JP2008075452A - 燃圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドによって生じる磁力及びスプリングの弾性力により該ソレノイドの軸方向にスプールを変位させることで燃料流量を調節する流量制御弁の経年変化にかかわらず、蓄圧室内の燃圧をより適切に制御することのできる燃圧制御装置を提供する。
【解決手段】吸入調量弁６０のシリンダ６１内には、その軸方向に変位可能なスプール６２が収容されている。スプール６２には、その軸方向に延びる燃料導入路６３と、径方向に延びる複数の連通路６４とが形成されている。一方、シリンダ６１には複数の流路６５が形成されている。スプール６２はスプリング６６の弾性力によって一方向に押され、また、ソレノイド６８の磁力により他方向に吸引される。吸入調量弁６０の内周とスプール６２との摺動抵抗が増大するとき、ソレノイド６８に対する通電量を強制的に減少させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ソレノイドによって生じる磁力及びスプリングの弾性力により該ソレノイドの軸方向にスプールを変位させることで燃料流量を調節する流量制御弁を備える燃料ポンプと、該燃料ポンプの吐出する燃料が圧送される蓄圧室と、該蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段とを備える燃料噴射装置に適用され、前記ソレノイドに対する通電操作により、前記蓄圧室内の燃圧の検出値を目標値にフィードバック制御する燃圧制御装置に関する。

この種の燃圧制御装置としては、下記特許文献１に見られるように、コモンレール式のディーゼル機関に適用される燃圧制御装置がある。この燃圧制御装置は、スプリングの弾性力により一方向に付勢されているスプールを、ソレノイドの磁力によって他方向に変位させることで、スプールの変位量を調節し、ひいては燃料ポンプの吐出量を調節する。そしてこれにより、各気筒に共通の蓄圧室であるコモンレール内の燃圧を制御する。

ところで、流量制御弁の経年変化により流量制御弁の内周やスプールの磨耗が進行すると、流量制御弁の内周をスプールが変位する際にスプールの受ける抵抗（以下、摺動抵抗）が増大することが発明者らによって見出されている。そして、摺動抵抗が増大すると、スプールの変位操作の操作性が低下し、ひいては、コモンレール内の燃圧の制御性が低下する。
特開２００３−１３９２６３号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ソレノイドによって生じる磁力及びスプリングの弾性力により該ソレノイドの軸方向にスプールを変位させることで燃料流量を調節する流量制御弁の経年変化にかかわらず、蓄圧室内の燃圧をより適切に制御することのできる燃圧制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、前記目標値に対する前記検出値のずれに基づき、前記流量制御弁の異常の有無を判断する判断手段と、該判断手段により異常ありと判断されるとき、前記ソレノイドに対する通電量を強制的に減少させる減少手段とを備えることを特徴とする。

流量制御弁の内周とスプールとの磨耗の進行過程においては、スプールの操作性（燃圧の制御性）が極端に低下することがあるとはいえ、スプールの変位位置を強制的に一旦ずらしてやることでこの操作性の低下を回復させることができることが発明者らによって見出されている。

一方、流量制御弁の内周とスプールとの磨耗が進行しこれらの間の摺動抵抗が増大すると、燃圧の制御性が低下することから、目標値に対して検出値がずれたものとなる。このため、目標値に対する検出値のずれに基づき、磨耗の進行による操作性の低下の有無を判断することができる。そして、操作性の低下により異常有りと判断されるときには、ソレノイドに対する通電量を強制的に減少させることで、磁力を低下させることができるため、スプリングの弾性力と磁力との合力を増大させることができる。これにより、スプールに加わる力のうち、スプリングの弾性力が優勢となり、スプールを弾性力によって変位させることができる。そして、スプールが一旦変位することで、操作性の低下を回復させることができる。したがって、上記構成では、流量制御弁の経年変化にかかわらず、蓄圧室内の燃圧をより適切に制御することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記減少手段は、前記通電量を、ゼロよりも大きい所定量まで減少させることを特徴とする。

上記構成では、通電量を強制的に減少させる際、ゼロよりも大きい所定量まで減少させることで、ゼロとする場合と比較して、スプールを過度に変位させることを回避することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記減少手段による強制的な通電量の減少時間が、前記燃料ポンプの吐出周期以下の長さに設定されてなることを特徴とする。

スプールの操作性の低下を回復させるためにスプールを強制的に変位させることは、燃圧の制御にとっては適切でない位置にスプールを変位させることを意味する。このため、この強制的な変位処理は、短時間で行うことが望ましい。この点、上記構成では、燃料ポンプの吐出周期以下の時間に制限されるために、上記強制的な変位による吐出量の制御性の低下を好適に抑制することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記判断手段は、前記目標値と前記検出値とのずれ量が漸増するときに、前記異常ありと判断することを特徴とする。

流量制御弁の内周とスプールとの磨耗が進行しこれらの間の摺動抵抗が増大することで目標値に対して検出値がずれる際には、そのずれ量が漸増する傾向にある。ここで、上記ずれに基づく異常の有無の判断を所定以上のずれが所定時間以上継続するときとする場合、所定時間をある程度長く設定しないと判断精度を高く維持することが困難である。しかし、所定時間を長くすると、その間に実際の燃圧が目標値から大きく離間してしまうおそれがある。この点、上記構成では、ずれが漸増するときに異常ありと判断することで、上記摺動抵抗の増大を迅速に判断することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記流量制御弁は、ノーマリークローズ式のものであり、前記減少手段は、前記検出値が前記目標値を上回る側にずれたときに前記通電量の強制的な減少を行うことを特徴とする。

ノーマリークローズ式のものでは、スプリングの力によって吐出量を減量する側にスプールを変位させる。一方、流量制御弁の内周とスプールとの磨耗が進行しこれらの間の摺動抵抗が増大する際、スプールの変位操作の操作性が最初に低下するのは、スプリングの力に従った変位操作であることが発明者らによって見出されている。このため、上記摺動抵抗が増大することでスプールの変位の操作性が最初に低下するのは、吐出量の減量側への変位である。この点、上記構成では、吐出量の減量側へのスプールの変位の操作性が低下したときに、換言すれば検出値が目標値を上回る側にずれたときに、通電量を強制的に減少させることで、この処理による吐出量の変化を実際の燃圧を目標値へと追従させる側への変化とすることができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記流量制御弁は、ノーマリーオープン式のものであり、前記減少手段は、前記検出値が前記目標値を下回る側にずれたときに前記通電量の強制的な減少を行うことを特徴とする。

ノーマリーオープン式のものでは、スプリングの力によって吐出量を増量する側にスプールを変位させる。一方、流量制御弁の内周とスプールとの磨耗が進行しこれらの間の摺動抵抗が増大する際、スプールの変位操作の操作性が最初に低下するのは、スプリングの力に従った変位操作であることが発明者らによって見出されている。このため、上記摺動抵抗が増大することでスプールの変位の操作性が最初に低下するのは、吐出量の増量側への変位である。この点、上記構成では、吐出量の増量側へのスプールの変位の操作性が低下したときに、換言すれば検出値が目標値を下回る側にずれたときに、通電量を強制的に減少させることで、この処理による吐出量の変化を実際の燃圧を目標値へと追従させる側への変化とすることができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記通電操作は、デューティ制御によってなされることを特徴とする。

上記構成では、デューティ制御によって通電量を調節するために、通電量調節手段の回路構成を簡素化することができる。しかしこの場合、例えば吐出量を一定とする場合であっても、スプールがデューティに従って微小な振動を伴って変位を継続するために、上記摺動抵抗の増大に伴ってスプールの振動が妨げられ、燃圧の制御性が低下する現象も生じ得る。この点、上記構成では、減少手段を備えることによって、こうした事態にも好適に対処することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる燃圧制御装置をコモンレール式ディーゼル機関の燃圧制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、エンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、燃料タンク１０内の燃料は、燃料フィルタ１２を介して燃料ポンプ１４によって汲み上げられる。燃料ポンプ１４からの燃料は、各気筒（ここでは、４気筒を例示）に共通の蓄圧室であるコモンレール１６に加圧供給（圧送）される。コモンレール１６は、燃料ポンプ１４から圧送された燃料を高圧状態で蓄え、これを高圧燃料通路１８を介して燃料噴射弁２０に供給する。

上記エンジンシステムは、コモンレール１６内の燃圧を検出する燃圧センサ２２や、ディーゼル機関のクランク軸２４の回転角度を検出するクランク角センサ２６等、ディーゼル機関の運転状態を検出する各種センサを備えている。更に、エンジンシステムは、ユーザによる加速要求の指示に用いられるアクセルペダルについて、その操作量を検出するアクセルセンサ２８を備えている。

電子制御装置（ＥＣＵ３０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、上記各種センサの検出結果を取り込み、これに基づきディーゼル機関の出力を制御するものである。特に、ＥＣＵ３０は、ディーゼル機関の出力を制御すべく、燃料ポンプ１４を操作することで、燃圧センサ２２によって検出されるコモンレール１６内の燃圧を目標値（目標燃圧）にフィードバック制御する。

図２に、燃料ポンプ１４の構成を示す。

この燃料ポンプ１４は、基本的には、フィードポンプ４０によって上記燃料タンク１０から汲み上げられた燃料を高圧ポンプ５０にて加圧して吐出するものであり、且つ高圧ポンプ５０に送られる燃料量が吸入調量弁６０により調節されるものである。

フィードポンプ４０は、駆動軸４１の回転により駆動されるトロコイドポンプであり、上記燃料タンク１０の燃料を入口４２から吸引して高圧ポンプ５０へ送る低圧供給ポンプとして機能する。なお、駆動軸４１は、ディーゼル機関の上記クランク軸２４の回転に伴い回転駆動される。

レギュレータバルブ４３は、フィードポンプ４０の吐出圧が所定圧以上となるときにフィードポンプ４０の吐出側と供給側とを連通させるものであり、これにより、フィードポンプ４０の吐出圧が所定圧以下に制限される。

吸入調量弁６０は、燃料通路４４を介してフィードポンプ４０から高圧ポンプ５０へ吸入される燃料量を調節する。

高圧ポンプ５０は、吸入調量弁６０によって調量された燃料を加圧して外部へ吐出するプランジャポンプである。この高圧ポンプ５０は、駆動軸４１によって往復駆動されるプランジャ５１と、このプランジャ５１の往復動によって容積が変化する加圧室５２と、加圧室５２とフィードポンプ４０側とを連通及び遮断する吸入弁５３と、加圧室５２と上記コモンレール１６側とを連通及び遮断する吐出弁５４とを備える。

プランジャ５１は、駆動軸４１のエキセンカム５５の周囲に装着されたカムリング５６にスプリング５７によって押し付けられており、駆動軸４１が回転するとカムリング５６の偏心動作に伴ってプランジャ５１が圧送上死点と圧送下死点との間を往復動する。ここで、プランジャ５１の下降により加圧室５２内の圧力が低下すると、吐出弁５４が閉弁するとともに吸入弁５３が開弁する。これにより、吸入調量弁６０を介してフィードポンプ４０から加圧室５２内に燃料が供給される。逆に、プランジャ５１の上昇により加圧室５２内の圧力が上昇すると、吸入弁５３が閉弁する。そして、加圧室５２内の圧力が所定圧力に達すると吐出弁５４が開弁して加圧室５２内で加圧された高圧燃料が上記コモンレール１６へ向けて供給される。

図３に、上記吸入調量弁６０の構成を示す。

吸入調量弁６０は、電磁ソレノイドの非通電時に全閉状態となるノーマリークローズ式のものであり、電磁ソレノイドへの駆動電流を増加させることで上記フィードポンプ４０から高圧ポンプ５０へと燃料が流出する際の流路面積が増大される。

図示されるように、シリンダ６１内には、その軸方向に変位可能なスプール６２が収容されている。スプール６２には、その軸方向に延びる燃料導入路６３が形成されるとともに、径方向に延びる複数の連通路６４が形成されている。一方、シリンダ６１には複数の流路６５が形成されている。スプール６２はスプリング６６の弾性力により軸方向の一方（ここでは、図中、左側）に押されている。

上記シリンダ６１には、ハウジング６７が組みつけられており、シリンダ６１とハウジング６７との間に形成される環状の空間部には、ソレノイド６８が収容されている。なお、このソレノイド６８は、コネクタ６９を介して上記ＥＣＵ３０により通電される。

上記ソレノイド６８が通電されると、ソレノイド６８に生じる磁界によりスプール６２はソレノイド６８の内部へと吸引される。このため、スプール６２がスプリング６６の弾性力に抗して変位し、連通路６４と流路６５との間の流路面積が増大する（吸入調量弁６０の開度が増大する）。この吸入調量弁６０の開度は、ソレノイド６８に対する目標電流値に応じて調節され、目標電流値が大きいほど開度が減少する。ちなみに、図３では、シリンダ６１の流路６５とスプール６２の連通路６４とが連通される吸入調量弁６０の開弁状態を示している。この状態では、燃料導入路６３の入り口から導入される低圧燃料は、連通路６４と流路６５とを介して上記高圧ポンプ５０へと供給される。

なお、本実施形態では、ソレノイド６８に対する通電は、所定の周波数の駆動信号の投入として行なわれ、この駆動信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）により電流値が目標電流値に調節される。すなわち、図４に示すようにＤｕｔｙによりソレノイド６８に流れる電流の平均値（平均電流）が目標電流値に調節される。

ところで、吸入調量弁６０の経年変化により、その内周とスプール６２との磨耗が進行すると、スプール６２が内周を変位する際にスプール６２が受ける抵抗（摺動抵抗）が増大することが発明者らによって見出されている。ここで磨耗が進行する際には、スプール６２や内周にスプール６２及び内周間のクリアランスよりもはるかに小さい磨耗紛が生じる現象が観測されている。

そして、スプリング６６の弾性力が及ぶ方向へのスプール６２の変位が渋くなる現象がまず最初に生じることが発明者らによって見出されている。すなわち、図５に見られるように実際の燃圧（実燃圧）が目標燃圧を上回る現象が生じることが発明者らによって確認されている。ここで、図５（ａ１）及び図５（ａ２）は、ソレノイド６８に流れる電流量（平均電流）の推移を示し、図５（ｂ１）及び図５（ｂ２）は、スプール６２のリフト量（全閉状態のリフト量をゼロと定義）の推移を示し、図５（ｃ１）及び図５（ｃ２）は、実燃圧の推移を示す。ここで、図５（ａ１）及び図５（ａ２）において、実線にて実際の電流量を示し、一点鎖線にて実燃圧を目標燃圧に追従させるための電流を示す。また、図５（ｂ１）及び図５（ｂ２）において、実線は実際のリフト量を示し、一点鎖線は実燃圧を目標燃圧に追従させるためのリフト量を示す。更に、図５（ｃ１）及び図５（ｃ２）において、実線は実際の燃圧の推移を示し、一点鎖線は目標燃圧の推移を示す。

ここで、図５（ａ１）、図５（ｂ１）、図５（ｃ１）では、目標燃圧を増加させた際、上記摺動抵抗の増大によるスプール６２の変位の操作性の低下が生じた場合を示している。この場合、摺動抵抗の増大によりスプール６２のリフト量が目標燃圧に追従させるためのリフト量を超えたところで固定されるために、実燃圧は目標燃圧を超えて上昇していく。これにより、目標燃圧と実燃圧との差に基づくフィードバック制御により電流の減少操作がなされる。そして、ソレノイド６８に流れる電流が、スプール６２がスプリング６６の弾性力によって変位するいわゆる戻り力を回復させることができる値Ａとなることで、スプール６２の変位が再開される。

一方、図５（ａ２）、図５（ｂ２）、図５（ｃ２）では、固定されている目標燃圧に実燃圧が追従しているときに摺動抵抗が増大し、スプール６２の変位の操作性の低下が生じた場合を示している。ここで操作性の低下前には、Ｄｕｔｙ制御によってソレノイド６８に流れる電流が周期的に増減を繰り返すために、リフト量は振動しつつその平均の変位が実燃圧を目標燃圧に追従させる値となっている。しかし、操作性が低下するときには、リフト量が振動の上限値となった状態で固定される現象が生じる。

これらいずれの場合においても、ソレノイド６８に流れる電流を戻り力を回復させることのできる値まで減少させることで、スプール６２の操作性を回復させることができる。これはフィードバック制御によって自動的に行うことができるものであるとはいえ、この場合には上記戻り力を回復させることのできる値にまで電流を減少させるには長い時間がかかるため、実燃圧が目標燃圧に対して過度に大きくなるおそれがある。

そこで本実施形態では、目標燃圧に対する実燃圧のずれに基づき、上記摺動抵抗の増大による操作性の低下の有無を判断し、操作性の低下と判断されるとき、ソレノイド６８に対する通電量を強制的に減少させる。これにより、フィードバック制御による通電量の自動的な減少を待つまでも無く、通電量を迅速に減少させることができる。

図６に、本実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば燃料ポンプ１４からの燃料の吐出周期と同一周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、例えば燃料噴射弁２０に対する噴射量の指令値（指令噴射量）とクランク角センサ２６の出力に応じた回転速度とに基づき、目標燃圧を算出する。続くステップＳ１２においては、燃圧センサ２２によって検出される実燃圧を取得する。続くステップＳ１４においては、目標燃圧及び実燃圧に基づき、実燃圧を目標燃圧にフィードバック制御するための吸入調量弁６０の操作量としての目標電流を算出する。ここでは、実燃圧及び目標燃圧の差に基づく比例項及び積分項を含んで目標電流を算出することが望ましい。この際、例えば指令噴射量や目標燃圧の変化態様等に基づくフィードフォワード項を更に加えてもよい。

続くステップＳ１６においては、目標燃圧及び実燃圧の差の絶対値が所定値ｄより大きくなる時間が所定時間Ｔだけ継続したか否かを判断する。この処理は、上記摺動抵抗の増大による操作性の低下の有無を判断するものである。なお、本実施形態では、吸入調量弁６０としてノーマリークローズ式のものを用いているため、上記操作性の低下によって実燃圧が目標燃圧を上回る側にずれると考えられる。それにもかかわらず、この処理において目標燃圧と実燃圧との差の絶対値を用いているのは、ノーマリーオープン式のものにおいても適用可能なように汎用性のある処理プログラムとしているためである。すなわち、ノーマリーオープン式の場合、スプリング６６の力によってスプール６２が変位するのは、実燃圧を上昇させる側であるため、操作性の低下により最初に生じる異常は、実燃圧が目標燃圧よりも低下する側の異常である。

ステップＳ１６において肯定判断されるときには、目標電流を所定量αだけ強制的に減少させる。ここでは、減少後の目標電流がゼロよりも大きい量となるようにする。そして、この強制的な減少設定とともに、所定時間Ｔを初期化する。この初期化処理は、目標電流の強制的な減少処理の直後、操作性が回復しているにもかかわらず上記ステップＳ１６において再度肯定判断されることを回避するためになされるものである。

上記ステップＳ１６において否定判断されるときやステップＳ１８の処理が完了するときには、ステップＳ２０において目標電流をＤｕｔｙに換算する。ここでＤｕｔｙは、一周期に対する論理「Ｈ」の期間として定義されており、目標電流が大きいほどＤｕｔｙが大きく設定される。なお、ステップＳ２０の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。

図７に、上記処理による燃圧の制御態様を示す。詳しくは、図７（ａ）において、実線にて燃圧の推移を示すとともに、一点鎖線にて目標燃圧の推移を示す。また、図７（ｂ）において、実線にて実際の電流の推移を示すとともに、一点鎖線にて目標電流の推移を示す。

図示されるように、時刻ｔ１において、目標燃圧と実燃圧との差の絶対値が所定値ｄを上回る時間が所定時間Ｔ以上となると判断されると、目標電流を強制的に減少させる。この処理は、例えば、燃料ポンプ１４による燃料の吐出周期と同周期の「１８０°ＣＡ」の期間に渡ってなされる。そしてその後、燃圧の追従性の回復の有無が監視される。この例では、目標電流を強制的に減少させる処理を一度行うことで追従性が回復している。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）目標燃圧に対する実燃圧のずれに基づき、吸入調量弁６０の異常の有無を判断し、異常ありと判断されるとき、ソレノイド６８に対する通電量を強制的に減少させた。これにより、吸入調量弁６０の経年変化にかかわらず、コモンレール１６内の燃圧をより適切に制御することができる。

（２）通電量を、ゼロよりも大きい所定量まで減少させた。これにより、ゼロとする場合と比較して、過度にスプール６２を変位させることを回避することができる。

（３）強制的な通電量の減少時間を、燃料ポンプ１４の吐出周期以下の長さに設定した。これにより、スプール６２の変位位置を強制的に変更する期間を低減することができるため、スプール６２の強制的な変位が燃圧の制御性に与える影響を好適に抑制することができる。

（４）目標燃圧と実燃圧との差の絶対値を用いることで、ノーマリークローズ式のものにおける実燃圧が目標燃圧を上回る側にずれる現象及びノーマリーオープン式のものにおける実燃圧が目標燃圧を下回る現象の双方に対処することができる。このため、減少処理プログラムに汎用性を持たせることができる。

（５）通電操作を、デューティ制御によって行った。これにより、通電量調節手段の回路構成を簡素化することができる。しかしこの場合、例えば吐出量を一定とする場合であっても、スプール６２がデューティに従って微小な振動を伴って変位を継続するために、上記摺動抵抗の増大に伴ってスプール６２の振動が妨げられ、燃圧の制御性が低下する現象も生じ得る。この点、本実施形態では、上記処理を行うことによって、こうした事態にも好適に対処することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図８に、本実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば燃料ポンプ１４からの燃料の吐出周期と同一周期で繰り返し実行される。なお、図８において、先の図６に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、まず先の図６に示したものと同様、ステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を行う。そして、目標電流が算出されると、ステップＳ２０に移行し、目標電流をＤｕｔｙに換算する。そして、ステップＳ２０の処理が完了すると、ステップＳ１６に移行する。そして、先の図６と同一の判断処理であるステップＳ１６において肯定判断されるときには、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２においては、ｓ周期分のＤｕｔｙを所定量βだけ強制的に減少補正する。ここでｓ周期は、電流を強制的に減少させることによりスプール６２の変位の操作性を回復させることができると想定される周期であって、且つ極力短い周期とすることが望ましい。

上記ステップＳ１６において否定判断されるときや、ステップＳ２２の処理が完了するときには、ステップＳ２４において、設定されたＤｕｔｙによる通電操作を行なう。そして、ステップＳ２４の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。

図９に、上記処理による燃圧の制御態様を示す。詳しくは、図９（ａ）において、実線にて実燃圧の推移を示し、一点鎖線にて目標燃圧の推移を示す。また図９（ｂ）において、実線にて電流の推移を示し、一点鎖線にて目標電流の推移を示す。図示されるように、目標燃圧と実燃圧との差の絶対値が所定値ｄを上回る時間が所定時間Ｔ以上となる時刻ｔ２において、Ｄｕｔｙを強制的に減少させることで、電流の強制的な減少処理を行う。図９（ｄ）に、図９（ｂ）の一部拡大図を示す。ただし、図９（ｄ）の２点鎖線は、Ｄｕｔｙ制御の周期あたりの平均電流である。図９に示すように、Ｄｕｔｙを強制的に減少させることで、燃圧の制御性が回復する。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）、（４）、（５）の効果と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１０に、本実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば燃料ポンプ１４からの燃料の吐出周期と同一周期で繰り返し実行される。なお、図１０において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理においても、まず先の図８と同様、ステップＳ１０〜Ｓ１４、Ｓ２０、Ｓ１６の処理を行う。そして、ステップＳ１６において否定判断されるときには、ステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６においては、Ｄｕｔｙ制御の駆動周波数を通常時の周波数Ｚ０とする。これに対し、ステップＳ２８において肯定判断されるときには、ステップＳ２８に移行する。ステップＳ１６においては、Ｄｕｔｙの駆動周波数を上記通常時の周波数Ｚ０よりも小さい周波数Ｚ１に設定する。これにより、図１１に示すように、平均電流を変更することなく、電流の振幅を増大させることができる。図１１においては、周波数Ｚ０のＤｕｔｙ制御を破線で示し、周波数Ｚ１のＤｕｔｙ制御を実線で示している。図示されるように、周波数Ｚ１とすることで、電流の最小値が減少し、ひいてはスプール６２を吸引するソレノイド６８の電磁力の最小値が低下する。したがって、平均電流自体は変わらないものの、局所的な時間スケールにおいて電流を強制的に減少させる処理をしていることとなり、これにより操作性の回復を図ることができる。

なお、ステップＳ２６、Ｓ２８の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１２に、本実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば燃料ポンプ１４からの燃料の吐出周期と同一周期で繰り返し実行される。なお、図１２において、先の図６に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

図示されるように、本実施形態では、先の図６のステップＳ１６の処理に代えて、ステップＳ３０の処理を行う。ステップＳ３０においては、上記摺動抵抗の増大による操作性の低下の有無を判断する。ここでは、実燃圧と目標燃圧との差の「ｍ＋１」個のサンプリング値が全て同符号で且つ、これら差の絶対値が単調強増加であるか否かを判断する。これは、上記摺動抵抗の増大による操作性の低下が生じるときには、先の図５に示したように実燃圧が目標燃圧から離間していく傾向にあることに鑑みてなされる処理である。この処理は、操作性の低下異常の有無をより迅速に判断する上で有効な処理である。これに対し、所定以上のずれが所定時間以上継続するときとする場合、所定時間をある程度長く設定しないと判断精度を高く維持することが困難である。しかし、所定時間を長くすると、その間に実際の燃圧が目標値から大きく離間してしまうおそれがある。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（５）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（６）目標燃圧と実燃圧とのずれ量が漸増するときに、操作性の低下異常ありと判断した。これにより、上記摺動抵抗の増大を迅速に判断することができる。

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１３に、本実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば燃料ポンプ１４からの燃料の吐出周期と同一周期で繰り返し実行される。なお、図１３において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。この一連の処理では、先の図８のステップＳ１６に代えて、先の図１２のステップＳ３０の処理を行う。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）、（４）、（５）の効果、先の第４の実施形態の上記（６）の効果が得られるようになる。

（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１４に、本実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば燃料ポンプ１４からの燃料の吐出周期と同一周期で繰り返し実行される。なお、図１４において、先の図１０に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。この一連の処理では、先の図１０のステップＳ１６に代えて、先の図１２のステップＳ３０の処理を行う。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（５）の効果、先の第４の実施形態の上記（６）の効果が得られるようになる。

（第７の実施形態）
以下、第７の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１５に、本実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば燃料ポンプ１４からの燃料の吐出周期と同一周期で繰り返し実行される。なお、図１５において、先の図１２に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、ステップＳ３０において肯定判断されると、すなわち、摺動抵抗の増大による操作性の低下が生じたと判断されると、実燃圧が目標燃圧を上回る側にずれているか下回る側にずれているかに応じて、目標電流を強制的に減少させる処理を行うか強制的に増加させる処理を行うかを決定する。上述したように、摺動抵抗が増大する際には、スプリング６６によるスプール６２の変位の操作性がまず最初に低下する現象が発明者らによって見出されている。しかし、吸入調量弁６０の劣化が更に進み、摺動抵抗が更に増大する場合には、ソレノイド６８の電磁力によるスプール６２の変位の操作性も低下する可能性がある。そしてこの場合にも、スプール６２を一旦強制的に変位させることで、操作性が回復する可能性がある。そしてこの場合には、実燃圧が目標燃圧を下回る側にずれるため、電流量を増加させる方が、実燃圧を目標燃圧に迅速に追従させる観点からは有利である。

ここでは、まずステップＳ３２において、実燃圧に対する目標燃圧の差が負であるか否かを判断する。そして、負であるときには、ステップＳ３４において、目標電流から減算する所定量αを正の値に設定する。これに対し、ステップＳ３６においては、目標電流から減算する所定量αを負の値に設定する。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）、（４）、（５）の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・先の第１、第３、第４、第６、第７の実施形態において、電流を強制的に減少させる処理を行うとともに所定時間Ｔを初期化したがこれに限らない。例えば電流の強制的な減少処理後、実燃圧が目標燃圧側に変位したか否かを判断し、目標燃圧側に変位していないと判断されるときには、直ちに再度の強制的な減少処理を行ってもよい。

・先の第１、第３、第４、第６、第７の実施形態においては、通電量の強制的な減少処理を吐出周期以下の時間で行ったが、これに限らない。要は、操作性を確実に回復させることのできる時間に設定することが望ましい。この際、この時間を極力短い時間とすることが望ましい。なお、一回の強制的な減少処理では操作性を確実に回復させることのできない設定である場合、同処理を複数回断続的に行う設定とすることで、操作性の回復を図ってもよい。

・上記各実施形態では、吸入調量弁６０としてノーマリークローズ式のものを用いたが、ノーマリーオープン式のものを用いてもよい。ただし、ノーマリーオープン式のものを用いる場合、第７の実施形態においては、先の図１５のステップＳ３２において肯定判断されるときにステップＳ３６に移行させ、否定判断されるときにステップＳ３４に移行させる。

・吸入調量弁としては、図３に例示されたものに限らず、要は、ソレノイドによって生じる磁力及びスプリングの弾性力により該ソレノイドの軸方向にスプールを変位させることで燃料流量を調節するものであればよい。なお、吸入調量弁にも限らず、燃料ポンプによって加圧されて外部へと吐出される燃料量を直接調節する吐出制御弁であってもよい。

・内燃機関としては、ディーゼル機関に限らず、例えば筒内噴射式ガソリン機関であってもよい。

第１の実施形態のエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる燃料ポンプの構成を示す側面図。 同実施形態にかかる吸入調量弁の断面構成を示す断面図。 同実施形態にかかるＤｕｔｙ制御態様を示すタイムチャート。 流量制御弁の異常時の燃圧の挙動を例示するタイムチャート。 上記実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる燃圧の制御態様を示すタイムチャート。 第２の実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる燃圧の制御態様を示すタイムチャート。 第３の実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる電流の減少処理態様を示すタイムチャート。 第４の実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。 第５の実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。 第６の実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。 第７の実施形態にかかる燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１４…燃料ポンプ、６０…吸入調量弁（流量制御弁の一実施形態）、６２…スプール、６８…ソレノイド、３０…ＥＣＵ（燃圧制御装置の一実施形態）。

Claims (7)

1. ソレノイドによって生じる磁力及びスプリングの弾性力により該ソレノイドの軸方向にスプールを変位させることで燃料流量を調節する流量制御弁を備える燃料ポンプと、該燃料ポンプの吐出する燃料が圧送される蓄圧室と、該蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段とを備える燃料噴射装置に適用され、前記ソレノイドに対する通電操作により、前記蓄圧室内の燃圧の検出値を目標値にフィードバック制御する燃圧制御装置において、
   前記目標値に対する前記検出値のずれに基づき、前記流量制御弁の異常の有無を判断する判断手段と、
   該判断手段により異常ありと判断されるとき、前記ソレノイドに対する通電量を強制的に減少させる減少手段とを備えることを特徴とする燃圧制御装置。
2. 前記減少手段は、前記通電量を、ゼロよりも大きい所定量まで減少させることを特徴とする請求項１記載の燃圧制御装置。
3. 前記減少手段による強制的な通電量の減少時間が、前記燃料ポンプの吐出周期以下の長さに設定されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の燃圧制御装置。
4. 前記判断手段は、前記目標値と前記検出値とのずれ量が漸増するときに、前記異常ありと判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃圧制御装置。
5. 前記流量制御弁は、ノーマリークローズ式のものであり、
   前記減少手段は、前記検出値が前記目標値を上回る側にずれたときに前記通電量の強制的な減少を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃圧制御装置。
6. 前記流量制御弁は、ノーマリーオープン式のものであり、
   前記減少手段は、前記検出値が前記目標値を下回る側にずれたときに前記通電量の強制的な減少を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃圧制御装置。
7. 前記通電操作は、デューティ制御によってなされることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃圧制御装置。

Images