JP2015212536A - 燃料噴射制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射量を高精度に制御可能な燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】 燃料噴射弁は、噴孔２８を開閉するニードル弁３０を第１スプリング７１が噴孔２８側へ付勢し、ニードル弁３０に対し往復移動可能に設けられた可動コア６０を第２スプリング７２が噴孔２８側へ付勢する。この燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置は、燃料噴射を行う際、先ず、プレ通電として、第２スプリング７２の付勢力より大きく、且つ、ニードル弁３０の閉弁力より小さい磁気吸引力を発生する電流をコイルに通電する。続いて、燃料噴射制御装置は、このプレ通電を行った後、ニードル弁３０の閉弁力より大きい磁気吸引力を発生する電流をコイルに通電する。これにより、プレ通電により可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力が低減されるので、本通電によりニードル弁がフルリフトした際のバウンスが抑制される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料噴射弁を通電制御する燃料噴射制御装置及びその制御方法に関する。

従来、燃料タンクから高圧ポンプによって加圧圧送され、デリバリパイプに蓄圧された燃料を内燃機関に噴射供給する電磁式の燃料噴射弁が知られている。
特許文献１に記載の燃料噴射弁は、ニードル弁と可動コアとが別体で設けられている。可動コアは、ニードル弁に固定されたフランジ（以下「ニードルフランジ」という）に当接可能に設けられている。ニードル弁は第１戻しばねにより弁座側に付勢され、可動コアは第２戻しばねにより弁座側に付勢されている。そのため、コイルに通電されていないとき、ニードルフランジと可動コアとの間には、僅かな隙間が設けられる。
この燃料噴射弁は、コイルに通電されると、可動コアが固定コアに磁気吸引され、加速した状態でニードルフランジに衝突する。ニードル弁は、その衝突力により、反噴孔側（以下「開弁方向」という）へ移動し、噴孔を開弁する。これにより、燃料噴射弁は、開弁時間を短くしている。

特許第４５０３７１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料噴射弁は、可動コアとニードルフランジとの衝突力によってニードル弁が開弁方向へ移動するので、ニードル弁がフルリフトした際に再びニードル弁が噴孔側（以下「閉弁方向」という）へ移動するバウンスが大きくなることが懸念される。そのため、ニードル弁がフルリフトした直後に通電を停止してニードル弁を閉弁させたときの燃料噴射量と、内燃機関に要求される燃料噴射量とが近いものである場合、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を高精度に制御することが困難になることが懸念される。

また、特許文献１の燃料噴射弁は、可動コアとニードルフランジとの衝突力によりニードル弁が開弁するので、ニードル弁がフルリフトする前に通電を停止するパーシャルリフト通電により燃料噴射量の制御を行うことが困難になるおそれがある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、燃料噴射量を高精度に制御可能な燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法を提供することを目的とする。

第１発明は、燃料噴射弁を通電制御する燃料噴射制御装置において、可動コアを噴孔側へ付勢する第２スプリングの付勢力より大きく、且つ、ニードル弁の閉弁力より小さい磁気吸引力を発生させるプレ通電を行った後、ニードル弁の閉弁力より大きい磁気吸引力を発生させる本通電を行うことを特徴とする。

これにより、燃料噴射制御装置は、プレ通電により可動コアとニードルフランジとの衝突力を低減することが可能である。そのため、本通電では、可動コアとニードルフランジとの衝突力を用いることなく、ニードル弁が開弁するので、ニードル弁がフルリフトした際のバウンスが低減される。したがって、この燃料噴射制御装置は、内燃機関に要求される燃料噴射量に応じて、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を高精度に制御することができる。

また、燃料噴射制御装置は、プレ通電を行うことで、可動コアとニードルフランジとの衝突力によってニードル弁が開弁方向に移動することが抑制されるので、パーシャルリフト通電により、「燃料噴射を実施した際のフルリフトにおける最小燃料噴射量」よりも少量の燃料噴射を行うことが可能である。
なお、「燃料噴射を実施した際のフルリフトにおける最小燃料噴射量」とは、ニードル弁をフルリフトさせた際に噴射量を制御可能な最小噴射量をいい、即ち、所定の燃料圧力で燃料噴射を行う際、ニードル弁がフルリフトした際のバウンスの影響が収まった直後に通電を停止してニードル弁を閉弁させたときの燃料噴射量をいう。

第２発明は、燃料噴射制御方法の発明である。この制御方法は、プレ通電ステップを行った後、本通電ステップを行うことを特徴とする。
これにより、第２発明も、上述した第１発明と同様の作用効果を奏することができる。

本発明の第１実施形態による燃料噴射制御装置が適用される燃料噴射システムの構成図である。 燃料噴射制御装置が制御する燃料噴射弁の断面図である。 プレ通電・本通電による燃料噴射弁の開弁時の動作を示す説明図である。 （Ａ）は第１実施形態のプレ通電・本通電による開弁時に通電する電流を示すグラフであり、（Ｂ）はその時の磁気吸引力を示すグラフである。 燃料噴射弁のプレ通電・本通電による燃料噴射量を示すグラフである。 通常通電による燃料噴射弁の開弁時の動作を示す説明図である。 （Ａ）は通常通電による開弁時に通電する電流を示すグラフであり、（Ｂ）はその時の磁気吸引力を示すグラフである。 燃料噴射弁の通常通電による燃料噴射量を示すグラフである。 （Ａ）はパーシャルリフト通電による開弁時に通電する電流を示すグラフであり、（Ｂ）はその時の磁気吸引力を示すグラフである。 通電時間とリフト量と燃料噴射量との関係を示すグラフである。 燃料噴射弁に供給される燃料の圧力と、最小燃料噴射量との関係を示すグラフである。 第１実施形態の燃料噴射制御装置が行う処理のフローチャートである。 第２実施形態の燃料噴射制御装置が行う処理のフローチャートである。 （Ａ）は第３実施形態のプレ通電・本通電による開弁時にコイルに通電する電流を示すグラフであり、（Ｂ）はその時の磁気吸引力を示すグラフである。

以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の燃料噴射制御装置１０が適用される燃料噴射システムを図１に示す。この燃料噴射システム１では、燃料タンク２から低圧ポンプ３によって汲み上げられた燃料が高圧ポンプ４によって加圧され、燃料レール５に圧送される。その燃料レール５に蓄圧された燃料は、燃料噴射弁６から内燃機関７の各気筒へ噴射供給される。内燃機関７の回転数を検出するクランク角センサ８が出力する信号、及び、燃料レール内の燃料圧力を検出する燃圧センサ９が出力する信号は、内燃機関７の電子制御装置（ＥＣＵ）である燃料噴射制御装置１０に入力される。燃料噴射制御装置１０は、内燃機関７の各種センサから入力された信号に基づき、燃料噴射弁６の通電を制御する。

まず、燃料噴射弁６の構成について説明する。
図２に示すように、燃料噴射弁６は、ハウジング２０、ニードル弁３０、ニードルフランジ３１、コイル４０、固定コア５０、可動コア６０、第１スプリング７１及び第２スプリング７２等を備えている。
ハウジング２０は、第１磁性部２１、非磁性部２２、第２磁性部２３及びノズルボディ２４から構成される。

第１磁性部２１、非磁性部２２及び第２磁性部２３は、略円筒状に形成され、燃料入口２５側からこの順に接続している。ハウジング２０の内側には燃料通路２６が形成される。
第１磁性部２１と第２磁性部２３は磁性体である。非磁性部２２は非磁性体であり、第１磁性部２１と第２磁性部２３との間の磁気的な短絡を防止する。
第１磁性部２１の反非磁性部２２側の端部に、燃料入口２５を形成する筒状の入口部材２７が接合している。入口部材２７の径内側には、フィルタ２７１が設けられている。燃料入口２５から燃料通路２６に流入する燃料は、フィルタ２７１によって燃料の中の異物が捕獲される。

ノズルボディ２４は、第２磁性部２３の反非磁性部２２側の端部に設けられる。このノズルボディ２４は、底部２４１および筒部２４２を有し、有底筒状に形成されている。筒部２４２は、第２磁性部２３の内側に接合している。底部２４１には、噴孔２８が形成されている。また、底部２４１の内壁には、凹テーパ状の弁座２９が形成されている。

ニードル弁３０は、円柱状に形成され、ハウジング２０の内側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。
ニードル弁３０は、軸中心を通る内側通路３４を有する。また、ニードル弁３０は、内側通路３４と燃料通路２６とを連通する孔３５を有する。
ニードル弁３０の噴孔２８側の端部には、シート部３６が形成されている。シート部３６は、弁座２９に当接可能である。ニードル弁３０は、シート部３６が弁座２９に着座することで噴孔２８を閉塞し、シート部３６が弁座２９から離座することで噴孔２８を開放する。
なお、ニードル弁３０が弁座２９から離座する方向を開弁方向といい、ニードル弁３０が弁座２９に着座する方向を閉弁方向という。

ニードル弁３０の燃料入口２５側の端部に、ニードルフランジ３１が固定されている。ニードルフランジ３１は、ニードル弁３０から径外側に円環状に延びる係止部３２と、その係止部３２よりも噴孔２８側に設けられてニードル弁３０から径外側に円環状に延びる当接部３３とを有する。
係止部３２の燃料入口２５側の端面は、第１スプリング７１の噴孔２８側の端面を係止し、係止部３２の噴孔２８側の端面は、第２スプリング７２の燃料入口２５側の端面を係止する。
当接部３３の噴孔２８側の端面は、可動コア６０の入口部材２７側の端面に当接可能である。

燃料噴射弁６は、ニードル弁３０を駆動する電磁駆動部を有している。電磁駆動部は、コイル４０、固定コア５０及び可動コア６０等から構成される。
ハウジング２０を構成する第１磁性部２１及び非磁性部２２の径外側に設けられたスプール４１にコイル４０が巻回されている。コイル４０の外側を、磁性体からなる筒状のヨーク４２が覆っている。コイル４０は、コネクタ４３の端子４４と電気的に接続している。コネクタ４３の端子４４を通じてコイル４０に通電されると、コイル４０は磁界を生じる。

固定コア５０は、磁性体により略円筒状に形成され、ハウジング２０を構成する第１磁性部２１と非磁性部２２の径内側に固定されている。固定コア５０には、軸方向に通じる中央孔５１が設けられている。この中央孔５１に、第１スプリング７１が挿入されている。第１スプリング７１は、一端が固定コア５０の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ７３に当接し、他端がニードルフランジ３１の係止部３２に当接している。アジャスティングパイプ７３の圧入量により、第１スプリング７１の荷重が設定される。第１スプリング７１は、ニードルフランジ３１とニードル弁３０を閉弁方向へ付勢している。

可動コア６０は、磁性体から略円筒状に形成され、固定コア５０の噴孔２８側に設けられている。
可動コア６０は、中央に孔６１を有している。この孔６１にニードル弁３０が挿通している。そのため、可動コア６０は、ニードル弁３０に対し、軸方向に往復移動可能である。
第２スプリング７２は、一端が可動コア６０に当接し、他端がニードルフランジ３１の係止部３２に当接している。第２スプリング７２は、第１スプリング７１よりも小さい力で、可動コア６０を閉弁方向に付勢している。可動コア６０は、可動コア６０の噴孔２８側でニードル弁３０に固定されたストッパ３７により、閉弁方向への移動が規制されている。
図３（Ａ）に示すように、コイル４０に通電されていない状態で、可動コア６０と固定コア５０との間に所定の隙間Ｓ１が形成され、可動コア６０の反噴孔側の端面とニードルフランジ３１との間に所定の隙間Ｓ２が形成される。可動コア６０と固定コア５０との隙間Ｓ１は、可動コア６０とニードルフランジ３１との隙間Ｓ２よりも大きい。

次に、燃料噴射制御装置１０が燃料噴射弁６を通電制御する方法について説明する。
なお、燃料噴射制御装置１０は、メモリに記憶された各種プログラムを実行することにより、プレ通電手段１１、本通電手段１２、通常通電手段１３及びパーシャルリフト通電手段１６などとして機能する（図１参照）。

（プレ通電及び本通電による燃料噴射）
まず、プレ通電及び本通電による燃料噴射方法について説明する。
図３（Ａ）は、コイル４０に通電されていない状態を示している。ニードル弁３０は、第１スプリング７１の付勢力により、シート部３６が弁座２９に着座している。可動コア６０は、第２スプリング７２の付勢力により、ストッパ３７に当接している。

図１及び図２に示すように、燃料噴射制御装置１０がプレ通電手段１１として機能し、燃料噴射弁６のコネクタ４３の端子４４からコイル４０にプレ通電を行うと、コイル４０の発生する磁界により、固定コア５０、第１磁性部２１、ヨーク４２、第２磁性部２３および可動コア６０等から形成される磁気回路に磁束が流れる。これにより、可動コア６０と固定コア５０との間に磁気吸引力が作用する。そのため、図３（Ｂ）に示すように、可動コア６０は、固定コア５０側へ磁気吸引され、可動コア６０とニードルフランジ３１とが当接する。
ここで、プレ通電とは、第２スプリング７２の付勢力より大きく、且つ、ニードル弁３０の閉弁力より小さい磁気吸引力が可動コア６０と固定コア５０との間に発生する電流をコイル４０に通電することをいう。なお、ニードル弁３０の閉弁力とは、燃料通路２６の燃料圧力がニードル弁３０に対して閉弁方向へ作用する力と、第１スプリング７１の付勢力との和である。

次に燃料噴射制御装置１０が本通電手段１２として機能し、燃料噴射弁６のコネクタ４３の端子４４からコイル４０に本通電を行うと、可動コア６０と固定コア５０との間に磁気吸引力が作用する。これにより、図３（Ｃ）に示すように、可動コア６０とニードルフランジ３１とニードル弁３０は、固定コア５０に磁気吸引される。
ここで、本通電とは、ニードル弁３０の閉弁力より大きい磁気吸引力が可動コア６０と固定コア５０との間に発生する電流をコイル４０に通電することをいう。
本通電により、ニードル弁３０は可動コア６０と共に開弁方向へ移動する。そのため、シート部３６が弁座２９から離座し、噴孔２８から燃料が噴射される。

コイル４０への通電が停止されると、可動コア６０と固定コア５０との間の磁気吸引力が消滅し、第１スプリング７１の付勢力により、ニードル弁３０とニードルフランジ３１と可動コア６０は、閉弁方向へ移動する。ニードル弁３０のシート部３６が弁座２９に着座すると、燃料噴射が遮断される。

図４は、上述したプレ通電及び本通電による燃料噴射を行う際のタイムチャートである。図４（Ａ）は燃料噴射制御装置１０からコイル４０に通電される電流を示し、図４（Ｂ）は固定コア５０と可動コア６０との間の磁気吸引力を示す。
時刻ｔ１―ｔ３の間、燃料噴射制御装置１０によりプレ通電が行われると、コイル４０に電流Ｉ１が流れる。すると、可動コア６０と固定コア５０との間に磁気吸引力Ｆ１が発生する。これにより、図３（Ｂ）に示したように、可動コア６０は、固定コア５０側へ磁気吸引され、可動コア６０とニードルフランジ３１とが当接する。

なお、図４（Ａ）、（Ｂ）に破線Ｘ，Ｙで示したように、時刻ｔ２―ｔ３の間、コイル４０へ通電する電流を低減してもよい。これにより、プレ通電により可動コア６０とニードルフランジ３１とが当接する時の衝突力によりニードル弁３０が開弁方向へ移動することを確実に防ぐことが可能である。

時刻ｔ３以降、燃料噴射制御装置１０により本通電が行われると、時刻ｔ３―ｔ５の間に電流がＩ１からＩ５へ上昇する。すると、可動コア６０と固定コア５０との間の磁気吸引力がＦ１からＦ４へ上昇する。これにより、図３（Ｃ）に示したように、可動コア６０とニードルフランジ３１とニードル弁３０は、固定コア５０に磁気吸引される。
燃料噴射制御装置１０は、時刻ｔ５−ｔ８で電流をＩ５からＩ２に低下した後、時刻ｔ９で電流をＩ３に上昇する。これにより、磁気吸引力がＦ４からＦ２に低下し、その磁気吸引力Ｆ２が保持される。その間、可動コア６０と固定コア５０との当接が維持され、噴孔２８から燃料が噴射される。

燃料噴射制御装置１０が時刻ｔ１０−ｔ１１で通電を停止すると、磁気吸引力が消滅する。これにより、ニードル弁３０が弁座２９に着座すると、燃料噴射が遮断される。
なお、上述した時刻ｔ１―ｔ３の間に行われる通電処理が特許請求の範囲に記載の「プレ通電ステップ」の一例に相当する。また、上述した時刻ｔ３―ｔ１１の間に行われる通電処理が特許請求の範囲に記載の「本通電ステップ」の一例に相当する。

図５は、上述したプレ通電及び本通電による燃料噴射が行われる際の燃料噴射量を示すグラフである。この通電方法による燃料噴射では、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を用いることなく、ニードル弁３０を駆動するので、時刻ｔａでニードル弁３０がフルリフトした際、ニードル弁３０のバウンスが抑制される。したがって、時刻ｔａ以降の燃料噴射量は、時間に比例して上昇している。したがって、プレ通電及び本通電による燃料噴射では、ニードル弁３０がフルリフトした時刻ｔａの燃料噴射量Ｑａが最小燃料噴射量となる。

（通常通電による燃料噴射）
次に、通常通電による燃料噴射について説明する。
図６（Ａ）は、コイル４０に通電されていない状態を示している。
燃料噴射制御装置１０が通常通電手段１３として機能し、燃料噴射弁６のコネクタ４３の端子４４からコイル４０に通常通電を行うと、可動コア６０と固定コア５０との間に磁気吸引力が作用する。図６（Ｂ）に示すように、可動コア６０は、固定コア５０側へ磁気吸引され、可動コア６０とニードルフランジ３１とが衝突する。
ここで、通常通電とは、プレ通電を行うことなく、ニードル弁３０の閉弁力より大きい磁気吸引力が可動コア６０と固定コア５０との間に発生する電流をコイル４０に通電することをいう。

可動コア６０とニードルフランジ３１とが衝突すると、図６（Ｃ）に示すように、その衝突力によりニードルフランジ３１とニードル弁３０が開弁方向へ移動する。そのため、シート部３６が弁座２９から離座し、噴孔２８から燃料が噴射される。
その後、図６（Ｄ）に示すように、可動コア６０は、固定コア５０に磁気吸引され、可動コア６０と固定コア５０とが衝突する。

コイル４０への通電が停止されると、可動コア６０と固定コア５０との間の磁気吸引力が消滅し、第１スプリング７１の付勢力により、ニードル弁３０とニードルフランジ３１と可動コア６０は、閉弁方向へ移動する。ニードル弁３０のシート部３６が弁座２９に着座すると、燃料噴射が遮断される。

図７は、上述した通常通電による燃料噴射を行う際のタイムチャートである。図７（Ａ）は燃料噴射制御装置１０からコイル４０に通電される電流を示し、図７（Ｂ）は固定コア５０と可動コア６０との間の磁気吸引力を示す。
時刻ｔ３以降、燃料噴射制御装置１０により通常通電が行われると、時刻ｔ３―ｔ５の間に電流が０からＩ５へ上昇する。すると、可動コア６０と固定コア５０との間の磁気吸引力が０からＦ４へ上昇する。これにより、図６（Ｂ）−（Ｄ）に示したように、可動コア６０は、固定コア５０に磁気吸引される。その間に、可動コア６０とニードルフランジ３１とが衝突し、その衝突力によりニードル弁３０が開弁方向へ移動する。

燃料噴射制御装置１０は、時刻ｔ５−ｔ８で電流をＩ５からＩ２に低下した後、時刻ｔ９で電流をＩ３に上昇する。これにより、磁気吸引力がＦ４からＦ２に低下し、その磁気吸引力Ｆ２が保持される。この間、可動コア６０と固定コア５０との当接が維持され、噴孔２８から燃料が噴射される。
燃料噴射制御装置１０が時刻ｔ１０−ｔ１１で通電を停止すると、磁気吸引力が消滅する。これにより、ニードル弁３０が弁座２９に着座すると、燃料噴射が遮断される。

図８は、上述した通常通電による燃料噴射が行われる際の燃料噴射量を示すグラフである。
この通電方法による燃料噴射では、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を用いてニードル弁３０を駆動するので、時刻ｔｂでニードル弁３０がフルリフトした後、時刻ｔｂ−ｔｃの間にニードル弁３０がバウンスする。そのため、時刻ｔｂ−ｔｃの間、噴孔２８とシート部３６との距離の変動に伴って、燃料噴射量が変化する。ニードル弁３０のバウンスが収まる時刻ｔｃ以降、燃料噴射量は、時間に比例して上昇している。したがって、通常通電による燃料噴射では、ニードル弁３０のバウンスが収まる時刻ｔｃの燃料噴射量Ｑｃが最小燃料噴射量となる。

（プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射）
続いて、プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射について説明する。
図９は、プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射を行う際のタイムチャートである。図９（Ａ）は燃料噴射制御装置１０からコイル４０に通電される電流を示し、図９（Ｂ）は固定コア５０と可動コア６０との間の磁気吸引力を示す。
なお、図９では、上述したプレ通電及び本通電による燃料噴射を行う際の電流と磁気吸引力をそれぞれ破線で示している。

時刻ｔ１―ｔ３の間、燃料噴射制御装置１０によりプレ通電が行われると、コイル４０に電流Ｉ１が流れる。すると、可動コア６０と固定コア５０との間に磁気吸引力Ｆ１が発生する。これにより、可動コア６０とニードルフランジ３１とが当接する。
なお、図９（Ａ）、（Ｂ）に破線Ｘ，Ｙで示したように、時刻ｔ２―ｔ３の間、コイル４０へ通電する電流を低減してもよい。これにより、プレ通電により可動コア６０とニードルフランジ３１とが当接する時の衝突力によりニードル弁３０が開弁方向へ移動することを確実に防ぐことが可能である。

時刻ｔ３以降、燃料噴射制御装置１０によりパーシャルリフト通電が行われると、時刻ｔ３―ｔ４の間に電流がＩ１からＩ４へ上昇する。すると、可動コア６０と固定コア５０との間の磁気吸引力は、時刻ｔ３―ｔ４の間にＦ１からＦ３へ上昇する。これにより、可動コア６０とニードルフランジ３１とニードル弁３０は、固定コア５０に磁気吸引される。
燃料噴射制御装置１０は、可動コア６０と固定コア５０とが当接する前の時刻ｔ４で、通電を停止する。そのため、時刻ｔ４―ｔ７の間に電流がＩ４から０となり、磁気吸引力もＦ３から０となる。これにより、可動コア６０は固定コア５０に当接する前に、閉弁方向へ移動する。それと共に、ニードルフランジ３１とニードル弁３０も閉弁方向へ移動する。ニードル弁３０が弁座２９に着座すると、燃料噴射が遮断される。

図１０は、上述したプレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射が行われる際、又は、プレ通電及び本通電による燃料噴射が行われる際の通電時間とリフト量と燃料噴射量との関係を示すグラフである。
プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射を実線Ａ，Ｂ及びＣに示す。プレ通電及び本通電による燃料噴射を実線Ｄ，Ｅ及びＦに示す。
プレ通電及び本通電による燃料噴射では、本通電開始時刻ｔ３から本通電終了時刻ｔ１０までの時間が長い程、ニードル弁３０が噴孔２８を開弁している時間が長い。即ち、図１０に示したプレ通電及び本通電による燃料噴射では、本通電開始時刻ｔ３から本通電終了時刻ｔ１０までの時間は、実線Ｄが短く、実線Ｅ、Ｆの順に長い。

プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射では、パーシャルリフト通電開始時刻ｔ３からパーシャルリフト通電終了時刻ｔ７までの時間が長い程、ニードル弁３０が噴孔２８を開弁している時間が長い。即ち、図１０に示したプレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射では、パーシャルリフト通電開始時刻ｔ３からパーシャルリフト通電終了時刻ｔ７までの時間は、実線Ａが短く、実線Ｂ、Ｃの順に長い。

実線Ａ−Ｆにおいて、燃料噴射量は、その実線で囲まれた面積に対応している。例えば、実線Ｃに示したプレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射では、破線のハッチにより示した面積が、その燃料噴射による燃料噴射量に相当する。したがって、燃料噴射制御装置１０は、プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射を実施することにより、ニードル弁３０がフルリフトしたときの最小燃料噴射量よりも、少量の燃料噴射を行うことが可能である。

次に、燃料噴射弁６に供給される燃料の圧力と、フルリフト時の最小燃料噴射量との関係について、図１１を参照して説明する。
図１１では、通常通電によるフルリフト時の最小燃料噴射量を実線Ｌに示す。また、プレ通電及び本通電によるフルリフト時の最小燃料噴射量を実線Ｍに示す。
なお、以下の説明において、通常通電によるフルリフト時の最小燃料噴射量を単に「通常通電による最小燃料噴射量」といい、プレ通電及び本通電によるフルリフト時の最小燃料噴射量を単に「プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量」という。

通常通電による燃料噴射は、燃料噴射弁６に供給される燃料の圧力がＰ１からＰ３の間に実施可能である。通常通電による燃料噴射は、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を利用してニードル弁３０を開弁方向へ移動するため、燃料圧力が大きい場合にも実施することが可能である。

これに対し、プレ通電及び本通電による燃料噴射は、燃料噴射弁６に供給される燃料の圧力がＰ１からＰ２の間に実施可能である。プレ通電及び本通電による燃料噴射は、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を利用することなくニードル弁３０を開弁方向へ移動するため、燃料圧力が大きくなるに従いニードル弁３０の閉弁力が大きくなると、実施することが困難になる。したがって、プレ通電及び本通電による燃料噴射は、燃料噴射弁６に供給される燃料の圧力がＰ２より大きくなると、実施することが困難になる。

燃料噴射弁６に供給される燃料の圧力がＰ１からＰ２の間において、通常通電による最小燃料噴射量は、プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量よりも大きい。
即ち、燃料圧力がＰ１のとき、通常通電による最小燃料噴射量はＱ２であり、プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量はＱ１である。また、燃料圧力がＰ２のとき、通常通電による最小燃料噴射量はＱ４であり、プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量はＱ３である。

通常通電による燃料噴射は、図８に示したように、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を利用してニードル弁３０を開弁方向へ移動するので、ニードル弁３０がフルリフトした際のバウンスが燃料噴射に与える影響が収まるまで、燃料噴射量の制御が困難である。そのため、通常通電による燃料噴射は、ニードル弁３０のバウンスが収まる時刻ｔｃの燃料噴射量Ｑｃが最小燃料噴射量である。

これに対し、プレ通電及び本通電による燃料噴射は、図５に示したように、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を利用することなくニードル弁３０を開弁方向へ移動するので、ニードル弁３０がフルリフトした際のバウンスが抑制される。そのため、通常通電による燃料噴射は、ニードル弁３０がフルリフトした時刻ｔａの燃料噴射量Ｑａが最小燃料噴射量である。
このことから、通常通電による最小燃料噴射量は、プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量よりも大きいもとなる。
なお、プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射は、プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量よりも少量の燃料噴射を行うことが可能である。

続いて、本実施形態の燃料噴射制御装置１０が燃料噴射の方法を決定する処理の一例について、図１２のフローチャートを参照して説明する。なお、図１２では、ステップを「Ｓ」と表示する。
この処理において、燃料噴射制御装置１０は、メモリに記憶された各種プログラムを実行することにより、燃圧検出手段１４、要求噴射量検出手段１５、通常通電手段１３、プレ通電手段１１、本通電手段１２及びパーシャルリフト通電手段１６などとして機能する（図１参照）。

まず、ステップ１で、燃料噴射制御装置１０は、燃圧検出手段１４として機能し、燃料レール内の燃料圧力を検出する燃圧センサ９から入力された信号に基づき、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力を検出する。
ステップ２で、燃料噴射制御装置１０は、要求噴射量検出手段１５として機能し、クランク角センサ８など内燃機関７の各種センサから入力された信号から、内燃機関７の負荷及び回転数等に基づき、内燃機関７に要求される燃料噴射量を検出する。

ステップ３で、燃料噴射制御装置１０は、ステップ１で検出した燃料圧力と、プレ通電及び本通電による燃料噴射を実施可能な上限の燃圧Ｐ２とを比較する。検出した燃料圧力がＰ２よりも大きい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、燃料噴射制御装置１０は通常通電による燃料噴射を実施する（Ｓ４）。一方、検出した燃料圧力がＰ２以下の場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップ５に移行する。

ステップ５で、燃料噴射制御装置１０は、ステップ２で検出した内燃機関７に要求される燃料噴射量と、通常通電による最小燃料噴射量とを比較する。内燃機関７に要求される燃料噴射量が、通常通電による最小燃料噴射量よりも大きい場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、燃料噴射制御装置１０は通常通電による燃料噴射を実施する（Ｓ４）。一方、内燃機関７に要求される燃料噴射量が、通常通電による最小燃料噴射量以下の場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理はステップ６に移行する。

ステップ６で、燃料噴射制御装置１０は、内燃機関７に要求される燃料噴射量と、プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量とを比較する。内燃機関７に要求される燃料噴射量が、プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量以上の場合（Ｓ６：ＮＯ）、燃料噴射制御装置１０はプレ通電及び本通電による燃料噴射を実施する（Ｓ７）。一方、内燃機関７に要求される燃料噴射量が、プレ通電及び本通電による最小燃料噴射量より小さい場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、燃料噴射制御装置１０はプレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射を実施する（Ｓ８）。
これにより、燃料噴射制御装置１０は、内燃機関７の種々の条件に対応して、通常通電による燃料噴射、プレ通電及び本通電による燃料噴射、又は、プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射を選択し、実施することが可能である。

第１実施形態の燃料噴射制御装置１０及び制御方法は、以下の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態の燃料噴射制御装置１０は、第２スプリング７２の付勢力より大きく、且つ、ニードル弁３０の閉弁力より小さい磁気吸引力を発生させるプレ通電を行った後、ニードル弁３０の閉弁力より大きい磁気吸引力を発生させる本通電を行う。
これにより、燃料噴射制御装置１０は、プレ通電により可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を低減し、ニードル弁３０を開弁方向に移動することなく、可動コア６０とニードルフランジ３１とを当接させることが可能である。そのため、本通電では、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を用いることなく、ニードル弁３０が開弁するので、ニードル弁３０がフルリフトした際のバウンスが低減される。したがって、この燃料噴射制御装置１０は、内燃機関７に要求される燃料噴射量に応じて、燃料噴射弁６から噴射される燃料噴射量を高精度に制御することができる。
また、燃料噴射制御装置１０は、プレ通電を行うことで、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力によってニードル弁３０が開弁方向に移動することが抑制されるので、パーシャルリフト通電により、「プレ通電及び本通電による燃料噴射を実施した際のフルリフトにおける最小燃料噴射量」よりも少量の燃料噴射を行うことが可能である。

（２）第１実施形態では、燃料噴射制御装置１０は、燃圧センサ９により検出した燃料圧力が、プレ通電及び本通電による燃料噴射を実施可能な上限の燃圧Ｐ２よりも大きい場合、通常通電を行う。一方、燃圧センサ９により検出した燃料圧力が、その燃圧Ｐ２より小さい場合、プレ通電及び本通電による燃料噴射を行う。
これにより、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力が、プレ通電及び本通電による燃料噴射を実施可能な上限の燃圧Ｐ２よりも大きい場合でも、燃料噴射制御装置１０は、通常通電により燃料噴射を実施可能である。

（３）第１実施形態では、燃料噴射制御装置１０は、内燃機関７に要求される燃料噴射量が、通常通電の最小燃料噴射量よりも小さい場合、プレ通電及び本通電による燃料噴射を行う。
これにより、燃料噴射制御装置１０は、内燃機関７に要求される燃料噴射量が少ない場合に、プレ通電及び本通電により、燃料噴射量を高精度に制御することができる。

（４）第１実施形態では、内燃機関７に要求される燃料噴射量が、通常通電の最小燃料噴射量よりも大きい場合、通常通電による燃料噴射を行う。
これにより、燃料噴射制御装置１０は、通常通電による燃料噴射又はプレ通電による燃料噴射のどちらも行うことが可能な場合、通常通電による燃料噴射を実施することにより、プレ通電によって消費される電力消費量を低減することができる。

（５）第１実施形態では、内燃機関７に要求される燃料噴射量が、プレ通電及び本通電の最小燃料噴射量よりも小さい場合、プレ通電を行った後、パーシャルリフト通電を行う。
プレ通電を行うことにより、可動コア６０とニードルフランジ３１とが当接したときの衝突力によってニードル弁３０が開弁方向に移動することが抑制される。そのため、燃料噴射制御装置１０は、そのプレ通電の後にパーシャルリフト通電を行うことにより、最小燃料噴射量よりも少量の燃料噴射を行うことが可能である。

（６）第１実施形態の燃料噴射制御方法では、プレ通電ステップを行った後、本通電ステップを行う。
これにより、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力を用いることなく、ニードル弁３０が開弁するので、ニードル弁３０がフルリフトした際のバウンスが低減される。したがって、この制御方法は、内燃機関７に要求される燃料噴射量に応じて、燃料噴射弁６から噴射される燃料噴射量を高精度に制御することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料噴射制御装置１０が燃料噴射の方法を決定する処理の一例について、図１３のフローチャートを参照して説明する。なお、図１３では、上述した第１実施形態と実質的に同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態では、ステップ３で、ステップ１で検出した燃料圧力が、プレ通電及び本通電による燃料噴射を実施可能な上限の燃圧Ｐ２以下の場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理は第１実施形態で説明したステップ５に移行することなく、ステップ６に移行する。

ステップ６以降、燃料噴射制御装置１０は、プレ通電及び本通電による燃料噴射（Ｓ７）を実施するか、或いは、プレ通電及びパーシャルリフト通電による燃料噴射（Ｓ８）を実施するかを判定する。

第２実施形態では、ステップ１で検出した燃料圧力が燃圧Ｐ２以下の場合には、内燃機関７に要求される燃料噴射量が、通常通電の最小燃料噴射量より大きい場合でも、プレ通電及び本通電による燃料噴射を行う。
これにより、通常通電による燃料噴射と、プレ通電及び本通電による燃料噴射とのどちらも行うことが可能な場合、燃料噴射制御装置１０は、プレ通電及び本通電による燃料噴射を実施することにより、ニードル弁３０のバウンスの影響を抑制し、燃料噴射量を高精度に制御することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料噴射制御装置１０がプレ通電及び本通電による燃料噴射を行う際のタイムチャートを図１４に示す。
図１４（Ａ）は燃料噴射制御装置１０からコイル４０に通電される電流を示し、図１４（Ｂ）は固定コア５０と可動コア６０との間の磁気吸引力を示す。
時刻ｔ１―ｔ２の間、燃料噴射制御装置１０によりプレ通電が行われると、コイル４０に電流Ｉ１が流れる。すると、可動コア６０と固定コア５０との間に磁気吸引力Ｆ１が発生する。これにより、可動コア６０は、固定コア５０側へ磁気吸引される。

可動コア６０が固定コア５０側へ移動する途中の時刻ｔ２で、燃料噴射制御装置１０は電流低減手段１７（図１参照）として機能し、コイル４０への通電を停止するか、又は、電流を低減する。これにより、プレ通電により可動コア６０とニードルフランジ３１とが当接する時の衝突力が低減されるので、その衝突力によりニードル弁３０が開弁方向へ移動することが防がれる。
時刻ｔ３−ｔ１１に行われる本通電は、上述した第１実施形態と実質的に同一のものであるので、説明を省略する。
なお、上述した時刻ｔ２―ｔ３の間に行われる通電処理が特許請求の範囲に記載の「電流低減ステップ」の一例に相当する。

第３実施形態では、燃料噴射制御装置１０は電流低減手段１７として機能し、プレ通電と本通電との間に、コイル４０への通電を停止するか、又は、電流を低減する。
これにより、プレ通電の際、可動コア６０とニードルフランジ３１との衝突力によりニードル弁３０が開弁方向へ移動することを確実に防ぐことが可能である。したがって、燃料噴射制御装置１０は、ニードル弁３０のバウンスを抑制し、燃料噴射量を高精度に制御することができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

６ ・・・燃料噴射弁
１０・・・燃料噴射制御装置
１１・・・プレ通電手段
１２・・・本通電手段
２０・・・ハウジング
３０・・・ニードル弁
３１・・・ニードルフランジ
６０・・・可動コア
７１・・・第１スプリング
７２・・・第２スプリング

Claims (8)

1. 軸方向の一方に形成される噴孔（２８）、その噴孔に通じる燃料通路（２６）、及び、その燃料通路の内壁に形成される弁座（２９）を有する筒状のハウジング（２０）と、
   前記ハウジングの内側に軸方向に往復移動可能に収容され、前記弁座に着座及び離座することで前記噴孔を開閉するニードル弁（３０）と、
   通電により磁界を発生するコイル（４０）と、
   前記コイルが発生する磁界内で前記ハウジングに固定される固定コア（５０）と、
   前記ニードル弁の径外側に軸方向に往復移動可能に設けられ、前記コイルに通電されると前記固定コア側へ磁気吸引される可動コア（６０）と、
   前記可動コアの反噴孔側の端面との間に所定の隙間（Ｓ２）を形成して前記ニードル弁に固定されるニードルフランジ（３１）と、
   前記ニードルフランジ及び前記ニードル弁を噴孔側へ付勢する第１スプリング（７１）と、
   前記第１スプリングよりも小さい力で前記可動コアを前記噴孔側へ付勢する第２スプリング（７２）と、を備えた燃料噴射弁（６）の駆動を制御する燃料噴射制御装置（１０）であって、
   前記第２スプリングの付勢力より大きく、前記ニードル弁の閉弁力より小さい磁気吸引力が前記固定コアと前記可動コアとの間に発生する電流を前記コイルに通電するプレ通電手段（１１）と、
   前記プレ通電手段によるプレ通電を行った後、前記ニードル弁の閉弁力より大きい磁気吸引力が前記固定コアと前記可動コアとの間に発生する電流を前記コイルに通電する本通電手段（１２）とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記プレ通電手段による前記プレ通電と、前記本通電手段による本通電との間で、前記コイルへ通電する電流を低減する電流低減手段（１７）を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記燃料噴射弁の燃料通路に供給される燃料圧力を検出する燃圧検出手段（１４）と、
   前記プレ通電を行うことなく、前記ニードル弁の閉弁力より大きい磁気吸引力が前記固定コアと前記可動コアとの間に発生する電流を前記コイルに通電する通常通電手段（１３）と、を備え、
   前記燃圧検出手段が検出した燃料圧力が、前記プレ通電手段及び前記本通電手段による燃料噴射を実施可能な上限の燃圧よりも大きい場合、前記通常通電を行い、
   前記燃圧検出手段が検出した燃料圧力が、前記プレ通電手段及び前記本通電手段による燃料噴射を実施可能な上限の燃圧よりも小さい場合、前記プレ通電及び前記本通電を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射制御装置。
4. 内燃機関に要求される燃料噴射量を検出する要求噴射量検出手段（１５）を備え、
   前記要求噴射量検出手段が検出した燃料噴射量が、前記通常通電による燃料噴射を実施した際のフルリフトにおける最小燃料噴射量よりも小さい場合、前記プレ通電及び前記本通電を行うことを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記要求噴射量検出手段が検出した燃料噴射量が、前記通常通電による燃料噴射を実施した際のフルリフトにおける最小燃料噴射量よりも大きい場合、前記通常通電を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の燃料噴射制御装置。
6. 内燃機関に要求される燃料噴射量を検出する要求噴射量検出手段と、
   前記可動コアと前記固定コアとが当接する前に通電を停止するパーシャルリフト通電を行うパーシャルリフト通電手段（１６）と、を備え、
   前記要求噴射量検出手段が検出した燃料噴射量が、前記プレ通電手段及び前記本通電手段による燃料噴射を実施した際のフルリフトにおける最小燃料噴射量よりも小さい場合、前記プレ通電を行った後、前記本通電を行うことに代えて、前記パーシャルリフト通電を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
7. 軸方向の一方に形成される噴孔、その噴孔に通じる燃料通路、及び、その燃料通路の内壁に形成される弁座を有する筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの内側に軸方向に往復移動可能に収容され、前記弁座に着座及び離座することで前記噴孔を開閉するニードル弁と、
   通電により磁界を発生するコイルと、
   前記コイルが発生する磁界内で前記ハウジングに固定される固定コアと、
   前記ニードル弁の径外側に軸方向に往復移動可能に設けられ、前記コイルに通電されると前記固定コア側へ磁気吸引される可動コアと、
   前記可動コアの反噴孔側の端面との間に所定の隙間を形成して前記ニードル弁に固定されるニードルフランジと、
   前記ニードルフランジ及び前記ニードル弁を噴孔側へ付勢する第１スプリングと、
   前記第１スプリングよりも小さい力で前記可動コアを前記噴孔側へ付勢する第２スプリングと、を備えた燃料噴射弁の駆動を制御する燃料噴射制御方法であって、
   前記第２スプリングの付勢力より大きく、前記ニードル弁の閉弁力より小さい磁気吸引力が前記固定コアと前記可動コアとの間に発生する電流を前記コイルに通電するプレ通電ステップと、
   前記プレ通電手段によるプレ通電を行った後、前記ニードル弁の閉弁力より大きい磁気吸引力が前記固定コアと前記可動コアとの間に発生する電流を前記コイルに通電する本通電ステップと含むことを特徴とする燃料噴射制御方法。
8. 前記プレ通電ステップと前記本通電ステップとの間に、前記コイルへ通電する電流を低減する電流低減ステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射制御方法。

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