JP2009293460A - 燃料供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】可動部を閉側位置に移動させる際に発生する作動音を抑制可能な燃料供給装置を提供する。
【解決手段】設定された駆動電流Ivでコイル65に通電する。そのため、ベース駆動信号に加え、第1、第2、第3、・・・第n駆動信号が時刻T1でハイレベルとなっている。したがって、時刻T2からT4まで、駆動電流Ivでの通電が行われる。これにより、駆動電流Ivを適切なものとすれば、ニードル64の移動速度(記号Kで示す傾き)を抑えることができる。言うなれば、ニードル64の「ソフトランディング」が実現される。駆動電流Ivの設定は学習制御で行う。すなわち、駆動電流を徐々に小さくしていき、燃圧が低下したか否かを判断して、学習制御を実施する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、プランジャの往復移動により加圧室に吸入した燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、当該高圧ポンプを制御する制御部とを備えた燃料供給装置に関する。
高圧ポンプは、プランジャの往復移動により加圧室に吸入した燃料を加圧して圧送する。このとき、加圧室で加圧される燃料は、吸入弁の閉弁タイミングによって調量される。すなわち、プランジャが下死点から上昇に転じた後、吸入弁が開弁状態にある間は加圧室の燃料は吸入側へ戻されることになり、吸入弁が閉弁状態になってはじめて、加圧室にて加圧される。
この吸入弁には加圧室の反対側からニードルが当接するようになっており、このニードルは可動コアに溶接固定されている。これにより、可動コアとニードルとは一体に可動する可動部となっている。そして、コイルに磁気吸引力が働かない非通電状態では、スプリングの付勢力によって吸入弁側(開側位置)に可動部が付勢されることになり、このとき、吸入弁は開弁状態となる。
一方、開弁状態にある吸入弁を閉弁状態とするため、可動部を吸入弁から離れる位置(閉側位置)へ吸引するための通電が行われる。これにより、可動部が閉側位置へ移動すると、吸入弁側のスプリングおよび吸入弁よりも下流側の加圧室の燃料の圧力によって、吸入弁が閉弁状態となる(例えば、特許文献1参照)。
特開平9−151768号公報
しかしながら、従来技術では、可動部を閉側位置へ移動させる際に、部材の衝突などによる作動音が発生することがある。この作動音は、時に、運転者に違和感を抱かせるのに十分な程、大きなものとなることがあった。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、開側位置から閉側位置まで可動部を移動させる際に発生する作動音を抑制可能な燃料供給装置を提供することにある。
請求項1の燃料供給装置は、車両に搭載されて用いられる。ここで、燃料供給装置の備える可動部は、燃料通路に配置される弁部材に当接可能で、閉側位置と開側位置との間を移動可能となっている。このとき、可動部に対し磁気吸引力を発生させるためのコイルへの通電を行うのが駆動回路部である。
ここで特に、駆動制御手段によって、駆動電流が設定され、当該駆動電流での通電が行われるよう駆動回路が制御される。
従来技術では、所定の駆動電流にて、開側位置から閉側位置まで可動部を移動させていた。そのため、可動部の移動速度は、閉側位置に到達する時には大きくなりすぎる。結果として、可動部の作動音は、時に、運転者に違和感を抱かせるのに十分な程大きなものになってしまっていた。
この点、本発明では、駆動電流が設定されて、当該駆動電流での通電が行われるよう駆動回路が制御される。したがって、この駆動電流を適切に設定すれば、閉側位置への到達時における可動部の移動速度を抑えることができる。その結果、開側位置から閉側位置まで可動部を移動させる際に発生する作動音を抑制することができる。
請求項2では、燃圧検出手段にて検出される燃料の圧力に基づき、通電の開始タイミングが決定される。例えば、燃料の圧力が下がると、通電開始タイミングを時間的に早くする「前出し」が行われるという具合である。このようにすれば、適切な吐出量が確保される。
請求項3では、駆動電流を徐々に小さくしていく学習制御が実行され、駆動電流が設定される。このような学習制御を実行すれば、適切に駆動電流を設定することができ、開側位置から閉側位置まで可動部を移動させる際に発生する作動音を抑制することができる。
このような学習制御を実行する場合、請求項4に示すように、通電開始タイミングの変化に基づき、駆動電流を設定することが例示される。また、請求項5に示すように、燃圧検出手段にて検出される燃料の圧力の変化に基づき、駆動電流を設定することが例示される。さらにまた、請求項6に示すように、振動検出手段にて検出される振動レベルの変化に基づき、駆動電流を設定することが例示される。これらのいずれの方法によっても、適切に駆動電流を設定することができる。
なお、車両の運転状態によって適切な駆動電流は変わってくる。
そこで、請求項7では、車両の運転状態に基づいて設定される複数の運転領域毎に、学習制御を実行し、駆動電流を設定する。運転状態は、エンジン回転数、エンジン負荷、エンジン冷却水温、および、エンジンオイルの温度などを基に判断されるものである。このように運転領域毎に学習制御を実行すれば、種々の運転状態に応じて、適切な駆動電流を設定することができる。
このときは、学習制御が行われていない運転領域のうち、学習制御が行われた学習運転領域よりも駆動電流が小さく設定されると推定される運転領域に対しては、学習運転領域に設定された駆動電流を設定することとしてもよい。駆動電流が小さく設定されると推定される運転領域に対し、より大きな駆動電流を設定しても、吸入弁の閉弁時期が遅れることはないため、吐出不良が生じることはない。このようにすれば、すべての運転領域で学習制御を実行する必要がなくなる。
また、請求項9では、車両の運転状態が定常に保たれた定常状態の継続を条件として、学習制御を実行する。車両の運転状態が定常状態にあるか否かは、上述した運転状態を基に判断することが例示される。また、バッテリ電圧、燃料温度、燃料圧力、および、燃料粘度のうち少なくとも一つが所定範囲にあることで判断してもよい。このような定常状態の継続を条件として学習制御を実行すれば、適切な駆動電流を設定することができる。運転状態の変化によって適切な駆動電流が変わってくるからである。したがって、請求項10に示すように、学習制御の途中で車両の運転状態が定常状態から外れると、学習制御を中止することとしてもよい。
なお、学習制御では駆動電流を徐々に小さくするのであるが、例えば請求項11に示すように、最大駆動電流を初期値として、学習制御を実行する構成としてもよい。このようにすれば、吐出不良を生じさせないように駆動電流を設定することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の高圧ポンプを図1に示す。高圧ポンプ10は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンのインジェクタに燃料を供給する燃料供給ポンプである。
図1に示すように、高圧ポンプ10は、ハウジング本体11を中心に構成されている。このハウジング本体11は、例えばマルテンサイト系のステンレスなどで形成されている。ハウジング本体11の一方向(図中では上方)に、カバー12が取り付けられている。また、カバー12の反対側には、プランジャ部30が構成されている。また、カバー12とプランジャ部30の配列方向に直交する方向には、調量弁部50および吐出弁部70が構成されている。
ハウジング本体11にカバー12が取り付けられることにより、燃料室13が形成されている。この燃料室13には、燃料ポンプによって燃料タンクから燃料が供給される(燃料ポンプおよび燃料タンクは不図示)。このように燃料室13に供給された燃料は、調量弁部50を経由し、ハウジング本体11の中央付近の加圧室14を経由して、吐出弁部70からインジェクタが接続される燃料レール部(不図示)へ圧送される。
次に、プランジャ部30、調量弁部50、および、吐出弁部70の構成について、順に説明する。
最初にプランジャ部30について説明する。
プランジャ部30は、プランジャ31、プランジャ支持部32、オイルシール33、ロアシート34、リフター35、および、プランジャスプリング36を備えている。
上述のハウジング本体11は、その内部に、シリンダ15を形成している。このシリンダ15に対し軸方向に往復移動可能に支持されるのが、プランジャ31である。プランジャ支持部32は、ハウジング本体11にて形成されるシリンダ15の端部に配置されており、シリンダ15と共にプランジャ31を往復移動可能に支持する。プランジャ31は、加圧室14側において、シリンダ15の内径と同様の外径を有し、プランジャ支持部32側では、その径が小さくなっている。プランジャ支持部32は、その内部に、燃料シール37を有している。この燃料シール37は、加圧室14からエンジンへの燃料漏れを防止する。また、プランジャ支持部32は、その先端に、オイルシール33を有している。オイルシール33は、エンジン内から加圧室14へのオイルの浸入を防止する。プランジャ支持部32側のプランジャ31の端部にはロアシート34が取り付けられており、このロアシート34を介在させて、片側が開口する円筒状のリフター35がプランジャ31と一体に構成されている。リフター35の内側にはプランジャスプリング36が配置されており、プランジャスプリング36は、一端をハウジング本体11に係止され、他端をロアシート34に係止されている。このとき、リフター35の下方にはカムシャフトに取り付けられたカム(カムシャフトおよびカムはいずれも不図示)が当接し、カムシャフトの回転によりカムプロフィールに応じてリフター35が軸方向に往復移動する。これに伴い、プランジャ31が軸方向に往復移動することになる。プランジャスプリング36は、プランジャ31の戻しバネであり、リフター35をカム面に当接させるように付勢する。
次に、調量弁部50について説明する。
調量弁部50は、ハウジング本体11によって形成される筒部51、筒部51の開口を覆う弁部カバー52、コネクタ53、および、コネクタハウジング54を備えている。
筒部51は、略円筒状に形成され、内部に燃料通路55、当該燃料通路55と燃料室13とを連通する連通路16を形成している。また、筒部51の外周にはゴムシール17が設けられており、燃料通路55からの燃料漏れを防止する。燃料通路55には、略円筒状のシートボデー56が配置されている。シートボデー56はその外周にゴムシール57を有し、このゴムシール57によって、シートボデー56と筒部51の内壁との間がシールされている。かかる構成により、燃料は、シートボデー56の内部を通過する。シートボデー56の内部には、吸入弁58が配置されている。この吸入弁58は円板状の底部59と円筒状の壁部60とで構成されており、底部59と壁部60とで構成される内部空間には、スプリング61が収容配置されている。このスプリング61は、吸入弁58よりも加圧室14側に配置される係止部62に、その端部を係止されている。係止部62は、シートボデー56の内壁に取り付けられたスナップリング63にて係止されている。
また、吸入弁58の底部59には、ニードル64が当接している。このニードル64は、上述した弁部カバー52を貫通し、コネクタ53の内部まで延びている。コネクタ53は、コイル65と当該コイル65へ通電するための端子53aとを有している。コイル65の内周側には、所定位置に保持される固定コア66、スプリング67、可動コア68が配置されている。可動コア68に溶接固定されるのが、上述したニードル64である。つまり、可動コア68とニードル64とは一体になっている。また、スプリング67は、一端を固定コア66に係止され、他端を可動コア68に係止されている。
かかる構成により、コネクタ53の端子53aを介して通電が行われると、コイル65にて発生する磁束によって固定コア66と可動コア68との間に磁気吸引力が発生し、可動コア68が固定コア66側へ移動し、これに伴ってニードル64が、加圧室14から離れる方向へ移動する。このときは、吸入弁58の移動がニードル64にて規制されない。したがって、吸入弁58の底部59がシートボデー56の座部69に着座可能となり、吸入弁58の着座により、燃料通路55と加圧室14とが遮断される。一方、コネクタ53の端子53aを介した通電が行われないと、磁気吸引力は発生しないため、スプリング67の付勢力により、可動コア68が固定コア66から離間する方向へ移動する。これにより、ニードル64が加圧室14側へ移動する。その結果、吸入弁58が加圧室14側へ移動する。このときは、吸入弁58の底部59が、座部69から離座することで、燃料通路55と加圧室14とが連通する。
次に、吐出弁部70について説明する。
吐出弁部70は、ハウジング本体11にて形成される円筒状の収容部18、弁体71、スプリング72、係止部73、および、吐出口74を備えている。
収容部18は、その内部に収容室19を形成している。弁体71、スプリング72、および、係止部73は、収容室19に収容されている。弁体71は、係止部73に一端を係止されるスプリング72の付勢力により、加圧室14側へ付勢されている。これにより、弁体71は、加圧室14の燃料の圧力が低いうちは、収容室19の加圧室14側の開口を閉塞する。結果として、加圧室14と収容室19とが遮断される。一方、加圧室14の燃料の圧力が大きくなってスプリング72の付勢力に打ち勝つと、弁体71が吐出口74の方向へ移動する。弁体71の内部には燃料の通り路となる空間が形成されており、収容室へ流入した燃料は、弁体71の内部空間を経由して吐出口74から吐出される。すなわち、弁体71は燃料の吐出を断続する逆止弁として機能する。
次に、このように構成された高圧ポンプ10を含む燃料供給装置のブロック構成を図2に基づいて説明する。
図2に示す燃料供給装置100はECU101を備えており、このECU101が、コネクタ53の端子53aに接続されて、コイル65への通電制御を行う。すなわち、調量弁部50のニードル64を制御する。
燃料供給装置100は、ECU101と、燃圧検出センサ102とで構成されている。ECU101は、いわゆるCPU、ROM、RAM、I/Oとこれらを接続するバスラインを有するマイクロコンピュータである。本実施形態のECU101は、燃圧制御部103と、駆動回路104とを有している。
燃圧検出センサ102は、吐出口74(図1参照)から吐出される燃料の圧力を測るためのセンサである。したがって、燃圧検出センサ102は、吐出弁部70の吐出口74の下流に配設される燃料レール部に設けられている。もちろん、燃料レール部に限られず、圧送される燃料の圧力を測定できる場所であればどこに設けてもよい。そして、燃圧検出センサ102からの信号が入力されるのが、燃圧制御部103である。
燃圧制御部103は、燃圧検出センサ102から入力される信号に基づき、燃料の圧力が目標圧力となるように駆動回路104へ駆動信号を出力する。この駆動信号は、ベース駆動信号および複数(本実施形態ではN)の駆動信号からなる。ベース駆動信号のみが出力されると(後述するようにハイレベルになると)、駆動回路104は、ニードル64を開側位置から閉側位置まで移動させるために必要な最小の駆動電流Irでコイル65へ通電する。そして、残りの駆動信号が増える毎に駆動回路104からの駆動電流は大きくなっていき、ベース駆動信号に加え、残りのNの駆動信号が出力されると、駆動回路104は、最大の駆動電流Ihでコイル65へ通電する。
次に、高圧ポンプ10の作動について説明する。
上述したようにカムシャフトが回転すると、プランジャ31は、その軸方向に往復移動する。プランジャ31は、図3中に「カムリフト」として示すごとく、上死点と下死点との間を往復移動する。ここでは高圧ポンプ10の作動を、(1)吸入行程、(2)戻し行程、(3)加圧行程に分けて説明する。
(1)吸入行程
プランジャ31が図1の下方へ移動するとき(図3中のA→B)、コイル65への通電は停止される。そのため、吸入弁58は、スプリング67によって付勢されている可動コア68と一体のニードル64により加圧室14側へ移動している。このとき、可動コア68およびニードル64は「開側位置」にある。その結果、吸入弁58は、シートボデー56の座部69から離座する。これにより、燃料室13と加圧室14とが連通する。また、このとき、加圧室14の圧力は低下する。したがって、燃料室13の燃料は、加圧室14へ吸入される。
(2)戻し行程
プランジャ31が下死点から上死点に向かって上昇をはじめると(図3中のB→C)、加圧室14の燃料の圧力は上昇し、吸入弁58には、加圧室14側の燃料から、シートボデー56の座部69に着座する方向へ力が加わる。しかし、コイル65に通電していないときは、ニードル64はスプリング67の付勢力により、加圧室14側へ移動している。これにより、コイル65に通電されていない状態では、吸入弁58はシートボデー56の座部69から離座した状態となる。その結果、加圧室14の燃料は、上述の吸入行程とは逆に、プランジャ31の上昇によって燃料室13へ戻される。
(3)加圧行程
戻し行程の途中でコイル65に通電されると、コイル65に発生した磁界により磁気回路が形成される。すると、固定コア66と可動コア68との間に磁気吸引力が発生する。そして、固定コア66と可動コア68との間に発生する磁気吸引力がスプリング67の付勢力よりも大きくなると、可動コア68は固定コア66側へ移動する。そのため、可動コア68と一体のニードル64も、固定コア66側へ移動する。このとき可動コア68およびニードル64は「閉側位置」に来る。ニードル64が固定コア66側へ移動すると、吸入弁58とニードル64とが離間する。その結果、吸入弁58は、スプリング61の付勢力および加圧室14側の燃料から受ける圧力により、シートボデー56の座部69へ着座する(図3中のC)。
吸入弁58が座部69に着座することにより、燃料室13と加圧室14との間が遮断される。この遮断によって、加圧室14から燃料室13への燃料の戻し行程は終了する。したがって、この遮断のタイミングを調整することにより、加圧室14から燃料室13へ戻される燃料の量が調整され、同時に、加圧室14で加圧される燃料の量が決定される。
加圧室14と燃料室13との間が遮断された状態でプランジャ31がさらに上死点に向けて上昇すると(図3中のC→D)、加圧室14の燃料の圧力は上昇する。加圧室14の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、上述したように吐出弁部70の弁体71が加圧室14側から離れるように移動する。これにより、加圧室14と収容室19とが連通し、加圧室14で加圧された燃料は吐出口74から吐出される。吐出口74から吐出された燃料は、燃料レール部を経由してインジェクタに供給される。
プランジャ31が上死点まで移動すると(図3中のD)、プランジャ31は再び図1の下方へ移動する。
なお、加圧室14の燃料の圧力が所定値まで上昇したとき、コイル65への通電は停止される。加圧室14の燃料の圧力が上昇すると、加圧室14側の燃料の圧力によって、吸入弁58は、シートボデー56の座部69に着座したままとなるためである。
上記(1)から(3)の行程を繰り返すことにより、高圧ポンプ10は吸入した燃料を加圧して吐出する。繰り返しになるが、燃料の吐出量は、調量弁部50のコイル65への通電タイミングを調整することにより調整される。
以上、高圧ポンプ10の作動について説明したが、本実施形態の特徴は、高圧ポンプ10の制御にある。そこで、次に比較例と対比しながら、本実施形態の特徴について説明する。
図4は、比較例を示す説明図である。この説明図は図3中にCで示した吸入弁58の閉弁作動に係るものであり、時刻t4で吸入弁58が閉弁している様子を示している(図4中の「吸入弁挙動」参照)。
図4から分かるように、吸入弁58の閉弁に先んじて可動コア68と一体のニードル64が作動し(図中の「ニードル挙動」参照)、さらに、ニードル64の作動に先立って可動コア68に磁気吸引力を発生させるための通電が行われており(図中の「電流」参照)、またさらに、この通電に先立って、駆動信号が出力されている(図中の「第1駆動信号」および「第2駆動信号」参照)。
図4では、駆動電流が時刻t1から立ち上がる。そして、時刻t2から時刻t4まで相対的に大きな駆動電流(図中のI1)で通電され、時刻t5からt6まで相対的に小さな駆動電流(図中のI2)で通電される。時刻t1から通電が開始されると、磁気吸引力が発生し、可動コア68が加圧室14から離れる方向へ移動するため、可動コア68と一体になってニードル64が移動する。図4では、時刻t3で、ニードル64の移動が完了している。その後、ニードル64に当接しなくなった吸入弁58が時刻t4で閉弁され(図中の「吸入弁挙動」参照)、時刻t4から、加圧室14の圧力が上昇することになる(図中の「加圧室圧力」参照)。
この比較例では、吸入弁58が閉弁する時刻t4において、第2駆動信号がローレベルとなっており、その後は、上述したように時刻t5から時刻t6まで、相対的に小さな駆動電流での通電が行われる。これは、一度閉弁状態となった吸入弁58を閉弁状態に維持できればよいためである。
しかしながら、この比較例では吸入弁58が完全に閉弁状態となる時刻t4まで相対的に大きな駆動電流で通電するため、時刻t3におけるニードル64の移動速度(図4中のKで示す部分の傾き)は大きなものとなる。このため、例えば固定コア66と可動コア68との衝撃音が発生し、ニードル64の作動音が大きくなってしまう。
そこで本実施形態では、駆動回路104からの駆動電流を制御する構成とした。図5は、本実施形態の燃料供給装置100の作動を示す説明図である。
上記比較例では、相対的に大きな駆動電流(図4中のI1)にて、開側位置にある可動コア68およびニードル64を、閉側位置まで移動させていた。
これに対し、本実施形態では、設定された駆動電流Ivでコイル65に通電する。そのため、ベース駆動信号に加え、第1、第2、第3、・・・第n駆動信号が時刻T1でハイレベルとなっている。したがって、時刻T2からT4まで、駆動電流Ivでの通電が行われる。これにより、駆動電流Ivを適切なものとすれば、ニードル64の移動速度(図5中に記号Kで示す傾き)を抑えることができる。言うなれば、ニードル64の「ソフトランディング」が実現される。その結果、例えば固定コア66と可動コア68との衝突音を減少させることができ、ニードル64の作動音を抑制することができる。
ところで、駆動電流Ivが小さくなると、ニードル64の移動完了時期が遅れることになり、結果として、吸入弁58の閉弁時期が遅れる。吸入弁58の閉弁時期が遅れると、上述した高圧ポンプ10の戻し行程(上記(2)参照)が長くなり、加圧行程(上記(3)参照)が短くなる。したがって、駆動電流Ivが小さすぎると、高圧ポンプ10の吐出不良を招く。
この関係を示すのが、図6の説明図である。図6によると、駆動電流がIvuを上回ると急激に振動振幅が大きく(作動音が大きく)なり、駆動電流がIvdを下回ると吐出不良が生じることが分かる。したがって、本実施形態では、図6中の記号Dで示す範囲におさまるように、駆動電流Ivを設定する。この設定は、学習制御によって行われる。
そこで次に、駆動電流Ivの学習制御について説明する。
ここで、図2に示した燃圧制御部103の制御についてさらに具体的な説明を加える。
燃料の圧力を検出する燃圧検出センサ102からの信号に基づき、ECU101では、燃圧制御部103が駆動回路104へ駆動信号を出力することは既に述べた。燃圧制御部103は吸入弁58を閉弁するために図5中の時刻T1で駆動信号をハイレベルにするのであるが、この通電開始タイミング(時刻T1)は、燃圧検出センサ102にて検出される燃料の圧力を目標圧力とするようにフィードバック制御される。したがって、燃圧検出センサ102にて検出される燃料の圧力が低下していくと、時刻T1が時間的に進むことになる。すなわち、通電開始タイミングが「前出し」される。以下、燃圧制御部103からの駆動信号がハイレベルになる通電開始タイミングを「スピル弁閉弁時期epduty」という。なお、このスピル弁閉弁時期epdutyは、図3にDで示した上死点を基準にするものであり、閉弁時期が早くなると大きくなり、閉弁時期が遅くなると小さくなる。また、スピル弁閉弁時期epdutyが「通電開始タイミング」に相当する。
このような構成を前提として、本実施形態では、駆動電流Ivを最大駆動電流から徐々に小さくしていく(図7中のE0→E1)。
図5で説明したように、ニードル64が「ソフトランディング」するほど駆動電流Ivが小さくなると、吸入弁58の閉弁時期が遅れるようになる。このときの駆動電流Ivがおおよそ、図6に示したIvuに対応する。すると、吐出量が減少するため、燃圧検出センサ102にて検出される燃料の圧力が低下する。これにより、スピル弁閉弁時期epdutyが大きくなる(図7中のE1→E2)。すなわち上述したような「前出し」が行われる。
さらに、駆動電流Ivを小さくしていくと「前出し」しても燃料の圧力を維持できなくなり、目標圧力に維持できない限界となる(図7中のE2)。このときの駆動電流Ivがおおよそ、図6に示したIvdに対応する。
そこで本実施形態では、図7中のE2における駆動電流Ivを仮学習し、その後、図7中のE2におけるスピル弁閉弁時期epdutyの増加量Δepdutyの半分を目安に、駆動電流Ivに戻り値Imを加算して本学習を行う。これによって、図6で示す範囲Dのほぼ真ん中に駆動電流Ivが設定される。
このような本実施形態における学習制御を、図8のフローチャートに基づき説明する。
最初のステップS100(以下「ステップ」を省略し、単に記号「S」で示す)において、学習条件が成立したか否かを判断する。この判断は、学習フラグextvがONとなっているか否かに基づいて行う。この学習フラグextvは、後述する処理にて、学習条件が成立するとセットされてONとなる。ここで学習フラグextvがONである場合(S100:YES)、S110にて駆動電流Ivを減少させ、S120へ移行する。S110では、駆動電流Ivから所定値を引いたものを新たな駆動電流Ivとする。具体的には、燃圧制御部103が、ベース駆動信号を含め第n駆動信号まで出力していた場合、次は、第(n−1)駆動信号までを出力することになる。一方、学習フラグextvがOFFである場合(S100:NO)、S160へ移行する。
S120では、燃圧が低下し始めたか否かを判断する。この処理は、図7中のE2を判断するものである。ここで、燃圧が低下し始めたと判断された場合(S120:YES)、S130へ移行する。一方、燃圧が一定値を保っているうちは(S120:NO)、S160へ移行する。
S130では、仮学習を実施する。この処理は、現在の駆動電流Ivを仮学習値Ipreとするものである。続くS140では、仮学習値Ipreに戻し値Imを加えて本学習値Icalとする。
次のS150では、スピル弁閉弁時期epdutyを更新する。これは、スピル弁閉弁時期epdutyも「前出し」されて変更されているため、変更後のスピル弁閉弁時期epdutyを記憶するものである。また、学習フラグextvをリセットしてOFFとする。
S150から移行する、または、S100あるいはS120にて否定判断された場合に移行するS160では学習値Icalを新たな駆動電流Ivとして設定し、その後、学習処理を終了する。
続けて、学習条件判定を説明する。この処理は、学習条件の成立を判定するものである。すなわち、この学習条件判定によって、学習条件が成立すると、学習フラグextvがセットされてONになる。
最初のS200では、学習フラグextvがONとなっているか否かを判断する。ここで学習フラグextvがONであると判断された場合(S200:YES)、以降の処理を実行せず、学習条件判定を終了する。一方、学習フラグextvがOFFであると判断された場合(S200:NO)、S210へ移行する。
S210では、定常運転か否かを判断する。この判断は、エンジン回転数およびエンジン負荷がともに所定値以下であるか否かで行う。なお、このような判断に加え、アイドル状態にあるか否かを判断してもよい。具体的には、車速が「0」で、かつ、アクセルペダルが踏み込まれていないことを判断するようにしてもよい。さらに、このようなアイドル状態の判断に代え、燃料の圧力が所定値以下であることや、VCT駆動がないことを判断してもよい。ここで定常運転であると判断された場合(S210:YES)、S220へ移行する。一方、定常運転でないと判断された場合(S210:NO)、以降の処理を実行せず、学習条件判定を終了する。
S220では、エンジン冷却水温が所定値S0以上であるか否かを判断する。ここでエンジン冷却水温≧S0であると判断された場合(S220:YES)、S230にて学習フラグextvをセットしてONとし、その後、学習条件判定を終了する。一方、エンジン冷却水温<S0である場合(S220:NO)、S230の処理を実行せず、学習条件判定を終了する。
このように本実施形態では、少なくとも定常運転時に学習を行うものとしている(図9中のS210)。すなわち、定常状態の継続を条件にしている。その理由を説明する。ここでは最初にエンジン回転数と学習条件との関係(a)を説明し、次に、エンジン負荷と学習条件との関係(b)を説明する。
(a)エンジン回転数と学習条件との関係
図10(a)に示すように、ポンプ回転数Npが高くなると、吸入弁58の閉弁力も大きくなることが知られている。ここでいうポンプ回転数Npとは、カムシャフトの回転数である。つまり、ポンプ回転数Npが大きくなると、プランジャ31による加圧室14の圧力上昇速度が大きくなるため、吸入弁58の閉弁力が増加するのである。そして、ポンプ回転数Npはエンジン回転数NEに比例するため、図10(b)に示すように、エンジン回転数NEが高くなると、ポンプ回転数Npが大きくなり、閉弁力が増加するため、振動振幅が大きくなる。すなわち、エンジン回転数が大きくなるほど、作動音が大きくなる。さらに、図10(b)に示すように、低回転域では、振動振幅が大きくならない。詳しくは、アイドル運転時には振動の悪化がなく、また、走行開始直後の急激な振動の悪化もない(図中に破線で囲った部分)。そして、図10(a)に示したようにポンプ回転数Npが高くなると閉弁力が増加するため、吸入弁58の閉弁時期は時間的に進むことになる。したがって、エンジン低回転時に学習した駆動電流Ivを高回転時に利用しても、吐出不良が起きることはない。これらの理由から、エンジン回転数が所定値以下である場合に学習制御を行うことが望ましい。
(b)エンジン負荷と学習条件との関係
図11(a)は、図3に示したカムリフトの曲線に重ね、カム速度(プランジャ31の速度)の曲線を波線で示すものである。図中には、エンジン負荷をH1、H2、H3(H1<H2<H3)で示した。図11(a)から、エンジン負荷が高くなると、カム速度が大きくなることが分かる。このとき、図11(b)には、エンジンの負荷率と振動振幅との関係を、エンジン回転数NEが650rpmの場合と1000rpmの場合とで示した。エンジン回転数NEが650rpmの場合、負荷が大きくなっても振動振幅の増加がほとんど生じていない。また、エンジン回転数NEが1000rpmの場合、負荷が大きくなるとわずかに振動振幅の増加が見られる。また、エンジン低負荷時に学習した駆動電流Ivを高負荷時に利用しても、上記エンジン回転数の場合と同様、吐出不良が起きることはない。これらの理由から、エンジン負荷が所定値以下である場合に学習制御を行うことが望ましい。
以上(a)、(b)から、エンジン回転数およびエンジン負荷がともに所定値以下である場合に学習条件を成立させることが適切であることが分かる。
ところで、エンジン回転数およびエンジン負荷で学習条件を成立させる場合、運転状態に基づき設定される複数の運転領域で学習条件を成立させるようにしてもよい。例えば図12(a)に示すように、エンジン回転数NEを4段階の範囲で設定するとともにエンジン負荷KLを4段階の範囲で設定し、合計16個の運転領域を設定して、これらの運転領域毎に学習を行うという具合である。このようにすれば、より適切な駆動電流Ivを設定することができる。
上述したように、エンジンの低回転時に学習した駆動電流Ivをエンジンの高回転時に利用しても、また、エンジンの低負荷時に学習した駆動電流Ivをエンジンの高負荷時に利用しても、吐出不良が生じることはない。したがって、複数の運転領域毎に学習を行う構成において、ある運転領域で学習した学習値を、高回転側および高負荷側に適用してもよい。具体的には、図12(b)に示すように、エンジン回転数がNE1でエンジン負荷がKL1のときは、ハッチングを施して示した運転領域Xでの学習が行われる。この運転領域Xの学習値を、この運転領域よりも高回転側および高負荷側にある5つの運転領域Y(太い実線で囲まれた領域)の学習値として採用することが考えられる。図12(b)では、運転領域Xとともに運転領域Yに学習値Iv1が設定されている。
続けて、図13(a)および(b)に示すように、さらに低回転であるエンジン回転数NE2(<NE1)、および、低負荷であるエンジン負荷KL2(<KL1)で学習をした場合を考える。
このときの運転領域Zの学習値をIv2とすると、通常、Iv2<Iv1となるため、図13(a)に示すように、高回転側および高負荷側にある15の運転領域W1(太い実線で囲まれた領域)の学習値としてIv2を採用することが考えられる。
一方、仮にIv2≧Iv1である場合、運転領域Zよりも高回転側で高負荷側にある15の運転領域のうち、学習値Iv1の領域を除いた残りの領域W2(太い実線で示した領域)の学習値としてIv2を採用することが考えられる。
ここまではエンジン回転数とエンジン負荷とに基づく運転領域毎に学習を行う構成について説明してきたが、図9中のS220に示したようにエンジン冷却水温で学習条件を判断する場合、複数のエンジン冷却水温毎に学習を行うようにしてもよい。具体的には、次に示すように複数の水温範囲を設定し、この水温範囲毎に学習を行うことが考えられる。
図14は、エンジン冷却水温毎に学習条件の判定を行う学習条件判定を示すフローチャートである。
最初のS300では、学習フラグextvがONとなっているか否かを判断する。この処理は、図9中のS200の処理と同様のものである。ここで学習フラグextvがONであると判断された場合(S300:YES)、以降の処理を実行せず、学習条件判定を終了する。一方、学習フラグextvがOFFであると判断された場合(S300:NO)、S310へ移行する。
S310では、定常運転か否かを判断する。この処理は、図9中のS210の処理と同様のものである。ここで定常運転であると判断された場合(S310:YES)、S320へ移行する。一方、定常運転でないと判断された場合(S310:NO)、以降の処理を実行せず、学習条件判定を終了する。
S320では、エンジン冷却水温が第1範囲(S1≧水温≧S2)にあるか否かを判断する。ここで第1範囲にあると判断された場合(S320:YES)、S350にて水温条件フラグextv1をセットしてONとし、その後、S380へ移行する。一方、第1範囲にないと判断された場合(S320:NO)、S330へ移行する。
S330では、エンジン冷却水温が第2範囲(S3≧水温≧S4)にあるか否かを判断する。ここで第2範囲にあると判断された場合(S330:YES)、S360にて水温条件フラグextv2をセットしてONとし、その後、S380へ移行する。一方、第2範囲にないと判断された場合(S330:NO)、S340へ移行する。
S340では、エンジン冷却水温が第3範囲(S5≧水温≧S6)にあるか否かを判断する。ここで第3範囲にあると判断された場合(S340:YES)、S370にて水温条件フラグextv3をセットしてONとし、その後、S380へ移行する。一方、第3範囲にないと判断された場合(S340:NO)、学習条件判定を終了する。
S350、S360およびS370から移行するS380では、学習フラグextvをセットしてONとし、その後、学習条件判定を終了する。S380の学習フラグextvは、いずれかの範囲の水温での学習条件が成立したときにONとなる学習条件の成立を示すフラグである。
このような学習条件判定が行われる場合、図8に示した学習処理において破線で示したS120〜S150の処理を、それぞれの冷却水温の範囲(第1範囲、第2範囲、および、第3範囲)毎に実行することになる。具体的には、水温条件フラグextv1がONの場合、水温条件フラグextv2がONの場合、水温条件フラグextv3がONの場合のそれぞれで、学習を行って学習値を記憶する。
以上、詳述したように本実施形態では、図5に示したように、設定された駆動電流Ivでコイル65に通電する。そのため、ベース駆動信号に加え、第1、第2、第3、・・・第n駆動信号が時刻T1でハイレベルとなっている。したがって、時刻T2からT4まで、駆動電流Ivでの通電が行われる。これにより、駆動電流Ivを適切なものとすれば、ニードル64の移動速度(図5中に記号Kで示す傾き)を抑えることができる。言うなれば、ニードル64の「ソフトランディング」が実現される。その結果、例えば固定コア66と可動コア68との衝突音を減少させることができ、ニードル64の作動音を抑制することができる。
また、本実施形態では、駆動電流Ivを徐々に小さくしていき(図8中のS110)、学習が実施されて(S130、S140)、駆動電流Ivが設定される(S160)。これにより、適切に駆動電流Ivを設定することができ、ニードル64の作動音を減少させることができる。しかも、学習制御では、燃圧が低下したか否かを判断して(S120)、学習を実施している(S130、S140)。これによって、駆動電流Ivの下限値が分かり、適切な駆動電流Ivを設定することができる。
さらにまた、本実施形態では、定常運転か否かを判断し(図9中のS210:YES)、さらに、エンジン冷却水温がS0以上であるときに(S220:YES)、学習制御が実行される。このように定常状態の継続を条件として学習制御を行うようにすれば、適切に駆動電流Ivを設定することができる。運転状態等の変化によって適切な通電時間が変わってくるためである。したがって、本実施形態において、運転状態の変化を判断するようにし、運転状態が学習制御の途中で変化した場合には、学習制御を終了するように構成してもよい。
また、本実施形態では、駆動電流Ivの初期値を最大駆動電流とし、徐々に小さくすることで学習制御を行う。したがって、吐出不良を生じさせないように駆動電流Ivを設定することができる。
さらにまた、図12および図13に基づき説明したように、運転領域毎に学習制御を実行するようにすれば、種々の運転状態に応じて、適切な駆動電流Ivを設定することができ、ニードル64の作動音を減少させることができる。このとき、エンジンの高回転側の運転領域および高負荷側の運転領域に同一の駆動電流Iv1、Iv2を採用するようにすれば(図12(b)、図13参照)、すべての運転領域で学習制御を実行する必要がなくなる。
(第2実施形態)
第2実施形態は、上記実施形態と、学習制御が異なっている。ここでは、上記実施形態と異なっている部分のみを説明し、上記実施形態と同様の構成についての説明を割愛する。また、同様の構成部分については同一の符号を付す。
本実施形態においても、図15に示すように、駆動電流Ivを最大駆動電流から徐々に小さくしていく。
このとき、図5で説明したように、駆動電流Ivが小さくなると、吸入弁58の閉弁時期が遅れる。すると、吐出量が減少するため、スピル弁閉弁時期epdutyが増加し始める(図15中のE5)。
上記実施形態では、燃圧の低下が実際に生じ始めたところで(図7中のE2)、スピル弁閉弁時期epdutyの増加量Δepdutyに基づいて学習を行っていた。これに対し、本実施形態では、燃圧の低下が生じ始めてから(図15中のE6)、さらに燃圧の低下が所定値に達したとき(E7)、駆動電流Ivを仮学習値Ipreとする。そして、この仮学習値Ipreに所定値を加えて、本学習値Icalとする。本学習値Icalが図15中のE5〜E6の範囲におさまるように、所定値を設定しておく。
本実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果が奏される。
(第3実施形態)
第3実施形態は、上記実施形態と、学習制御が異なっている。ここでは、上記実施形態と異なっている部分のみを説明し、上記実施形態と同様の構成についての説明を割愛する。また、同様の構成部分については同一の符号を付す。
本実施形態では、燃料供給装置100の構成として、図2中に破線で示した振動センサ105を備えている。振動センサ105は、高圧ポンプ10の振動を検出するものとして設けられる。あるいは、エンジンのノッキングを検出するノッキングセンサとしてもよい。振動センサ105からの信号は、燃圧制御部103へ入力される。
本実施形態においても、図16に示すように、駆動電流Ivを最大駆動電流から徐々に小さくしていく。
このとき、図6に示したように、駆動電流IvがIvuに近づくと、振動振幅が急激に小さくなる。
そこで本実施形態では、振動センサ105にて検出される振動レベルが所定値以下となると、そのときの駆動電流Ivを学習値とする(図16中のE10)。なお、図16中に破線で示すように、仮に駆動電流Ivを小さくし続けると、振動レベルは、ある程度のレベルまで低下する。また、燃圧が低下する(E11)。したがって、振動レベルを判定するための所定値は、燃圧の低下を生じさせない程度ものとして設定する。
本実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果が奏される。
なお、上記第1〜第3実施形態における燃料室13が「供給部」を構成し、吸入弁58が「弁部材」を構成し、ニードル64および可動コア68が「可動部」を構成し、吐出弁部70が「吐出部」を構成し、燃圧検出センサ102が「燃圧検出手段」を構成し、燃圧制御部103が「駆動制御手段」を構成し、駆動回路104が「駆動回路部」を構成し、振動センサ105が「振動検出手段」を構成する。
(その他の実施形態)
上記実施形態では、燃圧制御部103からの駆動信号は、ベース駆動信号および第1〜第N駆動信号であり、第n駆動信号までをハイレベルとすることにより、設定された駆動電流Ivでの通電を実現していた。これに対し、図17に示すように、duty比制御を行うための駆動信号を出力する構成としてもよい。また、電源電圧一定の下で抵抗値を可変とする駆動信号を出力する構成としてもよい。
上記第1実施形態では、燃圧の低下を判断し(図8中のS120)、その後、スピル弁閉弁時期epdutyの増加量Δepdutyに基づいて本学習を実施していた(S140)。これに対し、スピル弁閉弁時期epdutyの増加量だけに基づいて仮学習および本学習を実施するようにしてもよい。具体的には、増加量Δepdutyが所定量を上回ったときに仮学習を実施し、例えば増加量の半分であるΔepduty/2に相当する戻し値を仮学習値に加算するようにしてもよい。このようにスピル弁閉弁時期epdutyに基づいて学習制御を行う場合、上記第3実施形態と同様、仮学習を省略し、増加量Δepdutyが所定量増加した時に本学習を実施するよう構成してもよい。
上記実施形態では、運転状態に対応する運転領域を考える際、エンジン回転数、エンジン負荷、および、エンジン冷却水温について説明した。他に、エンジンオイルの温度を運転状態として用いてもよい。
また、定常状態の継続を判断する場合、上述した運転状態を判断するようにしてもよいし、さらに、バッテリ電圧、燃料温度、燃料圧力、および、燃料粘度のうち少なくとも一つが所定範囲にある状態を判断するようにしてもよい。
さらにまた、学習条件として、燃圧条件を採用することが考えられる。例えば上記第2実施形態では、燃圧の所定量の低下を判断するという具合に、学習制御において燃圧が低下する。そのため、燃焼悪化に繋がることが懸念される。したがって、高燃圧であることを学習条件としてもよい。もちろん、上記第1および第3実施形態においても、高燃圧であることを学習条件としてもよい。一方、低燃圧にて学習制御を行って駆動電流を設定した場合、当該駆動電流は高燃圧でも利用できる。したがって、上記第1および第3実施形態では、低燃圧であることを学習条件としてもよい。
以上、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
本発明の第1実施形態としての燃料供給装置を構成する高圧ポンプを示す概略断面図である。 本発明の第1実施形態の燃料供給装置を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態の燃料供給装置の高圧ポンプの作動を示す説明図である。 比較例の燃料供給装置の作動を示す説明図である。 本発明の第1実施形態の燃料供給装置の作動を示す説明図である。 駆動電流と振動振幅との対応関係を示す説明図である。 本発明の第1実施形態の学習制御を示す説明図である。 本発明の第1実施形態の学習制御を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態の学習条件判定を示すフローチャートである。 (a)はポンプ回転数と閉弁力との関係を示す説明図であり、(b)はエンジン回転数と振動振幅との関係を示す説明図である。 (a)はカムリフトおよびカム速度を示す説明図であり、(b)はエンジンの負荷率と振動振幅との関係を示す説明図である。 運転領域毎の学習制御を示す説明図である。 運転領域毎の学習制御を示す説明図である。 本発明の第1実施形態の学習条件判定の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態の学習制御を示す説明図である。 本発明の第3実施形態の学習制御を示す説明図である。 本発明の実施形態の燃料供給装置の作動の変形例を示す説明図である。
符号の説明
10:高圧ポンプ、13:燃料室(供給部)、30:プランジャ部、50:調量弁部、58:吸入弁(弁部材)、 64:ニードル(可動部)、65:コイル、68:可動コア(可動部)、70:吐出弁部(吐出部)、100:燃料供給装置、101:ECU、102:燃圧検出センサ(燃圧検出手段)、103:燃圧制御部(駆動制御手段)、104:駆動回路(駆動回路部)、105:電圧可変制御部(電圧制御手段)、105:振動センサ(振動検出手段)。

Claims (11)

  1. 車両に搭載されて用いられ、
    外部から燃料が供給される供給部と、
    前記供給部に連通する燃料通路に配置される弁部材と、
    前記燃料通路の下流側に位置する加圧室にて加圧される燃料を吐出する吐出部と、
    前記弁部材に当接可能で、閉側位置と開側位置との間を移動可能な可動部と、
    前記可動部に対する磁気吸引力を発生させるためのコイルと、
    前記コイルへ通電可能な駆動回路部と、
    駆動電流を設定し、当該駆動電流での通電が行われるよう前記駆動回路部を制御する駆動制御手段と、
    を備えていることを特徴とする燃料供給装置。
  2. 請求項1に記載の燃料供給装置において、
    前記吐出部から吐出される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段を備え、
    前記駆動制御手段は、前記燃圧検出手段にて検出される燃料の圧力に基づき、前記通電の開始タイミングを決定することを特徴とする燃料供給装置。
  3. 請求項2に記載の燃料供給装置において、
    前記駆動制御手段は、前記駆動電流を徐々に小さくしていく学習制御を実行し、前記駆動電流を設定することを特徴とする燃料供給装置。
  4. 請求項3に記載の燃料供給装置において、
    前記駆動制御手段は、前記学習制御を実行し、前記通電開始タイミングの変化に基づき、前記駆動電流を設定することを特徴とする燃料供給装置。
  5. 請求項3または4に記載の燃料供給装置において、
    前記駆動制御手段は、前記学習制御を実行し、前記燃圧検出手段にて検出される燃料の圧力の変化に基づき、前記駆動電流を設定することを特徴とする燃料供給装置。
  6. 請求項3〜5のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
    さらに、振動を検出する振動検出手段を備え、
    前記駆動制御手段は、前記学習制御を実行し、前記振動検出手段にて検出される振動レベルの変化に基づき、前記駆動電流を設定することを特徴とする燃料供給装置。
  7. 請求項3〜6のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
    前記駆動制御手段は、車両の運転状態に基づいて設定される複数の運転領域毎に、前記学習制御を実行し、前記駆動電流を設定することを特徴とする燃料供給装置。
  8. 請求項7に記載の燃料供給装置において、
    前記駆動制御手段は、前記学習制御が行われていない運転領域のうち、前記学習制御が行われた学習運転領域よりも前記駆動電流が小さく設定されると推定される運転領域に対しては、前記学習運転領域に設定された前記駆動電流を設定することを特徴とする燃料供給装置。
  9. 請求項3〜8のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
    前記駆動制御手段は、車両の運転状態が定常に保たれた定常状態の継続を条件として、前記学習制御を実行することを特徴とする燃料供給装置。
  10. 請求項3〜9のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
    前記駆動制御手段は、前記学習制御の途中で車両の運転状態が前記定常状態から外れると、前記学習制御を中止することを特徴とする燃料供給装置。
  11. 請求項3〜10のいずれか一項に記載の燃料供給装置において、
    前記駆動制御手段は、最大駆動電流を初期値として、前記学習制御を実行することを特徴とする燃料供給装置。
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