JP2009506251A - 燃料または添加剤のポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

燃料または添加剤のポンプ制御装置は、燃料システム制御ユニット（ＦＳＣＵ）と、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）との通信と、及び/又は、通信手段を介する衝突センサとを具備している。前記制御装置はポンプ制御信号の生成手段を有する。前記手段は、事故の場合、ポンプ停止またはポンプ速度制限のため、ＥＣＵまたは前記衝突センサからの衝突発生情報を使用する。

Description

本発明は、燃料または添加剤のポンプ制御装置に関する。本願は、２００５年１２月１６日に出願された米国仮出願６０／７５１３５８の優先権を主張するとともに、引用によって本明細書に組み込まれる。

車両衝突時には、燃料により加圧された燃料システム部の損傷の結果、燃料漏れ及び爆発の危険がある。その他の車両衝突時の危険性としては、燃料システムの損傷により、燃料タンク内及び燃料ポンプ周囲空間に酸素が流入してしまうことである。燃料システムに損傷を受けるような衝突の後も、ポンプが稼動を続ければ、ポンプ環境へ酸素が流入することにより、爆発が生じる可能性がある。

特許文献１の燃料ポンプは、自動車が衝突事故に巻き込まれた場合、慣性スイッチ（例えば、エアバック遅延センサ）またはその他の衝突検知デバイスからの信号がトリガーとなると、スイッチがオフになる。この場合、オンオフを実行するために機械リレーが必要とされる。
ドイツ特許３１１６８６７号公開公報

特許文献２は、慣性スイッチセンサから配線を介して入力されるとともに、衝突時に前記燃料ポンプの出力を除くために利用される電子燃料ポンプ制御装置（ソフトウエアコンテンツではなく、純粋に個別ハードウエアに基づく）を開示している。本解決策は、複数の衝突検知センサ、または、ＣＡＮなどのデータネットワーク上での通信、または、スイッチが動作したときのソフトウエア設定可能な動作（すなわち、遅延、または、前記燃料ポンプを単に停止させる以外のことを実行するための他のアルゴリズム）を考慮していない。
米国特許５２９１５７８号公報

特許文献３は、あるしきい値を超えた力が車両にかかると（すなわち、衝突のような車両加速度の急変の発生など）、機械的に電流を遮断するように設計された、機械式慣性スイッチについて開示している。
米国特許５７７７２８５号公報

上記の解決策は、高価な機械機器、及び/又は、柔軟性のない特殊な配線を必要とする。

安全性に対する同様の問題は、排気ガスに含まれるＮＯｘのＳＣＲ（選択的触媒還元）を目的としてエンジンの排気ガスに投入される添加剤の場合にも生じる可能性がある。このような添加剤は、例えば、尿素のようなアンモニア性前駆体（通常は水溶液）である。したがって、衝突時に、前記添加剤計量システムのポンプを切り離すことができるようにすることもまた、本発明の目的である。

本発明は、衝突状態が検知され、かつ、ＦＳＣＵ（燃料または添加剤システム制御ユニット）に送信されると、直ちにソフトウエアが状況を解析するとともに、燃料または添加剤のポンプ電流を停止または制限することによって応答する。

一つの解決手段は、衝突が発生したときに前記ポンプの制御に関連する前記ＦＳＣＵのアルゴリズムを変更可能とすることにより、設定可能であることが増加することである。このことによって、多種多様の車両環境において、同一のハードウエアを使用することが可能となるとともに、さらには、車両の安全性についての問題が生じた際に低コストでの修理を可能にする（他の状況では、リコール及び関連ユニットの交換が起こる可能性がある）。

要求されるワイヤの数量は、ＣＡＮまたはＬＩＮなどのデータ通信ネットワークを使用できるため、減少し、結果的に低コストとなる。

複数の衝突センサは、衝突時に前記燃料または添加剤ポンプを制御する前記アルゴリズムへの入力値を供給するために使用してもよい。多様な出力センサ（衝突の強度の計測）が利用可能であれば、それらはさまざまな段階に応答できるように使用してもよい。

コストは、インテリジェント燃料または添加剤システム（すなわち、ＦＳＣＵと、データネットワーク接続とを含む）内の既存の部品を使用するとともに、その他の部品（ポンプリレー、個々のワイヤ、機械式慣性スイッチ）を必要としないため、低減される。

燃料または添加剤のポンプ制御装置に関する本発明は、燃料または添加剤のシステム制御ユニット（ＦＳＣＵ）と、通信手段を介するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）及び/又は衝突センサとの通信を組み合わせたものである。前記制御装置は、ポンプ制御信号を生成するための手段を具備し、前記手段は、衝突の際に、前記ポンプを停止、または、前記ポンプ速度を制限するために、前記ＥＣＵまたは前記衝突センサにより取得される衝突発生データを使用する。

本発明によると、前記燃料または添加剤のポンプ制御装置は、燃料または添加剤のシステム制御ユニット（ＦＳＣＵ）に一体化されたものである。前記ＦＳＣＵは、燃料または添加剤のシステムの運転状況及び動作パラメータを管理できる。

一般に、前記ＦＳＣＵは、
１）前記燃料システムの機能を制御するための手段を備え、
２）少なくとも一つの前記燃料システム部品からの信号を送受信するため、少なくとも一つの燃料システム部品に接続され、
３）前記ＦＳＣＵ、及び/又は、前記ＥＣＵに信号を送信する少なくとも一つのセンサに接続され、
４）前記ＥＣＵとの電子的かつ双方向的な通信に適合している。

前記ＦＳＣＵは、スタンドアロンの制御装置であって、前記ＥＣＵとは異なり、前記ＥＣＵからの前記燃料システムの制御を引き継ぐ。すなわち、前記ＥＣＵは、前記燃料システムをもはや直接制御しない。また、前記ＦＳＣＵは、前記ＥＣＵと通信し、前記ＥＣＵにすべての燃料システム損傷を示す。本発明によると、一つのＦＳＣＵだけで前記燃料及び前記添加剤の噴射の両方を制御するものである。換言すると、特定の燃料用ＦＳＣＵ及び添加剤（またはＡＳＣＵ）用の分離型制御装置が存在する。そして、最後になるが、本発明によると、本発明は、制御装置に配置される前記燃料システム及び添加剤システムの一つにも関連する。簡便のため、これ以降の明細書では、前記燃料についてのみ記載するが、添加剤システムも対象に含まれると理解されるべきである。

信頼性は、前記ＥＣＵから前記燃料システムの制御を隔離し、前記ＥＣＵに対する負荷を減少することで増大する。

一般に、前記燃料システムは、燃料タンク及びその他の部品、つまり、燃料ポンプ（前記燃料タンク壁の開口部を介して前記燃料タンクから燃料を抜き出すとともに、排出する）、燃料蒸気容器（前記燃料タンクに出入りする空気または燃料蒸気が移動することによる）、１又は複数の蒸気または回転弁（前記燃料蒸気容器と連動する）またはその他の燃料システム部品を組み合わせる。前記ＦＳＣＵは、前記エンジンの通常運転及び過渡的な運転状況の間に、すべての部品の運転を制御するとともに、前記運転に関するパラメータを受信し、かつ、前期部品を機能させるように情報を送信する。一般に、本制御は、以前には、前記ＥＣＵまたは各部品専用の電子制御装置（例えば、燃料ポンプ管理のために特定の制御装置が存在する）によって実施された。前記燃料システムの制御負荷は、前記ＦＳＣＵに切り替えられている。

衝突情報は、前記ＥＣＵ（またはその他の制御ユニット）またはその他の通信手段を介して衝突センサから直接的に、前記ＦＳＣＵにデータネットワークを通じて送信される。
特に、衝突情報は、個別のワイヤを介しての入力、または、一体化されたセンシングメカニズムを通じて送信される。

衝突センサは、深刻な車両衝突または他の同様な現象を示すことが可能である。このような環境では、前記制御装置は、徐行運転モード（limp home mode）または前記燃料ポンプを制御し、多様な応答を選択できる。

前記ＦＳＣＵは、好ましくは、前記燃料システムに組み込まれたセンサと電気的に接続される。一般に、燃料システムセンサの中には、燃料レベルセンサ、温度センサ、圧力センサ、炭化水素蒸気センサ、１又は複数のＯＢＤ（オンボード診断）センサがある。その他のタイプのセンサも、本リストの一部となりえる。これらのセンサは、センサのデータを前記ＦＳＣＵに送信するように、適切な電気的配線によって、前記ＦＳＣＵに接続される。

前記ＦＳＣＵは、限られた数のワイヤを介して、前記ＥＣＵを含む複数の車両制御システムと情報を送受信する。前記情報は、例えば、前記燃料タンク内の燃料の量（燃料レベルセンサから返される）、前記燃料噴射器のパルス幅（どの程度の燃料噴射が必要であるかが示される）、前記容器に関しパージ状況が合致するかどうかを示す信号などを、前記ＦＳＣＵと前記ＥＣＵとの間で交換する。

また、前記ＦＳＣＵは、燃料システム部分に故障がないかどうか、または、例えば、システム内の液体燃料漏れまたは圧力損失によって示される、蒸発ガス制御システムに故障がないかどうか、について決定するために用いられるＯＢＤセンサからの信号を受信する。これらの故障状況は、液体燃料または炭化水蒸気の前記システムからの排出の結果である。また、ＯＢＤセンサは、前記燃料タンク内の真空状況を示すことができる。

本発明によると、前記制御装置は、所望の燃料圧力及び燃料ポンプ速度を算出するために、前記ＥＣＵから取得されるデータを使用する手段と、燃料ポンプ制御信号を生成する手段とを具備している。
特に、これらの手段は、正常機能時に燃料ポンプ速度を算出するために多様な速度制御を使用する。

本発明の１実施形態では、前記ＥＣＵは、衝突センサによって取得される衝突発生データを使用する。
特に、一つの衝突センサは、エアバック遅延センサであってもよい。

本発明の１実施形態では、前記ＦＳＣＵは、前記燃料ポンプ制御信号を変化させる、比例・微分・積分（ＰＩＤ）アルゴリズムに基づくソフトウエアを有する制御装置を備えている。本信号は、前記燃料ポンプに供給される前記電力を制御する。前記ＰＩＤアルゴリズムは、誤差比例と、誤差の積分値（時間経過にともなう合計誤差）と、誤差の微分値（誤差の変化率）とを取り、これらを組み合わせて、出力を補正し、誤差を除去する。

所望の燃料圧力の算出に使用するデータは、一般に、スロットル開度と、エンジン負荷と、エンジン冷却水温度と、給気温度と、車両バス通信上のその他の取得可能な信号と、である。スロットル開度とエンジン負荷の入力値とは、ＯＥＭ（相手先商標による製造メーカー）の選択によりネットワークバス上で使用され、送信されるセンサにかかわらず抽出してもよい。ついで、目標とする燃料圧力及び現在の燃料圧力は、どのようなエンジン作動上の調整もなされるように、前記ＥＣＵに返信される。
具体的には、前記制御装置は、燃料ポンプへの出力電気信号を生成するために前記ポンプ制御信号に応答する出力ドライバ手段を有している。

本発明の１実施形態では、前記ＦＳＣＵは、前記燃料噴射器への燃料運搬のために前記ＥＣＵからの要求に従って生成されるパルス幅変調電流によって、前記燃料ポンプにおける電気出力の利用を制御する。したがって、前記ＦＳＣＵに前記燃料ポンプ排出口圧力を表示させるため、前記燃料ポンプ排出口と通信する、少なくとも一つのアナログ圧力センサが配置される。

また、前記ＦＳＣＵは、前記燃料ポンプの制御機能以外にも、その他の制御機能を具備している。
前記制御機能は、オンボード診断と、排気（Venting）とを具備してもよい。

また、前記ＦＳＣＵは、前記燃料システムにおける蒸気管理を制御することもできる。前述のように、前記燃料蒸気容器のパージは、前記ＦＳＣＵの制御下で行ってもよい。この制御は、前記容器と前記エンジン給気システムとを連絡する空気抜き制御弁（例えば、電磁アクチュエータを有する３方向切替弁）を介して処理される。前記アクチュエータは、前記容器と前記給気システムとを接続するため、既定の前記エンジン作動状況に基づいてパージ制御弁を開き、これによって、前記容器を介してパージガス気流を生成する。

また、本発明のその他の実施形態によると、前記ＦＳＣＵは、具体的には、前記燃料システムの蒸気排出と、添加剤注入システムと、キャップレスフィルヘッド（Capless fill head）とを制御する前記燃料タンクの燃料補給状態を表示するための部品も有する。

また、好ましくは、前記ＦＳＣＵは、前記車両ＣＡＮバスを介して前記ＥＣＵと通信する。なぜなら、この通信媒体は、電子的なバグの影響を受けにくいからである。前記ＥＣＵは、このマルチバスを通じて、前記ＦＳＣＵに、メッセージを送信する。これによって、前記燃料ポンプは、燃料ポンプ速度が可変である場合に前記燃料ポンプの出力圧力を制御し、車両事故の場合には前記燃料ポンプを無効とし、前記蒸気容器のパージを制御し、周辺温度を表示し、エンジン温度を表示し、かつ、ＯＢＤセンサなどの１又は複数のセンサからの情報を要求することが可能となる。

前記ＦＳＣＵは、５ボルトなどの低電力マイクロプロセッサであることが好ましい。このタイプのマイクロプロセッサは、好ましくは、１２８キロバイトのＲＯＭ、４キロバイトの揮発性メモリ及び２キロバイトの非揮発性メモリが割り当てられる。

本発明の実施形態による燃料または添加剤のポンプ制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）
２ エアバック衝突センサ
３ その他の衝突センサ
４ データ通信バス/ワイヤ
５ ＦＳＣＵ（燃料/添加剤システム制御ユニット）
６ 信号解釈部
７ ポンプ速度制御
８ 出力制御回路
９ ポンプ
１０

Claims (11)

1. 燃料または添加剤のシステム制御ユニット（ＦＳＣＵ）５に一体化されるとともに、通信手段を介してエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１、及び/又は、衝突センサ２・３と通信を行う燃料または添加剤のポンプ制御装置であって、前記制御装置は、ポンプ制御信号を生成する手段６を有し、前記手段６は、前記ＥＣＵ１からの衝突発生に関するデータを使用するか、または、衝突時に前記ポンプを停止または制限する前記衝突センサ２・３からの衝突発生に関するデータを使用する前記手段を具備することを特徴とする燃料または添加剤のポンプ制御装置。
2. 前記手段６は、通常運転の時、ポンプ速度を算出するため、可変速度制御を使用することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記ＥＣＵ１は、衝突センサ２・３からの衝突発生データを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記センサの少なくとも一つは、エアバック衝突センサであることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記ポンプに送信する出力電気信号を生成するための前記ポンプ制御信号に応答する出力駆動手段を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記出力電気信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）可変デューティサイクル信号を利用して変化することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 前記ＦＳＣＵは、前記ポンプの制御機能以外に、その他の制御機能を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. 前記制御機能は、オンボード診断（ＯＢＤ）と排気であることを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 燃料または添加剤の蒸気容器の前記パージは、前記ＦＳＣＵの制御下に置かれることを特徴とする請求項７乃至８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. また、前記ＦＳＣＵは、燃料システムの蒸気排気を制御し、または、添加剤注入システムを制御し、または、キャップレスフィルヘッド（Capless fill head）を制御するために燃料タンクの燃料補給を表示する部品を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の制御装置。
11. 前記制御装置は、ＣＡＮバスを介して前記ＥＣＵと通信することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置。

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