專利名稱：使用了可變?nèi)萘渴饺剂媳玫母邏喝剂瞎┙o系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)中的使用了燃料泵的高壓燃料供給系統(tǒng)，尤其涉及一種可變?nèi)萘渴礁邏喝剂媳弥械陌l(fā)熱量的降低技術(shù)。
背景技術(shù)：
從環(huán)境保護(hù)的角度考慮，現(xiàn)在的汽車以清潔的排氣和耗油量提高為目的，正在進(jìn)行直接噴射式發(fā)動機(jī)(筒內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī))的開發(fā)。筒內(nèi)噴射內(nèi)燃機(jī)是一種在氣缸的燃燒室內(nèi)直接進(jìn)行由燃料噴射閥產(chǎn)生燃料噴射的內(nèi)燃機(jī)，通過減小由燃料噴射閥噴射的燃料粒徑，促進(jìn)噴射燃料的燃燒，實現(xiàn)了排出氣體中特定物質(zhì)的削減和耗油量提高等。
其中，為了使從燃料噴射閥噴射的燃料粒徑減小，需要尋求燃料高壓化的方法，因此，提出了各種向燃料噴射閥壓送高壓燃料的高壓燃料泵的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1或者專利文獻(xiàn)2)。
上述專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)，是一種通過根據(jù)燃料噴射閥的燃料噴射量，進(jìn)行被供給的高壓燃料的流量控制，來降低高壓燃料泵驅(qū)動力的技術(shù)。作為流量控制機(jī)構(gòu)，記載了常開閥式和常閉型2種電磁閥，無論在哪種情況下，都通過在噴出工序中操作吸入閥閉閥的時機(jī)，調(diào)節(jié)高壓燃料泵所加壓的燃料的容積。
另外，上述專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)是一種作為吸入閥而具備常閉型電磁閥的高壓燃料泵。通過在吸入工序的中間時刻提供開閥信號，實現(xiàn)開閥操作時的閥體的沖擊音的降低。
專利文獻(xiàn)1特開2000-8997號公報專利文獻(xiàn)2特開2005-69668號公報具備如上述專利文獻(xiàn)1、2所公開的常閉型電磁閥的高壓燃料泵有時根據(jù)運轉(zhuǎn)模式，電磁閥會長時間連續(xù)通電。例如，當(dāng)發(fā)動機(jī)制動時，在燃料不消耗的狀態(tài)下，高壓燃料泵不會繼續(xù)噴出燃料。在這樣的狀態(tài)中，由于電磁閥保持開閥狀態(tài)，所以電磁閥被連續(xù)通電。結(jié)果，產(chǎn)生了電磁閥過熱、系統(tǒng)整體的消耗能量增大，和驅(qū)動電路負(fù)荷變大的課題。作為抑制電磁閥消耗電力的方法，有一種在驅(qū)動電路側(cè)進(jìn)行電流控制的方法，但是，一般來說電流控制電路成本高，在廉價的系統(tǒng)中無法采用電流控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題而提出，其目的在于提供一種以廉價的構(gòu)成降低電磁閥的發(fā)熱量，并降低系統(tǒng)整體的消耗能量和負(fù)荷的高壓燃料供給系統(tǒng)。
為了解決上述課題，本發(fā)明主要采用如下構(gòu)成。
本發(fā)明提供一種高壓燃料供給系統(tǒng)，具備高壓燃料泵，其具有連通燃料的吸入通路和噴出通路的加壓室、將上述加壓室內(nèi)的燃料壓送到上述噴出通路的加壓部件、設(shè)置在上述噴出通路內(nèi)的噴出閥、和設(shè)置在上述吸入通路內(nèi)的常閉型電磁閥，通過上述電磁閥的開關(guān)動作和上述加壓部件的往復(fù)動作壓縮上述加壓室內(nèi)的燃料；和控制器，其根據(jù)發(fā)動機(jī)的狀態(tài)量運算對上述電磁閥的開閥信號和閉閥信號，向上述電磁閥提供驅(qū)動電流，上述控制器構(gòu)成為在上述電磁閥開閥期間，施加比閉閥響應(yīng)時間短的閉閥信號，所述閉閥響應(yīng)時間是從施加上述閉閥信號后到上述電磁閥閉閥之前所需要的時間。而且，在上述高壓燃料供給系統(tǒng)中，上述控制器構(gòu)成為在上述電磁閥的開閥期間，交替周期性地施加閉閥信號和開閥信號。
另外，在高壓燃料供給系統(tǒng)中，上述控制器構(gòu)成為對上述發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)或者電磁閥的驅(qū)動電壓進(jìn)行檢測，根據(jù)上述所檢測出的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或者驅(qū)動電壓，更改上述電磁閥的開閥期間中的開閥信號時間和閉閥信號時間的比率。
根據(jù)本發(fā)明，通過燃料供給系統(tǒng)的控制裝置在電磁閥的開閥期間中交替周期性地提供開閥信號和閉閥信號，能夠?qū)崿F(xiàn)電磁閥驅(qū)動電流的降低和發(fā)熱量的降低。另外，也能夠降低發(fā)動機(jī)整體的消耗電力。


圖1是表示本發(fā)明實施方式所涉及的內(nèi)燃機(jī)的高壓燃料供給系統(tǒng)的整體構(gòu)成的圖。
圖2是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的泵的電磁閥和泵控制器的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的泵和泵控制器的動作狀況的時序圖。
圖4是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和開閥時間/閉閥時間比率之間的關(guān)系圖。
圖5是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的電源電壓和開閥時間/閉閥時間比率的關(guān)系圖。
圖6是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的泵的電磁閥和泵控制器的其他電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示圖6所示的泵和泵控制器的動作狀況的時序圖。
圖8是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的泵的電磁閥和泵控制器的其他電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示圖8所示的泵和泵控制器的動作狀況的時序圖。
圖中1-高壓燃料泵，2-柱塞(plunger)，3-推桿(tappet)，5-閥體，6-噴出閥，8-電磁閥，10-吸入通路，11-噴出通路，12-加壓室，51-低壓泵，53-共軌，54-噴射器，56-壓力傳感器，59-泵控制器，63-上位控制器，90-線圈，91-銜鐵(anchor)，92-彈簧，100-凸輪。
具體實施例方式
下面，參照圖1～圖9，對本發(fā)明實施方式所涉及的內(nèi)燃機(jī)的高壓燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是表示本發(fā)明實施方式所涉及的內(nèi)燃機(jī)的高壓燃料供給系統(tǒng)的整體構(gòu)成的圖。圖2是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中泵的電磁閥和泵控制器的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的泵和泵控制器動作狀況的時序圖。圖4是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和開閥時間/閉閥時間比率關(guān)系的圖。圖5是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的電源電壓和開閥時間/閉閥時間比率關(guān)系的圖。
另外，圖6是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的泵的電磁閥和泵控制器的其他電路結(jié)構(gòu)的圖。圖7是表示圖6所示的泵和泵控制器的動作狀況的時序圖。圖8是表示本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)中的泵的電磁閥和泵控制器的其他電路結(jié)構(gòu)的圖。圖9是表示圖8所示的泵和泵控制器的動作狀況的時序圖。
圖中，1為高壓燃料泵，2為柱塞，3為推桿，5為閥體，6為噴出閥，8為電磁閥，10為吸入通路，11為噴出通路，12為加壓室，51為低壓泵，53為共軌，54為噴射器，56為壓力傳感器，59為泵控制器，63為上位控制器，90為線圈，91為銜鐵，92為彈簧，100為凸輪。
首先，使用圖1，對本實施方式所涉及的使用了可變?nèi)萘渴饺剂媳玫娜剂瞎┙o系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行說明。在泵主體1中形成有燃料吸入通路10、噴出通路11和加壓室12。作為加壓部件的柱塞2可以滑動地保持在加壓室12中。為了使下流側(cè)的高壓燃料不逆流到加壓室中，在噴出通路11中設(shè)置有噴出閥6。而且，在吸入通路10中設(shè)置有控制燃料吸入的電磁閥8。電磁閥8是常閉型的電磁閥，不通電時閉閥，通電時開閥。
燃料從油箱50通過壓力調(diào)節(jié)器52調(diào)節(jié)到一定壓力被低壓泵51導(dǎo)入到泵主體1的燃料導(dǎo)入口。然后，被泵主體1加壓，從燃料噴出口壓送到共軌53。共軌53中安裝有噴射器54、壓力傳感器56和安全閥58。安全閥58在共軌53內(nèi)的燃料壓力超過規(guī)定值時開閥，防止高壓配管系統(tǒng)的破損。噴射器54按照發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)進(jìn)行安裝，根據(jù)由噴射控制器65提供的驅(qū)動電流噴射燃料。壓力傳感器56將所獲得的壓力數(shù)據(jù)輸送到控制器57。
控制器57根據(jù)從各種傳感器得到的發(fā)動機(jī)狀態(tài)量(曲軸旋轉(zhuǎn)角、節(jié)流閥開度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、燃料壓力等)，計算出適當(dāng)?shù)膰娚淙剂狭亢腿剂蠅毫Φ龋瑏砜刂票?和噴射器54。控制器57有時也將計算出指令值和定時(timing)的上位控制器63，和直接控制泵和噴射器的控制器59、65作為不同個體而構(gòu)成，還可以是集中這些部件構(gòu)成1個單元。在本實施方式中，泵控制器59與上位控制器63作為不同個體，來控制控制泵1。
柱塞2通過基于發(fā)動機(jī)凸輪軸等而被旋轉(zhuǎn)的凸輪100往復(fù)運動，改變加壓室12內(nèi)的容積。如果柱塞2下降，加壓室12的容積擴(kuò)大，則電磁閥8開閥，燃料從燃料吸入通路10流入加壓室12。下面將該柱塞2下降的工序記為吸入工序。如果柱塞2上升，電磁閥8閉閥，則加壓室12內(nèi)的燃料被升壓，通過噴出閥6被壓送到共軌53。下面將該柱塞2上升的工序記為噴出工序。
如果在噴出工序中電磁閥8關(guān)閉，則在吸入工序中吸入到加壓室12的燃料被加壓，向共軌53側(cè)噴出。如果在噴出工序中電磁閥8開閥，則在該期間燃料被推回吸入通路10側(cè)，加壓室12內(nèi)的燃料不向共軌53側(cè)噴出。這樣，泵1的燃料噴出由電磁閥8的開關(guān)來操作。電磁閥8的開關(guān)由泵控制器59來操作。
作為構(gòu)成部件，電磁閥8包括閥體5、在閉閥方向?qū)﹂y體5施力的彈簧92、線圈90和銜鐵91。如果線圈90中流經(jīng)電流，則在銜鐵91中產(chǎn)生電磁力，其被吸引到圖中右側(cè)，與銜鐵91形成一體的閥體5開閥。如果線圈90中不流經(jīng)電流，則通過在閉閥方向?qū)﹂y體5施力的彈簧92，關(guān)閉閥體5。由于電磁閥8具有在不流過驅(qū)動電流的狀態(tài)下進(jìn)行閉閥的構(gòu)造，所以，稱其為常閉型電磁閥。
在吸入工序中，加壓室12的壓力變得比吸入通路10的壓力低，基于該壓力差，閥體5開閥，燃料被吸入加壓室12中。此時，雖然彈簧92在閉閥方向?qū)﹂y體5施力，但由于以由壓力差產(chǎn)生的開閥力大的方式進(jìn)行設(shè)定，所以閥體5開閥。這里，如果驅(qū)動電流流經(jīng)線圈90，則磁吸引力向開閥方向作用，閥體5變得更容易開閥。
另一方面，在噴出工序中，由于加壓室12的壓力變得比吸入通路10高，所以不會產(chǎn)生使閥體5開閥的差壓。這里，如果驅(qū)動電流不流經(jīng)線圈90，則通過在閉閥方向?qū)﹂y體5施力的彈簧力等，閥體5閉閥。另一方面，如果驅(qū)動電流流經(jīng)線圈90，則磁吸引力在開閥方向?qū)﹂y體5施力。
如果在吸入工序中開始向電磁閥8的線圈90提供驅(qū)動電流，在噴出工序中也繼續(xù)提供，則閥體5保持開閥。在此期間，由于加壓室12內(nèi)的燃料逆流到低壓通路10，所以不被加壓。另一方面，如果在噴出工序中的某時刻中止提供驅(qū)動電流，則閥體5閉閥，加壓室12內(nèi)的燃料被加壓，向噴出通路11側(cè)噴出。如果中止提供驅(qū)動電流的時刻早，則被加壓的燃料的容量大，如果時刻晚，則被加壓的燃料的容量變小?？刂破?7通過控制閥體5關(guān)閉的時刻，來控制泵1的噴出流量。
圖2表示泵控制器59驅(qū)動電路的一個例子。8’是模式地表示將圖1所示的電磁閥8作為電抵和電感的例子。驅(qū)動電路包含電源61、控制電流的通電和切斷的FET60、保護(hù)FET60不受浪涌電壓(surge voltage)影響的齊納二級管62。齊納二級管62可以如圖2所示是不同的個體，也可以裝配在FET60內(nèi)部。由虛線圍成的范圍是泵控制器59的構(gòu)成部件。
如果從上位控制器63或者泵控制器59向FET60提供驅(qū)動信號，則電流從電源61經(jīng)過A-B-C-D-E而流向接地線。另外，如果不提供驅(qū)動信號，則電路A-B-C-D-E內(nèi)的電流被切斷。即，提供給FET60的驅(qū)動信號為ON時，驅(qū)動電流流經(jīng)電磁閥8’，而驅(qū)動信號為OFF時，驅(qū)動電流不流經(jīng)電磁閥8’。
接著，使用圖3對用本實施方式所涉及的高壓燃料供給系統(tǒng)中的控制方法驅(qū)動高壓燃料泵的動作例子進(jìn)行說明。圖3是表示本實施方式的燃料供給系統(tǒng)中的驅(qū)動信號和動作的時序圖的例子。圖3(1)的“柱塞位移”表示圖1中的柱塞2的動作。上升表示加壓行程，下降表示吸入行程。圖3的例子表示柱塞2進(jìn)行2次往復(fù)運動的期間。圖3(2)的“電磁閥驅(qū)動信號”表示從泵控制器59或者上位控制器63向FET60提供的驅(qū)動信號。
如上所述，在驅(qū)動信號為ON的狀態(tài)下驅(qū)動電流流經(jīng)電磁閥8，在OFF的狀態(tài)下流向電磁閥8的驅(qū)動電流被切斷。由于在驅(qū)動信號為ON的狀態(tài)下，電磁閥8的電磁力在開閥方向?qū)﹂y體5施力，所以，驅(qū)動信號的ON對電磁閥8而言意味著開閥信號。另外，由于在驅(qū)動信號為OFF的狀態(tài)下，沒有在開閥方向?qū)﹄姶砰y8施力的電磁力，基于彈簧92的彈力而被閉閥，所以，驅(qū)動信號OFF對電磁閥8而言意味著閉閥信號。
圖3(3)的“C點電位”表示圖2的驅(qū)動電路中C點的電位。驅(qū)動信號為OFF時與電源電壓(VB)同位，驅(qū)動信號為ON時變?yōu)榕c接地(GND)同位。圖3(4)的“電磁閥驅(qū)動電流”表示流經(jīng)電磁閥8的電流。如果圖3(2)所示的電磁閥驅(qū)動信號變?yōu)镺N則電流流動，如果變?yōu)镺FF則被切斷。由于電磁閥8具有電感，所以，電流的上升相對于驅(qū)動信號延遲。圖3(5)的“閥體位移”表示閥體5的位移?！伴_”位置是圖1中閥體5向右方向移動的狀態(tài)，是吸入通路10和加壓室12連通的狀態(tài)?！伴]”位置是閥體5向左方向移動的狀態(tài)，是吸入通路10和加壓室12被切斷的狀態(tài)。
在吸入工序中，由于加壓室12的壓力變得比吸入通路10的壓力低，所以，基于該壓力差閥體5自然地開始向開閥方向移動。此時，如果進(jìn)而驅(qū)動電流流經(jīng)電磁閥8，則向開閥方向產(chǎn)生磁吸引力，閥體5的開閥動作被進(jìn)一步加速。另一方面，噴出工序中的閥體5僅有磁吸引力維持開閥。如果沒有驅(qū)動電流流經(jīng)的狀態(tài)持續(xù)某一期間，則閥體5返回到閉位置。關(guān)于從驅(qū)動信號為OFF之后到閥體5閉閥所需要的時間，以下稱為“閉閥響應(yīng)時間”(從電磁閥驅(qū)動信號的OFF時刻到閥體5實際關(guān)閉為止，僅由閉閥響應(yīng)時間而產(chǎn)生的響應(yīng)延遲)。
如果閥體5閉閥，則加壓室12的壓力上升，燃料被噴出。圖3(6)的圖形表示加壓室內(nèi)的壓力。在加壓工序中，從閥體5閉閥的時刻開始升壓，到加壓工序結(jié)束之前，持續(xù)燃料噴出。燃料噴出的期間是圖3(1)的斜線部分表示的期間。該期間越長，燃料噴出量變得越多。
當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的輸出高時等，泵1需要噴出大量燃料的狀態(tài)下，為了延長噴出期間，提前將電磁閥驅(qū)動信號OFF，從加壓工序開始時使閥體5閉閥。另外，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)輸出低時等，泵1只需要噴出少量燃料的狀態(tài)下，為了縮短噴出期間，以慢的定時將電磁閥驅(qū)動信號OFF，從加壓工序的后半程使閥體5閉閥。由于閥體5的閉閥存在規(guī)定的延遲時間，所以，將電磁閥驅(qū)動信號OFF的時刻，與希望關(guān)閉閥體5的期望時刻相比，會提前閉閥延遲時間量來提供。
如圖3(2)的圖形所示，在1次開閥期間中(如圖3(5)所示那樣在閥體5的開閥期間中)重復(fù)多次ON/OFF來提供電磁閥驅(qū)動信號。如果在閥體5開閥期間提供OFF信號，則閥體5要閉閥，但是如果此期間相對于閉閥響應(yīng)時間短，則在閉閥之前會被提供下一個ON信號，由此，閥體5維持開閥。另一方面，如果比閉閥響應(yīng)時間長的期間持續(xù)提供OFF信號，則閥體5閉閥，泵1開始燃料噴出。這樣如果在開閥期間中提供比閉閥響應(yīng)時間短的OFF信號(閉閥信號)，則可以降低流經(jīng)電磁閥8的電流值，并降低發(fā)熱量。
圖3(4)用實線表示在開閥期間中具有OFF信號時的電流波形，用虛線表示沒有OFF信號時的電流波形。在開閥期間中沒有OFF信號(連續(xù)為ON)時，驅(qū)動電流達(dá)到飽和電流；在開閥期間中具有OFF信號時，與連續(xù)通電時相比電流值被降低。另外，由于每當(dāng)提供OFF信號時電流值都下降，所以，發(fā)熱量的累積值也降低。由于OFF信號的長度是閥體5不閉閥程度的長度，所以，可以實現(xiàn)這樣的控制方法。
另外，圖3(5)所示的閥體5的開閥期間中的閥體位移，表示出持續(xù)閥開狀態(tài)的例子，但是不局限于此，也可以是閥體5向閉方向移動某種程度，然后再次變?yōu)殚_狀態(tài)的閥移動。即，由于即使閥體向閉方向移動某種程度，加壓室12內(nèi)的燃料通過閥體5和閥座的間隙，也能夠逃入燃料吸入通路10，所以，加壓室12的壓力不會上升。換言之，閥體5只要開到加壓室12內(nèi)的燃料會逃到燃料吸入通路10的程度即可(可以不是完全開的狀態(tài))。
本實施方式是關(guān)于電磁閥以電磁閥驅(qū)動信號ON開閥，以O(shè)FF閉閥的構(gòu)成的適用例子。如果電磁閥驅(qū)動信號的指令為逆(ON＝閉閥，OFF＝開閥)時，則只要在開閥期間中提供不閉閥程度長度的ON信號即可。無論在哪種構(gòu)成中，通過在電磁閥8的開閥期間中，電磁閥8施加不閉閥程度的短的閉閥信號，都能夠?qū)崿F(xiàn)本實施方式。
另外，除了本實施方式中的在電磁閥開閥期間中，提供比電磁閥的閉閥響應(yīng)時間短的開閥信號的控制方法之外，可以通過采用根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來改變開閥期間中的開閥信號和閉閥信號的時間比率的方法，實現(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)熱量降低。即，如圖4所示，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的上升來增加開閥期間中的開閥信號和閉閥信號的時間比率。
其理由在于，電磁閥的閉閥響應(yīng)時間根據(jù)發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化。具體而言，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和柱塞2的動作速度成比例，且電磁閥8的動作速度也通過柱塞2攪拌的燃料受到影響。因此，整體具有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)越低閉閥響應(yīng)時間越長，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)越高閉閥響應(yīng)時間越短的傾向。
通過利用上述傾向，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)低時增長閉閥信號進(jìn)行提供，能夠進(jìn)一步降低電磁閥8的發(fā)熱量。作為具體的實施方法，有在例如計算電磁閥驅(qū)動信號的上位控制器63或者泵控制器59中裝載映射控制(mapcontrol)ON/OFF信號比率的邏輯電路的方法。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)小時，對其進(jìn)行檢測，并以使閉閥信號更長(使電磁閥的驅(qū)動信號ON時間更短)的方式進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)電磁閥發(fā)熱量的進(jìn)一步降低。
另外，作為電磁閥發(fā)熱量的進(jìn)一步降低方法如圖5所示，根據(jù)電源電壓的上升來減少開閥期間中的開閥信號和閉閥信號的時間比率。在驅(qū)動電磁閥的電壓高時，與電壓低時相比驅(qū)動電流的上升快。因此，與由低電壓驅(qū)動相比，能夠以短的ON時間維持開閥。如果利用該傾向在電源電壓高時對其進(jìn)行檢測并縮短ON時間，則能夠降低電磁閥8的發(fā)熱量和系統(tǒng)的電氣消費量。
以上說明的為了進(jìn)一步的降低發(fā)熱量，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)改變開閥期間中的開閥信號/閉閥信號時間比率的控制方法，舉例說明發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和電源電壓作為運轉(zhuǎn)狀態(tài)的例示，但不局限于此，也可以是燃料泵噴出的燃料流速、加壓部件(柱塞2)的動作速度、燃料泵的噴出流量。這些運轉(zhuǎn)狀態(tài)的例示是與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和發(fā)動機(jī)負(fù)荷(例如噴出流量)相關(guān)的參數(shù)。在這些參數(shù)中，柱塞動作速度能夠作為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)被檢測，噴出流量能夠作為噴射器噴射量被檢測。以根據(jù)該檢測值更改開閥信號/閉閥信號時間比率來進(jìn)行控制。
接著，使用圖6和圖7對本實施方式中的高壓泵的其他驅(qū)動、控制動作進(jìn)行說明。圖6是與圖2不同的其他電路結(jié)構(gòu)的例子。8a’是將圖1所示的電磁閥8作為電抵和電感而模式地表示的圖。驅(qū)動電路包含電源61a、控制電流的通電和切斷的FET60a和續(xù)流二極管62a。續(xù)流二極管62a，構(gòu)成使由電磁閥8a’的反電動勢產(chǎn)生的電流循環(huán)的電路B-C-D-E。虛線包圍的范圍是泵控制器59的構(gòu)成部件。
如果驅(qū)動信號從上位控制器63或者泵控制器59提供給FET60a，則電流從電源61a經(jīng)過A-B-C-D-E-F流向地。另外，如果驅(qū)動信號從ON狀態(tài)向OFF切換，則由電磁閥8a’的反電動勢而產(chǎn)生的電流，一邊在電路B-C-D-E內(nèi)循環(huán)一邊衰減。與上述實施例一樣，在向FET60a提供驅(qū)動信號時，構(gòu)成驅(qū)動電流流經(jīng)電磁閥8a’的結(jié)構(gòu)圖7表示圖6所示的電路結(jié)構(gòu)的驅(qū)動信號和閥動作的時序圖的例子。與圖3相同，圖7(1)的“柱塞位移”表示圖1中的柱塞2的往復(fù)動作，圖7(2)的“電磁閥驅(qū)動信號”表示從泵控制器59或者上位控制器63向FET60a提供的驅(qū)動信號。在驅(qū)動信號為ON的狀態(tài)下，驅(qū)動電流流經(jīng)電磁閥8，在OFF狀態(tài)下流經(jīng)電磁閥8的驅(qū)動電流衰減。與圖1～圖3所示的構(gòu)成例相同，驅(qū)動信號的ON意味著電磁閥8的開閥信號，驅(qū)動信號的OFF意味著電磁閥8的開閥信號。
圖7(3)的“D點電位”表示圖6的驅(qū)動電路中D點的電位。驅(qū)動信號為OFF時與電源電壓(VB)同位，驅(qū)動信號為ON時變?yōu)榕c地(GND)同位。圖7(4)的“電磁閥驅(qū)動電流”表示流經(jīng)電磁閥8的電流。如果圖7(2)所示的電磁閥驅(qū)動信號變?yōu)镺N則電流增加，如果變?yōu)镺FF則衰減。圖7(5)“閥體位移”表示閥體5的位移。控制閥體5閉閥的時刻，來控制噴出流量的流量控制方式與圖1～圖3所示的方式相同。
與圖2的電路結(jié)構(gòu)不同點在于，電磁閥驅(qū)動電流的衰減需要時間，從電磁閥驅(qū)動信號變?yōu)镺FF之后，到閥體5閉閥之前的時間(閉閥響應(yīng)時間)長。在該情況下，從吸入工序直到噴出工序，在閥體5開閥的期間中也周期性地提供電磁閥驅(qū)動信號的ON/OFF。于是，驅(qū)動電流如圖7(4)的實線所示，交替反復(fù)電流的增加和衰減，形成模擬的電流控制那樣的波形(如圖7(4)所示的驅(qū)動電流那樣，不實施直接的電流控制，通過實施電磁閥驅(qū)動信號的周期的ON/OFF，模擬地形成圖7(4)所示的驅(qū)動電流)。與無由虛線表示的OFF信號的情況比較，由于平均電流降低，所以能夠降低電磁閥8的發(fā)熱量和系統(tǒng)整體的消耗電力。另外，由于該電路結(jié)構(gòu)如圖2所示的電路那樣，浪涌電壓不會負(fù)載于FET60和齊納二級管62，所以，具有電氣電路的耐久性優(yōu)異的優(yōu)點。
接著使用圖8和圖9，對本實施方式的高壓泵的其他驅(qū)動、控制動作進(jìn)行以下說明。圖8是與圖2不同的其他電路結(jié)構(gòu)的例子，是并用2個FET進(jìn)行驅(qū)動的電路的例子。
在電流導(dǎo)通時，向FET60b和60c提供ON信號。于是，電流從電源61b開始流動，通過A-E-B-C-D-F而流動。接著，如果在向FET60C提供了ON信號的狀態(tài)下，將FET60b的驅(qū)動信號變?yōu)镺FF時，電流沿B-C-D-E循環(huán)衰減。如果驅(qū)動信號1和2兩方都變?yōu)镺FF，則循環(huán)的電流將瞬時消失。
圖9是表示圖8所示的驅(qū)動電路中的驅(qū)動信號和閥體動作的時序圖的例子。與上述圖2和圖6的驅(qū)動電路例不同，電磁閥驅(qū)動信號存在著FET60b的指令值為“驅(qū)動信號1”和FET60c的指令值為“驅(qū)動信號2”的2個系統(tǒng)。這些信號由泵控制器59或者上位控制器63運算，向FET60b和60c提供。圖9(4)的“C點電位”表示圖8的驅(qū)動電路中C點的電位。在驅(qū)動信號1為OFF時與電源電壓(VB)同位，在驅(qū)動信號1為ON時與地(GND)同位。
圖9(5)的“電磁閥驅(qū)動電流”表示流經(jīng)電磁閥8的電流。如果在驅(qū)動信號2為ON時驅(qū)動信號1變?yōu)镺N則電流增加；如果在驅(qū)動信號2為ON時驅(qū)動信號1變?yōu)镺FF則電流衰減。驅(qū)動信號2為ON期間的電磁閥驅(qū)動電流與圖6所示的續(xù)流電路一樣，反復(fù)增減。驅(qū)動信號1和驅(qū)動信號2同時為OFF時電流波形與圖2所示的電路一樣，被瞬時切斷。
在該電路結(jié)構(gòu)中，從吸入工序到噴出工序，驅(qū)動信號2在閥體5開閥的期間中保持ON，對于驅(qū)動信號1而言，周期性地提供ON/OFF。于是，與圖7的構(gòu)成例相同，電磁閥驅(qū)動電流如圖7(5)實線所示，交替反復(fù)電流的增加和衰減，進(jìn)行模擬的電流控制。與沒有以虛線表示的OFF信號的情況相比較，由于平均電流降低，所以，能夠降低電磁閥8的發(fā)熱量和系統(tǒng)整體的消耗電力。而且，由于在此期間FET60b和FET60c不負(fù)荷浪涌電壓，所以，具有電氣電路的耐久性優(yōu)異的優(yōu)點。并且，與圖2所示的電路相同，最后的電流的切斷提前，能夠得到與圖2的電路同樣短的閉閥響應(yīng)時間。
另外，作為實施本發(fā)明實施方式中的高壓燃料供給系統(tǒng)的控制的條件，也可以將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和發(fā)動機(jī)負(fù)荷等參數(shù)設(shè)定為發(fā)動條件。在限定于特定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或者發(fā)動機(jī)負(fù)荷時，實施本實施方式所涉及的控制方法(在電磁閥開閥期間提供比電磁閥的閉閥響應(yīng)時間短的開閥信號的控制方法)會變得更有效。例如，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)小時，由于閉閥響應(yīng)時間長，所以能夠增長閉閥信號，可以進(jìn)一步降低發(fā)熱量，變得有效。相反，由于在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)大時必須減小閉閥信號的時間間隔，所以，即使采用本實施方式涉及的控制方法，也不能太期待發(fā)熱量降低，因此，如果限定在特定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)時采用本實施方式涉及的控制方法，則變得有效。這樣，當(dāng)對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或者發(fā)動機(jī)負(fù)荷進(jìn)行檢測，上述所檢測的值超過閥值時，也能夠?qū)㈤_閥期間中的閉閥信號的時間長度設(shè)為零，作為簡單的控制方法(可以依賴發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或者發(fā)動機(jī)負(fù)荷的大小進(jìn)行控制，以起到發(fā)熱量降低的效果，另一方面，在不期待該效果時，可以將閉閥信號設(shè)定為零進(jìn)行控制)。
此外，以往存在著使用電流控制的方法作為降低驅(qū)動電流的方法，一般，具有檢測電流值進(jìn)行反饋的功能的電流控制電路價格昂貴。本發(fā)明的實施方式如圖2、圖6、圖8所示的電路結(jié)構(gòu)，以不具有電流檢測裝置和反饋電路的電路也能夠?qū)嵤梢越档拖到y(tǒng)的成本。
如上所述，本發(fā)明實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)具有如下構(gòu)成并發(fā)揮功能或作用的系統(tǒng)。即，具備可變?nèi)萘渴礁邏喝剂媳茫渚哂羞B通燃料的吸入通路和噴出通路的加壓室、將加壓室內(nèi)的燃料壓送到噴出通路的加壓部件、設(shè)置在噴出通路內(nèi)的噴出閥和設(shè)置在吸入通路內(nèi)的常閉型電磁閥，通過控制開關(guān)電磁閥的時刻，來調(diào)節(jié)加壓部件所壓縮的燃料量；驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其向電磁閥提供驅(qū)動電流；和筒內(nèi)噴射發(fā)動機(jī)的控制裝置，其向驅(qū)動機(jī)構(gòu)提供電磁閥的開閥信號和閉閥信號；控制裝置在電磁閥的開閥期間中提供比電磁閥閉閥動作所需要的時間短的長度的閉閥信號。由此，既能維持電磁閥開閥，又能避免對電磁閥連續(xù)通電，由此可以降低電磁閥的發(fā)熱量。
而且，由于在驅(qū)動電流達(dá)到飽和電流之前切斷開閥信號，所以，能夠降低驅(qū)動電流的峰值。結(jié)果，在能夠降低電磁閥發(fā)熱量的同時，和能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)整體的消耗電力降低和降低輸向驅(qū)動電路的負(fù)荷。并且，由于本發(fā)明的控制方法不需要電流反饋功能，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的低成本化。另外，控制裝置在電磁閥開閥時交替地周期性提供開閥信號和閉閥信號，使電磁閥保持開閥。由此，能夠有效地設(shè)置更多的通電中止期間，可以進(jìn)一步實現(xiàn)發(fā)熱量降低。
并且，根據(jù)流經(jīng)泵內(nèi)部的燃料的流速，改變開閥信號和閉閥信號的長度比率。電磁閥的響應(yīng)時間受流經(jīng)泵內(nèi)部的燃料的流速影響。即，由于流速快時作用于電磁閥的流體力大，所以閉閥動作變快。另一方面，流速慢時的閉閥動作慢。因此，流速慢時即使增長提供閉閥信號，也能夠維持開閥。因此，流速慢時，即對于所噴出的燃料的流速慢時，能夠降低開閥信號的比率，可以進(jìn)一步降低發(fā)熱量。
另外，控制裝置具有檢測加壓部件的動作速度、電磁閥的驅(qū)動電壓、噴出流量的機(jī)構(gòu)，具有根據(jù)動作速度、驅(qū)動電壓、噴出流量改變開閥信號和閉閥信號比率的機(jī)構(gòu)。由此，根據(jù)各動作速度、驅(qū)動電壓和噴出流量，可以設(shè)置最大限度的通電中止期間，由此，能夠進(jìn)一步降低發(fā)熱量。
此外，加壓部件的動作速度越慢，開閥信號相對閉閥信號的長度比率越小。由于加壓部件的動作速度慢時作用于電磁閥的流體力弱，所以，即使開閥信號的長度比率變小也能夠保持開閥。通過根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)提供最小限度的開閥信號，可以進(jìn)一步降低發(fā)熱量。而且，電磁閥的驅(qū)動電壓越高，開閥信號相對閉閥信號的長度比率越小。由于在驅(qū)動電壓高時電磁閥中流過的電流值大，所以，在比驅(qū)動電壓低時短的通電時間內(nèi)能夠得到充分的開閥保持力。因此，驅(qū)動電壓高時減少通電時間，可以降低高電壓驅(qū)動時的發(fā)熱量。這樣，在本實施方式的高壓燃料供給系統(tǒng)的控制裝置中，可以在開閥操作中提供閉閥信號，實現(xiàn)電磁閥的發(fā)熱量降低和系統(tǒng)整體消耗電力的降低。
權(quán)利要求
1.一種高壓燃料供給系統(tǒng)，具備高壓燃料泵，其具有連通燃料的吸入通路和噴出通路的加壓室、將所述加壓室內(nèi)的燃料壓送到所述噴出通路的加壓部件、設(shè)置在所述噴出通路內(nèi)的噴出閥、和設(shè)置在所述吸入通路內(nèi)的常閉型電磁閥，通過所述電磁閥的開關(guān)動作和所述加壓部件的往復(fù)動作壓縮所述加壓室內(nèi)的燃料；和控制器，其根據(jù)發(fā)動機(jī)的狀態(tài)量運算對所述電磁閥的開閥信號和閉閥信號，向所述電磁閥提供驅(qū)動電流，所述控制器構(gòu)成為在所述電磁閥開閥期間，施加比閉閥響應(yīng)時間短的閉閥信號，所述閉閥響應(yīng)時間是從施加所述閉閥信號后到所述電磁閥閉閥之前所需要的時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述施加的閉閥信號的時間長度是所述電磁閥沒有達(dá)到閉閥的時間長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器在所述電磁閥的開閥期間中，交替周期性地施加閉閥信號和開閥信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高壓燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器檢測所述發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)所述檢測出的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，變更所述電磁閥的開閥期間中的開閥信號時間和閉閥信號時間的比率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述開閥信號時間相對所述閉閥信號時間的比率，隨著所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)降低而減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高壓燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器檢測所述電磁閥的驅(qū)動電壓、所述加壓部件的動作速度或者所述高壓燃料泵的噴出流量，根據(jù)所述檢測出的驅(qū)動電壓、動作速度或者噴出流量，更改所述電磁閥的開閥期間中的開閥信號時間和閉閥信號時間的比率。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述開閥信號時間相對所述閉閥信號時間的比率，隨著所述電磁閥的電源電壓增高而變小。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或者發(fā)動機(jī)負(fù)荷，在所述檢測出的值超過閾值時，將所述開閥期間中的閉閥信號的時間長度設(shè)為零。
全文摘要
一種發(fā)動機(jī)的高壓燃料供給系統(tǒng)，不使用高價的電流控制電路，以簡易的構(gòu)成來降低電磁閥的發(fā)熱量。具備高壓燃料泵，其具有燃料的加壓室、將加壓室內(nèi)的燃料壓送到噴出通路的加壓部件和設(shè)置在吸入通路內(nèi)的常閉型電磁閥，通過電磁閥的開關(guān)動作和加壓部件的往復(fù)動作壓縮加壓室內(nèi)的燃料；和控制器，其根據(jù)發(fā)動機(jī)的狀態(tài)量運算向電磁閥的開閥信號和閉閥信號，向電磁閥提供驅(qū)動電流，控制器在電磁閥的開閥期間施加比閉閥響應(yīng)時間(參照圖3(5))短的閉閥信號(參照圖3(2)、(4))，所述閉閥響應(yīng)時間是從施加閉閥信號后到電磁閥閉閥之前所需要的時間。另外，控制器在電磁閥的開閥期間，交替周期性地施加閉閥信號和開閥信號(參照圖3(2))。
文檔編號F02M59/36GK1952381SQ20061013596
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者德尾健一郎, 山田裕之, 臼井悟史 申請人:株式會社日立制作所