JP6993969B2 - 車両用気化ガスポンプ - Google Patents

Description

本発明は、車両用気化ガスポンプに関するものであり、好ましくは、燃料気化ガスを含む気体を送給するためのパージポンプに関するものである。

車両の分野では、気化ガス吸収ユニットから、例えば内燃機関の吸気系などの気化ガス送給先に向け、燃料気化ガスを含む気体を送給するための車両用気化ガスポンプ装置の一部として、電動式の気化ガスポンプが用いられている。典型的な車両用気化ガスポンプ装置の一例は、特許文献１に開示されている。

米国特許出願公開第２０１５／０２８５１７０号明細書

車両用燃料及びその気化ガスは腐食性を有することから、電動式の気化ガスポンプのポンプ回転体を駆動するために、電動式のキャンドモータを使用するのが好ましい。このため、電動モータはブラシレスとされて電子制御される。電動モータは、可能な限り単純で安価なものとする必要がある。従って、電動モータの正しい回転方向及び作動を検出するには、非分離型のホールセンサを用いるのが好ましい。但し、気化ガスポンプが故障するようなことがあると、環境保護規定に違反するおそれがあるため、信頼性をもって電動モータの作動を検出するのが望ましい。

本発明の目的は、信頼性をもって気化ガスポンプの作動を制御可能とする車両用気化ガスポンプ装置のための、単純な構成の車両用気化ガスポンプを提供することにある。

このような目的は、請求項１に示す特徴を有した車両用気化ガスポンプ、及び請求項１０に示す特徴を有した車両用気化ガスポンプ装置によって達成される。

本発明に係る車両用気化ガスポンプは、ポンプ流入開口から流出渦巻室に気体を送給した後、この気体を、実質的に流出渦巻室の外縁部分から接線方向に延びて流出渦巻室をポンプ流出開口に連通するポンプ流出ダクト内に送給する遠心式のポンプ回転体を備える。車両用気化ガスポンプは、非容積式ポンプである。ポンプ回転体は、電動モータによって駆動され、この電動モータは、少なくとも１つの固定子モータ巻線と、磁石式モータ回転子と、固定子モータ巻線を励磁するモータ駆動用電子ユニットとを備える。電動モータはブラシレスモータである。

電動モータは、キャンドモータ及びセンサレスモータの少なくとも一方であるのが好ましい。ポンプ用電動モータの基本構成をキャンドモータとすることにより、気体や気化ガスを、モータ駆動用電子ユニット及び固定子モータ巻線から気密状態で隔離することが可能となり、電気的な信頼性を高いレベルで実現することができる。

「センサレス」は、モータ回転子の位置を検出するために別個のポジションセンサを設けないことを意味し、これによりポジションセンサに要するコストを節約できる。この結果、電動モータの正確な回転方向や回転速度などについて、信頼性のある実測の検出結果を得ることはできない。

車両用気化ガスポンプには、内燃機関の制御も行うエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の一部とすることが可能な外部コントロールユニットに、モータ駆動用電子ユニットを電気的に接続するための電気接続コネクタが設けられる。

車両用気化ガスポンプには、流出渦巻室またはポンプ流出ダクトにおける流体圧力を検出する組込型圧力センサが設けられる。この組込型圧力センサは、流出渦巻室とポンプ流出開口との間のポンプ流出ダクトに設けるのが好ましい。組込型圧力センサが、車両用気化ガスポンプの中に組み込まれることにより、当該車両用気化ガスポンプと、車両用気化ガスポンプの下流側の気化ガス送給先との間に、別個の圧力センサを設ける必要がなくなる。

組込型圧力センサは、車両用気化ガスポンプの全体的な機能に関する情報を提供すると共に、遠心式ポンプ回転体の下流側における流体絶対圧及び流体相対圧の少なくとも一方に関する情報も提供することが可能である。外部コントロールユニットによって、車両用気化ガスポンプを電気的に作動させると、組込型圧力センサにより、遠心式ポンプ回転体が正しい回転方向に回転しているか否かを直ちに検知することが可能となる。組込型圧力センサは、遠心式ポンプ回転体にかなり接近した位置、即ち、５０ｍｍ未満の距離に配置されているので、電動モータの作動と検出した流体圧力特性との間での、緊密な因果関係及びリアルタイムの関係を得ることが可能である。

電気接続コネクタと組込型圧力センサとは、車両用気化ガスポンプの回転中心軸線方向に見たとき、少なくとも一部が互いに重なり合っているのが好ましい。即ち、組込型圧力センサと電気接続コネクタとは、車両用気化ガスポンプ及び遠心式ポンプ回転体の回転中心軸線に対し、近似する方向または同一の方向に位置している。組込型圧力センサと電気接続コネクタとは、回転中心軸線を中心として６０度の角度範囲内にある。回転中心軸線方向における組込型圧力センサと電気接続コネクタとの距離は、比較的短いのがより好ましく、即ち、回転中心軸線方向における、遠心式ポンプ回転体の末端部と、モータ駆動用の電子ユニットを含む電動モータの末端部との間の距離の全体の３分の１より短いのが好ましい。この結果、組込型圧力センサは、電気接続コネクタに極めて近い位置に配置される。

組込型圧力センサは、一体的に組み込まれた電気的配線を介して、電気接続コネクタの接続ピンに電気的に直接接続されるのが好ましい。組込型圧力センサと電気接続コネクタとの間の電気的配線は極めて短いため、組込型圧力センサが生成する比較的小さな電気信号を、外部コントロールユニットに確実に伝送することができる。このような特徴は、組込型圧力センサが生成した電気信号が、車両用気化ガスポンプの作動を制御するために外部コントロールユニットで用いられる場合に、極めて重要なものとなる。

本発明のもう１つの好ましい態様として、ポンプ流出ダクトと電気接続コネクタとが、回転中心軸線方向に見たとき、互いに重なり合っている。このことは、ポンプ流出ダクトと電気接続コネクタとが、遠心式ポンプ回転体の回転中心軸線に対し、近似する方向または同一の方向に向いていることを意味する。ポンプ流出ダクトと電気接続コネクタとは共に、車両用気化ガスポンプの回転中心軸線を中心として６０度の角度範囲内にある。この結果、回転中心軸線方向で見た場合の車両用気化ガスポンプの外形は、比較的コンパクトなものとなる。

本発明の好ましい態様として、ポンプ流入開口とポンプ流出ダクトとを形成する流体ハウジング部、及び電動モータと組込型圧力センサとを備える別体のモータハウジング部により、ポンプハウジングが形成される。

組込型圧力センサを備えるセンサチャンバが、中心軸線方向の位置において、ポンプ流出ダクトと電気接続コネクタとの間に配置されるのが好ましい。この結果、センサチャンバは、中心軸線方向の位置として電気接続コネクタに可能な限り近くに配置される。

本発明の好ましい態様として、ポンプ流出ダクトには、ポンプ流出ダクトの内部をセンサチャンバに連通するセンサ用開口が設けられる。センサチャンバ内に設けられた組込型圧力センサは、センサ用開口に連通することにより、ポンプ流出ダクト内の静圧を検出する。

本発明の好ましい態様として、センサ用開口が流体ハウジング部に設けられるのに対して、センサチャンバは、必ずしも全てがというわけではないが、大部分がモータハウジング部によって形成されるのが好ましく、流体ハウジング部及びモータハウジング部の両方によって形成されるのが好ましい。

本発明に係る車両用気化ガスポンプ装置は、燃料タンク、気化ガス吸収ユニット、及び気化ガス送給先に燃料気化ガスを送給する車両用気化ガスポンプを備える。車両用気化ガスポンプは、流体経路として、気化ガス吸収ユニットと気化ガス送給先との間に配置される。車両用気化ガスポンプは、請求項１～９のいずれか１項に記載の特徴を備える。

気化ガス送給先は、内燃機関の吸気系であるのが好ましい。このような装置において、車両用気化ガスポンプは、気化ガス吸収ユニットから内燃機関の吸気系に燃料気化ガスを送給するための、いわゆるパージポンプであって、気化ガス吸収ユニットは、特定の量の燃料気化ガスを一時的に吸収することが可能であり、内燃機関の吸気系に送給された燃料気化ガスは、内燃機関内に導入されて燃焼する。

回転中心軸線に沿う断面で示す車両用気化ガスポンプを備えた車両用気化ガスポンプ装置の概要図である。 図１の回転中心軸線方向ＩＩにポンプ流入口側から見たときの、車両用気化ガスポンプを示す図である。 図１の径方向ＩＩＩにポンプ流出口側から見たときの、車両用気化ガスポンプを示す図である。 図１に示す車両用気化ガスポンプにおける、ポンプ流出ダクト及びセンサチャンバの断面図である。 図１に示す車両用気化ガスポンプにおける、ポンプハウジングのモータハウジング部に設けられたセンサチャンバの内部を示す図である。

添付の図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、燃料気化ガスを含む気体を送給するための車両用気化ガスポンプ装置１０の概要図である。車両用気化ガスポンプ装置１０は、車両用燃料タンク１４を備え、この車両用燃料タンク１４は、気化ガス吸収ユニット１６に連通している。気化ガス吸収ユニット１６は、チャコールを含有することが可能である。気化ガス吸収ユニット１６は、車両用気化ガスポンプ１２のポンプ流入口３０に連通する。車両用気化ガスポンプ１２のポンプ流出口４４は、内燃機関（図示せず）の吸気系である気化ガス送給先１８に連通する。車両用気化ガスポンプ１２は、いわゆるパージポンプとしても知られている。

車両用気化ガスポンプ１２は、軸方向流入口を有した、羽根車状のポンプ回転体３４を備える。ポンプ回転体３４は、１００００～４５０００ｒｐｍの範囲の高い回転速度で回転する。これにより気体が加速され、放射状に流出渦巻室３２内へと気体が流入し、この流出渦巻室３２から、流出渦巻室３２の接線方向に延びて末端部にポンプ流出口４４を有するポンプ流出ダクト４０内へと気体が流入する。回転するポンプ回転体３４によって発生する圧力の上昇は、５０～１００ｍｂａｒの範囲内にある。

車両用気化ガスポンプ１２のハウジングは、２つの別体のハウジング部、即ち、ポンプ流入開口３０及びポンプ流出ダクト４０を形成する流体ハウジング部２１と、電動モータ５０、２つのローラベアリング３８，３９、及び電気接続コネクタ６０を備えて、センサチャンバ７２の大部分を形成するモータハウジング部２２とを備える。

ロータ組立体を構成するポンプ回転体３４は、モータハウジング部２２において２つのローラベアリング３８，３９により回転可能に支持されたロータシャフト３６によって支持されている。また、ロータシャフト３６には、永久磁石からなるモータ回転子５２が設けられ、このモータ回転子５２が、１個以上の固定子モータ巻線５１によって取り囲まれている。このロータ組立体は、回転中心軸線３１周りに回転する。

モータハウジング部２２は、固定子モータ巻線５１の励磁を行うモータ駆動用電子ユニット５３が設けられる電子ユニットチャンバ５４も形成する。この電子ユニットチャンバ５４は、別体の電子ユニットチャンバカバー２３によって封止される。

流体ハウジング２１は、ポンプ回転体３４及び回転中心軸線と同一軸線上に配置された軸方向流入ダクト３３を形成すると共に、管状のまっすぐな流出ダクト壁４２によって画成され、外縁部分から接線方向に延びるポンプ流出ダクト４０を形成する。ポンプ流出ダクト４０は、全体的に流出ダクト軸線４１を定める。

モータハウジング部２２は、１組の接続ピン６２，６４を有した電気接続コネクタ６０を形成する。電気接続コネクタ６０は、対応するコネクタを電気接続コネクタ６０に対して抜き差しする際の全体的な移動方向に向く操作方向軸線６１を有する。電気接続コネクタ６０は、車両用気化ガスポンプ１２を制御する外部コントロールユニット１９に電気的に接続される。

また、モータハウジング部２２は、ポンプ流出ダクト４０に近接して配置されて圧力センサ７０を収容する圧力センサチャンバ７２を形成する。圧力センサ７０は、流出ダクト壁４２に設けられたセンサ用開口７８を介し、ポンプ流出ダクト４０内に連通する。圧力センサ７０は、ポンプ流出ダクト４０内の圧力と周囲の大気圧との差圧を検出する。圧力センサチャンバ７２は、モータハウジング部２２の一体的部分である圧力センサチャンバ壁７６によって実質的に形成されている。圧力センサチャンバ壁７６には、圧力センサチャンバ７２を大気圧に連通させる基準用開口７７が設けられている。

圧力センサ７０は、プリント基板７４に機械的に固定されて電気的に接続されており、このプリント基板７４は、配線６４’を介し、電気接続コネクタ６０の接続ピン６４と電気的に接続されている。また、圧力センサ７０及びプリント基板７４は、別の配線６５を介し、モータ駆動用電子ユニット５３と電気的に接続されている。

回転中心軸線方向に見た場合、ポンプ流出ダクト４０、電気接続コネクタ６０、及び圧力センサ７０は、回転中心軸線３１を中心として約６０度の角度範囲内にあって、互いに重なり合っている。この結果、回転中心軸線方向に見た場合の、車両用気化ガスポンプ１２の外形は、図２に示すように比較的コンパクトなものとなる。

圧力センサ７０及び圧力センサチャンバ７２は、回転中心軸線方向の位置において、ポンプ流出ダクト４０と電気接続コネクタ６０との間に配置されている。

図４及び図５から判るように、気密性を確保するため、圧力センサ７０とセンサ用開口７８の開口端との間には、弾性シール部材８０が設けられている。

Claims (9)

1. 燃料気化ガスを含む気体を送給するためのパージポンプを一例とする車両用気化ガスポンプ（１２）であって、
   ポンプ流入開口（３０）から流出渦巻室（３２）に前記気体を送給後、前記気体を、実質的に前記流出渦巻室（３２）の外縁部分から接線方向に延びて前記流出渦巻室（３２）をポンプ流出開口（４４）に連通するポンプ流出ダクト（４０）内に送給する遠心式のポンプ回転体（３４）と、
   少なくとも１つの固定子モータ巻線（５１）と、磁石式モータ回転子（５２）と、前記固定子モータ巻線（５１）を励磁するモータ駆動用電子ユニット（５３）とを備え、前記ポンプ回転体（３４）を駆動する電動モータ（５０）と、
   前記モータ駆動用電子ユニット（５３）を外部コントロールユニット（１９）に電気的に接続するための電気接続コネクタ（６０）と、
   前記ポンプ流出ダクト（４０）における流体圧力を検出する組込型圧力センサ（７０）と、を備え、
   前記組込型圧力センサ（７０）は前記流出渦巻室（３２）と前記ポンプ流出開口（４４）との間の前記ポンプ流出ダクト（４０）に設けられ、且つ、一体的に組み込まれた電気的配線（６４’）を介して、前記電気接続コネクタ（６０）の接続ピン（６４）に電気的に直接接続され、
   更に、前記組込型圧力センサ（７０）は、前記電気接続コネクタ（６０）には接続されない別の配線（６５）を介して前記モータ駆動用電子ユニット（５３）に電気的に接続されている、ことを特徴とする車両用気化ガスポンプ。
2. 前記電気接続コネクタ（６０）と前記組込型圧力センサ（７０）とは、回転中心軸線方向に見たとき、互いに重なり合っている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用気化ガスポンプ。
3. 前記ポンプ流出ダクト（４０）と前記電気接続コネクタ（６０）とは、回転中心軸線方向に見たとき、互いに重なり合っている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用気化ガスポンプ。
4. 前記ポンプ流入開口（３０）と前記ポンプ流出ダクト（４０）とを形成する流体ハウジング部（２１）、及び前記電動モータ（５０）と、前記組込型圧力センサ（７０）を実質的に収容するセンサチャンバ（７２）と、を備えたモータハウジング部（２２）により、ポンプハウジングが形成される、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用気化ガスポンプ。
5. 前記組込型圧力センサ（７０）を収容するセンサチャンバ（７２）が、回転中心軸線方向の位置において、前記ポンプ流出ダクト（４０）と前記電気接続コネクタ（６０）との間に配置される、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の車両用気化ガスポンプ。
6. 前記ポンプ流出ダクト（４０）の流出ダクト壁（４２）には、前記ポンプ流出ダクト（４０）の内部を前記センサチャンバ（７２）に連通するセンサ用開口（７８）が設けられる、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の車両用気化ガスポンプ。
7. 前記センサ用開口（７８）は、前記流体ハウジング部（２１）に設けられる、ことを特徴とする請求項４を引用する請求項６に記載の車両用気化ガスポンプ。
8. 燃料タンク（１４）と、
   気化ガス吸収ユニット（１６）と、
   気化ガス送給先（１８）に燃料気化ガスを送給する車両用気化ガスポンプ（１２）と、を備え、
   前記車両用気化ガスポンプ（１２）は、流体経路として、前記気化ガス吸収ユニット（１６）と前記気化ガス送給先（１８）との間に配置され、請求項１～７のいずれか１項に記載の特徴を備える、ことを特徴とする車両用気化ガスポンプ装置。
9. 前記気化ガス送給先（１８）は、内燃機関の吸気系であること、を特徴とする請求項８に記載の車両用気化ガスポンプ装置。

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