JP3932474B2 - 電磁式燃料噴射装置及び内燃機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁式燃料噴射装置及び内燃機関に係り、特に、バッテリ電圧で直接駆動される電磁式燃料噴射装置及びこの燃料噴射装置を搭載した内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、例えば、自動車などの車両に搭載される燃料噴射装置として、電磁式燃料噴射装置が知られている。この電磁式燃料噴射装置には電磁式燃料噴射弁（以下、インジェクタと称する。）は、燃料噴射孔を有するノズルと、ノズル内に往復動自在に挿入されて先端側にバルブ（弁体）が形成されたプランジャと、プランジャに閉弁方向の弾性力を与えるリターンスプリングと、バッテリから電力の供給を受けてプランジャに開弁方向の電磁力を与えるコイルを備えており、コイルに通電することにより、プランジャが吸引されてバルブが燃料噴射孔の弁座から離れ、燃料が燃料噴射孔から噴射されるようになっている。一方コイルへの通電が中止されると、コイルによる磁気吸引力が減衰し、リターンスプリングの弾性力によってバルブが閉じるように構成されている。
【０００３】
インジェクタによる噴射量は、開弁指令時間により制御されるが、一般に、開弁指令時間、閉弁指令時間に対して、バルブの応答遅れが存在し、開弁指令時間と噴射量との関係を示す燃料噴射量特性において直線性が完全には成立しない領域が発生する。このため、インジェクタとしては、直線性が広い範囲で成立していることが要求されるが、低燃費を狙った内燃機関に搭載されるインジェクタは少ない燃料を正確に噴射する必要があり、短い開弁指令時間に対する直線性が重要である。このためインジェクタを駆動するに際して各種の駆動方式が提案されている。
【０００４】
例えば、インジェクタ及びその駆動方式として、「電子制御ガソリン噴射（藤沢・小林；昭和６２年・山海堂）」に記載されているように、サチュレーティッド方式（電圧駆動）とピークホールド方式（電流駆動）がよく知られている。
【０００５】
サチュレーティッド方式は、一般に、コイル巻数も多く、駆動電流は、バルブがリフトを終了しても増加を続け、コイル内部抵抗及び駆動回路内の抵抗によって制限される飽和電流値に近づくようになっている。また回路インピーダンスは、ピークホールド方式に比べて高く、インダクタンスの影響により、コイルに流れる電流の立ち上がりは緩やかである。そしてコイルの内部抵抗および駆動回路内の抵抗を調整することにより、飽和電流値を適当に設定しておけば、電流制御回路を設ける必要もなく、安価なもので構成することができる。
【０００６】
一方、ピークホールド方式は、コイル巻数が少なく、回路インダクタンス、回路インピーダンスが低く、開弁時の電流の立ち上がりは、サチュレーティッド方式に比べて速い。しかし、この方式においては、コイルのインダクタンスやインピーダンスが低いため、コイルに一定の状態で通電し続けるとコイルに過電流が流れてコイルが焼損することがある。このため、この方式においては、駆動回路内に電流制限機構を設け、コイルに流れる電流が予め設定されたた値（設定ピーク電流値）になったときには、コイルへの電圧印加デューティを１００％から下げることにより、開弁保持に必要な値に電流を制限することが行なわれている。
【０００７】
上述した二つの方式を比較すると、開弁指令時間に対する噴射量の直線性を低噴射領域においても実現するためには、電流の応答性が高いピークホールド方式を採用する場合が多い。
【０００８】
例えば、特開平６−２４１１３７号公報に記載されているように、燃料圧力を検出し、燃料圧力に応じて目標ピーク電流値を大きくしたり、電流値の切替タイミングを延長し、弁体に加わる負荷変動に対して磁気吸引力、すなわち駆動力を調整する電磁式燃料噴射装置が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平６−２４１１３７号公報に開示されている燃料噴射装置はバッテリ電圧で直接駆動されるものではなく、昇圧回路、低電圧回路を備えており、駆動電気回路系の変化に対する配慮がなされていない。
【００１０】
すなわち、バッテリ電圧で直接駆動される電磁式燃料噴射装置においては、弁体に加わる負荷変動のみならず、始動時や電気負荷が急変した際のバッテリ電圧の低下、コイルを含めたハーネス抵抗の経年変化あるいは発熱による抵抗増加など、バッテリ、コイル、ハーネスなどで構成される電気回路に生じる変化を考慮する必要がある。
【００１１】
例えば、バッテリ電圧が低下すると、コイルにバッテリ電圧を印加しても、コイルの電流が予め設定されたピーク電流値に到達する時間が遅れる。しかも、バッテリ電圧が大幅に低下すると、コイルの電流が設定ピーク電流に到達できない可能性も生じる。
【００１２】
また、電磁式燃料噴射装置においては、コイルに電圧を印加すると、コイルの電流がコイルのインダクタンス成分により遅れを生じるが、渦電流の影響により、投入された起磁力（電流とコイル巻数との積）と磁気吸引力との間にも遅れを生じる。この遅れは、ある種の積分フィルタとなるので、磁気吸引力を適切な値とし、低噴射領域まで直線性を得るためには、ピーク電流値のみではなく、通電時間も考慮する必要がある。
【００１３】
すなわち、従来技術においては、ピークホールド方式を採用するに際して、バッテリ電圧で直接駆動する方式でないため、バッテリ、コイル、ハーネルなどで構成される電気回路に生じる変化に対して、各条件で噴射量の直線性を得るために最適な構成になっていない。
【００１４】
本発明の第１の目的は、バッテリ電圧が変化しても噴射量の直線性を維持することができる電磁式燃料噴射装置及び内燃機関を提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、回路抵抗が変化しても噴射量の直線性を維持することができる電磁式燃料噴射装置緒内燃機関を提供することにある。
【００１６】
本発明の第３の目的は、燃料圧力が変化しても噴射量の直線性を維持することができる電磁式燃料噴射装置及び内燃機関を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記バッテリの電圧に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記電圧検出手段の検出電圧と前記電流検出手段の検出電流を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記電圧検出手段の検出電圧に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００１８】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００１９】
（１）前記電流値記憶手段は、前記バッテリの電圧の低下に応じて電流値が小さくなる目標ピーク電流値を記憶してなる。
【００２０】
第２の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリと前記コイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗と前記コイルの抵抗とを含む合成抵抗を検出する合成抵抗検出手段と、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記合成抵抗に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記合成抵抗検出手段の検出抵抗と前記電流検出手段の検出電流を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００２１】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００２２】
（１）前記電流値記憶手段は、前記合成抵抗の抵抗値の増加に応じて電流値が小さくなる目標ピーク電流値を記憶してなる。
【００２３】
また、第３の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記燃料通路内の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記燃料圧力検出手段の検出圧力と前記電流検出手段の検出電流を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００２４】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００２５】
（１）前記電流値記憶手段は、前記燃料通路内の燃料の圧力の増加に応じて電流値が大きくなる目標ピーク電流値を記憶してなる。
【００２６】
また、第１の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの電圧に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記電圧検出手段の検出電圧を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記電圧検出手段の検出電圧に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００２７】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することが出来る。
【００２８】
（１）前記タイミング記憶手段は、前記バッテリの電圧の低下に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなる。
【００２９】
また、第２の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリと前記コイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗と前記コイルの抵抗とを含む合成抵抗を検出する合成抵抗検出手段と、前記合成抵抗に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記合成抵抗出手段の検出抵抗を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００３０】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００３１】
（１）前記タイミング記憶手段は、前記合成抵抗の抵抗値の増加に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなる。
【００３２】
また、第３の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記燃料通路内の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記燃料圧力検出手段の検出圧力を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００３３】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００３４】
（１）前記タイミング記憶手段は、前記燃料通路内の燃料の圧力の増加に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなる。
【００３５】
前記各電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００３６】
（１）前記バッテリの電圧が定格電圧にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記電圧検出手段の検出電圧に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなる。
【００３７】
（２）前記合成抵抗の抵抗値が設定値にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなる。
【００３８】
（３）前記燃料通路内の燃料の圧力が設定値にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなる。
【００３９】
また、本発明は、ピストンを往復動自在に収納するシリンダと、このシリンダ内に空気を導入する吸気装置と、前記シリンダ内の排気ガスを前記シリンダ外に排出する排気装置と、前記シリンダ内に燃料を導入する燃料噴射装置と、前記シリンダ内の燃料を点火させる点火装置とを備えている内燃機関において、前記燃料噴射装置として、前記いずれかの電磁式燃料噴射装置を備えてなる内燃機関を構成したものである。
【００４０】
前記した手段によれば、バッテリ電圧が変化したとき、バッテリ電圧に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルの電流が目標ピーク電流値になったときに保持電流に切り替えたり、あるいはバッテリ電圧に応じた目標切り替えタイミングを選択し、通電開始からの経過時間が目標切り替えタイミングになった時点でこの時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流をコイルに流すようにしたりしたため、不必要に長い間コイルにピーク電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【００４１】
また、バッテリとコイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗とコイルの抵抗とを含む合成抵抗（ハーネス抵抗）が変化したときには、この合成抵抗に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルの電流が目標ピーク電流値になったときに保持電流に切り替えるようにしたり、あるいは合成抵抗に応じた目標切り替えタイミングを選択し、コイルへの通電開始からの経過時間が、選択した目標切り替えタイミングになったときに現時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流をコイルに流すようにしたりしたため、不必要に長い間コイルに電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【００４２】
また、燃料通路内の燃料の圧力が変化したときには、燃料の圧力に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルへの通電後、コイルの電流が目標ピーク電流値になった時点で保持電流に切り替えたり、あるいは燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標切り替えタイミングを選択し、コイルへの通電開始からの経過時間が、目標切り替えタイミングになった時点で現時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流に切り替えたりしたため、不必要に長い間コイルに電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す電磁式燃料噴射装置の全体構成図である。図１において、内燃機関、例えば、自動車などの車両に搭載される電磁式燃料噴射装置はインジェクタ１０を備えており、このインジェクタ１０には、燃料タンク１２内の燃料が燃料ポンプ１４の駆動により燃料通路１６を介して供給されているとともに、バッテリ１８から直流電力が供給されるようになっている。そしてインシェクタ１０に内蔵されたコイル２０が通電されたときに、燃料通路１６からの燃料をエンジン（図示省略）に噴射するように構成されている。
【００４４】
具体的には、インジェクタ１０は、図２（ａ）に示すように、燃料通路１６に接続された筒状のインジェクタ本体２２、本体２２の内周側に挿入された筒状のガイド２４、ガイド２４端部外周に固定されたボビン２６、ボビン２６に装着されたコイル２０、コイル２０の外周側を囲む筒状のコア２８、コア２８の先端側にコア２８と一体的に形成されたヨーク３０、ヨーク３０の内周側に固定された筒状のノズル３２、ノズル３２内に往復動自在に挿入されたプランジャ３４、プランジャ３４に隣接して配置されたリターンスプリング３６を備えており、コイル２０がターミナル３８を介してバッテリ１８に接続されている。ノズル３２の先端側には燃料噴射孔４０が形成されており、燃料噴射孔４０は円錐状のバルブ（弁体）４２により開閉されるようになっており、このバルブ４２はプランジャ３４の先端側に一体となって形成されている。そしてバルブ４２は、弾性体としてのリターンスプリング３６から閉弁方向の弾性力を受けてシート面（弁座面）４４を閉じるようになっている。プランジャ３４の先端側中ほどには燃料微粒化のためのスワーラ４６が設けられている。そして、コイル２０にバッテリ１８からの電圧が印加されてコイル２０が通電されると、コイル２０から磁束が発生し、ヨーク３０、コア２８とプランジャ３４とを結ぶ磁路が形成され、コア２８、ヨーク３０とプランジャ３４との間に吸引力（電磁力）が発生し、この吸引力によりバルブ４２には閉弁方向の弾性力に抗して、閉弁方向の力が与えられ、バルブ４２がシート面４４から離れ、燃料が燃料噴射孔４０から噴射されるようになっている。なお、コイル２０とコア２８は、図２（ｂ）に示すような等価回路モデルで表わすことができる。
【００４５】
上記構成によるインジェクタ１０において、その開弁時には、リターンスプリング３６によるセット荷重と、加圧された燃料による燃圧（燃料の圧力）がバルブ４２に働くため、開弁保持時に比べて大きな電磁吸引力が要求される。この電磁吸引力が、セット荷重や燃圧を含む力に打ち勝つ大きさに到達した時点で、初めてプランジャ３４が変位を始めることになる。したがって、コイル２０から電磁吸引力を発生させるのに必要な時間は、バルブ４２の開弁遅れに影響を及ぼすため、できるだけ短くする必要がある。すなわち、コイル２０には電流を急速に流す必要がある。そこで、本実施形態におけるインジェクタ１０には、ピークホールド方式が採用されており、コイル２０の抵抗、インダクタンスはともに小さい値に設定されている。
【００４６】
一方、バルブ４２の開弁保持動作においては、バルブ４２の開弁時に比べて大きな起磁力でバルブ４２を開状態に保持できる。これは、バルブ４２の開弁により燃料噴射孔４０から燃料が噴射され、バルブ４２の前後で圧力がバランスし、燃圧による力が小さくなると同時に、コア２８、ヨーク３０とプランジャ３４とのエアギャップが小さくなるため、このエアギャップの磁束密度が上昇し、起磁力を有効に使えるためである。さらに、バルブ４２の開弁保持に続く閉弁時は、コイル２０への電圧印加を中止することにより、開弁保持時の起磁力が低下し、この起磁力の低下にともなって、この起磁力がリターンスプリング３６のセット荷重以下になると、閉弁動作が開始されるが、開弁保持時の起磁力が大きすぎると、閉弁遅れにつながる。したがって、開弁保持時には、保持限界に近い低い電流でバルブ４２を保持する必要がある。しかも、コイル２０の抵抗、インダクタンスは小さい値に設定されているため、バッテリ電圧が一定のままコイル１０に印加され続けると、コイル２０に過大な電流が流れ、応答遅れ及びコイル２０の発熱につながる。このため、バルブ４２の開弁保持時には、コイル２０に対する電流制御を行ないながら保持に適当な電流値（保持電流）に制御することとしている。
【００４７】
コイル２０に対する通電を制御するに際して、本実施形態においては、図１に示すように、コイル２０の一端に、パワートランジスタ５０を介して電流検出抵抗５２を接続するとともに、電流検出抵抗５２の一端を接地し、パワートランジスタ５０の両端にダイオード５４を逆並列接続する構成を採用している。
【００４８】
パワートランジスタ５０は、スイッチング素子としてバッテリ１８とコイル２０とを結ぶ通電回路中に電流検出抵抗５２とともに挿入されており、パワートランジスタ５０のベースには電流制御回路５６が接続され、電流制御回路５６にはエンジンコントローラ５８、電流切り替え制御部６０が接続されている。エンジンコントローラ５８は、スロットル開度など、エンジンの運転状態に応じて決定される噴射指令パルス（パルス幅Ｔｉ）を電流制御回路５６に出力するようになっている。電流制御回路５６は、噴射指令パルスに応答して、パワートランジスタ５０をオン動作させ、コイル２０への通電を開始し、その後、コイル２０に流れる電流が目標ピーク電流値に到達したときに、電流切り替え制御部６０からの切替指令に応答して、目標ピーク電流値よりも小さい保持電流をコイル２０に流すために、パワートランジスタ５０に対してオンオフ動作を繰り返すように構成されている。
【００４９】
電流切り替え制御部６０は、コンパレータ６２、切り替え電流決定部６４、抵抗推定部６６、目標ピーク電流記憶部６８、タイマ７０を備えて構成されており、コンパレータ６２が電流検出抵抗５２、電流制御回路５６に接続され、切り替え電流決定部６４がエンジンコントローラ５８、燃圧センサ７２、バッテリ１８に接続され、電流値記憶手段としての目標ピーク電流記憶部６８には、バッテリ電圧、燃圧及びハーネス抵抗に応じた目標ピーク電流値に関するデータが格納されている。
【００５０】
切り替え電流決定部６４は、バッテリ１８の出力電圧を取り込み、バッテリ１８の電圧を検出する電圧検出手段としての機能を備えているとともに、タイマ７０からクロック信号を取り込み、このクロック信号に従って、通電開始からの経過時間を計測する計測手段としての機能を備えている。さらに、切り替え電流決定部６４は、燃料通路１６内の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段としての燃圧センサ７２の検出圧力を取り込むとともに、抵抗推測部６６により推測された抵抗、すなわちバッテリ１８とコイル２０とを結ぶ通電回路の回路抵抗とコイル２０の抵抗とを含む合成抵抗をハーネス抵抗として取り込み、バッテリ電圧の変化、燃圧の変化あるいはハーネス抵抗の変化に従って、目標ピーク電流記憶部６８からバッテリ電圧の変化、燃圧の変化あるいはハーネス抵抗の変化に応じた目標ピーク電流値を取り込み、この目標ピーク電流値をコンパレータ６２に出力するようになっている。さらに噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（バッテリ電圧が定格電圧、合成抵抗の抵抗値が設定値および燃料通路内の燃料の圧力が設定値にあることを条件に設定されたパルス幅）を、バッテリ電圧１８の電圧の変化、ハーネス抵抗の変化あるいは燃圧の変化に応じて補正するパルス補正手段としての機能を備えている。そして、コンパレータ６２は、コイル２０に流れる電流を検出する電流検出手段としての電流検出抵抗５２の出力と切り替え電流決定部６４によって選択された目標ピーク電流値とを比較し、コイル２０に流れる電流が目標ピーク電流値と一致したときに、電流制御回路５６に対して切替指令を出力するようになっている。すなわち、パワートランジスタ５０、ダイオード５４、電流制御回路５６、電流切り替え制御部６０は通電制御手段として構成されている。
【００５１】
電流切り替え制御部６０から電流制御回路５６に対して電流の切替を指令する切替指令を出力するに際しては、図３に示す構成を採用することもできる。すなわち、目標ピーク電流記憶部６８の代わりに目標切替時間記憶部（タイミング記憶手段）７４を設け、切り替え電流決定部６４の代わりに切替タイミング決定部７６を設け、切替タイミング決定部７６において、タイマ７０からのクロックパルスを通電開始から計測し、通電開始からの経過時間が目標切り替えタイミングに一致したことを条件に切替タイミング決定部７２から電流制御回路５６に対して切替指令を出力する。
【００５２】
そして、バッテリ電圧の変化のみを考慮した場合、目標ピーク電流記憶部６８と目標切替時間記憶部７４には、図４に示すように、バッテリ電圧とコイル電流との関係から定まる目標ピーク電流値、目標切り替えタイミングに関するデータがバッテリ１８の電圧の変化に対応づけて記憶されることになる。
【００５３】
図４（ａ）は、コイル２０、ハーネス抵抗、燃料圧力を任意の値に設定した状態でのバッテリ電圧とコイル電流との関係を示す特性図である。図４（ａ）において、バッテリ電圧が低下すると、コイル電流の応答も低下することが理解される。また図中の点線で示す曲線は噴射特性を最適とする曲線である。この曲線は、実験により求めてもシミュレーションによって求めても良い。この最適曲線と電流応答との交点が各バッテリ電圧における最適目標ピーク電流値となる。図４（ｂ）は、（ａ）に示す特性の関係をテーブルとしたものである。そして目標ピーク電流値に関するテーブルには、バッテリ電圧が低下する方向に対して減少する値が与えられている。またピーク到達時間すなわち目標切り替えタイミングはバッテリ電圧が低下する方向に対して増加する値が与えられている。
【００５４】
次に、電流切り替え制御部６０の作用を図５のフローチャートにしたがって説明する。本実施形態では、インジェクタ１０の一回目の駆動ごとに目標ピーク電流値を求めている例（ｉ回目の検出結果にてｉ＋１回目の目標ピーク電流値を求めている例）を示す。まず、ｉ回目の噴射前のバッテリ電圧Ｖｂｉを検出する（ステップＳ１）。次に、ｉ回目の噴射のために、バッテリ電圧Ｖｂｉをコイル２０に印加する（ステップＳ２）。このあとタイマ７０からのクロック信号を計測し、計測された時間Ｔが予め設定された時間Ｔｃとなった時点でコイル２０に流れる電流Ｉｐ（Ｖｂｉ）を検出する（ステップＳ３）。次に、抵抗推測部６６に記憶されている各バッテリ電圧Ｖｂと各抵抗ＲＣに対する時間Ｔｃにおける電流応答値マップの中からバッテリ電圧値Ｖｂｉの列のデータを検索し（ステップＳ４）、コイル電流Ｉｐ（Ｖｂｉ）に最も近い電流値Ｉｐｉｉとなる抵抗値Ｒｃｉをコイル、ハーネス抵抗として記憶する（ステップＳ５）。次に、燃圧センサ７２の出力を取り込み、ｉ回目噴射のときの燃圧Ｐｆｉを検出する（ステップＳ６）。
【００５５】
以上の処理により、ｉ回目噴射時のバッテリ電圧Ｖｂｉ、抵抗値Ｒｃｉ、燃圧Ｐｆｉが把握できるので、これらの値を基に目標ピーク電流記憶部６８内のＩｐマップを検索し、ｉ＋１回目の目標ピーク電流Ｉｐ（ｉ＋１）を求める（ステップＳ７）。このあと目標ピーク電流Ｉｐ（ｉ＋１）に基づきｉ＋１回目のコイル通電を行なう（ステップＳ８）。
【００５６】
上述したように、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を繰り返すことにより、常に最適な目標ピーク電流値でインジェクタ１０を駆動することが可能になる。
【００５７】
なお、目標ピーク電流値の代わりに、目標切り替えタイミングによってインジェクタ１０を駆動する場合には、ステップＳ７においてｉ＋１回目の目標ピーク電流Ｉｐ（ｉ＋１）を求める代わりに、目標切替時間記憶部７４のＴｐマップに関するデータを検索し、ｉ＋１回目の目標切替時間（目標切り替えタイミング）Ｔｐ（ｉ＋１）を求める。そしてこの後目標切替時間Ｔｐ（ｉ＋１）に基づきｉ＋１回目のコイル通電を行なう。
【００５８】
以上の処理により決定された目標ピーク電流値あるいは目標切替時間（目標目標切り替えタイミング）に応じて、パワートランジスタ５０の駆動が電流制御回路５６によって制御される。この場合、電流検出抵抗５２により検出されたコイル電流が目標ピーク電流値よりも低い間あるいは切替タイミング決定部７６で計測された計測時間が目標切替時間まで経過していない間は、電流制御回路５６からのオン信号によりパワートランジスタ５０はオン状態に維持され、コイル２０にはバッテリ電圧が印加され続け、コイルに流れる電流が増加する。そしてコイル２０に流れる電流が目標ピーク電流値に到達したとき、あるいは通電開始からの経過時間が目標切替時間に到達したときには、パワートランジスタ５０が一旦非導通状態となる。この後パワートランジスタ５０はその時点のコイル電流値よりも低い保持電流となるようにオンオフ動作が繰り返され、コイル２０に流れる電流が保持電流に維持される。すなわちコイル２０には、バルブ４２の開弁状態を保持するに必要な保持電流が流れる。
【００５９】
次に、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスが立ち下がると、電流制御回路５６によりパワートランジスタ５０に対する通電が停止され、インジェクタ１０による燃料噴射が終了する。このとき、コイル電流が目標ピーク電流に到達していない間あるいは経過時間が目標切替時間に達しない時間であっても、噴射指令パルスの立ち下がる時点でコイル２０に対する通電が終了するとともにインジェクタ１０による噴射が終了することになる。
【００６０】
次に、バッテリ電圧・抵抗・燃圧が標準状態に設定された場合における本発明の駆動方式を説明するとともに、バッテリ電圧が低下した場合、コイル・ハーネス抵抗が増加した場合、燃料の圧力（燃圧）が増加した場合における本発明の駆動方式と従来の駆動方式との比較結果について考察する。
【００６１】
＜バッテリ電圧・抵抗・燃圧が標準状態に設定された場合＞
図６（ａ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉが１．５ｍｓのときのインジェクタ１０の通電状態の一例を示す特性図である。このとき、目標ピーク電流記憶部６８から読み出した目標ピーク電流値はＩｐである。そして通電開始の初期段階ではパワートランジスタ５０がオン状態を維持し、コイル２０にバッテリ電圧Ｖｂが印加され続ける。この状態では、コイル２０に流れる電流は急激に上昇し、コイル電流がＩｐに到達すると、コンパレータ６２からの指令によりパワートランジスタ５０がオフとなり、コイル２０への電圧印加が一旦中断される。このときの時間をＴｐとする。これによりコイル電流はＩｐより低下するが、このとき電流検出抵抗５２によりコイル電流を検出しておき、コイル電流が、バルブ４２の開弁保持に適切な電流値Ｉｈよりも低下すると、再びパワートランジスタ５０がオンとなり、以降、コイル電流５０のオンオフ動作が繰り返される。このスイッチング動作時間が１．５ｍｓを過ぎ、噴射指令パルスが立ち下がると、パワートランジスタ５０もオフとなり、コイル２０への電圧印加も終了する。これにより、コイル２０から発生する磁気吸引力が減衰し、リターンスプリング３６の弾性力（スプリング力）と燃料圧力によりバルブ４２がシート面４４に押さえ付けられ、燃料噴射が終了する。このときコイル２０の電流である保持電流が最適値Ｉｈであるため、短い閉弁遅れを実現できる。
【００６２】
図６（ｃ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（ｍｓ）を横軸に、このときの噴射量を縦軸に示した噴射量特性を示す図である。開弁時の目標ピーク電流値が最適値Ｉｐに設定され、保持電流が最適値Ｉｈに設定されているため、開弁時、噴射指令パルスのパルス幅の増加にしたがって、噴射量が直線的に増加する特性を実現できる。
【００６３】
＜バッテリ電圧が低下した場合＞
図７（ａ）、（ｂ）は、図６の状態から抵抗、燃圧はそのままで、バッテリ電圧が低下した場合でも、目標電流Ｉｐをそのままの状態に維持したときのコイル電流と印加電圧の変化を示す特性図である。
【００６４】
図７（ａ）、（ｂ）において、バッテリ電圧がＶｂからＶｂ１に低下したとき、コイル電流の上昇は鈍くなる。このため、コイル電流がＩｐに到達する時間は、Ｔｐよりも大幅に遅れ、Ｔｐ１となる。このあと、バッテリ電圧Ｖｂ１の印加は一度中断され、これによりコイル電流はＩｐよりも低下するが、電流検出抵抗５２により電流を検出しておき、コイル電流が、バルブ４２の開弁保持に適切な電流値Ｉｈよりも低下すると、再びパワートランジスタ５０がオンとなり、これ以降、コイル電流がＩｈとなるように、コイル２０には電圧Ｖｂ１の印加と、電圧Ｖｂ１の印加停止とを交互に繰り返すスイッチング動作がパワートランジスタ５０に対して行なわれる。
【００６５】
図７（ｃ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（ｍｓ）を横軸に、バッテリ電圧がＶｂ１に低下した状態の噴射量を縦軸に示した噴射量特性を示す図である。図７（ａ）に示すように、バッテリ電圧の低下に伴って、コイル電流の立ち上がりが遅くなり、開弁するタイミングが遅くなるため、（ｃ）に示すように、噴射量の立ち上がりも遅れる。このため、開弁すれば、前述したように、バルブ４２の前後で圧力がバランスし、バルブ４２に加わる力が小さくなる。ここで、図６に示すように、バッテリ電圧が低下していない場合は、いちはやく電流値が保持電流値Ｉｈとなっているが、バッテリ電圧が低下している状態では、通電時間がＴｐ以上で、Ｔｐ１以下では、電流値Ｉは、Ｉｈ＜Ｉ＜Ｉｐの状態で上昇を続ける。このため、磁気吸引力が、Ｉ＝Ｉｈのときに比べて過剰となる。このため、この状態で噴射パルスが立ち下がると、通電は停止されるが、過剰な磁気吸引力によって閉弁遅れが大きくなる。このときの噴射量特性は、指令パルス幅０．５ｍｓ〜１ｍｓに反映されている。また時間Ｔｐ１までの間は、バッテリ電圧が通常のときに比べて閉弁遅れが大きくなり、開弁時間が長くなる。結果として、同一パルス幅に対する開弁時間は、バッテリ電圧が通常のとき（定格電圧にあるとき）に比べて長くなり、その間の噴射量は増え、上に凸の特性となる。この特性では直線性が悪化し、制御可能範囲の最低噴射量が増えてしまい、低燃費エンジンへの適応が困難となる。またバッテリ電圧がさらに下がると、最大噴射指令パルス幅の間では、コイル電流がＩｐに到達できず、バルブの開弁保持に適当な電流値Ｉｈにならずに、高い電流のままで通電が終わる可能性もある。このようになれば、噴射量特性の直線性は大幅に悪化する。さらに中途半端に高い電流で長時間通電される可能性もあり、発熱、焼損の恐れもある。
【００６６】
これに対して、バッテリ電圧が低下した際に、バッテリ電圧の低下に応じて目標ピーク電流値として低い値を選択したときの特性を図８に示す。
【００６７】
本実施形態においては、図８に示すように、バッテリ電圧が低下した場合、目標ピーク電流をバッテリ電圧Ｖｂ１（＜Ｖｂ）に最適な値Ｉｐ１（＜Ｉｐ）とすることにより、コイル電流が目標ピーク電流値に到達するまでの時間をＴｐ２とすることができるとともに、コイル電流をバルブ４２の開弁保持に適当な電流値Ｉｈに早期に移行可能となる。またこのバッテリ電圧Ｖｂ１に対する最適ピーク電流（目標ピーク電流値）Ｉｐ１は、インジェクタ特性試験を実施することにより実験的に求めても、シミュレーションによって求めても良い。
【００６８】
このように、本実施形態においては、開弁時の目標ピーク電流値が最適値Ｉｐ１に設定され、保持電流が最適値Ｉｈに設定されているため、開弁時、噴射指令パルスのパルス幅の増加にたがって、噴射量が直線的に増加する特性を実現することができる。
【００６９】
ここで、図８（ｃ）の実線に示す特性にしたがって燃料を噴射した場合、バッテリ電圧の低下に伴って開弁遅れを生じることがある。そこで、本実施形態においては、バッテリ電圧が低下した場合、パルス幅Ｔｉにオフセット分Ｔｓ１を加えて噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉを補正し、補正されたパルス幅の噴射指令パルスによって通電することにより噴射量特性を最適なものとすることができる。例えば、エンジンコントローラ５８の要求噴射指令パルスのパルス幅がＴｉ０ｍｓであった場合は、通電時間を（Ｔｉ０＋Ｔｓ１）ｍｓと補正することにより、バッテリ電圧低下の影響を最小限にした状態で噴射量特性を最適な直線性に保った状態に維持することが可能になる。
【００７０】
＜コイル・ハーネス抵抗が増加した場合＞
図９（ａ）、（ｂ）は、図６に示す標準状態からバッテリ電圧、燃圧はそのままで、コイル・ハーネス抵抗（以下、単に抵抗）が増加した場合に、目標ピーク電流Ｉｐを図６と同じ状態でコイル２０を駆動したときのコイル電流、印加電圧の特性を示す図である。
【００７１】
図９において、抵抗が増加し、Ｒ１となると、コイル２０に流れる電流の上昇代は低くなる。これは、コイル・ハーネスで形成される電気回路の時定数は改善されるものの、収束値が低下していることに起因する。また図９（ａ）においては、バッテリ電圧Ｖｂが印加されても、Ｖｂ／Ｒ１がＩｐに到達できず、指令噴射パルスのパルス幅Ｔｉ（ここでは、１．５ｍｓ）の間中、バッテリ電圧Ｖｂが印加されることになる。結局、コイル電流値は、最適保持電流であるＩｈとなることなく、指令噴射パルスのパルス幅Ｔｉの間、Ｖｂ／Ｒｉ（＞Ｉｈ）となる。
【００７２】
図９（ｃ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（ｍｓ）を横軸に、抵抗値がＲ１に増加した状態での噴射量を縦軸に示した噴射量特性を示す図である。図９（ａ）に示すように、コイル電流の上昇代は低くなり、開弁するタイミングは後ろに遅れる。このため、（ｃ）に示すように、噴射量の立ち上がりも遅れる。このため、開弁すれば、前述したように、バルブ４２の前後で圧力がバランスし、バルブ４２に加わる力が小さくなる。ここで、図６に示すように、抵抗が増加していない場合は、いち早く電流値が保持電流値Ｉｈとなっているが、抵抗が増加している状態では、コイル電流値Ｉは、Ｉｈ＜Ｉ＝Ｖｂ／Ｒｈ＜Ｉｐの状態で流れ続けている。この状態では、コイル２０の磁気吸引力がＩ＝Ｉｈのときに比べて過剰となる。このため、噴射指令パルスが立ち下がると、通電は停止されるが、過剰な磁気吸引力により閉弁遅れが大きくなる。このときの現象は、（ｃ）の噴射量特性に反映されている。すなわち抵抗が増加すると余剰電流による余剰吸引力により閉弁が遅れ、抵抗が通常のときに比べて開弁時間が長くなる。結果として、同一パルス幅に対する開弁時間は、バッテリ電圧が通常のとき（定格電圧にあるとき）に比べて長くなり、噴射量が増え、上に凸の特性となるとともに、パルス幅に対して急峻な立ち上がり特性となる。このような特性では噴射量の直線性が悪化し、制御可能範囲の最低噴射量が増えてしまい、低燃費エンジンへの適用が困難となる。さらに、このような状態では、最大噴射指令パルスのパルス幅の間は、コイル電流が目標ピーク電流値Ｉｐに到達できず、バルブ４２を保持するに最適な電流値Ｉｈにならず、高い電流のままで通電が終わる。しかも中途半端に高い電流で長時間通電されることにより、発熱、焼損の恐れがある。
【００７３】
これに対して、抵抗が増加したときに、抵抗の増加に応じて目標ピーク電流値を低く選択したときの特性結果を図１０に示す。
【００７４】
本実施形態においては、図１０に示すように、抵抗が増加した場合、目標ピーク電流を抵抗Ｒ１に最適な値Ｉｐ２（＜Ｉｐ）とすることにより、コイル電流が目標ピーク電流値に到達するまでの時間をＴｐ３とすることができ、バルブ４２を保持するに必要な保持電流を電流値Ｉｈに早期に移行可能となる。この抵抗Ｒ１に対する最適ピーク電流（目標ピーク電流値）Ｉｐ２は、インジェクタ特性試験を実施することにより実験的に求めても、シミュレーションにより求めても良い。
【００７５】
本実施形態によれば、開弁時の目標ピーク電流値が最適値Ｉｐに設定され、保持電流が最適値Ｉｈに設定されているため、開弁時、噴射指令パルスのパルス幅の増加にしたがって、噴射量が直線的に増加する特性を実現できる。
【００７６】
ここで、図１０（ｃ）の実線で示す噴射量特性にしたがってインジェクタ１０から燃料を噴射すると、抵抗増加による開弁遅れを生じることがある。この場合、パルス幅Ｔｉにオフセット分Ｔｓ２を加えて噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉを補正することで、噴射量特性を実線で示す特性から破線で示す特性に補正することができる。例えば、エンジンコントローラ５８の要求噴射指令パルスのパルス幅がＴｉ０ｍｓであった場合は、通電時間を（Ｔｉ０＋Ｔｓ２）ｍｓと補正することにより、抵抗増加の影響を最小限にした噴射量特性を実現することができる。
【００７７】
図１１（ａ）は、バッテリ電圧、燃料圧力を任意の値に設定した状態でのコイル・ハーネス抵抗とコイル電流応答との関係を示す図である。この図から、コイル・ハーネス抵抗が増加すると、電流収束値が低下することが理解される。また図中の点線で示す曲線は、噴射量特性を最適とする曲線であり、この曲線は、実験により求めても、シミュレーションにより求めても良い。この最適曲線と電流応答との交点が各コイル・ハーネス抵抗における最適目標ピーク電流値となる。
【００７８】
図１１（ｂ）は、この関係をテーブルとしたものであり、これらのデータは目標ピーク電流記憶部６８、目標切替時間記憶部７４に記憶される。また最適目標ピーク電流は、バッテリ電圧と通電時間を規定することにより一義的に決定できる。この関係は目標切替時間のデータとして目標切替時間記憶部７４に記憶されることになる。そして、図１１（ｂ）に示す目標ピーク電流テーブルのデータは、抵抗が増加する方向に対して減少する値として与えられている。またピーク到達時間（目標切替時間）は、抵抗が増加する方向に対して増加する値が与えられている。このように、テーブルに記憶されたデータをもとに、コイル・ハーネス抵抗が増加したとき、目標ピーク電流を減少させるか、目標切替時間を遅くすることにより、噴射量特性を改善することが可能になる。
【００７９】
＜燃料圧力が増加した場合＞
図１２（ａ）、（ｂ）は、図６の状態からバッテリ電圧、抵抗はそのままで、インジェクタ１０に供給される燃料の圧力（以下、単に燃圧）が増加してＰｆ１となった場合に、目標電流Ｉｐを図６と同じ状態でコイル２０を駆動したときのコイル電流、印加電圧の特性を示す図である。燃圧が増加した状態でも目標電流Ｉｐを変更しないときには、バッテリ電圧、コイル・ハーネス抵抗などの電気回路は、図６（ａ）の状態と変化がないため、電流波形及び発生する磁気吸引力は図６のときと変わらない。しかしながら燃圧によりバルブ４２に加わる力が増加するため、わずかにバルブ４２は開弁するが、すぐに閉弁してしまう状態となる。
【００８０】
図１２（ｃ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（ｍｓ）を横軸に、燃圧が増加した状態での噴射量を縦軸に示した噴射量特性を示す図である。（ｃ）に示す噴射量特性を見ると、噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉに対して一定値となっている。これは、一旦バルブ４２が開弁して閉弁した後は、通電時間をいくら伸ばしても開弁できない状態を示しており、噴射量を通電時間で制御するのは不可能である。すなわち従来と同様のピークホールド方式では、燃圧が増加した場合、開弁不能となり、噴射量を通電時間で制御するのが不可能となる。
【００８１】
これに対して、燃圧が増加したときに、この燃圧の増加に応じて目標ピーク電流値を増加したときの特性結果を図１３に示す。
【００８２】
本実施形態においては、図１３に示すように、燃圧が増加した場合、目標ピーク電流を燃圧Ｐｆ１に最適な値Ｉｐ３（＞Ｉｐ）とすることにより開弁可能となる。この燃圧Ｐｆ１に対する最適ピーク電流Ｉｐ３は、インジェクタ特性試験を実施することにより実験的に求めても、シミュレーションにより求めても良い。
【００８３】
このように、本実施形態においては、バルブ４２の開弁時の目標ピーク電流値が最適値Ｉｐ３に設定され、保持電流がＩｈに設定されているため、開弁時、噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉの増加にしたがって、噴射量が直線的に増加する特性を実現することができる。
【００８４】
ここで、本実施形態においては、上述した駆動方式を採用することで、図１３（ｃ）の実線で示す噴射量特性Ｑ１によって燃料を噴射することができる。しかし、実線に示す噴射量特性でインジェクタ１０から燃料を噴射したのでは、燃圧の増加にしたがってバルブ４２の開弁遅れが生じることがある。この場合、パルス幅Ｔｉにオフセット分Ｔｓ３を加えてパルス幅Ｔｉを補正し、補正された噴射量指令パルスにしたがってコイル２０を通電し、さらに噴射率補正を実施することにより、特性Ｑ３で示すように、最適な噴射量特性にしたがって燃料を噴射することができる。例えば、エンジンコントローラ５８の要求噴射指令のパルス幅がＴｉ０ｍｓであった場合、通電時間を（Ｔｉ０＋Ｔｓ３）ｍｓと補正し、さらにこの補正された通電時間を、基準燃圧の倍率の平方根√Ｋｐで割る。すなわち通電時間を（Ｔｉ０＋Ｔｓ３）／√Ｋｐとすることにより、図１３（ｃ）の特性Ｑ３で示すように、燃圧上昇の影響を最小限にした噴射量特性を実現することができる。
【００８５】
燃圧の増加に応じて目標ピーク電流値やピーク到達時間（目標切替時間）を設定するに際しては、図１４に示す特性が考慮されている。
【００８６】
図１４（ａ）は、バッテリ電圧、コイル・ハーネス抵抗を任意の値に設定した状態での電流応答の上に、各燃圧において噴射量特性を最適とする電流値をプロットしたものである。各点は、実験により求めても、シミュレーションにより求めても良い。この各点が各燃圧における最適目標ピーク電流値となる。図１４（ｂ）は、（ａ）に示す関係をテーブルとしたものである。さらに、最適目標ピーク電流値は、バッテリ電圧と通電時間を規定することにより一義的に決定できる。この関係を用いた場合、このテーブルに関するデータは目標切替時間記憶部７４に記憶されることになる。また（ｂ）に示すように、目標ピーク電流テーブルに記憶されたデータは、燃圧が増加する方向に対して増加する値が与えられている。またピーク到達時間（目標切替時間）に対するデータも、燃圧が増加する方向に対して増加する値が与えられている。
【００８７】
このように、本実施形態において、燃圧が増加した場合、目標ピーク電流値を増加させるか目標切替時間を遅くすることにより噴射量特性を改善することが可能となる。
【００８８】
本実施形態において、保持電流としてＩｈとして燃圧上昇に対しても変化なしとしたが、燃圧上昇に対して増加させても良い。
【００８９】
前記実施形態においては、バッテリ電圧、抵抗、燃圧がそれぞれ変化するものについて述べたが、通常の運転モードでは、急激に変動するのは燃圧とバッテリ電圧であると考えられる。例えば、燃圧については、エンジン回転数、負荷状態などに対して可変燃圧システムが存在しており、電気負荷の急激な変化によりバッテリ電圧が急変することも通常発生する。
【００９０】
図１５は、抵抗を一定として、バッテリ電圧が６Ｖ〜１４Ｖまで変化し、各バッテリ電圧と、７ＭＰａ（メガパスカル）から１２ＭＰａまでの燃圧に対する目標ピーク電流値及び目標切替時間のマップの関係を示す図である。各電圧における各燃圧の最適点をプロットし、燃圧ごとに結ぶと各燃圧における噴射量特性最適曲線が得られる。各点は、実験により求めても、シミュレーションにより求めても良い。図１５（ｂ）のマップは、バッテリ電圧と燃圧の二次元マップであるが、このマップを各抵抗ごとに積み重ねると、三次元の目標Ｉｐマップ、目標Ｔｐマップとなる。
【００９１】
図１６（ａ）は、目標Ｉｐマップを、図１６（ｂ）は、目標Ｔｐマップを示す概念図である。目標Ｉｐマップ及び目標Ｔｐマップは、バッテリ電圧、コイル・ハーネス抵抗、燃圧の３つを引数とした三次元マップである。
【００９２】
図１６（ａ）の目標Ｉマップに格納されている数値を各軸ごとに対応づけると、バッテリ電圧の減少に対しては、目標ピーク電流は減少する方向で、抵抗増加に対しては、目標ピーク電流は減少する方向で、燃圧の上昇に対しては目標ピーク電流が増加する方向のデータが目標ピーク電流記憶部６８に格納されることになる。
【００９３】
また、図１６（ｂ）の目標Ｔｐマップに格納されている数値を各軸ごとに対応づけると、バッテリ電圧Ｖｂの低下に対しては、目標切替時間は延長する方向で、抵抗増加に対しては目標切替時間は延長する方向で、燃圧の上昇に対しては目標切替時間が延長する方向に各データが目標切替時間記憶部７４に格納されることになる。
【００９４】
また、図１７は、開弁時、ピーク電流値Ｉｐでスイッチングを行ない、その後ピーク電流を保持する場合の駆動方法を採用したときの特性図である。このような駆動方法に対しても本発明は適用可能である。この場合は、目標ピーク電流Ｉｐの他に、目標ピーク電流Ｉｐの保持を解除する時間Ｔｐ５も記憶しておき、バッテリ電圧、抵抗、燃圧の変化に対して、最適となるような値に切替るようにする。この最適値は、実験あるいはシミュレーションにより求めても良い。また、解除する時間Ｔｐ５は、上述したＩｐマップ、Ｔｐマップの設定内容から考えると、バッテリ電圧が低下したときには長い方向に、抵抗が増加したときにも長い方向に、また燃圧が増加したときには長い方向となるように設定された数値で記憶されることになる。
【００９５】
前述したように、前記各実施形態においては、バッテリ電圧、燃圧に応じた目標ピーク電流、目標切替時間を検索するに際して、Ｉｐマップ、Ｔｐマップを検索して求めるものについて述べたが、マップの内容の傾向として、変極点、特異点などなく、単調性が高い場合は、マップの次元を省略したり、内挿補正あるいは数式により求めるなどの手段を採用することもできる。
【００９６】
また、前記各実施形態においては、バッテリとして単一のバッテリ１８を用いたものについて述べたが、バッテリとして電圧の異なる複数のバッテリ、例えば４２Ｖのバッテリと１４Ｖのバッテリを設けたときには、各バッテリとコイル２０との間に選択回路を設け、開弁初期時には電圧の高いバッテリ（４２Ｖ）からの電圧をコイル２０に通電し、コイル２０に保持電流に流すときには電圧の低いバッテリ（１４Ｖ）からコイル２０に通電する方法を採用することもできる。この場合、電圧の高いバッテリ（４２Ｖ）のバッテリの電圧を電流切り替え制御部６０で監視し、この電圧が低下したときに、目標ピーク電流値を減少させるかあるいは目標切替時間を延長する制御を行なうことで、前記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００９７】
次に、図１に示す電磁式燃料噴射装置を車両などの内燃機関に適用したときの実施形態を図１８にしたがって説明する。図１８において、内燃機関を構成するエンジン１００には点火装置１０２、吸気装置１０４、排気装置１０６、シリンダ１０８、ピストン１１０を備えており、シリンダ１０８にはインジェクタ１０が搭載されている。このインジェクタ１０と燃料タンク１２とを結ぶ燃料通路１６には燃圧センサ７２、燃料ポンプ１４とともにフィードポンプ１１２、プレシャレギュレータ１１４などが配置されている。シリンダ１０８内にはピストン１１０が往復動自在に収納されており、このシリンダ１０８の周囲にはシリンダ１０８内に空気を導入する吸気装置１０４と、シリンダ１０８内の排気ガスをシリンダ１０８外に排出する排気装置１０６と、シリンダ１０８内に燃料を噴射するインジェクタ１０と、シリンダ１０８内の燃料を点火させる点火装置１０２が配置されている。
【００９８】
この内燃機関において、燃料タンク１２内の燃料はフィードポンプ１２の駆動により燃料ポンプ１４に導かれた後、燃料ポンプ１４の駆動により燃料通路１６を介してインジェクタ１０に加圧された状態で供給されるようになっている。エンジンコントローラ５８は、エンジン１０の各種運転状態に応じて、各種センサ（図示省略）からのセンサ情報を基に噴射タイミングと噴射量を決定し、この決定に従った噴射指令パルスを電流制御回路５６に出力するようになっている。電流制御回路５６は、噴射指令パルスに応答してパワートランジスタ５０をオン状態にしてパワートランジスタ５０を通電状態にし、インジェクタ１０からエンジン１０内に燃料を噴射させるようになっている。パワートランジスタ１０がオンになってインジェクタ１０内のコイル２０に流れる電流が増加する過程で、バッテリ電圧、燃圧、コイル・ハーネス抵抗に応じた目標ピーク電流値が目標ピーク電流記憶部６８から読み出され、この読み出された目標ピーク電流値とコイル２０に流れる電流とが一致すると、コンパレータ６２からの切替指令によってパワートランジスタ５０に流れる電流が保持電流に切り替えられ、インジェクタ１０は内燃機関の各運転状態に応じて最適な噴射量で燃料を噴射することができる。
【００９９】
図１９は、図３に示す電磁式燃料噴射装置を内燃機関に適用したときの実施形態を示す構成図である。
【０１００】
本実施形態においては、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスに応答して電流制御回路５６からパワートランジスタ５０に対してオン信号が出力されてインジェクタ１０内のコイル２０に対する通電が開始された後、この通電開始からの経過時間が切替タイミング決定部７６で計測され、かつ切替タイミング決定部７６においてバッテリ電圧、燃圧、コイル・ハーネス抵抗に応じた目標切替タイミング（目標切り替え時間）が目標切替時間記憶部７４から読み出され、読み出された目標切替タイミングと切替タイミング決定部７２で計測した時間とが一致したときに、コイル２０に流れる電流が保持電流に切替られるため、インジェクタ１０は内燃機関の各種運転状態に応じて最適な噴射量特性にしたがって燃料を噴射することができる。
【０１０１】
本実施形態には、筒内噴射エンジンについて説明したが、他の種類のエンジンにも前記各実施形態における電磁式燃料噴射装置を適用することができる。
【０１０２】
本実施形態によれば、バッテリ電圧、コイル、ハーネス抵抗、燃圧の変化に応じた最適駆動電流波形でコイルを駆動できるため、各状態に応じて最適な燃料噴射特性を得ることが可能である。
【０１０３】
また、本実施形態によれば、電磁式燃料噴射装置が搭載された内燃機関において、バッテリ電圧、コイル、ハーネス抵抗、燃圧など、各運転状態に応じて最適な燃料噴射が実現されているので、低燃費、高出力の内燃機関を提供することができる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バッテリ電圧が変化したとき、バッテリ電圧に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルの電流が目標ピーク電流値になったときに保持電流に切り替えたり、あるいはバッテリ電圧に応じた目標切り替えタイミングを選択し、通電開始からの経過時間が目標切り替えタイミングになった時点でこの時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流をコイルに流すようにしたりしたため、不必要に長い間コイルにピーク電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【０１０５】
また、バッテリとコイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗とコイルの抵抗とを含む合成抵抗（ハーネス抵抗）が変化したときには、この合成抵抗に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルの電流が目標ピーク電流値になったときに保持電流に切り替えるようにしたり、あるいは合成抵抗に応じた目標切り替えタイミングを選択し、コイルへの通電開始からの経過時間が、選択した目標切り替えタイミングになったときに現時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流をコイルに流すようにしたりしたため、不必要に長い間コイルに電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【０１０６】
さらに、燃料通路内の燃料の圧力が変化したときには、燃料の圧力に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルへの通電後、コイルの電流が目標ピーク電流値になった時点で保持電流に切り替えたり、あるいは燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標切り替えタイミングを選択し、コイルへの通電開始からの経過時間が、目標切り替えタイミングになった時点で現時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流に切り替えたりしたため、不必要に長い間コイルに電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す電磁式燃料噴射装置のブロック構成図である。
【図２】インジェクタの構造及び等価回路モデルを示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す電磁式燃料噴射装置のブロック構成図である。
【図４】バッテリ電圧とコイル電流との関係及び目標電流と時間テーブルとの関係を示す図である。
【図５】電流切り替え制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】バッテリ電圧、抵抗、燃圧が標準状態にある場合のコイル電流、印加電圧、噴射量を示す図である。
【図７】バッテリ電圧低下時における従来方式の駆動状況を示す特性図である。
【図８】バッテリ電圧低下時における本発明の駆動方式によるインジェクタ駆動状況を示す特性図である。
【図９】コイル・ハーネス抵抗増加時における従来方式の駆動状況を示す特性図である。
【図１０】コイル・ハーネス抵抗増加時における本発明による駆動状況を示す特性図である。
【図１１】抵抗とコイル電流との関係及び目標ピーク電流、時間テーブルの内容を説明するための図である。
【図１２】燃圧増加時における従来方式の駆動状況を示す特性図である。
【図１３】燃圧増加時における本発明の駆動状況を説明するための特性図である。
【図１４】コイル電流と各燃圧最適点の関係と、目標ピーク電流、時間テーブルの内容を説明するための図である。
【図１５】バッテリ電圧と各燃圧最適点との関係及び目標ピーク電流、時間マップの内容を説明するための図である。
【図１６】目標Ｉｐマップ、目標Ｔｐマップの概念を説明するための図である。
【図１７】ピーク電流をホールドするときのインジェクタ駆動方法を説明するための特性図である。
【図１８】図１に示す燃料噴射装置が搭載された内燃機関の構成を説明するためのブロック構成図である。
【図１９】図３に示す燃料噴射装置が搭載された内燃機関の構成を説明するためのブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ インジェクタ
１２ 燃料タンク
１４ 燃料ポンプ
１６ 燃料通路
１８ バッテリ
２０ コイル
２２ インジェクタ本体
２４ ガイド
２６ ボビン
２８ コア
３０ ヨーク
３２ ノズル
３４ プランジャ
３６ リターンスプリング
３８ ターミナル
４０ 燃料噴射孔
４２ バルブ
４４ シート面
４６ スワーラ
５０ パワートランジスタ
５２ 電流検出抵抗
５６ 電流制御回路
５８ エンジンコントローラ
６０ 電流切り替え制御部
６２ コンパレータ
６４ 切り替え電流決定部
６６ 抵抗推定部
６８ 目標ピーク電流記憶部
７０ タイマ
７２ 燃圧センサ
７４ 目標切替時間記憶部
７６ 切替タイミング決定部
１００ エンジン
１０２ 点火装置
１０４ 吸気装置
１０６ 排気装置
１０８ シリンダ
１１０ ピストン
１１２ フィードポンプ
１１４ プレッシャレギュレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁式燃料噴射装置及び内燃機関に係り、特に、バッテリ電圧で直接駆動される電磁式燃料噴射装置及びこの燃料噴射装置を搭載した内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、例えば、自動車などの車両に搭載される燃料噴射装置として、電磁式燃料噴射装置が知られている。この電磁式燃料噴射装置には電磁式燃料噴射弁（以下、インジェクタと称する。）は、燃料噴射孔を有するノズルと、ノズル内に往復動自在に挿入されて先端側にバルブ（弁体）が形成されたプランジャと、プランジャに閉弁方向の弾性力を与えるリターンスプリングと、バッテリから電力の供給を受けてプランジャに開弁方向の電磁力を与えるコイルを備えており、コイルに通電することにより、プランジャが吸引されてバルブが燃料噴射孔の弁座から離れ、燃料が燃料噴射孔から噴射されるようになっている。一方コイルへの通電が中止されると、コイルによる磁気吸引力が減衰し、リターンスプリングの弾性力によってバルブが閉じるように構成されている。
【０００３】
インジェクタによる噴射量は、開弁指令時間により制御されるが、一般に、開弁指令時間、閉弁指令時間に対して、バルブの応答遅れが存在し、開弁指令時間と噴射量との関係を示す燃料噴射量特性において直線性が完全には成立しない領域が発生する。このため、インジェクタとしては、直線性が広い範囲で成立していることが要求されるが、低燃費を狙った内燃機関に搭載されるインジェクタは少ない燃料を正確に噴射する必要があり、短い開弁指令時間に対する直線性が重要である。このためインジェクタを駆動するに際して各種の駆動方式が提案されている。
【０００４】
例えば、インジェクタ及びその駆動方式として、「電子制御ガソリン噴射（藤沢・小林；昭和６２年・山海堂）」に記載されているように、サチュレーティッド方式（電圧駆動）とピークホールド方式（電流駆動）がよく知られている。
【０００５】
サチュレーティッド方式は、一般に、コイル巻数も多く、駆動電流は、バルブがリフトを終了しても増加を続け、コイル内部抵抗及び駆動回路内の抵抗によって制限される飽和電流値に近づくようになっている。また回路インピーダンスは、ピークホールド方式に比べて高く、インダクタンスの影響により、コイルに流れる電流の立ち上がりは緩やかである。そしてコイルの内部抵抗および駆動回路内の抵抗を調整することにより、飽和電流値を適当に設定しておけば、電流制御回路を設ける必要もなく、安価なもので構成することができる。
【０００６】
一方、ピークホールド方式は、コイル巻数が少なく、回路インダクタンス、回路インピーダンスが低く、開弁時の電流の立ち上がりは、サチュレーティッド方式に比べて速い。しかし、この方式においては、コイルのインダクタンスやインピーダンスが低いため、コイルに一定の状態で通電し続けるとコイルに過電流が流れてコイルが焼損することがある。このため、この方式においては、駆動回路内に電流制限機構を設け、コイルに流れる電流が予め設定されたた値（設定ピーク電流値）になったときには、コイルへの電圧印加デューティを１００％から下げることにより、開弁保持に必要な値に電流を制限することが行なわれている。
【０００７】
上述した二つの方式を比較すると、開弁指令時間に対する噴射量の直線性を低噴射領域においても実現するためには、電流の応答性が高いピークホールド方式を採用する場合が多い。
【０００８】
例えば、特開平６−２４１１３７号公報に記載されているように、燃料圧力を検出し、燃料圧力に応じて目標ピーク電流値を大きくしたり、電流値の切替タイミングを延長し、弁体に加わる負荷変動に対して磁気吸引力、すなわち駆動力を調整する電磁式燃料噴射装置が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平６−２４１１３７号公報に開示されている燃料噴射装置はバッテリ電圧で直接駆動されるものではなく、昇圧回路、低電圧回路を備えており、駆動電気回路系の変化に対する配慮がなされていない。
【００１０】
すなわち、バッテリ電圧で直接駆動される電磁式燃料噴射装置においては、弁体に加わる負荷変動のみならず、始動時や電気負荷が急変した際のバッテリ電圧の低下、コイルを含めたハーネス抵抗の経年変化あるいは発熱による抵抗増加など、バッテリ、コイル、ハーネスなどで構成される電気回路に生じる変化を考慮する必要がある。
【００１１】
例えば、バッテリ電圧が低下すると、コイルにバッテリ電圧を印加しても、コイルの電流が予め設定されたピーク電流値に到達する時間が遅れる。しかも、バッテリ電圧が大幅に低下すると、コイルの電流が設定ピーク電流に到達できない可能性も生じる。
【００１２】
また、電磁式燃料噴射装置においては、コイルに電圧を印加すると、コイルの電流がコイルのインダクタンス成分により遅れを生じるが、渦電流の影響により、投入された起磁力（電流とコイル巻数との積）と磁気吸引力との間にも遅れを生じる。この遅れは、ある種の積分フィルタとなるので、磁気吸引力を適切な値とし、低噴射領域まで直線性を得るためには、ピーク電流値のみではなく、通電時間も考慮する必要がある。
【００１３】
すなわち、従来技術においては、ピークホールド方式を採用するに際して、バッテリ電圧で直接駆動する方式でないため、バッテリ、コイル、ハーネルなどで構成される電気回路に生じる変化に対して、各条件で噴射量の直線性を得るために最適な構成になっていない。
【００１４】
本発明の第１の目的は、バッテリ電圧が変化しても噴射量の直線性を維持することができる電磁式燃料噴射装置及び内燃機関を提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、回路抵抗が変化しても噴射量の直線性を維持することができる電磁式燃料噴射装置緒内燃機関を提供することにある。
【００１６】
本発明の第３の目的は、燃料圧力が変化しても噴射量の直線性を維持することができる電磁式燃料噴射装置及び内燃機関を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記バッテリの電圧に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記電圧検出手段の検出電圧と前記電流検出手段の検出電流を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記電圧検出手段の検出電圧に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００１８】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００１９】
（１）前記電流値記憶手段は、前記バッテリの電圧の低下に応じて電流値が小さくなる目標ピーク電流値を記憶してなる。
【００２０】
第２の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリと前記コイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗と前記コイルの抵抗とを含む合成抵抗を検出する合成抵抗検出手段と、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記合成抵抗に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記合成抵抗検出手段の検出抵抗と前記電流検出手段の検出電流を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００２１】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００２２】
（１）前記電流値記憶手段は、前記合成抵抗の抵抗値の増加に応じて電流値が小さくなる目標ピーク電流値を記憶してなる。
【００２３】
また、第３の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記燃料通路内の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記燃料圧力検出手段の検出圧力と前記電流検出手段の検出電流を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００２４】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００２５】
（１）前記電流値記憶手段は、前記燃料通路内の燃料の圧力の増加に応じて電流値が大きくなる目標ピーク電流値を記憶してなる。
【００２６】
また、第１の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの電圧に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記電圧検出手段の検出電圧を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記電圧検出手段の検出電圧に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００２７】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することが出来る。
【００２８】
（１）前記タイミング記憶手段は、前記バッテリの電圧の低下に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなる。
【００２９】
また、第２の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリと前記コイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗と前記コイルの抵抗とを含む合成抵抗を検出する合成抵抗検出手段と、前記合成抵抗に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記合成抵抗出手段の検出抵抗を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００３０】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００３１】
（１）前記タイミング記憶手段は、前記合成抵抗の抵抗値の増加に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなる。
【００３２】
また、第３の目的を達成するために、本発明は、燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記燃料通路内の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記燃料圧力検出手段の検出圧力を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置を構成したものである。
【００３３】
前記電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００３４】
（１）前記タイミング記憶手段は、前記燃料通路内の燃料の圧力の増加に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなる。
【００３５】
前記各電磁式燃料噴射装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００３６】
（１）前記バッテリの電圧が定格電圧にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記電圧検出手段の検出電圧に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなる。
【００３７】
（２）前記合成抵抗の抵抗値が設定値にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなる。
【００３８】
（３）前記燃料通路内の燃料の圧力が設定値にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなる。
【００３９】
また、本発明は、ピストンを往復動自在に収納するシリンダと、このシリンダ内に空気を導入する吸気装置と、前記シリンダ内の排気ガスを前記シリンダ外に排出する排気装置と、前記シリンダ内に燃料を導入する燃料噴射装置と、前記シリンダ内の燃料を点火させる点火装置とを備えている内燃機関において、前記燃料噴射装置として、前記いずれかの電磁式燃料噴射装置を備えてなる内燃機関を構成したものである。
【００４０】
前記した手段によれば、バッテリ電圧が変化したとき、バッテリ電圧に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルの電流が目標ピーク電流値になったときに保持電流に切り替えたり、あるいはバッテリ電圧に応じた目標切り替えタイミングを選択し、通電開始からの経過時間が目標切り替えタイミングになった時点でこの時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流をコイルに流すようにしたりしたため、不必要に長い間コイルにピーク電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【００４１】
また、バッテリとコイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗とコイルの抵抗とを含む合成抵抗（ハーネス抵抗）が変化したときには、この合成抵抗に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルの電流が目標ピーク電流値になったときに保持電流に切り替えるようにしたり、あるいは合成抵抗に応じた目標切り替えタイミングを選択し、コイルへの通電開始からの経過時間が、選択した目標切り替えタイミングになったときに現時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流をコイルに流すようにしたりしたため、不必要に長い間コイルに電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【００４２】
また、燃料通路内の燃料の圧力が変化したときには、燃料の圧力に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルへの通電後、コイルの電流が目標ピーク電流値になった時点で保持電流に切り替えたり、あるいは燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標切り替えタイミングを選択し、コイルへの通電開始からの経過時間が、目標切り替えタイミングになった時点で現時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流に切り替えたりしたため、不必要に長い間コイルに電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す電磁式燃料噴射装置の全体構成図である。図１において、内燃機関、例えば、自動車などの車両に搭載される電磁式燃料噴射装置はインジェクタ１０を備えており、このインジェクタ１０には、燃料タンク１２内の燃料が燃料ポンプ１４の駆動により燃料通路１６を介して供給されているとともに、バッテリ１８から直流電力が供給されるようになっている。そしてインシェクタ１０に内蔵されたコイル２０が通電されたときに、燃料通路１６からの燃料をエンジン（図示省略）に噴射するように構成されている。
【００４４】
具体的には、インジェクタ１０は、図２（ａ）に示すように、燃料通路１６に接続された筒状のインジェクタ本体２２、本体２２の内周側に挿入された筒状のガイド２４、ガイド２４端部外周に固定されたボビン２６、ボビン２６に装着されたコイル２０、コイル２０の外周側を囲む筒状のコア２８、コア２８の先端側にコア２８と一体的に形成されたヨーク３０、ヨーク３０の内周側に固定された筒状のノズル３２、ノズル３２内に往復動自在に挿入されたプランジャ３４、プランジャ３４に隣接して配置されたリターンスプリング３６を備えており、コイル２０がターミナル３８を介してバッテリ１８に接続されている。ノズル３２の先端側には燃料噴射孔４０が形成されており、燃料噴射孔４０は円錐状のバルブ（弁体）４２により開閉されるようになっており、このバルブ４２はプランジャ３４の先端側に一体となって形成されている。そしてバルブ４２は、弾性体としてのリターンスプリング３６から閉弁方向の弾性力を受けてシート面（弁座面）４４を閉じるようになっている。プランジャ３４の先端側中ほどには燃料微粒化のためのスワーラ４６が設けられている。そして、コイル２０にバッテリ１８からの電圧が印加されてコイル２０が通電されると、コイル２０から磁束が発生し、ヨーク３０、コア２８とプランジャ３４とを結ぶ磁路が形成され、コア２８、ヨーク３０とプランジャ３４との間に吸引力（電磁力）が発生し、この吸引力によりバルブ４２には閉弁方向の弾性力に抗して、閉弁方向の力が与えられ、バルブ４２がシート面４４から離れ、燃料が燃料噴射孔４０から噴射されるようになっている。なお、コイル２０とコア２８は、図２（ｂ）に示すような等価回路モデルで表わすことができる。
【００４５】
上記構成によるインジェクタ１０において、その開弁時には、リターンスプリング３６によるセット荷重と、加圧された燃料による燃圧（燃料の圧力）がバルブ４２に働くため、開弁保持時に比べて大きな電磁吸引力が要求される。この電磁吸引力が、セット荷重や燃圧を含む力に打ち勝つ大きさに到達した時点で、初めてプランジャ３４が変位を始めることになる。したがって、コイル２０から電磁吸引力を発生させるのに必要な時間は、バルブ４２の開弁遅れに影響を及ぼすため、できるだけ短くする必要がある。すなわち、コイル２０には電流を急速に流す必要がある。そこで、本実施形態におけるインジェクタ１０には、ピークホールド方式が採用されており、コイル２０の抵抗、インダクタンスはともに小さい値に設定されている。
【００４６】
一方、バルブ４２の開弁保持動作においては、バルブ４２の開弁時に比べて大きな起磁力でバルブ４２を開状態に保持できる。これは、バルブ４２の開弁により燃料噴射孔４０から燃料が噴射され、バルブ４２の前後で圧力がバランスし、燃圧による力が小さくなると同時に、コア２８、ヨーク３０とプランジャ３４とのエアギャップが小さくなるため、このエアギャップの磁束密度が上昇し、起磁力を有効に使えるためである。さらに、バルブ４２の開弁保持に続く閉弁時は、コイル２０への電圧印加を中止することにより、開弁保持時の起磁力が低下し、この起磁力の低下にともなって、この起磁力がリターンスプリング３６のセット荷重以下になると、閉弁動作が開始されるが、開弁保持時の起磁力が大きすぎると、閉弁遅れにつながる。したがって、開弁保持時には、保持限界に近い低い電流でバルブ４２を保持する必要がある。しかも、コイル２０の抵抗、インダクタンスは小さい値に設定されているため、バッテリ電圧が一定のままコイル１０に印加され続けると、コイル２０に過大な電流が流れ、応答遅れ及びコイル２０の発熱につながる。このため、バルブ４２の開弁保持時には、コイル２０に対する電流制御を行ないながら保持に適当な電流値（保持電流）に制御することとしている。
【００４７】
コイル２０に対する通電を制御するに際して、本実施形態においては、図１に示すように、コイル２０の一端に、パワートランジスタ５０を介して電流検出抵抗５２を接続するとともに、電流検出抵抗５２の一端を接地し、パワートランジスタ５０の両端にダイオード５４を逆並列接続する構成を採用している。
【００４８】
パワートランジスタ５０は、スイッチング素子としてバッテリ１８とコイル２０とを結ぶ通電回路中に電流検出抵抗５２とともに挿入されており、パワートランジスタ５０のベースには電流制御回路５６が接続され、電流制御回路５６にはエンジンコントローラ５８、電流切り替え制御部６０が接続されている。エンジンコントローラ５８は、スロットル開度など、エンジンの運転状態に応じて決定される噴射指令パルス（パルス幅Ｔｉ）を電流制御回路５６に出力するようになっている。電流制御回路５６は、噴射指令パルスに応答して、パワートランジスタ５０をオン動作させ、コイル２０への通電を開始し、その後、コイル２０に流れる電流が目標ピーク電流値に到達したときに、電流切り替え制御部６０からの切替指令に応答して、目標ピーク電流値よりも小さい保持電流をコイル２０に流すために、パワートランジスタ５０に対してオンオフ動作を繰り返すように構成されている。
【００４９】
電流切り替え制御部６０は、コンパレータ６２、切り替え電流決定部６４、抵抗推定部６６、目標ピーク電流記憶部６８、タイマ７０を備えて構成されており、コンパレータ６２が電流検出抵抗５２、電流制御回路５６に接続され、切り替え電流決定部６４がエンジンコントローラ５８、燃圧センサ７２、バッテリ１８に接続され、電流値記憶手段としての目標ピーク電流記憶部６８には、バッテリ電圧、燃圧及びハーネス抵抗に応じた目標ピーク電流値に関するデータが格納されている。
【００５０】
切り替え電流決定部６４は、バッテリ１８の出力電圧を取り込み、バッテリ１８の電圧を検出する電圧検出手段としての機能を備えているとともに、タイマ７０からクロック信号を取り込み、このクロック信号に従って、通電開始からの経過時間を計測する計測手段としての機能を備えている。さらに、切り替え電流決定部６４は、燃料通路１６内の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段としての燃圧センサ７２の検出圧力を取り込むとともに、抵抗推測部６６により推測された抵抗、すなわちバッテリ１８とコイル２０とを結ぶ通電回路の回路抵抗とコイル２０の抵抗とを含む合成抵抗をハーネス抵抗として取り込み、バッテリ電圧の変化、燃圧の変化あるいはハーネス抵抗の変化に従って、目標ピーク電流記憶部６８からバッテリ電圧の変化、燃圧の変化あるいはハーネス抵抗の変化に応じた目標ピーク電流値を取り込み、この目標ピーク電流値をコンパレータ６２に出力するようになっている。さらに噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（バッテリ電圧が定格電圧、合成抵抗の抵抗値が設定値および燃料通路内の燃料の圧力が設定値にあることを条件に設定されたパルス幅）を、バッテリ電圧１８の電圧の変化、ハーネス抵抗の変化あるいは燃圧の変化に応じて補正するパルス補正手段としての機能を備えている。そして、コンパレータ６２は、コイル２０に流れる電流を検出する電流検出手段としての電流検出抵抗５２の出力と切り替え電流決定部６４によって選択された目標ピーク電流値とを比較し、コイル２０に流れる電流が目標ピーク電流値と一致したときに、電流制御回路５６に対して切替指令を出力するようになっている。すなわち、パワートランジスタ５０、ダイオード５４、電流制御回路５６、電流切り替え制御部６０は通電制御手段として構成されている。
【００５１】
電流切り替え制御部６０から電流制御回路５６に対して電流の切替を指令する切替指令を出力するに際しては、図３に示す構成を採用することもできる。すなわち、目標ピーク電流記憶部６８の代わりに目標切替時間記憶部（タイミング記憶手段）７４を設け、切り替え電流決定部６４の代わりに切替タイミング決定部７６を設け、切替タイミング決定部７６において、タイマ７０からのクロックパルスを通電開始から計測し、通電開始からの経過時間が目標切り替えタイミングに一致したことを条件に切替タイミング決定部７２から電流制御回路５６に対して切替指令を出力する。
【００５２】
そして、バッテリ電圧の変化のみを考慮した場合、目標ピーク電流記憶部６８と目標切替時間記憶部７４には、図４に示すように、バッテリ電圧とコイル電流との関係から定まる目標ピーク電流値、目標切り替えタイミングに関するデータがバッテリ１８の電圧の変化に対応づけて記憶されることになる。
【００５３】
図４（ａ）は、コイル２０、ハーネス抵抗、燃料圧力を任意の値に設定した状態でのバッテリ電圧とコイル電流との関係を示す特性図である。図４（ａ）において、バッテリ電圧が低下すると、コイル電流の応答も低下することが理解される。また図中の点線で示す曲線は噴射特性を最適とする曲線である。この曲線は、実験により求めてもシミュレーションによって求めても良い。この最適曲線と電流応答との交点が各バッテリ電圧における最適目標ピーク電流値となる。図４（ｂ）は、（ａ）に示す特性の関係をテーブルとしたものである。そして目標ピーク電流値に関するテーブルには、バッテリ電圧が低下する方向に対して減少する値が与えられている。またピーク到達時間すなわち目標切り替えタイミングはバッテリ電圧が低下する方向に対して増加する値が与えられている。
【００５４】
次に、電流切り替え制御部６０の作用を図５のフローチャートにしたがって説明する。本実施形態では、インジェクタ１０の一回目の駆動ごとに目標ピーク電流値を求めている例（ｉ回目の検出結果にてｉ＋１回目の目標ピーク電流値を求めている例）を示す。まず、ｉ回目の噴射前のバッテリ電圧Ｖｂｉを検出する（ステップＳ１）。次に、ｉ回目の噴射のために、バッテリ電圧Ｖｂｉをコイル２０に印加する（ステップＳ２）。このあとタイマ７０からのクロック信号を計測し、計測された時間Ｔが予め設定された時間Ｔｃとなった時点でコイル２０に流れる電流Ｉｐ（Ｖｂｉ）を検出する（ステップＳ３）。次に、抵抗推測部６６に記憶されている各バッテリ電圧Ｖｂと各抵抗ＲＣに対する時間Ｔｃにおける電流応答値マップの中からバッテリ電圧値Ｖｂｉの列のデータを検索し（ステップＳ４）、コイル電流Ｉｐ（Ｖｂｉ）に最も近い電流値Ｉｐｉｉとなる抵抗値Ｒｃｉをコイル、ハーネス抵抗として記憶する（ステップＳ５）。次に、燃圧センサ７２の出力を取り込み、ｉ回目噴射のときの燃圧Ｐｆｉを検出する（ステップＳ６）。
【００５５】
以上の処理により、ｉ回目噴射時のバッテリ電圧Ｖｂｉ、抵抗値Ｒｃｉ、燃圧Ｐｆｉが把握できるので、これらの値を基に目標ピーク電流記憶部６８内のＩｐマップを検索し、ｉ＋１回目の目標ピーク電流Ｉｐ（ｉ＋１）を求める（ステップＳ７）。このあと目標ピーク電流Ｉｐ（ｉ＋１）に基づきｉ＋１回目のコイル通電を行なう（ステップＳ８）。
【００５６】
上述したように、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を繰り返すことにより、常に最適な目標ピーク電流値でインジェクタ１０を駆動することが可能になる。
【００５７】
なお、目標ピーク電流値の代わりに、目標切り替えタイミングによってインジェクタ１０を駆動する場合には、ステップＳ７においてｉ＋１回目の目標ピーク電流Ｉｐ（ｉ＋１）を求める代わりに、目標切替時間記憶部７４のＴｐマップに関するデータを検索し、ｉ＋１回目の目標切替時間（目標切り替えタイミング）Ｔｐ（ｉ＋１）を求める。そしてこの後目標切替時間Ｔｐ（ｉ＋１）に基づきｉ＋１回目のコイル通電を行なう。
【００５８】
以上の処理により決定された目標ピーク電流値あるいは目標切替時間（目標目標切り替えタイミング）に応じて、パワートランジスタ５０の駆動が電流制御回路５６によって制御される。この場合、電流検出抵抗５２により検出されたコイル電流が目標ピーク電流値よりも低い間あるいは切替タイミング決定部７６で計測された計測時間が目標切替時間まで経過していない間は、電流制御回路５６からのオン信号によりパワートランジスタ５０はオン状態に維持され、コイル２０にはバッテリ電圧が印加され続け、コイルに流れる電流が増加する。そしてコイル２０に流れる電流が目標ピーク電流値に到達したとき、あるいは通電開始からの経過時間が目標切替時間に到達したときには、パワートランジスタ５０が一旦非導通状態となる。この後パワートランジスタ５０はその時点のコイル電流値よりも低い保持電流となるようにオンオフ動作が繰り返され、コイル２０に流れる電流が保持電流に維持される。すなわちコイル２０には、バルブ４２の開弁状態を保持するに必要な保持電流が流れる。
【００５９】
次に、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスが立ち下がると、電流制御回路５６によりパワートランジスタ５０に対する通電が停止され、インジェクタ１０による燃料噴射が終了する。このとき、コイル電流が目標ピーク電流に到達していない間あるいは経過時間が目標切替時間に達しない時間であっても、噴射指令パルスの立ち下がる時点でコイル２０に対する通電が終了するとともにインジェクタ１０による噴射が終了することになる。
【００６０】
次に、バッテリ電圧・抵抗・燃圧が標準状態に設定された場合における本発明の駆動方式を説明するとともに、バッテリ電圧が低下した場合、コイル・ハーネス抵抗が増加した場合、燃料の圧力（燃圧）が増加した場合における本発明の駆動方式と従来の駆動方式との比較結果について考察する。
【００６１】
＜バッテリ電圧・抵抗・燃圧が標準状態に設定された場合＞
図６（ａ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉが１．５ｍｓのときのインジェクタ１０の通電状態の一例を示す特性図である。このとき、目標ピーク電流記憶部６８から読み出した目標ピーク電流値はＩｐである。そして通電開始の初期段階ではパワートランジスタ５０がオン状態を維持し、コイル２０にバッテリ電圧Ｖｂが印加され続ける。この状態では、コイル２０に流れる電流は急激に上昇し、コイル電流がＩｐに到達すると、コンパレータ６２からの指令によりパワートランジスタ５０がオフとなり、コイル２０への電圧印加が一旦中断される。このときの時間をＴｐとする。これによりコイル電流はＩｐより低下するが、このとき電流検出抵抗５２によりコイル電流を検出しておき、コイル電流が、バルブ４２の開弁保持に適切な電流値Ｉｈよりも低下すると、再びパワートランジスタ５０がオンとなり、以降、コイル電流５０のオンオフ動作が繰り返される。このスイッチング動作時間が１．５ｍｓを過ぎ、噴射指令パルスが立ち下がると、パワートランジスタ５０もオフとなり、コイル２０への電圧印加も終了する。これにより、コイル２０から発生する磁気吸引力が減衰し、リターンスプリング３６の弾性力（スプリング力）と燃料圧力によりバルブ４２がシート面４４に押さえ付けられ、燃料噴射が終了する。このときコイル２０の電流である保持電流が最適値Ｉｈであるため、短い閉弁遅れを実現できる。
【００６２】
図６（ｃ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（ｍｓ）を横軸に、このときの噴射量を縦軸に示した噴射量特性を示す図である。開弁時の目標ピーク電流値が最適値Ｉｐに設定され、保持電流が最適値Ｉｈに設定されているため、開弁時、噴射指令パルスのパルス幅の増加にしたがって、噴射量が直線的に増加する特性を実現できる。
【００６３】
＜バッテリ電圧が低下した場合＞
図７（ａ）、（ｂ）は、図６の状態から抵抗、燃圧はそのままで、バッテリ電圧が低下した場合でも、目標電流Ｉｐをそのままの状態に維持したときのコイル電流と印加電圧の変化を示す特性図である。
【００６４】
図７（ａ）、（ｂ）において、バッテリ電圧がＶｂからＶｂ１に低下したとき、コイル電流の上昇は鈍くなる。このため、コイル電流がＩｐに到達する時間は、Ｔｐよりも大幅に遅れ、Ｔｐ１となる。このあと、バッテリ電圧Ｖｂ１の印加は一度中断され、これによりコイル電流はＩｐよりも低下するが、電流検出抵抗５２により電流を検出しておき、コイル電流が、バルブ４２の開弁保持に適切な電流値Ｉｈよりも低下すると、再びパワートランジスタ５０がオンとなり、これ以降、コイル電流がＩｈとなるように、コイル２０には電圧Ｖｂ１の印加と、電圧Ｖｂ１の印加停止とを交互に繰り返すスイッチング動作がパワートランジスタ５０に対して行なわれる。
【００６５】
図７（ｃ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（ｍｓ）を横軸に、バッテリ電圧がＶｂ１に低下した状態の噴射量を縦軸に示した噴射量特性を示す図である。図７（ａ）に示すように、バッテリ電圧の低下に伴って、コイル電流の立ち上がりが遅くなり、開弁するタイミングが遅くなるため、（ｃ）に示すように、噴射量の立ち上がりも遅れる。このため、開弁すれば、前述したように、バルブ４２の前後で圧力がバランスし、バルブ４２に加わる力が小さくなる。ここで、図６に示すように、バッテリ電圧が低下していない場合は、いちはやく電流値が保持電流値Ｉｈとなっているが、バッテリ電圧が低下している状態では、通電時間がＴｐ以上で、Ｔｐ１以下では、電流値Ｉは、Ｉｈ＜Ｉ＜Ｉｐの状態で上昇を続ける。このため、磁気吸引力が、Ｉ＝Ｉｈのときに比べて過剰となる。このため、この状態で噴射パルスが立ち下がると、通電は停止されるが、過剰な磁気吸引力によって閉弁遅れが大きくなる。このときの噴射量特性は、指令パルス幅０．５ｍｓ〜１ｍｓに反映されている。また時間Ｔｐ１までの間は、バッテリ電圧が通常のときに比べて閉弁遅れが大きくなり、開弁時間が長くなる。結果として、同一パルス幅に対する開弁時間は、バッテリ電圧が通常のとき（定格電圧にあるとき）に比べて長くなり、その間の噴射量は増え、上に凸の特性となる。この特性では直線性が悪化し、制御可能範囲の最低噴射量が増えてしまい、低燃費エンジンへの適応が困難となる。またバッテリ電圧がさらに下がると、最大噴射指令パルス幅の間では、コイル電流がＩｐに到達できず、バルブの開弁保持に適当な電流値Ｉｈにならずに、高い電流のままで通電が終わる可能性もある。このようになれば、噴射量特性の直線性は大幅に悪化する。さらに中途半端に高い電流で長時間通電される可能性もあり、発熱、焼損の恐れもある。
【００６６】
これに対して、バッテリ電圧が低下した際に、バッテリ電圧の低下に応じて目標ピーク電流値として低い値を選択したときの特性を図８に示す。
【００６７】
本実施形態においては、図８に示すように、バッテリ電圧が低下した場合、目標ピーク電流をバッテリ電圧Ｖｂ１（＜Ｖｂ）に最適な値Ｉｐ１（＜Ｉｐ）とすることにより、コイル電流が目標ピーク電流値に到達するまでの時間をＴｐ２とすることができるとともに、コイル電流をバルブ４２の開弁保持に適当な電流値Ｉｈに早期に移行可能となる。またこのバッテリ電圧Ｖｂ１に対する最適ピーク電流（目標ピーク電流値）Ｉｐ１は、インジェクタ特性試験を実施することにより実験的に求めても、シミュレーションによって求めても良い。
【００６８】
このように、本実施形態においては、開弁時の目標ピーク電流値が最適値Ｉｐ１に設定され、保持電流が最適値Ｉｈに設定されているため、開弁時、噴射指令パルスのパルス幅の増加にたがって、噴射量が直線的に増加する特性を実現することができる。
【００６９】
ここで、図８（ｃ）の実線に示す特性にしたがって燃料を噴射した場合、バッテリ電圧の低下に伴って開弁遅れを生じることがある。そこで、本実施形態においては、バッテリ電圧が低下した場合、パルス幅Ｔｉにオフセット分Ｔｓ１を加えて噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉを補正し、補正されたパルス幅の噴射指令パルスによって通電することにより噴射量特性を最適なものとすることができる。例えば、エンジンコントローラ５８の要求噴射指令パルスのパルス幅がＴｉ０ｍｓであった場合は、通電時間を（Ｔｉ０＋Ｔｓ１）ｍｓと補正することにより、バッテリ電圧低下の影響を最小限にした状態で噴射量特性を最適な直線性に保った状態に維持することが可能になる。
【００７０】
＜コイル・ハーネス抵抗が増加した場合＞
図９（ａ）、（ｂ）は、図６に示す標準状態からバッテリ電圧、燃圧はそのままで、コイル・ハーネス抵抗（以下、単に抵抗）が増加した場合に、目標ピーク電流Ｉｐを図６と同じ状態でコイル２０を駆動したときのコイル電流、印加電圧の特性を示す図である。
【００７１】
図９において、抵抗が増加し、Ｒ１となると、コイル２０に流れる電流の上昇代は低くなる。これは、コイル・ハーネスで形成される電気回路の時定数は改善されるものの、収束値が低下していることに起因する。また図９（ａ）においては、バッテリ電圧Ｖｂが印加されても、Ｖｂ／Ｒ１がＩｐに到達できず、指令噴射パルスのパルス幅Ｔｉ（ここでは、１．５ｍｓ）の間中、バッテリ電圧Ｖｂが印加されることになる。結局、コイル電流値は、最適保持電流であるＩｈとなることなく、指令噴射パルスのパルス幅Ｔｉの間、Ｖｂ／Ｒｉ（＞Ｉｈ）となる。
【００７２】
図９（ｃ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（ｍｓ）を横軸に、抵抗値がＲ１に増加した状態での噴射量を縦軸に示した噴射量特性を示す図である。図９（ａ）に示すように、コイル電流の上昇代は低くなり、開弁するタイミングは後ろに遅れる。このため、（ｃ）に示すように、噴射量の立ち上がりも遅れる。このため、開弁すれば、前述したように、バルブ４２の前後で圧力がバランスし、バルブ４２に加わる力が小さくなる。ここで、図６に示すように、抵抗が増加していない場合は、いち早く電流値が保持電流値Ｉｈとなっているが、抵抗が増加している状態では、コイル電流値Ｉは、Ｉｈ＜Ｉ＝Ｖｂ／Ｒｈ＜Ｉｐの状態で流れ続けている。この状態では、コイル２０の磁気吸引力がＩ＝Ｉｈのときに比べて過剰となる。このため、噴射指令パルスが立ち下がると、通電は停止されるが、過剰な磁気吸引力により閉弁遅れが大きくなる。このときの現象は、（ｃ）の噴射量特性に反映されている。すなわち抵抗が増加すると余剰電流による余剰吸引力により閉弁が遅れ、抵抗が通常のときに比べて開弁時間が長くなる。結果として、同一パルス幅に対する開弁時間は、バッテリ電圧が通常のとき（定格電圧にあるとき）に比べて長くなり、噴射量が増え、上に凸の特性となるとともに、パルス幅に対して急峻な立ち上がり特性となる。このような特性では噴射量の直線性が悪化し、制御可能範囲の最低噴射量が増えてしまい、低燃費エンジンへの適用が困難となる。さらに、このような状態では、最大噴射指令パルスのパルス幅の間は、コイル電流が目標ピーク電流値Ｉｐに到達できず、バルブ４２を保持するに最適な電流値Ｉｈにならず、高い電流のままで通電が終わる。しかも中途半端に高い電流で長時間通電されることにより、発熱、焼損の恐れがある。
【００７３】
これに対して、抵抗が増加したときに、抵抗の増加に応じて目標ピーク電流値を低く選択したときの特性結果を図１０に示す。
【００７４】
本実施形態においては、図１０に示すように、抵抗が増加した場合、目標ピーク電流を抵抗Ｒ１に最適な値Ｉｐ２（＜Ｉｐ）とすることにより、コイル電流が目標ピーク電流値に到達するまでの時間をＴｐ３とすることができ、バルブ４２を保持するに必要な保持電流を電流値Ｉｈに早期に移行可能となる。この抵抗Ｒ１に対する最適ピーク電流（目標ピーク電流値）Ｉｐ２は、インジェクタ特性試験を実施することにより実験的に求めても、シミュレーションにより求めても良い。
【００７５】
本実施形態によれば、開弁時の目標ピーク電流値が最適値Ｉｐに設定され、保持電流が最適値Ｉｈに設定されているため、開弁時、噴射指令パルスのパルス幅の増加にしたがって、噴射量が直線的に増加する特性を実現できる。
【００７６】
ここで、図１０（ｃ）の実線で示す噴射量特性にしたがってインジェクタ１０から燃料を噴射すると、抵抗増加による開弁遅れを生じることがある。この場合、パルス幅Ｔｉにオフセット分Ｔｓ２を加えて噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉを補正することで、噴射量特性を実線で示す特性から破線で示す特性に補正することができる。例えば、エンジンコントローラ５８の要求噴射指令パルスのパルス幅がＴｉ０ｍｓであった場合は、通電時間を（Ｔｉ０＋Ｔｓ２）ｍｓと補正することにより、抵抗増加の影響を最小限にした噴射量特性を実現することができる。
【００７７】
図１１（ａ）は、バッテリ電圧、燃料圧力を任意の値に設定した状態でのコイル・ハーネス抵抗とコイル電流応答との関係を示す図である。この図から、コイル・ハーネス抵抗が増加すると、電流収束値が低下することが理解される。また図中の点線で示す曲線は、噴射量特性を最適とする曲線であり、この曲線は、実験により求めても、シミュレーションにより求めても良い。この最適曲線と電流応答との交点が各コイル・ハーネス抵抗における最適目標ピーク電流値となる。
【００７８】
図１１（ｂ）は、この関係をテーブルとしたものであり、これらのデータは目標ピーク電流記憶部６８、目標切替時間記憶部７４に記憶される。また最適目標ピーク電流は、バッテリ電圧と通電時間を規定することにより一義的に決定できる。この関係は目標切替時間のデータとして目標切替時間記憶部７４に記憶されることになる。そして、図１１（ｂ）に示す目標ピーク電流テーブルのデータは、抵抗が増加する方向に対して減少する値として与えられている。またピーク到達時間（目標切替時間）は、抵抗が増加する方向に対して増加する値が与えられている。このように、テーブルに記憶されたデータをもとに、コイル・ハーネス抵抗が増加したとき、目標ピーク電流を減少させるか、目標切替時間を遅くすることにより、噴射量特性を改善することが可能になる。
【００７９】
＜燃料圧力が増加した場合＞
図１２（ａ）、（ｂ）は、図６の状態からバッテリ電圧、抵抗はそのままで、インジェクタ１０に供給される燃料の圧力（以下、単に燃圧）が増加してＰｆ１となった場合に、目標電流Ｉｐを図６と同じ状態でコイル２０を駆動したときのコイル電流、印加電圧の特性を示す図である。燃圧が増加した状態でも目標電流Ｉｐを変更しないときには、バッテリ電圧、コイル・ハーネス抵抗などの電気回路は、図６（ａ）の状態と変化がないため、電流波形及び発生する磁気吸引力は図６のときと変わらない。しかしながら燃圧によりバルブ４２に加わる力が増加するため、わずかにバルブ４２は開弁するが、すぐに閉弁してしまう状態となる。
【００８０】
図１２（ｃ）は、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉ（ｍｓ）を横軸に、燃圧が増加した状態での噴射量を縦軸に示した噴射量特性を示す図である。（ｃ）に示す噴射量特性を見ると、噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉに対して一定値となっている。これは、一旦バルブ４２が開弁して閉弁した後は、通電時間をいくら伸ばしても開弁できない状態を示しており、噴射量を通電時間で制御するのは不可能である。すなわち従来と同様のピークホールド方式では、燃圧が増加した場合、開弁不能となり、噴射量を通電時間で制御するのが不可能となる。
【００８１】
これに対して、燃圧が増加したときに、この燃圧の増加に応じて目標ピーク電流値を増加したときの特性結果を図１３に示す。
【００８２】
本実施形態においては、図１３に示すように、燃圧が増加した場合、目標ピーク電流を燃圧Ｐｆ１に最適な値Ｉｐ３（＞Ｉｐ）とすることにより開弁可能となる。この燃圧Ｐｆ１に対する最適ピーク電流Ｉｐ３は、インジェクタ特性試験を実施することにより実験的に求めても、シミュレーションにより求めても良い。
【００８３】
このように、本実施形態においては、バルブ４２の開弁時の目標ピーク電流値が最適値Ｉｐ３に設定され、保持電流がＩｈに設定されているため、開弁時、噴射指令パルスのパルス幅Ｔｉの増加にしたがって、噴射量が直線的に増加する特性を実現することができる。
【００８４】
ここで、本実施形態においては、上述した駆動方式を採用することで、図１３（ｃ）の実線で示す噴射量特性Ｑ１によって燃料を噴射することができる。しかし、実線に示す噴射量特性でインジェクタ１０から燃料を噴射したのでは、燃圧の増加にしたがってバルブ４２の開弁遅れが生じることがある。この場合、パルス幅Ｔｉにオフセット分Ｔｓ３を加えてパルス幅Ｔｉを補正し、補正された噴射量指令パルスにしたがってコイル２０を通電し、さらに噴射率補正を実施することにより、特性Ｑ３で示すように、最適な噴射量特性にしたがって燃料を噴射することができる。例えば、エンジンコントローラ５８の要求噴射指令のパルス幅がＴｉ０ｍｓであった場合、通電時間を（Ｔｉ０＋Ｔｓ３）ｍｓと補正し、さらにこの補正された通電時間を、基準燃圧の倍率の平方根√Ｋｐで割る。すなわち通電時間を（Ｔｉ０＋Ｔｓ３）／√Ｋｐとすることにより、図１３（ｃ）の特性Ｑ３で示すように、燃圧上昇の影響を最小限にした噴射量特性を実現することができる。
【００８５】
燃圧の増加に応じて目標ピーク電流値やピーク到達時間（目標切替時間）を設定するに際しては、図１４に示す特性が考慮されている。
【００８６】
図１４（ａ）は、バッテリ電圧、コイル・ハーネス抵抗を任意の値に設定した状態での電流応答の上に、各燃圧において噴射量特性を最適とする電流値をプロットしたものである。各点は、実験により求めても、シミュレーションにより求めても良い。この各点が各燃圧における最適目標ピーク電流値となる。図１４（ｂ）は、（ａ）に示す関係をテーブルとしたものである。さらに、最適目標ピーク電流値は、バッテリ電圧と通電時間を規定することにより一義的に決定できる。この関係を用いた場合、このテーブルに関するデータは目標切替時間記憶部７４に記憶されることになる。また（ｂ）に示すように、目標ピーク電流テーブルに記憶されたデータは、燃圧が増加する方向に対して増加する値が与えられている。またピーク到達時間（目標切替時間）に対するデータも、燃圧が増加する方向に対して増加する値が与えられている。
【００８７】
このように、本実施形態において、燃圧が増加した場合、目標ピーク電流値を増加させるか目標切替時間を遅くすることにより噴射量特性を改善することが可能となる。
【００８８】
本実施形態において、保持電流としてＩｈとして燃圧上昇に対しても変化なしとしたが、燃圧上昇に対して増加させても良い。
【００８９】
前記実施形態においては、バッテリ電圧、抵抗、燃圧がそれぞれ変化するものについて述べたが、通常の運転モードでは、急激に変動するのは燃圧とバッテリ電圧であると考えられる。例えば、燃圧については、エンジン回転数、負荷状態などに対して可変燃圧システムが存在しており、電気負荷の急激な変化によりバッテリ電圧が急変することも通常発生する。
【００９０】
図１５は、抵抗を一定として、バッテリ電圧が６Ｖ〜１４Ｖまで変化し、各バッテリ電圧と、７ＭＰａ（メガパスカル）から１２ＭＰａまでの燃圧に対する目標ピーク電流値及び目標切替時間のマップの関係を示す図である。各電圧における各燃圧の最適点をプロットし、燃圧ごとに結ぶと各燃圧における噴射量特性最適曲線が得られる。各点は、実験により求めても、シミュレーションにより求めても良い。図１５（ｂ）のマップは、バッテリ電圧と燃圧の二次元マップであるが、このマップを各抵抗ごとに積み重ねると、三次元の目標Ｉｐマップ、目標Ｔｐマップとなる。
【００９１】
図１６（ａ）は、目標Ｉｐマップを、図１６（ｂ）は、目標Ｔｐマップを示す概念図である。目標Ｉｐマップ及び目標Ｔｐマップは、バッテリ電圧、コイル・ハーネス抵抗、燃圧の３つを引数とした三次元マップである。
【００９２】
図１６（ａ）の目標Ｉマップに格納されている数値を各軸ごとに対応づけると、バッテリ電圧の減少に対しては、目標ピーク電流は減少する方向で、抵抗増加に対しては、目標ピーク電流は減少する方向で、燃圧の上昇に対しては目標ピーク電流が増加する方向のデータが目標ピーク電流記憶部６８に格納されることになる。
【００９３】
また、図１６（ｂ）の目標Ｔｐマップに格納されている数値を各軸ごとに対応づけると、バッテリ電圧Ｖｂの低下に対しては、目標切替時間は延長する方向で、抵抗増加に対しては目標切替時間は延長する方向で、燃圧の上昇に対しては目標切替時間が延長する方向に各データが目標切替時間記憶部７４に格納されることになる。
【００９４】
また、図１７は、開弁時、ピーク電流値Ｉｐでスイッチングを行ない、その後ピーク電流を保持する場合の駆動方法を採用したときの特性図である。このような駆動方法に対しても本発明は適用可能である。この場合は、目標ピーク電流Ｉｐの他に、目標ピーク電流Ｉｐの保持を解除する時間Ｔｐ５も記憶しておき、バッテリ電圧、抵抗、燃圧の変化に対して、最適となるような値に切替るようにする。この最適値は、実験あるいはシミュレーションにより求めても良い。また、解除する時間Ｔｐ５は、上述したＩｐマップ、Ｔｐマップの設定内容から考えると、バッテリ電圧が低下したときには長い方向に、抵抗が増加したときにも長い方向に、また燃圧が増加したときには長い方向となるように設定された数値で記憶されることになる。
【００９５】
前述したように、前記各実施形態においては、バッテリ電圧、燃圧に応じた目標ピーク電流、目標切替時間を検索するに際して、Ｉｐマップ、Ｔｐマップを検索して求めるものについて述べたが、マップの内容の傾向として、変極点、特異点などなく、単調性が高い場合は、マップの次元を省略したり、内挿補正あるいは数式により求めるなどの手段を採用することもできる。
【００９６】
また、前記各実施形態においては、バッテリとして単一のバッテリ１８を用いたものについて述べたが、バッテリとして電圧の異なる複数のバッテリ、例えば４２Ｖのバッテリと１４Ｖのバッテリを設けたときには、各バッテリとコイル２０との間に選択回路を設け、開弁初期時には電圧の高いバッテリ（４２Ｖ）からの電圧をコイル２０に通電し、コイル２０に保持電流に流すときには電圧の低いバッテリ（１４Ｖ）からコイル２０に通電する方法を採用することもできる。この場合、電圧の高いバッテリ（４２Ｖ）のバッテリの電圧を電流切り替え制御部６０で監視し、この電圧が低下したときに、目標ピーク電流値を減少させるかあるいは目標切替時間を延長する制御を行なうことで、前記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００９７】
次に、図１に示す電磁式燃料噴射装置を車両などの内燃機関に適用したときの実施形態を図１８にしたがって説明する。図１８において、内燃機関を構成するエンジン１００には点火装置１０２、吸気装置１０４、排気装置１０６、シリンダ１０８、ピストン１１０を備えており、シリンダ１０８にはインジェクタ１０が搭載されている。このインジェクタ１０と燃料タンク１２とを結ぶ燃料通路１６には燃圧センサ７２、燃料ポンプ１４とともにフィードポンプ１１２、プレシャレギュレータ１１４などが配置されている。シリンダ１０８内にはピストン１１０が往復動自在に収納されており、このシリンダ１０８の周囲にはシリンダ１０８内に空気を導入する吸気装置１０４と、シリンダ１０８内の排気ガスをシリンダ１０８外に排出する排気装置１０６と、シリンダ１０８内に燃料を噴射するインジェクタ１０と、シリンダ１０８内の燃料を点火させる点火装置１０２が配置されている。
【００９８】
この内燃機関において、燃料タンク１２内の燃料はフィードポンプ１２の駆動により燃料ポンプ１４に導かれた後、燃料ポンプ１４の駆動により燃料通路１６を介してインジェクタ１０に加圧された状態で供給されるようになっている。エンジンコントローラ５８は、エンジン１０の各種運転状態に応じて、各種センサ（図示省略）からのセンサ情報を基に噴射タイミングと噴射量を決定し、この決定に従った噴射指令パルスを電流制御回路５６に出力するようになっている。電流制御回路５６は、噴射指令パルスに応答してパワートランジスタ５０をオン状態にしてパワートランジスタ５０を通電状態にし、インジェクタ１０からエンジン１０内に燃料を噴射させるようになっている。パワートランジスタ１０がオンになってインジェクタ１０内のコイル２０に流れる電流が増加する過程で、バッテリ電圧、燃圧、コイル・ハーネス抵抗に応じた目標ピーク電流値が目標ピーク電流記憶部６８から読み出され、この読み出された目標ピーク電流値とコイル２０に流れる電流とが一致すると、コンパレータ６２からの切替指令によってパワートランジスタ５０に流れる電流が保持電流に切り替えられ、インジェクタ１０は内燃機関の各運転状態に応じて最適な噴射量で燃料を噴射することができる。
【００９９】
図１９は、図３に示す電磁式燃料噴射装置を内燃機関に適用したときの実施形態を示す構成図である。
【０１００】
本実施形態においては、エンジンコントローラ５８からの噴射指令パルスに応答して電流制御回路５６からパワートランジスタ５０に対してオン信号が出力されてインジェクタ１０内のコイル２０に対する通電が開始された後、この通電開始からの経過時間が切替タイミング決定部７６で計測され、かつ切替タイミング決定部７６においてバッテリ電圧、燃圧、コイル・ハーネス抵抗に応じた目標切替タイミング（目標切り替え時間）が目標切替時間記憶部７４から読み出され、読み出された目標切替タイミングと切替タイミング決定部７２で計測した時間とが一致したときに、コイル２０に流れる電流が保持電流に切替られるため、インジェクタ１０は内燃機関の各種運転状態に応じて最適な噴射量特性にしたがって燃料を噴射することができる。
【０１０１】
本実施形態には、筒内噴射エンジンについて説明したが、他の種類のエンジンにも前記各実施形態における電磁式燃料噴射装置を適用することができる。
【０１０２】
本実施形態によれば、バッテリ電圧、コイル、ハーネス抵抗、燃圧の変化に応じた最適駆動電流波形でコイルを駆動できるため、各状態に応じて最適な燃料噴射特性を得ることが可能である。
【０１０３】
また、本実施形態によれば、電磁式燃料噴射装置が搭載された内燃機関において、バッテリ電圧、コイル、ハーネス抵抗、燃圧など、各運転状態に応じて最適な燃料噴射が実現されているので、低燃費、高出力の内燃機関を提供することができる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バッテリ電圧が変化したとき、バッテリ電圧に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルの電流が目標ピーク電流値になったときに保持電流に切り替えたり、あるいはバッテリ電圧に応じた目標切り替えタイミングを選択し、通電開始からの経過時間が目標切り替えタイミングになった時点でこの時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流をコイルに流すようにしたりしたため、不必要に長い間コイルにピーク電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【０１０５】
また、バッテリとコイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗とコイルの抵抗とを含む合成抵抗（ハーネス抵抗）が変化したときには、この合成抵抗に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルの電流が目標ピーク電流値になったときに保持電流に切り替えるようにしたり、あるいは合成抵抗に応じた目標切り替えタイミングを選択し、コイルへの通電開始からの経過時間が、選択した目標切り替えタイミングになったときに現時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流をコイルに流すようにしたりしたため、不必要に長い間コイルに電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【０１０６】
さらに、燃料通路内の燃料の圧力が変化したときには、燃料の圧力に応じた目標ピーク電流値を選択し、コイルへの通電後、コイルの電流が目標ピーク電流値になった時点で保持電流に切り替えたり、あるいは燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標切り替えタイミングを選択し、コイルへの通電開始からの経過時間が、目標切り替えタイミングになった時点で現時点におけるコイル電流値よりも小さい保持電流に切り替えたりしたため、不必要に長い間コイルに電流が流れ続けて過大な吸引力がコイルから発生するのを防止することができ、噴射量特性の直線性を最適な状態に維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す電磁式燃料噴射装置のブロック構成図である。
【図２】インジェクタの構造及び等価回路モデルを示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す電磁式燃料噴射装置のブロック構成図である。
【図４】バッテリ電圧とコイル電流との関係及び目標電流と時間テーブルとの関係を示す図である。
【図５】電流切り替え制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】バッテリ電圧、抵抗、燃圧が標準状態にある場合のコイル電流、印加電圧、噴射量を示す図である。
【図７】バッテリ電圧低下時における従来方式の駆動状況を示す特性図である。
【図８】バッテリ電圧低下時における本発明の駆動方式によるインジェクタ駆動状況を示す特性図である。
【図９】コイル・ハーネス抵抗増加時における従来方式の駆動状況を示す特性図である。
【図１０】コイル・ハーネス抵抗増加時における本発明による駆動状況を示す特性図である。
【図１１】抵抗とコイル電流との関係及び目標ピーク電流、時間テーブルの内容を説明するための図である。
【図１２】燃圧増加時における従来方式の駆動状況を示す特性図である。
【図１３】燃圧増加時における本発明の駆動状況を説明するための特性図である。
【図１４】コイル電流と各燃圧最適点の関係と、目標ピーク電流、時間テーブルの内容を説明するための図である。
【図１５】バッテリ電圧と各燃圧最適点との関係及び目標ピーク電流、時間マップの内容を説明するための図である。
【図１６】目標Ｉｐマップ、目標Ｔｐマップの概念を説明するための図である。
【図１７】ピーク電流をホールドするときのインジェクタ駆動方法を説明するための特性図である。
【図１８】図１に示す燃料噴射装置が搭載された内燃機関の構成を説明するためのブロック構成図である。
【図１９】図３に示す燃料噴射装置が搭載された内燃機関の構成を説明するためのブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ インジェクタ
１２ 燃料タンク
１４ 燃料ポンプ
１６ 燃料通路
１８ バッテリ
２０ コイル
２２ インジェクタ本体
２４ ガイド
２６ ボビン
２８ コア
３０ ヨーク
３２ ノズル
３４ プランジャ
３６ リターンスプリング
３８ ターミナル
４０ 燃料噴射孔
４２ バルブ
４４ シート面
４６ スワーラ
５０ パワートランジスタ
５２ 電流検出抵抗
５６ 電流制御回路
５８ エンジンコントローラ
６０ 電流切り替え制御部
６２ コンパレータ
６４ 切り替え電流決定部
６６ 抵抗推定部
６８ 目標ピーク電流記憶部
７０ タイマ
７２ 燃圧センサ
７４ 目標切替時間記憶部
７６ 切替タイミング決定部
１００ エンジン
１０２ 点火装置
１０４ 吸気装置
１０６ 排気装置
１０８ シリンダ
１１０ ピストン
１１２ フィードポンプ
１１４ プレッシャレギュレータ
Claims (16)
- 燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記バッテリの電圧に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記電圧検出手段の検出電圧と前記電流検出手段の検出電流を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記電圧検出手段の検出電圧に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置。
- 前記電流値記憶手段は、前記バッテリの電圧の低下に応じて電流値が小さくなる目標ピーク電流値を記憶してなることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射装置。
- 燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリと前記コイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗と前記コイルの抵抗とを含む合成抵抗を検出する合成抵抗検出手段と、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記合成抵抗に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記合成抵抗検出手段の検出抵抗と前記電流検出手段の検出電流を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置。
- 前記電流値記憶手段は、前記合成抵抗の抵抗値の増加に応じて電流値が小さくなる目標ピーク電流値を記憶してなることを特徴とする請求項３記載の電磁式燃料噴射装置。
- 前記燃料通路内の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標ピーク電流値を記憶する電流値記憶手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じた目標ピーク電流値を前記電流値記憶手段から取り込みこの目標ピーク電流値と前記電流検出手段の検出電流とを比較して両者の電流値が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を前記目標ピーク電流値より小さい保持電流に制御することを特徴とする請求項 1 乃至 4 のいずれか 1 項に記載の電磁式燃料噴射装置
- 前記電流値記憶手段は、前記燃料通路内の燃料の圧力の増加に応じて電流値が大きくなる目標ピーク電流値を記憶してなることを特徴とする請求項５記載の電磁式燃料噴射装置。
- 燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの電圧に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記電圧検出手段の検出電圧を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記電圧検出手段の検出電圧に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置。
- 前記タイミング記憶手段は、前記バッテリの電圧の低下に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなることを特徴とする請求項７記載の電磁式燃料噴射装置。
- 燃料通路に接続された筒体として構成されて前記筒体の燃料噴射孔から燃料を噴射するノズルと、このノズル内に配置されて前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体に閉弁方向の弾性力を与える弾性体と、バッテリから電力の供給を受けて前記弁体に前記閉弁方向の弾性力に抗して開弁方向の電磁力を与えるコイルと、前記バッテリと前記コイルとを結ぶ通電回路の回路抵抗と前記コイルの抵抗とを含む合成抵抗を検出する合成抵抗検出手段と、前記合成抵抗に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段と、噴射指令パルスに応答して前記合成抵抗出手段の検出抵抗を基に前記コイルに対する通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御してなる電磁式燃料噴射装置。
- 前記タイミング記憶手段は、前記合成抵抗の抵抗値の増加に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなることを特徴とする請求項９記載の電磁式燃料噴射装置。
- 前記燃料通路内の燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料通路内の燃料の圧力に応じた目標切り替えタイミングを記憶するタイミング記憶手段とを備え、前記通電制御手段は、前記噴射指令パルスに応答して前記コイルへの通電を開始するとともに通電開始からの経過時間を計測しかつ前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じた目標切り替えタイミングを前記タイミング記憶手段から取り込みこの目標切り替えタイミングと前記計測時間とを比較して両者の時間が一致したことを条件に前記コイルに対する電流を現時点におけるコイル電流値より小さい保持電流に制御することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射装置。
- 前記タイミング記憶手段は、前記燃料通路内の燃料の圧力の増加に応じて遅くなる目標切り替えタイミングを記憶してなることを特徴とする請求項１１記載の電磁式燃料噴射装置。
- 前記バッテリの電圧が定格電圧にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記電圧検出手段の検出電圧に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなることを特徴とする請求項１、２又は７のいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射装置。
- 前記合成抵抗の抵抗値が設定値にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記合成抵抗検出手段の検出抵抗に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなることを特徴とする請求項３、４又は９のいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射装置。
- 前記燃料通路内の燃料の圧力が設定値にあることを条件に設定された燃料噴射指令パルスのパルス幅を前記燃料圧力検出手段の検出圧力に応じて補正し補正された燃料噴射指令パルスを前記通電制御手段に出力するパルス補正手段を備えてなることを特徴とする請求項５、６又は１１のいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射装置。
- ピストンを往復動自在に収納するシリンダと、このシリンダ内に空気を導入する吸気装置と、前記シリンダ内の排気ガスを前記シリンダ外に排出する排気装置と、前記シリンダ内に燃料を導入する燃料噴射装置と、前記シリンダ内の燃料を点火させる点火装置とを備えている内燃機関において、前記燃料噴射装置として、請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の電磁式燃料噴射装置を備えてなることを特徴とする内燃機関。
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