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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Steuereinrichtungen zum Steuern
von Kraftstoffpumpenantriebsmotoren, die einen Kommutator und Bürsten
haben.
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Die
japanische offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 2008-79388 offenbart eine Kraftstoffpumpe, die einen
Motor aufweist. Die Kraftstoffpumpe ist angepasst, Kraftstoff zu
pumpen, der innerhalb eines Kraftstofftanks gespeichert ist, und
den Kraftstoff an einen Motor zuzuführen. In Abhängigkeit
von Betriebsbedingungen des Motors kann die Kraftstoffpumpe zwischen
zwei Modi geschaltet werden, die einen Modus mit hoher Strömungsrate
und einen Modus mit niedriger Strömungsrate beinhalten.
Um eine hohe Strömungsrate zu erzielen, wird eine auf den Motor
aufgebrachte Spannung erhöht (auf beispielsweise etwa 12
V), um die Rotationsgeschwindigkeit des Motors zu erhöhen.
Somit wird die Rotationsgeschwindigkeit eines Flügelrads
(Schaufel) erhöht, damit die Strömungsrate des
gepumpten Kraftstoffs erhöht wird. Andererseits wird zum
Erzielen einer niedrigen Strömungsrate eine auf den Motor
aufgebrachte Spannung verringert (auf beispielsweise etwa 7 V), um
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors zu reduzieren.
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Bei
dem Motor der oben stehenden Veröffentlichung ist es möglich,
dass ein elektrischer Widerstandsfilm zwischen dem Kommutator und
den Bürsten während des Betriebs des Motors erzeugt wird.
Da jedoch eine elektrische Entladung zwischen dem Kommutator und
den Bürsten möglicherweise erzeugt wird, ist es
möglich, dass der elektrische Widerstandsfilm in einem
gewissen Ausmaß durch die Entladungsenergie zerstört
wird.
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Wenn
beispielsweise die auf den Kraftstoffpumpenmotor aufgebrachte Spannung
auf eine hohe Spannung (beispielsweise 12 V) gesetzt wird, wie es in 7(B) gezeigt ist, ist es möglich, den
elektrischen Widerstandsfilm ausreichend durch die Entladungsenergie
zu zerstören, so dass das Wachstum des elektrischen Widerstandsfilms
zwischen dem Kommutator und den Bürsten verhindert werden kann.
Daher nimmt der elektrische Widerstand zwischen dem Kommutator und
den Bürsten des Kraftstoffpumpenmotor nicht mit der Zeit
zu, und die Rotationsgeschwindigkeit des Motors kann im Wesentlichen
konstant gehalten werden. Somit, wie es in 7(A) gezeigt
ist, ist es möglich, dass die Strömungsrate des
durch die Kraftstoff pumpe gepumpten Kraftstoffs nicht mit der Zeit
von einer anfänglichen Strömung QM ausgehend abnimmt
und sie kann konstant gehalten werden.
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Wenn
jedoch die auf den Kraftstoffpumpenmotor aufgebrachte Spannung auf
eine niedrige Spannung (z. B. 7 V) gesetzt wird, wie es in 7(D) gezeigt ist, ist es möglich, dass
der elektrische Widerstandsfilm nicht ausreichend zerstört
wird, da die Entladungsenergie klein ist. Daher ist es möglich,
dass der elektrische Widerstandsfilm nach und nach wächst,
so dass der Kontaktwiderstand zwischen dem Kommutator und den Bürsten
größer wird, so dass die Rotationsgeschwindigkeit
des Kraftstoffpumpenmotors nach und nach abnimmt. Somit nimmt die
Strömungsrate des von der Kraftstoffpumpe gepumpten Kraftstoffs
mit der Zeit ausgehend von der anfänglichen Strömungsrate
QL ab. Als Folge gibt es die Möglichkeit, dass eine nicht
ausreichende Beschleunigung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors
hervorgerufen wird, wenn die Kraftstoffpumpe während einer
langen Zeit betrieben wird, wenn der Strömungsratenmodus
für den gepumpten Kraftstoff geschaltet ist, dass die anfängliche
Strömungsrate QL vorgesehen wird oder dass ein Modus mit
geringer Strömungsrate vorgesehen wird.
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Daher
besteht in diesem Gebiet eine Notwendigkeit für einen Kraftstoffpumpenmotor,
der verhindern kann, dass eine Strömungsrate eines gepumpten
Kraftstoffes abnimmt, dass sie niedriger als ein tolerierbarer Bereich
ist, wenn der Motor in einen Betriebsmodus mit geringer Spannung
geschaltet ist.
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Ein
Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung enthält
eine Steuereinrichtung, die in der Lage ist, eine hohe Spannung
auf einen Motor einer Kraftstoffpumpe während einer geeigneten
Zeitdauer während eines Betriebs des Motors mit niedriger Spannung
aufzubringen.
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Zusätzliche
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
unmittelbar nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung
zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten
Zeichnungen verständlich, in denen:
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1(A) eine schematische Schaltkreiskonfiguration
einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Kraftstoffpumpenmotors
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist;
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1(B) ein schematisches Diagramm ist, das unterschiedliche
Wellenformen eines dem Motor zugeführten Stroms zeigt;
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2(A) ein Diagramm ist, das eine Änderung
einer Strömungsrate eines Kraftstoffs über die Zeit
zeigt;
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2(B) ein Diagramm ist, das eine Änderung
einer auf den Kraftstoffpumpenmotor aufgebrachten Spannung zeigt;
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3 eine
vertikale Querschnittsansicht der Kraftstoffpumpe ist;
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4(A) eine Draufsicht ist, die das Verhältnis
zwischen einem Kommutator und Bürsten des Kraftstoffpumpenmotors
zeigt;
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4(B) ein schematisches Verdrahtungsdiagramm des
Kraftstoffpumpenmotors ist;
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4(C) und 4(D) Seitenansichten
eines Teils des Kraftstoffpumpenmotors sind, die das Verhältnis
zwischen dem Kraftstoffpumpenmotor und einer der Bürsten
zeigen;
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5(A) ein Diagramm ist, das eine Änderung
einer Strömungsrate des gepumpten Kraftstoffs über
die Zeit zeigt;
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5(B) ein Diagramm ist, das eine Änderung
einer auf den Kraftstoffpumpenmotor aufgebrachten Spannung über
die Zeit zeigt;
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6 eine
schematische Schaltkreiskonfiguration einer Steuereinrichtung zum
Steuern eines Kraftstoffpumpenmotors gemäß einer
alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist;
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7(A) und 7(B) ein
Diagramm, das eine Änderung einer Strömungsrate
eines durch eine bekannte Kraftstoffpumpe gepumpten Kraftstoffs zeigt,
und ein Diagramm, das eine konstante Spannung über die
Zeit zeigt, jeweils sind, wenn eine hohe Spannung auf den bekannten
Kraftstoffpumpenmotor aufgebracht wird; und
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7(C) und 7(D) ein
Diagramm, das eine Änderung der Strömungsrate
des durch die bekannte Kraftstoffpumpe gepumpten Kraftstoffs zeigt, und
ein Diagramm, das eine konstante Spannung über die Zeit
zeigt, jeweils sind, wenn eine niedrige Spannung auf den bekannten
Kraftstoffpumpenmotor aufgebracht wird.
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Jedes
der zusätzlichen Merkmale und jede der Lehren, die oben
stehend und nachfolgend offenbart sind, kann getrennt oder in Verbindung
mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden, um verbesserte
Steuereinrichtungen zum Steuern von Motoren von Kraftstoffpumpen
zu versehen. Repräsentative Beispiele der vorliegenden
Erfindung werden nun im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, wobei die Beispiele viele dieser zusätzlichen
Merkmale und Lehren sowohl getrennt als auch in Verbindung miteinander
verwenden. Diese detaillierte Beschreibung soll einem Fachmann auf
dem Gebiet lediglich weitere Einzelheiten zum Umsetzen von bevorzugten
Aspekten der vorliegenden Lehren geben und soll den Rahmen der Erfindung
nicht begrenzen. Nur die Ansprüche definieren den Rahmen
der beanspruchten Erfindung. Daher müssen Kombinationen
von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden detaillierten
Beschreibung offenbart sind, nicht unbedingt die Erfindung im breitesten
Sinne in die Praxis umsetzen und werden stattdessen lediglich dazu
gelehrt, speziell repräsentative Beispiele der Erfindung
zu beschreiben. Ferner können verschiedene Merkmale der
repräsentativen Beispiele und der abhängigen Ansprüche
auf Arten und Weisen kombiniert werden, die nicht speziell aufgezählt
sind, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen
der vorliegenden Lehren vorzusehen.
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In
einer Ausführungsform enthält eine Steuereinrichtung
zum Steuern eines Motors einer Kraftstoffpumpe, der einen Kommutator
und Bürsten aufweist, eine Spannungsaufbringeinrichtung
und eine Spannungsschalteinrichtung. Die Spannungsaufbringeinrichtung
ist betreibbar, selektiv eine erste Spannung und eine zweite Spannung
auf den Motor aufzubringen, wobei die zweite Spannung niedriger
als die erste Spannung ist. Die Spannungsschalteinrichtung ist in
der Lage, ein Spannungsschaltsignal zu der Spannungsaufbringeinrichtung
auszugeben, so dass die erste Spannung temporär auf den
Motor unter einer vorgegebenen Taktung während des Aufbringens
der zweiten Spannung an den Motor zum Antreiben des Motors aufgebracht wird.
Die erste Spannung ist festgelegt, dass sie einen Wert hat, der in
der Lage ist, elektrische Entladungen zwischen dem Kommutator und
den Bürsten zu erzeugen, einen elektrischen Widerstandsfilm
zu zerstören und das Wachstum des elektrischen Widerstandsfilms
zu unterbinden, wenn der elektrische Widerstandsfilm zwischen dem
Kommutator und den Bürsten erzeugt wird.
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Während
des Aufbringens der ersten Spannung (hohe Spannung) wird das Wachstum
des elektrischen Widerstandsfilm unterbunden, und daher wird eine
Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen dem Kommutator und den Bürsten über
die Zeit verhindert. Somit ist es möglich, dass die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors über die Zeit nicht absinkt und dass die Strömungsrate
des Kraftstoffes, der durch die Kraftstoffpumpe gepumpt wird, nicht gesenkt
wird.
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Andererseits
ist während des Aufbringens der zweiten Spannung (niedrige
Spannung) die Entladungsenergie gering, und es ist daher nicht möglich,
den elektrischen Widerstandsfilm ausreichend zu zerstören.
Daher ist es möglich, dass sich das Wachstum des elektrischen
Widerstandsfilms fortsetzt, dass der Kontaktwiderstand zwischen
dem Kommutator und den Bürsten erhöht wird. Somit
ist es möglich, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Motors über
die Zeit nach und nach absinkt.
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Die
erste Spannung wird jedoch temporär auf den Motor unter
einer vorgegebenen Taktung während des Aufbringens der
zweiten Spannung auf den Motor aufgebracht. Daher kann während
des Aufbringens der zweiten Spannung der elektrische Widerstandsfilm
durch die Entladungsenergie zerstört werden, die zwischen
dem Kommutator und den Bürsten erzeugt wird. Mit anderen
Worten kann temporär ein Reinigen eines Zwischenraums zwischen dem
Kommutator und den Bürsten mit einer vorgegebenen Taktung
durchgeführt werden. Daher kann verhindert werden, dass
der Kontaktwiderstand zwischen dem Kommutator und den Bürsten über
einen tolerierbaren Wert ansteigt. Somit ist es möglich
zu verhindern, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Motors absinkt,
dass sie niedriger als ein tolerierbarer Bereich ist, und folglich
kann verhindert werden, dass die Strömungsrate des Kraftstoffs
absinkt, dass sie niedriger als ein tolerierbarer Bereich ist.
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Die
Spannungsschalteinrichtung kann das Spannungsschaltsignal an die
Spannungsaufbringeinrichtung ausgeben, so dass die erste Spannung
auf den Motor aufgebracht wird, wenn eine Rotationsgeschwindigkeit
des Motors von einer Referenzrotationsgeschwindigkeit über
einen tolerierbaren Bereich hinaus während des Aufbringens
der zweiten Spannung an den Motor zum Antreiben des Motors abgesunken
ist. Dies kann ein Reinigen eines Zwischenraums zwischen dem Kommutator
und den Bürsten unter geeigneten Taktungen ermöglichen.
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Die
Spannungsaufbringeinrichtung kann einen Widerstand enthalten, der
die erste Spannung auf die zweite Spannung senken kann. Alternativ kann
die Spannungsaufbringeinrichtung eine Pulsbreite eines Spannungssignals
steuern, das auf den Motor aufgebracht wird, so dass eine mittlere
Spannung, die auf den Motor aufgebracht wird, selektiv auf die erste
Spannung oder die zweite Spannung eingestellt wird.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
Diese Ausführungsform bezieht sich auf einen Motor für
eine Kraftstoffpumpe, die beispielsweise für ein Kraftstoffzufuhrsystem
eines Autos verwendet werden kann. Bezug nehmend auf 3 kann
das Kraftstoffzufuhrsystem einen Kraftstoff F innerhalbs eines Kraftstofftanks
T an einen Einspritzer/an Einspritzer eines Motors liefern. Das Kraftstoffzufuhrsystem
enthält eine Kraftstoffpumpe 10, eine Kraftstoffdruckreguliereinrichtung
(nicht dargestellt) und einen Kraftstoffdurchlass usw.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist die Kraftstoffpumpe 10 als
eine motorintegrierte Pumpe gestaltet und enthält einen
Pumpenabschnitt 12 mit Flügelrad zum Ansaugen,
unter Druck setzen und Abgeben des Kraftstoffs F und einen Motorabschnitt 20 zum
Antreiben des Pumpenabschnitts 12. Der Pumpenabschnitt 12 ist
auf der unteren Seite des Motorabschnitts 20 angebracht
und weist einen unteren Bereich mit einer Ansaugöffnung 12e auf,
die zum Ansaugen des Kraftstoffs F vorgesehen ist. Ein Ansaugfilter
(nicht dargestellt) kann an der Ansaugöffnung 12e angebracht
sein. Wenn ein Flügelrad 14 des Pumpenabschnitts 12 sich
dreht, wird der Kraftstoff F in Pumpenabschnitt 12 gezogen,
innerhalb einer Strömungswegnut 15a, die innerhalb
des Pumpenabschnitts 12 definiert ist, unter Druck gesetzt
und in den Motorabschnitt 20 über eine Verbindungsöffnung (nicht
dargestellt) abgegeben. Wenn der aus der Verbindungsöffnung
abgegebene Kraftstoff nach oben durch den Motorabschnitt 20 strömt,
kann der Kraftstoff den Motorabschnitt 20 kühlen
und schmieren und einen Drehbereich des Motorabschnitts 20 reini gen.
Danach kann der Kraftstoff von einer Abgabeöffnung 17 abgegeben
werden, die an einem oberen Ende der Kraftstoffpumpe 10 vorgesehen
ist. Der aus der Abgabeöffnung 17 abgegebene Kraftstoff
wird durch einen Hochdruckfilter (nicht dargestellt) gefiltert,
auf einen vorgegebenen Druck durch die Druckreguliereinrichtung
reguliert und nachfolgend an den Einspritzer/die Einspritzer des
Motors über den Kraftstoffdurchlass geliefert.
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<Motorabschnitt>
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Der
Motorabschnitt 20 ist eine Antriebsquelle des Pumpenabschnitts 12 und
enthält eine Drehwelle 21, die ein unteres Ende 21d aufweist,
an dem das Flügelrad 14 koaxial angefügt
ist, dass es sich zusammen mit der Drehwelle 21 dreht.
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Der
Motorabschnitt 20 ist ein zweipoliger und achtschlitziger
Gleichstrommotor und enthält einen zylindrischen Stator 24 mit
Permanentmagneten und einen Anker 22, der koaxial innerhalb
des Stators 24 angeordnet ist und von dem Stator 24 einen
gleichmäßigen Abstand in der Umfangsrichtung beabstandet
ist. Die Drehwelle 21 ist koaxial zu dem Anker 22 montiert
und weist ein oberes und unteres Ende auf, die von dem oberen und
unteren axialen Ende des Ankers 22 vorstehen. Das untere
Ende der Drehwelle 21 ist durch ein Lager 12j gestützt,
das an einem Gehäuse 12h des Pumpenabschnitts 12 montiert
ist, und das obere Ende der Drehwelle 21 ist durch ein Lager 18j gestützt,
das an einer Abdeckung 18 des Kraftstoffpumpenmotors 20 montiert
ist.
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Acht
lineare Schlitze 22s sind in der Außenumfangsoberfläche
des Ankers 22 geformt und erstrecken sich parallel zu einer
axialen Richtung des Ankers 22. Die linearen Schlitze 22s sind
gleichmäßig voneinander in der Umfangsrichtung
beabstandet. Vier Spulen C1, C2, C3 und C4 sind um die äußere
Umfangsoberfläche des Ankers 22 unter Verwendung
der jeweiligen linearen Schlitze 22s gewunden (siehe 4(B)). Wie es in 4(A) gezeigt
ist, ist ein Kommutator 25, der acht Kommutatorsegmente 25m enthält
(anschließend auch als „Nr. 1 bis 8 Segmente 25m” bezeichnet)
am Umfang der Drehwelle 21 befestigt. Gegenüberliegende
Enden der vier Spulen C1 bis C4 sind mit den acht Kommutatorsegmenten 25m jeweils
in einer vorgegebenen Reihenfolge verbunden, wie es in 4(B) gezeigt ist. Daher sind die vier Spulen C1
bis C4 mit den jeweiligen Kommutatorsegmenten 25m des Kommutators 25 verbunden,
wobei sie elektrisch voneinander isoliert sind. 4(B) zeigt das Kommutatorsegment 25 in
abgewickelter Form.
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Bürsten
B1 und B2, die auf der Seite des Stators 24 vorgesehen
sind, sind verschiebbar beweglich gegen den Kommutator 25 gepresst.
Die Bürsten B1 und B2 sind auf einer gegenüberliegenden
Seite im Bezug auf die zentrale Achse des Stators 24 positioniert.
Die Bürsten B1 und B2 sind mit einer positiven Anschlussseite
und einer negativen Anschlussseite einer elektrischen Stromquelle
jeweils verbunden.
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<Steuereinrichtung
für den Kraftstoffpumpenmotor>
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Wie
es in 1 dargestellt ist, ist eine
Steuereinrichtung 40 zum Steuern des Kraftstoffpumpenmotors 20 durch
eine Spannungsaufbringeinrichtung 43 und eine Motorsteuereinheit
(ECU), die ein Spannungsschaltsignal an die Spannungsaufbringeinrichtung 43 ausgeben
kann, gebildet. Die Spannungsaufbringeinrichtung 43 ist
gestaltet, dass sie selektiv eine erste Spannung (z. B. etwa 12
V) oder eine zweite Spannung (z. B. etwa 7 V) an den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufbringen
kann. Die erste Spannung kann gleich einer Stromquellenspannung
sein. Insbesondere enthält die Spannungsaufbringeinrichtung 43 ein
Relais 45, das zwischen einer Seite eines Hochspannungsschaltkreises 46 und
einer Seite eines Niedrigspannungsschaltkreises 47 in Abhängigkeit
von dem Ausgabesignal der ECU schalten kann.
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Wenn
das Relais 45 auf die Seite des Hochspannungsschaltkreises 46 geschaltet
ist, wird die erste Spannung, die gleich der Stromquellenspannung
ist, auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufgebracht. Wenn
andererseits das Relais 45 auf die Seite des Niedrigspannungsschaltkreises 47 geschaltet ist,
wird die Stromquellenspannung auf die zweite Spannung durch einen
Widerstand R gesenkt, so dass die zweite Spannung auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufgebracht
wird.
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Wie
oben beschrieben gibt die ECU das Schaltsignal an die Spannungsaufbringeinrichtung 43 aus.
Zusätzlich kann die ECU temporär das Schaltsignal
an die Spannungsaufbringeinrichtung 43 zum Schalten von
der zweiten Spannung auf die erste Spannung ausgeben, wenn die gegenwärtige Rotationsgeschwindigkeit
des Kraftstoffpumpenmotors 20 von einer Referenzrotationsgeschwindigkeit, die
der zweiten Spannung entspricht, um einen vorbestimmten Wert abgefallen
ist. Dabei ist die Referenzrotationsgeschwindigkeit eine Rotationsgeschwindigkeit
des Kraftstoffpumpenmotors 20, wenn die Kraftstoffpumpe 10 den
Kraftstoff F bei einer Strömungsrate QL, die in 2(A) gezeigt ist, pumpt.
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Die
ECU kann die Rotationsgeschwindigkeit des Kraftstoffpumpenmotors 20 basierend
auf einem Stromsignal des Kraftstoffpumpenmotors 20 berechnen,
das an einem Shunt-Widerstand Sh erhalten wird. Beispielsweise bewegen
sich während einer Umdrehung des Kraftstoffpumpenmotors 20 alle
der Nr. 1 bis Nr. 8 Kommutatorsegmente 25m des Kommutators 25 abwechselt,
dass sie auf der Bürste B1 gleiten. Daher strömt
der Strom durch die Spulen C1 bis C4 in der Reihenfolge C1-C2-C3-C4-C1-C2-C3-C4
(siehe 4(B)). Die ECU überwacht
die Wellenformen des auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufgebrachten
Stroms und bestimmt, dass der Kraftstoffpumpenmotor 20 sich
um eine Umdrehung gedreht hat, wenn acht Spitzen der Wellenformen
erfasst worden sind.
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Dann
vergleicht die ECU die Zeit TS für eine Umdrehung bei der
Referenzrotationsgeschwindigkeit mit einer tatsächlichen
Zeit TL, die durch die oben angegebene Erfassung der Spitzen der
Stromwellenformen bestimmt wird. Wenn eine Differenz (TL – TS)
zwischen diesen Zeiten TS und TL eine tolerierbare Zeit tw übersteigt,
gibt die ECU das Schaltsignal zu der Spannungsaufbringeinrichtung 43 während
einer vorgegebenen Zeitdauer ΔT aus, dass von der zweiten
Spannung auf die erste Spannung geschaltet wird. Dabei kann die
Zeitdauer ΔT nach dem Schalten von der zweiten Spannung
zu der ersten Spannung und vor dem Zurückkehren von der
ersten Spannung zu der zweiten Spannung auf eine Zeitdauer zwischen
0,1 bis 60 Sekunden eingestellt werden.
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<Betrieb
der Steuereinrichtung>
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Um
die Strömungsrate des durch die Kraftstoffpumpe 10 gepumpten
Kraftstoffs auf eine hohe Strömungsrate QM in Abhängigkeit
von dem Betriebszustand des Motors zu schalten, gibt die ECU ein
Signal an die Spannungsaufbringeinrichtung 43 aus, um das
Relais 45 auf die Seite des Hochdruckschaltkreises 46 zu
schalten. Dann wird die erste Spannung auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufgebracht,
dass die Rotation mit hoher Geschwindigkeit des Kraftstoffpumpenmotors 20 hervorgerufen
wird. Als Folge nimmt die Rotationsgeschwindigkeit des Flügelrads 14 der
Kraftstoffpumpe 10 zu, dass die hohe Strömungsrate
QM des gepumpten Kraftstoffs erzielt wird (siehe 7(A) und 7(B)).
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Wie
vorher in Verbindung mit dem Stand der Technik beschrieben, kann
ein elektrischer Widerstandsfilm zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 während des Betriebs des
Kraftstoffpumpenmotors 20 gebildet werden. Elektrische Entladungen
können jedoch an Bereichen, die durch „xx---” in 4(D) angegeben sind, zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 während des Betriebs des
Kraftstoffpumpenmotors 20 erzeugt werden, und daher kann
der elektrische Widerstandsfilm durch die Energie der elektrischen
Entladungen zerstört werden.
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Wenn
beispielsweise die auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufgebrachte
Spannung auf die erste Spannung gesetzt ist (d. h. hohe Spannung
von etwa 12 V), kann der elektrische Widerstandsfilm durch die Entladungsenergie
zerstört werden, so dass ein mögliches Wachstum
des elektrischen Widerstandsfilm zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 unterbunden werden kann. Somit ist
es möglich, eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen
dem Kommutator 25 und den Bürsten B1 und B2 über
die Zeit zu verhindern. Als Folge kann die Rotationsgeschwindigkeit
des Kraftstoffpumpenmotors 20 aufrecht erhalten werden,
dass sie im Wesentlichen konstant ist, und die Strömungsrate des
durch die Kraftstoffpumpe 10 gepumpten Kraftstoffs muss
nicht von der anfänglichen hohen Strömungsrate
QM abfallen.
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Die
Strömungsrate des durch die Kraftstoffpumpe 10 gepumpten
Kraftstoffs kann von der hohen Strömungsrate QM auf die
niedrige Strömungsrate QL in Abhängigkeit von
dem Betriebszustand des Motors geändert werden. Somit gibt
die ECU ein Schaltsignal an die Spannungsaufringeinrichtung 43 zum
Schalten des Relais 45 von der Seite des Hochdruckschaltkreises 46 zu
der Seite des Niedrigdruckschaltkreises 47 aus. Daher wird
die zweite Spannung (d. h. niedrige Spannung von etwa 7 V) auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufgebracht,
so dass sich der Kraftstoffpumpenmotor 20 bei einer niedrigen Geschwindigkeit
dreht. Als Folge wird die Rotationsgeschwindigkeit des Flügelrads 14 der
Kraftstoffpumpe 10 gesenkt und die Strömungsrate
des gepumpten Kraftstoffs wird auf die niedrige Strömungsrate QL
verringert (siehe 2(A)).
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Im
Fall, dass die auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufgebrachte
Spannung jedoch auf die niedrige Spannung gesetzt ist, ist es möglich,
dass die Energie von elektrischen Entladungen zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 klein ist und möglicherweise
nicht ausreichend ist, um den elektrischen Widerstandsfilm zu zerstören.
In solch einem Fall kann der elektrische Widerstandsfilm wachsen,
dass eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 hervorgerufen wird, so dass die Rota tionsgeschwindigkeit
des Kraftstoffpumpenmotors 20 nach und nach abfällt.
Folglich ist es möglich, dass die Strömungsrate
des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffpumpe 10 gepumpt
wird, von der anfänglichen Strömungsrate QL mit
der Zeit abfällt, wie es in 2(A) gezeigt
ist.
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Wie
vorher beschrieben, vergleicht die ECU die Zeitdauer TS während
einer Umdrehung bei der Referenzrotationsgeschwindigkeit und die
Zeitdauer TL während einer Umdrehung bei der aktuellen
(gegenwärtigen) Rotationsgeschwindigkeit. Wenn die Differenz
(TL – TS) zwischen der Zeitdauer TS und der Zeitdauer TL
die tolerierbare Zeit tw übersteigt, mit anderen Worten,
wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 20 sich über
einen tolerierbaren Bereich hinaus von der Referenzrotationsgeschwindigkeit
gesenkt hat, gibt die ECU ein Signal zu der Spannungsaufbringeinrichtung 43 aus,
um die Spannung von der niedrigen Spannung auf die hohe Spannung
temporär während der vorgegebenen Zeitdauer ΔT
zu schalten. Daher kann der elektrische Widerstandsfilm, der zwischen
dem Kommutator 25 und den Bürsten B1 und B2 erzeugt
wird, durch die Entladungsenergie zerstört werden, und
ein Zwischenraum zwischen dem Kommutator 25 und den Bürsten B1
und B2 kann gereinigt werden. Somit ist es möglich, zu
verhindern, dass der Kontaktwiderstand zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 einen tolerierbaren Wert übersteigt,
und die Rotationsgeschwindigkeit des Kraftstoffpumpenmotors 20 muss
nicht von der Referenzrotationsgeschwindigkeit abfallen, dass sie
außerhalb eines tolerierbaren Bereichs liegt. Als Folge
muss die Strömungsrate des durch die Krafststoffpumpe 10 gepumpten
Kraftstoffs nicht von der anfänglichen Strömungsrate
QL über einen tolerierbaren Bereich hinaus abfallen.
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Gemäß der
Steuereinrichtung 40 für den Kraftstoffpumpenmotor 20 dieser
Ausführungsform wird die erste Spannung auf eine solche
Spannung gesetzt, die elektrische Entladungen zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 erzeugen kann und einen elektrischen
Widerstandsfilm, der zwischen dem Kommutator 25 und den
Bürsten B1 und B2 erzeugt wird, durch die erzeugten elektrischen
Entladungen zerstören kann, um das Wachstum des elektrischen
Widerstandsfilms zu verhindern. Somit ist es möglich, dass
während des Aufbringens der hohen Spannung auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 der
elektrische Widerstandsfilm nicht wächst und der Kontaktwiderstand
zwischen dem Kommutator 25 und den Bürsten B1
und B2 nicht mit der Zeit zunimmt. Als Folge ist es möglich,
dass die Rotationsgeschwindigkeit des Kraftstoffpumpenmotors 20 nicht über
die Zeit sinkt und die Strömungsrate des gepumpten Kraftstoffs
nicht von QM abfällt.
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Andererseits,
wenn die zweite Spannung (d. h. die niedrige Spannung von etwa 7
V) aufgebracht wird, kann die Entladungsenergie den elektrischen Widerstandsfilm
zwischen dem Kommutator 25 und den Bürsten B1
und B2 nicht genug zerstören. Daher ist es möglich,
dass der elektrische Widerstandsfilm wächst, dass der Kontaktwiderstand
zwischen dem Kommutator 25 und den Bürsten B1
und B2 zunimmt, was zu einer graduellen Abnahme der Rotationsgeschwindigkeit
des Kraftstoffpumpenmotors 20 führt.
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Wenn
jedoch die Rotationsgeschwindigkeit des Kraftstoffpumpenmotors 20 über
einen tolerierbaren Bereich hinaus abfällt, wird eine hohe
Spannung temporär auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 aufgebracht
(innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer ΔT), durch den Betrieb
der ECU und der Spannungsaufbringeinrichtung 43. Daher
kann der elektrische Widerstandsfilm, der zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 erzeugt ist, ausreichend während
des Aufbringens der hohen Spannung zerstört werden. Somit
kann der Zwischenraum zwischen dem Kommutator 25 und den
Bürsten B1 und B2 während der vorbestimmten Zeitdauer ΔT
gereinigt werden, so dass ein Kontaktwiderstand zwischen dem Kommutator 25 und
den Bürsten B1 und B2 gesenkt werden kann. Somit ist es
möglich, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Kraftstoffpumpenmotors 20 nicht
von der Referenzrotationsgeschwindigkeit gesenkt wird, dass sie
außerhalb eines tolerierbaren Bereichs ist. Als Folge ist
es möglich, dass die Strömungsrate des durch die
Kraftstoffpumpe 10 gepumpten Kraftstoffes nicht von der
anfänglichen Strömungsrate Q über einen
tolerierbaren Bereich hinaus abnimmt. Dies bedeutet, dass eine nicht
ausreichende Beschleunigung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors
nicht hervorgerufen wird, selbst wenn die Kraftstoffpumpe 10 während
einer langen Zeit betrieben wird, wobei die Strömungsrate
des gepumpten Kraftstoffs auf die anfängliche Strömungsrate
QL oder eine niedrige Strömungsrate geschaltet ist.
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Die
vorliegende Erfindung muss nicht auf die oben stehende Ausführungsform
begrenzt sein, sondern kann auf verschiedene Weisen modifiziert
werden. Beispielsweise wird gemäß der oben stehenden Ausführungsform
die erste oder hohe Spannung auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 während
der vorgegebenen Zeitdauer ΔT aufgebracht, wenn die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 20 gesenkt ist, dass sie außerhalb
eines tolerierbaren Bereichs liegt, während des Betriebs
mit niedriger Spannung des Kraftstoffpumpenmotors 20. Wie
es jedoch in 5(A) und 5(B) gezeigt
ist, ist es möglich, automatisch die erste oder hohe Spannung
auf den Kraftstoffpumpenmotor 20 während der vorgegebenen
Zeitdauer ΔT aufzubringen, jedes Mal, nachdem der Kraftstoffpumpenmotor 20 bei
der niedrigen Spannung während einer vorgegebenen Zeit
TM betrieben worden ist, wie z. B. 0.5 bis 2 Stunden, indem die
Zeitdauer des Niedrigspannungsbetriebs des Kraftstoffpumpenmotors 20 unter
Verwendung eines Timers gemessen wird.
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Wenngleich
die Spannungsaufbringeinrichtung 43 betreibbar ist, dass
sie zwischen der hohen Spannung und der niedrigen Spannung durch
das Relais 45 schaltet, ist es zusätzlich möglich,
eine Pulsbreite des Spannungssignals durch eine Kraftstoffpumpensteuerung
(FPC), die als ein Pulsbreitenmodulator dient, zu verändern,
um einen mittleren Wert der Spannung festzulegen, dass er ein Wert
einer hohen Spannung oder ein Wert einer niedrigen Spannung ist.
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Wenngleich
der Kraftstoffpumpenmotor 20 der oben stehenden Ausführungsform
als zweipoliger und achtschlitziger Gleichstrommotor beispielhaft dargestellt
ist, ist es möglich, die Anzahl der Schlitze nach Bedarf
zu verändern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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