JP2009508052A - 燃料ポンプの作動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料を燃料容器から内燃機関に供給するために燃料ポンプを作動するための方法であって、燃料ポンプに電気的なエネルギーがパルス形状において周期的に供給されかつパルスのパルス幅が内燃機関における所要燃料に依存して調整される方法に関する。パルスの周波数は、燃料ポンプの吐出出力が比較的僅かな場合、吐出出力が比較的大きい場合に比べて周波数が高く設定されるように調整される。

Description

本発明の対象は、燃料を燃料容器から内燃機関に供給するために燃料ポンプを作動するための方法であって、燃料ポンプに電気的なエネルギーがパルス形状において供給されかつキーイング比が内燃機関における所要燃料に依存して調整される方法である。この形式で調整される燃料ポンプは殊に自動車の燃料容器において使用される。

所要燃料に依存して電子的に調整される燃料ポンプはＤＥ４３０２３８３Ａ１から公知である。この場合燃料ポンプには電気エネルギーがパルス化されて供給され、その際キーイング比は空気質量センサの位置出力信号の直接的な関数として変化され、センサは信号を絞り弁の位置の関数として生成する。つまり、絞り弁の位置は内燃機関の所要燃料に対する尺度である。電気的なエネルギーを調整してパルス化して供給するこの方法はパルス幅変調としても公知である。殊に電気モータは、磁気歪み効果を有していることができる磁性または導磁性材料から成っている。更に、これらは磁界中に電流を導く電気的な導体を含んでおり、導体は電流に相応する力を得る。この種の電気モータがパルス幅変調を用いて調整されると、相応する交番力が電気的な導体に作用する。付加的に、交番する磁界における磁石工作材料の磁気歪みも、これら構成部品の交番する力作用および／またはディメンジョン変化に作用する。交番する力作用およびディメンジョン変化のために、電気モータの機械的な励振を招来する可能性があり、その場合には音波が周辺に放射される。音波の周波数が可聴周波数領域にあると、音波は騒音と知覚される。このことは一般に不都合である。

それ故に、人間の耳に聞こえる騒音を回避するために、パルス幅変調のキーイング比の周波数を人間の可聴周波数領域の外側に、有利には２０ｋＨｚより上方に選択することが公知である。

相応する電子的な調整装置のパワースイッチングトランジスタの損失電力は伝導損および／またはスイッチング損から組み合わされて成っている。伝導損が構成部分における電圧降下および電流によって決まってくる一方、スイッチング損は単位時間当たりのスイッチング過程の数およびスイッチングされる電流によって決められる。調整すべきシステムの作動パラメータに依存して、スイッチング損は伝導損より著しく大きくなる可能性がある。スイッチング損により電子的な調整装置の温度が上昇し、これにより電子的な調整装置の寿命の低下が顕著になるという別の欠点もある。

本発明の課題は、一方においてユーザを煩わす騒音を回避しかつ他方において電子的な調整装置の損失電力を低減する、燃料ポンプを作動するための方法を提供することである。

本発明によれば、この課題は、パルスの周波数が、燃料ポンプの吐出出力が比較的低い場合、吐出出力が比較的高い場合に比べて周波数が高く設定されるように調整されることによって解決される。

燃料ポンプの吐出出力は燃料ポンプに対する電気的なエネルギー供給のパルス幅変調によって調整される一方、燃料ポンプをパルス形状のエネルギー供給の種々異なっている周波数により作動することで、種々異なっている周辺条件に対して燃料ポンプを整合できることになる。吐出出力が低い場合に燃料ポンプをパルス幅変調の高い周波数で駆動することで、燃料ポンプがこの作動状態において特別静かに作動することになる。というのは、ポンプは磁気効果のために僅かな固体伝搬音しか発しないからである。このことは殊に、燃料ポンプの低い吐出出力が自動車の低い速度に付随して現れるときに特別望ましい。というのは、低い走行速度に基づいて走行騒音も僅かであり、その結果燃料ポンプの大きな騒音は煩わしものと知覚されるからである。

これに対して燃料ポンプの比較的高い吐出出力は内燃機関の所要燃料が比較的大きい場合にしか生じない。こうして高められた所要燃料に伴って内燃機関の騒音が大きくなりかつ自動車の速度が相応の場合に相応の風切り音が生じる。この騒音に基づいて、燃料ポンプの騒音は、燃料ポンプの比較的大きな騒音ももはや知覚されない程度に無視することができる。それ故に燃料ポンプをパルス幅変調の比較的低い周波数によって作動することができる。この結果として、単位時間当たりのスイッチング過程の数が比較的少ないことに基づいて、パルス幅変調に対するスイッチング損が著しく低減されることになる。これにより、電子的な調整装置の温度負荷は周波数低下のために低減され、このために電子的な調整装置の寿命にいい方向に作用する。この方法は更に、それが特有のシステムに関連付けられているばかりでなく、非常に種々様々な能力クラスの燃料ポンプおよび機械的または電子的な整流機能を持った燃料系に対して使用可能であるという利点を有している。

燃料ポンプの低い吐出出力はこの方法によれば燃料ポンプの作動電圧の４０％のスイッチオン持続時間より低い、有利には３０％のスイッチオン持続時間より低い。

吐出出力が低い場合に燃料ポンプを作動するために、パルス幅変調に対して少なくとも１０ｋＨｚ、有利には少なくとも２０ｋＨｚの周波数が有利あることが認められている。これらの周波数において電磁的または磁歪的な可聴の固体伝搬音の発生は大幅に回避されるので、この経路で発生される騒音が周辺が比較的静かである場合にも音響的に知覚されることがない程度に燃料ポンプを静かに作動させることができる。

これに対して、本発明の方法によれば、吐出出力が比較的高い場合、パルス幅変調の周波数を５０Ｈｚ乃至１０ｋＨｚに、有利には１ｋＨＺの領域に低下させることができ、ここで比較的高い吐出出力としてもう、燃料ポンプの作動電圧の４０％のスイッチオン持続時間と見なされる。

燃料ポンプの比較的低い吐出出力および比較的高い吐出出力の交代時に、周波数の変化が比較的簡単な手法で連続的に行われるようにすることができる。

別の有利な実施形態において、燃料ポンプの比較的低い吐出出力および比較的高い吐出出力の交代時に、周波数は跳躍的にまたは階段形式に変化される。

周波数が電流に依存して変化するようにすれば、周波数の特別簡単な調整を行うことができる。燃料ポンプの電流の負荷依存性のために、電流は良好な調整量を表している。

所定の走行条件下では、負荷変化は非常に短い時間間隔をおいて発生する可能性がある。電流に依存した周波数調整の場合、このために同様に頻繁に周波数変化が行われることになる。この形式の迅速な周波数変化を回避するために、周波数調整の変化速度を、少なくとも１つの積分調整器を設けることによって、周波数調整の変化速度を積分的に電流依存で行わせるようにすると有利であることが認められている。殊に迅速な電流変化は積分調整器によって和らげられる。というのはこれにより周波数変化は電流変化より緩慢に行われるからである。周波数の別の、同様に適している調整は電子的な調整装置の温度の評価によって行うことができる。特別クリチカルな構成部分の測定された温度に依存して、周波数は変化される。これにより、積分調整器を省略することができる。というのは、温度は先行する電流負荷の積分を表しておりかつ電子的な調整装置に対するクリチカルなパラメータであるからである。

温度がそれだけで緩慢にすぎる調整操作量を表している場合、温度と電流から成る組み合わせも周波数調整のために使用することができる。

本発明を実施例につき詳細に説明する。その際
図１は、本発明の方法によって作動される装置を示し、
図２は、本発明の方法による電流−時間線図を示している。

図１には、詳細に図示されていない自動車の燃料容器１が略示されている。燃料容器１には、燃料容器１から供給導管３を介して自動車の内燃機関４に燃料を吐出する燃料ポンプ２が配置されている。内燃機関４のその時点での所要燃料を表している、公知の手法で得られる電気的な信号５は燃料ポンプ２に対する電子的な調整装置６に供給される。電子的な調整装置６は、燃料ポンプ２に対する電流をパルスの形で燃料ポンプ２に供給するパルス発生器７を有している。パルスは振幅は変化せず、パルス幅が供給される電気的なエネルギーに対する尺度である。電子的な調整装置６は図示の例では、燃料容器１の外部に、帰還制御部の構成部分として配置されている。しかし、電子的な調整装置６を燃料容器１にまたは燃料容器１内に、例えばフランジにまたは燃料ポンプ２内に配置することも考えられる。更に、電子的な調整装置６は積分調整器７を有している。これは内燃機関４における負荷変化が迅速な場合に殊に、周波数変化を電流変化より緩慢に行わせる。

図２の線図には、領域Ｉに、全負荷作動に相応する信号５におけるパルス発生器７によって生成される電流パルスが示されている。すなわち、内燃機関は近似的に最大の所要燃料によって作動される。パルスは１ｋＨｚの比較的低いタイミングをとられる。内燃機関のこの形式の作動では、内燃機関の騒音および相応の走行騒音は比較的に大きく、この周波数では磁歪または磁気力によって生成される、燃料ポンプの騒音は知覚されないことが多い。

領域ＩＩは、約６０％の出力を有する内燃機関の作動を示している。パルスのパルス幅は相応に短いが、パルスの周波数は領域Ｉの場合と同じである。内燃機関のこの作動時でも、内燃機関の騒音は燃料ポンプの騒音より大きいので、内燃機関のこの負荷領域においても１ｋＨｚの周波数によってパルスをタイミング制御することができ、その際に燃料ポンプの騒音が知覚されることもない。

領域ＩＩＩは、例えば無負荷または低い回転数による走行に相応する下側の出力領域における内燃機関の作動に相応している。この走行特性では、内燃機関の騒音および走行騒音は領域ＩまたはＩＩによる走行特性の場合により著しく僅かである。それ故にパルスはパルス発生器７によって、２０ｋＨｚの周波数によって生成される。この周波数は、燃料ポンプにおいて人間の可聴領域における騒音が生成されない程度に高いので、内燃機関のこの作動時にも、燃料ポンプからの騒音は知覚されない。

本発明の方法によって作動される装置 本発明の方法による電流−時間線図

Claims (11)

1. 燃料を燃料容器から内燃機関に供給するために燃料ポンプを作動するための方法であって、
   燃料ポンプに電気的なエネルギーがパルス形状において周期的に供給されかつパルスのパルス幅が内燃機関における所要燃料に依存して調整される方法において、
   前記パルスの周波数は、燃料ポンプの吐出出力が比較的低い場合、吐出出力が比較的高い場合に比べて周波数が高く設定されるように調整される
   ことを特徴とする方法。
2. 燃料ポンプの低い吐出出力は燃料ポンプの作動電圧の４０％のスイッチオン持続時間より僅かである、有利には３０％のスイッチオン持続時間より僅かである
   請求項１記載の方法。
3. 燃料ポンプの吐出出力が低い場合の周波数は少なくとも１０ｋＨ、有利には少なくとも２０ｋＨｚである
   請求項２記載の方法。
4. 吐出出力が高い場合のパルスの周波数は最大で５０Ｈｚ乃至１０ｋＨｚ、有利には１ｋＨｚの領域にある
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 燃料ポンプの比較的低い吐出出力と比較的高い吐出能力との交代の際に周波数を連続的に変化する
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 燃料ポンプの比較的低い吐出出力と比較的高い吐出能力との交代の際に周波数を跳躍的にまたは階段形式に変化する
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
7. 燃料ポンプに対する電流は周波数変化に対する調整量として使用される
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 電子的な調整装置の温度が周波数変化に対する調整量として使用される
   請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 電子的な調整装置の温度と電流との組み合わせが周波数変化に対する調整量として使用される
   請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 周波数の変化に対して少なくとも１つの積分調整器が使用される
    請求項７記載の方法。
11. 周波数の変化に対して移動平均値形成方法が使用される
    請求項７記載の方法。

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