WO2016170739A1 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Abstract

燃料噴射制御装置としてのECU(30)は、燃料噴射弁(21)の磁気回路(56)に通電パルス(P1)で通電を行うことで燃料噴射弁(21)を開弁駆動させる(S01)と共に、通電パルス(P1)による通電の終了後に再通電パルス(P2)で通電を行うことで燃料噴射弁(21)の閉弁時の衝撃を緩和する(S06)インジェクタ駆動用IC(113)を備える。インジェクタ駆動用IC(113)は、通電パルス(P1)による通電の終了時に燃料噴射弁(21)の磁性体(プランジャ52及び固定コア55)に残留する残留磁束量に基づいて再通電パルス(P2)を制御する(S04,S06)。

Description

燃料噴射制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2015年4月24日に出願された日本特許出願番号2015-89306号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
 一般に、内燃機関の燃料噴射制御システムでは、電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、内燃機関の運転状態に応じて要求噴射量を算出し、この要求噴射量に相当するパルス幅の噴射パルスで燃料噴射弁を開弁駆動して要求噴射量分の燃料を噴射するようにしている。このようなシステムにおいて、燃料噴射弁の弁体(例えばニードル弁、アーマチャ)が弁座に着座して以降の衝撃力を緩和する方法として、燃料噴射弁のソレノイド(例えば駆動コイル)への通電終了後、弁体がまだ閉弁方向に動作している間に再度通電を行う方法(再通電制御)が知られている(例えば特許文献1,2)。
 また、閉弁速度を適切に制御するために、運転状態に応じて再通電制御を最適化する技術が公知である(例えば、特許文献1,3,4)。これらの技術では、アイドル時には閉弁速度を抑制する再通電の最大値を制限することや、エンジン回転数、燃料圧力の状態によって制御を最適化することが開示されている。
 しかしながら、例えばエンジン回転数や燃料圧力などの内燃機関の運転条件が同一な場合でも、開弁駆動の終了時における燃料噴射弁の状態によっては弁体の閉弁開始タイミングや閉弁開始速度等が変化する場合がある。この場合、再通電制御を適切なタイミングで実行することができず、これにより燃料噴射精度の悪化や再開弁を生じる可能性がある。
特開平04-153542号公報 特開2003-161226号公報 特表2001-510528号公報 特開2000-205076号公報
 本開示は、再通電制御を適切に実施できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
 本開示に係る燃料噴射制御装置は、電磁駆動式の燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁の磁気回路に第一の通電パルス信号で通電を行うことで前記燃料噴射弁を開弁駆動させると共に、前記第一の通電パルス信号による通電の終了後に第二の通電パルス信号で通電を行うことで前記燃料噴射弁の閉弁時の衝撃を緩和する制御部を備る。前記制御部は、前記第一の通電パルス信号による通電の終了時に前記燃料噴射弁の磁性体に残留する残留磁束量に基づいて前記第二の通電パルス信号を制御する。
 この構成により、第一の通電パルスの通電パルス幅の差異などに起因する燃料噴射弁の弁体の閉弁挙動の変化(閉弁開始タイミングや閉弁速度など)を残留磁束量に基づき精度良く把握することが可能となる。これにより、再度の開弁を発生させず、かつ、閉弁速度を低減しないような閉弁挙動となるように再通電制御の制御パラメータを調整することが可能となるので、再通電制御を適切に実施できる。
 本開示によれば、再通電制御を適切に実施できる燃料噴射制御装置を提供することができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
図1は、本開示の一実施形態に係るECU(燃料噴射制御装置)を適用したエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図2は、図1中の燃料噴射弁の概略構成を示す模式図である。 図3は、燃料噴射弁の駆動回路の構成の一例を示す図である。 図4は、開弁制御時の燃料噴射弁の挙動を示すタイムチャートである。 図5は、開弁制御の後に再通電制御を適切に実行した場合の燃料噴射弁の特性を示すタイムチャートである。 図6は、開弁制御の後に再通電制御を適切なタイミングより遅く実行した場合の燃料噴射弁の特性を示すタイムチャートである。 図7は、開弁制御の後に再通電制御を適切なタイミングより早く実行した場合の燃料噴射弁の特性を示すタイムチャートである。 図8は、本実施形態に係るECUにより実施される再通電制御の一連の処理を示すフローチャートである。 図9は、再通電制御の変形例を示すフローチャートである。
 以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
 図1~3を参照しながら、本開示の一実施形態に係るECU(燃料噴射制御装置)を適用したエンジン制御システム10について説明する。
 エンジン制御システム10は、図1に示すように、筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン11(以下では単に「エンジン11」とも表記する)と、電子制御ユニット(以下「ECU」と表記する)30を備え、エンジン11の挙動をECU30が制御するように構成されている。エンジン11は、例えば4つの気筒40を有する直列4気筒エンジンなどのように複数の気筒40を有するが、図1では単一の気筒40及びそれに繋がる管系のみが図示されている。
 エンジン11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。
 更に、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。また、サージタンク18には、エンジン11の各気筒40に空気を導入する吸気マニホールド20が設けられている。
 気筒40は、ピストン40a及びシリンダ40bによって構成されている。エンジン11の各気筒40には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁21が取り付けられている。また、シリンダ40bの上方のシリンダヘッド40cには、各気筒40毎に点火プラグ22が取り付けられ、各気筒40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。
 燃料噴射弁21は、図2に示すように、駆動コイル51と、プランジャ52と、ニードル弁53(弁体)と、ストッパ54と、固定コア55とを有する。燃料噴射弁21は、周知の電磁駆動式(ソレノイド式)のインジェクタである。
 燃料噴射弁21は、噴射パルスをオンして内蔵されたソレノイドの駆動コイル51に通電したときに、図2に示すように、固定コア55及びプランジャ52(可動コア)を通る磁気回路56が形成される。この磁気回路56によって固定コア55とプランジャ52との間で軸方向に電磁吸引力が作用し、電磁吸引力によりプランジャ52と一体的にニードル弁53(弁体)が開弁方向(例えばプランジャ52がストッパ54に突き当たるフルリフト位置)に駆動することで、燃料噴射弁21が開弁状態となり燃料噴射口57から燃料噴射が行われる。
 一方、駆動コイル51によって生じる電磁力によってプランジャ52(可動コア)と一体的にニードル弁53を開弁方向に燃料噴射弁21は、駆動コイル51への通電が停止されると、ニードル弁53が閉弁位置に戻されて燃料噴射口57の弁座58と当接し、ニードル弁53により燃料噴射口57がふさがれた閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。なお、以降の説明では、磁気回路56を形成する固定コア55及びプランジャ52を「磁性体」とも表記する場合がある。また、図2に示す燃料噴射弁21の開弁構造及び閉弁構造は単なる例示であり、本実施形態の燃料噴射弁21の構成をこれに限定されない。
 エンジン11の各気筒40には排気管23が繋がれている。排気管23には、排出ガス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。
 また、エンジン11のシリンダ40b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。図1では図示を省略しているが、各ピストン40aには、ピストン40aの往復運動を円運動に変換するクランク軸28が連結されている。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毎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の出力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。また、燃料噴射弁21には、駆動電流値(駆動コイル51に流れる電流値)を検出する電流センサ21aが設けられている。エンジン制御システム10には、アクセル操作(アクセルペダルの踏込量)を検出するアクセルセンサ41が設けられている。
 これら各種センサからの出力信号は、ECU30に入力される。このECU30は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度(吸入空気量)等を制御する。
 図3に示すように、ECU30には、エンジン制御用マイクロコンピュータ112(エンジン11の制御用のマイクロコンピュータ)、インジェクタ駆動用IC113(燃料噴射弁21の駆動用IC)等が設けられている。ECU30は、エンジン制御用マイクロコンピュータ112により、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して、この要求噴射量に応じて要求噴射パルス幅(噴射時間)を算出する。そして、インジェクタ駆動用IC113により、要求噴射量に応じた要求噴射パルス幅で燃料噴射弁21を開弁駆動して要求噴射量分の燃料を噴射する。つまり、インジェクタ駆動用IC113は、ECU30において、燃料噴射弁21の開弁制御や後述の再通電制御を行う「制御部」としても機能する。また、ECU30には、図3に示すように、マイクロコンピュータ112に定電圧電源を供給する電源IC111も設けられている。
 電磁駆動式(ソレノイド式)の燃料噴射弁21は、例えば図3に示すように、ECU30を含む駆動回路100によって駆動コイル51への通電が制御されることで、その駆動が制御されている。より詳細には、駆動回路100が駆動コイル51への通電開始タイミングおよび通電時間(換言すれば通電終了タイミング)を制御することにより、燃料噴射弁21による各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期が制御されている。
 図3に示されるように、燃料噴射弁21の駆動回路100は、バッテリ110と、電源IC111と、エンジン制御用マイクロコンピュータ112と、インジェクタ駆動用IC113と、を備えている。バッテリ110は、駆動コイル51に通電するための電力及びエンジン制御用マイクロコンピュータ112を駆動するための電力を供給するバッテリ電源部である。
 電源IC111は、エンジン制御用マイクロコンピュータ112に定電圧電源を供給する定電圧電源部である。電源IC11は、エンジン制御用マイクロコンピュータ112に定電圧を供給できなくなると、エンジン制御用マイクロコンピュータ112をリセットするためのリセット信号を出力する。
 エンジン制御用マイクロコンピュータ112は、インジェクタ駆動用IC113へインジェクタ駆動信号を出力する制御部である。エンジン制御用マイクロコンピュータ112は、電源IC11からリセット信号が入力されると、リセット動作を行うように構成されている。
 インジェクタ駆動用IC113は、エンジン制御用マイクロコンピュータ112から入力されるインジェクタ駆動信号に基づいて、燃料噴射弁21の駆動コイル51への通電制御を行う制御部である。インジェクタ駆動用IC113は、いずれもMOSトランジスタで構成される放電用スイッチ114、定電流スイッチ115、充電用スイッチ119、及び気筒選択スイッチ126へ通電制御を行うことで、各スイッチのオン/オフを切り替えている。
 気筒選択スイッチ126には、駆動コイル51の他端(駆動コイル51の通電経路における下流側)に一方の出力端子(ドレイン)が接続されている。気筒選択スイッチ126の他方の出力端子(ソース)とグランドラインとの間には、電流検出抵抗127が設けられている。電流検出抵抗127は、気筒選択スイッチ126を介して駆動コイル51に流れる電流(駆動電流)を検出するものであり、電流検出抵抗127に生じる電圧が、検出電流を示す電流検出信号IN1としてインジェクタ駆動用IC113へ入力される。図1に示す電流センサ21aは、この電流検出抵抗127を用いて実装することもできる。
 インジェクタ駆動用IC113が制御する駆動回路100には更に、ダイオード121,123,124,125と、コンデンサ117,122と、インダクタ118と、抵抗120と、が設けられている。充電用スイッチ119、インダクタ118、抵抗120、及びダイオード121は、コンデンサ122を規定充電電圧に充電する昇圧回路を形成している。
 インダクタ118は、一端がバッテリ電圧VBの供給される電源に接続され、他端が充電用スイッチ119の一方の出力端子(ドレイン)に接続されている。充電用スイッチ119の他方の出力端子(ソース)は抵抗120を介して接地されている。充電用スイッチ119のゲート端子はインジェクタ駆動用IC113に接続されており、このインジェクタ駆動用IC113の出力に応じて充電用スイッチ119がオン/オフされる。
 更に、インダクタ118と充電用スイッチ119との接続点に、逆流防止用のダイオード121を介してコンデンサ122の一端(正極側端子)が接続されている。そして、コンデンサ122の他端(負極側端子)は接地されている。
 この昇圧回路においては、充電用スイッチ119がオン/オフされると、インダクタ118と充電用スイッチ119との接続点に、バッテリ電圧VBよりも高いフライバック電圧(逆起電圧)が発生し、そのフライバック電圧により、ダイオード121を通じてコンデンサ122が充電される。これにより、コンデンサ122がバッテリ電圧VBよりも高い電圧に充電される。コンデンサ122は、インジェクタ駆動用IC113によって、充電電圧が予め設定された規定充電電圧になるように制御される。
 放電用スイッチ114は、コンデンサ122から駆動コイル51へ開弁のための大電流を供給するためのものである。放電用スイッチ114は、コンデンサ122に充電された電気エネルギーを駆動コイル51へ放電させるために設けられている。この放電用スイッチ114がオンされると、コンデンサ122の正極側端子(高電圧側の端子)が駆動コイル51の一端側に電気的に接続され、これによりコンデンサ122から駆動コイル51への放電が開始される。上述した昇圧回路に加えて、放電用スイッチ114及びコンデンサ122は、ピーク電流駆動回路を構成している。
 定電流スイッチ115は、駆動コイル51へ、開弁後にその開弁状態を保持させるための一定の電流(保持電流)を流すためのものである。気筒選択スイッチ126がオンされている状態で定電流スイッチ115がオンされると、駆動コイル51に、電源ラインから逆流防止用のダイオード123を介して電流が流れる。尚、ダイオード125は、駆動コイル51に対する定電流制御のための帰還ダイオードであり、気筒選択スイッチ126がオンされている状態で定電流スイッチ115がオンからオフされた時に、駆動コイル51に電流を還流させるものである。定電流スイッチ115、ダイオード123、及びダイオード125は、定電流駆動回路を構成している。
 エンジン制御用マイクロコンピュータ112は、エンジン11を動作させるための各種制御を行う。その制御の1つとしてインジェクタ駆動信号の生成・出力がある。エンジン制御用マイクロコンピュータ112は、エンジン回転数、アクセル開度、エンジン水温、コモンレール内の燃料圧力など、上述の各種センサにて検出されるエンジン11の運転情報に基づいて、各気筒40毎のインジェクタ駆動信号を生成し、インジェクタ駆動用IC113へ出力する。
 インジェクタ駆動用IC113は、定電圧電源部である電源IC11からエンジン制御用マイクロコンピュータ112に至る電力線の電圧を判定用電圧IN2として検知するように構成されている。インジェクタ駆動用IC113は、判定用電圧IN2がリセット電圧よりよりも所定電圧分高い閾値電圧を下回った場合に、定電流スイッチ115をオフする駆動信号を出力する。また、インジェクタ駆動用IC113は、定電流スイッチ115をオフする駆動信号の出力後、駆動コイル51に流れる電流を示す電流検出信号IN1が閾値電流を下回り、且つ判定用電圧IN2が閾値電圧を下回っている場合には、定電流スイッチ115のオフ状態を維持する。
 図4~7を参照して、本実施形態に係るECU30により実施される燃料噴射弁21の開弁制御及び再通電制御について説明する。図4~7のタイムチャートには、燃料噴射弁21の開弁制御または再通電制御における特性として、(A)通電パルス[V]と、(B)駆動電流[A]と、(C)リフト量[μm]が示されている。このうち(C)リフト量のタイムチャートには、燃料噴射弁21のニードル弁53(弁体)の挙動が実線で表され、プランジャ52(磁性体)の挙動が点線で表されている。
 図4に示すように、燃料噴射弁21の開弁制御では、所定の目標電流及び通電パルス幅(図4の例では時刻t1~t4の時間幅)からなるステップ状の通電パルスP1(第一の通電パルス)で駆動コイル51が通電される。これにより、時刻t1以降では駆動コイル51に駆動電流が流れ、駆動コイル51によって生じる電磁力によって、時刻t2以降ではプランジャ52と一体的にニードル弁53が開弁方向に駆動される。ここで、開弁制御は、燃料噴射弁21のニードル弁53(弁体)を持ち上げるためのピーク電流フェーズ(図4では時刻t1~t2)、開弁したニードル弁53をフルリフトの状態まで引き上げるためのピックアップフェーズ(t2~t3)、ニードル弁53をフルリフトの位置で維持するホールドフェーズ(t3~t4)等、複数のフェーズに分かれていることが一般的である。
 そして、時刻t4において通電パルスP1がオフになると、駆動電流が0まで徐々に減少し、これにより電磁力が無くなるためニードル弁53がプランジャ52と一体的に閉弁方向に移動し、ニードル弁53が弁座58に着座して閉弁状態となる。このとき、ニードル弁53が弁座58に着座する際の衝撃により、図4に示すようにニードル弁53の位置が開弁方向に一旦戻る現象が起きている。
 これに対して、図5に示すように、燃料噴射弁21の開弁制御の後、ニードル弁53が閉弁方向へ動作している間に再通電パルスP2(第二の通電パルス)で通電する再通電制御を適切に実行すると、ニードル弁53が弁座58に着座する際の衝撃力を緩和でき、閉弁動作をスムーズにすることができる。
 ところで、燃料噴射弁21の閉弁速度は、通電終了時の燃料噴射弁21の磁性体(固定コア55及びプランジャ52(可動コア))に残留する磁気(以降「残留磁束」とも表記する)の影響を大きく受け、閉弁が開始されるタイミングや、閉弁の初期速度が変化する。この残留磁束は、主にそれまでの燃料噴射弁21のソレノイドへの投入エネルギー量、とりわけ駆動電流の挙動と大きな相関がある。
 また、同一回転数や同一燃圧状態であっても、要求される噴射量に応じて通電パルスP1が変化するため、通電パルス幅によって通電終了付近の電流挙動は変化する。つまり、弁体(ニードル弁53)の閉弁開始タイミングや閉弁開始速度等が、通電パルスP1によって影響を受けることとなる。
 再通電パルスP2の設定が最適ではなくなると、想定よりも遅い段階で再通電を行った場合(すなわち図5に示す適切なタイミングで再通電パルスP2により再通電制御を行った場合)や想定よりも長いパルスを通電した場合には、図6に示すように、再通電により燃料噴射弁21のアーマチャ(ニードル弁53)を再度開側に引き上げる力が働き、時刻t6以降において、再度、燃料噴射弁21を開弁させてしまうことが懸念される。
 一方、想定よりも早い段階で再通電を行った場合には、図7に示すように、再通電パルスP2の開始時刻t5以降では、燃料噴射弁21の閉弁速度が必要以上に抑制されてしまい、燃料噴射量が増加してしまい、この結果、燃料噴射精度が悪化する。
 そこで本実施形態では、通電パルスP1による通電の終了時の燃料噴射弁21の残留磁束量に応じて、再通電パルスP2の各パラメータを調整することで再通電制御を最適化する。具体的には、
(1)通電パルスP1による通電の終了時から再通電パルスP2による通電の開始時までのインターバル時間S_Itime、
(2)再通電パルスP2の通電パルス幅S_Ptime、
(3)再通電パルスP2の目標電流値Tgt_Current、
の3つのパラメータの少なくとも1つを残留磁束量に応じて調整することによって、図5に示すように再度の開弁を発生させず、かつ、閉弁速度を低減しないような閉弁挙動を実現させる。
 図8のフローチャートを参照して再通電制御(図中では「再通電ブレーキ制御」)の一連の処理について説明する。図8のフローチャートの処理は、ECU30のインジェクタ駆動用IC113により、例えば燃料噴射弁21の開弁制御の開始時に実行される。
 ステップS01では、インジェクタ制御量が決定(セット)される。「インジェクタ制御量」とは、上述した開弁制御時に用いる通電パルスP1の各種パラメータであり、具体的にはパルス幅、目標駆動電流、噴射時期などである。ステップS01の処理が完了するとステップS02へ進む。
 ステップS02では、第一の通電パルス(通電パルスP1)により燃料噴射弁21が通電される。これにより燃料噴射弁21の開弁制御が実行される。ステップS02の処理が完了するとステップS03へ進む。
 ステップS03では、再通電ブレーキ制御の実行条件が成立しているか否かが判定される。実行条件としては、例えば、エンジン回転数、エンジン負荷、燃圧(燃料圧力)、冷却水温、噴射量などを用いた条件を設定することができる。ステップS03の判定の結果、再通電ブレーキ制御の実行条件が成立している場合(ステップS03のYes)にはステップS04に進み、成立していない場合にはステップS07に進む。
 ステップS04では、通電パルスP1による通電の終了時(開弁制御終了時)の残留磁束量が演算される。残留磁束量は、例えば以下に示す他の情報を用いて算出することができる。
(1)通電パルスP1による通電の終了時の燃料噴射弁21の駆動電流値(図5中の時刻t4の電流値)
(2)通電パルスP1の通電パルス幅(図5中の時刻t1~t4の時間幅)
(3)エンジン11の運転負荷
(4)通電パルスP1による通電の終了時以前の所定期間における燃料噴射弁21の駆動電流の積分値
(5)エンジンの燃料圧力
 なお、残留磁束量の算出には、上記(1)~(5)のいずれか1つの情報を用いてもよいし、複数を組み合わせて利用してもよい。例えば、
駆動電流値と通電パルス幅との組み合わせ、
通電パルス幅と燃料圧力との組み合わせ、または、
運転負荷と燃料圧力との組み合わせ、などが挙げられる。なお、残留磁束量は、磁束を計測するセンサ類を用いて、燃料噴射弁21から直接計測した値を用いてもよい。ステップS04の処理が完了するとステップS05へ進む。
 ステップS05では、ステップS04にて演算された第一の通電パルス終了タイミングの残留磁束量に基づき、第二の通電パルス(再通電パルスP2)の制御量が決定される。第二の通電パルスの制御量とは、上述のとおり以下の3つのパラメータを含む。
(1)通電パルスP1による通電の終了時から再通電パルスP2による通電の開始時までのインターバル時間S_Itime
(2)再通電パルスP2の通電パルス幅S_Ptime
(3)再通電パルスP2の目標電流値Tgt_Current
 本ステップでは、上記の3つのパラメータのすべてを残留磁束量に応じて調整してもよいし、一部のパラメータのみを調整してもよい。特に、インターバル時間S_Itimeを調整するのが好ましい。例えば、残留磁束が大きい場合には、閉弁速度が遅くなる傾向であるため、インターバル時間S_Itimeを大きく設定することで再通電制御の開始を遅くすることができる。一方、残留磁束が小さい場合には、閉弁速度が速くなる傾向であるため、インターバル時間S_Itimeを小さく設定することで再通電制御の開始を早くすることができる。ステップS05の処理が完了するとステップS06へ進む。
 ステップS06では、第二の通電パルス(再通電パルスP2)により燃料噴射弁21が通電される。これにより燃料噴射弁21の再通電ブレーキ制御が実行される。ステップS06の処理が完了するとステップS07へ進む。
 ステップS07では、燃料噴射弁21の噴射が終了し、本制御フローが終了する。
 なお、再通電ブレーキ制御は、図8とは異なる図9のフローチャートでも実行することができる。
 ステップS21では、第一の通電制御量が決定される。「第一の通電制御量」とは、上述した開弁制御時に用いる通電パルスP1の各種パラメータであり、図8のステップS01の「インジェクタ制御量」と同様に、具体的にはパルス幅、目標駆動電流、噴射時期などである。ステップS21の処理が完了するとステップS22へ進む。
 ステップS22では、ステップS21で決定した第一の通電制御量から、第一の通電(通電パルスP1による通電(開弁制御)の終了時の残留磁束量が演算される。残留磁束量は、図8のステップS04の説明で挙げた手法で算出することができる。ステップS22の処理が完了するとステップS23へ進む。
 ステップS23では、ステップS22にて演算された残留磁束量に基づき、第二の通電制御量が決定される。「第二の通電制御量」とは、再通電パルスP2の制御量であり、図8のステップS05の説明で挙げて手法で決定することができる。ステップS23の処理が完了するとステップS24へ進む。
 ステップS24では、第一の通電パルス(通電パルスP1)により燃料噴射弁21が通電される。これにより燃料噴射弁21の開弁制御が実行される。ステップS24の処理が完了するとステップS25へ進む。
 ステップS25では、再通電ブレーキ制御の実行条件が成立しているか否かが判定される。実行条件としては、例えば、エンジン回転数、エンジン負荷、燃圧(燃料圧力)、冷却水温、噴射量などを用いた条件を設定することができる。ステップS25の判定の結果、再通電ブレーキ制御の実行条件が成立している場合(ステップS25のYes)にはステップS26に進み、成立していない場合にはステップS27に進む。
 ステップS26では、第二の通電パルス(再通電パルスP2)により燃料噴射弁21が通電される。これにより燃料噴射弁21の再通電ブレーキ制御が実行される。ステップS26の処理が完了するとステップS27へ進む。
 ステップS27では、燃料噴射弁21の噴射が終了し、本制御フローが終了する。
 以上説明したように、本実施形態に係る燃料噴射制御装置としてのECU30において、インジェクタ駆動用IC113は、通電パルスP1による通電の終了時に燃料噴射弁21の磁性体(プランジャ52及び固定コア55)に残留する残留磁束量に基づいて再通電パルスP2を制御する。この構成により、通電パルスP1の通電パルス幅の差異などに起因するニードル弁53の閉弁挙動の変化(閉弁開始タイミングや閉弁速度など)を残留磁束量に基づき精度良く把握することが可能となる。これにより、再度の開弁を発生させず、かつ、閉弁速度を低減しないような閉弁挙動となるように再通電制御の制御パラメータを調整することが可能となるので、再通電制御を適切に実施できる。
 以上、具体例を参照しつつ本開示の実施の形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本開示の特徴を含む限り本開示の範囲に包含される。

 

Claims (9)

  1.  電磁駆動式の燃料噴射弁(21)を備えた内燃機関(11)の燃料噴射制御装置(30)において、
     前記燃料噴射弁の磁気回路(56)に第一の通電パルス信号(P1)で通電を行うことで前記燃料噴射弁を開弁駆動させると共に、前記第一の通電パルス信号による通電の終了後に第二の通電パルス信号(P2)で通電を行うことで前記燃料噴射弁の閉弁時の衝撃を緩和する制御部(113)を備え、
     前記制御部は、前記第一の通電パルス信号による通電の終了時に前記燃料噴射弁の磁性体(52,55)に残留する残留磁束量に基づいて前記第二の通電パルス信号を制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
  2.  前記制御部は、前記残留磁束量に基づいて、前記第一の通電パルス信号による通電の終了時から前記第二の通電パルス信号による通電の開始時までのインターバル時間(S_Itime)を変更する請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
  3.  前記制御部は、前記残留磁束量に基づいて、前記第二の通電パルス信号の通電パルス幅(S_Ptime)を変更する請求項1または2に記載の燃料噴射制御装置。
  4.  前記制御部は、前記残留磁束量に基づいて、前記第二の通電パルス信号の目標電流値(Tgt_Current)を変更する請求項1~3のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
  5.  前記制御部は、前記第一の通電パルス信号による通電の終了時の前記燃料噴射弁の駆動電流値に応じて前記残留磁束量を算出する請求項1~4のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
  6.  前記制御部は、前記第一の通電パルス信号の通電パルス幅に応じて前記残留磁束量を算出する請求項1~5のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
  7.  前記制御部は、前記内燃機関の運転負荷に応じて前記残留磁束量を算出する請求項1~6のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
  8.  前記制御部は、前記第一の通電パルス信号による通電の終了時以前の所定期間における前記燃料噴射弁の駆動電流の積分値に応じて前記残留磁束量を算出する請求項1~7のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
  9.  前記制御部は、前記内燃機関の燃料圧力に応じて前記残留磁束量を算出する請求項5~8のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。

     
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JP2016205277A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019105230A (ja) 2017-12-13 2019-06-27 株式会社デンソー 電磁弁の駆動制御装置
JP2020090928A (ja) * 2018-12-05 2020-06-11 株式会社デンソー 内燃機関の噴射制御装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04153542A (en) * 1990-10-12 1992-05-27 Nippondenso Co Ltd Solenoid valve driving device
JPH06101552A (ja) * 1992-09-18 1994-04-12 Nippondenso Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
JPH08218969A (ja) * 1995-02-15 1996-08-27 Nippon Soken Inc ソレノイド駆動油圧制御弁
JP2001132524A (ja) * 1999-11-08 2001-05-15 Mitsubishi Electric Corp 燃料噴射制御装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016205277A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04153542A (en) * 1990-10-12 1992-05-27 Nippondenso Co Ltd Solenoid valve driving device
JPH06101552A (ja) * 1992-09-18 1994-04-12 Nippondenso Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
JPH08218969A (ja) * 1995-02-15 1996-08-27 Nippon Soken Inc ソレノイド駆動油圧制御弁
JP2001132524A (ja) * 1999-11-08 2001-05-15 Mitsubishi Electric Corp 燃料噴射制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016205277A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置

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