(57)【要約】【課題】制御手段により燃料ポンプを駆動制御するエンジンの燃料供給装置において、エンジンの最大要求流量時にも対応可能としながら燃料ポンプのモータ負荷を適度な状態に維持して、消費電力の無駄を回避できるようにする。【解決手段】電子制御ユニット１０が所定の燃料噴射圧力を維持するように燃料ポンプ３Ａの駆動をフィードバック制御しながらエンジン要求燃料流量に応じた燃料噴射量を確保するエンジンの燃料供給装置において、燃料ポンプ３Ａのモータ回転軸３１ａとポンプ軸３４ａとを連結させる連結ギア３０Ａを、多段階の速度切換え方式とし、電子制御ユニット１０がエンジン要求流量に応じてこれを切り換える制御を実行する。【選択図】図１
2008115835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御ユニットにより燃料ポンプの回転速度及びインジェクタの開閉を制御して所定の燃料噴射圧力を維持するように前記燃料ポンプの駆動をフィードバック制御しながらエンジン要求燃料流量に応じた燃料噴射量を確保するエンジンの燃料供給装置において、前記燃料ポンプのモータ回転軸とポンプ軸とを連結させる連結ギアを、多段階の速度切換え方式として、前記電子制御ユニットがエンジン要求流量に応じて前記連結ギアを切り換える制御を実行することを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項２】
前記連結ギアの速度切換えが、予め前記電子制御ユニットに設定した所定のしきい値を基準として行われることを特徴とする請求項１に記載したエンジンの燃料供給装置。
【請求項３】
前記連結ギアの切換えが、低速用ギアと高速用ギアの二段階で行われることを特徴とする請求項１または２に記載したエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】
前記連結ギアの切換えが、前記電子制御ユニットで駆動制御される所定のアクチュエータで作動するクラッチ機構を介して行われることを特徴とする請求項１，２または３に記載したエンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料供給装置に関し、殊に、エンジンの燃料噴射システムに配設され電動式の燃料ポンプにより燃料を圧送してエンジンに供給する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料タンクに貯留した液体燃料を電動モータにより駆動する燃料ポンプを用いて加圧し、燃料供給配管の末端に配設したインジェクタから噴射してエンジンに供給する燃料供給装置が広く普及している。このような燃料供給装置における燃料吐出流量は燃料ポンプの回転速度に比例している。
【０００３】
従って、例えば、特開平１１―２２９９２４号公報に提示された図３に示すような燃料噴射システムのように、電子制御ユニット１０がエンジンの運転状態を検知することに加え温度センサ１１、圧力センサ１２により燃料温度・圧力を検知して、エンジン要求燃料流量に応じた指示値を燃料ポンプ３Ｂのモータドライバに出力することによりモータを回転制御しながら燃料を燃料供給配管２の末端に配置したインジェクタ５から噴射させ、最適な燃料流量（噴射量）を実現することが知られている。
【０００４】
この場合、図４の燃料ポンプ３Ｂの縦断面部分図に示すように、モータ３１の回転軸３１ａの回転は、連結ギア３０Ｂを介してポンプ軸３２ａに伝達されており、その連結ギア３０Ｂによるギア比は、エンジンの最大流量時、即ち、燃料ポンプ３Ｂの最大流量吐出時を見越してモータ３１のトルクカーブを考慮することにより設定されている。
【０００５】
しかし、図２に示す自動車（普通乗用車）の一般的な使用状態におけるエンジン要求燃料流量の分布を表すグラフに見られるように、その殆どが「比較的少流量」帯に集中しており、エンジンの「最大要求流量」帯の割合は極めて少ないことが分かる。このことから、エンジンの最大要求燃料流量を見越してギア比を設定された燃料ポンプ３Ｂは、その運転の大半を少流量の燃料供給で使用されることになり、モータ負荷が大きく消費電力の無駄を招き、さらに車両の燃費悪化にも繋がっていた。
【特許文献１】特開平１１―２２９９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、制御手段により燃料ポンプを駆動制御するエンジンの燃料供給装置において、燃料ポンプのモータ負荷を適度な状態に維持しながらエンジンの最大要求流量時にも対応可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明は、電子制御ユニットにより燃料ポンプの回転速度及びインジェクタの開閉を制御して所定の燃料噴射圧力を維持するように前記燃料ポンプの駆動をフィードバック制御しながらエンジン要求燃料流量に応じた燃料噴射量を確保するエンジンの燃料供給装置において、前記燃料ポンプのモータ回転軸とポンプ軸とを連結させる連結ギアを、多段階の速度切換え方式として、前記電子制御ユニットがエンジン要求流量に応じて前記連結ギアを切り換える制御を実行することにした。
【０００８】
このように、電子制御ユニットによるエンジン要求流量に応じて連結ギアを切換える多段階の速度切換え方式としたことで、通常はエンジン運転の大部分を占める比較的少流量時に適した低回転用ギアとしながら、高出力運転時には高回転用ギアに切換えることができ、モータ負荷を大幅に軽減することができる。
【０００９】
また、この電子制御ユニットによる連結ギアの速度切換えは、予め電子制御ユニットに設定した所定のしきい値を基準として行われるものとすれば、電子制御ユニットにおける処理負荷の増大を最小限としながら、確実なギア切換えを実行できる。
【００１０】
さらに、上述したエンジンの燃料供給装置において、連結ギアの切換えは低速用ギアと高速用ギアの二段階で行われるものとすれば、装置の複雑化を最小限としながらエンジン要求流量に応じて充分な制御を実現することができ、さらにまた、連結ギアの切換えを電子制御ユニットで駆動制御される所定のアクチュエータで作動するクラッチ機構を介して行うものとすれば、スムースな速度切換えを容易に実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
電子制御ユニットがエンジン要求流量に応じて連結ギアを切換えるものとした本発明により、エンジンの最大要求流量時にも対応可能としながら燃料ポンプのモータ負荷を適度な状態に維持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】
【００１２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１３】
図３は、上述した従来例の燃料供給システムとほぼ共通した構成を有する本実施の形態のエンジンの燃料供給装置を配置した燃料噴射システムの配置図を示している。燃料タンク１には燃料が充填され、燃料タンク１に付設された燃料ポンプ３Ａからは燃料供給配管２が延出され、その先端にはインジェクタ５が配設されて、図示しないエンジンに燃料を供給する。
【００１４】
また、燃料供給配管２のインジェクタ５近傍には噴射直前の燃料の圧力を検出する圧力センサ１１および燃料温度を検出する温度センサ１２が配設されており、これらによる出力信号を電子制御ユニット１０が連続的に検知するようになっている。そして、インジェクタ５は電子制御ユニット１０により所定のデューティサイクルで開閉制御されてエンジン要求燃料流量に対応した燃料噴射量を実現するものである。
【００１５】
図２の燃料ポンプ３Ａにおける連結ギア３０Ａ部分を中心とした縦断面部分図を参照して、燃料ポンプ３Ａは電動モータ３１によるモータ駆動方式とされ、電子制御ユニット１０が図示しないモータドライバに制御信号を出力してその駆動を制御するようになっている。モータ軸３１ａは、ジョイント３２ｈを介してクラッチ機構３２ｅ、低速用ピニオンギア３２ｃ、低速用ドリブンギア３２ｄ、図示しないポンプ部から延出したポンプ軸３４ａ、の順に連結されて駆動力をポンプ部に伝達される。
【００１６】
これに加えてモータ軸３１ａは、高速用ピニオンギア３２ａ、高速用ドリブンギア３２ｂ、ポンプ軸３４ａの順に連結されるようにもなっており、連結ギア３０Ａに内装したクラッチ機構３２ｅの切換えにより、低速用ギアと高速用ギアの二段階に切換え可能である。
【００１７】
そして、モータ軸３１ａの延長線上には、その末端面に駆動部が当接するようにクラッチ機構３２ｅを作動させる電磁ソレノイド３２ｇが、押圧バネ３２ｆを介してロッド３２ｉをクラッチ機構３２ｅに押圧可能に配設されており、これに接続された電子制御ユニット１０がその駆動制御を行なうものとされ、クラッチ機構３２ｅを介して連結ギア３０Ａを低速用と高速用との間で切り換える制御を行う点が、本発明の特徴部分である。
【００１８】
即ち、電子制御ユニット１０の記憶部には、モータ３１の負荷を適度な範囲内に維持するための燃料流量の「しきい値」が予め設定してあり、電子制御ユニット１０が指示する燃料流量が、この「しきい値」未満では連結ギア３０Ａを低速用ギアとし、「しきい値」を越えている間は高速用ギアとするような切換え制御を実行する。
【００１９】
次に、本実施の形態のエンジンの燃料供給装置による作用について説明する。燃料ポンプ３Ａの燃料吐出流量は、モータ３１の回転速度に比例するようになっており回転速度が増すことで流量は増し、回転速度が低下することで流量は低下する。また、エンジン要求燃料流量に対応した燃料噴射量を確保するための指示値が電子制御ユニット１０から燃料ポンプ３Ａの図示しないモータドライバに出力されて燃料を吐出する。そして、エンジンの通常出力運転中は、圧力センサ１１で噴射直前の燃料圧力を検知して通常運転用の燃料圧力値を維持することで燃料の配管内気化を回避しながら所定の燃料圧力（噴射圧力）を確保するようにフィードバック制御している。
【００２０】
また、燃料供給配管２に配設した温度センサ１１で検出した燃料温度を、電子制御ユニット１０が連続的に検知するようになっており、この検知した燃料温度データを検知してスロットル開度等のエンジン要求燃料流量データに加味する等して、インジェクタ５に出力して噴射させる燃料流量を決定する。
【００２１】
そして、この燃料流量が予め設定して記憶した「しきい値」の数値を超えていると判定している間は、高速用ギアの状態を維持するように電磁ソレノイド３２ｇを制御する。尚、この「しきい値」は、複数の実験結果等によるエンジンの燃料流量とモータ３１にかかる負荷・消費電力等のデータから、適切なタイミングとなるギア切換え時期に一致すると想定される燃料流量に決定すればよい。
【００２２】
通常運転時においは、モータ３１・ポンプ部間は、モータ軸３１ａ、ジョイント３２ｈ、クラッチ機構３２ｅ、低速用ピニオンギア３２ｃ、低速用ドリブンギア３２ｄ、ポンプ軸３４ａの順に連結させる低速ギアの状態で回転（トルク）の伝達がなされ、モータ３１は比較的負荷の小さい状態で運転される。このとき、ポンプ軸３４ａ上に配列した高速用ドリブンギア３２ａは供回りし、高速用ピニオンギア３２ｂも供回り（但し空転）する。
【００２３】
一方、エンジン要求流量が比較的多めで、且つ、低速用ギアの設定では補いきれないような流量が要求された場合等において、電子制御ユニット１０の記憶部に設定した燃料流量の「しきい値」を越えたと判断した場合、電子制御ユニット１０は電磁ソレノイド３２ｇに指令信号を出力し、クラッチ機構３２ｃのクラッチ位置をスライドさせて高速用ギアに切り換える。尚、このようにギアの切換えをクラッチ機構を介して行うようにしたことで、切換え動作がスムースなものとなる。
【００２４】
これにより、モータ軸３１ａ、ジョイント３２ｈ、クラッチ３２ｅ、高速用ピニオンギア３２ａ、高速用ドリブンギア３２ｂ、ポンプ軸３４ａの順に連結されて、トルクの伝達が行われ、モータ３１は比較的負荷の大きい状態で運転される。このとき、ポンプ軸３４ａ上に配列した低速用ドリブンギア３２ｄは供回りし、低速用ピニオンギア３２ｃも供回り（但し、空転）する。
【００２５】
このように、本実施の形態のエンジンの燃料供給装置は、図２のグラフに示すようにエンジン要求流量において高負荷の条件は極めて少なく且つ短時間である実状に即して、モータ３１を通常時は負荷の小さい条件で駆動させ、必要時にだけ高負荷条件での駆動に切換えることを可能としたものである。そのため、消費電力の無駄が解消されるとともに、燃費への跳ね返りも最小源に止めることができる。
【００２６】
尚、上述の説明において、連結ギアの切換えについて低速用と高速用の二段階切換え方式とした場合について説明したが、これに限定されず、低速用、中速用、高速用の三段階等、他の多段階切換え方式としてもよい。また、クラッチ機構の切換え手段のアクチュエータとして、電磁ソレノイドを用いる場合を説明したが、これに限定されるものではなく、油圧ロッドや空気式アクチュエータなど、他の直線運動を可能とするものを用いても同様に実施することができる。
【００２７】
以上、述べたように、制御手段で燃料ポンプを駆動制御するエンジンの燃料供給装置について、本発明によりエンジンの最大要求流量時にも対応可能としながら燃料ポンプのモータ負荷を適度な状態に維持できるようになり、また、これにより、消費電力の無駄を最小限に抑えることが可能となり燃費の向上も実現できるようになった。さらに、モータの負荷を軽減することで燃料ポンプの長寿命化にも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明における実施の形態の燃料供給装置の燃料ポンプの縦断面部分図。
【図２】従来例における一般的な使用による自動車（普通乗用車）のエンジン要求燃料流量帯を示すグラフ。
【図３】本発明の実施の形態及び従来例に共通した燃料供給システムの配置図。
【図４】従来例の燃料供給装置における燃料ポンプの縦断面部分図。
【符号の説明】
【００２９】
１  燃料タンク、２  燃料供給配管、３Ａ  燃料ポンプ、５  インジェクタ、１０  電子制御ユニット、１１  圧力センサ、１２  温度センサ、３０Ａ  連結ギア、３１  モータ、３２ａ  高速ピニオンギア、３２ｂ  高速ドリブンギア、３２ｃ  低速ピニオンギア、３２ｄ  低速ドリブンギア、３２ｅ  クラッチ機構、３２ｆ  押圧バネ、３２ｇ  電磁ソレノイド、３２ｈ  ジョイント、３２ｉ  ロッド
【図１】
2008115835.tif 000003
【図２】
2008115835.tif 000004
【図３】
2008115835.tif 000005
【図４】
2008115835.tif 000006