JP4015278B2

JP4015278B2 - コモンレール式燃料噴射装置

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Publication number: JP4015278B2
Application number: JP14755098A
Authority: JP
Inventors: 榎本　　滋郁; 牧野　　正晃; 宮本　　裕; 猪頭　　敏彦
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2018-05-28
Also published as: JPH11336638A

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にて圧縮した高圧燃料をコモンレール（蓄圧配管）内に蓄圧し、その高圧燃料をディーゼルエンジンの各気筒へ噴射するコモンレール式燃料噴射装置に関する。
【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、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムでは、エンジンの各気筒に連通する共通のコモンレールが設けられ、このコモンレールに可変吐出量高圧ポンプによって必要量の高圧燃料を圧送供給することで、コモンレールの燃料圧力を一定に保持している。コモンレール内の高圧燃料は、所定のタイミングで電磁燃料噴射弁が駆動されることにより各気筒に噴射供給される（例えば、特開昭６４−７３１６６号公報等）。
【０００３】
また、この種の燃料噴射装置では、可変吐出量高圧ポンプに設けられるカム等の駆動により周期的に燃料を圧送する。かかる場合、可変吐出量高圧ポンプからコモンレールへ周期的に圧送される燃料を所望の量に調量制御したいという要望がある。ここで、所望の調量燃料を得るべく燃料経路上にリニアソレノイド（比例電磁）弁を設け、このリニアソレノイド弁をデューティ制御することで、流路面積（弁体リフト量）を所定値とし、これにより所望の燃料調量を実施する制御が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リニアソレノイド弁のデューティ制御によって流路面積を可変にするだけでは、例えばエンジン運転状態に応じてカム等の駆動による１周期毎の燃料圧送量が大幅に変化するために、この圧送量から所望の調量燃料量を確保できるほどの分解能が得られないことがある。
【０００５】
具体的には、可変吐出量高圧ポンプの回転数範囲は始動時エンジン回転数の２００ｒｐｍから最高回転数の４０００ｒｐｍまで広範囲にわたる（但し、その範囲はエンジン機種によっても異なる）。この場合、ポンプ回転数が高いほどポンプ１回転の所要時間が短くなるため、高回転域での燃料圧送量を確保するには電磁弁の流路面積をある程度大きく設定する必要がある。ところが、電磁弁の流路面積を大きくすると、低回転域での燃料圧送量を細かく調整することが困難になる。
【０００６】
本発明は、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、リニアソレノイドを用いて燃料圧送量を制御する燃料噴射装置において、エンジン運転状態に拘わらず精度良く燃料調量を行うことができるコモンレール式燃料噴射装置を提供することである。
【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、リニアソレノイドにより駆動される弁体を有し、前記可変吐出量高圧ポンプにて圧縮した高圧燃料の吐出量を調量するための電磁弁と、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記コモンレールの内部の燃料圧力を検出するコモンレール圧検出手段と、前記電磁弁への通電時間Ｔ１に合わせて出力される出力駆動信号とパルス間隔Ｔ２及びパルス幅Ｔ３にて規定されるデューティ駆動信号との論理積信号に応じて前記電磁弁に流れる電流を制御する電磁弁駆動回路と、前記電磁弁への通電を制御する所定のタイミングが到来する都度、前記コモンレールに圧送される燃料の要求量に基づいて同コモンレール内に蓄圧された燃料の目標コモンレール圧力を算出すると共に、前記検出した燃料圧力から実コモンレール圧力を算出し、それら目標コモンレール圧力及び実コモンレール圧力のコモンレール圧偏差に基づいて前記デューティ駆動信号のパルス幅Ｔ３を設定することにより電磁弁の弁体のリフト量を変更し、且つ、前記検出したエンジン運転状態に基づいて前記出力駆動信号の通電時間Ｔ１を設定することにより電磁弁の開弁時間を変更する制御手段とを備える。
【００１２】
要するに、リニアソレノイド弁からなる電磁弁により可変吐出量高圧ポンプの燃料吐出量を制御する場合、弁体のリフト量を制御（デューティ制御）するだけでは時々刻々に多様に変化するエンジン運転状態に対して高精度な吐出量制御が実現できず、自ずと制御精度の粗密ができてしまう。これに対して上記構成によれば、エンジンの低回転域など、燃料調量の分解能が特に必要とされるエンジン運転状態にあっても、その要望に応えることが可能となる。その結果、エンジン運転状態に拘わらず精度良く燃料調量を行うといった本発明の目的が達せられる。
【００１３】
実際には、請求項２に記載したように、前記制御手段は、エンジン回転数が低いほど、電磁弁の開弁時間を短くするとよい。この場合、高回転域での燃料吐出量を確保しつつ、低回転域での調量精度を高めることができる。
因みに本発明では、エンジンの回転に伴い可変吐出量高圧ポンプが駆動されるため、エンジン回転数とポンプ回転数とを同意に扱うことができ、ポンプ回転数を検出し、それをエンジン回転数として用いる構成も可能である。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、前記制御手段は、前記検出した可変吐出量高圧ポンプの回転位置に基づき、当該ポンプの圧送に同期させて前記電磁弁の開閉を制御する。この場合、電磁弁の開弁及び閉弁が圧送に同期して行われ、燃料吐出量のサイクル変動を抑制することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、前記電磁弁が可変吐出量高圧ポンプの燃料吸入部に設けられてなる。この場合、電磁弁の開閉動作に際し、弁体に高圧燃料が作用することはなく、高圧燃料を受けて弁体が不用意に動作（閉弁又は開弁）するなどの問題が回避できる。従って、可変吐出量高圧ポンプによる燃料吐出量の制御を精度良く実施することが可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明において、電磁弁駆動回路は、前記電磁コイルの接地側に設けられ、同電磁コイルに流れる電流を制御する第１のスイッチング素子と、前記電磁コイルとの並列回路を構成して同電磁コイルの接地側から電源側へのみ電流の流れを許容するダイオードと、前記電磁弁が通電されて開弁される時にオンされて前記電磁コイルの接地側と前記ダイオードとの間の電流経路を接続する第２のスイッチング素子とを備える。
【００１７】
つまり、電磁弁をデューティ制御して同弁への通電を断続する際、例えばバイポーラトランジスタからなる第１のスイッチング素子がオン／オフされることで同素子が発熱する。しかしながら、電磁弁の通電時に第２のスイッチング素子がオンされることで、電磁コイル、ダイオード及び第２のスイッチング素子からなる閉回路を電流が周回し、第１のスイッチング素子による発熱量が大幅に低減できる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明では、第１のスイッチング素子には、前記電磁コイルの接地側電圧を一時的に昇圧するための昇圧素子が接続される。この場合、電磁弁への通電遮断時において、昇圧素子により電磁コイルの接地側電圧が一時的に昇圧され、電磁コイルに蓄えられた電磁エネルギが消費されてコイルに流れる電流が急速に低下する。それにより、電磁弁の閉弁応答性が向上する。
請求項７に記載の発明では、リニアソレノイドにより駆動される弁体を有し、可変吐出量高圧ポンプにて圧縮した高圧燃料の吐出量を調量するための電磁弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、電磁弁の弁体のリフト量を変更する第１の制御と、同弁体のリフト量を変更すると共に電磁弁の開弁時間を変更する第２の制御とを、前記検出したエンジン運転状態に応じて択一的に実行する制御手段とを備える。そして、電磁弁駆動回路は、前記電磁コイルの接地側に設けられ、同電磁コイルに流れる電流を制御する第１のスイッチング素子と、前記電磁コイルとの並列回路を構成して同電磁コイルの接地側から電源側へのみ電流の流れを許容するダイオードと、前記電磁弁が通電されて開弁される時にオンされて前記電磁コイルの接地側と前記ダイオードとの間の電流経路を接続する第２のスイッチング素子とを備える。
つまり、電磁弁をデューティ制御して同弁への通電を断続する際、例えばバイポーラトランジスタからなる第１のスイッチング素子がオン／オフされることで同素子が発熱する。しかしながら、電磁弁の通電時に第２のスイッチング素子がオンされることで、電磁コイル、ダイオード及び第２のスイッチング素子からなる閉回路を電流が周回し、第１のスイッチング素子による発熱量が大幅に低減できる。
請求項８に記載の発明では、リニアソレノイドにより駆動される弁体を有し、前記可変吐出量高圧ポンプにて圧縮した高圧燃料の吐出量を調量するための電磁弁と、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記コモンレールに圧送される燃料の要求量に基づいて電磁弁の弁体のリフト量を変更すると共に、前記検出したエンジン運転状態に基づいて電磁弁の開弁時間を変更する制御手段とを備える。そして、電磁弁駆動回路は、前記電磁コイルの接地側に設けられ、同電磁コイルに流れる電流を制御する第１のスイッチング素子と、前記電磁コイルとの並列回路を構成して同電磁コイルの接地側から電源側へのみ電流の流れを許容するダイオードと、前記電磁弁が通電されて開弁される時にオンされて前記電磁コイルの接地側と前記ダイオードとの間の電流経路を接続する第２のスイッチング素子とを備える。
つまり、電磁弁をデューティ制御して同弁への通電を断続する際、例えばバイポーラトランジスタからなる第１のスイッチング素子がオン／オフされることで同素子が発熱する。しかしながら、電磁弁の通電時に第２のスイッチング素子がオンされることで、電磁コイル、ダイオード及び第２のスイッチング素子からなる閉回路を電流が周回し、第１のスイッチング素子による発熱量が大幅に低減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（参考例）
以下、参考例を図面に従って説明する。
【００２０】
先ずは図１を用いて、本参考例におけるコモンレール式燃料噴射装置の概要を説明する。図１において、多気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンＥという）には各気筒の燃焼室に対応する複数の電磁燃料噴射弁Ｉが配設され、これら電磁燃料噴射弁Ｉは各気筒共通のコモンレールＲに接続されている。コモンレールＲには、高圧流路である供給配管Ｒ１及び吐出弁Ｂを介して可変吐出量高圧ポンプＰが接続され、可変吐出量高圧ポンプＰの駆動に伴い燃料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料が連続的に蓄圧される。可変吐出量高圧ポンプＰには、フィードポンプＰ１を経由して燃料タンクＴから低圧燃料が吸入され、同ポンプＰは低圧燃料を高圧化してコモンレールＲに対して圧送する。コモンレールＲの圧力は、エンジンＥの運転状態によって異なるが、約２００〜１６００気圧（約２０〜１６０ＭＰａ）となっている。
【００２１】
可変吐出量高圧ポンプＰの詳細な構成については後述するが、同ポンプＰは３つの圧力室を有する３系統圧送ポンプとなっている。また、可変吐出量高圧ポンプＰにはその燃料吸入部において、燃料吐出量を制御するための吐出制御装置Ｐ２が設けられている。吐出制御装置Ｐ２はリニアソレノイドにて燃料量を任意に調量可能な電磁弁を有し、前記３系統圧送の燃料吐出量を１つの電磁弁にて制御できるように構成されている。
【００２２】
コモンレールＲには、その内部の燃料圧力（コモンレール圧）を検出するための圧力センサＳ１が配設されている。電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ４０という）は、圧力センサＳ１により検出される実際のコモンレール圧が負荷や回転数に基づいて設定した最適値となるように可変吐出量高圧ポンプＰの吐出量を決定し、それに応じた信号を吐出制御装置Ｐ２に出力する。
【００２３】
ＥＣＵ４０には、回転角センサＳ２や負荷センサ（例えばスロットル開度センサ）Ｓ３より、回転角や負荷等のエンジン運転情報が入力される。またその他にも、ＥＣＵ４０には、エンジン冷却水温を検出する冷却水温センサＳ４、吸気温を検出する吸気温センサＳ５及び吸気圧を検出する吸気圧センサＳ６が接続されており、各センサの検出信号がＥＣＵ４０に随時入力される。ＥＣＵ４０は、これら各センサの検出信号によるエンジン運転状態に基づいて最適な噴射時期及び噴射量（噴射期間）を決定し、それに応じた制御信号を電磁燃料噴射弁Ｉに出力する。これにより、電磁燃料噴射弁ＩからエンジンＥの各燃焼室への燃料噴射が制御される。
【００２４】
次に、可変吐出量高圧ポンプＰの詳細な構成について図２〜図５を用いて説明する。ここで、図２は可変吐出量高圧ポンプＰの全体を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は前記図１の吐出制御装置Ｐ２に相当する電磁弁６の構成を示す断面図、図５は燃料圧送部の構成を拡大して示す断面図である。
【００２５】
図２において、可変吐出量高圧ポンプＰはポンプハウジング１ａ，１ｂを有し、これらポンプハウジング１ａ，１ｂにそれぞれ設けた２つの滑り軸受け（フリクションベアリング）１１，１２によりドライブシャフト１０が回転自在に支持されている。ドライブシャフト１０は、例えばエンジンＥが４気筒の場合に同エンジンＥの４／３の回転と同期して回転駆動される。ドライブシャフト１０は２つの滑り軸受け１１，１２の間に偏心部１３を有しており、偏心部１３はドライブシャフト１０の中心軸Ｑ１に対して距離ｕだけ偏心している。偏心部１３の外周には滑り軸受け（フリクションベアリング）１４が設けられており、偏心部１３はその外周に配設される偏心カム１５に対し回転自在となっている。
【００２６】
また、図３において、偏心カム１５は、外周面に３つの平坦部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有する略多角形状に構成されている。３つの平坦部１５ａ〜１５ｃの外方にそれぞれ配されるボディ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内には、それぞれシリンダ２ａ，２ｂ，２ｃが形成され、各シリンダ２ａ〜２ｃにはプランジャ３ａ，３ｂ，３ｃが摺動自在に配設されている。圧力室４ａ，４ｂ，４ｃの各々は、シリンダ２ａ〜２ｃの内壁面とプランジャ３ａ〜３ｃの端面により区画形成されている。
【００２７】
３つの平坦部１５ａ〜１５ｃは、任意の２つのなす角度αが６０°となるように、且つそれぞれシリンダ２ａ〜２ｃの中心軸に対して垂直になるように形成されている。また、３つのシリンダ２ａ〜２ｃは互いの中心軸が１２０°の角度間隔となるように配置されている。
【００２８】
従って、ドライブシャフト１０の回転に伴い偏心部１３が回転すると、偏心カム１５の中心Ｑ２が、ドライブシャフト１０の中心軸Ｑ１を中心とする半径「ｕ」の円形経路（図中に破線で示す経路）に沿って回転する。すると、偏心カム１５の各平坦部１５ａ〜１５ｃが中心Ｑ２の移動に伴い平行に動作し、プランジャ３ａ〜３ｃがシリンダ２ａ〜２ｃ内を往復摺動する。これに伴い、圧力室４ａ〜４ｃ内の低圧燃料が順次圧縮され高圧燃料となる。
【００２９】
圧力室４ａ〜４ｃ内への低圧燃料の供給経路について図２を用いて説明する。図中、ポンプハウジング１ｂの下端部には電磁弁６が設置され、電磁弁６先端部の周りには燃料溜まり室１６が設けられている。燃料タンクＴ内の燃料は、フィードポンプＰ１によって約１０気圧に加圧され、低圧流路Ｌを通して燃料溜まり室１６に送出される。電磁弁６は、ハウジング６ａ外周に設けたフランジ６ｂに図示しないボルトを挿通することによってポンプハウジング１ｂに固定されている。
【００３０】
電磁弁６は、図４の如く、コイル６１を内蔵するハウジング６ａと、その左端に嵌装固定されるバルブボディ６ｃとを有し、バルブボディ６ｃに設けられたシリンダ６２内に、スプールたる弁体６３を摺動可能に保持している。バルブボディ６ｃには、流路６４とこれよりも流路断面積の小さな流路６５とが形成されており、この流路６４，６５によりシリンダ６２と燃料溜まり室１６とが連通される。流路６５は、弁体６３の移動方向に長い等幅のスリットとして設けられている。
【００３１】
弁体６３にはその軸方向に延びる連通流路７１が形成されると共に、弁体６３の内外を連通する流路６６，６７が形成されている。流路６６は、前記バルブボディ６ｃの流路６５に合わせて環状に設けられる。また、弁体６３には鍔状に拡径部７２が形成されており、弁体６３は、拡径部７２がバルブボディ６ｃに当接する位置とシム７３に当接する位置とによりその移動範囲が規定される。なお、連通流路７１は図の左右方向に貫通し、弁体６３にはその摺動方向（左右方向）に燃料圧力が作用しないように構成されている。これにより、弁体６３の安定した作動が可能となる。
【００３２】
弁体６３の右端部にはアーマチャ７０が圧入固定されており、このアーマチャ７０は、コイル６１と同軸に配設されたステータ６８に一定の間隔で対向している。アーマチャ７０と一体化された弁体６３は、スプリング室６ｄ内に配設されたスプリング６９により図の左方に付勢されており、コイル６１を通電していない図示の状態では燃料溜まり室１６（図２参照）と連通流路７１とが遮断される。
【００３３】
ステータ６８は、アーマチャ７０に近づくほどそれに対向する部位の断面積が小さくなるテーパ部６８ａを有し、弁体６３の変位位置はコイル６１への通電量により決定される。すなわち、電磁弁６はリニアソレノイド弁（比例電磁弁）として構成される。よって、コイル６１を通電すると、弁体６３が図の右方に変位して燃料溜まり室１６（図２参照）と連通流路７１とが連通し、通電量を増加すると、通電量に応じて連通部の開口面積（弁体６３のリフト量）が増加する。弁体６３のリフト量を調整することによる、こうした流路面積制御は、ＥＣＵ４０によるデューティ制御にて実現される。因みに、電磁弁６を常閉弁として構成することで、例えばコイル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。
【００３４】
弁体６３の連通流路７１は、図２に示されるように、ポンプハウジング１ｂに設けられた低圧流路１７を通して、ポンプハウジング１ａに設けられた環状の低圧流路１８に連通している。環状の低圧流路１８はポンプハウジング１ｂに設けられた低圧流路１９に連通し、さらに、流路２４，２５を通してプランジャ３ａ上部の圧力室４ａに連通している。また、弁体６３の連通流路７１は、図示しない低圧流路を介して他の圧力室４ｂ，４ｃにも連通している。
【００３５】
ここで図５に示されるように、ポンプハウジング１ｂの上部には、カバー部材２２と流路形成部材２３との一体物が図示しないボルトによって固定されており、ボディ２１ａの上面は流路形成部材２３の下面に密着している。流路２４，２５はそれぞれカバー部材２２及び流路形成部材２３に形成されている。
【００３６】
圧力室４ａには、逆止弁として機能するプレート５ａが配設されている。プレート５ａには、流路２５に対向しない位置に複数個の貫通穴５１ａが形成されている。また、カバー部材２２及び流路形成部材２３には高圧流路２７，２８が形成され、高圧流路２７には逆止弁として機能するボール２９が配設されている。ここで、ボール２９は前記図１における吐出弁Ｂに相当する。すなわち、本参考例の可変吐出量高圧ポンプＰにおいては、吐出弁Ｂが３個設置されていることになる。
【００３７】
従って図２において、コイル６１の通電に伴い電磁弁６の弁体６３が開弁位置に移動すると、燃料溜まり室１６内の低圧燃料が、連通流路７１、低圧流路１７〜１９、流路２４，２５及びプレート５ａの貫通穴５１ａを経由して圧力室４ａに流入する。そして、プランジャ３ａによる燃料の圧送が始まると、圧力室４ａの圧力が上昇し、プレート５ａは流路形成部材２３の下面に密着する。かくして、流路２５と圧力室４ａとの連通が遮断される。その後、圧力室４ａの容積の減少に伴い更に圧力が上昇して所定の圧力となると、ボール２９が開弁位置に移動し、圧力室４ａ内の高圧燃料は高圧流路２７，２８を通ってコモンレールＲに給送される。
【００３８】
偏心カム１５の平坦部１５ａとプランジャ３ａとの間には、パッド３１ａが介設されている。パッド３１ａはハウジング１ｂの内周面に沿って延びる円筒状をなし、ハウジング１ｂ内に摺動自在に支持されている。パッド３１ａとボディ２１ａとの間にはスプリング３２ａが配設され、その付勢力によりパッド３１ａを偏心カム１５の平坦部１５ａに当接せしめている。従って、偏心カム１５が偏心して動作する際、パッド３１ａは平坦部１５ａと一体的に図の上下方向に往復動する。
【００３９】
以上、圧力室４ａの周辺を中心とした説明をしたが、他の圧力室４ｂ，４ｃの周辺も同様の構成を有する。すなわち、図３に示されるように、偏心カム１５の平坦部１５ｂ，１５ｃとプランジャ３ｂ，３ｃの間にもパッド３１ｂ，３１ｃがそれぞれ介設され、パッド３１ｂ，３１ｃはスプリング３２ｂ，３２ｃの付勢力により平坦部１５ｂ，１５ｃに当接している。プランジャ３ａ〜３ｃは、いずれもパッド３１ａ〜３１ｃとは独立に設けられ、スプリング３２ａ〜３２ｃの付勢力は作用しないようになっている。
【００４０】
図６に示されるように、回転角センサＳ２には、ドライブシャフト１０に対して同軸で回転するシグナルロータ３５が対向配置される。シグナルロータ３５の外周面には、外周面を３等分する３箇所の欠歯部３７を除いて合計５４個の突起３６が形成されている。そして、回転角センサＳ２は、シグナルロータ３５の外周面に形成された突起３６が横切る度に検出信号を発生する。
【００４１】
この場合、回転角センサＳ２の検出信号により、可変吐出量高圧ポンプＰの回転数（エンジン回転数）と可変吐出量高圧ポンプＰの回転角とが各々検出される。すなわち、回転角センサＳ２からは図７（イ）に示す検出信号が出力され、この検出信号を波形整形することで、図７（ロ）の如く、各々のプランジャ３ａ〜３ｃの圧送と同期した基準信号Ａと回転角を表わす回転角信号Ｂとが得られることになる。なおこのとき、各々のプランジャ３ａ〜３ｃの圧送毎に「０」〜「１７」の１８個のＮＥパルス信号が検出される（０番のパルス信号が基準信号Ａに相当する）。
【００４２】
図８に示されるように、ＥＣＵ４０は、既述の各センサＳ１，Ｓ３〜Ｓ６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器４１と、回転角センサＳ２から出力される信号を波形整形するための波形整形回路４２と、Ａ／Ｄ変換器４１或いは波形整形回路４２を介して入力されたセンサ検出信号に基づき可変吐出量高圧ポンプＰの吐出量を制御するためのＣＰＵ４３と、制御処理に必要な制御プログラムや各種データが予め記憶されたＲＯＭ４４と、制御処理に必要なデータが一時的に書き込まれて読み出されるＲＡＭ４５と、電磁燃料噴射弁Ｉや電磁弁６を各々駆動するための駆動回路４６，４７とを備える。但し、便宜上図８には、駆動回路４６及び電磁燃料噴射弁Ｉを１気筒分だけ示すが、実際にはエンジンＥの気筒数分だけ設けられる。
【００４３】
図９は、電磁弁６を駆動するための駆動回路４７の構成を示す電気回路図である。電磁弁６のコイル６１は、インダクタンス６１ａと抵抗６１ｂとで表わされ、その一端はバッテリ電源端子ＶＢに接続され、他端はｎｐｎトランジスタからなる第１のトランジスタ８０のコレクタに接続される。第１のトランジスタ８０のエミッタは接地電位端子に接続されている。
【００４４】
ＡＮＤゲート８９とトランジスタ８０のベースとの間には抵抗８１が設けられている。ＡＮＤゲート８９には、第１の駆動信号と第３の駆動信号とが入力される。抵抗８１とトランジスタ８０のベースとの間には抵抗８２の一端が接続され、抵抗８２の他端は接地電位端子に接続されている。
【００４５】
また、抵抗８１とトランジスタ８０のベースとの間にはツェナーダイオード８３のカソードが接続され、ツェナーダイオード８３のアノードは接地電位端子に接続されている。ここで、ツェナーダイオード８３のツェナー電圧Ｖｚは「４．７Ｖ」であり、ＡＮＤゲート８９の高電位出力の電圧５．０Ｖよりも少し低くなっている。さらに、抵抗８１とトランジスタ８０のベースとの間にはダイオード８４のカソードが接続されている。ダイオード８４のアノードにはツェナーダイオード８５のアノードが接続され、ツェナーダイオード８５のカソードにはトランジスタ８０のコレクタが接続されている。
【００４６】
ツェナーダイオード８５のカソードにはｐｎｐトランジスタからなる第２のトランジスタ８６のエミッタとコイル６１の一端とが接続されている。同トランジスタ８６のコレクタにはダイオード８７のアノードが接続され、ダイオード８７のカソードはバッテリ電源端子ＶＢに接続されている。トランジスタ８６のベースには抵抗８８の一端が接続され、当該トランジスタ８６のベースには抵抗８８を介して第２の駆動信号が入力される。
【００４７】
なお本参考例では、第１のトランジスタ８０が第１のスイッチング素子に、第２のトランジスタ８６が第２のスイッチング素子に、ツェナーダイオード８５が昇圧素子にそれぞれ相当する。
【００４８】
上記駆動回路４７の動作を図１０のタイムチャートを参照しながら説明する。
第１の駆動信号は、電磁弁６の開弁時間を決定するための通電時間Ｔ１に合わせて出力される。また、第３の駆動信号は、パルス間隔Ｔ２及びパルス幅Ｔ３にて規定されるデューティ駆動信号であり、本参考例ではパルス間隔Ｔ２が１ｍｓ程度に設定される。この場合、第１，第３の駆動信号の論理積（ＡＮＤ）信号に応じて第１のトランジスタ８０がオン／オフされる。
【００４９】
第１の駆動信号が論理ハイレベルに立ち上げられると、第１のトランジスタ８０がオンされ、電磁弁６のコイル６１にバッテリ電源端子ＶＢから電流が流れる。なおこのとき、コイル６１のインダクタンス６１ａのため電流は緩やかに立ち上がる。第１の駆動信号が論理ハイレベルとなる期間において、コイル６１には第３の駆動信号のパルス幅Ｔ３（デューティ比）に応じた平均電流Ｉｏが流れ、コイル電流の増加に伴い電磁弁６が開弁される。電磁弁６は平均電流Ｉｏに応じた開度で維持され、この時の弁体６３のリフト量により燃料流量が決まる。そして、第１の駆動信号が立ち下げられると、コイル電流がゼロとなり電磁弁６が閉弁される。
【００５０】
第２の駆動信号は、前記第１の駆動信号に対してハイ／ロー逆の信号であって、同第２の駆動信号が論理ローレベルの時に第２のトランジスタ８６がオンされる。第２のトランジスタ８６がオンされていれば、コイル６１の高電位側（図９の点ａ）と低電位側（図９の点ｂ）とがダイオード８７を介して電気的に接続される。従って、第１のトランジスタ８０がオフされた時、コイル６１、第２のトランジスタ８６及びダイオード８７で構成された閉回路を電流が周回する。
【００５１】
すなわち、第１の駆動信号が論理ハイレベルの期間内において第３の駆動信号がハイ／ローを繰り返すと、第１のトランジスタ８０がオン／オフを繰り返すが、その際に上記の如く閉回路（素子６１，８６，８７による閉回路）が構成されることで、同トランジスタ８０が発熱することなくオン／オフ動作する。これにより、第１のトランジスタ８０のオン期間内において当該トランジスタ８０の発熱量が大幅に低減される。
【００５２】
また、第１の駆動信号の立ち下がりに伴い第１のトランジスタ８０がオフされる時、第２のトランジスタ８６も併せてオフされる。これにより、前記点ａと点ｂとの間が電気的に開放され、点ｂの電位はツェナーダイオード８５のツェナー電圧Ｖｚ＝３０Ｖにまで上昇する。このとき、第１のトランジスタ８０の抵抗が増大し、コイル６１のインダクタンス６１ａに蓄えられた磁気エネルギが第１のトランジスタ８０で消費される。その結果、コイル６１に流れる電流が急速に低下し、電磁弁６が速やかに閉弁する。
【００５３】
図１１は、弁体６３のリフト量（開口面積）と燃料の吐出量との関係を示す特性図である。図１１によれば、弁体６３のリフト量に対する吐出量の変化割合（特性線の傾きΔｑ／ΔＬ）はエンジン回転数に応じて変化し、低回転域ほど燃料の吸入時間が長くなるために弁体６３のリフト量に対する吐出量の変化割合（Δｑ／ΔＬ）が大きくなる。図１１では、
Δｑ／ΔＬ＞Δｑ’／ΔＬ
の関係が成立する。
【００５４】
この場合、高回転域での吐出量を確保しようとすると、弁体６３の最大開口面積を大きくせざるをえず、結果として低回転域での吐出量の調量精度が悪化する。そこで本参考例では、低回転域において電磁弁６の弁体リフト量の制御に加え、同電磁弁６の開弁時間制御を実施する。すなわち、パルス幅Ｔ３（デューティ比）を制御することで弁体リフト量（流路面積）を制御し、通電時間Ｔ１を制御することで、電磁弁６の開弁時間を制御する。
【００５５】
図１２は、回転角センサＳ２からの検出信号に基づくＮＥパルス信号が入力される毎に、ＥＣＵ４０内のＣＰＵ４３により繰り返し実行される割込み処理を示すフローチャートである。同処理によれば、コモンレールＲ内の蓄圧燃料の圧力（実コモンレール圧力）が目標コモンレール圧力となるように電磁弁６への通電が制御される。特に図１２の処理では、
・電磁弁６を駆動するための通電パルスのパルス幅Ｔ３（デューティ比）を可変に制御する、「流路面積制御」と、
・この流量面積制御に加え、通電時間Ｔ１（開弁時間）を可変に制御する、「流路面積＆開弁時間制御」と、
がエンジン回転数ＮＥに応じて択一的に実行される。
【００５６】
処理が開始されると、ＣＰＵ４３は、先ずステップ１０１を実行する。つまり、ステップ１０１では前回この割り込み処理が実行された後、今回実行されるまでの所要時間、すなわち回転角信号（ＮＥパルス信号）のパルス間隔Ｔｐを算出する。
【００５７】
次に、ＣＰＵ４３は、ステップ１０２で前記算出したパルス間隔の今回値Ｔｐ（ｎ）と前回値Ｔｐ（ｎ−１）とにより、今回入力した回転角信号が基準信号であるか否かを判別する。具体的には、
Ｔｐ（ｎ）＞Ｔｐ（ｎ−１）・Ｋ
が成立するか否かを判別する。この場合、基準信号の入力時には、パルス間隔Ｔｐが通常より２．５倍程度の大きな値となるため、定数Ｋの値を例えば「２．２８」とする。従って、パルス間隔の今回値Ｔｐ（ｎ）が前回値Ｔｐ（ｎ−１）に対してＫ倍以上であれば、今回の回転角信号が基準信号であると特定される。
【００５８】
今回の回転角信号が基準信号である場合（ステップ１０２がＹＥＳ）、ＣＰＵ４３はステップ１０３に進み、第１，第２の駆動信号の出力時期を検知するためのパルスカウンタＣの値を「０」にクリアする。次に、ＣＰＵ４３は、ステップ１０４で回転角センサＳ２の検出信号に基づいてエンジン回転数ＮＥを算出する。その後、ＣＰＵ４３は、ステップ１０５で前記負荷センサＳ３、冷却水温センサＳ４、吸気温センサＳ５及び吸気圧センサＳ６の各検出信号に基づいて、負荷（スロットル開度）、エンジン冷却水温、吸気温及び吸気圧といったエンジン運転状態を読み込む。
【００５９】
そして、ＣＰＵ４３は、続くステップ１０６でエンジン回転数ＮＥや各種エンジン運転状態に基づき目標コモンレール圧力、すなわちコモンレールＲに蓄圧された燃料の目標圧力を算出する。また、ＣＰＵ４３は、次のステップ１０７で圧力センサＳ１の検出信号に基づいて実コモンレール圧力を算出する。
【００６０】
その後、ＣＰＵ４３は、ステップ１０８で電磁弁６の「流路面積制御」が実行されるか、若しくは「流路面積＆開弁時間制御」が実行されるかを表すフラグＦが「１」であるか否かを判別する。ここで、Ｆ＝１は、電磁弁６の流路面積＆開弁時間制御が実行される旨を表し、Ｆ＝０は、流路面積制御が実行される旨を表す。なおフラグＦは、イグニッションキーのオン操作に伴う電源投入時に「１」に初期化されるようになっている。
【００６１】
従って、例えばエンジン始動当初など、Ｆ＝１である旨が判別されると、ＣＰＵ４３はステップ１０９に進み、エンジン回転数ＮＥが所定の判定値ＮＤよりも大きいか否かを判別する。判定値ＮＤは、電磁弁６の開弁時間制御の要否を判断するためのエンジン回転数であって、本参考例ではＮＤ＝２０００ｒｐｍとする。また、Ｆ＝０の場合、ＣＰＵ４３はステップ１１０に進み、エンジン回転数ＮＥが所定の判定値「ＮＤ−５０ｒｐｍ」よりも小さいか否かを判別する。
【００６２】
上記ステップ１０８〜１１０の判別結果を基に、Ｆ＝１で且つＮＥ≦ＮＤの場合、或いはＦ＝０で且つＮＥ≧ＮＤ−５０の場合、ＣＰＵ４３はそのまま本ルーチンの処理を終了する。すなわち、それまでの制御形態を継続して実施することとし、Ｆ＝１であれば流路面積＆開弁時間制御を、Ｆ＝０であれば流路面積制御を、それぞれ継続する。
【００６３】
一方、Ｆ＝１で且つＮＥ＞ＮＤの場合、ＣＰＵ４３はステップ１１１に進み、フラグＦを「０」にクリアする。また、ＣＰＵ４３は、続くステップ１１２で第１の駆動信号出力をオン（ＯＮ）すなわち論理ハイレベルとすると共に、第２の駆動信号出力をオフ（ＯＦＦ）すなわち論理ローレベルとし、その後本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００６４】
Ｆ＝０で且つＮＥ＜ＮＤ−５０の場合には、ＣＰＵ４３はステップ１１３に進み、フラグＦに「１」をセットする。また、ＣＰＵ４３は、続くステップ１１４で第１の駆動信号出力をオフ（ＯＦＦ）すなわち論理ローレベルとすると共に、第２の駆動信号出力をオン（ＯＮ）すなわち論理ハイレベルとし、その後本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００６５】
図１３を用いて、制御形態の切り換えのタイミングを説明すれば、回転上昇に伴い図の時刻ｔ１ではフラグＦが「０」にクリアされる。それにより、それまでの流路面積＆開弁時間制御が流路面積制御に切り換えられる。また、回転下降に伴い時刻ｔ２ではフラグＦに「１」がセットされる。それにより、それまでの流路面積制御が流路面積＆開弁時間制御に切り換えられる。
【００６６】
一方、今回の回転角信号が基準信号でない場合（ステップ１０２がＮＯ）、ＣＰＵ４３はステップ１１５に進み、パルスカウンタＣを「１」インクリメントする。また、ＣＰＵ４３は、続くステップ１１６でパルスカウンタＣの値が「１」であるか否かを判別する。Ｃ＝１の場合、ＣＰＵ４３は、電磁弁６への通電を制御するタイミングであるとみなして後続のステップ１１７に進み、他方、Ｃ≠１の場合、電磁弁６への通電を制御するタイミングでないとみなしてそのまま本ルーチンの処理を終了する。
【００６７】
ステップ１１７では、ＣＰＵ４３はフラグＦが「１」であるか否かを判別する。そして、Ｆ＝１であれば、ステップ１１８〜１２０で流路面積＆開弁時間制御を実施し、Ｆ＝０であれば、ステップ１２０で流路面積制御を実施する。
【００６８】
詳細には、ＣＰＵ４３は、ステップ１１８で第１の駆動信号出力をオンすると共に、第２の駆動信号出力をオフする。また、ＣＰＵ４３は、続くステップ１１９で前記算出した目標コモンレール圧力と実コモンレール圧力との偏差に基づいて、第１の駆動信号のＯＮ時間（電磁弁６の通電時間）Ｔ１を算出する。このＯＮ時間Ｔ１は、第２の駆動信号のＯＦＦ時間でもある。ＯＮ時間Ｔ１は、例えば目標コモンレール圧力に対して実コモンレール圧力が低いほど長い時間に設定される。ＯＮ時間Ｔ１の設定に伴い、電磁弁６の開弁開始からＴ１時間経過後に同電磁弁６が閉弁される。
【００６９】
その後、ＣＰＵ４３は、ステップ１２０で目標コモンレール圧力と実コモンレール圧力との偏差に基づいて、第３の駆動信号のＯＮ時間、すなわち電磁弁６の通電パルス幅Ｔ３を算出する。パルス幅Ｔ３は、例えば目標コモンレール圧力に対して実コモンレール圧力が低いほど長い時間に設定される。パルス幅Ｔ３の設定に伴い、電磁弁６の弁体６３のリフト量、すなわち電磁弁６の開口面積（流路面積）が制御される。
【００７０】
上述の通り、流路面積＆開弁時間制御と流路面積制御とを択一的に実施した後、ＣＰＵ４３は本ルーチンの処理を終了する。なお本参考例では、流路面積制御が請求項記載の「第１の制御」に相当し、流路面積＆開弁時間制御が「第２の制御」に相当する。
【００７１】
図１４，図１５は、第１の駆動信号の動きと、可変吐出量高圧ポンプＰの３つの平坦部１５ａ〜１５ｃ，プランジャ３ａ〜３ｃの推移とを示すタイムチャートであり、図１４は流路面積＆開弁時間制御が実施される際の様子を、図１５は流路面積制御が実施される際の様子を示す。図中、各々の平坦部１５ａ〜１５ｃの軌跡は実線で示し、プランジャ３ａ〜３ｃの軌跡は一点鎖線で示す。
【００７２】
図１４において、第１の駆動信号は１２０°間隔でオン／オフされる。例えばプランジャ３ａが略上死点に達する時刻ｔ１１で、第１の駆動信号がオンされる。時刻ｔ１１〜ｔ１２では、通電時間Ｔ１だけ電磁弁６の流路面積＆開弁時間制御が行われ（前記図１２のステップ１１８〜１２０）、その制御に伴い電磁弁６が開弁して３つの圧力室４ａ〜３ｃにそれぞれ低圧燃料が吸入される。このとき、単位時間当たりの燃料吸入量は電磁弁６の駆動デューティ比（パルス幅Ｔ３）により決定され、そのパルス幅Ｔ３に相当する開口面積分だけプランジャ３ａが下動する。
【００７３】
時刻ｔ１２では、第１の駆動信号がオフされて電磁弁６が閉弁される。時刻ｔ１２〜ｔ１３では、例えば圧力室４ａ内の圧力が一定に保持され、それにより、プランジャ３ａの位置が保持される。
【００７４】
その後、プランジャ３ｂが略上死点に達する時刻ｔ１３や、プランジャ３ｃが略上死点に達する時刻ｔ１４でも同様に、通電時間Ｔ１だけ第１の駆動信号がオンされて、電磁弁６が開弁される。そして、電磁弁６の流路面積＆開弁時間制御が各々で行われ、圧力室４ａ〜４ｃにそれぞれ低圧燃料が吸入される。
【００７５】
また、時刻ｔ１５では、平坦部１５ａの上動に伴いプランジャ３ａが当該平坦部１５ａ（実際には、パッド３１ａ）に当接し、プランジャ３ａが下動から上動に転じる。これにより、圧力室４ａ内の燃料が圧縮され始め、その燃料圧力が前記図１の吐出弁Ｂ（図５のボール２９）の開弁圧に達すると、圧力室４ａ内の燃料がコモンレールＲに吐出される。
【００７６】
一方、図１５では、第１の駆動信号がオンのまま保持される（通電時間Ｔ１は設定されない）。つまり、例えば時刻ｔ２１ではパルス幅Ｔ３だけが設定され、そのパルス幅Ｔ３による流路面積制御が実施される（前記図１２のステップ１２０）。これにより、プランジャ３ａが下動し、圧力室４ａ内への低圧燃料の吸入が開始される。また、時刻ｔ２２，ｔ２３では、それぞれプランジャ３ｂ，３ｃが下動し、圧力室４ｂ，４ｃ内への低圧燃料の吸入が開始される。
【００７７】
上記図１４，１５を比較した場合、図１４では、通電時間Ｔ１の制御（開弁時間制御）とパルス幅Ｔ３の制御（流路面積制御）とが実施され、比較的低回転域で、細かな調量精度が要求される場合にも、その要求に応じた燃料量が調量できる。これは、燃料調量の分解能が向上することを意味する。従ってこの流路面積＆開弁時間制御は、特にエンジンＥの低回転域で有効であると言える。
【００７８】
これに対し図１５では、通電時間Ｔ１の制御（開弁時間制御）が無くても、パルス幅Ｔ３の制御（流路面積制御）だけで細かな分解能が得られる。これは、前記図１１の関係において弁体リフトの同一の変化量で比較した場合、高回転域ほど、吐出量の変化幅が小さいことからも分かる。
【００７９】
因みに、図１６は、通電時間Ｔ１の制御（開弁時間制御）のみを実施した場合について、プランジャ３ａ〜３ｃの推移を示す。つまりこの場合、第１の駆動信号＝ＯＦＦであれば電磁弁６が全閉され、第１の駆動信号＝ＯＮであれば電磁弁６が全開される。同図において、例えば時刻ｔ３１〜ｔ３２では平坦部１５ａのリフトに沿ってプランジャ３ａの位置が推移し、時刻ｔ３２〜ｔ３３で一旦プランジャリフトが保持された後、時刻ｔ３３直後で、プランジャ３ａが平坦部１５ａ（実際には、パッド３１ａ）に当接するまで一気に下動する。これにより、圧力室４ａ内に一気に燃料が吸入されてしまい、燃料吐出量の細かな制御が不可能になる。
【００８０】
以上詳述した本参考例によれば、以下に示す効果が得られる。
（ａ）本参考例では、流路面積制御（第１の制御）と流路面積＆開弁時間制御（第２の制御）とを、エンジン回転数ＮＥに応じて択一的に実行するようにした。上記構成によれば、制御精度の粗密をなくし、如何なる運転領域でも分解能の高い燃料調量が実現できる。その結果、エンジン運転状態に拘わらず精度良く燃料調量を行うといった本発明の目的が達せられる。
【００８１】
（ｂ）エンジンＥの低回転域では流路面積＆開弁時間制御を実施し、それ以外の回転域では流路面積制御を実施するようにした。つまり、エンジンＥの低回転域では弁体リフト量に対する燃料吐出量の変化割合が増大するため、この低回転域では弁体リフト量の制御に加え、開弁時間制御を実施し、燃料調量の分解能を高める。これにより、高回転域での燃料吐出量を確保しつつ、低回転域での調量精度を高めることができる。
【００８２】
（ｃ）シグナルロータ３５の欠歯部３７を可変吐出量高圧ポンプＰの圧送時期に対応させて設け、同欠歯部３７の検出に伴う当該ポンプＰの圧送に同期させて電磁弁６の開弁又は閉弁を制御するようにした。この場合、燃料吐出量のサイクル変動を抑制することができる。
【００８３】
（ｄ）可変吐出量高圧ポンプＰにおいては、電磁弁６が燃料吸入部に設けられる。この場合、電磁弁６の開閉動作に際し、弁体６３に高圧燃料が作用することはなく、高圧燃料を受けて弁体６３が不用意に動作（閉弁又は開弁）するなどの問題が回避できる。従って、可変吐出量高圧ポンプＰによる燃料吐出量の制御を精度良く実施することが可能となる。
【００８４】
特に前記図４の構成によれば、弁体６３の動作方向（図の左右方向）に燃料圧力が作用することはなく、同弁体６３の安定動作が保証される。また、弁体６３の安定動作を実現するための対策として、体格の大型化やコイル通電電力の増大化が強いられることもなく、簡易構成の電磁弁６を採用することができる。
【００８５】
（ｅ）駆動回路４７において、電磁弁６のコイル６１が通電される時にオンされる第２のトランジスタ８６を設けた。これにより、電磁弁６をデューティ制御して同弁６への通電を断続する際、コイル６１、ダイオード８７及び第２のトランジスタ８６からなる閉回路を電流が周回し、第１のトランジスタ８０による発熱量が大幅に低減できる。
【００８６】
（ｆ）電磁弁６への通電遮断時にコイル６１の接地側電圧を一時的に昇圧するためのツェナーダイオード８５を設けた。従って、コイル６１に蓄えられた電磁エネルギが消費されてコイル６１に流れる電流が急速に低下する。それにより、電磁弁６の閉弁応答性が向上する。
【００８７】
（ｇ）エンジン回転数ＮＥの判定値に５０ｒｐｍ分のヒステリシスを設けた。それにより、エンジン回転数ＮＥが判定値付近で変動する場合において制御切り換えのハンチングが防止できる。
【００８８】
（第１の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第１の実施の形態を説明する。但し、下記の実施の形態の構成において、上述した参考例と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下には参考例との相違点を中心に説明する。
【００８９】
上記参考例では、「流路面積制御（第１の制御）」と「流路面積＆開弁時間制御（第２の制御）」とをエンジン回転数ＮＥに応じて択一的に実施したが、本実施の形態では上記２つの制御の選択処理をなくし、制御内容の簡素化を図る。図１７は、本実施の形態におけるＮＥパルス信号割込み処理を示すフローチャートであり、同処理は前記図１２の処理に置き換えて実施される。
【００９０】
図１７の処理では、エンジン回転数ＮＥの判定やフラグＦの操作が不要となり、前記図１２のステップ１０８〜１１４，１１７，１１８の各処理が削除される。要するに、ＣＰＵ４３は、ＮＥパルスの基準回転位置（カウンタＣ＝０）でその時のエンジン運転状態から目標コモンレール圧力と実コモンレール圧力とを求め（ステップ１０３〜１０７）、次のＮＥパルス（カウンタＣ＝１）で第１の駆動信号の通電時間Ｔ１及び第３の駆動信号のパルス幅Ｔ３を設定する（ステップ１１９，１２０）。
【００９１】
詳細には、ＣＰＵ４３は、ステップ１１９で後述する図１８の関係に基づいて第１の駆動信号の通電時間Ｔ１を決定し、それにより電磁弁６の開弁時間を制御する。また、ＣＰＵ４３は、続くステップ１２０で前述の通りコモンレール圧偏差（目標圧力−実圧力）に基づいて前記第３の駆動信号のパルス幅Ｔ３を決定し、それにより電磁弁６の流路面積（弁体リフト量）を制御する。
【００９２】
図１８では、エンジン回転数ＮＥとコモンレール圧偏差とに応じて第１の駆動信号の通電時間Ｔ１が設定され、基本的にはエンジン回転数ＮＥが高いほど通電時間Ｔ１が大きな値となる。また、所定回転数以上では通電時間Ｔ１が最大値Ｔｍａｘで保持される。このＴｍａｘ値は、その時の回転状態で第１の駆動信号が常時オンとなるような時間である（ＮＥパルスの１周期よりも長い時間）。そのため実際には、エンジンＥの低回転域では流路面積＆開弁時間制御が実施され、それ以外の回転域では開弁時間制御が実施されることとなる。
【００９３】
以上第１の実施の形態によれば、エンジンＥの低回転域など、燃料調量の分解能が特に必要とされるエンジン運転状態にあっても、その要望に応えることが可能となる。その結果、上記参考例と同様に、エンジン運転状態に拘わらず精度良く燃料調量を行うといった本発明の目的が達せられる。
【００９４】
また、エンジン回転数ＮＥが低いほど、電磁弁６の開弁時間Ｔ１を短くすることで、高回転域での燃料吐出量を確保しつつ、低回転域での調量精度を高めることができる。
【００９５】
なお、本発明の実施の形態は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
【００９６】
上記実施の形態では、電磁弁６（吐出制御装置Ｐ２）を可変吐出量高圧ポンプＰの燃料吸入部に設けたが、同電磁弁６をポンプＰの燃料吐出部（高圧流路２７，２８）に設けるように変更してもよい。この場合、電磁弁６には高圧燃料が作用し、そのために弁体６３の動作が不安定になることも考えられるが、上記実施の形態と同様に、流路面積＆開弁時間制御を適宜実施することで、エンジン運転状態に関係なく燃料吐出量を高精度に制御できる。
【００９７】
上記駆動回路４７の構成を図１９又は図２１のように変更する。但し、図１９，図２１の駆動回路において、前記図９の構成と同じものは同一の記号を付して示す。
【００９８】
前記図９との主な相違点として、図１９に示す駆動回路４７では、ツェナーダイオード８３，８５，ダイオード８４，第２のトランジスタ８６，抵抗８８が取り除かれる。この場合、コイル６１の高電位側（点ａ）と低電位側（点ｂ）とはダイオード８７を介して常に電気的に接続される。第１の駆動信号が論理ハイレベルとなる期間において、コイル６１には第３の駆動信号のパルス幅（デューティ比）に応じた平均電流が図の破線の如く流れる。第１の駆動信号が立ち下げられてトランジスタ８０がオフされた時、コイル６１及びダイオード８７で構成された閉回路を電流が周回する。このとき、上記の閉回路（二点鎖線で示す閉回路）が構成されることで、トランジスタ８０が発熱することなくオン／オフ動作する。これにより、トランジスタ８０のオン期間内において、当該トランジスタ８０の発熱量が大幅に低減される。図２０には、第１の駆動信号とコイル電流との推移を示す。
【００９９】
但し、前記図９の構成と比較した場合、既述の通りトランジスタ８０の発熱量が少ないという利点を持つものの、第１の駆動信号をオフにしても直ぐにはコイル６１に流れる電流は立ち下がらず、電磁弁６が閉弁するのに時間がかかるという欠点がある。
【０１００】
一方、前記図９との主な相違点として、図２１に示す駆動回路４７では、第２のトランジスタ８６，ダイオード８７，抵抗８８が取り除かれている。この場合、コイル６１の高電位側と低電位側とは遮断される。第１の駆動信号の立ち下がりに伴いトランジスタ８０がオフされる時、点ｂの電位はツェナーダイオード８５のツェナー電圧Ｖｚ＝３０Ｖにまで上昇する。このとき、トランジスタ８０の抵抗が増大し、コイル６１のインダクタンス６１ａに蓄えられた磁気エネルギがトランジスタ８０で消費される。その結果、コイル６１に流れる電流が急速に低下し、電磁弁６が速やかに閉弁する。図２２には、第１の駆動信号とコイル電流との推移を示す。
【０１０１】
但し、前記図９の構成と比較した場合、既述の通り駆動信号をオフした際の電磁弁６の閉弁応答性に優れるものの、トランジスタ８０の発熱量が多いという欠点がある。
【０１０２】
電磁弁６の駆動回路４７において、コイル６１の接地側電圧を一時的に昇圧するための構成としては、既述のツェナーダイオード８５を設ける他、別の構成を採用してもよい。例えばコイル電流を断続する機能と、コイル６１の接地側電圧を一時的に昇圧する機能とを併せ持つトランジスタ素子を設ける構成としてもよい。
【０１０３】
上記実施の形態では、可変吐出量高圧ポンプＰとして図２の構成を採用したが、この構成以外のポンプでも適用できる。例えば燃料を高圧化するための複数のプランジャをドライブシャフトに沿って直列に配置し、そのプランジャの往復動により燃料を圧送するポンプでもよい。また、燃料を加圧するための圧力室は任意の数だけ設ければよく、３つ以外の複数個設ける構成や、１つだけ設ける構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置の概要を示す全体構成図。
【図２】可変吐出量高圧ポンプの全体を示す断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】電磁弁の構成を示す断面図。
【図５】燃料圧送部の構成を拡大して示す断面図。
【図６】回転角センサとそれに対向するシグナルロータとを示す図。
【図７】回転角センサの波形信号を示す図。
【図８】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。
【図９】駆動回路の電気的構成を示す回路図。
【図１０】駆動回路の動作を説明するためのタイムチャート。
【図１１】可変吐出量高圧ポンプの吐出量と電磁弁の弁体リフト量との関係を示す特性図。
【図１２】ＮＥパルス信号割込み処理を示すフローチャート。
【図１３】エンジン回転数の推移に伴う制御形態の切り換え動作を示すタイムチャート。
【図１４】流路面積＆開弁時間制御の概要を示すタイムチャート。
【図１５】流路面積制御の概要を示すタイムチャート。
【図１６】開弁時間制御の概要を示すタイムチャート。
【図１７】第１の実施の形態において、ＮＥパルス信号割込み処理を示すフローチャート。
【図１８】第１の実施の形態において、出力駆動信号（第１の駆動信号）の通電時間を設定するための図。
【図１９】他の実施の形態において、駆動回路の電気的構成を示す回路図。
【図２０】図１９の構成の駆動回路において、コイル電流の推移を示すタイムチャート。
【図２１】他の実施の形態において、駆動回路の電気的構成を示す回路図。
【図２２】図２１の構成の駆動回路において、コイル電流の推移を示すタイムチャート。
【符号の説明】
Ｅ…エンジン、Ｉ…電磁燃料噴射弁、Ｐ…可変吐出量高圧ポンプ、Ｐ２…吐出制御装置、Ｒ…コモンレール、Ｓ２…運転状態検出手段，回転位置検出手段としての回転角センサ、６…電磁弁、４０…制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）、４７…駆動回路、６１…リニアソレノイドとしてのコイル、６３…弁体、６８…リニアソレノイドとしてのステータ、８０…第１のスイッチング素子としての第１のトランジスタ、８５…昇圧素子としてのツェナーダイオード、８６…第２のスイッチング素子としての第２のトランジスタ、８７…ダイオード。

Claims

エンジンの回転に伴い駆動される可変吐出量高圧ポンプを備え、当該ポンプにて圧縮した高圧燃料をコモンレール内に蓄圧し、該コモンレール内の高圧燃料をエンジンの各気筒へ噴射する燃料噴射装置であって、
リニアソレノイドにより駆動される弁体を有し、前記可変吐出量高圧ポンプにて圧縮した高圧燃料の吐出量を調量するための電磁弁と、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記コモンレールの内部の燃料圧力を検出するコモンレール圧検出手段と、
前記電磁弁への通電時間Ｔ１に合わせて出力される出力駆動信号とパルス間隔Ｔ２及びパルス幅Ｔ３にて規定されるデューティ駆動信号との論理積信号に応じて前記電磁弁に流れる電流を制御する電磁弁駆動回路と、
前記電磁弁への通電を制御する所定のタイミングが到来する都度、前記コモンレールに圧送される燃料の要求量に基づいて同コモンレール内に蓄圧された燃料の目標コモンレール圧力を算出すると共に、前記検出した燃料圧力から実コモンレール圧力を算出し、それら目標コモンレール圧力及び実コモンレール圧力のコモンレール圧偏差に基づいて前記デューティ駆動信号のパルス幅Ｔ３を設定することにより電磁弁の弁体のリフト量を変更し、且つ、前記検出したエンジン運転状態に基づいて前記出力駆動信号の通電時間Ｔ１を設定することにより電磁弁の開弁時間を変更する制御手段と
を備えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
前記運転状態検出手段はエンジン回転数を検出し、
前記制御手段は、エンジン回転数が低いほど、電磁弁の開弁時間を短くする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記可変吐出量高圧ポンプの回転位置を検出する回転位置検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検出した可変吐出量高圧ポンプの回転位置に基づき、当該ポンプの圧送に同期させて前記電磁弁の開閉を制御する請求項１又は請求項２に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記電磁弁が可変吐出量高圧ポンプの燃料吸入部に設けられてなる請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記電磁弁を構成する電磁コイルはその一端が電源端子に接続されると共に他端が同電磁コイルに流れる電流を制御する第１のスイッチング素子を有して構成される電磁弁駆動回路を介して接地電位端子に接続されるものであり、前記電磁弁駆動回路は、前記第１のスイッチング素子に加え、前記電磁コイルとの並列回路を構成して同電磁コイルの接地側から電源側へのみ電流の流れを許容するダイオードと、前記電磁弁が通電により開弁される時にオンされて前記電磁コイルの接地側と前記ダイオードとの間の電流経路を接続する第２のスイッチング素子とを備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
請求項５に記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
前記第１のスイッチング素子には、前記電磁コイルの接地側電圧を一時的に昇圧するための昇圧素子が接続されるコモンレール式燃料噴射装置。
エンジンの回転に伴い駆動される可変吐出量高圧ポンプを備え、当該ポンプにて圧縮した高圧燃料をコモンレール内に蓄圧し、該コモンレール内の高圧燃料をエンジンの各気筒へ噴射する燃料噴射装置であって、
リニアソレノイドにより駆動される弁体を有し、前記可変吐出量高圧ポンプにて圧縮した高圧燃料の吐出量を調量するための電磁弁と、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記電磁弁の弁体のリフト量を変更する第１の制御と、同弁体のリフト量を変更すると共に電磁弁の開弁時間を変更する第２の制御とを、前記検出したエンジン運転状態に応じて択一的に実行する制御手段とを備え、
前記電磁弁を構成する電磁コイルはその一端が電源端子に接続されると共に他端が同電磁コイルに流れる電流を制御する第１のスイッチング素子を有して構成される電磁弁駆動回路を介して接地電位端子に接続されるものであり、前記電磁弁駆動回路は、前記第１のスイッチング素子に加え、前記電磁コイルとの並列回路を構成して同電磁コイルの接地側から電源側へのみ電流の流れを許容するダイオードと、前記電磁弁が通電により開弁される時にオンされて前記電磁コイルの接地側と前記ダイオードとの間の電流経路を接続する第２のスイッチング素子とを備えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
エンジンの回転に伴い駆動される可変吐出量高圧ポンプを備え、当該ポンプにて圧縮した高圧燃料をコモンレール内に蓄圧し、該コモンレール内の高圧燃料をエンジンの各気筒へ噴射する燃料噴射装置であって、
リニアソレノイドにより駆動される弁体を有し、前記可変吐出量高圧ポンプにて圧縮した高圧燃料の吐出量を調量するための電磁弁と、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記コモンレールに圧送される燃料の要求量に基づいて電磁弁の弁体のリフト量を変更すると共に、前記検出したエンジン運転状態に基づいて電磁弁の開弁時間を変更する制御手段とを備え、
前記電磁弁を構成する電磁コイルはその一端が電源端子に接続されると共に他端が同電磁コイルに流れる電流を制御する第１のスイッチング素子を有して構成される電磁弁駆動回路を介して接地電位端子に接続されるものであり、前記電磁弁駆動回路は、前記第１のスイッチング素子に加え、前記電磁コイルとの並列回路を構成して同電磁コイルの接地側から電源側へのみ電流の流れを許容するダイオードと、前記電磁弁が通電により開弁される時にオンされて前記電磁コイルの接地側と前記ダイオードとの間の電流経路を接続する第２のスイッチング素子とを備えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
請求項７又は請求項８に記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
前記第１のスイッチング素子には、前記電磁コイルの接地側電圧を一時的に昇圧するための昇圧素子が接続されるコモンレール式燃料噴射装置。