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公開番号2021008866
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210128
出願番号2019123997
出願日20190702
発明の名称電子制御装置
出願人日立オートモティブシステムズ株式会社
代理人特許業務法人ウィルフォート国際特許事務所
主分類F02M 59/36 20060101AFI20201225BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】高圧燃料ポンプの個体差によらず、騒音を抑制することができる電子制御装置を提供すること。
【解決手段】高圧燃料ポンプ2は、燃料の流路22に設けられ、ばね部233により開弁方向にばね力を掛けられる吸入弁231と、ばね部のばね力に抗して、吸入弁を閉弁方向に移動させる電磁ソレノイド236とを備え、電子制御装置1は、電磁ソレノイドに電流が供給開始される時間から吸入弁が閉弁するまでの閉弁時間を検出する閉弁検出部11と、吸入弁の閉弁時間と電磁ソレノイドに供給される電流の設定値である電流波形パラメータとの関係を高圧燃料ポンプ毎に個体特性として検出する個体特性検出部12と、個体特性検出部の検出結果に基づいて、目標閉弁時間に対応する目標電流波形パラメータを算出するパラメータ演算部13と目標電流波形パラメータに基づいて電磁ソレノイドに電流を供給する駆動部14とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
高圧燃料ポンプを制御する電子制御装置であって、
前記高圧燃料ポンプは、
燃料の流路に設けられ、ばね部により開弁方向にばね力を付勢される吸入弁と、
前記ばね部のばね力に抗して、前記吸入弁を閉弁方向に移動させる電磁ソレノイドと
を備え、
前記電磁ソレノイドに電流が供給開始される時間から前記吸入弁が閉弁するまでの閉弁時間を検出する閉弁検出部と、
前記吸入弁の閉弁時間と前記電磁ソレノイドに供給される電流の設定値である電流波形パラメータとの関係を前記高圧燃料ポンプ毎に個体特性として検出する個体特性検出部と、
前記個体特性検出部の検出結果に基づいて、目標閉弁時間に対応する目標電流波形パラメータを算出するパラメータ演算部と
前記目標電流波形パラメータに基づいて前記電磁ソレノイドに電流を供給する駆動部と
を備える
電子制御装置。
続きを表示(約 920 文字)【請求項2】
前記個体特性検出部は、
所定の電流波形パラメータと前記所定の電流波形パラメータが設定される電流を前記電磁ソレノイドに供給することにより前記閉弁検出部が検出する所定の閉弁時間との関係と、
他の電流波形パラメータと前記他の電流波形パラメータが設定される電流を前記電磁ソレノイドに供給することにより前記閉弁検出部が検出する他の閉弁時間との関係と
に基づいて、前記高圧燃料ポンプ毎の個体特性である個体特性式を算出する
請求項1に記載の電子制御装置。
【請求項3】
前記電流波形パラメータは、前記電磁ソレノイドの閉弁方向への磁気吸引力が前記ばね部の開弁方向へのばね力よりも大きくなるように前記電磁ソレノイドに供給されるピーク電流の保持時間である
請求項2に記載の電子制御装置。
【請求項4】
前記個体特性検出部は、
第1の保持時間と前記第1の保持時間が設定される電流を前記電磁ソレノイドに供給することにより前記閉弁検出部が検出する第1の閉弁時間との関係と、
第2の保持時間と前記第2の保持時間が設定される電流を前記電磁ソレノイドに供給することにより前記閉弁検出部が検出する第2の閉弁時間との関係と
に基づいて、前記個体特性式を算出する
請求項3に記載の電子制御装置。
【請求項5】
前記電子制御装置は、
前記第2の保持時間に基づいて前記電磁ソレノイドに電流を供給しても前記吸入弁が開弁を維持する場合には、前記第1の保持時間と前記第2の保持時間との間の第3の保持時間に基づいて前記電磁ソレノイドに電流を供給する
請求項4に記載の電子制御装置。
【請求項6】
前記個体特性検出部は、
前記第1の保持時間と前記第1の閉弁時間との関係と、
前記第3の保持時間と前記第3の保持時間が設定される電流を前記電磁ソレノイドに供給することにより前記閉弁検出部が検出する第3の閉弁時間との関係と
に基づいて、前記個体特性式を算出する
請求項5に記載の電子制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電子制御装置に関するものである。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、自動車は、インジェクタから噴射される噴射燃料の微粒子化を促進することにより、燃費規制の強化と排気規制の強化とに対応する。自動車に備えられる高圧燃料ポンプは、インジェクタに供給する燃料を高圧化することにより、噴射燃料を微粒子化させる。高圧燃料ポンプは、例えば、エンジンの回転を利用して燃料圧縮室の体積を減少させることにより、インジェクタに供給する燃料を高圧化する。
【0003】
燃料圧縮の際に、高圧燃料ポンプは、燃料流入路に設置される吸入弁を閉じることにより、燃料圧縮室内にて加圧される燃料が逆流することを抑制する。しかしながら、吸入弁が閉弁する際に生じる振動により騒音が発生する。これにより、高圧燃料ポンプは、閉弁する際の騒音を低減することが求められる。
【0004】
特許文献1の技術では、電磁弁応答時間が上限値に到達するまで電磁弁への供給電力を前回値よりも減少させる処理を繰り返す。電磁弁応答時間は、電磁弁の通電開始から電磁弁が閉弁したと判定されるまでの時間を示す。上限値は、予め電磁弁の特性に基づいて、電磁弁への供給電力が電磁弁を閉弁可能な最小供給電力のときの電磁が閉弁する時間又はそれよりも所定値だけ短い電磁弁が閉弁する時間に設定されている。電磁弁への供給電力は、電磁弁応答時間の上限値付近に相当する下限供給電力まで低下させられる。電磁弁への供給電力が下限供給電力まで低下することによって、電磁弁の閉弁速度が低下する。これにより、高圧ポンプの騒音は低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2016−205365号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献1の技術では,電磁弁に供給される電流を駆動ごとに徐々に減少させるため、制御開始から完了までに所定期間が必要である。電磁弁応答時間の上限値が、各高圧ポンプ間で一律に設定されるため、高圧ポンプ毎の騒音低減効果に差が生じる。
【0007】
そこで、本発明は、上記の課題を解決する為になされたものであり、高圧燃料ポンプの個体差によらず、騒音を抑制することが可能な電子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】
高圧燃料ポンプを制御する電子制御装置であって、高圧燃料ポンプは、燃料の流路に設けられ、ばね部により開弁方向にばね力を掛けられる吸入弁と、ばね部のばね力に抗して、吸入弁を閉弁方向に移動させる電磁ソレノイドとを備え、電子制御装置は、電磁ソレノイドに電流が供給開始される時間から吸入弁が閉弁するまでの閉弁時間を検出する閉弁検出部と、吸入弁の閉弁時間と電磁ソレノイドに供給される電流の設定値である電流波形パラメータとの関係を高圧燃料ポンプ毎に個体特性として検出する個体特性検出部と、個体特性検出部の検出結果に基づいて、目標閉弁時間に対応する目標電流波形パラメータを算出するパラメータ演算部と目標電流波形パラメータに基づいて電磁ソレノイドに電流を供給する駆動部とを備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明によると、高圧燃料ポンプの個体差によらず、騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
電子制御装置の概略図。
高圧燃料ポンプの駆動のタイムチャート。
振動レベルと吸入弁運動エネルギとの関係図。
高圧燃料ポンプの個体差の説明図。
高圧燃料ポンプの閉弁の説明図。
閉弁方向の抵抗力の変化幅の説明図。
電子制御装置の概略図。
駆動波形指令部の概略図。
電子制御装置のハードウェア構成図。
個体特性検出処理の流れ図。
個体特性検出処理のタイムチャート。
個体特性式の説明図。
閉弁検知することができない場合における個体特性検出処理のタイムチャート。
第2電流波形演算部の説明図。
高圧燃料ポンプの閉弁時間の補正の説明図。
高圧燃料ポンプの製造から稼働までの流れ図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本実施形態の本実施例を図面に基づいて説明するが、本実施例は、各図面に記載の実施例に限定されるものではない。本実施例は、例えば、高圧燃料ポンプの個体差によらず、騒音を抑制することが可能な電子制御装置を示す。
【実施例】
【0012】
図1は、電子制御装置1の概略図である。電子制御装置1は、高圧燃料ポンプ2を制御する。高圧燃料ポンプ2は、フィードポンプ(不図示)から送られた燃料をインジェクタ(不図示)へ圧送する。フィードポンプは、燃料タンク(不図示)の燃料を所定のフィード圧力に加圧し、吸入配管を通して高圧燃料ポンプ2へ送る。インジェクタは、高圧燃料ポンプ2から送られた燃料を、内燃機関に霧状に噴射する。高圧燃料ポンプ2は、例えば、ケーシング21と、流入路22と、電磁吸入弁23と、加圧室24と、カム機構25と、プランジャ26と、吐出路27と、吐出弁28と、端子29とを備える。
【0013】
流入路22は、加圧室24の上流側に設けられ、フィードポンプから送られる燃料を加圧室24へ流入させる。流入路22は、例えば、吸入ジョイント221と圧力脈動低減機構222(金属ダイアフラムダンパ)とを備える。吸入ジョイント221には、吸入配管が接続され、フィードポンプから送られた燃料が入る。吸入ジョイント221に送られた燃料は、圧力脈動低減機構222にて圧力脈動が低減される。
【0014】
圧力脈動低減機構222を通過した燃料は、流入路22を開閉する電磁吸入弁23に至る。電磁吸入弁23が開弁状態の場合に、燃料は、加圧室24に流入する。電磁吸入弁23については、後述する。
【0015】
加圧室24に流入した燃料は、プランジャ26によって加圧される。加圧室24の容積は、プランジャ26の往復運動により増減する。プランジャ26は、カム機構25により往復運動する。プランジャ26の下降行程では、加圧室24の容積が増大し、加圧室24内の圧力が低減し、流入路22から燃料が吸入される。プランジャ26の上昇行程では、加圧室24の容積が縮小し、吸入された燃料が加圧される。
【0016】
加圧された燃料は、吐出路27へ向かい、吐出弁28を押圧する。吐出弁28は、閉弁方向にばね部によって常に付勢される。燃料の圧力が吐出弁28のばね部のばね力よりも大きくなった場合には、吐出弁28が開弁する。燃料は、吐出路27を通り、コモンレールへ燃料が圧送される。インジェクタは、コモンレールから燃料が供給される。エンジンコントロールユニットに基づき、インジェクタは、内燃機関へ燃料を噴射する。
【0017】
以下、電磁吸入弁23の詳細について説明する。電磁吸入弁23は、例えば、吸入弁231と、アンカ232と、「ばね部」の一例としてのロッド付勢ばね部233と、吸入弁ばね部234と、ロッド部235と、電磁ソレノイド236と、磁気コア237とを備える。吸入弁231は、吸入弁ばね部234により閉弁方向に常時付勢される。閉弁方向は、例えば、ロッド部235の軸方向において、ロッド部235に対して磁気コア237が位置する方向である。吸入弁231は、ロッド部235を介してロッド側ばね部233により閉弁方向に対向する開弁方向に常時付勢される。ロッド付勢ばね部233のばね力は、吸入弁ばね部234のばね力よりも大きい。これにより、電磁ソレノイド236に電流が供給されない場合には、吸入弁231は、ロッド部235に押されて開弁する。
【0018】
電磁ソレノイド236に電流が供給される場合には、電磁吸引力が発生することにより、磁気コア237は、アンカ232を閉弁方向に吸引する。アンカ232は、ロッド部235に当接し、ロッド部235を閉弁方向に移動させる。ロッド部235が吸入弁231から離別することにより、吸入弁231は、上流側と下流側との差圧により開閉するチェック弁となる。
【0019】
プランジャ26が上昇運動を始めて所定時間の間、電子制御装置1は、電磁ソレノイド236への電流供給を停止させる。プランジャ26の上昇運動により、加圧室24内の燃料は、流入路22側に戻る。この行程は、戻し行程と呼ぶ。所定のタイミングにおいて、電子制御装置1は、電磁ソレノイド236に電流を供給することにより、アンカ232が吸引され、吸入弁231が閉弁するため、燃料が加圧される。この行程は、加圧行程と呼ぶ。以上に示す通り、電子制御装置1は、電磁ソレノイド236の通電タイミングを制御することにより、所定の量の燃料を加圧するように制御する。
【0020】
電子制御装置1は、端子29に電気的に接続される。電子制御装置1には、例えば、閉弁検出部11と、個体特性検出部12と、パラメータ演算部13と、駆動部14とを備える。なお、図中において、「部」を省略して示す場合がある。例えば、閉弁検出部11は、図中において、「閉弁検知」と示す場合がある。
【0021】
閉弁検出部11は、吸入弁231の閉弁時間を検出する。閉弁時間は、電磁ソレノイド236に電流が供給開始される時間から吸入弁231が閉弁するまでの時間である。閉弁検出部11は、例えば、電磁ソレノイド236に供給される電流のスイッチング周波数の変化を検出することにより、吸入弁231の閉弁を検出する。
【0022】
個体特性検出部12は、吸入弁231の閉弁時間と電流波形パラメータとの関係を高圧燃料ポンプ2毎に個体特性として検出する。電流波形パラメータは、電磁ソレノイド236に供給される電流の設定値である。電流波形パラメータは、例えば、「ピーク電流の保持時間」の一例としてのピーク電流幅Ph、最大電流値Ipまたは保持電流値Ih(図14参照)等である。
【0023】
パラメータ演算部13は、個体特性検出部12の検出結果に基づいて、目標閉弁時間に対応する目標電流波形パラメータを算出する。目標閉弁時間とは、吸入弁231が閉弁する際に生じる振動レベルが所定値以下となる閉弁時間である。駆動部14は、目標電流波形パラメータに基づいて電磁ソレノイド236に電流を供給する。
【0024】
図2は、高圧燃料ポンプ2の駆動のタイムチャートである。図2(1)には、プランジャ26の往復動作311を示す。プランジャ26は、例えば、時刻t1にてBDC(Bottom Dead Center)に位置する。プランジャ26は、例えば、カム機構25の回転に追従して上昇し、時刻t6にてTDC(Top Dead Center)に位置する。電子制御装置1は、プランジャ26がBDCからTDCまで上昇する間に吸入弁231の閉弁操作を行う。
【0025】
図2(2)には、パルス信号312を示す。パルス信号312は、プランジャ26が上昇開始する時刻t1の後の時刻t2にてONになる。パルス信号312は、プランジャ26がTDCに位置する前の時刻t5にてOFFになる。
【0026】
図2(3)には、電磁ソレノイド236に供給される電流波形313を示す。電子制御装置1は、パルス信号312がONになる時刻t2から通電を開始する。電子制御装置1は、パルス信号312がOFFになる時刻t5までに電流を所定の波形となるようスイッチ制御する。電流波形313には、例えば、最大電流値Ipと、ピーク電流幅Phaと、保持電流値Ihとの電流波形パラメータが設定される。電子制御装置1は、電磁ソレノイド236に最大電流値Ipをピーク電流幅Phaの長さで供給することにより、吸入弁231を閉弁方向に加速させる。電子制御装置1は、保持電流値Ihを供給することにより閉弁状態を維持する。電子制御装置1は、パルス信号312がOFFになるまで、保持電流値Ihを通電し続ける。
【0027】
図2(4)には、高圧燃料ポンプ2a,2cの吸入弁231の位置情報314a、314cを示す。高圧燃料ポンプ2a,2cは、図4に示すように、それぞれ異なる特性を備える。なお、高圧燃料ポンプ2a〜2c(図4参照)を特に区別しない場合には、高圧燃料ポンプ2と示す場合がある。高圧燃料ポンプ2aのロッド側ばね部233のばね力は、高圧燃料ポンプ2cのロッド側ばね部233のばね力よりも大きい。すなわち、高圧燃料ポンプ2cは、高圧燃料ポンプ2aよりも吸入弁231が閉弁しやすい特徴を備える。高圧燃料ポンプ2a,2cは、時刻t7にて開弁する。
【0028】
高圧燃料ポンプ2aにおいて、吸入弁231は、開弁方向のばね荷重や流体力による抵抗力を超える電磁力により閉弁方向に動作を開始する(時刻t2)。高圧燃料ポンプ2aの吸入弁231は、時刻t4にて閉弁完了する。高圧燃料ポンプ2cにおいて、吸入弁231は、開弁方向のばね荷重や流体力による抵抗力を超える電磁力により閉弁方向に動作を開始する(時刻t2)。高圧燃料ポンプ2cの吸入弁231は、時刻t4よりも前の時刻t3にて閉弁する。すなわち、ピーク電流幅Phaが設定される電流313を高圧燃料ポンプ2a,2cそれぞれに供給した場合には、高圧燃料ポンプ2cの吸入弁231の閉弁速度は、高圧燃料ポンプ2aの吸入弁231の閉弁速度よりも早い。高圧燃料ポンプ2aは、時刻t2から時刻t4までの閉弁時間tcaで閉弁する。高圧燃料ポンプ2cは、時刻t2から時刻t3までの閉弁時間tccで閉弁する。
【0029】
図2(5)には、振動レベル315a,315cを示す。振動レベル315aは、高圧燃料ポンプ2aの吸入弁231が閉弁した際に生じる振動を示す。振動レベル315cは、高圧燃料ポンプ2cの吸入弁231が閉弁した際に生じる振動を示す。
【0030】
振動レベル315aにおいて、吸入弁231が閉弁する際には、吸入弁231の運動エネルギにより筐体が振動するため、振動レベルv1に応じた騒音が生じる。振動レベル315cにおいて、吸入弁231が閉弁する際には、吸入弁231の運動エネルギにより筐体が振動するため、振動レベルv2に応じた騒音が生じる。なお、振動レベルv1,v2を特に区別しない場合には、振動レベルvと示す場合がある。
(【0031】以降は省略されています)

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