(57)【要約】【課題】２つ各燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力脈動幅を低減し、内燃機関の運転性低下を抑制する。【解決手段】燃料ポンプＡ及びＢが燃料噴射弁に夫々供給する燃料供給量に応じた各デューティの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングが一致しないように、燃料ポンプＡのデューティに対して燃料ポンプＢのデューティを遅延させつつ、そのデューティをポンプコントローラに出力する。各デューティの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングが一致しないようにするためには、燃料ポンプＡのデューティの立ち下がりと燃料ポンプＢのデューティの立ち上がりを一致させればよい。このようにすれば、燃料ポンプＡ及びＢから供給される燃料の圧力脈動の位相がずれて相殺されるため、燃料圧力の脈動幅を低減することができる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプを２つ備えた車両に適用される燃料ポンプの駆動制御装置において、
機関運転状態に基づいて前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁に供給する燃料供給量を設定する供給量設定手段と、
機関運転状態に基づいて前記各燃料ポンプにおける燃料供給分担を夫々設定する分担設定手段と、
前記供給量設定手段により設定された燃料供給量及び前記分担設定手段により設定された燃料供給分担に基づいて、前記各燃料ポンプを駆動するデューティを夫々設定するデューティ設定手段と、
前記デューティ設定手段により設定された各デューティの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングが一致しないように、大きいデューティに対して小さいデューティを遅延させつつ、前記各デューティを夫々出力するデューティ出力手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする燃料ポンプの駆動制御装置。
【請求項２】
前記デューティ出力手段は、前記大きいデューティの立ち下がりと前記小さいデューティの立ち上がりとが一致するタイミングで、前記各デューティを夫々出力することを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプの駆動制御装置。
【請求項３】
燃料噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプを２つ備えた内燃機関の燃料ポンプの駆動制御装置において、
機関運転状態に基づいて前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁に供給する燃料供給量を設定する供給量設定手段と、
機関運転状態に基づいて前記各燃料ポンプにおける燃料供給分担を夫々設定する分担設定手段と、
前記供給量設定手段により設定された燃料供給量及び前記分担設定手段により設定された燃料供給分担に基づいて、前記各燃料ポンプを駆動するデューティを夫々設定するデューティ設定手段と、
一方の燃料ポンプのデューティ立ち上がりタイミングに対して他方の燃料ポンプのデューティ立ち上がりタイミングを遅延させる初期タイミングを設定する初期タイミング設定手段と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力に基づいて、燃料圧力の脈動幅を算出する脈動幅算出手段と、
前記内燃機関が定常状態にあるとき、前記他方の燃料ポンプのデューティ立ち上がりタイミングを前記初期タイミングから徐々に遅延させ、前記脈動幅算出手段により算出された脈動幅が所定範囲内となる遅延タイミングを算出する遅延タイミング算出手段と、
前記遅延タイミング算出手段により算出された遅延タイミングで、前記他方の燃料ポンプのデューティを出力するデューティ出力手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする燃料ポンプの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ポンプの駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給装置において、ダイナミックレンジを拡大することを目的として、燃料タンクに複数の燃料ポンプを配設したものが知られている。この燃料供給装置では、特開平７−１１９５７３号公報（特許文献１）に記載されるように、正常時には、複数の燃料ポンプが同時に駆動されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１１９５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の燃料ポンプを同時にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する場合、デューティのオン・オフに伴う燃料ポンプの回転変動に起因する燃料圧力の脈動が各燃料ポンプの分岐配管の合流部で重畳し、その脈動が増幅してしまうおそれがある。このため、同一制御信号に対して燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が変化し、内燃機関の出力変動が起こることから、その運転性が低下するおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は従来の問題点に鑑み、各燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力脈動幅を低減し、内燃機関の運転性低下を抑制できる燃料ポンプの駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明では、機関運転状態に基づいて、２つの燃料ポンプから燃料噴射弁に供給する燃料供給量を設定すると共に、各燃料ポンプにおける燃料供給量の分担を夫々設定する。そして、燃料噴射弁に供給する燃料供給量及び各燃料ポンプにおける燃料供給分担に基づいて、各燃料ポンプを駆動するデューティを夫々設定する。その後、各燃料ポンプに対するデューティの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングが一致しないように、大きいデューティに対して小さいデューティを遅延させつつ、そのデューティを出力する。なお、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力脈動幅が所定範囲内となる遅延タイミングで、一方の燃料ポンプのデューティ立ち上がりに対する他方の燃料ポンプのデューティ立ち上がりを遅延させつつ、他方の燃料ポンプのデューティを出力するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、２つの燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力脈動幅を低減させることが可能となり、内燃機関の運転性低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料ポンプの駆動制御装置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】各燃料ポンプの駆動を制御する制御プログラムのフローチャートである。
【図３】機関運転状態に適合した燃料噴射量を算出するための燃料噴射量マップの説明図である。
【図４】機関運転状態に適合した燃料圧力を算出するための燃料圧力マップの説明図である。
【図５】機関運転状態に応じて駆動する燃料ポンプを設定する制御マップの説明図である。
【図６】燃料供給量が「小」であるときの燃料ポンプの制御状態の説明図である。
【図７】燃料供給量が「中」であるときの燃料ポンプの制御状態の説明図である。
【図８】燃料供給量が「大」であるときの燃料ポンプの制御状態の説明図である。
【図９】燃料供給量が「最大」であるときの燃料ポンプの制御状態の説明図である。
【図１０】燃料ポンプの駆動制御装置の第２実施例を示す構成図である。
【図１１】ディレイを算出する制御プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
［第１実施例］
図１は、本発明を具現化した燃料ポンプの駆動制御装置の第１実施例を示す。なお、本実施例では、車両に適用される燃料ポンプの駆動制御装置を前提とするが、この用途に限定されるものではない（以下の第２実施形態でも同様）。
【００１０】
燃料タンクに配設された２つの燃料ポンプＡ及びＢの燃料吐出口は、燃料配管１０を介して、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１２の燃料供給口に夫々連結される。燃料配管１０は、燃料噴射弁１２の燃料供給口に接続される共通配管１０Ａと、その一端部から分岐して燃料ポンプＡ及びＢの燃料吐出口に夫々接続される分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃと、を含んで構成される。分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃは、その長さが等しい等長、即ち、Ｌａ＝Ｌｂとなっている。
【００１１】
燃料配管１０の共通配管１０Ａには、燃料ポンプＡ及びＢから供給される燃料の圧力（燃料圧力）Ｐを検出すべく、燃料圧力検出手段として機能する燃料圧力センサ１４が取り付けられる。燃料圧力センサ１４からの燃料圧力信号は、コンピュータが内蔵された電子コントロールユニット１６、及び、ポンプＡ及びＢをＰＷＭ制御で駆動するドライバ回路が内蔵されたポンプコントローラ１８に夫々入力される。また、電子コントロールユニット１６には、機関運転状態としての機関回転速度Ｎeを検出する回転速度センサ２０及び機関負荷Ｑを検出する負荷センサ２２からの出力信号が夫々入力される。ここで、機関負荷Ｑとしては、例えば、吸入空気流量，吸入負圧，スロットル開度，アクセル操作量，過給圧などを利用することができる。なお、機関回転速度Ｎe及び機関負荷Ｑは、回転速度センサ２０及び負荷センサ２２から直接検出する構成に限らず、ＣＡＮ（Controller Area Network）などを介して接続される他の電子コントロールユニットから読み込むようにしてもよい。
【００１２】
そして、電子コントロールユニット１６は、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに書き込まれた制御プログラムに従って、燃料圧力Ｐ，機関回転速度Ｎe及び機関負荷Ｑに基づく燃料ポンプ駆動制御を行うべく、ポンプコントローラ１８に対して燃料ポンプＡ及びＢのデューティを出力する。一方、ポンプコントローラ１８は、電子コントローラ１６から出力されたデューティ及び燃料圧力Ｐに基づいて、ポンプＡ及びＢの駆動を制御する。
【００１３】
図２は、内燃機関の始動操作がなされたことを契機として、電子コントロールユニット１６において所定時間ごとに繰り返し実行される制御プログラムの処理内容を示す。なお、電子コントロールユニット１６が制御プログラムを実行することで、供給量設定手段，分担設定手段，デューティ設定手段及びデューティ出力手段が夫々具現化される。
【００１４】
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、エンジン運転状態として、回転速度センサ２０から機関回転速度Ｎe及び負荷センサ２２から機関負荷Ｑを夫々読み込む。
【００１５】
ステップ２では、燃料ポンプＡ及びＢから燃料噴射弁１２に供給する燃料供給量（燃料ポンプ吐出量）を設定する。具体的には、図３に示すように、機関回転速度及び機関負荷に対応した燃料噴射量が設定された燃料噴射量マップを参照し、機関回転速度Ｎe及び機関負荷Ｑに適合した燃料噴射量を算出する。また、図４に示すように、機関回転速度及び機関負荷に対応した燃料圧力が設定された燃料圧力マップを参照し、機関回転速度Ｎe及び機関負荷Ｑに適合した燃料圧力を算出する。そして、燃料噴射量及び燃料圧力から燃料供給量を設定する。ここで、ステップ１及び２の処理が供給量設定手段に相当する。
【００１６】
なお、図４に示す燃料圧力マップでは、例えば、アイドル運転領域から中負荷・中回転域を含む、図中の四角で囲まれた部分は、例えば３５０kPaに設定される。この運転領域は、空燃比フィードバック制御が実施される運転領域であり、排気エミッションを向上させつつ、燃費が向上するように燃料噴射量が設定される領域である。また、燃料圧力は、ベーパの発生を抑制できる３５０kPaに設定され、ベーパを抑制しつつ、燃料ポンプＡ及びＢの駆動負荷を抑制して燃費向上を図っている。
【００１７】
一方、燃料圧力マップにおいて、この運転領域より高回転側ないし高負荷側は、例えば７００ｋPaに設定される。この運転領域はエンジン出力を確保すべく空燃比がリッチに設定され、また、吸気行程噴射される運転領域である。そして、燃料圧力を７００kPaと高圧化して、燃料噴射弁１２から噴射される燃料を微粒化させつつ、ペネトレーションを強化することで、微粒化された燃料噴霧が筒内に導入され、筒内冷却効果によって充填効率を向上させることが可能となり、出力向上を図っている。また、この領域は、空燃比フィードバック制御を停止する運転領域が含まれる。
【００１８】
さらに、この２つの領域間は、徐々に燃料圧力が変化するように設定される。
ステップ３では、燃料ポンプの燃料供給分担として、駆動する燃料ポンプを設定する。具体的には、図５に示すように、機関回転速度及び機関負荷に対応して駆動させる燃料ポンプが設定された制御マップを参照し、機関回転速度Ｎe及び機関負荷Ｑに応じて駆動させる燃料ポンプを設定する。ここでは、２つの燃料ポンプＡ及びＢのうち、燃料ポンプＡを優先的に駆動させるものとする。なお、駆動する燃料ポンプは、制御マップを用いずに、例えば、燃料供給量から計算により設定するようにしてもよい。ここで、ステップ３の処理が分担設定手段に相当する。
【００１９】
ステップ４では、燃料ポンプＡ及びＢの駆動デューティを夫々設定する。具体的には、燃料圧力センサ１４から読み込んだ燃料圧力Ｐ、ステップ２において設定された燃料供給量、及び、ステップ３において設定された各燃料ポンプの燃料供給分担に基づいて、燃料ポンプＡ及びＢを駆動するためのデューティを設定する。即ち、燃料ポンプＡのみを駆動させる場合、そのデューティを燃料圧力Ｐ及び燃料供給量に応じた値に設定する一方、燃料ポンプＢのデューティを０％に設定する。また、燃料ポンプＡ及びＢの両方を駆動させる場合、燃料ポンプＡのデューティをその最大吐出量に応じた値に設定する一方、燃料ポンプＢのデューティを燃料供給量から燃料ポンプＡの最大吐出量を減算した減算値に応じた値に設定する。ここで、ステップ４の処理がデューティ設定手段に相当する。
【００２０】
なお、燃料ポンプＡ及びＢ並びにポンプコントローラ１８の性能上、常時１００％のデューティを出力できない場合には、これらの制限を考慮した最大デューティを最大吐出量とすればよい。また、燃料ポンプＡ及びＢのデューティを同一としてもよい。
【００２１】
ステップ５では、ステップ４において設定された各燃料ポンプのデューティの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングが一致しないように、燃料ポンプＡのデューティ（大きいデューティ）に対して燃料ポンプＢのデューティ（小さいデューティ）を遅延させるディレイＤsを設定する。具体的には、燃料ポンプＡのデューティの立ち上がりと燃料ポンプＢのデューティの立ち下がりとが一致するタイミングを、ディレイＤsとすればよい。これにより、燃料ポンプＢのデューティ（小さいデューティ）の立ち上がりタイミングが遅延され、燃料ポンプＡのデューティに対する位相をずらすことが可能となる。
【００２２】
また、ディレイＤsは予め設定され、例えば、電子コントロールユニット１６のＲＯＭに定数として記憶される。
なお、燃料ポンプＡ及びＢのデューティが等しい場合には、燃料ポンプＡのデューティを大きいデューティとみなすようにすればよい。
【００２３】
ステップ６では、ステップ５において設定されたディレイＤsで、燃料ポンプＡのデューティに対して燃料ポンプＢのデューティを遅延させつつ、そのデューティをポンプコントローラ１８に出力する。なお、燃料ポンプＢのデューティが０％の場合には、ポンプコントローラ１８にそのデューティを出力しないようにすればよい。ここで、ステップ５及び６の処理がデューティ出力手段に相当する。
【００２４】
次に、かかる燃料ポンプの駆動制御装置の作用及び効果について説明する。
燃料ポンプＡ及びＢから燃料噴射弁１２に供給する燃料供給量が、図６に示す「小」又は図７に示す「中」である場合、燃料ポンプＡのみで燃料供給が可能であるため、燃料ポンプＡを駆動させ、燃料ポンプＢを停止させる。このとき、燃料ポンプＡは、燃料供給量に応じたデューティで駆動される。なお、図６及び図７において符号ｆで示すものは、燃料ポンプＡ及びＢの制御周期、即ち、そのデューティが立ち上がるタイミングの間隔である（以下同様）。
【００２５】
そして、燃料ポンプＡ及びＢから燃料噴射弁１２に供給する燃料供給量が、図８に示す「大」又は図９に示す「最大」になると、燃料ポンプＡのみで燃料供給が行えないため、燃料ポンプＡ及びＢの両方を駆動させる。このとき、燃料ポンプＡは、その最大吐出量に応じたデューティで駆動される一方、燃料ポンプＢは、燃料供給量から燃料ポンプＡの最大吐出量を減算した減算値に応じたデューティで駆動される。
【００２６】
ところで、図１に示す構成では、分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃの長さＬa及びＬbが等しいため、従来提案技術のように、燃料ポンプＡ及びＢを駆動させるデューティの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングが一致すると、各燃料ポンプから供給される燃料の圧力脈動が分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃの合流部で重畳し、その脈動が増幅されてしまうおそれがある。しかし、第１実施例では、ディレイＤsだけ燃料ポンプＡのデューティに対して燃料ポンプＢのデューティを遅延させることで、各燃料ポンプのデューティの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングをずらすようにする。そして、燃料ポンプＡ及びＢから供給される燃料の圧力脈動を相互に相殺し、その脈動が増幅されることを抑制する。このため、同一デューティに対して燃料噴射弁１２から噴射される燃料噴射量の変化が低減し、内燃機関の運転性低下を抑制することができる。
【００２７】
また、燃料供給量が燃料ポンプＡの最大吐出量以下であるときには、燃料ポンプＡのみが駆動されるため、２つの燃料ポンプＡ及びＢを駆動する場合に比べて燃料脈動を抑制することができる。
【００２８】
なお、本実施例は、燃料の圧力脈動が重畳しやすい分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃが等長の場合を例に示したが、これに限らず、等長でなくとも各分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃの合流部で脈動が重畳する場合にも本実施例を適用することが可能である。
［第２実施例］
図１０は、本発明を具現化した燃料ポンプの駆動制御装置の第２実施例を示す。第２実施例における燃料ポンプの駆動制御装置では、燃料配管１０の分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃの長さＬa及びＬbが異なる点を除き、先の第１実施例と同一構成であるので、同一符号を付すことでその説明を省略することとする。
【００２９】
分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃの長さＬa及びＬbが異なると、燃料ポンプＡ及びＢから燃料噴射弁１２に供給される燃料の圧力脈動の位相が異なることから、先の第１実施例のように、燃料ポンプＡのデューティに対して燃料ポンプＢのデューティを遅延させるディレイＤsを容易に設定することができない。そこで、次のように、燃料圧力センサ１４により検出される燃料の圧力脈動幅が所定範囲内となるディレイＤsを求め、図２に示す制プログラムにより、そのディレイＤsで燃料ポンプＡ及びＢのデューティを夫々出力するようにする。
【００３０】
図１１は、内燃機関の始動操作がなされたことを契機として、電子コントロールユニット１６において繰り返し実行される制御プログラムの処理内容を示す。なお、電子コントロールユニット１６が制御プログラムを実行することで、脈動幅算出手段及び遅延タイミング算出手段が夫々具現化される。
【００３１】
ステップ１１では、変数Ｄfに初期ディレイＤbaseを設定する。ここで、初期ディレイＤbaseは、収束速度などを考慮して、燃料ポンプＡの制御周期ｆの１／２とすることが望ましい。ここで、ステップ１１の処理が初期タイミング設定手段の一部に相当する。
【００３２】
ステップ１２では、燃料圧力センサ１４から燃料圧力Ｐを読み込む。
ステップ１３では、例えば、燃料圧力Ｐの最大値及び最小値を順次更新することで、燃料圧力の脈動幅Ｐmを算出する。ここで、ステップ１２及び１３の処理が脈動幅算出手段に相当する。
【００３３】
ステップ１４では、燃料圧力の脈動幅Ｐmが許容値以下であるか否かを判定する。ここで、許容値は、燃料噴射弁１２に供給される燃料に圧力変動があっても、機関運転性が低下するおそれがない値に設定される。そして、燃料圧力の脈動幅Ｐmが許容値以下であればステップ１５へと進む（Ｙｅｓ）。一方、燃料圧力の脈動幅Ｐmが許容値より大きければステップ１７へと進み（Ｎｏ）、変数Ｄfに所定値Ｋを加算した後、ステップ１５へと進む。ここで、所定値Ｋは、燃料ポンプＡのデューティに対して燃料ポンプＢのデューティを遅延させる遅延量を増加させるための値であって、例えば、ポンプコントローラ１８の特性に応じた分解能を考慮して適宜設定される。
【００３４】
ステップ１５では、過渡判定が成立したか否か、即ち、内燃機関が過渡状態になったか否かを判定する。ここで、過渡判定条件としては、例えば、機関回転速度Ｎe及び機関負荷Ｑから把握される機関運転状態が変化したか否かを採用することができる。そして、過渡判定が成立したならばステップ１６へと進み（Ｙｅｓ）、ディレィＤsに初期ディレイＤbaseを設定する。一方、過渡判定が成立しなければステップ１８へと進み（Ｎｏ）、ディレイＤsに変数Ｄfを設定した後、ステップ１２へと戻る。
【００３５】
ここで、ステップ１４，１５，１７及び１８の処理が遅延タイミング算出手段に相当する一方、ステップ１６の処理が初期タイミング設定手段の一部に相当する。
このような処理によれば、内燃機関が始動されたとき、変数Ｄfに初期ディレイＤbaseが設定される。そして、内燃機関が定常状態にあるとき、燃料圧力センサ１４により検出された燃料圧力Ｐの脈動幅Ｐmが許容値以下となるまで、変数Ｄfが所定値Ｋずつ徐々に増加される。このとき、ディレイＤsが変数Ｄfにより逐次更新されるため、燃料ポンプＡのデューティに対する燃料ポンプＢのデューティが徐々に遅延する。また、内燃機関が定常状態から過渡状態に変化すると、ディレイＤsが初期ディレイＤbaseにリセットされるため、その後の定常状態に適合した燃料ポンプの駆動制御を行うことができる。
【００３６】
なお、基本的な作用及び効果は、先の第１実施例で説明したものと共通するので、その説明を参照されたい。また、第２実施例は、先の第１実施例のように分岐配管１０Ｂ及び１０Ｃが等長のものでも適応でき、例えば、燃料ポンプの劣化などによって、その吐出特性が変化した場合にも適応できる。
【００３７】
ここで、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）前記初期タイミング設定手段は、前記内燃機関が始動又は過渡状態となったときに、前記初期タイミングを設定することを特徴とする請求項３記載の燃料ポンプの駆動制御装置。
【００３８】
この発明によれば、内燃機関が定常状態から過渡状態に変化すると、初期タイミングが設定されるため、その後の定常状態に適合した燃料ポンプの駆動制御を行うことができる。
（ロ）前記初期タイミングは、前記一方の燃料ポンプの制御周期の１／２であることを特徴とする請求項３又は（イ）に記載された燃料ポンプの駆動制御装置。
【００３９】
この発明によれば、初期タイミングは一方の燃料ポンプの制御周期の１／２であるため、遅延タイミングを短時間で算出することができる。
（ハ）前記分担設定手段は、前記供給量算出手段により算出された燃料供給量が１つの燃料ポンプの最大吐出量以下であるときには、一方の燃料ポンプを駆動し、前記燃料供給量が１つの燃料ポンプの最大吐出量より大きいときには、２つの燃料ポンプを駆動するように、各燃料ポンプにおける燃料供給分担を夫々設定することを特徴とする請求項１〜請求項３，（イ）及び（ロ）のいずれか１つに記載の燃料ポンプの駆動制御装置。
【００４０】
この発明によれば、燃料供給量が１つの燃料ポンプの最大吐出量以下であるときには、１つの燃料ポンプのみが駆動されるため、２つの燃料ポンプを駆動する場合に比べて燃料脈動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１２  燃料噴射弁
１４  燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）
１６  電子コントロールユニット
Ａ  燃料ポンプ
Ｂ  燃料ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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