JP2003065129A - 電磁弁の制御方法および制御装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁弁の製造公差および寿命による摩耗の作
用を補償する。 【解決手段】 駆動制御時間と、電磁弁が動作位置に存
在する時間との関係を線形化するために、および／また
は電磁弁が動作位置に存在する所定の時間を調整するた
めに、吸着フェーズの長さを変化する。
用を補償する。 【解決手段】 駆動制御時間と、電磁弁が動作位置に存
在する時間との関係を線形化するために、および／また
は電磁弁が動作位置に存在する所定の時間を調整するた
めに、吸着フェーズの長さを変化する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静止位置および動
作位置を有する電磁弁、とりわけ燃料噴射装置のインジ
ェクタ電磁弁の駆動制御方法に関する。このような電磁
弁は、吸着フェーズ中に少なくとも迅速に動作位置に達
するために高い吸着電流を使用することができるように
構成されている。一方、保持フェーズで動作位置に保持
するためには比較的低い保持電流で十分である。さらに
本発明は、静止状態および動作状態を有する少なくとも
１つの電磁弁、とりわけ燃料噴射装置のインジェクタ電
磁弁と、電磁弁制御装置とを有する装置に関するもので
ある。この電磁弁制御装置は、少なくとも１つの電磁弁
に吸着フェーズ中に、高い吸着電流を供給し、保持フェ
ーズ中に比較的に低い保持電流を供給する。 【０００２】 【従来の技術】圧力形成と噴射とが分離された燃料噴射
装置は公知である。噴射圧力は機関回転数と噴射量に依
存しないで形成され、燃料リザーバ内に噴射のために準
備される。噴射時点と噴射量は電子制御装置において計
算され、インジェクタないし噴射ユニットにより各機関
気筒において制御電磁弁を介して変換される。 【０００３】本発明は例えばこの種の電磁弁の制御と関
連して使用することができる。インジェクタ電磁弁は通
常、静止状態で閉鎖される電磁弁とすることができる。
しかし本発明はこの種の静止状態で閉鎖される電磁弁に
制限されるものではなく、静止状態で解放される電磁弁
と関連して使用することもできる。電磁弁が静止状態で
開放されるか閉鎖されるかには関係なく、静止状態とは
電磁弁に通電しない時の電磁弁の位置であると理解され
たい。相応に動作位置とは、電磁弁が通電される時の電
磁弁の位置である。 【０００４】静止位置と動作位置を有する電磁弁、とり
わけ燃料噴射装置のインジェクタ電磁弁を駆動制御する
ための公知の方法では、様々な問題が発生する。これに
ついて以下、図１，３，４に基づいて説明する。 【０００５】図１は、公知の制御方法の電流プロフィー
ルを示す。ここでは制御電流ｉ（ｔ）が時間ｔの上にプ
ロットされている。種々異なる遮断時点が相応の点によ
り示されている。制御持続時間はｔ＝０で開始し、それ
ぞれの遮断時点で終了する。図１から、制御持続時間の
区分Ｂ０の間に急峻の電流上昇が惹起され、これに高電
流フェーズが時間区部Ｂ１の間、続くことが分かる。急
峻な電流上昇および引き続く高電流フェーズは共に吸着
フェーズと称され、電磁弁を急速にスイッチオンするた
めに用いられる。すなわち、静止位置から動作位置へ急
速に変化するために用いられる。電磁弁のスイッチオン
の後、電流を時間区分Ｂ３での保持フェーズの間、低減
することができ、とりわけ損失電力を低減することがで
きる。高電流フェーズＢ１と保持フェーズＢ３との間に
ここでは移行フェーズＢ２が発生する。この移行フェー
ズでは電流が高い吸着電流から低い保持電流に低下す
る。図１には、所属の電流経過を有する種々異なる遮断
時点Ａ１からＡ７が示されている。ここで電磁弁は、電
流がほぼゼロになって初めて、静止位置へ復帰する。吸
着フェーズＢ１から遮断時には、この状態へは初期電流
が比較的高いため、保持フェーズＢ３からの遮断時より
も遅れて到達することとなる。このことにより、弁が動
作位置に留まる時間が不所望に延長されることになる。
移行フェーズＢ２からの遮断時には、この移行フェーズ
Ｂ２にあるすべての遮断時点Ａ３からＡ５に対して同じ
電流経過が生じる。すなわち、電磁弁が動作位置にある
時間は、制御持続時間が変化しても変化しない。この２
つの作用のため公知の制御方法では、制御持続時間と、
電磁弁が動作位置に留まる時間との間に非線形の関係が
生じる。 【０００６】別の問題は、燃料噴射装置のインジェクタ
電磁弁の駆動制御時に発生する。これについて以下、図
３と図４に基づいて説明する。 【０００７】図３は、噴射された燃料量ＱＥを電磁弁の
制御持続時間ＡＤに依存して示す。この電磁弁はこの場
合、静止位置で閉鎖される電磁弁である。制御持続時間
の所定の領域に対して、噴射される量ＱＥは一定に留ま
り、最小量が噴射される。これは平坦部Ｐにより示され
ている。この平坦部Ｐが、例えば製造公差または駆動制
御軸の摩耗によってシフトしても、噴射される量は以前
に設定された動作点ＡＰに対しては一定である。しかし
図３に示した平坦部Ｐは例えば製造公差または摩耗のた
め、図４に示すように高さがさらに変化することがあ
る。この場合、噴射される量が所定の動作点ＡＰに対し
て理想量から偏差する。動作点ＡＰを僅かにシフトする
ことにより噴射される量を補正することは、ここでは不
可能である。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術による上記問題点を解決することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、制御持続時間と、電磁弁が動作位置に存在する時間
との関係を線形化し、および／または電磁弁が動作位置
に存在する前もって決められた時間を調整するために、
吸着フェーズの長さを変化させることにより解決され
る。このことにより前記問題点が解決される。とりわけ
各制御持続時間に、電磁弁が動作位置に存在する時間を
異なって割り当てることができ、燃料噴射装置と関連し
て、前もって決められた弁開放時間を介して噴射可能最
小燃料量を高めることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明の方法では有利には第１の
制御モードが設けられる。この第１の制御モードでは吸
着フェーズの長さが次のように選択される。すなわちす
べての弁遮断時点が保持フェーズになるように選択され
る。この場合、常に同じ電流レベルから遮断されるの
で、制御持続時間と電磁弁が動作位置に存在する時間と
の間に線形の関係が得られる。第１の動作モードですべ
ての弁遮断時点が保持フェーズとなることを保証するた
めには、保持フェースが強要されるように吸着フェーズ
を場合により短縮しなければならない。 【００１１】本発明の方法では有利には、電磁弁が動作
位置にあるべき時間が比較的に長い場合に第１の制御モ
ードを使用する。燃料噴射装置と関連して、この種の比
較的長い弁開放持続時間はとりわけ燃料主噴射に使用さ
れる。主噴射により内燃機関の出力動作に対するエネル
ギーがもたらされる。従って主噴射は実質的に内燃機関
のトルク形成を行う。広い領域でトルク経過を変更でき
るようにするため、噴射される燃料量は弁開放持続時間
を介し、相応に大きな領域内で変化される。 【００１２】本発明の方法では有利には、すべての弁遮
断時点が吸着フェーズにあるように吸着フェーズの長さ
が選択される第２の制御モードが使用される。この場合
も、駆動制御時間と、電磁弁が動作位置にある時間との
間で線形の関係が達成される。 【００１３】この第２の制御モードは有利には、電磁弁
が動作位置にあるべき時間が比較的短い場合に使用され
る。電磁弁の切替要素は加速フェーズの後、大きな衝撃
を以てストッパに衝突する。そしてここで運動方向がエ
ラスティックな取り付け面によって反転される。遮断過
程はスイッチオンの際に吸収された衝撃を利用すること
により短縮できる。燃料噴射装置および静止位置で閉鎖
される電磁弁と関連して、この作用を最小噴射量を形成
するために利用することができる。これは例えば前記の
予噴射の際に発生する。この種の予噴射の際には、燃
料、とりわけディーゼル燃料の最小量がシリンダにもた
らされる。そしてこの最小燃料量は燃焼室の予条件に作
用し、燃焼効率を改善することができ、とりわけ次の効
果が達成される：圧縮圧が予反応ないし部分的燃焼によ
り容易に上昇し、これにより主噴射の着火遅延が短縮さ
れ、燃焼圧上昇および燃焼圧ピークが減少される。この
ことにより滑らかな燃焼が生じる。この作用は燃焼ノイ
ズ、燃料消費および多くの場合で排気ガスを減少させ
る。 【００１４】本発明の方法では有利には、吸着フェーズ
の長さが、積分値 【００１５】 【数３】 【００１６】が前もって定められた値をとるように選択
される第３の制御モードが使用される。ここでｔは時
間、ｉ（ｔ）は弁制御電流、ｔ０は弁スイッチオン時
点、そしてｔ１は弁電流ｉ（ｔ）が電磁弁の遮断後に再
び値ゼロをとる時点である。前記の積分値ないし電流プ
ロフィールの下の面積は電磁弁のスイッチオン時に吸収
される、電磁弁中の切替要素の衝撃に対する尺度であ
る。ここでは吸着フェーズの長さを短縮すると積分値が
小さくなり、電磁弁のスイッチオン時にその切替要素に
より吸収される衝撃が減少することによって、電磁弁が
動作位置に存在する最小化可能時間が拡大する。このよ
うに吸着フェーズを電流プロフィールで変化することに
より、例えば燃料噴射装置のインジェクタを非常に僅か
な燃料噴射量を以て動作時点で理想量に補正することが
できる。これにより製造公差および／または寿命による
摩耗を補償することができる。製造パラメータは、最小
可能燃料量が補正されない場合に常に理想量より小さい
か、または同じであるように適合される。このようにす
ればすべてのインジェクタを理想量の方向に補正するこ
とができる。 【００１７】本発明の方法では有利には、吸着フェーズ
ＴＡの長さないし持続時間と保持フェーズＴＨの長さな
いし持続時間を次の計算規則に従って定める第４の制御
モードが使用される： ＴＡ＝ＴＡＤ−Ｔｍｉｎ ただし ＴＡ＞ＴＡｍａｘの場合、ＴＡ：＝ＴＡｍａｘ
そしてＴＨ：＝ＴＡＤ−ＴＡｍａｘ ＴＡ＜ＴＡｍｉｎの場合、ＴＡ：＝ＴＡｍｉｎ、 ＴＡｍｉｎ＜ＴＡ＜ＴＡｍａｘの場合、ＴＨ：＝Ｔ
Ｈｍｉｎ、 ここでＴＡＤは全体の駆動制御時間、ＴＨｍｉｎは前も
って設定された保持フェーズの最小持続時間、Ｔ
Ａｍａｘは前もって設定された吸着フェーズの最大持続
時間、ＴＡｍｉｎは前もって設定された吸着フェーズの
最小持続時間である。第４の制御モードは、所定の場合
に設けられた例外を除いて常に保持フェーズが生じる基
本思想に基づくものである。保持フェーズの最小持続時
間ＴＨｍｉｎはこの関連から、弁電流が吸着レベルから
保持レベルに降下する時間と同じ大きさに選択すると有
利である。このことにより、電磁弁が動作位置の直前に
存在すべき場合、吸着フェーズが電磁弁を確実に操作す
るために不必要に短縮されないことが保証される。電磁
弁が動作位置の直前に存在すべき場合には、常に１つの
保持フェーズが設けられ、冒頭の述べた平坦部が回避さ
れる。電磁弁が動作位置に存在する時間が吸着フェーズ
より長ければ、保持フェーズは通常、スイッチオンまた
はスイッチオフされない。このことによりアルゴリズム
に、ジャンプの原因となる激しい切換過程が存在しな
い。 【００１８】とりわけ第４の動作モードとの関連で本発
明の方法では、ＴＡｍａｘが吸着フェーズの最大持続時
間である。この最大持続時間を上回ると、電磁弁の動作
位置に迅速に到達することができない。 【００１９】さらにこれと関連して、ＴＡｍｉｎは吸着
フェーズの最小持続時間であり、これを下回ると電磁弁
はもはや確実に動作位置に切り替わらない。 【００２０】とりわけ第４の制御モードと関連して本発
明の方法では、ＴＡ＜ＴＡｍｉｎの場合に、保持フェー
ズをゼロに短縮する。この場合が、前記の第４の制御モ
ードに関連して説明した例外である。とりわけ電磁弁が
動作位置に存在する時間を非常に短くするためには、出
きるだけ長い吸着フェーズを利用することが必要であ
る。短い保持フェーズをゼロにまで短縮するこの例外
は、駆動制御時間の全体を吸着電流フェーズに対して使
用することができるという利点がある。このことは所定
の場合には、燃料噴射装置で出きるだけ小さな噴射量を
達成するのに有利である。 【００２１】前記説明した４つの異なる制御モードは当
業者によって場合により適切に組み合わせることができ
る。 【００２２】本発明の方法を実施するのに適する各装置
は所属の請求項の保護範囲である。 【００２３】本発明の装置は、従来技術に従い、電磁弁
制御装置が吸着フェーズの長さを変化させ、これにより
駆動制御時間と、少なくとも１つの電磁弁が動作位置に
存在する時間との間に線形関係が達成されるようにする
ことを基礎とする。本発明の装置によっても、冒頭に述
べた従来技術の問題点が解決される。とりわけ本発明の
装置により、各駆動制御時間に、電磁弁が動作位置に存
在する時間が異なるように割り当てられ、燃料噴射装置
および静止位置で閉鎖される電磁弁と関連して、前もっ
て定めた弁開放持続時間ないし吸着フェーズと保持フェ
ーズとの比を介して、最小可能噴射燃料量を変化するこ
とができる。 【００２４】本発明の装置ではさらに有利には、電磁弁
制御装置が第１の動作モードを有し、この第１の動作モ
ードでは吸着フェーズの長さが、すべての弁遮断時点が
保持フェーズになるように選択される。本発明の方法と
同じようにこの場合、常に同じ電流レベルから遮断され
る。これにより駆動制御時間と電磁弁が動作位置に存在
する時間との間に線形関係が得られる。第１の動作モー
ドですべての弁遮断時点が保持フェーズ中となることを
保証するためには、吸着フェーズをここでも場合によ
り、保持フェーズが強要されるように短縮しなければな
らない。 【００２５】この関連から本発明の装置では有利には、
少なくとも１つの電磁弁が動作位置に存在すべき時間が
比較的長い場合に第１の動作モードが使用される。燃料
噴射装置および静止位置で閉鎖される電磁弁と関連し
て、このような電磁弁が動作位置に存在する比較的長い
時間を、本発明の方法と同じように燃料主噴射に使用す
ることができる。主噴射により、すでに述べたように内
燃機関の出力動作に対するエネルギーがもたらされる。
従って主噴射は実質的に内燃機関のトルク形成を引き受
ける。トルク経過を広い領域で変化できるようにするた
め、噴射される燃料量は弁開放持続時間を介して相応に
大きな領域内で変化される。これも本発明の方法と関連
してすでに説明した。 【００２６】本発明の装置でもさらに、電磁弁制御装置
が第２の動作モードを有し、この第２の動作モードでは
吸着フェーズの長さが、すべての弁遮断時点が吸着フェ
ーズになるように選択される。本発明の方法と同じよう
にこれによって、駆動制御時間と電磁弁が動作位置に存
在する時間との間で線形関係を得ることができる。 【００２７】これと関連して有利には、少なくとも１つ
の電磁弁が動作位置に存在すべき時間が比較的短い場合
に第２の制御モードが使用される。少なくとも１つの電
磁弁が動作位置に存在する時間が極端に短い場合には、
駆動制御時間が電磁弁の可動部材の立ち上がり時間より
も短いことがあり得る。電磁弁の切替要素は過食フェー
ズ後に大きな衝撃を以てストッパに衝突し、ここで運動
方向がエラスティックな取り付け面によって反転され
る。遮断過程は、スイッチオン時に吸収された衝撃を利
用することにより短縮することができる。燃料噴射装置
および静止位置で閉鎖される電磁弁と関連して、この作
用を最小噴射量を得るために利用することができる。こ
の最小噴射量は例えば予噴射の際に発生する。この種の
予噴射では、少量の燃料、とりわけディーゼル燃料がシ
リンダにもたらされ、このとき少量の燃料が燃焼室の予
条件に作用し、燃焼効率を改善することができる。また
さらに次の効果が達成される：圧縮圧が予反応ないし部
分的燃焼によって容易に上昇される。これにより主噴射
の着火遅延が減少され、燃焼圧上昇と燃焼圧ピークが低
減される。これにより滑らかな燃焼が得られる。この作
用によって、燃焼ノイズ、燃料消費が減少し、多くの場
合排気ガスも減少する。このことはすでに本発明の方法
と関連して説明した。 【００２８】付加的にまたは択一的に本発明の装置でも
有利には、電磁弁制御装置が第３の動作モードを有し、
この第３の動作モードでは吸着フェーズの長さが次のよ
うに選択される。すなわち、積分値 【００２９】 【数４】 【００３０】前もって定めた値を有するように選択され
る。ここでｔは時間、ｉ（ｔ）は弁制御電流、ｔ０は弁
スイッチオン時点、そしてｔ１は弁電流ｉ（ｔ）が少な
くとも１つの電磁弁の遮断後に再び値ゼロを有する時点
を表す。本発明の方法と同じようにここでも次の関係が
当てはまる。前記の積分値ないし電流プロフィールの下
方の面積は、電磁弁がスイッチオンされるときに電磁弁
の切替要素により吸収される衝撃に対する尺度である。
ここでは吸着フェーズの長さが短縮されると積分値も小
さくなり、電磁弁のスイッチオン時にその切替要素によ
り吸収される衝撃も減少することによって、電磁弁が動
作位置に存在する最小可能時間を拡大することができ
る。このように吸着フェーズを電流プロフィールで変化
することにより、燃料噴射装置のインジェクタ（通常は
静止位置で閉鎖される電磁弁が使用される）を非常に小
さな燃料噴射量を以て動作時点で理想量に補正すること
ができる。これにより製造公差および／または寿命によ
る摩耗を補償することができる。製造パラメータが、最
小可能燃料量が補正しない場合で常に理想量よりも少な
いかまたは同じであるように適合されれば、すべてのイ
ンジェクタを理想量に向かって補正することができる。 【００３１】 【実施例】本発明はこれに制限されるものではないが、
以下の実施例の説明を静止位置で閉鎖される１つまたは
複数の電磁弁に基づいて行う。すなわちそれぞれ電磁弁
が動作位置にある時間は弁開放持続時間に相応する。 【００３２】図２は本発明の方法により、吸着フェーズ
の長さが、すべての弁遮断時点が保持フェーズ中になる
ように選択した場合の電流プロフィールを示す。図２に
よれば、弁遮断時点Ａ８，Ａ９，およびＡ１０が領域Ｂ
４にあり、この領域では強制的な短い保持フェーズ後に
遮断される。遮断時点Ａ１１とＡ１２は領域Ｂ５にあ
り、この領域では持続時間の上昇する保持フェーズから
遮断される。電流は吸着フェーズの長さの相応の変化に
よって常に保持フェーズから遮断されるから、駆動制御
時間の終了から電流がゼロ点に達するまでの間の時間は
すべての駆動制御時間に対して一定であり、かつ小さ
い。電流プロフィールにおける遮断エッジの急峻度がば
らつく場合でも、領域Ｂ４では図１の表示に対して、弁
開放持続時間に及ぼされる影響が少ない。さらに駆動制
御時間の変化は、図２に示した電流プロフィールにおい
て常に弁開放持続時間の変化をもたらす。すなわち駆動
制御時間と弁開放持続時間との関係は、駆動制御時間の
全領域で線形である。吸着フェーズの長さは所定の駆動
制御時間において図１と比較すると、有利には僅かに短
縮される。吸着フェーズの長さが電磁弁の機械的上昇時
間よりも格段に長いことは有利である。一定の高い磁力
は電磁弁にある可動部材のチャタリングを減少させ、こ
の部材が電磁弁の短い駆動制御時間の後の遮断時に、所
定の位置を取るようにする。このようにして短い弁開放
持続時間であっても、チャタリングフェーズの領域で良
好な反復精度が得られる。図２による電流プロフィール
は有利には比較的に長い弁開放持続時間に対して使用さ
れる。この主噴射は例えば燃料噴射装置と関連して、す
でに述べた主噴射に対して必要である。 【００３３】最小燃料量（これはすでに述べたように予
噴射に対して必要である）を噴射するために、有利には
図１の遮断時点Ａ１，Ａ２およびＡ３により得られる電
流プロフィールを使用する。この場合、もっぱら吸着フ
ェーズから遮断され、保持フェーズは中止される。 【００３４】図５は本発明の方法により、電流経過につ
いての積分値が吸着フェーズの長さの変化により可変で
あり、これにより最小燃料噴射量が補正される場合の電
流プロフィールを示す。図５によれば、所定の動作点Ａ
Ｐに対して積分値 【００３５】 【数５】 【００３６】が所定の値に調整される。ここでｔは時
間、ｉ（ｔ）は弁制御電流、ｔ０は弁スイッチオン時
点、そしてｔ１は弁電流ｉ（ｔ）が電磁弁の遮断後に再
び値ゼロをとる時点を表す。この積分値は、電磁弁がス
イッチオンされたときに吸収される衝撃に対する尺度で
ある。電磁弁の遮断過程はすでに述べたように、スイッ
チオン時に吸収された衝撃を利用することにより短縮で
きる。 【００３７】図６は、図５の電流プロフィールによって
達成された、噴射される燃料量と電磁弁の駆動制御時間
との関係を示す。ここで第１の平坦部Ｐ１は図５の吸着
フェーズの第１の終点Ｅ１に配属され、第２の平坦部Ｐ
２は図５の吸着フェーズの第２の終点Ｅ２に、第３の平
坦部Ｐ３は第３の終点Ｅ３に配属される。図５と図６を
比較すると、積分値 【００３８】 【数６】 【００３９】の減少は、平坦部の高さの上昇につながる
ことが分かる。すなわち噴射される燃料量ＱＥが増大す
る。平坦部の上昇はここで、挿入される保持フェーズの
持続時間と共に増大する。このとき補正された平坦部Ｐ
２とＰ３の水平方向シフトは動作点での駆動制御時間の
適合を必要とする。 【００４０】図７から図１０に基づいて以下、第４の制
御モードが使用される実施例を説明する。 【００４１】図７の電流経過は、比較的に高い電流がイ
ンジェクタに導かれ、これにより急速な開放を可能にし
た吸着フェーズＴＡからなる。引き続く保持フェーズＴ
Ｈでは、電流が低下され、損失電力が制限される。電磁
弁の全体駆動制御時間はここではＴＡＤにより示されて
いる。 【００４２】図８は、吸着フェーズの最大持続時間Ｔ
Ａｍａｘおよび吸着フェーズの最小持続時間ＴＡｍｉｎ
の定義を示す。最大持続時間を上回ると、電磁弁が急速
に開放しなくなる。また最小持続時間を下回ると、電磁
弁が確実に開放しなくなる。図８にはさらに、図１の領
域Ｂ２に相応する時間ＴＳＬが示されている。すなわち
噴射が時間ＴＳＬの間に終了すべき場合には電流経過は
変化しない。第４の制御モードに関連して図８は、ＴＡ
＞ＴＡｍａｘである場合を示している。この場合、ＴＡ
＝ＴＡｍａｘかつＴＨ＝ＴＡＤ−ＴＡｍａｘが成り立
つ。ここでＴＡは吸着フェーズの長さ、ＴＨは保持フェ
ーズの長さ、ＴＡＤは全体駆動制御時間の長さ、Ｔ
Ｈｍｉｎは保持フェーズの所定の最小持続時間、Ｔ
Ａｍａｘは吸着フェーズの所定の最大持続時間である。 【００４３】第４の制御モードと関連して、図９は、Ｔ
Ａｍｉｎ＜ＴＡ＜ＴＡｍａｘである場合を示している。
すなわちＴＨ＝ＴＨｍｉｎがセットされる。 【００４４】第４の制御ノードと関連して図１０は、Ｔ
Ａ＜ＴＡｍｉｎである場合を示す。この場合はＴＡ＝Ｔ
Ａｍｉｎがセットされる。最小可能噴射量を達成するた
めには、非常に短い噴射の際に出きるだけ長い吸着フェ
ーズを利用することが必要である。全体持続時間が限界
のＴＡｍｉｎである噴射の際には、図１０に関連して短
い保持フェーズＴＨｍｉｎをさらにゼロまで短縮するこ
とができる。このことはすでに述べたようにいくつかの
有利な例外であり、保持フェーズが生ぜず、これにより
全体駆動制御時間が確実に吸着電流フェーズに対して使
用される。 【００４５】図１１は、本発明の装置の実施例を示す。
この装置は電磁弁制御装置１００を有し、この電磁弁制
御装置は本発明の方法を実施するのに適する。図示の実
施例は４気筒内燃機関と関連して使用される。ここで各
電磁弁２００，２０１，２０２，２０３には図示しない
噴射弁が配属され、各噴射弁には図示しない内燃機関の
気筒が配属される。電磁弁２００〜２０３の第１の端子
はそれぞれスイッチ手段１１５とダイオード１１０を介
して電圧供給部１０５と接続されている。ダイオード１
１０は、そのアノードがプラス極とそのカソードがスイ
ッチ手段１１５と接続されるように配置されている。ス
イッチ手段１１５は有利には電界効果トランジスタであ
る。電磁弁２００〜２０３の第２の端子はそれぞれ第２
のスイッチ手段１２０，１２１，１２２，１２３を介し
て抵抗手段１２５と接続されている。スイッチ手段１２
０〜１２３はローサイドスイッチと、スイッチ手段１１
５はハイサイドスイッチと称される。抵抗手段１２５の
第２の端子は電圧供給部の第２の端子と接続されてい
る。各電磁弁２００〜２０３にはそれぞれ１つのダイオ
ード１３０，１３１，１３２，１３３が配属されてい
る。ダイオードのアノード端子はそれぞれ電磁弁とロー
サイドスイッチとの間の接続点に接続されている。カソ
ード端子はコンデンサ１４５並びに別のスイッチ手段１
４０と接続されている。スイッチ手段１４０の第２の端
子は負荷１００〜１０３の第１端子と接続されている。
スイッチ手段１４０も同様に有利には電界効果トランジ
スタである。このスイッチ手段１４０はブースタスイッ
チとも称される。コンデンサ１４５の第２端子も同様に
供給電圧部１０５の第２端子と接続されている。ハイサ
イドスイッチ１１５には制御ユニット１６０により制御
信号ＡＨが印加される。スイッチ手段１２０には制御ユ
ニット１６０から制御信号ＡＬ１が、スイッチ手段１２
１には制御信号ＡＬ２が、スイッチ手段１２２には制御
信号ＡＬ３が、スイッチ手段１２３には制御信号ＡＬ４
が、スイッチ手段１４０には制御信号ＡＣが印加され
る。電圧供給部１０５の第２端子と、スイッチ手段１１
５と電磁弁２００〜２０３の第１端子との間の接続点と
の間にはダイオード１５０が接続されている。ここでダ
イオードのアノードは電圧供給部１０５の第２端子と接
続されている。抵抗１２５によって電磁弁を流れる電流
を検出することができる。ここで電流測定は、スイッチ
手段１２０から１２３の１つが閉成されているときにだ
け電流測定抵抗１２５を介して可能である。電流をロー
サイドスイッチが開放されているときにも検出できるよ
うにするため、電流測定抵抗を別の個所にも配置するこ
とができる。例えばコンデンサ１４５の第２端子を電流
測定手段１２５とスイッチ手段１２０〜１２３との間の
接続点と接続することができる。この場合、電流測定が
ローサイドスイッチが阻止されている場合でも可能であ
る。さらに電流測定手段を電圧供給部とハイサイドスイ
ッチとの間、ないしはハイサイドスイッチと負荷との間
に配置することもできる。制御ユニット１６０の適切な
プログラミングによって本発明の電流プロフィールを実
現することができる。 【００４６】本発明の実施例の説明は本発明の理解のた
めのものであり、本発明を制限するものではない。本発
明の枠内で種々の変更および変形が可能である。
作位置を有する電磁弁、とりわけ燃料噴射装置のインジ
ェクタ電磁弁の駆動制御方法に関する。このような電磁
弁は、吸着フェーズ中に少なくとも迅速に動作位置に達
するために高い吸着電流を使用することができるように
構成されている。一方、保持フェーズで動作位置に保持
するためには比較的低い保持電流で十分である。さらに
本発明は、静止状態および動作状態を有する少なくとも
１つの電磁弁、とりわけ燃料噴射装置のインジェクタ電
磁弁と、電磁弁制御装置とを有する装置に関するもので
ある。この電磁弁制御装置は、少なくとも１つの電磁弁
に吸着フェーズ中に、高い吸着電流を供給し、保持フェ
ーズ中に比較的に低い保持電流を供給する。 【０００２】 【従来の技術】圧力形成と噴射とが分離された燃料噴射
装置は公知である。噴射圧力は機関回転数と噴射量に依
存しないで形成され、燃料リザーバ内に噴射のために準
備される。噴射時点と噴射量は電子制御装置において計
算され、インジェクタないし噴射ユニットにより各機関
気筒において制御電磁弁を介して変換される。 【０００３】本発明は例えばこの種の電磁弁の制御と関
連して使用することができる。インジェクタ電磁弁は通
常、静止状態で閉鎖される電磁弁とすることができる。
しかし本発明はこの種の静止状態で閉鎖される電磁弁に
制限されるものではなく、静止状態で解放される電磁弁
と関連して使用することもできる。電磁弁が静止状態で
開放されるか閉鎖されるかには関係なく、静止状態とは
電磁弁に通電しない時の電磁弁の位置であると理解され
たい。相応に動作位置とは、電磁弁が通電される時の電
磁弁の位置である。 【０００４】静止位置と動作位置を有する電磁弁、とり
わけ燃料噴射装置のインジェクタ電磁弁を駆動制御する
ための公知の方法では、様々な問題が発生する。これに
ついて以下、図１，３，４に基づいて説明する。 【０００５】図１は、公知の制御方法の電流プロフィー
ルを示す。ここでは制御電流ｉ（ｔ）が時間ｔの上にプ
ロットされている。種々異なる遮断時点が相応の点によ
り示されている。制御持続時間はｔ＝０で開始し、それ
ぞれの遮断時点で終了する。図１から、制御持続時間の
区分Ｂ０の間に急峻の電流上昇が惹起され、これに高電
流フェーズが時間区部Ｂ１の間、続くことが分かる。急
峻な電流上昇および引き続く高電流フェーズは共に吸着
フェーズと称され、電磁弁を急速にスイッチオンするた
めに用いられる。すなわち、静止位置から動作位置へ急
速に変化するために用いられる。電磁弁のスイッチオン
の後、電流を時間区分Ｂ３での保持フェーズの間、低減
することができ、とりわけ損失電力を低減することがで
きる。高電流フェーズＢ１と保持フェーズＢ３との間に
ここでは移行フェーズＢ２が発生する。この移行フェー
ズでは電流が高い吸着電流から低い保持電流に低下す
る。図１には、所属の電流経過を有する種々異なる遮断
時点Ａ１からＡ７が示されている。ここで電磁弁は、電
流がほぼゼロになって初めて、静止位置へ復帰する。吸
着フェーズＢ１から遮断時には、この状態へは初期電流
が比較的高いため、保持フェーズＢ３からの遮断時より
も遅れて到達することとなる。このことにより、弁が動
作位置に留まる時間が不所望に延長されることになる。
移行フェーズＢ２からの遮断時には、この移行フェーズ
Ｂ２にあるすべての遮断時点Ａ３からＡ５に対して同じ
電流経過が生じる。すなわち、電磁弁が動作位置にある
時間は、制御持続時間が変化しても変化しない。この２
つの作用のため公知の制御方法では、制御持続時間と、
電磁弁が動作位置に留まる時間との間に非線形の関係が
生じる。 【０００６】別の問題は、燃料噴射装置のインジェクタ
電磁弁の駆動制御時に発生する。これについて以下、図
３と図４に基づいて説明する。 【０００７】図３は、噴射された燃料量ＱＥを電磁弁の
制御持続時間ＡＤに依存して示す。この電磁弁はこの場
合、静止位置で閉鎖される電磁弁である。制御持続時間
の所定の領域に対して、噴射される量ＱＥは一定に留ま
り、最小量が噴射される。これは平坦部Ｐにより示され
ている。この平坦部Ｐが、例えば製造公差または駆動制
御軸の摩耗によってシフトしても、噴射される量は以前
に設定された動作点ＡＰに対しては一定である。しかし
図３に示した平坦部Ｐは例えば製造公差または摩耗のた
め、図４に示すように高さがさらに変化することがあ
る。この場合、噴射される量が所定の動作点ＡＰに対し
て理想量から偏差する。動作点ＡＰを僅かにシフトする
ことにより噴射される量を補正することは、ここでは不
可能である。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術による上記問題点を解決することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、制御持続時間と、電磁弁が動作位置に存在する時間
との関係を線形化し、および／または電磁弁が動作位置
に存在する前もって決められた時間を調整するために、
吸着フェーズの長さを変化させることにより解決され
る。このことにより前記問題点が解決される。とりわけ
各制御持続時間に、電磁弁が動作位置に存在する時間を
異なって割り当てることができ、燃料噴射装置と関連し
て、前もって決められた弁開放時間を介して噴射可能最
小燃料量を高めることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明の方法では有利には第１の
制御モードが設けられる。この第１の制御モードでは吸
着フェーズの長さが次のように選択される。すなわちす
べての弁遮断時点が保持フェーズになるように選択され
る。この場合、常に同じ電流レベルから遮断されるの
で、制御持続時間と電磁弁が動作位置に存在する時間と
の間に線形の関係が得られる。第１の動作モードですべ
ての弁遮断時点が保持フェーズとなることを保証するた
めには、保持フェースが強要されるように吸着フェーズ
を場合により短縮しなければならない。 【００１１】本発明の方法では有利には、電磁弁が動作
位置にあるべき時間が比較的に長い場合に第１の制御モ
ードを使用する。燃料噴射装置と関連して、この種の比
較的長い弁開放持続時間はとりわけ燃料主噴射に使用さ
れる。主噴射により内燃機関の出力動作に対するエネル
ギーがもたらされる。従って主噴射は実質的に内燃機関
のトルク形成を行う。広い領域でトルク経過を変更でき
るようにするため、噴射される燃料量は弁開放持続時間
を介し、相応に大きな領域内で変化される。 【００１２】本発明の方法では有利には、すべての弁遮
断時点が吸着フェーズにあるように吸着フェーズの長さ
が選択される第２の制御モードが使用される。この場合
も、駆動制御時間と、電磁弁が動作位置にある時間との
間で線形の関係が達成される。 【００１３】この第２の制御モードは有利には、電磁弁
が動作位置にあるべき時間が比較的短い場合に使用され
る。電磁弁の切替要素は加速フェーズの後、大きな衝撃
を以てストッパに衝突する。そしてここで運動方向がエ
ラスティックな取り付け面によって反転される。遮断過
程はスイッチオンの際に吸収された衝撃を利用すること
により短縮できる。燃料噴射装置および静止位置で閉鎖
される電磁弁と関連して、この作用を最小噴射量を形成
するために利用することができる。これは例えば前記の
予噴射の際に発生する。この種の予噴射の際には、燃
料、とりわけディーゼル燃料の最小量がシリンダにもた
らされる。そしてこの最小燃料量は燃焼室の予条件に作
用し、燃焼効率を改善することができ、とりわけ次の効
果が達成される：圧縮圧が予反応ないし部分的燃焼によ
り容易に上昇し、これにより主噴射の着火遅延が短縮さ
れ、燃焼圧上昇および燃焼圧ピークが減少される。この
ことにより滑らかな燃焼が生じる。この作用は燃焼ノイ
ズ、燃料消費および多くの場合で排気ガスを減少させ
る。 【００１４】本発明の方法では有利には、吸着フェーズ
の長さが、積分値 【００１５】 【数３】 【００１６】が前もって定められた値をとるように選択
される第３の制御モードが使用される。ここでｔは時
間、ｉ（ｔ）は弁制御電流、ｔ０は弁スイッチオン時
点、そしてｔ１は弁電流ｉ（ｔ）が電磁弁の遮断後に再
び値ゼロをとる時点である。前記の積分値ないし電流プ
ロフィールの下の面積は電磁弁のスイッチオン時に吸収
される、電磁弁中の切替要素の衝撃に対する尺度であ
る。ここでは吸着フェーズの長さを短縮すると積分値が
小さくなり、電磁弁のスイッチオン時にその切替要素に
より吸収される衝撃が減少することによって、電磁弁が
動作位置に存在する最小化可能時間が拡大する。このよ
うに吸着フェーズを電流プロフィールで変化することに
より、例えば燃料噴射装置のインジェクタを非常に僅か
な燃料噴射量を以て動作時点で理想量に補正することが
できる。これにより製造公差および／または寿命による
摩耗を補償することができる。製造パラメータは、最小
可能燃料量が補正されない場合に常に理想量より小さい
か、または同じであるように適合される。このようにす
ればすべてのインジェクタを理想量の方向に補正するこ
とができる。 【００１７】本発明の方法では有利には、吸着フェーズ
ＴＡの長さないし持続時間と保持フェーズＴＨの長さな
いし持続時間を次の計算規則に従って定める第４の制御
モードが使用される： ＴＡ＝ＴＡＤ−Ｔｍｉｎ ただし ＴＡ＞ＴＡｍａｘの場合、ＴＡ：＝ＴＡｍａｘ
そしてＴＨ：＝ＴＡＤ−ＴＡｍａｘ ＴＡ＜ＴＡｍｉｎの場合、ＴＡ：＝ＴＡｍｉｎ、 ＴＡｍｉｎ＜ＴＡ＜ＴＡｍａｘの場合、ＴＨ：＝Ｔ
Ｈｍｉｎ、 ここでＴＡＤは全体の駆動制御時間、ＴＨｍｉｎは前も
って設定された保持フェーズの最小持続時間、Ｔ
Ａｍａｘは前もって設定された吸着フェーズの最大持続
時間、ＴＡｍｉｎは前もって設定された吸着フェーズの
最小持続時間である。第４の制御モードは、所定の場合
に設けられた例外を除いて常に保持フェーズが生じる基
本思想に基づくものである。保持フェーズの最小持続時
間ＴＨｍｉｎはこの関連から、弁電流が吸着レベルから
保持レベルに降下する時間と同じ大きさに選択すると有
利である。このことにより、電磁弁が動作位置の直前に
存在すべき場合、吸着フェーズが電磁弁を確実に操作す
るために不必要に短縮されないことが保証される。電磁
弁が動作位置の直前に存在すべき場合には、常に１つの
保持フェーズが設けられ、冒頭の述べた平坦部が回避さ
れる。電磁弁が動作位置に存在する時間が吸着フェーズ
より長ければ、保持フェーズは通常、スイッチオンまた
はスイッチオフされない。このことによりアルゴリズム
に、ジャンプの原因となる激しい切換過程が存在しな
い。 【００１８】とりわけ第４の動作モードとの関連で本発
明の方法では、ＴＡｍａｘが吸着フェーズの最大持続時
間である。この最大持続時間を上回ると、電磁弁の動作
位置に迅速に到達することができない。 【００１９】さらにこれと関連して、ＴＡｍｉｎは吸着
フェーズの最小持続時間であり、これを下回ると電磁弁
はもはや確実に動作位置に切り替わらない。 【００２０】とりわけ第４の制御モードと関連して本発
明の方法では、ＴＡ＜ＴＡｍｉｎの場合に、保持フェー
ズをゼロに短縮する。この場合が、前記の第４の制御モ
ードに関連して説明した例外である。とりわけ電磁弁が
動作位置に存在する時間を非常に短くするためには、出
きるだけ長い吸着フェーズを利用することが必要であ
る。短い保持フェーズをゼロにまで短縮するこの例外
は、駆動制御時間の全体を吸着電流フェーズに対して使
用することができるという利点がある。このことは所定
の場合には、燃料噴射装置で出きるだけ小さな噴射量を
達成するのに有利である。 【００２１】前記説明した４つの異なる制御モードは当
業者によって場合により適切に組み合わせることができ
る。 【００２２】本発明の方法を実施するのに適する各装置
は所属の請求項の保護範囲である。 【００２３】本発明の装置は、従来技術に従い、電磁弁
制御装置が吸着フェーズの長さを変化させ、これにより
駆動制御時間と、少なくとも１つの電磁弁が動作位置に
存在する時間との間に線形関係が達成されるようにする
ことを基礎とする。本発明の装置によっても、冒頭に述
べた従来技術の問題点が解決される。とりわけ本発明の
装置により、各駆動制御時間に、電磁弁が動作位置に存
在する時間が異なるように割り当てられ、燃料噴射装置
および静止位置で閉鎖される電磁弁と関連して、前もっ
て定めた弁開放持続時間ないし吸着フェーズと保持フェ
ーズとの比を介して、最小可能噴射燃料量を変化するこ
とができる。 【００２４】本発明の装置ではさらに有利には、電磁弁
制御装置が第１の動作モードを有し、この第１の動作モ
ードでは吸着フェーズの長さが、すべての弁遮断時点が
保持フェーズになるように選択される。本発明の方法と
同じようにこの場合、常に同じ電流レベルから遮断され
る。これにより駆動制御時間と電磁弁が動作位置に存在
する時間との間に線形関係が得られる。第１の動作モー
ドですべての弁遮断時点が保持フェーズ中となることを
保証するためには、吸着フェーズをここでも場合によ
り、保持フェーズが強要されるように短縮しなければな
らない。 【００２５】この関連から本発明の装置では有利には、
少なくとも１つの電磁弁が動作位置に存在すべき時間が
比較的長い場合に第１の動作モードが使用される。燃料
噴射装置および静止位置で閉鎖される電磁弁と関連し
て、このような電磁弁が動作位置に存在する比較的長い
時間を、本発明の方法と同じように燃料主噴射に使用す
ることができる。主噴射により、すでに述べたように内
燃機関の出力動作に対するエネルギーがもたらされる。
従って主噴射は実質的に内燃機関のトルク形成を引き受
ける。トルク経過を広い領域で変化できるようにするた
め、噴射される燃料量は弁開放持続時間を介して相応に
大きな領域内で変化される。これも本発明の方法と関連
してすでに説明した。 【００２６】本発明の装置でもさらに、電磁弁制御装置
が第２の動作モードを有し、この第２の動作モードでは
吸着フェーズの長さが、すべての弁遮断時点が吸着フェ
ーズになるように選択される。本発明の方法と同じよう
にこれによって、駆動制御時間と電磁弁が動作位置に存
在する時間との間で線形関係を得ることができる。 【００２７】これと関連して有利には、少なくとも１つ
の電磁弁が動作位置に存在すべき時間が比較的短い場合
に第２の制御モードが使用される。少なくとも１つの電
磁弁が動作位置に存在する時間が極端に短い場合には、
駆動制御時間が電磁弁の可動部材の立ち上がり時間より
も短いことがあり得る。電磁弁の切替要素は過食フェー
ズ後に大きな衝撃を以てストッパに衝突し、ここで運動
方向がエラスティックな取り付け面によって反転され
る。遮断過程は、スイッチオン時に吸収された衝撃を利
用することにより短縮することができる。燃料噴射装置
および静止位置で閉鎖される電磁弁と関連して、この作
用を最小噴射量を得るために利用することができる。こ
の最小噴射量は例えば予噴射の際に発生する。この種の
予噴射では、少量の燃料、とりわけディーゼル燃料がシ
リンダにもたらされ、このとき少量の燃料が燃焼室の予
条件に作用し、燃焼効率を改善することができる。また
さらに次の効果が達成される：圧縮圧が予反応ないし部
分的燃焼によって容易に上昇される。これにより主噴射
の着火遅延が減少され、燃焼圧上昇と燃焼圧ピークが低
減される。これにより滑らかな燃焼が得られる。この作
用によって、燃焼ノイズ、燃料消費が減少し、多くの場
合排気ガスも減少する。このことはすでに本発明の方法
と関連して説明した。 【００２８】付加的にまたは択一的に本発明の装置でも
有利には、電磁弁制御装置が第３の動作モードを有し、
この第３の動作モードでは吸着フェーズの長さが次のよ
うに選択される。すなわち、積分値 【００２９】 【数４】 【００３０】前もって定めた値を有するように選択され
る。ここでｔは時間、ｉ（ｔ）は弁制御電流、ｔ０は弁
スイッチオン時点、そしてｔ１は弁電流ｉ（ｔ）が少な
くとも１つの電磁弁の遮断後に再び値ゼロを有する時点
を表す。本発明の方法と同じようにここでも次の関係が
当てはまる。前記の積分値ないし電流プロフィールの下
方の面積は、電磁弁がスイッチオンされるときに電磁弁
の切替要素により吸収される衝撃に対する尺度である。
ここでは吸着フェーズの長さが短縮されると積分値も小
さくなり、電磁弁のスイッチオン時にその切替要素によ
り吸収される衝撃も減少することによって、電磁弁が動
作位置に存在する最小可能時間を拡大することができ
る。このように吸着フェーズを電流プロフィールで変化
することにより、燃料噴射装置のインジェクタ（通常は
静止位置で閉鎖される電磁弁が使用される）を非常に小
さな燃料噴射量を以て動作時点で理想量に補正すること
ができる。これにより製造公差および／または寿命によ
る摩耗を補償することができる。製造パラメータが、最
小可能燃料量が補正しない場合で常に理想量よりも少な
いかまたは同じであるように適合されれば、すべてのイ
ンジェクタを理想量に向かって補正することができる。 【００３１】 【実施例】本発明はこれに制限されるものではないが、
以下の実施例の説明を静止位置で閉鎖される１つまたは
複数の電磁弁に基づいて行う。すなわちそれぞれ電磁弁
が動作位置にある時間は弁開放持続時間に相応する。 【００３２】図２は本発明の方法により、吸着フェーズ
の長さが、すべての弁遮断時点が保持フェーズ中になる
ように選択した場合の電流プロフィールを示す。図２に
よれば、弁遮断時点Ａ８，Ａ９，およびＡ１０が領域Ｂ
４にあり、この領域では強制的な短い保持フェーズ後に
遮断される。遮断時点Ａ１１とＡ１２は領域Ｂ５にあ
り、この領域では持続時間の上昇する保持フェーズから
遮断される。電流は吸着フェーズの長さの相応の変化に
よって常に保持フェーズから遮断されるから、駆動制御
時間の終了から電流がゼロ点に達するまでの間の時間は
すべての駆動制御時間に対して一定であり、かつ小さ
い。電流プロフィールにおける遮断エッジの急峻度がば
らつく場合でも、領域Ｂ４では図１の表示に対して、弁
開放持続時間に及ぼされる影響が少ない。さらに駆動制
御時間の変化は、図２に示した電流プロフィールにおい
て常に弁開放持続時間の変化をもたらす。すなわち駆動
制御時間と弁開放持続時間との関係は、駆動制御時間の
全領域で線形である。吸着フェーズの長さは所定の駆動
制御時間において図１と比較すると、有利には僅かに短
縮される。吸着フェーズの長さが電磁弁の機械的上昇時
間よりも格段に長いことは有利である。一定の高い磁力
は電磁弁にある可動部材のチャタリングを減少させ、こ
の部材が電磁弁の短い駆動制御時間の後の遮断時に、所
定の位置を取るようにする。このようにして短い弁開放
持続時間であっても、チャタリングフェーズの領域で良
好な反復精度が得られる。図２による電流プロフィール
は有利には比較的に長い弁開放持続時間に対して使用さ
れる。この主噴射は例えば燃料噴射装置と関連して、す
でに述べた主噴射に対して必要である。 【００３３】最小燃料量（これはすでに述べたように予
噴射に対して必要である）を噴射するために、有利には
図１の遮断時点Ａ１，Ａ２およびＡ３により得られる電
流プロフィールを使用する。この場合、もっぱら吸着フ
ェーズから遮断され、保持フェーズは中止される。 【００３４】図５は本発明の方法により、電流経過につ
いての積分値が吸着フェーズの長さの変化により可変で
あり、これにより最小燃料噴射量が補正される場合の電
流プロフィールを示す。図５によれば、所定の動作点Ａ
Ｐに対して積分値 【００３５】 【数５】 【００３６】が所定の値に調整される。ここでｔは時
間、ｉ（ｔ）は弁制御電流、ｔ０は弁スイッチオン時
点、そしてｔ１は弁電流ｉ（ｔ）が電磁弁の遮断後に再
び値ゼロをとる時点を表す。この積分値は、電磁弁がス
イッチオンされたときに吸収される衝撃に対する尺度で
ある。電磁弁の遮断過程はすでに述べたように、スイッ
チオン時に吸収された衝撃を利用することにより短縮で
きる。 【００３７】図６は、図５の電流プロフィールによって
達成された、噴射される燃料量と電磁弁の駆動制御時間
との関係を示す。ここで第１の平坦部Ｐ１は図５の吸着
フェーズの第１の終点Ｅ１に配属され、第２の平坦部Ｐ
２は図５の吸着フェーズの第２の終点Ｅ２に、第３の平
坦部Ｐ３は第３の終点Ｅ３に配属される。図５と図６を
比較すると、積分値 【００３８】 【数６】 【００３９】の減少は、平坦部の高さの上昇につながる
ことが分かる。すなわち噴射される燃料量ＱＥが増大す
る。平坦部の上昇はここで、挿入される保持フェーズの
持続時間と共に増大する。このとき補正された平坦部Ｐ
２とＰ３の水平方向シフトは動作点での駆動制御時間の
適合を必要とする。 【００４０】図７から図１０に基づいて以下、第４の制
御モードが使用される実施例を説明する。 【００４１】図７の電流経過は、比較的に高い電流がイ
ンジェクタに導かれ、これにより急速な開放を可能にし
た吸着フェーズＴＡからなる。引き続く保持フェーズＴ
Ｈでは、電流が低下され、損失電力が制限される。電磁
弁の全体駆動制御時間はここではＴＡＤにより示されて
いる。 【００４２】図８は、吸着フェーズの最大持続時間Ｔ
Ａｍａｘおよび吸着フェーズの最小持続時間ＴＡｍｉｎ
の定義を示す。最大持続時間を上回ると、電磁弁が急速
に開放しなくなる。また最小持続時間を下回ると、電磁
弁が確実に開放しなくなる。図８にはさらに、図１の領
域Ｂ２に相応する時間ＴＳＬが示されている。すなわち
噴射が時間ＴＳＬの間に終了すべき場合には電流経過は
変化しない。第４の制御モードに関連して図８は、ＴＡ
＞ＴＡｍａｘである場合を示している。この場合、ＴＡ
＝ＴＡｍａｘかつＴＨ＝ＴＡＤ−ＴＡｍａｘが成り立
つ。ここでＴＡは吸着フェーズの長さ、ＴＨは保持フェ
ーズの長さ、ＴＡＤは全体駆動制御時間の長さ、Ｔ
Ｈｍｉｎは保持フェーズの所定の最小持続時間、Ｔ
Ａｍａｘは吸着フェーズの所定の最大持続時間である。 【００４３】第４の制御モードと関連して、図９は、Ｔ
Ａｍｉｎ＜ＴＡ＜ＴＡｍａｘである場合を示している。
すなわちＴＨ＝ＴＨｍｉｎがセットされる。 【００４４】第４の制御ノードと関連して図１０は、Ｔ
Ａ＜ＴＡｍｉｎである場合を示す。この場合はＴＡ＝Ｔ
Ａｍｉｎがセットされる。最小可能噴射量を達成するた
めには、非常に短い噴射の際に出きるだけ長い吸着フェ
ーズを利用することが必要である。全体持続時間が限界
のＴＡｍｉｎである噴射の際には、図１０に関連して短
い保持フェーズＴＨｍｉｎをさらにゼロまで短縮するこ
とができる。このことはすでに述べたようにいくつかの
有利な例外であり、保持フェーズが生ぜず、これにより
全体駆動制御時間が確実に吸着電流フェーズに対して使
用される。 【００４５】図１１は、本発明の装置の実施例を示す。
この装置は電磁弁制御装置１００を有し、この電磁弁制
御装置は本発明の方法を実施するのに適する。図示の実
施例は４気筒内燃機関と関連して使用される。ここで各
電磁弁２００，２０１，２０２，２０３には図示しない
噴射弁が配属され、各噴射弁には図示しない内燃機関の
気筒が配属される。電磁弁２００〜２０３の第１の端子
はそれぞれスイッチ手段１１５とダイオード１１０を介
して電圧供給部１０５と接続されている。ダイオード１
１０は、そのアノードがプラス極とそのカソードがスイ
ッチ手段１１５と接続されるように配置されている。ス
イッチ手段１１５は有利には電界効果トランジスタであ
る。電磁弁２００〜２０３の第２の端子はそれぞれ第２
のスイッチ手段１２０，１２１，１２２，１２３を介し
て抵抗手段１２５と接続されている。スイッチ手段１２
０〜１２３はローサイドスイッチと、スイッチ手段１１
５はハイサイドスイッチと称される。抵抗手段１２５の
第２の端子は電圧供給部の第２の端子と接続されてい
る。各電磁弁２００〜２０３にはそれぞれ１つのダイオ
ード１３０，１３１，１３２，１３３が配属されてい
る。ダイオードのアノード端子はそれぞれ電磁弁とロー
サイドスイッチとの間の接続点に接続されている。カソ
ード端子はコンデンサ１４５並びに別のスイッチ手段１
４０と接続されている。スイッチ手段１４０の第２の端
子は負荷１００〜１０３の第１端子と接続されている。
スイッチ手段１４０も同様に有利には電界効果トランジ
スタである。このスイッチ手段１４０はブースタスイッ
チとも称される。コンデンサ１４５の第２端子も同様に
供給電圧部１０５の第２端子と接続されている。ハイサ
イドスイッチ１１５には制御ユニット１６０により制御
信号ＡＨが印加される。スイッチ手段１２０には制御ユ
ニット１６０から制御信号ＡＬ１が、スイッチ手段１２
１には制御信号ＡＬ２が、スイッチ手段１２２には制御
信号ＡＬ３が、スイッチ手段１２３には制御信号ＡＬ４
が、スイッチ手段１４０には制御信号ＡＣが印加され
る。電圧供給部１０５の第２端子と、スイッチ手段１１
５と電磁弁２００〜２０３の第１端子との間の接続点と
の間にはダイオード１５０が接続されている。ここでダ
イオードのアノードは電圧供給部１０５の第２端子と接
続されている。抵抗１２５によって電磁弁を流れる電流
を検出することができる。ここで電流測定は、スイッチ
手段１２０から１２３の１つが閉成されているときにだ
け電流測定抵抗１２５を介して可能である。電流をロー
サイドスイッチが開放されているときにも検出できるよ
うにするため、電流測定抵抗を別の個所にも配置するこ
とができる。例えばコンデンサ１４５の第２端子を電流
測定手段１２５とスイッチ手段１２０〜１２３との間の
接続点と接続することができる。この場合、電流測定が
ローサイドスイッチが阻止されている場合でも可能であ
る。さらに電流測定手段を電圧供給部とハイサイドスイ
ッチとの間、ないしはハイサイドスイッチと負荷との間
に配置することもできる。制御ユニット１６０の適切な
プログラミングによって本発明の電流プロフィールを実
現することができる。 【００４６】本発明の実施例の説明は本発明の理解のた
めのものであり、本発明を制限するものではない。本発
明の枠内で種々の変更および変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】静止位置で閉鎖される電磁弁を制御するために
使用される、公知の方法での電流プロフィールを示す図
である。 【図２】吸着フェーズの長さが、すべての弁遮断時点が
保持フェーズにあるように選択した場合の、本発明の方
法により電流プロフィールである。 【図３】従来技術による、噴射された燃料量と電磁弁の
駆動制御時間との関係を示す図である。 【図４】製造公差または摩耗により、噴射される燃料量
が電磁弁の駆動制御時間に依存して偏差する様子を示す
図である。 【図５】電流経過についての積分値を吸着フェーズの長
さの変化により変化させ、最小燃料噴射量を補正する場
合の本発明の方法による電流プロフィールである。 【図６】図５の電流プロフィールにより達成される、噴
射される燃料量と電磁弁の駆動制御時間との関係を示す
図である。 【図７】第４の制御モードを説明するための公知の電流
プロフィールである。 【図８】所定の駆動制御時間が設定された最大駆動制御
時間よりも大きい場合の第４の制御モードを説明するた
めの電流プロフィールの図である。 【図９】吸着フェーズが所定の最小吸着フェーズよりも
大きく、かつ所定の最大吸着フェーズよりも小さい場合
の第４の制御モードを説明するための電流プロフィール
の図である。 【図１０】吸着フェーズが所定の最小吸着フェーズより
も小さい場合の第４の制御モードを説明するための電流
プロフィールの図である。 【図１１】本発明の装置の実施例のブロック回路図であ
る。 【符号の説明】 １００ 電磁弁制御装置 ２００〜２０３ 電磁弁
使用される、公知の方法での電流プロフィールを示す図
である。 【図２】吸着フェーズの長さが、すべての弁遮断時点が
保持フェーズにあるように選択した場合の、本発明の方
法により電流プロフィールである。 【図３】従来技術による、噴射された燃料量と電磁弁の
駆動制御時間との関係を示す図である。 【図４】製造公差または摩耗により、噴射される燃料量
が電磁弁の駆動制御時間に依存して偏差する様子を示す
図である。 【図５】電流経過についての積分値を吸着フェーズの長
さの変化により変化させ、最小燃料噴射量を補正する場
合の本発明の方法による電流プロフィールである。 【図６】図５の電流プロフィールにより達成される、噴
射される燃料量と電磁弁の駆動制御時間との関係を示す
図である。 【図７】第４の制御モードを説明するための公知の電流
プロフィールである。 【図８】所定の駆動制御時間が設定された最大駆動制御
時間よりも大きい場合の第４の制御モードを説明するた
めの電流プロフィールの図である。 【図９】吸着フェーズが所定の最小吸着フェーズよりも
大きく、かつ所定の最大吸着フェーズよりも小さい場合
の第４の制御モードを説明するための電流プロフィール
の図である。 【図１０】吸着フェーズが所定の最小吸着フェーズより
も小さい場合の第４の制御モードを説明するための電流
プロフィールの図である。 【図１１】本発明の装置の実施例のブロック回路図であ
る。 【符号の説明】 １００ 電磁弁制御装置 ２００〜２０３ 電磁弁
フロントページの続き
(72)発明者 ベルンハルト マーダー
ドイツ連邦共和国 ケルネン ヒンデンブ
ルクシュトラーセ ３
(72)発明者 ハラルト シューラー
ドイツ連邦共和国 バックナング ブリア
ントシュトラーセ ７
(72)発明者 フェリックス ラントホイサー
ドイツ連邦共和国 ノッツィンゲン リス
トシュトラーセ 21
Ｆターム(参考） 3G301 JA15 JA17 LB01 LB11 LC02
LC10 MA11 MA18 NA04 NA07
NA09 ND45 NE19 NE23 PG02Z
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 静止位置および動作位置を有する電磁
弁、とりわけ燃料噴射装置のインジェクタ電磁弁の制御
方法であって、 該電磁弁は、少なくとも急速に動作位置に達するため、
吸着フェーズ中に高い吸着電流が使用され、一方、動作
位置に保持するため保持フェーズでは比較的に低い保持
電流で十分である形式の制御方法において、 駆動制御時間と、電磁弁が動作位置に存在する時間との
関係を線形化するために、および／または電磁弁が動作
位置に存在する所定の時間を調整するために、吸着フェ
ーズの長さを変化する、ことを特徴とする制御方法。 【請求項２ 】 吸着フェーズの長さを、すべての弁遮
断時点（Ａ８，Ａ９，Ａ１０，Ａ１１，Ａ１２）が保持
フェーズになるように選択する第１の制御モードが設け
られている、請求項１記載の方法。 【請求項３】 電磁弁が動作位置に存在すべき時間が比
較的長い場合に、第１の制御モードを使用する、請求項
１または２記載の方法。 【請求項４】 吸着フェーズの長さを、すべての弁遮断
時点（Ａ１，Ａ２，Ａ３）が吸着フェーズになるように
選択する第２の制御モードが設けられている、請求項１
から３までのいずれか１項記載の方法。 【請求項５】 電磁弁が動作位置に存在すべき時間が比
較的短い場合に第２の動作モードを使用する、請求項１
から４までのいずれか１項記載の方法。 【請求項６】 吸着フェーズの長さを、積分値 【数１】 が所定の値をとるように選択する第３の制御モードが設
けられており、 ここでｔは時間、ｉ（ｔ）は弁制御電流、ｔ０は弁スイ
ッチオン時点、そしてｔ１は弁電流ｉ（ｔ）が電磁弁の
遮断後に再び値ゼロを取る時点である、請求項１から５
までのいずれか１項記載の方法。 【請求項７】 吸着フェーズＴＡの長さないし持続時間
と、保持フェーズＴ Ｈの長さないし持続時間を次の計算
規則に従って定める第４の制御モードが設けられてお
り： ＴＡ＝ＴＡＤ−Ｔｍｉｎ ただし ＴＡ＞ＴＡｍａｘの場合、ＴＡ：＝ＴＡｍａｘ
そしてＴＨ：＝ＴＡＤ−ＴＡｍａｘ ＴＡ＜ＴＡｍｉｎの場合、ＴＡ：＝ＴＡｍｉｎ、 ＴＡｍｉｎ＜ＴＡ＜ＴＡｍａｘの場合、ＴＨ：＝Ｔ
Ｈｍｉｎ、 ここでＴＡＤは全体の駆動制御時間、ＴＨｍｉｎは前も
って設定された保持フェーズの最小持続時間、Ｔ
Ａｍａｘは前もって設定された吸着フェーズの最大持続
時間、ＴＡｍｉｎは前もって設定された吸着フェーズの
最小持続時間である、請求項１から６までのいずれか１
項記載の方法。 【請求項８】 前記ＴＡｍａｘは吸着フェーズの最大持
続時間であり、これを上回ると電磁弁の動作位置へ迅速
に到達しない、請求項１から７までのいずれか１項記載
の方法。 【請求項９】 前記ＴＡｍｉｎは吸着フェーズの最小持
続時間であり、これを下回ると電磁弁が動作位置へ確実
に変化しない、請求項１から８までのいずれか１項記載
の方法。 【請求項１０】 ＴＡ＜ＴＡｍｉｎの場合、保持フェー
ズＴＨをゼロに短縮する、請求項１から９までのいずれ
か１項記載の方法。 【請求項１１】 請求項１から１０までのいずれか１項
記載の方法を実施するための装置。 【請求項１２】 静止位置と動作位置を有する電磁弁
（２００，２０１，２０２，２０３）、とりわけ燃料噴
射装置のインジェクタ電磁弁と、電磁弁制御装置（１０
０）とを有する装置であって、 前記電磁弁制御装置は、少なくとも１つの電磁弁（２０
０，２０１，２０２，２０３）に吸着フェーズ中に高い
吸着電流を、保持フェーズ中に比較的に低い保持電流を
供給するために設けられている形式の装置において、 電磁弁制御装置（１００）は吸着フェーズの長さを変化
させ、これにより駆動制御時間と、少なくとも１つの電
磁弁（２００，２０１，２０２，２０３）が動作位置に
存在する時間との関係を線形化し、および／または少な
くとも１つの電磁弁（２００，２０１，２０２，２０
３）が動作位置に存在する所定の時間を達成する、こと
を特徴とする装置。 【請求項１３】 電磁弁制御装置（１００）は第１の制
御モードを有し、 該第１の制御モードでは、吸着フェーズの長さが、すべ
ての弁遮断時点（Ａ８，Ａ９，Ａ１０，Ａ１１，Ａ１
２）が保持フェーズになるように選択される、請求項１
２記載の装置。 【請求項１４】 少なくとも１つの電磁弁（２００，２
０１，２０２，２０３）が動作位置に存在すべき時間が
比較的長い場合に、第１の動作モードが使用される、請
求項１２または１３記載の装置。 【請求項１５】 電磁弁制御装置（１００）は第２の制
御モードを有し、 該第２の制御モードでは、吸着フェーズの長さが、すべ
ての弁遮断時点（Ａ１，Ａ２，Ａ３）が吸着フェーズに
なるように選択されている、請求項１２から１４までの
いずれか１項記載の装置。 【請求項１６】 少なくとも１つの電磁弁（２００，２
０１，２０２，２０３）が動作位置に存在すべき時間が
比較的短い場合に、第２の制御モードが使用される、請
求項１２から１５までのいずれか１項記載の装置。 【請求項１７】 電磁弁制御装置（１００）は第３の制
御モードを有しており、 該第３の制御モードでは、吸着フェーズの長さが、積分
値 【数２】 が所定の値を取るように選択され、 ここでｔは時間、ｉ（ｔ）は弁制御電流、ｔ０は弁スイ
ッチオン時点、そしてｔ１は弁電流ｉ（ｔ）が少なくと
も１つの電磁弁（２００，２０１，２０２，２０３）の
遮断後に再び値ゼロを取る時点である、請求項１２から
１６までのいずれか１項記載の装置。 【請求項１８】 電磁弁制御装置（１００）は第４の制
御モードを有し、 該第４の制御モードでは、吸着フェーズＴＡの長さない
し持続時間と、保持フェーズＴＨの長さないし持続時間
とが次の計算規則に従って定められ： ＴＡ＝ＴＡＤ−Ｔｍｉｎ ただし ＴＡ＞ＴＡｍａｘの場合、ＴＡ：＝ＴＡｍａｘ
そしてＴＨ：＝ＴＡＤ−ＴＡｍａｘ ＴＡ＜ＴＡｍｉｎの場合、ＴＡ：＝ＴＡｍｉｎ、 ＴＡｍｉｎ＜ＴＡ＜ＴＡｍａｘの場合、ＴＨ：＝Ｔ
Ｈｍｉｎ、 ここでＴＡＤは全体の駆動制御時間、ＴＨｍｉｎは前も
って設定された保持フェーズの最小持続時間、Ｔ
Ａｍａｘは前もって設定された吸着フェーズの最大持続
時間、ＴＡｍｉｎは前もって設定された吸着フェーズの
最小持続時間である、請求項１２から１７までのいずれ
か１項記載の装置。 【請求項１９】 前記ＴＡｍａｘは吸着フェーズの最大
持続時間であり、これを上回ると少なくとも１つの電磁
弁（２００，２０１，２０２，２０３）の動作位置へ迅
速に到達しない、請求項１２から１８までのいずれか１
項記載の装置。 【請求項２０】 前記ＴＡｍｉｎは吸着フェーズの最小
持続時間であり、これを下回ると少なくとも１つの電磁
弁（２００，２０１，２０２，２０３）が動作位置へ確
実に変化しない、請求項１２から１９までのいずれか１
項記載の方法。 【請求項２１】 ＴＡ＜ＴＡｍｉｎの場合、保持フェー
ズＴＨがゼロに短縮される、請求項１２から２０までの
いずれか１項記載の装置。
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|---|---|---|---|
| DE2001140157 DE10140157B4 (de) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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2001
- 2001-08-16 DE DE2001140157 patent/DE10140157B4/de not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-08-15 JP JP2002236897A patent/JP4727897B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2009162114A (ja) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Hitachi Ltd | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
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| EP2317102A2 (en) | 2009-10-30 | 2011-05-04 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Control apparatus for internal combustion engine |
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