JP5346857B2 - エンジン制御ユニット及び燃料ポンプ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御ユニット及び燃料ポンプ制御システムに関し、詳しくは、エンジン制御ユニットから燃料ポンプ制御ユニットに向けて、燃料ポンプの駆動デューティを指示する信号を出力する燃料ポンプ制御システム、及び、該燃料ポンプ制御システムに用いるエンジン制御ユニットに関する。

特許文献１には、燃料制御ＥＣＵと燃料ポンプ制御装置とを個別に備え、燃料ポンプ制御装置は、燃料制御ＥＣＵから低周波デューティ信号を受け取り、それを高周波デューティ信号に変換して燃料ポンプをＰＷＭ制御するようにした燃料ポンプ制御システムが開示されている。

特開平５−２９６１１３号公報

ところで、制御ユニット間で駆動デューティを指示するアナログのパルス信号（方形波）を送受信させる場合、パルス信号にノイズが重畳することがあるが、従来では、ノイズが重畳したパルス信号をそのまま用いて燃料ポンプが制御されてしまい、燃料圧力の変動が発生したり、燃料圧力制御の応答性が低下してしまうなどの問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ノイズが重畳するなどした異常なパルス信号をそのまま用いて燃料ポンプを制御してしまうことを抑制できるエンジン制御ユニット及び燃料ポンプ制御システムを提供することを目的とする。

そのため、本願発明に係るエンジン制御ユニットは、エンジンの燃料噴射弁を制御すると共に、前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプを駆動するための駆動出力を出力する燃料ポンプ制御ユニットに向けて、前記燃料ポンプの駆動デューティを指示する信号を出力するエンジン制御ユニットであって、前記駆動デューティを演算し、前記駆動デューティを、少なくとも０％及び１００％を除く中間域内のデューティに変換し、前記変換後のデューティのパルス信号を、前記駆動デューティを指示する信号として前記燃料ポンプ制御ユニットに向けて出力するようにした。そして、燃料ポンプ制御ユニットは、入力したパルス信号のデューティを演算し、演算したデューティを駆動デューティに再変換し、再変換で得た駆動デューティに基づいて前記燃料ポンプの駆動出力を出力するようにした。

上記発明によると、エンジン制御ユニットから燃料ポンプ制御ユニットに送信するパルス信号のデューティが、中間域内のデューティに限定されるから、燃料ポンプ制御ユニットにおいてパルス信号に対するノイズ重畳の有無を容易に区別でき、燃料ポンプ制御ユニットが、異常なパルス信号のデューティをそのまま用いて燃料ポンプを制御してしまうことを抑制できる。

実施形態における内燃機関のシステム構成図である。 実施形態におけるＥＣＭ側のポンプ制御処理を示すフローチャートである。 実施形態におけるＥＣＭ側での駆動周波数を送信用の周期Ｔ２に変換する特性を示す線図である。 実施形態におけるＥＣＭ側での駆動デューティを送信用のオン時間Ｔ１に変換する特性を示す線図である。 実施形態におけるＥＣＭからＦＰＣＭに送信する指示用パルス信号の出力形態を示すタイムチャートである。 実施形態におけるＦＰＣＭ側のポンプ制御処理を示すフローチャートである。 実施形態におけるＦＰＣＭ側での送信用のオン時間Ｔ１を駆動デューティに変換する特性を示す線図である。 実施形態におけるＦＰＣＭ側での送信用の周期Ｔ２を駆動周期（駆動周波数）に変換する特性を示す線図である。 実施形態におけるＦＰＣＭ側での指示用パルス信号の異常診断処理及びフェイルセーフ処理を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係るエンジン制御ユニット及び燃料ポンプ制御システムを含む、車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関（エンジン）１は、その吸気通路（吸気ポート）２に燃料噴射弁３を備え、この燃料噴射弁３が開弁することで内燃機関１に対する燃料噴射がなされる。

燃料噴射弁３が噴射した燃料は、空気と共に吸気バルブ４を介して燃焼室５内に吸引され、点火プラグ６による火花点火によって着火燃焼する。燃焼室５内の燃焼ガスは、排気バルブ７を介して排気通路８に排出される。
吸気通路２の燃料噴射弁３が配設される部分よりも上流側には、スロットルモータ９で開閉される電子制御スロットル１０が配され、この電子制御スロットル１０の開度によって内燃機関１の吸入空気量を調整する。

また、燃料タンク１１内の燃料を燃料ポンプ１２によって燃料噴射弁３に圧送する燃料供給装置１３が設けられている。
燃料供給装置１３は、燃料タンク１１、燃料ポンプ１２、圧力調整弁１４、オリフィス１５、燃料ギャラリー配管１６、燃料供給配管１７、燃料戻し配管１８、ジェットポンプ１９、燃料移送管２０を含んで構成される。

燃料ポンプ１２は、モータでポンプインペラを回転駆動する電動式ポンプであり、燃料タンク１１内に配置される。
燃料ポンプ１２の吐出口には燃料供給配管１７の一端が接続され、燃料供給配管１７の他端は燃料ギャラリー配管１６に接続され、更に、燃料ギャラリー配管１６に燃料噴射弁３の燃料供給口が接続される。

燃料タンク１１内で、燃料供給配管１７から分岐して前記燃料戻し配管１８が延設され、燃料戻し配管１８の他端は、燃料タンク１１内に開口される。
燃料戻し配管１８には、上流側から順に、圧力調整弁１４、オリフィス１５、ジェットポンプ１９が介装されている。
圧力調整弁１４は、燃料戻し配管１８を開閉する弁体１４ａと、該弁体１４ａを燃料戻し配管１８上流側の弁座に向けて押圧するコイルスプリングなどの弾性部材１４ｂとから概略構成されており、この圧力調整弁１４は、燃料噴射弁３に供給される燃料圧力が最小圧力ＦＰＭＩＮを超えたときに開弁し、燃料圧力が最小圧力ＦＰＭＩＮ以下であるときに閉弁する。

前述のように、圧力調整弁１４は、燃料噴射弁３に供給される燃料圧力が最小圧力ＦＰＭＩＮよりも高くなると開弁するが、圧力調整弁１４の下流側に設けられるオリフィス１５によって、燃料戻し配管１８を介して燃料タンク１１内に戻される燃料流量が絞られるようになっているため、燃料ポンプ１２からの燃料の吐出量を戻し流量以上に増やすことで、前記最小圧力ＦＰＭＩＮを超える圧力にまで燃料圧力を昇圧できるようになっている。

換言すれば、圧力調整弁１５で調整される所定最小圧ＦＰＭＩＮをベースに、燃料ポンプ１２の吐出量を制御することで、燃料圧力を機関運転状態に応じて要求される目標値（目標値≧ＦＰＭＩＮ）にまで昇圧できるようになっている。
尚、燃料ポンプ１２の吐出量の制御によって、所定最小圧ＦＰＭＩＮを超える燃料圧力にまで昇圧できる程度に、燃料戻し配管１８によって燃料タンク１１内に戻される燃料量（リリーフ流量）が絞られるようになっていればよく、例えば、前記オリフィス１５を設けずに、圧力調整弁１４が流量を絞る機能を備える構成であってもよい。

ジェットポンプ１９は、圧力調整弁１４、オリフィス１５を介して燃料タンク１１内に戻される燃料の流れによって、燃料移送管２０を介して燃料を移送させるものである。
燃料タンク１１は、底面の一部が盛り上がって、底部空間を２つの領域１１ａ，１１ｂに隔てている所謂鞍型の燃料タンクであり、燃料ポンプ１２の吸い込み口は領域１１ａ内に開口するため、領域１１ｂ内の燃料を領域１１ａ側に移送させないと、領域１１ｂ内の燃料が残存することになってしまう。

そこで、ジェットポンプ１９は、圧力調整弁１４及びオリフィス１５を介して燃料タンク１１の領域１１ａ内に戻される燃料の流れによって、燃料移送管２０内に負圧を作用させ、燃料移送管２０が開口する領域１１ｂ内の燃料を、燃料移送管２０を介してジェットポンプ１９まで導き、戻し燃料と共に領域１１ａ内に排出させる。
燃料噴射弁３による燃料噴射、点火プラグ６による点火動作、電子制御スロットル１０の開度などを制御するエンジン制御ユニットとして、マイクロコンピュータを備えるＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）３１を設けてある。

また、前記燃料ポンプ１２の駆動出力を出力する燃料ポンプ制御ユニットとして、マイクロコンピュータを備えるＦＰＣＭ（フューエル・ポンプ・コントロール・モジュール）３０を設けてある。
ＥＣＭ３１とＦＰＣＭ３０とは相互に通信可能に構成され、ＥＣＭ３１からＦＰＣＭ３０に向けては、燃料ポンプ１２の駆動デューティ・駆動周波数の指示信号である方形波のパルス信号ＰＩＮＳが送信され、ＦＰＣＭ３０からＥＣＭ３１に向けては、通信異常などの診断情報が送信される。

尚、本願における駆動デューティとは、１周期におけるオン時間割合であり、駆動デューティが大きいほど燃料ポンプ１２の印加電圧が高くなって、燃料ポンプ１２の回転速度が高くなるため、駆動デューティを変化させることで、燃料ポンプ１２の吐出量を変化させ、燃料噴射弁３に供給される燃料圧力を制御するように構成されている。
ＥＣＭ３１には、燃料ギャラリー配管１６内の燃圧ＦＵＰＲ（燃料ポンプ１２の吐出圧、燃料噴射弁３への燃料供給圧）を検出する燃料圧力センサ（燃圧検出手段）３３、図外のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ３４、内燃機関１の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ３５、内燃機関１の回転速度ＮＥを検出する回転センサ３６、内燃機関１の冷却水温度ＴＷ（機関温度）を検出する水温センサ３７、排気中の酸素濃度に応じて内燃機関１の空燃比の理論空燃比（目標空燃比）に対するリッチ・リーンＲＬを検出する酸素センサ３８などからの検出信号が入力される。
尚、前記酸素センサ３８に代えて、空燃比に応じた出力を発生する空燃比センサを備えてもよい。

ＥＣＭ３１は、吸入空気流量ＱＡと機関回転速度ＮＥとに基づいて基本噴射パルス幅ＴＰを演算し、基本噴射パルス幅ＴＰをそのときの燃圧ＦＵＰＲに応じて補正する一方、酸素センサ３８の出力に基づいて実際の空燃比を目標空燃比に近づけるための空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを演算し、燃圧ＦＵＰＲに応じて補正した基本噴射パルス幅ＴＰを、更に空燃比フィードバック補正係数LAMBDAなどで補正して、最終的な噴射パルス幅ＴＩを演算する。

そして、各気筒の噴射タイミングになると、燃料噴射弁３に対して噴射パルス幅ＴＩの噴射パルス信号を出力し、燃料噴射弁３による燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する。
また、ＥＣＭ３１は、内燃機関１の負荷を示す基本噴射パルス幅ＴＰや機関回転速度ＮＥなどに基づいて点火時期（点火進角値）を演算し、該点火時期において点火プラグ６による火花放電がなされるように、図外の点火コイルへの通電を制御する。

また、ＥＣＭ３１は、アクセル開度ＡＣＣなどから電子制御スロットル１０の目標開度を演算し、実開度が目標開度に近づくようにスロットルモータ９を駆動制御する。
更に、ＥＣＭ３１は、燃料圧力センサ３３が検出した燃圧ＦＵＰＲ、及び、機関運転条件に基づいて、燃料ポンプ１２の駆動デューティ及び駆動周波数を決定し、これら駆動デューティ及び駆動周波数に対応するデューティ（デューティ比）及び周波数の方形波パルス信号ＰＩＮＳを、燃料ポンプ１２の駆動デューティ・駆動周波数の指示信号として、ＦＰＣＭ３０に送信する。

そして、ＦＰＣＭ３０は、ＥＣＭ３１側から受信したパルス信号ＰＩＮＳに基づいて燃料ポンプ１２の駆動出力を決定し出力する。即ち、ＥＣＭ３１とＦＰＣＭ３０とが燃料ポンプ制御システムを構成する。
以下では、ＥＣＭ３１の燃料ポンプ制御機能、及び、ＦＰＣＭ３０の燃料ポンプ制御機能をそれぞれに詳細に説明する。

図２のフローチャートに示すルーチンは、ＥＣＭ３１における燃料ポンプ制御機能を示し、このルーチンは一定時間毎に割り込み処理される。
まず、ステップＳ１０１では、燃料圧力センサ３３の検出信号の他、内燃機関１の運転条件（機関負荷、機関回転速度、機関温度など）を示す各種のセンサ信号の入力処理を行う。

次のステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で入力した機関運転条件に基づいて、目標燃圧TGFUPRを算出する。前記目標燃圧TGFUPRは、例えば、高負荷・高回転ほど高く設定し、また、高温再始動時である場合に冷機始動時よりも高く設定する。
ステップＳ１０３（駆動デューティ演算手段）では、燃料圧力センサ３３が検出する燃圧ＦＵＰＲが目標燃圧TGFUPRに近づくように、燃料ポンプ１２のデューティ制御における駆動デューティＤＵＴＹ（オン時間割合）を算出する。

更に、ステップＳ１０４では、燃料ポンプ１２のデューティ制御における駆動周波数ｆを算出する。
前記駆動周波数ｆは一定値であっても良いし、例えば、特開２００８−２３２０９９号公報に開示されるように、駆動デューティＤＵＴＹが小さいほど駆動周波数ｆを高く（周期を短く）してもよい。

ステップＳ１０５（変換手段、指示出力手段）では、駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆに基づいて、駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆをＦＰＣＭ３０側に指示するためのパルス信号ＰＩＮＳの出力波形（オン時間Ｔ１、周期Ｔ２）を決定し、決定した出力波形のパルス信号ＰＩＮＳを、ＦＰＣＭ３０に送信する。
ステップＳ１０５における処理内容を、図３〜図５を参照して詳細に説明する。

図３は、駆動周波数ｆを指示用パルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２（ms）に変換するテーブルを示すものであり、駆動周波数ｆが３種類（５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ）のいずれかに選択される場合を例示する。
前記駆動周波数ｆは、燃料ポンプ１２をデューティ制御する場合に要求される周波数であり、指示用パルス信号ＰＩＮＳを駆動周波数ｆと同じ周波数の信号とする必要性はなく、また、指示用パルス信号ＰＩＮＳの周波数が高くなると、パルス信号ＰＩＮＳにおけるノイズ影響の有無を判断することが難しくなる。

そこで、駆動周波数ｆに見合う周期よりも長い周期Ｔ２を設定させるように、駆動周波数ｆと周期Ｔ２との変換特性を設定してある。換言すれば、燃料ポンプ１２の駆動周波数ｆを、より低い周波数に変換し、該変換後の周波数を、ＥＣＭ３１からＦＰＣＭ３０に送信するパルス信号ＰＩＮＳの周波数とするものである。
具体的には、駆動周波数ｆ＝５ｋＨｚの場合に周期Ｔ２＝2.0msとし、駆動周波数ｆ＝１０ｋＨｚの場合に周期Ｔ２＝1.8msとし、周波数ｆ＝２０ｋＨｚの場合に周期Ｔ２＝1.6msとする。
尚、図３は、変換テーブルを示しているが、演算式で駆動周波数ｆを周期Ｔ２に変換させることができる。

また、駆動周波数ｆ及び周期Ｔ２の数値は一例であって適宜変更でき、駆動周波数ｆが高くなるに従って周期Ｔ２を長くしてもよく、駆動周波数ｆの変化に対して周期Ｔ２が一様に増大・減少する必要もなく、駆動周波数ｆ毎に異なる周期Ｔ２に変換すればよい。

ＦＰＣＭ３０側には、後述するように、ＥＣＭ３１側の駆動周波数ｆを周期Ｔ２に変換する特性に対応し、送られたパルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２を、駆動周波数ｆに戻す変換を行うテーブル・演算式を備えており、ＥＣＭ３１側から送られたパルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２から、ポンプ駆動周波数ｆの指示値を検出できるようになっている。
また、図４は、駆動デューティＤＵＴＹを、指示用パルス信号ＰＩＮＳのオン時間Ｔ１（デューティ）に変換するテーブルを示す。

図４の変換テーブルでは、駆動デューティＤＵＴＹ＝０％をオン時間Ｔ１＝0.16msに変換し、駆動デューティＤＵＴＹ＝１００％をオン時間Ｔ１＝1.44msに変換し、０％〜１００％の間の駆動デューティＤＵＴＹに対して、オン時間Ｔ１が、0.16msと1.44msとの間で比例的に増減する特性としてある。
駆動デューティＤＵＴＹ＝１００％に対応させるオン時間Ｔ１＝1.44msは、指示用パルス信号ＰＩＮＳの最大周波数での周期（最小周期）よりも短い時間に設定してある。

即ち、駆動デューティＤＵＴＹ＝０％を、０よりも長いオン時間Ｔ１に変換することで、指示用パルス信号ＰＩＮＳは、正常時にローレベルの張り付き状態（オフ継続状態）にはならず、また、駆動デューティＤＵＴＹ＝１００％に対応させるオン時間Ｔ１を、指示用パルス信号ＰＩＮＳの最大周波数での周期（最小周期）よりも短い時間とすることで、パルス信号ＰＩＮＳは、正常時にハイレベルの張り付き状態（オン継続状態）にはならず、常時オン・オフを繰り返すパルス波（方形波）になる。

換言すれば、図４の変換は、０％≦ＤＵＴＹ≦１００％に設定される燃料ポンプ１２の駆動デューティＤＵＴＹを、０％＜ＤＵＴＹ＜１００％のデューティに変換するものであり、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティを、例えば、２０％≦指示用パルス信号ＰＩＮＳデューティ≦８０％に設定する。
ここで、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ（オン時間Ｔ１）の最小値、及び、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ（オン時間Ｔ１）の最大値、即ち、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティの可変範囲は、指示用パルス信号ＰＩＮＳをＡ／Ｄ変換して入力するＦＰＣＭ３０におけるサンプリング周期（分解能）や、指示用パルス信号ＰＩＮＳにノイズが重畳したときの信号特性や、燃料ポンプ１２の駆動デューティに要求される最小分解能などに基づき、ＦＰＣＭ３０に対してポンプ駆動デューティの情報を伝達でき、かつ、ノイズの重畳などによるデューティ異常を診断できるような値に予め適合してある。

例えば、ノイズの重畳によって、ＦＰＣＭ３０が入力した指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティが、指示用パルス信号ＰＩＮＳの設定上の最大値を上回っている場合には、指示用パルス信号ＰＩＮＳのオン期間にノイズ成分が重なってオン期間が延びたものと推定でき、指示用パルス信号ＰＩＮＳの最大デューティを小さくするほど、ノイズ成分が重なったときにデューティ最大値を超えやすくなり、ノイズ重畳の検出精度は高くなるが、指示用パルス信号ＰＩＮＳの最大デューティを小さくすることで、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティの可変範囲が狭くなり、ＦＰＣＭ３０側でのポンプ駆動デューティの分解能が低下してしまう。

また、ＦＰＣＭ３０が入力した指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティが、指示用パルス信号ＰＩＮＳの設定上の最小値を下回った場合には、指示用パルス信号ＰＩＮＳのオフ期間において、指示用パルス信号ＰＩＮＳの最小オン時間を下回るオン時間のノイズが重畳したものと推定でき、指示用パルス信号ＰＩＮＳの最小デューティを大きくするほど、ノイズ成分単独でのオン期間の発生を検出し易くなるが、指示用パルス信号ＰＩＮＳの最小デューティを大きくすることで、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティの可変範囲が狭くなり、ＦＰＣＭ３０側でのポンプ駆動デューティの分解能が低下してしまう。

そこで、ノイズ重畳の診断精度と、ポンプ駆動デューティの分解能とを両立させるように、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ（オン時間Ｔ１）の最小値、及び、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ（オン時間Ｔ１）の最大値を適合させてある。
尚、図４は、変換テーブルを示すが、演算式で駆動デューティＤＵＴＹを、オン時間Ｔ１に変換させることができる。

上記のようにして、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティを示すオン時間Ｔ１及び指示用パルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２を決定すると、図５に示すように、オン時間Ｔ１，周期Ｔ２の方形波を、駆動デューティ及び駆動周波数を指示する指示用パルス信号ＰＩＮＳとして、ＦＰＣＭ３０に向けて送信する。
図６のフローチャートに示すルーチンは、ＦＰＣＭ３０における燃料ポンプ制御機能を示し、このルーチンは例えば指示用パルス信号ＰＩＮＳのＡ／Ｄ入力毎に割り込み処理される。

まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＭ３１から送信されたアナログの指示用パルス信号ＰＩＮＳのＡ／Ｄ変換値を読込み、デジタル信号化する。
ステップＳ２０２（デューティ演算手段、再変換手段）では、前記デジタル化した指示用パルス信号ＰＩＮＳのオン時間Ｔ１及び周期Ｔ２を演算し、オン時間Ｔ１，周期Ｔ２を、燃料ポンプ１２の駆動デューティ及び駆動周波数に戻す処理（再変換処理）を行う。

デジタル化した指示用パルス信号ＰＩＮＳのオン時間Ｔ１を、燃料ポンプ駆動デューティを示すオン時間Ｔ３に変換する処理は、図７に示すような変換テーブル（変換テーブルに示す変換特性を備えた演算式）に基づいて行われる。
前述のように、指示用パルス信号ＰＩＮＳのオン時間Ｔ１の最大値は、周期Ｔ２とは無関係に一定値（Ｔ１＝1.44ms）に設定され、Ｔ１＝1.44msは、燃料ポンプ駆動デューティ＝１００％が指示されていることを示すが、燃料ポンプ駆動周波数の違いによって燃料ポンプ駆動デューティ＝１００％に相当するオン時間Ｔ３は異なり、Ｔ１＝1.44 msのときには、燃料ポンプ駆動周期をオン時間Ｔ３とする必要がある。

一方で、指示用パルス信号ＰＩＮＳのオン時間Ｔ１が最小値（オン時間Ｔ１＝0.16ms）である場合には、燃料ポンプ駆動周波数がいずれであっても、燃料ポンプ駆動デューティとして０％が指示されていることになる。
従って、前記変換テーブルは、Ｔ１＝1.44msを、燃料ポンプ駆動周期に一致するオン時間Ｔ３に変換し、Ｔ１＝0.16msをオン時間Ｔ３＝０に変換し、Ｔ１＝0.16msからＴ１＝1.44 msまでの間でオン時間Ｔ３を比例的に増減させる特性に設定される。

そして、オン時間Ｔ１をオン時間Ｔ３に変換する変換テーブル（演算式）は、駆動周波数毎に予め複数用意されており、指示用パルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２から判断される燃料ポンプ駆動周波数ｆに従って、変換に用いる変換テーブル（演算式）を選択し、該選択した変換テーブル（演算式）を用いて、オン時間Ｔ１をオン時間Ｔ３に変換する。
また、デジタル化した指示用パルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２を、燃料ポンプ駆動周期Ｔ４に変換する処理は、図８に示すような変換テーブル（変換テーブルに示す変換特性を備えた演算式）に基づいて行われる。

前述のように、ＥＣＭ３１側では、燃料ポンプ駆動周波数として、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚのいずれかを選択し、５ｋＨｚのときにはパルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２を2.0msに、１０ｋＨｚのときにはパルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２を1.8msに、２０ｋＨｚのときにはパルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２を1.6msに設定するから、パルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２が、2.0ms、1.8ms、1.6msのいずれであるかを判断することで、燃料ポンプ駆動周波数として、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚのいずれが指示されたかを判断することができる。

更に、周波数＝５ｋＨｚにおける周期Ｔ４は200μｓで、周波数＝１０ｋＨｚにおける周期Ｔ４は100μｓで、周波数＝１０ｋＨｚにおける周期Ｔ４は50μｓであるから、周期Ｔ２が2.0msであれば周期Ｔ４を200μｓとし、周期Ｔ２が1.8msであれば周期Ｔ４を100μｓとし、周期Ｔ２が1.6msであれば時間Ｔ４を50μｓとするように、前記変換テーブル（演算式）が設定されている。

前記変換テーブル（演算式）におけるＴ２＝2.0ms、1.8ms、1.6msは、許容誤差内である場合を含み、ノイズの重畳などの異常がないパルス信号ＰＩＮＳについては、正常に時間Ｔ４を設定できるように、パルス信号ＰＩＮＳのＡ／Ｄ変換周期などに基づき許容範囲を適合させてあり、具体的には、例えば標準値＋0.1ms及び標準値マイナス0.1msの範囲内を許容範囲内とする。

ところで、パルス信号ＰＩＮＳのオン時間Ｔ１が設定範囲である0.16ms〜1.44msから外れている場合、換言すれば、パルス信号ＰＩＮＳのデューティが設定範囲を逸脱して、設定範囲を下回る０％を含む領域に該当したり、設定範囲を上回る１００％を含む領域に該当する場合、更に、パルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２が、2.0ms付近、1.8ms付近、1.6ms付近のいずれにも該当しない場合には、ＥＣＭ３１からＦＰＣＭ３０に送信される過程で、パルス信号ＰＩＮＳにノイズが重畳するなどの不具合が発生し、これによって、パルス信号ＰＩＮＳのデューティ及び／又は周期が設定値からずれたものと推定できる。

そこで、ステップＳ２０２では、パルス信号ＰＩＮＳの異常の有無を診断し、異常発生を診断すると、予め決められたフェイルセーフ処理を実行する。
前記異常診断及びフェイルセーフ処理の詳細を、図９のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップＳ３０１（診断手段）では、デジタル化したパルス信号ＰＩＮＳのオン時間Ｔ１が正常であるか否かを判断する。

前述のように、オン時間Ｔ１の設定範囲は0.16ms〜1.44msであるから、この範囲から所定以上にずれている場合は、パルス信号ＰＩＮＳにノイズが重畳するなどした結果、オン時間Ｔ１（デューティ）が設定範囲からずれたものと推定する。
前記設定範囲（0.16ms〜1.44ms）からどれだけずれた場合に、異常と判定させるかは、パルス信号ＰＩＮＳのＡ／Ｄ変換周期などによる測定誤差で異常と診断されないように適合され、例えば、設定範囲（0.16ms〜1.44ms）の前後に0.1msの許容範囲を設けて、オン時間Ｔ１が0.06ms〜1.54ms内（0.06ms≦Ｔ１≦1.54ms）であれば正常と判断し、オン時間Ｔ１が0.06ms〜1.54ms外（0.06ms＞Ｔ１、又は、Ｔ１＞1.54ms）であれば異常と判断する。

例えば、パルス信号ＰＩＮＳのオフ期間において、ノイズ成分として、時間Ｔ１の最小時間（0.16ms）を下回るオン時間のパルスが発生すると、このノイズによるオン時間がオン時間Ｔ１として計測され、このオン時間Ｔ１が最小時間（0.16ms）よりも誤差分以上に小さければ、これを異常と判断する。
また、パルス信号ＰＩＮＳのオン期間の立ち上がり又は立ち下がり付近でノイズが重畳することで、パルス信号ＰＩＮＳが本来の立ち上がり位置よりも前から立ち上がったり、本来の立ち下がり位置の後で立ち下がったりすることで、パルス信号ＰＩＮＳのオン期間が設定よりも長くなるから、オン時間Ｔ１の最大よりも誤差分以上に長いオン時間Ｔ１を計測した場合には、そのオン時間Ｔ１の延長分は、ノイズの重畳に因るものであると判断できる。

パルス信号ＰＩＮＳのオンデューティを０％〜１００％の範囲に設定してあると、ノイズ重畳によるオン時間Ｔ１の延び、及び、ノイズ重畳による短いオン時間Ｔ１の発生を検知することができないが、パルス信号ＰＩＮＳのオンデューティを０％（０ms）〜１００％（1.6〜2.0ms）よりも狭い範囲（0.16〜1.44ms）に限定したことで、前述のようなノイズ重畳を検出することができる。

オン時間Ｔ１の正常を判断すると、ステップＳ３０２へ進み、デジタル化したパルス信号ＰＩＮＳの周期Ｔ２、即ち、パルス信号ＰＩＮＳの周波数が正常であるか否かを判断する。
ステップＳ３０２では、前述のように、周期Ｔ２が、2.0ms付近、1.8ms付近、1.6ms付近のいずれにも該当しない場合に、ノイズが重畳することで、本来の立ち上がり・立ち下がり位置とは異なる位置で立ち上がり又は立ち下がりが発生したものと推定して、パルス信号ＰＩＮＳが異常であると判断する。

一方、周期Ｔ２が、2.0ms付近、1.8ms付近、1.6ms付近のいずれかに該当すれば、設定された周期（周波数）のままでパルス信号ＰＩＮＳをＦＰＣＭ３０が受け取ったものと判断し、パルス信号ＰＩＮＳが正常であると判断する。
上記のように、パルス信号ＰＩＮＳのデューティ及び周波数が正常であるか否かを診断させることで、周波数（周期Ｔ２）として正常でも、ノイズが重畳したことによるオン時間Ｔ１の延びや、パルス信号ＰＩＮＳの最小オン時間を下回るノイズ成分によるオン時間Ｔ１の発生から、パルス信号ＰＩＮＳの異常を診断でき、また、オン時間Ｔ１が正常であっても、ノイズ重畳によって発生する周期Ｔ２の変化を異常として診断でき、高い精度でノイズに影響された状態を診断できる。

オン時間Ｔ１及び周期Ｔ２が共に正常であれば、ステップＳ３０３へ進み、図７及び図８に示した変換テーブル（演算式）に従って、Ｔ１，Ｔ２を、燃料ポンプ駆動デューティＴ３、駆動周期Ｔ４に変換する。
一方、ステップＳ３０１でオン時間Ｔ１が異常であると判断された場合には、ステップＳ３０４へ進み、ステップＳ３０２（診断手段）で周期Ｔ２が異常であると判断された場合にも、ステップＳ３０４へ進む。換言すれば、オン時間Ｔ１（デューティ）と周期Ｔ２（周波数）との少なくとも一方が異常であれば、ステップＳ３０４へ進む。

ステップＳ３０４では、オン時間Ｔ１と周期Ｔ２との少なくとも一方が異常である状態の継続時間ＴＣＯが、上限時間ＴＭＡＸを超えているか否かを判断する。
前記上限時間ＴＭＡＸは、後述するオン時間Ｔ３，周期Ｔ４のクランプ処理を継続させる最大許容時間であり、例えば、クランプ処理を過剰に長くすると、その間での機関負荷・機関回転速度の変化によって燃料圧力が過小となり、噴射量不足を招く可能性があるので、機関負荷・機関回転速度の変化があっても噴射量不足を発生させることのない最大時間、換言すれば、パルス信号ＰＩＮＳの異常を初めて判断した時点の燃料ポンプ１２の操作量をそのまま保持させることが可能な最大時間として、前記上限時間ＴＭＡＸを予め適合させてある。

そして、パルス信号ＰＩＮＳの異常が継続している時間ＴＣＯが、上限時間ＴＭＡＸ以内であれば、ステップＳ３０５（フェイル手段）へ進み、異常診断する直前でのＴ１，Ｔ２、換言すれば、正常判定された時間Ｔ１，Ｔ２の最近値を変換して得たＴ３，Ｔ４を、燃料ポンプ１２の駆動制御に用いる駆動デューティ及び駆動周期に設定する。
従って、異常継続時間が上限時間ＴＭＡＸ内であれば、異常診断する直前でのＴ１，Ｔ２（該Ｔ１，Ｔ２を変換したＴ３，Ｔ４）にクランプされ、その間、燃料ポンプ１２の操作量は一定に保持されることになる。

ノイズの発生等によるパルス信号ＰＩＮＳの異常が一時的なものであり、上限時間ＴＭＡＸ内でパルス信号ＰＩＮＳ（Ｔ１，Ｔ２）が正常に戻れば、再度、ステップＳ３０１からステップＳ３０３へ進むようになり、パルス信号ＰＩＮＳの最新のオン時間Ｔ１及び周期Ｔ２に基づいて、ポンプ駆動デューティ及びポンプ駆動周波数を更新させる。
一方、パルス信号ＰＩＮＳ（Ｔ１，Ｔ２）の異常が、上限時間ＴＭＡＸを超えて継続している場合には、ステップＳ３０４からステップＳ３０６（フェイル手段）へ進み、燃料ポンプ１２の駆動デューティ及び駆動周波数を、予め定めたフェイルセーフ用の駆動デューティＴ３ＦＳ，駆動周波数Ｔ４ＦＳに切り替え、その後パルス信号ＰＩＮＳ（Ｔ１，Ｔ２）の異常が継続すれば、フェイルセーフ用の駆動デューティＴ３ＦＳ及び駆動周波数Ｔ４ＦＳを継続して用いるようにする。

即ち、パルス信号ＰＩＮＳの異常（ノイズ重畳など）が、上限時間ＴＭＡＸを超えて継続すると、燃料ポンプ１２の駆動デューティ及び駆動周波数を、予め記憶した固定値として、燃料ポンプを一定の操作量で駆動する。
ステップＳ３０５でクランプ処理は、異常発生直前のオン時間Ｔ１，周期Ｔ２にクランプする処理であり、例えば、異常発生直前が駆動デューティとして低い値が設定される運転条件（例えば、低負荷・低回転域）であったとすると、異常継続中に高負荷・高回転側に向けた過渡運転がなされると、目標燃圧を維持できる駆動デューティよりも、保持している駆動デューティが低くなり、噴射量不足などを発生させることになる。

そこで、パルス信号ＰＩＮＳ（Ｔ１，Ｔ２）の異常が、上限時間ＴＭＡＸを超えて継続している場合には、フェイルセーフ状態で運転を許容する領域で噴射量を確保できるように予め適合した駆動デューティＴ３ＦＳ，駆動周波数Ｔ４ＦＳに切り替え、最小限の運転性を確保できるようにする。
尚、パルス信号ＰＩＮＳの異常を検知したときに、一律に、ステップＳ３０６へ進み、予め定めたフェイルセーフ用の駆動デューティＴ３ＦＳ，駆動周波数Ｔ４ＦＳに固定させるようにしても良いが、その場合、短時間で正常に戻る場合であっても、ＥＣＭ３１側で設定した駆動デューティ・駆動周波数に対して大きな隔たりがある値に切り替わる場合が発生し、燃料圧力の変動等を無用に発生させることになってしまう。

従って、上記実施形態のように、異常発生直前の値にクランプさせて、パルス信号ＰＩＮＳの異常が収束するか否かを見極め、異常が継続するようであれば、フェイルセーフ用の駆動デューティＴ３ＦＳ，駆動周波数Ｔ４ＦＳに固定させるのが好ましい。
上記のようにして、パルス信号ＰＩＮＳ（Ｔ１，Ｔ２）の異常を診断し、該診断に応じて駆動デューティ（オン時間Ｔ３），駆動周波数（周期Ｔ４）を決定すると、ステップＳ２０３（ポンプ出力手段）では、この駆動デューティ及び駆動周波数の駆動信号（駆動出力）を、燃料ポンプ１２を駆動するＦＰＣＭ３０とは別体の駆動回路（スイッチング素子）に出力し、燃料ポンプ１２に対する電力供給をデューティ制御するか、又は、ＦＰＣＭ３０に前記駆動回路が内蔵される場合には、前記駆動デューティ及び駆動周波数の駆動信号によりスイッチング素子を駆動して得た駆動電圧（駆動出力）を燃料ポンプ１２に出力する。

前記ＦＰＣＭ３０は、前記パルス信号ＰＩＮＳの異常（上限時間ＴＭＡＸを超えて継続する異常）を判定したときに、異常判定結果をＥＣＭ３１側に送信し、異常判定結果を受けたＥＣＭ３１では、例えば、内燃機関１の運転領域を、予め定めた低・中負荷域内に限定する処理や、警告ランプの点灯などによって異常の発生を運転者に警告する処理などを行う。前記運転領域の制限は、電子制御スロットル１０の開度制限などで実現できる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）エンジンの燃料噴射弁を制御すると共に、前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプの駆動制御における駆動デューティ及び駆動周波数の指示値を算出するエンジン制御ユニットと、前記駆動デューティ及び駆動周波数の指示値を前記エンジン制御ユニットから受けて前記燃料ポンプの駆動出力を出力する燃料ポンプ制御ユニットとを含む燃料ポンプ制御システムであって、
前記エンジン制御ユニットは、駆動デューティを、少なくとも０％及び１００％を除く中間域内の指示用デューティに変換すると共に、駆動周波数を、より低い指示用周波数に変換し、この指示用デューティ及び指示用周波数のパルス信号を前記駆動デューティ及び駆動周波数の指示信号として、前記燃料ポンプ制御ユニットに向けて出力し、
前記燃料ポンプ制御ユニットは、前記パルス信号のデューティを前記駆動デューティの指示値に変換すると共に、前記パルス信号の周波数を前記駆動周波数に変換し、該変換によって得た駆動デューティ及び駆動周波数に基づき前記駆動出力を決定する一方、前記パルス信号のデューティ及び周波数に基づいて、前記パルス信号の異常の有無を診断し、異常の発生を診断した場合に、前記駆動出力をフェイル用駆動出力に切り替える燃料ポンプ制御システム。

上記構成によると、エンジン制御ユニットから燃料ポンプ制御ユニットに送信するパルス信号のデューティが、中間域内のデューティに限定されるから、燃料ポンプ制御ユニットにおいてパルス信号に対するノイズ重畳の有無を容易に区別でき、前記パルス信号に異常が発生した場合に、駆動出力をフェイル用駆動出力に切り替えて、異常な駆動出力を出力することを抑制する。

１…内燃機関、３…燃料噴射弁、１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１４…プレッシャレギュレータ、１５…燃料ギャラリー配管、１６…燃料供給配管、１７…燃料戻し配管、３０…ＦＰＣＭ（フューエル・ポンプ・コントロール・モジュール）、３１…ＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）、３３…燃料圧力センサ

Claims (5)

1. エンジンの燃料噴射弁を制御すると共に、前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプの駆動制御における駆動デューティの指示値を算出するエンジン制御ユニットと、前記駆動デューティの指示値を前記エンジン制御ユニットから受けて前記燃料ポンプの駆動出力を出力する燃料ポンプ制御ユニットと、を含む燃料ポンプ制御システムであって、
   前記エンジン制御ユニットが、
   前記駆動デューティを演算する駆動デューティ演算手段と、
   前記駆動デューティを、少なくとも０％及び１００％を除く中間域内のデューティに変換する変換手段と、
   前記変換後のデューティのパルス信号を、前記駆動デューティを指示する信号として前記燃料ポンプ制御ユニットに向けて出力する指示出力手段と、
   を備え、
   前記燃料ポンプ制御ユニットが、
   前記指示出力手段から入力したパルス信号のデューティを演算するデューティ演算手段と、
   前記デューティ演算手段が演算したデューティを、駆動デューティに変換する再変換手段と、
   前記再変換手段による変換で得た駆動デューティに基づいて、前記燃料ポンプの駆動出力を出力するポンプ出力手段と、
   を備える、燃料ポンプ制御システム。
2. エンジンの燃料噴射弁を制御すると共に、前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプの駆動制御における駆動デューティ及び駆動周波数の指示値を算出するエンジン制御ユニットと、前記駆動デューティ及び駆動周波数の指示値を前記エンジン制御ユニットから受けて前記燃料ポンプの駆動出力を出力する燃料ポンプ制御ユニットと、を含む燃料ポンプ制御システムであって、
   前記エンジン制御ユニットが、
   前記駆動デューティ及び駆動周波数を演算する駆動デューティ演算手段と、
   前記駆動デューティを、少なくとも０％及び１００％を除く中間域内のデューティに変換すると共に、駆動周波数を、より低い周波数に変換する変換手段と、
   前記変換後のデューティのパルス信号を、前記駆動デューティ及び駆動周波数を指示する信号として前記燃料ポンプ制御ユニットに向けて出力する指示出力手段と、
   を備え、
   前記燃料ポンプ制御ユニットが、
   前記指示出力手段から入力したパルス信号のデューティ及び周波数を演算するデューティ演算手段と、
   前記デューティ演算手段が演算したデューティ及び周波数を、駆動デューティ及び駆動周波数に変換する再変換手段と、
   前記再変換手段による変換で得た駆動デューティ及び駆動周波数に基づいて、前記燃料ポンプの駆動出力を出力するポンプ出力手段と、
   を備える、燃料ポンプ制御システム。
3. 前記燃料ポンプ制御ユニットが、
   前記入力したパルス信号のデューティ及び周波数とこれらの正常範囲とを比較することで、前記パルス信号の正常・異常を判定する診断手段と、
   前記診断手段が前記パルス信号の異常を判定した場合に、前記ポンプ出力手段が出力する駆動出力をフェイル出力にクランプさせるフェイル手段と、
   を更に備えた請求項１または請求項２に記載の燃料ポンプ制御システム。
4. エンジンの燃料噴射弁を制御すると共に、前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプの駆動制御における駆動デューティ及び駆動周波数の指示値を算出するエンジン制御ユニットと、前記駆動デューティ及び駆動周波数の指示値を前記エンジン制御ユニットから受けて前記燃料ポンプの駆動出力を出力する燃料ポンプ制御ユニットと、を含む燃料ポンプ制御システムであって、
   前記エンジン制御ユニットは、駆動デューティを、少なくとも０％及び１００％を除く中間域内の指示用デューティに変換すると共に、駆動周波数を、より低い指示用周波数に変換し、この指示用デューティ及び指示用周波数のパルス信号を前記駆動デューティ及び駆動周波数の指示信号として、前記燃料ポンプ制御ユニットに向けて出力し、
   前記燃料ポンプ制御ユニットは、前記パルス信号のデューティを前記駆動デューティの指示値に変換すると共に、前記パルス信号の周波数を前記駆動周波数に変換し、該変換によって得た駆動デューティ及び駆動周波数に基づき前記駆動出力を決定し、出力する燃料ポンプ制御システム。
5. エンジンの燃料噴射弁を制御すると共に、前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプの駆動制御における駆動デューティ及び駆動周波数の指示値を算出するエンジン制御ユニットと、前記駆動デューティ及び駆動周波数の指示値を前記エンジン制御ユニットから受けて前記燃料ポンプの駆動出力を出力する燃料ポンプ制御ユニットと、を含む、燃料ポンプ制御システムであって、
   前記エンジン制御ユニットは、駆動デューティを、少なくとも０％及び１００％を除く中間域内の指示用デューティに変換すると共に、駆動周波数を、より低い指示用周波数に変換し、この指示用デューティ及び指示用周波数のパルス信号を前記駆動デューティ及び駆動周波数の指示信号として、前記燃料ポンプ制御ユニットに向けて出力し、
   前記燃料ポンプ制御ユニットは、前記パルス信号のデューティを前記駆動デューティの指示値に変換すると共に、前記パルス信号の周波数を前記駆動周波数に変換し、該変換によって得た駆動デューティ及び駆動周波数に基づき前記駆動出力を決定する一方、前記パルス信号のデューティ及び周波数に基づいて、前記パルス信号の異常の有無を診断し、異常の発生を診断した場合に、前記駆動出力をフェイル用駆動出力に切り替える、燃料ポンプ制御システム。

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