JP6453439B2

JP6453439B2 - 燃料噴射弁、燃料噴射弁の制御装置、及び制御方法

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Publication number: JP6453439B2
Application number: JP2017503451A
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Inventors: 隆樹板谷; 亮草壁; 山岡　士朗; 士朗山岡; 清隆小倉
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Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2019-01-16
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Description

本発明は燃料噴射弁、燃料噴射弁の制御装置、及び制御方法に関する。

内燃機関に搭載される燃料噴射弁は運転状況に応じて適切な燃料量を噴射することが求められ、運転状況を判断する手段を通じて燃料噴射制御装置によって適切な噴射をするために指示が出されている。ここで燃料噴射弁の作動は、ソレノイドへの通電によって発生する磁気力によって弁体を上下動させることで、弁体がシート部から着座、離座することで開閉弁を行い燃料の噴射を行う。内燃機関の出力、トルクは燃料の噴射量に比例し燃料の噴射量を運転状況に合わせて適切に制御することが必要である。

ここで、燃焼室内の圧力の影響を補正する方法として、燃焼室の圧力を測定、予測する手段を備え、噴射量を補正する方法が提案されている。例えば特許文献１（特開２００５−１０５９４７）には、「筒内圧の変化に伴って変化する燃料噴射量をより正確に制御する技術を提供する。その解決手段として、基準筒内圧（インジェクタ特性計測ベンチでの条件）での燃料噴射率に対する、機関筒内圧（内燃機関の運転状態における検出値又は推定値）での燃料噴射率の変化による燃料噴射量の変化量を算出し、さらに、燃料噴射開始時期の変化分を補正して、通電時間を制御する。燃料噴射量の変化量の算出においては、燃料噴射率の挙動変化を台形としてモデル化した燃料噴射率挙動変化モデルを用いて、Δｑ１とΔｑ２の面積を算出する。燃料噴射開始時期の変化分Δτｄは、レール圧と、筒内圧の変化量とに基づき算出する。」と開示されている（要約参照）。

また、特許文献２（特開平９-２５６８８６号公報）には「直噴式エンジンの燃料噴射制御装置において、筒内圧センサを用いることなく、燃料噴射量を正確に制御する。その解決手段として、検出された運転状態に応じて筒内の圧力Ｐｃを算出する筒内圧算出手段１０４と、算出された筒内圧Ｐｃとインジェクタ１０１に供給される燃料圧力との差圧Ｐｆを算出する差圧算出手段１０５と、算出された差圧Ｐｆを基に燃料噴射率Ｋを算出する燃料噴射率算出手段１０６と、算出された燃料噴射率Ｋを基にインジェクタ１０１の開弁時間Ｔｉを補正する燃料噴射量補正手段１０７とを備える。」と開示されている（要約参照）。

特開２００５−１０５９４７号公報特開平９-２５６８８６号公報

燃料噴射弁の弁体に作用する力は閉弁方向には燃料噴射弁を構成するスプリング力及び燃料の圧力があり、開弁方向にはソレノイドの通電による磁気力がある。また、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁においては、弁体に燃焼室内の圧力を受ける。特に燃料噴射弁の噴射時期がエンジンの吸気行程、圧縮行程のそれぞれで受ける燃料噴射弁の弁体が受ける圧力は異なり、圧縮行程での噴射は弁体が内開きの弁体が燃焼室に面している燃料噴射弁においては、開弁方向に力を受ける。この開弁方向に作用する力によって弁体の開弁時間が早くなることや、弁体の閉弁時間が遅くなることで、燃料噴射弁に通電される駆動電流で予め想定した燃料の噴射量よりも噴射量が増加してしまう虞があることを本発明者らは見出したものである。

上記特許文献１（特開２００５−１０５９４７）、特許文献２（特開平９−２５６８８６号公報）の何れにも、噴射開始時期の基準とする筒内圧に基づいて、燃料噴射率および噴射時期を補正することや、エンジンの行程で吸気行程よりも圧縮行程での筒内からの圧力による開弁方向の力が作用し噴射量が変化してしまうことに対しても開示がない。また噴射率と噴射時期の補正方法は、噴射信号で補正することが開示されているが、燃料噴射弁へ通電する時間だけでは、前記の弁体の磁気力が変化するため開弁時間や閉弁時間が変化し、噴射量が変化してしまうという問題がある。

特にハーフリフト時は、燃料噴射弁の開弁が弁体の衝突を伴わず、開弁しきる前に弁***置を規定する場合は弁体の開弁位置を弁体に作用する力の関係が噴射量を決定するため、燃焼室から受ける力の影響によって噴射量がより大きくなる。

そこで、本発明では直接燃焼室に噴射する燃料噴射弁の弁体に作用する燃焼室からの力を考慮し、エンジンの吸気、圧縮、膨張行程で噴射する燃料量が噴射時期によって目標噴射量から乖離してしまうことを抑制することを目的としている。

上記目的を解決するために本発明では、１サイクル内に複数回の噴射を行う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流の通電時間を制御する制御部を備え、前記複数回の噴射は、吸気行程中に行われる第１噴射と、この第１噴射の後の圧縮行程で行われる第２噴射とを含み、前記制御部は、前記圧縮行程の第２噴射において燃料を噴射させる場合に、エンジンが第１の運転状態にあるときは第１の噴射タイミングで燃料を噴射し、エンジンが第２の運転状態にあるときは前記第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで燃料を噴射し、かつ前記第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電時間に対し、前記第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電時間を短くするように制御することを特徴とした。

本発明の燃料噴射弁の制御装置によれば、燃料噴射弁の圧縮行程中の噴射量を目標値との乖離を抑制することができる。前記した以外の課題、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。

エンジンシステムの構成図燃料噴射弁の構成図フルリフト時の駆動電流波形の構成図ハーフリフト時の駆動電流波形の構成図燃焼室内から燃料噴射弁が受ける圧力を考慮しない場合の燃料噴射弁の制御方法実施例１におけるフルリフト時の制御方法実施例１におけるハーフリフト時の制御方法実施例１におけるフローチャート

以下に、本発明に関する燃料噴射弁の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

本発明の実施例について図を用いて説明する。図１は本実施例を適用するエンジンシステムの構成例である。本実施例は１気筒以上のエンジンを想定しているが、図示する気筒は１気筒で説明する。まず、エンジン１の基本動作について説明する。エンジン１に吸入される空気はエアクリーナ２を通り、過給機３０によって吸入空気が圧縮される。過給機３０は、エンジンの排気ガスによって排気側のタービンが回転し、吸入空気側のタービンを同時に回転させることで、吸入した空気を吸気管内に圧送する。

また、吸入空気は吸気ダクトに取付けられたエアフロセンサ３により空気量が計測される。エンジン１に吸入される空気量はスロットル弁４で制御される。吸気コレクタ５は図示しない他気筒へ空気を分配するためのもので、その後、各気筒の吸気管に空気が分配され、吸気弁２５を通じて燃焼室２２に空気が吸入される。吸気管６の途中には、空気流に指向性を持たせるための図示しない空気流動制御弁を用いても良い。燃料の通路としては、燃料タンク７から燃料配管を図示しない低圧の燃料ポンプの突出によって加圧輸送された燃料がコモンレール８に輸送される。それに伴い吸気カムシャフト９に取り付けられた高圧燃料ポンプ１０によってさらに加圧、蓄圧される。

エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵ）１１はエンジン１に取付けられた各種センサからの信号を基に、ＥＣＵ１１内部でエンジン１の運転状況を判定し、その運転状況に相応しい指令値を各種アクチュエータに出力する。ここで各種センサの例としては、前記エアフロセンサ３、コモンレール８に設定された燃料の圧力を検出する燃圧センサ１２、吸気カム９の位相を検出するフェーズセンサ１３、排気カム１４の位相を検出するフェーズセンサ１５、クランク軸１６の回転数を検出するクランク角センサ１７、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１８、ノッキングを検出する（図示しない）ノックセンサ、排気管１９内の排気ガス濃度を検出する排ガスセンサ（排気Ａ／Ｆセンサ２０、排気Ｏ２センサ２１）などである。また、各種アクチュエータの例としては、燃料噴射弁２３、高圧燃料ポンプ１０、スロットル弁４、空気流動制御弁（図示しない）、吸気および排気のカム位相を制御する（図示しない）位相制御弁、点火コイル２８などである。

ここで、エンジン１の作動構成を考えると、エアフロセンサ３により計測された空気量、および排気Ａ／Ｆセンサ２０および排気Ｏ２センサ２１の信号を取り込み、ＥＣＵ１１の制御部（マイコン）は燃料噴射弁２３の燃料噴射量を算出する。またＥＣＵ１１の制御部（マイコン）は、高圧ポンプ１０によって加圧された燃料の燃圧を燃圧センサ１２によって検出し、算出した燃料噴射弁２３の燃料噴射量と検出した燃圧に基づいて、燃料噴射弁２３の噴射期間（噴射パルス幅）を決定する。ＥＣＵ１１から図示しない燃料噴射弁２３の駆動回路に噴射パルス信号が送られ、燃料噴射弁２３の駆動回路から燃料噴射弁２３に駆動電流を出力することで燃料を噴射する。

ＥＣＵ１１から送られる駆動信号は主に噴射時期、噴射回数、噴射期間で構成される。本実施例における噴射パルス信号の詳細については、後述する。燃焼室２２に供給された空気と燃料は、ピストン２４の上下動に伴い、燃焼室２２内で気化、混合して混合気を形成する。その後ピストン２４の圧縮動作により、温度と圧力が上昇する。ＥＣＵ１１はエンジン回転数、燃料噴射量などの情報から点火時期を算出し、点火コイル２７に点火信号を出力する。点火信号は主に点火コイル２７への通電開始時期、通電終了時期で構成されている。

これにより、ピストン２４の圧縮上死点の少し手前のタイミングで点火プラグ２８により点火が行われ、燃焼室２２内の混合気に着火し燃焼が起こる。点火のタイミングは、運転状態によって異なる為、圧縮上死点後の場合もある。燃焼により高まった圧力により、ピストン２４を下方向に押し返す力が働き、膨張行程でエンジントルクとしてクランク軸１６に伝達され、エンジン動力となる。燃焼終了後、燃焼室２２残留したガスは、排気弁２６を通り排気管１９に排出される。この排気ガスには人体に有害な成分が含まれることが多いので、排気管１９の途中に配置された触媒２９の作用により無害化され大気中に排出される。

次に本実施例の燃料噴射弁２３の詳細な構成について図２を用いて説明する。なお、図２にて説明に用いる燃料噴射弁は一例であり、本構成によって限定されるものではない。図２に示す燃料噴射弁２３において、弁本体２０２はノズルホルダ２０３とコア２０４とハウジング２０５から構成される。図１における高圧燃料ポンプ１０からの燃料は、燃料通路２０６を介して、複数の燃料噴射孔２０７を通って吐出される。弁体２０８は、アンカー２０９を介して軸方向に摺動可能にノズルホルダ２０３内に収納されている。スプリング２１０は、弁体２０８とアジャスタピン２１１との間に配置され、アジャスタピン２１１によってスプリング２１０の上端部の位置が拘束される。スプリング２１０が弁体２０８をシート部材２１２のシート部２１３に押し付けることによって燃料噴射孔２０７は閉弁している。ソレノイド２１４は、アンカー２０９の上部に配置されソレノイド２１４に図１における駆動回路１１からの駆動電流を受けて、ソレノイド２１４に通電される、これにより、コア２０４が励磁されることで磁気吸引力を生じ、アンカー２０９を軸方向に引き上げる。それに伴い、弁体２０８がアンカー２０９によって軸方向に引き上げられる。このとき、弁体２０８がシート部２１３から離れ、ガイド２１５、２１６が弁体２０８を摺動方向にガイドする。そして複数の燃料噴射孔２０７が開き、図１における高圧燃料ポンプ１０によって加圧、圧送された燃料が燃料通路２０６を通過し、燃料を噴射する。

次に図３は燃料噴射弁２３の制御信号に関して、上から噴射パルス信号３０１、駆動電流３０２、図２における燃料噴射弁のソレノイド２１４への通電によって発生する磁気力３０３、燃料噴射弁の弁体２０８の高さ方向（図２における上下方向）における変位３０４を示している。これらの駆動波形および電流波形、燃料噴射弁の変位は、システム構成、燃料噴射弁の構成によって変化するため、図３の制御波形は本制御の構成を限定するものではない。

図１におけるＥＣＵ１１において各種センサから受けた運転状態の検出結果から要求噴射量を検知し、図３における噴射パルス信号３０１を決定する。なお、駆動波形判定までの流れは後述の図７のステップ図を用いて説明する。噴射パルス信号３０１が図１におけるＥＣＵ１１から出力され、図１に図示しない燃料噴射弁の駆動回路から駆動電流３０２が出力される。これにより、図２における燃料噴射弁２３のソレノイド２１４に通電、励磁されることで図３における磁気力３０３が発生する。

詳細に各信号について説明すると、ＥＣＵ１１の制御部（マイコン）は、噴射パルス信号３０１を図示しない駆動回路に出力し、この噴射パルス信号３０１を受けた駆動回路から駆動電流波形３０２の駆動電流がソレノイド２１４に出力される。駆動電流波形３０２に示すように、駆動電流は通電後、最大駆動電流値Ｉｐに到達するまで増加する。これにより、磁気力３０３は図２における弁体２０８を開弁させるのに十分な磁気力を発生させる。これにより、図２における弁体２０８は、図３における弁変位３０４のように磁気力から一定の遅れを持って弁体が作動し図２における２０９アンカーと２０４コアは衝突し図３における３０４の最大リフトまで開弁する。

続いてＥＣＵ１１の制御部（マイコン）は、駆動電流が最大駆動電流値Ｉｐに達した後、最大駆動電流値Ｉｐよりも小さく開弁を保持するために必要な第１駆動電流値Ｉｈ１に駆動電流を保持するように制御する。その後、ＥＣＵ１１の制御部（マイコン）は第１駆動電流値Ｉｈ１よりも小さく開弁を保持するために必要な第２駆動電流値Ｉｈ２に駆動電流を保持するように制御する。これによって磁気力３０３は、開弁に十分な磁気力を保持し続ける。このとき、図２のソレノイド２１４は弁体２０８の閉弁力の固体バラつきや、磁気力のバラつきを考慮して、開弁するに十分な磁気力に対して余剰な磁気力を有している。続いて噴射パルス信号３０１が終了するにしたがって、駆動電流波形３０２の電流値も０になる。これにより、磁気力３０３も駆動電流波形３０２に一定の遅れを持って０になる。磁気力３０３は閉弁時に３１１の磁気力を有して０に向かうため、弁変位３０４は弁変位３１２に示すように低下して閉弁時の高さ位置となる。

次に図４は図２における燃料噴射弁の弁体２０８がハーフリフトの時の図３と同様の噴射パルス信号４０１、駆動電流４０２、磁気力４０３、燃料噴射弁の弁変位４０４を示している。図３と同様に本制御用の波形が制御を限定するものではない。ＥＣＵ１１の制御部（マイコン）は、噴射パルス信号４０１を図示しない駆動回路に出力し、この噴射パルス信号４０１を受けた駆動回路から駆動電流波形４０２の駆動電流がソレノイド２１４に出力される。図３と同様に駆動電流４０２がソレノイドへ通電されることによって磁気力４０３が生じ、これは弁体２０８が開弁を開始するための磁気力である。図４の駆動電流４０２によれば、弁体２０８が最大高さ位置より低い高さ位置まで到達する。あるいはアンカー２０９がコア２０４に衝突する高さ位置より低い高さ位置まで到達する。したがって、弁体２０８又はアンカー２０９はいわゆる中間高さ位置まで到達した後、弁体２０８が最大高さ位置に到達することなく、あるいはアンカー２０９がコア２０４に衝突することなく閉弁動作に入る。

ここで噴射される燃料量は、燃料噴射弁の弁体２０８の開弁量と開弁時間、燃料噴射弁の弁体に作用する燃料の圧力と燃料噴射弁が噴射する先の燃焼室の圧力との差圧によって決定される。

一方、燃料噴射弁の弁体２０８には燃料の圧力とは別に、弁体２０８を閉弁するためのスプリング２１０の付勢力や磁気力によって閉弁される。そのため、弁体には車両の運転条件に係わらず閉弁力が作用している。燃料噴射弁のソレノイド２１４への通電は要求される出力、トルクを出すための燃料量を支配する燃料の圧力と燃料噴射弁自体を構成する閉弁のためのスプリング力に打ち勝つように磁気力を発生させて開弁させている。

したがって、開弁を行うためには、それぞれの運転状態に応じた燃料の圧力と燃料噴射弁の構造に依存するスプリング力や磁気力による閉弁力の合計値を上回る磁気力をソレノイドで発生させる必要がある。また、閉弁時には弁体の閉弁方向に前記スプリング力および燃料の圧力が作用し開弁方向には、ソレノイドの通電によって残っている余剰な磁気力が作用している。更には、燃焼室内に直接燃料を噴射する場合には、開弁方向に燃焼室内の圧力大きく作用する。したがって、弁体を確実に閉弁させるためには燃料噴射弁の構成部材であるスプリング力を大きくすることで確実に閉弁させるように設計されることが一般的である。

しかしながら、直接、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁においては、前記の燃料の圧力やソレノイドによる磁気力、燃料噴射弁に備えたスプリングが弁体に加え、燃焼室内の圧力が開弁方向に力が発生してしまう。なお、吸気行程中の負圧による閉弁方向の力の発生は微小であるため説明簡略化のため扱わない。これによって、弁体の開弁時間は短くなり、閉弁時間は長くなってしまうことを本発明者らは見出したものである。特に、エンジンの１行程中の吸気−圧縮−膨張−排気行程の中では、圧力が吸気行程に比べ高い圧縮行程の燃焼室の圧力の影響が大きい。なお、説明の簡略化のためにここでは４ストロークエンジンで表現する。また、膨張行程での噴射についての詳細な説明は省略する。

エンジンの１行程中に複数回噴射を行う燃料噴射弁の制御においては、圧縮行程での噴射の影響で開弁タイミングが早まってしまうことがあるため、この場合、設定した目標噴射量に対して実際の噴射量が乖離してしまう虞がある。

次に図５を用いて燃焼室内から燃料噴射弁が受ける圧力を考慮しない場合の燃料噴射弁の制御方法について説明する。図５は上からエンジンの燃焼室内の圧力（以下、筒内圧と呼ぶ）５０１、点火信号５０２、複数回の噴射を行う際の噴射パルス信号５０３、５０４、駆動電流５０５、５０６を表している。噴射パルス信号５０３、５０４はエンジンの１行程中に複数回の噴射を行う際にＥＣＵ１１から指示される信号を示している。噴射回数を３回以上としても良いが、理解を容易にするためにここではエンジンの１サイクルで２回の噴射を行う場合について説明することとする。

筒内圧５０７は筒内圧を示し、点火信号５０８は触媒昇温のために点火時期を遅らせた場合のエンジンの点火時期を示している。噴射パルス信号５０９、５１０は燃焼室内から燃料噴射弁が受ける圧力を考慮しない場合の噴射パルス信号を表し、噴射パルス信号５１０は噴射パルス信号５０４に対し送られるタイミングが遅れることを示す。また駆動電流５１１、５１２は、この噴射パルス信号５０９、５１０を受けた駆動回路からソレノイド２１４に送られる駆動電流を示す。

このように、触媒昇温のために点火時期を遅角させ、それに伴って混合気を点火時期が遅らせた時期に混合気を形成し点火を実施する必要がある。そのため、噴射時期も５０４から５１０へと遅らせる必要があった。図５においては、噴射パルス信号５１０の幅は噴射パルス信号５０４で設定した信号から変更することなく噴射を実施している。

しかしながら、上記したように、噴射時期の遅角に伴って、燃料噴射弁の弁体に筒内圧によって開弁方向に作用する力が働き、目標噴射量に対して噴射量が増加してしまうという問題がある。そこでこの問題を解決するために、図６に本実施例における燃料噴射弁の制御内容を説明する。

図６は、図３の燃料噴射弁がフルリフト時におけるエンジンへの燃料噴射タイミングおよび制御方法を示している。図６における各種記号を説明すると、図５と同様に上から筒内圧６０１、点火時期を説明するための点火信号６０２、燃料噴射弁への通電を指示する噴射パルス信号６０３、６０４および駆動電流６０５、６０６を表している。また、図６においてそれぞれの符号は、本制御を行った際の筒内圧６０７、点火信号６０８、噴射パルス信号６０９、６１０、駆動電流６１１、６１２を示している。

図６に示す本実施例における制御方法を詳細に説明する。ＥＣＵ１１の制御部の指令によって噴射パルス信号６０３、６０４が駆動回路に送られ、駆動回路は噴射パルス信号６０３、６０４に基づいてエンジンの燃焼室内に目標の噴射量を噴射するべく、駆動電流６０５、６０６をソレノイド２１４に通電する。これにより燃料噴射弁の弁体２０８が開弁し燃料が噴射される。噴射パルス信号６０３は吸気行程中に噴射を行うための信号であり、噴射パルス信号６０４は圧縮行程中に噴射を行うための信号である。噴射が実行された後、点火信号６０２によって噴射された燃料と吸入した空気の混合気に図１における点火プラグ２８によって点火が実行される。

そして例えば図１における排気Ａ／Ｆセンサ２０および排気Ｏ２センサ２１の信号や、クランク角センサ１７によって燃焼状態が目標どおりであるかを判断する。この結果、目標どおりの運転状態でないとＥＣＵ１１が判断し、噴射時期を上死点側に遅らせる際は噴射パルス信号６１０のように６０４の噴射パルス信号を短くする。つまり、１サイクル内に複数回噴射を行う燃料噴射弁において圧縮行程に燃料を噴射させる場合、駆動電流の通電時間を噴射開始時期が遅角する程、短くなるように設定する制御を行う。

より具体的に言うと本実施例の燃料噴射弁のＥＣＵ１１の制御部は、圧縮行程において燃料を噴射させる場合に、噴射パルス信号６０４の第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流６０６の通電時間に対し、噴射パルス信号６０４の第１の噴射タイミングよりも遅い噴射パルス信号６１０の第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流６１２の通電時間を短くするように制御するものである。

換言すると、ＥＣＵ１１の制御部は、圧縮行程において燃料を噴射させる場合に、第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流６０６の噴射パルス信号６０４の幅に対し、第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流６１２の噴射パルス信号６１０の幅を短くするように制御するものである。

この制御は、エンジン始動のファストアイドル運転時の圧縮行程において燃料を噴射させる場合に、触媒を昇温させるための点火時期の遅角と合わせて実行すると特に効果的である。つまり、噴射量を目標値からの乖離を少なくすることができ有効な運転領域とすることが可能となる。
ファストアイドル運転時は、要求噴射量が少なく成層燃焼等のA/Fがリーンな状態で運転を行い、圧縮工程中の噴射を行うことが多くなるため本制御を行わないと噴射量の乖離が問題となる。

また、燃料噴射弁からの燃料が吐出されるエンジンが全開運転領域において運転している場合で、かつ、圧縮行程に燃料を噴射させる場合には、特に筒内圧が高くなる傾向がある。そのため、図５に示すような噴射パルス信号５１０により噴射を行うと、開弁タイミングが早くなることから、目標噴射量に対して実際の噴射量が乖離するという問題がある。

そのため、ＥＣＵ１１の制御部は上記した図６の制御を燃料噴射弁からの燃料が吐出されるエンジンが全開運転領域において運転している場合で、かつ、圧縮行程に燃料を噴射させる場合に適用すると良い。これにより、上記したような目標噴射量に対する実際の噴射量の乖離を低減することが可能となる。また、圧縮行程中の燃焼室の圧力が高くなる過給機付きのエンジンにおいては、弁体に掛かる力も大きくなるため本制御による効果は大きくなる。さらにＥＣＵ１１の制御部は燃料噴射弁からの燃料が吐出されるエンジンのノッキングを検知した場合で、かつ、圧縮行程に燃料を噴射させる場合に、上記した図６の制御を適用すると良い。ノッキングを検知した場合に、燃焼室内の圧力を低減させノッキングを回避させるべく、点火時期を遅角させると共に噴射時期も同時に遅角させる。その際、本制御を行わないと噴射量が目標値から乖離する。

次に図７はハーフリフトで弁体２０８を駆動する場合の制御方法を示している。ハーフリフトとは燃料噴射弁の弁体を最大高さ位置よりも低い高さ位置まで移動させ、この中間領域で弁体の高さ位置を制御することをいう。図７のそれぞれの記号は上から筒内圧７０１、点火信号７０２、噴射パルス信号７０３、７０４および駆動電流７０５、７０６を表している。

また、図７のそれぞれの記号は、ハーフリフト制御時に本制御を行った際の筒内圧７０７、点火信号７０８、複数回の噴射を行う中の吸気行程中の噴射パルス信号７０９、圧縮行程中の噴射パルス信号７１０を表している。同様に、７１１は吸気行程中の燃料噴射弁へ通電する駆動電流と７１２は圧縮行程中に燃料噴射弁へ通電する駆動電流を示している。

このハーフリフトの際は、弁体の開弁、閉弁速度に加え弁体の開弁高さも意図せずに増加してしまう。そこで本実施例では図７に示すように、圧縮行程に燃料噴射弁の弁体２０８をハーフリフトで駆動する場合において、最大駆動電流を噴射開始時期が遅角する程、小さくなるように設定する。つまり、噴射パルス信号７１０に従って、駆動回路は駆動電流７１２の最大電流値を駆動電流７０６の最大電流値よりも小さくする。

より具体的に言うと、ＥＣＵ１１の制御部は、圧縮行程に燃料噴射弁の弁体２０８を最大高さ位置よりも低い高さ位置まで移動させる場合に、噴射パルス信号７０４の第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流７０６の最大電流値に対し、第１の噴射タイミングよりも遅い噴射パルス信号７１０の第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流７１２の最大電流値を短くするように制御する。

なお、このときＥＣＵ１１の制御部は図６と同様に、噴射パルス信号７０４の第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流７０６の通電時間に対し、第１の噴射タイミングよりも遅い噴射パルス信号７１０の第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流７１２の通電時間を短くするように制御しても良い。あるいは、第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流７０６の噴射パルス信号７０４の幅に対し、第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流７１２の噴射パルス信号７１０の幅を短くするように制御するようにしても良い。

また、ＥＣＵ１１の制御部は、圧縮行程に前記燃料噴射弁の弁体を最大高さ位置まで移動させる場合に、つまり、フルリフトで弁体２０８を駆動する場合には、複数回の噴射で同一の最大駆動電流により前記燃料噴射弁を駆動するように駆動電流を制御すると良い。フルリフト時は、最大駆動電流を同一としソレノイドで発生させる磁気吸引力を余剰に与えることで、開弁時間、開弁速度の変化量を少なくしている。

次に図８の制御のフローを用いて、本実施例における制御のフローを説明する。Ｓ８０１で図１にて説明した各種センサからの出力を受けて運転状態を判別する。次にＳ８０２において点火時期を遅角させる判断を行い、否（Ｎ）の場合は噴射パルスや駆動電流に変更を行わず燃料噴射弁へ通電を行う。次に８０２において点火時期の遅角を行うと判断した場合（Ｙ）は、Ｓ８０５にて多段噴射回数、噴射期間、噴射時期を決定する。続いて異Ｓ８０６にて多段噴射の噴射時期が圧縮行程噴射であるかを判断し圧縮行程で無い場合（Ｎ）は、Ｓ８０３で噴射パルスや駆動電流に変更を行わず燃料噴射弁へ通電を行う。また、Ｓ８０６で圧縮行程噴射であることを判断した場合においては、続いてＳ８０７にてハーフリフトかの判断を行い、否（Ｎ）の場合は、フルリフト用の補正量をＳ８０８にて決定し、Ｓ８０３にて通電を開始する。Ｓ８０７にてハーフリフトであると判断（Ｙ）した場合は、Ｓ８０９にて駆動電流の最大値を下げる制御を行い、Ｓ８１０にて噴射パルスの補正量を決定しＳ８１１にて燃料噴射弁へ通電を開始する。

以上の本実施例の燃料噴射弁の制御装置によれば、燃料噴射弁の圧縮行程中の噴射量を目標値との乖離を抑制することができ、より燃費・排気性能が向上した内燃機関とすることができる。

１１エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１２燃圧センサ
２３燃料噴射弁
２０２弁本体
２０４コア
２０８弁体
２０９アンカー
２１０スプリング
２１２シート部材
２１３シート部
２１４ソレノイド
３０１噴射パルス信号
３０２駆動電流
３０３磁気力
３０４弁変位
Ｓ８０１運転状態の検出行程
Ｓ８０２点火時期の遅角判断
Ｓ８０６圧縮行程噴射判断
Ｓ８０７ハーフリフト判断

Claims

１サイクル内に複数回の噴射を行う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流の通電時間を制御する制御部を備え、
前記複数回の噴射は、吸気行程中に行われる第１噴射と、この第１噴射の後の圧縮行程で行われる第２噴射とを含み、
前記制御部は、前記圧縮行程の第２噴射において燃料を噴射させる場合に、エンジンが第１の運転状態にあるときは第１の噴射タイミングで燃料を噴射し、エンジンが第２の運転状態にあるときは前記第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで燃料を噴射し、かつ前記第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電時間に対し、前記第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電時間を短くするように制御することを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
１サイクル内に複数回の噴射を行う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流の通電パルス幅を制御する制御部を備え、
前記複数回の噴射は、吸気行程中に行われる第１噴射と、この第１噴射の後の圧縮行程で行われる第２噴射とを含み、
前記制御部は、前記圧縮行程の第２噴射において燃料を噴射させる場合に、エンジンが第１の運転状態にあるときは第１の噴射タイミングで燃料を噴射し、エンジンが第２の運転状態にあるときは前記第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで燃料を噴射し、かつ前記第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電パルス幅に対し、前記第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電パルス幅を短くするように制御することを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前第２の運転状態は、エンジンのファストアイドル運転時であることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項２に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前第２の運転状態は、エンジンのファストアイドル運転時であることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前第２の運転状態は、前記燃料噴射弁の弁体を最大高さ位置よりも低い高さ位置まで移動させる場合であることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項２に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前第２の運転状態は、前記燃料噴射弁の弁体を最大高さ位置よりも低い高さ位置まで移動させる場合であることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記第２の運転状態は、前記燃料噴射弁からの燃料が吐出されるエンジンのノッキングを検知した場合であることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項２に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記第２の運転状態は、前記燃料噴射弁からの燃料が吐出されるエンジンのノッキングを検知した場合であることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記第２の運転状態は、前記燃料噴射弁からの燃料が吐出されるエンジンが全開運転領域において運転している場合であることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項２に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記第２の運転状態は、前記燃料噴射弁からの燃料が吐出されるエンジンが全開運転領域において運転している場合であることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項１又は２に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記制御部は、圧縮行程に前記燃料噴射弁の弁体を最大高さ位置まで移動させる場合に、複数回の噴射で同一の最大駆動電流により前記燃料噴射弁を駆動することを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項１又は２に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記燃料噴射弁からの燃料が吐出されるエンジンは過給機が搭載されたものであることを特徴とした燃料噴射弁の制御装置。
請求項１又は２に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記燃料噴射弁はエンジンの燃料室内に直接、燃料を噴射する直接燃料噴射タイプ式であることを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
１サイクル内に複数回の噴射を行う燃料噴射弁において、
前記複数回の噴射は、吸気行程中に行われる第１噴射と、この第１噴射の後の圧縮行程で行われる第２噴射とを含み、
前記圧縮行程の第２の噴射において燃料を噴射させる場合に、エンジンが第１の運転状態にあるときは第１の噴射タイミングで燃料を噴射し、エンジンが第２の運転状態にあるときは前記第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで燃料を噴射し、かつ前記第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電時間に対し、前記第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電時間が短いことを特徴とした燃料噴射弁。
１サイクル内に複数回の噴射を行う燃料噴射弁において、
前記複数回の噴射は、吸気行程中に行われる第１噴射と、この第１噴射の後の圧縮行程で行われる第２噴射とを含み、
前記圧縮行程の第２の噴射において燃料を噴射させる場合に、エンジンが第１の運転状態にあるときは第１の噴射タイミングで燃料を噴射し、エンジンが第２の運転状態にあるときは前記第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで燃料を噴射し、かつ前記第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電パルス幅に対し、前記第１の噴射タイミングよりも遅い前記第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電パルス幅が短いことを特徴とした燃料噴射弁。
１サイクル内に複数回の噴射を行う燃料噴射弁の制御方法において、
前記複数回の噴射は、吸気行程中に行われる第１噴射と、この第１噴射の後の圧縮行程で行われる第２噴射とを含み、
前記圧縮行程の第２噴射において燃料を噴射させる場合に、エンジンが第１の運転状態にあるときは第１の噴射タイミングで燃料を噴射し、エンジンが第２の運転状態にあるときは前記第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで燃料を噴射し、かつ前記第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電時間に対し、前記第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電時間を短くすることを特徴とした燃料噴射弁の制御方法。
１サイクル内に複数回の噴射を行う燃料噴射弁の制御方法において、
前記複数回の噴射は、吸気行程中に行われる第１噴射と、この第１噴射の後の圧縮行程で行われる第２噴射とを含み、
前記圧縮行程の第２噴射において燃料を噴射させる場合に、エンジンが第１の運転状態にあるときは第１の噴射タイミングで燃料を噴射し、エンジンが第２の運転状態にあるときは前記第１の噴射タイミングよりも遅い第２の噴射タイミングで燃料を噴射し、かつ前記第１の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電パルス幅に対し、前記第２の噴射タイミングで噴射するときの駆動電流の通電パルス幅を短くすることを特徴とした燃料噴射弁の制御方法。