JPH03258963A - エンジン用燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、自動車等に搭載される、エンジン用燃料供給
装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、火花点火エンジンにおいて、メタノールやエタノ
ール等、ガソリン以外の燃料を使用して運転を行うもの
が増加している。これらの燃料（いわゆる代替燃料〉を
使用するエンジンは化石燃料たるガソリンの安定供給に
対する不安等から用いられるようになってきた。ところ
が、流通機構の立ち後れや絶対量の不足があるために代
替燃料のみによってエンジンの運転を行わしめることは
現状では困難であり、特に、定置運転されない自動車等
の輸送手段に搭載されるものにあっては移動先で走行不
能となる虞もあった。

そこで、自動車等では、ガソリンに対しメタノール等の
代替燃料を０〜１００％の任意の混合比で混合した混合
燃料での運転が可能な混合燃料エンジン（Ｆｒｅｘｉｂ
ｌｅ　Ｆｕｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅ：以降、ＦＦＥと略称す
る）を搭載することが検討されている。このＦＦＥを搭
載した混合燃料使用車両（Ｆｒｅｘｉｂｌｅ　Ｆｕｅｌ
　Ｖｅｈｉｃｌｅ　：以降、ＦＦＶと略称する）では、
ガソリンあるいは代替燃料で走行することを前提としな
がらも、時と場合に応じて入手可能な燃料を供給（給油
）することで走行が可能となる。

ＦＦＥでは、使用燃料によってその理論空燃比が異なっ
ている（例えば、ガソリンとメタノールとでは、１４．
７：１に対して６．４：１　）ため、燃焼室に供給する
混合気の混合比も変化させなければならない、混合比の
変更は、を子式燃料噴射装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　
ＣｏｎｔｒｏｌｅｄＦｕｅｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｌ
１ｅｖｉｃｅ　　：以降、ＥＣＩと略称する）が具えら
れたエンジンでは、燃料噴射量（−船釣には、燃料噴射
弁の平均開弁量たる開弁デユーティ）を制御することに
より行われている。そして、燃料噴射弁に燃料を供給す
る燃料供給手段たる燃料ポンプ（一般には、電気式燃料
ポンプ）には、理論空燃比の高い場合での燃料使用量に
見合った、吐出量の高いものが装着されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ＥＣＩが装着された自動車では、燃料噴射量を正確に制
御するために、燃料の送給圧力（以降、燃圧と称する）
を一定〈Ｌジェトロニツタ方式では、２．５５に３　／
　ａＴｌ″〜３．３５　ｋｇ　／　ｏｎ”程度〉に保つ
必要がある。そのため、電気式燃料ポンプ（以降、燃料
ポンプと略称する）によって十分な量の燃料を燃料ライ
ンに供給する共に、燃圧レギュレータによって余分な燃
料を燃料タンクに戻すようにしている。

ところが、ＦＦＥにおいては、前述したように、理論空
燃比の高い場合での燃料使用量に見合った吐出量の燃料
ポンプが用いられる。

そのため、理論空燃比の低い場合には当然に燃料使用量
が減少し、燃料タンクに還流する燃料（余剰燃料）の量
が増大する。この傾向は、アイドリング時や低速走行時
には顕著となり、燃料ラインに供給された多量の燃料の
殆んどが燃料タンクに還流することとなる。

一方、高速走行直後等におけるエンジンルーム内の温度
上昇（いわゆるホットソーク現象）等のため、燃料ライ
ンの一部は非常な高温となることが多い。

そして、これらの相乗効果により燃料タンク内の燃料の
温度（以降、燃温と略称する〉が異常に上昇し、燃料タ
ンク内での蒸散燃料ガスの発生量が増加したり、燃料配
管中等でのベーパロック現象が引き起こされたりするこ
とがあった。特にガソリンに対するメタノールの混合率
が３０％付近では、いわゆる共沸が起こるため、ベーパ
ロック現象が発生することが多かった。

通常、蒸散燃料ガスはキャニスタに一時的に吸着された
後に吸気通路から燃焼室に供給される。ところが、蒸散
燃料ガスの発生量が非常に多い場合にはキャニスタの容
量を大きくした°す、別種の対策を講じなければならな
かった。また、ベーパロックが生じた場合にはエンジン
の再始動が困難になるなどの虞があった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、使用燃料量量
に応じて燃料供給手段の駆動制御を行うことにより、燃
料タンク内での燃温上昇を少なくと共に、始動時には過
制御を行って始動性の向上を図ること等を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そこで、本発明ではこの課題を解決するために、 燃料供給量を変動させることのできる燃料供給手段と、 燃料使用量を検出する燃料使用量検出手段と、 当該燃料使用量検出手段の検出結果に基づき燃料供給量
を決定して前記燃料供給手段の駆動制御を行うと共に、
エンジン始動時には燃料の移送遅れを回避するべく当該
燃料供給手段を所定の仕事量で駆動する駆動制御手段と を具えたことを特徴とするエンジン用燃料供給装置を提
案するものである。

く作　　　用〉 例えば、理論空燃比の低い燃料を使用する場合等には、
混合率検出手段の検出結果に基づいて燃料噴射弁の駆動
量を低下させるように制御すると共に、その駆動量から
燃料供給量を演算して燃料ポンプ等の燃料供給手段をそ
の吐出量すなわち燃料の還流量が減少するように駆動制
御する。また、例えば始動時には、移送遅れを図るべく
燃料ポンプを最大仕事量で駆動制御し、始動性の向上を
図る。

〈実　施　例〉 本発明の一実施例を図面に基づき具体的に説明する。

第１図には本発明に係る燃料供給装置をガソリン−メタ
ノール型ＦＦＥを搭載したＦＦ■に適用した一実施例の
ハードウェア構成を概念的に示し、第２図にはこの実施
例における制御フローチャートを示しである。また、第
３図にはブレンド率補正係数検索マツプを示し、第４図
には必要燃料吐出量検索マツプを示し、第５図と第６図
とには燃料ポンプのデユーティ駆動制御における流量特
性マツプと制御ブロックダイアダラムとを示しである。

第１図において、Ｅは直列４気筒ＤＯＨＣのＮＡ　（Ｎ
ｏｒｍａｌ　Ａｓｐｉｒａｔｉｏｎ：自然吸気）型の自
動車用ＦＦＥ　（以降、エンジンと称する）であり、吸
気マニホールド１には、その上流側にエアクリーナボッ
クス２が取り付けられた吸気管３が、サージチャンバ４
を介して、接続している。エアクリーナボックス２内に
はエアクリーナ５が収納されると共に、大気圧センサ６
が一体化されたカルマン渦式のエアフローセンサ（ＡＦ
Ｓ）７と吸気温センサ８とが設けられている。吸気管３
には、図示しないアクセルワイヤにより駆動されるスロ
ットルバルブ９とバイパス式のＩ　ＳＣ（ＩｄｌｅＳｐ
ｅｅｄ　Ｃａｎ−ｔｒｏｌ　）バルブ１０とが設けられ
ている０図中、１１は暖気運転を促進させるためのＦ　
Ｉ　ＡＶ　（Ｆａｓｔ　Ｉｄｌｅ　Ａｉｒ　Ｖａｌｖｅ
　）であり、ＩＳＣバルブ１０に組み込まれている。

スロットルバルブ９にはポテンショメータ式のスロット
ルポジションセンサ１２とアイドルスイッチ１３とが設
けられ、スロットルバルブ９の開度情報とアイドル状態
の検出情報とが、本実施例における制御中枢たるＥＣＵ
　’（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉ
ｔ　）　１４に送られるようになっている。尚、前述し
た各センサ６．７．８の検出信号もＥＣＵ１４に送られ
る。ＩＳＣバルブ１ｏはＥｃＵ１４からの指令により内
蔵されたステップモータ１０ａが回転し、アイドル運転
時における吸入空気量を増減するようになっている。

本実施例のエンジンＥは、いわゆるＭＰＩ（Ｍａｌｔｉ
　Ｐｏ１ｎｔ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　）型エンジンであ
り、吸気マニホールド１には気筒数分のヒュエルインジ
ェクタ１５が具えられている。ヒュエルインジェクタ１
５は、図示しないインジェクタドライバを介し、ＥＣＵ
１４からの指令によりデユーティ−駆動される。エンジ
ンＥには冷却水温センサ１６．ノックセンサ１７の他、
クランク角センサ１８やＴＤＣ（ＴｏｐＤｅｄ　Ｃｅｎ
ｔｅｒ）センサ１９等が取り付けられ、これらのセンサ
１６〜１９からの検出信号がＥＣＵ１４に入力する。

排気マニホールド２０には排気ガス中の酸素濃度を検出
する０２センサ２１が取り付けられ、ＥＣＵ１４に検出
信号が送られる。そして、排気マニホールド２０の下流
側にはウォームアップーキャタリティック・コンバータ
２２、キャタリティックーコンバータ（三元触媒〉２３
を介し、メインマフラ２４が連結している。

次に、本実施例における燃料系を説明する。

燃料は燃料タンク２５から、燃料タンクに内蔵された、
いわゆるインタンクヒュエルボンブ（以降、燃料ポンプ
と称する）２６によって吸い上げられ、燃料フィードラ
イン（以降、フィードラインと略称する）２７に供給さ
れる。フィードライン２７の最上流部にはヒュエルフィ
ルタ２８が設けられており、これにより燃料中の異物が
分離される。

フィードライン２７でのヒエエルフィルタ２８下流側に
は燃料コレクタ２９が設けられており、ここに混合率検
出手段たるヒュエルコンポジションセンサ（以降、ブレ
ンド率センサと称する）３０と、燃温を検出するヒュエ
ルテンパラチャーセンサ（以降、燃温センサと称する）
３１とが取り付けられている。

ブレンド率センサ３０は燃料中のガソリンに対するメタ
ノールの混合率（０〜１００％）を検出するもので、本
実施例における燃温センサ３１はブレンド率センサ３０
の検出値に対する温度補正を行うために設けられている
。

フィードラインの下流側は、ヒュエルインジェクタ１５
へのメインブランチ３２．サージチャンバ４に取り付け
られたコールドスター１〜インジエクタ３３へのサブブ
ランチ３４゜燃圧調整手段たる燃圧レギュレータ３５へ
のウェイストブランチ３６の３方向に分岐している。燃
圧レギュレータ３５には燃料タンク２５へ余分の燃料を
戻す燃料リターンライン（以降、リターンラインと略称
する）３７が接続している０図中、３８は燃圧レギュレ
ータ３５の負圧補正を行うためのバキュームホースであ
り、サージチャンバ４に接続している。

一方、燃料タンク２５の上部には蒸散燃料ガスをキャニ
スタ３つを介してサージチャンバ４に導くパージライン
４０が接続している。

パージライン４０内には、ツーウェイバルブ４１とＥＣ
Ｕ１４により制御される電磁式のパージコントロールバ
ルブ４２とが設けられている。

図中、４３はブローバイガスをサージチャンバ４に導く
ベンチレーションホースであり、４４はＰＣＶ　（Ｐｏ
ｓｉｔｉｖｅ　Ｃｒａｎｋｃａｓｅ　Ｖｅｎｔｉｒａｔ
ｉｏｎ　）バルブである。４５はブリーザホースである
。また、４６は点火プラグであり、４７は点火プラグ４
６に高圧電流を供給する点火コイルである。尚、点火コ
イル４７は、ＥＣＵ１４によって、図示しない点火ドラ
イバを介して、駆動される。

以下、本実施例の制御を第２図のフローチャートに沿っ
て説明する。尚、フローチャートにおける制御ステップ
段を示す記号（Ｓｌ。

Ｓ２．・−・）は説明文中の文末に記した記号に対応す
る。

本実施例のＦＦＶでは、図示しないイグニッションキー
をオン状態にすることによりＥＣＵ１４による制御が開
始される。

ＥＣＵ１４では制御開始後、まず各種制御フラッグのリ
セットやＲＡＭの初期設定等、すなわちイニシャライズ
を行う、　　・・・Ｓ１イニシヤライズが終了すると、
ＥＣＵ　１４ではブレンド率センサ３０からの入力デー
タに基づき、更に燃温センサ３１から燃温データによる
補正を行うことにより、ガソリンに対するメタノールの
混合率（以降、ブレンド率と称する）Ｂを検出する。ブ
レンド率ＢはＯ〜１までの値である。　　　　　　・・
・Ｓ２ブレンド率Ｂが検出されると、次に、ＥＣＵ１４
は第３図のブレンド率補正係数検索マツプから、ブレン
ド率Ｂに対応するブレンド率補正係数ＫＢを求める。　
　　　　　・・・Ｓ３次に、ＥＣＵ１４はヒュエルイン
ジェクタ１５の基本駆動時間ＴＢ　　（ｓｅｃ／５ｔｒ
ｏｋｅ）を、下式を用いて求める。

ここで、式中の記号は以下の値を示す。

Ｑ、：１工程当たりの吸入空気量（１／５ｔｒｏｋｅ）
α、：空気密度（ｇ／ｌ） α、：燃料密度（ｇ／ｃｃ） Ａ／Ｆ　：理論空燃比（１４，７） Ｇ１　：インジェクタゲイン（ｃｃ／式）尚、基本駆動
時間Ｔ８は下式により、デジタル的に求めるようにして
もよい。

Ｔ８　＝Ａ／Ｎｆｎｌ　ｘ　Ｐ、　Ｘ　Ｋ　ＩＮＪ　Ｘ
　ＫＢここで、式中の記号は以下の値を示す。

Ａ／Ｎ（ｎｌ　：　Ａ　Ｆ　Ｓ出力パルス数（ｌ／５ｔ
ｒｏｋｅ）Ｐ、　　　：ＡＦＳ出力パルス定数（１／ｐ
ｕｌｓｅｌＫＩＮＪ：駆動時間変換係数（式／ｌ）・−
・Ｓ４ 基本駆動時間Ｔ８を求めたら、ＥＣＵ　１４は次にイン
ジェクタ駆動時間Ｔ、Ｎ、を下式により求める。

Ｔ　ＩＮＪ　＝　Ｔ８Ｘ　Ｋ　＋　Ｔ□ここで、式中の
記号は以下の値を示す。

Ｋ：補正係数（Ａ／Ｆ　、　Ｆ／Ｂ　、学習、吸気温等
〉Ｔｏ　＝インジェクタ無効駆動時間 ・−・Ｓ５ 転を行っていないことになる。　　　・−・Ｓ６Ｎ　Ｅ
　＞　Ｎ　ＥＳＴＯＰの場合、すなわちエンジンが通常
運転を行っている場合、ＥＣＵ１４は次にインジェクタ
駆動時間Ｔ　Ｉ　Ｎ　Ｊ　とエンジン回転数ＮＥとを用
いて、下式から燃料消費量Ｑ、ＮＪ　　（＋／ｈ　）を
求める。

ここで、式中の記号は以下の値を示す。

ＧＩＮＪ　　：インジェクタゲイン（ｃｃ／ｍｉｎ　）
Ｎ　ｃｙｌ　　：気筒数 ・・・Ｓフ インジェクタ駆動時間Ｔ　ＩＮＪを求めたら、ＥＣＵ１
４は次にエンジン回転数ＮＥが所定の停止回転数Ｎε５
ＴＯＰ以下であるか否かを判定する。停止回転数Ｎ　２
５丁。Ｐはアイドリング回転数より低い数値であり、停
止回転数ＮＥＳＴＯＰ以下である場合にはエンジンＥが
通常運燃料消費量Ｑ　Ｉ　Ｎ　Ｊが得られたら、ＥＣＵ
　１４では、次に第４図の必要燃料吐出量検索マツプか
ら、必要燃料吐出量ＱＰＵＭＰ　（１／ｈ　）を検索す
る。　　　　　　　　　　　　　　−・Ｓ８必要燃料吐
出量Ｑ　ＰＵＭＰが得られたら、ＥＣＵ１４では、次に
第５図の流量特性マツプから燃料ポンプ２６の駆動デユ
ーティ−比Ｄ２（％）を検索する。　　　　　　　　　
−・Ｓ９値を演算・決定した後、ＩＳＣバルブ１０゜ヒ
ュエルインジェクタ１５２点火プラグ４４等の駆動制御
を行う、　　　　　　　・・・Ｓｌｌ駆動デユーティ−
比Ｄｐすなわち仕事量が得られたら、ＥＣＵ１４は燃料
ポンプ２６をこの仕事量に基づき駆動する０本実施例で
はこの場合、第６図に示すごと＜ＥＣＵ１４からパワー
トランジスタ４８にデユーティ−駆動信号が送られ、燃
料ポンプ２６に電源４９の電流がこのデユーティ−比Ｄ
ｐで供給される。その結果、燃料ポンプ２６の回転数（
吐出量）が変動し、フィードライン２７への燃料の送給
量、すなわちリターンライン３７から燃料タンク２５へ
の還流量が変化するのである。　　　　　　　　　　　
　　　・・・３１０次に、ＥＣＵ１４はイグニッション
キーがＯＦＦ状態であるか否かを判定し、ＯＦＦ状止で
ない場合すなわち運転続行中である場合停は、前述のＳ
２のステップに戻り、ブレンド率Ｂの検出から制御を繰
り返す、・・・Ｓ１２ステツプＳ１２において、イグニ
ッションキーがＯＦＦ状態である場合にはＥＣＵ　１４
はキーＯＦＦ時用制御、すなわち燃料ポンプ２６の駆動
停止や種々学習データ（燃料噴射量学習データ、点火時
期学習データ等〉のＢＵＲＡＭへの保存等を行う、　　
　−・３１３燃料ポンプ２６の駆動を開始したら、ＥＣ
Ｕ１４は次に通常運転時制御、すなわちバイパス空気量
、燃料噴射量２点火時期らの制御一方、Ｓ６のステップ
でＮＥ≦ＮＥＳＴＯＰである場合、すなわちエンジンが
通常運転を行っていない場合、ＥＣＵ１４は次にスター
タスイッチがＯＮ状態（イグニッションキーが０Ｎｉｉ
ｙｔ＞であるか否かを判定する。・−３１４スタータス
イツチがＯＮ状態である場合、ＥＣＵ１４は所定時間（
本実施例では１秒〜２秒）の間、燃料ポンプ２６をデユ
ーティ−比１００％すなわちフル駆動比で駆動制御する
。このように、燃料ポンプ２６をフル駆動する理由はヒ
ュエルインジェクタ１５の噴射量に基づいて燃料ポンプ
２６の駆動制御デユーティＤｐを決定する場合、始動時
には燃料ポンプ２６内のインペラ（図示せず）や燃料自
体の慣性による移送遅れが生じる可能性があるからであ
る。燃料ポンプ２６をフル駆動する結果、フィードライ
ン２７内の燃圧は瞬間的に上昇し、移送遅れによる始動
不良が防止される。尚、フル駆動比による短時間の駆動
制御が終了した後は、スタータスイッチがＯＮ状態であ
ってもＥＣＵ１４は燃料ポンプ２６に対して通常の駆動
制御を行う、この時点では、既にフィードライン２７中
にヒュエルインジェクタ１５が必要とする十分な量の燃
料が供給されている。　　　　　　・・・Ｓ１５ヒユエ
ルボンブ２６の駆動制御を終えると、ＥＣＵ１４は次に
始動用制御、すなわちコールドインジェクタ３３の駆動
や固定点火時期制御などを行う。　　　　　　　　　・
・・５１６一方、ステップＳ１４でスタータスイッチが
ＯＦＦ状態である場合、ＥＣＵ１４はエンジン停止時用
制御、すなわち学習制御の停止やＢＵＲＡＭへの学習デ
ータの保存等を行った後、ステップ１２に移行する。　
−・・３１７本実施例では、このように燃料のブレンド
率Ｂに応じてＦＦＶにおける燃料噴射量を決定すると共
に、決定された燃料噴射量に基づき燃料ポンプを駆動制
御するようにしたため、例えばガソリンの混合率が高い
場合には燃料ポンプ２６の吐出量を少なくして燃料タン
ク２５内の燃温を低く保つ一方、メタノールの混合率が
高い場合には燃料ポンプ２６の吐出量を多くして高速運
転時等における燃料供給量を確保することが特殊な部品
を用いることなく可能となった。また、副次的な効果と
して、燃料ポンプ２６を徒に運転する率を減少させるこ
とが可能となり、電力消費の低減を図ることができた。

また始動時には燃料ポンプ２６を一時的にフル駆動する
ようにしたため、燃料の移送送れによる始動不良も防止
された。

以上で本発明の具体的実施例の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施例に限るものではない０例えば、上記
実施例では燃料供給手段たる燃料ポンプの駆動源として
直流モータを用′い、これをデス−ティー比制御するよ
うにしたが、電圧制御を行ったり、交流モータを用いて
周波数制御するようにしてもよい。

また、上記実施例は本発明をＮＡのガソリン−メタノー
ル型ＦＦＶに適用したものであるが、ターボチャージャ
ー付のＦＦＥを搭載したＦＦＶやガソリン−エタノール
型ＦＦＶに適用してもよいし、２サイクルＦＦＥを搭載
したＦＦＶ等に適用してもよい。更に、本発明をＦＦＶ
のＦＦＥではなく舶用等のＦＦＥに適用してもよいし、
ＦＦＥ以外のエンジンに用いられる燃料供給装置に適用
してもよい。

一方、始動時における燃料供給手段の仕事量についてい
えば、上記実施例では１００デユーティ−比での駆動、
すなわちフル駆動としタカ、５０％や８０％等、他の仕
事量での駆動を行うようにしてもよい、また、駆動時間
についても上記実施例ではこれを１秒〜２秒としたが、
イグニッションキーのＯＮ時には増量駆動制御を連続的
に行うようにしてもよいし、エンジンＥの暖気状態に対
応させて増量駆動時間を変動させるようにしてもよい。

〈発明の効果〉 本発明に係るエンジン用燃料供給装置にょれば、燃料使
用量検出手段の検出結果から燃料供給量を決定して燃料
供給手段の駆動制御を行うと共に始動時に燃料供給手段
の過制御を行うようにしたため、適正な燃料の送給すな
わち還流が行われるようになり、燃料タンク内での燃温
の上昇に起因する不具合が生じなくなる一方、始動時に
おける燃料の移送遅れが防止され、飴動不良が防止され
るという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料供給装置をガソリン−メタノ
ール型ＦＦＥを搭載したＦＦＶに適用した一実施例のハ
ードウェア構成を示す概念図であり、第２図はこの実施
例における制御フローチャートである。また、第３図は
ブレンド率補正係数検索用マツプであり、第４図は必要
燃料吐出量検索用マツプであり、第５図と第６図とは燃
料ポンプのデユーティ駆動制御における流量特性マツプ
と制御ブロックダイアダラムとである。 図面中、 Ｅはエンジン １４はＥＣＵ １５はヒュエルインジエクタ、 ２５は燃料タンク、 ２６はインタンクヒュエルボンブ、 ２７は燃料フィードライン、 ２８はヒュエルフィルタ、 ３０はヒュエルコンポジションセンサ、３１はヒュエル
テンパラチャセンサ、 ３２はメインブランチ、 ３３はコールドスタートインジェクタ、３４はサブブラ
ンチ、 ３５は燃圧レギュレータ、 ３６はウェイストブランチ、 ３７は燃料リターンライン、 ３９はキャニスタ、 ４０はバージライン、 ４８はパワートランジスタ、 ４９は電源である。 第３図 Ｂ 第４図 　ＩＮＪ 第５図 第６図 ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料供給量を変動させることのできる燃料供給手段と、 燃料使用量を検出する燃料使用量検出手段と、当該燃料
   使用量検出手段の検出結果に基づき燃料供給量を決定し
   て前記燃料供給手段の駆動制御を行うと共に、エンジン
   始動時には燃料の移送遅れを回避するべく当該燃料供給
   手段を所定の仕事量で駆動する駆動制御手段と を具えたことを特徴とするエンジン用燃料供給装置。