JP6067411B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、燃料ポンプを動作させる電動モータの出力トルクを制御することによって燃料圧力を制御する内燃機関の燃料供給装置に関する。

近年、燃料噴射式の内燃機関では、車両や内燃機関の状態に応じて燃料噴射弁の開弁時間を制御することによって、内燃機関に供給される燃料噴射量が制御されることが一般的になっている。燃料噴射弁の開弁時間と内燃機関に供給される燃料噴射量との間の関係を所定の関係に保つためには、燃料噴射弁が噴射する燃料の圧力（以下、燃料圧力と表記する）を一定に維持する必要がある。このため、一般に、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料配管には、燃料圧力を調圧するためのプレッシャーレギュレータが設けられている。

また、燃料噴射式の内燃機関を備える自動二輪車では、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプの吐出流量が内燃機関の運転状態にかかわらず最大流量になるように燃料ポンプの電動モータを駆動することによって、一定の燃料圧力を得る構成が提案されている。このため、このような自動二輪車に対しては、プレッシャーレギュレータに代えて燃料圧力センサを設け、燃料圧力センサによって検出された燃料圧力が内燃機関の運転状態に応じた目標圧力になるように電動モータの駆動電流をフィードバック制御する技術が提案されている。ところが、このような燃料圧力センサは高価であるため、より廉価であることが求められる自動二輪車に対して燃料圧力センサを適用することは困難な面もある。

このような背景から、近年、燃料圧力センサを用いずに燃料ポンプの電動モータを駆動制御することによって燃料圧力を制御する技術が提案されてきている。

一方で、燃料ポンプの電動モータの駆動電流に対する燃料圧力は、燃料ポンプの機械的な個体差や経年変化によって微妙にばらつく傾向にある。このため、燃料ポンプの機械的な個体差や経年変化に伴う燃料圧力のばらつきを抑制するための技術も提案されてきている。

具体的には、特許文献１は、エンジンの燃料供給装置及び燃料供給方法に関し、電動モータの駆動電流がある値であるときの電動モータの標準回転速度と実際に検出された回転速度との差である回転偏差を算出し、算出された回転偏差に基づいて電動モータの駆動電流を補正する構成を開示する。

特許第３６５０５２２公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１は、電動モータの駆動電流がある値であるときの電動モータの標準回転速度と実際に検出された回転速度との差である回転偏差を算出し、算出された回転偏差に基づいて電動モータの駆動電流を補正する構成を有するものであるが、電動モータの回転偏差の要因によっては、電動モータの回転速度に対する燃料圧力の傾向が逆になることがある。

具体的には、本発明者の検討によれば、燃料ポンプ内のロータの回転に対する負荷要素が変化した場合には、電動モータの回転速度の増加に伴い燃料圧力は増加し、電動モータの回転速度の変化に対する燃料圧力の変化の傾向は、電動モータの出力特性に対するものと同じ傾向になった。ところが、燃料ポンプ内のロータ周りの燃料の洩れ要素が変化した場合には、電動モータの回転速度の増加に伴って燃料圧力は減少してしまい、電動モータの回転速度の変化に対する燃料圧力の変化の傾向は電動モータの出力特性に対するものと逆の傾向になってしまう。

このため、特許文献１の構成のように、電動モータの回転速度のみに基づいて電動モータの駆動電流を補正した場合には、例えば本来は電動モータの駆動電流を減少すべきところを増加させてしまう等の電動モータの駆動電流を適切に補正できない事象が発生するために、燃料ポンプの機械的な個体差や経年変化に伴う燃料圧力のばらつきを確実に抑制できない可能性がある。特に、エンジンのアイドリング時には、燃料圧力が一定であることが求められるため、燃料ポンプの機械的な個体差や経年変化に伴う燃料圧力のばらつきを確実に抑制することが望まれる。

つまり、現状では、電動モータの駆動電流を適切に補正し、燃料ポンプの機械的な個体差や経年変化に伴う燃料圧力のばらつきを抑制する新規な構成を実現することが要望された状況にある。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、燃料ポンプの機械的な個体差や経年変化に伴う燃料圧力のばらつきを吸収して、燃料圧力を精度よく制御することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記燃料ポンプを動作させる直流電動モータと、を備える内燃機関の燃料供給装置において、２つの規準点で前記直流電動モータを駆動しているときの前記直流電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記駆動電流値、前記駆動電圧値、及び前記回転速度値に基づいて前記直流電動モータの誘起電圧定数を算出し、算出された前記誘起電圧定数を用いて前記燃料噴射弁に圧送される前記燃料の圧力が一定になるように前記直流電動モータの出力トルクを補正する補正部と、を備え、前記補正部は、前記２つの規準点における前記直流電動モータの前記駆動電流値、前記駆動電圧値、及び前記回転速度値を変数とする線形１次連立方程式を用いて前記直流電動モータの前記誘起電圧定数を算出し、前記線形１次連立方程式は、前記直流電動モータの前記誘起電圧定数をＫｅ、前記直流電動モータを構成するコイルの抵抗をＲ、前記２つの規準点における前記直流電動モータの前記駆動電流値をそれぞれＩ１、Ｉ２、前記駆動電圧値をそれぞれＶ１、Ｖ２、及び前記回転速度値をそれぞれＮ１、Ｎ２とした場合に、Ｖ１＝Ｎ１×Ｋｅ＋Ｉ１×Ｒ、及びＶ２＝Ｎ２×Ｋｅ＋Ｉ２×Ｒという２つの数式が連立したものであり、前記補正部は、前記線形１次連立方程式でＲを消去してＫｅについて解いて得られるＫｅ＝（Ｉ１×Ｖ２−Ｉ２×Ｖ１）／（Ｉ１×Ｎ２−Ｉ２×Ｎ１）という数式を用いて、前記抵抗に依存しない態様の前記誘起電圧定数を算出することを第１の局面とする内燃機関の燃料供給装置である。

また、本発明は、かかる第１の局面に加えて、前記２つの規準点は、予め定められた互いに異なる２つの基準デューティ比で前記直流電動モータを駆動した規準点であることを第２の局面とする。

本発明の第１の局面にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、２つの規準点で燃料ポンプの直流電動モータを駆動しているときのその直流電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出する検出部と、検出部によって検出された駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値に基づいて直流電動モータの誘起電圧定数を算出し、算出された誘起電圧定数を用いて燃料噴射弁に圧送される燃料の圧力が一定になるように直流電動モータの出力トルクを補正する補正部と、を備え、補正部が、２つの規準点における直流電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を変数とする線形１次連立方程式を用いて直流電動モータの誘起電圧定数を算出し、線形１次連立方程式が、直流電動モータの誘起電圧定数をＫｅ、直流電動モータを構成するコイルの抵抗をＲ、２つの規準点における直流電動モータの駆動電流値をそれぞれＩ１、Ｉ２、駆動電圧値をそれぞれＶ１、Ｖ２、及び回転速度値をそれぞれＮ１、Ｎ２とした場合に、Ｖ１＝Ｎ１×Ｋｅ＋Ｉ１×Ｒ、及びＶ２＝Ｎ２×Ｋｅ＋Ｉ２×Ｒという２つの数式が連立したものであり、補正部が、線形１次連立方程式でＲを消去してＫｅについて解いて得られるＫｅ＝（Ｉ１×Ｖ２−Ｉ２×Ｖ１）／（Ｉ１×Ｎ２−Ｉ２×Ｎ１）という数式を用いて、抵抗に依存しない態様の誘起電圧定数を算出することにより、直流電動モータの駆動トルク以外の燃料圧力のばらつき要素が存在する場合であっても、直流電動モータの出力トルクを所定の一定値に維持するために必要な駆動電流値を正確に求めることができるので、直流電動モータの出力トルクを適切に補正しながら、燃料圧力のばらつきを吸収して燃料圧力を精度よく制御できる。

また、本発明の第２の局面にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、２つの規準点における予め定められた互いに異なる２つの基準デューティ比を基準として直流電動モータを駆動した際の直流電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出することにより、煩雑なフィードバック制御をする必要性を排することができると共に、簡便、かつ、迅速に直流電動モータの誘起電圧定数を算出することができ、直流電動モータの出力トルクを適切に補正しながら、燃料圧力のばらつきを吸収して燃料圧力を精度よく制御できる。

図１は、本発明の実施形態における内燃機関及び燃料供給装置の構成を示す模式図である。 図２（ａ）は、本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプの構成を示す模式的な部分断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ部を拡大して示す部分拡大図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのロアカバーを図２（ａ）の上方から下方に向けて見た上面図である。図２（ｄ）は、図２（ａ）に示す本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのロータを図２（ａ）の下方から上方に向けて見た底面図である。また、図２（ｅ）は、図２（ａ）に示す本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのハウジングを図２（ａ）の下方から上方に向けて見た底面図である。 図３（ａ）は、本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのモータ部が有する電動モータの駆動電流と燃料ポンプから吐出される燃料圧力との関係を示す図であり、図３（ｂ）は、本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのモータ部が有する電動モータを定電流で駆動した際の電動モータのトルク定数と燃料ポンプから吐出される燃料圧力との関係を示す図である。 図４（ａ）は、本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのモータ部が有する電動モータを定電流で駆動した際の電動モータの回転速度と燃料ポンプから吐出される燃料圧力との関係の一例を示す図であり、図４（ｂ）は、本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのモータ部が有する電動モータを定電流で駆動した際の電動モータの回転速度数と燃料ポンプから吐出される燃料圧力との関係の別の例を示す図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関の燃料供給装置につき、詳細に説明する。

〔内燃機関の構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における燃料供給装置Ｓが適用される内燃機関１の構成について、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における内燃機関１及び燃料供給装置Ｓの構成を示す模式図である。

図１に示すように、内燃機関１は、図示を省略する車両に搭載され、シリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の側壁内には、シリンダブロック２及びその内部を冷却するための冷却水が流通する冷却水通路３が形成されている。冷却水通路３には、冷却水通路３を流通する冷却水の温度を検出する水温センサ４が設けられている。なお、図１中では、説明の便宜上、内燃機関１を単気筒として示しているが、複数の気筒を有するものであってもよく、その配列も直列、水平対向やＶ型等であってもよい。また、図１中では、説明の便宜上、内燃機関１を水冷式として示すが、空冷式であってもよく、かかる場合には、水温センサ４の代わりに内燃機関１の温度を検出自在な温度センサをシリンダブロック２等に装着してもよい。

シリンダブロック２の内部には、ピストン５が配置されている。ピストン５は、コンロッド６を介してクランク７に連結されている。クランク７の近傍には、クランク７の回転角度を検出するクランク角センサ８が、内燃機関１の回転速度を検出すべく設けられている。シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド９が装着されている。ピストン５の上面、及びシリンダヘッド９の内面が成す内部空間は、燃焼室１０となる。

シリンダヘッド９には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１１が設けられている。点火プラグ１１の点火動作は、詳細は後述するＥＣＵ１０２が図示を省略する点火コイルへの通電を制御することによって制御される。

また、シリンダヘッド９には、燃焼室１０と吸気通路１２とを開閉自在に連通する吸気バルブ１３が設けられている。吸気通路１２は、シリンダヘッド９に固設される吸気管ＩＭ内に形成され、更に、吸気管ＩＭは、吸気通路１２内に燃料を噴射する燃料噴射弁１４、及び燃料噴射弁１４の上流側に配置されるスロットルバルブ１５を備える。なお、燃料噴射弁１４は、燃焼室１０内に直接燃料を噴射するものであってもよい。

更に、シリンダヘッド９には、吸気管ＩＭの反対側に排気管ＥＭが固設され、排気管ＥＭ内には、燃焼室１０と連通する排気通路１６が形成されている。かかるシリンダヘッド９には、燃焼室１０と排気通路１６とを開閉自在に連通する排気バルブ１７が設けられている。

〔燃料供給装置の構成〕
次に、図１を参照して、本実施形態における燃料供給装置Ｓの構成について説明する。

本実施形態における燃料供給装置Ｓは、燃料噴射弁１４に燃料を供給する装置であり、図１に示すように、燃料タンク１００と、燃料ポンプ１０１と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０２と、を備えている。燃料タンク１００は、燃料噴射弁１４に供給する燃料を貯留するものである。燃料ポンプ１０１は、燃料配管１０３を介して燃料タンク１００に貯留されている燃料を燃料噴射弁１４に圧送するものである。かかる燃料ポンプ１０１の構成の詳細については、後述する。

ＥＣＵ１０２は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置であり、図示を省略するメモリを有する。かかるメモリには、必要な制御プログラム及び制御データが記憶され、ＥＣＵ１０２は、メモリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行することによって、燃料供給装置Ｓ全体の動作を制御する。ＥＣＵ１０２は、駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、回転速度値検出部１０２ｃ、及び駆動電流算出部１０２ｄを、各々、制御プログラムを実行する際の機能ブロックとして
有する。駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、及び回転速度値検出部１０２ｃは本発明に係る検出部として機能し、駆動電流算出部１０２ｄは本発明に係る補正部として機能するものであり、これら各部の機能の詳細については、後述する。

〔燃料ポンプの構成〕
次に、図２を参照して、本実施形態における燃料ポンプ１０１の構成について説明する。

図２（ａ）は、本実施形態における燃料供給装置Ｓの燃料ポンプ１０１の構成を示す模式的な部分断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＢ部を拡大して示す部分拡大図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのロアカバーを図２（ａ）の上方から下方に向けて見た上面図である。図２（ｄ）は、図２（ａ）に示す本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのロータを図２（ａ）の下方から上方に向けて見た底面図である。また、図２（ｅ）は、図２（ａ）に示す本実施形態における燃料供給装置の燃料ポンプのハウジングを図２（ａ）の下方から上方に向けて見た底面図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態における燃料ポンプ１０１は、燃料タンク１００から燃料噴射弁１４に燃料を圧送するポンプ部１０１ａと、ポンプ部１０１ａを駆動するモータ部１０１ｂと、を備えている。モータ部１０１ｂは、車両に搭載された図示を省略するバッテリ等からの電力で、その内蔵する電動モータを駆動することによって、電動モータの出力軸であり、かつ、ポンプ部１０１ａ及びモータ部１０１ｂの中心軸Ｚと同軸である回転軸１１０を回転駆動自在である。かかる電動モータは、典型的にはＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御される直流モータである。また、ポンプ部１０１ａは、回転軸１１０に軸支されてフィン部１１１ａが形成されたロータ１１１を有する。かかるロータ１１１は、溝部１１３を有するロアカバー１１２と溝部１１５を有するハウジング１１４との間に画成される収容室１１６中に収容される。ここで、収容室１１６において、ロータ１１１とロアカバー１１２との間の間隙、及びロータ１１１とハウジング１１４との間の間隙を、各々ＣＬで示す。また、ロアカバー１１２に形成された溝部１１３の深さ及びハウジング１１４に形成された溝部１１５の深さを、各々Ｄで示す。

このような構成を有する燃料ポンプ１０１では、モータ部１０１ｂが回転軸１１０を駆動して回転させると、回転軸１１０の一端部に固設されたロータ１１１が高速で回転されてそのフィン部１１１ａが収容室１１６内の燃料を高速で撹拌し、これに伴って、ロアカバー１１２に形成された溝部１１３の吸入口１１３ａとハウジング１１４に形成された溝部１１５の吐出口１１５ａとの間に圧力勾配が生じるため、燃料タンク１００内の燃料は、図示を省略するフィルターを経た後で溝部１１３の吸入口１１３ａを介して燃料ポンプ１０１内に吸入される。このように燃料タンク１００から吸入された燃料は、収容室１１６及び溝部１１５の吐出口１１５ａを経ながら燃料ポンプ１０１内を図２（ａ）及び図２（ｂ）中で下方から上方に送られて、燃料ポンプ１０１から燃料配管１０３に吐出され、燃料噴射弁１４に圧送されることになる。

〔燃料供給処理〕
以上のような構成を有する本実施形態の燃料供給装置Ｓでは、ＥＣＵ１０２が以下に示す燃料供給処理を実行することによって、燃料圧力のばらつきを吸収して燃料圧力を精度よく制御する。以下、更に、図３及び図４をも参照して、エンジン制御処理を実行する際のＥＣＵ１０２の動作について、詳細に説明する。

図３（ａ）は、本実施形態における燃料供給装置Ｓの燃料ポンプ１０１のモータ部１０
１ｂが有する電動モータの駆動電流と燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力との関係を示す図である。図３（ｂ）は、本実施形態における燃料供給装置Ｓの燃料ポンプ１０１のモータ部１０１ｂが有する電動モータを定電流で駆動した際の電動モータのトルク定数と燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力との関係を示す図である。図４（ａ）は、本実施形態における燃料供給装置Ｓの燃料ポンプ１０１のモータ部１０１ｂが有する電動モータを定電流で駆動した際の電動モータの回転速度と燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力との関係の一例を示す図である。また、図４（ｂ）は、本実施形態における燃料供給装置Ｓの燃料ポンプ１０１のモータ部１０１ｂが有する電動モータを定電流で駆動した際の電動モータの回転速度数と燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力との関係の別の例を示す図である。なお、図３及び図４中で示す燃料圧力は、説明の便宜上、燃料噴射弁１４が閉じられた状態での燃料圧力である締め切り圧として示す。また、図３（ｂ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、燃料ポンプ１０１が有する電動モータは、定格内の定電流で駆動した。

ここで、図３（ａ）に示すように、燃料ポンプ１０１の電動モータを駆動した際には、かかる電動モータの駆動電流と燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力との間には比例関係があることが分かるが、更に、かかる電動モータがある一定値の電流（定電流）で駆動される場合であっても、その電動モータのトルク定数Ｋｔのばらつきのために燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力にばらつきが生じることも分かる。なお、図３（ａ）に示す４つの特性曲線は、各々、かかる電動モータのトルク定数Ｋｔの値がＫ１、Ｋ２、Ｋ３及びＫ４（Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３＜Ｋ４）であるときの電動モータの駆動電流と燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力との関係を現す特性曲線を示しており、トルク定数Ｋｔが大きくなるほど燃料圧力も大きくなる特性を呈していることも分かる。

一方で、図３（ｂ）に示すように、燃料ポンプ１０１の電動モータを定電流で駆動した際には、かかる電動モータのトルク定数Ｋｔと燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力との間には比例関係があることが分かる。

更に、一般的に、燃料ポンプ１０１の電動モータの出力トルクＴは、以下の数式（数１）で示すように、その電動モータのトルク定数Ｋｔとその電動モータの駆動電流Ｉとの積で与えられる。つまり、かかる電動モータのトルク定数Ｋｔが分かれば、その電動モータの一定の出力トルクＴを得るために必要なその電動モータの駆動電流Ｉの値が求まることになる。ここで、かかる電動モータのトルク定数Ｋｔは、その電動モータの誘起電圧定数Ｋｅと等しい値をとり、かつ、かかる電動モータの出力トルクＴは、燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力に比例するため、かかる電動モータの誘起電圧定数Ｋｅが分かれば、燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力を一定にするために必要なその電動モータの駆動電流Ｉの値が求まることになる。よって、このようにして駆動電流Ｉの値が求まれば、その駆動電流Ｉの値で電動モータを定電流駆動することにより、燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力を一定にすることができることになる。

そこで、本実施形態における燃料供給処理Ｓでは、まず、駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、及び回転速度値検出部１０２ｃが、各々、２つの規準点で燃料ポンプ１０１の電動モータを駆動しているときのその電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出する。かかる駆動電流値及び駆動電圧値は、ＥＣＵ１０２が燃料ポンプ１０１の電動モータを駆動する際の各々の値を検出して得られるものであり、回転速度値は、燃料ポンプ１０１に装着された図示を省略するセンサが検出した燃料ポン
プ１０１の回転軸１１０の回転角変化等の検出値に基づいて得られるものである。

具体的には、駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、及び回転速度値検出部１０２ｃは、各々、図３（ａ）に示す燃料ポンプ１０１の電動モータの駆動電流の値が予め定められて互いに異なるＩ１及びＩ２であるときのその電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出する。モータ１０１ｂの駆動電流値が各々Ｉ１及びＩ２である２つの規準点では、燃料ポンプ１０１の電動モータは、駆動電流値Ｉ１及びＩ２に対応して互いに異なる２つの基準デューティ比で駆動されていることになる。

次に、駆動電流算出部１０２ｄが、駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、及び回転速度値検出部１０２ｃによって検出された燃料ポンプ１０１の電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値に基づいて、その電動モータの誘起電圧定数Ｋｅを算出する。なお、誘起電圧定数Ｋｅとは、電動モータの回転に伴い発生する誘起電圧をその回転速度で除した値であり、逆起電力定数と呼ばれることもある。

具体的には、燃料ポンプ１０１の電動モータに関して、２つの規準点における駆動電流値Ｉ１及びＩ２、駆動電圧値Ｖ１及びＶ２、並びに回転速度値Ｎ１及びＮ２、並びに誘起電圧定数Ｋｅの間には、以下の各々が線形１次方程式である数式（数２）及び数式（数３）により表される関係がある。なお、数式（数２）及び数式（数３）中のパラメータＲは、燃料ポンプ１０１の電動モータを構成するコイルの抵抗を示している。

かかる数式（数２）及び数式（数３）において、燃料ポンプ１０１の電動モータの仕様が決まれば、誘起電圧定数Ｋｅ及び抵抗Ｒは定数である。このため、数式（数２）及び数式（数２）を連立させて誘起電圧定数Ｋｅについて解くことによって、誘起電圧定数Ｋｅは、以下に示す数式（数４）のように表すことができる。そこで、駆動電流算出部１０２ｄは、２つの規準点において駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、及び回転速度値検出部１０２ｃが、各々検出した駆動電流値Ｉ１及びＩ２、駆動電圧値Ｖ１及びＶ２、並びに回転速度値Ｎ１及びＮ２を、数式（数４）に代入することによって、モータ部１０１ｂの誘起電圧定数Ｋｅを算出することになる。なお、誘起電圧定数Ｋｅの算出の精度を上げるため等には、燃料ポンプ１０１の電動モータを駆動しているときのその電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出する規準点を３以上に増やしてもかまわない。

そして、駆動電流算出部１０２ｄは、算出された燃料ポンプ１０１の電動モータの誘起電圧定数Ｋｅを用いて燃料噴射弁１４に圧送される燃料の圧力が一定になるように燃料ポンプ１０１の電動モータの出力トルク、つまり燃料ポンプ１０１から燃料配管１０３に吐出される燃料圧力を補正することになる。具体的には、燃料ポンプ１０１の電動モータにおいては、誘起電圧定数Ｋｅとトルク定数Ｋｔとは同じ値であり、燃料ポンプ１０１の電動モータの出力トルクＴは、その電動モータのトルク定数Ｋｔと駆動電流Ｉとの積になる
ので、駆動電流算出部１０２ｄは、上述した数式（数１）を参照して、燃料ポンプ１０１の電動モータの誘起電圧定数Ｋｅを用いて一定の出力トルクを得るための必要駆動電流値を算出し、このように算出された必要駆動電流値に一致するように、その電動モータへ与える駆動電流を補正する。これにより、燃料圧力のばらつきを吸収して燃料圧力を精度よく制御することができる。

一方で、例えば燃料ポンプ１０１内において燃料が流れる溝部１１３及び溝部１１５の深さＤが変化した場合等、ロータ１１１の回転負荷要素が変化した場合には、図４（ａ）に示すように、燃料ポンプ１０１の電動モータの回転速度の増加に伴い燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力が増加するため、かかる電動モータにおける回転速度に対する燃料圧力の変化特性は、その電動モータの出力トルクの変化特性と同じ傾向になる。ところが、例えばロータ１１１周囲のクリアランス、つまりロータ１１１とロアカバー１１２との間の間隙ＣＬ、及びロータ１１１とハウジング１１４との間の間隙ＣＬが変化した場合等、ロータ１１１周りの燃料の洩れ要素が変化した場合には、燃料ポンプ１０１の電動モータの回転速度の増加に伴い燃料ポンプ１０１から吐出される燃料圧力は減少するため、かかる電動モータにおける回転速度に対する燃料圧力の変化特性は、その電動モータの出力トルクの変化特性と逆の傾向になる。このため、特許文献１に開示された構成のように、燃料ポンプ１０１の電動モータの回転速度のみに基づいて、その電動モータの駆動電流を補正した場合、その駆動電流を適切に補正できないために、燃料ポンプ１０１の機械的な個体差や経年変化に伴う燃料圧力のばらつきを抑制できない可能性があることが分かる。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態における燃料供給処理では、駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、及び回転速度値検出部１０２ｃが、各々、２つの規準点で燃料ポンプ１０１を駆動しているときのモータ部１０１ｂの電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出し、駆動電流算出部１０２ｄが、検出されたモータ部１０１ｂの電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値に基づいてモータ部１０１ｂの電動モータの誘起電圧定数Ｋｅを算出し、算出された誘起電圧定数Ｋｅを用いて燃料噴射弁１４に圧送される燃料の圧力が一定になるようにモータ部１０１ｂの電動モータの出力トルクを補正する。これにより、モータ部１０１ｂの電動モータの駆動トルク以外の燃料圧力のばらつき要素がある場合であってもモータ部１０１ｂの電動モータのトルク定数Ｋｔを求めることができるので、モータ部１０１ｂの電動モータの出力トルクＴを適切に補正し、燃料圧力のばらつきを吸収して燃料圧力を精度よく制御できる。

また、駆動電流値検出部１０２ａ、駆動電圧値検出部１０２ｂ、及び回転速度値検出部１０２ｃは、各々、予め定められた互いに異なる２つの基準デューティ比でモータを駆動した規準点で燃料ポンプ１０１を駆動しているときのモータ部１０１ｂの電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出する。これにより、予め定められた互いに異なる２つの基準デューティ比を基準としてモータ部１０１ｂの電動モータを駆動した際の電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出するので、フィードバック制御することなく、簡便、かつ、迅速にモータ部１０１ｂの電動モータの誘起電圧定数Ｋｅを算出することができる。

また、駆動電流算出部１０２ｄが、２つの規準点におけるモータ部１０１ｂの電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を変数とする線形１次連立方程式を用いて、その電動モータの誘起電圧定数Ｋｅを算出する。これにより、複雑な演算処理を排することができ、演算負荷及び記憶負荷の少ない態様で、簡便、かつ、迅速にモータ部１０１ｂの電動モータの誘起電圧定数Ｋｅを算出することができる。

なお、本発明は、構成要素の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、燃料ポンプの機械的な個体差や経年変化に伴う燃料圧力のばらつきを吸収して、燃料圧力を精度よく制御することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から自動二輪車等の内燃機関の燃料供給装置に広範に適用され得るものと期待される。

１…エンジン
２…シリンダブロック
２ａ…気筒
３…冷却水通路
４…水温センサ
５…ピストン
６…コンロッド
７…クランク
８…クランク角センサ
９…シリンダヘッド
１０…燃焼室
１１…点火プラグ
１２…吸気通路
１３…吸気バルブ
１４…燃料噴射弁
１５…スロットルバルブ
１６…排気通路
１７…排気バルブ
ＩＭ…吸気管
ＥＭ…排気管
１００…燃料タンク
１０１…燃料ポンプ
１０１ａ…ポンプ部
１０１ｂ…モータ部
１０２…ＥＣＵ
１０２ａ…駆動電流値検出部
１０２ｂ…駆動電圧値検出部
１０２ｃ…回転速度値検出部
１０２ｄ…駆動電流算出部
１０３…燃料配管
１１０…回転軸
１１１…ロータ
１１１ａ…フィン部
１１２…ロアカバー
１１３…溝部
１１３ａ…吸入口
１１４…ハウジング
１１５…溝部
１１５ａ…吐出口
１１６…収容室
Ｚ…中心軸

Claims (2)

1. 燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記燃料ポンプを動作させる直流電動モータと、を備える内燃機関の燃料供給装置において、
   ２つの規準点で前記直流電動モータを駆動しているときの前記直流電動モータの駆動電流値、駆動電圧値、及び回転速度値を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記駆動電流値、前記駆動電圧値、及び前記回転速度値に基づいて前記直流電動モータの誘起電圧定数を算出し、算出された前記誘起電圧定数を用いて前記燃料噴射弁に圧送される前記燃料の圧力が一定になるように前記直流電動モータの出力トルクを補正する補正部と、
   を備え、
   前記補正部は、前記２つの規準点における前記直流電動モータの前記駆動電流値、前記駆動電圧値、及び前記回転速度値を変数とする線形１次連立方程式を用いて前記直流電動モータの前記誘起電圧定数を算出し、
   前記線形１次連立方程式は、前記直流電動モータの前記誘起電圧定数をＫｅ、前記直流電動モータを構成するコイルの抵抗をＲ、前記２つの規準点における前記直流電動モータの前記駆動電流値をそれぞれＩ１、Ｉ２、前記駆動電圧値をそれぞれＶ１、Ｖ２、及び前記回転速度値をそれぞれＮ１、Ｎ２とした場合に、Ｖ１＝Ｎ１×Ｋｅ＋Ｉ１×Ｒ、及びＶ２＝Ｎ２×Ｋｅ＋Ｉ２×Ｒという２つの数式が連立したものであり、
   前記補正部は、前記線形１次連立方程式でＲを消去してＫｅについて解いて得られるＫｅ＝（Ｉ１×Ｖ２−Ｉ２×Ｖ１）／（Ｉ１×Ｎ２−Ｉ２×Ｎ１）という数式を用いて、前記抵抗に依存しない態様の前記誘起電圧定数を算出することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記２つの規準点は、予め定められた互いに異なる２つの基準デューティ比で前記直流電動モータを駆動した規準点であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。

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