(57)【要約】【課題】可動子の摺動不良が発生した場合に、ハンチング現象を生じることなく摺動不良を速やかに解消し、流量を安定的に増大させることができる流量制御用電磁比例制御弁の制御方法及びそのような制御方法を実施可能な制御装置を提供する。【解決手段】駆動用電磁ソレノイドの電磁力と、電磁力とは反対の方向に作用するバネ力と、によって軸方向に移動する可動子を備え、駆動用電磁ソレノイドのコイルに供給される電気的エネルギを制御することにより可動子の移動量を変化させて弁の開度を調節し、流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁の制御方法であって、電気的エネルギの値を減少させる方向に可動子を移動させる際に、電気的エネルギの値を可動子の目標位置に対応する目標値よりも一時的に小さくした後、目標値に戻す。【選択図】図１
2009030740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用電磁ソレノイドの電磁力と、前記電磁力とは反対の方向に作用するバネ力と、によって軸方向に移動する可動子を備え、前記駆動用電磁ソレノイドのコイルに供給される電気的エネルギを制御することにより前記可動子の移動量を変化させて弁の開度を調節し、流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁の制御方法において、
前記電気的エネルギの値を減少させる方向に前記可動子を移動させる際に、前記電気的エネルギの値を前記可動子の目標位置に対応する目標値よりも一時的に小さくした後、前記目標値に戻すことを特徴とする流量制御用電磁比例制御弁の制御方法。
【請求項２】
前記電磁力と前記バネ力との差が、前記可動子の摺動摩擦抵抗よりも大きくなるように前記電気的エネルギの値を一時的に小さくすることを特徴とする請求項１に記載の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法。
【請求項３】
前記流量制御用電磁比例制御弁はコモンレールシステムのポンプの流量を制御し、コモンレールのレール圧を制御するための弁であり、前記コモンレールの目標レール圧と実レール圧との偏差が所定のしきい値を越えたときに、前記電気的エネルギの値を前記目標値よりも一時的に小さくする制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の流量制御用電磁比例弁の制御方法。
【請求項４】
前記電気エネルギの値を所定時間一時的に小さくすることを特徴とする請求項３に記載の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法。
【請求項５】
前記目標レール圧と前記実レール圧との偏差が所定値未満となるまで、複数回繰返し、前記電気的エネルギの値を一時的に小さくすることを特徴とする請求項３又は４に記載の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法。
【請求項６】
前記目標レール圧と前記実レール圧との偏差が所定値未満となるまでの間、前記電気的エネルギの値を一時的に小さくすることを特徴とする請求項３に記載の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法。
【請求項７】
前記実レール圧が前記目標レール圧に到達する以前に前記電気的エネルギの値を前記目標値に戻すことを特徴とする請求項５又は６に記載の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法。
【請求項８】
駆動用電磁ソレノイドの電磁力と、前記電磁力とは反対の方向に作用するバネ力と、によって軸方向に移動する可動子を備え、前記駆動用電磁ソレノイドのコイルに流れる電気的エネルギを制御することにより前記可動子の移動量を変化させて弁の開度を調節し、流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁の制御装置において、
前記可動子を目標位置に移動させるために、前記駆動用電磁ソレノイドに対して供給すべき前記目標位置に対応する値の電気的エネルギを演算するための電気的エネルギ演算手段と、
前記電気的エネルギの値を減少させる方向に前記可動子を移動させる際に、前記電気的エネルギの値を前記可動子の目標位置に対応する目標値よりも一時的に小さくした後、前記目標値に戻すための制御手段と、
を備えることを特徴とする流量制御用電磁比例制御弁の制御装置。
【請求項９】
駆動用電磁ソレノイドの電磁力と、前記電磁力とは反対の方向に作用するバネ力と、によって軸方向に移動する可動子を備え、前記駆動用電磁ソレノイドのコイルに流れる電気的エネルギを制御することにより前記可動子の移動量を変化させて弁の開度を調節し、流体の流量を比例制御するようにしたコモンレールシステムのポンプの流量制御用電磁比例制御弁の制御装置において、
前記可動子を目標位置に移動させるために、前記駆動用電磁ソレノイドに対して供給される前記目標位置に対応する値の電気的エネルギを演算するための電気的エネルギ演算手段と、
コモンレールの目標レール圧と実レール圧との偏差を所定のしきい値と比較するためのレール圧偏差比較手段と、
前記レール圧偏差が前記しきい値以上である状態で前記電気的エネルギの値を減少させる方向に前記可動子を移動させる際に、前記電気的エネルギの値を前記可動子の目標位置に対応する目標値よりも一時的に小さくした後、前記目標値に戻すための制御手段と、
を備えることを特徴とするコモンレールシステムのポンプの流量制御用電磁比例制御弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御用電磁比例制御弁の制御方法及び制御装置に関する。特に、軸方向に移動する可動子の移動量を制御することにより流体の流量を比例制御する電磁比例制御弁の制御方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料その他の流体の流量を制御するための流量制御用電磁比例制御弁が種々の装置に用いられている。そのような装置の一態様として、コモンレール内に高圧燃料を蓄積し、この高圧燃料を、インジェクタを介して内燃機関の複数の気筒に噴射供給する蓄圧式燃料噴射システム（コモンレールシステム）が知られている。
かかるコモンレールシステムは、コモンレールに高圧燃料を圧送するための燃料供給用ポンプを備えており、この燃料供給用ポンプの加圧室内に送られる燃料は、電磁比例制御弁によって、コモンレールの目標レール圧に見合った最適な流量に制御されるようになっている。
【０００３】
このような目的で用いられる電磁比例制御弁の構成例の概略を、図２を参照して説明する。この電磁比例制御弁は、外部ケーシング５５の内周に円筒状のソレノイド６０がはまり合うとともに、当該ソレノイド６０の内周に可動子７０がはまり合い、さらに、外部ケーシング５５の開口部分にマグネティックコア８０がはまり合って開口が閉じられている。可動子７０はアンカー７２とプッシュロッド７４とからなり、マグネティックコア８０側のガイド部８３と、他端側のガイド部としてのブッシュ７８によって支持されるとともに、ガイドされている。また、マグネティックコア８０のピストンシリンダ部８２の孔８２ｈには、ピストンからなる弁部材９０が移動可能にはまり合い、弁部材９０は、コイルばね９４の付勢力とソレノイド６０の電磁力とによって移動し、通過する燃料流量の制御が可能となっている。
【０００４】
かかる構成の電磁比例制御弁において、可動子の軸受け部の劣化や一時的な異物の介在等が発生すると軸受け部の摩擦抵抗が増大し、その結果、可動子の摺動不良が引き起こされる場合がある。このような可動子の摺動不良が生じると、流量制御を正確に行えなくなってしまう。そこで、このような電磁比例制御弁の故障を判定する方法として、コモンレールの目標レール圧と実レール圧との偏差の大きさに基づいて故障判定する方法がある。ただし、レール圧の偏差に基づく故障判定を行う場合、誤判定を避けるために、故障していると判定するレール圧偏差のしきい値が比較的大きな値に設定されることが多く、アイドル運転からの緩加速時のように、現在のレール圧と目標レール圧との差が小さい場合には、レール圧偏差が生じているとしても故障とは認識されないことになる。
【０００５】
また、可動子の摺動不良が生じるおそれがある場合においても、流量制御を安定的に行えることを目的とした電磁比例制御弁の駆動方法が提案されている。より具体的には、電磁ソレノイドのソレノイドコイルに印加するパルス電圧のデューティ比を調節することによって流量調節を行うようにしたコモンレールシステムのポンプの流量制御用の電磁比例制御弁において、電磁比例制御弁が動作にヒステリシスを生じさせるおそれのある運転条件にある場合に、パルス電圧の波高値又はパルス幅を一時的に大きくし、電磁ソレノイドの駆動力を瞬時的に高め、これによりピストンの円滑な作動を確保するようにした駆動方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３９２６３号  （特許請求の範囲、段落［００３９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、可動子の摺動摩擦抵抗による摺動不良は、電磁力が弱められ、コイルばねの付勢力によって可動子を移動させる際、すなわち、流量を増大させるときに生じやすくなっている。具体的には、流量を減少させるときには、電磁力によってコイルばねを圧縮させる方向に可動子を移動させる状態となり、理論的には電磁力がコイルばねの付勢力と摺動摩擦抵抗との和よりも大きくなる限り可動子が移動することになる。これに対して、流量を増大させるときには、電磁力が弱められ、コイルばねの付勢力によって可動子を移動させる状態となり、コイルばねの付勢力と電磁力との差が摺動摩擦抵抗よりも大きくならない限り可動子が移動しないことになる。
【０００８】
このことは、図３に示されるように、可動子の摺動不良が生じている場合と生じていない場合の電磁比例制御弁の電流値（Ｉ）と流量（Ｑ）との特性（Ｉ−Ｑ特性）を見ると明らかである。図３（ａ）は、可動子の摺動不良を生じていない場合のＩ−Ｑ特性を示しており、ソレノイドに与える電流値を大きくしていく場合及び小さくしていく場合それぞれにおいて、電流値の変化に伴い流量がほぼリニアに増減しており、可動子のスムーズな摺動状態が理解される。一方、図３（ｂ）では、可動子の摺動不良を生じている場合のＩ−Ｑ特性を示しており、ソレノイドに与える電流値を大きくしていく場合には流量がほぼリニアに減少している一方、ソレノイドに与える電流値を小さくしていく場合には、初期段階では可動子が移動しないため流量が変化せず、ある時点で突然可動子が移動して流量が急激に増加している（以下、このような現象を「スリップスティック現象」と称する。）ことが理解できる。
【０００９】
このようなスリップスティック現象が発生する状態では、電流値を小さくし始めてから動き出すまでの間、継続的に燃料の供給量が不足し、実レール圧と目標レール圧との偏差が次第に大きくなる結果、電磁比例制御弁が故障しているものと判定されるおそれがある。上述の故障判定方法においては故障判定のしきい値を超えて故障と判定されるに至ることになる。あるいは、故障と判定される以前に可動子が動き出すとしても、その時点では本来必要な要求量に対して過大な要求量となっており、可動子が突如として大きく動き出すことになる。そして、動き出した後は、過大な流量の燃料がコモンレールに供給され、レール圧が目標レール圧を大きく上回ってオーバーシュートするとともに、今度は、目標レール圧に戻すために本来必要な要求量よりも減少させるように働き、アンダーシュートすることになって、いわゆるハンチング現象を生じるおそれがある。
したがって、燃料流量を増大させる際には、速やかに摺動不良状態から脱出させることが求められる。
【００１０】
また、特許文献１に記載された駆動方法は、適宜のタイミングでパルス電圧を一時的に大きくしてピストンの円滑な作動を確保しようとするものであるが、流量を増大させる際の可動子の移動方向とは逆方向に移動させるような制御になるため、レール圧が不安定になるおそれがある。さらに、電磁比例制御弁は、供給する電流値が大きくなるにしたがいサイドフォースが大きくなる特性、すなわち、可動子がソレノイドコイル側に引き付けられやすくなる特性があるため、より大きなパルス電圧を与える必要が生じ、非効率となるおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、流体の流量を増大させる際に、電気的エネルギの値を目標値よりも一時的に小さくすることによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、可動子の摺動不良が発生した場合に、ハンチング現象を生じることなく摺動不良を速やかに解消し、流量を安定的に増大させることができる流量制御用電磁比例制御弁の制御方法及びそのような制御方法を実施可能な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】
【００１２】
本発明によれば、駆動用電磁ソレノイドの電磁力と、電磁力とは反対の方向に作用するバネ力と、によって軸方向に移動する可動子を備え、駆動用電磁ソレノイドのコイルに供給される電気的エネルギを制御することにより可動子の移動量を変化させて弁の開度を調節し、流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁の制御方法であって、電気的エネルギの値を減少させる方向に可動子を移動させる際に、電気的エネルギの値を可動子の目標位置に対応する目標値よりも一時的に小さくした後、目標値に戻すことを特徴とする流量制御用電磁比例制御弁の制御方法が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１３】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法を実施するにあたり、電磁力とバネ力との差が、可動子の摺動摩擦抵抗よりも大きくなるように電気的エネルギの値を一時的に小さくすることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法を実施するにあたり、流量制御用電磁比例制御弁はコモンレールシステムのポンプの流量を制御し、コモンレールのレール圧を制御するための弁であり、コモンレールの目標レール圧と実レール圧との偏差が所定のしきい値を越えたときに、電気的エネルギの値を目標値よりも一時的に小さくする制御を行うことが好ましい。
【００１５】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法を実施するにあたり、電気エネルギの値を所定時間一時的に小さくすることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法を実施するにあたり、目標レール圧と実レール圧との偏差が所定値未満となるまで、複数回繰返し、電気的エネルギの値を一時的に小さくすることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法を実施するにあたり、目標レール圧と実レール圧との偏差が所定値未満となるまでの間、電気的エネルギの値を一時的に小さくすることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法を実施するにあたり、実レール圧が目標レール圧に到達する以前に電気的エネルギの値を目標値に戻すことが好ましい。
【００１９】
また、本発明の別の態様は、駆動用電磁ソレノイドの電磁力と、電磁力とは反対の方向に作用するバネ力と、によって軸方向に移動する可動子を備え、駆動用電磁ソレノイドのコイルに流れる電気的エネルギを制御することにより可動子の移動量を変化させて弁の開度を調節し、流体の流量を比例制御する流量制御用電磁比例制御弁の制御装置であって、可動子を目標位置に移動させるために、駆動用電磁ソレノイドに対して供給すべき目標位置に対応する値の電気的エネルギを演算するための電気的エネルギ演算手段と、電気的エネルギの値を減少させる方向に可動子を移動させる際に、電気的エネルギの値を可動子の目標位置に対応する目標値よりも一時的に小さくした後、目標値に戻すための制御手段と、を備えることを特徴とする流量制御用電磁比例制御弁の制御装置である。
【００２０】
また、本発明のさらに別の態様は、駆動用電磁ソレノイドの電磁力と、電磁力とは反対の方向に作用するバネ力と、によって軸方向に移動する可動子を備え、駆動用電磁ソレノイドのコイルに流れる電気的エネルギを制御することにより可動子の移動量を変化させて弁の開度を調節し、流体の流量を比例制御するようにしたコモンレールシステムのポンプの流量制御用電磁比例制御弁の制御装置であって、可動子を目標位置に移動させるために、駆動用電磁ソレノイドに対して供給される目標位置に対応する値の電気的エネルギを演算するための電気的エネルギ演算手段と、コモンレールの目標レール圧と実レール圧との偏差を所定のしきい値と比較するためのレール圧偏差比較手段と、レール圧偏差がしきい値以上である状態で電気的エネルギの値を減少させる方向に可動子を移動させる際に、電気的エネルギの値を可動子の目標位置に対応する目標値よりも一時的に小さくした後、目標値に戻すための制御手段と、を備えることを特徴とするポンプの流量制御用電磁比例制御弁の制御装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法によれば、可動子の摺動不良が生じやすい状態となる、電気的エネルギの値を減少させる方向に可動子を移動させる際に、電気的エネルギの値を目標値よりも一時的に小さくすることにより、電磁力が一旦弱められてバネ力と電磁力との差が摺動摩擦抵抗を確実に越え、摺動不良状態を速やかに解消させることができる。また、電気的エネルギの値を一時的に小さくした後、速やかに目標値に戻されるため、流量を大幅に増大させることなく、摺動不良状態を解消させることができる。さらに、目標値よりも小さくする時間が極めて短時間であるため、仮に、摺動不良を生じていなかったとしても、流量制御に大きく影響することがない。
【００２２】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法において、電気的エネルギの値を一時的に目標値よりも小さくする際に、電磁力とバネ力との差及び摺動摩擦抵抗の関係を考慮して電気的エネルギの値を小さくすることにより、可動子の摺動不良状態を速やかに解消させることができる。
【００２３】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法を、コモンレールシステムのポンプの流量制御として実施することにより、コモンレール圧のハンチング現象を抑えるとともに、レール圧制御を精度よく行うことができるようになる。
【００２４】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法において、電気エネルギの値を一定の時間だけ一時的に小さくするように制御することにより、電磁力が一時的に弱められ、可動子を移動させる起動力となって、可動子の摺動不良状態を解消させることができる。
【００２５】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法において、目標レール圧と実レール圧との偏差が所定値未満となるまで繰返し電気的エネルギの値を小さくすることにより、電気的エネルギの値が著しく小さくなることによるコモンレールへの過大な流量の燃料の供給が防がれ、ハンチング現象を低減することができる。
【００２６】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法において、目標レール圧と実レール圧との偏差が所定値未満となるまでの間、すなわち、レール圧偏差の縮小が確認されるまでの間、電気的エネルギの値を小さくすることにより、コモンレールへの燃料の流量が過大になることが防がれ、ハンチング現象をより低減することができる。
【００２７】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法において、電磁比例制御弁での流量制御がレール圧となって現れるタイムラグを考慮して、実レール圧が目標レール圧に到達する前に電気的エネルギの値を目標値に戻すことにより、ハンチング現象を低減することができる。
【００２８】
また、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御装置によれば、所定の制御手段を備えているために、可動子の摺動不良が生じやすい状態となる、電気的エネルギの値を減少させる方向に可動子を移動させる際に、電気的エネルギの値が目標値よりも一時的に小さくされ、摺動不良状態を速やかに解消させることができる。また、電気的エネルギの値を一時的に小さくした後、速やかに目標値に戻されるために、ハンチング現象を生じさせることなく、摺動不良状態を解消させることができる。
【００２９】
また、本発明のコモンレールシステムのポンプの流量制御用電磁比例制御弁の制御装置によれば、レール圧偏差をもとに電気的エネルギの値を制御する所定の制御手段を備えているために、電気的エネルギの値を減少させる方向に可動子を移動させる際に、電気的エネルギの値が目標値よりも一時的に小さくされ、摺動不良状態を速やかに解消させることができる。また、電気的エネルギの値を一時的に小さくした後、速やかに目標値に戻されるために、コモンレール圧にハンチング現象を生じさせることなく、摺動不良状態を解消させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の流量制御用電磁比例制御弁の制御方法及び制御装置に関する実施の形態として、内燃機関用の燃料噴射システムとしてのコモンレールシステムに用いられる流量制御用電磁比例制御弁（以下、単に「電磁比例制御弁」と称する。）の制御装置及びその制御方法を例にとって具体的に説明する。ただし、この実施形態は本発明の一態様であり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、各図中、同一の符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００３１】
１．コモンレールシステム
図１は、コモンレールシステムの構成の一例を示す概要図である。
このコモンレールシステムは、コモンレール２内に蓄積された高圧燃料を複数のインジェクタ３により内燃機関の各気筒に直接噴射供給する燃料噴射システムであり、コモンレール２には、ポンプユニット４から高圧燃料が供給されるようになっている。
【００３２】
ポンプユニット４は、フィードポンプ４１及び高圧ポンプ部３２、３３によって構成されており、基本的には従来公知のものを用いることができる。
フィードポンプ４１は、燃料タンク５内の燃料を、フィルタ７を介して、図示しない駆動部によって駆動される高圧ポンプ部３２、３３の高圧プランジャ３７、３８によって加圧される二つの加圧室４２、４３に送るようになっている。このポンプユニット４におけるフィルタ７と加圧室４２、４３との間には電磁比例制御弁４４が備えられており、加圧室４２、４３に送られる燃料の流量を調節できるようになっている。
【００３３】
電磁比例制御弁４４によって流量を調節された燃料は、逆止弁４５、４６を介して対応する加圧室４２、４３に送られ、高圧プランジャ３７、３８によって高圧化された後、逆止弁４７、４８を介してコモンレール２に供給される。本実施形態のコモンレールシステムに用いられるポンプユニット４は、電磁比例制御弁４４の上流側にオーバーフローバルブ４９が備えられ、フィードポンプ４１から送られる余剰燃料が燃料タンク５内に戻されるようになっている。
【００３４】
２．電磁比例制御弁
図２は、電磁比例制御弁４４の構成例を示す断面図である。この図２は、可動子７０の動きの理解を容易にするため、可動子７０の２つの状態を半断面によって示している。
この電磁比例制御弁４４は、入力ソケット部５１ｅを含む樹脂部分５１と、樹脂部分５１と一体化した磁性材料からなるケース５２とによって構成され、軸線方向の一端が閉じ、他端が開口したケーシング５５を備えている。また、ケーシング５５を構成するケース５２の一端側にシリンダ部分５２ｂが設けられ、さらにケーシング５５の内周にソレノイドコイル６４を含むソレノイド６０が配設され、これらのシリンダ部分５２ｂ及びソレノイド６０の内周に磁性材料からなる可動子７０が、シリンダ部分５２ｂ及びマグネティックコア８０の可動子シリンダ部８１に対して適切なクリアランスをもって配設されている。ソレノイドコイル６４は、入力ソケット部５１ｅに電気的に接続され、外部から通電される。
【００３５】
ケーシング５５の開口部分には、フランジ部８０ｆを含むシリンダ体からなるマグネティックコア８０が嵌め合わせされ開口を閉じている。すなわち、マグネティックコア８０は、ケーシング５５と相俟って、電磁比例制御弁４４のハウジングを構成する。このマグネティックコア８０のうちのソレノイド６０の内周に配置された可動子シリンダ部８１は、可動子７０と適正なクリアランスをもって配設されるとともに、シリンダ部分５２ｂとは可動子７０を介さず直接磁束が透過しない十分なクリアランスをもって配設されている。また、マグネティックコア８０のフランジ部８０ｆの外周は磁性材料からなるケース５２と嵌め合わせられ、電磁サーキットを構成している。
【００３６】
この図２に示す電磁比例制御弁４４では、可動子シリンダ部８１が一体化されたマグネティックコア８０を使用しているが、非磁性材料からなるバレルと磁性材料からなる可動子シリンダ部とを別体化して構成したものであっても構わない。
【００３７】
また、マグネティックコア８０のピストンシリンダ部８２の孔８２ｈには、ピストンからなる弁部材９０が移動可能に収容されている。この弁部材９０は、例えば三角形状のスリット９２を有し、そのスリット９２がフィードポンプ（図示せず）側に連絡するポート８４、及びサプライポンプ（図示せず）側に連絡する通路８５にそれぞれ連絡可能となっている。このスリット９２の形状は三角形状に限られるものではなく、弁部材９０のリフト量に応じて開口面積が変化すればよく、適宜変更が可能である。
【００３８】
また、図２に示すように、弁部材９０は、一端が可動子７０側の非磁性材料からなるプッシュロッド７４の先端に当接しているとともに、ピストンシリンダ部８２の開口部分に圧入したスプリングシート９６との間にコイルばね９４を挟持しており、このコイルばね９４によって常時可動子７０側に付勢されている。コイルばね９４によるばね力は、ソレノイド６０の励磁に伴う電磁力と釣り合っているが、電磁力が生じないときに、弁部材９０を通して可動子７０を軸方向移動できるように構成されている。
【００３９】
また、マグネティックコア８０の可動子シリンダ部８１内の可動子７０に対向する面には、リング状のスペーサ８８が配設されている。このスペーサ８８によって、可動子７０の軸方向移動距離を調整することができる。ただし、このスペーサ８８は省略されていても構わない。
【００４０】
かかる構成の電磁比例制御弁４４では、ソレノイド６０の励磁に伴う電磁力によって、可動子７０が軸方向に移動するとき、プッシュロッド７４は、可動子シリンダ部８１内をピストンシリンダ部８２の孔８２ｈ側に進入する。そして、コイルばね９４をたわめ、可動子７０の端面がスペーサ８８に近づく方向が、内燃機関のアイドリング状態であり、コイルばね９４が弁部材９０を押し、可動子７０をスペーサ８８から遠ざけるとき、内燃機関は高速運転状態にある。
【００４１】
ここで、図３（ａ）には、図２に示す構成の電磁比例制御弁４４における、正常な状態でのソレノイドコイル６４に通電する電流値と電磁比例制御弁４４を通過する流体の流量との関係が示されている。この図３（ａ）に示すように、本実施形態の電磁比例制御弁では、ソレノイドコイルに通電する電流値が大きくなるにしたがってポート８４の開口面積が小さくなり、流量が減少するようになっている。ただし、言うまでもなく、この特性とは逆に、電流が増大するに伴って流量を増やすような制御特性にすることもできる。このように構成される電磁比例制御弁において、高精度な制御特性および迅速なレスポンスを得るためには、可動子をできるだけスムーズに移動させることが必要とされる。
【００４２】
３．電磁比例制御弁の制御装置
図１に示すように、本実施形態のコモンレールシステムは、電磁比例制御弁４４を駆動制御するための駆動制御ユニット８を備えている。この駆動制御ユニット８は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、コモンレール２内の燃料圧力であるレール圧を検出するための圧力センサ９からの実レール圧値を示す実レール圧信号S1、キースイッチがＯＮ位置にあることを示すキースイッチＯＮ信号S2、内燃機関の回転数を検出する回転数センサからの回転数を示す回転数信号S3、ポンプユニット内の燃料温度を検出する温度センサからの燃料温度を示す温度信号S4、及び図示しないアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサからのアクセル開度を示すアクセル信号S5が入力されるようになっている。駆動制御ユニット８では、これらの各センサからの信号S1〜S5に応じて、各運転状態に見合った燃料流量を得るために必要な電磁比例制御弁４４の駆動制御が行われる。
【００４３】
図４は、図１に示す駆動制御ユニット８の構成を示す概略図である。駆動制御ユニット８はマイクロコンピュータ８Ａを備え、上述の各入力信号S1〜S5が制御コントロールユニット（図４では「ＣＰＵ」と表記）８Ｂにおいて制御プログラムに従って処理され、電磁比例制御弁を駆動させるための電圧信号である制御出力信号CSが出力される。また、駆動制御ユニット８は、フライホイールダイオード８Ｃとスイッチングトランジスタ８Ｄとからなる駆動回路を備えており、フライホイールダイオード８Ｃとスイッチングトランジスタ８Ｄとの接続点は、検出抵抗器８Ｅを介して電磁比例制御弁４４のソレノイドコイル６４の一端に接続され、ソレノイドコイル６４の他端は直流電源＋Ｂに接続されている。
【００４４】
制御出力信号CSは、具体的には、スイッチングトランジスタのオン、オフをパルス信号によるデューティ比制御によって行うための所定の周波数のパルス電圧信号である。また、スイッチングトランジスタ８Ｄは制御出力信号CSに応答してオン、オフし、ソレノイドコイル６４には制御出力信号CSに従うパルス電圧が印加される。その結果、パルス電圧信号のデューティ比に従う駆動電流が駆動信号としてソレノイドコイル６４に流れる構成となっている。このとき検出抵抗器８Ｅに流れる電流によって生じる電圧信号Vdに応答して、電圧増幅器からはソレノイドコイル６４に流れている駆動電流の大きさを示す検出信号S6が出力され、マイクロコンピュータ８Ａに入力されるようになっている。
【００４５】
図５は、ＣＰＵ８Ｂのうち、電磁比例制御弁の駆動制御に関する部分について機能的なブロックに表した構成例を示したものである。
このＣＰＵ８Ｂは、目標レール圧演算部（図５では「Pt演算」と表記）と、レール圧偏差演算部（図５では「dP演算」と表記）と、電磁比例制御弁の目標流量演算部（図５では「Ft演算」と表記）と、電気的エネルギ演算部（図５では「Vd演算」と表記）と、所定のタイミングでソレノイドに供給される電気的エネルギが一時的に小さくなるように制御する機能を有する電気的エネルギ制御部（図５では「Vd制御」と表記）等を主要な要素として構成されている。
【００４６】
本実施形態のＣＰＵ８Ｂの目標レール圧演算部では、上述の回転数信号S3やアクセル信号S5をもとに、コモンレール内の圧力の目標値である目標レール圧Ptが演算されるようになっている。また、レール圧偏差演算部では、算出された目標レール圧Ptと実レール圧信号S1とを比較してレール圧偏差（目標レール圧と実レール圧との差の絶対値）dPが算出されるようになっている。さらに、目標流量演算部では、レール圧偏差dPをもとにして、電磁比例制御弁における燃料の目標流量Ftが演算されるようになっている。
【００４７】
また、電気的エネルギ演算部では、算出されたレール圧偏差dPや電磁比例制御弁における燃料の目標流量Ft、上述の駆動電流の大きさを示す検出信号S6等をもとにして、目標流量Ftを得るために必要な制御出力信号CSの通電デューティ比DTaが演算され、この通電デューティ比DTaに従ってデューティ比が制御されている所定の周波数のパルス電圧Vdが演算されるようになっている。
【００４８】
また、電気的エネルギ制御部では、燃料流量を増大させる際に、電磁比例制御弁の可動子の摺動摩擦不良が生じているおそれのある場合に、ソレノイドに与えられる電気的エネルギを一時的に小さくするように補正を行うようになっている。具体的には、本実施形態の制御コントロールユニットでは、燃料流量を増大させる際にレール圧偏差dPが所定のしきい値以上となっている状態が所定時間以上継続したときに、上記補正を行うようになっている。
【００４９】
４．電磁比例制御弁の制御方法
上述の各センサ信号S1〜S5に基づいて実行される電磁比例制御弁の制御方法の一例について説明する。図６は、電磁比例制御弁の駆動制御のためにマイクロコンピュータにセットされ、実行される制御プログラムを示すフローチャートである。
【００５０】
この制御プラグラムが起動されて実行が開始されると、まず、ステップＳ１１ではコモンレール内に備えられた圧力センサからの実レール圧信号S1を記録する。次いで、ステップＳ１２では、アクセル信号S5と回転数信号S3とに基づいて目標レール圧Ptが演算される。
【００５１】
次いで、ステップＳ１３では、算出された目標レール圧Ptとレール圧信号S1とに基づいて電磁比例制御弁４４における燃料の目標流量Ftが演算される。そして、ステップＳ１４では、この目標流量Ftと検出信号S6とに基づいて、目標流量Ftを得るのに必要な制御出力信号Vdの通電デューティ比DTaが演算される。基本的には、この通電デューティ比DTaに従ってデューティ比が制御されている所定の周波数のパルス電圧が制御出力信号Vdとして出力される。
【００５２】
ここで、出力するパルス電圧Vdの値を減少させる際に、電磁比例制御弁４４の可動子の摺動部分における摺動摩擦のために摺動不良が発生している場合にはスリップスティック現象が現れるおそれがある。これを解消するために、本実施形態の電磁比例制御弁の制御方法では、ソレノイドに対して与えられる電流値を一時的に目標値よりも小さくする制御を行うか否かが判別される。
【００５３】
まず、ステップＳ１５で、ステップＳ１４で算出される通電デューティ比DTaに従って出力されたパルス電圧Vdnの値が、前回算出されたパルス電圧Vdn-1の値よりも小さい値であるか否かが判別される。パルス電圧Vdnの値が直前のパルス電圧Vdn-1の値以上となっている場合には、ステップＳ１５の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３以降では、ステップＳ１４で得られた通電デューティ比DTaに従うデューティ比に制御された所定の周波数のパルス電圧Vdnが制御出力信号CSsとして出力される通常電流出力処理が実行される。すなわち、ステップＳ２３で通電デューティ比DTaに従う駆動電流（目標電流値）I_sollが演算された後、ステップＳ２４でこの目標電流値I_sollに従う制御出力信号CSsが出力される。スイッチングトランジスタは、この制御出力信号CSsに応答してオン、オフされ、この結果得られるパルス電圧がソレノイドに印加されるので、電磁比例制御弁のソレノイドには、通電デューティ比DTaに従う駆動電流（目標電流値）I_sollが駆動信号としてパルス的に流れ、これにより電磁比例制御弁における燃料の流量が目標流量Ftとなるように制御される。
【００５４】
一方、パルス電圧Vdnの値が直前のパルス電圧Vdn-1の値未満となっている場合には、ステップＳ１５の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、可動子に摺動不良が生じているおそれがある状態か否かが判別される。ステップＳ１６におけるこの判別は、基本的には、目標レール圧Ptと実レール圧信号S1との偏差（Pt−S1）dPが所定のしきい値thp2以上となっている状態が所定時間Th_t2以上継続しているか否かを判別することによって行われる。本実施形態では、ソレノイドに供給されている電流値I_istが規定値I_ist0以上となっている状態でレール圧偏差dPが所定のしきい値thp2以上となっている状態が所定時間Th_t2以上継続しているか否かについて判別するようになっている。これは、ソレノイドに供給されている電流値I_istの値が小さすぎる場合には、サイドフォースが小さくスリップスティックが発生しにくいと考えられるとともに、この領域ではすでに実レール圧が高いために、電気的エネルギの値を一時的にとはいえ小さくすることによって、コモンレールへの過大な流量の燃料供給を引き起こすおそれがあるためである。ただし、電流値I_istが規定値以上になっているか否かの条件は省略されていても構わない。
【００５５】
このレール圧偏差dPのしきい値thp2は、電磁比例制御弁の故障判定を行う際の故障判定のしきい値thp1よりも小さい値に設定されている。
ただし、可動子の摺動不良が生じている状態でのレール圧偏差dPの変化は、運転状態によってばらつきがある。したがって、運転状態をも考慮して、可動子が摺動不良状態となっているおそれがあるか否かを判別するためには、図７に示すように、複数のしきい値を設定するとともに、それぞれのしきい値の大きさに反比例させてタイマ終了時間Th_t2を設定し、いずれかのタイマ終了時間を最も早く経過した時点でスリップスティック脱出モードに移行されるように設定することもできる。
【００５６】
この図７では、４段階のしきい値thp2_1〜thp2_4が設定され、しきい値の大きさに反比例させるように対応するタイマ終了時間th_t2_1〜th_t2_4が設定されている。それぞれのタイマは、レール圧偏差dPが推移し、それぞれのしきい値thp2_nに到達したときにタイマカウントが開始される一方、再びしきい値thp2_nまで減少するとタイマがリセットされるようになっている。そして、図７の例では、しきい値thp2_2に対応するタイマ終了時間が最も早く経過しているために、このときにスリップスティック脱出モードに移行されることになる。
【００５７】
可動子に摺動不良が生じているおそれが小さい場合には、ステップＳ１６の判定結果はＮＯとなり、ステップＳ２３に進み、上述したような通常電流出力処理が実行される。一方、可動子に摺動不良が生じているおそれがある場合にはステップＳ１６の判別結果はＹＥＳとなり、スリップスティック脱出モードがＯｎにされてステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、可動子を摺動不良状態から脱出させるために十分に低い値の脱出電流値I_escapeの演算が行われる。ここでは、あらかじめ用意されたレール圧偏差dPと脱出電流値I_escapeとの関係を示すマップに基づいて脱出電流値I_escapeが決定されるようになっている。
ただし、脱出電流値I_escapeは演算によって求めるものでなくても、一定の値を用いることもできる。また、一度可動子の脱出制御に失敗しているような場合には、前回よりもさらに小さい脱出電流値に設定されるようにすることもできる。
【００５８】
なお、可動子の摺動不良を速やかに解消するためには、発生する電磁力とコイルばねによる付勢力との差が、可動子の摺動摩擦抵抗よりも大きくなるような値に脱出電流値I_escapeの値を設定する必要があるが、脱出電流値I_escapeを必要以上に小さくすると、コモンレールへの過大な流量の燃料供給を引き起こすおそれがある。したがって、レール圧偏差dPと摺動摩擦抵抗との関係を考慮して規定される脱出電流値I_escapeの値をマップから読み取って決定することが好ましい。
【００５９】
次いで、ステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出された脱出電流値I_escapeを与えた後、本来の目標レール圧Ptに戻すためのスタンドオフ電流値I_offを演算する。このスタンドオフ電流値I_offは、目標レール圧Pt、回転数信号S3、温度信号S4、アクセル信号S5等の運転条件をもとに算出される見込み値である。このスタンドオフ電流値I_offについては、あらかじめ用意したマップを用いて求めることもできる。あるいは、システムの個体差や経時変化を吸収するために、アイドル運転時及びフル回転時に算出されたスタンドオフ電流値I_offと実電流値との偏差を学習させ、この偏差に基づいて補正を加えて算出することもできる。さらには、レール圧偏差dPがしきい値thp2を超えたときの目標レール圧Ptを記憶しておき、この値をスタンドオフ電流値I_offを計算する際の目標レール圧Ptとすることもできる。
【００６０】
次いで、ステップＳ１９では、スリップスティック脱出モードを解除し通常の制御に戻すための条件が設定される。例えば、レール圧偏差の所定のしきい値thp3を設定し、レール圧偏差dPがしきい値thp3に到達するまでの間、スタンドオフ電流値I_offを与えるようにすることができる。なお、レール圧のハンチング現象を防ぐためには、しきい値thp3の値をなるべく小さい値に設定することが好ましい。あるいは、このしきい値thp3を一定の値とせずに、可動子を移動させる制御を行う直前のレール圧偏差dP0に対応する変数とすることもできる。
次いで、ステップＳ２０では、スリップスティック脱出モードに入ってもレール圧偏差dPがしきい値thp3に到達しない場合が考えられるため、スタンドオフ電流値I_offのまま保持される最大時間（スリップスティック脱出モードＯｎ最大時間）Th_t3が設定されるようになっている。
【００６１】
次いで、ステップＳ２１では、ステップＳ１７での演算結果に従って、ステップＳ１４で算出された目標電流値Ｉ_sollよりも小さい脱出電流値I_escapeを流す脱出処理が実行され、この処理に従う制御出力信号CSeが出力される。脱出電流値I_escapeを流す時間は、電磁比例制御弁を作動させてコモンレールの実レール圧信号S1が上昇して目標レール圧Ptとなるときまでに、すでにスタンドオフ電流値I_offとなっていることが好ましいことから、十分に短い時間に設定される必要がある。通常は一定の時間に設定されているが、一度可動子の脱出制御に失敗しているような場合には、可動子の応答遅れを考慮して、前回よりも長めの時間に設定されるようにすることもできる。
【００６２】
そして、ステップＳ２２では、ステップＳ１８での演算結果に従って、スタンドオフ電流値I_offが供給されるように制御出力信号CSoが速やかに出力される。その結果、コモンレール圧にハンチング現象を生じさせることなく目標レール圧にすることができる。
【００６３】
次に、図６で説明したフローチャートに基づく電磁比例制御弁の駆動制御を概念的に説明する。図８（ａ）及び（ｂ）は、一点鎖線に示されるＩＱ特性を有する、可動子の摺動不良を生じている電磁比例制御弁において、流量を少量増加させるための制御を行った場合の流量の変化を表した概念図である。図８（ａ）は本発明の電磁比例制御弁の駆動制御を実施しない場合の流量変化を示し、図８（ｂ）は本発明の電磁比例制御弁の駆動制御を実施した場合の流量変化を示している。
【００６４】
まず、図８（ａ）に示される、本発明の駆動制御を実施しない例では、流量をF1からF2に増大させるために電流値をI1からI2に減少させた場合であっても、可動子が摺動不良を生じているため移動することができず、流量はF1のままで留まる状態となっている。
一方、図８（ｂ）では、流量をF1からF2に増大させる際に、電流値を一時的に目標値I2よりも小さいI3にした後、速やかにI2に戻されるため、目標流量F2を達成することができる。なお、図８（ｂ）では理解を容易にするために、流量がF1から一旦F3になった後F2に変化するように示されているが、実際には、可動子が摺動摩擦に打ち勝って動き出してから目標流量F2となる以前に電流値はI2に戻されるため、実際の流量はF2を大幅に上回ることなくF2に移行されるようになる。
【００６５】
なお、図６のフローチャートのステップＳ１６において、レール圧偏差dPがしきい値thp2を上回っており、可動子の摺動不良が生じているおそれがあると判定された場合に、実際には可動子の摺動不良が発生していない場合も想定される。しかしながら、本発明の制御方法であれば、可動子が本来移動すべき方向に向けて一時的に大きく移動させて、速やかに本来の目標位置に戻されるものであるため、目標位置からの乖離幅を比較的小さく済ませられ、レール圧に与える悪影響が大きくならないようになっている。
【００６６】
また、図６に示すフローの例では、タイマカウンタがスリップスティック脱出モードＯｎ最大時間Th_t3を経過する以前にレール圧偏差（Ｆ）がしきい値thp3に到達し、スリップスティック脱出モードがＯｆｆにされているが、所定時間Th_t3経過時においてもレール圧偏差（Ｆ）がしきい値thp3に到達しない場合にスリップスティックからの脱出が不成功に終わったものと認識し、レール圧偏差（Ｆ）がしきい値thp3を越えるまでスリップスティック脱出モードのＯｎ、Ｏｆｆを繰返し行うようにすることもできる。
例えば、レール圧偏差（Ｆ）がしきい値thp3に到達しないまま所定時間Th_t3を経過した場合に一旦スリップスティック脱出モードを終了させ、今度は、前回よりもさらに小さい脱出電流値I_escape’に設定した上でスリップスティック脱出モードが行われるようにすることができる。
【００６７】
図９は、そのような制御の実施の形態の要部を示すフローチャートであり、図６のステップＳ２２の後に行われるものである。
まず、ステップＳ２５で、レール圧偏差dPの値がしきい値thp3を超えているか否かが判別される。レール圧偏差dPがしきい値thp3以下となっていればＮＯと判定され処理が終了される一方、しきい値thp3を超えている場合にはＹＥＳと判定されステップＳ２６に進む。
【００６８】
ステップＳ２６では、脱出電流値I_escapeが供給されたスリップスティック脱出モードとなってから所定時間Th_t3が経過したか否かが判別される。経過していない場合にはＮＯと判定されステップＳ２５に戻される一方、経過している場合にはＹＥＳと判定されステップＳ２７に進む。そして、ステップＳ２７で、ステップＳ１７で算出された前回の脱出電流値I_escapeの値よりも小さい脱出電流値I_escape’が演算された後、ステップＳ２８で、脱出電流値I_escape’を供給した後、目標電流値I_sollに戻すために供給されるスタンドオフ電流値I_off’が演算され、さらに、ステップＳ２９で、スタンドオフ電流値I_off’のまま保持される最大時間（スリップスティック脱出モードＯｎ最大時間）Th_t4が演算される。それぞれの値の算出の仕方については、上述したステップＳ１７〜Ｓ２０までと同様である。
【００６９】
次いで、ステップＳ３０では、ステップＳ２７での演算結果に従って脱出電流値I_escape’を流す脱出処理が実行され、この処理に従う制御出力信号CSe’が出力される。次いで、ステップＳ３１では、ステップＳ２８での演算結果に従って、スタンドオフ電流値I_off’が供給されるように制御出力信号CSo’が速やかに出力される。その後、再びステップＳ２５に戻され、ステップＳ２５でレール圧偏差dPの値がしきい値thp3以下となるまで以上のステップが繰り返されるようになっている。その結果、コモンレール圧にハンチング現象を生じさせることなく目標レール圧にすることができる。
【実施例】
【００７０】
［実施例１］
図１０には、本実施形態の電磁比例制御弁の駆動制御を実施した場合の、可動子のリフト量、電流値、コモンレール圧、及びレール圧偏差それぞれの推移が示されている。それぞれ、破線Ａは可動子の目標リフト量、実線Ｂは可動子の実リフト量、実線Ｃはソレノイドに与えられる電流値、破線Ｄはコモンレールの目標レール圧、実線Ｅはコモンレールの実レール圧、実線Ｆはレール圧偏差の推移を示している。
【００７１】
ｔ０〜ｔ１の間は実レール圧（Ｅ）が一定値Ｐ１であるために、いずれの値も変化しないで推移している。この後、ｔ１の時点でアクセルがＯｎにされて、ｔ１〜ｔ２の間は、目標レール圧（Ｄ）がＰ２まで上昇したため、これに対応して燃料流量を増加させるためにソレノイドに与えられる電流値（Ｃ）は低下している。また、これに伴い、可動子の目標リフト量（Ａ）も減少している。ただし、可動子の摺動不良が生じているために、可動子の実際のリフト量（Ｂ）は変化せず、これに伴ってコモンレールの実レール圧（Ｅ）も変化していない。その結果、レール圧偏差（Ｆ）は次第に大きくなっている。
【００７２】
この状態でｔ２になると、目標レール圧（Ｄ）はＰ２で定常に維持されるようになるが、ｔ１の時点から可動子の実リフト量（Ｂ）に変化がないために、コモンレールに供給される燃料流量が常に不足する状態となり、コモンレールの実レール圧（Ｅ）は継続的に低下し、レール圧偏差（Ｆ）は次第に大きくなる。その後、レール圧偏差（Ｆ）の値がthp2となったｔ３の時点でスリップスティックのおそれが認識されるとともにタイマカウントをスタートする。
【００７３】
そして、所定時間Th_t2が経過したｔ４の時点で完全にスリップスティックが発生していると認識され、スリップスティック脱出モードがＯｎにされる。ｔ４では、電流値（Ｃ）を一時的にこの時点での目標値Ａ２よりも小さいＡ４にし、脱出電流（I_escape）保持時間が経過した時点で速やかにスタンドオフ電流値I_offを与えＡ６まで戻す。また、ｔ４の時点から、スリップスティック脱出モードのタイムアウト時間が規定されるタイマカウンタをスタートする。
【００７４】
そうすると、可動子の目標リフト量（Ａ）はＬ４となった後Ｌ６とへ移行し、Ｌ１となっていた実際のリフト量（Ｂ）は一旦Ｌ２を超えるものの速やかにＬ６に戻されるようになる。これに伴って、実レール圧（Ｅ）は上昇し始めるとともに、レール圧偏差（Ｆ）は小さくなっていく。そして、ｔ５の時点でレール圧偏差（Ｆ）の値がしきい値thp3に到達するとスリップスティック脱出モードがＯｆｆにされる。この時点では、実レール圧（Ｅ）は未だ目標レール圧Ｐ２よりも低い値である。ただし、脱出電流値I_escape及びスタンドオフ電流値I_offの設定や、可動子の状態によっては実レール圧（Ｅ）の回復が早く、ｔ５の時点で目標レール圧Ｐ２以上となる場合も考えられる。
【００７５】
その後、可動子のリフト量が一旦Ｌ２を越えたことに対応して、ｔ５の時点でスリップスティック脱出モードがＯｆｆにされるが、このとき目標レール圧Ｐ２を得るための目標電流値Ａ２とＡ５との間には多少の乖離が生じている可能性が高く、この時点では、Ａ５がＡ２よりも小さい値であることが一般的である。この乖離を修正するために、目標電流値Ａ２よりも大きな電流値がソレノイドに対して極めて短い時間供給されるが、この時点での乖離量は十分小さく、可動子もすでに適切な位置に近づいているために、可動子のリフト量も極めて短い時間目標位置を上回るようになる。これに応じて、コモンレール圧及びレール圧偏差が極めて短い時間目標値を上回るが、その後は安定的に目標値に維持される。
【００７６】
［実施例２］
図１１には、本実施形態の電磁比例制御弁の駆動制御を実施した場合の、可動子のリフト量、電流値、コモンレール圧、及びレール圧偏差それぞれの推移が示されている。基本的には実施例１と同様であるが、スリップスティック脱出モードが繰返しＯｎ−Ｏｆｆされる点で異なっている例である。
【００７７】
ｔ０〜ｔ４までの間は実施例１と同様に推移する。そして、実施例２では、レール圧偏差（Ｆ）がしきい値thp3に到達しないまま所定時間Th_t3経過したｔ５の時点で、スリップスティックからの脱出が不成功に終わったものと認識される。そして、今度は、前回の脱出電流値I_escapeＡ４よりも小さい値の脱出電流値I_escape’Ａ５を一時的に供給した後、再び速やかにスタンドオフ電流値I_off’に戻す。
【００７８】
この結果、スリップスティックが解除されると可動子が動き始め、依然Ｌ１のままであった実際のリフト量は小さくされ、これに伴って実レール圧（Ｅ）は上昇し始めるとともに、レール圧偏差（Ｆ）は次第に小さくなっていく。そして、ｔ６の時点でレール圧偏差（Ｆ）の値がしきい値thp3に到達するとスリップスティック脱出モードがＯｆｆにされる。この時点では、実レール圧（Ｅ）は未だ目標レール圧Ｐ２よりも低い値である。このように、レール圧偏差（Ｆ）の値がしきい値thp3に到達するまで、脱出電流値I_escapeの値を変えながらスリップスティック脱出モードの実行が繰返し行われ、その後は実施例１と同様に安定的に目標値に維持される。
【００７９】
［比較例１］
図１２には、本実施形態の電磁比例制御弁の制御方法を実施しないで駆動制御を行った場合の可動子のリフト量、電流値、コモンレール圧、及びレール圧偏差それぞれの推移が示されている。それぞれ、破線Ａ´は可動子の目標リフト量、実線Ｂ´は可動子の実リフト量、実線Ｃ´はソレノイドに与えられる電流値、破線Ｄ´はコモンレールの目標レール圧、実線Ｅ´はコモンレールの実レール圧、実線Ｆ´はレール圧偏差の推移を示している。
【００８０】
ｔ０〜ｔ１の間は実レール圧（Ｅ´）が一定値Ｐ１であるために、いずれの値も変化しない状態で推移している。この後、ｔ１の時点でアクセルがＯｎにされて、ｔ１〜ｔ２にかけて目標レール圧（Ｄ´）がＰ２まで上昇したため、これに対応して燃料流量を増加させるためにソレノイドに与えられる電流値（Ｃ´）は低下している。また、これに伴い、可動子の目標リフト量（Ａ´）も減少している。ただし、可動子の摺動不良が生じているために、可動子の実際のリフト量（Ｂ´）は変化せず、これに伴ってコモンレールの実レール圧（Ｅ´）も変化していない。その結果、レール圧偏差（Ｆ´）は次第に大きくなっている。
【００８１】
この状態でｔ２になると、目標レール圧（Ｄ´）はＰ２で定常に維持されるようになるが、ｔ１の時点から可動子の実リフト量（Ｂ´）は変化しないために、コモンレールに供給される燃料流量が常に不足する状態となり、コモンレールの実レール圧（Ｅ´）は継続的に低下し、レール圧偏差（Ｆ´）は次第に大きくなる。そして、ｔ３の時点でレール圧偏差（Ｆ´）が電磁比例制御弁に故障が生じたおそれがあると判定されるthp1を上回ったときにタイマカウンタがスタートされ、その後所定時間Th_t1経過したｔ４の時点で故障判定されることになる。
【００８２】
［比較例２］
図１３には、本実施形態の電磁比例制御弁の制御方法を実施しないで駆動制御を行った場合の可動子のリフト量、電流値、コモンレール圧、及びレール圧偏差それぞれの推移が示されている。それぞれ、破線Ａ´´は可動子の目標リフト量、実線Ｂ´´は可動子の実リフト量、実線Ｃ´´はソレノイドに与えられる電流値、破線Ｄ´´はコモンレールの目標レール圧、実線Ｅ´´はコモンレールの実レール圧、実線Ｆ´´はレール圧偏差の推移を示している。
【００８３】
ｔ０〜ｔ１の間は実レール圧（Ｅ´´）が一定値Ｐ１であるために、いずれの値も変化しない状態で推移している。この後、ｔ１の時点でアクセルがＯｎにされて、ｔ１〜ｔ２にかけて目標レール圧（Ｄ´´）がＰ２まで上昇したため、これに対応して燃料流量を増加させるためにソレノイドに与えられる電流値（Ｃ´´）は低下している。また、これに伴い、可動子の目標リフト量（Ａ´´）も減少している。ただし、可動子の摺動不良が生じているために、可動子の実際のリフト量（Ｂ´´）は変化せず、これに伴ってコモンレールの実レール圧（Ｅ´´）も変化していない。その結果、レール圧偏差（Ｆ´´）は次第に大きくなっている。
【００８４】
この状態でｔ２になると、目標レール圧（Ｄ´´）はＰ２で定常に維持されるようになるが、ｔ１の時点から可動子の実リフト量（Ｂ´´）に変化がないために、コモンレールに供給される燃料流量が常に不足する状態となり、コモンレールの実レール圧（Ｅ´´）は継続的に低下し、レール圧偏差（Ｆ´´）は次第に大きくなる。その後、コイルばねによる付勢力と電磁力との差が摺動摩擦抵抗を上回るｔ３の時点で、可動子が突如として移動し始める。そうすると、ｔ４の時点以降、コモンレールに供給される燃料流量が急激に増大する結果、実レール圧（Ｅ´´）も急激に上昇しオーバーシュートを生じている。これに伴って、レール圧偏差（Ｆ´´）は急激に減少し、実レール圧（Ｅ´´）が目標レール圧Ｐ２を超えると、今度は、レール圧偏差（Ｆ´´）が大きくなるために、実レール圧（Ｅ´´）を小さくする方向に制御されアンダーシュートを生じている。この動作が繰り返されて、レール圧にハンチング現象が生じている。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上説明したように、本発明の流量制御用電磁比例制御弁によれば、可動子のスムーズな軸方向移動を可能にできるとともに、偏荷重による偏磨耗の発生を低減させて、安定的に流量制御を行うことができる流量制御用電磁比例制御弁を提供することができるようになった。
したがって、上述の実施形態では、内燃機関に供給する燃料の流量を制御するための電磁比例制御弁を例にとって説明したが、これ以外にも、主として液体の流量制御を目的として、種々の分野において用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態にかかるコモンレールシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる電磁比例制御弁の断面図である。
【図３】電磁比例制御弁のＩ−Ｑ特性について説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる電磁比例制御弁の制御装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる電磁比例制御弁の制御コントロールユニットの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる電磁比例制御弁の制御方法のフローを示す図である。
【図７】スリップスティック脱出モード移行時期の判定方法の一例を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる電磁比例制御弁の制御方法を実施した場合の流量変化を説明するための概念図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかる電磁比例制御弁の制御方法の別のフローを示す図である。
【図１０】本発明の実施例としての電磁比例制御弁の制御方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の別の実施例としての電磁比例制御弁の制御方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の比較例としての電磁比例制御弁の制御方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の別の比較例としての電磁比例制御弁の制御方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８７】
２：コモンレール、３：インジェクタ、４：ポンプユニット、５：燃料タンク、７：フィルタ、８：駆動制御ユニット、８Ａ：マイクロコンピュータ、８Ｂ：制御コントロールユニット（ＣＰＵ）、８Ｃ：フライホイールダイオード、８Ｄ：スイッチングトランジスタ、８Ｅ：検出抵抗器、９：圧力センサ、３２・３３：高圧ポンプ、３７・３８：高圧プランジャ、４１：フィードポンプ、４２・４３：加圧室、４５・４６：逆止弁、４７・４８：逆止弁、４９：オーバーフローバルブ、５１：樹脂部分、５２：ケース、５２ｂ：シリンダ部分、５５：外部ケーシング、６０：ソレノイド、６４：ソレノイドコイル、７０：可動子、７２：アンカー、７４：プッシュロッド、７８：ブッシュ、８０：マグネティックコア、８１：可動子シリンダ部、８０ｆ：フランジ部、８２：ピストンシリンダ部、８２ｈ：孔、８３：ガイド部、８４：ポート、８５：通路、９０：弁部材、９２：スリット、９４：コイルばね、９６：スプリングシート
【図１】
2009030740.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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