JP3041974B2 - 電動式燃料供給装置 - Google Patents

電動式燃料供給装置

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JP3041974B2
JP3041974B2 JP3003337A JP333791A JP3041974B2 JP 3041974 B2 JP3041974 B2 JP 3041974B2 JP 3003337 A JP3003337 A JP 3003337A JP 333791 A JP333791 A JP 333791A JP 3041974 B2 JP3041974 B2 JP 3041974B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3082Control of electrical fuel pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料タンクより燃料
を電動式燃料ポンプで送り出し、消費されない燃料を燃
料タンクに戻す電動式燃料供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料供給系には、電動式燃料ポンプで燃
料タンクにより燃料送出路を介して送り出された燃料か
ら、必要な分をエンジンの燃料噴射部から供給して消費
し、消費されない燃料を燃料戻り路を介して燃料タンク
へ戻すようにした形式のものがある。特に電子制御式燃
料噴射装置を搭載した車両(自動車)は、この方式が採
用されている。
【0003】このような電動式燃料供給装置は、通常、
燃料タンクからの送出量を最大消費量以上とし、燃料の
供給不足が生じないようにしている。
【0004】しかしながら、これによると常時、電動式
燃料ポンプは不必要に運転することになるので、電力消
費量の無駄な増大を生じる難点がある。
【0005】そこで、電動式燃料ポンプの吐出量を燃料
消費量に対応して制御して、エンジンで消費されなかっ
た余剰燃料を減らし、電動式燃料ポンプの無駄な運転を
省くようにした燃料供給装置が提案されている。
【0006】これは、実公平2−34461号公報で開
示されているように燃料戻り路に、戻り量を検出する流
量検出センサを設け、この流量検出センサの検出結果か
ら戻り燃料の流量を検出し、この検出した結果にもとづ
いて電動式燃料ポンプの回転数(吐出量)を制御したも
のである。
【0007】これによると、戻り量が多い程、電動式燃
料ポンプの供給電力が抑えられ、同ポンプが無駄に運転
されるのが防止される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電動式燃料
ポンプの吐出量を制御する燃料供給装置において、車両
の急加速時等の過渡応答性を満足するためには、真の必
要量に対してある程度の余裕分(余剰燃料)を加えた量
の燃料をエンジンへ送る必要がある。
【0009】ところが、流量検出センサで戻る燃料の流
量を検出する構造は、検出が流量の電播速度によるた
め、電動式燃料ポンプの時間的応答性がかなり悪い(例
えば流量が100L/h,配管内径が6mmのとき;0.
98m/s)。
【0010】ここで、余裕分は電動式燃料ポンプの時間
的応答性が悪い程、多くしなければならない。
【0011】上記のような燃料供給装置では、過渡応答
時の余裕分をかなりの量に設定されている。具体的に
は、例えばアイドリング時、エンジンの要求流量は5L
/h程度であるが、そこから急加速した際に流量不足を
起こさないためには、余裕分(余剰燃料)として、40
〜50L/hの燃料をエンジンへ供給することが行われ
ている。
【0012】このため、電動式燃料ポンプの無駄な運
転、すなわち電力消費の削減効果は十分でなく、十分に
電動式燃料ポンプの運転を抑制できるものが要望されて
いる。
【0013】この発明はこのような事情に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、電動式燃料ポン
プの時間的応答性を高めることができる電動式燃料供給
装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明の電動式燃料供給装置は、燃料タンクへ戻る
燃料の戻り量を検出する検出部を、燃料戻り路に設けら
れた同流路の一部を絞る絞り部と、この絞り部に対して
流れ方向上流側に設けられ前記絞り部の近くの圧力を検
知する圧力検知センサと、この圧力検知センサの検知結
果から戻り量を検出する検出手段とから構成したことに
ある。
【0015】
【作用】この発明の電動式燃料供給装置によると、絞り
部上流側の流路部分(燃料戻り路)の圧力が検知され、
この圧力検知センサの検知結果から戻り量が検出され
る。そして、この戻り量に応じて電動式燃料ポンプの能
力が制御される。
【0016】ここで、圧力の燃料中の伝播速度は約12
00m/sであり、検出情報は流量の伝播速度の100
0倍以上の速さの信号で伝達されるものである。
【0017】したがって、その分、過渡応答時における
供給燃料の余裕分(余剰燃料)を削減することができ
る。
【0018】よって、電動式燃料ポンプの時間的応答性
は高められ、その分、電動式燃料ポンプの無駄な運転の
防止を押し進めることができる。
【0019】
【実施例】以下、この発明を図1ないし図5に示す第1
の実施例にもとづいて説明する。図2はこの発明の電動
式燃料供給装置を適用した燃料供給系の全体を示し、1
は燃料を貯溜する燃料タンクである。燃料タンク1内の
内底部には、電動式燃料ポンプ2が設置されている。電
動式燃料ポンプ2の吐出部には、外部へ延びる燃料送出
配管3(燃料送出路)が接続されている。また燃料送出
配管3の他端部は、プレッシャレギュレ−タ4を介し
て、燃料タンク1に連結してある燃料戻し配管5(燃料
戻し路)に接続されている。これにより、所定圧以上に
なるとプレッシャレギュレ−タ4の弁が開いて、燃料戻
し配管5へ燃料を逃がすようにしている。つまり、燃料
送出配管3内は常時所定の燃料圧に保たれる。
【0020】また燃料送出配管3は分岐部を介して、エ
ンジン6の吸気管7に接続されたインジェクタ8,9
(燃料噴射部)に接続されていて、同インジェクタ8、
コ−ルドスタ−ト用のインジェクタ9からエンジン6に
燃料を供給できるようになっている。
【0021】また燃料タンク1内の燃料戻し配管5の端
部には、圧力検知装置10(検知部)が設けられてい
る。この圧力検知装置10の構造が図1に示されてい
る。
【0022】この圧力検知装置10について説明すれ
ば、11は燃料戻し管5の端部に取着された筒状のステ
−、12は燃料戻し管5に嵌挿された有底筒状のセンサ
ホルダ−である。センサホルダ−12の開口端部には、
複数の爪部13,13が突設されている。これら爪部1
3,13は、ステ−11の周壁に設けた係合口14,1
4に係脱可能に係合され、センサホルダ−12を燃料戻
し管5の端部に固定している。
【0023】センサホルダ−12の底壁中央には、燃料
戻し孔15(絞り部)が設けられている。燃料戻し孔1
5の内径dは、燃料戻し管5の内径より小さい大きさ、
例えばφ1mm〜φ5mm程度となっていて、センサホルダ
−12および燃料戻し管5の端部で囲まれる空間を圧力
室16としている。これは、燃料戻し管5の流路の一部
が燃料戻し孔15にて絞られることで、燃料戻し孔15
に対して上流側の部位の圧力が若干高く設定されること
による。
【0024】この圧力室16に形成するセンサホルダ−
12の周壁(燃料戻し孔15の近くの上流側に部位)に
は圧力検知センサ17が設けられ、燃料戻し孔15の近
くの圧力を検知するようにしている。なお、12aはセ
ンサホルダ−12と燃料戻り配管5との間をシ−ルする
ためのOリング(シ−ル部材)である。
【0025】この圧力検知センサ17が、電動式燃料ポ
ンプ2を制御するモ−タコントロ−ラ18に接続され
る。
【0026】ここで、電動式燃料ポンプ2の出力調整に
は、先の「従来の技術」の項で開示されていると同様、
例えば電動式燃料ポンプ2のモ−タ部にブラシレスモ−
タを採用して、固定子へ導通をPWM制御(パルス・ワ
イド・モジュレ−ション制御)して、モ−タ出力を調整
する構造が用いられている。なお、PWM制御とは導通
電位をパルス波形として、そのときの導通時間比を制御
する方式(T1;導通時間/T2;パルス周期=デュ−
ティ比の可変)をいう。
【0027】モ−タコントロ−ラ18は、図3に示され
るようにマイクロコンピュ−タ19とスイッチング素子
20とを有していて、マイクロコンピュ−タ19に圧力
検知センサ17の信号が入力される。またスイッチング
素子20は、電動式燃料ポンプ2のモ−タ部への通電を
制御するものである。
【0028】マイクロコンピュ−タ19のRAMには、
管内圧力と戻り流量との関係を示すデ−タが記憶されて
いる。
【0029】すなわち、燃料戻り管5から燃料が戻ると
きにおいて、燃料戻し孔15を通過する前の圧力をP
1、流速をV1とし、通過後の圧力をP2、流速をV2
とすれば、ベルヌイの定理により、(V12 /2g)+
(P1/γ)=(V22 /2g)+(P2/γ)とな
る。但し、γ:比重。
【0030】これをP1=γ/2g(V22 −V12
と変形すれば、P1の圧力と流速の関係が導かれる。こ
こで、V2>V1であり、また流速Vは流量Qと置き換
えられる。
【0031】このとき戻り流量Qと圧力室16内の圧力
との関係を見ると、図5の(a)ように所定の関係をも
つ。そこで、このとき圧力センサ17で発生する、図5
の(b)で示す流量Qに対する出力電圧の特性マップを
RAMに記憶してある。
【0032】またマイクロコンピュ−タ19のROMに
は、図4に示す処理手順を実行するプログラムが記憶さ
れていて、圧力検知センサ17で検知される圧力にした
がって電動式燃料ポンプ2の吐出量を制御するようにし
ている。
【0033】なお、図2において、21は電源部(バッ
テリ)、2aは電動式燃料ポンプ2の吸込部に設けたフ
ィルタ−である。
【0034】しかして、このように構成された燃料供給
系は、エンジン6を始動操作するにしたがって動作し
て、燃料をエンジン6に供給していく。
【0035】すなわち、始動操作に伴って作動する電動
式燃料ポンプ2により、燃料タンク1内の燃料(ガソリ
ン,軽油等)が、フィルタ−2aを通って燃料送出管1
へ送り出される。そして、エンジン6で消費されなかっ
た余剰燃料が、プレッシャレギュレ−タ4を通って燃料
戻し配管5に送られ、燃料戻し孔15から燃料タンク1
内へ放出される。
【0036】こうした電動式燃料ポンプ2の吐出量が、
マイクロコンピュ−タ19により図4に示すフロ−チャ
−トにしたがって制御されていく。
【0037】すなわち、マイクロコンピュ−タ19に
は、圧力検知センサ17から圧力信号が入力される。こ
のとき燃料戻し孔15の径は、燃料戻し配管5の内径よ
り小さく設定されているから、絞りにより、マイクロコ
ンピュ−タ19には燃料戻し配管5の圧力よりも若干高
くなる圧力信号が入力される。
【0038】ここで、この圧力信号は、先に述べたベル
ヌイの定理から流量に相関しているものである。
【0039】そこで、マイクロコンピュ−タ19は、R
AMに記憶された特性マップ(図5の(b))から、上
記圧力に対応した流量を読込む。ついで、この検出され
た燃料の戻り量から予め定められた所定の戻り量だけ減
じられる。
【0040】つぎにこの結果に基づいて、デュ−ティ比
の必要変化量を求める。この必要変化量を現在のデュ−
ティ比に加算して、デュ−ティ比を設定していく。そし
て、このデュ−ティ比で、スイッチング素子20へ所定
のタイミングでトリガ信号を送っていく。これにより、
電動式燃料ポンプ2の吐出量は、戻り流量にしたがって
制御される。
【0041】したがって、吐出量の制御は、流量の伝播
速度より、格段に速い圧力の燃料中の伝播でなされる。
具体的には、圧力の燃料中の伝播速度は約1200m/
sであり、流量の伝播速度0.98m/s(流量100
L/h、燃料戻し配管5の内径が6mmのとき)の100
0倍以上の速さの信号として伝達されるものである。
【0042】このとき、供給される燃料の余裕分は、電
動式燃料ポンプ2の時間的応答性が優れる程、少ない量
ですむから、その分、過渡応答時における供給燃料の余
裕分を削減することができる。実験によれば、過渡応答
時の余裕分は5L/h程度に少なくできるものであっ
た。
【0043】よって、電動式燃料ポンプ2の無駄な運転
を十分、かつ効果的に省くことができる。
【0044】なお、上記実施例では燃料戻し配管の端部
側に絞り部ならびに圧力検知装置を設けたが、これに限
らず、燃料戻し配管の途中に設けるようにしてもよい。
図6はその構造が第2の実施例として示されている。
【0045】本実施例は、燃料戻し配管5を分割し、同
分割した配管5a,5b同志を、中央に仕切壁25を有
した筒状の部材26でつないで、同部材26にセンサホ
ルダ−と接続部との双方の機能をもたせるようにする。
そして、仕切壁25に小径(燃料戻し配管5の内径より
小)な孔よりなる燃料戻し孔27(絞り部)を設け、こ
の燃料戻し孔27に近い上流側の部材26の周壁に圧力
検知センサ17を設けたものである。
【0046】このようにしても、第1の実施例と同様の
効果を奏する。
【0047】なお、図6において第1の実施例と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略した。
【0048】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
伝播速度が速い、圧力の燃料中の伝播を用いて、電動式
燃料ポンプの能力を制御することができる。
【0049】したがって、電動式燃料ポンプの時間的応
答性が良好となり、その分、エンジンの過渡応答時にお
ける供給燃料の余裕分を削減することができ、電動式燃
料ポンプの無駄な運転を十分に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例における圧力検知系の
構造を示す図2中、A部を拡大した断面図。
【図2】同圧力検知系を適用した車両の燃料噴射系を示
す図。
【図3】同実施例の電動式燃料ポンプを制御する制御系
を示す図。
【図4】電動式燃料ポンプの能力が検知した圧力にした
がって制御される推移を示すフロ−チャ−ト。
【図5】(a)は絞り効果で得られる燃料戻り路の圧力
が流量と相関していることを示す線図。(b)このとき
の圧力検知センサの出力電圧の特性を示す線図。
【図6】この発明の第2の実施例における流路途中に圧
力検知系を設けた構造を示す断面図。
【符号の説明】
1…燃料タンク、2…電動式燃料ポンプ、3…燃料送出
管(燃料送出路)、5…燃料戻し管(燃料戻し路)、6
…エンジン、8,9…インジェクタ、10…圧力検知装
置(検知部)、12…センサホルダ−、15…燃料戻し
孔(絞り部)、16…圧力室、17…圧力検知センサ、
18…モ−タコントロ−ラ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料タンクとエンジンの燃料噴射部と
    を、電動式燃料ポンプを有した燃料送出路および燃料戻
    り路を介して接続し、かつ前記燃料戻り路に前記燃料タ
    ンクへ戻る燃料の戻り量を検出する検出部を設け、この
    検出部で検出された戻り量に応じて前記電動式燃料ポン
    プの能力を制御してなる電動式燃料供給装置において、
    前記検出部は、前記燃料戻り路に設けられた同流路の一
    部を絞る絞り部と、この絞り部に対して流れ方向上流側
    となる流路部位に設けられ前記絞り部の近くの圧力を検
    知する圧力検知センサと、この圧力検知センサの検知結
    果から戻り量を検出する検出手段とから構成されること
    を特徴とする電動式燃料供給装置。
JP3003337A 1991-01-16 1991-01-16 電動式燃料供給装置 Expired - Lifetime JP3041974B2 (ja)

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