JP2001221121A - 電磁式燃料噴射装置及びこれを搭載した内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁式燃料噴射装置及び内燃機関において、製
作が容易、かつ開弁動作が確実で、適切な燃料噴射量が
得られるようにすること。 【解決手段】燃料通路の開閉を行う弁体９０を駆動する
コイル１１を有し、このコイル１１への開弁初期時の大
きな起磁力から開弁保持時の小さな起磁力に変更する制
御手段を備えた電磁式燃料噴射装置及び内燃機関におい
て、、弁体９０の開弁状態を検出し、この検出した開弁
情報に基づいてコイル１１の前記大きな初期起磁力から
小さな保持起磁力に変更する機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁式燃料噴射装
置及びこれを搭載した内燃機関に係り、特に弁体を駆動
する駆動手段のコイルへの開弁初期時の大きな起磁力か
ら開弁保持時の小さな起磁力に変更する制御手段を有す
る電磁式燃料噴射装置及びこれを搭載した内燃機関に好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に電磁式燃料噴射弁（以下、インジ
ェクタと呼ぶ）は、その内部のコイルに通電し、発生す
る起磁力（磁気吸引力）により弁体が吸引されて弁座か
ら離れ、燃料が噴射される。コイルへの通電が中止され
ると磁気吸引力が減衰し、弁体に取り付けられたスプリ
ングにより弁体が弁座を閉じるように構成されている。

【０００３】この種のインジェクタを用いた電磁式燃料
噴射装置としては、例えば特開平１１−１４８４３９号
公報に示すように、弁座と、この弁座との間で燃料通路
の開閉を行う弁体と、コイルを有して弁体を駆動する駆
動手段と、この駆動手段のコイルへの開弁初期時の大き
な起磁力から開弁保持時の小さな起磁力に変更する制御
手段とを備え、燃料通路を開閉して燃料を噴射するもの
がある。

【０００４】この電磁式燃料噴射装置は、供給する燃料
の燃圧、弁体を駆動する駆動手段のバッテリ電圧及び抵
抗が変化しても弁体が開弁するように起磁力を確保する
ために、供給する燃料の燃圧、弁体を駆動する駆動手段
のバッテリ電圧及び抵抗を検出し、最適なコイル通電時
間が記憶されている３次元マップ等と比較して、駆動手
段のコイルへの開弁初期時の大きな起磁力から開弁保持
時の小さな起磁力に変更する時点を可変にすることがで
きるようにしている。

【０００５】なお、この従来技術には、この電磁式燃料
噴射装置を搭載した内燃機関も記載されている。この内
燃機関は、燃料を噴射する電磁式燃料噴射装置と、この
電磁式燃料噴射装置に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料噴射装置で噴射された燃料を内部で燃焼させる
シリンダと、このシリンダ内で往復動するピストンとを
備えている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
電磁式燃料噴射装置は、供給する燃料の燃圧、弁体を駆
動する駆動手段のバッテリ電圧及び抵抗が変化しても弁
体が開弁するように起磁力を確保するため、この燃圧、
電圧及び抵抗の各変化の全ての条件について起磁力変更
時点を決定する必要があり、燃圧、電圧、抵抗を検出す
るための検出手段が必要であり、かつそれらの多大なマ
ッチング工数が必要となり、またこれらの情報を記憶し
ておく３次元マップの記憶手段にも大容量のものが要求
され、さらには検出された様々な値に応じて記憶手段か
ら最適値を読み出すための複雑な処理が制御手段に必要
となり、これらがコストアップの原因となる。

【０００７】また、かかる従来の電磁式燃料噴射装置
は、ある電磁式燃料噴射装置について上述のような様々
な条件に対して最適な起磁力変更時点を求めて記憶して
いても、各電磁式燃料噴射装置に生産上のばらつきがあ
ると、他の電磁式燃料噴射装置については起磁力切り替
え時間が短すぎたりして、噴射量特性のばらつきが発生
したり、開弁の安定性が損なわれることが考えられるた
め、個々の電磁式燃料噴射装置の寸法公差などを小さく
し、等しい駆動条件での噴射量特性を厳密に管理する必
要があり、この点からもコストアップの原因となる。

【０００８】本発明の目的は、起磁力変更時点を決定す
るためのマッチング工数、情報記憶容量及び検出情報を
検出でき、最適値読み出し処理が簡単で、個々の電磁式
燃料噴射装置の許容寸法公差にかかわらず噴射量特性の
ばらつきを少なくすることができ、これにより製作が容
易、かつ開弁動作が確実で、適切な燃料噴射量が得られ
る電磁式燃料噴射装置を提供することにある。

【０００９】本発明の別の目的は、搭載された複数のイ
ンジェクタの開弁状態を検出してそれぞれの起磁力の変
更時点を調整することにより個々の電磁式燃料噴射装置
の開弁動作が確実で供給される燃料の偏差を少なくし、
排ガス浄化が良好で低振動の内燃機関を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の特徴は、弁座と、この弁座との間で燃
料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を
駆動する駆動手段と、前記コイルへの開弁初期時の大き
な起磁力から開弁保持時の小さな起磁力に変更する制御
手段とを備え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する
電磁式燃料噴射装置であって、前記制御手段は、前記弁
体の開弁状態を検出し、この検出した開弁状態に基づい
て前記コイルの開弁初期時の大きな起磁力から開弁保持
時の小さな保持起磁力に変更する機能を有する構成にし
たことにある。

【００１１】本発明の第２の特徴は、前記制御手段を、
前記弁体の開弁時点を検出し、この検出した開弁時点に
基づいて前記コイルの開弁初期時の大きな起磁力から開
弁保持時の小さな起磁力に変更する時点を調整する機能
を有する構成にしたことにある。

【００１２】本発明の第３の特徴は、前記制御手段を、
前記弁体の開弁強度を検出し、この検出した開弁強度に
基づいて前記コイルの大きな初期起磁力から小さな保持
起磁力に変更する時点を調整する機能を有する構成にし
たことにある。

【００１３】本発明の第４の特徴は、前記制御手段を、
前記弁体の開弁時点を検出する検出回路と、この検出し
た開弁時点に基づいて前記コイルの開弁初期時の大きな
起磁力から開弁保持時の小さな起磁力に変更する時点を
調整する制御回路とを有する構成にしたことにある。

【００１４】本発明の第５の特徴は、燃料を噴射する電
磁式燃料噴射装置と、この電磁式燃料噴射装置に燃料を
供給する燃料供給手段と、前記燃料噴射装置で噴射され
た燃料を内部で燃焼させるシリンダと、このシリンダ内
で往復動するピストンとを備えた内燃機関であって、前
記電磁式燃料噴射装置は、弁座と、この弁座との間で燃
料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を
駆動する駆動手段と、前記コイルへの開弁初期時の大き
な起磁力から開弁保持時の小さな起磁力に変更する制御
手段とを有して構成され、前記弁座、前記弁体及び前記
コイルを有する電磁式燃料噴射弁を複数設けて前記シリ
ンダに装着し、前記制御手段は、前記複数の電磁式燃料
噴射弁の弁体毎に開弁状態を検出し、この検出した開弁
状態に基づいて前記電磁式燃料噴射弁のコイル毎への大
きな初期起磁力から小さな保持起磁力に変更する機能を
有する構成にしたことにある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図を用
いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物
又は相当物を示す。

【００１６】まず、本発明の第１実施例のを図１から図
１３を用いて説明する。

【００１７】最初に、本発明の第１実施例の電磁式燃料
噴射装置におけるインジェクタを図１を用いて説明す
る。図１は本発明の第１実施例に用いるインジェクタの
説明図で、（ａ）はその断面構造図、（ｂ）はその等価
モデル図である。

【００１８】図１（ａ）に示すように、インジェクタ１
０は、燃料ポンプから加圧された燃料が供給されてお
り、弁体を成す円錐弁１６とノズル３側に形成されたシ
ート面（弁座面）４との間で燃料通路の開閉を行い、燃
料噴射孔４ａからの燃料の噴射量を制御している。円錐
弁１６はプランジャ１５の先端に取り付けられており、
シート面４近傍には燃料微粒化のためのスワーラ１７が
具備されている。弁体９０はプランジャ５及び円錐弁１
６で構成される。

【００１９】円錐弁１６を駆動するために、インジェク
タ１０にはコイル１１が具備されており、このコイル１
１が通電されると磁束が発生し、コア１３、ヨーク１４
とプランジャ１５を磁路として通り、コア１３、ヨーク
１４とプランジャ１５との間に吸引力が発生する。これ
によりプランジャ１５及び円錐弁１６が図では右側に変
位し、燃料が噴射される。弁体９０の変位は、ストッパ
１９により規制され、一定値を保つことになる。また、
インジェクタ１０には、コイル１１による吸引力が無い
ときは、プランジャ１５及び円錐弁１６がシート面４に
押し付けられて閉弁するように、ばね部材であるリター
ンスプリング１８が設けられている。コイル１１はボビ
ン７に巻かれている。コイル１１の両端はボビン７を貫
通し、ターミナルを経由してコネクタ３３に導かれ＋端
子、−端子となる。

【００２０】また、インジェクタ１０には、開閉弁時に
発生する振動（図では左右方向）を検出する加速度セン
サ１００が配置されている。この信号線はコイル１１へ
の通電用コネクタ３３から出力するｓ端子となる。

【００２１】図１（ｂ）に示すように、前記インジェク
タ１０をコア１３にコイル１１が巻き付けられた等価回
路モデルで示すことができる。以下、配線等を説明する
ときには、図１（ｂ）の等価回路モデルで示すことにす
る。

【００２２】次に、本発明の第１実施例の電磁式燃料噴
射装置の構成を図２を用いて説明する。図２は本発明の
第１実施例の電磁式燃料噴射装置の構成図である。

【００２３】インジェクタ１０の駆動手段は、バッテリ
１からの電圧をインジェクタ１０のコイル１１に直接印
加するためのトランジスタ２１と、起磁力を発生するコ
イルと、電流制御のためのフライホイール用ダイオード
２９及びトランジスタ２２と、そして電流検出抵抗２３
とで構成されている。

【００２４】インジェクタ１０の制御手段は、インジェ
クタ駆動時の各目標電流を記憶している目標電流記憶手
段２６と、電流検出抵抗２３により検出されたコイル１
１の電流と目標電流記憶手段２６との信号を比較して制
御回路２０に出力する比較器２４と、時間情報を制御回
路２０に出力するクロック２７と、加速度センサ１００
からの出力を加速度信号変換手段２５０で変換した開弁
情報を採用するか、電流検出抵抗２３により検出された
コイル１１の電流を電流値変換手段２５で変換した開弁
情報を採用するかを切り替えて制御回路２０に出力する
スイッチ２８と、上述の電流情報、時間情報、開弁情報
およびエンジンコントロールユニット２が出力する噴射
指令信号のパルスＴｉに応じてトランジスタ２１及びト
ランジスタ２２の駆動を制御する制御回路２０とで構成
されている。

【００２５】なお、本実施例においては、加速度センサ
１００からの開弁情報とコイル電流からの開弁情報の２
つを切り替える構成となっているが、どちらか一方の構
成でもよい。また、開弁情報はエンジンコントロールユ
ニット２にも入力され、噴射信号毎に誤動作なく開弁し
ているかを把握する自己診断機能を持たせることもでき
る。また、本実施例では、エンジンコントロールユニッ
ト２とインジェクタ駆動回路、制御システムを別体とし
て記載したが、実装においては、エンジンコントロール
ユニット２の中にインジェクタ駆動手段、制御手段を内
蔵することによりケース、ハーネス、コネクタのコスト
を低減することが望ましい。

【００２６】次に、インジェクタ１０におけるコイル１
１の電流波形を図３を用いて説明する。図３は電磁式燃
料噴射装置のインジェクタのコイルにおける電流波形の
二つの例を示すタイムチャート図である。

【００２７】図３の実線は、噴射指令信号のパルスＴｉ
が入力されてトランジスタ２１のみがオンし、起磁力変
更時点Ｔｐが検出されてトランジスタ２１がオフし、そ
の後、目標電流値記憶手段２６に記憶している目標保持
電流Ｉｈとの偏差が比較器２４により検出されてトラン
ジスタ２１とトランジスタ２２とが交互にオン・オフさ
れる電流波形を示す。なお、起磁力変更電流Ｉｐは起磁
力変更時点Ｔｐのコイル１１の電流値であり、開弁初期
通電時間Ｔｃは噴射指令信号のパルスＴｉが入力してか
らこの起磁力変更時点Ｔｐまでの時間である。

【００２８】また、図３の一点鎖線は、噴射指令信号の
パルスＴｉが入力されてトランジスタ２１のみがオン
し、起磁力変更時点Ｔｐ’が検出されてトランジスタ２
１がオフし、その後、保持電流Ｉｈ′となるようにトラ
ンジスタ２１とトランジスタ２２とが交互にオン・オフ
される電流波形を示す。なお、起磁力変更電流Ｉｐ’は
起磁力変更時点Ｔｐ’のコイル１１の電流値であり、開
弁初期通電時間Ｔｃ’は噴射指令信号のパルスＴｉが入
力してからこの起磁力変更時点Ｔｐ’までの時間であ
る。

【００２９】このように、前記インジェクタ１０の駆動
手段においては、トランジスタ２１のみをオンさせる時
点を調整することにより、即ち、高い起磁力から低い起
磁力への起磁力変更時点をＴｐからＴｐ’に調整するこ
とにより、コイル１１に初期に投入される電流を調整す
ることができる。

【００３０】次に、インジェクタ１０の起磁力変更時点
Ｔｐと弁体動作の関係について図４から図６を用いて説
明し、インジェクタ１０の開弁機能を満たすために必要
な起磁力変更時点Ｔｐを説明する。

【００３１】図４は電磁式燃料噴射装置における開弁初
期通電時間が極端に短かすぎる動作状況を示すタイムチ
ャート図で、具体的には、開弁初期通電時間Ｔｃが極め
て短いために開弁途中にてストッパ１９に弁体９０が当
たることなく、閉弁に戻る動作状態を示す図である。

【００３２】図４の太線で示すように、エンジンコント
ロールユニット２から制御回路２０に噴射指令信号のパ
ルスＴｉが入力されると、制御回路２０はトランジスタ
２１をオンし、バッテリ１からコイル１１に電流が流れ
る。そして、開弁初期通電時間Ｔｃ後にトランジスタ２
１は一旦オフになり、コイル電流が目標電流記憶部２６
に記憶されている保持電流Ｉｈまで低下すると、コイル
電流を保持電流Ｉｈに保つように、トランジスタ２１、
２２が交互にオン・オフを繰り返す。やがて噴射指令信
号のパルスＴｉが立ち下がると、トランジスタ２１、２
２をオフし、コイル電流はゼロとなる。

【００３３】図４においては、開弁初期通電時間Ｔｃが
短かすぎるため、弁体に加わる開弁通電時間の初期電流
による磁気吸引力が十分に立ち上がる前に、保持電流Ｉ
ｈによる磁気吸引力へと減少してしまうため、開弁手前
で閉弁の向きに弁体に加わる燃圧による力及びスプリン
グ力に打ち勝つことができず、閉弁してしまっている。

【００３４】図５は電磁式燃料噴射装置における開弁初
期通電時間が短すぎる動作状況を示すタイムチャート図
で、具体的には、弁体９０が一旦開弁してストッパ１９
に衝突した段階で開弁初期通電時間Ｔｃが終わる動作状
態を示す図である。

【００３５】図５の太線で示すように、図４に比べてコ
イル１１に流れる電流は大きくなっており、弁体９０が
ストッパ１９に衝突するまで移動して（フルストローク
移動して）開弁するが、その直後に保持電流Ｉｈへの切
り替えを迎えて流れる電流が減少してしまうため、円錐
弁１６の跳ね返り（バウンド）を収束させるのに十分な
磁気吸引力が得られず、弁体が閉弁側に戻るにつれ、コ
ア１３とプランジャ１５間のエアギャップが拡大し磁気
吸引力がさらに小さくなり、閉弁してしまう。なお、開
弁遅れ時間Ｔａは、噴射指令信号のパルスＴｉの立上が
りから弁体９０がストッパ１９に衝突するまでの時間で
ある。

【００３６】上述した図４、図５の状態では、噴射指令
パルス幅Ｔｉに応じて開弁時間を制御し、噴射量を制御
するというインジェクタ１０としての機能を満たさない
ことになる。

【００３７】これに対して、電磁式燃料噴射装置におけ
る開弁初期通電時間が適切な状況を図６を用いて説明す
る。図６は電磁式燃料噴射装置における開弁初期通電時
間が適切な動作状況を示すタイムチャート図で、具体的
には、開弁初期通電時間Ｔｃが開弁遅れ時間Ｔａとバウ
ンド収束時間Ｔａｂとを加えた時間よりも長い動作状態
を示す図である。

【００３８】図６における開弁初期通電時間Ｔｃは開弁
遅れ時間Ｔａとバウンド収束時間Ｔａｂとを加えた時間
よりも大きいため、フルストローク開弁が可能であり、
かつその後バウンド収束時間Ｔａｂの間、磁気吸引力が
大きい状態を保つことができ、ストッパ１９からの反発
力に打ち勝って弁体９０のストッパ１９に対するバウン
ドを収束させることができる。このバウンドが収束する
と、コア１３とプランジャ１５間のエアギャップが短縮
すると同時に、燃料が噴射されることにより円錐弁１６
の上流と下流の圧力がバランスし、保持電流Ｉｈで得ら
れる磁気吸引力で十分に開弁保持が可能となり、噴射指
令パルスＴｉがオンで保持電流Ｉｈが流れている間、噴
射を継続することができる。これによって噴射指令パル
スＴｉの幅に応じて開弁時間を制御し、噴射量を制御す
るというインジェクタとしての機能を満たすことにな
る。

【００３９】そして、図４、５中の細線は、図６の太線
と同等な開弁初期通電時間を選んだ際の電流波形、弁体
に加わる力、弁変位である。なお、弁変位を積分した値
に係数を掛けた値の差が噴射量の差となる。

【００４０】上述したように、開弁初期通電時間Ｔｃ後
に直ちに保持電流Ｉｈに切り替わる電流波形を駆動に用
いたインジェクタ１０において、インジェクタ１０とし
ての機能を満たすためには、開弁初期通電時間Ｔｃは、
開弁遅れ時間Ｔａにバウンド収束時間Ｔａｂを加えた時
間以上にする必要がある（Ｔｃ＞Ｔａ＋Ｔａｂ）。この
場合において、開弁遅れ時間Ｔａは、供給する燃料の燃
圧、弁体を駆動する駆動手段のバッテリ電圧及び抵抗の
変化に応じて大きく変化するのに対し、バウンド収束時
間Ｔａｂは、これらの変化があってもあまり変化しない
ものである。

【００４１】この燃圧、電圧及び抵抗等が変化した場合
の動作状況について、図７及び図８を用いて説明する。

【００４２】図７は電磁式燃料噴射装置における燃圧が
上昇し開弁初期通電時間が足りなくなった状況を示すタ
イムチャート図、図８は電磁式燃料噴射装置におけるバ
ッテリ電圧が低下し開弁初期通電時間が足りなくなった
状況を示すタイムチャート図で、具体的には、図７及び
図８は、適切な動作状況の図６と同じ開弁初期通電時間
Ｔｃであるが、図６より燃圧が増加している場合及びバ
ッテリ電圧が低下している場合の動作状況を示してい
る。なお、図７及び図８中の細線は、図６と同じ動作状
況を示すものである。

【００４３】図７の場合、燃圧が増加しているため、弁
体に加わる閉弁方向の力が大きくなってしまい、開弁開
始時刻が遅れ、図６のようなＴｃ＞Ｔａ＋Ｔａｂの関係
が崩れてしまっている。また、図８の場合、バッテリ電
圧が低下しているため、コイル１１に流れる電流値が少
なくなり開弁開始時刻が遅れ、図６のようなＴｃ＞Ｔａ
＋Ｔａｂの関係が崩れてしまっている。

【００４４】図７及び図８は同一のインジェクタ１０に
ついて駆動条件が変化した場合であるが、駆動条件が同
じであっても、各個体にばらつきがある複数のインジェ
クタ１０を考えた場合についても同様な問題が発生す
る。

【００４５】図９は電磁式燃料噴射装置における吸引力
差により噴射量がばらつく状況を説明する図で、具体的
には、インジェクタ１０にエアギャップ等の個体差によ
る磁気吸引力ばらつきがあり、平均的な吸引力をもつイ
ンジェクタに比べ磁気吸引力が小さい場合の弁体挙動、
噴射量がどのようになるかを示す図である。なお、図中
に細線で記載しているのは平均的な吸引力をもつインジ
ェクタであり、図中に吸引力中央品として表示する。

【００４６】図９（ａ）の太線で示すように、吸引力小
品は、弁体に加わる力が正となり弁体が動き出す瞬間Ｔ
ｓが遅いため、開弁遅れ時間Ｔａが長くなり、ここで開
弁初期通電時間Ｔｃを吸引力中央品と同値に設定してお
くと、Ｔｃ＞Ｔａ＋Ｔａｂの関係を満たすことができな
い。このため開弁バウンドが収束する前に電流が保持電
流Ｉｈに低下してしまい、バウンドの高さが高くなり、
収束までに時間を要する。このような結果、吸引力小品
は、開口面積×時間（弁変位の積分値に相当）が吸引力
中央品に対して小さくなってしまう。

【００４７】図９（ｂ）は、上述のような状況で、吸引
力中央品と吸引力小品とを駆動した場合の噴射量を縦軸
に噴射指令パルス幅を横軸として示した図である。この
図９（ｂ）から明らかなように、吸引力小品は、開弁遅
れ時間Ｔａが長いため、パルス幅が長くなるまで、噴射
が開始されない。また、吸引力小品は、噴射を開始した
直後でもバウンド高さが高く、バウンド収束に時間を要
する。結局、吸引力中央品と吸引力小品とを同一噴射指
令パルス幅で駆動すると、吸引力小品のほうの開口面積
×時間が少なくなり、噴射量が少なくなる。このように
同一の開弁初期通電時間Ｔｃにて、吸引力の異なる複数
のインジェクタを駆動した場合、開弁遅れ時間Ｔａのば
らつきが発生するため、全てのインジェクタについてＴ
ｃ＞Ｔａ＋Ｔａｂの関係を持たせるためには、開弁初期
通電時間Ｔｃに大きなマージンを与えておく必要があ
る。これでは、開弁衝突エネルギが過大となってしまう
インジェクタが発生し、耐久性の劣化、消費電力の増加
が懸念される。また、噴射指令パルス幅が短い状態での
閉弁遅れ増加など噴射量特性に悪影響を与える。

【００４８】そこで、Ｔｃ＞Ｔａ＋Ｔａｂの関係を供給
燃料圧力、バッテリ電圧、コイル及びハーネス抵抗に関
わらず、また個体ばらつきを含む複数のインジェクタに
ついて成立させるためには、各インジェクタについて各
運転状態における開弁遅れ状態を検出してこれに基づい
て起磁力変更時点を調整すること、例えば開弁遅れ時間
を検出して開弁遅れ時間Ｔａとバウンド収束時間Ｔａｂ
とを加えた時間を開弁初期通電時間Ｔｃとして随時更新
していく必要がある。

【００４９】次に、コイル電流からの開弁情報を用いて
前記開弁遅れ時間Ｔａの検出、開弁初期通電時間Ｔｃを
調整する方法について図１０から図１３を用いて説明す
る。

【００５０】図１０は図２の電磁式燃料噴射装置におけ
る開弁挙動と電流挙動の関係を示すタイムチャート図
で、具体的には、そのインジェクタ１０の電流波形、電
流微分、電流２階微分、弁変位の実測値を示す図であ
る。図１０において、電流波形は、電流検出抵抗２３に
より検出し、電流値変換手段２５により微分及び２階微
分された値である。また、弁変位はノズル３の燃料噴射
孔４ａからレーザー変位計にて直接測定した値である。
電流は、開弁後しばらくの間継続して通電されている。
図１０の弁変位を見ると、図中（Ａ）と示した時点で開
弁している。一方、この時点の電流波形は、変極点（増
加率が変化している）を迎えている。ストッパ１９で規
制されるまで弁変位が発生した結果、コア１３とプラン
ジゃ１５間で構成されるエアギャップが急速に縮小し、
磁気飽和が発生し、磁気回路のインダクタンスが変化す
る。これによりコイル電流が影響を受け、変曲点が生じ
る。この電流波形を知識工学やパターンマッチング等で
開弁点を特定しても良いし、電流値変換手段２５で計算
される電流微分値や電流２階微分を用いて開弁点を特定
しても良い。特に電流２階微分を実施し、負から正に切
り替わるところを検出することにより、明確に開弁点を
検出することができる。本実施例においては、電流２階
微分を用いた方法である。

【００５１】図１１は図２の電磁式燃料噴射装置におけ
る電流情報から開弁情報を抽出して開弁制御するための
構成を示す図で、具体的には、開弁遅れ時間Ｔａの検出
及び開弁初期通電時間Ｔｃを設定するための構成を示す
図である。図１１に示すように、電流値変換手段２５
は、時間に対しての２階微分手段２５１と、比較器２５
２と、単安定マルチバイブレータ２５３とで構成され
る。この２階微分手段２５１は、アナログ回路を用いて
も、デジタル演算手段を用いても良い。

【００５２】図１２は図１１の構成における開弁制御の
動作を示すタイムチャート図で、具体的には、電流値変
換手段２５の内部動作を示す図である。図１２におい
て、エンジンコントロールユニット２より制御回路２０
に噴射指令パルスＴｉが入力されると、トランジスタ２
１がオンされ、バッテリ１からの電圧がコイル１１に印
加され電流が流れる。また、電流２階微分手段２５１に
おいては、電流検出抵抗２３により検出されたコイル１
１の電流の２階微分が開始される。比較器２５２におい
ては、この電流２階微分値とグランドレベル（０Ｖ）を
比較し、ゼロクロスポイントを検出する。この時点がプ
ランジャ１５がストロークしてストッパ１９に接した時
点である。これは噴射指令パルスＴｉの立ち上がりを起
点とすると開弁遅れＴａである。比較器２５２からの信
号に応じて、単安定マルチバイブレータ２５３は、パル
ス幅ＴｄのＴａｄ信号を出力する。ここで、パルス幅Ｔ
ｄは、例えばエンジンコントロールユニット２からの信
号に応じて可変としていても良い。例えばパルス幅Ｔｄ
の値をバウンド収束時間Ｔａｂとすると、結局、Ｔａｄ
パルスの立ち下がり時点は、Ｔａ＋Ｔａｂとなる。従っ
て、この時点でトランジスタ２１をオフにするとインジ
ェクタ１０を駆動するのに必要十分な開弁初期通電時間
Ｔｃとなる。

【００５３】図１３は図１１の構成における開弁制御の
具体的動作を示す図で、（ａ）はそのフローチャート
図、（ｂ）はそのタイムチャート図である。図１３に示
すように、エンジンコントロールユニット２からパルス
Ｔｉが入力されると、トランジスタ２１がオンされ、こ
れによりコイル１１に通電され磁気吸引力が発生する。
開弁を迎えるまで、電流は増加を続け、図１２で説明し
たとおり開弁したかどうかを電流２階微分値で検出する
と、単安定マルチバイブレータ２５３は、Ｔａｄパルス
を発生する。Ｔａｄパルスの立ち下がりが図１２で説明
したようにＴａ＋Ｔａｂとなっているので、Ｔａｄパル
スの立ち下がりを判定して、それと同時にトランジスタ
２１をオフにし、電流を保持電流Ｉｈまで立ち下げ、そ
の後保持電流Ｉｈとなるようにトランジスタ２１と２２
を交互にオン・オフ制御する。そして、噴射指令パルス
Ｔｉが立ち下がると、両方２１と２２ともオフにして噴
射を終了する。これにより開弁初期通電時間Ｔｃは、常
に開弁遅れ時間Ｔａ＋開弁バウンド収束時間Ｔａｂと同
等か、これよりも長い状態（Ｔｃ＞Ｔａ＋Ｔａｂ）で駆
動可能となる。

【００５４】次に、本発明の第２実施例を図１４から図
１７を用いて説明する。この第２実施例は、第１実施例
に比較して、加速度センサ１００からの開弁情報を用い
て前記開弁遅れ時間Ｔａの検出、開弁初期通電時間Ｔｃ
を調整する構成及び方法が相違する。

【００５５】図１４は本発明の第２実施例における開弁
挙動と電流挙動の関係を示すタイムチャート図で、具体
的には、そのインジェクタ１０の電流波形、振動波形、
弁変位の実測値を示す図である。図１４において、電流
波形は電流検出抵抗２３により検出され、また、弁変位
はノズル３の燃料噴射孔４ａからレーザー変位計にて直
接測定された値である。図１４（Ｂ）の時点で弁体９０
がフルストロークし、ストッパ１９に衝突している。弁
体９０は非常に高速で駆動されてストッパ１９に衝突す
るため、弁体９０が持つ運動エネルギが衝突時にインジ
ェクタ１０全体を振動させる加振力となる。図１４の振
動波形をみると、開弁タイミング（Ｂ）において振動を
開始していることがわかる。従って振動が発生するタイ
ミングでインジェクタ１０の開弁が検出可能である。

【００５６】図１５は本発明の第２実施例における加速
度センサを示す図で、（ａ）は搭載例を示す断面図、
（ｂ）は（ａ）に用いる加速度センサの構造模式図、
（ｃ）から（ｅ）は異なる加速度センサの例を示す構造
摸式図である。

【００５７】加速度センサ１００は、例えば、図１５
（ａ）に示すように、インジェクタ１０をエンジンまた
は吸気管に搭載するときに座金状にノズル３に挿入して
取付けられるか、あるいはコア１３の上部に同軸状に挿
入し搭載される。図１５（ｂ）に示す加速度センサ１０
０は、圧電素子１００ａを用いた座金状の加速度センサ
の例である。この圧電素子１００ａは、荷重が加わると
電気信号を発生するのでインジェクタ１０の振動を検出
することができる。また、加速度センサ１００がインジ
ェクタ１０に搭載されるような形であれば、インジェク
タ１０の振動により可動部材である重り１００ｂが運動
し圧電素子１００ａに応力を加えるような図１５（ｃ）
から（ｅ）の形式を用いても良い。図１５（ｃ）の加速
度センサ１００は圧電素子１００ａに圧縮力を加えるよ
うな構成、図１５（ｄ）の加速度センサはせん断応力を
加えるような構成、図１５（ｅ）の加速度センサ１００
は屈曲応力を加えるような構成である。それぞれの加速
度センサ１００において、センサの共振周波数は、検出
ゲイン及びＳ／Ｎ比が高くとれるように、インジェクタ
１０の軸方向振動の固有周波数に近いことが望ましい。

【００５８】図１６は図１５の加速度センサから開弁情
報を得て開弁初期通電時間パルスを得る構成を示す図で
ある。トランジスタ２１は、開弁初期通電時間パルスＴ
ｃがオンの時に通電され、バッテリ２の電圧をインジェ
クタ１０のコイル１１に連続的に印加する。ここでは、
加速度信号変換手段２５０は、比較器２５４、単安定マ
ルチバイブレータ２５５にて構成される。

【００５９】図１７は図１６の加速度信号変換手段の内
部動作を示すタイムチャート図である。エンジンコント
ロールユニット２より制御回路２０に噴射指令信号のパ
ルスＴｉが入力されると、トランジスタ２１がオンさ
れ、これによりバッテリ１からの電圧がコイル１１に印
加され電流が流れる。これによりインジェクタ１０が開
弁すると、インジェクタ振動が発生し、加速度センサ１
００は信号を発生する。比較器２５４においてはこの加
速度信号と、予め設定されたスレッシュホルド電圧Ｖｇ
ｒとを比較し、振動の立ち上がりを検出する。この時点
は弁体９０がストロークしてストッパ１９に接した時点
である。これは噴射指令信号のパルスＴｉの立ち上がり
を起点とする開弁遅れ時間Ｔａである。比較器２５４か
らの信号に応じて、単安定マルチバイブレータ２５５
は、パルス幅ＴｄのＴａｂｄ信号を出力する。ここで、
パルス幅Ｔｄは、例えばエンジンコントロールユニット
２からの信号に応じて可変としても良い。

【００６０】そして、インジェクタ１０の振動は、図１
７のＴａｂｄ信号に示すように、開弁時とともに閉弁時
にも発生する。しかしながら開弁振動は噴射指令信号の
パルスＴｉがオンの間に発生し、閉弁振動は噴射指令信
号のパルスＴｉが立ち下がってから閉弁遅れ時間Ｔｂ後
に発生する。このため、Ｔａｂｄ信号と噴射指令信号と
の論理和（ＡＮＤ）をとれば開弁時のパルスＴａｄ信号
が分離でき、噴射指令パルスＴｉの論理的反転信号との
論理和（ＡＮＤ）をとれば閉弁時のパルスＴｂｄ信号が
分離できる。従って、加速度センサ１００を用いた方法
では、開弁のみならず閉弁情報も取得することができ
る。

【００６１】ここで、Ｔａｄ信号のパルス幅Ｔｄの値を
バウンド収束時間Ｔａｂとすると、結局、Ｔａｄ信号の
立ち下がり時点は、Ｔａ＋Ｔａｂの時点となる。従っ
て、この時点でトランジスタ２１をオフにすると、必要
十分な開弁初期通電時間Ｔｃとなる。以下、電流値を用
いた開弁検出方法と同様に、図１３に示した手順に応じ
て開弁初期通電時間Ｔｃは、常に開弁遅れ時間Ｔａ＋開
弁バウンド収束時間Ｔａｂと同等あるいは、それよりも
長い状態（Ｔｃ＞Ｔａ＋Ｔａｂ）で駆動可能となる。

【００６２】次に、本発明の第３実施例を図１８から図
２２を用いて説明する。この第３実施例は、第２実施例
に比較して、加速度センサ１００からの開弁情報を用い
て前記開弁遅れ時間Ｔａの検出、開弁初期通電時間Ｔｃ
を調整する構成及び方法が相違する。

【００６３】図１８は本発明の第３実施例における加速
度センサから開弁情報を得て開弁初期通電時間パルスを
得る構成を示す図、図１９は図１８の構成における開弁
強度判定方法を示すタイムチャート図である。

【００６４】開弁振動の強弱を判定するためには、振動
レベル、及び振動の継続度合いを検出する必要がある。
加速度センサ１００からの信号は、比較器２５６により
予め設定された振動比較レベル信号Ｖｇｒと比較され、
この振動比較レベル信号Ｖｇｒよりも強度が強い部分は
波形整形され矩形のパルスとなる。積分器２５７は、エ
ンジンコントロールユニット２からの噴射指令信号のパ
ルスＴｉの立ち上がりでリセットされたのち、この矩形
波パルスを積分していく。なお、この積分器２５７は、
アナログ回路でも、ディジタル回路でもあるいは信号処
理装置でも良い。

【００６５】この積分信号は、上述のような振動レベル
（片振幅）情報と振動情報を組み合わせたものとなり、
開弁強度に直結した情報となる。比較器２５８により予
め設定されたレベルＶｇｉｒ以上となった時点で信号を
発生し、単安定マルチバイブレータ２５９によりパルス
幅ＴｄのＴａｂｄ信号が発生する。以下は、前述した実
施例と同様に、 Ｔａｂｄ信号と噴射指令信号との論理
和をとり、これに基づいてインジェクタ１０に通電を実
施する。ここで、振動レベルが高いときは、Ｔａｂｄ信
号のパルスＴｄが早期に出力され、振動レベルが低いと
きは、積分に時間を要するためにＴａｂｄ信号のパルス
Ｔｄの出力が遅れる。この信号に基づいて開弁初期通電
時間Ｔｃを決定する（トランジスタ２１をオフにし、バ
ッテリ電圧印加を一度中断する）ように制御すると、振
動レベルが高いときには、開弁初期通電時間Ｔｃは短く
設定され、振動レベルが低いときには、開弁初期通電時
間Ｔｃは長く設定され、必要な開弁初期通電時間Ｔｃを
確保することが可能となる。

【００６６】以上のように、駆動電圧、抵抗、供給燃料
圧力変化等の駆動条件の変化に対しても、コイル電流の
２階微分情報、振動情報を用いたそれぞれの状態におけ
る開弁情報に応じて、開弁初期通電時間Ｔｃを確実に開
弁遅れ時間Ｔａと開弁バウンド収束時間Ｔａｂの和と同
等あるいは長くすることが可能である。

【００６７】この点を図２０から図２３を用いてさらに
具体的に説明する。

【００６８】図２０は図１８の構成における供給燃料圧
力が増加した状態の動作状況を示すタイムチャート図で
ある。図２０の太線に示すように、開弁初期通電時間Ｔ
ｃを開弁遅れ時間Ｔａと開弁バウンド収束時間Ｔａｂと
を加えた時間と同等あるいは長くするように調整するこ
とにより、開弁保持が可能となり、噴射指令パルス幅Ｔ
ｉに応じて開弁時間を制御し、噴射量を制御するという
インジェクタ１０としての機能を満たすことが可能とな
る。なお、図２０の細線に示すものは、図７の太線に示
す本件発明の適用前の例である。

【００６９】また、同様に図２１は図１８の構成におけ
るバッテリの電圧が低下した状態の動作状況を示すタイ
ムチャート図である。図２１の太線に示すように、開弁
初期通電時間Ｔｃが開弁遅れ時間Ｔａと開弁バウンド収
束時間Ｔａｂとを加えた時間と同等、あるい長くするよ
うに調整することにより、開弁保持が可能となり噴射指
令パルス幅Ｔｉに応じて開弁時間を制御し、噴射量を制
御するというインジェクタ１０としての機能を満たすこ
とが可能となる。なお、図２１の細線に示すものは、図
８の太線に示す本件発明の適用前の例である。

【００７０】さらに、図２２は図１８の構成におけるイ
ンジェクタのエアギャップ等の個体差による磁気吸引力
ばらつきがある状態の動作状況を示す図で、（ａ）はタ
イムチャート図、（ｂ）は噴射量特性図である。なお、
図２２において、図９で説明した平均的な吸引力をもつ
インジェクタである吸引力中央品を点線で示し、図９で
示した磁気吸引力が小さいインジェクタである吸引力小
品を細線で示すと共に、本発明の第３実施例を適用した
磁気吸引力が小さいインジェクタを吸引力小品Ａとして
示す。

【００７１】吸引力小品は、前述したように、開弁遅れ
時間Ｔａが吸引力中央品の開弁遅れ時間に比べ遅くな
り、吸引力中央品との噴射量偏差が大きいものである
が、吸引力小品Ａによれば、この遅くなった開弁遅れ時
間Ｔａに開弁バウンド収束時間Ｔａｂを加えた値に開弁
初期通電時間Ｔｃが調整されるため、吸引力小品に比べ
て開弁後のバウンドを早期に収束させることが可能とな
り、図２２に示すように、吸引力中央品で駆動したとき
との噴射量偏差が小さくなる。このように複数のインジ
ェクタ単体がばらつきをもっている場合においても本発
明を適用することにより噴射量ばらつきを縮小すること
ができる。

【００７２】また、目標電流記憶部２６に保持電流値Ｉ
ｈと違う電流値Ｉｈ’も記憶しておき、電流情報、時間
情報、開弁情報およびエンジンコントロールユニット２
が出力する噴射指令信号Ｔｉに応じて変化させることに
より、より確実な開弁及びその保持が可能となる。

【００７３】即ち、開弁を検出した時点が遅い場合、あ
るいは開弁強度が弱い場合には、バッテリ１の電圧が低
下しているか、コイル１１とバッテリ１からコイル１
１、電流検出抵抗２３を経由してグランドに達するまで
のハーネスの合成抵抗が増加しているか、あるいは燃圧
が増加しているか等、弁体９０に加わる負荷が増加して
いると考えられるので、弁体保持のための保持電流Ｉ
ｈ’を通常に比べ高く調整することにより、インジェク
タ１０がエンジンコントロールユニット２の出力する噴
射指令信号Ｔｉの途中で閉弁してしまう等の不正な動き
を防ぐことができる。

【００７４】なお、図２０から図２２の動作は、第１実
施例においても同様である。

【００７５】次に、上述した各実施例にて示したインジ
ェクタ駆動電流波形とそれとは異なるインジェクタ駆動
波形との比較を説明する。図２３は本発明における異な
るインジェクタ駆動波形例を示すタイムチャート図であ
る。

【００７６】電流波形（Ａ）は上述した実施例の電流波
形を示す。電流波形（Ｂ）及び（Ｃ）は、電流波形
（Ａ）と同じ弁変位、即ち噴射量を実現することができ
る電流波形である。電流波形（Ｂ）は、ピーク電流に到
達した直後にトランジスタ２１をオフにすると同時にト
ランジスタ２２をオンにし、ダイオード２９とトランジ
スタ２２で構成されるフライホイール回路にてしばらく
コイル電流を持続させ、その後トランジスタ２１、２２
の両方をオフにし、目標保持電流まで電流を低下させ、
保持電流制御を実施する方法である。電流波形（Ｃ）
は、ピーク電流に到達したあと、しばらくそのピーク電
流をキープしたあと、保持電流制御を行うという方法で
ある。

【００７７】それぞれの駆動方法における開弁初期通電
時間は、それぞれＴｃａ，Ｔｃｂ，Ｔｃｃとなり、異な
る結果となる。上述した実施例においては、開弁遅れ時
間Ｔａにバウンド収束時間Ｔａｂを加えた値よりも開弁
初期通電時間Ｔｃを長くとるように説明したが、駆動方
式により開弁初期通電時間Ｔｃの定義が異なる。このよ
うな場合は、開弁遅れ時間Ｔａを起点にし、各駆動方式
に応じた、時間的なオフセットを設定して単安定マルチ
バイブレータ２５３の発生するパルス幅を調整すれば良
い。また、電流波形（Ｃ）のような駆動方法で、開弁遅
れ時間よりも短い状態で最適な開弁初期通電時間Ｔｃを
迎える場合は、クロック２７からの時間情報を用いて、
今回の開弁情報を用いて次回の噴射時の開弁初期通電時
間を調整することにより、他の例と同等な効果が得られ
る。

【００７８】次に、本発明の第４実施例を図２４から図
２７を用いて説明する。

【００７９】図２４は本発明の第４実施例におけるイン
ジェクタの構成を示す図で、（ａ）はインジェクタの断
面概略図、（ｂ）はその等価回路モデルを示す図であ
る。本実施例においても加速度センサ１００が搭載さ
れ、開弁情報の検出に用いられる。

【００８０】この第４実施例のインジェクタ１０は、第
１実施例のインジェクタに比較して、第１実施例が一つ
のコイル１１のみで起磁力（コイル巻数×電流値）を投
入するのに対し、起磁力の応答性が高い開弁コイル１１
０と、起磁力の応答性が開弁コイル１１０よりも低い保
持コイル１２０を有する二つのコイル駆動であるという
点が相違する。このため通電用のコネクタも３端子Ｃ
＋、ＣＨ、Ｈ−となる。

【００８１】開弁コイル１１０は、主に開弁初期時に機
能するコイルであり、保持コイル１２０は、開弁コイル
１１０で開弁した弁体を保持するために利用される。開
弁コイル１１０は、抵抗が小さく（線径が太く）、イン
ダクタンスが小さい（巻き数が少ない）。このため、バ
ッテリ電圧が印加されると急速に電流が立ち上がる。こ
れにより高速に起磁力の投入が可能であり、開弁遅れの
低減に効果がある。しかしながら、開弁コイル１１０へ
長時間通電すると、大電流が流れ、焼損してしまう可能
性がある。これに対し保持コイル１２０は抵抗が大きく
（線径が細く）、インダクタンスが大きい（巻き数が多
い）。このためバッテリ電圧を印加したときの応答性は
開弁コイル１１０には劣るが、巻き数が多いため小電流
でも大きな起磁力を磁気回路に投入可能である。これら
２つのコイルの長所を組み合わせ、開弁初期は開弁コイ
ル１１０で起磁力を投入し、開弁後は保持コイル１２０
にて弁体保持を行うものである。

【００８２】図２５は本発明の第４実施例の回路構成及
び配線モードを示す図で、（ａ）が回路構成図、（ｂ）
が配線モード図である。この第４実施例では、開弁・保
持のためのコイルが独立しているため、第１実施例のよ
うに、同一のコイルに開弁時に大きな電流を投入し、開
弁保持時には保持電流Ｉｈとなるように電流制御を行う
必要が無い。そして、この第４実施例では、開弁コイル
１１０と保持コイル１２０は直列状態でバッテリ電圧が
印加されたときに、ちょうど保持に必要な起磁力となる
ように巻き数、抵抗が決定されている。従って、開弁コ
イル１１０、保持コイル１２０とも、それぞれトランジ
スタ１３０、トランジスタ１４０の時間によるオン・オ
フ制御にて駆動されている。

【００８３】図２５（ｂ）に示す回路配線モード図を用
いてそれぞれのモードを説明する。モード（ａ）は、開
弁コイルトランジスタ１３０、保持コイルトランジスタ
１４０ともオフの状態である。この状態では回路はオー
プンしており、これは噴射信号が入力していない状態で
の通電待機状態である。次に、モード（ｂ）は開弁コイ
ルトランジスタ１３０、保持コイルトランジスタ１４０
ともオンの状態である。この状態では開弁コイル１１０
がグランドに短絡され、電流が流れる。開弁コイル１１
０は、前述したように抵抗、インダクタンスが小さいた
め、急速に電流が立ち上がる。このモード（ｂ）を開弁
初期に用いる。モード（ｃ）は、開弁コイルトランジス
タ１３０がオンで保持コイルトランジスタ１４０がオフ
のモードである。この状態では開弁コイル１１０と保持
コイル１２０が直列接続となる。このとき回路の抵抗、
インダクタンスは、開弁コイル１１０と保持コイル１２
０の合成となる。保持コイル１２０の抵抗は、保持のた
めの起磁力を得るのに適当な電流が流れるような値とな
っているため、第１実施例で必要であった保持電流を一
定に保つような制御は必要ない。

【００８４】結局、エンジンコントロールユニット２か
ら噴射指令信号のパルスＴｉが入力する前は、モード
（ａ）で待機しており、パルスＴｉが入力すると、モー
ド（ｂ）の開弁初期モードとなり、開弁初期通電時間Ｔ
ｃ経過すると（Ｔｐ２経過すると）、モード（ｃ）の保
持モードに入る。そして、噴射指令信号のパルスＴｉが
立ち下がると、またモード（ａ）の待機モードにもど
り、次の噴射指令信号のパルスＴｉが入力するまで待機
する。

【００８５】この結果得られる電流波形を図２６を用い
て説明する。図２６は図２５の構成における電流波形を
示すタイムチャート図である。最初のＴｐ２までの間
は、開弁電流が急速に立ち上がり、それ以降は開弁コイ
ル１１０と保持コイル１２０の両方に電流が流れるよう
になる。

【００８６】この第４実施例においては、図２６に示す
ようにモード（ｂ）からモード（ｃ）に切り替えるタイ
ミングＴｐ２を、第１の実施例同様、開弁時点Ｔｐ１を
検出して開弁遅れ時間Ｔａの値に開弁振動減衰時間Ｔａ
ｂを加えた値となるように調整する（図２６でＴｐ１を
Ｔｐ２に変化させるような制御を実施する）ことによ
り、第１実施例と同等な効果をあげることが可能であ
る。なお、第４実施例において開弁情報を電流情報から
得る場合は、開弁コイル１１０の電流を開弁コイル電流
検出手段１５０で検出すれば第１実施例と同様な開弁検
出が可能である。

【００８７】図２７は本発明の第４実施例の駆動例を示
すタイムチャート図である。開弁コイルトランジスタ１
３０と保持コイルトランジスタ１４０は、第１実施例と
同様な方法で作成された開弁初期通電時間Ｔｃによる信
号に応じてこの時間Ｔｃの間オン（モード（ｂ））とな
り、その後保持のために開弁コイルトランジスタ１３０
のみオフとなり（モード（ｃ））、噴射指令信号のパル
スＴｉが立ち下がると同時に開弁コイルトランジスタ１
３０と保持コイルトランジスタ１４０の両方がオフとな
り（モード（ａ））、次回の噴射に備え待機する。

【００８８】インジェクタ１０は、開弁情報に応じて、
開弁コイル１１０への通電時間Ｔｃ（モード（ｂ））を
常に、開弁遅れ時間Ｔａと開弁バウンド収束時間Ｔａｂ
の和と同等あるいは長くすることが可能であり、あらゆ
る条件で最適な駆動方法を実現でき、インジェクタ機能
の確保が可能となる。また、第１実施例と同様、複数の
インジェクタに対して噴射量ばらつきの低減が可能であ
る。

【００８９】次に、本発明の第５実施例及び第６実施例
を図２８及び図２９を用いて説明する。図２８は本発明
の第５実施例の内燃機関の構成図、図２９は本発明の第
６実施例の内燃機関の構成図である。

【００９０】図２８に記載された第５実施例の内燃機関
は、第１実施例にて示す一つのコイルを有した燃料を噴
射する電磁式燃料噴射装置と、電磁式燃料噴射装置に燃
料を供給する燃料供給手段と、電磁式燃料噴射装置で噴
射された燃料を内部で燃焼させるシリンダ１０６０と、
このシリンダ内で往復運動するピストン１０７０と、シ
リンダ１０６０内に空気を吸入する吸気手段１０８０
と、シリンダ１０６０内の混合気に点火する点火装置１
０９０と、シリンダ１０６０内から排気する排気手段１
１１０と、エンジンコントロールユニット２とを備えて
いる。なお、電磁式燃料噴射装置はインジェクタ１０及
び駆動回路一式よりなり、燃料供給手段は燃料ポンプ１
０３０，フィードポンプ１０４０よりなり、吸気手段は
吸気管，バルブ等よりなっている。また、エンジンコン
トロールユニット２は、吸気手段１０８０、排気手段１
１１０、点火装置１０９０及び電磁式燃料噴射装置を制
御する。

【００９１】この内燃機関では、燃料がフィードポンプ
１０４０により燃料ポンプ１０３０に導かれ、チェック
弁を経由しインジェクタ１０に加圧された状態で供給さ
れる。エンジンコントロールユニット２は、各種センサ
情報から噴射タイミングと噴射量を決定し、噴射指令信
号のパルスＴｉを制御回路２０に出力し、インジェクタ
１０は制御回路２０からの信号に応じてパワートランジ
スタ２１、２２により駆動されて燃料を噴射する。開弁
情報は、電流情報かインジェクタ１０に搭載されている
加速度センサ１００から検出される。開弁初期通電時間
Ｔｃは、あらゆる運転状態において開弁遅れ時間Ｔａと
開弁バウンド収束時間Ｔａｂの和と同等あるいは長く調
整されるため、インジェクタ１０は内燃機関の各運転状
態に応じて最適な噴射量を実現することができる。

【００９２】また、この第５実施例によれば、多気筒の
内燃機関に燃料を供給するために複数のインジェクタ１
０を駆動する際にも、各気筒に供給される燃料の偏差が
少なくなるため、内燃機関の不整燃焼や気筒間燃焼ばら
つきが低減され排ガス浄化につながり、それと同時に回
転速度変動の発生が低減され、低振動の内燃機関が実現
できる。

【００９３】図２９に記載された第６実施例の内燃機関
においては、本発明の第４実施例のダブルコイルタイプ
インジェクタ１０が搭載されている。ダブルコイルタイ
プインジェクタ１０には開弁情報を得るための加速度セ
ンサ１００が搭載されている。開弁コイル通電時間Ｔｃ
は、あらゆる運転状態において開弁遅れ時間Ｔａと開弁
バウンド収束時間Ｔａｂの和と同等あるいは長く調整さ
れるため、インジェクタ１０は内燃機関の各運転状態に
応じて最適な噴射量を実現することができ、第５実施例
の内燃機関と同等な性能が実現できる。

【００９４】なお、、上述した実施例は筒内噴射エンジ
ンで説明したが、他の種類のエンジンに用いることがで
きるのはもちろんである。

【００９５】上述した本発明の各実施例においては、開
弁初期通電時間、あるいは開弁コイル通電時間経過後直
ちに保持電流へと切り替える(磁気吸引力が直ちに減衰
する)駆動方法を例にあげたが、図２３（Ｂ）、（Ｃ）
で示したように開弁初期通電時間直後に保持電流が切り
替わらないような駆動方法や、磁気回路の時定数が大き
い場合等、磁気吸引力が直ちに減衰しない状況では、本
実施例より若干短い時間にて、開弁初期通電を停止して
もよい。この場合には、単安定マルチバイブレータの発
生するパルス幅は、開弁バウンド収束時間とは違う値と
なるが、本発明から逸脱するものではない。

【００９６】また、本発明の各実施例によれば、開弁情
報がエンジンコントロールユニット２に入力するため、
開弁(噴射)異常などの故障が検出できるとともに、無効
噴射時間が把握でき、噴射指令信号パルスＴｉ幅を修正
したり、噴射量制御に有効な情報を得ることができる。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、起磁力変更時点を決定
するためのマッチング工数、情報記憶容量及び検出情報
を検出でき、最適値読み出し処理が簡単で、個々の電磁
式燃料噴射装置の許容寸法公差にかかわらず噴射量特性
のばらつきを少なくすることができ、これにより製作が
容易、かつ開弁動作が確実で、適切な燃料噴射量が得ら
れる電磁式燃料噴射装置を提供できる。

【００９８】本発明によれば、搭載された複数のインジ
ェクタの開弁状態を検出してそれぞれの起磁力の変更時
点を調整することにより個々の電磁式燃料噴射装置の開
弁動作が確実で供給される燃料の偏差を少なくし、排ガ
ス浄化が良好で低振動の内燃機関提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に用いるインジェクタの説
明図で、（ａ）はその断面構造図、（ｂ）はその等価モ
デル図である。

【図２】本発明の第１実施例の電磁式燃料噴射装置の構
成図である。

【図３】電磁式燃料噴射装置のインジェクタのコイルに
おける電流波形の二つの例を示すタイムチャート図であ
る。

【図４】電磁式燃料噴射装置における開弁初期通電時間
が極端に短かすぎる動作状況を示すタイムチャート図で
ある。

【図５】電磁式燃料噴射装置における開弁初期通電時間
が短すぎる動作状況を示すタイムチャート図である。

【図６】電磁式燃料噴射装置における開弁初期通電時間
が適切な動作状況を示すタイムチャート図である。

【図７】電磁式燃料噴射装置における燃圧が上昇し開弁
初期通電時間が足りなくなった状況を示すタイムチャー
ト図である。

【図８】電磁式燃料噴射装置におけるバッテリ電圧が低
下し開弁初期通電時間が足りなくなった状況を示すタイ
ムチャート図である。

【図９】電磁式燃料噴射装置における吸引力差により噴
射量がばらつく状況を説明する図である。

【図１０】図２の電磁式燃料噴射装置における開弁挙動
と電流挙動の関係を示すタイムチャート図である。

【図１１】図２の電磁式燃料噴射装置における電流情報
から開弁情報を抽出して開弁制御するための構成を示す
図である。

【図１２】図１１の構成における開弁制御の動作を示す
タイムチャート図である。

【図１３】図１１の構成における開弁制御の具体的動作
を示す図である。

【図１４】本発明の第２実施例における開弁挙動と電流
挙動の関係を示すタイムチャート図である。

【図１５】本発明の第２実施例における加速度センサを
示す図で、（ａ）は搭載例を示す断面図、（ｂ）は
（ａ）に用いる加速度センサの構造模式図、（ｃ）から
（ｅ）は異なる加速度センサの例を示す構造摸式図であ
る。

【図１６】図１５の加速度センサから開弁情報を得て開
弁初期通電時間パルスを得る構成を示す図である。

【図１７】図１６の加速度信号変換手段の内部動作を示
すタイムチャート図である。

【図１８】本発明の第３実施例における加速度センサか
ら開弁情報を得て開弁初期通電時間パルスを得る構成を
示す図である。

【図１９】図１８の構成における開弁強度判定方法を示
すタイムチャート図である。

【図２０】図１８の構成における供給燃料圧力が増加し
た状態の動作状況を示すタイムチャート図である。

【図２１】図１８の構成におけるバッテリの電圧が低下
した状態の動作状況を示すタイムチャート図である。

【図２２】図１８の構成におけるインジェクタのエアギ
ャップ等の個体差による磁気吸引力ばらつきがある状態
の動作状況を示す図で、（ａ）はタイムチャート図、
（ｂ）は噴射量特性図である。

【図２３】本発明における異なるインジェクタ駆動波形
例を示すタイムチャート図である。

【図２４】本発明の第４実施例におけるインジェクタの
構成を示す図で、（ａ）はインジェクタの断面概略図、
（ｂ）はその等価回路モデルを示す図である。

【図２５】本発明の第４実施例の回路構成及び配線モー
ドを示す図で、（ａ）が回路構成図、（ｂ）が配線モー
ド図である。

【図２６】図２５の構成における電流波形を示すタイム
チャート図である。

【図２７】第４実施例の駆動例を示すタイムチャート図
である。

【図２８】本発明の第５実施例の内燃機関の構成図であ
る。

【図２９】本発明の第６実施例の内燃機関の構成図であ
る。

【符号の説明】

１…バッテリ、２…エンジンコントロールユニット、１
０…インジェクタ、０…燃料噴射孔、１１…コイル、１
３…コア、１４…ヨーク、１５…プランジャ、１６…円
錐弁、１７…スワーラ、１８…スプリング、６…コネク
タ、７…ボビン、２０…制御回路、２３…検出抵抗、２
１，２２、１３０，１４０…トランジスタ、２４…比較
器、２５…電流値変換手段、２６…目標電流記憶部、２
７…クロック、２８…切り替えスイッチ、２９…ダイオ
ード、９０…弁体、１００…加速度センサ、２５０…加
速度変換手段、１０３０…燃料ポンプ、２５０…燃圧セ
ンサ、１０４０…フィードポンプ、１０６０…シリン
ダ、１０７０…ピストン、１０８０…吸気手段、１０９
０…点火装置、１１１０…排気手段。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｋ 31/06 ３２０ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３２０Ｚ (72)発明者 安部 元幸 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 門向 裕三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 前川 典幸 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 久保 博雅 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 石川 亨 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 高畑 敏夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 濱田 泰久 茨城県ひたちなか市大字高場2477番地 株 式会社日立カーエンジニアリング内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA03 BA22 BA23 BA61 CC06U CC14 CC43 CC66 CD25 CD26 CE25 CE26 CE29 DA01 DC00 DC06 3G301 HA04 JB09 LB04 MA11 NA05 PB00Z PB05Z PG02Z 3H106 DA07 DA13 DA23 DA32 DB02 DB12 DB23 DB32 DC06 DD03 EE04 EE34 EE35 FA04 FA08 FB08 FB21 KK18

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座と、この弁座との間で燃料通路の開
   閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆
   動手段と、前記コイルへの開弁初期時の大きな起磁力か
   ら開弁保持時の小さな起磁力に変更する制御手段とを備
   え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料
   噴射装置であって、前記制御手段は、前記弁体の開弁状
   態を検出し、この検出した開弁状態に基づいて前記コイ
   ルの開弁初期時の大きな起磁力から開弁保持時の小さな
   保持起磁力に変更する機能を有することを特徴とする電
   磁式燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 弁座と、この弁座との間で燃料通路の開
   閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆
   動手段と、前記コイルへの開弁初期時の大きな起磁力か
   ら開弁保持時の小さな起磁力に変更する制御手段とを備
   え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料
   噴射装置であって、前記制御手段は、前記弁体の開弁時
   点を検出し、この検出した開弁時点に基づいて前記コイ
   ルの開弁初期時の大きな起磁力から開弁保持時の小さな
   起磁力に変更する時点を調整する機能を有することを特
   徴とする電磁式燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 弁座と、この弁座との間で燃料通路の開
   閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆
   動手段と、前記コイルへの開弁初期時の大きな起磁力か
   ら開弁保持時の小さな起磁力に変更する制御手段とを備
   え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料
   噴射装置であって、前記制御手段は、前記弁体の開弁強
   度を検出し、この検出した開弁強度に基づいて前記コイ
   ルの大きな初期起磁力から小さな保持起磁力に変更する
   時点を調整する機能を有することを特徴とする電磁式燃
   料噴射装置。
4. 【請求項４】 燃料噴射孔と、この燃料噴射孔の上流側
   の設けた弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行
   う弁体と、この弁体を弁座方向に付勢するスプリング
   と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆動手段と、前
   記コイルへの開弁初期時の大きな起磁力から開弁保持時
   の小さな起磁力に変更する制御手段とを備え、前記燃料
   通路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料噴射装置であ
   って、前記制御手段は、前記弁体の開弁時点を検出する
   検出回路と、この検出した開弁時点に基づいて前記コイ
   ルの開弁初期時の大きな起磁力から開弁保持時の小さな
   起磁力に変更する時点を調整する制御回路とを有するこ
   とを特徴とする電磁式燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 燃料を噴射する電磁式燃料噴射装置と、
   この電磁式燃料噴射装置に燃料を供給する燃料供給手段
   と、前記燃料噴射装置で噴射された燃料を内部で燃焼さ
   せるシリンダと、このシリンダ内で往復動するピストン
   とを備えた内燃機関であって、前記電磁式燃料噴射装置
   は、弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁
   体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆動手段と、
   前記コイルへの開弁初期時の大きな起磁力から開弁保持
   時の小さな起磁力に変更する制御手段とを有して構成さ
   れ、前記弁座、前記弁体及び前記コイルを有する電磁式
   燃料噴射弁を複数設けて前記シリンダに装着し、前記制
   御手段は、前記複数の電磁式燃料噴射弁の弁体毎に開弁
   状態を検出し、この検出した開弁状態に基づいて前記電
   磁式燃料噴射弁のコイル毎への大きな初期起磁力から小
   さな保持起磁力に変更する機能を有することを特徴とす
   る内燃機関。