JP2000008926A

JP2000008926A - 筒内噴射エンジンの燃料制御装置

Info

Publication number: JP2000008926A
Application number: JP10182985A
Authority: JP
Inventors: Kenji Heiko; 賢二平工; Yuzo Kadomukai; 裕三門向; Yukio Takahashi; 由起夫高橋; Yoshimichi Akasaka; 吉道赤坂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧ポンプから供給される燃料の燃料圧力を高
圧プレッシャレギュレータなしで所望の圧力に安定調整
でき、かつ高圧ポンプ用モータの消費電力低減と小型化
が図れる筒内噴射エンジンの燃料制御装置を提供する。【解決手段】高圧ポンプ３を駆動するモータ８に指令信
号を与える制御装置１０は、圧力センサ９からの燃料圧
力のフィードバック信号に基づきモータ８の回転数を制
御して高圧配管内の燃料圧力を筒内噴射エンジン１の要
求する任意の圧力に制御する。これにより、高圧ポンプ
３から供給される燃料の燃料圧力を高圧プレッシャレギ
ュレータなしで所望の圧力に安定調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の筒内噴射エ
ンジンの燃料系に係わり、特に高圧燃料ポンプをモータ
駆動とした燃料系におけるエネルギーロスの低減と、安
定した燃料供給を行うための機器の構成と制御方法とに
関するものであり、さらにモータの小型化を図るための
モータへの電力供給機器の構成とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンシリンダ内にガソリンを直接噴
射する筒内噴射式ガソリンエンジンの燃料系の構成とし
て、例えば、特開平７−１５８５３６号公報、あるいは
特開平８−２８３３５号公報が知られている。この従来
の燃料系では、車体後方のガソリンタンク近傍に設置さ
れたフィードポンプが車体前部のエンジンルームまでガ
ソリンを供給し、この供給圧力は低圧プレッシャレギュ
レータにより０.４MPa前後に保持される。

【０００３】供給されたガソリンは高圧ポンプによりさ
らに加圧されて燃料噴射弁に供給され、燃料圧力は高圧
プレッシャレギュレータにより５〜１５MPa程度に調圧
される。

【０００４】高圧ポンプは直接エンジン動力により駆動
されるのが一般的であったが、その一方で、高圧ポンプ
をエンジン直結形から切り離し、代わってモータで駆動
することによりポンプの取り付け上の制約をなくし、エ
ンジン回転と無関係にポンプ回転を制御することで始動
時における昇圧時間を短縮し、汎用性を向上できる特長
を持つ電動高圧ポンプが提案されてきた。

【０００５】電動高圧ポンプの運転方法については従来
何ら検討されていないが、モータ駆動の燃料ポンプとし
ては、従来よりポート噴射式エンジン用の電動フィード
ポンプがあり、これについては具体的な検討がなされて
いる。

【０００６】ポート噴射式エンジンではフィードポンプ
により０.３〜０.４ＭＰａ程度に加圧された燃料を燃料
噴射弁により吸入ポート内に噴射するもので、筒内噴射
エンジンの５〜１５ＭＰａに比べ燃料圧力ははるかに低
い。

【０００７】この電動フィードポンプの運転方法として
は、例えば特開平６−２２９３４１号公報、あるいは特
開平８−２３２７９１号公報、特開平８−２７０５１９
号公報が知られている。

【０００８】これらはいずれもポンプが余剰な流量を吐
出しないようエンジンの要求する燃料量に応じてポンプ
の速度を調節するものであり、燃料の不足状況を観察し
て制御の修正を行うなどしている。いずれも燃料圧力は
低圧かつ一定であり、圧力調節は基本的に低圧プレッシ
ャレギュレータで行うものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、いず
れもポート噴射式エンジン用の電動フィードポンプに関
するものであり、筒内噴射エンジン用の電動高圧ポンプ
にそのまま転用できるものではない。電動高圧ポンプを
実際に車両に搭載するためには以下に述べるような種々
の課題があり、従来はこの課題に対し何ら対策が示され
ていなかった。

【００１０】（１）筒内噴射エンジンでは燃料圧力が５
〜１５ＭＰａ程度と高い上、多くの場合エンジンの負荷
状態に応じて燃焼を切換える必要があり、このため燃料
圧力を可変に制御する必要がある。上記従来技術では燃
料圧力は低圧かつ一定である。

【００１１】（２）電動ポンプはエンジンの機械エネル
ギを一旦電気エネルギに変換して使用するため、エンジ
ン直結形のポンプに比較してエネルギ効率が悪く、燃費
が悪化する問題がある。このため、ポンプのむだ仕事を
できるだけ低減する必要がある。特に高圧ポンプの場
合、消費動力がフィードポンプの１０倍以上もあるた
め、燃費への影響度は大きく、なおさら重要である。

【００１２】これに対し、上記従来技術の電動フィード
ポンプは元々の消費動力が小さいので省エネ運転の必要
性は低く、むしろタンクへのリターン流量を減らすこと
により、タンク温度の上昇を防いで燃料蒸気の発生を防
ぐという対環境目的の運転方法を示したものである。

【００１３】なお、むだ仕事の低減とは必要以上の流量
を出さないことであり、このための余剰流量レス制御手
法の確立が必要である。例えば上述の特開平７−１５８
５３６号公報記載の従来の筒内噴射エンジンの燃料系で
は、高圧ポンプが吐出した燃料のうち余剰な分を高圧プ
レッシャレギュレータを通して再び低圧側に戻す構成と
なっており、ポンプが低圧から高圧に昇圧した燃料を使
用せずに捨てていることになる。

【００１４】（３）エンジン直結形のポンプに比較し
て、モータ、駆動回路が追加になるうえ、オルタネータ
の容量増大も必要になるため、コスト高になる。フィー
ドポンプに比べ電動化に伴うコスト上昇の度合いが大き
いのは当然である。

【００１５】コスト上昇を避けるため、電動ポンプの自
由に流量を変えられる特長を活かし、高圧プレッシャレ
ギュレータを排除して、代わりにモータ回転数制御によ
り圧力制御させる方法が有効である。このための安定し
た圧力および流量の制御手法を確立する必要がある。

【００１６】（４）高圧ポンプは高圧、大流量のため高
出力モータが必要で、モータ出力は数百Ｗ〜１ｋＷクラ
スのものとなる。このため通常の１２Ｖのバッテリ電圧
でモータを駆動した場合、モータ内を流れる電流は数１
０Ａもの大電流となる。結果、発熱を抑えるためモータ
が大型化し、また、大電流用の高価な素子を必要とする
ためコスト高になる等の課題がある。

【００１７】本発明の目的は、高圧ポンプから供給され
る燃料の燃料圧力を高圧プレッシャレギュレータなしで
所望の圧力に安定調整することができ、かつ高圧ポンプ
を駆動するモータの消費電力低減と小型化を図ることが
できる筒内噴射エンジンの燃料制御装置を提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における筒内噴射エンジンの燃料制御装置の
特徴とするところは、高圧ポンプを駆動するモータに指
令信号を与える制御装置に、圧力センサからの燃料圧力
のフィードバック信号に基づきモータの回転数を制御さ
せ、高圧配管内の燃料圧力をエンジンの要求する任意の
圧力に制御させることにある。

【００１９】具体的には本発明は次に掲げる装置を提供
する。

【００２０】本発明は、燃料をタンクより移送するフィ
ードポンプと、前記フィードポンプより吐出された燃料
をさらに加圧して高圧配管に供給する高圧ポンプと、前
記フィードポンプの吐出圧力を調整する低圧調整手段と
を有し、前記高圧配管に蓄圧された燃料を燃料噴射弁に
よりエンジン筒内に直接噴射して火花点火により燃焼さ
せる筒内噴射エンジンの燃料制御装置において、前記高
圧ポンプを駆動するモータと、前記モータに指令信号を
与える制御装置と、前記高圧配管内の燃料圧力を検出す
る圧力センサとを有し、前記制御装置は、前記圧力セン
サからの前記燃料圧力のフィードバック信号に基づき前
記モータの回転数を制御して前記高圧配管内の燃料圧力
を前記エンジンの要求する任意の圧力に制御することを
特徴とする筒内噴射エンジンの燃料制御装置を提供す
る。

【００２１】好ましくは、前記制御装置は、前記圧力セ
ンサからのフィードバック信号に基づき前記モータ回転
数のフィードバック制御を行うと共に、前記燃料噴射弁
への要求噴射量の情報と、前記高圧ポンプの回転数，流
量，圧力，温度からなる特性データとに基づいて予め必
要なモータ回転数を演算するフィードフォワード制御を
行なう。

【００２２】また、本発明は、燃料をタンクより移送す
るフィードポンプと、前記フィードポンプより吐出され
た燃料をさらに加圧して高圧配管に供給する高圧ポンプ
と、前記フィードポンプの吐出圧力を調整する低圧調整
手段とを有し、前記高圧配管に蓄圧された燃料を燃料噴
射弁によりエンジン筒内に直接噴射して火花点火により
燃焼させる筒内噴射エンジンの燃料制御装置において、
前記高圧ポンプを駆動するモータと、前記モータに指令
信号を与える制御装置と、前記高圧配管内の燃料圧力を
検出する圧力センサとを有し、前記制御装置は、前記圧
力センサからの前記燃料圧力のフィードバック信号に基
づき前記モータの回転数を調整して前記燃料噴射弁の必
要とする燃料を前記高圧ポンプから供給させることを特
徴とする筒内噴射エンジンの燃料制御装置を提供する。

【００２３】また、本発明は、燃料をタンクより移送す
るフィードポンプと、前記フィードポンプより吐出され
た燃料をさらに加圧して高圧配管に供給する高圧ポンプ
と、前記フィードポンプの吐出圧力を調整する低圧調整
手段と、前記高圧ポンプの吐出圧力を調整する高圧調整
手段とを有し、前記高圧配管に蓄圧された燃料を燃料噴
射弁によりエンジン筒内に直接噴射して火花点火により
燃焼させる筒内噴射エンジンの燃料制御装置において、
前記高圧ポンプを駆動するモータと、前記モータに指令
信号を与える制御装置とを有し、前記制御装置は、前記
高圧ポンプの回転数、流量、圧力、温度からなる特性デ
ータに基づき、前記燃料噴射弁への要求噴射量及び要求
圧力に応じたモータ回転数を演算し、前記燃料噴射弁の
必要とする量よりわずかに多い燃料を前記高圧ポンプか
ら供給するように前記モータ回転数を制御し、余った流
量は前記高圧調整手段により排出させることを特徴とす
る筒内噴射エンジンの燃料制御装置を提供する。

【００２４】好ましくは、前記制御装置は、実働時の前
記高圧ポンプの回転数、吐出圧力、温度等の情報によ
り、予め記憶してある前記高圧ポンプの回転数、流量、
圧力、温度からなる特性データを随時更新することを特
徴とする筒内噴射エンジンの燃料制御装置を提供する。

【００２５】好ましくは、前記高圧ポンプは、ギヤ式ポ
ンプである。

【００２６】また、本発明は、燃料を加圧して高圧配管
に供給する高圧ポンプと、前記高圧ポンプを駆動するモ
ータと、前記高圧配管に蓄圧された燃料をエンジン筒内
に直接噴射する燃料噴射弁とを有する筒内噴射エンジン
の燃料制御装置において、該燃料制御装置を搭載する車
両が電圧の異なる複数の電源を有するとき、前記モータ
を高圧の電源で駆動することを特徴とする筒内噴射エン
ジンの燃料制御装置を提供する。

【００２７】また、本発明は、燃料を加圧して高圧配管
に供給する高圧ポンプと、前記高圧ポンプを駆動するモ
ータと、前記高圧配管に蓄圧された燃料をエンジン筒内
に直接噴射する燃料噴射弁とを有する筒内噴射エンジン
の燃料制御装置において、前記モータに電力を供給する
昇圧回路を設け、少なくともバッテリ電圧よりも高い電
圧で前記モータを駆動することを特徴とする筒内噴射エ
ンジンの燃料制御装置を提供する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例に
係る筒内噴射エンジンの燃料制御装置を、図を用いて説
明する。

【００２９】図１は、本発明の一実施の形態例に係わる
筒内噴射エンジンの燃料制御装置の構成を示す。図１に
示すように、本燃料制御装置は、燃料をタンク６より移
送するフィードポンプ２と、該フィードポンプ２より吐
出された燃料をさらに加圧する高圧ポンプ３と、高圧ポ
ンプ３を駆動するモータ８と、フィードポンプ２の吐出
圧力を調節する低圧プレッシャレギュレータ４と、高圧
ポンプより吐出された燃料を筒内噴射エンジン１内に噴
射する燃料噴射弁７と、燃料噴射弁に与える燃料圧力を
計測する圧力センサ９と、燃料圧力の脈動を低減するア
キュムレータ１２と、モータ８に指令信号を与える制御
装置１０と、燃料噴射弁７に入力電流を与える噴射弁駆
動回路１１と、各種センサからの情報を基に制御装置１
０および噴射弁駆動回路１１に入力信号を与える上位制
御装置１５とを含んで構成されている。

【００３０】本実施の形態例の筒内噴射エンジンにおい
ては、圧縮行程の高圧雰囲気中への燃料噴射や、限られ
た短い噴射期間で所定量の燃料噴射を行うことが求めら
れるため、燃料噴射圧力すなわち高圧ポンプの吐出圧力
は従来のポート噴射式エンジンに比べはるかに高圧の５
〜１５MPa程度とする必要がある。

【００３１】さらに、筒内噴射エンジンでは希薄な混合
気で省エネ運転する燃料圧力の低いモードと、濃い混合
気で高出力運転する燃料圧力の高いモードがあり、これ
に応じて燃料圧力を変化させるのが望ましいとされてい
る。

【００３２】図２は、図１の燃料制御装置の制御系統の
流れを説明する図であり、図１と併せて制御系統の流れ
を説明する。制御装置１０は上位制御装置１５よりエン
ジンの要求する圧力Ｐｒｅｆを受けると、制御装置１０
の調節部１９では、これに応じたモータ回転数Ｎｒｅｆ
を演算し、モータアンプ８ａに出力する。

【００３３】本実施の形態例ではモータ８をサーボモー
タとしており、モータの実際の回転数Ｎｐ（ポンプ回転
数と等しい）をセンサによりモータアンプ８ａにフィー
ドバックして、ＮｐがＮｒｅｆと等しくなるよう制御さ
れている。

【００３４】高圧ポンプ３は回転数Ｎｐに応じた流量Ｑ
ｐを燃料配管に吐出し、配管内の燃料は燃料噴射弁７に
よってエンジンシリンダ内に噴射される。この時の燃料
供給圧力Ｐｓは、燃料配管の容積と配管内を流入出する
流量との時間変化により定まる。

【００３５】すなわち、配管容積をＶ、燃料噴射弁の噴
射流量をＱｉｎｊ，ガソリンの体積弾性係数をＫ、時間
をｔとすると、供給圧力Ｐｓの時間変化は、ｄ（Ｐｓ）
／ｄｔ＝Ｋ／Ｖ（Ｑｐ−Ｑｉｎｊ）となる。

【００３６】燃料供給圧力Ｐｓは、圧力センサ９により
ローパスフィルタ２０を介して調節部１９にフィードバ
ックされ、要求圧力Ｐｒｅｆとの比較により修正動作が
行われる。調節部１９は、例えばＰＩＤ制御などを行な
うものである。以上のようにして、エンジンが要求する
圧力通りに燃料供給圧力Ｐｓを制御できる圧力フィード
バック制御系が構成できる。

【００３７】ここで着目する点は、燃料供給圧力を制御
することによってポンプ流量も同時に制御できることで
ある。上述の式より、ポンプ流量Ｑｐが噴射流量Ｑｉｎ
ｊに対し多すぎても少なすぎても燃料供給圧力Ｐｓは変
化してしまう。すなわち、燃料噴射弁７が必用とする分
のみ高圧ポンプ３から吐出しないと燃料供給圧力Ｐｓを
一定に保てないことがわかる。結果、燃料供給圧力Ｐｓ
を制御することにより高圧ポンプ３の余剰流量を０にす
ることが可能となり、高圧ポンプ３の無駄仕事の低減に
よりエンジン燃費の向上が可能となった。

【００３８】しかし、フィードバック制御のみでは必ず
しも十分でない場合が多い。例えば、高圧ポンプ３の回
転数Ｎｐと流量Ｑｐの関係は一般に非線形であり、燃料
供給圧力圧力が高いほど非線型性が強くなる。また、燃
料噴射弁７はオンオフ弁なので間歇的な噴射となり、Ｑ
ｉｎｊの急変動に伴う燃料圧力の変動が大きい。これら
によって制御系が不安定となったり、十分に定常偏差を
小さくできない可能性がある。

【００３９】このため、図１の筒内噴射エンジンの燃料
制御装置では、図２に示すように、先の圧力フィードバ
ックに加え、燃料噴射弁７への要求噴射量の情報より、
予め必要なポンプ回転数を演算し調節部１９へ入力する
フィードフォーワード制御をも行うものである。

【００４０】図２中のポンプ特性に示すように、高圧ポ
ンプ３の流量Ｑｐはポンプ回転数Ｎｐ、圧力、温度の関
数により与えられる。したがって、燃料噴射弁７の必要
とする流量、圧力を吐出するためのポンプ回転数を予め
演算しておくことが可能である。

【００４１】さらに、本実施の形態例では、モータの回
転遅れや、配管長さによる圧力の伝播遅れ等を補償する
ために、位相補償部２１によりフィードフォワード信号
の位相を進ませて調節部１９に入力させるように構成し
たものである。

【００４２】図３に、フィードフォワード制御の効果の
一例を示す。燃料噴射弁７は、エンジンの回転周期に合
わせオンオフ動作を行なうため、噴射流量は図７（ａ）
のように間歇的であり、噴射時間の幅を変えることで１
回当たりの噴射が変化する。

【００４３】例えば、車を急加速させた場合、或いは坂
道にさしかかり付加が急増した場合を示しており、点線
で示す平均流量が急増している。この時、燃料圧力は、
図７（ｂ）の点線のように、一旦低下するが、圧力信号
に基づくフィードバック制御により、図７（ｃ）の点線
のように、モータ回転数が上昇し、再び元の圧力に調圧
される。

【００４４】しかし、フィードバック制御のみでは圧力
が低下したという信号を受けて初めてモータ回転数を上
昇させるため応答が遅く、圧力の落ち込みも大きくな
る。これに対しフィードフォワード制御を加えた場合で
は、図７（ｂ）、図７（ｃ）の実線のように、圧力信号
を待たずに、燃料噴射弁７への要求噴射料の信号により
ポンプ回転数を増加させるため、圧力の落ち込みを極め
て少なくできる。

【００４５】以上のようにして、エンジンの要求する任
意の圧力に供給圧力Ｐｓを安定、かつ迅速に制御するこ
とが可能となった。と同時に燃料噴射弁７が必要とする
分のみを高圧ポンプ３から吐出する余剰流量レス制御も
実現できた。結果、高圧ポンプ３の無駄仕事の低減によ
りエンジン燃費の向上が可能となった。

【００４６】次に、図４は、本発明の他の実施の形態例
に係わる筒内噴射エンジンの燃料制御装置の構成を示
し、圧力調整を高圧可変プレッシャレギュレータ５で行
う場合を示す。モータ８に指令信号を与える制御装置１
０’は、上位制御装置１５よりエンジンが要求する要求
噴射量、要求圧力の情報を受け取り、既に持っているポ
ンプ特性のデータから必要なポンプ回転数を演算しモー
タに出力する。

【００４７】この結果、燃料噴射弁７が必用とする量の
みを高圧ポンプ３から吐出することが可能となるので、
無駄仕事の低減によりエンジン燃費の向上が可能にな
る。仮に、多少高圧ポンプ３が多く燃費を吐出しても、
余剰な流量は高圧可変プレッシャレギュレータ５が排出
するので燃料圧力は一定に保たれる。従って、この場合
は比較的簡単な制御構成で済み、制御系はオープンルー
プ制御となっている。

【００４８】図２、図４の実施の形態例共に、高圧ポン
プの特性データからモータの必要回転数を演算している
ため、特性データには正確さが求められる。しかし、ポ
ンプ特性は摩耗等による経年変化が避けられず、データ
の修正が必要になると考えられる。

【００４９】このため、本発明の実施の形態例である筒
内噴射エンジンの燃料制御装置では、実働時のポンプ回
転数、吐出圧力、温度等の情報より、記憶してあるポン
プ特性データを随時更新するよう構成したものである。

【００５０】ポンプ特性の回転数、圧力、流量、温度の
４つのパラメータのうち、流量だけはセンシングが困難
である。流量計が高価であるため車両への搭載はまず考
えられないからである。

【００５１】このため流量の推定が必要となるが、たと
えば前述の式からわかるように配管容積がわかっていれ
ば、あとは圧力のセンシングのみ行えば流量が推定でき
る。また、図２のフィードバック制御系を持つシステム
の場合は、制御の修正量を検出しておけば現在の特性デ
ータとのずれが検出できる等、方法はいろいろ考えられ
る。

【００５２】ここで、図５は、図１または図４の燃料制
御装置に使用するに好適な高圧ポンプの横断面を示す。

【００５３】図５に示すように、高圧ポンプ３'は、互
いにかみあう一対のギヤによりポンプ動作を行うギヤポ
ンプ３０と、ポンプ軸と一体に結合されたモータ８'と
によって構成されている。

【００５４】ギヤポンプ３０は、ドライブギヤ３１、ド
リブンギヤ３２の側面シールを行う側板３４、３４'を
備えた可動側板式のものが高効率で望ましい。

【００５５】モータ８'は、小型、高効率かつブラシの
摩耗の心配がないＤＣブラシレスモータが望ましく、図
５では永久磁石を内装したロータ４２がステータコイル
４１により界磁されて回転する構成となっている。

【００５６】小型化のためポンプ軸とモータ軸は一体に
結合するのが望ましく、さらに本実施の形態例では、燃
料を吸入ポート３５よりモータ８'内を通ってギヤポン
プ３０に吸入させるよう構成している。これは、モータ
８'を燃料で冷却して効率を向上させると共に、大電流
の連続通電を可能にし、さらに、ポンプ外部との回転軸
シールを不要とすることで、燃料漏れの心配を解消させ
るためである。

【００５７】高圧ポンプにギヤポンプを採用することに
より、特に軸方向にコンパクトな電動高圧ポンプを構成
することが可能となり、レイアウト性が向上できる。ま
た、ギヤポンプ３０は、プランジャポンプに比べて低速
でやや効率の劣る短所があるが、モータで高速運転する
ことによりこれが解消され、小形かつ低コストの長所を
活かすことができる。

【００５８】図６は、燃料噴射時における高圧配管内の
燃料圧力の時間応答図であり、図６（ａ）は燃料噴射弁
の噴射流量を示している。

【００５９】図６（ａ）に示すように、高負荷時はスロ
ットル開度に合わせて噴射パルス幅が長くなり、また、
エンジン回転と同期してるため高回転時はパルスの周波
数も高くなる。さらに、高回転時は燃料の設定圧力自体
上げるため流量の最大値も増えるといった様相を示す。
なお、点線は平均噴射流量を示す。

【００６０】燃料噴射弁近傍の圧力は、図６（ｂ）に示
すように、噴射の度に減少しては設定圧に戻るといった
脈動を繰り返す。高負荷時は脈動振幅が大きくなり、高
回転時は配管内液柱の共振現象等が現れて図示のような
大きな圧力脈動が起こることがしばしばある。このよう
な大きな脈動を含んだ圧力信号をそのままフィードバッ
クすると制御系が不安定になり発散を起こし易い。

【００６１】このため、図１の筒内噴射エンジンの燃料
制御装置では、圧力センサ９の近傍にアキュムレータ１
２を設け、センサ部分の圧力脈動を、図６（ｃ）に示す
ように、低減させることにより、安定に圧力制御を行え
るよう構成したものである。また、脈動吸収は、必ずし
もアキュムレータ１２で行なう必要はなく、センサ部近
傍に数１０ｃｃ程度の容積を設置してもよい。

【００６２】また、図２に示すように、圧力センサ信号
をローパスフィルタ２０を通してフィードバックし、高
周波の脈動成分を遮断してもよい。この時のローパスフ
ィルタの遮断周波数は、電動高圧ポンプが動作可能な周
波数より高い周波数成分を遮断するよう設定するのが適
当である。これにより、圧力信号は、図６（ｄ）に示す
ような平滑化されたものとなり、きわめて安定した制御
が可能となる。

【００６３】図７は、本発明の実施の形態例に係わる筒
内噴射エンジンの燃料制御装置に使用する電動高圧ポン
プ用モータの電源系統を説明する図である。２２はバッ
テリ、２３は高圧電源である。車両５０は、例えばハイ
ブリッド自動車などの通常の１２Ｖバッテリとは別に、
バッテリ電圧よりも高圧の電源を有するものであり、こ
のような車両においては、電動高圧ポンプ用のモータ８
も高圧電源から駆動するよう構成したものである。これ
により、同じモータ出力でもモータ内を流れる電流を下
げることができるので、発熱上有利になり、コイルの線
径を細くできることからモータの小型化が可能になる。

【００６４】また、図８は、バッテリ以外の高圧電源を
持たない車両に電動高圧ポンプを搭載する時の電動高圧
ポンプ用モータの電源系統を説明する図である。２４は
発電機、２５は整流回路、２６はＩＣレギュレータ、２
７は昇圧回路、２８はオルタネータアッセンブリであ
る。

【００６５】通常のオルタネータでは発電機２４により
発電された交流電流が整流回路２５ａにより直流に変換
された後、バッテリ２２に蓄電される。ＩＣレギュレー
タ２６はバッテリ電圧をモニタしていて所定の電圧にな
ると発電をカットする働きをする。

【００６６】本実施の形態例の筒内噴射エンジンの燃料
制御装置では、さらに昇圧回路２７および整流回路２５
ｂを設け、少なくともバッテリ電圧よりも高い電圧でモ
ータアンプ８ａとそれに接続されたモータ８を駆動する
よう構成したものである。

【００６７】モータアンプ８ａにはバッテリ電圧も供給
されるようになっており、アンプ内部でどちらかの電源
を選択するようになっている。すなわち、エンジン始動
時は発電機２４は止まっていて昇圧回路２７が機能しな
いため、バッテリ電圧でモータ８を駆動し、エンジンが
回転を始めると昇圧電源に切換える構成としている。

【００６８】図８では、昇圧回路２７、整流回路２５ｂ
まで含んでオルタネータアッセンブリ２８としている
が、オルタネータの外部に設けても、どちらでもよい。

【００６９】以上のように、バッテリ電圧よりも高電圧
でのモータ駆動ができるようになったので、モータ電流
を下げることができ、モータの小型化を図ることができ
た。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、（１）高圧配管内の燃料の燃料圧力を、エンジンの要求
する任意の圧力に安定かつ迅速に制御することができ
る。

【００７１】（２）燃料噴射弁が必用とする分のみを高
圧ポンプから吐出する余剰流量レス制御を行なうことが
でき、高圧ポンプの無駄仕事の低減が図れ、エンジン燃
費を向上させることができる。

【００７２】（３）バッテリ電圧よりも高電圧でのモー
タ駆動ができるようになったので、モータ電流を下げる
ことができ、その結果、モータの小型化を図ることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例に係わる筒内噴射エン
ジンの燃料制御装置の構成図である。

【図２】図１の燃料制御装置の制御系統の流れを説明す
る図である。

【図３】図２のフィードフォワード制御の効果の一例を
示す図である。

【図４】本発明の他の実施の形態例に係わる筒内噴射エ
ンジンの燃料制御装置の構成図である。

【図５】図１または図４の燃料制御装置に使用するに好
適な高圧ポンプの横断面図である。

【図６】燃料噴射時における高圧配管内の燃料圧力の時
間応答図である。

【図７】本発明の実施の形態例に係わる筒内噴射エンジ
ンの燃料制御装置に使用する電動高圧ポンプ用モータの
電源系統を説明する図である。

【図８】バッテリ以外の高圧電源を持たない車両に電動
高圧ポンプを搭載する時の電動高圧ポンプ用モータの電
源系統を説明する図である。

【符号の説明】

１…筒内噴射エンジン、２…フィードポンプ、３，３'
…高圧ポンプ、４…低圧プレッシャレギュレータ、５…
高圧可変プレッシャレギュレータ、６…燃料タンク、７
…燃料噴射弁、８，８'…モータ、９…圧力センサ、１
０…制御装置、１１…燃料噴射弁駆動回路、１２…アキ
ュムレータ、１３…アンプ、１５…上位制御装置、１９
…調節部、２０…ローパスフィルタ、２１…位相補償
部、２２…バッテリ、２３…高圧電源、２４…発電機、
２５…整流回路、２６…ＩＣレギュレータ、２７…昇圧
回路、２８…オルタネータアッセンブリ、３０…ギヤポ
ンプ、３１…ドライブギヤ、３２…ドリブンギヤ、３４
…側板、３５…吸込ポート、３７…ケーシング、４１…
ステータコイル、４２…ロータ、５０…車両

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋由起夫茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者赤坂吉道茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 3G301 HA04 JA02 LB04 LB13 LC03 LC10 NA03 NA05 NB07 ND01 ND42 PA11Z PB08A PB08Z PE01Z PF00Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料をタンクより移送するフィードポンプ
と、前記フィードポンプより吐出された燃料をさらに加
圧して高圧配管に供給する高圧ポンプと、前記フィード
ポンプの吐出圧力を調整する低圧調整手段とを有し、前
記高圧配管に蓄圧された燃料を燃料噴射弁によりエンジ
ン筒内に直接噴射して火花点火により燃焼させる筒内噴
射エンジンの燃料制御装置において、前記高圧ポンプを駆動するモータと、前記モータに指令
信号を与える制御装置と、前記高圧配管内の燃料圧力を
検出する圧力センサとを有し、前記制御装置は、前記圧
力センサからの前記燃料圧力のフィードバック信号に基
づき前記モータの回転数を制御して前記高圧配管内の燃
料圧力を前記エンジンの要求する任意の圧力に制御する
ことを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記制御装置は、前記
圧力センサからのフィードバック信号に基づき前記モー
タ回転数のフィードバック制御を行うと共に、前記燃料
噴射弁への要求噴射量の情報と、前記高圧ポンプの回転
数，流量，圧力，温度からなる特性データとに基づいて
予め必要なモータ回転数を演算するフィードフォワード
制御を行なうことを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料
制御装置。
【請求項３】燃料をタンクより移送するフィードポンプ
と、前記フィードポンプより吐出された燃料をさらに加
圧して高圧配管に供給する高圧ポンプと、前記フィード
ポンプの吐出圧力を調整する低圧調整手段とを有し、前
記高圧配管に蓄圧された燃料を燃料噴射弁によりエンジ
ン筒内に直接噴射して火花点火により燃焼させる筒内噴
射エンジンの燃料制御装置において、前記高圧ポンプを駆動するモータと、前記モータに指令
信号を与える制御装置と、前記高圧配管内の燃料圧力を
検出する圧力センサとを有し、前記制御装置は、前記圧
力センサからの前記燃料圧力のフィードバック信号に基
づき前記モータの回転数を調整して前記燃料噴射弁の必
要とする燃料を前記高圧ポンプから供給させることを特
徴とする筒内噴射エンジンの燃料制御装置。
【請求項４】燃料をタンクより移送するフィードポンプ
と、前記フィードポンプより吐出された燃料をさらに加
圧して高圧配管に供給する高圧ポンプと、前記フィード
ポンプの吐出圧力を調整する低圧調整手段と、前記高圧
ポンプの吐出圧力を調整する高圧調整手段とを有し、前
記高圧配管に蓄圧された燃料を燃料噴射弁によりエンジ
ン筒内に直接噴射して火花点火により燃焼させる筒内噴
射エンジンの燃料制御装置において、前記高圧ポンプを駆動するモータと、前記モータに指令
信号を与える制御装置とを有し、前記制御装置は、前記
高圧ポンプの回転数、流量、圧力、温度からなる特性デ
ータに基づき、前記燃料噴射弁への要求噴射量及び要求
圧力に応じたモータ回転数を演算し、前記燃料噴射弁の
必要とする量よりわずかに多い燃料を前記高圧ポンプか
ら供給するように前記モータ回転数を制御し、余った流
量は前記高圧調整手段により排出させることを特徴とす
る筒内噴射エンジンの燃料制御装置。
【請求項５】請求項２または請求項４において、前記制
御装置は、実働時の前記高圧ポンプの回転数、吐出圧
力、温度等の情報により、予め記憶してある前記高圧ポ
ンプの回転数、流量、圧力、温度からなる特性データを
随時更新することを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料
制御装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項４において、前記高
圧ポンプは、ギヤ式ポンプであることを特徴とする筒内
噴射エンジンの燃料制御装置。
【請求項７】燃料を加圧して高圧配管に供給する高圧ポ
ンプと、前記高圧ポンプを駆動するモータと、前記高圧
配管に蓄圧された燃料をエンジン筒内に直接噴射する燃
料噴射弁とを有する筒内噴射エンジンの燃料制御装置に
おいて、該燃料制御装置を搭載する車両が電圧の異なる複数の電
源を有するとき、前記モータを高圧の電源で駆動するこ
とを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料制御装置。
【請求項８】燃料を加圧して高圧配管に供給する高圧ポ
ンプと、前記高圧ポンプを駆動するモータと、前記高圧
配管に蓄圧された燃料をエンジン筒内に直接噴射する燃
料噴射弁とを有する筒内噴射エンジンの燃料制御装置に
おいて、前記モータに電力を供給する昇圧回路を設け、少なくと
もバッテリ電圧よりも高い電圧で前記モータを駆動する
ことを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料制御装置。