JPH10318070A - 燃料ポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 煩雑な演算処理を行わなくても燃料圧力を安
定させることができ、また燃料圧力制御の応答性も低下
させない燃料ポンプ制御装置を提供すること。 【解決手段】 燃料噴射弁へ供給する燃料の燃料圧力が
あらかじめ設定した目標燃料圧力燃料に一致するように
燃料ポンプの出力を制御する燃料ポンプ制御装置におい
て、燃圧センサ３の出力信号に含まれる高周波ノイズを
除去するＣＲフィルター１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関へ燃料を
供給するための燃料ポンプの出力を制御する燃料ポンプ
制御装置に関する。さらに詳細には、内燃機関への供給
燃料の燃料圧力の安定性を向上させることができる燃料
ポンプ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料タンクの燃料を燃料ポンプに
より内燃機関へ供給する燃料供給システムにおいては、
内燃機関への余剰燃料を燃料タンクに戻すリターン配管
を省略したリターンレス構成にし、供給燃料の燃料圧力
の変更（調整）を燃料ポンプの出力を制御することによ
り行うものが採用されている。このようなシステムで
は、燃料配管に取り付けた燃圧検出手段により検出した
燃料圧力を目標燃料圧力に一致させるように、燃料ポン
プへの印加電圧を調整して燃料ポンプの出力を制御する
ようになっている。しかし、燃料噴射弁から燃料を噴射
した際、燃圧検出手段が検出する信号に、図６に示すよ
うな一時的な低下が生じる。さらに、燃圧検出手段が検
出する信号には、外部要因により高周波ノイズが重畳し
てしまう。

【０００３】このような圧力低下時に燃圧検出手段が燃
圧を検出すると、このときの検出値に基づき印加電圧が
燃料ポンプに与えられることになる。すなわち、燃料圧
力の低下分に応じて燃料ポンプへの印加電圧が高くなる
ように制御される。そうすると、燃料ポンプの吐出圧力
が高くなり燃料圧力は上昇し始めるが、燃料圧力の低下
は一時的なものでありその低下が収まった後において、
燃料圧力が上昇し過ぎてしまう。従って、オーバーシュ
ートが発生するために、燃料圧力制御が不安定になる。
また、燃圧検出手段が検出する信号に高周波ノイズが重
畳すると制御対象が不明確になり、正確な燃料圧力制御
を行うことが困難になる。

【０００４】そこで、燃料圧力制御の安定性を確保する
技術がいろいろと開示されている。その一例として、例
えば特開平８−２００１２４号公報に記載されているも
のがある。これは、基本的には上述したように、燃料配
管に取り付けた燃圧検出手段により検出した燃料圧力を
目標燃料圧力に一致させるようにフィードバック制御に
より燃料ポンプへの印加電圧を調整して燃料ポンプの出
力を制御するものである。そして、エンジン負荷に応じ
て印加電圧のフィードバック補正値を変更することによ
り燃料圧力制御の応答性を向上させ、燃料圧力を安定さ
せるようにしている。さらに、燃料ポンプへの印加電圧
の制御の補正を行う際に、燃圧検出手段により検出した
燃料圧力に関する信号を専用のルーチンプログラムで処
理して使用することにより、制御に用いられる燃料圧力
に関する信号に含まれる燃料噴射時の一時的な燃料圧力
の低下及び高周波ノイズの影響を取り除き制御特性の安
定化を図るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報記載の燃料圧力制御に関する技術には、次のような問
題点があった。すなわち、燃料圧力制御の安定化を図る
ために、専用のルーチンプログラムにより燃料ポンプに
与える印加電圧の制御の補正を行うことにより、燃料圧
力の制御の安定化を図っている。従って、この補正を行
うためには、新たなルーチンプログラムの処理が加わる
ことにより燃料圧力制御の演算処理が煩雑になって処理
速度が低下すること等の問題があった。

【０００６】そこで、本発明は上記した問題点を解決す
るためになされたものであり、煩雑な演算処理を行わな
くても燃料圧力を安定させることができ、また燃料圧力
制御の応答性も低下させない燃料ポンプ制御装置を提供
することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１の発明によれば、内燃機関へ燃料を供給
するための燃料ポンプの出力を制御する燃料ポンプ制御
装置において、前記内燃機関の運転状態に関する信号か
ら目標燃料圧力を演算する目標燃圧演算手段と、燃料圧
力に関する信号を検出する燃圧検出手段と、前記燃料圧
力検出手段の出力信号に含まれる高周波成分を除去する
フィルターと、前記フィルターを通過した前記燃圧検出
手段の出力信号に基づき燃料圧力を前記目標燃料圧力に
一致するように前記燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ駆
動手段とを有することを特徴とする。

【０００８】この燃料ポンプ制御装置では、まず、内燃
機関の運転状態に関する信号を受けて、目標燃圧演算手
段により内燃機関へ供給する燃料の目標燃料圧力が演算
される。また、燃圧検出手段により、燃料圧力に関する
信号が検出される。そして、この燃料圧力に関する信号
はフィルターにより高周波成分が除去される。次いで、
この処理後の燃料圧力に関する信号が燃料ポンプ駆動手
段に入力される。そうすると、燃料ポンプ駆動手段によ
って、処理後の燃料圧力に関する信号に基づき、燃料圧
力が目標燃料圧力に一致するように燃料ポンプが駆動さ
れる。

【０００９】ここで、燃料圧力に関する信号に含まれる
高周波成分には、外部要因によって燃料圧力に関する信
号に重畳するノイズはもちろんのこと、燃料噴射時に発
生する一時的な燃料圧力の低下も含まれる。

【００１０】このように請求項１の発明では、燃料圧力
検出手段により検出した燃料圧力に関する信号に含まれ
る高周波成分を除去するフィルターを有しているので、
高周波成分除去後の燃料圧力に関する信号を取り込むこ
とができる。従って、燃料噴射時に発生する一時的な燃
料圧力の低下及び外部要因により重畳する高周波ノイズ
に影響されることなく、正確に燃料ポンプの出力制御を
行うことができるので燃料圧力を安定させることができ
る。また、燃料圧力に関する信号をフィルタに通すだけ
で煩雑な演算処理を伴うことはないから、燃料圧力制御
の応答性も低下することはない。

【００１１】請求項２の発明によれば、請求項１に記載
する燃料ポンプ制御装置において、前記フィルターは、
コンデンサと抵抗とを備えることを特徴とする。

【００１２】ここで、フィルターには、図２に示すよう
なコンデンサＣと抵抗Ｒを備えるような回路が考えられ
る。さらに、コイル（インダクタンスＬ）を含んでいて
も構わない。また、この回路の時定数はコンデンサＣの
静電容量値と抵抗Ｒの抵抗値との積により定まるが、時
定数は１〜１０ｍｓｅｃとなるようにコンデンサＣの静
電容量値と抵抗Ｒの抵抗値を定めることが望ましい。

【００１３】この燃料ポンプ制御装置では、目標燃圧演
算手段により燃料噴射弁へ供給する燃料の目標燃料圧力
が演算され、燃料圧力検出手段により燃料圧力に関する
信号が検出される。そして、この燃料圧力に関する信号
はコンデンサと抵抗とを備えるフィルターにより高周波
成分が除去される。次いで、この高周波成分除去後の燃
料圧力に関する信号が燃料ポンプ駆動手段に入力され、
燃料ポンプ駆動手段によって、燃料圧力が目標燃料圧力
に一致するように燃料ポンプが駆動される。

【００１４】このように請求項２の発明では、燃料圧力
検出手段により検出した燃料圧力に関する信号の高周波
成分を取り除くフィルターとしてコンデンサと抵抗とを
備えるフィルターを使用することにより、非常に簡単な
電気回路によって制御対象である燃料圧力に関する信号
を明確化することができる。従って、煩雑な演算処理を
行わずに燃料圧力制御の精度を向上させることができる
から、制御特性の応答性を低下させることなく燃料圧力
を安定させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の最適な実施の形態
として、本発明を適用した電子制御式ガソリンエンジン
の燃料系について添付図面に基づき説明する。

【００１６】まず、燃料ポンプ制御装置が使用されてい
るエンジン２の燃料系の概略構成について、図１を参照
して説明していく。なお、従来例と同様のものについて
は同符号を付している。燃料が貯留された燃料タンク３
２には、内部の燃料を吸い上げるための燃料ポンプ３０
が付設されている。また、燃料を噴射するための燃料噴
射弁６が吸気管４に設けられている。さらに、吸気管４
には吸気管内圧力を測定するための吸気圧センサ５が設
置されている。また、燃料噴射弁６への供給燃料の燃料
圧力を計測するための燃圧センサ３が燃料レール３４ａ
に設置されている。この燃料レール３４ａは、エンジン
２の各気筒ごとに設置されている燃料噴射弁６へ供給燃
料を分配するためのものである。

【００１７】燃料タンク３２から燃料噴射弁６へ燃料を
供給するための燃料配管は、燃料ポンプ３０から燃料噴
射弁６に至るまでの間に燃料供給管３４と燃料レール３
４ａとが配置され、燃料を燃料タンク３２に戻すための
リターン通路、及び燃料圧力を一定に保つプレッシャレ
ギュレータがないリターンレス構成になっている。そし
て、燃料タンク３２内の燃料は燃料ポンプ３０により吸
い出され、燃料供給管３４に供給される。次いで、燃料
供給管３４に供給された燃料は、燃料レール３４ａへ供
給され、ここからエンジン２の各気筒へ分配されて燃料
噴射弁６に圧送されるようになっている。

【００１８】そして、燃料ポンプ３０の出力を制御する
ための燃料ポンプ制御装置は、エンジンコントロールユ
ニット（ＥＣＵ）２０内に組み込まれている。このエン
ジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０は公知のＣＰ
ＵにＲＯＭやＲＡＭが付設されたものである。このＲＯ
Ｍには、ＣＰＵでの演算処理に必要なプログラム等があ
らかじめ格納されている。例えば、目標燃料圧力の演算
に使用するプログラム等がこの中に格納されている。一
方、ＲＡＭは、ＣＰＵで実行された演算処理の結果を一
時的に記憶し、随時読み出すためのものである。また、
後述するディレイタイマもエンジンコントロールユニッ
ト（ＥＣＵ）２０に備わっている。なお、燃料ポンプ制
御装置とエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）を別
々の構成にしても良い。

【００１９】また、エンジン２に取り付けられた燃圧セ
ンサ３、吸気圧センサ５等の各種センサからの出力信号
は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０に取
り込まれるようになっている。ここで、燃圧センサ３か
らの出力信号はＣＲフィルター１を通してエンジンコン
トロールユニット（ＥＣＵ）２０に取り込まれる。この
ＣＲフィルター１は、図２に示すように、抵抗Ｒとコン
デンサＣとを備える回路であり、抵抗Ｒの抵抗値は１０
ｋΩ、コンデンサＣの静電容量値は０．４７μＦであ
る。従って、時定数は抵抗値と静電容量値の積であるか
ら、この回路では４．７ｍｓｅｃとなる。そして、エン
ジン２の運転状態と運転者からの要求とに基づき、エン
ジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０により各種の
信号処理が行われ、燃料噴射弁６への開弁信号や燃料ポ
ンプ３０の駆動信号等を出力し、エンジン２の燃料系に
おける燃料圧力（燃料流量）の制御を行っている。

【００２０】ここで、燃圧センサ３の出力信号をＣＲフ
ィルター１に通した場合の効果を図３に示す。なお、図
３に示すグラフは、目標燃料圧力を１００ｋＰａに設定
して、燃料噴射弁６からの燃料噴射は行わない状態での
燃料圧力を示している。ここで、破線で示す曲線Ａが燃
圧センサ３の出力信号をＣＲフィルター１に通さずに直
接取り込んだ場合を表し、実線で示す曲線Ｂが燃圧セン
サ３の出力信号をＣＲフィルター１に通して取り込んだ
場合を表す。

【００２１】図３より、燃圧センサ３の出力信号はＣＲ
フィルター１を通していない状態（曲線Ａ）では、１０
０ｋＰａを中心として±１５ｋＰａ程度の範囲で変動し
ていることがわかる。これに対して、ＣＲフィルター１
を通した状態（曲線Ｂ）では、１００ｋＰａを中心とし
て±５ｋＰａ程度の範囲での変動に抑えられていること
がわかる。すなわち、燃圧センサ３の出力信号をＣＲフ
ィルター１に通すことにより、燃圧センサ３の出力信号
の変動を抑えることができるので制御対象が明確化され
る。これにより、燃料圧力制御の精度が向上して燃料圧
力が安定する。

【００２２】次に、このような燃料ポンプ制御装置にお
ける燃料圧力制御の処理ルーチンについて図４のフロー
チャートを参照しながら説明していく。ここに示すフロ
ーチャートでの演算処理は所定時間ごとに繰り返し実行
される。

【００２３】（ステップ（以下、「Ｓ」と記す。）１）
まず、Ｓ１において、前サイクル以前において燃料ポン
プ３０に対して印加電圧が与えられてからのディレイ時
間が計測されている。そして、このディレイ時間が１２
ｍｓｅｃ以上であると判定されると（Ｓ１：Ｙｅｓ）、
Ｓ２に進みＳ２〜Ｓ７における燃料ポンプ３０の出力制
御の処理を行う。一方、ディレイ時間が１２ｍｓｅｃ未
満であると判定されると（Ｓ１：Ｎｏ）、Ｓ２〜Ｓ７の
燃料ポンプ３０の出力制御の処理をバイパスする。これ
は、燃料ポンプ３０に新たな印加電圧を与えてから実際
に燃料圧力が変化するまでの時間を考慮して、制御特性
の安定性を確保するためである。

【００２４】（Ｓ２）Ｓ２において、エンジン２の運転
状態から目標燃料圧力（目標燃圧）が演算される。具体
的には、吸気圧センサ５により検出した吸気管圧力と回
転センサにより検出したエンジン回転数とに基づき、エ
ンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０のＲＯＭに
格納されたマップ等によって目標燃料圧力が演算され
る。なお、エンジン回転数の検出方法として、点火プラ
グに与えられる点火信号から算出する方法を用いてもよ
い。なお、Ｓ２における処理が請求項にいう燃圧演算手
段の処理に相当する。

【００２５】（Ｓ３）Ｓ３において、エンジンコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）２０に燃圧センサ３で検出した
燃料圧力（燃圧）の信号が読み込まれる。ここで、燃圧
センサ３から出力される信号は図６に示すように、燃料
噴射及び外部要因による高周波成分を含んだ非常に不安
定な信号になっている。このような不安定な信号を直接
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０が読み取
ると、制御対象である燃料圧力が不明確であるため、正
確に燃料圧力を目標燃料圧力に一致させる制御、すなわ
ち適切な印加電圧を燃料ポンプ３０に与えることが困難
となる。この結果として、燃料圧力制御が不安定なもの
になってしまう。

【００２６】そこで、本実施の形態では、燃圧センサ３
とエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０の間に
ＣＲフィルター１を設置している。これにより、燃圧セ
ンサ３から出力される高周波成分を含んだ信号が、図５
に示すように、高周波成分が除去された信号になる。そ
して、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０
は、この高周波成分除去後の燃料圧力に関する信号を読
み取り、燃料圧力の制御（Ｓ４〜Ｓ７）を行う。従っ
て、制御対象が明確化されることにより、燃料圧力制御
の精度を向上させることができる。この結果として、燃
料圧力を安定させることができる。また、従来例として
挙げたシステムのように、高周波成分の影響を受けない
ようするために、燃料圧力に関する信号を処理する専用
のルーチンプログラムが不要であるので、煩雑な演算処
理を伴うことがないから燃料圧力制御の応答性の低下は
生じない。

【００２７】（Ｓ４）Ｓ４において、Ｓ２で設定された
目標燃料圧力とＳ３で読み込まれた燃料圧力の大小関係
が判定される。具体的な処理としては、目標燃料圧力が
燃料圧力よりも大きいか否かが判定される。この判定の
結果、大きいと判定されると（Ｓ４：Ｙｅｓ）、Ｓ５に
進み、小さい（または等しい）と判定されると（Ｓ４：
Ｎｏ）、Ｓ６に進む。

【００２８】（Ｓ５）Ｓ５においては、燃料圧力が目標
燃料圧力より高い状態にあるから、燃料圧力を目標燃料
圧力に一致させるために、燃料圧力を下げなければなら
ない。よって、燃料ポンプ３０の吐出出力を低下させる
ことにより燃料圧力を下げる。具体的な処理は、燃料ポ
ンプ３０に与える印加電圧（ポンプ電圧）の値を、現在
の設定値より１０ｍＶ低い新たな設定値とする。

【００２９】（Ｓ６）Ｓ６においては、Ｓ５とは逆に燃
料圧力が目標燃料圧力より小さい状態にあるから、燃料
圧力を目標燃料圧力に一致させるために、燃料圧力を上
げなければならない。よって、燃料ポンプ３０の吐出出
力を上昇させることにより燃料圧力を上げる。具体的な
処理は、燃料ポンプ３０に与える印加電圧の値を、現在
の設定値より１０ｍＶ高い新たな設定値とする。

【００３０】（Ｓ７）Ｓ７において、Ｓ５あるいはＳ６
で設定された電圧値が燃料ポンプ３０に印加され、燃料
ポンプ３０の出力が変化する。これにより、燃料圧力が
目標燃料圧力と等しくなるように変化する。また、燃料
ポンプ３０に電圧を印加すると同時に、ディレイタイマ
がクリアされＳ５あるいはＳ６で設定された電圧値が燃
料ポンプ３０に印加されている時間の計測が開始され
る。このディレイ時間の計測は前記したようにＳ１で行
われる。なお、Ｓ４〜Ｓ７における処理が請求項にいう
燃料ポンプ駆動手段の処理に相当する。

【００３１】上記した燃料ポンプ３０の出力制御の処理
ルーチンがごく短時間のサイクルタイムで繰り返され、
さらに、Ｓ３でエンジンコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）２０が読み取る燃料圧力に関する信号には、燃料噴
射及び外部要因により発生する高周波成分が含まれてい
ないことから、エンジン２が要求する燃料圧力に対して
迅速に応答することができ、かつ安定した燃料圧力制御
が可能となる。

【００３２】以上詳細に説明したように本実施の形態の
燃料ポンプ制御装置によれば、燃圧センサ３の出力信号
に含まれる高周波成分を除去するＣＲフィルター１を有
しているので、正確な燃料圧力に関する信号を取り込む
ことができる。そして、エンジンコントロールユニット
（ＥＣＵ）２０は、この正確な燃料圧力に関する信号に
基づき、燃料ポンプ３０の出力制御を行う。従って、精
度よく燃料圧力を目標燃料圧力に一致させるように燃料
ポンプ３０の出力を制御することができる。この結果と
して、燃料圧力を安定させることができる。また、従来
例として挙げたシステムのように、高周波成分の影響を
受けないようするために、燃料圧力に関する信号を処理
する専用のルーチンプログラムが不要であるので、煩雑
な演算処理を伴うことがないから燃料圧力制御の応答性
の低下は生じない。

【００３３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が
可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施
の形態では燃料ポンプ３０への印加電圧を直接制御する
ことにより燃料圧力を制御しているが、燃料ポンプ３０
への入力電流をオンオフ制御するデューティ制御（ＰＷ
Ｍ制御）により燃料圧力を制御することもできる。な
お、抵抗値（１０ｋΩ）、静電容量値（０．４７μ
Ｆ）、及びディレイ時間（１２ｍｓｅｃ）等について示
した具体的数値は、単なる例示にすぎない。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
燃料ポンプ制御装置によれば、燃料圧力検出手段により
検出した燃料圧力に関する信号に含まれる高周波成分を
除去するフィルターを有しているので、高周波成分除去
後の燃料圧力に関する信号を取り込むことができる。従
って、燃料噴射及び外部要因により発生する高周波成分
に影響されることなく、正確に燃料ポンプの出力制御を
行うことができるので燃料圧力を安定させることができ
る。また、燃料圧力に関する信号をフィルタに通すだけ
の処理だから、煩雑な演算処理を伴わないので、燃料圧
力制御の応答性も低下することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料ポンプ制御装置を適用したエンジンの燃料
系の構成図である。

【図２】ＣＲフィルターの構成図である。

【図３】ＣＲフィルターの効果を説明するための図であ
る。

【図４】燃料ポンプ制御装置における制御の処理ルーチ
ンを示したフローチャートである。

【図５】燃料ポンプ制御装置が取り込む燃料圧力に関す
る信号を示した図である。

【図６】従来の燃料ポンプ制御装置が取り込む燃料圧力
に関する信号を示した図である。

【符号の説明】

１ ＣＲフィルター Ｃ コンデンサ Ｒ 抵抗 ２ エンジン（内燃機関） ３ 燃圧センサ ４ 吸気管 ５ 吸気圧センサ ６ 燃料噴射弁 ２０ エンジンコントロールユニット（燃料ポンプ制
御装置を含む） ３０ 燃料ポンプ ３２ 燃料タンク ３４ 燃料供給管 ３４ａ 燃料レール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関へ燃料を供給するための燃料ポ
   ンプの出力を制御する燃料ポンプ制御装置において、 前記内燃機関の運転状態に関する信号から目標燃料圧力
   を演算する目標燃圧演算手段と、 燃料圧力に関する信号を検出する燃圧検出手段と、 前記燃料圧力検出手段の出力信号に含まれる高周波成分
   を除去するフィルターと、 前記フィルターを通過した前記燃圧検出手段の出力信号
   に基づき燃料圧力を前記目標燃料圧力に一致するように
   前記燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ駆動手段とを有す
   ることを特徴とする燃料ポンプ制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する燃料ポンプ制御装置
   において、 前記フィルターは、コンデンサと抵抗とを備えることを
   特徴とする燃料ポンプ制御装置。