JP5687158B2 - 高圧燃料供給ポンプの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料供給ポンプの制御方法及び制御装置に係り、特に、内燃機関の燃焼室内に加圧燃料を噴射する複数の燃料噴射弁を有するコモンレールに加圧燃料を供給するように構成される高圧燃料供給ポンプの制御方法及び制御装置に関する。

特に、本発明は、圧縮室と、圧縮室に非加圧燃料を送給する常時開（ノーマルオープン）型電磁操作式吸入弁と、圧縮室内において第１のプランジャ位置（例えばいわゆる下死点位置）と第２のプランジャ位置（例えばいわゆる上死点位置）との間で往復移動して圧縮室内の燃料を加圧する移動可能なプランジャと、加圧燃料を圧縮室から排出して内燃機関に供給する吐出弁とを含む高圧燃料供給ポンプの制御方法及び制御装置に関する。この高圧燃料供給ポンプの常時開型電磁操作式吸入弁は、磁力によって閉弁又は閉弁維持されるように構成される。本発明は、更にまた、制御装置を適応させるように構成されるコンピュータプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムに関する。

近年、ガソリン直接噴射（ＧＤＩ）は、出力の増大（ノッキングを起こしにくいことによる）及びそれによる燃料効率の向上に有利であることから人気が高まってきている。ガソリン直接噴射では、低圧燃料ポンプによって低圧燃料が燃料タンクから高圧ポンプに送給される。高圧ポンプの圧縮室内において、低圧燃料は高圧に加圧されると共に、複数の燃料噴射弁を含むコモンレールに送給されて、内燃機関の燃焼室内に高圧で直接噴射される。

一般に、高圧燃料供給ポンプにより供給される高圧燃料の量は、高圧燃料供給ポンプの電磁操作式吸入弁を制御することにより電子制御される。電磁操作式吸入弁の１つ以上のソレノイドを付勢する一方で、１つ以上のバイアス部材（例えば、ばね等）により該電磁操作式吸入弁の閉弁方向にバイアスさせることによって開弁且つ／又は開弁維持可能な周知の常時閉（ノーマルクローズ）型電磁操作式吸入弁がある。また、電磁操作式吸入弁の１つ以上のソレノイドを付勢する一方で、１つ以上のバイアス部材（例えば、ばね等）により該電磁操作式吸入弁の開弁方向にバイアスさせることによって閉弁且つ／又は閉弁維持可能な周知の常時開（ノーマルオープン）型電磁操作式吸入弁がある。

常時開型電磁操作式吸入弁を含む高圧燃料供給ポンプに関しては、常時開型電磁操作式吸入弁を制御するための２つの周知の動作概念がある。

独国特許出願公開第１０２００８０５４５１２号明細書（特許文献１）に記載の第１の動作概念によれば、高圧燃料供給ポンプの周期運転サイクルは、第１に、移動可能なプランジャが圧縮室内において第２のプランジャ位置（一般に上死点位置と呼ばれる）から第１のプランジャ位置（一般に下死点位置と呼ばれる）へと移動し、バイアス力によって、例えばばねにより、電磁操作式吸入弁が開弁又は開弁維持されている間に吸入弁を介して圧縮室内に燃料を取り入れる吸入期間と、第２に、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置に移動し、バイアス力によって、又はバイアス力と燃料の油圧力とによって電磁操作式吸入弁が開弁維持されている間に、吸入弁を介して圧縮室の外に燃料を逃す逃し期間と、第３に、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置に移動し、磁力によって電磁操作式吸入弁が閉弁維持されている間に圧縮室内において燃料を加圧すると共に高圧燃料供給ポンプの吐出弁を介して排出して内燃機関に供給する送給期間とを含む。

この第１の動作概念によれば、常時開型電磁操作式吸入弁は、電磁操作式吸入弁に制御電流を印加すること、例えば電磁操作式吸入弁に制御電圧を印加することにより、移動可能なプランジャが上死点位置に到達するまで閉弁維持される。次に、移動可能なプランジャが下死点位置の方へと戻る方向に移動し始めるときに制御電流を遮断すると、常時開型吸入弁は、開弁方向に作用するバイアス力（移動可能なプランジャが下死点位置の方へと移動しているときに圧縮室の容積が増加することにより、吸入弁を介して圧縮室内に流入する低圧燃料によって生じる油圧力との組合せも可能）により開弁する。常時開型吸入弁が該吸入弁の全開位置に到達すると、特に、例えば空運転状態等のより低いエンジン速度においてエンジンの全騒音の大半を占める衝撃騒音が発生する。

この衝撃騒音を小さくするために、特許文献１では、常時開型吸入弁が全開位置に到達したときに、制御電流の遮断後にまた別のパルス状の制御電流を電磁操作式吸入弁に印加して、吸入弁の開弁動作中に吸入弁の速度を低下させることを提案している。

独国特許出願公開第１０１４８２１８号明細書（特許文献２）に記載のまた別の第２の動作概念によれば、高圧燃料供給ポンプの周期運転サイクルは、第１に、移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置から第１のプランジャ位置に移動する間に、電磁操作式吸入弁に制御電流を印加することにより、吸入弁が吸入期間中に開弁維持される場合は吸入弁を介して、吸入弁が吸入期間中に閉弁維持される場合は任意で補助弁を介して圧縮室内に燃料を取り入れる吸入期間と、第２に、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動し、磁力によって電磁操作式吸入弁が閉弁維持されている間に、圧縮室内において燃料を加圧すると共に、吐出弁を介して排出して内燃機関に供給する送給期間と、第３に、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動し、バイアス力によって電磁操作式吸入弁が開弁又は開弁維持されている間に、吸入弁を介して圧縮室の外に燃料を逃す逃し期間とを含む。

独国特許出願公開第１０２００８０５４５１２号明細書 独国特許出願公開第１０１４８２１８号明細書

しかしながら、この第２の動作概念によれば、常時開型電磁操作式吸入弁は、電磁操作式吸入弁に制御電流を印加すること、例えば電磁操作式吸入弁に制御電圧を印加することにより、移動可能なプランジャが上死点位置の方へと移動するがまだ上死点位置には到達しない時点まで閉弁維持される。次に、移動可能なプランジャが依然として上死点位置の方へと移動しているときに制御電流を遮断すると、常時開型吸入弁は、開弁方向に作用するバイアス力（移動可能なプランジャが上死点位置の方へと移動しているときに圧縮室の容積が減少することにより、圧縮室内において加圧される燃料により生じる油圧力との組合せも可能）により開弁する。常時開型吸入弁が該吸入弁の全開位置に到達すると、特に、例えば空運転状態等のより低いエンジン速度においてエンジンの全騒音の大半を占める衝撃騒音が発生する。

この衝撃騒音を小さくするために、独国特許出願公開第１０１４８２１８（Ａ１）号では、常時開吸入弁が全開位置に到達したときに、制御電流の遮断後にまた別のパルス状の制御電流を電磁操作式吸入弁に印加して吸入弁の開弁動作中に吸入弁の速度を低下させることを提案している。

しかし、制御電流の遮断後に電磁操作式吸入弁にまた別のパルス状の制御電流を印加するという特許文献１及び特許文献２の方式では、高圧燃料供給ポンプの動作騒音を実際に低下させるために、開弁動作の速度を低下させるパルスのタイミング及び電流値を非常に正確に調節しなければならないという問題がある。特に、パルスのタイミングが遅すぎる場合又は制御電流値が低すぎる場合、パルスが遅すぎるため又は弱すぎるために開弁動作の速度を低下させることができず、吸入弁はやはり高速で全開位置に到達して大きな衝撃騒音を生じる。

他方、パルスのタイミングが早すぎる場合又は制御電流値が高すぎる場合には、吸入弁の開弁動作の速度を低下させるだけではなく停止させてしまいかねないという点でパルスが悪影響を及ぼすことがある。パルス状の制御電流により、吸入弁が全閉位置にまで再び閉弁され（以って全閉位置に到達するときに騒音を生じる可能性がある）、制御電流パルスの遮断後に、バイアス力（及び／又は油圧力）により吸入弁が再び開弁方向に移動開始して、全開位置に到達するまで全く速度低下せず、以って再び高衝撃速度を有すると共に大きな騒音を生じる可能性さえある。また、このような状況では、弁はより遅い時点で全開位置に到達し、その時点で移動可能なプランジャはすでにカム輪郭に依存する更に一層高い移動速度を有している可能性がある。このため、弁は、減速パルスを印加しない場合より一層高い衝撃速度で全開位置に到達することさえあると共に、より大きな衝撃騒音を生じることさえある。

この問題に鑑みて、エンジン速度及び燃料温度等の動作条件と大量生産時の偏差により高圧燃料供給ポンプ毎に異なる可能性がある吸入弁の個別の特性とに合わせてパルスを正確に調節することが必要である。例えば、特許文献１には、圧力センサを使用する厄介な閉ループ制御を用いて、エンジン速度などの動作条件と吸入弁の個別の特性とに従ってパルスの制御を個別に調節する方法が教示されている。

先行技術の上記問題に鑑みて、本発明の目的は、特に減速パルスのタイミング及び振幅の厳密な計算と正確な調節とにさほど依存せずに、常時開型電磁操作式吸入弁を含む高圧燃料供給ポンプをより低騒音で効率的に制御する方法及び制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の内燃機関に加圧燃料を供給するように構成される高圧燃料供給ポンプの制御方法と、請求項１４に記載の内燃機関に加圧燃料を供給するように構成される高圧燃料供給ポンプを制御する制御装置と、請求項１５に記載のコンピュータプログラムとを提案する。従属請求項は本発明の好適な実施形態に関する。

本発明の第１の態様に従って、内燃機関、特に加圧燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射する複数の燃料噴射弁を有するコモンレールに加圧燃料を供給するように構成される高圧燃料供給ポンプの制御方法を提供する。高圧燃料供給ポンプは、圧縮室と、非加圧燃料を圧縮室に送給する電磁操作式吸入弁と、圧縮室内において第１のプランジャ位置ＢＴＣと第２のプランジャ位置ＴＤＣとの間で往復移動して、圧縮室内の燃料を加圧する移動可能なプランジャと、加圧燃料を圧縮室から排出して内燃機関に供給する吐出弁とを含み、電磁操作式吸入弁は、バイアス力によって第１の方向に該吸入弁の第１の停止位置の方へとバイアスさせられると共に、磁力によってバイアス力に抗して第１の方向とは逆の第２の方向に、該吸入弁の第２の停止位置の方へと移動されて、磁力によって第２の停止位置に維持されるように構成される。

第１の態様によれば、この方法は、電磁操作式吸入弁に制御電流を印加して吸入弁を第２の方向に第２の停止位置へと移動させると共に、磁力によって第１の期間中において吸入弁を第２の停止位置に維持する段階と、
第１の期間後の第２の期間において、電磁操作式吸入弁の第２の停止位置から第１の方向への移動中に電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階とを含む。本発明の第１の態様は、第２の期間中に電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階が、制御電流を徐々に低下させる段階を含むことを特徴とする。また、制御電流を徐々に低下させる段階は、制御電流を徐々にゼロまで低下させる段階を含むことを特徴とする。

本発明は、常時閉型電磁操作式吸入弁と常時開型電磁操作式吸入弁とに適用可能である。特に、電磁操作式吸入弁が磁力によって閉弁され且つ／又は閉弁維持されるように構成される常時開型電磁操作式吸入弁である場合は、第１の停止位置は電磁操作式吸入弁の全開位置であり、第１の方向は電磁操作式吸入弁の開弁方向であり、第２の停止位置は電磁操作式吸入弁の全閉位置であり、第２の方向は電磁操作式吸入弁の閉弁方向である。他方、電磁操作式吸入弁が磁力によって開弁され且つ／又は開弁維持されるように構成される常時閉型電磁操作式吸入弁である場合は、第１の停止位置は電磁操作式吸入弁の全閉位置であり、第１の方向は電磁操作式吸入弁の閉弁方向であり、第２の停止位置は電磁操作式吸入弁の全開位置であり、第２の方向は電磁操作式吸入弁の開弁方向である。

以下に、磁力によって閉弁され且つ／又は閉弁維持されるように構成される常時開型電磁操作式吸入弁に関連して、本発明の好適な態様をより詳細に説明する。しかし、これらの好適な態様は常時閉型電磁操作式吸入弁の制御にも適用可能である。

常時開型電磁操作式吸入弁の場合、本発明の第１の態様に従って、内燃機関、特に内燃機関の燃焼室内に加圧燃料を噴射する複数の燃料噴射弁を有するコモンレールに加圧燃料を供給するように構成される高圧燃料供給ポンプの制御方法を提供する。この高圧燃料供給ポンプは、圧縮室と、非加圧燃料を圧縮室に送給する常時開型電磁操作式吸入弁と、圧縮室内において第１のプランジャ位置、例えばいわゆる下死点位置と第２のプランジャ位置、例えばいわゆる上死点位置との間で往復移動して、圧縮室内の燃料を加圧する移動可能なプランジャと、加圧燃料を圧縮室から排出して内燃機関に供給する吐出弁とを含む。高圧燃料供給ポンプの常時開型電磁操作式吸入弁は、磁力によって閉弁又は閉弁維持されるように構成される。

本発明によれば、高圧燃料供給ポンプの制御方法は、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置、特に下死点位置から第２のプランジャ位置、特に上死点位置に移動する間、特に電磁操作式吸入弁に制御電流を印加して、磁力によって吸入弁を閉弁させた後に、電磁操作式吸入弁に制御電流を印加して、磁力によって第１の期間中に吸入弁を閉弁維持する段階を含む。ここで、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動し、電磁操作式吸入弁が磁力及び／又は油圧力によって閉弁維持されている間に、加圧燃料は圧縮室から吐出弁を介して排出されて内燃機関に供給される。次に、この方法は、第１の期間の後の第２の期間において電磁操作式吸入弁の開弁動作中に又は開弁動作前及び開弁動作中に電磁操作式吸入弁に制御電流を印加して、特に吸入弁の開弁動作を減速させるか又は少なくとも電磁操作式吸入弁の開弁動作の加速を防ぐ段階を含む。本発明によれば、第２の期間中に電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、制御電流を徐々に（連続的又は反復的／段階的に）低下させる段階、好ましくは制御電流を徐々に（連続的又は反復的／段階的に）ゼロまで低下させる段階を含む。

即ち、制御電流を印加して電磁操作式吸入弁を全閉位置にすると共に任意で電磁操作式吸入弁を閉弁維持する第１の期間後に、第２の期間においてまた別のパルス状の制御電流を電磁操作式吸入弁に印加して、吸入弁の開弁動作の加速及び／又は速度を低下させる。しかし、本発明によれば、第２の期間中に電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、制御電流を徐々に低下させる段階、特に制御電流を徐々にゼロまで低下させる段階を含む。

これは、第２の期間中の制御電流が最初は高制御電流で印加されるが、その後は制御されて徐々に低下し、以って吸入弁の閉弁方向に作用する磁力がゆっくりと低下していくという利点を有する。従って、磁力をゆっくりと低下させて、磁力が吸入弁の開弁方向に作用するバイアス力と自動的に釣り合うようにして、ゆっくりと低下していく磁力をゆっくりと圧倒していくバイアス力により吸入弁はゆっくりと且つ滑らかに案内されて、エンジン速度等の特定の動作条件と実質的に無関係に且つ大量生産時の偏差等による吸入弁の個別の特性と実質的に無関係に、衝撃騒音を生じることなしに全開位置につく。よって、有利な点として、特定の動作条件又は吸入弁の個別の特性に関する正確な調節及び厳密な計算を行なう必要がない。

「電磁操作式吸入弁の開弁動作」又は「吸入弁の開弁動作」という表現は、電磁操作式吸入弁の少なくとも一部分が吸入弁の開弁方向に、即ち弁部材が全閉位置において弁座と接触して閉弁することができる移動方向に移動することを指す。分離型及び一体型の電磁操作式吸入弁がある。一体型の電磁操作式吸入弁の場合は、「電磁操作式吸入弁の開弁動作」又は「吸入弁の開弁動作」という表現は、一般に弁ロッドに固定されるか又は弁ロッドと一体的に形成される弁部材の開弁動作を指し、弁ロッドそのものは付勢されたソレノイドに対して引き付けられ又は反発するアンカーに固定されるか又はアンカーと一体的に形成される。即ち、一体型電磁操作式吸入弁の場合は、「電磁操作式吸入弁の開弁動作」又は「吸入弁の開弁動作」という表現は、弁部材、弁ロッド及びアンカーの開弁動作を指すことがある。しかし、分離型電磁操作式吸入弁の場合は、「電磁操作式吸入弁の開弁動作」又は「吸入弁の開弁動作」という表現は、好ましくは、付勢されたソレノイドに対して引き付けられ又は反発するアンカー又はまた他の可動部材の開弁動作を指す。アンカーは一般に弁ロッドに固定されるか又は弁ロッドと一体的に形成されるため、「吸入弁の開弁動作」という表現はアンカー及び弁ロッドの開弁動作を指すことがある。

本発明の好適な実施形態によれば、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、パルス幅変調電圧信号を電磁操作式吸入弁に印加することによるパルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって制御され、制御電流値を徐々に低下させる段階は、例えばステップダウン式パルス幅変調制御に従って、印加されるパルス幅変調電圧信号のデューティを段階的（反復的）に低下させる段階を含む。従って、印加されるＰＷＭ制御電圧のデューティを段階的（反復的）に低下させること、例えば印加されるＰＷＭ制御電圧のデューティを制御してデューティを減少の階段関数に従って低下させるようにすることにより、第２の期間中に制御電流を徐々に低下させることが効率的に可能になる。

これに代わる方法として、本発明の更にまた他の好適な実施形態によれば、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、パルス幅変調電圧信号を電磁操作式吸入弁に印加することによるパルス幅変調制御によって制御され、制御電流値を徐々に低下させる段階は、例えばランプダウン式パルス幅変調制御に従って、印加されるパルス幅変調電圧信号のデューティを連続的に低下させる段階を含む。従って、印加されるＰＷＭ制御電圧のデューティを連続的に低下させること、例えば印加されるＰＷＭ制御電圧のデューティを制御してデューティを単調減少関数、例えば線形減少関数に従って低下させるようにすることにより、第２の期間中に制御電流を徐々に低下させることが効率的に可能になる。

常時開型電磁操作式吸入弁の第１の動作概念によれば、高圧燃料供給ポンプの動作は、好ましくは、移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置から第１のプランジャ位置へと移動し、電磁操作式吸入弁がバイアス力によって、又はバイアス力と油圧力とによって開弁又は開弁維持されている間に、吸入弁を介して燃料を圧縮室内に取り入れる吸入期間と、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動し、電磁操作式吸入弁がバイアス力によって開弁維持されている間に、吸入弁を介して圧縮室の外に燃料を逃す逃し期間と、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動し、電磁操作式吸入弁が磁力によって閉弁維持されている間に、圧縮室内において燃料を加圧すると共に吐出弁を介して排出して内燃機関に供給する送給期間とを含む。

即ち、第１の動作概念によれば、吸入期間の後に逃し期間が続き、逃し期間の後に送給期間が続き、その後、このサイクルが継続されて再び吸入期間が始まる。特に、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動する期間中において、逃し期間は、実質的に移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から移動を開始する時点から始まり、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動する間に吸入弁が閉弁され、吸入弁が閉弁されるやいなや送給期間が始まって、燃料は移動可能なプランジャが実質的に第２のプランジャ位置に到達するまで吐出弁を介して送給される。

第１の動作概念に従った高圧燃料供給ポンプを制御する場合、第２の期間は好ましくは吸入期間に含まれる。

常時開型電磁操作式吸入弁のまた別の第２の動作概念によれば、高圧燃料供給ポンプの動作は、移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置から第１のプランジャ位置へと移動する間に、吸入期間中に吸入弁が開弁維持される場合は吸入弁を介して、電磁操作式吸入弁に制御電流を印加することにより吸入期間中に吸入弁が閉弁維持される場合は任意で設けられる補助弁を介して圧縮室内に燃料を取り入れる吸入期間と、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動し、電磁操作式吸入弁が磁力によって閉弁維持されている間に、燃料を圧縮室内において加圧すると共に吐出弁を介して排出して内燃機関に供給する送給期間と、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動し、電磁操作式吸入弁がバイアス力によって、又はバイアス力と油圧力とによって開弁又は開弁維持されている間に、吸入弁を介して燃料を圧縮室の外に逃す逃し期間とを含む。

即ち、第２の動作概念によれば、吸入期間の後に送給期間が続き、送給期間の後に逃し期間が続き、その後、このサイクルが継続されて再び吸入期間が始まる。特に、移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置へと移動する期間中において、送給期間は、実質的に移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から移動を開始する時点（又は少なくとも第２のプランジャ位置の方へと向かう移動の開始直後）から始まり、吸入弁は移動可能なプランジャが第１のプランジャ位置から第２のプランジャ位置の方へと移動する間、最初は閉弁されており、吸入弁が開弁されるやいなや逃し期間が始まって、燃料は移動可能なプランジャが実質的に第２のプランジャ位置に到達するまで吸入弁を介して逃される。

第２の動作概念に従った高圧燃料供給ポンプを制御する場合は、第２の期間は好ましくは逃し期間に含まれる。

好適な実施形態によれば、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、電磁操作式吸入弁に対する制御電流は第２の期間中に印加されて、特に吸入弁が第１の停止位置に到達する時点より前に、第１の方向への吸入弁の移動が加速されることを防ぐようになっている。

また他の好適な実施形態によれば、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、電磁操作式吸入弁に対する制御電流は第２の期間中に印加されて、特に吸入弁が第１の停止位置に到達する時点より前に、第１の方向への吸入弁の移動が減速されるようになっている。

好ましくは、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、制御電流は、第２の期間において少なくとも吸入弁が第１の停止位置に到達するまで電磁操作式吸入弁に印加される。特に、好ましくは制御電流を徐々に低下させて、吸入弁が第１の停止位置に到達した後に制御電流がゼロに達するようにする。

好適な実施形態によれば、常時開型電磁操作式吸入弁において、特に上記の第１の動作概念の場合、第２の期間の制御電流は、移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置に到達した後に電磁操作式吸入弁に印加される。これに代わる方法として、第２の期間の制御電流は、移動可能なプランジャが実質的に第２のプランジャ位置に到達する時点で早くも電磁操作式吸入弁に印加されてよい。

好ましくは、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、第１及び第２の期間は、電磁操作式吸入弁にいかなる制御電流も印加されない第３の期間によって分離される。好ましくは、常時開型電磁操作式吸入弁において、特に上記の第１の動作概念の場合、第３の期間は、移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置に到達する時点を含む。これは、第１及び第２の期間の間の第３の期間中にはいかなる制御電流も電磁操作式吸入弁に印加されないため、高圧燃料供給ポンプのエネルギー消費量を削減することができると共に、熱的過負荷を防ぐことができるという利点を有する。上記の第１の動作概念の場合、これは、例えば移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置に到達する前に、早くも制御電流を遮断してよいことを意味する。その後、移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置に到達するまで、圧縮室内部の油圧の増大を利用して吸入弁を閉弁維持することができる。

また他の好適な実施形態によれば、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、制御電流は第１の期間から第２の期間まで連続的に電磁操作式吸入弁に印加される。更に、好ましくは第１の期間と第２の期間とは、電磁操作式吸入弁に制御電流が印加される第３の期間により分離され、この第３の期間中に印加される制御電流は、好ましくは第１の期間中に吸入弁を閉弁維持するために印加される制御電流より低い。これもまた、第１及び第２の期間の間の第３の期間中にはより低い電流が電磁操作式吸入弁に印加されるため、高圧燃料供給ポンプのエネルギー消費量を削減することができると共に、熱的過負荷を防ぐことができるという利点を有する。上記の第１の動作概念の場合、常時開型電磁操作式吸入弁において、このことは、例えば移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置に到達する前に、制御電流を低下させることができることを意味する。その後、移動可能なプランジャが第２のプランジャ位置に到達するまで、圧縮室内部の油圧の増大を利用して吸入弁を閉弁維持することができる。

好ましくは、第１の期間中に印加される制御電流は第２の期間に印加される制御電流より高い。好ましくは、常時開型電磁操作式吸入弁の場合、第１の期間中に吸入弁を全閉位置につけると共に、任意で吸入弁を閉弁維持するために印加される制御電流は第２の期間に印加される制御電流より高い。

好ましくは、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、第２の期間に電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、内燃機関の低負荷運転中、特に内燃機関の空運転中にのみ行なわれる。より高いエンジン速度では、高圧燃料供給ポンプは、吸入弁を閉弁維持するために電流が印加される第１の期間後は制御電流を印加されずに運転されてよい。その理由は、より高いエンジン速度では、エンジン騒音等のその他の騒音源が全騒音の大半を占め、吸入弁が全開位置に到達するときに生じる衝撃騒音は全動作騒音に有意に寄与するわけではないためである。

好ましくは、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、電磁操作式吸入弁に印加される制御電流は、特に上記のようにデューティを段階的（反復的）に低下させるステップダウン式ＰＷＭ制御又はデューティを連続的に低下させるランプダウン式ＰＷＭ制御に従って、第２の期間中に印加される電圧信号のパルス幅変調制御によって制御されるか、又は、本発明のまた他の好適な実施形態によれば、電磁操作式吸入弁に印加される制御電流は、閉ループ電流制御によって、例えばソレノイド電流検出によるフィードバックを用いた電流閾値制御により制御される。このような電流制御は、電流増幅器によって電磁操作式吸入弁の制御電流値を制御する段階と、電流センサによって電磁操作式吸入弁の制御電流値を求める段階とを含んでよい。特に、第２の期間中に制御電流を印加する段階が制御電流を徐々に低下させる段階を含む限り、電磁操作式吸入弁の制御電流を制御するいかなる方法を用いてもよい。

好ましくは、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、吸入弁は、弁部材と弁ロッドとを含む一体型吸入弁であり、弁部材と弁ロッドとは一体成形部品により形成されるか、又は弁部材と弁ロッドとが互いに固定される。これに代わる方法として、常時開型電磁操作式吸入弁及び常時閉型電磁操作式吸入弁において、吸入弁は、別々に形成される弁部材と弁ロッドとを含む分離型吸入弁であってよい。

本発明の第２の態様によれば、内燃機関に加圧燃料を供給するように構成される高圧燃料供給ポンプを制御する制御装置が得られ、この制御装置は、本発明の第１の態様又は本発明の上記の好適な実施形態の少なくとも１つに係る上記の方法に従った高圧燃料供給ポンプを制御する方法によって、電磁操作式吸い込み弁に印加される制御電流を制御するようになっている。

本発明の第３の態様によれば、コンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラムが得られ、このコンピュータプログラムコードは、本発明の第１の態様又は本発明の上記の好適な実施形態の少なくとも１つに係る上記の方法に従った高圧燃料供給ポンプを制御する方法によって、電磁操作式吸入弁に印加される制御電流を制御装置に制御させるように制御装置、特にエンジン制御装置を適応させるように構成される。

本発明によれば、特に減速パルスのタイミング及び振幅の厳密な計算と正確な調節とにさほど依存せずに、常時開型電磁操作式吸入弁を含む高圧燃料供給ポンプをより低騒音で効率的に制御することができる。

図１は、第２の動作に従って制御することができる一体型常時開型電磁操作式吸入弁を含む高圧燃料供給ポンプの一例を示す図である。 図２は、第１の動作に従って制御することができる一体型常時開型電磁操作式吸入弁を含む高圧燃料供給ポンプの一例を示す図である。 図３は、第１の動作に従って制御することができる分離型常時開型電磁操作式吸入弁を含む高圧燃料供給ポンプの一例を示す図である。 図４は、高圧燃料供給ポンプの第１の動作に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図５は、高圧燃料供給ポンプの第２の動作に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図９は、本発明の第４の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図１０は、本発明の第５の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図１１は、本発明の第６の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図１２は、本発明の第７の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図１３は、本発明の第８の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図１４は、本発明の第９の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図１５は、本発明の第１０の実施形態に従った一体型電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す図である。 図１６は、第２の期間中に制御電流を低下させずに第１の動作に従った電磁操作式吸入弁の制御と、第２の期間中に制御電流を低下させて第１の動作に従った電磁操作式吸入弁の制御であって、本発明の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御との比較を例示的に示す図である。 図１７は、本発明の実施形態に従ったランプダウン式ＰＷＭ制御及び本発明の実施形態に従ったステップダウン式ＰＷＭ制御を例示的に示す図である。

本発明の好適な実施形態を以下に図を参照して説明する。かかる実施形態の特徴及び態様を改変して又は組み合わせて、本発明の更に他の実施形態を形成できる。この説明では、２つの電流制御方法（ソレノイド電流検出によるフィードバックを用いた直接電流閾値制御又はＰＷＭ制御）のいずれかを用いて（即ち、結果として得られる所望の電流を示すこと又はこうした電流を生じさせることができるＰＷＭ信号を示すことのいずれかにより）本発明に含まれる考え方を説明する。しかし、他のあらゆる電流制御手段を使用できる。更に、実際の電流プロファイルは、電流リップル（特にＰＷＭ制御の場合）又は吸入弁が機械的停止部に衝突する時の電流低下等のその他の特徴を呈しうる。このような特徴は図では簡略化のために省略されており、局所平均電流のみが（滑らかな線として）示されている。

図１に、第２の動作（特許文献２の図４に基づく）に従って制御することができる一体型常時開型電磁操作式吸入弁１２０を含む高圧燃料供給ポンプ１００の一例を示す。高圧燃料供給ポンプ１００は、圧縮室１１０と、カム１８０により駆動されると共に圧縮室１１０内において下死点位置と上死点位置との間で往復移動する移動可能なプランジャ１３０とを含む。高圧燃料供給ポンプ１００は更に、電磁操作式吸入弁１２０の他に、吸込み通路１６０から圧縮室１１０へと低圧燃料を送給する補助弁１５０と、圧縮室１１０から内燃機関（図示せず）のコモンレールと接続される吐出し通路１７０へと高圧燃料を送給する吐出弁１４０とを含む。

電磁操作式吸入弁１２０は、弁ロッド１２２に固定される弁部材１２１を含む一体型吸入弁である。弁ロッド１２２は、ばね１２３により弁１２１の開弁方向にバイアスされる。電磁操作式吸入弁１２０は更に、弁ロッド１２２に固定されるアンカー１２４とソレノイドコイル１２５とを含み、アンカー１２４は吸入弁の全開位置において抑止部材１２６と接触可能である。ソレノイドコイル１２５に制御電流を印加すると、アンカー１２４に対して吸入弁の閉弁方向に作用する磁気的バイアス力が生じ、制御電流を印加することにより弁部材１２１が吸入弁の全閉位置において弁座１２７と接触するまで吸入弁を閉弁させることができるようになっている。

カム１８０が回転するときに、高圧燃料供給ポンプ１００の動作は、移動可能なプランジャ１３０が上死点位置ＴＤＣから下死点位置ＢＤＣへと移動する間、電磁操作式吸入弁１２０に制御電流を印加することにより吸入期間中に吸入弁１２０が閉弁維持されて、補助弁１５０を介して圧縮室１１０内に燃料を取り入れる吸入期間と、移動可能なプランジャ１３０が下死点位置ＢＤＣから上死点位置ＴＤＣへと移動し、電磁操作式吸入弁１２０が磁力によって閉弁維持されている間に、燃料を圧縮室１１０内において加圧すると共に吐出弁１４０を介して排出して内燃機関に供給する送給期間と、移動可能なプランジャ１３０が下死点位置ＢＤＣから上死点位置ＴＤＣへと移動し、電磁操作式吸入弁１２０がばね１２３によるバイアス力と、可能性として吸入弁１２０を介して流出する燃料の油圧力とによって開弁又は開弁維持されている間に、吸入弁１２０を介して燃料を圧縮室１１０の外に逃す逃し期間とを含む（第２の動作、図５も参照されたい）。上記において、吸入弁は、吸入期間中は閉弁維持され、低圧燃料は補助弁１５０を介してのみ圧縮室１１０に送給される。しかし、吸入期間の少なくとも一部分において低圧燃料が吸入弁１２０と補助弁１５０を介して、又は補助弁１５０が設けられない場合は吸入弁１２０のみを介して圧縮室１１０に送給されるように吸入弁１２０を制御することもできる。吸入弁１２０は吸入期間の終了時の最後には閉弁するように制御される。

図２に、第１の動作に従って制御することができる一体型常時開型電磁操作式吸入弁１２０を含む高圧燃料供給ポンプ１００の一例を示す。高圧燃料供給ポンプ１００は、圧縮室１１０と、カム１８０により駆動されると共に圧縮室１１０内において下死点位置と上死点位置との間で往復移動する移動可能なプランジャ１３０とを含む。高圧燃料供給ポンプ１００は、電磁操作式吸入弁１２０の他に、高圧燃料を圧縮室１１０から内燃機関（図示せず）のコモンレールと接続される吐出し通路１７０に送給する吐出弁１４０を更に含む。

電磁操作式吸入弁１２０は、弁ロッド１２２に固定される弁部材１２１を含む一体型吸入弁である。弁ロッド１２２は、ばね１２３により弁１２１の開弁方向にバイアスされる。電磁操作式吸入弁１２０は更に、弁ロッド１２２に固定されるアンカー１２４とソレノイドコイル１２５とを含む。ソレノイドコイル１２５に制御電流を印加すると、アンカー１２４に対して吸入弁の閉弁方向に作用する磁気的バイアス力が生じ、制御電流を印加することにより弁部材１２１が吸入弁の全閉位置において弁座１２７と接触するまで吸入弁を閉弁させることができるようになっている。

カム１８０が回転するときに、高圧燃料供給ポンプ１００の動作は、移動可能なプランジャ１３０が上死点位置ＴＤＣから下死点位置ＢＤＣへと移動し、電磁操作式吸入弁１２０がばね１２３のバイアス力によって開弁又は開弁維持されている間に、吸入弁１２０を介して圧縮室１１０内に燃料を取り入れる吸入期間と、移動可能なプランジャ１３０が下死点位置ＢＤＣから上死点位置ＴＤＣへと移動し、電磁操作式吸入弁１２０がバイアス力によって開弁維持されている間に、吸入弁１２０を介して燃料を圧縮室１１０の外に逃す逃し期間と、移動可能なプランジャ１３０が下死点位置ＢＤＣから上死点位置ＴＤＣへと移動し、電磁操作式吸入弁１２０が磁力によって閉弁維持されている間に、燃料を圧縮室１１０内において加圧すると共に、吐出弁１４０を介して排出して内燃機関に供給する送給期間とを含む（第１の動作、図４も参照されたい）。

図３に、第１の動作に従って制御することができる分離型常時開型電磁操作式吸入弁１２０を含む高圧燃料供給ポンプ１００の一例を示す。図２に示す高圧燃料供給ポンプ１００とは相違して、弁ロッド１２２と弁部材１２１とは別々の部品である。弁部材１２１は、ばね１２３ｂにより吸入弁１２０の閉弁方向にバイアスされ、弁ロッド１２２は、ばね１２３ａにより吸入弁１２０の開弁方向にバイアスされ、ばね１２３ａのバイアス力はばね１２３ｂのバイアス力より強く、ソレノイドコイル１２５に制御電流が印加されないときは、弁部材１２１が弁ロッド１２２により吸入弁の開弁方向にバイアスされるようになっている。ソレノイドコイル１２５に制御電流を印加することにより、アンカー１２４に作用する磁力が発生してアンカー１２４と弁ロッド１２２とを一緒に引き付けて、弁部材１２１を吸入弁１２０の全閉位置において弁座１２７と接触させることができるようになる。図３に示す分離型常時開型電磁操作式吸入弁１２０の動作は、吸入期間の後に逃し期間が続き、更に逃し期間の後に送給期間が続く（第１の動作）点において、図２に示す電磁操作式吸入弁１２０の動作と基本的に同様である。

図４に、高圧燃料供給ポンプの第１の動作に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図４の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置ＴＤＣとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図４の中段にはソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図４の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

移動可能なプランジャ１３０が下死点位置ＢＤＣから上死点位置ＴＤＣの方へと移動するときに、ソレノイド１２５を付勢すると共に吸入弁１２０を閉弁させるために、期間ΔＴ０中に高い制御電流パルスをソレノイド１２５に印加することにより吸入弁１２０が閉じられる。次に、吸入弁１２０が全閉位置にあるときに、第１の期間ΔＴ１中に制御電流が印加されて吸入弁１２０は閉弁維持される。その後、エネルギー消費量の観点から制御電流が遮断され、吸入弁１２０は圧縮室１１０内における圧力の増大によって生じる油圧力により閉弁維持される。移動可能なプランジャ１３０が上死点位置に到達すると、ばね（図２のばね１２３又は図３のばね１２３ａ）のバイアス力により、且つ更に可能性として開弁状態の吸入弁１２０を介して圧縮室１１０内に流入する低圧燃料によって生じる油圧力により、吸入弁１２０が開かれる。吸入弁１２０が全開位置に到達するときに、大きな衝撃騒音が生じる。

図５に、高圧燃料供給ポンプの第２の動作に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図５の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図５の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図５の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

移動可能なプランジャ１３０が下死点位置ＢＤＣから上死点位置ＴＤＣの方へと移動するときに、吸入弁１２０は、最初は、第１の期間ΔＴ１中に吸入弁１２０を閉弁維持するために、期間ΔＴ０中に印加された初期パルスより低い制御電流を印加することにより全閉位置に維持される（ΔＴ０を図５に示すより遅く設定することも可能であり、これによって、吸入弁１２０と補助弁１５０との両方の弁を介して吸入段階の開始時に、低圧燃料を圧縮室１１０内に送給することができる）。その後、制御電流が遮断され、ばねのバイアス力により、且つ更に可能性として開弁状態の吸入弁１２０を介して圧縮室１１０から流出する燃料により生じる油圧力により、吸入弁１２０が開かれる。吸入弁１２０が全開位置に到達するときに、大きな衝撃騒音が生じる。

図６に、本発明の第１の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図６の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図６の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図６の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図６の基本的な制御原理は図４を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第１の実施形態によれば、移動可能なプランジャ１３０が上死点位置ＴＤＣに到達して、再び下死点位置ＢＤＣの方へと移動し始めた後に、第２の期間ΔＴ２中に制御電流がソレノイド１２５に再び印加される。第１及び第２の期間ΔＴ１及びΔＴ２間の第３の期間ΔＴ３中は、いかなる制御電流も印加されない。特に、第２の期間ΔＴ２中において、第１の期間ΔＴ１（図６に示す）中に印加される制御電流と実質的に同じ振幅であっても同じ振幅でなくてもよいパルス電流最大減速制御値まで制御電流を増加させることによって、最初にソレノイド１２５を急速に付勢することにより減速電流インパルスがソレノイド１２５に印加される。制御電流は短期間にわたって実質的にパルス電流最大減速制御値に維持された後に、徐々にゼロまで低下せしめられ、特に実質的に直線状にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図７に、本発明の第２の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図７の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図７の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図７の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図７の基本的な制御原理は、図４を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第２の実施形態によれば、移動可能なプランジャ１３０が上死点位置ＴＤＣに到達して、再び下死点位置ＢＤＣの方へと移動し始めた後に、第２の期間ΔＴ２中に制御電流がソレノイド１２５に再び印加される。特に、第２の期間ΔＴ２中において、第１の期間ΔＴ１（図７に示す）中に印加される制御電流と実質的に同じ振幅であっても同じ振幅でなくてもよいパルス電流最大減速制御値まで制御電流を増加させることによって、最初にソレノイド１２５を急速に付勢することにより減速電流インパルスがソレノイド１２５に印加される。その後、制御電流は直ちに徐々にゼロまで低下せしめられ、特に実質的に直線状にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図８に、本発明の第３の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図８の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図８の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図８の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図８の基本的な制御原理は図４を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第３の実施形態によれば、移動可能なプランジャ１３０が上死点位置ＴＤＣに到達して、再び下死点位置ＢＤＣの方へと移動し始めた後に、第２の期間ΔＴ２中に制御電流がソレノイド１２５に再び印加される。特に、第２の期間ΔＴ２中において、第１の期間ΔＴ１（図８に示す）中に印加される制御電流と実質的に同じ振幅であっても同じ振幅でなくてもよいパルス電流最大減速制御値まで制御電流を増加させることによって、最初にソレノイド１２５を急速に付勢することにより減速電流インパルスがソレノイド１２５に印加される。その後、制御電流は直ちに徐々にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図９に、本発明の第４の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図９の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図９の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図９の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図９の基本的な制御原理は図４を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第４の実施形態によれば、移動可能なプランジャ１３０が上死点位置ＴＤＣに到達して、再び下死点位置ＢＤＣの方へと移動し始めた後に、第２の期間ΔＴ２中に制御電流がソレノイド１２５に再び印加される。特に、第２の期間ΔＴ２中において、第１の期間ΔＴ１（図９に示す）中に印加される制御電流と実質的に同じ振幅であっても同じ振幅でなくてもよいパルス電流最大減速制御値まで制御電流を増加させることによって、最初にソレノイド１２５を急速に付勢することにより減速電流インパルスがソレノイド１２５に印加される。制御電流は短期間にわたって実質的にパルス電流最大減速制御値に維持された後に、徐々にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図１０に、本発明の第５の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図１０の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図１０の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図１０の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図１０の基本的な制御原理は図６を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第５の実施形態によれば、制御電流は第１の期間ΔＴ１から第２の期間ΔＴ２まで実質的な一定値で連続的に印加される。第２の期間ΔＴ２中において、制御電流は短期間にわたって実質的にパルス電流最大減速制御値に維持された後に、徐々にゼロまで低下せしめられ、特に直線状にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図１１に、本発明の第６の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図１１の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図１１の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図１１の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図１１の基本的な制御原理は図７を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第６の実施形態によれば、制御電流は第１の期間ΔＴ１から第２の期間ΔＴ２まで実質的な一定値で連続的に印加される。第２の期間ΔＴ２中において、移動可能なプランジャ１３０が実質的に上死点に到達する時点から、制御電流は徐々にゼロまで低下せしめられ（移動可能なプランジャ１３０が上死点に到達する前又は後の時点から、制御電流が徐々に低下せしめられてもよい）、特に実質的に直線状にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図１２に、本発明の第７の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図１２の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図１２の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図１２の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図１２の基本的な制御原理は図９を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第７の実施形態によれば、制御電流は第１の期間ΔＴ１から第２の期間ΔＴ２まで実質的な一定値で連続的に印加される。第２の期間ΔＴ２中において、制御電流は短期間にわたって実質的にパルス電流最大減速制御値に維持された後に、徐々にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図１３に、本発明の第８の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図１３の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図１３の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図１３の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図１３の基本的な制御原理は図８を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第８の実施形態によれば、制御電流は第１の期間ΔＴ１から第２の期間ΔＴ２まで実質的な一定値で連続的に印加される。第２の期間ΔＴ２中において、移動可能なプランジャ１３０が実質的に上死点に到達する時点から、制御電流は徐々にゼロまで低下せしめられる（移動可能なプランジャ１３０が上死点に到達する前又は後の時点から、制御電流が徐々に低下せしめられてもよい）。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図１４に、本発明の第９の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図１４の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図１４の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図１４の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図１４の基本的な制御原理は図１０を参照して説明した制御原理と同様であるが、本発明の第９の実施形態によれば、制御電流は第１の期間ΔＴ１から第２の期間ΔＴ２まで連続的に印加されるが、エネルギー消費量の削減及び熱的過負荷の防止という理由から、第１の期間ΔＴ１中に、送給期間の終了時点でより低い電流値に低下せしめられる。第２の期間ΔＴ２中に、制御電流が再び増加せしめられ、その後、制御電流は短期間にわたって実質的にパルス電流最大減速制御値に維持された後に、徐々にゼロまで低下せしめられ、特に直線状にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

図１５に、本発明の第１０の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御を例示的に示す。図１５の上段には、下死点位置ＢＤＣと上死点位置TDCとの間において往復移動する移動可能なプランジャ１３０のプランジャ動作を示す。図１５の中段には、ソレノイドコイル１２５に印加される制御電流を示し、図１５の下段には吸入弁１２０、特に弁部材１２１の全開位置と全閉位置との間における移動を示す。

図１５の基本的な制御原理は図６を参照して説明した制御原理と同様である。第１及び第２の期間ΔＴ１及びΔＴ２間の第３の期間ΔＴ３中には、いかなる制御電流も印加されない。特に、第２の期間ΔＴ２中において、第１の期間ΔＴ１（図１５に示す）中に印加される制御電流と実質的に同じ振幅であっても同じ振幅でなくてもよいパルス電流最大減速制御値まで制御電流を増加させることによって、最初にソレノイド１２５を急速に付勢することにより減速電流インパルスがソレノイド１２５に印加される。図６とは対照的に、移動可能なプランジャ１３０が上死点位置ＴＤＣに到達する前に、既に第２の期間ΔＴ２中の減速パルスが印加され、早くも制御電流が再び増加せしめられる。制御電流は短期間にわたって実質的にパルス電流最大減速制御値に維持された後に、徐々にゼロまで低下せしめられ、特に連続的且つ実質的に直線状にゼロまで低下せしめられる。その結果として、吸入弁の開弁動作が減速され、徐々に低下する制御電流値により、吸入弁１２０は大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達する。

第２の期間中に制御電流を徐々に低下させずに第１の動作に従った電磁操作式吸入弁の制御（図１６（Ａ）参照）と、第２の期間中に制御電流を低下させて第１の動作に従った電磁操作式吸入弁の制御であって、本発明の実施形態に従った電磁操作式吸入弁の制御（図１６（Ｂ）、図６と同様）との比較を例示的に示す図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に、本発明の効果が、減速インパルスを本発明に従って徐々に低下させなかった場合と比較して示されている。図１６（Ｂ）に示す本発明の実施形態は、吸入弁１２０が大きな衝撃騒音を生じることなしに滑らかに全開位置に到達することを可能にする一方で、図１６（Ａ）の吸入弁１２０の開弁動作は単に停止されるだけでなく、減速パルスがエンジン速度や燃料の温度等の動作条件と大量生産時の偏差により高圧燃料ポンプ毎に異なる可能性がある吸入弁の個別の特性とに合わせて非常に正確且つ厳密に調節されない限り、磁力がバイアス力より大きくなると吸入弁１２０が実際に再び該吸入弁の閉弁方向に移動せしめられる。このため、減速インパルスにより衝撃騒音を低下させることを意図していても、制御電流が遮断されると、吸入弁が急速に開いて大きな衝撃騒音を生じる。

図１７（Ａ）に、本発明の実施形態に従ったランプダウン式ＰＷＭ制御を例示的に示す。図１７（Ａ）の上段には、第２の期間ΔＴ２中に制御電流を制御して連続的に制御電流を低下させるために、電磁操作式吸入弁のソレノイドに印加することができるランプダウン式ＰＷＭ電圧信号の一例を示す。印加されるランプダウン式ＰＷＭ電圧信号は、最初はある所定の最大デューティ（例えば、８５％、９０％又は９５％以上）であり、その後、時間の経過と共に連続的に低下し、所定の最大デューティより低い所定の最小デューティ（ゼロであってもよい）となる。図１７（Ａ）の下段に、最初はＰＷＭ電圧信号により増加し、その後、ＰＷＭ電圧信号のデューティが連続的に低下することにより連続的に低下していく、結果的に得られる制御電流を例示的に示す。

図１７（Ｂ）に、本発明の実施形態に従ったステップダウン式ＰＷＭ制御を例示的に示す。図１７（Ｂ）の上段には、第２の期間ΔＴ２中に制御電流を制御して徐々に制御電流を低下させるために、電磁操作式吸入弁のソレノイドに印加することができるステップダウン式ＰＷＭ電圧信号の一例を示す。印加されるステップダウン式ＰＷＭ電圧信号は、最初はある所定の最大デューティ（例えば、８５％、９０％又は９５％以上）であり、その後、時間の経過と共に最大デューティから１つ以上の中間デューティへ、そして更に所定の最大デューティより低い所定の最小デューティ（ゼロであってもよい）へと徐々に低下していく。図１７（Ｂ）の下段に、最初はＰＷＭ電圧信号により増加し、その後、ＰＷＭ電圧信号のデューティが段階的に低下することにより徐々に低下していく、結果的に得られる制御電流を例示的に示す。

要約すれば、本発明は、特に減速パルスのタイミング及び振幅の正確な調節と厳密な計算とにさほど依存せずに、常時開型電磁操作式吸入弁を含む高圧燃料供給ポンプをより低騒音で効率的に制御するための方法及び制御装置を提供するものである。

１００…高圧燃料供給ポンプ
１１０…圧縮室
１２０…電磁操作式吸入弁
１３０…プランジャ
１４０…吐出弁

Claims (14)

1. 内燃機関に加圧燃料を供給するように構成される高圧燃料供給ポンプの制御方法であって、
   前記高圧燃料供給ポンプは、圧縮室と、前記圧縮室に非加圧燃料を送給する電磁操作式吸入弁と、前記圧縮室内において第１のプランジャ位置と第２のプランジャ位置との間で往復移動して、前記圧縮室内の燃料を加圧する移動可能なプランジャと、加圧燃料を前記圧縮室から排出して前記内燃機関に供給する吐出弁とを含み、
   前記電磁操作式吸入弁は、バイアス力によって第１の停止位置の方へと第１の方向にバイアスされるように構成されると共に、磁力によって第２の停止位置の方へと前記第１の方向とは逆の第２の方向に、前記バイアス力に抗して移動され、且つ磁力によって前記第２の停止位置に維持されるように構成され、
   第１の期間中に前記電磁操作式吸入弁に制御電流を印加して、前記吸入弁を前記第２の方向に前記第２の停止位置まで移動させると共に、磁力によって前記吸入弁を前記第２の停止位置に維持する段階と、
   前記第１の期間後の第２の期間において前記電磁操作式吸入弁の前記第２の停止位置から前記第１の方向への移動中に、前記電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階とを含む高圧燃料供給ポンプの制御方法において、
   前記第２の期間中に前記電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、前記制御電流を徐々に低下させる段階を備え、
   前記第１の期間中に前記電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、
   前記電磁操作式吸入弁が常時開型電磁操作式吸入弁である場合に、
   前記吸入弁が第２の停止位置に到達する前に、前記第１の期間中に前記電磁操作式吸入弁に印加する制御電流の最大値よりも小さい閉弁を維持するための電流値まで、制御電流を低下させ、
   前記第１の期間中に前記電磁操作式吸入弁に印加される制御電流は、前記第２のプランジャ位置である上死点に対応するタイミングより前において、時間が経過するにつれて０から増加し、第１の最大値を経て０まで減少する山状の第１の電流波形であり、
   前記第２の期間中に前記電磁操作式吸入弁に印加される制御電流は、前記第２のプランジャ位置である上死点に対応するタイミングの後において、時間が経過するにつれて０から増加した後、第２の最大値を経て０まで減少する山状の第２の電流波形であり、
   前記第１の電流波形と前記第２の電流波形は、前記第２のプランジャ位置である上死点を挟んで２山状の電流波形であることを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御方法。
2. 前記電磁操作式吸入弁は磁力によって閉弁且つ／又は閉弁維持されるように構成される常時開型電磁操作式吸入弁であり、前記第１の停止位置は前記電磁操作式吸入弁の全開位置であり、前記第１の方向は前記電磁操作式吸入弁の開弁方向であり、前記第２の停止位置は前記電磁操作式吸入弁の全閉位置であり、前記第２の方向は前記電磁操作式吸入弁の閉弁方向であること、又は
   前記電磁操作式吸入弁は磁力によって開弁且つ／又は開弁維持されるように構成される常時閉型電磁操作式吸入弁であり、前記第１の停止位置は前記電磁操作式吸入弁の全閉位置であり、前記第１の方向は前記電磁操作式吸入弁の閉弁方向であり、前記第２の停止位置は前記電磁操作式吸入弁の全開位置であり、前記第２の方向は前記電磁操作式吸入弁の開弁方向であり、
   前記第１の期間中の制御電流と前記第２の期間中の制御電流は、前記上死点に対応するタイミングを挟んでそれぞれ異なる電流値であり、
   前記第２の期間中の制御電流の前記第２の最大値は、前記第１の期間中の制御電流の前記第１の最大値より小さいことを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
3. 前記電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、前記電磁操作式吸入弁にパルス幅変調電圧信号を印加することによるパルス幅変調制御によって制御されることと、
   前記制御電流値を徐々に低下させる段階は、前記印加されるパルス幅変調電圧信号のデューティを段階的に低下させる段階からなること、又は
   前記制御電流値を徐々に低下させる段階は、前記印加されるパルス幅変調電圧信号のデューティを連続的に低下させる段階からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
4. 前記電磁操作式吸入弁は磁力によって閉弁又は閉弁維持されるように構成される常時開型電磁操作式吸入弁であり、
   前記高圧燃料供給ポンプの動作は、
   前記移動可能なプランジャが前記第２のプランジャ位置から前記第１のプランジャ位置へと移動し、前記電磁操作式吸入弁がバイアス力によって、又はバイアス力と油圧力とによって開弁又は開弁維持されている間に、前記吸入弁を介して前記圧縮室内に燃料を取り入れる吸入期間と、
   前記移動可能なプランジャが前記第１のプランジャ位置から前記第２のプランジャ位置へと移動し、前記電磁操作式吸入弁がバイアス力によって開弁維持されている間に、前記吸入弁を介して前記圧縮室の外に燃料を逃す逃し期間と、
   前記移動可能なプランジャが前記第１のプランジャ位置から前記第２のプランジャ位置へと移動し、前記電磁操作式吸入弁が磁力によって閉弁維持されている間に、前記圧縮室内において燃料を加圧すると共に前記吐出弁を介して排出して、前記内燃機関に供給する送給期間とを含み、
   前記第２の期間は前記吸入期間に含まれる、請求項１〜３の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
5. 前記電磁操作式吸入弁は磁力によって閉弁又は閉弁維持されるように構成される常時開型電磁操作式吸入弁であり、
   前記高圧燃料供給ポンプの動作は、
   前記移動可能なプランジャが前記第２のプランジャ位置から前記第１のプランジャ位置へと移動する間に、前記吸入弁が吸入期間中に開弁維持される場合は、前記吸入弁を介して、前記吸入弁が吸入期間中に前記電磁操作式吸入弁に制御電流を印加することにより閉弁維持される場合は、補助弁を介して前記圧縮室内に燃料を取り入れる吸入期間と、
   前記移動可能なプランジャが前記第１のプランジャ位置から前記第２のプランジャ位置へと移動し、前記電磁操作式吸入弁が磁力によって閉弁維持されている間に、燃料を前記圧縮室内において加圧すると共に前記吐出弁を介して排出して、前記内燃機関に供給する送給期間と、
   前記移動可能なプランジャが前記第１のプランジャ位置から前記第２のプランジャ位置へと移動し、前記電磁操作式吸入弁がバイアス力によって、又はバイアス力と油圧力とによって開弁又は開弁維持されている間に、前記吸入弁を介して前記圧縮室の外に燃料を逃す逃し期間とを含み、
   前記第２の期間は逃し期間に含まれる、請求項１〜３の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
6. 前記電磁操作式吸入弁に対する制御電流は前記第２の期間中に印加されて、前記吸入弁が前記第１の停止位置に到達する時点より前に、前記第１の方向への前記吸入弁の移動が加速されることが防がれ、前記第１の方向への前記吸入弁の移動が、前記吸入弁が前記第１の停止位置に到達する時点より前に減速されるように、
   前記第２の期間中に前記電磁操作式吸入弁に制御電流を印加する段階は、
   前記電磁操作式吸入弁が常時開型電磁操作式吸入弁である場合に、
   前記吸入弁が第１の停止位置に到達する前に、制御電流を所定の電流値まで上昇させた後に徐々に低下させることを特徴とする請求項１〜５の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
7. 前記制御電流は、前記第２の期間において少なくとも前記吸入弁が前記第１の停止位置に到達するまで印加されることを特徴とする請求項１〜６の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
8. 前記電磁操作式吸入弁が磁力によって閉弁又は閉弁維持されるように構成される常時開型電磁操作式吸入弁である場合に、
   前記第２の期間の制御電流は、前記移動可能なプランジャが前記第２のプランジャ位置に到達した後に印加されることを特徴とする請求項１〜７の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
9. 前記第１及び第２の期間は、前記電磁操作式吸入弁にいかなる制御電流も印加されない第３の期間によって分離されることを特徴とする請求項１〜８の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
10. 前記電磁操作式吸入弁が磁力によって閉弁又は閉弁維持されるように構成される常時開型電磁操作式吸入弁である場合に、前記第３の期間は、前記移動可能なプランジャが前記第２のプランジャ位置に到達する時点を含むことを特徴とする請求項９に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
11. 前記電磁操作式吸入弁に印加される前記制御電流は、印加される電圧信号のパルス幅変調制御によって、又は閉ループ電流制御によって制御されることを特徴とする請求項１〜１０の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。
12. 内燃機関に加圧燃料を供給するように構成される高圧燃料供給ポンプを制御する高圧燃料供給ポンプの制御装置において、請求項１〜１１の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプを制御する方法に従って、前記電磁操作式吸入弁に印加される制御電流を制御することを特徴とする高圧燃料供給ポンプの制御装置。
13. 請求項１〜１１の少なくとも１項に記載の高圧燃料供給ポンプを制御する方法に従って、前記電磁操作式吸入弁に印加される制御電流を制御するように制御装置、特にエンジン制御装置を適応させるように構成されるコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラム。
14. 前記制御電流を徐々に低下させる段階は、前記制御電流を徐々にゼロまで低下させる段階を含む請求項１に記載の高圧燃料供給ポンプの制御方法。

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