DE102008043442A1

DE102008043442A1 - Kraftstoffzuführsystem

Info

Publication number: DE102008043442A1
Application number: DE200810043442
Authority: DE
Inventors: Takuya Uryu; Yoshihiko Onishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: JP2010001766A; CN101608589B; JP4740983B2; CN101608589A; DE102008043442B4

Abstract

Es wird ein Kraftstoffzuführsystem bereitgestellt, das im Stande ist, Schwankungen eines benötigten Zeitraums von der Aktivierung zur Verdichtung des Kraftstoffs auf den vorbestimmten Druck zu unterdrücken. Das Kraftstoffzuführsystem enthält: einen Schrittmotor und eine Kolbenverschiebeeinheit zum Verschieben eines Kolbens in einem Zylinder durch einen Antriebsbetrieb des Schrittmotors, wobei das Kraftstoffzuführsystem aufgebaut ist, um Kraftstoff durch einen Verschiebebetrieb des Kolbens in den Zylinder anzusaugen, den Kraftstoff zu verdichten und den Kraftstoff aus dem Zylinder abzugeben, indem: der Kolben durch Ermöglichen eines vorbestimmten Erregerstroms durch eine Spule des Schrittmotors vor einer Aktivierung des Motors zu fließen, an eine vorbestimmte Position gebracht wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffzuführsystem, das aufgebaut ist, um Kraftstoff anzusaugen, angesaugten Kraftstoff zu verdichten und den verdichteten Kraftstoff abzugeben.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ursprünglich war ein Kraftstoffzuführsystem bekannt, das einen Motor mit einer Bürste (im Folgenden als Bürstenmotor bezeichnet) und eine Kolbenverschiebeeinheit zum Gleiten bzw. Verschieben eines Kolbens in einem Zylinder mittels eines Antriebsbetriebs des Bürstenmotors enthält, wobei die Kolbenverschiebeeinheit eine Exzenterwelle, die an einem führenden Endabschnitt einer Welle des Bürstenmotors befestigt ist, während diese in einer radialen Richtung versetzt ist, und eine Kolbenverbindung enthält, bei der ein Ende zur Exzenterwelle drehbar vorgesehen ist und das anderen Ende einen Endabschnitt des Kolbens drehbar mit Vermittlung über einen Pin zurückhält (vergleiche JP 2004-52663 A ).
In dem oben beschriebenen Kraftstoffzuführsystem bewegt sich die Exzenterwelle in der vertikalen Richtung durch ein Hin- und Herbewegung der Welle, wodurch sich der Kolben verschiebt.
Durch den Verschiebebetrieb des Kolbens wird Kraftstoff in den Zylinder angesaugt, verdichtet und aus dem Zylinder abgegeben.
Allerdings verbleibt in dem oben beschriebenen Kraftstoffzuführsystem zur Zeit einer Aktivierung des Kraftstoffzuführsystems eine Position des Kolbens bezüglich des Zylinders in einer Ruheposition eines vorherigen Betriebs und folglich variiert die Position des Kolbens bei jeder Aktivierung.
Folglich variiert eine benötigte Zeitdauer von der Aktivierung bis zu einer Verdichtung des Kraftstoffs auf einen vorbestimmten Druck zu jeder Zeit der Aktivierung. Folglich besteht ein Problem in einer instabilen Drehung des Verbrennungsmotors, wenn der Kraftstoff von dem Kraftstoffzuführsystem eingespritzt wird, um vor einer ausreichenden Verdichtung entzündet zu werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um das oben genannte Problem zu lösen. Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffzuführsystem bereitzustellen, das imstande ist, Schwankungen der benötigten Zeitdauer von der Aktivierung bis zur Verdichtung des Kraftstoffs auf den vorbestimmten Druck zu unterdrücken.
Ein Kraftstoffzuführsystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthält:
einer Motor; und
eine Kolbenverschiebeeinheit zum Verschieben eines Kolbens in einem Zylinder durch einen Antriebsbetrieb des Motors, wobei das Kraftstoffzuführsystem aufgebaut ist, um durch einen Verschiebebetrieb des Kolbens Kraftstoff in den Zylinder anzusaugen, den Kraftstoff zu verdichten und den Kraftstoff aus dem Zylinder abzugeben, in dem:
der Motor einen Synchronmotor enthält; und
der Kolben an eine vorbestimmte Position gebracht wird, durch Ermöglichen eines vorbestimmten Erregerstroms vor einer Aktivierung des Motors durch eine Spule des Synchronmotors zu fließen.
In dem Kraftstoffzuführsystem der vorliegenden Erfindung wird einem vorbestimmten Erregerstrom ermöglicht, durch die Spulen des Synchronmotors vor der Aktivierung so zu fließen, dass die Kolben an vorbestimmte Position gebracht werden. Folglich kann die Zeit, die von der Aktivierung zur Verdichtung des Kraftstoffs auf den vorbestimmten Druck benötigt wird, konstant gehalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den begleitenden Zeichnungen ist:
1 eine strukturelle Darstellung eines Kraftstoffsystems, an dem ein Kraftstoffzuführsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
2 eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Kraftstoffzuführsystems von 1;
3 eine strukturelle Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Batterie, dem Kraftstoffzuführsystem und einer Steuereinrichtung von 1 darstellt;
4 eine erklärende Darstellung, die Anlegemuster der Antriebsimpulse zum Führen eines Erregerstroms durch Spulen von 3 darstellt;
5 eine Draufsicht eines Hauptabschnitts eines Schrittmotors von 2;
6 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel einer Welle und Hubbeträgen eines Kolbens von 5 zeigt;
7 eine erklärende Darstellung, die Anlegemuster der Antriebsimpulse zum Führen eines Erregerstroms, mit dem die Kolben an vorbestimmte Positionen gebracht werden, wenn eine Zündung eingeschaltet ist, darstellt;
8 eine erklärende Darstellung, die Anlegemuster der Antriebsimpulse zum Führen eines Erregerstroms, mit dem die Kolben an vorbestimmte Positionen gebracht werden, wenn die Zündung ausgeschaltet ist, darstellt;
9 eine Draufsicht eines Hauptabschnitts eines Schrittmotors eines Kraftstoffzuführsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel und einer Welle und Hubbeträgen der Kolben von 9 zeigt; und
11 eine Draufsicht eines Hauptabschnitts eines bürstenlosen DC-Motors eines Kraftstoffzuführsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder der Zeichnungen werden gleiche oder ähnliche Elemente und Abschnitte beschrieben, wobei diese mit denselben Referenzzeichen gekennzeichnet sind.
Erste Ausführungsform
1 ist eine strukturelle Darstellung eines Kraftstoffsystems, an dem ein Kraftstoffzuführsystem 2 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist, und 2 ist eine Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Kraftstoffzuführsystems 2 von 1.
Das Kraftstoffsystem enthält einen Kraftstofftank 1 zum Speichern von Kraftstoff, ein Kraftstoffzuführsystem 2, das mit Spannung von einer Batterie 2a versorgt wird, das aufgebaut ist, um den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 1 anzusaugen, den angesaugten Kraftstoff zu verdichten und den verdichteten Kraftstoff abzugeben, eine Druckeinstelleinrichtung 3 zum Einstellen eines Drucks des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoffzuführsystem 2 abgegeben wird, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4 zum Einspritzen des Kraftstoffs, der den eingestellten Druck aufweist, in eine Einlassröhre (nicht gezeigt), unter Verwendung der Druckeinstelleinrichtung 3, und eine Steuereinrichtung 5 zum Steuern des Betriebs des Kraftstoffzuführsystems 2 und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4.
Ein Filter 6 zum Entfernen von Fremdstoffen, die in dem Kraftstoff enthalten sind, ist zwischen dem Kraftstofftank 1 und dem Kraftstoffzuführsystem 2 vorgesehen.
Die Steuereinrichtung 5 überträgt ein Antriebssignal zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4, um dadurch die Einspritzzeit und die Einspritzmenge des Kraftstoffs in Abhängigkeit der „RPM” des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) und dergleichen zu steuern.
Das Kraftstoffzuführsystem 2 dieser Ausführungsform enthält ein Gehäuse 7, einen Zylinder 8, der in dem Gehäuse 7 vorgesehen ist, und einen Kolben 9, der in dem Zylinder 8 gleitend vorgesehen ist.
Der Zylinder 8 enthält Durchgangsöffnungen 10a, die in einem säulenförmigen Zylinderkörper 10 ausgebildet sind.
Die sechs Zylinder 8 und die sechs Kolben 9 sind gleichwinklig angeordnet.
Es sei bemerkt, dass die Anzahl der Zylinder 8 und der Kolben selbstverständlich nicht darauf beschränkt sind und anders sein kann.
Eine Bodenplatte, die als ein Boden des Zylinders 8 dient, ist auf einer Endoberfläche des Zylinderkörpers 10 vorgesehen.
Eine Druckverstärkungskammer 12 wird mit der Innenumfangsoberfläche des Zylinders 8, der Endoberfläche des Kolbens 9 und der Bodenplatte 11 abgetrennt. Kraftstoff wird in der Druckverstärkungskammer 12 verdichtet.
Ein Ansauganschluss 13 und ein Auslassanschluss 14, die entsprechend mit dem Kraftstofftank 1 und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4 kommunizieren, sind in dem Gehäuse 7 ausgebildet.
Eine Ansaugöffnung 15, durch die der Kraftstoff von dem Ansauganschluss 13 zur Druckverstärkungskammer 12 gebracht werden kann, ist in dem Zylinderkörper 10 ausgebildet, und eine Auslassöffnung 16, durch die der Kraftstoff von der Druckverstärkungskammer 12 zum Auslassanschluss 14 gebracht werden kann, ist auf der Bodenplatte 11 ausgebildet.
Ein Ansaugventil 17 zum Öffnen/Schließen der Ansaugöffnung 15 ist am Zylinderkörper 10 vorgesehen, und ein Abgasventil 18 zum Öffnen/Schließen der Auslassöffnung 16 ist an der Bodenplatte 11 vorgesehen.
Wenn das Kraftstoffzuführsystem 2 Kraftstoff ansaugt, wird das Ansaugventil 17 geöffnet und wird das Auslassventil 18 geschlossen.
Wenn das Kraftstoffzuführsystem 2 den Kraftstoff verdichtet, werden beide, sowohl das Ansaugventil 17 als auch das Auslassventil 18 geschlossen.
Wenn das Kraftstoffzuführsystem 2 Kraftstoff abgibt, ist das Ansaugventil 17 geschlossen und ist das Auslassventil 18 geöffnet.
Ferner enthält das Kraftstoffzuführsystem 2 einen Schrittmotor 19, der eine Art eines Synchronmotors ist, und eine Kolbenverschiebeeinheit 20 zum Gleiten bzw. Verschieben des Kolbens 9 über den Antrieb des Schrittmotors 19.
Der Schrittmotor 19 weist eine Welle 22 auf, die in dem Gehäuse 7 über eine Vermittlung eines Lagers 21 drehbar gelagert ist, und einen Rotormagneten 23 von 12 Polen, der an der Umfangsoberfläche der Welle 22 befestigt sind.
Die N-Pole und S-Pole des Rotormagneten 23 sind gleichwinklig so angeordnet, dass diese zueinander benachbart sind.
Ferner weist der Schrittmotor 19 einen ersten Statorabschnitt 28 auf, der mittels einer ringförmigen Trommel 24, einer Spule 25, die in der Trommel 24 vorgesehen ist, einer ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26, die eine Endoberfläche der Trommel 24 abdeckt, und einer zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27, welche die äußere Endoberfläche der äußeren Umfangsoberfläche der Trommel 24 abdeckt, aufgebaut ist.
Mit dieser Struktur dient die zweite elektromagnetische Stahlplatte 27 als S-Pol, wenn die erste elektromagnetische Stahlplatte 26 als N-Pol dient, infolge des Erregerstroms, der durch die Spulen 25 fließt, und die zweite elektromagnetische Stahlplatte 27 dient als N-Pol, wenn die erste elektromagnetische Stahlplatte 26 als S-Pol dient.
Sechs gebogene Abschnitte 26a, die so gebogen sind, dass sie der Innenoberfläche der Trommel 24 zugewandt sind, sind an dem Innendurchmesserendabschnitt der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 ausgebildet, und sechs gebogene Abschnitte 27a, die so gebogen sind, dass sie der Innenoberfläche der Trommel 24 zugewandt sind, sind an dem Innendurchmesserendabschnitt der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 ausgebildet.
Die gebogenen Abschnitte 26a der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 und die gebogenen Abschnitte 27a der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 sind gleichwinklig so angeordnet, dass sie zueinander benachbart sind.
Der Schrittmotor 19 ist von der Art eines Klauenpols, in dem die gebogenen Abschnitte 26a der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 und die gebogenen Abschnitten 27a der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 Magnetpole aufweisen, die denen des Rotormagneten 23 zugewandt sind.
Ferner weist der Schrittmotor 19 einen zweiten Statorabschnitt 29 auf, der sich an dem ersten Statorabschnitt 28 überlagert und dieselbe Struktur wie der erste Statorabschnitt 28 aufweist.
Die erste elektromagnetische Stahlplatte 26 des zweiten Statorabschnitts 29 deckt die eine Endoberfläche der äußeren Umfangsoberfläche der Trommel 24 ab, und ist ferner zur zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 des ersten Statorabschnitts 28 benachbart.
Die erste elektromagnetische Stahlplatte 27 des zweiten Statorabschnitts 29 deckt die äußere Endoberfläche der Trommel 24 ab.
Ähnlich dem ersten Statorabschnitt 28 sind die gebogenen Abschnitte 26a und 27a entsprechend auf der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 und der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 des zweiten Statorabschnitts 29 ausgebildet.
Wenn von der Axialrichtung der Welle 22 betrachtet wird, ist der erste Statorabschnitt 28 auf dem zweiten Statorabschnitt 29 so überlagert, dass die ersten gebogenen Abschnitte 26a des zweiten Statorabschnitts 29 zwischen den ersten gebogenen Abschnitten 26a und den zweiten gebogenen Abschnitten 27a des ersten Stators 28 positioniert sind.
Die Kolbenverschiebeeinheit 20 weist eine Feder 30, die an jedem der Kolben 9 vorgesehen ist, und eine Platte 31 auf, die schräg an dem führenden Ende der Welle 22 befestigt ist.
Der Kolben 9 ist unter Verwendung der Feder 30 so vorgespannt, dass dieser vom Zylinder 8 hervorsteht.
Die Platte 31 dreht sich zusammen mit der Welle 22 so, um den Kolben 9 gegen die Vorspannkraft der Feder 30 zu drücken.
Die Platte 31 ist an der Welle 22 so angebracht, dass der unterste Abschnitt, der als der Abschnitt der Platte 31 dient, der sich in der Nähe des Zylinders 8 befindet, und das Zentrum des Magnetpols des Rotormagneten 23 miteinander übereinstimmt, wenn von der Axialrichtung der Welle 22 betrachtet wird.
Es sei bemerkt, dass die Anbringung der Platte 31 an die Welle 22 anders ausgeführt werden kann. Beispielsweise ist es ausreichend, dass sich der unterste Abschnitt der Platte 31 und die Position des Magnetpols des Rotormagneten 23 an vorbestimmten relativen Positionen befinden, wenn von der Axialrichtung der Welle 22 betrachtet wird.
Ferner kann der Rotormagnet 23 nach dem Anbringen der Platte 31 an die Welle 22 magnetisiert werden.
In jedem der Fälle können die Welle 22 und die Platte 31 einfach und genau mit einander befestigt werden.
3 stellt eine Beziehung zwischen der Batterie 2a, dem Kraftstoffzuführsystem 2 und der Steuereinrichtung 5 von 1 dar, und 4 stellt Anlegemuster der Antriebsimpulse zum Bringen eines Erregerstroms durch die Spulen 25 von 3 dar.
Die Spule 25 des ersten Statorabschnitte 28 weist Spulenabschnitte 25a und 25b auf, die durch eine doppeladrige Wicklung, mit der zwei leitende Drähte gewickelt werden, aufgebaut sind.
In dem Fall, in dem der Erregerstrom durch den Spulenabschnitt 25a fließt und in dem Fall, in dem der Erregerstrom durch den Spulenabschnitt 25b fließt, sind die Richtungen der Magnetfelder der Erregerströme invertiert, die durch die gebogenen Abschnitte 26a der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 und die gebogenen Abschnitte 27a der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 treten.
Ein Endabschnitt des Spulenabschnitts 25a dient als Anschluss T1, der mit der Steuereinrichtung 5 zu verbinden ist.
Der andere Endabschnitt des Spulenabschnitts 25a ist mit einem Endabschnitt des Spulenabschnitts 25b verbunden und dient als ein Anschluss T2, der mit der Batterie 2a zu verbinden ist.
Der andere Endabschnitt des Spulenabschnitts 25b dient als ein Anschluss T3, der mit der Steuereinrichtung 5 zu verbinden ist.
Die Steuereinrichtung 5 legt eine Spannung durch Umschalten zwischen den Anschlüssen T1 und T2 oder den Anschlüssen T2 und T3 mit einer konstanten Frequenz an, sodass der Erregerstrom abwechselnd durch die Spulenabschnitte 25a und 25b fließt.
Die Spule 25 des zweiten Statorabschnitts 29 weist Spulenabschnitte 25c und 25d auf, die mittels einer doppeladrigen Wicklung, mit der zwei leitfähige Drähte gewickelt werden, aufgebaut sind.
In dem Fall, in dem der Erregerstrom durch den Spulenabschnitt 25c fließt und dem Fall, in dem der Erregerstrom durch den Spulenabschnitt 25d fließt, sind die Richtungen der Magnetfelder der Erregerströme invertiert, die in den gebogenen Abschnitten 26a der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 und den gebogenen Abschnitten 27a der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 erzeugt werden.
Ein Endabschnitt des Spulenendabschnitts 25c dient als ein Anschluss T4, der mit der Steuereinrichtung 5 zu verbinden ist.
Der andere Endabschnitt des Spulenabschnitts 25c ist mit einem Endabschnitt des Spulenabschnitts 25d verbunden und dient als ein Anschluss T5, der mit der Batterie 2a zu verbinden ist.
Der andere Endabschnitt des Spulenabschnitts 25d dient als ein Anschluss T6, der mit der Steuereinrichtung 5 zu verbinden ist.
Die Steuereinrichtung 5 legt eine Spannung durch Umschalten zwischen den Anschlüssen T4 und T5 oder den Anschlüssen T5 und T6 mit einer konstanten Frequenz so an, dass der Erregerstrom abwechselnd durch die Spulenabschnitte 25c und 25d fließt. Es sei bemerkt, dass das Timing bzw. die Zeitvorgabe, mit der eine Spannung zwischen den Anschlüssen T4 und T5 oder den Anschlüssen T5 und T6 angelegt wird, hinsichtlich der Phase um 90° des elektrischen Winkels von dem Timing bzw. der Zeitvorgabe, mit der eine Spannung zwischen den Anschlüssen T1 und T2 oder den Anschlüssen T2 und T3 angelegt wird, verschoben ist.
Mit dieser Struktur kann die Welle 22, der Rotormagnet 23 und die Platte 31 gleichmäßig gedreht werden.
Als nächstes wird der Betrieb beschrieben, mit dem ein vorbestimmter Erregerstrom durch den Schrittmotor 19 gebracht wird, vor der Aktivierung des Kraftstoffzuführsystems 2 dieser Ausführungsform, um die Kolben 9 an eine vorbestimmten Position zu bringen.
5 ist eine Draufsicht eines Hauptabschnitts des Schrittmotors 19 von 2, und 6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel der Welle 22 und eines Hubbetrags der Kolben 9 von 5 zeigt.
In den 5 und 6 sind die sechs Kolben 9 bezüglich des Umfangs entsprechend an Positionen P1 bis P6 angeordnet.
Zunächst wird der Erregerstrom so durch die Spule 25 des ersten Statorabschnitts 28 gebracht, dass die gebogenen Abschnitte 26a der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 die Endpole und die gebogene Abschnitte 27a der zweiten elektromagnetischen Stahlgatte 27 die S-Pole bilden.
Die S-Pole des Rotormagneten 23 werden zu den gebogenen Abschnitten 26a, die als N-Pole der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 dienen, angezogen. Die N-Pole des Rotorsmagneten 23 werden zu den gebogenen Abschnitten 27a, die als S-Pole der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 dienen, angezogen.
Als Folge dreht sich der Rotormagnet 23, um an der Position, wo die Zentren der Magnetpole der N-Pole des Rotormagneten 23 und die Zentren der Magnetpole der gebogenen Abschnitte 26a der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 miteinander übereinstimmen, und an der Position anzuhalten, wo die Zentren der Magnetpole der S-Pole des Rotormagneten 23 und die Zentren der Magnetpole der gebogenen Abschnitte 27a der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 miteinander übereinstimmen.
Entsprechend dem Anhalten des Rotormagneten 23 an einer vorbestimmten Position wird die Platte 31, die an dem Rotormagneten 23 über eine Vermittlung der Welle 22 befestigt ist, an einer vorbestimmten Position angehalten.
Wenn der Kolben 9 an der Position P1 unter Verwendung der Platte 31 an einen untersten Punkt D_L davon gedrückt wird, sind die Hubbeträge der Kolben 9 an den Positionen P1 bis P6 durch die Punkte dargstellt, die durch die Schnittpunkte der Wellen und der gestrichelten Linie A von 6 erhalten werden.
In diesem Fall befindet sich einer der Kolben 9 an der obersten Position, ein weiterer der Kolben 9 befindet sich an der untersten Position, noch weitere zwei der Kolben 9 befinden sich an den Positionen bei einviertel der Höhe bezüglich der obersten Position, und die restlichen zwei Kolben 9 befinden sich an den Positionen bei dreiviertel der Höhe bezüglich der obersten Position.
Die Anzahl der Kolben 9 und die Anzahl der Paare der Magnetpole des Rotormagneten 23 sind gleich. Folglich, selbst wenn der Kolben 9 an der Position P2 unter Verwendung der Platte 31 an den untersten Punkt D_L davon gedrückt wird, befindet sich einer der Kolben 9 an der obersten Position, ein weiterer der Kolben 9 befindet sich an der untersten Position, noch weitere zwei der Kolben 9 befinden sich an den Positionen bei einviertel der Höhe bezüglich der obersten Position, und die restlichen zwei Kolben 9 befinden sich an den Positionen bei dreiviertel der Höhe bezüglich der obersten Position.
Mit anderen Worten, selbst wenn irgendeiner der Kolben 9 an den Positionen P1 bis P6 unter Verwendung der Platte 31 an den untersten Punkt D_L davon gedrückt wird, werden die Kolben 9 an die vorbestimmten Positionen gebracht.
Als nächstes wird das Timing bzw. die Zeitvorgabe beschrieben, mit der ein Erregerstrom so durch die Spulen 25 tritt, dass die Kolben 9 an die vorbestimmten Positionen gebracht werden.
7 ist eine erklärende Darstellung, welche die Anlegemuster der Antriebsimpulse zum Bringen eines Erregerstroms, mit dem die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen gebracht werden, wenn eine Zündung eingeschaltet ist, durch die Spulen 25 darstellt.
Wenn die Zündung eingeschaltet wird, wird eine Spannung zwischen die Anschlüsse T1 und T2 des Spulenabschnitts 25a des ersten Statorabschnitts 28 angelegt.
Nachdem die Kolben 9 an die vorbestimmten Positionen gebracht sind, wird ein Erregerstrom durch den ersten Statorabschnitt 28 und den zweiten Statorabschnitt 29 so gebracht, dass das Kraftstoffzuführsystem 2 aktiviert wird.
Es sei bemerkt, dass die Anlegemuster der Antriebsimpulse zum Führen eines Erregerstroms, mit dem die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen gebracht werden, durch die Spulen 25 nicht darauf beschränkt sind. Beispielsweise, wie es in 8 gezeigt ist, kann eine Spannung zwischen die Anschlüsse T1 und T2 des Spulenabschnitts 25a des ersten Statorabschnitts 28 angelegt werden, wenn die Zündung ausgeschaltet ist.
Wie es oben beschrieben ist, wird in dem Kraftstoffzuführsystem 2 dieser Ausführungsform ein vorbestimmter Erregerstrom durch die Spulen 25 des Schrittmotors 19 vor der Aktivierung gebracht bzw. geführt, um die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen zu bringen. Folglich kann eine Schwankung bezüglich der Zeit, die zum Verdichten des Kraftstoffs auf einen vorbestimmten Druck benötigt wird, verringert werden.
Ferner wird das Kraftstoffzuführsystem 2 in dem Zustand aktiviert, bei dem der Lastbetrag zum Verschieben des Kolbens 9 konstant ist. Folglich können Schwankungen im Verhalten des Schrittmotors 19 bei der Aktivierung verringert werden.
Ferner wird kein Sensor zum Detektieren der Position des Rotormagneten 23 benötigt, und folglich kann die Struktur des Kraftstoffzuführsystems 2 vereinfacht werden.
Ferner wird ein Erregerstrom so durch die Spule 25 des ersten Statorabschnitts 28 geführt, dass der Kolben an eine vorbestimmte Positionen gebracht wird, und anschließend wird der Erregerstrom so durch die Spule 25 des zweiten Statorabschnitts 29 geführt, dass das Kraftstoffzuführsystem 2 aktiviert wird. Folglich ist es möglich, die Erzeugung von Geräuschen und von Rhythmusstörungen (step-out) zu unterdrücken, um dadurch die Stabilität und Zuverlässigkeit des Kraftstoffzuführsystems 2 zu verbessern.
Ferner werden die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen gebracht, und anschließend wird die Impulsrate der Spannung, die an die Spulen 25 angelegt wird, um einen vorbestimmten Zeitraum verringert. Folglich kann die Erzeugung von Rhythmusstörungen (step-out) des Schrittmotors 19 bei der Aktivierung unterdrückt werden, und der Kraftstoff kann zuverlässig verdichtet werden. Ferner, selbst in einem trockenen Zustand, in dem der Kraftstoff nicht ausreichend in dem Kraftstoffzuführsystem 2. verteilt ist, kann das Auftreten eines Kolbenfressers zwischen dem Zylinder 8 und dem Kolben 9 unterdrückt werden.
Ferner ist bei der Kolbenverschiebeeinheit 20 die Feder 30 in der Richtung des Hervorstehens des Kolbens 9 von dem Zylinder 8 vorgespannt, und ist die Platte 31 schräg an dem führenden Ende der Welle 22 des Schrittmotors 19 befestigt, um den Kolben 9 gegen die Vorspannkraft der Feder 30 aufgrund der Drehung zusammen mit der Welle 22 zu drücken. Folglich kann die Vielzahl von Kolben 9 an die vorbestimmten Positionen gebracht werden.
Ferner sind die sechs Zylinder 8 und die sechs Kolben 9 gleichwinklig vorgesehen, und daher kann der Betrag des zu verdichtenden Kraftstoffs vergrößert werden, verglichen mit einem Kraftstoffzuführsystem, in dem ein Zylinder 8 und ein Kolben 9 vorgesehen sind.
Ferner, wenn betrachtet von der axialen Richtung der Welle 22 wird, sind der unterste Abschnitt der Platte 31 und das Zentrum des Magnetpols des Rotormagneten 23 miteinander in Übereinstimmung gebracht. Folglich, wenn eine Vielzahl von Kraftstoffzuführsystemen hergestellt wird, kann die Schwankung bezüglich der Zeit, die zum Verdichten des Kraftstoffs auf einen vorbestimmten Druck benötigt wird, bei den Kraftstoffzuführsystemen verringert werden.
Ferner weist die Spule 25 zwei Phasen auf. Ein Erregerstrom tritt durch eine Phase, um die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen zu bringen, und anschließend tritt ein Erregerstrom durch die andere Phase, während der Erregerstrom so durch die eine Phase tritt, dass die Aktivierung des Kraftstoffzuführsystems gestartet wird. Folglich kann das Kraftstoffzuführsystem immer in dem Zustand aktiviert werden, in dem sich die Kolben 9 an vorbestimmten Positionen befinden.
Ferner wird der Schrittmotor 19 verwendet, und folglich kann der Kolben 9 mit einer einfachen Struktur an eine vorbestimme Position gebracht werden.
Es sei bemerkt, dass die oben genante Ausführungsform den Schrittmotor 19 einer unipolaren Antriebsart beschreibt, in der ein Erregerstrom durch irgendeine umgeschaltete der Spulen 25, die mittels doppeladriger Wicklung aufgebaut sind, tritt. Selbstverständlich ist die Art des Schrittmotors 19 darauf nicht beschränkt, sondern kann von irgendeiner bipolaren Art sein, in der ein Erregerstrom in der Richtung so verändert wird, dass dieser durch die Spulen 25 tritt.
Ferner beschreibt die oben erwähnte Ausführungsform auch das Kraftstoffzuführsystem 2, in dem irgendeiner der Kolben 9 unter Verwendung der Platte 31 so an den untersten Punkt D_L davon gedrückt wird, dass dieser an eine vorbestimmte Position gebracht wird. Selbstverständlich ist die Art des Kraftstoffzuführsystems 2 darauf nicht beschränkt.
Das Kraftstoffzuführsystem 2, das die folgende Struktur aufweist, kann angewendet werden, indem eine vorbestimmte Position des Kolbens 9 bestimmt wird, bei der die optimale Druckanstiegszeit erhalten wird, im Hinblick auf das Volumen der Röhren von dem Kraftstoffzuführsystem 2 zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4, und die Platte 31 schräg an der Welle 22 in einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Position des Magnetpols des Rotormagneten 23 so befestigt ist, dass der Kolben 9 an der vorbestimmten Position angehalten wird.
Zweite Ausführungsform
9 ist eine Draufsicht eines Hauptabschnitts des Schrittmotors 19 des Kraftstoffzuführsystems 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 10 ist ein Graph der eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel der Welle 22 und Hubbeträgen der Kolben 9 von 9 zeigt.
In den 9 und 10 sind drei Kolben 9 in Umfangsrichtung entsprechend an Positionen P1 bis P3 angeordnet.
Die drei Zylinder und die drei Kolben 9 sind gleichwinklig in dem Kraftstoffzuführsystem 2 dieser Ausführungsform angeordnet.
In dem Fall des Fließens des Erregerstroms durch die Spule 25 des ersten Statorabschnitts 28, sodass die gebogenen Abschnitte 26a der ersten elektromagnetischen Stahlplatte 26 die N-Pole bilden und die gebogenen Abschnitte 27a der zweiten elektromagnetischen Stahlplatte 27 die S-Pole bilden, wenn der Kolben 9 an der Position P1, der Position P2 oder der Position P3 unter Verwendung der Platte 31 an dem untersten Punkt D_L davon gedrückt ist, sind die Hubbeträge der Kolben 9 durch Punkte, dargestellt, die durch die Schnittpunkte der Wellen und der gestrichelten Linie B von 10 erhalten werden. Inzwischen, wenn sich der unterste Punkt D_L der Platte 31 zwischen den Positionen P1 und P2, den Positionen P2 und P3 oder den Positionen P3 und P1 befindet, sind die Hubbeträge der Kolben 9 durch die Punkte dargestellt, die durch die Schnittpunkte der Wellen und der gestrichelten Linie C von 10 erhalten werden.
Der weitere Aufbau ist gleich dem der ersten Ausführungsform.
In dem Kraftstoffzuführsystem 2 dieser Ausführungsform wird ein vorbestimmter Erregerstrom durch die Spule 25 des Schrittmotors 19 vor der Aktivierung so geführt, dass die Positionen des Kolbens 9 in zwei Muster unterteilt werden. Folglich können Schwankungen bezüglich der Zeit verringert werden, die zum Verdichten des Kraftstoffs auf einen vorbestimmten Druck benötigt wird.
Dritte Ausführungsform
11 ist eine Draufsicht eines Hauptabschnitts des bürstenlosen DC-Motors 32 des Kraftstoffzuführsystems 2 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Kraftstoffzuführsystem 2 dieser Ausführungsform enthält den bürstenlosen DC-Motor 32, der als ein Synchronmotor fungiert, der durch eine U-Phase, V-Phase und W-Phase aufgebaut ist.
Der bürstenlose DC-Motor 32 weist den vierpoligen Rotormagneten 23 auf, und der N-Pol und S-Pol des Rotormagneten 23 sind gleichwinklig so angeordnet, dass diese zueinender benachbart sind.
Ferner weist der bürstenlose DC-Motor 32 ein Paar von elektromagnetischen Stahlplatten der U-Phase 33, die mit Spulen der U-Phase (nicht gezeigt) vorgesehen sind, ein Paar von elektromagnetischen Stahlplatten der V-Phase 34, die mit Spulen der V-Phase (nicht gezeigt) vorgesehen sind, und ein Paar von elektromagnetischen Stahlplatten der W-Phase 35 auf, die mit Spulen der W-Phase (nicht gezeigt) vorgesehen sind, auf.
Die elektromagnetischen Stahlplatten der U-Phase, V-Phase und W-Phase 33, 34 und 35 sind radial um den Rotormagneten 23 als Zentrum angeordnet. Die entsprechenden Paare der elektromagnetischen Stahlplatten der U-Phase, V-Phase und W-Phase 33, 34 und 35 sind so angeordnet, dass diese einander zugewandt sind.
Die vier Zylinder 8 und die vier Kolben 9 sind gleichwinklig angeordnet.
In dem bürstenlosen DC-Motor 32 wird ein Erregerstrom sequentiell umgeschaltet, um von der U-Phase zur V-Phase, U-Phase zur W-Phase, V-Phase zur W-Phase, V-Phase zur U-Phase, W-Phase zur U-Phase und W-Phase zur V-Phase zu fließen, um den Rotormagneten 23 zu drehen.
Ferner wird in dem bürstenlosen DC-Motor 32 eine induktive Spannung, die infolge der Drehung des Rotormagneten 23 erzeugt wird, in einer nicht erregten Phase, beispielsweise der W-Phase, detektiert, während des Fließens eines Erregerstroms von der U-Phase zur V-Phase, um die Position des Rotormagneten 23 zu berechnen. Ein Erregerstrom wird durch die U-Phase, V-Phase und W-Phase geschickt, während eines Umschaltens gemäß der Position des Rotormagneten 23.
Mit dieser Struktur kann der bürstenlose DC-Motor 32 im Vergleich mit einem Motor, der mit einem Sensor zum Detektieren der Position des Rotormagneten 23 vorgesehen ist, vereinfacht werden, was zu einer Verringerung der Größe führt.
Als nächstes wird der Betrieb beschrieben, mit dem ein vorbestimmter Erregerstrom durch den bürstenlosen DC-Motor 32 vor der Aktivierung des Kraftstoffzuführsystems 2 dieser Ausführungsform geschickt wird, um die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen zu bringen.
Zunächst wird der Erregerstrom von der U-Phase zur V-Phase geschickt, um den Rotormagneten 23 zu drehen, um an der Position anzuhalten, wo die Grenzen der elektromagnetischen Stahlplatten der U-Phase 33 und der elektromagnetischen Stahlplatten der V-Phase 34 und die Grenzen zwischen den S-Polen und N-Polen des Rotormagneten 23 einander zugewandt sind.
In diesem Fall sind die Spulen der W-Phase nicht angeregt, um die Position des gedrehten Rotormagneten 23 zu detektieren.
Mit dieser Struktur wird ein Erregerstrom geeignet umgeschaltet, um durch die U-Phase, V-Phase und W-Phase gleichzeitig mit der Aktivierung des Kraftstoffzuführsystems 2 zu fliegen.
Wenn der Rotormagnet 23 angehalten hat und der Kolben 9 an der Position P1 unter Verwendung der Platte 31 an der untersten Position D_L davon gedrückt ist, befindet sich einer der Kolben 9 an der obersten Position, befindet sich ein weiterer der Kolben 9 an der untersten Position und befinden sich die restlichen zwei Kolben 9 an Positionen der halben Höhe bezüglich der obersten Position.
Inzwischen, wenn der Kolben 9 an der Position P3 unter Verwendung der Platte 31 an der untersten Position D_L davon gedrückt ist, befindet sich einer der Kolben 9 an der obersten Position, befindet sich ein weiterer der Kolben 9 an der untersten Position und befinden sich die restlichen zwei Kolben 9 an Positionen der halben Höhe bezüglich der obersten Position.
Mit anderen Worten, selbst wenn irgendeiner der Kolben 9 an der Position P1 oder P3 unter Verwendung der Platte 31 an dem untersten Punkt D_L davon gedrückt ist, werden die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen gebracht.
Mit dieser Struktur ist es möglich, den vorbestimmten Erregerstrom durch die Spulen des bürstenlosen DC-Motors 32 vor der Aktivierung des Kraftstoffzuführsystems 2 zu schicken, um die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen zu bringen.
Ferner wird ein vorbestimmter Erregerstrom durch die Spulen des bürstenlosen DC-Motors 32 vor der Aktivierung des Kraftstoffzuführsystems 2 geschickt, um den Rotormagneten 23 an eine vorbestimmte Position zu bringen, und folglich wird der Antrieb des bürstenlosen DC-Motors 32 gestartet, während die Positionen des Rotormagneten 23 fest sind. Folglich kann die Position des Rotormagneten 23 unverzüglich detektiert werden, und folglich kann der bürstenlose DC-Motor 32 innerhalb eines festen Zeitraums aktiviert werden.
Der weitere Aufbau ist gleich dem der ersten Ausführungsform.
Wie es oben beschriebne ist, wird der bürstenlose DC-Motor 32 in dem Kraftstoffzuführsystem 2 dieser Ausführungsform verwendet. Folglich ist es möglich, einen vorbestimmten Erregerstrom durch die Spulen des bürstenlosen DC-Motors 32 vor der Aktivierung des Kraftstoffzuführsystems 2 zu schicken, um die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen zu bringen, und ist es möglich, die Spulen der nicht angeregten Phase zu verwenden, um die Position des gedrehten Rotormagneten 23 zu detektieren.
Ferner werden die Kolben 9 an vorbestimmte Positionen gebracht, um den Rotormagneten 23 an eine vorbestimmte Position zu bringen, und folglich können Schwankungen bezüglich der Zeit, die für die Aktivierung es bürstenlosen DC-Motors 32 benötigt wird, verringert werden. Als Folge davon können Schwankungen bezüglich der Zeit, die zum Verdichten des Kraftstoffs auf den vorbestimmten Druck benötigt wird, verringert werden, und Aktivierungseigenschaften des bürstenlosen DC-Motors 32 können verbessert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-52663 A [0002]

Claims

Kraftstoffzuführsystem (2), das umfasst: einen Motor; und ein Kolbenverschiebemittel (20) zum Verschieben eines Kolbens (9) in einem Zylinder (8) durch einen Antriebsbetrieb des Motors, wobei das Kraftstoffzuführsystem (2) aufgebaut ist, um Kraftstoff in den Zylinder (8) anzusaugen, den Kraftstoff zu verdichten und den Kraftstoff aus dem Zylinder (8) abzugeben, durch einen Verschiebungsbetrieb des Kolbens (9), bei dem: der Motor einen Synchronmotor umfasst; und der Kolben (9) durch Ermöglichen eines vorbestimmten Erregerstroms durch eine Spule (25) des Synchronmotors vor einer Aktivierung des Motors zu fließen, an eine vorbestimmte Position gebracht wird.
Kraftstoffzuführsystem (2) nach Anspruch 1, bei dem das Kolbenverschiebemittel (20) umfasst: eine Feder (30) zum Vorspannen des Kolbens (9) in eine Richtung, um von dem Zylinder (8) hervorzustehen; und eine Platte (31), die schräg an einem führenden Ende einer Welle (22) des Motors befestigt ist und zusammen mit der Welle (22) so gedreht wird, dass der Kolben (9) gegen eine Vorspannkraft der Feder (30) gedrückt wird.
Kraftstoffzuführsystem (2) nach Anspruch 2, bei dem der Zylinder (8) und der Kolben (9) eine Vielzahl von Zylindern (8) und Kolben (9) umfasst, die gleichwinklig vorgesehen sind.
Kraftstoffzuführsystem (2) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Platte (31) einen Abschnitt in der Nähe des Zylinders (8) aufweist, wobei der Abschnitt an eine vorbestimmte relative Position bezüglich einer Polposition eines Rotormagneten (23) des Synchronmotors gebracht wird, wenn von einer Axialrichtung der Welle (22) betrachtet wird.
Kraftstoffzuführsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem: die Spulen (25) eine Vielzahl von Phasen aufweisen; und der Kolben (9) durch Ermöglichen des Erregerstroms, durch eine vorbestimmte Phase der Vielzahl von Phasen zu fließen, an eine vorbestimmte Position gebracht wird, und anschließend der Erregerstrom durch andere Phasen geschickt wird, während dieser durch die vorbestimmte Phase fließt, um dadurch eine Aktivierung des Motors zu starten.
Kraftstoffzuführsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Synchronmotor einen Schrittmotor (19) umfasst.
Kraftstoffzuführsystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Synchronmotor einen bürstenlosen DC-Motor (32) umfasst.