JP2016205365A - 高圧ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧ポンプの閉弁制御時の騒音を低減できるようにする。
【解決手段】電磁弁２７の通電時（ソレノイド３０の通電時）に、ソレノイド３０に流れる電流の速度に基づいて、電磁弁２７の可動部２８が閉側位置に移動して電磁弁２７が閉弁したか否かを判定し、電磁弁２７の通電開始から電磁弁２７が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として取得する。そして、電磁弁応答時間が所定の上限値よりも短い場合には、電磁弁２７が閉弁したと判定された回数が所定の判定回数に達する毎に電磁弁２７への供給電力を前回値よりも減少させる処理を実行する。その際、電磁弁応答時間が長い（又は電磁弁２７への供給電力が小さい）ほど判定回数を多くする。これにより、電磁弁２７への供給電力を電磁弁応答時間の上限値付近に相当する下限供給電力まで速やかに低下させて、電磁弁２７の閉弁速度を低下させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、高圧ポンプの調量弁を開閉移動させる電磁弁を備えた高圧ポンプの制御装置に関する発明である。

気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンでは、噴射圧力を高圧にして噴射燃料を微粒化するために、電動式の低圧ポンプで燃料タンクから汲み上げた燃料を、エンジンの動力で駆動される高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される高圧の燃料を燃料噴射弁へ圧送するようにしたものがある。

このような高圧ポンプとしては、高圧ポンプの吸入口側を開閉する調量弁と、この調量弁を開閉移動させる電磁弁とを設け、この電磁弁の通電を制御して調量弁の閉弁期間を制御することで高圧ポンプの燃料吐出量を制御して燃圧（燃料圧力）を制御するようにしたものがある。

ところで、電磁弁の閉弁制御時には、電磁弁の可動部がストッパ部に衝突して振動が発生し、この振動によって不快な騒音が発生する可能性がある。この対策として、例えば、特許文献１（特表２０１０−５３３８２０号公報）に記載されたものがある。このものは、高圧ポンプの電磁弁に通電して閉弁する際の電流値を閉弁可能な最小電流値とすることで、閉弁速度を低下させて閉弁制御時に発生する振動を抑制するようにしている。その際、高圧ポンプから圧送された高圧の燃料を蓄える蓄圧室の実燃圧と目標燃圧とを比較し、目標燃圧に対する実燃圧の偏差が閾値を越えるときの電流値に基づいて最小電流値を決定するようにしている。

特表２０１０−５３３８２０号公報

しかし、上記特許文献１の技術では、個体差（製造ばらつき）や環境変化による高圧ポンプの特性ばらつきの影響を受けて、最小電流値を精度良く設定することが困難であり、高圧ポンプの騒音を十分に低減できない可能性がある。

そこで、本出願人は、個体差や環境変化の影響をあまり受けずに高圧ポンプの騒音を低減する技術として、次のようなシステムを研究している。電磁弁の通電時に高圧ポンプが作動した（電磁弁の可動部が閉側位置に移動した）か否かを判定し、高圧ポンプが作動したと判定された場合に、電磁弁への供給電力を所定量だけ減少させる処理を繰り返して、供給電力を徐々に低下させていく。その後、高圧ポンプが未作動と判定された場合に、供給電力を所定量だけ増加させることで、電磁弁への供給電力を閉弁限界電力（電磁弁を閉弁可能な最小供給電力）に設定できるようにする。

しかし、上述したシステムでは、高圧ポンプが未作動と判定されるまで供給電力を低下させる必要があるため、高圧ポンプの未作動に起因する間欠音や燃圧低下等の不具合が発生する可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、高圧ポンプの未作動に起因する不具合の発生を防止しながら、高圧ポンプの騒音を低減することができる高圧ポンプの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、燃料の吸入口（２１）と吐出口（３１）を有するポンプ室（１７）と、該ポンプ室内で往復運動するプランジャ（１８）と、吸入口側を開閉する調量弁（２３）と、該調量弁を開閉移動させる電磁弁（２７）とを備え、電磁弁に通電して該電磁弁の可動部（２８）を閉側位置に移動させて調量弁を閉弁させる高圧ポンプの制御装置において、電磁弁の通電時に電磁弁の可動部が閉側位置に移動した（以下「電磁弁が閉弁した」という）か否かを判定する判定部（４０）と、電磁弁の通電開始から電磁弁が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として取得する取得部（４０）と、電磁弁応答時間が所定の上限値に到達するまで電磁弁への供給電力を前回値よりも減少させる処理を繰り返して電磁弁への供給電力を設定する電力設定部（４０）とを備えた構成としたものである。

電磁弁への供給電力が減少すると、電磁弁の閉弁速度（可動部の移動速度）が低下して、電磁弁応答時間が長くなる。このような関係に着目して、電磁弁の通電時に電磁弁応答時間を監視し、この電磁弁応答時間が上限値に到達するまで電磁弁への供給電力を前回値よりも減少させる処理を繰り返すことで、電磁弁への供給電力を電磁弁応答時間の上限値付近に相当する下限供給電力まで低下させることができる。これにより、電磁弁の閉弁速度を低下させて、高圧ポンプの騒音を低減することができる。

この場合、個体差や環境変化による高圧ポンプの特性ばらつき（電磁弁の特性ばらつきを含む）があっても、その影響を受けずに電磁弁への供給電力を下限供給電力に設定することができるため、個体差や環境変化の影響をあまり受けずに高圧ポンプの騒音を低減することができる。しかも、高圧ポンプが未作動（つまり電磁弁が閉弁しない）と判定されるまで供給電力を低下させるのではなく、電磁弁応答時間が上限値に到達するまで供給電力を低下させるため、高圧ポンプの未作動に起因する間欠音や燃圧低下等の不具合の発生を防止することができる。

また、請求項５に係る発明は、燃料の吸入口（２１）と吐出口（３１）を有するポンプ室（１７）と、該ポンプ室内で往復運動するプランジャ（１８）と、吸入口側を開閉する調量弁（２３）と、該調量弁を開閉移動させる電磁弁（２７）とを備え、電磁弁に通電して該電磁弁の可動部（２８）を閉側位置に移動させて調量弁を閉弁させる高圧ポンプの制御装置において、電磁弁の通電時に電磁弁の可動部が閉側位置に移動した（以下「電磁弁が閉弁した」という）か否かを判定する判定部（４０）と、電磁弁の通電開始から電磁弁が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として取得する取得部（４０）と、電磁弁応答時間の目標値を目標電磁弁応答時間として設定する目標設定部（４０）と、電磁弁応答時間が目標電磁弁応答時間になるように電磁弁への供給電力を制御する電力制御部（４０）とを備えた構成としたものである。

この構成では、個体差や環境変化の影響をあまり受けずに電磁弁応答時間を所望の目標電磁弁応答時間に精度良く制御することができる。このようにしても、高圧ポンプの未作動に起因する不具合の発生を防止しながら、高圧ポンプの騒音を低減することが可能である。

図１は本発明の実施例１における筒内噴射式エンジンの燃料供給システムの概略構成を示す図である。 図２は高圧ポンプの燃料吸入時の状態を示す概略構成図である。 図３は高圧ポンプの燃料吐出時の状態を示す概略構成図である。 図４は音低減制御を説明するタイムチャートである。 図５は通常制御と音低減制御を比較して示すタイムチャートである。 図６は供給電力と電磁弁応答時間との関係を示す図である。 図７は電磁弁の閉弁の判定方法を説明するタイムチャートである。 図８は判定回数の設定方法を説明するタイムチャートである。 図９は閉弁制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 図１０は閉弁制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート（その２）である。 図１１は応答時間算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は判定回数のテーブルの一例を概念的に示す図である。 図１３は燃圧Ｆ／Ｆ制御量算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は燃圧Ｆ／Ｂ制御量算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１５は実施例２の目標電磁弁応答時間算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１６は電磁弁応答時間制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１７は閉弁要求タイミングと通電開始タイミングと電磁弁応答期間（電磁弁応答時間）を説明する図である。 図１８は電磁弁応答時間制御の実行例を示すタイムチャートである。 図１９は実施例３の目標電磁弁応答時間算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１２に基づいて説明する。
図１に示すように、燃料を貯溜する燃料タンク１１内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ１２が設置されている。この低圧ポンプ１２は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この低圧ポンプ１２から吐出される燃料は、燃料配管１３を通して高圧ポンプ１４に供給される。燃料配管１３には、プレッシャレギュレータ１５が接続され、このプレッシャレギュレータ１５によって低圧ポンプ１２の吐出圧力（高圧ポンプ１４への燃料供給圧力）が所定圧力に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分が燃料戻し配管１６により燃料タンク１１内に戻されるようになっている。

図２及び図３に示すように、高圧ポンプ１４は、円筒状のポンプ室１７内でプランジャ１８を往復運動させて燃料を吸入／吐出するプランジャポンプであり、プランジャ１８は、エンジンのカム軸１９に嵌着されたカム２０の回転運動によって駆動される。この高圧ポンプ１４の吸入口２１側には、燃料通路２２を開閉する調量弁２３と、この調量弁２３を開閉移動させる電磁弁２７（電磁アクチュエータ）が設けられている。

電磁弁２７は、移動可能な可動部２８と、この可動部２８を開側位置（図２参照）へ付勢するスプリング２９と、可動部２８を閉側位置（図３参照）へ電磁駆動するソレノイド３０（コイル）等で構成されている。調量弁２３は、電磁弁２７の可動部２８により開弁方向に押圧される押圧部２４と、燃料通路２２を開閉する弁体２５と、この弁体２５を閉弁方向に付勢するスプリング２６等で構成されている。また、高圧ポンプ１４の吐出口３１側には、吐出した燃料の逆流を防止する逆止弁３２が設けられている。

図２に示すように、電磁弁２７の非通電時（ソレノイド３０への通電のオフ時）には、電磁弁２７のスプリング２９の付勢力により可動部２８が開側位置へ移動するため、可動部２８により調量弁２３の押圧部２４が押圧されて弁体２５が開弁方向に移動して開弁し、燃料通路２２が開放される。

一方、図３に示すように、電磁弁２７の通電時（ソレノイド３０への通電のオン時）には、電磁弁２７のソレノイド３０の電磁吸引力により可動部２８が閉側位置へ移動するため、調量弁２３のスプリング２６の付勢力により弁体２５が閉弁方向に移動して閉弁し、燃料通路２２が閉鎖される。

図２に示すように、高圧ポンプ１４の吸入行程（プランジャ１８の下降時）において調量弁２３の弁体２５が開弁してポンプ室１７内に燃料が吸入され、図３に示すように、高圧ポンプ１４の吐出行程（プランジャ１８の上昇時）において調量弁２３の弁体２５が閉弁してポンプ室１７内の燃料が吐出されるように電磁弁２７（ソレノイド３０）の通電を制御する。

その際、電磁弁２７（ソレノイド３０）の通電開始時期を制御して調量弁２３の閉弁期間を制御することで、高圧ポンプ１４の燃料吐出量を制御して燃圧（燃料圧力）を制御する。例えば、燃圧を上昇させるときには、電磁弁２７の通電開始時期を進角させて調量弁２３の閉弁開始時期を進角させることで、調量弁２３の閉弁期間を長くして高圧ポンプ１４の吐出流量を増加させる。逆に、燃圧を低下させるときには、電磁弁２７の通電開始時期を遅角させて調量弁２３の閉弁開始時期を遅角させることで、調量弁２３の閉弁期間を短くして高圧ポンプ１４の吐出流量を減少させる。

図１に示すように、高圧ポンプ１４から吐出された燃料は、高圧燃料配管３３を通してデリバリパイプ３４に送られ、このデリバリパイプ３４からエンジンの各気筒に取り付けられた燃料噴射弁３５に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ３４（又は高圧燃料配管３３）には、高圧燃料配管３３やデリバリパイプ３４等の高圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧センサ３６が設けられている。

また、エンジンには、吸入空気量を検出するエアフローメータ３７や、クランク軸（図示せず）の回転に同期して所定のクランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３８が設けられている。このクランク角センサ３８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、エンジンのシリンダブロックには、冷却水温（冷却水の温度）を検出する冷却水温センサ３９が設けられている。また、高圧ポンプ１４の電磁弁２７（ソレノイド３０）に流れる電流が電流センサ４２によって検出される。

これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）４０に入力される。このＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

また、ＥＣＵ４０は、図４及び図５に示すように、高圧ポンプ１４の調量弁２３を閉弁させる閉弁制御の際には、電磁弁２７のソレノイド３０に駆動電流を通電して電磁弁２７の可動部２８を開側位置から閉側位置に移動させることで調量弁２３を閉弁させる。その後、高圧ポンプ１４の調量弁２３を開弁させる開弁制御の際には、電磁弁２７のソレノイド３０への通電を停止して電磁弁２７の可動部２８を閉側位置から開側位置に移動させて調量弁２３を開弁させる。

しかし、閉弁制御時には、電磁弁２７の可動部２８がストッパ部４１（図２及び図３参照）に衝突して振動が発生し、この振動によって不快な騒音が発生する可能性があり、例えば、低速走行中や停車中は、閉弁制御時に発生する騒音が運転者に聞こえ易くなる。

そこで、本実施例では、所定の音低減制御の実行条件が不成立のとき（例えば高圧ポンプ１４の閉弁制御時に発生する騒音が運転者に聞こえ難い状態のとき）には、通常制御を実行する。この通常制御では、図５（ａ）に示すように、閉弁制御の際に電磁弁２７のソレノイド３０の駆動電圧をオン状態に維持することでソレノイド３０の駆動電流を速やかに上昇させる。これにより、ソレノイド３０の電磁吸引力を速やかに増加させて可動部２８を速やかに閉側位置に移動させることで調量弁２３を速やかに閉弁させる。

一方、所定の音低減制御の実行条件が成立したとき（例えば高圧ポンプ１４の閉弁制御時に発生する騒音が運転者に聞こえ易い状態のとき）には、閉弁制御時に発生する騒音を低減するために、音低減制御を実行する。この音低減制御では、図４に示すように、閉弁制御の際に電磁弁２７のソレノイド３０の駆動電圧のオン／オフを周期的に切り換えるＰＷＭ制御を実行することで、電磁弁２７のソレノイド３０への供給電力を通常制御よりも低減する。これにより、ソレノイド３０の電磁吸引力を通常制御よりも小さくして可動部２８の移動速度を低下させる。これにより、可動部２８がストッパ部４１に衝突する際に発生する振動を抑制して、閉弁制御時に発生する騒音を低減する。

その際、本実施例１では、ＥＣＵ４０により後述する図９乃至図１１の各ルーチンを実行することで、電磁弁２７のソレノイド３０への供給電力（以下「電磁弁２７への供給電力」という）を次のようにして設定する。

電磁弁２７の通電時（ソレノイド３０の通電時）に電磁弁２７の可動部２８が閉側位置に移動した（以下「電磁弁２７が閉弁した」という）か否かを判定し、電磁弁２７の通電開始から電磁弁２７が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として取得する。そして、電磁弁応答時間が所定の上限値に到達するまで電磁弁２７への供給電力を前回値よりも減少させる処理を繰り返して電磁弁２７への供給電力を設定する。

電磁弁応答時間の上限値は、予め電磁弁２７（例えば標準的な特性の電磁弁）の特性に基づいて、電磁弁２７への供給電力が電磁弁２７を閉弁可能な最小供給電力のときの電磁弁応答時間又はそれよりも所定値だけ短い値に設定されている。

図６に示すように、電磁弁２７への供給電力が減少すると、電磁弁２７の閉弁速度（可動部２８の移動速度）が低下して、電磁弁応答時間が長くなる。このような関係に着目して、電磁弁２７の通電時に電磁弁応答時間を監視し、この電磁弁応答時間が上限値に到達するまで電磁弁２７への供給電力を前回値よりも減少させる処理を繰り返すことで、電磁弁２７への供給電力を電磁弁応答時間の上限値付近に相当する下限供給電力まで低下させることができる。これにより、電磁弁２７の閉弁速度を低下させて、高圧ポンプ１４の騒音を低減することができる。

ここで、電磁弁２７が閉弁したか否かを判定する方法について説明する。
図７に示すように、電磁弁２７の通電時には、まず、可動部２８が移動し始めるまでは電流が増大する。その後、可動部２８が移動し始めると、可動部２８がソレノイド３０に近付くに従ってソレノイド３０のインダクタンスが大きくなるため、電流が低下する。その後、可動部２８が閉側位置（ストッパ部４１に当接する位置）まで移動して停止すると、インダクタンスが一定になるため、電流が再び上昇する。つまり、電磁弁２７の通電時には、可動部２８の移動に伴って、電流が増加傾向から減少傾向に切り換わり、その後、電磁弁２７が閉弁した（可動部２８が閉側位置に移動した）ときに、電流が減少傾向から増加傾向に切り換わる。

このような特性に着目して、本実施例１では、電磁弁２７のソレノイド３０に流れる電流を電流センサ４２で検出して、その電流の速度（例えば微分値）を算出し、この電流の速度が所定の閉弁判定値を下回ったときに、電磁弁２７が閉弁した（可動部２８が閉側位置に移動した）と判定する。

また、本実施例１では、電磁弁応答時間が上限値に到達するまで電磁弁２７への供給電力を減少させる際には、電磁弁応答時間が上限値よりも短い場合に、電磁弁２７が閉弁したと判定された回数が所定の判定回数に達する毎に電磁弁２７への供給電力を前回値よりも減少させる処理を実行する。

その際、図８（ａ）に示すように、判定回数を一定値に固定した場合、判定回数を多くすれば、電磁弁２７の閉弁判定の信頼性を確保できる。しかし、その反面、電磁弁２７への供給電力を速やかに減少させることができず、電磁弁２７への供給電力を下限供給電力まで低下させる（つまり電磁弁応答時間が上限値に到達する）のに要する時間が長くなってしまう。

そこで、本実施例１では、図８（ｂ）に示すように、電磁弁応答時間が長いほど判定回数を多くする（又は電磁弁２７への供給電力が小さいほど判定回数を多くする）ようにしている。これにより、まだ電磁弁２７への供給電力が大きくて電磁弁応答時間が短いときには、判定回数を少なくして、電磁弁２７への供給電力を速やかに減少させる。その後、電磁弁２７への供給電力が小さくなって電磁弁応答時間が長くなり、電磁弁２７が閉弁しない領域に近付いてきたときには、判定回数を多くして、電磁弁２７の閉弁判定の信頼性を高める。
以下、本実施例１でＥＣＵ４０が実行する図９乃至図１１の各ルーチンの処理内容を説明する。

［閉弁制御ルーチン］
図９及び図１０に示す閉弁制御ルーチンは、所定の音低減制御の実行条件が成立しているときにＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、前回の通電時に電磁弁２７が閉弁したか否かを、後述する閉弁判定フラグＦＣＬが「１」であるか否かによって判定する。

このステップ１０１で、前回の通電時に電磁弁２７が閉弁したと判定された場合には、ステップ１０２に進み、図１２に示す判定回数のテーブルを参照して、前回の通電時の電磁弁応答時間（又は供給電力）に応じた判定回数を算出する。この判定回数のテーブルは、電磁弁応答時間が長い（又は供給電力が小さい）ほど判定回数が多くなるように設定されている。判定回数のテーブルは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ１０３に進み、前回の通電時の電磁弁応答時間が所定の上限値よりも短いか否かを判定する。ここで、上限値は、予め電磁弁２７（例えば標準的な特性の電磁弁）の特性に基づいて、電磁弁２７への供給電力が電磁弁２７を閉弁可能な最小供給電力のときの電磁弁応答時間又はそれよりも所定値だけ短い値に設定されている。

このステップ１０３で、電磁弁応答時間が上限値よりも短いと判定された場合には、電磁弁応答時間が上限値に到達していないと判断して、ステップ１０４に進み、連続して電磁弁２７が閉弁したと判定された回数を閉弁回数としてカウントする。

この後、ステップ１０５に進み、閉弁回数が判定回数以上であるか否かを判定する。このステップ１０５で、閉弁回数が判定回数よりも少ないと判定された場合には、ステップ１０６に進み、今回の電磁弁２７への供給電力を前回値と同じ値に設定する。

その後、上記ステップ１０５で、閉弁回数が判定回数以上と判定された場合には、ステップ１０７に進み、今回の電磁弁２７への供給電力を前回値から所定値だけ減少させた値に設定した後、ステップ１０８に進み、閉弁回数を「０」にリセットする。

その後、上記ステップ１０３で、電磁弁応答時間が上限値以上と判定された場合には、電磁弁応答時間が上限値に到達したと判断して、ステップ１０６に進み、供給電力を前回値と同じ値に設定する。

これにより、電磁弁応答時間が上限値に到達するまで閉弁回数が判定回数に達する毎に電磁弁２７への供給電力を前回値よりも減少させる処理を繰り返す。これらのステップ１０１〜１０８の処理が特許請求の範囲でいう電力設定部としての役割を果たす。

尚、上記ステップ１０１で、もし、前回の通電時に電磁弁２７が閉弁していないと判定された場合には、ステップ１０９に進み、供給電力を前回値から所定値だけ増加させた値に設定する。

この後、図１０のステップ１１０に進み、上記ステップ１０６，１０７，１０９のいずれかで設定した供給電力に応じたデューティ比（ソレノイド３０の駆動電圧のオン／オフの比率）を算出する。

この後、ステップ１１１に進み、電磁弁２７の通電開始タイミングになった時点で、上記ステップ１１０で設定したデューティ比で電磁弁２７のソレノイド３０の駆動電圧のオン／オフを周期的に切り換えるＰＷＭ制御を実行して、電磁弁２７の通電を開始する。

図５に示すように、音低減制御中は、供給電力に応じて通電開始タイミングを進角補正することで、通常制御に対して電磁弁応答時間が長くなる分だけ通電開始タイミングを進角させる。これにより、電磁弁２７の供給電力の減少（電磁弁応答時間の増加）による閉弁タイミングの遅れを防止して、高圧ポンプ１４の吐出量を確保できるようにする。

この後、ステップ１１２に進み、後述する図１１の応答時間算出ルーチンを実行することで、電磁弁２７の通電時に電磁弁２７が閉弁したか否かを判定し、電磁弁２７の通電開始から電磁弁２７が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として取得する。

この後、ステップ１１３に進み、ＰＷＭ制御を所定時間Ｔp 継続したか否か（又はソレノイド３０に流れる電流が所定値Ｉ1 を上回ったか否かを判定する。このステップ１１３で、ＰＷＭ制御を所定時間Ｔp 継続したと判定された時点（又はソレノイド３０に流れる電流が所定値Ｉ1 を上回ったと判定された時点）で、ステップ１１４に進み、ＰＷＭ制御から第１の定電流制御に切り換えて、第１の定電流制御を実行する。この第１の定電流制御では、ソレノイド３０に流れる電流を所定値Ｉ1 に制御する。

この後、ステップ１１５に進み、第１の定電流制御を所定時間Ｔ1 継続したか否かを判定し、第１の定電流制御を所定時間Ｔ1 継続したと判定された時点で、ステップ１１６に進み、第１の定電流制御から第２の定電流制御に切り換えて、第２の定電流制御を実行する。この第２の定電流制御では、ソレノイド３０に流れる電流を所定値Ｉ1 よりも低い所定値Ｉ2 に制御する。

この後、ステップ１１７に進み、第２の定電流制御を所定時間Ｔ2 継続したか否かを判定し、第２の定電流制御を所定時間Ｔ2 継続したと判定された時点で、ステップ１１８に進み、電磁弁２７の通電を停止して、本ルーチンを終了する。

［応答時間算出ルーチン］
図１１に示す応答時間算出ルーチンは、前記図９及び図１０の閉弁制御ルーチンのステップ１１２で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう判定部及び取得部としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、閉弁判定フラグＦＣＬを「０」にリセットする。

この後、ステップ２０２に進み、電流センサ４２で検出したソレノイド３０に流れる電流を読み込む。この後、ステップ２０３に進み、ソレノイド３０に流れる電流の速度（例えば微分値）を算出する。

この後、ステップ２０４に進み、ソレノイド３０に流れる電流の速度が所定の閉弁判定値を下回ったか否かを判定し、ソレノイド３０に流れる電流の速度が閉弁判定値を下回ってなければ、上記ステップ２０２に戻る。

その後、上記ステップ２０４で、ソレノイド３０に流れる電流の速度が閉弁判定値を下回ったと判定された時点で、ステップ２０５に進み、電磁弁２７が閉弁した（可動部２８が閉側位置に移動した）と判定して、閉弁判定フラグＦＣＬを「１」にセットする。
この後、ステップ２０６に進み、電磁弁２７の通電開始から電磁弁２７が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として算出して、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例１では、所定の音低減制御の実行条件が成立したときに、音低減制御を実行する。この音低減制御の際には、電磁弁２７の通電時に電磁弁２７が閉弁したか否かを判定し、電磁弁２７の通電開始から電磁弁２７が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として取得する。そして、電磁弁応答時間が所定の上限値に到達するまで電磁弁２７への供給電力を前回値よりも減少させる処理を繰り返して電磁弁２７への供給電力を設定する。これにより、電磁弁２７への供給電力を電磁弁応答時間の上限値付近に相当する下限供給電力まで低下させることができるため、電磁弁２７の閉弁速度を低下させて、高圧ポンプ１４の騒音を低減することができる。

この場合、個体差や環境変化による高圧ポンプ１４の特性ばらつき（電磁弁２７の特性ばらつきを含む）があっても、その影響を受けずに電磁弁２７への供給電力を下限供給電力に設定することができるため、個体差や環境変化の影響をあまり受けずに高圧ポンプ１４の騒音を低減することができる。しかも、高圧ポンプ１４が未作動（つまり電磁弁２７が閉弁しない）と判定されるまで供給電力を低下させるのではなく、電磁弁応答時間が上限値に到達するまで供給電力を低下させるため、高圧ポンプ１４の未作動に起因する間欠音や燃圧低下等の不具合の発生を防止することができる。

また、本実施例１では、電磁弁応答時間が上限値に到達するまで電磁弁２７への供給電力を減少させる際には、電磁弁応答時間が上限値よりも短い場合に、電磁弁２７が閉弁したと判定された回数が所定の判定回数に達する毎に電磁弁２７への供給電力を前回値よりも減少させる処理を実行するようにしている。これにより、電磁弁２７が閉弁したと判定された回数が所定の判定回数に達して、現在の供給電力で電磁弁２７が確実に閉弁することが確認されてから、電磁弁２７への供給電力を減少させることができる。

更に、本実施例１では、電磁弁応答時間が長いほど判定回数を多くする（又は電磁弁２７への供給電力が小さいほど判定回数を多くする）ようにしている。これにより、まだ電磁弁２７への供給電力が大きくて電磁弁応答時間が短いときには、判定回数を少なくして、電磁弁２７への供給電力を速やかに減少させることができる。その後、電磁弁２７への供給電力が小さくなって電磁弁応答時間が長くなり、電磁弁２７が閉弁しない領域に近付いてきたときには、判定回数を多くして、電磁弁２７の閉弁判定の信頼性を高めることができる。これにより、電磁弁２７の閉弁判定の信頼性を確保しながら、電磁弁２７への供給電力を下限供給電力まで低下させるのに要する時間を短縮することができ、高圧ポンプ１４の騒音を速やかに低減することができる。

また、本実施例１では、電磁弁応答時間の上限値は、予め電磁弁２７（例えば標準的な特性の電磁弁）の特性に基づいて、電磁弁２７への供給電力が電磁弁２７を閉弁可能な最小供給電力のときの電磁弁応答時間又はそれよりも所定値だけ短い値に設定するようにしている。このようにすれば、電磁弁２７への供給電力を最小供給電力付近（最小供給電力又はその付近）まで低下させることができ、高圧ポンプ１４の騒音低減効果を高めることができる。

尚、上記実施例１では、電磁弁応答時間（又は供給電力）に応じて判定回数を変化させるようにしたが、これに限定されず、判定回数を一定値に固定するようにしても良い。更に、閉弁回数を判定する処理を省略して、電磁弁応答時間が上限値に到達するまで、電磁弁２７が閉弁したと判定される毎（或は所定期間経過毎）に電磁弁２７への供給電力を前回値よりも減少させるようにしても良い。

次に、図１３乃至図１８を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一又は類似部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＥＣＵ４０により後述する図１３乃至図１６の各ルーチンを実行することで、音低減制御の際に、電磁弁応答時間の目標値を目標電磁弁応答時間として設定し、電磁弁応答時間が目標電磁弁応答時間になるように電磁弁２７への供給電力を制御する。この際、本実施例２では、電磁弁２７の過熱を防止するように目標電磁弁応答時間を設定する。
以下、本実施例２でＥＣＵ４０が実行する図１３乃至図１６の各ルーチンの処理内容を説明する。

［燃圧Ｆ／Ｆ制御量算出ルーチン］
図１３に示す燃圧Ｆ／Ｆ制御量算出ルーチンは、ＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実行される。ここで、「Ｆ／Ｆ」は「フィードフォワード」を意味する。

本ルーチンが起動されると、ステップ３０１で、目標燃圧、要求燃料噴射量、エンジン回転速度等に応じて燃圧Ｆ／Ｆ制御量［℃Ａ］をマップ等により算出する。尚、目標燃圧と要求燃料噴射量は、それぞれエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や負荷等）に応じてマップ等により算出される。

［燃圧Ｆ／Ｂ制御量算出ルーチン］
図１４に示す燃圧Ｆ／Ｂ制御量算出ルーチンは、ＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実行される。ここで、「Ｆ／Ｂ」は「フィードバック」を意味する。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、目標燃圧と実燃圧（燃圧センサ３６で検出した燃圧）との偏差を燃圧偏差［ＭＰａ］として算出する。
燃圧偏差＝目標燃圧−実燃圧

この後、ステップ４０２に進み、燃圧偏差に比例ゲインを乗算して比例項［℃Ａ］を求める。
比例項＝燃圧偏差×比例ゲイン

この後、ステップ４０３に進み、燃圧偏差と積分ゲインと前回の積分項(i-1) とを用いて次式により今回の積分項［℃Ａ］を算出する。
積分項＝積分項(i-1) ＋燃圧偏差×積分ゲイン

この後、ステップ４０４に進み、比例項と積分項とを用いて次式により燃圧Ｆ／Ｂ制御量［℃Ａ］を算出する。
燃圧Ｆ／Ｂ制御量＝比例項＋積分項

［目標電磁弁応答時間算出ルーチン］
図１５に示す目標電磁弁応答時間算出ルーチンは、所定の音低減制御の実行条件が成立しているときにＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう目標設定部としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ５０１で、燃圧Ｆ／Ｆ制御量と燃圧Ｆ／Ｂ制御量とを用いて次式により閉弁要求タイミング［℃Ａ］を算出する。
閉弁要求タイミング＝燃圧Ｆ／Ｆ制御量＋燃圧Ｆ／Ｂ制御量
この閉弁要求タイミングは、基準位置（例えばプランジャ１８の上死点に相当する位置）からの進角量で設定される（図１７参照）。

この後、ステップ５０２に進み、高圧ポンプ吐出間隔と耐熱係数とを用いて次式により通電開始タイミング［℃Ａ］を算出する。
通電開始タイミング＝高圧ポンプ吐出間隔×耐熱係数

この通電開始タイミングは、基準位置からの進角量で設定される（図１７参照）。また、高圧ポンプ吐出間隔は、例えば４気筒エンジンでカム２０が２山カムの場合には３６０℃Ａとなる。耐熱係数は、電磁弁２７の過熱を防止するために電磁弁２７のソレノイド３０（コイル）の被覆耐熱性を考慮した係数（例えば０．６）に設定されている。これにより、通電開始タイミングは、電磁弁２７の過熱を防止できる進角量の上限値又はそれよりも少し小さい値に設定される。

この後、ステップ５０３に進み、通電開始タイミングと閉弁要求タイミングとを用いて次式により目標電磁弁応答期間［℃Ａ］を算出する（図１７参照）。
目標電磁弁応答期間＝通電開始タイミング−閉弁要求タイミング

この後、ステップ５０４に進み、現在のエンジン回転速度Ｎe ［ｒｐｍ］を用いて次式により目標電磁弁応答期間［℃Ａ］を目標電磁弁応答時間［ｍｓ］に変換する。
目標電磁弁応答時間［ｍｓ］＝目標電磁弁応答期間［℃Ａ］×１０００÷６÷Ｎe
これにより、電磁弁２７の過熱を防止できる範囲内で電磁弁応答時間をできるだけ長くして高圧ポンプ１４の騒音を低減するように目標電磁弁応答時間を設定する。

［電磁弁応答時間制御ルーチン］
図１６に示す電磁弁応答時間制御ルーチンは、所定の音低減制御の実行条件が成立しているときにＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ６０１で、目標電磁弁応答時間に応じて電磁弁２７の駆動デューティＦ／Ｆ項［％］をマップ等により算出する。
この後、ステップ６０２〜６０５で、目標電磁弁応答時間と実電磁弁応答時間（前回の通電時に算出した電磁弁応答時間）との偏差を小さくするように電磁弁２７の駆動デューティＦ／Ｂ項を算出する。

まず、ステップ６０２で、目標電磁弁応答時間と実電磁弁応答時間との偏差を応答時間偏差［ｍｓ］として算出する。
応答時間偏差＝目標電磁弁応答時間−実電磁弁応答時間

この後、ステップ６０３に進み、応答時間偏差に比例ゲインを乗算して駆動デューティＦ／Ｂ項の比例項［％］を求める。
比例項＝応答時間偏差×比例ゲイン

この後、ステップ６０４に進み、応答時間偏差と積分ゲインと前回の積分項(i-1) とを用いて次式により駆動デューティＦ／Ｂ項の今回の積分項［％］を算出する。
積分項＝積分項(i-1) ＋応答時間偏差×積分ゲイン

この後、ステップ６０５に進み、比例項と積分項とを用いて次式により駆動デューティＦ／Ｂ項［％］を算出する。
駆動デューティＦ／Ｂ項＝比例項＋積分項

この後、ステップ６０６に進み、駆動デューティＦ／Ｆ項と駆動デューティＦ／Ｂ項とを用いて次式により電磁弁２７の駆動デューティ［％］を算出する。
駆動デューティ＝駆動デューティＦ／Ｆ項＋駆動デューティＦ／Ｂ項
これにより、目標電磁弁応答時間と実電磁弁応答時間との偏差を小さくするように電磁弁２７の駆動デューティを算出する。

この後、ステップ６０７に進み、前回の通電時に電磁弁２７が閉弁したか否かを判定する。このステップ６０７で、前回の通電時に電磁弁２７が閉弁したと判定された場合には、ステップ６０８に進み、駆動デューティの下限ガード値を前回値と同じ値に設定する。

一方、上記ステップ６０７で、もし、前回の通電時に電磁弁２７が閉弁していないと判定された場合には、ステップ６０９に進み、駆動デューティの下限ガード値を前回値よりも所定値だけ増加させた値に設定する。

この後、ステップ６１０に進み、駆動デューティを下限ガード値で制限する。つまり、駆動デューティが下限ガード値よりも大きい場合には、駆動デューティをそのまま採用する。一方、駆動デューティが下限ガード値以下の場合には、駆動デューティを下限ガード値に設定する。

以上のようにして電磁弁２７の駆動デューティを設定した後、ＥＣＵ４０は、閉弁制御に関する処理（例えば図１０のステップ１１１〜１１８の処理）を実行して閉弁制御を行う。具体的には、電磁弁２７の通電開始タイミングになった時点で、図１６のルーチンで設定した駆動デューティで電磁弁２７のソレノイド３０の駆動電圧のオン／オフを周期的に切り換えるＰＷＭ制御を実行して、電磁弁２７への通電を行う。これにより、電磁弁応答時間が目標電磁弁応答時間になるように電磁弁２７への供給電力を制御する。この後、前述した図１１のルーチンを実行して電磁弁応答時間を算出する。この後、第１の定電流制御と第２の定電流制御を実行した後、電磁弁２７の通電を停止する。この場合、図１６のルーチン及び閉弁制御に関する処理が特許請求の範囲でいう電力制御部としての役割を果たす。

以上説明した本実施例２では、図１８に示すように、音低減制御の際に、目標電磁弁応答時間と実電磁弁応答時間との偏差を小さくするように電磁弁２７の駆動デューティＦ／Ｂ項（＝比例項＋積分項）を算出して、電磁弁２７の駆動デューティを算出する。この駆動デューティを用いて電磁弁２７への供給電力を制御することで、実電磁弁応答時間が目標電磁弁応答時間になるように電磁弁２７への供給電力を制御する。これにより、個体差や環境変化の影響をあまり受けずに実電磁弁応答時間を所望の目標電磁弁応答時間に精度良く制御することができる。

この際、本実施例２では、電磁弁２７の過熱を防止するように目標電磁弁応答時間を設定するようにしている。これにより、電磁弁２７の過熱を防止して、電磁弁２７の熱劣化、例えば、ソレノイド３０（コイル）の被覆の損傷等を未然に防止することができる。

しかも、燃圧Ｆ／Ｂ制御量に基づいて設定した閉弁要求タイミングと、電磁弁２７の過熱を防止できるように設定した通電開始タイミングとに基づいて目標電磁弁応答時間を設定し、その際、電磁弁２７の過熱を防止できる範囲内で電磁弁応答時間をできるだけ長くして高圧ポンプ１４の騒音を低減するように目標電磁弁応答時間を設定するようにしている。これにより、高圧ポンプ１４の燃圧の制御精度を確保すると共に電磁弁２７の過熱を防止しながら、高圧ポンプ１４の騒音を低減することができる。

次に、図１９を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例２と実質的に同一又は類似部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例２と異なる部分について説明する。

本実施例３では、ＥＣＵ４０により後述する図１９の目標電磁弁応答時間算出ルーチンを実行することで、電磁弁２７の温度に応じて目標電磁弁応答時間を変化させるようにしている。

本実施例３で実行する図１９のルーチンは、前記実施例２で説明した図１５のルーチンのステップ５０２の処理を、ステップ５０２ａ，５０２ｂの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図１５と同じである。

図１９の目標電磁弁応答時間算出ルーチンでは、まず、ステップ５０１で、燃圧Ｆ／Ｆ制御量と燃圧Ｆ／Ｂ制御量とを用いて閉弁要求タイミング［℃Ａ］を算出する。
この後、ステップ５０２ａに進み、電磁弁２７の温度を取得する。この場合、例えば、電磁弁２７の温度（例えばソレノイド３０の温度）を検出する温度センサを設け、この温度センサで電磁弁２７の温度を検出するようにしても良い。或は、燃温、冷却水温、電磁弁２７の通電電流等に基づいて電磁弁２７の温度（例えばソレノイド３０の温度）を推定するようにしても良い。

この後、ステップ５０２ｂに進み、電磁弁２７の温度に応じて通電開始タイミング［℃Ａ］をマップ等により算出する。通電開始タイミングのマップ等は、電磁弁２７の過熱を防止するために、電磁弁２７の温度が所定値以上の領域では電磁弁２７の温度が高くなるほど通電開始タイミングが遅角側（目標電磁弁応答時間の減少側）になるように設定されている。

この後、ステップ５０３に進み、通電開始タイミングと閉弁要求タイミングとを用いて目標電磁弁応答期間［℃Ａ］を算出する。この後、ステップ５０４に進み、現在のエンジン回転速度Ｎe ［ｒｐｍ］を用いて目標電磁弁応答期間［℃Ａ］を目標電磁弁応答時間［ｍｓ］に変換する。

以上説明した本実施例３では、電磁弁２７の温度に応じて目標電磁弁応答時間を変化させるようにしている。これにより、そのときの電磁弁２７の温度に応じて目標電磁弁応答時間を適正値に設定することができる。例えば、電磁弁２７の温度が低くて過熱の可能性が低い場合には、目標電磁弁応答時間を長くして、高圧ポンプ１４の騒音低減効果を高めることができる。一方、電磁弁２７の温度が高い場合には、目標電磁弁応答時間を短くして、電磁弁２７の過熱を確実に防止することができる。

尚、上記各実施例２，３では、電磁弁２７の過熱を防止するように目標電磁弁応答時間を設定したが、これに限定されず、目標電磁弁応答時間は適宜変更しても良い。例えば、目標電磁弁応答時間を前記実施例１で説明した電磁弁応答時間の上限値に設定するようにしても良い。このようにすれば、高圧ポンプ１４の未作動に起因する不具合の発生を防止しながら、高圧ポンプ１４の騒音を低減することができる。或は、電磁弁２７の通電時の振動数が高圧ポンプ１４の固有振動数領域（共振周波数領域）から外れるように目標電磁弁応答時間を設定するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３において、ＥＣＵ４０が実行する機能の一部又は全部を、一つ或は複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成しても良い。
その他、本発明は、高圧ポンプの構成や燃料供給システムの構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１４…高圧ポンプ、１７…ポンプ室、１８…プランジャ、２１…吸入口、２３…調量弁、２７…電磁弁、２８…可動部、３１…吐出口、４０…ＥＣＵ（判定部，取得部，電力設定部，目標設定部，電力制御部）

Claims (7)

1. 燃料の吸入口（２１）と吐出口（３１）を有するポンプ室（１７）と、該ポンプ室内で往復運動するプランジャ（１８）と、前記吸入口側を開閉する調量弁（２３）と、該調量弁を開閉移動させる電磁弁（２７）とを備え、前記電磁弁に通電して該電磁弁の可動部（２８）を閉側位置に移動させて前記調量弁を閉弁させる高圧ポンプの制御装置において、
   前記電磁弁の通電時に前記電磁弁の可動部が前記閉側位置に移動した（以下「電磁弁が閉弁した」という）か否かを判定する判定部（４０）と、
   前記電磁弁の通電開始から前記電磁弁が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として取得する取得部（４０）と、
   前記電磁弁応答時間が所定の上限値に到達するまで前記電磁弁への供給電力を前回値よりも減少させる処理を繰り返して前記電磁弁への供給電力を設定する電力設定部（４０）と
   を備えていることを特徴とする高圧ポンプの制御装置。
2. 前記電力設定部は、前記電磁弁応答時間が前記上限値よりも短い場合に、前記電磁弁が閉弁したと判定された回数が所定の判定回数に達する毎に前記電磁弁への供給電力を前回値よりも減少させる処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプの制御装置。
3. 前記電力設定部は、前記電磁弁応答時間が長いほど前記判定回数を多くする又は前記電磁弁への供給電力が小さいほど前記判定回数を多くすることを特徴とする請求項２に記載の高圧ポンプの制御装置。
4. 前記上限値は、予め前記電磁弁の特性に基づいて、前記電磁弁への供給電力が該電磁弁を閉弁可能な最小供給電力のときの前記電磁弁応答時間又はそれよりも所定値だけ短い値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高圧ポンプの制御装置。
5. 燃料の吸入口（２１）と吐出口（３１）を有するポンプ室（１７）と、該ポンプ室内で往復運動するプランジャ（１８）と、前記吸入口側を開閉する調量弁（２３）と、該調量弁を開閉移動させる電磁弁（２７）とを備え、前記電磁弁に通電して該電磁弁の可動部（２８）を閉側位置に移動させて前記調量弁を閉弁させる高圧ポンプの制御装置において、
   前記電磁弁の通電時に前記電磁弁の可動部が前記閉側位置に移動した（以下「電磁弁が閉弁した」という）か否かを判定する判定部（４０）と、
   前記電磁弁の通電開始から前記電磁弁が閉弁したと判定されるまでの時間を電磁弁応答時間として取得する取得部（４０）と、
   前記電磁弁応答時間の目標値を目標電磁弁応答時間として設定する目標設定部（４０）と、
   前記電磁弁応答時間が前記目標電磁弁応答時間になるように前記電磁弁への供給電力を制御する電力制御部（４０）と
   を備えていることを特徴とする高圧ポンプの制御装置。
6. 前記目標設定部は、前記電磁弁の過熱を防止するように前記目標電磁弁応答時間を設定することを特徴とする請求項５に記載の高圧ポンプの制御装置。
7. 前記目標設定部は、前記電磁弁の温度に応じて前記目標電磁弁応答時間を変化させることを特徴とする請求項６に記載の高圧ポンプの制御装置。

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