KR20150131958A

KR20150131958A - 내연 기관의 연료 공급 장치

Info

Publication number: KR20150131958A
Application number: KR1020150057018A
Authority: KR
Inventors: 나오유키 다가와; 미노루 아키타
Original assignee: 아이상 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2015-11-25
Also published as: JP2015218611A; KR101730237B1; US20150330346A1; JP6333621B2; US9556841B2

Abstract

(과제) 연료 펌프를 구동시키는 모터의 회전수가 당해 모터의 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절한 피드백 제어를 실시함으로써, 당해 모터의 탈조나 베어링 등의 마모를 보다 억제할 수 있는, 내연 기관의 연료 공급 장치를 제공한다.
(해결 수단) 연료 펌프와, 연료 펌프를 구동시키는 모터 (22m) 와, 연료 압력이 목표 연료 압력에 근접하도록 모터에 대한 제어 신호의 듀티비를 피드백 제어로 구하는 제어 수단을 구비하고, 제어 수단은, 연료 펌프로부터 토출된 연료의 압력에 관한 정보와 목표 연료 압력에 기초하여 듀티비를 구한 후, 상한 가드값으로 듀티비의 상한을 가드하고 있고, 모터의 회전수를 검출 가능 혹은 추정 가능하며, 검출 혹은 추정한 모터의 회전수에 기초하여 상한 가드값을 변경한다.

Description

내연 기관의 연료 공급 장치{FUEL SUPPLYING APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 연료 탱크 내의 연료를 내연 기관을 향하여 압송하는 연료 펌프와, 연료 펌프를 구동시키는 모터와, 연료 압력이 목표 연료 압력에 근접하도록, 모터에 인가하는 전압의 듀티비를 피드백 제어하는 제어 수단을 구비하는 내연 기관의 연료 공급 장치에 관한 것이다.

예를 들어 최근의 차량에서는, 연료 펌프로부터 연료 배관 내에 압송된 연료를 인젝터로부터 엔진 (내연 기관) 을 향하여 분사하여 엔진에 연료를 공급하고 있다. 그리고 최근에는 연비의 추가적인 향상 등의 목적에서, 연료 펌프로부터 토출하는 연료의 압력을 피드백 제어하여, 연료 배관 내의 연료의 압력을 엔진의 운전 상태 등에 따라 증감 제어하고 있다.

예를 들어 특허문헌 1 에는, 연료 펌프의 피드백 제어를 소정 범위에서만 실시하고, 연료 압력이 목표 연료 압력으로부터 벗어나도 신속하게 목표 연료 압력으로 복귀시키는 내연 기관 제어 장치가 개시되어 있다. 당해 내연 기관 제어 장치에서는, 연료 압력이 피드백 제어 영역의 하한값 이하인 경우에는 연료 펌프를 최대 능력 (듀티값 ＝ 100 ％) 으로 구동시키고, 연료 압력이 피드백 제어 영역의 상한값 이상인 경우에는 연료 펌프를 정지 (듀티값 ＝ 0 ％) 시켜, 신속하게 피드백 제어 영역 내로 복귀시키고 있다.

또 특허문헌 2 에는, 연료 펌프의 제어에 있어서, 과도기의 응답성 및 수속 성을 개선하기 위해서, 평활화한 피드백 조작량과 피드 포워드 조작량으로부터 연료 펌프의 조작량을 연산하는 연료 압력 제어 장치가 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2008-14183호 일본 공개특허공보 2013-108503호

연료 압력의 피드백 제어를 실시한 경우에는, 예를 들어 목표 연료 압력이 급격하게 상승하였을 때, 연료 펌프를 구동시키는 모터의 회전수가 당해 모터의 상한 회전수를 초과해 버릴 가능성이 있다. 상한 회전수를 초과하는 회전수로 모터를 구동시킨 경우, 모터의 탈조나, 베어링 등의 마모량 증가 등이 발생할 가능성이 있고, 모터의 수명이 짧아질 가능성이 있으므로 바람직하지 않다.

특허문헌 1, 및 특허문헌 2 에 기재된 발명에서는 응답성을 향상시키고 있지만, 모터의 회전수를 상한 회전수 이하로 억제하는 제어에 대해 기재가 없다. 따라서, 목표 연료 압력보다 낮은 상태로부터 신속하게 목표 연료 압력에 근접할 때, 모터가 상한 회전수를 초과해 버릴 가능성을 생각할 수 있으므로, 모터의 탈조나, 베어링 등의 마모량 증가 등이 발생할 가능성이 있고, 모터의 수명이 짧아질 가능성을 생각할 수 있다.

본 발명은, 이와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로, 연료 펌프를 구동시키는 모터의 회전수가 당해 모터의 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절한 피드백 제어를 실시함으로써, 당해 모터의 탈조나 베어링 등의 마모를 보다 억제할 수 있는, 내연 기관의 연료 공급 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치는 다음의 수단을 취한다. 먼저, 본 발명의 제 1 발명은, 연료 탱크 내의 연료를 내연 기관을 향하여 압송하는 연료 펌프와, 상기 연료 펌프를 구동시키는 모터와, 압송되는 연료의 압력인 연료 압력이 목표 연료 압력에 근접하도록 상기 모터에 대한 제어 신호의 듀티비를 피드백 제어로 구하는 제어 수단을 구비하는 내연 기관의 연료 공급 장치이다. 그리고, 상기 제어 수단은, 상기 연료 펌프로부터 토출된 연료의 압력에 관한 정보와 상기 목표 연료 압력에 기초하여 상기 듀티비를 구한 후, 상한 가드값으로 상기 듀티비의 상한을 가드하고 있고, 상기 모터의 회전수를 검출 가능 혹은 추정 가능하며, 검출 혹은 추정된 상기 모터의 회전수에 기초하여 상기 상한 가드값을 변경한다.

이 제 1 발명에 의하면, 제어 수단은, 검출 혹은 추정한 모터의 회전수에 기초하여, 듀티비의 상한을 가드하는 상한 가드값을 변경한다. 따라서, 모터의 회전수를 사용하여 듀티비의 상한값을 적절히 상하시킬 수 있으므로, 모터의 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절한 피드백 제어를 실시할 수 있다. 이로써, 모터의 탈조나 베어링 등의 마모를 보다 억제할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 2 발명은, 상기 제 1 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 상기 모터의 회전수의 상한 회전수보다 낮은 회전수인 제 1 회전수와, 상기 제 1 회전수보다 낮은 회전수인 제 2 회전수가 설정되어 있고, 상기 모터의 회전수가, 상기 제 1 회전수 이하 상태로부터 상승하여 상기 제 1 회전수를 초과한 시점인 제 1 타이밍까지의 기간인 소정값 가드 기간에는, 상기 상한 가드값은 상한 소정값으로 설정되어 있다. 그리고, 상기 제어 수단은, 상기 제 1 타이밍에 상기 상한 가드값을 현재의 상기 듀티비로 설정하고, 상기 제 1 타이밍 후의 기간으로서 상기 모터의 회전수가 상기 제 1 회전수를 초과하고 있는 제 1 기간에는 상기 상한 가드값을 서서히 감소시킨다.

이 제 2 발명에 의하면, 모터의 회전수가 서서히 상승하여 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍에, 제 1 타이밍에서의 듀티비를 상한 가드값으로 설정함으로써, 듀티비가 그 이상 커지지 않도록 억제한다. 또, 모터의 회전수가 제 1 회전수를 초과하고 있는 제 1 기간에는 상한 가드값을 서서히 감소시킴으로써 듀티비를 서서히 감소시킨다. 이로써, 모터의 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절한 피드백 제어를 실시하는 것이 가능하고, 모터의 탈조나 베어링 등의 마모를 보다 억제할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 3 발명은, 상기 제 2 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 상기 제어 수단은, 상기 제 1 기간 후의 기간으로서 상기 모터의 회전수가 상기 제 1 회전수 이하 또한 제 2 회전수 이상인 제 2 기간에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하고, 상기 제 2 기간 후의 기간으로서 상기 모터의 회전수가 상기 제 2 회전수 미만의 기간인 제 3 기간 또한 상기 목표 연료 압력이 실제 연료 압력 이상인 경우에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하고, 상기 제 3 기간 또한 상기 목표 연료 압력이 실제 연료 압력 미만인 경우에는 상기 상한 가드값을 상기 상한 소정값으로 한다.

이 제 3 발명에 의하면, 제 2 발명에 있어서, 제 1 기간에 계속되는 제 2 기간, 및 제 3 기간에, 감소시킨 상한 가드값을 적절한 타이밍에 상한 소정값으로 되돌릴 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 4 발명은, 상기 제 1 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 상기 제 1 회전수와 상기 제 2 회전수가 설정되어 있고, 상기 소정값 가드 기간에는 상기 상한 가드값은 상기 상한 소정값으로 설정되어 있다. 그리고, 상기 제어 수단은, 상기 제 1 타이밍에 상기 상한 가드값을 현재의 상기 듀티비로 설정하고, 상기 제 1 기간에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지한다.

이 제 4 발명에 의하면, 모터의 회전수가 서서히 상승하여 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍에, 제 1 타이밍에서의 듀티비를 상한 가드값으로 설정함으로써, 듀티비가 그 이상 커지지 않도록 억제한다. 또, 모터의 회전수가 제 1 회전수를 초과하고 있는 제 1 기간에는 상한 가드값을 유지함으로써 듀티비를 유지한다. 이로써, 모터의 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절한 피드백 제어를 실시하는 것이 가능하고, 모터의 탈조나 베어링 등의 마모를 보다 억제할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 5 발명은, 상기 제 4 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 상기 제어 수단은, 상기 제 2 기간에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하고, 상기 제 3 기간에는 상기 상한 가드값을 상기 상한 소정값으로 한다.

이 제 5 발명에 의하면, 제 4 발명에 있어서, 제 1 기간에 계속되는 제 2 기간, 및 제 3 기간에, 제 1 타이밍의 시점에 그 시점의 듀티비로 설정한 상한 가드값을 적절한 타이밍에 상한 소정값으로 되돌릴 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 6 발명은, 상기 제 1 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 상기 제 1 회전수와 상기 제 2 회전수가 설정되어 있고, 상기 소정값 가드 기간에는 상기 상한 가드값은 상기 상한 소정값으로 설정되어 있다. 그리고, 상기 제어 수단은, 상기 제 1 타이밍에 상기 상한 가드값을 상기 상한 소정값보다 낮은 하강 소정값으로 설정하고, 상기 제 1 기간에는 상기 상한 가드값을 서서히 감소시킨다.

이 제 6 발명에 의하면, 모터의 회전수가 서서히 상승하여 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍에 상한 가드값을 하강 소정값으로 설정함으로써 듀티비의 상한을 강제적으로 낮춘다. 또, 모터의 회전수가 제 1 회전수를 초과하고 있는 제 1 기간에는 상한 가드값을 서서히 감소시킴으로써 듀티비를 서서히 감소시킨다. 이로써, 모터의 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절한 피드백 제어를 실시하는 것이 가능하고, 모터의 탈조나 베어링 등의 마모를 보다 억제할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 7 발명은, 상기 제 1 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 상기 제 1 회전수와 상기 제 2 회전수가 설정되어 있고, 상기 소정값 가드 기간에는 상기 상한 가드값은 상기 상한 소정값으로 설정되어 있다. 그리고, 상기 제어 수단은 상기 제 1 타이밍 및 상기 제 1 기간에는 상기 상한 가드값을 서서히 감소시킨다.

이 제 7 발명에 의하면, 모터의 회전수가 서서히 상승하여 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍 및 제 1 기간에는 상한 가드값을 서서히 감소시킴으로써 듀티비를 서서히 감소시킨다. 이로써, 모터의 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절한 피드백 제어를 실시하는 것이 가능하고, 모터의 탈조나 베어링 등의 마모를 보다 억제할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 8 발명은, 상기 제 6 발명 또는 제 7 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 상기 제어 수단은, 상기 제 2 기간 또한 상기 모터의 회전수가 하강 중인 경우에는 상기 상한 가드값을 서서히 감소시키고, 상기 제 2 기간 또한 상기 모터의 회전수가 하강 중이 아닌 경우에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하고, 상기 제 3 기간에는 상기 상한 가드값을 상기 상한 소정값으로 한다.

이 제 8 발명에 의하면, 제 6 발명 또는 제 7 발명에 있어서, 제 1 기간에 계속되는 제 2 기간, 및 제 3 기간에, 감소시킨 상한 가드값을 적절한 타이밍에 상한 소정값으로 되돌릴 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 9 발명은, 상기 제 1 발명에 관련된 내연 기관의 연료 공급 장치로서, 상기 제어 수단은, 상기 목표 연료 압력과 실제 연료 압력의 편차에 기초하여 산출한 듀티비인 연압 (燃壓) 듀티비와, 상기 모터의 목표 회전수와 상기 모터의 실제 회전수의 편차에 기초하여 산출한 듀티비인 회전수 듀티비의 2 개의 듀티비를 산출하고, 타방의 듀티비 이하가 되는 듀티비를 상기 모터에 대한 상기 제어 신호로서 출력한다.

이 제 9 발명에 의하면, 연압 듀티비와 회전수 듀티비의 2 개의 듀티비를 산출하고, 타방의 듀티비 이하가 되는 듀티비 (즉, 동등하거나 또는 작은 쪽의 듀티비) 를 제어 신호로서 출력한다. 예를 들어, 모터가 상한 회전수를 초과할 것 같은 경우에는, 회전수 듀티비 쪽이 작아지도록 조정함으로써, 모터의 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절한 피드백 제어를 실시하는 것이 가능하고, 모터의 탈조나 베어링 등의 마모를 보다 억제할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 내연 기관의 연료 공급 장치의 개략을 설명하는 도면이다.
도 2 는, 종래의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 제어 블록의 예를 설명하는 도면이다.
도 3 은, 종래의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 4 는, 제 1 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 제어 블록의 예를 설명하는 도면이다.
도 5 는, 제 1 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 6 은, 도 5 에 있어서의 SB100 의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 7 은, 제 1 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 모터 회전수와 DUTY 와 상한 가드값의 움직임의 예를 설명하는 도면이다.
도 8 은, 제 2 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 제어 블록의 예를 설명하는 도면이다.
도 9 는, 제 2 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 10 은, 도 9 에 있어서의 SB200 의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 11 은, 제 2 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 모터 회전수와 DUTY 와 상한 가드값의 움직임의 예를 설명하는 도면이다.
도 12 는, 제 3 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 제어 블록의 예를 설명하는 도면이다.
도 13 은, 제 3 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 14 는, 도 13 에 있어서의 SB300 의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 15 는, 제 3 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 모터 회전수와 DUTY 와 상한 가드값의 움직임의 예를 설명하는 도면이다.
도 16 은, 제 4 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 제어 블록의 예를 설명하는 도면이다.
도 17 은, 제 4 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 18 은, 도 17 에 있어서의 SB400 의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 19 는, 제 4 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 모터 회전수와 DUTY 와 상한 가드값의 움직임의 예를 설명하는 도면이다.
도 20 은, 제 5 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 제어 블록의 예를 설명하는 도면이다.
도 21 은, 제 5 실시형태의 연료 공급 장치에 있어서의, 연료 압력의 피드백 제어의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.
도 22 는, 도 21 에 있어서의 SB500, SB600, SB700 의 처리 순서의 예를 설명하는 플로 차트이다.

이하에 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면을 사용하여 설명한다. 본 실시형태에서 설명하는 연료 공급 장치 (10) 는, 차량의 연료 탱크 (T) 에 저류된 연료 (F) 를 엔진 (E) (내연 기관에 상당) 에 공급하기 위한 장치이다.

●[연료 공급 장치 (10) 의 구성 (도 1)]

본 실시형태에 관련된 연료 공급 장치 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 직렬로 접속된 저압 연료 펌프 유닛 (20) 과 고압 연료 펌프 유닛 (30) 을 구비하고 있다.

저압 연료 펌프 유닛 (20) 은, 고압 연료 펌프 유닛 (30) 에 대해 미리 결정된 압력의 연료를 공급하는 펌프 유닛으로, 고압 연료 펌프 유닛 (30) 과 저압 연료 배관 (21) 에 의해 접속되어 있다. 저압 연료 펌프 유닛 (20) 은, 연료 탱크 (T) 내에 설치된 연료 펌프 (22) 와, 연료 펌프 (22) 를 구동시키는 모터 (22m) 와, 엔진 컨트롤 유닛 (40) (이하, ECU (40) 라고 한다) 으로부터의 신호에 기초하여 상기 모터 (22m) 를 제어하는 저압 제어부 (24) 와, 저압 연료 배관 (21) 에 장착되어 연료 펌프 (22) 로부터 토출된 연료 (F) 의 압력 (P) 을 검출하는 압력 센서 (26) 로 구성되어 있다.

저압 제어부 (24) (제어 수단에 상당) 는, 연료 펌프 (22) 로부터 토출된 연료 (F) 의 압력 (P) (이하, 연료 압력 (P) 이라고 한다) 이 ECU (40) 에 의해 설정된 목표 연료 압력 (Ps) 에 근접하도록, 상기 모터 (22m) 에 인가하는 전압의 듀티비를 피드백 제어한다. 또한, 저압 제어부 (24) 는, 모터 (22m) 의 회전수가 당해 모터 (22m) 의 상한 회전수를 초과하지 않도록, 또한, 연료 압력 (P) 이 목표 연료 압력 (Ps) 에 근접하도록, 모터 (22m) 의 회전수 등에 기초하여 상기 듀티비의 상한값인 상한 가드값을 적절히 증감시킬 수 있도록 구성되어 있고, 상한 가드값의 증감 처리의 처리 순서에 대해, 상세한 것을 후술한다.

또한, 저압 제어부 (24) 는, 자신이 모터 (22m) 에 출력하는 제어 신호에 기초하여, 모터 (22m) 의 회전수를 추정 가능하다. 예를 들어 모터 (22m) 에 출력되는 제어 신호는, 주기와 듀티비가 가변의 PWM 신호이며, 저압 제어부 (24) 는, 자신이 출력하고 있는 PWM 신호의 주기와 듀티비에 기초하여 모터 (22m) 의 회전수를 추정할 수 있다. 물론, 모터 (22m) 의 회전수를 검출 가능한 모터 회전수 검출 수단을 형성하여, 당해 모터 회전수 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 모터 (22m) 의 회전수를 검출하도록 해도 된다. 이와 같이, 저압 제어부 (24) 는, 모터 (22m) 의 회전수를 추정 가능, 혹은 검출 가능하다.

또한 ECU (40) 는, 이용자가 조작하는 액셀 페달의 개도를 검출하는 액셀 (개도) 센서 (41) 로부터의 검출 신호가 입력되고, 엔진의 흡기량을 제어하는 스로틀 밸브 구동 모터 (42) 에 제어 신호를 출력하고, 스로틀 (개도) 센서 (43) 로부터 검출 신호가 입력된다. 또 ECU (40) 에는, 도시 생략한 다양한 검출 수단 (엔진 (E) 의 운전 상태를 검출 가능한 검출 수단으로, 예를 들어 흡입 공기 유량 센서나, 쿨런트 온도 센서, 크랭크 회전 센서나, 기통 판별용 센서 등) 으로부터의 검출 신호가 입력되어, 엔진 (E) 의 운전 상태를 검출 가능하다. 그리고 ECU (40) 는, 검출된 엔진 (E) 의 운전 상태에 기초하여 목표 연료 압력을 구하고, 구한 목표 연료 압력을 저압 제어부 (24) 에 출력한다.

고압 연료 펌프 유닛 (30) 은, 저압 연료 펌프 유닛 (20) 에 의해 공급된 연료 (F) 의 압력 (P) 을 상승시켜 엔진 (E) 에 압송하는 펌프 유닛으로, 고압 연료 배관 (31) 에 의해 엔진 (E) 의 딜리버리 파이프 (7) 에 접속되어 있다. 고압 연료 펌프 유닛 (30) 은, 연료 펌프 (32) 와, ECU (40) 로부터의 신호에 기초하여 연료 펌프 (32) 를 제어하는 고압 제어부 (34) 와, 고압 연료 배관 (31) 에 장착되어 연료 펌프 (32) 로부터 토출된 연료 압력을 검출하는 압력 센서 (36) 로 구성되어 있다. 그리고, 고압 연료 펌프 유닛 (30) 에 의해 엔진 (E) 의 딜리버리 파이프 (7) 에 공급된 고압 연료가 그 딜리버리 파이프 (7) 에 장착된 복수의 인젝터 (5) 로부터 엔진의 연소실 (도시 생략) 내에 분사되게 된다. 여기서, 딜리버리 파이프 (7) 내의 잉여 연료는, 밸브 (37v), 리턴 배관 (37) 을 통해 저압 연료 배관 (21) 으로 되돌려진다.

●[종래의, 저압 제어부에 의한 저압 연료 펌프 유닛의 모터의 제어 (도 2, 도 3)]

여기서, 도 2 및 도 3 을 사용하여, 종래의, 저압 제어부에 의한 저압 연료 펌프 유닛의 모터 제어에 있어서의, 제어 블록 (도 2) 과, 처리 순서를 나타내는 플로 차트 (도 3) 의 개요에 대해 설명한다. 또한 도 3 에 나타내는 처리는, 예를 들어 소정 시간 간격으로 기동된다.

도 2 의 제어 블록에 나타내는 바와 같이, 저압 연료 펌프 유닛으로부터 토출된 연료의 압력을 검출하는 압력 센서로부터의 검출 신호는 블록 (B60) 에 입력되고, 블록 (B60) 은, 입력된 검출 신호를 실제 연료 압력으로 변환한다 (도 3 의 스텝 S20 에 상당). 그리고 블록 (B60) 으로부터 출력된 실제 연료 압력은, 노드 (N10) 에 감산항으로서 입력된다. 또 노드 (N10) 에는, ECU 로부터의 목표 연료 압력이 가산항으로서 입력된다 (도 3 의 스텝 S10 에서 ECU (40) 로부터 목표 연료 압력을 도입하고, 도입된 목표 연료 압력이 노드 (N10) 에 입력된다). 그리고 노드 (N10) 는, 목표 연료 압력과 실제 연료 압력의 차인 압력 편차 (ΔP) 를 출력한다 (도 3 의 스텝 S30 에 상당).

노드 (N10) 로부터 출력된 압력 편차 (ΔP) 는, 게인 (KP) 을 경유하여 비례 제어량으로 변환되어 노드 (N20) 에 가산항으로서 입력된다. 또 압력 편차 (ΔP) 는, 블록 (B10) 및 게인 (KI) 을 경유하여 적분 제어량으로 변환되어 노드 (N20) 에 가산항으로서 입력된다. 또 압력 편차 (ΔP) 는, 블록 (B20) 및 게인 (KD) 을 경유하여 미분 제어량으로 변환되어 노드 (N20) 에 가산항으로서 입력된다. 그리고 노드 (N20) 는, 비례 제어량과 적분 제어량과 미분 제어량을 가산한 제어량을 블록 (B30) 에 출력한다. 그리고, 블록 (B30) 에서는, 입력된 제어량을 듀티비로 변환하여 블록 (B40) 에 출력한다 (도 3 의 스텝 (S40) 에 상당).

그리고 블록 (B40) 에서는, 입력된 듀티비가 소정 범위 내에 들어가도록, 듀티비의 상한 가드 처리 (도 3 의 스텝 S70, S90A 에 상당), 및 하한 가드 처리 (도 3 의 스텝 S80, S90B 에 상당) 를 실시하고, 상하한 가드한 듀티비를 블록 (B50) 에 출력한다. 또한, 도 2 및 도 3 의 예에서는, 상한 가드값은 일정한 값으로, 상한 가드값은 증감되지 않는다 (예를 들어 상한 가드값 ＝ 상한 소정값 ＝ 99 [％] (일정) 이다).

그리고 블록 (B50) 에서는, 입력된 듀티비를 저압 연료 펌프 유닛의 모터의 제어 신호 (예를 들어 PWM 신호) 로 변환하고, 변환된 제어 신호를 모터에 출력한다 (도 3 의 스텝 S100 에 상당). 그리고 모터의 출력에 기초한 연료 압력이 압력 센서에 입력된다.

상기한 종래의 제어에서는, 모터의 회전수가 상한 회전수를 초과하지 않는 제어를 특별히 실시하고 있지 않기 때문에, 예를 들어 목표 연료 압력이 급격하게 상승한 경우, 듀티비가 급격하게 증대되고, 모터의 회전수가 상한 회전수를 일시적으로 초과할 가능성을 생각할 수 있다. 모터의 회전수가 상한 회전수를 초과한 경우, 모터가 탈조되거나 모터의 베어링의 마모량이 증대되거나 할 가능성이 있으므로 바람직하지 않다. 본원에서는, 이하에 설명하는 제 1 실시형태 ∼ 제 5 실시형태에서 설명하는 처리를 실시함으로써, 모터의 회전수가 상한 회전수를 초과하지 않도록 적절히 듀티비의 상한을 가드하여, 모터의 탈조를 방지하고, 모터의 베어링의 마모를 억제하여, 모터의 수명을 보다 향상시키는 것이다.

●[제 1 실시형태에 있어서의 저압 연료 펌프 유닛 (20) 의 저압 제어부 (24) 의 처리와 동작 (도 4 ∼ 도 7)]

도 4 에, 제 1 실시형태에 있어서의 제어 블록을 나타낸다. 이 제 1 실시형태의 제어 블록 (도 4) 은, 종래의 제어의 제어 블록 (도 2) 에 대해, 블록 (B70, B80) 이 추가되고, 블록 (B80) 에서 산출한 상한 가드값을 블록 (B40) 에서 사용하는 점이 상이하다. 그리고 상한 가드값은, 모터 회전수와 목표 연료 압력과 실제 연료 압력에 기초하여 증감되는 점이 상이하다. 또, 도 5 에 나타내는 플로 차트는, 도 3 에 나타내는 플로 차트에 대해, 스텝 (S50) (도 4 의 블록 (B70, B80) 에 상당) 이 추가되어 있는 점이 상이하고, 이 스텝 (S50) 의 SB100 의 처리의 상세한 것을 도 6 에 나타낸다. 이하, 도 6 에 나타내는 SB100 의 처리 순서에 대해 설명한다. 또한 도 5 에 나타내는 처리는, 예를 들어 소정 시간 간격으로 기동된다.

도 6 에 나타내는 스텝 (SB110) 에서, 저압 제어부 (제어 수단에 상당) 는, 자신이 출력하고 있는 제어 신호 (도 4 중의 블록 (B50) 으로부터 모터 (22m) 에 출력하고 있는 제어 신호) 에 기초하여, 모터 (22m) 의 회전수를 추정하고, 스텝 (SB120) 으로 진행된다. 또한, 모터 회전수 검출 수단을 형성하여, 당해 모터 회전수 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 모터 (22m) 의 회전수를 검출하도록 해도 된다.

스텝 (SB120) 에서, 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 1 회전수보다 높은지 여부를 판정하여, 제 1 회전수보다 높은 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB130) 으로 진행되고, 제 1 회전수 이하인 경우 (No) 에는 스텝 (SB140) 으로 진행된다. 또한, 제 1 회전수는, 모터 (22m) 의 상한 회전수보다 낮은 회전수이며, 또한 상한 회전수 근방의 회전수이다. 또, 후술하는 제 2 회전수는 제 1 회전수보다 낮은 회전수이다. 예를 들어 모터 (22m) 의 상한 회전수가 10000 [rpm] 인 경우, 제 1 회전수는 9500 [rpm] 정도로 설정되고, 제 2 회전수는 9000 [rpm] 정도로 설정된다.

스텝 (SB130) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 제 1 타이밍인지 여부를 판정하여, 제 1 타이밍인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB190A) 으로 진행되고, 제 1 타이밍이 아닌 경우 (No) 에는 스텝 (SB190B) 으로 진행된다. 또한, 제 1 타이밍은, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 모터 회전수가, 제 1 회전수 이하 상태로부터 상승하여 제 1 회전수를 초과한 시점 (부호 P1 의 시점) 이다. 예를 들어 저압 제어부는, SB100 의 처리를 종료하기 직전 (SB100 의 처리의 마지막에) 에, 모터 회전수가 제 1 회전수 이하인지 여부를 기억해 두고, 차회의 스텝 (SB130) 에서, 기억해 둔 전회의 모터 회전수가 제 1 회전수 이하였던 경우, 제 1 타이밍인 것으로 판정한다.

또한, 제 1 타이밍까지의 기간인 소정값 가드 기간 (도 7 참조) 에서는, 상한 가드값은 상한 소정값 (예를 들어 99 [％]) 으로 설정되어 있다.

스텝 (SB190A) 으로 진행된 경우 (제 1 타이밍의 시점인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값에 그 시점의 듀티비의 값을 대입 (설정) 하여 (도 7 참조) 처리를 종료한다.

스텝 (SB190B) 으로 진행된 경우 (제 1 기간인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값을 소정량만큼 감쇠 (감산) 시켜 (도 7 참조) 처리를 종료한다. 또한, 제 1 기간은, 제 1 타이밍 후의 기간으로서, 모터 회전수가 제 1 회전수를 초과하고 있는 기간이다 (도 7 참조).

스텝 (SB140) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만인지 여부를 판정하여, 제 2 회전수 미만인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB150) 으로 진행되고, 제 2 회전수 이상인 경우 (No) (제 2 기간인 경우) 에는 처리를 종료한다 (상한 가드값을 갱신하지 않고 유지한다). 또한, 제 2 기간은, 제 1 기간 후의 기간으로서, 모터 회전수가 제 1 회전수 이하, 또한 제 2 회전수 이상인 기간이다 (도 7 참조).

스텝 (SB150) 으로 진행된 경우 (제 3 기간인 경우), 저압 제어부는, 목표 연료 압력이 실제 연료 압력 (실제의 연료 압력) 미만인지 여부를 판정하여, 실제 연료 압력 미만인 경우 (Yes) (도 7 의 기간 B 에 상당) 에는 스텝 (SB190C) 으로 진행되고, 실제 연료 압력 이상인 경우 (No) (도 7 의 기간 A 에 상당) 에는 처리를 종료한다 (상하한 가드값을 갱신하지 않고 유지한다). 또한, 제 3 기간은, 제 2 기간 후의 기간으로서, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만인 기간이다. 또 기간 A 는, 제 3 기간이며, 또한 목표 연료 압력이 실제 연료 압력 이상인 기간이다. 또 기간 B 는, 제 3 기간이며, 또한 목표 연료 압력이 실제 연료 압력 미만인 기간이다.

스텝 (SB190C) 으로 진행된 경우 (도 7 의 기간 B 인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값에 상한 소정값 (예를 들어 99 [％]) 을 대입 (설정) 하여 처리를 종료한다.

이상으로 설명한 제 1 실시형태에서는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 모터 회전수가 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍의 시점에 상한 가드값을 그 시점의 듀티비로 함으로써, 듀티비가 증대되는 것을 억제하고 있다. 그리고 제 1 기간에는, 상한 가드값을 서서히 감소시킴으로써, 듀티비의 상한을 서서히 감소시키고 있다. 따라서, 모터 회전수가 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍 및 제 1 기간에, 모터 회전수가 상한 회전수에 도달하지 않도록 듀티비를 감소시킬 수 있다. 또, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만이 된 제 3 기간에 있어서, 목표 연료 압력이 실제 연료 압력 미만이 되었을 경우 (도 7 중의 기간 B 인 경우) 에 상한 가드값을 상한 소정값으로 되돌리고 있고, 감소시킨 상한 가드값을 적절한 타이밍에 상한 소정값으로 되돌릴 수 있다.

또한, 저압 제어부는, 도 5 의 스텝 (S40) 에서, 목표 연료 압력과 실제의 연료의 압력에 관한 정보로부터 듀티비를 산출한다. 여기서, 실제의 연료의 압력에 관한 정보란, 예를 들어, 압력 센서 (26) 로부터 도입된 검출 신호로부터 구한 연료의 압력이어도 되고, 내연 기관의 운전 상태나 모터 (22m) 의 회전수 등으로부터 추정한 연료의 압력이어도 되며, ECU (40) 로부터 수신한 연료 압력 등이어도 된다.

●[제 2 실시형태에 있어서의 저압 연료 펌프 유닛 (20) 의 저압 제어부 (24) 의 처리와 동작 (도 8 ∼ 도 11)]

도 8 에, 제 2 실시형태에 있어서의 제어 블록을 나타낸다. 이 제 2 실시형태의 제어 블록 (도 8) 은, 종래의 제어의 제어 블록 (도 2) 에 대해, 블록 (B70, B82) 이 추가되고, 블록 (B82) 에서 산출한 상한 가드값을 블록 (B40) 에서 사용하는 점이 상이하다. 그리고 상한 가드값은, 모터 회전수에 기초하여 증감되는 점이 상이하다. 또, 도 9 에 나타내는 플로 차트는, 도 3 에 나타내는 플로 차트에 대해, 스텝 (S52) (도 8 의 블록 (B70, B82) 에 상당) 이 추가되어 있는 점이 상이하고, 이 스텝 (S52) 의 SB200 의 처리의 상세한 것을 도 10 에 나타낸다. 이하, 도 10 에 나타내는 SB200 의 처리 순서에 대해 설명한다. 또한 도 9 에 나타내는 처리는, 예를 들어 소정 시간 간격으로 기동된다.

도 10 에 나타내는 스텝 (SB210) 에서, 저압 제어부 (제어 수단에 상당) 는, 도 6 에 나타내는 스텝 (SB110) 과 마찬가지로, 모터 (22m) 의 회전수를 추정하고, 스텝 (SB220) 으로 진행된다. 또한 스텝 (SB110) 에서 설명한 바와 같이, 모터 회전수 검출 수단을 형성하여, 당해 모터 회전수 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 모터 (22m) 의 회전수를 검출하도록 해도 된다. 또한 이하에 기재하는 상한 회전수, 제 1 회전수, 제 2 회전수, 제 1 타이밍, 제 1 기간, 제 2 기간, 제 3 기간 등은, 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같으므로 설명을 생략한다.

스텝 (SB220) 에서, 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 1 회전수보다 높은지 여부를 판정하여, 제 1 회전보다 높은 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB230) 으로 진행되고, 제 1 회전수 이하인 경우 (No) 에는 스텝 (SB240) 으로 진행된다.

스텝 (SB230) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 제 1 타이밍인지 여부를 판정하여, 제 1 타이밍인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB290A) 으로 진행되고, 제 1 타이밍이 아닌 경우 (No) (제 1 기간인 경우) 에는 처리를 종료한다 (상한 가드값을 갱신하지 않고 유지한다).

또한, 제 1 타이밍까지의 기간인 소정값 가드 기간 (도 11 참조) 에서는, 상한 가드값은 상한 소정값 (예를 들어 99 [％]) 으로 설정되어 있다.

스텝 (SB290A) 으로 진행된 경우 (제 1 타이밍의 시점인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값에 그 시점의 듀티비의 값을 대입 (설정) 하여 (도 11 참조) 처리를 종료한다.

스텝 (SB240) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만인지 여부를 판정하여, 제 2 회전수 미만인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB290C) 으로 진행되고, 제 2 회전수 이상인 경우 (No) (제 2 기간인 경우) 에는 처리를 종료한다 (상한 가드값을 갱신하지 않고 유지한다).

스텝 (SB290C) 으로 진행된 경우 (제 3 기간인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값에 상한 소정값 (예를 들어 99 [％]) 을 대입 (설정) 하여 처리를 종료한다.

이상으로 설명한 제 2 실시형태에서는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 모터 회전수가 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍의 시점에 상한 가드값을 그 시점의 듀티비로 함으로써, 듀티비가 증대되는 것을 억제하고 있다. 그리고 제 1 기간에는 상한 가드값을 유지하고 있다. 따라서, 모터 회전수가 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍 및 제 1 기간에, 모터 회전수가 상한 회전수에 도달하지 않도록, 듀티비가 그 이상으로 증대되지 않도록 억제할 수 있다. 또, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만이 된 제 3 기간에 있어서, 상한 가드값을 상한 소정값으로 되돌리고 있고, 감소시킨 상한 가드값을 적절한 타이밍에 상한 소정값으로 되돌릴 수 있다.

●[제 3 실시형태에 있어서의 저압 연료 펌프 유닛 (20) 의 저압 제어부 (24) 의 처리와 동작 (도 12 ∼ 도 15)]

도 12 에, 제 3 실시형태에 있어서의 제어 블록을 나타낸다. 이 제 3 실시형태의 제어 블록 (도 12) 은, 종래의 제어의 제어 블록 (도 2) 에 대해, 블록 (B70, B83) 이 추가되고, 블록 (B83) 에서 산출한 상한 가드값을 블록 (B40) 에서 사용하는 점이 상이하다. 그리고 상한 가드값은, 모터 회전수에 기초하여 증감되는 점이 상이하다. 또, 도 13 에 나타내는 플로 차트는, 도 3 에 나타내는 플로 차트에 대해, 스텝 (S53) (도 12 의 블록 (B70, B83) 에 상당) 이 추가되어 있는 점이 상이하고, 이 스텝 (S53) 의 SB300 의 처리의 상세한 것을 도 14 에 나타낸다. 이하, 도 14 에 나타내는 SB300 의 처리 순서에 대해 설명한다. 또한 도 13 에 나타내는 처리는, 예를 들어 소정 시간 간격으로 기동된다.

도 14 에 나타내는 스텝 (SB310) 에서, 저압 제어부 (제어 수단에 상당) 는, 도 6 에 나타내는 스텝 (SB110) 과 마찬가지로, 모터 (22m) 의 회전수를 추정하고, 스텝 (SB320) 으로 진행된다. 또한 스텝 (SB110) 에서 설명한 바와 같이, 모터 회전수 검출 수단을 형성하여, 당해 모터 회전수 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 모터 (22m) 의 회전수를 검출하도록 해도 된다. 또한 이하에 기재하는 상한 회전수, 제 1 회전수, 제 2 회전수, 제 1 타이밍, 제 1 기간, 제 2 기간, 제 3 기간 등은, 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같으므로 설명을 생략한다.

스텝 (SB320) 에서, 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 1 회전수보다 높은지 여부를 판정하여, 제 1 회전수보다 높은 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB330) 으로 진행되고, 제 1 회전수 이하인 경우 (No) 에는 스텝 (SB340) 으로 진행된다.

스텝 (SB330) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 제 1 타이밍인지 여부를 판정하여, 제 1 타이밍인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB390A) 으로 진행되고, 제 1 타이밍이 아닌 경우 (No) (제 1 기간인 경우) 에는 스텝 (SB390B) 으로 진행된다.

또한, 제 1 타이밍까지의 기간인 소정값 가드 기간 (도 15 참조) 에서는, 상한 가드값은 상한 소정값 (예를 들어 99 [％]) 으로 설정되어 있다.

스텝 (SB390A) 으로 진행된 경우 (제 1 타이밍의 시점인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값에 상한 소정값보다 낮은 하강 소정값을 대입 (설정) 하여 (도 15 참조) 처리를 종료한다. 또한, 예를 들어 상한 소정값이 99 [％] 인 경우, 하강 소정값은 90 [％] 정도의 값으로 설정된다.

스텝 (SB390B) 으로 진행된 경우 (제 1 기간인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값을 소정량만큼 감쇠 (감산) 시켜 (도 15 참조) 처리를 종료한다.

스텝 (SB340) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만인지 여부를 판정하여, 제 2 회전수 미만인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB390C) 으로 진행되고, 제 2 회전수 이상인 경우 (No) (제 2 기간인 경우) 에는 스텝 (SB360) 으로 진행된다.

스텝 (SB360) 으로 진행된 경우 (제 2 기간인 경우), 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 1 회전수로부터 하강 중인지 여부를 판정하여, 제 1 회전수로부터 하강 중인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB390D) 으로 진행되고, 제 1 회전수로부터의 하강 중이 아닌 경우 (No) 에는 처리를 종료한다 (상한 가드값을 갱신하지 않고 유지한다). 제 1 회전수로부터 하강 중인지 여부의 판정 방법의 예로는, 예를 들어, SB300 의 처리를 종료하기 직전 (SB300 의 처리의 마지막) 에 모터 회전수를 기억해 두고, 추가로 플래그를 준비하여, 모터 회전수가 제 1 회전수보다 높은 경우에 상기 플래그를 세트하고, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만인 경우에 상기 플래그를 클리어한다. 그리고 스텝 (SB360) 에서, 플래그가 세트되어 있는 경우, 또한 기억하고 있는 모터 회전수보다 금회의 모터 회전수 쪽이 낮은 경우에, 모터 회전수가 제 1 회전수로부터 하강 중인 것으로 판정한다.

스텝 (SB390D) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 상한 가드값을 소정량만큼 감쇠 (감산) 시켜 (도 15 참조) 처리를 종료한다. 또한, 감쇠량은, 스텝 (SB390B) 과동일해도 되고, 스텝 (SB390B) 과 상이해도 된다.

스텝 (SB390C) 으로 진행된 경우 (제 3 기간인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값에 상한 소정값 (예를 들어 99 [％]) 을 대입 (설정) 하여 처리를 종료한다.

이상으로 설명한 제 3 실시형태에서는, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 모터 회전수가 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍의 시점에 상한 가드값을 하강 소정값으로 함으로써, 듀티비의 상한을 억제하고 있다. 그리고 제 1 기간에는 상한 가드값을 서서히 감소시킴으로써, 듀티비의 상한을 서서히 감소시키고 있다. 따라서, 모터 회전수가 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍 및 제 1 기간에 모터 회전수가 상한 회전수에 도달하지 않도록 듀티비를 감소시킬 수 있다. 또, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만이 된 제 3 기간에 있어서, 상한 가드값을 상한 소정값으로 되돌리고 있고, 감소시킨 상한 가드값을 적절한 타이밍에 상한 소정값으로 되돌릴 수 있다.

●[제 4 실시형태에 있어서의 저압 연료 펌프 유닛 (20) 의 저압 제어부 (24) 의 처리와 동작 (도 16 ∼ 도 19)]

도 16 에, 제 4 실시형태에 있어서의 제어 블록을 나타낸다. 이 제 4 실시형태의 제어 블록 (도 16) 은, 종래의 제어의 제어 블록 (도 2) 에 대해, 블록 (B70, B84) 이 추가되고, 블록 (B84) 에서 산출한 상한 가드값을 블록 (B40) 에서 사용하는 점이 상이하다. 그리고 상한 가드값은, 모터 회전수에 기초하여 증감되는 점이 상이하다. 또, 도 17 에 나타내는 플로 차트는, 도 3 에 나타내는 플로 차트에 대해, 스텝 (S54) (도 16 의 블록 (B70, B84) 에 상당) 이 추가되어 있는 점이 상이하고, 이 스텝 (S54) 의 SB400 의 처리의 상세한 것을 도 18 에 나타낸다. 이하, 도 18 에 나타내는 SB400 의 처리 순서에 대해 설명한다. 또한 도 17 에 나타내는 처리는, 예를 들어 소정 시간 간격으로 기동된다.

도 18 에 나타내는 스텝 (SB410) 에서, 저압 제어부 (제어 수단에 상당) 는, 도 6 에 나타내는 스텝 (SB110) 과 마찬가지로, 모터 (22m) 의 회전수를 추정하고, 스텝 (SB420) 으로 진행된다. 또한 스텝 (SB110) 에서 설명한 바와 같이, 모터 회전수 검출 수단을 형성하여, 당해 모터 회전수 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 모터 (22m) 의 회전수를 검출하도록 해도 된다. 또한 이하에 기재하는 상한 회전수, 제 1 회전수, 제 2 회전수, 제 1 타이밍, 제 1 기간, 제 2 기간, 제 3 기간 등은, 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같으므로 설명을 생략한다.

스텝 (SB420) 에서, 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 1 회전수보다 높은지 여부를 판정하여, 제 1 회전수보다 높은 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB490B) 으로 진행되고, 제 1 회전수 이하인 경우 (No) 에는 스텝 (SB440) 으로 진행된다.

스텝 (SB490B) 으로 진행된 경우 (제 1 타이밍의 시점 및 제 1 기간인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값을 소정량만큼 감쇠 (감산) 시켜 (도 19 참조) 처리를 종료한다.

또한, 제 1 타이밍까지의 기간인 소정값 가드 기간 (도 19 참조) 에서는, 상한 가드값은 상한 소정값 (예를 들어 99 [％]) 으로 설정되어 있다.

스텝 (SB440) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만인지 여부를 판정하여, 제 2 회전수 미만인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB490C) 으로 진행되고, 제 2 회전수 이상인 경우 (No) (제 2 기간인 경우) 에는 스텝 (SB460) 으로 진행된다.

스텝 (SB460) 으로 진행된 경우 (제 2 기간인 경우), 저압 제어부는, 모터 회전수가 제 1 회전수로부터 하강 중인지 여부를 판정하여, 제 1 회전수로부터 하강 중인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB490D) 으로 진행되고, 제 1 회전수로부터의 하강 중이 아닌 경우 (No) 에는 처리를 종료한다 (상한 가드값을 갱신하지 않고 유지한다). 또한, 제 1 회전수로부터 하강 중인지 여부의 판정 방법의 예는, 제 3 실시형태에서 설명한 방법과 동일하므로 설명을 생략한다.

스텝 (SB490D) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는 상한 가드값을 소정량만큼 감쇠 (감산) 시켜 (도 19 참조) 처리를 종료한다. 또한, 감쇠량은, 스텝 (SB490B) 과 동일해도 되고, 스텝 (SB490B) 과 상이해도 된다.

스텝 (SB490C) 으로 진행된 경우 (제 3 기간인 경우), 저압 제어부는, 상한 가드값에 상한 소정값 (예를 들어 99 [％]) 을 대입 (설정) 하여 처리를 종료한다.

이상으로 설명한 제 4 실시형태는, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 제 3 실시형태 (도 15) 에 대해, 제 1 타이밍에 상한 가드값을 하강 소정값으로 설정하지 않는 점이 상이하지만, 모터 회전수가 제 1 회전수를 초과한 제 1 타이밍 및 제 1 기간에 모터 회전수가 상한 회전수에 도달하지 않도록 듀티비의 상한을 감소시킬 수 있다. 또, 모터 회전수가 제 2 회전수 미만이 된 제 3 기간에 있어서, 상한 가드값을 상한 소정값으로 되돌리고 있고, 감소시킨 상한 가드값을 적절한 타이밍에 상한 소정값으로 되돌릴 수 있다.

●[제 5 실시형태에 있어서의 저압 연료 펌프 유닛 (20) 의 저압 제어부 (24) 의 처리와 동작 (도 20 ∼ 도 22)]

도 20 에, 제 5 실시형태에 있어서의 제어 블록을 나타낸다. 이 제 5 실시형태의 제어 블록 (도 20) 은, 종래의 제어의 제어 블록 (도 2) 에 대해, 블록 (B35, B110, B120, B130, B160), 노드 (N110, N120, LP, LI, LD) 등이 추가되어 있는 점이 상이하다. 또 블록 (B35) 에서, 블록 (B30) 에서 산출한 연료 듀티비와 블록 (B130) 에서 산출한 회전수 듀티비 중 작은 쪽 (동일한 경우에는 어느 일방) 을 선택하는 점이 상이하다. 또, 도 21 에 나타내는 플로 차트는, 도 3 에 나타내는 플로 차트의 스텝 (S40) 이, 도 21 의 스텝 (S45) ∼ 스텝 (S47) 으로 변경되어 있는 점이 상이하고, 이 스텝 (S45) 의 SB500 의 처리, 스텝 (S46) 의 SB600 의 처리, 스텝 (S47) 의 SB700 의 처리의 상세한 것을 도 22 에 나타낸다. 이하, 도 22 에 나타내는 SB500, SB600, SB700 의 처리 순서에 대해 설명한다. 또한 도 21 에 나타내는 처리는, 예를 들어 소정 시간 간격으로 기동된다.

[SB500 의 처리 순서]

도 22 에 나타내는 SB500 의 스텝 (SB510) 에서, 저압 제어부 (제어 수단에 상당) 는, ECU (40) 로부터 목표 연료 압력을 도입하고, 스텝 (SB520) 으로 진행된다. 그리고 저압 제어부는, 스텝 (SB520) 에서, 압력 센서 (26) 로부터의 검출 신호에 기초하여 실제 연료 압력을 구하고, 스텝 (SB530) 으로 진행된다. 그리고 스텝 (SB530) 에서, 저압 제어부는, 목표 연료 압력과 실제 연료 압력의 차인 압력 편차를 구하고, 스텝 (SB540) 으로 진행된다.

스텝 (SB540) 에서, 저압 제어부는, 실제 연료 압력이 소정 압력 (예를 들어 400 [㎪]) 이상인지 여부를 판정하여, 소정 압력 이상인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB550A) 으로 진행되고, 소정 압력 미만인 경우 (No) 에는 스텝 (SB550B) 으로 진행된다.

스텝 (SB550A) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 편차 상한에 제 1 소정량을 대입 (설정) 하여 스텝 (SB560) 으로 진행된다. 또 스텝 (SB550B) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 편차 상한에 제 2 소정량을 대입 (설정) 하여 스텝 (SB560) 으로 진행된다. 또한, 제 1 소정량, 제 2 소정량은, 예를 들어 수 10 [㎪] 에 상당하는 양이며, 제 1 소정량 ＜ 제 2 소정량으로 설정되어 있다.

스텝 (SB560) 에서, 저압 제어부는, 스텝 (SB530) 에서 구한 압력 편차의 절대값이 편차 상한보다 큰지 여부 (압력 편차가, -편차 상한 ∼ +편차 상한의 범위를 벗어나 있는지 여부) 를 판정하여, 편차 상한 이상인 (범위를 벗어나 있는) 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB570) 으로 진행되고, 편차 상한 미만인 (범위 내인) 경우 (No) 에는 스텝 (SB580) 으로 진행된다.

스텝 (SB570) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 압력 편차를 -편차 상한 ∼ +편차 상한의 범위 내에 들어가도록 가드한다.

스텝 (SB580) 에서, 저압 제어부는, 압력 편차에 기초하여 연압 듀티비를 산출하고, 처리를 종료한다. 또한, 압력 편차에 기초하여 연압 듀티비를 구하는 순서는, 종래와 동등한 순서이므로 상세한 설명은 생략한다.

[SB600 의 처리 순서]

도 22 에 나타내는 SB600 의 스텝 (SB610) 에서, 저압 제어부 (제어 수단에 상당) 는, ECU (40) 로부터 목표 회전수 (모터 (22m) 의 목표 회전수) 를 도입하고, 스텝 (SB620) 으로 진행된다. 그리고 저압 제어부는, 스텝 (SB620) 에서, 도 6 에 나타내는 스텝 (SB110) 과 마찬가지로, 모터 (22m) 의 회전수를 추정하고, 스텝 (SB630) 으로 진행된다. 또한 스텝 (SB110) 에서 설명한 바와 같이, 모터 회전수 검출 수단을 형성하여, 당해 모터 회전수 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 모터 (22m) 의 회전수를 검출하도록 해도 된다. 그리고 스텝 (SB630) 에서, 저압 제어부는, 목표 회전수와 실제 회전수의 차인 회전수 편차를 구하고, 스텝 (SB640) 으로 진행된다.

스텝 (SB640) 에서, 저압 제어부는, 회전수 편차에 기초하여 회전수 듀티비를 산출하고, 처리를 종료한다. 또한, 회전수 편차에 기초하여 회전수 듀티비를 구하는 순서에 대해서는 상세한 설명을 생략하지만, 예를 들어 실제 회전수가 상한 회전수 근방의 회전수인 경우, 회전수 듀티비를 최대값보다 약간 작은 값으로 설정한다.

[SB700 의 처리 순서]

도 22 에 나타내는 SB700 의 스텝 (SB710) 에서, 저압 제어부 (제어 수단에 상당) 는, SB500 에서 구한 연압 듀티비가, SB600 에서 구한 회전수 듀티비 이상인지 여부를 판정하여, 회전수 듀티비 이상인 경우 (Yes) 에는 스텝 (SB720A) 으로 진행되고, 회전수 듀티비 미만인 경우 (No) 에는 스텝 (SB720B) 으로 진행된다.

스텝 (SB720A) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 듀티비에 회전수 듀티비를 대입 (설정) 하여 처리를 종료한다. 또 스텝 (SB720B) 으로 진행된 경우, 저압 제어부는, 듀티비에 연압 듀티비를 대입 (설정) 하여 처리를 종료한다.

이상으로 설명한 제 5 실시형태에서는, 연압 듀티비 (제 1 ∼ 제 4 실시형태에 있어서의 듀티비에 상당) 와 회전수 듀티비 (새롭게 설정한 듀티비) 를 구하고, 최종적인 출력에 사용하는 듀티비를 연압 듀티비와 회전수 듀티비 중 작은 쪽 (동일한 경우에는 어느 일방) 으로 함 (타방의 듀티비 이하가 되는 듀티비를, 최종적인 출력에 사용하는 듀티비로 함) 으로써, 모터 회전수가 상한 회전수에 도달하지 않도록 하고 있다.

본 발명의 내연 기관의 연료 공급 장치는, 본 실시형태에서 설명한 구성, 처리 순서 등에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양한 변경, 추가, 삭제가 가능하다. 예를 들어 처리 순서를 설명한 플로 차트는, 본 실시형태에서 설명한 것에 한정되는 것은 아니다.

또, 도 7, 도 11, 도 15, 도 19 에 나타내는 동작 파형은, 제 1 ∼ 제 4 실시형태 각각에 있어서의 동작의 예를 나타내는 것으로, 이 파형의 동작에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태의 설명에서는, 내연 기관의 예로서 차량의 엔진을 사용하여 설명하였지만, 다양한 내연 기관에 적용하는 것이 가능하다.

또, 목표 연료 압력 (제 1 ∼ 제 5 실시형태), 목표 회전수 (제 5 실시형태)는, ECU (40) 가 구하여 저압 제어부에 출력하도록 해도 되고, 저압 제어부에서 구해도 된다.

또, 이상 (≥), 이하 (≤), 보다 큰 (＞), 미만 (＜) 등은, 등호를 포함해도 되고 포함하지 않아도 된다. 또, 본 실시형태의 설명에 사용한 수치는 일례로, 이 수치에 한정되는 것은 아니다.

또, 제 1 ∼ 제 4 실시형태의 어느 제 1 타이밍 및 제 1 기간에 있어서의 상한 가드값의 산출 방법과, 제 1 ∼ 제 4 실시형태의 어느 제 2 기간 및 제 3 기간에 있어서의 상한 가드값의 산출 방법을 어떻게 조합해도 된다. 예를 들어, 제 3 실시형태에서 설명한 제 1 타이밍 및 제 1 기간에 있어서의 상한 가드값의 산출 방법과, 제 1 실시형태에서 설명한 제 2 기간 및 제 3 기간에 있어서의 상한 가드값의 산출 방법을 조합하도록 해도 된다.

10 : 연료 공급 장치 (내연 기관의 연료 공급 장치)
20 : 저압 연료 펌프 유닛
22m : 모터
22 : 연료 펌프
24 : 저압 제어부 (제어부)
26 : 압력 센서
30 : 고압 연료 펌프 유닛
40 : ECU (엔진 컨트롤 유닛)
41 : 액셀 (개도) 센서
42 : 스로틀 밸브 구동 모터
43 : 스로틀 (개도) 센서
F : 연료
T : 연료 탱크
P : 연료 압력 (토출 연료 압력)
Ps : 목표 연료 압력

Claims

연료 탱크 내의 연료를 내연 기관을 향하여 압송하는 연료 펌프와,
상기 연료 펌프를 구동시키는 모터와,
압송되는 연료의 압력인 연료 압력이 목표 연료 압력에 근접하도록 상기 모터에 대한 제어 신호의 듀티비를 피드백 제어로 구하는 제어 수단을 구비하는 내연 기관의 연료 공급 장치로서,
상기 제어 수단은,
상기 연료 펌프로부터 토출된 연료의 압력에 관한 정보와 상기 목표 연료 압력에 기초하여 상기 듀티비를 구한 후, 상한 가드값으로 상기 듀티비의 상한을 가드하고 있고,
상기 모터의 회전수를 검출 가능 혹은 추정 가능하며,
검출 혹은 추정된 상기 모터의 회전수에 기초하여 상기 상한 가드값을 변경하는 내연 기관의 연료 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 모터의 회전수의 상한 회전수보다 낮은 회전수인 제 1 회전수와, 상기 제 1 회전수보다 낮은 회전수인 제 2 회전수가 설정되어 있고,
상기 모터의 회전수가, 상기 제 1 회전수 이하 상태로부터 상승하여 상기 제 1 회전수를 초과한 시점인 제 1 타이밍까지의 기간인 소정값 가드 기간에는 상기 상한 가드값은 상한 소정값으로 설정되어 있고,
상기 제어 수단은,
상기 제 1 타이밍에 상기 상한 가드값을 현재의 상기 듀티비로 설정하고,
상기 제 1 타이밍 후의 기간으로서 상기 모터의 회전수가 상기 제 1 회전수를 초과하고 있는 제 1 기간에는 상기 상한 가드값을 서서히 감소시키는 내연 기관의 연료 공급 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어 수단은,
상기 제 1 기간 후의 기간으로서 상기 모터의 회전수가 상기 제 1 회전수 이하 또한 제 2 회전수 이상인 제 2 기간에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하고,
상기 제 2 기간 후의 기간으로서 상기 모터의 회전수가 상기 제 2 회전수 미만의 기간인 제 3 기간 또한 상기 목표 연료 압력이 실제 연료 압력 이상인 경우에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하고,
상기 제 3 기간 또한 상기 목표 연료 압력이 실제 연료 압력 미만인 경우에는 상기 상한 가드값을 상기 상한 소정값으로 하는 내연 기관의 연료 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 회전수와 상기 제 2 회전수가 설정되어 있고,
상기 소정값 가드 기간에는 상기 상한 가드값은 상기 상한 소정값으로 설정되어 있고,
상기 제어 수단은,
상기 제 1 타이밍에 상기 상한 가드값을 현재의 상기 듀티비로 설정하고,
상기 제 1 기간에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하는 내연 기관의 연료 공급 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제어 수단은,
상기 제 2 기간에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하고,
상기 제 3 기간에는 상기 상한 가드값을 상기 상한 소정값으로 하는 내연 기관의 연료 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 회전수와 상기 제 2 회전수가 설정되어 있고,
상기 소정값 가드 기간에는 상기 상한 가드값은 상기 상한 소정값으로 설정되어 있고,
상기 제어 수단은,
상기 제 1 타이밍에 상기 상한 가드값을 상기 상한 소정값보다 낮은 하강 소정값으로 설정하고,
상기 제 1 기간에는 상기 상한 가드값을 서서히 감소시키는 내연 기관의 연료 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 회전수와 상기 제 2 회전수가 설정되어 있고,
상기 소정값 가드 기간에는 상기 상한 가드값은 상기 상한 소정값으로 설정되어 있고,
상기 제어 수단은,
상기 제 1 타이밍 및 상기 제 1 기간에는 상기 상한 가드값을 서서히 감소시키는 내연 기관의 연료 공급 장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제어 수단은,
상기 제 2 기간 또한 상기 모터의 회전수가 하강 중인 경우에는 상기 상한 가드값을 서서히 감소시키고,
상기 제 2 기간 또한 상기 모터의 회전수가 하강 중이 아닌 경우에는 상기 상한 가드값을 갱신하지 않고 유지하고,
상기 제 3 기간에는 상기 상한 가드값을 상기 상한 소정값으로 하는 내연 기관의 연료 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 수단은,
상기 목표 연료 압력과 실제 연료 압력의 편차에 기초하여 산출한 듀티비인 연압 듀티비와, 상기 모터의 목표 회전수와 상기 모터의 실제 회전수의 편차에 기초하여 산출한 듀티비인 회전수 듀티비의 2 개의 듀티비를 산출하고, 타방의 듀티비 이하가 되는 듀티비를 상기 모터에 대한 상기 제어 신호로서 출력하는 내연 기관의 연료 공급 장치.