JPH07317620A - 内燃機関用燃料ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 ポンプ制御回路２において、内部ロジック部
６は定電圧Ｖ_CCにより駆動し、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を出力する。低電圧検出回路７はバッテリ電圧Ｖ
_B が定電圧Ｖ_CCを保証するための電圧レベルよりも低下
した際、その旨を示す低電圧検出信号ＳＧ３を出力す
る。バッテリ電圧Ｖ_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、ＡＮＤ
回路８を介して内部ロジック部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。駆動回路１０
はＮＯＲ回路９の出力信号ＳＧ４に応じてＦＥＴ１３を
オン或いはオフさせる。ＦＥＴ１３のオン・オフに従い
バッテリ４からポンプ駆動モータ３への通電電流が断続
制御される。

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Ｖ_CC（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Ｖ_CC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Ｖ_B 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Ｖ_B としきい値Ｖ_L とを比較し、バッ
テリ電圧Ｖ_B の低下時（Ｖ_B＜Ｖ_L 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（Ｖ_B ≧Ｖ_L 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（Ｖ_B ＜Ｖ_L 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Ｖ_L は、定電圧回路１４にて生成され
る定電圧Ｖ_CC（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、Ｖ_L ＝６
Ｖ）。そして、Ｖ_B ≧Ｖ_L であれば定電圧Ｖ_CCが保証さ
れ、同定電圧Ｖ_CC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Ｖ_L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Ｖ_B がしきい値Ｖ_L
よりも高い場合（Ｖ_B ≧Ｖ_L 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Ｖ_B がしきい値Ｖ_L よりも低下した場
合（Ｖ_B ＜Ｖ_L 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
Ｖ_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Ｖ_B ＜Ｖ_L 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Ｖ_B 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、Ｖ_B ≧２Ｖで定電流Ｉ₁ ，
Ｉ₂ が供給され、Ｖ_B ＜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Ｖ_B 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Ｖ_B 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Ｖ_B 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Ｖ_B が定電流回路１１，１２の動作を
停止する電圧Ｖ_LL（本実施例では、Ｖ_LL＝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Ｖ_B 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Ｖ_CC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Ｖ_CC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Ｖ_S 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Ｖ_S 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Ｖ_S 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Ｖ_S 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Ｖ_S 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Ｖ_Bがしきい値Ｖ_L （６Ｖ）よ
りも低下し、時間ｔ３にてバッテリ電圧Ｖ_B がしきい値
Ｖ_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Ｖ_B が大きく低下する。
そして、バッテリ電圧Ｖ_B がしきい値Ｖ_L 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Ｖ_B 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Ｖ_B ＜Ｖ_L 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Ｖ_B が徐々に上昇する。そし
て、Ｖ _B ≧Ｖ_L 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Ｖ_B 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Ｖ_B 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Ｖ_Bが図７に示す状態よりもさらに低下
し、Ｖ_B ＜Ｖ_LL（２Ｖ）となった場合には、定電流
Ｉ₁ ，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Ｖ_B が定電圧Ｖ_CC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
Ｖ_B が定電圧Ｖ_CC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Ｖ_B が定電圧Ｖ_CC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Ｖ_B 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Ｖ_B 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Ｖ_B の低
下時（Ｖ_LL＜Ｖ_B ＜Ｖ_L ）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Ｖ_B が
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（Ｖ_B ≧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（Ｖ_B ＜Ｖ_L 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（Ｖ_B ≧Ｖ_L
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（Ｖ_B ＜Ｖ_L 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
（Ｖ_B ＜Ｖ_L ）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Ｖ_B
が低下した場合（Ｖ_LL＜Ｖ_B ＜Ｖ_L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Ｖ_B 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。

Claims (5)

【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。