JP6557608B2 - 燃料噴射装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射装置の制御装置に関する。

近年、内燃機関の低燃費化を目的として、排気量を減らして小型化するとともに、過給器によって出力を得るダウンサイジングエンジンがある。ダウンサイジングエンジンでは、排気量を減らすことで、ポンピングロスを低減することができるため、低燃費化が図れる。

ダウンサイジングエンジンにおいては、エンジン筒内のシリンダ径が縮小される傾向にあるため、噴射した燃料がシリンダ壁面に付着し、排気性能を悪化させることが懸念される。また、燃流と空気の不均一な部分が発生すると未燃粒子状物質が排出され、排気性能が悪化してしまう。

エンジン筒内の空気と燃料の均質化および、筒内の壁面燃料付着のために、燃焼サイクルあたりに必要な燃料量を複数回に分けて噴射する分割噴射がある。このような分割噴射を行うに際し、従来技術である特許文献１においては、可動鉄心と弁体に変位方向の隙間を設けることにより、通電開始前に可動鉄心のみを動作させ、可動鉄心を助走させ、運動エネルギを利用して弁体の応答性を改善させる構成が開示されている。

特開２００２−１１５５９１号公報

しかしながら、閉弁後に可動鉄心が下方向へ変位を続け、閉弁待機状態への復帰時に可動鉄心の速度が速く、弁体上部の部材を持ち上げてしまうために、噴射間隔が短くなる場合に、上記変位方向の隙間が小さくなり、開弁挙動が安定しないという課題があった。

そこで、本発明は、開弁時に弁体が可動鉄心から運動エネルギを受け、開弁動作がなされる燃料噴射装置に対し、先の燃料噴射（第一の燃料噴射）と後の燃料噴射（第二の燃料噴射）との間が変化した場合でも、開弁時の弁体の動作の安定性を向上し、噴射量を安定させる燃料噴射装置の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、弁座から離れることによって燃料通路を開く弁体と、前記弁体の開閉動作を行わせる可動鉄心と、コイルに電流が流れることで前記可動鉄心を吸引する固定鉄心と、を備えた燃料噴射装置の制御装置において、前記コイルへ通電して前記可動鉄心を前記固定鉄心に吸引させた後、前記コイルへの通電を遮断して可動鉄心が固定コアから離れる方向に変位するとき、前記コイルに再度、通電する中間通電を行う制御部を備え、前記制御部は、前記燃料噴射装置の噴射間隔に応じて前記中間通電を行うか否かを制御する。

上記した本発明によれば、第一の燃料噴射と第二の燃料噴射との間が変化した場合でも、開弁時の弁体の動作の安定性を向上し、噴射量を安定させる燃料噴射装置の制御装置を提供することが可能である。
本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。

本発明の第一実施例に係る燃料噴射弁の実施形態を示す断面図である。 本発明の第一実施例に係る燃料噴射弁の内部部品の挙動と印加される電圧と電流を示す図である。 本発明の第一実施例に係る噴射量と噴射間隔の関係を示す図である。 本発明の第二実施例に係る燃料噴射弁の実施形態を示す断面図である。 本発明の第二実施例に係る燃料噴射弁の内部部品の挙動と印加される電圧と電流を示す図である。 本発明の第二実施例に係る噴射量と噴射間隔の関係を示す図である。

以下、本発明に係る実施例について説明する。

以下、本発明の実施例１について説明する。本実施例は、内燃機関に用いられる燃料噴射装置を制御する制御装置であって、コイルに電流を流すことにより可動鉄心と固定鉄心とを含む磁気回路に磁束を発生させ、可動鉄心を固定鉄心側に引き付ける磁気吸引力を作用させることにより、弁体の開閉を行う電磁式燃料噴射装置の制御装置に関する。

図１は本実施例における燃料噴射装置１００の縦断面図とその燃料噴射装置１００を駆動するための、駆動回路１２１、また駆動回路１２１を介して燃料噴射装置１００を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１２０の構成の一例を示す図である。駆動回路１２１はＥＤＵ（）と呼ばれる。

図１において、燃料噴射装置１００の縦断面図は中心軸線１００ａに平行な切断面を示す縦断面図である。なお、ＥＣＵ１２０と駆動回路１２１は一体の部品として構成されてもよい。燃料噴射装置１００の駆動装置は、燃料噴射装置の駆動電圧を発生する装置であって、ＥＣＵと駆動回路とが一体となったものであってもよいし、駆動回路単体であってもよい。

燃料噴射装置１００は、上流側に燃料を供給する燃料供給部１１２と、燃料の通り道となる燃料噴射孔１１５を有した弁座１０２と、弁体１０１を駆動する可動鉄心１０６を備える。本実施例では、ガソリンを燃料とする内燃機関用の電磁式燃料噴射装置を例として説明する。なお、弁座１０２は燃料噴射装置１００の最も下流側に配置される。

燃料供給部１１２は、弁座１０２に対して反対側の端部が図示しない燃料配管に連結される。弁座１０２は、燃料供給部１１２に対して反対側の端部が、図示しない吸気管、或いは内燃機関の燃焼室形成部材（シリンダブロック、シリンダヘッド等）に形成された取付穴（挿入孔）に挿入される。燃料噴射装置１００は燃料供給部１１２を通じて燃料配管から燃料の供給を受け、弁座１０２の先端部から吸気管、或いは燃焼室内に燃料を噴射する。燃料噴射装置１００の内部には、燃料供給部１１２の端部から弁座１０２の先端部まで、燃料がほぼ燃料噴射装置１００の中心軸に沿って、燃料通路が構成されている。

コイル１０８に通電されていない閉弁状態では、弁体１０１を閉弁方向に付勢する第一のばね部材１１０と、第二のばね部材１１６の付勢力から第３のばね部材１１７の付勢力を引いた力により、弁体１０１が弁座１０２に当接している。この状態を閉弁安定状態とする。閉弁安定状態では、可動鉄心１０６は中間部材１１４と当接し閉弁位置に配置される。弁体１０１は、可動鉄心１０６からの荷重を伝達する伝達面１１９を介して駆動される。

閉弁安定状態では、中間部材１１４は、第二のばね部材１１６により下流側に符勢され、弁体１０１と接触して、静止している。可動鉄心１０６は、第３のばね部材１１６により上流側に符勢され、中間部材１１４と接触している。第３のばね部材１１７の符勢力よりも第二のばね部材１１６の符勢力の方が大きいため、弁体１０１と可動鉄心１０６の間には、隙間２１８が生じている。

ＥＣＵ１２０では、エンジンの状態を示す信号を各種センサーから取り込み、内燃機関の運転条件に応じて適切な駆動パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。ＥＣＵ１２０より出力された駆動パルスは、信号線１２３を通して燃料噴射装置１００の駆動回路１２１に入力される。駆動回路１２１は、コイル１０８に印加する電圧を制御し、電流を供給する。ＥＣＵ１２０は、通信ライン１２２を通して、駆動回路１２１と通信を行っており、燃料噴射装置１００に供給する燃料の圧力や運転条件によって駆動回路１２１によって生成する駆動電流を切替えることが可能である。

駆動回路１２１は、ＥＣＵ１２０との通信によって制御定数を変化できるようになっており、制御定数に応じて電流波形が変化する。本実施例における分割噴射を行う際、分割噴射を行うための制御方法として、ＥＣＵ１２０から分割噴射を行う際の中間通電を行うための電圧印加の駆動指令パルスを出力する場合と、ＥＣＵ１２０側から制御定数を駆動回路１２１に送信し、駆動回路１２１から中間電流を直接供給する場合がある。

図２はＥＣＵ１２０から出力される駆動パルスと燃料噴射装置に供給する駆動電圧と駆動電流（励磁電流）のタイミング、可動鉄心１０６の挙動の関係を示した図である。

駆動指令パルス２０１が入力されると、バッテリ電圧ＶＢよりも高い電圧に昇圧された高電圧源から高電圧２０４が印加され、コイル１０８に電流の供給が開始される。コイル１０８への通電後、固定鉄心１０７、コイル１０８及びハウジング１０９によって構成された電磁石により起磁力が発生する。この起磁力により、コイル１０８を囲むように構成された固定鉄心１０７、ハウジング１０９、可動鉄心１０６によって構成される磁路を周回する磁束が流れる。このとき、可動鉄心１０６と固定鉄心１０７の間に磁気吸引力が作用し、可動鉄心１０６と中間部材１１４が固定鉄心１０７に向けて変位する。その後、可動鉄心１０６は、弁体の伝達面１１９と可動鉄心の伝達面１１８とが当接するまで変位する。なお、弁体１０１は弁座１０２との当接状態を維持し続ける。

可動鉄心１０６が、弁体と可動鉄心間に生じている隙間２１８だけ変位し、弁体の伝達面１１９と可動鉄心の伝達面１１８とが衝突すると、弁体１０１は可動鉄心１０６の持つエネルギを上流側に引き上げられ、弁体１０１は弁座１０２から離間する。これにより弁座部に隙間が構成され、燃料通路が開き、燃料噴射孔１１５より燃料が噴射される。運動エネルギを有した可動鉄心１０６により、弁体１０１は、急峻に変位する。

可動鉄心１０６が、固定鉄心１０７と当接すると、弁体１０１は上流側へ変位し、可動鉄心１０６は下方へ変位する。固定鉄心１０７と可動鉄心１０６が衝突すると、弁体１０１と可動鉄心１０６は離間し、可動鉄心１０６は下流側へ変位するが、やがて目標リフト位置で、静止し安定する。この状態を開弁安定状態とする。

一方、電流値は予め定められたピーク電流値Ｉｐｅａｋに達すると、高電圧２０４の印加を停止して、印加する電圧を０Ｖ以下にし、電流プロファイル２１７のように電流値を低下させる。その後、バッテリ電圧ＶＢの印加と０Ｖの印加が繰り返され、ホールド電流値Ｉｈｏｌｄとなるように制御される。

続いて、時刻Ｔ２２で駆動パルス幅がＯＦＦになると、コイル１０８への電流供給が断たれ、磁気回路中に生じていた磁束が消滅し磁気吸引力も消滅する。

その結果、磁気吸引力を失った可動鉄心１０６は第一のばね部材１１０の荷重と、燃料圧力による力によって、弁体１０１が弁座１０２に接触する閉位置に押し戻される。弁体１０１にはたらく第一のばね部材１１０による力は弁体側の伝達面１１９、及び可動鉄心側の伝達面１１８を介して可動鉄心１０６に伝達される。タイミングＴ２４で弁体１０１が弁座１０２と接触した後、可動鉄心側の伝達面１１８は弁体側の伝達面１１９から離脱し、下向き方向（閉弁方向）に運動を継続する。閉弁後の可動鉄心プロファイル２１３のように、可動鉄心１０６は第三のばね部材１１７によって押し戻されて、時刻タイミングＴｓ１のタイミングで可動鉄心１０６と中間部材１１４が再衝突する。この時点で可動鉄心１０６に働く上向き方向（開弁方向）の力が弁体１０１に働く下向き方向の力よりも大きいと、中間部材１１４を押し上げ、弁体１０１と可動鉄心１０６の隙間２１８が小さくなる。

隙間２１８が閉弁安定状態のときよりも小さい状態で、第二の駆動指令２０３がＯＮになると、十分な助走距離が得られず、弁体１０１の開弁までの挙動が変わり、噴射量が変化してしまう。

このように、弁体１０１が弁座１０２に衝突後に可動鉄心１０６が運動を継続するため、可動鉄心１０６と弁体１０１との隙間２１８が小さい状態で、次の分割噴射を行うと、可動鉄心の位置、速度のばらつきに応じて弁体１０１の挙動が変化してしまう。第一の駆動指令から、時刻Ｔｓ２より時間が経過すれば、可動鉄心１０６は再び閉弁安定状態となり、弁体１０１の運動は安定する。

従って、第一の駆動指令２０１と第二の駆動指令２０３の間隔を自由に制御するためには、閉弁後の可動鉄心１０６と弁体１０１との隙間が小さくなる現象を緩和することが必要である。
第一の駆動指令２０１と第二の駆動指令２０３の制御性を向上させるために、本実施例の構成において、コイル１０８へ通電して前記可動鉄心１０６を固定コア１０７に吸引させた後、コイル１０８への通電を遮断して可動鉄心１０６が固定コア１０７から離れる方向に変位するとき、駆動指令２０２をＯＮにし、高電圧２０４の印加をすることで、コイル１０８に、弁体１０１と接触しない程度の通電（中間通電）を行う。ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、第一の駆動指令２０１と第二の駆動指令２０３の間隔に応じて、前記燃料噴射弁の噴射間隔に応じて前記中間通電を行うか否かを判断する。駆動パルス２０２は第一の燃料噴射期間と第二の燃料噴射期間との間に流す中間通電のための駆動パルスであるが、この駆動パルス２０２によって、弁体１０１が開弁動作することはない。本発明者らはこの中間通電の時間を０．３ｍｓ以下が良いということを見出している。

ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置１００の噴射間隔Ｔｒが第一の設定値以下の場合に中間通電２１０を行うように制御指令を出すように構成されている。

ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置１００の第二の噴射開始時間Ｔｒが第一の設定値と第一設定値よりも小さい第二の設定値との間である場合に中間通電２１０を行うように制御し、前記燃料噴射弁の噴射間隔が第一設定値未満の場合に前記中間通電を行わないように制御する構成としている。

ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置１００の噴射間隔Ｔｒが第一設定値と前記第一設定値よりも大きい第二設定値との間である場合に中間通電２１０を行うように制御し、燃料噴射装置１００の噴射間隔が第二設定値より大きい場合に中間通電２０６を行わないように制御するように構成されている。

ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置１００の噴射間隔Ｔｒが第一設定値Ｔｓ１と第一設定値よりも大きい第二設定値Ｔｓ２との間である場合に中間通電２１０を行うように制御し、第一設定値Ｔｓ１は前記中間通電がなかった場合、可動鉄心１０６が可動鉄心１０６と弁体１０１間の隙間２１８を形成する部材に衝突するときに対応するように構成されている。

ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は燃料噴射装置１００の噴射間隔Ｔｒが第一設定値Ｔｓ１と第一設定値Ｔｓ１よりも大きい第二設定値Ｔｓ２との間である場合に中間通電２１０を行うように制御し、第二設定値は中間通電２１０がなかった場合、可動鉄心１０６が閉弁安定状態Ｔｓ２に戻るときの時刻に対応するように構成されている。

ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、開弁安定状態から、コイル１０８への通電を遮断し、燃料噴射装置１００の弁体１０１が、弁座１０２に衝突する時間Ｔ２４より後に中間通電２１０を行うように制御するように構成されている。

ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、弁体１０６が弁座１０２に衝突する時間Ｔ２４より後に最下点２２０に至る時間よりも前に中間通電２１０を行うように制御するように構成されている。

ＥＣＵ１２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、コイル１０８に印加された電圧値２３０の変曲点の位置４０２から燃料噴射装置１００の弁体１０１と弁座１０２が衝突する位置を検知し、弁体１０１と弁座１０２が衝突したタイミングで中間通電２１０を行うように構成されている。

また、第一の駆動指令２０１と第二の駆動指令２０３とは、一回の噴射行程中に出力されるものである。すなわち、本実施例では、一回の噴射行程中に噴射する量の燃料を、少なくとも駆動パルス２０１、２０３を含む複数回に分割して噴射している。尚、「一回の噴射行程」とは、一回の燃焼サイクル（４サイクルでは吸気、圧縮、爆発、排気の各行程からなる）を意味するものである。

以下、上記した本実施例による作用、効果について説明する。
開弁安定状態からコイル１０８への通電を遮断し、可動鉄心１０６と弁体１０１が下流側に変位し、弁体１０１と弁座１０２が衝突した直後に、駆動指令２０２を入力し、コイル１０８に中間通電２１０を入力することで、可動鉄心１０６と固定鉄心１０７との間に磁気吸引力を発生させ可動鉄心１０６の運動を素早く減衰させ、可動鉄心１０６が静止するまでの時間を短縮することが可能となる。結果、第二の駆動指令２０３が入力されるタイミングでは、可動鉄心１０６の位置は、開弁安定状態に達しており、安定した噴射量が得られる。

図３は、第二の駆動指令おける噴射量と噴射間隔の関係を表した図である。第一の設定値Ｔｒ１と第二の設定値Ｔｒ２の間に、第二の駆動指令開始点Ｔｒがある場合、第二の駆動指令における噴射量（中間通電無）３０１の変動が大きくなる。中間通電２１０をコイル１０８に通電することにより、第二の駆動指令における噴射量の変動が生ずる領域が変わる。第二の駆動指令Ｔｒが、第一の設定値Ｔｓ１より大きく、第二の設定値Ｔｓ２より小さい場合には、中間通電を実施することで、第二の駆動指令における噴射量３０３の変動が小さくなる。

また駆動パルス２０２を打ち切るタイミングは、可動鉄心１０６の中間通電無の場合の可動鉄心１０６の最下点位置２２０よりも小さくすると良い。最下点２２０の位置では、速度が零となり、上流側へのエネルギの方が大きくなる位置である。最下点位置２２０より長く、中間通電を入力すると、可動鉄心１０６の運動は上流側へ運動エネルギが大きくなり、中間部材１１３と再衝突する際、中間部材２２０を上流側に押し上げ、閉弁時安定状態に至るまでの時間が長くなってしまうためである。以上のように中間電流２０６の打ち切りタイミングを設定することによって、可動鉄心１０６が再び加速して、中間部材１０６に衝突し、隙間２１８が小さくなり、噴射が不安定となるのを抑制することができる。

以上の通り、本実施例では、開弁安定状態からコイルへの通電を遮断し、可動鉄心と弁体下流側に変位し、弁体と弁座が衝突した直後に、駆動指令を入力し、コイルに中間通電を入力することで、可動鉄心と固定鉄心との間に磁気吸引力を発生させ可動鉄心の運動を素早く減衰させ、可動鉄心が静止するまでの時間を短縮することが可能となる。結果、第二の駆動指令が入力されるタイミングでは、可動鉄心の位置は、開弁安定状態に達しており、安定した噴射量が得られる。また噴射間隔に応じて中間通電を行うか否かを制御するため、噴射間隔が変化しても安定した噴射量を得ることが可能である。

なお、上記の説明では閉弁状態において、可動鉄心と弁体の間に空隙が生ずるように構成された燃料噴射弁について説明したが、可動鉄心と弁体の間に空隙が生じないように構成された燃料噴射弁においても本発明の同様の課題を解決する効果がある。

以下図４〜図６を用いて、本発明の第２の実施例による燃料噴射装置の構成及び動作について説明する。

最初に、図４を用いて、本実施例の燃料噴射装置の構成と基本的な動作を説明する。図４は本実施例の燃料噴射装置４００の縦断面図とその燃料噴射装置４００を駆動するための、駆動回路４２１、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４２０の構成の一例を示す図である。なお、ＥＣＵ４２０と駆動回路４２１は一体の部品として構成されてもよい。少なくとも燃料噴射装置（電磁式燃料噴射弁）の駆動装置は、燃料噴射装置の駆動電圧を発生する装置であって、ＥＣＵと駆動回路とが一体となったものであってもよいし、駆動回路単体であってもよい。

ＥＣＵ４２０では、エンジンの状態を示す信号を各種センサーから取り込み、内燃機関の運転条件に応じて適切な駆動パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。ＥＣＵ４２０より出力された駆動パルスは、信号線４２３を通して燃料噴射装置の駆動回路４２１に入力される。駆動回路４２１は、コイル４０８に印加する電圧を制御し、電流を供給する。ＥＣＵ４２０は、通信ライン４２２を通して、駆動回路４２１と通信を行っており、燃料噴射装置に供給する燃料の圧力や運転条件によって駆動回路４２１によって生成する駆動電流を切替えることが可能である。駆動回路４２１は、ＥＣＵ４２０との通信によって制御定数を変化できるようになっており、制御定数に応じて電流波形が変化する。本実施例における分割噴射を行う際、分割噴射を行うための制御方法として、ＥＣＵ４２０から分割噴射を行う際の中間電流を行うための電圧印加の指令パルスを出力する場合と、ＥＣＵ４２０側から制御定数を駆動回路４２１に送信し、駆動回路４２１から中間電流を直接供給する場合がある。

続いて、図４の燃料噴射装置の縦断面と図５の駆動パルスと弁体４０２及び可動鉄心４０６の変位の関係を用いて燃料噴射装置構成と動作について説明する。 図５はＥＣＵ４２０から出力される駆動パルスと燃料噴射装置に供給する駆動電圧と駆動電流（励磁電流）のタイミング、可動鉄心４０２の挙動の関係を示した図である。

コイル４０８に通電されていない閉弁状態では、弁体４０１を閉弁方向に付勢する第一ばね部材４１０により、弁体４０１が弁座４０２に当接している。この状態を閉弁静止状態とする。閉弁静止状態では、可動鉄心４０６は隙間を形勢する部材であるストッパ４１４と当接し閉弁位置に配置される。弁体４０１は、可動鉄心４０６からの荷重を伝達する可動鉄心側の伝達面４１７、弁体側の伝達面４１８を介して駆動される。

閉弁安定状態では、弁体１０１の上流側と可動鉄心４０６の間に設けられた第二のばね部材４１６により下流側に符勢され、可動鉄心はストッパ４１と接触して、静止している。可動鉄心４０６は、第二のばね部材４１３により下流に符勢され、ストッパ４１４と接触している。そのため、弁体側の伝達面４１８と可動鉄心側の伝達面４１７との間には隙間５１８が形成されている。

以下、通電後の動作について説明する。駆動パルス４０１が入力されると、バッテリ電圧ＶＢよりも高い電圧に昇圧された高電圧源から高電圧４０４が印加され、コイル４０８に電流の供給が開始される。コイル４０８への通電後、固定鉄心４０６、コイル４０８及びハウジング４０９によって構成された電磁石により起磁力が発生する。この起磁力により、コイル４０８を囲むように構成された固定鉄心４０６、ハウジング４０９、可動鉄心４０６によって構成される磁路を周回する磁束が流れる。このとき、可動鉄心４０６と固定鉄心４０６の間に磁気吸引力が作用し、可動鉄心４０６とストッパ４１４が固定鉄心４０６に向けて変位する。

その後、可動鉄心４０６は、弁体側の伝達面４１８と可動鉄心側の伝達面４１７とが当接するまで変位する。なお、弁体４０１は弁座４０２との当接状態を維持し続ける。その後、可動鉄心４０６が伝達面４１７に衝突すると、弁体４０１は可動鉄心４０６から衝撃力を受け引き上げられ、弁体４０１は弁座４０２から離間する。これにより弁座部に隙間が構成され、燃料通路が開き、噴射孔４１５より燃料が噴射される。衝撃力を受け弁体が上流側に変位するため、弁体４０１は、急峻に変位する。

可動鉄心４０６が、弁体と可動鉄心間に生じている隙間５１８だけ変位し、可動鉄心４０６が、固定鉄心４０７と当接すると、弁体４０１は上方へ変位し、可動鉄心４０６は下方へ変位する。固定鉄心４０７と可動鉄心４０６が衝突すると、弁体４０２と可動鉄心４０６は離間し、可動鉄心４０６は下方へ、弁体４０２は上流側に変位するが、やがて目標リフト位置で、静止し安定する。その結果、弁体４０１が弁座４０２より離間し、供給された燃料が複数の噴射孔４１５から燃料が噴射される。この状態を開弁安定状態とする。

一方、電流値は予め定められたピーク電流値Ｉｐｅａｋに達すると、高電圧４０４の印加を停止して、印加する電圧を０Ｖ以下にし、電流プロファイル５１７のように電流値を低下させる。その後、バッテリ電圧ＶＢの印加と０Ｖの印加が繰り返され、ホールド電流値Ｉｈｏｌｄとなるように制御される。

続いて、時刻Ｔ５２で駆動パルス幅がＯＦＦになると、コイル４０８への電流供給が断たれ、磁気回路中に生じていた磁束が消滅し磁気吸引力も消滅する。

その結果、磁気吸引力を失った可動鉄心４０２は第一のばね部材４１０の荷重と、燃料圧力による力によって、弁体４０１が弁座４０２に接触する閉位置に押し戻される。タイミングＴ５６で弁体４０１が弁座４０２と接触した後、可動鉄心４０２の伝達面４１８は弁体４０１の伝達面４１７から離脱し、下向き方向（閉弁方向）に運動を継続する。閉弁後の可動鉄心プロファイル５１３のように、可動鉄心４０２はストッパ４１４と衝突し、衝突時のエネルギによって。可動鉄心４０６は跳ね上がり、弁体４０１と可動鉄心４０６の隙間５１８が小さくなる。

隙間５１８が閉弁安定状態のときよりも小さい状態で、第二の駆動指令４０３がＯＮになると、十分な助走距離が得られず、弁体４０１の開弁までの挙動が変わり、噴射量がばらついてしてしまう。

このように、弁体４０１が弁座４０２に衝突後に可動鉄心４０６がストッパ４１４と接触し、可動鉄心４０６は跳ね上がるため、可動鉄心４０６と弁体４０２との隙間５１８が小さい状態で、次の噴射を行うと、可動鉄心の位置、速度のばらつきに応じて弁体４０１の挙動が不安定となる。時刻Ｔ５８より時間が経過すると、可動鉄心４０６は再び閉弁安定状態となる。従って、第一の駆動指令４０１と第二の駆動指令４０３の間隔を自由に制御するためには、閉弁後の可動鉄心４０６と弁体４０１との隙間が小さくなる時間を短縮することが必要である。
第一の駆動指令４０１と第二の駆動指令４０３の制御性を向上させるため本実施例の構成において、コイル４０８へ通電して前記可動鉄心４０６を固定コア４０７に吸引させた後、コイル４０８への通電を遮断して可動鉄心４０６が固定コア４０７から離れる方向に変位するとき、駆動指令４０２をＯＮにし、高電圧４０４の印加をすることで、コイル４０８に、弁体４０１と接触しない程度の通電（中間通電）を行う。ＥＣＵ４２１が備えるＣＰＵ（制御部）は、第一の駆動指令４０１と第二の駆動指令４０３の間隔に応じて、前記燃料噴射弁の噴射間隔に応じて前記中間通電を行うか否かを判断する。

駆動パルス４０２は第一の燃料噴射期間と第二の燃料噴射期間との間に流す中間通電のための駆動パルスであるが、この駆動パルス２０２によって、弁体４０１が開弁動作することはない。

ＥＣＵ４２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置４００の噴射間隔Ｔｒが第一の設定値以下の場合に中間通電５０２を行うように制御指令を出すように構成されている。

ＥＣＵ４２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置４００の第二の噴射開始時間が第一設定値と第一設定値よりも小さい第二設定値との間である場合に中間通電５０２を行うように制御し、燃料噴射装置４００の噴射間隔が第一設定値未満の場合に前記中間通電を行わないように制御する構成としている。

ＥＣＵ４２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置４００の噴射間隔Ｔｒが第一設定値と前記第一設定値よりも大きい第二設定値との間である場合に中間通電４１０を行うように制御し、燃料噴射装置４００の噴射間隔が第二設定値より大きい場合に中間通電５０２を行わないように制御するように構成されている。

ＥＣＵ４２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置４００の噴射間隔Ｔｒが第一設定値と第一設定値よりも大きい第二設定値との間である場合に中間通電５０２を行うように制御し、第一設定値は前記中間通電がなかった場合、可動鉄心４０６と弁体４０２間の隙間５１８を形成する部材４１４に衝突する時刻Ｔｓ１に対応するように構成されている。

ＥＣＵ４２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、燃料噴射装置４００の噴射間隔Ｔｒが第一設定値Ｔｓ１と第一設定値Ｔｓ１よりも大きい第二設定値との間である場合に中間通電５０２を行うように制御し、第二設定値は中間通電５０２がなかった場合、可動鉄心４０６が閉弁安定状態に戻る時刻Ｔｓ２に対応するように構成されている。
ＥＣＵ４２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、開弁安定状態から、コイル４０８への通電を遮断し、燃料噴射装置４００の弁体４０１が、弁座４０２に衝突する時間Ｔ５６より後に中間通電５４０を行うように制御するように構成されている。

ＥＣＵ４２０が備えるＣＰＵ（制御部）は、弁体４０６が弁座４０２に衝突する時間Ｔ５６より後に最下点５２０に至る時間よりも前に中間通電５１０を行うように制御するように構成されている。

ＥＣＵ４１０が備えるＣＰＵ（制御部）は、コイル４０８に印加された電圧値の変曲点の位置５３０から燃料噴射装置４００の弁体４０１と弁座４０２が衝突する位置を検知し、弁体４０１と弁座４０２が衝突したタイミングで中間通電５０２を行うように構成されている。

また、第一の駆動指令４０１と第二の駆動指令４０３とは、一回の噴射行程中に出力されるものである。すなわち、本実施例では、一回の噴射行程中に噴射する量の燃料を、少なくとも駆動パルス５０１、５０３を含む複数回に分割して噴射している。尚、「一回の噴射行程」とは、一回の燃焼サイクル（４サイクルでは吸気、圧縮、爆発、排気の各行程からなる）を意味するものである。

以下、本実施例の作用、効果について説明する。開弁安定状態からコイル４０８への通電を遮断し、可動鉄心４０６と弁体４０１が下流側に変位し、弁体４０１と弁座４０２が衝突した直後に、駆動指令４０２を入力し、コイル４０８に中間通電５４０を入力することで、可動鉄心４０６と固定鉄心４０７との間に磁気吸引力を発生させ可動鉄心４０２の運動を素早く減衰させ、可動鉄心４０２が静止するまでの時間を短縮することが可能となる。結果、第二の駆動指令４０３が入力されるタイミングでは、可動鉄心４０６の位置は、開弁安定状態に達しており、安定した噴射量が得られる。

図６は、第二の駆動指令おける噴射量と噴射間隔の関係を表した図である。第一の設定値Ｔｒ１と第二の設定値Ｔｒ２の間に、第二の駆動指令開始点Ｔｒがある場合、第二の駆動指令における噴射量（中間通電無）６０１の変動が大きくなる。中間通電５１０をコイル４０８に通電することにより、第二の駆動指令における噴射量の変動が生ずる領域が変わる。第二の駆動指令Ｔｒが、第一の設定値Ｔｓ１より大きく、第二の設定値Ｔｓ２より小さい場合には、中間通電を実施することで、第二の駆動指令における噴射量６０３の変動が小さくなる。

また駆動パルス４０２を打ち切るタイミングは、可動鉄心４０６の中間通電無の場合の可動鉄心４０６の最下点位置４２０すなわち、ストッパ４１４と衝突する位置よりも小さくすると良い。最下点４２０の位置では、速度が零となり、上流側へのエネルギの方が大きくなる位置である。最下点位置４２０より長く、中間通電４１０を入力すると、可動鉄心４０６の運動は上流側へ運動エネルギが大きくなり、ストッパ４１３と再衝突後から、閉弁時安定状態に至るまでの時間が長くなってしまうためである。以上のように中間電流５０６の打ち切りタイミングを設定することによって、可動鉄心４０６のストッパ４１４との衝突による跳ね返りにより、隙間５１８が小さくなり、噴射が不安定となるのを抑制することができる。

１００・・・燃料噴射装置
１０１・・・弁体
１０２・・・弁座
１０６・・・可動鉄心
１０７・・・固定鉄心
１０８・・・コイル
１０９・・・ハウジング
１１０・・・第一のばね部材
１１４・・・中間部材
１１５・・・噴射孔
１１６・・・第二のばね部材
１１７・・・第３のばね部材
１１８・・・可動鉄心側の伝達面
１１９・・・弁体側の伝達面
１２０・・・ＥＣＵ
１２１・・・駆動回路
４００・・・燃料噴射装置
４０１・・・弁体
４０２・・・弁座
４０６・・・可動鉄心
４０７・・・固定鉄心
４０８・・・コイル
４０９・・・ハウジング
４１０・・・第一のばね部材
４１４・・・中間部材
４１５・・・噴射孔
４１６・・・第二のばね部材
４１８・・・可動鉄心側の伝達面
４１９・・・弁体側の伝達面
４２０・・・ＥＣＵ
４２１・・・駆動回路

Claims (11)

1. 弁座から離れることによって燃料通路を開く弁体と、前記弁体の開閉動作を行わせる可動鉄心と、コイルに電流が流れることで前記可動鉄心を吸引する固定鉄心と、を備えた燃料噴射装置の制御装置において、
   前記コイルへ通電して前記可動鉄心を前記固定鉄心に吸引させた後、前記コイルへの通電を遮断して前記可動鉄心が前記固定鉄心から離れる方向に変位するとき、前記コイルに再度、通電する中間通電を行う制御部を備え、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の噴射間隔に応じて前記中間通電を行うか否かを制御することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の噴射間隔が設定値以下の場合に前記中間通電を行うように制御することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
3. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の噴射間隔が第一設定値と前記第一設定値よりも大きい第二設定値との間である場合に前記中間通電を行うように制御することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
4. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の噴射間隔が第一設定値と前記第一設定値よりも大きい第二設定値との間である場合に前記中間通電を行うように制御し、前記燃料噴射装置の噴射間隔が第一設定値未満の場合に前記中間通電を行わないように制御することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
5. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の噴射間隔が第一設定値と前記第一設定値よりも大きい第二設定値との間である場合に前記中間通電を行うように制御し、前記燃料噴射装置の噴射間隔が第二設定値より大きい場合に前記中間通電を行わないように制御することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
6. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の噴射間隔が第一設定値と前記第一設定値よりも大きい第二設定値との間である場合に前記中間通電を行うように制御し、前記第一設定値は前記中間通電がなかった場合に前記可動鉄心が予備ストローク隙間を形成する部材に衝突するときに対応するように設定されることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
7. 請求項１に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の噴射間隔が第一設定値と前記第一設定値よりも大きい第二設定値との間である場合に前記中間通電を行うように制御し、前記第二設定値は前記中間通電がなかった場合に前記可動鉄心が初期位置に戻るときに対応するように設定されることを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
8. 請求項１又は２に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の閉弁が完了した後に前記中間通電を行うように制御することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
9. 請求項１又は２に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
   前記制御部は、前記燃料噴射装置の閉弁が完了した後に最下点に至る前に前記中間通電を行うように制御することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
10. 請求項１又は２に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
    前記制御部は、コイルに印加する電圧を２回微分することで前記燃料噴射装置の閉弁を検知し、閉弁が完了した後に前記中間通電を行うように制御することを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。
11. 請求項１又は２に記載の燃料噴射装置の制御装置において、
    前記燃料噴射装置は、可動鉄心が初期位置にいる状態で弁体との間に隙間が形成され、
    前記可動鉄心が前記固定鉄心に衝突する前に前記隙間が無くなるように動くことを特徴とする燃料噴射装置の制御装置。

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