JP3458568B2 - 燃料噴射装置の電磁弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料噴射装置の
電磁弁制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の燃料噴射装置の電磁弁を
制御する装置として、特開平３−１８２６６４号公報の
「燃料噴射装置の電磁弁制御装置」が開示されている。
かかる装置では、ディーゼルエンジン等に使用されるコ
モンレールを有する燃料噴射装置において、コモンレー
ルへの燃料圧送量を制御するための高圧燃料ポンプと、
当該高圧燃料ポンプのポンプ室及び低圧燃料通路の連通
を開閉する外開弁構造の電磁弁とを有している。そし
て、電磁弁は、コイルに蓄えられる電磁エネルギを利用
してコイル電流を流し閉弁を維持すると共に、電磁エネ
ルギが減衰した後にはポンプ室内の燃料圧により閉弁を
保持する。

【０００３】図１３は上記公報における燃料噴射装置の
概略を示す。図１３において、燃料タンク７１には高圧
燃料ポンプ７２が接続され、同高圧燃料ポンプ７２には
逆止弁７３を介してコモンレール７４が接続されてい
る。コモンレール７４はインジェクタ７５に供給するた
めの高圧燃料を蓄える。高圧燃料ポンプ７２において、
プランジャ７６はエンジンのクランク軸に回転に伴い往
復動する。高圧燃料ポンプ７２に設けられた電磁弁７７
は外開弁構造を有し、低圧燃料通路７８とポンプ室７９
との連通を開閉するための弁体８０と、弁体８０を開弁
方向に付勢する圧縮ばね８１と、弁体８０を開弁位置か
ら閉弁位置にシフトさせるためのコイル８２とを有す
る。電磁弁７７は電磁弁駆動回路８３によってその開閉
状態が制御される。

【０００４】一方、図１４は電磁弁駆動回路８３の構成
を示す電気回路図である。図１４において、電磁弁駆動
回路８３は、コイル８２と電源８４との接続を断続する
ための第１のトランジスタＴｒ１と、コイル８２とフリ
ーホイールダイオードＦＤとの接続を断続するための第
２のトランジスタＴｒ２とを備える。そして、第１，第
２のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は高圧燃料ポンプ７２
の圧送途中においてオンとされ、そのうち第１のトラン
ジスタＴｒ１は所定時間経過後にオフとされる。また、
第２のトランジスタＴｒ２は高圧燃料ポンプ７２の圧送
行程終了近傍でオフとされる。

【０００５】上記構成の燃料圧送動作を図１５のタイム
チャート及び図１６の動作説明図を用いて説明する。な
お、図１６の（ａ）は、図１５の燃料吸入行程に対応す
る動作を、図１６の（ｂ）は、図１５の燃料圧送行程当
初（プレストローク期間）の動作を、図１６の（ｃ）
は、燃料圧送行程内におけるコモンレール７４への燃料
圧送動作（図１５の斜線部の動作）を、それぞれ示すも
のである。

【０００６】さて、図１６の（ａ）の状態（図１５の燃
料吸入行程）では、圧縮ばね８１の付勢力によって弁体
８０が開弁位置にあり、プランジャ７６の下動に伴いポ
ンプ室７９内に燃料が吸入される。また、図１６の
（ｂ）に示すように、燃料圧送行程に入った当初には、
プランジャ７６が上動に転じる。その後、同圧送行程途
中の時間ｔ１１でトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のオンに
より電磁弁７７のコイル８２が通電されると、図１６の
（ｃ）に示すように、電磁弁７７が閉じられ、ポンプ室
７９内の燃料圧が急速に増加してコモンレール７４への
高圧燃料の供給が開始される。その後、図１５の時間ｔ
１２で第１のトランジスタＴｒ１がオフになるが、通電
時にコイル８２に蓄えられた電磁エネルギによって電磁
弁７７が閉弁状態で保持される。以後、コイル電流は徐
々に減衰し、やがて圧縮ばね８１の付勢力に打ち勝つだ
けの閉弁保持電流値よりも低下するが、プランジャ７６
が圧送行程途中でありポンプ室７９内の燃料圧が十分に
高いため、燃料圧により電磁弁７７は閉弁を維持し、コ
モンレール７４への燃料の供給が継続される。そして、
プランジャリフトが上昇から下降に転じる上死点位置に
達すると、第２のトランジスタＴｒ２がオフとなり、コ
イル電流が遮断される。このプランジャ上死点では、ポ
ンプ室７９内の燃料圧が低下し始めるため、弁体８０は
開弁位置に戻される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術においては、エンジン回転数が低い場合において、ポ
ンプ室７９内における燃料圧の上昇が不十分となり、電
磁弁７７が本来閉じているべきタイミングで同電磁弁７
７が開いてしまい、目標量の燃料が圧送できないという
問題が生じる。

【０００８】かかるエンジン低回転時における問題点を
図１７を用いて説明する。但し、図１７の（ａ），
（ｂ），（ｃ）は、前記図１６の（ａ）〜（ｃ）と同様
に燃料の吸入及び圧送行程を順を追って示すのに対し、
図１７の（ｄ）は燃料圧送行程の途中（プランジャ７６
の上動途中）であるにもかかわらず電磁弁７７が開いて
しまった状態を示す。つまり、既述した動作では、第１
のトランジスタＴｒ１のオフ後にコイル電流が閉弁保持
電流値以下にまで低下するが、プランジャ７６が圧送行
程の途中にあるため、ポンプ室７９の燃料圧が十分高
く、当該燃料圧が圧縮ばね８１の付勢力に打ち勝って、
機械的に電磁弁７７を閉弁することができた。

【０００９】しかし、エンジン回転数が所定回転数（約
１０００ｒｐｍ）よりも低下すると、プランジャ回転速
度が遅くなるため、ポンプ室７９の燃料圧が高くなら
ず、当該燃料圧が圧縮ばね８１の付勢力に負けて電磁弁
７７が開いてしまう（図１７の（ｄ）の状態）。この場
合、ポンプ室７９内の燃料は低圧燃料通路７８から燃料
タンク７１に戻されてしまう。このように、電磁弁７７
が本来閉じるべきタイミングよりも早期に開いてしまう
と目標量の燃料を圧送することができなくなり、その結
果、コモンレール圧の低下やそれによるエンジンストー
ルを引き起こすおそれがあった。

【００１０】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、いかなるエン
ジン回転域においても、所望期間で電磁弁を確実に閉弁
させ、引いては高圧燃料ポンプによる燃料圧送を適切に
行わせることができる燃料噴射装置の電磁弁制御装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、エンジンの回転に伴い
プランジャが往復動して燃料を圧送する高圧燃料ポンプ
と、前記高圧燃料ポンプのポンプ室内における燃料圧に
相反する方向に付勢された弁体を有し、高圧燃料ポンプ
のポンプ室及び低圧燃料通路の連通を開閉する外開弁構
造の電磁弁と、前記電磁弁のコイルと電源との接続を断
続する第１のスイッチング素子、並びに電磁弁のコイル
とフリーホイールダイオードとの接続を断続する第２の
スイッチング素子を備える電磁弁駆動回路とを有する。
また、制御手段は、以下の如く電磁弁を制御する。つま
り、高圧燃料ポンプの圧送行程途中において第１のスイ
ッチング素子及び第２のスイッチング素子をオンとし、
電磁弁を開弁状態から閉弁状態へと移行させる。またそ
の後、所定期間経過後又は所定電流到達後に第１のスイ
ッチング素子をオフとし、当該スイッチング素子のオン
継続期間にコイルに蓄えられた電磁エネルギを用いて電
磁弁を閉弁状態のまま維持させる。このとき、電磁弁の
コイルの電磁エネルギが減衰した後はポンプ室の燃料圧
により電磁弁の閉弁状態が継続される。そして、その後
の所定時期に第２のスイッチング素子をオフとして、例
えば高圧燃料ポンプの圧送行程終了近くで電磁弁が再び
開弁状態へと戻される。

【００１２】また、本発明では特に、エンジン回転数が
所定回転数以下の領域にあるか否かを判定する判定手段
と、エンジン回転数が所定回転数以下の領域にある旨が
判定された場合、前記制御手段により前記電磁弁のコイ
ルに蓄えられる電磁エネルギが、少なくとも高圧燃料ポ
ンプのプランジャが圧縮上死点に達するまで電磁弁閉弁
保持レベルを維持するよう、前記第１のスイッチング素
子をオフとするためのオフ期間を変更するオフ期間変更
手段とを備えることをその要旨としている。

【００１３】そのオフ期間変更手段としては、請求項２
に記載したように、エンジン回転数が所定回転数以下の
領域にある場合に、同回転数が所定回転数を越える場合
よりも前記第１のスイッチング素子のオフ期間を遅くす
るようにしてもよい。又は、請求項３に記載したよう
に、エンジン回転数が所定回転数以下の領域にある場
合、同回転数が所定回転数を越える場合よりも高い所定
レベルに前記電磁弁のコイル電流が達した際に、前記第
１のスイッチング素子をオフさせるようにしてもよい。

【００１４】かかる構成によれば、エンジンが低回転状
態となりポンプ室の燃料圧が高くならなくても、電磁弁
のコイルに蓄えられた電磁エネルギによって、少なくと
も高圧燃料ポンプのプランジャが圧縮上死点に達するま
で電磁弁が閉弁状態で保持される。その結果、いかなる
エンジン回転域においても、所望期間で電磁弁を確実に
閉弁させることができ、引いては高圧燃料ポンプによる
燃料圧送を適切に行わせることができる。

【００１５】また、請求項４に記載の発明では、請求項
１〜３のいずれかに記載の発明において、エンジン回転
数が所定回転数以下であれば、前記プランジャが圧縮上
死点に達する際に前記第２のスイッチング素子をオフと
する。このとき、エンジン回転数が所定回転数を越える
比較的高回転域にある場合に、ポンプ室内の燃料圧が弁
体の開弁側への付勢力に打ち勝って電磁弁が閉弁され、
結果としてプランジャ上死点後まで閉弁状態が維持され
るもは勿論のこと、エンジン回転数が所定回転数以下の
低回転域になる場合にも、電磁弁の閉弁時期がプランジ
ャの圧縮上死点で制御されることになる。即ち、かかる
請求項の発明でも、所望期間で電磁弁を確実に閉弁させ
ることができる。

【００１６】さらに、本請求項４に記載の発明では、エ
ンジン回転数が所定回転数を越える場合には、燃料圧送
時における上昇途中の燃料圧が前記弁体の開側への付勢
力を上回った際に前記第２のスイッチング素子をオフと
するようにしている。この場合、例えばプランジャ上死
点まで第２のスイッチング素子をオンさせておく場合に
比べて、オン時間（コイル通電時間）を短くすることが
できる。その結果、エネルギロスを抑えると共に、電磁
弁の発熱量を低減させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施の形態を図面に従って説明する。図１は、本実施の形
態における燃料噴射装置の概要を示す構成図であり、同
燃料噴射装置は６気筒ディーゼルエンジンに適用され
る。この燃料噴射装置において、各気筒の燃焼室毎に配
設されたインジェクタ１には、各気筒共通の高圧蓄圧配
管であるコモンレール２が接続されている。コモンレー
ル２は逆止弁４を介して高圧燃料ポンプ３に接続されて
いる。高圧燃料ポンプ３では、コモンレール２内の燃料
圧を高い所定圧に維持すべく電磁弁５により吐出量を制
御しつつ燃料を圧送する。

【００１８】図２はインジェクタ１の要部構成を示す図
である。図２において、インジェクタ１は、噴出孔を開
閉するニードル弁１１と、ニードル弁１１を閉方向に押
圧するプレッシャピン１２と、プレッシャピン１２の背
後室１３に連通するオリフィス１４及びチェック弁１５
と、オリフィス１４及びチェック弁１５からの燃料通路
１６をコモンレール２又は低圧室１７に対して択一的に
連通させる三方電磁弁１８とを備えている。

【００１９】三方電磁弁１８の弁体が右方に移動してい
る場合（図示の状態）、コモンレール２内の高圧燃料が
チェック弁１５を経由して背後室１３に流入し、プレッ
シャピン１２を押圧してニードル弁１１を閉じる。ま
た、三方電磁弁１８が動作され、弁体が左方に移動する
と、背後室１３の高圧燃料がオリフィス１４を経由して
低圧室１７に流出し、プレッシャピン１２の油圧による
押圧付勢力が消失する。このため、コモンレール２から
の燃料圧によりニードル弁１１が持ち上げられ、燃料噴
射が開始される。このときの噴射率はオリフィス１４に
より制御される。噴射終わりは、三方電磁弁１８の弁体
を右方に移動させ、コモンレール２と背後室１３との連
通を取ることにより急速に且つ鋭く終了する。

【００２０】なお、三方電磁弁１８はマイクロコンピュ
ータを備えた電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０により制
御される。このシステムは、噴射量、噴射時期、燃料圧
ともに電子制御を行うものであり、エンジン回転数や負
荷に関係なく希望の条件にて燃料噴射が制御されるよう
になっている。

【００２１】次に、高圧燃料ポンプ３を一部断面で示す
図１を用いて、当該高圧燃料ポンプ３の構成を説明す
る。。高圧燃料ポンプ３は列型燃料噴射ポンプに類似し
たものであり、ポンプ本体３１に設けられたシリンダ３
２にはプランジャ３３が往復動自在に挿入され、同プラ
ンジャ３３は圧縮ばね３４により下方に付勢されてカム
３５に当接している。カム３５はカム軸３６に固定され
回転駆動される。カム軸３６は図示しないエンジンのク
ランク軸に連結され、クランク軸の１／２の回転で同期
して回転駆動される。なお、カム３５は３つのカム山を
有し、プランジャ３３は２４０°ＣＡ周期で昇降する。
プランジャ３３の上方にはポンプ室３７が設けられ、ポ
ンプ室３７は電磁弁５の弁室４１に連通している。

【００２２】電磁弁５は、ポンプ本体３１の上方に設け
られ、ポンプ室３７と低圧燃料通路４２との連通を開閉
する。電磁弁５は、ハウジング４３に固着されたバルブ
ボディ４４と、バルブボディ４４に摺動自在に挿入さ
れ、先端部にテーパ形状のシート部４５が形成された弁
体４６と、弁体４６の上端に固着されたアーマチュア４
７と、アーマチュア４７及び弁体４６を下方に付勢する
圧縮ばね４８と、アーマチュア４７を吸引する電磁石を
なすコイル５０及び鉄心４９とにより構成されている。

【００２３】電磁弁５は、圧縮ばね４８の付勢力により
常時は開かれ、通電時に閉じられてポンプ室３７と低圧
燃料通路４２との連通を断つ常時開（ノーマルオープ
ン）の電磁制御弁である。また、電磁弁５は弁体４６に
形成されたテーパ溝をシート部４５とし、弁体４６が弁
室４１内に突出した状態で開となり、閉状態では弁室４
１内の燃料圧が弁体４６を閉じる方向に作用する外開弁
構造の電磁弁として構成されている。低圧燃料通路４２
は燃料タンク５１に連通され、燃料タンク５１の燃料
は、電磁弁５を経由してポンプ室３７に吸入される。こ
の電磁弁５は、プランジャ３３による燃料圧送時におけ
るプレストロークを制御する手段をなす。

【００２４】ポンプ室３７に設けられた吐出ポート５２
は逆止弁４に連通され、逆止弁４を経由してコモンレー
ル２に接続されている。コモンレール２には各気筒のイ
ンジェクタ１が接続され、コモンレール２に蓄圧された
高圧燃料がインジェクタ１に供給される。コモンレール
２には、圧力センサ１９が設けれており、同センサ１９
によってコモンレール２内の高圧の燃料圧が検出され、
その検出結果はＥＣＵ２０に入力される。

【００２５】プランジャ３３を駆動するカム軸３６に
は、２つの円板５５，５６が取り付けられている。一つ
の円板５５にはエンジンの気筒の数に対応した６つの突
起が設けられている。各円板５５，５６に対向して電磁
ピックアップ５７，５８が配置され、円板５５，５６の
各突起の通過を検出する。前者の電磁ピックアップ５７
は各気筒の上死点前４５°ＣＡの位置を検出する基準角
センサ５７をなし、後者はカム軸３６の所定角毎の回転
を検出する回転角センサ５８をなす。基準角センサ５７
及び回転角センサ５８からの信号は前記ＥＣＵ２０に入
力される。ＥＣＵ２０では、前記の各種センサの信号か
ら種々の条件を判定して適切なタイミングでコイル５０
を通電させて電磁弁５の開弁及び閉弁を制御する。ＥＣ
Ｕ２０は、制御手段、判定手段及びオフ期間変更手段と
してのＣＰＵ２１を備えている。

【００２６】なお、図１にはプランジャ及び電磁弁５が
１組しか記載していないが、実際の高圧燃料ポンプ３は
同一のプランジャ及び電磁弁を２組備えており、一つの
コモンレール２にそれぞれ２４０°ＣＡ毎に位相をずら
せて高圧燃料を供給するようにされている。

【００２７】図３は、電磁弁５を駆動するための電磁弁
駆動回路２２の構成を示す回路図である。電磁弁５のコ
イル５０の一端は車両用電源６１に接続され、他端は第
１のトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されている。
第１のトランジスタＴｒ１はＮＰＮ型トランジスタにて
構成され、そのエミッタは接地されている。第１のトラ
ンジスタＴｒ１のコレクタ，ベース間にはツェナーダイ
オード６２及びコンデンサ６３が接続され、過電圧から
当該トランジスタＴｒ１を保護している。ベースにはイ
ンバータ６４を経由してプルイン信号（以下、ＰＵＬＬ
−ＩＮ信号と言う）が入力される。従って、かかる構成
では、ＣＰＵ２１から出力されるＰＵＬＬ−ＩＮ信号の
論理レベルが「ロウ（Ｌレベル）」であれば第１のトラ
ンジスタＴｒ１がオン状態となる。

【００２８】また、コイル５０の両端には、フリーホイ
ールダイオードＦＤと第２のトランジスタＴｒ２とから
なる直列回路が接続されている。車両用電源６１側に接
続される第２のトランジスタＴｒ２はＰＮＰ型のものが
用いられ、そのベースにはインバータ６５及び第３のト
ランジスタＴｒ３を経由して制御信号（以下、ＣＯＮＴ
信号という）が入力されるようになっている。従って、
かかる構成では、ＣＰＵ２１から出力されるＣＯＮＴ信
号の論理レベルが「ロウ（Ｌレベル）」であれば第２の
トランジスタＴｒ２がオン状態となる。なお、本実施の
形態では、第１のトランジスタＴｒ１が第１のスイッチ
ング素子に相当し、第２のトランジスタＴｒ２が第２の
スイッチング素子に相当する。

【００２９】次に、上記の如く構成される燃料噴射装置
の作用を説明する。図４は、燃料噴射装置の一連の動作
を示すタイムチャートであり、カム軸３６の略１／２回
転（３６０°ＣＡ）の間の動作を示している。本実施の
形態は、６気筒エンジンの燃料噴射装置に相当するもの
であり、１２０°ＣＡ毎にいずれかの気筒の上死点（Ｔ
ＤＣ）を通過する。また、各気筒の上死点前４５°ＣＡ
の位置で基準角センサ５７からの基準角信号Ｇが出力さ
れ、所定角毎に回転角センサ５８からの回転角信号Ｎｅ
が出力される。ＥＣＵ２０ではこれらの信号によりエン
ジンの回転位置を検出し、気筒を判別して該当する気筒
のインジェクタ１に噴射信号を出力する。これにより、
三方電磁弁１８が駆動されて上死点近傍での燃料噴射が
実行される。燃料噴射に伴い、コモンレール２内の燃料
圧は図示のように変動する。

【００３０】一方、カム３５及びカム軸３６の回転に伴
い、プランジャ３３は２４０°ＣＡ周期で昇降（リフ
ト）する。かかる場合、プランジャリフトＮｏ．１及び
プランジャリフトＮｏ．２で図示するように、２つのプ
ランジャのリフトの位相を２４０°ＣＡだけずらし、各
気筒の上死点近傍ではいずれかのプランジャが圧送行程
途中になるようにカム形状が設定されている。２組のプ
ランジャ及び電磁弁の作動は動作位相が異なるのみで他
は同一であるので、ここでは一つのプランジャ３３及び
電磁弁５についてのみ説明する。

【００３１】詳細に説明すれば、図４の時間ｔ１では、
プランジャ３３がカム山に乗ってプランジャリフト量が
増大し、燃料圧送行程に入る。この時間ｔ１では、ＣＯ
ＮＴ信号及びＰＵＬＬ−ＩＮ信号がＨレベルのまま保持
されているので第１及び第２のトランジスタＴｒ１，Ｔ
ｒ２がオフ状態であり、電磁弁５のコイル５０が通電さ
れず、電磁弁５は開いたままで維持される。このため、
ポンプ室３７の燃料はシート部４５を通過し低圧燃料通
路４２に返される。この間は、プランジャ３３のプレス
トローク期間に相当する。

【００３２】やがて、圧送行程途中の所定のタイミング
（図の時間ｔ２）でＣＯＮＴ信号及びＰＵＬＬ−ＩＮ信
号がＬレベルに立ち下げられると、第１及び第２のトラ
ンジスタＴｒ１，Ｔｒ２がオン状態となる（図３参
照）。ＰＵＬＬ−ＩＮ信号がＬレベルに立ち下げられ、
第１のトランジスタＴｒ１がオン状態となると、コイル
５０に車両用電源６１の全電圧が印加され、コイル電流
Ｉａが急激に増大する（図の時間ｔ２〜ｔ３）。このと
き、電磁弁５においては、アーマチュア４７がコイル５
０に吸引され、弁体４６がリフトされてシート部４５が
急速に閉じられる。電磁弁５が閉じられると、ポンプ室
３７内の燃料圧は急速に増加し、１５０ＭＰａ近い高圧
になる。そして、逆止弁４が押し開かれ、コモンレール
２への高圧燃料の供給が開始される。

【００３３】ＣＯＮＴ信号及びＰＵＬＬ−ＩＮ信号がＬ
レベルに立ち下げられた後、所定時間が経過した時間ｔ
３では、両信号のうちＰＵＬＬ−ＩＮ信号のみがＨレベ
ルに戻される。すると直ちに第１のトランジスタＴｒ１
がオフとなる。このとき、ＣＯＮＴ信号はＬレベルのま
まで第２のトランジスタＴｒ２はオンのままであるか
ら、第１のトランジスタＴｒ１を流れていたコイル電流
Ｉａは、コイル５０のインダクタンス分だけ蓄えられた
電磁エネルギにより、コイル５０、フリーホイールダイ
オードＦＤ及び第２のトランジスタＴｒ２で形成される
閉回路を還流する。

【００３４】その後、コイル５０の抵抗分等により、コ
イル５０のインダクタンス分だけ蓄えられた電磁エネル
ギが消費され、コイル電流Ｉａが徐々に減衰する。やが
て、コイル電流Ｉａは圧縮ばね４８の付勢力に打ち勝っ
て閉弁を保持する保持電流以下に減衰するが、プランジ
ャ３３は圧送行程途中であり、ポンプ室３７内の燃料圧
が十分に高いため燃料圧により電磁弁５は閉弁を維持
し、コモンレール２への燃料の供給が継続される。

【００３５】そして、プランジャリフトが上昇から下降
に転じる上死点位置に達すると（図の時間ｔ４）、ＣＯ
ＮＴ信号がＨレベルに戻される。この結果、第２のトラ
ンジスタＴｒ２がオフ状態となり、フリーホイールダイ
オードＦＤを流れていたコイル電流Ｉａが遮断される。
しかし、この時までにコイル電流Ｉａは十分に減衰して
いるので、コイル５０に残る電磁エネルギは少なく、第
２のトランジスタＴｒ２に過大な電圧がかかることはな
い。

【００３６】コイル５０のコイル電流Ｉａが遮断される
と共に、プランジャリフトが下降に転じると、ポンプ室
３７内の燃料圧が低下する。その結果、電磁弁５の開弁
を妨げるものがなくなり、電磁弁５の弁体４６は圧縮ば
ね４８の付勢力により下降してシート部４５が確実に開
かれる。以後、プランジャ３３の下降に伴って、燃料タ
ンク５１の燃料が低圧燃料通路４２及び電磁弁５のシー
ト部４５を経由してポンプ室３７内に吸入される。

【００３７】併せて、本実施の形態は、エンジン低回転
域における電磁弁５の早開きを解消することをその要旨
としており、そのために採用された特徴部分を図５を用
いて説明する。但し、図５の（ａ）はエンジン回転数Ｎ
ｅが所定の中・高回転域にある場合（Ｎｅ≧１０００ｒ
ｐｍの場合）について示し、（ｂ）はエンジン回転数Ｎ
ｅが所定の低回転域にある場合（Ｎｅ＜１０００ｒｐｍ
の場合）について示している。

【００３８】即ち、図５の（ａ）では、所定のＮｅパル
ス（例えば、図４の０番のＮｅパルス）を基準として時
間ＴＦＥの経過後にＰＵＬＬ−ＩＮ信号及びＣＯＮＴ信
号が立ち下げられる。これにより電磁弁５を駆動させる
ためのコイル電流Ｉａが上昇する。なお、図中の時間ｔ
ａは閉弁信号が入力された後に実際に電磁弁５が閉弁す
るタイミングを示す。その後、前記両信号の立ち下げ後
において、時間ＴＳＳの経過後にＰＵＬＬ−ＩＮ信号が
立ち上げられる。以後、電磁エネルギの減衰に伴いコイ
ル電流Ｉａが低下し、同電流Ｉａが閉弁保持電流値以下
となるが、既述したようにポンプ室３７内の燃料圧が弁
体４６に作用して電磁弁５の閉弁状態が継続される。

【００３９】一方、図５の（ｂ）では、上記（ａ）と同
様に時間ＴＦＥに対応してＰＵＬＬ−ＩＮ信号及びＣＯ
ＮＴ信号が立ち下げられる。また、かかる低回転状態で
は、ポンプ室３７内の燃料圧が低下し、同燃料圧による
閉弁保持が困難になる。そのため、図示するようにＰＵ
ＬＬ−ＩＮ信号の立ち上げ時間を前記図５（ａ）の「Ｔ
ＳＳ」から「ＴＳＳ＋Ｔα」に変更している。つまり、
コイル５０の通電時間を長くすることで、当該コイル５
０に蓄えられる電磁エネルギが増大し、電磁エネルギの
減衰後にも閉弁保持電流よりも大きなコイル電流Ｉａを
流すことができる。その結果、閉弁保持電流値以上のコ
イル電流Ｉａが確保でき、所望の閉弁状態が得られる。

【００４０】また、図６〜図９には、上記動作を実現す
るためにＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１により実行される各
種演算処理を示す。以下、各々の処理を順を追って説明
する。なお、図６はＮｅ領域判定処理であり、これはメ
インルーチンとして実行される。また、図７はＰＵＬＬ
−ＩＮ，ＣＯＮＴ立ち下がりパルスセット処理、図８は
ＰＵＬＬ−ＩＮ立ち上がりパルスセット処理、図９はＣ
ＯＮＴ立ち上がり強制ＯＦＦ処理であり、これら図７〜
図９は所定のＮｅ割り込み処理として実行される。

【００４１】さて、図６のＮｅ領域判定処理がスタート
すると、ＣＰＵ２１は、ステップ１０１で今現在のエン
ジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐｍ以上であるか否かを判
別し、続くステップ１０２で同エンジン回転数Ｎｅが８
００ｒｐｍ未満であるか否かを判別する。この場合、Ｎ
ｅ≧１０００ｒｐｍであれば、ＣＰＵ２１は、ステップ
１０３でコントロールフラグＦＣＲに「１」をセットす
る。また、Ｎｅ＜８００ｒｐｍであれば、ＣＰＵ２１
は、ステップ１０４でコントロールフラグＦＣＲを
「０」にクリアする。８００ｒｐｍ≦Ｎｅ＜１０００ｒ
ｐｍの場合には、コントロールフラグＦＣＲをその時の
状態で保持する。

【００４２】また、図７のＰＵＬＬ−ＩＮ，ＣＯＮＴ立
ち下がりパルスセット処理は、所定のＮｅパルス（例え
ば、図４の０番のＮｅパルス）に同期してスタートし、
ＣＰＵ２１は、先ずステップ２０１で現時点での時刻Ｔ
ＩＣを読み込むと共に、当該読み込み時刻に時間ＴＦＥ
を加算してその加算値ＴＯＣ１をＰＵＬＬ−ＩＮ立ち下
がり時刻とする。ここで、時間ＴＦＥは、プランジャ３
３の圧送による燃料吐出量がインジェクタ１からの燃料
噴射量に見合うように所定の演算手順に則って決定され
る。また、ＣＰＵ２１は、続くステップ２０２で「ＴＯ
Ｃ１」をＰＵＬＬ−ＩＮ信号の立ち下がり出力としてア
ウトプットコンペアレジスタにセットする。これによ
り、アウトプットコンペアレジスタにセットされた時間
が経過したタイミングでＰＵＬＬ−ＩＮ信号がＬレベル
に立ち下げられ、第１のトランジスタＴｒ１がオンとな
る（図４の時間ｔ２）。

【００４３】さらに、ＣＰＵ２１は、ステップ２０３で
現時点での時刻ＴＩＣに時間ＴＦＥを加算し、その加算
値ＴＯＣ２をＣＯＮＴ立ち下がり時刻とする。また、Ｃ
ＰＵ２１は、続くステップ２０４で「ＴＯＣ２」をＣＯ
ＮＴ信号の立ち下がり出力としてアウトプットコンペア
レジスタにセットする。これにより、アウトプットコン
ペアレジスタにセットされた時間が経過したタイミング
でＣＯＮＴ信号がＬレベルに立ち下げられ、第２のトラ
ンジスタＴｒ２がオンとなる（図４の時間ｔ２）。

【００４４】図８のＰＵＬＬ−ＩＮ立ち上がりパルスセ
ット処理は、ＰＵＬＬ−ＩＮ信号の立ち下がりタイミン
グ（図４の時間ｔ２）に同期してスタートし、ＣＰＵ２
１は、先ずステップ３０１でコントロールフラグＦＣＲ
が「１」であるか否かを判別する。かかる場合、エンジ
ン回転数Ｎｅが中・高回転域にあればＦＣＲ＝１となっ
ており、ＣＰＵ２１は、ステップ３０２で現時点での時
刻、即ち前記図７で求められたＰＵＬＬ−ＩＮ立ち下が
り時刻ＴＯＣ１に時間ＴＳＳを加算し、その加算値「Ｔ
ＯＣ１」をＰＵＬＬ−ＩＮ立ち上がり時刻とする。ここ
で、時間ＴＳＳは、ポンプ室３７内の燃料圧が確立され
るまでに電磁弁５を閉弁状態で保持するために必要なパ
ルス幅であって、本実施の形態では、図１０に示すよう
に電源電圧及びエンジン回転数Ｎｅにより定められてい
る。

【００４５】一方、エンジン回転数Ｎｅが低回転域にあ
ればＦＣＲ＝０となっており、ＣＰＵ２１は、ステップ
３０３で現時点での時刻、即ちＰＵＬＬ−ＩＮ立ち下が
り時刻ＴＯＣ１に時間ＴＳＳ及び補正時間Ｔαを加算
し、その加算値「ＴＯＣ１」をＰＵＬＬ−ＩＮ立ち上が
り時刻とする（本実施の形態では、Ｔα＝固定値）。

【００４６】「ＴＯＣ１」の算出後、ＣＰＵ２１は、ス
テップ３０４で「ＴＯＣ１」をＰＵＬＬ−ＩＮ信号の立
ち上がり出力としてアウトプットコンペアレジスタにセ
ットする。これにより、アウトプットコンペアレジスタ
にセットされた時間が経過したタイミングでＰＵＬＬ−
ＩＮ信号がＨレベルに立ち上げられ、第１のトランジス
タＴｒ１がオフとなる（図４の時間ｔ３）。

【００４７】最後に、図９はプランジャ上死点に対応す
るＮｅパルス（例えば、図４の４番パルス＝プランジャ
上死点）に同期してスタートし、ＣＰＵ２１は、ステッ
プ４０１でＣＯＮＴ信号を直ちに強制立ち上げさせる。
このＣＯＮＴ信号の立ち上げ処理により、第２のトラン
ジスタＴｒ２がオフとなり、コイル５０の通電が終了す
る。

【００４８】以下には、以上詳述した本実施の形態の効
果を説明する。つまり、本実施の形態では、エンジン回
転数Ｎｅが所定の低回転域にあるか否かを判定した（図
６の処理）。そして、エンジンが所定の中・高回転域に
ある旨が判定された場合には、電磁弁５のコイル５０に
蓄えられた電磁エネルギの減衰後においてポンプ室３７
内の燃料圧によって弁体４６を閉弁位置に保持させ、電
磁弁５の閉弁をプランジャ上死点まで継続させるように
した。また、エンジン回転数Ｎｅが所定の低回転域にあ
る旨が判定された場合には、電磁弁５のコイル５０に蓄
えられる電磁エネルギが、少なくとも高圧燃料ポンプ３
のプランジャ上死点に達するまで電磁弁閉弁保持レベル
を維持するよう、第１のトランジスタＴｒ１のオフ時間
を変更した。具体的には、エンジンの中・高回転域にお
ける第１のトランジスタＴｒ１のオフ時間に対して、低
回転域の同じくオフ時間を遅くするようにした（図８の
処理）。かかる場合、エンジンが低回転状態となりポン
プ室３７の燃料圧が高くならなくても、電磁弁５のコイ
ル５０に蓄えられた電磁エネルギによって、少なくとも
高圧燃料ポンプ３のプランジャ３３が圧縮上死点に達す
るまで電磁弁５が閉弁状態で保持される。

【００４９】上記構成によれば、いかなるエンジン回転
域においても、所望期間で電磁弁５を確実に閉弁させる
ことができ、引いては高圧燃料ポンプ３による燃料圧送
を適切に実行することができる。換言すれば、コモンレ
ール圧を所望圧力に調整でき、常に良好なる燃料噴射動
作を実現することができる。

【００５０】また、本実施の形態では、エンジン低回転
状態の場合のみ、第１のトランジスタＴｒ１のオン時間
を長くし、車両用電源６１からコイル５０への通電時間
を長くするようにした（ＰＵＬＬ−ＩＮ信号の立ち上げ
時間を遅くした）。これに対し、エンジン中・高回転状
態では前記通電時間を長くしていない。そのため、必要
以上にコイル通電が行われることはなく、省エネルギ化
や電磁弁５の発熱防止が実現される。

【００５１】（第２の実施の形態）次いで、本発明の第
２の実施の形態について、図１１を用いて説明する。但
し、本実施の形態の構成等において、前記第１の実施の
形態との共通部分についてはその説明を省略し、相違点
を中心に説明する。なお、本実施の形態では、第２のト
ランジスタＴｒ２をオフさせるタイミングをその特徴部
分としており、第１のトランジスタＴｒ１のオン／オフ
のタイミング、並びに第２のトランジスタＴｒ２のオン
タイミングについては前記第１の実施の形態に準ずるも
のとする。以下、本実施の形態の要旨を説明する。

【００５２】つまり、前記第１の実施の形態では、プラ
ンジャ上死点に同期させるようにして第２のトランジス
タＴｒ２をオフさせていた（図９の処理）。しかし、プ
ランジャ３３の上動途中における電磁エネルギの減衰後
は、弁体４６は燃料圧（弁体４６を閉弁させる方向に作
用する力）と圧縮ばね４８の付勢力（弁体４６を開弁さ
せる方向に作用する力）との大小関係により機械的に開
閉いずれに作動する。つまり、かかる場合には、電磁弁
５の閉弁状態は上記の如く機械的に保持されるものであ
って、第２のトランジスタＴｒ２の通電は不要となる。

【００５３】そこで、本実施の形態では、ポンプ室３７
内の燃料圧が圧縮ばね４８の付勢力を上回った際に第２
のトランジスタＴｒ２をオフさせるようにしている。こ
れを図１１を用いて説明すれば、ＰＵＬＬ−ＩＮ信号が
立ち上げられてから時間ＴＦＢが経過した後に、ＣＯＮ
Ｔ信号が立ち上げられ、コイル電流が遮断される。ここ
で、時間ＴＦＢは、ポンプ室３７内の燃料圧が圧縮ばね
４８の付勢力を上回り、且つコイル５０の電磁エネルギ
が第２のトランジスタＴｒ２に対する安全保障レベルに
まで減衰する時間として、実験結果に基づいて予め求め
られる。

【００５４】そして、ＣＯＮＴ信号の立ち上げ〜プラン
ジャ上死点までの間は、前記した通り燃料圧の圧縮ばね
４８の付勢力とによって電磁弁５が閉弁状態で保持さ
れ、コモンレール２への所望の燃料圧送が行われる。

【００５５】本実施の形態によれば、上記第１の実施の
形態と同様に本発明の目的を達成することができるのは
勿論のこと、次の付加的効果が得られる。即ち、本実施
の形態では、例えばプランジャ上死点（或いは上死点
後）に第２のトランジスタＴｒ２をオフさせる場合に比
べて、コイル通電時間を短くすることができる。その結
果、エネルギロスを抑えると共に、電磁弁５の発熱量を
より一層低減させることができる。

【００５６】なお、本発明は上記各実施の形態の他に、
次の様態にて具体化することができる。 （１）上記各実施の形態では、エンジン低回転時におい
て、エンジン中・高回転時の場合よりも第１のトランジ
スタＴｒ１をオフさせる時間を遅くし、それにより電磁
エネルギの減衰後も閉弁保持電流値以上のコイル電流Ｉ
ａを確保するようにしたが、この構成を変更してもよ
い。例えば他の実施の形態としては、第１のトランジス
タＴｒ１のオン時におけるコイル電流Ｉａをモニタする
と共に、当該コイル電流Ｉａのピーク値に基づいてエン
ジン低回転時における第１のトランジスタＴｒ１のオフ
タイミングを決定する。即ち、エンジン低回転時には、
第１のトランジスタＴｒ１のオフタイミングを決定する
ためのピーク電流をエンジン中・高回転時の場合よりも
高め、結果として電磁エネルギの減衰後も閉弁保持電流
値以上のコイル電流Ｉａを確保するようにしてもよい。

【００５７】（２）上記第１の実施の形態では、第１の
トランジスタＴｒ１をオフする時間を遅くするための時
間Ｔαを固定値としたが、例えば図１２のマップを用い
てその時々のエンジン回転数Ｎｅに応じて時間Ｔαを設
定するようにしてもよい。図１２では、エンジン回転数
Ｎｅが１０００ｒｐｍ以下の領域において、同Ｎｅが低
くなるほど「Ｔα」が大きな値として設定される。

【００５８】（３）前記各実施の形態では、Ｎｅ＜１０
００ｒｐｍを低回転域とし、当該低回転域にあることが
判定された場合に、第１のトランジスタＴｒ１のオフ時
間を変更するようにしていたが、これを変更してもよ
い。つまり、高圧燃料ポンプ３のポンプ室３７内におけ
る燃料圧が高くならないという事態は、エンジン低回転
時に生じ易いものであるが、当該事態が問題点となりう
るか否かは、高圧燃料ポンプ３の設計仕様（例えば、プ
ランジャ３３のストローク量，圧縮ばね４８のばね力
等）に応じて変わるものである。そのため、本発明にお
けるエンジン低回転域とは、一義的に設定されるもので
はなく、多種多様な条件に応じて任意に設定される。ま
た、同様に、第１のトランジスタＴｒ１（第１のスイッ
チング素子）のオフ時間を遅らせる時間や、第２のトラ
ンジスタＴｒ２（第２のスイッチング素子）のオフさせ
る時間も任意に変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態における燃料噴射装置の概要
を示す構成図。

【図２】インジェクタの概要を示す構成図。

【図３】電磁弁駆動回路の構成を示す電気回路図。

【図４】燃料噴射装置の一連の動作を説明するためのタ
イムチャート。

【図５】実施の形態における要部を説明するためのタイ
ムチャート。

【図６】Ｎｅ領域判定処理を示すフローチャート。

【図７】ＰＵＬＬ−ＩＮ，ＣＯＮＴ立ち下がりパルスセ
ット処理を示すフローチャート。

【図８】ＰＵＬＬ−ＩＮ立ち上がりパルスセット処理を
示すフローチャート。

【図９】ＣＯＮＴ立ち上がり強制ＯＦＦ処理を示すフロ
ーチャート。

【図１０】時間ＴＳＳを求めるための特性図。

【図１１】第２の実施の形態における動作を説明するタ
イムチャート。

【図１２】他の実施の形態における時間Ｔαを求めるマ
ップ。

【図１３】従来技術の説明に用いる燃料噴射装置の構成
図。

【図１４】従来技術の説明に用いる電磁弁駆動回路の電
気回路図。

【図１５】従来技術の説明に用いる主要な動作を示すタ
イムチャート。

【図１６】従来技術の説明に用いる電磁弁の動作説明
図。

【図１７】従来技術の説明に用いる電磁弁の動作説明
図。

【符号の説明】

３…高圧燃料ポンプ、５…電磁弁、２１…制御手段，判
定手段，オフ期間変更手段としてのＣＰＵ、２２…電磁
弁駆動回路、３３…プランジャ、３７…ポンプ室、４２
…低圧燃料通路、４６…弁体、５０…コイル、６１…車
両用電源、Ｔｒ１…第１のスイッチング素子としての第
１のトランジスタ、Ｔｒ２…第２のスイッチング素子と
しての第２のトランジスタ、ＦＤ…フリーホイールダイ
オード。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの回転に伴いプランジャが往復動
   して燃料を圧送する高圧燃料ポンプと、 前記高圧燃料ポンプのポンプ室内における燃料圧に相反
   する方向に付勢された弁体を有し、高圧燃料ポンプのポ
   ンプ室及び低圧燃料通路の連通を開閉する外開弁構造の
   電磁弁と、 前記電磁弁のコイルと電源との接続を断続する第１のス
   イッチング素子、並びに電磁弁のコイルとフリーホイー
   ルダイオードとの接続を断続する第２のスイッチング素
   子を備える電磁弁駆動回路と、 前記高圧燃料ポンプの圧送行程途中において前記第１の
   スイッチング素子及び第２のスイッチング素子をオンと
   し、その後所定期間経過後又は所定電流到達後に前記第
   １のスイッチング素子をオフとし、さらにその後の所定
   時期に前記第２のスイッチング素子をオフとする制御手
   段とを備えた燃料噴射装置の電磁弁制御装置において、 エンジン回転数が所定回転数以下の領域にあるか否かを
   判定する判定手段と、 エンジン回転数が所定回転数以下の領域にある旨が判定
   された場合、前記制御手段により前記電磁弁のコイルに
   蓄えられる電磁エネルギが、少なくとも高圧燃料ポンプ
   のプランジャが圧縮上死点に達するまで電磁弁閉弁保持
   レベルを維持するよう、前記第１のスイッチング素子を
   オフとするためのオフ期間を変更するオフ期間変更手段
   とを備えることを特徴とする燃料噴射装置の電磁弁制御
   装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の燃料噴射装置の電磁弁制
   御装置において、 前記オフ期間変更手段は、エンジン回転数が所定回転数
   以下の領域にある場合に、同回転数が所定回転数を越え
   る場合よりも前記第１のスイッチング素子のオフ期間を
   遅くする燃料噴射装置の電磁弁制御装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の燃料噴射装置の電磁弁制
   御装置において、 前記オフ期間変更手段は、エンジン回転数が所定回転数
   以下の領域にある場合、同回転数が所定回転数を越える
   場合よりも高い所定レベルに前記電磁弁のコイル電流が
   達した際に、前記第１のスイッチング素子をオフさせる
   燃料噴射装置の電磁弁制御装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射
   装置の電磁弁制御装置において、 エンジン回転数が所定回転数以下の場合には、前記プラ
   ンジャが圧縮上死点に達する際に前記第２のスイッチン
   グ素子をオフとし、エンジン回転数が所定回転数を越え
   る場合には、燃料圧送時における上昇途中の燃料圧が前
   記弁体の開側への付勢力を上回った際に前記第２のスイ
   ッチング素子をオフとするようにした燃料噴射装置の電
   磁弁制御装置。