WO2017069052A1 - 高圧ポンプの制御装置 - Google Patents
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Abstract
高圧ポンプ(20)の制御装置(60)は、通電制御により制御弁(30)を開弁及び閉弁させることにより高圧ポンプ(20)の燃料吐出量を調整する。制御装置(60)は、制御弁(30)の通電制御量を変更する制御量変更部(610)と、通電制御量を変更した際の制御弁(30)の作動状態を検出する作動検出部(611)と、高圧ポンプ(20)の作動音を低減させるべく、制御弁(30)の作動状態に基づいて通電制御量を学習する学習部(612)と、通電制御量に対する制御弁(30)の作動時間が、制御弁(30)の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であるか否かを判定する判定部(613)と、を備える。学習部(612)は、通電制御量に対する制御弁(30)の作動時間が、制御弁(30)の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定される場合には、学習を禁止する。
Description
本出願は、2015年10月22日に出願された日本特許出願番号2015-208341号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、高圧ポンプの制御装置に関する。
従来、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の燃料供給システムとして、燃料タンクから汲み上げられた低圧燃料を高圧にする高圧ポンプと、高圧ポンプから圧送された高圧燃料を蓄える蓄圧室とを備え、蓄圧室内の高圧燃料をインジェクタから内燃機関の気筒内に直接噴射する筒内噴射式の燃料供給システムが知られている。また、上記の高圧ポンプとしては、シリンダ内を往復移動するプランジャと、低圧側からの燃料が導入される加圧室と、加圧室内に導入された燃料の戻し量を調整する電磁駆動式の制御弁とを備えるものが知られている。上記高圧ポンプの一例としては、プランジャは、内燃機関の出力軸であるクランク軸の回転に基づいてシリンダ内を往復移動し、加圧室の容積を可変にする。制御弁は、例えば常開式の電磁弁であり、コイルの非通電時には、弁体がバネにより開弁位置に保持されることで低圧側通路から加圧室内への燃料の導入を許容する。一方、コイルの通電時には、その電磁力により弁体が閉弁位置に移動して、加圧室内への燃料の導入を遮断する。そして、加圧室の容積減少行程において、制御弁の弁体が開弁位置にある状態では、プランジャの移動に伴い余剰分の燃料が加圧室から低圧側に戻される。その後、コイルの通電により弁体が閉弁位置に制御されると、プランジャにより加圧室内の燃料が加圧されて高圧側に吐出される。これにより、高圧ポンプの吐出量制御を行っている。制御弁の作動に際しては、移動制限部材であるストッパに弁体が衝突する際に衝突音が発生し、車両の搭乗者に違和感を与えるおそれがある。従来、このような衝突音を低減することの可能な高圧ポンプの制御装置としては、特許文献1に記載の制御装置がある。特許文献1に記載の制御装置は、制御弁に駆動信号を出力した際の制御弁の駆動電流の変化に基づいて弁体の作動を検出するとともに、その検出結果に基づいて高圧ポンプの作動判定を行う。この制御装置は、その判定結果に基づいて制御弁の通電制御量を制御することにより、高圧ポンプの作動音を低減させる。
ところで、内燃機関では、例えばアイドル運転時や燃料カット制御の実行時に、インジェクタの燃料噴射量が通常時と比較して減少する。インジェクタの燃料噴射量が減少すると、高圧ポンプの作動時間、より詳しくは制御弁の作動時間が短くなる。この場合、制御装置は、制御弁に出力する駆動信号を短くすることにより、換言すれば通電制御量を小さくすることにより高圧ポンプの作動時間を短くする。このように駆動信号が短くなると、駆動信号に基づく制御弁の駆動電流の変化が小さくなる。特許文献1に記載の制御装置のように、制御弁の駆動電流の変化に基づいて制御弁の作動状態を検出する場合、駆動信号が短くなった際に駆動電流の変化を制御装置が検出できないおそれがある。これが、制御装置が制御弁の作動状態を誤検出する要因となっている。制御装置が制御弁の作動状態を誤検出すると、制御弁に供給する電力を適切に制御することができないため、高圧ポンプの作動音を低減できないおそれがある。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より的確に高圧ポンプの作動音を低減させることのできる高圧ポンプの制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本開示の1つの態様の高圧ポンプの制御装置は、通電制御により制御弁を開弁及び閉弁させることにより高圧ポンプの燃料吐出量を調整する。制御装置は、制御量変更部と、作動検出部と、学習部と、判定部とを備える。制御量変更部は、制御弁の通電制御量を変更する。作動検出部は、通電制御量を変更した際の制御弁の作動状態を検出する。学習部は、高圧ポンプの作動音を低減させるべく、制御弁の作動状態に基づいて通電制御量を学習する。判定部は、通電制御量に対する制御弁の作動時間が、制御弁の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であるか否かを判定する。学習部は、通電制御量に対する制御弁の作動時間が、制御弁の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定される場合には、学習を禁止する。
この構成によれば、通電制御量に対する制御弁の作動時間が、制御弁の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定される場合には、学習部による通電制御量の学習が禁止されるため、制御弁の作動状態の誤検出を回避することができる。結果的に、通電制御量の学習精度を向上させることができるため、より的確に高圧ポンプの作動音を低減させることができる。
本態様によれば、より的確に高圧ポンプの作動音を低減させることができる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
実施形態の高圧ポンプの概略構成を示すブロック図である。
実施形態の高圧ポンプの制御装置の構成を示すブロック図である。
実施形態の高圧ポンプの制御弁が作動した場合におけるカムプロフィール、駆動信号、コイル駆動電流、第1弁体及び第2弁体の変位、高圧ポンプの振動、並びに高圧ポンプの行程の推移を示すタイムチャートである。
実施形態の高圧ポンプの制御弁が未作動の場合におけるカムプロフィール、駆動信号、コイル駆動電流、第1弁体及び第2弁体の変位、高圧ポンプの振動、並びに高圧ポンプの行程の推移を示すタイムチャートである。
実施形態の高圧ポンプの制御弁が作動した場合における駆動信号、コイル駆動電流、及びコイル駆動電流の変化速度の推移を示すタイムチャートである。
実施形態の高圧ポンプの制御弁が未作動の場合における駆動信号、コイル駆動電流、及びコイル駆動電流の変化速度の推移を示すタイムチャートである。
実施形態の高圧ポンプのカムプロフィール、駆動信号、コイル駆動電流、振動、音低減制御の実施の有無、ポンプ作動判定、及び通電制御量の推移を示すタイムチャートである。
実施形態の高圧ポンプのECUにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。
以下、高圧ポンプの制御装置の一実施形態について説明する。図1に示されるように、本実施形態の高圧ポンプ20は、燃料供給システム1の一要素である。燃料供給システム1は、内燃機関である筒内噴射式の車載ガソリンエンジンに燃料を供給するシステムである。具体的には、燃料供給システム1には、燃料タンク11が設けられている。燃料タンク11内に貯留された燃料は、電磁駆動式の低圧ポンプであるフィードポンプ12により汲み上げられ、低圧配管13を介して高圧ポンプ20に導入される。高圧ポンプ20に導入された燃料は、高圧ポンプ20で高圧化された後、蓄圧室14に圧送される。圧送された高圧燃料は、蓄圧室14内に高圧状態で蓄えられた後、エンジンの各気筒に設けられたインジェクタ15からエンジンの気筒内に直接噴射される。
次に、高圧ポンプ20の構造について詳しく説明する。高圧ポンプ20は、プランジャの移動に伴い燃料の吸引及び吐出を行う、いわゆるプランジャポンプである。
図1に示されるように、高圧ポンプ20は、プランジャ21と、カム22と、制御弁30とを備えている。
プランジャ21は、軸方向に往復移動可能にシリンダ23内に挿入されている。プランジャ21の軸方向の一端部21aは、図示しないスプリングの付勢力によりカム22に当接している。カム22は、複数のカム山を有している。カム22は、エンジンの出力軸であるクランク軸16の回転に伴い回転するカム軸24に固定されている。これにより、エンジン運転時にクランク軸16が回転すると、カム22の回転に伴いプランジャ21がシリンダ23内を軸方向に移動する。
高圧ポンプ20は、加圧室25、燃料吸入通路26、及び燃料排出通路27を備えている。加圧室25は、プランジャ21の他方の端部21bに配置されている。加圧室25は、燃料吸入通路26及び燃料排出通路27に連通されている。これらの通路26,27を介して加圧室25への燃料の導入及び排出が行われる。具体的には、プランジャ21が加圧室25の容量を大きくする側に移動すると、すなわち加圧室25からカム22に向かう方向に移動すると、低圧配管13内の低圧の燃料が燃料吸入通路26を介して加圧室25に導入される。また、プランジャ21が加圧室25の容積を小さくする側に移動すると、すなわちカム22から加圧室25に向かう方向に移動すると、加圧室25内の燃料が燃料排出通路27へ排出される。
制御弁30は、加圧室25の上流側に、換言すれば高圧ポンプ20の燃料入口部分に配置されている。制御弁30は、高圧ポンプ20の燃料吐出量を調整する。制御弁30は、電磁部としてのコイル31と、第1弁体32と、第2弁体33とを備えている。制御弁30は、コイル31の通電制御により第1弁体32を軸方向に変位させることで、加圧室25への燃料の供給及び遮断を行う開閉弁として構成されている。制御弁30の内部には、燃料吸入通路26が形成されている。燃料吸入通路26には、燃料の流れ方向に沿って第1弁室34及び第2弁室35が順に形成されている。
第1弁室34には、第1弁体32が収容されている。第1弁体32は、コイル31の通電/非通電により変位する。第1弁体32は、コイル31の非通電時には、付勢手段としてのスプリング36の付勢力により開弁位置に保持されている。第1弁体32は、コイル31の通電時には、スプリング36の付勢力に抗して、ストッパ37に当接する位置である閉弁位置に変位する。このように、ストッパ37は、第1弁体32の移動を規制する移動規制部材としての機能を有している。コイル31の入力端子側には電源53が接続されている。この電源53からコイル31への電力供給が行われている。
第2弁室35には、第2弁体33が収容されている。第2弁体33は、第1弁体32と同軸上に配置されている。第2弁体33は、第1弁体32の移動に伴い変位する。具体的には、第2弁体33は、第1弁体32が開弁位置にあるときには、第1弁体32によって軸方向に押圧されている。これにより、第2弁体33は、スプリング38の付勢力に抗してストッパ39に当接する位置である開弁位置で保持される。この状態では、第2弁体33が弁座40から離座しているため、低圧配管13と加圧室25とが連通し、加圧室25への低圧燃料の導入が許容される。一方、コイル31の通電に伴い第1弁体32が閉弁位置にあるときには、第2弁体33は、第1弁体32による押圧から開放されることにより、スプリング38の付勢力によって弁座40に着座する位置である閉弁位置に保持される。この状態では、低圧配管13と加圧室25との連通が遮断されるため、加圧室25への低圧燃料の導入が遮断される。
加圧室25は、燃料排出通路27を介して蓄圧室14に接続されている。燃料排出通路27の途中には逆止弁41が設けられている。逆止弁41は、弁体42と、スプリング43とを備えている。弁体42は、加圧室25内の燃料圧力が所定圧以上になった場合に軸方向に変位する。具体的には、加圧室25内の燃料圧力が所定圧未満の場合には、スプリング43の付勢力によって弁体42が閉弁位置で保持された状態となり、加圧室25から燃料排出通路27への燃料の排出が遮断される。加圧室25内の燃料圧力が所定圧以上になると、スプリング43の付勢力に抗して弁体42が変位して開弁し、加圧室25から燃料排出通路27への燃料の排出が許容される。
燃料供給システム1は、クランク角センサ51、燃圧センサ52、及び電流センサ54等の各種センサを備えている。クランク角センサ51は、エンジンの所定クランク角毎に矩形状のクランク角信号を出力する。燃圧センサ52は、蓄圧室14内の燃料圧力Pfを検出する。電流センサ54は、コイル31の駆動電流Icを検出する。以下、コイル31の駆動電流Icを「コイル駆動電流Ic」と称する。
燃料供給システム1は、ECU(Electronic Control Unit)60を備えている。本実施形態では、ECU60が制御部に相当する。ECU60は、CPUや記憶装置等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成される。具体的には、ECU60は、前述した各種センサ等から各々検出信号を取得し、それらの検出信号に基づいて、エンジンの運転に関する各種パラメータの制御量を演算する。ECU60は、その制御量の演算値に基づいてインジェクタ15や制御弁30の駆動を制御する。
また、ECU60は、燃圧センサ52により検出される実燃圧を目標燃圧に追従させるべく、高圧ポンプ20の吐出量制御として、実燃圧と目標燃圧との偏差に基づくフィードバック制御を実行する。これにより、蓄圧室14内の燃料圧力が、エンジンの運転状態に応じた目標燃圧となるように制御される。
具体的には、ECU60は、制御弁30の開弁タイミングを制御することにより高圧ポンプ20の燃料吐出量を調整している。より詳しくは、ECU60は、駆動回路70を介して制御弁30のコイル31に接続されている。ECU60は、コイル31の通電制御量に応じた駆動信号を生成し、この駆動信号を駆動回路70に出力することにより制御弁30の開弁及び閉弁を制御する。通電制御量は、コイル31に供給される電流の大きさを示す制御指令値である。
ところで、高圧ポンプ20から燃料を吐出させるべく制御弁30の開弁/閉弁を切り替える場合、第1弁体32がストッパ37に衝突することにより騒音が発生し、車両の搭乗者に違和感を与えることがある。このような騒音は、コイル31に与えられる電気エネルギが大きいほど大きくなる。すなわち、コイル31に与えられる電気エネルギが大きくなるほど、第1弁体32の移動速度が上昇するため、第1弁体32がストッパ37に衝突するに発生する衝突エネルギが大きくなり、作動音が大きくなる。したがって、コイル31に与えられる電気エネルギを小さくして第1弁体32の移動速度を遅くすれば、第1弁体32の衝突エネルギを小さくすることができるため、作動音を小さくすることができる。そこで、本実施形態のECU60は、第1弁体32が閉弁位置に向かって移動する速度を緩慢にすることによって高圧ポンプ20の作動音を低減させる制御を行う。
一方、コイル31に与えられる電気エネルギが小さすぎると、コイル31の通電時に第1弁体32をコイル31に向かって移動させることができず、制御弁30を閉弁状態に切り替えることができなくなる。この場合、高圧ポンプ20が作動せず、高圧ポンプ20から燃料を吐出できない。
そこで、本実施形態のECU60は、高圧ポンプ20の音低減制御として、通電制御量に対して制御弁30が作動したか否かを判定し、その判定結果に基づいてコイル31の通電制御量を学習する。具体的には、ECU60は、図2に示されるように、制御量変更部610と、作動検出部611と、学習部612とを備えている。
制御量変更部610は、コイル31に対する前回の通電時に高圧ポンプ20が作動したと判定された場合に今回通電時の通電制御量を所定値だけ低減する。また、制御量変更部610は、前回の通電時に高圧ポンプ20が未作動の状態であると判定された場合に今回通電時の通電制御量を所定値だけ増加させる。
作動検出部611は、制御量変更部610により通電制御量が変更された際、電流センサ54により検出されるコイル駆動電流Icを監視し、その変化に基づいて制御弁30の作動状態を検出する。具体的には、作動検出部611は、通電制御量に対して制御弁30が作動したか否かを検出する。
学習部612は、作動検出部611による制御弁30の作動状態の検出結果に基づいて、制御量変更部610により変更された通電制御量を学習する。
次に、図3を参照して、この高圧ポンプ20の音低減制御について詳しく説明する。なお、図3(A)において、BDCはプランジャ21の下死点を示し、TDCはプランジャ21の上死点を示している。また、図3(B)の駆動信号は、制御弁30を開弁状態にする場合にオフ状態となり、制御弁30を閉弁状態にする場合にオン状態になる。
カム22の移動に伴い、図3(A)に示されるようにプランジャ21が上死点から下死点に向かって移動する期間、すなわちプランジャ21が加圧室25の容積を大きくする側に移動する期間のうち、時刻t16以降の期間では、図3(C)に示されるように、コイル31が非通電状態となっている。したがって、この期間では、図3(D)に示されるように、第1弁体32及び第2弁体33が開弁位置になっている。すなわち、第1弁体32は、スプリング36の付勢力によってストッパ37から離間した状態となっている。また、第2弁体33は、第1弁体32によってストッパ39に当接した状態になっている。これにより、加圧室25と燃料吸入通路26とが連通した状態となり、加圧室25内に燃料が導入される。よって、図3(F)に示されるように、この期間は高圧ポンプ20の吸入行程となっている。
プランジャ21が下死点から上死点に移動する期間では、加圧室25の容積が減少する。この期間では、図3(B)に示されるように、ECU60は、内燃機関の要求吐出量に応じたタイミングで駆動信号をオフ状態からオン状態に切り替える。図3(B)では、このタイミングが時刻t10となっている。すなわち、ECU60は、時刻t10でコイル31への通電を開始する。このとき、時刻t11以前では、第2弁体33が弁座40から離間した状態になっている。そのため、プランジャ21の移動に伴い、加圧室25の燃料が燃料吸入通路26側に戻される。よって、図3(F)に示されるように、この期間は高圧ポンプ20の調量行程となっている。
コイル31への通電開始により第1弁体32がコイル31に向けて吸引されると、第1弁体32がストッパ37に当接する位置まで移動する。すなわち、図3(D)に示されるように、第1弁体32が閉弁位置CL1まで移動する。このとき、第1弁体32がストッパ37に衝突することにより、図3(E)に示されるように、高圧ポンプ20に振動が生じる。また、コイル31の通電が開始された時刻t10から所定時間が経過した時刻t12になると、第2弁体33により加圧室25と燃料吸入通路26とが遮断された状態となる。この状態でプランジャ21が上死点方向に移動することにより、加圧室25内の燃料圧力が上昇するとともに、その燃料圧力の上昇に伴い高圧化された高圧燃料が燃料排出通路27側へ吐出される。したがって、時刻t12以降、高圧ポンプ20の昇圧行程及び吐出行程が行われる。
その後、図3(B)に示されるように、ECU60が時刻t13で駆動信号をオン状態からオフ状態に切り替えると、図3(C)に示されるように、コイル31が非通電状態となる。これにより、時刻t14で第1弁体32がストッパ37から離間して第2弁体33に突き当たるとともに、図3(D)に示されるように、その突き当たり状態が、時刻t14から所定時間が経過する時刻t15までの期間継続する。なお、この突き当たり状態では、第1弁体32及び第2弁体33は、第2弁体33の閉弁位置CL2で保持される。図3(E)に示されるように、このときの第1弁体32と第2弁体33との衝突により、高圧ポンプ20に振動が発生する。
その後、プランジャ21が上死点から下死点に向かって移動すると、加圧室25内の容積が増大して加圧室25内の圧力が低下する。したがって、図3(F)に示されるように、この期間は高圧ポンプ20の減圧行程となっている。これにより、第2弁室35内の燃料圧力が低下して第1弁体32及び第2弁体33の動きが許容され、時刻t15以降にそれぞれの開弁位置まで移動する。このとき、第2弁体33は、第1弁体32によって軸方向に押圧されることによりストッパ39に衝突する。これにより、図3(E)に示されるように、時刻t16で高圧ポンプ20に振動が生じる。
図3(C)に示されるように、ECU60は、コイル31の通電開始直後に、コイル駆動電流Icが第1電流値A1まで上昇するように、コイル31に印加される電圧のデューティ比を可変制御、換言すればPWM制御する。ECU60は、コイル駆動電流Icが第1電流値A1まで上昇すると、定電流制御を実行する。この定電流制御では、ECU60は、まず、コイル駆動電流Icを第1電流値A1に保持する第1定電流制御を実行する。続いて、ECU60は、第1電流値A1よりも小さい第2電流値A2で制御する第2定電流制御に移行する。
ここで、コイル31への通電に伴い、第1弁体32及び第2弁体33が移動した場合、その動きはコイル31に流れる電流の変化として表れる。具体的には、第1弁体32が移動し始めると、第1弁体32がコイル31に近づくにつれてコイル31のインダクタンスが大きくなることにより、コイル31に流れる電流が次第に小さくなる。そのため、電源53からコイル31に所定電圧を印加している場合、図3(C)に示されるように、第1弁体32が移動し始めるまでは時間とともにコイル電流が増大する。また、時刻t11で第1弁体32が開弁位置から移動し始めると、第1弁体32が閉弁位置CL1に近づくにつれてコイル駆動電流Icが徐々に減少する。また、時刻t12で第1弁体32がストッパ37に当接することにより第1弁体32の動きが止まると、インダクタンスは再び一定となり、コイル駆動電流Icが再び上昇する。すなわち、コイル31の通電に伴い第1弁体32が移動した場合、駆動信号がオン状態となっている期間では、図3(C)に示されるように、コイル駆動電流Icが増加傾向から減少傾向に一旦切り替わった後、再び増加傾向に転じる。そのため、駆動信号がオン状態となっている期間では、コイル駆動電流Icに極小値P1が表れる。
一方、閉弁に切り替える駆動信号をECU60が制御弁30に出力したにも関わらず、第1弁体32が開弁位置から変化しない場合には、駆動信号の出力後において、第1弁体32の位置が保持される。この場合、図4(A)~(F)に示されるように、駆動信号のオン/オフを切り替えたとしても、第1弁体32及び第2弁体33が正常な動きを示す場合に見られる挙動が表れない。具体的には、図4(C)に示されるように、駆動信号のオン期間におけるコイル駆動電流Icの変化が表れない。したがって、コイル駆動電流Icの変化に基づいて、制御弁30の作動の可否を判定することができる。
図5及び図6は、本実施形態のポンプ作動判定の具体的な手法を示すタイムチャートである。作動検出部611は、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)、換言すればコイル駆動電流Icの微分値に基づいて、制御弁30の作動状態を検出する。
具体的には、図5(A)に示されるように、駆動信号がオフ状態からオン状態に切り替えられた際に、第1弁体32が閉弁位置まで移動した場合には、図5(B)に示されるように、駆動信号のオン期間においてコイル駆動電流Icは減少傾向を示す。そのため、図5(C)に示されるように、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)は負側に変化する。これに対し、図6(A)に示されるように、駆動信号がオフ状態からオン状態に切り替えられた際に、第1弁体32が移動しなかった場合には、図6(B)に示されるように、駆動信号のオン期間においてコイル駆動電流Icは減少傾向を示さない。したがって、図6(C)に示されるように、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)は、負側に変化しない。
これを利用し、作動検出部611は、図5(C)及び図6(C)に示されるように、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)と判定値Thaとを比較し、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)が判定値Tha以下になることに基づいて、コイル駆動電流Icの極小値P1を検出する。作動検出部611は、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)が判定値Tha以下になった場合には、制御弁30が作動したと判定する。これに対し、作動検出部611は、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)が判定値Thaを超えたままである場合には、制御弁30が未作動であると判定する。
次に、図7(A)~(G)を参照して、高圧ポンプ20の音低減制御の概要について説明する。
ECU60は、高圧ポンプ20の吐出量制御において通常制御が実行されている場合、すなわち図7の時刻t22以前では、コイル31に印加される電圧のデューティ比を例えば100%に設定している。この期間では、図7(B)及び(C)に示されるように、時刻t21でECU60が駆動信号をオフ状態からオン状態に切り替えると、コイル駆動電流Icが第1電流値A1まで速やかに上昇する。
ECU60は、エンジンの運転状態に応じて高圧ポンプ20の吐出量制御を通常制御から音低減制御に切り替える。図7(E)に示されるように、通常制御から音低減制御に切り替えられたタイミングは時刻t22となっている。音低減制御では、コイル31に印加される電圧のデューティ比を、通常制御時のデューティ比よりも小さくすることにより、第1弁体32の変位速度を遅くする。例えば、図7(F)及び(G)に示されるように、制御量変更部610は、時刻t24の時点において、前回の通電制御時に制御弁30の作動が時刻t23で検出されている場合には、今回の通電制御量を前回の通電制御量よりも所定値Δα1だけ減少させる電力低減制御を実行する。
また、制御量変更部610は、時刻t26の時点において、前回の通電制御時に制御弁30の未作動が時刻t25で検出されている場合には、今回の通電制御量を前回の通電制御量よりも所定値β1だけ増加させる電力増加制御を実行する。
学習部612は、これらの電力低減制御と電力増加制御とを交互に繰り返すことにより、第1弁体32を閉弁位置まで移動可能な最小の通電制御量を学習する。これにより、制御弁30の閉弁動作を確保可能な範囲で第1弁体32を可能な限り低速で移動させることができるため、第1弁体32のストッパ37への衝突時の振動を小さくすることができるとともに、その衝突時の作動音を小さくすることができる。
なお、本実施形態では、電力低減制御による通電制御量の変更量Δα1と、電力増加制御による通電制御量の変更量Δβ1とが同一の値に設定されている。そのため、前回の通電時に制御弁30の作動が検出されて通電制御量をΔα1だけ低減させた際に制御弁30が未作動であった場合、通電制御量がΔβ1だけ増加することにより、基本的には、制御弁30が再び作動する。
ところで、このような燃料供給システム1では、例えばアイドル運転時や燃料カット制御時に、インジェクタ15から噴射される燃料量が通常時と比較して減少する。インジェクタ15の燃料噴射量が減少すると、高圧ポンプ20の作動時間、より詳しくは制御弁30の作動時間が短くなる。この場合、駆動信号のオン時間が短くなるため、駆動信号に基づくコイル駆動電流Icの変化も小さくなる。すなわち、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)の変化も小さくなる。そのため、図5及び図6に示されるように、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)の変化に基づいて制御弁30の作動状態を検出する場合、駆動信号が短くなった際にコイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)の変化を作動検出部611が検出できないおそれがある。このような場合、実際には制御弁30が極僅かに作動しているにも関わらず、その作動状態を作動検出部611が検出できないため、作動検出部611が、制御弁30が未作動であると誤検出するおそれがある。このような状況では、その作動検出部611の検出結果に基づいて学習部612が通電制御量を学習すると、適切な通電制御量を学習することができないため、結果的に高圧ポンプ20の作動音を低減できないおそれがある。
そこで、本実施形態のECU60は、通電制御量に対する制御弁30の作動時間が、制御弁30の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であるか否かを判定する。具体的には、図2に示されるように、ECU60は、この判定を行う判定部613を備えている。そして、通電制御量に対する制御弁30の作動時間が、制御弁30の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定部613により判定される場合、学習部612が通電制御量の学習を禁止する。
次に、図8を参照して、この学習処理の手順について詳しく説明する。なお、ECU60は、図8に示される処理を所定の演算周期で繰り返し実行する。
図8に示されるように、判定部613は、ステップS1の処理として、制御弁30の作動時間が、制御弁30の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であるか否かを判定する。判定部613は、例えば以下の(a1)~(a5)に示される条件が満たされることをもって、制御弁30の作動時間が、制御弁30の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であるか否かを判定する。なお、判定部613は、(a1)~(a5)に示される条件のうちの1つ乃至複数の条件を用いることができる。また、判定部613は、複数の条件を用いる場合には、それらのOR条件及びAND条件のいずれの条件を用いてもよい。
(a1)高圧ポンプ20の燃料吐出量の要求値が所定値以下であること。この条件は、例えばアイドル運転時に満たされる条件である。(a2)インジェクタ15の燃料噴射量を制限する燃料カット制御の実行中であること。(a3)車両が減速中であること。(a4)内燃機関の負荷状態が低負荷状態であること。(a5)クランク軸16の回転速度が所定の回転速度以下であること。
判定部613がステップS1の処理で行程判断した場合、ECU60はステップS2の処理に移行しない。これにより、学習部612による通電制御量の学習が禁止される。判定部613が否定判断した場合、作動検出部611が、ステップS2の処理として、制御弁30の作動状態を検出する。具体的には、作動検出部611は、制御弁30の作動状態と相関関係のあるコイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)を検出する。
作動検出部611は、ステップS2に続くステップS3の処理として、制御弁30が作動したか否かを判断する。具体的には、作動検出部611は、図5及び図6に示されるように、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)と判定値Thaとの比較に基づいて制御弁30が作動したか否かを判断する。
作動検出部611がステップS3の処理で肯定判断した場合、制御量変更部610は、ステップS4の処理として、通電制御量を所定値Δα1だけ減少させる。
作動検出部611がステップS3の処理で否定判断した場合、制御量変更部610は、ステップS5の処理として、通電制御量を所定値Δβ1だけ増加させる。次に、学習部612は、ステップS6の処理として、所定値β1だけ増加させた通電制御量を通電制御量の最適値としてECU60の記憶装置に記憶させる。
以上説明した本実施形態の高圧ポンプ20のECU60によれば、以下の(1)~(3)に示される作用及び効果を得ることができる。
(1)ECU60は、制御量変更部610と、作動検出部611と、学習部612と、判定部613とを備えている。制御量変更部610は、制御弁30の通電制御量を変更する。作動検出部611は、通電制御量を変更した際の制御弁30の作動状態を検出する。学習部612は、高圧ポンプ20の作動音を低減させるべく、制御弁30の作動状態に基づいて通電制御量を学習する。判定部613は、通電制御量に対する制御弁30の作動時間が、制御弁30の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であるか否かを判断する。学習部612は、通電制御量に対する制御弁30の作動時間が、制御弁30の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定される場合には、学習を禁止する。これにより、制御弁30の作動状態の誤検出を回避することができるため、通電制御量の学習精度を向上させることができる。結果的に、高圧ポンプ20の作動音を低減させることができる。
(2)判定部613は、上記の(a1)~(a5)に示される条件が満たされることをもって、制御弁30の作動時間が、制御弁30の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であるか否かを判定する。これにより、この判定を容易に行うことができる。
(3)作動検出部611は、制御弁30のコイル駆動電流Icを監視し、コイル駆動電流Icの変化に基づいて制御弁30が作動したか否かを検出する。具体的には、作動検出部611は、コイル駆動電流Icの極小値P1の検出に基づいて制御弁30の作動を検出する。これにより、制御弁30の作動状態を容易に検出することができる。
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。上記実施形態では、作動検出部611がコイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)に基づいてコイル駆動電流Icの変化を検出したが、コイル駆動電流Icの変化の検出方法は適宜変更可能である。例えば、駆動信号のオン期間において、コイル駆動電流Icの最大値をホールドするとともに、そのホールド値に対する今回の計測値の変化量を算出する。そして、この算出した変化量に基づいてコイル駆動電流Icの変化を検出してもよい。
作動検出部611は、コイル駆動電流Icが減少傾向から増加傾向に転じることをもって、制御弁30の作動を検出してもよい。
作動検出部611は、例えば図2に示される電圧センサ55により制御弁30の駆動電圧を監視し、この駆動電圧の変化に基づいて制御弁30が作動したか否かを検出してもよい。
電力低減制御における通電制御量の変更量Δα1、及び電力増加制御における通電制御量の変更量Δβ1は、変更可能な値であってもよい。また、変更量Δα1及び変更量Δβ1は互いに異なる値であってもよい。
作動検出部611は、コイル駆動電流の変化速度(dIc/dt)が判定値Tha以下である状態が所定時間継続することをもって、制御弁30が作動したと判定してもよい。
制御弁30の駆動を制御する方法は、コイル31に印加される電圧のデューティ比を可変制御するという方法に限らず、適宜の制御手法を用いることができる。
高圧ポンプ20は、2つの弁体を有するものに限らず、1つの弁体のみを有するものであってもよい。
上記実施形態のECU60の構成は、ガソリンエンジンの燃料供給システム1に限らず、例えばディーゼルエンジンの燃料供給システムに適用することもできる。
ECU60が提供する手段及び/又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えばECU60がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路により提供することができる。
本開示は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置や条件等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本開示の特徴を含む限り本開示の範囲に包含される。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (8)
- 通電制御により制御弁(30)を開弁及び閉弁させることにより高圧ポンプ(20)の燃料吐出量を調整する高圧ポンプ(20)の制御装置(60)であって、
前記制御弁(30)の通電制御量を変更する制御量変更部(610)と、
前記通電制御量を変更した際の前記制御弁(30)の作動状態を検出する作動検出部(611)と、
前記高圧ポンプ(20)の作動音を低減させるべく、前記制御弁(30)の作動状態に基づいて前記通電制御量を学習する学習部(612)と、
前記通電制御量に対する前記制御弁(30)の作動時間が、前記制御弁(30)の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であるか否かを判定する判定部(613)と、を備え、
前記学習部(612)は、
前記通電制御量に対する前記制御弁(30)の作動時間が、前記制御弁(30)の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定される場合には、前記学習を禁止する
高圧ポンプ(20)の制御装置。 - 前記判定部(613)は、
前記燃料吐出量の要求値が所定値以下であることをもって、前記通電制御量に対する前記制御弁(30)の作動時間が、前記制御弁(30)の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定する
請求項1に記載の高圧ポンプ(20)の制御装置。 - 前記高圧ポンプ(20)は、
車両の内燃機関のインジェクタ(15)に供給される燃料が蓄えられる蓄圧室(14)に燃料を圧送するものであり、
前記判定部(613)は、
前記インジェクタ(15)の燃料噴射量を制限する燃料カット制御の実行中であることをもって、前記通電制御量に対する前記制御弁(30)の作動時間が、前記制御弁(30)の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定する
請求項1に記載の高圧ポンプ(20)の制御装置。 - 前記高圧ポンプ(20)は、
車両の内燃機関のインジェクタ(15)に供給される燃料が蓄えられる蓄圧室(14)に燃料を圧送するものであり、
前記判定部(613)は、
前記車両が減速中であることをもって、前記通電制御量に対する前記制御弁(30)の作動時間が、前記制御弁(30)の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定する
請求項1に記載の高圧ポンプ(20)の制御装置。 - 前記高圧ポンプ(20)は、
車両の内燃機関のインジェクタ(15)に供給される燃料が蓄えられる蓄圧室(14)に燃料を圧送するものであり、
前記判定部(613)は、
前記内燃機関の負荷状態が低負荷状態であることをもって、前記通電制御量に対する前記制御弁(30)の作動時間が、前記制御弁(30)の作動状態を検出可能な時間よりも短くなる状況であると判定する
請求項1に記載の高圧ポンプ(20)の制御装置。 - 前記作動検出部(611)は、
前記制御弁(30)の駆動電流を監視し、前記駆動電流の変化に基づいて前記制御弁(30)の作動状態を検出する
請求項1~5のいずれか一項に記載の高圧ポンプ(20)の制御装置。 - 前記作動検出部(611)は、
前記駆動電流の極小値の検出に基づいて前記制御弁(30)が作動したと判定する
請求項6に記載の高圧ポンプ(20)の制御装置。 - 前記作動検出部(611)は、
前記制御弁(30)の駆動電圧を監視し、前記駆動電圧の変化に基づいて前記制御弁(30)の作動状態を検出する
請求項1~5のいずれか一項に記載の高圧ポンプ(20)の制御装置。
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Legal Events
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16857367 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |