(57)【要約】【課題】酸素センサの出力値等の内燃機関のパラメータを用いずに燃料ポンプのモータを駆動制御することによって、燃料圧力を一定に保持可能な内燃機関の燃料供給装置を提供する。【解決手段】駆動電流値検出部１０２ａ又は駆動電圧値検出部１０２ｂが、燃料ポンプ１０１を駆動するモータの駆動電流又は駆動電圧を検出し、デューティ比算出部１０２ｃが、内燃機関のアイドル回転時からの回転数の増加に伴う燃料の供給流量の増加によって駆動電圧又は駆動電流の変化量が所定値以上になった場合には、基準デューティ比を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記燃料ポンプを駆動するモータと、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、
前記内燃機関のアイドル回転時に対応する必要燃料圧力を吐出させるように予め定められた基準デューティ比に基づき前記モータを駆動する駆動回路と、
前記モータの駆動電流又は駆動電圧を検出する駆動電流／駆動電圧検出部と、
前記内燃機関のアイドル回転時から回転数の増加に伴う燃料の供給流量の増加によって前記駆動電圧又は前記駆動電流の変化量が所定値以上になった場合には、前記基準デューティ比を補正するデューティ比算出部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプと、燃料ポンプを駆動するモータと、を備える内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射式の内燃機関では、車両や内燃機関の状態に応じて燃料噴射弁の開弁時間を制御することによって、内燃機関に供給される燃料噴射量が制御されている。燃料噴射弁の開弁時間と内燃機関に供給される燃料噴射量との間の関係を一定に保つためには、燃料噴射弁が噴射する燃料の供給圧力を一定に保持する必要がある。このため、一般に、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料配管には、燃料圧力を調圧するためのプレッシャーレギュレータが設けられている。
【０００３】
ここで、燃料噴射式の内燃機関を備える自動二輪車では、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプの吐出流量が内燃機関の運転状態にかかわらず、最大流量になるように燃料ポンプのモータを駆動することによって、一定の燃料圧力を得ている。ところが、近年、自動二輪車には種々の電子デバイスが搭載されるようになり、電気系統の総消費電力は増加傾向にある。このような状況下において、燃料ポンプの吐出流量が最大流量になるように燃料ポンプのモータを駆動していたのでは、自動二輪車の総消費電力が増加する。
【０００４】
自動二輪車の総消費電力が増加した場合には、発電機の発電容量やバッテリーの充電容量等を増やす必要があり、車両重量が増加したり、発電機やバッテリー等の配置に苦慮したりする。このため、自動二輪車の総消費電力を抑えるために、燃料ポンプのモータの消費電力を抑制することが望まれる。
【０００５】
このような背景から、自動二輪車に対しては、プレッシャーレギュレータに代えて燃料圧力センサを設け、燃料圧力センサによって検出された燃料圧力が内燃機関の運転状態に応じた目標圧力になるように燃料ポンプのモータの駆動電流をフィードバック制御する構成が提案されている。
【０００６】
ところが、燃料圧力センサは高価であるため、廉価であることが求められる自動二輪車に対して上述の技術を適用することは困難である。このため、近年、燃料圧力センサを用いずに燃料ポンプのモータを駆動制御することによって燃料圧力を制御する技術が種々提案されている。
【０００７】
具体的には、特許文献１は、内燃機関の燃料供給装置に関し、酸素センサを用いて内燃機関から排出される排気ガスの空燃比に関する情報を検出し、空燃比のズレと燃料圧力のズレとの相関性に着目して燃料ポンプのモータの駆動電圧を補正する構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０８−２３２７３７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成では、酸素センサの動作領域が活性領域にあり、酸素センサの出力値は数ｍＳのサイクルでリッチ及びリーンを繰り返すために、酸素センサの出力値に追従するように燃料ポンプのモータを駆動させることには困難な傾向がある。
【００１０】
また、特許文献１記載の構成では、車両が加速や減速している際、酸素センサの出力値はリッチでもリーンでもない出力（ハイやロー以外の出力）となるために、燃料ポンプのモータの駆動電圧は補正することができない。このため、かかる構成によれば、車両が加速している際、燃料供給量が増加するのにもかかわらず、燃料ポンプのモータの駆動電圧が適切に制御されないことがあると考えられる。
【００１１】
本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、酸素センサの出力値等の内燃機関のパラメータを用いずに燃料ポンプのモータを駆動制御することによって、燃料圧力を一定に保持可能な内燃機関の燃料供給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】
【００１２】
以上の目的を達成するべく、本発明は、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記燃料ポンプを駆動するモータと、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、前記内燃機関のアイドル回転時に対応する必要燃料圧力を吐出させるように予め定められた基準デューティ比に基づき前記モータを駆動する駆動回路と、前記モータの駆動電流又は駆動電圧を検出する駆動電流／駆動電圧検出部と、前記内燃機関のアイドル回転時からの回転数の増加に伴う燃料の供給流量の増加によって前記駆動電圧又は前記駆動電流の変化量が所定値以上になった場合には、前記基準デューティ比を補正するデューティ比算出部と、を備えることを第１の局面とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の局面にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプと、燃料ポンプを駆動するモータと、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、内燃機関のアイドル回転時に対応する必要燃料圧力を吐出させるように予め定められた基準デューティ比に基づきモータを駆動する駆動回路と、モータの駆動電流又は駆動電圧を検出する駆動電流／駆動電圧検出部と、内燃機関のアイドル回転時からの回転数の増加に伴う燃料の供給流量の増加によって駆動電圧又は駆動電流の変化量が所定値以上になった場合には、基準デューティ比を補正するデューティ比算出部と、を備えることにより、燃料の供給流量が増加したときの燃料ポンプを駆動するモータの駆動電流又は駆動電圧の変動に基づいて基準デューティ比を補正することができるので、酸素センサの出力値等の内燃機関のパラメータを用いずに燃料ポンプのモータを駆動制御することによって燃料圧力を一定に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態における内燃機関及び燃料供給装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、本実施形態における燃料供給装置が駆動電流の変化に基づいて基準電流を補正する処理を示す図であり、横軸は、燃料ポンプの燃料の供給流量（流量）を示し、縦軸は、燃料ポンプの駆動電流（電流）を示す。図２（ｂ）は、本実施形態における燃料供給装置が駆動電圧の変化に基づいて基準電圧を補正する処理を示す図であり、横軸は、燃料ポンプの燃料の供給流量（流量）を示し、縦軸は、燃料ポンプの駆動電圧（実効電圧）を示す。また、図２（ｃ）は、本実施形態における燃料供給装置が図２（ａ）又は図２（ｂ）に示す処理を実行した際の燃料圧力の変化を示す図であり、横軸は、燃料ポンプの燃料の供給流量（流量）を示し、縦軸は、燃料ポンプの供給する燃料圧力（燃圧）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関の燃料供給装置につき、詳細に説明する。
【００１６】
〔内燃機関の構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における燃料供給装置Ｓが適用される内燃機関１の構成について、詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態における内燃機関１及び燃料供給装置Ｓの構成を示す模式図である。
【００１８】
図１に示すように、内燃機関１は、図示を省略する車両に搭載され、シリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の側壁内には、シリンダブロック２及びその内部を冷却するための冷却水が流通する冷却水通路３が形成されている。冷却水通路３には、冷却水通路３を流通する冷却水の温度を検出する水温センサ４が設けられている。なお、図１中では、説明の便宜上、内燃機関１を単気筒として示しているが、複数の気筒を有するものであってもよく、その配列も直列、水平対向やＶ型等であってもよい。また、図１中では、説明の便宜上、内燃機関１を水冷式として示すが、空冷式であってもよく、かかる場合には、水温センサ４の代わりに内燃機関１の温度を検出自在な温度センサをシリンダブロック２等に装着してもよい。
【００１９】
シリンダブロック２の内部には、ピストン５が配置されている。ピストン５は、コンロッド６を介してクランク７に連結されている。クランク７の近傍には、クランク７の回転角度を検出するクランク角センサ８が、内燃機関１の回転速度を検出すべく設けられている。シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド９が装着されている。ピストン５の上面、及びシリンダヘッド９の内面が成す内部空間は、燃焼室１０となる。
【００２０】
シリンダヘッド９には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。点火プラグ１１の点火動作は、詳細は後述するＥＣＵ１０２が図示を省略する点火コイルへの通電を制御することによって制御される。
【００２１】
また、シリンダヘッド９には、燃焼室１０と吸気通路１２とを開閉自在に連通する吸気バルブ１３が設けられている。吸気通路１２は、シリンダヘッド９に固設される吸気管ＩＭ内に形成され、更に、吸気管ＩＭは、吸気通路１２内に燃料を噴射する燃料噴射弁１４、及び燃料噴射弁１４の上流側に配置されるスロットルバルブ１５を備える。なお、燃料噴射弁１４は、燃焼室１０内に直接燃料を噴射するものであってもよい。
【００２２】
更に、シリンダヘッド９には、吸気管ＩＭの反対側に排気管ＥＭが固設され、排気管ＥＭ内には、燃焼室１０と連通する排気通路１６が形成されている。かかるシリンダヘッド９には、燃焼室１０と排気通路１６とを開閉自在に連通する排気バルブ１７が設けられている。
【００２３】
〔燃料供給装置の構成〕
次に、図１を参照して、本実施形態における燃料供給装置Ｓの構成について説明する。
【００２４】
本実施形態における燃料供給装置Ｓは、燃料噴射弁１４に燃料を供給する装置であり、図１に示すように、燃料タンク１００と、燃料ポンプ１０１と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０２と、を備えている。燃料タンク１００は、燃料噴射弁１４に供給する燃料を貯留するものである。燃料ポンプ１０１は、燃料配管１０
３を介して燃料タンク１００に貯留されている燃料を燃料噴射弁１４に圧送するものである。
【００２５】
ＥＣＵ１０２は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置であり、図示を省略するメモリを有する。かかるメモリには、必要な制御プログラム及び制御データが記憶され、ＥＣＵ１０２は、メモリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行することによって、燃料供給装置Ｓ全体の動作を制御する。ＥＣＵ１０２は、駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、デューティ比算出部１０２ｃ、及び駆動回路１０２ｄを、各々、制御プログラムを実行する際の機能ブロックとして有する。
【００２６】
ここで、駆動電流値検出部１０２ａは、燃料ポンプ１０１を駆動するモータの駆動電流を検出するものである。駆動電圧検出部１０２ｂは、燃料ポンプ１０１を駆動するモータの駆動電圧を検出するものである。デューティ比算出部１０２ｃは、内燃機関のアイドル回転時からの回転数の増加に伴う燃料の供給流量の増加によって燃料ポンプ１０１を駆動するモータの駆動電圧又は駆動電流の変化量が所定値以上になった場合には、基準デューティ比を補正するものである。駆動回路１０２ｄは、内燃機関のアイドル回転時に対応する必要燃料圧力を吐出させるように予め定められた基準デューティ比に基づき燃料ポンプ１０１のモータを駆動するものである。
【００２７】
〔燃料供給処理〕
以上のような構成を有する本実施形態の燃料供給装置Ｓでは、ＥＣＵ１０２が、以下に示すように、酸素センサの出力値等の内燃機関のパラメータを用いずに燃料ポンプ１０１のモータを駆動制御することによって、燃料圧力を一定に保持した燃料供給処理を実行する。以下、更に、図２をも参照して、ＥＣＵ１０２の動作について、詳細に説明する。
【００２８】
図２（ａ）は、本実施形態における燃料供給装置Ｓが駆動電流の変化に基づいて基準電流を補正する処理を示す図であり、横軸は、燃料ポンプ１０１の燃料の供給流量（流量）を示し、縦軸は、燃料ポンプ１０１の駆動電流（電流）を示す。図２（ｂ）は、本実施形態における燃料供給装置Ｓが駆動電圧の変化に基づいて基準電圧を補正する処理を示す図であり、横軸は、燃料ポンプＳの燃料の供給流量（流量）を示し、縦軸は、燃料ポンプＳの駆動電圧（実効電圧）を示す。また、図２（ｃ）は、本実施形態における燃料供給装置がＳ図２（ａ）又は図２（ｂ）に示す処理を実行した際の燃料圧力の変化を示す図であり、横軸は、燃料ポンプ１０１の燃料の供給流量（流量）を示し、縦軸は、燃料ポンプ１０１の供給する燃料圧力（燃圧）を示す。
【００２９】
本実施形態における燃料供給装置Ｓでは、駆動回路１０２は、内燃機関のアイドル回転時に対応する必要燃料圧力を吐出させるように予め定められた基準デューティ比に基づき、燃料ポンプ１０１のモータを駆動する。
【００３０】
この際、駆動回路１０２が、実効電圧及び基準デューティ比が各々一定の状態で、駆動電流が内燃機関１をアイドル回転させるために必要な目標電流Ｉ０になるように、燃料ポンプ１０１のモータを駆動している場合には、内燃機関１のアイドル回転時の回転数の増大に起因して燃料ポンプ１０１の燃料の供給流量が増加していくにつれて、図２（ａ）に示すように、燃料圧力が低下することによって駆動電流が低下する傾向が見られる。
【００３１】
そこで、実効電圧及び基準デューティ比が各々一定の状態で、駆動電流が内燃機関１をアイドル回転させるために必要な目標電圧Ｖ０になるように、燃料ポンプ１０１のモータを駆動している場合には、駆動電流値検出部１０２ａが、燃料ポンプ１０１のモータの駆動電流を検出する。そして、燃料ポンプ１０１のモータの駆動電流が目標電流Ｉ０から所
定値ΔＩ以上低下した場合には、デューティ比算出部１０２ｃが、一定の燃圧変化となるように目標電圧Ｖ０を目標電圧Ｖ１に補正して増加させる。これにより、図２（ｃ）に示すように、内燃機関１のアイドル回転時の回転数の増大にかかわらず、燃料圧力の変化を所定範囲ΔＰ内で一定に維持することができる。
【００３２】
一方で、駆動回路１０２が、駆動電流及び基準デューティ比が各々一定の状態で、駆動電圧が内燃機関１をアイドル回転させるために必要な目標電圧Ｖ０になるように、燃料ポンプ１０１のモータを駆動している場合には、内燃機関１のアイドル回転時の回転数の増大に起因して燃料ポンプ１０１の燃料の供給流量が増加していくにつれて、図２（ｂ）に示すように、燃料圧力が低下することによってモータ負荷が低下し、これに伴う駆動電流の低下を補うべく、駆動電圧が増加する傾向が見られる。
【００３３】
そこで、駆動電流及び基準デューティ比が各々一定の状態で、駆動電圧が内燃機関１をアイドル回転させるために必要な目標電流Ｉ０になるように、燃料ポンプ１０１のモータを駆動している場合には、駆動電圧値検出部１０２ｂが、燃料ポンプ１０１のモータの駆動電圧を検出する。そして、燃料ポンプ１０１のモータの駆動電圧が目標電圧Ｖ０から所定値ΔＶ以上増加した場合には、デューティ比算出部１０２ｃが、一定の燃圧変化となるように目標電流Ｉ０を目標電流Ｉ１に補正して増加させる。これにより、図２（ｃ）に示すように、内燃機関１のアイドル回転時の回転数の増大にかかわらず、燃料圧力の変化を所定範囲ΔＰ内で一定に維持することができる。
【００３４】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態における内燃機関の燃料供給装置では、駆動電流値検出部１０２ａ又は駆動電圧値検出部１０２ｂが、燃料ポンプ１０１を駆動するモータの駆動電流又は駆動電圧を検出し、デューティ比算出部１０２ｃが、内燃機関のアイドル回転時からの回転数の増加に伴う燃料の供給流量の増加によって、駆動電圧又は駆動電流の変化量が所定値以上になった場合には、基準デューティ比を補正する。そして、このような構成によれば、燃料の供給流量が増加したときの燃料ポンプ１０１のモータの駆動電流又は駆動電圧の変動に基づいて基準デューティ比を補正するので、酸素センサの出力値等の内燃機関のパラメータを用いずに燃料ポンプ１０１のモータを駆動制御することによって燃料圧力を一定に保持することができる。
【００３５】
なお、本発明は、構成要素の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、かかる構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明においては、酸素センサの出力値等の内燃機関のパラメータを用いずに燃料ポンプのモータを駆動制御することによって、燃料圧力を一定に保持可能な内燃機関の燃料供給装置を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に自動二輪車や自動四輪車等の車両の内燃機関の燃料供給装置等の分野に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００３７】
Ｓ…燃料供給装置
１…内燃機関
２…シリンダブロック
２ａ…気筒
３…冷却水通路
４…水温センサ
５…ピストン
６…コンロッド
７…クランク
８…クランク角センサ
９…シリンダヘッド
１０…燃焼室
１１…点火プラグ
１２…吸気通路
１３…吸気バルブ
１４…燃料噴射弁
１５…スロットルバルブ
１６…排気通路
１７…排気バルブ
ＩＭ…吸気管
ＥＭ…排気管
１００…燃料タンク
１０１…燃料ポンプ
１０２…ＥＣＵ
１０２ａ…駆動電流値検出部
１０２ｂ…駆動電圧値検出部
１０２ｃ…デューティ比算出部
１０２ｄ…駆動回路
【図１】
2014190307.tif 000003
【図２】
2014190307.tif 000004