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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung
und insbesondere eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung, welche
es einer Kraftstoffpumpe mit einer geringen Kapazität ermöglicht,
eine ausreichende Kraftstoffmenge einem Verbrennungsmotor zuzuführen.
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Aus
der JP 2-31566 Y2 ist eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bekannt. Diese Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung
umfasst eine elektronische Steuer/regeleinrichtung, die der Kraftstoffpumpe
in Synchronisation mit einem Zündsignal
für einen Verbrennungsmotor
ein gepulstes Treibersignal zuführt.
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Aus
der US-PS 4,554,634 ist ein elektronisch gesteuertes/geregeltes
Kraftstoffeinspritzsystem für einen
Verbrennungsmotor bekannt, bei dem die von einer elektrischen Kraftstoffpumpe
geförderte
Kraftstoffmenge gemäß verschiedenen
Steuer/Regel-Variablen berechnet wird.
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Aus
der
DE 36 10 064 A1 ist
eine Steuer/regeleinrichtung für
eine elektronische Kraftstoffpumpe eines Fahrzeugmotors bekannt,
welche die Förderleistung
der Kraftstoffpumpe abhängig
vom Kraftstoffbedarf einstellen kann.
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Aus
der
DE 43 12 952 A1 ist
eine Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung eines Fahrzeugmotors bekannt,
welche ein Steuerelement umfasst, das abhängig vom Kraftstoffbedarf die
Förderleistung
der Pumpe verändert.
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Wie
in den japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichungen JP 2-31566 Y2
und JP 6-14069 Y2 beschrieben, sind Steuer/Regeleinrichtungen zum Steuern/Regeln
einer elektrisch betriebenen Kraftstoffpumpe zum Zuführen von
Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor so gestaltet, daß ein Relaismittel
zwischen der Kraftstoffpumpe und einer Batterie angeschlossen ist,
wobei die Kraftstoffpumpe durch Öffnen/Schließen des
Relaismittels basierend auf einem Zündsignal für einen Motor intermittierend betätigt wird.
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4 ist ein Blockdiagramm,
das einen wesentlichen Abschnitt der oben beschriebenen Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung
vom Stand der Technik zeigt. Unter Bezugnahme auf 4 umfaßt eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung 3 einen
Thyristor (SCR) 301 als ein Relaismittel und einen Zündstromkreis 302.
Der Thyristor 301 ist zusammen mit einem Zündschalter 2 in
Reihe zwischen einer Kraftstoffpumpe 6 und einer Batterie 1 angeschlossen.
Eine Zündspule 5 und
eine Zündeinrichtung 4,
die miteinander in Reihe verbunden sind, sind parallel zur Batterie 1 durch
den Zündschalter 2 verbunden.
Ein Zündimpuls
wird von der Zündspule 5 dem
Zündstromkreis 302 zugeführt. Demgemäß wird der
Thyristor 301 bei jeder Zündung des Motors einmal geöffnet/geschlossen,
um auf diese Weise die Kraftstoffpumpe intermittierend zu betreiben.
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Der
Thyristor 301 besitzt als Relaismittel ohne mechanischen
Kontakt eine ausgezeichnete Haltbarkeit; jedoch besitzt er einen
großen
Spannungsabfall ΔV
an einem PN-Übergang.
Als Ergebnis ist die an der Kraftstoffpumpe 6 angelegte
Treiberspannung durch den Spannungsabfall ΔV niedriger als eine Batteriespannung.
Andererseits ist, wie in 5 gezeigt,
die Förderfähigkeit
der Kraftstoffpumpe im allgemeinen weitgehend von einer Treiberspannung
abhängig.
Demgemäß kann die
Kraftstoffpumpe keine ausreichende Kraftstoffmenge zuführen, wenn
die Treiberspannung, wie oben beschrieben, reduziert wird. Daher
tritt ein Problem auf, daß es
notwendig ist, eine Kraftstoffpumpe mit einer großen Kapazität zu verwenden,
d.h. eine groß dimensionierte
teure Kraftstoffpumpe, um eine ausreichende Kraftstoffmenge selbst
dann zuzuleiten, wenn die an die Kraftstoffpumpe angelegte Treiberspannung niedriger
als die Batteriespannung ist, falls der Thyristor als Relaismittel
verwendet wird.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist, das Problem der oben beschriebenen Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung
vom Stand der Technik zu lösen
und eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung bereitzustellen,
welche es einer Kraftstoffpumpe mit einer geringeren Kapazität erlaubt,
einem Verbrennungsmotor eine ausreichende Kraftstoffmenge zuzuführen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung mit den Merkmalen des neuen
Anspruchs 1 gelöst.
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Darüber hinaus
stellt die Erfindung die folgenden Anordnungen bereit:
- (1) eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung zum intermittierenden
Zuführen
eines Treibersignals zu einer elektrisch betätigten Kraftstoffpumpe zum
Zuführen
von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor in Synchronisation mit
einem Zündsignal
für den
Verbrennungsmotor, wobei ein Treibersignal der Kraftstoffpumpe gemäß einem
Betriebszustand eines Fahrzeugs kontinuierlich zugeführt wird;
und
- (2) eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung zum Steuern/Regeln
einer elektrisch betätigten Kraftstoffpumpe
zum Zuführen
von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor, wobei die Steuer/Regeleinrichtung
umfaßt:
ein Fahrzeugbetriebszustandbestimmungsmittel zur Erzeugung eines Fahrzeugbetriebszustandssignals,
das für
einen Betriebszustand eines Fahrzeugs repräsentativ ist; ein Vergleichsmittel
zum Vergleichen des Fahrzeugbetriebszustandssignals mit einem spezifischen
Wert; und ein Steuer/Regelmittel, um das Öffnen/Schließen der
Verbindung zwischen der Kraftstoffpumpe und einer Energieversorgungsleitung
gemäß dem durch
das Vergleichsmittel erhaltenen Vergleichsergebnis zu steuern/regeln.
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Gemäß dem oben
beschriebenen ersten Merkmal wird der Kraftstoffpumpe in einem spezifischen
Fahrzeugbetriebszustand ein Treibersignal kontinuierlich zugeführt, wodurch
die Kraftstoffpumpe den Förderbetrieb
wiederholt. Demgemäß ist es möglich, die
pro Zeiteinheit geförderte
Menge ohne Vergrößerung der
Kraftstoffpumpe zu erhöhen.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Merkmal (2) wiederholt die Kraftstoffpumpe den Förderbetrieb, da
die Kraftstoffpumpe in einem spezifischen Fahrzeugbetriebszustand
direkt mit der Energieversorgungsleitung verbunden ist. Demgemäß ist es
möglich,
die pro Zeiteinheit geförderte
Menge ohne Vergrößerung der
Kraftstoffpumpe zu erhöhen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. Es stellen dar:
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1 ein
Blockdiagramm, das eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinheit gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm, das ein Beispiel eines in 1 gezeigten
Schaltsteuer/regelstromkreises zeigt;
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3 ein
Zeitdiagramm, das den Betrieb der in 1 gezeigten
Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung zeigt;
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4 ein
Blockdiagramm einer Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung vom
Stand der Technik; und
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5 eine
graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen der an eine
Kraftstoffpumpe angelegten Treiberspannung und der von der Kraftstoffpumpe
geförderte
Fördermenge
zeigt.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines wesentlichen Abschnitts
einer Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und 3 ist ein Zeitdiagramm, welches
die Betriebssynchronisierung der Steuer/Regeleinrichtung zeigt.
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Bezugnehmend
auf 1 sind Sicherungen 15 und 17,
ein Hauptschalter 16 und ein Totschalter 18 in
Reihe mit einer Stromversorgungsleitung zwischen einer Batterie 11 und
einem Eingangsanschluß eines
Thyristors 12 verbunden. Eine Treiberspannung wird selektiv
vom Eingangsanschluß oder dem
Ausgangsanschluß des
Thyristors 12 durch eine Schalteinrichtung 10 an
eine Kraftstoffpumpe 14 angelegt. Wenn eine gepulste Treiberspannung
an die Kraftstoffpumpe 14 angelegt wird, führt die
Kraftstoffpumpe 14 einen Förderbetrieb in Synchronisation
mit dem Impulszyklus der angelegten Treiberspannung aus und wenn
eine Gleichspannung an die Kraftstoffpumpe 14 angelegt
wird, wiederholt die Kraftstoffpumpe den Förderbetrieb in einem Zyklus
mit einem kurzen Selbsterregungszustand. Ein Zündsignal von einem Motor wird
einem Steuer/Regelanschluß des Thyristors 12 eingegeben.
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Die
Schalteinrichtung 10 umfaßt ein Stromversorgungsweg-Schaltrelais 101 und
seine Treiberspule 102. Ein erster beweglicher Kontakt 101a des Schaltrelais 101 ist
mit einer Stromversorgungsleitung an einer Position zwischen dem
Totschalter 18 und dem Thyristor 12 verbunden
und ein zweiter beweglicher Kontakt 101b des Schaltrelais 101 ist
mit dem Ausgangsanschluß des
Thyristors 12 verbunden. Ein fester Kontakt 101c des
Schaltrelais 101 ist mit der Kraftstoffpumpe 14 verbunden.
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Die
Treiberspule 102 des Schaltrelais 101 besitzt
ein Ende, das mit der Stromversorgungsleitung an einer Position
verbunden ist, die vom Thyristor 12 zur Seite der Batterie 11 hin
versetzt ist, und ein anderes Ende, das mit einer Schaltsteuer/regeleinheit 13 verbunden
ist. Der feste Kontakt 101c des Schaltrelais 101 ist
mit der Seite des zweiten beweglichen Kontakts 101b verbunden,
wenn die Treiberspule 102 in keinem Erregungszustand ist
und ist mit der Seite des ersten beweglichen Kontakts 101a verbunden,
wenn die Treiberspule 102 in einem Erregungszustand ist.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
der Schaltsteuer/regeleinheit 13 zeigt, welche eine Vergleichsschaltung 131,
eine Referenzfahrzeuggeschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung 133 und
einen Schalttransistor 132 umfaßt.
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Das
andere Ende der Treiberspule 102 ist mit einem Kollektoranschluß des Schalttransistors 132 verbunden.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V1, typischerweise ein Treibersignal
von einem Geschwindigkeitsmesser, wird als ein Signal, das für einen
Fahrzeugbetriebszustand repräsentativ
ist, in einen Eingangsanschluß der
Vergleichsschaltung 131 eingegeben. Ein Referenzfahrzeuggeschwindigkeitssignal
Vref wird von der Referenzfahrzeuggeschwindigkeitserzeugungsschaltung 133 dem
anderen Eingangsanschluß der
Vergleichsschaltung 131 zugeführt. In dieser Ausführungsform
hat das Referenzfahrzeuggeschwindigkeitssignal Vref denselben Wert wie
das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V1 bei 20 km/h.
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Mit
dieser Konfiguration hält
die Ausgabe der Vergleichsschaltung 131 während des
Betriebs des Fahrzeugs mit einer Geschwindigkeit, die niedriger als
20 km/h ist, wie in 3 gezeigt, ein "L"-Niveau, da das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
V1 niedriger als das Referenzfahrzeuggeschwindigkeitssignal Vref
ist. Daher wird der Schalttransistor 132 gesperrt und auf
diese Weise wird die Treiberspule 102 des Schaltrelais 101 nicht
erregt, so daß die
Seite des beweglichen Kontakts 101b des Schaltrelais 101 ausgewählt wird.
Demgemäß werden
der Kraftstoffpumpe 14 gepulste Treiberspannungen gemäß jedem Öffnen/Schließen des
Transistors 12 basierend auf Zündimpulsen vom Motor unmittelbar
zugeführt.
Auf diese Weise wiederholt die Kraftstoffpumpe 14 den Förderbetrieb
mit einem relativ langen Zyklus in Synchronisation mit den gepulsten
Treiberspannungen.
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Wenn
hingegen die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als 20 km/h wird, übersteigt
das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V1 das Referenzfahrzeuggeschwindigkeitssignal
Vref, so daß die
Ausgabe von der Vergleichsschaltung 131 ein "H"-Niveau erhält. Daher wird der Schalttransistor 132 leitend
gemacht, um die Treiberspule 102 des Schaltrelais 101 zu
erregen, so daß die
Seite des beweglichen Kontakts 101a des Schaltrelais 101 ausgewählt wird.
Demgemäß wird eine
Treiberspannung kontinuierlich von der Stromversorgungsleitung der
Kraftstoffpumpe 14 zugeführt (d.h. eine Gleichspannung
wird zugeführt), wodurch
die Kraftstoffpumpe 14 den Förderbetrieb mit einem Zyklus
mit einem kurzen Selbsterregungszustand wiederholt.
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Da
die Treiberspannung der Kraftstoffpumpe 14 direkt von der
Stromversorgungsleitung und nicht durch den Thyristor 12 zugeführt wird,
wird ferner die Treiberspannung bei der Fahrzeuggeschwindigkeit von
20 km/h oder mehr infolge des Spannungsabfalls ΔV am Thyristor 12 größer als
die Treiberspannung beim intermittierenden Betrieb bei der Fahrzeuggeschwindigkeit
unter 20 km/h.
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Demgemäß wird in
dieser Ausführungsform ein
Treibersignal der Kraftstoffpumpe 14 kontinuierlich zugeführt, so
daß die
Kraftstoffpumpe 14 den Förderbetrieb im Selbsterregungszustand
wiederholt, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht wird.
Daher ist es möglich,
die Fördermenge pro
Zeiteinheit zu erhöhen
ohne die Kraftstoffpumpe zu vergrößern.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
kann die Stromversorgung zur Kraftstoffpumpe 14 durch Öffnen des
Totschalters 18 ungeachtet der intermittierenden oder kontinuierlichen
Stromversorgung zur Kraftstoffpumpe vollständig unterbrochen werden.
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Da
die verwendete Art von Schaltrelais 101 nicht synchron
mit Zündimpulsen
des Motors geöffnet/geschlossen
wird, benötigt
man bei dieser Ausführungsform
keine Hochgeschwindigkeitsbetätigung,
große
Kapazität
oder eine strikte Haltbarkeit, und daher kann ein solches Schaltrelais 101 als
ein mechanisches Relais oder ein billiger Schalttransistor aufgebaut
sein. Daher können
die erhöhten
Kosten durch das zusätzliche
Vorsehen der Schalteinrichtung 10 ausreichend niedriger
gehalten werden als die erhöhten
Kosten durch die Kapazitätserhöhung der
Kraftstoffpumpe.
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In
dieser Ausführungsform
wird der mit der Kraftstoffpumpe 14 in Verbindung stehende
Stromversorgungsweg geschaltet, um die zugeführte Kraftstoffmenge zu erhöhen, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit 20 km/h übersteigt; jedoch kann das obige
Schalten durchgeführt
werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine bestimmte hohe Geschwindigkeit,
wie z.B. 60 km/h bis 80 km/h erreicht.
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Das
für die
Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentative
Signal ist nicht notwendigerweise auf das Fahrsignal von dem in
der Ausführungsform
beschriebenen Geschwindigkeitsmesser begrenzt, sondern kann ein
für die
Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentatives
Steuer/Regelsignal in einem Fahrzeugsteuerungs/regelungscomputer
(ECU) oder ein Signal sein, das die Drehzahl der Ausgangswelle eines Getriebes
repräsentiert.
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Das
Signal, das den Fahrzeugbetriebszustand repräsentiert, ist nicht notwendigerweise
auf das oben beschriebene Signal beschränkt, das die Fahrzeuggeschwindigkeit
repräsentiert,
sondern kann ein anderes, eng mit dem Kraftstoffverbrauch des Motors
verbundenes Zustandssignal sein, wie z.B. ein Signal, das repräsentativ
für die
Motorgeschwindigkeit ist, oder ein Signal, das für den Drosselöffnungsgrad
repräsentativ
ist.
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Die
Erfindung fördert
die folgenden Effekte:
- (1) Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird der Kraftstoffpumpe in einem spezifischen Fahrzeugbetriebszustand
ein Treibersignal kontinuierlich zugeführt, wodurch die Kraftstoffpumpe den
Förderbetrieb
wiederholt. Demgemäß ist es möglich, die
pro Zeiteinheit geförderte
Menge ohne Vergrößerung der
Kraftstoffpumpe zu erhöhen.
- (2) Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wiederholt die Kraftstoffpumpe den
Förderbetrieb, da
die Kraftstoffpumpe in einem spezifischen Fahrzeugbetriebszustand
direkt mit der Energieversorgungsleitung verbunden ist. Demgemäß ist es
möglich,
die pro Zeiteinheit geförderte
Menge ohne Vergrößerung der
Kraftstoffpumpe zu erhöhen.
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Um
eine Kraftstoffpumpensteuer/regeleinrichtung bereitzustellen, die
einer Kraftstoffpumpe mit einer geringen Kapazität ermöglicht, einem Verbrennungsmotor
eine ausreichende Kraftstoffmenge zuzuführen, wird vorgeschlagen, daß während des
Betriebs eines Fahrzeugs mit einer niedrigen Geschwindigkeit (z.B.
weniger als 20 km/h) gepulste Treiberspannungen einer Kraftstoffpumpe
gemäß jedem Öffnen/Schließen eines
Transistors auf der Basis eines Zündimpulses des Motors intermittierend
zugeführt
werden. Auf diese Weise wiederholt die Kraftstoffpumpe den Förderbetrieb
mit einem relativ langen Zyklus in Synchronisation mit den gepulsten Treiberspannungen.
Während
des Betriebs des Fahrzeugs mit einer hohen Geschwindigkeit wird eine
Treiberspannung kontinuierlich von einer Stromversorgungsleitung
der Kraftstoffpumpe zugeführt (d.h.
eine Gleichspannung wird zugeführt),
wodurch die Kraftstoffpumpe den Förderbetrieb mit einem Zyklus
mit einem kurzen Selbsterregungszustand wiederholt.