WO2017191730A1 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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WO2017191730A1
WO2017191730A1 PCT/JP2017/014473 JP2017014473W WO2017191730A1 WO 2017191730 A1 WO2017191730 A1 WO 2017191730A1 JP 2017014473 W JP2017014473 W JP 2017014473W WO 2017191730 A1 WO2017191730 A1 WO 2017191730A1
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valve closing
detection method
amount
injection
valve
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PCT/JP2017/014473
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French (fr)
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信行 佐竹
栄二 村瀬
智洋 中野
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株式会社デンソー
トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a fuel injection control device including an electromagnetically driven fuel injection valve.
  • the fuel injection control device controls injection in an electromagnetically driven fuel injection valve provided in the internal combustion engine. Specifically, the fuel injection control device calculates a required injection amount according to the operating state of the internal combustion engine, and energizes the coil with an injection command pulse having a pulse width corresponding to the required injection amount. As a result, a magnetic attractive force is generated in the coil, and the valve body of the fuel injection valve is driven to open and control is performed so as to inject fuel for the required injection amount.
  • the partial lift region is a region in which a partial lift state is reached in which the injection command pulse width is short and the lift amount of the valve body does not reach the full lift position.
  • the variation in the lift amount of the valve body tends to increase and the variation in the injection amount tends to increase.
  • exhaust emission and drivability may be deteriorated.
  • the variation in the lift amount of the valve disc is large, so the time from the start of closing the valve to the completion of the closing also varies greatly.
  • the fuel injection control device can recognize the difference between the injection command pulse from the fuel injection control device and the actual valve behavior.
  • the injection amount can be controlled by correcting the injection command pulse based on the deviation. Therefore, a technique for detecting the timing for closing the valve is disclosed.
  • an induced electromotive force is generated in the coil due to the displacement of the valve body after the injection command pulse is turned off. Therefore, since the terminal voltage of the fuel injection valve is changed by the generated induced electromotive force, the induced electromotive force can be detected.
  • Two methods for detecting the valve closing timing using an induced electromotive force generated in such a coil are disclosed.
  • Patent Document 1 as the induced electromotive force detection, a difference in induced electromotive force generated at the time of valve closing due to a lift amount difference is detected.
  • Patent Document 2 as a timing detection, an inflection point of an induced electromotive force corresponding to a change in driving of the movable core after the valve element is seated is detected using a terminal voltage.
  • the detection of the induced electromotive force is wider in the detection range.
  • the timing detection since a certain amount of lift is necessary because an inflection point occurs, the valve closing timing cannot be detected in the timing detection when the lift is small.
  • the timing detection is superior in detection accuracy.
  • the induced electromotive force detection since the electromotive force is easily affected by disturbance, the detection accuracy may be reduced.
  • the timing detection since the inflection point is detected, the detection accuracy is excellent.
  • This disclosure is intended to provide a fuel injection control device that can achieve both detection accuracy and a detection range while suppressing an increase in size of the control device.
  • a fuel injection control device includes a correction unit that calculates a correction coefficient for correcting the valve closing timing detected by the electromotive force detection method, using the valve closing timing detected by the timing detection method.
  • the estimation unit uses the valve closing timing after correction using the correction coefficient. Estimate the estimated injection amount.
  • the valve closing detection unit can implement either the electromotive force detection method or the timing detection method.
  • the valve closing detection unit can be made smaller than a configuration in which both methods are simultaneously performed.
  • the timing detection method has better detection accuracy than the electromotive force amount detection method, but has a narrower detection range than the electromotive force amount detection method. Therefore, the correction unit calculates a correction coefficient for correcting the valve closing timing detected by the electromotive force detection method, using the valve closing timing detected by the timing detection method. Accordingly, the valve closing timing detected by the electromotive force detection method can be corrected using the valve closing timing of the timing detection method with good detection accuracy. Therefore, the detection accuracy of the electromotive force amount detection method can be improved.
  • the valve closing timing can be detected by the electromotive force amount detection method with improved accuracy.
  • the estimation unit calculates the estimated injection amount by using the valve closing timing corrected by the correction coefficient, not the valve closing timing detected by the electromotive force detection method. Thereby, the accuracy of the estimated injection amount can be improved as compared with the valve closing timing detected by the electromotive force amount detection method.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a fuel injection system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the fuel injection valve
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the energization time and the injection amount
  • FIG. 4 is a graph showing the behavior of the valve body
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between voltage and difference
  • FIG. 6 is a flowchart showing the selection process.
  • FIG. 7 is a graph for explaining the detection range
  • FIG. 8 is a flowchart showing the correction process.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the initial correction of the electromotive force detection method
  • FIG. 10 is a flowchart showing the initial correction of the voltage inflection time.
  • a fuel injection system 100 shown in FIG. 1 includes a plurality of fuel injection valves 10 and a fuel injection control device 20.
  • the fuel injection control device 20 controls opening and closing of the plurality of fuel injection valves 10 to control fuel injection into the combustion chamber 2 of the internal combustion engine E.
  • a plurality of fuel injection valves 10 are mounted on an ignition internal combustion engine E, for example, a gasoline engine, and directly inject fuel into each of the plurality of combustion chambers 2 of the internal combustion engine E.
  • the cylinder head 3 that forms the combustion chamber 2 is provided with a mounting hole 4 that is coaxial with the axis C of the cylinder.
  • the fuel injection valve 10 is inserted and fixed in the mounting hole 4 so that the tip is exposed to the combustion chamber 2.
  • the fuel supplied to the fuel injection valve 10 is stored in a fuel tank (not shown).
  • the fuel in the fuel tank is pumped up by the low pressure pump 41, the fuel pressure is increased by the high pressure pump 40, and sent to the delivery pipe 30.
  • the high-pressure fuel in the delivery pipe 30 is distributed and supplied to the fuel injection valve 10 of each cylinder.
  • a spark plug 6 is attached to the cylinder head 3 at a position facing the combustion chamber 2. The spark plug 6 is disposed in the vicinity of the tip of the fuel injection valve 10.
  • the fuel injection valve 10 includes a body 11, a valve body 12, a drive coil 13, a fixed core 14, a movable core 15, and a housing 16.
  • the body 11 is made of a magnetic material.
  • a fuel passage 11 a is formed inside the body 11.
  • a valve body 12 is accommodated inside the body 11.
  • the valve body 12 is formed in a column shape as a whole by a metal material.
  • the valve body 12 can be reciprocally displaced in the axial direction inside the body 11.
  • the body 11 includes a valve seat 17b on which a valve body 12 is seated at a tip portion and an injection hole body 17 in which an injection hole 17a for injecting fuel is formed.
  • the injection hole 17a is formed at the tip in the insertion direction in the body 11 inserted into the combustion chamber 2.
  • the tip of the body 11 is formed in a conical or hemispherical shape.
  • a plurality of nozzle holes 17 a are provided radially from the inner side to the outer side of the body 11. High-pressure fuel is injected into the combustion chamber 2 through the injection hole 17a. By passing through the nozzle hole 17a, the fuel is vaporized and is easily mixed with air.
  • the main body of the valve body 12 has a cylindrical shape.
  • the distal end portion of the valve body 12 has a conical shape extending from the distal end of the main body portion toward the injection hole 17a.
  • a portion of the valve body 12 that is seated on the valve seat 17b is a seat surface 12a.
  • the seat surface 12 a is formed at the tip of the valve body 12.
  • valve body 12 When the valve body 12 is closed so that the seat surface 12a is seated on the valve seat 17b, fuel injection from the injection hole 17a is stopped. When the valve body 12 is opened so as to separate the seat surface 12a from the valve seat 17b, fuel is injected from the injection hole 17a.
  • the drive coil 13 is a drive unit and urges the movable core 15 with a magnetic attractive force in the valve opening direction.
  • the drive coil 13 is wound around a resin bobbin 13a and is sealed with a bobbin 13a and a resin material 13b. That is, the drive coil 13, the bobbin 13a, and the resin material 13b constitute a cylindrical coil body.
  • the bobbin 13 a is inserted into the outer peripheral surface of the body 11.
  • the fixed core 14 is a stator and is fixed to the body 11.
  • the fixed core 14 is formed in a cylindrical shape with a magnetic material.
  • a fuel passage 14 a is formed inside the cylinder of the fixed core 14.
  • the fixed core 14 is inserted at a position facing the bobbin 13 a on the inner peripheral surface of the body 11.
  • the housing 16 is formed in a cylindrical shape from a metallic magnetic material.
  • a lid member 18 formed of a metal magnetic material is attached to the opening end of the housing 16. As a result, the coil body is surrounded by the body 11, the housing 16 and the lid member 18.
  • the movable core 15 is a mover and is held by the valve body 12 so as to be relatively displaceable in the driving direction of the valve body 12.
  • the movable core 15 is formed in a disk shape from a metal magnetic material and is inserted into the inner peripheral surface of the body 11.
  • the body 11, the valve body 12, the coil body, the fixed core 14, the movable core 15, and the housing 16 are arranged so that their center lines coincide with each other.
  • the movable core 15 is disposed on the side of the injection hole 17a with respect to the fixed core 14, and is disposed opposite the fixed core 14 so as to have a predetermined gap with the fixed core 14 when the drive coil 13 is not energized. ing.
  • the body 11, the housing 16, the lid member 18, and the fixed core 14 that surround the coil body are formed of a magnetic material, and thus form a magnetic circuit that serves as a path for magnetic flux generated by energization of the drive coil 13. Will be.
  • the outer peripheral surface of the portion of the body 11 that is located closer to the injection hole 17 a than the housing 16 is in contact with the lower inner peripheral surface 4 b of the mounting hole 4.
  • a gap is formed between the outer peripheral surface of the housing 16 and the upper inner peripheral surface 4 a of the mounting hole 4.
  • a through-hole 15a is formed in the movable core 15, and the valve body 12 is slidably attached to the movable core 15 by being inserted and disposed in the through-hole 15a. ing.
  • the locking portion 12d moves while being locked to the movable core 15, so that the valve moves along with the upward movement of the movable core 15.
  • the body 12 also moves. Even when the movable core 15 is in contact with the fixed core 14, the valve element 12 can move relative to the movable core 15 and lift up.
  • a main spring SP1 is disposed on the side opposite to the injection hole of the valve body 12, and a sub spring SP2 is disposed on the injection hole 17a side of the movable core 15.
  • the main spring SP1 and the sub spring SP2 have a coil shape, and are deformed in the axial direction to be elastically deformed.
  • the elastic force of the main spring SP1 is applied to the valve body 12 as a reaction force from the adjustment pipe 101 in the valve closing direction on the lower side in FIG.
  • the elastic force of the subspring SP2 is applied to the movable core 15 in the suction direction as a reaction force from the recess 11b of the body 11.
  • valve body 12 is sandwiched between the main spring SP1 and the valve seat 17b, and the movable core 15 is sandwiched between the sub spring SP2 and the locking portion 12d. Then, the elastic force of the sub spring SP2 is transmitted to the locking portion 12d through the movable core 15, and is given to the valve body 12 in the valve opening direction. Therefore, it can be said that the elastic force obtained by subtracting the sub elastic force from the main elastic force is applied to the valve body 12 in the valve closing direction.
  • the fuel pressure in the fuel passage 11a is applied to the entire surface of the valve body 12, but the force that pushes the valve body 12 toward the valve closing side is more than the force that pushes the valve body 12 toward the valve opening side. large. Therefore, the valve body 12 is pressed in the valve closing direction by the fuel pressure. No fuel pressure is applied to the surface of the valve body 12 on the downstream side of the seat surface 12a when the valve is closed. And with valve opening, the pressure of the fuel which flows into a front-end
  • the fuel injection control device 20 is realized by an electronic control device (abbreviated as ECU).
  • the fuel injection control device 20 includes a control circuit 21, a booster circuit 22, a voltage detection unit 23, a current detection unit 24 and a switch unit 25.
  • the control circuit 21 is also called a microcomputer.
  • the fuel injection control device 20 acquires information from various sensors. For example, as shown in FIG. 1, the fuel pressure supplied to the fuel injection valve 10 is detected by a fuel pressure sensor 31 attached to the delivery pipe 30, and the detection result is given to the fuel injection control device 20.
  • the fuel injection control device 20 controls the driving of the high pressure pump 40 based on the detection result of the fuel pressure sensor 31.
  • the control circuit 21 includes a central processing unit, a non-volatile memory (ROM), a volatile memory (RAM), and the like. Based on the load of the internal combustion engine E and the engine speed, the required injection amount and the required injection of fuel. Calculate the start time. Storage media such as ROM and RAM are non-transitional tangible storage media that non-temporarily store computer-readable programs and data.
  • the control circuit 21 functions as an injection control unit, tests in advance the injection characteristics indicating the relationship between the energization time Ti and the injection amount Q, stores them in the ROM, and applies the energization time to the drive coil 13 according to the injection characteristics. By controlling Ti, the injection amount Q is controlled.
  • the energization time Ti to the drive coil 13 is the pulse width of the injection command pulse, and is also called the injection command pulse width Ti. Further, the control circuit 21 functions as an estimation unit, and estimates the injection amount based on the acquired data.
  • the voltage detection unit 23 and the current detection unit 24 detect the voltage and current applied to the drive coil 13 and give the detection result to the control circuit 21.
  • the voltage detector 23 detects the minus terminal voltage of the drive coil 13.
  • the voltage detection unit 23 detects a change in induced electromotive force as a voltage value by interrupting the current supplied to the drive coil 13 and displacing the valve body 12 and the movable core 15 in the valve closing direction. Furthermore, the voltage detection unit 23 detects a change in induced electromotive force as a voltage value due to the relative displacement of the movable core 15 with respect to the valve body 12 after the valve seat 17b and the valve body 12 come into contact with each other.
  • the valve closing detection unit 54 detects the valve closing timing at which the valve body 12 is closed using the detected voltage.
  • the control circuit 21 includes a charge control unit 51, a discharge control unit 52, a current control unit 53, and a valve closing detection unit 54.
  • the booster circuit 22 and the switch unit 25 operate based on the injection command pulse output from the control circuit 21.
  • the injection command pulse is a signal for instructing the energization state of the drive coil 13 of the fuel injection valve 10 and is set using the required injection amount and the required injection start timing.
  • the injection command pulse includes an injection signal and a boost signal.
  • the booster circuit 22 applies the boosted boost voltage to the drive coil 13.
  • the booster circuit 22 includes a capacitor, a coil, and a switching element, and the battery voltage applied from the battery terminal of the battery 102 is boosted by the coil and stored in the capacitor.
  • the timing of boosting is controlled by the charge control unit 51.
  • the discharge timing of the booster circuit 22 is controlled by the discharge control unit 52.
  • the voltage of the electric power boosted and stored in this way corresponds to the boost voltage.
  • the discharge controller 52 applies a boost voltage to the drive coil 13 of the fuel injection valve 10 when a predetermined switching element is turned on so that the booster circuit 22 is discharged.
  • the discharge controller 52 turns off a predetermined switching element of the booster circuit 22 when stopping the voltage application to the drive coil 13.
  • the current control unit 53 controls on / off of the switch unit 25 using the detection result of the current detection unit 24 to control the current flowing through the drive coil 13.
  • the switch unit 25 applies the battery voltage or the boost voltage from the booster circuit 22 to the drive coil 13 when the switch unit 25 is turned on, and stops the application when the switch unit 25 is turned off.
  • the current control unit 53 starts energization by turning on the switch unit 25 and applying a boost voltage, for example, at a voltage application start time commanded by an injection command pulse. Then, the coil current increases with the start of energization.
  • the current control unit 53 turns off the energization when the coil current detection value reaches the target value based on the detection result of the current detection unit 24.
  • control is performed so as to increase the coil current to the target value by applying the boost voltage by the first energization.
  • the current control unit 53 controls energization by the battery voltage so that the coil current is maintained at a value set to a value lower than the target value after the boost voltage is applied.
  • the lift amount of the valve body 12 reaches the full lift position, that is, the position where the movable core 15 hits the fixed core 14.
  • the lift amount of the valve element 12 does not reach the full lift position, that is, the state just before the movable core 15 hits the fixed core 14.
  • the fuel injection control device 20 executes full lift injection that opens the fuel injection valve 10 with an injection command pulse in which the lift amount of the valve body 12 reaches the full lift position in the full lift region.
  • the fuel injection control device 20 performs partial lift injection that opens the fuel injection valve 10 with an injection command pulse that enters a partial lift state in which the lift amount of the valve element 12 does not reach the full lift position in the partial lift region.
  • FIG. 4 shows the waveform of the minus terminal voltage of the drive coil 13 after the energization is turned off, and shows an enlarged waveform of the flyback voltage when the energization is turned off. . Since the flyback voltage is a negative value, it is shown upside down in FIG. In other words, FIG. 4 shows a waveform in which the polarity of the voltage is reversed.
  • the valve closing detection unit 54 can perform an electromotive force detection method and a timing detection method, and detects the valve closing timing when the valve body 12 is closed using either one of the detection methods.
  • the valve closing timing is detected by comparing the integrated amount of the voltage value detected by the voltage detector 23 with a predetermined reference amount.
  • the timing detection method the inflection point of the voltage value detected by the voltage detection unit 23 is detected as the valve closing timing.
  • the electromotive force detection method will be described.
  • the negative terminal voltage of the fuel injection valve 10 changes due to the induced electromotive force after time t ⁇ b> 1 when the injection command pulse is turned off. Comparing the detected power waveform with the waveform in the absence of induced electromotive force, the detected power value waveform shows that the voltage increases as shown by the diagonal line in FIG. 4 for the induced electromotive force. Recognize.
  • the induced electromotive force is generated when the movable core 15 passes through the magnetic field between the start of the valve closing and the completion of the valve closing.
  • the negative terminal voltage changes around the valve closing timing. It becomes a voltage inflection point where the change characteristic changes.
  • the valve closing detector 54 detects the voltage inflection time as information relating to the valve closing timing as follows. The detection of the valve closing timing described below is performed for each cylinder. During the execution of partial lift injection, the valve closing detection unit 54 filters (minus) the negative terminal voltage Vm of the fuel injection valve 10 with the first low-pass filter after at least the injection command pulse for partial lift injection is turned off. A first filter voltage Vsm1 is calculated. The first low-pass filter uses a first frequency lower than the frequency of the noise component as a cutoff frequency.
  • valve closing detection unit 54 performs a filtering process (smoothing process) on the minus terminal voltage Vm of the fuel injection valve 10 using a second low-pass filter whose cutoff frequency is a second frequency lower than the first frequency. 2 filter voltage Vsm2.
  • a filtering process smoothing process
  • the first filter voltage Vsm1 obtained by removing the noise component from the negative terminal voltage Vm and the second filter voltage Vsm2 for detecting the voltage inflection point can be calculated.
  • the difference Vdiff corresponds to the integrated value of the induced electromotive force
  • the threshold value Vt corresponds to a predetermined reference amount.
  • the reference timing calculates the voltage inflection time Tdiff as the time t2 when the difference occurs.
  • the threshold value Vt is a fixed value or a value calculated by the control circuit 21 according to the fuel pressure, fuel temperature, or the like.
  • the injection amount fluctuates and the valve closing timing fluctuates due to variations in the lift amount of the fuel injection valve 10, so that there is a gap between the fuel injection valve 10 injection amount and the valve closing timing.
  • the voltage inflection point time Tdiff changes according to the closing timing of the fuel injection valve 10
  • the injection command pulse correction routine is executed by the fuel injection control device 20, thereby correcting the injection command pulse of the partial lift injection based on the voltage inflection time Tdiff.
  • the fuel injection control device 20 stores in advance in the control circuit 21 the relationship between the voltage inflection time Tdiff and the injection amount Q for each of a plurality of injection command pulse widths Ti for partial lift injection. Then, the control circuit 21 uses the relationship between the voltage inflection point time Tdiff and the injection amount Q for each injection command pulse width Ti stored in advance in the ROM, and the injection amount corresponding to the calculated voltage inflection point time Tdiff. Q is estimated for each injection command pulse width Ti.
  • the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q is set based on the estimation result. Thereby, the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q corresponding to the current injection characteristics of the fuel injection valve 10 can be set, and the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q is corrected. Can do. Thereafter, the required injection command pulse width Tireq corresponding to the required injection amount Qreq is calculated using a map that defines the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q.
  • the timing detection method Since the movable core 15 is separated from the valve body 12 at the moment when the valve body 12 starts to close from the open state and contacts the valve seat 17b, the acceleration of the movable core 15 changes at the moment when the valve body 17 contacts the valve seat 17b. To do.
  • the valve closing timing is detected by detecting the change in the acceleration of the movable core 15 as the change in the induced electromotive force generated in the drive coil 13.
  • a change in acceleration of the movable core 15 can be detected by a second-order differential value of the voltage detected by the voltage detection unit 23.
  • the movable core 15 is switched from the upward displacement to the downward displacement in conjunction with the valve body 12.
  • the force in the valve closing direction that has been working on the movable core 15 through the valve body 12 so far that is, the load by the main spring SP1 and the fuel pressure. Power is lost. Accordingly, the load of the sub spring SP2 acts on the movable core 15 as a force in the valve opening direction.
  • valve closing detection unit 54 detects the maximum value of the second-order differential value of the negative terminal voltage, so that the valve closing timing of the valve body 12 can be detected with high accuracy.
  • the injection command pulse correction routine is executed by the fuel injection control device 20, thereby correcting the injection command pulse of the partial lift injection based on the valve closing time.
  • the fuel injection control device 20 stores in advance in the control circuit 21 the relationship between the valve closing time detected by the timing detection method and the injection amount Q for each of a plurality of injection command pulse widths Ti for partial lift injection. Then, the control circuit 21 uses the relationship between the valve closing time and the injection amount Q for each injection command pulse width Ti stored in advance in the ROM to set the injection amount Q corresponding to the calculated valve closing time to the injection command pulse width. Estimated for each Ti.
  • the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q is set based on the estimation result.
  • the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q corresponding to the current injection characteristics of the fuel injection valve 10 can be set, and the injection command pulse width Ti and the injection amount can be set.
  • the relationship with the quantity Q can be corrected.
  • the required injection command pulse width Tireq corresponding to the required injection amount Qreq is calculated using a map that defines the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q.
  • the selection process is repeatedly performed in a short time when the control circuit 21 functioning as a selection unit is powered on.
  • the required fuel injection amount is calculated based on the load of the internal combustion engine E and the engine speed, and the process proceeds to S2.
  • the required injection amount is a value corrected at least by the initial correction.
  • the required injection amount is a value that is corrected by the correction coefficient and has a smaller difference from the estimated injection amount. Specific correction processing will be described later.
  • the maximum injection amount and the minimum injection amount of the partial injection amount are calculated, and the process proceeds to S3.
  • the partial injection amount is an injection amount in the partial lift region.
  • the partial injection amount changes due to deterioration of the fuel injection valve 10 or the like. Accordingly, the correction ratio is reflected on the reference maximum injection amount and minimum injection amount, that is, the nominal characteristic, to cope with deterioration of the fuel injection valve 10 and the like.
  • the maximum injection amount and the minimum injection amount of partial lift injection are corrected using the aforementioned valve closing timing.
  • the injection ratio of the required injection amount is calculated for the partial injection amount region, and the process proceeds to S4.
  • the partial injection amount region is an injection range between the maximum injection amount and the minimum injection amount of partial lift injection. Since the maximum injection amount and the minimum injection amount are corrected values corrected in S2, the partial injection amount region is set with high accuracy.
  • the calculated injection ratio is compared with a predetermined reference ratio, and if it is equal to or greater than the reference ratio, the process proceeds to S6, and if not greater than the reference ratio, the process proceeds to S7.
  • the reference ratio is preferably determined with hysteresis using a first threshold value and a second threshold value smaller than the first threshold value. Therefore, the reference ratio used in S5 varies depending on the current detection method. Specifically, when the electromotive force detection method is selected, the reference ratio is set as the first threshold value. When the timing detection method is selected, the reference ratio is set as the second threshold value.
  • S8 it is determined whether or not the selected detection method has changed from the previous detection method. If it has changed, the process proceeds to S9, and if it has not changed, the process proceeds to S9.
  • S9 since the detection method has changed, the flow is terminated after waiting for a predetermined period of time, for example, one cycle without detection by the new detection method. When the detection method is switched in this way, the previous detection method is maintained until the newly selected detection method can be implemented. In other words, when the detection method changes, the switching is prohibited immediately without switching for a predetermined time, and the detection method after switching is switched to after the predetermined time has passed.
  • the injection time varies depending on the required injection amount.
  • the detection range of the electromotive force detection method is different from the detection range of the timing detection method.
  • the detection range of the timing detection method is on the side where the required injection amount is larger than the reference ratio in the partial lift region.
  • the electromotive force detection method is from the minimum injection amount ⁇ min to a value in the vicinity of the maximum injection amount ⁇ max. Therefore, the detection range of the electromotive force detection method includes the detection range of the timing detection method and is wider than the detection range of the timing detection method.
  • the timing detection method is superior in the detection accuracy of the valve closing timing. Therefore, as described above with reference to FIG. 6, the detection method is switched based on the required injection amount.
  • the timing detection method or the electromotive force detection method is selected according to the required injection amount.
  • the timing detection method may be selected.
  • the actual injection amount may not fall within the detection range of the timing detection method. Therefore, before implementing the timing detection method, it is necessary to first correct the required injection amount by the electromotive force detection method.
  • the correction process shown in FIG. 8 is repeatedly performed in a short time in the power-on state until the completion of the correction process is determined.
  • initial correction of the electromotive force detection method is performed, and the process proceeds to S22.
  • the required injection amount can be corrected to the required injection amount for timing detection.
  • the corrected required injection amount it can be determined whether or not it is within the detection range of the timing detection method.
  • initial correction of the voltage inflection point time Tdiff is performed using the valve closing timing of the timing detection method, and the process proceeds to S23. Since the timing detection method is superior in detection accuracy, the voltage inflection point time Tdiff is corrected using the valve closing timing of the timing detection method with excellent detection accuracy. Thereby, the detection accuracy of the valve closing timing by the electromotive force detection method can be improved.
  • the required injection amount is corrected using the corrected voltage inflection time Tdiff, and this flow is finished.
  • the detection accuracy of the valve closing timing by the electromotive force detection method has been improved by the correction, so that the required injection amount and the estimated injection are corrected by correcting the required injection amount using the corrected voltage inflection time Tdiff The difference from the amount can be reduced. Thereby, the injection accuracy can be improved.
  • the initial correction shown in FIG. 9 is a process corresponding to S21 of FIG.
  • the correction processing shown in FIG. 9 is repeatedly performed in a short time in the power-on state until the completion determination of the electromotive force detection is made.
  • the required fuel injection amount is calculated based on the load of the internal combustion engine E and the engine speed, and the process proceeds to S32.
  • the detection condition a condition suitable for detecting the valve closing timing by the electromotive force detection method is set.
  • the detection condition is satisfied, for example, when there is an injection interval longer than a predetermined time. This is because if there is no injection interval of a predetermined time or more, the injection amount may be shifted due to the influence of the residual magnetic force.
  • the estimated injection amount is calculated using the valve closing timing detected by the electromotive force detection method, and the process proceeds to S34.
  • the voltage inflection point time Tdiff detected by the electromotive force detection method has a correlation with the injection amount, and thus the estimated injection amount can be calculated.
  • the parameters are, for example, fuel pressure and energization time. The reason why the fuel pressure is used is to consider the influence of the valve opening force difference due to the difference in fuel pressure.
  • the estimated injection amount is calculated from a three-dimensional map of the voltage inflection time Tdiff, the energization time Ti, and the fuel pressure.
  • an error ratio is calculated in order to correct the required injection amount so that the difference between the required injection amount and the estimated injection amount is small, and the process proceeds to S35.
  • the error ratio is a correction coefficient, and is calculated as a ratio of the sum of the corrected flow rate and the current flow rate with respect to the required injection amount.
  • the error ratio is calculated by the following equation (1).
  • the corrected flow rate is a value obtained by dividing the required injection amount by the previous error ratio.
  • the error flow rate is a deviation amount and is a difference between the required injection amount and the estimated injection amount.
  • S35 it is determined whether or not the error ratio has converged. If it has converged, the process proceeds to S36, and if it has not converged, this flow ends.
  • the case of convergence is when, for example, a state where the error ratio is within a predetermined range continues for a predetermined time.
  • the calculation of the error ratio shown in Expression (1) includes the previous error ratio, so that the coefficient that can be used for correction can be set by the convergence of the error ratio.
  • the required injection amount can be brought close to the estimated injection amount.
  • the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q is set using the error ratio. Thereby, it is possible to initialize the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q corresponding to the injection characteristics of the fuel injection valve 10, and to correct the relationship between the injection command pulse width Ti and the injection amount Q. Can do. Thereafter, the required injection command pulse width Tireq corresponding to the required injection amount Qreq is calculated using a map that defines the relationship between the initially set injection command pulse width Ti and the injection amount Q.
  • the initial correction shown in FIG. 10 is a process corresponding to S22 of FIG.
  • the correction process shown in FIG. 10 is repeatedly performed in a short time in the power-on state until the completion determination of the initial correction of the voltage inflection time Tdiff is made.
  • the required fuel injection amount is calculated based on the load of the internal combustion engine E and the engine speed, and the process proceeds to S42.
  • S42 it is determined whether or not the correction of the voltage inflection point time Tdiff by the timing detection method is completed. If completed, the flow ends. If not completed, the process proceeds to S43. Move.
  • the case where the correction of the voltage inflection point time Tdiff by the timing detection method is completed is a state where the correction amount of the voltage inflection point time Tdiff is already determined by this flow. Even when the correction amount has already been determined, the correction is already performed when the voltage inflection time Tdiff is corrected once during the current trip. In other words, when the correction amount of the voltage inflection time Tdiff is not determined during at least one trip, the process proceeds to S43.
  • the detection condition it is determined whether or not the detection condition is satisfied. If the detection condition is satisfied, the process proceeds to S44. If the detection condition is not satisfied, this flow is terminated.
  • the detection condition a condition suitable for detecting the valve closing timing by the timing detection method is set. The detection condition is satisfied, for example, when there is an injection interval longer than a predetermined time. This is because if there is no injection interval of a predetermined time or more, the injection amount may be shifted due to the influence of the residual magnetic force.
  • the process proceeds to S46, and if not, the process proceeds to S45.
  • the reference injection amount is set to a lower limit value at which the valve closing timing can be detected by the timing detection method as shown in FIG.
  • the reference injection amount is set to the required injection amount, and the process proceeds to S46. If the required injection amount is not greater than the reference injection amount, the valve closing timing cannot be detected by the timing detection method. Therefore, when the required injection amount is not equal to or greater than the reference injection amount, the required injection amount is raised to ensure the detection accuracy by the timing detection method.
  • the estimated injection amount is calculated using the valve closing timing detected by the timing detection method, and the process proceeds to S47. Since the valve closing timing detected by the timing detection method has a correlation with the injection amount as described above, the estimated injection amount can be calculated. When calculating the estimated injection amount, it is preferable to estimate the estimated injection amount not only using the valve closing timing but also using other parameters correlated with the actual injection amount. Other parameters are, for example, fuel pressure and energization time, as described above. Accordingly, the estimated injection amount is calculated from a three-dimensional map of valve closing timing, energization time Ti, and fuel pressure.
  • S49 it is determined whether or not the converged error ratio is within a predetermined range. If it is within the predetermined range, the process proceeds to S410, and if it is not within the predetermined range, the process proceeds to S411.
  • S410 a correction amount for correcting the voltage inflection time Tdiff of the electromotive force detection method is calculated, and this flow ends.
  • the voltage inflection time Tdiff can be corrected.
  • the correction amount is set to 0, assuming that the voltage inflection point time Tdiff cannot be corrected.
  • the correction amount has a small difference between the estimated injection amount estimated using the valve closing timing detected by the timing detection method and the estimated injection amount estimated using the valve closing timing detected by the electromotive force amount detection method. It is a value set as follows. Further, the correction amount is calculated as an offset amount with respect to the voltage inflection point time Tdiff. Therefore, the correction can be completed by offsetting the voltage inflection time Tdiff using the correction amount. Such a correction amount is preferably set to an average value of a plurality of correction amounts calculated a plurality of times.
  • the fuel injection control device 20 of the present embodiment can implement either the electromotive force detection method or the timing detection method.
  • the valve closing detection unit 54 can be made smaller than a configuration in which both methods are simultaneously performed.
  • the timing detection method has better detection accuracy than the electromotive force amount detection method, but has a narrower detection range than the electromotive force amount detection method. Therefore, the control circuit 21 calculates a correction coefficient for correcting the valve closing timing detected by the electromotive force detection method, using the valve closing timing detected by the timing detection method. Accordingly, the valve closing timing detected by the electromotive force detection method can be corrected using the valve closing timing of the timing detection method with good detection accuracy. Therefore, the detection accuracy of the electromotive force amount detection method can be improved.
  • the valve closing timing can be detected by the electromotive force amount detection method with improved accuracy.
  • the control circuit 21 calculates the estimated injection amount not using the valve closing timing detected by the electromotive force detection method, but using the valve closing timing corrected by the correction coefficient. Thereby, the accuracy of the estimated injection amount can be improved as compared with the valve closing timing detected by the electromotive force amount detection method.
  • the estimated injection amount is estimated using the valve closing timing and a parameter having a correlation with the actual injection amount. Thereby, the estimation accuracy of the estimated injection amount can be improved.
  • the difference between the estimated injection amount estimated using the valve closing timing detected by the timing detection method and the estimated injection amount estimated using the valve closing timing detected by the electromotive force amount detection method is calculated.
  • the correction coefficient for correcting the valve closing timing of the electromotive force detection method is calculated. If there is a deviation in the valve closing timing detected by a different detection method, this deviation becomes a deviation in the estimated injection amount. It can be converted into a voltage inflection time Tdiff corresponding to the deviation of the estimated injection amount. Therefore, the correction coefficient of the voltage inflection time Tdiff can be calculated using the estimated injection amount corresponding to a different detection method.
  • the offset amount with respect to the voltage inflection point time Tdiff detected by the electromotive force amount detection method is calculated as a correction coefficient.
  • the correction can be completed only by shifting the detected voltage inflection time Tdiff by the offset amount. Therefore, the correction can be completed with a simple calculation, and the calculation load due to the correction can be reduced.
  • the average value of a plurality of correction amounts calculated a plurality of times is calculated as the correction amount actually used. As a result, even if the correction amount calculated multiple times varies, the final correction amount can be calculated in consideration of variations.
  • the timing detection method when the required injection amount is smaller than the predetermined reference injection amount, the reference injection amount is set to the required injection amount. Accordingly, when the timing detection method is selected, the required injection amount is equal to or greater than the reference injection amount. In other words, when the timing detection method is selected, the minimum energization time is raised. Since the detection range of the timing detection method is greater than or equal to the reference injection amount, the valve closing timing can be reliably detected by the timing detection method when calculating the correction amount.
  • the voltage inflection point time Tdiff is corrected using the correction amount.
  • the correction amount is set. Used to correct the voltage inflection point time Tdiff.
  • the error ratio is not within the predetermined range, there is a possibility that the valve closing timing by the timing detection method cannot be detected well for some reason. In such a case, since it is better not to correct, the voltage inflection time Tdiff is not corrected using the correction amount. As a result, a decrease in detection accuracy due to correction can be suppressed.
  • the correction amount of the voltage inflection time Tdiff which is a correction coefficient, is calculated at least once per trip.
  • the detection method is switched using the ratio of the required injection amount and the reference ratio, but the present invention is not limited to the configuration using the reference ratio.
  • the detection method may be switched using a predetermined reference value. Specifically, when the required injection amount is larger than the predetermined reference injection amount for partial lift injection, the timing detection method is selected, and when the required injection amount is smaller than the reference injection amount, the electromotive force amount is detected. You may control to select a system. As a result, the step of calculating the ratio becomes unnecessary, and the calculation load on the control circuit 21 can be reduced.
  • the offset amount is used as the correction coefficient, but is not limited to the offset amount.
  • the control circuit 21 functioning as a correction unit may calculate an error ratio, which is a ratio between the required injection amount and the estimated injection amount, as a correction coefficient. By using the error ratio, the comparison can be made using the ratio even if the detection conditions are not the same.
  • the fuel injection valve 10 has a configuration in which the valve body 12 and the movable core 15 are separated, but the valve body 12 and the movable core 15 may be configured integrally. When it is integral, when the movable core 15 is sucked, the valve body 12 is also displaced together with the movable core 15 in the valve opening direction to open.
  • the fuel injection valve 10 is configured to start the movement of the valve body 12 simultaneously with the start of the movement of the movable core 15, but is not limited to such a configuration. For example, even if the movement of the movable core 15 is started, the valve body 12 does not start opening, and when the movable core 15 moves a predetermined amount, the movable core 15 engages with the valve body 12 and starts valve opening. It may be.
  • the function realized by the fuel injection control device 20 may be realized by hardware and software different from those described above, or a combination thereof.
  • the control device may communicate with another control device, and the other control device may execute part or all of the processing.
  • the control device is realized by an electronic circuit, it can be realized by a digital circuit including a large number of logic circuits, or an analog circuit.

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Abstract

燃料噴射制御装置は、タイミング検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて、起電力量検出方式によって検出される閉弁タイミングを補正する補正係数を算出する補正部（２１）を含み、推定部（２１）は、選択部（２１）によって起電力検出方式が選択されており、起電力量検出方式によって閉弁タイミングが検出された場合には、補正係数を用いて補正した後の閉弁タイミングを用いて推定噴射量を推定する。

Description

燃料噴射制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年５月６日に出願された日本特許出願番号２０１６－９３３１７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、電磁駆動式の燃料噴射弁を備えた燃料噴射制御装置に関する。
　燃料噴射制御装置は、内燃機関が備える電磁駆動式の燃料噴射弁における噴射を制御する。具体的には、燃料噴射制御装置は、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指令パルスでコイルに通電する。これによってコイルに磁気吸引力が発生し、燃料噴射弁の弁体が開弁駆動して要求噴射量分の燃料を噴射するよう制御している。
　しかし、高圧の燃料を筒内に直接噴射する直噴式の燃料噴射弁は、噴射指令パルスのパルス幅に対する実噴射量の変化特性のリニアリティ（直線性）がパーシャルリフト領域で悪化する傾向がある。パーシャルリフト領域とは、噴射指令パルス幅が短くて弁体のリフト量がフルリフト位置に到達しないパーシャルリフト状態となる領域である。このパーシャルリフト領域では、弁体のリフト量のばらつきが大きくなって噴射量ばらつきが大きくなる傾向がある。噴射量ばらつきが大きくなると、排気エミッションやドライバビリティが悪化するおそれがある。
　パーシャルリフト領域では、弁体のリフト量のばらつきが大きいので、閉弁を開始してから閉弁を完了するまでの時間もばらつきが大きい。しかしパーシャルリフト領域で、弁体が閉弁するタイミングを検出できれば、燃料噴射制御装置からの噴射指令パルスと実際の弁挙動とのずれを燃料噴射制御装置で認識することができる。これによってずれに基づいて噴射指令パルスを補正して、噴射量を制御することができる。そこで閉弁するタイミングを検出する技術が開示されている。
　燃料噴射弁は、噴射指令パルスのオフ後に弁体の変位によって、コイルに誘導起電力が生じる。したがって発生した誘導起電力によって燃料噴射弁の端子電圧が変化するので、誘導起電力を検出することができる。このようなコイルに発生する誘導起電力を用いて、閉弁するタイミングを検出する方法が２つ開示されている。特許文献１では、誘導起電力量検出として、リフト量差による閉弁時に発生する誘導起電力量の違いを検出している。特許文献２では、タイミング検出として、端子電圧を用いて、弁体が着座後の可動コアの駆動変化に応じた誘導起電力の変曲点を検出している。
特開２０１５－９６７２０号公報 国際公開第２０１３／１９１２６７号
　誘導起電力量検出とタイミング検出とを比較すると、検出範囲においては誘導起電力量検出の方が広い。タイミング検出では、変曲点が発生するためにある程度のリフト量が必要なので、リフト量が小さい場合にはタイミング検出では閉弁タイミングを検出することができない。
　また誘導起電力量検出とタイミング検出とを比較すると、検出精度においてはタイミング検出の方が優れる。誘導起電力量検出では、起電力量は外乱によって影響を受けやすいので、検出精度が低下するおそれがある。タイミング検出では、変曲点を検出するので検出精度が優れる。
　このように誘導起電力量検出とタイミング検出とを比較すると、一長一短があるので、両方の検出方式で閉弁タイミングを同時に検出することが望ましい。しかし両方の検出方式を実施するためには、処理能力を高める必要があり、制御装置の実装規模が大型化するおそれがある。
　本開示は、制御装置の大型化を抑制しつつ、検出精度と検出範囲を両立することができる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
　本開示の一態様による燃料噴射制御装置は、タイミング検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて、起電力量検出方式によって検出される閉弁タイミングを補正する補正係数を算出する補正部を含み、推定部は、選択部によって起電力検出方式が選択されており、起電力量検出方式によって閉弁タイミングが検出された場合には、補正係数を用いて補正した後の閉弁タイミングを用いて推定噴射量を推定する。
　このような本開示に従えば、閉弁検出部は、起電力量検出方式とタイミング検出方式のいずれかを実施可能である。これによって閉弁検出部は、両方の方式を同時実施する構成よりも小型化することができる。タイミング検出方式は、起電力量検出方式よりも検出精度に優れるが、起電力量検出方式よりも検出範囲が狭い。そこでタイミング検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて、起電力量検出方式によって検出される閉弁タイミングを補正する補正係数を補正部が算出する。これによって検出精度がよいタイミング検出方式の閉弁タイミングを用いて、起電力量検出方式によって検出される閉弁タイミングが補正することができる。したがって起電力量検出方式の検出精度を向上することができる。これによってタイミング検出方式では検出できない検出範囲であっても、精度を向上した起電力量検出方式によって閉弁タイミングを検出することができる。そして推定部は、起電力量検出方式によって検出した閉弁タイミングではなく、補正係数で補正された後の閉弁タイミングを用いて推定噴射量を算出する。これによって起電力量検出方式によって検出された閉弁タイミングよりも推定噴射量の精度を向上することができる。
　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。その図面は、
図１は、第１実施形態の燃料噴射システムを示す図であり、 図２は、燃料噴射弁を示す断面図であり、 図３は、通電時間と噴射量との関係を示すグラフであり、 図４は、弁体の挙動を示すグラフであり、 図５は、電圧と差分との関係を示すグラフであり、 図６は、選択処理を示すフローチャートであり、 図７は、検出範囲を説明するためのグラフであり、 図８は、補正処理を示すフローチャートであり、 図９は、起電力量検出方式の初期補正を示すフローチャートであり、 図１０は、電圧変曲点時間の初期補正を示すフローチャートである。
　（第１実施形態）
　本開示の第１実施形態に関して、図１～図１０を用いて説明する。図１に示す燃料噴射システム１００は、複数の燃料噴射弁１０および燃料噴射制御装置２０を含んで構成される。燃料噴射制御装置２０は、複数の燃料噴射弁１０の開閉を制御し、内燃機関Ｅの燃焼室２への燃料噴射を制御する。燃料噴射弁１０は、点火式の内燃機関Ｅ、たとえばガソリンエンジンに複数搭載されており、内燃機関Ｅの複数の燃焼室２のそれぞれに直接燃料を噴射する。燃焼室２を形成するシリンダヘッド３には、シリンダの軸線Ｃと同軸の貫通する取付け穴４が形成されている。燃料噴射弁１０は、先端が燃焼室２に露出するように取付け穴４に挿入されて固定されている。
　燃料噴射弁１０へ供給される燃料は、図示しない燃料タンクに貯蔵されている。燃料タンク内の燃料は、低圧ポンプ４１によりくみ上げられ、高圧ポンプ４０により燃圧が高められてデリバリパイプ３０へ送られる。デリバリパイプ３０内の高圧燃料は、各気筒の燃料噴射弁１０へ分配して供給される。シリンダヘッド３うち、燃焼室２に臨む位置に点火プラグ６が取り付けられている。また点火プラグ６は、燃料噴射弁１０の先端の近傍に配置されている。
　次に、燃料噴射弁１０の構成に関して、図２を用いて説明する。図２に示すように、燃料噴射弁１０は、ボデー１１、弁体１２、駆動コイル１３、固定コア１４、可動コア１５、およびハウジング１６を含んで構成される。ボデー１１は、磁性材料で形成されている。ボデー１１の内部には、燃料通路１１ａが形成されている。
　またボデー１１の内部には、弁体１２が収容されている。弁体１２は、金属材料によって全体として円柱状に形成されている。弁体１２は、ボデー１１の内部で軸方向に往復変位可能である。ボデー１１は、先端部に弁体１２が着座する弁座１７ｂ、および燃料を噴射する噴孔１７ａが形成された噴孔体１７を有して構成されている。
　噴孔１７ａは、燃焼室２へ挿入されるボデー１１において、挿入方向の先端部に形成されている。ボデー１１の先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔１７ａは、ボデー１１の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。噴孔１７ａを通じて、高圧の燃料が燃焼室２内に噴射される。噴孔１７ａを通過することにより、燃料は気化し、空気と混合し易い状態となる。
　弁体１２の本体部は、円柱形状である。弁体１２の先端部は、本体部の噴孔１７ａ側先端から噴孔１７ａに向けて延びる円錐形状である。弁体１２のうち弁座１７ｂに着座する部分がシート面１２ａである。シート面１２ａは、弁体１２の先端部に形成されている。
　シート面１２ａを弁座１７ｂに着座させるよう弁体１２を閉弁作動させると、噴孔１７ａからの燃料噴射が停止される。シート面１２ａを弁座１７ｂから離座させるよう弁体１２を開弁作動させると、噴孔１７ａから燃料が噴射される。
　駆動コイル１３は、駆動部であって、可動コア１５に開弁方向の磁気吸引力を付勢する。駆動コイル１３は、樹脂製のボビン１３ａに巻き回して構成され、ボビン１３ａと樹脂材１３ｂにより封止されている。つまり、駆動コイル１３、ボビン１３ａおよび樹脂材１３ｂにより、円筒形状のコイル体が構成されている。ボビン１３ａは、ボデー１１の外周面に挿入される。
　固定コア１４は、固定子であって、ボデー１１に固定されている。固定コア１４は、磁性材料にて円筒形状に形成されている。固定コア１４の円筒内部には、燃料通路１４ａが形成されている。ボデー１１の内周面でボビン１３ａに対向する位置は、固定コア１４が挿入される。
　さらに、駆動コイル１３を封止する樹脂材１３ｂの外周面は、ハウジング１６により覆われている。ハウジング１６は、金属製の磁性材料にて円筒形状に形成されている。ハウジング１６の開口端部には、金属製の磁性材料にて形成される蓋部材１８が取り付けられている。これにより、コイル体は、ボデー１１、ハウジング１６および蓋部材１８により取り囲まれることとなる。
　可動コア１５は、可動子であって、弁体１２の駆動方向に相対変位可能に弁体１２に保持される。可動コア１５は、金属製の磁性材料にて円盤形状に形成され、ボデー１１の内周面に挿入されている。ボデー１１、弁体１２、コイル体、固定コア１４、可動コア１５およびハウジング１６は、各々の中心線が一致するように配置されている。そして、可動コア１５は、固定コア１４に対して噴孔１７ａの側に配置されており、駆動コイル１３への非通電時には固定コア１４と所定のギャップを有するよう、固定コア１４に対向配置されている。
　前述のように、コイル体を取り囲むボデー１１、ハウジング１６、蓋部材１８および固定コア１４は、磁性材料により形成されるため、駆動コイル１３への通電により生じた磁束の通路となる磁気回路を形成することとなる。
　図１に示すように、ボデー１１のうちハウジング１６よりも噴孔１７ａ側に位置する部分の外周面は、取付け穴４の下方側内周面４ｂに接触している。またハウジング１６の外周面は、取付け穴４の上方側内周面４ａとの間に隙間を形成している。
　可動コア１５には貫通孔１５ａが形成されており、この貫通孔１５ａに弁体１２が挿入配置されることで、弁体１２は可動コア１５に対して摺動して相対移動可能に組み付けられている。弁体１２の図２の上方側である反噴孔側端部には、本体部から拡径した係止部１２ｄが形成されている。可動コア１５が固定コア１４に吸引されて上方側に移動する際には、係止部１２ｄが可動コア１５に係止された状態で移動するので、可動コア１５の上方への移動に伴い弁体１２も移動する。可動コア１５が固定コア１４に接触した状態であっても、弁体１２は可動コア１５に対して相対移動してリフトアップすることが可能である。
　弁体１２の反噴孔側にはメインスプリングＳＰ１が配置され、可動コア１５の噴孔１７ａ側にはサブスプリングＳＰ２が配置されている。メインスプリングＳＰ１およびサブスプリングＳＰ２は、コイル状であり、軸線方向に変形して弾性変形する。メインスプリングＳＰ１の弾性力は、調整パイプ１０１からの反力として弁体１２へ図２の下方側である閉弁方向に付与される。サブスプリングＳＰ２の弾性力は、ボデー１１の凹部１１ｂからの反力として可動コア１５へ吸引方向に付与される。
　要するに、弁体１２は、メインスプリングＳＰ１と弁座１７ｂとの間に挟まれており、可動コア１５は、サブスプリングＳＰ２と係止部１２ｄとの間に挟まれている。そして、サブスプリングＳＰ２の弾性力は、可動コア１５を介して係止部１２ｄに伝達され、弁体１２へ開弁方向に付与されることとなる。したがって、メイン弾性力からサブ弾性力を差し引いた弾性力が、弁体１２へ閉弁方向に付与されているとも言える。
　ここで、燃料通路１１ａ内の燃料の圧力は弁体１２の表面全体にかかっているが、閉弁側に弁体１２を押す力の方が、開弁側に弁体１２を押す力よりも大きい。よって、燃圧により弁体１２は閉弁方向へ押し付けられる。弁体１２のうちシート面１２ａよりも下流側部分の面については、閉弁時には燃圧がかからない。そして、開弁とともに、先端部に流れ込む燃料の圧力が徐々に上昇して、先端部を開弁側に押す力が増大する。したがって、開弁とともに先端部近傍の燃圧が上昇し、その結果、燃圧閉弁力が低下していく。以上の理由により、燃圧閉弁力の大きさは、閉弁時が最大であり、弁体１２の開弁移動量が大きくなるに連れて徐々に小さくなっていく。
　次に駆動コイル１３への通電による挙動に関して説明する。駆動コイル１３へ通電して固定コア１４に電磁吸引力を生じさせると、この電磁吸引力により可動コア１５が固定コア１４に引き寄せられる。電磁吸引力は、電磁力ともいう。その結果、可動コア１５に連結されている弁体１２は、メインスプリングＳＰ１の弾性力および燃圧閉弁力に抗して開弁作動する。一方、駆動コイル１３への通電を停止させると、メインスプリングＳＰ１の弾性力により、弁体１２は可動コア１５とともに閉弁作動する。
　次に、燃料噴射制御装置２０の構成に関して説明する。燃料噴射制御装置２０は、電子制御装置（略称ＥＣＵ）によって実現される。燃料噴射制御装置２０は、制御回路２１、昇圧回路２２、電圧検出部２３、電流検出部２４およびスイッチ部２５を含んで構成される。制御回路２１は、マイクロコンピュータとも呼ばれる。燃料噴射制御装置２０は、各種のセンサからの情報を取得する。たとえば燃料噴射弁１０への供給燃圧は、図１に示すように、デリバリパイプ３０に取り付けられた燃圧センサ３１により検出され、燃料噴射制御装置２０に検出結果が与えられる。燃料噴射制御装置２０は、燃圧センサ３１の検出結果に基いて、高圧ポンプ４０の駆動を制御する。
　制御回路２１は、中央演算装置、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）および揮発性メモリ（ＲＡＭ）等を有して構成され、内燃機関Ｅの負荷および機関回転速度に基づき、燃料の要求噴射量および要求噴射開始時期を算出する。ＲＯＭおよびＲＡＭなどの記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムおよびデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。制御回路２１は、噴射制御部として機能し、通電時間Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を示す噴射特性を予め試験してＲＯＭに記憶しておき、その噴射特性にしたがって駆動コイル１３への通電時間Ｔｉを制御することで、噴射量Ｑを制御する。駆動コイル１３への通電時間Ｔｉは、噴射指令パルスのパルス幅であり、噴射指令パルス幅Ｔｉとも呼ぶ。また制御回路２１は、推定部として機能し、取得したデータに基づいて噴射量を推定する。
　電圧検出部２３および電流検出部２４は、駆動コイル１３に印加された電圧および電流を検出し、検出結果を制御回路２１に与える。電圧検出部２３は、駆動コイル１３のマイナス端子電圧を検出する。電圧検出部２３は、駆動コイル１３に供給される電流を遮断して弁体１２および可動コア１５が閉弁方向に変位することによる誘導起電力の変化を電圧値として検出する。さらに電圧検出部２３は、弁座１７ｂと弁体１２とが接触してから可動コア１５が弁体１２に対して相対変位することによる誘導起電力の変化を電圧値として検出する。閉弁検出部５４は、検出された電圧を用いて、弁体１２が閉弁する閉弁タイミングを検出する。
　制御回路２１は、充電制御部５１、放電制御部５２、電流制御部５３および閉弁検出部５４を有する。昇圧回路２２およびスイッチ部２５は、制御回路２１から出力された噴射指令パルスに基づき作動する。噴射指令パルスは、燃料噴射弁１０の駆動コイル１３への通電状態を指令する信号であり、要求噴射量および要求噴射開始時期を用いて設定される。噴射指令パルスには、噴射信号およびブースト信号が含まれている。
　昇圧回路２２は、昇圧したブースト電圧を駆動コイル１３に印加する。昇圧回路２２は、コンデンサ、コイルおよびスイッチング素子を備え、バッテリ１０２のバッテリ端子から印加されるバッテリ電圧がコイルにより昇圧（ブースト）されて、コンデンサに蓄電される。昇圧回路２２は、充電制御部５１によって昇圧するタイミングが制御される。また昇圧回路２２は、放電制御部５２によって放電するタイミングが制御される。このように昇圧されて蓄電された電力の電圧がブースト電圧に相当する。
　放電制御部５２は、昇圧回路２２が放電するように所定のスイッチング素子をオン作動させると、燃料噴射弁１０の駆動コイル１３へブースト電圧が印加される。放電制御部５２は、駆動コイル１３への電圧印加を停止させる場合には、昇圧回路２２の所定のスイッチング素子をオフ作動させる。
　電流制御部５３は、電流検出部２４の検出結果を用いて、スイッチ部２５のオンオフを制御して、駆動コイル１３に流れる電流を制御する。スイッチ部２５は、オン状態になるとバッテリ電圧または昇圧回路２２からのブースト電圧を駆動コイル１３に印加し、オフ状態になると印加を停止する。電流制御部５３は、たとえば噴射指令パルスにより指令される電圧印加開始時期に、スイッチ部２５をオンにしてブースト電圧を印加して通電を開始する。すると、通電開始に伴いコイル電流が上昇する。そして電流制御部５３は、コイル電流検出値が電流検出部２４の検出結果に基づいて、目標値に達すると、通電をオフさせている。要するに、初回の通電によるブースト電圧印加により、目標値までコイル電流を上昇させるように制御する。また電流制御部５３は、ブースト電圧を印加後は目標値よりも低い値に設定された値にコイル電流が維持されるように、バッテリ電圧による通電を制御する。
　図３に示すように、噴射指令パルス幅が比較的長くなるフルリフト領域では、弁体１２のリフト量がフルリフト位置、すなわち可動コア１５が固定コア１４に突き当たる位置に到達する。しかし噴射指令パルス幅が比較的短くなるパーシャルリフト領域では、弁体１２のリフト量がフルリフト位置に到達しないパーシャルリフト状態、すなわち可動コア１５が固定コア１４に突き当たる手前の状態となる。
　燃料噴射制御装置２０は、フルリフト領域では弁体１２のリフト量がフルリフト位置に到達する噴射指令パルスで燃料噴射弁１０を開弁駆動するフルリフト噴射を実行する。また燃料噴射制御装置２０は、パーシャルリフト領域では弁体１２のリフト量がフルリフト位置に到達しないパーシャルリフト状態となる噴射指令パルスで燃料噴射弁１０を開弁駆動するパーシャルリフト噴射を実行する。
　次に、閉弁検出部５４の検出方式に関して、図４を用いて説明する。図４の上のグラフでは、通電をオンからオフにした後の駆動コイル１３のマイナス端子電圧の波形を示しており、通電をオフにしたときのフライバック電圧の波形を拡大して示している。フライバック電圧は、負の値であるので、図４では上下を反転して示している。換言すると、図４では電圧の正負を逆転した波形を示している。
　閉弁検出部５４は、起電力量検出方式とタイミング検出方式を実施することができ、いずれか一方の検出方式を用いて弁体１２が閉弁した閉弁タイミングを検出する。起電力量検出方式は、パーシャルリフト噴射において閉弁タイミングを検出するため、電圧検出部２３が検出した電圧値の積算量の量と所定の基準量とを比較して閉弁タイミングを検出する。タイミング検出方式は、電圧検出部２３が検出した電圧値の変曲点を閉弁タイミングとして検出する。
　まず、起電力量検出方式に関して説明する。燃料噴射弁１０は、図４に示すように、噴射指令パルスのオフした時刻ｔ１後に誘導起電力によってマイナス端子電圧が変化する。検出した電力の波形と、誘導起電力がない場合の波形とを比べると、検出した電力値の波形は誘導起電力の分、図４で斜線で示すように、電圧が増加していることがわかる。誘導起電力は、閉弁を開始してから閉弁を完了するまでの間に、可動コア１５が磁界を通過するときに発生する。弁体１２の閉弁タイミングで、弁体１２の変化速度および可動コア１５の変化速度が比較的大きく変化して、マイナス端子電圧の変化特性が変化するので、閉弁タイミング付近でマイナス端子電圧の変化特性が変化する電圧変曲点となる。
　このような特性に着目して、閉弁検出部５４は、閉弁タイミングに関連する情報として電圧変曲点時間を次のようにして検出する。以下に示す閉弁タイミングの検出については、各気筒毎に実施する。閉弁検出部５４は、パーシャルリフト噴射の実行中、少なくともパーシャルリフト噴射の噴射指令パルスのオフ後に、燃料噴射弁１０のマイナス端子電圧Ｖｍを第１のローパスフィルタでフィルタ処理（なまし処理）した第１のフィルタ電圧Ｖｓｍ１を算出する。第１のローパスフィルタは、ノイズ成分の周波数よりも低い第１の周波数をカットオフ周波数とする。さらに閉弁検出部５４は、燃料噴射弁１０のマイナス端子電圧Ｖｍを第１の周波数よりも低い第２の周波数をカットオフ周波数とする第２のローパスフィルタでフィルタ処理（なまし処理）した第２のフィルタ電圧Ｖｓｍ２を算出する。これにより、マイナス端子電圧Ｖｍからノイズ成分を除去した第１のフィルタ電圧Ｖｓｍ１と電圧変曲点検出用の第２のフィルタ電圧Ｖｓｍ２を算出することができる。
　さらに、閉弁検出部５４は、第１のフィルタ電圧Ｖｓｍ１と第２のフィルタ電圧Ｖｓｍ２との差分Ｖｄｉｆｆ（＝Ｖｓｍ１－Ｖｓｍ２）を算出する。さらに閉弁検出部５４は、所定の基準タイミングから差分Ｖｄｉｆｆが変曲点となるタイミングまでの時間を電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆとして算出する。この際、図５に示すように、差分Ｖｄｉｆｆが所定の閾値Ｖｔを越えるタイミングを、差分Ｖｄｉｆｆが変曲点となるタイミングとして電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを算出する。つまり、所定の基準タイミングから差分Ｖｄｉｆｆが所定の閾値Ｖｔを越えるタイミングまでの時間を電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆとして算出する。差分Ｖｄｉｆｆは、誘導起電力の積算値に相当し、閾値Ｖｔが所定の基準量に相当する。これにより、燃料噴射弁１０の閉弁タイミングに応じて変化する電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを精度良く算出することができる。本実施形態では、基準タイミングは、差分が発生した時刻ｔ２として電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを算出する。閾値Ｖｔは、固定値であるか、燃圧や燃温等に応じて制御回路２１が算出した値である。
　燃料噴射弁１０のパーシャルリフト領域では、燃料噴射弁１０のリフト量のばらつきによって噴射量が変動すると共に閉弁タイミングが変動するため、燃料噴射弁１０の噴射量と閉弁タイミングとの間には相関関係がある。さらに、燃料噴射弁１０の閉弁タイミングに応じて電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆが変化するため、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆと噴射量との間には相関関係がある。このような関係に着目して、燃料噴射制御装置２０により噴射指令パルス補正ルーチンを実行することで、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆに基づいてパーシャルリフト噴射の噴射指令パルスを補正する。
　燃料噴射制御装置２０は、制御回路２１に、パーシャルリフト噴射となる複数の噴射指令パルス幅Ｔｉ毎に電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆと噴射量Ｑとの関係を予め記憶しておく。そして、制御回路２１は、ＲＯＭに予め記憶された噴射指令パルス幅Ｔｉ毎の電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆと噴射量Ｑとの関係を用いて、算出した電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆに対応する噴射量Ｑを噴射指令パルス幅Ｔｉ毎に推定する。
　さらに、その推定結果に基づいて、噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を設定する。これにより、燃料噴射弁１０の現在の噴射特性に対応した噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を設定することができ、噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を修正することができる。この後、噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を規定するマップを用いて、要求噴射量Ｑｒｅｑに応じた要求噴射指令パルス幅Ｔｉｒｅｑを算出する。
　次に、タイミング検出方式に関して説明する。弁体１２が開弁状態から閉弁を開始し、弁座１７ｂと接触した瞬間に、可動コア１５が弁体１２から離間するので、弁座１７ｂに接触した瞬間に可動コア１５の加速度が変化する。タイミング検出方式では、可動コア１５の加速度の変化を、駆動コイル１３に発生する誘導起電力の変化として検出することによって、閉弁タイミングを検出する。可動コア１５の加速度の変化は、電圧検出部２３が検出した電圧の２階微分値で検出することができる。
　具体的には、図４に示すように、時刻ｔ１にて駆動コイル１３への通電が停止された後、弁体１２と連動して可動コア１５が上方への変位から下方の変位に切り替わる。そして弁体１２が閉弁後に、可動コア１５が弁体１２から離間すると、これまで弁体１２を介して可動コア１５に働いていた閉弁方向の力すなわちメインスプリングＳＰ１による荷重と燃料圧力による力がなくなる。したがって可動コア１５には、サブスプリングＳＰ２の荷重が開弁方向の力として働く。弁体１２が閉弁位置に到達して可動コア１５に作用する力の向きが閉弁方向から開弁方向へ変化すると、これまで緩やかに増加していた誘導起電力の増加が減少し、閉弁した時刻ｔ３で電圧の２階微分値が減少に転ずる。このマイナス端子電圧の２階微分値の最大値を閉弁検出部５４が検出することで、弁体１２の閉弁タイミングを精度よく検出することが可能である。
　起電力量検出方式と同様に、通電オフから閉弁タイミングまでの閉弁時間と噴射量との間には相関関係がある。このような関係に着目して、燃料噴射制御装置２０により噴射指令パルス補正ルーチンを実行することで、閉弁時間に基づいてパーシャルリフト噴射の噴射指令パルスを補正する。
　燃料噴射制御装置２０は、制御回路２１に、パーシャルリフト噴射となる複数の噴射指令パルス幅Ｔｉ毎にタイミング検出方式によって検出された閉弁時間と噴射量Ｑとの関係を予め記憶しておく。そして、制御回路２１は、ＲＯＭに予め記憶された噴射指令パルス幅Ｔｉ毎の閉弁時間と噴射量Ｑとの関係を用いて、算出した閉弁時間に対応する噴射量Ｑを噴射指令パルス幅Ｔｉ毎に推定する。
　さらに、前述の起電力量検出方式と同様に、推定結果に基づいて、噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を設定する。これにより、起電力量検出方式と同様に、燃料噴射弁１０の現在の噴射特性に対応した噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を設定することができ、噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を修正することができる。この後、噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を規定するマップを用いて、要求噴射量Ｑｒｅｑに応じた要求噴射指令パルス幅Ｔｉｒｅｑを算出する。
　次に、検出方式を選択する選択処理に関して説明する。選択処理は、選択部として機能する制御回路２１が電源投入状態において短時間に繰り返し実施される。
　Ｓ１では、内燃機関Ｅの負荷および機関回転速度に基づき、燃料の要求噴射量を算出し、Ｓ２に移る。ここで要求噴射量は、少なくとも初期補正によって補正された値である。換言すると、要求噴射量は、補正係数によって補正されて、推定噴射量との差が小さくなった値である。具体的な補正処理に関しては、後述する。
　Ｓ２では、パーシャル噴射量の最大噴射量と最小噴射量を算出し、Ｓ３に移る。パーシャル噴射量は、パーシャルリフト領域における噴射量である。パーシャル噴射量は、燃料噴射弁１０の劣化などによって変化する。そこで基準となる最大噴射量および最小噴射量、すなわちノミナル特性に対して、補正比率を反映することで、燃料噴射弁１０の劣化などに対応する。具体的には、Ｓ２で、パーシャルリフト噴射の最大噴射量と最小噴射量を、前述の閉弁タイミングを用いて補正する。
　Ｓ３では、パーシャル噴射量域に対して、要求噴射量の噴射割合を算出し、Ｓ４に移る。パーシャル噴射量域は、パーシャルリフト噴射の最大噴射量と最小噴射量との間の噴射範囲である。Ｓ２で最大噴射量および最小噴射量は、補正した補正後の値なので、高精度にパーシャル噴射量域が設定される。
　Ｓ４では、起電力量検出方式の補正処理が完了しているか否かを判断し、完了している場合には、Ｓ５に移り、完了していない場合には、Ｓ７に移る。補正処理に関して、図８を用いて後述する。
　Ｓ５では、算出した噴射割合と所定の基準割合とを比較し、基準割合以上の場合には、Ｓ６に移り、基準割合以上でない場合には、Ｓ７に移る。基準割合は、好ましくは、第１の閾値と、第１の閾値よりも小さい第２の閾値とを用いたヒステリシスを有して定められている。したがってＳ５で用いられる基準割合は、現在の検出方式によって値が異なる。具体的には、起電力量検出方式を選択している場合において、基準割合を第１の閾値とする。またタイミング検出方式を選択している場合において、基準割合を第２の閾値とする。
　Ｓ６では、基準割合以上であるので、検出方式としてタイミング検出方式を選択し、Ｓ８に移る。Ｓ７では、基準割合未満であるか補正処理が完了していないので、検出方式として起電力量検出方式を選択し、Ｓ８に移る。
　Ｓ８では、選択した検出方式が前回の検出方式と変化しているか否かを判断し、変化している場合には、Ｓ９に移り、変化していない場合には、Ｓ９に移る。Ｓ９では、検出方式が変化したので、所定期間、たとえば１サイクルにわたって新しい検出方式で検出せずに待機して、本フローを終了する。このように検出方式を切替えた場合、新たに選択した検出方式が実施可能になるまで、前回の検出方式を維持する。換言すると、検出方式が変化した場合には、直ちに切り替えず所定時間は切替を禁止して、所定時間経過後に切替後の検出方式に切り替える。
　図７に示すように、要求噴射量によって噴射時間が異なる。そしてパーシャルリフト領域において、起電力量検出方式の検出範囲とタイミング検出方式の検出範囲とは異なる。具体的には、タイミング検出方式の検出範囲は、パーシャルリフト領域において、要求噴射量が基準割合よりも大きい側となる。起電力量検出方式は、最小噴射量τｍｉｎから最大噴射量τｍａｘの近傍の値までである。したがって起電力量検出方式の検出範囲は、タイミング検出方式の検出範囲を含み、タイミング検出方式の検出範囲よりも広い。しかし閉弁タイミングの検出精度は、タイミング検出方式の方が優れる。したがって前述の図６において説明したように、要求噴射量に基づいて、検出方式を切り替えている。
　次に、要求噴射量の初期補正に関して、図８～図１０を用いて説明する。前述のように要求噴射量に応じて、タイミング検出方式および起電力量検出方式のいずれか一方が選択される。しかし要求噴射量と実際の実噴射量とには、様々な要因に起因して差が発生するので、要求噴射量と実噴射量とを近づけるために要求噴射量を補正する必要がある。しかも要求噴射量の補正を行う前に、要求噴射量がタイミング検出方式の検出範囲内にあるから、タイミング検出方式を選択する場合がある。
　しかし要求噴射量と実噴射量とに差がある場合には、実噴射量がタイミング検出方式の検出範囲に収まらないおそれがある。そこでタイミング検出方式を実施するよりも前に、まず起電力量検出方式によって要求噴射量を初期補正する必要がある。
　図８に示す補正処理は、補正処理の完了判定がなされるまで、制御回路２１が電源投入状態において短時間に繰り返し実施される。Ｓ２１では、起電力量検出方式の初期補正を実施し、Ｓ２２に移る。起電力量検出方式の初期補正を実施することによって、要求噴射量をタイミング検出用の要求噴射量に補正することができる。補正後の要求噴射量を用いて、タイミング検出方式の検出範囲内にある否かを判断することができる。
　Ｓ２２では、タイミング検出方式の閉弁タイミングを用いて、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの初期補正を実施し、Ｓ２３に移る。タイミング検出方式の方が検出精度が優れるので、検出精度の優れるタイミング検出方式の閉弁タイミングを用いて、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを補正する。これによって起電力量検出方式による閉弁タイミングの検出精度を向上することができる。
　Ｓ２３では、補正後の電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを用いて要求噴射量を補正し、本フローを終了する。前述のように補正によって起電力量検出方式による閉弁タイミングの検出精度が向上したので、補正後の電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを用いて要求噴射量を補正することによって、要求噴射量と推定噴射量との差を小さくすることができる。これによって噴射精度を向上することができる。
　次に、起電力量検出方式の初期補正の具体的な制御に関して、図９を用いて説明する。図９に示す初期補正は、図８のＳ２１に相当する処理である。図９に示す補正処理は、起電力量検出の完了判定がなされるまで、制御回路２１が電源投入状態において短時間に繰り返し実施される。Ｓ３１では、内燃機関Ｅの負荷および機関回転速度に基づき、燃料の要求噴射量を算出し、Ｓ３２に移る。
　Ｓ３２では、検出条件が成立しているか否かを判断し、検出条件が成立している場合には、Ｓ３３に移り、検出条件が成立していない場合には、本フローを終了する。検出条件は、起電力量検出方式によって閉弁タイミングを検出することに適した条件が設定される。検出条件は、たとえば所定時間以上の噴射インターバルがある場合に成立する。所定時間以上の噴射インターバルがないと、残留磁力の影響で噴射量がずれるおそれがあるからである。
　Ｓ３３では、検出条件が成立しているので、起電力量検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて推定噴射量を算出し、Ｓ３４に移る。前述のように起電力量検出方式によって検出される電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆは、噴射量と相関関係があるので、推定噴射量を算出することができる。また推定噴射量を算出する場合には、閉弁タイミングだけでなく、実噴射量に相関があるパラメータを用いて推定噴射量を推定することが好ましい。パラメータは、たとえば燃圧および通電時間である。燃圧を用いるのは、燃圧の違いによる開弁力差の影響を考慮するためである。通電時間を用いるのは、通電時間の違いによる投入エネルギ差を考慮するためである。したがって推定噴射量は、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆと通電時間Ｔｉと燃圧との三次元マップから算出される。
　Ｓ３４では、要求噴射量と推定噴射量との差が小さくなるように要求噴射量を補正するため、誤差比率を算出し、Ｓ３５に移る。誤差比率は、補正係数であって、要求噴射量に対する補正済み流量および今回の流量の和の比率で算出する。たとえば次式（１）によって、誤差比率が算出される。ここで、補正済み流量は、要求噴射量を前回の誤差比率で除した値である。誤差流量は、ズレ量であって、要求噴射量と推定噴射量との差である。
　誤差比率Ｋ＝要求流量／｛補正済み流量＋今回誤差流量｝
　　　　　　＝要求流量／｛（要求流量／前回誤差比率）＋今回誤差流量｝　…（１）
　Ｓ３５では、誤差比率が収束しているか否かを判断し、収束している場合には、Ｓ３６に移り、収束していない場合には、本フローを終了する。収束している場合とは、たとえば誤差比率が所定範囲内になった状態が所定時間継続したときである。式（１）に示す誤差比率の算出には、前回の誤差比率が含まれるので、誤差比率が収束することによって、補正に使用できる係数を設定することができる。
　Ｓ３６では、誤差比率が収束しているので、起電力量検出方式による補正に必要な補正係数の算出が完了したことを示す情報をメモリに書き込み、本フローを終了する。換言すると、図８に示す補正処理が完了したことを示すフラグが書き込まれる。これによって補正処理の実施が終了となり、図６に示す選択処理を実施することができる。
　これによって要求噴射量を誤差比率Ｋを用いて補正することで、要求噴射量を推定噴射量に近づけることができる。具体的には誤差比率を用いて、噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を設定する。これにより、燃料噴射弁１０の噴射特性に対応した噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係の初期設定をすることができ、噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を修正することができる。この後、初期設定された噴射指令パルス幅Ｔｉと噴射量Ｑとの関係を規定するマップを用いて、要求噴射量Ｑｒｅｑに応じた要求噴射指令パルス幅Ｔｉｒｅｑを算出する。
　次に、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの初期補正の具体的な制御に関して、図１０を用いて説明する。図１０に示す初期補正は、図８のＳ２２に相当する処理である。図１０に示す補正処理は、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの初期補正の完了判定がなされるまで、制御回路２１が電源投入状態において短時間に繰り返し実施される。Ｓ４１では、内燃機関Ｅの負荷および機関回転速度に基づき、燃料の要求噴射量を算出し、Ｓ４２に移る。
　Ｓ４２では、タイミング検出方式による電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの補正が完了しているか否かを判断し、完了している場合には、本フローを終了し、完了していない場合には、Ｓ４３に移る。タイミング検出方式による電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの補正が完了している場合とは、本フローによって電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの補正量が既に決定されている状態である。また補正量が既に決定されている場合でも、今回のトリップ中に１回、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの補正をしたときも、実施済みとなる。換言すると、少なくとも１トリップ中に電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの補正量が決定されていない場合には、Ｓ４３に移る。
　Ｓ４３では、検出条件が成立しているか否かを判断し、検出条件が成立している場合には、Ｓ４４に移り、検出条件が成立していない場合には、本フローを終了する。検出条件は、タイミング検出方式によって閉弁タイミングを検出することに適した条件が設定される。検出条件は、たとえば所定時間以上の噴射インターバルがある場合に成立する。所定時間以上の噴射インターバルがないと、残留磁力の影響で噴射量がずれるおそれがあるからである。
　Ｓ４４では、要求噴射量が基準噴射量以上であるか否かを判断し、基準噴射量以上である場合には、Ｓ４６に移り、基準噴射量以上でない場合には、Ｓ４５に移る。基準噴射量は、図７で示したようにタイミング検出方式によって閉弁タイミングが検出可能な下限値に設定される。
　Ｓ４５では、基準噴射量を要求噴射量に設定し、Ｓ４６に移る。要求噴射量が基準噴射量以上でないと、タイミング検出方式によって閉弁タイミングを検出することができない。そこで要求噴射量が基準噴射量以上でない場合には、要求噴射量を底上げして、タイミング検出方式による検出精度を確保している。
　Ｓ４６では、タイミング検出方式によって検出した閉弁タイミングを用いて推定噴射量を算出し、Ｓ４７に移る。前述のようにタイミング検出方式によって検出される閉弁タイミングは、噴射量と相関関係があるので、推定噴射量を算出することができる。また推定噴射量を算出する場合には、閉弁タイミングだけでなく、実噴射量に相関がある他のパラメータを用いて推定噴射量を推定することが好ましい。他のパラメータは、前述したように、たとえば燃圧および通電時間である。したがって推定噴射量は、閉弁タイミングと通電時間Ｔｉと燃圧との三次元マップから算出される。
　Ｓ４７では、要求噴射量と推定噴射量との差が小さくなるように要求噴射量を補正するため、誤差比率を算出し、Ｓ４８に移る。誤差比率は、前述と同様に式（１）によって算出される。
　Ｓ４８では、誤差比率が収束しているか否かを判断し、収束している場合には、Ｓ４９に移り、収束していない場合には、Ｓ４１１に移る。
　Ｓ４９では、収束した誤差比率が所定範囲内であるか否かを判断し、所定範囲内にある場合には、Ｓ４１０に移り、所定範囲内にない場合には、Ｓ４１１に移る。Ｓ４１０では、起電力量検出方式の電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを補正するための補正量を算出し、本フローを終了する。Ｓ４１１では、誤差比率が収束しており、かつ誤差比率が所定範囲内にあるので、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを補正することができる。これに対して、Ｓ４１０では、誤差比率が収束していないか、誤差比率が所定範囲内にないので、補正できる範囲を超えている。したがって電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを補正することができないとして、補正量を０に設定する。
　補正量は、タイミング検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて推定した推定噴射量と、起電力量検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて推定した推定噴射量との差が小さくなるように設定された値である。さらに補正量は、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆに対するオフセット量として算出される。したがって電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを補正量を用いてオフセットすることで、補正を完了することができる。このような補正量は、好ましくは、複数回算出した複数の補正量における平均値に設定される。
　以上説明したように本実施形態の燃料噴射制御装置２０は、起電力量検出方式とタイミング検出方式のいずれかを実施可能である。これによって閉弁検出部５４は、両方の方式を同時実施する構成よりも小型化することができる。タイミング検出方式は、起電力量検出方式よりも検出精度に優れるが、起電力量検出方式よりも検出範囲が狭い。そこで制御回路２１は、タイミング検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて、起電力量検出方式によって検出される閉弁タイミングを補正する補正係数を算出する。これによって検出精度がよいタイミング検出方式の閉弁タイミングを用いて、起電力量検出方式によって検出される閉弁タイミングが補正することができる。したがって起電力量検出方式の検出精度を向上することができる。これによってタイミング検出方式では検出できない検出範囲であっても、精度を向上した起電力量検出方式によって閉弁タイミングを検出することができる。そして制御回路２１は、起電力量検出方式によって検出した閉弁タイミングではなく、補正係数で補正された後の閉弁タイミングを用いて推定噴射量を算出する。これによって起電力量検出方式によって検出された閉弁タイミングよりも推定噴射量の精度を向上することができる。
　また本実施形態では、閉弁タイミングと、実噴射量に相関があるパラメータとを用いて推定噴射量を推定する。これによって推定噴射量の推定精度を向上することができる。
　さらに本実施形態では、タイミング検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて推定した推定噴射量と、起電力量検出方式によって検出された閉弁タイミングを用いて推定した推定噴射量との差を用いて、起電力量検出方式の閉弁タイミングを補正する補正係数を算出する。異なる検出方式で検出された閉弁タイミングにズレがある場合、このズレが推定噴射量のズレとなる。この推定噴射量のズレに相当する電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆに換算することができる。したがって異なる検出方式に応じた推定噴射量を用いて、電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの補正係数を算出することができる。
　また本実施形態では、起電力量検出方式によって検出される電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆに対するオフセット量を補正係数として算出する。これによって検出された電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆをオフセット量によってずらすだけで、補正を完了することができる。したがって簡単な演算で補正を完了することができ、補正による演算負荷を軽減することができる。
　さらに本実施形態では、複数回算出した複数の補正量における平均値を実際に用いる補正量として算出する。これによって複数回算出された補正量がばらついていた場合であっても、ばらつきを考慮して最終の補正量を算出することができる。
　さらに本実施形態では、補正量を算出するためにタイミング検出方式を選択した場合、要求噴射量が所定の基準噴射量よりも小さいときには、基準噴射量を要求噴射量に設定する。これによってタイミング検出方式を選択した場合には、要求噴射量は基準噴射量以上となる。換言すると、タイミング検出方式を選択した場合には、最小通電時間を底上げしている。タイミング検出方式は検出範囲が基準噴射量以上であるので、補正量を算出するときに、タイミング検出方式によって確実に閉弁タイミングを検出することができる。
　また本実施形態では、誤差比率が所定の範囲内にある場合には、補正量を用いて電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを補正し、誤差比率が所定の範囲内にない場合には、補正量を用いて電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを補正しない。誤差比率が所定範囲内にない場合には、タイミング検出方式による閉弁タイミングが何らかの理由で上手く検出できていないおそれがある。このような場合には、補正しない方がよいので、補正量を用いて電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆを補正しない。これによって補正による検出精度の低下を抑制することができる。
　また本実施形態では、少なくとも１トリップに１回、補正係数である電圧変曲点時間Ｔｄｉｆｆの補正量を算出する。これによってトリップ毎、すなわち起動毎に経年変化などによって補正量が変化した場合であっても、変化に追従することができる。したがって補正よって閉弁タイミングの検出精度を維持することができる。
　（その他の実施形態）
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
　前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
　前述の第１実施形態では、要求噴射量の割合と基準割合を用いて、検出方式を切り替えているが、基準割合を用いる構成に限るものではない。たとえば所定の基準値を用いて、検出方式を切り替えてもよい。具体的には、要求噴射量がパーシャルリフト噴射の所定の基準噴射量よりも大きい場合には、タイミング検出方式を選択し、要求噴射量が基準噴射量よりも小さい場合には、起電力量検出方式を選択するように制御してもよい。これによって割合を算出する工程が不要となるので、制御回路２１の演算負荷を低減することができる。
　前述の第１実施形態では、補正係数としてオフセット量を用いているが、オフセット量に限るものではない。たとえば補正部として機能する制御回路２１は、要求噴射量と推定噴射量との比率である誤差比率を補正係数として算出してもよい。誤差比率を用いることによって、検出条件が同一でなくとも比率を用いて比較することができる。
　前述の第１実施形態では、燃料噴射弁１０は弁体１２と可動コア１５とが別体の構成であったが、弁体１２と可動コア１５とが一体に構成であってもよい。一体であると、可動コア１５が吸引されると、弁体１２も可動コア１５と一緒に開弁方向に変位して開弁する。
　前述の第１実施形態では、燃料噴射弁１０は、可動コア１５の移動開始と同時に弁体１２も移動を開始するように構成されているがこのような構成に限るものではない。たとえば可動コア１５の移動を開始しても弁体１２は開弁を開始せず、可動コア１５が所定量移動した時点で可動コア１５が弁体１２に係合して開弁を開始する構成であってもよい。
　前述の第１実施形態において、燃料噴射制御装置２０によって実現されていた機能は、前述のものとは異なるハードウェアおよびソフトウェア、またはこれらの組み合わせによって実現してもよい。制御装置は、たとえば他の制御装置と通信し、他の制御装置が処理の一部または全部を実行してもよい。制御装置が電子回路によって実現される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって実現することができる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

 

Claims (9)

  1. 　通電することによって磁気吸引力を発生する駆動コイル（１３）と、
    　前記駆動コイルの磁気吸引力により吸引される可動コア（１５）と、
    　弁座（１７ｂ）と接することによって燃料通路（１１ａ，１４ａ）を閉じている状態から、前記可動コア（１５）が吸引されることによって、前記弁座から離れて前記燃料通路を開く弁体（１２）と、を備える燃料噴射弁（１０）を制御する燃料噴射制御装置（２０）において、
    　前記弁体のリフト量がフルリフト位置に到達する噴射指令パルスで前記駆動コイルを制御するフルリフト噴射と、前記弁体のリフト量が前記フルリフト位置に到達しない噴射指令パルスで前記駆動コイルを制御するパーシャルリフト噴射とを実行する噴射制御部（２１）と、
    　前記駆動コイルに供給される電流を遮断して前記弁体が閉弁する方向に変位することによって前記駆動コイルに発生する誘導起電力の変化を電圧値として検出する電圧検出部（２３）と、
    　前記パーシャルリフト噴射において前記弁体が閉弁した閉弁タイミングを検出するため、前記電圧検出部が検出した電圧値の積算量と所定の基準量とを比較して前記閉弁タイミングを検出する起電力量検出方式、および前記電圧検出部が検出した電圧値の波形の変曲点を前記閉弁タイミングとして検出するタイミング検出方式のいずれか一方の検出方式を用いて前記閉弁タイミングを検出する閉弁検出部（５４）と、
    　前記起電力量検出方式および前記タイミング検出方式のいずれを用いて前記閉弁タイミングを検出するか選択する選択部（２１）と、
    　前記閉弁検出部によって検出された前記閉弁タイミングを用いて推定噴射量を算出する推定部（２１）と、
    　前記タイミング検出方式によって検出された前記閉弁タイミングを用いて、前記起電力量検出方式によって検出される前記閉弁タイミングを補正する補正係数を算出する補正部（２１）と、を含み、
    　前記推定部は、前記選択部によって前記起電力量検出方式が選択されており、前記起電力量検出方式によって前記閉弁タイミングが検出された場合には、前記補正係数を用いて補正した後の前記閉弁タイミングを用いて前記推定噴射量を算出する燃料噴射制御装置。
  2. 　前記推定部は、前記閉弁タイミングと、実噴射量に相関があるパラメータとを用いて前記推定噴射量を推定する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
  3. 　前記補正部は、前記推定部が前記タイミング検出方式によって検出された前記閉弁タイミングを用いて推定した前記推定噴射量と、前記推定部が前記起電力量検出方式によって検出された前記閉弁タイミングを用いて推定した前記推定噴射量との差を用いて、前記補正係数を算出する請求項１または２に記載の燃料噴射制御装置。
  4. 　前記補正部は、要求噴射量と前記推定噴射量との比率である誤差比率を用いて、前記補正係数を算出する請求項１または２に記載の燃料噴射制御装置。
  5. 　前記補正部は、前記起電力量検出方式によって検出される前記閉弁タイミングに対するオフセット量を前記補正係数として算出する請求項１～４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
  6. 　前記推定部は、前記選択部によって前記起電力量検出方式が選択されており、前記起電力量検出方式によって前記閉弁タイミングが検出された場合には、複数回算出した複数の前記補正係数における平均値を用いて補正した後の前記閉弁タイミングを用いて前記推定噴射量を推定する請求項１～５のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
  7. 　前記噴射制御部は、前記補正部によって前記補正係数を算出するために前記タイミング検出方式を選択している場合、要求噴射量が所定の基準噴射量よりも小さいときには、前記基準噴射量を要求噴射量に設定する請求項１～６のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
  8. 　前記推定部は、要求噴射量と前記推定噴射量との比率である誤差比率が所定の範囲内にある場合には、前記補正係数を用いて前記閉弁タイミングを補正し、前記誤差比率が所定の範囲内にない場合には、前記閉弁タイミングを前記補正係数によって補正しない請求項１～７のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
  9. 　前記補正部は、少なくとも１トリップに１回、前記補正係数を算出する請求項１～８のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。

     
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