JPH0627822Y2 - 内燃機関用燃料ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は内燃機関用燃料ポンプの制御装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関用燃料ポンプの制御装置の従来例として第４図
に示すようなものがある（実願昭５９−１２１３５９号
参照）。

すなわち、このものは、オルタネータ１０により充電さ
れるバッテリ電源Ｕ_Ｂの電圧印加により燃料ポンプ１の
電動機（図示せず）が回転駆動されるもので、燃料ポン
プ１を回転駆動する電動機（図示せず）にリレー２を直
列接続し、該リレー２の接点２ａの開閉及びリレー２に
並列接続されたトランジスタ３を制御装置５により制御
して、電動機への印加電圧を増減制御する、かかる従来
例の作動例を次に述べておく。

第５図において、まず機関始動時には、機関冷間始動性
の向上及びホットリスタート不良（ベーパーロック）対
策として、前記リレー２の接点２ａを燃料温度（または
エンジン温度）に拘わらず、始動時常に例えば３０秒間
閉結し、駆動電圧として13.5Ｖ程度の電圧をバッテリ電
源Ｕ_Ｂから前記電動機に印加する。これにより燃料ポン
プ１の吐出圧力を高めて冷間始動増量を計り、或いはホ
ットリスタート時にベーパ等を燃料タンク（図示せず）
に戻す。

始動後は、シリンダブロック壁温が例えば10゜C〜100゜C
の定常運転範囲にあるときに、リレー２と並列接続され
たパワートランジスタ３を機関運転状態（例えば燃料噴
射量Ｔｉ，機関回転速度Ｎ）に応じたデューティ比（制
御量）信号によりオン・オフ制御し、電動機の駆動電圧
を比較的低い電圧に制御する。しかしシリンダブロック
の壁温が例えば100゜C以上の高温時には、出力向上を図
ることを目的として、また10゜C以下のときには燃料の気
化特性が悪く吸気通路壁の燃料壁流が多いため吸入混在
気がリーン化する傾向になるのを防止することを目的と
して、パワートランジスタ３に対して連続してＨ信号を
出力し、燃料ポンプ１の吐出圧力を高めるようにしてい
る。

尚、４はリレー２のコイル２ｂに通電するトランジス
タ、６は負荷抵抗であり、制御装置５はパワートランジ
スタ３及びトランジスタ４を制御する。

〈考案が解決しようとする課題〉 ところで、バッテリ電源を充電するオルタネータは、出
力電圧値を一定値（第６図Ｂ参照）に制御する定電圧型
レギュレータとは異なって温度補償型の電圧レギュレー
タを内蔵しているものがある。この温度補償型（正確に
は過温補償型という）の電圧レギュレータの出力特性
は、バッテリ側の要請に答えるようになっており、高温
時のバッテリの過充電を防止するために、第６図Ａに示
すように、周囲温度が上昇するに従って低下するように
設定され、また機関の冷間運転性を良くするために、逆
に、周囲温度が低下するに伴って上昇するようになって
いて、電動機に印加される電圧レギュレータの出力電圧
が周囲温度によって変化する特性を有する。一方、燃料
ポンプ側から要請される電動機の駆動電圧は、機関の運
転状態に対応して変化するものの、本来電源電圧には無
関係な一定の燃料吐出量を得るために略一定の値をとる
のが好ましい。しかし従来装置では、電動機のパワート
ランジスタ３を駆動するデューティ比をオルタネータの
出力電圧が所定値のときの値に設定するから、前記出力
電圧の変化によって電動機の駆動電圧が変化し、燃料ポ
ンプ１の吐出圧力（吐出流量）を高精度に制御できない
でいた。

また特に始動直後の周囲温度が低いとき（例えば-20゜
C）には、オルタネータの出力電圧（正確には過温補償
型の電圧レギュレータの出力電圧であるが以下において
はオルタネータの出力電圧と称す）は１５Ｖ程度まで上
昇するため、燃料ポンプ１の吐出圧力が過度に上昇して
しまい、その結果燃料ポンプ１の吐出圧力を所定値以下
に抑制する目的で設けられた吐出圧力リリーフ用チェッ
ク弁の閉弁用スプリングの容量を前記吐出圧力が大幅に
上回り、弁本体がへたったり、摩耗したり、終いにはチ
ェック弁を閉塞したりして、吐出圧力のリリーフ調整が
うまくいかなくなってしまうおそれもあった。

また、オルタネータの出力電圧が増大して電源電圧が上
昇すると電動機の回転数が上昇し電動機のコンミテータ
等の磨耗が急激となり耐久性も低下する。

本考案は、このような実状に鑑みてなされたもので、電
動機に印加されるオルタネータの出力電圧の変化に拘わ
らず電動機の駆動電圧を適正値に制御できる燃料ポンプ
の制御装置を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本考案は第１図に示すように、温度補償型電
圧レギュレータを内蔵するオルタネータＡを備え、燃料
ポンプＣを駆動する電動機Ｄに前記オルタネータＡの出
力電圧をスイッチング手段Ｆを介して印加すると共に、
該スイッチング手段Ｆを制御することにより電動機Ｄの
駆動電圧を制御するようにした内燃機関用燃料ポンプの
制御装置において、燃料ポンプＣを回転駆動する電動機
Ｄに印加されるオルタネータＡの出力電圧を直接に若し
くはこの出力電圧に関連する周囲温度からオルタネータ
Ａの出力電圧を間接に検出する電源電圧検出手段Ｅと、
前記スイッチング手段Ｆの基本制御量を設定する基本制
御量設定手段Ｇと、前記スイッチング手段Ｆの基本制御
量を、前記検出された出力電圧に応じて補正する基本制
御量補正手段Ｈと補正された基本制御量に基づいてスイ
ッチング手段Ｆを通電制御する制御手段１と、を備え
る。

〈作用〉 上記本発明の構成によると、温度補償型の電圧レギュレ
ータを備えたオルタネータの出力特性をバッテリ電源保
護あるいは低温始動性の向上等の観点から、従来と同様
に、例えば低温側では高く高温側では低く設定してお
き、これに対して、燃料ポンプの駆動電圧は、電源電圧
検出手段が検出した前記オルタネータの出力電圧に応じ
てスイッチング手段の基本制御量を補正し、該補正され
た基本制御量に基づいて、燃料ポンプ側の要求に合わせ
た駆動電圧になるべく制御する。

〈実施例〉 以下に、本考案の一実施例を第２図及び第３図に基づい
て説明する。尚、従来例と同一要素には第４図と同一符
号を付して説明を省略する。

第２図において、オルタネータ１０は、温度補償型の電
圧レギュレータを内蔵している。マイクプロセッサから
なる制御装置１１には、オルタネータの出力電圧に関連
する機関の周囲温度を検出する温度センサ１２（電源電
圧検出手段）から温度信号が入力されると共に、燃料の
壁流量あるいはベーパ発生度合に関連する機関のシリン
ダヘッド（図示せず）壁温を検出する壁温センサ１３か
ら壁温信号が入力されている。

制御装置１１は第３図に示すフローチャートに従って動
作する。ここでは、制御装置１１が、基本制御量設定手
段と、基本制御量補正手段と、制御手段とを構成する。

次に、作用を第３図に示すフローチャートに従って説明
する。

イグニッションスイッチがオンとなった後、Ｓ１１で、
壁温センサ１３により検出されたシリンダブロックの壁
温Ｔ_Ｂとオルタネータにより充電されるバッテリ電源電
圧Ｕ_Ｂとを読込む。

Ｓ１２では、燃料温度またはエンジン温度に拘わらず、
トランジスタ４を３０秒間オンさせ、リレー２のリレー
接点２ａを閉結させる。これにより、始動時の駆動電圧
として約13.5Ｖの電圧をバッテリ電源Ｕ_Ｂから電動機に
印加する。これにより、従来同様に、燃料ポンプの吐出
圧力を高めて冷間始動特性を向上させ、或いはホットリ
スタート特性を上げる。

次に、Ｓ１３に進み、温度センサ１２により検出された
周囲温度Ｔ_ｃを読み込んでオルタネータの出力電圧を間
接的に知る。

そして、Ｓ１４では周囲温度Ｔ_ｃに対応する温度補正係
数αをマップから検索する。ここで、オルタネータの出
力電圧は第６図Ａに示すように周囲温度の上昇に伴って
低下し、周囲温度の低下に伴って上昇するため、駆動電
圧が周囲温度変化にかかわらず略一定になるように、温
度補正係数αを周囲温度の上昇に伴って増大し、低下に
伴って減少するように設定する。この温度補正係数α
は、シリンダブロックの壁温により気化特性が異なり、
従って機関の要求燃料量が異なるから、壁温に応じて異
なった基本制御量の計算式に乗算される。

つまり、Ｓ１５では、機関の要求燃料量に応じて吐出燃
料量を確保すべく、壁温Ｔ_Ｂが１０゜C〜１００゜Cの定常
運転領域にあるか否かを判定し、定常範囲内と判定され
たときには、Ｓ１６において、スイッチング手段のオン
デューティ比の基本制御量を（Ｔ_ｉ×Ｎ）／Ｋ＋Ｖ_０に
設定（基本制御量設定手段）しておき、この基本制御量
に前記周囲温度Ｔ_ｃに応じて求めた温度補正係数αを乗
算｛（Ｔ_ｉ×Ｎ）／Ｋ＋Ｖ_０｝αにて求めて基本制御量
を補正し（基本制御量補正手段）、次のＳ１８に進む。

ここでＴ_ｉは燃料噴射量に対応して変化する設定値、Ｎ
は機関回転速度に対応して変化する設定値、Ｖ_０初期設
定電圧であり、従って（Ｔ_ｉ×Ｎ／Ｋ＋Ｖ_０は、定常運
転領域における運転条件（オルタネータ出力電圧または
周囲温度の関数を含まない運転条件）に対応したスイッ
チング手段のオンデューティ比の基本制御量であり、リ
ニアに変化する。

このようにすると、１０゜C〜１００゜Cの範囲においては
機関運転状態に応じた最適な駆動電圧を確保できると共
に、オルタネータの出力電圧の変化に拘わらず運転条件
に適合する最適な駆動電圧を確保できる。

一方、壁温Ｔ_Ｂが定常運転領域外の場合にはＳ１７に進
み、パワートランジスタ３の制御量を、予め設定してお
いた（基本制御量補正手段）基本制御量（例えばオルタ
ネータの所定温度における制御量）Ｕ_BASEに温度補正係
数αを乗算して求め（基本制御補正手段）、Ｓ１８でこ
の補正した基本制御量になるようにスイッチング手段と
してのパワートランジスタ３に出力してこれを制御す
る。ここにおける温度補正係数αの値も、オルタネータ
の出力電圧が周囲温度の低下につれて増大するので、こ
れを抑御すべく、小さな値にし、またオルタネータの出
力電圧が周囲温度の上昇につれて低減するので、これを
増大すべく大きな値とする。基本的には壁温Ｔ_Ｂと周囲
温度Ｔ_ａとは一致するものではないが、大略的には、壁
温Ｔ_Ｂが１０゜C以下の場合には、温度補正係数αは小さ
い値が選択されて、燃料ポンプの電動機の駆動電圧の過
大化が抑制される方向に制御されるようにし、壁温Ｔ_Ｂ
が１００゜C以上の場合には、温度補正係数αは大きい値
が選択されて、燃料ポンプの駆動電圧が増大して補正さ
れ、略一定の駆動電圧が電動機に印加できることとな
る。

Ｓ１９では、イグニッションスイッチがオンかオフかの
判断をし、オンであればＳ２０で電源電圧Ｕ_Ｂと壁温Ｔ
_Ｂとを読み込んでＳ１３に至るサーキットを繰り返す。
イグニッションスイッチがオフであれば、本制御を終了
する。

〈考案の効果〉 以上述べたように、オルタネータが温度補償型のレギュ
レータを内蔵していて、周囲温度が低い場合にはバッテ
リ電圧不足を充分に補いうるようにオルタネータの出力
電圧を増大でき、また周囲温度が高くなればバッテリの
過充電を防止すべくオルタネータの出力電圧を減少でき
る等、バッテリの要求充電電圧を満たすことができる一
方、このようなオルタネータの出力電圧又は出力電圧に
関連する周囲温度の変化に対応して、燃料ポンプの電動
機の要求駆動電圧を得るように、スイッチング手段の基
本制御量を補正したから、オルタネータの出力電圧の変
化に拘わらず略一定の駆動電圧を電動機に印加でき、電
動機に過大電流が通電されるのを防止できると共に、電
動機の回転数を略一定に制御でき、コンミテータの摩耗
量を抑制でき耐久性の向上を図れる。したがって電動機
により駆動される燃料ポンプの吐出圧力も電源電圧の変
化に拘わらず略一定に制御でき、また燃料ポンプに設け
られたリリーフ弁の容量を前記吐出圧力が上回ることが
ないため、リリーフ弁の損傷を防止できる。

尚、上記実施例ではオルタネータの出力電圧に関連する
周囲温度を検出したが、出力電圧を直接検出してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のクレーム対応図、第２図は本考案の一
実施例を示す構成図、第３図は同上のフローチャート、
第４図は燃料ポンプの制御装置の従来例を示す構成図、
第５図は同上のフローチャート、第６図はオルタネータ
の温度特性図である。 １……燃料ポンプ、３……パワートランジスタ １１……制御装置、１２……温度センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】温度補償型電圧レギュレータを内蔵するオ
   ルタネータを備え、燃料ポンプを駆動する電動機に前記
   オルタネータの出力電圧をスイッチング手段を介して印
   加すると共に、該スイッチング手段を制御することによ
   り前記電動機の印加電圧を制御するようにした内燃機関
   用燃料ポンプの制御装置において、前記オルタネータの
   出力電圧を直接に若しくはこの出力電圧に関連する周囲
   温度からオルタネータの出力電圧を間接に検出する電源
   電圧検出手段と、前記スイッチング手段の基本制御量を
   設定する基本制御量設定手段と、前記スイッチング手段
   の基本制御量を、前記検出された出力電圧に応じて補正
   する基本制御量補正手段と、該補正された基本制御量に
   基づいて前記スイッチング手段を通電制御する制御手段
   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。