(57)【要約】      （修正有）【課題】消磁モードとしてコイルに通電した際にも電磁弁の内部において機械的衝撃の発生を抑える電磁弁制御装置を提供する。【解決手段】電磁弁制御装置は、通電されることにより磁気的な吸引力を発生するコイル２２と、このコイル２２への通電により一方側へと吸引され、流路３１を開閉する弁体２３と、この弁体２３を他方側へと付勢する付勢手段２４と、コイル２２への通電を制御する制御手段とを備える。制御手段は、流路３１の開閉を行うための通電を行う通常モードと、この通常モード終了後に、コイル２２に通電することで残留磁気を低減させる消磁モードとを有する。消磁モードは、コイル２２に通常モードと逆方向に通電し、この通電により発生する吸引力は付勢手段２４の付勢力より小さい。このため、消磁モードとしてコイル２２に通電した際にも電磁弁１０の内部において機械的衝撃の発生を抑えることができる。【選択図】図２
2015230093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電されることにより磁気的な吸引力を発生するコイル（２２）と、
このコイル（２２）への通電により一直線方向の一方側へと吸引され、流路（３１）を開閉する弁体（２３）と、
この弁体（２３）を前記一直線方向の他方側へと付勢する付勢手段（２４）と、
前記コイル（２２）への通電を制御する制御手段（２５）とを備え、
この制御手段（２５）は、
前記流路（３１）の開閉を行うための通電を行う通常モードと、
この通常モード終了後に、前記コイル（２２）に通電することで残留磁気を低減させる消磁モードとを有する電磁弁制御装置（２０）において、
前記消磁モードは、前記コイル（２２）に前記通常モードと逆方向に通電し、この通電により発生する吸引力は前記付勢手段（２４）の付勢力より小さいことを特徴とする電磁弁制御装置（２０）。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁弁制御装置（２０）において、
前記消磁モードは、前記通常モードと逆方向に通電した後に、前記通常モードと同方向に通電し、この通電により発生する磁気的な吸引力は前記付勢手段（２４）の付勢力より小さいことを特徴とする電磁弁制御装置（２０）。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電磁弁制御装置（２０）において、
前記消磁モードにおける電流値は所定の期間を越えて同じ数値を保たないことを特徴とする電磁弁制御装置（２０）。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載した電磁弁制御装置（２０）と、
燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール（３）と、
このコモンレール（３）から燃料の供給を受けて内燃機関（２）に燃料を噴射するインジェクタ（４）とを備え、
前記弁体（２３）は前記コモンレール（３）内の燃料圧を下げるときに、前記流路（３１）を開いて前記コモンレール（３）内から燃料を逃すことを特徴とする燃料噴射装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁制御装置、特に、コイルへの通電を制御する制御手段として残留磁気を低減させる消磁モードを有する電磁弁制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電磁弁において通常動作終了時に残留磁気が生じてしまい、次回動作時に制御性、応答性等に悪影響を及ぼすことが問題となっていた。そこで、コイルへの通電を制御する制御手段として残留磁気を低減させる消磁モードを有する電磁弁制御装置が公知となっている（例えば、特許文献１参照。）。この電磁弁制御装置においては、電磁弁の通常動作終了後に消磁モードとしてコイルに通常動作時と逆方向に通電することにより残留磁気を低減させている。
【０００３】
しかし、このような構成においては消磁モードで発生する磁気的な吸引力が過大になり電磁弁に機械的な衝撃が発生する虞があった。特に、常開型の電磁弁の場合、弁体が弁座に着座する際の衝撃により弁体等が破損してしまう虞があり大きな問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開Ｈ１１−６２５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、消磁モードとしてコイルに通電した際にも電磁弁の内部において機械的衝撃の発生を抑える電磁弁制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明によれば、電磁弁制御装置は、通電されることにより磁気的な吸引力を発生するコイルと、このコイルへの通電により一直線方向の一方側へと吸引され、流路を開閉する弁体と、この弁体を一直線方向の他方側へと付勢する付勢手段と、コイルへの通電を制御する制御手段とを備える。
【０００７】
ここで、制御手段は、流路の開閉を行うための通電を行う通常モードと、この通常モード終了後に、コイルに通電することで残留磁気を低減させる消磁モードとを有する。
そして、消磁モードは、コイルに通常モードと逆方向に通電し、この通電により発生する吸引力は付勢手段の付勢力より小さい。
【０００８】
これにより、消磁モードにおいて、コイルに通電がされた場合であっても、付勢手段の付勢力に抗して弁体は移動することはなく、電磁弁の内部の可動物が固定物に衝突することはない。
このため、消磁モードとしてコイルに通電した際にも電磁弁の内部において機械的衝撃の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料噴射装置の全体概略説明図である（実施例）。
【図２】電磁弁の説明図である（実施例）。
【図３】制御回路の説明図である（実施例）。
【図４】消磁モードのフローチャートである（実施例）。
【図５】消磁モードの効果を表した図である（実施例）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００１１】
燃料噴射装置１は、図１に示すように、内燃機関２（例えば、ディーゼルエンジン）の各気筒に燃料噴射を行うものであり、コモンレール３、インジェクタ４、サプライポンプ５、ＥＣＵ６等から構成されている。
【００１２】
コモンレール３は、インジェクタ４に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管８を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ５の吐出口と接続されるとともに、各インジェクタ４へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管９が接続されている。
【００１３】
コモンレール３には、電磁弁１０が設けられている。この電磁弁１０は、ＥＣＵ６からの信号により開弁してコモンレール３から燃料タンク１１へ燃料を戻すリリーフ配管１２を介してコモンレール圧を低下させるものである。このように、コモンレール３に電磁弁１０を搭載することによって、ＥＣＵ６はコモンレール圧を内燃機関２の運転状態に応じた圧力へと素早く低減制御できる。
【００１４】
インジェクタ４は、内燃機関２の各気筒に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール３より分岐する複数のインジェクタ配管９の下流端に接続されて、コモンレール３に蓄圧された高圧燃料を各気筒内に噴射供給する燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行う電磁弁等を搭載している。
【００１５】
サプライポンプ５は、コモンレール３へ高圧燃料を圧送する高圧燃料ポンプであり、燃料タンク１１内の燃料をサプライポンプ５へ吸引するフィードポンプ（例えば、トロコイドポンプ等）と、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮する高圧ポンプ（例えば、複数のプランジャポンプ等によって構成される）とを備えるものであり、フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のカムシャフトによって駆動されるものである。
なお、このカムシャフトは、内燃機関２によって回転駆動されている。
【００１６】
そして、サプライポンプ５は、高圧ポンプの加圧室内に燃料を導く燃料流路に、この燃料流路の開度具合を調整するためのＳＣＶ（吸入調量弁）１３が搭載されている。このＳＣＶ１３は、ＥＣＵ６からのポンプ駆動信号によって制御されて、加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整し、コモンレール３へ圧送する燃料の吐出量を変更するバルブであり、コモンレール３へ圧送する燃料の吐出量を調整することにより、コモンレール圧を調整するものである。すなわち、ＥＣＵ６はＳＣＶ１３を制御することにより、コモンレール圧を内燃機関２の運転状態に応じた圧力に制御するものである。
【００１７】
ＥＣＵ６には、制御処理、演算処理等を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ等の不揮発性メモリ、ＲＡＭ等の揮発性メモリ等）、入力回路、出力回路、電源回路等を搭載した周知構造のマイクロコンピュータが設けられている。
そして、ＥＣＵ６に読み込まれたセンサ類の信号（内燃機関２の運転状態等に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行っている。
なお、ＥＣＵ６には、内燃機関２の運転状態等を検出する手段として、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ１５のほかに、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、内燃機関２の回転数を検出する回転数センサ、内燃機関２の冷却水温度を検出する水温センサ等のセンサ類が接続されている。
【００１８】
ここで、本願発明の特徴に係る電磁弁制御装置２０について図１〜図３を用いて説明する。
電磁弁制御装置２０は、電磁弁１０を構成するコイル２２、弁体であるロッド２３および付勢手段であるスプリング２４、ならびにコイル２２への通電を制御する制御手段２５等から構成されている。
【００１９】
電磁弁１０は、図２に示すように、円筒状の磁性金属製のハウジング２６と、ハウジング２６の内部に一直線方向（以下、軸方向と呼ぶことがある。）に移動可能となるように収容される非磁性金属製の円柱状のロッド２３とを同軸に備える。そして、電磁弁１０は、ロッド２３がハウジング２６の内周で軸方向に移動することでコモンレール３内の燃料の放出を開始または停止する。
なお、ロッド２３は、２つの円筒状の軸受け２７、２８の内周面に摺動自在に保持されている。ここで、軸受け２７は軸方向一方側に、軸受け２８は軸方向他方側にハウジング２６の内周面に嵌め込まれている。
【００２０】
ロッド２３の一方側の端には球体状のセラミック製の弁部３０が設けられている。
そして、この弁部３０がコモンレール３の内部と連通する流路３１を取り囲む円環状の弁座３２に離着座することにより流路３１は開閉される。
また、ロッド２３の他方側には磁性金属製の円筒状の可動コア３５が嵌め込まれている。そして、ハウジング２６の内周面と可動コア３５の間には、可動コア３５を包囲するようにコイル２２が配されている。
【００２１】
コイル２２は所謂ソレノイドコイルであり、通電されることにより磁気吸引力を発生する。
そして、可動コア３５は、コイル２２の通電によって磁化されコイル２２の通電に伴って形成される磁気回路の一部を構成し、ハウジング２６内を軸方向に往復移動可能となっている。
【００２２】
また、可動コア３５と軸受け２８の間にはスプリング２４が配されており、スプリング２４は、可動コア３５および可動コア３５と一体に形成されるロッド２３を軸方向の他方側、すなわち弁部３０が弁座３２から離座する方向に常時付勢力を及ぼしている。
【００２３】
そして、コイル２２への通電により可動コア３５および可動コア３５と一体に形成されるロッド２３は軸方向一方側に吸引され、この磁気吸引力がスプリング２４の付勢力を上回ると、可動コア３５等は軸方向一方側に移動し、弁部３０が弁座３２に着座することにより流路３１を閉鎖する。
すなわち、電磁弁１０はコイル２２への通電により流路３１が閉鎖される所謂ノーマリオープン型電磁弁となっている。
【００２４】
制御手段２５は、例えば、複数のスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３およびＴｒ４を有する制御回路４０と制御回路４０に制御信号を送るＥＣＵ６等から構成される。
ここで、制御回路４０の具体例を、図３（ａ）を用いて説明する。
なお、それぞれのスイッチング素子はベース端子にＨｉレベルの信号が入力された際にコレクタ端子―エミッタ端子間は通電し、ベース端子にＬｏｗレベルの信号が入力された際に、コレクタ端子―エミッタ端子間の通電が遮断される通常のノーマリオフ型のトランジスタ素子である。
【００２５】
スイッチング素子Ｔｒ１およびスイッチング素子Ｔｒ２のコレクタ端子はそれぞれ車載バッテリ４１のプラス側に接続されている。
そして、スイッチング素子Ｔｒ１のエミッタ端子はコイル２２の一方側の端子に接続され、スイッチング素子Ｔｒ２のエミッタ端子はコイル２２の他方側の端子に接続されている。
【００２６】
また、スイッチング素子Ｔｒ３のコレクタ端子はコイル２２の一方側の端子に接続され、スイッチング素子Ｔｒ４のコレクタ端子はコイル２２の他方側の端子に接続されている。
そして、スイッチング素子Ｔｒ３およびスイッチング素子Ｔｒ４のエミッタ端子はそれぞれ接地されている。
なお、スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３およびＴｒ４のベース端子はＥＣＵ６に接続されている。
【００２７】
そして、ＥＣＵ６はそれぞれのスイッチング素子のベース端子にＤｕｔｙ信号、Ｏｎ信号およびＯｆｆ信号を送信している。
ここで、Ｄｕｔｙ信号は、所定の期間、Ｈｉレベルの信号とＬｏｗレベルの信号が交互に繰り返される信号であり、Ｈｉレベルにある期間とＬｏｗレベルにある期間の比率により制御回路４０に流れる電流量が制御される。なお、制御回路４０を流れる電流量に応じた信号はＥＣＵ６に送信されている。
また、Ｏｎ信号は、所定の期間Ｈｉレベルの信号が維持される信号であり、Ｏｆｆ信号は所定の期間Ｌｏｗレベルの信号が維持される信号である。
【００２８】
なお、図３（ａ）は流路３１を閉鎖するためのコイル２２への通電を行う通常モードを表しており、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、通常モード終了後にコイル２２に通電することで残留磁気を低減させる消磁モードを表している。
ここで、通常モードにおいては、スイッチング素子Ｔｒ１のベース端子にＤｕｔｙ信号、スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ３のベース端子にＯｆｆ信号およびスイッチング素子Ｔｒ４にＯｎ信号が入力されることにより、コイル２２にＤｕｔｙ信号に応じた所定の電流が供給される。
【００２９】
同様に、図３（ｂ）における消磁モードにおいては、スイッチング素子Ｔｒ２のベース端子にＤｕｔｙ信号、スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ４のベース端子にＯｆｆ信号およびスイッチング素子Ｔｒ３のベース端子にＯｎ信号が入力されることにより、コイル２２にＤｕｔｙ信号に応じた所定の電流が供給される。なお、この場合、コイル２２に流れる電流の向きは図３（ａ）における通常モードと逆方向である。
【００３０】
また、図３（ｃ）における消磁モードにおいては、スイッチング素子Ｔｒ１のベース端子にＤｕｔｙ信号、スイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ３のベース端子にＯｆｆ信号およびスイッチング素子Ｔｒ４のベース端子にＯｎ信号が入力されることにより、コイル２２にＤｕｔｙ信号に応じた所定の電流が供給される。なお、この場合、コイル２２に流れる電流の向きは図３（ａ）における通常モードと同方向である。
【００３１】
また、図３（ｂ）および図３（ｃ）における消磁モードにおいてはコイル２２への通電による磁気吸引力がスプリング２４の付勢力より小さくなるようにそれぞれＤｕｔｙ信号が調整されている。
【００３２】
ここで、制御手段２５における消磁モードの処理の具体例について図４を用いて説明する。
図４に示すように通常モード終了後、先ずＳ１００では通電方向を切り換える。具体的には、図３（ａ）に示す状態からから図３（ｂ）に示す状態へと移行する。
そして、Ｓ１１０に移行してコイル２２に供給する電流量を増加させる。ここで、電流値は所定の期間を越えて同じ数値を保たないように増加させている。具体的には、図３（ｂ）においてＤｕｔｙ信号におけるＨｉレベルの信号の期間を徐々に増加させることで対応することができる。
【００３３】
次いで、Ｓ１２０に移行し、コイル２２に供給される電流値（Ｉ）が所定電流値（Ｉｓｅｔ）を超えたか否かが判定される。ここで、電流値（Ｉ）が所定電流値（Ｉｓｅｔ）を超えていない場合、Ｓ１１０の処理およびＳ１２０の判定が繰り返される。
なお、所定電流値（Ｉｓｅｔ）は、この所定電流値のコイル２２への通電により発生する吸引力がスプリング２４の付勢力より小さくなるように予め設定されている。
【００３４】
電流値（Ｉ）が所定電流値（Ｉｓｅｔ）を超えている場合、Ｓ１３０に移行してコイル２２に供給する電流量を減少させる。ここで、電流値は所定の期間を越えて同じ数値を保たないように減少させている。具体的には、図３（ｂ）においてＤｕｔｙ信号におけるＨｉレベルの信号の期間を徐々に減少させることで対応することができる。
そして、Ｓ１４０に移行し、電流値（Ｉ）が０となったか否かが判定される。ここで、電流値（Ｉ）が０となっていない場合、Ｓ１３０の処理およびＳ１４０の判定が繰り返される。
【００３５】
電流値（Ｉ）が０となっている場合、Ｓ１５０に移行して繰り返し回数（Ｎ）を１回増やす。
そして、繰り返し回数Ｎが所定回数（Ｎｓｅｔ）を超えているか否かが判定される。ここで、繰り返し回数（Ｎ）が所定回数（Ｎｓｅｔ）を超えていない場合、Ｓ１００に戻り通電方向を切り換え、上記処理が繰り返される。具体的には、図３（ｂ）に示す状態からから図３（ｃ）に示す状態へと移行して、同様の処理が繰り返される。
また、繰り返し回数（Ｎ）が所定回数（Ｎｓｅｔ）を超えている場合、消磁モードを終了する。なお、消磁モード終了時、繰り返し回数（Ｎ）の値は０に再設定される。
【００３６】
〔実施例の効果〕
実施例によれば、電磁弁制御装置２０は、通電されることにより磁気的な吸引力を発生するコイル２２と、このコイル２２への通電により軸方向の一方側へと吸引され、流路３１を閉鎖するロッド２３と、このロッド２３を軸方向の他方側へと付勢するスプリング２４と、コイル２２への通電を制御する制御手段２５とを備える。
【００３７】
ここで、制御手段２５は、流路３１の閉鎖を行うための通電を行う通常モードと、この通常モード終了後に、コイル２２に通電することで残留磁気を低減させる消磁モードとを有する。
そして、消磁モードは、コイル２２に通常モードと逆方向に通電し、この通電により発生する吸引力はスプリング２４の付勢力より小さい。
【００３８】
これにより、消磁モードにおいて、コイル２２に通電がされた場合であっても、スプリング２４の付勢力に抗してロッド２３は移動することはなく、電磁弁１０の内部の可動物が固定物に衝突することはない。
このため、消磁モードとしてコイル２２に通電した際にも電磁弁１０の内部において機械的衝撃の発生を抑えることができる。
【００３９】
また、実施例によれば、消磁モードは、通常モードと逆方向に通電した後に、通常モードと同方向に通電し、この通電により発生する磁気的な吸引力はスプリング２４の付勢力より小さい。
これにより、電磁弁１０の内部において機械的衝撃の発生を抑えつつ、磁化される方向が揃ってしまうことをさらに阻害することができる。
このため、消磁モードによって残留磁気をさらに低減させることができる。
【００４０】
また、実施例によれば、消磁モードにおける電流値は所定の期間を越えて同じ数値を保たない。
これにより、消磁モードにおいて磁化される方向が揃ってしまうことをさらに阻害することができるため、残留磁気をさらに低減させることができる。
【００４１】
さらに、実施例によれば、燃料噴射装置１は、電磁弁制御装置２０と、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール３と、このコモンレール３から燃料の供給を受けて内燃機関２に燃料を噴射するインジェクタ４とを備えている。
そして、ロッド２３はコモンレール３内の燃料圧を下げるときに、流路３１を開いてコモンレール３内から燃料を逃す。
【００４２】
これにより、図５（ａ）に示すように、消磁モードにおいて電磁弁１０の内部において機械的衝撃の発生を抑えつつ、コモンレール３内の燃料圧の制御性を向上させることができる。
図５（ａ）は、通常モード実施後に、本実施例における消磁モードを行った後にコイル２２に供給される電流量を上昇させ、その後、電流量を減少させた場合におけるコモンレール３内の燃料圧の変化を示したものである。なお、横軸はコイル２２へ供給される電流値、縦軸はコモンレール３内の燃料圧を表している。
なお、図５（ｂ）は、比較例であり、通常モード実施後に消磁モードを施さずコイル２２に供給される電流量を上昇させ、その後、電流量を減少させた場合におけるコモンレール３内の燃料圧の変化を示したものである。
【００４３】
［変形例］
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例によれば、所謂ノーマリオープン型電磁弁に対して本発明を適用したものであったが、所謂ノーマリクローズ型電磁弁に適用してもよい。
また、実施例によれば、消磁モードにおいて繰り返し回数毎に同様の電流量をコイル２２に供給していたが、繰り返し回数毎に供給される電流量を漸減させてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
２０  電磁弁制御装置  ２２  コイル  ２３  ロッド（弁体）
２４  スプリング（付勢手段）  ２５  制御手段  ３１  流路  
【図１】
2015230093.tif 000003
【図２】
2015230093.tif 000004
【図３】
2015230093.tif 000005
【図４】
2015230093.tif 000006
【図５】
2015230093.tif 000007