JPS61101663A - 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
御装置に関し、特に、高温下での再始動直後に−は、そ
れ以外のときに比べて燃料ポンプの駆動速度を高（して
再始動直後、エンジンがスムーズに運転されるようにす
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。また、エンジンに供給さる燃料量、つまり、
消費燃料量も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多くなり、比較的低負荷域におい
ては少なくなる。

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。これらは、実開昭５５−１４６８３６号お
よび特開昭５７−１０８４２７号に開示されている。

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
きるなどのメリットがある。

一方、比較的長時間運転されたエンジンを停止すると、
冷却機能が停まることからエンジンの温度は停止後若干
上昇する。このように、温度が上昇すると、燃料も高温
になり、燃料中にベーパが発生することもある。燃料中
にベーパが生じている状態で再度エンジンを始動すると
、ベーパが燃料噴射弁から噴射されてしまい、エンジン
に必要量の燃料が供給されないことになる。つまり、燃
焼室の空燃比がリーンとなり、エンジンストールをおこ
したり、エンジンがスムーズに運転されないことになる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述の従来の燃料ポンプ制御装置では、高温下
での再始動時でも、エンジン負荷が低く、燃料消費量が
少なければ、燃料ポンプの燃料供給量を少なくする制御
が行われてしまう。このため、プレッシャレギュレータ
の制御作用によって燃料タンクに戻される燃料は少なく
、燃料中に発生したベーパはその殆どが燃料噴射弁に流
れてしまい、上述の如きエンジン不調を招来する。なお
、エンジン始動中には、バッテリ電圧が低くなり、それ
に伴って燃料ポンプの燃料供給量が少なくなってしまう
ことを考慮して、わざわざ燃料供給量を少なくする制御
は行われないのが普通である。

従って、本発明の目的は、高温下でのエンジン再始動直
後に空燃比がリーンとなってエンジン不調に至るのを防
止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明は、高温下でのエンジン再始動直後には
、燃料ポンプによる燃料供給量を多くすることを特徴と
する。

具体的には、第１図に示すように、本発明の燃料ポンプ
制御装置は、始動動作の完了によって、エンジンが始動
された直後であることを検出する始動直後検出手段と、
エンジンの所定部の温度によって、エンジンが所定の高
温状態にあることを検出する高温状態検出手段と、エン
ジンが始動直後であり、かつ高温状態にあるとき、燃料
ポンプ、の駆動速度を高くし、それ以外では低くするポ
ンプ速度切換手段とを備える。

〔作用〕

そのため、高温下での再始動直後であることが検出され
ると、無条件に燃料ポンプの燃料供給量が多くされる。

従って、プレッシャレギュレータの制御作用によって燃
料タンクに戻される燃料量が多くされ、エンジン停止時
の高温によって燃料中にベーパが発生していても、その
ベーパの多くは燃料タンク側に流れ、燃料噴射弁側に流
れるベーパは少なくなる。その結果、高温下での再始動
直後であっても空燃比がリーンとなることは殆どなくな
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、一実施例が適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は、ダンピングチャンバ内
に回動自在に設けられたコンベ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１０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を介して三元触媒を充填し
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タとで構成された、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、ス
タータスイッチ７６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個
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８
８のベースは、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８
６を介してハツチＩＪ　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　（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４
４と、第１の出カポ−１〜４６と、第２の出力ポート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の入出力ポ
ート４２、第２の入出力ポート４４、第１の出力ポート
４６および第２の出力ポート４８は、パス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５２Ａ〜５２Ｃ
、マルチプレクサ５４およびアナログ−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の人出力ボート４４には、駆動回路６０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３０およびエンジン回転数セ
ンサ３２が接続されている。

また、バッファ９２を介してスタータスイッチ７６が接
続されている。

さらに、第１の出力ポート４６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ＲＯＭ３８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、ＣＰＵ４　Ｑ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２
４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
ＯＭ３　Ｂ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図および第６図のフローチ
ャートに従って説明する。

まず、ステップ１０１では、スタータスイッチ７６がオ
ンされて、エンジンの始動が行われているか否かが判定
される。エンジン始動中で、スタータスイッチ７６がオ
ンされているときには、ステップ１０１は肯定判断され
て、ステップ１０２に進み、ここでは、フラグｆ２がセ
ントされて「１」とされる。このフラグｆ２はセットさ
れることによってエンジンの始動が行われたことを記憶
するものである。こうして、フラグｆ２がセットされた
後に、エンジンの始動が完了してスタータスイッチ７６
がオフとなると、ステップ１０１は否定判断されてステ
ップ１０３に進む。ここでは、フラグｆ２がセットされ
ているか否かが判定され、フラグｆ２がセットされてい
ると、ステップ１０４において、フラグｆ１がセットさ
れてｒｌＪとされる。そして、次にステップ１０５にお
いて、フラグｆ２がリセットされて「０」とされる。フ
ラグｆ２がリセットされているときには、ステップ１０
３は否定判断され、ステップ１０４の処理はスキップさ
れる。従って、フラグｆ、はセット状態で、エンジンの
始動直後であることを記憶するものである。

一方、第６図のステップ１３０では、エンジン負荷を表
すＱ／Ｎが予め定められている基準値０゜７ｊ２／ｒｅ
ｖよりも大きいか否かが判定される。吸入空気量Ｑは、
エアフローメータ２によって検出され、エンジン回転数
Ｎは、エンジン回転数センサ３２によって検出されたク
ランク角３０度毎の信号を基に演算される。そして、基
準値０．７ｎ／ｒｅｖは、ＲＯＭ３８内に格納されてい
る。

いま、エンジン負荷が大きく、Ｑ／Ｎが基準値０、７７
！／　ｒｅｖよりも大きいと、ステップ１３０が肯定判
断されて、ステップ１２１に進み、ここで、（第４図参
照）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、（第３図参
照）入出力ポート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、これを導
通させる信号を供給する。そのため、燃料ポンプ６２は
高速で作動されることになる。燃料ポンプ６２が高速で
作動されれば、デリバリパイプ６８への燃料供給量が増
大して負荷の増大に伴って増える消費燃料量を補うこと
ができる。

また、エンジン負荷が小さくて、Ｑ／Ｎが基準値０．７
１１　／　ｒｅｖより小さいと、ステップ１３０が否定
判断されて、ステップ１０６に進み、ここでは、上述の
フラグｆ１がセットされているか否かが判定される。エ
ンジン始動直後で、フラグ「。

がセットされているときには、ステップ１０６は肯定判
断されてステップ１１１に進み、ここで、吸気温センサ
４によって検出される吸気温ＴＨＡが６０°Ｃより高い
か否かが判定される。吸気温ＴＨＡが６０°Ｃより高け
れば、ステップ１１１が肯定判断されてステップ１１２
に進み、ここで、冷却水温センサ２４によって検出され
る冷却水温ＴＨＷが１００°Ｃより高いか否かが判定さ
る。

冷却水温ＴＨＷも１００°Ｃより高ければ、ステップ１
１２も肯定判断されてステップ１２１に進み、上述のよ
うにリレー８２のスイッチ８６をオンとしてレジスタバ
イパス制御が行われる。

しかし、フラグｆ、がセットされてなかったり、吸気温
ＴＨＡ、冷却水温ＴＨＷが６０°Ｃ，１００°Ｃより低
ければ、ステップ１０６．１１１．１１２のいずれかが
否定判断され、ステップ１０７に進んで、ここで、フラ
グｆ１がリセット処理されてｒＯＪとされる。そして、
次のステップ１２２においては、（第４図参照）リレー
８２のスイッチ８６をオフとして、抵抗８０をハソテリ
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、（第３図参照）
入出力ポート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。

このように、エンジン負荷が高いときには、レジスタバ
イパス制御が行われて、燃料ポンプ６２が高速で作動さ
れ、必要な量の燃料を供給するとともに、エンジン始動
直後でフラグｆ、がセットされていて、しかも、吸気温
′ＦＨＡおよび冷却水温ＴＨＷが予め決められた温度よ
りも高いときには、高温下での再始動直後であると判定
して、やはり、レジスタバイパス制御を行い、燃料ポン
プ６２を高速で作動させる。そのため、再始動前の停止
中に燃料が高温となって、燃料中にベーパが発生しても
、エンジン負荷が小さく、燃料消費量が少ない割には、
多量の燃料が燃料ポンプ６２から供給されるため、ベー
パを含む燃料はその殆どがプレッシャレギュレータ７４
の制御作用によって燃料タンク５８に戻されてしまい、
燃料噴射弁１２Ａ〜１２Ｆにベーパを含んだ燃料は殆ど
流れない。従って、高温下での再始動直後でも、空燃比
がリーンとなることはなく、エンジンストールを生じる
などのエンジン不調を生じることなく、スムーズに運転
することができる。

その後、エンジンの運転開始に伴って吸気温ＴＨＡある
いは冷却水温ＴＨＷが低くなり、予め決められた温度よ
りも低くなれば、最早、燃料中にベーパはなくなるため
、レジスタ付制御とされて、燃料ポンプ６２の駆動速度
は低くされ、燃料ポンプ６２による燃料供給量が燃料消
費量に合った量とされる。従って、燃料ポンプ６２の無
駄な作動は防止される。

なお、第５図および第６図のフローチャートにおいて、
ステップ１０１〜１０７の処理は、本発明の始動直後検
出手段に相当し、ステップ１１１．１１２の処理は、本
発明の高温状態検出手段に相当し、ステップ１２１．１
２２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、そのうちのいくつかを列挙すると、次の通り
である。

イ、エンジンが高温状態にあるかどうかは、吸気温と冷
却水温のうち、いずれか一方のみから判定しても良い。

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。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、高温下での再始動直後
には、無条件に燃料ポンプの燃料供給量が多くされるの
で、このときの空燃比は殆どり一ンにならず、エンジン
が不調になるのを防止することができる。しかも、高温
下での再始動直後に限定して燃料ポンプの駆動速度を切
換制御するので、切換制御の回数を最小限に抑えること
ができ、燃料ポンプの寿命の低下を抑えることができる
。

【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図およ
び第６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である。 １２．１２Ａ〜１２　Ｆ−−−−一燃料噴射弁６２−−
−−−・燃料ポンプ １８・・−・−燃料ボンブコントローラ３４−・・・・
制御回路 ７６−・−スタータスイッチ ４−−−−−一吸気温センサ ２４・−・−冷却水温センサ 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図 第３図　サ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、始動動作の完了に
   よって、エンジンが始動された直後であることを検出す
   る始動直後検出手段と、エンジンの所定部の温度によっ
   て、エンジンが所定の高温状態にあることを検出する高
   温状態検出手段と、 エンジンが始動直後であり、かつ高温状態にあるとき、
   燃料ポンプの駆動速度を高くし、それ以外では低くする
   ポンプ速度切換手段と、 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。