JP6092740B2 - 電磁弁の駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁の駆動制御装置に関し、特に内燃機関に装着される燃料噴射弁や排気還流制御弁などのように流体の流量を制御する電磁弁の開閉制御を行う装置に関する。

特許文献１には、電磁弁の駆動電流波形に基づいて電磁弁の実開弁時期を検出するとともに、駆動電圧波形に基づいて電磁弁の実閉弁時期を検出する電磁弁制御装置が示されている。この装置によれば、電流波形の変曲点が実開弁時期として検出され、電圧波形の変曲点が実閉弁時期として検出される。

特開平６−１７４１３９号公報

上記従来の装置の手法を用いて実開弁時期を検出すると以下のような課題があり、図１０はその課題を説明するために示す波形図である。図１０には、燃料噴射弁の駆動電流波形ＩＤ（実線）及び駆動電流波形の２次微分波形ＩＤＤ（破線）が示されており、２次微分波形ＩＤＤが極大値または極小値となるタイミングが、駆動電流波形ＩＤの変曲点に相当する。なお、図１０に示すＳＤＣＴＬは駆動制御信号、ＬＦＴは弁体のリフト量である。

図１０に示すように、駆動電流が増加していく過程では、開弁時期に相当する変曲点Ｐ１と比較近いタイミングで、駆動電流の増加に伴う磁気飽和に起因する変曲点Ｐ２が現れる場合があり、変曲点Ｐ１を正確に検出できないことがある。また、開弁に必要な駆動電流が早期に得られ、開弁時期の直後に通電を終了する場合には、通電終了による変曲点Ｐ３によって、変曲点Ｐ１が正確に検出できないおそれがある。

本発明はこの課題を解決するためになされたものであり、電磁弁の実際の開弁時期をより正確に求めて、電磁弁の実開弁時間の制御精度を向上させることができる電磁弁の駆動制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、流体の流量を制御する電磁弁（２）の駆動制御装置において、前記電磁弁の閉弁時期（ｔＣＬ）を取得する閉弁時期取得手段と、前記閉弁時期取得手段により取得される閉弁時期（ｔＣＬ）に基づいて、前記電磁弁の開弁時期（ｔＯＰ）を推定する開弁時期推定手段と、前記開弁時期推定手段により推定された開弁時期（ｔＯＰ）に基づいて前記電磁弁の駆動を制御する駆動信号（ＳＤＣＴＬ）を出力する制御手段とを備え、前記開弁時期推定手段は、前記駆動信号をオフした時点（ｔＩＥ）から前記閉弁時期（ｔＣＬ）までの時間に相当する閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）を算出する閉弁作動時間算出手段を有し、該閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）がピーク値（ＴｏｆｆＰ）をとるときの前記駆動信号の継続時間（ＴｉＣ）と、前記閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）のピーク値（ＴｏｆｆＰ）と、前記電磁弁の弁体を閉弁方向に付勢するばね（４０）の力による開弁状態から閉弁状態への移行に要する移行時間（ΔＴ）とに基づいて前記電磁弁の開弁時期（ｔＯＰ）を推定することを特徴とする。

この構成によれば、電磁弁の閉弁時期が取得され、取得される閉弁時期に基づいて、電磁弁の開弁時期が推定され、推定された開弁時期に基づいて電磁弁の駆動を制御する駆動信号が出力される。具体的には、駆動信号をオフした時点から閉弁時期までの時間に相当する閉弁作動時間が算出され、閉弁作動時間がピーク値をとるときの駆動信号の継続時間と、閉弁作動時間のピーク値と、電磁弁の弁体を閉弁方向に付勢するばねの力による開弁状態から閉弁状態への移行に要する移行時間とに基づいて電磁弁の開弁時期が推定される。閉弁作動時間がピーク値をとるときは、電磁弁の弁体が最大リフト位置に到達し、かつ最大リフト位置における跳ね返り（バウンス動作）が無い状態に対応するため、上記移行時間を予め算出しておくことができる。したがって、駆動信号の継続時間、閉弁作動時間のピーク値、及び移行時間を用いることによって、弁体が最大リフト位置に到達するタイミングを実開弁時期として算出することができる。その結果、電磁弁の正確な実開弁時間（取得される閉弁時期−推定される実開弁時期）が得られ、得られた実開弁時間に応じて駆動信号を補正することにより、実開弁時間の制御精度を高めることができる。本明細書においては、弁体が最大リフト位置に到達した時期を実開弁時期と定義し、実開弁時期から実閉弁時期までの時間を実開弁時間と定義する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記開弁時期推定手段は、前記駆動信号の継続時間（Ｔｉ）を、前記電磁弁の弁体（３２）が最大リフト位置に達する時間より短い時間から徐々に長くしていくことにより、前記閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）がピーク値（ＴｏｆｆＰ）をとるときの前記継続時間（ＴｉＣ）を特定することを特徴とする。

この構成によれば、駆動信号の継続時間を電磁弁の弁体が最大リフト位置に達する時間より短い時間から徐々に長くしていくことにより、閉弁作動時間がピーク値をとるときの継続時間（ピーク開弁指令時間）が特定される。駆動信号の継続時間がピーク開弁指令時間より長い状態から徐々に短くしていく手法に比べて、ピーク開弁指令時間の誤検出が起き難いので、ピーク開弁指令時間を簡易且つ正確に特定し、正確な実開弁時期の推定を行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記電磁弁の弁体（３２）が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作を開始するように前記駆動信号の継続時間（Ｔｉ）を設定したときの、前記閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）に基づいて前記ばねのばね定数の推定値（ｋＨＡＴ）を算出するばね定数推定手段と、前記ばね定数の推定値（ｋＨＡＴ）に基づいて前記移行時間（ΔＴ）を補正する補正手段とをさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、電磁弁の弁体が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作を開始するように駆動信号の継続時間を設定したときの、閉弁作動時間に基づいてばね定数の推定値が算出され、ばね定数の推定値に基づいて移行時間が補正される。弁体を閉弁方向に付勢するばねのばね定数は、製造ばらつきを伴うとともに経時変化するため、実測される閉弁作動時間に基づいてばね定数の推定値を算出し、その推定値に基づいて移行時間を補正することにより、実開弁時期の推定精度を向上させ、維持することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）がピーク値（ＴｏｆｆＰ）をとるときの前記駆動信号の継続時間（ＴｉＣ）を特定できないときに、前記電磁弁に異常があると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、閉弁作動時間がピーク値をとるときの駆動信号の継続時間を特定できないときは、電磁弁に異常があると判定される。例えば、ソレノイドが発生する電磁力が設計値より小さいといった異常があると、弁体が最大リフト位置まで到達できずに開弁作動時間がピーク値をとる継続時間を特定できない可能性がある。したがって、そのような場合には異常があるとの判定を行って、警告ランプを点灯するといった対応することにより、早期に正常化することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の電磁弁の駆動制御装置において、前記電磁弁（２）は、前記駆動信号が供給されるソレノイド（３９）と、該ソレノイドによって発生する電磁力が作用するコア（３５）と、前記弁体（３２）が固定された弁軸（３１）とを備え、前記コア（３５）と前記弁軸（３１）とが別体に構成されたハンマリングコア構造を有することを特徴とする。

閉弁作動時間がピーク値をとるのは、弁体を最大リフト位置まで移動させたときにコアがバウンス動作をすることが主要な要因であるため、ハンマリングコア構造を有する電磁弁の駆動制御装置において、実開弁時期の推定精度を高める顕著な効果が得られる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置を示す図である。 図１に示す燃料噴射弁の要部の構成を説明するための断面図である。 本明細書におけるパラメータの定義を説明するためのタイムチャートである。 開弁指令時間（Ｔｉ）と閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）との関係、及びリフト量（ＬＦＴ）の推移（開弁動作特性）を示す図である。 閉弁作動時間（Ｔｏｆｆ）がピーク値（ＴｏｆｆＰ）をとる状態における移行時間（ΔＴ）を説明するための図である。 燃料噴射制御処理のフローチャートである。 図６の処理で実行されるＴｏｎ算出処理のフローチャートである。 図７の処理で実行されるΔＴ算出処理のフローチャートである。 図８の処理で参照されるテーブルを示す図である。 従来技術の課題を説明するための図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置を示す図であり、本実施形態では、ソレノイドを有する電磁弁で構成される燃料噴射弁の開弁時間を変更することによって、エンジンに供給する燃料量の制御が行われる。

４気筒のエンジン１は各気筒に対応して４つの燃料噴射弁２を備えており、燃料噴射弁２は、エンジン１の燃焼室内に直接燃料を噴射する。４つの燃料噴射弁２はそれぞれＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によって、その作動が制御される。

燃料噴射弁２は、燃料通路３を介してデリバリパイプ４に接続されており、デリバリパイプ４には図示しない高圧燃料ポンプによって加圧された燃料が供給される。デリバリパイプ４には、燃料圧ＰＦを検出する燃料圧センサ１２が取り付けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、燃料噴射弁２のソレノイドの両端の電圧ＶＳＬ及びソレノイドに供給される駆動電流ＩＤを検出する電圧電流センサ１１、エンジン１の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ１３、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ１４、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ１５、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１６などのエンジン運転状態を検出する各種センサが接続されており、それらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。ＥＣＵ５は、これらのセンサの検出信号を用いてエンジン運転状態に応じた燃料噴射弁２の要求開弁時間ＴＩＢを算出し、要求開弁時間ＴＩＢに応じて開弁指令時間Ｔｉを算出し、開弁指令時間Ｔｉを用いて燃料噴射弁２の駆動制御を行う。

図２は燃料噴射弁２の要部の構成を説明するための断面図であり、燃料噴射弁２は、弁軸３１と、弁軸３１の先端に固定された弁体３２と、弁軸３１に固定されたフランジ３３，３４と、電磁力が作用するコア３５と、コア３５とフランジ３４との間に設けられた第１スプリング３６と、弁座３７と、スリーブ３８と、ソレノイド３９と、フランジ３４を閉弁方向（図の下方向）に付勢する第２スプリング４０と、燃料通路として機能する中空部を有するインナカラー４１とを備えている。燃料噴射弁２は、コア３５と、弁体３２が固定された弁軸３１とが別体に構成された、いわゆるハンマリングコア構造を有する。

図３は本明細書におけるパラメータの定義を説明するためのタイムチャートであり、弁体３２のリフト量ＬＦＴ及び開弁指令信号ＳＤＣＴＬの推移を示す。
実線で示すように、開弁指令信号ＳＤＣＴＬが出力されている時間、すなわち開弁指令時期ｔＩＳから閉弁指令時期ｔＩＥまでの時間が開弁指令時間Ｔｉであり、リフト量ＬＦＴが最大リフト量に達する時点が開弁時期ｔＯＰであり、開弁指令時期ｔＩＳから開弁時期ｔＯＰまでの時間が開弁作動時間Ｔｏｎであり、閉弁指令時期ｔＩＥの後にリフト量ＬＦＴが「０」に達する時点が閉弁時期ｔＣＬであり、閉弁指令時期ｔＩＥから閉弁時期ｔＣＬまでの時間が閉弁作動時間Ｔｏｆｆであり、開弁時期ｔＯＰから閉弁時期ｔＣＬまでの時間が実開弁時間ＴＯＰである。このように実開弁時間ＴＯＰを定義することにより、実開弁時間ＴＯＰと、燃料噴射量との関係を比例関係に近づけることができる。
破線で示す特性は、開弁指令時間ＴｉをＴｉ１，Ｔｉ２に変更したときの開弁作動特性を示しており、閉弁作動時間はそれぞれＴｏｆｆ１，Ｔｏｆｆ２で示される。

なお、図３（ａ）にＲＢで示す範囲では、リフト量ＬＦＴが増減する特性が示されているが、これはハンマリングコア構造を有する電磁弁に特有のバウンス動作に起因するものである。バウンス動作は、コア３５が電磁力によって吸引されて弁軸３１及び弁体３２とともに上方向に移動し、スリーブ３８の下端に達したときにコア３５が跳ね返されてわずかに上下に振動する動作である。開弁指令時間Ｔｉが大きくなると、弁体３２は最大リフト位置に安定して保持される。

図４（ａ）は開弁指令時間Ｔｉと閉弁作動時間Ｔｏｆｆとの関係を示し、図４（ｂ）は図３（ａ）と同様にリフト量ＬＦＴの推移（開弁動作特性）を示す。これらの図を参照して、開弁指令時間Ｔｉと閉弁作動時間Ｔｏｆｆとの関係を説明する。図４（ｂ）に示す破線ＬＡ，ＬＢ，及びＬＣは閉弁作動時のリフト量ＬＦＴの推移を示し、それぞれ開弁指令時間Ｔｉを図４（ａ）に示す第１時間ＴｉＡ，第２時間ＴｉＢ，及び第３時間ＴｉＣに設定した場合に対応する。

コア３５がスリーブ３８に当たる直前に開弁指令信号ＳＤＣＴＬをオフすると、コア３５がスリーブ３８に突き当たり、下向きの力がコア３５に作用するため、閉弁作動時間Ｔｏｆｆは短くなる。すなわち、開弁指令時間Ｔｉを、第１時間ＴｉＡから徐々に短くしていくと、閉弁作動時間Ｔｏｆｆは徐々に短くなる。開弁指令時間Ｔｉが第２時間ＴｉＢであるときに、閉弁作動時間Ｔｏｆｆが最小となる。

さらに開弁指令時間Ｔｉを短くしていくと、コア３５がスリーブ３８に突き当たる力が弱くなり、したがってコア３５に作用する下向きの力が弱くなるため、閉弁作動時間Ｔｏｆｆは徐々に長くなる。開弁指令時間Ｔｉが第３時間ＴｉＣ（ピーク開弁指令時間）であるときに、閉弁作動時間Ｔｏｆｆが最大となる（ピーク値ＴｏｆｆＰをとる）。開弁指令時間Ｔｉが第３時間ＴｉＣより短い範囲では、開弁指令時間Ｔｉの減少にともなって閉弁作動時間Ｔｏｆｆが減少する。

閉弁作動時間Ｔｏｆｆがピーク値ＴｏｆｆＰをとるのは、開弁指令信号ＳＤＣＴＬを、弁体３２が最大リフト位置に達する前にオフし、コア３５がスリーブ３８にわずかに触れる位置、あるいはその直前の位置に達して閉弁方向へ移動するような挙動をする場合である。この場合には、弁体３２のリフト特性は、単純なばね−質量系の特性となり、時刻ｔにおける弁体３２の位置ｘは、下記式（１）で表すことができる。式（１）のｍは、弁体３２及び弁軸３１、コア３５等の可動部品の質量の合計であり、ｋは第２スプリング４０のばね定数であり、Ａ，Ｂは、実験的に決定される定数である。

式（１）を用いると、弁体３２がストローク量Ｓｔを閉弁方向に移動するのに要する時間、すなわち全開状態から全閉状態へ移行するのに要する時間（以下「移行時間」という）ΔＴを算出することができる。移行時間ΔＴは、ストローク量Ｓｔ（最大リフト量）、ばね定数ｋ、及び質量ｍが一定であれば一定となるパラメータであり、初期値としては予め算出された値を適用し、特にばね定数ｋのばらつきや経時変化に対しては、後述する補正を行うことによって、制御精度を維持する。

移行時間ΔＴは、図５に示すように、閉弁作動時間Ｔｏｆｆがピーク値ＴｏｆｆＰをとる状態における開弁時期ｔＯＰから閉弁時期ｔＣＬまでの時間に相当する。また閉弁時期ｔＣＬは、例えば特許文献１に示された従来の手法を用いて検出され、閉弁作動時間Ｔｏｆｆは、（ｔＣＬ−ｔＩＥ）として算出される。

したがって、開弁作動時間Ｔｏｎは、下記式（２）にピーク開弁指令時間ＴｉＣ、閉弁作動時間のピーク値ＴｏｆｆＰ、及び移行時間ΔＴを適用することにより算出することができ、開弁時期ｔＯＰは、開弁指令時期ｔＩＳに開弁作動時間Ｔｏｎを加算することによって算出することができる（式（３））。
Ｔｏｎ＝ＴｉＣ＋ＴｏｆｆＰ−ΔＴ （２）
ｔＯＰ＝ｔＩＳ＋Ｔｏｎ （３）
なお、開弁指令時期ｔＩＳを基準時期「０」とすれば、ｔＯＰ＝Ｔｏｎとなる。

図６は、本実施形態における燃料噴射制御処理のフローチャートであり、この処理は、ＥＣＵ５によって実行される。この処理では、上述した手法を用いて開弁時期ｔＯＰが燃料噴射弁２毎に算出され、開弁時期ｔＯＰを用いて開弁指令時間Ｔｉを補正しつつ燃料噴射が実行される。

ステップＳ１１では学習モードフラグＦＬＲＮが「１」であるか否かを判別する。学習モードフラグＦＬＲＮは、例えばエンジン１の暖機完了後のアイドル運転中において所定時間「１」に設定される。

学習モードフラグＦＬＲＮが「１」であるときは、ステップＳ１１からステップＳ１２に進み、図７に示すＴｏｎ算出処理を実行し、上述した手法で開弁作動時間Ｔｏｎを算出する。ステップＳ１３では、上記式（３）により、開弁時期ｔＯＰを算出する。

学習モードフラグＦＬＲＮが「０」である通常運転モードでは、ステップＳ１１からステップＳ１４に進み、エンジン運転状態に応じて要求開弁時間ＴＩＢを算出し（ステップＳ１４）、要求開弁時間ＴＩＢを下記式（４）に適用して、開弁指令時間Ｔｉを算出する（ステップＳ１５）。式（４）のＤＴＩは、後述するステップＳ１９で算出される補正時間である。
Ｔｉ＝ＴＩＢ＋ＤＴＩ （４）

ステップＳ１６では算出された開弁指令時間Ｔｉに対応する燃料噴射を実行し、ステップＳ１７で閉弁時期ｔＣＬを検出する。ステップＳ１８では、検出された閉弁時期ｔＣＬ及びステップＳ１３で算出された開弁時期ｔＯＰを下記式（５）に適用して、実開弁時間ＴＯＰを算出する。
ＴＯＰ＝ｔＣＬ−ｔＯＰ （５）

ステップＳ１９では、下記式（６）に要求開弁時間ＴＩＢ及び実開弁時間ＴＯＰを適用して補正時間ＤＴＩを算出する。
ＤＴＩ＝ＴＩＢ−ＴＯＰ （６）

図７は、図６のステップＳ１２で実行されるＴｏｎ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ３１では図８に示すΔＴ算出処理を実行し、移行時間ΔＴを算出する。ステップＳ３２では、インデクスパラメータｊを「１」に設定し、開弁指令時間Ｔ(j)を初期値ＴｉＩＮＩ（例えば０．４ｍｓｅｃ）に設定する。初期値ＴｉＩＮＩは、図４（ａ）に示したピーク開弁指令時間ＴｉＣより短い時間、すなわち弁体３２が最大リフト位置に達する開弁指令時間Ｔｉの最小値より小さい値に設定される。

ステップＳ３３では、燃料圧ＰＦを所定圧ＰＦＬＲＮに設定して燃料噴射を実行し、閉弁作動時間Ｔｏｆｆ(j)を検知する。具体的には、閉弁時期ｔＣＬを検出し、閉弁時期ｔＣＬから閉弁指令時期ｔＩＥまでの時間として閉弁作動時間Ｔｏｆｆ(j)が得られる。ステップＳ３５では、閉弁作動時間Ｔｏｆｆ(j)が前回値Ｔｏｆｆ(j-1)より大きいか否かを判別する。Ｔｏｆｆ(0)は「０」に設定されており、最初はステップＳ３５の答が否定（ＮＯ）となり、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６では、インデクスパラメータｊを「１」だけ増加させるとともに、開弁指令時間Ｔｉ(j)を所定増分値ＤＴ（例えば０．００５ｍｓｅｃ）だけ増加させる。ステップＳ３７では、インデクスパラメータｊが上限値ｊＨＬ（例えば３０）と等しいか否かを判別する。最初はこの答が否定（ＮＯ）であり、ステップＳ３３に戻る。したがって、ステップＳ３３〜Ｓ３７により、開弁指令時間Ｔｉ(j)を所定増分値ＤＴずつ徐々に増加させつつ、閉弁作動時間Ｔｏｆｆ(j)の検知が行われる。

ステップＳ３５の答が否定（ＮＯ）、すなわち閉弁作動時間Ｔｏｆｆ(j)が前回値以下となると、ステップＳ３８に進み、下記式（２ａ）により、開弁作動時間Ｔｏｎを算出する。すなわち、閉弁作動時間Ｔｏｆｆ(j)の変化が増加から減少に変化したときに、直前の値をピーク値ＴｏｆｆＰであるとみなして、開弁作動時間Ｔｏｎが算出される。
Ｔｏｎ＝Ｔｉ(j-1)＋Ｔｏｆｆ(j-1)−ΔＴ （２ａ）

ステップＳ３５の答が否定（ＮＯ）とならずに、インデクスパラメータｊが上限値ｊＨＬに達すると、ステップＳ３７の答が肯定（ＹＥＳ）となり、異常検出フラグＦＥＲＲＯＲを「１」に設定する（ステップＳ３９）。燃料噴射弁２が正常であれば、インデクスパラメータｊが上限値ｊＨＬに達する前にステップＳ３５の答が否定（ＮＯ）となるように、上限値ｊＨＬが設定されており、ステップＳ３７の答が肯定（ＹＥＳ）となったときは、燃料噴射弁２に異常があると判定する。異常検出フラグＦＥＲＲＯＲが「１」に設定されると、例えば警告灯を点灯して運転者に異常発生を知らせる。

図８は、図７のステップＳ３１で実行されるΔＴ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ４１では、開弁指令時間Ｔｉを所定学習時間ＴｉＬＲＮ（例えば２ｍｓｅｃ）に設定する。所定学習時間ＴｉＬＲＮは、図３（ａ）に示すコア３５のバウンス動作が発生する開弁指令時間の範囲より大きな値、すなわち弁体３２が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作が開始されるような値に設定される。

ステップＳ４２では、燃料圧ＰＦを所定圧ＰＦＬＲＮに設定して、燃料噴射を実行し、閉弁作動時間Ｔｏｆｆを検知する（ステップＳ４３）。得られた閉弁作動時間Ｔｏｆｆに応じて図９（ａ）に示すばね定数ｋと閉弁作動時間Ｔｏｆｆとの関係が設定されたｋテーブルを検索し、ばね定数推定値ｋＨＡＴを算出する（ステップＳ４４）。ｋテーブルは、閉弁作動時間Ｔｏｆｆが増加するほど、ばね定数ｋが減少するように設定されている。

ステップＳ４５では、ばね定数推定値ｋＨＡＴに応じて図９（ｂ）に示すＤＴＣテーブルを検索し、補正値ＤＴＣを算出する。ＤＴＣテーブルは、ばね定数推定値ｋＨＡＴと、式（１）とを用いて予め設定されたものであり、ばね定数推定値ｋＨＡＴが減少するほど、補正値ＤＴＣが増加するように設定されている。図９（ｂ）のｋ０は、ばね定数ｋの設計中央値である。
ステップＳ４６では、現在の移行時間ΔＴに補正値ＤＴＣを加算することにより、移行時間ΔＴの更新を行う。

以上のように本実施形態では、燃料噴射弁２の閉弁時期ｔＣＬが検出され、検出される閉弁時期ｔＣＬに基づいて、開弁時期ｔＯＰが推定され、推定された開弁時期ｔＯＰに基づいて燃料噴射弁２の開弁指令信号ＳＤＣＴＬが出力される。具体的には、開弁指令信号ＳＤＣＴＬをオフした時点、すなわち閉弁指令時期ｔＩＥから閉弁時期ｔＣＬまでの時間に相当する閉弁作動時間Ｔｏｆｆが算出され、閉弁作動時間Ｔｏｆｆがピーク値ＴｏｆｆＰをとるときのピーク開弁指令時間ＴｉＣと、ピーク値ＴｏｆｆＰと、弁体３２を閉弁方向に付勢する第２スプリング４０の付勢力による開弁状態から閉弁状態への移行に要する移行時間ΔＴとに基づいて燃料噴射弁２の開弁時期ｔＯＰが推定される。閉弁作動時間Ｔｏｆｆがピーク値ＴｏｆｆＰをとるときは、弁体３２が最大リフト位置に到達し、かつ最大リフト位置における跳ね返り（バウンス動作）が無い状態に対応するため、移行時間ΔＴを予め算出しておくことができる。したがって、ピーク開弁指令時間ＴｉＣ、閉弁作動時間のピーク値ＴｏｆｆＰ、及び移行時間ΔＴを用いることによって、弁体３２が最大リフト位置に到達するタイミングを開弁時期ｔＯＰとして算出することができる。その結果、燃料噴射弁２の正確な実開弁時間ＴＯＰ（閉弁時期ｔＣＬ−開弁時期ｔＯＰ）が得られ、得られた実開弁時間ＴＯＰに応じて要求開弁時間ＴＩＢを補正することにより、実開弁時間ＴＯＰの制御精度、すなわち燃料噴射量の制御精度を高めることができる。

また開弁指令時間Ｔｉを弁体３２が最大リフト位置に達する時間（図４、ＴｉＣ）より短い時間から徐々に長くしていくことにより、閉弁作動時間Ｔｏｆｆがピーク値ＴｏｆｆＰをとるときの開弁指令時間であるピーク開弁指令時間ＴｉＣが特定される。開弁指令時間Ｔｉがピーク開弁指令時間ＴｉＣより長い状態から徐々に短くしていく手法に比べて、ピーク開弁指令時間ＴｉＣの誤検出が起き難いので、ピーク開弁指令時間ＴｉＣを簡易且つ正確に特定し、正確な実開弁時期ｔＯＰの推定を行うことができる。

また弁体３２が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作を開始するように開弁指令時間Ｔｉを所定学習時間ＴｉＬＲＮに設定したときの、閉弁作動時間Ｔｏｆｆに基づいてばね定数推定値ｋＨＡＴが算出され、ばね定数推定値ｋＨＡＴに基づいて移行時間ΔＴが補正される。弁体３２を閉弁方向に付勢する第２スプリング４０のばね定数ｋは、製造ばらづきを伴うとともに経時変化するため、実測される閉弁作動時間Ｔｏｆｆに基づいてばね定数の推定値ｋＨＡＴを算出し、その推定値ｋＨＡＴに基づいて移行時間ΔＴを補正することにより、実開弁時期ｔＯＰの推定精度を向上させ、維持することができる。

また閉弁作動時間Ｔｏｆｆがピーク値ＴｏｆｆＰをとるときのピーク開弁指令時間ＴｉＣを特定できないときは、燃料噴射弁２に異常があると判定される。例えば、ソレノイド３９が発生する電磁力が設計値より小さいといった異常があると、弁体３２が最大リフト位置まで到達できずに閉弁作動時間Ｔｏｆｆがピーク値ＴｏｆｆＰをとるピーク開弁指令時間ＴｉＣを特定できない可能性がある。したがって、そのような場合には異常があるとの判定を行って、警告ランプを点灯するといった対応することにより、早期に正常化することが可能となる。

また閉弁作動時間Ｔｏｆｆがピーク値ＴｏｆｆＰをとるのは、弁体３２を最大リフト位置まで移動させたときにコア３５がバウンス動作をすることが主要な要因であるため、ハンマリングコア構造を有する燃料噴射弁の駆動制御装置において、実開弁時期ｔＯＰの推定精度を高める顕著な効果が得られる。

本実施形態では、電圧電流センサ１１が閉弁時期取得手段の一部を構成し、ＥＣＵ５が、閉弁時期取得手段の一部、閉弁作動時間算出手段、開弁時期推定手段、制御手段、ばね定数推定手段、補正手段、及び異常判定手段を構成する。具体的には、図７のステップＳ３４が閉弁時期取得手段及び閉弁作動時間算出手段に相当し、ステップＳ３４〜Ｓ３８が開弁時期推定手段に相当し、ステップＳ３７及びＳ３９が異常判定手段に相当し、図８のステップＳ４１〜Ｓ４４がばね定数推定手段に相当し、ステップＳ４５及びＳ４６が補正手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、ピーク開弁指令時間ＴｉＣを特定する際に、開弁指令時間Ｔｉをピーク開弁指令時間ＴｉＣより小さな値から徐々に増加させるようにしたが、逆にピーク開弁指令時間ＴｉＣより大きな値から徐々に減少させるようにしてもよい。

また上述した実施形態では、内燃機関の燃料噴射弁の駆動制御装置に本発明を適用した例を示したが、流体の流量を制御するための一般的な電磁弁、例えば排気還流量を制御する電磁弁や自動変速機の作動油の流量を制御する電磁弁などの駆動制御装置にも適用可能である。

１ 内燃機関
２ 燃料噴射弁（電磁弁）
５ 電子制御ユニット（閉弁時期取得手段、閉弁作動時間算出手段、開弁時期推定手段、制御手段、ばね定数推定手段、補正手段、異常判定手段）
１１ 電圧電流センサ（閉弁時期取得手段）

Claims (5)

1. 流体の流量を制御する電磁弁の駆動制御装置において、
   前記電磁弁の閉弁時期を取得する閉弁時期取得手段と、
   前記閉弁時期取得手段により取得される閉弁時期に基づいて、前記電磁弁の開弁時期を推定する開弁時期推定手段と、
   前記開弁時期推定手段により推定された開弁時期に基づいて前記電磁弁の駆動を制御する駆動信号を出力する制御手段とを備え、
   前記開弁時期推定手段は、前記駆動信号をオフした時点から前記閉弁時期までの時間に相当する閉弁作動時間を算出する閉弁作動時間算出手段を有し、該閉弁作動時間がピーク値をとるときの前記駆動信号の継続時間と、前記閉弁作動時間のピーク値と、前記電磁弁の弁体を閉弁方向に付勢するばねの力による開弁状態から閉弁状態への移行に要する移行時間とに基づいて前記電磁弁の開弁時期を推定することを特徴とする電磁弁の駆動制御装置。
2. 前記開弁時期推定手段は、前記駆動信号の継続時間を、前記電磁弁の弁体が最大リフト位置に達する時間より短い時間から徐々に長くしていくことにより、前記閉弁作動時間がピーク値をとるときの前記継続時間を特定することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁の駆動制御装置。
3. 前記電磁弁の弁体が最大リフト位置に確実に保持された状態から閉弁動作を開始するように前記駆動信号の継続時間を設定したときの、前記閉弁作動時間に基づいて前記ばねのばね定数の推定値を算出するばね定数推定手段と、
   前記ばね定数の推定値に基づいて前記移行時間を補正する補正手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁の駆動制御装置。
4. 前記閉弁作動時間がピーク値をとるときの前記駆動信号の継続時間を特定できないときに、前記電磁弁に異常があると判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電磁弁の駆動制御装置。
5. 前記電磁弁は、前記駆動信号が供給されるソレノイドと、該ソレノイドによって発生する電磁力が作用するコアと、前記弁体が固定された弁軸とを備え、前記コアと前記弁軸とが別体に構成されたハンマリングコア構造を有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電磁弁の駆動制御装置。

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