JP6511266B2 - 燃料噴射弁制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁制御装置に関する。

従来、燃料噴射装置ごとの噴射量特性のばらつきを抑えることが可能な燃料噴射弁制御装置が提案されている（例えば、特許文献１等）。

特許文献１によれば、燃料噴射弁制御装置の噴射量特性の特性曲線は三つの領域、即ち、部分ストローク領域、移行領域、フルストローク領域に分けられるとしている。そして、特許文献１では、部分ストローク領域とフルストローク領域とは線形である一方、特に移行領域において調量精度が低減し、同じ構造の噴射弁の種々のサンプル間のばらつきが著しく増大してしまうとしている。

これを解決するために、特許文献１の燃料噴射弁制御装置では、特性曲線の移行領域をマスキングして、部分ストローク領域とフルストローク領域のみを使用することを提案している。

特表２０１２−５２７５６４号公報 国際公開第２０１３／１９１２６７号公報

しかしながら、実際には、特許文献１における移行領域にのみばらつき発生するわけではなく、移行領域からフルストローク領域にかけての領域においても、弁体がフルストロークに達した際のバウンド等により，噴射量特性にばらつきが発生している。

このように、特許文献１では移行領域からフルストローク領域にかけての領域において実際に発生し得るバウンドによるばらつきが認識されていないため、特許文献１の燃料噴射弁制御装置では、複数の燃料噴射装置ごとの噴射量特性のばらつきを広い範囲で抑えることが困難である。

そこで、本発明は、複数の燃料噴射装置ごとに駆動パルス幅に対する噴射量がばらつくのを良好に抑えることができる燃料噴射弁制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、弁体と、該弁体を開弁させるソレノイドとを備える複数の燃料噴射装置を制御する燃料噴射弁制御装置において、前記ソレノイドに昇圧電圧を印加して打ち切り、所定の時間の後、保持電流を印加するように構成され、前記各燃料噴射装置の動作特性に基づいて、前記所定の時間と前記保持電流とを前記燃料噴射装置毎に補正することを特徴とする。

本発明によれば、複数の燃料噴射装置ごとに駆動パルス幅に対する噴射量がばらつくのを広い範囲で抑えることができる。

燃料噴射装置が設けられる内燃機関を示す図。 燃料噴射装置を示す図。 実施例１に係る燃料噴射弁制御装置を示す図。 燃料噴射弁制御装置による燃料噴射装置の制御のタイムチャート及び燃料噴射装置の噴射量特性を示す図。 昇圧電圧印加時間を補正する場合のタイムチャート及び燃料噴射装置の噴射量特性を示す図。 昇圧電圧印加時間と隙間時間とを補正する場合のタイムチャート及び燃料噴射装置の噴射量特性を示す図。 実施例１に従って、昇圧電圧印加時間と隙間時間と保持電流とを補正する場合のタイムチャート及び燃料噴射装置の噴射量特性を示す図。 実施例２に係る燃料噴射弁制御装置を示す図。 燃料噴射弁制御装置による制御のタイムチャート及び燃料噴射装置の噴射量特性を示す図。 隙間時間を補正する場合のタイムチャート及び燃料噴射装置の噴射量特性を示す図。 実施例３に従って、隙間時間と保持電流とを補正する場合のタイムチャート及び燃料噴射装置の噴射量特性を示す図。

以下、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁制御装置について、図面を用いて説明する。

図１は、本実施例に係る燃料噴射弁制御装置で制御される燃料噴射装置が装着される内燃機関を示す。

内燃機関は、シリンダ１０６内に空気と燃料を取り込み、これらの混合気に点火プラグ１２１で着火し爆発させ、ピストン１２２を往復運動させる。この往復運動は、コネクティングロッド１２３等からなるリンク機構でクランク軸の回転運動に変換され、自動車を動かす駆動力となる。

空気は、エアクリーナ１０１で濾過され、スロットル１０３で流量を調整され、コレクタ１０４、吸気ポート１０５を経て、シリンダ１０６に流入する。エアクリーナ１０１とスロットル１０３の間には、エアフローセンサ１０２があり、内燃機関が取り込む空気の量が計測される。

一方で、燃料タンク内１１１の燃料は、低圧ポンプ１１２で低圧配管１１３に送られ、低圧配管１１３の燃料は高圧ポンプ１１４で高圧配管１１５に送られ、高圧配管１１５内の燃料は高圧に保たれる。高圧配管１１５には燃料噴射装置１１６が取り付けられ、燃料噴射装置１１６内のソレノイドに電流を流すことで、弁体が開き、弁体が開いている間は燃料が噴射される。

図２は、燃料噴射装置の構造を示す。燃料噴射装置の外側を構成する部材はハウジング２０１であり、ハウジング２０１にはコア２０２が固定されており、さらにはソレノイド２０３が燃料噴射装置の中心軸を一周するように配置されている。燃料噴射装置には、上下に動く弁体２０４が備えられている。弁体２０４の周りを一周するようにアンカー２０５が配置されている。弁体２０４の上部には、弁体２０４を弁座２０６方向に押すセットスプリング２０７が配置される。セットスプリング２０７の上部には、スプリングアジャスタ２０８がハウジング２０１に固定されており、その上下の位置によってスプリング力を調整する。運転時には、ハウジング２０１の内部は燃料で満たされており、ソレノイド２０３に電流が流れるとアンカー２０５がソレノイド２０３に引き寄せられ、弁体２０４の下端が弁座２０６から離れ、それまで弁体２０４によってふさがれていた弁座２０６にあけられた噴孔２０９から燃料が噴射される。また、アンカー２０５とハウジング２０１の間にはゼロスプリング２１０が配され、燃料噴射後にアンカー２０５をバネの釣り合いによって初期位置に戻す。

このような構成の燃料噴射装置は、図３に示す燃料噴射弁制御装置により制御される。燃料噴射弁制御装置は、バッテリ３１１からの電力を用いてソレノイド２０３を駆動する。この燃料噴射弁制御装置は、バッテリ３１１の電圧を昇圧する昇圧回路３１０と、昇圧された電圧を保存するコンデンサ３０９と、昇圧された電圧ＶｂｏｏｓｔとソレノイドのＶＨ端子３５０の間をＯＮ−ＯＦＦするスイッチ３０１と、バッテリ電圧ＶｂａｔとソレノイドのＶＨ端子３５０の間をＯＮ−ＯＦＦをするスイッチ３０２と、ソレノイドのＶＬ端子３５１と接地電圧ＧＮＤの間をＯＮ−ＯＦＦするスイッチ３０３と、スイッチとＧＮＤの間に配置されて電流に比例した電圧を発生するシャント抵抗３０４と、ＶＬ端子からコンデンサ３０９と昇圧回路３１０の間に向かう方向にのみ電流を流すダイオード３０８と、ＧＮＤからＶＨ端子にのみ電流を流すダイオード３０５と、を備える。なお、図示していないが、ＶＬ端子３５１とダイオード３０８との間にはツェナーダイオードが配置されており、還流する電流の電圧を上昇させることで、コンデンサ３０９に対して還流が起こりやすいように構成されていることもある。

前記昇圧回路３１０は、通常１２〜１４Ｖのバッテリ電圧Ｖｂａｔを昇圧電圧Ｖｂｏｏｓｔに昇圧するものであり、昇圧電圧Ｖｂｏｏｓｔは、例えば６５Ｖである。昇圧電圧Ｖｂｏｏｓｔは、弁体２０４がセットスプリング２０７により押し付けられる力に打ちかって急速に開弁させるため、バッテリ電圧Ｖｂａｔより高い電圧に設定されている。また、バッテリ電圧Ｖｂａｔは、開弁状態を維持することができればよいため、昇圧電圧Ｖｂｏｏｓｔより低い電圧でも問題ない。

また、燃料噴射弁制御装置は、ソレノイド駆動電流を制御するパラメタを記憶する基準メモリ３２１、３２２、３２３と、抵抗器によって計測される電流に基づいて３つのスイッチをＯＮ−ＯＦＦするスイッチ制御手段３１２とを備える。基準メモリ３２１は、昇圧電圧Ｖｂｏｏｓｔを印加する時間Ｔｐを記憶し、基準メモリ３２２は、昇圧電圧Ｖｂｏｏｓｔを打ち切ってから次にバッテリー電圧を与えるまでの隙間時間Ｔ２を記憶し、基準メモリ３２３は、バッテリー電圧をスイッチングすることで流す保持電流Ｉｈを記憶する。

次に、燃料噴射弁制御装置を用いた燃料噴射装置の制御の概要について、図４を用いて説明する。なお、図４の下図には、燃料噴射装置の噴射量特性が駆動パルス幅Ｔｉと流量との関係で示されている。

図示しないＥＣＵから燃料噴射弁制御装置３に駆動パルスＴｉが送られると、この立ち上がりに同期し、スイッチ制御手段３１２は、スイッチ３０３とスイッチ３０１をＯＮにする（時刻ｔ１）。すると、ソレノイド２０３の端子間には昇圧回路３１０で昇圧された電圧Ｖｂｏｏｓｔが印加され、ソレノイド２０３に電流が次第に流れ始める。電流は次第に大きくなり、これに伴ってソレノイド２０３が発生する磁界も大きくなる。

磁界によって図２に示すアンカー２０５をコア２０２に引き付ける磁気吸引力大きくなるに従い、アンカー２０５はコア２０２方向に動き出す（時刻ｔ２）。ゼロスプリング２１０の力によってつりあっていたアンカー２０５の初期位置から、弁体２０４の突起まではわずかに隙間があり、この隙間をアンカー２０５が移動して弁体２０４の突起に突き当たると、弁体２０４はアンカー２０５により持ち上げられ始める。このとき、噴孔２０９から燃料が流れ出し始める（時刻ｔ３）。

昇圧電圧Ｖｂｏｏｓｔを印加する昇圧電圧印加時間Ｔｐが経過すると（時刻ｔ４）、スイッチ３０３とスイッチ３０１はＯＦＦにされる。電圧印加時間Ｔｐは、通常、アンカー２０５がコア２０２に到達する時間よりも短く設定される。これはアンカー２０５がコア２０２に衝突するときの勢いを必要以上に大きくしないためである。

時刻ｔ４において、スイッチ３０３と３０１がＯＦＦにされると、今までスイッチ３０３を通ってＧＮＤに流れ込んでいた電流がダイオード３０８を通ってコンデンサ３０９に流れ込み、ソレノイド２０３のＬＯＷ側端子３５１の電圧ＶＬのほうがＨＩ側端子３５０の電圧ＶＨより高くなる。これにより、ソレノイド２０３には逆電圧がかかる。このように逆電圧をかけることによって、アンカー２０５がコア２０２から斥力を受けるため、弁体２０４をより速く制動することができる。この状態を、時刻ｔ４から隙間時間Ｔ２とが経過する時刻ｔ５まで維持する。但し、逆電圧をかけることは必須ではなく、スイッチ３０１をＯＦＦに、スイッチ３０３はＯＮに保って電圧を０にするものであってもよい。また、時刻ｔ４〜ｔ５の全範囲で逆電圧をかける必要はなく、例えば一旦時刻ｔ４で逆電圧をかけ、その後時刻ｔ５までの間に電圧を０にするものであってもよい。

時刻ｔ５となると、スイッチ３０２とスイッチ３０３をＯＮにして、ソレノイド２０３にバッテリーの電圧Ｖｂａｔを印加し、保持電流Ｉｈを流す。これにより、弁体２０４とアンカー２０５がコア２０２に接触している状態を保持する。このとき、保持電流Ｉｈの電流値が平均して一定の電流値となるように、シャント抵抗３０４に生じる電圧からソレノイド２０３に流れる電流を計測し、スイッチ３０２をＯＮ−ＯＦＦする。

駆動パルスの立下りに同期して、スイッチ３０２と３０３がＯＦＦになる（時刻ｔ６）。すると、電流は急速に減衰し、磁気吸引力は減衰し、弁体２０４とアンカー２０５はセットスプリング２０７力に押されて弁座２０６方向へ移動を開始する。またこのとき、電流が減衰する間、電流がコンデンサ３０９に流れるので、ソレノイド２０３には逆電圧がかかり、電流が０に収束すると電圧は０に近づく。やがて、弁体２０４は弁座２０６に達し、噴孔からの燃料の流出が止まる（時刻ｔ７）。

弁体２０４と弁座２０６には僅かながら弾性があるので、弁体２０４が弁座２０６に達した後も弁体２０４は弁座２０６の方向に移動を続けるが、やがて弁体２０４と弁座２０６が復元し始める。このときアンカー２０５は弁体２０４から離れて慣性で弁座２０６方向に移動を継続する（時刻ｔ８）。時刻ｔ８までは、アンカー２０５には弁体２０４を通してセットスプリング２０７力と燃圧の力がかかっていたが、時刻ｔ８以降は、アンカー２０５と弁体２０４が離れることにより、これらの力はかからなくなる。そのため、アンカー２０５の加速度は急激に減少する。アンカー２０５の加速度が変化すると、アンカー２０５の動きによりソレノイド２０３に発生する逆起電力が変化し、ソレノイド２０３の電圧に変曲点が発生する。アンカー２０５は弁体２０４から離れた後も、慣性により弁座２０６方向に移動を続けるが、ゼロスプリング２１０が徐々に圧縮され、やがて伸びに転じる。するとアンカー２０５はコア２０２方向に移動を開始し、ゼロスプリング２１０は伸張し、アンカー２０５は初期位置に戻される。

このようなメカニズムで、燃料噴射装置は制御され、与えられる駆動パルス幅Ｔｉに応じた量の燃料を噴射する。内燃機関に取り込まれる空気の量と、燃料の量は、一定の比率であることが、排気触媒を効率よく作用させるために望ましい。そのため、駆動パルス幅Ｔｉは、エアフローセンサで計測される空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅｎｇで割った値Ｑａ／Ｎｅｎｇを目標空燃比λで割った値Ｑａ／Ｎｅｎｇ／λに比例した値に設定される。

ところで、一つのエンジンに対して設けられる複数の燃料噴射装置には、個体ばらつきがあり、それぞれの動作特性が異なる。従って、同じ駆動パルス幅Ｔｉを加えても、各気筒に取り付けられた燃料噴射装置から噴射される燃料の量はばらつき、空燃比が濃い気筒と薄い気筒が発生する。このようなばらつきは、部品の公差や、各燃料噴射装置が置かれる環境の違いや、セットスプリングの弾性力の違いなど種々の要因によって生じると考えられるが、その中でも主な要因は、セットスプリングの弾性力の違いによって弁挙動がばらつくことであると考えられる。

図４では、噴射量特性の異なる３つの燃料噴射装置ＩＮＪ Ａ、Ｂ、Ｃの例を示しており、各燃料噴射装置Ａ、Ｂ、Ｃは、セットスプリング２０７の弾性力が順に強、標準、弱となっている。この３つの燃料噴射弁Ａ、Ｂ、Ｃに対して、特にばらつきを考慮することなく同一の昇圧電圧、保持電流を与えた場合には、各燃料噴射装置ＩＮＪ Ａ、Ｂ、Ｃの弁リフト及び噴射量特性は、それぞれ図４の実線、長破線、短破線のようになる。

なお、昇圧電圧を印加する際には、強い磁力によって弁体は急激に持ち上げられるため、セットスプリングの弾性力の違いはさほど弁体のリフト量に影響を与えない。一方で、昇圧電圧印加後は、弁体を持ち上げる磁力が昇圧電圧印加時ほど強くないため、セットスプリングの弾性力の違いが弁体のリフト量に与える影響が顕著になる。

次に、特にばらつきが生じる場面の一つである時刻ｔ４以降について説明する。このとき、ソレノイド２０３が発生する磁気吸引力Ｆｍａｇは徐々に低下する。Ｆｍａｇがセットスプリング２０７の力Ｆｓｐと弁座２０６に向かう方向に作用する燃圧Ｆｐｆの和より小さくなると、弁は上昇から下降に転じる。このタイミングはセットスプリング力Ｆｓｐと燃圧Ｆｐｆの大きさに依存するので、セットスプリング力Ｆｓｐの大きいものは早く上昇から下降に転じ（ｔ１０Ａ）、Ｆｓｐの小さいものは遅く転じる（ｔ１０Ｃ）。駆動電流を打ち切ることで上昇から下降に転じた弁は再びｔ５で電流を加えるまで下降を続ける。

Ｔ２経過、即ち、時刻ｔ５となると保持電流Ｉｈが流される。これにより、ある時刻ｔ１２Ａ、Ｂ、Ｃで再び磁気吸引力がセットスプリング力Ｆｓｐ＋Ｆｐｆを超える。このタイミングは、各燃料噴射装置Ａ、Ｂ、Ｃのセットスプリング力Ｆｓｐが大きいほど遅く（時刻ｔ１２Ａ）、小さいほど早い（時刻ｔ１２Ｃ）。これらの各時刻ｔ１２Ａ、Ｂ、Ｃで弁体２０４は再び上昇を始める。

また、弁の上昇する速度は、Ｉｈによる時期吸引力がＦｓｐ＋Ｆｐｆに打ち勝った分に伴って大きくなるので、Ｉｈが同じならセットスプリング力Ｆｓｐが小さいほど上昇速度は速く、セットスプリング力Ｆｓｐが大きいほど上昇速度は遅い。

次に、各燃料噴射装置ＩＮＪ Ａ、Ｂ、Ｃの噴射量特性について、図４の最下図を用いて説明する。

ここで、燃料噴射装置の噴射量特性のグラフについて説明する。燃料噴射装置の噴射量特性は、横軸を駆動パルス幅とし、縦軸を噴射量として表わされる。駆動パルス幅は、駆動パルスを印加した時間に対応する。この噴射量は、ある時間に亘って駆動パルスを印加した場合における、開弁から閉弁までの全期間の積分流量を示すものである。従って、例えば時刻ｔｘからある時刻ｔｙまで時間Ｔｙに亘って駆動パルスを印加したとすると、噴射量には、閉弁からある時刻ｔｙまでに流れた累計流量だけでなく、前記時刻ｔｙで駆動パルスの印加を終了した後に実際に弁が閉弁する時刻までの流量も含まれる。このため、昇圧電圧の印加期間Ｔｐ中は弁体のリフト量がさほどばらつかないにも関わらず、その後の隙間時間Ｔ２中の弁体のリフト量のばらつきを反映して、噴射量としてはばらつくことになり、また、隙間時間Ｔ２中では、いつ駆動パルス印加を終了しても、全てのスイッチ３０１〜３０３がＯＦＦとなっているため、噴射量には影響を与えず、平坦部が出現する。

電圧印加時間Ｔｐ経過後の弁体２０４のリフト量が大きいと、噴射量特性の平坦部も高くなり、時刻ｔ５から時刻ｔ１３までの弁リフト増加の傾きが急であると、フルリフト（時刻ｔ１３Ａ、Ｂ、Ｃ）に至るまでの噴射量特性の傾きが急になる。このように、同一の昇圧電圧、保持電流を与えても、各燃料噴射装置Ａ、Ｂ、Ｃの噴射量特性が大きくばらつくことが確認されている。

次に、本実施例に係る燃料噴射弁制御装置によって噴射量特性を揃える方法を説明する。具体的には、燃料噴射弁制御装置において、昇圧電圧印加時間Ｔｐ、隙間時間Ｔ２、保持電流Ｉｈを補正する。なお、これら電圧印加時間Ｔｐ、隙間時間Ｔ２、保持電流Ｉｈは、セットスプリング力Ｆｓｐに応じて設定されるものであり、セットスプリング力Ｆｓｐが判明している場合には、このセットスプリング力Ｆｓｐが予め燃料噴射弁制御装置に入力される。
＜電圧印加時間Ｔｐの補正＞
本実施例に係る燃料噴射弁制御装置は、図３に示すように、電圧印加時間補正手段３４１を備える。この電圧印加時間補正手段３４１による補正の効果を図５に基づいて説明する。なお、図５は、電圧印加時間Ｔｐのみを燃料噴射装置Ａ、Ｂ、Ｃごとに変えた場合の説明図である。昇圧電圧印加時間補正手段３４１は、図５の上図のように、セットスプリング力Ｆｓｐが小さい燃料噴射弁Ｃでは、電圧印加時間Ｔｐを標準値より短い電圧印加時間ＴｐＣに補正する。また、スプリング力Ｆｓｐが大きい燃料噴射装置Ａへの電圧印加時間は、標準値より大きい電圧印加時間ＴｐＡに補正する。この電圧印加時間補正手段３４１により、弁リフトのピークの時刻が図５の中央の図のように揃う。また、駆動パルス幅Ｔｉに対する噴射量特性は図５の下図のようになり、噴射量特性の平坦部が揃う。
＜隙間時間Ｔ２の補正＞
本実施例に係る燃料噴射弁制御装置は、図３に示すように、電圧Ｖｂｏｏｓｔを打ち切ってから次にバッテリー電圧を与えるまでの隙間時間Ｔ２を補正する隙間時間補正手段３４２を備える。この隙間時間補正手段３４２による補正の効果を図６に基づいて説明する。なお、図６は、上述した電圧印加時間補正手段３４１によって既に電圧印加時間Ｔｐが補正された状態において、さらに隙間時間Ｔ２を燃料噴射装置Ａ、Ｂ、Ｃごとに変えた場合の説明図である。

燃料噴射弁制御装置は、図６の上図に示すように、セットスプリング力Ｆｓｐの弱い燃料噴射弁Ｃに対し、保持電流印加時刻ｔ５を時刻ｔ５Ｃに遅らせる（即ち、昇圧電圧印加終了時刻ｔ４から保持電流印加時刻ｔ５までの隙間時間Ｔ２をＴ２Ｃとする）。これにより、磁気吸引力の立ち上がりを遅くし、弁リフトが再び上昇に転じるタイミングを遅くする。

また、燃料噴射弁制御装置は、同じく図６の上図に示すように、セットスプリング力Ｆｓｐの強い燃料噴射弁Ａに対し、保持電流印加時刻ｔ５を時刻ｔ５Ａに早める（即ち、隙間時間Ｔ２をＴ２Ａとする）。これにより、時期吸引力の立ち上がりを早くし、弁体２０４が再び上昇に転じるタイミングを早くする。

この隙間時間補正手段３４２により、すべての燃料噴射装置Ａ、Ｂ、Ｃの弁体２０４が上昇に転じるタイミングが図６の中央の図のように揃う。また、駆動パルス幅Ｔｉに対する噴射量特性は図６の下図のようになり、噴射量特性において平坦部から流量が増加する領域までの噴射量特性が揃う。
＜保持電流Ｉｈの補正＞
本実施例に係る燃料噴射弁制御装置は、図３に示すように、保持電流Ｉｈを補正する保持電流補正手段３４３を備える。この保持電流補正手段３４３による補正の効果を図７に基づいて説明する。なお、図７は、上述した電圧印加時間補正手段３４１及び隙間時間補正手段３４２によって既に昇圧電圧印加時間Ｔｐ及び隙間時間Ｔ２が補正された状態において、さらに保持電流Ｉｈを燃料噴射装置Ａ、Ｂ、Ｃごとに変えた場合の説明図である。

燃料噴射弁制御装置は、図７の上図のように、セットスプリング力Ｆｓｐの大きい燃料噴射弁Ａの保持電流Ｉｈを大きな保持電流値ＩｈＡに補正し、スプリング力の小さい燃料噴射弁Ｃの保持電流Ｉｈを小さな保持電流値ＩｈＣに補正する。すると、図７の中図に示すように、弁体２０４が上昇に転じてからフルリフトに至るまでの弁体２０４の上昇速度（即ち、傾き）が揃う。また、このときの駆動パルス幅Ｔｉに対する噴射量特性は、図７の下図のようになり、形状が揃う。また、この噴射量特性の形状はほぼ直線となり、直線の傾きも揃っているとみなすことができる。

このように、燃料噴射弁制御装置において、電圧印加時間Ｔｐ、隙間時間Ｔ２、保持電流Ｉｈを補正することで弁挙動を揃え、これによって噴射量特性を揃えることができる。図４と図７とを比較すると、弁挙動のピークの高さ、一時的に落ち込む谷のタイミング、一時的に落ち込んだ後に再び弁がリフトする際の傾きが揃っている。

本実施例に係る燃料噴射弁制御装置によれば、図７の下図に示すように、噴射量特性の下限値Ｑｍｉｎ線まで燃料噴射装置が利用可能な範囲を拡大することができる。

実施例１に係る燃料噴射弁制御装置では、電圧印加時間Ｔｐ、隙間時間Ｔ２、保持電流Ｉｈを補正するに当たって、予めセットスプリング力が入力されるものであったが、本実施例の燃料噴射弁制御装置では、燃料噴射装置を実際に動作させたときの弁挙動に基づいて補正を行う。

本実施例に係る燃料噴射弁制御装置は、図８のように、ソレノイド２０３の駆動電圧、電流を２階微分する駆動電圧２階微分手段３３１、電流２階微分手段３３２と、電流・電圧の2階微分値が極値をとるタイミングと値を探索するピーク手段検出３３３、３３４を備える。

燃料噴射装置を図９の上図のような電流及び図９の中図のような駆動電圧で駆動すると、燃料噴射装置の弁挙動は図９の下図のようになる。また、駆動電流を２階微分した波形は図９の上図の破線で示すようでなり、この２階微分値のピークが開弁完了タイミングに対応することが分かる。また、駆動電圧を２階微分した波形は図９の中図の破線で示すようでなり、２階微分値のピークが閉弁完了タイミングに対応することが分かる。

なお、図９の例では、開弁時にアンカー２０５をコア２０２に敢えて衝突させるようにするため、弁リフトの波形が図４等と異なる。これは、敢えてぶつけることによって、開弁完了時に大きな逆起電力を発生させ、２階微分値を検出しやすくするためである。

燃料噴射装置一般に言えることは、セットスプリング力が強いと、閉弁完了は早くなり、開弁完了は遅くなるので、閉弁完了タイミング、ないしは、開弁完了タイミングから、セットスプリング力を推定することができる。したがって、補正手段はスプリング力を予め何らかの記憶手段に記憶していてもよく、閉弁完了タイミング、開弁完了タイミングを検知して検知結果からマップ等を用いて補正値を求めてもよい。

また、電圧、電流の２階微分値の極値は、閉弁時の弁が弁座に衝突する速度、開弁完了時のアンカーがストッパーに衝突する速度に比例するため、電圧の２階微分の極値が大きければスプリング力はそれに伴って大きいと推測できるし、電流の２階微分の極値が大きければ、スプリング力は小さいと推測できる。

したがって、本実施例に係る燃料噴射弁制御装置は、ピーク検出手段３３３、３３４の検出結果に基づいて電圧印加時間Ｔｐ、隙間時間Ｔ２、保持電流Ｉｈを補正する。

上記実施例に係る燃料噴射弁制御装置は、電圧印加時間Ｔｐと隙間時間Ｔ２と保持電流Ｉｈとを補正するものであったが、本実施例は、隙間時間Ｔ２と保持電流Ｉｈとを補正するものである。

まず、実施例では、電圧印加時間Ｔｐを補正しないため、駆動パルス幅Ｔｉに対する流量は揃わない。しかし、隙間時間Ｔ２を補正することで、図１０に示すとおり、弁体２０４が再び上昇を始めるタイミングが時刻ｔ１２に揃う。その結果として，図１０の下図のように，噴射量特性の水平部から再び流量が増えるタイミングが揃う．さらに、保持電流Ｉｈとを補正すれば、図１１に示すとおり、弁体２０４が上昇に転じてからフルリフトに至るまでの弁体２０４の上昇速度（即ち、傾き）が揃う。このようにして、各燃料噴射装置の駆動パルス幅Ｔｉに対する流量変化の傾向を揃えることができる。

Ｑｍｉｎより噴射量が多い部分では、ＩＮＪ Ｂ，Ｃの流量特性はＩＮＪＡの流量特性と並行なので，このとき，ＩＮＪ Ｃの駆動パルスをΔＴｃ,INJ Bの駆動パルスをΔＴｂのばせば，最小流量をフルリフトからＱｍｉnまで引き下げられる．
なお、本発明に係る燃料噴射弁制御装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

例えば、上記実施形態では、燃料噴射装置の特性を決定するのに当たって、セットスプリング力を利用するものであったが、これに限定されるものではなく、同じ動作を与えた場合の弁体の動作時間のばらつきに基づいて燃料噴射装置の特性を決定するものであってもよい。弁体の動作時間の一例は、開弁から閉弁するまでの開弁時間である。この場合には、弁体を開弁させた後、フルリフトさせることなく、中間リフトの状態から閉弁させた場合の開弁時間を利用することが好ましい。このようにすれば、特にハウジングの公差などを除外して、セットスプリングの弾性力に起因するばらつきを的確に検知することができる。また、弁体の動作時間の他の例として、閉弁時間を利用する方法もある。この場合には、駆動電圧又は駆動電流をＯＦＦにしてから実際に弁体が着座するまでの時間を検知する。これは、閉弁の際に最も支配的なのがセットスプリングの弾性力であるため、セットスプリングの弾性力のばらつきを検出するのに閉弁時間を検知するのが適しているからである。

１０１…エアクリーナ、１０２…エアフローセンサ、１０３…スロットル、１０４…コレクタ、１０５…吸気ポート、１０６…シリンダ、１１１…燃料タンク、１１２…低圧ポンプ、１１３…低圧配管、１１４…高圧ポンプ、１１５…高圧配管、１１６…燃料噴射装置、１２１…点火プラグ、１２２…ピストン、１２３…コネクティングロッド、２０１…ハウジング、２０２…コア、２０３…ソレノイド、２０４…弁体、２０５…アンカー、２０６…弁座、２０７…セットスプリング、２０８…スプリングアジャスタ、２０９…噴孔、３０１…スイッチ、３０２…スイッチ、３０３…スイッチ、３０４…シャント抵抗、３０５…ダイオード、３０６…ダイオード、３０７…ダイオード、３０８…ダイオード、３０９…コンデンサ、３１０…昇圧回路、３１１…バッテリ、３１２…スイッチ制御手段、３２１…基準メモリ、３２２…基準メモリ、３２３…基準メモリ、３４１…補正手段、３４２…補正手段、３４３…補正手段、３３１…微分手段、３３２…微分手段、３３３…ピーク探索手段、３３４…ピーク探索手段

Claims (5)

1. 弁体と、該弁体を開弁させるソレノイドとを備える複数の燃料噴射装置を制御する燃料噴射弁制御装置において、
   前記ソレノイドに昇圧電圧を印加してこれを打ち切り、所定の時間後、保持電流を印加するように構成され、
   前記各燃料噴射装置に対する駆動パルスの印加時間を横軸に、噴射量を縦軸にとった際の挙動である駆動パルス-噴射量特性に基づいて、前記所定の時間と前記保持電流とを前記燃料噴射装置毎に補正し、
   前記各燃料噴射装置の駆動パルス-噴射量特性の噴射量変化がなくなる領域の開始タイミングと終了タイミング及び当該噴射量が揃うように、最初の昇圧電圧の印加時間を前記燃料噴射装置毎に補正することを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
2. 前記燃料噴射装置の駆動パルス-噴射量特性は、前記弁体の開弁及び閉弁の少なくともいずれか一方のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁制御装置。
3. 前記燃料噴射装置の開弁時及び閉弁時の少なくともいずれか一方の時点における電圧又は電流の変化に基づいて、前記燃料噴射装置の駆動パルス-噴射量特性を検出することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁制御装置。
4. 前記各燃料噴射装置のうち、前記弁体の閉弁タイミングが早い燃料噴射装置は、遅い燃料噴射装置よりも、前記所定の時間が短く、前記保持電流値が大きくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料噴射弁制御装置。
5. 前記各燃料噴射装置のうち、前記弾性体の弾性力が大きい燃料噴射装置は、小さい燃料噴射装置よりも、前記所定の時間が短く、前記保持電流値が大きくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料噴射弁制御装置。