JP2003106241A - コモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents

コモンレール式燃料噴射制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アイドル時や無噴射時における電磁弁の弁体
の固着を防止する。 【解決手段】 フィードポンプから供給された燃料を高
圧ポンプにより高圧に加圧すると共に、その高圧ポンプ
に供給する燃料量を、デューティ信号に基づき開度が制
御される電磁弁により調節するコモンレール式燃料噴射
制御装置において、電磁弁の開度が一定となるような運
転状態が検出されたときにデューティ信号の制御周波数
を低周波数側に変更する。こうすると電磁ソレノイドに
流れる電流１波当たりのエネルギないし振れ幅を大きく
することができ、弁体を微振動させることができる。こ
れにより弁体の固着を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にディーゼルエ
ンジンに適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置に
係り、特に、高圧ポンプへの燃料供給量を調節する電磁
弁の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジン特にディーゼルエンジンのコモ
ンレール式燃料噴射システムにおいては、コモンレール
に噴射圧力（数10〜数100MPa程度）まで高められた高圧
燃料を蓄圧し、この燃料をインジェクタの開弁によりシ
リンダ内に噴射するようになっている。そしてコモンレ
ールへの燃料供給については、燃料タンクに貯留された
常圧程度の燃料をフィードポンプにより吸引吐出し、さ
らにこの吐出された燃料を高圧ポンプにより加圧してコ
モンレールに圧送供給するようになっている。
【０００３】フィードポンプと高圧ポンプとの間に、デ
ューティ信号に基づいて開度が制御される電磁弁が設け
られ、この電磁弁により高圧ポンプへの燃料供給量が制
御される。即ち、コモンレール圧を比較的急激に立ち上
げたいときは電磁弁の開度が大きくされ、高圧ポンプに
比較的大量の燃料が供給される。これにより高圧ポンプ
は比較的大量の燃料をコモンレールに圧送し、コモンレ
ール圧が比較的急激に立ち上げられる。逆に、コモンレ
ール圧を比較的緩慢に立ち上げたいときは電磁弁の開度
が小さくされ、高圧ポンプに比較的少量の燃料が供給さ
れる。これにより高圧ポンプは比較的少量の燃料をコモ
ンレールに圧送し、コモンレール圧が比較的緩慢に立ち
上げられる。
【０００４】電磁弁の電磁ソレノイドには所定デューテ
ィ比のデューティパルスが与えられ、電磁弁の開度はそ
のデューティ比に応じて制御される。デューティ比及び
電磁弁の開度は連続的に可変である。微視的には、図４
に示すように、電磁弁の電磁ソレノイドに(a)に示す如
きON/OFF信号が繰り返し供給される。これにより電磁ソ
レノイドには(b)に示す如き鋸歯状の波形の電流が流
れ、この電流に応じて弁体が作動する。デューティ比
（ここでは１周期Ｔｈ当たりのON時間ｔONの割合をい
う）に応じて平均電流値Ｉｍが変化し、弁体はこの平均
電流値Ｉｍに相当する位置に基本的に位置付けられると
共に、その位置を基準に電流の振動に伴う微振動を行う
こととなる。なおこのような弁体の微振動を生じさせる
駆動電流をディザ電流という。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両に搭載
されたディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制
御装置において以下のような問題がある。即ち、通常の
走行状態等においては、車両及びエンジンの運転状態は
時々刻々と変化し、目標コモンレール圧もこれに応じて
変化する。よって高圧ポンプに供給する燃料量、即ち電
磁弁の開度も目標コモンレール圧の変化に応じて変化す
る。そして電磁弁のデューティ制御における制御周波数
は、このような運転状態の変化に追従できるような比較
的高い最適周波数に設定されている。
【０００６】しかし、従来、この制御周波数は車両及び
エンジンの運転状態に拘わらず一定であった。このた
め、運転状態が一定となったときに電磁弁の弁体が固着
するという所謂スティックスリップの問題が生じた。即
ち、高速域での電磁弁の作動追従性等を考慮して、制御
周波数を比較的高い周波数に設定しているものの、これ
だとアイドル時（電磁弁の弁体が微小開度で固定される
場合）や、エンジンブレーキの際の無噴射（フュエルカ
ット）時（電磁弁の弁体が全閉位置で固定される場合）
に、弁体の固着が生ずる。これは、弁体摺動部に常時燃
料の粘性や摩擦に起因する摩擦力が働く一方、図４(b)
に示すように、高周波数だと電流１波当たりのエネルギ
ないし振れ幅Ｉｈが比較的小さく、弁体を微振動させる
のに不十分だからである。
【０００７】このように弁体の固着が生じると、後に弁
体を移動させようとしたときに静摩擦力に打ち勝って弁
体を駆動しなければならない。従って一定の運転状態か
ら運転状態が変化しても、弁体が追従移動できず、制御
性が悪化する。
【０００８】また、近年では粒子状物質（ＰＭ）対策に
より燃料（軽油）の脱硫が行われることがあり、この場
合燃料の摩擦係数が従来の２倍程度になることもあるの
で、固着する可能性は一層高くなる。
【０００９】そこで、以上の問題に鑑みて本発明は創案
され、その目的は、アイドル時や無噴射時における電磁
弁の弁体の固着を防止することができるコモンレール式
燃料噴射制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、フィードポン
プから供給された燃料を高圧に加圧する高圧ポンプと、
これらフィードポンプと高圧ポンプとの間に介在され、
高圧ポンプに供給する燃料量を調節するための電磁弁
と、この電磁弁の開度をデューティ信号に基づき制御す
る電磁弁制御手段とを備えたコモンレール式燃料噴射制
御装置において、上記電磁弁の開度が一定となるような
運転状態を検出する検出手段と、そのような運転状態が
検出されたときに上記デューティ信号の制御周波数を低
周波数側に変更する制御周波数変更手段とを設けたもの
である。
【００１１】本発明によれば、電磁弁の開度が一定とな
るような状況下ではデューティ信号の制御周波数を低周
波数側に変更するので、電磁ソレノイドに流れる電流１
波当たりのエネルギないし振れ幅を大きくすることがで
き、弁体を微振動させることができる。これにより弁体
の固着を防止することができる。
【００１２】ここで、上記電磁弁の開度が一定となるよ
うな運転状態がエンジンのアイドル時又は無噴射時であ
ってもよい。
【００１３】また、上記コモンレール式燃料噴射制御装
置が車両に搭載されたエンジンの燃料噴射制御を実行す
るためのものであってもよく、上記検出手段が、エンジ
ン回転数がアイドル回転数であり、変速機がニュートラ
ルであり、且つアクセルペダルが全閉位置にあるとき、
上記電磁弁の開度が一定となるような運転状態であると
判断するものであってもよい。
【００１４】また、上記コモンレール式燃料噴射制御装
置が車両に搭載されたエンジンの燃料噴射制御を実行す
るためのものであってもよく、上記検出手段が、エンジ
ン回転数がアイドル回転数より高く、変速機がギヤイン
であり、且つエンジンの目標燃料噴射量がゼロであると
き、上記電磁弁の開度が一定となるような運転状態であ
ると判断するものであってもよい。
【００１５】また、上記制御周波数変更手段は、上記デ
ューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更したと
き、上記電磁弁の電磁ソレノイドに流れる平均電流値が
上記制御周波数を変更しない場合と同じになるように、
上記デューティ信号のデューティ比を補正するものであ
ってもよい。
【００１６】また、上記電磁弁が、上記デューティ信号
が与えられる電磁ソレノイドと、この電磁ソレノイドに
流れる電流に応じて作動するスプール状の弁体と、この
弁体を開方向に付勢するバネとを備えるものであっても
よい。
【００１７】また、上記デューティ信号の制御周波数
が、通常時は１７０Ｈｚ以上１９０Ｈｚ以下、上記制御
周波数変更手段によって変更されたときは１２０Ｈｚ以
上１７０Ｈｚ未満であってもよい。
【００１８】また本発明は、フィードポンプから供給さ
れた燃料を高圧ポンプにより高圧に加圧すると共に、そ
の高圧ポンプに供給する燃料量を、デューティ信号に基
づき開度が制御される電磁弁により調節するコモンレー
ル式燃料噴射制御装置の電磁弁制御方法において、上記
電磁弁の開度が一定となるような運転状態を検出するス
テップと、そのような運転状態が検出されたときに上記
デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更するス
テップとを備えたものである。
【００１９】また本発明は、作動流体量を調節するため
の電磁弁と、この電磁弁の開度をデューティ信号に基づ
き制御する電磁弁制御手段とを備えた流体回路の電磁弁
制御装置において、上記電磁弁の開度が一定となるよう
な運転状態を検出する検出手段と、そのような運転状態
が検出されたときに上記デューティ信号の制御周波数を
低周波数側に変更する制御周波数変更手段とを設けたも
のである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】図３に本実施形態に係るコモンレール式燃
料噴射制御装置の全体構成を示す。この装置は車両に搭
載されたエンジン（図示せず）、本実施形態ではディー
ゼルエンジンの燃料噴射制御を実行するためのものであ
る。
【００２２】エンジンの各気筒にインジェクタ１が設け
られ、各インジェクタ１にはコモンレール２に貯留され
たコモンレール圧（数10〜数100MPa）の高圧燃料が常時
供給されている。コモンレール２への燃料圧送は高圧ポ
ンプ（サプライポンプ）３によって行われる。即ち、燃
料タンク４の常圧程度の燃料（軽油）が燃料フィルタ５
を通じてフィードポンプ６により吸引され、さらにフィ
ードポンプ６から高圧ポンプ３へと送られ、高圧ポンプ
３により加圧された後、コモンレール２へと圧送供給さ
れる。
【００２３】フィードポンプ６と高圧ポンプ３との間
に、高圧ポンプ３への燃料供給量を調節するための調量
弁（メータリングバルブ）７が介設される。調量弁７は
後述するような電磁弁からなる。またフィードポンプ６
と並列して、フィードポンプ６の出口圧を調節するため
のリリーフ弁８が設けられる。
【００２４】高圧ポンプ３は、エンジンに同期駆動され
るポンプシャフト９と、ポンプシャフト９の外周に嵌装
されたカムリング１０と、カムリング１０の外周に摺接
されるタペット１１と、タペット１１をカムリング１０
に押し付ける押圧バネ１２と、タペット１１がカムリン
グ１０によってリフトされたときに同時にリフトしてプ
ランジャ室１３の燃料を加圧するプランジャ１４と、プ
ランジャ室１３の入口部及び出口部に設けられたチェッ
ク弁１５，１６とから主に構成される。
【００２５】タペット１１、押圧バネ１２、プランジャ
室１３、プランジャ１４及びチェック弁１５，１６は圧
送部を構成し、この圧送部はポンプシャフト９の周囲に
120°間隔で三つ設けられる。これにより高圧ポンプ３
はポンプ１回転当たりに３回の燃料圧送を行うようにな
っている。図では便宜上三つの圧送部を平面的に描いて
いる。
【００２６】高圧ポンプ３のポンプシャフト９とフィー
ドポンプ６のポンプシャフト（図示せず）とがチェーン
機構、ベルト機構又はギヤ機構等の機械的連結手段１７
によりエンジンに連結され、これにより高圧ポンプ３と
フィードポンプ６とがエンジンに同期駆動される。
【００２７】本装置における燃料の流れは図に矢示する
通りである。即ち、燃料タンク４の燃料は燃料フィルタ
５を通じた後フィードポンプ６に送られ、さらに調量弁
７へと送られる。フィードポンプ６からの出口圧はリリ
ーフ弁８により調節され、リリーフ弁８を通過した余剰
の燃料はフィードポンプ６の入口側に戻される。調量弁
７は、電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１８によ
り開度が制御され、この開度に見合った燃料量が調量弁
７から排出される。
【００２８】さらにこの排出された燃料は入口側チェッ
ク弁１５を押し開けてプランジャ室１３に導入される。
そしてプランジャ１４のリフトにより高圧に加圧され、
出口側チェック弁１６の開弁圧を越える程度まで圧力上
昇したとき出口側チェック弁１６を押し開け、コモンレ
ール２に導入される。これによりコモンレール圧が調量
弁７からの排出燃料量に見合った分だけ上昇する。コモ
ンレール２の燃料はインジェクタ１に常時供給されてお
り、インジェクタ１が開弁したときコモンレール２の燃
料がシリンダ内に噴射される。
【００２９】なお、インジェクタ１の開閉制御に伴いイ
ンジェクタ１から排出されるリーク燃料は直接燃料タン
ク４に戻される。また、管路２０を通じてフィードポン
プ６の出口側の燃料が高圧ポンプ３のケーシング１９内
に導入され、高圧ポンプ３における各摺動部を燃料で潤
滑するようになっている。
【００３０】ＥＣＵ１８は本装置を総括的に電子制御す
るもので、主としてインジェクタ１の開閉制御をエンジ
ン及び車両の運転状態（例えばエンジン回転速度、エン
ジン負荷等であり、以下「エンジン等の運転状態」とい
う）に基づき実行する。インジェクタ１の電磁ソレノイ
ドのON/OFFに応じて燃料噴射が実行・停止される。
【００３１】またＥＣＵ１８は、エンジン等の運転状態
に応じてコモンレール圧及び調量弁７の開度を制御す
る。コモンレール圧については、実際のコモンレール圧
がコモンレール圧センサ２１により検出されると共に、
エンジン等の運転状態から最適値としての目標コモンレ
ール圧が設定され、実際のコモンレール圧が目標コモン
レール圧に常に近づくよう、フィードバック制御を行っ
ている。
【００３２】調量弁７の開度については、目標コモンレ
ール圧と実際のコモンレール圧との差に応じて制御さ
れ、例えば目標コモンレール圧より実際のコモンレール
圧が比較的大きく下回るようなら高圧ポンプからの圧送
量を多くするため、大開度に制御される。
【００３３】エンジン等の運転状態を検出するため各種
センサ類が設けられる。これにはエンジン回転速度（回
転数）を検出するためのエンジン回転センサ２２、アク
セル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を検出するた
めのアクセル開度センサ２３、アクセル開度が０か否か
（アクセルペダルの踏み込みがあるか否か）を検出する
ためのアクセルスイッチ２４、及び変速機のギヤポジシ
ョン（ニュートラルを含む）を検出するためのギヤポジ
ションセンサ２５が含まれる。これらセンサ類はＥＣＵ
１８に電気的に接続される。
【００３４】以下、調量弁７の制御方法について詳細に
説明する。この調量弁７は、ＥＣＵ１８から送られてく
るデューティ信号に基づき開度が制御されるものであ
る。
【００３５】まず、調量弁７の構成を図１を用いて説明
する。調量弁７は、図中下方に示される調量部７ａと、
図中上方に示されるアクチュエータ部７ｂとから主とし
て構成され、常開式の電磁弁として構成される。調量部
７ａは、ケース３１の円筒部３２内にバルブピース３３
とリターンスプリング３４とを収容してなり、円筒部３
２内をバルブピース３３が摺動昇降することで、円筒部
３２の側壁に設けられた入口孔３５と、バルブピース３
３に設けられた導入孔３６との連通部における通路面積
が変化し、フィードポンプ６から入口孔３５に送られて
くる燃料の導入量を変化させるようになっている。バル
ブピース３３は上端が閉塞された円筒状の部材で、導入
孔３６から導入した燃料を下方に導く。リターンスプリ
ング３４はバルブピース３３の下端面と円筒部３２の底
壁との間に圧縮状態で挟まれ、バルブピース３３を上方
即ち開方向に付勢する。導入孔３６から導入された燃料
は、円筒部３２の底壁に設けられた出口孔３７から高圧
ポンプ３に向けて排出される。
【００３６】アクチュエータ部７ｂは、ケース３１の上
部に固定された円筒状のヨーク３８に電磁ソレノイド３
９を埋設し、ヨーク３８の中心側の空洞部にアーマチュ
ア４０を摺動昇降自在に配設してなる。アーマチュア４
０を外周側から電磁ソレノイド３９が囲繞し、電磁ソレ
ノイド３９の通電時にアーマチュア４０が下方即ち閉弁
方向に駆動される。電磁ソレノイド３９による電磁力と
リターンスプリング３４による付勢力とにより、通常ア
ーマチュア４０の下端面とバルブピース３３の上端面と
は密着しており、アーマチュア４０とバルブピース３３
とは一体とみなせる。そこでこれらを一体の弁体４１と
する。この弁体４１は図示されるようにスプール状に形
成され、ケース３１及びヨーク３８内に満たされた燃料
中に浸漬されながら摺動する。なおリターンスプリング
３４が本発明のバネに相当する。
【００３７】ＥＣＵ１８から電磁ソレノイド３９に図４
(a)に示すようなデューティ信号（デューティパルス）
が送られ、調量弁７の開度が制御される。ここで調量弁
７の開度とは、入口孔３５と導入孔３６との連通部分に
おける通路面積を指す。ＥＣＵ１８には公知のＰＷＭ回
路が備えられ、その出力が電磁ソレノイド３９に与えら
れることになる。
【００３８】図４に示すのは通常時の制御で、このとき
のデューティ信号の周期はＴｈ、周波数はλｈ（＝１／
Ｔｈ）である。このように電磁ソレノイド３９ないし調
量弁７は比較的細かい周期Ｔｈ毎（例えば20msec毎）に
制御される。目標コモンレール圧と実際のコモンレール
圧との差に応じてデューティ比（ここでは１周期当たり
のON時間ｔONの割合、即ちONデューティ比をいう）が決
定され、その差が大きいほど、即ち高圧ポンプ３からの
圧送量が多く要求されるほど、デューティ比は小さな値
とされる。特に周波数λｈは、エンジン等の運転状態の
大きな変化にも追従できるように、また高速域での調量
弁７の作動追従性を考慮して、比較的高い周波数に設定
されている。
【００３９】図４(a)のようなON/OFFの繰り返し信号が
電磁ソレノイド３９に与えられると、これに応じて電磁
ソレノイド３９にも図４(b)に示すような立ち上がり電
流と立ち下がり電流とが交互に流れ、平均値Ｉｍの鋸歯
状の波形電流が生じる。弁体４１はこのソレノイド電流
に応じて作動され、基本的には平均値Ｉｍに相当する位
置に位置されると共に、その位置を基準に細かい微振動
を行う。
【００４０】図２は調量弁７の調量部７ａの各状態を示
している。(a)は電磁ソレノイド非通電時で、このとき
入口孔３５と導入孔３６とは完全に連通しており、弁開
度としては最大（全開）である。このとき高圧ポンプ３
には最大流量が与えられ、高圧ポンプ３からは最大量の
燃料圧送が行われる。(b)は小電流時で、このとき入口
孔３５と導入孔３６とは一部同士が連通し、弁開度とし
ては中間開度となる。このとき高圧ポンプ３からは中間
量の燃料圧送が行われる。(c)は大電流時で、このとき
入口孔３５と導入孔３６とは非連通となり、弁開度とし
ては最小（全閉）となる。このとき高圧ポンプ３には燃
料が与えられず、高圧ポンプ３からの燃料圧送もなされ
ない。このように、デューティ比を変化させて電磁ソレ
ノイドに流れる平均電流値を制御することで調量弁７の
開度を全開から全閉まで連続的に変化させることができ
る。
【００４１】ところで、エンジン等の運転状態が一定と
なるときには前述したような弁体４１の固着（所謂ステ
ィックスリップ）が生じる可能性がある。即ち、アイド
ル時には運転状態の変化が基本的にないため、調量弁７
の弁体４１は微小開度位置に一定に固定され、高圧ポン
プ３には極少量の燃料が供給され続ける。また、エンジ
ンブレーキの際の無噴射（フュエルカット）時には、調
量弁７の弁体４１が全閉位置に固定され、高圧ポンプ３
に燃料供給が行われない状態が継続する。
【００４２】これらの場合弁開度は一定に維持され、弁
体４１は基本的に一定位置に固定される。ここで図４
(b)に示すような波形電流に基づき本来弁体４１は微振
動するはずだが、制御周波数λｈが高いため、電流の振
れ幅Ｉｈ自体が小さい。従って弁体４１を微振動させる
のに十分なエネルギを与えることができず、弁体４１が
固着してしまう。言い換えれば、電流１波当たりのエネ
ルギが小さく、且つ弁体４１の摺動部に燃料の粘性抵抗
や摩擦係数に基づく摩擦力が存在するため、弁体４１を
微振動させるには至らず、弁体４１の固着が生じてしま
う。特に粒子状物質（ＰＭ）対策で脱硫された従来より
高い摩擦係数の燃料を用いると固着傾向は一層強くな
る。
【００４３】このような固着状態に陥ると、この後運転
状態が変化し弁体４１が開方向に移動しようとしても、
弁体４１に動摩擦力より大きい静摩擦力が働くため、弁
体４１の駆動エネルギ（リターンスプリング３４によ
る）が静摩擦力に打ち勝てず、一瞬弁体４１の作動が遅
れるなどの不具合が生じる可能性がある。特に高い摩擦
係数の燃料を用いたときは静摩擦力がより強くなって弁
体４１が最悪作動不可となる。なお弁体の初期作動のき
っかけを作るため、瞬時的に高電力（電圧）を付与する
方法もあるが、こうすると平均電流が高くなって弁開度
が変化したり、ある時点から急に動き出したりする不具
合があり、採用できない。
【００４４】そこで、この問題を解消するため、本装置
では調量弁７の開度が一定となるようなときにはデュー
ティ信号の制御周波数を低周波数側に変更することとし
た。
【００４５】これを示したのが図５で、デューティ信号
の周期はＴｌ（＞Ｔｈ）に、周波数はλｌ（＜λｈ）に
変更される。図４と比較して分かるように、同一のデュ
ーティ比であっても、制御周波数を低くするとON時間ｔ
ONが長くなり、電流の振れ幅Ｉｌ及びピーク値Ｉｐが大
きくなるので、弁体４１に大きな駆動エネルギを与える
ことができる。つまり電流１波当たりのエネルギが大き
くなり、弁体４１を静止（固着）させることなく絶えず
微振動させることができる。またもし仮に静止したとし
ても、静摩擦力に打ち勝つだけの駆動力を与えることが
できるので、微振動を開始することができる。平均電流
値は同一のＩｍであり弁体４１の基準位置は変わらな
い。従って弁開度を同一に保ったまま弁体４１を微振動
させ、固着を防止できる。このように弁体４１が振動さ
れれば弁体４１に働く摩擦力は静摩擦力より小さな動摩
擦力となるので、この後弁体４１を移動させようとした
ときにも作動遅れなくそれが可能となる。
【００４６】このように本装置によれば、高速運転時に
は高い制御周波数λｈにより作動追従性を確保できると
共に、アイドル運転時等には低い制御周波数λｌにより
制御安定性を確保できる。
【００４７】なお、同一デューティ比のまま制御周波数
を高周波数から低周波数に変更した場合、平均電流値が
僅かに変化し、弁開度が若干変化する場合がある。この
ようなときは同一の平均電流値が得られるように、デュ
ーティ比を補正するのが好ましい。こうすれば弁開度を
一定に保つことができる。この補正方法については例え
ば電流値フィードバックを伴うＰＩ制御等が考えられ
る。
【００４８】ここで、無噴射時に制御周波数を低周波数
側に切り換えたとき、弁体４１は図２(c)に示すような
全閉状態を保ちつつ、基準位置を境に上下に振動する。
このとき、リターンスプリング３４は縮み切らず、その
伸縮ストロークに若干の余裕が残されている。これは、
リターンスプリング３４が縮み切ってしまうと弁体４１
が突き当たって本来の振れ幅が確保されなくなってしま
うからである。
【００４９】ところで、本実施形態において制御周波数
を低周波数側に変更するのは、アイドル時とエンジンブ
レーキの際の無噴射時のみである。その理由は、これら
以外の時は絶えずエンジン等の運転状態が変化し、弁開
度が変動していると考えられるからである。例えばアク
セル、エンジン回転及びギヤ一定のクルージング状態で
あって、見掛け上運転状態に変化がない場合であって
も、実際には路面状況の変化等常に外乱の影響があるこ
とから、エンジンの運転状態は常に変化し、弁開度も細
かく変更されている。従って、上記以外の場合は弁開度
が一定になることはなく、制御周波数の変更も行う必要
がないと考えられる。
【００５０】もっとも、上記以外の場合でも弁開度が一
定になるようなことがあれば、その都度周波数を変更す
るのが好ましい。例えば、エンジン回転数や負荷等に応
じた２次元或いは多次元切換えマップを予め作製してお
き、このマップに従って制御周波数を切り換えることが
可能である。また周波数も高低２段階に限らず、さらに
多段に設定しても良い。
【００５１】次に、制御周波数の変更条件について説明
する。まずアイドル時は図６に示す如きである。即ち、
エンジン回転数がアイドル回転数であり（(a)図）、変
速機がニュートラルであり（(b)図）、アクセルペダル
がアイドル位置つまり完全に戻されている（(c)図）と
いう３条件が成立したとき、制御周波数は即座に高周波
数λｈから低周波数λｌに変更される。ここでアクセル
ペダルの条件については、アクセル開度センサ２３によ
りアクセル開度ゼロが検出された場合と、アクセルスイ
ッチ２４がON（又はOFF）になった場合との一方又は両
方を用いて決定可能である。これら３条件のいずれかが
不成立となったときは制御周波数は即座に高周波数λｈ
に変更される。
【００５２】上記３条件から理解されるが、ここでいう
アイドル時には、通常のアイドル停車時の他、アクセ
ル、ギヤ抜きを伴った惰行減速時が含まれる。なお上記
３条件に車速ゼロという条件を加えても良く、この場合
はアイドル時とは通常のアイドル停車時のみを指すこと
になる。
【００５３】一方、図示しないが、エンジンブレーキの
際の無噴射時については、エンジン回転数がアイドル回
転数より高く、変速機がいずれかのギヤに入っており、
目標燃料噴射量がゼロという３条件が成立したとき、制
御周波数は即座に高周波数λｈから低周波数λｌに変更
される。ここで目標燃料噴射量ゼロの条件はＥＣＵ１８
が自らの内部データにより判断することとなる。これら
３条件のいずれかが不成立となったときは制御周波数は
即座に高周波数λｈに変更される。
【００５４】なお、アイドル時及び無噴射時ともに、図
６(d)に破線で示すような待ち時間（ディレイタイム）
Δｔを設けてもよい。即ち全ての条件成立時からΔｔ経
過後に周波数を変更する方法である。こうすると仮に瞬
間的な条件成立があっても周波数変更が実行されず、制
御安定化に有利である。Δｔは例えば0.2sである。
【００５５】本実施形態では、図７に示されるように、
通常時の高周波数側の制御周波数λｈは170Hz≦λｈ≦1
90Hzの範囲の値に設定され、例えば185Hzである。また
アイドル時等の低周波数側の制御周波数λｌは120Hz≦
λｌ＜170Hzの範囲の値に設定され、例えば166Hzであ
る。これは、制御周波数が170Hz以上のときは周波数の
変化に対して電流振幅がほぼ変わらないのに対し、制御
周波数が170Hz未満のときは、周波数が小さくなるほど
に大きな電流振幅が得られるという、特性の相違による
ためである。
【００５６】ここで、図８に示すように実際の試験によ
れば、制御周波数は低い方が電源電圧に対する耐力が高
いことが確認されている。即ち、図はλｈ＝185Hzとλ
ｌ＝166Hzとの比較例であり、各電源電圧毎に弁体の固
着が生じるか否かを調べてみた結果である。ＮＧが固着
した場合、ＯＫが固着しなかった場合である。図示され
るように、アイドル時において、λｈ＝185Hzの場合全
ての電源電圧で固着が生じたが、λｌ＝166Hzの場合固
着が生じたのは8Vの場合だけで、10V、12V、13.5Vの場
合は固着が生じなかった。これは、前述したように電流
１波当たりのエネルギが大きい分、電源電圧の低下に耐
え得ることを意味している。これにより低周波数側では
電源電圧降下という外乱に対し強いことが確認された。
【００５７】以上の説明から分かるように、本実施形態
ではＥＣＵ１８が本発明の電磁弁制御手段、検出手段及
び制御周波数変更手段をなすものである。
【００５８】本発明の実施の形態は他にも様々なものが
考えられる。例えば上記実施形態ではアイドル時や無噴
射時をエンジン回転センサ２２等の出力から検出して周
波数を変更したが、これらに相当するソレノイド電流値
を直接検出して周波数を変更してもよい。また上記実施
形態ではスプール式、常開式の電磁弁であったが、回動
式、常閉式の電磁弁であってもよい。また上記実施形態
では車両に搭載されたディーゼルエンジンの例を示した
が、発電機等を駆動する産業用エンジンにも広く適用可
能である。一般に産業用エンジンは一定回転・負荷で長
時間運転するものが多く、弁開度が一定となるケースが
多分に想定されるからである。
【００５９】さらに、かかる電磁弁の制御装置及び制御
方法は、コモンレール式燃料噴射制御装置の調量弁に限
らず、あらゆる流体回路の電磁弁に対して適用可能であ
り、燃料以外の作動流体を用いるものでも構わない。即
ち、ある特定の運転状況下で弁開度が一定になるようで
あれば、上記のような電磁弁制御を行うことにより、同
様の作用効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、アイドル
時や無噴射時における電磁弁の弁体の固着を防止できる
という、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】調量弁を示す縦断面図である。
【図２】調量弁の作動状態を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射制御
装置のシステム図である。
【図４】調量弁の高周波数制御の内容を示す図である。
【図５】調量弁の低周波数制御の内容を示す図である。
【図６】周波数変更条件を示すタイムチャートである。
【図７】調量弁の電磁ソレノイドにおける制御周波数と
電流振幅との関係を示すグラフである。
【図８】各制御周波数における電源電圧に対する耐力を
調べた試験結果である。
【符号の説明】
３ 高圧ポンプ ６ フィードポンプ ７ 調量弁（電磁弁） １０ 電子制御ユニット ２２ エンジン回転センサ ２３ アクセル開度センサ ２４ アクセルスイッチ ２５ ギヤポジションセンサ ３４ リターンスプリング ３９ 電磁ソレノイド ４１ 弁体 Ｉｍ 平均電流値 λｈ 高周波数側の制御周波数 λｌ 低周波数側の制御周波数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AA15 AB02 AC09 AD12 BA33 CA01S CA04U CA08 CA09 CC01 CD02 CD26 CD28 CD29 CE02 CE22 DA02 DB07 DB17 DC00 DC04 DC08 DC26 3G084 AA01 BA13 BA14 CA03 DA05 EA11 EB08 EB25 EC06 FA06 FA10 FA18 FA29 FA33 3G093 AB01 BA15 CA04 DA01 DA02 DA06 DA11 DB11 DB12 DB20 EA05 EC01 FA11 FA14 3G301 HA02 JA03 JA10 KA07 KA26 LB11 LB13 NA01 NA08 NC02 ND01 ND41 NE16 PA17Z PB08A PB08Z PE01Z PF03Z PF08Z PF10Z PG02Z

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フィードポンプから供給された燃料を高
    圧に加圧する高圧ポンプと、これらフィードポンプと高
    圧ポンプとの間に介在され、高圧ポンプに供給する燃料
    量を調節するための電磁弁と、該電磁弁の開度をデュー
    ティ信号に基づき制御する電磁弁制御手段とを備えたコ
    モンレール式燃料噴射制御装置において、上記電磁弁の
    開度が一定となるような運転状態を検出する検出手段
    と、そのような運転状態が検出されたときに上記デュー
    ティ信号の制御周波数を低周波数側に変更する制御周波
    数変更手段とを設けたことを特徴とするコモンレール式
    燃料噴射制御装置。
  2. 【請求項２】 上記電磁弁の開度が一定となるような運
    転状態がエンジンのアイドル時又は無噴射時である請求
    項１記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
  3. 【請求項３】 車両に搭載されたエンジンの燃料噴射制
    御を実行するための請求項１記載のコモンレール式燃料
    噴射制御装置であって、上記検出手段が、エンジン回転
    数がアイドル回転数であり、変速機がニュートラルであ
    り、且つアクセルペダルが全閉位置にあるとき、上記電
    磁弁の開度が一定となるような運転状態であると判断す
    る請求項１記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
  4. 【請求項４】 車両に搭載されたエンジンの燃料噴射制
    御を実行するための請求項１記載のコモンレール式燃料
    噴射制御装置であって、上記検出手段が、エンジン回転
    数がアイドル回転数より高く、変速機がギヤインであ
    り、且つエンジンの目標燃料噴射量がゼロであるとき、
    上記電磁弁の開度が一定となるような運転状態であると
    判断する請求項１記載のコモンレール式燃料噴射制御装
    置。
  5. 【請求項５】 上記制御周波数変更手段は、上記デュー
    ティ信号の制御周波数を低周波数側に変更したとき、上
    記電磁弁の電磁ソレノイドに流れる平均電流値が上記制
    御周波数を変更しない場合と同じになるように、上記デ
    ューティ信号のデューティ比を補正する請求項１乃至４
    いずれかに記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
  6. 【請求項６】 上記電磁弁が、上記デューティ信号が与
    えられる電磁ソレノイドと、該電磁ソレノイドに流れる
    電流に応じて作動するスプール状の弁体と、該弁体を開
    方向に付勢するバネとを備える請求項１乃至５いずれか
    に記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
  7. 【請求項７】 上記デューティ信号の制御周波数が、通
    常時は１７０Ｈｚ以上１９０Ｈｚ以下、上記制御周波数
    変更手段によって変更されたときは１２０Ｈｚ以上１７
    ０Ｈｚ未満である請求項１乃至６いずれかに記載のコモ
    ンレール式燃料噴射制御装置。
  8. 【請求項８】 フィードポンプから供給された燃料を高
    圧ポンプにより高圧に加圧すると共に、その高圧ポンプ
    に供給する燃料量を、デューティ信号に基づき開度が制
    御される電磁弁により調節するコモンレール式燃料噴射
    制御装置の電磁弁制御方法において、上記電磁弁の開度
    が一定となるような運転状態を検出するステップと、そ
    のような運転状態が検出されたときに上記デューティ信
    号の制御周波数を低周波数側に変更するステップとを備
    えたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置
    の電磁弁制御方法。
  9. 【請求項９】 作動流体量を調節するための電磁弁と、
    該電磁弁の開度をデューティ信号に基づき制御する電磁
    弁制御手段とを備えた流体回路の電磁弁制御装置におい
    て、上記電磁弁の開度が一定となるような運転状態を検
    出する検出手段と、そのような運転状態が検出されたと
    きに上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変
    更する制御周波数変更手段とを設けたことを特徴とする
    電磁弁制御装置。
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