JPH08232737A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃圧センサを用いずに燃料ポンプの吐出圧力
を制御する。 【構成】 要求燃料噴射量ｔeoと要求吐出圧力ｆpoとに
応じて基本印加電圧Ｖbaseを求めた後（ステップ１０
５）、排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを酸素セン
サの出力電圧によって判定し（ステップ１０７）、空燃
比がリッチの時は、ｔeoとｆpoとに応じた電圧補正値Ｖ
lrn から所定値を差し引いて電圧補正値Ｖlrn を補正し
（ステップ１０８）、Ｖbase＋Ｖlrn をポンプモータに
印加して（ステップ１１０）、燃料ポンプの吐出圧力を
低下させる。一方、空燃比がリーンの時は、ｔeoとｆpo
とに応じた電圧補正値Ｖlrn に所定値を加算して電圧補
正値Ｖlrn を補正し（ステップ１０９）、Ｖbase＋Ｖlr
n をポンプモータに印加して（ステップ１１０）、燃料
ポンプの吐出圧力を上昇させる。また、空燃比がリッチ
でもリーンでもない時は、電圧補正値Ｖlrn を補正しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料ポンプの吐出圧力
を可変速型のポンプモータで制御して燃料配管内の燃料
の圧力（燃圧）を制御するようにした内燃機関の燃料供
給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば特開平６−５０２３０号公
報や米国特許５０４４３４４号公報に示すように、燃料
タンク内の燃料をインジェクタに圧送する燃料ポンプを
可変速型のポンプモータで駆動し、燃料ポンプ直後の燃
料配管に取り付けた燃圧センサで検出した燃圧を目標燃
圧に一致させるように、燃料ポンプのポンプモータへの
印加電圧をフィードバック制御するようにしたものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、燃料ポンプの吐出圧力を制御するために、
高価な燃圧センサが必要となり、コストアップを招くと
いう欠点がある。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、燃圧センサを用いず
に燃料ポンプの吐出圧力を制御することができて、低コ
スト化の要求を満たすことができる内燃機関の燃料供給
装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の燃料供給装置は、燃
料タンク内の燃料を燃料ポンプによりインジェクタに圧
送し、このインジェクタから内燃機関に燃料を噴射する
ものにおいて、前記燃料ポンプの吐出圧力を可変調整す
る可変速型のポンプモータと、前記内燃機関から排出さ
れる排気ガスの空燃比に関する情報を検出するセンサ
と、このセンサの出力信号に基づいて判定される空燃比
がリッチの時に前記燃料ポンプの吐出圧力を下げ、リー
ンの時に前記燃料ポンプの吐出圧力を上げるように前記
ポンプモータを制御する制御手段とを備えた構成とした
ものである。

【０００６】この構成において、請求項２のように、前
記制御手段は、前記インジェクタの要求噴射燃料量と前
記燃料ポンプの要求吐出圧力とに応じて前記ポンプモー
タへの基本印加電圧を求める手段と、前記空燃比がリッ
チ／リーンの時に前記要求噴射燃料量と前記要求吐出圧
力とに応じて電圧補正値を求める手段と、前記基本印加
電圧を前記電圧補正値により補正する手段とを含むよう
にしても良い。

【０００７】

【作用】ところで、インジェクタから噴射する燃料噴射
量は、燃圧が一定に維持されていることを前提にして、
噴射時間（噴射パルス幅）で制御されるため、燃料ポン
プの吐出圧力が要求吐出圧力より低下して燃圧が低下す
ると、インジェクタから噴射する実際の燃料噴射量が不
足して、内燃機関に吸入される混合気の空燃比がリーン
側に変化し、排気ガスの空燃比もリーン側に変化する。
反対に、燃料ポンプの吐出圧力が要求吐出圧力より上昇
して燃圧が上昇すると、内燃機関に吸入される混合気の
空燃比がリッチ側に変化して、排気ガスの空燃比もリッ
チ側に変化する。

【０００８】このように燃圧がずれると、それに応じて
排気ガスの空燃比がずれることに着目し、請求項１で
は、制御手段は、排気ガスの空燃比に関する情報を検出
するセンサの出力信号に基づいて排気ガスの空燃比がリ
ッチかリーンかを判定し、空燃比がリッチの時に燃料ポ
ンプの吐出圧力を下げ、リーンの時に燃料ポンプの吐出
圧力を上げるように可変速型のポンプモータを制御す
る。これにより、燃圧センサで燃圧を検出しなくても、
適正な燃圧に制御することが可能となる。この場合、空
燃比に関する情報を検出するセンサは、空燃比フィード
バック制御に用いられる酸素センサや空燃比センサを利
用すれば良いので、従来のような高価な燃圧センサを設
ける必要がない。

【０００９】また、請求項２の構成では、制御手段は、
インジェクタの要求噴射燃料量と燃料ポンプの要求吐出
圧力とに応じてポンプモータへの基本印加電圧を求め
る。その時点の空燃比が適正値からずれていなければ、
基本印加電圧を補正せずにポンプモータに印加するが、
空燃比がリッチ／リーンのいずれかにずれている場合に
は、予め、前記要求噴射燃料量と前記要求吐出圧力とに
応じて電圧補正値を求めて、この電圧補正値により基本
印加電圧を補正し、その補正印加電圧でポンプモータを
駆動して燃料ポンプの吐出圧力を制御する。この場合、
空燃比がリッチ／リーンの時にポンプモータへの基本印
加電圧を補正する電圧補正値が要求噴射燃料量と要求吐
出圧力とに応じて適正な値に可変設定される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。内燃機関であるエンジン１１には吸気弁１２，
排気弁１３，点火プラグ１４が設けられ、吸気管１５と
排気管１６が接続されている。吸気管１５の上流側には
エアクリーナ１７が設けられ、このエアクリーナ１７を
通過した空気の流量がエアフロメータ１８によって検出
される。また、吸気管１５におけるエアフロメータ１８
の下流側にはスロットルバルブ１９とインジェクタ２０
が設けられている。また、排気管１６には、排気ガス中
の酸素濃度を検出する酸素センサ２８が設けられ、この
酸素センサ２８の下流側には三元触媒（図示せず）が設
けられている。

【００１１】一方、燃料を貯留する燃料タンク２１内に
は、燃料をインジェクタ２０に圧送する燃料ポンプ２２
が設けられ、この燃料ポンプ２２の吸込み口側にフィル
タ２３が設けられている。この燃料ポンプ２２の吐出口
とインジェクタ２０との間は燃料配管２４によって接続
され、この燃料配管２４の途中に燃料フィルタ２５が設
けられている。上記燃料配管２４は、燃料タンク２１に
始まり、インジェクタ２０に燃料を分配するデリバリパ
イプ（図示せず）で終わるリターンレス構成となってい
る。また、燃料ポンプ２２は、可変速型の直流ポンプモ
ータ２６により駆動され、このポンプモータ２６への印
加電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２７により可変すること
で、燃料ポンプ２２の回転速度を制御して吐出圧力を制
御できるようになっている。

【００１２】一方、制御回路３４は、マイクロコンピュ
ータを主体として構成され、ＣＰＵ３５，ＲＯＭ３６，
ＲＡＭ３７，入出力インターフェース３８，３９を備
え、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ４０，
エンジン１１の各気筒のクランク角を検出する回転セン
サ４１，吸気温を検出する吸気温センサ４２，エアフロ
メータ１８等の各種センサから出力される情報を読み込
み、燃料噴射量や点火時期等を演算し、その演算結果に
応じた燃料噴射信号と点火信号をインジェクタ２０とイ
グナイタ（図示せず）に出力し、エンジン１１を制御す
る。

【００１３】更に、この制御回路３４は、酸素センサ２
８の出力信号に基づいて空燃比のリッチ／リーンの判定
を行い、その判定結果に基づいて空燃比フィードバック
制御を行うと共に、リッチ／リーンの判定結果に応じて
燃料ポンプ２２のポンプモータ２６への印加電圧を可変
制御して、燃料ポンプ２２の吐出圧力を制御する。つま
り、リーンの時には、インジェクタ２０から噴射される
燃料噴射量が不足するため、制御回路３４は、燃料ポン
プ２２の吐出圧力を高めるるように、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２７を出力電圧（ポンプモータ２６への印加電圧）
を高くする方向に制御する。逆に、リッチの時には、イ
ンジェクタ２０から噴射される燃料噴射量が過剰である
ため、制御回路３４は、燃料ポンプ２２の吐出圧力を低
下させるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７を出力電圧
を下げる方向に制御する。

【００１４】このような燃料ポンプ２２の吐出圧力の制
御は、図２に示す燃料ポンプ制御ルーチンによって実行
される。この燃料ポンプ制御ルーチンは、特許請求の範
囲でいう制御手段としての役割を果たし、短周期で繰り
返し実行される。処理が開始されると、まず、ステップ
１０１で、回転センサ４１から出力されるエンジン回転
数ＮＥの信号を読み込み、続くステップ１０２で、エア
フロメータ１８から出力される吸気量Ｑの信号を読み込
む。この後、ステップ１０３で、エンジン回転数ＮＥと
Ｑ／ＮＥとに基づいて図３に示す二次元マップから要求
燃料噴射量ｔeo（噴射パルス幅）を求める。次のステッ
プ１０４で、エンジン回転数ＮＥとＱ／ＮＥとに基づい
て図４に示す二次元マップから要求吐出圧力ｆpoを求め
る。続くステップ１０５で、要求燃料噴射量ｔeoと要求
吐出圧力ｆpoとに基づいて図５に示す二次元マップから
基本印加電圧Ｖbaseを求める。

【００１５】この後、ステップ１０７で、排気ガスの空
燃比がリッチかリーンかを酸素センサ２８の出力電圧が
所定電圧より高いか低いかによって判定する。空燃比が
リッチ（空気過剰率λ＜１）の場合には、ステップ１０
８に進んで、要求燃料噴射量ｔeoと要求吐出圧力ｆpoと
により求まる電圧補正値Ｖlrn から所定値を差し引いた
値を新たな電圧補正値Ｖlrn として記憶する。次のステ
ップ１１０で、基本印加電圧Ｖbaseに上記電圧補正値Ｖ
lrn を加算した電圧をポンプモータ２６に印加して燃料
ポンプ２２の吐出圧力を低下させる。

【００１６】一方、空燃比がリーン（空気過剰率λ＞
１）の場合には、ステップ１０９に進み、要求燃料噴射
量ｔeoと要求吐出圧力ｆpoとにより求まる電圧補正値Ｖ
lrn に所定値を加算した値を新たな電圧補正値Ｖlrn と
して記憶する。次のステップ１１０で、基本印加電圧Ｖ
baseに上記電圧補正値Ｖlrn を加算した電圧をポンプモ
ータ２６に印加して燃料ポンプ２２の吐出圧力を上昇さ
せる。また、空燃比がリッチでもリーンでもない場合
（空気過剰率λ＝１）には、電圧補正値Ｖlrn を補正せ
ずにステップ１１０に進んで、Ｖbase＋Ｖlrn をポンプ
モータ２６に印加する。

【００１７】以上説明した実施例によれば、燃圧がずれ
ると、それに応じて排気ガスの空燃比がずれることに着
目し、酸素センサ２８の出力電圧に基づいて排気ガスの
空燃比がリッチかリーンかを判定し、空燃比がリッチの
時に燃料ポンプ２２の吐出圧力を下げ、リーンの時に燃
料ポンプ２２の吐出圧力を上げるようにポンプモータ２
６を制御するので、燃圧センサで燃圧を検出しなくて
も、適正な燃圧に制御することが可能となる。この場
合、空燃比フィードバック制御に用いられる酸素センサ
２８の出力信号を利用して燃料ポンプ２２の吐出圧力
（燃圧）を制御することができるので、従来のような高
価な燃圧センサを設ける必要がなく、低コスト化の要求
を満たすことができる。

【００１８】尚、上記実施例では、基本印加電圧Ｖbase
を補正する電圧補正値Ｖlrn を要求燃料噴射量ｔeoと要
求吐出圧力ｆpoとに応じて設定するようにしたので、電
圧補正値Ｖlrn を要求燃料噴射量ｔeoと要求吐出圧力ｆ
poとに応じた適正な値に可変設定することが可能とな
り、制御特性を向上できる利点がある。

【００１９】また、本発明は、上記実施例に限定され
ず、電圧補正値Ｖlrn に加減算する所定値を要求燃料噴
射量ｔeoと要求吐出圧力ｆpoとにより求めるようにして
も良く、この場合でも本発明の所期の目的を十分に達成
できる。

【００２０】ところで、上述したポンプモータ２６への
印加電圧の補正を無制限に行うと、燃料ポンプ２２の吐
出圧力が高圧になり過ぎたり、低圧になり過ぎるおそれ
があり、高圧になり過ぎると、燃料ポンプ２２や燃料配
管２４の耐久性や信頼性に悪影響を及ぼし、低圧になり
過ぎると、燃料の霧化が不足して、エンジン１１の回転
が不安定になる。

【００２１】これに対処するために、ポンプモータ２６
への印加電圧に上限値と下限値を予め設定して、印加電
圧の補正範囲を制限し、この補正範囲を越える補正が必
要な場合には、インジェクタ２０に印加する噴射パルス
幅を増減する補正を行うようにしても良い。

【００２２】尚、上記実施例において、リッチ／リーン
を判定するのに用いた酸素センサ２８は、排気ガス中の
酸素濃度に応じて出力電圧がステップ的に変化すること
から、リッチ／リーンの区別ができるだけであり、リッ
チ／リーンの空燃比のずれ幅は判定できない。これに対
し、排気ガスの空燃比に応じて連続的に出力電圧が変化
する空燃比センサを用いると、この空燃比センサの出力
電圧からリッチ／リーンの区別は勿論、空燃比のずれ幅
も判定可能であり、空燃比のずれ幅に応じて電圧補正値
Ｖlrn を可変設定することが可能となる。

【００２３】また、上記実施例では、ステップ１０３，
１０４で、要求燃料噴射量ｔeoや要求吐出圧力ｆpoを、
エンジン回転数ＮＥとＱ／ＮＥ（Ｑ：吸気量）とに応じ
て設定するようにしたが、Ｑ／ＮＥに代えて、吸気管圧
力等、エンジン負荷を表す他のデータを用いるようにし
ても良い。

【００２４】尚、上記実施例では、ポンプモータ２６へ
の印加電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２７により可変する
ようにしたが、ポンプモータ２６への通電のオン・オフ
デューティを変化させるＰＷＭ制御をすることによっ
て、燃料ポンプ２２の回転数（吐出圧力）を制御するよ
うにしても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１の構成によれば、空燃比フィードバック制御
に用いられる酸素センサ，空燃比センサ等の出力信号を
利用して燃料ポンプの吐出圧力（燃圧）を制御すること
ができるので、従来のような高価な燃圧センサを設ける
必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。

【００２６】更に、請求項２の構成では、空燃比がリッ
チ／リーンの時にポンプモータへの基本印加電圧を補正
する電圧補正値を要求噴射燃料量と要求吐出圧力とに応
じて適正な値に可変設定することができて、制御特性を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステム全体の概略構
成図

【図２】燃料ポンプ制御ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図３】要求燃料噴射量ｔeoを求める二次元マップの概
要を示す図

【図４】要求吐出圧力ｆpoを求める二次元マップの概要
を示す図

【図５】基本印加電圧Ｖbaseを求める二次元マップの概
要を示す図

【図６】電圧補正値Ｖlrn を求める二次元マップの概要
を示す図

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１８…エアフロメータ、
１９…スロットルバルブ、２０…インジェクタ、２１…
燃料タンク、２２…燃料ポンプ、２４…燃料配管、２６
…可変速型のポンプモータ、２７…ＤＣ−ＤＣコンバー
タ、２８…酸素センサ（センサ）、３４…制御回路（制
御手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンク内の燃料を燃料ポンプにより
   インジェクタに圧送し、このインジェクタから内燃機関
   に燃料を噴射する内燃機関の燃料供給装置において、 前記燃料ポンプの吐出圧力を可変調整する可変速型のポ
   ンプモータと、 前記内燃機関から排出される排気ガスの空燃比に関する
   情報を検出するセンサと、 このセンサの出力信号に基づいて判定される空燃比がリ
   ッチの時に前記燃料ポンプの吐出圧力を下げ、リーンの
   時に前記燃料ポンプの吐出圧力を上げるように前記ポン
   プモータを制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関の燃料供給装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記インジェクタの要
   求噴射燃料量と前記燃料ポンプの要求吐出圧力とに応じ
   て前記ポンプモータへの基本印加電圧を求める手段と、
   前記空燃比がリッチ／リーンの時に前記要求噴射燃料量
   と前記要求吐出圧力とに応じて電圧補正値を求める手段
   と、前記基本印加電圧を前記電圧補正値により補正する
   手段とを含むことを請求項１に記載の特徴とする内燃機
   関の燃料供給装置。