JP2007309199A - Fuel supply device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
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で圧送して液体燃料をエンジンに供給する燃料供給装置に関する。 The present invention relates to an engine fuel supply device, and more particularly to a fuel supply device that is disposed in an engine fuel injection system and that supplies liquid fuel to an engine by being pumped by an electric fuel pump.
従来より、燃料タンクに貯留した液体燃料を電動モータで駆動する燃料ポンプで加圧し、燃料供給配管の末端に配設したインジェクタで噴射してエンジンに供給する燃料供給装置が汎用されている。このような装置の場合、燃料ポンプの燃料吐出流量は、ポンプの回転速度に比例して回転速度が増せば流量が増え、低回転になれば流量が減るようになっており、例えば特開平11―229924号公報に記載されている装置のように、エンジンの運転状態を検知している電子制御ユニットがエンジン要求燃料流量に応じた指示値を燃料ポンプのモータドライバに出力して、指示された回転速度で回転させながら最適な燃料流量(噴射量)を実現することが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel supply apparatus in which liquid fuel stored in a fuel tank is pressurized by a fuel pump driven by an electric motor, injected by an injector disposed at the end of a fuel supply pipe, and supplied to an engine is widely used. In the case of such an apparatus, the fuel discharge flow rate of the fuel pump increases as the rotational speed increases in proportion to the rotational speed of the pump, and decreases as the rotational speed decreases. As in the device described in the publication No. 229924, the electronic control unit that detects the operating state of the engine outputs an instruction value corresponding to the engine required fuel flow rate to the motor driver of the fuel pump and is instructed. It is known to realize an optimum fuel flow rate (injection amount) while rotating at a rotational speed.
ところで、このような燃料供給装置を用いてより高出力のエンジンに対応しようとする場合、燃料ポンプのサイズを大きくするか、或いは特開2006−37920号公報に記載の装置のように、複数の燃料ポンプの配設が必要となる。そのため、燃料ポンプ配設に要するコストの高騰を招きやすかった。 By the way, when trying to cope with a higher output engine using such a fuel supply device, the size of the fuel pump is increased, or a plurality of devices such as the device described in JP-A-2006-37920 are used. It is necessary to dispose a fuel pump. For this reason, the cost required for installing the fuel pump is likely to increase.
しかしながら、図5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、エンジン要求燃料流量の殆どが「比較的少流量」帯に集中しており、「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、図4の燃料圧力Pと流量Qの関係を示すグラフ(P−Q線図)に示すように、エンジンの最大要求燃料流量を見越して設計された燃料ポンプは、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、極めて効率が悪く、消費電力の無駄や車両の燃費悪化を招いていた。
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、エンジンの燃料供給装置において、吐出能力の比較的小さな燃料ポンプでエンジンの最大燃料要求流量に対応可能として、低コストで無題の少ないものとすることを課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems. In an engine fuel supply apparatus, a fuel pump having a relatively small discharge capacity can be used to cope with the maximum required fuel flow rate of the engine, and is low-cost and untitled. The problem is to make it less.
そこで、本発明は、エンジンの燃料噴射システムに配設され、燃料タンクと、燃料タンクから延出された燃料供給配管と、燃料供給配管に付設された電動式の燃料ポンプと、燃料供給配管末端側に配設されたインジェクタと、燃料ポンプの回転速度を制御するとともにインジェクタを開閉制御する電子制御ユニットとを備え、この電子制御ユニットが燃料供給配管の燃料ポンプ下流に設けた圧力センサで燃料圧力を検知して予め定めた通常運転用の燃料圧力値を維持するように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ものとしたエンジンの燃料供給装置において、エンジンが所定以上の高出力運転となっている間は、電子制御ユニットが燃料圧力を通常運転用から所定レベル低下させた高出力運転用の燃料圧力値を維持するように燃料ポンプの駆動を制御して、その吐出流量を所定範囲内に抑えることにした。 Accordingly, the present invention provides a fuel tank, a fuel supply pipe extending from the fuel tank, an electric fuel pump attached to the fuel supply pipe, and a terminal of the fuel supply pipe. And an electronic control unit for controlling the rotation speed of the fuel pump and controlling the opening and closing of the injector, and this electronic control unit uses a pressure sensor provided downstream of the fuel pump in the fuel supply pipe to control the fuel pressure. The fuel supply device for the engine is designed to ensure the fuel injection amount corresponding to the required fuel flow rate while feedback controlling the drive of the fuel pump so as to maintain the predetermined fuel pressure value for normal operation. In this case, while the engine is operating at a high output above a predetermined level, the electronic control unit reduces the fuel pressure to a predetermined level from that for normal operation. And controls the driving of the fuel pump to maintain the fuel pressure value for the high output operation was decided to reduce the discharge flow rate within a predetermined range.
このように、エンジンの最大出力運転に近くなった段階で基準となる燃料圧力値(噴射圧)を通常運転用から高出力運転用に切換えて低下させるようにしたことで、従来は比較的低頻度で短時間であるエンジンの最大出力運転時に対応できる吐出能力(最大燃料吐出流量)が燃料ポンプに必要とされて無駄が多かったのに対し、これよりも低い吐出能力でも対応できるようになり、コストが低廉で無駄の少ないものとなる。 As described above, the reference fuel pressure value (injection pressure) is switched from the normal operation to the high output operation when it is close to the maximum output operation of the engine. Discharge capacity (maximum fuel discharge flow rate) that can be handled at the maximum output operation of the engine, which is short in frequency, was required for the fuel pump and was wasteful, but it became possible to cope with discharge capacity lower than this Cost is low and waste is low.
また、このエンジンの燃料供給装置において、燃料供給配管のインジェクタ近傍に燃料温度を検出する温度センサが配設され、電子制御ユニットが、検知した燃料温度を基に所定の方法で算出した数値が所定のしきい値を超えていると判定している間は、燃料圧力の制御を高出力運転用の圧力値を基準として実行するものとすれば、噴射直前の燃料温度変化で燃料流量の増減が容易に判断できるとともに、燃料温度と燃料圧力のバランスをとることで燃料の配管内気化を回避しながら燃料ポンプの駆動を最小限にコントロールしやすいものとなる。 Further, in this engine fuel supply device, a temperature sensor for detecting the fuel temperature is disposed in the vicinity of the injector of the fuel supply pipe, and the numerical value calculated by the electronic control unit by a predetermined method based on the detected fuel temperature is predetermined. If it is determined that the fuel pressure control is performed based on the pressure value for high-power operation, the fuel flow rate will increase or decrease due to the change in fuel temperature immediately before injection. In addition to being able to easily determine, the balance between the fuel temperature and the fuel pressure makes it easy to control the drive of the fuel pump to a minimum while avoiding vaporization of the fuel in the piping.
さらに、この場合において検知した燃料温度を基に算出する数値は、エンジン要求燃料流量を加味して算出したものとすれば、さらに適切な制御が容易に実現可能である。 Furthermore, if the numerical value calculated based on the detected fuel temperature in this case is calculated in consideration of the engine required fuel flow rate, further appropriate control can be easily realized.
エンジンの最大出力運転時付近で燃料圧力を低下させるように制御するものとした本発明によると、比較的吐出能力の小さな小型の燃料ポンプでもエンジンの最大燃料要求流量に対応可能として、低コストで無題の少ないものとすることができる。 According to the present invention, the fuel pressure is controlled to decrease near the maximum output operation of the engine, so that even a small fuel pump having a relatively small discharge capacity can cope with the maximum required fuel flow rate of the engine at low cost. It can be less untitled.
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態のエンジンの燃料供給装置の配置図を示しており、燃料タンク1には液体燃料が充填され、燃料タンク1内部に配設された燃料ポンプ3からはタンク外に燃料供給配管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液体燃料を供給するようになっている。
FIG. 1 is a layout diagram of a fuel supply device for an engine according to the present embodiment. A fuel tank 1 is filled with liquid fuel, and a fuel pump 3 disposed inside the fuel tank 1 is placed outside the tank. A
燃料ポンプ3は、電動モータ駆動式であり電子制御ユニット10によりその駆動を制御されている。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および温度を検出する温度センサ12が配設されており、これらからの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。さらに、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ようになっている。
The fuel pump 3 is an electric motor drive type, and its drive is controlled by the
このエンジンの燃料供給装置において、燃料ポンプ3の燃料吐出流量はポンプ回転速度に比例し、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ようになっており、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3に出力されて燃料を吐出するものである。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。
In this engine fuel supply device, the fuel discharge flow rate of the fuel pump 3 is proportional to the pump rotation speed, the flow rate increases as the rotation speed increases, and the flow rate decreases as the rotation speed decreases. An instruction value for securing a fuel injection amount corresponding to the engine required fuel flow rate is output from the
また、燃料供給配管2に配設された温度センサ12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いる。そして、この検知した燃料温度データと検知したスロットル開度等のエンジン要求燃料流量データとを用いて、所定の算出方法で圧力切換え判定用の数値を連続的に算出し、予め設定して記憶しておいた「しきい値」をこの数値が超えていると判定している間は、燃料圧力が以下に詳述する高出力運転用の燃料圧力値を維持するように燃料ポンプ3を駆動制御するようになっている点が、本発明の特徴部分となっている。
In addition, the
この「しきい値」は、燃料流量が増加することでインジェクタ5近傍の燃料温度が低下することを利用して、燃料圧力を所定レベル低下させても液体燃料が気化しない燃料温度との関係から予め適切な値を設定して電子制御ユニット10に予め記憶させておいた数値であり、検知した燃料温度データを用いて算出した圧力切換え判定用の数値がこれを超えているか否かにより、基準となる燃料圧力値を低下させる必要があるエンジン高出力運転となっているか否かの判定に用いるものである。尚、スロットル開度等のエンジン要求燃料流量のデータを加味するようにしたことで、燃料ポンプ3による燃料吐出圧のより的確な制御が可能となっている。また、圧力切換え判定用数値の算出方法は、複数の実験データから最小自乗法等を用いて適切な算出方法を決定すればよい。
This “threshold value” is based on the relationship with the fuel temperature at which the liquid fuel is not vaporized even if the fuel pressure is lowered by a predetermined level by utilizing the fact that the fuel temperature in the vicinity of the
以下に、図2,図3のグラフを用いながら、本実施の形態による作用および効果について説明する。 The operation and effect of the present embodiment will be described below using the graphs of FIGS.
図3は、本実施の形態のエンジンの燃料供給装置において、エンジン要求燃料流量と、そのときの温度センサ12による燃料温度および圧力センサ11による燃料圧力、燃料ポンプ3による燃料吐出流量の関係を時系列的に示したグラフである。
FIG. 3 shows the relationship between the engine required fuel flow rate, the fuel temperature by the
エンジンの通常運転時において、電子制御ユニット10が燃料ポンプ3を駆動制御して維持する燃料圧力値は、通常運転用の圧力P1として記憶されたものであり、このときの燃料流量は比較的少なくエンジン近傍の燃料供給配管2内でエンジンの熱により燃料温度が燃料タンク1内の燃料温度よりも所定温度分高くなっている。そして、エンジン要求燃料流量がa1まで増加すると、温度の低い燃料タンク1からの燃料が多量に流入し、そのときの燃料温度がb1まで下降する。
During normal operation of the engine, the fuel pressure value that the
この燃料温度b1を基に、電子制御ユニット10がエンジン要求燃料流量a1を加味して所定の計算方法を用いて算出した圧力切換え判定用の数値が、予め記憶した「しきい値」を超えたことにより、高出力運転用の燃料圧力値として記憶され通常運転用の圧力P1よりも所定レベル低い圧力P1’を維持するように切換えられる。そして、エンジン要求燃料流量a2まで減少し燃料温度がb2となって圧力切換え判定用の数値が「しきい値」を下回るまで、この圧力P1’を維持するように燃料ポンプ3の燃料吐出流量を制御する。
Based on this fuel temperature b1, the numerical value for pressure switching determination calculated by the
すると、従来の燃料供給装置では図3最上段に示すエンジン要求燃料流量に対応する燃料噴射量を確保するために、図3最下段に破線で示す燃料吐出流量が必要となっていたのに対し、本実施の形態では、これよりも低い実線で示す燃料吐出流量で済むことになる。即ち、図2のグラフ(P−Q線図)に示すように、燃料圧力をP1からP1’に下げることで、インジェクタ5からの燃料噴射量を増加させることが可能となり、エンジンの最大要求流量に対応する燃料噴射量を確保するのに、従来の燃料供給装置よりも最大燃料吐出能力の小さな小型の燃料ポンプでも対応できることになる。
Then, in the conventional fuel supply apparatus, in order to secure the fuel injection amount corresponding to the engine required fuel flow rate shown in the uppermost part of FIG. 3, the fuel discharge flow rate indicated by the broken line is required in the lowermost part of FIG. In this embodiment, the fuel discharge flow rate indicated by the solid line lower than this is sufficient. That is, as shown in the graph (PQ diagram) in FIG. 2, the fuel injection amount from the
これは、図5に示す普通乗用車の一般的な使用におけるエンジン要求燃料流量とその頻度との関係を示すグラフから分かるように、エンジンの最大要求燃料流量付近の部分が極めて低頻度でしかも短時間であることから、制御の基準となる燃料圧力値を圧力P1から所定レベル下げたP1’の圧力とした場合に、インジェクタ5のデューティサイクルを変化させて燃料噴射量を増加させても所定時間は維持可能であるため、燃料ポンプ3の吐出流量を増加させることなくエンジン要求燃料流量に充分に対応できることによるものである。
As can be seen from the graph showing the relationship between the engine required fuel flow rate and its frequency in general use of a normal passenger car shown in FIG. 5, the portion near the maximum required fuel flow rate of the engine is extremely infrequent and short in time. Therefore, when the fuel pressure value serving as a control reference is set to a pressure P1 ′ which is a predetermined level lower than the pressure P1, the predetermined time is not changed even if the fuel injection amount is increased by changing the duty cycle of the
また、燃料の流量に比例する燃料温度の変化を基準として制御の基準となる燃料圧力値を切換えるようにしたことで、エンジン要求燃料流量の増加に的確に対応しやすいとともに、燃料温度の低下により燃料圧力を低下させても燃料が気化しにくくなるため、的確な燃料噴射制御の実現が容易なものとなる。 In addition, by changing the fuel pressure value, which is the control reference, based on the change in fuel temperature proportional to the fuel flow rate, it is easy to accurately respond to the increase in the required fuel flow rate of the engine, and the decrease in fuel temperature. Even if the fuel pressure is lowered, the fuel is less likely to be vaporized, so that accurate fuel injection control can be easily realized.
従って、本実施の形態の燃料供給装置においては、従来の燃料供給装置における燃料ポンプよりもポンプ吐出能力の低い小型のもので済むことから、製造コストが低廉なものとなる。また、これにより電力消費量も少ないものとなるため、結果的に車両の燃費も改善されるものとなる。 Therefore, the fuel supply apparatus according to the present embodiment is small in size and has a lower pump discharge capacity than the fuel pump in the conventional fuel supply apparatus, so that the manufacturing cost is low. This also reduces the amount of power consumed, resulting in improved vehicle fuel efficiency.
1 燃料タンク、2 燃料供給配管、3 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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel tank, 2 Fuel supply piping, 3 Fuel pump, 5 Injector, 10 Electronic control unit, 11 Pressure sensor, 12 Temperature sensor
Claims (3)
前記エンジンが所定以上の高出力運転となっている間は、電子制御ユニットが前記燃料圧力値を前記通常運転用から所定レベル低下させた高出力運転用の燃料圧力値を維持するように前記前記燃料ポンプの駆動を制御することにより、該燃料ポンプの燃料吐出量を所定範囲内に抑えることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。 A fuel tank, a fuel supply pipe extending from the fuel tank, an electric fuel pump attached to the fuel supply pipe, and an end of the fuel supply pipe. And an electronic control unit that controls the rotational speed of the fuel pump and controls the opening and closing of the injector, and the electronic control unit uses a pressure sensor provided downstream of the fuel pump in the fuel supply pipe. A fuel supply device that secures a fuel injection amount corresponding to a required fuel flow rate while feedback controlling the drive of the fuel pump so as to maintain a predetermined fuel pressure value for normal operation by detecting pressure In
While the engine is operating at a high output above a predetermined level, the electronic control unit maintains the fuel pressure value for high output operation in which the fuel pressure value is reduced by a predetermined level from that for normal operation. A fuel supply apparatus for an engine, wherein the fuel discharge amount of the fuel pump is suppressed within a predetermined range by controlling driving of the fuel pump.
3. The engine fuel supply device according to claim 2, wherein the numerical value is calculated in consideration of an engine required fuel flow rate.
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Citations (3)
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JPS5832937A (en) * | 1981-08-24 | 1983-02-26 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel supply unit in internal-combustion engine |
JPH08261044A (en) * | 1995-03-20 | 1996-10-08 | Nippondenso Co Ltd | Fuel injection control device for internal combustion engine |
JP2000110621A (en) * | 1998-10-01 | 2000-04-18 | Hitachi Ltd | Fuel pressure control device for cylinder injection type internal combustion engine |
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- 2006-05-18 JP JP2006138732A patent/JP2007309199A/en active Pending
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