(57)【要約】【課題】エンジン制御装置からの指示がなくても、燃料ポンプの下流側の燃料圧力に基づきポンプ制御装置が燃料ポンプの駆動信号を制御する燃料供給装置を提供する。【解決手段】ポンプモジュール１０は、燃料タンク２に取り付けられており、燃料タンク２の燃料を昇圧してデリバリパイプ４に供給する。圧力センサ６０は、ポンプモジュール１０がデリバリパイプ４に供給する燃料圧力を検出する。デリバリパイプ４には内燃機関６の各気筒毎に燃料噴射弁８が取り付けられている。ＦＰＣ７０は、ＥＣＵ９０から目標燃圧の指示があれば、ＥＣＵ９０の指示燃圧を目標燃圧として設定し、ＥＣＵ９０から目標燃圧の指示がなければ、予め設定されている設定燃圧を目標燃圧として設定する。ＦＰＣ７０は、圧力センサ６０の検出信号から実燃圧を測定し、実燃圧が目標燃圧に近づくように、ポンプモジュール１０の燃料ポンプの駆動信号を制御し、燃料ポンプの吐出圧を制御する。【選択図】図１
2007231907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクの燃料を前記燃料タンクの外部に供給する燃料供給装置において、
前記燃料タンク内に収容されて前記燃料タンクの燃料を昇圧する燃料ポンプを有し、前記燃料タンクに取り付けられるポンプモジュールと、
前記燃料ポンプの燃料下流側に設置され、燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
内燃機関の運転状態を制御するエンジン制御装置とは別に設置され、前記燃圧検出手段の検出信号に基づいて前記燃料ポンプの駆動信号を制御するポンプ制御装置と、
を備える燃料供給装置。
【請求項２】
前記ポンプモジュールは、前記燃料ポンプが吐出する燃料中の異物を除去する燃料フィルタをさらに有し、前記燃圧検出手段は前記燃料フィルタの燃料下流側に設置されている請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記ポンプ制御装置は、前記エンジン制御装置から前記燃料ポンプの吐出圧を指示する指示信号が送出されれば、前記指示信号に基づき前記燃料ポンプの駆動信号を制御する請求項１または２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記ポンプ制御装置は、前記ポンプモジュールに設置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記燃圧検出手段は、前記ポンプモジュールに設置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ制御装置で燃料ポンプの駆動信号を制御する燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンク内に収容された燃料ポンプを一定電圧で駆動し、燃料ポンプで昇圧した燃料を内燃機関に供給する燃料供給装置が知られている。内燃機関側で消費されない余剰燃料は、内燃機関側に設置されたプレッシャレギュレータにより燃料タンク側にリターンされる。また、燃料供給装置に設置したプレッシャレギュレータで燃料ポンプの吐出圧を調圧し、内燃機関が消費する燃料量だけを内燃機関に供給する燃料供給装置が知られている。
【０００３】
このような燃料供給装置では、内燃機関が消費する最大量の燃料を燃料ポンプが常時吐出し、内燃機関で消費されない燃料を内燃機関側または燃料供給装置側で排出するため、燃料ポンプの消費電力が増加するという問題がある。また、余剰燃料を燃料タンク内に排出するので、燃料タンク内で発生する蒸発燃料量が増加するという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１のように、気筒毎に設置された燃料噴射弁に燃料を供給するリザーバタンクの燃料圧力を圧力センサで検出し、リザーバタンクの燃料圧力を設定された燃料圧力に保持するように、内燃機関の運転状態に合わせて燃料ポンプを駆動制御する燃料供給装置が知られている。このような燃料供給装置は、内燃機関が消費する燃料量だけを燃料ポンプが吐出し余剰燃料が発生しない所謂リターンレスであるから、燃料ポンプの消費電力が低減するとともに、燃料タンク内で発生する蒸発燃料量を低減できる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、一つのエンジン制御装置（ＥＣＵ）が燃料噴射弁を開閉制御して内燃機関の運転状態を制御するとともに、燃料ポンプを駆動制御している。したがって、エンジン制御装置の制御負荷が多大になる。
これに対し、特許文献２、３では、エンジン制御装置とは別に燃料ポンプを駆動制御するポンプ制御装置（ＦＰＣ）を設置するので、エンジン制御装置の負荷が低減する。
【０００６】
しかしながら、特許文献２、３のポンプ制御装置は、燃料ポンプから吐出される燃料圧力、ならびにエンジン制御装置から送出される内燃機関の運転状態に基づいて燃料ポンプを駆動制御するので、エンジン制御装置から送出される内燃機関の運転状態の情報がなければ燃料ポンプを駆動制御できない。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２９３３９７号公報
【特許文献２】特開２００１−２１４８２６号公報
【特許文献３】特開２００１−２１４８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、エンジン制御装置からの指示がなくても、燃料ポンプの下流側の燃料圧力に基づきポンプ制御装置が燃料ポンプの駆動信号を制御する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】
【０００９】
請求項１から５に記載の発明によると、燃料ポンプの燃料下流側の燃料圧力を検出する燃圧検出手段の検出信号に基づいて、ポンプ制御装置が燃料ポンプの駆動信号を制御する。すなわち、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の運転を制御するエンジン制御装置から燃料ポンプの出力である吐出圧または吐出量の設定に関する情報を受けなくても、ポンプ制御装置は、燃圧検出手段の検出信号に基づいて燃料ポンプを駆動制御し、燃料ポンプの出力を制御できる。したがって、ポンプ制御装置だけで独立して燃料ポンプを駆動制御できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によると、燃圧検出手段は燃料フィルタの燃料下流側に設置されているので、燃料フィルタに目詰まりが発生しても、ポンプモジュールから供給される燃料圧力を正確に検出できる。
請求項３に記載の発明によると、エンジン制御装置から燃料ポンプの吐出圧を指示する指示信号が送出されれば、ポンプ制御装置はエンジン制御装置からの指示信号に基づき燃料ポンプの駆動信号を制御する。すなわち、ポンプ制御装置は、エンジン制御装置から燃料ポンプの吐出圧を指示する指示信号が送出されなければ、燃圧検出手段の検出信号に基づきエンジン制御装置から独立して燃料ポンプを駆動制御し、エンジン制御装置から燃料ポンプの吐出圧を指示する指示信号が送出されれば、エンジン制御装置からの指示信号に基づいて燃料ポンプを駆動制御する。したがって、エンジン制御装置からの指示信号の有無に応じて燃料ポンプの吐出圧を種々に制御できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によると、ポンプ制御装置はポンプモジュールに設置されているので、ポンプ制御装置とポンプモジュールとの配線が短くなる。したがって、ポンプ制御装置が燃料ポンプを駆動する駆動信号により発生する電気ノイズを低減できる。また、ポンプ制御装置がポンプモジュールに設置されているので、ポンプ制御装置およびポンプモジュールを集約して構成しモジュール化できる。
【００１２】
請求項５に記載の発明によると、燃圧検出手段はポンプモジュールに設置されているので、ポンプモジュールの燃料ポンプと燃圧検出手段との間の燃料通路の長さが短くなる。これにより、燃料ポンプと燃圧検出手段との間の燃料通路の圧損を極力低減できるので、燃料ポンプが吐出する燃料圧力を燃圧検出手段が高精度に検出できる。また、燃圧検出手段がポンプモジュールに設置されているので、燃圧検出手段およびポンプモジュールを集約して構成しモジュール化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料供給装置を図１および図２に示す。燃料供給装置は、ポンプモジュール１０およびポンプ制御装置（Fuel Pump Controller;ＦＰＣ）７０等からなる。ポンプモジュール１０は、燃料タンク２に取り付けられており、燃料タンク２の燃料を昇圧してデリバリパイプ４に供給する。燃圧検出手段としての圧力センサ６０はポンプモジュール１０に取り付けられており、ポンプモジュール１０がデリバリパイプ４に供給する燃料圧力を検出する。デリバリパイプ４には内燃機関６の各気筒毎に燃料噴射弁８が取り付けられている。
【００１４】
ＦＰＣ７０は、バッテリー８０から電力を供給されており、ポンプモジュール１０の燃料ポンプ４０（図２参照）の駆動信号を制御し、燃料ポンプ４０の吐出圧を制御する。ＦＰＣ７０は、内燃機関の運転状態に応じた最適な燃料圧力をＦＰＣ７０に指示するエンジン制御装置（Engine Controll Unit;ＥＣＵ）９０の指示信号と、圧力センサ６０が検出する燃料圧力の検出信号とに基づき、燃料ポンプ４０の駆動信号を制御し、燃料ポンプ４０の吐出圧を制御する。ＥＣＵ９０は、図示しない各種センサから内燃機関の運転状態を入力し、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射弁８の噴射量等を制御する。
【００１５】
次に、燃料供給装置を詳細に説明する。
図２に示すように、本実施形態では、圧力センサ６０およびＦＰＣ７０はポンプモジュール１０に設置されているので、ポンプモジュール１０、圧力センサ６０およびＦＰＣ７０からなる燃料供給装置は、一体となったモジュールとして構成されている。
【００１６】
ポンプモジュール１０は、蓋部材としてのフランジ１２、サブタンク３０、燃料ポンプ４０、燃料フィルタ４２、ジェットポンプ４８、および図示しないサクションフィルタ等を備えている。ポンプモジュール１０は、フランジ１２以外の部品を燃料タンク２内に収容されるインタンク式のポンプモジュールである。
フランジ１２は円板状であり、燃料タンク２の上壁に形成される開口部２ａを覆っている。フランジ１２には、燃料吐出管１４、電気コネクタ１６およびＦＰＣ７０が設けられている。また、フランジ１２は、２本のシャフト２０の一方の端部をそれぞれ圧入する圧入部１８をサブタンク３０側に設けている。シャフト２０の他方の端部は、サブタンク３０の外周側壁に形成されている支持部３２に緩く挿入されている。スプリング２２は、２本のシャフト２０の外周に嵌め込まれており、フランジ１２とサブタンク３０とが互いに離反する方向に荷重を加えている。したがって、ポンプモジュール１０が燃料タンク２に取り付けられた状態で、サブタンク３０は、スプリング２２の荷重により燃料タンク２の底部内壁に押し付けられている。
【００１７】
燃料吐出管１４は、蛇腹管４４と接続されており、燃料ポンプ４０が昇圧し燃料フィルタ４２で異物を除去された燃料を燃料タンク２の外部に供給する。蛇腹管４４と燃料吐出管１４との接続箇所に圧力センサ６０が設置されている。燃料ポンプ４０が昇圧する燃料の一部は、ナイロンチューブ４６によりジェットポンプ４８に供給される。ジェットポンプ４８は、ナイロンチューブ４６から供給される燃料を噴出して負圧を発生することにより、燃料タンク２内の燃料を吸入しサブタンク３０内に供給する。電気コネクタ１６は、リード線２４により燃料ポンプ４０および燃料計５０と電気的に接続されている。
【００１８】
燃料計５０は、サブタンク３０の外周壁に取り付けられている。燃料計５０は、アーム５２と接続しているフロート５４が燃料タンク２の燃料残量に応じて上下することにより、燃料タンク２の燃料残量を検出する。
圧力センサ６０は、フランジ１２の燃料タンク２内側において、前述したように燃料吐出管１４と蛇腹管４４との接続箇所に取り付けられている。その結果、燃料吐出管１４と蛇腹管４４と圧力センサ６０との接続箇所から漏れる燃料は、燃料タンク２内に戻るので、燃料吐出管１４と蛇腹管４４と圧力センサ６０との接続箇所のシールは容易である。圧力センサ６０は、燃料ポンプ４０から吐出され、燃料フィルタ４２、蛇腹管４４を通って燃料吐出管１４からデリバリパイプ４に供給される燃料圧力を検出し、検出信号をＦＰＣ７０に送出する。つまり、圧力センサ６０は、燃料フィルタ４２の燃料下流側の燃料圧力を検出する。したがって、燃料フィルタ４２の目詰まりにより燃料圧力が変化しても、ポンプモジュール１０からデリバリパイプ４に供給される燃料圧力を燃料フィルタ４２の燃料下流が高精度に検出できる。また、ポンプモジュール１０に圧力センサ６０が設置されているので、燃料ポンプ４０と圧力センサ６０との間の燃料通路の長さが短くなる。これにより、燃料ポンプ４０と圧力センサ６０との間の燃料通路の圧損を極力低減できるので、ポンプモジュール１０が供給する燃料圧力を圧力センサ６０が高精度に検出できる。
【００１９】
ＦＰＣ７０は、フランジ１２の燃料タンク２外側に取り付けられており、圧力センサ６０および電気コネクタ１６と電気的に接続している。ＦＰＣ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、コンデンサ、コイル等を実装している。ＦＰＣ７０のＣＰＵは、ＲＯＭに記録された制御プログラムを実行することにより、燃料ポンプ４０の駆動信号を制御する。ＦＰＣ７０のコンデンサおよびコイルはＬＣ回路を形成しており、ＦＰＣ７０から発生する電気ノイズを低減する。ＦＰＣ７０は、図３に示すように燃料ポンプ４０に印加する駆動電圧のデューティ比を調整することにより、燃料ポンプ４０の吐出圧を制御する。燃料ポンプ４０に印加する駆動電圧のデューティ比が増加すると、燃料ポンプ４０の吐出圧は上昇し、燃料ポンプ４０に印加する駆動電圧のデューティ比が減少すると、燃料ポンプ４０の吐出圧は低下する。
【００２０】
次に、ＦＰＣ７０による燃料ポンプ４０の吐出圧の制御フローを図４に示す。
（１）まず、ＦＰＣ７０は、ステップ３００においてＥＣＵ９０から目標燃圧の指示があるかを判定する。ＥＣＵ９０から目標燃圧の指示があれば、ＦＰＣ７０はＥＣＵ９０から指示された指示燃圧を目標燃圧として設定する（ステップ３０２）。ＥＣＵ９０から目標燃圧の指示がなければ、ＦＰＣ７０は予めＦＰＣ７０のＲＯＭに設定されている設定燃圧を目標燃圧として設定する（ステップ３０４）。ＥＣＵ９０は、内燃機関の運転状態に応じて、最適な目標燃圧をＦＰＣ７０に指示する。
【００２１】
（２）次にＦＰＣ７０は、ステップ３０６において圧力センサ６０から燃料圧力の検出信号を入力し、ポンプモジュール１０から供給される実際の燃料圧力を測定する。
（３）ＦＰＣ７０は、ステップ３０８において、ステップ３０２または３０４において設定した目標燃圧と実燃圧とを比較する。目標燃圧＝実燃圧であれば、ＦＰＣ７０は、燃料ポンプ４０に印加する駆動電圧のデューティ比を変更せず、ステップ３００に処理を移行する。
【００２２】
目標燃圧＞実燃圧であれば、ＦＰＣ７０は、ステップ３１０において、燃料ポンプ４０の吐出圧を増加するために燃料ポンプ４０に印加する駆動電圧のデューティ比を増加し、ステップ３００に処理を移行する。
目標燃圧＜実燃圧であれば、ＦＰＣ７０は、ステップ３１２において、燃料ポンプ４０の吐出圧を低下するために燃料ポンプ４０に印加する駆動電圧のデューティ比を減少し、ステップ３００に処理を移行する。
【００２３】
本実施形態では、ＥＣＵ９０から燃圧の指示がない場合は、ＥＣＵ９０から独立してＦＰＣ７０だけで燃料ポンプ４０の吐出圧を制御し、ＥＣＵ９０から燃圧の指示がある場合は、ＥＣＵ９０の指示燃圧に応じて燃料ポンプ４０の吐出圧を制御する。したがって、ＦＰＣ７０は、ＥＣＵ９０からの燃圧指示の有無に応じて、ポンプモジュール１０が供給す燃料圧力を種々に制御できる。
【００２４】
（第２、第３実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に示し、第３実施形態を図６に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図５に示す第２実施形態では、ＦＰＣ７０はＥＣＵ９０と電気的に接続されておらず、ＥＣＵ９０から目標燃圧の指示を受けない構成である。したがって、ＦＰＣ７０は、ＦＰＣ７０だけで独立して燃料ポンプ４０の吐出圧を制御する。この場合、ＦＰＣ７０は、内燃機関の特定の運転状態、例えば内燃機関の始動時、内燃機関の停止時において、予め設定した通常運転時とは異なる設定燃圧を目標燃圧として燃料ポンプ４０の吐出圧を制御してもよい。内燃機関の始動時には内燃機関の始動に最適な燃圧を目標燃圧とし、内燃機関の停止時にはデリバリパイプ４の残圧として最適な燃圧を目標燃圧とする。
【００２５】
図６に示す第３実施形態では、ＦＰＣ７０は、圧力センサ６０以外に、例えば図示しない温度センサから燃料温度の検出信号を入力し、燃料温度信号および圧力センサ６０の燃圧信号から、燃料ポンプ４０の吐出圧を制御してもよい。例えば、燃料温度が高い場合は燃料中にベーパが発生しやすいので、ＦＰＣ７０は、燃料ポンプ４０の吐出圧を制御して燃料圧力を上昇させることにより、燃料中に発生するベーパ量を低減できる。
【００２６】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ポンプモジュール１０に圧力センサ６０およびＦＰＣ７０を設置し、ポンプモジュール１０、圧力センサ６０およびＦＰＣ７０をモジュール化したが、ポンプモジュール１０とは別にポンプモジュール１０から離して圧力センサ６０およびＦＰＣ７０を設置してもよい。
また、上記実施形態で説明したＦＰＣ７０による燃料ポンプ４０のデューティ比制御は、燃料ポンプ４０のモータがブラシモータの場合を想定しているが、燃料ポンプ４０のモータは、ブラシモータ、ブラシレスモータまたは他のどのような形式のモータでもよい。ＦＰＣ７０は、モータの形式に合わせて燃料ポンプ４０の駆動信号を制御する。
【００２７】
また上記実施形態では、ＦＰＣ７０は、燃料ポンプ４０に印加する駆動電圧のデューティ比を制御して燃料ポンプ４０の吐出圧を制御したが、駆動電圧の電圧レベルを制御して燃料ポンプ４０の吐出圧を制御してもよい。また、ＦＰＣ７０は、燃料ポンプ４０の駆動電圧ではなく駆動電流を制御して燃料ポンプ４０の吐出圧を制御してもよい。
【００２８】
上記実施形態のポンプモジュール１０は、燃料ポンプ４０をサブタンク３０内に収容する構成であるが、本発明のポンプモジュールとしては、燃料タンク２内に燃料ポンプ４０を直接収容する構成でもよい。また、燃料ポンプ４０の吐出燃料から異物を除去する燃料フィルタをポンプモジュールに設置しない構成でもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料供給装置を示す構成図。
【図２】燃料タンクに取り付けた燃料供給装置の詳細を示す図。
【図３】燃料ポンプの駆動電圧を示す信号図。
【図４】燃料ポンプの吐出圧制御を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２実施形態による燃料供給装置を示す構成図。
【図６】本発明の第３実施形態による燃料供給装置を示す構成図。
【符号の説明】
【００３０】
２：燃料タンク、１０：ポンプモジュール（燃料供給装置）、４０：燃料ポンプ、４２：燃料フィルタ、６０：圧力センサ（燃圧検出手段、燃料供給装置）、７０：ＦＰＣ（ポンプ制御装置、燃料供給装置）、９０：ＥＣＵ（エンジン制御装置）
【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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【図６】
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