JP6206218B2 - 燃料ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシ付きモータを駆動源とする燃料ポンプの印加電圧を内燃機関の運転条件に応じて制御する燃料ポンプの制御装置に関する発明である。

車両に搭載される燃料ポンプは、低コスト化の観点からブラシ付きモータを駆動源とする燃料ポンプを使用することが多い。このブラシ付きモータを駆動源とする燃料ポンプを搭載したシステムにおいては、内燃機関の運転条件に応じた要求吐出流量や要求燃圧に基づいて燃料ポンプの印加電圧を制御するようにしたものがある。その際、アイドル運転時や低速運転時等の要求吐出流量や要求燃圧が低い運転条件では、燃料ポンプの印加電圧を低く抑えることで、省電力や低騒音を実現することが可能となる。

また、特許文献１（特開２００８−２９１７５６号公報）に記載されているように、燃料ポンプの起動時の突入電流に基づいてモータのブラシ抵抗を算出し、このブラシ抵抗に基づいてモータのブラシ劣化を判定するようにしたものもある。

特開２００８−２９１７５６号公報

ブラシ付きモータを駆動源とする燃料ポンプは、ブラシの極性が切り替わるときにブラシ表面に発生する火花によりブラシ表面（金属表面）の酸化皮膜を適度に破壊して抵抗値が増大することを防止する自浄作用がある。しかし、燃料ポンプの印加電圧を低く抑える低電圧駆動時は、ブラシ表面に流れる電流が小さく、酸化皮膜が破壊され難くなるため、低電圧駆動を長時間継続すると、ブラシ表面の酸化皮膜の抵抗が大きくなってブラシ抵抗が増大する可能性がある。ブラシ抵抗が増大すると、電流が流れ難くなるため、燃料ポンプの吐出流量の低下を引き起こすという問題がある。

この対策として、予めブラシ抵抗が増大した状態を見込んだ大流量の燃料ポンプを採用し、且つ、燃料ポンプの最低駆動電圧（印加電圧の下限値）を高めに設定せざるを得ないのが現状である。このため、高出力の燃料ポンプを採用する必要があり、コストアップを招くと共に、燃料ポンプの印加電圧を必要最小限の電圧まで下げることができず、燃費の低下を招いてしまう。また、上記特許文献１の技術は、モータのブラシ劣化を判定することはできるが、上述した問題による抵抗値の増大をブラシ磨耗による劣化と誤って判定する可能性があるうえ、上述の問題を解決する手段にもならない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、コストアップや燃費の低下を招くことなく、燃料ポンプのブラシ抵抗の増大による吐出流量の低下を防止することができる燃料ポンプの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ブラシ付きモータ（２３）を駆動源とする燃料ポンプ（１３）の印加電圧を内燃機関の運転条件に応じて制御する燃料ポンプの制御装置において、モータ（２３）のブラシ抵抗又はこれと相関関係を有する情報（以下これらを「ブラシ抵抗情報」と総称する）が所定の基準値に対してブラシ抵抗の増加方向に所定値以上変化したときに、燃料ポンプ（１３）の印加電圧を所定電圧以上に保持するブラシクリーニング制御を実施するクリーニング制御手段（３９）と、燃料ポンプ（１３）の吐出燃圧を検出する燃圧センサ（２４）と、燃圧センサ（２４）で検出した吐出燃圧を目標吐出燃圧に一致させるように燃料ポンプ（１３）の印加電圧をフィードバック補正する燃圧フィードバック制御を実行するポンプ制御手段（３９）と、を備える。クリーニング制御手段は、ベーパの防止に必要な燃圧であるベース低圧側目標燃圧と、予め設定されたクリーニング時目標燃圧と、のうちの大きい方の燃圧を、目標吐出燃圧として設定することにより、ブラシクリーニング制御を実行する。

この構成では、ブラシ抵抗情報が基準値に対してブラシ抵抗の増加方向に所定値以上変化したときに、ブラシクリーニング制御を実施することで、燃料ポンプのブラシ表面の酸化皮膜の抵抗が大きくなってブラシ抵抗がある程度増大したときに、ブラシクリーニング制御を実施することができる。このブラシクリーニング制御では、燃料ポンプの印加電圧を所定電圧（例えばブラシ表面の酸化皮膜を適度に破壊するのに必要な最低電圧又はそれよりも少し高い電圧）以上に保持することで、ブラシに流れる電流を増大させ、ブラシ表面に発生する火花によりブラシ表面の酸化皮膜を適度に破壊して、ブラシ抵抗を減少させることができる。これにより、ブラシ抵抗が過剰に増大することを未然に防止することができ、燃料ポンプのブラシ抵抗の増大による吐出流量の低下を防止することができる。この場合、必要以上に高出力の燃料ポンプを採用する必要がなく、また、燃料ポンプの印加電圧を必要最小限の電圧まで下げることも可能となり、コストアップや燃費低下を招くことを回避できる。

図１は本発明の実施例１における燃料供給システムの概略構成を示す図である。 図２は低圧側燃圧制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図３は実施例１のブラシクリーニング制御実施判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図４は実施例１のブラシクリーニング制御終了判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は実施例２のブラシクリーニング制御実施判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は実施例２のブラシクリーニング制御終了判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて筒内噴射式のエンジン（内燃機関）の燃料供給システムの概略構成を説明する。

燃料を貯溜する燃料タンク１１内には、該燃料タンク１１内の燃料残量が少ないときに、後述するジェットポンプ２１により燃料を集中的に溜めるサブタンク１２が配置され、燃料タンク１１内の燃料レベルがサブタンク１２の上部開口よりも高いときには、燃料タンク１１内の燃料がサブタンク１２の上部開口から該サブタンク１２内に流入して該サブタンク１２内が燃料で満たされる。

サブタンク１２内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ１３（燃料ポンプ）が設置され、この低圧ポンプ１３の吸入口には、サクションフィルタ１４が装着されている。低圧ポンプ１３は、駆動源としてブラシ付きモータ２３を内蔵し、バッテリ（図示せず）の電圧を電源電圧として駆動される。この低圧ポンプ１３から吐出される燃料は、低圧燃料配管１５を通して高圧ポンプ１６に供給されると共に、固定リターン配管１７を通してジェットポンプ２１に供給される。

低圧燃料配管１５には、低圧ポンプ１３から吐出された燃料を濾過する燃料フィルタ１８と、低圧燃料配管１５等の低圧燃料系内の燃圧（低圧ポンプ１３から吐出される燃料の圧力）を検出する低圧側燃圧センサ２４が設けられている。更に、低圧燃料配管１５には、プレッシャレギュレータ１９が接続され、このプレッシャレギュレータ１９は、低圧燃料配管１５等の低圧燃料系内の燃圧（低圧ポンプ１３から吐出される燃料の圧力）が所定燃圧（例えば６５０ｋＰａ）以上になったときに開弁動作して低圧燃料系内の燃料を燃料タンク１１側に戻すことで、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧を越えないように調節する。プレッシャレギュレータ１９には、所定燃圧を越える余剰燃料を燃料タンク１１内に戻すためのリターン配管２０が接続されている。

また、サブタンク１２の下部には、燃料タンク１１内の燃料をサブタンク１２内に供給するジェットポンプ２１が取り付けられ、このジェットポンプ２１の導入ポートには、低圧ポンプ１３の固定リターン配管１７が接続されている。固定リターン配管１７の途中には、ジェットポンプ２１に供給する燃料の流量を決定するオリフィス２２が設けられている。固定リターン配管１７から供給される燃料がジェットポンプ２１の導入ポートに噴き出されることで、ジェットポンプ２１内に負圧（ポンプ作用）が発生して、この負圧により燃料タンク１１内の燃料をジェットポンプ２１内に吸い込んでサブタンク１２内に流入させる。オリフィス２２は、ジェトポンプ２１に必要なリターン燃料を通過させる一方で、低圧ポンプ１３からの吐出燃料量を規制する固定絞りの機能を持ち、低圧ポンプ１３の吐出流量を一定量以上になる様に設定した場合、リターン側へ流れる燃料量が規制されることにより、低圧配管１５の燃料圧力を上昇させる様に作用する。この作用により、低圧ポンプ１３への駆動電圧を可変制御することにより、低圧配管１５の燃料圧力を可変に制御する機能を実現している。

高圧ポンプ１６は、ポンプ室内でピストンを往復運動させて燃料を吸入／吐出するピストンポンプであり、ピストンは、エンジンのカム軸によって駆動される。この高圧ポンプ１６の吸入口側には、図示しない燃圧制御弁（例えば常開型の電磁弁）が設けられ、この燃圧制御弁の通電時期を制御することで、高圧ポンプ１６の吐出量を制御して燃圧（吐出圧力）を制御するようになっている。

高圧ポンプ１６から吐出された燃料は、デリバリパイプ３４に送られ、このデリバリパイプ３４からエンジンの各気筒の上部に取り付けられた燃料噴射弁３５に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ３４には、デリバリパイプ３４等の高圧燃料系内の燃圧（高圧ポンプ１６から吐出される燃料の圧力）を検出する高圧側燃圧センサ３６が設けられている。

また、エンジンには、吸入空気量を検出するエアフローメータ３７や、クランク軸（図示せず）の回転に同期して所定クランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３８が設けられている。このクランク角センサ３８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３９に入力される。このＥＣＵ３９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。その際、ＥＣＵ３９は、高圧側燃圧センサ３６で検出した高圧燃料系内の燃圧（高圧ポンプ１６の吐出燃圧）を高圧側目標燃圧（高圧ポンプ１６の目標吐出燃圧）に一致させるように高圧ポンプ１６の吐出流量（燃圧制御弁の通電時期）をＦ／Ｂ制御する。ここで、「Ｆ／Ｂ」は「フィードバック」を意味する（以下、同様）。

また、ＥＣＵ３９は、低圧ポンプ１３を駆動する低圧ポンプ駆動回路４０に制御信号を出力して低圧ポンプ１３を制御する。その際、ＥＣＵ３９は、後述する図２の低圧側燃圧制御ルーチンを実行することで、低圧側燃圧センサ２４で検出した低圧燃料系内の燃圧（低圧ポンプ１３の吐出燃圧）を低圧側目標燃圧（低圧ポンプ１３の目標吐出燃圧）に一致させるように低圧ポンプ１３の印加電圧をＦ／Ｂ補正する低圧側燃圧Ｆ／Ｂ制御を実行する。

ところで、ブラシ付きモータ２３を駆動源とする低圧ポンプ１３は、ブラシの極性が切り替わるときにブラシ表面に発生する火花によりブラシ表面（金属表面）の酸化皮膜を適度に破壊して抵抗値が増大することを防止する自浄作用がある。しかし、低圧ポンプ１３の印加電圧を低く抑える低電圧駆動時は、ブラシ表面に流れる電流が小さく、酸化皮膜が破壊され難くなるため、低電圧駆動を長時間継続すると、ブラシ表面の酸化皮膜の抵抗が大きくなってブラシ抵抗が増大する可能性がある。ブラシ抵抗が増大すると、電流が流れ難くなるため、低圧ポンプ１３の吐出流量の低下を引き起こすという問題がある。

この対策として、本実施例１では、ＥＣＵ３９により後述する図２乃至図４の各ルーチンを実行することで、ブラシクリーニング制御を次のようにして実行する。
まず、ブラシ抵抗情報（ブラシ抵抗又はこれと相関関係を有する情報）として、低圧ポンプ１３の抵抗（ブラシ抵抗、コイル抵抗、配線抵抗等を含んだ抵抗）を算出する。ブラシ抵抗が増加すると、低圧ポンプ１３の抵抗も増加するため、低圧ポンプ１３の抵抗は、ブラシ抵抗を精度良く反映した情報となる。従って、ブラシ抵抗情報として低圧ポンプ１３の抵抗を用いることで、ブラシ抵抗を精度良く評価することができる。

そして、低圧ポンプ１３の抵抗が所定の基準値に対して所定値以上増加したとき（ブラシ抵抗の増加方向に所定値以上変化したとき）に、低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧（例えばブラシ表面の酸化皮膜を適度に破壊するのに必要な最低電圧又はそれよりも少し高い電圧）以上に保持するブラシクリーニング制御を実施する。

このように、低圧ポンプ１３の抵抗が基準値に対して所定値以上増加したときに、ブラシクリーニング制御を実施することで、低圧ポンプ１３のブラシ表面の酸化皮膜の抵抗が大きくなってブラシ抵抗がある程度増大したときに、ブラシクリーニング制御を実施することができる。このブラシクリーニング制御では、低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧以上に保持することで、ブラシ表面に発生する火花によりブラシ表面の酸化皮膜を適度に破壊して、ブラシ抵抗を減少させることができる。

本実施例１では、ブラシクリーニング制御の際に、低圧側目標燃圧（低圧ポンプ１３の目標吐出燃圧）をクリーニング時目標燃圧に設定することで低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧以上に保持するようにしている。

また、本実施例１では、低圧ポンプ１３の車両組付時（工場等で低圧ポンプ１３を組み付けたときやディーラ等で低圧ポンプ１３を交換したとき）又はその直後に算出された低圧ポンプ１３の抵抗（ブラシ抵抗情報）を基準値として記憶する。そして、低圧ポンプ１３の抵抗が基準値に対して所定値Ｒ1 以上増加したときに、ブラシクリーニング制御を実施する。このブラシクリーニング制御の開始後に低圧ポンプ１３の抵抗が基準値から所定値Ｒ2 以内の範囲になったときに、ブラシクリーニング制御を終了する。

ところで、ブラシの磨耗によりブラシ抵抗が増大している場合には、ブラシクリーニング制御を実施しても、ブラシ抵抗を減少させることができない。そこで、本実施例１では、ブラシクリーニング制御を所定時間以上実施してもブラシクリーニング制御の効果が現れない場合には、ブラシの磨耗によりブラシ抵抗が増大していると判断して、ブラシクリーニング制御を中止するようにしている。
以下、本実施例１でＥＣＵ３９が実行する図２乃至図４の各ルーチンの処理内容を説明する。

［低圧側燃圧制御ルーチン］
図２に示す低圧側燃圧制御ルーチンは、ＥＣＵ３９の電源オン中に所定周期（例えば２０ｍｓ周期）で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうポンプ制御手段及びクリーニング制御手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン回転速度Ｎe と燃料温度Ｔf とに応じたベース低圧側目標燃圧Ｐftg.b をマップ等により算出する。ここで、ベース低圧側目標燃圧Ｐftg.b は、ベーパの防止に必要な燃圧（高圧ポンプ１６の燃料吸入時の圧力低下による燃料の減圧沸騰を防止できる最低燃圧又はそれよりも少し高い燃圧）である。ベース低圧側目標燃圧Ｐftg.b のマップは、エンジン回転速度Ｎe に応じて高圧ポンプ１６の回転速度が変化して燃料吸入時の圧力低下量が変化し、燃料温度Ｔf に応じて燃料が減圧沸騰する燃圧が変化することを考慮して、ベース低圧側目標燃圧Ｐftg.b がベーパの防止に必要な燃圧になるように設定されている。尚、燃料温度Ｔf は、温度センサで検出するようにしても良いし、或は、エンジンの冷却水温、油温等のうちの少なくとも一つに基づいて推定するようにしても良い。

この後、ステップ１０２に進み、後述する図３のブラシクリーニング制御実施判定ルーチンを実行して、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpが基準値Ｒfplrn に対して所定値Ｒ1 以上増加したときに、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を所定燃圧Ｐ1 （例えば５５０ｋＰａ）に設定する。

この後、ステップ１０３に進み、ベース低圧側目標燃圧Ｐftg.b とクリーニング時目標燃圧Ｐftg.c のうちの大きい方を選択して最終的な低圧側目標燃圧Ｐftg とする。クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c が所定燃圧Ｐ1 に設定されている場合は、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c （＝所定燃圧Ｐ1 ）が選択されて最終的な低圧側目標燃圧Ｐftg となる。

この後、ステップ１０４に進み、インジェクタ噴射量×２（各気筒の燃料噴射弁３５の燃料噴射量をエンジン一回転あたりに換算）にエンジン回転速度Ｎe を乗算してエンジン要求噴射量Ｑeng を求めた後、ステップ１０５に進み、低圧側目標燃圧Ｐftg に応じた固定リターン流量Ｑrt（固定リターン配管１７に流す燃料の流量。オリフィス２２の開口面積により流量が決まる。）をマップ等により算出する。

この後、ステップ１０６に進み、エンジン要求噴射量Ｑeng に固定リターン流量Ｑrtを加算して低圧ポンプ１３の要求吐出流量Ｑfpを求める。
Ｑfp＝Ｑeng ＋Ｑrt

この後、ステップ１０７に進み、低圧側目標燃圧Ｐftg （低圧ポンプ１３の目標吐出燃圧）と要求吐出流量Ｑfpとに応じたベース印加電圧Ｖbaseをマップ等により算出する。ベース印加電圧Ｖbaseのマップは、予め標準的な低圧ポンプ１３の作動特性（低圧ポンプ１３の印加電圧と吐出流量と吐出燃圧との関係）に基づいて作成され、ＥＣＵ３９のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ１０８に進み、低圧側燃圧センサ２４で検出した低圧燃料系内の燃圧Ｐf （低圧ポンプ１３の吐出燃圧）と低圧側目標燃圧Ｐftg との偏差に基づいてＰＩ制御等によりＦ／Ｂ補正量Ｖfbを算出する。

この後、ステップ１０９に進み、ベース印加電圧ＶbaseにＦ／Ｂ補正量Ｖfbを加算して最終的な印加電圧Ｖfpを求める。
Ｖfp＝Ｖbase＋Ｖfb

この後、ステップ１１０に進み、後述する図４のブラシクリーニング制御終了判定ルーチンを実行して、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpが基準値Ｒfplrn から所定値Ｒ2 以内の範囲になったときに、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を最低燃圧（例えば０ｋＰａ）に設定する。
この後、ステップ１１１に進み、低圧ポンプ１３に印加電圧Ｖfpを印加するように低圧ポンプ駆動回路４０に指令する（制御信号を出力する）。

以上の処理により、低圧側燃圧センサ２４で検出した低圧燃料系内の燃圧Ｐf を低圧側目標燃圧Ｐftg に一致させるように低圧ポンプ１３の印加電圧ＶfpをＦ／Ｂ補正する低圧側燃圧Ｆ／Ｂ制御を実行する。また、低圧側目標燃圧Ｐftg がクリーニング時目標燃圧Ｐftg.c （＝所定燃圧Ｐ1 ）に設定された場合には、低圧側燃圧Ｆ／Ｂ制御により低圧ポンプ１３の印加電圧Ｖfpが所定電圧（例えばブラシ表面の酸化皮膜を適度に破壊するのに必要な最低電圧又はそれよりも少し高い電圧）以上に保持されて、ブラシクリーニング制御が実施される。

［ブラシクリーニング制御実施判定ルーチン］
図３に示すブラシクリーニング制御実施判定ルーチンは、前記図２の低圧側燃圧制御ルーチンのステップ１０２で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいうクリーニング制御手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、低圧ポンプ１３の印加電圧Ｖfpと低圧側燃圧センサ２４で検出した低圧燃料系内の燃圧Ｐf （低圧ポンプ１３の吐出燃圧）とに基づいて低圧ポンプ１３の通電電流Ｉfpをマップ等により算出する。通電電流Ｉfpのマップは、予め標準的な低圧ポンプ１３の作動特性（低圧ポンプ１３の印加電圧と通電電流と吐出燃圧との関係）に基づいて作成され、ＥＣＵ３９のＲＯＭに記憶されている。尚、低圧ポンプ１３の通電電流Ｉfpは、電流センサで検出するようにしても良い。

この後、ステップ２０２に進み、抵抗演算条件が成立しているか否かを、例えば、低圧ポンプ１３の通電電流Ｉfpが所定値以上であること、低圧ポンプ１３の通電電流Ｉfpが安定していること等の条件が全て成立しているか否かによって判定する。
このステップ２０２で、抵抗演算条件が不成立であると判定された場合には、ステップ２０３以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０２で、抵抗演算条件が成立していると判定された場合には、ステップ２０３に進み、低圧ポンプ１３の印加電圧Ｖfpを通電電流Ｉfpで除算して低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpを求める。
Ｒfp＝Ｖfp／Ｉfp

この後、ステップ２０４に進み、基準値学習条件が成立しているか否かを、例えば、低圧ポンプ１３の車両組付時又はその直後であること、ＥＣＵ３９のバックアップＲＡＭ等（図示せず）のクリア後で基準値Ｒfplrn を未学習状態であること等のうちのいずれか一つの条件が成立しているか否かによって判定する。ここで、低圧ポンプ１３の車両組付時は、例えば、工場等で低圧ポンプ１３を組み付けたときやディーラ等で低圧ポンプ１３を交換したときである。

このステップ２０４で、基準値学習条件が成立していると判定された場合には、ステップ２０５に進み、今回算出された低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpを基準値Ｒfplrn として学習し、その基準値Ｒfplrn をＥＣＵ３９のバックアップＲＡＭ等に記憶する。
Ｒfplrn ＝Ｒfp

この後、ステップ２０６に進み、ブラシ磨耗判定フラグＸwareが「０」であるか否かを判定する。このブラシ磨耗判定フラグＸwareは、後述する図４のルーチンにより、ブラシクリーニング制御を所定時間Ｔ以上実施してもブラシクリーニング制御の効果が現れない場合に「１」にセットされる。

このステップ２０６で、ブラシ磨耗判定フラグＸwareが「０」であると判定された場合には、ステップ２０７に進み、クリーニング実施フラグＸclean が「０」であるか否かを判定する。

このステップ２０７で、クリーニング実施フラグＸclean が「０」であると判定された場合には、ステップ２０８に進み、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ1 以上（低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpが基準値Ｒfplrn に対して所定値Ｒ1 以上増加した）か否かを判定する。ここで、所定値Ｒ1 は、後述する所定値Ｒ2 よりも大きい値（例えば０．１５Ω）に設定されている（Ｒ1 ＞Ｒ2 ）。

このステップ２０８で、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ1 よりも小さいと判定された場合には、ステップ２０９に進み、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を最低燃圧Ｐ2 （例えば０ｋＰａ）に設定した後、ステップ２１０に進み、クリーニング実施フラグＸclean を「０」に維持する。この場合、ブラシクリーニング制御は実施されない。

一方、上記ステップ２０８で、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ1 以上（低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpが基準値Ｒfplrn に対して所定値Ｒ1 以上増加した）と判定された場合には、ステップ２１１に進み、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を所定燃圧Ｐ1 （例えば５５０ｋＰａ）に設定した後、ステップ２１２に進み、クリーニング実施フラグＸclean を「１」にセットする。この場合、ブラシクリーニング制御が実施される。

その後、上記ステップ２０７で、クリーニング実施フラグＸclean が「１」であると判定された場合には、クリーニング実施フラグＸclean を「１」に維持したまま、本ルーチンを終了する。

また、上記ステップ２０６で、ブラシ磨耗判定フラグＸwareが「１」であると判定された場合には、ステップ２０９に進み、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を「０」に設定した後、ステップ２１０に進み、クリーニング実施フラグＸclean を「０」にリセットするか又は維持する。この場合、ブラシクリーニング制御が中止されるか又は実施されない。

［ブラシクリーニング制御終了判定ルーチン］
図４に示すブラシクリーニング制御終了判定ルーチンは、前記図２の低圧側燃圧制御ルーチンのステップ１１１で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいうクリーニング制御手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、クリーニング実施フラグＸclean が「１」である（ブラシクリーニング制御が実施されている）か否かを判定する。
このステップ３０１で、クリーニング実施フラグＸclean が「０」である（ブラシクリーニング制御が実施されていない）と判定された場合には、ステップ３０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ３０１で、クリーニング実施フラグＸclean が「１」である（ブラシクリーニング制御が実施されている）と判定された場合には、ステップ３０２に進み、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ2 以下（低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpが基準値Ｒfplrn から所定値Ｒ2 以内の範囲）か否かを判定する。ここで、所定値Ｒ2 は、前述した所定値Ｒ1 よりも小さい値（例えば０．０５Ω）に設定されている（Ｒ1 ＞Ｒ2 ）。

このステップ３０２で、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ2 よりも大きいと判定された場合には、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を所定燃圧Ｐ1 （例えば５５０ｋＰａ）に維持すると共に、クリーニング実施フラグＸclean を「１」に維持したまま、ステップ３０５に進む。

一方、上記ステップ３０２で、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ2 以下（低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpが基準値Ｒfplrn から所定値Ｒ2 以内の範囲）と判定された場合には、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpが基準値Ｒfplrn 付近に復帰したと判断する。この場合、ステップ３０３に進み、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を最低燃圧Ｐ2 （例えば０ｋＰａ）に設定した後、ステップ３０４に進み、クリーニング実施フラグＸclean を「０」にリセットする。これにより、ブラシクリーニング制御が終了される。

この後、ステップ３０５に進み、ブラシクリーニング制御の開始から所定時間Ｔ以上経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ以上経過していなければ、ステップ３０７に進み、ブラシ磨耗判定フラグＸwareを「０」に維持する。

その後、上記ステップ３０５で、ブラシクリーニング制御の開始から所定時間Ｔ以上経過したと判定された場合には、ステップ３０６に進み、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ1 以上か否かを判定する。

このステップ３０６で、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ1 よりも小さいと判定された場合には、ステップ３０７に進み、ブラシ磨耗判定フラグＸwareを「０」に維持する。

一方、上記ステップ３０６で、低圧ポンプ１３の抵抗Ｒfpと基準値Ｒfplrn との差が所定値Ｒ1 以上と判定された場合には、ブラシクリーニング制御を所定時間Ｔ以上実施してもブラシクリーニング制御の効果が現れないため、ブラシの磨耗によりブラシ抵抗が増大していると判断する。この場合、ステップ３０８に進み、ブラシ磨耗判定フラグＸwareを「１」にセットする。

以上説明した本実施例１では、ブラシ抵抗情報として低圧ポンプ１３の抵抗を算出し、低圧ポンプ１３の抵抗が基準値に対して所定値Ｒ1 以上増加したときに、低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧以上に保持するブラシクリーニング制御を実施するようにしている。このようにすれば、低圧ポンプ１３のブラシ表面の酸化皮膜の抵抗が大きくなってブラシ抵抗がある程度増大したときに、ブラシクリーニング制御を実施することができる。このブラシクリーニング制御では、低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧以上に保持することで、ブラシ表面に発生する火花によりブラシ表面の酸化皮膜を適度に破壊して、ブラシ抵抗を減少させることができる。これにより、ブラシ抵抗が過剰に増大することを未然に防止することができ、コストアップや燃費の低下を招くことなく、低圧ポンプ１３のブラシ抵抗の増大による吐出流量の低下を防止することができる。

また、本実施例１では、低圧ポンプ１３の車両組付時（工場等で低圧ポンプ１３を組み付けたときやディーラ等で低圧ポンプ１３を交換したとき）又はその直後に算出された低圧ポンプ１３の抵抗（ブラシ抵抗情報）を基準値として記憶するようにしている。このようにすれば、現在使用している低圧ポンプ１３が新品状態のときの低圧ポンプ１３の抵抗を基準にして、現在の低圧ポンプ１３の抵抗を評価することができるため、低圧ポンプ１３のコイル抵抗や配線抵抗等の個体差（製造ばらつき）の影響を排除して、ブラシ抵抗の変化による低圧ポンプ１３の抵抗の変化分を精度良く評価することができる。

更に、本実施例１では、ブラシクリーニング制御の際に、低圧側目標燃圧（低圧ポンプ１３の目標吐出燃圧）をクリーニング時目標燃圧に設定することで低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧以上に保持するようにしている。このようにすれば、低圧側燃圧Ｆ／Ｂ制御を利用してブラシクリーニング制御を実施することができ、ブラシクリーニング制御を実施するための演算処理を簡単化することができる。

また、本実施例１では、ブラシクリーニング制御の開始後に低圧ポンプ１３の抵抗が基準値から所定値Ｒ2 以内の範囲になったときに、ブラシクリーニング制御を終了するようにしている。このようにすれば、低圧ポンプ１３の抵抗が基準値付近（基準値から所定値Ｒ2 以内の範囲）に復帰するまでブラシクリーニング制御を継続することができ、ブラシ抵抗を確実に減少させることができる。

また、本実施例１では、ブラシクリーニング制御を所定時間以上実施してもブラシクリーニング制御の効果が現れない場合には、ブラシの磨耗によりブラシ抵抗が増大していると判断して、ブラシクリーニング制御を中止するようにしている。このようにすれば、ブラシクリーニング制御を無駄に実施し続けることを回避できると共に、ブラシクリーニング制御によりブラシの磨耗が促進されることを防止することができる。

次に、図５及び図６を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＥＣＵ３９により前記実施例１で説明した図２のルーチンと後述する図５及び図６の各ルーチンを実行することで、ブラシクリーニング制御を次のようにして実行する。

低圧側燃圧Ｆ／Ｂ制御のＦ／Ｂ補正量をブラシ抵抗情報として用いる。ブラシ抵抗が増加すると、低圧ポンプ１３の通電電流が低下して吐出流量が低下し、それに伴って吐出燃圧が低下してＦ／Ｂ補正量が増加するため、Ｆ／Ｂ補正量は、ブラシ抵抗を精度良く反映した情報となる。従って、ブラシ抵抗情報としてＦ／Ｂ補正量を用いることで、ブラシ抵抗を精度良く評価することができる。

そして、Ｆ／Ｂ補正量が所定の基準値に対して所定値以上増加したとき（ブラシ抵抗の増加方向に所定値以上変化したとき）に、低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧以上に保持するブラシクリーニング制御を実施する。
以下、本実施例２でＥＣＵ３９が実行する図５及び図６の各ルーチンの処理内容を説明する。

［ブラシクリーニング制御実施判定ルーチン］
図５に示すブラシクリーニング制御実施判定ルーチンでは、まず、ステップ４０１で、クリーニング判定実施条件が成立しているか否かを、例えば、低圧ポンプ１３の印加電圧Ｖfpが安定していること、低圧側燃圧Ｆ／Ｂ制御の実行条件が成立していること、エンジンの運転条件が安定していること等の条件が全て成立しているか否かによって判定する。
このステップ４０１で、クリーニング判定実施条件が不成立であると判定された場合には、ステップ４０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ４０１で、クリーニング判定実施条件が成立していると判定された場合には、テップ４０２に進み、基準値学習条件が成立しているか否かを、例えば、低圧ポンプ１３の車両組付時又はその直後であること、ＥＣＵ３９のバックアップＲＡＭ等のクリア後で基準値Ｖfblrn を未学習状態であること等のうちのいずれか一つの条件が成立しているか否かによって判定する。

このステップ４０２で、基準値学習条件が成立していると判定された場合には、ステップ４０３に進み、今回算出された低圧側燃圧Ｆ／Ｂ制御のＦ／Ｂ補正量Ｖfbを基準値Ｖfblrn として学習し、その基準値Ｖfblrn をＥＣＵ３９のバックアップＲＡＭ等に記憶する。
Ｖfblrn ＝Ｖfb

この後、ステップ４０４に進み、ブラシ磨耗判定フラグＸwareが「０」であるか否かを判定する。このステップ４０４で、ブラシ磨耗判定フラグＸwareが「０」であると判定された場合には、ステップ４０５に進み、クリーニング実施フラグＸclean が「０」であるか否かを判定する。

このステップ４０５で、クリーニング実施フラグＸclean が「０」であると判定された場合には、ステップ４０６に進み、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ1 以上（Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbが基準値Ｖfblrn に対して所定値Ｖ1 以上増加した）か否かを判定する。ここで、所定値Ｖ1 は、後述する所定値Ｖ2 よりも大きい値（例えば０．８Ｖ）に設定されている（Ｖ1 ＞Ｖ2 ）。

このステップ４０６で、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ1 よりも小さいと判定された場合には、ステップ４０７に進み、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を最低燃圧Ｐ2 （例えば０ｋＰａ）に設定した後、ステップ４０８に進み、クリーニング実施フラグＸclean を「０」に維持する。この場合、ブラシクリーニング制御は実施されない。

一方、上記ステップ４０６で、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ1 以上（Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbが基準値Ｖfblrn に対して所定値Ｖ1 以上増加した）と判定された場合には、ステップ４０９に進み、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を所定燃圧Ｐ1 （例えば５５０ｋＰａ）に設定した後、ステップ４１０に進み、クリーニング実施フラグＸclean を「１」にセットする。この場合、ブラシクリーニング制御が実施される。

その後、上記ステップ４０５で、クリーニング実施フラグＸclean が「１」であると判定された場合には、クリーニング実施フラグＸclean を「１」に維持したまま、本ルーチンを終了する。

また、上記ステップ４０４で、ブラシ磨耗判定フラグＸwareが「１」であると判定された場合には、ステップ４０７に進み、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を「０」に設定した後、ステップ４０８に進み、クリーニング実施フラグＸclean を「０」にリセットするか又は維持する。この場合、ブラシクリーニング制御が中止されるか又は実施されない。

［ブラシクリーニング制御終了判定ルーチン］
図６に示すブラシクリーニング制御終了判定ルーチンでは、まず、ステップ３０１で、クリーニング実施フラグＸclean が「１」であるか否かを判定する。

このステップ３０１で、クリーニング実施フラグＸclean が「１」である（ブラシクリーニング制御が実施されている）と判定された場合には、ステップ５０２に進み、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ2 以下（Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbが基準値Ｖfblrn から所定値Ｖ2 以内の範囲）が否かを判定する。ここで、所定値Ｖ2 は、前述した所定値Ｖ1 よりも小さい値（例えば０．２Ｖ）に設定されている（Ｖ1 ＞Ｖ2 ）。

このステップ５０２で、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ2 よりも大きいと判定された場合には、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を所定燃圧Ｐ1 （例えば５５０ｋＰａ）に維持すると共に、クリーニング実施フラグＸclean を「１」に維持したまま、ステップ５０６に進む。

一方、上記ステップ５０２で、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ2 以下（Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbが基準値Ｖfblrn から所定値Ｖ2 以内の範囲）と判定された場合には、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbが基準値Ｖfblrn 付近に復帰したと判断する。この場合、ステップ５０３に進み、クリーニング時目標燃圧Ｐftg.c を最低燃圧Ｐ2 （例えば０ｋＰａ）に設定した後、ステップ５０４に進み、クリーニング実施フラグＸclean を「０」にリセットする。これにより、ブラシクリーニング制御が終了される。

この後、ステップ５０５に進み、燃圧Ｆ／Ｂ補正量の基準値Ｖfblrn の更新処理を実施する。燃圧Ｆ／Ｂ補正量はブラシ抵抗の変化の他、燃圧Ｆ／Ｂ補正量に影響を及ぼす要因、例えば燃料フィルタ１８の目詰まりによる圧損増加等の影響で経時変化することを考慮して、例えば、次式により基準値Ｖfblrn を少しづつ更新する。
Ｖfblrn ＝Ｖfblrn ＋（Ｖfblrn −Ｖfb）／４

この後、ステップ５０６に進み、ブラシクリーニング制御の開始から所定時間Ｔ以上経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ以上経過していなければ、ステップ５０８に進み、ブラシ磨耗判定フラグＸwareを「０」に維持する。

その後、上記ステップ５０６で、ブラシクリーニング制御の開始から所定時間Ｔ以上経過したと判定された場合には、ステップ５０７に進み、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ1 以上か否かを判定する。

このステップ５０７で、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ1 よりも小さいと判定された場合には、ステップ５０８に進み、ブラシ磨耗判定フラグＸwareを「０」に維持する。

一方、上記ステップ５０７で、Ｆ／Ｂ補正量Ｖfbと基準値Ｖfblrn との差が所定値Ｖ1 以上と判定された場合には、ブラシクリーニング制御を所定時間Ｔ以上実施してもブラシクリーニング制御の効果が現れないため、ブラシの磨耗によりブラシ抵抗が増大していると判断する。この場合、ステップ５０９に進み、ブラシ磨耗判定フラグＸwareを「１」にセットする。

以上説明した本実施例２においても前記実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。
尚、上記各実施例１，２では、低圧ポンプ１３の抵抗又は低圧側燃圧Ｆ／Ｂ制御のＦ／Ｂ補正量をブラシ抵抗情報として用いるようにしたが、これに限定されず、例えば、低圧ポンプ１３のモータ２３のブラシ抵抗を検出又は推定し、そのブラシ抵抗をブラシ抵抗情報として用いるようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、低圧ポンプ１３の車両組付時又はその直後に算出されたブラシ抵抗情報を基準値とするようにしたが、これに限定されず、例えば、ブラシ抵抗情報の基準値を予め設定した固定値（標準的な低圧ポンプ１３が新品状態のときのブラシ抵抗情報）としても良い。

また、上記各実施例１，２では、ブラシクリーニング制御の際に、低圧側目標燃圧（低圧ポンプ１３の目標吐出燃圧）をクリーニング時目標燃圧に設定することで、間接的に低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧以上に保持するようにしたが、これに限定されず、低圧ポンプ１３の印加電圧を直接操作して、低圧ポンプ１３の印加電圧を所定電圧以上に保持するようにしても良い。この場合、燃圧に応じた所定の印加電圧では無く、更に高い電圧（例えばバッテリ電圧を直接印加する）を印加して短時間にクリーニングを実施することができるメリットはあるが、目標燃圧と実現燃圧に乖離が生じる為、目標燃圧Ｆ／Ｂ手段を停止するなどの処置を講じておく必要がある。

また、上記各実施例１，２では、低圧ポンプと高圧ポンプを備えたシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、低圧ポンプ（ブラシ付きモータを駆動源とする燃料ポンプ）のみを備えたシステムに本発明を適用しても良い。

１３…低圧ポンプ（燃料ポンプ）、２３…モータ、２４…低圧側燃圧センサ、３９…ＥＣＵ（クリーニング制御手段，ポンプ制御手段）

Claims (7)

1. ブラシ付きモータ（２３）を駆動源とする燃料ポンプ（１３）の印加電圧を内燃機関の運転条件に応じて制御する燃料ポンプの制御装置において、
   前記モータ（２３）のブラシ抵抗又はこれと相関関係を有する情報（以下これらを「ブラシ抵抗情報」と総称する）が所定の基準値に対して前記ブラシ抵抗の増加方向に所定値以上変化したときに、前記燃料ポンプ（１３）の印加電圧を所定電圧以上に保持するブラシクリーニング制御を実施するクリーニング制御手段（３９）と、
   前記燃料ポンプ（１３）の吐出燃圧を検出する燃圧センサ（２４）と、
   前記燃圧センサ（２４）で検出した吐出燃圧を目標吐出燃圧に一致させるように前記燃料ポンプ（１３）の印加電圧をフィードバック補正する燃圧フィードバック制御を実行するポンプ制御手段（３９）と、を備え、
   前記クリーニング制御手段は、
   ベーパの防止に必要な燃圧であるベース低圧側目標燃圧と、予め設定されたクリーニング時目標燃圧と、のうちの大きい方の燃圧を、前記目標吐出燃圧として設定することにより、前記ブラシクリーニング制御を実行することを特徴とする燃料ポンプの制御装置。
2. 前記クリーニング制御手段（３９）は、前記燃料ポンプ（１３）の印加電圧と通電電流とに基づいて前記燃料ポンプ（１３）の抵抗を算出し、該燃料ポンプ（１３）の抵抗を前記ブラシ抵抗情報として用い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装置。
3. 前記燃料ポンプ（１３）の吐出燃圧を検出する燃圧センサ（２４）と、
   前記燃圧センサ（２４）で検出した吐出燃圧を目標吐出燃圧に一致させるように前記燃料ポンプ（１３）の印加電圧をフィードバック補正する燃圧フィードバック制御を実行するポンプ制御手段（３９）とを備え、
   前記クリーニング制御手段（３９）は、前記燃圧フィードバック制御のフィードバック補正量を前記ブラシ抵抗情報として用い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装置。
4. 前記クリーニング制御手段（３９）は、前記燃料ポンプ（１３）の車両組付時又はその直後に算出された前記ブラシ抵抗情報を前記基準値とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料ポンプの制御装置。
5. 前記クリーニング制御手段（３９）は、前記ブラシクリーニング制御の際に、前記燃料ポンプ（１３）の目標吐出燃圧をクリーニング時目標燃圧に設定することで前記燃料ポンプ（１３）の印加電圧を前記所定電圧以上に保持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料ポンプの制御装置。
6. 前記クリーニング制御手段（３９）は、前記ブラシクリーニング制御の開始後に前記ブラシ抵抗情報が前記基準値から所定値以内の範囲になったときに前記ブラシクリーニング制御を終了することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料ポンプの制御装置。
7. 前記クリーニング制御手段（３９）は、前記ブラシクリーニング制御を所定時間以上実施しても該ブラシクリーニング制御の効果が現れない場合には、前記ブラシクリーニング制御を中止することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料ポンプの制御装置。

Images