JP2008138672A

JP2008138672A - 燃料ポンプの制御方法

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Publication number: JP2008138672A
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Inventors: Dhyana Ramamurthy; ラママシーダイアナ
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Abstract

【課題】機械式リターンレス式燃料システムと同様に、燃料ポンプの流量制御が可能で、車両ＥＣＵとの相互調整の必要がなく、車両ＥＣＵと通信の必要もなく、電気エネルギーの消費を抑え、ノイズ、振動及びハーシュネスを減少させる装置を提供する。
【解決手段】リターンレス式燃料システムは、印加電圧を変えて流量を変化させる燃料ポンプ２０を有する。燃料ポンプの流量制御は、ジェットポンプ供給オリフィス７０と圧力調整器６２との間にある圧力センサ９２により背圧を検知する。トリガ回路ルーチン１００は、検知された背圧と平均圧力との差の絶対値を算出し、所定の背圧と比較する。絶対値が所定の背圧よりも大きいとき、制御回路ルーチン１０８により、検知された圧力を高圧力閾値及び低圧力閾値と比較し、その比較結果に基づき、燃料消費状態の下での燃料平均圧力が目標となるように、燃料ポンプ２０の流量を変え、あるいは維持する。
【選択図】図７

Description

本発明は、機械的なリターンレス式燃料システムに関し、より具体的には、背圧が、エンジンの燃料需要を評価し燃料ポンプの流量を調整するために用いられる、機械的なリターンレス式燃料システムにおける、適応型燃料送出モジュールを用いた燃料ポンプの制御方法に関する。

このセクションにおける記述は、本発明に関連する背景技術についての情報を示すものに過ぎず、公知技術に該当するものではない。

自動車に搭載されるような従来の車両用燃料システムは、“リターン式燃料システム”を採用していた。その“リターン式燃料システム”によれば、燃料供給チューブがエンジンに燃料を供給するために利用され、燃料戻し管が、使用されなかった燃料を燃料タンクに戻すために利用され、それゆえ“リターン式燃料システム”となる。このリターン式燃料システムでは、エンジンへの燃料供給管及びエンジンからの燃料戻し管の両方を使用することが必要となる。より最新の車両は、典型的には、機械的もしくは電子的に制御される“リターンレス式燃料システム”を採用する。

機械的なリターンレス式燃料システム（mechanical returnless fuel system: MRFS）のようなリターンレス式燃料システムに関しては、燃料タンクからエンジンへの燃料供給管のみが利用され、それゆえ、エンジンから燃料タンクへの燃料戻し管は不要である。その結果、機械的なリターンレス式燃料システムは、エンジンによって必要とされる燃料量だけを、必要とされる燃料量の変化の程度に係らず、送出する。

しかしながら、燃料ポンプは、エンジンの燃料需要に係らず、１００％の能力で動作し、それにより、圧力調整器を介して燃料ポンプモジュールから過剰な燃料が放出される。また、燃料ポンプは、エンジンの燃料需要に係らず、１００％の能力で動作するので、エンジンの燃料需要に応じてポンプの体積流量を変化させた場合よりも、より多くの電気エネルギーが消費される。さらに、常時、流量性能の１００％で燃料ポンプを動作させることで、流量性能の１００％の何分の一かでポンプを動作させた場合よりも、ポンプの摩損が大きくなる。最後に、燃料ポンプの体積流量が制御される場合よりも、特にエンジンのアイドル状態において、ノイズ、振動、及びハーシュネスが大きくなる。機械的なリターンレス式燃料システムにおいて、電子制御モジュールもしくは車体制御モジュールとの相互作用は生じていない。

電子的なリターンレス式燃料システム（electronic returnless fuel system: ERFS）は、通常、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）と通信する、エンジンの燃料レールに配置された圧力センサを備える。そのＥＣＵは、また、燃料ポンプに印加される電圧レベルを制御するために、一例として、パルス幅変調（pulse width modulation: PWM）を使用する燃料ポンプ制御ユニットと通信する。燃料ポンプに印加される電圧レベルを制御することによって、燃料ポンプの体積流量、ひいてはその出力燃料量がコントロールされる。そのような現在の機械的及び電子的なリターンレス式燃料システムは、概して、それらの適用において申し分のないものであることが実証されているが、各々、いくつかの欠点も併せ持っている。

現在の機械的なリターンレス式燃料システムの１つの欠点は、その燃料ポンプが、エンジンスピードやエンジンの燃料要求に係らず、ただ一つの流量、つまり能力の１００％で動作することである。このようにして動作すると、燃料ポンプの早期故障を招いたり、燃料ポンプの交換が必要になってしまう可能性が生じる。さらに、常時、流量性能の１００％で燃料ポンプを動作させることによって、体積流量を変化させる燃料ポンプよりも、ノイズ、振動、及びハーシュネスが大きくなってしまう。そのうえ、１００％の能力では、燃料ポンプがより大きい電流を引き出し、それゆえ、バッテリ、したがってオルタネータから大電流が引き出され、結局、エンジンの燃料消費をもたらすことにより、燃料の経済性を低下させる。

現在の電子的なリターンレス式燃料システムの欠点は、燃料ポンプの制御が、車両ＥＣＵを使用し、さらに燃料ポンプ制御ユニットとの通信によって達成されることである。車両ＥＣＵとのそのような通信には、膨大なソフトウエアプログラミングと、燃料システムのサプライヤと車両ＥＣＵのサプライヤとの間で、エンジニアリンググループの相互調整が必要となる。さらに、エンジンの燃料管から突出する、露出された圧力センサのような部品が要求され、技術者によるエンジンへのアクセスを制限し、もしくは、隣接する部品に対して障害となる場合がある。

必要とされるのは、上述した欠点に拘束されない装置である。従って、本発明は、機械的なリターンレス式燃料システムと同様に機能し、エンジンの燃料要求に応じて燃料ポンプの流量制御を行うことができ、車両ＥＣＵのサプライヤとの相互調整の必要がなく、車両ＥＣＵと通信の必要もなく、電気エネルギーの消費を抑え、ノイズ、振動及びハーシュネスを減少させることができる装置を提供するものである。

機械的なリターンレス式燃料システム用の適応型燃料送出モジュールは、燃料ポンプモジュールの一部をなす、圧力センサを利用する。その圧力センサは、圧力調整器、ジェットポンプ供給オリフィス、及び圧力逃し弁を収容する従来と同様のケーシング内に配置される。圧力センサは、ケーシング内の圧力センサで検出される平均背圧を維持するように燃料ポンプの体積流量を変化させるべく、燃料ポンプと繋がっている燃料ポンプ電圧制御モジュールと通信する。燃料ポンプの流量を変化させることは、まず、検知された圧力と平均圧力との差の絶対値を所定の背圧と比較する、継続的に動作しているトリガ回路ロジックルーチンに、検知された圧力を入力することを含む。絶対値が所定の背圧よりも大きいとき、制御回路ロジックルーチンが使用可能となる。

制御回路ロジックルーチンは、検知された圧力を高圧力閾値及び低圧力閾値と比較し、検知された圧力がそれらの閾値を超えたとき、燃料ポンプの流量を調節する。燃料ポンプの流量を調節することによって、圧力センサによって検知される燃料ポンプの背圧が、可能な限り平均圧力付近に維持される。制御回路ロジックルーチンは、トリガ回路ロジックルーチンによって発動されたときに動作するが、トリガ回路ロジックルーチンは、絶えず動作している。

本発明のさらなる適用範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかとなる。ただし、その詳細な説明及び特定の例は、説明のみを目的とすることが意図され、本発明の範囲を制限することは何ら意図されないことが理解されるべきである。また、図面は、本発明の教示内容を図示することを目的とするものであって、いかなる場合も、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。

以下の説明は、実際のところ、単なる例示にすぎず、本発明、その適用や使用を制限することを何ら意図するものではない。また、図面全体を通じて、対応する参照番号は、同様の又は対応する部品や特徴部分を示すことが理解されるべきである。図１から図９を参照して、燃料ポンプ２０がエンジン１２による需要に“適応”する、機械的リターンレス式燃料システムのための適応型燃料送出モジュール（“ＡＭＲＦＳ”）が説明される。

図１は、エンジン１２、燃料供給管１４、燃料タンク１６及び燃料ポンプモジュール１８を有する自動車１０のような車両を示している。燃料ポンプモジュール１８は、通常、吊り下げられた部品として、燃料タンク１６内にぴったり収まっており、燃料タンク１６が液体燃料を貯えているとき、燃料タンク１６内において量が変化する液体燃料に通常浸かっているか、もしくは取り囲まれている。燃料ポンプモジュール１８の燃料ポンプ２０（図２参照）は、燃料供給管１４を介してエンジン１２に燃料を送り出す。

図２は、燃料タンク１６の上部壁２４の穴２２（図３参照）から下方に伸び、かつ穴２２の周りに据え付けられる燃料ポンプモジュール１８の一例を図示している。あるいは、燃料ポンプモジュール１８は、燃料タンク１６の側壁に据え付けられ、位置決めされても良い。しかしながら、説明の目的のため、図２，３に示されたような燃料ポンプポジュール１８を用いて説明を続ける。また、図２の燃料ポンプモジュール１８は、概して、水平方向に引き延ばされたリザーバ２８を示しているが、リザーバ２８は、より垂直方向に伸びる筒状や、その他の形状に設計されても良い。そのいずれも、本発明の教示内容に適したものである。

本実施形態の特徴部分の詳細を説明する前に、引き続き図２、３を用いて、燃料ポンプモジュール１８のより詳細な説明を行う。燃料ポンプモジュール１８は、燃料タンク１６の上部壁２４に搭載される燃料ポンプモジュールフランジ３０を備える。フランジ３０は、例えばＯリングを用いて、上部壁２４とともにシールを形成しつつ、燃料タンク１６に固定される。この技術分野において公知であるように、スプリングなどのバイアス要素を用いて、あるいはそのようなバイアス要素を用いずに、第１及び第２のリザーバロッド３２，３４が、燃料ポンプモジュールリザーバ２８を燃料タンク１６の底面内壁に固定する。フランジ３０の上部からエンジン燃料供給管３６が突き出ており、液体燃料をエンジン１２、より具体的には、一連のエンジン燃料インジェクタ３８−４４に送出する。

図３は、車両バッテリ４６、燃料ポンプ電圧制御モジュール４８、車両バッテリ４６と電圧制御モジュール４８との間の電力線５０，５２、及び電圧制御モジュール４８と燃料ポンプ２０との間の電力線５４，５６も図示している。電力線５４，５６は、燃料ポンプ２０に印加される電圧を変化させるために使われる。燃料ポンプ２０は、車両のワイヤハーネスに接続される電力線５４，５６によって主電力源が供給される。制御線６０は、後述するように、電圧制御モジュール４８と圧力センサ９２との間における制御を許容するものである。ソックス型の燃料フィルタ６４が燃料ポンプ２０の底面入口に取り付けられ、一方で、フィルタケース６６が燃料ポンプ２０を取り囲む終生の耐用期限を持つ燃料フィルタ６８を収容している。

図４は、燃料ポンプモジュール１８に取り付けられたケーシング９４の側面図である。ケーシング９４は、図示されるように、圧力調整器６２、圧力逃し弁７４、及びジェットポンプ給油オリフィス７０を収容している。ジェットポンプ給油オリフィス７０は、図示された位置に制限されず、位置７２に示されるように、燃料ポンプ２０の底部付近に設けられても良い。さらに、複数のオリフィスを組み合わせても良い。

引き続き図３−５を参照すると、燃料タンク１６及びリザーバ２８内の燃料は、ソックスフィルタとしても知られる、燃料フィルタ６４を介して燃料ポンプ２０内に引き込まれる。矢印９６に従い、燃料は燃料ポンプ２０を通過し、燃料ポンプ２０を取り囲むフィルタ６８内に流入する。その後、燃料は、圧力調整器６２、圧力逃し弁７４、ジェットポンプ給油オリフィス７０及び圧力センサ９２を収容するケーシング９４内に流入する。ケーシング９４内に流入すると、燃料の流れは、フランジ３０まで矢印９３に従って流れ、エンジン１２に送り出されるために燃料供給管３６に流入するいくらかの燃料と、それ以外の燃料とに分かれる。

エンジン１２からの燃料戻し管がないので、燃料供給管３６、１４（図１）に流入した全ての燃料がエンジン１２で燃焼される。同時に、いくらかの燃料は、矢印７８に従って、ジェットポンプ給油オリフィス７０へと流れ、その後、矢印８６に従い、オリフィス７０からチューブ８８に流入する。ここで、チューブ８８は、ジェットポンプ９０のようなオリフィスにおいて、燃料がリザーバ２８に戻るように案内するものである。ジェットポンプ（オリフィス）９０は、ベンチュリ効果を発生し、それによって燃料タンク１６からリザーバ２８の内部へと燃料を引き込む。オリフィス９０は、オリフィス９０の上流側のケーシング９４内に背圧も形成する。ケーシング９４内の圧力が所定レベルを超えた場合、圧力逃し弁７４が開き、燃料がリザーバ２８へ流れることを許容する。圧力センサ９２もケーシング９４内に収容され、本実施形態の特徴部分の一部としての圧力センサ９２の機能は後に説明される。

引き続き図３−５を参照しつつ、さらに図６−８も参照して、本実施形態の特徴部分の詳細な作動について説明する。図６は、本実施形態による燃料ポンプ２０を制御するための制御ロジックにおける信号の流れを示すフローチャートである。概して、燃料ポンプモジュール（燃料送出モジュールともいう）１８の圧力センサ９２は、背圧値をトリガ回路８０に入力する。トリガ回路８０におけるある基準が満足されたとき、制御処理は、制御回路８２に移る。制御回路８２の評価に応じて、燃料ポンプ電圧制御モジュール４８は、抵抗又はパルス幅変調（ＰＷＭ）を含む技術を使って、燃料ポンプ２０に印加される電圧を制御する。このように、燃料ポンプ２０に印加する電圧を変化させることによって、燃料ポンプ２０の体積流量の制御が達成される。

続いて、ケーシング９４内の背圧が所定圧力よりも高くなったとき、逃し弁７４が、燃料圧力がある所定圧力を超えることを妨げるために、矢印７６に従って燃料及び圧力を燃料タンク１６、より具体的には、リザーバ２８に放出する。放出された燃料は、燃料ポンプ２０の底部に図示されたソックス型フィルタ６４から、再び燃料ポンプ２０内部に引き込まれる。さらに、オリフィス９０も、矢印８６で示されるように、燃焼が予定されていない燃料を放出する。矢印８６に従う燃料流れは、ポンプチューブ８８を通過し、オリフィス（ジェットポンプ）９０において、リザーバ２８内の底部に向けられる。リザーバ２８に放出されない燃料は、矢印９３に従って流れ、それは燃料管１４におけるエンジン１２に向かう途中の高圧燃料となる。

図５も、矢印７８で、燃料の流れを示しており、それは、車両に装備されているならばオリフィス７０又は逃し弁７４から外に向かう燃料である。詳しく述べれば、オリフィス７０は、燃料送出モジュール１８が、圧力調整器を介さずに向かう流れのような、主要な副流によって動作される、複数又は単一のジェットポンプ、あるいはポンプを採用していない場合にのみ必要とされる。

引き続き図４−８を参照すると、圧力センサ９２が、圧力調整器６２、オリフィス７０、及び逃し弁７４を収容するケーシング９４内に配置されている。圧力センサ９２は、圧力調整器６２の下流の燃料圧力を継続的に検知するものであり、より具体的には、圧力調整器６２と、オリフィス７０又はジェットポンプ９０との間の圧力を検知する。ケーシング９４内の背圧をモニタすることによって、エンジン１２による燃料需要が評価される。通常、例えばアイドル状態のように、エンジンによる需要が最小のとき背圧は最大となり、例えばスロットルバルブが大きく開かれた状態（wide open throttle: WOT）のように、エンジンによる需要が最大のとき背圧は最小圧力となる。ケーシング９４内の背圧をモニタし、燃料ポンプ２０に印加する電圧を変化させることによって、燃料ポンプ２０の流量、すなわち汲み上げられる燃料量が、エンジン１２の必要量に応じて変化する。圧力センサ９２を用いて背圧をモニタすることにより、電圧制御モジュール４８内のロジック切替回路に入力が与えられ、それにより燃料ポンプ２０に対する電圧変化制御に切り替えられる。

図３−８を参照して、本実施形態の特徴部分をより詳細に説明する。電圧制御モジュール４８は、圧力センサ９２によって検知される背圧の形態で燃料送出モジュール１８から入力を受ける。例えば、数キロパスカル（ｋＰａ）の背圧が、図７に示されるように、圧力入力ブロック１０２で、トリガ回路ルーチン１００に入力される。トリガ回路ルーチン１００は、オリフィス７０と圧力調整器６２との間の、ケーシング９４内に配置された圧力センサ９２によって読み取られる圧力をモニタする、継続的に実行されるルーチンである。

入力ブロック１０２においてトリガ回路ルーチン１００に背圧Ｐが読み込まれると、決定ブロック１０４に進んで、平均圧力Ｐ_meanと比較する。平均圧力Ｐ_meanは、圧力センサ９２によって読み込まれるべき背圧の望ましいレベルに相当し、図８に示されるように、（Ｐ_max＋Ｐ_min）／２の式により演算される。常に、平均圧力Ｐ_meanに維持され、もしくは少なくともできる限り平均圧力Ｐ_meanに近づくように、燃料ポンプ２０の流量を変化させて背圧を制御する。これにより、エンジンの燃料消費及びジェットポンプ９０への燃料供給が、できるだけバランスした状態に保たれることが保障される。背圧Ｐと平均圧力Ｐ_meanとの差の絶対値が、決定ブロック１０４における“Ｒ”によって示される例えば５ｋＰａの所定圧力値よりも大きくなった場合、トリガ回路ルーチン１００は、制御処理を入力ブロック１０６に進める。入力ブロック１０６は、制御処理がトリガ回路ルーチン１００を離れ、制御回路ルーチン１０８に入ることを許可する。ただし、背圧Ｐと平均圧力Ｐ_meanとの圧力差が、例えば５ｋＰａの所定圧力値以下である場合には、トリガ回路ルーチン１００は、その制御処理をトリガ回路ルーチン１００の始まりに戻し、再度、同じ処理を繰り返す。

上述の説明において、５ｋＰａは、平均圧力Ｐ_meanに戻すための補正処理が実施される前において、高いか低いかに係らず、背圧Ｐが平均圧力Ｐ_meanからずれることが許容される許容誤差の大きさを示している。差圧が５ｋＰａよりも大きいとき、エンジン１２は、燃料ポンプ２０の流量の変化が必要である程度に、回転速度を増加又は減少している過程にあるか、あるいは増加、減少したものとみなされる。制御回路ルーチン１０８は、そのように理解される流量変化の必要性を確かめる。

一旦、制御処理が制御回路ルーチン１０８に進むと、トリガ回路ルーチン１００の制御ロジックは、検出された圧力が、平均圧力Ｐ_meanから少なくとも５ｋＰａずれているので、エンジン１２は、圧力センサ９２によって検出されたものより、より多くの又はより少ない燃料を要求していると判断する。通常、エンジン１２が加速している期間であったり、高い車両速度が維持されている期間のように、エンジン１２が燃料の増量、あるいは増量された燃料の維持を要求するとき、圧力センサ９２は、それぞれ、背圧の低下、あるいは低下した背圧が維持されていることを検出する。同様に、エンジン１２が減速している期間であったり、低い車両速度が維持されている期間のように、エンジン１２が燃料の減量、あるいは減量された燃料の維持を要求するとき、圧力センサ９２は、それぞれ、背圧の上昇、あるいは上昇した背圧が維持されていることを検出する。

制御回路ルーチン１０８のロジックに入ると、決定ブロック１１０において、圧力センサ９２によって測定された背圧が、高圧力閾値Ｐ_Hi-thと比較される。高圧力閾値Ｐ_Hi-thは、耐久性向上の目的のために、燃料システムの最大動作圧力Ｐ_maxよりも所定割合だけ小さい値になるように選択された制限閾値であったり、もしくは、圧力調整器６２における許容背圧値に制限されたものである。例えば、高圧力閾値Ｐ_Hi-thは、最大動作燃料圧力Ｐ_maxよりも５％もしくは１０％分小さい圧力に設定することができる。

制御回路ルーチン１０８では、続いて、決定ブロック１１０における判定結果が“Ｙｅｓ”である場合、制御処理を決定ブロック１１２に進め、燃料ポンプ２０の動作モードを判定する。決定ブロック１１２は、燃料ポンプ２０の動作モードが、当該燃料ポンプ２０の最大燃料汲み上げモード、又は、少なくともエンジン１２の最も高い需要に対しての供給を可能にするか、あるいはエンジン１２の最も高い需要よりもさらに多くの燃料の供給を可能にする燃料汲み上げモードである“高”に設定されているか否かを判定する。この判定結果が“Ｙｅｓ”である場合、制御処理をブロック１１４に進め、モード切替処理を実行することにより、燃料ポンプ２０に印加される電圧が切り替えられ、変化する。すなわち、燃料ポンプ２０に印加される電圧が燃料ポンプ２０の流量を減少させるべく低下され、それによって、燃料圧力を平均圧力Ｐ_meanもしくはそれに近い圧力まで低下させるようにする。再度説明するが、平均圧力Ｐ_meanは、図８に示された背圧に従って、Ｐ_mean＝（Ｐ_max＋Ｐ_min）／２のように計算される平均背圧である。

決定ブロック１１０に戻り、その判定結果が“Ｎｏ”である場合、制御処理は決定ブロック１１６に進む。決定ブロック１１６では、圧力センサ９２によって測定された背圧Ｐが、低圧力閾値Ｐ_Low-thよりも小さいかどうか判定される。低圧力閾値Ｐ_Low-thは、燃料システムの最小動作圧力Ｐ_minよりも所定割合だけ高い値になるように選択された制限閾値である。例えば、低圧力閾値Ｐ_Low-thは、最小動作燃料圧力Ｐ_minよりも５％もしくは１０％分高い圧力に設定することができる。制限閾値Ｐ_Hi-th、Ｐ_Low-thは、平均動作圧力Ｐ_meanが、それらの閾値の平均となるように設定されてもよいが、そうすることが必要であるわけではない。

決定ブロック１１６における判定結果が“Ｙｅｓ”である場合、制御処理を決定ブロック１１８に進め、燃料ポンプ２０の動作モードが“低”モードに設定されているかどうかを判定する。燃料ポンプ２０が低動作モードに設定されており、圧力センサ９２が低圧力閾値Ｐ_Low-thよりも低い燃料圧力を検知しているならば、それは、エンジン１２が燃料圧力を低下させた、又は低下させるような量の燃料を要求する運転状態に変化したことを意味する。圧力の低下を補償し、エンジン１２により多くの量の燃料を供給するために、制御処理はブロック１１４に進み、燃料ポンプ２０の流量を増加させるように、燃料ポンプ２０に印加される電圧が切り替えられ、変化される。その結果、燃料圧力と燃料量が増加し、背圧は平均圧力Ｐ_meanに向かって変化し、Ｐ_meanに相当する背圧レベルが達成される。

圧力変更ロジックパスがこれまでに説明されたが、いくつかのパスは、燃料ポンプ２０に印加される電圧を変化させず、そのため、燃料ポンプ２０の流量、出力する燃料量、および背圧などに変化は生じない。その第１の状況は、決定ブロック１１２において、“Ｎｏ”の判定結果が得られた場合であり、第２の状況は、決定ブロック１１６において、“Ｎｏ”の判定結果が得られた場合であり、第３の状況は、決定ブロック１１８において、“Ｎｏ”の判定結果が得られた場合である。３つのいずれの状況においても、制御処理は、ブロック１２０に進み、燃料ポンプ２０に印加する電圧を変化させない。ブロック１２０にて、燃料ポンプ２０に印加する電圧をそのまま維持して、制御処理は、入力ブロック１０２において、背圧Ｐを再びルーチンに入力するトリガ回路ルーチン１００に戻る。同様に、決定ブロック１１０，１１２，１１６，１１８における判定の結果、ブロック１１４において燃料ポンプ電圧の変更が実行されたとしても、その後、制御処理は、制御回路ルーチン１０８を出て、トリガ回路ルーチン１００に戻る。燃料ポンプ２０の印加電圧、ひいては、燃料システムにおける燃料背圧を変化させることが、固定デバイスの使用によって達成されるので、高圧燃料管１４における重大な圧力変動やリップルを生じさせることなく、素早い切替を確実に行うことができる。

図７のフローチャートでは、燃料ポンプ２０の動作モードとして、高動作モードと低動作モードとを示したが、よりきめ細かく燃料圧力の要求を満足するために、追加的な燃料ポンプの流量の設定が行われても良い。そのような構成において、燃料ポンプの流量を設定するために、ルックアップテーブルが利用されても良い。例えば、ブロック１１４において、高モードから低モードへと燃料ポンプ２０の流量を変化させることに代えて、圧力を平均圧力Ｐ_meanに戻すための、ルーチンによる圧力要求を満たすべく、ルックアップテーブルが参照され、広範囲の流量から適切な流量が選択されても良い。例えば、ルックアップテーブルには、平均圧力Ｐ_meanとの差圧又は背圧Ｐの大きさと、それに対応する流量との関係が定められ、平均圧力Ｐ_meanとの差圧又は背圧Ｐから、適切な流量を選択することができる。また、特定の流量の代わりに、連続的に流量を変化させることが可能な可変流量ポンプを利用して、ルーチンによる圧力要求を満たすようにしても良い。

図８は、上述したように、図７のフローチャートに従って燃料システムを制御するときに使用される背圧レベルを示すグラフである。より具体的には、そのグラフは、最大動作圧力Ｐ_max、高圧力閾値Ｐ_Hi-th、平均圧力Ｐ_mean、低圧力閾値Ｐ_Low-th、及び最小動作圧力Ｐ_minが示されている。最大動作圧力Ｐ_maxは、エンジン１２がアイドル運転している場合などで、燃料が流れる状況に付随し、圧力調整器６２の耐久性、及び一例として、燃料ポンプモジュール１８の全体設計に基づく最大許容圧力に関係する。最小動作圧力Ｐ_minは、ジェットポンプ９０が適正に機能することができることを保証するために必要な最小圧力のような燃料圧力状況に付随する。高圧力閾値Ｐ_Hi-th、及び低圧力閾値Ｐ_Low-thは、前述したように、最大動作圧力Ｐ_max及び最小動作圧力Ｐ_minから、例として５％−１０％の値にセットされる背圧の閾値である。背圧が閾値を超えたときには、背圧についての補正対策処理が、図７のルーチンによって実行される。

実行される補正処理について説明を続けると、例えば、高圧力閾値Ｐ_Hi-thは最大動作圧力Ｐ_maxの９０％に設定され、一方、低圧力閾値Ｐ_Low-thは最小動作圧力Ｐ_minの１１０％、つまり１．１倍に設定される。圧力逃し弁７４は、燃料圧力が最大動作圧力Ｐ_maxのレベルに達すると開き、一方、最大動作圧力Ｐ_maxレベルよりも低い燃料圧力のとき閉じるように設定される。圧力逃し弁７４は図５に示されているが、本実施形態によれば、燃料ポンプ２０の印加電圧制御を行うため、圧力逃し弁７４は省略されても良い。換言すると、燃料ポンプ２０の流量、それにより燃料背圧が、本実施形態により変化されるので、高圧に対する補償のために圧力逃し弁７４は不要である。それにも係らず、圧力逃し弁７４は、燃料ポンプが動作していないときに生じる高圧に対する補償のために維持されても良い。例えば、いわゆる“デッドソーク”の状況のように、暑い日にエンジンを停止した直後や、ガソリンエンジンと電気モータを備えたハイブリッド車両において、厚い日に厚い路面上で繰り返しエンジンが停止されるとこなどに、燃料管が高圧になり易い。エンジン１２が停止されている期間は、燃料ポンプ２０の印加電圧の調整は行われない。

本実施形態により、種々の利点が得られる。第１に、電圧制御モジュール４８によって与えられる制御の結果、燃料ポンプ２０が絶えず流量の変化を行うことである。種々のタイプの制御モジュール４８を用いることが可能であるが、例えば、抵抗ベースのスイッチや、デューティサイクル制御を利用するＰＷＭ（pulse width modulation）などが利用可能である。その他の利点は、エンジンが稼動しているとき、燃料ポンプが１００％の流量性能で動作しないので、電気エネルギーが節約される。電気エネルギーが節約されるので、バッテリ４６に電気エネルギーを供給するオルタネータに対して回転エネルギーを与えるエンジン１２は、オルタネータがエンジン１２から多くの回転エネルギーを消費しないため、燃料工程におけるガソリン燃料を節約することができ、単位燃料当たりの走行距離を延ばすことができる。さらに、エンジンが動作しているときには常に１００％の性能で動作する従来バージョンの“ＭＲＦＳ”のポンプに比べ、燃料ポンプ２０は、低減され、かつ変化する流量で動作するので、燃料ポンプ２０の寿命を長くすることができ、ノイズ、振動及びハーシュネスを低減することができる。その他の利点は、本実施形態による適応型“ＭＲＦＳ”は、従来の“ＭＲＦＳ”の修理や交換が必要となったときに、現在使用されている車両の従来の“ＭＲＦＳ”と置き換えることが可能なことである。最後に、本実施形態による適応型ＭＲＦＳは、車両の電子制御ユニットとの何らの相互作用なしに、“ＥＲＦＳ”のいくつかの利点を享受できる。すなわち、適応型ＭＲＦＳのコントローラーのみが利用されれば良い。

エンジンと燃料システムの一般的な配置を示す車両の側面図である。燃料ポンプモジュールの斜視図である。圧力調整器とジェットポンプの配置を示す燃料ポンプモジュールの側面図である。圧力調整器と他の内部動作機構を示すケーシングの側面図である。ジェットポンプオリフィス、圧力逃し弁、及び圧力調整器を示す図４のケーシングの側断面図である。実施形態による、燃料ポンプを制御するための概略的な制御ロジックにおける信号の流れを示すフローチャートである。実施形態による、燃料ポンプを制御するための制御ロジックを示すフローチャートである。実施形態による、燃料システムの燃料ポンプを制御する際に使用される背圧レベルを示すグラフである。

符号の説明

１０車両、１２エンジン、１４燃料管、１６燃料タンク、１８燃料ポンプモジュール、２０燃料ポンプ、２８リザーバ、４６バッテリ、４８電圧制御モジュール、６２圧力調整器、７０オリフィス、７４圧力逃し弁、８０トリガ回路、８２トリガ回路、８８チューブ、９０オリフィス（ジェットポンプ）、９２圧力センサ、１００トリガ回路ルーチン、１０８制御回路ルーチン

Claims

圧力センサを用いて、燃料送出モジュールの背圧を検知するステップと、
前記背圧を平均圧力から減算することにより圧力差を算出するステップと、
前記圧力差を所定圧力と比較するステップと、
その比較結果に応じて、燃料ポンプの流量を調節するステップと、を備えることを特徴とする燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、
前記背圧を第１の圧力閾値と比較するステップと、
前記背圧を前記第１の圧力閾値と比較した結果に応じて、前記燃料ポンプの流量を変化させるステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、
前記背圧を第１の圧力閾値と比較するステップと、
前記燃料ポンプの動作モードを判定するステップと、
前記背圧を前記第１の圧力閾値と比較した結果及び前記燃料ポンプの動作モードの判定結果に応じて、前記燃料ポンプの流量を変化させるステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、
前記背圧を前記平均圧力よりも高い第１の圧力閾値と比較するステップと、
前記背圧を前記平均圧力よりも低い第２の圧力閾値と比較するステップと、
前記背圧と前記第１又は第２の圧力閾値との比較結果に応じて、前記燃料ポンプの流量を変化させるステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、
前記背圧を前記平均圧力よりも高い第１の圧力閾値と比較するステップと、
前記背圧を前記平均圧力よりも低い第２の圧力閾値と比較するステップと、
前記燃料ポンプが、流量を増加した高流量モードで動作しているか、流量を減少した低流量モードで動作しているかを判定するステップと、
前記背圧と前記第１又は第２の圧力閾値との比較結果、及び燃料ポンプの動作モードが高流量モードか低流量モードかの判定結果に応じて、前記燃料ポンプの流量を変化させるステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、前記燃料ポンプの現状の流量モードによる流量から、当該流量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、ルックアップテーブルに従って流量を調節することを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御方法。
燃料送出モジュールの背圧を検知するステップは、圧力調節器を収容するケーシング内に配置された圧力センサを用いて、前記背圧を検知することを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御方法。
圧力調節器を収容するケーシング内に配置された圧力センサを用いて、燃料送出モジュールの背圧を検知するステップと
圧力差を得るために、前記背圧と平均圧力との差の絶対値を算出するステップと、
前記圧力差を所定圧力と比較するステップと、
その比較結果に応じて、燃料ポンプの流量を調節するステップと、を備えることを特徴とする燃料ポンプの制御方法。
燃料送出モジュールの背圧を検知するステップは、圧力調整器とジェットポンプ供給オリフィスとの間に配置された圧力センサを用いて、前記背圧を検知することを特徴とする請求項９に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、
前記背圧を第１の圧力閾値と比較するステップと、
前記背圧を前記第１の圧力閾値と比較した結果に応じて、前記燃料ポンプの流量を変化させるステップとを含むことを特徴とする請求項９に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、
前記背圧を第１の圧力閾値と比較するステップと、
前記燃料ポンプの動作モードを判定するステップと、
前記背圧を前記第１の圧力閾値と比較した結果及び前記燃料ポンプの動作モードの判定結果に応じて、前記燃料ポンプの流量を変化させるステップとを含むことを特徴とする請求項９に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、
前記背圧を前記平均圧力よりも高い第１の圧力閾値と比較するステップと、
前記背圧を前記平均圧力よりも低い第２の圧力閾値と比較するステップと、
前記背圧と前記第１又は第２の圧力閾値との比較結果に応じて、前記燃料ポンプの流量を変化させるステップとを含むことを特徴とする請求項９に記載の燃料ポンプの制御方法。
前記燃料ポンプの流量を調節するステップは、
前記背圧を前記平均圧力よりも高い第１の圧力閾値と比較するステップと、
前記背圧を前記平均圧力よりも低い第２の圧力閾値と比較するステップと、
前記燃料ポンプが、流量を増加した高流量モードで動作しているか、流量を減少した低流量モードで動作しているかを判定するステップと、
前記背圧と前記第１又は第２の圧力閾値との比較結果、及び燃料ポンプの動作モードが高流量モードか低流量モードかの判定結果に応じて、前記燃料ポンプの流量を変化させるステップとを含むことを特徴とする請求項９に記載の燃料ポンプの制御方法。
燃料送出モジュールの背圧を検知するステップは、ジェットポンプ供給オリフィスの近傍に配置された圧力センサを用いて、前記背圧を検知することを特徴とする請求項９に記載の燃料ポンプの制御方法。
燃料送出モジュールの背圧を検知するステップは、圧力調節器を収容するケーシング内に配置された圧力センサを用いて、前記背圧を検知することを特徴とする請求項９に記載の燃料ポンプの制御方法。
圧力調節器を収容するケーシング内に配置された圧力センサを用いて、燃料送出モジュールの背圧を検知するステップと
圧力差を得るために、前記背圧と平均圧力との差の絶対値を算出するステップであって、前記平均圧力として、前記燃料送出モジュールの最大動作燃料圧力と最小動作燃料圧力とに基づいて設定された平均圧力を用いるステップと、
前記絶対値を所定圧力と比較するステップと、
その比較結果に応じて、燃料ポンプの流量を調節するステップと、を備えることを特徴とする燃料ポンプの制御方法。
前記ケーシング内の圧力センサは、前記圧力調整器とジェットポンプ供給オリフィスとの間に配置されることを特徴とする請求項１７に記載の燃料ポンプの制御方法。