JP4780042B2 - 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等の駆動力がデリバリ内の燃料圧力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等の駆動力を下げ、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。

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。特許文献１は、ソレノイド等の電磁コイルのインダクタンス値が小さい場合でも、優れた噴射特性を有する内燃機関の制御装置を提案している。

特開２００３−１０６２００号公報

この種の燃料噴射装置では、エンジン等の内燃機関に要求される要求出力の向上に伴い、インジェクタを駆動する駆動時間の広い範囲において、駆動電流に対して適切な噴射量で燃料を噴射できる噴射特性の向上に対する要請がある。より具体的には、気筒内における燃焼圧力が高い条件下でインジェクタの弁機構を作動させることを可能にすると共に、低い燃焼圧力から高い燃焼圧力まで駆動時間に対して噴射量が一様に変化する特性線に沿って噴射量を制御することによって、狙いの噴射量で正確に燃料を噴射できるようにインジェクタを制御する技術に対する要請がある。

そこで、燃焼圧力が高い条件下で燃料を噴射することを目的として電磁コイル等の磁気回路に高いピーク値を有する駆動電流を供給し、燃焼圧力が高い条件下において、駆動電流を供給してから経過したインジェクタの駆動時間に対して噴射量が一様な変化率で増大するようにインジェクタを制御する制御方法が考えられる。

しかしながら、気筒内の燃焼圧力が相対的に低い条件下で高い燃焼圧力に対応したピーク値を有する駆動電流をインジェクタに供給した場合、弁機構に作用する吸引力等の駆動力が燃焼圧力に対して過剰となり、弁機構が開く閉弁タイミングに遅れが生じる。このような閉弁タイミングの遅れによれば、目標とすべき噴射量より大きい噴射量で燃料が噴射されてしまい、駆動時間に対して変化する噴射量を一様な特性線に沿って制御することが困難になる。

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から燃料を噴射する噴射量の制御性を高めることが可能となる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、前記燃料噴射装置の噴射孔を開閉する弁機構を駆動するために前記燃料噴射装置に供給される第１駆動電流のピーク値において前記弁機構に付与される第１駆動力が、前記気筒内の燃焼圧力より大きいか否かを判定する判定手段と、前記第１駆動力が前記燃焼圧力より大きいと判定された場合に、前記第１駆動電流のピーク値より低いピーク値を有する第２駆動電流を前記第１駆動電流の代わりに前記燃料噴射装置に供給することによって、前記低いピーク値において前記弁機構に付与される第２駆動力が前記第１駆動力に比べて前記燃焼圧力に近づくように、前記燃料噴射装置を制御する第１制御手段とを備える。

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、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、当該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等の駆動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駆動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、例えば、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おり、内燃機関の動作時において、気筒に燃料を噴射する。

判定手段は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）の一部を構成する回路部であり、燃料噴射装置の噴射孔を開閉する弁機構を駆動するために燃料噴射装置に供給される第１駆動電流のピーク値において弁機構に付与される第１駆動力が、気筒内の燃焼圧力より大きいか否かを判定する。ここで、第１駆動電流は、ピーク値をとった後、発熱及び消費電力の夫々を低減することを目的として低減され、一定の電流値に維持される。したがって、第１駆動力が、第１駆動電流に応じて弁機構に付与される駆動力のうち最大の駆動力となる。

第１制御手段は、例えば、ＥＣＵの一部を構成する回路部であり、第１駆動力が燃焼圧力より大きいと判定された場合に、第１駆動電流のピーク値より低いピーク値を有する第２駆動電流を第１駆動電流の代わりに燃料噴射装置に供給するように電源等の動作を制御することにより、燃料噴射装置の動作を間接的に制御する。

第２駆動電流は、第１駆動電流が供給された際に当該第１駆動電流の電流値がピーク値となるまでに要した駆動時間より短い駆動時間で当該ピーク値より低いピーク値を有する電流値に到達する。尚、「駆動時間」とは、燃料噴射装置に第１駆動電流或いは第２駆動電流を供給し始めてから経過した経過時間をいう。

ここで、内燃機関の動作に応じて気筒内の燃焼圧力が低くなった場合、燃焼圧力が低くなる前に燃料噴射装置に供給していた第１駆動電流と同様のピーク値を有する駆動電流が燃料噴射装置に供給されたのでは、第１駆動電流のピーク値において弁機構に付与される第１駆動力が燃焼圧力より大きくなる。燃焼圧力が下がった際に、第１駆動電流と同様のピーク値において弁機構に付与されていた第１駆動力と同じ大きさを有する駆動力が弁機構の付与されてしまうことによって、弁機構が開きすぎることになる。したがって、燃焼圧力が下がった条件下で噴射されるべき噴射量より多い噴射量で燃料が噴射されてしまう問題点が生じる。

そこで、第１制御手段は、第１駆動電流のピーク値より低いピーク値において弁機構に付与される第２駆動力が第１駆動力に比べて燃焼圧力に近づくように、電源等の電流供給手段を制御することによって間接的に燃料噴射装置を制御する。第２駆動電流の電流値のピーク値は、第１駆動電流のピーク値に比べて低いため、第１駆動力に比べて第２駆動力は小さく、第２駆動電流のピーク値から一定の電流値に電流値を維持するまでの過渡期において、弁機構に生じる開閉動作の遅れを低減できる。

したがって、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置によれば、燃焼圧力及び第１駆動力の大小関係に応じて第１駆動電流及び第２駆動電流を相互に切り換えて弁機構を駆動させることによって、燃焼圧力が下がった際に生じる弁機構の開閉動作の遅れを低減でき、駆動時間に対して不均一な変化率で噴射量が増加しないように燃料噴射装置の動作を制御できる。

特に、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置によれば、気筒内の燃焼圧力が、例えば、内燃機関の動作に応じて変化する燃焼圧力、及び弁機構に付与される第１駆動力相互のバランスで特定される所定の燃焼圧力以上である場合に、第１駆動電流に対して燃料が過剰に噴射されない。一方、気筒内の燃焼圧力が所定の燃焼圧力より低い場合には、第１駆動電流が第２駆動電流に切り換えられるため、燃焼圧力の変化した場合でも、駆動時間に対して噴射量が過剰に噴射されないように燃料噴射装置を制御でき、第１駆動電流及び第２駆動電流による噴射量の制御性を高めることが可能である。

本発明に係る燃料噴射装置の制御装置の一の態様では、前記燃料噴射装置から噴射される前記燃料の噴射量は、前記燃料噴射装置を駆動する駆動時間に対して前記噴射量の変化率が一定である特性線に沿って増大してもよい。

この態様によれば、第１駆動電流を燃料噴射装置に供給し始めてから経過した経過時間は、「駆動時間」の一例である。また、第１駆動電流の代わりに第２駆動電流を燃料噴射装置供給し始めてから経過した経過時間も、「駆動時間」の一例である。

この態様によれば、駆動時間に対して前記噴射量の変化率が一定である特性線に沿って噴射量が増大するように燃料噴射装置を制御可能であるため、燃料が過剰に噴射される場合に比べて、第１駆動電流及び第２駆動電流等の駆動電流に対する燃料噴射装置の制御性を高めることが可能である。

この態様では、前記特性線は、前記駆動時間及び前記噴射量の関係を示す特性図において、前記燃料噴射装置から噴射されるべき前記燃料の最小噴射量を通る直線であってもよい。

この態様によれば、「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ている。

この態様よれば、前記駆動時間及び前記噴射量の関係を示す特性図において、最小噴射量以上の噴射量の範囲において、駆動時間に対する噴射量の変化率が一様な直線として設定された特性線に沿って燃料を噴射できるため、燃料噴射装置から噴射可能な噴射量の範囲において燃料噴射装置の制御性を高めることが可能である。

本発明に係る燃料噴射装置の制御装置の他の態様では、前記弁機構を駆動するために前記燃料噴射装置に供給される駆動電流がピーク値を取るタイミングの前後の夫々において前記燃料噴射装置から噴射される前記燃料の噴射量を規定し、且つ前記燃料噴射装置の駆動時間に対する前記噴射量の変化率が互いに異なる第１特性線及び第２特性線を記憶した記憶部と、前記第１特性線及び前記第２特性線の夫々に基づいて前記燃料噴射装置を制御する第２制御手段とを更に備える。

この態様によれば、記憶部は、例えば、ＥＣＵの一部を構成するメモリ等の回路部であり、第１特性線及び第２特性線を記憶している。第１特性線及び第２特性線は、内燃機関の動作に先んじて予め記憶部に記憶されている。

このような第１特性線及び第２特性線は、燃料噴射装置の噴射孔を開閉する弁機構を駆動するために燃料噴射装置に供給される駆動電流がピーク値を取るタイミングの前後の夫々において燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量を規定している。

駆動電流は、気筒内の燃焼圧力が弁機構に作用した状態で当該弁機構を開弁可能なようにピーク値まで電流値が高められる。駆動電流がピーク値をとった後には、弁機構が開弁された状態を維持すればよいため、駆動電流の電流値は低減され、例えば一定の電流値に保持される。このように駆動電流が低減されることによって、燃料噴射装置に生じる発熱及び消費電力の夫々を低減できる。

ここで、駆動電流の電流値がピーク値をとるタイミングの前後においては、駆動電流に及び当該駆動電流に対して一様に変化する噴射量相互の関係を規定する特性線に基づいて燃料の噴射量を制御することが困難になる。より具体的には、駆動電流の電流値がピーク値をとった後において、駆動電流の電流値がピーク値をとるタイミング以前における特性線と比べて駆動時間に対して異なる変化率で噴射量が変化する。駆動電流の電流値がピーク値をとるタイミングの前後における駆動時間に対する噴射量の変化率の相違は、駆動電流の電流値がとるピーク値に応じて弁機構に付与される駆動力の相違に起因する。したがって、駆動電流の電流値がピーク値をとるタイミングを跨ぐ範囲において、駆動時間に対して噴射量の変化率が一様である特性線に基づいて噴射量を制御することが困難となり、燃料噴射装置の制御性を高めることが難しくなる。

そこで、第２制御手段は、燃料噴射装置の噴射孔を開閉する弁機構を駆動するために燃料噴射装置に供給される駆動電流がピーク値を取るタイミングの前後の夫々において燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量を規定し、且つ燃料噴射装置の駆動時間に対する噴射量の変化率が互いに異なる第１特性線及び第２特性線の夫々に基づいて燃料噴射装置を制御する。

第１特性線及び第２特性線の夫々は、燃料噴射装置に駆動電流を供給し始めてから経過した駆動時間を横軸にとり、燃料噴射装置から噴射された燃料の狙いの噴射量を縦軸にとった特性図において、駆動時間及び噴射量の関係を規定している。第１特性線及び第２特性線の夫々によれば、駆動時間に対して噴射量が一様に変化する特性線に基づいて噴射量を設定する場合に比べて、駆動時間に対して噴射量を正確に設定できる。より具体的には、駆動電流がピーク値をとるタイミングの前後の夫々において駆動時間に対して噴射量の変化率が互いに異なる第１特性線及び第２特性線の夫々に基づいて噴射量を設定することにより、駆動時間に対して正確に噴射量を設定できる。

したがって、本発明の第２の発明に係る燃料噴射装置の制御装置によれば、駆動電流がピーク値をとるタイミングの前後で第１特性線及び第２特性線の夫々に基づいて設定された噴射量と、実際に燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量とを一致させることができる。即ち、燃料噴射装置から噴射される燃料の狙いの噴射量、言い換えれば目標とすべき噴射量と、実際に燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射量とを一致させることができ、燃料噴射装置の制御性を高めることができる。

この態様では、前記第２制御手段は、前記タイミングにおいて前記第１特性線から前記第２特性線に特性線を切り換えてもよい。

この態様によれば、例えば、燃料噴射装置に駆動電流を供給する電子駆動ユニット（ＥＤＵ）等の電流供給手段が、駆動電流について電流値のピーク値を切り換えなくても、第１特性線及び第２特性線に基づいて狙いの噴射量で燃料が噴射される。したがって、第２制御手段による制御下において、燃料噴射装置の制御性を高めることが可能になる。

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、本発明の第１及び第２の発明の夫々に係る燃料噴射装置の制御装置の各実施形態を説明する。

＜１：第１実施形態＞
先ず、図１乃至図６を参照しながら、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置の実施形態を説明する。

＜１−１：燃料噴射システム＞
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等の内燃機関に用いられる。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。また、燃料噴射システム１は、第１の逆止弁１１及び第２の逆止弁１２と、第１の逆止弁１１及び第２の逆止弁１２とインジェクタ５との間にて燃料を蓄える容積室１３とを備えている。

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燃料噴射機構５ａが有する弁機構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の動作を制御すると共に、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。

＜１−２：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、噴射孔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、本発明の「弁機構」の一例であるニードルバルブ５５に吸引力を作用させる。このような吸引力は、駆動電流の電流値の大きさによって変更可能である。後述する第１駆動電流及び第２駆動電流の夫々の電流値がピーク値を取る際にニードルバルブ５５に作用する吸引力の夫々が、本発明の「第１駆動力」及び「第２駆動力」の具体例となる。

端子５２は、不図示の電源に電気的に接続されており、ＥＣＵ１５の制御下において当該電源から駆動電流を供給される。端子５２を介してインジェクタ５に供給された駆動電流によってニードルバルブ５５の開閉動作が可能になる。

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射孔５６を開閉する。内部流路５１を介して噴射孔５６の手前まで到達した燃料は、噴射孔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等の弁機構の開閉動作によって開いた噴射孔５６の開期間によって規定される。ニードルバルブ５５等の弁機構は、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、噴射孔５６から噴射される燃料の噴射量は、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、燃料噴射システム１に搭載されるに先んじて、予め駆動電流に対して噴射量が調整されていてもよい。このように噴射量が相互に調整された複数のインジェクタ５によれば、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を低減可能である。

＜１−３：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、本発明の「第１制御手段」の一例である制御部１５ａ、及び判定部１５ｂ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１５ｂの動作を制御すると共に、燃料噴射システム１全体、及び、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が搭載されたエンジンを動作時に、ニードルバルブ５５を駆動するためにインジェクタ５に供給される第１駆動電流のピーク値においてニードルバルブ５５に付与される第１駆動力が、気筒内の燃焼圧力より大きいか否かを判定する。ここで、第１駆動電流は、ピーク値をとった後、発熱及び消費電力の夫々を低減することを目的として低減され、一定の電流値に維持される。したがって、第１駆動力が、第１駆動電流に応じて弁機構に付与される駆動力のうち最大の駆動力となる。

制御部１５ａは、ＥＣＵ１５の一部を構成する回路部であり、第１駆動力が燃焼圧力より大きいと判定された場合に、第１駆動電流のピーク値より低いピーク値を有する第２駆動電流が第１駆動電流の代わりに供給されるようにＥＤＵ１６及びインジェクタ５を制御する。尚、制御部１５ａ及び判定部１５ｂの夫々による処理動作については、後述するインジェクタの制御方法を説明する中で詳細に説明する。

＜１−４：燃料噴射装置の制御方法＞
次に、図４乃至図６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４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燃料噴射装置の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。図５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第１駆動電流の電流パターン、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。図６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第２駆動電流の電流パターン、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、図６では、説明の便宜上、第１駆動電流及び第２駆動電流相互で共通の駆動時間Ｔを横軸として第１駆動電流の電流パターンＡ１及び第２駆動電流の電流パターンＡ２を図示しているが、電流パターンＡ１及び電流パターンＡ２の夫々は、第１駆動電流及び第２駆動電流の夫々がインジェクタ５に供給され始めてから経過した経過時間を駆動時間Ｔとして変化する。

図４において、制御部１５ａは、燃料噴射システム１が搭載されたエンジンの動作時に、図１に図示しない圧力メータによって測定された燃焼圧力に関するデータを取得し、気筒内の燃焼圧力を特定する（ステップＳ１００）。次に、制御部１５ａは、インジェクタ５に供給される第１駆動電流の電流値がピーク値を取る際にニードルバルブ５５に付与される吸引力の大きさを推定する（ステップＳ１１０）。

次に、制御部１５ａは、ニードルバルブ５５に付与される吸引力が、制御部１５ａによって特定された燃焼圧力より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ニードルバルブ５５に付与される吸引力が、制御部１５ａによって特定された燃焼圧力以下であると判定された場合には、制御部１５ａの制御下で引き続き第１駆動電流が供給され（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００に戻る。一方、ステップＳ１２０において、ニードルバルブ５５に付与される吸引力が、制御部１５ａによって特定された燃焼圧力より大きいと判定された場合には、制御部１５ａの制御下で第２駆動電流が供給され（ステップＳ１４０）、再度ステップＳ１００に戻る。

次に、図５及び図６を参照しながら、上述の燃料噴射装置の制御方法において、駆動時間Ｔに対する駆動電流の電流値、及び噴射量の夫々の推移を説明する。

先ず、図５を参照しながら、インジェクタ５に第１駆動電流が供給されている場合に噴射される燃料の噴射量Ｑの変化を説明する。

図５において、図中下側に第１駆動電流の電流値Ｉ１の推移を示す電流パターンＡ１が示され、図中上側に、駆動時間Ｔに対する燃料の噴射量Ｑを規定する特性線Ｌ０が示されている。図５において、電流パターンＡ１で示す第１駆動電流は、時間ｔ１においてピーク値Ｉｐ１をとった後、発熱及び消費電力の夫々を低減することを目的として低減され、一定の電流値であるホールド電流値Ｉｈ１に維持される。したがって、第１駆動電流がピーク値Ｉｐ１を取った時間ｔ１においてニードルバルブ５５に付与されていた吸引力が、第１駆動電流に応じてニードルバルブ５５に付与される吸引力のうち最大の吸引力になる。加えて、ピーク値Ｉｐ１からホールド電流値Ｉｈ１に電流値が低減される過渡期間（図中Δｔ）において、第１駆動電流の減少に起因してニードルバルブ５５の開弁状態に影響が生じないため、噴射量Ｑは、駆動時間Ｔの経過に応じて駆動時間Ｔに対して一定の変化量で増大する。即ち、時間ｔ１においてインジェクタ５から噴射されていた燃料の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ｑｍｉｎ１となり、時間ｔ１以降では特性線Ｌ０によって規定された噴射量で燃料が噴射可能となる。したがって、図４に示すステップＳ１３０では、制御部１５ａは、図５に示した特性線Ｌ０に基づいて正確に燃料を噴射可能である。

次に、図６を参照しながら、インジェクタ５に第２駆動電流が供給されている場合に噴射される燃料の噴射量Ｑの変化を説明する。図６において、図中下側に第２駆動電流の電流パターンＡ２が電流パターンＡ１と共に示されており、図中上側に駆動時間Ｔに対する燃料の噴射量Ｑを規定する特性線Ｌ１が示されている。

図６に示すように、制御部１５ａは、図４中のステップＳ１４０において、第１駆動電流のピーク値Ｉｐ１より低いピーク値Ｉｐ３を有する第２駆動電流が第１駆動電流の代わりにインジェクタ５に供給されるようにＥＤＵ１６を制御する。第２駆動電流の電流パターンＡ２は、時間ｔ１より早く到来する時間ｔ３においてピーク値Ｉｐ３をとる。

ここで、気筒内の燃焼圧力が、第１駆動電流をインジェクタ５に供給した際の燃焼圧力より低くなった場合、即ち、図４中のステップＳ１２０においてニードルバルブ５５に付与される吸引力が燃焼圧力より大きいと判定された場合を考える。このような場合、気筒内の燃焼圧力が低くなる前にインジェクタ５に供給していた第１駆動電流と同様のピーク値Ｉｐ１を有する駆動電流が供給されたのでは、ピーク値Ｉｐ１においてニードルバルブ５５に付与される吸引力が燃焼圧力より大きくなり、ニードルバルブ５５が開きすぎることになる。したがって、燃焼圧力が低くなった条件下で噴射されるべき噴射量より多い噴射量で燃料が噴射されてしまう問題点が生じる。

より具体的には、図６の上側の図に示すように、駆動時間Ｔに対して一様な変化率で変化する噴射量Ｑを規定する特性線Ｌ２より上側、言い換えれば、噴射量Ｑは、図６の上側の図中に示す特性線Ｌ３によって規定されることになる。特性線Ｌ３は、時間ｔ１を境にして駆動時間Ｔに対する噴射量Ｑの変化率が互いに異なる特性線Ｌ３ａ及びＬ３ｂから構成されており、時間ｔ１において特性線Ｌ２によって規定される噴射量より大きい噴射量ｑｂがインジェクタ５から噴射されることになる。駆動時間Ｔに基づいてインジェクタ５から噴射される噴射量Ｑを制御することによってインジェクタ５の制御性を高めるためには、インジェクタ５から噴射される燃料の噴射量Ｑは、駆動時間Ｔに対して噴射量Ｑが一様な変化率で変化する特性線Ｌ２に基づいて制御されているほうが、特性線Ｌ３に基づいて制御されている場合より好ましい。

そこで、制御部１５ａは、第１駆動電流のピーク値Ｉｐ１より低いピーク値Ｉｐ３においてニードルバルブ５５に付与される吸引力が、第１駆動電流のピーク値Ｉｐ１における吸引力に比べて小さくなるように、言い換えれば、第１駆動電流が供給されていた際の燃焼圧力より低くなった燃焼圧力に近づくように、電源等の電流供給手段を含むＥＤＵ１６を制御することによって間接的にインジェクタ５を制御する。

より具体的には、図６の上側の図に示すように、制御部１５ａは、特性線Ｌ１ａ及びＬ１ｂから構成される特性線Ｌ１に基づいて第１駆動電流に対して噴射量Ｑを調整することによって、ピーク値Ｉｐ３における噴射量ｑａを噴射量ｑｂより特性線Ｌ２にのる噴射量に近づけることが可能である。したがって、制御部１５ａによれば、ピーク値Ｉｐ３からホールド電流値Ｉｈ１に電流値を維持するまでの過渡期において、ニードルバルブ５５に生じる開閉動作の遅れを低減でき、インジェクタ５の制御性を高めることが可能である。

特に、本実施形態では、気筒内の燃焼圧力が、エンジンの動作に応じて変化する燃焼圧力、及びニードルバルブ５５に付与される吸引力相互のバランスで特定される所定の燃焼圧力以上である場合に、燃料が過剰に噴射されない。一方、気筒内の燃焼圧力が所定の燃焼圧力より低い場合には、第１駆動電流が第２駆動電流に切り換えられるため、駆動時間に対して噴射量が過剰に噴射されないようにインジェクタ５の動作が制御され、噴射量の制御性を高めることが可能である。

また、ＥＣＵ１５によれば、特性線Ｌ２に沿って噴射量Ｑを増大させることも可能である。より具体的には、図６に示すように、第１駆動電流の代わりに第２駆動電流がインジェクタ５に供給されることによって電流値のピーク値をピーク値Ｉｐ１からピーク値Ｉｐ３に下げ、更にピーク値を下げることによって各ピーク値における噴射量Ｑを、図中点ｐ１に示す噴射量ｑｂから点ｐ２で示す噴射量ｑａ、及び点ｐ３で示す最小噴射量ｑｍｉｎ２に下げ、図中最小噴射量ｑｍｉｎを通る特性Ｌ２に基づいて噴射量を制御することも可能である。

ＥＣＵ１５が相対的に特性線Ｌ２に近づけられた特性線Ｌ１に基づいて噴射量Ｑを制御することによって、駆動電流に対する噴射量の制御性を高めることができる。また、特性線Ｌ１を特性線Ｌ２に一致させるように第２駆動電流のピーク値をシフトさせることによって、最小噴射量ｑｍｉｎ以上の噴射量の範囲において、インジェクタ５の制御性を向上させることが可能である。

このように、ＥＣＵ１５によれば、燃焼圧力及び第１駆動力の大小関係に応じて第１駆動電流及び第２駆動電流を相互に切り換えてニードルバルブ５５等の弁機構を駆動させることによって、燃焼圧力が下がった際に生じる弁機構の開閉動作の遅れを低減でき、インジェクタ５を駆動する駆動時間Ｔに対して噴射量Ｑが過剰にならないようにインジェクタｂ５の動作を制御できる。

＜第２実施形態＞
次に、図７乃至図９を参照しながら、本発明に係る燃料噴射装置の制御装置の他の実施形態を説明する。図７は、本発明に係る「燃料噴射装置の制御装置」の一例であるＥＣＵ１８の主要な構成を示したブロック図である。図８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燃料噴射装置の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。図９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、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、ＥＣＵ１８は、第１実施形態で説明した燃料噴射システム１と同様の構成を有する燃料システムに組み込まれた状態でエンジン等の内燃機関に搭載される。したがって、以下では、第１実施形態で説明した燃料噴射システム１と共通する部分について同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

＜２−１：燃料噴射装置の制御装置＞
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の一例であるＥＣＵ１８の主要な構成を説明する。

図７において、ＥＣＵ１８は、本発明の「第２制御手段」の一例である制御部１８ａ、及び記憶部１８ｂを備えている。記憶部１８ｂは、ＥＣＵ１８の一部を構成するメモリ等の回路部であり、インジェクタ５を駆動する駆動時間に対する燃料の噴射量を規定する第１特性線及び第２特性線を記憶している。第１特性線及び第２特性線は、エンジンの動作に先んじて予め記憶部１８ｂに記憶されている。このような第１特性線及び第２特性線は、インジェクタ５の噴射孔５６を開閉するニードルバルブ５５等の弁機構を駆動するためにインジェクタ５に供給されるべき駆動電流がピーク値を取るタイミングの前後の夫々においてインジェクタ５から噴射される燃料の噴射量を規定している。

＜２−２：燃料噴射装置の制御方法＞
次に、図８及び図９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可能な燃料噴射装置の制御方法を説明する。

図８において、制御部１８ａは、記憶部１８ｂから第１特性線に関するデータを読み出し、第１特性線に基づいてインジェクタ５に供給する駆動電流の供給を制御する（ステップＳ２００）。

次に、制御部１８ａは、駆動電流のピーク値に到達したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。駆動電流がピーク値に到達していないと判定された場合には、再度ステップＳ２００に戻り、第１特性線に基づいて駆動電流を供給する。駆動電流がピーク値に到達したと判定された場合には、制御部１８ａは、特性線を第１特性線から第２特性線に切り換え（ステップＳ２２０）、第２特性線に基づいて駆動電流をインジェクタ５に供給するように、ＥＤＵ等の動作を制御する（ステップＳ２３０）。

次に、図９を参照しながら、上述した燃料噴射装置の制御方法の各ステップにおける駆動時間、駆動電流及び噴射量の関係を説明する。

図９において、インジェクタ５に駆動電流Ｉ１を供給し始めてから時間ｔ２において、インジェクタ５の噴射孔５６が完全に開き、当該開度に応じた燃料が噴射孔５６から噴射される。時間ｔ２では、噴射孔５６が完全に開き、時間ｔ２以後では第１特性線Ｌ３ａ及び第２特性Ｌ３ｂから構成される特性線Ｌ３に基づいて噴射量Ｑが制御される。したがって、時間ｔ２における噴射量ｑｍｉｎ２が、インジェクタ５から噴射される燃料の噴射量のうち制御部１８ａの制御下で制御できる最小噴射量になる。時間ｔ１において駆動電流がピーク値Ｉｐ１をとると、制御部１８ａは、第１特性線Ｌ３ａから第２特性線Ｌ３ｂに特性線を切り換え、時間ｔ１以降において第２特性線Ｌ３ｂに基づいてインジェクタ５から噴射される噴射量Ｑを制御する。

ここで、駆動電流Ｉ１の電流値がピーク値Ｉｐ１をとる時間ｔ１の前後における駆動電流Ｉ１及び噴射量Ｑの夫々の駆動時間Ｔに対する変化を説明する。駆動電流は、駆動電流の電流値Ｉ１がピーク値Ｉｐ１をとる時間ｔ１以降では、制御部１８ａの制御下において電流値が低減され、一定の電流値（ホールド電流）Ｉｈ１に保持される。駆動電流が一定の電流値に保持されるのは、第１実施形態と同様に、気筒内の燃焼圧力がニードルバルブ５６に作用した状態でニードルバルブ５６を開弁可能なようにピーク値Ｉｐ１まで電流値Ｉ１が高められた後、発熱及び消費電力の夫々を低減するためである。

ここで、時間ｔ１を経過した後に第１特性線Ｌ３ａに基づいてインジェクタ５が制御され、燃料が噴射されると、駆動時間Ｔに対して噴射量Ｑが狙いの噴射量より大きくなってしまう。

そこで、本実施形態では、駆動電流の電流値Ｉ１がピーク値Ｉｐ１をとる時間ｔ１の前後の夫々において、駆動時間Ｔに対する噴射量Ｑの変化率が互いに異なる第１特性線Ｌ３ａ及び第２特性線Ｌ３ｂの夫々に基づいて、駆動時間Ｔに対して噴射量Ｑを制御する。より具体的には、時間ｔ１以後においては、駆動時間ｔ１に対して噴射量Ｑの変化率が第１特性線Ｌ３ａより小さい第２特性線Ｌ３ｂに基づいて噴射量Ｑが制御される。このように時間ｔ１の前後の夫々において、変化率が互いに異なる第１特性線Ｌ３ａ及びＬ３ｂの夫々が参照されるのは、駆動時間Ｔに対する噴射量Ｑの変化率が、駆動電流の電流値Ｉ１がとるピーク値Ｉｐ１に応じてニードルバルブ５５に付与される吸引力の相違に起因する。即ち、駆動時間Ｔにおける時間ｔ１を跨ぐ範囲において、駆動時間Ｔに対して噴射量Ｑの変化率が一様である特性線に基づいて噴射量Ｑを制御することが困難となり、インジェクタ５の制御性を高めることが難しくなるからである。

特に、本実施形態では、制御部１８ａが、時間ｔ１において第１特性線Ｌ３ａから第２特性線Ｌ３ｂに特性線を切り換えることから、インジェクタ５に駆動電流を供給するＥＤＵ１６等の電流供給手段が、駆動電流について電流値のピーク値を切り換えなくても、第１特性線Ｌ３ａ及び第２特性線Ｌ３ｂに基づいて狙いの噴射量Ｑで燃料が噴射される。したがって、制御部１８ａによる制御下でインジェクタ５の制御性を高めることが可能になる。

したがって、本実施形態に係る燃料噴射装置の制御装置によれば、駆動電流がピーク値Ｉｐ１をとる時間ｔ１の前後で第１特性線Ｌ３ａ及び第２特性線Ｌ３ｂの夫々に基づいて設定された噴射量Ｑと、実際にインジェクタ５から噴射される燃料の噴射量Ｑとを一致させることができる。即ち、インジェクタ５から噴射される燃料の狙いの噴射量、言い換えれば目標とすべき噴射量と、実際にインジェクタ５から噴射される燃料の噴射量とを一致させることができ、インジェクタ５の制御性を高めることができる。

本発明の第１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。 本発明の第１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。 本発明の第１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。 本発明の第１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燃料噴射装置の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。 本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の制御方法において燃料噴射装置に供給される第１駆動電流の電流パターン、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。 本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の制御方法において燃料噴射装置に供給される第２駆動電流の電流パターン、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。 本発明の第２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。 本発明の第２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燃料噴射装置の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。 本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置の制御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、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。

符号の説明

１・・・燃料噴射システム、５・・・インジェクタ、１５，１８・・ＥＣＵ、１５ａ，１８ａ・・・制御部、１５ｂ・・・判定部、１６・・・ＥＤＵ、１８ｂ・・・記憶部

Claims (5)

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、
   前記燃料噴射装置の噴射孔を開閉する弁機構を駆動するために前記燃料噴射装置に供給される第１駆動電流のピーク値において前記弁機構に付与される第１駆動力が、前記気筒内の燃焼圧力より大きいか否かを判定する判定手段と、
   前記第１駆動力が前記燃焼圧力より大きいと判定された場合に、前記第１駆動電流のピーク値より低いピーク値を有する第２駆動電流を前記第１駆動電流の代わりに前記燃料噴射装置に供給することによって、前記低いピーク値において前記弁機構に付与される第２駆動力が前記第１駆動力に比べて前記燃焼圧力に近づくように、前記燃料噴射装置を制御する第１制御手段と
   を備えたことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
2. 前記燃料噴射装置から噴射される前記燃料の噴射量は、前記燃料噴射装置を駆動する駆動時間に対して前記噴射量の変化率が一定である特性線に沿って増大すること
   を特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置。
3. 前記特性線は、前記駆動時間及び前記噴射量の関係を示す特性図において、前記燃料噴射装置から噴射されるべき前記燃料の最小噴射量を通る直線であること
   を特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置の制御装置。
4. 前記弁機構を駆動するために前記燃料噴射装置に供給される駆動電流がピーク値を取るタイミングの前後の夫々において前記燃料噴射装置から噴射される前記燃料の噴射量を規定し、且つ前記燃料噴射装置の駆動時間に対する前記噴射量の変化率が互いに異なる第１特性線及び第２特性線を記憶した記憶部と、
   前記第１特性線及び前記第２特性線の夫々に基づいて前記燃料噴射装置を制御する第２制御手段と
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置。
5. 前記第２制御手段は、前記タイミングにおいて前記第１特性線から前記第２特性線に特性線を切り換えること
   を特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置の制御装置。

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