JP7047139B2 - 燃料噴射弁を制御する制御装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁を制御する制御装置及びプログラムに関する。

一般的に内燃機関の制御装置は、燃料噴射弁の多段噴射（「分割噴射」とも呼ばれる）を制御するとき、燃料噴射を実施後に、燃料噴射弁が次の燃料噴射を実施することが可能となるまで噴射間隔（時間間隔）を設けている。これは、燃料噴射弁が有する可動子と弁体を燃料噴射前の状態に戻すためである。しかし、環境性能向上のため多段噴射の噴射段数の増加が要求されており、噴射間隔が長いと噴射段数の増加要求を満足できない。

このため、先の噴射終了から次の噴射開始までの間に、可動子を早期に噴射前の状態に戻すため、開弁力を発生するコイルに駆動電流を投入する制御が行われている。例えば、特許文献１には「弁体と弁座とが接触した閉弁状態から、コイルに通電することにより可動子に吸引力を作用させ、弁体を開弁方向に駆動して開弁状態に至らしめる燃料噴射弁にあっては、開弁状態から閉弁状態への閉弁動作時に、弁体が弁座に衝突した後にコイルへの通電を行い、可動子に対して閉弁動作の向きとは反対向きの力（すなわち吸引力）を作用させる。」ことが記載されている。

また、特許文献２には「先の燃料噴射（第１の燃料噴射）と後の燃料噴射（第２の燃料噴射）との間に、開弁しない程度の電圧印加を行って中間電流を流す。この中間電流を流すための電圧印加は、先の燃料噴射で弁体が閉弁する前に開始し、先の燃料噴射で弁体が閉弁した第１の時点から後の燃料噴射で電流供給を開始する第２の時点までの間の時間の半分の時間が第１の時点から経過する前に打ち切る。」ことが記載されている。

特開２００８－２８０８７６号公報 特開２０１４－１２９８１７号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、先の燃料噴射に対する噴射パルスをＯＦＦした後、コイルに駆動電流を投入して中間通電することにより、可動子の状態によっては可動子を噴射前の状態に戻す効果とは逆の効果を発生させる恐れがある。その理由は、可動子の状態を把握せずに、コイルへの駆動電流の投入を実施してしまうからである。

本発明は、上記の状況に鑑み、先の噴射終了から次の噴射開始までの間に、燃料噴射弁の可動子の状態を把握することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様の燃料噴射弁を制御する制御装置は、弁座と当接することによって燃料通路を閉じて閉弁し、弁座から離れることによって燃料通路を開けて開弁する弁体と、この弁体を駆動する可動部と、電流が流れることで磁気吸引力を生じさせるコイルと、磁気吸引力により可動部を吸引する固定部と、を有し、弁体が弁座に当接して閉弁した後、可動部がコイルに通電していないときの初期位置に戻るように構成された燃料噴射弁を制御する制御装置である。そして、制御装置は、弁体が弁座に当接して閉弁した状態において、コイルをスイッチング動作により通電する中間通電を行うように構成された制御部、を備える。この制御部は、弁体が弁座に当接して閉弁した後、可動部が固定部から離れる方向へ変位した状態においてコイルをスイッチング動作により通電し、コイルに駆動電圧が印加されてからコイルに供給される駆動電流が目標電流値へ変化するまでにかかる時間の長さの変化に基づいて、弁体が閉弁した後に可動部が初期位置に到達する初期位置復帰タイミングを検出する処理を行う。

本発明の少なくとも一態様によれば、先の噴射終了から次の噴射開始までの間に、燃料噴射弁の可動子の状態（初期位置復帰タイミング）を検出することができる。例えば、検出結果を元にコイルに駆動電流を供給することで、早期に可動子を噴射前の状態に戻し、燃料噴射弁の噴射間隔を短縮することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態に係る内燃機関システムが備える燃料噴射制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射弁駆動回路及びその周辺回路を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射弁の構造例を示す断面図である。 従来の燃料噴射弁の駆動電流と可動子変位及び弁変位とを示すタイミングチャートの例である。 本発明の第１の実施形態に係る初期位置復帰タイミング検出処理のタイミングチャートの例である。 本発明の第１の実施形態に係るアンダーシュート低減制御のタイミングチャートの例である。 本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置による燃料噴射制御処理の手順例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る初期位置復帰タイミング検出処理とアンダーシュート低減制御を並行して実施する際のタイミングチャートの一例である。 本発明の第３の実施形態に係る初期位置復帰タイミング検出処理のタイミングチャートの一例である。 本発明の第４の実施形態に係るアンダーシュート低減制御のタイミングチャートの一例である。 本発明の第５の実施形態に係るアンダーシュート低減制御のタイミングチャートの一例である。 本発明の第６の実施形態に係るアンダーシュート低減制御のタイミングチャートの一例である。 本発明の第７の実施形態に係る中間ストローク機構を備えた燃料噴射弁の構造例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

＜１．第１の実施形態＞
本発明は、燃料噴射弁を制御するマイクロコンピュータが燃料噴射弁の動作状態を監視して、少なくとも弁体を駆動する可動子の位置を検出し、早期に次の噴射が可能となるよう可動子の動作を制御する。まず、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関システムに搭載される燃料噴射制御装置について説明する。燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁を制御する制御装置である。

図１は、第１の実施形態に係る内燃機関システムが備える燃料噴射制御装置の構成例を示すブロック図である。図１に示す燃料噴射制御装置１０１は、後述する図３に示すようにＥＣＵ（Engine Control Unit）３２０に内蔵されている。本実施形態は、燃料噴射弁１００を筒内直接噴射式エンジンに適用した例であるが、燃料噴射弁１００の利用形態はこの例に限らない。

図１に示す内燃機関システムでは、不図示のバッテリの電源が、ヒューズ１０８とリレー１０９を介して、ＥＣＵ３２０内に備わる燃料噴射制御装置１０１へ供給される。

燃料噴射制御装置１０１は、エンジンの運転状態に応じて適切な通電時間及び噴射開始タイミングの演算を行い、バッテリの電源を元に、燃料噴射弁１００のコイル（開弁駆動の電磁ソレノイド）３０３へ駆動電流（励磁電流）を供給するものである。燃料噴射制御装置１０１は、基本的に、エンジン状態検知部１０３、駆動制御部１０２（制御部の一例）、駆動ＩＣ１０４、高電圧生成回路１０５、燃料噴射弁駆動回路（Ｈｉ）１０６ａ、及び燃料噴射弁駆動回路（Ｌｏ）１０６ｂを備えている。

エンジン状態検知部１０３は、図示しない内燃機関(エンジン)の回転数、吸入空気量、冷却水温度、燃料圧力や内燃機関の故障状態などの各種情報を集約して、駆動制御部１０２へ提供する。

駆動制御部１０２は、燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａと燃料噴射弁駆動波形指令部１０２ｂを備える。燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａは、エンジン状態検知部１０３から得られる各種情報（内燃機関の運転状態）に基づき、燃料噴射弁１００の燃料噴射期間を規定する燃料噴射パルスのパルス幅（以下「噴射パルス幅」と称することがある。）を演算し、駆動ＩＣ１０４へ出力する。

燃料噴射弁駆動波形指令部１０２ｂは、燃料噴射弁１００の開弁を行うために又は開弁状態を維持するために供給する駆動電流の指令値（駆動電流波形）を算出し、駆動ＩＣ１０４へ出力する。燃料噴射弁駆動波形指令部１０２ｂは、燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａの演算結果と、内燃機関の運転状態に基づいて、燃料噴射弁１００のコイル３０３に供給する駆動電流の波形（電流プロフィール）を選択する。

高電圧生成回路１０５は、バッテリから供給されるバッテリ電圧ＶＢ（図２参照）を元に、電磁ソレノイド式の燃料噴射弁１００が開弁する際に必要となる高い電源電圧（以下「高電圧」と称す）ＶＨを生成する。高電圧生成回路１０５は、駆動ＩＣ１０４からの指令に基づき、所望の目標高電圧に至るようにバッテリ電圧ＶＢを昇圧する。これにより、燃料噴射弁１００の電源として、弁体３０１（図３参照）の開弁力の確保を目的とした高電圧ＶＨと、開弁した後に弁体３０１が閉弁しないように開弁状態を保持させるバッテリ電圧ＶＢの２系統が備わることになる。

燃料噴射弁１００の上流側と下流側には、２つの燃料噴射弁駆動回路１０６ａ，１０６ｂが備えられており、２つの燃料噴射弁駆動回路１０６ａ，１０６ｂによって燃料噴射弁１００に対して駆動電流の供給を行う。燃料噴射弁駆動回路１０６ａ，１０６ｂの構成の詳細は後述するため、ここでの説明は省略する。

駆動ＩＣ１０４は、燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａで演算された噴射パルス幅と、燃料噴射弁駆動波形指令部１０２ｂで演算された駆動電流波形（電流プロフィール）とに基づき、燃料噴射弁駆動回路１０６ａ及び燃料噴射弁駆動回路１０６ｂに駆動信号を出力する。駆動ＩＣ１０４は、燃料噴射弁駆動回路１０６ａ及び燃料噴射弁駆動回路１０６ｂを制御することにより、燃料噴射弁１００のコイル３０３に印加される高電圧ＶＨもしくはバッテリ電圧ＶＢを制御する。このようにして、駆動ＩＣ１０４は、燃料噴射弁１００のコイル３０３に所望の駆動電流を供給し、燃料噴射弁１００の燃料噴射の駆動及び制御を行い、内燃機関の燃焼に必要な燃料噴射量を最適に制御する。

次に、図１で示した燃料噴射弁１００の燃料噴射弁駆動回路１０６ａ、１０６ｂの説明を行う。

図２は、燃料噴射弁駆動回路１０６ａ，１０６ｂ及びその周辺回路を示す回路図である。燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、スイッチング素子を含み、高電圧生成回路１０５とコイル３０３との間、かつ、リレー１０９とコイル３０３との間に接続されている。燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、燃料噴射弁１００に対し、高電圧生成回路１０５で生成された高電源電圧（高電圧ＶＨ）と、バッテリ電源である低電源電圧（バッテリ電圧ＶＢ）の何れかを選択し、燃料噴射弁１００のコイル３０３に、選択した電源電圧を供給する。燃料噴射弁１００が閉弁から開弁する際には、高電圧ＶＨ（高電圧電源）を選択して供給することで、開弁に必要な電流（駆動電流）を燃料噴射弁１００のコイル３０３に通電する。
燃料噴射弁１００の開弁状態を維持する場合には、電源電圧をバッテリ電圧ＶＢ（低電源電圧）に切り替えて、燃料噴射弁１００のコイル３０３に保持電流（駆動電流）を流す。

燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、燃料噴射弁１００を開弁させるために必要となる電流を供給するため、高電圧ＶＨを図中の高電圧生成回路１０５から、電流逆流防止のために備わるダイオード２０１を介し、図中の第１のトランジスタ２０３を含む回路を用いて、燃料噴射弁１００に供給する。トランジスタはスイッチング素子の一例であり、バイポーラトランジスタやＭＯＳトランジスタなどが用いられる。

一方、燃料噴射弁１００を開弁させた後は、燃料噴射弁１００の開弁状態を保持するために必要となるバッテリ電圧ＶＢを高電圧ＶＨと同様に、電流逆流防止のためのダイオード２０２を介し、図中の第２のトランジスタ２０４を含む回路を用いて、燃料噴射弁１００に供給する。

燃料噴射弁駆動回路１０６ｂは、燃料噴射弁駆動回路１０６ａと同様に、燃料噴射弁１００に駆動電流を流す（供給する）ための燃料噴射弁１００の下流に設けた駆動回路である。燃料噴射弁駆動回路１０６ｂには、第３のトランジスタ２０５が備わっており、この第３のトランジスタ２０５をＯＮにすることで、上流側の燃料噴射弁駆動回路１０６ａから供給される電源を燃料噴射弁１００に印加することができる。また、駆動制御部１０２は、シャント抵抗２０６によって、燃料噴射弁１００にて消費した電流を検知することで、後述する所望の燃料噴射弁１００の電流制御を行う。以降の説明で、燃料噴射弁駆動回路１０６ａと燃料噴射弁駆動回路１０６ｂを特に区別しない場合又は総称する場合には、「燃料噴射弁駆動回路１０６」と記す。

また、コイル３０３の下流側と高電圧生成回路１０５との間にダイオード２０９が順方向に接続され、シャント抵抗２０６とコイル３０３の上流側との間にダイオード２０８が順方向に接続されている。第１のトランジスタ２０３、第２のトランジスタ２０４、及び第３のトランジスタ２０５をＯＦＦにすると、燃料噴射弁１００のコイル３０３に生じる逆起電力によって、ダイオード２０８とダイオード２０９が通電する。それにより、電流が高電圧生成回路１０５側へ帰還され、コイル３０３に供給されていた駆動電流は急速に低下する。このとき、コイル３０３の端子間には、逆起電力として、高電圧ＶＨに相当する大きさで逆極性の電圧（－ＶＨ）が生じる。

なお、本実施形態は、燃料噴射弁１００の駆動方法について一例を示したものであり、例えば、燃料圧力が比較的低い場合などにおいて、燃料噴射弁１００の開弁動作時に高電圧ＶＨではなくバッテリ電圧ＶＢを用いてもよい。

［燃料噴射弁の構造］
次に、燃料噴射弁１００の構造について説明する。図３は、燃料噴射弁１００の構造例を示す断面図である。燃料噴射弁１００は、通常時閉弁型の電磁弁を備える電磁式燃料噴射装置である。図３に示す燃料噴射弁１００の構造は一例であって、この例に限らないことは勿論である。

燃料噴射弁１００は、内部に略棒状の弁体３０１を有し、弁体３０１の下端部と対向する位置には、弁座３０２が形成されたオリフィスカップが設けられている。弁座３０２には、燃料を噴射する噴孔３０２ｈが形成されている。弁体３０１の上方には、弁体３０１を閉弁方向（下方向）に付勢するスプリング３０９が設けられている。

また、燃料噴射弁１００は、内部に弁体３０１が配置された中空のハウジング３１１を備える。ハウジング３１１の内面には固定コア３１０（固定部の一例）が固定されており、さらに燃料噴射弁１００の内部には、ソレノイド状のコイル３０３が燃料噴射弁１００の中心軸を一周するように配置されている。

燃料噴射弁１００の中心軸には、上下に動く弁体３０１が配置されている。弁体３０１の周りを一周するように、可動コアである可動子３０６（可動部の一例）が配置されている。コイル３０３を囲むようにして、固定コア３１０、可動子３０６、及びハウジング３１１に、環状の磁気通路が形成される。

ハウジング３１１の内部の空間（燃料通路）は燃料で満たされており、コイル３０３に電流が流れると、可動子３０６がコイル３０３に引き寄せられる。そして、弁体３０１の下端部が弁座３０２から離れると、それまで弁体３０１によって閉じられていた、ハウジング３１１に開けられた噴孔３０２ｈ（燃料通路出口）から燃料が噴射される。

弁体３０１の上方には、弁体３０１を弁座３０２の方向に押さえつける（付勢する）セットスプリング３０９が配置される。また、可動子３０６の下方において、可動子３０６とハウジング３１１との間には、可動子３０６を開弁方向に付勢するゼロスプリング３０４が配置される。燃料噴射後の非通電状態における可動子３０６は、各スプリングの荷重の釣り合いによって初期位置Ｐｉ（変位ゼロ）に戻る。可動子３０６が初期位置Ｐｉにあるとき、可動子３０６と固定コア３１０との間には間隙Ｇ１が生じている。

コイル３０３の巻始め端部及び巻終わり端部には剛性のある導体３１５が固定されている。導体３１５を介して、コイル３０３とＥＣＵ３２０とが電気的に接続されている。ＥＣＵ３２０はマイクロコンピュータの一例であり、燃料噴射制御装置１０１を内包する。また、燃料噴射制御装置１０１は、一例としてＣＰＵ１０１ａ及びメモリ１０１ｂを備える。

ＣＰＵ１０１ａは、演算処理を行うプロセッサである。メモリ１０１ｂは、揮発性又は不揮発性の半導体メモリ等よりなる記憶部である。メモリ１０１ｂには、燃料噴射弁１００を制御するためのコンピュータープログラムが格納されていてもよい。この場合、ＣＰＵ１０１ａが、メモリ１０１ｂに記録されたコンピュータープログラムを読み出して実行することにより、燃料噴射制御装置１０１の機能の全部又は一部が実現される。ＥＣＵ３２０には、内燃機関の始動（点火）を指令するためのイグニッションスイッチ信号が入力される。ＣＰＵ１０１ａは、イグニッションスイッチ信号がオンであることを検知すると、燃料噴射制御のコンピュータープログラムの処理を開始する。なお、ＣＰＵ１０１ａに代えてＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の他の演算処理装置を用いてもよい。

以上のとおり、燃料噴射弁１００を制御する制御装置（燃料噴射制御装置１０１）は、弁座３０２と当接することによって燃料通路を閉じて閉弁し、弁座３０２から離れることによって燃料通路を開けて開弁する弁体３０１と、弁体３０１を駆動する可動部（可動子３０６）と、電流が流れることで磁気吸引力を生じさせるコイル３０３と、磁気吸引力により可動部を吸引する固定部（固定コア３１０）と、を有する。また、制御装置（燃料噴射制御装置１０１）は、弁体３０１が弁座３０２に当接して閉弁した状態において、コイル３０３をスイッチング動作により通電する中間通電を行うように構成された制御部（駆動制御部１０２）を備えている。

そして、燃料噴射弁１００は、弁座３０２から離れた弁体３０１が弁座３０２と再び当接して弁体３０１の閉弁方向への運動が止められた後において、可動部（可動子３０６）が弁体３０１との間で相対運動可能であるとともに、可動部がコイル３０３に通電していないときの初期位置に戻るように構成されている。

［従来の燃料噴射弁（可動子）の電流制御］
ここで、従来技術における燃料噴射弁（可動子）の電流制御と弁体挙動について図４を用いて説明する。制御対象の燃料噴射弁は、図３に示した燃料噴射弁１００とする。

図４は、従来の燃料噴射弁１００の駆動電流と可動子変位及び弁変位とを示すタイミングチャートの例である。一般的に、直噴式内燃機関の燃料噴射弁１００を駆動する場合、燃料噴射弁１００の特性に基づいて、駆動電流プロフィール４０３（駆動電流波形）を予め設定し、この駆動電流プロフィール４０３による燃料噴射弁１００の噴射量特性をＥＣＵ３２０（図３参照）内のメモリ１０１ｂに記録する。

燃料噴射制御装置１０１（燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａ）は、内燃機関（図示せず）の運転状態（吸入空気量）と燃料噴射弁１００の噴射量特性とから、燃料噴射弁１００の駆動指令時間（噴射パルス信号４０１）を算出する。噴射パルス信号４０１は、ＥＣＵ３２０で演算された所望の噴射開始タイミングＴ４０４からＯＮとなり、予めＥＣＵ３２０内に記憶している駆動電流プロフィール４０３に基づき、燃料噴射弁１００の電流制御が行われる。

図４の例における駆動電流プロフィール４０３は、燃料噴射弁１００の開弁を行う開弁ピーク電流４０３ａ、開弁保持を行う第１保持電流４０３ｂなどの複数の目標とする電流値（目標電流値）から構成される。燃料噴射制御装置１０１は、予め設定された制御シーケンスに基づき、コイル３０３に供給する目標電流値（開弁ピーク電流４０３ａ、第１保持電流４０３ｂ）を切り替えることで燃料噴射弁１００の動作を制御する。このように、燃料噴射制御装置１０１は、噴射パルス信号４０１がＯＦＦとなるタイミング（Ｔ４０８）まで燃料噴射弁１００に対し、駆動電流を印加し続ける。

次に、従来の燃料噴射弁１００の弁体３０１の挙動について図３及び図４を参照して説明する。噴射パルス信号４０１がＯＮになってから（Ｔ４０４）、コイル３０３に供給する駆動電流が開弁ピーク電流４０３ａに至るまで、駆動電圧４０２として高電圧ＶＨが燃料噴射弁１００のコイル３０３に印加される。燃料噴射弁１００固有の電気的特性に基づく残留磁場が所定量となった時点（図４ではＴ４０５）で、コイル３０３の磁気吸引力がセットスプリング３０９のばね力よりも大きくなる。その結果、可動子３０６が開弁方向に移動を開始し、これに引き上げられる形で弁体３０１が弁座３０２から離れて開弁を開始する。

その後も、コイル３０３の駆動電流が開弁ピーク電流４０３ａに至るまでの電流挙動による開弁力が持続することで、弁体３０１は、開弁動作を継続し、可動子３０６が固定コア３１０の位置Ｓｔに到達する（Ｔ４０６）。その際、余剰な開弁力により、弁体３０１はバウンシング動作を暫く行った後、安定した開弁状態へ以降する（Ｔ４０７）。時刻Ｔ４０６以降は、弁体３０１が閉弁しないように開弁状態を保持させるバッテリ電圧ＶＢが、コイル３０３に印加される。

その後、噴射パルス信号４０１がＯＦＦとなる時点（Ｔ４０８）まで完全に弁体３０１が開いた状態を持続し、その後、燃料噴射弁１００の残留磁場が低下する。その結果、磁気吸引力を失った可動子３０６は、セットスプリング３０９の荷重（ばね力）と燃料圧力による力によって弁体３０１と共に、弁体３０１が弁座３０２に接触する閉弁位置まで押し戻され、完全に弁体３０１が閉弁する（Ｔ４０９）。

弁体３０１に働くセットスプリング３０９の力は、弁体３０１の衝突面及び可動子３０６の衝突面を介して可動子３０６に伝達される。しかし、弁体３０１が弁座３０２と接触した時（Ｔ４０９）、可動子３０６の衝突面は弁体３０１の衝突面から離脱し、閉弁方向（固定コア３１０から離れる方向）に運動を継続する。その後、可動子３０６にはゼロスプリング３０４によって開弁方向に押し戻す力が加わり、時刻Ｔ４１０で可動子３０６の衝突面が弁体３０１の衝突面に接触する。衝突後、可動子３０６は変位ゼロ、すなわち初期位置Ｐｉに維持される。

上記のように閉弁動作時、可動子３０６が弁体３０１を離れ、再び弁体３０１の衝突面に接触するまでの動作を「アンダーシュート」と呼ぶ。可動子３０６にアンダーシュートＵＳが発生している間、燃料噴射弁１００は燃料を噴射することができない。これは、可動子３０６の衝突面が弁体３０１の衝突面に接触していないために、可動子３０６の位置によっては弁体３０１を開弁方向に移動させる力が安定しなくなり、その結果、燃料の噴射量がばらついてしまうからである。このため、可動子３０６を素早く初期位置Ｐｉに停止（復帰）させることで、アンダーシュートＵＳが発生している時間を短くする必要がある。

一方で、アンダーシュートＵＳを小さくする場合、可動子３０６が弁体３０１と接触する際の運動エネルギーを小さくする必要がある。余分な運動エネルギーにより可動子３０６が、弁体３０１に働く閉弁方向の力より大きい開弁方向の力を伝えてしまうと、再び弁体３０１が開弁してしまい、無駄な噴射を実施してしまう。したがって、可動子３０６の余分な運動エネルギーを抑えて無駄な噴射の実施を防止することが肝要である。

［第１の実施形態に係る燃料噴射弁（可動子）の電流制御］
次に、本実施形態に係る燃料噴射弁１００の電流制御と弁体３０１の挙動について図５～図８を参照して説明する。本実施形態は、初期位置復帰タイミング検出処理とアンダーシュート低減制御の二つの行程から成り立つ。

（初期位置復帰タイミング検出処理）
図５は、第１の実施形態に係る初期位置復帰タイミング検出処理のタイミングチャートの例である。図５では、噴射パルス信号、燃料噴射弁１００に供給する駆動電圧と駆動電流、弁体３０１と可動子３０６の挙動の関係が示されている。以下では、噴射パルス信号がＯＦＦとなる時点以降の可動子３０６の挙動について説明する。

図５において、噴射パルス信号がＯＦＦとなった時（Ｔ５０１：図４のＴ４０８に相当）、燃料噴射弁駆動回路１０６は、コイル３０３に印加する駆動電圧を０Ｖ以下とし、駆動電流を低下させる。閉弁方向の力であるセットスプリング３０９による荷重と燃料圧力による力との和が、磁気吸引力よりも大きくなったとき、可動子３０６は弁体３０１と共に閉弁方向に移動を開始する。

その後、弁体３０１が弁座３０２に衝突するタイミング（Ｔ５０２）において再び噴射パルス信号をＯＮとし、燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、コイル３０３にバッテリ電圧ＶＢを印加する（Ｔ５０２からＴ５０６の期間）。そして、燃料噴射弁駆動回路１０６ａ（第２のトランジスタ２０３）は、予め定めた目標電流値５０７となるようにスイッチング動作を行う。Ｔ５０１～Ｔ５０６の期間Ｔｃ０は、従来の噴射インターバル期間に相当する。

弁体３０１が弁座３０２に衝突すると（Ｔ５０２）、可動子３０６の衝突面は弁座３０２の衝突面から離れる。そして、可動子３０６は、ゼロスプリング３０４の荷重を受けながら固定コア３１０から離れる方向に移動する。その後、ゼロスプリング３０４の荷重を受けて可動子３０６の移動方向が開弁方向に変化する（Ｔ５０３）。可動子３０６は、タイミング（Ｔ５０３）で弁体３０１の衝突面から最も離れた後、弁体３０１の衝突面に向かって移動する。

このとき、開弁方向に移動する可動子３０６が弁体３０１の衝突面に近づくほど磁場が強くなることで、コイル３０３の駆動電流の立ち上がりが緩やかになる。このため、スイッチング動作のＯＮ時間が長くなる（Ｔ５０４からＴ５０６の期間）。この結果、可動子３０６が弁体３０１の衝突面に到達したとき、スイッチングのＯＮ時間の長さが最も長くなる。したがって、このときを可動子３０６が弁体３０１の衝突面に到達したタイミング（Ｔ５０５）、すなわち、可動子３０６が初期位置Ｐｉに復帰したタイミングであると判断できる。

上記スイッチング動作のＯＮ時間は、スイッチング動作時に測定されるコイル３０３に対する駆動電流５０９又は駆動電圧５０８の波形より検出可能である。閉弁タイミング（Ｔ５０２）から上記可動子３０６が弁体３０１の衝突面に到達するタイミング（Ｔ５０５）までの期間をアンダーシュート時間Ｔｕとする。燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａは、上記の行程（初期位置復帰タイミング検出処理）を一つの燃料噴射弁１００に対して少なくとも一回以上実施し、アンダーシュート時間Ｔｕを決定する。

上述のとおり、制御部（駆動制御部１０２）は、弁体３０１が弁座３０２に当接して閉弁した後、可動部（可動子３０６）が固定部（固定コア３１０）から離れる方向へ変位した状態においてコイル３０３をスイッチング動作により通電する。そして、制御部（駆動制御部１０２）は、コイル３０３に駆動電圧５０８が印加されてからコイル３０３に供給される駆動電流５０９が目標電流値５０７へ変化するまでにかかる時間の長さの変化に基づいて、弁体３０１が閉弁した後に可動部（固定コア３１０）が初期位置に到達する初期位置復帰タイミング（Ｔ５０５）を検出する処理を行う。

例えば、駆動制御部１０２（燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａ）は、コイル３０３に駆動電圧が印加されてから駆動電流が目標電流値（目標電流値５０７）になるまでの時間の長さが閾値を超えた時点を、初期位置復帰タイミング（Ｔ５０５）であると判断する。

または、駆動制御部１０２（燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａ）は、コイル３０３に駆動電圧が印加されてから駆動電流が目標電流値（目標電流値５０７）になるまでに、コイル３０３に駆動電圧が印加された時間が閾値を超えた時点を、初期位置復帰タイミング（Ｔ５０５）であると判断する。

さらに、駆動制御部１０２（燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａ）は、コイル３０３への通電時に、弁体３０１が弁座３０２に当接した後、コイル３０３を開弁するときに用いる駆動電圧よりも低い駆動電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を用いて、コイル３０３に供給する駆動電流が目標電流値（目標電流値５０７）となるようにコイル３０３を通電する。これにより、初期位置復帰タイミング検出処理時の電力消費が抑えられる。

（アンダーシュート低減制御）
次に、アンダーシュート低減制御について説明する。
図６は、第１の実施形態に係るアンダーシュート低減制御のタイミングチャートの例である。本実施形態では、制御部（駆動制御部１０２）は、検出した初期位置復帰タイミング（図５のＴ６０５）に基づいて、次の噴射間隔内でコイル３０３に対する中間通電を制御する。以下では、噴射パルス信号がＯＦＦとなる時点以降の可動子３０６の挙動について説明する。時刻Ｔ６０１～Ｔ６０５（図５のＴ５０１～Ｔ５０６に対応）の期間Ｔｃ１は、本実施形態の噴射間隔（噴射インターバル期間）である。

図６に示すように、噴射パルス信号がＯＦＦになった後（Ｔ６０１）、燃料噴射弁駆動回路１０６は、閉弁タイミング（Ｔ６０２）までコイル３０３への印加電圧を０Ｖ以下とする。閉弁タイミングに到達後（Ｔ６０２）、再び噴射パルス信号をＯＮとする（Ｔ６０２）。噴射パルス信号がＯＮのとき、燃料噴射弁駆動回路１０６ａ，１０６ｂは、コイル３０３にバッテリ電圧ＶＢ以上の駆動電圧を印加する。

上記噴射パルス信号のＯＮ時間（図６では噴射パルス幅Ｔｐ）は、図５で得られたアンダーシュート時間Ｔｕに基づいて算出する。

これにより、可動子３０６は磁気吸引力によって開弁方向に力が働くため、閉弁方向の力が減衰する。この結果、アンダーシュート低減制御を実施後の可動子３０６のアンダーシュート６０８（変位）は、アンダーシュート低減制御を実施前のアンダーシュート６０９と比べて小さくなる。このように、低減制御実施後は、アンダーシュート時間（Ｔ６０２～Ｔ６０４の期間）が、低減制御実施前のアンダーシュート時間Ｔｕよりも短くなるため、次の噴射が早期に可能となる。

このように本実施形態は、内燃機関の少なくとも燃料噴射弁１００を制御する燃料噴射制御装置１０１（駆動制御部１０２）が、燃料噴射弁１００の可動子３０６の駆動状態を検出する処理を行う。すなわち、駆動制御部１０２は、燃料噴射弁１００の弁体３０１が閉弁後、可動子３０６がアンダーシュートして可動子３０６が再び初期位置に到達するまでの時間を検出する。そして、駆動制御部１０２は、検出した時間を元に可動子３０６のアンダーシュートを抑制するため、弁体３０１が開弁しない程度にコイル３０３に駆動電流を供給（駆動電圧を印加）する。

本実施形態では、図５及び図６に示したように、駆動制御部１０２は、弁体３０１が開弁後に弁体３０１が弁座３０２に当接したタイミング（Ｔ５０２、Ｔ６０２）で、上記の検出処理又は低減制御のためのコイル３０３への通電を開始する。このようにすることで、燃料噴射弁１００の状態が噴射間隔に入る同時に、検出処理又は低減制御が実行される。それにより、噴射間隔を有効に利用して、且つ噴射間隔の範囲内で、検出処理又は低減制御を完了することができる。特に低減制御においては、上記のように通電を開始することで中間通電の早期完了にも繋がる。

上述したように、本実施形態における駆動制御部１０２は、弁体３０１が閉弁した後に可動部（可動子３０６）が初期位置Ｐｉに到達する初期位置復帰タイミングＴ５０５を検出する処理（初期位置復帰タイミング検出処理）と、初期位置復帰タイミングＴ５０５に基づいてコイル３０３に中間通電を行う制御（アンダーシュート低減制御）とをそれぞれ、独立して実施している。ただし、後述する図８に示すように、検出処理と低減制御を並行して実施する構成としてもよい。

［燃料噴射制御処理の手順例］
図７は、第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置１０１による燃料噴射制御処理の手順例を示すフローチャートである。ＥＣＵ３２０のＣＰＵ１０１ａが、メモリ１０１ｂに格納されたプログラムを実行することにより、図８に示す各ステップの処理が実現される。

まず、駆動制御部１０２は、イグニッションスイッチ信号（図３参照）がＯＮであるかどうかを監視し（Ｓ１）、イグニッションスイッチ信号がＯＦＦである場合には（Ｓ１のＮＯ）、イグニッションスイッチ信号がＯＮになるまで本ステップの処理を繰り返す。

次に、駆動制御部１０２は、イグニッションスイッチ信号がＯＮである場合には（Ｓ１のＹＥＳ）、噴射インターバル時間内において可動子３０６の挙動検出処理（初期位置復帰タイミング検出処理）を実施したかどうかを判定する（Ｓ２）。駆動制御部１０２は、可動子３０６の挙動検出処理を実施していない場合には（Ｓ２のＮＯ）、可動子３０６の挙動検出処理を実施するまで本ステップの処理を繰り返す。

次に、燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａは、可動子３０６の挙動検出処理を実施した場合には（Ｓ２のＹＥＳ）、可動子３０６の挙動検出処理の結果に基づいて、燃料噴射弁１００の動作安定時間（噴射パルス信号のパルス幅）を決定する（Ｓ３）。

例えば、駆動制御部１０２は、初期位置復帰タイミングＴ５０５を検出する処理の結果に基づいて、初期位置復帰タイミングＴ５０５を検出する処理を実施した後の中間通電を行うための燃料噴射弁駆動パルス信号のパルス幅Ｔｐを、初期位置復帰タイミングＴ５０５を検出する処理を実施する前の、弁体３０１が閉弁した後に可動部（可動子３０６）が初期位置Ｐｉに到達するまでの時間以下に設定する。

このように、弁体３０１が閉弁した後の可動部（可動子３０６）の初期位置復帰タイミングＴ５０５がわかることで、噴射パルス幅を、アンダーシュート低減制御を実施前のアンダーシュート時間以下に設定することができる。コイル３０３に通電する時間を、可動部が初期位置に復帰するまでの時間に限定することで、可動部の挙動が安定することが期待できる。

また、駆動制御部１０２は、初期位置復帰タイミングＴ５０５を検出する処理を実施した後の中間通電を行うための燃料噴射弁駆動パルス信号のパルス幅を、弁体３０１が閉弁した後に可動部（可動子３０６）が初期位置に到達した初期位置復帰タイミングまでの時間の半分の長さに設定する。例えば図６において、噴射パルス幅Ｔｐを、アンダーシュート時間Ｔｕの半分（Ｔｕ／２）の時間に設定する。

このように、中間通電において、噴射パルス幅Ｔｐをアンダーシュート時間Ｔｕの半分に設定することにより、可動部（可動子３０６）が固定部（固定コア３１０）から離れる方向へ移動中に確実に、コイル３０３に駆動電流を供給することができる。これにより、可動部の挙動をより安定させることが可能となる。

次に、駆動制御部１０２は、多段噴射を実施するか否かを判定する（Ｓ４）。多段噴射を実施する場合（Ｓ４のＹＥＳ）、駆動制御部１０２は、上記動作安定時間に基づいて、本実施形態に係る閉弁後の可動子３０６の挙動制御（アンダーシュート低減制御）を伴う燃料噴射制御を実施する（Ｓ５）。

一方、多段噴射を実施しない場合（Ｓ４のＮＯ）、駆動制御部１０２は、本実施形態に係る閉弁後の可動子３０６の挙動制御を実施せずに、通常の燃料噴射制御を実施する（Ｓ６）。

次に、駆動制御部１０２は、イグニッションスイッチ信号がＯＦＦであるかどうかを監視し（Ｓ７）、イグニッションスイッチ信号がＯＮである場合には（Ｓ７のＮＯ）、ステップＳ４の判定処理に進んで多段噴射の実施有無を判定する。また、イグニッションスイッチ信号がＯＦＦである場合には（Ｓ７のＹＥＳ）、駆動制御部１０２は、本フローチャートの処理を終了する。

上述した第１の実施形態によれば、先の噴射終了から次の噴射開始までの間に、図５に示す可動子３０６の初期位置復帰タイミングの検出処理を実施することにより、可動子３０６の状態（初期位置復帰タイミング）を検出することができる。そして、中間通電時に、検出結果を元にコイル３０３に駆動電流を投入することで、早期に可動子３０６を噴射前の状態（初期位置Ｐｉ）に戻し、燃料噴射弁１００の噴射間隔を短縮することができる。

また、燃料噴射弁１００ごとに、アンダーシュート低減制御における噴射パルス幅を調整することができるので、燃料噴射弁１００の個体差を考慮することなく、燃料噴射弁１００ごとに噴射間隔を設定することができる。従来、多気筒の内燃機関では、噴射間隔が一番長い燃料噴射弁に合わせて多段噴射の噴射間隔を余裕のある値に設定していたが、本実施形態により多段噴射の噴射間隔を、可動子の挙動検出処理の結果を元に、実際の燃料噴射弁１００の挙動を元に設定できる。

＜２．第２の実施形態＞
第２の実施形態は、初期位置復帰タイミング検出処理とアンダーシュート低減制御を並行して実施する例である。

図８は、第２の実施形態に係る初期位置復帰タイミング検出処理とアンダーシュート低減制御を並行して実施する際のタイミングチャートの一例である。

本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、アンダーシュート時間検出制御とアンダーシュート低減制御を独立して実施するものではなく、同時に実施する点である。駆動制御部１０２は、閉弁後（Ｔ５０２）に、バッテリ電圧ＶＢ以上の駆動電圧をコイル３０３に印加する。図８では、駆動電圧としてバッテリ電圧ＶＢを用いている。このとき、燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、予め定めた目標電流値７０７となるようにスイッチング動作を行う。噴射パルス信号のＯＮ時間（噴射パルス幅）の長さは決まっていない。

図８の例において、Ｔ７０３から駆動電圧のＯＮ時間が長くなり、Ｔ７０４で駆動電圧を印加する時間の長さが閾値を超えたものとする。駆動制御部１０２は、Ｔ７０４の時点で、可動子３０６が弁体３０１の衝突面に到達するタイミングであると判断し、駆動電圧の印加を停止する。このとき、逆起電力による電荷引き抜き（後述する図１２参照）の実施の有無は問わない。これによって、可動子３０６の挙動を監視した状態で、アンダーシュート低減制御を実行することが可能となる。

以上のとおり、第２の実施形態における駆動制御部１０２は、中間通電を実施中、弁体３０１が閉弁した後に可動部（可動子３０６）が初期位置Ｐｉに到達する初期位置復帰タイミングを検出した時に、コイル３０３への通電を停止する制御を行う。これにより、１回の噴射インターバル期間内で、初期位置復帰タイミング検出処理とアンダーシュート低減制御を実施することが可能となり、第１の実施形態の場合と比較して、一定時間内の多段噴射の回数を増加させることができる。

なお、第２の実施形態の変形例として、図５の検出処理により予めアンダーシュート時間Ｔｕの情報を得て、噴射パルス信号のオン時間である噴射パルス幅（Ｔ５０２～Ｔ７０５の期間）を決定しておいてもよい。そして、初期位置復帰タイミングを検出したら（Ｔ７０４）、噴射パルス信号をＯＦＦにする（Ｔ７０５）。

＜３．第３の実施形態＞
図９は、第３の実施形態に係る初期位置復帰タイミング検出処理のタイミングチャートの一例である。

第３の実施形態において第１の実施形態と異なる点は、アンダーシュート時間を検出する手段として、駆動電圧または駆動電流ではなく直接スイッチング動作を監視する点である。まず、弁体３０１が弁座３０２に衝突するタイミング（Ｔ５０２）で再び噴射パルスをＯＮとする。燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、コイル３０３にバッテリ電圧ＶＢを印加し、予め定めた目標電流値８０７となるようにスイッチング動作を行う。駆動制御部１０２は、スイッチング動作のＯＮ時間を監視し、可動子３０６が弁体３０１の衝突面に到達した時に相当するスイッチングの間隔が長くなる点を監視する。

以上のとおり、第３の実施形態に係る駆動制御部１０２（燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａ）は、コイル３０３に駆動電圧が印加されてから駆動電流が目標電流値８０７になるまでに、コイル３０３に駆動電圧を印加するためのスイッチング動作のオン時間（Ｔ８０３からＴ８０４の期間）が閾値を超えた時点を、初期位置復帰タイミング（Ｔ８０４）と判断する。

これにより、駆動電流又は駆動電圧を測定することなく、燃料噴射弁駆動回路１０６ａのトランジスタのスイッチング動作に基づいて、初期位置復帰タイミング（Ｔ８０４）を検出することができる。

＜４．第４の実施形態＞
図１０は、第４の実施形態に係るアンダーシュート低減制御のタイミングチャートの一例である。

第４の実施形態において第１の実施形態と異なる点は、アンダーシュート低減制御のために予め２種類以上の目標電流値を設定する点にある。弁体３０１が弁座３０２に衝突するタイミング（Ｔ６０２）において再び噴射パルス信号をＯＮとする。それにより、燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、コイル３０３にバッテリ電圧ＶＢ以上（図中、高電圧ＶＨ）の大きさの駆動電圧を印加する。図１０には、昇圧した高電圧ＶＨをコイル３０３に印加した例が示されているが、バッテリ電圧ＶＢでもよい。バッテリ電圧ＶＢを用いる場合には、バッテリ電圧ＶＢの印加時間は高電圧ＶＨの印加時間よりも長い時間に設定する。

そして、燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、コイル３０３の駆動電流が予め定めた第１の目標電流値９０６に達するまで高電圧ＶＨを印加し、第１の目標電流値９０６に達したとき（Ｔ９０３）、駆動電圧の印加を一旦停止する。その後、燃料噴射弁駆動回路１０６ａは、コイル３０３の駆動電流が予め定めた第２の目標電流値９０７となるように、再度コイル３０３にバッテリ電圧ＶＢを印加して（Ｔ９０４～Ｔ９０５）、スイッチング動作を行う。

以上のとおり、第４の実施形態に係る制御部（駆動制御部１０２）は、中間通電時における駆動電流の目標電流値として、第１の目標電流値（第１の目標電流値９０６）と、第１の目標電流値よりも小さい第２の目標電流値（第２の目標電流値９０７）が、メモリ１０１ｂに設定される。そして、制御部は、弁体３０１が閉弁した時にコイル３０３に供給される駆動電流が第１の目標電流値になるまで駆動電圧を印加して、駆動電流が第１の目標電流値に達したら駆動電圧の印加を一旦停止し、その後、コイル３０３に供給される駆動電流が第２の目標電流値で維持されるように駆動電圧を印加する制御を行う。

このように、弁体３０１が閉弁した直後により高い第１の目標電流値９０６を設定してコイル３０３に駆動電流を供給することで、弁体３０１の閉弁直後、可動子３０６が弁座３０２の方向へ向かう移動力を、開弁方向の吸引磁気力によって抑えることが可能となる。それゆえ、可動子３０６のアンダーシュートを低減させることができる。

＜５．第５の実施形態＞
第５の実施形態は、２種類以上の駆動電流を設定し、駆動電流の切り替え時に逆電圧の駆動電圧を印加する例である。

図１１は、第５の実施形態に係るアンダーシュート低減制御のタイミングチャートの一例である。本実施形態において第４の実施形態と異なる点は、予め設定する２種類以上の目標電流値において駆動電流の切り替え時（例えばＴ１００３）に逆起電力を用いて、コイル３０３から電荷を引き抜く点である。

本実施形態に係る制御部（駆動制御部１０２）は、中間通電時における駆動電流の目標電流値として、第１の目標電流値（第１の目標電流値１００７）と、第１の目標電流値よりも小さい第２の目標電流値（第２の目標電流値１００８）がメモリ１０１ｂに設定される。そして、制御部は、弁体３０１が閉弁した時にコイル３０３に供給される駆動電流が第１の目標電流値１００７になるまで駆動電圧を印加し、駆動電流が第１の目標電流値１００７に達したら（Ｔ１００３）、駆動電流が第１の目標電流値１００７に達する前までに印加していた駆動電圧の極性とは逆極性の駆動電圧（逆電圧１００６）を、コイル３０３に印加する。その後（Ｔ１００４）、制御部は、噴射パルス信号がＯＦＦするまで（Ｔ１００５）、コイル３０３に供給される駆動電流が第２の目標電流値１００８となるように駆動電圧を印加する。

本実施形態では、図１１から理解されるように、逆電圧１００６を印加後に再度コイル３０３に印加する駆動電圧（第２の目標電流値１００８）の極性は、駆動電圧が逆極性となる前の電圧の極性と同じ（図１２では正極性）である。

このように、逆電圧１００６による逆起電力を用いてコイル３０３から一担電荷を引き抜いた後、再びコイル３０３に電荷を供給する。このように構成することで、逆起電力を用いて可動子３０６のアンダーシュートを抑制後、電荷の再供給により生じた残留磁気力によって、可動子３０６への弁体３０１の衝突面へ衝突する可動子３０６の移動力の増加を低減することができる。

＜６．第６の実施形態＞
図１２は、第６の実施形態に係るアンダーシュート低減制御のタイミングチャートの一例である。

図１２に示すアンダーシュート低減制御では、中間通電時に駆動電流が目標電流値６０７になった時点（Ｔ６０３）で、第１～第３のトランジスタ２０３，２０４，２０５（図２参照）をＯＦＦにして、コイル３０３に０Ｖ以下（逆極性）の駆動電圧を印加する。そして、設定時間が経過後（Ｔ１３０１）、第３のトランジスタ２０５のみをオンして、コイル３０３の駆動電圧を０Ｖとする。これにより、初期位置復帰タイミングがＴ１３０２となるアンダーシュート６０９Ａを伴う可動子３０６の変位が得られる。

上記のとおり、第６の実施形態では、駆動制御部１０２（燃料噴射弁パルス幅演算部１０２ａ）は、中間通電の終了時（Ｔ６０３）、中間通電が終了する前までに印加していた駆動電圧の極性とは逆極性の駆動電圧（逆電圧１３０３）を、コイル３０３に印加する。

このように、中間通電の終了時に、コイル３０３に逆極性の駆動電圧を印加することで、コイル３０３に逆起電力を発生させて、コイル３０３から短時間で電荷を引き抜いて残留磁気力を低減することができる。それにより、コイル３０３の磁気吸引力が低下し、可動子３０６の開弁方向への移動速度が下がることから、可動子３０６が初期位置へ復帰（弁体３０１へ衝突する）ときの衝撃を弱めることができる。

図１２に示す駆動電圧及び駆動電流の制御は、第１～第５の実施形態におけるアンダーシュート低減制御に適用することができる。

＜７．第７の実施形態＞
上述した第１～第６の実施形態において、燃料噴射弁１００の内部構造を、磁気吸引力により開弁方向に引き上げられた可動子３０６が弁体３０１の衝突面に当接する構成としたが、この構成に限らない。例えば、燃料噴射弁が、可動子が弁体に衝突する前に可動子が助走する空間を確保した予備ストローク機構を備えていてもよい。

図１３は、第７の実施形態に係る中間ストローク機構を備えた燃料噴射弁の構造例を示す図である。図１３に示す燃料噴射弁１００Ａが図３に示した燃料噴射弁１００と大きく異なる点は、中間部材１２０１を含む予備ストローク機構の存在である。なお、図１３は、予備ストローク機構の原理を説明するために、内部構造や部品形状等を誇張又は省略して表現している。

燃料噴射弁１００Ａにおいて、燃料噴射弁１００に対して、中間部材１２０１とスプリング１２０２を有している。弁体３０１Ａは、弁体３０１に対応している。弁体３０１Ａは、第１のつば部１２１０と第２のつば部１２１１を有するように形成されており、第１のつば部１２１０は、セットスプリング３０９と当接する。また、可動子３０６Ａは、可動子３０６に対応している。

予備ストローク機構の構成要素である中間部材１２０１は、一つの底面を有する円柱状である。その底面の中央部には、弁体３０１Ａが挿通される開口部が形成されている。中間部材１２０１の断面形状は、おおよそ鈎状である。中間部材１２０１の下端面１２０１ｂが可動子３０６Ａの上面（衝突面）と接離し、上端面１２０１ａがスプリング１２０２と当接する。このような構成では、中間部材１２０１は可動部として機能する。

可動子３０６Ａが初期位置Ｐｉにあるとき、可動子３０６Ａと弁体３０１Ａの第２のつば部１２１１とは、間隙Ｇ２だけ離れている。初期位置Ｐｉは、燃料噴射前のコイル３０３が非通電状態における可動子３０６Ａの位置である。

コイル３０３が通電すると、可動子３０６Ａが、固定コア３１０により初期位置Ｐｉから開弁方向へ向かって引き上げられる。そして、可動子３０６Ａが助走して勢いをつけた状態で、可動子３０６Ａの衝突面が中間部材１２０１の下端面１２０１ｂに衝突する。そして、中間部材１２０１が可動子３０６Ａとともに開弁方向に移動し、中間部材１２０１の上端面１２０１ａがスプリング１２０２に衝突する。これにより、可動子３０６Ａの力が、中間部材１２０１を介して（図１３ではスプリング１２０２も介して）弁体３０１Ａに伝達される。なお、中間部材１２０１の上端面１２０１ａが直接、弁体３０１Ａの第１のつば部１２１０に衝突するような構成でもよい。

このような予備ストローク機構を備えた燃料噴射弁に対して本発明の燃料噴射制御を適用した場合でも、上述した第１～第６の実施形態の構成と同様の効果が得られる。

なお、磁気吸引力により開弁方向に引き上げられた可動部（例えば可動子３０６，３０６Ａ又は弁体３０１，３０１Ａ、又は中間部材１２０１など）が、燃料噴射弁１００の内部に配置若しくは形成された任意の固定部（固定コア３１０又は他の固定部分）に、衝突（接触）する構成でもよい。

＜８．その他＞
さらに、本発明は上述した各実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。

例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために燃料噴射制御装置１０１の構成及び動作を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成要素に置き換えることは可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成要素を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加、削除、置換をすることも可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。

１００，１００Ａ…燃料噴射弁（燃料噴射装置）、 １０１…燃料噴射制御装置（ＥＣＵ）、 １０２…駆動制御部（制御部）、 １０２ａ…燃料噴射弁パルス幅演算部、 １０２ｂ…燃料噴射弁駆動波形指令部、 １０３…エンジン状態検知部、 １０４…駆動ＩＣ、 １０５…高電圧生成回路、 １０６ａ…燃料噴射弁駆動回路（上流側）、 １０６ｂ…燃料噴射弁駆動回路（下流側）、 ２０３…第１のトランジスタ、 ２０４…第２のトランジスタ、 ２０５…第３のトランジスタ、 ３０１，３０１Ａ…弁体、 ３０２…弁座、 ３０３…コイル、 ３０６，３０６Ａ…可動子（可動コア）、 ３１０…固定コア（固定部）、 ＶＢ…バッテリ電圧（低電圧）、 ＶＨ…高電圧

Claims (15)

1. 弁座と当接することによって燃料通路を閉じて閉弁し、弁座から離れることによって燃料通路を開けて開弁する弁体と、前記弁体を駆動する可動部と、電流が流れることで磁気吸引力を生じさせるコイルと、前記磁気吸引力により前記可動部を吸引する固定部と、を有し、前記弁体が前記弁座に当接して閉弁した後、前記可動部が前記コイルに通電していないときの初期位置に戻るように構成された燃料噴射弁を制御する制御装置において、
   前記弁体が前記弁座に当接して閉弁した状態において、前記コイルをスイッチング動作により通電する中間通電を行うように構成された制御部、を備え、
   前記制御部は、前記弁体が前記弁座に当接して閉弁した後、前記可動部が前記固定部から離れる方向へ変位した状態において前記コイルをスイッチング動作により通電し、前記コイルに駆動電圧が印加されてから前記コイルに供給される駆動電流が目標電流値へ変化するまでにかかる時間の長さの変化に基づいて、前記弁体が閉弁した後に前記可動部が前記初期位置に到達する初期位置復帰タイミングを検出する処理を行う
   燃料噴射弁を制御する制御装置。
2. 前記制御部は、検出した前記初期位置復帰タイミングに基づいて前記コイルに対する前記中間通電を制御する
   請求項１に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
3. 前記初期位置復帰タイミングは、前記コイルに前記駆動電圧が印加されてから前記駆動電流が前記目標電流値になるまでの時間の長さが閾値を超えたときである
   請求項１に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
4. 前記初期位置復帰タイミングは、前記コイルに前記駆動電圧が印加されてから前記駆動電流が前記目標電流値になるまでに、前記コイルに前記駆動電圧が印加された時間が閾値を超えたときである
   請求項１に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
5. 前記初期位置復帰タイミングは、前記コイルに前記駆動電圧が印加されてから前記駆動電流が前記目標電流値になるまでに、前記コイルに前記駆動電圧を印加するための前記スイッチング動作のオン時間が閾値を超えたときである
   請求項１に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
6. 前記制御部は、前記弁体が開弁後に前記弁体が前記弁座に当接したタイミングで前記コイルへの通電を開始する
   請求項１又は２に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
7. 前記制御部は、前記通電時に、前記弁体が前記弁座に当接した後、前記コイルを開弁するときに用いる駆動電圧よりも低い駆動電圧を用いて、前記コイルに供給する前記駆動電流が前記目標電流値となるように前記コイルを通電する
   請求項１に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
8. 前記制御部は、前記中間通電の終了時、前記中間通電が終了する前までに印加していた前記駆動電圧の極性とは逆極性の駆動電圧を、前記コイルに印加する
   請求項２に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
9. 前記制御部は、前記弁体が閉弁した後に前記可動部が前記初期位置に到達する前記初期位置復帰タイミングを検出する処理と、前記初期位置復帰タイミングに基づいて前記コイルに前記中間通電を行う制御とをそれぞれ、独立して実施する
   請求項２に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
10. 前記制御部は、前記初期位置復帰タイミングを検出する処理の結果に基づいて、前記初期位置復帰タイミングを検出する処理を実施した後の前記中間通電を行うための燃料噴射弁駆動パルス信号のパルス幅を、前記初期位置復帰タイミングを検出する処理を実施する前の、前記弁体が閉弁した後に前記可動部が前記初期位置に到達するまでの時間以下に設定する
    請求項９に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
11. 前記制御部は、前記初期位置復帰タイミングを検出する処理を実施した後の前記中間通電を行うための前記燃料噴射弁駆動パルス信号のパルス幅を、前記弁体が閉弁した後に前記可動部が前記初期位置に到達した前記初期位置復帰タイミングまでの時間の半分の長さに設定する
    請求項１０に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
12. 前記制御部は、前記中間通電を実施中、前記弁体が閉弁した後に前記可動部が前記初期位置に到達する前記初期位置復帰タイミングを検出した時に、前記コイルへの通電を停止する
    請求項２に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
13. 前記中間通電時における前記駆動電流の目標電流値として、第１の目標電流値と、前記第１の目標電流値よりも小さい第２の目標電流値が設定され、
    前記制御部は、前記弁体が閉弁した時に前記コイルに供給される前記駆動電流が前記第１の目標電流値になるまで前記駆動電圧を印加して、前記駆動電流が前記第１の目標電流値に達したら前記駆動電圧の印加を一旦停止し、その後、前記コイルに供給される前記駆動電流が前記第２の目標電流値で維持されるように前記駆動電圧を印加する
    請求項２に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
14. 前記制御部は、前記中間通電時における前記駆動電流の目標電流値として、第１の目標電流値と、前記第１の目標電流値よりも小さい第２の目標電流値が設定され、
    前記制御部は、前記弁体が閉弁した時に前記コイルに供給される前記駆動電流が前記第１の目標電流値になるまで前記駆動電圧を印加し、前記駆動電流が前記第１の目標電流値に達したら、前記駆動電流が前記第１の目標電流値に達する前までに印加していた前記駆動電圧の極性とは逆極性の駆動電圧を、前記コイルに印加し、その後、前記コイルに供給される前記駆動電流が前記第２の目標電流値となるように前記駆動電圧を印加する
    請求項２に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置。
15. 弁座と当接することによって燃料通路を閉じて閉弁し、弁座から離れることによって燃料通路を開けて開弁する弁体と、前記弁体を駆動する可動部と、電流が流れることで磁気吸引力を生じさせるコイルと、前記磁気吸引力により前記可動部を吸引する固定部と、を有し、前記弁体が前記弁座に当接して閉弁した後、前記可動部が前記コイルに通電していないときの初期位置に戻るように構成された燃料噴射弁を制御する制御装置が備えるコンピューターに、
    前記弁体が前記弁座に当接して閉弁した後、前記可動部が前記固定部から離れる方向へ変位した状態において前記コイルをスイッチング動作により通電する手順と、
    前記コイルに駆動電圧が印加されてから前記コイルに供給される駆動電流が目標電流値へ変化するまでにかかる時間の長さの変化に基づいて、前記弁体が閉弁した後に前記可動部が前記初期位置に到達する初期位置復帰タイミングを検出する手順を、
    実行させるためのプログラム。

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