专利名称：电磁阀的控制方法、电磁吸入阀的电磁驱动机构的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对使被吸入高压燃料供给泵的燃料从吸入通路回排(溢出)的燃料的量进行调整来调节燃料的排出量的电磁吸入阀等所使用的电磁阀的控制方法、以及具有用该方法驱动的电磁阀作为吸入阀的高压燃料泵的电磁吸入阀的控制方法和电磁吸入阀的电磁驱动机构的控制装置。
背景技术：
作为本技术领域的背景技术，有日本特开2009-203987号公报(专利文献I)中记载的。该公报中记载了通过控制对电磁阀的螺线管的ON (通电)时刻来调节从高压燃料供给泵高压压送的燃料的量。具体而言，在高压燃料供给泵的活塞柱塞进行的压缩工序的途中使螺线管ON (通电)时，柱塞杆离开吸入阀并移动，吸入阀因弹簧的力和加压燃料的压力移动至闭阀位置。吸入阀关闭后，开始燃料的高压压送。高压压送中，由于加压室内的压力较高，所以即使切断螺线管的通电使柱塞杆被压到吸入阀上，吸入阀仍然保持在闭阀位置。高压压送结束后，活塞柱塞开始朝向下止点移动，加压室内的压力降低时，柱塞杆和吸入阀向开阀方向移动。先行技术文献专利文献专利文献I :日本特开2009-203987号公报发明内容·
发明要解决的课题现有技术中，高压压送结束后，柱塞杆开始向开阀方向运动，与固定芯和挡板(stopper)等碰撞(也存在吸入阀自身与挡板碰撞的情况)。由于车辆的空转状态下发动机的驱动音较为安静，所以存在该碰撞造成的噪声较大的问题。本发明的目的在于，减小这样的电磁阀的柱塞杆在例如吸入工序中与挡板等碰撞的速度,减少碰撞时产生的碰撞音。本发明是在使电磁阀通电，阀因电磁力而抵抗弹簧的力移动至全开或全闭位置的电磁吸引状态，或从上述状态下断开通电，因弹簧的力而移动至全闭或全开位置的弹簧反弹动作状态时，抑制阀与阀座或冲程限制部件(也称为挡板)、或锚定部(柱塞的一部分)与铁芯或冲程限制部件(也称为挡板)碰撞产生碰撞音。用于解决课题的方法为了达成上述目的，本发明中，进行调整阀的冲程速度的辅助性的通电，对阀的动作电磁地施加制动，控制阀或锚定部(柱塞的一部分)与相对的部件安静地接触。具体而言，设置有限制电流区域，其(例如在泵的压缩工序的途中)供给产生用于以比对柱塞杆施力的弹簧力强的力使柱塞杆从开阀位置移动至闭阀位置的电磁力的第一电流，接着，在阀关闭的期间供给供给比第一电流供给的峰值电流更小的电流的限制电流，最后(例如，在泵的吸入工序中)施加比第一电流供给区域更小的电流(第二电流)而降低柱塞向开阀位置移动的速度。发明效果由此，降低了(例如，在泵的压缩工序中的)消耗电流。此外，通过(例如在泵吸入工序中)施加第二电流，减弱了柱塞杆向开阀方向移动的速度(无需将柱塞杆拉回闭阀位置)，能够减少碰撞噪声。进一步优选限制电流供给区域具有将柱塞保持在闭阀位置的保持电流区域、及其之后的零电流区域。通过这样的方式，能够进一步降低消耗电流。此时，由于吸入阀因加压室的背压维持为闭阀，所以在零电流区域之间，不会因柱塞杆而进行开阀操作。在用于高压燃料供给泵的情况下，进一步优选在柱塞杆到达上止点的时刻，将对电磁驱动机构施加的电流控制为零。此时，吸入阀因加压燃料压力而保持在闭阀位置。另一方面，柱塞杆向开阀方向移动直到与吸入阀卡合。通过这样的方式，在之后的吸入工序中， 柱塞杆移动的距离变短，能够降低碰撞运动的势能。其结果是，能够降低消耗电力。
图I是具有本发明的电磁驱动型的吸入阀的高压燃料供给泵的整体纵截面图。图2是表示使用了实施本发明的高压燃料供给泵的燃料供给系统的一例的系统结构图。图3 (A)是实施本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的放大截面图，是表示打开并正在吸入燃料的状态。图3 (B)是实施本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的放大截面图，是表示打开并且燃料溢流(溢出)的状态的图。图4 (A)是实施本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的放大截面图，是表示开阀状态的图。图4 (B)是实施本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的放大截面图，表示图3 (A)、图4 (A)的P向视图，图中右侧是挡板的P向视图，左侧是阀的P向视图。图5是用于说明实施本发明的第一实施例的电磁驱动型的吸入阀的控制状态的图。图6是用于说明现有的电磁驱动型的吸入阀的控制状态的图。图7是用于说明实施本发明的第二实施例的电磁驱动型的吸入阀的控制状态的图。图8是用于说明实施本发明的第三实施例的电磁驱动型的吸入阀的控制状态的图。符号说明I泵外壳2活塞柱塞3升降机构4 弹簧5柱塞密封件
6排出阀7 凸轮10吸入接口IOa低压燃料室IOb减震室IOp燃料导入通路IOS环状燃料通路
11排出接口12加压室20 气缸21气缸支架22密封件支架30减震器支架40减震器盖50燃料箱51低压泵53共轨喷射装置54喷射器56压力传感器80金属隔板减震器(组装体)200电磁驱动型吸入阀机构201柱塞杆203 阀203H 圆筒部214阀外壳214P 开口部214S 阀座250燃料副室600发动机控制单元(ECU)EMD电磁驱动机构部INV吸入阀部SO阀挡板SG圆筒面部(阀引导件)
具体实施例方式以下参照
本发明的实施例。第一实施例基于图I 图5说明实施本发明的高压燃料供给泵的第一实施例。由于图I不能对于细节附加符号，说明中的符号中图I中没有符号的部分在图2之后的放大图中记载其符号。在泵外壳I中，设置有形成一端打开的有底的筒状空间的凹陷部12A，使气缸20从打开端一侧插入该凹陷部12A。气缸20的外周与泵外壳I之间被压接部20A密封。此外，由于活塞柱塞2与气缸20滑动配合,所以气缸20的内周面与活塞柱塞2的外周面之间被进入滑动配合面之间的燃料密封。其结果是，在活塞柱塞2的前端与凹陷部12A的内壁面以及气缸20的外周面之间划分出加压室12。从泵外壳I的周壁向加压室12去形成有筒状的孔200H，使电磁驱动型吸入阀机构200的吸入阀部INV和电磁驱动机构部END的一部分插入到该筒状的孔200H。通过用激光焊接接合电磁驱动型吸入阀机构200的外周面与筒状的孔200H的接合面200R，使泵外壳I的内部从大气封闭。通过安装电磁驱动型吸入阀机构200而被密封的筒状的孔200H，起到低压燃料室IOa的作用。在夹着加压室12与筒状的孔200H相对的位置从泵外壳I的周壁向加压室12去设置有筒状的孔60H。在该筒状的孔60H中安装有排出阀单元60。排出阀单元60具有在 前端形成阀座61，中心具有作为排出通路的通孔IlA的阀座部件61B。在阀座部件6IB的外周固定有包围阀座61—侧周围的阀支架62。在阀支架62内设置有阀63和在将该阀63压紧到阀座61的方向上施力的弹簧64。筒状的孔60H的与加压室相反的一侧开口部设置有与泵外壳I通过焊接固定的排出接口 U。电磁驱动型吸入阀机构200具有电磁驱动的柱塞杆201。在柱塞杆201的旁边设置有阀203，与在设置于电磁驱动型吸入阀机构200端部的阀外壳214上形成的阀座214S相对。在柱塞杆201的另一端，设置有柱塞杆施力弹簧202，在阀203离开阀座214S的方向上对柱塞杆施力。在阀外壳214的前端内周部固定有阀挡板S0。阀203可往复运动地被保持在阀座214S与阀挡板SO之间。在阀203与阀挡板SO之间配置有阀施力弹簧S4，通过阀施力弹簧S4对阀203在离开阀挡板SO的方向上施力。阀203与柱塞杆201的前端在彼此相反的方向上被各自的弹簧施力，而由于柱塞杆施力弹簧202由更强的弹簧构成，所以柱塞杆201抵抗阀施力弹簧S4的力，将阀203在离开阀座的方向(图中右方向)上压紧，结果将阀203压紧到阀挡板S0。因此，柱塞杆201，在电磁驱动型吸入阀机构200为OFF时(没有对电磁螺线管204通电时)，由柱塞杆施力弹簧202通过柱塞杆201，对阀203向开阀方向施力。从而，电磁驱动型吸入阀机构200为OFF时，如图I、图2、图3 (A)所示，柱塞杆201、阀203被维持在开阀位置(详细结构在之后叙述)。燃料从燃料箱50通过低压泵51被导向作为泵外壳I的燃料导入口的吸入接口10。在共轨喷射装置(common rail) 53中，安装有多个喷射器54、压力传感器56。喷射器54配合发动机的气缸数安装,将根据发动机控制单兀(以下简称为ECU) 600的信号输送到共轨喷射装置53的高压燃料对各气缸喷射。此外，内置于泵外壳I的安全阀机构(未图示)，在排出接口 11内的压力超过规定值时打开，使剩余高压燃料返回排出阀6的上游一侧。设置在活塞柱塞2的下端的升降机构3，通过弹簧4与凸轮7压接。活塞柱塞2可滑动地保持于气缸20，通过由发动机凸轮轴等旋转的凸轮7，进行往复运动，使加压室12内的容积变化。气缸20的下端部外周被气缸支架21保持，通过将气缸支架21固定于泵外壳I使其被金属密封部20A压接于泵外壳I。在气缸支架21安装有将形成于活塞柱塞2的下端部一侧的小径部2A的外周密封的柱塞密封件5。对加压室内插入气缸20和活塞柱塞2的组装体，将在气缸支架21的外周形成的螺栓部21A旋入在泵外壳I的凹陷12A的打开一侧端部内周形成的螺母部的螺纹部IA0通过以在气缸支架21的阶梯部21D卡止于气缸20的与加压室相反一侧端部周边边缘的状态，气缸支架21对气缸20向加压室一侧按压，将气缸20的密封用阶梯部20A压紧到泵外壳I，通过金属接触形成密封部。O型环21B将形成于发动机块ENB的安装孔的内周面与气缸支架21的外周面之间密封。O型环21C将泵外壳I的凹陷12A的与加压室相反一侧端部内周面与气缸支架21的外周面之间在螺栓部21A (IA)的与加压室相反一侧的位置密封。
在泵外壳I的与加压室相反一侧端部外周通过焊接部IC固定的安装凸缘ID在将气缸支架21的端部外周插入到发动机块ENB的安装孔EH的状态下，通过螺栓固定辅助套筒IE用螺栓IF螺栓固定于发动机块，由此将泵固定于发动机块。在从吸入接口 10到低压燃料室IOa的通路的中途形成有减震室10b，二片金属隔板式的金属隔板减震器80以被减震器支架30 (上侧减震器支架30A、下侧减震器支架30B)夹持的状态收纳在其中。减震室IOb通过使泵外壳I的上表面外壁部形成的环状的凹陷的外周部与减震器盖40的筒状侧壁的下端部焊接接合而形成。本实施例中吸入接口 10通过焊接被固定在减震器盖40的中央。金属隔板减震器80，使上下一对金属隔板80A与80B对接并将其外周部在整周上焊接，对内部密封。上侧减震器支架30A的内周侧下端的环状端缘部在比金属隔板减震器80的焊接部80C更靠近内侧的位置与金属隔板减震器80的上侧的环状边缘部抵接。下侧减震器支架30B的内周侧上端的环状端缘部在比金属隔板减震器80的焊接部80C更靠近内侧的位置与金属隔板减震器80的下侧的环状边缘部抵接。这样，金属隔板减震器80在环状边缘部的上下面上被上侧减震器支架30A、下侧减震器支架30B夹住。减震器盖40的外周构成为筒状，与泵外壳I的筒状部IG嵌合，此时减震器盖40的内周面与上侧减震器支架30A的上端环状面抵接将金属隔板减震器80与减震器支架30一同压紧到泵外壳I的阶梯部1H，从而使金属隔板减震器80固定在减震室内。该状态下，将减震器盖40的周围激光焊接，使减震器盖40接合并固定于泵外壳I。对由二片式金属隔板80A和80B形成的中空部中封入氩这样的不活泼性气体，与外部的压力变化相应地使该中空部的体积变化，从而实现脉动衰减功能。金属隔板减震器80与减震器盖40之间的燃料通路80U经过上减震器支架30A中形成的通路30P、以及在上减震器支架30A的外周与泵外壳I的内周面之间形成的通路80P与作为燃料通路的减震室IOb连接。减震室IOb通过形成于作为减震室IOb的底壁的泵外壳I的连通孔IOC与电磁驱动型吸入阀200的低压燃料室IOa连通。活塞柱塞2的小径部2A与同气缸20滑动配合的大径部2B的连接部通过圆锥面2K连接。在圆锥面的周围在柱塞密封件与气缸20的下端面之间形成有燃料副室250。燃料副室250对从气缸20与活塞柱塞2的滑动配合面泄漏的燃料进行捕捉。
使在泵外壳I的内周面、气缸20的外周面与气缸支架21的上端面之间划分形成的环状通路21G的一端通过对泵外壳I贯通形成的纵向通路250B与减震室IOb连接，通过形成于气缸支架21的燃料通路250A与燃料副室250连接。这样，减震室IOA与燃料副室250通过纵向通路250B、环状通路21G、燃料通路250A连通。因为活塞柱塞2上下移动(往复运动)时，圆锥面2K在燃料副室中往复运动，所以燃料副室250的容积发生变化。燃料副室250的容积增加时，燃料经过纵向通路250B、环状通路21G、燃料通路250A从减震室IOb流入燃料副室250。燃料副室250的容积减少时，燃料经过纵向通路250B、环状通路21G、燃料通路250A从燃料副室250流入减震室10b。在使阀203维持在开阀位置的状态(螺线管204为未通电状态)下，活塞柱塞2从下止点上升时，被吸入加压室内的燃料从开阀中的阀203溢流(溢出)至低压燃料室10a，经过连通孔IOC流到减震室10b。这样，在减震室IOb中来自吸入接口 10的燃料、来自燃料副室250的燃料、来自加压室12的燃料、以及来自安全阀(未图示)的燃料汇流。其结果是，各燃料具有的燃料脉动在减震室IOb中汇流，被金属隔板减震器80吸收。 图2中，被虚线包围的部分表示图I的泵本体部分。电磁驱动型吸入阀200在形成环状的螺线管204的内周一侧，具有兼用作电磁驱动机构部END的主体的有底的杯状的轭205。轭205在内周部由固定芯206和锚定部207夹着柱塞杆施力弹簧202并收纳。图3 (A)、图3 (B)中表示了阀203为开阀状态下电磁驱动型吸入阀机构200周边的结构图。固定芯206通过压入而牢固地固定于轭205的有底部。锚定部207通过压入固定在柱塞杆201的与阀相反一侧的端部，与固定芯206之间隔着磁隙GP相对。螺线管204被收纳在杯状的旁轭204Y中，通过将旁轭204Y的打开端部的内周面压入嵌合到轭205的环状凸缘部205F的外周部而将二者固定。通过轭205、旁轭204Y、固定芯206、锚定部207在螺线管204的周围形成横穿磁隙GP的闭合磁路CMP。轭205的与磁隙GP的周围相对的部分厚度较薄地形成，形成磁屏205S。由此，能够使通过轭205泄漏的磁通减少，通过磁隙GP的磁通增加。在轭205的打开一侧端部筒状部205N的内周部通过压入固定具有轴承部214B的阀外壳214，柱塞杆201贯通该轴承214B并延伸至阀外壳214的与轴承214B相反一侧端部内周部设置的阀203处。阀挡板SO的3个压入面部Spl-Sp3被压入并通过激光焊接而固定在阀外壳214的与轴承214B相反一侧端部的环状带阶梯内周面214D (图4 (A)中记载)上。内周面214D的压入阶梯部的宽度与3个压入面部Spl-Sp3的压入方向的宽度形成为相同尺寸。柱塞杆施力弹簧202通过柱塞杆201对阀203向开阀位置施力。在阀203与阀挡板SO之间夹着阀施力弹簧S4，对阀向闭阀方向(图中左方向)施力。由于阀施力弹簧S4的闭阀方向的施力设定为比柱塞杆施力弹簧202的开阀方向的施力小，所以在这样的状态下，对阀203向开阀方向(图中右方向)施力。阀203具有相对的环状面部203R，在环状面部203R的中心部具有延伸至柱塞杆201的前端的有底的筒状部，有底的筒状部由底部平面部203F和圆筒部203H构成。圆筒部203H在阀座214S的内侧通过形成于阀外壳214的开口部214P突出至低压燃料室IOa内。柱塞杆201的前端，在低压燃料室IOa与阀203的柱塞杆一侧端部的平面部203F的表面抵接。在阀外壳214的轴承214B与开口部214P之间的筒状部，在周方向上等间隔地设置有4个燃料通孔214Q。这4个燃料通孔214Q将阀外壳214内外的低压燃料室IOa连通。在圆筒部203H的外周面与开口部214P的周面之间形成有与阀座214S和环状面部203R之间的环状燃料通路IOS连接的筒状的燃料导入通路10p。阀挡板SO具有具备在环状面部S3的中心部向阀203的有底筒状部一侧突出的圆筒面部SG的突出部ST，该圆筒面部SG起到引导阀203的向着轴方向的往复运动的引导部的作用。阀施力弹簧S4被保持在阀挡板SO的突出部ST的阀一侧端面SH与阀203的有底筒状部的底面之间。阀203被阀挡板SO的圆筒面部SG引导而往复运动至全开位置时，阀203的环状面部203R的中心部形成的环状突起部203S与阀挡板SO的环状面部S3 (宽度HS3)的支承面S2 (宽度HS2)接触。此时在环状突起部203S的周围形成有环状空隙SGP。该环状空隙SGP起到在阀203开始向闭阀方向移动时使加压室一侧的燃料的压力P4作用于阀203，使阀203快速从阀挡板SO离开的快速离开作用。·图4 (A)中表示阀203为闭阀状态的阀体附近的图。此时，电磁螺线管204正在通电，锚定部207 (图3 (A)中记载)因电磁力而被向图中左方向施力。柱塞杆施力弹簧202的力对锚定部207向图中右方向施力，但由于该力设定为比电磁力弱，所以结果是锚定部207与柱塞杆201 —起被向图中左方向施力。因此，柱塞杆201的前端从阀203的平面部203F离开，在二者之间形成有间隙201G。由于存在间隙201G，阀203彻底脱离与柱塞杆201的卡合，阀203进行移动直至阀座214S与环状面部203R的间隙变为零，能够使阀203彻底移动至闭阀位置。优选间隙201G尽可能小，但现实中由于存在制造公差，必然存在比零更大的有限的间隙。如图4 (B)所示阀挡板SO具有在阀挡板SO的外周面上隔开特定的间隔形成3处的压入面部Spl-Sp3。此外，在压入面部Spl (Sp2、Sp3)相互之间在周方向上具有角度为Θ并且径向的宽度为Hl的切口 Snl-Sn3。阀挡板SO的多个压入面部Spl_Sp3在阀座214S的下游一侧被压入嵌合于阀外壳214的圆筒内周面，在压入嵌合部与压入嵌合部之间，在阀挡板的周面与上述阀外壳214的内周面之间在周方向上跨角度Θ形成有宽度为Hl的3个阀座下游侧燃料通路S6。由于该阀座下游侧燃料通路S6形成为阀203的外周面更外侧的面积较大的燃料通路，所以能够使通路面积比形成于阀座214S的环状燃料通路IOS大。其结果是，对于燃料向加压室的流入和燃料从加压室的流出不会成为通路阻力，燃料的流动变得顺畅。图4 (B)中阀203的外周面的直径Dl构成为比阀挡板SO的切口部的直径D3稍小。其结果是，图3 (B)中，燃料为沿着燃料流R5从加压室流过低压燃料室、减震室IOb的溢出状态时，箭头P4所示的加压室12—侧的燃料的静态或运动的流体力难以作用于阀203的环状面部203R。从而由于该状态下施加将阀203压紧到阀挡板SO的力的柱塞杆施力弹簧202不需要完全承受流体力P4，所以能够相应地使用较弱的弹簧。其结果是，在阀203的闭阀时刻抵抗柱塞杆施力弹簧202的力使锚定部207被固定芯206磁性吸引，如图4 (A)所示将柱塞杆201从阀203处拉开时的电磁力同样较小即可。其具有螺线管204的磁动势较少即可，例如能够减少螺线管204的导线的匝数使电磁驱动机构部END小型化，或降低驱动电流而减少发热量的优点。
阀203的环状面部203R直径Dl构成为收纳其中心部设置的阀挡板SO的突出部ST的圆筒面部SG所形成的阀引导件的内周面的直径D2的I. 5 3倍。此外与其外侧形成的阀挡板SO的环状面部S3 (宽度HS3)的支承面S2 (宽度HS2)接触的环状突起部203S的放射方向的宽度VSl构成为比其外侧形成的环状空隙SGP的宽度VS2小。进而阀座214在阀203的环状面部203R的外周起至内侧宽度VS3的部分地形成。其结果是，阀203打开时来自低压燃料室IOa—侧的燃料的作用力和阀203的闭阀动作时从加压室一侧作用于阀的燃料的作用力均在阀203的半径方向上均匀并均衡地作用，所以阀203的直径方向上的松动对于阀203的中心轴使其在倾斜方向倾倒的力也较小，阀挡板SO的圆筒面部SG的引导的协同作用使阀203的开闭阀动作变得流畅。其在流速较快、并且短时间之内流动方向反转的场所下使用直径为数毫米且重量为数克的较小的阀时是重要的改进。插入了吸入阀部INV的直径DSl的插入孔200H在插入方向的中间部具有锥部TA，比该锥部TA更靠加压室一侧的直径DS3构成为比直径DSl小。位于吸入阀部INV的前端部的阀外壳214的圆筒状部214F、214G的外径，构成为在前端部外周的区间SF2(圆筒状部214G)比区间SFl (圆筒状部214F)直径小。在区间SFl的区间中圆筒状部214F的外径比插通孔200H的直径DSl大，通过紧固嵌合而与泵外壳I的插通孔200H嵌合。在区间SF2中 圆筒状部214G的外径比插通孔200H的直径DSl小，在该部分松动嵌合。这是为了将吸入阀部INV对插通孔200H插通时在入口部TO使阀外壳214的前端部自动向心并易于插入，进而在内部的锥部TA自动向心而不会在倾斜的状态下插通的改进。由此，提高了自动组装时的成品率。此外，在紧固嵌合部214F对于加压室12 —侧和低压燃料室IOa —侧的流体密封仅通过压入嵌合作业而达成，改善了自动组装的作业性。以阀外壳的前端边缘部分到达锥部TA时轭205的前端边缘部分到达锥TO的方式构成尺寸时，能够一次达成组装时的向心作用，提高了作业性，减少了组装不良。插入插通孔200H的轭205的前端部的外径构成为比插通孔200H的内径DSl小，使二者之间成为松动嵌合状态。其具有尽可能降低吸入阀部INV的插入力并缩短自动插入作业的作业时间的效果。使轭205完全插入到插入孔200H时，轭205的接合端面205J与泵外壳I的安装面抵接。以该状态在接合部Wl对整周进行激光焊接将内部密封，并且将电磁驱动机构部END固定于泵外壳I。阀外壳214的轴承部214B的外径构成为，轭205的阀一侧端部侧压入部214J的直径比与阀203相反一侧端部的前端部214N的直径小。这是为了获得对形成于轭205的前端的筒状突起部205N的内周面压入嵌合轴承部214B时的自动向心效果。在轴承部214B形成有多个燃料通孔214K。锚定部207往复运动时，燃料通过该燃料通孔214K出入，从而使锚定部207的动作变得流畅。进而燃料通过在柱塞杆201内形成的燃料通孔201K、收纳柱塞杆施力弹簧202的固定芯206与锚定部207之间的空间206K以及锚定部207的周围而出入。由此进一步使锚定部207的动作变得流畅。燃料通孔201K具有防止固定芯206与锚定部207接触时，空间206K成为完全密闭状态的效果。由此，能够防止锚定部207和柱塞杆201通过柱塞杆施力弹簧202向图中右侧开始开阀运动时，瞬间压力降低、开阀运动变慢的问题。阀203可往复运动地安装在在开阀位置与闭阀位置之间。闭阀时阀座214S与形成于阀外壳214的阀座214S抵接从而被限制冲程，开阀时，阀203的环状突起部203S与阀挡板SO的支承面S2抵接从而被限制冲程。在图3 (B)所示的开阀状态下，开闭阀的冲程距离表示为阀座214S和与其相对的阀203的间隙VGS。或者，在图4 (A)所示的闭阀状态下，开闭阀的冲程距离为环状突起部203S和与其相对的支承面S2(与上述间隙VGS相等的
距离)。基于图I、图2、图3 (A)、图3 (B)、图4 (A)、图4 (B)和图5说明第一实施例的动作。〈溢出工序〉首先，从活塞柱塞2位于下止点位置的状态开始说明。此时，加压室12内填充有燃料，图3 (A)所示的螺线管204处于非通电状态。因柱塞杆施力弹簧202的施力，柱塞杆201被向箭头SPl所示的方向施力，对阀203向开阀方向施力。
活塞柱塞2通过下止点位置时，开始向图2所示的箭头Ql方向上升。此时，图3(A)所示的螺线管204与发动机的运转状态相应地在规定的期间维持非通电状态。通过这样的方式，阀203被维持为开阀状态，其间，被吸入加压室12内的燃料沿着图3 (B)所示的箭头R5，通过燃料通路S6、环状燃料通路IOS和燃料导入通路IOP溢出(溢流)至低压燃料室10a。溢出的期间越长，泵压缩的流量越减少。E⑶600通过调整该燃料溢出状态期间的长度，来调整高压燃料泵压缩的燃料的量。图5中，示意性地表示了溢出工序中活塞柱塞2、阀203、柱塞杆201的位移。加压室12内的燃料，以燃料通路S6/环状燃料通路IOS和燃料导入通路IOP的顺序流向低压燃料室10a。此处，使环状燃料通路IOS的燃料流路截面积设定为比燃料通路S6和燃料导入通路IOP的燃料流路截面积小。即，设定为环状燃料通路IOS中燃料流路截面积最小。因此，环状燃料通路IOS中发生压力损失，加压室12内的压力开始上升，而其流体压力P4由阀挡板SO的加压室一侧的环状面承受，作用于阀203的力被减弱。在环状空隙SGP中在溢出状态下从低压燃料室IOa经过4个燃料通孔214Q流向减震室10b。另一方面由于活塞柱塞2上升，使副燃料室250的容积增加，所以使纵向通路250B、环状通路2IG和燃料通路250A通过向着箭头R8的下方箭头方向的燃料流，使燃料的一部分从减震室IOb导入燃料副室250。〈加压工序〉从溢出工序转移至加压工序时，E⑶600对于螺线管204发出通电的指令。该期间表示为图5记载的第一电流供给区域。螺线管204中流过的电流，因螺线管固有的电感随着延迟上升。此时，产生图3 (A)所示的闭合磁路CMP，在磁隙GP中，固定芯206与锚定部207的相对面之间产生磁引力。伴随电流的上升，磁引力也上升。磁引力比柱塞杆施力弹簧202的施力大时，锚定部207和固定在其上的柱塞杆201被拉向固定芯205的方向。此时，磁隙GP、柱塞杆施力弹簧202的收纳室206K内的燃料通过燃料通路201K和锚定部207的周围从燃料通路214K向低压通路排出。由此，锚定部207和柱塞杆201因较少的流体阻力能够高速地向固定芯206 —侧移动。锚定部207与固定芯206碰撞时，锚定部207和柱塞杆201停止运动。由于该碰撞而产生第一噪声。第一电流供给区域的电流设定为磁引力比柱塞杆施力弹簧202的施力大。虽然施加必要以上的过度的电流时，锚定部207也能够进行吸引动作，然而会产生过度的发热，所以不优选。本实施例中应用了电流控制电路，使其设定为达到预先设定的电流值时，在规定的期间(第一电流供给区域的期间)保持该电流值。由此，不会流过必要以上的电流地吸引锚定部207，能够降低该期间中的发热量。另一方面，不使用电流控制电路，预先设定达到规定的电流的时刻，对电流供给量进行占空比控制也能够获得同样的效果。用任一种电流控制方法都能够实施本发明。柱塞杆201被拉向固定芯206 —侧时，阀203解除与柱塞杆201的卡合，所以因阀施力弹簧S4的施力、以及燃料流R5产生的流体力，开始向闭阀方向移动。此处提到的流体力指的是因燃料流R5而上升的加压室12内的压力作用于位于环状突起部203S的外周侧的环状空隙SGP内而产生的压差等。阀203与阀座214S接触时成为闭阀状态。此时，柱塞杆201对阀203的卡合彻底解除，在柱塞杆201前端与阀203的底部平面部203F之间形成有空隙201G。因为阀203与柱塞杆201由不同部件构成，所以柱塞杆201的移动速度比阀203的移动速度快时，也存在柱塞杆201与阀203隔开间距的情况。另一方面，相反柱塞杆201的移动速度相对较慢时，也存在与阀203 —同移动的情况。 接着，活塞柱塞2上升时，加压室12的容积减少，如图5的加压工序期间所示，力口压室12内的压力上升。加压室12内的压力比排出接口 11内的压力高时，如图I和图2所示，排出阀单元60的排出阀63离开阀座61，燃料从排出通路I Ia通过排出接口 11，向沿着箭头R6、箭头R7的方向排出。图5所示的限制电流供给区域从柱塞杆201向闭阀方向移动中、或移动结束开始。该区域中，首先使供给电流降低至比第一电流供给区域低的电流值。由于锚定部207向闭阀方向移动中、或移动已结束，所以固定芯206与锚定部207的相对面之间的磁隙GP变窄。所以，能够以比第一电流供给区域更低的电流值，产生更大的磁引力，将柱塞杆201向闭阀方向吸引。限制电流供给区域施加的电流值只要是能够吸引保持柱塞杆201的程度以上即可(一般称为保持电流)。通过设置限制电流区域，能够实现螺线管的发热降低和消耗电力降低。接着，在限制电流供给区域内，加压室12内的压力较高之间，使电流降低至零、或零附近(不能吸引保持柱塞杆201的较小的电流值)。由此，固定芯206与锚定部207的相对面之间产生的磁引力减弱，锚定部207和柱塞杆201因柱塞杆施力弹簧202的施力而开始向阀203 —侧(开阀方向)移动，柱塞杆201移动直至与阀203的底部平面部203F碰撞。此时，因为加压室12内的压力较高，所以较高的压力作用于阀203，即使与柱塞杆201碰撞也不会开阀。即，柱塞杆201移动移动开始前存在的空隙201G，与阀203碰撞。阀203与柱塞杆201碰撞时，产生第二噪声。其中，通过在该期间中使电流值降至零，能够实现进一步的螺线管发热降低和消耗电力降低。此外，接下来进行说明，由于柱塞杆201前端的空隙201G堵塞，之后的柱塞杆201的移动距离变短，并且使电流值暂时成为零，所以易于管理之后的电流控制。〈吸入工序〉活塞柱塞2通过上止点时，进入吸入工序，由于活塞柱塞2的下降运动使加压室12的容积增加，压力减少。加压室12的压力降低至低压燃料室IOa的压力以下，加压室12内的压力所造成的阀203的闭阀力消失，并且产生压差造成的开阀力。因为此时螺线管204的电流值被维持为零、或零附近，所以不产生磁引力，柱塞杆201对阀203向开阀方向持续施力，开始一同向开阀方向移动。因为柱塞杆201由与阀203不同的部件构成，所以与阀203一同向开阀方向移动，或中途隔开间距。第二电流供给区域在活塞柱塞2经过上止点后的某一个时刻开始，施加比第二电流供给区域低的电流值。这样，定子铁芯206与锚定部207的相对面之间产生磁引力，减弱向开阀方向移动的柱塞杆201的趋势。如果柱塞杆201与阀203 —同向开阀方向移动的情况下，通过减弱柱塞杆201的速度，能够缓和阀203与阀挡板SO碰撞的速度。其结果是，能够降低阀203与阀挡板SO碰撞时产生的噪声。另一方面，如果柱塞杆201与阀203隔开间距，在阀203先与阀挡板SO接触的情况下，能够减缓柱塞杆201与阀203碰撞的速度，缓和该碰撞噪声。在任一种情况下，在吸入工序中，通过减缓柱塞杆201向开阀方向移动的速度，均能够降低产生的噪声。此时的噪声被称为第三噪声。此处，第二电流供给区域施加的电流值过大时，不仅不能减弱柱塞杆201的趋势，反而会向闭阀方向移动。从而，需要使第二电流供给区域中施加的电流值为某种程度较低 的值。作为其基准，优选至少低于第一电流供给区域的峰值电流。此外，本发明的结构中，从溢出工序到吸入工序，使柱塞杆201的移动分割为2次。如本权利要求所述，其通过在活塞柱塞2经过上止点之前(加压室12内压较高的状态)起设置限制电流区域，在其间使驱动电流为零并仅使柱塞杆201移动而实现。通过这样的方式，柱塞杆201在限制电流区域中移动距离201G，在第二电流区域之后移动剩余的距离VGS。碰撞发生的次数是2次，但是由于每I次的移动距离较短，所以各移动中的动能的势较低，对于峰值噪声降低是有利的。现有技术中，如图6所示，不设置限制电流区域，柱塞杆201对于距离201G和距离VGS—次性集中移动。这样，发生碰撞的次数是I次，但由于I次的移动距离较长，所以有峰值噪声较大的倾向。一般而言，人的听觉具有在多个声音在接近的时刻产生的状况下，会关注到最大的声音的性质。S卩，与存在2次较小的碰撞音相比，存在I次较大的碰撞音会更大地感受到噪声。通过如本实施例所示地构成，将柱塞杆201的移动距离分割为2次而降低峰值噪声时，具有降低人感受到的噪声的效果。进而，本发明中在第二电流供给区域开始前，柱塞杆201移动至与阀203卡合的位置，电流值变为零。由此，能够使施加第二电流之前的初始电流可靠地变为零，提高了电流控制的精度。因为上述控制方法对于特别要求安静性的车辆的空转状态等特别有效，所以可以仅在空转状态这样特定的条件下应用。第二实施例图7中表示第二实施例。高压燃料供给泵的结构与第一实施例相同。第二实施例中，柱塞杆201向闭阀方向移动中，切换为限制电流供给区域。通过在柱塞杆201移动途中使电流值降低至例如保持电流附近，磁引力减弱，柱塞杆201的移动速度与第一实施例相比变慢。、其结果是，锚定部207与固定芯206碰撞时产生的噪声减小。如果不供给第一电流而仅施加限制电流，有可能不能产生比柱塞杆施力弹簧更大的磁引力，不能使柱塞杆201移动。但是，如果施加第一电流并在使柱塞杆201开始移动后施加限制电流，则由于位于固定芯206与锚定部207的相对面之间的磁隙GP缩小，能够以更低的电流获得更大的磁引力。从而，如果在第一电流供给区域使柱塞杆201开始移动，也能够在限制电流区域完成吸引动作。此外，通过缩短第一电流供给区域的期间，还能够获得进一步的降低螺线管发热和消耗电力的效果。本实施例中，从上止点(TDC)的时刻开始施加第二电流供给区域的电流。由于螺线管存在电感导致的响应延迟，所以电流上升，产生磁引力实质上是在上止点之后。在这种情况下，因为第二电流供给区域实质上起作用的是在上止点(TDC)之后，所以在上止点实质上起到限制电流区域的作用。本实施例中，第二电流供给区域的电流设定得比限制电流区域更低，但这样也是可以的。第二电流供给区域的电流值和长度，根据泵的运转状态、电磁驱动型吸入阀机构200的相应特性适当选择。第三实施例图8中表示第三实施例。本实施例中，在第一电流供给区域中，首先施加较高的电流，之后降低电流值。通过这样的方式，首先施加较高的电流，能够可靠地使柱塞杆201开始移动。进而，缩短电流值较高的期间，所以螺线管的发热量不会太高。本实施例在不能正确地控制电流值、或要保持较大的动作电流的裕度的情况下是有利的。本实施例中，第一电流供给区域中的电流值不是恒定值，而峰值电流必然大于对柱塞杆201进行吸引动作所需要的电流值(磁引力 > 比柱塞杆施力弹簧的施力大的电流)大。本实施例中，第二电流供给区域的电流从比上止点早一些的时刻开始施加。如之前所述，因电感延迟，产生磁引力实质上为上止点之后的情况下，第二电流供给区域实质上起到作用是在上止点之后，所以在上止点实质上起到限制电流区域的作用。根据第一 第三实施例，能够减少吸入工序中的柱塞杆的移动距离和碰撞速度，能够高精度地降低柱塞杆的碰撞噪声。此外，能够降低螺线管的发热量和系统的消耗电力。
权利要求
1.一种电磁阀的控制方法，该电磁阀具有吸入阀；通过弹簧施力的柱塞杆；和与流过螺线管的电流相应地对所述弹簧的施力产生反向的电磁力的电磁螺线管装置，通过所述弹簧的施力与所述电磁力的平衡，使所述柱塞杆移动到第一位置或第二位置，通过与所述吸入阀卡合或解除卡合来控制阀的动作，所述电磁阀的控制方法的特征在于 在第一电流供给期间，产生用于以比所述弹簧的施力强的力使所述柱塞杆从所述第二位置移动至所述第一位置的电磁力；在第二电流供给期间，施加比所述第一电流供给期间弱的力而减弱所述柱塞杆向所述第二位置移动的趋势；在限制电流供给期间，在所述阀关闭的期间供给比所述第一电流供给期间的峰值电流小的受限制的包括零电流的电流，所述限制电流供给期间是所述第一和第二电流供给期间之间的期间。
2.一种高压燃料供给泵的电磁式吸入阀的控制方法，所述电磁式吸入阀具有 向加压室导入燃料的吸入通路； 从所述加压室导出所述燃料的排出通路； 在所述加压室内往复运动的加压部件； 设置在所述吸入通路与所述加压室之间的吸入阀； 对所述吸入阀在关闭方向上施力的第一弹簧； 设置在所述排出通路与所述加压室之间的排出阀；和 电磁驱动机构，其具有第二弹簧；通过所述第二弹簧施力的柱塞杆；和与流过螺线管的电流相应地对所述第二弹簧的施力产生反向的电磁力的电磁螺线管装置，通过所述第二弹簧的施力与所述电磁力的平衡，使所述柱塞杆移动至第一位置或第二位置，通过与所述吸入阀卡合或解除卡合来控制所述吸入阀的动作， 所述高压燃料供给泵的电磁式吸入阀的控制方法的特征在于 在第一电流供给期间，产生用于以比所述第二弹簧的施力强的力使所述柱塞杆从所述第二位置移动至所述第一位置的电磁力；在第二电流供给期间，施加比所述第一电流供给期间弱的力而减弱所述柱塞杆向所述第二位置移动的趋势；在限制电流供给期间，在所述吸入阀关闭的期间供给比所述第一电流供给期间的峰值电流小的受限制的包括零电流的电流，所述限制电流供给期间是所述第一和第二电流供给期间之间的期间。
3.如权利要求2所述的高压燃料供给泵的电磁式吸入阀的控制方法，其特征在于 在所述高压燃料供给泵的加压部件到达上止点的时刻，所述电磁驱动机构控制成为所述限制电流供给期间。
4.如权利要求2所述的高压燃料供给泵的电磁式吸入阀的控制方法，其特征在于 所述限制电流供给期间具有将所述柱塞杆保持在所述第一位置的保持电流期间；和其之后的零电流期间。
5.如权利要求3所述的高压燃料供给泵的电磁式吸入阀的控制方法，其特征在于 在所述高压燃料供给泵的柱状活塞到达上止点的时刻，所述电磁驱动机构控制成为所述零电流期间，通过将所述电磁吸入阀在关闭方向作用的加压燃料压力抵抗所述弹簧的施力而使所述电磁吸入阀保持在关闭位置。
6.如权利要求2所述的高压燃料供给泵的电磁式吸入阀的控制方法，其特征在于 在所述高压燃料供给泵的柱塞从下止点向上止点移动的区间中，通过将所述电磁驱动机构的所述电磁螺线管控制成为所述第一电流供给期间，关闭所述吸入阀，在所述吸入阀关闭后通过将所述电磁驱动机构的所述电磁螺线管装置控制成为所述限制电流期间，将所述吸入阀控制成为准备打开状态，在所述高压燃料供给泵的柱塞从上止点向下止点改变移动后通过将所述电磁驱动机构的所述电磁螺线管装置控制成为所述第二电流供给期间，减弱所述电磁吸入阀打开的趋势。
7.—种控制电磁式吸入阀所具有的电磁驱动机构的控制装置，其特征在于 所述电磁驱动机构具有第二弹簧；通过所述第二弹簧施力的柱塞杆；和与流过螺线管的电流相应地对所述第二弹簧的施力产生反向的电磁力的电磁螺线管装置，通过所述第二弹簧的施力与所述电磁力的平衡，使所述柱塞杆移动至第一位置或第二位置，通过与所述电磁式吸入阀的吸入阀卡合或解除卡合来控制所述吸入阀的动作， 所述控制装置具有微型计算机；和基于该微型计算机的输出对流过所述电磁驱动机构的所述电磁螺线管的电流导通遮断的驱动电路，其中 所述微型计算机，以被所述电磁驱动机构控制的被控制设备的运转状态作为输入，与该运转状态相应地输出所述第一电流供给期间、所述第二电流供给期间、以及所述限制电流供给期间的开始时刻指令和结束时刻指令，所述驱动电路与该微型计算机的输出相应地将流过所述电磁驱动机构的所述电磁螺线管装置的电流导通遮断。
8.一种高压燃料供给泵的燃料排出量控制装置，其通过电磁式吸入阀所具有的电磁驱动机构控制内燃机的高压燃料供给泵的吸入阀的开闭状态，来控制该高压燃料供给泵的排出燃料量，所述高压燃料供给泵的燃料排出量控制装置的特征在于 所述电磁驱动机构具有第二弹簧；通过所述第二弹簧施力的柱塞杆；和与流过螺线管的电流相应地对所述第二弹簧的施力产生反向的电磁力的电磁螺线管装置，通过所述第二弹簧的施力与所述电磁力的平衡，使所述柱塞杆移动至第一位置或第二位置，通过与所述电磁式吸入阀的吸入阀卡合或解除卡合来控制所述吸入阀的动作， 该高压燃料供给泵的燃料排出量控制装置具有以内燃机的运转状态作为输入，与该内燃机的运转状态相应地输出所述第一电流供给期间、所述第二电流供给期间、以及所述限制电流供给期间的开始时刻指令和结束时刻指令的微型计算机；和与该微型计算机的输出相应地将流过所述电磁驱动机构的所述电磁螺线管装置的电流导通遮断的驱动电路， 所述微型计算机，在所述高压燃料供给泵的柱塞从下止点向上止点移动的区间中，输出所述第一电流供给期间指令，在所述吸入阀关闭后并且为所述高压燃料供给泵的排出开始时刻前输出所述限制电流期间指令，在所述高压燃料供给泵的柱塞从上止点向下止点改变移动后输出所述第二电流供给期间指令。
9.一种高压燃料供给泵的电磁式吸入阀的控制方法，其特征在于 使电磁式吸入阀的螺线管通电，阀因电磁力抵抗弹簧的力而移动至全开或全闭位置的电磁吸引状态，或者从所述状态下断电而因所述弹簧的力使所述阀移动至全闭或全开位置的弹簧反弹动作状态时，在所述阀与阀座或冲程限制部件，或者锚定部与铁芯或冲程限制部件碰撞的状态下，为了调整所述阀的冲程速度而对所述电磁阀进行辅助性的通电，对所述阀的动作电磁地施加制动。
10.一种高压燃料供给泵的控制方法，该高压燃料供给阀具有用电磁驱动的柱塞杆使阀开闭的电磁式吸入阀，所述高压燃料供给泵的控制方法的特征在于 在第一电流供给期间，使所述柱塞杆向关闭方向吸引动作；在第二电流供给期间，缓和所述柱塞杆向打开方向移动的速度；在位于它们之间的限制电流期间，控制所述电磁式吸入阀以使跨过泵上止点。·
全文摘要
关于设置于高压燃料供给泵的电磁驱动型吸入阀机构，降低其工作时产生的碰撞音。在具有电磁式驱动吸入阀(通过柱塞杆动作)的高压燃料供给泵中，设置用于使柱塞杆向闭阀方向吸引动作的第一电流供给区域、用于缓和柱塞杆向开阀方向移动的速度的第二电流供给区域、在其间以跨泵上止点的方式设置的限制电流区域。由此，能够减少吸入工序中的柱塞杆的移动距离和碰撞速度，高控制精度地降低噪声。此外，通过设置限制电流区域，能够降低螺线管的发热量和系统的消耗电力。
文档编号F02M59/46GK102913359SQ20121027619
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者德尾健一郎, 臼井悟史, 菅波正幸, 有富俊亮 申请人:日立汽车系统株式会社