JP2018035728A - 燃料噴射装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＤＩインジェクタでは数十ボルトの高圧電圧を印加し、電流を急速に流すため、磁気飽和が起こり、開弁による電流変化が発生しない。そこで、本発明は磁気飽和の影響を受けることなく、開弁タイミングを推定し、燃料噴射量の固体ばらつきを抑えることにある。
【解決手段】
燃料噴射装置のソレノイドに印加する電流及び電圧を制御することで燃料噴射弁の開閉を制御し、燃料噴射特性を制御する燃料噴射装置の制御装置において、燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段と、燃料噴射装置の閉弁に対応してこのフィルタ出力に現れるピーク時間差を抽出する手段と、ピーク時間差に基づいて駆動電流を補正する手段から構成され、ピーク時間差が長い程駆動電流が流れる時間を長くすることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置を用いることで上記課題は解決できる。
【選択図】図7

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射装置の個体ばらつきを低減するための制御装置に関する。

近年の排ガス規制強化に伴って、燃料噴射弁の最少噴射量の低減が求められている。そのためには、各インジェクタ毎の噴射量のばらつき低減が必要となる。

燃料噴射量ばらつきの原因は、開弁タイミング及び閉弁のタイミングのばらつきにある。この２つのうち、燃料噴射量に与える影響は閉弁タイミングのばらつきの方が支配的であるため、従来は閉弁タイミングのみを検出し補正していたが、最少噴射量低減の要求が厳しくなるに従って、開弁タイミングも検知して補正する必要が生じてきている。そこで、開弁タイミングを検出する方法が提案されている。

たとえば、特許文献１では、流体の流量を制御する電磁弁の駆動制御装置において、前記電磁弁の駆動電流の供給開始時点から前記駆動電流が最大となる時点までの電流増加期間中における所定のタイミングで前記駆動電流の値をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によるサンプリング値に基づいて、前記電流増加期間中において前記電磁弁の弁体が弁座から離れることによって現れる、前記駆動電流の変化特性における変曲点に対応する時点を取得する変曲点取得手段と、前記駆動電流の供給開始時点から前記変曲点に対応する時点までの遅れ時間を計測する計測手段と、計測される遅れ時間に応じて、前記弁体を前記弁座方向へ付勢する戻しタイミングを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする電磁弁の駆動制御装置が提案されている。

特開２０１４−２３４９２２号公報

バッテリ電圧で駆動するＭＰＩインジェクタでは、開弁時の電流の変曲点から開弁タイミングを推定することが行われているが、ＤＩインジェクタでは数十ボルトの高圧電圧を印加し、電流を急速に流すため、ソレノイドは磁気飽和が起こる。時期飽和の発生により、開弁による電流変化が発生しない。そのため、ＤＩインジェクタにおいて、特許文献１に開示された技術を用いた開閉弁タイミング検知するのは、困難であるといえる。

そこで、本発明の目的は磁気飽和の影響を受けることなく、開弁タイミングを推定することにある。

燃料噴射装置のソレノイドに印加する電流・電圧を制御することで燃料噴射弁の開閉を制御し、これによって燃料噴射特性を制御する燃料噴射装置の制御装置において、燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段と、燃料噴射装置の閉弁の際にこのフィルタ出力に表れる2つのピーク時間の差を抽出する手段と、ピーク時間差が長いほど駆動電流が流れる時間を長くすることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置を用いることにより、本課題は解決される。

燃料噴射装置の閉弁時の駆動電圧に表れる２つのピークの時間差は、予備ストローク長（すなわち、インジェクタが閉弁を保って静止している状態から、アンカーがソレノイドに引かれて動き出し、やがてアンカーと弁体が一体となって上昇し始め、燃料が流れ出すまでの空走区間の長さ）に比例する。また、予備ストロークが長くなれば開弁タイミングは遅くなる。したがって、２つのピーク時間差と開弁タイミングは相関があり、時間差が長いほど開弁は遅い。

そこで、時間差が長いインジェクタには、より長く時間駆動電流を与えることにより、開弁の遅れを補正する。これによって開弁から閉弁までの時間の個体差が解消され、インジェクタの流量ばらつきを低減することができる。

内燃機関の一例。 燃料噴射装置の一例。 燃料噴射装置の制御装置の一例。 制御装置による燃料噴射装置の制御の結果の一例。 予備ストロークの違いによる弁挙動の違いの一例。 電圧とフィルタ出力の一例。 セットスプリング力の違いによる弁挙動の違いの一例。 閉弁タイミングと初速度の関係。 フルリフトにおける駆動電流と弁挙動の関係。 フルリフトにおける駆動電流と弁挙動の関係。 燃料噴射弁の弁挙動と電圧の関係。 ハーフリフトとフルリフトにおける電流の補正。 弁開始点における電流値。 開弁時にソレノイドに与える電圧を十分に低くした場合のリフト量、フィルタ出力、電流値の関係。

以下、本発明の燃料噴射装置の制御装置に係る実施例について、図を用いて説明する。

図１は、本発明が提案する制御装置で制御される燃料噴射装置が装着される内燃機関を示す。内燃機関は、シリンダ１０６内に空気と燃料を取り込み、これらの混合気に点火プラグ１２１で着火し爆発させ、爆発によるエネルギでピストン１２２を往復運動させる。この往復運動は、コネクティングロッド１２３等からなるリンク機構でクランク軸の回転運動に変換され、自動車を動かす駆動力となる。

空気は、エアクリーナ１０１で濾過され、スロットル１０３で流量を調整され、コレクタ１０４、吸気ポート１０５を経て、シリンダ１０６に流入する。エアクリーナ１０１とスロットル１０３の間には、エアフローセンサ１０２があり、内燃機関が取り込む空気の量が計測される。

一方で、燃料タンク内１１１の燃料は、低圧ポンプ１１２で低圧配管１１３に送られ、低圧配管１１３の燃料は高圧ポンプ１１４で高圧配管１１５に送られ、高圧配管１１５内の燃料は高圧に保たれる。高圧配管１１５には燃料噴射装置１１６が取り付けられ、燃料噴射装置１１６内のソレノイドに電流を流すことで、燃料噴射弁が開き、弁が開いている間に燃料が噴射される。

図２は燃料噴射装置の構成を示す。燃料噴射装置の外側を構成する部材はハウジング２０１であり、これにはコア２０２が固定されており、さらにはソレノイド２０３が燃料噴射装置の中心軸を一周するように配置されている。中心軸には、上下に動く弁体２０４が配置されている。弁体２０４の周りを一周するようにアンカー２０５が配置されている。
弁体２０４の上部には、弁体２０４を弁座２０６方向に押さえつけるセットスプリング２０７が配置される。

セットスプリング２０７の上部には、スプリングアジャスタ２０８がハウジング２０１に固定されており、その上下の位置によってスプリング力を調整する。
ハウジング２０１の内部は燃料で満たされており、ソレノイド２０３に電流が流れるとアンカー２０５がソレノイド２０３に引き寄せられ、弁体２０４の下端が弁座２０６から離れ、それまで弁体２０４によって塞がれていた弁座２０６にあけられた噴孔２０９から燃料が噴射される。

また、弁体２０４またはハウジング２０１には、ストッパ２１１が固定され、弁体が閉弁状態のときのアンカー２０５はゼロスプリング２１０によりこのストッパ２１１に押し付けられている。

このような構成の燃料噴射装置は、図３に示す制御装置により制御される。制御装置は、バッテリ３１１からの電力を用いてソレノイド２０３を駆動する。この制御装置は、バッテリ３１１の電圧を昇圧する昇圧回路３１０と、昇圧された電圧を保存するコンデンサ３０９と、昇圧された電圧ＶｂｏｏｓｔとソレノイドのＶＨ端子３５０の間をＯＮ−ＯＦＦするスイッチ３０１、バッテリ電圧ＶｂａｔとソレノイドのＶＨ端子３５０の間をＯＮ−ＯＦＦをするスイッチ３０２、ソレノイドのＶＬ端子３５１と接地電圧の間をＯＮ−ＯＦＦするスイッチ３０３、スイッチ３０３とＧＮＤの間に配置されて電流に比例した電圧を発生するシャント抵抗３０４、ＶＬ端子からコンデンサ３０９と昇圧回路３１０の間に向かう方向にのみ電流を流すダイオード３０８、ＧＮＤからＶＨ端子にのみ電流を流すダイオード３０５と、Ｖｂｏｏｓｔを印加する時間Ｔｐと、これを打ち切ってから次にバッテリ電圧を与えるまでの時間Ｔ２と、バッテリ電圧をスイッチングすることで流す電流値Ｉｈを記憶しておく設定値メモリ３２１、３２２、３２３、内部のタイマあるいは抵抗器によって計測される電流に基づいて３つのスイッチをＯＮ−ＯＦＦするスイッチ制御手段３１２からなる。

この制御装置を用いて、燃料噴射弁を制御する動作を、図４を用いて説明する。ＥＣＵから制御装置３に駆動パルスＴｉ（図４の一番上のグラフ）が送られると、この立ち上がりに同期し、スイッチ制御手段３１２は、スイッチ３０３とスイッチ３０１をＯＮにする（時刻ｔ１）。そうすると、ソレノイド２０３の端子間には昇圧回路３１０で昇圧された電圧Ｖｂｏｏｓｔが印加され、電流が次第に流れ始める。

電流は次第に大きくなり、これに伴ってソレノイド２０３が発生する磁界も大きくなる。磁界によってアンカー２０５をコア２０２に引き付ける磁気吸引力がゼロスプリング力より大きくなると、アンカー２０５はコア２０２方向に動き出す（時刻ｔ２）。

ゼロスプリング２１０の力によってストッパ２１１に押し付けられていたアンカー２０５の初期位置から、弁体２０４の突起までは隙間があり、この隙間をアンカー２０５が移動した後、弁体２０４はアンカー２０５により持ち上げられ始める。このとき、噴孔２０９から燃料が流れ出し始める（時刻ｔ３）。

時刻ｔ１にソレノイドに電流を流し始めてから、設定値メモリ３２１に記憶してある時間Ｔｐが経過すると、スイッチ３０３とスイッチ３０１はＯＦＦにされる（時刻ｔ４）。通常は、アンカー２０５がコア２０２に衝突する以前に、このタイミングに到達する。これはアンカー２０５がコア２０２に衝突するときの勢いを必要以上に大きくしないためである。スイッチ３０３と３０１がＯＦＦにされると、今までスイッチ３０３を通ってＧＮＤに流れ込んでいた電流がダイオード３０８を通ってコンデンサ３０９に流れ込み、ソレノイド２０３のＬＯＷ側端子の電圧のほうが高くなる。つまり、図４の電圧のグラフのｔ４〜ｔ５の間のように、ソレノイドに加わる電圧は負の値をとる。

時刻ｔ４にスイッチ３０１、３０３を打ち切ってから、設定値メモリ３２２に記憶している時間Ｔ２が経過すると、スイッチ３０２とスイッチ３０３をＯＮにして、ソレノイド２０３にバッテリの電圧Ｖｂａｔを印加する（時刻ｔ５）。

これにより、弁体２０４とアンカー２０５がコア２０２に接触している状態を保持する。
また、このとき、シャント抵抗３０４に生じる電圧からソレノイド２０３に流れる電流を計測し、この電流値が、設定値メモリ３２３に記憶されている値Ｉｈになるように、スイッチ３０２をＯＮ−ＯＦＦする。

Ｔｉパルスの立下りに同期して、スイッチ３０２と３０３がＯＦＦになる。（時刻ｔ６）
すると、電流は急速に減衰し、磁気吸引力は減衰し、弁体２０４とアンカー２０５はセットスプリング２０７力に押されて弁座２０６方向へ移動を開始する。またこのとき、電流が減衰する間、電流がコンデンサ３０９に流れるので、ソレノイド２０３には逆電圧がかかり、電流が０に収束すると徐々に電圧は０に近づく。

やがて、弁体２０４は弁座２０６に達し、噴孔から流れ出ていた燃料がとまる（時刻ｔ７）。
弁体２０４と弁座２０６には弾性があるので、弁体２０４が弁座２０６に達したあとも弁体２０４は弁座２０６の方向に移動を続けるが、有る程度移動したところで弁体２０４と弁座２０６の弾性変形がもとに戻ろうとし始める。このときアンカー２０５は弁体から離れて慣性で弁座２０６方向に移動を継続する（時刻ｔ８）。
時刻ｔ８までは、アンカー２０５には弁体２０４を通してセットスプリング２０７力と燃圧の力がかかっていたが、時刻ｔ８以降は、アンカー２０５と弁体２０４が離れることにより、これらの力はかからなくなる。そのため、アンカー２０５の加速度は急激に減少する。アンカー２０５の加速度が変化すると、アンカー２０５の動きによりソレノイド２０３に発生する逆起電力が変化し、ソレノイド２０３の電圧に変曲点が発生する。

アンカー２０５は弁体２０４から離れた後も、慣性により弁座２０６方向に移動を続けるが、やがてストッパ２１１に衝突する。この衝突によって、アンカー２０５の加速度は急変するので、ソレノイド２０３に発生する逆起電力が変化し、ソレノイドの電圧に変曲点が発生する（時刻ｔ９）。以上で、図４を用いた制御装置による燃料噴射装置の制御の動作の説明を終わる。

このようなメカニズムで、燃料噴射弁は制御され、与えられる駆動パルスＴｉの幅に応じた量の燃料を噴射する。排気触媒を効率よく作用させるために内燃機関に取り込まれる空気の量と、燃料の量は、一定の比率であることが望ましい。そのため、エアフローセンサで計測される空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅｎｇで割った１回転あたりの吸気量Ｑａ／Ｎｅｎｇを目標空燃比λで割った値Ｑａ／Ｎｅｎｇ／λに比例した値をパルス幅Ｔｉとする。

ところが、燃料噴射装置には個体ばらつきがあり、同じ駆動パルスＴｉを加えても、各気筒に取り付けられた燃料噴射装置から噴射される燃料の量はばらつき、空燃比が濃い気筒と薄い気筒が発生する。燃料噴射量のばらつきの主要因は、セットスプリング力のばらつきと予備ストロークのばらつきである。

図５に、典型的な予備ストローク機構付きのインジェクタのアンカー２０５の動作を示す。ここでは、予備ストローク機構の長さがそれぞれＬｐｒｅ１、Ｌｐｒｅ２のインジェクタ１とインジェクタ２について説明する。

磁気吸引力により、位置Ｓでつりあっていた状態からアンカーは動き出す。このときのアンカーの軌跡は図５の点線で示される。やがてアンカー２０５が位置Ａ１（インジェクタ１）ないしは、位置Ａ２（インジェクタ２）まで移動すると、弁体の穴起に衝突し、以降は弁体とアンカーが一体となって移動する。このときの軌跡をＡ１−Ｈ１−Ｂ１で示す実線（インジェクタ１）とＡ２−Ｈ２−Ｂ２で示す実線（インジェクタ２）で示す。アンカーと弁体が位置Ｂ１ないしはＢ２に到達すると、弁体の先端は弁座に衝突し、弁体はここで移動を終了し、アンカーだけが点線Ｂ１−Ｃ１（インジェクタ１）ないしは点線Ｂ２−Ｃ２（インジェクタ２）に従って移動を続け、やがて位置Ｃ１ないしはＣ２でアンカーは穴起に衝突し、移動を終える。

ここで、アンカーと弁体が一体となっている区間Ａ１−Ｈ１−Ｂ１ないしは区間Ａ２−Ｈ２−Ｂ２では、アンカーと弁体にはセットスプリング力と燃圧力が加わるが、区間Ｂ１−Ｃ１ないしは区間Ｂ２−Ｃ２では、アンカーは弁体と分離し、アンカーにはセットスプリング力も燃圧力も加わらない。そのため、区間Ｂ１−Ｃ１ないしは区間Ｂ２−Ｃ２では、アンカーはほぼ等速運動をする。セットスプリング力、燃圧が同じであれば、これ等速運動の速度はほぼ一定である。その速度をＶｅとする。

インジェクタの閉弁時の駆動電圧を図６（ａ）に、これをフィルタに通したときの出力で図６（ｂ）に示す。フィルタの特性としては、特開２０１４−２１４８３７に開示したような、高周波成分を抽出するための微分フィルタのようなものが望ましい。インジェクタの駆動電圧には、図６（ａ）に示すように開弁（すなわち弁体の先端が弁座に到達したタイミング）に対応したタイミングｔｂ１とアンカーが突起に衝突したタイミングｔｂ２１ないしはｔｂ２２で変曲点が現れる。これに対応し、フィルタ出力にはｔｂ１と、ｔｂ２１ないしはｔｂ２２のいずれかにピークが発生する。

この２つのピークをアンカーが移動する速度はＶｅなので、予備ストロークの長さは、
（数１）Ｌｐｒｅ１ ＝Ｖｅ×（ｔｂ２１−ｔｂ１）−−−（ＩＮＪ１）
（数２）Ｌｐｒｅ２ ＝Ｖｅ×（ｔｂ２２−ｔｂ１）−−−（ＩＮＪ２）
となる。

ところで、再び図５を参照し、開弁の方を考える。２つのインジェクタは予備ストロークの違いにより、アンカーと弁体が一体となって動き出す位置が異なっており、インジェクタ１に対してはＡ１、インジェクタ２に対してはＡ２である。インジェクタが燃料を噴射するのは、弁体とアンカーが一体となって運動している期間であり、図５の機関Ａ１−Ｈ１−Ｂ１（インジェクタ１）ないしは期間Ａ２−Ｈ２−Ｂ２である。燃料噴射量は、この期間の長さｔｂ１−ｔａ１（インジェクタ１）、ｔｂ１−ｔａ２（インジェクタ２）にほぼ比例することが知られている。したがって、予備ストロークの長いインジェクタ２は、予備ストロークが長い分、弁体とアンカーが一体となって動きだすタイミング（開弁開始）が遅くなる。このため、燃料噴射量も少なくなる。そこで、開弁開始を検出して、それによって駆動電流を補正することで燃料噴射量のインジェクタ個体によるばらつきを補正したい。２個のインジェクタの開弁開始タイミングの差は、図５から推察されるように、予備ストロークの差に依存する。式で表すと、
（数３）ｔａ２−ｔａ１＝（Ｌｐｒｅ２−Ｌｐｒｅ１）×ｋ
となる。ところで、（数１）より、
（数４）Ｌｐｒｅ２−Ｌｐｒｅ１＝Ｖｅ×（ｔｂ２２−ｔｂ２１）
なので、（数３）、（数４）をまとめると、開弁開始タイミングの差は、
（数５）ｔａ２−ｔａ１＝ｋ×Ｖｅ×（ｔｂ２２−ｔｂ２１）
となる。

したがって、インジェクタ２を制御する際は、インジェクタ１に対し、閉弁時の２つのピークの間の時間が長くなった分（ｔｂ２２−ｔｂ２１）に対応して、駆動電流を長く印加すれば開弁開始が遅れたことによる燃料噴射量の減少を補正できる。燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置のソレノイドに印加する電流・電圧を制御することで燃料噴射弁の開閉を制御し、これによって燃料噴射特性を制御する。また燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段７０２と、燃料噴射装置の閉弁に対応してこのフィルタ出力に表れるピーク時間差を抽出する手段７０３と、ピーク時間差に基づいて駆動電流を補正する手段７０４から構成される。さらに、ピーク時間差が長いほど駆動電流が流れる時間を長くすることを特徴とする。このような構成により、開弁開始タイミングの違いによる燃料噴射量のばらつきは低減できる。

次に、予備ストロークが同じで、セットスプリング力が異なる２本のインジェクタについて考える。インジェクタ１のセットスプリング力は、インジェクタ２のセットスプリングより大きいとする。このとき、２本のインジェクタのアンカーは、図８（ａ）の点線と実線で示される軌跡、弁体は図８（ａ）の実線で示される軌跡をたどる。区間Ｓ−Ａは、ソレノイドの磁気吸引力によりアンカーだけが移動する。このとき、セットスプリング力と燃圧力はアンカーに作用しないので、２つのインジェクタのアンカーは同じように動く。

位置Ａでアンカーが弁体に衝突すると、アンカーは弁体と一体となって運動を始める。このときアンカーと弁体には、セットスプリング力と燃圧力が作用する。インジェクタ１のセットスプリング力は、インジェクタ２のセットスプリング力より大きいので、インジェクタ１のアンカーと弁体の加速度はインジェクタ２のものより大きくなる。そのため、インジェクタ１の閉弁完了Ｂ１は、インジェクタ２の閉弁完了Ｂ２より早く、また、閉弁完了時のインジェクタ１のアンカーの速度Ｖｅ１は、インジェクタ２のアンカーの速度Ｖｅ２より大きい。

ここで、実施例１と同様に閉弁時の予備ストロークの開始点Ｂ１ないしはＢ２と、終了点Ｃ１ないしはＣ２において、駆動電圧には図８（ｂ）のように変曲点が発生する。これを高周波成分を強調するフィルタに入力すると、出力は図８（ｃ）のように予備ストロークの開始点、終了点でフィルタ出力にはピークが現れる。このとき以下の式が成立する。
（数６）Ｌｐｒｅ２＝Ｖｅ１×（ｔｂ２１−ｔｂ１１）
（数７）Ｌｐｒｅ２＝Ｖｅ２×（ｔｂ２２−ｔｂ１２）
また、セットスプリング力が強いほど、弁体が弁座に衝突する閉弁完了タイミングｔｂ１（ｔｂ１１ないしはｔｂ１２）とアンカーが突起に衝突するタイミングｔｂ２（ｔｂ２１ないしはｔｂ２２）は早くなり、開弁完了時の速度も速くなるので、ｔｂ１、ｔｂ２とＶｅの関係は図９のようになる。

図９に示す関係を事前に取得しておけば、閉弁時の１つ目のピーク時刻ｔｂ１ないしは２つ目のピーク時刻から閉弁完了時の速度Ｖｅが推定でき、これと（数５）より、予備ストローク長Ｌｐｒｅが推定できる。

さらに、実施例１と同様に開弁開始タイミングｔａの違いが推定できる。この実施例では、図７に示すように、予備ストロークＬｐｒｅに依存する開弁開始タイミングｔａは揃っているが、セットスプリング力に依存する閉弁完了タイミングｔｂ１は異なる。インジェクタ１の方が早く閉弁するため、これに応じて駆動電流の流れる時間を延ばすことで、流量を補正する。これと実施例１をあわせて考えれば、燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置のソレノイドに印加する電流・電圧を制御することで燃料噴射弁の開閉を制御し、これによって燃焼噴射特性を制御する。そして燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段と、燃料噴射装置の閉弁に対応してこのフィルタ出力に表れるピーク時間差を抽出する手段と、２つ目のピーク時間を抽出する手段と、ピーク時間差に基づいて駆動電流を補正する手段から構成される。さらに、ピーク時間差が長いほど、駆動電流が流れる時間を長くし、２つ目のピーク時間が早いほど、駆動電流が流れる時間を長くするする。この構成を用いることにより、予備ストロークのばらつき、セットスプリング力のばらつきによるインジェクタの流量ばらつきを低減することができる。

ここでは、予備ストロークが異なる２本のインジェクタをフルリフト領域で制御するときに起こる予備ストロークの違いによるアンカーと弁体の動きを揃えて、流量のばらつきを低減する構成を考える。

フルリフト領域では、図１０（ａ）のように駆動電流を制御する。これに対応して、インジェクタのアンカーは図１０（ｂ）のように動く。
位置Ｓ１、Ｓ２でつりあっていたインジェクタは駆動電流がソレノイドに与えられることにより、上昇し始める。予備ストロークの短いインジェクタ１において、先にＡ１においてアンカーが弁体に衝突し、弁体とアンカーが一体となって上昇する。図１０（ａ）のように駆動電流をＴｐの間流したあと打ち切ると、磁気吸引力は低減し、図１０（ｂ）のＨ１をピークに弁体とアンカーは下降し始める。駆動電流を打ち切って時間Ｔ２が経過したのち、保持電流Ｉｈを印加すると、磁気吸引力は徐々に増加し、弁体とアンカーがＪ１まで下降したのちに再び上昇し、Ｋ１でフルリフトに達する。

一方、予備ストロークのより長いインジェクタ２は、Ｓ２を出発して駆動電流ＴｐによってＨ２までアンカーと弁体は上昇し、時間Ｔ２の電流打ち切りによってＪ２まで下降し、再び保持電流Ｉｈを与えることでＫ２まで上昇する。

図１０に示すように、予備ストロークが異なることにより、２つのインジェクタの弁体とアンカーの運動は異なり、これが噴射量のばらつきを引き起こす。

そこで、図１１のように、インジェクタ２に印加するピーク電流を、開弁開始の時間差Ａ１〜Ａ２に応じて、Ｔｐ１からＴｐ２へ延長する。すると、インジェクタ２のアンカーと弁体がＨ１より遅いＨ２にて、Ｈ１と同じ高さでピークに達する。これ以降は、インジェクタ１と同じ打ち切り時間Ｔ２と保持電流Ｉｈを与えれば、Ｈ１とＨ２の時間差、すなわちＡ１とＡ２の時間差を保ってインジェクタ２のアンカーと弁体は運動する。そこで、駆動パルスの長さを、インジェクタ１に対するＴｉ１から、Ａ１とＡ２の時間差分のばしたＴｉ２をインジェクタ２に与えれば、一定のタイムラグＡ１〜Ａ２を伴って、インジェクタ２はインジェクタ１と同じように運動し、流量も揃う。

燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置のソレノイドに印加する電流・電圧を制御することで燃料噴射弁の開閉を制御することにより燃焼噴射特性を制御する。燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段と、燃料噴射装置の閉弁に対応してこのフィルタ出力に表れるピーク時間差を抽出する手段と、ピーク時間差に基づいて駆動電流を補正する手段から構成される。さらにフルリフト領域においては、ピーク時間差が長いほど、ピーク電流値ないしはピーク電流時間を大きくすることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置を用いることによってフルリフト領域におけるアンカーと弁体の運動の違いを補正し、流量のばらつきを低減することができる。

実施例１では複数のインジェクタが与えられていて、それらのアンカーと弁体の動きを揃えるという考えで論じてきたが、ここでは目標とするアンカーと弁体の動きに一致させるようにインジェクタを制御することを考える。

ここでは、インジェクタの予備ストロークを、予め設定した燃圧Ｐｆ＿ｃｏｎｄ、ある駆動パルスＴｉ＿ｃｏｎｄで検出する。これは実施例１で述べたように、閉弁時の駆動電圧を、ハイパス特性を持つフィルタに入力し、その出力に表れる２つのピークの時間差ｔｂ２−ｔｂ１を検出する。事前にＰｆ＿ｃｏｎｄ、Ｔｉ＿ｃｏｎｄに対応して、ｔｂ２−ｔｂ１の目標値（ｔｂ２−ｔｂ１）＿ｃｏｎｄを設定し、ｔｂ２−ｔｂ１と（ｔｂ２−ｔｂ１）＿ｃｏｎｄの偏差に応じて、
（数８） ｔｂ２−ｔｂ１＞（ｔｂ２−ｔｂ１）＿ｃｏｎｄ
なら、駆動電流をエンジンの回転数、負荷等の運動状態に応じて予め設定されたＴｐ＿ｃｏｎｄより短くし、
（数９） ｔｂ２−ｔｂ１＜（ｔｂ２−ｔｂ１）＿ｃｏｎｄ
なら、駆動電流をＴｐ＿ｃｏｎｄより長くすれば、アンカーと弁体の動きは目標値に揃うように制御される。

したがって、燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置のソレノイドに印加する電流・電圧を制御することで燃料噴射弁の開閉を制御し、これによって燃焼噴射特性を制御する。燃料噴射装置の制御装置は、燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段と、燃料噴射装置の閉弁に対応してこのフィルタ出力に表れるピーク時間差を抽出する手段と、ピーク時間差に基づいて駆動電流を補正する手段から構成される。さらにエンジン回転数と負荷、分割パターンにより決まる基準ピーク時間よりもピーク時間差が長いとき、駆動電流が流れる時間を、エンジン回転数と負荷、分割パターンにより決まる基準駆動電流幅よりも長くすることを特徴とする。このような構成を持つことにより、燃料噴射弁は基準となる特性に一致するように制御される。

現在普及している駆動電流ドライバは、図１２のように、駆動パルス幅Ｔｉを信号の長さによって与え、ピーク電流値Ｔｐ、打切時間Ｔ２、保持電流値Ｉｈは、シリアル通信により与えるようになっている。これはシリアル通信を用いることにより、配線を減らすことを目的としているためである。したがって、Ｔｐの値を毎ショットで変えることはできない。

そこで、Ｔｐには気筒毎のフルリフトのためのＴｐを設定しておき、負荷に応じた電流の調整は図１３（ｂ）のように駆動パルス幅で行う。

一方で、ハーフリフトのときの気筒毎のＴｐの制御はＴｐのメモリにはフルリフトのときの気筒毎の値を設定しておき、気筒毎に負荷に応じてＴｉを制御することで調整する。したがって、ＥＣＵから送られた、駆動パルスＴｉ、ピーク電流時間Ｔｐ、電流打ち切り時間Ｔ２、保持電流時間Ｉｈに応じて駆動電流をスイッチングすることで燃料噴射弁を制御する駆動電流ドライバに、内燃機関の運転状態に応じて前述の駆動パルスＴｉ、ピーク電流時間Ｔｐ、電流打ち切り時間Ｔ２、保持電流時間Ｉｈを送るＥＣＵには、燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段と、燃料噴射装置の閉弁に対応して、このフィルタ出力に表れるピーク時間差を抽出する手段と、ピーク時間差に基づいて駆動電流を補正する手段から構成される。さらに、フルリフト領域においては、ピーク時間差が長い燃料噴射弁ほどピーク電流時間Ｔｐを長くし、ハーフリフト領域においては、ピーク時間差が長い燃料噴射弁ほど駆動パルスＴｉを長くすることを特徴とする。このような構成を有するＥＣＵにより、駆動ドライバとＥＣＵが別体の制御装置において、予備ストロークの違いを補正できる。

そもそも本発明は、開弁開始時に磁気飽和が起こるため、閉弁時の電圧に発生する２つの変曲点の時間差によって、予備ストロークの長さを推定し、これによって開弁開始タイミングを推定し、補正しようというものであった。

一方で、開弁時にソレノイドに与える電圧を十分に低くすれば、磁気飽和は発生しないため、図１４のように、開弁開始点で駆動電流に変曲点が発生する。

この電流を高周波抽出フィルタに入力すると、図１４（ｃ）のようにフィルタ出力にピークが発生する。したがって、駆動電流を与えてからフィルタ出力にピークが発生するまでの時間差は予備ストローク長と相関をもつ。本来、インジェクタを駆動するためには磁気飽和が起こるが，検知のために磁気飽和が起こらないように高電圧の駆動電圧を低くすると，駆動電圧印加時の駆動電流に現れる変曲点と開弁開始タイミングは相関を持つ。

したがって燃料噴射装置のソレノイドに印加する電流、電圧を制御することで燃料噴射弁の開閉を制御し、これによって燃料噴射特性を制御する燃料噴射装置の制御装置において、ソレノイド駆動電圧を複数の値に設定できる昇圧手段と、低い駆動電圧を用いて駆動した際の電流をフィルタリングする手段と、開弁に対応して現れるフィルタ出力のピーク時刻を抽出する手段と、高い電圧でソレノイドを駆動し、このときの駆動電流を、先述のピーク時刻に基づいて補正することを特徴とするインジェクタの制御装置によって本課題は解決される。

以上で説明を終えるが、本発明は、上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために、詳細に説明したものであって、必ずしもすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０１ エアクリーナ
１０２ エアフローセンサ
１０３ スロットル
１０４ コレクタ
１０５ 吸気ポート
１０６ シリンダ
１１１ 燃料タンク
１１２ 低圧ポンプ
１１３ 低圧配管
１１４ 高圧ポンプ
１１５ 高圧配管
１１６ 燃料噴射装置
１２１ 点火プラグ
１２２ ピストン
１２３ コネクティングロッド
２０１ ハウジング
２０２ コア
２０３ ソレノイド
２０４ 弁体
２０５ アンカー
２０６ 弁座
２０７ セットスプリング
２０８ スプリングアジャスタ
２０９ 噴孔
３０１ スイッチ
３０２ スイッチ
３０３ スイッチ
３０４ シャント抵抗
３０５ ダイオード
３０６ ダイオード
３０７ ダイオード
３０８ ダイオード
３０９ コンデンサ
３１０ 昇圧回路
３１１ バッテリ
３１２ スイッチ制御手段

Claims (6)

1. 燃料噴射装置のソレノイドに印加する電流及び電圧を制御することで燃料噴射装置に設けられた弁の開閉弁を制御する燃料噴射装置の制御装置において、
   前記燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段と、
   前記燃料噴射装置の閉弁に対応して前記フィルタ出力に現れるピーク時間差を抽出する手段と、
   前記ピーク時間差に基づいて駆動電流を補正する手段から構成され、
   前記ピーク時間差が長い程、前記駆動電流が流れる時間を長くすることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   2つ目のピーク時間を抽出する手段と、
   前記ピーク時間差に基づいて前記駆動電流を補正する手段から構成され、
   前記ピーク時間差が長いほど、前記駆動時間を長くし、
   前記2つ目のピーク時間が早いほど、前記駆動電流が流れる時間を長くすることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
3. 請求項1に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   フルリフト領域においては、前記ピーク時間差が長いほどピーク電流値ないしはピーク電流時間を大きくすることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
4. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   複数の前記燃料噴射装置を制御する場合、
   前記ピーク時間差が長い前記燃料噴射装置ほど前記駆動電流が流れる時間を長くすることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
5. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   エンジン回転数、エンジン負荷、及び分割パターンにより決まる基準ピーク時間より前記ピーク時間差が長いときは、
   前記駆動電流が流れる時間を、前記エンジン回転数、前記エンジン負荷、及び前記分割パターンにより決まる基準駆動電流幅より長くすることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
6. ECUから送られた駆動パルス、ピーク電流時間、電流打ち切り時間、保持電流時間に応じて駆動電流をスイッチングすることにより、燃料噴射装置を制御する駆動電流ドライバに対し、
   内燃機関の運転状態に応じて前記駆動パルス、前記ピーク電流時間、前記電流打ち切り時間、前記保持電流時間を送るECUにおいて、
   前記燃料噴射装置の駆動電圧をフィルタリングする手段と、
   前記燃料噴射装置に備えられた弁の閉弁に対応し、フィルタ出力に表れるピーク時間差を抽出する手段と、
   前記ピーク時間差に基づいて前記駆動電流を補正する手段から構成され、
   フルリフト領域においては、前記ピーク時間差が長い前記燃料噴射装置ほど前記ピーク電流時間を長くし、
   ハーフリフト領域においては、前記ピーク時間差が長い前記燃料噴射装置ほど前記駆動パルスを長くする
   ことを特徴とする燃焼噴射装置の制御装置。

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