(57)【要約】【課題】  バッテリの無駄な消費を防止する内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】  内燃機関の制御装置７は、内燃機関２に燃料を供給する燃料ポンプ１６の作動を制御するポンプ制御部と、内燃機関２の吸気通路４に設けられ吸気通路４に吸入される空気量を測定する空気流量センサ１４からの信号に基づいて、燃料ポンプ１６の作動の開始あるいは終了を判定するポンプ作動判定部とを備え、ポンプ制御部は、ポンプ作動判定部による判定結果に基づいて燃料ポンプ１６の作動を制御することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプの作動を制御するポンプ制御部と、前記内燃機関の吸気通路に設けられ前記吸気通路に吸入される空気量を測定する空気流量センサからの信号に基づいて、前記燃料ポンプの作動の開始あるいは終了を判定するポンプ作動判定部とを備え、
前記ポンプ制御部は、前記ポンプ作動判定部による判定結果に基づいて前記燃料ポンプの作動を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記空気流量センサは、前記吸気通路に設けられた絞り弁よりも下流側に設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記空気流量センサは、前記空気量を質量流量として検出可能なエアフローメータであることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に用いられる内燃機関の制御装置は、クランク角を検出するクランクセンサより発信されるクランクセンサ信号あるいはスタータモータの作動を感知するスタータモータ作動信号によって、内燃機関に設けられた燃料ポンプを作動するか否かの判定を行い、その判定結果に基づいて燃料ポンプを作動あるいは停止する制御を行っている。
【０００３】
従来の内燃機関の制御装置においては、例えば、キーオン後直ちに作動される燃料ポンプによって圧力を高められ燃料タンクより燃料を送られる燃圧調整弁と、該燃圧調整弁における燃料圧力を検出する燃圧検出装置とを備えた内燃機関の制御装置がある。この内燃機関の制御装置は、燃圧検出装置によって検出された燃料圧力が所定値に達するまでは燃料噴射弁を閉弁保持し、燃料噴射を停止するようになっている（特許文献１参照）。
また、燃料ポンプを備えた別の内燃機関の制御装置であって、キーオンからスタータオンまでの時間を学習しその時間に応じて燃料ポンプを作動させ、その燃料ポンプの作動音を低減させる内燃機関の制御装置がある（特許文献２参照）。
また、燃料ポンプを備えたさらに別の内燃機関の制御装置であって、キーオン後エンジン冷却水温に応じて燃料ポンプを作動させ、その燃料ポンプの作動音を低減させる内燃機関の制御装置がある（特許文献３参照）。
【特許文献１】特公昭６０−８３４０号公報（第１−２頁、第２図）
【特許文献２】特開平６−３２３１８３号公報（第３−６頁、第１図）
【特許文献３】特開平７−３４９９３号公報（第４−５頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の内燃機関の制御装置において、クランクセンサを設置していない場合または汎用エンジン等のようにスタータモータを備えず手動のリコイルスタータを備えている場合には、上記各センサに基づいて燃料ポンプを作動するか否かの判定ができない。そのため、燃料ポンプを作動あるいは停止の制御を行うことができなくなる。したがって、内燃機関を作動させている間、バッテリを電源として常に燃料ポンプを作動させ続けていなければならない。その結果、内燃機関を作動させている間、燃料ポンプを作動させる必要がないときでも燃料ポンプを作動させるため、燃料ポンプに電源を供給するバッテリを無駄に消費してしまうという問題があった。
また、内燃機関の始動前、すなわちキーオン後内燃機関始動時までの間についても同様に、バッテリを電源として常に燃料ポンプを作動させ続けていなければならない。その結果、内燃機関の始動前に、燃料ポンプを作動させる必要がないときでも燃料ポンプを作動させるため、燃料ポンプに電源を供給するバッテリを無駄に消費してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、バッテリの無駄な消費を防止する内燃機関の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】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る内燃機関の制御装置（例えば本実施形態における制御装置７）は、内燃機関（例えば本実施形態におけるエンジン２）に燃料を供給する燃料ポンプ（例えば本実施形態における燃料ポンプ１６）の作動を制御するポンプ制御部（例えば本実施形態におけるポンプ制御部７ａ）と、前記内燃機関の吸気通路（例えば本実施形態における吸気通路４）に設けられ前記吸気通路に吸入される空気量を測定する空気流量センサ（例えば本実施形態におけるエアフローメータ１４）からの信号に基づいて、前記燃料ポンプの作動の開始あるいは終了を判定するポンプ作動判定部（例えば本実施形態におけるポンプ作動判定部７ｂ）とを備え、前記ポンプ制御部は、前記ポンプ作動判定部による判定結果に基づいて前記燃料ポンプの作動を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気通路に設けられた空気流量センサが内燃機関に吸入される空気量を測定するとともに、ポンプ作動判定部が空気流量センサの信号から燃料ポンプの作動の開始あるいは終了を判定するようになっている。例えば、内燃機関に吸入される空気量が増大して燃料の供給が必要になるとポンプ作動判定部が燃料ポンプの作動の開始を判定し、内燃機関に吸入される空気量が減少して燃料の供給が不要になるとポンプ作動判定部が燃料ポンプの作動の終了を判定する。そして、燃料ポンプの作動を開始あるいは終了させるとポンプ作動判定部が判定した場合、燃料ポンプの作動を制御するポンプ制御部が燃料ポンプの作動を開始あるいは終了させる。すなわち、燃料ポンプの作動を制御するポンプ制御部が、燃料の供給が必要な場合のみ燃料ポンプを作動させることとなるため、内燃機関を始動させた後でも燃料ポンプを常に作動させる必要がない。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置において、前記空気流量センサは、前記吸気通路に設けられた絞り弁よりも下流側に設けられることを特徴とする。
また、本発明に係る内燃機関の制御装置において、前記空気流量センサは、前記空気量を質量流量として検出可能なエアフローメータであることを特徴とする。
本発明によれば、絞り弁を通って供給される空気のうち、実際に内燃機関に吸入される空気量を正確に検出することができるように、空気流量センサが吸気通路に設けられた絞り弁よりも下流側に設けられることが好ましい。なお、この空気流量センサは、内燃機関に吸入される空気量を質量流量として検出可能なエアフローメータであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、燃料ポンプの作動を制御するポンプ制御部が、燃料の供給が必要な場合のみ燃料ポンプを作動させることとなり、内燃機関を始動させた後でも燃料ポンプを常に作動させる必要がないので、バッテリの無駄な消耗を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態における内燃機関の制御装置を備えるエンジン制御システムを示す概略図である。
図１に示す本実施形態のエンジン制御システム１は、内燃機関であるエンジン２の吸気マニホールド３に連結された吸気通路４から空気を吸入し、この空気と、吸気マニホールド３に配設されたインジェクタ５から噴出する燃料とを混合させた後にエンジン２の燃焼室２ａ内で燃焼させ、燃焼後の燃焼ガスを排気マニホールド６から排出するに際し、内燃機関の制御装置７が、エンジン２が吸入する空気量（吸気量）に応じて噴射する燃料の噴射量および噴射タイミングを制御する。
【００１１】
吸気通路４は、エアクリーナ１１と、エアクリーナ１１よりも下流で空気量の調整を行う絞り弁であるスロットルバルブ１２を有するスロットルボディ１３とを備えている。この吸気通路４を通ってエンジン２に吸入される空気の量は、スロットルバルブ１２よりも下流側に位置するように配設されたセンサであるエアフローメータ（空気流量センサ）１４において質量流量として検出される。エアフローメータ１４がスロットルバルブ１２よりも下流にあることで、エアクリーナ１１を通過した空気のうち、実際にエンジン２の燃焼室２ａに吸入される空気量を正確に検出することができる。なお、エアクリーナ１１を通過した空気の量を検出するために、エアフローメータ１４がスロットルバルブ１２よりも上流側にあってもよい。
【００１２】
本実施形態に好適なエアフローメータ１４としては、シリコン基板にプラチナ薄膜を蒸着し、プラチナ薄膜の温度を一定に保つように通電するセンサが挙げられる。プラチナ薄膜の周囲を通流する空気の質量が増加すると、空気を介してプラチナ薄膜から散逸する熱量が増大し、これに比例してプラチナ薄膜の温度が低下する。このとき、エアフローメータ１４は、温度を一定に保つようにプラチナ薄膜に通電する電流を増加させる。一方、プラチナ薄膜の周囲を通流する空気の質量が減少すると、空気を介してプラチナ薄膜から散逸する熱量が減少してプラチナ薄膜の温度が上がるので、エアフローメータ１４はプラチナ薄膜に通電する電流を減少させる。このように、プラチナ薄膜の周囲を通流する空気の質量の増減に比例して電流値が増減するので、この電流値をモニタすることで空気量を測定することができる。
なお、このようなエアフローメータ１４は、プラチナ製のワイヤを用いる場合に比べてヒートマスを減少させることできるので、高い応答性と高い測定精度とを実現している。
【００１３】
インジェクタ５は、吸気マニホールド３内を通流する空気内に、電磁噴射弁の開閉動作により燃料を噴出するもので、燃料タンク１５内に設けられた燃料ポンプ１６から汲み出されレギュレータ１７で調圧された燃料が供給される。
燃焼室２ａへの混合気体の供給および燃焼後の排出は、図示しないバルブタイミング機構により駆動される吸気バルブ２ｂおよび排気バルブ２ｃで行う。
混合気体への点火は、点火プラグ８で行われる。点火プラグ８は、点火回路９に蓄積させた高エネルギを利用して放電を行う。
【００１４】
このエンジン制御システム１における制御を行う制御装置７は、いわゆるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有し、バッテリ１０からの電力供給を受けて作動する。この制御装置７は、図２に示すように、エンジン２に燃料を供給する燃料ポンプ１６の作動を制御するポンプ制御部７ａと、燃料ポンプ１６の作動の開始あるいは終了をエアフローメータ１４の信号に基づいて判定するポンプ作動判定部７ｂとを備えており、エアフローメータ１４の出力電流を入力データとし、所定の処理を行って、燃料ポンプ１６からインジェクタ５に供給する燃料の量と、インジェクタ５の噴射量およびその噴射タイミングと、点火回路９への充電開始のタイミングと、点火タイミングとを決定し、各部に指令信号を出力する。
【００１５】
次に、上記の構成からなる内燃機関の制御装置の機能および作用について説明する。
エンジン２が稼動すると、ある程度の時間が経過してからエンジン２内への空気の吸入が開始され、徐々にその空気量が増大し、空気量が最大となった後、徐々にその空気量が減少し、やがてその空気量が０に近くなって空気の吸入が終了される。
ここで、ポンプ制御部７によって処理される吸入の開始および終了について説明する。
図３はエンジン２の稼動に伴い変化する空気量の変化を示す図であり、横軸は時間の経過を示し、縦軸は吸気量を示す。
【００１６】
図３において時間の経過とともに変動する空気量は、エアフローメータ１４からの出力電流に所定の係数を乗じた値である。得られた空気量は、所定のしきい値（基準値）よりも多いときを順流、それ以下の場合を逆流として取り扱う。なお、順流とは、エンジン２に吸入される方向に空気が流動することをいうものとする。逆流とは、逆方向、つまりスロットルバルブ１２のある方向に空気が流動することをいうものとし、エンジン２の吸気バルブ２ｂが閉じたときに、堰き止められた空気が逆方向に流動することに起因して発生する。このような順流と逆流とが交互に発生している状態を脈流とする。
【００１７】
また、スロットルバルブ１２がわずかに開いている状態でエンジン２の吸気バルブ２ｂが開くことがあるが、このような場合に吸気通路４内には負圧が発生する。この負圧は、吸気バルブ２ｂを閉じても残るので、スロットルバルブ１２を通じて流入する空気のわずかな流れが発生することがある。このような条件下で発生する空気の流れを過小流とする。
【００１８】
そして、脈流および過小流の範囲を超えて空気量が増加している領域は、エンジン２に空気が吸入されている領域で、エンジン２の吸気工程に相当する。吸気の開始（吸気の立ち上がり）は、空気量が脈流および過小流の大きさを超えたときに、そのような空気量の立ち上がりの始点（図３のＡ点）とする。この始点は、エンジン２の吸気バルブ２ｂが開くタイミング（クランク軸２ｄが所定の角度になること）により決まるので、このポイントを基準点として燃料噴射のタイミングや点火タイミングを制御することができる。
また、吸気の終了（吸気の立ち下がり）は、ピーク値を超えて減少する空気量が０に落ち込んだとき（図３のＢ点）とする。さらに、ピークの位置は、所定の時間内の空気量の変化量が０に近いところ（図３のＣ点）とする。
【００１９】
ここで、内燃機関の制御装置７の機能について、図４のフローチャートに基づいて説明する。
内燃機関の制御装置７のポンプ作動判定部７ｂは、エアフローメータ１４によって検出された空気量を検出する際、空気量の立ち上がりを吸気の開始と判定し、その後空気量が０に落ち込んだときを吸気の終了と判定するものである。
エンジン２及びエアフローメータ１４が起動されると、エアフローメータ１４がエンジン２に吸入される空気量を検出する（ステップＳ１）。エアフローメータ１４が検出した空気量からポンプ作動判定部７ｂが吸気の開始と判定するまでエアフローメータ１４が空気量を検出し続け、ポンプ作動判定部７ｂが吸気の開始と判定したとき（ステップＳ２）、内燃機関の制御装置７のポンプ制御部７ａが燃料タンク１５内の燃料ポンプ１６を作動させる指示を出して（ステップＳ３）、燃料ポンプ１６の作動を開始させる（ステップＳ４）。これによって、燃料タンク１５に蓄えられた燃料は、燃料ポンプ１６から汲み出され（ステップＳ５）、レギュレータ１７で調圧されてインジェクタ５に送られ（ステップＳ６）、インジェクタ５からエンジン２に供給される（ステップＳ７）。
【００２０】
その後、エアフローメータ１４がエンジン２に吸入される空気量を検出する（ステップＳ８）。エアフローメータ１４が検出した空気量からポンプ作動判定部７ｂが吸気の終了と判定するまでステップＳ５〜Ｓ８を繰り返して、燃料がエンジン２に供給され続け、かつエアフローメータ１４が空気量を検出し続ける。ポンプ作動判定部７ｂが吸気の終了と判定したとき（ステップＳ９）、ポンプ制御部７ａが燃料タンク１５内の燃料ポンプ１６の作動を停止させる指示を出して（ステップＳ１０）、燃料ポンプ１６の作動を終了させる（ステップＳ１１）。これによって、燃料は、燃料ポンプ１６から汲み出されなくなるため、インジェクタ５に送られなくなり、インジェクタ５からエンジン２に供給されなくなる。
引き続きエンジン２が駆動している場合には、ステップＳ１に戻りエアフローメータ１４がエンジン２に吸入される空気量を検出する。エンジン２が駆動を終了した場合、エアフローメータ１４の空気量の検出を終了する（ステップＳ１２）。
【００２１】
このようにして制御装置７が機能する場合、ポンプ作動判定部７ｂが吸気の開始及び吸気の終了を判定することにより、その判定結果に基づいて、燃料ポンプの作動を制御するポンプ制御部７ａが指示を出して、燃料の供給が必要な場合のみ燃料ポンプ１６を作動させることとなるため、エンジン２を始動させた後でも燃料ポンプ１６を常に作動させる必要がない。また、エアフローメータ１４のみで燃料ポンプを作動させるため、従来のように燃料ポンプを作動させるためにクランクセンサ等を設ける必要がない。
【００２２】
上記の構成によれば、燃料ポンプの作動を制御する制御装置７が、従来のように燃料ポンプを作動させるためにクランクセンサ等を設けることなく、エアフローメータ１４のみに基づいて燃料ポンプ１６を作動させ、かつ燃料の供給が必要な場合のみ燃料ポンプ１６を作動させることとなり、エンジン２を始動させた後でも燃料ポンプ１６を常に作動させる必要がないので、バッテリ１０の無駄な消費を防ぐことができる。
【００２３】
なお、本実施形態において、ポンプ作動判定部７ｂが吸気の終了と判定した場合、燃料タンク１５内の燃料ポンプ１６の作動を停止させる指示を出す前に、燃料ポンプ１６の作動を停止させるか否かの判定を行い、燃料ポンプ１６の作動を停止させると判定するまで燃料ポンプ１６の作動を継続してもよい。
ここで、図５にそのフローチャートを示す。図４のフローチャートと同様のステップには同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
図５に示すように、ポンプ作動判定部７ｂが吸気の終了と判定したとき（ステップＳ９）、その後所定時間を経過させて（ステップＳ１３）、燃料ポンプ１６の作動を停止させるか否かの判定を行う（ステップＳ１４）。燃料ポンプ１６の作動を停止させないと判定した場合、燃料ポンプ１６の作動を停止させずにステップＳ５に戻り、燃料がエンジン２に供給され、かつエアフローメータ１４が空気量を検出する。
燃料ポンプ１６の作動を停止させると判定した場合、ポンプ制御部７ａが燃料タンク１５内の燃料ポンプ１６の作動を停止させる指示を出して（ステップＳ１０）、燃料ポンプ１６の作動を終了させる（ステップＳ１１）。
このように、燃料タンク１５内の燃料ポンプ１６の作動を停止させる指示を出す前に、燃料ポンプ１６の作動を停止させずに継続するという判定を行うことにより、燃料ポンプ１６の作動を一旦停止させてから直ちに再度燃料ポンプ１６の作動を開始することがなくなるので、無駄な工程および無駄な電源の消費を防ぐことができる。
【００２５】
また、本実施形態において、エアフローメータ１４によって検出された空気量に応じて、インジェクタ５から噴射される燃料の噴射圧を変化させてエンジン２に供給する燃料の量を制御してもよい。例えば、エンジン２内に吸入された空気量が増大したときに燃料の噴射圧を上げかつ噴射時間を短くすることによって、エンジン２内の燃料の燃焼効率が向上することとなる。ただし、この場合、レギュレータ１７による燃料の調圧をポンプ制御部７が制御することが好ましい。
【００２６】
また、本実施形態において、空気流量センサは、エンジン２に吸入される空気量を質量流量として検出可能なエアフローメータ１４であることが好ましいが、エンジン２に吸入される空気量を測定するセンサであればよい。本発明において用いることが可能な空気流量センサとしては、例えば圧力センサ（吸気圧センサ）が挙げられる。
スロットルバルブ１２を閉じた状態で、エンジン２が始動した状態での吸気通路４内の圧力とエンジン２が停止した状態での吸気通路４内の圧力とが異なるため、吸気通路４に空気流量センサとして圧力センサを設けてその圧力を検出する。それによって、エンジン２が始動した状態での圧力を検出したときには、エンジン２が始動し空気が吸入されているものと判断して燃料ポンプ１６を作動させるようにする。逆に、エンジン２が停止した状態での圧力を検出したときには、エンジン２が停止し空気が吸入されていないものと判断して燃料ポンプ１６を停止させるようにする。したがって、本実施形態のエアフローメータを圧力センサに置き換えても、本発明と同様の効果が得られる。
【００２７】
ここで、空気流量センサに圧力センサを利用した場合とエアフローメータを利用した場合とを比較する。
圧力センサを利用した場合、吸気通路内での空気圧を圧力センサが検出する。エンジンの始動時および停止時にはスロットルバルブを閉じているため、エンジンの始動前後および停止前後に吸気通路内で圧力変化が生じるので、圧力センサがその圧力変化を感知することができる。したがって、この圧力変化に基づいて燃料ポンプを作動させるように制御することが可能である。
【００２８】
しかしながら、エンジンを始動させてスロットルバルブを開けた後、吸気通路内にほぼ大気圧に等しい圧力の空気が流れ、圧力センサがその圧力の値を検出したとき、実際には大気圧の空気圧を有した空気が流れているのか、あるいは吸気通路内に流れる空気量が０であるのかを判断するのが困難となる。したがって、吸気通路内にほぼ大気圧に等しい圧力の空気が流れている状態でエンジンを停止させた場合、エンジンの停止前後に吸気通路内で圧力変化が生じないため、圧力変化に基づいて燃料ポンプを停止させる判断を行うことが困難となる場合がある。
【００２９】
これに対してエアフローメータを利用した場合、吸気通路内で空気が流れているか否かをエアフローメータが的確に検出するため、流れる空気量に応じて燃料ポンプを始動あるいは停止させる判断をすることが容易である。しかも、圧力センサを利用した場合のように、吸気通路内を流れる空気の圧力の値に影響されない。
したがって、空気流量センサには、圧力センサまたはエアフローメータのいずれを利用してもよいが、エアフローメータを利用することが好ましい。
【００３０】
また、本実施形態において、エンジン２は、例えば汎用エンジンのようにリコイルスタータによって始動しておりスタータモータが設けられていないもの、あるいはクランクの回転を検出するクランクセンサが設けられていないものである。これに対し、スタータモータが設けられたエンジンあるいはクランクセンサが設けられたエンジンについてはエンジンの回転の有無を判断できるため、その判断に基づいて燃料ポンプの作動の開始あるいは終了を行っている。
【００３１】
例えば、スタータモータが設けられたエンジンは、スタータスイッチのボタンを押した後ある一定の時間が経過してから燃料ポンプを始動させ、スタータモータを停止させた後ある一定の時間が経過してから燃料ポンプを停止させるようになっている。また、クランクセンサが設けられたエンジンは、クランク軸の回転位置から判断して燃料ポンプを始動させ、クランクの停止を判断して燃料ポンプを停止させるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態における内燃機関の制御装置を含むエンジン制御システムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態における内燃機関の制御装置のブロック図である。
【図３】エンジンの稼動に伴い変化する空気の変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における内燃機関の制御装置の機能についてのフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における内燃機関の制御装置の機能についての別のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
２  エンジン（内燃機関）
４  吸気通路
７  制御装置
７ａ  ポンプ制御部
７ｂ  ポンプ作動判定部
１２  スロットルバルブ（絞り弁）
１４  エアフローメータ（空気流量センサ）
１６  燃料ポンプ
【図１】
2005106000.tif 000003
【図２】
2005106000.tif 000004
【図３】
2005106000.tif 000005
【図４】
2005106000.tif 000006
【図５】
2005106000.tif 000007