WO2003033902A1

WO2003033902A1 - Procede d'entrainement de pompe a plongeur

Info

Publication number: WO2003033902A1
Application number: PCT/JP2002/009789
Authority: WO
Inventors: Toshio Karasawa; Maki Hanasato; Tatsuya Shaura
Original assignee: Mikuni Corporation
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2003-04-24
Also published as: TW534952B; JP2003120452A

Description

明細書ポンプの駆動方法技術分野

本発明は、内燃機関（以下、エンジンと称す）のインジ: クタに燃料を供給するために適用されるプランジャポンプの駆動方法に関し、特に、小排気量のエンジンを搭載する二輪車等の燃料タンク内に設置される燃圧レギユレータを一体的に備えたプランジャポンプの駆動方法に関する。背景技術

電磁コイルへの通電により電磁起動力を発生させ、プランジャを往復動させて燃料の吸入及ぴ吐出を行なう容積型のプランジャポンプにおいては、車両のバッテリの電源電圧 Eに基づいて、，駆動ドライバによるパルス通電制御が行なわれている。この通電制御は、バッテリの電圧 Eを、通電時間 T o n、駆動周期 Tなる駆動信号として、電磁コイルに印加するものである。

ところで、上記従来の通電制御においては、通電時間 T o n及び駆動周期 Tが、バッテリの電圧 Eの値に拘わらず、一定の値に設定されていた。したがって、バッテリの劣化あるいは低温環境下等により電圧 Eが低下した場合、第 9図（a ) に示すように、プランジャポンプの吐出性能（単位時間当たりの吐出流量）が低下するという問題があった。

一方、パッテリの電圧 Eが必要以上に高い場合は、第 9図（b ) に示すように、プランジャポンプの消費電力（駆動電圧 E X駆動電流 I ) が増加し、非経済的であるという問題があった。本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、パッテリ等の電源の劣化あるいはその他の要因等により、電源電圧が変化した場合でも、安定した吐出性能が確保され、又、消費電力の低減が図れる、経済的なプランジャポンプの駆動方法を提供することにある。発明の開示

本発明のプランジャポンプの駆動方法は、電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力により往復動して燃料の吸入及び圧送を行なうブランジャポンプに対し、制御手段が所定の電源から供給される電力に基づいて電磁コイルへのパルス通電を制御して、プランジャポンプを駆動させるプランジャポンプの駆動方法であって、上記制御手段は、電源の電圧に応じて、電磁コイルへの通電時間を変化させる、ことを特徴としている。

この構成によれば、電源の電圧に応じて通電時間が制御されるため、電源電圧の変化に拘わらず、消費電力の無駄を防止して経済的な駆動を行なうことができ、又、安定した所望の吐出量を確保することができる。上記構成において、制御手段は、電源の電圧が所定レベルより低いとき、電磁コイルへの通電時間を所定時間よりも長くする、構成を採用できる。

この構成によれば、電源の劣化等により電源電圧が低下しても、通電時間が長いため、安定した吐出量が得られる。

また、上記構成において、制御手段は、電源の電圧が所定レベルより高いとき、電磁コイルへの通電時間を所定時間よりも短くする、構成を採用できる。

この構成によれば、電源の電圧が必要以上に高いような場合であっても、通電時間が短いため、安定した吐出量を確保しつつ、消費電力を低減できる。

上記構成において、制御手段は、電源の電圧に応じて、電磁コイルへの駆動周期を変化させる、構成を採用できる。

この構成によれば、電源電圧の変化に対する安定した吐出量の確保、さらには、吐出量と消費電力との最適な条件を選択することが可能となる。

また、本発明のプランジャポンプの駆動方法は、電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力により往復動して燃料の吸入及び圧送を行なうプランジャポンプに対し、制御手段が所定の電源から供給される電力に基づいて電磁コィルへの通電を制御して、プランジャポンプを駆動させるプランジャポンプの駆動方法であって、上記制御手段は、電磁コィ ■ルへ通電される電流値が所定の閾値に至るまで通電を行ない、その後、所定の時間に亘つて非通電とする、ことを特徴としている。

この構成によれば、駆動電流を監視するフィードパック制御を行なうため、制御ソフトが簡単であり、又、プランジャポンプ個々のバラツキを抑制することができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に係る駆動を行なうプランジャポンプを備える燃料供給システムの概略図である。

第 2図は、プランジャポンプを含む燃料供給装置の縦断面図である。第 3図ば、プランジャポンプの駆動制御に係るフローチャートを示す図である。

第 4図（a ) , ( b )，（c ) は、電源電圧が異なる場合でのプランジャポンプにおける通電時間及び吐出量と駆動周期との関係をそれぞれ示すグラフである。

第 5図（a), (b) は、本発明に係る駆動方法の一実施形態を示す制御図である。

第 6図（a)， (b) は、本発明に係る駆動方法の他の実施形態を示す制御図である。

第 7図は、本発明に係る駆動方法における制御マップを示す図である。第 8図は、（a), (b) は、本発明に係る駆動方法のさらに他の実施形態を示す制御図である。

第 9図は、プランジャポンプの特性を示すものであり、（a) は通電時間と吐出流量との関係を示すグラフであり、（ b )は通電時間と消費電流との関係を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。第 1図は、本発明に係る駆動を行なうプランジャポンプを含む燃料供給システムを示すシステム図である。この燃料供給システムでは、第 1 図に示すように、プランジャポンプを一体的に備える燃料供給装置 10 、二輪車の燃料タンク 1内に設置され、供給パイプ 2を通して、ェンジン 3の吸気ポート 4に取り付けられた電磁駆動弁式のインジェクタ 5 に向けて燃料を供給するようになっている。

また、燃料供給装置 10 (プランジャポンプ）等の制御は、制御手段としてのエンジンコントロ一ルュニット (ECU) にて行なわれる。この ECUには、種々の制御を司る制御部（CPU) 100、エンジン 3 の運転に関する種々の情報及ぴプランジャポンプの駆動に関す'る制御マップ等が予め格納された記憶部（ROM) 1 1 0、プランジャポンプを駆動する駆動ドライバ 120、電源としてのバッテリ 6及びこのバッテリ電圧を検出する A/D変換器 1 3 0等が接続されている。

燃料供給装置 1 0は、第 2図に示すように、プランジャポンプ 2 0と、インジヱクタ 4の上流側において燃料の圧力を調整する燃圧レギユレ一タ 4 0とが、連結用の配管等を用いることなく一体的に結合されてモジユール化されて装置の本体を形成し、本体の下方には吸入フィルタ 5 0 が取り付けられている。

プランジャポンプ 2 0は、電磁駆動の容積型ポンプであり、第 2図に示すように、シリンダ 2 1、シリンダ 2 1内を摺動して直線的に往復動するように挿入されたプランジャ 2 2、シリンダ 2 1の外周に嵌合されたヨーク 2 3、ヨーク 2 3の外周にポビンを介して卷回された電磁コィル 2 4、プランジャ 2 2の両側に配置されたコイルスプリング 2 6 a， 2 6 b等を備えている。

また、プランジャ 2 2の下方には、燃料通路 2 7 a及ぴ吸入口 2 7 a を画定する通路部材 2 7が嵌合され、通路部材 2 7には、燃料通路 2 7 aを開閉するポぺット弁 2 8がスプリング 2 8 aにより閉鎖方向に付勢された状態で保持されている。ヨーク 2 3の下方側面部には、作動室 V 1から水平方向に伸長する燃料通路 2 9 a及び吐出口 2 9 a 'を画定する継手部材 2 9が連結され、この継手部材 2 9には、燃料通路 2 9 aを開閉するチェックバルブ 3 0がスプリング 3 0 aにより閉鎖方向に付勢された状態で保持されている。

燃圧レギュレ一タ 4 0は、インジェクタ 5の上流において燃料の圧力 (燃圧）を調整する入口制御型レギユレータであり、第 2図に示すように、吐出口 2 9 a 'に連通する燃料通路 4 1と垂直方向に伸長する燃料通路 4 2との間に配置されて両通路の開閉を行なって燃料の圧力を調整するダイヤフラム 4 3等を備え、又、燃料通路 4 1には、ダイヤフラム 4 3に当接し得るニードル 4 4 bをもつチェックバルブ 4 4がスプリング 4 4 aにより閉鎖方向に付勢された状態で保持されている。すなわち、ダイヤフラム 4 3の一部が、スプリング 4 4 aの付勢力に抗してニードル 4 4 bを押し戻すことで、チェックバルブ 4 4を開弁させるようになつている。

また、燃料通路 4 2の上方には、取り付けフランジ部 4 5が設けられ、その上面には、供給パイプ 2の接続部 4 6、電磁コイル 2 4に接続された配線の接続端子が露出する電気コネクタ 4 7等が設けられている。次に、この燃料供給装置 1 0 (プランジャポンプ 2 0及ぴ燃圧レギュレータ 4 0 ) の動作について説明する。 .

先ず、電磁コイル 2 4への通電によりプランジャ 2 2が往復動方向の下向きに移動して、作動室 V I内の燃料を圧縮する。そして、燃料が所定の圧力を超えて圧縮されると、スプリング 3 0 aの付勢力に抗してチエックバルブ 3 0が開弁し、吐出口 2 9 a 'から圧縮された燃料が吐出される。

そして、電磁コイル 2 4への通電が断たれると、コイルスプリング 2 6 bの付勢力により、プランジャ 2 2は上方に向けて移動する。と同時に、圧力差によりスプリング 2 8 aの付勢力に抗してポぺット弁 2 8力 S 開弁し、吸入口 2 7 a 'から燃料が吸入されて作動室 V 1内に流れ込む。その後、コイルスプリング 2 6 a , 2 6 bの付勢力がバランスしたところで、プランジャ 2 2が停止する。

尚、上記動作は、プランジャ 2 2が 1回往復動した場合の基本動作について説明したが、通常の動作においては、電磁コイル 2 4に対してパルス通電制御が f亍なわれることで生じる電磁起動力と、コイルスプリング 2 6 a， 2 6 bの復帰方向への付勢力との相互作用により、プランジャ 2 2が連続的に往復動され、その移動ストロークに応じた所定の容積の燃料が、連続して吸入口 2 7 a 'から吸入され、そして、吐出口 2 9 a 一から所定の圧力にて吐出される。

また、吐出口 2 9 a 'よりも下流側の燃料通路 4 1， 4 2においては、燃圧レギュレータ 4 0のダイヤフラム 4 3及ぴチェックパルプ 4 4が作用して、燃料通路 4 2又はダイヤフラム室 C内の圧力が所定圧力以上の場合においては、スプリング 4 4 aの付勢力によりチェックパルプ 4 4 は燃料通路 4 1を閉鎖している。この状態において、燃料通路 4 2内の燃料の圧力が所定レベル以下になると、スプリングの付勢力によりダイァフラム 4 3が作動してニードル 4 4 bを押圧し、チェックバルブ 4 4 を開弁させる。これにより、燃料通路 4 1の上流側にある燃料がダイヤフラム室 Cに流れ込み、燃料通路 4 2へ導かれる。そして、燃料通路 4 2内の燃料の圧力が所定レベル以上になると、その圧力によりダイヤフラム 4 3が作動して、チェックバルブ 4 4を閉弁させる。

次に、上記一連の動作を行なわせるためのパルス通電制御について詳細に説明する。ここで、制御手順としては、第 3図に示すように、初期化の後、 AZD変換器 1 3 0を経て、制御部 1 0 0がバッテリ 6の電圧 Eを読み取り（ステップ S 1 )、記憶部 1 1 0に格納された制御マップに基づいて、電磁コイル 2 4に通電する際の駆動周期 T、通電時間 T o n を算出する（ステップ S 2 )。続いて、制御部 1 0 0は、算出により得られた駆動信号 T， T o nを、駆動ドライバ 1 2 0に出力する（ステップ S 3 )。これにより、駆動ドライバ 1 2 0は、電磁コイル 2 4に対して所定のパルス通電を行なうことになる。

また、電磁コイル 2 4への通電時間 T o n、駆動周期 T、パッテリ 6 の電圧 Ε、及ぴプランジャポンプ 2 0の吐出性能（単位時間当たりの吐出量）との間には、第 4図に示すような闋係があるため、駆動周期 Τ、通電時間 T o nを、バッテリ 6の電圧 Eに応じて適宜選定することにより、最適なポンプ効率にてプランジャポンプ 2 0を駆動することができる。

ここで、所定の基準となる駆動条件下においては、例えば第 έ図（a) に示すように、'バッテリ 6の電圧 E oにて、駆動周期 T、通電時間 T o n 1にて駆動されているものとする。

この条件下において、バッテリ 6が劣化した場合あるいは低温環境下にある場合等においては、一般に電源電圧 Eは、所定レベルすなわち正常なときの電圧 E 0よりも低い電圧 E sとなる。この場合、制御部 1 0 0は、電圧 E s及び記憶部 1 10の制御マップ等に基づいて、駆動周期 T、通電時間 To η 2 (T o n 2 >T o n l) を算出し、駆動ドライバ 1 20に出力する。

すなわち、第 5図（b) に示すように、制御部 100は、駆動ドライノく 1 20を介して、電磁コイル 24に対して、所定時間（T o n l) よりも長い時間 To n 2に亘つて通電を行なう。これにより、駆動電圧 E が低下しても、プランジャポンプ 20がその低下を補うように駆動されるため、安定した吐出量が得られる。

一方、第 6図（a) に示すように、電圧 E o、駆動周期 T、通電時間 Τ ο η 1の所定の基準となる駆動条件下に対して、バッテリ 6の電源電圧 Εが所定レベルの電圧 Ε οよりも高い電圧 Ehとなるような場合においては、制御部 100は、電圧 Eh及び記憶部 1 10の制御マップ等に基づいて、駆動周期 T、通電時間 T o n 3 (To n 3<T o n l) を算出し、駆動ドライノ 120に出力する。

すなわち、第 6図（b) に示すように、制御部 100は、駆動ドライノ 1 20を介して、電磁コイル 24に対して、所定時間（T o n l) よりも短い時間 T o n 3に亘つて通電を行なう。これにより、駆動電圧 E が必要以上に高い場合は、プランジャ.ポンプ 20による消費電力が低減されるように駆動され、安定した吐出量が得られる。上記のような通電制御を行なうにあたって、制御マップとしては、例えば第 7図に示すものを採用することができる。この制御マップにも示すように、通電時間 T o nを変化させるだけでなく、電源電圧 Eに応じ駆動周期 Tを変化させて通電を行なってもよい。例えば、第 7図に示すように、駆動電圧 Eがより低い場合、駆動周期 Tを長くし、それに応じて通電時間 T o nも長くする。

これにより、電圧レベルの低下にも拘わらず、より安定した吐出性能 (吐出量）を確保することができる。

尚、駆動周期 Tとしては、電源電圧 Eが低い場合に限らず、吐出量が要求値を満足しかつ消費電力が最も少ない条件、もしくは、通電時間 T o nによる吐出量の変化が少ない条件を選択することが望ましい。第 8図は、プランジャポンプ 2 0の駆動方法として、他の実施形態を示すものである。ここでは、制御部 1 0 0力駆動電流 Iを監視し、その値が所定の閾値 I t hになるまで、電磁コイル 2 4に通電を行ない、その後、所定時間に亘つて非通電とするものである。ただし、駆動電流 Iは、電圧変換され、 A/D変換器 1 3 0によって電圧値として制御部 1 0 0に認識されるものとする。

例えば、バッテリ 6の電圧 Eが所定レベルよりも高い場合は、第 8図 ( a ) に示すように、短い時間 T o n sだけで電磁コイル 2 4に通電を行なうと、駆動電流 Iが所定の閾値 I t hに達する。その後、電磁コィノレ 2 4への通電が所定の時間に亘つて断たれる。

一方、劣化等によりバッテリ 6の電圧 Eが低い場合は、第 8図（b ) に示すように、長い時間 T o n 1に！:つて電磁コイル 2 4に通電を行なうと、駆動電流 Iが所定の閾値 I t hに達する。その後、電磁コイル 2 4への通電が所定の時間に亘つて断たれる。

上記のような駆動制御においては、駆動電流 Iを監視してフィ一ドバックする制御を行なうため、制御ソフトが比較的簡略化され、又、ブランジャポンプ 2 0個々のバラツキによる吐出性能への影響を抑制できる。

上記実施形態においては、燃料タンク 1内に配置される燃科供給装置 1 + 0に一体的に設けられたプランジャポンプ 2 0の駆動について示した力単体のプランジャポンプ等の駆動にも適用することができる。

また、上記実施形態においては、プランジャポンプ 2 0が二輪車の燃料供給に適用される場合を示したが、これに限定されず、その他の車両、例えば三輪車又は四輪車等のカート、芝刈り機、発電機等の汎用ェンジン、あるいは、レジャーボート等の船舶、さらにはスノーモービル等の如く、小排気量のエンジンの燃料供給に適用される場合にも、本発明の駆動方法を適用することができる。産業上の利用可能性

' 以上述べたように、本発明のプランジャポンプの駆動方法によれば、電磁起動力により往復動して燃料の吸入及び圧送を行なうプランジャポンプに対して、制御手段が所定の電源から供給される電力に基づいて電磁コイルへのパルス通電を制御するにあたり、電源の電圧に応じて電磁コイルへの通電時間を変化させる、例えば、電源の電圧が所定レベルより低いとき、電磁コイルへの通電時間を所定時間よりも長くし、一方、電源の電圧が所定レベルより高いとき、電磁コイルへの通電時間を所定時間よりも短くするように制御することにより、電源電圧の変化に拘わらず、安定した所望の吐出量を確保することができ、又、消費電力の無駄を防止して経済的な駆動を行なうことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力により往復動して燃料の吸入及び圧送を行なうプランジャポンプに対し、制御手段が所定の電源から供給される電力に基づいて前記電磁コイルへのパルス通電を制御して、プランジャポンプを駆動させるプランジャポンプの駆動方法であって、

前記制御手段は、前記電源の電圧に応じて、前記電磁コイルへの通電時間を変化させる、

ことを特徴とするプランジャポンプの駆動方法。

2 . 前記制御手段は、前記電源の電圧が所定レベルより低いとき、前記電磁コィルへの通電時間を所定時間よりも長くする、

ことを特徴とする請求の範囲 1記載のプランジャポンプの駆動方法。

3 . 前記制御手段は、前記電源の電圧が所定レベルより高いとき、前記電磁コィルへの通電時間を所定時間よりも短くする、

4 . 前記制御手段は、前記電源の電圧に応じて、前記電磁コイルへの駆動周期を変化させる、

5 . 電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力により往復動して燃料の吸入及び圧送を行なうプランジャポンプに対し、制御手段が所定の電源から供給される電力に基づレヽて前記電磁コイルへの通電を制御して、プランジャボンプを駆動させるプランジャポンプの駆動方法であつて、

前記制御手段は、前記電磁コィルへ通電される電流値が所定の閾値に至るまで通電を行ない、その後、所定の時間に！:つて非通電とする、ことを特徴とするプランジャポンプの駆動方法。