JP4715807B2 - 燃料噴射装置の調整方法、及び燃料噴射装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、気筒内に直接燃料が噴射される筒内直噴エンジン等の内燃機関に用いられるインジェクタ等の燃料噴射装置を調整するための燃料噴射装置の調整方法、及びそのような燃料噴射装置を制御するための燃料噴射装置の制御装置の技術分野に関する。

この種の燃料噴射装置の一例であるインジェクタは、エンジン等の内燃機関が有する複数の気筒の夫々に対応して設けられており、ＥＣＵ（Engine Control Unit）等の制御装置の制御下で気筒内に燃料を噴射する。インジェクタは、例えば、噴射ノズル、噴射ノズルの開閉を行うプランジャ、及びプランジャを駆動する電磁コイル等の磁気回路を含んで構成されている。プランジャは、電磁コイル等の磁気回路に供給された駆動電流によって生じた吸引力によって駆動され、噴射ノズルから燃料が噴射可能になる。

このようなインジェクタは、気筒内で燃料が燃焼することによって気筒内の圧力が高められた状態でも当該気筒内に燃料を噴射できるように、或いは気筒内に噴射された燃料の拡散時間が十分に確保されるように、高い圧力で燃料を噴射可能に構成されている。より具体的には、例えば、磁気回路に供給される駆動電流は、プランジャを吸引する吸引力が気筒内の燃焼圧より高くなるように、磁気回路に駆動電流を供給する期間の初期段階において高い電圧によって急激に立ち上げられ、噴射ノズルから燃料が噴射された状態で電圧が下げられることによって一定の電流値に維持される。このように駆動電流が設定されることによって、プランジャのフルリフト後における吸引力を下げ、駆動電流を磁気回路に供給することによって発生する発熱量の低減及び消費電力の低減が図られている。特許文献１乃至４の夫々は、磁気回路に発熱量及び消費電力の夫々を低減する技術を提案している。

また、内燃機関による燃費向上及び出力特性を高めるためには、各気筒に対応して内燃機関に設けられるインジェクタ相互における燃料の噴射量のばらつきを低減することが重要になり、インジェクタを内燃機関に搭載するに先んじて、インジェクタによる燃料の噴射量が調整される。より具体的には、ＥＣＵ等の制御装置の制御下でインジェクタに要求される噴射量で正確に燃料が噴射されるように、インジェクタの動作時に要求される燃料の最小噴射量に近い調整ポイントにおいてインジェクタを構成する各構成要素が設定される。

特開２００４−１０８３５４号公報 特開２００３−２９３８３８号公報 特開２００３−２７８５８６号公報 特開２００１−１３２５２４号公報

しかしながら、インジェクタの動作時に供給される駆動電流の電流パターンと同様の電流パターンでインジェクタに調整用電流を供給しながらインジェクタを調整した場合、最小噴射量に近い調整ポイントでインジェクタを調整することが困難となる。より具体的には、駆動電流を高い電圧で立ち上げたピーク電流から、駆動電流を一定の電流値に保持するまでに駆動電流が減少する過渡期間において駆動電流は不安定である。したがって、調整ポイントを最小噴射量に近づけるために不安定な駆動電流の範囲内で燃料噴射装置を調整した場合、プランジャを吸引する吸引力がばらついた状態で調整を行わざるを得なくなる。

また、最小噴射量で燃料を噴射すべき状態に複数の燃料噴射装置の夫々を設定しておき、実際に噴射される燃料の噴射量を燃料噴射装置毎に層別することによって燃料噴射装置が調整された場合、燃料噴射装置の調整に手間がかかる。このような層別による噴射量のばらつきを低減する方法は、燃料噴射装置相互における噴射量のばらつきを低減するための根本的な解決方法にはならない。

加えて、インジェクタを調整する際の温度等の環境条件、電磁コイルと当該コイルのコアとのギャップ等の構造的な条件、及び電磁コイルに発生する渦電流等の電気的な条件等の各種条件のばらつきに起因して、インジェクタ相互で吸引力がばらついてしまう。したがって、最小噴射量に近い調整ポイントでインジェクタ等の燃料噴射装置を調整することが困難となる。

ここで、特許文献１乃至４に開示されたように、燃料噴射装置の弁機構の挙動を検出し、当該検出された弁挙動に基づいて燃料噴射装置の動作を制御する方法も考えられるが、内燃機関に組み込まれた燃料噴射装置の弁機構の挙動を検出することは困難である。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、筒内直噴エンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射装置の調整方法、及び燃料噴射装置の制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る燃料噴射装置の調整方法は上記課題を解決するために、内燃機関が有する気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置を調整するための燃料噴射装置の調整方法であって、前記燃料噴射装置に調整用電流を供給することによって前記燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量が最小噴射量に到達する以前に、前記調整用電流を所定の電流値に保持する第１ステップと、前記調整用電流が前記所定の電流値に保持された状態で前記噴射量が前記最小噴射量に到達した際に、前記燃料噴射装置を調整する第２ステップとを備える。

本発明に係る燃料噴射装置の調整方法によれば、燃料噴射装置は、例えば筒内直噴エンジン等の内燃機関の各気筒に対応して設けられるインジェクタである。燃料噴射装置は、例えば、電磁コイル等の磁気回路と、当磁気回路で発生した電磁力によって駆動可能なプランジャ等の駆動部と、当該駆動部の駆動に応じて作用する吸引力によって燃料噴射孔を開閉可能なニードルバルブ等の弁機構とを備えており、電源から供給された電流によって燃料を噴射できるように構成されている。

燃料噴射装置は、内燃機関の動作時には、例えば、気筒内における燃料の燃焼圧より高い圧力で燃料を気筒に供給可能な燃料噴射システムの一部として内燃機関に搭載されている。本発明に係る燃料噴射装置の調整方法によれば、燃料噴射装置が内燃機関に搭載されるに先んじて、当該燃料噴射装置は調整される。

第１ステップでは、燃料噴射装置に調整用電流を供給することによって燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量が最小噴射量に到達する以前に、調整用電流が所定の電流値に保持される。「調整用電流」とは、燃料噴射装置を動作させた状態で当該燃料噴射装置を調整する際に供給される電流をいう。「調整用電流」は、内燃機関の動作時に燃料噴射装置を駆動するために当該燃料噴射装置に供給される駆動電流と区別される。「最小噴射量」とは、燃料噴射装置から内燃機関の気筒に噴射する燃料の噴射量のうち内燃機関の動作時に当該燃料噴射装置に要求される最も小さい噴射量をいう。「最小噴射量」は、燃料噴射装置が内燃機関に搭載されるに先んじて、内燃機関の動作時に当該内燃機関に要求される各種性能に基づいて予め設定される。

燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量は、燃料噴射装置に調整用電流が供給され始めてから経過した経過時間、即ち燃料噴射装置を駆動する駆動時間が長いほど増大する。第１ステップでは、噴射量が最小噴射量に到達する以前に、調整用電流が所定の電流値に保持されるため、噴射量が最小噴射量に到達する以前に調整用電流を安定させることができ、後述する第２ステップにおいて、弁機構に作用する吸引力にばらつきが発生しないようにして燃料噴射装置を調整できる。

第２ステップでは、調整用電流が所定の電流値に保持された状態で噴射量が最小噴射量に到達した際に、燃料噴射装置が調整される。

ここで、燃料噴射装置における燃料の噴射量のばらつきは、噴射量が小さいほど相対的に大きくなるため、燃料噴射装置を調整する調整ポイントとして最小噴射量を選択し、噴射量のばらつきを低減する。より具体的には、最小噴射量を調整ポイントとすることによって、最小噴射量より大きい噴射量で燃料噴射装置を調整するより相対的に噴射量のばらつきが小さくなるように燃料噴射装置を調整することが可能である。加えて、調整用電流は所定の電流値に保持されているため、調整用電流がばらついた状態で燃料噴射装置を調整する場合に比べて、弁機構に作用する吸引力を安定させることができ、正確に燃料噴射装置を調整できる。

したがって、本発明に係る燃料噴射装置の調整方法によれば、燃料噴射装置から最小噴射量で燃料が噴射される際に、調整用電流が安定した状態で燃料噴射装置を調整できるため、調整ポイントとして選択された最小噴射量と、調整用電流との夫々を燃料噴射装置相互で揃えることができ、燃料噴射装置相互における噴射量のばらつきを低減できる。

このように、本発明に係る燃料噴射装置の調整方法によれば、燃料噴射装置相互における噴射量のばらつきが低減可能なように各燃料噴射装置を調整できるため、燃料噴射装置を最小噴射量で層別することによって燃料噴射装置相互の噴射量のばらつきを低減する場合に比べて、燃料噴射装置の動作原理に基づいて各燃料噴射装置の調整が可能となり、燃料噴射装置の噴射量を層別する手間をなくすことが可能である。

本発明に係る燃料噴射装置の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関が有する気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置を制御するための燃料噴射装置の制御装置であって、前記燃料噴射装置に要求された要求噴射量が、前記燃料噴射装置から噴射される燃料の最小噴射量を含む所定の噴射量の範囲に含まれているか否かを判定する判定手段と、前記要求噴射量が前記所定の噴射量の範囲に含まれていると判定された際に、前記燃料噴射装置に供給される駆動電流の電流パターンを、予め前記燃料噴射装置が調整された際に前記燃料噴射装置に供給された調整用電流の電流パターンに切り換える切り換え手段とを備え、前記調整用電流の電流パターンは、前記燃料噴射装置に前記調整用電流を供給することによって前記燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量が前記最小噴射量に到達する以前において、前記調整用電流が所定の電流値に保持されるまでに増大した前記調整用電流の電流値の推移を示す第１電流パターンと、前記調整用電流が前記所定の電流値に保持された後における前記調整用電流の電流値の推移を示す第２電流パターンとから構成されている。

本発明に係る燃料噴射装置の制御装置によれば、燃料噴射装置は、上述の燃料噴射装置の調整方法における燃料噴射装置と同様の構成及び動作原理を有する。本発明に係る燃料噴射装置の制御装置は、例えば、燃料噴射装置が燃料噴射システムの一部として内燃機関に搭載された状態で当該燃料噴射装置を制御する。

判定手段は、燃料噴射装置に要求された要求噴射量が、燃料噴射装置から噴射される燃料の最小噴射量を含む所定の噴射量の範囲に含まれているか否かを判定する。このような判定手段は、例えば、後述する切り換え手段と共に、ＥＣＵ等の制御回路部の一部を構成している。「要求噴射量」とは、ＥＣＵ等の制御回路部の制御下で、内燃機関に要求された出力に応じて燃料噴射装置に要求される噴射量をいい、「最小噴射量」は、上述した燃料噴射装置に調整方法における「最小噴射量」と同様の意味を有する。「最小噴射量を含む所定の範囲」とは、予め最小噴射量を中心として大きい噴射量及び小さい噴射量の夫々における所望の範囲によって規定された範囲であり、個別具体的に設定可能である。

切り換え手段は、要求噴射量が所定の噴射量の範囲に含まれていると判定された際に、燃料噴射装置に供給される駆動電流の電流パターンを、予め燃料噴射装置が調整された際に燃料噴射装置に供給された調整用電流の電流パターンに切り換える。

「駆動電流」とは、燃料噴射装置が搭載された内燃機関の動作時に、燃料噴射装置を駆動するために当該燃料噴射装置に供給される電流をいう。燃料噴射装置は、当該燃料噴射装置に駆動電流が供給されることによって燃料の噴射が可能となる。「駆動電流の電流パターン」とは、駆動電流が燃料噴射装置に供給され始めてから経過した経過時間、即ち燃料噴射装置を駆動する駆動時間に対する当該駆動電流の電流値の推移をいう。

燃料噴射装置は、内燃機関に搭載されるに先んじて、調整用電流が当該燃料噴射装置に供給された状態で調整されている。より具体的には、例えば、上述した本発明に係る燃料噴射装置の調整方法を用いて調整されている。したがって、燃料噴射装置は、最小噴射量以上の噴射量の範囲において噴射量のばらつきが相互に低減されている。

ここで、内燃機関に搭載された燃料噴射装置は、内燃機関の動作時に、当該燃料噴射装置に要求される要求噴射量に対応した駆動電流が供給される。したがって、「所定の範囲内」より相対的に噴射量のばらつきが小さくなる大きな噴射量で燃料を噴射する場合には、駆動電流を高い電圧でピーク電流に立ち上げた後、当該駆動電流を下げ、一定の電流値（即ちホールド電流）に保持した状態で燃料を噴射すればよい。

他方、燃料噴射装置に要求された要求噴射量が、「所定の範囲」に含まれている場合には、燃料噴射装置に供給される駆動電流の電流パターンが、予め燃料噴射装置が調整された際に当該燃料噴射装置に供給されていた調整用電流の電流パターンに切り換えられる。すなわち、駆動電流の電流パターンが、燃料噴射装置を調整する際に供給されていた調整用電流の電流パターンに切り換えられることによって、「所定の範囲内」で噴射量のばらつきが低減された条件と同様の駆動電流の条件下で燃料噴射装置から燃料が噴射される。

したがって、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置によれば、要求噴射量が「所定の範囲」より大きい場合には、ピーク電流及びピーク電流より低い一定の電流からなる電流パターンで供給された駆動電流によって燃料噴射装置を駆動し、気筒内における高い燃焼圧より高い圧力で燃料を噴射する。要求噴射量が「所定の範囲内」にあると判定された場合には、駆動電流の電流パターンを調整用電流の電流パターンに切り換えることによって、電流パターンを切り換えない場合に比べて、燃料噴射装置相互におけて噴射量のばらつきをより確実に低減することが可能である。

ここで特に、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置では、調整用電流の電流パターンが、第１電流パターンと、第２電流パターンとから構成されている。

第１電流パターンは、燃料噴射装置に調整用電流を供給することによって燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量が前記最小噴射量に到達する以前において、調整用電流が所定の電流値に保持されるまでに増大した調整用電流の電流値の推移を示す時間に対する電流の変化線である。第２電流パターンは、調整用電流が所定の電流値に保持された後における調整用電流の電流値の推移を示す変化線である。

このように、調整用電流の電流パターンは、噴射量が最小噴射量に到達する以前に所定の電流値に保持されており、燃料の噴射量が最小噴射量に到達した時点では、駆動電流は安定している。したがって、駆動電流に応じて発生する吸引力も安定しており、駆動電流が不安定な場合に比べて、「所定の範囲内」における噴射量のばらつきがより確実に低減可能になる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る燃料噴射装置の調整方法及び燃料噴射装置の制御装置の各実施形態を説明する。

＜１：燃料噴射システム＞
先ず、図１を参照しながら、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置が適用された燃料噴射システムの構成を説明する。図１は、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置が適用された燃料噴射システムの構成を図式的に示したブロック図である。尚、燃料噴射システムは、インジェクタから筒内に直接燃料を噴射する筒内直噴式エンジンに用いられる。以下では、図１において、エンジンの各筒内に燃料を噴射するインジェクタを燃料噴射システム中に図示し、エンジンの図示を省略する。

燃料噴射システム１は、燃料タンク２に蓄えられた燃料を加圧して送り出す燃料供給装置３と、燃料供給装置３から送り出された燃料が導かれる高圧燃料流路４と、インジェクタ５とを備えている。インジェクタ５は、本発明の「燃料噴射装置」の一例であり、燃料噴射システム１が搭載されたエンジンの動作時に、高圧燃料流路４から分配される燃料を気筒内に噴射する。高圧燃料流路４は気筒間で共用されており、インジェクタ５はエンジンが有する気筒毎に設けられている。

尚、高圧燃料流路４は各インジェクタ５に対して燃料を分配できるものであればよく、その容積はこの種の燃料噴射システムに設けられているコモンレールの容積よりも小さくてよい。

燃料供給装置３は、燃料タンク２に貯留された燃料を汲み上げてフィード圧まで加圧すると共に、当該加圧された燃料を低圧燃料流路７に送り出す低圧ポンプ６と、低圧燃料流路７に供給された燃料をさらに加圧して高圧燃料流路４に送り出す高圧ポンプ８とを備えている。低圧ポンプ６は電動モータにより一定速度で駆動される。高圧ポンプ８は、エンジンの駆動軸（クランク軸）から取り出される回転運動を利用して機械的に駆動される。より具体的には、例えば、高圧ポンプ８は、エンジンの駆動軸の回転運動をカム機構によってプランジャの往復運動に変換し、プランジャの往復運動を利用して燃料の吸入動作と押し出し動作とを繰り返すプランジャ型ポンプとして構成される。

高圧ポンプ８が備える圧力調整機構８ａは、低圧燃料流路７から高圧ポンプ８の内部に燃料を取り込むための流路の絞り量を変化させることにより、高圧ポンプ８から吐出される燃料の圧力を所定の圧力調整範囲内における低圧域と高圧域との間で変化させる。尚、高圧燃料流路４には、その内部の最高圧力を制限する圧力調整弁９と、高圧燃料流路４の燃料圧力を検出する圧力センサ１０とが取り付けられている。圧力調整弁９から排出された燃料は低圧燃料流路７に戻される。インジェクタ５は、その内部に設けられたニードルバルブ５ａの開閉操作により内部流路を開閉して高圧燃料流路４から導かれる燃料を気筒内に噴射する。

燃料噴射システム１は、本発明の「燃料噴射装置の制御装置」の一例である電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５を備えている。ＥＣＵ１５は、燃料噴射システム１を備えたエンジンの動作時に、圧力調整機構８ａ及びインジェクタ５の夫々の動作を制御する。より具体的には、ＥＣＵ１５は、エンジンの運転状態に応じて当該エンジンの要求される要求出力基づいて、インジェクタ５から噴射すべき要求燃料量を特定する。ＥＣＵ１５は、特定された要求噴射量に応じて、インジェクタ５が備えるニードルバルブを駆動する駆動電流を特定し、電子駆動ユニット（ＥＤＵ）１６を介してインジェクタ５の動作を制御する。

＜２：燃料噴射装置＞
次に、図２を参照しながら、インジェクタ５の具体的な構成を説明する。図２は、インジェクタ５の構成を図式的に示した断面図である。

図２において、インジェクタ５は、端子５２、ソレノイドコイル５３、プランジャ５４、ニードルバルブ５５、噴孔５６及びスプリング５８を備えて構成されている。端子５２は、ＥＣＵ１５によって動作が制御される電源に電気的に接続されている。ソレノイドコイル５３は、不図示の配線を介して端子５２に電気的に接続されている。ソレノイドコイル５３は、燃料噴射システム１の動作時に、ＥＣＵ１５の制御下で動作する電源から供給された駆動電流に応じて電磁力を発生させる。

プランジャ５４は、ソレノイドコイル５３で発生した電磁力によって駆動され、ニードルバルブ５５に吸引力を作用させる。ニードルバルブ５５は、プランジャ５４から加えられる吸引力に応じて噴孔５６を開閉する。内部流路５１を介して噴孔５６の手前まで到達した燃料は、噴孔５６の開閉に応じてインジェクタ５から気筒内に噴射される。インジェクタ５から噴射される燃料の噴射量は、ニードルバルブ５５等の電磁弁の開閉動作によって開いた噴孔５６の開期間によって規定される。ニードルバルブ５５等の電磁弁は、プランジャ５４から作用する吸引力に応じて開閉されることから、燃料の噴射量は、ソレノイドコイル５３に供給される駆動電流の大きさ及び供給時間によって規定される。

尚、インジェクタ５は、後述するように、燃料噴射システム１に搭載されるに先んじて、予め本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法によって調整されているため、図中４つのインジェクタ５相互における噴射量のばらつきが低減されている。

＜３：燃料噴射装置の制御装置＞
次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ１５の構成を説明する。図３は、ＥＣＵ１５の主要な構成を示したブロック図である。

図３において、ＥＣＵ１５は、制御部１５ａ、判定部１５ｂ及び切換部１５ｃを備えている。制御部１５ａは、本発明の「判定手段」の一例である判定部１５ｃ、及び本発明の「切り換え手段」の一例である切換部１５ｃの動作を制御すると共に、燃料噴射システム１全体、並びに、燃料噴射システム１が搭載されたエンジン全体の動作を制御する。

判定部１５ｂは、燃料噴射システム１の動作時に、インジェクタ５に要求された要求噴射量が、インジェクタ５から噴射される燃料の最小噴射量を含む所定の噴射量の範囲に含まれているか否かを判定する。切換部１５ｃは、要求噴射量が所定の噴射量の範囲に含まれていると判定された際に、インジェクタ５に供給される駆動電流の電流パターンを、予めインジェクタ５が調整された際に当該インジェクタ５に供給された調整用電流の電流パターンに切り換えるように、端子５２に電気的に接続された不図示の電源による電流供給動作を制御する。判定部１５ｂ及び切換部１５ｃの夫々の動作については、燃料噴射システム１によって実行される燃料噴射装置の制御方法と共に詳細に説明する。

＜４：燃料噴射装置の調整方法＞
次に、図４及び図５を参照しながら、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法を説明する。図４は、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートであり、図５は、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法において燃料噴射装置に供給される駆動電流の電流パターン、吸引力、及び噴射量の夫々の経過時間に対する推移を模式的に示したグラフである。尚、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法では、後述するステップＳ１００からＳ１２０までが、本発明の「第１ステップ」の一例を構成し、ステップＳ１３０が、本発明の「第２ステップ」の一例である。

図４において、インジェクタ５が燃料噴射システム１に組み込まれるに先んじて、インジェクタ５に調整用電流を供給する（ステップＳ１００）。次に、スプリング５８からプランジャ５４に作用するスプリング力を調整することによって、インジェクタ５から噴射される燃料の噴射量が最小噴射量に到達する以前に、調整用電流を所定の電流値に保持する（ステップＳ１１０）。

ここで、最小噴射量は、燃料噴射システム１に搭載されたインジェクタ５の動作時において、インジェクタ５からエンジンの気筒に噴射する燃料の噴射量のうちエンジンの動作時にインジェクタ５に要求される最も小さい噴射量である。最小噴射量は、インジェクタ５が燃料噴射システム１に組み込まれるに先んじて、予めエンジンに要求される各種性能に基づいて予め設定されている。

インジェクタ５から噴射される燃料の噴射量は、調整用電流がインジェクタ５に供給され始めてから経過した経過時間が長いほど増大する。したがって、所定の電流値に応じて保持された際にインジェクタ５から噴射される燃料の噴射量は、最小噴射量以下の大きさである。

次に、インジェクタ５から噴射される燃料の噴射量が、最小噴射量に到達したか否かが判定される（ステップＳ１２０）。噴射量が最小噴射量に到達しない場合には、再度ステップＳ１１０に戻り、引き続きスプリング５８を押し込むことにより噴射量を調整する。噴射量が最小噴射量に到達したと判定された場合には、最小噴射量を調整ポイントとしてインジェクタ５を調整し（ステップ１３０）、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法が終了する。

次に、図５を参照しながら、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法における調整用電流、吸引力、及び噴射量の夫々の経過時間、即ち、インジェクタ５に駆動電流を加えてから経過した駆動時間に対する推移を説明する。

図５に示すように、時間ｔ０は、噴射量が最小噴射量ｑｍｉｎに到達する以前の時間であるため、噴射量は最小噴射量ｑｍｉｎに到達していない。調整用電流Ｉｔは、インジェクタ５に調整用電流Ｉｔを供給し始めてから経過した駆動時間Ｔに応じて増大し、調整用電流の増大に応じてプランジャ５４からニードルバルブ５５に作用する吸引力も増大する。

時間ｔ０以降では、調整用電流Ｉｔは所定の電流値Ｉ０に保持されているため、プランジャ５４からニードルバルブ５５に作用する吸引力Ｆも一定の大きさＦ０に保持される。時間ｔ１において、噴射量が最小噴射量ｑｍｉｎとなるようにスプリング５８が押し込まれることにより、噴射量が調整される。

本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法によれば、インジェクタ５における燃料の噴射量のばらつきは、噴射量が小さいほど相対的に大きくなるため、インジェクタ５を調整する調整ポイントとして最小噴射量が選択された状態で、インジェクタ５が調整される。より具体的には、燃料噴射システム１の動作時に、インジェクタ５によって噴射される燃料の最小噴射量ｑｍｉｎでインジェクタ５を調整することによって、最小噴射量ｑｍｉｎより大きい噴射量でインジェクタ５を調整するより相対的に噴射量のばらつきが小さくなるようにインジェクタ５を調整することが可能である。加えて、調整用電流Ｉｔは、噴射量が最小噴射量ｑｍｉｎに到達する以前に電流値Ｉ０に保持されているため、調整用電流がばらついた状態でインジェクタ５を調整する場合に比べて、プランジャ５４からニードルバルブ５５に作用する吸引力Ｆを安定させることができ、正確にインジェクタ５を調整することが可能である。

したがって、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法によれば、インジェクタ５相互における噴射量Ｑのばらつきが低減可能なように複数のインジェクタ５の夫々を調整できる。よって、複数のインジェクタを最小噴射量ｑｍｉｎで層別することによってインジェクタ相互の噴射量のばらつきを低減する場合に比べて、インジェクタの動作原理に基づいて各インジェクタの調整が可能となり、インジェクタ５の噴射量Ｑを層別する手間をなくしつつ、インジェクタ相互の噴射量Ｑのばらつきを低減できる。加えて、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法を用いて調整された複数のインジェクタ５を燃料噴射システム１に組み込むことによって、エンジンの各気筒に噴射される燃料の噴射量が小さい範囲においても、気筒相互で噴射量のばらつきが低減され、効率良くエンジンに動力を出力させることが可能である。

尚、本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法によれば、調整ポイントとして最小噴射量ｑｍｉｎのみを選択するのではなく、最小噴射量ｑｍｉｎより大きい噴射量ｑ１及びｑ２（図５参照）等の複数の調整ポイントの夫々でインジェクタ５を調整するほうが、噴射量の広い範囲でインジェクタ相互の噴射量のばらつきを低減するためには好ましい。

また、複数のインジェクタ相互において、時間ｔ０を中心して調整用電流がばらつく（図中時間幅Δｔで示す範囲）ため、調整用電流Ｉｔを所定の電流値Ｉ０に保持する時間ｔ０は、調整用電流をインジェクタ５に供給し始めた開始時点に近づけられているほうが好ましい。

＜５：燃料噴射装置の制御方法＞
次に、図５乃至図７を参照しながら、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置によって実行される燃料噴射装置の制御方法を説明する。図６は、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置によって実行可能な制御方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートであり、図７は、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置の制御下において燃料噴射装置に供給される駆動電流の電流パターン、吸引力、及び噴射量の夫々の時間に対する推移の一例を模式的に示したグラフである。尚、以下では、上述した燃料噴射システム１に提供されたインジェクタ５を制御する制御方法を本実施形態に係る燃料噴射装置の制御方法の一例としており、インジェクタは、燃料噴射システム１に組み込まれるに先んじて、上述の燃料噴射装置の調整方法によって調整されている。

図６において、判定部１５ｂは、インジェクタ５に要求された要求噴射量が、インジェクタ５から噴射される燃料の最小噴射量ｑｍｉｎを含む所定の噴射量の範囲に含まれているか否かを判定する（ステップＳ２００）。最小噴射量ｑｍｉｎを含む所定の範囲は、予め最小噴射量ｑｍｉｎを中心として大きい噴射量及び小さい噴射量の夫々における所望の範囲によって規定された範囲であり、インジェクタ５に要求される噴射精度等の各種条件に基づいて個別具体的に設定されている。インジェクタに要求された要求噴射量が所定の範囲内に含まれていないと判定された場合には、燃料噴射が引き続き実行される（ステップＳ２２０）。

ステップＳ２００において、要求噴射量が所定の範囲の含まれていると判定された場合には、切換部１５ｃから電源に対する指示に基づいて、インジェクタ５に供給される駆動電流の電流パターンが、予めインジェクタ５が調整された際に当該インジェクタ５に供給された調整用電流の電流パターンに切り換えられる（ステップＳ２１０）。その後、燃料が噴射され（ステップＳ２２０）、制御部１５ａが燃料の噴射を終了するか否かを判定する（ステップＳ２３０）。制御部１５ａが燃料の噴射を終了しないと判定した場合された場合には、再度ステップＳ２００に戻り、ステップＳ２００に続く処理が実行される。制御部１５ａが、燃料の噴射を終了すると判定した場合には、燃料噴射システム１による各気筒への燃料の噴射が終了する。

後に図５及び図７を参照しながら説明するように、駆動電流の電流パターンを調整用電流の電流パターンに切り換えることによって、最小噴射量を含む所定の範囲において要求噴射量に応じて燃料を精度良く噴射でき、燃料噴射システム１に組み込まれた複数のインジェクタ５相互における噴射量のばらつきを低減できる。

次に、図５及び図７を参照しながら、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御方法における駆動電流、吸引力、及び噴射量の夫々の経過時間に対する推移を説明する。

図７に示すように、インジェクタ５を駆動するための駆動電流の電流値Ｉｄは、インジェクタ５の駆動を開始した初期の段階（図中時間ｔ３）までの期間において、ピーク電流Ｉｐまで一旦高められる。その後、プランジャ５４からニードルバルブ５６に作用する吸引力Ｆがインジェクタ５の内部流路５１内の圧力より大きくなった際には、当該吸引力を維持すればよいので駆動電流Ｉｄが低減され、駆動電流Ｉｄに起因してインジェクタ５に発生する発熱量、及び消費電力が低減可能となる。このような駆動電流Ｉｄがインジェクタ５に供給されることによって、噴射量Ｑはインジェクタ５の駆動時間Ｔの経過に伴って増大する。

しかしながら、駆動電流Ｉｄをピーク電流Ｉｐから低減する際に、ソレノイドコイル５３に発生する渦電流等の各種条件に起因して吸引力Ｆがばらついてしまう。また、図中点線で示すように、吸引力Ｆ及び駆動電流Ｉｄの電流値は、駆動時間Ｔの経過に沿って相互にばらついてしまう。したがって、駆動電流Ｉｄが一定の電流値Ｉ１（ホールド電流）に保持される時間ｔ３までにインジェクタ５に供給された駆動電流Ｉｄによって最小噴射量に近い噴射量でインジェクタ５に燃料を噴射させる場合には、吸引力Ｆのばらつきに応じて、精度良く噴射量を制御することが困難となる。即ち、燃料噴射システム１の動作時に、噴射量が小さい範囲においてインジェクタ５相互で噴射量がばらついてしまう。このように噴射量がインジェクタ５相互でばらついたのでは、予めインジェクタ５を調整した利点が失われてしまう。

そこで、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御方法では、判定部１５ｂ及び切換部１５ｃを動作させることによって、図７に示した駆動電流の電流パターンＡ２から図５に示した調整用電流の電流パターンＡ２に駆動電流Ｉｄの電流パターンを切り換えることによって、最小噴射量ｑｍｉｎ付近の噴射量の範囲に含まれる要求噴射量に応じて、正確にインジェクタ５から正確に燃料を噴射可能である。

このように、要求噴射量の大きさに応じて、駆動電流Ｉｄの電流パターンを切り換えることによって、インジェクタ５から噴射すべき最小噴射量ｑｍｉｎから当該最小噴射量ｑｍｉｎより大きい噴射量までの広い範囲で正確に噴射量を制御できる。

特に、本実施形態では、インジェクタ５に要求される要求噴射量が、最小噴射量を含む所定の範囲内（図７中ΔＱ）に含まれている場合には、図５に示すように、本発明の「第１電流パターン」の一例であるパターンＩａ、及び本発明の「第２電流パターン」の一例であるパターンＩｂからなる電流パターンＡ１に駆動電流の電流パターンが切り換えられるため、インジェクタ５が最小噴射量ｑｍｉｎで燃料を噴射する場合でも、ニードルバルブ５５に作用する吸引力が安定しており、小さい噴射量でインジェクタ５から正確に燃料を噴射させることが可能である。加えて、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御方法によれば、図７に示した駆動電流の電流パターンＡ２に応じて、噴射量が所定の範囲ΔＱより高い噴射量の範囲に含まれる場合でも高い圧力で燃料を噴射できる。

したがって、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置によって実行される制御方法によれば、要求噴射量が所定の範囲ΔＱより高い噴射量である場合には、ピーク電流Ｉｐ及びピーク電流Ｉｐより低い一定の電流値Ｉ１からなる電流パターンＡ２で供給された駆動電流によって燃料噴射装置を駆動し、気筒内における高い燃焼圧より高い圧力で燃料を噴射できる。要求噴射量が所定の範囲内ΔＱにあると判定された場合には、駆動電流Ｉｄの電流パターンＡ２を調整用電流Ｉｔの電流パターンＡ１に切り換えることによって、電流パターンを切り換えない場合に比べて、インジェクタ５相互において噴射量のばらつきをより確実に低減することが可能である。

本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置が適用された燃料噴射システムの構成を図式的に示したブロック図である。 本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置によって制御される燃料噴射装置の構成を図式的に示した断面図である。 本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置の主要な構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。 本実施形態に係る燃料噴射装置の調整方法において燃料噴射装置に供給される駆動電流の電流パターン、吸引力、及び噴射量の夫々の時間に対する推移を模式的に示したグラフである。 本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置によって実行可能な制御方法の主要な処理ルーチンを示したフローチャートである。 本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置の制御下において燃料噴射装置に供給される駆動電流の電流パターン、吸引力、及び噴射量の夫々の時間に対する推移の一例を模式的に示したグラフである。

符号の説明

１・・・燃料噴射システム、５・・・インジェクタ、１５・・ＥＣＵ、１５ａ・・・制御部、１５ｂ・・・判定部、１５ｃ・・・切換部

Claims (2)

1. 内燃機関が有する気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置を調整するための燃料噴射装置の調整方法であって、
   前記燃料噴射装置に調整用電流を供給することによって前記燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量が最小噴射量に到達する以前に、前記調整用電流を所定の電流値に保持する第１ステップと、
   前記調整用電流が前記所定の電流値に保持された状態で前記噴射量が前記最小噴射量に到達した際に、前記燃料噴射装置を調整する第２ステップと
   を備えたことを特徴とする燃料噴射装置の調整方法。
2. 内燃機関が有する気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置を制御するための燃料噴射装置の制御装置であって、
   前記燃料噴射装置に要求された要求噴射量が、前記燃料噴射装置から噴射される燃料の最小噴射量を含む所定の噴射量の範囲に含まれているか否かを判定する判定手段と、
   前記要求噴射量が前記所定の噴射量の範囲に含まれていると判定された際に、前記燃料噴射装置に供給される駆動電流の電流パターンを、予め前記燃料噴射装置が調整された際に前記燃料噴射装置に供給された調整用電流の電流パターンに切り換える切り換え手段と
   を備え、
   前記調整用電流の電流パターンは、前記燃料噴射装置に前記調整用電流を供給することによって前記燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量が前記最小噴射量に到達する以前において、前記調整用電流が所定の電流値に保持されるまでに増大した前記調整用電流の電流値の推移を示す第１電流パターンと、前記調整用電流が前記所定の電流値に保持された後における前記調整用電流の電流値の推移を示す第２電流パターンとから構成されている
   ことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。

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