(57)【要約】【課題】  エンジンの要求噴射量に対応して燃料ポンプの駆動制御を実行する制御装置において、エンジン要求噴射量の変化に追従して最適なポンプ吐出量を実現させて戻り燃料流量を一定とし、エンジン運転を良好に維持しながら燃料ポンプの耐久性の低下およびバッテリの余分な消費を回避できるようにする。【解決手段】  リターン式エンジン６の燃料供給システムに配置され、燃料ポンプ３のポンプドライバ１６に駆動信号を送信してエンジン要求噴射量に対応したポンプ吐出量を維持するように駆動制御するものとした燃料ポンプの制御装置であって、燃料ポンプ３の制御装置は、検知したエンジン供給燃料の温度データに基いて、温度変化により生じる燃料噴射量の誤差を解消するための補正値を所定の演算方法により連続的に導出し、該補正値により前記燃料ポンプ３の吐出量をリニアに変化させるものとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リターン式エンジンの燃料供給システムに配置され、燃料ポンプのポンプドライバに駆動信号を送信してエンジン要求噴射量に対応したポンプ吐出量を維持するように駆動制御するものとした燃料ポンプの制御装置において、
前記燃料ポンプの制御装置は、検知したエンジン供給燃料の温度データに基いて、温度変化により生じる燃料噴射量の誤差を解消するための補正値を所定の演算方法により連続的に導出し、該補正値により前記燃料ポンプの吐出量をリニアに変化させるものとしたことを特徴とする燃料ポンプの制御装置。
【請求項２】
イグニッションスイッチをＯＮにしてからエンジン始動までの間に、少なくとも燃料温度およびバッテリ電圧を検知し、該検知データに基いてそのときのエンジン始動に適したポンプ吐出量およびその駆動デューティー値を導出し、該デューティー値を前記燃料ポンプの駆動制御に用いるものとした始動運転モードを設け、前記始動運転モードをにより所定時間だけ燃料ポンプを駆動させた後、通常運転モードに入る請求項１に記載した燃料ポンプの制御装置。
【請求項３】
エンジンの始動前に基準ポンプ吐出量を前記始動運転モードの基準ポンプ吐出量の１／３以下とした助走運転モードにより、前記燃料ポンプを前記始動運転モードの前に所定時間駆動させる請求項２に記載した燃料ポンプの制御装置。
【請求項４】
前記助走運転モードから前記始動運転モードへの切換えを所定時間かけて緩序に移行させることにより突入電流を発生させない請求項３に記載した燃料ポンプの制御装置。
【請求項５】
前記通常運転モードにおいて燃料温度およびバッテリ電圧に加えて少なくともエンジン冷却水温度または燃料圧力を検知するものとし、これらの検知データを用いてエンジン要求噴射量に追従するポンプ吐出量を補正する請求項２，３または４に記載した燃料ポンプの制御装置。
【請求項６】
前記燃料温度およびバッテリ電圧に加えて少なくともエンジン冷却水温度または燃料圧力の検知データを前記始動運転モード実行中から収集して前記通常運転モード開始時のポンプ吐出量を演算する請求項５に記載した燃料ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクの燃料を燃料噴射弁に向けて送出する燃料ポンプの制御装置に関し、殊に、エンジン要求噴射量に応じてポンプ吐出量を比例的に変化させるものとした燃料ポンプの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４の配置図に示す従来から汎用されているエンジンの燃料供給システムにおいては、エンジンの最大要求噴射量に対応できる能力をもつ燃料ポンプ３が燃料タンク２内に配置されており、イグニッションスイッチ１０をＯＮにすると同時に駆動電源リレー１４がＯＮとなって燃料ポンプ３が駆動され、常に一定量の燃料が燃料供給路５に送出される。そして、圧力調整器８で一定圧力に調整されて、燃料噴射弁４からエンジン６が要求する流量の燃料が噴射される。この場合、エンジン要求噴射量は運転状況に応じて大幅に変化するため、これにより発生する燃料の余剰分は圧力調整器８を経由して燃料戻し路９で燃料タンク２に戻されるようになっている。
【０００３】
従って、エンジン熱を受けて高温となった余剰燃料が大量に戻されると燃料タンク内の燃料温度を上昇させ、燃料蒸気を発生してポンプ吐出量を不安定にする、という不都合を生じる。その対策として、ポンプ吐出量を通常運転用とハイゾーン用の２段階に切換えることにより、余剰燃料を減少させることが考えられている。
【０００４】
このことは、図４および図５に示すように、イグニッションスイッチ１０をＯＮにすると同時に駆動電源リレー１４がＯＮとなって燃料ポンプ３を始動させ、エンジン始動後にエンジン回転数が駆動電圧切換の基準となる回転数以上になった場合に、電子制御ユニット１７Ｂがポンプ駆動電圧をハイゾーン用に切換えてポンプ吐出量を増加させ、低回転に戻ると速やかに元の駆動電圧に戻るようにポンプドライバ１６を用いて制御するものであり、例えば特開平７−５４７２５号公報などにも記載されているものである。
【０００５】
しかしながら、このように燃料ポンプの吐出量を２段階とした粗いポンプ制御では、エンジンの運転状態により細かく或いは大幅に変化する燃料要求流量に的確に対応できるものではなく、エンジン要求噴射量に対して過剰な燃料を送出し続けることがあると余剰燃料を充分に減少させることができず、燃料タンク内の燃料温度を上昇させるという前述の問題を解消することができない。また、バッテリ電力を無駄に消費するばかりか燃料ポンプ駆動モータの部品を損傷・摩耗させたりする心配がある。
【０００６】
更に、前述のような従来の燃料供給システムにおいては駆動電源リレーをＯＮ・ＯＦＦさせることによって燃料ポンプを駆動するため、エンジン始動時に突入電流と称される大電流が瞬間的にポンプ駆動モータに印加され、モータ部品を損傷させてその耐久性を低下させる、という心配を伴うことが多い。
【特許文献１】特開平７―５４７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、特に、燃料温度の変化に対する蒸気圧の変化が大きい燃料を用いたエンジンの要求噴射量に対応して燃料ポンプの駆動制御を実行する制御装置において、エンジン要求噴射量の変化に追従して最適なポンプ吐出量を実現させて戻り燃料流量を一定とし、エンジン運転を良好に維持しながら燃料ポンプの耐久性の低下およびバッテリの余分な消費を回避できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明は、リターン式エンジンの燃料供給システムに配置され、燃料ポンプのポンプドライバに駆動信号を送信してエンジン要求噴射量に対応したポンプ吐出量を維持するように駆動制御するものとした燃料ポンプの制御装置において、前記燃料ポンプの制御装置は、検知したエンジン供給燃料の温度データに基いて、温度変化により生じる燃料噴射量の誤差を解消するための補正値を所定の演算方法により連続的に導出し、該補正値により前記燃料ポンプの吐出量をリニアに変化させるものとした。
【０００９】
このことにより、環境温度の変化により体積が変動しやすい燃料を用いる場合に、通常のエンジン運転状態の変化に加えてその噴射直前の燃料の温度変動に応じて燃料吐出量をきめ細かく補正して、そのときのエンジン要求噴射量に常に合致するように燃料ポンプの駆動を的確に制御可能となるため、燃料タンクに戻る余剰燃料の量を最小限とするとともに、燃料ポンプの無駄な駆動およびバッテリの余分な消費を最小限に抑えることができる。
【００１０】
また、前述した燃料ポンプの制御装置において、イグニッションスイッチをＯＮにしてからエンジン始動までの間に、少なくとも燃料温度およびバッテリ電圧を検知し、該検知データに基いてそのときのエンジン始動に適したポンプ吐出量およびその駆動デューティー値を導出し、該デューティー値を前記燃料ポンプの駆動制御に用いるものとした始動運転モードを設け、前記始動運転モードをにより所定時間だけ燃料ポンプを駆動させた後、通常運転モードに入るものとすれば、エンジン始動時毎に異なる燃料温度にきめ細かく対応するとともに始動時に一時的に電圧が低下しやすいバッテリ状態にも対応することができる。従って、より的確なポンプ吐出量に制御できるようになって良好なエンジン始動を実現することができる。
【００１１】
エンジンの始動前に基準ポンプ吐出量を前記始動運転モードの基準ポンプ吐出量の１／３以下とした助走運転モードにより、前記燃料ポンプを前記始動運転モードの前に所定時間駆動させるさせるものとすれば、燃料ポンプ始動時において突入電流による大電流が瞬間的に印加されてモータ部品を損傷させることを有効に回避することができることから燃料ポンプの耐久性を高めることができ、また、この助走運転モードから始動運転モードへの切換えを所定時間かけて緩序に移行させることにより突入電流を発生させない突入電流が発生しない所定時間かけて緩序に移行させるものすれば、燃料ポンプの耐久性を一層良好なものとすることができる。
【００１２】
前記通常運転モードにおいて燃料温度およびバッテリ電圧に加えて少なくともエンジン冷却水温度または燃料圧力を検知するものとし、これらの検知データを用いてエンジン要求噴射量に追従するポンプ吐出量を補正するものとすれば、燃料ポンプの更なる精密な制御が実現するものとなり、加えて、これらのデータを始動運転モード実行中から収集して通常運転モード開始時のポンプ吐出量を導出しておけば、通常運転モード移行当初から的確なポンプ吐出量を実現することができるものとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、噴射直前の燃料温度の変化に応じて最適なポンプ吐出量を実現することができるため、エンジン要求噴射量に的確に追従して戻り燃料を一定に維持することができるとともに、エンジン運転を良好に維持しながら燃料ポンプの耐久性の低下およびバッテリの余分な消費を有効に回避することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は燃料ポンプの制御装置として電子制御ユニット１７Ａが配置された本実施の形態のエンジンの燃料供給システムの配置図を示している。本実施の形態において、エンジン６はガソリン用エンジンであり、燃料タンク２に保持されたガソリンの液相部分に浸漬する位置に燃料ポンプ３が配設されている。燃料ポンプ３からは燃料送出路５が延出されており、これが燃料ギャラリ７に接続されて燃料噴射弁４から燃料が噴射されエンジン６に供給されるようになっている。また、燃料ギャラリ７から圧力調整器８を具えた燃料戻し路９が延出されて燃料タンク２に接続されており、燃料圧力（噴射圧力）を調整しながらエンジン６に供給されなかった余剰燃料を燃料タンク２に戻すようになっており、リターン式燃料供給システムを構成している。
【００１６】
電子制御ユニット１７Ａは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を具えるとともに燃料噴射システム用プログラムが格納されたものであり、図示しない配線で燃料噴射弁４の燃料噴射量を制御するものであるが、同時に燃料ポンプ３の駆動制御を実行するための燃料ポンプ用制御プログラムが格納されて燃料ポンプ制御装置も兼ねたものである。
【００１７】
また、電子制御ユニット１７Ａには、イグニッションスイッチ１０が接続されて、そのスイッチ状態を示す信号が入力されるようになっており、さらに燃料ポンプ３を駆動させるポンプドライバ１６が接続されている。これによりイグニッションスイッチ１０からの始動信号により制御を開始し、ポンプドライバ１６に指令を送信することでバッテリ１５から燃料ポンプ３への電流・電圧をコントロールすることで、燃料ポンプ３の駆動を制御できるようになっている。
【００１８】
さらに、電子制御ユニット１７Ａには、図示しないエンジン回転数センサや吸気圧センサ等の一般的なエンジン運転状態データが入力される他に、燃料供給路５に配置された燃料温度を検出する燃料温度センサ１９および燃料圧力を検出する燃料圧力センサ１８が接続されてこれらのデータが入力されるようになっている。これに加えて、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ２０が接続されて燃料送出路５内の燃料温度を検知するとともに、燃料噴射弁４からの燃料噴射量、燃料ポンプ３からの燃量吐出量、およびバッテリ１５のバッテリ電圧も検知するようになっている。
【００１９】
以下に、燃料ポンプ３の制御に関連するポンプ吐出量を初めとする各数値の推移を表す図２のグラフおよび電子制御ユニット１７Ａの動作フローチャートを示す図３を参照しながら、本実施の形態の動作について詳細に説明する。
【００２０】
図３は、図１の電子制御ユニットの動作を示すフローチャートであり、イグニッションスイッチ１０をＯＮにすると（Ａ１）、これと同時に電子制御ユニット１７Ａは助走運転モードの制御を開始して駆動指令が送信され（Ｂ１）、モータドライバ１６は助走運転モードドライブを開始し（Ｃ１）、駆動電流が燃料ポンプ３に印加され低出力の駆動を開始する（Ｄ１）。この場合、従来の燃料ポンプ制御装置において図５のグラフに示すように電源リレー１４で一気に通常運転用のポンプ吐出量とするために駆動電流に突入電流が発生しているのと異なり、図２に示すように本実施の形態では駆動直後から数ミリｓｅｃは助走運転モードとしてデューティー値を始動モードにおける基準値の２０〜３０％で固定して燃料ポンプ３を駆動させるものであり、このときはエンジン６の始動は行わない。このように制御することで、図５に示すような突入電流の発生を防ぐことができるため、モータ部品が損傷するのを有効に回避して電動ポンプの耐久性を確保しやすいものとなる。
【００２１】
そして、イグニッションスイッチ１０をＯＮにしてから助走運転モードが終了するまでの間に、電子制御ユニット１７Ａは燃料温度センサ１９、燃料圧力センサ１８、水温センサ２０からの信号およびバッテリ電圧などのデータを検知して（Ｂ２）、これらを基に始動用補正手段でそのときの燃料温度、燃料圧力、冷却水温度、バッテリ電圧に応じてエンジン始動に最適な燃料吐出量とするデューティー値の補正係数を算出する。
【００２２】
また、基準とする始動運転モードのデューティー値にこの補正係数を乗ずることにより補正値として（Ｂ３）、助走運転モードから始動運転モードに移行し（Ｂ４）、モータドライバ１６を助走運転ドライブから始動運転ドライブに移行させることで（Ｃ２）燃料ポンプ３を始動運転に移行開始させ（Ｄ２）、突入電流が発生しない時間をかけて始動運転とさせる（Ｄ３）（図２参照）。
【００２３】
その後、エンジン６の運転が安定するまでの数秒〜数十秒の間、この始動運転モードで固定する。そして、この始動運転モードにおいても電子制御ユニット１７Ａは助走運転モードと同様に燃料温度、燃料圧力、冷却水温度、バッテリ電圧を常に検知して（Ｂ５）、これらのデータに基いて通常運転用補正手段でエンジン６の要求噴射量に追従して最適な燃料吐出量とする補正係数を算出し、エンジン要求噴射量に対応する通常運転の基準デューティー値にこれ乗じて補正値とする（Ｂ６）。
【００２４】
更に、電子制御ユニット１７Ａは始動運転モードから通常運転モードに移行し（Ｂ７）、モータドライバ１６を始動運転ドライブから通常運転ドライブに移行させることで（Ｃ３）燃料ポンプ３に始動運転から通常運転に移行開始させ（Ｄ４）、エンジン運転の安定性を損なわない時間をかけて通常運転とさせる（Ｄ５）。
【００２５】
このような制御とすることで、通常運転に移行した当初からエンジン要求噴射量に的確に追従した燃料吐出量とする燃料ポンプ３の駆動制御が実現するため、通常運転における燃料ポンプ３の無駄な駆動およびバッテリ１５の余分な消費を確実に回避することができ、且つ燃料タンク２に戻る余剰燃料を最小限とすることができる。尚、通常運転モードにおいても、エンジン運転状態等に関するデータを収集しながら（Ｂ８）エンジン６から要求される燃料噴射量に応じて燃料ポンプ３の燃料吐出量を制御するものであるが、この場合においても噴射直前の燃料温度およびバッテリ電圧を検知して、これらの変化に応じてポンプ吐出量を変更すべく燃料ポンプ３の駆動をきめ細かく制御する。
【００２６】
以上述べたように、本実施の形態の電子制御ユニット１７Ａが、噴射直前の燃料温度データを用いて燃料吐出量を補正するとともに燃料ポンプの制御モードの開始および切換えを突入電流の発生を回避しながらスムースな制御を実行することにより、エンジン始動当初から燃料温度の変化に応じてエンジン要求流量に追従した最適なポンプ吐出量を実現することができるため、エンジン運転を良好に維持しながら燃料ポンプの無駄な駆動を回避してその耐久性を確保するとともにバッテリの余分な消費を有効に回避できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
【図２】図１の電子制御ユニットによる燃料ポンプ制御とこれに対応して変化する各種データの推移を示すグラフ。
【図３】図１の電子制御ユニットの動作を示すフローチャート。
【図４】従来例を示す配置図。
【図５】図３の電子制御ユニットによる燃料ポンプ制御とこれに対応して変化する各種データの推移を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２８】
２  燃料タンク、３  燃料ポンプ、４  燃料噴射弁、５  燃料送出路、６  エンジン、７  燃料ギャラリ、９  燃料戻し路、１０  イグニッションキー、１４  駆動電源リレー、１５  バッテリ、１６  ポンプドライバ、１７Ａ  電子制御ユニット、１８  燃料圧力センサ、１９  燃料温度センサ、２０  水温センサ
【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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