(57)【要約】【課題】蓄圧器内の圧力を受けて機械的に開弁するモードと、電磁力によって強制的に開弁させるモードとを有する制御弁において、開弁圧の個体間ばらつきを小さくする。【解決手段】閉弁時には、保持電流未満に設定された準備電流をコイル１３に流し、この準備電流の大きさにより開弁圧を調整する。すなわち、制御弁１は、製造過程において、電流を流さない状態で開弁圧が目標開弁圧以上になるようにスプリング１４のセット荷重が設定される。そして、製造過程において、電流を流さない状態で制御弁１の開弁圧を測定し、開弁圧が目標開弁圧に近くなるように、すなわち測定した開弁圧と目標開弁圧との差が大きいほど準備電流の値が大きくなるように、準備電流の値を決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料が蓄圧された蓄圧器（１０１）と、前記蓄圧器（１０１）の高圧燃料を内燃機関（２０１）の気筒内に噴射する噴射弁（１０２）と、前記蓄圧器（１０１）内に蓄えられた高圧燃料を低圧部（１０６）に排出させる排出流路（１０９）と、前記排出流路（１０９）を開閉する制御弁（１）とを備え、
前記制御弁（１）は、前記排出流路（１０９）を開閉するとともに前記蓄圧器（１０１）内の高圧燃料により開弁向きに付勢される弁体（１２）と、この弁体（１２）を閉弁向きに付勢するスプリング（１４）と、通電時に前記弁体（１２）を開弁向きに付勢する電磁式の駆動部（１３）とを備える内燃機関用燃料噴射装置において、
前記駆動部（１３）に流れる電流を制御する制御手段（１０３）を備え、この制御手段（１０３）は、前記蓄圧器（１０１）内の高圧燃料の圧力が目標開弁圧未満では前記制御弁（１）が開弁しないレベルに前記駆動部（１３）に流れる電流を制御する準備制御モードと、この準備制御モード中に強制的に開弁させる条件が成立すると、前記蓄圧器（１０１）内の高圧燃料の圧力にかかわらず前記制御弁（１）を開弁させうるレベルに前記駆動部（１３）に流れる電流を制御する開弁制御モードとを有することを特徴とする内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項２】
前記制御手段（１０３）は、前記制御弁（１）の開弁状態を維持するレベルに前記駆動部（１３）に流れる電流を制御する保持制御モードを有するとともに、前記蓄圧器（１０１）内の高圧燃料の圧力が高いほど前記保持制御モードのときに前記駆動部（１３）に流れる電流を少なくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項３】
前記準備制御モードのときに前記駆動部（１３）に流れる電流は、前記保持制御モードのときに前記駆動部（１３）に流れる電流よりも少ないことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄圧器内の高圧燃料を燃料噴射弁を介して内燃機関の燃焼室に噴射する内燃機関用燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関用燃料噴射装置は、高圧燃料が蓄圧される蓄圧器、蓄圧器内の高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射する噴射弁、燃料を吸入・加圧して蓄圧器に高圧燃料を圧送する燃料ポンプ、蓄圧器内の高圧燃料を低圧部に排出させるための制御弁等を備えている。
【０００３】
この制御弁は、蓄圧器内の圧力を受けて機械的に開弁するモードと、電磁力によって強制的に開弁させるモードとを有している。そして、蓄圧器内の圧力が制御弁の開弁圧以上になるとその圧力によって開弁して蓄圧器内の燃料を低圧部に排出させ、蓄圧器内が異常高圧になるのを防止する。また、例えば減速時に電磁力によって開弁させて蓄圧器内の燃料を低圧部に排出させ、蓄圧器の燃料圧力を速やかに低下させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８１０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の内燃機関用燃料噴射装置における制御弁は、弁体が蓄圧器内の圧力を受ける部分の面積（すなわち、受圧面積）のばらつきや、弁体を閉弁向きに付勢するスプリングのセット荷重のばらつきにより、開弁圧がばらついてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、内燃機関用燃料噴射装置における制御弁の開弁圧の個体間ばらつきを小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、蓄圧器（１０１）内に蓄えられた高圧燃料を低圧部（１０６）に排出させる排出流路（１０９）を開閉する制御弁（１）を備え、制御弁（１）は、弁体（１２）を閉弁向きに付勢するスプリング（１４）と、通電時に弁体（１２）を開弁向きに付勢する電磁式の駆動部（１３）とを備える燃料噴射装置において、駆動部（１３）に流れる電流を制御する制御手段（１０３）は、蓄圧器（１０１）内の高圧燃料の圧力が目標開弁圧未満では制御弁（１）が開弁しないレベルに駆動部（１３）に流れる電流を制御する準備制御モードと、この準備制御モード中に強制的に開弁させる条件が成立すると、蓄圧器（１０１）内の高圧燃料の圧力にかかわらず制御弁（１）を開弁させうるレベルに駆動部（１３）に流れる電流を制御する開弁制御モードとを有することを第１の特徴とする。
【０００７】
これによると、受圧面積のばらつきやセット荷重のばらつきに応じて、準備制御モードの時に駆動部に流れる電流を制御することにより、換言すると、駆動部が発生する電磁力を制御することにより、開弁圧の個体間ばらつきを小さくすることができる。
【０００８】
また、準備制御モードから開弁制御モードに移行する際には、電磁力によって強制的に開弁させる前から電磁力を発生しているため、電磁力によって強制的に開弁させる際の開弁応答性が向上する。
【０００９】
本発明は、制御手段（１０３）は、制御弁（１）の開弁状態を維持するレベルに駆動部（１３）に流れる電流を制御する保持制御モードを有するとともに、蓄圧器（１０１）内の高圧燃料の圧力が高いほど保持制御モードの時に駆動部（１３）に流れる電流を少なくすることを第２の特徴とする。
【００１０】
開弁状態維持に必要な保持電流は高圧燃料の圧力に応じて変わるため、第２の特徴によると、過剰な保持電流の供給を回避して省電力化を図ることができる。
【００１１】
本発明は、準備制御モードのときに駆動部（１３）に流れる電流が、保持制御モードのときに駆動部（１３）に流れる電流よりも少ないことを第３の特徴とする。
【００１２】
これによると、準備制御モードにおいて、蓄圧器内の圧力を受けて機械的に開弁した後に蓄圧器内の高圧燃料の圧力が所定圧力以下まで低下した際に、確実に閉弁させることができる。
【００１３】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置の全体構成を示す図である。この燃料噴射装置は、高圧燃料が蓄圧される蓄圧器１０１を備えており、蓄圧器１０１には、ディーゼルエンジン（以下、内燃機関という）２０１の各気筒毎に設けられる複数の噴射弁１０２が接続され、蓄圧器１０１内に蓄圧される高圧燃料が、各噴射弁１０２から対応する気筒に噴射されるようになっている。噴射弁１０２の開弁時期および開弁時間は、制御手段である電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１０３によって制御される。
【００１５】
ＥＣＵ１０３は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶された各種処理を順に実行する。そして、ＥＣＵ１０３には、エンジン回転数や図示しないアクセルペダルの踏み込み量等の情報が入力され、ＥＣＵ１０３は、それらの情報に基づいて、噴射弁１０２、後述する圧送量制御弁１０４、および制御弁１の作動を制御する。
【００１６】
蓄圧器１０１内には、燃料ポンプ１０５から圧送される高圧燃料が、燃料の噴射圧力に相当する所定圧で蓄圧される。燃料ポンプ１０５は、公知の構造の可変吐出量高圧ポンプが用いられ、低圧部としての燃料タンク１０６からフィードポンプ１０７を経て吸入した低圧燃料を加圧して高圧にする。ＥＣＵ１０３は、蓄圧器１０１に設けた圧力センサ１０８からの信号を基に、噴射圧力が負荷や回転数に応じて定めた所定値となるように、燃料ポンプ１０５に設けた圧送量制御弁１０４を駆動して燃料ポンプ１０５の圧送量を制御する。
【００１７】
蓄圧器１０１は排出流路１０９を介して燃料タンク１０６に接続されており、この排出流路１０９と蓄圧器１０１の間に制御弁１が設けてある。制御弁１は、蓄圧器１０１内の圧力が所定圧力を超えるとその圧力によって開弁して蓄圧器１０１内の燃料を排出流路１０９を介して燃料タンク１０６に排出させ、蓄圧器１０１内が異常高圧になるのを防止する機能と、ＥＣＵ１０３によって内燃機関１の運転状態に応じて制御され、電磁力によって開弁した時に蓄圧器１０１内の高圧燃料を排出流路１０９を介して燃料タンク１０６に戻すことにより、蓄圧器１０１内の圧力を目標値まで低減する機能とを有している。
【００１８】
制御弁１の具体的な構成を図２に示す。制御弁１は、両端が閉塞された円筒状のハウジング１１を備え、ハウジング１１の一端の径方向中心部には、蓄圧器１０１（図１参照）に接続される第１排出口１１ａが形成されており、ハウジング１１の円筒部には、排出流路１０９（図１参照）に接続される第２排出口１１ｂが形成されている。
【００１９】
第１排出口１１ａにおけるハウジング１１内部側の端部には、テーパ状のシート面１１ｃが形成されている。シート面１１ｃと対向して球状の弁体１２が配置されており、弁体１２がシート面１１ｃと接離することにより、第１排出口１１ａと第２排出口１１ｂ間が連通・遮断されるようになっている。
【００２０】
ハウジング１１内において反第１排出口１１ａ側には、電磁式の駆動部である筒状のコイル１３が収容されており、コイル１３の筒内空間にスプリング１４が配置されている。弁体１２とスプリング１４との間にアーマチャ１５が配設されており、スプリング１４はアーマチャ１５を介して弁体１２を閉弁向きに付勢している。また、コイル１３は、通電時には電磁力によってアーマチャ１５を吸引して弁体１２を開弁向きに付勢する。
【００２１】
図３は蓄圧器１０１内の燃料圧力と制御弁１のコイル１３に流れる電流との関係を示す図であり、制御弁１の開弁に必要な電磁力を発生させるための要求開弁電流Ｉｏｐｅｎ、および制御弁１の開弁状態の維持に必要な電磁力を発生させるための要求保持電流Ｉｈｏｌｄは、蓄圧器１０１内の燃料圧力が高くなるのに伴って少なくなる。
【００２２】
図３中の準備電流Ｉｐｒｅは、目標開弁圧Ｐｏｐｅｎの時の要求保持電流Ｉｈｏｌｄ未満に設定された電流であり、コイル１３に準備電流Ｉｐｒｅが流れていても、目標開弁圧Ｐｏｐｅｎ未満では制御弁１は開弁しない。すなわち、準備電流Ｉｐｒｅが流れていても電磁力が小さいため、スプリング１４によってアーマチャ１５および弁体１２が閉弁方向に付勢され、弁体１２がシート面１１ｃに当接して、第１排出口１１ａと第２排出口１１ｂ間が遮断された状態が維持される。
【００２３】
ここで、制御弁１は、製造過程において、電流を流さない状態で開弁圧が目標開弁圧Ｐｏｐｅｎ以上になるようにスプリング１４のセット荷重が設定される。そして、製造過程において、電流を流さない状態で制御弁１の開弁圧を測定した後、開弁圧が目標開弁圧Ｐｏｐｅｎに近くなるように、すなわち測定した開弁圧と目標開弁圧Ｐｏｐｅｎとの差が大きいほど準備電流Ｉｐｒｅの値が大きくなるように、準備電流Ｉｐｒｅの値を決定する。これにより、準備電流Ｉｐｒｅが流れている状態での制御弁１の開弁圧の個体間ばらつきを小さくすることができる。
【００２４】
次に、制御弁１への通電制御について説明する。図４は制御弁１のコイル１３に流れる電流の制御特性を示し、図５はＥＣＵ１０３にて実行される制御弁１への通電制御の処理を示している。
【００２５】
図５において、ステップＳ１００では、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて内燃機関２０１が減速状態か否かを判定する。具体的には、アクセルペダルの踏み込み量が急激に減少した場合およびその後アクセルペダルの踏み込み量が少ない位置で維持されている間は内燃機関２０１が減速状態にあると肯定判定し、それ以外の状況では内燃機関２０１が減速状態ではないと否定判定する。
【００２６】
そして、内燃機関２０１が非減速状態にあってステップＳ１０１が否定判定された場合は、ステップＳ１０２に進んでコイル１３に準備電流Ｉｐｒｅを流す。因みに、図４におけるｔ１は内燃機関２０１の減速開始タイミングであり、減速開始タイミングｔ１以前はコイル１３に準備電流Ｉｐｒｅが流れている。このときには、蓄圧器１０１内の燃料圧力が目標開弁圧Ｐｏｐｅｎ未満であれば制御弁１は閉弁しており、また、蓄圧器１０１内の圧力が目標開弁圧Ｐｏｐｅｎ以上になるとその圧力によって開弁して、蓄圧器１０１内が異常高圧になるのを防止する。
【００２７】
図５に戻り、内燃機関２０１が減速状態に移行してステップＳ１０１が肯定判定された場合は、圧力センサ１０８からの信号に基づいて蓄圧器１０１内の燃料圧力を算出し（ステップＳ１０３）、アクセルペダルの戻し速度やその後のアクセルペダルの位置に応じて、蓄圧器１０１内の燃料圧力の制御目標圧を算出する（ステップＳ１０４）。
【００２８】
次いで、ステップＳ１０３で算出した実際の燃料圧力とステップＳ１０４で算出した制御目標圧との差（すなわち、圧力低下巾）に基づいて、制御弁１への通電時間を算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、圧力低下巾の分だけ圧力を低下させるのに必要な通電時間を予め実験にて求め、圧力低下巾と通電時間との対応関係を示すマップをＥＣＵ１０３のＲＯＭに記憶させておき、そのマップから通電時間を求める。
【００２９】
次いで、蓄圧器１０１内の高圧燃料の圧力にかかわらず開弁させうるレベルの開弁電流を、第１通電時間Ｔ１が経過するまで（すなわち図４における時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間）コイル１３に流す（ステップＳ１０６、１０７）。これにより、スプリング１４の付勢力に抗してアーマチャ１５が吸引され、弁体１２がシート面１１ｃから離れるため、第１排出口１１ａと第２排出口１１ｂ間が連通し、蓄圧器１０１内の高圧燃料が、第１排出口１１ａ、第２排出口１１ｂおよび排出流路１０９を介して燃料タンク１０６に排出される。このとき、時刻ｔ１以前から準備電流Ｉｐｒｅによる電磁力を発生しているため、時刻ｔ１からの開弁応答性が向上する。
【００３０】
次いで、第１通電時間Ｔ１が経過すると（ステップＳ１０７が肯定判定）、開弁状態を維持するレベルの保持電流を、第２通電時間Ｔ２が経過するまで（すなわち図４における時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間）コイル１３に流す（ステップＳ１０８、１０９）。このとき、開弁状態維持に必要な保持電流は高圧燃料の圧力に応じて変わるため、ステップＳ１０４で算出した制御目標圧が高いほど保持電流を少なくし、これにより、過剰な保持電流の供給を回避して省電力化を図っている。具体的には、制御目標圧と保持電流との対応関係を示すマップがＥＣＵ１０３のＲＯＭに記憶されており、そのマップから保持電流を求める。
【００３１】
次いで、第２通電時間Ｔ２が経過すると（ステップＳ１０９が肯定判定）、ステップＳ１０２に進んでコイル１３に流れる電流は準備電流Ｉｐｒｅに制御され、制御弁１が閉弁する。前述したように、準備電流Ｉｐｒｅは、目標開弁圧Ｐｏｐｅｎの時の要求保持電流Ｉｈｏｌｄ未満に設定されるため、制御弁１を確実に閉弁させることができる。
【００３２】
なお、ステップＳ１０５で算出した通電時間は、第１通電時間Ｔ１と第２通電時間Ｔ２の和であり、このうち第１通電時間Ｔ１は常に一定である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１の制御弁１の構成を示す模式的な図である。
【図３】図１の蓄圧器１０１内の燃料圧力と制御弁１のコイル１３に流れる電流との関係を示す図である。
【図４】図１の制御弁１のコイル１３に流れる電流の制御特性を示す図である。
【図５】図１のＥＣＵ１０３にて実行される制御弁１への通電制御の処理を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…制御弁、１２…弁体、１３…コイル（駆動部）、１４…スプリング、１０１…蓄圧器、１０３…電子制御ユニット（制御手段）、１０６…燃料タンク（低圧部）、１０９…排出流路、２０１…内燃機関。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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