JP4535024B2 - 燃圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸入される燃料のうち外部に吐出される燃料量を調節する電磁駆動式の吐出調量弁を備えて且つ内燃機関の駆動力によって駆動される燃料ポンプと、該燃料ポンプによって圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室とを備える燃料供給装置に適用され、前記吐出調量弁を操作することで前記蓄圧室内の燃圧を制御する燃圧制御装置に関する。

この種の燃圧供給装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、燃料ポンプのプランジャが下死点へと変位する際に燃料が吸入され、プランジャが上死点へと変位する際に吐出調量弁が電磁駆動により閉弁されることで燃料の供給側とプランジャ側とが遮断されるものも提案されている。この燃料供給装置によれば、調量弁の閉弁時にプランジャ側に残存する燃料が燃料ポンプから外部へと吐出されることとなる。また、特許文献１には、各気筒に共通の蓄圧室（コモンレール）内の燃圧の目標値と燃料噴射弁に対する噴射量の指令値とに基づき、調量弁の閉弁タイミングの基本値を算出し、燃圧の検出値と目標値との差に基づき、基本値をフィードバック補正する燃圧制御装置も記載されている。これにより、燃料量を好適に調節することができる。

ただし、回転速度が上昇すると、燃料が調量弁に及ぼす力が大きくなり、調量弁が閉操作されていないにもかかわらず調量弁が閉弁し（自閉）、意図せずして燃料ポンプから燃料が吐出されるおそれがある。このため、上記燃圧制御装置では、こうした状況下、調量弁を常時閉弁状態に操作することで、プランジャが下死点へと変位する際に燃料が吸入されないようにし、ひいては、燃料ポンプによる燃料の吐出を禁止するようにしている。

ところで、上記調量弁が自閉する際の回転速度の最低値は、燃料によって及ぼされる力が、調量弁を開弁させる部材の力と釣り合う位置より低いことが発明者らによって見出されている。これは、調量弁の閉操作後の残留磁束により調量弁が閉弁しやすくなっていることによると考えられる。このため、ハード的に定まる調量弁が閉弁しない最高の回転速度よりも低い回転速度において、燃料ポンプによる燃料の圧送を停止させることが要求されることとなる。

これに対し、調量弁の残留磁束を消去する回路を設けることも考えられるが、これでは、調量弁を駆動する駆動回路の大型化、部品点数の増大を招く。
特開平４−２７２４７１号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸入した燃料のうち外部に吐出する燃料量を調節する電磁駆動式の吐出調量弁を操作することにより、燃圧の制御をより適切に行うことのできる燃圧制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１、３，５記載の発明は、吸入される燃料のうち外部に吐出される燃料量を調節する電磁駆動式の吐出調量弁を備えて且つ内燃機関の駆動力によって駆動される燃料ポンプと、該燃料ポンプによって圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室とを備える燃料供給装置に適用され、前記吐出調量弁を操作することで前記蓄圧室内の燃圧を制御する燃圧制御装置において、前記内燃機関の回転速度が予め定められた速度以上であるとき、前記燃料ポンプの吐出可能な最短周期に対して前記圧送の間隔を伸長させるべく、前記吐出調量弁の操作を間引く間引き手段を備えることを特徴とする。

上記構成において、通常、燃料ポンプの吐出可能な最短周期と吐出調量弁の操作周期とは一致する。ただし、回転速度が上昇するにつれて、吐出調量弁の操作間の時間間隔が短縮されるため、この時間間隔の間に吐出調量弁の残留磁束が十分に減少しないおそれがある。しかも、回転速度が上昇するにつれて、燃料が吐出調量弁に及ぼす力も大きくなり、吐出調量弁が自閉しやすくなる。この点、上記構成では、回転速度が予め定められた速度以上であるとき、吐出調量弁の操作を間引くために、操作間の時間間隔の短縮が抑制され、ひいては、吐出調量弁の残留磁束を好適に低減することができる。このため、吐出調量弁が自閉する回転速度を上昇させることができ、ひいては燃圧の制御をより適切に行うことができる。

更に、請求項１は、一対の燃料ポンプを備える燃料供給装置に適用され、前記最短周期は、前記一対の燃料ポンプのプランジャの一方が上死点となってから他方が上死点となるまでの期間であることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記間引き手段は、前記内燃機関の回転速度が大きいほど、前記圧送の間隔の伸長度合いを増大させることを特徴とする。

回転速度が大きいほど、燃料が吐出調量弁に及ぼす力が大きくなる。上記構成では、この点に鑑み、回転速度が大きいほど圧送の間隔の伸長度合いを増大させることで、吐出調量弁に加わる燃料の力の増大に応じて、吐出調量弁の前回の操作による残留磁束が今回の操作時に大きな値となることを好適に抑制することができる。
また、回転速度が大きいほど、吐出調量弁の操作間の時間間隔が短くなりやすく、ひいては前回の操作による残留磁束が今回の操作時において大きなものとなりやすい。上記構成では、この点に鑑み、回転速度が大きいほど圧送の間隔（出力軸の回転角度によって定まる間隔）の伸長度合いを増大させることで、圧送の間隔の伸長を極力抑制しつつも、吐出調量弁の前回の操作による残留磁束が今回の操作時に大きな値となることを好適に回避することができる。
請求項３記載の発明は、吸入される燃料のうち外部に吐出される燃料量を調節する電磁駆動式の吐出調量弁を備えて且つ内燃機関の駆動力によって駆動される燃料ポンプと、該燃料ポンプによって圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室とを備える燃料供給装置に適用され、前記吐出調量弁を操作することで前記蓄圧室内の燃圧を制御する燃圧制御装置において、前記内燃機関の回転速度が予め定められた速度以上であるとき、前記燃料ポンプの吐出可能な最短周期に対して前記圧送の間隔を伸長させるべく、前記吐出調量弁の操作を間引く間引き手段を備え、前記間引き手段は、前記内燃機関の回転速度が大きいほど、前記圧送の間隔の伸長度合いを増大させることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関の回転速度が上昇する際の前記圧送の間隔の伸長条件と前記回転速度が低下する際の前記圧送の間隔の短縮条件とが互いに異なるように設定されてなることを特徴とする。

上記構成では、伸長条件と短縮条件とが互いに異なるように設定されるために、圧送の間隔を変更するに際しヒステリシスを設けることができる。このため、圧送の間隔の変更が頻繁に繰り返されることを回避することができる。
請求項５記載の発明は、吸入される燃料のうち外部に吐出される燃料量を調節する電磁駆動式の吐出調量弁を備えて且つ内燃機関の駆動力によって駆動される燃料ポンプと、該燃料ポンプによって圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室とを備える燃料供給装置に適用され、前記吐出調量弁を操作することで前記蓄圧室内の燃圧を制御する燃圧制御装置において、前記内燃機関の回転速度が予め定められた速度以上であるとき、前記燃料ポンプの吐出可能な最短周期に対して前記圧送の間隔を伸長させるべく、前記吐出調量弁の操作を間引く間引き手段を備え、前記内燃機関の回転速度が上昇する際の前記圧送の間隔の伸長条件と前記回転速度が低下する際の前記圧送の間隔の短縮条件とが互いに異なるように設定されてなることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記間引き手段は、前記吐出調量弁の操作周期を伸長させる手段として構成されてなることを特徴とする。

上記構成では、吐出調量弁の操作を間引いた後にも操作を周期的に行うために、蓄圧室内への燃料の圧送を周期的なものとすることができ、ひいては、燃圧を安定させることができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記蓄圧室内の燃圧の検出値を目標値にフィードバック制御すべく前記吐出調量弁の操作についてのフィードバック補正量を算出する手段を更に備え、前記間引き手段は、前記操作周期の伸長に際し、前記フィードバック補正量の算出周期をも伸長させることを特徴とする。

上記構成では、操作周期の伸長に伴いフィードバック補正量の算出周期を伸長させることで、フィードバック補正量の算出のための演算負荷を低減することができる。更に、上記フィードバック補正量が燃圧の検出値と目標値との差の積算値に応じたものであるなら、フィードバック補正量の絶対値が過度に大きな値となることを回避することもできる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関の回転速度が前記予め定められた速度より大きい上限速度以上となるとき、前記燃料ポンプによる燃料の吸入工程における燃料の吸入量を該吸入工程における前記吐出調量弁の操作によって制限する制限手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成では、内燃機関の回転速度が上限速度以上となるとき、吸入工程における吸入量を制限することで、吸入された燃料によって吐出調量弁が自閉することを好適に抑制することができる。更に、吸入工程においてのみ吐出調量弁を操作するなら、吐出調量弁を常時操作する場合と比較して、吐出調量弁の発熱やこれを操作する燃圧制御装置の発熱を好適に抑制することもできる。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記制限手段は、前記回転速度が前記上限速度以上となるとき、前記吸入工程における燃料の吸入を禁止することを特徴とする。

上記構成では、燃料ポンプによる燃料の吸入が禁止されるため、吸入される燃料によって生じる吐出調量弁の自閉を確実に回避することができる。

請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の発明において、前記間引き手段による操作から前記制限手段による操作へと切り替える条件と前記制限手段による操作から前記間引き手段による操作へと切り替える条件とが互い異なるように設定されてなることを特徴とする。

上記構成では、上記２つの条件が互いに異なるように設定されるため、上記２つの手段による操作の間の変更に際しヒステリシスを設けることができる。このため、上記２つの手段による操作の間で操作態様の変更が頻繁に繰り返されることを回避することができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記燃料ポンプは、前記内燃機関の駆動力によりプランジャが下死点から上死点へと変位する際、電磁駆動による前記吐出調量弁の前記変位方向への変位により燃料の供給側とプランジャ側とが遮断され、燃料を外部へと吐出するものであることを特徴とする。

上記構成では、プランジャが上死点へと変位する際、燃料が吐出調量弁に力を加える。そして、この変位方向が吐出調量弁を閉弁させる方向であるため、プランジャが上死点へと変位する際に燃料が吐出調量弁に力を加えることで、吐出調量弁が自閉するおそれがある。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる燃圧制御装置の第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

燃料タンク１０内に貯蔵される燃料は、ディーゼル機関の出力軸１２から動力を付与される機関駆動式の燃料ポンプ１４によって汲み上げられる。燃料ポンプ１４は、一対の燃料ポンプ１４ａ，１４ｂからなり、ノーマリーオープン式の一対の吐出調量弁２０ａ，２０ｂからなる吐出調量弁２０を備えている。吐出調量弁２０は、燃料タンク１０から汲み上げられた燃料のうち、吐出される燃料量を調節する。

燃料ポンプ１４から吐出される燃料は、コモンレール１６に加圧供給（圧送）される。そして、コモンレール１６は、各気筒（ここでは、６気筒を例示）の燃料噴射弁１８に燃料を供給する。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ３０）は、コモンレール１６内の燃圧を検出する燃圧センサ３２の検出値や、出力軸１２の回転角度を検出する回転角度センサ３４の検出値等、ディーゼル機関の運転状態を検出する各種センサの検出値や、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ３６の検出値を取り込む。そして、これら各種センサの検出値に基づき、吐出調量弁２０、燃料噴射弁１８等のディーゼル機関のアクチュエータを操作することで、ディーゼル機関の出力制御を行なう。この際、ディーゼル機関の出力制御を良好に行うべく、コモンレール１６内の燃圧をその目標値（目標燃圧）に制御する。

図２に、燃料ポンプ１４の構成を示す。なお、図２では、便宜上、燃料ポンプ１４のうち吐出調量弁２０ａに対応する部分（燃料ポンプ１４ａ）のみを示すが、燃料ポンプ１４は、実際には、吐出調量弁２０ｂについても、図２に示す部材と同一の部材を備えている。

図示されるように、燃料ポンプ１４ａには、上記燃料タンク１０と接続される燃料導入路４０ａが設けられている。そして、燃料導入路４０ａは、低圧室４２ａに連通している。低圧室４２ａは、供給通路４４ａ、ギャラリ４６ａを介して、燃料ポンプ１４ａの内壁とプランジャ４８ａとによって区画形成される加圧室５０ａと連通可能とされている。

プランジャ４８ａのうち、上記加圧室５０ａ側の反対側は、弁座５２ａと連結されている。弁座５２ａは、プランジャスプリング５４ａによって、加圧室５０ａの反対側に、換言すればカムローラ５６ａ側に押されている。カムローラ５６ａは、カム５８ａと接触して配置されている。カム５８ａは、上記出力軸１２と連結されて且つ出力軸１２が２回転する間に１回転するカム軸６０と連結されている。このため、出力軸１２の回転に応じてカム軸６０が回転するのに伴い、プランジャ４８ａが上死点と下死点との間を往復動し、これにより、加圧室５０ａが拡大・縮小される。

上記加圧室５０ａは、吐出通路６２ａ、逆止弁６４ａを介して、吐出口６６ａに連通可能となっている。

上記加圧室５０ａとギャラリ４６ａとは、吐出調量弁２０ａの弁体２２ａによって、連通及び遮断される。吐出調量弁２０ａは、更に、弁体２２ａを加圧室５０ａ側に、換言すれば開弁側に押すバルブスプリング２４ａと、バルブスプリング２４ａの弾性力と逆方向に、換言すれば閉弁側に弁体２２ａを吸引する電磁ソレノイド２６ａとを備えている。ちなみに、図２では、電磁ソレノイド２６ａの磁束がゼロとされ、弁体２２ａがバルブスプリング２４ａの力によって開弁状態にあるときを示している。

こうした構成によれば、出力軸１２の回転に伴いプランジャ４８ａが上死点から下死点へ向けて変位し、加圧室５０ａの容積が拡大する際に、低圧室４２ａ内の燃料が、供給通路４４ａ、ギャラリ４６ａを介して、加圧室５０ａに吸入される。そして、プランジャ４８ａが下死点から上死点へ向けて変位し、加圧室５０ａの容積が縮小する際に、弁体２２ａを閉弁することで加圧室５０ａ側と低圧室４２ａ側とを遮断すると、加圧室５０ａ内の燃料が加圧される。そして、加圧室５０ａ内の燃圧による力が逆止弁６４ａを閉弁状態とする力に打ち勝つと、逆止弁６４ａが開弁し、加圧室５０ａ内の燃料が吐出口６６ａから外部へと吐出される。

図３に、上記ＥＣＵ３０によるコモンレール１６内の燃圧の制御に関する処理手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、燃料噴射弁１８に対する噴射量の指令値（指令噴射量）を取り込む。指令噴射量は、図示しない別のロジックによって、アクセルペダルの操作量と出力軸１２の回転速度とに基づき算出されるものである。続くステップＳ１２においては、コモンレール１６の目標燃圧を取得する。この目標燃圧は、図示しない別のロジックによって、出力軸１２の回転速度と指令噴射量とに基づき算出されるものである。

続くステップＳ１４においては、目標燃圧と指令噴射量とに基づき、吐出調量弁２０の閉弁タイミングの基本値を算出する。ここでは、指令噴射量が多いほど、閉弁タイミングの基本値は進角側とされる。これは、指令噴射量が多いほど、燃料ポンプ１４に要求される吐出量が多くなることに対応している。また、燃圧が高いほど上記基本値が進角側に設定される。これは、燃圧が高いほど、燃料噴射弁１８によって噴射されることなくコモンレール１６から燃料噴射弁１８を介して燃料タンク１０へとリークする燃料量が増加すること等による（先の図１では、便宜上、このリーク経路を省略している）。なお、このステップＳ１４においては、目標燃圧及び指令噴射量と基本値との関係を定めるマップを用いて基本値を算出すればよい。

続くステップＳ１６においては、上記燃圧センサ３２の検出値を取り込む。そして、ステップＳ１８においては、燃圧の検出値と目標燃圧とに基づき、フィードバック補正量を算出する。ここでは例えば、これら燃圧の検出値と目標燃圧との差に基づく比例項、微分項、積分項に応じてフィードバック補正量を算出すればよい。続くステップＳ２０においては、上記閉弁タイミングの基本値にフィードバック補正量を加算することで、最終的な閉弁タイミングを算出する。これにより、閉弁タイミングにおいて吐出調量弁２０を閉操作することで、所望の燃料を燃料ポンプ１４から吐出することができる。

図４に、上記燃圧制御の態様を示す。詳しくは、図４（ａ）に、燃料噴射弁１８による噴射時期を示し、図４（ｂ）に、先の図３の処理における燃圧の検出値のサンプリングタイミングを示し、図４（ｃ）に、吐出調量弁２０ａの通電指令期間を示し、図４（ｄ）に、吐出調量弁２０ａの駆動電流を示し、図４（ｅ）に、プランジャ４８ａのリフト量の推移を示す。また、図４（ｆ）に、吐出調量弁２０ｂの通電指令期間を示し、図４（ｇ）に、吐出調量弁２０ｂの駆動電流を示し、図４（ｈ）に、プランジャ４８ｂのリフト量の推移を示す。

図示されるように、本実施形態では、プランジャ４８ａ，４８ｂのいずれかの上死点とディーゼル機関の各気筒の上死点とが１対１に対応付けられており、燃料噴射と燃料の圧送とが１対１の関係となる同期式システムとなっている。そして、プランジャ４８ａ，４８ｂが上死点から下死点へ向けて変位する（吸入工程）ことで、燃料が上記加圧室５０ａ，５０ｂに吸入される。続いて、プランジャ４８ａ，４８ｂが下死点から上死点へ向けて変位する際（圧送工程）、吐出調量弁２０ａ，２０ｂを閉弁することで、燃料ポンプ１４から燃料が吐出される。詳しくは、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂに駆動電流を流すと、その電流の上昇量が急激に大きくなる点（圧送開始位置）が存在し、その点において吐出調量弁２０ａ，２０ｂが閉弁する。このため、吐出調量弁２０ａ，２０ｂに対する通電指令開始から圧送開始位置までには所定の遅延量が存在することとなることから、先の図３に示す処理においては、基本値を算出する処理について、この遅延量を補償するような適合がなされていることが望ましい。なお、電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂに対する通電の終了をプランジャ４８ａ，４８ｂが上死点となるタイミングよりも早めているのは、圧送工程においては燃料が弁体２２ａ，２２ｂに対してこれを閉弁させる力を及ぼすため、吐出調量弁２０ａ，２０ｂは一旦閉弁すると圧送工程の間閉弁状態を維持するためである。

上記態様にて燃料ポンプ１４により燃料をコモンレール１６に圧送することで、その燃圧を制御することができる。

ところで、プランジャ４８ａ，４８ｂが下死点から上死点へ向けて変位する際、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの弁体２２ａ，２２ｂが閉弁する以前においては、加圧室５０ａ，５０ｂの燃料が低圧室４２ａ，４２ｂへ向けて流出する。この際、加圧室５０ａ，５０ｂとギャラリ４６ａ，４６ｂとの間の絞り効果によって、加圧室５０ａ，５０ｂとギャラリ４６ａ，４６ｂとの間に圧力差が発生する。この圧力差により、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの弁体２２ａ，２２ｂに、プランジャ４８ａ，４８ｂの変位方向の力が及ぼされる。そして、この力は、プランジャ４８ａ，４８ｂの往復動作が速いほど大きくなる傾向にある。すなわち、出力軸１２の回転速度が大きいほど大きくなる傾向にある。そして、この力が、バルブスプリング２４ａが弁体２２ａ，２２ｂを開弁方向に押す弾性力を上回ると、電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂの通電操作がなされていないにもかかわらず、弁体２２ａ，２２ｂが自発的に閉弁状態となる（弁体２２ａ，２２ｂが自閉する）。そして、弁体２２ａ，２２ｂが自閉すると、燃料ポンプ１４から吐出される燃料量が意図した量を上回り、コモンレール１６の燃圧が目標燃圧を上回って過度に上昇するおそれがある。

弁体２２ａ，２２ｂの自閉は、加圧室５０ａ，５０ｂ内の燃料と電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂの残留磁束とによる合力が、バルブスプリング２４ａ，２４ｂによる力を上回るときに生じる。このため、圧送工程において電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂの通電開始前の残留磁束を低減することができるならば、自閉が生じる回転速度を上昇させることができるはずである。そこで、本実施形態では、残留磁束が時間の経過とともに減衰することに鑑み、出力軸１２の回転速度が予め定められた速度以上であるとき、燃料ポンプ１４の吐出可能な最短周期に対して圧送の間隔を伸長させるべく、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作を間引く間引き処理を行う。これにより、自閉が生じる回転速度の上昇を図る。

図５（ａ）に、通常時の吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作態様を示し、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に、間引き処理時の吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作態様を示す。詳しくは、図５（ｂ）では、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作周期を通常時の３倍とした場合を示し、図５（ｃ）では、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作周期を通常時の４倍とした場合を示し、図５（ｄ）では、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作周期を通常時の５倍とした場合を示す。

図示されるように、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作回数を低減するほど、吐出調量弁２０ａ，２０ｂに駆動電流が流れてから次に駆動電流が流れるまでの回転角度間隔が伸長するため、前回の駆動電流による残留磁束を今回の操作時において十分に低減させることができる。

一方、電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂに通電を一切行わないにもかかわらず加圧室５０ａ，５０ｂ内の燃料による力がバルブスプリング２４ａ，２４ｂの弾性力に打ち勝つ回転速度（機械的な自閉限界速度）が存在する。ここで、上記間引き処理を行うと、自閉が生じる回転速度を上昇させることができる一方で、機械的な自閉限界速度に達するまでの回転速度の余裕度が小さくなる。このため、間引き処理時に回転速度が意図せずして過度に上昇すると、機械的な自閉限界速度を上回るおそれがある。この場合には、電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂに対する通電を停止しても吐出調量弁２０ａ，２０ｂが閉弁し、コモンレール１６に燃料が過剰に圧送されることとなる。

そこで、本実施形態では、出力軸１２の回転速度が機械的な自閉限界速度に近づくとき、プランジャ４８ａ，４８ｂが上死点から下死点へ向けて変位する吸入工程において、電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂに通電することで吐出調量弁２０ａ，２０ｂを閉弁し、加圧室５０ａ，５０ｂ側と低圧室４２ａ，４２ｂ側とを遮断する。これにより、プランジャ４８ａ，４８ｂが下死点から上死点へ向けて変位する際に加圧室５０ａ，５０ｂに燃料が無いために、燃料ポンプ１４からの燃料の吐出を禁止することができる。図６に、上記吸入工程における燃料の吸入禁止に関する処理の態様を示す。なお、図６（ａ）〜図６（ｈ）は、先の図４（ａ）〜図４（ｈ）と対応している。

図示されるように、プランジャ４８ａ，４８ｂが上死点よりもわずかに進角側に位置するときに吐出調量弁２０ａ，２０ｂに対する通電指令を出すことで、プランジャ４８ａ，４８ｂが上死点に到達したとき以降、確実に吐出調量弁２０ａ，２０ｂを閉弁させることができる。そして、プランジャ４８ａ，４８ｂが下死点よりもわずかに進角側に位置するときに通電指令を解消する。この通電指令の解消タイミングを、プランジャ４８ａ，４８ｂが下死点に達するまでは吐出調量弁２０ａ，２０ｂを閉弁状態に維持することができるタイミングとする。ただし、図示されるように、通電指令の解消を極力進角側とすることで、吐出調量弁２０ａ，２０ｂを閉弁させる必要が無くなるタイミング以降における電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂの通電を確実に停止する。このため、電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂの通電時間を短縮することができるため、電磁ソレノイド２６ａ，２６ｂの発熱や、これに通電するＥＣＵ３０の発熱の低減を図る。

図７に、出力軸１２の回転速度に応じた燃料ポンプ１４の操作にかかる処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、回転速度が予め定められた速度α未満であるときには（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、先の図３に示した処理の周期を、燃料ポンプ１４の燃料の吐出可能な最短周期（プランジャ周期）と一致させる通常処理を行う。この最短周期は、プランジャ４８ａ，４８ｂの一方が上死点となってから他方が上死点となるまでの出力軸１２の回転角度における期間である。

一方、出力軸１２の回転速度が上記速度α以上であって且つ速度β未満であるときには（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、上記間引き処理を行う（ステップＳ３６）。ここで、速度βは、間引き処理によっても自閉が生じる最小の回転速度以下に設定されている。この処理は、先の図３に示す処理の周期を、上記プランジャ周期よりの長い周期とすることで行うことができる。

更に、出力軸１２の回転速度が上記速度β以上であるときには（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、上述した吸入工程における燃料の吸入を禁止する処理である吸入禁止処理を行う（ステップＳ３８）。

図８に、上記ステップＳ３６の詳細を示す。

この一連の処理では、出力軸１２の回転速度が速度α以上且つ速度ε未満であるときには（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、先の図３に示した処理の周期（制御周期）を、上記プランジャ周期の３倍に設定する（ステップＳ４２）。これにより、先の図５（ｂ）に示した態様にて吐出調量弁２０ａ，２０ｂが操作される。一方、出力軸１２の回転速度が速度ε以上且つ速度δ未満であるときには（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、先の図３に示した処理の周期を、上記プランジャ周期の４倍に設定する（ステップＳ４６）。これにより、先の図５（ｃ）に示した態様にて吐出調量弁２０ａ，２０ｂが操作される。更に、出力軸１２の回転速度が速度δ以上且つ速度β未満であるときには（ステップＳ４８：ＹＥＳ）、先の図３に示した処理の周期を、上記プランジャ周期の５倍に設定する。これにより、先の図５（ｄ）に示した態様にて吐出調量弁２０ａ，２０ｂが操作される。

図９に、吐出調量弁２０ａ，２０ｂが自閉する回転速度について、上記処理による改善状況を示す。なお、図９は、先の図３に示した指令噴射量を出力軸の回転速度とアクセルペダルの操作量とに基づき定めるいわゆるガバナパターン上に、改善状況を重畳して記載している。

図示されるように、本実施形態では、通常処理によっては上記ガバナパターンにおける最大回転速度ＮＥＭＡＸよりも低い回転速度において吐出調量弁２０ａ，２０ｂの自閉が生じるシステムを用いている。しかし、上記間引き処理を行うことで、自閉が生じる最小の回転速度を、最大回転速度ＮＥＭＡＸよりも上昇させることができる。このため、燃料噴射弁１８による燃料の噴射に伴うコモンレール１６の燃料の消費を補うべく、燃料ポンプ１４による燃料の圧送を適切に行うことができる。そして、例えば先の図７に示した速度βを、最大回転速度ＮＥＭＡＸと一致させるかこれと機械的な自閉限界速度との間に設定することで、燃料噴射によるコモンレール１６内の燃料の消費を補償する必要の無いときに、上記吸入禁止処理を行うことができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）ディーゼル機関の回転速度が予め定められた速度α以上であるとき、燃料ポンプ１４の吐出可能な最短周期に対して圧送の間隔を伸長させるべく、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作を間引く間引き処理を行った。これにより、吐出調量弁２０ａ，２０ｂが自閉する回転速度を上昇させることができ、ひいては燃圧の制御をより適切に行うことができる。

（２）間引き処理を、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作周期を伸長させることで行った。これにより、コモンレール１６内への燃料の圧送を周期的なものとすることができ、ひいては、燃圧を安定させることができる。

（３）操作周期の伸長に際し、フィードバック補正量の算出周期をも伸長させた。これにより、フィードバック補正量の算出のための演算負荷を低減することができる。更に、間引き処理により積分項の絶対値が過度に大きな値となることを回避することもできる。

（４）ディーゼル機関の回転速度が大きいほど、圧送の間隔の伸長度合いを増大させた。これにより、圧送間隔の伸長を極力抑制しつつも、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの前回の操作による残留磁束が今回の操作時に大きな値となることを好適に回避することができる。

（５）出力軸１２の回転速度が速度β以上となるとき、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの操作により吸入工程における燃料の吸入を禁止した。これにより、吸入される燃料によって生じる吐出調量弁２０ａ，２０ｂの自閉を確実に回避することができる。更に、吸入工程においてのみ吐出調量弁２０ａ，２０ｂを通電することで、吐出調量弁２０ａ，２０ｂを常時通電する場合と比較して、吐出調量弁２０ａ，２０ｂの発熱やこれを操作するＥＣＵ３０の発熱を好適に抑制することもできる。

（６）ディーゼル機関の駆動力によりプランジャ６８ａ，６８ｂが下死点から上死点へと変位する際、吐出調量弁２０ａ，２０ｂが電磁駆動により変位方向に変位することで燃料の供給側とプランジャ６８ａ，６８ｂ側とが遮断され、燃料を外部へと吐出する構成とした。これにより、プランジャ６８ａ，６８ｂが上死点へと変位する際に燃料が吐出調量弁２０ａ，２０ｂに力を加えることで、吐出調量弁２０ａ，２０ｂが自閉するおそれがあり、上記各作用効果を好適に奏することができる構成となっている。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１０に、本実施形態にかかる通常処理、間引き処理、吸入禁止処理の切替態様を示す。

図示されるように、本実施形態では、出力軸１２の回転速度の上昇に伴い、通常処理から間引き処理へと切り替える伸長条件を、出力軸１２の回転速度が回転速度α１となる条件とする。これに対し、出力軸１２の回転速度の低下に伴い、間引き処理から通常処理へと切り替える短縮条件を、出力軸１２の回転速度が回転速度α１よりも小さい回転速度α２となる条件とする。なお、ここで、回転速度α１は、通常処理時に自閉が生じる最低の回転速度（通常時自閉限界）以下の回転速度に設定されている。

こうした設定によれば、圧送の間隔を変更するに際しヒステリシスを設けることができるため、圧送の間隔の変更が頻繁に繰り返されることを回避することができる。

更に、本実施形態では、出力軸１２の回転速度の上昇に伴い、間引き処理から吸入禁止処理へと切り替える条件を、出力軸１２の回転速度が回転速度β１となる条件とする。これに対し、出力軸１２の回転速度の低下に伴い、吸入禁止処理から間引き処理へと切り替える条件を、出力軸１２の回転速度が回転速度β１よりも小さい回転速度β２となるときとする。なお、ここで、回転速度β１は、間引き処理時に自閉が生じる最低の回転速度（間引き処理時自閉限界）以下の回転速度に設定されている。

こうした設定によれば、処理を変更するに際しヒステリシスを設けることができるため、処理の変更が頻繁に繰り返されることを回避することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（６）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（７）伸長条件と短縮条件とを互いに異なるように設定することで、圧送の間隔を変更するに際しヒステリシスを設けることができ、圧送の間隔の変更が頻繁に繰り返されることを回避することができる。

（８）間引き処理から吸入禁止処理へ切り替える条件と吸入禁止処理から間引き処理へ切り替える条件とを互いに異なるように設定することで、これらの処理を変更するに際しヒステリシスを設けることができるため、処理の変更が頻繁に繰り返されることを回避することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、間引き処理時に自閉が生じる回転速度よりも大きい回転速度においても燃料ポンプ１４からの燃料の吐出を行う処理をする。

図１１に、上記処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ６０において、出力軸１２の回転速度が速度β以上であるか否かを判断する。ここでは、速度βを、燃料ポンプ１４の加圧室５０ａ，５０ｂへの燃料の吸入を制限するタイミングを判断する値に設定する。この速度βは、間引き処理によって自閉が生じる回転速度の最低値以下に設定される。

そして、上記速度β以上であると判断されると、ステップＳ６２において、上記目標燃圧と燃圧の検出値とに基づき、吸入工程における閉弁解除タイミングを算出する。すなわち、吸入工程において閉弁を解除した後には、上記低圧室４２ａ，４２ｂの燃料が加圧室５０ａ，５０ｂへと吸入されるため、吸入される燃料によって吐出調量弁２０ａ，２０ｂが自閉し、燃料ポンプ１４から燃料が吐出され得る。このため、加圧室５０ａ，５０ｂに吸入される燃料を、燃圧の検出値を目標燃圧とするために要求される圧送量以下とすることで、コモンレール１６に過剰な燃料が圧送されることを回避しつつも、圧送を継続することができる。

そして、ステップＳ６２において開弁解除タイミングを算出した後、ステップＳ６４において、燃料ポンプ１４の吸入制限処理を実施する。すなわち、プランジャ４８ａ，４８ｂの上死点よりもわずかに進角したタイミングにおいて吐出調量弁２０ａ，２０ｂに通電指令を出すことで、上死点以降において吐出調量弁２０ａ，２０ｂを閉弁させ、上記閉弁解除タイミングにおいて通電を終了する。

なお、この図１１に示す処理は、間引き処理によって自閉が生じる回転速度の最低値よりも大きい回転速度において燃料噴射を行うシステムにおいて有効な処理である。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）、（６）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（９）出力軸１２の回転速度が速度βより大きくなるとき、吸入工程における燃料の吸入を燃圧の検出値を目標燃圧とするために要求される圧送量以下に制限することで、コモンレール１６に過剰な燃料が圧送されることを回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第３の実施形態において、閉弁解除タイミングは、燃圧の検出値と目標燃圧とに基づき定めるものに限らない。例えば回転速度を更に加味して定めてもよい。

・間引き処理において吐出調量弁２０の操作周期の伸長態様は、先の図５（ｂ）〜図５（ｄ）に例示するものに限らず、例えば通常処理時の操作周期の２倍とするものであってもよい。

・先の図８のステップＳ４２，Ｓ４６，Ｓ５０の処理の切り替えに際し、圧送間隔の伸長時の条件と圧送間隔の短縮時の条件とを互いに異なるように設定してもよい。これにより、ステップＳ４２，Ｓ４６，Ｓ５０の処理が頻繁に切り替わることを回避することができる。

・間引き処理において、回転速度が上昇するほど圧送の回転角度間隔の伸長度合いを増大させる処理をしなくても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）の効果を得ることはできる。

・燃料ポンプ１４としては、一対の吐出調量弁２０ａ．２０ｂを備える構成に限らず、例えばプランジャ４８ａ，４８ｂ間で共有される単一の吐出調量弁を備えるものであってもよい。また、プランジャの数は、１つでもよく、また３以上であってもよい。

・ディーゼル機関の燃料噴射システムとしては、同期式システムに限らず、非同期式システムであってもよい。また、内燃機関としては、ディーゼル機関に限らず、例えば筒内噴射式ガソリン機関であってもよい。

本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる燃料ポンプの断面構成を示す断面図。 同実施形態の燃圧制御にかかる処理手順を示すフローチャート。 上記処理による燃圧制御の態様を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかる通常処理、間引き処理の態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる吸入禁止処理の態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる燃料ポンプの操作の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる間引き処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態における吐出調量弁の自閉回転速度の改善態様を示す図。 第２の実施形態における各処理の切替態様を示す図。 第３の実施形態にかかる吸入制限の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１６…コモンレール、２０…吐出調量弁、２６ａ…電磁ソレノイド、４８ａ…プランジャ、３０…ＥＣＵ（燃圧制御装置の一実施形態）。

Claims (11)

1. 吸入される燃料のうち外部に吐出される燃料量を調節する電磁駆動式の吐出調量弁を備えて且つ内燃機関の駆動力によって駆動される一対の燃料ポンプと、該燃料ポンプによって圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室とを備える燃料供給装置に適用され、前記吐出調量弁を操作することで前記蓄圧室内の燃圧を制御する燃圧制御装置において、
   前記内燃機関の回転速度が予め定められた速度以上であるとき、前記燃料ポンプの吐出可能な最短周期に対して前記圧送の間隔を伸長させるべく、前記吐出調量弁の操作を間引く間引き手段を備え、
   前記最短周期は、前記一対の燃料ポンプのプランジャの一方が上死点となってから他方が上死点となるまでの期間であることを特徴とする燃圧制御装置。
2. 前記間引き手段は、前記内燃機関の回転速度が大きいほど、前記圧送の間隔の伸長度合いを増大させることを特徴とする請求項１記載の燃圧制御装置。
3. 吸入される燃料のうち外部に吐出される燃料量を調節する電磁駆動式の吐出調量弁を備えて且つ内燃機関の駆動力によって駆動される燃料ポンプと、該燃料ポンプによって圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室とを備える燃料供給装置に適用され、前記吐出調量弁を操作することで前記蓄圧室内の燃圧を制御する燃圧制御装置において、
   前記内燃機関の回転速度が予め定められた速度以上であるとき、前記燃料ポンプの吐出可能な最短周期に対して前記圧送の間隔を伸長させるべく、前記吐出調量弁の操作を間引く間引き手段を備え、
   前記間引き手段は、前記内燃機関の回転速度が大きいほど、前記圧送の間隔の伸長度合いを増大させることを特徴とする燃圧制御装置。
4. 前記内燃機関の回転速度が上昇する際の前記圧送の間隔の伸長条件と前記回転速度が低下する際の前記圧送の間隔の短縮条件とが互いに異なるように設定されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃圧制御装置。
5. 吸入される燃料のうち外部に吐出される燃料量を調節する電磁駆動式の吐出調量弁を備えて且つ内燃機関の駆動力によって駆動される燃料ポンプと、該燃料ポンプによって圧送される燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室とを備える燃料供給装置に適用され、前記吐出調量弁を操作することで前記蓄圧室内の燃圧を制御する燃圧制御装置において、
   前記内燃機関の回転速度が予め定められた速度以上であるとき、前記燃料ポンプの吐出可能な最短周期に対して前記圧送の間隔を伸長させるべく、前記吐出調量弁の操作を間引く間引き手段を備え、
   前記内燃機関の回転速度が上昇する際の前記圧送の間隔の伸長条件と前記回転速度が低下する際の前記圧送の間隔の短縮条件とが互いに異なるように設定されてなることを特徴とする燃圧制御装置。
6. 前記間引き手段は、前記吐出調量弁の操作周期を伸長させる手段として構成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃圧制御装置。
7. 前記蓄圧室内の燃圧の検出値を目標値にフィードバック制御すべく前記吐出調量弁の操作についてのフィードバック補正量を算出する手段を更に備え、
   前記間引き手段は、前記操作周期の伸長に際し、前記フィードバック補正量の算出周期をも伸長させることを特徴とする請求項６記載の燃圧制御装置。
8. 前記内燃機関の回転速度が前記予め定められた速度より大きい上限速度以上となるとき、前記燃料ポンプによる燃料の吸入工程における燃料の吸入量を該吸入工程における前記吐出調量弁の操作によって制限する制限手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃圧制御装置。
9. 前記制限手段は、前記回転速度が前記上限速度以上となるとき、前記吸入工程における燃料の吸入を禁止することを特徴とする請求項８記載の燃圧制御装置。
10. 前記間引き手段による操作から前記制限手段による操作へと切り替える条件と前記制限手段による操作から前記間引き手段による操作へと切り替える条件とが互い異なるように設定されてなることを特徴とする請求項８又は９記載の燃圧制御装置。
11. 前記燃料ポンプは、前記内燃機関の駆動力によりプランジャが下死点から上死点へと変位する際、電磁駆動による前記吐出調量弁の前記変位方向への変位により燃料の供給側とプランジャ側とが遮断され、燃料を外部へと吐出するものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃圧制御装置。

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