(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料フィードシステムであって、
燃料タンク（１０１）と、
燃料を燃料タンク（１０１）から燃料アキュムレータ（１０２）に圧送するために、前記燃料タンク（１０１）の内部に配置された電動ポンプ（１０３）であって、回転数調整される又は回転数制御されることによって、アクティブな調量弁又は調圧弁を有することなく、前記燃料アキュムレータ（１０２）における圧力を調節する電動ポンプ（１０３）と、
前記燃料アキュムレータ（１０２）における圧力に対する圧力設定値に関連して、前記電動ポンプ（１０３）の回転数を調整又は制御するように構成された装置であって、前記電動ポンプ（１０３）における電流の求められた値と前記電動ポンプ（１０３）における電圧の求められた値とに関連して、前記燃料アキュムレータ（１０２）における圧力に対する評価値を求めるように、かつ圧力に対して求められた前記評価値と前記圧力設定値との間における差異に関連して、前記電動ポンプ（１０３）を調整するように、構成されている装置と、
前記電動ポンプ（１０３）及び前記燃料アキュムレータ（１０２）にそれぞれ液圧的に接続されている蓄圧器（１０６）と、を有しており、
該蓄圧器（１０６）は、液圧的に見て前記電動ポンプ（１０３）と前記燃料アキュムレータ（１０２）との間に配置されていて、しかも前記蓄圧器（１０６）は前記燃料タンク（１０１）の内部に配置されていることを特徴とする、燃料フィードシステム。
【請求項２】
前記装置は、前記電動ポンプ（１０３）を、前記燃料アキュムレータ（１０２）における検出された実際圧と前記圧力設定値との間における差異に関連して調整するように構成されている、請求項１記載の燃料フィードシステム。
【請求項３】
前記装置は、前記電動ポンプ（１０３）の回転数を調整又は制御するために該電動ポンプ（１０３）に接続されている、請求項１又は２記載の燃料フィードシステム。
【請求項４】
前記電動ポンプ（１０３）は、前記燃料アキュムレータ（１０２）内において１００バールよりも高い圧力を準備するように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料フィードシステム。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料フィードシステム（１００）を運転する方法であって、
前記電動ポンプ（１０３）によって前記蓄圧器（１０６）内に燃料を圧送し、
前記電動ポンプ（１０３）における電流値を求め、
前記電動ポンプ（１０３）における電圧値を求め、
求められた電流値と求められた電圧値とに関連して、燃料アキュムレータ（１０２）における圧力に対する評価値を求め、
求められた評価値と、前記燃料アキュムレータ（１０２）における圧力に対する圧力設定値とに関連して、前記電動ポンプ（１０３）の回転数を調整又は制御することを特徴とする、燃料フィードシステムを運転する方法。
【請求項６】
前記燃料アキュムレータ（１０２）における実際圧を求め、
求められた実際圧と前記圧力設定値との間の差異を求め、
求められた差異に関連して前記電動ポンプ（１０３）の回転数を調整する、請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料フィードシステムを運転する装置及び方法に関する。本発明はさらに、特に自動車用の燃料フィードシステムに関する。
【０００２】
汎用の高圧ガソリン噴射システムは、電動機によって駆動されるポンプを有しており、このポンプは、ガソリンタンク内に配置されている。この電動ポンプは、内燃機関に取り付けられていてカム軸によって駆動される高圧ポンプに加えて、設けられている。電動ポンプはこのようなシステムにおいて、約５バールの圧力を準備するために構成されている。約２００バールまでの高圧は、内燃機関に取り付けられていてカム軸によって駆動されるポンプによって実現される。この場合には、噴射弁において準備される圧力を調整するアクティブな調量弁又は調圧弁を設ける必要がある。
【０００３】
燃料フィードシステムの簡単な調整もしくは制御を可能にする、燃料フィードシステムを運転する装置及び方法を提供することが望まれている。さらに、簡単に調整可能又は制御可能な燃料フィードシステムを提供することが望まれている。
【０００４】
本発明は、燃料フィードシステムを運転する方法及び対応する装置によって特徴付けられている。
【０００５】
本発明の態様によれば、燃料フィードシステムは、燃料タンクの内部に配置された電動ポンプを有している。この電動ポンプは、燃料を燃料タンクから燃料アキュムレータに圧送するように構成されている。電動ポンプの回転数は、燃料アキュムレータにおける圧力に対して予め設定された値、つまり圧力設定値に関連して調整又は制御される。
【０００６】
電動ポンプの回転数の調整もしくは制御によって、電動ポンプの圧送量を簡単に調整することができる。燃料アキュムレータにおける圧力に対する圧力設定値に関連して、電動ポンプには電気エネルギが供給され、これによって電動ポンプの回転数が調節される。その結果、圧送量ひいては準備される圧力が簡単に調節される。
【０００７】
ポンプは、例えば、単にパッシブな流入弁及び流出弁を有しているピストンポンプである。体積流量調整は、電動ポンプの可変の回転数によって調節されるので、アクティブな調量弁もしくは調圧弁は省くことができる。従って、燃料フィードシステム内には、燃料を燃料タンクから燃料アキュムレータに圧送するただ１つのポンプを準備するだけでよい。そして、カム軸によって駆動され、かつ例えば内燃機関に取り付けられている第２のポンプを、省くことができる。
【０００８】
電動ポンプは、そこから燃料を圧送することができる燃料タンク内に配置されている。これによって漏れを許容することができる。電動ポンプは、特に、２００バールまでの圧力を準備するように構成されている。電動ポンプは、特に、５０バール〜２５０バールの圧力を準備するように構成されている。燃料ポンプは例えば、燃料アキュムレータにおいて１００バールを上回る圧力を準備するように構成されている。
【０００９】
高圧を準備することができる電動ポンプによって、安価な燃料フィードシステムを実現することができる。それというのは、燃料をタンクから圧送するため及び高圧燃料を燃料アキュムレータにおいて準備するために、ただ１つのポンプしか設けられていないからである。さらに調量弁も不要である。さらにまた、電動ポンプの駆動装置は燃料タンクの内部において簡単に冷却することができる。
【００１０】
本発明の態様によれば、燃料タンク内における実際圧が求められる。求められた実際圧と圧力設定値との間における差異が、求められる。電動ポンプの回転数は、求められた差異に関連して調整される。
【００１１】
例えば、燃料アキュムレータにおける実際圧を求めるために、燃料アキュムレータには圧力センサが配置されている。この圧力センサは、燃料システムを運転する装置に接続されている。所望の圧力設定値と燃料アキュムレータにおける現在の実際圧との差異に関連して、電動ポンプには、多く又は少なく電気エネルギが供給され、その結果、電動ポンプの回転数、ひいては電動ポンプの体積流量が変化する。これによって実際圧は、圧力設定値へと調整される。
【００１２】
別の態様によれば、圧力設定値に関連して、電動ポンプに対する電流値が求められる。電動ポンプには、求められた電流値を有する電流が供給され、これによって電動ポンプの回転数が制御される。このようにすると、燃料アキュムレータにおける圧力センサを省くことができる。そしてこれにより、安価な燃料フィードシステムが可能になる。供給される電流はポンプの回転数に比例していて、さらにポンプの回転数は準備される圧力に比例しているので、電動ポンプの純然たる電流制御が可能である。従って、電動ポンプによって準備される圧力を、直接的に制御することができる。
【００１３】
別の態様によれば、電動ポンプにおける電流値が求められる。電動ポンプにおける電圧値が求められる。燃料フィードシステムにおける圧力に対する評価値は、求められた電流値と求められた電圧値とに関連して求められる。電動ポンプの回転数は、求められた評価値に関連して調整される。これによって、燃料アキュムレータにおける圧力センサを省くことができる。電動ポンプにおける電流と電圧とから、燃料アキュムレータにおける現在の実際圧に対する評価値が求められる。評価された実際圧と圧力設定値との差異に基づいて、例えば電動ポンプの回転数が調整され、その結果実際圧は、圧力設定値へと調整される。
【００１４】
別の態様によれば、燃料フィードシステムは、電動ポンプ及び燃料アキュムレータにそれぞれ液圧的に接続されている蓄圧器を有していて、この蓄圧器は、液圧的に見て電動ポンプと燃料アキュムレータとの間に配置されている。しかも蓄圧器は燃料タンクの内部に配置されている。蓄圧器は電動ポンプによって燃料をチャージされるので、例えばポンプは、蓄圧器が空もしくはほぼ空の場合に、ただアクティブに燃料を圧送するだけでよい。
【００１５】
これによって電動ポンプは運転時に例えば常にフルフィード状態で運転可能であり、しかしながらこのような電動ポンプの運転は、内燃機関の運転時間の一部に対してしか行われない。これによって、摩耗を減じる効果的な運転が可能になる。蓄圧器は、燃料アキュムレータのための圧力調整を安定化させる。さらに、特にストップ・スタート機能を備えた自動車では、内燃機関の頻繁なオン・オフ時にリザーブ燃料量を使用することができる。燃料タンクの内部に蓄圧器が配置されていることによって、原理的な漏れをタンク内における配置形態によって実現することができるので、蓄圧器の構造を単純にすることができる。このようにして可能な効果的な運転により、特にＣＯ2を低下させることができる。
【００１６】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明において、本発明のその他の利点、特徴及び態様について述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料フィードシステムの１実施形態を示す概略図である。
【図２】燃料フィードシステムの別の実施形態を示す概略図である。
【図３】１実施形態による電動ポンプの電流制御時における関連性を示す線図である。
【００１８】
図面において、同一の、同様な及び同じ作用を有するエレメントには、同一符号を使用することができる。
【００１９】
実施の形態の詳細な説明
図１には、燃料フィードシステム１００が略示されている。この燃料フィードシステム１００は、燃料タンク１０１を有している。この燃料タンク１０１内には、燃料、例えばガソリンが貯えられている。
【００２０】
燃料フィードシステム１００は、さらに電動ポンプ１０３を有している。この電動ポンプ１０３は、燃料１１１を燃料タンク１０１から圧送するように構成されている。
【００２１】
燃料フィードシステム１００は、さらに燃料アキュムレータ１０２を有している。この燃料アキュムレータ１０２は燃料タンク１０１の外に配置されている。燃料アキュムレータ１０２は電動ポンプ１０３と液圧的に接続されている。
【００２２】
燃料アキュムレータ１０２は運転時に、電動ポンプ１０３によって、燃料タンク１０１からの燃料１１１を満たされる。燃料アキュムレータ１０２から燃料は、例えば複数のインジェクタに導かれ、これらのインジェクタから内燃機関の燃焼室内に噴射される。燃料アキュムレータ１０２のために必要な燃料圧は、電動ポンプ１０３によって提供される。
【００２３】
燃料フィードシステム１００は、特に自動車に配置されていて、燃料を直噴式のガソリン機関に搬送するために働く。
【００２４】
電動ポンプ１０３は、電動機１０４及びポンプ本体１０５を有している。電動機１０４は、電動ポンプ１０３を駆動するために働く。例えば電動ポンプ１０３は、パッシブな流入弁及び流出弁を有するピストンポンプである。実施形態に応じて、電動機は、燃料タンクの外に配置されていてもよいし、又は少なくとも電動機が燃料と接触し得ないように、タンク１０１の内部に配置されていてもよく、このようになっていると、燃料との接触によって生ぜしめられるモータ１０４の損傷を回避することができる。
【００２５】
ポンプ本体１０５は、燃料管路を介して直接、燃料アキュムレータ１０２に接続されている。電動ポンプ１０３と燃料アキュムレータ１０２との間に、別のポンプは設けられていない。電動ポンプ１０３は、ガソリンの直噴のために必要な十分に高い圧力を燃料アキュムレータ１０２において準備できるように、構成されている。電動ポンプ１０３は、５０バールよりも高い燃料圧、特に１００バールよりも高い燃料圧、特に最低でも２００バールの燃料圧を準備できるように構成されている。
【００２６】
燃料フィードシステム１００は、アクティブな調量弁又は調圧弁を有していない。燃料アキュムレータ１０２における圧力は、電動ポンプ１０３の回転数の調整もしくは制御によって調節される。
【００２７】
燃料ポンプとして働く電動ポンプ１０３には、装置１０９が接続されている。この装置１０９は、電動ポンプ１０３の回転数を調整もしくは制御するように構成されている。装置１０９は、電動ポンプ１０３の回転数を、特に燃料アキュムレータ１０２に対して予め設定された圧力（設定圧と呼ぶ）に関連して調節する。燃料アキュムレータ１０２のための圧力は、例えば内燃機関の運転モードに関連して予め設定されている。燃料アキュムレータ１０２における圧力を、現在の圧力に比べて高めたい場合には、装置１０９は電動ポンプ１０３の高い回転数を調節する。そのために電動ポンプ１０３には例えば、より多くの電気エネルギが供給される。これによって電動ポンプ１０３の体積流量が増大し、ひいては燃料アキュムレータ１０２における圧力が高まる。相応に、燃料アキュムレータ１０２において低い圧力が設定される場合には、電動ポンプ１０３の回転数、ひいては体積流量は減じられる。電動ポンプ１０３から燃料アキュムレータ１０２に圧送される燃料量は、電動ポンプ１０３の回転数、ひいては供給される電気エネルギによって調節される。
【００２８】
種々様々な実施形態によれば、燃料アキュムレータ１０２内に圧力センサ１１０が設けられている。この圧力センサ１１０は、燃料アキュムレータ１０２における燃料の現在の実際圧を検出するように構成されている。圧力センサ１１０は、装置１０９に接続されている。圧力センサ１１０は、検出された実際圧を装置１０９に伝達する。
【００２９】
装置１０９は、検出された現在の実際圧を、燃料アキュムレータ１０２における圧力に対して予め設定された値（圧力設定値と呼ぶ）と比較するように構成されている。検出された燃料アキュムレータ１０２における実際圧が、圧力設定値と相違している場合、特に予め設定された許容範囲を超えて相違している場合には、装置１０９は電動ポンプ１０３を相応に後調整する。例えば装置１０９から調整信号が発信され、この調整信号は、検出された実際圧と圧力設定値との間の差に関連して、電動ポンプ１０３の回転数を調節する。
【００３０】
検出された実際圧が、圧力設定値よりも低い場合には、電動ポンプ１０３の回転数は装置１０９によって高められる。検出された実際圧が、圧力設定値よりも高い場合には、電動ポンプ１０３の回転数は装置１０９によって低減される。特に装置１０９によって調整信号が発せられ、これによって電動ポンプ１０３には、実際圧と圧力設定値との間における差に関連して、電気エネルギが供給される。
【００３１】
図２には、図１に示した燃料フィードシステム１００とは別の実施形態が略示されている。図１に示した実施形態とは異なり、図２に示した実施形態では燃料フィードシステム１００は圧力センサ１１０を有していない。さらに図２に示した実施形態による燃料フィードシステム１００は、図１の実施形態とは異なり、蓄圧器１０６を有している。この蓄圧器１０６は、別の実施形態によれば、図１に示した実施形態においても設けられている。
【００３２】
蓄圧器１０６は、燃料タンク１０１の内部に配置されている。蓄圧器１０６は、液圧的に電動ポンプ１０３及び燃料アキュムレータ１０２に接続されている。蓄圧器１０６は、電動ポンプ１０３の下流側において液圧的に電動ポンプ１０３と燃料アキュムレータ１０２との間に配置されている。
【００３３】
蓄圧器１０６は、図示の実施形態によれば、蓄圧器本体１０８とピストン１０７とを有している。ピストン１０７は蓄圧器本体１０８内に可動に配置されていて、例えばばねを用いて予荷重されている。電動ポンプ１０３から圧送される燃料は、蓄圧器１０６内に達し、ピストン１０７を蓄圧器本体１０８に対してばね力に抗して移動させる。蓄圧器１０６の漏れ、特にピストン１０７と蓄圧器本体１０８との間における漏れは、蓄圧器１０６が燃料タンク１０１内に配置されていることに基づいて、許容することができる。
【００３４】
電動ポンプ１０３が燃料を圧送する間に、蓄圧器１０６は電動ポンプ１０３によって燃料を満たされる。電動ポンプ１０３が停止されているか又は、必要とされるよりも僅かな燃料しか圧送しない場合には、蓄圧器１０６が燃料を燃料アキュムレータ１０２に送る。これによって、電動ポンプ１０３の停止中でも燃料アキュムレータ１０２における圧力を維持することが可能である。これによって、蓄圧器１０６を満たすために、電動ポンプ１０３を常にフルフィード状態で運転することが可能であり、かつ蓄圧器１０６が満たされている場合には、電動ポンプ１０３を停止することが可能である。
【００３５】
このようにして、燃料アキュムレータ１０２のための加圧された燃料は、蓄圧器１０６から提供される。これによって電動ポンプ１０３は、内燃機関の運転時間の一部だけ運転されることになり、ひいては電動ポンプ１０３を効果的にかつ摩耗を減じて運転することができる。さらに蓄圧器１０６は、燃料アキュムレータ１０２における圧力に対して安定して働き、圧力変動を補償する。ストップ・スタート機能を備えた自動車では、蓄圧器１０６における圧力リザーブを使用することができる。
【００３６】
電動ポンプ１０３の回転数は、この実施形態では圧力センサ１１０なしに、直接、電動ポンプ１０３に対する供給電流値によって制御される。
【００３７】
図３に示すように、電動ポンプ１０３のトルク及び電動ポンプ１０３の回転数ｎは、電動ポンプ１０３に供給される電流Ｉに比例している。電動ポンプ１０３のトルクもしくは回転数は、電動ポンプ１０３によって準備される圧力に比例している。電流Ｉと回転数ｎとの比は、設定圧に対して、例えばＰ１＝７０バールの圧力及びＰ２＝１２０バールの圧力に対して一定である。
【００３８】
従って、設定圧に関連して、例えば予め設定された特性マップを用いて、設定圧に対応する、電動ポンプ１０３に対する電流値を求めることができる。これによって、電動ポンプ１０３が生ぜしめる圧力を、装置１０９によって直接、電流により制御することができる。例えば、特性マップには、予め設定された１００バールの圧力に対しては、２０Ａの電流値が記憶されている。燃料アキュムレータ１０２のための設定圧が、例えば１００バールである場合、装置１０９によって相応の制御信号が発せられ、その結果、２０Ａの電流が電動ポンプ１０３に供給される。２０Ａの供給電流によって、電動ポンプ１０３の回転数は、燃料アキュムレータ１０２において約１００バールの圧力が形成されるように制御される。
【００３９】
別の実施形態によれば、電動ポンプ１０３は装置１０９によって圧力センサ１１０なしに調整され、この場合装置１０９は電動ポンプ１０３における電流値を求める。さらに装置１０９は、電動ポンプ１０３における電圧値を求める。装置１０９は、電流値と電圧値とから燃料アキュムレータ１０２における実際圧のための評価値を求めるように構成されている。装置１０９は、実際圧に対して求められた評価値を燃料アキュムレータ１０２における圧力設定値と比較し、特に差異を形成するように構成されている。電動ポンプ１０３の回転数は、装置１０９によって、求められた修正値に関連して、特に修正値と圧力設定値との差異に関連して調整される。
【００４０】
図２に示した実施形態との関連において説明した、圧力センサ１１０を使用しない電動ポンプ１０３の制御もしくは調整は、燃料フィードシステム１００が蓄圧器１０６を有していない別の実施形態においても行われる。
【００４１】
ガソリン直噴のために十分な圧力を燃料アキュムレータ１０２において準備するように構成された電動ポンプ１０３によって、ただ１つのポンプしか必要としないことに基づいて、燃料フィードシステム１００は安価である。予め設定された体積流量が電動ポンプ１０３によって準備されるように、電動ポンプ１０３の回転数を調整又は制御すべく構成された装置１０９によって、燃料フィードシステム１００の簡単な調整もしくは制御が可能になる。特に、追加的なアクティブな体積流量弁もしくは調圧弁は不要であり、これによって燃料フィードシステム１００は安価になる。電動ポンプの回転数と圧力と供給される電流とが互いに比例関係にあることによって、圧力センサ１１０を省くことができ、これによって安価な燃料フィードシステム１００が可能である。
【００４２】
燃料フィードシステム１００が蓄圧器１０６を有している実施形態によれば、燃料タンク１０１の内部における蓄圧器１０６内にリザーブ燃料量が準備されている。これによって、内燃機関及び電動ポンプ１０３の間欠的な効果的な運転が可能である。このことは特に、ストップ・スタート装置又はハイブリッドコンセプトを有する自動車のために好適である。電動ポンプ１０３の電動機１０４は、燃料タンク１０１の内部において比較的簡単に冷却される。電動機１０４は、燃料アキュムレータ１０２における圧力の圧力制御もしくは圧力調整のための装置１０９によって使用される。
【図１】
0005875700.tif 000002
【図２】
0005875700.tif 000003
【図３】
0005875700.tif 000004