JPS6213788A - 燃料ポンプ用車載電源装置 - 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〕 本発明は、磁石式発電機を発電装置に用い、該発電装置
の電力及び該発電装置によって充電されるバッテリの電
力のうちいずれかの電力で燃料りンク内の燃料をエンジ
ンに供給する燃料ポンプを駆動するようにした燃料ポン
プ用車載電源装置に関する。特には、磁石式発電機とバ
フテリ電力とを切り換えて燃料ポンプの電源とすること
により燃料ポンプを電力ロスの少ない状態で駆動できる
ようにしたものである。

〔従来技術〕

従来装置を第９図に示して説明する。第９図において車
両用交流発電機は巻線式の界磁１を持つものであり、該
車両交流発電機の電機子コイル９に発生した交流出力は
全波整流回路１９によって整流されバッテリ５を充電す
るようになっている。

そして、バッテリ５の電力で燃料ポンプ８が駆動される
。該燃料ポンプは直流電動機と容積型ポンプ、例えばロ
ーラチューブポンプとを組み合わせたものからなり、燃
料タンク６内の燃料を圧力調“　　　　　祭器２０を介
してエンジン７に付属する燃料制御弁２１に供給するよ
うになっている。圧力調整器２０には燃料ポンプ８から
の燃料配管２２が接続されており、余分な燃料は燃料戻
し配管２３を介して圧力調整器から燃料タンク６に戻る
ようになっている。そして、燃料制御弁は燃料制御装置
２４からの指令によってエンジン７に供給する燃料の流
量を調整制御するようになっている。

ところが、このような従来装置においては、燃料ポンプ
８はバッテリ５の一定電圧で駆動されるためエンジンの
燃料消費量が少ない状態においてもほぼ一定回転で駆動
される。従って、燃料消費量が少なりときには大量の余
分な燃料が燃料戻し配管２３を介して燃料タンク内に戻
ることになる。

よって、このような状態では燃料ポンプの消費電力が無
駄となり、ひいてはバッテリ電力の浪費につながるとい
う欠点があった。

くわえて近年の発電装置の動向として界磁に永久磁石を
使用する磁石式発電機が採用される傾向にある。

〔本発明の問題点〕

従って、本発明は磁石式発電機を用いた発電装置におい
て、電力消費の少ない状態で燃料ポンプを駆動し、電力
ロスを少なくするとともに燃料ポンプの余分な回転を少
なくし、この燃料ポンプの寿命等を向上することも可能
な燃料ポンプ用車載電源装置を提供することを目的とす
る。

〔本発明の手段〕

このため、本発明は発電装置の電機子にバッテリを充電
する第１電機子コイルを設けるほかに燃料ポンプを駆動
する出力を発生する第２電機子コイルを独立して設ける
。該第２電機子コイルからの交流出力を電動機用整流回
路を介して燃料ポンプに供給できるようにしたものであ
る。そして、切換手段が設けられ、該切換手段は電動機
用整流回路の主力側に燃料ポンプを接続する動作と、バ
ッテリ側、すなわち電機子コイルの交流出力を整流する
電圧調整整流回路の出力側に燃料ポンプを接続する動作
とを行うようにしたものである。

〔作用〕

本発明の発電装置の電機子には、第１電機子コイルと第
２電機子コイルとが接続されており、該発電装置は界磁
に磁石を用いた磁石式発電機を基礎とするものであるか
ら、エンジンの回転数の上昇にほぼ比例して第２電機子
コイルの交流出力、ひいては電動機用整流回路の直流出
力が変化する。

一方、エンジンの燃料消費量は一般的にエンジンの回転
数の上昇とともに増大する傾向がある。

従って、同様にエンジンの回転数の増大につれて当方電
圧が上昇する電動機用整流回路の出力でもって燃料ポン
プを駆動するようにすれば燃料消費量の増大とともに燃
料ポンプの吐出流量が増加するので、該燃料ポンプを非
常に効率的に駆動できることになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料ポンプの電源としてエンジンの回
転数の上昇とともに出力電圧値の増大する電動機用整流
回路の出力を使用できるようにしたので、燃料消費量に
見合った回転数で燃料ボンプを駆動でき、電力消費が少
なくかつ無駄な回転の少ない燃料ポンプとすることがで
きる。これにより、バッテリの消費電力が少なくなると
ともに、燃料ポンプ自体の寿命も長くなることが期待で
きるという効果がある。また、電動機用整流回路の出力
の少ない、たとえばエンジンの始動時等には切換手段の
働きでバッテリ側から燃料ポンプが電力を供給されるよ
うにしているので、エンジンのいかなる状態においても
必要かつ充分な燃料を供給できるという効果がある。

〔実施例〕

以下、本発明装置の実施例を示す図面について説明する
。

第１実施例を示す第１図ないし第３図においてまず説明
する。第１図は該第１実施例の全体構成を示す電気結線
図であり、第２図は該実施例におけるエンジンの回転数
とこのエンジンの回転数の状態における燃料ポンプの供
給能力とを示すグラフである。第３図は第１実施例に用
いた制御回路内のマイクロコンピュータのフローチャー
トである。１は発電機装置４の界磁、２は電機子であり
、第１電機子コイル９と第２電機子コイル１１とがそれ
ぞれ独立して巻線されている。第１電機子コイルの交流
出力は電圧調整整流回路３に接続され、該電圧調整整流
回路３は第１電機子コイル９の交流用ツノを位相制御し
、かつ整流することにより、はぼ一定の直流出力を電圧
調整整流回路の出力側１２に得ている。２５は、電圧調
整整流回路のサイリスタ２６を位相制御する位相制御回
路である。

５はバッテリであり、電圧調整整流回路の出力側１２に
接続される。２７はキースイッチ、２８は車載の電気負
荷である。

第２電機子コイル１１には電動機用整流回路ＩＯが接続
されており、第２電機子コイルの交流出力を全波整流し
て直流出力を電動機用整流回路の出力側１３に送り出す
ようになっている。１４は切換手段をなすリレー回路で
あり、リレーコイル２９と常閉接点３０と常開接点３１
とをもっている。

また６は燃料タンク、８は燃料ポンプ、７はエンジン、
２１は燃料制御弁、２０は圧力調整器、２２は燃料配管
、２３は燃料戻し配管である。さらに２４は燃料制御■
装置であり、燃料制御弁を制御してエンジン７に供給す
る燃料を制御している。

３２はエンジン７の回転数信号と燃料制御装置２４の出
力信号を入力とし、切換手段１４を制御する電子回路で
あり、内部にマイクロコンピュータが設けられている。

以下、作動について説′明する。

バッテリ５の発電装置４による充電は、従来周知である
ので、簡単に説明する。第１電機子コイル９の出力は、
電圧調整整流回路３によって直流にされ、バッテリ５を
充電する。バッテリ５側の直流出力は、キースイッチ２
７を介して車載の電気負荷２８に供給される。一方、エ
ンジンが回転しているときに第１電機子コイルから交流
出力が出ると同時に第２電機子コイル１１からも交流出
力がでる。そして、この第２電機コイル１１には電圧調
整機能をもった整流回路は接続されておらず、単なる全
波整流回路、すなわち電動機用整流回路１０が接続され
ているだけであるので、第２電機子コイルに現れた交流
出力は電圧調整されることなく、直流出力として電動機
用整流回路の出力側１３に現れる。従って、エンジン７
の回転数が上昇するにつれ、電動機用整流回路の出力側
１３の直流出力電圧は増大する。

燃料ポンプ８は直流電動機によって、ローラチューブポ
ンプ等の容積型ポンプを駆動するものからなるため、電
動機用整流回路の出力側１３の直流出力が増大すると、
燃料ポンプ内の電動機の回転数も上昇し、燃料ポンプの
燃料供給能力ｒｃｃ／　ｓ　ｅ　ｃ　Ｊはエンジン回転
数の上昇につれて上昇する。

上述の燃料ポンプの供給能力の変化とエンジン７の回転
数の関係を示したのが、第２図であり、エンジンの回転
数の上昇につれて燃料ポンプ８の燃料供給能力ＱＩＤも
増大する。従って、切換手段の接点を常開接点３１側に
投入し、燃料ポンプ８が電動機用整流回路の出力側１３
から電力供給を受けるようにすれば、エンジンの燃料消
費量の増加に伴って燃料ポンプ８の燃料供給能力も増加
するので理想的な燃料ポンプの制御が可能となる。

しかし、エンジンの始動時やエンジン回転数が低いにも
かかわらず燃料消費量が大となるエンジンの過渡状態に
おいては、電動機用整流回路の出力側１３の直流電圧が
不足する場合が生じる。そこで、燃料消費量と燃料ポン
プ８の燃料供給能力とを対比しながら切換手段を制御す
る回路が必要となる。以下、これについて説明する。

電子回路３２はエンジン７からの信号および燃料制御装
置からの信号により切換手段を制御するものであり、内
部にマイクロコンピュータが設けられ該マイクロコンピ
ュータのフローチャートは第３図のようになっている。

すなわち、該マイクロコンピュータはステップ１００で
燃料消費量Ｑ０に対応する電圧■。を読み込む。すなわ
ち、該スフ　　　　　　テ・・プ１００では燃料制御装
置２４からの信号に基づいて燃料制御装置内で計算され
たエンジンの燃料消費量に対応する電圧値を読み込むの
である。

ここで、燃料制御装置２４はたとえば、燃料噴射弁から
なる燃料制御弁２１を開閉し、燃料供給量を電子的に制
御するものであり、内部の演算回路によってエンジンの
回転数、あるいはエンジンの空気流量等のパラメータか
ら燃料消費量を演算し、燃料制御弁２１を制御するもの
である。

次に、第３図のステップ２００においては、ステップ１
００の電圧値Ｖ０から燃料消費量Ｑ０を演算する。すな
わち、Ｑｏはｖｏに比例定数に０を乗じたものである。

次にステップ３００においては、エンジン回転数に対応
する■１を読み込む。このエンジン回転数に対応する■
１は、例えばエンジンのイグニッションパルスを積分す
ること等により、容易に検出可能である。

次に第３図のステップ４００においては、前述のエンジ
ン回転数に対応する■１から燃料ポンプ８の燃料供給能
力を演算する。すなわち、供給能力Ｑ、はｖｌと比例定
数に１の積からなる。次に、ステップ５００においては
、前述の燃料供給能力Ｑ、と燃料消費量Ｑ０とを比較す
る。ここで、ＱｌがＱｏより大きい場合は、ステップ６
００に進み切換手段１４のリレーコイル２９を励磁する
。一方、ＱｌがＱｏより大きくない場合は、リレーコイ
ル２９は非励磁のままの状態とする。

すなわち、電子回路３２には燃料消費量Ｑ０と燃料ポン
プの燃料供給能力とを比較して、燃料供給能力が充分な
場合にのみリレーコイル２９を励磁し、常開接点３１側
に切り換えるものである。

これにより、燃料供給能力Ｑ１が充分な場合には、燃料
ポンプ８は常開接点３１を介して電動機用整流回路の出
力側１３から電力供給を受けることになる。よって、こ
の状態においては、燃料ポンプ８は燃料消費量の増大に
伴って回転数を増すので、消費電力が少なく無駄な回転
の少ない状態で運転できることになる。

一方、エンジン７の始動直後等、発電装置４の駆動回転
数が少ないにもかかわらず、燃料消費量が比較的多い場
合には、切換手段１４内のリレーコイル２９は消勢され
た状態のままとなるため、切換手段の切換接点は常閉接
点３０側に閉じたままとなり、燃料ポンプ８は電圧調整
整流回路の出力側１２、すなわちバッテリ５側から電力
供給を受けることになるので、このような状態において
も、燃料供給不足を生じることなく燃料ポンプ８を運転
できる。

次に、第２実施例を第４図乃至第７図を用いて説明する
。

この実施例は磁石式発電機の中性点出力によって燃料ポ
ンプ８を駆動できるようにしたものである。上述の第１
実施例よりもさらに細かい供給電力の制御を行うもので
ある。第４図は、前述の第１実施例と同様の電気回路で
あり、第１図と異なる点のみを説明する。電動機用整流
回路１ｏには中性点ダイオード３３．３４が接続されて
いる。

従って、電動機用整流回路の出力電圧■、が現れ、一方
、中性点ダイオード３３．３４の中間点すなわち中性点
出力取出し端子１５には電圧ｖＨが現れる。そして、こ
の電圧■ゎとＶＮとの関係を図示したグラフが第５図で
あり、電圧ｖ８は電圧ｖ０のほぼ１／２の値である。言
い換えれば、中性点出力取出し端子１５に現れる電圧は
、電動機用整流回路の出力側１３に現れる電圧のほぼ１
／２の電圧であるということができる。

そして、切換手段１４内には第１実施例に比べると、選
択回路１６が付加されている。すなわち、この選択回路
は常閉接点３５と常開接点３６とリレーコイル３７とを
持つものである。

３２はマイクロコンピュータを内蔵する電子回路であり
、このマイクロコンピュータは第７図のフローチャート
で動作する。

第６図は第４図の燃料ポンプ８の燃料供給能力とエンジ
ン７の回転数との関係を示したものである。この第６図
において、ＱＩＢで示す破線はバッテリ５側すなわち電
圧調整整流回路の出力側１２の電力で燃料ポンプが電源
供給を受けたときの供給能力を示すものであり、はぼ一
定である。ＱＩＤは電動機用整流回路の出力側１３の直
流出力電圧によって、燃料ポンプ８が燃料供給を受けた
ときの供給能力の変化を示す。またＱＩＮは中性点出力
取出し端子１５から電源供給を受けたときの燃料ポンプ
８の供給能力の変化を不している。

従って、エンジンの燃料消費量に対応して、この燃料消
費量に適応する供給能力を持つ、電源を切換手段１４で
選択すればよいことになる。

以下第７図のフローチャートについて説明する。

第７図において、ステップ１０１では燃料消費量Ｑ０に
対応する電圧■。が読み込まれる。次に、ステップ２０
１では燃料消費量に対応する電圧■。

から燃料消費量Ｑ０が演算される。ここで００はｖｏと
比例定数に０の積である。

次に、ステップ３０１では、エンジン７の回転数に対応
する電圧■、が読み込まれる。さらに、ステップ４０１
では、エンジン回転数に対応する電圧ｖＩから第１供給
能力が演算される。この第１供給能力Ｑ１は電圧■１と
比例定数に１との積である。そして、この第１供給能力
Ｑ１は第６図の供給能力ＱＩＤに対応する。

なお、ステップ３０１．４０１におけるエンジン回転数
に対応する■、は、電動機用整流回路の出力側１３の出
力電圧、すなわち第４図のＶＤに対応する電圧である。

ステップ５０１では、第４図の中性点出力電圧ｖＮに対
応する電圧ｖ２から、第２供給能力Ｑ２が演算される。

ここで、Ｑ２は第６図の供給能力ＱＩＮに対応するもの
であり、電圧ｖ２と比例定数に２の積からなる。

次に、ステップ６０１においては、第２供給能力Ｑ２と
燃料消費量Ｑ０とが比較され、Ｑ２がＱｏより大きいと
きにはステップ７０１にすすみ、第４図の切換手段１４
内のリレーコイル３７が励磁される。一方、Ｑ２がＱｏ
より大きくないときにはステップ８０１にすすみ、第１
供給能力Ｑ、と燃料消費量Ｑ０とが比較される。ここで
、ＱＩがＱｏより大きいときには、ステップ９０１にす
すみ、第４図の切換手段１４内のリレーコイル２９が励
磁される。ここで、ＱＩがＱｏより大きくないときには
ステップ１００１にすすみ、リレーコイル３７．２９と
もに非励磁の状態に保たれる。

すなわち、電子回路３２内のマイクロコンピュータにお
いてはエンジン７の燃料消費量と燃料ポンプの供給能力
、すなわち中性点出力を利用した第２供給能力と電動機
用整流回路の出力側１３の電圧を用いた第１供給能力と
を演算して、これらの第１．第２の供給能力と燃料消費
量との関係から切換手段１４内のリレー回路を制御する
ものである。そして、第２供給能力すなわち、中性点出
力電圧を用いた場合の供給能力が、燃料消費量を上回る
時には、コイル３７が励磁され、常開接点３６を介して
中性点出力取出し端子１５の電圧が燃料ポンプ８に印加
される。これにより、燃料ポンプ８は比較的低い電圧供
給を受け、低い回転数で回転し、少ない燃料をエンジン
７に供給するが、このときにはエンジン７の燃料消費量
も少ないので、充分な燃料を供給できていることになる
。

一方、エンジン７の燃料消費量が増大し、第１供給能力
すなわち電動機用整流回路の出力側１３の全電圧を前記
燃料ポンプ８に加えたときの供給能力でないと燃料消費
量を上回らない燃料消費量が比較的多い状態においては
、コイル２９が励磁され、常開接点３１が閉成するので
、電動機用整流回路の出力側１３の電圧は常開接点３１
と常閉接点３５とを介して燃料ポンプに８に印加され比
較的高い回転数で燃料ポンプが駆動される。

一方、第１供給能力および第２供給能力ともに低いエン
ジンの始動時、あるいは過渡的なエンジンの状態におい
ては、燃料消費量が第１供給能力、第２供給能力を上回
るため、燃料ポンプ８はバッテリ５側から電力供給を受
ける必要が生じる。すなわち、この場合にはステップ１
００１で示したようにコイル３７．２９ともに非励磁で
あり、第４図に図示の状態であって、バッテリ５側から
の電力はキースイッチ２７を介して常閉接点３０に至り
、常閉接点３５を介して燃料ポンプ８に印加される。

すなわち、以上述べた第２実施例をなす第４図の回路に
おいては、中性点出力を用いてさらにき）　　　　　　
め細かく燃料ポンプを制御するようにしたものであるの
で、燃料ポンプの電力消費量をさらに少なくすることが
できる。

次に、第３実施例を第８図に示して説明する。

この第３実施例は切換手段としてダイオード１７を使用
したものである。すなわち、ダイオード１７は電圧調整
整流回路の出力側１２すなわちバッテリ５側と電動機用
整流回路の出力側１３とを接続するものであり、バッテ
リ５側の電圧はキースイッチ２７とダイオード１７を介
して常に電動機用整流回路の出力側１３に印加されてい
る。したがって、第２電機子コイルの交流出力電圧が充
分に高くなって電動機用整流回路の出力側１３すなわち
、全波整流回路３７の出力電圧がバッテリ５の出力電圧
よりも充分に高くなったときのみ、全波整流回路３７の
ダイオードが導通状態となって、第２電機子コイル１１
の出力が取り出されるものである。

従って、第２電機子コイル１１の交流出力電圧が低いと
き、すなわち、エンジン７の回転数が低く、発電装置４
の駆動回転数が低いときには、燃料ポンプ８はバッテリ
５からキースイッチ２７さらにダイオード１７を介して
電源供給を受は回転する。すなわち、エンジンの始動時
等にはバッチＩＪ　５の電力で回転するわけであるが、
このような状ａにおいては、エンジン回転数が比較的低
いので、燃料消費量も少なくバッテリの供給電力で充分
である。

この第３実施例の燃料ポンプの特性は第１実施例や第２
実施例とは異なり、バッテリ電圧よりも高い電圧を受け
て燃料を充分にエンジンに供給するように設計されてい
る。したがって、エンジン回転数が低い時にはダイオー
ド１７を介するバッテリ電力で電源供給を受けるが、そ
れ以外のときはバッテリ電圧よりも高い電圧で電源供給
をうけ燃料を供給する。すなわち、エンジン回転数が上
昇し、燃料消費量が増大したときには、燃料ポンプ８は
全波整流回路３７のダイオードを通して第２電機子コイ
ル１１の電力を供給され、バッテリで駆動されるときよ
りも高速回転し、充分な燃料をエンジンに供給するもの
である。

そしてこの第３実施例の特徴は切換手段の回路構成が単
純であって、ダイオードのみで対処できる点にある。

以上述べたように本発明においては、一般的にエンジン
回転数が上昇すると増大するエンジンの燃料消費量に見
合った回転数で燃料ポンプを駆動できるという効果があ
り、この燃料ポンプの駆動電源として、磁石式発電機を
利用しているから、エンジン回転数が上昇すれば、磁石
式発電機の出力もほぼ比例して増大するという特性があ
るのでこの特性が燃料ポンプ８の駆動電源として活用さ
れることになる。したがって、比較的回路構成が簡単な
状態で燃料ポンプの可変電圧制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例を示す全体回路構成図
、第２図は第１図に用いた燃料ポンプの供給能力の変化
を横軸にエンジン回転数をとって示したグラフ、第３図
は第１図の電子回路で採用するマイクロコンピュータの
フローチャート、第４図は本発明装置の第２実施例を示
す全体回路図、第５図は、第４図図示回路の第２電機子
コイル側の直流出力電圧を示す電圧特性図、第６図は第
４図に用いた燃料ポンプの燃料供給能力の変化を示すグ
ラフ、第７図は第４図に用いた電子回路内の・　マイク
ロコンピュータのフローチャート、第８図は本発明装置
の第３実施例を示す全体回路図、第９図は従来装置を示
す全体回路図である。 ｌ・・・界磁、２・・・電機子、３・・・電圧調整整流
回路。 ４・・・発電装置、５・・・バッテリ、６・・・燃料タ
ンク。 ７・・・エンジン、８・・・燃料ポンプ、９・・・第１
電機子コイル、１０・・・電動機用整流回路、１１・・
・第２電機子コイル、１２・・・電圧調整整流回路の出
力側。 １３・・・電動機用整流回路の出力側、１４・・・切換
手段、１５・・・中性点出力取出し端子、１６・・・選
択回路、１７・・・ダイオード。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 →工ンシ゛ン／）０社１欠　（ｒｐｍ）第２図 第３図 第４図 →時開 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）界磁に磁石を有し該界磁の磁束と鎖交することに
   より交流電圧を発生する電機子を有し、該電機子の交流
   出力を電圧調整するとともに整流する電圧調整整流回路
   を有する車載の発電装置、および該発電装置によって充
   電されるバッテリ、回転することにより燃料タンク内の
   燃料をエンジンに供給する直流電動機駆動式の燃料ポン
   プを備えた燃料ポンプ用車載電源装置において、 前記発電装置の電機子には、前記電圧調整整流回路を介
   して前記バッテリを充電する第１電機子コイルと、電動
   機用整流回路を介して前記燃料ポンプを駆動する出力を
   発生する第２電機子コイルとを有し、かつ前記燃料ポン
   プには該燃料ポンプへの供給電力を前記電圧調整整流回
   路の出力側および前記電動機用整流回路の出力側のうち
   いずれか一方からの電力とする切換手段が接続されてい
   ることを特徴とする燃料ポンプ用車載電源装置。
2. （２）前記第２電機子コイルはＹ結線されており、前記
   電動機用整流回路は前記第２電機子コイルの中性点出力
   取出し端子を持ち、前記切換手段は前記中性点出力取出
   し端子を前記燃料ポンプに接続する選択回路を持つこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料ポンプ用
   車載電源装置。
3. （３）前記切換手段は前記電動機用整流回路の出力側と
   前記電圧調整整流回路の出力側とを結ぶダイオードから
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料
   ポンプ用車載電源装置。