JP3319150B2 - 内燃機関用燃料ポンプの制御装置 - Google Patents

内燃機関用燃料ポンプの制御装置

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JP3319150B2
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両等に搭載される
内燃機関用燃料ポンプの制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8を用いて従来の内燃機関用燃料ポン
プの制御装置について説明する。なお、以下の記載で
は、内燃機関をエンジンと略称する。図8において、エ
ンジン制御用コンピュータ30は、エンジンの運転状態
(車速,スロットル開度,エンジン回転数等)を反映す
るポンプ制御信号をポンプ制御回路31に出力し、同ポ
ンプ制御回路31は前記の入力信号に応じて燃料ポンプ
の駆動用モータ(以下、ポンプ駆動モータという)32
を制御する。即ち、ポンプ制御回路31において、ポン
プ制御信号は内部ロジック部(信号処理回路)34に入
力され、同ロジック部34の入力判定回路35及び出力
設定回路36にて所定の信号処理が施された後、FET
(パワーMOS−FET)38を駆動させるための駆動
回路37に送られる。そして、駆動回路37を構成する
トランジスタT1’〜T3’の動作に従いFET38が
オン・オフ駆動し、バッテリ33からポンプ駆動モータ
32への通電電流が制御される。定電圧回路39はバッ
テリ33から定電圧を生成し、その定電圧を内部ロジッ
ク部34に供給している。
【0003】なお、近年の高精度な燃料ポンプ制御を実
現するには、ポンプ制御信号を実際のポンプ駆動に適し
た信号に変換するために内部ロジック部34が必要とな
る。即ち、例えばエンジン制御用コンピュータ30が所
定割込毎に演算した低周波数デューティ信号(ポンプ制
御信号)を出力する場合、内部ロジック部34は上記デ
ューティ信号を高周波信号に変換する。この場合、高周
波信号によるポンプ駆動により、ポンプ駆動モータ32
の時定数(速度指令に対する応答性)よりも早い周期で
同モータ32を高速スイッチングさせることができ、燃
料ポンプの滑らかな動作が実現できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
燃料ポンプ制御装置では、バッテリ電圧の低下に伴い以
下に示す問題が発生する。
【0005】つまり、この種の制御装置では、上述の如
く内部ロジック部34によるポンプ制御信号の信号処理
が必要となるが、バッテリ電圧が内部ロジック部34の
最低駆動電圧よりも低下すると、内部ロジック部34の
安定動作が保証できなくなる。その結果、バッテリ電圧
の低下時において、車両運転者の意向に反してポンプ駆
動モータ32が不用意に停止してしまうという事態が発
生する。
【0006】特に、冬期等の冷寒時やバッテリ33が弱
っている時にエンジンを始動させる場合、エンジンの初
爆までに時間を要してクランキング期間が長引き、バッ
テリ電圧が大幅に低下することがある。この場合、内部
ロジック部34の動作が不安定になってポンプ駆動モー
タ32が不用意に停止してしまい、エンジンの始動に支
障を来たすという問題が生じる。
【0007】また、エンジン制御方法やエンジン仕様の
多様化により、今後さらに、内部ロジック部34の入力
モードの増加や内部回路の複雑化が予想される。そのた
め、バッテリ電圧の低下時における内部ロジック部34
の安定動作の保証が困難になり、このような問題の打開
策が望まれている。
【0008】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、バッテリ電圧
の低下時において信号処理回路の処理動作に関係なく燃
料ポンプを制御し、少なくとも必要最小限の燃料供給を
行うことができる内燃機関用燃料ポンプの制御装置を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、バッテリ及び燃料ポンプ
の駆動用モータに対して直列に接続され、該モータへの
通電電流を制御するスイッチング素子と、前記スイッチ
ング素子の駆動用端子に接続された素子駆動回路と、機
関運転状態に応じてポンプ制御信号を生成し出力する制
御用コンピュータと、バッテリ電圧にて動作し、前記制
御用コンピュータからのポンプ制御信号を入力して所定
の信号処理を行う信号処理回路と、前記信号処理回路の
最低駆動電圧を保証する電圧レベルに基づいてしきい値
を設定し、バッテリ電圧が該しきい値よりも低下した
際、その旨を示す信号を出力する低電圧検出回路と、前
記素子駆動回路の前段に設けられ、前記信号処理回路に
よる処理を経て送られるポンプ制御信号と、前記信号処
理回路をバイパスして送られるポンプ制御信号とを入力
すると共に、前記低電圧検出回路による信号出力時に前
記2つのポンプ制御信号のうち後者の信号を優先的に用
いて前記素子駆動回路を動作させる信号選択回路とを備
えたことを要旨としている。
【0010】請求項2に記載の発明は、バッテリ電圧か
ら所定の定電圧を生成する定電圧回路を備え、前記信号
処理回路は前記定電圧回路から供給される定電圧にて動
作し、前記低電圧検出回路は、該定電圧を保証する電圧
レベルに基づいてしきい値を設定するように構成してい
る。
【0011】請求項3に記載の発明は、前記バッテリか
らの電力供給により駆動されて内燃機関に初期回転を付
与するスタータモータを備え、前記制御用コンピュータ
は、該スタータモータによるクランキング時に前記スイ
ッチング素子をオン状態に保持するポンプ制御信号を出
力する。
【0012】請求項4に記載の発明では、前記素子駆動
回路は、前記低電圧検出回路によるしきい値よりも低く
且つ前記ポンプ制御信号の入力系の動作が保証できなく
なる駆動停止電圧に前記バッテリ電圧が達すると前記ス
イッチング素子をオフさせるように構成している。
【0013】請求項5に記載の発明は、前記バッテリ電
圧が前記低電圧検出回路のしきい値と前記駆動停止電圧
との間の電圧レベルにある場合において前記スイッチン
グ素子に駆動電源を供給する駆動電源部と、同じく上記
電圧レベルにおいて前記スイッチング素子をオフして燃
料ポンプの駆動を停止させる駆動停止部とを、前記素子
駆動回路に設けて構成している。
【0014】
【作用】請求項1に記載の発明によれば、制御用コンピ
ュータは機関運転状態に応じてポンプ制御信号を生成し
出力する。信号処理回路はバッテリ電圧にて動作し、前
記制御用コンピュータからのポンプ制御信号に対して所
定の信号処理を行う。低電圧検出回路のしきい値は、信
号処理回路の最低駆動電圧を保証する電圧レベルに基づ
いて設定され、低電圧検出回路は該しきい値よりもバッ
テリ電圧が低下した際、その旨を示す信号を出力する。
信号選択回路は、信号処理回路による処理を経て送られ
るポンプ制御信号と、信号処理回路をバイパスして送ら
れるポンプ制御信号とを入力し、低電圧検出回路の信号
出力時には、前記2つのポンプ制御信号のうち後者の信
号を優先的に用いて素子駆動回路を動作させる。素子駆
動回路は、信号選択回路により優先的に選択された信号
でスイッチング素子を駆動する。このスイッチング素子
の駆動によりバッテリから燃料ポンプの駆動用モータへ
の通電電流が制御される。
【0015】要するに、信号処理回路は、制御用コンピ
ュータからのポンプ制御信号を実際に燃料ポンプを制御
するのに適した信号に処理するが、バッテリ電圧が信号
処理回路の最低駆動電圧を保証する電圧レベルよりも低
下すると、その動作が不安定になる。しかし、本構成で
は、バッテリ電圧が上記の保証電圧レベル以上にあれ
ば、信号処理回路による処理後の信号にて燃料ポンプを
制御し、バッテリ電圧が上記の保証電圧レベルまで低下
すれば、信号処理回路をバイパスした信号にて燃料ポン
プを制御するようにしたため、該バッテリ電圧の低下時
にも必要最小限の燃料供給が確保される。
【0016】請求項2に記載の発明によれば、信号処理
回路は定電圧回路から供給される定電圧にて動作する。
低電圧検出回路は、バッテリ電圧が定電圧を保証できな
い電圧レベルに低下した際、その旨を示す信号を出力す
る。即ち、信号処理回路の最低駆動電圧を保証する電圧
レベルにバッテリ電圧があるか否かは、定電圧を保証す
る電圧レベルにて判定される。
【0017】請求項3に記載の発明によれば、スタータ
モータによるクランキング時には、バッテリ電圧が一時
的に大きく低下するが、スイッチング素子がオン状態で
保持されることで、燃料ポンプの駆動用モータにはバッ
テリ電圧が直接、印加されることになる。この場合、例
えばクランキング期間が長引くことでバッテリ電圧の低
下を招いても燃料ポンプによる燃料供給が行われ、機関
の始動が促される。
【0018】請求項4に記載の発明によれば、ポンプ制
御信号の入力系の動作が保証できなくなる電圧レベルま
でバッテリ電圧が低下すると、スイッチング素子がオフ
される。この場合、制御不能状態に陥った燃料ポンプが
確実に停止する。
【0019】請求項5に記載の発明によれば、駆動電源
部は、バッテリ電圧が低電圧検出回路のしきい値と前記
駆動停止電圧との間の電圧レベルにある場合においてス
イッチング素子に駆動電源を供給する。駆動停止部は、
同じく上記電圧レベルにおいてスイッチング素子をオフ
して燃料ポンプの駆動を停止させる。この場合、バッテ
リ電圧の低下により、本来、スイッチング素子を駆動さ
せる駆動系の動作が不安定になっても、駆動電源部及び
駆動停止部の働きにより燃料ポンプの駆動及び停止が制
御される。
【0020】
【実施例】以下、この発明を自動車用エンジンに具体化
した一実施例について、図面に従って説明する。
【0021】図1に示すように、本実施例における自動
車用燃料ポンプ制御装置は、ポンプ制御信号SG1を生
成し出力するエンジン制御用コンピュータ1と、このコ
ンピュータ1からのポンプ制御信号SG1に応じて燃料
ポンプの駆動用モータ(以下、ポンプ駆動モータとい
う)3を制御するポンプ制御回路2とを備えている。ポ
ンプ制御回路2においてスイッチング素子としてのFE
T(NチャネルパワーMOS−FET)13は、ポンプ
駆動モータ3及びバッテリ4(定格電圧:12V)に対
して直列に接続されており、FET13のオン・オフに
従い前記モータ3への通電電流が断続制御される。燃料
ポンプは図示しない燃料タンクに設けられており、燃料
タンク内の燃料(ガソリン)は燃料ポンプの駆動により
吸い上げられ、例えばプレッシャレギュレータやインジ
ェクタ等からなる燃料噴射系に供給される。なお、本実
施例ではFET13に対してバッテリ4側にポンプ駆動
モータ3を接続しているが、これをアース側に接続して
所謂ハイサイドスイッチング回路を構成することもでき
る。また、バッテリ4には図示しないエンジンに初期回
転を付与するためのスタータモータ25が接続されてい
る。
【0022】図2はエンジン制御用コンピュータ1の内
部を示す模式図である。図2において、CPU1aには
エンジン運転状態を示す各種検出信号(車速信号、スロ
ットル開度信号、水温信号、イグニションスイッチ信号
等)が入力される。そして、CPU1aは、上記検出信
号に基づいて所定の割り込み毎にポンプ制御量を演算
し、該演算結果に応じた所定のデューティ比信号を生成
する。具体的には、CPU1aは、図3(a)〜(d)
に示す如くデューティ比の異なる4モードの信号
(「H」モード信号,「M」モード信号,「L」モード
信号,「off」モード信号)を生成する。各モード信
号の一周期(12ms)において、同信号は4ms毎に
1段目〜3段目に区分され、各段における信号レベルが
異なるように設定されている。なお、本実施例の記載で
は、論理ハイレベル(5V電位)を「1」レベル、論理
ローレベル(0V電位)を「0」レベルとして記載す
る。
【0023】そして、CPU1aにて生成されたデュー
ティ比信号は、OR回路1b、AND回路1c,OR回
路1dを経て、ポンプ制御信号SG1としてポンプ制御
回路2に出力される。ここで、OR回路1bにはCPU
1aの異常時に「1」レベルが、AND回路1cにはエ
ンジン回転数が0rpm以上の時に「1」レベルが、O
R回路1dにはスタータモータ25のオン時(クランキ
ング時)に「1」レベルが入力されるようになってい
る。
【0024】図1のポンプ制御回路2において、前記エ
ンジン制御用コンピュータ1からのポンプ制御信号SG
1は、増幅器5を介して信号処理回路としての内部ロジ
ック部6とAND回路8とに入力される。内部ロジック
部6は定電圧回路14から供給される定電圧VCC(5
V)により駆動する。定電圧回路14はバッテリ電圧V
B から定電圧VCCを生成する。そして、内部ロジック部
6は、ポンプ駆動モータ3を高速スイッチング動作させ
るべく、低周波数デューティのポンプ制御信号SG1を
高周波信号に変換しその変換信号SG2をNOR回路9
に出力する(後で詳述する)。
【0025】また、低電圧検出回路7はバッテリ4に接
続されており、バッテリ電圧VB が所定の電圧レベルよ
りも低下したことを検出する。即ち、低電圧検出回路7
は、バッテリ電圧VB としきい値VL とを比較し、バッ
テリ電圧VB の低下時(VB<VL の時)に、その旨を
示す低電圧検出信号SG3(=「1」)をAND回路8
に出力する。従って、低電圧検出回路7の出力が「0」
の場合(VB ≧VL の場合)、AND回路8の出力は
「0」に保持され、低電圧検出回路7の出力が「1」の
場合(VB <VL の場合)、AND回路8の出力はポン
プ制御信号SG1と同じ信号となる。なお、低電圧検出
回路7のしきい値VL は、定電圧回路14にて生成され
る定電圧VCC(5V)よりも少し高い電圧(マージン分
のアップ)に設定されている(本実施例では、VL =6
V)。そして、VB ≧VL であれば定電圧VCCが保証さ
れ、同定電圧VCCは内部ロジック部6を正常に動作させ
るための正常な電圧レベル(5V)に保持される。本実
施例では、上記しきい値VLが内部ロジック部6の最低
駆動電圧に相当する。
【0026】内部ロジック部6の出力とAND回路8の
出力とは、NOR回路9に入力される。NOR回路9
は、入力信号のいずれかが「1」の場合に出力信号SG
4を「0」とし、入力信号が共に「0」の場合に出力信
号SG4を「1」とする。本実施例では、AND回路8
及びNOR回路9により信号選択回路が構成されてい
る。
【0027】従って、バッテリ電圧VB がしきい値VL
よりも高い場合(VB ≧VL の場合)、AND回路8の
出力は「0」に保持され、NOR回路9は内部ロジック
部6からの変換信号SG2の反転信号を出力する。ま
た、バッテリ電圧VB がしきい値VL よりも低下した場
合(VB <VL の場合)、AND回路8はポンプ制御信
号SG1をそのまま出力し、NOR回路9はポンプ制御
信号SG1の反転信号を出力する。即ち、バッテリ電圧
B の低下時において、NOR回路9は、内部ロジック
部6からの変換信号SG2と内部ロジック部6をバイパ
スするポンプ制御信号SG1とを後者優先で出力する。
なお、低電圧検出回路7,AND回路8,NOR回路9
はVB <VL 時にも正常に動作するように構成されてい
る。
【0028】また、FET13を駆動するための駆動回
路(素子駆動回路)10には、NOR回路9からの出力
信号SG4が入力され、駆動回路10はその出力信号S
G4に応じてFET13をオン或いはオフさせる。詳し
くは、駆動回路10において、エミッタ接地されたトラ
ンジスタT1のコレクタには、コンプリメンタリエミッ
タホロワ回路としてのトランジスタT2,T3の両ベー
スが接続されている。つまり、トランジスタT1がオン
の時、トランジスタT3がオンしてFET13のゲート
がアース電位側に引かれ、FET13がオフする。この
とき、バッテリ4からポンプ駆動モータ3への電力供給
が遮断される。逆に、トランジスタT1がオフすると、
トランジスタT2がオンしてFET13のゲートに電圧
が供給され、FET13がオンする。このとき、バッテ
リ4からポンプ駆動モータ3へ電力供給される。
【0029】また、上記駆動回路10において、トラン
ジスタT2のコレクタ−エミッタ間にはバッテリ電圧V
B の供給により定電流I1 を生成する定電流回路11が
接続され、トランジスタT1のベースには同じくバッテ
リ電圧VB の供給により定電流I2 を生成する定電流回
路12が接続されている。定電流I1 ,I2 は互いに同
じ定電流源から駆動回路10に供給され、互いに同じ値
(I1 =I2 )となっている。定電流回路11,12は
例えば図5の如く構成され、VB ≧2Vで定電流I1
2 が供給され、VB <2Vで定電流I1 ,I2 の供給
が停止される。なお、定電流回路11,12を異なる定
電流源で構成したり、I1 ≠I2 としたりすることも可
能であるが、上記(図5)の如く構成することにより特
性が合わせ易いという利点がある。本実施例では、定電
流回路11により駆動電源部が構成され、定電流回路1
2により駆動停止部が構成されている。
【0030】そして、バッテリ電圧VB の低下に伴い、
定電流回路11,12は以下の如く作用する。即ち、バ
ッテリ電圧VB の低下に伴いトランジスタT2のベース
駆動電流が低下すると、トランジスタT2のコレクタ飽
和電圧が大きくなる。このとき、トランジスタT2のコ
レクタ−エミッタ間の過大な電圧降下によりFET13
のゲート電圧がFET駆動最低電圧(1.5〜2V)よ
りも低下してFET13がオフしてしまい、ポンプ駆動
モータ3が不用意に停止するおそれが生じる。しかし、
本構成では、定電流I1 をFET13のゲートに供給す
ることで上述の電圧降下時にもFET13をオンさせ、
ポンプ駆動モータ3の動作を継続させることができる。
【0031】また、トランジスタT1より前段の入力系
の動作が保証できなくなる電圧レベル(駆動停止電圧)
までバッテリ電圧VB が低下した場合、トランジスタT
1は定電流I2 によりオン状態が保持される。この場
合、トランジスタT3がオンになって定電流I1 がアー
ス側に引かれ、FET13がオフになる。即ち、ポンプ
駆動モータ3は停止状態を維持し、制御が困難な電圧域
にて同モータ3が勝手に回り出すのが防止される。そし
て、バッテリ電圧VB が定電流回路11,12の動作を
停止する電圧VLL(本実施例では、VLL=2V)まで低
下すると、定電流I1 ,I2 の供給が停止される。
【0032】なお、定電流I1 ,I2 の設定値として
は、バッテリ電圧VB の低下時にFET13を高速スイ
ッチングさせることがなく、また、FET13のオフ時
にトランジスタT3を介して定電流I1 をアース側に引
くようにしていることから、トランジスタT2の電流能
力よりも2桁ぐらい小さい微小電流(例えば、数100
μA程度)とするのが好ましい。
【0033】次に、図4を用いて内部ロジック部6の構
成を説明する。内部ロジック部6は、エンジン制御用コ
ンピュータ1からのポンプ制御信号SG1を判定する入
力判定回路15と、入力判定回路15による判定結果に
基づいて前記ポンプ制御信号SG1を高周波信号に変換
して出力する出力設定回路16とを有している。入力判
定回路15は、カウンタ17、周期検出回路18、フリ
ップフロップD1〜D6及び4つの論理回路(AND回
路19〜21,NOR回路22)から構成されている。
周期検出回路18はポンプ制御信号SG1の1周期毎
(本実施例では、12ms毎)に1パルスの信号を生成
し、その信号をクロック信号として前記フリップフロッ
プD2,D4,D6に出力する。
【0034】カウンタ17は、発振回路23からの高周
波パルス信号(例えば、20kHz)により計時し、ポ
ンプ制御信号SG1の1段目〜3段目の論理レベルを検
出する。そして、同信号の1段目の検出時間でフリップ
フロップD1にクロック信号を出力し、2段目の検出時
間でフリップフロップD2にクロック信号を出力し、3
段目の検出時間でフリップフロップD5にクロック信号
を出力する。このとき、フリップフロップD1はポンプ
制御信号SG1の1段目の論理レベルを、フリップフロ
ップD3は2段目の論理レベルを、フリップフロップD
5は3段目の論理レベルを読み込む。また、フリップフ
ロップD2,D4,D6は、周期検出回路18からのク
ロック信号を受けて動作し、そのタイミングで、フリッ
プフロップD2はフリップフロップD1の出力信号を、
フリップフロップD4はフリップフロップD3の出力信
号を、フリップフロップD6はフリップフロップD5の
出力信号をそれぞれ出力する。
【0035】そして、フリップフロップD2,D4,D
6の出力信号によりAND回路19〜21,NOR回路
22の出力のいずれか1つが「1」となり、それがポン
プ制御信号SG1の判定結果として出力設定回路16に
出力される。このとき、ポンプ制御信号SG1が「H」
モード信号であればAND回路19の出力が「1」に、
ポンプ制御信号SG1が「M」モード信号であればAN
D回路20の出力が「1」に、ポンプ制御信号SG1が
「L」モード信号であればAND回路21の出力が
「1」に、また、ポンプ制御信号SG1が「off」モ
ード信号であればNOR回路22の出力が「1」にな
る。
【0036】出力設定回路16において、コンパレータ
24の正入力端子には発振回路23が接続され、負入力
端子には抵抗R1〜R4による定電圧VCCの分圧点が接
続されている。そして、コンパレータ24は、発振回路
23からの高周波(20kHz)の三角波信号と、定電
圧VCC及び抵抗R1〜R4にて設定される基準電圧V S
との比較結果を出力する。また、コンパレータ24の出
力側には、NOR回路22の出力が「1」の時に内部ロ
ジック部6からの変換信号SG2を「0」レベルに固定
するトランジスタT7が設けられている。
【0037】コンパレータ24の基準電圧VS は、前記
AND回路19〜21の出力に応じたトランジスタT4
〜T6のオン・オフ動作により電圧レベルの異なる3つ
の値のいずれかに設定される。具体的には、AND回路
19の出力が「1」の時、基準電圧VS は3つのうち最
低の電圧レベルに設定され(図6(a)に示す)、AN
D回路20の出力が「1」の時、基準電圧VS は中間の
電圧レベルに設定され(図6(b)に示す)、AND回
路21の出力が「1」の時、基準電圧VS は最高の電圧
レベルに設定される(図6(c)に示す)。そして、図
6の如く、コンパレータ24は基準電圧VS による三角
波の波形整形信号(変換信号SG2)を出力する。
【0038】次いで、本実施例における自動車用燃料ポ
ンプ制御装置の作用をエンジン始動時を例にして説明す
る。なお、図7のタイムチャートにおいて、時間t1〜
t2に示すクランキング期間にてスタータモータ25の
駆動によりバッテリ電圧VBがしきい値VL (6V)よ
りも低下し、時間t3にてバッテリ電圧VB がしきい値
L 以上に復帰している。
【0039】時間を追って詳しく説明する。さて、時間
t1では、スタータモータ25によるクランキングが開
始される。このとき、スタータ信号が「1」となること
で、図2に示すOR回路1dから出力される信号が
「1」に保持され、ポンプ制御信号SG1はデューティ
比=100%の信号となる。また、時間t1において、
スタータモータ25はエンジンの停止状態から初期回転
を付与するため、同モータ25には大きな負荷がかかっ
て大電流が流れ、バッテリ電圧VB が大きく低下する。
そして、バッテリ電圧VB がしきい値VL よりも低下す
ると、低電圧検出回路7からの低電圧検出信号SG3が
「1」となる。
【0040】このとき、SG3=「1」がAND回路8
に入力されるため、ポンプ制御信号SG1は内部ロジッ
ク部6をバイパスして、即ち、AND回路8を経てNO
R回路9に入力され、SG1=「1」を受けてNOR回
路9の出力は常に「0」レベルとなる。従って、時間t
1〜t2の期間では、FET13が常にオンとなりポン
プ駆動モータ3は通電状態が維持される。つまり、バッ
テリ電圧VB が内部ロジック部6の動作を保証できない
電圧レベルに低下しているにもかかわらず、ポンプ駆動
モータ3が継続的に駆動し、燃料タンクから燃料噴射系
への燃料供給が実施される。
【0041】その後、時間t2にてエンジンに初爆が来
てスタータ信号が「0」になると、ポンプ制御信号SG
1はエンジンの運転状態に応じた所定のデューティ比信
号に切り換わる。このとき、前述の時間t1〜t2の期
間と同様にVB <VL であるため、ポンプ制御信号SG
1は内部ロジック部6をバイパスして駆動回路10に入
力され、その入力信号に応じてFET13がオン・オフ
する。この場合、ポンプ駆動モータ3は、低周波デュー
ティの信号(ポンプ制御信号SG1)にて低速スイッチ
ングされることで駆動と停止とを小刻みに繰り返すが、
エンジン始動時における燃料噴射系へ供給燃料は確保で
きる。
【0042】また、時間t2にてエンジンが始動する
と、それ以降は、オルタネータの発電によりバッテリ4
が充電され、バッテリ電圧VB が徐々に上昇する。そし
て、V B ≧VL となる時間t3では、低電圧検出回路7
からの低電圧検出信号SG3が「0」レベルに戻り、A
ND回路8の出力が「0」レベルとなる。この場合、内
部ロジック部6からの変換信号SG2がNOR回路9か
ら出力され、FET13は高速スイッチング駆動され
る。即ち、時間t3以降において、ポンプ駆動モータ3
は本来の高速スイッチング動作を行う。
【0043】なお、冬期におけるエンジン始動時やバッ
テリ電圧VB が比較的低下した状態でのエンジン始動時
においては、スタータモータ25によるクランキング期
間(図7の時間t1〜t2の期間)が長引き、バッテリ
電圧VB がさらに低下することが考えられる。この場
合、トランジスタT2のコレクタ−エミッタ間の電圧降
下によりFET13のゲート電圧がFET駆動最低電圧
を下回ると、定電流I1がFET13のゲートに供給さ
れることで、FET13がオンされる。即ち、この場合
にもポンプ駆動モータ3が継続的に駆動される。また、
バッテリ電圧VBが図7に示す状態よりもさらに低下
し、VB <VLL(2V)となった場合には、定電流
1 ,I2 の供給が停止され、入力信号にかかわらずF
ET13がオフになりポンプ駆動モータ3が停止状態と
なる。
【0044】そして、以上詳述した本実施例の燃料ポン
プ制御装置によれば、以下に示す効果を得ることができ
る。即ち、内部ロジック部6は、CPU1aで生成され
た低周波デューティのポンプ制御信号SG1を高周波信
号に変換するが、バッテリ電圧VB が定電圧VCCを保証
する電圧レベルよりも低下すると、内部ロジック部6の
動作が不安定になる。そのため、常に内部ロジック部6
からの信号にてポンプ駆動モータ3を制御する従来の制
御装置では、同モータ3が不用意に停止してしまい、本
来必要な燃料供給が行えなくなるおそれがあった。
【0045】これに対して、本構成では、バッテリ電圧
B が定電圧VCCを保証できる電圧レベルにあれば、内
部ロジック部6による処理後の信号にてポンプ駆動モー
タ3を制御し、バッテリ電圧VB が定電圧VCCを保証で
きない電圧レベルまで低下すれば、内部ロジック部6を
バイパスした信号にてポンプ駆動モータ3を制御する。
従って、バッテリ電圧VB の低下時にもポンプ駆動モー
タ3を駆動させて、必要最小限の燃料供給を確保するこ
とができる。特に、クランキング期間にはスタータモー
タ25の駆動によりバッテリ電圧VB が一時的に大きく
降下するが、ポンプ駆動モータ3の駆動によって燃料供
給を継続でき、エンジン始動を促進することができる。
さらに、クランキング期間にFET13をオン状態で保
持する構成としたため、クランキング期間が長引いて
も、燃料噴射系(インジェクタ等)に十分な燃料を供給
することができる。
【0046】また、本実施例では、駆動回路10に定電
流回路11を設けたことにより、バッテリ電圧VB の低
下時(VLL<VB <VL )におけるトランジスタT2
(駆動回路10)の電圧降下に関係なくFET13のゲ
ートに電力が供給され、ポンプ駆動モータ3による燃料
供給を確保することができる。さらに、駆動回路10に
定電流回路12を設けたことにより、信号入力系の動作
が保証できなくなる電圧レベルまでバッテリ電圧VB
低下した場合において、FET13をオフ状態に保持す
ることができる。従って、同電圧レベルでのポンプ駆動
モータ3への通電を遮断し、制御不能状態に陥ったポン
プ駆動モータ3を確実に停止させることができる。
【0047】また、エンジン制御方法やエンジン仕様の
多様化要求により内部ロジック部34が複雑化する際に
も、燃料ポンプ制御を好適に実施することができる。な
お、この発明の他の実施例として、以下の如く具体化す
ることもできる。
【0048】(1)上記実施例では、通常時(VB ≧V
L 時)において内部ロジック部6からの変換信号SG2
により後段回路(駆動回路10等)を動作させ、電圧低
下時(VB <VL 時)において上記変換信号SG2と内
部ロジック部6をバイパスするポンプ制御信号SG1と
の2信号のうち、後者の信号を優先的に用いて後段回路
を動作させていた。これに代えて、通常時(VB ≧VL
時)においてポンプ制御信号SG1及び変換信号SG2
の2信号のうち、後者の信号を優先的に用いて後段回路
を動作させ、低電圧時(VB <VL 時)において変換信
号SG2をカットオフすると共にポンプ制御信号SG1
を用いて後段回路を動作させるようにしてもよい。この
場合、図1のAND回路8に代えて、例えば低電圧検出
回路7からの低電圧検出信号SG3にて開閉するスイッ
チを内部ロジック部6の直前又は直後に設け、低電圧時
(VB <VL )に同スイッチを開くように構成すればよ
い。
【0049】(2)上記実施例では、内部ロジック部6
において低周波数デューティのポンプ制御信号SG1を
高周波信号に変換し、その変換信号SG2にてポンプ駆
動モータ3への通電電流を制御していた。これに代え
て、内部ロジック部6においてポンプ制御信号SG1を
そのデューティ比に応じた電圧レベルに増幅し、その電
圧レベル差によりポンプ駆動モータ3への通電電流を制
御するようにしもよい。
【0050】(3)上記実施例では、NチャネルMOS
−FET3からなるスイッチング素子をトランジスタT
1〜T3からなる駆動回路10にて駆動したが、スイッ
チング素子をバイポーラトランジスタやIGBT等に変
更したり、駆動回路10の構成を前記スイッチング素子
を駆動し得る他の構成に変更したりすることもできる。
【0051】(4)上記実施例では、バッテリ電圧VB
が低下した場合(VLL<VB <VLの場合)、ポンプ制
御信号SG1に応じて駆動回路10のトランジスタT1
を動作させたが、これに代えてバッテリ電圧VB の低下
時にはトランジスタT1のベースをアースに接続し同ト
ランジスタT1をオフ状態に保持する構成としてもよ
い。この場合、ポンプ制御信号SG1が有れば、ポンプ
駆動モータ3はバッテリ直結状態で動作することにな
る。
【0052】(5)上記実施例では、定電流回路11か
らの定電流I1 をFET13のゲートに供給すること
で、トランジスタT2の電圧降下が著しく大きくなった
場合にもFET13の駆動を継続したが、定電流回路1
1の代わりにFET13のゲートを抵抗でプルアップす
る構成にしてもよい。この場合、その抵抗が駆動電源部
に相当する。
【0053】(6)上記実施例では、エンジン制御用コ
ンピュータ1にて生成されるポンプ制御信号SG1を4
モードのデューティ比信号としたが、この限りではな
く、3モードの信号に変更したり他の形態の信号に変更
したりすることもできる。
【0054】
【発明の効果】請求項1及び2に記載の発明によれば、
バッテリ電圧の低下時において信号処理回路の処理動作
に関係なく燃料ポンプを制御し、少なくとも必要最小限
の燃料供給を行うことができるという優れた効果を発揮
する。
【0055】請求項3に記載の発明によれば、スタータ
モータによるクランキング時にバッテリ電圧が一時的に
低下しても、燃料ポンプの駆動を継続させ機関の始動を
促すことができる。
【0056】請求項4に記載の発明によれば、燃料ポン
プの制御が困難な状態に陥った場合、その燃料ポンプの
動作を確実に停止させることができる。請求項5に記載
の発明によれば、バッテリ電圧の低下により、本来、ス
イッチング素子を駆動させる駆動系の動作が不安定にな
っても、駆動電源部及び駆動停止部の働きにより燃料ポ
ンプの駆動及び停止を確実に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における自動車用燃料ポンプ制御装置の
電気的構成を示す回路図である。
【図2】エンジン制御用コンピュータの内部構成を示す
模式図である。
【図3】(a)〜(d)は、CPUにて生成される4モ
ードのデューティ比信号を示す波形図である。
【図4】内部ロジック部の構成を示す回路図である。
【図5】定電流回路の構成を示す回路図である。
【図6】(a)〜(c)は、内部ロジック部の出力設定
回路を構成するコンパレータの入力と出力とを示す波形
図である。
【図7】実施例における燃料ポンプ制御装置の作用を説
明するためのタイムチャートである。
【図8】従来技術における燃料ポンプ制御装置の電気的
構成を示す回路図である。
【符号の説明】 1…エンジン制御用コンピュータ、2…ポンプ制御回
路、3…ポンプ駆動モータ、4…バッテリ、6…信号処
理回路としての内部ロジック部、7…低電圧検出回路、
8…信号選択回路としてのAND回路、9…信号選択回
路としてのNOR回路、10…駆動回路(素子駆動回
路)、11…駆動電源部としての定電流回路、12…駆
動停止部としての定電流回路、13…スイッチング素子
としてのFET、14…定電圧回路、25…スタータモ
ータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 37/08 F02D 41/22 325 F02D 45/00 390

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリ及び燃料ポンプの駆動用モータ
    に対して直列に接続され、該モータへの通電電流を制御
    するスイッチング素子と、 前記スイッチング素子の駆動用端子に接続された素子駆
    動回路と、 機関運転状態に応じてポンプ制御信号を生成し出力する
    制御用コンピュータと、 バッテリ電圧にて動作し、前記制御用コンピュータから
    のポンプ制御信号を入力して所定の信号処理を行う信号
    処理回路と、 前記信号処理回路の最低駆動電圧を保証する電圧レベル
    に基づいてしきい値を設定し、バッテリ電圧が該しきい
    値よりも低下した際、その旨を示す信号を出力する低電
    圧検出回路と、 前記素子駆動回路の前段に設けられ、前記信号処理回路
    による処理を経て送られるポンプ制御信号と、前記信号
    処理回路をバイパスして送られるポンプ制御信号とを入
    力すると共に、前記低電圧検出回路による信号出力時に
    前記2つのポンプ制御信号のうち後者の信号を優先的に
    用いて前記素子駆動回路を動作させる信号選択回路とを
    備えたことを特徴とする内燃機関用燃料ポンプの制御装
    置。
  2. 【請求項2】 バッテリ電圧から所定の定電圧を生成す
    る定電圧回路を備え、前記信号処理回路は前記定電圧回
    路から供給される定電圧にて動作し、前記低電圧検出回
    路は、該定電圧を保証する電圧レベルに基づいてしきい
    値を設定する請求項1に記載の内燃機関用燃料ポンプの
    制御装置。
  3. 【請求項3】 前記バッテリからの電力供給により駆動
    されて内燃機関に初期回転を付与するスタータモータを
    備え、前記制御用コンピュータは、該スタータモータに
    よるクランキング時に前記スイッチング素子をオン状態
    に保持するポンプ制御信号を出力する請求項1又は2に
    記載の内燃機関用燃料ポンプの制御装置。
  4. 【請求項4】 前記素子駆動回路は、前記低電圧検出回
    路によるしきい値よりも低く且つ前記ポンプ制御信号の
    入力系の動作が保証できなくなる駆動停止電圧に前記バ
    ッテリ電圧が達すると前記スイッチング素子をオフさせ
    る請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関用燃料ポン
    プの制御装置。
  5. 【請求項5】 前記バッテリ電圧が前記低電圧検出回路
    のしきい値と前記駆動停止電圧との間の電圧レベルにあ
    る場合において前記スイッチング素子に駆動電源を供給
    する駆動電源部と、同じく上記電圧レベルにおいて前記
    スイッチング素子をオフして燃料ポンプの駆動を停止さ
    せる駆動停止部とを、前記素子駆動回路に設けた請求項
    4に記載の内燃機関用燃料ポンプの制御装置。
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