JPS60147564A - 燃料噴射式エンジンの燃料ポンプ制御装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 この発明は、燃料噴射式エンジンにおける燃料ポンプ制
御装置に関するものである。

〔従来技術〕

燃料噴射式エンジンでは、燃料噴射弁の開弁時間を制御
することによって、エンジンに供給される燃料量を制御
する。開弁時間と燃料噴射量とを一対一で対応させるた
めには、燃料噴射弁における噴射圧力を一定値に保持す
る必要がある。そのため、燃料ポンプによって燃料噴射
弁に圧送される燃料の圧力を、プレンシャレギュレータ
によって調整している。つまり、プレンシャレギュレー
タでは、燃料噴射弁に供給されている燃料圧力と燃料噴
射が行われる雰囲気の圧力との差圧が常時一定圧力に保
たれるように制御している。

ところで、燃料噴射が行われる雰囲気、つまり、吸気管
圧力は、エンジンの負荷状態によって変化し、比較的高
負荷域においては、高くなり、比較的低負荷域において
は、低くなる。

従って、燃料ポンプによって燃料噴射弁に供給される燃
料の量が一定であれば、プレ・ノシャレギュレータの制
御作用によって、余分な燃料として、燃料タンクに戻さ
れる燃料の量は、エンジンの負荷が低い程多くなること
になる。

そこで、エンジンの負荷状態を検出して、所定の低負荷
域においては、燃料ポンプによって燃料噴射弁に供給さ
れる燃料の量が少なくなるように燃料ポンプを制御して
、余分な燃料としてプレッシャレギュレータから燃料タ
ンクに戻される燃料の量を少なくすることが考えられて
いる。

このように、燃料ポンプを制御することは、燃料ポンプ
の無駄な作動を排除することができ、アイドリング運転
時のような低負荷域における燃料ポンプの作動音を低減
できるとともに、燃料ポンプの寿命を向上することがで
きるなどのメリソ１−がある。

しかし、かかる燃料ポンプの制御を実施した場合、エン
ジン負荷が短時間のうちに大きく変動するとき、例えば
、手動変速機付き車両における変速操作時には、燃料ポ
ンプの駆動速度が切り換えられることになるため、変速
操作の度に燃料ポンプの速度切換が頻繁に行われること
になる。また′、速度切換の行われる運転域で運転され
た場合にも、燃料ポンプの速度切換が頻繁に行われる。

燃料ポンプは、モータによって駆動されており、燃料ポ
ンプの作動切換は、モータの駆動速度を切り換えること
によって行われるため、モータが低速から高速に切り換
えられるときには、突入電流がモータに流れることにな
り、これが繰り返し行われると、燃料ポンプのモータの
寿命を縮めてしまう問題がある。

この問題に対しては、駆動速度の切り換えに遅延時間を
設定することが考えられる。遅延時間の設定によって、
燃料ポンプの頻繁な速度切換を防止することができる。

ところで、加速運転を行う場合には、燃料噴射量が次第
に増大するが、燃料ポンプの速度切換に遅延時間が設定
されていると、遅延時間内では、燃料ポンプの駆動速度
は低速のままで、速やかに高速に切り換えられず、その
間エンジンに供給される燃料が不足して、充分な出力が
得られず、ノッキングが発生するなどの問題がある。

〔発明の目的〕

このような従来の間題に鑑み、本発明の目的とするとこ
ろは、燃料ポンプの駆動速度が低速から高速に切り換え
られる際の遅延時間を短くすることによって、変速時や
速度切換の行われる運転域での運転時に燃料ポンプの速
度切換が頻繁に行われることを防止しながら、加速運転
時のように燃料消費量が増大するときには、燃料ポンプ
を速やかに高速側に切り換えることにある。

〔発明の構成〕

この目的を達成するための本発明の構成を第１図によっ
て説明する。

燃料ポンプの駆動速度を制御することによって燃料噴射
弁に圧送される燃料量を調整する燃料噴射的エンジンの
燃料ポンプ制御装置において、ポンプ速度選択手段では
、エンジンの燃料消費量に応じて燃料ポンプの駆動速度
を決定し、燃料消費量が多いときは、燃料ポンプの駆動
速度を高くし、それ以外では、燃料ポンプの駆動速度を
低（する。

そして、ポンプ速度切換手段では、燃料ポンプの駆動速
度が、ポンプ速度選択手段によって選択された速度とな
るようにする。

第１遅延手段は、ポンプ速度選択手段によって燃料ポン
プの駆動速度が高速側とされたとき、ポンプ速度切換手
段によるポンプ速度の高速側への切換を比較的短い時間
遅延させ、第２遅延手段は、ポンプ速度選択手段によっ
て燃料ポンプの駆動速度が低速側とされたとき、ポンプ
速度切換手段によるポンプ速度の低速側への切換を比較
的長い時間遅延させる。

〔発明の効果〕

かかる本発明によれば、燃料ポンプの駆動速度切換に際
しての遅延時間を２種類設定し、駆動速度が低速から高
速に切り換わる際の遅延時間は比較的短いものとし、高
速から低速に切り換わる際の遅延時間は比較的長いもの
とされるため、燃料ポンプの駆動速度の頻繁な切換は防
止でき、しかも、駆動速度の低速から高速への切換は比
較的短時間のうちに行われ、燃料消費量増大時の燃料不
足を回避することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第２図は、一実施例の概要図であり、このエンジンは、
エアクリーナ（図示せず）の下流側に設け、られた吸入
空気量センサとしてのエアフローメータ２を備え、エア
フローメータ２は、ダンピングチャンバ内に回動自在に
設けられたコンペンセーションプレート２Ａと、コンペ
ンセーションプレート２Ａの開度を検出するポテンショ
メータ２Ｂとから構成されている。従って、吸入空気量
はポテンショメータ２Ｂから出力される電圧として検出
される。また、エアフローメータ２の近傍には、吸入空
気の温度を検出する吸気温センサ４が設けられている。

エアフローメータ２の下流側には、スロットル弁６が配
置され、また、スロットル弁６の下流側には、サージタ
ンク８が設けられている。このサージタンク８には、イ
ンテークマニホルド１ｏが連結されており、このインテ
ークマニホルドｌ。

内に燃料噴射を行うように燃料噴射弁１２が配置されて
いる。インテークマニホルド１０は、エンジン本体１４
の燃焼室１４Ａに接続され、エンジンの燃焼室１４Ａは
エキゾーストマニホルド１６を介して３元触媒を充填し
た触媒コンバータ（図示せず）に接続されている。なお
、２０は点火プラグ、２４はエンジン冷却水温を検出す
る冷却水温センサである。

エンジン本体１４の点火プラグ２０１よ、ディストリビ
ュータ２６に接続され、ディストリビュータ２６はイグ
ナイタ２８に接続されている。このディストリビュータ
２６には、ピックアップとディストリビュータシャフト
に固定されたシグナルロータとで構成された、気筒判別
センサ３−ＯおＪびエンジン回転数センサ３２が設けら
れている。

この気筒判別センサ３０は、例えば、４気筒エンジンで
あればクランク角１８０度毎、６気筒エンジンであれば
クランク角１２０度毎に気筒判別信号を制御回路３４へ
出力し、エンジン回転数センサ３２は、例えば、クラン
ク角３０度毎にクランク角信号を制御回路３４へ出力す
る。

ところで、この場合のエンジンが、６気筒エンジンとす
ると、燃料噴射弁１２は、第４図の如く各気筒に１個づ
つ、合計６個あり、各燃料噴射弁１２Ａ〜１．２Ｆは、
デリバリパイプ６８に接続されている。デリバリパイプ
６８には、燃料ポンプ６２によって燃料タンク５８の燃
料が途中、燃料フィルタ６６を介して供給されており、
デリバリパイプ６８の燃料圧力は、燃料噴射が行われる
雰囲気であるインテークマニホルド１０の吸気圧との差
圧が常に一定圧力となるように制御されている。この制
御は、プレッシャレギュレータ７４によって行われ、燃
料圧力制御の結果、余った燃料は、燃料タンク５８に戻
される。

燃料ポンプ６２は、モータ（図示せず）によって駆動さ
れるようにされており、このモータは、燃料ポンプコン
トローラ１８を介してバ・７テリ２２に接続されている
。第４図の如く、燃料ポンプコントローラ１８は、抵抗
８０、リレー８２、トランジスタ８８から構成されてお
り、抵抗８０は、バッテリ２２と燃料ポンプ６２のモー
タとの間を接続する経路中に介挿されており、バッテリ
２２から燃料ポンプ６２のモータに供給される電圧を、
所定電圧だけ降下させるためのものである。そして、リ
レー８２の常開のスイッチ８６は、抵抗８０の両端をバ
イパスするように接続され、リレー８２のコイル８４は
、トランジスタ８８のコレクタ、エミッタを介してバッ
テリ２２に接続されている。そしてまた、トランジスタ
８８のヘースは、制御回路３４からの信号を受けるよう
に接続されており、トランジスタ８８、さらには、リレ
ー８２は、制御回路３４からの信号によって制御される
ようになっている。つまり、制御回路３４から信号を受
けて、トランジスタ８８が導通すると、リレー８２のコ
イル８４が通電されて、スイッチ８６をオンとし、燃料
ポンプ６２のモータは、抵抗８０を介さずに、スイッチ
８６を介してバッテリ２２の電圧がそのまま供給される
。一方、トランジスタ８８が非導通のときには、リレー
８２のコイル８４は、通電されないため、スイッチ８６
はオフとなり、燃料ポンプ６２のモータには、抵抗８０
を介してバッテリ２２の電圧が降下されて供給される。

制御回路３４は、第３図に示すように、ランダム・アク
セス・メモリ（ＲＡＭ）３６と、リード・オンリ・メモ
リ（ＲＯＭ）３８と、中央処理装置（ＣＰＵ）４０と、
第１の入出力ボート４２と、第２の入出力ボート４４と
、第１の出力ボート４６と、第２の出力ボート４８とを
含むマイクロコンピュータを主として構成され、ＲＡＭ
３６、ＲＯＭ３８、ＣＰＵ４０．第１の入出力ボート４
２、第２の入出力ボート４４、第１の出力ボート４６お
よび第２の出力ボート４８は、バス５０により接続され
ている。

第１の入出力ボート４２には、バッファ５２Ａ１５２Ｂ
、５２Ｃ，マルチプレクサ５４、アナログ−ディジタル
（Ａ／Ｄ）変換器５６を介して、エアフローメータ２、
冷却水温センサ２４および吸気温センサ４が接続されて
いる。このマルチプレクサ５４およびＡ／Ｄ変換器５６
は、第１の入出力ボート４２から出力される信号により
制御され、エアフローメータ２および各センサ２４．４
がらの信号を順次入力するようになっている。

第２の入出力ボート４４には、駆動回路６ｏを介して燃
料ポンプコントローラ１８が接続され、波形整形回路６
４を介して気筒判別センサ３ｏおよびエンジン回転数セ
ンサ３２が接続されている。

また、第１の出力ボート４６は駆動回路７ｏを介してイ
グナイタ２８に接続され、第２の出方ボート４８は駆動
回路７２を介して燃料噴射弁１２に接続されている。

制御回路３４のＲＯＭ３Ｂには、エンジン回転数と吸入
空気量とで表される基本点火進角のマツプおよび基本燃
料噴射時間が予め記す、Ｑされており、ＣＰ’Ｕ　４０
によってエアフローメータ２からの信号およびエンジン
回転数センサ３２からの信号により基本点火進角および
基本燃料噴射時間が読み出されるとともに、冷却水温セ
ンサ２４および吸気温センサ４からの信号を含む各種の
信号により、上記基本点火進角および基本燃料噴射時間
に補正が加えられ、イグナイタ２８および燃料噴射弁１
２が制御される。

このような、点火進角および燃料噴射時間の制御は、Ｒ
ＯＭ３８に格納されたプログラムの実行によって達成さ
れ、燃料ポンプコントローラ１８の制御についても同様
である。

ここで、燃料ポンプコントローラ１日の制御を行うため
のプログラムについて、第５図のフローチャートに従っ
て説明する。

この燃料ポンプ制御ルーチンは、４ミリ秒毎の時間割り
込みルーチンであり、前回の処理から４ミリ秒が経過す
ると、他のルーチンの途中からでもステップ１００にジ
ャンプし、ステップ１５０までの間の処理を実行し、ス
テップ１５０から元のルーチンの処理に復帰するように
なっている。

燃料ポンプ制御ルーチンが起動されると、まず、ステッ
プ１１１で、エアフローメータ２によって検出される吸
入空気量Ｑ、エンジン回転数センサ３２によって検出さ
れるエンジン回転数Ｎ、別のルーチンでめられる燃料噴
射時間τが、それぞれ取り込まれる。次に、ステップ１
１２では、ステップ１１１で取り込まれたエンジン回転
数Ｎおよび燃料噴射時間τを基に、 Ｑｆ＝Ｎ　・　τ　・　α の演算式によって時間当りの燃料噴射量（燃料消費量）
Ｑｆがめられる。ここで、αは、燃料噴射弁１２の特性
およびエンジンの気筒数によって定まる定数である。

また、ステップ１１３では、ステップ１１１で取り込ま
れた吸入空気（ＪＩＱおよびエンジン回転数Ｎに基づい
て、 Ａ冨５（１−２５（Ｑ／Ｎ） の演算式によって燃料ポンプ６２の低速作動時野吐出量
Ａ、換言すれば、燃料供給能力をめる（第６図参照）。

ただし、この場合の吐出１ｉＡは、実際の燃料ポンプの
吐出能力に比べて若干、例えば、５１／Ｈ程度低く設定
されている。なぜなら、プレッシャレギュレータ７４に
よるデリバリパイプ６８の燃料圧力の調整は、プレッシ
ャレギュレータ７４による燃料リターン動作を繰り返す
ことによって行われるため、燃料ポンプ６２は、富にリ
ターン分の燃料を余分に供給する必要がある。

そして、ステップ１１４では、ステップ１１２およびス
テップ１１３でめられた燃料噴射量Ｑｆおよび吐出量Ａ
を比較し、吐出量Ａが燃料噴射量Ｑｆ以下であれば、ス
テップ１２１に進み、吐出量Ａが燃料噴射量Ｑ−ｆより
大きければ、ステップ１３１に進む。

今、エンジンがアイドリング運転状態にあり、吐出量Ａ
が燃料噴射量Ｑｆより大きいと、ステップ１１４が否定
判断されて、ステップ１３１に進み、ここで、カウンタ
Ｃ２をインクリメントする。

そして、ステップ１３２では、カウンタＣ２か所定値２
００に達したか否か判断される。カウンタＣ２が所定値
２００に達するまでは、ステップ１３２が否定判断され
て、ステップ１４１に進むが、アイドリング運転状態に
なって、０．８秒が経過すると、この４λり秒毎の割り
込み処理が２００回行われるので、カウンタＣ２は２０
０となり、ステップ１３２は肯定判断されて、ステップ
１３３．１３４に進む。

ステップ１３３では、カウンタＣ１がクリヤされ、ステ
ップ１３４では、カウンタＣ２が所定値２００にセント
される。そして、ステップ１４２で、抵抗８０をバッテ
リ２２と燃料ポンプ６２のモータとの間の回路中に介挿
するレジスタ付制御が行われる。つまり、入出力ボート
４４から駆動回路６０を介して、燃料ポンプコントロー
ラ１８のトランジスタ８８に、これを非導通とさせる信
号を供給する。そのため、燃料ポンプ６２は、低速で作
動することになる。

その後、エンジン負荷が増大して、吐出量Ａが燃料噴射
量Ｑｆより小さくなると、ステップ１１４が肯定判断さ
れて、ステップ１２１に進み、ここで、カウンタＣ１を
インクリメントする。そして、ステップ１２２では、カ
ウンタＣ１が所定値５に達したか否か判断される。カウ
ンタＣ０が所定値５に達するまでは、ステップ１２２が
否定判断されるので、ステップ１４２に進み、レジスタ
付制御が継続され、燃料ポンプ６２は、引続き低−′ 速で作動する。

エンジン負荷の増大後、２０ミリ秒が経過すると、その
間４ミリ秒毎に起動される光燃料ポンプ制御ルーチンが
５回繰り返し処理されることになるため、ステップ１２
１におけるカウンタＣ□のインクリメントが５回行われ
て、カウンタＣ１は５となり、ステップ１２２が肯定判
断されて、ステ・７プ１２３．１２４に進む。ステップ
１２３では、カウンタＣ１が所定値５にセットされ、ス
テップ１２４では、カウンタＣ２がクリヤされる。そし
て、ステップ１４１で、抵抗８０に並列接続されている
リレー８２のスイッチ８６をオンとして、抵抗８０のバ
イパス経路をつくるレジスタバイパス制御が行われる。

つまり、入出力ボート４４から駆動回路６０を介して燃
料ポンプコントローラ１日のトランジスタ８８に、これ
を導通さセる信号を供給する。そのため、燃料ポンプ６
２は、高速で作動することになる。

エンジンを高負荷で運転中、極短時間、例えば、０．５
秒程度だけ、低負荷域とした場合り才、燃料ポンプ制御
ルーチンで設定された０、８秒の遅延作動によって、燃
料ポンプ６２は、途中、（Ｉ（速作動に切り換えられる
ことなく、高速作動のままとなる。

つまり、高負荷運転中は、ステップ１１４が肯定判断さ
れて、ステップ１４１のレジスタバイパス制御が行われ
ており、途中低負荷域に入ると、ステップ１１４が否定
判断されて、ステップ１３１゜１３２に進むが、この低
負荷域にある時間が０．５秒程度だと、カウンタＣ２は
、１２５にしかならないため、その間、ステップ１３２
は否定判断され、ステップ１４２のレジスタ付制御に進
むことなく、ステップ１４１に進んで、レジスタバイパ
ス制御を継続することになる。

一方、低負荷域から加速運転を行って、高負荷域に入る
場合には、加速運転が行われて、僅か２０ミリ秒経過す
れば、燃料ポンプ６２は、低速作動から高速作動に切り
換えられることになる。つまり、低負荷運転中は、ステ
ップ１１４が否定判断されて、ステップ１４２のレジス
タ付制御が行われているが、加速されて高負荷域に入り
、ステ・ツブ１１４が肯定判断されると、２０　”−ｒ
秒経過後には、ステップ１４１に進み、レジスタバイパ
ス制御が行われるため、燃料ポンプ６２は高速作動され
、加速運転中必要な燃料を確保することができる。

なお、第５図のフローチャートにおいて、ステップ１１
１〜１１４の処理は、本発明のポンプ速度選択手段に相
当し、ステップ１２１〜１２４の処理は、本発明の第１
遅延手段に相当し、ステ・ノブ１３１〜１３４の処理は
、本発明の第２遅延手段に相当し、ステップ１４１．１
４２の処理は、本発明のポンプ速度切換手段に相当する
。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のであり、例えば、エンジンの燃料消費量は、吸気圧あ
るいはＱ／Ｎの如き値によって代表させても良い。また
、燃料ポンプのモータの駆動速度の制御は、デユーティ
比制御としても良い。さらに、時間遅れを持たせる第１
あるいは第２ｉ！！延手段は、ハード回路によって構成
することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、クレーム対応図、第２図は、本発明の一実施
例の概要図、第３図は、第２図の制御回路の一例を示す
ブロック図、第４図は、第２図および第３図の燃料ポン
プコントローラの電気回路ならびに燃料噴射弁の燃料供
給経路を示す図、第５図は、第３図のコンピュータのプ
ログラム内容を示すフローチャート、第６図は、Ｑ／Ｎ
に対して設定されている燃料ポンプの吐出♀Ａを示す線
図である。 １２．１２Ａ〜１２　Ｆ−−−一燃料噴射弁６２−−−
燃料ポンプ １８−−−−燃料ポンプコントローラ ３４−−−−−一制御回路 ５１ｒｒ′Ｔ′１．１　’　ｊ、ｊ夕、ｙ、、４．＋、
、ｚＪ、ｊ°：づ１り第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料ポンプの駆動速度を制御することによって燃料
   噴射弁に圧送される燃料量を調整する燃料噴射式エンジ
   ンの燃料ポンプ制御装置であうで、エンジンの燃料消費
   量に応じて燃料ポンプの駆動速度を決定し、燃料消費量
   が多いときは、燃料ポンプの駆動速度を高くし、それ以
   外では、燃料ポンプの駆動速度を低くするポンプ速度選
   択手段と、 燃料ポンプの駆動速度が、ポンプ速度選択手段によって
   選択された速度となるようにするポンプ速度切換手段と
   、 ポンプ速度選択手段によって燃料ポンプの駆動速度が高
   速側とされたとき、ポンプ速度切換手段によるポンプ速
   度の高速側への切換を比較的短い時間遅延させる第１遅
   延手段と、 ポンプ速度選択手段によって燃料ポンプの駆動速度が低
   速側とされたとき、ポンプ速度切換手段によるポンプ速
   度の低速側への切換を比較的長い時間遅延させる第２遅
   延手段と、 を備えることを特徴とする燃料噴射式エンジンの燃料ポ
   ンプ制御装置。