JP2008115835A - Fuel supply system for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの燃料供給装置に関し、殊に、エンジンの燃料噴射システムに配設され電動式の燃料ポンプにより燃料を圧送してエンジンに供給する燃料供給装置に関する。 The present invention relates to an engine fuel supply device, and more particularly, to a fuel supply device that is disposed in an engine fuel injection system and that supplies fuel to an engine by pumping fuel with an electric fuel pump.
従来より、燃料タンクに貯留した液体燃料を電動モータにより駆動する燃料ポンプを用いて加圧し、燃料供給配管の末端に配設したインジェクタから噴射してエンジンに供給する燃料供給装置が広く普及している。このような燃料供給装置における燃料吐出流量は燃料ポンプの回転速度に比例している。 2. Description of the Related Art Conventionally, fuel supply devices that pressurize liquid fuel stored in a fuel tank using a fuel pump driven by an electric motor, inject it from an injector disposed at the end of a fuel supply pipe, and supply the fuel to an engine have been widely used. Yes. The fuel discharge flow rate in such a fuel supply device is proportional to the rotational speed of the fuel pump.
従って、例えば、特開平11―229924号公報に提示された図3に示すような燃料噴射システムのように、電子制御ユニット10がエンジンの運転状態を検知することに加え温度センサ11、圧力センサ12により燃料温度・圧力を検知して、エンジン要求燃料流量に応じた指示値を燃料ポンプ3Bのモータドライバに出力することによりモータを回転制御しながら燃料を燃料供給配管2の末端に配置したインジェクタ5から噴射させ、最適な燃料流量(噴射量)を実現することが知られている。
Therefore, for example, as in the fuel injection system shown in FIG. 3 presented in Japanese Patent Laid-Open No. 11-229924, the
この場合、図4の燃料ポンプ3Bの縦断面部分図に示すように、モータ31の回転軸31aの回転は、連結ギア30Bを介してポンプ軸32aに伝達されており、その連結ギア30Bによるギア比は、エンジンの最大流量時、即ち、燃料ポンプ3Bの最大流量吐出時を見越してモータ31のトルクカーブを考慮することにより設定されている。
In this case, as shown in the longitudinal sectional partial view of the
しかし、図2に示す自動車(普通乗用車)の一般的な使用状態におけるエンジン要求燃料流量の分布を表すグラフに見られるように、その殆どが「比較的少流量」帯に集中しており、エンジンの「最大要求流量」帯の割合は極めて少ないことが分かる。このことから、エンジンの最大要求燃料流量を見越してギア比を設定された燃料ポンプ3Bは、その運転の大半を少流量の燃料供給で使用されることになり、モータ負荷が大きく消費電力の無駄を招き、さらに車両の燃費悪化にも繋がっていた。
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、制御手段により燃料ポンプを駆動制御するエンジンの燃料供給装置において、燃料ポンプのモータ負荷を適度な状態に維持しながらエンジンの最大要求流量時にも対応可能とすることを課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems, and in an engine fuel supply device that controls the drive of a fuel pump by a control means, the engine load of the engine is maintained while maintaining the motor load of the fuel pump in an appropriate state. The problem is to be able to cope with the maximum required flow rate.
そこで、本発明は、電子制御ユニットにより燃料ポンプの回転速度及びインジェクタの開閉を制御して所定の燃料噴射圧力を維持するように前記燃料ポンプの駆動をフィードバック制御しながらエンジン要求燃料流量に応じた燃料噴射量を確保するエンジンの燃料供給装置において、前記燃料ポンプのモータ回転軸とポンプ軸とを連結させる連結ギアを、多段階の速度切換え方式として、前記電子制御ユニットがエンジン要求流量に応じて前記連結ギアを切り換える制御を実行することにした。 Accordingly, the present invention provides an electronic control unit that controls the rotational speed of the fuel pump and the opening and closing of the injector to maintain the predetermined fuel injection pressure, while controlling the fuel pump drive in response to the engine required fuel flow rate. In the fuel supply system for an engine that secures the fuel injection amount, a connecting gear for connecting the motor rotation shaft and the pump shaft of the fuel pump is a multi-stage speed switching system, and the electronic control unit responds to the engine required flow rate. The control for switching the connecting gear is executed.
このように、電子制御ユニットによるエンジン要求流量に応じて連結ギアを切換える多段階の速度切換え方式としたことで、通常はエンジン運転の大部分を占める比較的少流量時に適した低回転用ギアとしながら、高出力運転時には高回転用ギアに切換えることができ、モータ負荷を大幅に軽減することができる。 In this way, the multi-stage speed switching system that switches the connecting gear according to the engine required flow rate by the electronic control unit makes it a low rotation gear suitable for relatively small flow rates that normally occupies most of the engine operation. However, during high-power operation, the gear can be switched to a high-speed gear, and the motor load can be greatly reduced.
また、この電子制御ユニットによる連結ギアの速度切換えは、予め電子制御ユニットに設定した所定のしきい値を基準として行われるものとすれば、電子制御ユニットにおける処理負荷の増大を最小限としながら、確実なギア切換えを実行できる。 Further, if the speed change of the connecting gear by the electronic control unit is performed based on a predetermined threshold value set in advance in the electronic control unit, an increase in processing load in the electronic control unit is minimized, A reliable gear change can be performed.
さらに、上述したエンジンの燃料供給装置において、連結ギアの切換えは低速用ギアと高速用ギアの二段階で行われるものとすれば、装置の複雑化を最小限としながらエンジン要求流量に応じて充分な制御を実現することができ、さらにまた、連結ギアの切換えを電子制御ユニットで駆動制御される所定のアクチュエータで作動するクラッチ機構を介して行うものとすれば、スムースな速度切換えを容易に実現できる。 Furthermore, in the engine fuel supply apparatus described above, if the switching of the connecting gear is performed in two stages, a low speed gear and a high speed gear, it is sufficient to meet the required engine flow rate while minimizing the complexity of the apparatus. Smooth speed switching can be easily achieved if the connection gear is switched via a clutch mechanism that is operated by a predetermined actuator that is driven and controlled by the electronic control unit. it can.
電子制御ユニットがエンジン要求流量に応じて連結ギアを切換えるものとした本発明により、エンジンの最大要求流量時にも対応可能としながら燃料ポンプのモータ負荷を適度な状態に維持することができるものである。 According to the present invention in which the electronic control unit switches the connection gear according to the engine required flow rate, the motor load of the fuel pump can be maintained in an appropriate state while being able to cope with the maximum required flow rate of the engine. .
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図3は、上述した従来例の燃料供給システムとほぼ共通した構成を有する本実施の形態のエンジンの燃料供給装置を配置した燃料噴射システムの配置図を示している。燃料タンク1には燃料が充填され、燃料タンク1に付設された燃料ポンプ3Aからは燃料供給配管2が延出され、その先端にはインジェクタ5が配設されて、図示しないエンジンに燃料を供給する。
FIG. 3 shows a layout diagram of a fuel injection system in which a fuel supply device for an engine according to the present embodiment having a configuration almost in common with the above-described conventional fuel supply system is arranged. The fuel tank 1 is filled with fuel, a
また、燃料供給配管2のインジェクタ5近傍には噴射直前の燃料の圧力を検出する圧力センサ11および燃料温度を検出する温度センサ12が配設されており、これらによる出力信号を電子制御ユニット10が連続的に検知するようになっている。そして、インジェクタ5は電子制御ユニット10により所定のデューティサイクルで開閉制御されてエンジン要求燃料流量に対応した燃料噴射量を実現するものである。
Further, a
図2の燃料ポンプ3Aにおける連結ギア30A部分を中心とした縦断面部分図を参照して、燃料ポンプ3Aは電動モータ31によるモータ駆動方式とされ、電子制御ユニット10が図示しないモータドライバに制御信号を出力してその駆動を制御するようになっている。モータ軸31aは、ジョイント32hを介してクラッチ機構32e、低速用ピニオンギア32c、低速用ドリブンギア32d、図示しないポンプ部から延出したポンプ軸34a、の順に連結されて駆動力をポンプ部に伝達される。
Referring to the longitudinal sectional view of the
これに加えてモータ軸31aは、高速用ピニオンギア32a、高速用ドリブンギア32b、ポンプ軸34aの順に連結されるようにもなっており、連結ギア30Aに内装したクラッチ機構32eの切換えにより、低速用ギアと高速用ギアの二段階に切換え可能である。
In addition to this, the
そして、モータ軸31aの延長線上には、その末端面に駆動部が当接するようにクラッチ機構32eを作動させる電磁ソレノイド32gが、押圧バネ32fを介してロッド32iをクラッチ機構32eに押圧可能に配設されており、これに接続された電子制御ユニット10がその駆動制御を行なうものとされ、クラッチ機構32eを介して連結ギア30Aを低速用と高速用との間で切り換える制御を行う点が、本発明の特徴部分である。
On the extension line of the
即ち、電子制御ユニット10の記憶部には、モータ31の負荷を適度な範囲内に維持するための燃料流量の「しきい値」が予め設定してあり、電子制御ユニット10が指示する燃料流量が、この「しきい値」未満では連結ギア30Aを低速用ギアとし、「しきい値」を越えている間は高速用ギアとするような切換え制御を実行する。
That is, in the storage unit of the
次に、本実施の形態のエンジンの燃料供給装置による作用について説明する。燃料ポンプ3Aの燃料吐出流量は、モータ31の回転速度に比例するようになっており回転速度が増すことで流量は増し、回転速度が低下することで流量は低下する。また、エンジン要求燃料流量に対応した燃料噴射量を確保するための指示値が電子制御ユニット10から燃料ポンプ3Aの図示しないモータドライバに出力されて燃料を吐出する。そして、エンジンの通常出力運転中は、圧力センサ11で噴射直前の燃料圧力を検知して通常運転用の燃料圧力値を維持することで燃料の配管内気化を回避しながら所定の燃料圧力(噴射圧力)を確保するようにフィードバック制御している。
Next, the operation of the fuel supply device for the engine according to the present embodiment will be described. The fuel discharge flow rate of the
また、燃料供給配管2に配設した温度センサ11で検出した燃料温度を、電子制御ユニット10が連続的に検知するようになっており、この検知した燃料温度データを検知してスロットル開度等のエンジン要求燃料流量データに加味する等して、インジェクタ5に出力して噴射させる燃料流量を決定する。
Further, the
そして、この燃料流量が予め設定して記憶した「しきい値」の数値を超えていると判定している間は、高速用ギアの状態を維持するように電磁ソレノイド32gを制御する。尚、この「しきい値」は、複数の実験結果等によるエンジンの燃料流量とモータ31にかかる負荷・消費電力等のデータから、適切なタイミングとなるギア切換え時期に一致すると想定される燃料流量に決定すればよい。
The
通常運転時においは、モータ31・ポンプ部間は、モータ軸31a、ジョイント32h、クラッチ機構32e、低速用ピニオンギア32c、低速用ドリブンギア32d、ポンプ軸34aの順に連結させる低速ギアの状態で回転(トルク)の伝達がなされ、モータ31は比較的負荷の小さい状態で運転される。このとき、ポンプ軸34a上に配列した高速用ドリブンギア32aは供回りし、高速用ピニオンギア32bも供回り(但し空転)する。
During normal operation, the
一方、エンジン要求流量が比較的多めで、且つ、低速用ギアの設定では補いきれないような流量が要求された場合等において、電子制御ユニット10の記憶部に設定した燃料流量の「しきい値」を越えたと判断した場合、電子制御ユニット10は電磁ソレノイド32gに指令信号を出力し、クラッチ機構32cのクラッチ位置をスライドさせて高速用ギアに切り換える。尚、このようにギアの切換えをクラッチ機構を介して行うようにしたことで、切換え動作がスムースなものとなる。
On the other hand, when the required flow rate of the engine is relatively large and a flow rate that cannot be compensated by the setting of the low speed gear is required, the “threshold value” of the fuel flow rate set in the storage unit of the
これにより、モータ軸31a、ジョイント32h、クラッチ32e、高速用ピニオンギア32a、高速用ドリブンギア32b、ポンプ軸34aの順に連結されて、トルクの伝達が行われ、モータ31は比較的負荷の大きい状態で運転される。このとき、ポンプ軸34a上に配列した低速用ドリブンギア32dは供回りし、低速用ピニオンギア32cも供回り(但し、空転)する。
Thus, the
このように、本実施の形態のエンジンの燃料供給装置は、図2のグラフに示すようにエンジン要求流量において高負荷の条件は極めて少なく且つ短時間である実状に即して、モータ31を通常時は負荷の小さい条件で駆動させ、必要時にだけ高負荷条件での駆動に切換えることを可能としたものである。そのため、消費電力の無駄が解消されるとともに、燃費への跳ね返りも最小源に止めることができる。
As described above, the fuel supply device for the engine of the present embodiment is configured so that the
尚、上述の説明において、連結ギアの切換えについて低速用と高速用の二段階切換え方式とした場合について説明したが、これに限定されず、低速用、中速用、高速用の三段階等、他の多段階切換え方式としてもよい。また、クラッチ機構の切換え手段のアクチュエータとして、電磁ソレノイドを用いる場合を説明したが、これに限定されるものではなく、油圧ロッドや空気式アクチュエータなど、他の直線運動を可能とするものを用いても同様に実施することができる。 In the above description, the switching of the connecting gear has been described as a two-stage switching method for low speed and high speed, but is not limited to this, and the three stages for low speed, medium speed, high speed, etc. Other multi-stage switching methods may be used. Moreover, although the case where an electromagnetic solenoid is used as the actuator of the switching mechanism of the clutch mechanism has been described, the present invention is not limited to this, and other linear motions such as a hydraulic rod and a pneumatic actuator are used. Can be similarly implemented.
以上、述べたように、制御手段で燃料ポンプを駆動制御するエンジンの燃料供給装置について、本発明によりエンジンの最大要求流量時にも対応可能としながら燃料ポンプのモータ負荷を適度な状態に維持できるようになり、また、これにより、消費電力の無駄を最小限に抑えることが可能となり燃費の向上も実現できるようになった。さらに、モータの負荷を軽減することで燃料ポンプの長寿命化にも繋がる。 As described above, the engine fuel supply device that controls the fuel pump by the control means can maintain the motor load of the fuel pump in an appropriate state while being able to cope with the maximum required flow rate of the engine according to the present invention. As a result, waste of power consumption can be minimized and fuel consumption can be improved. Furthermore, reducing the motor load leads to a longer life of the fuel pump.
1 燃料タンク、2 燃料供給配管、3A 燃料ポンプ、5 インジェクタ、10 電子制御ユニット、11 圧力センサ、12 温度センサ、30A 連結ギア、31 モータ、32a 高速ピニオンギア、32b 高速ドリブンギア、32c 低速ピニオンギア、32d 低速ドリブンギア、32e クラッチ機構、32f 押圧バネ、32g 電磁ソレノイド、32h ジョイント、32i ロッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel tank, 2 Fuel supply piping, 3A Fuel pump, 5 Injector, 10 Electronic control unit, 11 Pressure sensor, 12 Temperature sensor, 30A Connection gear, 31 Motor, 32a High speed pinion gear, 32b High speed driven gear, 32c Low speed pinion gear , 32d Low speed driven gear, 32e Clutch mechanism, 32f Press spring, 32g Electromagnetic solenoid, 32h Joint, 32i Rod
Claims (4)
4. The engine fuel supply apparatus according to claim 1, wherein the connection gear is switched through a clutch mechanism that is operated by a predetermined actuator that is driven and controlled by the electronic control unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006302466A JP2008115835A (en) | 2006-11-08 | 2006-11-08 | Fuel supply system for engine |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010121485A (en) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Mitsubishi Electric Corp | Fuel supply device |
CN105402060A (en) * | 2015-11-23 | 2016-03-16 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | Oil supply device and method for frequency conversion and speed control of fuel pump for fuel machine |
-
2006
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CN105402060A (en) * | 2015-11-23 | 2016-03-16 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | Oil supply device and method for frequency conversion and speed control of fuel pump for fuel machine |
CN105402060B (en) * | 2015-11-23 | 2018-02-23 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | The fueller and fuel supply method of a kind of combustion engine fuel pump variable frequency regulating speed control |
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