燃料供給装置
【課題】始動時から燃料が所定の圧力に圧縮されるまでに要する時間のばらつきを低減させることができる燃料供給装置を得る。
【解決手段】ステッピングモータ１９と、このステッピングモータ１９が駆動することで、シリンダ８の内部にピストン９を摺動させるピストン摺動手段２０とを備え、ピストン９が摺動することで、シリンダ８の内部に燃料を吸い込み、燃料を圧縮して、シリンダ８から燃料を吐き出す燃料供給装置２であって、始動する前に、ステッピングモータ１９のコイル２５に所定の励磁電流を流すことで、ピストン９を所定の位置にする。
【解決手段】ステッピングモータ１９と、このステッピングモータ１９が駆動することで、シリンダ８の内部にピストン９を摺動させるピストン摺動手段２０とを備え、ピストン９が摺動することで、シリンダ８の内部に燃料を吸い込み、燃料を圧縮して、シリンダ８から燃料を吐き出す燃料供給装置２であって、始動する前に、ステッピングモータ１９のコイル２５に所定の励磁電流を流すことで、ピストン９を所定の位置にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料を吸い込み、吸い込んだ燃料を圧縮して、圧縮した燃料を吐き出す燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシ付きモータと、前記ブラシ付きモータが駆動することで、シリンダの内部にピストンを摺動させるピストン摺動手段とを備え、前記ピストン摺動手段は、前記ブラシ付きモータのシャフトの先端部に径方向にオフセットして固定された偏心軸と、一端部が前記偏心軸に回動自在に設けられ、他端部にピンを介して前記ピストンの端部を回転自在に保持したピストンリンクとを有した燃料供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このものの場合、前記シャフトが回転することで前記偏心軸が上下方向に往復運動し、前記ピストンが摺動する。
前記ピストンが摺動することで、前記シリンダの内部に燃料が吸い込まれ、前記燃料が圧縮されて、前記シリンダから前記燃料が吐き出される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５２６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このものの場合、燃料供給装置の始動時において、シリンダに対するピストンの位置は、前回の運転終了時に停止した位置であるので、その位置は始動毎に異なる。
したがって、始動してから燃料を所定の圧力に圧縮するまでに要する時間は、始動毎に異なってしまい、燃料が十分に圧縮される前に燃料噴射装置から燃料が噴射されて点火されると、エンジンの回転が不安定になってしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、始動時から燃料が所定の圧力に圧縮されるまでに要する時間のばらつきを低減させることができる燃料供給装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る燃料供給装置は、モータと、前記モータが駆動することで、シリンダの内部にピストンを摺動させるピストン摺動手段とを備え、前記ピストンが摺動することで、前記シリンダの内部に燃料を吸い込み、前記燃料を圧縮して、前記シリンダから前記燃料を吐き出す燃料供給装置において、前記モータは、同期モータであり、始動する前に、前記同期モータのコイルに所定の励磁電流を流すことで、前記ピストンを所定の位置にする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る燃料供給装置によれば、始動する前に、同期モータのコイルに所定の励磁電流を流すことで、ピストンを所定の位置にするので、始動時から燃料が所定の圧力に圧縮されるまでに要する時間を一定にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの実施の形態に係る燃料供給装置２が取り付けられる燃料系システムを示す構成図、図２は図１の燃料供給装置２の要部を示す断面図である。
燃料系システムは、燃料を貯留する燃料タンク１と、バッテリ２ａから電力が供給されて、燃料タンク１から燃料を吸い込み、吸い込んだ燃料を圧縮して、圧縮した燃料を吐き出す燃料供給装置２と、この燃料供給装置２から吐き出された燃料の圧力を調整する圧力調整装置３と、この圧力調整装置３により圧力が調整された燃料を吸気管（図示せず）へ噴射する燃料噴射装置４と、燃料供給装置２および燃料噴射装置４の駆動を制御する制御装置５とを備えている。
燃料タンク１と燃料供給装置２との間には、燃料に含まれる異物を除去するフィルタ６が設けられている。
制御装置５は、エンジン（図示せず）の回転速度等に応じて、燃料噴射装置４へ駆動信号を送り、燃料の噴射タイミングおよび噴射量を制御する。
【０００９】
この実施の形態に係る燃料供給装置２は、ケース７と、このケース７の内部に設けられたシリンダ８と、このシリンダ８の内部に摺動可能に設けられたピストン９とを備えている。
シリンダ８は、円柱形状のシリンダ本体１０に貫通孔１０ａを形成することで構成されている。
シリンダ８およびピストン９は、円周上に等分間隔で、６個ずつ配置されている。
なお、シリンダ８およびピストン９は、勿論この数に限らず、その他の数であってもよい。
シリンダ本体１０の一端面には、シリンダ８の底となる底板１１が設けられている。
シリンダ８の内周面と、ピストン９の端面と、底板１１とにより増圧室１２が区画されており、この増圧室１２で燃料が圧縮される。
ケース７には、燃料タンク１と連通した吸込みポート１３が形成され、燃料噴射装置４と連通した吐出しポート１４が形成されている。
シリンダ本体１０および底板１１には、吸込みポート１３から増圧室１２へ燃料が通過可能な吸込み口１５と、増圧室１２から吐出しポート１４へ燃料が通過可能な吐出し口１６とが形成されている。
シリンダ本体１０には、吸込み口１５を開閉する吸込み用バルブ１７が設けられ、底板１１には、吐出し口１６を開閉する吐出し用バルブ１８が設けられている。
燃料供給装置２が燃料を吸い込む場合には、吸込み用バルブ１７を開き、吐出し用バルブ１８を閉じる。
燃料供給装置２が燃料を圧縮する場合には、吸込み用バルブ１７および吐出し用バルブ１８の両方を閉じる。
燃料供給装置２が燃料を吐き出す場合には、吸込み用バルブ１７を閉じ、吐出し用バルブ１８を開く。
【００１０】
また、この燃料供給装置２は、同期モータであるステッピングモータ１９と、このステッピングモータ１９が駆動することで、ピストン９を摺動させるピストン摺動手段２０とを備えている。
ステッピングモータ１９は、ケース７に軸受２１を介して回転自在に支持されたシャフト２２と、このシャフト２２の周側面に固定された１２極のロータマグネット２３とを有している。
ロータマグネット２３は、Ｎ極とＳ極とが互いに隣り合うようにして円周上に等間隔に配置されている。
また、ステッピングモータ１９は、リング形状のボビン２４と、このボビン２４の内部に設けられたコイル２５と、ボビン２４の一端面を覆った第１の電磁鋼板２６と、ボビン２４の他端面および外周面を覆った第２の電磁鋼板２７とから構成された第１の固定子部２８を有している。
これにより、コイル２５に励磁電流が流れることで、第１の電磁鋼板２６がＮ極となった場合には、第２の電磁鋼板２７がＳ極となり、第１の電磁鋼板２６がＳ極となった場合には、第２の電磁鋼板２７がＮ極となる。
第１の電磁鋼板２６の内径側端部には、ボビン２４の内周面に対向するように折曲された折曲部２６ａが６個形成され、第２の電磁鋼板２７の内径側端部には、ボビン２４の内周面に対向するように折曲された折曲部２７ａが６個形成されている。
第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａと、第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａとは、互いに隣り合うように円周上に等分間隔に配置されている。
ステッピングモータ１９は、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａおよび第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａがロータマグネット２３の磁極と対向した磁極となるクローポールタイプである。
また、このステッピングモータ１９は、第１の固定子部２８に重ねて設けられた、第１の固定子部２８と同じ構成の第２の固定子部２９を有している。
第２の固定子部２９の第１の電磁鋼板２６は、ボビン２４の一端面および外周面を覆い、さらに、第１の固定子部２８の第２の電磁鋼板２７と隣接している。
第２の固定子部２９の第２の電磁鋼板２７は、ボビン２４の他端面を覆っている。
第２の固定子部２９の第１の電磁鋼板２６および第２の電磁鋼板２７には、第１の固定子部２８と同様にして、折曲部２６ａおよび折曲部２７ａが形成されている。
第１の固定子部２８および第２の固定子部２９は、シャフト２２の軸線方向から視たときに、第１の固定子部２８の第１の折曲部２６ａと第２の折曲部２７ａの中間部に第２の固定子部２９の第１の折曲部２６ａが配置されるように重ねられている。
【００１１】
ピストン摺動手段２０は、それぞれのピストン９に設けられたスプリング３０と、シャフト２２の先端部に傾斜して固定されたプレート３１とを有している。
スプリング３０は、ピストン９をシリンダ８から突出させる方向に付勢している。
プレート３１は、シャフト２２とともに回転することで、スプリング３０の付勢力に逆らってピストン９を押圧するようになっている。
シャフト２２へのプレート３１の取り付けは、シャフト２２の軸線方向から視たときに、シリンダ８に最も近接したプレート３１の部位である最下部とロータマグネット２３の磁極の中心とが一致するようにする。
なお、シャフト２２へのプレート３１の取り付けは、このものに限らず、シャフト２２の軸線方向から視たときにプレート３１の最下部とロータマグネット２３の磁極の位置とが所定の相対位置になっていればよい。
また、シャフト２２へプレート３１を取り付けた後に、ロータマグネット２３に着磁させてもよい。
いずれの場合であっても、簡単に、精度良くシャフト２２とプレート３１とを固定することができる。
【００１２】
図３は図１のバッテリ２ａと燃料供給装置２と制御装置５との関係を示す図、図４は図３のコイル２５に励磁電流を流す駆動パルス印加パターンを示す図である。
第１の固定子部２８のコイル２５は、２本の導線が巻かれたバイファイラ巻きで構成されたコイル部２５ａおよびコイル部２５ｂを有している。
コイル部２５ａに励磁電流が流れた場合と、コイル部２５ｂに励磁電流が流れた場合では、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａおよび第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａを通過する磁界の方向が反転する。
コイル部２５ａの一端部は、端子Ｔ１となって制御装置５に接続されている。
コイル部２５ａの他端部は、コイル部２５ｂの一端部と接続され、さらに端子Ｔ２となってバッテリ２ａに接続されている。
コイル部２５ｂの他端部は、端子Ｔ３となって制御装置５に接続されている。
【００１３】
制御装置５は、コイル部２５ａまたはコイル部２５ｂに交互に励磁電流が流れるように、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間、または、端子Ｔ２と端子Ｔ３との間に、一定周期で切り換えて電圧を印加する。
第２の固定子部２９のコイル２５は、２本の導線が巻かれたバイファイラ巻きで構成されたコイル部２５ｃおよびコイル部２５ｄを有している。
コイル部２５ｃに励磁電流が流れた場合と、コイル部２５ｄに励磁電流が流れた場合では、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａおよび第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａに発生する磁界の方向が反転する。
コイル部２５ｃの一端部は、端子Ｔ４となって制御装置５に接続されている。
コイル部２５ｃの他端部は、コイル部２５ｄの一端部と接続され、さらに端子Ｔ５となってバッテリ２ａに接続されている。
コイル部２５ｄの他端部は、端子Ｔ６となって制御装置５に接続されている。
制御装置５は、コイル部２５ｃまたはコイル部２５ｄに交互に励磁電流が流れるように、端子Ｔ４と端子Ｔ５との間、または、端子Ｔ５と端子Ｔ６との間に、一定周期で切り換えて電圧を印加する。ただし、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間または端子Ｔ２と端子Ｔ３との間に電圧が印加されるタイミングに対して、端子Ｔ４と端子Ｔ５との間または端子Ｔ５と端子Ｔ６との間に電圧が印加されるタイミングは、電気角で９０度、位相がずれている。
これにより、シャフト２２、ロータマグネット２３およびプレート３１は、滑らかに回転することができる。
【００１４】
次に、この実施の形態に係る燃料供給装置２が始動する前に、ステッピングモータ１９に所定の励磁電流を流すことで、ピストン９を所定の位置にする動作について説明する。
図５は図２のステッピングモータ１９の要部を示す平面図、図６は図５のシャフト２２の回転角度とピストン９のリフト量との関係を示す図である。
図５および図６では、円周上に配置された６個のピストン９は、位置Ｐ１〜Ｐ６に配置されている。
まず、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａがＮ極、第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａがＳ極となるように第１の固定子部２８のコイル２５に励磁電流を流す。
ロータマグネット２３のＳ極は、Ｎ極となった第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａに吸引され、ロータマグネット２３のＮ極は、Ｓ極となった第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａに吸引される。
その結果、ロータマグネット２３のＮ極の磁極の中心と、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａの磁極の中心とが一致し、ロータマグネット２３のＳ極の磁極の中心と、第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａの磁極の中心とが一致する位置に、ロータマグネット２３が回転して静止する。
ロータマグネット２３が所定の位置で静止することにより、ロータマグネット２３にシャフト２２を介して固定されたプレート３１が所定の位置で静止する。
プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１にあるピストン９を押圧する位置となった場合には、各位置Ｐ１〜Ｐ６にあるピストン９のリフト量は、図６の点線Ａで示す状態となる。
この場合、最高位置にあるピストン９が１個、最低位置にあるピストン９が１個、最高位置の２５％の位置にあるピストン９が２個、最高位置の７５％の位置にあるピストン９が２個となる。
ピストン９の本数と、ロータマグネット２３の磁極対数とが同数であるので、例えば、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ２のピストン９を押圧する位置となった場合であっても、最高位置にあるピストン９が１個、最低位置にあるピストン９が１個、最高位置の２５％の位置にあるピストン９が２個、最高位置の７５％の位置にあるピストン９が２個となる。
つまり、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１〜Ｐ６にあるピストン９の何れを押圧する位置となった場合であっても、各ピストン９が所定の位置となる。
【００１５】
次に、コイル２５に励磁電流を流して、ピストン９を所定の位置にするタイミングについて説明する。
図７はイグニッションキーをオンにするときに、ピストン９を所定の位置にするための励磁電流をコイル２５に流す駆動パルス印加パターンを示す図である。
イグニッションキーをオンにしたときに、第１の固定子部２８のコイル部２５ａの端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に電圧を印加する。
ピストン９が所定の位置となった後、第１の固定子部２８および第２の固定子部２９に励磁電流を流して燃料供給装置２が始動する。
なお、ピストン９を所定の位置にするための励磁電流をコイル２５に流す駆動パルス印加パターンは、このものに限らない。例えば、図８に示すように、イグニッションキーをオフにするときに、第１の固定子部２８のコイル部２５ａの端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に電圧を印加してもよい。
【００１６】
以上説明したように、この実施の形態に係る燃料供給装置２によれば、始動する前に、ステッピングモータ１９のコイル２５に所定の励磁電流を流すことで、各ピストン９を所定の位置にするので、燃料を所定の圧力に圧縮するために要する時間のばらつきを低減させることができる。
また、ピストン９を摺動させるための負荷量が常に同じ状態で、燃料供給装置２が始動するので、始動毎のステッピングモータ１９の挙動のばらつきを低減させることができる。
また、ロータマグネット２３の位置を検出するセンサを必要としないので、燃料供給装置２を簡単な構成にすることができる。
また、第１の固定子部２８のコイル２５に励磁電流を流してピストン９を所定の位置にした後、第２の固定子部２９のコイル２５に励磁電流を流して燃料供給装置２が始動するので、騒音や脱調の発生を抑制することができ、燃料供給装置２の安定性および信頼性を向上させることができる。
また、ピストン９を所定の位置にした後、所定の間、コイル２５に印加される電圧のパルスレートを低くすることで、始動時のステッピングモータ１９の脱調の発生を抑制して、確実に燃料を圧縮することができ、また、燃料供給装置２の内部に燃料が十分に行き渡らないドライな状態であった場合であっても、シリンダ８とピストン９との焼き付きの発生を抑制することができる。
【００１７】
また、ピストン摺動手段２０は、ピストン９をシリンダ８から突出させる方向に付勢したスプリング３０と、ステッピングモータ１９のシャフト２２の先端部に傾斜して固定された、シャフト２２とともに回転することでスプリング３０の付勢力に逆らってピストン９を押圧するプレート３１とを有しているので、複数のピストン９を所定の位置にすることができる。
【００１８】
また、シリンダ８およびピストン９は、円周上に等分間隔で、６個ずつ設けられているので、シリンダ８およびピストン９が１個ずつ設けられた燃料供給装置と比べて、圧縮される燃料の量を増大させることができる。
【００１９】
また、シャフト２２の軸線方向から視たときに、プレート３１の最下部とロータマグネット２３の磁極の中心とが一致しているので、複数の燃料供給装置を製造した場合に、各燃料供給装置間における、燃料を所定の圧力に圧縮するために要する時間のばらつきを抑制することができる。
【００２０】
また、コイル２５は、２個の相を有しており、一方の相に励磁電流を流してピストン９を所定の位置にした後、一方の相に励磁電流を流したまま他方の相に励磁電流を流すことで、燃料供給装置の始動が開始するので、常に、ピストン９が所定の位置の状態で、燃料供給装置が始動することができる。
【００２１】
また、ステッピングモータ１９を用いているので、簡単な構成で、ピストン９を所定の位置にすることができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、バイファイラ巻きで構成されたコイル２５の何れか一方に切り換えて励磁電流を流すユニポーラ駆動タイプのステッピングモータ１９について説明したが、勿論このものに限らず、コイル２５に方向を切り換えて励磁電流を流すバイポーラ駆動タイプのステッピングモータ１９であってもよい。
また、上記実施の形態では、プレート３１の最下点ＤＬが何れかのピストン９を押圧することで、ピストン９が所定の位置となる燃料供給装置２について説明したが、勿論このものに限らない。
燃料供給装置２から燃料噴射装置４までの配管の容積を考慮して、最適な昇圧時間を得られるピストン９の所定の位置を決定し、その所定の位置にピストン９が停止するように、ロータマグネット２３の磁極の位置を基準にして、シャフト２２にプレート３１を所定の角度に傾斜して固定した燃料供給装置２であってもよい。
【００２３】
実施の形態２．
図９はこの実施の形態２に係る燃料供給装置２のステッピングモータ１９の要部を示す平面図、図１０は図９のシャフト２２の回転角度とピストン９のリフト量との関係を示す図である。
図９および図１０では、円周上に配置された３個のピストン９は、位置Ｐ１〜Ｐ３に配置されている。
この実施の形態に係る燃料供給装置２は、シリンダ８およびピストン９が、円周上に等分間隔で、３個ずつ配置されている。
第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａがＮ極、第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａがＳ極となるように第１の固定子部２８のコイル２５に励磁電流を流した場合、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１、位置Ｐ２または位置Ｐ３にあるピストン９を押圧する位置のときは、図１０の点線Ｂで示す状態となり、一方、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１と位置Ｐ２との間、位置Ｐ２と位置Ｐ３との間、または、位置Ｐ３と位置Ｐ１との間の位置にあるときのピストン９のリフト量は、図１０の点線Ｃで示す状態となる。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２４】
この実施の形態に係る燃料供給装置２によれば、始動する前に、ステッピングモータ１９のコイル２５に所定の励磁電流を流すことで、各ピストン９の位置が２つパターンになるので、燃料を所定の圧力に圧縮するために要する時間のばらつきを低減させることができる。
【００２５】
実施の形態３．
図１１はこの実施の形態３に係る燃料供給装置２のブラシレスＤＣモータ３２の要部を示す平面図である
この実施の形態に係る燃料供給装置２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相から構成された同期モータであるブラシレスＤＣモータ３２を備えている。
このブラシレスＤＣモータ３２は、４極のロータマグネット２３を有しており、それぞれのロータマグネット２３は、Ｎ極とＳ極とが互いに隣り合うようにして円周上に等間隔に配置されている。
また、ブラシレスＤＣモータ３２は、Ｕ相のコイル（図示せず）が設けられた一対のＵ相電磁鋼板３３と、Ｖ相のコイル（図示せず）が設けられた一対のＶ相電磁鋼板３４と、Ｗ相のコイル（図示せず）が設けられた一対のＷ相電磁鋼板３５とを有している。
Ｕ相電磁鋼板３３、Ｖ相電磁鋼板３４およびＷ相電磁鋼板３５は、それぞれが、ロータマグネット２３を中心にして放射状に配置されており、一対のＵ相電磁鋼板３３は互いに対向して配置され、一対のＶ相電磁鋼板３４は互いに対向して配置され、一対のＷ相電磁鋼板３５は互いに対向して配置されている。
シリンダ８およびピストン９は、円周上に等分間隔で、４個ずつ配置されている。
【００２６】
ブラシレスＤＣモータ３２は、Ｕ相からＶ相へ、Ｕ相からＷ相へ、Ｖ相からＷ相へ、Ｖ相からＵ相へ、Ｗ相からＵ相へ、Ｗ相からＶ相へ、順次、励磁電流を切り替えて流すことでロータマグネット２３が回転する。
また、このブラシレスＤＣモータ３２は、無通電の相、例えば、Ｕ相からＶ相へ励磁電流が流れているときのＷ相が、ロータマグネット２３が回転することにより発生する誘起電圧を検出することで、ロータマグネット２３の位置を推測し、そのロータマグネット２３の位置に合わせてＵ相、Ｖ相およびＷ相への励磁電流を切り換えて流す。
これにより、このブラシレスＤＣモータ３２は、ロータマグネット２３の位置を検出するセンサを備えたモータと比べて、構成を簡素化することができ、小型化を図ることができる。
【００２７】
次に、この実施の形態に係る燃料供給装置２が始動する前に、ブラシレスＤＣモータ３２に所定の励磁電流を流すことで、ピストン９を所定の位置にする動作について説明する。
まず、Ｕ相からＶ相へ励磁電流を流すことで、ロータマグネット２３のＳ極とＮ極との間がＵ相電磁鋼板３３とＶ相電磁鋼板３４との間に対向する位置へ、ロータマグネット２３が回転して停止する。
このとき、Ｗ相のコイルは、無通電相となり、回転するロータマグネット２３の位置を検出する。
これにより、燃料供給装置２が始動すると同時に、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相への適切な励磁電流を切り換えて流すことができる。
【００２８】
ロータマグネット２３が停止して、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１にあるピストン９を押圧する位置となった場合には、最高位置にあるピストン９が１個、最低位置にあるピストン９が１個、最高位置の５０％の位置にあるピストン９が２個となる。
一方、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ３にあるピストン９を押圧する位置となった場合には、最高位置にあるピストン９が１個、最低位置にあるピストン９が１個、最高位置の５０％の位置にあるピストン９が２個となる。
つまり、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１または位置Ｐ３にあるピストン９の何れを押圧する位置となった場合であっても、各ピストン９が所定の位置となる。
これのより、燃料供給装置２が始動する前に、ブラシレスＤＣモータ３２のコイルに所定の励磁電流を流すことで、各ピストン９を所定の位置にすることができる。
また、燃料供給装置２が始動する前に、ブラシレスＤＣモータ３２のコイルに所定の励磁電流を流すことで、ロータマグネット２３が所定の位置になるので、ロータマグネット２３が常に同じ位置の状態からブラシレスＤＣモータ３２の駆動が開始されるので、ロータマグネット２３の位置を素早く検出することができ、常に一定の時間でブラシレスＤＣモータ３２の始動が可能となる。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２９】
以上説明したように、この実施の形態に係る燃料供給装置２によれば、ブラシレスＤＣモータ３２を用いているので、燃料供給装置２が始動する前に、ブラシレスＤＣモータ３２のコイルに所定の励磁電流を流すことで、各ピストン９を所定の位置にするとともに、無通電相のコイルを用いて、回転するロータマグネット２３の位置を検出することができる。
また、ピストン９を所定の位置にすることで、ロータマグネット２３が所定の位置となるので、ブラシレスＤＣモータ３２の始動に要する時間のばらつきを低減させることができ、その結果、燃料を所定の圧力に圧縮するために要する時間のばらつきを低減させるとともに、ブラシレスＤＣモータ３２の始動性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る燃料供給装置が取り付けられる燃料系システムを示す構成図である。
【図２】図１の燃料供給装置の要部を示す断面図である。
【図３】図１のバッテリと燃料供給装置と制御装置との関係を示す構成図である。
【図４】図３のコイルに励磁電流を流す駆動パルス印加パターンを示す説明図である。
【図５】図２のステッピングモータの要部を示す平面図である。
【図６】図５のシャフトの回転角度とピストンのリフト量との関係を示す図である。
【図７】イグニッションキーをオンにするときに、ピストンを所定の位置にするための励磁電流を流す駆動パルス印加パターンを示す図である。
【図８】イグニッションキーをオフにするときに、ピストンを所定の位置にするための励磁電流を流す駆動パルス印加パターンを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る燃料供給装置のステッピングモータの要部を示す平面図である。
【図１０】図９のシャフトの回転角度とピストンのリフト量との関係を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る燃料供給装置のブラシレスＤＣモータの要部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 燃料タンク、２ 燃料供給装置、２ａ バッテリ、３ 圧力調整装置、４ 燃料噴射装置、５ 制御装置、６ フィルタ、７ ケース、８ シリンダ、９ ピストン、１０ シリンダ本体、１０ａ 貫通孔、１１ 底板、１２ 増圧室、１３ 吸込みポート、１４ 吐出しポート、１５ 吸込み口、１６ 吐出し口、１７ 吸込み用バルブ、１８ 吐出し用バルブ、１９ ステッピングモータ、２０ ピストン摺動手段、２１ 軸受、２２ シャフト、２３ ロータマグネット、２４ ボビン、２５ コイル、２５ａ コイル部、２５ｂ コイル部、２５ｃ コイル部、２５ｄ コイル部、２６ 第１の電磁鋼板、２６ａ 折曲部、２７ 第２の電磁鋼板、２６ａ 折曲部、２８ 第１の固定子部、２９ 第２の固定子部、３０ スプリング、３１ プレート、３２ ブラシレスＤＣモータ、３３ Ｕ相電磁鋼板、３４ Ｖ相電磁鋼板、３５ Ｗ相電磁鋼板。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料を吸い込み、吸い込んだ燃料を圧縮して、圧縮した燃料を吐き出す燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシ付きモータと、前記ブラシ付きモータが駆動することで、シリンダの内部にピストンを摺動させるピストン摺動手段とを備え、前記ピストン摺動手段は、前記ブラシ付きモータのシャフトの先端部に径方向にオフセットして固定された偏心軸と、一端部が前記偏心軸に回動自在に設けられ、他端部にピンを介して前記ピストンの端部を回転自在に保持したピストンリンクとを有した燃料供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このものの場合、前記シャフトが回転することで前記偏心軸が上下方向に往復運動し、前記ピストンが摺動する。
前記ピストンが摺動することで、前記シリンダの内部に燃料が吸い込まれ、前記燃料が圧縮されて、前記シリンダから前記燃料が吐き出される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５２６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このものの場合、燃料供給装置の始動時において、シリンダに対するピストンの位置は、前回の運転終了時に停止した位置であるので、その位置は始動毎に異なる。
したがって、始動してから燃料を所定の圧力に圧縮するまでに要する時間は、始動毎に異なってしまい、燃料が十分に圧縮される前に燃料噴射装置から燃料が噴射されて点火されると、エンジンの回転が不安定になってしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、始動時から燃料が所定の圧力に圧縮されるまでに要する時間のばらつきを低減させることができる燃料供給装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る燃料供給装置は、モータと、前記モータが駆動することで、シリンダの内部にピストンを摺動させるピストン摺動手段とを備え、前記ピストンが摺動することで、前記シリンダの内部に燃料を吸い込み、前記燃料を圧縮して、前記シリンダから前記燃料を吐き出す燃料供給装置において、前記モータは、同期モータであり、始動する前に、前記同期モータのコイルに所定の励磁電流を流すことで、前記ピストンを所定の位置にする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る燃料供給装置によれば、始動する前に、同期モータのコイルに所定の励磁電流を流すことで、ピストンを所定の位置にするので、始動時から燃料が所定の圧力に圧縮されるまでに要する時間を一定にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの実施の形態に係る燃料供給装置２が取り付けられる燃料系システムを示す構成図、図２は図１の燃料供給装置２の要部を示す断面図である。
燃料系システムは、燃料を貯留する燃料タンク１と、バッテリ２ａから電力が供給されて、燃料タンク１から燃料を吸い込み、吸い込んだ燃料を圧縮して、圧縮した燃料を吐き出す燃料供給装置２と、この燃料供給装置２から吐き出された燃料の圧力を調整する圧力調整装置３と、この圧力調整装置３により圧力が調整された燃料を吸気管（図示せず）へ噴射する燃料噴射装置４と、燃料供給装置２および燃料噴射装置４の駆動を制御する制御装置５とを備えている。
燃料タンク１と燃料供給装置２との間には、燃料に含まれる異物を除去するフィルタ６が設けられている。
制御装置５は、エンジン（図示せず）の回転速度等に応じて、燃料噴射装置４へ駆動信号を送り、燃料の噴射タイミングおよび噴射量を制御する。
【０００９】
この実施の形態に係る燃料供給装置２は、ケース７と、このケース７の内部に設けられたシリンダ８と、このシリンダ８の内部に摺動可能に設けられたピストン９とを備えている。
シリンダ８は、円柱形状のシリンダ本体１０に貫通孔１０ａを形成することで構成されている。
シリンダ８およびピストン９は、円周上に等分間隔で、６個ずつ配置されている。
なお、シリンダ８およびピストン９は、勿論この数に限らず、その他の数であってもよい。
シリンダ本体１０の一端面には、シリンダ８の底となる底板１１が設けられている。
シリンダ８の内周面と、ピストン９の端面と、底板１１とにより増圧室１２が区画されており、この増圧室１２で燃料が圧縮される。
ケース７には、燃料タンク１と連通した吸込みポート１３が形成され、燃料噴射装置４と連通した吐出しポート１４が形成されている。
シリンダ本体１０および底板１１には、吸込みポート１３から増圧室１２へ燃料が通過可能な吸込み口１５と、増圧室１２から吐出しポート１４へ燃料が通過可能な吐出し口１６とが形成されている。
シリンダ本体１０には、吸込み口１５を開閉する吸込み用バルブ１７が設けられ、底板１１には、吐出し口１６を開閉する吐出し用バルブ１８が設けられている。
燃料供給装置２が燃料を吸い込む場合には、吸込み用バルブ１７を開き、吐出し用バルブ１８を閉じる。
燃料供給装置２が燃料を圧縮する場合には、吸込み用バルブ１７および吐出し用バルブ１８の両方を閉じる。
燃料供給装置２が燃料を吐き出す場合には、吸込み用バルブ１７を閉じ、吐出し用バルブ１８を開く。
【００１０】
また、この燃料供給装置２は、同期モータであるステッピングモータ１９と、このステッピングモータ１９が駆動することで、ピストン９を摺動させるピストン摺動手段２０とを備えている。
ステッピングモータ１９は、ケース７に軸受２１を介して回転自在に支持されたシャフト２２と、このシャフト２２の周側面に固定された１２極のロータマグネット２３とを有している。
ロータマグネット２３は、Ｎ極とＳ極とが互いに隣り合うようにして円周上に等間隔に配置されている。
また、ステッピングモータ１９は、リング形状のボビン２４と、このボビン２４の内部に設けられたコイル２５と、ボビン２４の一端面を覆った第１の電磁鋼板２６と、ボビン２４の他端面および外周面を覆った第２の電磁鋼板２７とから構成された第１の固定子部２８を有している。
これにより、コイル２５に励磁電流が流れることで、第１の電磁鋼板２６がＮ極となった場合には、第２の電磁鋼板２７がＳ極となり、第１の電磁鋼板２６がＳ極となった場合には、第２の電磁鋼板２７がＮ極となる。
第１の電磁鋼板２６の内径側端部には、ボビン２４の内周面に対向するように折曲された折曲部２６ａが６個形成され、第２の電磁鋼板２７の内径側端部には、ボビン２４の内周面に対向するように折曲された折曲部２７ａが６個形成されている。
第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａと、第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａとは、互いに隣り合うように円周上に等分間隔に配置されている。
ステッピングモータ１９は、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａおよび第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａがロータマグネット２３の磁極と対向した磁極となるクローポールタイプである。
また、このステッピングモータ１９は、第１の固定子部２８に重ねて設けられた、第１の固定子部２８と同じ構成の第２の固定子部２９を有している。
第２の固定子部２９の第１の電磁鋼板２６は、ボビン２４の一端面および外周面を覆い、さらに、第１の固定子部２８の第２の電磁鋼板２７と隣接している。
第２の固定子部２９の第２の電磁鋼板２７は、ボビン２４の他端面を覆っている。
第２の固定子部２９の第１の電磁鋼板２６および第２の電磁鋼板２７には、第１の固定子部２８と同様にして、折曲部２６ａおよび折曲部２７ａが形成されている。
第１の固定子部２８および第２の固定子部２９は、シャフト２２の軸線方向から視たときに、第１の固定子部２８の第１の折曲部２６ａと第２の折曲部２７ａの中間部に第２の固定子部２９の第１の折曲部２６ａが配置されるように重ねられている。
【００１１】
ピストン摺動手段２０は、それぞれのピストン９に設けられたスプリング３０と、シャフト２２の先端部に傾斜して固定されたプレート３１とを有している。
スプリング３０は、ピストン９をシリンダ８から突出させる方向に付勢している。
プレート３１は、シャフト２２とともに回転することで、スプリング３０の付勢力に逆らってピストン９を押圧するようになっている。
シャフト２２へのプレート３１の取り付けは、シャフト２２の軸線方向から視たときに、シリンダ８に最も近接したプレート３１の部位である最下部とロータマグネット２３の磁極の中心とが一致するようにする。
なお、シャフト２２へのプレート３１の取り付けは、このものに限らず、シャフト２２の軸線方向から視たときにプレート３１の最下部とロータマグネット２３の磁極の位置とが所定の相対位置になっていればよい。
また、シャフト２２へプレート３１を取り付けた後に、ロータマグネット２３に着磁させてもよい。
いずれの場合であっても、簡単に、精度良くシャフト２２とプレート３１とを固定することができる。
【００１２】
図３は図１のバッテリ２ａと燃料供給装置２と制御装置５との関係を示す図、図４は図３のコイル２５に励磁電流を流す駆動パルス印加パターンを示す図である。
第１の固定子部２８のコイル２５は、２本の導線が巻かれたバイファイラ巻きで構成されたコイル部２５ａおよびコイル部２５ｂを有している。
コイル部２５ａに励磁電流が流れた場合と、コイル部２５ｂに励磁電流が流れた場合では、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａおよび第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａを通過する磁界の方向が反転する。
コイル部２５ａの一端部は、端子Ｔ１となって制御装置５に接続されている。
コイル部２５ａの他端部は、コイル部２５ｂの一端部と接続され、さらに端子Ｔ２となってバッテリ２ａに接続されている。
コイル部２５ｂの他端部は、端子Ｔ３となって制御装置５に接続されている。
【００１３】
制御装置５は、コイル部２５ａまたはコイル部２５ｂに交互に励磁電流が流れるように、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間、または、端子Ｔ２と端子Ｔ３との間に、一定周期で切り換えて電圧を印加する。
第２の固定子部２９のコイル２５は、２本の導線が巻かれたバイファイラ巻きで構成されたコイル部２５ｃおよびコイル部２５ｄを有している。
コイル部２５ｃに励磁電流が流れた場合と、コイル部２５ｄに励磁電流が流れた場合では、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａおよび第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａに発生する磁界の方向が反転する。
コイル部２５ｃの一端部は、端子Ｔ４となって制御装置５に接続されている。
コイル部２５ｃの他端部は、コイル部２５ｄの一端部と接続され、さらに端子Ｔ５となってバッテリ２ａに接続されている。
コイル部２５ｄの他端部は、端子Ｔ６となって制御装置５に接続されている。
制御装置５は、コイル部２５ｃまたはコイル部２５ｄに交互に励磁電流が流れるように、端子Ｔ４と端子Ｔ５との間、または、端子Ｔ５と端子Ｔ６との間に、一定周期で切り換えて電圧を印加する。ただし、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間または端子Ｔ２と端子Ｔ３との間に電圧が印加されるタイミングに対して、端子Ｔ４と端子Ｔ５との間または端子Ｔ５と端子Ｔ６との間に電圧が印加されるタイミングは、電気角で９０度、位相がずれている。
これにより、シャフト２２、ロータマグネット２３およびプレート３１は、滑らかに回転することができる。
【００１４】
次に、この実施の形態に係る燃料供給装置２が始動する前に、ステッピングモータ１９に所定の励磁電流を流すことで、ピストン９を所定の位置にする動作について説明する。
図５は図２のステッピングモータ１９の要部を示す平面図、図６は図５のシャフト２２の回転角度とピストン９のリフト量との関係を示す図である。
図５および図６では、円周上に配置された６個のピストン９は、位置Ｐ１〜Ｐ６に配置されている。
まず、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａがＮ極、第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａがＳ極となるように第１の固定子部２８のコイル２５に励磁電流を流す。
ロータマグネット２３のＳ極は、Ｎ極となった第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａに吸引され、ロータマグネット２３のＮ極は、Ｓ極となった第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａに吸引される。
その結果、ロータマグネット２３のＮ極の磁極の中心と、第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａの磁極の中心とが一致し、ロータマグネット２３のＳ極の磁極の中心と、第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａの磁極の中心とが一致する位置に、ロータマグネット２３が回転して静止する。
ロータマグネット２３が所定の位置で静止することにより、ロータマグネット２３にシャフト２２を介して固定されたプレート３１が所定の位置で静止する。
プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１にあるピストン９を押圧する位置となった場合には、各位置Ｐ１〜Ｐ６にあるピストン９のリフト量は、図６の点線Ａで示す状態となる。
この場合、最高位置にあるピストン９が１個、最低位置にあるピストン９が１個、最高位置の２５％の位置にあるピストン９が２個、最高位置の７５％の位置にあるピストン９が２個となる。
ピストン９の本数と、ロータマグネット２３の磁極対数とが同数であるので、例えば、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ２のピストン９を押圧する位置となった場合であっても、最高位置にあるピストン９が１個、最低位置にあるピストン９が１個、最高位置の２５％の位置にあるピストン９が２個、最高位置の７５％の位置にあるピストン９が２個となる。
つまり、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１〜Ｐ６にあるピストン９の何れを押圧する位置となった場合であっても、各ピストン９が所定の位置となる。
【００１５】
次に、コイル２５に励磁電流を流して、ピストン９を所定の位置にするタイミングについて説明する。
図７はイグニッションキーをオンにするときに、ピストン９を所定の位置にするための励磁電流をコイル２５に流す駆動パルス印加パターンを示す図である。
イグニッションキーをオンにしたときに、第１の固定子部２８のコイル部２５ａの端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に電圧を印加する。
ピストン９が所定の位置となった後、第１の固定子部２８および第２の固定子部２９に励磁電流を流して燃料供給装置２が始動する。
なお、ピストン９を所定の位置にするための励磁電流をコイル２５に流す駆動パルス印加パターンは、このものに限らない。例えば、図８に示すように、イグニッションキーをオフにするときに、第１の固定子部２８のコイル部２５ａの端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に電圧を印加してもよい。
【００１６】
以上説明したように、この実施の形態に係る燃料供給装置２によれば、始動する前に、ステッピングモータ１９のコイル２５に所定の励磁電流を流すことで、各ピストン９を所定の位置にするので、燃料を所定の圧力に圧縮するために要する時間のばらつきを低減させることができる。
また、ピストン９を摺動させるための負荷量が常に同じ状態で、燃料供給装置２が始動するので、始動毎のステッピングモータ１９の挙動のばらつきを低減させることができる。
また、ロータマグネット２３の位置を検出するセンサを必要としないので、燃料供給装置２を簡単な構成にすることができる。
また、第１の固定子部２８のコイル２５に励磁電流を流してピストン９を所定の位置にした後、第２の固定子部２９のコイル２５に励磁電流を流して燃料供給装置２が始動するので、騒音や脱調の発生を抑制することができ、燃料供給装置２の安定性および信頼性を向上させることができる。
また、ピストン９を所定の位置にした後、所定の間、コイル２５に印加される電圧のパルスレートを低くすることで、始動時のステッピングモータ１９の脱調の発生を抑制して、確実に燃料を圧縮することができ、また、燃料供給装置２の内部に燃料が十分に行き渡らないドライな状態であった場合であっても、シリンダ８とピストン９との焼き付きの発生を抑制することができる。
【００１７】
また、ピストン摺動手段２０は、ピストン９をシリンダ８から突出させる方向に付勢したスプリング３０と、ステッピングモータ１９のシャフト２２の先端部に傾斜して固定された、シャフト２２とともに回転することでスプリング３０の付勢力に逆らってピストン９を押圧するプレート３１とを有しているので、複数のピストン９を所定の位置にすることができる。
【００１８】
また、シリンダ８およびピストン９は、円周上に等分間隔で、６個ずつ設けられているので、シリンダ８およびピストン９が１個ずつ設けられた燃料供給装置と比べて、圧縮される燃料の量を増大させることができる。
【００１９】
また、シャフト２２の軸線方向から視たときに、プレート３１の最下部とロータマグネット２３の磁極の中心とが一致しているので、複数の燃料供給装置を製造した場合に、各燃料供給装置間における、燃料を所定の圧力に圧縮するために要する時間のばらつきを抑制することができる。
【００２０】
また、コイル２５は、２個の相を有しており、一方の相に励磁電流を流してピストン９を所定の位置にした後、一方の相に励磁電流を流したまま他方の相に励磁電流を流すことで、燃料供給装置の始動が開始するので、常に、ピストン９が所定の位置の状態で、燃料供給装置が始動することができる。
【００２１】
また、ステッピングモータ１９を用いているので、簡単な構成で、ピストン９を所定の位置にすることができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、バイファイラ巻きで構成されたコイル２５の何れか一方に切り換えて励磁電流を流すユニポーラ駆動タイプのステッピングモータ１９について説明したが、勿論このものに限らず、コイル２５に方向を切り換えて励磁電流を流すバイポーラ駆動タイプのステッピングモータ１９であってもよい。
また、上記実施の形態では、プレート３１の最下点ＤＬが何れかのピストン９を押圧することで、ピストン９が所定の位置となる燃料供給装置２について説明したが、勿論このものに限らない。
燃料供給装置２から燃料噴射装置４までの配管の容積を考慮して、最適な昇圧時間を得られるピストン９の所定の位置を決定し、その所定の位置にピストン９が停止するように、ロータマグネット２３の磁極の位置を基準にして、シャフト２２にプレート３１を所定の角度に傾斜して固定した燃料供給装置２であってもよい。
【００２３】
実施の形態２．
図９はこの実施の形態２に係る燃料供給装置２のステッピングモータ１９の要部を示す平面図、図１０は図９のシャフト２２の回転角度とピストン９のリフト量との関係を示す図である。
図９および図１０では、円周上に配置された３個のピストン９は、位置Ｐ１〜Ｐ３に配置されている。
この実施の形態に係る燃料供給装置２は、シリンダ８およびピストン９が、円周上に等分間隔で、３個ずつ配置されている。
第１の電磁鋼板２６の折曲部２６ａがＮ極、第２の電磁鋼板２７の折曲部２７ａがＳ極となるように第１の固定子部２８のコイル２５に励磁電流を流した場合、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１、位置Ｐ２または位置Ｐ３にあるピストン９を押圧する位置のときは、図１０の点線Ｂで示す状態となり、一方、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１と位置Ｐ２との間、位置Ｐ２と位置Ｐ３との間、または、位置Ｐ３と位置Ｐ１との間の位置にあるときのピストン９のリフト量は、図１０の点線Ｃで示す状態となる。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２４】
この実施の形態に係る燃料供給装置２によれば、始動する前に、ステッピングモータ１９のコイル２５に所定の励磁電流を流すことで、各ピストン９の位置が２つパターンになるので、燃料を所定の圧力に圧縮するために要する時間のばらつきを低減させることができる。
【００２５】
実施の形態３．
図１１はこの実施の形態３に係る燃料供給装置２のブラシレスＤＣモータ３２の要部を示す平面図である
この実施の形態に係る燃料供給装置２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相から構成された同期モータであるブラシレスＤＣモータ３２を備えている。
このブラシレスＤＣモータ３２は、４極のロータマグネット２３を有しており、それぞれのロータマグネット２３は、Ｎ極とＳ極とが互いに隣り合うようにして円周上に等間隔に配置されている。
また、ブラシレスＤＣモータ３２は、Ｕ相のコイル（図示せず）が設けられた一対のＵ相電磁鋼板３３と、Ｖ相のコイル（図示せず）が設けられた一対のＶ相電磁鋼板３４と、Ｗ相のコイル（図示せず）が設けられた一対のＷ相電磁鋼板３５とを有している。
Ｕ相電磁鋼板３３、Ｖ相電磁鋼板３４およびＷ相電磁鋼板３５は、それぞれが、ロータマグネット２３を中心にして放射状に配置されており、一対のＵ相電磁鋼板３３は互いに対向して配置され、一対のＶ相電磁鋼板３４は互いに対向して配置され、一対のＷ相電磁鋼板３５は互いに対向して配置されている。
シリンダ８およびピストン９は、円周上に等分間隔で、４個ずつ配置されている。
【００２６】
ブラシレスＤＣモータ３２は、Ｕ相からＶ相へ、Ｕ相からＷ相へ、Ｖ相からＷ相へ、Ｖ相からＵ相へ、Ｗ相からＵ相へ、Ｗ相からＶ相へ、順次、励磁電流を切り替えて流すことでロータマグネット２３が回転する。
また、このブラシレスＤＣモータ３２は、無通電の相、例えば、Ｕ相からＶ相へ励磁電流が流れているときのＷ相が、ロータマグネット２３が回転することにより発生する誘起電圧を検出することで、ロータマグネット２３の位置を推測し、そのロータマグネット２３の位置に合わせてＵ相、Ｖ相およびＷ相への励磁電流を切り換えて流す。
これにより、このブラシレスＤＣモータ３２は、ロータマグネット２３の位置を検出するセンサを備えたモータと比べて、構成を簡素化することができ、小型化を図ることができる。
【００２７】
次に、この実施の形態に係る燃料供給装置２が始動する前に、ブラシレスＤＣモータ３２に所定の励磁電流を流すことで、ピストン９を所定の位置にする動作について説明する。
まず、Ｕ相からＶ相へ励磁電流を流すことで、ロータマグネット２３のＳ極とＮ極との間がＵ相電磁鋼板３３とＶ相電磁鋼板３４との間に対向する位置へ、ロータマグネット２３が回転して停止する。
このとき、Ｗ相のコイルは、無通電相となり、回転するロータマグネット２３の位置を検出する。
これにより、燃料供給装置２が始動すると同時に、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相への適切な励磁電流を切り換えて流すことができる。
【００２８】
ロータマグネット２３が停止して、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１にあるピストン９を押圧する位置となった場合には、最高位置にあるピストン９が１個、最低位置にあるピストン９が１個、最高位置の５０％の位置にあるピストン９が２個となる。
一方、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ３にあるピストン９を押圧する位置となった場合には、最高位置にあるピストン９が１個、最低位置にあるピストン９が１個、最高位置の５０％の位置にあるピストン９が２個となる。
つまり、プレート３１の最下点ＤＬが位置Ｐ１または位置Ｐ３にあるピストン９の何れを押圧する位置となった場合であっても、各ピストン９が所定の位置となる。
これのより、燃料供給装置２が始動する前に、ブラシレスＤＣモータ３２のコイルに所定の励磁電流を流すことで、各ピストン９を所定の位置にすることができる。
また、燃料供給装置２が始動する前に、ブラシレスＤＣモータ３２のコイルに所定の励磁電流を流すことで、ロータマグネット２３が所定の位置になるので、ロータマグネット２３が常に同じ位置の状態からブラシレスＤＣモータ３２の駆動が開始されるので、ロータマグネット２３の位置を素早く検出することができ、常に一定の時間でブラシレスＤＣモータ３２の始動が可能となる。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２９】
以上説明したように、この実施の形態に係る燃料供給装置２によれば、ブラシレスＤＣモータ３２を用いているので、燃料供給装置２が始動する前に、ブラシレスＤＣモータ３２のコイルに所定の励磁電流を流すことで、各ピストン９を所定の位置にするとともに、無通電相のコイルを用いて、回転するロータマグネット２３の位置を検出することができる。
また、ピストン９を所定の位置にすることで、ロータマグネット２３が所定の位置となるので、ブラシレスＤＣモータ３２の始動に要する時間のばらつきを低減させることができ、その結果、燃料を所定の圧力に圧縮するために要する時間のばらつきを低減させるとともに、ブラシレスＤＣモータ３２の始動性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る燃料供給装置が取り付けられる燃料系システムを示す構成図である。
【図２】図１の燃料供給装置の要部を示す断面図である。
【図３】図１のバッテリと燃料供給装置と制御装置との関係を示す構成図である。
【図４】図３のコイルに励磁電流を流す駆動パルス印加パターンを示す説明図である。
【図５】図２のステッピングモータの要部を示す平面図である。
【図６】図５のシャフトの回転角度とピストンのリフト量との関係を示す図である。
【図７】イグニッションキーをオンにするときに、ピストンを所定の位置にするための励磁電流を流す駆動パルス印加パターンを示す図である。
【図８】イグニッションキーをオフにするときに、ピストンを所定の位置にするための励磁電流を流す駆動パルス印加パターンを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る燃料供給装置のステッピングモータの要部を示す平面図である。
【図１０】図９のシャフトの回転角度とピストンのリフト量との関係を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る燃料供給装置のブラシレスＤＣモータの要部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 燃料タンク、２ 燃料供給装置、２ａ バッテリ、３ 圧力調整装置、４ 燃料噴射装置、５ 制御装置、６ フィルタ、７ ケース、８ シリンダ、９ ピストン、１０ シリンダ本体、１０ａ 貫通孔、１１ 底板、１２ 増圧室、１３ 吸込みポート、１４ 吐出しポート、１５ 吸込み口、１６ 吐出し口、１７ 吸込み用バルブ、１８ 吐出し用バルブ、１９ ステッピングモータ、２０ ピストン摺動手段、２１ 軸受、２２ シャフト、２３ ロータマグネット、２４ ボビン、２５ コイル、２５ａ コイル部、２５ｂ コイル部、２５ｃ コイル部、２５ｄ コイル部、２６ 第１の電磁鋼板、２６ａ 折曲部、２７ 第２の電磁鋼板、２６ａ 折曲部、２８ 第１の固定子部、２９ 第２の固定子部、３０ スプリング、３１ プレート、３２ ブラシレスＤＣモータ、３３ Ｕ相電磁鋼板、３４ Ｖ相電磁鋼板、３５ Ｗ相電磁鋼板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータが駆動することで、シリンダの内部にピストンを摺動させるピストン摺動手段とを備え、
前記ピストンが摺動することで、前記シリンダの内部に燃料を吸い込み、前記燃料を圧縮して、前記シリンダから前記燃料を吐き出す燃料供給装置において、
前記モータは、同期モータであり、
始動する前に、前記同期モータのコイルに所定の励磁電流を流すことで、前記ピストンを所定の位置にすることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記ピストン摺動手段は、
前記ピストンを前記シリンダから突出させる方向に付勢したスプリングと、
前記モータのシャフトの先端部に傾斜して固定され、前記シャフトとともに回転することで、前記スプリングの付勢力に逆らって前記ピストンを押圧するプレートとを有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記シリンダおよび前記ピストンは、円周上に等分間隔で、複数個ずつ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記シリンダに最も近接した前記プレートの部位は、前記シャフトの軸線方向から視たときに、前記同期モータのロータマグネットの磁極の位置と所定の相対位置になっていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記コイルは、複数の相を有しており、
所定の相に励磁電流を流して前記ピストンを所定の位置にした後に、前記所定の相に励磁電流を流したまま他の相に励磁電流を流すことで、始動が開始することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記同期モータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記同期モータは、ブラシレスＤＣモータであることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項１】
モータと、
前記モータが駆動することで、シリンダの内部にピストンを摺動させるピストン摺動手段とを備え、
前記ピストンが摺動することで、前記シリンダの内部に燃料を吸い込み、前記燃料を圧縮して、前記シリンダから前記燃料を吐き出す燃料供給装置において、
前記モータは、同期モータであり、
始動する前に、前記同期モータのコイルに所定の励磁電流を流すことで、前記ピストンを所定の位置にすることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記ピストン摺動手段は、
前記ピストンを前記シリンダから突出させる方向に付勢したスプリングと、
前記モータのシャフトの先端部に傾斜して固定され、前記シャフトとともに回転することで、前記スプリングの付勢力に逆らって前記ピストンを押圧するプレートとを有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記シリンダおよび前記ピストンは、円周上に等分間隔で、複数個ずつ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記シリンダに最も近接した前記プレートの部位は、前記シャフトの軸線方向から視たときに、前記同期モータのロータマグネットの磁極の位置と所定の相対位置になっていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記コイルは、複数の相を有しており、
所定の相に励磁電流を流して前記ピストンを所定の位置にした後に、前記所定の相に励磁電流を流したまま他の相に励磁電流を流すことで、始動が開始することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記同期モータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記同期モータは、ブラシレスＤＣモータであることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の燃料供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１７６６（Ｐ２０１０−１７６６Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５９５５６（Ｐ２００８−１５９５５６）
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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