JP6844501B2

JP6844501B2 - 燃料噴射弁の制御装置、及び燃料噴射弁の制御方法

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Publication number: JP6844501B2
Application number: JP2017210293A
Authority: JP
Inventors: 隆将山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: DE112018005678T5; US20200248642A1; US11053882B2; JP2019082150A; WO2019087899A1; DE112018005678B4

Description

本発明は、燃料噴射弁を制御する制御装置に関する。

従来、燃料噴射弁を当初期間に第１電圧（高電圧）で駆動し、最終期間に第１電圧よりも低いバッテリ電圧で駆動する制御装置がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の制御装置によれば、第１電圧により燃料噴射弁の噴射孔を開く方向へ弁体の移動が開始され、バッテリ電圧により弁体が目標位置に保持される。

ＵＳ特許第６，５８４，９６１号公報

ところで、燃料噴射弁の駆動開始時に第１電圧により過大な駆動電流が流れると、弁体を目標位置に保持するまでの弁体の動作が不安定になったり、燃料噴射弁の作動音が大きくなったりする。このため、燃料噴射弁の開弁動作時に流す駆動電流は、必要最低限の電流であることが望ましい。

しかしながら、駆動電流が小さい場合等、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が小さい場合は、燃料噴射弁に印加する電圧をバッテリ電圧に切り替える際に、弁体が移動して噴射孔を閉じることがあることに、本願発明者は着目した。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が小さい場合であっても、弁体が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することのできる燃料噴射弁の制御装置を提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するための第１の手段は、
燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁体（３３）及び通電されることで前記噴射孔を開く方向の力を前記弁体に作用させるコイル（３１）を備える燃料噴射弁（３０）を、第１電圧及び前記第１電圧よりも低い第２電圧を切り替えて前記コイルに印加する駆動回路（４２，４３）により駆動させる、燃料噴射弁の制御装置（４１）であって、
前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて、前記コイルに流れる電流である駆動電流をピーク値まで増加させる増加制御部と、
前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記駆動回路により前記第２電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を前記目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する保持制御部と、
を備える。

上記構成によれば、増加制御部は、駆動回路により第１電圧をコイルに印加させて、コイルに流れる電流である駆動電流をピーク値まで増加させる。このとき、コイルは通電されることで噴射孔を開く方向の力を弁体に作用させ、弁体が噴射孔を開く方向へ移動される。

ここで、弁体が噴射孔を開く方向へ移動することにより、コイルには逆起電力が発生し、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が弱められる。このため、駆動電流のピーク値が小さい場合等、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が小さい場合は、燃料噴射弁に印加する電圧を第１電圧よりも低い第２電圧に切り替える際に、弁体が移動して噴射孔を閉じることがあることに、本願発明者は着目した。そして、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力は、上記ピーク値、上記第２電圧、及び燃料の圧力により変化する。

この点、保持制御部は、増加制御部により駆動電流がピーク値まで増加された時に、駆動回路による第１電圧の印加を停止させる。その後、保持制御部は、ピーク値、第２電圧、及び燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、すなわち噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力の大きさに応じて、第１保持制御と第２保持制御とを切り替えて実行する。このため、保持制御部は、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が小さい場合は、第２保持制御に切り替えて実行することができる。第２保持制御は、駆動回路により第１電圧をコイルに印加させて、駆動電流を目標電流に保持する制御である。したがって、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができ、ひいては弁体が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。

また、保持制御部は、増加制御において噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が小さくない場合は、第１保持制御に切り替えて実行することができる。第１保持制御は、駆動回路により第１電圧よりも低い第２電圧をコイルに印加させて、駆動電流を目標電流に保持する制御である。このため、駆動電流が目標電流よりも大きくなることを抑制することができ、ひいてはコイルによる電力消費を抑制することができる。

なお、ピーク値は１つ目のピーク値に限らず、２つ目や３つ目のピーク値であってもよい。増加制御と保持制御（第１保持制御、第２保持制御）との間に、駆動電流をピーク値よりも小さく目標電流よりも大きい中間電流に保持する制御等が実行されてもよい。

コイルに流れる駆動電流が目標電流よりも小さくなると、弁体が移動して噴射孔を閉じたり、燃料噴射弁の異常判定において異常と判定されたりするおそれがある。

この点、第２の手段では、前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記駆動電流が前記目標電流よりも小さく設定された最小電流よりも大きくなるように、前記第１保持制御と前記第２保持制御とを切り替えて実行する。このため、駆動電流のピーク値が小さい場合等であっても、駆動電流が目標電流よりも小さく設定された最小電流よりも小さくなることを避けることができる。したがって、弁体を目標位置に保持する際に、弁体が移動して噴射孔を閉じたり、燃料噴射弁の異常判定において異常と判定されたりすることを抑制することができる。

第３の手段では、前記燃料の圧力に基づいて前記ピーク値を設定するピーク値設定部を備え、前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値設定部により設定された前記ピーク値が所定電流よりも小さい場合に、前記第２保持制御に切り替えて実行する。

上記構成によれば、ピーク値設定部により、燃料の圧力に基づいてピーク値が設定される。このため、燃料の圧力に見合ったピーク値を設定することができ、ピーク値が過大になることを抑制することができる。しかしながら、上述したように、駆動電流のピーク値が小さい場合は、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が小さくなり、コイルに印加する電圧を第１電圧よりも低い第２電圧に切り替える際に、弁体が移動して噴射孔を閉じることがある。

この点、保持制御部は、増加制御部により駆動電流がピーク値まで増加された時に駆動回路による第１電圧の印加を停止させた後、ピーク値設定部により設定されたピーク値が所定電流よりも小さい場合に、第２保持制御に切り替えて実行する。このため、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができ、ひいては弁体が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。

第２電圧が低くなると、コイルに第２電圧を印加した際に駆動電流の増加速度が低くなり、コイルに流れる駆動電流が目標電流よりも小さくなり易くなる。

この点、第４の手段では、前記第２電圧はバッテリから供給される電圧であり、前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記第２電圧が所定電圧よりも低い場合に、前記第２保持制御に切り替えて実行する。このため、バッテリから供給される第２電圧が所定電圧よりも低くなった場合は、第２保持制御に切り替えて実行することができ、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができる。

第５の手段では、前記燃料の圧力に基づいて前記ピーク値を設定するピーク値設定部を備え、前記第２電圧はバッテリから供給される電圧であり、前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値設定部により設定された前記ピーク値が第１所定電流よりも小さい場合、又は、前記ピーク値設定部により設定された前記ピーク値が前記第１所定電流よりも大きく、前記第１所定電流よりも大きい第２所定電流よりも小さく、且つ前記第２電圧が所定電圧よりも低い場合に、前記第２保持制御に切り替えて実行する。

上記構成によれば、保持制御部は、第１電圧の印加を停止させた後、ピーク値設定部により設定されたピーク値が第１所定電流よりも小さい場合に、第２保持制御に切り替えて実行する。このため、駆動電流のピーク値が第１所定電流よりも小さい場合であっても、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができ、ひいては弁体が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。また、保持制御部は、ピーク値設定部により設定されたピーク値が第１所定電流よりも大きく、第１所定電流よりも大きい第２所定電流よりも小さく、且つ第２電圧が所定電圧よりも低い場合にも、第２保持制御に切り替えて実行する。このため、駆動電流のピーク値が第１所定電流よりも大きい第２所定電流よりも大きくなく、且つ第２電圧が所定電圧よりも低い場合であっても、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができる。

上述したように、燃料の圧力に基づいて駆動電流のピーク値が設定されると、駆動電流のピーク値が小さい場合に、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が小さくなる。このため、コイルに印加する電圧を第１電圧よりも低い第２電圧に切り替える際に、弁体が移動して噴射孔を閉じることがある。

この点、第６の手段では、前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記燃料の圧力が所定圧力よりも低い場合に、前記第２保持制御に切り替えて実行する。このため、燃料の圧力が所定圧力よりも低い場合、すなわちピーク値設定部により設定されたピーク値が所定電流よりも小さい場合は、第２保持制御に切り替えて実行することができ、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができる。

上述したように、弁体が噴射孔を開く方向へ移動することにより、コイルには逆起電力が発生し、噴射孔を開く方向へ弁体を移動させる力が弱められる。このため、コイルに逆起電力が発生している間は、弁体が目標位置よりも噴射孔側へ移動し易い。

この点、第７の手段では、前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記第２保持制御を開始した後、前記コイルに逆起電力が発生しなくなるまで前記第２保持制御を継続し、前記コイルに逆起電力が発生しなくなってから前記第１保持制御に切り替えて実行する。このため、コイルに逆起電力が発生している間は、第２保持制御により弁体が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。そして、コイルに逆起電力が発生しなくなってからは、第１保持制御に切り替えることにより、コイルによる電力消費を抑制することができる。

第２保持制御では、駆動回路により第１電圧をコイルに印加させて駆動電流を目標電流に保持するため、駆動電流の変動幅が大きくなり易い。駆動電流の変動幅が大きくなると、弁体の動作が不安定となり、ひいては燃料の噴射量（噴射率）が変動し易くなる。

この点、第８の手段では、前記保持制御部は、前記第１保持制御において前記駆動電流を前記目標電流に保持する際に前記駆動電流の変動幅を所定変動幅に制御し、前記第２保持制御において前記駆動電流を前記目標電流に保持する際に前記駆動電流の変動幅を前記所定変動幅に制御する。このため、第２保持制御における駆動電流の変動幅を、第１保持制御における駆動電流の変動幅に等しくすることができ、弁体の動作が不安定となることを抑制することができる。

第９の手段は、
燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁体（３３）及び通電されることで前記噴射孔を開く方向の力を前記弁体に作用させるコイル（３１）を備える燃料噴射弁（３０）を、第１電圧及び前記第１電圧よりも低い第２電圧を切り替えて前記コイルに印加する駆動回路（４２，４３）により駆動させる、燃料噴射弁の制御方法であって、
前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて、前記コイルに流れる電流である駆動電流をピーク値まで増加させる増加制御工程と、
前記増加制御工程により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記駆動回路により前記第２電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を前記目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する保持制御工程と、
を実施する。

エンジン制御システムの概略構成を示す図。ＥＣＵの構成を示すブロック図。燃料噴射弁の構成及び状態を示す図。ピーク電流が大きい場合の噴射態様を示すタイムチャート。ピーク電流が小さい場合の噴射態様を示すタイムチャート。ピーク電流が大きい場合及び小さい場合における駆動電流及び異常判定信号を示すタイムチャート。バッテリ電圧が高い場合及び低い場合における駆動電流及び噴射率を示すタイムチャート。ピーク電流が大きい場合における端子間電圧、駆動電流、及び噴射率を示すタイムチャート。ピーク電流が小さい場合における端子間電圧、駆動電流、及び噴射率を示すタイムチャート。バッテリ電圧が高い場合における端子間電圧、駆動電流、及び噴射率を示すタイムチャート。バッテリ電圧が低い場合における端子間電圧、駆動電流、及び噴射率を示すタイムチャート。第１実施形態の燃料噴射弁の制御手順を示すフローチャート。ピーク電流と昇圧駆動時間との関係を示すグラフ。バッテリ電圧と昇圧駆動時間との関係を示すグラフ。ピーク電流とバッテリ電圧と昇圧駆動時間との関係を示すマップ。第１実施形態における燃料噴射弁の制御の態様を示すタイムチャート。第２実施形態の燃料噴射弁の制御手順を示すフローチャート。昇圧電圧駆動及びバッテリ電圧駆動における端子間電圧及び駆動電流を示すタイムチャート。図１８の駆動電流の一部を拡大して示すタイムチャート。駆動電流の変動幅が大きい場合における燃料の噴射量を示すタイムチャート。駆動電流の変動幅が小さい場合における燃料の噴射量を示すタイムチャート。第３実施形態の燃料噴射弁の制御手順を示すフローチャート。燃料噴射弁の制御の変更例を示すタイムチャート。燃料噴射弁の制御の他の変更例を示すタイムチャート。燃料噴射弁の制御の他の変更例を示すタイムチャート。燃料噴射弁の制御の他の変更例を示すタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、車両用のガソリンエンジンを制御する制御システムとして具現化している。まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。

筒内噴射式の多気筒内燃機関であるエンジン１０の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

スロットルバルブ１６の下流側にはサージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。サージタンク１８には、エンジン１０の各気筒２１に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続され、エンジン１０の各気筒２１には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁３０が取り付けられている。エンジン１０のシリンダヘッド１１Ｂには、気筒２１ごとに点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒２１の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

エンジン１０の排気管２３には、排出ガスに基づいて混合気の空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

エンジン１０のシリンダブロック１１Ａには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転するごとにパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９のクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力はＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、各種センサの検出信号を用いてエンジン１０の各種制御を実施する。ＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に応じた燃料噴射量を算出して燃料噴射弁３０の燃料噴射を制御するとともに、点火プラグ２２の点火時期を制御する。また、ＥＣＵ４０は、燃料の噴射量に基づいて燃料の圧力を制御する。ＥＣＵ４０には、バッテリ４８が接続されている。電圧センサ４９は、バッテリ４８の電圧を検出して検出信号をＥＣＵ４０へ出力する。バッテリ４８は、例えば１２Ｖの低電圧Ｖ２（第２電圧）を供給する周知の鉛蓄電池である。なお、バッテリ４８は、鉛蓄電池に限らず、低電圧Ｖ２を供給するＮｉＨ電池やＬｉイオン電池等であってもよい。

図２に示すように、ＥＣＵ４０は、エンジン制御用のマイコン４１（マイクロコンピュータ）や、インジェクタ駆動用の駆動ＩＣ４２（燃料噴射弁の駆動用ＩＣ）、電圧切替回路４３、電流検出回路４４を備えている。マイコン４１が「燃料噴射弁の制御装置」に相当する。そして、マイコン４１により、増加制御部、保持制御部、及びピーク値設定部の機能が実現される。また、マイコン４１により、増加制御工程と保持制御工程とを含む燃料噴射弁の制御方法が実施される。

マイコン４１は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）に応じて要求噴射量を算出するとともに、この要求噴射量に基づき算出される噴射時間から噴射パルスを生成し、駆動ＩＣ４２に出力する。駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３は「駆動回路」に相当し、噴射パルスにより燃料噴射弁３０を開弁駆動して、要求噴射量分の燃料を噴射させる。また、マイコン４１は、燃料噴射弁３０を駆動中に、燃料噴射弁３０のコイルに流れる駆動電流が異常判定値よりも小さくなった場合に、燃料噴射弁３０が異常であると判定する。

電圧切替回路４３は、各気筒の燃料噴射弁３０に印加される駆動用電圧を高電圧Ｖ１と低電圧Ｖ２とで切り替える回路であり、具体的には、図示しないスイッチング素子のオンオフにより、低圧電源部４５と高圧電源部４６とのいずれかから、燃料噴射弁３０のコイルに対して駆動電流を供給させる。低圧電源部４５は、上記バッテリ４８に接続されており、バッテリ４８から供給される低電圧Ｖ２を出力する低電圧出力回路である。高圧電源部４６は、例えば６０〜６５Ｖの高電圧Ｖ１（第１電圧、昇圧電圧）を出力する高電圧出力回路である。高圧電源部４６は、バッテリ４８に接続されており、バッテリ電圧である低電圧Ｖ２を昇圧する昇圧回路を有している。

噴射パルスにより燃料噴射弁３０が開弁駆動される際には、燃料噴射弁３０に対して高電圧Ｖ１と低電圧Ｖ２とが時系列で切り替えられて印加されるようになっている。この場合、開弁初期には高電圧Ｖ１が印加されることで、燃料噴射弁３０の開弁応答性が確保されるとともに、それに引き続いて低電圧Ｖ２が印加されることで、燃料噴射弁３０の開弁状態が保持される。

また本実施形態では、エンジン１０を４気筒エンジンとし、気筒ごとの燃料噴射弁３０による燃料噴射として、噴射パルスを出力して燃料噴射を実施することとしている。なお、＃１〜＃４気筒の燃焼順序を＃１→＃３→＃４→＃２としている。

図２の構成においては、燃焼順序が一つ置きとなる２つの気筒を１まとめにして駆動グループ１，２としており、駆動グループごとに各々電圧切替回路４３及び電流検出回路４４が設けられている。すなわち、駆動グループ１の電圧切替回路４３及び電流検出回路４４では、＃１，＃４気筒の燃料噴射弁３０について電圧切り替えと電流検出とが行われ、駆動グループ２の電圧切替回路４３及び電流検出回路４４では、＃２，＃３気筒の燃料噴射弁３０について電圧切り替えと電流検出とが行われる構成となっている。これにより、駆動グループごとの駆動系統で各燃料噴射弁３０が駆動される。

電流検出回路４４は、燃料噴射弁３０の開弁駆動時における通電電流を検出するものであり、その検出結果は駆動ＩＣ４２に逐次出力される。電流検出回路４４は周知構成であればよく、例えばシャント抵抗と比較器とを有するものとなっている。なお、駆動ＩＣ４２のＤＡＣポート（ＤＡＣ１，ＤＡＣ２）からは基準電流に相当する基準信号が出力され、電流検出回路４４の比較器では、各燃料噴射弁３０の駆動電流と基準電流との比較結果が出力される。

図３に示すように、燃料噴射弁３０は、通電により電磁力を生じさせるコイル３１と、その電磁力によってプランジャ３２（可動コア）と一体的に駆動されるニードル３３（弁体）とを有している。すなわち、燃料噴射弁３０は、燃料を噴射する噴射孔（図示略）を開閉するニードル３３、及び通電されることで噴射孔を開く方向の力をニードル３３に作用させるコイル３１を備えている。ニードル３３が開弁位置（目標位置）に移動することで燃料噴射弁３０が開弁状態（噴射孔が開いた状態）となり、燃料噴射が行われる。噴射パルス幅が比較的長くなる場合（ニードルリフト量がフルリフト量となる場合）には、ニードル３３がフルリフト位置（プランジャ３２がストッパ３４に突き当たる位置）に到達する。そして、噴射パルスの立ち下がりに伴いコイル３１の通電が停止されると、プランジャ３２とニードル３３とが閉弁位置に戻ることで燃料噴射弁３０が閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。

ここで、プランジャ３２とニードル３３とは別体であるため、ニードル３３とプランジャ３２とは、開弁時にプランジャ３２がストッパ３４に衝突した瞬間と、閉弁時にニードル３３が弁座に衝突した瞬間の非常に短い時間、相対的な変位を生じる。これにより、開弁時におけるプランジャ３２のストッパ３４に対するバウンドや、閉弁時におけるニードル３３の弁座に対するバウンドを抑制することができる。なお、燃料噴射弁３０は、プランジャ３２とニードル３３とが別体である構成に限らず、これらが一体の構成であってもよい。

ところで、燃料噴射弁３０の駆動開始時に高電圧Ｖ１により過大な駆動電流が流れると、ニードル３３を目標位置に保持するまでのニードル３３の動作が不安定になったり、燃料噴射弁３０の作動音が大きくなったりする。

図４は、ピーク電流（駆動電流のピーク値）が大きい場合の噴射態様を示すタイムチャートである。同図に示すように、ニードル３３のリフト量は、ピーク電流の付近で目標リフト量をオーバーシュートした後に、目標リフト量をアンダーシュートして目標リフト量に収束している。このため、燃料噴射弁３０による燃料の噴射量のグラフでは、途中に「Ｓ」カーブ（大きな段差）が発生している。

図５は、ピーク電流が小さい場合の噴射態様を示すタイムチャートである。なお、図４と図５とでは、燃料の圧力が等しくなっている。図５に示すように、ニードル３３のリフト量は、ピーク電流の付近で目標リフト量を小さくオーバーシュートした後に、目標リフト量を小さくアンダーシュートして目標リフト量に収束している。このため、燃料噴射弁３０による燃料の噴射量のグラフでは、途中に大きな段差が発生していない。

このため、燃料噴射弁３０の開弁動作時に流す駆動電流は、必要最低限の電流であることが望ましい。本実施形態では、マイコン４１（ピーク値設定部）は、燃料の圧力に基づいて駆動電流の目標ピーク値を設定する。具体的には、マイコン４１は、燃料の圧力が高いほど、目標ピーク値を大きい値に設定する。したがって、燃料の圧力に見合った目標ピーク値を設定することができ、ピーク電流が過大になることを抑制することができる。

図３において、ニードル３３が噴射孔を開く方向へ移動することにより、コイル３１には逆起電力が発生し、噴射孔を開く方向へニードル３３を移動させる力が弱められる。詳しくは、プランジャ３２がストッパ３４の方向へ移動することにより、コイル３１に逆起電力が発生し、コイル３１に流れる駆動電流が減少する。このため、ピーク電流が小さい場合等、噴射孔を開く方向へニードル３３を移動させる力が小さい場合は、燃料噴射弁３０に印加する電圧を高電圧Ｖ１から低電圧Ｖ２に切り替える際に、ニードル３３が移動して噴射孔を閉じることがある。

図６は、ピーク電流が大きい場合及び小さい場合における駆動電流及び異常判定信号を示すタイムチャートである。異常判定信号は、Ｈが正常を示し、Ｌが異常を示す。同図に破線で示すように、ピーク電流が小さい場合に、燃料噴射弁３０の駆動中に駆動電流が異常判定値よりも小さくなると、マイコン４１は燃料噴射弁３０が異常であると判定して、異常判定信号をＬに切り替える。このため、燃料噴射弁３０が異常でないにもかかわらず、燃料噴射弁３０が異常であると誤判定されることとなる。

図７は、バッテリ電圧が高い場合及び低い場合における駆動電流及び噴射率を示すタイムチャートである。同図に破線で示すように、バッテリ電圧が低い場合に、コイル３１に流れる駆動電流が小さくなると、噴射孔を開く方向へニードル３３を移動させる力が弱くなる。このため、ニードル３３を目標位置に保持することができず、ニードル３３が噴射孔側へ移動して噴射孔を閉じることがある。その場合、噴射率を目標噴射率に維持することができず、噴射率が０まで低下することとなる。

図８は、ピーク電流が大きい場合における端子間電圧、駆動電流、及び噴射率を示すタイムチャートである。端子間電圧は、燃料噴射弁３０のコイル３１の端子間電圧、すなわちコイル３１に印加される電圧である。

時刻ｔ１１では、コイル３１への印加電圧が高電圧Ｖ１に切り替えられる。これにより、時刻ｔ１１〜ｔ１２の昇圧期間においては駆動電流が急峻に増加する。その後、時刻ｔ１２において、駆動電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値Ｉｐ１（ピーク値）に到達すると、高電圧Ｖ１の印加が停止される。このとき、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１に到達するタイミング又はその直前のタイミングにおいてニードル３３のリフトが開始され、そのリフトに伴い燃料噴射が開始される。駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１に到達したか否かの判定は、電流検出回路４４により検出された検出電流に基づいて実施される。つまり、昇圧期間（ｔ１１〜ｔ１２）では、駆動ＩＣ４２において検出電流が目標ピーク値Ｉｐ１を超えたか否かが判定され、検出電流＞Ｉｐ１になった時点で、電圧切替回路４３により印加電圧の切替（高電圧Ｖ１の印加停止）が実施される。

時刻ｔ１２以降においては、高電圧Ｖ１の印加停止に伴い駆動電流が低下するが、あらかじめ定めた目標電流と電流検出回路４４による検出電流とに基づいて、燃料噴射弁３０に対して低電圧Ｖ２が断続的に印加される。図８では、開弁維持のための目標電流の上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとを定めており、駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、低電圧Ｖ２の印加が行われる。なお、下限値Ｉｄから上限値Ｉｕまでの幅が所定変動幅に相当する。詳しくは、検出電流が下限値Ｉｄに達すると電圧印加をオンし、検出電流が上限値Ｉｕに達すると電圧印加をオフする。このとき、時刻ｔ１３において、検出電流が初めて下限値Ｉｄに達して電圧印加がオンされるが、コイル３１に発生する逆起電力により駆動電流が下限値Ｉｄよりも減少する。しかしながら、目標ピーク値Ｉｐ１が大きく、開弁方向へニードル３３を移動させる力が大きいため、ニードル３３は目標位置に保持される。

その後、時刻ｔ１４で噴射パルスがオフになると、コイル３１への電圧印加が停止され、駆動電流が０になる。その後、コイル３１への通電停止に伴いニードル３３のリフトが終了され、それに合わせて燃料の噴射率が０まで低下する。

図９は、ピーク電流が小さい場合における端子間電圧、駆動電流、及び噴射率を示すタイムチャートである。

時刻ｔ２１では、コイル３１への印加電圧が高電圧Ｖ１に切り替えられる。その後、時刻ｔ２２において、駆動電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値Ｉｐ２（ピーク値）に到達すると、高電圧Ｖ１の印加が停止される（Ｉｐ１＞Ｉｐ２）。昇圧期間（ｔ２１〜ｔ２２）では、駆動ＩＣ４２において検出電流が目標ピーク値Ｉｐ２を超えたか否かが判定され、検出電流＞Ｉｐ２になった時点で、電圧切替回路４３により印加電圧の切替（高電圧Ｖ１の印加停止）が実施される。

時刻ｔ２２以降においては、あらかじめ定めた目標電流と電流検出回路４４による検出電流とに基づいて、燃料噴射弁３０に対して低電圧Ｖ２が断続的に印加される。図８と同様に駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、低電圧Ｖ２の印加が行われる。このとき、時刻ｔ２３において、検出電流が初めて下限値Ｉｄに達して電圧印加がオンされるが、コイル３１に発生する逆起電力により駆動電流が下限値Ｉｄよりも減少する。ピーク電流が小さい場合は大きい場合と比較して、コイル３１に逆起電力が発生する期間が長くなるため、駆動電流が下限値Ｉｄから減少する量が大きくなる。さらに、目標ピーク値Ｉｐ２が小さく、開弁方向へニードル３３を移動させる力が小さいため、ニードル３３は目標位置に保持されず、噴射孔側へ移動する。

したがって、時刻ｔ２４で噴射パルスがオフになる前に、ニードル３３のリフトが終了され、時刻ｔ２４よりも前に燃料の噴射率が０まで低下することがある。なお、破線のグラフは、ニードル３３が目標位置に保持された場合の噴射率を示している。また、燃料噴射弁３０の駆動中に駆動電流が異常判定値よりも小さくなると、マイコン４１は燃料噴射弁３０が異常であると判定して、異常判定信号をＬに切り替える。

図１０は、バッテリ電圧が高い場合における端子間電圧、駆動電流、及び噴射率を示すタイムチャートである。

時刻ｔ３１では、コイル３１への印加電圧が高電圧Ｖ１に切り替えられる。その後、時刻ｔ３２において、駆動電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値Ｉｐ１（ピーク値）に到達すると、高電圧Ｖ１の印加が停止される。

時刻ｔ３２以降においては、あらかじめ定めた目標電流と電流検出回路４４による検出電流とに基づいて、燃料噴射弁３０に対して低電圧Ｖ２１が断続的に印加される。駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、低電圧Ｖ２１の印加が行われる。このとき、時刻ｔ３３において、検出電流が初めて下限値Ｉｄに達して電圧印加がオンされるが、コイル３１に発生する逆起電力により駆動電流が下限値Ｉｄよりも減少する。しかしながら、バッテリ電圧である低電圧Ｖ２１が高いため、駆動電流は比較的速く上限値Ｉｕまで増加する。また、目標ピーク値Ｉｐ１が大きく、開弁方向へニードル３３を移動させる力が大きいため、ニードル３３は目標位置に保持される。

その後、時刻ｔ３４で噴射パルスがオフになると、コイル３１への電圧印加が停止され、駆動電流が０になる。その後、コイル３１への通電停止に伴いニードル３３のリフトが終了され、それに合わせて燃料の噴射率が０まで低下する。

図１１は、バッテリ電圧が低い場合における端子間電圧、駆動電流、及び噴射率を示すタイムチャートである。

時刻ｔ４１では、コイル３１への印加電圧が高電圧Ｖ１に切り替えられる。その後、時刻ｔ４２において、駆動電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値Ｉｐ１（ピーク値）に到達すると、高電圧Ｖ１の印加が停止される。

時刻ｔ４２以降においては、あらかじめ定めた目標電流と電流検出回路４４による検出電流とに基づいて、燃料噴射弁３０に対して低電圧Ｖ２が断続的に印加される。駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、低電圧Ｖ２２の印加が行われる。このとき、時刻ｔ４３において、検出電流が初めて下限値Ｉｄに達して電圧印加がオンされるが、コイル３１に発生する逆起電力により駆動電流が下限値Ｉｄよりも減少する。バッテリ電圧である低電圧Ｖ２２が低いため、駆動電流が増加する速度が低く、駆動電流が下限値Ｉｄから減少する量が大きくなる。このため、目標ピーク値Ｉｐ１が大きくても、ニードル３３は目標位置に保持されず、噴射孔側へ移動する。

したがって、時刻ｔ４４で噴射パルスがオフになる前に、ニードル３３のリフトが終了され、時刻ｔ４４よりも前に燃料の噴射率が０まで低下することがある。なお、破線のグラフは、ニードル３３が目標位置に保持された場合の噴射率を示している。また、燃料噴射弁３０の駆動中に駆動電流が異常判定値よりも小さくなると、マイコン４１は燃料噴射弁３０が異常であると判定して、異常判定信号をＬに切り替える。

図１２は、本実施形態の燃料噴射弁の制御手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、マイコン４１により、各気筒の燃料噴射弁３０による燃料噴射時に実行される。

まず、コイル３１へ高電圧Ｖ１を印加させる昇圧期間において、駆動電流のピーク電流Ｉｐ及びバッテリ電圧Ｖｂを取得する（Ｓ１０）。詳しくは、駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３によりコイル３１へ高電圧Ｖ１を印加させ、電流検出回路４４により検出される検出電流に基づき駆動電流のピーク値（ピーク電流Ｉｐ）を取得し、電圧センサ４９により検出される検出電圧に基づきバッテリ電圧Ｖｂを取得する。なお、駆動電流が、燃料の圧力に基づき設定された目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）に到達すると、高電圧Ｖ１の印加が停止される。

続いて、ピーク電流Ｉｐが所定電流Ｉｐｒよりも小さいか、又はバッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｒよりも低いか判定する（Ｓ１１）。所定電流Ｉｐｒは、エンジン１０の低負荷運転時における燃料の圧力に応じたピーク電流に設定されている。ピーク電流Ｉｐとしては、目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）を用いてもよいし、電流検出回路４４により検出された駆動電流のピーク値を用いてもよい。所定電圧Ｖｂｒは、バッテリ４８の充電容量が所定容量まで減少した時におけるバッテリ４８の供給電圧、例えば８Ｖに設定されている。

Ｓ１１の判定において、ピーク電流Ｉｐが所定電流Ｉｐｒよりも小さいと判定した場合、又はバッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｒよりも低いと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、昇圧電圧（高電圧Ｖ１）により燃料噴射弁３０を駆動する際の駆動時間を算出する（Ｓ１２）。詳しくは、図１３に示すように、ピーク電流Ｉｐが小さいほど、昇圧電圧による駆動時間を長い時間に設定する。なお、図１４に示すように、バッテリ電圧Ｖｂが低いほど、昇圧電圧による駆動時間を長い時間に設定してもよい。また、図１５に示すように、ピーク電流Ｉｐが小さいほど昇圧電圧による駆動時間を長い時間に設定し、且つバッテリ電圧Ｖｂが低いほど昇圧電圧による駆動時間を長い時間に設定してもよい。

すなわち、このように昇圧電圧による駆動時間を設定することにより、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、駆動電流が上記下限値Ｉｄよりも小さく設定された最小電流Ｉｍｎよりも大きくなるように、Ｓ１３において昇圧電圧による駆動を実行する。最小電流Ｉｍｎは、燃料噴射弁３０の上記異常判定値に設定されている。さらに、上記のように昇圧電圧による駆動時間を設定することにより、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、Ｓ１３において昇圧電圧による駆動を開始した後、コイル３１に逆起電力が発生しなくなるまで昇圧電圧による駆動を実行（継続）する。

続いて、設定された駆動時間にわたって昇圧電圧による駆動を実行する（Ｓ１３）。詳しくは、電流検出回路４４により検出される検出電流に基づいて、駆動電流が上記上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、高電圧Ｖ１の印加を行う。

続いて、噴射パルスがオフになるまで、バッテリ電圧Ｖｂによる駆動を実行する（Ｓ１４）。詳しくは、電流検出回路４４により検出される検出電流に基づいて、駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、低電圧Ｖ２の印加を行う。すなわち、コイル３１に逆起電力が発生しなくなるまで昇圧電圧による駆動を継続し、コイル３１に逆起電力が発生しなくなってからバッテリ電圧Ｖｂによる駆動を実行する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

また、Ｓ１１の判定において否定判定した場合、すなわちピーク電流Ｉｐが所定電流Ｉｐｒよりも小さくないと判定し、且つバッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｒよりも小さくないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ１４の処理を実行する。すなわち、昇圧電圧による駆動を行うことなく、噴射パルスがオフになるまで、バッテリ電圧Ｖｂによる駆動を実行する。

なお、Ｓ１０の処理が増加制御部としての処理に相当し、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理が保持制御部としての処理に相当する。要するに、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理では、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、ピーク電流Ｉｐ又はバッテリ電圧Ｖｂに基づいて、低電圧Ｖ２をコイル３１に印加させて駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、高電圧Ｖ１をコイル３１に印加させて駆動電流を目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する。

図１６は、本実施形態における燃料噴射弁の制御の態様を示すタイムチャートである。なお、同図では、目標ピーク値Ｉｐ２が所定電流Ｉｐｒよりも小さい場合を示している。

時刻ｔ５１では、コイル３１への印加電圧が高電圧Ｖ１に切り替えられる。その後、時刻ｔ５２において、駆動電流が、燃料の圧力に基づき設定された目標ピーク値Ｉｐ２に到達すると、高電圧Ｖ１の印加が停止される。

ここで、目標ピーク値Ｉｐ２が所定電流Ｉｐｒよりも小さいため、時刻ｔ５２以降においては、駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、高電圧Ｖ１の印加が行われる。このとき、時刻ｔ５３において、検出電流が初めて下限値Ｉｄに達して電圧印加がオンされ、実線で示すように高電圧Ｖ１により駆動電流が速やかに上昇する。

なお、時刻ｔ５２以降において、駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、低電圧Ｖ２の印加が行われた場合は、破線で示すように、コイル３１に発生する逆起電力により駆動電流が異常判定値よりも減少する。このため、異常判定信号は、ＨからＬに変化する。また、ニードル３３は目標位置に保持されず、噴射孔側へ移動する。その後、ニードル３３のリフトが終了され、燃料の噴射率が０まで低下する。

これに対して、時刻ｔ５３から高電圧Ｖ１により駆動した場合は、駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動する。また、駆動電流は、異常判定値よりも大きい値に維持される。このため、異常判定信号は、Ｈのまま維持される。

時刻ｔ５４以降においては、駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、低電圧Ｖ２の印加が行われる。これにより、駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動する。

その後、時刻ｔ５５で噴射パルスがオフになると、コイル３１への電圧印加が停止され、駆動電流が０になる。その後、コイル３１への通電停止に伴いニードル３３のリフトが終了され、それに合わせて燃料の噴射率が０まで低下する。

なお、同図では、目標ピーク値Ｉｐ２が所定電流Ｉｐｒよりも小さい場合を示したが、バッテリ電圧Ｖｂ（低電圧Ｖ２）が所定電圧Ｖｂｒよりも低い場合も、同図に準じた態様となる。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・マイコン４１は、噴射孔を開く方向へニードル３３を移動させる力が小さい場合は、第２保持制御に切り替えて実行することができる。第２保持制御は、駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３により高電圧Ｖ１（昇圧電圧）をコイル３１に印加させて、駆動電流を目標電流に保持する制御である。したがって、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができ、ひいてはニードル３３が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。

・マイコン４１は、昇圧期間において噴射孔を開く方向へニードル３３を移動させる力が小さくない場合は、第１保持制御に切り替えて実行することができる。第１保持制御は、駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３により高電圧Ｖ１よりも低い低電圧Ｖ２（バッテリ電圧Ｖｂ）をコイル３１に印加させて、駆動電流を目標電流に保持する制御である。このため、駆動電流が目標電流よりも大きくなることを抑制することができ、ひいてはコイル３１による電力消費を抑制することができる。

・マイコン４１は、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３による高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）又は低電圧Ｖ２に基づいて、駆動電流が目標電流よりも小さく設定された最小電流Ｉｍｎ（異常判定値）よりも大きくなるように、第１保持制御と第２保持制御とを切り替えて実行する。このため、駆動電流の目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）が小さい場合等であっても、駆動電流が目標電流よりも小さく設定された最小電流Ｉｍｎよりも小さくなることを避けることができる。したがって、ニードル３３を目標位置に保持する際に、燃料噴射弁３０の異常判定において異常と判定されることを抑制することができる。

・マイコン４１は、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３による高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）が所定電流Ｉｐｒよりも小さい場合に、第２保持制御に切り替えて実行する。このため、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができ、ひいてはニードル３３が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。

・低電圧Ｖ２は、バッテリ４８から供給されるバッテリ電圧Ｖｂである。そして、マイコン４１は、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３による高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、低電圧Ｖ２が所定電圧Ｖｂｒよりも低い場合に、第２保持制御に切り替えて実行する。このため、バッテリ４８から供給される低電圧Ｖ２が所定電圧Ｖｂｒよりも低くなった場合は、第２保持制御に切り替えて実行することができ、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができる。

・マイコン４１は、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３による高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）又は低電圧Ｖ２に基づいて、第２保持制御を開始した後、コイル３１に逆起電力が発生しなくなるまで第２保持制御を継続し、コイル３１に逆起電力が発生しなくなってから第１保持制御に切り替えて実行する。このため、コイル３１に逆起電力が発生している間は、第２保持制御によりニードル３３が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。そして、コイル３１に逆起電力が発生しなくなってからは、第１保持制御に切り替えることにより、コイル３１による電力消費を抑制することができる。

なお、上述したように、燃料の圧力に基づいて駆動電流の目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）が設定されると、駆動電流のピーク電流Ｉｐが小さい場合に、噴射孔を開く方向へニードル３３を移動させる力が小さくなる。このため、コイル３１に印加する電圧を高電圧Ｖ１よりも低い低電圧Ｖ２に切り替える際に、ニードル３３が移動して噴射孔を閉じることがある。

そこで、マイコン４１（保持制御部）は、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に駆動ＩＣ４２及び電圧切替回路４３による高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、燃料の圧力が所定圧力よりも低い場合に、第２保持制御に切り替えて実行してもよい。所定圧力は、例えばエンジン１０の低負荷運転時における燃料の圧力に設定されている。こうした構成によれば、燃料の圧力が所定圧力よりも低い場合、すなわち目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）が所定電流よりも小さい場合は、第２保持制御に切り替えて実行することができ、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、駆動電流を目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加させた後に、高電圧Ｖ１による駆動を実行する条件を変更している。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図１７は、本実施形態の燃料噴射弁の制御手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、マイコン４１により、各気筒の燃料噴射弁３０による燃料噴射時に実行される。

Ｓ２０の処理は、図１２のＳ１０の処理と同一である。

Ｓ２１において、ピーク電流Ｉｐが第１所定電流Ｉｐｒ１よりも小さいか否か判定する。第１所定電流Ｉｐｒ１は、上記所定電流Ｉｐｒと同様に、エンジン１０の低負荷運転時における燃料の圧力に応じたピーク電流に設定されている。この判定において、ピーク電流Ｉｐが第１所定電流Ｉｐｒ１よりも小さくないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ピーク電流Ｉｐが第２所定電流Ｉｐｒ２よりも小さいか否か判定する（Ｓ２２）。第２所定電流Ｉｐｒ２は、エンジン１０の高負荷運転時における燃料の圧力に応じたピーク電流に設定されている。

Ｓ２２の判定において、ピーク電流Ｉｐが第２所定電流Ｉｐｒ２よりも小さいと判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、バッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｒよりも低いか否か判定する（Ｓ２３）。所定電圧Ｖｂｒは、バッテリ４８の充電容量が所定容量まで減少した時におけるバッテリ４８の供給電圧、例えば１０Ｖに設定されている。この判定において、バッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｒよりも低いと判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、昇圧電圧（高電圧Ｖ１）により燃料噴射弁３０を駆動する際の駆動時間を算出する（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理は、図１２のＳ１２の処理と同一である。また、Ｓ２１の判定において、ピーク電流Ｉｐが第１所定電流Ｉｐｒ１よりも小さいと判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、Ｓ２４の処理を実行する。

続いて、設定された駆動時間にわたって昇圧電圧による駆動を実行する（Ｓ２５）。Ｓ２５の処理は、図１２のＳ１３の処理と同一である。

続いて、噴射パルスがオフになるまで、バッテリ電圧Ｖｂによる駆動を実行する（Ｓ２６）。Ｓ２６の処理は、図１２のＳ１４の処理と同一である。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

一方、Ｓ２２の判定において、ピーク電流Ｉｐが第２所定電流Ｉｐｒ２よりも小さくないと判定した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、及びＳ２３の判定において、バッテリ電圧Ｖｂが所定電圧Ｖｂｒよりも低くないと判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、Ｓ２６の処理を実行する。

なお、Ｓ２０の処理が増加制御部としての処理に相当し、Ｓ２１〜Ｓ２６の処理が保持制御部としての処理に相当する。要するに、Ｓ２１〜Ｓ２６の処理では、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、ピーク電流Ｉｐ及びバッテリ電圧Ｖｂに基づいて、低電圧Ｖ２をコイル３１に印加させて駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、高電圧Ｖ１をコイル３１に印加させて駆動電流を目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する。

本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と相違する利点のみを述べる。

・マイコン４１は、高電圧Ｖ１（昇圧電圧）の印加を停止させた後、ピーク電流Ｉｐが第１所定電流Ｉｐｒ１よりも小さい場合に、第２保持制御に切り替えて実行する。このため、駆動電流のピーク電流Ｉｐが第１所定電流Ｉｐｒ１よりも小さい場合であっても、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができ、ひいてはニードル３３が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。

・マイコン４１は、ピーク電流Ｉｐが第１所定電流Ｉｐｒ１よりも大きく、第１所定電流Ｉｐｒ１よりも大きい第２所定電流Ｉｐｒ２よりも小さく、且つ低電圧Ｖ２（バッテリ電圧）が所定電圧Ｖｂｒよりも低い場合にも、第２保持制御に切り替えて実行する。このため、駆動電流のピーク電流Ｉｐが第２所定電流Ｉｐｒ２よりも大きくなく、且つ低電圧Ｖ２が所定電圧Ｖｂｒよりも低い場合であっても、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、駆動電流を目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加させた後に、高電圧Ｖ１による駆動を実行する際の駆動電流の変動幅を最適化している。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

第２保持制御では、高電圧Ｖ１をコイル３１に印加させて駆動電流を目標電流に保持するため、駆動電流の変動幅が大きくなり易い。駆動電流の変動幅が大きくなると、ニードル３３の動作が不安定となり、ひいては燃料の噴射量（噴射率）が変動し易くなる。

図１８は、昇圧電圧駆動及びバッテリ電圧駆動における端子間電圧及び駆動電流を示すタイムチャートである。上述したように、マイコン４１は、高電圧Ｖ１（昇圧電圧）の印加を停止させた後、第１保持制御と第２保持制御とを切り替えて実行する。その場合、コイル３１に印加される端子間電圧が互いに異なるため、駆動電流の増加速度が互いに異なる。

図１９は、図１８の駆動電流の一部を拡大して示すタイムチャートである。同図に示すように、電流検出回路４４により検出された検出電流が目標電流に到達した時に、電圧の印加をオフにしたとしても、昇圧電圧駆動における駆動電流のオーバーシュート量はバッテリ電圧駆動における駆動電流オーバーシュート量よりも大きくなる。

図２０は、駆動電流の変動幅が大きい場合における燃料の噴射量を示すタイムチャートである。同図に示すように、燃料噴射弁３０への通電時間に対して、噴射量が一定の速度で増加せず、噴射量の増加速度（噴射率）の変動が大きくなる。

図２１は、駆動電流の変動幅が小さい場合における燃料の噴射量を示すタイムチャート。同図に示すように、燃料噴射弁３０への通電時間に対して、噴射量が略一定の速度で増加し、噴射量の増加速度（噴射率）の変動が小さくなる。

図２２は、本実施形態の燃料噴射弁の制御手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、マイコン４１により、各気筒の燃料噴射弁３０による燃料噴射時に実行される。

Ｓ３０，Ｓ３１の処理は、図１２のＳ１０，Ｓ１１の処理と同一である。

Ｓ３２において、昇圧電圧（高電圧Ｖ１）により燃料噴射弁３０を駆動する際の駆動電流の変動幅を最適化する。例えば、低電圧Ｖ２（バッテリ電圧Ｖｂ）による駆動と同様に、駆動電流が上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間で変動するように、駆動電流の変動幅を設定する。

Ｓ３３の処理は、図１２のＳ１２の処理と同一である。

Ｓ３４において、駆動電流の変動幅が、設定された変動幅になるように、設定された駆動時間にわたって昇圧電圧による駆動を実行する。詳しくは、昇圧電圧の印加をオフにした際の駆動電流のオーバーシュート量を見込んで、昇圧電圧のオン時間及びオフ時間を制御する。なお、駆動電流の変動幅が設定された変動幅になるように、駆動電流の目標電流の見かけ上の上限値Ｉｕ及び下限値Ｉｄを設定して、検出電流が下限値Ｉｄに達すると電圧印加をオンし、検出電流が上限値Ｉｕに達すると電圧印加をオフしてもよい。

Ｓ３５の処理は、図１２のＳ１４の処理と同一である。

なお、Ｓ３０の処理が増加制御部としての処理に相当し、Ｓ３１〜Ｓ３５の処理が保持制御部としての処理に相当する。

本実施形態によれば、第２保持制御における駆動電流の変動幅を、第１保持制御における駆動電流の変動幅に等しくすることができ、ニードル３３の動作が不安定となることを抑制することができる。なお、昇圧電圧により燃料噴射弁３０を駆動する際の駆動電流の変動幅を、バッテリ電圧Ｖｂにより燃料噴射弁３０を駆動する際の駆動電流の変動幅よりも大きく設定することもできる。

なお、上記各実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記各実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・図２３に示すように、マイコン４１は、時刻ｔ５２において高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、時刻ｔ５３までコイル３１に負の電圧を印加させてもよい。こうした構成によれば、ニードル３３の位置が目標位置に到達する手前でニードル３３を急減速させることができる。このため、負の電圧を印加しない場合（破線）と比較して、実線で示すように噴射率のオーバーシュート量を小さくすることができる。こうした構成においても、第２保持制御に切り替えて実行することにより、駆動電流が目標電流よりも小さくなることを抑制することができ、ひいてはニードル３３が目標位置よりも噴射孔側へ移動することを抑制することができる。

・図２４に示すように、マイコン４１は、駆動電流を目標ピーク値Ｉｐ２（ピーク値）まで複数回増加させた時に、高電圧Ｖ１の印加を停止させてもよい。そして、駆動電流を目標ピーク値Ｉｐ２まで最後に増加させた時からの駆動電流の減少を、第２保持制御により抑制してもよい。

・図２５に示すように、マイコン４１は、時刻ｔ７２において駆動電流を目標ピーク値Ｉｐ２（ピーク値）まで増加させた後、時刻ｔ７３において昇圧電圧により駆動電流を上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間に保持する制御を開始するまでの間に、駆動電流を上限値Ｉｕよりも大きい目標値Ｉｔ（中間電流）に保持する制御を実行してもよい。ここでは、高電圧Ｖ１により、駆動電流を上限値Ｉｕよりも大きい目標値Ｉｔに保持している。そして、駆動電流の目標値を目標値Ｉｔから上限値Ｉｕ及び下限値Ｉｄに切り替える際の駆動電流の減少を、第２保持制御により抑制してもよい。

・図２６に示すように、マイコン４１は、時刻ｔ７２において駆動電流を目標ピーク値Ｉｐ２（ピーク値）まで増加させた後、時刻ｔ７３において昇圧電圧により駆動電流を上限値Ｉｕと下限値Ｉｄとの間に保持する制御を開始するまでの間に、駆動電流を上限値Ｉｕよりも大きい目標値Ｉｔに保持する制御を実行してもよい。ここでは、低電圧Ｖ２により、駆動電流を上限値Ｉｕよりも大きい目標値Ｉｔに保持している。そして、駆動電流の目標値を目標値Ｉｔから上限値Ｉｕ及び下限値Ｉｄに切り替える際の駆動電流の減少を、第２保持制御により抑制してもよい。

・駆動電流が目標ピーク値Ｉｐ１（Ｉｐ２）まで増加された時に高電圧Ｖ１の印加を停止させた後、昇圧電圧による駆動を開始した後、リフト量センサにより検出されるニードル３３のリフト量に基づいて、コイル３１に逆起電力が発生しなくなるまで昇圧電圧による駆動を実行（継続）してもよい。また、各燃料噴射弁３０についてコイル３１に逆起電力が発生しなくなるまでの時間を予め取得しておき、燃料噴射弁３０の製造ばらつきや経時変化によりその時間が最も長くなる場合に合わせて、昇圧電圧による駆動時間を設定してもよい。

・最小電流Ｉｍｎは、燃料噴射弁３０の上記異常判定値に限らず、ニードル３３が噴射孔を閉じるおそれのある電流値等に設定することもできる。

・駆動ＩＣ４２、電圧切替回路４３、低圧電源部４５、及び高圧電源部４６が、ＥＣＵ４０の外部に設けられていてもよい。また、燃料噴射弁の制御装置が、マイコン４１及び駆動ＩＣ４２の機能を備えていてもよく、ＥＣＵ４０の機能を備えていてもよい。すなわち、燃料噴射弁の制御装置が、マイコン４１及び駆動ＩＣ４２により構成されていてもよく、ＥＣＵ４０により構成されていてもよい。

３０…燃料噴射弁、３１…コイル、３３…ニードル、４１…マイコン、４２…駆動ＩＣ、４３…電圧切替回路。

Claims

燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁体（３３）及び通電されることで前記噴射孔を開く方向の力を前記弁体に作用させるコイル（３１）を備える燃料噴射弁（３０）を、第１電圧及び前記第１電圧よりも低い第２電圧を切り替えて前記コイルに印加する駆動回路（４２，４３）により駆動させる、燃料噴射弁の制御装置（４１）であって、
前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて、前記コイルに流れる電流である駆動電流をピーク値まで増加させる増加制御部と、
前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値に基づいて、前記駆動回路により前記第２電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を前記目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する保持制御部と、
を備える燃料噴射弁の制御装置。
前記燃料の圧力に基づいて前記ピーク値を設定するピーク値設定部を備え、
前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値設定部により設定された前記ピーク値が所定電流よりも小さい場合に、前記第２保持制御に切り替えて実行する、請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置。
前記第２電圧はバッテリ（４８）から供給される電圧であり、
前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記第２電圧に基づいて、前記第１保持制御と前記第２保持制御とを切り替えて実行する、請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置。
前記燃料の圧力に基づいて前記ピーク値を設定するピーク値設定部を備え、
前記第２電圧はバッテリから供給される電圧であり、
前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値設定部により設定された前記ピーク値が第１所定電流よりも小さい場合、又は、前記ピーク値設定部により設定された前記ピーク値が前記第１所定電流よりも大きく、前記第１所定電流よりも大きい第２所定電流よりも小さく、且つ前記第２電圧が所定電圧よりも低い場合に、前記第２保持制御に切り替えて実行する、請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置。
前記燃料の圧力に基づいて前記ピーク値を設定するピーク値設定部を備え、
前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記燃料の圧力が所定圧力よりも低い場合に、前記第２保持制御に切り替えて実行する、請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置。
燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁体（３３）及び通電されることで前記噴射孔を開く方向の力を前記弁体に作用させるコイル（３１）を備える燃料噴射弁（３０）を、第１電圧及び前記第１電圧よりも低い第２電圧を切り替えて前記コイルに印加する駆動回路（４２，４３）により駆動させる、燃料噴射弁の制御装置（４１）であって、
前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて、前記コイルに流れる電流である駆動電流をピーク値まで増加させる増加制御部と、
前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記駆動回路により前記第２電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を前記目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する保持制御部と、
前記燃料の圧力に基づいて前記ピーク値を設定するピーク値設定部と、
を備え、
前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記燃料の圧力が所定圧力よりも低い場合に、前記第２保持制御に切り替えて実行する、燃料噴射弁の制御装置。
前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記第２保持制御を開始した後、前記コイルに逆起電力が発生しなくなるまで前記第２保持制御を継続し、前記コイルに逆起電力が発生しなくなってから前記第１保持制御に切り替えて実行する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁体（３３）及び通電されることで前記噴射孔を開く方向の力を前記弁体に作用させるコイル（３１）を備える燃料噴射弁（３０）を、第１電圧及び前記第１電圧よりも低い第２電圧を切り替えて前記コイルに印加する駆動回路（４２，４３）により駆動させる、燃料噴射弁の制御装置（４１）であって、
前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて、前記コイルに流れる電流である駆動電流をピーク値まで増加させる増加制御部と、
前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記駆動回路により前記第２電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を前記目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する保持制御部と、
を備え、
前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記第２保持制御を開始した後、前記コイルに逆起電力が発生しなくなるまで前記第２保持制御を継続し、前記コイルに逆起電力が発生しなくなってから前記第１保持制御に切り替えて実行する、燃料噴射弁の制御装置。
前記保持制御部は、前記第１保持制御において前記駆動電流を前記目標電流に保持する際に前記駆動電流の変動幅を所定変動幅に制御し、前記第２保持制御において前記駆動電流を前記目標電流に保持する際に前記駆動電流の変動幅を前記所定変動幅に制御する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁体（３３）及び通電されることで前記噴射孔を開く方向の力を前記弁体に作用させるコイル（３１）を備える燃料噴射弁（３０）を、第１電圧及び前記第１電圧よりも低い第２電圧を切り替えて前記コイルに印加する駆動回路（４２，４３）により駆動させる、燃料噴射弁の制御装置（４１）であって、
前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて、前記コイルに流れる電流である駆動電流をピーク値まで増加させる増加制御部と、
前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記駆動回路により前記第２電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を前記目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する保持制御部と、
を備え、
前記保持制御部は、前記第１保持制御において前記駆動電流を前記目標電流に保持する際に前記駆動電流の変動幅を所定変動幅に制御し、前記第２保持制御において前記駆動電流を前記目標電流に保持する際に前記駆動電流の変動幅を前記所定変動幅に制御する、燃料噴射弁の制御装置。
前記保持制御部は、前記増加制御部により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値、前記第２電圧、及び前記燃料の圧力の少なくとも１つに基づいて、前記駆動電流が前記目標電流よりも小さく設定された最小電流よりも大きくなるように、前記第１保持制御と前記第２保持制御とを切り替えて実行する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の制御装置。
燃料を噴射する噴射孔を開閉する弁体（３３）及び通電されることで前記噴射孔を開く方向の力を前記弁体に作用させるコイル（３１）を備える燃料噴射弁（３０）を、第１電圧及び前記第１電圧よりも低い第２電圧を切り替えて前記コイルに印加する駆動回路（４２，４３）により駆動させる、燃料噴射弁の制御方法であって、
前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて、前記コイルに流れる電流である駆動電流をピーク値まで増加させる増加制御工程と、
前記増加制御工程により前記駆動電流が前記ピーク値まで増加された時に前記駆動回路による前記第１電圧の印加を停止させた後、前記ピーク値に基づいて、前記駆動回路により前記第２電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を目標電流に保持する第１保持制御と、前記駆動回路により前記第１電圧を前記コイルに印加させて前記駆動電流を前記目標電流に保持する第２保持制御とを切り替えて実行する保持制御工程と、
を実施する燃料噴射弁の制御方法。