WO2018190035A1 - 燃料噴射弁の制御装置 - Google Patents

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drive
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lift
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史博 板羽
修 向原
明靖 宮本
智 飯塚
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • F02M63/0068—Actuators specially adapted for partial and full opening of the valves

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a fuel injection valve that injects and supplies fuel to an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 discloses a technique for indirectly detecting an individual difference related to a valve opening operation of a fuel injection valve (specifically, a timing when a valve element is opened) based on electrical characteristics. . Similarly, it is a known technique to detect the closing operation of the fuel injection valve from electric characteristics.
  • Patent Document 2 describes a fuel injection valve that changes the amount of injection (injection rate) per unit time by changing the lift amount of the valve body by two movable cores. Is disclosed. Since the fuel injection valve can inject fuel with a full lift in the conventional half lift region, it is possible to improve the injection amount accuracy at the time of small amount injection. Further, as a control method thereof, it is also disclosed that the lift amount is variable depending on the magnitude of the drive current flowing through the fuel injection valve.
  • the current value for controlling the lift amount of the fuel injection valve varies with respect to the commanded current value due to the influence of machine difference in the fuel injection valve and the fuel injection control device that controls the fuel injection valve. Has occurred. Further, since the valve opening operation of the fuel injection valve is affected by the fuel pressure, it is necessary to change the current value according to the fuel pressure value in order to control the lift amount. This fuel pressure value is generally measured using a fuel pressure sensor. However, since a pulsation is generated in the common rail to which the fuel pressure sensor is attached, it is difficult to measure an accurate fuel pressure value at the time of fuel injection. .
  • the current value flowing through the fuel injection valve fluctuates due to the above-described machine difference variation, fuel pressure fluctuation, etc.
  • the fuel injection valve operates with a lift amount different from (lift) to inject fuel.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is to accurately monitor the lift amount (actual lift amount) of the fuel injection valve having the above-described variable lift mechanism, It is an object of the present invention to provide a control device for a fuel injection valve capable of suppressing deterioration of exhaust emission and unintended torque fluctuation due to deviation from an intended lift amount.
  • a control device for a fuel injection valve is a control device that controls a fuel injection valve having a variable lift mechanism that makes a lift amount of a valve body variable by a drive lift of two or more stages.
  • the driving lift of the fuel injection valve is detected based on an inflection point detected from at least one of a driving current when the fuel injection valve is opened and a driving voltage when the fuel injection valve is closed. Yes.
  • the control device for a fuel injection valve is a control device for controlling a fuel injection valve having a variable lift mechanism that makes a lift amount of a valve body variable by a drive lift of two or more stages, the fuel injection valve Based on the inflection point detected by the inflection point detection unit, the inflection point detection unit that detects the inflection point from at least one of the drive current when the valve is opened and the drive voltage when the valve is closed, And a drive detector for detecting a drive lift of the fuel injection valve.
  • the lift amount (actual drive lift) of the fuel injection valve is accurately determined. Since it can be detected, it is possible to avoid significant deterioration of exhaust emissions and unintended torque fluctuations even if the fuel injection valve is driven with a lift amount different from the intended lift amount (command drive lift) due to malfunction of the fuel injection valve, etc. It becomes.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a basic configuration example of an internal combustion engine equipped with a fuel injection valve control device (fuel injection control device) according to the present invention.
  • FIG. 2 is a basic configuration diagram of the fuel injection control device shown in FIG.
  • FIG. 2 is a main part schematic diagram showing a structural example and an operation example of the fuel injection valve shown in FIG.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining a control flow of actual drive lift detection and drive lift restriction by the fuel injection control device shown in FIG.
  • the figure explaining the actual drive lift detection by the number of inflection points The figure explaining the actual drive lift detection by the time to an inflection point.
  • the fuel injection valve is an electromagnetic fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, and the lift amount of the valve body can be varied by two-stage drive lift (large lift, small lift).
  • a fuel injection valve having a variable lift mechanism is employed, and the fuel injection control device is used as a control device for an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve is electromagnetically driven and the lift amount of the valve body is determined.
  • an appropriate valve having a variable lift mechanism that is variable by a plurality of stages (for example, three or more stages) of drive lift can be adopted.
  • FIG. 1 shows a basic configuration example of an internal combustion engine equipped with a fuel injection valve control device (fuel injection control device) according to the present invention.
  • the air (intake air) sucked into the internal combustion engine (101) passes through the air flow meter (120) and is sucked in the order of the throttle valve (119) and the collector (115), and then into each cylinder. It is supplied to the combustion chamber (121) via the intake pipe (110) and the intake valve (103).
  • the fuel is sent from the fuel tank (123) to the high-pressure fuel pump (125) provided in the internal combustion engine (101) by the low-pressure fuel pump (124).
  • the high-pressure fuel pump (125) has an exhaust cam (128).
  • the plunger provided in the high-pressure fuel pump (125) is moved up and down to pressurize (increase) the fuel in the high-pressure fuel pump (125).
  • the open / close valve provided in the suction port is controlled by a solenoid so that the pressure of the fuel discharged from the high-pressure fuel pump (125) (fuel pressure) becomes a desired pressure.
  • the high pressure fuel is sent to the fuel injection valve (105) via the high pressure fuel pipe (129), and the fuel injection valve (105) is provided in the fuel injection control device (127) provided in the ECU (109). ), The fuel is directly injected into the combustion chamber (121).
  • the internal combustion engine (101) includes a fuel pressure sensor (126) for measuring the pressure in the high-pressure fuel pipe (129) in order to control the high-pressure fuel pump (125), and the ECU (109) Based on this sensor value, so-called feedback control is generally performed so that the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe (129) becomes a desired pressure. Further, the internal combustion engine (101) is provided with an ignition coil (107) and a spark plug (106) for each combustion chamber (121). The ECU (109) sends the ignition coil (107) at a desired timing. Current control and ignition control by the ignition plug (106) are performed.
  • the air-fuel mixture in which the intake air and the fuel are mixed in the combustion chamber (121) is burned by the spark emitted from the spark plug (106), and the piston (102) is pushed down by this pressure.
  • the exhaust gas generated by the combustion is exhausted to the exhaust pipe (111) through the exhaust valve (104), and a three-way catalyst (112) for purifying the exhaust gas is provided on the exhaust pipe (111). It has been.
  • the ECU (109) incorporates the fuel injection control device (127) described above, a crank angle sensor (116) for measuring a crankshaft (not shown) angle of the internal combustion engine (101), and the intake air amount.
  • An air flow meter (120) for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas, an accelerator opening sensor (122) indicating the opening of the accelerator operated by the driver, the fuel pressure sensor (126), etc. A signal is input.
  • the ECU (109) calculates the required torque of the internal combustion engine (101) from the signal of the accelerator opening sensor (122) and determines whether or not the engine is in an idle state. Make a decision.
  • the ECU (109) includes a rotation speed detection means for calculating the rotation speed of the internal combustion engine (101) (hereinafter referred to as engine rotation speed) from the signal of the crank angle sensor (116), and a water temperature sensor (108). Means are provided for determining whether or not the three-way catalyst (112) is in a warmed-up state from the obtained coolant temperature of the internal combustion engine (101) and the elapsed time after the start of the internal combustion engine (101). ing.
  • the ECU (109) calculates the amount of intake air necessary for the internal combustion engine (101) from the above-mentioned required torque of the internal combustion engine (101), and outputs an opening signal corresponding to the intake air amount to the throttle valve (119).
  • the fuel injection control device (127) calculates a fuel amount corresponding to the intake air amount, outputs a fuel injection signal corresponding to the calculated fuel amount, and further ignites the ignition coil (107). Output a signal.
  • the fuel injection control device (127) basically includes a fuel injection pulse signal calculation unit (201) as a fuel injection control unit, a fuel injection drive waveform command unit (current waveform correction unit) (202), an engine state detection unit ( 203), drive detection unit (212), inflection point detection unit (211), drive IC (208), high voltage generation unit (boost device) (206), fuel injection drive unit (switch) (207a, 207b) Prepare.
  • the engine state detection unit (203) collects and provides various information such as the engine speed, the intake air amount, the coolant temperature, the fuel temperature and the internal combustion engine (engine) failure state, and the engine state detection unit (203 ),
  • the fuel injection pulse signal calculation unit (201) calculates the injection pulse (width) that defines the fuel injection period of the fuel injection valve (105), and the fuel injection drive waveform command unit (202 ) Calculates the command value of the drive current supplied to open / maintain the fuel injection valve (105), and outputs it to the drive IC (208).
  • the high voltage generator (206) is required when the electromagnetic solenoid fuel injection valve (105) opens based on the battery voltage (209) supplied via the fuse (204) and relay (205).
  • a high power supply voltage (hereinafter referred to as a high voltage) (210) is generated.
  • the high voltage generation unit (206) boosts the battery voltage (209) so as to reach a desired target high voltage based on a command from the drive IC (208).
  • a high voltage (210) for the purpose of securing the valve opening force of the valve body and a battery voltage that keeps the valve body open so that the valve body does not close after opening the valve ( 209) 2 systems will be provided.
  • Two fuel injection drive units (207a, 207b) are provided on the upstream side and the downstream side of the fuel injection valve (105), and drive current is supplied to the fuel injection valve (105).
  • the drive IC (208) is a fuel injection drive that is a switch based on the injection pulse (width) calculated by the fuel injection pulse signal calculation unit (201) and the drive current waveform calculated by the fuel injection drive waveform command unit (202).
  • the drive current supplied to the fuel injection valve (105) is controlled by controlling the high voltage (210) or battery voltage (209) applied to the fuel injection valve (105) by switching the parts (207a, 207b). Control.
  • the injection pulse output from the fuel injection pulse signal calculation unit (201) is calculated by the fuel injection drive waveform command unit (202) and applied to the fuel injection valve (105).
  • the drive voltage and drive current, and the amount of displacement of the valve body (303) of the fuel injection valve (105) will be described.
  • FIG. 3 shows a configuration example and an operation example of a fuel injection valve having a two-stage variable lift mechanism.
  • the left diagram in FIG. 3 shows a closed state, and the central diagram in FIG. ) Is separated from the valve seat (306) by St1 to form a fuel passage (hereinafter referred to as a small lift), the right figure in FIG. 3 shows that the tip of the valve body (303) is away from the valve seat (306).
  • FIG. 4 and 5 show, in time series, examples of the injection pulse, drive voltage, drive current, and displacement of the valve body (303) (valve displacement) when fuel is injected from the fuel injection valve (105).
  • FIG. 4 shows a case of driving with a small lift
  • FIG. 5 shows a case of driving with a large lift.
  • the fuel injection drive unit (207a, 207b) is in the off state and is driven by the fuel injection valve (105). No current is supplied. Therefore, as shown in the left diagram of FIG. 3, the valve element (303) is urged in the valve closing direction of the valve seat (306) by the urging force of the set spring (308) of the fuel injection valve (105), and the valve element The lower end of (303) remains in contact with the valve seat (306) (the valve hole (307) remains closed), and fuel is not injected.
  • the injection pulse is turned on, the fuel injection drive unit (Hi) (207a) and the fuel injection drive unit (Lo) (207b) are turned on, and the high voltage (210) to the fuel injection valve (105 )
  • To ground voltage the driving voltage applied to the solenoid (305) is a high voltage (210)
  • the driving current is supplied to the solenoid (305)
  • the fixed core (304) and the movable core 1 Magnetic flux is generated between (301) and a magnetic attractive force acts on the movable core 1 (301).
  • the movable core 1 (301) and the movable core 2 (302) move by a predetermined length
  • the movable core 2 (302) and the valve body (303) engage with each other, and the movable cores 1 and 2 (301, 302) And the valve body (303) start to move together (movable core 2 (302) pushes up the valve body (303)) (time T2), the valve body (303) moves away from the valve seat (306).
  • the valve is opened and fuel is injected.
  • the movable cores 1 and 2 (301, 302) and the valve body (303) move together until the movable core 1 (301) collides with the fixed core (304), but are fixed to the movable core 1 (301).
  • the core (304) collides vigorously the movable core 1 (301) rebounds from the fixed core (304) and the flow rate of fuel injected from the valve hole (307) is disturbed. Therefore, before the movable core 1 (301) collides with the fixed core (304) (time T3), that is, when the drive current reaches the peak current Ip1, the fuel injection drive unit (207a, 207b) is turned off, By reducing the drive voltage applied to the solenoid (305) to reduce the drive current, the momentum of the movable core 1 (301) and the valve body (303) is reduced.
  • the fuel injection drive unit (Lo) (207b) is used to supply only a magnetic attractive force sufficient to attract the movable core 1 (301) to the fixed core (304).
  • the fuel injection drive unit (Hi) (207a) is intermittently turned on (PMW control of the fuel injection drive unit (Hi) (207a)) and the solenoid (305) is driven.
  • the voltage is intermittently set to the battery voltage (209), and control is performed so that the drive current flowing through the solenoid (305) is within a predetermined range.
  • the fuel injection drive units (207a, 207b) are all turned off, the drive voltage applied to the solenoid (305) decreases, and the drive current that flows to the solenoid (305) Decreases, the magnetic flux generated between the fixed core (304) and the movable core 1 (301) gradually disappears, and the magnetic attractive force acting on the movable core 1 (301) disappears. Therefore, the valve body (303) is pushed back in the valve closing direction of the valve seat (306) with a predetermined time delay due to the pressing force of the set spring (308) and the pressing force of the fuel pressure. At time T7, the valve body (303) is returned to the original position, the lower end of the valve body (303) comes into contact with the valve seat (306), and the fuel is not injected.
  • the movable core 1 (301) and the movable core 2 (302) move by a predetermined length
  • the movable core 2 (302) and the valve body (303) are engaged, and the movable core 1 (301) and the movable core 2 are engaged.
  • (302) and the valve body (303) start to move together (time T2), and then the movable core 1 (301) with a short distance from the fixed core (304) collides with the fixed core (304). .
  • the movable core 2 (302) and the valve body (303) move together until the movable core 2 (302) collides with the fixed core (304) (the movable core 2 (302)
  • the valve body (303) is displaced from the valve seat (306) by the lift amount St1 + St2
  • the movable core 2 (302) collides with the fixed core (304).
  • time T3 that is, when the drive current reaches the peak current Ip2 (Ip2> Ip1)
  • the drive voltage applied to the solenoid (305) is By reducing the driving current, the momentum of the movable core 2 (302) and the valve body (303) is reduced.
  • the drive voltage is intermittently set to the battery voltage (209) to maintain the valve open state, and the drive current that flows to the solenoid (305) Is controlled to fall within a predetermined range.
  • FIG. 6 is a diagram showing an injection amount characteristic (Ti-Q characteristic) when the fuel injection valve (105) is driven with a large lift and a small lift.
  • the displacement amount of the valve body (303) is St1 in the small lift, it becomes the Ti-Q characteristic 1 (601) shown in FIG. 6, and the injection amount with respect to the injection pulse width up to the small injection region Can be ensured.
  • the displacement amount of the valve body (303) is displaced to St1 + St2. Accordingly, the Ti-Q characteristic 2 (602) shown in FIG. 6 is obtained for a large lift, and a relatively large amount of fuel can be injected for a small lift with the same injection pulse width.
  • the Ti-Q characteristic is measured by experiment and stored in advance in the map, whereby the injection pulse width for the required injection amount can be calculated.
  • Ti-Q characteristic changes also with fuel pressure. As the fuel pressure increases, the injection amount increases with respect to the valve opening time, and as the fuel pressure decreases, the injection amount decreases. Therefore, it is necessary to correct the Ti-Q characteristic according to the fuel pressure value measured by the fuel pressure sensor (126) (see FIG. 1).
  • the correction value is preferably measured in advance by experiments or the like, and the injection pulse is calculated by multiplying the injection pulse width determined by the required injection amount by the correction value.
  • the fuel injection valve (105) is driven by causing the peak current Ip1 shown in FIG. 4 to flow through the solenoid (305).
  • the lift amount of the fuel injection valve (105) can be increased by flowing the peak current Ip2 (Ip1 ⁇ Ip2) shown in FIG. 5 to the solenoid (305). It can be controlled properly.
  • the command drive current value (701) calculated by the fuel injection drive waveform command unit (202) is actually a solenoid due to the influence of machine difference variation of the fuel injection control device (127).
  • an error occurs with respect to the drive current value calculated by the fuel injection drive waveform command unit (202).
  • the actual driving lift is the command driving lift (from the engine state detection unit (203) to the operating state of the internal combustion engine (101), etc.)
  • the lift is driven with a lift amount different from the drive lift instructed according to
  • the fuel injection valve (105) is driven with a lift amount different from the command drive lift, the required fuel injection amount becomes too small or too large, causing exhaust emission deterioration and internal combustion engine (101) rotation fluctuation. there is a possibility. For this reason, when the actual drive lift is detected and monitored and the actual drive lift is different from the command drive lift, it is necessary to appropriately control the fuel injection valve (105).
  • the above-described detection of whether the fuel injection valve (105) is driven by a large lift or a small lift can be detected by an inflection point that appears in the drive current during the valve opening operation of the fuel injection valve (105) or the valve is closed. This is possible by detecting an inflection point that appears in the driving voltage during operation.
  • the inflection point detection unit (211) of the fuel injection control device (127) is driven during the valve opening operation of the fuel injection valve (105) or driven during the valve closing operation.
  • the inflection point is detected from the voltage, and the drive detection unit (212) detects the drive lift (lift amount) of the fuel injection valve (105) based on the detection result of the inflection point detection unit (211) to determine the engine state. Output to the detector (203).
  • the change in inductance of the solenoid (305) is considered to appear as an inflection point in the drive current flowing through the solenoid (305) or the drive voltage applied to the solenoid (305). Since the voltage is maintained almost constant, an inflection point does not appear in the drive voltage but appears in the drive current.
  • the zero spring (309) switches from expansion to compression when the valve body (303) collides with the valve seat (306).
  • the acceleration changes, and the inductance of the solenoid (305) changes.
  • the valve is closed, the drive current flowing through the solenoid (305) is cut off, the back electromotive force is applied to the solenoid (305), and the back electromotive force gradually decreases as the drive current converges.
  • an inflection point occurs in the drive voltage.
  • the point is that the time change of the inductance of the solenoid (305) becomes a predetermined threshold value or more.
  • FIG. 8 is a diagram when driving with a small lift by passing a driving current through the solenoid (305) with a peak current Ip1.
  • a high voltage (210) is applied to the solenoid (305), and a current is allowed to flow until the drive current reaches the peak current Ip1.
  • the high voltage (210) applied to the solenoid (305) is cut off and the battery voltage (209) is applied.
  • the movable core 1 (301) collides with the fixed core (304) when the driving current flowing through the solenoid (305) is stable, so that the moving direction of the movable core 1 (301) is reversed. , And the inductance of the solenoid (305) is changed, and one inflection point (401) is generated in the drive current.
  • FIG. 9 is a diagram when driving with a large lift by passing a drive current through the solenoid (305) with a peak current Ip2.
  • the movable core 1 (301) having a relatively short distance from the fixed core (304) collides with the fixed core (304).
  • the movable core 2 (302) having a relatively long distance collides with the fixed core (304).
  • the acceleration changes abruptly, so the inductance of the solenoid (305) changes, and the drive current Two relatively large inflection points (501, 502) are generated.
  • the magnetic attractive force is reduced, and the movable core 1 (301) and the movable core 2 (302) are fixed cores ( 304) Since the movable core 2 (302) having a smaller residual magnetic force moves faster in the direction of the valve seat (306) than the movable core 1 (301), the movable core 2 (302) first becomes the movable core 1 (301). Colliding and abruptly changing the acceleration of the movable core 1 (301). Thereafter, the movable core 1 (301) and the movable core 2 (302) begin to move simultaneously (integrally), and the valve element (303) eventually contacts the valve seat (306) and closes.
  • a plurality of movable cores 1 and 2 are moved relative to the fixed core (304) and the valve body (303) to move the valve body (303) stepwise.
  • the fuel injection valve (105) having a variable lift mechanism that adjusts the lift amount
  • the inflection point that appears in the drive current due to the valve opening operation and the inflection that appears in the drive voltage due to the valve closing operation during small lift drive The number of points is both one, but at the time of large lift driving, the number of inflection points appearing in the driving current due to the valve opening operation and the number of inflection points appearing in the driving voltage due to the valve closing operation are both two.
  • the drive detection unit (212) of the fuel injection control device (127) determines the number of inflection points detected by the inflection point detection unit (211), how the inflection points appear, etc. 105) The actual drive lift (actual drive lift) can be detected and monitored.
  • step S901 the inflection point is detected from the time series data of the driving current during the valve opening operation of the fuel injection valve (105) or the driving voltage during the valve closing operation.
  • step S902 the actual drive lift of the fuel injection valve (105) is detected.
  • the actual drive lift can be detected by specifying the operation characteristics of the large lift and the small lift from the inflection point detected in step S901.
  • step S903 the actual drive lift is determined in step S903. It is determined whether or not the actual drive lift specified in S902 matches the lift (command drive lift) commanded by the fuel injection drive waveform command unit (202). If the command drive lift and the actual drive lift match at S903, this routine ends. On the other hand, if the command drive lift and the actual drive lift do not match, the process proceeds to step S904, and the drive lift (command drive lift) restriction is performed.
  • Fig. 11 shows the time series data of the driving voltage during the valve closing operation during the large lift driving and its second order differential value
  • Fig. 12 shows the driving voltage during the valve closing operation during the small lift driving and the second order differential
  • Fig. 13 is the time series data of the drive current during valve opening operation during large lift drive and its second order differential value
  • Fig. 14 is during valve opening operation during small lift drive. Is the time series data of the drive current and its second order differential value.
  • the S / N ratio of the measured drive current or drive voltage is low and the noise level is large, it is difficult to detect the extreme value from the result of the second derivative of the time series data of the drive current and drive voltage. Become. Therefore, a desired extreme value can be detected by applying a low-pass filter or the like to the drive current or drive voltage and performing second-order differentiation on the smoothed time-series data.
  • the second-order differential value of the drive voltage and the second-order differential value of the drive current shown in FIGS. 11 to 14 are obtained by filtering the drive voltage and drive current and performing second-order differentiation on the smoothed data. It is.
  • the time-series data to be subjected to second order differentiation is the time-series data of the drive current after the injection pulse is turned on (in other words, from the drive voltage or drive current on), or the injection pulse is turned off.
  • time-series data of the drive current after the injection pulse is turned on in other words, from the drive voltage or drive current on
  • injection pulse is turned off.
  • step S902 actual drive lift detection by the drive detection unit (212) in step S902 will be described in detail with reference to FIGS.
  • step S902 an actual drive lift is detected using the extreme value detected in step S901.
  • FIG. 15 shows an example in which second-order differentiation is performed on the drive voltage during the valve closing operation.
  • the number of inflection points (number of inflection points) between small lift driving and large lift driving.
  • the number of inflection points detected is two, whereas when driven with a small lift, the number of inflection points is one. Since inflection points appear as extreme values, the number of inflection points can be specified by counting the number of extreme values from the second-order differential value. In other words, the actual drive lift when the number of extreme values is 2 (1501, 1502) can be judged as a large lift (left side in FIG.
  • the actual drive lift when the number of extreme values is 1 (1505) is small. It can be judged as a lift (Fig. 15 right).
  • every time an extreme value is counted (that is, every time an inflection point is detected), it is determined that the actual drive lift is sequentially increased.
  • the absolute value of the second-order differential value may be used.
  • a predetermined threshold (1503, 1504) is set, and an extreme value can be determined only when the second-order differential value is greater than or equal to the predetermined threshold. good.
  • the predetermined threshold value can be determined in advance by experiments, and can be made variable based on the fuel pressure value and the back electromotive force applied to the solenoid (305).
  • FIG. 15 shows an example of the drive voltage during the valve closing operation, but the same applies to the drive current during the valve opening operation.
  • the actual drive lift can be determined to be a large lift (left side in FIG. 16).
  • the predetermined value (1602) can be determined in advance by experiments, and can be varied based on the fuel pressure value and the back electromotive force applied to the solenoid (305). In order to avoid false detection of inflection points due to application of back electromotive force after injection pulse off, etc., mask time (1601) is provided, and second-order differentiation is applied to the time series data after the mask time (1601) has elapsed. Apply.
  • the extreme value may be detected using the absolute value of the second-order differential value. Also, in order to prevent false detection of extreme values, a predetermined threshold (1603, 1604) is set, and an extreme value may be determined only when the second-order differential value is greater than or equal to the predetermined threshold. good.
  • the predetermined threshold value can be determined in advance by experiments, and can be made variable based on the fuel pressure value and the back electromotive force applied to the solenoid (305).
  • FIG. 16 shows an example of the drive voltage during the valve closing operation, but the same applies to the drive current during the valve opening operation.
  • the actual drive lift when the absolute value of the extreme value (1701, 1702) is larger than the predetermined threshold 1 (1704) can be determined as a large lift (FIG. 17 left), and the absolute value of the extreme value (1705) is the predetermined value.
  • the actual drive lift when it is smaller than the threshold value 1 (1704) can be determined as a small lift (right in FIG. 17).
  • a predetermined threshold 2 (1703) is set, and an extreme value is determined only when the second-order differential value (the absolute value thereof) is equal to or greater than the predetermined threshold 2 (1703). May be.
  • the predetermined threshold value 2 or the predetermined threshold value 1 can be determined in advance by experiments, and can be varied based on the fuel pressure value or the back electromotive force applied to the solenoid (305).
  • FIG. 17 shows an example of the drive voltage during the valve closing operation, but the same applies to the drive current during the valve opening operation.
  • the actual drive lift is larger as the absolute value of the extreme value is larger. Since the core acceleration change also increases, the virtual drive voltage at the time of inflection point (drive voltage when there is no sudden change in acceleration due to the collision of the movable core or when it is hypothesized) or virtual drive current (collision of the movable core) Assuming that there is little or no sudden change in acceleration due to driving current), the virtual driving voltage at the time of inflection point When the amount of change is relatively large, the actual drive lift can be determined to be a large lift, and when the amount of change is relatively small, the actual drive lift can be determined to be a small lift.
  • the magnetic attraction force decreases after the injection pulse is turned off, so the movable core 2 (302) is in the direction of the valve seat (306).
  • the acceleration of the movable core 1 (301) is increased by applying a force in the moving direction of the movable core 1 (301) due to the collision of the movable core 2 (302).
  • the moving directions of the movable core 1 (301) and the movable core 2 (302) are reversed by the zero spring (309).
  • the two inflection points that occur during valve closing during large lift driving are due to acceleration changes in the direction of motion and accelerations in the direction opposite to the direction of motion.
  • One inflection point that occurs during movement is only due to an acceleration change in the direction opposite to the direction of motion.
  • the inflection point due to the acceleration change in the movement direction during the large lift drive becomes the minimum value (1801), and the inflection point due to the acceleration change in the direction opposite to the movement direction becomes the maximum value (1802). It becomes. Further, in the small lift drive, since it becomes an inflection point due to acceleration change in the direction opposite to the movement direction, only the maximum value (1805) is obtained. By detecting this difference, the actual drive lift can be estimated. If the first detected extreme value is the minimum value (1801), the actual drive lift can be determined to be a large lift, and if it is the maximum value (1802). The actual drive lift can be determined as a small lift.
  • step S903 it is determined whether or not the actual drive lift detected in step S902 described above matches the command drive lift commanded by the fuel injection drive waveform command unit (202). If the actual drive lift and the command drive lift match, this routine ends. On the other hand, if they do not match, the process proceeds to step S904 in order to perform the injection amount control. Note that the determination of coincidence between the actual drive lift and the command drive lift may be performed once, or when the actual drive lift and the command drive lift do not coincide with each other a plurality of times, the process may proceed to step S904.
  • step S904 the drive lift limitation by the fuel injection drive waveform command unit (202) in step S904 of FIG. 10 will be described in detail.
  • step S904 when the command drive lift described above does not coincide with the actual drive lift, the command drive lift commanded by the fuel injection drive waveform command unit (202) is limited.
  • the drive current is increased so that the next lift is always a large lift.
  • the drive voltage is applied so that the peak current Ip1 of the command drive current becomes Ip2.
  • the divided injection is also restricted so that the fuel can be injected with the minimum injection amount in the large lift.
  • the drive current is increased so that the next lift is always a large lift. Specifically, the drive current is increased so that the peak current becomes the maximum value (> Ip2), so that it can be reliably driven with a large lift.
  • the required fuel injection amount can always be satisfied, and fuel injection according to the target injection amount can be realized.
  • the maximum drive current value can be set to the peak current Ip1 from the next fuel injection, and the drive can be limited to only the small lift.
  • inflection points occur due to changes in the acceleration of the movable core in the drive current during the valve opening operation and the drive voltage during the valve closing operation of the fuel injection valve (105). Since the fuel injection valve (105) having a variable lift mechanism that can be made variable includes a plurality of movable cores, a plurality of inflection points are generated according to the operation of the movable core. Since these inflection points are determined according to the lift amount, it is possible to detect the actual drive lift (the actually driven lift) by detecting the inflection points. When the detected actual drive lift is different from the command drive lift (commanded drive lift), the fuel injection can be performed with the lift amount (command drive lift) limited.
  • the fuel injection valve (105 ) Lift amount (actual drive lift) can be accurately detected, so even if the engine is driven with a lift amount different from the intended lift amount (command drive lift) due to malfunction of the fuel injection valve (105), etc. It is possible to avoid significant deterioration of emissions and unintended torque fluctuations.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and fuel having different configurations such as a fuel injection valve capable of varying the lift amount in three or more stages and a movable core
  • the present invention can also be applied to an injection valve, and the method of generating an inflection point varies depending on the configuration of the movable core and the like, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a memory, a hard disk, a storage device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

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Abstract

2段階以上の可変リフト機構を有する燃料噴射弁において、指令と異なるリフトで燃料噴射した場合、排気エミッション悪化やトルク変動を引き起こす可能性がある。　2段階以上の可変リフト機構を有する燃料噴射弁の制御装置であって、開弁動作中の駆動電流または閉弁動作中の駆動電圧の変曲点から当該燃料噴射弁の駆動リフトを検知し、検知された駆動リフトが指令駆動リフトと異なる場合は、指令駆動リフトを制限する。

Description

燃料噴射弁の制御装置
　本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁の制御装置に関する。
　近年の自動車燃費・排気規制の強化から、内燃機関の低燃費化と高出力化を同時に達成し、内燃機関の広い運転領域に適合することが求められている。その達成手段の一つとして、燃料噴射弁のダイナミックレンジ拡大が要求されている。
　燃料噴射弁のダイナミックレンジ拡大には、従来の静流特性を確保しつつ、動流特性を改善することが必要となる。この動流特性の改善方法として、ハーフリフト制御による最小噴射量の低減が知られている。
　このハーフリフト制御は、燃料噴射弁に備わる弁体が完全に開弁位置(以下、フルリフトという)に達する前の状態(以下、ハーフリフト領域という)で高精度の制御を行うが、前記ハーフリフト領域の噴射量ばらつきは、燃料噴射弁の個体差に起因して大きくなることが知られている。このため、燃料噴射弁毎に生じる個体差を検知する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、燃料噴射弁の開弁動作(詳しくは、弁体が開弁状態となったタイミング)に関する個体差を電気的特性に基づき間接的に検知する技術について開示されている。同様に、燃料噴射弁の閉弁動作を電気的特性から検知することも既知の技術となっている。
　また、燃料噴射弁のダイナミックレンジを拡大する技術として、特許文献2には、2つの可動コアにより弁体のリフト量を変化させて単位時間あたりの噴射量(噴射率)を変化させる燃料噴射弁について開示されている。当該燃料噴射弁は、従来のハーフリフト領域をフルリフトで燃料噴射することが可能となるため、少量噴射時の噴射量精度を高めることができる。また、その制御方法として、燃料噴射弁に流れる駆動電流の大きさによって、リフト量を可変にすることも開示されている。
特開２０１４－１５２６９７号公報 特開２００６－１３２４１２号公報
　しかしながら、燃料噴射弁のリフト量を制御するための電流値は、燃料噴射弁、当該燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置内の機差ばらつきの影響により、指令した電流値に対してばらつきが生じている。また、燃料噴射弁の開弁動作は燃圧の影響を受けるため、リフト量を制御するためには燃圧値に応じて電流値を変化させる必要がある。この燃圧値は、一般に、燃圧センサを用いて計測されるが、燃圧センサが取り付けられているコモンレール内には脈動が発生しているため、燃料噴射時の正確な燃圧値を計測することは難しい。
　そのため、上述した機差ばらつきや燃圧変動等により燃料噴射弁に流れる電流値が変動し、意図したリフト量(すなわち、内燃機関の運転状態等に応じて燃料噴射弁に対して指示される指令駆動リフト)とは異なるリフト量で燃料噴射弁が動作して燃料噴射される可能性がある。
　本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前述の可変リフト機構を有する燃料噴射弁のリフト量(実際のリフト量)を正確に監視し、そのリフト量と意図したリフト量との乖離による排気エミッションの悪化や意図しないトルク変動を抑止することのできる燃料噴射弁の制御装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明に係る燃料噴射弁の制御装置は、弁体のリフト量を2段階以上の駆動リフトで可変とする可変リフト機構を有する燃料噴射弁を制御する制御装置であって、前記燃料噴射弁を開弁した際の駆動電流および閉弁した際の駆動電圧の少なくとも一方から検出された変曲点に基づき、前記燃料噴射弁の駆動リフトを検知することを特徴としている。
　また、本発明に係る燃料噴射弁の制御装置は、弁体のリフト量を2段階以上の駆動リフトで可変とする可変リフト機構を有する燃料噴射弁を制御する制御装置であって、前記燃料噴射弁を開弁した際の駆動電流および閉弁した際の駆動電圧の少なくとも一方から変曲点を検出する変曲点検出部と、前記変曲点検出部により検出された変曲点に基づき、前記燃料噴射弁の駆動リフトを検知する駆動検知部と、を備えることを特徴としている。
　本発明の燃料噴射弁の制御装置によれば、リフト量を複数段階の駆動リフトで可変とする可変リフト機構を有する燃料噴射弁において、当該燃料噴射弁のリフト量(実駆動リフト)を正確に検知できるので、燃料噴射弁の誤動作等により意図したリフト量(指令駆動リフト)とは異なるリフト量で駆動してしまった場合でも、排気エミッションの著しい悪化や意図しないトルク変動を回避することが可能となる。
　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。
本発明に係る燃料噴射弁の制御装置(燃料噴射制御装置)が搭載された内燃機関の基本構成例を示す全体構成図。 図1に示す燃料噴射制御装置の基本構成図。 図1に示す燃料噴射弁の構造例及び動作例を示す要部概略図。 燃料噴射弁の基本動作(小リフト)を説明する図。 燃料噴射弁の基本動作(大リフト)を説明する図。 燃料噴射弁のTi-Q特性を示す図。 指令駆動電流と実駆動電流の関係を説明する図。 小リフト駆動時における変曲点を説明する図。 大リフト駆動時における変曲点を説明する図。 図1に示す燃料噴射制御装置による、実駆動リフト検知と駆動リフト制限の制御フローを説明するフローチャート。 大リフト駆動時の閉弁動作中の駆動電圧とその2階微分値の時系列データの一例を示す図。 小リフト駆動時の閉弁動作中の駆動電圧とその2階微分値の時系列データの一例を示す図。 大リフト駆動時の開弁動作中の駆動電流とその2階微分値の時系列データの一例を示す図。 小リフト駆動時の開弁動作中の駆動電流とその2階微分値の時系列データの一例を示す図。 変曲点数による実駆動リフト検知を説明する図。 変曲点までの時間による実駆動リフト検知を説明する図。 変曲点における極値の大きさによる実駆動リフト検知を説明する図。 変曲点のパターンによる実駆動リフト検知を説明する図。
　以下、本発明に係る燃料噴射弁の制御装置(燃料噴射制御装置)の実施形態について図面を参照して説明する。
　尚、本実施形態では、燃料噴射弁が内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁であり、弁体のリフト量を2段階の駆動リフト(大リフト、小リフト)で可変とする可変リフト機構を有する燃料噴射弁を採用し、燃料噴射制御装置が内燃機関の制御装置として用いられる形態について説明するが、前記燃料噴射弁としては、電磁駆動され、弁体のリフト量を複数段階(例えば3段階以上)の駆動リフトで可変とする可変リフト機構を有する適宜の弁を採用できることは勿論である。
　図1は、本発明に係る燃料噴射弁の制御装置(燃料噴射制御装置)が搭載された内燃機関の基本構成例を示したものである。
　図1において、内燃機関(101)に吸入される空気(吸入空気)は、空気流量計(120)を通過し、スロットル弁(119)、コレクタ(115)の順に吸入され、その後、各気筒に備わる吸気管(110)、吸気弁(103)を介して燃焼室(121)に供給される。
　一方、燃料は、燃料タンク(123)から低圧燃料ポンプ(124)により、内燃機関(101)に備わる高圧燃料ポンプ(125)へ送られ、高圧燃料ポンプ(125)は、排気カム(128)が備わる排気カム軸(図示せず)から伝達される動力により、高圧燃料ポンプ(125)内に備わるプランジャーを上下に可動し、高圧燃料ポンプ(125)内の燃料を加圧(昇圧)する。ECU(109)からの制御指令値に基づき、高圧燃料ポンプ(125)から吐出する燃料の圧力(燃料圧)が所望の圧力になるように、その吸入口に備わる開閉バルブをソレノイドにより制御する。
　これにより、高圧化された燃料は、高圧燃料配管(129)を介して燃料噴射弁(105)へ送られ、燃料噴射弁(105)は、ECU(109)内に備わる燃料噴射制御装置(127)の指令に基づき、燃料を燃焼室(121)へ直接噴射する。
　尚、内燃機関(101)には、高圧燃料ポンプ(125)を制御するため、高圧燃料配管(129)内の圧力を計測する燃料圧力センサ(126)が備えられており、ECU(109)は、このセンサ値に基づき、高圧燃料配管(129)内の燃料圧が所望の圧力になるよう、所謂フィードバック制御を行うことが一般的である。更に、内燃機関(101)には、燃焼室(121)毎に点火コイル(107)、点火プラグ(106)が備えられており、ECU(109)により、所望のタイミングで点火コイル(107)への通電制御と点火プラグ(106)による点火制御が行われる仕組みとなっている。
　これにより、燃焼室(121)内で吸入空気と燃料が混ざった混合気は、点火プラグ(106)から放たれる火花により燃焼し、この圧力によりピストン(102)が押し下げられる。燃焼により生じた排気ガスは、排気弁(104)を介して排気管(111)に排出され、排気管(111)上には、この排気ガスを浄化するための三元触媒(112)が備えられている。
　ECU(109)には、前述の燃料噴射制御装置(127)が内蔵され、内燃機関(101)のクランク軸(図示せず)角度を計測するクランク角度センサ(116)、吸入空気量を示す前記空気流量計(120)、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ(113)、運転者が操作するアクセルの開度を示すアクセル開度センサ(122)、前記燃料圧力センサ(126)等の信号が入力される。
　各センサから入力された信号について更に述べると、ECU(109)は、アクセル開度センサ(122)の信号から、内燃機関(101)の要求トルクを算出するとともに、アイドル状態であるか否かの判定等を行う。また、ECU(109)には、クランク角度センサ(116)の信号から、内燃機関(101)の回転速度(以下、エンジン回転数という)を演算する回転数検出手段と、水温センサ(108)から得られる内燃機関(101)の冷却水温度と内燃機関(101)の始動後の経過時間等から三元触媒(112)が暖機された状態であるか否かを判断する手段などが備えられている。
　また、ECU(109)は、前述の内燃機関(101)の要求トルクなどから、内燃機関(101)に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットル弁(119)に出力するとともに、燃料噴射制御装置(127)は、吸入空気量に応じた燃料量を算出して燃料噴射弁(105)にそれに応じた燃料噴射信号を出力し、更に、点火コイル(107)に点火信号を出力する。
　次に、図2を用いて、図1に示すECU(109)の燃料噴射制御装置(127)と燃料噴射弁(105)について説明する。
　燃料噴射制御装置(127)は、基本的に、燃料噴射制御部としての燃料噴射パルス信号演算部(201)および燃料噴射駆動波形指令部(電流波形補正部)(202)、エンジン状態検知部(203)、駆動検知部(212)、変曲点検出部(211)、駆動IC(208)、高電圧生成部(昇圧装置)(206)、燃料噴射駆動部(スイッチ)(207a、207b)を備える。
　エンジン状態検知部(203)は、前述のエンジン回転数、吸入空気量、冷却水温度、燃料温度や内燃機関(エンジン)の故障状態などの各種情報を集約・提供し、エンジン状態検知部(203)から得られる各種情報に基づき、燃料噴射パルス信号演算部(201)は、燃料噴射弁(105)の燃料噴射期間を規定する噴射パルス(幅)を演算し、燃料噴射駆動波形指令部(202)は、燃料噴射弁(105)の開弁/開弁維持するために供給する駆動電流の指令値を算出し、駆動IC(208)へ出力する。
　高電圧生成部(206)は、ヒューズ(204)とリレー(205)を介して供給されるバッテリ電圧(209)を元に、電磁ソレノイド式の燃料噴射弁(105)が開弁する際に必要となる高い電源電圧(以下、高電圧という)(210)を生成する。また、高電圧生成部(206)は、駆動IC(208)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(209)を昇圧する。これにより、燃料噴射弁(105)の電源として、弁体の開弁力確保を目的とした高電圧(210)と開弁した後に弁体が閉弁しないように開弁保持をさせるバッテリ電圧(209)の2系統が備わることになる。
　燃料噴射弁(105)の上流側と下流側には2つの燃料噴射駆動部(207a、207b)が備えられており、燃料噴射弁(105)に対して駆動電流の供給を行う。駆動IC(208)は、燃料噴射パルス信号演算部(201)で演算された噴射パルス(幅)と燃料噴射駆動波形指令部(202)で演算された駆動電流波形に基づきスイッチである燃料噴射駆動部(207a、207b)を切り替えることにより、燃料噴射弁(105)に印加される高電圧(210)もしくはバッテリ電圧(209)を制御することで、燃料噴射弁(105)へ供給する駆動電流を制御する。
　図3、図4、図5を参照して、燃料噴射パルス信号演算部(201)から出力される噴射パルス、燃料噴射駆動波形指令部(202)で演算され、燃料噴射弁(105)に印加される駆動電圧と駆動電流、燃料噴射弁(105)の弁体(303)の変位量について説明する。
　図3は、2段階の可変リフト機構を有する燃料噴射弁の構成例及び動作例を示したものであり、図3の左図は、閉弁時、図3の中央図は、弁体(303)の先端が弁座(306)からSt1だけ離れて燃料通路が形成された場合(以下、小リフトという)、図3の右図は、弁体(303)の先端が弁座(306)からSt1＋St2だけ離れて燃料通路が形成された場合(以下、大リフトという)を表している。
　図4、図5は、燃料噴射弁(105)から燃料を噴射する際の、噴射パルス、駆動電圧、駆動電流、弁体(303)の変位量(弁変位)の一例を時系列で示したものであり、図4は小リフトで駆動する場合、図5は大リフトで駆動する場合を表している。
　まず、図3の左図および中央図と図4を参照して、小リフトによる駆動(小リフト駆動)について説明する。
　時間T0～T1では、燃料噴射パルス信号演算部(201)から出力される噴射パルスがオフ状態であるため、燃料噴射駆動部(207a、207b)がオフ状態となり、燃料噴射弁(105)に駆動電流が供給されない。したがって、図3の左図に示すように、燃料噴射弁(105)のセットスプリング(308)の付勢力によって弁体(303)が弁座(306)の閉弁方向へ付勢され、弁体(303)の下端が弁座(306)と当接したままとなり(弁孔(307)が閉じられたままとなり)、燃料が噴射されない。
　次いで、時間T1で、噴射パルスがオン状態となり、燃料噴射駆動部(Hi)(207a)と燃料噴射駆動部(Lo)(207b)がオン状態となり、高電圧(210)～燃料噴射弁(105)～接地電圧の間が導通され(ソレノイド(305)に印加される駆動電圧は高電圧(210))、ソレノイド(305)に駆動電流が供給されると、固定コア(304)と可動コア1(301)との間に磁束が生じて可動コア1(301)に磁気吸引力が作用する。ソレノイド(305)に供給される駆動電流が増加し、可動コア1(301)に作用する磁気吸引力がゼロスプリング(309)による付勢力を超過すると、可動コア1、2(301、302)が固定コア(304)の方向へ吸引されて移動し始める(時間T1～T2)。
　可動コア1(301)と可動コア2(302)が所定の長さだけ移動すると、可動コア2(302)と弁体(303)とが係合し、可動コア1、2(301、302)と弁体(303)とが一体となって移動し始め(可動コア2(302)が弁体(303)を押し上げ)(時間T2)、弁体(303)は弁座(306)から離れて開弁されて燃料が噴射される。
　可動コア1、2(301、302)と弁体(303)は、可動コア1(301)が固定コア(304)に衝突するまで一体となって移動するものの、可動コア1(301)と固定コア(304)とが勢いよく衝突すると可動コア1(301)が固定コア(304)で跳ね返って弁孔(307)から噴射される燃料の流量が乱れる。そこで、可動コア1(301)が固定コア(304)に衝突する前(時間T3)、つまり駆動電流がピーク電流Ip1に到達したときに、燃料噴射駆動部(207a、207b)をオフ状態とし、ソレノイド(305)に印加される駆動電圧を減少させて駆動電流を減少させることで、可動コア1(301)及び弁体(303)の勢いを低下させる。
　時間T4から噴射パルスが立ち下がる時間T6までは、可動コア1(301)を固定コア(304)に引き寄せるのに十分な磁気吸引力のみを供給するため、燃料噴射駆動部(Lo)(207ｂ)をオン状態に維持した状態で燃料噴射駆動部(Hi)(207ａ)を間欠的にオン状態とし(燃料噴射駆動部(Hi)(207ａ)をPMW制御)、ソレノイド(305)に印加される駆動電圧を間欠的にバッテリ電圧(209)とし、ソレノイド(305)に流れる駆動電流が所定の範囲内に収まるように制御する。
　なお、時間T6以前の時間T5では、可動コア1(301)と固定コア(304)とが衝突し、弁体(303)がリフト量St1まで変位している。
　時間T6で、噴射パルスがオフ状態となることで燃料噴射駆動部(207a、207b)が全てオフ状態となり、ソレノイド(305)へ印加される駆動電圧が減少し、ソレノイド(305)に流れる駆動電流が減少すると、固定コア(304)と可動コア1(301)との間に生じた磁束が次第に消滅し、可動コア1(301)に作用する磁気吸引力が消滅する。よって、弁体(303)は、セットスプリング(308)の付勢力と燃圧による押圧力により、所定の時間遅れを持って弁座(306)の閉弁方向へ押し戻される。そして、時間T7では、弁体(303)が元の位置まで戻され、弁体(303)の下端が弁座(306)に当接して閉弁されて燃料が噴射されなくなる。
　なお、噴射パルスがオフ状態となった時間T6からは、燃料噴射弁(105)内の残留磁力を素早く抜き、弁体(303)が早期に閉弁するように、燃料噴射弁(105)を駆動する際とは逆方向に高電圧(210)を供給する。
　次に、図3の左図および右図と図5を用いて、大リフトによる駆動(大リフト駆動)について説明する。なお、前述した小リフトの場合と重複する説明は省略する。
　時間T1で、噴射パルスがオン状態となることで、高電圧(210)～燃料噴射弁(105)～接地電圧の間が導通され(ソレノイド(305)に印加される駆動電圧は高電圧(210))、可動コア1(301)と可動コア2(302)に磁気吸引力が作用し、可動コア1(301)と可動コア2(302)が固定コア(304)の方向へ吸引されて移動し始める(時間T1～T2)。
　可動コア1(301)と可動コア2(302)が所定の長さだけ移動すると、可動コア2(302)と弁体(303)とが係合し、可動コア1(301)と可動コア2(302)と弁体(303)とが一体となって移動し始め(時間T2)、その後、固定コア(304)との距離が短い可動コア1(301)が固定コア(304)に衝突する。その後も、可動コア2(302)と弁体(303)は、可動コア2(302)が固定コア(304)に衝突するまで一体となって移動し(可動コア2(302)が弁体(303)を押し上げ)、弁体(303)が弁座(306)からリフト量St1+St2だけ変位したところで可動コア2(302)が固定コア(304)に衝突する。
　可動コア2(302)が固定コア(304)に衝突する前(時間T3)、つまり駆動電流がピーク電流Ip2(Ip2>Ip1)に到達したときに、ソレノイド(305)へ印加される駆動電圧を減少させて駆動電流を減少させることで、可動コア2(302)及び弁体(303)の勢いを低下させる。
　時間T4から噴射パルスが立ち下がる時間T6までは、小リフトの場合と同様に、開弁状態を維持するために駆動電圧を間欠的にバッテリ電圧(209)とし、ソレノイド(305)に流れる駆動電流が所定の範囲内に収まるように制御する。
　時間T6で、噴射パルスがオフ状態となることで可動コア1(301)と可動コア2(302)に作用する磁気吸引力を消滅させ、弁体(303)を弁座(306)に押し下げることで閉弁させる。
　図6は、燃料噴射弁(105)を大リフト、小リフトで駆動する場合の噴射量特性(Ti-Q特性)を示す図である。
　前述したように、小リフトでは弁体(303)の変位量はSt1であるため、図6に示すTi-Q特性1(601)のようになり、少量噴射領域まで、噴射パルス幅に対する噴射量の直線性が確保できる。一方、大リフトでは弁体(303)の変位量はSt1+St2まで変位する。これにより、大リフトでは図6に示すTi-Q特性2(602)のようになり、同一噴射パルス幅では、小リフトに対して相対的に多くの燃料を噴射することができる。
　Ti-Q特性は実験により計測しておき、あらかじめマップに記憶させておくことで、要求噴射量に対する噴射パルス幅を算出することができる。尚、Ti-Q特性は、燃圧によっても変化する。燃圧が大きくなるほど開弁時間に対して噴射量が多くなり、燃圧が小さくなると噴射量が少なくなる。したがって、燃料圧力センサ(126)(図1参照)で計測した燃圧値に応じてTi-Q特性を補正する必要がある。前記補正値はあらかじめ実験などで計測しておき、要求噴射量によって決まった噴射パルス幅に対して補正値を乗算することで、噴射パルスを算出するのが良い。
　以上のように、要求噴射量が少なく、高い精度が必要なときは、図4に示すピーク電流Ip1をソレノイド(305)に流すことで燃料噴射弁(105)を駆動する。一方、多くの燃料を短時間に噴射する必要がある場合には、図5に示すピーク電流Ip2(Ip1<Ip2)をソレノイド(305)に流すことで、燃料噴射弁(105)のリフト量を適切に制御できる。
　しかしながら、図7に示すように、燃料噴射駆動波形指令部(202)で演算される指令駆動電流値(701)は、燃料噴射制御装置(127)の機差ばらつき等の影響により、実際にソレノイド(305)に流れるときは、燃料噴射駆動波形指令部(202)で演算される駆動電流値に対して誤差が生じる。また、燃料噴射弁(105)の機差ばらつきにより、駆動電流値には大リフト駆動、小リフト駆動のいずれになるか一意に定まらない領域(703)が存在し、実際にソレノイド(305)に流れる実駆動電流(702)が領域(703)の値となった場合、実駆動リフト(実際の駆動リフト)が指令駆動リフト(エンジン状態検知部(203)から内燃機関(101)の運転状態等に応じて指示される駆動リフト)とは異なるリフト量で駆動される場合がある。燃料噴射弁(105)が指令駆動リフトとは異なるリフト量で駆動された場合、必要な燃料噴射量に対して過少もしくは過多になり、排気エミッションの悪化や内燃機関(101)の回転変動を引き起こす可能性がある。そのため、前述の実駆動リフトを検知・監視して、実駆動リフトが指令駆動リフトと異なる場合には、燃料噴射弁(105)を適切に制御する必要がある。
　前述の燃料噴射弁(105)の大リフト、小リフトいずれのリフトで駆動しているかの検知は、燃料噴射弁(105)の開弁動作中の駆動電流に現れる変曲点、もしくは、閉弁動作中の駆動電圧に現れる変曲点を検出することで可能となる。
　そこで、図2に示すように、燃料噴射制御装置(127)の変曲点検出部(211)は、燃料噴射弁(105)の開弁動作中の駆動電流、もしくは、閉弁動作中の駆動電圧から変曲点を検出し、駆動検知部(212)は、変曲点検出部(211)の検出結果に基づき燃料噴射弁(105)の駆動リフト(リフト量)を検知して、エンジン状態検知部(203)へ出力する。
　まず、燃料噴射弁(105)の開弁動作により駆動電流に現れる変曲点、閉弁動作により駆動電圧に現れる変曲点について概説する。
　前述のように、燃料噴射弁(105)の弁体(303)を開弁する際には、ソレノイド(305)に高電圧(210)が印加され、相対的に大きな駆動電流が流されて、可動コア1、2(301、302)と弁体(303)とが加速される。次いで、ソレノイド(305)に印加される高電圧(210)が遮断され、ソレノイド(305)に流れる駆動電流が所定値まで減少された後、ソレノイド(305)にバッテリ電圧(209)が印加されると、ソレノイド(305)に流れる駆動電流が安定した状態で可動コア1、2(301、302)が固定コア(304)に衝突する。可動コア1、2(301、302)と固定コア(304)とが衝突すると、可動コア1、2(301、302)の加速度が変化し、ソレノイド(305)のインダクタンスが変化する。
　ここで、ソレノイド(305)のインダクタンスの変化は、ソレノイド(305)に流れる駆動電流あるいはソレノイド(305)に印加される駆動電圧に変曲点として現れると考えられるものの、開弁する際には駆動電圧がほぼ一定に維持されるため、駆動電圧に変曲点は現れず、駆動電流に現れる。
　一方で、燃料噴射弁(105)の弁体(303)を閉弁する際には、弁体(303)が弁座(306)と衝突する時に、ゼロスプリング(309)が伸長から圧縮に転じ、可動コア1、2(301、302)の運動方向が逆転することにより加速度が変化し、ソレノイド(305)のインダクタンスが変化する。閉弁する際にはソレノイド(305)に流れる駆動電流が遮断され、ソレノイド(305)に逆起電力が印加され、駆動電流が収束すると徐々に逆起電力も減少していくため、逆起電力が減少する際にインダクタンスが変化することで、駆動電圧に変曲点が発生する。
　すなわち、本明細書において、燃料噴射弁(105)の駆動リフト(実駆動リフト)の検知基準となるソレノイド(305)に流れる駆動電流あるいはソレノイド(305)に印加される駆動電圧に現れる変曲点とは、ソレノイド(305)のインダクタンスの時間変化が所定の閾値以上となる点である。
　次に、図8と図9を用いて、図3に示す燃料噴射弁(105)の変曲点の発生の駆動リフトによる差異について説明する。
　図8は、ピーク電流Ip1でソレノイド(305)に駆動電流を流し、小リフトで駆動する場合の図である。
　図4に基づき説明したように、燃料噴射弁(105)を開弁する際には、ソレノイド(305)に高電圧(210)を印加し、駆動電流がピーク電流Ip1となるまで電流を流す。駆動電流がピーク電流Ip1に到達した時点で、ソレノイド(305)に印加される高電圧(210)を遮断し、バッテリ電圧(209)を印加する。ソレノイド(305)に流れる駆動電流が安定した状態で可動コア1(301)が固定コア(304)に衝突することで可動コア1(301)の運動方向が逆転するため、可動コア１(301)の加速度が急激に変化し、ソレノイド(305)のインダクタンスを変化させ、駆動電流に変曲点(401)が1つ発生する。
　一方、燃料噴射弁(105)を閉弁する際には、噴射パルスがオフ状態となった後、磁気吸引力が減少して可動コア1(301)が固定コア(304)から離れ、可動コア1(301)と弁体(303)が弁座(306)方向へ移動する。弁体(303)が弁座(306)と当接する際に、ゼロスプリング(309)が徐々に圧縮されていくが、着座時に伸びに転じて可動コア1(301)の運動方向が逆転し、可動コア1(301)の加速度を急激に変化させる。この可動コア1(301)の加速度の変化によりソレノイド(305)のインダクタンスが変化し、逆起電力を変化させるため、駆動電圧に変曲点(402)が1つ発生する。
　図9は、ピーク電流Ip2でソレノイド(305)に駆動電流を流し、大リフトで駆動する場合の図である。
　図5に基づき説明したように、燃料噴射弁(105)を開弁する際には、ソレノイド(305)に高電圧(210)を印加することで、駆動電流がピーク電流Ip2となるまで電流を流す。すると、可動コア1(301)と固定コア(304)の間に磁気吸引力が発生し、可動コア1(301)と可動コア2(302)が加速する。駆動電流がピーク電流Ip2に到達した時点で、ソレノイド(305)に印加される高電圧(210)を遮断し、流れる駆動電流が所定値まで減少された後、ソレノイド(305)にバッテリ電圧(209)を印加する。ソレノイド(305)に流れる駆動電流が安定した状態で、固定コア(304)との距離が相対的に短い可動コア1(301)が固定コア(304)に衝突した後、固定コア(304)との距離が相対的に長い可動コア2(302)が固定コア(304)に衝突する。このように可動コア1(301)と可動コア2(302)それぞれが固定コア(304)に順次衝突する際に加速度が急激に変化するため、ソレノイド(305)のインダクタンスが変化し、駆動電流に比較的大きな変曲点(501、502)が2つ発生する。
　一方、燃料噴射弁(105)を閉弁する際には、噴射パルスがオフ状態となった後、磁気吸引力が減少して可動コア1(301)と可動コア2(302)が固定コア(304)から離れる。可動コア1(301)に対して残留磁力の小さい可動コア2(302)の方が弁座(306)方向への移動が早いため、まず可動コア2(302)が可動コア1(301)に衝突し、可動コア1(301)の加速度を急激に変化させる。その後、可動コア1(301)と可動コア2(302)は同時に(一体となって)移動をはじめ、やがて弁体(303)は弁座(306)に当接して閉弁する。その際、ゼロスプリング(309)が徐々に圧縮されていくが、着座時に伸びに転じ、可動コア1(301)と可動コア2(302)の加速度が急激に変化する。これがソレノイド(305)のインダクタンスを変化させ、逆起電力の変化となって現れるため、駆動電圧に比較的大きな変曲点(504)が発生する。すなわち、ここでは、可動コア2(302)と可動コア1(301)の衝突により生じる変曲点(503)と、着座により生じる変曲点(504)の2つが駆動電圧に発生することになる。
　上記で説明した通り、固定コア(304)や弁体(303)に対して複数の可動コア1、2(301、302)を相対的に連動して移動させ、弁体(303)を段階的に可動させてリフト量を調整する可変リフト機構を有する燃料噴射弁(105)では、小リフト駆動時は、開弁動作による駆動電流に現れる変曲点と閉弁動作による駆動電圧に現れる変曲点の数は共に1つとなるが、大リフト駆動時は、開弁動作による駆動電流に現れる変曲点と閉弁動作による駆動電圧に現れる変曲点の数は共に2つとなる。
　そのため、燃料噴射制御装置(127)の駆動検知部(212)は、変曲点検出部(211)で検出される変曲点の数、その変曲点の現れ方などから、燃料噴射弁(105)の実際の駆動リフト(実駆動リフト)を検知・監視することが可能となる。
　次に、図10のフローチャートを用いて、図1に示す燃料噴射制御装置(127)による、燃料噴射弁(105)の実駆動リフト検知とそれに基づく噴射量制御に関連する駆動リフト制限について説明する。
　図10に示すように、まず、ステップS901にて燃料噴射弁(105)の開弁動作時の駆動電流もしくは閉弁動作時の駆動電圧の時系列データから変曲点の検出を行う。次に、ステップS902にて燃料噴射弁(105)の実駆動リフトの検知を行う。実駆動リフトは、ステップS901にて検出した変曲点から大リフト、小リフトの動作特性を特定することで検知することができる。次に、ステップS903にて実駆動リフトの判定を行う。S902にて特定した実駆動リフトが、燃料噴射駆動波形指令部(202)にて指令されたリフト(指令駆動リフト)と一致しているか否かを判定する。S903にて指令駆動リフトと実駆動リフトが一致している場合は、本ルーチンを終了する。一方、指令駆動リフトと実駆動リフトが一致していない場合は、ステップS904に移行して駆動リフト(指令駆動リフト)制限を実施する。
[変曲点検出]
　前述のステップS901の変曲点検出部(211)による変曲点検出について説明する。
　ソレノイド(305)に流れる駆動電流もしくはソレノイド(305)に印加される駆動電圧の時系列データを2階微分すると、前述の変曲点が極値(極大値もしくは極小値)として現れる。よって、それらの時系列データの極値を検出することで前述の変曲点を特定することができる。
　図11は、大リフト駆動時の閉弁動作中の駆動電圧とその2階微分値の時系列データであり、図12は、小リフト駆動時の閉弁動作中の駆動電圧とその2階微分値の時系列データであり、図13は、大リフト駆動時の開弁動作中の駆動電流とその2階微分値の時系列データであり、図14は、小リフト駆動時の開弁動作中の駆動電流とその2階微分値の時系列データである。
　尚、計測される駆動電流や駆動電圧のS/N比が低く、そのノイズレベルが大きい場合は、駆動電流や駆動電圧の時系列データの2階微分の結果から極値を検知することが難しくなる。そこで、駆動電流や駆動電圧に対してローパスフィルタなどを施し、平滑化された時系列データを2階微分することで所望の極値を検出することができる。図11～14で示した駆動電圧の2階微分値と駆動電流の2階微分値は、駆動電圧と駆動電流にフィルタを施し、平滑化したデータに対して2階微分をして得たものである。
　また、噴射パルスがオンとなった時点からの駆動電流の時系列データ、もしくは、噴射パルスがオフとなった時点からの駆動電圧の時系列データに対して2階微分を施すと、電圧の切り替え時(例えば、高電圧(210)からバッテリ電圧(209)や、駆動電圧オフ後の逆起電力印加)などが極値として現れる可能性があるため、可動コア1、2(301、302)の加速度変化によって発生する変曲点を正確に特定することができない。よって、2階微分を施す時系列データは、噴射パルスがオン状態となり(言い換えれば、駆動電圧もしくは駆動電流オンから)一定時間経過した後の駆動電流の時系列データ、もしくは、噴射パルスがオフ状態となり(言い換えれば、駆動電圧もしくは駆動電流オフから)一定時間経過した後の駆動電圧の時系列データとすることが望ましい。
[実駆動リフト検知]
　次に、前述のステップS902の駆動検知部(212)による実駆動リフト検知について図15～図18を参照しながら詳説する。このステップS902では、ステップS901で検出した極値を用いて、実駆動リフトを検知する。
{実駆動リフトの検知方法(その1)}
　図15は、閉弁動作中の駆動電圧に対して2階微分を施した例を示したものである。既に説明したように、小リフト駆動と大リフト駆動では、変曲点数(変曲点の数)に違いがある。大リフトで駆動すると、検出される変曲点数は2つであるのに対し、小リフトで駆動すると、変曲点数は1つとなる。変曲点は極値として現れるため、2階微分値から極値の数をカウントすることで変曲点数を特定できる。つまり、極値の数が2つ(1501、1502)の場合の実駆動リフトは大リフトと判断でき(図15左)、極値の数が1つ(1505)の場合の実駆動リフトは小リフトと判断できる(図15右)。図15に示す例では、極値をカウントする毎に（つまり、変曲点を検出する毎に）、実駆動リフトが順次大きくなるように判断している。尚、極値をカウントする際は2階微分値の絶対値を用いても良い。また、極値の誤検出を防ぐため、所定の閾値(1503、1504)を設定し、2階微分値がその所定の閾値以上もしくはその所定の閾値以下である場合のみ極値と判定しても良い。この所定の閾値は、あらかじめ実験で決めることができ、燃圧値やソレノイド(305)に印加される逆起電力に基づいて可変にすることもできる。
　図15では、閉弁動作中の駆動電圧の例を示したが、開弁動作中の駆動電流についても同様である。
{実駆動リフトの検知方法(その2)}
　また、前述の方法とは異なる実駆動リフトの検知方法について図16を参照して説明する。
　小リフト駆動と大リフト駆動では、リフト量が異なるため、噴射パルスがオン状態となってから開弁が完了するまでの時間と噴射パルスがオフ状態となってから閉弁が完了するまでの時間は、小リフトと大リフトで相対的に異なる。リフト量が相対的に短い小リフト駆動では、噴射パルスがオン状態となってから開弁完了時に生じる変曲点発生までの時間、もしくは、噴射パルスがオフ状態となってから閉弁完了時に生じる変曲点発生までの時間が、大リフト駆動時に比べて短くなる。よって、噴射パルスがオン状態となってから極値までの時間が所定値よりも短い場合、もしくは、噴射パルスがオフ状態となってから極値までの時間が所定値(1602)よりも短い場合は実駆動リフトが小リフトと判断でき(図16右)、噴射パルスがオン状態となってから極値までの時間が所定値よりも長い場合、もしくは、噴射パルスがオフ状態となってから極値までの時間が所定値(1602)よりも長い場合は実駆動リフトが大リフトと判断できる(図16左)。この所定値(1602)はあらかじめ実験により決めることができ、燃圧値やソレノイド(305)に印加される逆起電力に基づいて可変にすることもできる。また、噴射パルスオフ後の逆起電力印加時などに起因する変曲点の誤検出を避けるために、マスク時間(1601)を設け、マスク時間(1601)経過後の時系列データに2階微分を施す。
　尚、極値の検出は、2階微分値の絶対値を用いても良い。また、極値の誤検出を防ぐため、所定の閾値(1603、1604)を設定し、2階微分値がその所定の閾値以上もしくはその所定の閾値以下である場合のみ極値と判定しても良い。この所定の閾値は、あらかじめ実験で決めることができ、燃圧値やソレノイド(305)に印加される逆起電力に基づいて可変にすることもできる。
　図16では、閉弁動作中の駆動電圧の例を示したが、開弁動作中の駆動電流についても同様である。
{実駆動リフトの検知方法(その3)}
　また、前述の方法とは異なる実駆動リフトの検知方法について図17を用いて説明する。
　小リフト駆動と大リフト駆動では、相対的にリフト量が異なるため、燃料噴射弁(105)の可動コア1、2(301、302)の加速度も駆動リフトに応じて異なる。リフト量が相対的に大きい方(大リフト駆動時)が、可動コアの加速度も相対的に大きくなり、2階微分をした極値の絶対値も小リフト駆動時の極値に対して相対的に大きくなる。よって、極値の絶対値の大きさで実駆動リフトを推定することができる。つまり、極値(1701、1702)の絶対値が所定の閾値1(1704)より大きい場合の実駆動リフトは大リフトと判断でき(図17左)、極値(1705)の絶対値が所定の閾値1(1704)よりも小さい場合の実駆動リフトは小リフトと判断できる(図17右)。
　また、極値の誤検出を防ぐため、所定の閾値2(1703)を設定し、2階微分値(の絶対値)がその所定の閾値2(1703)以上である場合のみ極値と判定しても良い。この所定の閾値2あるいは前述の所定の閾値1はあらかじめ実験で決めることができ、燃圧値やソレノイド(305)に印加される逆起電力に基づいて可変にすることもできる。
　図17では、閉弁動作中の駆動電圧の例を示したが、開弁動作中の駆動電流についても同様である。
　尚、図17に示す例では、極値の大きさに基づき、より詳しくは、極値の絶対値が大きくなるほど実駆動リフトが大きいと判断したが、前述のように、リフト量が大きくなるほど可動コアの加速度変化も大きくなるので、変曲点発生時の仮想駆動電圧(可動コアの衝突による急激な加速度の変化がない或いは少ないと仮想した時の駆動電圧)もしくは仮想駆動電流(可動コアの衝突による急激な加速度の変化がない或いは少ないと仮想した時の駆動電流)を想定し、変曲点発生時の仮想駆動電圧もしくは仮想駆動電流に対する実際の駆動電圧もしくは駆動電流の変化量(差分)を算出して、その変化量が相対的に大きい場合は実駆動リフトが大リフトと判断し、その変化量が相対的に小さい場合は実駆動リフトが小リフトと判断することもできる。
{実駆動リフト検知方法(その4)}
　また、前述の方法とは異なる実駆動リフトの検知方法について図18を用いて説明する。
　小リフト駆動と大リフト駆動では、変曲点発生時の可動コア1、2(301、302)の加速度の変化の方向が異なるため、極値の方向(向き)も異なる。
　大リフト駆動の場合、閉弁動作中に発生する変曲点では、噴射パルスがオフ状態となった後、磁気吸引力が減少するため、可動コア2(302)が弁座(306)の方向へ移動し、可動コア1(301)と衝突する。この場合、可動コア1(301)の加速度は、可動コア2(302)の衝突により、可動コア1(301)の運動方向へ力が加わり、増加する。一方、閉弁時は、ゼロスプリング(309)により、可動コア1(301)および可動コア2(302)の運動方向が逆転する。
　一方、小リフト駆動の場合、閉弁動作中に発生する変曲点では、噴射パルスがオフ状態となった後、磁気吸引力が減少するため、可動コア1(301)が弁座(306)の方向へ移動し、閉弁時に、ゼロスプリング(309)により、可動コア1(301)の運動方向が逆転する。
　つまり、大リフト駆動時の閉弁動作中に発生する2つの変曲点は、運動方向への加速度変化と運動方向とは逆方向への加速度変化によるものであり、小リフト駆動時の閉弁動作中に発生する1つの変曲点は、運動方向とは逆方向への加速度変化のみによるものとなる。
　図18に示すように、大リフト駆動時の運動方向への加速度変化による変曲点は極小値(1801)となり、運動方向とは逆方向への加速度変化による変曲点は極大値(1802)となる。また、小リフト駆動では運動方向とは逆方向への加速度変化による変曲点となるので、極大値(1805)のみとなる。この違いを検出することで実駆動リフトの推定が可能となり、最初に検出された極値が極小値(1801)であれば実駆動リフトは大リフトと判断でき、極大値(1802)であれば実駆動リフトは小リフトと判断できる。
　尚、上記した駆動検知部(212)による各種の検知方法において、実駆動リフトを変曲点(ここでは、極値)の数から検知する場合には、燃料噴射弁(105)の構造や制御内容などの影響を受けにくく、検知精度を確保しやすいという利点がある。
[実駆動リフト判定]
　次に、図10のステップS903の実駆動リフト判定について説明する。
　既に説明したように、ステップS903では、前述のステップS902で検知した実駆動リフトと燃料噴射駆動波形指令部(202)にて指令した指令駆動リフトが一致しているか否かを判定する。実駆動リフトと指令駆動リフトが一致している場合は、本ルーチンを終了する。
一方、一致していない場合は、噴射量制御を行うために、ステップS904へ移行する。尚、実駆動リフトと指令駆動リフトの一致判定は、1回で行っても良いし、複数回実駆動リフトと指令駆動リフトが一致しなかった場合にステップS904へ移行するようにしても良い。
[駆動リフト制限]
　次に、図10のステップS904の燃料噴射駆動波形指令部(202)による駆動リフト制限について詳説する。このステップS904では、前述の指令駆動リフトが実駆動リフトと一致しない場合に、燃料噴射駆動波形指令部(202)にて指令される指令駆動リフトを制限する。
　より詳しくは、指令駆動リフトが小リフトであり、実駆動リフトが大リフトであった場合は、次回燃料噴射から常時大リフトとなるように、駆動電流を大きくする。具体的には、指令駆動電流のピーク電流Ip1がIp2となるように駆動電圧を印加する。その際、分割噴射も制限し、大リフトにおける最小噴射量で燃料噴射できるように制限する。分割噴射を制限し(例えば、分割噴射禁止や分割数を制限)、常に大リフト駆動とすることで、例えば要求燃料噴射量を常に満足でき、目標噴射量通りの燃料噴射を実現できる。
　また、指令駆動リフトが大リフトであり、実駆動リフトが小リフトであった場合は、次回燃料噴射から常時大リフトとなるように、駆動電流を大きくする。具体的には、ピーク電流が最大値(>Ip2)となるように駆動電流を大きくし、確実に大リフトで駆動できるようにする。常に大リフト駆動とすることで、例えば要求燃料噴射量を常に満足でき、目標噴射量通りの燃料噴射を実現できる。
　また、指令駆動リフトが大リフトであり、実駆動リフトが小リフトであった場合は、次回燃料噴射から、駆動電流最大値をピーク電流Ip1とし、小リフトのみによる駆動に制限することもできる。
　以上で説明したように、燃料噴射弁(105)の開弁動作中の駆動電流、閉弁動作中の駆動電圧には、可動コアの加速度の変化により変曲点が発生するが、リフト量を可変にできる可変リフト機構を有する燃料噴射弁(105)では、複数の可動コアを備えているため、可動コアの動作に応じて複数の変曲点が発生する。これらの変曲点は、リフト量に応じて決まるため、その変曲点を検出することで、実駆動リフト(実際に駆動したリフト)を検知することが可能となる。そして、検知された実駆動リフトが指令駆動リフト(指令された駆動リフト)と異なる場合は、リフト量(指令駆動リフト)を制限して燃料噴射を実施することができる。
　このように、本実施形態の燃料噴射制御装置(127)によれば、リフト量を複数段階の駆動リフトで可変とする可変リフト機構を有する燃料噴射弁(105)において、当該燃料噴射弁(105)のリフト量(実駆動リフト)を正確に検知できるので、燃料噴射弁(105)の誤動作等により意図したリフト量(指令駆動リフト)とは異なるリフト量で駆動してしまった場合でも、排気エミッションの著しい悪化や意図しないトルク変動を回避することが可能となる。
　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、3段階以上にリフト量を可変することが可能な燃料噴射弁や、可動コアなどの構成が異なる燃料噴射弁にも適用可能であり、可動コアの構成などに応じて変曲点の発生の仕方は異なるため、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成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、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
101   内燃機関
105   燃料噴射弁
109   ECU
127   燃料噴射制御装置(燃料噴射弁の制御装置)
201   燃料噴射パルス信号演算部
202   燃料噴射駆動波形指令部(電流波形補正部)
203   エンジン状態検知部
206   高電圧生成部(昇圧装置)
207a  燃料噴射駆動部(Hi)(スイッチ)
207b  燃料噴射駆動部(Lo)(スイッチ)
208   駆動IC
211   変曲点検出部
212   駆動検知部
301   可動コア1
302   可動コア2
303   弁体
304   固定コア
305   ソレノイド
306   弁座
307   弁孔

Claims (15)

  1. 　弁体のリフト量を2段階以上の駆動リフトで可変とする可変リフト機構を有する燃料噴射弁を制御する制御装置であって、
    　前記燃料噴射弁を開弁した際の駆動電流および閉弁した際の駆動電圧の少なくとも一方から検出された変曲点に基づき、前記燃料噴射弁の駆動リフトを検知することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  2. 　請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記燃料噴射弁の閉弁動作中の駆動電圧または開弁動作中の駆動電流から変曲点を検出し、前記検出された変曲点の数に基づき、前記駆動リフトを検知することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  3. 　請求項２に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記検出された変曲点の数が多くなるほど前記駆動リフトが大きいと判断することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  4. 　請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記燃料噴射弁の閉弁動作中の駆動電圧または開弁動作中の駆動電流から変曲点を検出し、前記燃料噴射弁の駆動電圧もしくは駆動電流オフから前記検出された変曲点までの時間または前記燃料噴射弁の駆動電圧もしくは駆動電流オンから前記検出された変曲点までの時間に基づき、前記駆動リフトを検知することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  5. 　請求項４に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記時間が長くなるほど前記駆動リフトが大きいと判断することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  6. 　請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記燃料噴射弁の閉弁動作中の駆動電圧または開弁動作中の駆動電流から変曲点を検出し、前記変曲点発生時点の駆動電圧または駆動電流の極値の大きさに基づき、前記駆動リフトを検知することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  7. 　請求項６に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記極値の絶対値が大きくなるほど前記駆動リフトが大きいと判断することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  8. 　請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記燃料噴射弁の閉弁動作中の駆動電圧または開弁動作中の駆動電流から変曲点を検出し、前記変曲点発生時点の駆動電圧または駆動電流の極値の向きに基づき、前記駆動リフトを検知することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  9. 　請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記燃料噴射弁の駆動電圧もしくは駆動電流オフから所定時間経過した後の駆動電圧または前記燃料噴射弁の駆動電圧もしくは駆動電流オンから所定時間経過した後の駆動電流から前記変曲点を検出することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  10. 　請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記検知された駆動リフトが、前記燃料噴射弁に対して指令された指令駆動リフトと異なる場合、前記指令駆動リフトを制限することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  11. 　請求項１０に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　駆動リフトが相対的に小さなリフト量となるように指令されたにもかかわらず、前記燃料噴射弁が相対的に大きなリフト量で駆動された場合、前記燃料噴射弁のリフト量が常時相対的に大きなリフト量となるように前記指令駆動リフトを制限することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  12. 　請求項１０に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　駆動リフトが相対的に大きなリフト量となるように指令されたにもかかわらず、前記燃料噴射弁が相対的に小さなリフト量で駆動された場合、前記燃料噴射弁のリフト量が常時相対的に大きなリフト量となるように前記指令駆動リフトを制限することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  13. 　弁体のリフト量を2段階以上の駆動リフトで可変とする可変リフト機構を有する燃料噴射弁を制御する制御装置であって、
    　前記燃料噴射弁を開弁した際の駆動電流および閉弁した際の駆動電圧の少なくとも一方から変曲点を検出する変曲点検出部と、
    　前記変曲点検出部により検出された変曲点に基づき、前記燃料噴射弁の駆動リフトを検知する駆動検知部と、を備えることを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  14. 　請求項１３に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記駆動検知部により検知された駆動リフトに基づき、前記燃料噴射弁に対して指令する指令駆動リフトを制御する燃料噴射制御部を更に備えることを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
  15. 　請求項１４に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
    　前記燃料噴射制御部は、前記駆動検知部により検知された駆動リフトが、前記燃料噴射弁に対して指令された指令駆動リフトと異なる場合、前記指令駆動リフトを制限することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
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