CN114829764B - 高压燃料泵的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明通过减少衔铁撞到固定铁心而产生的噪音来对高压燃料泵进行静音控制。本发明的高压燃料泵的控制装置(800)通过与柱塞的往复运动同步地对螺线管(205)通电来控制吸入阀，所述吸入阀对燃料流入加压室的流入口进行开闭。通往螺线管(205)的电流由峰电流和保持电流构成，所述峰电流对静止状态的吸入阀赋予开始闭阀用的势头，所述保持电流在比峰电流的最大值低的范围内进行开关以在闭阀状态下保持吸入阀。存在峰电流的电流施加量的饱和范围，即，当控制装置(800)从足够使高压燃料泵闭阀的值起减少峰电流的峰电流施加量时，吸入阀的闭阀速度减小直至某一施加量为止，当峰电流施加量变得比某一施加量小时，吸入阀的闭阀速度饱和。并且，控制装置(800)以落在饱和范围内的方式控制峰电流的电流施加量。

Description

高压燃料泵的控制装置
技术领域
本发明涉及高压燃料泵的控制装置。
背景技术
汽车的内燃机需要高效率、低排放、高功率。作为平衡地解决这些需求的方法，直喷内燃机已普及许久。汽车制造商和供应商在提高其产品价值上作出了不懈的努力，而其中的重要课题之一有高压燃料泵的静音化。要使高压燃料泵静音化，减少高压燃料泵的驱动电流即可，但若是过于减少驱动电流，则高压燃料泵无法排出燃料。最适于静音化的电流施加量根据高压燃料泵的个体而不同。在以往的泵的静音控制中，为了在燃料的排出不失败的范围内针对泵的每一个体而查出最小的电流施加量，使用有以下专利文献1揭示的技术。
作为以往的泵的静音控制的一例，专利文献1的技术方案1中揭示了以下发明“一种高压泵的控制装置，其特征在于，具备：运动检测单元，其检测通过控制阀的驱动指令对电磁部通电而使阀芯位移至目标位置时的、针对驱动指令的阀芯的运动；以及通电控制单元，其实施电力减少控制，即，在运动检测单元检测到前面的通电时阀芯位移到了目标位置的情况下，将前面的通电时之后的通电时供给至电磁部的供给电力从前面的通电时的供给电力起减少规定程度”。
此外，专利文献1的技术方案2中揭示了以下发明“根据技术方案1所述的高压泵的控制装置，其特征在于，通电控制单元实施电力增加控制，即，在运动检测单元未检测到前面的通电时阀芯位移到目标位置的情况下，将后面的通电时供给至电磁部的供给电力从前面的通电时的供给电力起增加规定程度”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2017-75609号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，在常开型高压燃料泵中，在构成高压燃料泵的吸入阀的闭阀之前，衔铁碰撞至固定铁心。不论高压燃料泵的个体差异如何，在所有高压燃料泵中，当为了使闭阀成功而对螺线管流通过量的电流时，衔铁去往固定铁心的速度都会上升，所以在衔铁撞到固定铁心时会产生较大的噪音。另一方面，若为了减少该噪音而使用以往的方法，即，控制装置在可闭阀的最小电流施加量的附近反复增减电流施加量来探索电流施加量的最小值，则会以一定频次发生闭阀失败。
本发明是鉴于这样的状况而成，其目的在于在不发生闭阀失败的情况下对高压燃料泵进行静音控制。
解决问题的技术手段
本发明的高压燃料泵的控制装置通过与柱塞的往复运动同步地对螺线管通电来控制吸入阀，所述吸入阀对燃料流入加压室的流入口进行开闭。通往螺线管的电流由峰电流和保持电流构成，所述峰电流对静止状态的吸入阀赋予开始闭阀用的势头，所述保持电流在比峰电流的最大值低的范围内进行开关以在闭阀状态下保持吸入阀。并且，存在峰电流的电流施加量的饱和范围，即，当控制装置从足够使高压燃料泵闭阀的值起减少峰电流的峰电流施加量时，吸入阀的闭阀速度减小直至某一施加量为止，当峰电流施加量变得比某一施加量小时，吸入阀的闭阀速度饱和。控制装置以落在饱和范围内的方式控制峰电流的电流施加量。
发明的效果
根据本发明，即便不使用反复闭阀成功与闭阀失败来探索对于静音化而言最恰当的电流施加量的以往的方法，也可以在最能减少噪音的区域内控制通往螺线管的电流。
上述以外的课题、构成及效果将通过以下实施方式的说明来加以明确。
附图说明
图1为表示本发明的各实施方式中共通的直喷内燃机的概略构成的图。
图2为表示本发明的各实施方式中共通的高压燃料泵的结构例的图。
图3为说明本发明的各实施方式中共通的高压燃料泵的动作的时间图。
图4为表示本发明的各实施方式中共通的高压燃料泵的个体特性的偏差的图。
图5为表示本发明的各实施方式中共通的相对于高压燃料泵的峰电流积分值而闭阀即将完成之前的速度饱和的情形的图。
图6为表示本发明的各实施方式中共通的改变了峰电流时的衔铁的速度和闭阀位移的图。
图7为表示本发明的各实施方式中共通的闭阀完成时刻与闭阀即将完成之前的速度的关系的图。
图8为表示本发明的第1实施方式的高压燃料泵的控制装置的内部构成例的框图。
图9为表示本发明的第1实施方式的高压燃料泵的控制装置的动作的一例的流程图。
图10为表示本发明的第2实施方式的高压燃料泵的控制装置的内部构成例的框图。
图11为表示本发明的第2实施方式的高压燃料泵的控制装置的动作的一例的流程图。
图12为表示本发明的第3实施方式的高压燃料泵的控制装置的内部构成例的框图。
图13为表示本发明的第3实施方式的高压燃料泵的控制装置的动作的一例的流程图。
图14为表示图13的步骤S1301中算出的峰电流积分值与步骤S1302中检测到的闭阀完成时刻的关系的图。
图15为表示本发明的各实施方式中共通的闭阀完成时电流发生变化的情形的图。
图16为表示本发明的各实施方式中共通的根据流至螺线管的电流的开关频率的变化来检测闭阀完成时刻的方法的图。
图17为表示本发明的各实施方式中共通的微分电路的构成例的图。
图18为表示本发明的各实施方式中共通的绝对值电路的构成例的图。
图19为表示本发明的各实施方式中共通的滤波器的频率-增益特性的图。
图20为表示本发明的各实施方式中共通的输入到滤波器的开关电流信号的变化的情形的图。
图21为表示本发明的各实施方式中共通的衔铁撞到固定部前后的频率与增益的关系的图。
图22为表示本发明的各实施方式中共通的闭阀检测装置(电磁执行器控制装置)的动作例的流程图。
图23为表示本发明的各实施方式中共通的闭阀完成时刻检测部的动作的一例的流程图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明的具体实施方式进行说明，但本实施方式并不限定于各附图中记载的实施方式。此外，在本说明书及附图中，通过对实质上具有同一功能或构成的构成要素标注同一符号来省略重复的说明。
以下所说明的各实施方式的控制装置运用于常开型高压燃料泵的控制。常开型高压燃料泵不对螺线管流通电流时，阀芯(吸入阀)开阀，当对螺线管流通电流时，阀芯闭阀。在常开型高压燃料泵中，通过阀芯闭阀来阻止因柱塞的上升而受到压缩的燃料回到低压管道侧，从而将燃料排出至高压管道侧。其中，只要调换闭阀与开阀，便能将第1实施方式的控制装置也运用于常闭型高压燃料泵的控制。
再者，在对运用本发明的第1实施方式～第3实施方式的控制装置进行说明之前，参考图1～图7而对各实施方式中共通的高压燃料泵及控制装置的构成及动作的例子进行说明。
〈〈内燃机的概要〉〉
图1为表示直喷内燃机10的概略构成的图。
在直喷内燃机10中，燃料箱101中储存的燃料在进给泵102中被加压至0.4Mpa左右，并经由低压管道111流入高压燃料泵103。继而，燃料在高压燃料泵103中进一步被加压至几十MPa。加压后的燃料经由高压管道104从直喷喷射器105喷射至直喷内燃机10的汽缸106内。
喷射出的燃料与通过活塞107的动作而吸入到汽缸106中的空气混合。该混合气借助火花塞108所生成的火花而点火、爆炸。通过爆炸而生成的热使得汽缸106内的混合气膨胀而将活塞107下压。将活塞107下压的力经由连杆机构109使曲轴110旋转。曲轴110的旋转通过变速器被传递至车轮，成为使车辆运动的力。
通常而言，内燃机主要寻求低油耗、高功率、废气净化，但会寻求噪音和振动的减少来作为进一步的附加值。高压燃料泵103中，在吸入燃料的吸入阀的开闭时，会因阀芯和衔铁与止动件的碰撞而产生噪音。各汽车制造商、供应商在该低噪音化上作了大量努力。下面，对本实施方式的控制装置视为控制对象的高压燃料泵103的结构例进行说明。
〈〈高压燃料泵的构成〉〉
图2为表示高压燃料泵103的结构例的图。
图2所示的高压燃料泵103称为常开型高压燃料泵，虽然本实施方式中是对常开型进行说明，但只要调换开阀与闭阀，便也能运用于常闭型。
高压燃料泵103所配备的柱塞202通过直喷内燃机10的凸轮轴上安装的凸轮201的旋转来上下运动。与柱塞202的上下运动同步地通过固定部206来吸引衔铁204，由此，吸入阀203对流入口225进行开闭。流通电流I来产生电磁力的螺线管205对吸入阀203的开闭动作进行控制。衔铁204被螺线管205所生成的电磁力吸引至固定铁心(固定部206)，对吸入阀203的动作进行控制。
高压燃料泵103被壳体223包围，在内部配置有加压室211。所谓加压室211，是由连通口221和流出口222划分的范围的区域。燃料从低压管道111侧通过流入口225和连通口221流入加压室211。流入到加压室211的燃料通过流出口222排出至高压管道104侧。
流出口222由排出阀210加以开闭。排出阀210始终被弹簧部226朝使流出口222闭阀的方向施力，当加压室211的压力超过弹簧部226的弹簧力时，流出口222打开而喷射燃料。
在高压燃料泵103中，通过控制螺线管205的通电的开启或关闭来控制衔铁204的轴向(图2的左右方向)的动作。在螺线管205的通电关闭的状态下，衔铁204始终被第1弹簧209朝开阀方向(图2的右方)施力，被衔铁204推挤的吸入阀203接触止动件208而成为静止状态，由此，吸入阀203得以保持在开阀位置。图2中展示了开阀状态的吸入阀203的情形。图中所示的单点划线212表示从低压管道111去往加压室211的燃料的流入方向。
当螺线管205的通电变为开启时，在固定部206(磁心)与衔铁204之间产生磁吸引力Fmag。通过磁吸引力Fmag来抵抗第1弹簧209的弹簧力Fsp而使得设置于吸入阀203的基端(第1弹簧209的根部的部分)侧的衔铁204朝闭阀方向(图2的左方)被吸引，衔铁204被加速。
在衔铁204被吸引在固定部206上的状态下，吸入阀203成为根据上游侧与下游侧的差压以及第2弹簧215的作用力来开闭的止回阀。因而，吸入阀203的下游侧的压力上升使得吸入阀203朝闭阀方向移动。当吸入阀203朝闭阀方向移动所设定的升程量时，吸入阀203的突起落座于座部207，吸入阀203成为闭阀状态，所以加压室211的燃料无法再倒流至低压管道111侧。由此，通过柱塞202的上升加以压缩后的燃料通过流出口222排出至高压管道。
高压燃料泵103的动作(主要是对螺线管205的通电、衔铁204的移动)由电磁执行器控制装置113控制。电磁执行器控制装置113为本发明的控制装置的一例。电磁执行器控制装置113的动作由对直喷内燃机10整体的动作进行控制的内燃机控制装置(以下记作ECU(Engine Control Unit))114所输出的驱动脉冲加以控制。此外，来自电磁执行器控制装置113的动作信息、高压燃料泵103的动作信息(凸轮轴传感器所检测到的凸轮轴的旋转角等)被输入至ECU 114。
电磁执行器控制装置113具备电流测定电路301、微分电路302、绝对值电路303、平滑化电路304、存储元件305以及电源控制电路306，所述电流测定电路301对通往螺线管205的电流I进行测量并转换为电压，所述微分电路302对经电流测定电路301转换后的电压进行微分，所述绝对值电路303取微分后的电压的绝对值，所述平滑化电路304对绝对值电路303的输出进行平滑，所述存储元件305存储高压燃料泵103的控制中使用的值(例如峰电流Ia的最大值)，所述电源控制电路306对控制螺线管205的电源112的动作进行控制。电磁执行器控制装置113的各部的详细动作将在后文叙述的图15之后进行说明。
〈〈高压燃料泵动作的时间图〉〉
图3为说明高压燃料泵103的动作的时间图。此外，在时间图的下侧展示时刻t1、t4、t6、t8下的高压燃料泵103的动作的情形。
如图3的最上层所示，图2所示的ECU 114改变将输出至电磁执行器控制装置113(泵驱动器)的驱动脉冲设为开启的时刻，由此来控制高压燃料泵103所排出的燃料的流量。例如，ECU 114检测凸轮轴的旋转角，以作为吸入阀203与柱塞202的上下(柱塞位移)同步地进行开闭动作的基准。继而，例如在凸轮201旋转了根据上止点(TDC：Top Dead Center)决定的角度(图3的左下所示的P_ON时刻)后，ECU 114对电磁执行器控制装置113输出设为开启的驱动脉冲。
在从ECU 114输入的驱动脉冲开启时，电磁执行器控制装置113的电源控制电路306以电源112对螺线管205的两端开始施加图3的电压波形所示的电压V的方式控制电源112(时刻t1)。在时刻t1，衔铁204为被第1弹簧209的作用力压在吸入阀203上的状态。
电压V使得通往螺线管205的电流I按照下式(1)增加。
LdI/dt＝V－RI···(1)
式(1)中的L表示螺线管205的电感，R表示线路的电阻。随着电流I的增加，固定部206吸引衔铁204的磁吸引力Fmag也增加。
当磁吸引力Fmag变得比第1弹簧209的弹簧力Fsp大时，此前被弹簧力Fsp压住的衔铁204开始朝固定部206移动(时刻t2)。当衔铁204移动时，吸入阀203被因柱塞202的上升而受被加压的燃料推挤从而也跟随衔铁204朝固定部206移动。
如图3的电流I的图表所示，通往螺线管205的电流I由峰电流Ia和保持电流Ib构成，所述峰电流Ia对静止状态的吸入阀203赋予开始闭阀用的势头，所述保持电流Ib在比峰电流Ia的最大值低的范围内进行开关以在闭阀状态下保持吸入阀203。衔铁204和吸入阀203在惯性下移动，所以电磁执行器控制装置113以在吸入阀203闭阀完成之前中止峰电流Ia的方式控制电源112(时刻t3)。在以下的说明中，所谓“闭阀完成”，意指在衔铁204撞向固定部206的中途吸入阀203的突起落座于座部207而吸入阀203闭阀的时刻。图中的电流波形中以斜线部表示的峰电流Ia表示为了对被第1弹簧209压住而静止在开阀位置上的吸入阀203和衔铁204赋予闭阀用的势头而通往螺线管205的电流。
时刻t3之后，螺线管205中流通保持电流Ib。图中的电流波形中以横线部表示的保持电流Ib表示为了吸引已靠近固定部206的衔铁204直至撞到固定部206为止并在碰撞后维持接触状态而通过对电压进行开关来通往螺线管205的电流。通过电压的开关，该电流在一定的范围内振动。此处，将峰电流Ia的最大电流值设为“Im”，将保持电流Ib的最大电流值设为“Ik”。
设置在吸入阀203的顶端的突起不久便撞到座部207，吸入阀203落座。该碰撞使得图2中以单点划线212表示的燃料的流路被堵塞(时刻t4)。因柱塞202的上升而被加压的燃料无法再回到低压管道111侧，所以加压室211的压力上升。再者，在吸入阀203撞到座部207后衔铁204也继续运动，所以时间图中以虚线表示的衔铁204的位移比吸入阀203的位移大。
当加压室211的压力变得比压制排出阀210的弹簧部226的弹簧力Fsp_out(参考图2)大时，排出阀210打开，因柱塞202的上升而被加压的燃料得以排出至高压管道104。其后，当从ECU 114输入的驱动脉冲变为关闭时，对螺线管205施加逆电压(时刻t5)。当施加逆电压时，供给到螺线管205的保持电流Ib被切断。
因此，衔铁204被已变得比磁吸引力大的第1弹簧209的力推压而开始朝图2的右方移动。
如图3上方起第5层所示，当凸轮角越过上止点而柱塞202开始下降时(时刻t6)，加压室211的燃料压力像图3上方起第6层所示那样开始下降。当燃料压力变得比弹簧部226的弹簧力Fsp_out小时，排出阀210闭合，燃料的排出结束(时刻t7)。
此外，加压室211的燃料压力降低使得衔铁204与吸入阀203一起从闭阀位置朝开阀位置移动(时刻t7～t8)。
通过这样的动作，高压燃料泵103将燃料从低压管道111送至高压管道104。在该过程中，在闭阀完成后衔铁204撞到固定部206时(时刻t4)以及吸入阀203和衔铁204撞到止动件208而开阀完成时(时刻t8)会产生噪音。尤其是衔铁204撞到固定部206时的噪音较大。该噪音尤其是在怠速时有时会让驾驶员感到不快，汽车制造商和高压燃料泵的供应商在努力降低该噪音。因此，本实施方式的电磁执行器控制装置113是特别以减少闭阀完成时产生的噪音为目的而发明的。
〈〈峰电流Ia和保持电流Ib〉〉
此处，对为了电磁执行器控制装置113驱动高压燃料泵103而通往螺线管205的电流进行说明。
如上所述，驱动高压燃料泵103的电流大致有峰电流Ia和保持电流Ib。若在图3所示的时刻t1～t3的期间内对峰电流Ia进行积分，则算出峰电流积分值II。峰电流积分值II是以从图3所示的峰电流Ia的供给开始的时刻t1起到峰电流Ia的减少开始的时刻t3为止通往螺线管205的电流I的积分值来定义。
峰电流Ia是为了对吸入阀203和衔铁204赋予闭阀用的势头而通往螺线管205，所以，只要降低峰电流积分值II，闭阀的势头就会变弱，从而能减少噪音。但若是过于降低峰电流积分值II，则闭阀会失败。因而有希望在吸入阀203闭阀的范围内尽量降低峰电流积分值II的期望。
〈〈应施加的峰电流的个体差异〉〉
另外，存在吸入阀203闭阀的极限的峰电流积分值II取决于高压燃料泵103的个体特性这一问题。此处，参考图4，对闭阀用的最小的峰电流积分值II根据个体差异当中占主导的第1弹簧209的个体差异(弹簧力Fsp)而变化这一情况进行说明。图4的横轴取峰电流积分值II，纵轴取吸入阀203的平均速度v_ave。
图4中，针对标准弹簧力Fsp(图中记作“标准品”)、制造偏差的上限的弹簧力(图中记作“弹簧力上限”)、下限的弹簧力(图中记作“弹簧力下限”)而分别展示吸入阀203的闭阀时的平均速度v_ave(闭阀开始起到闭阀完成为止的速度的平均值)与峰电流积分值II的关系。
另外，在本实施方式中，用作电流施加量的峰电流积分值II是以从峰电流Ia的通电开始起在规定期间内积分得到的积分值的形式算出。但电流施加量也可由从峰电流Ia的通电开始起在规定期间内积分得到的峰电流Ia的平方的积分值或者通往螺线管205的电流I与施加至螺线管205的电压V的积的积分值中的任一者来规定。
根据图4得知，弹簧力Fsp使得峰电流积分值II与平均速度v_ave的关系发生偏差。例如，若将使弹簧力Fsp的下限品闭阀的最小的电流施加至弹簧力Fsp的上限品，则螺线管205所产生的磁吸引力Fmag低于弹簧力Fsp，闭阀失败。反过来，若将使弹簧力Fsp的上限品闭阀的最小的电流施加至弹簧力Fsp的下限品，则与弹簧力Fsp相比会产生过量的磁吸引力Fmag。因此，衔铁204以闭阀所需以上的大速度碰撞至固定部206而吸入阀203闭阀，噪音水平变得最大。
〈〈峰电流积分值II与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的静区〉〉
因此，考虑以下方法：重复以下控制，即，在闭阀成功时，逐渐降低峰电流积分值II，若闭阀失败，则增大峰电流积分值II，由此，在闭阀极限的附近对吸入阀203的闭阀进行控制。但在该方法中，会以某一频次发生闭阀失败。
为了避免这样的闭阀失败，本发明者等人对高压燃料泵103的特性进行了研究，结果发现，峰电流积分值II与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的关系存在图5所示的静区500。参考图5和图6，对存在该静区500的原因进行说明。
图5为表示相对于高压燃料泵103的峰电流积分值II而衔铁204的闭阀即将完成之前的速度vel_Tb饱和的情形的图。图5的横轴取峰电流积分值II，纵轴取闭阀即将完成之前的速度vel_Tb。
图5中，与此前预料的一致，表现出若峰电流积分值II减小则闭阀即将完成之前的速度vel_Tb减小的倾向(II比电流施加量极限值501大的区域)。但是，当峰电流积分值II变得比电流施加量极限值501小时，存在闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的减少饱和的区域(静区500)。在静区500内，即便峰电流积分值II减少，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb也不再减小。将像这样即便增减通往螺线管205的峰电流Ia也不会使得衔铁204的速度发生变化、吸入阀203的闭阀速度(闭阀中的势头)也不再变化的现象称为“饱和”。
因此，电流施加量以及闭阀的势头存在以下关系：在电流施加量比足够吸入阀203闭阀的值大时，闭阀速度随着电流施加量的减少而变慢，当电流施加量变为规定值以下时，闭阀速度变得固定。
如此，在峰电流积分值II比电流施加量极限值501大时，随着峰电流积分值II的降低，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb也降低，但在比电流施加量极限值501小的区域内，即便减小峰电流积分值II，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb也不会减少而是保持固定值。即，峰电流积分值II与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb存在静区500。再者，静区有下限，若使峰电流积分值II小于该下限，则会因磁吸引力不足而闭阀失败。因而，使闭阀时的噪音最小化的条件是在该静区内控制峰电流积分值II。
接着，使用图6，对存在图5的静区500的原因进行说明。图6为表示改变了峰电流Ia时的衔铁204的闭阀速度和闭阀位移的图。图6的上层为表示通往螺线管205的电流I的图表，图6的中层为表示衔铁204的闭阀速度的图表，图6的下层为表示衔铁204的闭阀位移的图表。再者，该图中的速度和位移是以正来表示开阀方向、以负来表示闭阀方向。此外，图6的上层、中层、下层的各图表中划有5种线。这些线表示将对螺线管205供给峰电流Ia的最大电流值Im起到中止峰电流Ia为止的时间宽度(峰电流宽度Th)设为1.095ms、1.1ms、1.11ms、1.15ms、1.35ms时测量出的电流I、闭阀速度以及闭阀位移。
根据图6的中层所示的衔铁204的闭阀时的速度与时间的关系得知，闭阀中的衔铁204的速度不固定。噪音水平中占主导的是衔铁204即将撞到固定部206之前的闭阀即将完成之前的速度vel_Tb。在对螺线管205施加足够长时间的峰电流Ia时(例如实线所示的峰电流宽度1.35ms的情况)，衔铁204始终在加速。
另一方面，若像1.15ms、1.11ms、1.1ms、1.095ms那样缩短峰电流宽度，则从电磁执行器控制装置113以最大电流值Im中止峰电流Ia的时刻(0.03s～0.0301s附近)起衔铁204开始减速。于是，衔铁204以低速度朝固定部206惰行。对于峰电流宽度1.15ms、1.11ms、1.1ms而言，到0.0306s、0.031s、0.0316s附近为止分别表示惰行区间。在峰电流宽度为1.095ms时，由于磁吸引力不足，所以从惰行滑向闭阀失败。
继而，当衔铁204靠近固定部206时，从峰电流Ia切换的保持电流Ib所生成的磁吸引力使得衔铁204再次被加速(例如虚线所示的峰电流宽度1.15ms的情况下的0.0306s～0.03075s附近)。当衔铁204从速度大致为0的状态起在保持电流Ib所产生的磁吸引力Fmag下再次加速时，衔铁204以与此前的运动的方式无关而由衔铁204与固定部206的距离决定的速度碰撞至固定部206，吸入阀203闭阀。这便是存在相对于峰电流积分值II的衔铁204的闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的静区500的原因。
〈〈闭阀完成时刻Tb与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的静区〉〉
由于了解到峰电流积分值II与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的关系存在静区500，所以尝试将图5的横轴从峰电流积分值II替换为闭阀完成时刻Tb。所谓闭阀完成时刻Tb，是吸入阀203撞到固定部206的时刻，但比它略晚的衔铁204撞到固定部206的时刻易于检测，所以为方便起见而将后者作为闭阀完成时刻Tb。
图7为表示闭阀完成时刻Tb与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的关系的图。
如图7所示，得知闭阀完成时刻Tb与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb之间也存在不论闭阀完成时刻Tb如何、闭阀即将完成之前的速度vel_Tb都固定的静区。例如，在第1弹簧209的弹簧力Fsp分别为标准、制造偏差的上限、制造偏差的下限的情况下，若绘制闭阀完成时刻Tb与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的关系，则可知所有高压燃料泵103的vel_Tb都存在成为静区的闭阀完成时刻Tb的饱和区域Tr(图中以斜线部表示的区域)。在饱和区域Tr内，不论闭阀完成时刻Tb如何，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb都大致固定。另外在将饱和区域Tr的最小值设为Tb_min、将最大值设为Tb_max时，在Tb_min与Tb_max之间的饱和区域Tr内设定Tb_tar作为闭阀完成时刻Tb的目标值，这将在后文叙述的图10之后进行说明。
如此，本发明者等人发现了即便减少流至螺线管205的电流I也不会使得可动件(衔铁204)的闭阀即将完成之前的速度vel_Tb减小的、通往螺线管205的电流I的饱和区域Tr的存在。可动件(衔铁204)的闭阀即将完成之前的速度vel_Tb饱和意味着被闭阀即将完成之前的速度支配的闭阀时的冲击和噪音饱和。
此处，返回至图5得知，即便从静区500起进一步减少流至螺线管205的电流I，也无法使闭阀即将完成之前的衔铁204的速度进一步减小，反倒有闭阀失败之虞。此外，图5的电流积分值II相关的静区500对应于图7的闭阀完成时刻Tb的饱和区域Tr。
因而，在本实施方式的控制装置中，通过以进入图7所示的饱和区域Tr的方式控制闭阀完成时刻Tb，能在抑制闭阀失败的同时实现电磁执行器控制装置113的低噪音化。即，通过将闭阀完成时刻Tb控制在饱和区域Tr的设定范围内，能使闭阀即将完成之前的速度vel_Tb最小。因此，本实施方式的控制装置将闭阀完成时刻Tb设定在饱和区域Tr(设定范围)的范围内来对衔铁204进行减速，由此，能在抑制闭阀失败的同时使闭阀时的衔铁204与固定部206的冲击或噪音最小。
另外，在专利文献1中揭示的以往的控制装置中，由于在可闭阀的最小电流施加量的附近反复增减电流施加量，所以在几个行程内会发生一次闭阀失败。闭阀失败会引起燃料压力的脉动。继而，燃料压力的脉动导致了来自喷射器的燃料喷射量的偏差。但在本实施方式的控制装置中，通过以变为恰当的电流量的方式将峰电流Ia通往螺线管205来抑制闭阀失败。因此，能够减少从高压燃料泵103到达喷射器105的高压燃料管道的燃料脉动。当减少燃料脉动时，能够抑制从喷射器105喷射的燃料喷射量的偏差。
此外，像参考图4来说明过的那样，不存在能对所有高压燃料泵103进行静音控制的峰电流积分值II，所以，以往须根据高压燃料泵103的特性来进行调整。但本实施方式的电磁执行器控制装置113是像参考图7说明过的那样以进入所有高压燃料泵103中共通的饱和区域Tr的方式来控制闭阀完成时刻Tb，由此，能使所有高压燃料泵103静音化。
前面对本发明者在以下的高压燃料泵103的控制中发现的现象进行了说明：电磁执行器控制装置113将峰电流Ia和保持电流Ib施加至螺线管205，在吸入阀203闭阀完成之前从峰电流Ia切换至保持电流Ib。该现象如下：如上所述，当减小峰电流积分值II时，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb也减小，但从电流施加量极限值起，即便减小峰电流积分值II，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb也停止减少，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb饱和。
下面，对根据闭阀即将完成之前的速度vel_Tb饱和的现象而能实现高压燃料泵的静音化的第1实施方式～第3实施方式的控制装置进行说明。各实施方式的控制装置分别对应于图2所示的电磁执行器控制装置113。此外，在以下所说明的第1实施方式～第3实施方式的控制装置中，以下动作是共通的：与图2所示的柱塞202的往复运动同步地对螺线管205通电，由此控制吸入阀203，所述吸入阀203对燃料流入加压室211的流入口进行开闭。
〈第1实施方式：相对于峰电流积分值II的闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的静区内的电流控制〉
第1实施方式的控制装置800(参考图8)借助通往螺线管205的电流I也就是对静止状态的吸入阀203赋予开始闭阀用的势头的峰电流Ia和在比峰电流Ia的最大值低的电流的范围内进行开关以在闭阀状态下保持吸入阀203的保持电流Ib来控制高压燃料泵103。并且，存在峰电流Ia的电流施加量的饱和范围，即，当从足够使高压燃料泵103闭阀的值起减少峰电流Ia的峰电流施加量时，吸入阀203的闭阀速度减小直至某一施加量为止，当峰电流施加量变得比某一施加量小时，吸入阀203的闭阀速度饱和。控制装置800以落在该饱和范围内的方式控制峰电流Ia的电流施加量。
换句话说，控制装置800以峰电流积分值II落在静区500的范围内的方式进行控制，由此来控制吸入阀203的闭阀的势头。
如此，第1实施方式的控制装置800(参考后文叙述的图8，相当于图2的电磁执行器控制装置113)借助峰电流Ia和保持电流Ib来控制吸入阀203的闭阀的势头，由此，在闭阀完成时，吸入阀203以利用保持电流Ib来保持闭阀状态的方式得到控制。也就是说，在控制装置800中止峰电流Ia后，衔铁204会惰行，所以与闭阀完成时还在施加峰电流Ia的情况相比，衔铁204的闭阀的势头得以减弱。第1实施方式的控制装置800设想的是在这样的前提下加以运用。
图8为表示第1实施方式的高压燃料泵103的控制装置800的内部构成例的框图。
控制装置800具备电流施加量存储部801、电流施加量算出部802以及电流控制部803，所述电流施加量存储部801存储用于使闭阀速度饱和的峰电流Ia的电流施加量的范围，所述电流施加量算出部802算出峰电流Ia的电流施加量，所述电流控制部803根据峰电流Ia的电流施加量的范围以及峰电流Ia的电流施加量来控制通往螺线管205的电流。
电流施加量存储部801存储用于使闭阀速度饱和的峰电流Ia的电流施加量的范围。该范围如下：在控制装置800从足够使高压燃料泵103闭阀的值起降低峰电流积分值II时，吸入阀203的闭阀的势头以及闭阀时的振动和噪音饱和(例子示于图5的静区500)。电流施加量存储部801对应于图2所示的存储元件305的功能。电流施加量存储部801例如以映射信息等来存储图5所示的峰电流积分值II与闭阀即将完成之前的速度vel_tb的关系。
电流施加量算出部802对通往螺线管205的电流I进行积分而算出电流施加量，以供电流控制部803对电流I进行控制。
当对螺线管205的电流施加量(峰电流积分值II)达到电流施加量存储部801中存储的电流施加量的范围内设定的任意值(电流施加量极限值)时，电流控制部803从峰电流Ia切换至保持电流Ib。电流控制部803对应于图2所示的电源控制电路306的功能。
图9为表示高压燃料泵103的控制装置800的动作的一例的流程图。
流至螺线管205的电流I在经过被分流电阻804转换为电压等处理后，被导入控制装置800。
电流施加量算出部802对导入到控制装置800的电流I进行积分来算出电流施加量(峰电流积分值II)(S901)。电流施加量存储部801中以电流施加量极限值的形式存储有图5所示的峰电流积分值II与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的关系中展示的静区500的右端501的值。
接着，电流控制部803对电流施加量算出部802中算出的电流施加量(峰电流积分值II)与电流施加量存储部801中存储的电流施加量极限值进行比较(S902)。继而，若电流施加量(峰电流积分值II)不超过电流施加量极限值(S902的是)，则电流控制部803执行维持峰电流Ia的峰电流控制(S903)。另一方面，若电流施加量(峰电流积分值II)超过电流施加量极限值(S902的否)，则电流控制部803从峰电流Ia转变至保持电流Ib的施加，执行保持电流控制(S904)。
控制装置800在每一控制周期都重复图9所示的本流程的控制，由此，将以峰电流积分值II表示的电流施加量控制在静区500的范围内，闭阀时的衔铁204的速度饱和。即，衔铁204的速度以吸入阀203可闭阀的下限速度饱和，所以噪音和振动也以最小值饱和。通过衔铁204的速度饱和、噪音和振动也饱和，即便控制装置800不在成为闭阀极限的电流施加量附近控制衔铁204的速度，也能在将闭阀速度、噪音和振动控制在最小的值的同时避免高压燃料泵103的闭阀失败。
以上说明过的第1实施方式的控制装置800的电流控制部(电源控制电路306)在衔铁204被固定部206吸引而发生碰撞的时刻之前使通往螺线管205的电流I的峰电流Ia减少。例如，电源控制电路306对螺线管205流通峰电流Ia直至闭阀完成时刻Tb为止，在闭阀完成时刻Tb之前以减少峰电流Ia的方式切换电源112的控制。这时，电流控制部803在衔铁204即将撞到固定部206之前的闭阀即将完成之前的速度vel_tb不变的静区500的范围内降低峰电流积分值II。因此，闭阀即将完成之前的速度vel_tb成为在静区500的范围内受到控制的固定值，高压燃料泵103的驱动时的噪音和振动的产生得到抑制，所以能使高压燃料泵103静音化。
〈第2实施方式：相对于闭阀完成时刻Tb的闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的静区内的电流控制〉
接着，对本发明的第2实施方式的高压燃料泵的控制装置的构成例及动作例进行说明。本实施方式中视为控制对象的高压燃料泵与第1实施方式中视为控制对象的高压燃料泵相同。此外，第2实施方式的控制装置借助峰电流Ia和保持电流Ib来控制高压燃料泵的阀开闭的操作也与第1实施方式的控制装置中进行的控制相同。但第1实施方式的高压燃料泵的控制装置是像图5所示那样以电流施加量变得比电流施加量极限值小的方式控制峰电流积分值II，相对于此，第2实施方式的高压燃料泵的控制装置的不同点在于，是像图7所示那样以闭阀完成时刻Tb处于饱和区域Tr的范围内的方式进行控制。
图10为表示第2实施方式的高压燃料泵103的控制装置800A的构成例的框图。
当从足够使高压燃料泵103闭阀的值起减少峰电流Ia的施加量时，像后文叙述的图14所示那样存在以下关系：在峰电流Ia的电流施加量变为规定值之前，吸入阀203的闭阀完成时刻Tb为固定值Tb_min，当峰电流Ia的电流施加量变为规定值以下时，闭阀完成时刻Tb推迟。因此，高压燃料泵103的控制装置800A(参考图10，相当于图2的电磁执行器控制装置113)以使闭阀完成时刻Tb大于固定值Tb_min的方式进行控制。此时，控制装置800A像图7所示那样以闭阀完成时刻Tb处于饱和区域Tr的范围内的方式进行控制。
高压燃料泵103的控制装置800A具备饱和闭阀时刻存储部1001、闭阀完成时刻检测部1002以及电流控制部803，所述饱和闭阀时刻存储部1001存储饱和闭阀时刻，所述闭阀完成时刻检测部1002检测闭阀完成时刻Tb，所述电流控制部803根据饱和闭阀时刻及闭阀完成时刻Tb的关系来控制电流施加量。
如后文叙述的图14所示，饱和闭阀时刻存储部1001存储以下闭阀完成时刻的固定值Tb_min：当从大到足够使高压燃料泵103闭阀的值起降低峰电流积分值II时，在到某一峰电流积分值Iimin之前，闭阀完成时刻Tb保持固定值Tb_min，当电流施加量变得比IImin小时，闭阀完成时刻Tb推迟。饱和闭阀时刻存储部1001对应于图2所示的存储元件305的功能。
闭阀完成时刻检测部1002检测闭阀完成时刻Tb。闭阀完成时刻检测部1002对应于图2所示的电流测定电路301、微分电路302、绝对值电路303以及平滑化电路304的功能。
当闭阀完成时刻Tb变得比以比饱和闭阀时刻存储部1001中存储的饱和闭阀时刻的固定值晚的方式设定的目标值晚时，电流控制部803增加电流施加量而使闭阀完成时刻Tb提前，当闭阀完成时刻Tb比目标值早时，减少电流施加量而使闭阀完成时刻Tb推迟。例如，像图7所示，在闭阀完成时刻Tb比以比固定值Tb_min晚的方式设定的目标值Tb_tar大(晚)时，电流控制部803增加峰电流积分值II而使闭阀完成时刻Tb提前。反过来，在闭阀完成时刻Tb比目标值Tb_tar小(早)时，电流控制部803降低峰电流积分值II而使闭阀完成时刻Tb推迟。目标值Tb_tar是在图7的饱和区域Tr的设定范围内任意设定的值。
图11为表示高压燃料泵103的控制装置800A的动作的一例的流程图。
流至螺线管205的电流I在经过被分流电阻804转换为电压等处理后，被导入控制装置800A。
当高压燃料泵103闭阀完成时，电感L的变化使得流至螺线管205的电流I的开关频率发生变化。闭阀完成时刻检测部1002通过后文叙述的图16所示的方法来识别电流I的开关频率发生变化的时刻作为闭阀完成时刻Tb(S1101)。
电流控制部803判断闭阀完成时刻Tb是否比饱和闭阀时刻早(S1102)。
若闭阀完成时刻Tb比饱和闭阀时刻晚(S1102的否)，则电流控制部803执行维持峰电流Ia的峰电流控制(S1103)，并返回至步骤S1101。
若闭阀完成时刻比饱和闭阀时刻早(S1102的是)，则电流控制部803从峰电流Ia转变为施加保持电流Ib的保持电流控制(S1104)，并返回至步骤S1101。
此处，饱和闭阀时刻存储部1001中存储图7所示的闭阀完成时刻Tb与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的关系。如上所述，图7所示的饱和区域Tr的例如右端被存储为饱和闭阀时刻Tb_max，左端被存储为饱和闭阀时刻Tb_min。例如，电流控制部803对闭阀完成时刻检测部1002中检测到的闭阀完成时刻Tb与饱和闭阀时刻存储部1001中存储的饱和闭阀时刻Tb_max进行比较。
再者，在闭阀完成时刻Tb比大于固定值Tb_min的目标值Tb_tar大(晚)时，电流控制部803增加峰电流积分值II而使闭阀完成时刻Tb提前。反过来，在闭阀完成时刻Tb比目标值Tb_tar小(早)时，电流控制部803降低峰电流积分值II而使闭阀完成时刻Tb推迟。
控制装置800A在每一控制周期都重复图11所示的本流程的控制，由此，将闭阀完成时刻Tb控制在饱和区域Tr的设定范围内，衔铁204的速度以可闭阀的下限速度饱和。通过衔铁204的速度饱和、噪音和振动也饱和，即便控制装置800A不在成为闭阀极限的电流施加量附近控制衔铁204的速度，也能在将闭阀速度、噪音和振动控制在最小的值的同时避免高压燃料泵103的闭阀失败。此外，由于控制装置800A抑制高压燃料泵103的噪音和振动，所以能使高压燃料泵103静音化。
〈第3实施方式：使用闭阀完成时刻Tb的变化量与电流施加量II的变化量的比的电流控制〉
接着，对本发明的第3实施方式的高压燃料泵的控制装置的构成例及动作例进行说明。本实施方式中视为控制对象的高压燃料泵与第1实施方式中视为控制对象的高压燃料泵相同。此外，第3实施方式的控制装置借助峰电流Ia和保持电流Ib来控制高压燃料泵的阀开闭的操作也与第1实施方式的控制装置中进行的控制相同。在第1实施方式中，须存储好闭阀即将完成之前的速度vel_Tb的静区相关的信息，而在第3实施方式中，是根据改变峰电流积分值II时检测到的闭阀完成时刻Tb的变化来进行控制，所以不需要静区相关的存储。具体而言，当峰电流积分值II比静区的峰电流积分值II的最大值大时，即便峰电流积分值II发生变化，闭阀完成时刻Tb也是固定的，而当峰电流积分值II比静区的峰电流积分值II的最大值小时，峰电流积分值II的变化使得闭阀完成时刻Tb也发生变化，据此来进行控制。在从相较于闭阀所需的峰电流积分值II而言足够大的峰电流积分值II起逐渐降低峰电流积分值II时，将闭阀完成时刻Tb开始变化的点识别为静区的端点。
图12为表示第3实施方式的高压燃料泵103的控制装置800B的构成例的框图。
高压燃料泵103的控制装置800B(参考图12，相当于图2的电磁执行器控制装置113)以由峰电流的电流施加量的变化量与吸入阀203的闭阀完成的闭阀完成时刻Tb的变化量的比表示的变化率超过阈值的方式控制峰电流Ia的电流施加量。并且，电流施加量、闭阀完成时刻Tb以及闭阀速度有以下关系，即，在电流施加量从足够吸入阀203闭阀的值起减少至规定值之前，即便减少电流施加量，闭阀完成时刻Tb也是固定的，当电流施加量变为规定值以下时，闭阀完成时刻Tb推迟，变化率不再小于变化率目标值的范围被设定为闭阀速度饱和的范围。
控制装置800B具备电流施加量算出部802、闭阀完成时刻检测部1002以及变化率目标值存储部1201，所述电流施加量算出部802算出电流施加量，所述闭阀完成时刻检测部1002检测吸入阀203的闭阀完成时刻Tb，所述变化率目标值存储部1201存储变化率的目标值。此外，控制装置800B具备变化率算出部1202和电流控制部803，所述变化率算出部1202根据电流施加量算出部802所算出的电流施加量和闭阀完成时刻检测部1002所检测到的闭阀完成时刻Tb来算出以ΔTb/ΔII表示的变化率，所述电流控制部803以变化率算出部1202所算出的变化率与从变化率目标值存储部1201读出的变化率的目标值一致的方式控制通往螺线管205的电流I。
电流施加量算出部802根据通往螺线管205的电流来算出电流施加量，并对变化率算出部1202输出峰电流积分值II。
闭阀完成时刻检测部1002检测吸入阀203的闭阀完成时刻Tb。并且，闭阀完成时刻检测部1002对变化率算出部1202输出闭阀完成时刻Tb。
变化率算出部1202根据电流施加量的变化量和闭阀完成时刻Tb的变化量来算出变化率。例如，变化率算出部1202算出以电流施加量算出部802中算出的峰电流积分值II的变化量ΔII与闭阀完成时刻Tb的变化量ΔTb的比ΔTb/ΔII表示的实际的变化率，并对电流控制部803输出变化率。变化率算出部1202对应于图2所示的电源控制电路306的功能。
变化率目标值存储部1201存储变化率目标值。如后文叙述的图14所示，变化率的目标值(例如零附近的某一负值)以峰电流积分值II的变化量ΔII与闭阀完成时刻Tb的变化量ΔTb的比ΔTb/ΔII表示。变化率目标值存储部1201对应于图2所示的存储元件305的功能。
电流控制部803以变化率不再小于从变化率目标值存储部1201读出的变化率的目标值(例如零附近的某一负值)的方式控制通往螺线管205的电流I。
图13为表示高压燃料泵103的控制装置800B的动作的一例的流程图。
控制装置800B使峰电流积分值II从大到足够使高压燃料泵103闭阀的值起逐渐减少而检测对于静音化而言恰当的峰电流积分值II，以II变为该值的方式进行控制而实现静音化。其中，控制装置800B无法直接控制峰电流积分值II，所以，例如通过使表示保持峰电流Ia的时间的峰值保持时间Th从大的值向小的值变化来间接地控制峰电流积分值II。下面，对控制装置800B的具体动作进行说明。
首先，控制装置800B将峰值保持时间Th设定为足够高压燃料泵103闭阀的值Th_0。此时，流至螺线管205的电流I在经过被分流电阻804转换为电压等处理后，被导入至控制装置800B。
接着，电流施加量算出部802对导入到控制装置800B的电流I进行积分来算出电流施加量(峰电流积分值II)(S1301)。
当高压燃料泵103闭阀完成时，螺线管205的电感L的变化使得流至螺线管205的电流I的开关频率发生变化。闭阀完成时刻检测部1002通过后文叙述的图16所示的方法、根据电流I的开关频率的变化来检测闭阀完成时刻Tb(S1302)。
在步骤S1302中，第一次(例如直喷内燃机10的启动时)会回到最初的步骤S1301。其原因在于，步骤S1303中变化率算出部1202要算出变化率ΔTb/ΔII，就需要前1个值(峰电流积分值II，闭阀完成时刻Tb)。
此处，对控制装置800B将峰电流积分值II的初始值设定为II0、将闭阀完成时刻Tb的初始值设定为Tb0来探索饱和区域Tr的次序进行说明。
图14为表示步骤S1301中算出的峰电流积分值II与步骤S1302中检测到的闭阀完成时刻Tb的关系的图。图14的横轴取峰电流积分值II，纵轴取闭阀完成时刻Tb。
如图14所示，随着峰电流积分值II增大，闭阀完成时刻Tb以斜率ΔTb/ΔII提前。但当峰电流积分值II变得比某一值大时，斜率ΔTb/ΔII变为零附近的值，闭阀完成时刻Tb不再变化。
如图5所示，在静区500的范围内，闭阀即将完成之前的速度Vel_Tb不变，如图7所示，在饱和区域Tr的范围内，闭阀即将完成之前的速度Vel_Tb不变。也就是说，可动件开始移动而到闭阀为止的距离是固定的，所以，在固定的闭阀即将完成之前的速度Vel_Tb下，闭阀完成时刻Tb也不变。
图14中展示斜率ΔTb/ΔII变成零附近的值时的峰电流积分值II的变化量ΔII。并且，在表示为峰电流积分值II的变化量ΔII的部位确定峰电流积分值II的初始值II0和闭阀完成时刻Tb的初始值Tb0。
初始值II0设定为大到足够使高压燃料泵闭阀的值。初始值Tb0是将电流施加量设为II0时的闭阀时刻。
再次返回至图13继续说明。
在第一次的步骤S1301、S1302之后，变化率算出部1202将峰值保持时间Th增加预先设定的步幅ΔTh程度，并再次执行步骤S1301、S1302来算出峰电流积分值II和闭阀完成时刻Tb。
继而，变化率算出部1202从峰电流积分值II减去初始值II0来算出峰电流积分值II的变化量ΔII(峰电流积分值II的差分)。此外，变化率算出部1202从闭阀完成时刻Tb减去初始值Tb0来算出闭阀完成时刻Tb的变化量ΔTb(闭阀完成时刻Tb的差分)。其后，变化率算出部1202算出变化量ΔTb相对于算出的变化量ΔII的比作为变化率ΔTb/ΔII(S1303)。
在电流控制部803中，判断步骤S1305中算出的变化率ΔTb/ΔII是否小于变化率目标值存储部1201中存储的变化率目标值(S1304)。若变化率ΔTb/ΔII小于变化率目标值(S1304的是)，则闭阀尚未完成，所以电流控制部803执行维持峰电流Ia的峰电流控制(S1305)，并返回至步骤S1301。
另一方面，若变化率ΔTb/ΔII为变化率目标值以上(S1304的否)，则闭阀已完成，所以电流控制部803从峰电流Ia转变为施加保持电流Ib的保持电流控制(S1306)。
如此，控制装置800B的电流控制部803根据变化率ΔTb/ΔII与变化率目标值的关系来切换执行峰电流控制或保持电流控制。即，控制装置800B能以峰电流积分值II与闭阀完成时刻Tb的关系落在饱和区域Tr内的方式进行控制，所以能实现高压燃料泵103的静音化。如上所述，闭阀失败会引起燃料压力的脉动，燃料压力的脉动会导致来自喷射器105的燃料喷射量的偏差。但在本实施方式的方法中，无须探索闭阀极限即可实现峰电流控制及保持电流控制，所以也不会因闭阀失败而发生排出至高压管道104的燃料的压力脉动。
〈〈闭阀完成时刻Tb的检测方法〉〉
前面对第1实施方式～第3实施方式的控制装置可以通过在恰当的时刻执行峰电流控制及保持电流控制来实现高压燃料泵103的静音化进行了说明。其中，要实现将闭阀完成时刻Tb保持在共通的饱和区域Tr的范围内的控制，各实施方式的控制装置须准确地检测闭阀完成时刻Tb。下面，参考图15～图23，对图2所示的电磁执行器控制装置113的各电路根据通往螺线管205的电流I(保持电流Ib)来检测闭阀完成时刻Tb的方法进行说明。
图15为表示闭阀完成时电流I发生变化的情形的图。此处，并排展示表示供给至螺线管205的电流I的变化的图表1501和表示振动传感器的输出信号的变化的图表1502。另外，高压燃料泵中安装的振动传感器是为了调查闭阀完成时刻Tb而实验性地追加到高压燃料泵125中的传感器，没有图示。
图表1502所示的振动传感器的输出信号的振幅骤增的时刻(33.6ms的位置)表示闭阀完成时刻Tb。并且得知，对应于闭阀完成时刻Tb，图表1501所示的电流I的开关波形的密度(每单位时间的线的条数)发生了变化。若将开关波形的密度发生了变化的部位放大，则得知开关频率的变化。振动传感器的振幅骤增时刻与开关频率的变化时刻之间存在时间差，而这是闭阀完成所引起的振动传递至振动传感器所需的时间。
下面研究闭阀完成使得开关频率发生变化的原因。图2所示的本实施方式的电磁执行器控制装置113的电源控制电路306由CPU(Central Processing Unit)或MPU(MicroProcessing Unit)构成，对电源112的动作进行控制。例如，电源控制电路306通过对施加至螺线管205的电压进行开关而使供给至螺线管205的电流I在一定的范围内振动。借助如此受到控制的电流I来控制衔铁204。电流I的开关频率的变化是因为当衔铁204靠近固定部206时、由衔铁204和固定部206形成的磁路的磁电感L减少而发生的现象。利用以下的开关电流的式子来说明这一情况。
开关电压V+、V-与电流I之间存在下式(2)、(3)的关系。
L×dI/dt＝V+－RI···式(2)
L×dI/dt＝V-－RI···式(3)
式(2)表示电流I的上升时的开关电压V+与电流I的关系。式(3)表示电流I的下降时的开关电压V-与电流I的关系。开关控制时的电流I的范围受到限定，所以认为式(2)、式(3)的右边大致固定。当闭阀使得衔铁204接近固定部206时，电感L变小，所以dI/dt＝(V－RI)/L的绝对值变大。由此，电流I的斜率变陡，频率升高。这就是开关频率发生变化的原因。在通常的高压燃料泵103的控制中，V+为电池电压即14V，V-为接地电压即0V。
如此，在闭阀完成时刻Tb前后，电流I的开关频率发生变化。于是，第1实施方式～第3实施方式的电磁执行器控制装置113以与闭阀完成时刻Tb相对应的开关频率发生变化的时刻属于共通的饱和区域Tr(参考图7)的方式进行控制。也就是说，第1实施方式～第3实施方式的电磁执行器控制装置113的电源控制电路306以电流I的开关频率发生设定值以上的变化的时刻进入设定范围(共通的饱和区域Tr)的方式进行控制。
该设定范围被设定为成为电流I与闭阀时(衔铁204撞到固定部206的时刻)的衔铁204的速度的关系的饱和区域Tr(图5所示的静区500)。通过进行设定范围的设定，能够减少上述的衔铁204和吸入阀203的碰撞带来的噪音，从而能使所有高压燃料泵103静音化。
另外，高压燃料泵103的闭阀时(衔铁204撞到固定部206的时刻)的衔铁204的速度和闭阀时的衔铁204与固定部206的冲击或者衔铁204与固定部206的碰撞带来的噪音存在相关关系。因此，上述设定范围(共通的饱和区域Tr)也可以设定为成为流至螺线管205的电流I与闭阀时的冲击的关系的饱和区域Tr(图5的静区500)。
此外，噪音的大小与衔铁204撞到固定部206时的速度的平方成比例。因此，上述设定范围也可以设定为成为流至螺线管205的电流I与闭阀时的噪音的关系的饱和区域(图5的静区500)。
另外，所谓流至该螺线管205的电流I，具体而言，表示图3的峰电流Ia的供给开始(时刻t1)起到减少开始(时刻t3)为止的电流积分值、峰电流Ia的最大电流值、或者流通最大电流值的期间(峰电流宽度Th)。
因而，电源控制电路306较理想为以根据从流至螺线管205的供给开始(时刻t1)起到减少开始(时刻t3)为止的电流积分值、峰电流Ia的最大电流值Im、或者流通最大电流值Im的期间(峰电流宽度Th)算出的峰电流积分值II进入饱和区域Tr(图5的静区500)的方式控制峰电流Ia。通过峰电流Ia的控制，能够减少上述衔铁204和吸入阀203的碰撞带来的噪音，从而能使所有高压燃料泵103静音化。
如上得知，通过由电源控制电路306根据开关频率的变化来控制峰电流积分值II，能使高压燃料泵103静音化。接下来的问题是，如何检测该开关频率的变化。要捕捉开关频率的变化，通过图16所示那样的流程来进行处理。
图16为表示根据流至螺线管205的电流I的开关频率的变化来检测闭阀完成时刻Tb的流程的图。
如图16的图表(1)所示，流至螺线管205的电流I(保持电流Ib)的开关频率在闭阀前后发生变化。因此，电流测定电路301利用分流电阻等将通到螺线管205的电流I转换为电压而作为电压信号输出。电流测定电路301所输出的电压信号在图17所示的微分电路302中加以微分。
图17为表示微分电路302的构成例的图。
微分电路302对经电流测定电路301转换后的电压信号进行微分(S1601)。微分电路302对电压信号进行微分得到的结果以图16的图表(2)所示那样的波形表示。
微分结果在上升及下降中不一样，所以，只要与电流I的开关同步地在上升的末端附近进行采样，便能取得与开关频率相应的值。但该采样会对用作电源控制电路306的微型计算机(以下简称为“微电脑”)造成负荷。因此，通过图18所示的绝对值电路303来取微分结果的绝对值(S1602)。
图18为表示绝对值电路303的构成例的图。
绝对值电路303是进行输入信号的绝对值的输出的电路。绝对值电路303所输出的微分结果的绝对值以图16的图表(3)所示那样的波形表示。
如图表(3)所示，绝对值也在闭阀完成时刻Tb前后发生值的变化。因此，平滑化电路304以比基于电流I的开关频率的开关周期长的时间常数使绝对值电路303的输出(绝对值)平滑化(S1603)。于是，获得图16的图表(4)所示那样的信号，在闭阀完成时刻Tb出现图中的箭头尖端所示那样的变化。电源控制电路306通过阈值判定等方法来提取信号的变化，由此检测到闭阀完成时刻Tb。
如上所述，图2所示的第1实施方式～第3实施方式的电磁执行器控制装置113具备微分电路302、绝对值电路303以及平滑化电路304，所述微分电路302对电流I进行微分，所述绝对值电路303取微分电路302的输出的绝对值，所述平滑化电路304以比基于开关频率的周期长的时间常数使绝对值电路303的输出平滑化。并且，电磁执行器控制装置113的电源控制电路306提取平滑化电路304的输出的变化点来检测闭阀完成时刻Tb。
该方式中，到使信号平滑化为止可在模拟电路中进行。其后，对图16的图表(4)所示那样的平滑化后的波形进行AD转换并导入微电脑(电源控制电路306)而在微电脑中实现确定与频率的变化相对应的变化点的功能，如此一来，微电脑的处理负荷可较小。另一方面，须以模拟电路来实现微分电路302、绝对值电路303，所以各电路元件的成本增加，而且安装电路元件的基板的面积增加。
因此，参考图19和图20，对能在微电脑(电源控制电路306)的处理能力有富余的情况下检测闭阀完成时刻Tb的实施方式进行说明。
图19为表示滤波器310的频率-增益特性的图。
图20为表示输入到滤波器310的电流I的信号(“开关电流信号”)的变化的情形的图。
本实施方式的滤波器310是代替图2所示的电磁执行器控制装置113所配备的微分电路302、绝对值电路303以及平滑化电路304使用的电路。根据滤波器310的频率-增益特性，若将对应于图2所示的衔铁204撞到固定部206之前的频率f_bef的增益g_bef、对应于碰撞之后的频率f_aft的增益g_aft加以比较，则注意到具有下式(4)所示的关系。
g_bef＞g_aft···式(4)
当对该滤波器310输入图20的图表(1)所示那样的碰撞前后的开关电流信号时(S2001)，输出是像图20的图表(2)那样表示。此处，图20的图表(1)所示的所谓“振动”，表示振动传感器的输出信号。图20的图表(2)及图表(3)所示的“振动”的图表也同样表示振动传感器的输出信号。
请注意，开关电流信号的振幅像图20的图表(1)那样在碰撞前后相同，但由于碰撞前后的开关电流信号的频率的变化，滤波器输出像图20的图表(2)那样在衔铁204与固定部206的碰撞前后发生了变化。
输入到滤波器310的电流I的振幅在衔铁204与固定部206的碰撞前后也大致相同，但输出信号的碰撞前的振幅a_bef与碰撞后的振幅a_aft之间存在式(5)所示的关系。
a_bef＞a_aft···式(5)
如上所述，滤波器310的增益在碰撞前后不一样，所以只要将相同振幅的信号输入至滤波器310，增益的差就会成为输出的差，所以出现式(5)所示的关系。因此，当提取电流I的振幅时，出现图20的图表(3)所示的输出信号的变化(S2002)。
当电磁执行器控制装置113取输出信号的绝对值并利用比开关频率小的截止频率的滤波器310进行平滑化时，像图20的图表(3)所示那样在输出信号的频率上出现变化。电源控制电路306可以通过确定该变化点的时刻来确定闭阀完成时刻Tb(1.7ms附近)。
此外，在前面叙述过的实施方式中，碰撞前后的增益以上述式(4)表示。但碰撞前后的增益也能以式(6)表示。
g_bef＜g_aft···式(6)
此外，还认为碰撞前后的频率根据温度等条件而像图21那样分布在某一范围内。
图21为表示衔铁204撞到固定部206前后的频率与增益的关系的图。
根据图21表明，只要使用在碰撞前后的频域内增益单调地增加或者单调地减少的滤波器310，便能检测到伴随衔铁204撞上固定部206而来的电流I的频率变化。
此处，当高压燃料泵103的吸入阀203闭阀时，衔铁204与固定部206之间的磁路中的电感L发生变化。电感L的变化像图15所示那样使得流至螺线管205的电流I的斜率发生变化。这会显现在电流I的开关频率的变化中。
电流I的振幅以在吸入阀203的闭阀前后固定的方式受到控制。因此，只要使用相对于闭阀前后的开关频率而增益不一样的滤波器，滤波后的电流I的振幅便在闭阀前后不一样。因此，第1实施方式～第3实施方式的高压燃料泵103的控制装置(电磁执行器控制装置113)也可以通过提取电流I的振幅并确定振幅的变化点来检测电磁执行器200的闭阀完成时刻Tb。
此处，参考图22，对根据电流I的振幅的变化来检测闭阀完成时刻Tb的闭阀完成时刻检测部的构成例及动作例进行说明。
图22为表示检测闭阀完成时刻Tb的闭阀完成时刻检测部1002A的构成例的框图。
本实施方式的高压燃料泵103的控制装置800C除了具备已经说明过的电流控制部803、饱和闭阀时刻存储部1001以外，还具备闭阀完成时刻检测部1002A。
闭阀完成时刻检测部1002A可设为代替上述第2实施方式及第3实施方式的闭阀完成时刻检测部1002设置在各实施方式的控制装置中的构成。该闭阀完成时刻检测部1002A具备电流测量部2201、滤波器310以及振幅提取部2202。
电流测量部2201测量流至螺线管205的电流I。因此，电流测量部2201具有相当于AD(Analog-to-Digital)转换器的功能。
滤波器310具有相对于吸入阀203转变为闭阀状态前后所测量的电流的开关频率而增益不一样的特性。例如，滤波器310具有相对于可动件(衔铁204)撞到固定部206的时刻前后的电流I的频率而不一样的增益特性。
振幅提取部2202提取从输入了电流I的滤波器310获得的输出的振幅，检测振幅的变化点作为闭阀完成时刻Tb。
图23为表示闭阀完成时刻检测部1002A的动作的一例的流程图。
电流测量部2201测量流至螺线管205的电流I(S2301)。
接着，利用具有在闭阀后的频率和闭阀前的频率下不一样的增益的滤波器310对由电流测量部2201测量出的流至螺线管205的电流I的电流信号进行滤波(S2302)。
继而，振幅提取部2202从滤波结果中提取开关电流信号的分量(S2303)。
闭阀完成时刻检测部1002A根据振幅提取部2202所输出的振幅的变化来推断可动件(衔铁204)撞到固定部206的时刻。也就是说，闭阀完成时刻检测部1002A可以通过推断碰撞时刻来检测电磁执行器200的闭阀完成时刻Tb。
此外得知，像参考图5而说明过的那样，当不断减少施加至高压燃料泵103的电流I时，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb和噪音能够降低，但当电流I减少一定程度时，闭阀即将完成之前的速度vel_Tb和噪音饱和。调查闭阀完成时刻Tb与闭阀即将完成之前的速度vel_Tb和噪音的关系得知，如图7所示，即便高压燃料泵103的个体特性发生偏差，也存在共通的饱和区域Tr。
因而，电磁执行器控制装置113的电源控制电路306(电流控制部803)不断减少施加至高压燃料泵103的螺线管205的电流I。继而，电磁执行器控制装置113在推迟了闭阀完成时刻Tb时，以闭阀完成时刻检测部1002A所检测到的闭阀完成时刻Tb属于闭阀即将完成之前的速度vel_Tb或噪音饱和时的饱和区域Tr的不依存于个体特性的偏差的共通的饱和区域Tr的方式控制电流I。通过由电磁执行器控制装置113如此控制电流I，能够实现高压燃料泵103的静音化。
再者，本发明不限于上述各实施方式，只要不脱离权利要求书中记载的本发明的主旨，当然能采取其他各种应用例、变形例。
例如，上述各实施方式是为了以易于理解的方式说明本发明而对装置及系统的构成进行的详细且具体的说明，并非一定限定于具备说明过的所有构成。此外，可以将此处说明过的实施方式的构成的一部分替换为其他实施方式的构成，进而，也可以对某一实施方式的构成加入其他实施方式的构成。此外，还可以对各实施方式的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。
此外，控制线和信息线展示的是认为说明上需要的部分，在产品上未必展示了所有控制线和信息线。实际上，可认为几乎所有构成都相互连接在一起。
符号说明
10…直喷内燃机、103…高压燃料泵、112…电源、113…电磁执行器控制装置、114…ECU、203…吸入阀、204…衔铁、205…螺线管、206…固定部、301…电流测定电路、302…微分电路、303…绝对值电路、304…平滑化电路、305…存储元件、306…电源控制电路、310…滤波器、500…静区、800…控制装置、801…电流施加量存储部、802…电流施加量算出部、803…电流控制部。

Claims (5)

1.一种高压燃料泵的控制装置，其通过与柱塞的往复运动同步地对螺线管通电来控制吸入阀，所述吸入阀对燃料流入加压室的流入口进行开闭，该高压燃料泵的控制装置的特征在于，
通往所述螺线管的电流由峰电流和保持电流构成，所述峰电流对静止状态的所述吸入阀赋予开始闭阀用的势头，所述保持电流在比所述峰电流的最大值低的范围内进行开关以在闭阀状态下保持所述吸入阀，
存在以下关系：当从足够使所述高压燃料泵闭阀的值起减少所述峰电流时，在所述峰电流的电流施加量变为规定值之前，所述吸入阀的闭阀完成的闭阀完成时刻为固定值，当所述峰电流的电流施加量变为所述规定值以下时，所述闭阀完成时刻推迟，
所述高压燃料泵的控制装置具备：
饱和闭阀时刻存储部，其存储所述闭阀完成时刻的所述固定值作为饱和闭阀时刻；
闭阀完成时刻检测部，其检测所述闭阀完成时刻；以及
电流控制部，其以使所述闭阀完成时刻晚于所述固定值的方式进行控制，当所述闭阀完成时刻变得比晚于所述饱和闭阀时刻存储部中存储的所述饱和闭阀时刻的目标值晚时，所述电流控制部增加所述电流施加量而使所述闭阀完成时刻提前，当所述闭阀完成时刻比所述目标值早时，所述电流控制部减少所述电流施加量而使所述闭阀完成时刻推迟。
2.根据权利要求1所述的高压燃料泵的控制装置，其特征在于，
所述闭阀完成时刻检测部包含：
电流测定电路，其将所述电流转换为电压而输出电压信号；
微分电路，其对所述电压信号进行微分；
绝对值电路，其取所述微分电路的输出的绝对值；以及
平滑化电路，其以比基于所述电流的开关频率的周期长的时间常数使所述绝对值电路的输出平滑化，
所述闭阀完成时刻检测部检测所述平滑化电路的输出的变化点作为所述闭阀完成时刻。
3.根据权利要求1所述的高压燃料泵的控制装置，其特征在于，
所述闭阀完成时刻检测部包含：
电流测量部，其测量所述电流；
滤波器，其相对于所述吸入阀转变为所述闭阀状态前后所测量的所述电流的开关频率而增益不一样；以及
振幅提取部，其提取从输入了所述电流的所述滤波器获得的输出的振幅，检测所述振幅的变化点作为所述闭阀完成时刻。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的高压燃料泵的控制装置，其特征在于，
所述高压燃料泵具有：
衔铁；
所述柱塞；
所述加压室；
所述螺线管，其流通所述电流来产生电磁力；
固定铁心，其通过所述电磁力来吸引所述衔铁；以及
所述吸入阀，其通过借助所述固定铁心来吸引所述衔铁而对所述流入口进行开闭，
所述电流控制部在被所述固定铁心吸引的所述衔铁撞到所述固定铁心的时刻之前使所述峰电流减少。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的高压燃料泵的控制装置，其特征在于，
所述电流施加量由以下积分值中的任一者来规定：从所述峰电流的通电开始起在规定期间内积分得到的峰电流积分值、在从供给所述峰电流的最大电流值起到中止所述峰电流为止的时间宽度内积分得到的所述峰电流的积分值、从所述峰电流的通电开始起在规定期间内积分得到的所述峰电流的平方的积分值、或者通往所述螺线管的电流与施加至所述螺线管的电压的积的积分值。
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