JP2017002770A - 燃料ポンプの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを駆動源としたプランジャ式燃料ポンプを対象とし、その燃圧変動に起因する燃料噴射量のバラツキを抑制して排ガス特性及びドライバビリティの悪化を未然に防止できる燃料ポンプの制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】ＤＣモータの駆動によりプランジャを往復動させて加圧燃料をインジェクタに圧送し、エンジンの燃焼サイクルに同期してインジェクタから噴射する。エンジン回転周期とモータ回転周期とを比較し、双方が相違している場合には、通常通りの手法によりエンジンの運転領域からＤＣモータの駆動電流のデューティ比を算出し、エンジン回転周期とモータ回転周期とが接近している場合には、ＤＣモータへの駆動電流のデューティ比を所定値だけ増加補正或いは減少補正し、補正後のデューティ比に基づきＤＣモータを駆動制御する。これによりエンジンの運転中において、エンジン回転周期に対してモータ回転周期を常に相違させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料ポンプの制御装置及び燃料ポンプの制御方法に係り、特にモータを駆動源としてプランジャを往復動させて所定圧に加圧した燃料をエンジンのインジェクタに圧送するプランジャ式の燃料ポンプの制御装置及び制御方法に関する。

従来から排ガス特性の改善や燃費向上等を目的として、エンジンへの燃料供給を電子制御化した燃料噴射装置が普及しており、その対象は四輪車のみならず、各種二輪車や発電機等にも及んでいる。この種の燃料噴射装置では、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプにより汲み上げて所定圧に加圧し、加圧後の燃料をエンジンの吸気管に設けたインジェクタに供給し、エンジンの燃焼サイクルに同期してインジェクタを開閉制御して吸気管内に燃料を噴射するように構成されている。

このような燃料ポンプとして、例えば二輪車や発電機等に用いられる比較的小排気量のエンジンでは、燃料ポンプ自体にも小型化が要求されると共にポンプ駆動に要する消費電力の節減も望まれているため、それらの条件に適した特性を有するプランジャ式燃料ポンプが採用される場合がある。

この種のプランジャ式燃料ポンプは、シリンダ内にプランジャを摺動可能に配設して一方向に向けてリターンスプリングで付勢した上で、電磁コイルの励磁により反対方向にプランジャを駆動するように構成されている。電磁コイルの周期的な励磁に応じてプランジャが往復動し、それに伴いシリンダ内で燃料が加圧されて間欠的に吐出される。このような作動原理のため、インジェクタに供給される燃料の圧力はプランジャの往復動に応じて周期的に変動し、同一のインジェクタの開弁時間に制御しても燃圧変動により燃料噴射量にバラツキが生じてしまい、エンジンの燃焼が不安定になって排ガス特性及びドライバビリティが悪化するという問題点があった。

そこで、例えば特許文献１に記載されたプランジャ式燃料ポンプでは、エンジンの回転に対して燃料ポンプの駆動を同期させることにより問題解決を図っている。即ち、エンジンの回転に同期して燃料噴射開始時点ｔ２から燃料噴射時間Ｔｏｕｔだけインジェクタを駆動する一方、この燃料噴射開始時点ｔ２より所定時間Ｔｆだけ早い時点を燃料ポンプ駆動開始時点ｔ１として定め、燃料ポンプ駆動開始時点ｔ１から燃料ポンプ駆動時間Ｔｐｕｍｐに亘って燃料ポンプを駆動（電磁コイルを励磁）している。結果として燃料噴射は、常に燃料ポンプの駆動によって燃圧が上昇したタイミングで実行されることになり、燃圧変動に起因する燃料噴射量のバラツキを抑制可能となる。

特開２００４−５２５９６号公報

特許文献１に記載されたプランジャ式燃料ポンプは、駆動源である電磁コイルの励磁タイミングをエンジンの燃焼サイクル毎に自由に変更できるため、エンジンの運転領域に応じて刻々と変化する燃料噴射タイミングに追従して上記のように燃料ポンプの駆動タイミングを制御可能である。しかしながら、モータを駆動源としたプランジャ式燃料ポンプでは、その駆動タイミングを変更するためにモータの回転速度を変える必要があり、燃料噴射タイミングに追従してモータの回転速度を急変させることは現実的に困難である。よって、モータを駆動源としたプランジャ式燃料ポンプには特許文献１の技術を適用できず、従来から別の解決策が要望されていた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、モータを駆動源としたプランジャ式燃料ポンプを対象とし、その燃圧変動に起因する燃料噴射量のバラツキを抑制して排ガス特性及びドライバビリティの悪化を未然に防止することができる燃料ポンプの制御装置及び制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の燃料ポンプの制御装置は、モータの駆動によりプランジャを往復動させて所定圧に加圧した燃料を圧送するプランジャ式の燃料ポンプと、燃料ポンプから圧送された燃料をエンジンの燃焼サイクルに同期して噴射するインジェクタと、モータに駆動電流を供給して該モータを制御するモータ制御手段と、インジェクタによる燃料噴射の周期とプランジャによる燃料圧送の周期との何れか一方が他方の倍数に相当するか否かの判定処理を実行する判定手段と、判定手段により何れか一方が他方の倍数に相当すると判定されたときに、モータ制御手段にモータの回転速度を変更させるモータ速度変更指令手段とを備えたことを特徴とする。

このように構成した本発明の燃料ポンプの制御装置によれば、インジェクタによる燃料噴射の周期とプランジャによる燃料圧送の周期との何れか一方が他方の倍数に相当するときには、モータの回転速度が変更されて燃料噴射の周期から燃料圧送の周期が遠ざけられる。このため、エンジンの運転中において燃料噴射の周期に対して燃料圧送の周期が常に相違することになり、燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとの関係が燃焼サイクル毎に変化する。よって、ある燃焼サイクルで燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとが偶発的に重なったとしても、次の燃焼サイクルでは必ず双方のタイミングが重ならなくなり、燃料噴射量のバラツキによりエンジンの燃焼が不安定な運転状態は１燃焼サイクル分の瞬時で終わる。

その他の態様として、エンジンの回転周期を算出するエンジン回転周期算出手段と、モータの回転周期を算出するモータ回転周期算出手段とをさらに備え、判定手段が、エンジン回転周期算出手段により算出されたエンジンの回転周期とモータ回転周期算出手段により算出されたモータの回転周期とを比較して判定処理を実行するように構成することが望ましい。
このように構成した場合には、エンジンの回転周期とモータの回転周期とを比較した判定結果に応じてモータの回転速度が変更される。

その他の態様として、インジェクタの燃料噴射タイミングを特定する燃料噴射タイミング特定手段と、モータ制御手段によりモータに供給される駆動電流値の変化に基づき、プランジャの燃料圧送タイミングを特定する燃料圧送タイミング特定手段とをさらに備え、判定手段が、燃料噴射タイミング特定手段により特定されたインジェクタの燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミング特定手段により特定されたプランジャの燃料圧送タイミングとを比較して判定処理を実行するように構成することが望ましい。
このように構成した場合には、モータの駆動電流値の変化からプランジャの燃料圧送タイミングが特定され、その燃料圧送タイミングとインジェクタの燃料噴射タイミングとを比較した判定結果に応じてモータの回転速度が変更される。

その他の態様として、燃料ポンプが、モータの駆動によりダイヤフラムを往復動させると共に、ダイヤフラムの往復動に同期してプランジャを往復動させ、ダイヤフラムから送り出された燃料をプランジャで加圧してインジェクタに圧送するように構成することが望ましい。
このように構成した場合には、ダイヤフラムとプランジャとを併用した燃料ポンプを対象として、上記したような各種の作用効果が得られる。

また、本発明の燃料ポンプの制御方法は、モータの駆動によりプランジャを往復動させて燃料を圧送するプランジャ式の燃料ポンプによる燃料圧送の周期と、燃料ポンプから圧送された燃料をエンジンの燃焼サイクルに同期して噴射するインジェクタによる燃料噴射の周期とを比較し、何れか一方が他方の倍数に相当するか否かを判定する周期判定工程と、周期判定工程により何れか一方が他方の倍数に相当すると判定されたときに、モータの回転速度を変更する回転速度変更工程とを備えたことを特徴とする。

このように構成した本発明の燃料ポンプの制御方法によれば、周期判定工程により、プランジャ式の燃料ポンプによる燃料圧送の周期とインジェクタによる燃料噴射の周期とが比較されて、何れか一方が他方の倍数に相当するか否かが判定される。そして、何れか一方が他方の倍数に相当すると判定されると、回転速度変更工程によりモータの回転速度が変更されて、燃料噴射の周期から燃料圧送の周期が遠ざけられる。

本発明の燃料ポンプの制御装置及び制御方法によれば、モータを駆動源としたプランジャ式燃料ポンプを対象とし、その燃圧変動に起因する燃料噴射量のバラツキを抑制して排ガス特性及びドライバビリティの悪化を未然に防止することができる。

本発明の燃料ポンプの制御装置を示すシステム構成図である。 燃料ポンプの詳細を示す断面図である。 第１実施形態のＥＣＵが実行する燃料ポンプ制御ルーチンを示すフローチャートである。 第２実施形態のＥＣＵが実行する燃料ポンプ制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明を二輪車に搭載されるエンジン用の燃料ポンプの制御装置及び制御方法に具体化した実施形態を説明する。
図１は本発明の燃料ポンプの制御装置を示すシステム構成図である。
図１において、エンジン１は、排気量５０ccの４サイクル単気筒ガソリンエンジンとして構成されており、走行用動力源として二輪車に搭載されている。但し、エンジン１の仕様については、これに限定されるものではなく任意に変更可能である。

エンジン１のシリンダブロック２に形成されたシリンダ３内にはピストン４が摺動可能に配設され、ピストン４はコンロッド５を介してクランク軸６に連結されてピストン４の往復動に連動してクランク軸６が回転するようになっている。クランク軸６の後端（図示しない変速機側）にはフライホイール７が取り付けられ、フライホイール７の外周上の所定位置にはクランク角を検出するためのリラクタ７ａが形成されている。

シリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド９には吸気ポート９ａ及び排気ポート９ｂが形成されると共に、先端を筒内に臨ませた姿勢で点火プラグ１０が配設されている。吸気ポート９ａに接続された吸気通路１１には、上流側よりエアクリーナ１２、運転者のスロットル操作に応じて開閉されるスロットルバルブ１３、及び吸気ポート９ａに向けて燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられている。また排気ポート９ｂに接続された排気通路１７には、排ガスを浄化するための三元触媒１８及び図示しない消音器が設けられている。

吸気ポート９ａには吸気バルブ２０が配設され、排気ポート９ｂには排気バルブ２１が配設されている。これらの吸排気バルブ２０，２１はバルブスプリング２２により閉弁側に付勢されると共に、シリンダヘッド９上でクランク軸６に同期して回転駆動される吸気カム軸２３及び排気カム軸２４により開弁される。これによりピストン４の往復動に同期した所定のタイミングで吸気バルブ２０及び排気バルブ２１が開閉し、吸気、圧縮、膨張、排気の４つの行程からなるエンジン１の燃焼サイクルがクランク角で７２０°CA毎に繰り返される。

上記インジェクタ１６には、燃料タンク２５内に貯留された燃料（ガソリン）が燃料ポンプ２６により供給される。本実施形態の燃料ポンプ２６はプランジャ式燃料ポンプの一種であり、その構成及び作動状態については後述するが、ダイヤフラム及びプランジャを併用してインジェクタ１６の作動に必要な所定圧の燃料を加圧して圧送可能となっている（以下、ダイヤフラム・プランジャ併用式とも称する）。燃料ポンプ２６はインジェクタ１６と一体化され、供給ホース２７及びリターンホース２８を介してそれぞれ燃料タンク２５に対して接続されている。

燃料ポンプ２６が作動すると燃料タンク２５内の燃料が供給ホース２７を介して燃料ポンプ２６内に導かれて所定圧に加圧され、加圧後の燃料がインジェクタ１６に供給されると共に、余剰燃料がリターンホース２８を介して燃料タンク２５に回収される。これによりインジェクタ１６には常に所定圧の燃料が供給され、インジェクタ１６の開弁に応じて所定の噴射時期及び噴射量で吸気ポート９ａに向けて燃料が噴射される。

エンジン１の運転中には、吸気行程でピストン４の下降に伴って発生した負圧によりエアクリーナ１２を介して吸気通路１１内に外気が吸入され、吸入空気はスロットルバルブ１３の開度に応じて流量調整された後、インジェクタ１６からの噴射燃料と混合しながら吸気バルブ２０の開弁中にエンジン１の筒内に流入する。続く圧縮行程での圧縮を経て混合気は圧縮上死点の近傍で点火プラグ１０により点火され、膨張行程中に燃焼してピストン４を介してクランク軸６に回転力を付与する。続く排気行程では燃焼後の排ガスが排気バルブ２１の開弁中に筒内より排出され、排気通路１７を流通しながら三元触媒１８及び消音器を経て外部に排出される。

以上のエンジン１の燃焼サイクルは、ＥＣＵ３１（エンジン制御ユニット）の制御に基づき実行される。そのためにＥＣＵ３１の入力側には、上記フライホイール７に対向配置されてリラクタ７ａに同期した信号を出力する電磁ピックアップ３２、スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットルセンサ３３、排気通路１７に配設されてストイキ（理論空燃比）を中心とした排気空燃比の変動に応じて出力をステップ状に変動させるＯ₂センサ３４、エンジン１の冷却水温Ｔwを検出する水温センサ３５等の各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ３１の出力側には、上記インジェクタ１６、燃料ポンプ２６、点火プラグ１０を駆動するイグナイタ３６等の各種デバイス類が接続されている。

これらのセンサ情報に基づきＥＣＵ３１は、インジェクタ１６を駆動するための燃料噴射制御、点火プラグ１０を駆動するための点火時期制御、燃料ポンプ２６を駆動するためのポンプ制御等の各種制御を実行してエンジン１を運転する。
例えばＥＣＵ３１は燃料噴射制御として、電磁ピックアップ３２の信号から算出したエンジン回転速度Ｎe及びスロットルセンサ３３により検出されたスロットル開度θth等に基づき目標燃料噴射量を決定し、エンジン１の燃焼サイクルに同期した所定のタイミングでインジェクタ１６を駆動して燃料噴射を実行する。

またＥＣＵ３１は点火時期制御として、エンジン回転速度Ｎe及びスロットル開度θth等に基づき目標点火時期を決定する一方、電磁ピックアップ３２の信号を波形整形してリラクタ７ａ（換言するとクランク角）に同期した矩形波状のクランク角信号を生成する。そして、クランク角信号に基づき目標点火時期に対応するタイミングを特定し、イグナイタ３６を駆動して点火プラグ１０を点火させる。

またＥＣＵ３１は燃料ポンプ２６の駆動源であるモータ（後述するＤＣモータ４２）を駆動するためにドライバ回路３１ａを内蔵している。そして、ポンプ制御として、エンジン１の運転中にドライバ回路３１ａからモータに駆動電流を供給して燃料ポンプ２６を駆動し、所定圧に加圧した燃料をインジェクタ１６に圧送する（モータ制御手段）。

ところで、上記したように、本実施形態の燃料ポンプ２６はダイヤフラム・プランジャ併用式燃料ポンプであるため、燃圧変動に起因する燃料噴射量のバラツキを抑制する対策が必要である。しかし、その駆動源としてモータを使用している故に、特許文献１に記載された電磁コイルを駆動源としたプランジャ式燃料ポンプのように、エンジンの回転に対して燃料ポンプの駆動を同期させることが困難である。
そこで、本実施形態では、逆にエンジン１の回転周期に対してモータの回転周期を相違させることにより問題解決を図っている。以下に、ポンプ制御の詳細を説明するが、それに先だって燃料ポンプ２６の構成について説明する。

図２は燃料ポンプ２６の詳細を示す断面図である。
燃料ポンプ２６のケーシングは、モータケーシング４１ａ、ポンプケーシング４１ｂ及びレギュレータケーシング４１ｃから構成され、モータケーシング４１ａ内には駆動源としてＤＣモータ４２（破線で示す）が収容されている。ＤＣモータ４２の出力軸４２ａにはカム４３が固定され、ＤＣモータ４２の駆動によりカム４３が回転すると、カム受け部材４４が図中の左右方向（以下、この方向を軸線Ｌ方向と称する）に往復動するようになっている。

カム受け部材４４にはダイヤフラム４６の中心部が固定され、このダイヤフラム４６によりモータケーシング４１ａとポンプケーシング４１ｂとの間にダイヤフラム室４７が画成されている。カム受け部材４４の往復動に応じて、ダイヤフラム４６が図中の右方（以下、吸込側と称する）と左方（以下、吐出側と称する）との間で交互に往復動する。ダイヤフラム４６の吸込側への移動時には、燃料タンク２５からの燃料が供給ホース２７及び供給通路５０を経てダイヤフラム室４７内に流入する。また吐出側への移動時には、ダイヤフラム室４７内の燃料がリターン通路５２及びリターンホース２８を経て燃料タンク２５側に回収され、このような燃料の移送がダイヤフラム４６の往復動毎に繰り返される。

ポンプケーシング４１ｂに嵌合固定されたスリーブ５５内には、軸線Ｌ方向に沿ってプランジャ５６が摺動可能に配設され、プランジャ５６はカム受け部材４４に連結され、ダイヤフラム４６の往復動に同期してプランジャ５６が吸込側と吐出側との間で往復動する。プランジャ５６の吸込側への移動時には、ダイヤフラム室４７内の燃料の一部が吸込口５６ａを経てプランジャ５６内に流入し、さらに逆止弁５８を経て加圧室５７内に流入する。加圧室５７内の燃料は、その後のプランジャ５６の吐出側への移動時に加圧され、このような燃料の加圧がプランジャ５６の往復動毎に繰り返される。

プランジャ５６の往復動により加圧室５７内で加圧された燃料は、逆止弁６０を介してレギュレータケーシング４１ｃに設けられた圧力調整機構５９に供給され、この圧力調整機構５９により設定圧に調整される。圧力調整により生じた余剰燃料はリリーフ通路６９に排出され、ダイヤフラム室４７からの余剰燃料と共に燃料タンク２５側に回収される。そして、圧力調整機構５９により圧力調整された燃料は圧力調整室６６からインジェクタ通路６８を経て上記したインジェクタ１６（図１に示す）に圧送され、インジェクタ１６の開弁に伴ってエンジン１の吸気ポート９ａに向けて噴射される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の燃料ポンプ２６はプランジャ５６を往復動させて燃料を加圧するため燃圧変動が避けられず、一方で、ＤＣモータ４２を駆動源とする故に特許文献１の技術を適用できないのである。

このような問題点及び燃料ポンプ２６の特性を鑑みた上で、本発明者は以下の点に着目した。
まず、プランジャ５６により加圧されて圧力調整機構５９により圧力調整された後の燃料はインジェクタ通路６８を経てインジェクタ１６に供給されるが、インジェクタ通路６８からインジェクタ１６までの通路内の燃圧は、プランジャ５６による燃料の圧送タイミング（以下、燃料圧送タイミングと称する）以外では常に安定した設定圧（例えば３００ｋＰa程度）に保たれている。よって、各燃焼サイクルの燃料噴射タイミングに対して燃料圧送タイミングが重ならないようにすれば、常に安定した設定圧の燃圧の下で燃料噴射が実行されることから、燃圧変動による燃料噴射量への影響を排除できる。

一方、例えば燃料ポンプ２６のＤＣモータ４２を所定の回転速度Ｎmで駆動している場合、エンジン１の運転領域に応じて燃料噴射タイミングが変化して燃料圧送タイミングと偶発的に重なる燃焼サイクルが発生する。このとき、燃料噴射の周期（換言すると、後述するエンジン１の回転周期Ｔegであり、燃料噴射タイミングＴＭinjとも相関する）と燃料圧送の周期（換言すると、後述するＤＣモータ４２の回転周期Ｔmoであり、燃料圧送タイミングＴＭpumpとも相関する）とが一致していると、その運転領域にエンジン１が留まっている限り、燃料噴射タイミングに対して燃料圧送タイミングが重なる燃焼サイクルが連続的に発生する。よって、このような現象が発生している間は、燃料噴射量のバラツキによってエンジン１の燃焼が安定せずに目標A/Fを達成できない運転状態が継続し、排ガス特性及びドライバビリティを悪化させる要因になってしまう。

燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとの重なりが問題になるのは、双方の周期が一致した場合に限らず、何れか一方の周期が他方の周期の倍数に相当すれば、同様の問題が発生する。例えば燃料噴射の周期が燃料圧送の周期の２倍の場合には、上記一致の場合と同じく、各燃焼サイクルで連続的に燃料噴射タイミングに対して燃料圧送タイミングが重なる。逆に、燃料圧送の周期が燃料噴射の周期の２倍の場合には、燃料噴射タイミングに対する燃料圧送タイミングの重なりは１回おきの燃焼サイクルとなるものの、その状況はエンジン１の運転領域が変化しない限り解消されないため、やはり問題となる。

一方、ある燃焼サイクルで燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとが重なったとしても、燃料噴射の周期と燃料圧送の周期との何れか一方が他方の倍数に相当しない場合（双方の周期が一致せず、且つ２以上の倍数関係でもない場合）には、次の燃焼サイクルでは必ず双方のタイミングが重ならなくなる。即ち、燃料噴射量のバラツキによりエンジン１の燃焼が不安定な運転状態が１燃焼サイクルの瞬時に限られることから、実質的に排ガス特性及びドライバビリティを悪化させる要因にはなり得ない。よって、このような１燃焼サイクル分の燃料噴射タイミングと圧送タイミングとの重なりの発生は、許容可能な範囲内であると見なすことができる。

以上の知見に基づき本発明者は、エンジン１の回転周期に対してＤＣモータ４２の回転周期を常に相違させるように制御すれば、燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとの関係が燃焼サイクル毎に変化し、偶発的に双方のタイミングが１燃焼サイクルで重なる場合はあるものの、問題となる連続的な燃焼サイクルでの重なりを防止できるという結論に至った。以下、そのための２種の手法を、第１実施形態及び第２実施形態として順次説明する。

［第１実施形態］
本実施形態は、エンジン１の回転周期をモニタしてＤＣモータ４２の回転周期と比較し、双方の周期が接近している場合にはＤＣモータ４２の回転周期をエンジン１の回転周期から遠ざける方向に制御するものである。そのためにＥＣＵ３１は、エンジン１の運転中に図３に示すポンプ制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行している。

まず、ステップＳ１で電磁ピックアップ３２からの信号を取り込み、その信号に基づきステップＳ２でエンジン回転周期Ｔegを算出する（エンジン回転周期算出手段）。ここで言うエンジン回転周期Ｔegとは燃料噴射の周期を意味し、本実施形態では４サイクル単気筒ガソリンエンジン１であることから、エンジン１の２回転（７２０°CA）毎に繰り返される燃料噴射の周期がエンジン回転周期Ｔegとして取り扱われる。

続くステップＳ３では、次式(1)に従ってエンジン回転周期Ｔegとモータ回転周期Ｔmtとが相違しているか否かの判定を行う（判定手段、周期判定工程）。モータ回転周期Ｔmtとは、燃料ポンプ２６のプランジャ５６による燃料圧送の周期を意味し、上記したようにＤＣモータ４２の１回転毎に繰り返される燃料圧送の周期がモータ回転周期Ｔmtとして取り扱われる。ＥＣＵ３１はモータ制御手段として機能するためにドライバ回路３１ａを介してＤＣモータ４２に駆動電流を供給していることから、その駆動電流のデューティ比等に基づきＤＣモータ４２の回転周期を算出する（モータ回転周期算出手段）。
｜エンジン回転周期Ｔeg−モータ回転周期Ｔmt｜≦判定値ΔＴ ……(1)

エンジン１やＤＣモータ４２の制御誤差、電磁ピックアップ３２等の検出誤差、或いはＥＣＵ３１の制御周期の間に生じるエンジン回転速度Ｎeの増減等の各種要因により、エンジン回転周期Ｔegとモータ回転周期Ｔmtとが完全一致していなくても双方のタイミングが重なる場合が起こり得る。そこで、双方の回転周期Ｔeg,Ｔmtの完全一致のみならず回転周期Ｔeg,Ｔmtがある程度接近している場合（以下、これらを「接近している場合」と表現する）も含めて、双方の回転周期Ｔeg,Ｔmtを遠ざける方向に制御する意図で、予め閾値として判定値ΔＴが設定されている。

なお、上式(1)では、エンジン回転周期Ｔegとモータ回転周期Ｔmtとが一致する場合のみを想定し、上記した双方の周期が倍数関係になる場合については想定していない。その理由は、本実施形態のエンジン１及び燃料ポンプ２６の仕様では、どのような運転領域でも双方の周期が倍数関係にならないためである。当然であるが、双方の周期が倍数関係になり得る仕様では、その点を想定した内容の式に改めればよい。

ステップＳ３の判定がＮo（否定）のときにはステップＳ４に移行し、通常通りの手法によりＤＣモータ４２に供給する駆動電流のデューティ比を算出する。例えばデューティ比は、消費電力の節減のためにＤＣモータ４２の回転速度Ｎmを抑制しつつ、その時点のインジェクタ１６からの目標噴射量を賄うに足る燃料量を燃料ポンプ２６から吐出するために好適な値として算出される。

具体的には、エンジン１の運転領域、例えばエンジン回転速度Ｎe及びスロットル開度θth（エンジン負荷）からデューティ比のベース値を算出し、そのベース値を冷却水温Ｔwやバッテリ電圧Ｖbttに応じた補正係数で補正して最終的なデューティ比が算出される。但し、デューティ比の算出処理はこれに限ることはなく、例えばエンジン１の運転領域とは関係なく予め設定された固定値をデューティ比として適用してもよい。以上のようにしてデューティ比を算出し、続くステップＳ５でデューティ比に基づきＤＣモータ４２への駆動電流を制御した後にルーチンを終了する。

一方、エンジン回転周期Ｔegとモータ回転周期Ｔmtとが接近しているとして上記ステップＳ３でＹes（肯定）の判定を下したときにはステップＳ６に移行し、ＤＣモータ４２への駆動電流のデューティ比を予め設定された所定値だけ増加補正或いは減少補正し（モータ速度変更指令手段、回転速度変更工程）、その後に上記ステップＳ５に移行する。補正対象となる値は、上式(1)の算出処理に適用されたモータ回転周期Ｔmtを達成するときのデューティ比であり、その補正方向に対応してモータ回転速度Ｎmが増減し、それに応じてモータ回転周期Ｔmoが増加或いは減少してエンジン回転周期Ｔegから遠ざけられる。

この説明から明らかなように、ステップＳ６の処理の目的は、ＤＣモータ４２への供給電力を調整することによりモータ回転速度Ｎmの増減、ひいてはモータ回転周期Ｔmoの増減を達成するものである。よって、その手法は上記したデューティ比の補正に限るものではなく種々に変更可能であり、例えば駆動電流のPWM周期及びデューティ比を共に補正することによってＤＣモータ４２への供給電力を調整してもよい。

なお、上記ステップＳ６でのデューティ比の補正方向は、目標噴射量に対して燃料ポンプ２６から吐出される燃料量に余裕がある場合には、増加側にも減少側にも補正可能である。しかし、ステップＳ３で、目標噴射量に賄うための必要最小限の燃料量に対応してデューティ比が設定されている場合には、デューティ比を減少側に補正すると、モータ回転速度Ｎmが低下して目標噴射量を達成できなくなる可能性が生じる。そこで、この場合にはデューティ比を増加側に補正すればよく、これにより正確な燃料噴射量を維持することができる。

以上のＥＣＵ３１の処理により、エンジン回転周期Ｔegとモータ回転周期Ｔmtとが相違している場合には、通常通りエンジン１の運転領域に応じたデューティ比によりＤＣモータ４２への駆動電流が制御され、一方、エンジン回転周期Ｔegとモータ回転周期Ｔmtとが接近すると、デューティ比（或いはPWM周期及びデューティ比）の補正によりモータ回転速度Ｎmが増減されて、エンジン回転周期Ｔegからモータ回転周期Ｔmoが遠ざけられる。

結果として本実施形態の燃料ポンプ２６の制御装置によれば、エンジン１の運転中においてエンジン回転周期Ｔegに対してモータ回転周期Ｔmtを常に相違させて、燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとの関係を燃焼サイクル毎に変化させることができる。このため、ある燃焼サイクルで燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとが偶発的に重なったとしても、次の燃焼サイクルでは必ず双方のタイミングが重ならなくなる。よって、燃料噴射量のバラツキによりエンジン１の燃焼が不安定な運転状態は１燃焼サイクル分の瞬時で終わることから、ＤＣモータ４２を駆動源としたダイヤフラム・プランジャ併用式燃料ポンプ２６を使用した上で、燃料噴射量のバラツキに起因する排ガス特性及びドライバビリティの悪化を未然に防止することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明を具体化した第２実施形態について説明する。本実施形態のハード的な構成は第１実施形態のものと同一であり、相違点はＥＣＵ３１の処理内容にある。具体的には第１実施形態では、エンジン回転周期Ｔegとモータ回転周期Ｔmtとの比較結果に基づきデューティ比の設定処理を切り換えたが（図３のステップＳ４）、本実施形態では、ＤＣモータ４２に供給される駆動電流値の変化からプランジャ５６の燃料圧送タイミングを特定し、この燃料圧送タイミングとエンジン１の燃料噴射タイミングとの比較結果に基づきデューティ比の設定処理を切り換えている。そこで、以下の説明ではＥＣＵ３１の処理に関する相違点を重点的に述べる。

まず、ドライバ回路３１ａからＤＣモータ４２に供給される駆動電流値を検出するために、本実施形態のＥＣＵ３１には図１中に破線で示す電流検出回路３１ｂが備えられており、この電流検出回路３１ｂの検出結果に基づき、ＥＣＵ３１がプランジャ５６の燃料圧送タイミングを特定可能となっている（燃料圧送タイミング特定手段）。

ＥＣＵ３１は図４に示すポンプ制御ルーチンにおいて、まずステップＳ１１でＤＣモータ４２の駆動電流値を取り込み、その駆動電流値の変化に基づき、ステップＳ１２で現在の燃焼サイクルでのプランジャ５６の燃料圧送タイミングを特定する。ＤＣモータ４２の駆動電流値はプランジャ５６により燃料が圧送されるタイミングで急激に増加する特性を有するため、その増加方向に変化した時点が燃料圧送タイミングＴＭpumpと見なされる。

続くステップＳ１３では、次式(2)に従ってインジェクタ１６による燃料噴射タイミングＴＭinjと燃料圧送タイミングＴＭpumpとが相違しているか否かの判定を行う（判定手段、周期判定工程）。燃料噴射制御ではＥＣＵ３１自身がインジェクタ１６を駆動制御しているため、その駆動タイミングが燃料噴射タイミングＴＭinjと見なされる（燃料噴射タイミング特定手段）。
｜燃料噴射タイミングＴＭinj−燃料圧送タイミングＴＭpump｜≦判定値ΔＴＭ …(2)

判定値ΔＴＭは、式(1)の判定値ΔＴと同様の趣旨であり、燃料噴射タイミングＴＭinjと燃料圧送タイミングＴＭpumpとの完全一致のみならず双方がある程度接近している場合（以下、これらを「接近している場合」と表現する）も含めるように、予め設定されている。

ステップＳ１３の判定がＮoのときには、ステップＳ１４で通常通りの手法によりエンジン１の運転領域からＤＣモータ４２に供給する駆動電流のデューティ比を算出する。また、上記ステップＳ１３の判定がＹesのときには、ステップＳ１６でＤＣモータ４２への駆動電流のデューティ比（或いはPWM周期及びデューティ比）を増加補正或いは減少補正し（モータ速度変更指令手段、回転速度変更工程）、その後にステップＳ１５でＤＣモータ４２への駆動電流を制御する。

以上のＥＣＵ３１の処理により、燃料噴射タイミングＴＭinjと燃料圧送タイミングＴＭpumpとが相違している場合には、通常通りエンジン１の運転領域に応じたデューティ比によりＤＣモータ４２への駆動電流が制御され、一方、燃料噴射タイミングＴＭinjと燃料圧送タイミングＴＭpumpとが接近すると、デューティ比の補正によりモータ回転速度Ｎmが増減される。モータ回転速度Ｎmの増減は、エンジン回転周期Ｔegからモータ回転周期Ｔmoが遠ざけられることであり、同時に燃料噴射タイミングＴＭinjから燃料圧送タイミングＴＭpumpが遠ざけられることでもある。

結果として第１実施形態と同様の作用効果が得られ、重複する説明はしないが、エンジン１の運転中においてエンジン回転周期Ｔegに対してモータ回転周期Ｔmtを常に相違させて、燃料噴射タイミングＴＭinjと燃料圧送タイミングＴＭpumpとの関係を燃焼サイクル毎に変化させることができる。よって、ＤＣモータ４２を駆動源としたダイヤフラム・プランジャ併用式燃料ポンプ２６を使用した上で、燃料噴射量のバラツキに起因する排ガス特性及びドライバビリティの悪化を未然に防止することができる。

なお、本発明の態様は実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、二輪車に搭載されるエンジン１用の燃料ポンプ２６の制御装置に具体化したが、エンジン１の搭載対象はこれに限るものではない。例えば三輪車や発電機に搭載されるエンジン用の燃料ポンプの制御装置及び制御方法に具体化してもよい。

また上記実施形態では、ダイヤフラム・プランジャ併用式燃料ポンプ２６に適用したが、燃料ポンプ２６の形式はこれに限るものではない。例えばダイヤフラム４６を有することなくプランジャ５６のみにより燃料を加圧・供給するプランジャ式燃料ポンプに適用してもよい。

１ エンジン
１６ インジェクタ
２６ 燃料ポンプ
３１ ＥＣＵ
（モータ制御手段、判定手段、モータ速度変更指令手段、
エンジン回転周期算出手段、モータ回転周期算出手段、
燃料噴射タイミング特定手段、燃料圧送タイミング特定手段）
３１ａ ドライバ回路（モータ制御手段）
３１ｂ 電流検出回路（燃料圧送タイミング特定手段）
４２ ＤＣモータ
４６ ダイヤフラム
５６ プランジャ

Claims (5)

1. モータの駆動によりプランジャを往復動させて所定圧に加圧した燃料を圧送するプランジャ式の燃料ポンプと、
   前記燃料ポンプから圧送された燃料をエンジンの燃焼サイクルに同期して噴射するインジェクタと、
   前記モータに駆動電流を供給して該モータを制御するモータ制御手段と、
   前記インジェクタによる燃料噴射の周期と前記プランジャによる燃料圧送の周期との何れか一方が他方の倍数に相当するか否かの判定処理を実行する判定手段と、
   前記判定手段により前記何れか一方が他方の倍数に相当すると判定されたときに、前記モータ制御手段に前記モータの回転速度を変更させるモータ速度変更指令手段と
   を備えたことを特徴とする燃料ポンプの制御装置。
2. 前記エンジンの回転周期を算出するエンジン回転周期算出手段と、
   前記モータの回転周期を算出するモータ回転周期算出手段とをさらに備え、
   前記判定手段は、前記エンジン回転周期算出手段により算出された前記エンジンの回転周期と前記モータ回転周期算出手段により算出された前記モータの回転周期とを比較して判定処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御装置。
3. 前記インジェクタの燃料噴射タイミングを特定する燃料噴射タイミング特定手段と、
   前記モータ制御手段により前記モータに供給される駆動電流値の変化に基づき、前記プランジャの燃料圧送タイミングを特定する燃料圧送タイミング特定手段とをさらに備え、
   前記判定手段は、前記燃料噴射タイミング特定手段により特定された前記インジェクタの燃料噴射タイミングと前記燃料圧送タイミング特定手段により特定された前記プランジャの燃料圧送タイミングとを比較して判定処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプの制御装置。
4. 前記燃料ポンプは、前記モータの駆動によりダイヤフラムを往復動させると共に、該ダイヤフラムの往復動に同期してプランジャを往復動させ、前記ダイヤフラムから送り出された燃料を前記プランジャで加圧して前記インジェクタに圧送するように構成された
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の燃料ポンプの制御装置。
5. モータの駆動によりプランジャを往復動させて燃料を圧送するプランジャ式の燃料ポンプによる燃料圧送の周期と、前記燃料ポンプから圧送された燃料をエンジンの燃焼サイクルに同期して噴射するインジェクタによる燃料噴射の周期とを比較し、何れか一方が他方の倍数に相当するか否かを判定する周期判定工程と、
   前記周期判定工程により何れか一方が他方の倍数に相当すると判定されたときに、前記モータの回転速度を変更する回転速度変更工程と
   を備えたことを特徴とする燃料ポンプの制御方法。

Images