(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関へ燃料を供給するための電動式の燃料ポンプを制御する燃料供給制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記燃料ポンプを駆動するための基準電圧を設定する基準電圧設定手段と、
前記燃料ポンプの印加電圧が所定値未満の場合、前記燃料ポンプの駆動時間の増大に応じて増加し、かつ、前記燃料ポンプの印加電圧の低下に応じて増加する第１の補正パラメータを順次積算して、前記第１の補正パラメータを順次積算した積算値に基づいて、前記基準電圧を補正するための補正値を増加させる補正値演算手段と、
前記基準電圧を前記補正値で増大補正した印加電圧に応じて、前記燃料ポンプの駆動を制御する駆動制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記補正値演算手段は、前記燃料ポンプの印加電圧が所定値以上の場合、前記燃料ポンプの駆動時間の増大に応じて増加し、かつ、前記燃料ポンプの印加電圧の低下に応じて減少する第２の補正パラメータを順次積算して積算値を算出し、前記第２の補正パラメータを順次積算した積算値に基づいて、前記補正値を減少させることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記補正値演算手段は、前記補正値が０となった場合、前記駆動時間をリセットすることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関へ燃料を供給するための電動式の燃料ポンプを制御する燃料供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
整流子とブラシを備えた電動式の燃料ポンプにおいて、低電圧で回転させたときに整流子とブラシ間に生成される電気抵抗膜は、整流子とブラシ間の接触抵抗を増加させて燃料ポンプの回転速度を低下させる。
【０００３】
このため、特許文献１に記載されるように、燃料ポンプの回転速度が所定値以下に低下したとき、この燃料ポンプに高電圧を印加する制御を行う燃料供給制御装置が提案されている。これにより、整流子とブラシ間の電気抵抗膜を破壊して接触抵抗を低減し、燃料ポンプの回転速度を維持することで、内燃機関の運転状態に応じた燃料供給量を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１０１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような燃料供給制御装置は、燃料ポンプの回転速度を常時監視しなければならず、燃料ポンプの電流波形から回転速度を検出するために、高速演算処理の可能なマイクロコンピュータが必要になる。これは、燃料供給制御装置のコストを増大させる一因ともなる。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、燃料ポンプの回転速度を維持して、内燃機関の運転状態に応じた燃料供給量を確保する燃料供給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】
【０００７】
このため、本発明に係る燃料供給制御装置は、内燃機関へ燃料を供給するための電動式の燃料ポンプを制御する燃料供給制御装置において、内燃機関の運転状態に応じて燃料ポンプを駆動するための基準電圧を設定する基準電圧設定手段と、燃料ポンプの印加電圧が所定値未満の場合、燃料ポンプの駆動時間の増大に応じて増加し、かつ、燃料ポンプの印加電圧の低下に応じて増加する第１の補正パラメータを順次積算して、第１の補正パラメータを順次積算した積算値に基づいて、基準電圧を補正するための補正値を増加させる補正値演算手段と、基準電圧を補正値で増大補正した印加電圧に応じて、燃料ポンプの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料供給制御装置によれば、内燃機関の運転状態に応じた燃料供給量を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による燃料供給制御装置の一実施例を示す構成図
【図２】図１における燃料供給制御装置の内部構成を説明するブロック図
【図３】燃料供給制御装置における第１の制御処理を示すフローチャート
【図４】エンジン運転状態と燃料ポンプの基準電圧との関係を示す説明図
【図５】燃料供給制御装置における第２の制御処理を示すフローチャート
【図６】駆動時間及び印加電圧と加算のための補正パラメータとの関係を示す説明図
【図７】燃料供給制御装置における第３の制御処理を示すフローチャート
【図８】駆動時間及び印加電圧と減算のための補正パラメータとの関係を示す説明図
【図９】第２の制御処理の変形例における補正パラメータを説明する説明図
【図１０】第３の制御処理の変形例における補正パラメータを説明する説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、燃料供給制御装置の一実施例を示す図である。この燃料供給制御装置１０は、モータ１２の駆動を介して燃料タンク１４からエンジン１６へ燃料を供給する燃料ポンプ１８を制御するものであり、コンピュータを内蔵する。燃料供給制御装置１０は、エンジン１６を制御するＥＣＵ２０からの、エンジン１６の運転状態に関する情報に基づいて、整流子及びブラシを備えたモータ１２に対して直流電源２２から印加する印加電圧を、電圧制御デバイス（例えば、トランジスタ）を備えた駆動部２４を介して制御する。
【００１１】
図２は、燃料供給制御装置１０の内部構成を示す図である。燃料供給制御装置１０は、基準電圧設定部２６と、印加電圧演算部２８と、制御信号（ＰＷＭ信号）演算部３０と、補正パラメータ演算部３２と、補正値演算部３４と、を含んで構成される。
【００１２】
基準電圧設定部２６は、燃料ポンプ１８の整流子とブラシ間に電気抵抗膜が生成されていない状態（以下、「初期状態」という）において、エンジン１６の運転状態に基づいて燃料ポンプ１８を駆動するために必要な基準電圧Ｖ０を設定する。エンジン１６の運転状態は、例えば、エンジン１６の回転速度Ｎ、及びエンジン１６の燃料噴射弁（図示省略）における燃料噴射量Ｑであり、ＥＣＵ２０から取得する。そして、基準電圧設定部２６で設定された基準電圧Ｖ０を印加電圧演算部２８へ送出する。
【００１３】
印加電圧演算部２８は、補正値演算部３４において整流子とブラシ間に存在する電気抵抗膜の量に応じた電圧補正量として演算された補正値Ｈ（≧０）により、基準電圧設定部２６で設定された基準電圧Ｖ０を補正することで、燃料ポンプ１８に実際に印加する印加電圧ＶＨを演算する。そして、演算された印加電圧ＶＨを制御信号演算部３０及び補正パラメータ演算部３２へ送出する。
【００１４】
制御信号演算部３０は、印加電圧演算部２８で演算された印加電圧ＶＨに基づいて、例えば、ＰＷＭ信号などの制御信号を駆動部２４へ出力することにより、燃料ポンプ１８の駆動を制御する。なお、この制御信号演算部３０と前述の印加電圧演算部２８は、協働して駆動制御手段をなす。
【００１５】
補正パラメータ演算部３２は、印加電圧演算部２８で演算された印加電圧ＶＨと、燃料ポンプ１８を印加電圧ＶＨで駆動した駆動時間Ｔと、に基づいて、基準電圧Ｖ０を補正するために用いる補正パラメータｈを演算し、これを補正値演算部３４へ送出する。
【００１６】
補正値演算部３４は、補正パラメータ演算部３２で演算された補正パラメータｈと、補正値演算部３４で前回演算され保持されている補正値Ｈ´と、に基づいて補正値Ｈを演算して保持するとともに、この補正値Ｈを印加電圧演算部２８へ送出する。なお、この補正値演算部３４と前述の補正パラメータ演算部３２は、協働して補正値演算手段をなす。
【００１７】
図３は、燃料供給制御装置１０のうち、基準電圧設定部２６、印加電圧演算部２８及び制御信号演算部３０において、燃料ポンプ１８の駆動制御を開始してから終了するまでの間、時間Δｔ（サンプリング時間）ごとに繰り返し実行される第１の制御処理を示す。なお、印加電圧ＶＨの初期値を基準電圧Ｖ０とする。
【００１８】
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、基準電圧設定部２６が、ＥＣＵ２０からエンジン１６の回転速度Ｎ及び燃料噴射量Ｑを取得する。
ステップ２では、基準電圧設定部２６が、エンジン１６の回転速度Ｎ及び燃料噴射量Ｑに基づいて、初期状態において、燃料ポンプ１８を駆動するために必要な基準電圧Ｖ０を設定する。具体的には、図４に示すように、エンジン１６の回転速度及び燃料噴射量に対応した基準電圧Ｖ０が設定されたマップを参照し、エンジン１６の回転速度Ｎ及び燃料噴射量Ｑに応じた基準電圧Ｖ０を設定する。
【００１９】
ステップ３では、印加電圧演算部２８が、補正値演算部３４で演算され保持された補正値Ｈを基準電圧Ｖ０に加算することで印加電圧ＶＨを演算する。なお、補正値Ｈの演算については、後述の第２の制御処理及び第３の制御処理で詳述する。
【００２０】
ステップ４では、印加電圧演算部２８が、演算された印加電圧ＶＨと、燃料ポンプ１８の耐久性能を低下させない上限印加電圧である許容電圧Ｖａとの大小を、許容電圧Ｖａに対する印加電圧ＶＨの誤差αを考慮して比較する。誤差αは、駆動部２４の出力回路（ＰＷＭ）のバラツキや燃料ポンプ１８の特性のバラツキを表すものである。印加電圧ＶＨが、許容電圧Ｖａから誤差αを減じた減算値（Ｖａ−α）未満である場合にはステップ５に進む一方（Ｙｅｓ）、印加電圧ＶＨが減算値（Ｖａ−α）以上である場合にはステップ６へ進む（Ｎｏ）。
【００２１】
ステップ５では、制御信号演算部３０が、印加電圧ＶＨに基づいて燃料ポンプ１８の駆動を制御する。制御信号演算部３０は、例えば、印加電圧ＶＨに応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号を駆動部２２へ出力する。
【００２２】
ステップ６では、印加電圧演算部２８が、燃料ポンプ１８の耐久性能を低下させない範囲で燃料ポンプ１８を駆動すべく、減算値（Ｖａ−α）を印加電圧ＶＨとして、ステップ５へと進む。
【００２３】
図５は、燃料供給制御装置１８の補正パラメータ演算部３２及び補正値演算部３４において、燃料ポンプ１８の駆動制御を開始してから終了するまでの間、時間Δｔごとに繰り返し実行される第２の制御処理を示す。なお、印加電圧ＶＨの初期値を基準電圧Ｖ０とする。
【００２４】
ステップ１１では、補正パラメータ演算部３２が、ステップ３で演算された印加電圧ＶＨと所定電圧Ｖｐとの大小比較を行う。所定電圧Ｖｐは、この電圧を燃料ポンプ１８に印加した場合、燃料ポンプ１８を初期状態から駆動しても、燃料ポンプ１８の整流子とブラシ間に電気抵抗膜が生成されず、また、電気抵抗膜が生成された状態で駆動しても、電気抵抗膜を破壊しない電圧（例えば８ボルト）である。すなわち、燃料ポンプ１８の印加電圧Ｖが所定電圧Ｖｐ未満であれば、燃料ポンプ１８の整流子とブラシ間に電気抵抗膜が成長する。一方、燃料ポンプ１８の印加電圧Ｖが所定電圧Ｖｐ以上であれば、燃料ポンプ１８の整流子とブラシ間に電気抵抗膜が成長せず、既に生成された電気抵抗膜を破壊する。
【００２５】
ステップ１１における大小比較において、所定電圧Ｖｐに対する印加電圧ＶＨの誤差βを考慮すると、印加電圧ＶＨが所定電圧Ｖｐから誤差βを減じた減算値（Ｖｐ−β）未満である場合には、電気抵抗膜の成長による接触抵抗の増加を考慮した補正値Ｈを演算すべく、ステップ１２へ進む（Ｙｅｓ）。一方、印加電圧ＶＨが減算値（Ｖｐ−β）以上である場合には、電気抵抗膜が成長を略停止している可能性があるので、後述する第３の制御処理により補正値Ｈを演算すべく本制御処理を終了する。なお、誤差βは、駆動部２４の出力回路（ＰＷＭ）のバラツキや燃料ポンプ１８の特性のバラツキを表すものである。
【００２６】
ステップ１２では、燃料供給制御装置１０に内蔵されたタイマ（計時手段）により、燃料ポンプ１８を印加電圧ＶＨで駆動した駆動時間Ｔを演算する。なお、後述の第３の制御処理を経て補正値Ｈが０となっている場合には、存在する電気抵抗膜の量が０と推定されるので、駆動時間Ｔをリセットしてから演算を開始する。
【００２７】
ステップ１３では、補正パラメータ演算部３２が、駆動時間Ｔにおいて、電気抵抗膜の生成により減少した電流の電流減少分を補うための補正パラメータｈを演算する。具体的には、図６に示すように、駆動時間及び印加電圧に対応した補正パラメータが設定されたマップを参照し、駆動時間Ｔ及び印加電圧ＶＨ（例えば、図中のＶ２）に応じた補正パラメータｈを演算する。なお、補正パラメータ演算部３２は、基準電圧Ｖ０の設定を変更して最初に本ステップを実行するとき、印加電圧ＶＨに替えて、図２に示すように、補正値演算部３４で前回演算され保持されている補正値Ｈ´を変更後の基準電圧Ｖ０に加えた電圧を用いる。
【００２８】
ここで、図６に示した関係について説明すると、燃料ポンプ１８の整流子とブラシ間に生成される電気抵抗膜は、駆動時間の増大に応じて、また、印加電圧の低下に応じて生成量が増加し、これに伴い整流子とブラシ間の接触抵抗も増加する。したがって、補正パラメータｈは、接触抵抗の増加に伴う電流減少分を補うべく、駆動時間の増大に応じて、また、印加電圧の低下に応じて（図中のＶ６からＶ１へ変化するにつれて）増加する。
【００２９】
ステップ１４では、補正値演算部３４が、前回演算され保持されている補正値Ｈ´に補正パラメータｈを加えて補正値Ｈを演算し、これを保持する。
図７は、燃料供給制御装置１８の補正パラメータ演算部３２及び補正値演算部３４において、燃料ポンプ１８の駆動制御を開始してから終了するまでの間、時間Δｔごとに繰り返し実行される第３の制御処理を示す。なお、印加電圧ＶＨの初期値を基準電圧Ｖ０とする。
【００３０】
ステップ２１では、補正パラメータ演算部３２が、ステップ３で演算された印加電圧ＶＨと所定電圧Ｖｐとの大小を、所定電圧Ｖｐに対する印加電圧ＶＨの誤差γを考慮して比較する。誤差γは、駆動部２４の出力回路（ＰＷＭ）のバラツキや燃料ポンプ１８の特性のバラツキを表すものである。印加電圧ＶＨが所定電圧Ｖｐに誤差γを加えた加算値（Ｖｐ＋γ）以上である場合には、電気抵抗膜の破壊による接触抵抗の減少を考慮した補正値Ｈを演算すべく、ステップ２２へ進む（Ｙｅｓ）。一方、印加電圧ＶＨが加算値（Ｖｐ＋γ）未満である場合には、電気抵抗膜が成長を続けている可能性があるので、前述した第２の制御処理により補正値Ｈを演算すべく本制御処理を終了する。
【００３１】
ステップ２２では、補正パラメータ演算部３２が、ステップ３で演算された印加電圧ＶＨと、基準電圧設定部２６で設定された基準電圧Ｖ０の大小を、基準電圧Ｖ０に対する印加電圧ＶＨの誤差δを考慮して比較する。印加電圧ＶＨが基準電圧Ｖ０に誤差δを加えた加算値（Ｖ０＋δ）以上である場合には、燃料ポンプ１８の整流子とブラシ間に電気抵抗膜が既に生成されていると推定されるので、電気抵抗膜の破壊による接触抵抗の減少を考慮すべくステップ２３へ進む（Ｙｅｓ）。一方、印加電圧ＶＨが加算値（Ｖ０＋δ）未満である場合には、電気抵抗膜の生成量が０であると推定され、電気抵抗膜の破壊による接触抵抗の減少を考慮する必要がないので、本制御処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３２】
ステップ２３では、補正パラメータ演算部３２が、燃料供給制御装置１０に内蔵されたタイマ（計時手段）により、燃料ポンプ１８を印加電圧ＶＨで駆動した駆動時間Ｔを演算する。
【００３３】
ステップ２４では、補正パラメータ演算部３２が、駆動時間Ｔにおいて、電気抵抗膜の破壊により過剰となった電流の電流過剰分を除くための補正パラメータｈを演算する。具体的には、図８に示すように、駆動時間及び印加電圧に対応した補正パラメータが設定されたマップを参照し、駆動時間Ｔ及び印加電圧ＶＨ（例えば、図中のＶ５）に応じた補正パラメータｈを演算する。なお、補正パラメータ演算部３２は、基準電圧Ｖ０の設定を変更して最初に本ステップを実行するとき、ステップ１３と同様に、印加電圧ＶＨに替えて、補正値Ｈ´を変更後の基準電圧Ｖ０に加えた電圧を用いる。
【００３４】
ここで、図８に示した関係について説明すると、燃料ポンプ１８の整流子とブラシ間で破壊される電気抵抗膜は、駆動時間の増大に応じて、また、印加電圧の上昇に応じて破壊量が増加し、これに伴い整流子とブラシ間の接触抵抗も減少する。したがって、補正パラメータｈは、接触抵抗の減少に伴う電流過剰分を除くべく、駆動時間の増大に応じて、また、印加電圧の上昇に応じて（図中のＶ１からＶ６へ変化するにつれて）増加する。
【００３５】
ステップ２５では、補正値演算部３４が、前回演算され保持されている補正値Ｈ´から補正パラメータｈを減じて補正値Ｈを演算し、これを保持する。
このような燃料供給制御装置１０によれば、第２の制御処理において、燃料ポンプ１８の駆動時間Ｔ及び印加電圧ＶＨに応じて、電気抵抗膜の成長による電流減少分を補うための補正パラメータｈを演算している。そして、この補正パラメータｈを積算した補正値Ｈを基準電圧Ｖ０に加えた印加電圧ＶＨに基づいて、燃料ポンプ１８を駆動制御している。したがって、燃料ポンプ１８が、エンジン１６の運転状態に応じた回転速度に維持されるので、エンジン１６の運転状態に応じた燃料供給量の確保が可能となる。また、エンジン１６の運転状態に応じた燃料供給量を確保するうえで、燃料ポンプ１８に必要以上の印加電圧ＶＨを印加することを抑制できるので、燃料ポンプ１８の消費電力の増大、ひいては燃料消費率の低下を招き難い。
【００３６】
また、燃料供給制御装置１０によれば、第３の制御処理において、印加電圧ＶＨが加算値（Ｖｐ＋γ）以上の場合であって、印加電圧ＶＨが基準電圧Ｖ０よりも大きいときには、燃料ポンプ１８の駆動時間Ｔ及び印加電圧ＶＨに応じて、電気抵抗膜の破壊により過剰となった電流の電流過剰分を除くための補正パラメータｈを演算している。そして、この補正パラメータｈを前回演算され保持された補正値Ｈ´から減じた印加電圧ＶＨに基づいて、燃料ポンプ１８の駆動を制御している。したがって、燃料ポンプ１８が、エンジン１６の運転状態に応じた回転速度に維持されるので、エンジン１６に不必要な燃料を供給することを抑制でき、燃料ポンプ１８の消費電力の増大、ひいては燃料消費率の悪化を招き難い。
【００３７】
さらに、燃料供給制御装置１０によれば、燃料ポンプ１８の回転速度を電流の波形から監視しないので、高速演算処理の可能なマイクロコンピュータを備える必要がなく、既存の燃料供給制御装置に対してコストを増大させることがない。
【００３８】
なお、前述の燃料供給制御装置１０において、整流子とブラシ間の電気抵抗膜の生成量が、印加電圧ＶＨの大きさによって影響を受けない燃料ポンプ１８の場合には、以下のようにする。
【００３９】
すなわち、ステップ１３において、補正パラメータ演算部３２は、図９に示すように、駆動時間の増大に応じて増加する補正パラメータが設定されたマップを参照し、駆動時間Ｔに対応する補正パラメータｈを演算する。また、ステップ２４において、補正パラメータ演算部３２は、図１０に示すように、駆動時間の増大に応じて増加する補正パラメータが設定されたマップを参照し、駆動時間Ｔに対応する補正パラメータｈを演算する。
【００４０】
これにより、整流子とブラシ間の電気抵抗膜の生成量が、印加電圧ＶＨの大きさに影響を受けない燃料ポンプ１８についても、エンジン１６の運転状態に応じた回転速度を維持できるので、エンジン１６の運転状態に応じた燃料供給量を確保できる。また、燃料ポンプ１８が、エンジン１６の運転状態に応じた回転速度に維持されるので、エンジン１６に不必要な燃料を供給することを抑制でき、燃料ポンプ１８の消費電力の増大、ひいては燃料消費率の悪化を招き難い。
【００４１】
前述の燃料供給制御装置１０において、第１の制御処理、第２の制御処理及び第３の制御処理の実行間隔をΔｔで共通としていたが、これに替えて、第１の制御処理、第２の制御処理及び第３の制御処理の実行間隔を夫々異なる値としてもよい。これにより、第１の制御処理の実行間隔に対して、電気抵抗膜の生成及び破壊が進行する速度に著しい緩急がある場合でも、補正パラメータｈを精度良く演算できる。
【００４２】
前述の燃料供給制御装置１０において、制御信号演算部３０は、ステップ５の処理として、印加電圧ＶＨに応じたデューティー比を有するＰＷＭ信号を駆動部２４のトランジスタに出力していた。これに替えて、制御信号演算部３０は、トランジスタのコレクタ−エミッタ間の抵抗値を変化させるべく、ベース−エミッタ間の電圧を変化させてもよい。これにより、ＰＷＭ信号を駆動部２４へ送出して燃料ポンプ１８の駆動を制御する回路に比べて、簡単な回路で燃料ポンプ１８の駆動を制御できる。
【００４３】
また、前述の燃料供給制御装置１０において、制御信号演算部３０は、燃料ポンプ１８を印加電圧ＶＨで駆動するようにフィードバック制御を行ってもよい。これにより、燃料ポンプ１８に印加される印加電圧ＶＨの精度を良好に保つことができる。
【００４４】
前述の燃料供給制御装置１０は、車両などに搭載された車載式のエンジン１６へ燃料を供給する燃料ポンプ１８を制御するものに限られず、発電プラントなどにおける定置式のエンジン１６へ燃料を供給する燃料ポンプ１８を制御するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０  燃料供給制御装置
１２  モータ
１６  エンジン
１８  燃料ポンプ
２６  基準電圧設定部
２８  印加電圧演算部
３０  制御信号（ＰＷＭ信号）演算部
３２  補正パラメータ演算部
３４  補正値演算部
【図１】
0005577313.tif 000002
【図２】
0005577313.tif 000003
【図３】
0005577313.tif 000004
【図４】
0005577313.tif 000005
【図５】
0005577313.tif 000006
【図６】
0005577313.tif 000007
【図７】
0005577313.tif 000008
【図８】
0005577313.tif 000009
【図９】
0005577313.tif 000010
【図１０】
0005577313.tif 000011