JPH0311146A - 電動式燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は、エンジンに燃料を圧送する為の電動式燃料ポ
ンプに関する。特に本発明は、プレツシせレギュレータ
によってエンジンの吸気管内圧力より所定圧だけ高い圧
力に維持されている系に燃料を加圧して供給づる電動式
燃料ポンプに１Ｉｌｌする。

［従来の技術〕 エンジンが消費づる燃料量は一般に一°定でイ１い・・
従って燃料消費量に合わせてポンプ流団が調整されるこ
とが望ましい。このために実公昭６０−ご３８０４６号
公報に記載の技術が提案されている。

この技術はエンジンが低回転低０百状ｒ１唱にあるどき
には、燃ｎ消費（至）が小ざいことがらポンプ駆動電流
を減少させる。しかし、この技術ではポンプは２段階に
！ＩＩ　ｔｉｌｌされるだ番ノである。持聞昭５７１０
８４２７号公報は、燃料の哨用吊に合Ｆ）ヒＣ燃料ポン
プを駆動する技術を示している。さらに、これに一定の
フィードバック制御を（−Ｊ加した例し開示している〈
第５図、第６図参照）。これは燃料ポンプが細かく調整
され好ましいしので・あるが、これら従来の技術はいず
れもエンジン周辺の情報に暴づいＣポンプを制ｙＪＪ１
６ものであり、なお問題を有する。

［発明が解決しようとする課題１ 例えば実公昭６０−３８０４６号の技術によると、スロ
ットルバルブ１６の開閉をスロットルスイッチ４５で検
出し、これによりポンプ電流をυ１御する。特開１４ｆ
ｌ　５７−１０８４２７　’＝”；のべ術によると、燃
料噴）１ブｔ３をａ＋ｌＩ　ｔｉｌｌ　−Ｊ−６’ｆｉ
ｔ　’Ｆ　ａＪＩ　ｔｉｌｌ　装Ｎ　２０から信号を取
出してポンプ電流をＬｌｌ　ｌ（ｌ　Ｔる。

このため従来の技術によると、ポンプとスロットルセン
リあるし唱ま電子制御装置との間に信号＋ｇ続線が必要
となり、また電ｆシ１ｊ御装貿の演丙０托１ｂ人きい。

そこぐ本発明は、ポンプ側だＩＪぐ燃穿！ｌ浦費１に合
わＵ”で吐出流量を調整Ｃ−さるようにすることを実現
づべき課題とした。

Ｅ′ａ題を解決づるための１段ｊ 本発明に係わるポンプｔま、ブレフシ１１レギユレータ
によつ−Ｃ１ンジン吸気管内ＬＬ力より所定１）だ番ノ
高い圧力に相持される系に燃料を加圧して供給づ−るた
めに用いられる。燃料はこの系から吸気費内に噴射され
てエンジンに供給される。

ここでこのポンプは吐出圧を検出する手段と、この検出
手段で検出された吐出圧が高いはど入電力を加える制御
手段とを有する。

１作　用１ このポンプによると、吐出圧は吸気管内圧力に所定圧を
加えた圧力にＨ持される。ここで吸気管内圧力が八い１
．１ど（絶対圧で高い１よと）、エンジン負荷は大きく
燃料消費量が大きい。すなゎら吐出圧が高い４．ｆど燃
料消費Ｐｄは大きい。このボン／１ヨ吐出圧が高いほど
大電力で駆動されることがら、燃Ｆｌ消費がか大きいほ
ど大流量の燃料を圧送し、燃料消９吊が小さくなると小
流量の燃料を圧送すろことになる。

すなわち燃利消ｒ１吊に対応して吐出′流崩が調整され
る。

［実施例） 第１図は本発明に係るポンプを使用した燃料供給システ
ムの仝ｉ４図を示してＪ３す、燃料タンク２内のＩＦｌ
はポンプ４によりデリバリバイブ６内に加圧されて供給
される。デリバリバイブ６内の１王力はプレッシャレギ
ュレータ１６により調圧される。プレッシャレギュレー
タ１６には吸気管１１のスロットル弁８の下流側の圧力
が導かれており、デリバリバイブ６内の圧力が吸気管内
圧力に所定圧を加えた圧力よりｔ）＾くなるとパル／を
ｆ７１けて余分の燃料を逃がし、デリバリバイブロ内の
圧力を吸気管内圧ツノよりし所定ＬＬだ（）ｎい圧力に
＃ｆｉ持する。／レッジＶレギ」レータ１６から逃がさ
れた燃料番、棗リターンバイブ１ε３によって燃料タン
ク２内へ戻される。

第２図はポンプ周辺を拡大して示すものであり、燃ｕタ
ンク２１，１メインタンク２ａ内にサブタンク２ｂが設
ＵされてＪ！４成されでいる。ポンプ本体４ｂは１ラケ
ツ１〜２８、リボ−トシレート２６を介してメインタン
ク２ａにボルト締められている。

ポンプ本体４ｂは直流整流子七−ク４ｓを内蔵し、一方
のｍ子４ｃ１．：４１．４に、４ｄを介して自流電ｆｆ
ｌメ供給される。Ｉｉ！！方の接地！ＮＰ４　ｅは４１
゛。

４ｇ、４ｈを介ｂ　−ｃ　１Ｉｉｔ　ａ回ｆｆ１Ｊｉｋ
：接続サレ、１１師回路４１は接続線４ｍを介しで接地
される。υ制御回路４１には接続線４ノを介して直流電
圧が供給される。

ポンプ本体４ｂの下方にはフィルタ４ａが取付ＧＪられ
ており、ポンプ本体４ｂが運転されると１ナブタンク２
ｂ内の燃料がフィルタ４ａを介して吸引され、吐出口４
０より吐出される。吐出口４日はゴムホース２０を介し
てデリバリバイブＧに接続され、締具２２．２４によっ
て強固に取付（」られている。デリバリバイブ６のっ【
）根にはデリバリバイブ６内の圧力を検出Ｊるヒンリ３
２が取イ・１けられでおり、この検出値はケーブル３ｏ
を介して制御回路４１に入力される。

第３図はυ＋ｍ回路４１の構成を示している。ケーブル
４ｊから供給される直流電圧は定電ｒｆ電源４０に入力
されて定電圧化され、それが三角波発振器４２に入力さ
れる。三角波発振器４２は第４図（ａ）に示ケように、
経過時間ととムに上背し、あるいは下降する電圧Ｖａを
出力する。この電圧ｖａはコンパレータ４３の一方の端
子にへカされる。一方コンパレータ４３の他方の端子に
は吐出圧センサ３２の検出値ｖｂがケーブル３ｏを介し
て入力される。そしてコンパレータ４３は三角波発振器
４２の電圧Ｖａと吐出圧センサ３２の検出値ｖｂとを比
較し、ｖａ　＞Ｖｂのとぎロー、Ｖａ＜Ｖｂのときハイ
の信号を出力し、この出力信号ＩＪ　ＯＲ回路４６に入
力される。

ｏ　ｔ＜　１１＋路４６の他方の端ｆにはエンジン始Ｏ
Ｊ用しル七−夕が回転しＣいる間ハイレベル、回転しな
いときにｌまに」−レベルとなっている信号が入力され
る。なＪｊｌンバレータ４３、ＯＩ’＜回路４６には定
′ＫｉＩＴＶｃｃが供給されている。

ＯＲ回路４６の出力はスイッチング索子５２のゲートに
入力されている。スイツブング水子５２番は一方がクー
プル４ｍを介して接地され、他方がポンプ本体４ｂに内
蔵されているノイールド］イル４１、整流子４ｒ、アー
マチュア４ｑ、他方の整流子４ｐ１電線線４ｇを介して
直流型１．．Ｌ　＋　Ｂに接続されている。

第４図は上記制御回路の作初を説明するタイムチャーｉ
−ぐあり、三角波発撤鼎４２　ｔｉｔ第４図ｆａ）のｖ
ａに示１電圧を出力している。ここで吐出圧センサ３２
の検出値が図示ｖｂに示すように変化したとすると、コ
ンパレータ４３の出力値Ｖｃは図示（ｂ）に示すように
、ｖｂが小さいとき１まどローレベル状態が良り、ハイ
レベル状態が短いパルス波を出力する。ここで吐出！ｆ
センリ３２はポンプ吐出圧が高い１よど大きい電圧ｖｂ
を出力する形式のセンサが利用されており、この結果用
量Ｉｆ−が畠いほど長い間ハイレベルにあるパルス波Ｖ
ＣがＯＲ回路４６に入力される。

エンジンを始動すると、第４図（Ｃ）に承り−ようにセ
ルモータが回転している問ハイレベルにあるパルスがＯ
Ｒ回路４６に入力され、その間スイッチング素子５２は
常時導通して直流モータ４Ｓは連続通電状態で運転され
る。１ｔ？ルヒータの回転が終了すると、第４図（ｄ＋
に示寸ように吐出圧しンリ−３２の検出値に対応したデ
コーテイ比制陣が実現される。すなわら吐出圧が高いと
さほど三角波電圧ｖａの一周期内て゛モータ４Ｓに電流
が供給される比率が高くなる。このためし−タ４ｓｌま
用量圧が高いときほど高速で回転されて大Ｍｔ　）ｄを
Ｉｊｌ出する。吐出圧は吸気管圧力に連軸しているので
、エンジンの消費する燃Ｆ！ｌｆ＠が多いときはどポン
プには大電力が供給されて大流量が吐出される。

さて本実施例のポンプによると、エンジンの燃料消費率
が高いとさ（まどポンプは人出の燃料を送出し、消費率
がトがればポンプは低回転に制御０される。この結果、
燃料に不足を来たさない範囲でボンプロ萌は低減される
。

また本発明に係るポンプはポンプ吐出圧に阜づいＣ上記
機能を実現し、ポンプ側だけで独立したシステムが構成
される。ずなわらエンジンないし１−ンジン制ｗＳｆ装
置と接続することなく上記機能を実現りることができる
のて゛ある。

さらにまた本発明のポンプによると、燃料タンク内の燃
料の不足あるいはポンプ異常等に帰因してポンプ作用が
営まれないような場合に１．１、吐出１ｉが低重しＣそ
の結果ボン１に電力が供給されなくなる。このため）１
イルセ一フ機能が得られ、安全ぐ信頼性の高い燃料供給
システムを構築づることができる。

次に第５図・〜第１１図を参照して第２実施例について
説明づる。この例はブラシレスモータを使用するポンプ
の例を示したものである。

第６図はボン／４４の縦断「１）を示し、インペラ４８
がロータマグネッ１−５０の回転に従動して回転して燃
料を吸引口５４から吸引しく吐出０５６へ圧送する。Ｏ
−クマグネツ１〜５０の周囲に【、エステ−タコイル５
２が固定されている。ロータマグネット５０と一体回転
するセンサマグネット５８が設置ノられており、これ１
３１制御回路を取合−ノーる゛古２１ｉ４７に対向しつ
つ回転づる。容器４７内にｌま（１−タマグネット５０
の回転位行を検出する位胃検出回路（ホール素子＞　４
４　ｄ　／りＸ設置されており、Ｏ−タマグネツ１−５
０の位■により３組あるステータコイル５２ａ、５２ｂ
、５２ｃのいずれか一つが選択的に通電されて、１」−
タマグネツト５０は回転する。なお制御回路の詳細は侵
ｊホする。

第７図は制御回路収容器４７を１広人して示づ図であり
、一部が切欠かれてダイヤフラム６０が設けられている
。このダイヤフラム６０１Ｊボンゾ内の圧力により変形
するものであり、そのダイ入７フラム６０の容器内側に
第８図に示すように４つの抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４が固定されている。これら抵抗索子Ｒ１，１又２．
Ｒ３，Ｒ４はビーｆゾ抵抗木−ｆＣあ−〕Ｃ、ダイヤツ
ノラム６０の変形によってぞれぞれの抵抗舶が変化Ｍる
特性をイｊ引る。８　Ｊｌ（杭木−ｊ’　Ｒ１，Ｒ２，
１７３，［ぐ４は第９図に承り−」；うに接続され、定
電１．ｊ：　Ｖ　ｃｃが印加される。

ポンプ内の圧力がト讐しＣダイ１７ノラム６０が人♂く
撓むと、抵抗素子ＲＬＲ３は伸びて抵抗給入となり、Ｒ
２，１で４（よ縮んぐ抵抗（１６小となる。イのため第
９図の端子Ｘ、Ｙｌｉｌに生じる電圧ｖｐは第１０図に
示すようにボン！内の圧力が圭シ１すると大きくなる。

これによりポンプ吐出圧が検出される。

さて、第５図は収容器４７内に収容されでいる制御回路
の全体を示し、（Ｑｆｄ検出回路４．ｌｃｊの信号は三
相ｍｌシック回路４４ｅに人ツノされ、一定の論叩処ｐ
Ｈがなされたあと駆動回路４４ｆ’内のスイッチング素
子が切換えられる。これによりステーターコイル５２ａ
、５２ｂ、５２Ｇのうらイｆ　ｔＬか一つに電流が加え
られてブラシレス七−夕が回転４−る。

さて、第７図〜第１０図に関連して説明したポンプ吐出
圧検出回路４４ｇで検出された電几ｖｐはコンパレータ
４４ｈ、ｐシバレータ４４ｊ、］ンバレータ４４ｋにへ
カされる。コンパレータ４４ｈ、４４ｊ、４４ｋに１よ
それ’ｒ　ｉｔ　ｌ　ｌｔｕ　ｆｆｉ　ｆｆ　Ｖ　ＩＶ
２．Ｖ３が入力され、それが電圧Ｖｐと比較されて電圧
Ｖｐ／／基準雷圧より高いとさ゛にハイレベルの信号が
各コンパレータがら出力される。ここでＶｌ　＞Ｖ２　
＞Ｖ３である。

今吐出圧が高くてＶＤ＞Ｖｌなら」ンバレータ４４ｈ、
４４Ｊ、４４にのすべてがハイレベルを出力する。この
ためアントゲ−１−６２のみがハイレベル信号を出力し
、スイッチング素イ△のＪが導通する。このとき］コン
パレータ８の−・方の端子６８ａには抵抗ＲＡによって
分圧された゛重圧Ｖ４Ａが加えられる。吐出圧が少し低
下しＶ２　＜ＶＤ＜Ｖｌとなると、］ンバレータ４４ｔ
）はローレベル、コンパレータ＝１４ｊ、４４にはハイ
レベルを出力し、このときはアンドゲート〔３４のみが
ハイレベルを出力する。このためスイッチング累了Ｂの
みが４通して］ンパレータ６８に（ま（ｉ（抗Ｒ８によ
−）で分圧された電圧Ｖ４Ｂが人力される。

さらに吐出１上が低下してＶ３　＜Ｖｐ　＜Ｖ２とｈろ
ど、二Ｊンバレータ４４ｈ、　４４」＋ま自−レベル、
丁１ンバレータ４４に１まハイレベルを出力してアンド
グー１〜６６のみがハイレベルを出力する。このためス
イッチング素子Ｃのみが導通してコンバレタ６８には＋
ｔＸ抗Ｒｃて゛分圧された電圧Ｖ４Ｃが入力される。さ
らに吐出圧が低下してＶＦＩ　＜Ｖ３と７＝、ると１へ
てのスイッチング素子１ま非導通となり、このとき〕ン
バレー夕の一方の端子６ε３ａには電ｉｉ、　Ｖ　４が
入力される。ここでＲＡ＜ＲＢ＜ＲＣでアリ、従ツＴ　
Ｖ４Ａ＜　Ｖ４Ｂ＜　Ｖ２Ｏ＜　Ｖ４となる。これを表
にりると以下のようになる。

三角波発振器４２は第１実膿例におけるのと同様のしの
ぐある。」ンパレータ６８１よ三角波発振器４２の出力
電圧を基準電にとして他方のａ５子６３　ａに入力され
る電ＦＴ、と比較し、端子６８ａに加わる電圧が基型電
圧より高いときにハイレベルの信号を出力する。

上述のように端子６８ａに加わる電圧はＶ４＞Ｖ　４Ｃ
＞　Ｖ　４Ｂ＞　Ｖ　４Ａ（１）関係ｒあり、吐出圧が
高いときほど低い。このためコンパレータ６８は吐出圧
が高いときほど三角波の一周期内で・長い期間にわたっ
てローレベル信号を出力する。］コンパレータ８の出力
（ｇ　Ｑはスイッチング素子７２のゲー１〜に加えられ
、コンパレータ６Ｂがハイレベルを出力している間スイ
ッチング素子７２は導通づる。

スイッチング素子７２が導通ケると、三相Ｌ１シック回
路４４ｅの信号は接地されてしまい、その間ステータコ
イル５２ａ、５２ｂ、５２Ｇに励磁電流が流れない。

前記したように、吐出圧が高いはとコンパレータ６８は
ハイレベルを短く、ローレベルを良く出力しでいる。従
って三相１」シック回路４４ｅの（１）号が接地される
期間は知い。このためスデータ＝１イル５２　ａ　、　
５２　ｂ　、　５２　Ｇには高いｆ」−）−イー比で励
磁電流が加えられる。一方吐出Ｉ丁が低いときにはコン
パレータ６８は良い間ハイレベルを出力してスイッチン
グ素子７２を導通さぜ、このためスデータコイル５　’
ｌ　ａ　、　５〕２　ｂ　、　５２　ｃに励Ｔ！１電流
が流れる期間は小さくなって低いｆ−ｔ　−−）イー比
が実現される。

なお、コンパレータ６Ｂの入力端子６８ａと出力端子間
には抵抗７４が接続され、コンパレータ６８がハイレベ
ルを出力し−Ｃいるときの人力重重−と、〔」−レベル
を出力しているときの人力電メ１とが異なるようにされ
−Ｃいる。このためハイ→Ｄ　−の変化と、ロー−）ハ
・イの変化が生じる吐出Ｊ「は同一でないことになる。

このため第１１図に示寸」；うにデユーティ−比が切換
えられる圧力ｔまポンプ圧が上昇していく場合と、低下
する場合とでは責なるヒステリシス性が付りされている
。これによりデユーティ−比が頻繁に変化することが防
止されている。なお第５）図にＪ３いて各素子には電源
が接続され（いるが、図示省略されＣいる。

さて、前述した第１実／Ｉｌ！ｉ例にＪ３いて、スイッ
チング素子５２は静電誘導型トランジスタ（Ｓｔａｔｉ
ｃＩｎｄｕｃ口ｏｎ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、　Ｓ、　
ｒ、　ｒ、　）が利用されテイル。

この８１丁は第１３図に示Ｊ　ｉＭ失゛市圧Ｖが次表に
示すようにバイポーラトランジスタやＦＥＴに比しで小
さく、スイッチング素子としで優れている。

このため第１２図に示す」、うに、Ｓ１１を利用すると
優れたポンプ特性が得られる。この＋１点はバッテリ電
圧の低下時においてＶｔにイｉ用（・あり、バッテリ電
圧が低いときにｂ１ンジンに充分＜ｒ　ｊｆ力の燃料を
供給でさて帰れたエンジン始動性を実現する。またＳＩ
Ｔは損失電圧が低いことから発熱が小さく、制御回路の
冷／Ｊｌを肖る必要性が低い、１さらにまたＳＩＴはス
イッｆングｕ、１間が小さく、デユーティ−比制御にＪ
３１−ｊる基本周波数を高くとることができる。ナなわ
も三角波ｎ振２Ａ４２として高い周波数のものを用いる
ことがて・さる。これにより可聴域外の周波数を用いる
ことがて・き、ポンプのＥＡＲを低下さＵることがＣき
る。

［発明の効果］ 上記に詳述したように、本発明のポンプは用量圧検出手
段とｉｌｌ　Ｉａ［１回路とを右りることでエンジン負
荷に連動してポンプの運転状態を調整Ｊることができる
。このシステムはポンプ自体ないしポンプ近傍で構築で
き、システム構成を著しく単純化する。また前記したよ
うにフェールセーフ機能をム営み、安全性、信頼性に侍
れる６のＣある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るポンプが使用される燃ｒ］供給シ
スｊ−ムの全体構成、第２図は第１実施例に係るポンプ
のポンプ周辺の拡大図、第３図はその制御回路、第４図
ＩＪυ１１１１回路の作動を説明するタイミングｆｐ−
ｔ−１第５図１１第２実施例に係る制御回路、第６図は
第２実施例に係るポンプ、第７図ＬＪ　ａＩｌｌ　１２
１１回路収容器、第８図はダイセフラム、第９図は斤力
を検出４−る回路、第１０図はその特ｆ！ｌを承り端間
、第１１図は第５図の制御回路によつ（Ｖｌられる特性
図、第１２図はポンプ特性図、第１３図は旧失″市圧を
説明する図て・ある。 ４Ｓ・・・直流モータ ３２、６０．４４Ｑ・・・吐出圧検出手段４３・・・］
コンパレー タ４ｈ、４４ｊ、４４ｋ・・・］ンバレータ５２・・・
スイッチング素子 ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ　−・・ステータコイル６８・
・・コンパレータ ７２・・・スイッチング素子 ＡＢＣ・・・スイッチング素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プレッシャレギュレータによってエンジンの吸気管内圧
   力より所定圧だけ高い圧力に維持される系に燃料を加圧
   して供給する電動式燃料ポンプであつて、 該電動式燃料ポンプの吐出圧を検出する手段と、該検出
   手段で検出された吐出圧が高い程該電動式燃料ポンプに
   大電力を加える制御手段、 とを有する電動式燃料ポンプ。