(57)【要約】【課題】燃料タンク内の燃料をサブタンク内に汲み上げるジェットポンプを備えた燃料供給システムにおいて、燃料ポンプの定常的な吐出量を抑制して燃費を向上させる。【解決手段】燃料タンク１１内の燃料をサブタンク１２内に汲み上げるためにジェットポンプ２２を設け、燃料ポンプ１１の吐出側に設けられたプレッシャレギュレータ１７のリターンパイプ１８を通して燃料タンク１１内に戻される燃料がジェットポンプ２２の導入ポートに噴き出されることで、ジェットポンプ２２内に負圧が発生して、この負圧により燃料タンク１１内の燃料をジェットポンプ２２内に吸い込んでサブタンク１１内に流入させる燃料供給システムにおいて、燃料ポンプ１４の吐出量をジェットポンプ２２を駆動するために増量補正する際に、燃料レベルゲージ２４で検出した燃料タンク１１内の燃料レベルが所定レベル以上のときにジェットポンプ２２の駆動のための増量補正量を０に設定する。【選択図】図１
2010112320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料レベルがサブタンク上部開口よりも高いときに該燃料タンク内の燃料が前記サブタンク上部開口から流入するサブタンクと、
前記サブタンク内の燃料を汲み上げて内燃機関に供給する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから吐出された燃料の圧力が設定圧力を越えないように調節するプレッシャレギュレータと、
前記プレッシャレギュレータのリターンパイプを通して前記燃料タンク内に戻される燃料の噴出流によってポンプ作用を発生して前記サブタンク内の燃料を前記サブタンク内に汲み上げるジェットポンプと、
前記燃料タンク内の燃料レベルを検出する燃料レベル検出手段と、
前記燃料ポンプの吐出量を制御する制御手段と
を備えた燃料供給システムの燃料ポンプ制御装置において、
前記制御手段は、前記燃料ポンプの吐出量を前記ジェットポンプを駆動するために増量補正する際に、前記燃料レベル検出手段で検出した前記燃料タンク内の燃料レベルに基づいて前記ジェットポンプの駆動のための増量補正量（以下「ジェットポンプ駆動補正量」という）を設定することを特徴とする燃料供給システムの燃料ポンプ制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記燃料レベル検出手段で検出した前記燃料タンク内の燃料レベルが所定レベル以上のときに前記ジェットポンプ駆動補正量を０に設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システムの燃料ポンプ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内に、燃料残量が少なくなった時に燃料を集中的に溜めるサブタンクを配置し、該サブタンク内の燃料を燃料ポンプで汲み上げて内燃機関（エンジン）に供給するようにした燃料供給システムの燃料ポンプ制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料供給システムは、例えば、特許文献１（特開２００８−２４８７３６号公報）、特許文献２（特開平７−３０４３４０号公報）に記載されているように、燃料タンク内の燃料をサブタンク内に汲み上げるためにジェットポンプを設け、燃料ポンプの吐出側に設けられたプレッシャレギュレータのリターンパイプを通して燃料タンク内に戻される燃料がジェットポンプの導入ポートに噴き出されることで、ジェットポンプ内に負圧が発生して、この負圧により燃料タンク内の燃料をジェットポンプ内に吸い込んでサブタンク内に流入させるようにしている。
【０００３】
従来の燃料ポンプの制御は、燃料ポンプを一定の回転速度で駆動して一定の吐出量で燃料ポンプから吐出した燃料の圧力（燃圧）をプレッシャレギュレータで設定燃圧に調整しながら燃料を燃料噴射弁に供給し、設定燃圧を越える余分な燃料がプレッシャレギュレータのリターンパイプを通してジェットポンプに供給されるようになっている。この関係から、燃料ポンプの吐出量は、少なくともエンジンの最大燃料消費量とジェットポンプ駆動用の燃料量とを供給できるように設定されていた。
【特許文献１】特開２００８−２４８７３６号公報
【特許文献２】特開平７−３０４３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、燃料タンク内の燃料残量が多い時でも、プレッシャレギュレータから戻し燃料がジェットポンプに供給されて燃料タンク内の燃料をジェットポンプによりサブタンク内に汲み上げるように燃料ポンプの吐出量が制御されていたが、燃料タンク内の燃料レベルがサブタンクの上部開口よりも高い時には、該燃料タンク内の燃料がサブタンクの上部開口から該サブタンク内に自然に流入して該サブタンク内が燃料で満たされるため、プレッシャレギュレータからジェットポンプに燃料を供給する必要はない。このため、燃料タンク内の燃料残量が多い時には、ジェットポンプに無駄に燃料を供給し続けることになり、その分、燃料ポンプが余分な電力を無駄に消費し続けて燃費が悪くなるという欠点があった。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、燃料タンク内の燃料をサブタンク内に汲み上げるジェットポンプを備えた燃料供給システムにおいて、燃料ポンプの定常的な吐出量を抑制して燃費を向上させることができる燃料供給システムの燃料ポンプ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料タンク内の燃料レベルがサブタンク上部開口よりも高いときに該燃料タンク内の燃料が前記サブタンク上部開口から流入するサブタンクと、前記サブタンク内の燃料を汲み上げて内燃機関に供給する燃料ポンプと、前記燃料ポンプから吐出された燃料の圧力が設定圧力を越えないように調節するプレッシャレギュレータと、前記プレッシャレギュレータのリターンパイプを通して前記燃料タンク内に戻される燃料の噴出流によってポンプ作用を発生して前記サブタンク内の燃料を前記サブタンク内に汲み上げるジェットポンプと、前記燃料タンク内の燃料レベルを検出する燃料レベル検出手段と、前記燃料ポンプの吐出量を制御する制御手段とを備えた燃料供給システムの燃料ポンプ制御装置において、前記制御手段は、前記燃料ポンプの吐出量を前記ジェットポンプを駆動するために増量補正する際に、前記燃料レベル検出手段で検出した前記燃料タンク内の燃料レベル（燃料残量）に基づいて前記ジェットポンプの駆動のための増量補正量（以下「ジェットポンプ駆動補正量」という）を設定するようにしたものである。
【０００７】
このようにすれば、燃料タンク内の燃料レベルが高い場合（燃料タンク内の燃料がサブタンクの上部開口から該サブタンク内に自然に流入するような場合）には、プレッシャレギュレータからジェットポンプに燃料を供給する必要はないと判断して、ジェットポンプ駆動補正量を小さい値又は０（請求項２）に設定して燃料ポンプの定常的な吐出量を従来より減少させるという制御が可能となり、燃料ポンプの消費電力を節減して燃費を向上させることができる。
【０００８】
この場合、請求項２のように、燃料レベル検出手段で検出した燃料タンク内の燃料レベルが所定レベル以上のときにジェットポンプ駆動補正量を０に設定するようにすると良い。ここで、燃料タンク内の燃料レベルがサブタンクの上部開口よりも低くなると、サブタンク内の燃料がサブタンクの上部開口から流入しなくなるため、ジェットポンプ駆動補正量を０に設定する下限の燃料レベル（所定レベル）は、例えば、サブタンクの上部開口付近の燃料レベルに設定すれば良いが、坂道走行時（車体傾斜時）や車両旋回時の燃料タンク内の燃料液面の傾きを考慮して、サブタンクの上部開口よりも少し高い燃料レベルに設定しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて燃料供給装置全体の構成を概略的に説明する。
燃料タンク１１内には、該燃料タンク１１内の燃料残量が少ない時に、図１（ｂ）に示すように、後述するジェットポンプ２２により燃料を集中的に溜めるサブタンク１２が配置され、このサブタンク１２をスプリング等の弾性材を介して支持するフランジ１３が燃料タンク１１に組み付けられている。図１（ａ）に示すように、燃料タンク１１内の燃料レベルがサブタンク１２の上部開口よりも高い時には、該燃料タンク１１内の燃料がサブタンク１２の上部開口から該サブタンク１２内に流入して該サブタンク１２内が燃料で満たされる。
【００１０】
サブタンク１２内には、燃料ポンプ１４が設けられ、該燃料ポンプ１４の吸込み口には、サクションフィルタ１５が装着され、該燃料ポンプ１４の吐出口側には、該燃料ポンプ１４から吐出された燃料を濾過する燃料フィルタ１６と、燃料ポンプ１４から吐出された燃料の圧力（燃圧）が設定圧力を越えないように調節するプレッシャレギュレータ１７が設けられている。このプレッシャレギュレータ１７には、設定圧力を越える余剰燃料を燃料タンク１１内に戻すためのリターンパイプ１８が接続されている。
【００１１】
燃料フィルタ１６で濾過された燃料は、燃料配管１９を通してデリバリパイプ２０に送られ、このデリバリパイプ２０でエンジン（内燃機関）の各気筒の燃料噴射弁２１に分配され、各気筒の燃料噴射弁２１から、エンジン運転状態に応じて設定された燃料噴射量（噴射時間）で各気筒の吸気ポートに向けて噴射される。デリバリパイプ２０には、燃圧を検出する燃圧センサ２７が取り付けられている。
【００１２】
また、サブタンク１２の下部には、燃料タンク１１内の燃料をサブタンク１２内に供給するジェットポンプ２２が取り付けられ、このジェットポンプ２２の導入ポートには、プレッシャレギュレータ１７のリターンパイプ１８が接続されている。この構成により、リターンパイプ１８から排出された燃料がジェットポンプ２２の導入ポートに噴き出されることで、ジェットポンプ２２内に負圧（ポンプ作用）が発生して、この負圧により燃料タンク１１内の燃料をジェットポンプ２２内に吸い込んでサブタンク１２内に流入させる。これにより、図１（ｂ）に示すように、燃料タンク１１内の燃料残量が少ない時や、燃料タンク１１内の燃料液面が大きく傾いた時（車両旋回時、車体傾斜時）でも、サブタンク１２内の燃料レベルが燃料ポンプ１４の吸込み口よりも高く保たれて、燃料ポンプ１４がサブタンク１２内の燃料を安定して吸い込めるようになっている。
【００１３】
一方、サブタンク１２の外側には、燃料タンク１１内（サブタンク１２の外側）の燃料の液面に浮かぶフロート２３と、このフロート２３の高さ位置を燃料タンク１１内の燃料レベル（燃料残量）として計測する燃料レベルゲージ２４（燃料レベル検出手段）が設けられている。
【００１４】
図２に示すように、燃料ポンプ１４は、ブラシレスモータ２５によりポンプ部２６を駆動する構成であり、ブラシレスモータ２５としては、センサレスのブラシレスモータが用いられている。ここで、センサレスのブラシレスモータ２５を用いる理由は、燃料ポンプ１４のブラシレスモータ２５は燃料中に浸されるため、ロータ回転位置を検出するホール素子等の位置検出センサの信頼性を保証するのが困難であるためである。しかし、この問題が解決できれば、ホール素子等のセンサ付きのブラシレスモータを用いても良いことは言うまでもない。
【００１５】
燃料ポンプ１４内のブラシレスモータ２５は、ポンプ駆動回路３１によって駆動される。このポンプ駆動回路３１は、燃料ポンプ１４に内蔵されているが、燃料ポンプ１４の外側や燃料タンク１１の外側に設けても良い。このポンプ駆動回路３１には、燃料ポンプ１４の実回転速度を目標回転速度にフィードバック制御するためのフィードバック制御回路部（フィードバック制御手段）と、このフィードバック制御回路の出力に基づいてブラシレスモータ２５を駆動する駆動回路部（インバータ回路）とが設けられている。このポンプ駆動回路３１による燃料ポンプ１４のブラシレスモータ２５の回転速度制御は、公知の回転速度制御方式で行えば良く、例えば、特開２０００−３４１９８２号公報に記載されているようなＰＷＭ方式で行えば良い。
【００１６】
このポンプ駆動回路３１は、エンジンの運転を制御するエンジンＥＣＵ３２（エンジン電子制御ユニット）から送信されてくる燃料ポンプ１４の目標回転速度の信号を受信し、該ポンプ駆動回路３１で検出した燃料ポンプ１４の実回転速度の信号をエンジンＥＣＵ３２に送信する。本実施例のポンプ駆動回路３１は、ハードウエア回路で構成されているが、フィードバック制御の機能をソフトウエアで実現するように構成しても良い。
【００１７】
一方、エンジンＥＣＵ３２は、アクセル開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ３３、エンジン回転速度等を検出するためのクランク角センサ３４、吸入空気量を検出するエアフローメータ３５、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ３６、燃圧センサ２７等のエンジン運転状態を検出する各種センサの信号を読み込んで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火時期等を制御する。
【００１８】
更に、エンジンＥＣＵ３２は、後述する図３の目標回転速度演算ルーチンを実行することで、燃料ポンプ１４の吐出量を制御する制御手段として機能し、燃料ポンプ１４の吐出量をジェットポンプ２２を駆動するために増量補正する際に、燃料レベルゲージ２４で検出した燃料タンク１１内の燃料レベルに基づいてジェットポンプ２２の駆動のための増量補正量（以下「ジェットポンプ駆動補正量」という）を設定し、エンジンの要求燃料量にジェットポンプ駆動補正量を加算することで、ジェットポンプ駆動補正量で補正した目標吐出量を求め、この目標吐出量に基づいて目標回転速度を演算することで、ジェットポンプ駆動補正量に応じて補正した目標回転速度を求め、この目標回転速度の信号をポンプ駆動回路３１に送信して、該ポンプ駆動回路３１で燃料ポンプ１４の実回転速度と目標回転速度との偏差を小さくするようにフィードバック制御する。以下、エンジンＥＣＵ３２が実行する図３の目標回転速度演算ルーチンの処理内容を説明する。
【００１９】
図３の目標回転速度演算ルーチンは、エンジンＥＣＵ３２によってエンジン運転中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、燃料レベルゲージ２４で検出した燃料タンク１１内の燃料レベルを読み込む。この後、ステップ１０２に進み、燃料タンク１１内の燃料レベルが所定レベルよりも低いか否かで、プレッシャレギュレータ１７からジェットポンプ２２に燃料を供給してジェットポンプ２２を作動させる必要があるか否かを判定する。この場合、燃料タンク１１内の燃料レベルがサブタンク１２の上部開口よりも低くなると、サブタンク１２内の燃料がサブタンク１２の上部開口から流入しなくなるため、ジェットポンプ駆動補正量を０に設定する下限の燃料レベル（所定レベル）は、例えば、サブタンク１２の上部開口付近の燃料レベルに設定すれば良いが、坂道走行時（車体傾斜時）や車両旋回時の燃料タンク１１内の燃料液面の傾きを考慮して、サブタンク１２の上部開口よりも少し高い燃料レベルに設定するようにしても良い。
【００２０】
上記ステップ１０２で、燃料タンク１１内の燃料レベルが所定レベルよりも低いと判定されれば、プレッシャレギュレータ１７からジェットポンプ２２に燃料を供給してジェットポンプ２２を作動させる必要があると判断して、ステップ１０３に進み、ジェットポンプ２２に燃料を供給するためのジェットポンプ駆動補正量を演算する。この際、ジェットポンプ駆動補正量を一定値に設定しても良いし、或は、燃料タンク１１内の燃料レベルに応じてジェットポンプ駆動補正量を変化させるようにしても良い。例えば、燃料タンク１１内の燃料レベルが低くなるほど、燃料ポンプ１４の制御可能範囲内でジェットポンプ駆動補正量（燃料ポンプ１４の吐出量）を増加させるようにしても良い。
【００２１】
これに対して、上記ステップ１０２で、燃料タンク１１内の燃料レベルが所定レベル以上と判定されれば、プレッシャレギュレータ１７からジェットポンプ２２に燃料を供給する必要はないと判断して、ステップ１０４に進み、ジェットポンプ駆動補正量を０（又は最小値）に設定する。
【００２２】
尚、上記ステップ１０２〜１０４の処理に代えて、予め、図４に示す燃料タンク１１内の燃料レベルをパラメータとしてジェットポンプ駆動補正量を演算するマップを作成してエンジンＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶しておき、燃料ベルゲージ２４で検出した燃料タンク１１内の燃料レベルに応じたジェットポンプ駆動補正量を図４のジェットポンプ駆動補正量マップにより演算するようにしても良い。この図４のジェットポンプ駆動補正量マップも、燃料タンク１１内の燃料レベルが所定レベル以上の領域で、ジェットポンプ駆動補正量が０（又は最小値）となるように設定すれば良い。
【００２３】
この後、ステップ１０５に進み、エンジンの要求燃料量を次式により演算する。
要求燃料量＝［燃料噴射弁２１の噴射量］×［エンジン回転速度／２］×気筒数
【００２４】
そして、次のステップ１０６で、エンジンの要求燃料量にジェットポンプ駆動補正量を加算することで、ジェットポンプ駆動補正量で補正した目標吐出量を求める。
目標吐出量＝要求燃料量＋ジェットポンプ駆動補正量
【００２５】
この後、ステップ１０７に進み、図５に示す目標吐出量と燃圧をパラメータとして燃料ポンプ１４の目標回転速度を演算する二次元マップを参照して、見込み補正後の目標吐出量と燃圧に応じた目標回転速度を演算する。以上の処理により、ジェットポンプ駆動補正量に応じて補正した目標回転速度を求める。
【００２６】
そして、次のステップ１０７で、エンジンＥＣＵ３２から目標回転速度の信号をポンプ駆動回路３１に出力する。これにより、ポンプ駆動回路３１は、燃料ポンプ１４の実回転速度を目標回転速度に一致させるようにフィードバック制御する。
【００２７】
以上説明した本実施例では、燃料タンク１１内の燃料レベルが所定レベル以上の場合（燃料タンク１１内の燃料がサブタンク１２の上部開口から該サブタンク１２内に自然に流入するような場合）には、プレッシャレギュレータ１７からジェットポンプ２２に燃料を供給する必要はないと判断して、ジェットポンプ駆動補正量を０（又は最小値）に設定して、燃料ポンプ１４の定常的な吐出量を従来より減少させるという制御が可能となり、燃料ポンプ１４の消費電力を節減して燃費を向上させることができる。
【００２８】
尚、図３の目標回転速度演算ルーチンでは、燃料タンク１１内の燃料レベルに応じて補正したジェットポンプ駆動補正量をエンジンの要求燃料量に加算することで、ジェットポンプ駆動補正量で補正した目標吐出量を求め、この目標吐出量から目標回転速度を演算するようにしたが、例えば、エンジンの要求燃料量又はこれに相関するパラメータ（例えば燃料噴射弁２１の燃料噴射量、エンジン回転速度、エンジン負荷等）に基づいて燃料ポンプ１４の目標回転速度を直接演算し、燃料タンク１１内の燃料レベルに応じて、目標回転速度に対するジェットポンプ駆動補正量を設定して、このジェットポンプ駆動補正量で目標回転速度を直接、見込み補正するようにしても良い。
【００２９】
その他、本発明を適用可能な燃料供給システムの構成は図１の構成に限定されず、サブタンク及びジェットポンプを備えた様々な構成の燃料供給システムに本発明を適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例の燃料供給装置の構成を概略的に示す図で、（ａ）は燃料タンク内の燃料残量が多い時の状態を示す図、（ｂ）は燃料タンク内の燃料残量が少ない時の状態を示す図である。
【図２】制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】目標回転速度演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】燃料タンク内の燃料レベルをパラメータとしてジェットポンプ駆動補正量を演算するマップの一例を概念的に示す図である。
【図５】目標吐出量と燃圧をパラメータとして目標回転速度を演算する二次元マップを概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１…燃料タンク、１２…サブタンク、１４…燃料ポンプ、１６…燃料フィルタ、１７…プレッシャレギュレータ、１８…リターンパイプ、２１…燃料噴射弁、２２…ジェットポンプ、２３…フロート、２４…燃料レベルゲージ（燃料レベル検出手段）、２５…ブラシレスモータ、２６…ポンプ部、２７…燃圧センサ、３１…ポンプ駆動回路、３２…エンジンＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2010112320.tif 000003
【図２】
2010112320.tif 000004
【図３】
2010112320.tif 000005
【図４】
2010112320.tif 000006
【図５】
2010112320.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月10日(2009.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料レベルがサブタンク上部開口よりも高いときに該燃料タンク内の燃料が前記サブタンク上部開口から流入するサブタンクと、
前記サブタンク内の燃料を汲み上げて内燃機関に供給する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから吐出された燃料の圧力が設定圧力を越えないように調節するプレッシャレギュレータと、
前記プレッシャレギュレータのリターンパイプを通して前記燃料タンク内に戻される燃料の噴出流によってポンプ作用を発生して前記燃料タンク内の燃料を前記サブタンク内に汲み上げるジェットポンプと、
前記燃料タンク内の燃料レベルを検出する燃料レベル検出手段と、
前記燃料ポンプの吐出量を制御する制御手段と
を備えた燃料供給システムの燃料ポンプ制御装置において、
前記制御手段は、前記燃料ポンプの吐出量を前記ジェットポンプを駆動するために増量補正する際に、前記燃料レベル検出手段で検出した前記燃料タンク内の燃料レベルに基づいて前記ジェットポンプの駆動のための増量補正量（以下「ジェットポンプ駆動補正量」という）を設定することを特徴とする燃料供給システムの燃料ポンプ制御装置。