JP2017214852A - 高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプ - Google Patents

高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプ Download PDF

Info

Publication number
JP2017214852A
JP2017214852A JP2016108093A JP2016108093A JP2017214852A JP 2017214852 A JP2017214852 A JP 2017214852A JP 2016108093 A JP2016108093 A JP 2016108093A JP 2016108093 A JP2016108093 A JP 2016108093A JP 2017214852 A JP2017214852 A JP 2017214852A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anchor
fuel supply
supply pump
pressure fuel
timing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016108093A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6877093B2 (ja
Inventor
眞徳 渡部
Masanori Watabe
眞徳 渡部
俊亮 有冨
Toshiaki Aritomi
俊亮 有冨
菅波 正幸
Masayuki Suganami
正幸 菅波
亮 草壁
Akira Kusakabe
亮 草壁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2016108093A priority Critical patent/JP6877093B2/ja
Priority to EP17806127.1A priority patent/EP3467298B1/en
Priority to US16/305,366 priority patent/US10982638B2/en
Priority to CN201780024936.XA priority patent/CN109072843B/zh
Priority to PCT/JP2017/010292 priority patent/WO2017208565A1/ja
Publication of JP2017214852A publication Critical patent/JP2017214852A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6877093B2 publication Critical patent/JP6877093B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems
    • F02D41/3836Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366Valves being actuated electrically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/002Measuring fuel delivery of multi-cylinder injection pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/005Measuring or detecting injection-valve lift, e.g. to determine injection timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0686Braking, pressure equilibration, shock absorbing
    • F16K31/0689Braking of the valve element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025Electrical or magnetic means
    • F16K37/0041Electrical or magnetic means for measuring valve parameters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844Monitoring or fail-safe circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2055Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/025Engine noise, e.g. determined by using an acoustic sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/063Lift of the valve needle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31Control of the fuel pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/09Fuel-injection apparatus having means for reducing noise
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46Valves
    • F02M59/466Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844Monitoring or fail-safe circuits
    • H01F2007/1866Monitoring or fail-safe circuits with regulation loop

Abstract

【課題】
高圧燃料供給ポンプの電磁弁の開弁時に発生する衝突音を低減することである。
【解決手段】
アンカーと、前記アンカーを電磁力により吸引する固定コアと、前記固定コアにより前記アンカーが吸引されることで開弁、又は閉弁を行う吸入弁と、駆動電圧がかかることで前記電磁力を発生させる電磁力発生部と、を備えた高圧燃料供給ポンプを制御する制御装置において、エンジンが無負荷で設定回転数以下のエンジン回転数の運転状態において、前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する制御部を備えたことにより実現できる。
【選択図】 図12

Description

本発明は、内燃機関に用いられる高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプに関する。
近年、快適性向上の観点から高圧燃料供給ポンプに対する静粛性のニーズが高まっている。高圧燃料供給ポンプの低騒音化に関しては様々な発明がなされている。低騒音化手法は、構造変更等によるものと制御によるものに大別できる。後者の制御で、電磁弁への電流を制御して弁の開閉時に発生する衝突音の低騒音化に関する技術としては、以下のような発明が開示されている。
特開2012−36886号公報 WO2015/174037A1号公報
特開2012−36886号公報(特許文献1)においては、電磁吸入弁が開弁する手前に電磁弁への通電電流値を下げることによって衝突音を低減している。また、WO2015/174037A1号公報(特許文献2)においては、電磁吸入弁への電流値の変化によって閉弁検知している。
しかしながら、特許文献1に開示されている電流低減手法では、電磁弁が開弁するタイミングが正確に検知できないため、ポンプの固体バラツキ等で開弁タイミングが異なった場合は、所望の低減効果が得られない可能性がある。また、特許文献2に開示されている検知方法では、比較的ノイズが乗っていないきれいな電流波形を対象としているが、電圧のON/OFFを繰り返すような場合には、電流値が変動しているため開示している検知方法では検知は困難であると考えられる。
本発明は、このような点を鑑みて改良したものであり、本発明の主な目的は電磁弁の開弁時に発生する衝突音を低減することである。
上記目的を達成するための本発明は、その一例として、アンカーと、前記アンカーを電磁力により吸引する固定コアと、前記固定コアにより前記アンカーが吸引されることで開弁、又は閉弁を行う吸入弁と、駆動電圧がかかることで前記電磁力を発生させる電磁力発生部と、を備えた高圧燃料供給ポンプを制御する制御装置において、エンジンが無負荷で設定回転数以下のエンジン回転数の運転状態において、前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する制御部を備えたことにより実現できる。
本発明によれば、電磁弁の開弁時の衝突音を低減する制御方法および高圧燃料供給ポンプを提供できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの全体縦断面図である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの全体構成である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの取付け時の断面図である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの電磁弁の吸入工程における断面図である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの電磁弁の吐出工程、通電時における断面図である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプ電磁弁の吐出工程、無通電時における断面図である。 本発明に係る実施例1のECU27の機能ブロックを示す図である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの信号検出手段で検出した電流波形である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの衝突検知手段の具体例である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプの電流波形生成手段でえられた電流波形である。 従来の電流波形である。 本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプのタイミングチャートである。 本発明に係る実施例2のECU27の機能ブロックを示す図である。
以下、本発明の実施例について説明する。
図2は、本発明が適用可能な高圧燃料供給ポンプを含む燃料供給システムの全体構成の一例を示す図である。この図を用いて、まず全体システムの構成と動作を説明する。
図2において、破線で囲まれた部分1が高圧燃料供給ポンプ本体を示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧燃料供給ポンプ本体1に一体に組み込まれていることを示す。高圧燃料供給ポンプ本体1には、燃料タンク20からフィードポンプ21を経由して燃料が送り込まれ、高圧燃料供給ポンプ本体1からインジェクタ24側に加圧された燃料が送られる。エンジンコントロールユニット27は圧力センサ26から燃料の圧力を取り込み、これを最適化すべくフィードポンプ21、高圧燃料供給ポンプ本体1内の電磁コイル43、インジェクタ24を制御する。
図2において、まず燃料タンク20の燃料は、エンジンコントロールユニット27からの制御信号S1に基づきフィードポンプ21によって汲み上げられ、適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管28を通して高圧燃料供給ポンプ1の低圧燃料吸入口(吸入ジョイント)10aに送られる。低圧燃料吸入口10aを通過した燃料は、圧力脈動低減機構9、吸入通路10dを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁300の吸入ポート31bに至る。なお圧力脈動低減機構9は、エンジンのカム機構(図示せず)により往復運動を行うプランジャ2に連動して圧力を可変とする、環状低圧燃料室7aに連通することで、電磁吸入弁300の吸入ポート31bに吸入する燃料圧力の脈動を低減している。
電磁吸入弁300の吸入ポート31bに流入した燃料は、吸入弁30を通過し加圧室11に流入する。なお吸入弁30の弁位置は、エンジンコントロールユニット27からの制御信号S2に基づき、高圧燃料供給ポンプ本体1内の電磁コイル43が制御されることで定まる。加圧室11では、エンジンのカム機構(図示せず)により、プランジャ2に往復運動する動力が与えられている。プランジャ2の往復運動により、プランジャ2の下降工程では吸入弁30から燃料を吸入し、プランジャ2の上昇工程では吸入した燃料が加圧され、吐出弁機構8を介して圧力センサ26が装着されているコモンレール23へ燃料が圧送される。この後、エンジンコントロールユニット27からの制御信号S3に基づきインジェクタ24がエンジンへ燃料を噴射する。
なお、加圧室11の出口に設けられた吐出弁機構8は、吐出弁シート8a、吐出弁シート8aと接離する吐出弁8b、吐出弁8bを吐出弁シート8aに向かって付勢する吐出弁ばね8cなどで構成されている。この吐出弁機構8によれば、加圧室11の内部圧力が吐出弁8bの下流側の吐出通路12側圧力よりも高く、かつ吐出弁ばね8cが定める抗力に打ち勝つときに吐出弁8bが開放し、加圧室11から吐出通路12側に加圧された燃料が圧送供給される。
また図2の電磁吸入弁300を構成する各部品について、30は吸入弁、35は吸入弁30の位置を制御するロッド、36はアンカー、33は吸入弁ばね、40はロッド付勢ばね、41はアンカー付勢ばねである。この機構によれば吸入弁30は、吸入弁ばね33により閉弁方向に付勢され、ロッド付勢ばね40によりロッド35を介して開弁方向に付勢されている。また、アンカー36はアンカー付勢ばねにより閉弁方向に付勢されている。吸入弁30の弁位置は、電磁コイル43によりロッド35を駆動することで制御される。
このように高圧燃料供給ポンプ1は、エンジンコントロールユニット27が電磁吸入弁300へ与える制御信号S2により高圧燃料供給ポンプ本体1内の電磁コイル43が制御され、吐出弁機構8を介してコモンレール23へ圧送される燃料が所望の供給燃料となるように燃料流量を吐出する。
また高圧燃料供給ポンプ1においては、加圧室11とコモンレール23の間が、リリーフバルブ100により連通されている。このリリーフバルブ100は、吐出弁機構8と並列配置された弁機構である。リリーフバルブ100は、コモンレール23側の圧力がリリーフバルブ100の設定圧力以上に上昇すると、リリーフバルブ100が開弁し高圧燃料供給ポンプ1の加圧室11内に燃料が戻されることでコモンレール23内の異常な高圧状態を防止する。
リリーフバルブ100は、高圧燃料供給ポンプ本体1内の吐出弁8bの下流側の吐出通路12と加圧室11とを連通する高圧流路110を形成し、ここに吐出弁8bをバイパスするように設けられたものである。高圧流路110には燃料の流れを吐出流路から加圧室11への一方向のみに制限するリリーフ弁102が設けられている。リリーフ弁102は、押付力を発生するリリーフばね105によりリリーフ弁シート101に押付けられており、加圧室11内と高圧流路110内との間の圧力差がリリーフばね105で定まる規定の圧力以上になるとリリーフ弁102がリリーフ弁シート101から離れ、開弁するように設定されている。
この結果、高圧燃料供給ポンプ1の電磁吸入弁300の故障等によりコモンレール23が異常な高圧となった場合、吐出流路110と加圧室11の差圧がリリーフ弁102の開弁圧力以上になると、リリーフ弁102が開弁し、異常高圧となった燃料は吐出流路110から加圧室11へと戻され、コモンレール23等の高圧部配管が保護される。
図1は、機構的に一体に構成された高圧燃料供給ポンプ本体1を示した図である。この図によれば、図示中央高さ方向にエンジンのカム機構(図示せず)により往復運動(この場合には上下動)を行うプランジャ2がシリンダ6内に配置され、プランジャ上部のシリンダ6内に加圧室11が形成されている。
またこの図によれば、図示中央左側に電磁吸入弁300側の機構を配置し、図示中央右側に吐出弁機構8を配置している。また図示上部には、燃料吸入側の機構として低圧燃料吸入口10a、圧力脈動低減機構9、吸入通路10dなどを配置している。さらに、図1の中央下部にはプランジャ内燃機関側機構150を記述している。プランジャ内燃機関側機構150は、図3に示すように内燃機関本体に埋め込まれて固定される部分であることから、ここでは取り付け根部と称することにする。なお、図1の表示断面では、リリーフバルブ100機構を図示していない。リリーフバルブ100機構は、別角度の表示断面内には表示可能であるが、本発明と直接関係がないので説明、表示を割愛する。
図2各部の詳細説明は後述することにして、まず取り付け根部の取り付けについて図3で説明する。図3は、取り付け根部(プランジャ内燃機関側機構)150が内燃機関本体に埋め込まれて、固定された状態を示したものである。但し図3では取り付け根部150を中心として記述しているので、他の部分の記述を割愛している。図3において、90は内燃機関のシリンダヘッドの肉厚部分を示している。内燃機関のシリンダヘッド90には、予め取り付け根部取り付け用孔95が形成されている。取り付け根部取り付け用孔95は、取り付け根部150の形状に合わせて2段の径で構成されており、この根部取り付け用孔95に、取り付け根部150が嵌装配置される。
そのうえで、取り付け根部150が内燃機関のシリンダヘッド90に気密に固定される。図3の気密固定配置例では、高圧燃料供給ポンプはポンプ本体1に設けられたフランジ1eを用い内燃機関のシリンダヘッド90の平面に密着し、複数のボルト91で固定される。そのうえで取付けフランジ1eは、溶接部1fにてポンプ本体1に全周を溶接結合されて環状固定部を形成している。本実施例では、溶接部1fの溶接のためにレーザー溶接を用いている。またシリンダヘッド90とポンプ本体1間のシールのためにOリング61がポンプ本体1に嵌め込まれ、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。
このように気密固定配置されたプランジャ根部150は、プランジャ2の下端2bにおいて、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム93の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ2に伝達するタペット92が設けられている。プランジャ2はリテーナ15を介してばね4にてタペット92に圧着されている。これによりカム93の回転運動に伴い、プランジャ2を上下に往復運動させている。
また、シールホルダ7の内周下端部に保持されたプランジャシール13がシリンダ6の図中下方部においてプランジャ2の外周に摺動可能に接触する状態で設置されており、環状低圧燃料室7aの燃料をプランジャ2が摺動した場合にでもシール可能な構造とし、外部に燃料が漏れることを防止する。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油(エンジンオイルも含む)がポンプ本体1の内部に流入するのを防止する。
図3のように気密固定配置されたプランジャ根部150は、その内部のプランジャ2が内燃機関の回転運動に伴い、シリンダ6内で往復運動をすることになる。この往復運動に伴う各部の働きについて、図1に戻り説明する。図1において、高圧燃料供給ポンプ本体1にはプランジャ2の往復運動をガイドし、かつ内部に加圧室11を形成するよう端部(図1では上側)が有底筒型状に形成されたシリンダ6が取り付けられている。さらに加圧室11は燃料を供給するための電磁吸入弁300と加圧室11から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構8に連通するよう、外周側に環状の溝6aと、環状の溝6aと加圧室とを連通する複数個の連通穴6bが設けられている。
シリンダ6はその外径において、高圧燃料供給ポンプ本体1と圧入固定され、高圧燃料供給ポンプ本体1との隙間から加圧した燃料が低圧側に漏れないよう圧入部円筒面でシールしている。また、シリンダ6の加圧室側外径に小径部6cを有する。加圧室11の燃料が加圧されることによりシリンダ6が低圧燃料室10c側に力が作用するが、ポンプ本体1に小径部1aを設けることで、シリンダ6が低圧燃料室10c側に抜けることを防止している。お互いの面を軸方向に平面に接触させることで、高圧燃料供給ポンプ本体1とシリンダ6との前記接触円筒面のシールに加え、二重のシールの機能をも果たす。
高圧燃料供給ポンプ本体1の頭部にはダンパカバー14が固定されている。ダンパカバー14には吸入ジョイント51が設けられており、低圧燃料吸入口10aを形成している。低圧燃料吸入口10aを通過した燃料は、吸入ジョイント51の内側に固定されたフィルタ52を通過し、圧力脈動低減機構9、低圧燃料流路10dを介して電磁吸入弁300の吸入ポート31bに至る。
吸入ジョイント51内の吸入フィルタ52は、燃料タンク20から低圧燃料吸入口10aまでの間に存在する異物を燃料の流れによって高圧燃料供給ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。
プランジャ2は、大径部2aと小径部2bを有することにより、プランジャの往復運動によって環状低圧燃料室7aの体積は増減を行う。体積の増減分は、燃料通路1d(図3)により低圧燃料室10と連通していることにより、プランジャ2の下降時は、環状低圧燃料室7aから低圧燃料室10へ、上昇時は、低圧燃料室10から環状低圧燃料室7aへと燃料の流れが発生する。このことにより、ポンプの吸入工程もしくは、戻し工程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、脈動を低減する機能を有している。
低圧燃料室10には高圧燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管28(図2)へ波及するのを低減させる圧力脈動低減機構9が設置されている。一度加圧室11に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁体30を通して吸入通路10d(吸入ポート31b)へと戻される場合、吸入通路10d(吸入ポート31b)へ戻された燃料により低圧燃料室10には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室10に設けた圧力脈動低減機構9は、波板状の円盤型金属板2枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。9bは金属ダンパを高圧燃料供給ポンプ本体1の内周部に固定するための取付金具であり、燃料通路上に設置されるため、複数の穴を設け前記取付金具9bの表裏に流体が自由に行き来できるようにしている。
加圧室11の出口に設けられた吐出弁機構8は、吐出弁シート8a、吐出弁シート8aと接離する吐出弁8b、吐出弁8bを吐出弁シート8aに向かって付勢する吐出弁ばね8c、吐出弁8bと吐出弁シート8aとを収容する吐出弁ホルダ8dから構成され、吐出弁シート8aと吐出弁ホルダ8dとは当接部8eで溶接により接合されて一体の吐出弁機構8を形成している。なお、吐出弁ホルダ8dの内部には、吐出弁8bのストロークを規制するスットパーを形成する段付部8fが設けられている。
図1において、加圧室11と燃料吐出口12に燃料差圧が無い状態では、吐出弁8bは吐出弁ばね8cによる付勢力で吐出弁シート8aに圧着され閉弁状態となっている。加圧室11の燃料圧力が、燃料吐出口12の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁8bは吐出弁ばね8cに逆らって開弁し、加圧室11内の燃料は燃料吐出口12を経てコモンレール23へと高圧吐出される。吐出弁8bは開弁した際、吐出弁ストッパ8fと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁8bのストロークは吐出弁ストッパ8dによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、吐出弁8bの閉じ遅れにより、燃料吐出口12へ高圧吐出された燃料が、再び加圧室11内に逆流してしまうのを防止でき、高圧燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁8bが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁8bがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ホルダ8dの内周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁機構8は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。
次に本発明の主要部である電磁吸入弁300の構造について、図4、図5、図6を用いて説明する。なお図4はポンプ作動における吸入、戻し、吐出の各工程のうち、吸入工程における状態、図5、図6は吐出工程における状態を表している。まず図4により、電磁吸入弁300側の構造について説明する。電磁吸入弁300側の構造は、吸入弁30を主体に構成された吸入弁部Aと、ロッド35とアンカー36を主体に構成されたソレノイド機構部Bと、電磁コイル43を主体に構成されたコイル部Cに大別して説明する
まず吸入弁部Aは、吸入弁30、吸入弁シート31、吸入弁ストッパ32、吸入弁付勢ばね33、吸入弁ホルダ34からなる。このうち吸入弁シート31は円筒型で、内周側軸方向にシート部31a、円筒の軸を中心に放射状に1つが2つ以上の吸入通路部31bを有し、外周円筒面で高圧燃料供給ポンプ本体1に圧入保持される。
吸入弁ホルダ34は、放射状に2方向以上の爪を有し、爪外周側が吸入弁シート31の内周側で同軸に嵌合保持される。さらに円筒型で一端部につば形状を持つ吸入ストッパ32が吸入弁ホルダ34の内周円筒面に圧入保持される。
吸入弁付勢ばね33は、吸入弁ストッパ32の内周側に、一部前記ばねの一端を同軸に安定させるための細径部に配置され、吸入弁30が、吸入弁シート部31aと吸入弁ストッパ32の間に、弁ガイド部30bに吸入弁付勢ばね33が嵌合する形で構成される。吸入弁付勢ばね33は圧縮コイルばねであり、吸入弁30が吸入弁シート部31aに押し付けられる方向に付勢力が働く様に設置される。圧縮コイルばねに限らず、付勢力を得られるものであれば形態を問わないし、吸入弁と一体になった付勢力を持つ板ばねの様なものでも良い。
この様に吸入弁部Aを構成することで、ポンプの吸入工程においては、吸入通路31bを通過し内部に入った燃料が、吸入弁30とシート部31aの間を通過し、吸入弁30の外周側及び吸入弁ホルダ34の爪の間を通り、高圧燃料供給ポンプ本体1及びシリンダの通路を通過し、ポンプ室へ燃料を流入させる。また、ポンプの吐出工程においては、吸入弁30が吸入弁シート部31aと接触シールすることで、燃料の入口側への逆流を防ぐ逆止弁の機能を果たす。
なお、吸入弁30の動きを滑らかにするために、吸入弁ストッパの内周側の液圧を吸入弁30の動きに応じて逃がすために、通路32aが設けられている。
吸入弁30の軸方向の移動量30eは、吸入弁ストッパ32によって有限に規制されている。移動量が大きすぎると吸入弁30の閉じる時の応答遅れにより前記逆流量が多くなりポンプとしての性能が低下するためである。この移動量の規制は、吸入弁シート31a、吸入弁30、吸入弁ストッパ32の軸方向の形状寸法及び、圧入位置で規定することが可能である。
吸入弁ストッパ32には、環状突起32bが設けられ、吸入弁32が開弁している状態において、吸入弁ストッパ32との接触面積を小さくしている。開弁状態から閉弁状態へ遷移時、吸入弁32が吸入弁ストッパ32から離れやすい様、すなわち閉弁応答性を向上させるためである。前記環状突起が無い場合、すなわち前記接触面積が大きい場合、吸入弁30と吸入弁ストッパ32の間に大きなスクイーズ力が働き、吸入弁30が吸入弁32から離れにくくなる。
吸入弁30、吸入弁シート31a、吸入弁ストッパ32は、お互い作動時に衝突を繰返すため、高強度、高硬度で耐食性にも優れるマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施した材料を使用する。吸入弁スプリング33及び吸入弁ホルダ34には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレス材を用いる。
次にソレノイド機構部Bについて述べる。ソレノイド機構部Bは、可動部であるロッド35、アンカー36、固定部であるロッドガイド37、アウターコア38、固定コア39、そして、ロッド付勢ばね40、アンカー付勢ばね41からなる。
可動部であるロッド35とアンカー36は、別部材に構成している。ロッド35はロッドガイド37の内周側で軸方向に摺動自在に保持され、アンカー36の内周側は、ロッド35の外周側で摺動自在に保持される。すなわち、ロッド35及びアンカー36共に幾何学的に規制される範囲で軸方向に摺動可能に構成されている。
アンカー36は燃料中で軸方向に自在に滑らかに動くために、部品軸方向に貫通する貫通穴36aを1つ以上有し、アンカー36の前後の圧力差による動きの制限を極力排除している。
ロッドガイド37は、径方向には、高圧燃料供給ポンプ本体1の吸入弁が挿入される穴の内周側に挿入され、軸方向には、吸入弁シートの一端部に突き当てられ、高圧燃料供給ポンプ本体1に溶接固定されるアウターコア38と高圧燃料供給ポンプ本体1との間に挟み込まれる形で配置される構成としている。ロッドガイド37にもアンカー36と同様に軸方向に貫通する貫通穴37aが設けられ、アンカー37が自在に滑らかに動くことができる様、アンカー36の側の燃料室の圧力がアンカー36の動きを妨げない様に構成している。
アウターコア38は、高圧燃料供給ポンプ本体と溶接される部位との反対側の形状を薄肉円筒形状としており、その内周側に固定コア39が挿入される形で溶接固定される。固定コア39の内周側にはロッド付勢ばね40が、細径部をガイドに配置され、ロッド35が吸入弁30と接触し、前記吸入弁が吸入弁シート部31aから引き離す方向、すなわち吸入弁の開弁方向に付勢力を与える。
アンカー付勢ばね41は、ロッドガイド37の中心側に設けた円筒径の中央軸受部37bに方端を挿入し同軸を保ちながら、アンカー36にロッドつば部35a方向に付勢力を与える配置としている。アンカー36の移動量36eは吸入弁30の移動量30eよりも大きく設定される。確実に吸入弁30が閉弁するためである。
ロッド35とロッドガイド37にはお互い摺動するため、またロッド35は吸入弁30と衝突を繰返すため、硬度と耐食性を考慮しマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施したものを使用する。アンカー36と固定コア39は磁気回路を形成するため磁性ステンレスを用い、ロッド付勢ばね40、アンカー付勢ばね41には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレスを用いる。
アンカー36は、アンカー外周側に形成され、磁路を形成する磁路形成部と、アンカー36の内周側に形成され、磁路形成部より硬度が高く、ロッド35との摺動面をガイドするガイド部とで構成される。磁路形成部は磁路を形成し、磁気吸引力特性に影響をおよぼす一方で、ガイド部は磁路には影響せず、ロッドとの摺動部を形成する。そして本実施例ではアンカー36に対して、ガイド部のみに熱処理などを施して硬度を上げることで、磁気特性を低下させることなく、摺動部の耐摩耗性を向上させることができる。
アンカー36及びロッド35が固定コア39に衝突する際、アンカー36の運動は停止するが、アンカー36は運動を続けるため、その質量分だけ衝突質量が低減される。この結果、衝突荷重が低下し、衝突音を低減することができる。
また、アンカー36の磁路形成部とガイド部を別の部材でそれぞれ形成し、結合してアンカー36を形成してもよい。この際、磁路形成部をガイド部よりも磁気特性の高い磁性材で、ガイド部を磁路形成部よりも硬度の高い焼入れ材などで形成してもよい。
アンカー36の磁路形成部とガイド部を別部材で形成し、それぞれの機能に合わせて、磁路形成部に磁性材を、ガイド部に高硬度材を用いることで、加工および熱処理や表面処理の容易性を向上させることができる。なお、ガイド部の硬度を向上させる手法として、焼入れ処理などの熱処理やめっき処理などの表面処理を用いてもよい。
そして、アンカー36のうち、硬度の高いガイド部に、ロッド35との接触部や、アンカー36を付勢するアンカー付勢ばね41のばね受け部、またアンカー36の運動を規制するストッパ部など、他部材と接触する機能を有する部位を集約することで、それらの耐摩耗性も同時に向上させることができる。
また、アンカー36のガイド部にアンカー36の前後を液圧的に接続する貫通穴を形成することで、磁路の断面積を減らすことなく、アンカー36の動作に必要な排除体積を逃がすための呼吸穴を形成し、磁気吸引力の低下を防止することができる。
上記構成によれば、吸入弁部Aとソレノイド機構部Bには、3つのばねが有機的に配置されて構成されている。吸入弁部Aに構成される吸入弁付勢ばね33と、ソレノイド機構部Bに構成されるロッド付勢ばね40、アンカー付勢ばね41がこれに相当する。本実施例ではいずれのばねもコイルばねを使用しているが付勢力を得られる形態であればいかなるものでも構成可能である。
この3つのばね力の関係は、下記の式で構成する。
ロッド付勢ばね40力>アンカー付勢ばね41力+吸入弁付勢ばね33力+流体により吸入弁が閉じようとする力 ‥‥(1)

(1)式の関係により、無通電時では、各ばね力により、ロッド35は吸入弁30を吸入弁シート部31aから引き離す方向、すなわち弁が開弁する方向に力f1として作用する。(1)式より、弁が開弁する方向の力f1は下記の(2)式で表現される。
f1=ロッド付勢ばね力−(アンカー付勢ばね力+吸入弁付勢ばね力+流体により吸入弁が閉じようとする力) ‥‥(2)

最後に、コイル部Cの構成について述べる。コイル部Cは、第一ヨーク42、電磁コイル43、第2ヨーク44、ボビン45、端子46、コネクタ47から成る。ボビン45に銅線が複数回巻かれたコイル43が、第一ヨーク42と第二ヨーク44により取り囲まれる形で配置され、樹脂部材であるコネクタと一体にモールドされ固定される。二つの端子46のそれぞれの方端はコイルの銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子46も同様にコネクタと一体にモールドされ残りの方端がエンジン制御ユニット側と接続可能な構成としている。
コイル部Cは第一ヨーク42の中心部の穴部が、アウターコア38に圧入され固定される。その時、第二ヨーク44の内径側は、固定コア39と接触もしくは僅かなクリアランス近接する構成となる。
第一ヨーク42、第二ヨーク44共に、磁気回路を構成するために、また耐食性を考慮し磁性ステンレス材料とし、ボビン45、コネクタ47は強度特性、耐熱特性を考慮し、高強度耐熱樹脂を用いる。コイルに43は銅、端子46には真鍮に金属めっきを施した物を使用する。
上述の様にソレノイド機構部Bとコイル部Cとを構成することで、図4の矢印部に示す様に、アウターコア38、第一ヨーク42、第二ヨーク44、固定コア39、アンカー36で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、固定コア39、アンカー36間に磁気吸引力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アウターコア38において、固定コア39とアンカー36とがお互い磁気吸引力を発生させる軸方向部位を極力、薄肉にすることで、磁束のほぼ全てが固定コア39とアンカー36の間を通過するため、効率良く磁気吸引力を得ることができる。
上記磁気吸引力が前記(2)式の弁が開弁する方向の力f1を上回った時に、可動部であるアンカー36がロッド35と共に固定コア39に引き寄せられる運動、またコア39とアンカー36が接触し、接触を継続することを可能とする。
本発明に係る高圧燃料供給ポンプの上記構成によれば、ポンプ作動における吸入、戻し、吐出の各工程において、以下のように作動する。
まず吸入工程について説明する。吸入工程では、図3のカム93の回転により、プランジャ2がカム93方向に移動(プランジャ2が下降)する。つまりプランジャ2位置が上死点から下死点に移動している。吸入工程状態にある時は、例えば図1を参照しながら説明すると、加圧室11の容積は増加し加圧室11内の燃料圧力が低下する。この工程で加圧室11内の燃料圧力が吸入通路10dの圧力よりも低くなると、燃料は、開口状態にある吸入弁30を通り、高圧燃料供給ポンプ本体1に設けられた連通穴1bと、シリンダ外周通路6a、6bを通過し、加圧室11に流入する。
吸入工程における電磁吸入弁300側の各部位置関係が図4に示されているので図4を参照しながら説明する。この状態では、電磁コイル43は無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用していない。よって、吸入弁30は、ロッド付勢ばね40の付勢力により、ロッド35に押圧された状態であり、開弁したままである。
次に戻し工程について説明する。戻し工程では、図3のカム93の回転により、プランジャ2が上昇方向に移動する。つまりプランジャ2位置が下死点から上死点に向かって、移動し始めている。このとき加圧室11の容積は、プランジャ2における吸入後の圧縮運動に伴い減少するが、この状態では、一度加圧室11に吸入された燃料が、再び開弁状態の吸入弁30を通して吸入通路10dへと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。この工程を戻し工程と称する。
この状態で、エンジンコントロールユニット27からの制御信号が電磁吸入弁300に印加されると、戻し工程から吐出工程に移行する。制御信号が電磁吸入弁300に印加されると、コイル部Cにおいて磁気吸引力が発生し、これが各部に作用することになる。磁気吸引力作用時における電磁吸入弁300側の各部位置関係が図5に示されているので図5を参照しながら説明する。この状態では、アウターコア38、第一ヨーク42、第二ヨーク44、固定コア39、アンカー36で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、固定コア39、アンカー36間に磁気吸引力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アンカー36が固定部である固定コア39に吸引されると、アンカー36とロッドつば部35aの係止機構により、ロッド35が吸入弁30から離れる方向に移動する。このとき、吸入弁付勢ばね33による付勢力と燃料が吸入通路10dに流れ込むことによる流体力により吸入弁30が閉弁する。閉弁後、加圧室11の燃料圧力はプランジャ2の上昇運動と共に上昇し、燃料吐出口12の圧力以上になると、吐出弁機構8を介して燃料の高圧吐出が行われ、コモンレール23へと供給される。この工程を吐出工程と称する。
すなわち、プランジャ2の圧縮工程(下始点から上始点までの間の上昇工程)は、戻し工程と吐出工程からなる。そして、電磁吸入弁300のコイル43への通電タイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。電磁コイル43へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が小さく、吐出工程の割合が大きい。すなわち、吸入通路10dに戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、通電するタイミングを遅くすれば圧縮工程中の、戻し工程の割合が大きく吐出工程の割合が小さい。すなわち、吸入通路10dに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイル43への通電タイミングは、エンジンコントロールユニット27からの指令によって制御される。
以上のように構成することで、電磁コイル43への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。
図6には、吐出工程における電磁吸入弁300側の各部位置関係が示されている。ここには、ポンプ室の圧力が十分増加した後の吸入弁が閉まった状態での、電磁コイル43への通電が解除された無通電の状態の図を示している。この状態では、次の周期の工程に備えて、次回の磁気吸引力発生、作用を有効に行わせるための体制を整えている。本構造では、この体制整備を行うことに特徴を有している。
図7に本発明に係る実施例1の高圧燃料供給ポンプを制御するECU27の機能ブロックを示す図である。ECU27は制御を司るCPU(制御部27a)を備えている。制御部27aは図7に示すように、信号検出部、衝突検知部、及び、電流波形生成部という機能ブロックを有する。信号検出部は、電磁吸入弁300への通電電流、コモンレール23の圧力脈動、ポンプ本体1の振動などポンプの駆動電圧に関係する物理量の信号を電流センサ、圧力センサ、振動センサなどで検出する。次に、衝突検知部は、信号検出部で検出した信号に対して、フィルタリングや微分演算などの信号処理を行う。この信号処理によってアンカー36と固定コア39の衝突タイミングを検知する。具体的な手法については、別途、説明する。最後に、電流波形生成部において、衝突検知部で得られたアンカー36と固定コア39の衝突タイミングの前後で電磁弁300への電流値を低減した電流波形を生成する。ここで得られた電流波形を電磁吸入弁300へ通電することにより、アンカー36と固定コア39で発生する衝突音を低減できる。つまり、アンカー36が固定コア39に衝突するタイミングより前に電流値を低下させることによって衝突音を低減できる。
なお、この衝突音低減の制御はアイドリング状態に行うことが特に望ましい。上記のように本実施例の高圧燃料供給ポンプはアンカー36を電磁力により吸引する固定コア39と、固定コア39によりアンカー36が吸引されることで開弁、又は閉弁を行う吸入弁30と、駆動電圧がかかることで電磁力を発生させる電磁力発生部(コイル部C)と、を備えている。そして、エンジンが無負荷で設定回転数以下のエンジン回転数の運転状態(アイドリング状態)においては、アンカー36と固定コア39との衝突音が耳触りとなり、乗車者に不快な思いをさせる虞がある。そこで、本実施例においてECU27の制御部27aは、アンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するタイミングよりも前に電磁コイル43に流す駆動電流をピーク電流から低下させるように駆動電流を制御する。
図8に制御部27aの信号検出部で検出した電流波形を示す。同図の上段が実測した電磁コイル43に流れる駆動電流の電流波形、下段が実測した高圧燃料供給ポンプ本体1の振動を示す。高圧燃料供給ポンプ本体1の振動が発生していることから、図8の下段において波線が大きくなっている位置がアンカー36と固定コア39の衝突タイミングであると考えられる。そのタイミングでの図8の上段での電流波形をみると電流値が上下に変動しているため,この波形からはどのタイミングで衝突しているかの判断は困難である。つまり,衝突によって電流値に変化があったとしても,上下に変動するノイズに埋もれてしまって,このままの電流波形からは衝突タイミングは検知できない。そこで、衝突タイミングを検知するため次のステップである衝突検出部へすすむ。
図9は、制御部27aの衝突検知部の具体例である。同図の上段が図8の実測電流波形に信号処理を実施した後の電流波形、下段が実測した高圧燃料供給ポンプ本体1の振動である。図8と同様に波線が大きくなっている位置がアンカー36と固定コア39の衝突タイミングであると考えられる。ここで図9の上段の信号処理後の電流波形をみると波線の位置、つまり、衝突タイミングで電流波形に変化がみられていることが分かる。同図にその部分の拡大図を示している。その拡大図を見ると、電流値は通電と同時に上昇し、一旦、オーバーシュートした後に下降し、ある一定値に落ち着いていることが分かる。つまり、制御部27aは、駆動電圧により流れる駆動電流を1回微分することでアンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するタイミングを推定する。アンカー36が動くと電磁コイル43のインダクタンスが変化するので、電流が変化する。つまり、電流が変化しているときは、アンカー36は移動していると考えられる。一方、アンカー36が固定コア39に衝突して動きが止まると、インダクタンスは一定となるため、電流は変化しないと考えられる。つまり、電流が一定のときは、アンカー36は停止している。これらのことから、電流値が下降してある一定値になる、つまり、傾きがゼロになるタイミングがアンカー36と固定コア39が衝突するタイミングであると考えられる。従って、信号処理した電流波形の傾きに着目すれば、衝突タイミングを検知できると考える。例えば、電流波形の傾き、つまり、微分値が負からゼロなる時間タイミングを検知すれば、衝突タイミングをなると考えられる。
図10に制御部27aの電流波形生成部で得られた電流波形を示す。同図の上段が電流波形生成部で得られた電流波形の実測値、下段が実測した高圧燃料供給ポンプ本体1の振動である。同図に示すようにアンカー36と固定コア39が衝突するタイミングで電流値を低減した波形となっている。これにより、高圧燃料供給ポンプ本体1の振動を低減することができ、振動により生じる騒音も低減することができる。
以上の通り、本実施例においてECU27の制御部27aは、電磁コイル43にかける駆動電圧に関する物理量(たとえば電磁コイル43に流れる駆動電流)からアンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するタイミングを求め、このタイミングよりも前に電磁コイル43に流す駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する。
制御部27aは、衝突検知部により電磁コイル43にかける駆動電圧により流れる駆動電流から、アンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するタイミングを推定し、電流波形生成部により推定したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する。
図11に上記したECU27の制御部27aにより電流制御をしない場合の電流波形を示す。同図の上段が電流波形の実測値、下段が実測した高圧燃料供給ポンプ本体1の振動を示す。同図に示すように、アンカー36と固定コア39が衝突するタイミングでの高圧燃料供給ポンプ本体1の振動は、図10に比べて大きいことが分かる。つまり、上記した本実施例のECU27の制御部27aの電流制御によりアンカー36と固定コア39が衝突によって発生する騒音を低減できることが分かる。
図12にECU27の制御部27aにより電流制御のタイミングチャートを示す。同図のタイミングチャートは、上からプランジャ2の位置、電磁コイル43に流れる駆動電流の電流波形、及び、吸入弁30の動きを示している。横軸は、時間で、吸入工程から戻し工程、吐出工程を経て吸入工程に戻る1サイクル期間を表示している。同図により、吸入弁30の動きと電流波形の関係が理解できる。同図に示すように、吐出弁30の電磁コイル43に通電されると、吸入弁30は閉弁を始める。電磁コイル43に電流が与えられると、アンカー36と固定コア39の間に磁気吸引力が働く。駆動電流は吸入弁30が開弁する方向の力f1に打ち勝つに必要な大きさの電流を与える必要がある。
この磁気吸引力が、吸入弁30が開弁する方向の力f1に打ち勝った時点で、アンカー36が固定コア39方向へ移動を開始する。アンカー36が移動することで、軸方向につば部35aで接触しているロッド35も同じく移動し、吸入弁30が吸入弁付勢ばね33の力と、流体力、主には、加圧室側からシート部を通過する流速による静圧の低下により閉弁を完了する。この時、アンカー36と固定コア39が衝突し、騒音を発生する。前述してきた通り、本実施例においてECU27の制御部27aは、電磁コイル43の電流などの駆動電圧に関係する物理量を検出し、アンカー36と固定コア39の衝突タイミングを検知し、そのタイミングで電流値を低減し、衝突による騒音を低減している。
本実施例では、アンカー36と固定コア39の衝突タイミングで電流値が下がるように電流制御を実施している。言い換えれば、電流値の低いタイミングでアンカー36と固定コア39の衝突するように電流を制御している。従って、電流値が下がった状態でアンカーアンカー36と固定コア39の衝突するように、電流ではなく、固定コア39を付勢するバネや固定コア39と係合する係合部材を付勢するバネのバネ力を適切な値に設定することも可能である。つまり、本実施例の高圧燃料供給ポンプはエンジンが無負荷で設定回転数以下のエンジン回転数の運転状態において、駆動電流がピーク電流から低下した後にアンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するようにアンカー36を付勢するアンカー付勢ばね41、又は前記アンカーと係合する係合部材を付勢するロッド付勢ばね40のばね力が設定されたものである。
図13に本発明に係る実施例2の高圧燃料供給ポンプを制御するECU27の機能ブロックを示す図である。実施例1と同様の内容については説明を省略する。ECU27の制御部27aは図13に示すように、信号検出部、衝突検知部、学習部、及び、電流波形生成部という機能ブロックを有する。信号検出部では、電磁コイル43の電流などポンプの駆動電圧に関係する物理量の信号を検出する。衝突検知部では、信号検出部で検出された信号に対して信号処理によってアンカー36と固定コア39の衝突タイミングを検知する。学習部では、前記衝突検知部によって検知した衝突タイミングを学習する。電流波形生成部では、学習部で学習した衝突タイミングに基づいて、アンカー36と固定コア39の衝突タイミングで電流値を低減した電流波形を生成する。ここで得られた電流波形を電磁吸入弁300へ通電することにより、アンカー36と固定コア39で発生する衝突音を低減できる。
以上の通り、本実施例においてECU27の制御部27aは、学習部による学習モードにおいて駆動電圧に関する物理量(たとえば電磁コイル43に流れる駆動電流)から、アンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するタイミングを学習する。そして制御部27aは、運転モードにおいて学習モードにおいて学習したタイミングよりも前に電磁コイル43に流れる駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する。
具体的には学習モードにおいて上記した物理量は電磁コイル43にかける駆動電圧により流れる駆動電流であり、制御部27aは、学習部及び衝突検知部により駆動電流からアンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するタイミングを学習する。そして、電流波形生成部により運転モードにおいて学習モードで学習したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する。なお、制御部27aは、学習モードにおいて駆動電圧により流れる駆動電流を信号処理することでアンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するタイミングを学習する。具体的には実施例1と同様に駆動電流を1回微分することで上記した衝突タイミングを学習するものである。そして制御部27aは、学習モードにおいて駆動電流を1回微分して出力される波形の傾きがほぼ0となったタイミングをアンカー36が固定コア39に吸引されて衝突するタイミングとして学習する。
1:ポンプ本体
2:プランジャ
6:シリンダ
7:シールホルダ
8:吐出弁機構
9:圧力脈動低減機構
10a:低圧燃料吸入口
11:加圧室
12:燃料吐出口
13:プランジャシール
23:コモンレール
30:吸入弁
31:吸入弁シート
32:吸入弁ストッパ
33:吸入弁ばね
35:ロッド
36:アンカー
38:アウターコア
39:固定コア
40:ロッド付勢ばね
41:アンカー付勢ばね
43:電磁コイル
300:電磁吸入弁
361:磁路形成部
362:ガイド部

Claims (12)

  1. アンカーと、前記アンカーを電磁力により吸引する固定コアと、前記固定コアにより前記アンカーが吸引されることで開弁、又は閉弁を行う吸入弁と、駆動電圧がかかることで前記電磁力を発生させる電磁力発生部と、を備えた高圧燃料供給ポンプを制御する制御装置において、
    エンジンが無負荷で設定回転数以下のエンジン回転数の運転状態において、前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する制御部を備えたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  2. アンカーと、前記アンカーを電磁力により吸引する固定コアと、前記固定コアにより前記アンカーが吸引されることで開弁、又は閉弁を行う吸入弁と、駆動電圧がかかることで前記電磁力を発生させる電磁力発生部と、を備えた高圧燃料供給ポンプを制御する制御装置において、
    前記駆動電圧に関する物理量から前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングを求め、前記タイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する制御部を備えたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  3. アンカーと、前記アンカーを電磁力により吸引する固定コアと、前記固定コアにより前記アンカーが吸引されることで開弁、又は閉弁を行う吸入弁と、駆動電圧がかかることで前記電磁力を発生させる電磁力発生部と、を備えた高圧燃料供給ポンプを制御する制御装置において、
    学習モードにおいて前記駆動電圧に関する物理量から、前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングを学習し、運転モードにおいて前記学習モードにおいて学習したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御する制御部を備えたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  4. 請求項1又は2に記載の高圧燃料供給ポンプの制御装置において、
    前記制御部は、前記駆動電圧により流れる駆動電流から、前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングを推定し、推定したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  5. 請求項3に記載の高圧燃料供給ポンプの制御装置において、
    前記学習モードにおいて前記物理量は前記駆動電圧により流れる駆動電流であり、前記制御部は、前記駆動電流から前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングを学習し、前記運転モードにおいて前記学習モードにおいて学習したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  6. 請求項1又は2に記載の高圧燃料供給ポンプの制御装置において、
    前記制御部は、前記駆動電圧により流れる駆動電流を信号処理することで前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングを推定し、推定したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  7. 請求項3に記載の高圧燃料供給ポンプの制御装置において、
    前記物理量は前記駆動電圧により流れる駆動電流であり、前記制御部は、前記学習モードにおいて前記駆動電流を信号処理することで前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングを学習し、前記運転モードにおいて前記学習モードにおいて学習したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  8. 請求項1又は2に記載の高圧燃料供給ポンプの制御装置において、
    前記制御部は、前記駆動電圧により流れる前記駆動電流を1回微分することで前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングを推定し、推定したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  9. 請求項3に記載の高圧燃料供給ポンプの制御装置において、
    前記物理量は前記駆動電圧により流れる駆動電流であり、前記制御部は、前記学習モードにおいて前記駆動電流を1回微分することで前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングを学習し、前記運転モードにおいて前記学習モードにおいて学習したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  10. 請求項1又は2に記載の高圧燃料供給ポンプの制御装置において、
    前記制御部は、前記駆動電流を1回微分して出力される波形の傾きがほぼ0となったタイミングを前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングとして推定し、推定したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  11. 請求項3に記載の高圧燃料供給ポンプの制御装置において、
    前記物理量は前記駆動電圧により流れる駆動電流であり、前記制御部は、前記学習モードにおいて前記駆動電流を1回微分して出力される波形の傾きがほぼ0となったタイミングを前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するタイミングとして学習し、前記運転モードにおいて前記学習モードにおいて学習したタイミングよりも前に駆動電流をピーク電流から低下させるように制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
  12. アンカーと、前記アンカーを電磁力により吸引する固定コアと、前記固定コアにより前記アンカーが吸引されることで開弁、又は閉弁を行う吸入弁と、駆動電圧がかかることで前記電磁力を発生させる電磁力発生部と、を備え、
    エンジンが無負荷で設定回転数以下のエンジン回転数の運転状態において、駆動電流がピーク電流から低下した後に前記アンカーが前記固定コアに吸引されて衝突するように前記アンカーを付勢するバネ、又は前記アンカーと係合する係合部材を付勢するバネのばね力が設定されたことを特徴とする高圧燃料供給ポンプ。
JP2016108093A 2016-05-31 2016-05-31 高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプ Active JP6877093B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016108093A JP6877093B2 (ja) 2016-05-31 2016-05-31 高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプ
EP17806127.1A EP3467298B1 (en) 2016-05-31 2017-03-15 Device for controlling high-pressure fuel supply pump, and high-pressure fuel supply pump
US16/305,366 US10982638B2 (en) 2016-05-31 2017-03-15 Device for controlling high-pressure fuel supply pump, and high-pressure fuel supply pump
CN201780024936.XA CN109072843B (zh) 2016-05-31 2017-03-15 高压燃料供给泵的控制装置和高压燃料供给泵
PCT/JP2017/010292 WO2017208565A1 (ja) 2016-05-31 2017-03-15 高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016108093A JP6877093B2 (ja) 2016-05-31 2016-05-31 高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017214852A true JP2017214852A (ja) 2017-12-07
JP6877093B2 JP6877093B2 (ja) 2021-05-26

Family

ID=60478283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016108093A Active JP6877093B2 (ja) 2016-05-31 2016-05-31 高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10982638B2 (ja)
EP (1) EP3467298B1 (ja)
JP (1) JP6877093B2 (ja)
CN (1) CN109072843B (ja)
WO (1) WO2017208565A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021245984A1 (ja) * 2020-06-03 2021-12-09 日立Astemo株式会社 電磁弁制御装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230003215A1 (en) * 2019-11-19 2023-01-05 Hitachi Astemo, Ltd. Electromagnetic valve mechanism and high-pressure fuel supply pump
JP7303764B2 (ja) * 2020-02-28 2023-07-05 日立Astemo株式会社 高圧燃料ポンプの制御装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001182593A (ja) * 1999-10-13 2001-07-06 Denso Corp 電磁弁駆動装置
JP2010014109A (ja) * 2008-06-04 2010-01-21 Denso Corp 燃料供給装置
US20120000445A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Hitachi, Ltd. Method and Control Apparatus for Controlling a High-Pressure Fuel Supply Pump
JP2015014221A (ja) * 2013-07-04 2015-01-22 株式会社デンソー 高圧ポンプの制御装置
WO2015174037A1 (ja) * 2014-05-16 2015-11-19 株式会社デンソー 高圧ポンプの制御装置
US20170009697A1 (en) * 2014-02-25 2017-01-12 Continental Automotive Gmbh Injection Valve For An Accumulator Injection System

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4415884B2 (ja) * 2005-03-11 2010-02-17 株式会社日立製作所 電磁駆動機構,電磁弁機構及び電磁駆動機構によって操作される吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ,電磁弁機構を備えた高圧燃料供給ポンプ
JP4318730B2 (ja) * 2007-03-29 2009-08-26 株式会社デンソー 高圧燃料ポンプ
DE102007035316B4 (de) 2007-07-27 2019-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung eines Magnetventils einer Mengensteuerung in einer Brennkraftmaschine
JP2012036886A (ja) 2010-08-11 2012-02-23 Hitachi Ltd 高圧燃料供給ポンプの制御方法および制御装置
DE102010039832A1 (de) 2010-08-26 2012-03-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Erreichens eines Schließpunkts eines hydraulischen Ventils
JP5537498B2 (ja) * 2011-06-01 2014-07-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 電磁吸入弁を備えた高圧燃料供給ポンプ
JP5975899B2 (ja) 2013-02-08 2016-08-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置の駆動装置
JP6221828B2 (ja) 2013-08-02 2017-11-01 株式会社デンソー 高圧ポンプの制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001182593A (ja) * 1999-10-13 2001-07-06 Denso Corp 電磁弁駆動装置
JP2010014109A (ja) * 2008-06-04 2010-01-21 Denso Corp 燃料供給装置
US20120000445A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Hitachi, Ltd. Method and Control Apparatus for Controlling a High-Pressure Fuel Supply Pump
JP2015014221A (ja) * 2013-07-04 2015-01-22 株式会社デンソー 高圧ポンプの制御装置
US20170009697A1 (en) * 2014-02-25 2017-01-12 Continental Automotive Gmbh Injection Valve For An Accumulator Injection System
WO2015174037A1 (ja) * 2014-05-16 2015-11-19 株式会社デンソー 高圧ポンプの制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021245984A1 (ja) * 2020-06-03 2021-12-09 日立Astemo株式会社 電磁弁制御装置
JPWO2021245984A1 (ja) * 2020-06-03 2021-12-09
JP7349024B2 (ja) 2020-06-03 2023-09-21 日立Astemo株式会社 電磁弁制御装置
US11859584B2 (en) 2020-06-03 2024-01-02 Hitachi Astemo, Ltd. Solenoid valve control device

Also Published As

Publication number Publication date
EP3467298A1 (en) 2019-04-10
EP3467298A4 (en) 2019-12-18
US20200318592A1 (en) 2020-10-08
CN109072843A (zh) 2018-12-21
JP6877093B2 (ja) 2021-05-26
WO2017208565A1 (ja) 2017-12-07
US10982638B2 (en) 2021-04-20
EP3467298B1 (en) 2023-07-26
CN109072843B (zh) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6293290B2 (ja) 高圧燃料供給ポンプ
WO2016208359A1 (ja) 流量制御弁及び高圧燃料供給ポンプ
JP2016094913A (ja) 高圧燃料供給ポンプ
US10337480B2 (en) High-pressure fuel pump and control device
US11542903B2 (en) High-pressure fuel supply pump provided with electromagnetic intake valve
JP2016142143A (ja) 高圧燃料供給ポンプ
JP6689178B2 (ja) 高圧燃料供給ポンプ
WO2018061471A1 (ja) 高圧燃料供給ポンプ
WO2017208565A1 (ja) 高圧燃料供給ポンプの制御装置、及び高圧燃料供給ポンプ
CN108431398B (zh) 高压燃料供给泵的控制方法以及使用该方法的高压燃料供给泵
JP2021014791A (ja) 高圧燃料ポンプ
JP2015218678A (ja) リリーフ弁を備えた高圧燃料供給ポンプ
CN110799746B (zh) 高压燃料供给泵
WO2018221077A1 (ja) 電磁弁、電磁吸入弁機構、及び高圧燃料ポンプ
JP2017145731A (ja) 高圧燃料供給ポンプ
US20220316470A1 (en) Fuel Pump
JP6770193B2 (ja) 高圧燃料供給ポンプ
WO2017203812A1 (ja) 燃料供給ポンプ
JP6602692B2 (ja) 高圧燃料供給ポンプの制御方法及びそれを用いた高圧燃料供給ポンプ。
WO2024084567A1 (ja) 燃料ポンプ
JP2023169731A (ja) 燃料ポンプ
JP2023071061A (ja) 燃料ポンプ
JP2019027335A (ja) 燃料ポンプ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160601

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170120

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170126

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200707

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200904

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200908

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201030

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210427

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6877093

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150