(57)【要約】【課題】サージエネルギーを効率的に利用しながら、短時間で電磁弁のソレノイドを非励磁状態にできる燃料ポンプの制御装置を提供すること。【解決手段】燃料ポンプの制御装置は、燃料ポンプの流量制御弁のソレノイド５５３の負極端子５５３ｂとグランドとの間に設けられ、ソレノイドの通電停止時に発生するサージ電流を消費するツェナーダイオード８６と、その一端側が負極端子５５３ｂとツェナーダイオード８６との間に接続され、その他端側が電源ＩＮＪＶＢに接続され、ソレノイドの通電停止時に発生するサージ電流を蓄電するコンデンサ８５２と、ソレノイド５５３の通電開始時にコンデンサ８５２とソレノイドの正極端子５５３ａとを接続し、コンデンサ８５２の電荷を放電する放電用スイッチング素子８５５と、を備える。【選択図】図５
2015031263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を圧縮する燃料ポンプの電磁弁を通電制御によって駆動する燃料ポンプの制御装置であって、
前記電磁弁の負極端子とグランドとの間に設けられ、前記電磁弁の通電停止時に発生するサージ電流を消費するサージ電流消費手段と、
その一端側が前記負極端子と前記サージ電流消費手段との間に接続され、その他端側が電源に接続され、前記電磁弁の通電停止時に発生するサージ電流を蓄電する蓄電手段と、
前記電磁弁の通電開始時に前記蓄電手段と前記電磁弁の正極端子とを接続し、前記蓄電手段の電荷を放電する放電手段と、を備えることを特徴とする燃料ポンプの制御装置。
【請求項２】
前記サージ電流消費手段は、前記サージ電流によって前記蓄電手段に所定量の電荷が充電された後に作動することを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御装置。
【請求項３】
内燃機関の回転数及び燃料ポンプの燃料吐出量に応じて前記電磁弁の駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記電磁弁の通電経路に設けられ、前記駆動信号がオンになると前記電磁弁の通電を開始し、前記駆動信号がオフになると前記電磁弁への通電を停止する駆動手段と、をさらに備え、
前記電磁弁は、弁体を一方側へ付勢する弾性体と、通電すると前記弾性体の弾性力に抗して前記弁体を他端側へ電磁力によって駆動する電磁駆動手段と、を備え、
前記蓄電手段はコンデンサであり、
前記駆動信号がオフになり、前記電磁駆動手段が非励磁状態になり、前記弁体が前記弾性体の弾性力によって着座してから、前記駆動信号がオフからオンになるまでの時間を最低着座時間と定義し、
前記コンデンサの容量は、前記回転数及び燃料吐出量が何れも最大となった時における前記最低着座時間が所定時間以上になるように設定されることを特徴とする請求項２に記載の燃料ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給する高圧燃料を生成する燃料ポンプの制御装置に関する。より詳しくは、燃料ポンプの加圧室に供給される燃料の流量を制御する電磁弁の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の高圧燃料ポンプは、燃料タンクから供給された燃料を加圧し、この高圧燃料を内燃機関に設けられた燃料噴射弁に供給する（例えば、特許文献１参照）。高圧燃料ポンプは、内燃機関の回転と同期して回転するポンプシャフトと、このポンプシャフトのプロファイルに応じてシリンダ内を往復動するプランジャとを備え、このプランジャによって加圧室に導入された燃料を圧縮することにより、高圧燃料を生成する。また、燃料導入部から加圧室に至る低圧燃料流路には電磁弁が設けられている。加圧室に導入される燃料の流量は、内燃機関の回転と同期してオン又はオフする駆動信号に基づいて電磁弁を開閉駆動することによって制御される。
【０００３】
特許文献２には、このような電磁弁の制御装置が開示されている。この制御装置では、駆動信号がオフになったことに応じて電磁弁のソレノイドと電源とを切断した際に発生するサージエネルギーをコンデンサで回収しておき、その後再び駆動信号がオンになった際には、コンデンサで充電したエネルギーをソレノイドに放電する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４３４１６号公報
【特許文献２】特開２００８−６３９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の制御装置のように、コンデンサを利用すればサージエネルギーを効率的に利用でき、さらに通電制御を行うスイッチング素子の発熱量を抑制できる。しかしながら、駆動信号がオフになってからコンデンサの充電にかかる時間が長くなると、駆動信号がオフになってからソレノイドが非励磁状態になるまでにかかる時間も長くなる。このように、ソレノイドが非励磁状態になるまでにかかる時間が長くなると、駆動信号がオフになってから弁体が着座するまでにかかる時間も長くなってしまい、弁体の応答性が悪化するおそれがある。また、内燃機関の回転数が高くなるほど及び燃料ポンプの燃料吐出量が増加するほど駆動信号が切り替わる間隔が短くなることから、この課題はさらに顕著なものとなる。
【０００６】
本発明は、サージエネルギーを効率的に利用しながら、短時間で電磁弁のソレノイドを非励磁状態にできる燃料ポンプの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するため、本発明は、燃料を圧縮する燃料ポンプ（例えば、後述の高圧燃料ポンプ５）の電磁弁（例えば、後述の流量制御弁５５）を通電制御によって駆動する燃料ポンプの制御装置（例えば、後述のＥＣＵ６）であって、前記電磁弁の負極端子（例えば、後述の負極端子５５３ｂ）とグランドとの間に設けられ、前記電磁弁の通電停止時に発生するサージ電流を消費するサージ電流消費手段（例えば、後述のツェナーダイオード８６）と、その一端側が前記負極端子と前記サージ電流消費手段との間に接続され、その他端側が電源（例えば、後述の電源ＩＮＪＶＢ）に接続され、前記電磁弁の通電停止時に発生するサージ電流を蓄電する蓄電手段（例えば、後述のコンデンサ８５２）と、前記電磁弁の通電開始時に前記蓄電手段と前記電磁弁の正極端子（例えば、後述の正極端子５５３ａ）とを接続し、前記蓄電手段の電荷を放電する放電手段（例えば、後述の放電用スイッチング素子８５５）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
（２）この場合、前記サージ電流消費手段は、前記サージ電流によって前記蓄電手段に所定量の電荷が充電された後に作動することが好ましい。
【０００９】
（３）この場合、前記制御装置は、内燃機関の回転数及び燃料ポンプの燃料吐出量に応じて前記電磁弁の駆動信号を生成する駆動信号生成手段（例えば、後述のＣＰＵ７）と、前記電磁弁の通電経路に設けられ、前記駆動信号がオンになると前記電磁弁の通電を開始し、前記駆動信号がオフになると前記電磁弁への通電を停止する駆動手段（例えば、後述のＨｉ側スイッチング素子８１及びＬｏ側スイッチング素子８２）と、をさらに備え、前記電磁弁は、弁体（例えば、後述の弁体５５１）を一方側へ付勢する弾性体（例えば、後述のスプリング５５２）と、通電すると前記弾性体の弾性力に抗して前記弁体を他端側へ電磁力によって駆動する電磁駆動手段（例えば後述のソレノイド５５３）と、を備え、前記蓄電手段はコンデンサ（例えば、後述のコンデンサ８５２）であり、前記駆動信号がオフになり、前記電磁駆動手段が非励磁状態になり、前記弁体が前記弾性体の弾性力によって着座してから、前記駆動信号がオフからオンになるまでの時間を最低着座時間と定義し、前記コンデンサの容量は、前記回転数及び燃料吐出量が何れも最大となった時における前記最低着座時間が所定時間以上になるように設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
（１）本発明によれば、電磁弁への通電停止時に発生するサージ電流は蓄電手段によって蓄電され、その後、電磁弁への通電開始時に放電手段によって電磁弁に放電される。これにより、サージエネルギーを効率的に利用できる。また、このようにサージ電流を蓄電手段で回収することで電磁弁の通電制御を行うスイッチング素子に集中してサージエネルギーが消費されるのを防止できるので、これらスイッチング素子の発熱を抑制できる。また、本発明によれば、このような蓄電手段に加えてサージ電流消費手段を設けることにより、蓄電手段によるサージエネルギーの回収を阻害することなくサージ電流を消費できるので、電磁弁への通電停止後、電磁弁のソレノイドが非励磁状態になるまでにかかる時間を短くできる。
【００１１】
（２）本発明によれば、蓄電手段を電磁弁の負極端子とサージ電流消費手段との間に接続し、サージ電流によって蓄電手段に所定量の電荷が充電された後にサージ電流消費手段を作動させることにより、蓄電手段によるサージエネルギーの回収をできるだけ妨げないようにしながら、電磁弁のソレノイドが非励磁状態になるまでにかかる時間を短くできる。
【００１２】
（３）蓄電手段としてコンデンサを用いた場合、駆動信号がオフになってからソレノイドが非励磁状態になるまでにかかる時間はコンデンサの容量に依存することとなる。また、内燃機関の回転数及び燃料ポンプの燃料吐出量が何れも最大になると、駆動信号がオフとなってから再びオンになるまでにかかる時間が最も短くなる。本発明では以上の点を考慮し、回転数及び燃料吐出量が何れも最大となった時における最低着座時間が所定時間以上になるようにコンデンサの容量を設定することにより、全運転領域における燃料ポンプの正常動作を保障しながら、サージエネルギーを効率的に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン及びその燃料供給システムの構成を示す図である。
【図２】高圧燃料ポンプの構成を模式的に示す図である。
【図３】高圧燃料ポンプによって高圧燃料を吐出する手順を模式的に示す図である。
【図４】流量制御弁のソレノイドとＥＣＵとの構成を示す図である。
【図５】熱対策回路の構成を示す図である。
【図６】高圧燃料ポンプ及びＥＣＵの動作を示すタイムチャートである。
【図７】駆動信号をオンからオフにしたときにおける駆動電流の変化を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、内燃機関（以下、単に「エンジン」という）１とその燃料供給システムＳとの構成を示す図である。燃料供給システムＳは、燃料タンク２と、高圧燃料ポンプ５と、デリバリパイプ３と、燃料噴射弁４と、これらの電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）６と、を備える。
【００１５】
燃料タンク２は、外部から給油された燃料を貯留する。燃料タンク２には、燃料を高圧燃料ポンプ５へ圧送する燃料ポンプユニット２１が設けられている。高圧燃料ポンプ５は、燃料ポンプユニット２１から圧送された燃料をエンジン１で発生した動力を利用してさらに圧縮し、デリバリパイプ３に供給する。この高圧燃料ポンプ５の具体的な構成については、後に図２を参照して説明する。
【００１６】
デリバリパイプ３は、高圧燃料ポンプ５から吐出された高圧燃料を貯留する。燃料噴射弁４は、エンジン１の図示しない複数の気筒毎に設けられている。図１には、複数の燃料噴射弁４のうちの１つのみを図示する。これら燃料噴射弁４は、デリバリパイプ３と燃料供給管４１を介して接続されている。ＥＣＵ６は、エンジン１の運転状態に応じた適切なタイミングで燃料噴射弁４を開閉駆動することにより、デリバリパイプ３内の高圧燃料をエンジン１の各気筒へ噴射する。なお、ＥＣＵ６における燃料噴射制御の詳細な手順については、説明を省略する。
【００１７】
ＥＣＵ６は、エンジン１及び燃料供給システムＳに設けられた各種装置を制御する電子制御ユニットであり、ＣＰＵやＣＰＵにおける演算に基づいて各種装置を駆動する駆動回路等で構成される。このＥＣＵ６には、エンジン１や燃料供給システムＳの状態を把握するため、複数のセンサ９１，９２が接続されている。
【００１８】
クランク角センサ９１は、エンジン１の図示しないクランクシャフトの回転に応じて、所定のクランク角ごとにパルス信号をＥＣＵ６へ送信する。ＥＣＵ６では、このクランク角センサ９１からのパルス信号に基づいてエンジン１の回転数が把握される。
【００１９】
燃料圧センサ９２は、デリバリパイプ３内の燃料圧を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ６に送信する。ＥＣＵ６では、この燃料圧センサ９２からの検出信号に基づいて、高圧燃料ポンプ５からデリバリパイプ３へ吐出される燃料の量（以下、「燃料吐出量」という）を制御する。
【００２０】
図２は、高圧燃料ポンプ５の構成を模式的に示す図である。
高圧燃料ポンプ５は、燃料の導入部５１ａ及び吐出部５１ｂが形成されたハウジング５１と、ポンプシャフト５２と、ハウジング５１内部に形成されポンプシャフト５２の回転軸の半径方向に延出するシリンダ５３と、このシリンダ５３内部に往復動可能に収容されたプランジャ５４と、シリンダ５３内に形成された加圧室５１ｃに流入する燃料の流量を制御する流量制御弁５５と、を備える。この高圧燃料ポンプ５では、導入部５１ａから加圧室５１ｃへ燃料を導入し、この加圧室５１ｃ内の燃料をプランジャ５４で圧縮することにより、高圧燃料を吐出部５１ｂから吐出する。
【００２１】
ポンプシャフト５２は、エンジン１のクランクシャフトと連結されており、クランクシャフトと同期して回転するようになっている。ポンプシャフト５２が回転すると、このポンプシャフト５２に形成されたカム部５２ａの形状に従ってプランジャ５４がシリンダ５３内を往復動する。プランジャ５４は、例えばクランク角２４０度ごとに一往復するようになっている。
【００２２】
流量制御弁５５は、加圧室５１ｃを開閉する棒状の弁体５５１と、この弁体５５１を開弁方向へ付勢するスプリング５５２と、通電するとこのスプリング５５２の弾性力に抗して弁体５５１を閉弁方向へ電磁力によって駆動するソレノイド５５３と、を備える。図２には、ソレノイド５５３が非励磁状態であり、スプリング５５２の弾性力によって弁体５５１が着座した状態（開弁状態）を示す。すなわち、流量制御弁５５は、非励磁状態では全開となる所謂ノーマルオープン型であるが、本発明はこれに限るものではない。
【００２３】
次に、以上のような高圧燃料ポンプ５によって高圧燃料を吐出する具体的な手順について図３を参照しながら説明する。
図３に示すように、本実施形態ではプランジャが上死点にある状態から下死点に達し再び上死点に達するまでを一周期と定義する。この一周期は、プランジャが上死点から下死点へ移動する区間である吸入工程と、プランジャが下死点から上死点へ移動する区間である圧縮工程と、分けられる。
【００２４】
吸入工程では、プランジャの移動に伴って発生する負圧により導入部５１ａから加圧室５１ｃ内に燃料が吸入される。この吸入工程では、導入部５１ａから加圧室５１ｃへ燃料が流れるようにするため、基本的には流量制御弁を開弁状態とする（ソレノイドへの通電を停止）。
【００２５】
圧縮工程では、加圧室５１ｃ内の燃料がプランジャによって圧縮される。ここで、プランジャが下死点から上死点へ移動する際、流量制御弁が開弁状態であると、加圧室５１ｃから導入部５１ａへ燃料が逆流し、吐出部５１ｂから吐出される燃料の量が減少する。このため、図３に示すように、圧縮工程は、流量制御弁が開弁状態であって加圧室５１ｃの燃料が導入部５１ａへ逆流した状態である調量工程と、流量制御弁が閉弁状態であって加圧室５１ｃの燃料が吐出部５１ｂから吐出される吐出工程と、に分けられる。
【００２６】
以上のように、調量工程を短くするほど、換言すれば流量制御弁を早く閉じるほど圧縮工程において加圧室５１ｃから導入部５１ａへ逆流する燃料の量が少なくなり、ひいては高圧燃料ポンプの燃料吐出量は増加する。すなわち、以上のような高圧燃料ポンプでは、流量制御弁の閉弁時期を調整することによって燃料吐出量を制御することができる。
【００２７】
図４は、流量制御弁のソレノイド５５３及びＥＣＵ６の構成を示す図である。
ＥＣＵ６は、クランク角センサや燃料圧センサの出力に基づいてソレノイド５５３に通電すべき駆動時期（すなわち、流量制御弁の閉弁時期）を規定する駆動信号を生成するＣＰＵ７と、ソレノイド５５３の正極端子５５３ａ及び負極端子５５３ｂに接続されＣＰＵ７からの駆動信号に基づいて適切なタイミングでソレノイド５５３を駆動する駆動回路８と、を備える。
【００２８】
ＣＰＵ７は、クランク角センサの出力に基づいてエンジン回転数を算出し、燃料圧センサの出力に基づいてデリバリパイプ内の燃料圧を所定の目標圧にするために必要な燃料吐出量を算出し、さらにこれらエンジン回転数及び燃料吐出量に基づいてソレノイド５５３の駆動信号を生成する。図４を参照して説明したように、プランジャはエンジンのクランクシャフトと同期して回転するポンプシャフトによって往復動し、また、このプランジャの往復動に応じた適切なタイミングで流量制御弁を開閉することにより、高圧燃料ポンプから燃料が吐出される。したがってＣＰＵ７は、エンジン回転数に比例してソレノイド５５３の駆動信号の周期を短く設定する。また、流量制御弁を早く閉じるほど高圧燃料ポンプから吐出される燃料の量は増加する。したがってＣＰＵ７は、算出した必要な燃料吐出量に比例して駆動信号をオフからオンにする時期を早く設定する。
【００２９】
駆動回路８は、燃料ポンプの駆動用電源ＩＮＪＶＢからグランドＧＮＤに至るソレノイド５５３の通電経路のうち上流側経路８９ａ及び下流側経路８９ｂにそれぞれ設けられたＨｉ側スイッチング素子８１及びＬｏ側スイッチング素子８２と、ソレノイド５５３を流れる電流が略一定になるようなフィードバック信号を生成するフィードバック回路８３と、駆動信号及びフィードバック信号を入力とした２つのＡＮＤ回路８４ａ，８４ｂと、Ｌｏ側スイッチング素子８２を発熱から保護する熱対策回路８５及びツェナーダイオード８６と、を備える。
【００３０】
Ｈｉ側スイッチング素子８１は、上流側経路８９ａに設けられ、ＡＮＤ回路８４ａの出力信号がオンになると電源ＩＮＪＶＢと正極端子５５３ａとを接続し、この出力信号がオフになるとこの電源ＩＮＪＶＢと正極端子５５３ａとの接続を切断する。この上流側経路８９ａのうちＨｉ側スイッチング素子８１より正極端子５５３ａ側には、後述の熱対策回路８５からＨｉ側スイッチング素子８１へ電流が逆流するのを防止する逆流防止ダイオード８７が設けられている。
【００３１】
また、上流側経路８９ａのうち逆流防止ダイオード８７より正極端子５５３ａ側には、還流経路８９ｃが設けられている。この還流経路８９ｃは、正極端子５５３ａとグランドＧＮＤとを接続する。またこの還流経路８９ｃには、上流側経路８９ａからグランドＧＮＤへ電流が流れるのを防止する還流用ダイオード８８が設けられている。還流経路８９ｃは、Ｈｉ側スイッチング素子８１がオフになったときに、グランドＧＮＤからソレノイド５５３へ還流するサージ電流を流すために設けられている。
【００３２】
Ｌｏ側スイッチング素子８２は、ＣＰＵ７から出力される駆動信号がオンになると負極端子５５３ｂとグランドＧＮＤとを接続し、ソレノイド５５３への通電を開始する。またＬｏ側スイッチング素子８２は、駆動信号がオフになると負極端子５５３ｂとグランドＧＮＤの接続を切断し、ソレノイド５５３への通電を停止する。ツェナーダイオード８６は、Ｌｏ側スイッチング素子８２のゲート−ドレイン間を接続する。またこのツェナーダイオード８６は、カソードを負極端子５５３ｂ側へ向けて設けられている。
【００３３】
ＡＮＤ回路８４ａ，８４ｂは、ＣＰＵ７から送信されるソレノイド５５３の駆動信号及びフィードバック回路８３から送信されるフィードバック信号に基づいてオン又はオフから成る２値信号を出力する。より具体的には、ＡＮＤ回路８４ａ，８４ｂは、駆動信号及びフィードバック信号が何れもオンである場合にのみオン信号を出力し、その他の場合にはオフ信号を出力する。上述のＨｉ側スイッチング素子８１は、このＡＮＤ回路８４ａの出力に従って駆動される。また、熱対策回路８５は、ＡＮＤ回路８４ｂの出力に従って駆動される。
【００３４】
フィードバック回路８３は、ソレノイド５５３の通電経路に設けられた電流検出抵抗８３１と、この抵抗８３１の電圧Ｖｒを検出するオペアンプ８３２と、電源ＩＮＪＶＢとグランドＧＮＤとの間に設けられ所定の基準電圧Ｖｂを発生する基準抵抗８３３と、２つの電圧の差（Ｖｂ−Ｖｒ）の符号に応じて出力を切り替えるコンパレータ８３４と、を備える。
【００３５】
基準抵抗８３３は、図３に示すように２つの抵抗８３３ａ，８３３ｂを並列にして接続されている。これら２つの抵抗８３３ａ，８３３ｂのうち一方の抵抗８３３ｂにはスイッチング素子８３３ｃが設けられている。このスイッチング素子８３３ｃは、ＣＰＵ７からの指令信号に基づいてオン又はオフにされる。したがって、コンパレータ８３４に入力される基準電圧Ｖｂの大きさ、ひいては後述の駆動電流（後述の図６参照）の大きさは、ＣＰＵ７からの指令信号に基づいて切り替えることができる。
【００３６】
コンパレータ８３４は、２つの電圧差Ｖｂ−Ｖｒの符号に応じてフィードバック信号を生成する。より具体的には、コンパレータ８３４は、電圧ＶｂがＶｒより大きい場合にはフィードバック信号をオンとし、電圧ＶｂがＶｒ以下である場合にはフィードバック信号をオフとする。上述のように、Ｈｉ側スイッチング素子８１は、駆動信号及びフィードバック信号の何れもがオンである場合にのみ電源ＩＮＪＶＢと正極端子５５３ａとを接続し、フィードバック信号がオフになると電源ＩＮＪＶＢと正極端子５５３ａとを切断する。したがって、駆動信号がオンとなっている間は、電流検出抵抗８３１を流れる電流が略一定になるようにフィードバック信号のオン／オフが切り替わり、ひいてはＨｉ側スイッチング素子８１がオン／オフされる（後述の図６参照）。
【００３７】
図５は、熱対策回路８５の構成を示す図である。
図５に示すように、熱対策回路８５は、ソレノイド５５３の両極端子５５３ａ，５５３ｂに接続され、上記ソレノイド５５３への通電停止時に発生するサージ電流の一部を蓄電し、さらに通電開始時に蓄電した電荷を放電する。
【００３８】
熱対策回路８５は、下流側経路８９ｂのうちＬｏ側スイッチング素子８２及びサージ電流消費回路８６より負極端子５５３ｂ側と燃料ポンプ駆動用電源ＩＮＪＶＢとを接続する回収経路８５１と、この回収経路８５１に設けられたサージ電流回収用のコンデンサ８５２及び逆流防止ダイオード８５３と、回収経路８５１のうちコンデンサ８５２より負極端子５５３ｂ側と正極端子５５３ａとを接続する放電経路８５４と、この放電経路８５４に設けられた放電用スイッチング素子８５５と、を備える。
【００３９】
コンデンサ８５２は、その一端側が回収経路８５１を介して負極端子５５３ｂに接続され、その他端側が電源ＩＮＪＶＢに接続されている。コンデンサ８５２は、回収経路８５１を介して、ソレノイド５５３への通電停止時に発生するサージ電流の一部を蓄電する。なお、このコンデンサ８５２の最適な容量は、後に図６及び７を参照して説明する手順に従って決定される。また、コンデンサ８５２の一端側は、抵抗８５６を介してグランドＧＮＤに接続されている。
【００４０】
放電用スイッチング素子８５５は、ＡＮＤ回路８４ｂの出力信号がオンになるとコンデンサ８５２と正極端子５５３ａとを接続し、放電経路８５４を介してコンデンサ８５２の電荷をソレノイド５５３へ放電する。また、放電用スイッチング素子８５５は、ＡＮＤ回路８４ｂの出力信号がオフになると、このコンデンサ８５２と正極端子５５３ａとの接続を切断し、コンデンサ８５２からの放電を停止する。また、この放電経路８５４には、放電用スイッチング素子８５５のゲート−ソース間を接続するダイオード８５７及び抵抗８５８が設けられている。
【００４１】
次に、以上のように構成された高圧燃料ポンプ及びその制御装置の具体的な動作例を説明する。
図６は、高圧燃料ポンプの動作を示すタイムチャートである。図６には、上段から順に、プランジャの移動量に相当するカムリフト量と、駆動信号と、フィードバック信号と、ソレノイドを流れる電流に相当する駆動電流と、実際の弁体の挙動と、を示す。また、図６には、エンジンの回転数及び燃料吐出量を何れも一定に保った例を示す。
【００４２】
先ず、カムリフト量の変化について説明する。上述のように、高圧燃料ポンプのポンプシャフトは、エンジンのクランクシャフトと同期して回転するから、カムリフト量の変動周期は、エンジン回転数に比例して短くなる。
【００４３】
次に、駆動信号の変化について説明する。図６に示すように、駆動信号の変動周期はカムリフト量の変動周期と同じである。したがって、エンジン回転数に比例して駆動信号の変動周期も短くなる。また、図３を参照して説明したように、カムリフト量が増加する過程において弁体を早く閉じるほど、加圧室から逆流する燃料量は減少し、加圧室から吐出される燃料は増加する。したがってＣＰＵは、必要とする燃料吐出量が増加するほど駆動信号のオフからオンへの切り替え時期を早くする。
【００４４】
次に、図６に示すような態様で駆動信号を設定した場合における駆動電流及び弁体の挙動について、図４及び５の回路図を参照しながら説明する。
先ず、時刻ｔ０からｔ１の間では、駆動信号はオフである。駆動信号がオフであると、図４及び５を参照して説明したように、３つのスイッチング素子８１，８２，８５５は何れもオフである。したがってソレノイド５５３には電流は流れず、駆動電流は０である。なお、駆動電流が０であると、図４の電流検出抵抗８３１間の電圧Ｖｒは０であり基準電圧Ｖｂより小さいので、フィードバック信号はオンである。
【００４５】
次に、時刻ｔ１において駆動信号がオフからオンに切り替わると、３つのスイッチング素子８１，８２，８５５は何れもオンになる。これによりソレノイド５５３の正極端子５５３ａには、電源ＩＮＪＶＢと熱対策回路８５のコンデンサ８５２とが接続される。またこの際、コンデンサ８５２は、前回駆動信号がオフになった時に発生したサージ電流によって充電されている。このため、駆動信号がオンになった直後は、より高電位となっているコンデンサ８５２からソレノイドの正極端子５５３ａへ流れ込む（図５の実線の太矢印参照）。これにより、図６に示すように、時刻ｔ１以降、駆動電流は徐々に増加する。
【００４６】
その後時刻ｔ２では、駆動電流が増加したことに伴い、弁体がスプリングの弾性力に反して閉弁方向に移動し始める。その後時刻ｔ３では、駆動電流が所定値まで増加し、電流検出抵抗８３１間の電圧Ｖｒが基準電圧Ｖｂを超えたことに応じて、フィードバック信号がオフになる。これにより、Ｌｏ側スイッチング素子８２はオンのまま、Ｈｉ側スイッチング素子８１及び放電用スイッチング素子８５５がオフになり、正極端子５５３ａと電源ＩＮＪＶＢ及びコンデンサ８５２との接続が切断される。また、これらスイッチング素子８１，８５５がオフになるに伴い、ソレノイド５５３にはグランドＧＮＤ側から還流された電流が流れるようになり、駆動電流は図６に示すように減少する。また、駆動電流が減少するとフィードバック信号がオンになる。すると、再び電源ＩＮＪＶＢ及びコンデンサ８５２が正極端子５５３ａに接続され、駆動電流が再び増加する。図６中、時刻ｔ３からｔ４では、以上のようにしてフィードバック信号がオン／オフを繰り返すことにより、駆動電流が略一定に保たれ、弁体が閉弁側に維持される。
【００４７】
次に、時刻ｔ４において駆動信号がオンからオフに切り替わると、３つのスイッチング素子８１，８２，８５５は何れもオフ状態になる。また、これらスイッチング素子８１，８２，８５５をオフ状態にし、ソレノイド５５３への通電を停止すると、ソレノイド５５３にはグランドから還流するサージ電流が発生するが、このサージ電流は、図５において破線の太矢印で示すように、コンデンサ８５２に充電されるとともにツェナーダイオード８６で消費されるので、ソレノイド５５３は速やかに非励磁状態になる。より具体的には、ソレノイド５５３への通電を停止すると、一次的にはコンデンサ８５２に充電される。また、コンデンサ８５２に所定量の電荷が充電された後、コンデンサ８５２側がツェナーダイオード８６の降伏電圧を超えて高電位となったことに応じて、二次的にツェナーダイオード８６に電流が流れる。これにより、図６に示すように駆動電流は時刻ｔ４からｔ５へかけて速やかに０まで低下し、ソレノイド５５３は非励磁状態となる。
【００４８】
時刻ｔ５においてソレノイド５５３が非励磁状態になると、その後弁体はスプリングの弾性力及び加圧室内で発生する負圧によって開弁側へ付勢され、時刻ｔ６において着座する。次に、時刻ｔ７において駆動信号がオフからオンに切り替わると、３つのスイッチング素子８１，８２，８５５は何れもオンになり、コンデンサ８５２に蓄えられた電荷がソレノイド５５３へ放電される。この時刻ｔ７以降の動作は、上記時刻ｔ１以降の動作と基本的には同じであるので、説明を省略する。また、ソレノイド５５３が非励磁状態になり、弁体がスプリングの弾性力によって着座してから、駆動信号がオフからオンになるまでの時間（図５中、時刻ｔ６〜ｔ７の時間）を、以下では最低着座時間と定義する。
【００４９】
ここで、コンデンサ８５２の最適な容量について説明する。図６を参照して説明したように、弁体は、駆動信号をオン／オフするタイミングに対して遅れを伴って開弁側と閉弁側との間を移動する。また上述のように、駆動信号の周期はエンジン回転数に比例して短くなり、また駆動信号をオフからオンにする時期は燃料吐出量に比例して速くなる。このため、高圧燃料ポンプが、エンジン回転数及び燃料吐出量の全運転領域において指令通り正常に作動していることを保障するためには、エンジン回転数及び燃料吐出量が何れも最大となった時に、所定時間以上の最低着座時間を確保できる必要がある。また、弁体は、駆動信号がオンからオフになり、ソレノイドが非励磁状態になってから着座するため、この最低着座時間は、駆動信号がオンからオフになってから、駆動電流が０になるまでにかかる時間（図６中、時刻ｔ４〜ｔ５）に比例して短くなる。
【００５０】
図７は、駆動信号をオンからオフにしたときにおける駆動電流の変化を模式的に示す図である。図７では、太破線は熱対策回路を設けた場合の駆動電流の変化を示し、細実線は熱対策回路を設けなかった場合の駆動電流の変化を示す。図７に示すように、駆動信号がオフになってから駆動電流が０になるまでにかかる時間（以下、「駆動電流のオフ時間」という）は、熱対策回路を設けた場合よりも熱対策回路を設けなかった場合の方が短い。したがって、図７の結果から、熱対策回路のコンデンサの容量が大きくなるほど駆動電流のオフ時間は長くなると考えられる。以上のことから、熱対策回路のコンデンサの容量は、エンジン回転数及び燃料吐出量が何れも最大となったときにおける最低着座時間が、所定時間以上になるように設定されることが好ましい。
【符号の説明】
【００５１】
Ｓ…燃料供給システム
１…エンジン（内燃機関）
５…高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）
５５…流量制御弁（電磁弁）
５５１…弁体
５５２…スプリング（弾性体）
５５３…ソレノイド（電磁駆動手段）
６…ＥＣＵ（制御装置）
７…ＣＰＵ（駆動信号生成手段）
８１…Ｈｉ側スイッチング素子（電磁駆動手段）
８２…Ｌｏ側スイッチング素子（電磁駆動手段）
８５…熱対策回路
８５２…コンデンサ（蓄電手段）
８５５…放電用スイッチング素子（放電手段）
８６…ツェナーダイオード（サージ電流消費手段）
【図１】
2015031263.tif 000003
【図２】
2015031263.tif 000004
【図３】
2015031263.tif 000005
【図４】
2015031263.tif 000006
【図５】
2015031263.tif 000007
【図６】
2015031263.tif 000008
【図７】
2015031263.tif 000009