JP3505453B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、インジェクタか
ら噴射される燃料圧力（燃圧）およびインジェクタの弁
体の開弁駆動時間を制御して、運転状態に応じた燃料量
を内燃機関に供給する燃料噴射制御装置に関し、特に無
駄な電力消費を防止するとともに、インジェクタの弁体
開閉時の動作時間を短縮して燃料制御量のダイナミック
レンジを十分に拡大させた燃料噴射制御装置に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、筒内噴射式の車輌用内燃機関の
内燃機関の燃料噴射制御装置は、圧縮行程中の高圧気筒
内に燃料が噴射されることから、インジェクタからの燃
圧が高い値に制御されている。 【０００３】したがって、この種の燃料噴射制御装置に
おいては、インジェクタを開閉駆動する弁体への燃圧の
影響が無視できないので、インジェクタの駆動制御を燃
圧に応じて行うことが望ましい。 【０００４】また、筒内噴射式の燃料噴射制御装置にお
いては、燃料噴射時期の制約が厳しいうえ、広い燃料制
御量のダイナミックレンジが要求されている。 【０００５】そこで、インジェクタの弁体開閉時の動作
時間を短縮しつつ燃料制御量のダイナミックレンジを拡
大させるために、燃圧を可変設定するのみならず、開弁
初期動作における過励磁期間を燃圧に応じて可変設定し
て開弁動作時間を変える方法が考えられる。 【０００６】このように、弁体開弁時の過励磁期間を燃
圧に応じて制御するとともに、弁体が全開位置まで移動
した後に保持電流制御を行う装置は、本願と同一出願人
の先行技術（特願平１１−１１２０１４号）に具体的に
記載されている。 【０００７】すなわち、燃圧に応じて過励磁期間を可変
設定する場合、燃圧が高い場合には、インジェクタの弁
体開弁に要する比較的大きな励磁電流を通電するための
過励磁期間を設定することにより、弁体の開弁時間を最
短化する。 【０００８】また、燃圧が低い場合には、開弁時の過剰
な励磁電流を抑制するために、開弁用の過励磁期間を必
要最小限の期間に設定し、閉弁時には、過励磁期間後の
保持電流制御期間中で閉弁動作させる。 【０００９】これにより、高燃圧時の最大燃料制御量を
確保するとともに、低燃圧時の最小燃料制御量を小さく
設定することができるので、燃圧を可変することも含め
て、燃料制御量のダイナミックレンジを拡大させること
ができる。 【００１０】ここで、インジェクタの弁体には、バネの
付勢力のみならず、燃圧に応じた反力（閉弁方向の力）
が作用するので、高い燃圧による反力に打ち勝って開弁
状態を保持するために、保持電流値は、高い燃圧に相当
する反力に対抗し得る十分な吸引力を発生させる電流値
に設定されている。 【００１１】しかしながら、低い燃圧時においては、イ
ンジェクタの弁体に作用する反力が小さいので、高い燃
圧時に対処するために設定された保持電流値は過剰状態
となる。 【００１２】このような保持電流過剰状態において、弁
体を保持電流制御状態から閉弁制御する場合には、過剰
励磁状態からの閉弁動作となるので、励磁電流を遮断し
ても、電磁コイルの残留磁束（開弁保持力）が消滅する
まで長い時間がかかり、閉弁動作を早く制御することが
できない。 【００１３】以下、上記先行技術を従来例として、図３
〜図５を参照しながら、具体的に説明する。図３は過励
磁期間を燃圧に応じて可変設定した燃料噴射制御装置を
示す機能ブロック図である。 【００１４】図３において、噴射制御手段１は、ＥＣＵ
（電子式制御ユニット）からなり、燃料噴射制御装置の
本体を構成している。噴射制御手段１は、インジェクタ
２、各種センサ３および燃圧レギュレータ手段４を有
し、運転状態に応じてインジェクタ２を駆動制御し、適
正量の燃料を噴射させる。 【００１５】インジェクタ２は、電磁コイルおよびバネ
により開閉駆動される弁体を有し、噴射制御手段１の制
御下で内燃機関に所定量の燃料を噴射する。なお、イン
ジェクタ２の弁体、弁体を開弁駆動するための電磁コイ
ル、および、弁体を閉弁復帰させるためのバネなどは、
図４を参照しながら後述する。 【００１６】インジェクタ２の弁体は、非駆動時にはバ
ネの付勢力により閉成されており、電磁コイルへの通電
時にバネの付勢力に抗して開弁駆動される。また、イン
ジェクタ２の弁体は、前述のように、燃圧によっても閉
弁方向の反力を受ける。 【００１７】各種センサ３は、たとえば、内燃機関の吸
気量Ｑａを検出する吸気量センサと、エンジン回転数Ｎ
ｅを検出する回転数センサと、インジェクタ２から噴射
される燃料の燃圧Ｐｆを検出する燃圧センサとを含み、
内燃機関の運転状態を検出して噴射制御手段１に入力す
る。 【００１８】燃圧レギュレータ手段４は、インジェクタ
２から噴射される燃料の燃圧Ｐｆを調整する。インジェ
クタ駆動手段５は、電磁コイルを励磁してインジェクタ
２の弁体を開弁駆動する。ここでは、インジェクタ駆動
手段５が噴射制御手段１に含まれているが、インジェク
タ駆動手段５を噴射制御手段１の外部に設けてもよい。 【００１９】また、噴射制御手段１は、燃圧制御部１
１、励磁電流制御部１２、噴射タイマ１３、過励磁タイ
マ１４、過励磁期間制御部１５および保持電流値制御部
１６を具備している。 【００２０】噴射制御手段１内の燃圧制御部１１は、運
転状態に基づいて目標燃圧値を演算するとともに、目標
燃圧値に応じて燃圧レギュレータ手段４を制御する。こ
れにより、燃圧レギュレータ手段４は、運転状態に応じ
た所要の燃圧Ｐｆをインジェクタ２に供給する。 【００２１】励磁電流制御部１２は、運転状態および燃
圧Ｐｆに応じて噴射タイマ１３および過励磁タイマ１４
を制御し、さらにインジェクタ駆動手段５を介して、電
磁コイルに供給される励磁電流ｉおよび励磁時間を制御
し、インジェクタ２の開弁駆動時間を制御する。 【００２２】噴射タイマ１３は、インジェクタ２の弁体
の開弁駆動時間に対応した噴射パルスＪを出力する。過
励磁タイマ１４は、弁体の開弁駆動時間の初期の過励磁
期間に対応した過励磁パルスＥを出力する。 【００２３】過励磁期間制御部１５は、燃圧Ｐｆに応じ
て過励磁タイマ１４の設定値を可変設定し、開弁制御時
に大電流の過励磁電流を供給するための過励磁期間を調
整する。 【００２４】保持電流値制御部１６は、弁体の開弁終了
後における電磁コイルの励磁電流を保持電流値ｉｈとし
て設定し、保持電流値ｉｈをインジェクタ駆動手段５に
入力する。 【００２５】噴射制御手段１は、インジェクタ制御部を
構成しており、噴射制御手段１内の過励磁タイマ１４お
よび過励磁期間制御部１５は、弁体の開弁制御時に大電
流の過励磁電流を供給するための過励磁制御部を構成し
ている。 【００２６】噴射制御手段１内の過励磁期間制御部１５
および保持電流値制御部１６により、インジェクタ２の
開弁制御時における電磁コイルの通電電流として、過励
磁用および保持用の２段階の励磁電流ｉが採用される。 【００２７】すなわち、開弁初期の駆動制御時において
は、大きな励磁電流ｉ（過励磁電流）を初期通電して弁
体の開弁動作時間を短縮し、開弁終了後には、開弁状態
を保持する程度の励磁電流ｉ（最小保持電流）に低減し
て、電磁コイルの焼損を抑制し且つ電力消費量を低減さ
せる。 【００２８】図４はたとえば特開平１０−４７２０８号
公報に記載された一般的なインジェクタ２の構造を示す
断面図である。図４において、インジェクタ２の一端に
は燃料供給管２０が設けられており、燃料供給管２０か
らは、燃圧レギュレータ手段４により燃圧制御された燃
料が供給される。 【００２９】インジェクタ２のハウジング２１内には、
磁性体からなるコア２２が一体的に設けられており、コ
ア２２には、ボビン２３を介して電磁コイル２４が巻か
れている。 【００３０】円筒形状のハウジング２１の先端開口部に
は、燃料噴射用のオリフィス２５ａを有する弁座２５が
設けられており、ハウジング２１内には、ニードル形状
の弁体２６が軸方向に移動可能に収納されている。 【００３１】弁体２６には、磁性体からなるアーマチュ
ア２７が一体的に設けられており、アーマチュア２７の
端面は、コア２２の端面に対向配置されている。弁体２
６は、先端部がオリフィス２５ａに圧接する方向（閉弁
方向）に、バネ２８によって付勢されている。 【００３２】弁体２６とハウジング２１との間には、ス
ペーサ２９が介在されている。電磁コイル２４には、外
部に向けて設けられた端子３０を介して、噴射制御手段
１からの励磁電流ｉが供給されるようになっている。 【００３３】電磁コイル２４に励磁電流ｉが流れると、
ハウジング２１、コア２２およびアーマチュア２７から
なる磁気回路に磁束が発生して、弁体２６とともにアー
マチュア２７がコア２２に吸引され、弁体２６の先端部
とオリフィス２５ａとの間に隙間が生じて燃料が噴射さ
れる。 【００３４】このとき、弁体２６は、燃料供給管２０側
から受ける燃圧Ｐｆ（反力）により、オリフィス２５ａ
側（閉弁方向）に付勢されている。燃圧Ｐｆによる反力
は、燃圧Ｐｆが高くなるほど大きくなることは言うまで
もない。 【００３５】図５は上記先行技術による燃圧Ｐｆ、噴射
パルスＪおよび励磁電流ｉの時間変化をインジェクタ２
の弁体開度θとともに示す波形図である。図５におい
て、噴射パルスＪのオン期間ＴＪは、運転状態に応じて
設定されている。 【００３６】また、過励磁パルスＥのオン期間ＴＥ１
（励磁電流ｉの波形）は、過励磁タイマ１４および過励
磁期間制御部１５により、燃圧Ｐｆに応じて可変設定さ
れている。 【００３７】すなわち、燃圧Ｐｆが高い場合の過励磁パ
ルスＥのオン期間ＴＥ１は、比較的長く設定され、燃圧
Ｐｆが低い場合の過励磁パルスＥのオン期間ＴＥ２は、
オン期間ＴＥ１よりも短く設定されている。 【００３８】大電流の過励磁電流ｉｅは、開弁開始時の
過励磁期間Ｔｉ１またはＴｉ２において供給される。開
弁終了後の保持電流値ｉｈ１は、保持電流値制御部１６
によりインジェクタ駆動手段５を介して制御される。 【００３９】インジェクタ２の弁体開度θは、噴射パル
スＪのオンオフに応じて、オン（全開）またはオフ（全
閉）に制御される。 【００４０】開弁時間ｑ１、ｑ２は、過励磁期間Ｔｉ
１、Ｔｉ２において弁体２６がオフ（全閉）位置からオ
ン（全開）位置まで動作するのに要する時間であり、燃
圧Ｐｆが高い場合ほど長くなり、ｑ１＞ｑ２の関係が成
り立つ。 【００４１】また、閉弁開始時間τ１、τ２は、噴射パ
ルスＪのオフ時に弁体２６が全開位置から全閉位置に向
けて戻り始めるまでの時間であり、燃圧Ｐｆが低い場合
ほど長くなり、τ１＜τ２の関係が成り立つ。 【００４２】以下、図５の波形図を参照しながら、図３
および図４に示した従来装置の具体的な動作について説
明する。図５においては、燃圧Ｐｆが大または小の２段
階に変化した場合の噴射パルスＪ、過励磁パルスＥ、励
磁電流ｉおよびインジェクタ２の弁体開度θの各状態が
示されている。 【００４３】まず、燃圧Ｐｆが大の場合に注目して説明
する。噴射制御手段１内の燃圧制御部１１および励磁電
流制御部１２は、各種センサ３からのエンジン回転数Ｎ
ｅ、燃圧Ｐｆおよび吸気量Ｑａなどを主要な入力信号と
している。 【００４４】励磁電流制御部１２は、内燃機関の運転状
態を判別して、燃料の噴射時期および噴射量の制御情報
を演算し、噴射タイマ１３および過励磁タイマ１４を介
して、噴射パルスＪおよび過励磁パルスＥを生成する。 【００４５】インジェクタ駆動手段５は、噴射パルス
Ｊ、過励磁パルスＥおよび保持電流値ｉｈに基づいて、
電磁コイル２４に対する励磁電流ｉを生成し、弁体２６
を開閉制御して燃料噴射量を制御する。一方、燃圧レギ
ュレータ手段４は、運転状態に応じて燃圧Ｐｆを制御す
る。 【００４６】図５において、噴射パルスＪのオン期間Ｔ
Ｊは、インジェクタ駆動手段５に対するオン指令期間で
ある。また、過励磁パルスＥは、噴射パルスＪの出力開
始と同時にオンとなり、オン期間ＴＥ１が設定される。 【００４７】インジェクタ駆動手段５は、噴射パルスＪ
および過励磁パルスＥの同時入力中においては、過励磁
パルスＥのオン期間ＴＥ１を優先し、過励磁期間Ｔｉ１
の励磁電流ｉとして過励磁電流ｉｅを通電する。 【００４８】過励磁パルスＥのオン期間ＴＥ１が終了す
ると、過励磁電流ｉｅの過励磁期間Ｔｉ１も終了する。
なお、図５においては、過励磁電流ｉｅの電流波形を台
形状としているが、必ずしも図示された形状に限られる
ことはない。 【００４９】過励磁期間Ｔｉ１における電磁コイル２４
への過励磁電流ｉｅの通電により、弁体２６は比較的短
い開弁時間ｑ１で開弁動作を完了し、弁体開度θは、全
閉位置から全開位置にシフトする。 【００５０】続いて、保持電流値制御部１６は、過励磁
パルスＥのオン期間ＴＥ１が終了してから噴射パルスＪ
のオン期間ＴＪが終了するまでの期間において、あらか
じめ設定された保持電流値ｉｈ１により励磁電流ｉを制
御する。 【００５１】このとき、保持電流値ｉｈ１は、燃圧Ｐｆ
が高い場合であっても対処できるように、弁体２６を開
弁状態で保持するのに十分な必要最小限の値に設定され
ている。 【００５２】次に、噴射パルスＪのオン期間ＴＪが終了
すると、インジェクタ駆動手段５からの励磁電流ｉの供
給が終了し、励磁電流ｉは、保持電流値ｉｈ１から０
[Ａ]に遮断される。 【００５３】励磁電流ｉの遮断により、弁体２６は、バ
ネ２８の付勢力で押し戻され、オン（全開）位置からオ
フ（全閉）位置に向けて閉弁動作を開始する。このとき
の閉弁開始時間τ１は、バネ２８の付勢力のみならず、
励磁電流ｉを遮断する直前の保持電流値ｉｈ１の値と、
燃圧Ｐｆにより弁体に作用する反力とのバランスなどに
よって決定する。 【００５４】次に、燃圧Ｐｆが小の場合の動作について
説明する。まず、過励磁パルスＥのオン期間ＴＥ２（＜
ＴＥ１）により、燃圧Ｐｆが大の場合よりも短い過励磁
期間Ｔｉ２が設定される。 【００５５】この場合、燃圧Ｐｆにより弁体に作用する
反力（閉弁方向の力）が、燃圧Ｐｆが大の場合よりも小
さくなるので、インジェクタ２の弁体開度θの開弁時間
ｑ２は、燃圧Ｐｆが大の場合の開弁時間ｑ１よりも短く
なる。 【００５６】一方、励磁電流遮断後の閉弁開始時間τ２
は、燃圧Ｐｆによる反力が小さいことから、遮断直前の
保持電流値ｉｈ１が同一であっても、燃圧Ｐｆが大の場
合の閉弁開始時間τ１よりも長くなる。 【００５７】このように、燃圧Ｐｆが大の場合に対応し
た保持電流値ｉｈ１を設定すると、燃圧Ｐｆが小の場合
において、インジェクタの開弁時間ｑ２は短くなり、閉
弁開始時間τ２は逆に長くなる。 【００５８】特に、燃圧Ｐｆが小の場合の閉弁開始時間
τ２は、保持電流値ｉｈ１により発生する磁束量が過剰
であることから、電磁コイル２４の残留磁束の消滅時間
が長くなるので、顕著に長くなってしまう。 【００５９】以上のことから、燃圧Ｐｆが大の場合の有
効開弁期間ＴＰ１、燃圧Ｐｆが小の場合の有効開弁期間
ＴＰ２は、それぞれ、以下の（１）式、（２）式により
与えられる。 【００６０】ＴＰ１＝ＴＪ−ｑ１＋τ１ ・・・（１） ＴＰ２＝ＴＪ−ｑ２＋τ２ ・・・（２） 【００６１】（１）式、（２）式において、前述のよう
に、開弁時間ｑ１、ｑ２の関係は、ｑ１＞ｑ２であり、
閉弁開始時間τ１、τ２の関係は、τ１＜τ２であるの
で、有効開弁期間ＴＰ１、ＴＰ２の関係は、ＴＰ１＜Ｔ
Ｐ２となり、燃圧Ｐｆが小の場合の有効開弁期間ＴＰ２
が長くなってしまう。 【００６２】したがって、燃圧Ｐｆを低減することの主
目的（燃料流量の減少）を十分に発揮することができ
ず、燃圧Ｐｆを減少制御しても、燃料制御量のダイナミ
ックレンジを要求通りに拡大することはできない。 【００６３】 【発明が解決しようとする課題】従来の燃料噴射制御装
置は以上のように、燃圧に応じた過励磁期間の可変設定
により開弁時間を最適化してダイナミックレンジの拡大
を達成しているものの、燃圧によらず保持電流値を大き
な値に設定しているので、低い燃圧時には保持電流値が
過剰状態となって無駄な電力を消費するうえ、閉弁動作
が遅くなってしまい、燃料制御量のダイナミックレンジ
を十分に拡大することができないという問題点があっ
た。 【００６４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、無駄な電力消費を防止するとと
もに、インジェクタの弁体開閉時の動作時間（特に、閉
弁開始時間）を短縮して、燃料制御量のダイナミックレ
ンジを十分に拡大させた燃料噴射制御装置を得ることを
目的とする。 【００６５】 【課題を解決するための手段】この発明に係る燃料噴射
制御装置は、内燃機関に所定量の燃料を噴射するために
電磁コイルおよびバネにより開閉駆動される弁体を有す
るインジェクタと、インジェクタから噴射される燃料の
燃圧を調整する燃圧レギュレータ手段と、インジェクタ
の弁体を開弁駆動するためのインジェクタ駆動手段と、
内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、運転状態
に応じて燃圧レギュレータ手段およびインジェクタ駆動
手段を制御して、運転状態に応じた燃料量をインジェク
タから噴射させるための噴射制御手段とを備え、各種セ
ンサは、少なくとも燃圧を検出する燃圧センサを含み、
噴射制御手段は、運転状態および燃圧に応じて電磁コイ
ルの励磁電流および励磁時間を制御して、弁体の開弁駆
動時間を制御するインジェクタ制御部を含み、インジェ
クタ制御部は、弁体の開弁終了後における電磁コイルの
励磁電流を保持電流値として設定する保持電流値制御部
を含み、保持電流値制御部は、弁体の開弁状態を保持す
るための必要最小限の値に保持電流値を設定するととも
に、燃圧が高いほど保持電流値を大きい値に設定し、燃
圧が低いほど保持電流値を小さい値に設定する燃料噴射
制御装置において、保持電流値制御部は、励磁電流の遮
断時に弁体が全開位置から全閉位置まで移動するのに要
する全閉時間に応じて保持電流値を設定し、全閉時間が
短いほど保持電流値を大きい値に設定するものである。 【００６６】 【００６７】 【００６８】 【００６９】 【００７０】 【００７１】 【００７２】 【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１を示す機能ブロック図であり、前述（図３
参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付し
て詳述を省略する。また、インジェクタ２の構造は、図
４に示した通りである。 【００７３】図１において、過励磁期間制御部１５は、
前述と同様に、過励磁電流が供給される過励磁期間を燃
圧Ｐｆに応じて調整し、電磁コイル２４（図４参照）の
励磁時間よりも短い必要最小限の範囲内で過励時期間を
可変設定し、燃圧Ｐｆが高いほど過励時期間を長く設定
する。 【００７４】また、前述と同様に、噴射制御手段１Ａ内
の保持電流値制御部１６Ａは、弁体２６の開弁状態を保
持するための必要最小限の値に保持電流値ｉｈａを設定
する。 【００７５】この場合、保持電流値制御部１６Ａは、燃
圧Ｐｆを入力情報としており、燃圧Ｐｆが高いほど保持
電流値ｉｈａを大きい値に設定し、燃圧Ｐｆが低いほど
保持電流値ｉｈａを小さい値に設定する。 【００７６】また、保持電流値制御部１６Ａは、励磁電
流ｉの遮断時に弁体２６が全開位置から全閉位置（弁体
開度θ＝０）まで移動するのに要する全閉時間に応じて
保持電流値ｉｈａを設定する。 【００７７】すなわち、保持電流値制御部１６Ａは、全
閉時間が短いほど、弁体２６の全閉方向への付勢力およ
び反力が大きいものと見なして、保持電流値ｉｈａを大
きい値に設定することになる。 【００７８】具体的には、保持電流値制御部１６Ａの記
憶手段（図示せず）には、弁体２６の全閉時間と必要最
小限の保持電流値ｉｈａとを対応させたマップデータが
あらかじめ格納されている。 【００７９】したがって、保持電流値制御部１６Ａは、
バネ２８の付勢力および燃圧Ｐｆに対応した弁体２６の
全閉時間をマップ演算し、マップデータを参照して保持
電流値ｉｈａを決定する。 【００８０】なお、バネ２８の付勢力に対応した全閉時
間は、インジェクタ２の量産時に一定の計測データとし
て得られる。また、燃圧Ｐｆに対応した全閉時間は、イ
ンジェクタ２のテスト時において、複数段階の燃圧Ｐｆ
に対する計測データとして得られ、あらかじめ保持電流
値制御部１６Ａに格納される。 【００８１】さらに、マップデータ数の増大はコストア
ップを招くので、マップデータ内の保持電流値ｉｈａ
は、各全閉時間毎に連続的に設定されるのではなく、弁
体２６の制御に支障が生じない程度に削減されており、
全閉時間の範囲毎に２〜３段階程度に設定される。 【００８２】たとえば、マップデータが３段階に設定さ
れた場合、保持電流値ｉｈａは、大きい（上限付近の）
燃圧Ｐｆに対応した（短い）全閉時間に対しては最大値
となり、中間の燃圧Ｐｆに対応した全閉時間に対しては
中間値となり、小さい（下限付近の）燃圧Ｐｆに対応し
た（長い）全閉時間に対しては最小値となる。 【００８３】インジェクタ駆動手段５Ａは、噴射パルス
Ｊ、過励磁パルスＥおよび保持電流値ｉｈａに基づいて
励磁電流ｉａを出力し、後述するように、インジェクタ
２を駆動する。 【００８４】図２はこの発明の実施の形態１によるイン
ジェクタ２の制御動作を示す波形図であり、前述（図５
参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付し
て詳述を省略する。 【００８５】この場合、燃圧Ｐｆが低い場合において、
電磁コイル２４に通電される励磁電流ｉａは、前述の保
持電流値ｉｈ１（破線参照）よりも、斜線部相当分だけ
低い保持電流値ｉｈ２に抑制されている。 【００８６】このように、励磁電流ｉａの遮断時の保持
電流値ｉｈ２が小さく設定されることにより、残留磁束
が少なくなるので、閉弁開始時間τ３は、前述の閉弁開
始時間τ２（破線参照）よりも斜線部相当分だけ短くな
る。 【００８７】以下、図２の波形図とともに前述の図４を
参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１の
具体的な動作について説明する。なお、燃圧Ｐｆが大の
場合の弁体２６の開閉動作、および、燃圧Ｐｆが小の場
合の開弁開始動作については、前述と同様なのでここで
は説明しない。 【００８８】図２において、燃圧Ｐｆが小の場合、開弁
終了後の電磁コイル２４の励磁電流ｉａは、燃圧Ｐｆに
応じて抑制された保持電流値ｉｈ２に制御され、噴射パ
ルスＪのオン期間ＴＪ経過後に遮断される。 【００８９】また、インジェクタ２の閉弁開始時間τ３
は、励磁電流ｉａ（保持電流値ｉｈ２）が０[Ａ]に遮断
されてから、バネ２８の付勢力および燃圧Ｐｆの反力で
弁体２６が全開位置から全閉位置に押し戻される動作に
よって決定される。 【００９０】このとき、前述（破線および斜線部参照）
と比べて、保持電流値ｉｈ２が小さく、保持電流値ｉｈ
２により発生する磁束量の過剰成分が減少するので、残
留磁束の消滅時間が短くなり、閉弁開始時間τ３は前述
の閉弁開始時間τ２よりも短くなる。 【００９１】すなわち、燃圧Ｐｆが小の場合の有効開弁
期間ＴＰ３は、以下の（３）式により与えられる。 【００９２】ＴＰ１＝ＴＪ−ｑ２＋τ３ ・・・（３） 【００９３】（３）式において、τ３＜τ２であること
から、燃圧Ｐｆが小さい場合の有効開弁期間ＴＰ３は、
前述の（２）式の有効開弁期間ＴＰ２よりも短くなる。
したがって、燃圧Ｐｆの低下により、主目的である燃料
流量の減少とともに、燃料制御量のダイナミックレンジ
を拡大することができる。 【００９４】また、弁体２６の全開位置から全閉位置ま
での閉弁時間に応じて、保持電流値ｉｈａを設定したの
で、必要最小限の保持電流値ｉｈａを供給することがで
き、無駄な消費電力を抑制することができる。 【００９５】また、保持電流値制御部１６Ａは、弁体２
６の全閉時間（バネ２８の付勢力および燃圧Ｐｆに対
応）と保持電流値ｉｈａとを対応させたマップデータを
含み、マップデータ内の保持電流値ｉｈａを、燃圧の範
囲毎に段階的に設定したので、保持電流値ｉｈａを必要
最小限のデータ数に抑制することができ、コストアップ
を招くことなく、燃料量のダイナミックレンジを拡大す
ることができる。 【００９６】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、各種センサ３内の個別センサとして、燃圧Ｐｆを検
出するための燃圧センサを設けたが、燃圧制御部１１を
燃圧センサとして機能させ、目標燃圧値を燃圧Ｐｆに対
応した情報として過励磁期間制御部１５および保持電流
値制御部１６Ａに入力してもよい。 【００９７】この場合、過励磁期間制御部１５および保
持電流値制御部１６Ａは、燃圧レギュレータ手段４の制
御目標（目標燃圧値）を燃圧Ｐｆの検出値と見なし、目
標燃圧値に応じて、過励磁期間および保持電流値ｉｈａ
を設定する。 【００９８】このように、燃圧制御部１１により演算さ
れる目標燃圧値を燃圧Ｐｆの検出情報として用いること
により、燃圧センサを省略してコストダウンを実現する
ことができる。 【００９９】実施の形態３．また、上記実施の形態１
（図２参照）では、燃圧Ｐｆの大小に応じて、過励磁パ
ルスＥおよび保持電流値ｉｈａをそれぞれ２段階に可変
設定したが、燃圧Ｐｆの違いに応じて、３段階以上の任
意段階に可変設定してもよい。 【０１００】また、噴射制御手段１Ａ内のメモリ容量お
よび製造コストに余裕がある場合には、燃圧Ｐｆの大小
に応じて、過励磁パルスＥおよび保持電流値ｉｈａをそ
れぞれ連続的に可変設定してもよい。 【０１０１】実施の形態４．さらに、上記実施の形態１
では、燃圧Ｐｆに応じて、保持電流値ｉｈａのみならず
過励磁パルスＥも可変設定したが、燃圧Ｐｆに応じて保
持電流値ｉｈａのみを可変設定してもよい。 【０１０２】この場合も、燃圧Ｐｆが小さい場合におけ
る励磁電流ｉａの遮断時の閉弁開始時間ＴＰ３が短くな
るので、前述と同等の作用効果が得られることは言うま
でもない。 【０１０３】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば、内燃
機関に所定量の燃料を噴射するために電磁コイルおよび
バネにより開閉駆動される弁体を有するインジェクタ
と、インジェクタから噴射される燃料の燃圧を調整する
燃圧レギュレータ手段と、インジェクタの弁体を開弁駆
動するためのインジェクタ駆動手段と、内燃機関の運転
状態を検出する各種センサと、運転状態に応じて燃圧レ
ギュレータ手段およびインジェクタ駆動手段を制御し
て、運転状態に応じた燃料量をインジェクタから噴射さ
せるための噴射制御手段とを備え、各種センサは、少な
くとも燃圧を検出する燃圧センサを含み、噴射制御手段
は、運転状態および燃圧に応じて電磁コイルの励磁電流
および励磁時間を制御して、弁体の開弁駆動時間を制御
するインジェクタ制御部を含み、インジェクタ制御部
は、弁体の開弁終了後における電磁コイルの励磁電流を
保持電流値として設定する保持電流値制御部を含み、保
持電流値制御部は、弁体の開弁状態を保持するための必
要最小限の値に保持電流値を設定するとともに、燃圧が
高いほど保持電流値を大きい値に設定し、燃圧が低いほ
ど保持電流値を小さい値に設定する燃料噴射制御装置に
おいて、保持電流値制御部は、励磁電流の遮断時に弁体
が全開位置から全閉位置まで移動するのに要する全閉時
間に応じて保持電流値を設定し、全閉時間が短いほど保
持電流値を大きい値に設定したので、無駄な電力消費を
防止するとともに、インジェクタの弁体開閉時の動作時
間を短縮して燃料制御量のダイナミックレンジを十分に
拡大させた燃料噴射制御装置が得られる効果がある。 【０１０４】 【０１０５】 【０１０６】 【０１０７】 【０１０８】 【０１０９】
ら噴射される燃料圧力（燃圧）およびインジェクタの弁
体の開弁駆動時間を制御して、運転状態に応じた燃料量
を内燃機関に供給する燃料噴射制御装置に関し、特に無
駄な電力消費を防止するとともに、インジェクタの弁体
開閉時の動作時間を短縮して燃料制御量のダイナミック
レンジを十分に拡大させた燃料噴射制御装置に関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、筒内噴射式の車輌用内燃機関の
内燃機関の燃料噴射制御装置は、圧縮行程中の高圧気筒
内に燃料が噴射されることから、インジェクタからの燃
圧が高い値に制御されている。 【０００３】したがって、この種の燃料噴射制御装置に
おいては、インジェクタを開閉駆動する弁体への燃圧の
影響が無視できないので、インジェクタの駆動制御を燃
圧に応じて行うことが望ましい。 【０００４】また、筒内噴射式の燃料噴射制御装置にお
いては、燃料噴射時期の制約が厳しいうえ、広い燃料制
御量のダイナミックレンジが要求されている。 【０００５】そこで、インジェクタの弁体開閉時の動作
時間を短縮しつつ燃料制御量のダイナミックレンジを拡
大させるために、燃圧を可変設定するのみならず、開弁
初期動作における過励磁期間を燃圧に応じて可変設定し
て開弁動作時間を変える方法が考えられる。 【０００６】このように、弁体開弁時の過励磁期間を燃
圧に応じて制御するとともに、弁体が全開位置まで移動
した後に保持電流制御を行う装置は、本願と同一出願人
の先行技術（特願平１１−１１２０１４号）に具体的に
記載されている。 【０００７】すなわち、燃圧に応じて過励磁期間を可変
設定する場合、燃圧が高い場合には、インジェクタの弁
体開弁に要する比較的大きな励磁電流を通電するための
過励磁期間を設定することにより、弁体の開弁時間を最
短化する。 【０００８】また、燃圧が低い場合には、開弁時の過剰
な励磁電流を抑制するために、開弁用の過励磁期間を必
要最小限の期間に設定し、閉弁時には、過励磁期間後の
保持電流制御期間中で閉弁動作させる。 【０００９】これにより、高燃圧時の最大燃料制御量を
確保するとともに、低燃圧時の最小燃料制御量を小さく
設定することができるので、燃圧を可変することも含め
て、燃料制御量のダイナミックレンジを拡大させること
ができる。 【００１０】ここで、インジェクタの弁体には、バネの
付勢力のみならず、燃圧に応じた反力（閉弁方向の力）
が作用するので、高い燃圧による反力に打ち勝って開弁
状態を保持するために、保持電流値は、高い燃圧に相当
する反力に対抗し得る十分な吸引力を発生させる電流値
に設定されている。 【００１１】しかしながら、低い燃圧時においては、イ
ンジェクタの弁体に作用する反力が小さいので、高い燃
圧時に対処するために設定された保持電流値は過剰状態
となる。 【００１２】このような保持電流過剰状態において、弁
体を保持電流制御状態から閉弁制御する場合には、過剰
励磁状態からの閉弁動作となるので、励磁電流を遮断し
ても、電磁コイルの残留磁束（開弁保持力）が消滅する
まで長い時間がかかり、閉弁動作を早く制御することが
できない。 【００１３】以下、上記先行技術を従来例として、図３
〜図５を参照しながら、具体的に説明する。図３は過励
磁期間を燃圧に応じて可変設定した燃料噴射制御装置を
示す機能ブロック図である。 【００１４】図３において、噴射制御手段１は、ＥＣＵ
（電子式制御ユニット）からなり、燃料噴射制御装置の
本体を構成している。噴射制御手段１は、インジェクタ
２、各種センサ３および燃圧レギュレータ手段４を有
し、運転状態に応じてインジェクタ２を駆動制御し、適
正量の燃料を噴射させる。 【００１５】インジェクタ２は、電磁コイルおよびバネ
により開閉駆動される弁体を有し、噴射制御手段１の制
御下で内燃機関に所定量の燃料を噴射する。なお、イン
ジェクタ２の弁体、弁体を開弁駆動するための電磁コイ
ル、および、弁体を閉弁復帰させるためのバネなどは、
図４を参照しながら後述する。 【００１６】インジェクタ２の弁体は、非駆動時にはバ
ネの付勢力により閉成されており、電磁コイルへの通電
時にバネの付勢力に抗して開弁駆動される。また、イン
ジェクタ２の弁体は、前述のように、燃圧によっても閉
弁方向の反力を受ける。 【００１７】各種センサ３は、たとえば、内燃機関の吸
気量Ｑａを検出する吸気量センサと、エンジン回転数Ｎ
ｅを検出する回転数センサと、インジェクタ２から噴射
される燃料の燃圧Ｐｆを検出する燃圧センサとを含み、
内燃機関の運転状態を検出して噴射制御手段１に入力す
る。 【００１８】燃圧レギュレータ手段４は、インジェクタ
２から噴射される燃料の燃圧Ｐｆを調整する。インジェ
クタ駆動手段５は、電磁コイルを励磁してインジェクタ
２の弁体を開弁駆動する。ここでは、インジェクタ駆動
手段５が噴射制御手段１に含まれているが、インジェク
タ駆動手段５を噴射制御手段１の外部に設けてもよい。 【００１９】また、噴射制御手段１は、燃圧制御部１
１、励磁電流制御部１２、噴射タイマ１３、過励磁タイ
マ１４、過励磁期間制御部１５および保持電流値制御部
１６を具備している。 【００２０】噴射制御手段１内の燃圧制御部１１は、運
転状態に基づいて目標燃圧値を演算するとともに、目標
燃圧値に応じて燃圧レギュレータ手段４を制御する。こ
れにより、燃圧レギュレータ手段４は、運転状態に応じ
た所要の燃圧Ｐｆをインジェクタ２に供給する。 【００２１】励磁電流制御部１２は、運転状態および燃
圧Ｐｆに応じて噴射タイマ１３および過励磁タイマ１４
を制御し、さらにインジェクタ駆動手段５を介して、電
磁コイルに供給される励磁電流ｉおよび励磁時間を制御
し、インジェクタ２の開弁駆動時間を制御する。 【００２２】噴射タイマ１３は、インジェクタ２の弁体
の開弁駆動時間に対応した噴射パルスＪを出力する。過
励磁タイマ１４は、弁体の開弁駆動時間の初期の過励磁
期間に対応した過励磁パルスＥを出力する。 【００２３】過励磁期間制御部１５は、燃圧Ｐｆに応じ
て過励磁タイマ１４の設定値を可変設定し、開弁制御時
に大電流の過励磁電流を供給するための過励磁期間を調
整する。 【００２４】保持電流値制御部１６は、弁体の開弁終了
後における電磁コイルの励磁電流を保持電流値ｉｈとし
て設定し、保持電流値ｉｈをインジェクタ駆動手段５に
入力する。 【００２５】噴射制御手段１は、インジェクタ制御部を
構成しており、噴射制御手段１内の過励磁タイマ１４お
よび過励磁期間制御部１５は、弁体の開弁制御時に大電
流の過励磁電流を供給するための過励磁制御部を構成し
ている。 【００２６】噴射制御手段１内の過励磁期間制御部１５
および保持電流値制御部１６により、インジェクタ２の
開弁制御時における電磁コイルの通電電流として、過励
磁用および保持用の２段階の励磁電流ｉが採用される。 【００２７】すなわち、開弁初期の駆動制御時において
は、大きな励磁電流ｉ（過励磁電流）を初期通電して弁
体の開弁動作時間を短縮し、開弁終了後には、開弁状態
を保持する程度の励磁電流ｉ（最小保持電流）に低減し
て、電磁コイルの焼損を抑制し且つ電力消費量を低減さ
せる。 【００２８】図４はたとえば特開平１０−４７２０８号
公報に記載された一般的なインジェクタ２の構造を示す
断面図である。図４において、インジェクタ２の一端に
は燃料供給管２０が設けられており、燃料供給管２０か
らは、燃圧レギュレータ手段４により燃圧制御された燃
料が供給される。 【００２９】インジェクタ２のハウジング２１内には、
磁性体からなるコア２２が一体的に設けられており、コ
ア２２には、ボビン２３を介して電磁コイル２４が巻か
れている。 【００３０】円筒形状のハウジング２１の先端開口部に
は、燃料噴射用のオリフィス２５ａを有する弁座２５が
設けられており、ハウジング２１内には、ニードル形状
の弁体２６が軸方向に移動可能に収納されている。 【００３１】弁体２６には、磁性体からなるアーマチュ
ア２７が一体的に設けられており、アーマチュア２７の
端面は、コア２２の端面に対向配置されている。弁体２
６は、先端部がオリフィス２５ａに圧接する方向（閉弁
方向）に、バネ２８によって付勢されている。 【００３２】弁体２６とハウジング２１との間には、ス
ペーサ２９が介在されている。電磁コイル２４には、外
部に向けて設けられた端子３０を介して、噴射制御手段
１からの励磁電流ｉが供給されるようになっている。 【００３３】電磁コイル２４に励磁電流ｉが流れると、
ハウジング２１、コア２２およびアーマチュア２７から
なる磁気回路に磁束が発生して、弁体２６とともにアー
マチュア２７がコア２２に吸引され、弁体２６の先端部
とオリフィス２５ａとの間に隙間が生じて燃料が噴射さ
れる。 【００３４】このとき、弁体２６は、燃料供給管２０側
から受ける燃圧Ｐｆ（反力）により、オリフィス２５ａ
側（閉弁方向）に付勢されている。燃圧Ｐｆによる反力
は、燃圧Ｐｆが高くなるほど大きくなることは言うまで
もない。 【００３５】図５は上記先行技術による燃圧Ｐｆ、噴射
パルスＪおよび励磁電流ｉの時間変化をインジェクタ２
の弁体開度θとともに示す波形図である。図５におい
て、噴射パルスＪのオン期間ＴＪは、運転状態に応じて
設定されている。 【００３６】また、過励磁パルスＥのオン期間ＴＥ１
（励磁電流ｉの波形）は、過励磁タイマ１４および過励
磁期間制御部１５により、燃圧Ｐｆに応じて可変設定さ
れている。 【００３７】すなわち、燃圧Ｐｆが高い場合の過励磁パ
ルスＥのオン期間ＴＥ１は、比較的長く設定され、燃圧
Ｐｆが低い場合の過励磁パルスＥのオン期間ＴＥ２は、
オン期間ＴＥ１よりも短く設定されている。 【００３８】大電流の過励磁電流ｉｅは、開弁開始時の
過励磁期間Ｔｉ１またはＴｉ２において供給される。開
弁終了後の保持電流値ｉｈ１は、保持電流値制御部１６
によりインジェクタ駆動手段５を介して制御される。 【００３９】インジェクタ２の弁体開度θは、噴射パル
スＪのオンオフに応じて、オン（全開）またはオフ（全
閉）に制御される。 【００４０】開弁時間ｑ１、ｑ２は、過励磁期間Ｔｉ
１、Ｔｉ２において弁体２６がオフ（全閉）位置からオ
ン（全開）位置まで動作するのに要する時間であり、燃
圧Ｐｆが高い場合ほど長くなり、ｑ１＞ｑ２の関係が成
り立つ。 【００４１】また、閉弁開始時間τ１、τ２は、噴射パ
ルスＪのオフ時に弁体２６が全開位置から全閉位置に向
けて戻り始めるまでの時間であり、燃圧Ｐｆが低い場合
ほど長くなり、τ１＜τ２の関係が成り立つ。 【００４２】以下、図５の波形図を参照しながら、図３
および図４に示した従来装置の具体的な動作について説
明する。図５においては、燃圧Ｐｆが大または小の２段
階に変化した場合の噴射パルスＪ、過励磁パルスＥ、励
磁電流ｉおよびインジェクタ２の弁体開度θの各状態が
示されている。 【００４３】まず、燃圧Ｐｆが大の場合に注目して説明
する。噴射制御手段１内の燃圧制御部１１および励磁電
流制御部１２は、各種センサ３からのエンジン回転数Ｎ
ｅ、燃圧Ｐｆおよび吸気量Ｑａなどを主要な入力信号と
している。 【００４４】励磁電流制御部１２は、内燃機関の運転状
態を判別して、燃料の噴射時期および噴射量の制御情報
を演算し、噴射タイマ１３および過励磁タイマ１４を介
して、噴射パルスＪおよび過励磁パルスＥを生成する。 【００４５】インジェクタ駆動手段５は、噴射パルス
Ｊ、過励磁パルスＥおよび保持電流値ｉｈに基づいて、
電磁コイル２４に対する励磁電流ｉを生成し、弁体２６
を開閉制御して燃料噴射量を制御する。一方、燃圧レギ
ュレータ手段４は、運転状態に応じて燃圧Ｐｆを制御す
る。 【００４６】図５において、噴射パルスＪのオン期間Ｔ
Ｊは、インジェクタ駆動手段５に対するオン指令期間で
ある。また、過励磁パルスＥは、噴射パルスＪの出力開
始と同時にオンとなり、オン期間ＴＥ１が設定される。 【００４７】インジェクタ駆動手段５は、噴射パルスＪ
および過励磁パルスＥの同時入力中においては、過励磁
パルスＥのオン期間ＴＥ１を優先し、過励磁期間Ｔｉ１
の励磁電流ｉとして過励磁電流ｉｅを通電する。 【００４８】過励磁パルスＥのオン期間ＴＥ１が終了す
ると、過励磁電流ｉｅの過励磁期間Ｔｉ１も終了する。
なお、図５においては、過励磁電流ｉｅの電流波形を台
形状としているが、必ずしも図示された形状に限られる
ことはない。 【００４９】過励磁期間Ｔｉ１における電磁コイル２４
への過励磁電流ｉｅの通電により、弁体２６は比較的短
い開弁時間ｑ１で開弁動作を完了し、弁体開度θは、全
閉位置から全開位置にシフトする。 【００５０】続いて、保持電流値制御部１６は、過励磁
パルスＥのオン期間ＴＥ１が終了してから噴射パルスＪ
のオン期間ＴＪが終了するまでの期間において、あらか
じめ設定された保持電流値ｉｈ１により励磁電流ｉを制
御する。 【００５１】このとき、保持電流値ｉｈ１は、燃圧Ｐｆ
が高い場合であっても対処できるように、弁体２６を開
弁状態で保持するのに十分な必要最小限の値に設定され
ている。 【００５２】次に、噴射パルスＪのオン期間ＴＪが終了
すると、インジェクタ駆動手段５からの励磁電流ｉの供
給が終了し、励磁電流ｉは、保持電流値ｉｈ１から０
[Ａ]に遮断される。 【００５３】励磁電流ｉの遮断により、弁体２６は、バ
ネ２８の付勢力で押し戻され、オン（全開）位置からオ
フ（全閉）位置に向けて閉弁動作を開始する。このとき
の閉弁開始時間τ１は、バネ２８の付勢力のみならず、
励磁電流ｉを遮断する直前の保持電流値ｉｈ１の値と、
燃圧Ｐｆにより弁体に作用する反力とのバランスなどに
よって決定する。 【００５４】次に、燃圧Ｐｆが小の場合の動作について
説明する。まず、過励磁パルスＥのオン期間ＴＥ２（＜
ＴＥ１）により、燃圧Ｐｆが大の場合よりも短い過励磁
期間Ｔｉ２が設定される。 【００５５】この場合、燃圧Ｐｆにより弁体に作用する
反力（閉弁方向の力）が、燃圧Ｐｆが大の場合よりも小
さくなるので、インジェクタ２の弁体開度θの開弁時間
ｑ２は、燃圧Ｐｆが大の場合の開弁時間ｑ１よりも短く
なる。 【００５６】一方、励磁電流遮断後の閉弁開始時間τ２
は、燃圧Ｐｆによる反力が小さいことから、遮断直前の
保持電流値ｉｈ１が同一であっても、燃圧Ｐｆが大の場
合の閉弁開始時間τ１よりも長くなる。 【００５７】このように、燃圧Ｐｆが大の場合に対応し
た保持電流値ｉｈ１を設定すると、燃圧Ｐｆが小の場合
において、インジェクタの開弁時間ｑ２は短くなり、閉
弁開始時間τ２は逆に長くなる。 【００５８】特に、燃圧Ｐｆが小の場合の閉弁開始時間
τ２は、保持電流値ｉｈ１により発生する磁束量が過剰
であることから、電磁コイル２４の残留磁束の消滅時間
が長くなるので、顕著に長くなってしまう。 【００５９】以上のことから、燃圧Ｐｆが大の場合の有
効開弁期間ＴＰ１、燃圧Ｐｆが小の場合の有効開弁期間
ＴＰ２は、それぞれ、以下の（１）式、（２）式により
与えられる。 【００６０】ＴＰ１＝ＴＪ−ｑ１＋τ１ ・・・（１） ＴＰ２＝ＴＪ−ｑ２＋τ２ ・・・（２） 【００６１】（１）式、（２）式において、前述のよう
に、開弁時間ｑ１、ｑ２の関係は、ｑ１＞ｑ２であり、
閉弁開始時間τ１、τ２の関係は、τ１＜τ２であるの
で、有効開弁期間ＴＰ１、ＴＰ２の関係は、ＴＰ１＜Ｔ
Ｐ２となり、燃圧Ｐｆが小の場合の有効開弁期間ＴＰ２
が長くなってしまう。 【００６２】したがって、燃圧Ｐｆを低減することの主
目的（燃料流量の減少）を十分に発揮することができ
ず、燃圧Ｐｆを減少制御しても、燃料制御量のダイナミ
ックレンジを要求通りに拡大することはできない。 【００６３】 【発明が解決しようとする課題】従来の燃料噴射制御装
置は以上のように、燃圧に応じた過励磁期間の可変設定
により開弁時間を最適化してダイナミックレンジの拡大
を達成しているものの、燃圧によらず保持電流値を大き
な値に設定しているので、低い燃圧時には保持電流値が
過剰状態となって無駄な電力を消費するうえ、閉弁動作
が遅くなってしまい、燃料制御量のダイナミックレンジ
を十分に拡大することができないという問題点があっ
た。 【００６４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、無駄な電力消費を防止するとと
もに、インジェクタの弁体開閉時の動作時間（特に、閉
弁開始時間）を短縮して、燃料制御量のダイナミックレ
ンジを十分に拡大させた燃料噴射制御装置を得ることを
目的とする。 【００６５】 【課題を解決するための手段】この発明に係る燃料噴射
制御装置は、内燃機関に所定量の燃料を噴射するために
電磁コイルおよびバネにより開閉駆動される弁体を有す
るインジェクタと、インジェクタから噴射される燃料の
燃圧を調整する燃圧レギュレータ手段と、インジェクタ
の弁体を開弁駆動するためのインジェクタ駆動手段と、
内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、運転状態
に応じて燃圧レギュレータ手段およびインジェクタ駆動
手段を制御して、運転状態に応じた燃料量をインジェク
タから噴射させるための噴射制御手段とを備え、各種セ
ンサは、少なくとも燃圧を検出する燃圧センサを含み、
噴射制御手段は、運転状態および燃圧に応じて電磁コイ
ルの励磁電流および励磁時間を制御して、弁体の開弁駆
動時間を制御するインジェクタ制御部を含み、インジェ
クタ制御部は、弁体の開弁終了後における電磁コイルの
励磁電流を保持電流値として設定する保持電流値制御部
を含み、保持電流値制御部は、弁体の開弁状態を保持す
るための必要最小限の値に保持電流値を設定するととも
に、燃圧が高いほど保持電流値を大きい値に設定し、燃
圧が低いほど保持電流値を小さい値に設定する燃料噴射
制御装置において、保持電流値制御部は、励磁電流の遮
断時に弁体が全開位置から全閉位置まで移動するのに要
する全閉時間に応じて保持電流値を設定し、全閉時間が
短いほど保持電流値を大きい値に設定するものである。 【００６６】 【００６７】 【００６８】 【００６９】 【００７０】 【００７１】 【００７２】 【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の
実施の形態１を示す機能ブロック図であり、前述（図３
参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付し
て詳述を省略する。また、インジェクタ２の構造は、図
４に示した通りである。 【００７３】図１において、過励磁期間制御部１５は、
前述と同様に、過励磁電流が供給される過励磁期間を燃
圧Ｐｆに応じて調整し、電磁コイル２４（図４参照）の
励磁時間よりも短い必要最小限の範囲内で過励時期間を
可変設定し、燃圧Ｐｆが高いほど過励時期間を長く設定
する。 【００７４】また、前述と同様に、噴射制御手段１Ａ内
の保持電流値制御部１６Ａは、弁体２６の開弁状態を保
持するための必要最小限の値に保持電流値ｉｈａを設定
する。 【００７５】この場合、保持電流値制御部１６Ａは、燃
圧Ｐｆを入力情報としており、燃圧Ｐｆが高いほど保持
電流値ｉｈａを大きい値に設定し、燃圧Ｐｆが低いほど
保持電流値ｉｈａを小さい値に設定する。 【００７６】また、保持電流値制御部１６Ａは、励磁電
流ｉの遮断時に弁体２６が全開位置から全閉位置（弁体
開度θ＝０）まで移動するのに要する全閉時間に応じて
保持電流値ｉｈａを設定する。 【００７７】すなわち、保持電流値制御部１６Ａは、全
閉時間が短いほど、弁体２６の全閉方向への付勢力およ
び反力が大きいものと見なして、保持電流値ｉｈａを大
きい値に設定することになる。 【００７８】具体的には、保持電流値制御部１６Ａの記
憶手段（図示せず）には、弁体２６の全閉時間と必要最
小限の保持電流値ｉｈａとを対応させたマップデータが
あらかじめ格納されている。 【００７９】したがって、保持電流値制御部１６Ａは、
バネ２８の付勢力および燃圧Ｐｆに対応した弁体２６の
全閉時間をマップ演算し、マップデータを参照して保持
電流値ｉｈａを決定する。 【００８０】なお、バネ２８の付勢力に対応した全閉時
間は、インジェクタ２の量産時に一定の計測データとし
て得られる。また、燃圧Ｐｆに対応した全閉時間は、イ
ンジェクタ２のテスト時において、複数段階の燃圧Ｐｆ
に対する計測データとして得られ、あらかじめ保持電流
値制御部１６Ａに格納される。 【００８１】さらに、マップデータ数の増大はコストア
ップを招くので、マップデータ内の保持電流値ｉｈａ
は、各全閉時間毎に連続的に設定されるのではなく、弁
体２６の制御に支障が生じない程度に削減されており、
全閉時間の範囲毎に２〜３段階程度に設定される。 【００８２】たとえば、マップデータが３段階に設定さ
れた場合、保持電流値ｉｈａは、大きい（上限付近の）
燃圧Ｐｆに対応した（短い）全閉時間に対しては最大値
となり、中間の燃圧Ｐｆに対応した全閉時間に対しては
中間値となり、小さい（下限付近の）燃圧Ｐｆに対応し
た（長い）全閉時間に対しては最小値となる。 【００８３】インジェクタ駆動手段５Ａは、噴射パルス
Ｊ、過励磁パルスＥおよび保持電流値ｉｈａに基づいて
励磁電流ｉａを出力し、後述するように、インジェクタ
２を駆動する。 【００８４】図２はこの発明の実施の形態１によるイン
ジェクタ２の制御動作を示す波形図であり、前述（図５
参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付し
て詳述を省略する。 【００８５】この場合、燃圧Ｐｆが低い場合において、
電磁コイル２４に通電される励磁電流ｉａは、前述の保
持電流値ｉｈ１（破線参照）よりも、斜線部相当分だけ
低い保持電流値ｉｈ２に抑制されている。 【００８６】このように、励磁電流ｉａの遮断時の保持
電流値ｉｈ２が小さく設定されることにより、残留磁束
が少なくなるので、閉弁開始時間τ３は、前述の閉弁開
始時間τ２（破線参照）よりも斜線部相当分だけ短くな
る。 【００８７】以下、図２の波形図とともに前述の図４を
参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１の
具体的な動作について説明する。なお、燃圧Ｐｆが大の
場合の弁体２６の開閉動作、および、燃圧Ｐｆが小の場
合の開弁開始動作については、前述と同様なのでここで
は説明しない。 【００８８】図２において、燃圧Ｐｆが小の場合、開弁
終了後の電磁コイル２４の励磁電流ｉａは、燃圧Ｐｆに
応じて抑制された保持電流値ｉｈ２に制御され、噴射パ
ルスＪのオン期間ＴＪ経過後に遮断される。 【００８９】また、インジェクタ２の閉弁開始時間τ３
は、励磁電流ｉａ（保持電流値ｉｈ２）が０[Ａ]に遮断
されてから、バネ２８の付勢力および燃圧Ｐｆの反力で
弁体２６が全開位置から全閉位置に押し戻される動作に
よって決定される。 【００９０】このとき、前述（破線および斜線部参照）
と比べて、保持電流値ｉｈ２が小さく、保持電流値ｉｈ
２により発生する磁束量の過剰成分が減少するので、残
留磁束の消滅時間が短くなり、閉弁開始時間τ３は前述
の閉弁開始時間τ２よりも短くなる。 【００９１】すなわち、燃圧Ｐｆが小の場合の有効開弁
期間ＴＰ３は、以下の（３）式により与えられる。 【００９２】ＴＰ１＝ＴＪ−ｑ２＋τ３ ・・・（３） 【００９３】（３）式において、τ３＜τ２であること
から、燃圧Ｐｆが小さい場合の有効開弁期間ＴＰ３は、
前述の（２）式の有効開弁期間ＴＰ２よりも短くなる。
したがって、燃圧Ｐｆの低下により、主目的である燃料
流量の減少とともに、燃料制御量のダイナミックレンジ
を拡大することができる。 【００９４】また、弁体２６の全開位置から全閉位置ま
での閉弁時間に応じて、保持電流値ｉｈａを設定したの
で、必要最小限の保持電流値ｉｈａを供給することがで
き、無駄な消費電力を抑制することができる。 【００９５】また、保持電流値制御部１６Ａは、弁体２
６の全閉時間（バネ２８の付勢力および燃圧Ｐｆに対
応）と保持電流値ｉｈａとを対応させたマップデータを
含み、マップデータ内の保持電流値ｉｈａを、燃圧の範
囲毎に段階的に設定したので、保持電流値ｉｈａを必要
最小限のデータ数に抑制することができ、コストアップ
を招くことなく、燃料量のダイナミックレンジを拡大す
ることができる。 【００９６】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、各種センサ３内の個別センサとして、燃圧Ｐｆを検
出するための燃圧センサを設けたが、燃圧制御部１１を
燃圧センサとして機能させ、目標燃圧値を燃圧Ｐｆに対
応した情報として過励磁期間制御部１５および保持電流
値制御部１６Ａに入力してもよい。 【００９７】この場合、過励磁期間制御部１５および保
持電流値制御部１６Ａは、燃圧レギュレータ手段４の制
御目標（目標燃圧値）を燃圧Ｐｆの検出値と見なし、目
標燃圧値に応じて、過励磁期間および保持電流値ｉｈａ
を設定する。 【００９８】このように、燃圧制御部１１により演算さ
れる目標燃圧値を燃圧Ｐｆの検出情報として用いること
により、燃圧センサを省略してコストダウンを実現する
ことができる。 【００９９】実施の形態３．また、上記実施の形態１
（図２参照）では、燃圧Ｐｆの大小に応じて、過励磁パ
ルスＥおよび保持電流値ｉｈａをそれぞれ２段階に可変
設定したが、燃圧Ｐｆの違いに応じて、３段階以上の任
意段階に可変設定してもよい。 【０１００】また、噴射制御手段１Ａ内のメモリ容量お
よび製造コストに余裕がある場合には、燃圧Ｐｆの大小
に応じて、過励磁パルスＥおよび保持電流値ｉｈａをそ
れぞれ連続的に可変設定してもよい。 【０１０１】実施の形態４．さらに、上記実施の形態１
では、燃圧Ｐｆに応じて、保持電流値ｉｈａのみならず
過励磁パルスＥも可変設定したが、燃圧Ｐｆに応じて保
持電流値ｉｈａのみを可変設定してもよい。 【０１０２】この場合も、燃圧Ｐｆが小さい場合におけ
る励磁電流ｉａの遮断時の閉弁開始時間ＴＰ３が短くな
るので、前述と同等の作用効果が得られることは言うま
でもない。 【０１０３】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば、内燃
機関に所定量の燃料を噴射するために電磁コイルおよび
バネにより開閉駆動される弁体を有するインジェクタ
と、インジェクタから噴射される燃料の燃圧を調整する
燃圧レギュレータ手段と、インジェクタの弁体を開弁駆
動するためのインジェクタ駆動手段と、内燃機関の運転
状態を検出する各種センサと、運転状態に応じて燃圧レ
ギュレータ手段およびインジェクタ駆動手段を制御し
て、運転状態に応じた燃料量をインジェクタから噴射さ
せるための噴射制御手段とを備え、各種センサは、少な
くとも燃圧を検出する燃圧センサを含み、噴射制御手段
は、運転状態および燃圧に応じて電磁コイルの励磁電流
および励磁時間を制御して、弁体の開弁駆動時間を制御
するインジェクタ制御部を含み、インジェクタ制御部
は、弁体の開弁終了後における電磁コイルの励磁電流を
保持電流値として設定する保持電流値制御部を含み、保
持電流値制御部は、弁体の開弁状態を保持するための必
要最小限の値に保持電流値を設定するとともに、燃圧が
高いほど保持電流値を大きい値に設定し、燃圧が低いほ
ど保持電流値を小さい値に設定する燃料噴射制御装置に
おいて、保持電流値制御部は、励磁電流の遮断時に弁体
が全開位置から全閉位置まで移動するのに要する全閉時
間に応じて保持電流値を設定し、全閉時間が短いほど保
持電流値を大きい値に設定したので、無駄な電力消費を
防止するとともに、インジェクタの弁体開閉時の動作時
間を短縮して燃料制御量のダイナミックレンジを十分に
拡大させた燃料噴射制御装置が得られる効果がある。 【０１０４】 【０１０５】 【０１０６】 【０１０７】 【０１０８】 【０１０９】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック
図である。 【図２】 この発明の実施の形態１によるインジェクタ
制御動作を示す波形図である。 【図３】 従来の燃料噴射制御装置を示す機能ブロック
図である。 【図４】 一般的なインジェクタの構造を示す断面図で
ある。 【図５】 従来の燃料噴射制御装置によるインジェクタ
制御動作を示す波形図である。 【符号の説明】 １Ａ 噴射制御手段、２ インジェクタ、３ 各種セン
サ、４ 燃圧レギュレータ手段、５Ａ インジェクタ駆
動手段、１１ 燃圧制御部、１２ 励磁電流制御部、１
３ 噴射タイマ、１４ 過励磁タイマ、１５ 過励磁期
間制御部、１６Ａ 保持電流値制御部、２４ 電磁コイ
ル、２６ 弁体、２８ バネ、Ｅ過励磁パルス、ｉａ
励磁電流、ｉｅ 過励磁電流、ｉｈａ、ｉｈ１、ｉｈ２
保持電流値、Ｊ 噴射パルス、Ｎｅ エンジン回転数、
Ｐｆ 燃圧、ＴＥ１、ＴＥ２、ＴＪ オン期間、Ｔｉ
１、Ｔｉ２ 過励磁期間、Ｑａ 吸気量、ｑ１、ｑ２
開弁時間、θ 弁体開度、τ１、τ３ 閉弁開始時間。
図である。 【図２】 この発明の実施の形態１によるインジェクタ
制御動作を示す波形図である。 【図３】 従来の燃料噴射制御装置を示す機能ブロック
図である。 【図４】 一般的なインジェクタの構造を示す断面図で
ある。 【図５】 従来の燃料噴射制御装置によるインジェクタ
制御動作を示す波形図である。 【符号の説明】 １Ａ 噴射制御手段、２ インジェクタ、３ 各種セン
サ、４ 燃圧レギュレータ手段、５Ａ インジェクタ駆
動手段、１１ 燃圧制御部、１２ 励磁電流制御部、１
３ 噴射タイマ、１４ 過励磁タイマ、１５ 過励磁期
間制御部、１６Ａ 保持電流値制御部、２４ 電磁コイ
ル、２６ 弁体、２８ バネ、Ｅ過励磁パルス、ｉａ
励磁電流、ｉｅ 過励磁電流、ｉｈａ、ｉｈ１、ｉｈ２
保持電流値、Ｊ 噴射パルス、Ｎｅ エンジン回転数、
Ｐｆ 燃圧、ＴＥ１、ＴＥ２、ＴＪ オン期間、Ｔｉ
１、Ｔｉ２ 過励磁期間、Ｑａ 吸気量、ｑ１、ｑ２
開弁時間、θ 弁体開度、τ１、τ３ 閉弁開始時間。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関に所定量の燃料を噴射するため
に電磁コイルおよびバネにより開閉駆動される弁体を有
するインジェクタと、 前記インジェクタから噴射される燃料の燃圧を調整する
燃圧レギュレータ手段と、 前記インジェクタの弁体を開弁駆動するためのインジェ
クタ駆動手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、 前記運転状態に応じて前記燃圧レギュレータ手段および
前記インジェクタ駆動手段を制御して、前記運転状態に
応じた燃料量を前記インジェクタから噴射させるための
噴射制御手段とを備え、 前記各種センサは、少なくとも前記燃圧を検出する燃圧
センサを含み、 前記噴射制御手段は、前記運転状態および前記燃圧に応
じて前記電磁コイルの励磁電流および励磁時間を制御し
て、前記弁体の開弁駆動時間を制御するインジェクタ制
御部を含み、 前記インジェクタ制御部は、前記弁体の開弁終了後にお
ける前記電磁コイルの励磁電流を保持電流値として設定
する保持電流値制御部を含み、 前記保持電流値制御部は、 前記弁体の開弁状態を保持するための必要最小限の値に
前記保持電流値を設定するとともに、 前記燃圧が高いほど前記保持電流値を大きい値に設定
し、前記燃圧が低いほど前記保持電流値を小さい値に設
定する燃料噴射制御装置において、 前記保持電流値制御部は、 前記励磁電流の遮断時に前記弁体が全開位置から全閉位
置まで移動するのに要する全閉時間に応じて前記保持電
流値を設定し、 前記全閉時間が短いほど前記保持電流値を大きい値に設
定する ことを特徴とする燃料噴射制御装置。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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ID=18078568
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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- 1999-11-08 JP JP31656999A patent/JP3505453B2/ja not_active Expired - Lifetime
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2000
- 2000-02-02 US US09/496,334 patent/US6234150B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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