内燃機関の燃料噴射制御装置
【課題】 専用の電流検出手段を必要とすることなく、安価な構成で、燃料噴射弁が開弁したタイミングを適切に判定できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明による内燃機関３の燃料噴射制御装置は、、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２３と、電磁式の燃料噴射弁４を開弁させるために、コンデンサ２３に充電された電圧をコイル６ｂに印加する駆動回路１０と、コンデンサ２３の電圧ＶＣを検出する電圧計３０とを備え、コイル６ｂへの電圧の印加中に、検出されたコンデンサ２３の電圧ＶＣの波形の変曲点ＰＩを求め（ＥＣＵ２、ステップ２１〜２３）、変曲点ＰＩが現れたタイミングを、弁体９がヨーク６ａに着座した開弁タイミングと判定する（ステップ２３、２６）とともに、判定された開弁タイミングに応じて、燃料噴射弁４の動作を制御する（ステップ１０、１３）。
【解決手段】 本発明による内燃機関３の燃料噴射制御装置は、、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２３と、電磁式の燃料噴射弁４を開弁させるために、コンデンサ２３に充電された電圧をコイル６ｂに印加する駆動回路１０と、コンデンサ２３の電圧ＶＣを検出する電圧計３０とを備え、コイル６ｂへの電圧の印加中に、検出されたコンデンサ２３の電圧ＶＣの波形の変曲点ＰＩを求め（ＥＣＵ２、ステップ２１〜２３）、変曲点ＰＩが現れたタイミングを、弁体９がヨーク６ａに着座した開弁タイミングと判定する（ステップ２３、２６）とともに、判定された開弁タイミングに応じて、燃料噴射弁４の動作を制御する（ステップ１０、１３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式の燃料噴射弁を開弁させることによって燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この燃料噴射制御装置では、電磁式の燃料噴射弁のコイルに電圧を印加することにより、その弁体を作動させ、燃料噴射弁を開弁させることによって、燃料を噴射する。また、コイルの印加時間（通電時間）を変更することによって、開弁時間が制御され、燃料噴射量が制御される。
【０００３】
さらに、印加中にコイルに流れる電流を電流検出回路によって検出するとともに、検出された電流の波形の落込み点（特異点）を、燃料噴射弁の弁体の作動終了タイミング（開弁タイミング）として求める。このようにして求めた作動終了タイミングは、コイルの印加時間を補正するのに用いられ、それにより、燃料噴射弁の弁体の応答性のばらつきを補償し、所望の燃料噴射量を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６２−４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この従来の燃料噴射制御装置では、燃料噴射弁の弁体の作動終了タイミングを求めるために、燃料噴射弁のコイルに流れる電流を検出する専用の電流検出回路が必要になる。その結果、製造コストが増大するとともに、電流検出回路の発熱によって発熱量も増大してしまう。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、専用の電流検出手段を必要とすることなく、安価な構成で、燃料噴射弁が開弁したタイミングを適切に判定することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ヨーク６ａ、ヨーク６ａに巻かれたコイル６ｂ、およびアーマチュア８と一体の弁体９を有する電磁式の燃料噴射弁４のコイル６ｂに電圧を印加することにより、弁体９がアーマチュア８を介してヨーク６ａに着座した状態で、燃料噴射弁４を開弁させ、燃料を噴射する内燃機関３の燃料噴射制御装置であって、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ２５）の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を昇圧するための昇圧回路２０と、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２３と、燃料噴射弁４を開弁させるために、コンデンサ２３に充電された電圧をコイル６ｂに印加する印加手段（駆動回路１０、ＥＣＵ２、ステップ５）と、コンデンサ２３の電圧ＶＣを検出する電圧検出手段（電圧計３０）と、コイル６ｂへの電圧の印加中に、検出されたコンデンサ２３の電圧ＶＣの波形の変曲点を検出する変曲点検出手段（ＥＣＵ２、ステップ２１〜２３）と、検出された変曲点が現れたタイミングを、弁体９がヨーク６ａに着座した開弁タイミングと判定する開弁タイミング判定手段（ＥＣＵ２、ステップ２３、２６）と、判定された開弁タイミングに応じて、燃料噴射弁４の動作を制御する噴射弁制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１０、１３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電源の電圧は、昇圧回路によって昇圧され、コンデンサに充電される。コンデンサに充電された電圧は、燃料噴射弁のコイルに印加される。それにより、発生した磁束によってアーマチュアがヨークに引き寄せられ、弁体がアーマチュアを介してヨークに着座した状態で、燃料噴射弁が開弁し、燃料が噴射される。
【０００９】
また、本発明によれば、コイルへの電圧の印加中に、検出されたコンデンサの電圧の波形の変曲点を検出するとともに、検出された変曲点が現れたタイミングを、弁体がヨークに着座した開弁タイミングと判定する。この判定手法は、以下の原理に基づいている。
【００１０】
すなわち、上記のようにコンデンサの電圧を燃料噴射弁のコイルに印加すると、それに伴ってコンデンサ電圧が減少し始める。一方、燃料噴射弁では、アーマチュアがヨーク側に移動し、両者間の距離が減少するのに応じて、両者間の間隙を通過する磁束が減少するのに伴い、逆起電力が発生する。このため、アーマチュアがヨークに着座するまでは、この逆起電力によりコンデンサ電圧の減少が緩慢になるのに対し、アーマチュアがヨークに着座した後には、逆起電力が作用しなくなることで、コンデンサ電圧は急激に減少する。その結果、アーマチュアがヨークに着座する前後において、コンデンサ電圧の波形に変曲点が生じ、この変曲点が現れるタイミングは、アーマチュアがヨークに着座したタイミングに一致する。
【００１１】
以上の原理に基づき、本発明によれば、コイルへの電圧の印加中に検出されたコンデンサの電圧波形の変曲点を検出するとともに、検出された変曲点が現れたタイミングを、弁体がヨークに着座した開弁タイミングと判定する。したがって、この開弁タイミングの判定を適切に行うことができる。そして、判定された開弁タイミングに応じて、燃料噴射弁の動作を制御するので、この燃料噴射弁の制御を、燃料噴射弁の実際の開弁タイミングに応じて適切に行うことができる。
【００１２】
また、コンデンサ電圧は、コンデンサの蓄電状態を表し、燃料噴射弁の制御に必要なパラメータであり、その検出のために電圧検出手段が設けられることが通常であるので、そのような既存の電圧検出手段をそのまま利用することができる。一方、燃料噴射弁の開弁タイミングの把握のために用いられていた従来の電流検出回路は不要になるので、製造コストを削減できるとともに、電流検出回路での発熱がなくなることで、発熱量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による燃料噴射制御装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】燃料噴射弁を概略的に示す図である。
【図３】燃料噴射弁を駆動するための駆動回路を示す回路図である。
【図４】燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図５】燃料噴射弁の着座判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】燃料噴射制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば４つの気筒（図示せず）を有する車両用のガソリンエンジンであり、各気筒には、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が設けられており、インジェクタ４から燃焼室（図示せず）に燃料が直接、噴射される。また、インジェクタ４の動作は、後述するＥＣＵ２によって制御される。
【００１５】
図２に示すように、インジェクタ４は、ケーシング５内に収容され、その上端部に固定された電磁石６と、ばね７と、電磁石６の下方に配置されたアーマチュア８と、このアーマチュア８の下側に一体に設けられた弁体９などで構成されている。インジェクタ４には、燃料供給装置（図示せず）から高圧の燃料が供給される。
【００１６】
電磁石６は、ヨーク６ａと、その外周に巻かれたコイル６ｂで構成されており、このコイル６ｂに、図３に示す駆動回路１０が接続されている。ばね７は、ヨーク６ａとアーマチュア８の間に配置されており、弁体９を閉弁側に付勢する。
【００１７】
駆動回路１０は、インジェクタ４を駆動するものであり、図３に示すように、昇圧回路２０と、Ｎチャネル型のＦＥＴでそれぞれ構成された第１〜第３スイッチ１１〜１３と、ツェナーダイオード１４などで構成されている。
【００１８】
昇圧回路２０は、スイッチ２１、コイル２２およびコンデンサ２３で構成されている。スイッチ２１は、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、コイル２２を介してバッテリ２５に接続されるとともに、コンデンサ２３を介して第１スイッチ１１のドレインに接続されている。バッテリ２５は、エンジン３を動力源とする発電機を用いて充電される。また、スイッチ２１のソースおよびゲートはそれぞれ、アースおよびＥＣＵ２に接続されている。
【００１９】
以上の構成の昇圧回路２０では、ＥＣＵ２からの駆動信号ＳＤがゲートに入力されると、スイッチ２１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になることで、バッテリ２５からの電圧（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢが、コイル２２を介して昇圧される。昇圧された電圧は、コンデンサ２３に印加され、充電される。なお、このような昇圧制御は、コンデンサ２３の電圧（以下「コンデンサ電圧」という）ＶＣがその目標値になるように行われ、それにより、コンデンサ電圧ＶＣは高い状態に保持される。
【００２０】
第１スイッチ１１のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、昇圧回路２０、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第１駆動信号ＳＤ１がゲートに入力されると、第１スイッチ１１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２１】
第２スイッチ１２のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、バッテリ２５、コイル６ｂの一端およびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第２駆動信号ＳＤ２がゲートに入力されると、第２スイッチ１２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２２】
第３スイッチ１３のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、コイル６ｂの他端、アースおよびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第３駆動信号ＳＤ３がゲートに入力されると、第３スイッチ１３がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２３】
ツェナーダイオード１４は、アノード側がアースに接続され、カソード側がコイル６ｂの他端に接続されている。
【００２４】
以上の構成の駆動回路１０では、ＥＣＵ２からの第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜ＳＤ３に応じて、第１〜第３スイッチ１１〜１３のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換え、インジェクタ４のコイル６ｂへの電圧の印加状態を制御することによって、インジェクタ４の動作が制御される。
【００２５】
具体的には、第１〜第３スイッチ１１〜１３がＯＦＦ状態のときには、インジェクタ４のコイル６ｂが印加されず、コイル６ｂに駆動電流ＩＡＣが流れないことで、インジェクタ４の弁体９は、ばね７の付勢力で閉弁位置（図２（ａ））に位置し、インジェクタ４は閉弁状態に保持される。
【００２６】
この状態から、第１および第３スイッチ１１、１３をＯＮすると、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣがインジェクタ４のコイル６ｂに印加されることによって、コイル６ｂに大きな駆動電流ＩＡＣが流れ、電磁石６が過励磁される。この励磁により、アーマチュア８が、ばね７の付勢力に抗して電磁石６に引き付けられ、弁体９がアーマチュア８を介してヨーク６ａに着座した状態で、インジェクタ４が開弁（全開）し（図２（ｂ））、インジェクタ４から燃料が噴射される。以下、このようにコンデンサ電圧ＶＣをインジェクタ４のコイル６ｂに印加する制御を「過励磁制御」といい、このときにコイル６ｂに流れる大きな駆動電流ＩＡＣを「過励磁電流」という。
【００２７】
その後、第１スイッチ１１をＯＦＦし、コンデンサ電圧ＶＣの印加を終了するとともに、第２スイッチ１２をＯＮすると、コンデンサ電圧ＶＣよりも小さなバッテリ電圧ＶＢが、インジェクタ４のコイル６ｂに印加される。これにより、コイル６ｂに小さな駆動電流ＩＡＣが流れることによって、インジェクタ４は開弁状態に保持され、燃料の噴射が継続される。以下、このようにバッテリ電圧ＶＢをインジェクタ４のコイル６ｂに印加する制御を「保持制御」といい、このときにコイル６ｂに流れる小さな駆動電流ＩＡＣを「保持電流」という。なお、この保持制御では、バッテリ電圧ＶＢの印加が間欠的に行われ、それにより、保持電流は所定の範囲内の小さな値に制御される。
【００２８】
この状態から、第２および第３スイッチ１２、１３をＯＦＦすると、バッテリ電圧ＶＢの印加が終了し、それに応じて弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置に復帰することによって、インジェクタ４が閉弁し、燃料の噴射が終了する。また、コイル６ｂに残留した電流が、ツェナーダイオード１４を介してアースに流れることで、電磁石６は非励磁状態になる。
【００２９】
以上のように、インジェクタ４を開弁する際には、まず過励磁制御を実行することにより、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣをコイル６ｂに印加し、電磁石６を過励磁することによって、燃料の高い圧力に抗してインジェクタ４を迅速に開弁させるのに十分な磁力が確保される。また、それに引き続いて保持制御を実行し、バッテリ電圧ＶＢをコイル６ｂに印加することによって、消費電力を抑制した状態で、インジェクタ４の開弁状態が保持される。
【００３０】
また、昇圧回路２０には、電圧計３０が設けられており、この電圧計３０は、コンデンサ電圧ＶＣを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３１】
さらに、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、クランク角センサ３１が設けられている。クランク角センサ３１は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３２】
ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒においてピストン（図示せず）が吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒タイプの場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００３３】
また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられている。この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に基づいて、クランク角ＣＡを気筒ごとに算出する。具体的には、このクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の発生時に値０にリセットされ、ＣＲＫ信号が発生するクランク角１°ごとにインクリメントされる。
【００３４】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３２から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００３５】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した電圧計３０やセンサ３１〜３２の検出信号などに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じてインジェクタ４による燃料噴射を制御する燃料噴射制御処理を気筒ごとに実行する。なお、実施形態では、ＥＣＵ２は、印加手段、変曲点検出手段、開弁タイミング判定手段、および噴射弁制御手段に相当する。
【００３６】
図４は、この燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。本処理は、前述したＣＲＫ信号の発生に同期して、繰り返し実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、算出されたクランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しいか否かを判別する。この燃料噴射タイミングＴＩＮＪは、インジェクタ４の駆動動作を開始すべきタイミングに相当し、クランク角ＣＡで表され、所定の処理（図示せず）において、目標噴射時期やエンジン回転数ＮＥなどに応じて算出される。
【００３７】
上記ステップ１の答がＹＥＳで、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しいときには、インジェクタ４の駆動制御として過励磁制御を開始するものとして、次のステップ２〜５を実行する。まず、アップカウント式のタイマの値ＴＭを値０にリセットし（ステップ２）、次に、過励磁制御中であることを表すために、コンデンサ電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「１」にセットする（ステップ３）。次に、インジェクタ４の駆動中であることを表すために、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪを「１」にセットする（ステップ４）とともに、ステップ５において、コンデンサ電圧ＶＣをインジェクタ４に印加することにより過励磁制御を開始し、本処理を終了する。なお、これらのコンデンサ電圧印加フラグＦ＿ＶＣ、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪ、および、後述する各種のフラグはいずれも、エンジン３の始動時に「０」にリセットされる。
【００３８】
一方、前記ステップ１の答がＮＯで、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しくないときには、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪが「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。この答がＹＥＳで、インジェクタ４の駆動中のときには、コンデンサ電圧印加フラグＦ＿ＶＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、過励磁制御中のときには、インジェクタ４の着座判定処理を実行する（ステップ８）。
【００３９】
この着座判定処理は、過励磁制御の実行に伴い、インジェクタ４の弁体９がアーマチュア８を介してヨーク６ａに着座したか否か、すなわちインジェクタ４が開弁状態に達したか否かを判定するものであり、図５に示すサブーチンに従って実行される。本処理ではまず、ステップ２１において、電圧計３０で検出されたコンデンサ電圧ＶＣとその前回値ＶＣＺとの差（＝ＶＣ−ＶＣＺ）を、電圧変化量ΔＶＣとして算出する。次に、算出した電圧変化量ΔＶＣとその前回値ΔＶＣＺとの差（＝ΔＶＣ−ΔＶＣＺ）を、電圧変化量微分値ΔΔＶＣとして算出する（ステップ２２）。
【００４０】
次に、算出した電圧変化量微分値ΔΔＶＣが負値であるか否かを判定する（ステップ２３）。前述したように、インジェクタ４の開弁時に弁体９がヨーク６ａに向かって移動する際、コンデンサ電圧ＶＣの減少速度は、弁体９がヨーク６ａに着座するまでは緩慢に変化し、その後は急激に変化するため、弁体９が着座したタイミングでコンデンサ電圧ＶＣの波形に変曲点が現れるとともに、この変曲点を境として電圧変化量微分値ΔΔＶＣが正値から負値に転じる。
【００４１】
したがって、上記ステップ２３の答がＮＯで、電圧変化量微分値ΔΔＶＣが負値でないときには、弁体９がまだヨーク６ａに着座していないとして、そのことを表すために着座フラグＦ＿ＯＰＥＮを「０」にセットする（ステップ２４）。次に、今回のコンデンサ電圧ＶＣおよび電圧変化量ΔＶＣをそれぞれ前回値ＶＣＺおよびΔＶＣＺにシフトし（ステップ２５）、本処理を終了する。
【００４２】
一方、前記ステップ２３の答がＹＥＳで、電圧変化量微分値ΔΔＶＣが負値になったときには、今回のタイミングがコンデンサ電圧の波形の変曲点ＰＩ（図６参照）に相当しており、弁体９がヨーク６ａに着座し、インジェクタ４が開弁状態に達したとして、着座フラグＦ＿ＯＰＥＮを「１」にセットし（ステップ２６）、本処理を終了する。
【００４３】
図４に戻り、前記ステップ８に続くステップ９では、着座判定処理でセットされた着座フラグＦ＿ＯＰＥＮが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、インジェクタ４がまだ開弁状態に達していないときには、前記ステップ５に進み、過励磁制御を継続する。
【００４４】
一方、ステップ９の答がＹＥＳで、インジェクタ４が開弁状態に達したときには、インジェクタ４へのコンデンサ電圧ＶＣの印加を終了する（ステップ１０）ことによって、過励磁制御を終了する。また、そのことを表すために、コンデンサ電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「０」にリセットする（ステップ１１）。
【００４５】
次に、バッテリ電圧印加フラグＦ＿ＶＢを「１」にセットする（ステップ１２）とともに、インジェクタ４にバッテリ電圧ＶＢを印加する（ステップ１３）ことによって、保持制御を開始し、本処理を終了する。このように、インジェクタ４が開弁状態に達したと判定されるのと同時に、過励磁制御が終了し、保持制御が開始される。
【００４６】
また、上記ステップ１１の実行により、前記ステップ７の答がＮＯ（Ｆ＿ＶＣ＝０）になり、その場合には、前記ステップ２でリセットされたタイマ値ＴＭに所定時間ＴＭＲＥＦに達したか否かを判別する（ステップ１４）。この答がＮＯのときには、前記ステップ１３に進み、保持制御を継続する。
【００４７】
なお、上記の所定時間ＴＭＲＥＦは、インジェクタ４に供給される燃料の圧力および燃料噴射量に応じて算出され、燃料の圧力は、センサ（図示せず）によって検出されるとともに、燃料噴射量は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて算出される。この要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよび検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００４８】
一方、上記ステップ１４の答がＹＥＳで、タイマ値ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦに達したとき、すなわち、インジェクタ４の駆動動作の開始時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過したときには、インジェクタ４による燃料噴射を終了するものとして、バッテリ電圧ＶＢの印加を終了する（ステップ１５）。次いで、ステップ１６および１７において、バッテリ電圧印加フラグＦ＿ＶＢおよび燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪをそれぞれ「０」にリセットし、本処理を終了する。このステップ１７の実行により、前記ステップ６の答がＮＯ（Ｆ＿ＩＮＪ＝０）になり、その場合には、そのまま本処理を終了する。
【００４９】
図６は、上述した燃料噴射制御処理によって得られる動作例を示している。まずクランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しくなる（ステップ１：ＹＥＳ）と、インジェクタ４のコイル６ｂにコンデンサ電圧ＶＣが印加され（ステップ５）、過励磁制御が開始される。これにより、インジェクタ４の電圧（以下「インジェクタ電圧」という）ＶＩが増大し、コイル６ｂに過励磁電流が流れることによって、インジェクタ４の弁体９がヨーク６ａに向かって移動し始める。この過励磁制御中、コンデンサ電圧ＶＣおよびインジェクタ電圧ＶＩはいずれも減少し、それと並行して弁体９の着座判定処理が実行される（ステップ８）。
【００５０】
その後、弁体９がアーマチュア８を介してヨーク６ａに着座し、インジェクタ４が開弁状態に達すると、前述した原理から、コンデンサ電圧ＶＣの波形に変曲点ＰＩが現れる。この変曲点ＰＩが現れたことは、着座判定処理で前述したようにして判定され、このときのタイミングＴＯＰＥＮが、弁体９がヨーク６ａに着座した開弁タイミングと判定される（Ｆ＿ＯＰＥＮ＝１）。そして、そのように判定された直後に、過励磁制御が終了される（ステップ１０）と同時に、保持制御が開始される（ステップ１３）。
【００５１】
その後、インジェクタ４の駆動動作の開始時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過したときに（タイミングＴＩＮＪＥ）、保持制御が終了され、それにより、インジェクタ４が閉弁し、燃料噴射が終了する。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、過励磁制御の実行中に、着座判定処理により、コンデンサ電圧ＶＣの波形に変曲点ＰＩが現れたか否かを判定するとともに、変曲点ＰＩが現れたタイミングＴＯＰＥＮを、インジェクタ４の弁体９がヨーク６ａに着座した開弁タイミングと判定する。したがって、このインジェクタ４の開弁タイミングの判定を適切に行うことができる。
【００５３】
また、インジェクタ４が開弁したと判定されたタイミングで、過励磁制御を終了すると同時に保持制御を開始するので、インジェクタ４が実際に開弁したタイミングに応じて、過励磁制御から保持制御への移行を適切に行うことができる。
【００５４】
さらに、上記の判定を行うために、コンデンサ電圧ＶＣの検出のために通常、設けられている電圧計３０をそのまま利用する一方、従来の電流検出回路は不要になるので、製造コストを削減できるとともに、電流検出回路での発熱がなくなることで、発熱量を低減することができる。
【００５５】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、コンデンサ電圧ＶＣをインジェクタ４に印加することによって、過励磁制御を行う例であるが、本発明は、これに限らず、昇圧されたコンデンサ電圧を燃料噴射弁のコイルに印加して、燃料噴射弁を開弁させるものである限り、適用することができる。
【００５６】
また、実施形態では、判定されたインジェクタ４の弁体９の着座・開弁タイミングを、過励磁制御から保持制御への移行タイミングを決定するのに用いているが、これに限らず、インジェクタ４の閉弁タイミングの決定や、印加時間の補正などに用いてもよい。前者の場合には、例えば、インジェクタ４の閉弁タイミングを、その開弁時から設定時間が経過したタイミングとして規定するとともに、判定された実際の弁体９の着座・開弁タイミングから設定時間が経過したときに、インジェクタ４を閉弁するようにしてもよい。さらに、実施形態で示したコンデンサ電圧ＶＣの波形の変曲点の検出（判定）手法は、例示にすぎず、他の適当な手法を採用してもよいことはもちろんである。
【００５７】
さらに、実施形態は、本発明を車両用の直噴式のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ポート噴射式のエンジンや、ディーゼルエンジン、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２ ＥＣＵ（印加手段、変曲点検出手段、開弁タイミング判定手段、噴射弁制御手 段）
３ エンジン（内燃機関）
４ インジェクタ（燃料噴射弁）
６ａ ヨーク
６ｂ コイル
８ アーマチュア
９ 弁体
１０ 駆動回路（印加手段）
２０ 昇圧回路
２３ コンデンサ
２５ バッテリ（電源）
３０ 電圧計（電圧検出手段）
ＶＢ バッテリ電圧（電源の電圧）
ＶＣ コンデンサ電圧（コンデンサの電圧）
ＰＩ 変曲点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式の燃料噴射弁を開弁させることによって燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この燃料噴射制御装置では、電磁式の燃料噴射弁のコイルに電圧を印加することにより、その弁体を作動させ、燃料噴射弁を開弁させることによって、燃料を噴射する。また、コイルの印加時間（通電時間）を変更することによって、開弁時間が制御され、燃料噴射量が制御される。
【０００３】
さらに、印加中にコイルに流れる電流を電流検出回路によって検出するとともに、検出された電流の波形の落込み点（特異点）を、燃料噴射弁の弁体の作動終了タイミング（開弁タイミング）として求める。このようにして求めた作動終了タイミングは、コイルの印加時間を補正するのに用いられ、それにより、燃料噴射弁の弁体の応答性のばらつきを補償し、所望の燃料噴射量を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６２−４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この従来の燃料噴射制御装置では、燃料噴射弁の弁体の作動終了タイミングを求めるために、燃料噴射弁のコイルに流れる電流を検出する専用の電流検出回路が必要になる。その結果、製造コストが増大するとともに、電流検出回路の発熱によって発熱量も増大してしまう。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、専用の電流検出手段を必要とすることなく、安価な構成で、燃料噴射弁が開弁したタイミングを適切に判定することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ヨーク６ａ、ヨーク６ａに巻かれたコイル６ｂ、およびアーマチュア８と一体の弁体９を有する電磁式の燃料噴射弁４のコイル６ｂに電圧を印加することにより、弁体９がアーマチュア８を介してヨーク６ａに着座した状態で、燃料噴射弁４を開弁させ、燃料を噴射する内燃機関３の燃料噴射制御装置であって、電源（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ２５）の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を昇圧するための昇圧回路２０と、昇圧された電圧が充電されるコンデンサ２３と、燃料噴射弁４を開弁させるために、コンデンサ２３に充電された電圧をコイル６ｂに印加する印加手段（駆動回路１０、ＥＣＵ２、ステップ５）と、コンデンサ２３の電圧ＶＣを検出する電圧検出手段（電圧計３０）と、コイル６ｂへの電圧の印加中に、検出されたコンデンサ２３の電圧ＶＣの波形の変曲点を検出する変曲点検出手段（ＥＣＵ２、ステップ２１〜２３）と、検出された変曲点が現れたタイミングを、弁体９がヨーク６ａに着座した開弁タイミングと判定する開弁タイミング判定手段（ＥＣＵ２、ステップ２３、２６）と、判定された開弁タイミングに応じて、燃料噴射弁４の動作を制御する噴射弁制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１０、１３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電源の電圧は、昇圧回路によって昇圧され、コンデンサに充電される。コンデンサに充電された電圧は、燃料噴射弁のコイルに印加される。それにより、発生した磁束によってアーマチュアがヨークに引き寄せられ、弁体がアーマチュアを介してヨークに着座した状態で、燃料噴射弁が開弁し、燃料が噴射される。
【０００９】
また、本発明によれば、コイルへの電圧の印加中に、検出されたコンデンサの電圧の波形の変曲点を検出するとともに、検出された変曲点が現れたタイミングを、弁体がヨークに着座した開弁タイミングと判定する。この判定手法は、以下の原理に基づいている。
【００１０】
すなわち、上記のようにコンデンサの電圧を燃料噴射弁のコイルに印加すると、それに伴ってコンデンサ電圧が減少し始める。一方、燃料噴射弁では、アーマチュアがヨーク側に移動し、両者間の距離が減少するのに応じて、両者間の間隙を通過する磁束が減少するのに伴い、逆起電力が発生する。このため、アーマチュアがヨークに着座するまでは、この逆起電力によりコンデンサ電圧の減少が緩慢になるのに対し、アーマチュアがヨークに着座した後には、逆起電力が作用しなくなることで、コンデンサ電圧は急激に減少する。その結果、アーマチュアがヨークに着座する前後において、コンデンサ電圧の波形に変曲点が生じ、この変曲点が現れるタイミングは、アーマチュアがヨークに着座したタイミングに一致する。
【００１１】
以上の原理に基づき、本発明によれば、コイルへの電圧の印加中に検出されたコンデンサの電圧波形の変曲点を検出するとともに、検出された変曲点が現れたタイミングを、弁体がヨークに着座した開弁タイミングと判定する。したがって、この開弁タイミングの判定を適切に行うことができる。そして、判定された開弁タイミングに応じて、燃料噴射弁の動作を制御するので、この燃料噴射弁の制御を、燃料噴射弁の実際の開弁タイミングに応じて適切に行うことができる。
【００１２】
また、コンデンサ電圧は、コンデンサの蓄電状態を表し、燃料噴射弁の制御に必要なパラメータであり、その検出のために電圧検出手段が設けられることが通常であるので、そのような既存の電圧検出手段をそのまま利用することができる。一方、燃料噴射弁の開弁タイミングの把握のために用いられていた従来の電流検出回路は不要になるので、製造コストを削減できるとともに、電流検出回路での発熱がなくなることで、発熱量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による燃料噴射制御装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】燃料噴射弁を概略的に示す図である。
【図３】燃料噴射弁を駆動するための駆動回路を示す回路図である。
【図４】燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図５】燃料噴射弁の着座判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】燃料噴射制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば４つの気筒（図示せず）を有する車両用のガソリンエンジンであり、各気筒には、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が設けられており、インジェクタ４から燃焼室（図示せず）に燃料が直接、噴射される。また、インジェクタ４の動作は、後述するＥＣＵ２によって制御される。
【００１５】
図２に示すように、インジェクタ４は、ケーシング５内に収容され、その上端部に固定された電磁石６と、ばね７と、電磁石６の下方に配置されたアーマチュア８と、このアーマチュア８の下側に一体に設けられた弁体９などで構成されている。インジェクタ４には、燃料供給装置（図示せず）から高圧の燃料が供給される。
【００１６】
電磁石６は、ヨーク６ａと、その外周に巻かれたコイル６ｂで構成されており、このコイル６ｂに、図３に示す駆動回路１０が接続されている。ばね７は、ヨーク６ａとアーマチュア８の間に配置されており、弁体９を閉弁側に付勢する。
【００１７】
駆動回路１０は、インジェクタ４を駆動するものであり、図３に示すように、昇圧回路２０と、Ｎチャネル型のＦＥＴでそれぞれ構成された第１〜第３スイッチ１１〜１３と、ツェナーダイオード１４などで構成されている。
【００１８】
昇圧回路２０は、スイッチ２１、コイル２２およびコンデンサ２３で構成されている。スイッチ２１は、Ｎチャネル型のＦＥＴで構成されており、そのドレインは、コイル２２を介してバッテリ２５に接続されるとともに、コンデンサ２３を介して第１スイッチ１１のドレインに接続されている。バッテリ２５は、エンジン３を動力源とする発電機を用いて充電される。また、スイッチ２１のソースおよびゲートはそれぞれ、アースおよびＥＣＵ２に接続されている。
【００１９】
以上の構成の昇圧回路２０では、ＥＣＵ２からの駆動信号ＳＤがゲートに入力されると、スイッチ２１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になることで、バッテリ２５からの電圧（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢが、コイル２２を介して昇圧される。昇圧された電圧は、コンデンサ２３に印加され、充電される。なお、このような昇圧制御は、コンデンサ２３の電圧（以下「コンデンサ電圧」という）ＶＣがその目標値になるように行われ、それにより、コンデンサ電圧ＶＣは高い状態に保持される。
【００２０】
第１スイッチ１１のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、昇圧回路２０、電磁石６のコイル６ｂの一端およびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第１駆動信号ＳＤ１がゲートに入力されると、第１スイッチ１１がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２１】
第２スイッチ１２のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、バッテリ２５、コイル６ｂの一端およびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第２駆動信号ＳＤ２がゲートに入力されると、第２スイッチ１２がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２２】
第３スイッチ１３のドレイン、ソースおよびゲートはそれぞれ、コイル６ｂの他端、アースおよびＥＣＵ２に接続されている。ＥＣＵ２からの第３駆動信号ＳＤ３がゲートに入力されると、第３スイッチ１３がＯＮされ、そのドレイン−ソース間が通電状態になる。
【００２３】
ツェナーダイオード１４は、アノード側がアースに接続され、カソード側がコイル６ｂの他端に接続されている。
【００２４】
以上の構成の駆動回路１０では、ＥＣＵ２からの第１〜第３駆動信号ＳＤ１〜ＳＤ３に応じて、第１〜第３スイッチ１１〜１３のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換え、インジェクタ４のコイル６ｂへの電圧の印加状態を制御することによって、インジェクタ４の動作が制御される。
【００２５】
具体的には、第１〜第３スイッチ１１〜１３がＯＦＦ状態のときには、インジェクタ４のコイル６ｂが印加されず、コイル６ｂに駆動電流ＩＡＣが流れないことで、インジェクタ４の弁体９は、ばね７の付勢力で閉弁位置（図２（ａ））に位置し、インジェクタ４は閉弁状態に保持される。
【００２６】
この状態から、第１および第３スイッチ１１、１３をＯＮすると、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣがインジェクタ４のコイル６ｂに印加されることによって、コイル６ｂに大きな駆動電流ＩＡＣが流れ、電磁石６が過励磁される。この励磁により、アーマチュア８が、ばね７の付勢力に抗して電磁石６に引き付けられ、弁体９がアーマチュア８を介してヨーク６ａに着座した状態で、インジェクタ４が開弁（全開）し（図２（ｂ））、インジェクタ４から燃料が噴射される。以下、このようにコンデンサ電圧ＶＣをインジェクタ４のコイル６ｂに印加する制御を「過励磁制御」といい、このときにコイル６ｂに流れる大きな駆動電流ＩＡＣを「過励磁電流」という。
【００２７】
その後、第１スイッチ１１をＯＦＦし、コンデンサ電圧ＶＣの印加を終了するとともに、第２スイッチ１２をＯＮすると、コンデンサ電圧ＶＣよりも小さなバッテリ電圧ＶＢが、インジェクタ４のコイル６ｂに印加される。これにより、コイル６ｂに小さな駆動電流ＩＡＣが流れることによって、インジェクタ４は開弁状態に保持され、燃料の噴射が継続される。以下、このようにバッテリ電圧ＶＢをインジェクタ４のコイル６ｂに印加する制御を「保持制御」といい、このときにコイル６ｂに流れる小さな駆動電流ＩＡＣを「保持電流」という。なお、この保持制御では、バッテリ電圧ＶＢの印加が間欠的に行われ、それにより、保持電流は所定の範囲内の小さな値に制御される。
【００２８】
この状態から、第２および第３スイッチ１２、１３をＯＦＦすると、バッテリ電圧ＶＢの印加が終了し、それに応じて弁体９がばね７の付勢力で閉弁位置に復帰することによって、インジェクタ４が閉弁し、燃料の噴射が終了する。また、コイル６ｂに残留した電流が、ツェナーダイオード１４を介してアースに流れることで、電磁石６は非励磁状態になる。
【００２９】
以上のように、インジェクタ４を開弁する際には、まず過励磁制御を実行することにより、昇圧されたコンデンサ電圧ＶＣをコイル６ｂに印加し、電磁石６を過励磁することによって、燃料の高い圧力に抗してインジェクタ４を迅速に開弁させるのに十分な磁力が確保される。また、それに引き続いて保持制御を実行し、バッテリ電圧ＶＢをコイル６ｂに印加することによって、消費電力を抑制した状態で、インジェクタ４の開弁状態が保持される。
【００３０】
また、昇圧回路２０には、電圧計３０が設けられており、この電圧計３０は、コンデンサ電圧ＶＣを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３１】
さらに、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、クランク角センサ３１が設けられている。クランク角センサ３１は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３２】
ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒においてピストン（図示せず）が吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒タイプの場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００３３】
また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられている。この気筒判別センサは、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に基づいて、クランク角ＣＡを気筒ごとに算出する。具体的には、このクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の発生時に値０にリセットされ、ＣＲＫ信号が発生するクランク角１°ごとにインクリメントされる。
【００３４】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３２から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００３５】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した電圧計３０やセンサ３１〜３２の検出信号などに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じてインジェクタ４による燃料噴射を制御する燃料噴射制御処理を気筒ごとに実行する。なお、実施形態では、ＥＣＵ２は、印加手段、変曲点検出手段、開弁タイミング判定手段、および噴射弁制御手段に相当する。
【００３６】
図４は、この燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。本処理は、前述したＣＲＫ信号の発生に同期して、繰り返し実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、算出されたクランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しいか否かを判別する。この燃料噴射タイミングＴＩＮＪは、インジェクタ４の駆動動作を開始すべきタイミングに相当し、クランク角ＣＡで表され、所定の処理（図示せず）において、目標噴射時期やエンジン回転数ＮＥなどに応じて算出される。
【００３７】
上記ステップ１の答がＹＥＳで、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しいときには、インジェクタ４の駆動制御として過励磁制御を開始するものとして、次のステップ２〜５を実行する。まず、アップカウント式のタイマの値ＴＭを値０にリセットし（ステップ２）、次に、過励磁制御中であることを表すために、コンデンサ電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「１」にセットする（ステップ３）。次に、インジェクタ４の駆動中であることを表すために、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪを「１」にセットする（ステップ４）とともに、ステップ５において、コンデンサ電圧ＶＣをインジェクタ４に印加することにより過励磁制御を開始し、本処理を終了する。なお、これらのコンデンサ電圧印加フラグＦ＿ＶＣ、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪ、および、後述する各種のフラグはいずれも、エンジン３の始動時に「０」にリセットされる。
【００３８】
一方、前記ステップ１の答がＮＯで、クランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しくないときには、燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪが「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。この答がＹＥＳで、インジェクタ４の駆動中のときには、コンデンサ電圧印加フラグＦ＿ＶＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、過励磁制御中のときには、インジェクタ４の着座判定処理を実行する（ステップ８）。
【００３９】
この着座判定処理は、過励磁制御の実行に伴い、インジェクタ４の弁体９がアーマチュア８を介してヨーク６ａに着座したか否か、すなわちインジェクタ４が開弁状態に達したか否かを判定するものであり、図５に示すサブーチンに従って実行される。本処理ではまず、ステップ２１において、電圧計３０で検出されたコンデンサ電圧ＶＣとその前回値ＶＣＺとの差（＝ＶＣ−ＶＣＺ）を、電圧変化量ΔＶＣとして算出する。次に、算出した電圧変化量ΔＶＣとその前回値ΔＶＣＺとの差（＝ΔＶＣ−ΔＶＣＺ）を、電圧変化量微分値ΔΔＶＣとして算出する（ステップ２２）。
【００４０】
次に、算出した電圧変化量微分値ΔΔＶＣが負値であるか否かを判定する（ステップ２３）。前述したように、インジェクタ４の開弁時に弁体９がヨーク６ａに向かって移動する際、コンデンサ電圧ＶＣの減少速度は、弁体９がヨーク６ａに着座するまでは緩慢に変化し、その後は急激に変化するため、弁体９が着座したタイミングでコンデンサ電圧ＶＣの波形に変曲点が現れるとともに、この変曲点を境として電圧変化量微分値ΔΔＶＣが正値から負値に転じる。
【００４１】
したがって、上記ステップ２３の答がＮＯで、電圧変化量微分値ΔΔＶＣが負値でないときには、弁体９がまだヨーク６ａに着座していないとして、そのことを表すために着座フラグＦ＿ＯＰＥＮを「０」にセットする（ステップ２４）。次に、今回のコンデンサ電圧ＶＣおよび電圧変化量ΔＶＣをそれぞれ前回値ＶＣＺおよびΔＶＣＺにシフトし（ステップ２５）、本処理を終了する。
【００４２】
一方、前記ステップ２３の答がＹＥＳで、電圧変化量微分値ΔΔＶＣが負値になったときには、今回のタイミングがコンデンサ電圧の波形の変曲点ＰＩ（図６参照）に相当しており、弁体９がヨーク６ａに着座し、インジェクタ４が開弁状態に達したとして、着座フラグＦ＿ＯＰＥＮを「１」にセットし（ステップ２６）、本処理を終了する。
【００４３】
図４に戻り、前記ステップ８に続くステップ９では、着座判定処理でセットされた着座フラグＦ＿ＯＰＥＮが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、インジェクタ４がまだ開弁状態に達していないときには、前記ステップ５に進み、過励磁制御を継続する。
【００４４】
一方、ステップ９の答がＹＥＳで、インジェクタ４が開弁状態に達したときには、インジェクタ４へのコンデンサ電圧ＶＣの印加を終了する（ステップ１０）ことによって、過励磁制御を終了する。また、そのことを表すために、コンデンサ電圧印加フラグＦ＿ＶＣを「０」にリセットする（ステップ１１）。
【００４５】
次に、バッテリ電圧印加フラグＦ＿ＶＢを「１」にセットする（ステップ１２）とともに、インジェクタ４にバッテリ電圧ＶＢを印加する（ステップ１３）ことによって、保持制御を開始し、本処理を終了する。このように、インジェクタ４が開弁状態に達したと判定されるのと同時に、過励磁制御が終了し、保持制御が開始される。
【００４６】
また、上記ステップ１１の実行により、前記ステップ７の答がＮＯ（Ｆ＿ＶＣ＝０）になり、その場合には、前記ステップ２でリセットされたタイマ値ＴＭに所定時間ＴＭＲＥＦに達したか否かを判別する（ステップ１４）。この答がＮＯのときには、前記ステップ１３に進み、保持制御を継続する。
【００４７】
なお、上記の所定時間ＴＭＲＥＦは、インジェクタ４に供給される燃料の圧力および燃料噴射量に応じて算出され、燃料の圧力は、センサ（図示せず）によって検出されるとともに、燃料噴射量は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて算出される。この要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよび検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００４８】
一方、上記ステップ１４の答がＹＥＳで、タイマ値ＴＭが所定時間ＴＭＲＥＦに達したとき、すなわち、インジェクタ４の駆動動作の開始時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過したときには、インジェクタ４による燃料噴射を終了するものとして、バッテリ電圧ＶＢの印加を終了する（ステップ１５）。次いで、ステップ１６および１７において、バッテリ電圧印加フラグＦ＿ＶＢおよび燃料噴射フラグＦ＿ＩＮＪをそれぞれ「０」にリセットし、本処理を終了する。このステップ１７の実行により、前記ステップ６の答がＮＯ（Ｆ＿ＩＮＪ＝０）になり、その場合には、そのまま本処理を終了する。
【００４９】
図６は、上述した燃料噴射制御処理によって得られる動作例を示している。まずクランク角ＣＡが燃料噴射タイミングＴＩＮＪと等しくなる（ステップ１：ＹＥＳ）と、インジェクタ４のコイル６ｂにコンデンサ電圧ＶＣが印加され（ステップ５）、過励磁制御が開始される。これにより、インジェクタ４の電圧（以下「インジェクタ電圧」という）ＶＩが増大し、コイル６ｂに過励磁電流が流れることによって、インジェクタ４の弁体９がヨーク６ａに向かって移動し始める。この過励磁制御中、コンデンサ電圧ＶＣおよびインジェクタ電圧ＶＩはいずれも減少し、それと並行して弁体９の着座判定処理が実行される（ステップ８）。
【００５０】
その後、弁体９がアーマチュア８を介してヨーク６ａに着座し、インジェクタ４が開弁状態に達すると、前述した原理から、コンデンサ電圧ＶＣの波形に変曲点ＰＩが現れる。この変曲点ＰＩが現れたことは、着座判定処理で前述したようにして判定され、このときのタイミングＴＯＰＥＮが、弁体９がヨーク６ａに着座した開弁タイミングと判定される（Ｆ＿ＯＰＥＮ＝１）。そして、そのように判定された直後に、過励磁制御が終了される（ステップ１０）と同時に、保持制御が開始される（ステップ１３）。
【００５１】
その後、インジェクタ４の駆動動作の開始時から所定時間ＴＭＲＥＦが経過したときに（タイミングＴＩＮＪＥ）、保持制御が終了され、それにより、インジェクタ４が閉弁し、燃料噴射が終了する。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、過励磁制御の実行中に、着座判定処理により、コンデンサ電圧ＶＣの波形に変曲点ＰＩが現れたか否かを判定するとともに、変曲点ＰＩが現れたタイミングＴＯＰＥＮを、インジェクタ４の弁体９がヨーク６ａに着座した開弁タイミングと判定する。したがって、このインジェクタ４の開弁タイミングの判定を適切に行うことができる。
【００５３】
また、インジェクタ４が開弁したと判定されたタイミングで、過励磁制御を終了すると同時に保持制御を開始するので、インジェクタ４が実際に開弁したタイミングに応じて、過励磁制御から保持制御への移行を適切に行うことができる。
【００５４】
さらに、上記の判定を行うために、コンデンサ電圧ＶＣの検出のために通常、設けられている電圧計３０をそのまま利用する一方、従来の電流検出回路は不要になるので、製造コストを削減できるとともに、電流検出回路での発熱がなくなることで、発熱量を低減することができる。
【００５５】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、コンデンサ電圧ＶＣをインジェクタ４に印加することによって、過励磁制御を行う例であるが、本発明は、これに限らず、昇圧されたコンデンサ電圧を燃料噴射弁のコイルに印加して、燃料噴射弁を開弁させるものである限り、適用することができる。
【００５６】
また、実施形態では、判定されたインジェクタ４の弁体９の着座・開弁タイミングを、過励磁制御から保持制御への移行タイミングを決定するのに用いているが、これに限らず、インジェクタ４の閉弁タイミングの決定や、印加時間の補正などに用いてもよい。前者の場合には、例えば、インジェクタ４の閉弁タイミングを、その開弁時から設定時間が経過したタイミングとして規定するとともに、判定された実際の弁体９の着座・開弁タイミングから設定時間が経過したときに、インジェクタ４を閉弁するようにしてもよい。さらに、実施形態で示したコンデンサ電圧ＶＣの波形の変曲点の検出（判定）手法は、例示にすぎず、他の適当な手法を採用してもよいことはもちろんである。
【００５７】
さらに、実施形態は、本発明を車両用の直噴式のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ポート噴射式のエンジンや、ディーゼルエンジン、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種の内燃機関に適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２ ＥＣＵ（印加手段、変曲点検出手段、開弁タイミング判定手段、噴射弁制御手 段）
３ エンジン（内燃機関）
４ インジェクタ（燃料噴射弁）
６ａ ヨーク
６ｂ コイル
８ アーマチュア
９ 弁体
１０ 駆動回路（印加手段）
２０ 昇圧回路
２３ コンデンサ
２５ バッテリ（電源）
３０ 電圧計（電圧検出手段）
ＶＢ バッテリ電圧（電源の電圧）
ＶＣ コンデンサ電圧（コンデンサの電圧）
ＰＩ 変曲点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク、当該ヨークに巻かれたコイル、およびアーマチュアと一体の弁体を有する電磁式の燃料噴射弁の前記コイルに電圧を印加することにより、前記弁体が前記アーマチュアを介して前記ヨークに着座した状態で、前記燃料噴射弁を開弁させ、燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
電源の電圧を昇圧するための昇圧回路と、
当該昇圧された電圧が充電されるコンデンサと、
前記燃料噴射弁を開弁させるために、前記コンデンサに充電された電圧を前記コイルに印加する印加手段と、
前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記コイルへの電圧の印加中に検出されたコンデンサの電圧の波形の変曲点を検出する変曲点検出手段と、
当該検出された変曲点が現れたタイミングを、前記弁体が前記ヨークに着座した開弁タイミングと判定する開弁タイミング判定手段と、
当該判定された開弁タイミングに応じて、前記燃料噴射弁の動作を制御する噴射弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１】
ヨーク、当該ヨークに巻かれたコイル、およびアーマチュアと一体の弁体を有する電磁式の燃料噴射弁の前記コイルに電圧を印加することにより、前記弁体が前記アーマチュアを介して前記ヨークに着座した状態で、前記燃料噴射弁を開弁させ、燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
電源の電圧を昇圧するための昇圧回路と、
当該昇圧された電圧が充電されるコンデンサと、
前記燃料噴射弁を開弁させるために、前記コンデンサに充電された電圧を前記コイルに印加する印加手段と、
前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記コイルへの電圧の印加中に検出されたコンデンサの電圧の波形の変曲点を検出する変曲点検出手段と、
当該検出された変曲点が現れたタイミングを、前記弁体が前記ヨークに着座した開弁タイミングと判定する開弁タイミング判定手段と、
当該判定された開弁タイミングに応じて、前記燃料噴射弁の動作を制御する噴射弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１９３８８（Ｐ２０１３−１９３８８Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５１１７（Ｐ２０１１−１５５１１７）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]