JP3511353B2

JP3511353B2 - 燃料ポンプ制御装置

Info

Publication number: JP3511353B2
Application number: JP14807797A
Authority: JP
Inventors: 幹生浜田
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2004-03-29
Anticipated expiration: 2017-06-05
Also published as: JPH10339232A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射弁へ燃料を供給するための燃料ポンプの駆動を制御す
る燃料ポンプ制御装置に関する。さらに詳細には、内燃
機関の各運転状態における要求燃料圧力に対して、燃料
噴射弁への供給燃料の圧力を応答性よく変更することが
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】従来より、内燃機関の燃料噴射弁へ燃料
を供給する燃料ポンプの制御は、容易に制御ができ、し
かも省消費電力化が可能であることから、一般的にはポ
ンプの入力電流をオンオフ制御する、いわゆるＰＷＭ制
御やデューティ制御により行われている。そして、内燃
機関の運転状態を把握するために各種センサを内燃機関
の各所に取り付け、この各種センサからの出力信号に基
づき、燃料ポンプ制御装置が燃料ポンプの駆動を制御す
ることにより、内燃機関が必要とする燃料圧力で燃料が
燃料噴射弁へ供給されるようになっている。また、内燃
機関の運転状態や環境温度等の変化により機関の必要と
する燃料圧力が変化したときには、その変化に追従して
必要な燃料圧力になるように変更する必要がある。

【０００３】そこで、燃料噴射弁への供給燃料の圧力を
変更するための技術がいろいろ開示されている。このよ
うな燃料圧力変更の技術としては、例えば特開平８−２
３２７９０号公報に記載されているものがある。以下、
これについて簡単に説明する。まず、この燃料供給装置
の概略構成を図５に示す。燃料タンク３２に燃料ポンプ
３０が付設され、この燃料ポンプ３０と内燃機関の吸気
管４に設けられた燃料噴射弁６とが、燃料供給管３４に
よって連結されている。そして、燃料タンク３２内の燃
料が燃料ポンプ３０により吸い出され、燃料供給管３４
及び燃料レール３４ａを通じて燃料噴射弁６に圧送され
るようになっている。

【０００４】また、燃料ポンプ３０と燃料レール３４ａ
との間にはリターン通路３８が配置されており、余剰な
燃料は、このリターン通路３８を介して燃料タンク３２
に戻されるようになっている。さらに、リターン通路３
８にはプレッシャレギュレータ３６と弁３５が配設さ
れ、この弁３５に並列に絞り３３が設けられている。こ
れらプレッシャレギュレータ３６と弁３５とにより供給
燃料の圧力を調整・変更できるようになっている。ま
た、この燃料系の適当な位置に供給燃料の圧力を測定す
るための燃圧センサ３が設置され、燃料圧力に関する情
報が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。

【０００５】かかる燃料系における燃料圧力の制御は、
内燃機関の各所に取り付けられた各種センサからの出力
信号Ｃに基づきエンジンコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）２０により行われるようになっている。このときの
制御に使用されている制御信号には例えば、燃料噴射弁
６を開閉させて噴射を行うために燃料噴射弁６に対して
送信される制御信号Ｃ１や、弁３５を開閉するための制
御信号Ｃ２、あるいは燃料ポンプ３０の駆動を制御する
制御信号Ｃ３がある。そして、供給燃料の圧力調整は弁
３５を開放または閉鎖させることにより行うようになっ
ている。すなわち、弁３５を開放することにより、供給
燃料の圧力Ｐｆはプレッシャレギュレータ３６によって
調整された圧力Ｐｒに等しくなる。一方、弁３５を閉鎖
することにより、供給燃料の圧力Ｐｆはプレッシャレギ
ュレータ３６によって調整される圧力Ｐｒよりも大きく
なる。

【０００６】また、実開平３−６３７６４号公報に記載
されているように、複数の調整圧力の異なるプレッシャ
レギュレータを燃料系に配置して、余剰な燃料の流量に
よってプレッシャレギュレータを使い分けることによ
り、供給燃料の燃料圧力を変更（調整）する技術も知ら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た供給燃料の燃料圧力の変更・調整に関する技術には、
次のような問題点があった。すなわち、特開平８−２３
２７９０号公報のものでは、弁３５の開閉によって燃料
噴射弁６への供給燃料の圧力を変更しているため、燃料
圧力の変更にはまず弁３５の開閉動作が行われる。そし
て、燃料ポンプ３０の駆動制御が行われるために、燃料
圧力が変更されるまでに時間がかかり応答性に問題があ
った。特に、燃料圧力を高圧にする場合には、弁３５が
閉鎖された上で燃料ポンプが一定の吐出能力で駆動され
るので、燃料圧力変更の要求を受けてから、実際に燃料
圧力が上昇するまでに時間がかかる。このように、特開
平８−２３２７９０号公報の燃料圧力の変更制御におい
ては、応答性と安定性に関しての問題を抱えている。

【０００８】また、実開平３−６３７６４号公報のもの
では、複数のプレッシャレギュレータを使用するため
に、コストアップが伴うばかりでなく、燃料系全体が大
型化するため限られたエンジンルームまたは燃料タンク
内に収めるのが困難となり、燃料系の配管設計に大きな
制約が加わるという問題があった。さらに、燃料圧力を
高圧に変更するときには、高圧用に設定されたプレッシ
ャレギュレータの設定圧よりも大きな圧力で燃料を吐出
できる燃料ポンプが必要である。このため、ポンプ容量
（吐出能力）の大きい燃料ポンプが必要となるため、燃
料ポンプが大型化し消費電力も大きくなるという問題も
あった。このことを図６を用いて説明する。図６は、燃
料ポンプの特性を示したグラフであり、燃料圧力をパラ
メータとして燃料ポンプに与える印加電圧に対する吐出
流量を示したものである。また、図中のＰｆ＝Ｐｒ₁ は
低圧側のプレッシャレギュレータによって設定される燃
料圧力が一定であるラインを示し、Ｐｆ＝Ｐｒ₂ は高圧
側のプレッシャレギュレータによって設定される燃料圧
力が一定であるラインを示している。このグラフより、
燃料圧力Ｐｆを高くするためには燃料ポンプへの印加電
圧を大きくすればよいこと、燃料圧力が一定の状態で吐
出流量を多くするためにも燃料ポンプへの印加電圧を大
きくすればよいことがわかる。

【０００９】ここで、燃料圧力を高圧（Ｐｒ₂ ）に変更
するときに着目すると、このとき内燃機関が要求する燃
料流量Ｑと実開平３−６３７６４号公報のシステムで要
求する燃料流量ｑに差がある。これは、燃料流量ｑが低
圧側のプレッシャレギュレータにおける余剰燃料流量と
高圧側のプレッシャレギュレータにおける余剰燃料流量
とを含んでいるためである。このように、内燃機関が要
求する燃料流量Ｑよりも多く燃料を供給する必要がある
ため、ポンプ容量（吐出能力）の大きい燃料ポンプが必
要となり、燃料ポンプが大型化してしまい消費電力も大
きくなるのである。

【００１０】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、低コスト化と省スペース
化を可能にしつつ、内燃機関が要求する燃料圧力の変更
に対して良好に追従することができるように燃料ポンプ
の駆動を制御する燃料ポンプ制御装置を提供することを
課題とする。

【００１１】

【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、内燃機関の燃料噴射弁
へ燃料を供給するために、前記内燃機関の運転状態に関
する信号と前記燃料噴射弁への供給燃料の圧力に関する
信号とに基づき燃料ポンプの駆動を制御する燃料ポンプ
制御装置において、前記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、前記目標燃料
圧力の変更の有無を判断する変更判断手段と、最大ある
いは最小の駆動信号により前記燃料ポンプを駆動する限
界駆動手段とを有し、前記変更判断手段により変更あり
と判断された場合に、前記目標燃料圧力と前記供給燃料
の圧力の差が一定値になるまで、前記限界駆動手段によ
って前記燃料ポンプを駆動することを特徴とする。

【００１２】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
段により燃料噴射弁への供給燃料の目標燃料圧力が演算
される。次いで、変更判断手段により、前サイクルと現
サイクルとにおける目標燃料圧力に変更があったか否か
が判断される。すなわち、内燃機関の運転状態が定常状
態にあるか過渡状態にあるかが判断される。そして、定
常状態か過渡状態かによって異なる演算処理によって燃
料ポンプの駆動信号が設定される。ここで、この駆動信
号の算出の演算は、マップやテーブルあるいはルーチン
プログラム等に従って行うことができる。また、駆動信
号はデューティ比あるいは印加電圧値で算出されること
が望ましい。

【００１３】そして、過渡状態にあると判断された場合
には、目標燃料圧力と実際の燃料圧力の差が一定値にな
るまで限界駆動手段により駆動信号の最大値（デューテ
ィ比１００％あるいは最大電圧値）または最小値（デュ
ーティ比０％あるいは最小電圧値）にて、燃料ポンプが
駆動される（以下、この制御を「過渡時制御」とい
う。）。一方、定常状態にあると判断された場合には、
内燃機関の運転状態に関する信号と前記燃料噴射弁への
供給燃料の圧力に関する信号とに基づき燃料ポンプの駆
動が制御（以下、この制御を「定常時制御」という。）
される。

【００１４】ここで、前記した目標燃料圧力の演算は、
マップやルーチンプログラム等により実行されるが、一
定範囲内の変化では同一値になるように演算される。従
って、内燃機関の運転状態が変化しても、ある一定範囲
内であれば目標燃料圧力は変化しない。すなわち、かか
る一定範囲内での運転状態の変化では、前記判断手段で
は定常状態であると判断される。つまり、前記判断手段
により過渡状態と判断されるのは、前記の一定範囲を超
える運転状態の変化が起こった場合である。

【００１５】このように請求項１の発明では、内燃機関
の運転状況によって燃料ポンプの駆動信号の演算が異な
る。すなわち、発進時や加速時等のようにすばやく燃料
圧力を変更する必要がある場合と、アイドル時や一定速
度での走行時のように一定の燃料圧力を必要とする場合
とを判別し、それぞれに合った演算方法により燃料ポン
プの駆動信号を設定している。これにより、内燃機関の
運転状態に見合うように高精度に駆動信号を設定するこ
とができる。従って、リターンレス構成にしても燃料圧
力の余計な変動（制御に悪影響を及ぼす変動）を起こさ
ずに燃料噴射弁への燃料供給を行うことが可能となる。
しかも、燃料圧力変更時には、限界駆動手段により燃料
ポンプを最大（あるいは最小）能力で作動（あるいは停
止）させるので、迅速に目標燃料圧力に変更することが
でき応答性が向上する。また、リターンレス構成にする
ことにより、低コスト化と省スペース化を図ることがで
きる。さらに、プレッシャレギュレータによる燃料圧力
調整を行わないから、大容量の燃料ポンプを使用する必
要がなくなり、燃料ポンプの小型化と消費電力の低減が
可能となっている。

【００１６】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、前記目標燃料圧力の
変化方向を判断する方向判断手段を有し、前記限界駆動
手段は、前記方向判断手段により昇圧方向と判断された
場合には、前記供給燃料の圧力が前記目標燃料圧力より
低めに設定した所定値に達するまで最大駆動信号により
前記燃料ポンプを駆動し、前記方向判断手段により降圧
方向と判断された場合には、前記供給燃料の圧力が前記
目標燃料圧力より高めに設定した所定値に下がるまで最
小駆動信号により前記燃料ポンプを駆動することを特徴
とする。

【００１７】この燃料ポンプ制御装置では、請求項１の
発明と同様に、目標燃圧演算手段により燃料噴射弁への
供給燃料の目標燃料圧力が演算され、次いで、変更判断
手段により、内燃機関の運転状態が定常状態か過渡状態
かが判断される。そして、過渡状態にあると判断された
場合には、方向判断手段により目標燃料圧力の変化方向
が昇圧方向か降圧方向かが判断される。続いて、昇圧方
向と判断された場合には限界駆動手段により駆動信号の
最大値にて燃料ポンプが駆動され、降圧方向と判断され
た場合には限界駆動手段により駆動信号の最小値にて燃
料ポンプが駆動される。一方、定常状態にあると判断さ
れた場合には定常時制御が行われる。

【００１８】ここで、燃料圧力を変更する場合、すなわ
ち、変更判断手段により過渡状態にあると判断された場
合には、応答性を向上させるために限界駆動手段により
駆動信号の最大値または最小値にて、目標燃料圧力と実
際の燃料圧力の差が一定値になるまで燃料ポンプが駆動
される。ただし、この場合において、目標燃料圧力付近
でのオーバーシュート等を防止する必要がある。

【００１９】そこで、請求項２の発明では、まず方向判
断手段を有することにより、目標燃料圧力の変更方向を
判断する。そして、昇圧方向と判断された場合には限界
駆動手段により供給燃料の圧力が目標燃料圧力より低め
に設定された所定値に達するまで最大駆動信号で燃料ポ
ンプを駆動させ、一方、降圧方向と判断された場合には
限界駆動手段により供給燃料の圧力が目標燃料圧力より
高めに設定された所定値に下がるまで最小駆動信号で燃
料ポンプを駆動させるようにした。これにより、燃料圧
力を迅速に変更することができ、しかも確実に目標燃料
圧力に達する前に限界駆動手段による燃料ポンプの駆動
から通常の駆動に移行するので、オーバーシュートは防
止される。

【００２０】また、本発明の燃料ポンプ制御装置におい
て、前記変更判断手段により前記目標燃料圧力の変更あ
りと判断された場合に、前記限界駆動手段による処理の
後、前記燃料噴射弁からの噴射流量と前記目標燃料圧力
とに基づき決定される初期決定値に前記燃料ポンプの駆
動信号を所定時間固定して前記燃料ポンプを駆動する初
期決定値駆動手段を有することを特徴とする。

【００２１】ここで、「初期決定値」とは、新たな目標
燃料圧力になったときの定常状態において、燃料噴射弁
からの噴射流量と目標燃料圧力とに基づき決定される駆
動信号のことである。そして、この燃料ポンプ制御装置
では、上記説明と同様に、変更判断手段により目標燃料
圧力に変更ありと判断された場合に、限界駆動手段によ
る過渡時制御が行われる。次いで、初期値決定駆動手段
により初期決定値が決定され、その後所定時間だけ、こ
の初期決定値（一定）で燃料ポンプが駆動される。すな
わち、過渡時制御から定常時制御に移行する際に、燃料
ポンプの駆動信号を初期決定値に所定時間だけ固定し
て、この固定値に基づき燃料ポンプを駆動するようにな
っている。そして、所定時間経過後には、定常時制御に
よって燃料ポンプを制御している。

【００２２】また、過渡時制御から定常時制御に移行し
た場合のように、運転状況によっては燃料ポンプの出力
が大きく変化することもある。これは、過渡時制御では
大きな制御量を燃料ポンプに与え、定常時制御では小さ
な制御量を燃料ポンプに与えているため、燃料ポンプに
与える制御量が急激に変化するためである。このような
場合には、燃料配管内の燃料圧力は変動している。従っ
て、燃料圧力に関する信号は安定したものではなく正確
性を欠いている。よって、このような状態において、過
渡時制御を終了してすぐに定常時制御を行うと、正確性
に欠ける燃料圧力に関する信号に基づき燃料ポンプを駆
動することになり、正確かつ安定した燃料圧力制御を行
うことができない場合が生じる。

【００２３】そこで、本発明では、過渡時制御から定常
時制御に移行する際に、駆動信号を初期決定値に固定し
て燃料ポンプを所定時間駆動する初期決定値駆動手段を
有している。これにより、過渡時制御終了直後に燃料圧
力が変動していても、燃料圧力に関する信号に関わらず
燃料ポンプを一定出力で駆動させるので、供給燃料の圧
力変動はすばやく収束し安定する。なお、この所定時間
は任意に設定することができるが、各燃料系で燃料圧力
の変動がある程度に収束するまでの時間よりは長くする
必要がある。また、このように過渡時制御が終了してか
ら定常時制御に移行する判断手段としては、時間（タイ
マー）だけではなく、直接燃料圧力値から判断すること
ももちろん可能である。

【００２４】

【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。

【００２５】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２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、燃料ポンプ３０が付設されている。また、吸気
管４には燃料噴射弁６が設けられ、燃料噴射弁６が開弁
することによりエンジン２内に燃料が噴射される。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ものである。

【００２６】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を介して燃
料供給管３４と燃料レール３４ａとによって形成されて
いる。そして、燃料タンク３２内の燃料が燃料ポンプ３
０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。本
実施の形態に係る燃料系は、プレッシャレギュレータ３
６とリターン通路３８がないリターンレス構成になって
いる。すなわち、供給燃料の圧力をプレッシャレギュレ
ータによらず、燃料ポンプの駆動によって変更（調整）
している。なお、この燃料圧力の変更（調整）制御の方
法は後述する。

【００２７】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予
め格納されている。例えば、目標燃圧の演算や初期決定
値の演算に使用するプログラム等も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。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。

【００２８】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。そして、エンジン２の運転状態と運転者か
らの要求とから、エンジンコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）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。なお、燃料噴射弁６への開弁信号や燃料
ポンプ３０の駆動信号は従来から使用されている制御信
号と同じである。

【００２９】このような構成からなる燃料系に使用され
ている燃料ポンプ制御装置における制御の処理ルーチン
について図１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ている。

【００３０】（ステップ（以下、「Ｓ」と記す。）１）
まず、Ｓ１において、吸気管圧力とエンジン回転数とか
ら目標燃料圧力（目標燃圧）が演算される。すなわち、
Ｓ１が目標燃圧演算手段における処理に相当する。ここ
で、吸気管圧力は吸気圧センサ５により、エンジン回転
数はクランク角センサ（不図示）により測定されてい
る。この目標燃料圧力は、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
て演算されるが、一定範囲内におけるエンジン２の運転
状態の変化では同一値になるようになっている。

【００３１】（Ｓ２）次に、Ｓ２において、前サイクル
での目標燃料圧力と現サイクルでの目標燃料圧力に変更
があったか否かが判断される。すなわち、エンジン２の
運転状態が定常状態か過渡状態かが判断される。このＳ
２が変更判断手段における処理に相当する。そして、Ｓ
２にて目標燃料圧力に変更ありと判断されると（Ｓ２：
Ｙｅｓ）、Ｓ３へ進み過渡時制御が実行される。一方、
目標燃料圧力に変更なしと判断されると（Ｓ２：Ｎ
ｏ）、Ｓ３からＳ９までをバイパスしてＳ１０に進み定
常時制御が実行される。

【００３２】（Ｓ３）続いて、Ｓ３においては、目標燃
料圧力の変更が昇圧方向か降圧方向かが判断される。す
なわち、Ｓ３が請求項にいう方向判断手段における処理
に相当する。例えば、加速時などエンジンへの負荷が増
大したときに昇圧方向と判断され、減速時などエンジン
への負荷が減少したときに降圧方向と判断されることに
なる。そして、目標燃料圧力の変更が昇圧方向と判断さ
れると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、Ｓ４に進む。一方、目標燃料
圧力の変更が降圧方向と判断されると（Ｓ３：Ｎｏ）、
Ｓ６に進む。

【００３３】（Ｓ４、Ｓ５）Ｓ４においては、この目標
燃料圧力の変化に対応して迅速に追従できるように燃料
ポンプ３０を駆動させる必要があるので、燃料ポンプ３
０を最大吐出能力で駆動させる。すなわち、デューティ
比を１００％に設定して、燃料ポンプ３０を駆動させ
る。これにより、迅速に目標燃料圧力に変更することが
できる。

【００３４】ところで、燃料ポンプ３０を目標燃料圧力
に到達するまで最大吐出能力で駆動して、その後すぐに
定常時制御に移行しても、実際の燃料圧力は目標燃料圧
力よりも高くなりオーバーシュートを起こしてしまう。
このオーバーシュートにより燃料圧力に余計な変動が起
こるため、燃料圧力の変動が収束して安定するまでに一
定の時間がかかり制御の安定性に欠けることになる。そ
こで、この問題を解決するために、Ｓ５において、燃料
ポンプ３０の最大吐出能力での駆動を目標燃料圧力より
低めに設定した所定値までとした。具体的な処理として
は、目標燃料圧力の９０％に実際の燃料圧力が到達した
ら、燃料ポンプ３０の最大吐出能力での駆動を止めて過
渡時制御を終了し、Ｓ８の処理に進む。すなわち、本実
施の形態においては目標燃料圧力の９０％の値が目標燃
料圧力より低めに設定された所定値となる。

【００３５】（Ｓ６、Ｓ７）Ｓ６においては目標燃料圧
力の変更が降圧方向であるので、Ｓ４とは反対に燃料ポ
ンプ３０の駆動信号を最小に設定する。すなわち、燃料
ポンプ３０の駆動を停止させる。そうすると、燃料は燃
料噴射弁へ供給されなくなり、消費されるだけなので燃
料圧力が下がり始める。そして、Ｓ７において実際の燃
料圧力が目標燃料圧力の１１０％まで下がったら、燃料
ポンプ３０の停止を止めてＳ８の処理に進む。このよう
な制御により、Ｓ４、Ｓ５での制御で得られる効果と同
様の効果が得られる。なお、以上のＳ４〜Ｓ６が請求項
にいう限界駆動手段における処理に相当する。また、本
実施の形態においては目標燃料圧力の１１０％の値が目
標燃料圧力より高めに設定した所定値となる。

【００３６】（Ｓ８）Ｓ８においては、噴射流量と目標
燃料圧力とから燃料ポンプ３０を駆動するためのデュー
ティ比を演算し、そのデューティ比に固定して燃料ポン
プ３０を駆動させる。言い換えれば、実際の燃料圧力が
新たな目標燃料圧力になったときに行われる燃料圧力制
御において設定されるであろうデューティ比に基づき燃
料ポンプ３０が駆動される。このデューティ比が初期決
定値に相当する。このように、過渡時制御が終了した後
に、デューティ比（初期決定値）を固定するのは、燃料
圧力制御の安定性を向上させるためである。すなわち、
過渡時制御は目標燃料圧力になる前に終了するから、過
渡時制御終了直後においては、まだ燃料圧力は変更され
つつある。従って、この状態で定常制御に移行すると燃
料圧力制御がうまく行われず（デューティ比が安定しな
い）、燃料圧力が不安定である状態が続いてしまうおそ
れがある。このため、燃料圧力制御が不安定になるのを
回避するためにデューティ比を初期決定値に固定してい
る。従って、燃料ポンプ３０は一定の出力で駆動される
ので、燃料圧力の変動はすばやく収束し安定する。

【００３７】（Ｓ９）そして、定常時制御に移行できる
か否かがＳ９にて判断される。Ｓ９における判断処理と
して、例えば本実施の形態では、ディレイタイマを用い
てＳ８の処理から一定時間が経過したか否かを判定して
いる。具体的には、Ｓ８で設定されたデューティ比（初
期設定値）で燃料ポンプ３０が駆動され始めると、この
ディレイタイマがリセットされ、Ｓ９において、ディレ
イ時間が計測される。このディレイ時間は、実験等によ
り燃料圧力を変更した際に圧力変動がある程度までに収
束する時間を測定して、この結果に基づきエンジンごと
に設定される時間である。ちなみに、本実施の形態で
は、ディレイ時間を４０ｍｓｅｃに設定している。従っ
て、ディレイ時間が４０ｍｓｅｃになるまでは、Ｓ８で
設定されたデューティ比（初期設定値）で燃料ポンプ３
０が一定出力で駆動され、ディレイ時間が４０ｍｓｅｃ
になると、Ｓ１０に進み定常時制御が実行される。以上
Ｓ８とＳ９の処理により、過渡時制御から定常時制御に
移行する際に、燃料圧力をスムーズに変更することがで
き、また、燃料圧力が安定した状態で定常時制御に移行
することができる。従って、安定した燃料圧力変更制御
を実現することができる。なお、Ｓ８，Ｓ９が請求項に
いう初期設定値駆動手段における処理に相当する。

【００３８】（Ｓ１０）Ｓ１０においては、エンジン２
の運転状態は定常状態にあることから、燃料レール３４
ａ内の燃料圧力はほぼ一定になっている。だから、燃圧
センサ３の出力信号は安定しているため、燃圧センサ３
にて目標燃料圧力とのズレを正確に測定することがで
き、そのズレを修正するように燃料ポンプ３０の駆動を
制御することが可能となる。そこで、Ｓ１０ではＳ１で
演算された目標燃料圧力と燃圧センサ３の出力信号とに
基づき燃料ポンプ３０を駆動するためのデューティ比を
演算して燃料ポンプ３０を制御する定常時制御が行われ
る。

【００３９】以上のＳ１〜Ｓ１０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ることにより、燃
料ポンプ３０の駆動制御が行われ、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。

【００４０】さらに、その１サイクル分の処理に着目
し、このときの制御信号と燃料圧力の変化の様子につい
て、図３及び図４を参照しながら説明していく。図３は
目標燃料圧力の変更が昇圧方向の場合、図３は目標燃料
圧力の変更が降圧方向の場合を示している。

【００４１】まず、図３を参照しながら目標燃料圧力の
変更が昇圧方向の場合について説明する。ここでは、発
進時の現象（アイドルから定常走行）を例に挙げてい
る。時刻ｔ₀ 以前においては、吸気圧センサ５により測
定された吸気管圧力とクランク角センサ（不図示）によ
り測定されたエンジン回転数とが、エンジンコントロー
ルユニット（ＥＣＵ）２０に入力され、これらの信号に
基づきＳ１において目標燃料圧力が１００ｋＰａと設定
される。そして、定常状態にあるからＳ２において、Ｎ
ｏと判断されＳ１０に進み定常時制御が実行される。す
なわち、Ｓ１で設定された目標燃料圧力と燃圧センサ３
の出力信号により、デューティ比が２０％付近と設定さ
れ燃料ポンプ３０が駆動される。よって、燃料圧力は１
００ｋＰａで一定に保たれている。

【００４２】次に、時刻ｔ₀ 後においては、加速状態に
入っているため、Ｓ１において新たな目標燃料圧力（＝
５００ｋＰａ）が設定される。そうすると、Ｓ２におい
てＹｅｓと判断されてＳ３に進む。続いて、目標燃料圧
力の変更は昇圧方向（１００ｋＰａから５００ｋＰａに
変更）に行われているから、Ｓ３においてはＹｅｓと判
断されてＳ４に進む。そして、Ｓ４において、デューテ
ィ比が１００％と設定され燃料ポンプ３０が駆動され
る。従って、燃料圧力は急激に上昇し始める。その後、
燃料圧力が新たな目標燃料圧力である５００ｋＰａの９
０％（＝４５０ｋＰａ）に到達したか否かがＳ５におい
て判定される。Ｓ５の判定でＹｅｓとなるまで、すなわ
ち燃料圧力が４５０ｋＰａに到達するまで（時刻ｔ₁ ま
で）は、Ｓ４での処理が継続されることになる。よっ
て、時刻ｔ₀からｔ₁までの間は、デューティ比１００％
で燃料ポンプ３０が駆動される。すなわち、燃料ポンプ
３０は最大吐出能力で駆動されているため、燃料圧力は
短時間で迅速に目標に向かって上昇する。

【００４３】そして、燃料圧力が４５０ｋＰａに到達し
た時刻ｔ₁ において、Ｓ５でＹｅｓと判断されてＳ８に
進む。そうすると、Ｓ８においては、目標燃料圧力と噴
射流量とから初期設定値が８０％と演算され、その後デ
ューティ比が８０％に固定されて燃料ポンプ３０が駆動
されると同時に、ディレイタイマがクリアされる。この
駆動は所定のディレイ時間（＝４０ｍｓｅｃ）が経過す
るまで続けられる。このときのディレイ時間はＳ９にて
チェックされている。従って、時刻ｔ₁ から４０ｍｓｅ
ｃ経過するまでは、初期設定値（デューティ比８０％）
による一定の出力によって燃料ポンプ３０が駆動されて
いるから、燃料圧力は５００ｋＰａに向かって緩やかに
上昇していく。これにより、燃料圧力がオーバーシュー
トすることを防止している。

【００４４】最後に、時刻ｔ₁から４０ｍｓｅｃ経過し
た時刻ｔ₂になると、Ｓ９においてＹｅｓと判断され、
Ｓ１０に進み定常時制御が行われる。すなわち、目標燃
料圧力（＝５００ｋＰａ）と燃圧センサ３の出力信号と
に基づきデューティ比が設定され、そのデューティ比で
燃料ポンプ３０が駆動される。従って、図３に示すよう
に時刻ｔ₂ 以降は目標燃料圧力の変更がなければ、この
定常時制御が継続されるので、燃料圧力は安定して５０
０ｋＰａに保たれる。

【００４５】続けて、図４を参照しながら目標燃料圧力
の変更が降圧方向の場合について説明する。ここでは、
上記定常走行からの停止の現象（定常走行からアイド
ル）を例に挙げている。時刻ｔ₃ 以前においては、上記
したように目標燃料圧力が５００ｋＰａと設定されて定
常時制御が実行されている。すなわち、Ｓ１で設定され
た目標燃料圧力と燃圧センサ３の出力信号により、デュ
ーティ比が８０％付近に設定され燃料ポンプ３０が駆動
されているから、燃料圧力は１００ｋＰａで一定に保た
れている。

【００４６】次に、時刻ｔ₃ 後においては、減速状態に
入っているため、Ｓ１において新たな目標燃料圧力（＝
１００ｋＰａ）が設定される。そうすると、Ｓ２におい
てＹｅｓと判断されてＳ３に進む。続いて、目標燃料圧
力の変更は降圧方向（５００ｋＰａから１００ｋＰａに
変更）に行われているから、Ｓ３においてはＮｏと判断
されてＳ６に進む。そして、Ｓ６において、デューティ
比が０％と設定されて燃料ポンプ３０は停止する。従っ
て、燃料噴射弁６への燃料の供給がなくなり、燃料は消
費されていくので、燃料圧力は急激に下降し始める。そ
の後、燃料圧力が新たな目標燃料圧力である１００ｋＰ
ａの１１０％（＝１１０ｋＰａ）にまで下がったか否か
がＳ７において判定される。Ｓ７の判定でＹｅｓとなる
まで、すなわち燃料圧力が１１０ｋＰａに到達するまで
（時刻ｔ₄ まで）は、Ｓ６での処理が継続されることに
なる。よって、時刻ｔ₃からｔ₄までの間は、デューティ
比０％と設定され燃料ポンプ３０は停止して燃料の供給
がなくなり、燃料配管内の燃料が消費されるだけなので
燃料圧力は短時間で迅速に下降する。

【００４７】そして、燃料圧力が１１０ｋＰａまで下が
った時刻ｔ₄ において、Ｓ７でＹｅｓと判断されＳ８に
進む。そうすると、Ｓ８においては、目標燃料圧力と噴
射流量とから初期設定値が２０％と演算され、その後デ
ューティ比が２０％で固定されて燃料ポンプ３０が駆動
されると同時に、ディレイタイマがクリアされる。この
駆動は所定のディレイ時間（＝４０ｍｓｅｃ）が経過す
るまで続けられる。このときのディレイ時間はＳ９にて
チェックされている。従って、時刻ｔ₄ から４０ｍｓｅ
ｃ経過するまでは、初期設定値による一定の出力によっ
て燃料ポンプ３０が駆動されているから、燃料圧力は１
００ｋＰａに向かって緩やかに下降していく。

【００４８】最後に、時刻ｔ₄から４０ｍｓｅｃ経過し
た時刻ｔ₅になると、Ｓ９においてＹｅｓと判断され、
Ｓ１０に進み定常時制御が行われる。すなわち、目標燃
料圧力（＝１００ｋＰａ）と燃圧センサ３の出力信号と
に基づきデューティ比が設定され、そのデューティ比で
燃料ポンプ３０が駆動される。従って、時刻ｔ₅ 以降は
目標燃料圧力の変更がなければ、この定常時制御が継続
されるので、燃料圧力は安定して１００ｋＰａに保たれ
ている。

【００４９】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、目標燃料圧力の変更、す
なわちエンジン２の運転状況の変更がある場合とない場
合とに分けて、それぞれの運転状態に見合う演算方法に
て燃料ポンプ３０を駆動するためのデューティ比を演算
して燃料ポンプ３０を駆動しているので、エンジン２が
要求する燃料圧力（燃料流量）で正確に燃料を供給する
ことができる。さらに、目標燃料圧力に変更があったと
きには、迅速に燃料圧力を変更できるように、駆動信号
のデューティ比を１００％（あるいは０％）に設定して
燃料ポンプ３０を駆動している。これにより、目標燃料
圧力に変更があったときには、その目標値に迅速に燃料
圧力を変更することができる。このように燃料ポンプ３
０の駆動制御のみで正確に燃料圧力を変更することがで
きるので、燃料圧力を変更するための部品類（弁やプレ
ッシャレギュレータ等）が不要になる。これにより、リ
ターンレス構成にすることができ、燃料系に関して低コ
スト化と省スペース化を図ることが可能となる。さら
に、弁やプレッシャレギュレータ等が燃料系にないの
で、エンジン２が要求する燃料流量のみを供給すれば良
くなり、燃料ポンプ３０のポンプ容量を小さくでき、消
費電力の低減も図ることができる。

【００５０】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の駆動をデューティ比によって制
御しているが、ＤＣ−ＤＣコンバータにより燃料ポンプ
への印加電圧を調整することにより制御することも可能
である。また、エンジン回転数の検出にはクランク角セ
ンサを用いずに、点火プラグに与えられる点火信号から
算出するようにしてもよい。なお、目標燃料圧力に対し
て設定する所定値（目標燃料圧力の９０％や１１０％）
やディレイ時間（４０ｍｓｅｃ）等について示した具体
的数値は、単なる例示にすぎない。

【００５１】

【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、内燃機関の運転状態の変
化に伴い目標燃料圧力を変更する際に、最大または最小
の吐出能力によりに燃料ポンプを駆動することにより、
新たな目標燃料圧力に対して迅速に追従して燃料圧力を
変更することができる。さらに、燃料圧力を変更するた
めの制御から定常運転時での燃料圧力制御に移行する際
にも、燃料圧力が変動することなく安定した燃料圧力変
更制御を燃料ポンプの駆動制御により実現することがで
きる。従って、燃料圧力変更のための部品類が不要とな
り、リターンレス構成にすることができ、燃料系に関し
て低コスト化と省スペース化を図るこも可能となる。さ
らには、燃料ポンプの小型化が図られるため、消費電力
の低減にもつながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】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３】目標燃料圧力が昇圧方向に変化したときのに設
定されるデューティ比とそのときの燃料圧力の変化を説
明するための図である。

【図４】目標燃料圧力が降圧方向に変化したときのに設
定されるデューティ比とそのときの燃料圧力の変化を説
明するための図である。

【図５】従来の燃料ポンプ制御装置を適用したエンジン
の燃料系の一例を示した構成図である。

【図６】燃料ポンプの特性を示したグラフである。

【符号の説明】

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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の燃料噴射弁へ燃料を供給する
ために、前記内燃機関の運転状態に関する信号と前記燃
料噴射弁への供給燃料の圧力に関する信号とに基づき燃
料ポンプの駆動を制御する燃料ポンプ制御装置におい
て、前記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、前記目標燃料圧力の変更の有無
を判断する変更判断手段と、前記変更判断手段により変更ありと判断された場合に、
前記目標燃料圧力と前記供給燃料圧力との差が一定値に
なるまで、最大あるいは最小の駆動信号により前記燃料
ポンプを駆動する限界駆動手段と、前記限界駆動手段により前記燃料ポンプを駆動した後、
前記燃料噴射弁における噴射流量と前記目標燃料圧力と
に基づき決定される初期決定値に前記燃料ポンプの駆動
信号を所定時間固定して、その固定値によって前記燃料
ポンプを駆動する初期決定値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。
【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、前記目標燃料圧力の変化方向を判断する方向判断手段を
有し、前記限界駆動手段は、前記方向判断手段により昇圧方向と判断された場合に
は、前記供給燃料の圧力が前記目標燃料圧力より低めに
設定した所定値に達するまで最大駆動信号により前記燃
料ポンプを駆動し、前記方向判断手段により降圧方向と判断された場合に
は、前記供給燃料の圧力が前記目標燃料圧力より高めに
設定した所定値に下がるまで最小駆動信号により前記燃
料ポンプを駆動することを特徴とする燃料ポンプ制御装
置。