JP2021134760A - 高圧燃料ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンカが固定コアに衝突して発生する騒音を低減することで、高圧燃料ポンプを静音制御する。【解決手段】高圧燃料ポンプの制御装置８００は、プランジャの往復運動に同期してソレノイド２０５に通電することで、加圧室へ燃料が流入する流入口を開閉する吸入弁を制御する。ソレノイド２０５に通電される電流は、静止状態の吸入弁に閉弁を開始するための勢いをつけるピーク電流と、吸入弁を閉弁状態で保持するためにピーク電流の最大値より低い範囲でスイッチングする保持電流とからなる。制御装置８００が、ピーク電流のピーク電流印加量を、高圧燃料ポンプを閉弁させるのに十分な値から低減すると、ある印加量までは吸入弁の閉弁速度が小さくなり、ピーク電流印加量がある印加量より小さくなると吸入弁の閉弁速度が飽和するピーク電流の電流印加量の飽和範囲が存在する。そして、制御装置８００は、飽和範囲に収まるようにピーク電流の電流印加量を制御する。【選択図】図８

Description

本発明は、高圧燃料ポンプの制御装置に関する。

自動車の内燃機関には、高効率、低排気、高出力が求められる。これらの要求をバランスよく解決する手段として、直噴内燃機関が普及して久しい。自動車メーカやサプライヤは、その製品価値向上に絶えず努力を払ってきたが、その中で、重要な課題の一つに、高圧燃料ポンプの静音化がある。高圧燃料ポンプを静音化するためには、高圧燃料ポンプの駆動電流を低減すればよいが、駆動電流を低減しすぎると高圧燃料ポンプは燃料を吐出できない。静音化のために最適な電流印加量は、高圧燃料ポンプの個体によって異なる。従来のポンプの静音制御では、燃料の吐出を失敗しない範囲で、ポンプの個体ごとに最小の電流印加量を調べるために、以下の特許文献１に開示された技術が用いられていた。

従来のポンプの静音制御の一例として、特許文献１の請求項１には、「制御弁の駆動指令により電磁部に通電して弁体を目標位置まで変位させるときの駆動指令に対する弁体の動きを検出する動き検出手段と、動き検出手段により先の通電時に弁体が目標位置まで変位したことが検出された場合に、先の通電時よりも後の通電時において電磁部に供給する供給電力を、先の通電時の供給電力から所定だけ低減する電力低減制御を実施する通電制御手段と、を備えることを特徴とする高圧ポンプの制御装置。」という発明が開示されている。

また、特許文献１の請求項２には、「通電制御手段は、動き検出手段により先の通電時に弁体が目標位置まで変位したことが検出されなかった場合に、後の通電時において電磁部に供給する供給電力を、先の通電時の供給電力から所定だけ増加する電力増加制御を実施する請求項１に記載の高圧ポンプの制御装置」という発明が開示されている。

特開２０１７-７５６０９号公報

ところで、ノーマルオープン型の高圧燃料ポンプでは、高圧燃料ポンプを構成する吸入弁の閉弁に先立って、アンカが固定コアに衝突する。高圧燃料ポンプの個体差にかかわらず、全ての高圧燃料ポンプで閉弁を成功させるためにソレノイドに過剰な電流を通電すると、アンカが固定コアに向かう速度が上がるため、固定コアにアンカが衝突する際に、大きな騒音が発生してしまう。一方、この騒音を低減するために、制御装置が、閉弁可能な最小電流印加量の近傍で電流印加量の増減を繰り返して、電流印加量の最小値を探索する従来の方法を用いると、一定の頻度で閉弁失敗が起こる。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、閉弁失敗せずに高圧燃料ポンプを静音制御することを目的とする。

本発明に係る高圧燃料ポンプの制御装置は、プランジャの往復運動に同期してソレノイドに通電することで、加圧室へ燃料が流入する流入口を開閉する吸入弁を制御する。ソレノイドに通電される電流は、静止状態の吸入弁に閉弁を開始するための勢いをつけるピーク電流と、吸入弁を閉弁状態で保持するためにピーク電流の最大値より低い範囲でスイッチングする保持電流とからなる。そして、制御装置が、ピーク電流のピーク電流印加量を、高圧燃料ポンプを閉弁させるのに十分な値から低減すると、ある印加量までは吸入弁の閉弁速度が小さくなり、ピーク電流印加量がある印加量より小さくなると吸入弁の閉弁速度が飽和するピーク電流の電流印加量の飽和範囲が存在する。制御装置は、飽和範囲に収まるようにピーク電流の電流印加量を制御する。

本発明によれば、閉弁成功と閉弁失敗を繰り返して静音化に最も適切な電流印加量を探索する従来の方法を用いなくても、騒音を最も低減できる領域でソレノイドに通電される電流を制御することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の各実施の形態に共通する直噴内燃機関の概略構成を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通する高圧燃料ポンプの構造例を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通する高圧燃料ポンプの動作を説明するタイムチャートである。 本発明の各実施の形態に共通する高圧燃料ポンプの個体特性のばらつきを示す図である。 本発明の各実施の形態に共通する高圧燃料ポンプのピーク電流積分値に対して閉弁完了直前速度が飽和する様子を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通するピーク電流を変えたときにおけるアンカの速度と閉弁変位とを示す図である。 本発明の各実施の形態に共通する閉弁完了タイミングと、閉弁完了直前速度との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１３のステップＳ１３０１で算出されたピーク電流積分値と、ステップＳ１３０２で検出された閉弁完了タイミングとの関係を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通する閉弁完了時に電流が変化する様子を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通するソレノイドに流れる電流のスイッチング周波数の変化から閉弁完了タイミングを検出する方法を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通する微分回路の構成例を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通する絶対値回路の構成例を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通するフィルタの周波数−ゲイン特性を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通するフィルタに入力したスイッチング電流信号の変化の様子を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通するアンカが固定部に衝突する前後の周波数と、ゲインとの関係を示す図である。 本発明の各実施の形態に共通する閉弁検知装置（電磁アクチュエータ制御装置）の動作例を示すフローチャートである。 本発明の各実施の形態に共通する閉弁完了タイミング検出部の動作の一例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について、添付図面を参照して説明するが、本実施形態は、各図面に記載の実施形態に限定されるものではない。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

以下に説明する各実施の形態に係る制御装置は、ノーマルオープン型の高圧燃料ポンプの制御に適用したものである。ノーマルオープン型の高圧燃料ポンプは、ソレノイドに電流を流さないときは弁体（吸入弁）が開弁していて、ソレノイドに電流を流すと弁体が閉弁する。ノーマルオープン型の高圧燃料ポンプでは、弁体が閉弁することでプランジャの上昇により圧縮された燃料が低圧配管側に戻ることを妨げ、燃料を高圧配管側に吐出する。ただし、閉弁と開弁を置き換えれば、第１の実施の形態に係る制御装置をノーマルクローズ型の高圧燃料ポンプの制御にも適用できる。
なお、本発明を適用した第１〜第３の実施の形態に係る制御装置について説明する前に、各実施の形態に共通する高圧燃料ポンプ及び制御装置の構成及び動作の例について、図１〜図７を参照して説明する。

＜＜内燃機関の概要＞＞
図１は、直噴内燃機関１０の概略構成を示す図である。
直噴内燃機関１０では、燃料タンク１０１に蓄えられた燃料はフィードポンプ１０２で０．４ＭＰａ程度に加圧され、低圧配管１１１を経由して高圧燃料ポンプ１０３に流入する。そして、高圧燃料ポンプ１０３にて、燃料がさらに数十ＭＰａに加圧される。加圧された燃料は、高圧配管１０４を経由し、直噴インジェクタ１０５から直噴内燃機関１０の気筒１０６に噴射される。

噴射された燃料は、ピストン１０７の動作により気筒１０６に吸入された空気と混合される。この混合気は、点火プラグ１０８が生成する火花によって点火され、爆発する。爆発により生成される熱により気筒１０６内の混合気は膨張し、ピストン１０７を押し下げる。ピストン１０７を押し下げる力はリンク機構１０９を経由し、クランク軸１１０を回転させる。クランク軸１１０の回転はミッションを通して車輪に伝えられ、車両を動かす力となる。

一般に内燃機関には、低燃費、高出力、排気浄化が主に求められるが、さらなる付加価値として騒音と振動の低減が求められる。高圧燃料ポンプ１０３においては、燃料を吸入する吸入弁の開閉の際に、弁体やアンカとストッパが衝突することにより騒音が発生する。各自動車メーカ、サプライヤはその低騒音化に多くの努力をしている。以下に、本実施の形態に係る制御装置が制御対象とする高圧燃料ポンプ１０３の構造例について説明する。

＜＜高圧燃料ポンプの構成＞＞
図２は、高圧燃料ポンプ１０３の構造例を示す図である。
図２に示す高圧燃料ポンプ１０３はノーマルオープン型の高圧燃料ポンプと呼ばれ、本実施の形態ではノーマルオープン型について説明するが、開弁と閉弁を置き換えればノーマルクローズ型にも適用可能である。

高圧燃料ポンプ１０３が備えるプランジャ２０２は、直噴内燃機関１０のカム軸に取り付けられたカム２０１の回転により上下する。吸入弁２０３は、プランジャ２０２の上下運動に同期して、固定部２０６によりアンカ２０４が吸引されることで流入口２２５を開閉する。電流Iが通電されて電磁力を発生するソレノイド２０５は、吸入弁２０３の開閉動作を制御する。アンカ２０４は、ソレノイド２０５が生成する電磁力により固定コア（固定部２０６）に吸引され、吸入弁２０３の動作を制御する。

高圧燃料ポンプ１０３は、ケーシング２２３で囲まれ、内部に加圧室２１１が配置される。加圧室２１１とは、連通口２２１と流出口２２２で区切られる範囲の領域である。低圧配管１１１側から、流入口２２５と連通口２２１を通して加圧室２１１へ燃料が流入する。加圧室２１１に流入した燃料は、流出口２２２を通って高圧配管１０４側に吐出される。

流出口２２２は、吐出弁２１０によって開閉される。吐出弁２１０は、ばね部２２６によって流出口２２２を閉弁する方向に常時付勢されており、加圧室２１１の圧力がばね部２２６のスプリング力を上回ると流出口２２２が開いて燃料は噴射される。

高圧燃料ポンプ１０３では、ソレノイド２０５の通電のＯＮ又はＯＦＦが制御されることでアンカ２０４の軸方向（図２の左右方向）の動作が制御される。ソレノイド２０５の通電がＯＦＦの状態においてアンカ２０４は、第１スプリング２０９によって開弁方向（図２の右方向）に常時付勢され、アンカ２０４に押された吸入弁２０３がストッパ２０８に接触して静止状態となることで吸入弁２０３は開弁位置に保たれる。図２では、開弁状態の吸入弁２０３の様子が示されている。図中に示す一点鎖線２１２は、低圧配管１１１から加圧室２１１への燃料の流入方向を表す。

ソレノイド２０５の通電がＯＮになると、固定部２０６（磁気コア）とアンカ２０４との間に磁気吸引力Fmagが発生する。磁気吸引力Fmagにより、第１スプリング２０９のスプリング力Fspに抗して吸入弁２０３の基端（第１スプリング２０９の付け根の部分）側に設けられるアンカ２０４が閉弁方向（図２の左方向）に吸引され、アンカ２０４が加速される。

アンカ２０４が固定部２０６に吸引された状態において吸入弁２０３は上流側と下流側との差圧及び第２スプリング２１５の付勢力に基づいて開閉するチェック弁となる。したがって、吸入弁２０３の下流側の圧力が上昇することにより吸入弁２０３は閉弁方向に移動する。吸入弁２０３が閉弁方向に設定されたリフト量だけ移動すると、吸入弁２０３の突起がシート部２０７に着座し、吸入弁２０３は閉弁状態となるため、加圧室２１１の燃料が低圧配管１１１側に逆流できなくなる。これによって、プランジャ２０２の上昇により圧縮された燃料は流出口２２２を通って高圧配管に吐出される。

高圧燃料ポンプ１０３の動作（主に、ソレノイド２０５への通電、アンカ２０４の移動）は、電磁アクチュエータ制御装置１１３により制御される。電磁アクチュエータ制御装置１１３は、本発明に係る制御装置の一例である。電磁アクチュエータ制御装置１１３の動作は、直噴内燃機関１０の全体の動作を制御する内燃機関制御装置（以下、ＥＣＵ（Engine Control Unit））１１４が出力する駆動パルスによって制御される。また、ＥＣＵ１１４には、電磁アクチュエータ制御装置１１３からの動作情報、高圧燃料ポンプ１０３の動作情報（カム軸センサが検出したカム軸の回転角等）が入力する。

電磁アクチュエータ制御装置１１３は、ソレノイド２０５に通電される電流Iを計測して電圧に変換する電流測定回路３０１、電流測定回路３０１で変換された電圧を微分する微分回路３０２、微分された電圧の絶対値をとる絶対値回路３０３、絶対値回路３０３の出力を平滑する平滑化回路３０４、高圧燃料ポンプ１０３の制御に用いる値（例えば、ピーク電流Iaの最大値）を記憶する記憶素子３０５、及びソレノイド２０５を制御する電源１１２の動作を制御する電源制御回路３０６を備える。電磁アクチュエータ制御装置１１３の各部の詳細な動作については、後述する図１５以降で説明する。

＜＜高圧燃料ポンプ動作のタイムチャート＞＞
図３は、高圧燃料ポンプ１０３の動作を説明するタイムチャートである。また、タイムチャートの下側には、タイミングｔ１，ｔ４，ｔ６，ｔ８における高圧燃料ポンプ１０３の動作の様子が示される。

図３の最上段に示すように、図２に示したＥＣＵ１１４は、電磁アクチュエータ制御装置１１３（ポンプ駆動ドライバ）に出力する駆動パルスをＯＮとするタイミングを変えることで、高圧燃料ポンプ１０３が吐出する燃料の流量を制御する。例えば、ＥＣＵ１１４は、吸入弁２０３がプランジャ２０２の上下（プランジャ変位）に同期して開閉動作する基準とするために、カム軸の回転角を検出する。そして、ＥＣＵ１１４は、例えば上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）から決められた角度（図３の左下に示すＰ_ＯＮタイミング）をカム２０１が回転した後に、電磁アクチュエータ制御装置１１３に対してＯＮとした駆動パルスを出力する。

電磁アクチュエータ制御装置１１３の電源制御回路３０６は、ＥＣＵ１１４から入力した駆動パルスがＯＮのときに、電源１１２がソレノイド２０５の両端に対して、図３の電圧波形で示す電圧Ｖを与え始めるよう、電源１１２を制御する（タイミングｔ１）。タイミングｔ１では、アンカ２０４が第１スプリング２０９の付勢力により、吸入弁２０３に押し付けられた状態である。

電圧Ｖにより、ソレノイド２０５に通電される電流Iは、次式（１）に従って増加する。
ＬｄＩ／ｄｔ＝Ｖ−ＲＩ・・・（１）
式（１）中のＬは、ソレノイド２０５のインダクタンスを表し、Ｒは、配線の抵抗を表す。電流Iの増加に伴い、固定部２０６がアンカ２０４を吸引する磁気吸引力Fmagも増加する。

磁気吸引力Fmagが第１スプリング２０９のスプリング力Fspより大きくなると、スプリング力Fspにより押さえつけられていたアンカ２０４が固定部２０６に向かって移動を始める（タイミングｔ２）。アンカ２０４が移動すると、プランジャ２０２の上昇により加圧された燃料に押されて、吸入弁２０３もアンカ２０４に追従して固定部２０６に向かい移動する。

図３の電流Iのグラフに示すように、ソレノイド２０５に通電される電流Iは、静止状態の吸入弁２０３に閉弁を開始するための勢いをつけるピーク電流Iaと、吸入弁２０３を閉弁状態で保持するためにピーク電流Iaの最大値より低い範囲でスイッチングする保持電流Ibとからなる。アンカ２０４と吸入弁２０３は慣性で移動するので、電磁アクチュエータ制御装置１１３は、吸入弁２０３が閉弁完了する前にピーク電流Iaを打ち切るように電源１１２を制御する（タイミングｔ３）。以下の説明で「閉弁完了」とは、アンカ２０４が固定部２０６に衝突する途中で、吸入弁２０３の突起がシート部２０７に着座して、吸入弁２０３が閉弁するタイミングを意味する。図中の電流波形に斜線部で示すピーク電流Iaは、第１スプリング２０９に押さえつけられて開弁位置に静止している吸入弁２０３とアンカ２０４に、閉弁するための勢いをつけるため、ソレノイド２０５に通電される電流を表す。

タイミングｔ３の後、ソレノイド２０５に保持電流Ibが通電される。図中の電流波形に横線部で示す保持電流Ibは、固定部２０６に近づいたアンカ２０４を、固定部２０６に衝突するまで引き付け、衝突した後は、接触状態を維持するため、電圧をスイッチングすることでソレノイド２０５に通電される電流を表す。電圧のスイッチングにより、この電流は一定の範囲で振動する。ここで、ピーク電流Iaの最大電流値を「Im」、保持電流Ibの最大電流値を「Ik」とする。

やがて吸入弁２０３の先端に設けられた突起がシート部２０７に衝突して、吸入弁２０３が着座する。この衝突により、図２に一点鎖線２１２で示した燃料の流路が塞がれる（タイミングｔ４）。プランジャ２０２の上昇により加圧された燃料は低圧配管１１１側に戻れなくなるので、加圧室２１１の圧力は上昇する。なお、アンカ２０４は吸入弁２０３がシート部２０７に衝突した後も動き続けるので、タイムチャートに破線で示すアンカ２０４の変位は、吸入弁２０３の変位よりも大きくなる。

加圧室２１１の圧力が、吐出弁２１０を抑えるばね部２２６のスプリング力Fsp_out（図２を参照）より大きくなると、吐出弁２１０が開き、プランジャ２０２の上昇により加圧された燃料が高圧配管１０４に吐出される。その後、ＥＣＵ１１４から入力される駆動パルスがＯＦＦになると、ソレノイド２０５には逆電圧が印加される（タイミングｔ５）。逆電圧が印加されると、ソレノイド２０５に供給されていた保持電流Ibが遮断される。このため、磁気吸引力より大きくなった第１スプリング２０９の力に押されてアンカ２０４が、図２の右方向に移動し始める。

図３の上から５段目に示すように、カム角が上死点を過ぎてプランジャ２０２が下降を始めると（タイミングｔ６）、図３の上から６段目に示すように加圧室２１１の燃圧は下がり始める。燃圧が、ばね部２２６のスプリング力Fsp_outより小さくなると吐出弁２１０は閉じて、燃料の吐出が終了する(タイミングｔ７)。

また、加圧室２１１の燃圧低下により、吸入弁２０３とともにアンカ２０４が閉弁位置から開弁位置へ移動する（タイミングｔ７〜ｔ８）。

このような動作により、高圧燃料ポンプ１０３は低圧配管１１１から高圧配管１０４に燃料を送る。この過程において、閉弁完了の後にアンカ２０４が固定部２０６に衝突する時（タイミングｔ４）と、吸入弁２０３とアンカ２０４がストッパ２０８に衝突して開弁完了する時（タイミングｔ８）とで騒音が発生する。特に、アンカ２０４が固定部２０６に衝突した時の騒音が大きい。この騒音は、特にアイドル時に運転者が不快に感じることがあり、自動車メーカや高圧燃料ポンプのサプライヤは、その騒音低減にしのぎをけずっている。そこで、本実施の形態に係る電磁アクチュエータ制御装置１１３は、特に閉弁完了の際に発生する騒音を低減することを目的として発明されたものである。

＜＜ピーク電流Iaと保持電流Ib＞＞
ここで、電磁アクチュエータ制御装置１１３が高圧燃料ポンプ１０３を駆動するために、ソレノイド２０５に通電される電流について説明する。
上述したように、高圧燃料ポンプ１０３を駆動する電流は大まかに、ピーク電流Iaと保持電流Ibがある。ピーク電流Iaを、図３に示したタイミングｔ１〜ｔ３の期間で積分するとピーク電流積分値IIが算出される。ピーク電流積分値IIは、図３に示したピーク電流Iaの供給開始のタイミングｔ１からピーク電流Iaの低減が開始するタイミングｔ３までにソレノイド２０５に通電される電流Iの積分値で定義される。

ピーク電流Iaは、吸入弁２０３とアンカ２０４に、閉弁するための勢いをつけるためにソレノイド２０５に通電されるので、ピーク電流積分値IIを低減すれば、閉弁の勢いは弱くなり、騒音を低減することができる。しかし、ピーク電流積分値IIを低減しすぎると閉弁に失敗する。したがって、吸入弁２０３が閉弁する範囲で可能な限りピーク電流積分値IIを低減したいという要望があった。

＜＜印加すべきピーク電流の個体差＞＞
ところで、吸入弁２０３が閉弁する限界のピーク電流積分値IIは、高圧燃料ポンプ１０３の個体特性に依存するという問題がある。ここでは、個体差の中でも支配的な第１スプリング２０９の個体差（スプリング力Fsp）に依存して、閉弁させるために最小のピーク電流積分値IIが変わることについて、図４を参照して説明する。図４の横軸にピーク電流積分値IIをとり、縦軸に吸入弁２０３の平均速度v_aveをとる。

図４には、スプリング力Fspが標準的なもの（図中に「標準品」と表記）、製造ばらつきの上限のもの（図中に「スプリング力上限」と表記）、下限のもの（図中に「スプリング力下限」と表記）について、それぞれ吸入弁２０３の閉弁時における平均速度v_ave（閉弁開始から閉弁完了までの速度の平均値）とピーク電流積分値IIとの関係が示される。

なお、本実施の形態において、電流印加量として用いられるピーク電流積分値IIは、ピーク電流Iaの通電開始から所定期間で積分した積分値として算出される。ただし、電流印加量は、ピーク電流Iaの通電開始から所定期間で積分したピーク電流Iaの２乗の積分値、又は、ソレノイド２０５に通電される電流Iとソレノイド２０５に印加される電圧Vとの積の積分値のいずれかで規定されてもよい。

図４から、スプリング力Fspによってピーク電流積分値IIと平均速度v_aveの関係がばらつくことが分かる。例えば、スプリング力Fspの下限品を閉弁させるのに最小の電流をスプリング力Fspの上限品に与えると、ソレノイド２０５が発生する磁気吸引力Fmagがスプリング力Fspを下回り、閉弁に失敗する。逆に、スプリング力Fspの上限品を閉弁させるのに最小の電流をスプリング力Fspの下限品に与えると、スプリング力Fspと比べて過剰な磁気吸引力Fmagが発生する。このため、閉弁に必要となる以上に大きな速度でアンカ２０４が固定部２０６に衝突し、吸入弁２０３が閉弁し、騒音レベルは最大になってしまう。

＜＜ピーク電流積分値IIと閉弁完了直前速度vel_Tbの不感帯＞＞
そこで、閉弁成功しているときにピーク電流積分値IIを徐々に低減し、閉弁失敗した
らピーク電流積分値IIを大きくする、という制御を繰り返すことで、閉弁限界の付近で
吸入弁２０３の閉弁を制御するという方法が考えられる。しかし、この方法では、ある頻
度で閉弁失敗が起こってしまう。

このような閉弁失敗を避けるべく、本発明者らが高圧燃料ポンプ１０３の特性を調べていたところ、ピーク電流積分値IIと閉弁完了直前速度vel_Tbとの関係に図５に示す不感帯５００があることを発見した。この不感帯５００が存在する理由について、図５と図６を参照して説明する。

図５は、高圧燃料ポンプ１０３のピーク電流積分値IIに対してアンカ２０４の閉弁完了直前速度vel_Tbが飽和する様子を示す図である。図５の横軸にピーク電流積分値IIをとり、縦軸に閉弁完了直前速度vel_Tbをとる。

図５には、これまで予想していた通り、ピーク電流積分値IIが小さくなると閉弁完了直前速度vel_Tbが小さくなる傾向が示される（電流印加量限界値５０１よりIIが大きい領域）。しかし、ピーク電流積分値IIが電流印加量限界値５０１より小さくなると、閉弁完了直前速度vel_Tbの減少が飽和してしまう領域（不感帯５００）がある。不感帯５００では、ピーク電流積分値IIが減少しても、閉弁完了直前速度vel_Tbは小さくならない。このようにソレノイド２０５に通電されるピーク電流Iaを増減しても、アンカ２０４の速度が変化せず、吸入弁２０３の閉弁速度（閉弁における勢い）も変化しなくなることを「飽和」と呼ぶ。

このため、電流印加量、及び閉弁の勢いには、電流印加量が、吸入弁２０３が閉弁するために十分な値より大きいときは、電流印加量が低減されると共に閉弁速度が遅くなり、電流印加量が所定値以下になると閉弁速度が一定になる関係がある。

このように、ピーク電流積分値IIが電流印加量限界値５０１より大きいときはピーク電流積分値IIの低減に伴い閉弁完了直前速度vel_Tbも低減するが、電流印加量限界値５０１より小さい領域ではピーク電流積分値IIを小さくしても閉弁完了直前速度vel_Tbは減少せず、一定値を保つ。すなわち、ピーク電流積分値IIと閉弁完了直前速度vel_Tbには不感帯５００が存在する。なお、不感帯には下限があり、この下限よりピーク電流積分値IIを小さくすると磁気吸引力不足で閉弁失敗する。したがって、閉弁時の騒音を最小化する条件は、この不感帯でピーク電流積分値IIを制御することである。

次に、図５の不感帯５００が存在する理由について、図６を用いて説明する。図６は、ピーク電流Iaを変えたときにおけるアンカ２０４の閉弁速度と閉弁変位とを示す図である。図６の上段は、ソレノイド２０５に通電される電流I、図６の中段はアンカ２０４の閉弁速度、図６の下段はアンカ２０４の閉弁変位を表すグラフである。なお、この図中の速度と変位は、開弁方向を正で表し、閉弁方向を負で表す。また、図６の上段、中段、下段の各グラフには５種類の線が引かれている。これらの線は、ソレノイド２０５にピーク電流Iaの最大電流値Imが供給されてからピーク電流Iaが打ち切られるまでの時間幅（ピーク電流幅Th）を、1.095ms、1.1ms、1.11ms、1.15ms、1.35msにしたときに計測される電流I、閉弁速度及び閉弁変位を表す。

図６の中段に示す、アンカ２０４の閉弁時の速度と時間との関係より、閉弁中のアンカ２０４の速度が一定ではないことが分かる。騒音レベルに支配的なのは、アンカ２０４が固定部２０６に衝突する直前の閉弁完了直前速度vel_Tbである。ソレノイド２０５に対してピーク電流Iaが十分長い時間与えられるときは（例えば、実線で示されるピーク電流幅１．３５msの場合）、アンカ２０４は常に加速されている。

一方で、ピーク電流幅を1.15ms、1.11ms、1.1ms、1.095msのように短くしていくと、電磁アクチュエータ制御装置１１３がピーク電流Iaを最大電流値Imで打ち切ったタイミング（0.03s〜0.0301s付近）からアンカ２０４が減速し始める。そして、アンカ２０４は、低速度で固定部２０６に向けて惰行する。ピーク電流幅1.15ms、1.11ms、1.1msに対してはそれぞれ、0.0306s、0.031s、0.0316s付近までが惰行区間を表す。ピーク電流幅が1.095msのときは、磁気吸引力不足のため、惰行から閉弁失敗に至る。

そして、アンカ２０４が固定部２０６に近づくと、ピーク電流Iaから切り替えられた保持電流Ibが生成する磁気吸引力によって、アンカ２０４が再び加速される（例えば、破線で示されるピーク電流幅1.15msの場合は、0.0306s〜0.03075s付近）。アンカ２０４が、ほぼ速度０の状態から保持電流Ibによる磁気吸引力Fmagで再加速されると、それまでの運動の仕方に関係なく、アンカ２０４と固定部２０６との距離によって決まる速度でアンカ２０４が固定部２０６に衝突し、吸入弁２０３が閉弁する。これがピーク電流積分値IIに対するアンカ２０４の閉弁完了直前速度vel_Tbの不感帯５００が存在する理由である。

＜＜閉弁完了タイミングTbと閉弁完了直前速度vel_Tbの不感帯＞＞
ピーク電流積分値IIと閉弁完了直前速度vel_Tbとの関係に不感帯５００があることが分かったので、図５の横軸をピーク電流積分値IIから閉弁完了タイミングTbに置き換えてみる。閉弁完了タイミングTbとは、吸入弁２０３が固定部２０６に衝突するタイミングのことであるが、これに僅かに遅れるアンカ２０４が固定部２０６に衝突するタイミングのほうが検出しやすいので、こちらを便宜的に閉弁完了タイミングTbとする。
図７は、閉弁完了タイミングTbと、閉弁完了直前速度vel_Tbとの関係を示す図である。

図７に示すように、閉弁完了タイミングTbと閉弁完了直前速度vel_Tbとの間にも、閉弁完了タイミングTbによらず閉弁完了直前速度vel_Tbが一定となる不感帯があることが分かる。例えば、第１スプリング２０９のスプリング力Fspが、標準、製造ばらつきの上限、下限のそれぞれの場合に、閉弁完了タイミングTbと閉弁完了直前速度vel_Tbの関係をプロットすると、全ての高圧燃料ポンプ１０３のvel_Tbが不感帯となる閉弁完了タイミングTbの飽和領域Tr（図中に斜線部で示す領域）が存在することが分かる。飽和領域Trでは、閉弁完了タイミングTbによらず、閉弁完了直前速度vel_Tbがほぼ一定となる。なお、後述する図１０以降で説明するが、飽和領域Trの最小値をTb_minとし、最大値をTb_maxとしたときにTb_minとTb_maxの間の飽和領域Tr内に閉弁完了タイミングTbの目標値としてTb_tarを設定する。

このように、本発明者らはソレノイド２０５に流れる電流Iを低減しても可動子（アンカ２０４）の閉弁完了直前速度vel_Tbが小さくならない、ソレノイド２０５に通電される電流Iの飽和領域Trが存在することを見出した。可動子（アンカ２０４）の閉弁完了直前速度vel_Tbが飽和するということは、閉弁完了直前速度に支配される、閉弁時の衝撃や騒音が飽和するということを意味する。

ここで、図５に戻ると、ソレノイド２０５に流れる電流Iを不感帯５００よりさらに低減しても閉弁完了直前のアンカ２０４の速度をこれ以上小さくすることはできず、むしろ閉弁に失敗する虞があることが分かる。また、図５の電流積分値IIに関する不感帯５００は、図７の閉弁完了タイミングTbの飽和領域Trに対応する。

したがって本実施の形態に係る制御装置では、閉弁完了タイミングTbを、図７に示す飽和領域Trに入るように制御することにより、閉弁に失敗することを抑制しつつ、電磁アクチュエータ制御装置１１３の低騒音化を実現することが可能となる。すなわち、閉弁完了タイミングTbを飽和領域Trの設定範囲内に制御することで、閉弁完了直前速度vel_Tbを最小とすることができる。そこで、本実施の形態に係る制御装置は、閉弁完了タイミングTbを飽和領域Tr（設定範囲）の範囲内に設定してアンカ２０４を減速することで、閉弁失敗を抑制しつつ、閉弁の際のアンカ２０４と固定部２０６との衝撃、又は騒音を最小とすることができる。

なお、特許文献１に開示された従来の制御装置では、閉弁可能な最小電流印加量の近傍で電流印加量の増減を繰り返すので、数ストロークに一回は閉弁失敗が発生していた。閉弁失敗は、燃圧の脈動を引き起こす。そして、燃圧の脈動はインジェクタからの燃料噴射量のばらつきの原因となっていた。しかし、本実施の形態に係る制御装置では、適切な電流量となるようにピーク電流Iaをソレノイド２０５に通電することで、閉弁失敗を抑制する。このため、高圧燃料ポンプ１０３からインジェクタ１０５に至る高圧燃料配管の燃料脈動を低減することができる。燃料脈動を低減すると、インジェクタ１０５から噴射される燃料噴射量のばらつきを抑えることが可能となる。

また、図４を参照して説明したように、全ての高圧燃料ポンプ１０３を静音制御できるピーク電流積分値IIは存在しないので、従来は高圧燃料ポンプ１０３の特性に応じて調整する必要があった。しかし、本実施の形態に係る電磁アクチュエータ制御装置１１３は、図７を参照して説明したように閉弁完了タイミングTbを、全ての高圧燃料ポンプ１０３で共通の飽和領域Trに入るように制御することで、全ての高圧燃料ポンプ１０３を静音化することが可能となる。

ここまで、電磁アクチュエータ制御装置１１３が、ピーク電流Iaと保持電流Ibをソレノイド２０５に印加し、吸入弁２０３が閉弁完了する前にピーク電流Iaから保持電流Ibに切り替える高圧燃料ポンプ１０３の制御において、本発明者が発見した現象について説明した。その現象とは、上述したようにピーク電流積分値IIを小さくすると閉弁完了直前速度vel_Tbも小さくなるが、電流印加量限界値よりピーク電流積分値IIを小さくしても、閉弁完了直前速度vel_Tbの減少が止まり、閉弁完了直前速度vel_Tbが飽和することであった。ここからは、閉弁完了直前速度vel_Tbが飽和する現象に基づき、高圧燃料ポンプの静音化を実現可能な、第１〜第３の実施の形態に係る制御装置について説明する。各実施の形態に係る制御装置は、それぞれ図２に示した電磁アクチュエータ制御装置１１３に対応する。また、以下に説明する第１〜第３の実施の形態に係る制御装置において、図２に示したプランジャ２０２の往復運動に同期してソレノイド２０５に通電することで、加圧室２１１へ燃料が流入する流入口を開閉する吸入弁２０３を制御する動作は共通である。

＜第１の実施の形態：ピーク電流積分値IIに対する閉弁完了直前速度vel_Tbの不感帯における電流制御＞
第１の実施の形態に係る制御装置８００（図８を参照）は、ソレノイド２０５に通電する電流Iを、静止状態の吸入弁２０３に閉弁を開始するための勢いをつけるピーク電流Iaと、吸入弁２０３を閉弁状態で保持するためにピーク電流Iaの最大値より低い電流の範囲でスイッチングする保持電流Ibとによって、高圧燃料ポンプ１０３を制御する。そして、ピーク電流Iaのピーク電流印加量を、高圧燃料ポンプ１０３を閉弁させるのに十分な値から低減すると、ある印加量までは吸入弁２０３の閉弁速度が小さくなり、ピーク電流印加量がある印加量より小さくなると吸入弁２０３の閉弁速度が飽和するピーク電流Iaの電流印加量の飽和範囲が存在する。制御装置８００は、この飽和範囲に収まるようにピーク電流Iaの電流印加量を制御する。
言い換えれば、制御装置８００は、ピーク電流積分値IIが不感帯５００の範囲内に収まるように制御することで、吸入弁２０３の閉弁の勢いを制御する。

このように、第１の実施の形態に係る制御装置８００（後述する図８を参照、図２の電磁アクチュエータ制御装置１１３に相当）がピーク電流Iaと保持電流Ibで吸入弁２０３の閉弁の勢いを制御することで、閉弁完了時は、吸入弁２０３が保持電流Ibで閉弁状態を保つように制御される。つまり、制御装置８００がピーク電流Iaを打切った後は、アンカ２０４が惰行するので、アンカ２０４の閉弁の勢いは、閉弁完了時にピーク電流Iaが与えられている場合に比べて低減される。第１の実施の形態に係る制御装置８００は、このような前提において適用されることを想定している。

図８は、第１の実施の形態に係る高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００の内部構成例を示すブロック図である。

制御装置８００は、閉弁速度を飽和させるためのピーク電流Iaの電流印加量の範囲を記憶する電流印加量記憶部８０１と、ピーク電流Iaの電流印加量を算出する電流印加量算出部８０２と、ピーク電流Iaの電流印加量の範囲及びピーク電流Iaの電流印加量に基づいて、ソレノイド２０５に通電する電流を制御する電流制御部８０３を備える。
電流印加量記憶部８０１は、閉弁速度を飽和させるためのピーク電流Iaの電流印加量の範囲を記憶する。この範囲は、制御装置８００が、ピーク電流積分値IIを、高圧燃料ポンプ１０３を閉弁させるのに十分な値から低減した時に、吸入弁２０３の閉弁の勢い、及び、閉弁時の振動と騒音が飽和する範囲（例を図５の不感帯５００に示す）である。電流印加量記憶部８０１は、図２に示した記憶素子３０５の機能に対応する。電流印加量記憶部８０１は、例えば、図５に示したピーク電流積分値IIと閉弁完了直前速度vel_tbとの関係をマップ情報等で記憶する。

電流印加量算出部８０２は、電流制御部８０３が電流Iを制御するために、ソレノイド２０５に通電される電流Iを積分し電流印加量を算出する。

電流制御部８０３は、ソレノイド２０５への電流印加量（ピーク電流積分値II）が、電流印加量記憶部８０１に記憶される電流印加量の範囲に設定された任意の値（電流印加量限界値）に到達すると、ピーク電流Iaから保持電流Ibに切り替える。電流制御部８０３は、図２に示した電源制御回路３０６の機能に対応する。

図９は、高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００の動作の一例を示すフローチャートである。

ソレノイド２０５に流れる電流Iは、シャント抵抗８０４で電圧に変換される等の処理を経た後、制御装置８００に取り込まれる。

電流印加量算出部８０２は、制御装置８００に取り込まれた電流Iを積分して電流印加量（ピーク電流積分値II）を算出する（Ｓ９０１）。電流印加量記憶部８０１には、図５に示した、ピーク電流積分値IIと閉弁完了直前速度vel_Tbの関係で示される不感帯５００の右端５０１の値が、電流印加量限界値として記憶されている。

次に、電流制御部８０３は、電流印加量算出部８０２にて算出された電流印加量（ピーク電流積分値II）と、電流印加量記憶部８０１に記憶されている電流印加量限界値とを比較する（Ｓ９０２）。そして、電流制御部８０３は、電流印加量（ピーク電流積分値II）が電流印加量限界値を超えなければ（Ｓ９０２のＹＥＳ）、ピーク電流Iaを維持する、ピーク電流制御を実行する（Ｓ９０３）。一方、電流制御部８０３は、電流印加量（ピーク電流積分値II）が電流印加量限界値を超えたら（Ｓ９０２のＮＯ）、ピーク電流Iaから保持電流Ibの印加に移行し、保持電流制御を実行する（Ｓ９０４）。

制御装置８００が制御周期毎に、図９に示す本フローの制御を繰り返すことにより、ピーク電流積分値IIで表される電流印加量が不感帯５００の範囲内に制御され、閉弁時のアンカ２０４の速度が飽和する。すなわち、吸入弁２０３が閉弁可能な下限速度でアンカ２０４の速度が飽和するので、騒音と振動も最小値で飽和する。アンカ２０４の速度が飽和し、騒音と振動も飽和することにより、制御装置８００が、閉弁限界となる電流印加量付近でアンカ２０４の速度を制御しなくても、閉弁速度、騒音と振動を最も小さな値に制御しつつ、高圧燃料ポンプ１０３の閉弁失敗を回避することができる。

以上説明した第１の実施の形態に係る制御装置８００の電流制御部（電源制御回路３０６）は、アンカ２０４が固定部２０６に吸引されて衝突するタイミングより前にソレノイド２０５に通電する電流Iのピーク電流Iaを低減させる。例えば、電源制御回路３０６は、閉弁完了タイミングTbまではソレノイド２０５にピーク電流Iaを通電し、閉弁完了タイミングTbより前にピーク電流Iaを低減させるように電源１１２の制御を切り替える。その際、電流制御部８０３が、アンカ２０４が固定部２０６に衝突する直前の閉弁完了直前速度vel_tbが変わらない不感帯５００の範囲内でピーク電流積分値IIを低減する。このため、閉弁完了直前速度vel_tbが不感帯５００の範囲内で制御される一定値となり、高圧燃料ポンプ１０３の駆動時における騒音や振動の発生が抑制されるので、高圧燃料ポンプ１０３を静音化することが可能となる。

＜第２の実施の形態：閉弁完了タイミングTbに対する閉弁完了直前速度vel_Tbの不感帯における電流制御＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置の構成例及び動作例について説明する。本実施の形態で制御対象とする高圧燃料ポンプは、第１の実施の形態で制御対象とされた高圧燃料ポンプと同じである。また、第２の実施の形態に係る制御装置が、高圧燃料ポンプの弁開閉をピーク電流Iaと保持電流Ibによって制御することも第１の実施の形態に係る制御装置で行われる制御と同じである。ただし、第１の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置は、図５に示したように電流印加量が電流印加量限界値より小さくなるようにピーク電流積分値IIを制御したのに対し、第２の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置は、図７に示したように閉弁完了タイミングTbが飽和領域Trの範囲内になるように制御する点が異なる。

図１０は、第２の実施の形態に係る高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００Ａの構成例を示すブロック図である。

ピーク電流Iaの印加量を、高圧燃料ポンプ１０３を閉弁させるのに十分な値から低減すると、後述する図１４に示すようにピーク電流Iaの電流印加量が所定値になるまでは、吸入弁２０３の閉弁完了タイミングTbが一定値Tb_minであり、ピーク電流Iaの電流印加量が所定値以下になると閉弁完了タイミングTbが遅くなる関係が存在する。そこで、高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００Ａ（図１０を参照、図２の電磁アクチュエータ制御装置１１３に相当）は、閉弁完了タイミングTbを一定値Tb_minよりも大きくするように制御する。このとき、制御装置８００Ａは、図７に示したように閉弁完了タイミングTbが飽和領域Trの範囲内になるように制御する。

高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００Ａは、飽和閉弁タイミングを記憶する飽和閉弁タイミング記憶部１００１と、閉弁完了タイミングTbを検出する閉弁完了タイミング検出部１００２と、飽和閉弁タイミング及び閉弁完了タイミングTbの関係に基づいて、電流印加量を制御する電流制御部８０３を備える。
後述する図１４に示すように、ピーク電流積分値IIを高圧燃料ポンプ１０３を閉弁させるのに十分大きな値から低減すると、あるピーク電流積分値IIminまでは閉弁完了タイミングTbは一定値Tb_minを保ち、電流印加量がIIminより小さくなると閉弁完了タイミングTbは遅くなる閉弁完了タイミングの一定値Tb_minを、飽和閉弁タイミング記憶部１００１は記憶する。飽和閉弁タイミング記憶部１００１は、図２に示した記憶素子３０５の機能に対応する。

閉弁完了タイミング検出部１００２は、閉弁完了タイミングTbを検出する。閉弁完了タイミング検出部１００２は、図２に示した電流測定回路３０１、微分回路３０２、絶対値回路３０３及び平滑化回路３０４の機能に対応する。

電流制御部８０３は、閉弁完了タイミングTbが、飽和閉弁タイミング記憶部１００１に記憶される飽和閉弁タイミングの一定値よりも遅く設定した目標値より遅くなると、電流印加量を増加して閉弁完了タイミングTbを早め、閉弁完了タイミングTbが目標値より早いと電流印加量を減少して閉弁完了タイミングTbを遅くする。例えば、電流制御部８０３は、図７に示すように、閉弁完了タイミングTbが一定値Tb_minより遅く設定した目標値Tb_tarより大きい（遅い）時はピーク電流積分値IIを増加して、閉弁完了タイミングTbを早くする。逆に、電流制御部８０３は、閉弁完了タイミングTbが目標値Tb_tarより小さい（早い）時はピーク電流積分値IIを低減し、閉弁完了タイミングTbを遅くする。目標値Tb_tarは、図７の飽和領域Trの設定範囲内で任意に設定される値である。

図１１は、高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００Ａの動作の一例を示すフローチャートである。

ソレノイド２０５に流れる電流Iは、シャント抵抗８０４で電圧に変換される等の処理を経た後、制御装置８００Ａに取り込まれる。

高圧燃料ポンプ１０３が閉弁完了すると、インダクタンスＬの変化により、ソレノイド２０５に流れる電流Iのスイッチング周波数が変化する。閉弁完了タイミング検出部１００２は、後述する図１６に示す方法により、電流Iのスイッチング周波数の変化するタイミングを閉弁完了タイミングＴｂとして認識する（Ｓ１１０１）。

電流制御部８０３は、閉弁完了タイミングTbが、飽和閉弁タイミングより早いか否かを判断する（Ｓ１１０２）。

閉弁完了タイミングTbが、飽和閉弁タイミングより遅ければ（Ｓ１１０２のＮＯ）、電流制御部８０３は、ピーク電流Iaを維持するピーク電流制御を実行し（Ｓ１１０３）、ステップＳ１１０１に戻る。

閉弁完了タイミングが、飽和閉弁タイミングより早ければ（Ｓ１１０２のＹＥＳ）、電流制御部８０３は、ピーク電流Iaから保持電流Ibを印加する保持電流制御に移行し（Ｓ１１０４）、ステップＳ１１０１に戻る。

ここで、飽和閉弁タイミング記憶部１００１には、図７に示した、閉弁完了タイミングTbと、閉弁完了直前速度vel_Tbの関係が記憶される。上述したように図７に示される飽和領域Trの、例えば右端が飽和閉弁タイミングTb_max、左端が飽和閉弁タイミングTb_minとして記憶されている。例えば、電流制御部８０３は、閉弁完了タイミング検出部１００２にて検出された閉弁完了タイミングTbと、飽和閉弁タイミング記憶部１００１に記憶されている飽和閉弁タイミングTb_maxとを比較する。

なお、電流制御部８０３は、閉弁完了タイミングTbが一定値Tb_minより大きな目標値Tb_tarより大きい（遅い）時はピーク電流積分値IIを増加して、閉弁完了タイミングTbを早くする。逆に、電流制御部８０３は、閉弁完了タイミングTbが目標値Tb_tarより小さい（早い）時はピーク電流積分値IIを低減し、閉弁完了タイミングTbを遅くする。

制御装置８００Ａが制御周期毎に、図１１に示す本フローの制御を繰り返すことにより、閉弁完了タイミングTbは飽和領域Trの設定範囲内に制御され、閉弁可能な下限速度でアンカ２０４の速度が飽和する。アンカ２０４の速度が飽和し、騒音と振動も飽和することにより、制御装置８００Ａが、閉弁限界となる電流印加量付近でアンカ２０４の速度を制御しなくても、閉弁速度、騒音と振動を最も小さな値に制御しつつ、高圧燃料ポンプ１０３の閉弁失敗を回避することができる。また、制御装置８００Ａは、高圧燃料ポンプ１０３の騒音と振動を抑えるので、高圧燃料ポンプ１０３を静音化することができる。

＜第３の実施の形態：閉弁完了タイミングTbの変化量と、電流印加量ＩＩの変化量との比を用いた電流制御＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る高圧燃料ポンプの制御装置の構成例及び動作例について説明する。本実施の形態で制御対象とする高圧燃料ポンプは、第１の実施の形態で制御対象とされた高圧燃料ポンプと同じである。また、第３の実施の形態に係る制御装置が、高圧燃料ポンプの弁開閉をピーク電流Iaと保持電流Ibによって制御することも第１の実施の形態に係る制御装置で行われる制御と同じである。第１の実施形態では、閉弁完了直前速度vel_Tbの不感帯に関する情報を記憶しておく必要があったが、第３の実施形態では、ピーク電流積分値IIを変化させたときに検知される閉弁完了タイミングTbの変化に基づいて制御するので、不感帯に関する記憶は不要である。具体的には、不感帯のピーク電流積分値IIの最大値よりピーク電流積分値IIが大きいと、ピーク電流積分値IIが変化しても閉弁完了タイミングTbは一定であるが、不感帯のピーク電流積分値IIの最大値よりピーク電流積分値IIが小さいと、ピーク電流積分値IIの変化によって閉弁完了タイミングTbも変化することに基づき制御する。閉弁するのに必要なピーク電流積分値IIより十分大きなピーク電流積分値IIからピーク電流積分値IIを徐々に減少していったときに、閉弁完了タイミングTbが変化し始める点を不感帯の端点として認識する。

図１２は、第３の実施の形態に係る高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００Ｂの構成例を示すブロック図である。

高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００Ｂ（図１２を参照、図２の電磁アクチュエータ制御装置１１３に相当）は、ピーク電流の電流印加量の変化量と、吸入弁２０３の閉弁が完了する閉弁完了タイミングTbの変化量との比で表す変化率が閾値を超えるようにピーク電流Iaの電流印加量を制御する。そして、電流印加量、閉弁完了タイミングTb及び閉弁速度には、電流印加量が、吸入弁２０３が閉弁するために十分な値から所定値に低減されるまでは電流印加量が低減されても閉弁完了タイミングTbが一定であり、電流印加量が所定値以下になると、閉弁完了タイミングTbが遅くなる関係があり、変化率が変化率目標値より小さくならない範囲が、閉弁速度が飽和する範囲として設定される。

制御装置８００Ｂは、電流印加量を算出する電流印加量算出部８０２と、吸入弁２０３の閉弁完了タイミングTbを検出する閉弁完了タイミング検出部１００２と、変化率の目標値を記憶する変化率目標値記憶部１２０１と、を備える。また、制御装置８００Ｂは、電流印加量算出部８０２が算出した電流印加量と、閉弁完了タイミング検出部１００２が検出した閉弁完了タイミングTbとからΔTb／ΔIIで表される変化率を算出する変化率算出部１２０２と、変化率算出部１２０２が算出した変化率が、変化率目標値記憶部１２０１から読み出された変化率の目標値に一致するように、ソレノイド２０５に通電する電流Iを制御する電流制御部８０３を備える。

電流印加量算出部８０２は、ソレノイド２０５に通電される電流から電流印加量を算出し、変化率算出部１２０２にピーク電流積分値IIを出力する。

閉弁完了タイミング検出部１００２は、吸入弁２０３の閉弁完了タイミングTbを検出する。そして、閉弁完了タイミング検出部１００２は、変化率算出部１２０２に閉弁完了タイミングTbを出力する。

変化率算出部１２０２は、電流印加量の変化量と、閉弁完了タイミングTbの変化量とに基づいて変化率を算出する。例えば、変化率算出部１２０２は、電流印加量算出部８０２で算出されたピーク電流積分値IIの変化量ΔIIと、閉弁完了タイミングTbの変化量ΔTbとの比ΔTb／ΔIIで表される実際の変化率を算出し、電流制御部８０３に変化率を出力する。変化率算出部１２０２は、図２に示した電源制御回路３０６の機能に対応する。

変化率目標値記憶部１２０１は、変化率目標値を記憶する。変化率の目標値（例えば、ゼロ付近のある負の値）は、後述する図１４に示すように、ピーク電流積分値IIの変化量ΔIIと、閉弁完了タイミングTbの変化量ΔTbとの比ΔTb／ΔIIで表される。変化率目標値記憶部１２０１は、図２に示した記憶素子３０５の機能に対応する。

電流制御部８０３は、変化率が、変化率目標値記憶部１２０１から読み出された変化率の目標値（例えば、ゼロ付近のある負の値）より小さくならないように、ソレノイド２０５に通電する電流Iを制御する。

図１３は、高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００Ｂの動作の一例を示すフローチャートである。

制御装置８００Ｂは、ピーク電流積分値IIを、高圧燃料ポンプ１０３を閉弁させるのに十分大きな値から徐々に減少させ、静音化に適切なピーク電流積分値IIを検出し、ＩＩがこの値になるように制御し、静音化を実現する。ただし、制御装置８００Ｂは、ピーク電流積分値IIを直接制御することができないので、例えば、ピーク電流Iaを保持する時間を表すピーク保持時間Thを大きな値から小さな値に変化させることで、間接的にピーク電流積分値IIを制御する。以下に、制御装置８００Ｂの具体的な動作について説明する。

まず、制御装置８００Ｂは、ピーク保持時間Thを高圧燃料ポンプ１０３が閉弁するのに十分な値Th_0に設定する。このとき、ソレノイド２０５に流れる電流Iは、シャント抵抗８０４で電圧に変換される等の処理を経た後、制御装置８００Ｂに取り込まれる。

次に、電流印加量算出部８０２は、制御装置８００Ｂに取り込まれた電流Iを積分して電流印加量（ピーク電流積分値II）を算出する（Ｓ１３０１）。

高圧燃料ポンプ１０３が閉弁完了すると、ソレノイド２０５のインダクタンスＬの変化により、ソレノイド２０５に流れる電流Iのスイッチング周波数が変化する。閉弁完了タイミング検出部１００２は、後述する図１６に示す方法により、電流Iのスイッチング周波数の変化に基づいて閉弁完了タイミングTbを検出する（Ｓ１３０２）。

ステップＳ１３０２において、初回（例えば、直噴内燃機関１０の起動時）は、最初のステップＳ１３０１に戻る。なぜなら、ステップＳ１３０３にて、変化率算出部１２０２が変化率ΔTb／ΔIIを算出するためには、１つ前の値（ピーク電流積分値II，閉弁完了タイミングTb）が必要であるからである。

ここで、制御装置８００Ｂが、ピーク電流積分値IIの初期値をII0に設定し、閉弁完了タイミングTbの初期値をTb0に設定し、飽和領域Trを探索する手順について説明する。
図１４は、ステップＳ１３０１で算出されたピーク電流積分値IIと、ステップＳ１３０２で検出された閉弁完了タイミングTbとの関係を示す図である。図１４の横軸はピーク電流積分値IIをとり、縦軸は閉弁完了タイミングTbをとる。

図１４に示すように、ピーク電流積分値IIが大きくなるにつれて、閉弁完了タイミングTbが、傾きΔTb／ΔIIで早くなる。しかし、ピーク電流積分値IIがある値よりも大きくなると、傾きΔTb／ΔIIがゼロ付近の値となり、閉弁完了タイミングTbが変化しなくなる。図５に示したように、不感帯５００の範囲内では閉弁完了直前速度Vel_Tbが変わらず、図７に示したように飽和領域Trの範囲内では、閉弁完了直前速度Vel_Tbが変わらない。つまり、可動子が移動開始して閉弁するまでの距離は一定であるので、一定の閉弁完了直前速度Vel_Tbでは、閉弁完了タイミングTbも変化しない。

図１４には、傾きΔTb／ΔIIがゼロ付近の値になったときの、ピーク電流積分値IIの変化量ΔIIが示される。そして、ピーク電流積分値IIの変化量ΔIIとして示される箇所にて、ピーク電流積分値IIの初期値II0と、閉弁完了タイミングTbの初期値Tb0が特定される。
初期値II0は、高圧燃料ポンプを閉弁させるのに十分大きな値に設定する。初期値Tb0は電流印加量をII0としたときの閉弁タイミングである。

再び、図１３に戻って説明を続ける。
初回のステップＳ１３０１，Ｓ１３０２の後、変化率算出部１２０２は、予め設定したステップ幅ΔThだけピーク保持時間Thを増加し、ステップＳ１３０１，Ｓ１３０２を再実行してピーク電流積分値IIと、閉弁完了タイミングTbとを算出する。

そして、変化率算出部１２０２は、ピーク電流積分値IIの変化量ΔII（ピーク電流積分値IIの差分）を、ピーク電流積分値IIから初期値II0を減じて算出する。また、変化率算出部１２０２は、閉弁完了タイミングTbの変化量ΔTb（閉弁完了タイミングTbの差分）を、閉弁完了タイミングTbから初期値Tb0を減じて算出する。その後、変化率算出部１２０２は、算出した変化量ΔIIに対する変化量ΔTbの比を、変化率ΔTb／ΔIIとして算出する（Ｓ１３０３）。

電流制御部８０３では、ステップＳ１３０５で算出された変化率ΔTb／ΔIIが、変化率目標値記憶部１２０１に記憶されている変化率目標値より小さいか否かを判断する（Ｓ１３０４）。変化率ΔTb／ΔIIが、変化率目標値より小さければ（Ｓ１３０４のＹＥＳ）、閉弁完了していないので、電流制御部８０３は、ピーク電流Iaを維持する、ピーク電流制御を実行し（Ｓ１３０５）、ステップＳ１３０１に戻る。

一方、変化率ΔTb／ΔIIが、変化率目標値以上であれば（Ｓ１３０４のＮＯ）、閉弁完了しているので、電流制御部８０３は、ピーク電流Iaから保持電流Ibを印加する保持電流制御に移行する（Ｓ１３０６）。

このように制御装置８００Ｂの電流制御部８０３は、変化率ΔTb／ΔIIと変化率目標値の関係により、ピーク電流制御又は保持電流制御を切り替えて実行する。すなわち、制御装置８００Ｂは、ピーク電流積分値IIと閉弁完了タイミングTbの関係が飽和領域Trに収まるように制御することができるので、高圧燃料ポンプ１０３の静音化を実現できる。上述したように閉弁失敗は燃圧の脈動を引き起こし、燃圧の脈動はインジェクタ１０５からの燃料噴射量のばらつきの原因となる。しかし、本実施の形態に係る方法では、閉弁限界を探索することなしに、ピーク電流制御及び保持電流制御を実現できるので、閉弁失敗により高圧配管１０４に吐出される燃料の圧力脈動も生じない。

＜＜閉弁完了タイミングTbの検出方法＞＞
ここまで第１〜第３の実施の形態に係る制御装置が適切なタイミングでピーク電流制御及び保持電流制御を実行することで、高圧燃料ポンプ１０３の静音化を実現できることを説明した。ただし、各実施の形態に係る制御装置が、閉弁完了タイミングTbを共通の飽和領域Trの範囲内に保つ制御を実現するには、閉弁完了タイミングTbを正確に検出する必要がある。ここからは、図２に示した電磁アクチュエータ制御装置１１３の各回路が、ソレノイド２０５に通電される電流I（保持電流Ib）から閉弁完了タイミングTbを検出する方法について、図１５〜図２３を参照して説明する。

図１５は、閉弁完了時に電流Iが変化する様子を示す図である。ここでは、ソレノイド２０５に供給する電流Iの変化を表すグラフ１５０１と、振動センサの出力信号の変化を表すグラフ１５０２とが並べて示される。なお、高圧燃料ポンプに取り付けた振動センサは、閉弁完了タイミングTbを調べるため、高圧燃料ポンプ１２５に実験的に追加されたセンサであり、不図示とする。

グラフ１５０２に示される、振動センサの出力信号の振幅が急増しているタイミング（33.6msの位置）は、閉弁完了タイミングTbを表す。そして、閉弁完了タイミングTbに対応して、グラフ１５０１に示す電流Iのスイッチング波形の密度（単位時間当たりの線の本数）に変化が起こっていることが分かる。スイッチング波形の密度が変化した箇所を拡大すると、スイッチング周波数の変化が分かる。振動センサの振幅急増タイミングとスイッチング周波数の変化タイミングの間には時間差があるが、これは閉弁完了による振動が振動センサに伝わるのに要する時間である。

閉弁完了によりスイッチング周波数が変化する理由を以下考察する。図２に示した本実施形態に係る電磁アクチュエータ制御装置１１３の電源制御回路３０６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）で構成され、電源１１２の動作を制御する。例えば、電源制御回路３０６は、ソレノイド２０５に加える電圧をスイッチングすることでソレノイド２０５に供給される電流Iを一定の範囲で振動させる。このように制御された電流Iによりアンカ２０４が制御される。電流Iのスイッチング周波数の変化は、アンカ２０４が固定部２０６に近づくと、アンカ２０４と固定部２０６で形成する磁気回路の磁気インダクタンスＬが減少するために生じる現象である。このことを、以下のスイッチング電流の式で説明する。

スイッチング電圧Ｖ＋、Ｖ−と、電流Iとの間には、次式（２）、（３）の関係がある。
Ｌ×ｄＩ／ｄｔ＝Ｖ＋−ＲＩ・・・式（２）
Ｌ×ｄＩ／ｄｔ＝Ｖ−−ＲＩ・・・式（３）
式（２）は、電流Iの立ち上り時における、スイッチング電圧Ｖ＋と電流Iとの関係を示す。式（３）は、電流Iの立下り時における、スイッチング電圧Ｖ−と電流Iとの関係を示す。スイッチング制御時の電流Ｉの範囲は限定されるので、式（２）、式（３）の右辺はほぼ一定であると考えられる。閉弁によりアンカ２０４が固定部２０６に接近すると、インダクタンスＬが小さくなるので、ｄＩ／ｄｔ＝（Ｖ−ＲＩ）／Ｌの絶対値は大きくなる。これにより電流Ｉの傾きは急になり、周波数が高くなる。これが、スイッチング周波数が変化している理由である。通常の高圧燃料ポンプ１０３の制御では、Ｖ＋はバッテリ電圧で１４Ｖ、Ｖ−はグランド電圧で０Ｖである。

このように、閉弁完了タイミングTbの前後で、電流Iのスイッチング周波数が変化する。そして第１〜第３の実施形態に係る電磁アクチュエータ制御装置１１３は、閉弁完了タイミングTbに対応するスイッチング周波数が変化するタイミングが共通の飽和領域Tr（図７を参照）に属するように制御する。つまり、第１〜第３の実施形態に係る電磁アクチュエータ制御装置１１３の電源制御回路３０６は、電流Iのスイッチング周波数が設定値以上、変化するタイミングが設定範囲（共通の飽和領域Tr）に入るように制御する。

この設定範囲は、電流Iと、閉弁の際（アンカ２０４が固定部２０６に衝突するタイミング）のアンカ２０４の速度との関係の飽和領域Tr（図５に示した不感帯５００）となるように設定される。設定範囲が設定されたことにより、上記したアンカ２０４や吸入弁２０３の衝突による騒音を低減することができ、全ての高圧燃料ポンプ１０３を静音化できる。

なお、高圧燃料ポンプ１０３の閉弁の際（アンカ２０４が固定部２０６に衝突するタイミング）におけるアンカ２０４の速度と、閉弁の際におけるアンカ２０４と固定部２０６との衝撃、又はアンカ２０４と固定部２０６との衝突による騒音とは相関関係がある。よって上記した設定範囲（共通の飽和領域Tr）は、ソレノイド２０５に流れる電流Iと閉弁の際の衝撃との関係の飽和領域Tr（図５の不感帯５００）となるように設定されてもよい。

また、騒音の大きさは、アンカ２０４が固定部２０６に衝突するときの速度の２乗に比例する。このため、上記の設定範囲は、ソレノイド２０５に流れる電流Iと閉弁の際の騒音の関係の飽和領域（図５の不感帯５００）となるように設定されてもよい。

なお、このソレノイド２０５に流れる電流Iとは具体的には、図３のピーク電流Iaの供給開始（タイミングｔ１）から低減開始（タイミングｔ３）までの電流積分値、ピーク電流Iaの最大電流値、又は最大電流値を流す期間（ピーク電流幅Th）のことを示す。

したがって、電源制御回路３０６は、ソレノイド２０５に流れる供給開始（タイミングｔ１）から低減開始（タイミングｔ３）までの電流積分値、ピーク電流Iaの最大電流値Im、又は最大電流値Imを流す期間（ピーク電流幅Th）から算出されるピーク電流積分値IIが飽和領域Tr（図５の不感帯５００）に入るようにピーク電流Iaを制御することが望ましい。ピーク電流Iaの制御により、上記したアンカ２０４や吸入弁２０３の衝突による騒音を低減することができ、全ての高圧燃料ポンプ１０３を静音化できる。

以上のように、電源制御回路３０６がスイッチング周波数の変化に基づいてピーク電流積分値IIを制御することで、高圧燃料ポンプ１０３を静音化できることが分かった。次に問題となるのは、このスイッチング周波数の変化をどのようにして検知するかである。スイッチング周波数の変化を捉えるには、図１６に示すような流れで処理する。
図１６は、ソレノイド２０５に流れる電流Iのスイッチング周波数の変化から閉弁完了タイミングTbを検出するまでの流れを示す図である。

図１６のグラフ（１）に示すように、ソレノイド２０５に流れる電流I（保持電流Ib）のスイッチング周波数は、閉弁の前後で変化する。そこで、電流測定回路３０１は、ソレノイド２０５に通電された電流Iをシャント抵抗等で電圧に変換し電圧信号として出力する。電流測定回路３０１が出力した電圧信号は、図１７に示す微分回路３０２で微分される。

図１７は、微分回路３０２の構成例を示す図である。
微分回路３０２は、電流測定回路３０１によって変換された電圧信号を微分する（Ｓ１６０１）。微分回路３０２が電圧信号を微分した結果は、図１６のグラフ（２）に示すような波形で表される。

微分結果は、立上り及び立下りで異なるので、電流Iのスイッチングに同期して立上りの終端付近でサンプルすれば、スイッチング周波数に応じた値が取れる。しかし、このサンプリングは、電源制御回路３０６として用いられるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略称）に負荷をかけてしまう。そこで、図１８に示す絶対値回路３０３で微分結果の絶対値をとる（Ｓ１６０２）。

図１８は、絶対値回路３０３の構成例を示す図である。
絶対値回路３０３は、入力信号の絶対値を出力する回路である。絶対値回路３０３が出力する微分結果の絶対値は、図１６のグラフ（３）に示すような波形で表される。

グラフ（３）に示すように、絶対値も閉弁完了タイミングTbの前後で値が変化する。そこで、平滑化回路３０４が、絶対値回路３０３の出力（絶対値）を電流Iのスイッチング周波数に基づくスイッチング周期より長い時定数で平滑化する（Ｓ１６０３）。すると、図１６のグラフ（４）に示すような信号が得られ、閉弁完了タイミングTbで図中の矢印の先に示すような変化が現れる。電源制御回路３０６は、閾値判定等の方法で信号の変化を抽出することで、閉弁完了タイミングTbを検出する。

以上の通り、図２に示した第１〜第３の実施形態に係る電磁アクチュエータ制御装置１１３は、電流Iを微分する微分回路３０２と、微分回路３０２の出力の絶対値をとる絶対値回路３０３と、絶対値回路３０３の出力をスイッチング周波数に基づく周期より長い時定数で平滑化する平滑化回路３０４と、を備える。そして電磁アクチュエータ制御装置１１３の電源制御回路３０６は、平滑化回路３０４の出力の変化点を抽出して、閉弁完了タイミングTbを検出する。

この方式は、信号を平滑化するところまでアナログ回路で行ってもよい。その後、図１６のグラフ（４）に示したような平滑化後の波形をＡＤ変換してマイコン（電源制御回路３０６）に取り込み、周波数の変化に対応した変化点を特定する機能をマイコンで実現すると、マイコンの処理負荷が小さくて済む。その反面、微分回路３０２、絶対値回路３０３をアナログ回路で実現する必要があるため、各回路素子のコストが増え、また回路素子を実装する基板の面積が増える。

そこで、マイコン（電源制御回路３０６）の処理能力に余裕がある場合に閉弁完了タイミングTbを検出可能な実施形態について、図１９と図２０を参照して説明する。
図１９は、フィルタ３１０の周波数−ゲイン特性を示す図である。
図２０は、フィルタ３１０に入力した電流Iの信号（「スイッチング電流信号」）の変化の様子を示す図である。

本実施の形態に係るフィルタ３１０は、図２に示した電磁アクチュエータ制御装置１１３が備える微分回路３０２、絶対値回路３０３及び平滑化回路３０４に変えて使用される回路である。フィルタ３１０の周波数−ゲイン特性より、図２に示したアンカ２０４が固定部２０６に衝突する前の周波数f_befに対するゲインをg_bef、衝突した後の周波数f_aftに対するゲインg_aftを比較すると、次式（４）に示す関係を有することに注意する。
g_bef＞g_aft・・・式（４）

このフィルタ３１０に、図２０のグラフ（１）に示すような衝突前後のスイッチング電流信号を入力すると（Ｓ２００１）、出力は図２０のグラフ（２）のように示される。ここで、図２０のグラフ（１）に示す、「振動」とは振動センサの出力信号を表す。図２０のグラフ（２）及びグラフ（３）に示す「振動」のグラフについても同じ振動センサの出力信号を表す。

図２０のグラフ（１）のように、スイッチング電流信号の振幅は衝突前後で同じであるが、衝突前後のスイッチング電流信号の周波数の変化によって、図２０のグラフ（２）のように、フィルタ出力が、アンカ２０４と固定部２０６との衝突前後で変化していることに着目されたい。

フィルタ３１０に入力した電流Iの振幅は、アンカ２０４と固定部２０６との衝突前後もほぼ同じであるが、出力信号の衝突前の振幅ａ_befと、衝突後の振幅a_aftとの間には、式（５）に示す関係がある。
ａ_bef＞a_aft・・・式（５）
上述した通り、フィルタ３１０のゲインが衝突前後で異なるので、同じ振幅の信号をフィルタ３１０に入力すれば、ゲインの差が出力の差となるため、式（５）に示す関係が現れる。このため、電流Iの振幅を抽出すると、図２０のグラフ（３）に示す出力信号の変化が現れる（Ｓ２００２）。

電磁アクチュエータ制御装置１１３が出力信号の絶対値をとり、スイッチング周波数より小さいカットオフ周波数のフィルタ３１０で平滑化すると、図２０のグラフ（３）に示すように出力信号の周波数に変化が現れる。電源制御回路３０６は、この変化点のタイミングを特定することで、閉弁完了タイミングTb（1.7ms付近）を特定できる。

また、これまで述べてきた実施形態では、衝突前後のゲインは、上述した式（４）で表される。ただし、衝突前後のゲインは、式（６）で表されてもよい。
g_bef＜g_aft・・・式（６）

また、衝突前後の周波数は、温度等の条件により、図２１のようにある範囲に分布することも考えられる。
図２１は、アンカ２０４が固定部２０６に衝突する前後の周波数と、ゲインとの関係を示す図である。

図２１より、衝突前後の周波数領域において、ゲインが単調に増加、ないしは単調に減少するフィルタ３１０を用いれば、アンカ２０４が固定部２０６に衝突したことに伴う電流Iの周波数変化を検出できることが示される。

ここで、高圧燃料ポンプ１０３の吸入弁２０３が閉弁すると、アンカ２０４と固定部２０６の間の磁気回路におけるインダクタンスＬが変化する。インダクタンスＬの変化により図１５に示したようにソレノイド２０５に流れる電流Iの傾きが変化する。このことは、電流Iのスイッチング周波数の変化に現れる。

電流Iの振幅は、吸入弁２０３の閉弁前後で一定になるように制御されている。このため、閉弁前後のスイッチング周波数に対し、ゲインが異なるフィルタを用いれば、フィルタリング後の電流Iの振幅が閉弁前後で異なる。そこで、第１〜第３の実施形態に係る高圧燃料ポンプ１０３の制御装置（電磁アクチュエータ制御装置１１３）は、電流Iの振幅を抽出し、振幅の変化点を特定することにより、電磁アクチュエータ２００の閉弁完了タイミングTbを検出することも可能である。

ここでは、電流Iの振幅の変化に基づいて閉弁完了タイミングTbを検出する閉弁完了タイミング検出部の構成例及び動作例について、図２２を参照して説明する。
図２２は、閉弁完了タイミングTbを検出する閉弁完了タイミング検出部１００２Ａの構成例を示すブロック図である。

本実施の形態に係る高圧燃料ポンプ１０３の制御装置８００Ｃは、既に説明した電流制御部８０３、飽和閉弁タイミング記憶部１００１に加えて、閉弁完了タイミング検出部１００２Ａを備える。
閉弁完了タイミング検出部１００２Ａは、上述した第２及び第３の実施の形態に係る閉弁完了タイミング検出部１００２の代わりに、各実施の形態に係る制御装置に設けられる構成としてよい。この閉弁完了タイミング検出部１００２Ａは、電流計測部２２０１と、フィルタ３１０と、振幅抽出部２２０２とを備える。

電流計測部２２０１は、ソレノイド２０５に流れる電流Iを計測する。このため、電流計測部２２０１は、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換器に相当する機能を有する。
フィルタ３１０は、吸入弁２０３が閉弁状態に移行する前後に計測される電流のスイッチング周波数に対して、ゲインが異なる特性を持つ。例えば、フィルタ３１０は、可動子（アンカ２０４）が固定部２０６に衝突するタイミングの前後の電流Iの周波数に対して、異なるゲイン特性をもつ。

振幅抽出部２２０２は、電流Iが入力したフィルタ３１０から得られる出力の振幅を抽出し、振幅の変化点を閉弁完了タイミングTbとして検出する。

図２３は、閉弁完了タイミング検出部１００２Ａの動作の一例を示すフローチャートである。

電流計測部２２０１は、ソレノイド２０５に流れる電流Iを計測する（Ｓ２３０１）。
次に、電流計測部２２０１により計測されたソレノイド２０５に流れる電流Iの電流信号を、閉弁後の周波数と閉弁前の周波数で異なるゲインをもつフィルタ３１０でフィルタリングする（Ｓ２３０２）。
そして、振幅抽出部２２０２は、フィルタリング結果からスイッチング電流信号の成分を抽出する（Ｓ２３０３）。

閉弁完了タイミング検出部１００２Ａは、振幅抽出部２２０２が出力する振幅の変化に基づいて、可動子（アンカ２０４）が固定部２０６に衝突するタイミングを推定する。つまり、閉弁完了タイミング検出部１００２Ａは、衝突タイミングを推定することにより、電磁アクチュエータ２００の閉弁完了タイミングTbを検出することが可能となる。

また、図５を参照して説明したように、高圧燃料ポンプ１０３に与える電流Iを低減していくと、閉弁完了直前速度vel_Tbや騒音が低減できるが、電流Iをある程度低減すると閉弁完了直前速度vel_Tbや騒音が飽和することが分かった。閉弁完了タイミングTbと、閉弁完了直前速度vel_Tbや騒音との関係を調べると、図７に示したように、高圧燃料ポンプ１０３の個体特性がばらついても、共通の飽和領域Trがあることが分かった。

したがって、電磁アクチュエータ制御装置１１３の電源制御回路３０６（電流制御部８０３）は、高圧燃料ポンプ１０３のソレノイド２０５に与える電流Iを低減していく。そして、電磁アクチュエータ制御装置１１３は、閉弁完了タイミングTbを遅くしたときに、閉弁完了直前速度vel_Tbないしは騒音が飽和したときの飽和領域Trの個体特性のばらつきによらない共通の飽和領域Trに、閉弁完了タイミング検出部１００２Ａが検知した閉弁完了タイミングTbが属するように電流Iを制御する。このように電磁アクチュエータ制御装置１１３が電流Iを制御することで、高圧燃料ポンプ１０３の静音化を実現することが可能となる。

なお、本発明は上述した各実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した各実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０…直噴内燃機関、１０３…高圧燃料ポンプ、１１２…電源、１１３…電磁アクチュエータ制御装置、１１４…ＥＣＵ、２０３…吸入弁、２０４…アンカ、２０５…ソレノイド、２０６…固定部、３０１…電流測定回路、３０２…微分回路、３０３…絶対値回路、３０４…平滑化回路、３０５…記憶素子、３０６…電源制御回路、３１０…フィルタ、５００…不感帯、８００…制御装置、８０１…電流印加量記憶部、８０２…電流印加量算出部、８０３…電流制御部

Claims (11)

1. プランジャの往復運動に同期してソレノイドに通電することで、加圧室へ燃料が流入する流入口を開閉する吸入弁を制御する高圧燃料ポンプの制御装置において、
   前記ソレノイドに通電される電流は、静止状態の前記吸入弁に閉弁を開始するための勢いをつけるピーク電流と、
   前記吸入弁を閉弁状態で保持するために前記ピーク電流の最大値より低い範囲でスイッチングする保持電流とからなり、
   前記ピーク電流のピーク電流印加量を、前記高圧燃料ポンプを閉弁させるのに十分な値から低減すると、ある印加量までは前記吸入弁の閉弁速度が小さくなり、前記ピーク電流印加量が前記印加量より小さくなると前記吸入弁の閉弁速度が飽和する前記ピーク電流の電流印加量の飽和範囲が存在し、
   前記飽和範囲に収まるように前記ピーク電流の電流印加量を制御する
   高圧燃料ポンプの制御装置。
2. 前記電流印加量の前記飽和範囲を記憶する電流印加量記憶部と、
   前記ソレノイドに通電される前記電流から前記電流印加量を算出する電流印加量算出部と、
   前記電流印加量が、前記電流印加量記憶部に記憶される前記電流印加量の範囲に設定された任意の値に到達すると、前記ピーク電流から前記保持電流に切り替える電流制御部と、を備える
   請求項１に記載の高圧燃料ポンプの制御装置。
3. 前記高圧燃料ポンプは、
   アンカと、
   前記プランジャと、
   前記加圧室と、
   前記電流が通電されて電磁力を発生する前記ソレノイドと、
   前記アンカを前記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が吸引されることで前記流入口を開閉する前記吸入弁と、を有し、
   前記電流制御部は、前記固定コアに吸引される前記アンカが、前記固定コアに衝突するタイミングより前に前記ピーク電流を低減させる
   請求項２に記載の高圧燃料ポンプの制御装置。
4. 前記電流印加量は、前記ピーク電流の通電開始から所定期間で積分したピーク電流積分値、前記ピーク電流の最大電流値が供給されてから前記ピーク電流が打ち切られるまでの時間幅で積分した前記ピーク電流の積分値、前記ピーク電流の通電開始から所定期間で積分した前記ピーク電流の２乗の積分値、又は、前記ソレノイドに通電される電流と前記ソレノイドに印加される電圧との積の積分値のいずれかで規定される
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプの制御装置。
5. プランジャの往復運動に同期してソレノイドに通電することで、加圧室へ燃料が流入する流入口を開閉する吸入弁を制御する高圧燃料ポンプの制御装置において、
   前記ソレノイドに通電される電流は、静止状態の前記吸入弁に閉弁を開始するための勢いをつけるピーク電流と、
   前記吸入弁を閉弁状態で保持するために前記ピーク電流の最大値より低い範囲でスイッチングする保持電流とからなり、
   前記ピーク電流を、前記高圧燃料ポンプを閉弁させるのに十分な値から低減すると、前記ピーク電流の電流印加量が所定値になるまでは、前記吸入弁の閉弁が完了する閉弁完了タイミングが一定値であり、前記ピーク電流の電流印加量が前記所定値以下になると前記閉弁完了タイミングが遅くなる関係が存在し、
   前記閉弁完了タイミングを前記一定値よりも大きくするように制御する
   高圧燃料ポンプの制御装置。
6. 前記閉弁完了タイミングの前記一定値を飽和閉弁タイミングとして記憶する飽和閉弁タイミング記憶部と、
   前記閉弁完了タイミングを検出する閉弁完了タイミング検出部と、
   前記閉弁完了タイミングが、前記飽和閉弁タイミング記憶部に記憶される前記飽和閉弁タイミングよりも大きな目標値より大きくなると、前記電流印加量を増加して前記閉弁完了タイミングを早め、前記閉弁完了タイミングが前記目標値以下であると前記電流印加量を減少して前記閉弁完了タイミングを遅くする電流制御部と、を備える
   請求項５に記載の高圧燃料ポンプの制御装置。
7. プランジャの往復運動に同期してソレノイドに通電することで、加圧室へ燃料が流入する流入口を開閉する吸入弁を制御する高圧燃料ポンプの制御装置において、
   前記ソレノイドに通電される電流は、静止状態の前記吸入弁に閉弁を開始するための勢いをつけるピーク電流と、
   前記吸入弁を閉弁状態で保持するために前記ピーク電流の最大値より低い範囲でスイッチングする保持電流とからなり、
   前記ピーク電流の電流印加量の変化量と、前記吸入弁の閉弁が完了する閉弁完了タイミングの変化量との比で表す変化率が閾値を超えるように制御する
   高圧燃料ポンプの制御装置。
8. 前記電流印加量、前記閉弁完了タイミング、及び、前記吸入弁の閉弁速度には、前記電流印加量が、前記吸入弁が閉弁するために十分な値から所定値に低減されるまでは前記電流印加量が低減されても前記閉弁完了タイミングが一定であり、前記電流印加量が前記所定値以下になると、前記閉弁完了タイミングが遅くなる関係がある
   請求項７に記載の高圧燃料ポンプの制御装置。
9. 前記変化率の目標値を記憶する変化率目標値記憶部と、
   前記ソレノイドに通電される前記電流から前記電流印加量を算出する電流印加量算出部と、
   前記閉弁完了タイミングを検出する閉弁完了タイミング検出部と、
   前記電流印加量の変化量と、前記閉弁完了タイミングの変化量とに基づいて前記変化率を算出する変化率算出部と
   算出された前記変化率が、前記変化率目標値記憶部から読み出された前記変化率の目標値に一致するように、前記ソレノイドに通電する前記電流を制御する電流制御部と、を備える
   請求項８に記載の高圧燃料ポンプの制御装置。
10. 前記閉弁完了タイミング検出部は、
    前記電流を電圧に変換して電圧信号を出力する電流測定回路と、
    前記電圧信号を微分する微分回路と、
    前記微分回路の出力の絶対値をとる絶対値回路と、
    前記絶対値回路の出力を、前記電流のスイッチング周波数に基づく周期より長い時定数で平滑化する平滑化回路と、を含み、
    前記平滑化回路の出力の変化点を前記閉弁完了タイミングとして検出する
    請求項６又は９に記載の高圧燃料ポンプの制御装置。
11. 前記閉弁完了タイミング検出部は、
    前記電流を計測する電流計測部と、
    前記吸入弁が前記閉弁状態に移行する前後に計測される前記電流のスイッチング周波数に対して、ゲインが異なるフィルタと、
    前記電流が入力した前記フィルタから得られる出力の振幅を抽出し、前記振幅の変化点を前記閉弁完了タイミングとして検出する振幅抽出部と、を含む
    請求項６又は９に記載の高圧燃料ポンプの制御装置。

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