JP2005315243A - 燃料ポンプおよびそれを用いた燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高効率かつ小型であり、耐油性が高く長寿命の燃料ポンプを二輪自動車の燃料タンク内に設置する。
【解決手段】 燃料ポンプ１０は、二輪自動車の燃料タンク内に設置される。燃料ポンプ１０は、モータ部１２と、モータ部１２により駆動され、吸入した燃料を昇圧するポンプ部１３とを備えている。モータ部１２は、ブラシレスモータであり、ステータコア２０、コイル２４および回転子３０を有している。回転子３０の回転位置に基づいてステータコア２０に巻回されたコイル２４への通電が制御されることにより、回転子３０は回転する。回転子３０は、シャフト３２、回転コア３４および永久磁石３６を有し、ステータコア２０の内周に回転可能に設置されている。永久磁石３６は回転コア３４の外周側に設置され、ステータコア２０と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動二輪車用のインタンク式の燃料ポンプ、およびそれを用いた燃料供給装置に関する。

従来、コイルを巻回した回転子に供給する電流を整流子で制御して回転子を回転させるモータが知られている。そして、燃料タンクの燃料を吸入して、燃料消費装置であるエンジンに燃料を供給する燃料ポンプの駆動源として、前述したような整流子制御のモータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。しかし、整流子制御のモータでは、整流子とブラシとの摺動抵抗、ならびに整流子を各セグメントに分割するために設けた溝が受ける流体抵抗により、モータ効率が低下し、結果として燃料ポンプの効率が低下するという問題がある。ここで燃料ポンプの効率とは、（モータ効率）・（ポンプ効率）で表される。モータ効率およびポンプ効率は、燃料ポンプのモータ部に供給する駆動電流をＩ、印加する電圧をＶ、モータ部のトルクをＴ、モータ部の回転数をＮ、燃料ポンプが吐出する燃料圧力をＰ、燃料吐出量をＱとすると、（モータ効率）＝（Ｔ・Ｎ）／（Ｉ・Ｖ）、（ポンプ効率）＝（Ｐ・Ｑ）／（Ｔ・Ｎ）で表される。したがって、（燃料ポンプの効率）＝（モータ効率）・（ポンプ効率）＝（Ｐ・Ｑ）／（Ｉ・Ｖ）である。
また、整流子制御のモータには、整流子とブラシとの摺動箇所の摩耗によりモータ寿命が短くなるという問題がある。

特公平７−８５６４２号公報

ところで、搭載スペースが狭いために搭載できるバッテリー容量が小さい二輪自動車に、四輪自動車の整流子制御モータを駆動源とする燃料ポンプを用いようとすると、燃料ポンプの効率が低いので、燃料ポンプに供給する電力の確保が困難になることがある。また、二輪自動車用の体格の小さい燃料タンクの場合、燃料タンク内に燃料ポンプを設置することは困難である。

また、二輪自動車には劣化燃料や例えばアルコールを含んだ低質燃料が使用される恐れがあり、このような劣化燃料や低質燃料を使用した二輪自動車に整流子制御モータを用いた燃料ポンプを搭載すると、整流子とブラシとの摺動箇所に電食や腐食が発生し、電気的な導通不良を起こす恐れがある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、高効率かつ小型であり、耐油性が高く長寿命の燃料ポンプを二輪自動車の燃料タンク内に設置することを目的とする。

請求項１から９記載の発明では、ステータコアに巻回されたコイルへの通電が制御されることによりステータコアの周方向に形成する磁極が切り換わり、この磁極の切り換わりによって回転子とともにポンプ部の回転部材が回転し、燃料を昇圧する。つまり、ブラシレスモータを用いた燃料ポンプを二輪自動車の燃料タンク内に設置している。ブラシレスモータは整流子を用いないので、整流子制御モータに比べて摺動抵抗および流体抵抗を低減できる。これにより、前述したモータ効率が向上し、その結果燃料ポンプの効率が向上するので、同出力の場合、モータを小型化し低電流化できる。したがって、四輪自動車に比べて体格の小さい二輪自動車の燃料タンク内に燃料ポンプを設置できる。
また、ブラシレスモータは整流子を用いないので、劣化燃料や低質燃料を使用しても、整流子制御モータのように整流子とブラシとの摺動箇所に電食や腐食が発生しない。さらに、整流子とブラシとの摺動摩耗が発生しないので燃料ポンプの寿命が長くなる。

請求項２に記載したように、エンジンの排気量が１５０ｃｃ以下の二輪自動車の場合、燃料ポンプに要求される燃料吐出量は、四輪自動車に比べ、例えば１／１０〜１／３程度少なくなる。その結果、燃料ポンプを駆動する駆動電流も小さくでき、駆動電流を制御する制御装置の、例えばパワースイッチング素子に安価な素子を使用できる。
また、排気量が１５０ｃｃ以下の二輪自動車の場合、燃料タンクの容量が四輪自動車に比べて例えば１／１０程度であるから、小型化可能なブラシレスモータを燃料ポンプの駆動源として用いることが好適である。

請求項３記載の発明では、燃料ポンプが小型化され、コイルに供給される駆動電流の合計が１Ａ以下であるから、コイルに供給する駆動電流を制御する制御装置の、例えばパワースイッチング素子に安価な素子を使用できる。
請求項４記載の発明では、要求される燃料ポンプの燃料吐出量が５Ｌ／ｈ以上３０Ｌ／ｈ以下であるから、燃料ポンプを駆動する駆動電流が小さくなり、駆動電流を制御する制御装置の、例えばパワースイッチング素子に安価な素子を使用できる。

請求項６記載の発明では、回転方向に複数の羽根溝を有している回転部材の外径を２６ｍｍ未満に設定することにより、燃料ポンプを小径化できる。
請求項７記載の発明では、回転方向に複数の羽根溝を有している回転部材の外径を１２．１ｍｍ以上２６ｍｍ未満にすることにより、回転部材の外径が２６ｍｍのものとほぼ同じか、それ以上の燃料ポンプの効率を実現する。

請求項９記載の発明では、コイルが樹脂モールドされているので、例えば劣化燃料または低質燃料を使用した場合にも、コイルと燃料との界面距離を長くすることができる。したがって、燃料がコイルに触れるのを抑制し、その結果としてコイルの電食および腐食を抑制できる。
請求項１０記載の発明では、コイルに供給する駆動電流を制御する制御装置を燃料タンクの外に設置しているので、燃料タンク内に設置する場合に比べ制御装置のシールが容易である。また、コイルに供給する駆動電流を制御する制御装置を燃料ポンプ内に搭載していないので、燃料ポンプの小型化が容易である。

ところでブラシレスモータでは、回転子の回転位置を検出し、コイルへの通電を制御する必要がある。そこで、請求項１１および１２記載の発明では、通電を停止したコイルに発生する誘導起電力に基づいて回転子の回転位置を検出し、コイルへの通電を制御する。これによると、回転子の回転位置を検出するために、ホール素子等の検出素子を用いる必要がない。したがって、回転子の回転位置を安価に検出できる。

また、例えば小型の自動二輪車においては、エンジンへの燃料供給に電気駆動式の燃料ポンプを搭載した構成であっても、バッテリーが完全放電した状態でキックレバーをキックしエンジンを始動することが求められることがある。そのためには、燃料ポンプ、エンジン制御装置等のエンジン始動に必要な電気部品にキックにより発生する限られた電力を供給して作動させる必要がある。

そこで請求項１３から１６記載の発明では、燃料ポンプの始動時にコイルに流れる電流値を所定値以下に制限することにより、エンジン始動時に燃料ポンプで消費する電力量を抑制している。これにより、例えばバッテリーが完全放電した状態でキック始動する場合においても、燃料ポンプを含め、エンジン制御装置等のエンジン始動に必要な電気部品にキックにより発生する限られた電力を供給し、エンジンを始動できる。

請求項１５記載の発明では、コイルへの通電をスイッチングする三相回路部と、コイルに流れる電流値を所定値以下に制限する制限回路部とを一つの回路モジュールで構成している。その結果、異なる回路モジュールで構成する場合に比べ、三相回路部および制限回路部からなる回路モジュールの製造コストを低減できる。また、一つの回路モジュールで構成するので、三相回路部および制限回路部を小型化し、容易に組み付けることができる。

請求項１６記載の発明では、コイルへの通電をスイッチングする三相回路部と、コイルに流れる電流値を所定値以下に制限する制限回路部とを異なる回路モジュールで構成しているので、既存の三相回路部に制限回路部を容易に追加できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料ポンプを用いた燃料供給装置を図３に示す。燃料供給装置の燃料ポンプ１０は、二輪自動車の燃料タンク１内に設置されるインタンク式のウエスコポンプである。燃料ポンプ１０に要求される燃料吐出量は５Ｌ／ｈ以上３０Ｌ／ｈ以下である。燃料ポンプ１０は、サクションフィルタ２００を通して吸入した燃料タンク１内の燃料を昇圧して吐出する。燃料ポンプ１０が吐出した燃料は、逆止弁２０２を通り、プレッシャレギュレータ２０４で燃料圧力を調圧されて燃料消費装置であるエンジンに供給される。

燃料ポンプ１０に供給する駆動電流を制御する制御装置２１０は、燃料タンク１の開口部を塞ぐ蓋部材２の燃料タンク１の外側に取り付けられている。燃料ポンプ１０に駆動電流を供給する図示しない二輪自動車のバッテリー容量は、電圧が１２Ｖで電流が６Ａ〜１０Ａの範囲である。燃料ポンプ１０、サクションフィルタ２００、逆止弁２０２、プレッシャレギュレータ２０４、および制御装置２１０は特許請求の範囲に記載した燃料供給装置を構成している。

図１および図２に示すように、燃料ポンプ１０は、モータ部１２と、モータ部１２の回転子３０の回転により駆動され、吸入した燃料を昇圧するポンプ部１３とを備えている。
モータ部１２は、所謂ブラシレスモータであり、ステータコア２０、コイル２４および回転子３０を有している。ステータコア２０は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成されており、図２に示すように、モータ部１２の中心側に向けて突出するティース２２が周方向に等間隔に６個形成されている。各ティース２２にコイル２４が巻回されている。樹脂ハウジング１４は、ステータコア２０およびコイル２４をモールドしている。金属ハウジング１６は、樹脂ハウジング１４にインサート成形され、後述する吸入側カバー４０をかしめている。金属ハウジング１６に設けた複数の貫通孔１６ａに、樹脂ハウジング１４の樹脂が充填されている。

回転子３０は、シャフト３２、回転コア３４および永久磁石３６を有し、ステータコア２０の内周に回転可能に設置されている。永久磁石３６は、一部材で円筒状に形成され、回転コア３４の外周側に設置されている。永久磁石３６は、回転方向に８個の磁極部３７を形成している。８個の磁極部３７は、ステータコア２０と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。

ポンプ部１３は、吸入側カバー４０、吐出側カバー４２、およびインペラ５０を有している所謂ウエスコポンプである。吸入側カバー４０および吐出側カバー４２は、回転部材であるインペラ５０を回転可能に収容するケース部材である。吐出側カバー４２は、金属ハウジング１６により樹脂ハウジング１４と吸入側カバー４０との間に挟持されている。吸入側カバー４０および吐出側カバー４２は、後述するインペラ５０の羽根溝５４に沿ってポンプ通路１１０、１１２を形成している。

インペラ５０を吸入側カバー４０側から見た斜視図である図４に示すように、インペラ５０は円板状に形成されている。インペラ５０の外周は環状部５２に囲まれており、環状部５２の内周側の回転軸方向両側に羽根溝５４が形成されている。インペラ５０の回転により吸入側カバー４０の燃料入口１００から吸入された燃料は、羽根溝５４の径方向外側からそれぞれポンプ通路１１０、１１２に流出し、回転方向後方に位置する羽根溝５４の径方向内側に流入する。そして、羽根溝５４からの流出、羽根溝５４への流入を次々と繰り返すことにより、旋回流となった燃料のエネルギーにより、ポンプ通路１１０、１１２の燃料が昇圧される。ポンプ通路１１０、１１２で昇圧された燃料は、吐出側カバー４２の燃料出口１２０から吐出され、ステータコア２０と回転子３０との間を通り、吐出口１３０から吐出される。

前述した制御装置２１０は、燃料ポンプ１０のコイル２４に供給する駆動電流をスイッチングして制御する三相回路部である。図５に示すように、制御装置２１０は、制御回路２１２と、パワースイッチング素子２１４とを有している。制御装置２１０は、６個のティースに巻回されたコイル２４のうち２／３を駆動する三相全波を採用している。制御装置２１０は、回転子３０の回転により通電していないコイル２４に発生する誘導起電力を検出し、回転子３０の回転位置を判定する。そして、判定した回転子３０の回転位置に基づき、コイル２４に供給する駆動電流をパワースイッチング素子２１４により切り換えている。

次に、燃料ポンプ１０の性能と、体格との関係について説明する。
まず、二輪自動車の燃料タンク１内に燃料ポンプ１０を設置するためには、図１に示す燃料ポンプ１０の最大外径であるポンプ外径Ｄ０が、Ｄ０＜３０ｍｍであることが望ましい。特に排気量１５０ｃｃ以下の二輪自動車の場合、燃料タンクが小さいので、要求性能を満たす範囲で燃料ポンプ１０の外径を極力小さくしたい。

図６に、燃料ポンプ１０の燃料吐出量を２０Ｌ／ｈ、燃料吐出圧を３００ｋＰａにした場合の、燃料ポンプ１０のポンプ外径Ｄ０と、モータ効率、ポンプ効率、総合効率との関係を示す。燃料ポンプ１０の効率である総合効率とは、（モータ効率）・（ポンプ効率）で表される。モータ効率およびポンプ効率は、モータ部１２に供給する駆動電流をＩ、印加する電圧をＶ、モータ部１２のトルクをＴ、モータ部１２の回転数をＮ、燃料ポンプ１０が吐出する燃料圧力をＰ、燃料吐出量をＱとすると、（モータ効率）＝（Ｔ・Ｎ）／（Ｉ・Ｖ）、（ポンプ効率）＝（Ｐ・Ｑ）／（Ｔ・Ｎ）で表される。したがって、（総合効率）＝（モータ効率）・（ポンプ効率）＝（Ｐ・Ｑ）／（Ｉ・Ｖ）である。つまり、総合効率は、燃料ポンプ１０に供給する電力に対して燃料ポンプ１０が行う仕事の効率を表している。

図６から分かるように、燃料ポンプ１０のポンプ外径Ｄ０が１４ｍｍのとき、ポンプ外径Ｄ０が３０ｍｍのときとほぼ同等の総合効率である。したがって、燃料ポンプ１０のポンプ外径Ｄ０は１４ｍｍ≦Ｄ０＜３０ｍｍであることが望ましい。特に、ポンプ外径Ｄ０が２０ｍｍの付近で、総合効率が最大になっている。ここで、ポンプ外径Ｄ０と、インペラ５０の外径Ｄ１とはほぼ比例関係にあり、ポンプ外径Ｄ０が３０ｍｍのとき、インペラ外径Ｄ１は２６ｍｍである。したがって、１４ｍｍ≦Ｄ０＜３０ｍｍを満たすインペラ外径Ｄ１の範囲は、１２．１ｍｍ≦Ｄ１＜２６ｍｍである。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７に示す。ポンプ部６０が第１実施形態のポンプ部１３と異なる以外は、実質的に第１実施形態の構成と同一である。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第２実施形態では、ポンプ部６０は、トロコイドポンプを構成している。ハウジング６２の内周側にアウタロータ６４が収容され、アウタロータ６４の内周側にインナロータ６６が収容されている。アウタロータ６４の内周に形成した内歯６５と、インナロータ６６の外周に形成した外歯６７とが噛み合っている。アウタロータ６４の中心はインナロータ６６の中心に対して偏心しており、内歯６５の数は外歯６７の数よりも１個多い。モータ部１２の駆動力によりインナロータ６６が回転するとアウタロータ６４も回転し、アウタロータ６４とインナロータ６６との間の燃料が昇圧される。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第３実施形態では、制御装置２２０は、三相回路部２３０、電流検出部２４０およびＰＷＭ（Pulse Width Modulation)制御部２５０を有している。第３実施形態の三相回路部２３０は、第１実施形態の図５に示す制御装置２１０と実質的に同一の回路である。三相回路部２３０、電流検出部２４０およびＰＷＭ制御部２５０は、一つの回路モジュールとして、１チップのＩＣ素子で構成されている。

電流検出部２４０は、燃料ポンプ１０の６個のコイル２４に流れる電流の合計を予め設定した比較値と比較し、その結果をＰＷＭ制御部２５０に送出する。
制限回路部としてのＰＷＭ制御部２５０では、ＰＷＭ値とカウンタ値との対応表が作成されている。例えば、ＰＷＭ値の最大値を１００％。最小値を０％とし、カウンタの最小値の０にＰＷＭ値の最大値１００％を対応させ、カウンタの最大値にＰＷＭ値の最小値０％を対応させる。対応表では、カウンタ値が増加すると、対応するＰＷＭ値は減少している。

ＰＷＭ制御部２５０は、電流検出部２４０から送出された比較結果信号を元にカウンタ値を設定し、ＰＷＭ値とカウンタ値との対応表からＰＭＷ信号を生成し、三相回路部２３０の制御回路２１２に送出する。ＰＷＭ値が増加すると図９に示すＰＷＭ信号のパルスのオン時間が長くなり、ＰＷＭ値が減少するとＰＷＭ信号のパルスのオン時間が短くなる。

三相回路部２３０の制御回路２１２は、ＰＷＭ制御部２５０から送出されたＰＷＭ信号に基づいて各コイル２４への通電をスイッチングする。例えば、ＰＷＭ値が最大値のときにＰＷＭ制御部２５０から送出されるＰＷＭ信号に基づいて三相回路部２３０の制御回路２１２が各コイル２４への通電をスイッチングする場合、各コイル２４に印加される電圧は図１０の（Ａ）の矢印の左側である。これに対し、最大値よりも小さいＰＷＭ値を元にＰＷＭ制御部２５０から送出されるＰＷＭ信号に基づいて三相回路部２３０の制御回路２１２が各コイル２４への通電をスイッチングする場合、各コイル２４に印加される電圧は図１０の（Ａ）の矢印の右側のようになる。つまり、カウンタ値が増加してＰＷＭ値が減少すると、コイル２４に印加される電圧のオン時間が減少する。その結果、コイル２４に流れる電流は、図１０の（Ｂ）の矢印の左側に示すＰＷＭ値が最大値のときに比べ、矢印の右側のように減少する。

次に、コイル２４への通電制御を具体的に説明する。以下に記載するステップ番号は、図１１に示すフローチャートのステップ番号である。
（１）エンジンキーを回してバッテリーから始動電力を供給するか、バッテリーが完全放電している場合にはキックレバーをキックすることにより、電解コンデンサ等に電力を蓄積して始動電力を供給する。そして、まずカウンタ（ＣＴ）をクリアする（ステップ３００）。電源オフ時にカウンタが初期クリアされる場合は、ステップ３００は不要である。

（２）電流検出部２４０は、コイル２４に流れる合計電流Ｉｃを検出し（ステップ３０２）、予め設定された電流値であるｍａｘ値またはｍｉｎ値とＩｃとの比較結果をＰＷＭ制御部２５０に送出する。
（３）ＰＷＭ制御部２５０では、ステップ３０４においてＩｃとｍａｘとを比較し、図９の点線で示すようにＩｃ＞ｍａｘであれば、ＣＴがカウンタの最大値であるかを判定する（ステップ３０６）。ＣＴがカウンタの最大値でなければ、ＣＴを＋１（ステップ３０８）してステップ３１６に移行する。Ｉｃ＞ｍａｘでありＣＴがカウンタの最大値であればそのままステップ３１６に移行する。

（４）ステップ３０４においてＩｃ≦ｍａｘであれば、次に合計電流Ｉｃを設定値ｍｉｎと比較し（ステップ３１０）、Ｉｃ≧ｍｉｎであればステップ３１６に移行する。
（５）ステップ３１０において、図９の点線で示すようにＩｃ＜ｍｉｎであれば、ＣＴがカウンタの最小値の０であるかを判定する（ステップ３１２）。ＣＴがカウンタの最小値の０でなければ、ＣＴを−１し（ステップ３１４）、ステップ３１６に移行する。Ｉｃ＜ｍｉｎでありＣＴがカウンタの最小値であればそのままステップ３１６に移行する。
（６）ＰＷＭ制御部２５０は、設定したカウンタ値を元にＰＷＭ値とカウンタ値との対応表からＰＷＭ値を求めて図９に示すＰＷＭ信号を生成し、制御回路２１２に送出する。（７）三相回路部２３０の制御回路２１２は、ＰＷＭ制御部２５０から送出されたＰＷＭ信号に基づいてコイル２４への通電を制御する（ステップ３１６）。

第３実施形態では、コイル２４に流れる合計電流Ｉｃが設定したｍａｘ値を越えると、ＣＴの値が＋１またはカウンタの最大値に設定される。また、コイル２４に流れる合計電流Ｉｃが設定したｍｉｎ値より小さくなると、ＣＴが−１またはカウンタの最小値に設定される。対応表においては、ＣＴの値が増加するとＰＷＭ値は減少し、ＣＴの値が減少するとＰＷＭ値は増加する。

エンジンキーを回してバッテリーから電力を供給するか、キックレバーをキックして電力を供給した直後はＩｃ＜ｍｉｎであり、ＣＴはカウンタの最小値の０に設定されているので、Ｉｃ＞ｍａｘになるまでＣＴは０のままである。したがって、ＰＷＭ値は最大値となる。この状態でコイル２４に流れる合計電流Ｉｃが増加し、Ｉｃ＞ｍａｘになると、カウンタ値が増加され、カウンタ値に対応するＰＷＭ値が減少する。その結果、三相回路部２３０の通電制御によりコイル２４に印加される電圧のオン時間が減少するので、図９に示すように。合計電流Ｉｃはｍａｘ値を越えないように制御される。

一方、Ｉｃ＜ｍｉｎになると、カウンタ値が減少し、カウンタ値に対応するＰＷＭ値が増加する。その結果、三相回路部２３０の通電制御によりコイル２４に印加される電圧のオン時間が増加するので、合計電流Ｉｃはｍｉｎ値より小さくならないように制御される。
ここで、エンジンキーを回してもバッテリーが完全放電しているためにエンジンを始動できないときに、キックレバーをキックして二輪自動車を始動する場合、キックレバーをキックすることにより発生した電力は例えば電解コンデンサ等に蓄えられ、電解コンデンサに蓄えられた限られた電力が各電気部品に供給される。

第３実施形態では、コイル２４に流れる合計電流Ｉｃが予め設定したｍａｘ値を越えないようにＰＷＭ制御されているので、燃料ポンプ１０が消費する電力量を抑制し、バッテリーが完全放電した状態でも、キックレバーをキックすることにより電解コンデンサに蓄えられた限られた電力をエンジン制御装置等のエンジン始動に必要な電気部品に供給できる。したがって、バッテリーが完全放電した場合にも、キックレバーをキックすることにより、二輪自動車のエンジンを始動することができる。

第３実施形態では、合計電流Ｉｃの最大値を制限する制御は、エンジン始動後においても有効である。したがって、エンジン始動後の通常運転時に過電流が三相回路部２３０に供給されても、合計電流Ｉｃの最大値を制限することにより、三相回路部２３０に過電流が流れることを防止し、三相回路部２３０の電気部品の損傷を防止できる。

また、第３実施形態では、エンジン始動後の通常運転時に合計電流Ｉｃが予め設定したｍｉｎ値より小さくならないようにＰＷＭ制御されているので、燃料ポンプ１０を駆動するために必要な電流を供給し燃料ポンプ１０の作動を維持できる。
また第３実施形態では、三相回路部２３０、電流検出部２４０およびＰＷＭ制御部２５０を一つの回路モジュールとして構成したので、三相回路部２３０、電流検出部２４０およびＰＷＭ制御部２５０からなる回路モジュールの製造コストを低減できる。また、一つの回路モジュールとして構成するので、三相回路部２３０、電流検出部２４０およびＰＷＭ制御部２５０を小型化し、容易に組み付けることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるコイル２４への通電制御のフローチャートを図１２に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
前述した第３実施形態では、コイル２４に流れる合計電流Ｉｃがｍａｘ値を越えればＣＴを＋１してＰＷＭ値を低減し、ｍｉｎ値より小さくなればＣＴを−１してＰＷＭ値を増加することにより、ＰＷＭ制御部２５０から制御回路２１２に送出するＰＷＭ信号を制御した。これに対し、第４実施形態では、図１２のステップ３０４、３２０の判定により、合計電流Ｉｃがｍａｘ値を越えればＣＴを＋１してＰＷＭ値を低減し、合計電流Ｉｃがｍａｘ値よりも小さくなればＣＴを−１してＰＷＭ値を増加することにより、ＰＷＭ制御部２５０から制御回路２１２に送出するＰＷＭ信号を制御する。つまり、第４実施形態では、ｍａｘ値を境界にしてＰＷＭ値が増減する。

以上説明した上記複数の実施形態では、燃料ポンプの駆動源としてブラシレスモータを用いることにより、整流子制御モータに比べ摺動抵抗および流体抵抗が低減するので、燃料ポンプの効率を向上できる。その結果、燃料ポンプを小型化および低電流化できる。したがって、二輪自動車の体格の小さい燃料タンク内に燃料ポンプを設置しやすくなる。

また、ブラシレスモータを駆動源とするので、整流子制御モータのように整流子とブラシとの摺動箇所の摩耗の問題が発生しない。これにより、モータの回転数を上げることができる。また、燃料ポンプを小型化することにより、ポンプ効率の低下を招くポンプ通路における漏れの割合が低下する。したがって、ブラシレスモータを駆動源とし、例えば第１実施形態で述べたように、インペラ外径Ｄ１の範囲を１２．１ｍｍ≦Ｄ１＜２６ｍｍとして燃料ポンプを小型化することにより、小型自動二輪車の流量域において燃料ポンプの効率が向上する。

また、定格回転数を上昇することができるので、燃料ポンプを低電圧で再始動するときにも、燃料吐出圧が速やかに所定圧に上昇する。
また、小径、高回転化による燃料ポンプの効率向上により、コイル２４に供給する駆動電流の合計を１Ａ以下にすることができる。これにより、制御装置２１０のパワースイッチング素子２１４に安価な素子を使用できる。

また、コイル２４に供給する駆動電流を制御する制御装置２１０を燃料タンク１内ではなく、燃料タンク１の開口１ａを塞ぐ蓋部材２の燃料タンク１の外部に設置した。燃料ポンプ内に制御装置を搭載しないので、燃料ポンプ自体と、燃料ポンプを挿入するために燃料タンクに形成するタンク穴とを小さくすることができる。したがって、二輪自動車の体格の小さい燃料タンク１内に燃料ポンプ１０を搭載できる。また、制御装置２１０を燃料タンク１内に設置する場合に比べ、制御装置２１０の燃料シールが不要であるから、制御装置２１０のシールが容易である。
上記複数の実施形態では、コイル２４を樹脂モールドしているので、コイル２４と燃料との界面距離が長くなる。その結果、コイル２４と燃料とが接触する可能性を低減できるので、コイル２４の電食および腐食を防止できる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、インペラ外径Ｄ１を１２．１ｍｍ≦Ｄ１＜２６ｍｍに設定したが、二輪自動車の燃料タンク内に燃料ポンプを設置できるのであれば、燃料ポンプのインペラ外径Ｄ１は上記範囲に限定されるものではない。
また上記複数の実施形態では、燃料ポンプに要求される燃料吐出量を５Ｌ／ｈ以上３０Ｌ／ｈ以下にしたが、これ以外の燃料吐出量を要求する二輪自動車の燃料タンク内に燃料ポンプを設置するのであれば、燃料ポンプの燃料吐出量は５Ｌ／ｈ以上３０Ｌ／ｈ以下の範囲に限定されるものではない。

また、上記複数の実施形態の燃料ポンプを、エンジン排気量が１５０ｃｃを越える二輪自動車の燃料タンク内に設置してもよい。
また、二輪自動車の燃料タンク内に燃料ポンプを設置できるのであれば、コイル２４に供給する駆動電流の合計は、１Ａを越えてもよい。
また、二輪自動車の燃料タンク内に燃料ポンプを設置できるのであれば、コイル２４に供給する駆動電流を制御する制御装置を、燃料タンク内、または燃料ポンプ内に設置してもよい。

また、上記複数の実施形態では、通電されていないコイル２４に発生する誘導起電力から回転子の回転位置を検出したが、ホール素子等の検出素子を用いて回転子の回転位置を検出してもよい。
上記複数の実施形態では、外周側のステータコア２０にコイル２４を巻回し、内周側の回転子３０に永久磁石３６を設置してブラシレスモータを構成したが、外周側の回転子に永久磁石を設置し、内周側のステータコアにコイルを巻回してブラシレスモータを構成してもよい。

また第３、第４実施形態では、コイル２４に流れる合計電流Ｉｃとｍａｘ値およびｍｉｎ値、あるいはｍａｘ値だけとの比較結果からカウンタ値を増減し、対応するＰＷＭ値を求めたが、カウンタを使用せず、例えば合計電流Ｉｃとｍａｘ値およびｍｉｎ値、あるいはｍａｘ値だけとの比較結果から直接ＰＷＭ値を求めてもよい。また、ＰＷＭ制御によりコイル２４に流れる合計電流を制御したが、デューティ制御によりコイルに流れる合計電流を制御してもよい。

また第３、第４実施形態では、ＰＷＭ制御によりコイル２４に印加する電圧のオン時間を増減してコイルに流れる合計電流を制御したが、図１３に示すように、ＰＷＭ制御により、コイル２４に印加する電圧値を増減してコイルに流れる合計電流を制御してもよい。
また第３実施形態では、三相回路部２３０、電流検出部２４０およびＰＷＭ制御部２５０を一つの回路モジュールで構成したが、それぞれ異なる回路モジュールとして構成してもよい。これにより、既存の三相回路部２３０に、三相回路部２３０と異なる回路モジュールを構成する電流検出部２４０およびＰＷＭ制御部２５０を追加することより、制御装置２２０を容易に構成できる。

また第３実施形態では、コイル２４に流れる合計電流の上限および下限を、エンジン始動後から通常運転時においても常に制限しているが、下限値の制限は省略してもよい。また、第３、第４実施形態では、エンジン始動後の所定の時間内だけ、コイル２４に流れる合計電流の上限を制限し、所定時間が経過すると電流制限を解除してもよい。

本発明の第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図である。 図１のII−II線断面図である。 第１実施形態の燃料ポンプを用いた燃料供給装置を示す模式的構成図である。 第１実施形態のインペラを示す斜視図である。 第１実施形態の制御装置を示す回路構成図である。 第１実施形態のポンプ外径およびインペラ外径と、モータ効率、ポンプ効率および総合効率との関係を示す特性図である。 第２実施形態のポンプ部を示す模式的断面図である。 第３実施形態の制御装置を示す回路構成図である。 ＰＷＭによりコイルに流れる合計電流Ｉｃの経過を示すタイムチャートである。 （Ａ）はＰＷＭにより各コイルに印加される電圧の変化を示す説明図であり、（Ｂ）はコイルに流れる電流の変化を示す説明図である 第３実施形態におけるＰＷＭによりコイルに流れる合計電流Ｉｃの制御を示すフローチャートである。 第４実施形態におけるＰＷＭによりコイルに流れる合計電流Ｉｃの制御を示すフローチャートである。 ＰＷＭにより各コイルに印加される電圧の他の制御を示す説明図である。

符号の説明

１ 燃料供給装置、１０ 燃料ポンプ、１２ モータ部（ブラシレスモータ）、１３、６０ ポンプ部、１４ 樹脂ハウジング、２０ ステータコア、２４ コイル、３０ 回転子、３６ 永久磁石、３７ 磁極部、５０ インペラ（回転部材）、５４ 羽根溝、６４ アウタロータ（外周回転部材）、６５ 内歯、６６ インナロータ（内周回転部材）、６７ 外歯、２１０、２２０ 制御装置、２３０ 三相回路部、２４０ 電流検出部、２５０ ＰＷＭ制御部（制限回路部）

Claims (16)

1. 自動二輪車の燃料タンク内に設置される燃料ポンプにおいて、
   ステータコアと、
   前記ステータコアに巻回され、通電を制御されることにより前記ステータコアの周方向に形成する磁極が切り換わるコイルと、
   回転方向に交互に異なる磁極を前記ステータコアと向き合う対向面に形成している回転子と、
   前記回転子の回転力により回転する回転部材を有し、前記回転部材の回転により燃料を昇圧するポンプ部と、
   を備えることを特徴とする燃料ポンプ。
2. 前記自動二輪車のエンジンの排気量は１５０ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ。
3. 前記コイルに供給される駆動電流の合計は１Ａ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料ポンプ。
4. 燃料吐出量が５Ｌ／ｈ以上３０Ｌ／ｈ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の燃料供給装置。
5. 前記回転部材は回転方向に複数の羽根溝を有しており、前記ポンプ部は、前記回転部材が回転することにより、前記羽根溝に沿って形成されたポンプ通路の燃料を昇圧することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の燃料ポンプ。
6. 前記回転部材の外径は２６ｍｍ未満であることを特徴とする請求項５記載の燃料ポンプ。
7. 前記回転部材の外径は１２．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項６記載の燃料ポンプ。
8. 前記ポンプ部は、回転方向に複数の外歯を設けた内周回転部材と、前記内周回転部材の外周を囲み、前記外歯と噛み合う内歯を設け前記内周回転部材に対し偏心して回転可能に設置された外周回転部材とを有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の燃料ポンプ。
9. 前記コイルは樹脂モールドされていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の燃料ポンプ。
10. 請求項１から９のいずれか一項記載の燃料ポンプと、前記コイルへの通電を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は前記燃料タンクの外に設置されていることを特徴とする燃料供給装置。
11. 前記制御装置は、通電を停止したコイルに発生する誘導起電力に基づいて前記コイルへの通電を制御することを特徴とする請求項１０記載の燃料供給装置。
12. 請求項１から９のいずれか一項記載の燃料ポンプと、前記コイルへの通電を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、通電を停止したコイルに発生する誘導起電力に基づいて前記コイルへの通電を制御することを特徴とする燃料供給装置。
13. 前記制御装置は、前記自動二輪車の始動時に前記コイルに流れる電流値を所定値以下に制限することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項記載の燃料供給装置。
14. 請求項１から９のいずれか一項記載の燃料ポンプと、前記コイルへの通電を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記自動二輪車の始動時に前記コイルに流れる電流値を所定値以下に制限することを特徴とする燃料供給装置。
15. 前記制御装置は、前記コイルへの通電をスイッチングする三相回路部と、前記コイルに流れる電流値を所定値以下に制限する制限回路部とを有し、前記三相回路部と前記制限回路部とが一つの回路モジュールで構成されていることを特徴とする請求項１３または１４記載の燃料供給装置。
16. 前記制御装置は、前記コイルへの通電をスイッチングする三相回路部と、前記コイルに流れる電流値を所定値以下に制限する制限回路部とを有し、前記三相回路部と前記制限回路部とが異なる回路モジュールで構成されていることを特徴とする請求項１３または１４記載の燃料供給装置。
    

Images