(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給する燃料を加圧する高圧燃料ポンプであって、燃料吸入口と、加圧室と、燃料吐出口と、前記燃料吸入口と加圧室との間に設けられた燃料吸入弁と、該燃料吸入弁を開閉するためのソレノイドとを有し、前記燃料吸入口から前記燃料吸入弁を介して前記加圧室に供給された燃料を加圧して前記燃料吐出口から吐出する高圧燃料ポンプの作動を制御する高圧燃料ポンプ制御装置において、
前記機関の回転角度位置に応じて所定パルス信号を出力する回転角度位置センサと、
前記所定パルス信号に基づいて前記機関の気筒判別を行う気筒判別手段と、
前記気筒判別手段による気筒判別が完了しているときに、前記回転角度位置に基づいて前記ソレノイドの通電期間を制御して、前記燃料吸入弁の閉弁期間を制御することにより、必要な燃料量を前記高圧燃料ポンプから吐出させる通電制御手段と、
前記機関の停止時に、前記気筒判別手段による気筒判別情報を記憶する記憶手段とを備え、
前記通電制御手段は、前記機関の始動開始時点から前記気筒判別が完了するまでの間、前記記憶手段に記憶されている前記気筒判別情報に基づいて設定される通電期間の前後に所定期間を付加することにより、補正通電期間を設定し、該補正通電期間に亘って前記ソレノイドの通電を行い、
前記所定期間は、前記回転角度位置センサから出力されるパルス信号の発生周期のうち最小周期の１周期分とすることを特徴とする高圧燃料ポンプ制御装置。
【請求項２】
前記通電制御手段は、前記記憶手段に記憶された気筒判別情報が失われたときは、前記回転角度位置センサからの所定パルス信号の取得開始から前記気筒判別が完了するまでの間、前記ソレノイドの通電を行うことを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料ポンプ制御装置。
【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燃料を加圧する高圧燃料ポンプを制御する高圧燃料ポンプ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関に供給する燃料を加圧する高圧燃料ポンプを制御する高圧燃料ポンプ制御装置が示されており、この高圧燃料ポンプは、燃料吸入口と加圧室との間に設けられた燃料吸入弁と、該燃料吸入弁を開閉するためのソレノイドと、機関の回転に同期して回転するポンプカムによって駆動されるプランジャとを備えており、燃料吸入口から燃料吸入弁を介して加圧室に供給された燃料をプランジャにより加圧して燃料吐出口から吐出するように構成されている。
【０００３】
この高圧燃料ポンプにおいては、プランジャが燃料を加圧する方向に移動している期間において、ソレノイドの通電を行うことにより、燃料吸入弁が閉弁され、燃料の加圧が行われる。したがって、ソレノイドの通電期間は、機関の回転位相（上記ポンプカムの回転位相）に応じて設定する必要があり、機関始動開始直後においては、機関の回転位相が不明であるため、直ちに正確なタイミングでソレノイドの通電を実行することは困難である。
【０００４】
そのため特許文献１に示された制御装置では、始動開始時点から機関回転位相の判別が完了するまでの期間中常にソレノイドの通電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２３５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の装置では、始動開始時点から回転位相判別完了までの期間が長くなると、ソレノイドの過剰な発熱が発生するおそれがある。
【０００７】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、機関の始動開始直後においてソレノイドの通電（燃料吸入弁の閉弁）時期を適切に制御し、ソレノイドの過剰な発熱を防止することができる高圧燃料ポンプ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】
【０００８】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）に供給する燃料を加圧する高圧燃料ポンプ（２３）であって、燃料吸入口（４６）と、加圧室（４７）と、燃料吐出口（４８）と、前記燃料吸入口（４６）と加圧室（４７）との間に設けられた燃料吸入弁（４３）と、該燃料吸入弁（４３）を開閉するためのソレノイド（４５）とを有し、前記燃料吸入口（４６）から前記燃料吸入弁（４３）を介して前記加圧室（４７）に供給された燃料を加圧して前記燃料吐出口（４８）から吐出する高圧燃料ポンプ（２３）の作動を制御する高圧燃料ポンプ制御装置において、前記機関の回転角度位置に応じて所定パルス信号を出力する回転角度位置センサ（１１，１２）と、前記所定パルス信号に基づいて前記機関の気筒判別を行う気筒判別手段と、前記気筒判別手段による気筒判別が完了しているときに、前記回転角度位置に基づいて前記ソレノイド（４５）の通電期間を制御して、前記燃料吸入弁（４３）の閉弁期間を制御することにより、必要な燃料量を前記高圧燃料ポンプ（２３）から吐出させる通電制御手段と、前記機関の停止時に、前記気筒判別手段による気筒判別情報を記憶する記憶手段とを備え、前記通電制御手段は、前記機関の始動開始時点（ｔ１）から前記気筒判別が完了するまでの間、前記記憶手段に記憶されている前記気筒判別情報に基づいて設定される通電期間（ＤＳＯＬＯＮ）の前後に所定期間（ＤＣＲ）を付加することにより、補正通電期間（ＤＳＯＬＯＮＣ）を設定し、該補正通電期間（ＤＳＯＬＯＮＣ）に亘って前記ソレノイド（４５）の通電を行い、前記所定期間（ＤＣＲ）は、前記回転角度位置センサから出力されるパルス信号の発生周期のうち最小周期の１周期分（６ｄｅｇ）とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高圧燃料ポンプ制御装置において、前記通電制御手段は、前記記憶手段に記憶された気筒判別情報が失われたときは、前記回転角度位置センサからの所定パルス信号の取得開始（ｔ１ａ，ｔ１ｂ）から前記気筒判別が完了するまでの間、前記ソレノイド（４５）の通電を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、回転角度位置センサから出力される所定パルス信号に基づいて機関の気筒判別（回転位相判別）が行われ、気筒判別が完了しているときは、所定パルス信号により検出される回転角度位置に基づいてソレノイドの通電期間、すなわち燃料吸入弁の閉弁期間が制御される。それにより、必要な燃料量が高圧燃料ポンプから吐出される。機関の停止時に気筒判別情報が記憶され、次の機関始動開始時点から気筒判別完了時点までの間、記憶されている気筒判別情報（回転位相情報）に基づいて設定される通電期間の前後に所定期間を付加することにより、補正通電期間が設定され、該補正通電期間に亘ってソレノイドの通電が行われる。機関停止時における気筒判別情報を利用することにより、始動開始時点から適切な時期にソレノイドの通電を行うことが可能となる。ただし、気筒判別を行うための所定パルス信号に基づいて特定される回転角度位置は、所定パルス信号の最小周期の分解能で特定されるため、停止時に記憶した気筒判別情報（回転位相情報）は、最大で最小周期の１周期分の誤差を含んでいる。したがって、通常の通電期間の前後に、最小周期の１周期に相当する所定期間を付加した補正通電期間に亘って通電を行うことにより、通電期間を必要最小限に抑制しつつ、適量の燃料を吐出させることが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、記憶された気筒判別情報が失われたときは、回転角度位置センサからの所定パルス信号の取得開始から気筒判別完了までの間、ソレノイドの通電が行われるので、始動開始時点から通電を開始する先行技術と比較して、通電期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関に燃料を供給する高圧燃料ポンプ、及びその制御装置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】記憶した機関停止時の気筒判別情報（回転位相情報）に基づく、ソレノイドの通電制御を説明するためのタイムチャートである。
【図４】記憶した機関停止時の気筒判別情報（回転位相情報）が失われた場合におけるソレノイドの通電制御を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図である。図１において、例えば６気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１の各気筒には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は燃料供給管１７を介してデリバリパイプ２１に接続され、デリバリパイプ２１は、燃料パイプ２０を介して燃料タンク１９内の燃料ポンプユニット１８に接続されている。燃料ポンプユニット１８は、燃料ポンプ１８ａと、燃料ストレーナ１８ｂと、基準圧力を燃料タンク内圧としたプレッシャーレギュレータ１８ｃとが一体に構成されたものである。燃料パイプ２０の途中には高圧燃料ポンプ２３が設けられており、高圧燃料ポンプ２３によりデリバリパイプ２１内の燃料圧が、燃料を燃焼室内に噴射可能な圧力まで高められる。
【００１４】
デリバリパイプ２１には、燃料圧ＰＦを検出する燃料圧センサ２２が設けられている。燃料圧センサ２２の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。燃料噴射弁６はＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの駆動信号により開弁時期（燃料噴射時期）及び開弁時間（燃料噴射時間）が制御される。
エンジン１の各気筒の点火プラグ１５は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１５に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
【００１５】
ＥＣＵ５には、エンジン１のカム軸（図示せず）の回転角度位置に応じたパルス信号を出力するカム角度位置センサ１１及びクランク軸（図示せず）の回転角度位置に応じたパルス信号を出力するクランク角度位置センサ１２が接続されており、カム軸及びクランク軸の回転角度位置に応じたパルス信号がＥＣＵ５に供給される。
【００１６】
カム角度位置センサ１１は、図３（ａ）に示すＴＤＣパルス信号を出力する。ＴＤＣパルス信号は、基本的には７２０度周期のパルス信号であるが、１２０度毎の角度位置が特定できるように構成されている。クランク角度位置センサ１２は、図３（ｂ）に示すＣＲＫパルス信号を出力する。ＣＲＫパルス信号は、基本的には６度周期のパルス信号であるが、３６０度周期で周期が３倍に拡大された部分を含むように構成されている。ＴＤＣパルス信号とＣＲＫパルス信号の相対的な関係から、エンジン１の気筒判別（気筒毎の行程判別）、すなわちエンジン１の回転位相の判別が行われる。
【００１７】
高圧燃料ポンプ２３は、公知の構造を有するものであり、図２に示すように、筐体４１と、プランジャ４２と、燃料吸入弁４３と、ばね４４と、ソレノイド４５と、燃料吸入口４６と、加圧室４７と、燃料吐出口４８とを備えている。プランジャ４２は、エンジン１のカム軸に固定されたポンプカム（図示せず）により、図の上下方向にクランク角２４０度周期で移動する。
【００１８】
燃料吸入弁４３が開弁しているときに、プランジャ４２が下降することにより、加圧室４７内に燃料吸入口４６を介して燃料が供給され、燃料吸入弁４３が閉弁しているときに、プランジャ４２が上昇することにより、加圧室４７内の燃料が加圧され、燃料吐出口４８から加圧された燃料が吐出される。
【００１９】
ソレノイド４５に通電していないときは、ばね４４によって燃料吸入弁４３は図の右方向に移動し、開弁状態となる。一方、ソレノイド４５の通電が行われると、燃料吸入弁４３は図の左方向に移動し、閉弁状態となる。図２には閉弁状態が示されている。
【００２０】
したがって、プランジャ４２が上昇する期間に同期した適切な時期に、ソレノイド４５の通電を行うことにより、必要量の燃料が吐出され、デリバリパイプ２１内の燃料圧ＰＦを所望の値に制御することができる。ソレノイド４５は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によって通電制御が行われる。
【００２１】
ＥＣＵ５は上記センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶するメモリ、ソレノイド４５及び燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路から構成される。
【００２２】
本実施形態では、エンジン１の停止時に停止直前に出力されるＴＤＣパルス信号及びＣＲＫパルス信号に基づいて特定される回転位相情報（気筒判別情報）を、ＥＣＵ５のメモリに記憶し、次回のエンジン始動時にメモリに記憶した回転位相情報に基づいて、ソレノイド４５の通電開始時期ＣＡＳ及び通電終了時期ＣＡＥを設定する（いずれもクランク角度位置として特定され、遅角方向を「正」として定義されている）。メモリの記憶内容は、イグニッションスイッチがオフされても保持されるように構成されている。
【００２３】
具体的には、下記式（１）及び（２）で示されるように、基本通電開始時期ＣＡＳ０をプランジャ４２が上昇を開始する上昇開始時期ＣＡ１に設定し、基本通電終了時期ＣＡＥ０を、上昇開始時期ＣＡ１に通電期間ＤＳＯＬＯＮを加算した時期に設定する。上昇開始時期ＣＡ１が、記憶した回転位相情報に基づいて決定される。なお、通電期間ＤＳＯＬＯＮは検出燃料圧ＰＦが目標圧ＰＦＯＢＪと一致するように公知の手法で算出される。
ＣＡＳ０＝ＣＡ１                            （１）
ＣＡＥ０＝ＣＡ１＋ＤＳＯＬＯＮ              （２）
【００２４】
エンジン停止時においては、回転方向を維持した状態で停止する場合だけでなく、停止直前にわずかに逆転して停止する場合もあり、停止時に記憶された回転位相情報には誤差が含まれている。そこで、本実施形態では、上記式（１）及び（２）を用いて設定される基本通電開始時期ＣＡＳ０及び基本通電終了時期ＣＡＥ０をそれぞれ下記式（３）及び（４）に適用して、通電開始時期ＣＡＳ及び通電終了時期ＣＡＥを設定している。
ＣＡＳ＝ＣＡＳ０−ＤＣＲ                    （３）
ＣＡＥ＝ＣＡＥ０＋ＤＣＲ                    （４）
ここで、ＤＣＲは所定補正期間（角度）であり、ＣＲＫパルスの最小周期（本実施形態では６度）に相当する期間に設定される。
【００２５】
式（３）及び（４）を用いて通電開始時期ＣＡＳ及び通電終了時期ＣＡＥを設定することより、通電期間ＤＳＯＬＯＮの前後に所定期間ＤＣＲが付加された補正通電期間ＤＳＯＬＯＮＣに亘ってソレノイド４５の通電が行われる。これにより、ソレノイド４５の通電期間を必要最小限に抑制しつつ、プランジャ４２の作動に同期した適切な時期に燃料吸入弁４３を閉弁させ、適量の燃料を吐出させることが可能となる。
【００２６】
図３は、本実施形態におけるソレノイド４５の通電制御を説明するためのタイムチャートである。この図は、時刻ｔ１においてクランキング（始動）を開始し、時刻ｔ２に回転位相判別（気筒判別）が完了した例を示している。なお、図３（ａ）及び（ｂ）に示すＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスは、実際には時刻ｔ１より後から出力が開始され、その発生周期は徐々に減少するが、図３（ａ）及び（ｂ）には説明のために一定周期のパルス信号が示されている（図４（ａ）及び（ｂ）も同様である）。
【００２７】
図３（ｃ）は、プランジャ４２の位置ＹＰを示し、図３（ｄ）が本実施形態におけるソレノイド通電期間を示す。また図３（ｅ）は、エンジン１の回転位相情報を記憶していない場合のソレノイド通電期間を参考のために示す。すなわち、回転位相情報を記憶していない場合には、回転位相判別（気筒判別）が完了する時刻ｔ２以後に最初の通電が行われることになり、燃料圧力の昇圧が遅れる。
【００２８】
図３（ｃ）に示すように、本実施形態ではクランキングの開始時点（時刻ｔ１）から回転位相判別が完了する前（時刻ｔ２より前）において、補正通電期間ＤＳＯＬＯＮＣに亘ってソレノイド４５の通電が行われ、時刻ｔ２以後は通常の通電期間ＤＯＬＳＯＮに亘って通電が行われる。
【００２９】
また、メモリに記憶した停止時の回転位相情報が、例えばバッテリ電圧の低下やディーラー作業によるバッテリクリアによって失われたときには、図４（ｄ）に示すように、ＣＲＫパルス信号が最初に発生した時刻ｔ１ａから回転位相判別が完了する時刻ｔ２まで期間に亘ってソレノイド４５の通電が行われる。これにより、確実に回転開始してからの通電とすることができ、また、始動開始時点（ｔ１）から通電を開始する場合と比較して、通電期間を短縮することができる。
【００３０】
なお、図４（ｅ）に示すようにＴＤＣパルス信号が最初に発生した時刻ｔ１ｂから回転位相判別が完了する時刻ｔ２まで期間に亘ってソレノイド４５の通電を行うようにしてもよい。
【００３１】
本実施形態では、カム角度位置センサ１１及びクランク角度位置センサ１２が回転角度位置センサに相当し、ＥＣＵ５が通電制御手段及び記憶手段を構成する。
【００３２】
なお、上述した実施形態では、カム角度位置センサ１１及びクランク角度位置センサ１２により回転角度位置センサを構成したが、これに限るものではなく、クランク角度７２０度周期の回転位相である機関回転位相を判別可能なものであれば、どのような構成のものでもよい。
【００３３】
また上述した実施形態では、６気筒の内燃機関に燃料を供給する高圧燃料ポンプの例を示したが、本発明は内燃機関の気筒数にかかわらず適用可能である。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用される高圧燃料ポンプの制御にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  内燃機関
５  電子制御ユニット（通電制御手段、記憶手段）
１１  カム角度位置センサ（回転角度位置センサ）
１２  クランク角度位置センサ（回転角度位置センサ）
２３  高圧燃料ポンプ
４２  プランジャ
４３  燃料吸入弁
４５  ソレノイド
４６  燃料吸入口
４７  加圧室
４８  燃料吐出口
【図１】
0005374478.tif 000002
【図２】
0005374478.tif 000003
【図３】
0005374478.tif 000004
【図４】
0005374478.tif 000005