JPS60187730A - 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】 〔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、プレッシャレギュレータ
によって調整している。つまり、プレッシャレギュレー
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、プレッ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。また、エンジンの負荷状態を検出する代わりに直
接あるいは間接にエンジンの燃料消費量を検出して、そ
の燃料消費量に応じて燃料ポンプを制御するものも考え
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１′ド動晋そ
低柩できるとと（）Ｇこ、燃料ポンプの寿命を向上する
ことができるなどのメリットがある。

しかし、燃料ポンプをエンジンの燃料消費量に応じて制
御（エンジンの負荷状態によって制御するものを含む。

以下同じ）しても、まだ、燃料ポンプが無駄に作動され
る場合がある。すなわち、エンジンをレーシング−転（
無負荷状態でエンジン回転数を一時的に高めること）し
た場合には、エンジンの運転状態の変化が極めて速く、
この速い変化にセンサや燃料ポンプが追随できないこと
が多い。こういう場合には、レーシング運転の終わる頃
あるいは終わってから燃料ポンプの駆動速度が高められ
ることになり、無駄な制御が行われることになる。なお
、レーシング運転中も燃料ポンプの駆動速度を高めなけ
ればならないほど燃料を必要とせず、結局、レーシング
運転を行っても燃料ポンプの駆動速度を高める必要はな
い。

〔発明の目的〕

このような従来の問題に鑑み、本発明の目的とするとこ
ろは、エンジンの無負荷状態では、無条件に燃料ポンプ
の駆動速度を低い状態に維持することによって、レーシ
ング運転時に燃料ポンプの駆動速度が不要に高められる
ことを防止することにある。

〔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式エンジンの
燃料ポンプ制御装置において、燃料消費量検出手段によ
って、エンジンの燃料消費量を代表する値を検出し、ポ
ンプ速度選択手段は、検出された燃料消費量に応して燃
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、低く
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。

一方、負荷状態判定手段では、エンジンが負荷状態にあ
るか否か判定し、負荷状態になければ、無条件に燃料ポ
ンプの駆動速度を低くする。

従って、エンジンが負荷状態にあれば、燃料ポンプの駆
動速度は、燃料消費量に応じて切り換えられるが、エン
ジンが無負荷状態にあると、無条件で燃料ポンプの駆動
速度は、低くされる。

〔発明の効果〕

かかる本発明によれば、エンジンの無負荷状態では、燃
料ポンプの駆動速度が切り換えられて高くされることが
ないので、レーシング運転時に燃料ポンプが無駄に作動
される不具合を解消することができる。

−〔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、一実施例が通用された車載エンジンの概要図
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ば、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２
Ａ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が設げられている。ごのサージタンク８には、吸
気圧センサ７８が取り付のられており、サージタンク８
内に発生ずる吸気圧を検出するようになっている。また
、サージタンク８には、インテークマニホルド１０が連
結されており、このインテークマニホルド１０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はエキヅー
ストマニボルド１６を介して三元触媒を充愼した触媒コ
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２０は、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２
６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フとで構成された、気筒判別セ
ンサ３０およ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。

制御回路３４は、燃料噴射弁１２およびイグナイタ２８
、さらには、燃料ポンプコントローラ１８を制御するよ
うになっており、この制御のためにエンジン各部に配置
されたセンサ類から検出信号を入力するとともに、ニュ
ートラルスタートスイッチ７６および車速センサ９０か
らも信号を入力している。

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藺
づつ、合計６個あり、各燃料噴射弁１２Ａ〜１２Ｆ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５Ｂ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を介してバッテリ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８
０、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２
２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、エミツタを介してバッテ
リ２２に接続されている。そしてまた、トランジスタ８
８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がら信号を受け
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、トランジスク８Ｂ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
を介してハソテリ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　（ＲＯＭＬ３８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４
４と、第１の出力ボート４６と、第２の出カポ−１−４
８とを含むマイクロコンピュータを主として構成され、
ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３８、ＣＰＵ４０、第１の入出力ボ
ート４２、第２の入出力ボート４４、第１の出力ポート
４６および第２の出力ポート４８は、ハ“ス５ｏにより
接続されている。

第１の入出力ボート４２には、バ・７フア５２Ａ〜５２
Ｄ１マルチブレクザ５４およびアナログ−ディジタル（
Ａ／Ｄ）変換器５６を介して、吸気圧センサ７８、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が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７８．２４．４
からの信号を、ＲＡＭ３６あるいはＣＰＵ４０に順次入
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およびエンジュ／回転数
センサ３２が接続されている。

また、バンファ９２．９４を介してニュートラルスター
トスイッチ７６、車速センサ９ｏが接続されている。

さらに、第１の出力ポート４Ｇは、駆動回路７０を介し
てイグナイタ２８に接続され、第２の出力ポート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憶されており、ＣＰＵ４０によって
エアフローメータ２が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、イグプーイク２８および燃料噴射弁１２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１８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
込めルーチンであり、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１４１では、そのエンジンを塔載した車両が自動変速
機付き車であるか手動変速機付き車であるかを表す所定
の信号が、Ｃ’Ｐ　Ｕ　４０に入力されているか否かに
よって、自動変速機付き車であるか否かを判定する。例
えば、自動変速機付き車であることを表す信号が入力さ
れていて、ステップ１４１が肯定判断されると、ステッ
プ１４２に進んで、ここで、ニュートラルスタートスイ
ッチ７６がオンか否か判定される。ニュートラルスター
トスイッチ７６は、周知のように、自動変速機がパーキ
ングレンジあるいはニュートラルレンジにシフト操作さ
れているときにオン信号を発生するので、ステップ１４
２では、自動変速機がパーキングレンジあるいはニュー
トラルレンジに操作されているか否か、つまりエンジン
が無負荷状態にあるか否かを判定していることになる。

一方、自動変速機付き車であることを表す信号が入力さ
れないと、ステップ１４１が否定判断されて、ステップ
１４３に進み、ここで、車速センサ９０によって検出さ
れる車速■が、所定車速Ｔ（例えば５）ｋｍ／ｈより低
いか否か判定される。車速■が所定車′＆Ｔｋｍ／ｈよ
り高いということは、車両が走行状態にあることを表し
、逆に、車速Ｖが所定車速Ｔｋｍ　／　ｈより低いとい
うことは、車両が走行状態になく、エンジンは無負荷状
態にあると判断することができるので、このステップ１
４３では、手動変速機付き車のエンジンが無負荷状態に
あるか否かを判定していることになる。

エンジンが無負荷状態にあって、ステ・ノブ１４２ある
いはステップ１４３が肯定判断されると、ステップ１３
２に進んで、後述のように燃料ポンプ６２の駆動速度を
低くする。しかし、エンジンが無負荷状態でなく、ステ
ップ１４２あるいはステップ１４３が否定判断されると
、ステップ１１１以降の処理が実行される。

ステップ１１１では、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および別のルーチンでめ
られる燃料噴射時間τが取り込まれ、次のステップ１２
１では、吸気圧センサ７８によって検出される吸気圧ｐ
ａが取り込まれる。

デリバリパイプ６８における燃料圧力は、吸気圧Ｐａに
対して一定圧高くされるため、吸気圧Ｐａを検出するこ
とによって燃料圧力あるいは燃料ポンプ６２の吐出圧を
検出したのと同様に扱うことができる。次に、ステップ
１１２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１）
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１２２では、ステップ１２１で取り込ま
れた吸気圧Ｐａに基づいて、 Ａ＝３０＋０．０３　（−Ｐａ） の演算式によって燃料ポンプ６２の低速作動時の吐出量
Ａ、換言すれば、燃料供給能力をめる（第６図参照）。

ただし、この場合の吐出量Ａは、実際の燃料ポンプの吐
出能力に比べて若干、例えば、５β／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の繰り返しに
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１２３でば、ステップ１１２およびス
テップ１２２でめられた燃料噴射量Ｑｆおよび吐出量へ
を比較し、吐出量へが燃料噴射量Ｑｆ以下であれば、ス
テップ１３１に進み、吐出量へが燃料噴射量Ｑｆより大
きければ、ステップ１３２に進む。

ステップ１３１では、入出力ボート４４から駆動回路６
０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、これを導通させる信号を供給し、リレー８２
のコイル８４を通電して、スイッチ８６をオンとする。

この結果、燃料ポンプ６２のモータには、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、燃料ポンプ６２は、高速で駆動され
ることになる。燃料ポンプ６２が高速駆動されれば、燃
料ポンプ６２の吐出量が増加されるため、必要な燃料噴
射量が確保される。

また、ステップ１３２では、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１−
ランジスタ８８に、これを非導通とさせる信号を供給し
、リレー８２のコイル８４を非通電として、スイッチ８
６をオフとする。この結果、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、燃料ポンプ６２ば、低速で駆りｊされるこ
とになる。燃料ポンプ６２が低速駆動されれば、燃料ポ
ンプ６２の吐出量は少なくされるが、燃料噴射量も少な
いため、燃料噴射量の必要量は確保される。一方、燃料
ポンプ６２の駆動速度が低くされるため、燃料ポンプ６
２の無駄な作動を無くすことができる。

なお、第５図のフロ：チャートにおいて、ステンプ１１
１．１１２の処理は、本発明の燃料消費量検出手段に相
当し、ステップ１２１〜１２３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１３１．１３２の処
理は、本発明のポンプ速度切換手段に相当し、ステップ
１４１〜１４３の処理は、本発明の負荷状態判定手段に
相当する。

第７図は、上述の実施例の作動状態を図示したタイムチ
ャートで、二で示す如く、ニュートラルスタートスイッ
チ７６がオフで、エンジンが負荷状態にあるとき、ボで
示す如く、車速■を上昇させると、イで示す如く、エン
ジン負荷が増大し、口、ハの如く、エアフローメータ２
の出力、ＭＡ料噴射量Ｑｆも同様に増大して、への如く
、リレー８２がオンされ、燃料噴射（］Ｑｆの増大に合
わせて燃料ポンプ６２の駆動速度が高められる。

一方、二の如く、ニュートラルスタートスイッチ７６が
オンで、エンジンが無負荷状態にあるときには、レーシ
ング運転が行われて、その結果、口の如く、エアフロー
メータ２の出力が増大すると、への破線で示す如く、従
来は燃料ポンプ６２の駆動速度が高められる。しかし、
ハに示ず如く、゛　実際の燃料噴射量Ｑｆは、殆ど増加
せず、むしろフューエルカット制御があって、燃料消費
量は少なくて済み、燃料ポンプ６２の高速作動は無駄に
なる。実施例の場合、ニュートラルスタートスイッチ７
６がオンされていることによって無条件に燃料ポンプ６
２の駆動速度は低速側とされるため、燃料ポンプ６２が
無駄に作動される不具合を解消することができる。

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、そのうちのいくつかを列挙すると、次の通り
である。

イ、吸気圧Ｐａを検出する代わりに、エンジン回転数Ｎ
と吸入空気量Ｑとを検出して、Ｑ／Ｎをめても良い。

口、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。

ハ、燃料ポンプの駆動速度の切換は、高低２段でなく、
３段階以上であっても良い。

二、エンジンが負荷状態にあるか否かの判定は、エンジ
ン回転数Ｎに対する吸気圧ＰａＯ値によって判定するこ
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
例が適用された車載エンジンの概要図、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、吸気圧Ｐａに対して設定されてい
る燃料ポンプの吐出ｊｌＡをめるためのテーブルの内容
を示すグラフ、第７図は、一実施例の作用を説明するた
めのタイムチャートである。 １２．１２Ａ〜１２Ｆ−−−−一燃料噴射弁６２−−−
−燃料ポンプ １８−−−一燃料ボンブコントローラ ３４−−−−−一制御回路 ７６−・・−ニュートラルスタートスイッチ９０−−−
−−一車速センサ 、瀉３図 第４図 第５図 第７図 へ、１ル−　スフ　オン　「１

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って、エンジンの燃料消費
   量を代表する値を検出する燃料消費量検出手段と、 燃料消費量検出手段によって検出される燃料消費量に応
   し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＜シ、それ以外では
   、低（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
   、 エンジンが負荷状態にあるか否か判定し、負イｉｔ状態
   になければ、無条件に燃料ポンプの駆動速度を低くする
   負荷状態判定手段と、 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。