JP4841772B2 - コモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にディーゼルエンジンに適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置に係り、特に、高圧ポンプへの燃料供給量を調節する電磁弁の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン特にディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムにおいては、コモンレールに噴射圧力（数10〜数100MPa程度）まで高められた高圧燃料を蓄圧し、この燃料をインジェクタの開弁によりシリンダ内に噴射するようになっている。そしてコモンレールへの燃料供給については、燃料タンクに貯留された常圧程度の燃料をフィードポンプにより吸引吐出し、さらにこの吐出された燃料を高圧ポンプにより加圧してコモンレールに圧送供給するようになっている。
【０００３】
フィードポンプと高圧ポンプとの間に、デューティ信号に基づいて開度が制御される電磁弁が設けられ、この電磁弁により高圧ポンプへの燃料供給量が制御される。即ち、コモンレール圧を比較的急激に立ち上げたいときは電磁弁の開度が大きくされ、高圧ポンプに比較的大量の燃料が供給される。これにより高圧ポンプは比較的大量の燃料をコモンレールに圧送し、コモンレール圧が比較的急激に立ち上げられる。逆に、コモンレール圧を比較的緩慢に立ち上げたいときは電磁弁の開度が小さくされ、高圧ポンプに比較的少量の燃料が供給される。これにより高圧ポンプは比較的少量の燃料をコモンレールに圧送し、コモンレール圧が比較的緩慢に立ち上げられる。
【０００４】
電磁弁の電磁ソレノイドには所定デューティ比のデューティパルスが与えられ、電磁弁の開度はそのデューティ比に応じて制御される。デューティ比及び電磁弁の開度は連続的に可変である。微視的には、図４に示すように、電磁弁の電磁ソレノイドに(a)に示す如きON/OFF信号が繰り返し供給される。これにより電磁ソレノイドには(b)に示す如き鋸歯状の波形の電流が流れ、この電流に応じて弁体が作動する。デューティ比（ここでは１周期Ｔｈ当たりのON時間ｔONの割合をいう）に応じて平均電流値Ｉｍが変化し、弁体はこの平均電流値Ｉｍに相当する位置に基本的に位置付けられると共に、その位置を基準に電流の振動に伴う微振動を行うこととなる。なおこのような弁体の微振動を生じさせる駆動電流をディザ電流という。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載されたディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御装置において以下のような問題がある。即ち、通常の走行状態等においては、車両及びエンジンの運転状態は時々刻々と変化し、目標コモンレール圧もこれに応じて変化する。よって高圧ポンプに供給する燃料量、即ち電磁弁の開度も目標コモンレール圧の変化に応じて変化する。そして電磁弁のデューティ制御における制御周波数は、このような運転状態の変化に追従できるような比較的高い最適周波数に設定されている。
【０００６】
しかし、従来、この制御周波数は車両及びエンジンの運転状態に拘わらず一定であった。このため、エンジンのアイドル時又は無噴射時の運転状態となったときに電磁弁の弁体が固着するという所謂スティックスリップの問題が生じた。即ち、高速域での電磁弁の作動追従性等を考慮して、制御周波数を比較的高い周波数に設定しているものの、これだとアイドル時（電磁弁の弁体が微小開度で固定される場合）や、エンジンブレーキの際の無噴射（フュエルカット）時（電磁弁の弁体が全閉位置で固定される場合）に、弁体の固着が生ずる。これは、弁体摺動部に常時燃料の粘性や摩擦に起因する摩擦力が働く一方、図４(b)に示すように、高周波数だと電流１波当たりのエネルギないし振れ幅Ｉｈが比較的小さく、弁体を微振動させるのに不十分だからである。
【０００７】
このように弁体の固着が生じると、後に弁体を移動させようとしたときに静摩擦力に打ち勝って弁体を駆動しなければならない。従って一定の運転状態から運転状態が変化しても、弁体が追従移動できず、制御性が悪化する。
【０００８】
また、近年では粒子状物質（ＰＭ）対策により燃料（軽油）の脱硫が行われることがあり、この場合燃料の摩擦係数が従来の２倍程度になることもあるので、固着する可能性は一層高くなる。
【０００９】
そこで、以上の問題に鑑みて本発明は創案され、その目的は、アイドル時や無噴射時における電磁弁の弁体の固着を防止することができるコモンレール式燃料噴射制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フィードポンプから供給された燃料を高圧に加圧する高圧ポンプと、これらフィードポンプと高圧ポンプとの間に介在され、高圧ポンプに供給する燃料量を調節するための電磁弁と、この電磁弁の開度をデューティ信号に基づき制御する電磁弁制御手段とを備えたコモンレール式燃料噴射制御装置において、エンジンの無噴射時の運転状態を検出する検出手段と、該運転状態が検出されたときに上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更する制御周波数変更手段とを設け、上記電磁弁制御手段は、上記デューティ信号に基づき上記電磁弁のスプール状の弁体を振動させると共に、該弁体の位置により上記電磁弁の開度を制御し、且つ、無噴射時の運転状態が検出されたとき、上記弁体を上記電磁弁の開度を全閉状態とする全閉状態位置まで摺動させるものであり、上記電磁弁の開度が全閉状態であるとき、上記高圧ポンプへの燃料供給が断たれると共に、上記弁体は全閉状態を保ちつつ低周波数側に変更された上記デューティ信号に基づき上記全閉状態位置を基準として摺動方向に振動するものである。
【００１１】
本発明によれば、電磁弁の開度が一定となるような状況下ではデューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更するので、電磁ソレノイドに流れる電流１波当たりのエネルギないし振れ幅を大きくすることができ、弁体を微振動させることができる。これにより弁体の固着を防止することができる。
【００１４】
また、上記コモンレール式燃料噴射制御装置が車両に搭載されたエンジンの燃料噴射制御を実行するためのものであってもよく、上記検出手段が、エンジン回転数がアイドル回転数より高く、変速機がギヤインであり、且つエンジンの目標燃料噴射量がゼロであるとき、無噴射時の運転状態であると判断するものであってもよい。
【００１５】
また、上記制御周波数変更手段は、上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更したとき、上記電磁弁の電磁ソレノイドに流れる平均電流値が上記制御周波数を変更しない場合と同じになるように、上記デューティ信号のデューティ比を補正するものであってもよい。
【００１６】
また、上記電磁弁が、上記デューティ信号が与えられる電磁ソレノイドと、この電磁ソレノイドに流れる電流に応じて作動するスプール状の弁体と、この弁体を開方向に付勢するバネとを備えるものであってもよい。
【００１８】
また本発明は、フィードポンプから供給された燃料を高圧ポンプにより高圧に加圧すると共に、その高圧ポンプに供給する燃料量を、デューティ信号に基づき開度が制御される電磁弁により調節するコモンレール式燃料噴射制御装置の電磁弁制御方法において、エンジンの無噴射時の運転状態を検出するステップと、該運転状態が検出されたときに上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更するステップと、上記デューティ信号に基づき上記電磁弁のスプール状の弁体を振動させると共に、該弁体の位置により上記電磁弁の開度を制御し、且つ、無噴射時の運転状態が検出されたとき、上記弁体を上記電磁弁の開度を全閉状態とする全閉状態位置まで摺動させ、上記電磁弁の開度が全閉状態であるとき、上記高圧ポンプへの燃料供給が断たれると共に、上記弁体は全閉状態を保ちつつ低周波数側に変更された上記デューティ信号に基づき上記全閉状態位置を基準として摺動方向に振動するステップとを備えたものである。
【００１９】
また本発明は、作動流体量を調節するための電磁弁と、この電磁弁の開度をデューティ信号に基づき制御する電磁弁制御手段とを備えた流体回路の電磁弁制御装置において、エンジンの無噴射時の運転状態を検出する検出手段と、該運転状態が検出されたときに上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更する制御周波数変更手段とを設け、上記電磁弁制御手段は、上記デューティ信号に基づき上記電磁弁のスプール状の弁体を振動させると共に、該弁体の位置により上記電磁弁の開度を制御し、且つ、無噴射時の運転状態が検出されたとき、上記弁体を上記電磁弁の開度を全閉状態とする全閉状態位置まで摺動させるものであり、上記電磁弁の開度が全閉状態であるとき、上記電磁弁の下流側への作動流体の供給が断たれると共に、上記弁体は全閉状態を保ちつつ低周波数側に変更された上記デューティ信号に基づき上記全閉状態位置を基準として摺動方向に振動するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図３に本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射制御装置の全体構成を示す。この装置は車両に搭載されたエンジン（図示せず）、本実施形態ではディーゼルエンジンの燃料噴射制御を実行するためのものである。
【００２２】
エンジンの各気筒にインジェクタ１が設けられ、各インジェクタ１にはコモンレール２に貯留されたコモンレール圧（数10〜数100MPa）の高圧燃料が常時供給されている。コモンレール２への燃料圧送は高圧ポンプ（サプライポンプ）３によって行われる。即ち、燃料タンク４の常圧程度の燃料（軽油）が燃料フィルタ５を通じてフィードポンプ６により吸引され、さらにフィードポンプ６から高圧ポンプ３へと送られ、高圧ポンプ３により加圧された後、コモンレール２へと圧送供給される。
【００２３】
フィードポンプ６と高圧ポンプ３との間に、高圧ポンプ３への燃料供給量を調節するための調量弁（メータリングバルブ）７が介設される。調量弁７は後述するような電磁弁からなる。またフィードポンプ６と並列して、フィードポンプ６の出口圧を調節するためのリリーフ弁８が設けられる。
【００２４】
高圧ポンプ３は、エンジンに同期駆動されるポンプシャフト９と、ポンプシャフト９の外周に嵌装されたカムリング１０と、カムリング１０の外周に摺接されるタペット１１と、タペット１１をカムリング１０に押し付ける押圧バネ１２と、タペット１１がカムリング１０によってリフトされたときに同時にリフトしてプランジャ室１３の燃料を加圧するプランジャ１４と、プランジャ室１３の入口部及び出口部に設けられたチェック弁１５，１６とから主に構成される。
【００２５】
タペット１１、押圧バネ１２、プランジャ室１３、プランジャ１４及びチェック弁１５，１６は圧送部を構成し、この圧送部はポンプシャフト９の周囲に120°間隔で三つ設けられる。これにより高圧ポンプ３はポンプ１回転当たりに３回の燃料圧送を行うようになっている。図では便宜上三つの圧送部を平面的に描いている。
【００２６】
高圧ポンプ３のポンプシャフト９とフィードポンプ６のポンプシャフト（図示せず）とがチェーン機構、ベルト機構又はギヤ機構等の機械的連結手段１７によりエンジンに連結され、これにより高圧ポンプ３とフィードポンプ６とがエンジンに同期駆動される。
【００２７】
本装置における燃料の流れは図に矢示する通りである。即ち、燃料タンク４の燃料は燃料フィルタ５を通じた後フィードポンプ６に送られ、さらに調量弁７へと送られる。フィードポンプ６からの出口圧はリリーフ弁８により調節され、リリーフ弁８を通過した余剰の燃料はフィードポンプ６の入口側に戻される。調量弁７は、電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１８により開度が制御され、この開度に見合った燃料量が調量弁７から排出される。
【００２８】
さらにこの排出された燃料は入口側チェック弁１５を押し開けてプランジャ室１３に導入される。そしてプランジャ１４のリフトにより高圧に加圧され、出口側チェック弁１６の開弁圧を越える程度まで圧力上昇したとき出口側チェック弁１６を押し開け、コモンレール２に導入される。これによりコモンレール圧が調量弁７からの排出燃料量に見合った分だけ上昇する。コモンレール２の燃料はインジェクタ１に常時供給されており、インジェクタ１が開弁したときコモンレール２の燃料がシリンダ内に噴射される。
【００２９】
なお、インジェクタ１の開閉制御に伴いインジェクタ１から排出されるリーク燃料は直接燃料タンク４に戻される。また、管路２０を通じてフィードポンプ６の出口側の燃料が高圧ポンプ３のケーシング１９内に導入され、高圧ポンプ３における各摺動部を燃料で潤滑するようになっている。
【００３０】
ＥＣＵ１８は本装置を総括的に電子制御するもので、主としてインジェクタ１の開閉制御をエンジン及び車両の運転状態（例えばエンジン回転速度、エンジン負荷等であり、以下「エンジン等の運転状態」という）に基づき実行する。インジェクタ１の電磁ソレノイドのON/OFFに応じて燃料噴射が実行・停止される。
【００３１】
またＥＣＵ１８は、エンジン等の運転状態に応じてコモンレール圧及び調量弁７の開度を制御する。コモンレール圧については、実際のコモンレール圧がコモンレール圧センサ２１により検出されると共に、エンジン等の運転状態から最適値としての目標コモンレール圧が設定され、実際のコモンレール圧が目標コモンレール圧に常に近づくよう、フィードバック制御を行っている。
【００３２】
調量弁７の開度については、目標コモンレール圧と実際のコモンレール圧との差に応じて制御され、例えば目標コモンレール圧より実際のコモンレール圧が比較的大きく下回るようなら高圧ポンプからの圧送量を多くするため、大開度に制御される。
【００３３】
エンジン等の運転状態を検出するため各種センサ類が設けられる。これにはエンジン回転速度（回転数）を検出するためのエンジン回転センサ２２、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を検出するためのアクセル開度センサ２３、アクセル開度が０か否か（アクセルペダルの踏み込みがあるか否か）を検出するためのアクセルスイッチ２４、及び変速機のギヤポジション（ニュートラルを含む）を検出するためのギヤポジションセンサ２５が含まれる。これらセンサ類はＥＣＵ１８に電気的に接続される。
【００３４】
以下、調量弁７の制御方法について詳細に説明する。この調量弁７は、ＥＣＵ１８から送られてくるデューティ信号に基づき開度が制御されるものである。
【００３５】
まず、調量弁７の構成を図１を用いて説明する。調量弁７は、図中下方に示される調量部７ａと、図中上方に示されるアクチュエータ部７ｂとから主として構成され、常開式の電磁弁として構成される。調量部７ａは、ケース３１の円筒部３２内にバルブピース３３とリターンスプリング３４とを収容してなり、円筒部３２内をバルブピース３３が摺動昇降することで、円筒部３２の側壁に設けられた入口孔３５と、バルブピース３３に設けられた導入孔３６との連通部における通路面積が変化し、フィードポンプ６から入口孔３５に送られてくる燃料の導入量を変化させるようになっている。バルブピース３３は上端が閉塞された円筒状の部材で、導入孔３６から導入した燃料を下方に導く。リターンスプリング３４はバルブピース３３の下端面と円筒部３２の底壁との間に圧縮状態で挟まれ、バルブピース３３を上方即ち開方向に付勢する。導入孔３６から導入された燃料は、円筒部３２の底壁に設けられた出口孔３７から高圧ポンプ３に向けて排出される。
【００３６】
アクチュエータ部７ｂは、ケース３１の上部に固定された円筒状のヨーク３８に電磁ソレノイド３９を埋設し、ヨーク３８の中心側の空洞部にアーマチュア４０を摺動昇降自在に配設してなる。アーマチュア４０を外周側から電磁ソレノイド３９が囲繞し、電磁ソレノイド３９の通電時にアーマチュア４０が下方即ち閉弁方向に駆動される。電磁ソレノイド３９による電磁力とリターンスプリング３４による付勢力とにより、通常アーマチュア４０の下端面とバルブピース３３の上端面とは密着しており、アーマチュア４０とバルブピース３３とは一体とみなせる。そこでこれらを一体の弁体４１とする。この弁体４１は図示されるようにスプール状に形成され、ケース３１及びヨーク３８内に満たされた燃料中に浸漬されながら摺動する。なおリターンスプリング３４が本発明のバネに相当する。
【００３７】
ＥＣＵ１８から電磁ソレノイド３９に図４(a)に示すようなデューティ信号（デューティパルス）が送られ、調量弁７の開度が制御される。ここで調量弁７の開度とは、入口孔３５と導入孔３６との連通部分における通路面積を指す。ＥＣＵ１８には公知のＰＷＭ回路が備えられ、その出力が電磁ソレノイド３９に与えられることになる。
【００３８】
図４に示すのは通常時の制御で、このときのデューティ信号の周期はＴｈ、周波数はλｈ（＝１／Ｔｈ）である。このように電磁ソレノイド３９ないし調量弁７は比較的細かい周期Ｔｈ毎（例えば20msec毎）に制御される。目標コモンレール圧と実際のコモンレール圧との差に応じてデューティ比（ここでは１周期当たりのON時間ｔONの割合、即ちONデューティ比をいう）が決定され、その差が大きいほど、即ち高圧ポンプ３からの圧送量が多く要求されるほど、デューティ比は小さな値とされる。特に周波数λｈは、エンジン等の運転状態の大きな変化にも追従できるように、また高速域での調量弁７の作動追従性を考慮して、比較的高い周波数に設定されている。
【００３９】
図４(a)のようなON/OFFの繰り返し信号が電磁ソレノイド３９に与えられると、これに応じて電磁ソレノイド３９にも図４(b)に示すような立ち上がり電流と立ち下がり電流とが交互に流れ、平均値Ｉｍの鋸歯状の波形電流が生じる。弁体４１はこのソレノイド電流に応じて作動され、基本的には平均値Ｉｍに相当する位置に位置されると共に、その位置を基準に細かい微振動を行う。
【００４０】
図２は調量弁７の調量部７ａの各状態を示している。(a)は電磁ソレノイド非通電時で、このとき入口孔３５と導入孔３６とは完全に連通しており、弁開度としては最大（全開）である。このとき高圧ポンプ３には最大流量が与えられ、高圧ポンプ３からは最大量の燃料圧送が行われる。(b)は小電流時で、このとき入口孔３５と導入孔３６とは一部同士が連通し、弁開度としては中間開度となる。このとき高圧ポンプ３からは中間量の燃料圧送が行われる。(c)は大電流時で、このとき入口孔３５と導入孔３６とは非連通となり、弁開度としては最小（全閉）となる。このとき高圧ポンプ３には燃料が与えられず、高圧ポンプ３からの燃料圧送もなされない。このように、デューティ比を変化させて電磁ソレノイドに流れる平均電流値を制御することで調量弁７の開度を全開から全閉まで連続的に変化させることができる。
【００４１】
ところで、エンジン等の運転状態が一定となるときには前述したような弁体４１の固着（所謂スティックスリップ）が生じる可能性がある。即ち、アイドル時には運転状態の変化が基本的にないため、調量弁７の弁体４１は微小開度位置に一定に固定され、高圧ポンプ３には極少量の燃料が供給され続ける。また、エンジンブレーキの際の無噴射（フュエルカット）時には、調量弁７の弁体４１が全閉位置に固定され、高圧ポンプ３に燃料供給が行われない状態が継続する。
【００４２】
これらの場合弁開度は一定に維持され、弁体４１は基本的に一定位置に固定される。ここで図４(b)に示すような波形電流に基づき本来弁体４１は微振動するはずだが、制御周波数λｈが高いため、電流の振れ幅Ｉｈ自体が小さい。従って弁体４１を微振動させるのに十分なエネルギを与えることができず、弁体４１が固着してしまう。言い換えれば、電流１波当たりのエネルギが小さく、且つ弁体４１の摺動部に燃料の粘性抵抗や摩擦係数に基づく摩擦力が存在するため、弁体４１を微振動させるには至らず、弁体４１の固着が生じてしまう。特に粒子状物質（ＰＭ）対策で脱硫された従来より高い摩擦係数の燃料を用いると固着傾向は一層強くなる。
【００４３】
このような固着状態に陥ると、この後運転状態が変化し弁体４１が開方向に移動しようとしても、弁体４１に動摩擦力より大きい静摩擦力が働くため、弁体４１の駆動エネルギ（リターンスプリング３４による）が静摩擦力に打ち勝てず、一瞬弁体４１の作動が遅れるなどの不具合が生じる可能性がある。特に高い摩擦係数の燃料を用いたときは静摩擦力がより強くなって弁体４１が最悪作動不可となる。なお弁体の初期作動のきっかけを作るため、瞬時的に高電力（電圧）を付与する方法もあるが、こうすると平均電流が高くなって弁開度が変化したり、ある時点から急に動き出したりする不具合があり、採用できない。
【００４４】
そこで、この問題を解消するため、本装置では調量弁７の開度が一定となるようなときにはデューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更することとした。
【００４５】
これを示したのが図５で、デューティ信号の周期はＴｌ（＞Ｔｈ）に、周波数はλｌ（＜λｈ）に変更される。図４と比較して分かるように、同一のデューティ比であっても、制御周波数を低くするとON時間ｔONが長くなり、電流の振れ幅Ｉｌ及びピーク値Ｉｐが大きくなるので、弁体４１に大きな駆動エネルギを与えることができる。つまり電流１波当たりのエネルギが大きくなり、弁体４１を静止（固着）させることなく絶えず微振動させることができる。またもし仮に静止したとしても、静摩擦力に打ち勝つだけの駆動力を与えることができるので、微振動を開始することができる。平均電流値は同一のＩｍであり弁体４１の基準位置は変わらない。従って弁開度を同一に保ったまま弁体４１を微振動させ、固着を防止できる。このように弁体４１が振動されれば弁体４１に働く摩擦力は静摩擦力より小さな動摩擦力となるので、この後弁体４１を移動させようとしたときにも作動遅れなくそれが可能となる。
【００４６】
このように本装置によれば、高速運転時には高い制御周波数λｈにより作動追従性を確保できると共に、アイドル運転時等には低い制御周波数λｌにより制御安定性を確保できる。
【００４７】
なお、同一デューティ比のまま制御周波数を高周波数から低周波数に変更した場合、平均電流値が僅かに変化し、弁開度が若干変化する場合がある。このようなときは同一の平均電流値が得られるように、デューティ比を補正するのが好ましい。こうすれば弁開度を一定に保つことができる。この補正方法については例えば電流値フィードバックを伴うＰＩ制御等が考えられる。
【００４８】
ここで、無噴射時に制御周波数を低周波数側に切り換えたとき、弁体４１は図２(c)に示すような全閉状態を保ちつつ、基準位置を境に上下に振動する。このとき、リターンスプリング３４は縮み切らず、その伸縮ストロークに若干の余裕が残されている。これは、リターンスプリング３４が縮み切ってしまうと弁体４１が突き当たって本来の振れ幅が確保されなくなってしまうからである。
【００４９】
ところで、本実施形態において制御周波数を低周波数側に変更するのは、アイドル時とエンジンブレーキの際の無噴射時のみである。その理由は、これら以外の時は絶えずエンジン等の運転状態が変化し、弁開度が変動していると考えられるからである。例えばアクセル、エンジン回転及びギヤ一定のクルージング状態であって、見掛け上運転状態に変化がない場合であっても、実際には路面状況の変化等常に外乱の影響があることから、エンジンの運転状態は常に変化し、弁開度も細かく変更されている。従って、上記以外の場合は弁開度が一定になることはなく、制御周波数の変更も行う必要がないと考えられる。
【００５０】
もっとも、上記以外の場合でも弁開度が一定になるようなことがあれば、その都度周波数を変更するのが好ましい。例えば、エンジン回転数や負荷等に応じた２次元或いは多次元切換えマップを予め作製しておき、このマップに従って制御周波数を切り換えることが可能である。また周波数も高低２段階に限らず、さらに多段に設定しても良い。
【００５１】
次に、制御周波数の変更条件について説明する。まずアイドル時は図６に示す如きである。即ち、エンジン回転数がアイドル回転数であり（(a)図）、変速機がニュートラルであり（(b)図）、アクセルペダルがアイドル位置つまり完全に戻されている（(c)図）という３条件が成立したとき、制御周波数は即座に高周波数λｈから低周波数λｌに変更される。ここでアクセルペダルの条件については、アクセル開度センサ２３によりアクセル開度ゼロが検出された場合と、アクセルスイッチ２４がON（又はOFF）になった場合との一方又は両方を用いて決定可能である。これら３条件のいずれかが不成立となったときは制御周波数は即座に高周波数λｈに変更される。
【００５２】
上記３条件から理解されるが、ここでいうアイドル時には、通常のアイドル停車時の他、アクセル、ギヤ抜きを伴った惰行減速時が含まれる。なお上記３条件に車速ゼロという条件を加えても良く、この場合はアイドル時とは通常のアイドル停車時のみを指すことになる。
【００５３】
一方、図示しないが、エンジンブレーキの際の無噴射時については、エンジン回転数がアイドル回転数より高く、変速機がいずれかのギヤに入っており、目標燃料噴射量がゼロという３条件が成立したとき、制御周波数は即座に高周波数λｈから低周波数λｌに変更される。ここで目標燃料噴射量ゼロの条件はＥＣＵ１８が自らの内部データにより判断することとなる。これら３条件のいずれかが不成立となったときは制御周波数は即座に高周波数λｈに変更される。
【００５４】
なお、アイドル時及び無噴射時ともに、図６(d)に破線で示すような待ち時間（ディレイタイム）Δｔを設けてもよい。即ち全ての条件成立時からΔｔ経過後に周波数を変更する方法である。こうすると仮に瞬間的な条件成立があっても周波数変更が実行されず、制御安定化に有利である。Δｔは例えば0.2sである。
【００５５】
本実施形態では、図７に示されるように、通常時の高周波数側の制御周波数λｈは170Hz≦λｈ≦190Hzの範囲の値に設定され、例えば185Hzである。またアイドル時等の低周波数側の制御周波数λｌは120Hz≦λｌ＜170Hzの範囲の値に設定され、例えば166Hzである。これは、制御周波数が170Hz以上のときは周波数の変化に対して電流振幅がほぼ変わらないのに対し、制御周波数が170Hz未満のときは、周波数が小さくなるほどに大きな電流振幅が得られるという、特性の相違によるためである。
【００５６】
ここで、図８に示すように実際の試験によれば、制御周波数は低い方が電源電圧に対する耐力が高いことが確認されている。即ち、図はλｈ＝185Hzとλｌ＝166Hzとの比較例であり、各電源電圧毎に弁体の固着が生じるか否かを調べてみた結果である。ＮＧが固着した場合、ＯＫが固着しなかった場合である。図示されるように、アイドル時において、λｈ＝185Hzの場合全ての電源電圧で固着が生じたが、λｌ＝166Hzの場合固着が生じたのは8Vの場合だけで、10V、12V、13.5Vの場合は固着が生じなかった。これは、前述したように電流１波当たりのエネルギが大きい分、電源電圧の低下に耐え得ることを意味している。これにより低周波数側では電源電圧降下という外乱に対し強いことが確認された。
【００５７】
以上の説明から分かるように、本実施形態ではＥＣＵ１８が本発明の電磁弁制御手段、検出手段及び制御周波数変更手段をなすものである。
【００５８】
本発明の実施の形態は他にも様々なものが考えられる。例えば上記実施形態ではアイドル時や無噴射時をエンジン回転センサ２２等の出力から検出して周波数を変更したが、これらに相当するソレノイド電流値を直接検出して周波数を変更してもよい。また上記実施形態ではスプール式、常開式の電磁弁であったが、回動式、常閉式の電磁弁であってもよい。また上記実施形態では車両に搭載されたディーゼルエンジンの例を示したが、発電機等を駆動する産業用エンジンにも広く適用可能である。一般に産業用エンジンは一定回転・負荷で長時間運転するものが多く、弁開度が一定となるケースが多分に想定されるからである。
【００５９】
さらに、かかる電磁弁の制御装置及び制御方法は、コモンレール式燃料噴射制御装置の調量弁に限らず、あらゆる流体回路の電磁弁に対して適用可能であり、燃料以外の作動流体を用いるものでも構わない。即ち、ある特定の運転状況下で弁開度が一定になるようであれば、上記のような電磁弁制御を行うことにより、同様の作用効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、アイドル時や無噴射時における電磁弁の弁体の固着を防止できるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】調量弁を示す縦断面図である。
【図２】調量弁の作動状態を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射制御装置のシステム図である。
【図４】調量弁の高周波数制御の内容を示す図である。
【図５】調量弁の低周波数制御の内容を示す図である。
【図６】周波数変更条件を示すタイムチャートである。
【図７】調量弁の電磁ソレノイドにおける制御周波数と電流振幅との関係を示すグラフである。
【図８】各制御周波数における電源電圧に対する耐力を調べた試験結果である。
【符号の説明】
３ 高圧ポンプ
６ フィードポンプ
７ 調量弁（電磁弁）
１０ 電子制御ユニット
２２ エンジン回転センサ
２３ アクセル開度センサ
２４ アクセルスイッチ
２５ ギヤポジションセンサ
３４ リターンスプリング
３９ 電磁ソレノイド
４１ 弁体
Ｉｍ 平均電流値
λｈ 高周波数側の制御周波数
λｌ 低周波数側の制御周波数

Claims (6)

1. フィードポンプから供給された燃料を高圧に加圧する高圧ポンプと、これらフィードポンプと高圧ポンプとの間に介在され、高圧ポンプに供給する燃料量を調節するための電磁弁と、該電磁弁の開度をデューティ信号に基づき制御する電磁弁制御手段とを備えたコモンレール式燃料噴射制御装置において、
   エンジンの無噴射時の運転状態を検出する検出手段と、該運転状態が検出されたときに上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更する制御周波数変更手段とを設け、 上記電磁弁制御手段は、上記デューティ信号に基づき上記電磁弁のスプール状の弁体を振動させると共に、該弁体の位置により上記電磁弁の開度を制御し、且つ、無噴射時の運転状態が検出されたとき、上記弁体を上記電磁弁の開度を全閉状態とする全閉状態位置まで摺動させるものであり、
   上記電磁弁の開度が全閉状態であるとき、上記高圧ポンプへの燃料供給が断たれると共に、上記弁体は全閉状態を保ちつつ低周波数側に変更された上記デューティ信号に基づき上記全閉状態位置を基準として摺動方向に振動する
   ことを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
2. 車両に搭載されたエンジンの燃料噴射制御を実行するための請求項１記載のコモンレール式燃料噴射制御装置であって、上記検出手段が、エンジン回転数がアイドル回転数より高く、変速機がギヤインであり、且つエンジンの目標燃料噴射量がゼロであるとき、無噴射時の運転状態であると判断する請求項１記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
3. 上記制御周波数変更手段は、上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更したとき、上記電磁弁の電磁ソレノイドに流れる平均電流値が上記制御周波数を変更しない場合と同じになるように、上記デューティ信号のデューティ比を補正する請求項１又は２記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
4. 上記電磁弁が、上記デューティ信号が与えられる電磁ソレノイドと、該電磁ソレノイドに流れる電流に応じて作動するスプール状の弁体と、該弁体を開方向に付勢するバネとを備える請求項１乃至３いずれかに記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
5. フィードポンプから供給された燃料を高圧ポンプにより高圧に加圧すると共に、その高圧ポンプに供給する燃料量を、デューティ信号に基づき開度が制御される電磁弁により調節するコモンレール式燃料噴射制御装置の電磁弁制御方法において、エンジンの無噴射時の運転状態を検出するステップと、該運転状態が検出されたときに上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更するステップと、上記デューティ信号に基づき上記電磁弁のスプール状の弁体を振動させると共に、該弁体の位置により上記電磁弁の開度を制御し、且つ、無噴射時の運転状態が検出されたとき、上記弁体を上記電磁弁の開度を全閉状態とする全閉状態位置まで摺動させ、上記電磁弁の開度が全閉状態であるとき、上記高圧ポンプへの燃料供給が断たれると共に、上記弁体は全閉状態を保ちつつ低周波数側に変更された上記デューティ信号に基づき上記全閉状態位置を基準として摺動方向に振動するステップとを備えたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置の電磁弁制御方法。
6. 作動流体量を調節するための電磁弁と、該電磁弁の開度をデューティ信号に基づき制御する電磁弁制御手段とを備えた流体回路の電磁弁制御装置において、
   エンジンの無噴射時の運転状態を検出する検出手段と、該運転状態が検出されたときに上記デューティ信号の制御周波数を低周波数側に変更する制御周波数変更手段とを設け、 上記電磁弁制御手段は、上記デューティ信号に基づき上記電磁弁のスプール状の弁体を振動させると共に、該弁体の位置により上記電磁弁の開度を制御し、且つ、無噴射時の運転状態が検出されたとき、上記弁体を上記電磁弁の開度を全閉状態とする全閉状態位置まで摺動させるものであり、
   上記電磁弁の開度が全閉状態であるとき、上記電磁弁の下流側への作動流体の供給が断たれると共に、上記弁体は全閉状態を保ちつつ低周波数側に変更された上記デューティ信号に基づき上記全閉状態位置を基準として摺動方向に振動する
   ことを特徴とする電磁弁制御装置。

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