于可动体202的非线形的差压力的影响，从而能够提高可动体202及阀芯214的变动的稳定性，能够提高喷射量的精度。另外，随着燃料压力的增加，作用于可动体202及阀芯214的差压力变大，因此通过降低差压力，即使在高燃料压力的条件下，也能够使可动体202及阀芯214动作。通过燃料压力增加，能够缩小从喷孔219喷射的燃料的粒子径，因此能够提高混合气的均匀度，抑制PN。
另外，在实施例4所说明的燃料喷射装置也可以使用在实施例1、2、3所说明的电流波形的控制方法进行控制。
实施例5
以下，使用图12、13，对实施例5的各气缸对燃料喷射装置的阀芯214的阀动作偏差的检测方法和控制方法进行说明。图12是表示本发明的一实施例的在阀芯214到达最大开度的条件下，开始开阀及开阀结束时刻不同的三个燃料喷射装置的端子间电压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13是表示本发明的第五实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、螺线管205的端子间电压Vinj、阀芯214及可动体202的变动与时间的关系的图。此外，在图13中，对于与图6相似的值，使用相同符号。此外，在图中，用虚线、实线、点划线记载作用于阀芯214的闭阀方向的力不同的三个燃料喷射装置的阀位移。
首先，使用图12，对阀芯214到达最大位置高度(最大开度)的时刻即开阀结束时刻的检测方法进行说明。图12是表示螺线管205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214的位移量与喷射脉冲ON后的时间的关系的图。此外，对于图12的驱动电流、电流的一阶微分值、电流的二阶微分值以及阀芯214的位移量，记载阀芯的动作时刻由于因由尺寸公差而产生的作用于可动体202与阀芯114的力的变动而不同的燃料喷射装置的各个体三个的全升程。根据图12，首先，向螺线管205施加升压电压VH，使电流急速增加，使作用于可动体202的磁吸引力增加。然后，可动体202碰撞阀芯214，阀芯214开始开阀。在驱动电流到达峰值电流值Ipeak，电压遮断期间T2结束的时刻t123前，可以以来到各气缸的燃料喷射装置的个体1、个体2、个体3的阀芯214的开始开阀时刻的方式，设置峰值电流值Ipeak、或者峰值电流到达时间Tp和电压遮断期间T2。此外，电压遮断期间T2是从峰值电流Ipeak结束到施加负方向的逆电压VH的时间。在继续施加电池电压VB而供给固定的电压值1201的条件下，对螺线管205的施加电压的变化小，因此可动体202从闭阀位置开始位移，能够检测随着可动体202与固定铁芯207间的缝隙的缩小的磁阻力的变化作为感应电动势的变化。当阀芯214及可动体202开始位移时，可动体202与固定铁芯207之间的缝隙缩小，因此能够通过可动体202与固定铁芯207之间的磁通量数增加，感应电动势变大，向螺线管205供给的电流如1203所示地逐渐减少。在可动体202到达固定铁芯207的时刻，即阀芯214到达最大开度的时刻(开阀结束时刻)，随着缝隙的变化的感应电动势的变化变小，因此电流值如1204所示地逐渐转向增加。感应电动势的大小除了缝隙外，还受电流值的影响，但是，在如电池电压VB地，施加比升压电压VH低的电压的条件下，电流的变化小，因此容易通过电流检测因缝隙变化而引起的感应电动势的变化。
对于以上所说明了的燃料喷射装置的各气缸的个体1、个体2、个体3，为了检测阀芯214到达最大开度的时刻作为驱动电流从减少转向增加的点，可以进行电流的一阶微分，探测电流的一阶微分值为0的时刻t113、t114、t115作为开阀结束的时刻。
另外，在类似于因缝隙的变化而产生的感应电动势小的驱动部及磁路的结构中，存在电流不一定根据缝隙的变化而减少的情况，但是通过到达开阀结束时刻，从而电流的倾斜度即电流的微分值变化，因此，通过对在驱动装置检测到的电流的二阶微分值的最大值进行检测，从而能够探测开阀结束时刻，能够不受磁路、电感、电阻值、电流的限制，而稳定地探测开阀结束时刻。
另外，在阀芯214和可动体202成为一体的可动阀的结构中，开阀结束时刻的探测也能够用同样的原理检测在阀芯214和可动体202的分体构造中说明的开阀结束时刻的探测。
此外，可以在停止施加负方向的升压电压VH后，在从电池电压源VB供给电压值1201的期间，以不到达预先设定于IC502的目标的电流值1210的方式调整峰值电流值Ipeak和电流遮断期间T2。根据该效果，当在阀芯214到达最大开度前，驱动电流到达目标的电流值1210时，在驱动装置中，为了控制为将电流1210保持固定，电流的一阶微分值重复通过0点，因此能够解决不能通过驱动电流的微分值探测感应电动势的变化的问题。
另外，从施加固定的电压值1202的状态开始，施加负方向的升压电压VH或者停止施加电压(施加0V)，使电流值到达图7的电流704，之后，重复电池电压VB的通电/断电，从而以成为电流703的方式控制开关元件605、606、607。从将喷射脉冲宽度Ti设置为ON到到达电流值1210的时间根据阀芯214的个体差及随着燃料压力的变化的开阀结束时刻的偏差而不同。停止了喷射脉冲宽度Ti时的磁吸引力主要依赖于将喷射脉冲宽度Ti设置为OFF时的驱动电流的值，若驱动电流大，则磁吸引力变大，闭阀延迟时间增加。相反，若在将喷射脉冲宽度Ti设为OFF时的驱动电流小，则磁吸引力变小，闭阀延迟时间减少。如以上所说明地，在探测开阀结束的条件下，将喷射脉冲宽度Ti设置为OFF的时刻的电流值优选每个个体都成为相同的电流703，因此，可以按照将喷射脉冲宽度Ti设置为ON后的时间或者到达峰值电流值Ipeak后的时间来控制从固定的电压值1102施加负方向的升压电压VH或者停止施加电压的时刻。
在探测各气缸的燃料喷射装置的开阀结束时刻后，可以以将目标的电流值1210的值设定得小的方式切换电流波形，以使得在第一保持电流期间重复电池电压VB的通电/断电。另外，在本发明对实施例5的图12的电流波形中，为了增加时刻t123的电流值，可以增大峰值电流值Ipeak，或者缩短电压遮断时间T2，或者进行这双方的补正。
由于车载设备的通电等，电池电压VB降低，从而作用于可动体202的磁吸引力降低，存在可动体202及阀芯214的位移变得不稳定的情况。通过将峰值电流Ipeak设定得大，能够增大可动体202碰撞阀芯214时的动能，能够增加阀芯214开始开阀后的作用于可动体202的磁吸引力，提高阀芯214的位移的稳定性，提高喷射量的精度。通过增大时刻t123的电流值，能够将作用于可动体202的磁吸引力保持得高，因此阀芯214的稳定性进一步提高。
接下来，使用图13，对根据开阀结束时刻的探测信息补正第二驱动电流的方法进行说明。此外，对于位移量，按照作用于阀芯214的闭阀方向的力增大的顺序，将阀芯214的位移记载为位移1310、位移1311、位移1312。阀芯214的闭阀方向的力是第一弹簧210和作用于阀芯214的差压力的合力。在各气缸的向燃料喷射装置供给相同的电流波形1320的条件下，开阀方向的力大，则阀芯214开始开阀后的阀位移的倾斜度变得更小，阀芯214到达最大开度的时刻变得更晚。在位移1312，停止第一驱动电流的时刻比开阀完成时刻晚，因此可动体202及阀芯214的减速在该期间不一致，阀芯214的弹回变大。其结果，存在全升程后的喷射脉冲与喷射量的关系成为非线形，不能连续控制喷射量的情况。另外，在位移1310，停止第一驱动电流的时刻比闭阀结束时刻早，因此作用于可动体202的磁吸引力减少，可动体202及阀芯214的速度大幅降低。其结果，变得不能确保开阀所需的磁吸引力，开阀完成时刻推迟，从而存在阀芯214的变动不稳定的情况。
在根据燃料喷射装置不同而开阀完成时刻不同的情况下，使用各气缸的对每个燃料喷射装置探测到的开阀完成时刻的信息，决定停止第一驱动电流的时刻，从而确保各个体的半升程的变动稳定性，提高喷射量的精度，提高混合气的均匀度，能够抑制PN。另外，确保从半升程到全升程的流量的连续性，从而能够相对于发动机转速的变化，进行合适的喷射量调整，因此能够提高驾驶性能。具体而言，可以如下决定电流波形：对于开阀完成时刻晚的个体1310，将停止第一驱动电流的时刻t134提前，对于开阀完成时刻早的个体1312，将停止第一驱动电流的时刻t134推迟。此外，图13在从第一驱动电流向第二驱动电流的转换中对螺线管205施加大致0V的电压，使电流如电流1303所示地逐渐减少，但是也可以施加负方向的升压电压VH，使电流迅速地转换到第二驱动电流611。在从第一驱动电流向第二驱动电流的转换中，使用负方向的升压电压VH，从而在到达开阀完成时刻前对可动体202作用大的磁吸引力，确保阀芯214的稳定性，在开阀完成时刻前，减少磁吸引力，使可动体202减速，从而能够降低阀芯214的弹回。结果，能够兼顾由提高半升程的喷射量精度而带来的PN降低和由确保全升程以后的流量连续性而带来的驾驶性能的提高。
另外，就从第一驱动电流向第二驱动电流转换时向螺线管205施加的电压而言，可以如下切换电流波形的设定：当为燃料压力低的条件时，施加负方向的升压电压VH，当为燃料压力高的条件时，施加大致0V的电压。在燃料压力低的条件下，作用于阀芯214的差压力小，因此从停止第一驱动电流到磁吸引力减少而可动体202及阀芯214减速的时间长，在燃料压力高的条件下，作用于阀芯214的差压力小，因此从停止第一驱动电流到磁吸引力减少而可动体202及阀芯214减速的时间短。因此，根据燃料压力，切换停止第一驱动电流时的施加电压，从而能够使可动体202在合适的时刻减速，能够降低阀芯214到达最大开度后产生的阀芯弹回。其结果，能够连续地控制喷射量，提高驾驶性能。
另外，当燃料压力变大时，作用于阀芯214的差压力增加，因此开阀完成时刻推迟。在各燃料喷射装置中，可以通过ECU104检测各燃料压力的开阀完成时刻，预先设定于CPU501。此外，开阀完成时刻可以在压力不同的至少两点以上取得。根据多个点的开阀完成时刻的探测信息求出近似式，进行插值，从而即使在燃料压力改变了的情况下，也能够准确地计算开阀完成时刻的变化。具体而言，可以设定为，燃料压力变得越大，停止第一驱动电流的时刻越推迟。开阀完成时刻依赖于阀芯214的决定开始开阀时刻的可动体202变量的外形及作用于可动体202及阀芯214的差压力而决定。根据各燃料喷射装置的尺寸公差的影响，燃料压力和开阀完成时刻的灵敏度根据燃料喷射装置的不同而不同。在本发明的第五实施例的控制方法中，可以按照各气缸的燃料喷射装置检测燃料压力与开阀完成时刻的关系，基于探测信息，决定第一驱动电流的停止时刻。其结果，提高半升程的阀芯214的稳定性，能够提高喷射量精度，能够降低在全升程产生的阀芯214的弹回，因此能够确保流量的连续性，提高驾驶性能。
实施例6
使用图14，对本发明的第六实施例的分割喷射的喷射控制方法进行说明。图14是表示本发明的第六实施例的喷射脉冲、向燃料喷射装置供给的驱动电流、螺线管205的端子间电压Vinj、阀芯214以及可动体202的变动与时间的关系的图。此外，在图14中，对于与图6等价的值，使用相同的符号。此外，对于图中的阀位移量，用点划线记载停止喷射脉冲后，在半升程的条件下用第一驱动电流驱动阀芯214的情况下的阀芯214的位移量，用虚线记载可动体202的位移量，用实线记载全升程条件下驱动的阀芯214的位移量，用点线记载可动体202的位移量。此外，在实施例6中，燃料喷射装置及驱动装置的结构与实施例1～5相同。
根据图14，在作为半升程的条件的第一驱动电流下停止喷射脉冲的电流1451，阀芯214的最大高度位置1450比全升程的条件小，因此，从停止喷射脉冲到阀芯214闭阀的阀芯214的位移量小。当阀芯214的位移量小时，期间1422小，该期间阀芯214到达最大高度位置1450，阀芯214的速度成为0，然后再次向闭阀方向加速，因此阀芯214与阀座218接触时的速度小。阀芯214闭阀后，可动体202与阀芯214分离，返回初始位置，在此之前的时间受阀芯214的闭阀速度的影响，阀芯214的闭阀速度大的，可动体202返回初始位置前的时间增加。因此，相比全升程的条件，缩小最大高度位置的半升程条件下，可动体202返回初始位置前的时间即期间1422更短，能够降低分割喷射的喷射间隔。
在本发明的实施例6的控制方法中，在半升程条件下，相比全升程条件下喷射燃料的情况，可以缩小分割喷射的条件下的第一次喷射与第二次喷射以后的喷射脉冲的间隔。以半升程条件缩小喷射脉冲的间隔，从而容易通过燃料的喷射控制混合气的形成，在火花塞附近局部地形成均匀度高的混合气，从而能够兼顾由弱分层燃烧燃到来的燃耗降低和PN抑制。另外，可以在通过CPU501进行喷射量的运算时，判断喷射量是全升程的条件还是半升程的条件，决定分割喷射间隔。该结果，能够合适地决定分割喷射间隔，提高PN抑制效果。
在冷启动、高旋转/高负载的条件下，多级喷射的必要性高，要求更微小的喷射量。在高旋转/高负载下，容易产生因发动机筒内的火焰在传播中由于未燃烧气体高温/高压化而在被安装于筒内的火花塞点火前实现自点火而产生的爆震，因此多级喷射的必要性高，要求更微小的喷射量。为了控制爆震，在活塞的压缩冲程进行多级喷射的情况下，以半升程的条件进行燃料喷射，能够降低分割喷射间隔，在合适的时刻根据由燃料喷射带来的吸气冷却效果冷却高温的混合气，提高爆震抑制效果。
另外，可以在吸气冲程以全升程的条件进行燃料喷射，确保燃烧所需的喷射量，并且在压缩冲程，以半升程的条件将燃料分成多次进行喷射。在吸入冲程，流入空气的流动大，因此较多地喷射燃料，能够形成均匀的混合气。另外，可以以全升程条件下的燃料喷射得到一燃烧循环所需的喷射量，从而以在压缩冲程进行半升程的燃料喷射的方式调整全升程条件的喷射脉冲。其结果，能够在压缩冲程以半升程条件可靠地进行燃料的喷射，提高爆震抑制效果。另外，在压缩冲程以半升程条件进行微小的喷射，仅在火花塞附近形成富裕的混合气体，从而实现弱分层燃烧，得到能够兼顾燃费和PN降低的效果。
另外，在半升程的条件下，燃料的喷射量小，因此相比全升程条件，从喷孔219喷射的燃料的流速慢，燃料喷雾的到达距离近。喷射的燃料的流速依赖于阀芯214和阀座218的座的流路剖面积，阀芯214的最大高度位置越小，则燃料的流速越小。在压缩冲程下，活塞从上向下移动中途，因此越靠近压缩冲程的后期，燃料喷射装置的喷孔219与活塞上表面的距离越缩短，存在喷射出的燃料容易附着于活塞而产生PN的情况。越成为压缩冲程的后期，越减少半升程的喷射量，即越缩短第一驱动电流的通电时间，从而能够兼顾爆震抑制和PN抑制。
符号说明
101A～101D、540—燃料喷射装置，103—驱动电路，104—发动机控制单元(ECU)，150—驱动装置，202—可动体，205—螺线管，207—固定铁芯，210—第一弹簧，212—调零弹簧(第二弹簧)，234—第三弹簧，214—阀芯，218—阀座，220—中间构件，232—帽，501—CPU501。

Claims (15)

1.一种燃料喷射装置的驱动装置，其控制燃料喷射装置，该燃料喷射装置具备：阀芯；具有供上述阀芯落座的座面的阀座部；驱动上述阀芯的可动体；以及通过驱动电流流动来驱动上述可动体的线圈，
上述燃料喷射装置的驱动装置的特征在于，
具备对施加于螺线管的驱动电压、或驱动电流进行控制的控制部，
上述控制部使在上述线圈流动的驱动电流从最大驱动电流降低至比上述最大驱动电流低的第一驱动电流，通过改变上述第一驱动电流的通电时间，从而控制比最大高度位置低的高度位置区域中的上述阀芯的高度位置，
在配置于上述燃料喷射装置的上游侧的燃料配管的压力为设定值以上的情况下，上述控制部控制为提高上述第一驱动电流的目标值和比上述第一驱动电流更低的第二驱动电流的目标值，以上述第一驱动电流的电流增加比上述第二驱动电流的电流增加变大的方式进行补正。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部控制为，使在上述线圈流动的驱动电流从上述最大驱动电流降低至上述第一驱动电流，然后降低至上述第二驱动电流，从而上述阀芯到达上述最大高度位置。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部控制为，上述第一驱动电流流通的通电时间越长，在比上述最大高度位置低的高度位置区域，上述阀芯的高度位置越高。
4.根据权利要求2所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部通过改变上述第二驱动电流流通的通电时间，来控制使上述阀芯位于上述最大高度位置的时间。
5.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
对燃料喷射装置进行控制，该燃料喷射装置构成为，在上述阀芯落座于上述座面的状态下，与上述阀芯在轴向上隔着间隙配置上述可动体，在上述阀芯被上推到与上述阀座部相反的一侧的状态下，上述间隙消失，上述可动体与上述阀芯在轴向上接触。
6.根据权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部控制为，使在上述线圈流动的驱动电流从上述最大驱动电流降低至比上述最大驱动电流低的上述第一驱动电流，然后通过遮断，使上述阀芯到达比上述最大高度位置低的高度位置。
7.根据权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部通过重复进行对上述线圈施加的电压的施加及停止，来控制上述第一驱动电流的通电时间，由此控制比上述最大高度位置低的高度位置区域中的上述阀芯的高度位置。
8.根据权利要求2所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部通过重复进行对上述线圈施加的电压的施加及停止，来控制上述第二驱动电流的通电时间，由此控制使上述阀芯位于上述最大高度位置的时间。
9.根据权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
在配置于上述燃料喷射装置的上游侧的轨道的压力为设定值以下的情况下，上述控制部控制为缩短上述第一驱动电流的通电时间，在上述轨道的压力为设定值以上的情况下，上述控制部控制为延长上述第一驱动电流的通电时间。
10.一种燃料喷射装置的驱动装置，其控制燃料喷射装置，该燃料喷射装置具备：阀芯；具有供上述阀芯落座的座面的阀座部；驱动上述阀芯的可动体；与上述可动体对置配置的定子；以及通过驱动电流流动来驱动上述可动体的线圈，
上述燃料喷射装置的驱动装置的特征在于，
具备控制部，该控制部控制为使在上述线圈流动的驱动电流从最大驱动电流降低至比上述最大驱动电流低的第一驱动电流，上述可动体到达比上述定子的对置面低的高度位置，在配置于上述燃料喷射装置的上游侧的燃料配管的压力为设定值以上的情况下，上述控制部控制为提高上述第一驱动电流的目标值和比上述第一驱动电流更低的第二驱动电流的目标值，以上述第一驱动电流的电流增加比上述第二驱动电流的电流增加变大的方式进行补正。
11.根据权利要求10所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部控制为，在上述可动体与上述定子碰撞前，使在上述线圈流动的驱动电流从最大驱动电流降低至上述第一驱动电流，然后降低至上述第二驱动电流，从而使上述可动体与上述定子碰撞。
12.根据权利要求10所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部通过改变上述第一驱动电流流通的通电时间，来控制比上述定子的对置面低的高度位置区域中的上述可动体的高度位置。
13.根据权利要求11所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部通过改变上述第二驱动电流流通的通电时间来控制上述可动体与上述定子接触的时间。
14.根据权利要求10所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于，
上述控制部控制为，使在上述线圈流动的驱动电流从最大驱动电流降低至比上述最大驱动电流低的第一驱动电流，然后通过遮断，使上述可动体到达比上述定子的对置面低的高度位置。
15.一种燃料喷射装置的驱动装置，其控制燃料喷射装置，该燃料喷射装置具备：阀芯；具有供上述阀芯落座的座面的阀座部；驱动上述阀芯的可动体；以及通过驱动电流流动来驱动上述可动体的线圈，
上述燃料喷射装置的驱动装置的特征在于，
具备对施加于螺线管的驱动电压、或驱动电流进行控制的控制部，
上述控制部使在上述线圈流动的驱动电流从最大驱动电流降低至比上述最大驱动电流低的第一驱动电流，通过改变上述第一驱动电流的通电时间，从而控制比最大高度位置低的高度位置区域中的上述阀芯的高度位置，
对一个燃烧循环的燃料的喷射进行分割，以半升程的条件进行燃料喷射，越在压缩冲程的后期，越缩短上述第一驱动电流的通电时间。
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