JP2014234922A - 電磁弁の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁弁の駆動電流遮断直後においてソレノイドの両端電圧変化特性における変曲点に対応する時点を適切に推定し、電磁弁の実閉弁時期を正確に検出することができる電磁弁の駆動制御装置を提供する。【解決手段】 燃料噴射弁２のソレノイド電圧ＶＳＬを検出し、駆動電流ＩＤの遮断直後における閉弁作動時のソレノイド電圧ＶＳＬについてバンドパスフィルタ処理を行うことにより、特定の周波数成分に対応するフィルタ出力ＶＦＯＵＴを算出し、フィルタ出力ＶＦＯＵＴがピーク値をとるタイミングを、燃料噴射弁２の弁体３２の着座タイミングとして推定する。閉弁作動時のソレノイド電圧ＶＳＬの変化特性は開弁指令時間Ｔｉに依存して変化するため、バンドパスフィルタ処理の通過帯域は、開弁指令時間Ｔｉに応じて設定する。【選択図】 図８

Description

本発明は、電磁弁の駆動制御装置に関し、特に内燃機関に装着される燃料噴射弁や排気還流制御弁などのように流体の流量を制御する電磁弁の開閉制御を行う装置に関する。

特許文献１には、電磁弁のソレノイドに供給する駆動電流を遮断した後における、ソレノイドの両端電圧に基づいて電磁弁の実閉弁時期を検出する手法が示されている。この手法によれば、両端電圧の変化特性における変曲点に対応する時点が、実閉弁時期として検出される。

実開昭６０−１６４１８１号公報

特許文献１の手法は、電圧変化特性における変曲点に対応する時点を実閉弁時期として推定するものであるが、変曲点に対応する時点を特定するための具体的手法は示されていない。

本発明は、この点に着目してなされたものであり、電磁弁の駆動電流遮断直後においてソレノイドの両端電圧変化特性における変曲点に対応する時点を適切に推定し、電磁弁の実閉弁時期を正確に検出することができる電磁弁の駆動制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、流体の流量を制御する電磁弁（２）の駆動制御装置において、前記電磁弁のソレノイド（３９）の端子電圧（ＶＳＬ）を検出する端子電圧検出手段と、前記ソレノイドへの通電停止直後における前記端子電圧（ＶＳＬ）の検出信号から特定の周波数成分を抽出するフィルタリング手段と、前記特定の周波数成分に基づいて前記電磁弁の弁体（３２）が弁座（３７）に着座する着座タイミング（ｔＣＬ）を推定する推定手段とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、電磁弁のソレノイドの端子電圧が検出され、ソレノイドへの通電停止直後における端子電圧の検出信号（以下「閉弁作動電圧信号」という）から特定の周波数成分が抽出され、抽出された特定の周波数成分に基づいて電磁弁の弁体が弁座に着座する着座タイミングが推定される。電磁弁の弁体が弁座に着座するときに、弁体の加速度の変化率が最大となり、それが電圧変化特性の変曲点となって現れると考えられることから、特定周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理の出力信号がピーク値をとるタイミングが変曲点に対応するタイミングとして推定可能である。すなわち、加速度の変化率は、閉弁作動電圧信号の２階微分値に相当するパラメータで示されることから、２階微分に相当するハイパスフィルタ処理と、不要な高周波成分の除くローパスフィルタ処理とを組み合わせたバンドパスフィルタ処理によって特定周波数成分を抽出し、フィルタ処理出力信号がピーク値をとるタイミングを変曲点対応時点、すなわち弁体の着座タイミングとして推定することができ、実閉弁時期を正確に検出することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記ソレノイドの通電指令時間（Ｔｉ）が短いほど、前記フィルタリング手段の抽出周波数を高く設定することを特徴とする。

この構成によれば、ソレノイドの通電指令時間が短いほど、フィルタリング手段の抽出周波数が高く設定される。ソレノイドの通電指令時間が短くなると、電磁弁が安定した全開状態となる前に閉弁動作が開始されるため、閉弁作動電圧信号の主周波数成分が高くなることが確認されている。したがって、ソレノイドの通電指令時間が短いほど、フィルタリング手段の抽出周波数を高く設定することにより、変曲点に対応する時点を特定するための信号を適切に抽出することができ、着座タイミングの推定精度を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記推定される着座タイミング（ｔＣＬ）に基づいて前記電磁弁の実開弁時間（ＴｏｐｅｎＡ）が要求開弁時間（Ｔｏｐｅｎ）に収束するように制御するフィードバック制御手段をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、推定される着座タイミングに基づいて電磁弁の実開弁時間が要求開弁時間に収束するように制御されるので、電磁弁の特性ばらつきに起因して実開弁時間の制御精度が低下することを防止し、実開弁時間を要求開弁時間に正確に制御することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記電磁弁（２）は、前記ソレノイド（３９）によって発生する電磁力が作用するコア（３５）と、前記弁体（３２）が固定された弁軸（３１）とが別体に構成されたハンマリングコア構造を有することを特徴とする。

この構成によれば、上述した閉弁作動電圧信号の主周波数成分の変化は、弁体を最大リフト位置まで移動させたときにコアがバウンスすることが原因の一つであることが確認されており、ハンマリングコア構造を有する電磁弁の駆動制御装置において、実閉弁時期の推定精度を高める顕著な効果が得られる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置を示す図である。 図１に示す燃料噴射弁の要部の構成を説明するための断面図である。 燃料噴射弁の動作を説明するための図である。 燃料噴射弁の駆動電流（ＩＤ）の変化特性における変曲点（ＰＸＯ）に対応する時点を推定する手法を説明するための図である。 燃料噴射弁の開閉弁作動時における弁体のリフト量（ＬＦＴＶ）と、コアのリフト量（ＬＦＴＣ）の推移を示すタイムチャートである。 駆動電流の供給開始時点（ｔＩＳ）から遮断時点（ｔＩＥ）までの時間である開弁指令時間（Ｔｉ）と、閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）との関係を示す図である。 燃料噴射弁の閉弁作動時におけるソレノイド電圧（ＶＳＬ）の変化特性及びその変化特性における主周波数成分を説明するための図である。 燃料噴射弁の実閉弁時期（ｔＣＬ）と、ソレノイド電圧（ＶＳＬ）の変化特性との関係を示す図である。 バンドバスフィルタの構成を示す機能ブロック図である。 バンドパスフィルタの振幅周波数特性を示す図である。 図１に示すＥＣＵで実行される燃料噴射制御処理のフローチャートである。 図１１の処理で参照されるテーブルを示す図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置を示す図であり、本実施形態では、ソレノイドを有する電磁弁で構成される燃料噴射弁の開弁時間を変更することによって、エンジンに供給する燃料量の制御が行われる。

４気筒のエンジン１は各気筒に対応して４つの燃料噴射弁２を備えており、燃料噴射弁２は、エンジン１の燃焼室内に直接燃料を噴射する。４つの燃料噴射弁２はそれぞれＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によって、その作動が制御される。

燃料噴射弁２は、燃料通路３を介してデリバリパイプ４に接続されており、デリバリパイプ４には図示しない高圧燃料ポンプによって加圧された燃料が供給される。デリバリパイプ４には、燃料圧ＰＦを検出する燃料圧センサ１２が取り付けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、燃料噴射弁２のソレノイドの両端の電圧ＶＳＬ及びソレノイドに供給される駆動電流ＩＤを検出する電圧電流検出センサ１１、エンジン１の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ１３、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ１４、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ１５、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１６などのエンジン運転状態を検出する各種センサが接続されており、それらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。ＥＣＵ５は、これらのセンサの検出信号を用いてエンジン運転状態に応じた燃料噴射弁２の要求開弁時間Ｔｏｐｅｎを算出し、要求開弁時間Ｔｏｐｅｎに応じて開弁指令時間Ｔｉを算出し、開弁指令時間Ｔｉを用いて燃料噴射弁２の駆動制御を行う。

図２は燃料噴射弁２の要部の構成を説明するための断面図であり、燃料噴射弁２は、弁軸３１と、弁軸３１の先端に固定された弁体３２と、弁軸３１に固定されたフランジ３３，３４と、電磁力が作用するコア３５と、コア３５とフランジ３４との間に設けられた第１スプリング３６と、弁座３７と、スリーブ３８と、ソレノイド３９と、フランジ３４を閉弁方向（図の下方向）に付勢する第２スプリング４０と、燃料通路として機能する中空部を有するインナカラー４１とを備えている。燃料噴射弁２は、コア３５と、弁体３２が固定された弁軸３１とが別体に構成された、いわゆるハンマリングコア構造を有する。

図３は燃料噴射弁２の動作を説明するための図であり、図３（ａ）に示す閉弁状態でソレノイド３９に駆動電流が供給されると、コア３５が図の上方向に移動し、フランジ３４の下端部に達する（同図（ｂ））。その後はコア３５は弁軸３１及び弁体３２とともに上方向に移動し、スリーブ３８の下端に達したときに（同図（ｃ））、わずかに上下に振動するバウンス動作が行われ、その後はコア３５がスリーブ３８に接触し、安定した開弁状態を維持する。ソレノイド３９への通電が遮断されると、最初はコア３５は弁軸３１及び弁体３２とともに下方向に移動し、弁体３２が弁座３７に着座する（同図（ｄ））。その後、コア３５はフランジ３４の下端から離れて元の閉弁状態に復帰する（同図（ｅ））。

燃料噴射弁２の駆動制御においては、燃料噴射弁の実開弁時間ＴｏｐｅｎＡを算出し、実開弁時間ＴｏｐｅｎＡが要求開弁時間Ｔｏｐｅｎに収束するようにフィードバック制御を行う。本実施形態では、実開弁時間ＴｏｐｅｎＡを下記式（１）を用いて算出する。式（１）のＴｏｎはソレノイド３９の通電開始時点ｔＩＳから弁体３２が弁座３７から離れる作動開始時期（実開弁時期）ｔＯＰまでの開弁遅れ時間であり、Ｔｏｆｆはソレノイド３９の通電終了時点ｔＩＥから弁体３２が弁座３７に着座する閉弁時点ｔＣＬまでの閉弁作動時間である。本実施形態では、開弁遅れ時間Ｔｏｎは、ソレノイド３９に供給される駆動電流ＩＤの変化特性に基づいて算出され、閉弁作動時間Ｔｏｆｆは、後述するようにソレノイド３９の両端電圧（以下「ソレノイド電圧」という）ＶＳＬの変化特性に基づいて算出される。
ＴｏｐｅｎＡ＝Ｔｉ−Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ （１）

作動開始時期ｔＯＰは、駆動電流ＩＤの変化特性における変曲点ＰＸＯに対応する時点として検出される。燃料噴射弁２の開弁作動時において駆動電流ＩＤは、図４に模式的に示すように変化し、変曲点ＰＸＯを過ぎると増加率が高くなるので、例えば以下の手法により、作動開始時期ｔＯＰを推定する。すなわち、駆動電流ＩＤのサンプリング周期ＤＴＳ当たりの変化量ＤＩＤと、判定閾値ＤＩＤＴＨとを比較し、変化量ＤＩＤが判定閾値ＤＩＤＴＨ以上となったサンプリング時期の１周期前のサンプリング時期を、作動開始時期ｔＯＰと推定する。

図５は、燃料噴射弁２の開閉弁作動時における弁体３２のリフト量ＬＦＴＶ（実線）と、コア３５のリフト量ＬＦＴＣ（破線）の推移を示すタイムチャートであり、図５（ａ）は弁体３２のリフト量ＬＦＴＶが最大リフト量に達する前の時刻ｔＩＥ１に駆動電流ＩＤ（ソレノイド３９の通電）を遮断した場合に対応し、図５（ｂ）は、弁体３２のリフト量ＬＦＴＶが最大リフト量に達した直後の時刻ｔＩＥ２に駆動電流ＩＤを遮断した場合に対応し、図５（ｃ）は安定した開弁状態に移行後の時刻ｔＩＥ３に駆動電流ＩＤを遮断した場合に対応する。これらの図に示す時刻ｔＣＬ１，ｔＣＬ２，ｔＣＬ３が実閉弁時期（弁体３２の着座タイミング）に相当し、時刻ｔＩＥｉからｔＣＬｉまでの期間が、駆動電流遮断時点から実閉弁時期までの閉弁作動時間Ｔｏｆｆｉ（ｉ＝１〜３）に相当する。

図６は、駆動電流の供給開始時点から遮断時点までの時間である開弁指令時間Ｔｉと、閉弁作動時間Ｔｏｆｆとの関係を示す図であり、開弁指令時間Ｔｉが小さい範囲で閉弁作動時間Ｔｏｆｆが大きく変動する。これは、コア３５がスリーブ３８に達したときに発生するバウンス動作に起因するものであり、図６に示す例では開弁指令時間Ｔｉが１．０ｍｓｅｃを超えると、バウンス動作の影響が無くなってほぼ一定（約０．４ｍｓｅｃ）となる。

図７（ａ）は、燃料噴射弁２の閉弁作動時におけるソレノイド電圧ＶＳＬの推移を示すタイムチャートであり、駆動電流ＩＤを遮断することによって、大きな逆起電圧（負の電圧）が発生し、その後「０」に向かって上昇する特性（実線Ｌ１及び破線Ｌ２）が示されている。実線Ｌ１は実際の閉弁作動時のソレノイド電圧ＶＳＬの変化特性を示し、破線Ｌ２はコア３５をスリーブ３８に接触している最大リフト位置に強制的に固定した状態におけるソレノイド電圧ＶＳＬＦＩＸの変化特性を示す。また実線Ｌ３は、実線Ｌ１と実線Ｌ２で示される電圧の差分ＤＶ（＝ＶＳＬＦＩＸ−ＶＳＬ）を示す。

差分ＤＶは、コア３５（及び弁軸３１、弁体３２）が弁座３７の方向へ移動することによって発生するものであり、この差分ＤＶの主周波数成分は、開弁指令時間Ｔｉに依存して変化することが確認されている。これは、図５に示すように、開弁指令時間Ｔｉに依存して、閉弁作動時におけるリフト量ＬＦＴＶ，ＬＦＴＣの変化特性が異なることに起因していると考えられる。

図７（ｂ）は、差分ＤＶの変化特性を拡大して示すタイムチャートであり、実線Ｌ１１及び破線Ｌ１２は、それぞれ開弁指令時間Ｔｉが０．５ｍｓｅｃである場合、及び１ｍｓｅｃである場合に対応する。図７（ｂ）は、実際の検出データについて周波数成分分析を行うためにハニング窓処理を行った後の変化特性を示している。実線Ｌ１１及び破線Ｌ１２で示す変化特性の周波数成分分析を行った結果、実線Ｌ１１で示す変化特性に含まれる主周波数成分の周波数ｆＶＳＬ１は、２３５０Ｈｚであり、破線Ｌ１２で示す変化特性に含まれる主周波数成分の周波数ｆＶＳＬ２は、１７５０Ｈｚであること、すなわち開弁指令時間Ｔｉが短い方が、主周波数成分の周波数ｆＶＳＬが高くなることが確認された。

図８は、燃料噴射弁２の実閉弁時期ｔＣＬと、ソレノイド電圧ＶＳＬの変化特性との関係を示す図であり、図８（ａ）はリフト量ＬＦＴＶ（実線Ｌ２１）及びＬＦＴＣ（破線Ｌ２２）の推移を示し、図８（ｂ）はソレノイド電圧ＶＳＬ（実線Ｌ３１）及びその２階微分信号ＤＤＶＳＬ（破線Ｌ３２）を示す。この図から、実閉弁時期ｔＣＬは、ソレノイド電圧ＶＳＬの２階微分信号ＤＤＶＳＬがピーク値をとるタイミングと一致することが確認できる。これは、燃料噴射弁２の閉弁作動時にコア３５がフランジ３４から離れる時点（弁体３２の着座タイミングに対応する）でコア３５の加速度の変化率が最大となり、変曲点ＰＸＣとなって現れると考えられる。

そこで本実施形態では、閉弁作動時におけるソレノイド電圧変化信号（閉弁作動電圧信号）について、２階微分演算に相当するハイパスフィルタ処理と、不要な高周波成分の除くローパスフィルタ処理とを組み合わせたバンドバスフィルタ処理を行い、そのフィルタ処理出力信号がピーク値をとるタイミングを、ソレノイド電圧ＶＳＬの変化特性における変曲点ＰＸＣ、すなわち弁体３２が弁座３７に着座した実閉弁時期ｔＣＬとして推定し、駆動電流ＩＤの遮断時点ｔＩＥから実閉弁時期ｔＣＬまでの時間を閉弁作動時間Ｔｏｆｆとして算出するようにしている。

本実施形態ではフィルタ処理出力信号がピーク値をとるタイミングが着座タイミングｔＣＬと一致するように、バンドパスフィルタ処理の特性パラメータｘ，ａ，ｂ（後述する）が設定されている。さらに、特性パラメータｘ，ａ，ｂは、開弁指令時間Ｔｉに応じて異なる値に設定され、通過周波数帯域が上述した主周波数成分周波数ｆＶＳＬに対応するように設定される。

図９はバンドパスフィルタ処理を実行するバンドバスフィルタの構成を示す機能ブロック図であり、このバンドバスフィルタは、移動平均化部５１と、第１及び第２遅延部５２，５４と、減算部５３，５５とによって構成される。図９に示す機能ブロックによるバンドパスフィルタ処理は、実際にはＥＣＵ５のＣＰＵによる演算によって実行される。

移動平均化部５１は、検出されるソレノイド電圧ＶＳＬ(k)を下記式（２）に適用して移動平均化演算を行い、平均化電圧ＶＡＶ(k)を算出する。式（２）のｋはサンプリング周期ＤＴＳ（本実施形態では１０μｓｅｃ）で離散化した離散化時刻、ｘは移動平均化するデータ数、ｉはインデクスパラメータである。

第１遅延部５２及び減算部５３は、下記式（３）で示される演算を行い、中間フィルタ出力ＶＦＩＮＴ(k)を算出する。式（３）のａは、第１遅延部５２における遅延時間に相当する第１離散化遅延時間である。
ＶＦＩＮＴ(k)＝ＶＡＶ(k)−ＶＡＶ(k-a) （３）

第２遅延部５４及び減算部５５は、下記式（４）で示される演算を行い、フィルタ出力ＶＦＯＵＴ(k)を算出する。式（４）のｂは、第２遅延部５４における遅延時間に相当する第２離散化遅延時間である。
ＶＦＯＵＴ(k)＝ＶＦＩＮＴ(k)−ＶＦＩＮＴ(k-b) （４）

バンドパスフィルタの振幅周波数特性は、特性パラメータｘ，ａ，ｂの設定に依存して変化する。図１０は、本実施形態で適用される特性（縦軸は相対出力ＧＦ）を示しており、図１０（ａ）は、開弁指令時間Ｔｉが比較的短いときに適用する第１通過帯域特性（ｘ＝９，ａ＝８，ｂ＝６）を示し、図１０（ｂ）は、開弁指令時間Ｔｉが比較的長いときに適用する第２通過帯域特性（ｘ＝１４，ａ＝１８，ｂ＝１５）を示す。第１通過帯域特性では、最も低い通過帯域として２６００Ｈｚ程度を中心とする通過帯域が得られ、第２通過帯域特性では、最も低い通過帯域として１７００Ｈｚ程度を中心とする通過帯域が得られる。

図１１は、ＥＣＵ５で実行される燃料噴射制御処理のフローチャートである。なお、以下に説明する開弁指令時間Ｔｉの算出にかかる演算は、すべて制御対象の気筒毎に行われる。

ステップＳ１１では、エンジン運転状態に応じて要求開弁時間Ｔｏｐｅｎを算出し、ステップＳ１２では算出した要求開弁時間Ｔｏｐｅｎに応じて図１２に示すＴｉテーブルを検索して、開弁指令時間Ｔｉを算出する。図１２に示すＴｉテーブルは、実開弁時間ＴｏｐｅｎＡが要求開弁時間Ｔｏｐｅｎと一致するように開弁指令時間Ｔｉが予め設定され、さらに後述するように検出される実開弁時間ＴｏｐｅｎＡに応じて学習補正されるものである。図１２に示すテーブル設定値は、要求開弁時間Ｔｏｐｅｎが小さい範囲で変動しているが、これは上述したコア３５のバウンスの影響によるものである。

ステップＳ１３では、開弁指令時間Ｔｉが所定閾値ＴｉＴＨ（例えば０．７５ｍｓｅｃ）より小さいか否かを判別し、この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ１４に進んで燃料噴射を実行し、開弁遅れ時間Ｔｏｎ及び閉弁作動時間Ｔｏｆｆを検出する（ステップＳ１５，Ｓ１６）。

開弁遅れ時間Ｔｏｎの検出は上述した手法（図４参照）により行い、閉弁作動時間Ｔｏｆｆの検出は、図１０（ａ）に示す第１通過帯域特性を適用してバンドパスフィルタ処理を実行し、フィルタ出力ＶＦＯＵＴがピーク値をとるタイミングを着座タイミングｔＣＬと推定することにより行う。

一方ステップＳ１３の答が否定（ＮＯ）であって、開弁指令時間Ｔｉが所定閾値ＴｉＴＨ以上であるときは、ステップＳ１７〜Ｓ１９により開弁遅れ時間Ｔｏｎ及び閉弁作動時間Ｔｏｆｆの検出を行う。ステップＳ１８の開弁遅れ時間Ｔｏｎの検出は、ステップＳ１５と同一であり、ステップＳ１９の閉弁作動時間Ｔｏｆｆの検出は、図１０（ｂ）に示す第２通過帯域特性を適用してバンドパスフィルタ処理を実行し、フィルタ出力ＶＦＯＵＴがピーク値をとるタイミングを着座タイミングｔＣＬと推定することにより行う。

ステップＳ２０では、上記式（１）により実開弁時間ＴｏｐｅｎＡを算出し、ステップＳ２１では、要求開弁時間Ｔｏｐｅｎから実開弁時間ＴｏｐｅｎＡを減算することにより、開弁時間偏差ＤＴｏｐｅｎを算出する。ステップＳ２２では、下記式（５）に開弁時間偏差ＤＴｏｐｅｎを適用して、開弁指令時間Ｔｉの修正を行う。式（５）のＧＰは制御ゲインである。
Ｔｉ＝Ｔｉ＋ＧＰ×ＤＴｏｐｅｎ （５）

ステップＳ２３では、修正した開弁指令時間Ｔｉを下記式（６）に適用して、Ｔｉテーブルの更新（学習）を行う。右辺のＴｉがステップＳ２２で修正された開弁指令時間であり、ＴｉＰは更新前のテーブル設定値であり、ＣＬは例えば０．１程度に設定されるなまし係数である。
Ｔｉ＝ＣＬ×Ｔｉ＋（１−ＣＬ）×ＴｉＰ （６）

以上のように本実施形態では、燃料噴射弁２のソレノイド電圧ＶＳＬが検出され、ソレノイド３９への通電停止直後における閉弁作動時のソレノイド電圧ＶＳＬ（閉弁作動電圧信号）についてバンドパスフィルタ処理を行うことにより、特定の周波数成分に対応するフィルタ出力ＶＦＯＵＴが算出され、フィルタ出力ＶＦＯＵＴがピーク値をとるタイミングが、弁体３２の着座タイミングとして推定される。燃料噴射弁２の弁体３２が弁座３７に着座するときに、コア３５（及び弁体３２）の加速度の変化率が最大となり、それが電圧変化特性の変曲点となって現れると考えられることから、特定周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理の出力信号がピーク値をとるタイミングが変曲点に対応するタイミングとして推定可能である。すなわち、加速度の変化率は、閉弁作動電圧信号の２階微分値に相当するパラメータで示されることから、２階微分に相当するハイパスフィルタ処理と、不要な高周波成分の除くローパスフィルタ処理とを組み合わせたバンドパスフィルタ処理によって特定周波数成分を抽出し、フィルタ出力ＶＦＯＵＴがピーク値をとるタイミングを変曲点対応時点、すなわち弁体３２の着座タイミングｔＣＬとして推定することができ、実閉弁時期を正確に検出することができる。

また開弁指令時間Ｔｉが所定閾値ＴｉＴＨより小さいときは、バンドバスフィルタ処理の通過周波数帯域より高い第１通過帯域特性が選択される。開弁指令時間Ｔｉが短くなると、燃料噴射弁２が安定した全開状態となる前から閉弁動作が開始されるため、閉弁作動電圧信号の主周波数成分が高くなることが確認されている（図７（ｂ）参照）。したがって、開弁指令時間Ｔｉが短いほど、バンドパスフィルタ処理の通過帯域周波数を高く設定することにより、変曲点ＰＸＣに対応する時点を特定するためのフィルタ出力ＶＦＯＵＴを適切に抽出することができ、着座タイミングｔＣＬの推定精度を高めることができる。

また推定される着座タイミングｔＣＬに基づいて燃料噴射弁２の実開弁時間ＴｏｐｅｎＡが要求開弁時間Ｔｏｐｅｎに収束するようにフィードバック制御されるので、燃料噴射弁２の特性ばらつきに起因して実開弁時間ＴｏｐｅｎＡの制御精度が低下することを防止し、実開弁時間ＴｏｐｅｎＡを要求開弁時間Ｔｏｐｅｎに正確に制御することができる。

上述した閉弁作動電圧信号の主周波数成分の変化は、弁体３２を最大リフト位置まで移動させたときにコア３５がバウンスすることが原因の一つであることが確認されており、ハンマリングコア構造を有する燃料噴射弁２の実開弁時間制御において、実閉弁時期ｔＣＬの推定精度を高める顕著な効果が得られる。

本実施形態では、電圧電流検出センサ１１が端子電圧検出手段を構成し、ＥＣＵ５がフィルタリング手段、推定手段、及びフィードバック制御手段を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、内燃機関の燃料噴射弁に本発明を適用した例を示したが、本発明は流体の流量を制御するための一般的な電磁弁にも適用可能である。

２ 燃料噴射弁（電磁弁）
５ 電子制御ユニット（フィルタリング手段、推定手段、フィードバック制御手段）
１１ 電圧電流センサ（端子電圧検出手段）
３２ 弁体
３７ 弁座
３９ ソレノイド

Claims (4)

1. 流体の流量を制御する電磁弁の駆動制御装置において、
   前記電磁弁のソレノイドの端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、
   前記ソレノイドへの通電停止直後における前記端子電圧の検出信号から特定の周波数成分を抽出するフィルタリング手段と、
   前記特定の周波数成分に基づいて前記電磁弁の弁体が弁座に着座する着座タイミングを推定する推定手段とを備えることを特徴とする電磁弁の駆動制御装置。
2. 前記ソレノイドの通電指令時間が短いほど、前記フィルタリング手段の抽出周波数を高く設定することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁の駆動制御装置。
3. 前記推定される着座タイミングに基づいて前記電磁弁の実開弁時間が要求開弁時間に収束するように制御するフィードバック制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁の駆動制御装置。
4. 前記電磁弁は、前記ソレノイドによって発生する電磁力が作用するコアと、前記弁体が固定された弁軸とが別体に構成されたハンマリングコア構造を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電磁弁の駆動制御装置。

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