JP2019015224A - 電磁弁の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁により燃料の多段噴射を実施する際に、第１噴射後の電磁弁の残留磁束が消磁しない状態でも、第２噴射の燃料噴射量を精度良く制御できる電磁弁の駆動制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ１は、電磁弁２に通電して第１噴射、第２噴射の制御を行う。記憶部８には電磁弁２のＢ−Ｈ曲線モデル、Ｂｃ１−Ｔｉ−Ｂｒマップが記憶される。制御部３は、エンジンの状態信号ＳＳから第１噴射、第２噴射のパルスを設定し、制御ＩＣ４，駆動回路５を通じて電磁弁２に第１噴射の通電を行う。制御部３は、通電後の電磁弁２の残留磁束Ｂｃ１をＢ−Ｈ曲線モデルから演算し、インターバル時間Ｔｉから第２噴射時の残留磁束Ｂｒを演算して第２噴射のパルスを補正する。残留磁束Ｂｒが残る場合でも第２噴射を精度良く実施できる。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁の駆動制御装置に関する。

エンジンの燃料噴射技術において、燃料多段噴射を行う場合には、前段の噴射により後段の燃料噴射量がばらつくおそれがある。これは、燃料噴射を行う電磁弁の開弁及び閉弁動作に伴って燃料圧が脈動するためである。この不具合を回避するために、従来では前段と後段の実インターバル時間のばらつきが発生しないように噴射信号を補正することで、噴射圧のばらつきを低減し、後段噴射の噴射量ばらつきを抑制する技術がある。

しかしながら、燃料噴射のインターバル期間が短くなるにつれて、前段噴射後の電磁弁の残留磁束を後段噴射までの短期間で消磁することが困難になる。これは、従来の消磁技術を用いたとしても、短インターバル時には同様の問題を回避できないものであった。

そのため、電磁弁の残留磁束により後段噴射の開弁時期・速度にずれが生じ、後段噴射の噴射量がばらつく。また、電磁弁の磁性体や周囲環境の温度・圧力、回路中の電流特性はサイクル／時間毎にばらつきが発生するため、残留磁束にもばらつきが生じる。つまり、後段噴射開始時の残留磁束を推定し、後段噴射を補正しなければ、残留磁束起因の噴射量ばらつきを抑制することが困難である。

特開２００９−０５７８６７号公報 特開２０１６−２０５２７７号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、電磁弁により燃料の多段噴射を実施する際に、第１噴射の後の電磁弁の残留磁束が消磁しない状態でも、第２噴射の燃料噴射量を精度良く制御できる電磁弁の駆動制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の電磁弁の駆動制御装置は、内燃機関の燃料噴射用の電磁弁を駆動制御する電磁弁の駆動制御装置であって、前記内燃機関の１燃焼サイクルあたりに要求される燃料噴射量を少なくとも第１噴射と第２噴射に多段分割供給するように通電電流を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第２噴射の通電開始時における電磁弁の磁性体に残留する残留磁束量を、非線形特性を用いて演算する演算部と、前記演算部による演算結果に基づいて第２噴射信号を生成する生成部とを備えている。

上記構成を採用することにより、制御部は、第１噴射後に電磁弁の磁性体の残留磁束量を演算部により非線形特性を用いて演算し、得られた残留磁束量に基づいて生成部により第２噴射信号を生成するので、第２噴射においても精度良く燃料噴射の制御を行うことができる。

第１実施形態を示す電気的構成図 燃料多段噴射制御の流れ図 残留磁束の演算の流れ図 各部の信号の変化を示すタイムチャート 磁性体の磁界強度と磁束密度の相関関係を示す作用説明図 第２噴射時の残留磁束を求めるマップ 残留磁束に対する補正量の関係を示す図 第２実施形態を示す残留磁束に対する補正量の関係を示す図 噴射期間を補正する場合の各部の信号の変化を示すタイムチャート 通電電流を補正する場合の各部の信号の変化を示すタイムチャート 第３実施形態を示す電気的構成図 Ｂ−Ｈ曲線モデルの補正の作用説明図 電磁弁の開弁時の通電電流を検出する作用説明図 電磁弁の開弁時までの通電電流の積分値を検出する作用説明図

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。電気的構成を示す図１において、エンジンの燃料噴射を制御する電磁弁の駆動制御装置として設けられるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１は、電磁弁２を構成するソレノイドの通電制御を行うものである。ＥＣＵ１は、内部にマイコンからなる制御部３、制御ＩＣ４、駆動回路５を備えている。

制御部３は、機能ブロックとして噴射パルス・駆動電流生成部６、演算部７および半導体メモリなどからなる記憶部８が設けられている。記憶部８には、後述するＢ−Ｈ曲線モデルのデータおよびＢｃ１−Ｔｉ−Ｂｒのマップデータが記憶されている。Ｂ−Ｈ曲線モデルは、電磁弁２の磁性体の磁気回路特性であり、磁界強度Ｈと磁束密度Ｂとの関係を示すモデルデータであり、非線形特性を有するものである。また、Ｂｃ１−Ｔｉ−Ｂｒのマップデータは、残留磁束Ｂｃ１のデータとインターバル期間Ｔｉのデータとから残留磁束Ｂｒを求めるためのマップデータである。

生成部として機能する噴射パルス・駆動電流生成部６は、外部からエンジンの動作状態を把握するための信号ＳＳとして、エンジンの回転数、負荷、燃料圧力、燃料温度、水温、油温などのデータが入力される。噴射パルス・駆動電流生成部６は、これらの信号ＳＳに基づいて燃料噴射用の電磁弁２を駆動するための噴射パルスおよび駆動電流を生成する。また、噴射パルス・駆動電流生成部６は、演算部７からの補正データに基づいて、生成した噴射パルスおよび駆動電流を補正した駆動パルスを制御ＩＣ４に出力する。

演算部７は、モデル演算部７ａ、マップ演算部７ｂおよび補正ロジック部７ｃの機能ブロックを備えている。モデル演算部７ａは、記憶部８に記憶されているＢ−Ｈ曲線モデルのデータを読み出し、電磁弁２の通電後の電流ゼロの時点での残留磁束Ｂｃ１をマップ演算部７ｂに出力する。マップ演算部７ｂは、噴射パルス・駆動電流生成部６から第１噴射と第２噴射とのインターバル時間Ｔｉのデータが入力される。

マップ演算部７ｂは、記憶部８から読み出したＢｃ１−Ｔｉ−Ｂｒのマップに基づいて、残留磁束Ｂｃ１のデータおよびインターバル時間Ｔｉから第２噴射の開始時の残留磁束Ｂｒを算出して補正ロジック部７ｃに出力する。補正ロジック部７ｃは、残留磁束Ｂｒのデータから第２噴射の通電パルスを補正するデータを生成して噴射パルス・駆動電流生成部６に出力する。

制御ＩＣ４は、ロジック部９、駆動制御部１０、電流制御部１１およびゲイン部１２を備える。ロジック部９は、制御部６から駆動パルス信号が入力されると共に、電流制御部１１から電流信号が入力され、これらに基づいて駆動制御部１０に駆動信号を出力する。電流制御部１１は、駆動回路５からゲイン部１２を介して電流信号が入力され、制御部６から与えられる電流信号と比較してロジック部９に駆動電流の信号を出力する。駆動制御部１０は、駆動回路５の各部に駆動信号を出力して電磁弁２に通電制御する。

駆動回路５は、昇圧電源ＶＨおよびバッテリＶＢから給電され、電磁弁２に通電する。Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ１３は、ソースが昇圧電源ＶＨに接続され、ドレインは電磁弁２の一端子側に接続される。Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ１４は、ソースがバッテリＶＢに接続され、ドレインはダイオード１５を順方向に介して電磁弁２の一端子側に接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ１３のドレインは、ダイオード１６を逆方向に介してグランドに接続され、さらに、抵抗１７、コンデンサ１８を並列に介してグランドに接続される。

Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ１９は、ドレインが電磁弁２の他端子側に接続され、ソースが電流検出抵抗２０を介してグランドに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１９のドレインは、コンデンサ２１を介してグランドに接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ１９のドレインは、ツェナーダイオード２２を逆方向に、ダイオード２３を順方向に直列に介してゲートに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１３、１４、１９の各ゲートには、制御ＩＣ４の駆動制御部１０から駆動信号が与えられる。電流検出抵抗２０の両端子は制御ＩＣ４のゲイン部１２に接続され、電磁弁２に流れる電流のレベル信号が電流制御部１１に入力される。

次に、上記構成の作用について、図２〜図８も参照して説明する。
まず、電磁弁２による噴射動作の基本的な動作について説明する。この実施形態では、多段噴射制御として、例えば第１噴射、第２噴射の２回の噴射制御を行うものである。制御部３は、噴射制御を行う場合には、第１噴射あるいは第２噴射のいずれにおいても、噴射開始時に電磁弁２に対して昇圧電源ＶＨから高電圧で所定時間通電し、この後、電磁弁２の状態を保持させるためにバッテリ電圧ＶＢの通常電圧で短期間の通電を繰り返し実施する。

制御部３は、外部からの信号ＳＳに応じて、噴射パルスおよび駆動電流を生成して制御ＩＣ４のロジック部９に対して第１噴射および第２噴射の噴射信号Ｓｉを出力する。制御ＩＣ４においては、噴射信号Ｓｉに応じて、ロジック部９において通電パターンを生成して駆動制御部１０を介して駆動回路５を駆動させる。

この場合、通電開始時には、制御ＩＣ４により、ＭＯＳＦＥＴ１３および１９がオン動作され、これによって、昇圧電源ＶＨから高電圧が一定期間だけ電磁弁２のコイルに印加される。これにより、電磁弁２に流れる通電電流Ｉが所定電流に達するまで流され、この後、ＭＯＳＦＥＴ１３をオフさせ、以後は、所定タイミングでＭＯＳＦＥＴ１４をオン動作させることで電磁弁２の通電電流Ｉを所定レベルに保持させる。

噴射信号Ｓｉがローレベルになると、ＭＯＳＦＥＴ１４をオフさせて電磁弁２への通電を停止する。このとき、電磁弁２のコイルには逆起電力が発生するので、通電電流ＩがゼロになるのはＭＯＳＦＥＴ１４をオフさせてから逆起電力が所定レベル以下に低下した時点である。そして、電磁弁２においては、磁性体の磁束Ｂが通電電流Ｉに応じて発生しているが、通電電流Ｉがゼロになった時点で、ヒステリシス効果により残留磁束Ｂｃ１が残った状態となっている。この残留磁束Ｂｃ１は、通電電流Ｉがゼロになった後、一定時間が経過すると消磁されてゼロになる。

次に、上記のようにして第１噴射および第２噴射の制御を行う場合に、上記したように第１噴射後に通電電流Ｉがゼロになった時点で発生している残留磁束Ｂｃ１が、次の通電時に消磁されていない場合でも、第２噴射を精度良く実施する動作について、図２および図３を参照して説明する。

制御部３は、噴射パルス・駆動電流生成部６にて、ステップＡ１で、エンジンの回転数、負荷、燃料圧力、燃料温度、水温、エンジン油温などの運転条件から燃料噴射量および第１噴射、第２噴射の噴射割合の決定を行う。次に、制御部３は、噴射パルス・駆動電流生成部６にて、ステップＡ２で、運転条件から噴射信号Ｓｉにおける通電パルス開始時期を決定する。制御部３は、上記ステップＡ１およびＡ２の処理については、噴射パルス・駆動電流生成部６にて、予め記憶されているプログラムあるいはデータに基づいて決定するようになっている。

制御部３は、ステップＡ４に進み、噴射パルス・駆動電流生成部６にて、第１噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスを出力して制御ＩＣ４、駆動回路５を通じて電磁弁２に通電する。これにより、図４に示すように、時刻ｔ０で出力された第１噴射の噴射信号Ｓｉに応じて、時刻ｔ１で昇圧電源ＶＨから電磁弁２に通電される。電磁弁２には通電電流Ｉが流れ、これに伴って磁界Ｈが発生し、電磁弁２の磁性体に磁束Ｂが発生すると、アクチュエータが動作して燃料が噴射される。このとき、電磁弁２のアクチュエータが移動する量すなわち電磁弁リフト量Ｐに比例して燃料の噴射量が得られる。

電磁弁２は、制御部３の噴射パルス・駆動電流生成部６にて決定された第１噴射と第２噴射の割合に基づいて噴射制御される。設定された量の燃料が噴射されると、第１噴射が終了する。このとき、通電電流Ｉがゼロになった時点で電磁弁２の磁性体に残留磁束Ｂｃ１が残っている。そして、制御部３は、この後、インターバル期間Ｔｉが経過して第２噴射が始まる時点での残留磁束Ｂｒがどの程度であるかをステップＡ５で演算する。

この場合、制御部３は、図３に示す流れに従って残留磁束Ｂｒを演算する。すなわち、制御部３は、図３のステップＢ１で、まず、電磁弁２の磁気回路に対応したＢ−Ｈ曲線モデルから、第１噴射の後の通電電流Ｉがゼロの時点での残留磁束Ｂｃ１を演算する。ここでは、制御部３は、演算部７のモデル演算部７ａにて、記憶部８に記憶されたＢ−Ｈ曲線モデルのデータを読み出し、ステップＡ１〜Ａ３にて決定したデータに基づいて残留磁束Ｂｃ１を演算する。

次に、制御部３は、ステップＢ２で、第１噴射と第２噴射の間のインターバル期間Ｔｉの情報を取得し、ステップＢ３で、Ｂｃ１−Ｔｉ−Ｂｒマップに基づいて第２噴射の電流通電時における残留磁束Ｂｒを演算する。ここでは、制御部３は、演算部７のマップ演算部７ｂにて、記憶部８からＢｃ１−Ｔｉ−Ｂｒマップを読み出し、残留磁束Ｂｃ１および取得したインターバル期間Ｔｉのデータを用いてマップから残留磁束Ｂｒを演算し、図２のステップＡ６に進む。

制御部３は、ステップＡ６では、上記演算結果の残留磁束Ｂｒの値がゼロでないか否かを判断する。残留磁束Ｂｒの演算結果がゼロでない場合には、制御部３は、ステップＡ６でＹＥＳと判断してステップＡ７に進む。制御部３は、ステップＡ７では、第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスの条件を残留磁束Ｂｒの大きさに応じて補正する。この場合、通電パルスの補正では、予め残留磁束Ｂｒの値に応じた補正量が設定されており、その設定された補正量に基づいて実施しており、この実施形態では、第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスの出力タイミングをシフトさせるように補正している。

この後、制御部３は、ステップＡ８に進み、第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスを電磁弁２に通電するように制御する。なお、ステップＡ６で、残留磁束Ｂｒがゼロであった場合には、補正をする必要がないので、制御部３は、ステップＡ８にジャンプし、ステップＡ１〜Ａ３にて決定した第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスで電磁弁２に通電制御をする。

次に、上記動作において、ステップＡ５で実施した制御部３による残留磁束Ｂｒの演算およびステップＡ７で実施した第２噴射の通電パルスの補正について、図４〜図７を参照して説明する。なお、図４では、「本実施形態」に相当するものを実線で示し、本実施形態を適用していない従来相当のものを「比較例」として破線で示している。

前述したステップＡ１〜Ａ３の処理で、制御部３は、図４（ａ）に示しているように、第１噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスが停止した時刻ｔ２からインターバル期間Ｔｉを存して第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスを出力するように決定している。しかし、図４（ｃ）に示すように、時刻ｔ２で第１噴射が終了した後、通電電流Ｉがゼロになった時刻ｔ３では、図４（ｄ）に示すように、電磁弁２の磁性体の磁束Ｂはゼロとならず、残留磁束Ｂｃ１を有した状態となっている。

電磁弁２の磁性体の残留磁束Ｂｃ１は、時間が経過すると徐々に低下してゆくが、インターバル期間Ｔｉが経過した時刻ｔ４すなわち第２噴射の開始時点においては、残留磁束Ｂｒが残った状態となっている。この残留磁束Ｂｒは、前述のように、制御部３により、ステップＡ５で演算により求めている。

図５は電磁弁２の磁性体の磁界強度Ｈと磁束密度Ｂとの関係を示す図で、両者は非線形特性の関係にある。すなわち、磁界強度Ｈと磁束密度Ｂとは線形関係になく、非線形な関数で表される。この図５において、電磁弁２の磁性体の磁界強度Ｈは、通電電流Ｉを流すことで図中原点位置から実線で示すように上昇する。これに伴い、電磁弁２の磁性体の磁束密度Ｂも上昇するが、磁界強度Ｈがある程度まで上昇すると、磁束密度Ｂは飽和レベルＢｓに達する。

そして、この後、通電電流Ｉをゼロまで減少させると、磁界強度Ｈは実線に沿ってゼロまで低下するが、磁束密度Ｂはゼロにならず、電磁弁２の磁性体の性質によって残留磁束Ｂｃ１が残った状態となる。これは、いわゆるヒステリシス特性であり、この残留磁束Ｂｃ１は、通電電流Ｉをゼロの状態に保持すると、時間が経過すると消磁効果によりゼロに戻る。図５中、点線で示すラインは、磁界強度Ｈが正側、負側に交互に印加された場合に発生する磁束密度Ｂを示すもので、ヒステリシスループと呼ばれるものである。

そして、上記実施形態で示しているように、第１噴射と第２噴射との間のインターバル期間Ｔｉが短くなると、残留磁束Ｂｒがゼロとならず、図５中破線で示すように残留磁束Ｂｒの状態で第２噴射を実施することになる。この場合には、第１噴射の場合のように限定位置からの状態とは異なるので、第１噴射と同様の磁界強度Ｈを印加した場合には、磁束密度Ｂの上昇が異なるため、目標としている電磁弁２の動作が行われなくなる。

このため、制御部３は、第２噴射を開始する時点での残留磁束Ｂｒを演算により求めて、これを考慮した第２噴射の通電パルスとなるように補正しているのである。図５にて実線で示したＢ−Ｈ曲線の情報はＢ−Ｈ曲線モデルとして記憶部８に記憶されていて、制御部３は、記憶部８からこのＢ−Ｈ曲線モデルを読み出して、第１噴射時の通電電流から終了後の通電電流Ｉがゼロになった時刻ｔ３での残留磁束Ｂｃ１を求める。

次に、制御部３は、図６に示すＢｃ１−Ｔｉ−Ｂｒのマップデータを読み出して、残留磁束Ｂｃ１とインターバル期間Ｔｉの情報に基づいて第２噴射開始時（ｔ４）の残留磁束Ｂｒを求める。図６に示すように、Ｂｃ１−Ｔｉ−Ｂｒのマップは、横軸を残留磁束Ｂｃ１、縦軸をインターバル時間Ｔｉとし、第２噴射開始時の残留磁束Ｂｒをパラメータとするデータ群がマップとして示されている。そして、残留磁束Ｂｃ１の値とインターバル期間Ｔｉの値の交点に位置する残留磁束Ｂｒのパラメータ値が得られる。

得られた第２噴射開始時の残留磁束Ｂｒにより、制御部３は、第２噴射の通電パルスを補正する。補正の仕方としては、図７に定性的に関係を示すように、残留磁束Ｂｒが大きくなると、通電パルスの開始時期つまり噴射時期をより遅らせるように設定する。これにより、図４（ａ）に示しているように、第２噴射の通電パルスを与える噴射信号Ｓｉは、インターバル期間Ｔｉの終了時点ｔ４ではなく、これよりも遅れた時刻ｔ５から出力する。つまり、インターバル期間Ｔｉは、若干長いインターバル期間Ｔｉａに変更されるのである。

これにより、通電電圧Ｖは、補正されない場合の時刻ｔ４に対して、これよりも少し遅れた時刻ｔ５で電磁弁２に印加される。そして、通電電流Ｉおよびこれにより発生する磁性体の磁束Ｂは、「比較例」に相当するものが時刻ｔ６で立ち上がるのに対して、「本実施形態」のものは時刻ｔ７で立ち上がる。

このようにして第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスを遅らせたタイミングとすることで、残留磁束Ｂｒがある状態で電磁弁２に通電電流Ｉが流された場合でも、残留磁束Ｂｒがゼロの状態の通電と同じタイミングｔ９で電磁弁２のリフト挙動のピークＰｓとなるように動作させることができる。これにより、目標タイミングである時刻ｔ９で第２噴射を実施することができるようになる。

この場合、本実施形態のように通電タイミングを遅らせることをしない「比較例」の場合には、電磁弁２への通電開始時に磁束密度がＢｒ存在していることになり、図４（ｅ）に示すように、目標タイミングの時刻ｔ９よりも早いタイミングｔ８で電磁弁２のリフト挙動のピークＰｓとなり、燃料噴射のタイミングが若干早くなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、電磁弁２の磁性体のＢ−Ｈ曲線モデルおよび残留磁束Ｂｃ１、Ｂｒおよびインターバル期間Ｔｉの相関を示すマップを記憶部８に設定し、制御部３により、第１噴射の後、第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスを補正して電磁弁２に通電制御する構成とした。

これにより、第１噴射と第２噴射との間のインターバル期間Ｔｉが短い場合でも、電磁弁２の磁性体の残留磁束Ｂｒの影響で第２噴射の噴射精度が低下するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
図８から図１０は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、制御部３により図２のステップＡ７で行っていた第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスの補正の仕方を異なる方法で実施するようにしている。

第１実施形態では、図７で定性的に示した残留磁束Ｂｒに対する噴射信号Ｓｉの通電パルスの位相を補正することで、第２噴射の噴射タイミングを補正する仕方を示したのに対して、この実施形態では、図８に示すように、第２噴射の通電パルスの補正の仕方として、噴射期間Ｔ２あるいは通電電流Ｉを補正する場合の対応関係に着目している。

まず、通電期間Ｔ２を補正する場合について説明する。第１実施形態では、第２噴射の噴射パルスの出力タイミングを遅らせることで、第２噴射の噴射タイミングを目標タイミングに合わせるようにしているが、噴射信号Ｓｉの通電パルス幅Ｔ２をそのままにすると、噴射量が変化することがある。そこで、目標噴射量となるように、噴射期間Ｔ２をより短い噴射期間Ｔ２ａの噴射信号Ｓｉを設定することで補正する。

図８は、第２噴射の噴射期間Ｔ２の長さをこれよりも短い補正噴射時間Ｔ２ａに補正する場合の残留磁束Ｂｒとの関係を示している。ここでは、制御部３は、噴射期間Ｔ２ａについて、残留磁束Ｂｒが大きい場合にはより短く設定し、残留磁束Ｂｒが小さい場合には噴射期間Ｔ２よりは短いが比較的長く設定する。

図９は第２噴射の噴射タイミングを第１実施形態と同様に遅らせる補正をすると共に、噴射時間Ｔ２をこれよりも短い補正噴射時間Ｔ２ａに補正した場合のタイムチャートを示している。図９（ａ）に示すように、第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスは、時刻ｔ４よりも少し遅い時刻ｔ５に出力され、噴射時間Ｔ２ａ（＜Ｔ２）の期間出力される。これにより、電磁弁２のリフト挙動Ｐは、目標タイミングである時刻ｔ９にて、第１実施形態で示したピーク値Ｐｓに対して、ピーク値Ｐｓａのように目標の噴射量となる。

また、第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスのもう一つの補正の仕方として、通電パルスそのものではなく、通電電流Ｉを補正する方法がある。これは、電磁弁２の磁性体に残留磁束Ｂｒがある状態で、電流を流す場合に、磁性体に発生する磁束密度Ｂを目標レベルと同じにするよう考慮したものである。すなわち、図８に示しているように、残留磁束Ｂｒと通電電流Ｉの相関により、制御部３は、残留磁束Ｂｒが大きい場合にはより低く設定し、残留磁束Ｂｒが小さい場合には元の通電電流Ｉよりは低いが比較的高く設定する。

図１０は、第２噴射の通電電流Ｉを全体として低い電流に補正した場合のタイムチャートを示している。通電電流Ｉのレベルは、補正前のピーク電流Ｉｓに対してこれよりも低いレベルのピーク電流Ｉｓａとなるように設定されている。図１０（ａ）に示すように、第２噴射の噴射信号Ｓｉの通電パルスは、変更することなく時刻ｔ４で出力される。これに対して、通電電流Ｉは上記したように低いレベルに設定されているので、図１０（ｄ）に示すように、電磁弁２のリフト挙動Ｐは、目標タイミングである時刻ｔ９にて、第１実施形態で示したピーク値Ｐｓに対して、ピーク値Ｐｓａのように目標の噴射量となる。

このような第２実施形態によっても、第２噴射の噴射信号Ｓｉ出力タイミングでの残留磁束Ｂｒに対応して、噴射信号Ｓｉの通電パルス幅を補正したり、あるいは通電電流Ｉを適切に補正したりすることで、目標タイミングにて目標となる噴射量で制御することができ、第１実施形態と同様の効果を得ると共に、さらに精度の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
図１１から図１４は第３実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、ＥＣＵ３０は、第１実施形態の制御部３に代わる制御部３１を備えており、Ｂ−Ｈ曲線モデルによる残留磁束Ｂｒの演算精度を高めることができるようにしている。

全体構成を示す図１１において、ＥＣＵ３０の制御部３１は、演算部７に代わる演算部３２を備えている。演算部３２は、第１実施形態の演算部７の構成であるマップ演算部７ｂ、補正ロジック部７ｃを備え、さらにモデル演算部７ａに代わるモデル演算部７ｘを備え、Ｂ−Ｈ曲線モデルを通電電流の実測値に応じて補正する機能が加えられている。

制御部３１は、駆動回路５で電磁弁２の通電電流Ｉを検出した電流検出信号を制御ＩＣ４のゲイン部１２から取り込んでいる。制御部３１は、Ａ／Ｄ変換部３３および開弁検出部３４を備えていて、電流検出信号をデジタル信号に変換した信号から電磁弁２の開弁時の通電電流Ｉｏを検出する。電磁弁２の開弁時の通電電流Ｉｏのデータは、モデル演算部７ｘに入力される。

電磁弁２は、一般に、通電電流Ｉが与えられて弁体が動作し始めると、磁性体の磁路長さが変化するため、Ｂ−Ｈ曲線モデルと実挙動との乖離が大きくなる。このため、電磁弁２の開弁時の情報を通電電流Ｉｏとして用いることで、Ｂ−Ｈ曲線モデルに近い実情報を得ることができる。また、開弁検出部３４による電磁弁２の開弁時の通電電流Ｉｏは、図１３に示すように、通電電流Ｉの波形の変曲点を解析する一般的な手法で検出するものである。

図１２は、実線で電磁弁２に対応して記憶部８に記憶されたＢ−Ｈ曲線モデルを示している。開弁時の磁束密度Ｂopenが既知の値であるとすると、電磁弁２のＢ−Ｈ曲線モデルによる磁界強度Ｈｏは図中Ｍで示す点の値となる。開弁時の通電電流Ｉｏから磁界強度Ｈｏを求めることができるので、検出された開弁時の通電電流Ｉｏが一致していれば、Ｂ−Ｈ曲線モデルを補正することなく残留磁束Ｂｒの演算を行うことができる。

これに対して、図１２に示すように、開弁検出部３４による検出で、上記した開弁時の通電電流Ｉｏよりも大きい通電電流Ｉｏａが得られた場合には、電磁弁２の開弁時の磁束密度Ｂopenと通電電流Ｉｏａでの磁界強度Ｈｏａが交差する点Ｄが実測データに一致する開弁時の点となる。したがって、図１２中、点Ｍではなく点Ｄで開弁状態となるようにＢ−Ｈ曲線モデルを補正する必要がある。

そこで、モデル演算部７ｘでは、残留磁束Ｂｃ１を演算することに先立って、Ｂ−Ｈ曲線モデルを検出された開弁時の通電電流Ｉｏａに相当するように、図１２に破線で示すように補正処理を行って補正Ｂ−Ｈ曲線モデルを得る。この補正Ｂ−Ｈ曲線モデルに基づいて、モデル演算部７ｘでは、第１噴射後の通電電流Ｉがゼロでの残留磁束Ｂｃ１ａを得ることができる。

上記したようにしてＢ−Ｈ曲線モデルを実情報に適合するように補正をすることで、残留磁束Ｂｃ１をより正確に算出することができ、これによって、残留磁束Ｂｒの算出精度を高めることができる。

このような第３実施形態によれば、記憶部８に記憶設定しているＢ−Ｈ曲線モデルの情報を実際の状態に対応して制御部３１において補正Ｂ−Ｈ曲線モデルとして補正をした上で、残留磁束Ｂｒを演算し、第２噴射の噴射パルスの補正を実施するので、より精度の高い燃料噴射の制御を実施することができる。

なお、上記実施形態においては、電磁弁２の開弁時の通電電流Ｉｏを検出するようにしているが、第１噴射における所定タイミングでの通電電流Ｉを検出することでＢ−Ｈ曲線モデルを補正するようにしても良い。

また、上記実施形態においては、電磁弁２の通電電流Ｉそのものを検出してＢ−Ｈ曲線モデルを補正するようにしたが、これに限らず、例えば、図１４に示すように、第１噴射における通電開始時点から開弁時までの通電電流Ｉの積分値を用いることもできる。さらには、開弁時に限らず、所定期間の通電電流Ｉの積分値を用いることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上記各実施形態では、多段噴射制御として、第１噴射および第２噴射の２回で実施する場合を示したが、３回以上に噴射を分割することもできる。例えば３回に分ける場合では、第１噴射と第２噴射の関係に加えて、第２噴射と第３噴射の関係についても第１噴射と第２噴射の関係として残留磁束Ｂｒを演算することで第３噴射の噴射時間や通電電流の補正をすることができる。

また、上記第１実施形態では、残留磁束Ｂｒにより第２噴射の噴射時期が早くなる場合における、第２噴射の通電パルスの補正方法を示したが、残留磁束Ｂｒにより第２噴射の噴射時期が遅くなる場合にも第２噴射の通電パルスを補正することができる。例えば、残留磁束Ｂｒにより第２噴射の噴射時期が遅くなる場合では、第２噴射の通電パルスを少し早くすることで、残留磁束Ｂｒがゼロの状態の通電と同じタイミングｔ９（図４参照）で電磁弁２のリフト挙動のピークＰｓとなるように動作させることができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１、３０はＥＣＵ（電磁弁の駆動制御装置）、２は電磁弁、３、３１は制御部、４は制御ＩＣ、５は駆動回路、６は噴射パルス・駆動電流生成部、７、３２は演算部、７ａ、７ｘはモデル演算部、７ｂはマップ演算部、７ｃは補正ロジック部、８は記憶部、９はロジック部、１０は駆動制御部、１１は電流制御部、２０は電流検出抵抗（電流検出部）、３４は開弁検出部である。

Claims (11)

1. 内燃機関の燃料噴射用の電磁弁（２）を駆動制御する電磁弁の駆動制御装置（１、３０）であって、
   前記内燃機関の１燃焼サイクルあたりに要求される燃料噴射量を少なくとも第１噴射と第２噴射に多段分割供給するように通電電流を制御する制御部（３、３１）を備え、
   前記制御部は、
   前記第２噴射の通電開始時における電磁弁の磁性体に残留する残留磁束量を、非線形特性を用いて演算する演算部（７、３２）と、
   前記演算部による演算結果に基づいて第２噴射の噴射信号を生成する生成部（６）と
   を備えた電磁弁の駆動制御装置。
2. 前記電磁弁の磁性体磁気回路のＢ−Ｈ曲線モデルが記憶された記憶部（８）を備え、
   前記演算部は、前記第２噴射の通電開始時における電磁弁の磁性体に残留する残留磁束量を、前記記憶部に記憶された前記Ｂ−Ｈ曲線モデルを用いて演算する請求項１に記載の電磁弁の駆動制御装置。
3. 前記演算部は、前記第２噴射の通電開始時における電磁弁の磁性体に残留する残留磁束量を、前記記憶部に記憶された前記Ｂ−Ｈ曲線モデル、前記第１噴射時の電流値、および前記第１噴射から前記第２噴射までのインターバル期間を用いて演算する請求項２に記載の電磁弁の駆動制御装置。
4. 前記生成部は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記第２噴射の通電電流の通電開始時期を変更する噴射信号を生成する請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁弁の駆動制御装置。
5. 前記生成部は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記第２噴射の通電電流の通電パルス幅を変更する噴射信号を生成する請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁弁の駆動制御装置。
6. 前記生成部は、前記演算部の演算結果に基づいて、前記第２噴射の通電電流の目標電流値を変更する噴射信号を生成する請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁弁の駆動制御装置。
7. 前記電磁弁の通電電流を検出する電流検出部（２０）を備え、
   前記演算部（３２）は、前記電流検出部により検出された前記第１噴射時の電流値に応じて、前記記憶部から読み出した前記Ｂ−Ｈ曲線モデルを補正する請求項２または３に記載の電磁弁の駆動制御装置。
8. 前記演算部は、前記第１噴射時の電流値として、前記第１噴射の通電開始から終了以前の期間中の所定時期に前記電流検出部により検出された電流値に応じて、前記補正を行う請求項７に記載の電磁弁の駆動制御装置。
9. 前記演算部は、前記第１噴射時の電流値として、前記第１噴射の通電開始から終了以前の期間中の所定期間に前記電流検出部により検出された電流値を積分した値に応じて、前記補正を行う請求項７に記載の電磁弁の駆動制御装置。
10. 前記電磁弁の開弁を検出する開弁検出部（３４）を備え、
    前記演算部は、前記第１噴射時の電流値として、前記開弁検出部により検出された開弁時の電流値を用いて前記補正を行う請求項８に記載の電磁弁の駆動制御装置。
11. 前記電磁弁の開弁を検出する開弁検出部（３４）を備え、
    前記演算部は、前記第１噴射時の電流値として、前記開弁検出部により検出された前記第１噴射の通電開始から開弁時までの駆動電流の積分値を用いて前記補正を行う請求項９に記載の電磁弁の駆動制御装置。

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