JP3744290B2

JP3744290B2 - 可変吐出量高圧ポンプの制御方法

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Publication number: JP3744290B2
Application number: JP35016899A
Authority: JP
Inventors: 賢内山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: EP1024282A2; JP2000282938A; EP1024282B1; DE60013657T2; EP1024282A3; DE60013657D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変吐出量高圧ポンプの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンに燃料を噴射するシステムの１つとして、コモンレール噴射システムが知られている。コモンレール噴射システムでは、各気筒に連通する共通の蓄圧室（コモンレール）が設けられ、ここに可変吐出量高圧ポンプによって必要な流量の高圧燃料を圧送供給することにより、蓄圧室の燃料圧力を所定の圧力に保持している。蓄圧室内の高圧燃料は所定のタイミングでインジェクタにより各気筒の燃焼室に噴射される。
【０００３】
可変吐出量高圧ポンプはコモンレールと接続され容積が拡縮する圧力室を有し、低圧燃料を送出する低圧ポンプと圧力室の間に設けた制御弁の開閉により圧力室に吸入される燃料の量を調整するようになっており、従来、圧力室の容積縮小時に所定のタイミングで制御弁を閉弁して圧力室内の燃料量を設定することで所望のコモンレールへの圧送量を得るプレストローク式のものが一般的である。しかし、プレストローク式のものでは圧送燃料の高圧が制御弁に加わるので、制御弁には高圧でも高精度に作動することが要求され、十分な圧送流量制御性を得ようとすると装置の大型化、コストの上昇という問題がある。そこで、この問題を解決すべく、図１９に示す可変吐出量高圧ポンプが提案されている。
【０００４】
この可変吐出量高圧ポンプは、ポンプハウジング１００内にはドライブシャフト１０１が挿通保持されており、このドライブシャフト１０１と一体に回転する低圧ポンプ（フィードポンプ）１０２によって、低圧燃料が低圧流路１０３、１０４より、燃料溜まり１０５に流入する。
【０００５】
上記ドライブシャフト１０１の右端部には、インナーカム１０６が一体に形成されており、このインナーカム１０６内には、ヘッド１０７の左端部が挿通位置している。該ヘッド１０７の左端部内には、４個のシリンダ１０８が放射状に形成され（図ではこのうち２個のみを示す）、各シリンダ１０８内にはプランジャ１０９が往復動自在に支持されている。これらプランジャ１０９の内側端面とシリンダ１０８の内壁とで圧力室１１０が形成され、導入される燃料をプランジャ１０９の往復動によって加圧する。
【０００６】
上記燃料溜まり１０５より圧力室１１０に至る流路には、上流側から、制御弁１１１および吸入弁１１２が配設されている。制御弁１１１は図示しない電子制御ユニットにより通電制御される電磁弁であり、吸入弁１１２は制御弁１１１から圧力室１１０に向かう方向を順方向とする逆止弁である。
【０００７】
吸入弁１１２は、制御弁１１１が開弁するとともにプランジャ１０９の後退により圧力室１１０の容積が拡大して圧力室内の圧力が低下すると開弁し、制御弁１１１が閉弁すると閉弁する。しかして、制御弁１１１の開弁期間に応じて予め必要な流量をフィードポンプ１０２から圧力室１１０内に供給した後、低圧燃料の加圧開始時より圧送終了時まで吸入弁１１２により圧力室１１０への流路が閉鎖されるので、制御弁１１１には最大の圧力でもフィード圧（約１５気圧）しか作用しない。よって、制御弁１１１として高圧下でも高精度に作動するものを用いる必要がなく、低コストで十分なコモンレール圧力制御を得ることができる。この可変吐出量高圧ポンプの制御方法は、例えば、コモンレールからの高圧燃料の流出量である燃料噴射量に応じて制御弁１１１の開弁期間の指令値を決定し、この指令値にしたがって制御弁１１１を開閉しコモンレールに高圧燃料を補充するものがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の可変吐出量高圧ポンプにおいて、ガス欠後の再始動時やガス欠前、急旋回時において過圧送となる場合があり、通常時のようにコモンレール圧力の高い制御性が得られないおそれがあった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、過圧送を防止し蓄圧室の圧力制御性を向上する可変吐出量高圧ポンプの制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、低圧ポンプと逆止弁間の通過燃料量を制御するための指令値に応じて前記通過燃料量を制御する前記制御弁を制御し、圧力室からの高圧燃料の流出量に応じて蓄圧室に高圧燃料を補充することにより前記蓄圧室の圧力を目標圧力に制御する制御方法において、前記制御弁は前記指令値に応じてその開弁期間を可変するものであり、前記制御弁の開弁期間指令値が予め定めた下限値よりも小さいこと、および、前記蓄圧室の検出圧力が前記蓄圧室の目標圧力に予め定めた許容値を加えた圧力以上であることを含む制御条件が成立するか否かの判定を行い、前記制御条件が成立すると判定されたときには前記制御弁の開弁を禁止して前記圧力室への低圧燃料の吸入を休止する過圧送防止手段を設けている。
【００１１】
低圧ポンプが送出する燃料に、ガス欠等でエアが混入し制御弁から逆止弁に到る流路部分にフィード圧のエアが存在していると、このエアが、逆止弁開弁と圧力室の容積拡大にともなってフィード圧から低下することにより膨張し、膨張分に相当する燃料を圧力室へ押し出し、圧力室は燃料が吸入過剰となる。これが過圧送をもたらす。本発明によれば、制御条件が成立し低圧ポンプが送出する燃料にエアが混入している蓋然性が高い場合には制御弁の開弁が禁止されるから、制御弁から逆止弁に到る流路部分には低圧ポンプからエアが送出されない。したがって、蓄圧室への燃料の過圧送を防止することができる。
【００１３】
制御条件は、前記制御弁の開弁期間指令値が予め定めた下限値よりも小さく、かつ、検出圧力が蓄圧室の目標圧力に予め定めた許容値を加えた圧力以上であることである。この制御条件が成立すると、エアが混入している蓋然性が高いと判断し、制御弁の開弁を禁止する。開弁期間指令値が小さければ蓄圧室における燃料の圧送要求量が小さいということであり、開弁期間指令値が小さいほど過圧送の影響は大きい。本発明によれば、このようなときに、過圧送防止作用が働くようにすることができるので、制御弁の開弁を禁止する効果が特に大きい。
【００１４】
請求項２記載の発明では、開弁期間指令値の算出では、上記蓄圧室の検出圧力と目標圧力の偏差の積算量に応じて積分補償を実行する。そして上記制御弁の開弁を禁止したときには、積分補償値の更新を禁止する。
【００１５】
制御弁の開弁を禁止したときは、混入エアに起因する過圧送状態にある蓋然性が高いから、このようなときの検出圧力と目標圧力の偏差に基づいて開弁期間指令値の積分補償量を更新しないようにすることで、不適正な開弁期間指令値となることを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法をディーゼルエンジンのコモンレール燃料噴射システムに適用した例について説明する。図２のシステム図において、エンジンＥには各気筒の燃焼室に対応する複数のインジェクタＩが配設され、これらインジェクタＩは各気筒共通の蓄圧室であるコモンレールＲに接続されている。インジェクタＩからエンジンＥの各燃焼室への燃料の噴射は、噴射制御用電磁弁Ｂ１のＯＮ−ＯＦＦにより制御され、電磁弁Ｂ１が開弁している間、コモンレールＲ内の燃料がインジェクタＩによりエンジンＥに噴射される。なお、以下の説明においてエンジンＥは４気筒として説明する。
【００１７】
コモンレールＲには供給配管Ｒ１、吐出弁Ｂ２を介して、コモンレールＲを連続的に燃料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料により蓄圧せしめる可変吐出量高圧ポンプＰが接続される。可変吐出量高圧ポンプＰは、燃料タンクＴからフィードポンプＰ１を経て吸入される低圧燃料を高圧に加圧し、コモンレールＲ内の燃料を所定の高圧に制御する。
【００１８】
また、コモンレール噴射システムは電子制御ユニットＣを備えている。電子制御ユニットＣはＣＰＵ等を有する一般的なハード構成のもので、これに入力する各種センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の入力等に基づいてインジェクタＩおよび可変吐出量高圧ポンプＰにそれぞれ制御信号を出力してインジェクタＩおよび可変吐出量高圧ポンプＰを制御するようになっている。電子制御ユニットＣには、例えばエンジン回転数センサＳ２、気筒判別センサ（Ｇ１センサ）Ｓ３より、エンジン状態の情報が入力している。また、コモンレールＲには、コモンレール圧力を検出する圧力センサＳ１が配設され、これより電子制御ユニットＣにコモンレール圧力値の情報が入力している。電子制御ユニットＣは、これらの情報に基づき最適の噴射時期、噴射量（噴射期間）を決定して噴射制御用電磁弁Ｂ１に制御信号を出力するとともに、可変吐出量高圧ポンプＰの吐出量を制御する。
【００１９】
次に、図１により上記可変吐出量高圧ポンプＰの詳細について説明する。図において、ポンプハウジング１内には、エンジンＥ（図２参照）によってエンジンの１／２の回転と同期して回転駆動されるドライブシャフトＤが挿通保持されている。このドライブシャフトＤの左端部には、ポンプタイミングプーリー５１が固定され、図３に示すように、その外周に懸架されるタイミングベルト５２によって回転駆動されるようになしてある。図中、エンジンのカムシャフトにはカムシャフトタイミングプーリー５３が、エンジンのクランクシャフトにはクランクシャフトタイミングプーリー５４が固定されており、エンジンのクランクシャフトの回転により、タイミングベルト５２を介して、ポンプタイミングプーリー５１およびカムシャフトタイミングプーリー５３を回転駆動している。図の５５、５６はアイドラーであり、このうち、アイドラー５６は、スプリング５７のバネ力によってタイミングベルト５２に張力を持たせ、たわみを防止する機能を有している。
【００２０】
図１において、上記ドライブシャフトＤには低圧燃料供給用のベーン式フィードポンプＰ１が連結されている。フィードポンプＰ１はドライブシャフトＤと一体に回転し、燃料タンクＴ（図２参照）から燃料を吸入して所定のフィード圧（約１５気圧）にて燃料を低圧流路１１、１２、ヘッド１４内の低圧流路１３を通してヘッド１４の内部に形成される燃料溜まり５に送出している。フィードポンプＰ１の燃料吐出側と燃料吸入側とは、吐出圧力が調節できるように図示しない圧力調整弁を介して接続されている。このように、可変吐出量高圧ポンプＰは図２に示したフィードポンプＰ１を内蔵する構成となっている。
【００２１】
上記ドライブシャフトＤは、ベアリングＤ１、Ｄ２を介してポンプハウジング１に回転可能に支持されており、その右端部にインナーカム８が一体に形成されている。ポンプハウジング１の右端開口にはヘッド１４が嵌着されており、該ヘッド１４は左端中央部が突出して上記インナーカム８内に挿通位置している。
【００２２】
ヘッド１４の下端部には、圧力室への低圧燃料の流入量を制御、すなわち、フィードポンプＰ１と後述の吸入弁４ａとの間の通過燃料量を制御するための制御弁６ａが配設され、このヘッド１４の右端中央部内には、逆止弁である吸入弁４ａが配設されている。また、吸入弁４ａの上方にはデリバリバルブ３が配設してある。なお制御弁６ａ、吸入弁４ａの他に、図示しない位置に制御弁６ｂ、吸入弁４ｂが設けてある。
【００２３】
またヘッド１４には、制御弁６ａから吸入弁４ａに到る流路７２、吸入弁４ａから後述する圧力室２３ａに到る流路３０ａ，４０ａ、流路４０ａからデリバルバルブ３に到る吐出孔１６ａが形成してある。なお、図示しない位置に制御弁６ｂから吸入弁４ｂに到る流路７２、吸入弁４ｂから後述する圧力室２３ｂに到る流路３０ｂ，４０ｂ、流路４０ｂからデリバルバルブ３に到る吐出孔１６ｂが形成してある。
【００２４】
制御弁６ａは電磁弁であり、図４の如く、コイル６２を内蔵するハウジング６１と、その上端部内に嵌装固定されるバルブボディ６８を有し、バルブボディ６８に設けたシリンダ６９内に、弁体７３を摺動可能に保持している。制御弁６ａは、ハウジング６１外周に設けたフランジ６３に図示しないボルトを挿通することによって固定されている。弁体７３の上端部周りには環状の流路７４ａが形成され、流路７４ａは流路７４ｂにて上記燃料溜まり５ａと連通するとともに、流路７４ｃにて、吸入弁４ａに至る流路７２と連通している。
【００２５】
弁体７３の下端にはアーマチャ６４が圧入固定してあり、アーマチャ６４は、ステータ６５と一定の間隔で対向している。ステータ６５の外側には上記コイル６２が配され、ステータ６５内部に設けたスプリング室６６内にはスプリング６７が配設されて、上記アーマチャ６４を図の上方に付勢している。
【００２６】
流路７４ｃの開口端には略円錐状のシート面７５が形成してあり、コイル６２に通電しない図示の状態で、弁体７３の先端部がこのシート面７５に着座して上記流路７４ａ、７４ｃ間を閉鎖するようになしてある。電子制御ユニットＣからの制御信号によりコイル６２へ通電するとアーマチャ６４が吸引され、これと一体の弁体７３先端部がシート面７５から離れて、流路７４ａ、７４ｃ間を開放する。このように、制御弁６ａを、非通電状態で閉弁する構成とすることで、コイルの破損時に燃料の圧送が行われないようにする効果がある。なお、図示しない制御弁６ｂも同様の構成となっている。
【００２７】
ヘッド１４の左端中央部には、内部に圧力室を形成する第１、第２のシリンダ２ａ、２ｂが形成してある。シリンダ２ａとシリンダ２ｂとはドライブシャフトＤの軸方向に間隔をおいて配置され、これらシリンダ２ａ、２ｂは、軸線が互いに直交する方向となるように形成されている。また、シリンダ２ａ、２ｂは、それぞれドライブシャフトＤの軸線と直交する方向に形成されている。図５（Ａ）は、図１（および図４）のＡ−Ａ断面であり、第１のシリンダ２ａ内に、第１の一対のプランジャ２１ａ、２１ｃを対向して配し、シリンダ２ａに対しそれぞれ往復動自在かつ摺動自在に支持せしめている。シリンダ２ａの内壁面とプランジャ２１ａ、２１ｃの端面とで形成される空間は、第１の圧力室２３ａとなしてある。図５（Ｂ）は、図１（および図４）のＢ−Ｂ断面であり、同様に、第２のシリンダ２ｂ内に、第２の一対のプランジャ２１ｂ、２１ｄを対向して配し、シリンダ２ｂに対しそれぞれ往復動自在かつ摺動自在に支持せしめている。シリンダ２ｂの内壁面とプランジャ２１ｂ、２１ｄの端面とで形成される空間は、第２の圧力室２３ｂとなしてある。
【００２８】
一対のプランジャ２１ａ、２１ｃは、その一方のプランジャ２１ａが、他方のプランジャ２１ｃより短くなるように形成され、従って、圧力室２３ａは、シリンダ２ａの中央よりややずれた位置にある。一対のプランジャ２１ｂ、２１ｄも同様で、プランジャ２１ｂが他方のプランジャ２１ｄより短く、圧力室２３ｂは摺動孔２ｂの中央よりややずれた位置に形成される。こうすることで、流路４０ａ、４０ｂ、流路３０ａ、３０ｂを形成しやすくなるという利点がある。
【００２９】
また、各プランジャ２１ａ〜２１ｄの外側端部にはシュー２４ａ〜２４ｄが設けられ、各シュー２４ａ〜２４ｄにカムローラ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが回転自在に保持されている。シュー２４ａ〜２４ｄはその端面がシューガイド１５とプレート７により摺動自在となっている。シューガイド１５とプレート７とは、図略のボルトによりヘッド１４に固定されている。プレート７とドライブシャフトＤの間には、ワッシャ７６が挿入されており、ドライブシャフトＤとワッシャ７６間、ワッシャ７６とプレート７間が回転すべりするようになっている。
【００３０】
インナーカム８は、複数のシリンダ２ａ、２ｂに対し共通に設けられ、その回転により、プランジャ２１ａ〜２１ｄをシリンダ２ａ、２ｂ内で往復動させるようになしてある。インナーカム８の内周面は、複数のカム山を有するカム面８１となしてあり、このカム面８１に、上記カムローラ２２ａ〜２２ｄの外周が摺接するように配置している。ここではインナーカム８の内周面を楕円形に形成し、カム山を等間隔で２つ形成している（図５（Ａ）において、プランジャ２１ａ、２１ｃと対向する位置）。
【００３１】
しかして、ドライブシャフトＤと一体となったインナーカム８が回転すると、プランジャ２１ａ、２１ｃがシリンダ２ａ内を、プランジャ２１ｂ、２１ｄがシリンダ２ｂ内を往復動し、プランジャ２１ａ、２１ｃとプランジャ２１ｂ、２２ｄとが交互に上昇して、圧力室２３ａ、２３ｂ内の燃料をそれぞれ加圧する。
【００３２】
上記吸入弁４ａは逆止弁で、ハウジング４２を左右方向に貫通する流路４３と、該流路４３を開閉する弁体４４とを有する。上記流路４３は、途中で上記圧力室２３ａ方向（図の左方）に拡径して円錐状のシート面４５をなし、弁体４４は、スプリングストッパ４１内に保持されるスプリング４６によって右方に付勢され、シート面４５に着座している。このように、逆止弁４ａは図示の通常状態で閉弁しており、制御弁６ａが開弁して燃料溜まり５ａから低圧燃料が流入するとともに流路３０ａの圧力（したがって圧力室２３ａの圧力）が低下すると開弁するようになしてある。この開弁時において、低圧燃料は、流路７２、ハウジング４２外周に設けた環状流路４８、ハウジング４２内部の流路４９、流路４３、スプリングストッパ４１内の流路５０、ヘッド１４に設けた流路３０ａ、４０ａを通って、圧力室２３ａに流入する。
【００３３】
図４に示されない吸入弁４ｂの構造も、上記吸入弁４ａと同様であり、後述するように、制御弁６ｂが開弁して燃料溜まり５ｂから低圧燃料が流入するとともに流路３０ｂの圧力（したがって圧力室２３ｂの圧力）が低下すると開弁して、低圧燃料は、流路７２、ハウジング４２外周に設けた環状流路４８、ハウジング４２内部の流路４９、流路４３、スプリングストッパ４１内の流路５０、ヘッド１４に設けた流路３０ｂ、４０ｂを通って、圧力室２３ｂに流入する。なお、これら吸入弁４ａ、４ｂは、スクリュ４７によって、ヘッド１４内に固定される。
【００３４】
デリバリバルブ３は逆止弁機能を持ち、弁体としてのボール３１ａ、３１ｂを有している。このうちボール３１ａは、圧力室２３ａに連通する吐出孔１６ａに続く流路を、ボール３１ｂは、圧力室２３ｂ（図５（Ｂ）参照）に連通する吐出孔１６ｂに続く流路を開閉するように構成されている。
【００３５】
すなわち、図６に示すように、互いに独立な２つの摺動孔２ａ、２ｂにそれぞれ２本のプランジャを配置して、シリンダ２ａと一対のプランジャ２１ａ、２１ｃ、およびこれらで囲まれた圧力室２３ａとからなる第１の圧送系と、シリンダ２ｂと一対のプランジャ２１ｂ、２１ｄ、およびこれらで囲まれた圧力室２３ｂとからなる第２の圧送系が設けられ、これら第１、第２の圧送手段が、交互に圧送を行う。圧力室２３ａは、流路４０ａ、吐出穴１６ａを通じて、デリバリバルブ３のボール３１ａ側に、圧力室２３ｂは、流路４０ｂ、吐出穴１６ｂを通じて、デリバリバルブ３のボール３１ｂ側にそれぞれ連通している。各圧力室２３ａ、２３ｂで加圧された燃料の圧力がコモンレールＲの圧力より高くなるとこれらボール３１ａまたはボール３１ｂが開弁し、供給配管Ｒ１を通ってコモンレールＲに供給される。ここで、圧力室２３ａ、２３ｂにおける燃料の加圧は交互になされるため、ボール３１ａ、３１ｂを介しての燃料の吐出も交互になされることになる。なおコモンレールＲへの供給圧力はエンジンＥの運転状態によって異なり、２００〜１２００気圧である。
【００３６】
また、圧力室２３ａ，２３ｂへの低圧燃料の供給系は、燃料溜まり５ａ〜制御弁６ａ〜吸入弁４ａ〜流路３０ａ〜圧力室２３ａという系と、燃料溜まり５ｂ〜制御弁６ｂ〜吸入弁４ｂ〜流路３０ｂ〜圧力室２３ｂという系の２つが形成される。
【００３７】
次に、図７を用いて上記構成の可変吐出量高圧ポンプＰの作動について説明する。図中、カム＃１は、図５におけるプランジャ２１ａ、２１ｃに対向する、カム面８１上の点８１ａ、８１ｃにおけるリフト量を示す。カム＃２は、プランジャ２１ｂ、２１ｄに対向する、カム面８１上の点８１ｂ、８１ｄにおけるリフト量を示す。ＴＣＶ＃１は制御弁６ａの弁体７３のリフト量であり、ＴＣＶ＃２は制御弁６ｂの弁体７３のリフト量である。
【００３８】
インナーカム８が回転することでカム＃１、カム＃２が上昇と下降を繰り返す。シリンダ２ａ，２ｂの形成方向が互いに直交しているので、カム＃１とカム＃２とは１８０°ＣＡ位相が異なり、一方の圧力室２３ａ（２３ｂ）の非圧送時である燃料吸入時に他方の圧力室２３ｂ（２３ａ）が圧送作動をするようになっている。
【００３９】
圧力室２３ａ，２３ｂにおける吸入、圧送作動について説明する。制御弁６ａのコイル６２への通電は、カム＃１が下降を開始する時点で制御弁６ａの弁体７３が開弁するように、これより先立って行われる。すると、制御弁６ａ通電オンにより燃料溜まり５ａから、制御弁６ａの流路７４ｃ、７２、吸入弁４ａ内の流路４３、流路３０ａ、４０ａを通って、燃料が圧力室２３ａに流入する。この時、流入する燃料によって、プランジャ２１ａ、２１ｃはカム面８１側に押しつけられながら下降し圧力室２３ａの容積拡大にともなって燃料の吸入が行われる。
【００４０】
電子制御ユニットＣから制御弁６ａのコイル６２への通電が遮断されて制御弁６ａの弁体７３が閉弁し吸入弁４ａが閉弁すると、圧力室２３ａへの燃料の吸入は停止する。その後も、カム＃１は下降し続けるが、吸入が終了すると、プランジャ２１ａ、２１ｃのリフトは停止して、カムローラ２２ａ、２２ｃとインナーカム８は離れる。
【００４１】
その後、カム＃１が上昇に転じ圧送工程に入る。カム＃１が上昇を開始しても、プランジャ２１ａ、２１ｃはすぐには上昇を開始せず、カム＃１のリフト量がプランジャ２１ａ、２１ｃのリフト量となると、カムローラ２２ａ、２２ｃがインナーカム８に当接し、カムローラ２２ａ、２２ｃがシュー２４ａ、２４ｃを介してプランジャ２１ａ、２１ｃを上昇させる。この時、吸入弁４ａは閉弁している。その後、プランジャ２１ａ、２１ｃの上昇とともに上記圧力室２３ａの容積が縮小し、圧力室２３ａ内の燃料を加圧し、圧力室２３ａ内の圧力が次第に高くなる。圧力室２３ａ、２３ｃ内の燃料の圧力が所定圧を越えると、吐出孔１６ａ、デリバリバルブ３を経て、供給配管Ｒ１よりコモンレールＲに高圧燃料が供給される（図２）。カム＃１のリフト量が最大となりプランジャ２１ａ、２１ｃのリフトが最大点に達すると、圧送が終了する。
【００４２】
この間に制御弁６ａとは略１８０°ＣＡ遅れて制御弁６ｂに通電され、カム＃２が下降を開始し、上記圧力室２３ｂの場合と同様に圧力室２３ｂにおける燃料の吸入、圧送が行われる。このように、圧送時のタイミングを圧力室２３ａと圧力室２３ｂとで異なるようにすることで、最大駆動トルクが低下する。
【００４３】
図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５に電子制御ユニットＣにおいて実行される可変吐出量高圧ポンプＰの制御フローを示し、これによりコモンレールＲへの過圧送を防止するための制御方法について説明する。
【００４４】
図８において、ＮＥ信号の入力ごとにＮＥ信号ハード割り込みルーチンを実行する。ステップＳ１０１ではパルス入力するＮＥ信号の前回の入力とのパルス間隔を計測する。このパルス間隔はエンジン回転数Ｎｅの演算等に用いる。ステップＳ１０２で、ＮＥパルスカウンタＣＮＩＲＱを更新（１ステップインクリメント）する。ステップＳ１０３では、ＣＮＩＲＱ＝０か否かを確認し、肯定された場合はステップＳ１０４にて気筒カウンタＰＣＹＬＮＤ（＝０，１，２，３）を更新（１ステップインクリメント）しステップＳ１０５に進み、否定された場合はそのままステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５ではＣＮＩＲＱに応じたソフト割り込み処理をコールし本ＮＥ信号ハード割り込みルーチンを終了する。なお、気筒カウンタＰＣＹＬＮＤ＝０はＧ１センサＳ３からのＧ１信号の入力により設定される。
【００４５】
上記ステップＳ１０５においてコールされるソフト割り込み処理について説明する。図９はＣＮＩＲＱ＝１のときにコールされるソフト割り込み処理で、ステップＳ２０１ではエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃを読み込み、ステップＳ２０２ではインジェクタＩの指令噴射量ＱＦを算出する。ステップＳ２０３では指令噴射量ＱＦとエンジン回転数Ｎｅより指令噴射時期ＡＦを算出する。最後にステップＳ２０４で指令噴射量ＱＦとエンジン回転数Ｎｅとより目標コモンレール圧ＰＦを算出する。
【００４６】
図１０はＣＮＩＲＱ＝３のときにコールされるソフト割り込み処理で、ステップＳ３０１ではコモンレール圧ＰＣを取り込み、ステップＳ３０２ではコモンレール圧ＰＣと指令噴射量ＱＦとよりインジェクタＩへの通電期間ＴＱＦを算出する。ステップＳ３０３では、フィードポンプＰ１と吸入弁４ａ間、フィードポンプＰ１と吸入弁４ｂ間の通過燃料量を制御するため、制御弁６ａ，６ｂへの指令値としての開弁期間指令値であるポンプ通電期間ＴＦを算出する。
【００４７】
図１１は上記ステップＳ３０３のポンプ通電期間ＴＦの算出手順を示すもので、ステップＳ４０１では指令噴射量ＱＦと目標コモンレール圧ＰＦとより基本通電期間ＴＦＪＰを算出する。続くステップＳ４０２〜Ｓ４０６は指令噴射量ＱＦに加減算する補正項を算出する手順で、ステップＳ４０２ではコモンレール圧ＰＣと目標コモンレール圧ＰＦの偏差より比例補償量ＴＦＪＰを算出する。ステップＳ４０３では、後述する通電ＯＮフラグＴＦＯＮが１か否かを確認し、通電ＯＮフラグＴＦＯＮ＝１であれば、ステップＳ４０４にてコモンレール圧ＰＣと目標コモンレール圧ＰＦの偏差により積分補償量ＴＦＪＩを算出し更新する。通電ＯＮフラグＴＦＯＮ＝０のときは積分補償量ＴＦＪＩの算出（ステップＳ４０３）をスキップする。後述するように、通電ＯＮフラグＴＦＯＮが０にセットされるのは過圧送のおそれがあるときであり、上記各補正項はポンプ通電期間ＴＦを短くするように働く。しかし、積分補償量ＴＦＪＩを更新するとすると、積分補償量ＴＦＪＩが、このときの異常なコモンレール圧ＰＣと目標コモンレール圧ＰＦの偏差に応じた成分を将来的に含むことになり好ましくない。異常時の上記偏差に基づく積分補償量ＴＦＪＩの更新をスキップすることで適正な補償量を得ることができる。
【００４８】
続くステップＳ４０５では制御弁６ａ，６ｂの閉弁信号（コイル６２への通電遮断）に対する閉弁作動の応答遅れを補償する電磁弁閉弁遅れ補償量ＴＦＤを算出する。電磁弁閉弁遅れ補償量ＴＦＤの算出は、式（１）により、予め記憶した制御弁６ａ，６ｂの閉弁遅れ時間ＴＦＤＢ（μｓ）をエンジン回転数Ｎｅに応じてクランク角に換算することで行う。
ＴＦＤ＝ＴＦＤＢ×６×Ｎｅ×１０^-6・・・（１）
【００４９】
ステップＳ４０６では式（２）によりポンプ通電期間ＴＦを算出する。
ＴＦ＝ＴＦＪＢ＋ＴＦＪＰ＋ＴＦＪＩ−ＴＦＤ＋ＴＦＯＦ・・・（２）
式中、ＴＦＯＦを加算するのは、燃料の圧力室２３ａ，２３ｂへの吸入が行われるのは制御弁６ａ，６ｂ通電開始後、プランジャ２１ａ〜２３ｄが下降を開始した後となるので、それまでの通電期間は燃料の吸入に寄与しないからであり、上記のごとく実質的な燃料吸入期間ＴＦＪ（＝ＴＦＪＢ＋ＴＦＪＰ＋ＴＦＪＩ−ＴＦＤ）に加算してポンプ通電期間ＴＦを算出する。
【００５０】
図１２はＣＮＩＲＱ＝４の時にコールされるソフト割り込みで、ステップＳ５０１ではインジェクタのＯＮ時期ＡＦをセットし、ステップＳ５０２ではＯＮ時期ＡＦのインジェクタＯＮ期間（ＴＱＦ）の後にインジェクタのＯＦＦ時期ｔＱＦをセットし本ソフト割り込みを終了する。
【００５１】
図１３はＣＮＩＲＱ＝５の時にコールされるソフト割り込みで、本発明の特徴部分である。ステップＳ６０１，Ｓ６０２では制御条件が成立するか否かの確認を行う。ステップＳ６０１ではポンプ通電期間ＴＦが所定の下限値よりも小さいか否かを判定する。ここで下限値は予め設定され、例えば５°ＣＡとする。ステップＳ６０２ではコモンレール圧ＰＣが目標コモンレール圧ＰＦ＋許容値よりも大きいか否かを判定する。ここで、許容値は予め設定され、例えば５ＭＰａとする。ステップＳ６０１，Ｓ６０２のいずれかが否定された場合は、ステップＳ６０３で上記通電フラグＴＦＯＮを１にセットした後、ステップＳ６０４で通電ＯＮ処理を行う。ステップＳ６０１，Ｓ６０２のいずれも肯定された場合は、後述するステップＳ６０５に進む。
【００５２】
図１４は上記ステップＳ６０４の通電ＯＮ処理を示すもので、ステップＳ７０１では気筒カウンタＰＣＹＬＮＤを読み込み、ステップＳ７０２ではＰＣＹＬＮＤ＝０または２か否かを確認する。肯定されたときは、ステップＳ７０３に進み、制御弁６ｂの通電をＯＮし、否定されたときは、ステップＳ７０４に進み、制御弁６ａの通電をＯＮし、本通電ＯＮ処理を終了する。
【００５３】
図１５はＣＮＩＲＱ＝６の時にコールされるソフト割り込みで、ステップＳ８０１では気筒カウンタＰＣＹＬＮＤを読み込み、ステップＳ８０２ではＰＣＹＬＮＤ＝０または２か否かを確認する。肯定されたときは、ステップＳ８０３に進み、制御弁６ｂについて上記通電ＯＮ時期からポンプ通電期間ＴＦの後に通電ＯＦＦ時期をセットし、否定されたときは、ステップＳ８０４に進み、制御弁６ａについて通電ＯＦＦ時期をセットし、本ルーチンを終了する。
【００５４】
さて、上記ＣＮＩＲＱ＝５時ソフト割り込み処理において、ポンプ通電期間ＴＦが所定の下限値よりも小さく、かつコモンレール圧ＰＣが目標コモンレール圧ＰＦ＋許容値を越えるとき（ステップＳ６０１，Ｓ６０２）には、ステップＳ６０５で通電フラグＴＦＯＮを０にセットし上記通電処理を実行しないで本ルーチンを終了する。すなわち、ステップＳ６０１，Ｓ６０２のいずれも肯定された場合は、インジェクタからの燃料噴射に伴うコモンレールへの燃料補充を行わないことになる。
【００５５】
さて、本発明の制御方法のようにステップＳ６０１，Ｓ６０２で判定される制御条件が成立するときに制御弁が開弁しないようにしたものと、インジェクタからの燃料噴射に伴うコモンレールへの燃料補充要求量に応じて制御弁が一定期間開弁するようにしたもの（従来技術）との相違点を従来の制御を示す図１６により説明する。▲１▼の段階で制御弁に通電され開弁する。制御弁の開弁により制御弁〜吸入弁に到る流路部分（燃料溜まり部）に低圧燃料が流入し燃料溜まり部の圧力が大気圧からフィード圧まで上昇する。吸入弁が閉じたままなので圧力室の圧力はコモンレール内と同じであり、プランジャはカム面に押し付けられている。ここで、ガス欠時等において、低圧ポンプが燃料の残量の少ない燃料タンクから燃料とともにエアを吸い込んだとすると上記燃料溜まり部の燃料にはエアが混入することになる。
【００５６】
続く▲２▼の段階では、カムリフトが下降し、プランジャがカム面に押し付けられた状態で下降するので、圧力室の容積が拡大し圧力室の圧力が低下するがフィード圧よりも高く吸入弁は閉じている。
【００５７】
続く▲３▼の段階では、圧力室の圧力がフィード圧以下となり、制御弁は既に閉じていても吸入弁が開き、低圧燃料が吸入弁を通り圧力室内に吸入される。燃料溜まり部の圧力は圧力室と通じることにより圧力室と同様にフィード圧からさらに大気圧に向かって低下し、燃料溜まり部の混入エアは膨張する。エアは圧力低下により燃料よりもきわめて大きく膨張し燃料溜まり部の燃料を圧力室へ押し出す。このように、燃料溜まり部に、エアが混入したフィード圧の燃料が流入すると、フィード圧から大気圧への変化にともなう混入エアの膨張により排除された燃料が、制御弁の通電期間とは無関係に過剰燃料として圧力室に押し出され、制御弁の通電期間に応じた量に調量されない。
【００５８】
圧力室の圧力が大気圧まで低下してカムリフトの下降が停止した後、再びカムリフトが上昇してくる▲４▼の段階では、まず、カム山がプランジャの押圧を開始する。これにより圧力室内の燃料が圧縮し圧力室内の圧力が上昇する。
【００５９】
続く▲５▼の段階では、さらに圧力室内の圧力が上昇してデリバリバルブの開弁圧で規定される圧力を越えてデリバリバルブが開き、圧力室から燃料がコモンレール内に圧送されるが、上記のごとく圧力室への燃料の吸入量には過剰側の調量誤差があるので、過圧送となる。かくしてコモンレール圧は過昇傾向を呈し、それに対して通電期間ＴＦが短くなる方に向かうが、結局、低圧ポンプからエアの混入した燃料が吸入する限りエア量に応じた量の過剰燃料が圧力室に流入することになり、いつまでも過圧送状態から脱することができないおそれが大きいことになる。
【００６０】
これに対し、本発明の制御方法によれば、上記Ｓ６０１，Ｓ６０２を実行することにより、混入エアによる過圧送のおそれがあり、かつ、指令通電期間ＴＦが短く過圧送になったときの影響が大のとき、制御弁への通電が禁止される（ステップＳ６０５）から、過圧送の状態を回避することができる。しかして、圧力制御性の悪化を招来することなくドライバビリティの不良および排気ガス性能悪化を防止することができる。
【００６１】
また、図例の可変吐出量高圧ポンプＰは、上記のごとく、複数の圧力室２３ａ，２３ｂから交互に燃料がコモンレールＲに圧送供給されるので最大駆動トルクが低くなり、上記タイミングベルト５２への負担を軽減して耐久性の低下を防止する効果を奏し優れたものであるが、各圧力室２３ａ，２３ｂのそれぞれ１つづつ吸入弁４ａ，４ｂを設ける必要がある。したがって吸入弁４ａ，４ｂおよび制御弁６ａ，６ｂのレイアウトの関係から、上記図１９の構成のものに比して制御弁６ａ，６ｂから吸入弁４ａ，４ｂに到る流路部分（燃料溜まり部）７３，７４ｃ，７２，７１ａ，４８，４９または７３，７４ｃ，７２，７１ｂ，４８，４９が長くなり、フィードポンプＰ１が燃料とともにエアを吸い込むと、この流路部分に過圧送の原因となる混入エアが多く流入することとなる。つまり、図例の可変吐出量高圧ポンプＰは、本発明の制御方法を適用することで、特に大きな過圧送防止効果を得ることができる。
【００６２】
なお、ステップＳ６０１，Ｓ６０２における下限値、許容値は必ずしもこれに限定されるものではなく、可変吐出量高圧ポンプ等の仕様に応じて予め実験等により設定するのがよい。
【００６３】
（第２実施形態）
図１７に本発明の第２実施形態になる可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す。本実施形態は第１実施形態において、電子制御ユニットＣで実行されるＣＮＩＲＱ＝５時ソフト割り込み処理を上記図１７に示すＣＮＩＲＱ＝５時ソフト割り込み処理に代えたものである。
【００６４】
図中、同一番号を付した部分は同じ手順を実行するので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６５】
本実施形態では、第１実施形態における、ポンプ通電期間ＴＦについて判定するステップＳ６０１を省略してＳ６０２のみを実行するようになっている。電磁弁６ａ，６ｂの開弁を禁止する制御条件を、コモンレール圧ＰＣが目標コモンレール圧ＰＦ＋許容値よりも大きいことだけにして、ステップＳ６０２が肯定されれば、通電フラグＴＦＯＮを０にセットするようになっている。
【００６６】
かかる制御方法によっても、エア混入に起因する過圧送を防止することができる。
【００６７】
また、本発明は上記可変吐出量高圧ポンプのように、複数の圧力室に対して制御弁、吸入弁がそれぞれ設けられている構成のものだけではなく、図１８のように、フィードポンプから送出され共通の制御弁６を通った低圧燃料が流路７１ａを経て吸入弁４ａに流入するとともに流路７１ｂを経て吸入弁４ｂに流入する構成のものや、上記図１９のように単数の圧力室に対して、制御弁、吸入弁がそれぞれ単一の構成のもの等、制御弁および吸入弁を介して圧力室に低圧燃料を供給する構成の可変吐出量高圧ポンプであれば適用することができる。
【００６８】
また、上述の実施形態では、フィードポンプと吸入弁との間の通過燃料量を制御するために制御弁の開弁期間を制御するものが採用されていた。しかし、このような制御弁ではなく、制御弁の開口面積を制御するリニアソレノイド弁等を制御弁として採用し、その開口面積を可変することによって、上記通過燃料量を制御するものに、本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を適用した可変吐出量高圧ポンプの全体断面図である。
【図２】上記可変吐出量高圧ポンプを含むコモンレール燃料噴射システムの全体構成図である。
【図３】上記可変吐出量高圧ポンプの駆動系を示す図である。
【図４】図１の部分拡大断面図である。
【図５】（Ａ）は図４のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】上記可変吐出量高圧ポンプの主要部の概略構成図である。
【図７】上記可変吐出量高圧ポンプの作動を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す第１のフローチャートである。
【図９】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す第２のフローチャートである。
【図１０】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す第３のフローチャートである。
【図１１】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す第４のフローチャートである。
【図１２】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す第５のフローチャートである。
【図１３】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す第６のフローチャートである。
【図１４】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す第７のフローチャートである。
【図１５】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示す第８のフローチャートである。
【図１６】第１の実施の形態における可変吐出量高圧ポンプの制御方法と比較するための従来の制御方法を説明するタイムチャートである。
【図１７】本発明の別の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を適用できる別の可変吐出量高圧ポンプの主要部の概略構成図である。
【図１９】従来の可変吐出量高圧ポンプの制御方法を説明するための可変吐出量高圧ポンプの全体断面図である。
【符号の説明】
Ｐ可変吐出量高圧ポンプ
Ｐ１フィードポンプ（低圧ポンプ）
Ｃ電子制御ユニット
Ｒコモンレール（蓄圧室）
２３ａ，２３ｂ圧力室
３デリバリバルブ
４吸入弁（逆止弁）
６，６ａ，６ｂ制御弁

Claims

高圧の燃料を保持する蓄圧室と接続され容積が拡縮する圧力室を有し、低圧ポンプから前記圧力室に到る流路の途中に、前記低圧ポンプから前記圧力室に向かう方向を順方向とする逆止弁と、前記低圧ポンプと逆止弁間の通過燃料量を制御する制御弁とを設け、圧力室の容積拡大時に前記制御弁を介して前記低圧ポンプにより低圧燃料を前記圧力室に吸入せしめ、前記圧力室の容積縮小時に前記圧力室内の流体を前記蓄圧室に圧送する可変吐出量高圧ポンプの制御方法であって、前記通過燃料量を制御するための指令値に応じて前記制御弁を制御し、前記圧力室からの高圧燃料の流出量に応じて前記蓄圧室に高圧流体を補充することにより前記蓄圧室の圧力を目標圧力に制御する制御方法において、前記制御弁は前記指令値に応じてその開弁期間を可変するものであり、前記制御弁の開弁期間指令値が予め定めた下限値よりも小さいこと、および、前記蓄圧室の検出圧力が前記蓄圧室の目標圧力に予め定めた許容値を加えた圧力以上であることを含む制御条件が成立するか否かの判定を行い、前記制御条件が成立すると判定されたときには前記制御弁の開弁を禁止して前記圧力室への低圧燃料の吸入を休止する過圧送防止手段を設けたことを特徴とする可変吐出量高圧ポンプの制御方法。
請求項１記載の可変吐出量高圧ポンプの制御方法において、前記開弁期間指令値の算出では、前記蓄圧室の検出圧力と目標圧力の偏差の積算量に応じて積分補償を実行し、前記制御弁の開弁を禁止したときには、積分補償値の更新を禁止する可変吐出量高圧ポンプの制御方法。