(57)【要約】【課題】電動フューエルポンプの給電停止時に逆止弁の開固着の有無を診断する。【解決手段】ロータリ式の電動フューエルポンプの給電停止後に（Ｓ１００）、同電動フューエルポンプの端子間電圧ＥＰが、負の値として設定された逆転判定値Ｅ１以下の値となったことが、すなわち負極側端子の電位が正極側端子の電位よりも高いことを示す値となったことが確認された場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、電動フューエルポンプとデリバリパイプとを繋ぐ燃料通路に設置された逆止弁が開固着していると診断して、その診断結果を車両の自己診断システムに出力する（Ｓ１４０）。【選択図】図２
2020101122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給装置であって、
前記燃料噴射弁が接続された燃料の蓄圧容器であるデリバリパイプと、
正極側端子から負極側端子に向う方向に電流が流されたときに燃料タンク内の燃料を汲み上げて前記デリバリパイプに向けて吐出するロータリ式の電動フューエルポンプと、
前記電動フューエルポンプと前記デリバリパイプとを繋ぐ燃料通路に設置された逆止弁であって、前記燃料通路における当該逆止弁よりも電動フューエルポンプ側の部分の燃料の圧力である上流側燃圧が同燃料通路における当該逆止弁よりも前記デリバリパイプ側の部分の燃料の圧力である下流側燃圧よりも高いときには開弁して燃料の通過を許容する一方で、前記下流側燃圧が前記上流側燃圧よりも高いときには閉弁して燃料の通過を遮断することで前記デリバリパイプ内に燃料を封止する逆止弁と、
前記電動フューエルポンプの給電停止後に同電動フューエルポンプの端子間電圧が、前記負極側端子の電位が前記正極側端子の電位よりも高いことを示す値となった場合に前記逆止弁が開固着していると判定する開固着診断部と、
を備える燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクに貯留された燃料をエンジンの燃料噴射弁に供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載等のエンジンにおいて、ロータリ式の電動フューエルポンプにより燃料タンクからデリバリパイプに燃料を供給する燃料供給装置を備えたものがある。そして従来、特許文献１に見られるように、そうした燃料供給装置における電動フューエルポンプとデリバリパイプとを繋ぐ燃料通路に、デリバリパイプ側から電動フューエルポンプ側への燃料の逆流を防止する逆止弁を設置して、エンジン停止中の電動フューエルポンプの通電が停止されている期間にデリバリパイプ内の燃料圧力を保持するものがある。こうした燃料供給装置を備えるエンジンでは、始動開始後にデリバリパイプに燃料を充填する必要がないため、始動時間を短縮できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２０７０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような燃料供給装置では、異物の噛み込みなどで逆止弁が完全に閉じない状態となる、いわゆる逆止弁の開固着が発生することがある。そうした場合、エンジンの停止中にデリバリパイプから燃料が抜けてしまうため、デリバリパイプへの燃料の再充填に要する時間の分、エンジンの始動が遅れてしまう。上記のような逆止弁の開固着が発生していることが確認できていれば、開固着を解消するための制御やその発生に伴うエンジンの始動遅れに対応する制御の実施も可能となる。しかしながら、そうした逆止弁の開固着の発生の有無を診断する手法については未だ提案されていないのが実情となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する燃料供給装置は、燃料タンクからエンジンの燃料噴射弁に燃料を供給するものであって、正極側端子から負極側端子に向う方向への通電に応じて燃料タンク内の燃料を汲み上げて加圧吐出するロータリ式の電動フューエルポンプと、燃料噴射弁が接続された燃料の蓄圧容器であるデリバリパイプと、電動フューエルポンプとデリバリパイプとを繋ぐ燃料通路に設置された逆止弁であって、燃料通路における逆止弁よりも電動フューエルポンプ側の部分の燃料の圧力である上流側燃圧が同燃料通路における逆止弁よりもデリバリパイプ側の部分の燃料の圧力である下流側燃圧よりも高いときには開弁して燃料の通過を許容する一方で、下流側燃圧が上流側燃圧よりも高いときには閉弁して燃料の通過を遮断することでデリバリパイプ内に燃料を封止する逆止弁と、電動フューエルポンプの給電停止後に同電動フューエルポンプの端子間電圧が、負極側端子の電位が正極側端子の電位よりも高いことを示す値となった場合に逆止弁が開固着していると判定する診断部と、を備えている。
【０００６】
逆止弁の開固着が発生すると、電動フューエルポンプの停止後に上流側燃圧が下流側燃圧よりも低くなっても逆止弁が閉弁しないため、デリバリパイプ側から電動フューエルポンプ側に燃料通路を燃料が逆流するようになる。そして、その逆流した燃料により電動フューエルポンプが逆回転するようになる。このときの逆回転により電動フューエルポンプでは、負極側端子の電位が正極側端子の電位よりも高くなる側の誘電電圧が発生する。そのため、給電停止後に電動フューエルポンプの端子間電圧が負極側端子の電位が正極側端子の電位よりも高いことを示す値となったことをもって、逆止弁に開固着が発生したと診断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】燃料供給装置の一実施形態の構成を模式的に示す図。
【図２】同燃料供給装置に設けられたコントローラが実行する開固着診断ルーチンのフローチャート。
【図３】同燃料供給装置におけるオンからオフへのイグニッションスイッチの切替前後の同イグニッションスイッチの状態及び端子間電圧の推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、燃料供給装置の一実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。本実施形態の燃料供給装置は、車載用のエンジンにおいて、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁に供給する役割を担っている。
【０００９】
図１に示すように、燃料タンク１０の内部には、ロータリ式の電動フューエルポンプ１１が設置されている。電動フューエルポンプ１１は、燃料通路１５を介して、デリバリパイプ１６に接続されている。デリバリパイプ１６は、電動フューエルポンプ１１から送られた燃料を内部に蓄える蓄圧容器として構成されている。デリバリパイプ１６には、エンジンの各気筒の燃料噴射弁１７がそれぞれ接続されている。
【００１０】
燃料通路１５における電動フューエルポンプ１１への接続部分には、逆止弁１４が設けられている。以下の説明では、燃料通路１５における逆止弁１４よりも電動フューエルポンプ１１側の部分の燃料の圧力を逆止弁１４の上流側燃圧と記載する。また、燃料通路１５における逆止弁１４よりもデリバリパイプ１６側の部分の燃料の圧力を逆止弁１４の下流側燃圧と記載する。逆止弁１４は、上流側燃圧が下流側燃圧よりも高いときには開弁して燃料の通過を許容する。また、逆止弁１４は、下流側燃圧が上流側燃圧よりも高いときには閉弁して燃料の通過を遮断することでデリバリパイプ１６内に燃料を封止する。
【００１１】
なお、燃料タンク１０の内部には、プレッシャレギュレータ１８が設置されている。プレッシャレギュレータ１８は、燃料通路１５における逆止弁１４よりもデリバリパイプ１６側の部分に接続されている。そして、プレッシャレギュレータ１８は、下流側燃圧が一定の圧力を超えて上昇したときに開弁して、燃料通路１５内の燃料を燃料タンク１０に戻すことで、下流側燃圧を上記一定の圧力以下に抑える役割を担っている。
【００１２】
電動フューエルポンプ１１には、ロータ２２とそのロータ２２を回転する直流モータ２３とが内蔵されている。また、電動フューエルポンプ１１には、直流モータ２３への給電用の端子として正極側端子１２、及び負極側端子１３の２つの端子が設けられている。そして、電動フューエルポンプ１１は、直流モータ２３に対して正極側端子１２から負極側端子１３に向かう方向に流すことで、燃料タンク１０内の燃料を汲み上げてデリバリパイプ１６に向けて加圧吐出するように構成されている。すなわち、電動フューエルポンプ１１は、正極側端子１２の電位が負極側端子１３の電位よりも高くなるように、それらの端子間に電圧を印加することで、加圧吐出を行うように構成されている。
【００１３】
なお、以下の説明では、このときの電動フューエルポンプ１１におけるロータ２２の回転方向を正転方向と記載し、その正転方向とは逆方向のロータ２２の回転方向を逆転方向と記載する。また、ロータ２２が正転方向に回転しているときの電動フューエルポンプ１１の動作を同電動フューエルポンプ１１の燃料圧送動作と記載する。さらに、以下の説明では、電動フューエルポンプ１１における正極側端子１２と負極側端子１３との電位差を、正極側端子１２の電位が負極側端子１３の電位よりも高い場合を正の値とし、負極側端子１３の電位が正極側端子１２の電位よりも高い場合を負の値として表したものを端子間電圧ＥＰと記載する。
【００１４】
本実施形態の燃料供給装置には、電動フューエルポンプ１１の制御用の電子制御ユニットであるコントローラ１９が設けられている。電動フューエルポンプ１１の正極側端子１２はコントローラ１９に接続され、その負極側端子１３は接地されている。コントローラ１９には、上述の端子間電圧ＥＰを検出する機能が備えられている。また、コントローラ１９には、車両のイグニッションスイッチ２０が接続されている。さらに、コントローラ１９は、車両の自己診断システム２４が接続されている。
【００１５】
コントローラ１９は、イグニッションスイッチ２０がオフからオンに切り替えられたとき、すなわちエンジン始動が開始されたときに、正極側端子１２を車載バッテリ２１の正極と接続して、電動フューエルポンプ１１の直流モータ２３への給電を開始する。これにより、直流モータ２３には、正極側端子１２から負極側端子１３に向かう方向に電流が流されて、電動フューエルポンプ１１の燃料圧送動作が開始される。その後、電動フューエルポンプ１１からの燃料の圧送により上流側燃圧が下流側燃圧を超えると、逆止弁１４が開弁する。そして、これにより、燃料通路１５が連通して、燃料タンク１０からデリバリパイプ１６に燃料が供給されるようになる。
【００１６】
その後、コントローラ１９は、イグニッションスイッチ２０がオンとされている間は、すなわちエンジンの運転中は、直流モータ２３への給電を継続する。そして、コントローラ１９は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられたときに、すなわちエンジンが停止されるときに、正極側端子１２と車載バッテリ２１の正極との接続を切断して直流モータ２３への給電を停止する。
【００１７】
直流モータ２３への給電が停止されて電動フューエルポンプの燃料圧送動作が停止すると、逆止弁１４の上流側燃圧が下流側燃圧よりも低くなり、同逆止弁１４が閉弁する。これにより、デリバリパイプ１６、及び燃料通路１５における逆止弁１４よりもデリバリパイプ１６側の部分が閉塞された状態となる。本実施形態の燃料供給装置では、こうしてエンジンの停止中のデリバリパイプ１６内の燃料圧力を、燃料噴射に必要な圧力に保持している。そして、これにより、エンジン始動の開始直後から燃料噴射弁１７の燃料噴射を開始できる状態としておくことで、短時間でのエンジン始動を可能としている。
【００１８】
ところで、上記のような電動フューエルポンプ１１の燃料吐出動作の停止に際して、異物の噛み込みなどで逆止弁１４が完全に閉じない状態となる、いわゆる逆止弁１４の開固着が発生することがある。そうした場合、エンジンの停止中にデリバリパイプ１６から燃料が抜けてしまうため、デリバリパイプ１６への燃料の再充填に要する時間の分、エンジン始動が遅れてしまう。
【００１９】
これに対して、本実施形態の燃料供給装置におけるコントローラ１９は、電動フューエルポンプ１１の給電停止に際して、逆止弁１４の開固着の発生の有無を診断している。なお、本実施形態の燃料供給装置では、こうした逆止弁１４の開固着の有無を診断するコントローラ１９が、開固着診断部に対応する構成となっている。
【００２０】
図２に、開固着診断のためにコントローラ１９が実行する開固着診断ルーチンのフローチャートを示す。コントローラ１９は、イグニッションスイッチ２０がオンからオフに切り替えられたときに同ルーチンの処理を実行する。
【００２１】
本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、電動フューエルポンプ１１の直流モータ２３への給電が停止される。すなわち、このときのコントローラ１９は、電動フューエルポンプ１１の正極側端子１２と車載バッテリ２１の正極との接続を切断する。
【００２２】
給電の停止後に、端子間電圧ＥＰが０となると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０において、端子間電圧ＥＰが０となった時点からの経過時間である停止後時間ＴＳの計測が開始される。なお、停止後時間ＴＳの計測は、コントローラ１９に内蔵されたタイマーにより行われる。
【００２３】
その後、既定の判定周期毎に、ステップＳ１３０における端子間電圧ＥＰが逆転判定値Ｅ１以下であるか否かの判定が繰り返し実行される。逆転判定値Ｅ１には負の値が、すなわち負極側端子１３の電位が正極側端子１２の電位よりも高いことを示す値が設定されている。
【００２４】
ステップＳ１３０での判定の繰り返しにおいて、一度も端子間電圧ＥＰが逆転判定値Ｅ１以下であると判定されずに、停止後時間ＴＳが既定時間Ｔ１に達した場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）には、逆止弁１４の開固着無しと判定される。この場合には、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００２５】
これに対して、停止後時間ＴＳが既定時間Ｔ１未満のときにステップＳ１３０での判定の繰り返しにおいて端子間電圧ＥＰが逆転判定値Ｅ１以下であると判定された場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）には、逆止弁１４の開固着有りと判定される。この場合には、ステップＳ１４０に処理が進められ、そのステップＳ１４０において、開固着有りとの診断結果が自己診断システム２４に出力された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００２６】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
図３に、本実施形態の燃料供給装置における、オンからオフへのイグニッションスイッチ２０の切替前後の同イグニッションスイッチ２０の状態、及び端子間電圧ＥＰの推移を示す。なお、同図では、逆止弁１４の開固着が発生した場合の端子間電圧ＥＰの推移が実線で、開固着が発生しない場合の端子間電圧ＥＰの推移が二点鎖線で、それぞれ示されている。
【００２７】
時刻ｔ０に、イグニッションスイッチ２０がオンからオフに切り替えられると、コントローラ１９は、電動フューエルポンプ１１の直流モータ２３への給電を停止する。ただし、給電停止後も暫くは、慣性により、ロータ２２の回転が続き、その回転により直流モータ２３に誘電電圧が発生する。そして、その誘電電圧により正極側端子１２と負極側端子１３との間に電位差が生じる。そのため、端子間電圧ＥＰは、給電を停止した時刻ｔ０から、その後の時刻ｔ１に０となるまで、時間を掛けて徐々に低下していくようになる。
【００２８】
逆止弁１４の開固着が発生しなかった場合のロータ２２は、慣性回転が終わるとそのまま静止する。よって、このときの端子間電圧ＥＰは、時刻ｔ１以降も０に維持される。このときのコントローラ１９は、開固着診断ルーチンの処理において、時刻ｔ１から既定時間Ｔ１が経過した時刻ｔ３に、開固着無しと判定する。
【００２９】
一方、逆止弁１４の開固着が発生した場合には、上流側燃圧が下流側燃圧よりも低くなっても逆止弁１４が閉弁しないため、デリバリパイプ１６から電動フューエルポンプ１１に向けて燃料が逆流するようになる。このときの電動フューエルポンプ１１では、逆流した燃料により、ロータ２２が逆転方向に回転される。そして、このときの逆転方向へのロータ２２の回転によっても、直流モータ２３に誘電電圧が発生する。ただし、このときの誘電電圧では、負極側端子１３の電位が正極側端子１２の電位よりも高くなる。すなわち、端子間電圧ＥＰは負の値となる。
【００３０】
よって、逆止弁１４の開固着が発生した場合には、時刻ｔ１以降の端子間電圧ＥＰは、デリバリパイプ１６内の燃料が流出し切って燃料の逆流が止まるまで負の値、すなわち負極側端子１３の電位が正極側端子１２の電位よりも高いことを示す値となる。これに対して、開固着診断ルーチンでは、端子間電圧ＥＰが０まで低下した後に端子間電圧ＥＰが、負の値として設定された逆転判定値Ｅ１以下の値となった場合に、逆止弁１４の開固着有りと判定している。よって、このときのコントローラ１９は、開固着診断ルーチンの処理において、端子間電圧ＥＰが逆転判定値Ｅ１まで低下した時刻ｔ２に、逆止弁１４の開固着有り、と判定する。このように本実施形態の燃料供給装置では、電動フューエルポンプ１１の給電停止時に逆止弁１４の開固着の有無を診断することが可能である。
【００３１】
ちなみに、自己診断システム２４は、エンジンの始動時間が一定の時間以上となる場合には、エンジンに何らかの異常が有ると診断している。また、自己診断システム２４は、エンジンの異常が確認された場合には、インストルメントパネルに設置された警告灯を点灯することで、ユーザに異常が発生していることを通知している。
【００３２】
一方、異物の噛み込みによる逆止弁１４の開固着は、電動フューエルポンプ１１が吐出した燃料により異物が押し流されることで自然解消される場合も多い。そのため、自己診断システム２４は、逆止弁１４の開固着有り、との診断結果を受信している場合には、エンジン始動に時間が掛かり過ぎていることを確認しても、１度だけであれば、警告灯の点灯を見合わせるようにしている。
【００３３】
なお、逆止弁１４の開固着が複数回続けて検出された場合には、自己診断システム２４は、その開固着は自然解消されるものではないとして、警告灯を点灯している。このときの自己診断システム２４には、逆止弁１４の開固着有りと診断された旨の履歴が記録されているため、修理に際しての異常箇所の特定が容易となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０…燃料タンク、１１…電動フューエルポンプ、１２…正極側端子、１３…負極側端子、１４…逆止弁、１５…燃料通路、１６…デリバリパイプ、１７…燃料噴射弁、１８…プレッシャレギュレータ、１９…コントローラ、２０…イグニッションスイッチ、２１…車載バッテリ、２２…ロータ、２３…直流モータ、２４…自己診断システム。
【図１】
2020101122.tif 000003
【図２】
2020101122.tif 000004
【図３】
2020101122.tif 000005