JP2009293460A - 燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【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、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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(a)エンジン回転数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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
Claims (11)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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