专利名称：燃料喷射装置的驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如用于内燃机的燃料喷射装置的驱动装置。
背景技术：
近年来，由于二氧化碳的排放限制加强、化石燃料枯竭的担忧而追求内燃机的油耗(燃油消耗率)的改善。因此，在进行通过减少内燃机的各种损耗来实现油耗的改善。一般地，如果减少损耗则能够降低机器运转所需要的输出，因而能够降低内燃机的最低输出。对于这样的内燃机，产生了控制并供给最低输出所对应的少燃料量的需要。此外，近年来，在减少机器的排量而小型化的基础上，通过使用增压器来获得必要的输出的小型化引擎受到注目。在小型化引擎中，通过小排量能够降低泵送损耗(PumpingLoss)和摩擦，因此能够改善油耗。另一方面，通过使用增压器获得足够的输出，并且通过缸内直接喷射带来的吸气冷却效果，能够避免伴随增压而压缩比设定较低的问题，能够改善油耗。特别地，对于用于该小型化引擎的燃料喷射装置，必须能够在从因小排量化获得的最低输出所对应的最小喷射量到因增压获得的最高输出所对应的最大喷射量之间的大范围内喷射燃料。一般地，燃料喷射装置的喷射量由ECU (Engine Control Unit :引擎控制单元)输出的喷射脉冲(驱动脉冲)的脉冲宽度所控制。如果延长脉冲宽度则喷射量变大，缩短脉冲宽度则喷射量变小。脉冲宽度与喷射量之间的关系为大致线性。然而，在喷射脉冲宽度较短的区间，由于可动件碰撞限制器等时产生的反弹现象(可动部件的回弹运动)，喷射量相对于喷射脉冲宽度并不线性地变化，因此，存在燃料喷射装置可控制的最小喷射量增加的问题。此外，由于上述可动件的反弹现象，存在喷射量不稳定的情况，这也成为最小喷射量增大、制造的燃料喷射装置的个体差异增大的原因。如上所述，为了改善油耗，燃料喷射装置需要降低可控制的最小喷射量。为了降低最小喷射量，需要抑制可动部件的回弹(Bound)运动，作为对应的技术，在日本特开昭58-214081号公报公开了如下电磁阀驱动装置通过在开阀动作即将完成之前(即将到达目标上升量之前)迅速地切断电流，降低柱塞(Plunger)的速度，抑制柱塞的反弹现象，由此改善流量特性的非线性，降低最小喷射量。此外，作为降低最小喷射量的另一方案，已知有日本特开2009-162115号公报中公开的燃料喷射控制装置。在该燃料喷射控制装置中，从高电压源向燃料喷射装置供给电流后，迅速地将电流放电，降低到无法保持阀芯的开阀状态的第一电流值以下，之后通过供给能够保持开阀状态的第二电流值，降低在小脉冲区间的燃料喷射阀的开阀延迟，使最小喷射量得以降低。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭和58-214081号公报专利文献2 :日本特开2009-162115号公报
发明内容
发明要解决的课题在上述现有技术中，针对切断驱动电流的时刻的考虑并不充分。在开阀中途，从切断驱动电流到磁吸力降低之间存在时间延迟，因此，不仅需要在开阀完成之前，还需要进一步在期望的减速时刻之前切断驱动电流。特别地，对于要求高响应性的缸内喷射用燃料喷射装置，由于阀芯的高速运动，SP使在阀芯的开阀动作即将完成之前切断电流，虽然磁吸力减小，但在获得减速力前的延迟时间的期间内开阀完成，无法获得充分的效果。此外，在日本特开2009-162115号公报公开的装置中，针对切断来自高电压源的电流后恢复到能够保持开阀状态的保持电流值时产生的问题的考虑并不充分。从高电压源供给电流后，切断电流，使电流降低到无法保持开阀状态的电流值的情况下，如果持续此状态则无法维持开阀状态而闭阀。因此，需要供给能够维持开阀状态的电流值、即在切断电流后供给保持电流。然而，利用蓄电池电压从切断期间的电流值转移到保持电流，电流值达到规定的保持电流的时间变长，存在无法稳定地维持开阀状态的问题。本发明的目的为提供抑制阀芯的不稳定运动、降低最小喷射量的燃料喷射装置的驱动装置。用于解决课题的方案本发明的燃料喷射装置的驱动装置，具有电压控制单元，其选择性地控制第一电压源、施加比第一电压源高的电压的第二电压源和燃料喷射装置之间的电连接，电压控制单元，在从闭阀状态到开阀状态而使燃料喷射装置中阀芯动作的开阀时，对燃料喷射装置施加第二电压源的电压，从第二电压源向燃料喷射装置供给阀芯的驱动电流，之后停止施加第二电压源的电压，进而通过对燃料喷射装置施加第一电压源的电压，从第一电压源向燃料喷射装置供给使阀芯保持为开阀状态的保持电流，在停止施加第二电压源的电压的情况下，通过停止第二电压源的电压的施加，使阀芯的驱动电流减小到阀芯无法保持开阀状态的电流值，之后重新开始施加电压，使驱动电流增大到比保持电流大的第一目标电流值，之后使驱动电流减小到比第一目标电流值小的第二目标电流值，从第一电压源供给保持电流。此时，通过对燃料喷射装置施加第二电压源的电压，使驱动电流增大到第一目标电流值。进而，在停止施加第二电压源的电压而使阀芯的驱动电路减小到第一目标电流值时，在阀芯到达最大上升位置之前阀芯移动速度降低的时刻，停止施加第二电压源的电压。此外，在使驱动电流增大到比保持电流大的第一目标电流值之后，进行控制以使第一目标电流值维持规定时间，之后使驱动电流减小到第二目标电流值。此时，使第一目标电流值维持规定时间的控制，是对燃料喷射装置施加第一电压源的电压来进行的。而且，进行控制以使第二目标电流值维持规定时间。此外，作为在停止施加第二电压源的电压并减小阀芯的驱动电流到阀芯无法保持开阀状态的电流值后，使驱动电流从阀芯无法保持开阀状态的电流值增大到能够保持开阀状态的第一目标电流值时所用的电压源，能够选择第一电压源和第二电压源中的任一者。发明效果
根据本发明，由于能够快速切换保持电流值，并能够抑制阀芯的不稳定运动，因此能够提供降低了最小喷射量的的燃料喷射装置的驱动装置。本发明其它目的、特征和优点能够通过以下关于附图的本发明实施例的记载明白。
图1是本发明的一个实施例的燃料喷射装置的纵截面图和表示连接到该燃料喷射装置的驱动电路和引擎控制单元(ECU)的结构的图。图2是表示驱动燃料喷射装置的一般的喷射脉冲、供给到燃料喷射装置的电压与励磁电流的时刻、阀芯运动的关系的图。图3是表示图2中喷射脉冲的脉冲宽度Ti与燃料喷射量的关系的图。图4是表示本发明的第一实施例的喷射脉冲、供给到燃料喷射装置的驱动电压、驱动电流(励磁电流)与阀芯位移量(阀芯运动)的关系的图。图5是表示第一实施例的喷射脉冲的脉冲宽度Ti与燃料喷射量的关系的图。图6是表示本发明的第二实施例的喷射脉冲、供给到燃料喷射装置的驱动电压、驱动电流(励磁电流)与阀芯位移量(阀芯运动)的关系的图。图7是表示本发明的第三实施例的喷射脉冲、供给到燃料喷射装置的驱动电压、驱动电流(励磁电流)与阀芯位移量(阀芯运动)的关系的图。图8是针对用于驱动燃料喷射装置的驱动电路，表示本发明的一个实施例的结构图。图9是针对图8的驱动电路，表示喷射脉冲、驱动电流(励磁电流)与开关元件的切换时刻的图。
具体实施例方式下面利用图1 图7针对本发明的燃料喷射装置及其驱动装置的结构与动作进行说明。首先利用图1说明燃料喷射装置及其驱动装置的结构与基本动作。图1是燃料喷射装置的纵截面图和表示用于驱动该燃料喷射装置的EDU (Engine Drive Unit，引擎驱动电路)121、EQJ (Engine Control Unit :引擎控制单元)120的结构的一个例子的图。本实施例中，E⑶120和EDU121作为相互独立的部件而构成，但E⑶120和EDU121可以作为一体部件而构成。ECU120从各种传感器接收表示引擎状态的信号，根据内燃机的运转状态进行合适的喷射脉冲宽度和喷射时刻的计算。ECU120输出的喷射脉冲通过信号线123输入到燃料喷射装置的驱动电路121。驱动电路121控制施加在电磁线圈105的电压，供给电流。ECU120能够通过通信线122与驱动电路121通信，根据供给燃料喷射装置的燃料的压力和运转条件切换由驱动电路121生成的驱动电流。驱动电路121能够通过与E⑶120的通信改变控制参数，电流波形根据控制参数而变化。利用燃料喷射装置的纵截面对结构和动作进行说明。如图1所示的燃料喷射装置为常闭型电磁阀(电磁式燃料喷射阀)，在电磁线圈(线圈)105未通电的状态下,作为可动件的阀芯114被作为第一弹簧的弹簧110推向阀座118,与阀座118紧密接触形成关闭状态。在该关闭状态下，衔铁(anchor) 102被作为第二弹簧的零位弹簧112推向固定核心107侧(开阀方向)，与设于阀芯114的固定核心侧的端部的限制部114a紧密接触。该状态下，为衔铁102与固定核心107之间存在间隙的状态。引导阀芯114的阀杆部114b的阀杆导轨113被固定在形成壳体的喷嘴支架101上。阀芯114与衔铁102以能够相对移位的方式构成，被内置在喷嘴支架101中。此外，阀杆导轨113构成零位弹簧112的弹簧座。弹簧110产生的力在组装时根据固定在固定核心107的内径上的弹簧固定器124的缩进量来调整。并且，零位弹簧112的作用力设定为比弹簧110的作用力小。燃料喷射装置中，固定核心107、衔铁102、磁轭103构成磁路，衔铁102与固定核心107之间有空隙。在与喷嘴支架101的衔铁102和固定核心106之间的空隙对应的部分形成有隔磁片111。电磁线圈105在卷绕于线轴104的状态下安装在喷嘴支架101的外周侧。设计成在阀芯114的限制部114a的相反侧的端部的附近，阀杆导轨115固定在喷嘴支架101上。阀芯114由第一阀杆导轨113和第二阀杆导轨115这两个阀杆导轨引导在阀轴方向上的运动。喷嘴支架101的前端部上固定有形成了阀座118和燃料喷射孔119的孔板116，从外部密封设置有衔铁102和阀芯114的内部空间(燃料通路)。燃料从燃料喷射装置的上部供给，由阀芯114的限制部114a的相反侧的端部上形成的密封部与阀座118密封燃料。闭阀时，因燃料压力，阀芯被阀座位置上与阀座内径相应的力推向关闭方向。电磁线圈105通电流后,在衔铁102与固定核心107之间产生磁通,产生磁吸力。作用于衔铁102的磁吸力超过弹簧110产生的载荷与燃料压力导致的力之和后，衔铁102向上方运动。此时衔铁102在与阀芯114的限制部114a卡合的状态下与阀芯114 一起向上方移动，移动到衔铁102的上端面碰撞到固定核心107的下表面为止。结果，阀芯114离开阀座，供给的燃料从多个燃料喷射孔119喷射。切断电磁线圈105的电流后，磁路中产生的磁通消失，磁吸力也消失。由于作用于衔铁102的磁吸力消失，阀芯114因弹簧110的载荷和燃料压力导致的力回到与阀座118接触的关闭位置。阀芯114回到关闭位置的动作中，衔铁102与阀芯114的限制部114a成卡合状态一起移动。本实施例的燃料喷射装置中，阀芯114与衔铁102在开阀时衔铁102碰撞固定核心107的瞬间和闭阀时阀芯114碰撞阀座118的瞬间的非常短的时间内，由于产生相对的位移，达到了抑制衔铁102相对于固定核心107的回弹和阀芯114相对于阀座118的回弹的效果。并且，通过如上构成，弹簧110向与磁吸力导致的驱动力方向相反的方向对阀芯114施力，零位弹簧112向与弹簧110的作用力相反的方向对衔铁102施力。接着，针对驱动燃料喷射装置的一般的喷射脉冲、驱动电压、驱动电流(励磁电流)与阀芯位移量(阀芯运动)之间的关系(图2)和喷射脉冲宽度与燃料喷射量之间的关系(图3)进行说明。
如图2所示，从E⑶120向驱动电路121输入喷射脉冲后，驱动电路121从被升压到比蓄电池电压高的电压的高电压源向电磁线圈105施加高电压201，开始对电磁线圈105的电流供给。电流值到达预先确定的峰值电流值Ipeak后，驱动电路121停止高电压201的施加。之后，驱动电路121使施加的电压降低到OV以下，使电流值像电流202 —样下降。在电流值比规定的电流值204小后，驱动电路121通过切换进行蓄电池电压的施加，进行控制以使成为规定的电流203。通过这样的供给电流的方式，燃料喷射装置被驱动。从高电压201的施加到到达峰值电流之间阀芯上升开始，阀芯最后到达目标上升位置。到达阀芯的目标上升位置后，因衔铁102与固定核心107的碰撞，阀芯114做回弹运动，最后因保持电流产生的磁吸力，阀芯114静止在规定的目标上升位置，成为稳定的开阀状态。并且，阀芯114由于以与衔铁102之间能够相对移位的方式构成，越过目标上升位置进行位移。接着，对图3所示的喷射脉冲宽度Ti与燃料喷射量的关系进行说明。喷射脉冲宽度在未到达一定时间时，由于阀芯未开阀所以不喷射燃料。在喷射脉冲宽度较短、例如301的条件下，虽然阀芯开始上升，但由于阀芯到达目标上升位置前开始闭阀动作，喷射量变得比从直线区域320外延的虚线330少。点302的脉冲宽度中，由于到达目标上升位置之后立刻开始闭阀动作，闭阀所需的时间比例变大，喷射量变得比虚线330多。点303的脉冲宽度中，由于在阀芯的回弹量为最大的时刻t23开始闭阀动作，从喷射脉冲OFF (停止)到完成闭阀的关闭延迟时间变小，其结果是喷射量变得比虚线330少。点304为在阀芯的回弹收敛后的时刻t24开始闭阀的状态，对于比点304大的喷射脉冲宽度，随着喷射脉冲宽度Ti的增加，燃料的喷射量线性地增大。从开始燃料喷射到点304所示的脉冲宽度的范围中，由于阀芯的回弹不稳定所以喷射量发生变动。燃料喷射量随着喷射脉冲宽度Ti的增加而增大的区域增多，对于降低最小喷射量是重要的。如图2所示的一般的驱动电流波形中，因衔铁102与固定核心107的碰撞而产生的阀芯114的回弹大，由于阀芯114回弹中途开始闭阀动作，到达点304之前的短喷射脉冲宽度的范围内产生非线性，该非线性成为最小喷射量恶化的原因。因此，为了改善喷射量特性的非线性，需要降低到达目标上升位置后发生的阀芯114的回弹。实施例1利用图4、图5说明本发明的第一实施例。图4是表示从E⑶(引擎控制单元)输出的喷射脉冲、供给到燃料喷射装置的驱动电压、驱动电流(励磁电流)和阀芯位移量(阀芯运动)的关系的图。此外，图5是表示ECU输出的喷射脉冲的脉冲宽度Ti与燃料喷射量的关系的图。从E⑶120向驱动电路121输入喷射脉冲后，从被升压到比蓄电池电压高的电压的高电压源施加高电压410，开始对电磁线圈105的电流供给。电流值到达预先确定的峰值电流值Ipeak后，驱动电路121停止高电压的施加，使施加的电压降低到OV以下，使电流值像电流403 —样下降。之后，驱动电路121切断或抑制电流值，使像电流405 —样下降到无法保持开阀状态的电流值。从该电流的切断开始的规定时间，使之为比保持电流值409小的电流。之后，再次从被升压到比蓄电池电压高的电压的高电压源施加高电压411，向电磁线圈105供给电流。由于该高电压411的施加，移动到保持电流408。通过这样在切断电流、降低到能够保持开阀状态的电流值以下后，施加被升压后的高电压，能够快速地转移到稳定地维持开阀状态的电流值。接着，在到达电流能够保持开阀状态的第一电流值406后，驱动电路通过切换进行蓄电池电压的施加，进行控制以维持第一电流值406，流过驱动电流408。在保持驱动电流408规定时间后，降低电流值，在到达能够保持开阀的第二电流值407后，驱动电路121通过切换进行蓄电池电压的施加，进行控制以维持第二电流值407，流过驱动电流409。通过以第一电流值406为目标电流值控制驱动电流408，能够快速地进行向驱动电流409的切换和闭阀动作。这样，第二电流值407设定为比第一电流值406小的值，驱动电流409也比驱动电流408小。此外，从驱动电流408到驱动电流409的切换有施加OV以下的电压而迅速降低电流值的情况和通过OV或正的电压施加使其缓慢变化的情况。从喷射脉冲OFF(停止)到阀芯闭阀的闭阀延迟时间受到喷射脉冲OFF (停止)时的电流值的大小的影响。如果该电流值小，则闭阀延迟时间变小。因此，利用OV以下的电压迅速地进行从驱动电流408到驱动电流409的切换的情况下，具有能够迅速移动到闭阀延迟时间固定的区域、即喷射量为线性的区域的效果。缓慢地进行从驱动电流408到驱动电流409的切换的情况下，具有切换期间的喷射量缓慢移动到线性区域的效果。这可根据驱动对象的燃料喷射装置的特性来选择。通过这样的电流的方式驱动阀芯114所获得的效果说明如下。在此，从高电压410的施加开始到到达峰值电流值Ipeak之间阀芯114的上升开始。上升开始后，像电流403一样切断或抑制电流值，像电流405 —样降低到比驱动电流409小的电流值。在该从到达峰值电流值Ipeak到降低到无法保持开阀的电流值的期间称为电流降低期间。通过设置该电流降低期间，在衔铁102将要碰撞固定核心107之前的时刻t43使阀芯114减速，通过降低碰撞时的速度，能够抑制开阀后的阀芯回弹。并且，在该电流降低期间，从切断驱动电流到磁通消失、磁吸力下降有延迟。因此，从切断电流到阀芯114减速产生延迟时间404。因此，为了在阀芯114将要到达目标上升位置之前的t43时刻使阀芯减速，需要在比t43更早的例如t32时刻开始切断电流。此时，开始切断电流的时刻可在阀芯114开始上升的t41时刻与阀芯114减速的t43时刻之间。通过在这样的时刻进行电流切断，能够在阀芯114到达目标上升位置前使阀芯114减速，通过该减速效果，能够抑制到达目标上升位置后阀芯114的回弹运动。其结果是，喷射脉冲宽度较短的区域的喷射量特性接近直线，能够降低最小喷射量。进一步地，对于切断电流的时刻，在施加高电压410的阶段，在电流到达能够维持开阀状态的电流值407的时刻后，进行电流切断，并且该切断时刻在比阀芯减速早的时刻进行。通过在这样的时刻进行电流切断，阀芯114可靠地开始开阀，获得必要的速度，并且能够在到达目标上升位置前减速。通过该减速效果，能够抑制开阀时到达目标上升位置后阀芯114的回弹运动，喷射脉冲宽度较短的区域的喷射量特性接近直线，能够降低最小喷身寸量。在此，不仅在本发明中，在从电流405到电流408的切换未使用高电压411的情况下，在到达峰值电流值Ipeak后设置电流降低期间，成为无法保持开阀状态的电流405时，由于峰值电流、保持电流、电流降低期间、从电流405到电流408的移动时刻、燃料压力、燃料喷射装置的个体差异等因素，驱动电流和阀芯114的运动偏离规定值，存在阀芯114运动不稳定的可能性。例如，到达目标上升位置之前的阀芯114的过渡运动相对于规定的动作发生变化，到达目标上升位置的时间比规定的阀芯114运动早的情况下，由于用于使阀芯114减速的电流405，存在在磁吸力降低的期间中阀芯114到达目标上升位置的可能性。此时，在到达目标上升位置后，无法保证用于维持开阀状态的足够的磁吸力，存在阀芯114的运动不稳定的情况。基于上述理由，从阀芯114运动稳定性的观点，有在到达目标上升位置后迅速地切换到电流408的需要。因此，本实施例中，通过在切换到电流408的期间412从高电压源施加电压411，再次迅速地产生磁吸力，将电流值迅速地切换到电流408。通过这样做，能够抑制因无法保证能够维持开阀状态的磁吸力而产生的阀芯的不稳定运动。并且，能够在保持电流408 —定时间后，阀芯114的回弹稳定后，设定电流408的保持时间，以进行到电流409的切换。能够保持开阀状态的电流值可根据供给到燃料喷射装置的燃料压力、燃料喷射装置的弹簧110和零位弹簧112的设定载荷、或产生的磁吸力等力的方式变化。例如，燃料压力因引擎的转速、负载而变化，保持电流409的电流值、阀芯114的运动都稳定的情况下，也可进行从保持电流409以下的电流值405直接切换到保持电流409的电流控制。如果能够这样，则能够降低电流408的期间中的闭阀延迟时间，能够进一步降低阀芯114开始闭阀的状态下的最小喷射量。此外，由于能够保持开阀的电流值随燃料压力变化，可进行从ECU120改写驱动电路121的控制参数的电流控制，使得对于保持电流408、409，在燃料压力较低的情况下减小电流，在燃料压力较高的情况下增大电流。如果能够这样做，尤其在低燃料压力时能够减小保持电流，闭阀延迟时间减小，有回弹抑制效果且能够降低最小喷射量。根据以上方法，通过抑制到达开阀时的目标上升位置后产生的阀芯114的回弹，能够使图5所示的喷射量特性的直线性改善成如喷射量特性520 —样。因此，在现有的驱动波形的喷射量特性320中，存在由于阀芯114的回弹的原因而无法使喷射量到达点304以下的问题，通过本实施例抑制阀芯114的回弹，能够使喷射量降低到点501。由此，能够将喷射量特性的线性区域扩大到低流量侧，能够降低可控制的最小喷射量。并且，在使用本发明的驱动方法的情况下，与图2所说明的驱动波形相比，存在燃料喷射装置正常动作的燃料压力的界限降低的情况。因此，进行驱动电流的切换，使得在最小喷射量为必要条件下使用本实施例的驱动电流波形，在需要在高燃料压力下动作的情况下，使用图2所说明的驱动电流，是有效的。利用图8对第一实施例中的燃料喷射装置的驱动电路的结构进行说明。图8是表示驱动燃料喷射装置的电路结构的图。CPU801例如内置于E⑶120，根据内燃机的运转条件进行合适的喷射脉冲Ti的脉冲宽度(即喷射量)和喷射时刻的计算，通过通信线804向燃料喷射装置的驱动IC802输出喷射脉冲Ti。之后，通过驱动IC802切换开关元件805、806、807的ON、OFF (接通、断开)，向燃料喷射装置815供给驱动电流。开关元件805连接在比输入驱动电路的电压源VB高的高电压源VH与燃料喷射装置807的高电压侧端子之间。开关元件805、806、807例如由FET或晶体管等构成。高电压源VH的电压值例如为60V，通过升压电路814对蓄电池电压升压而产生。升压电路814例如由DC/DC转换器等构成。开关元件807连接在低电压源VB与燃料喷射装置的高压端子之间。低电压源VB例如为蓄电池电压，其电压值为12V。开关元件806连接在燃料喷射装置815的低电压侧的端子与接地电位之间。驱动IC802通过电流检测用电阻808、812、813检测流过燃料喷射装置815的电流值，根据检测到的电流值切换开关元件805、806、807的0N、OFF (接通、断开)，生成期望的驱动电流。为了切断电流安装有二极管809和810。CPU801通过驱动IC802和通信线803进行通信，能够根据供给到燃料喷射装置815的燃料的压力和运行条件切换驱动IC802生成的驱动电流。利用图8和图9说明用于生成流过第一实施例的燃料喷射装置的励磁电流的开关元件的切换时刻。图9是表示CPU801输出的喷射脉冲、驱动电流(励磁电流)、开关元件805、开关元件806、开关元件806的ON、OFF (接通、断开)时刻的图。在时刻t91，CPU801使得喷射脉冲Ti通过通信线804输入驱动IC802后，开关元件805和开关元件806成为ON (接通)，从比蓄电池电压高的高电压源VH向燃料喷射装置815供给驱动电流，驱动电流迅速地上升。驱动电流到达峰值电流Ipeak后，开关元件805、开关元件806、开关元件都为OFF (断开)，由于燃料喷射装置815的电感产生反电动势，二极管809和二极管810通电，驱动电流回流到电压源VH侧，供给到燃料喷射装置815的驱动电流像电流903 —样从峰值电流值Ipeak急速降低。并且,从峰值电流值Ipeak到电流905的转移期间中使开关元件806为ON (接通)后，反电动势能量产生的电流流动到接地电位侧，电流缓慢降低。之后，到达时刻t93后，再次使开关元件805和开关元件806为ON (接通)，从高电压源VH向燃料喷射装置815供给驱动电流，电流急速上升。之后，在电流达到电流值906后，使开关元件805为OFF (断开)，进行开关元件807的ON、OFF (接通、断开)的切换，控制电流908，使其保持在电流值906或它附近的电流值上。在保持电流908 —定时间后，使开关元件807为OFF(断开)，降低电流。达到电流值907后，再次进行开关元件的0N、OFF (接通、断开)切换，控制电流909，使其保持在电流值907或它附近的电流值上。之后，喷射脉冲变成OFF (停止)后，开关元件806和开关元件807都为OFF (断开)，电流降低。实施例2利用图6对第二实施例进行说明。图6是表示ECU (引擎控制单元)输出的喷射脉冲、供给到燃料喷射装置的驱动电流、驱动电流(励磁电流)与阀芯位移量(阀芯运动)的关系的图。并且，下面说明的驱动电压或者驱动电流的控制使用第一实施例中说明的图8的驱动电路，能够通过改变驱动电压或驱动电流的控制方法(切换时刻)实施。输入喷射脉冲后，从被升压到比蓄电池电压高的电压的高电压源VH施加高电压610，开始对电磁线圈105的电流供给。电流值到达预先确定的峰值电流值Ipeak后，停止高电压的施加，使施加的电压降低到OV以下，使电流值像电流603 —样下降。之后切断电流，使之像605—样下降到无法保持开阀状态的电流值。从该电流的切断开始的规定时间，使之为比能够保持阀芯114的电流值607小的电流。之后，再次从被升压到比蓄电池电压高的电压的高电压源VH施加高电压611，向电磁线圈105供给电流。由于该高电压611的施加，移动到保持电流608。通过这样在切断电流、降低到能够保持开阀的电流值以下后，施加被升压后的高电压，能够快速地转移到稳定地维持开阀的状态。接着，在电流到达能够保持开阀的第一电流值607后，驱动电路通过切换进行蓄电池电压的施加，进行控制以使电流值保持在电流值607或其附近，流过驱动电流608。在保持驱动电流608规定时间后，增加电流，在到达能够保持开阀的第二电流值606后，驱动电路通过切换进行蓄电池电压的施加，进行控制以使电流值保持在电流值606或其附近，流过比驱动电路608大的驱动电流609。
此外，从驱动电流608到驱动电流609的切换有从被升压到比蓄电池电压高的电压的高电压源VH施加高电压而迅速增加电流值的情况、和通过蓄电池电压的施加使其缓慢变化的情况。从喷射脉冲OFF (停止)到阀芯114闭阀的闭阀延迟时间受到喷射脉冲OFF(停止)时的电流值的影响。如果该电流值小，则闭阀延迟时间变小。因此，利用来自被升压到比蓄电池电压高的电压的高电压源VH的高电压迅速地进行从驱动电流608到驱动电流609的切换的情况下，具有能够迅速移动到喷射量为线性的区域的效果。缓慢地进行切换的情况下，具有从驱动电流608到驱动电流609的切换期间的喷射量缓慢移动到线性区域的效果。根据驱动对象的燃料喷射装置的特性来选择即可。通过这样的电流的方式驱动阀芯所获得的效果说明如下。在此，从高电压610的施加开始到到达峰值电流值Ipeak之间阀芯114上升开始。上升开始后，像电流603 —样设置降低电流值的电流降低期间。在该期间，像电流605 —样降低到无法保持开阀的电流值(比驱动电路608和驱动电路609低的电流值)。通过设置电流降低期间，在衔铁102将要碰撞固定核心107之前的时刻t63使阀芯114减速,通过降低碰撞时的速度,能够抑制开阀后的阀芯114的回弹。并且，从切断驱动电流到磁通消失、磁吸力下降有延迟。因此，从切断电流到阀芯114减速产生延迟时间604。此时，开始切断电流的时刻可在阀芯114开始上升的t61时刻与阀芯114减速的t63时刻之间。该效果与第一实施方式相同。进一步地，对于切断电流的时刻，在施加高电压610的阶段，在电流到达能够维持开阀状态的电流值607以上的时刻后进行电流切断，并且该切断时刻可在比阀芯114减速早的时刻进行。通过在这样的时刻进行电流切断，阀芯114可靠地开始开阀，获得必要的速度，并且能够在到达目标上升位置前减速。通过该减速效果，能够抑制开阀时到达目标上升位置后阀芯114的回弹运动，喷射量特性的线性区域扩大到低流量侧，能够降低最小喷射量。根据以上方法，通过抑制到达开阀时的目标上升位置后产生的阀芯114的回弹，能够改善喷射量特性的直线性。此外，通过使驱动电流608比驱动电流609小，使从电流605到驱动电流609的转移平缓，能够使喷射量特性平缓地转移到线性区域，并且在驱动电流608的期间回弹收敛，并能够降低开始闭阀的状态下的最小喷射量。实施例3利用图7对第三实施例进行说明。图7是表示ECU (引擎控制单元)输出的喷射脉冲、供给到燃料喷射装置的驱动电压、驱动电流(励磁电流)与阀芯位移量(阀芯运动)的关系的图。并且，下面说明的驱动电压或者驱动电流的控制使用第一实施例中说明的图8的驱动电路，能够通过改变驱动电压或驱动电流的控制方法(切换时刻)实施。本实施例中，与第一实施例不同的点是，进行控制使得电流值达到预先确定的电流值713后，驱动电路121通过切换进行高电压源VH的施加，在一定时间成为规定的电流702的点。通过这样保持电流702 —定时间，获得的效果如下所述。在此，从高电压710的施加开始到到达峰值电流值713的期间，阀芯114上升开始。之后，像电流702 —样保持比第一实施例和第二实施例的峰值电流值Ipeak小的电流值713 —定时间。由于电流702控制得比峰值电流Ipeak低，具有抑制驱动电路121和燃料喷射装置的发热的效果。另一方面，通过切换高电压源VH供给电流702，抑制了峰值电流，并能够供给开阀所需时间的电流。高电压源VH的切换可在高压源与蓄电池电压之间进行切换。此时，能够减小电流702中因高电压切换产生的电流最大值和最小值的宽度，能够供给稳定的电流。此外，通过使切断电流的时刻t72的电流值比第一实施例和第二实施例的峰值电流值低，能够使从切断电流的时刻到无法保持开阀状态的电流705的转移更为快速。其结果是，在衔铁102将要碰撞固定核心107之前的时刻t73可使阀芯114减速，能够在比第一实施例和第二实施例早的时刻获得减速效果。由此，能够降低到达目标上升位置时t74的阀芯114的碰撞速度，提高开阀后的回弹抑制效果。在第三实施例中，在到达峰值电流值后切断电流，急速地使电流降低为无法保持开阀状态的电流值，与图2所说明的驱动波形相比，存在燃料喷射装置正常动作的燃料压力的界限降低的情况。因此，进行驱动电流的切换，使得在最小喷射量成为必要的情况下使用本发明的第一实施例、第二实施例或第三实施例的任一个中的驱动电流，在输出成为必要的情况下，使用图2所说明的驱动电流，是有效的。此外，根据本发明的各实施例，能够降低开阀时衔铁102与固定核心107的碰撞速度，结果能够降低燃料喷射装置的驱动声音。此外，在本发明的各实施例中，可使用与图1说明的燃料喷射装置即衔铁102和阀芯114为独立部件的燃料喷射装置，而使用衔铁102与阀芯114为一体结构的燃料喷射装置时本发明也有效。上述记载针对实施例，本发明并不限于此，在本发明的精神和附属的权利要求的范围内能够进行各种变更和修正，这对于本领域技术人员自可明了。符号说明101......喷嘴支架102......衔铁103......磁轭105......电磁线圈107......固定核心110......弹簧112......零位弹簧113、115......阀杆导轨114......阀芯116......孔板118......阀座119......燃料喷射
权利要求
1.一种燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 具有电压控制单元，其选择性地控制第一电压源、施加比第一电压源高的电压的第二电压源和所述燃料喷射装置之间的电连接， 所述电压控制单元，在从闭阀状态到开阀状态而使所述燃料喷射装置中阀芯动作的开阀时，对所述燃料喷射装置施加所述第二电压源的电压，从第二电压源向所述燃料喷射装置供给阀芯的驱动电流，之后停止施加所述第二电压源的电压，进而通过对所述燃料喷射装置施加所述第一电压源的电压，从所述第一电压源向所述燃料喷射装置供给使所述阀芯保持为开阀状态的保持电流， 在停止施加所述第二电压源的电压的情况下，通过停止所述第二电压源的电压的施力口，使阀芯的驱动电流减小到所述阀芯无法保持开阀状态的电流值，之后重新开始施加电压，使驱动电流增大到比所述保持电流大的第一目标电流值，之后使驱动电流减小到比所述第一目标电流值小的第二目标电流值，从第一电压源供给所述保持电流。
2.如权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 向燃料喷射装置施加所述第二电压源的电压，使驱动电流增大到所述第一目标电流值。
3.如权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 在使驱动电流增大到比所述保持电流大的第一目标电流值之后，进行控制以使所述第一目标电流值维持规定时间，之后使驱动电流减小到所述第二目标电流值。
4.如权利要求3所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 使所述第一目标电流值维持规定时间的控制，是向燃料喷射装置施加所述第一电压源的电压来进行的。
5.如权利要求4所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 进行控制以使所述第二目标电流值维持规定时间。
6.如权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 用对所述第一电压源的电压进行升压的升压电路来构成所述第二电压源。
7.如权利要求6所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 在装置中配备所述第二电压源。
8.如权利要求2所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 在停止施加第二电压源的电压使阀芯的驱动电流减小到所述第一目标电流值时，在阀芯到达最大上升位置之前阀芯移动速度降低的时刻，停止施加所述第二电压源的电压。
9.如权利要求1所述的燃料喷射装置的驱动装置，其特征在于 作为在停止施加第二电压源的电压而减小阀芯的驱动电流到阀芯无法保持开阀状态的电流值之后，使驱动电流从阀芯无法保持开阀状态的电流值增大到能够保持开阀状态的所述第一目标电流值时所用的电压源，能够选择所述第一电压源和所述第二电压源的任一者。
全文摘要
一种燃料喷射装置的驱动装置，在燃料喷射装置开阀时从被升压到比蓄电池高的电压的高电压源向燃料喷射装置施加高电压，向燃料喷射装置供给电流之后，停止施加来自高电压源的高电压，使供给到燃料喷射装置的电流降低到无法保持阀芯的开阀的电流值，之后，在将供给电流切换到保持电流的阶段，从高电压源施加别的高电压。
文档编号F02M51/00GK103069138SQ20118004039
公开日2013年4月24日 申请日期2011年8月8日 优先权日2010年8月31日
发明者草壁亮, 安部元幸, 江原秀治, 石川亨, 黛拓也, 平工贤二 申请人:日立汽车系统株式会社