(57)【要約】  本発明は、エアポンプの入口と出口との間に空気流をもたらすようにエアポンプに動作可能に連結されたアクチュエータを有する二次空気供給装置に関する。アクチュエータには、アクチュエータにパルス幅変調電圧を印加するパルス幅変調コントローラが動作可能に接続されている。パルス幅変調コントローラは、アクチュエータが起動される時に初期突入電流を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアポンプであって、前記エアポンプの入口と出口との間の空気流をもたらすように動作可能であるエアポンプと、
前記エアポンプを作動させるように動作可能であるアクチュエータと、
前記アクチュエータに動作可能に接続され、前記アクチュエータにパルス幅変調電圧を印加するパルス幅変調コントローラと、
を具備する、二次空気供給装置。
【請求項２】
前記パルス幅変調コントローラが前記エアポンプに取り付けられている、請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項３】
前記パルス幅変調コントローラに結合されたポンプリレーをさらに具備し、前記ポンプリレーが前記アクチュエータへの電圧を切り替える、請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項４】
前記エアポンプの前記出口に動作可能に連結されたバルブと、
前記パルス幅変調コントローラと前記ポンプリレーとに結合されたバルブリレーであって、前記バルブの起動を制御するバルブリレーと、
をさらに具備する、請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項５】
前記パルス幅変調コントローラが半導体素子である、請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項６】
前記アクチュエータが起動される時に初期突入電流が制御される、請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項７】
前記突入電流が、好ましくは１５０アンペア以下まで制限される、請求項６に記載の二次空気供給装置。
【請求項８】
前記パルス幅変調コントローラによって印加される電圧が、電子制御ユニットによって制御される、請求項１に記載の二次空気供給装置。
【請求項９】
電子制御ユニットと、
前記電子制御ユニットに接続されたポンプリレーと、
前記ポンプリレーに接続されたパルス幅変調コントローラと、
前記パルス幅変調コントローラに接続されたバッテリと、
アクチュエータによって作動するエアポンプと、
前記ポンプリレーと前記パルス幅変調コントローラとに結合されたバルブリレーと、
前記バルブリレーに動作可能に連結されたバルブと、
を具備する、電流制限装置。
【請求項１０】
前記パルス幅変調コントローラが半導体素子である、請求項９に記載の電流制限装置。
【請求項１１】
前記パルス幅変調コントローラが、前記エアポンプの上部に取り付けられる、請求項９に記載の電流制限装置。
【請求項１２】
前記パルス幅変調コントローラがアクチュエータに組み込まれ、前記アクチュエータが前記エアポンプを作動させる、請求項９に記載の電流制限装置。
【請求項１３】
前記パルス幅変調コントローラが、前記アクチュエータにパルス幅変調電圧を印加する、請求項９に記載の電流制限装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータが起動される時に初期突入電流が制御される、請求項９に記載の電流制限装置。
【請求項１５】
前記突入電流が、好ましくは１５０アンペア以下まで制限される、請求項１４に記載の電流制限装置。
【請求項１６】
前記バルブリレーが前記バルブの位置を可変制御する、請求項９に記載の電流制限装置。
【請求項１７】
エアポンプであって、前記エアポンプの入口と出口との間の空気流をもたらすように動作可能であるエアポンプと、
前記エアポンプを作動させるように動作可能であるアクチュエータと、
前記アクチュエータに動作可能に接続され、前記アクチュエータにパルス幅変調電圧を印加するパルス幅変調コントローラであって、半導体素子であるパルス幅変調コントローラと、
前記パルス幅変調コントローラに動作可能に接続されるポンプリレーであって、電子制御ユニットが前記ポンプリレーを制御し、前記ポンプリレーが前記アクチュエータへの電流を切り替える、ポンプリレーと、
前記エアポンプの前記出口に動作可能に連結され、エンジンの排気マニホルドへの空気の流れを制御するバルブと、
前記パルス幅変調コントローラと前記ポンプリレーとに結合されたバルブリレーであって、前記バルブの起動を制御するバルブリレーと、
を具備する、二次空気供給装置。
【請求項１８】
前記パルス幅変調コントローラが、前記アクチュエータに結合されるかまたは一体化される、請求項１７に記載の二次空気供給装置。
【請求項１９】
前記パルス幅変調コントローラが、前記エアポンプに結合されるかまたは一体化される、請求項１７に記載の二次空気供給装置。
【請求項２０】
前記アクチュエータが起動される時、初期突入電流が制御される、請求項１７に記載の二次空気供給装置。
【請求項２１】
前記突入電流が、好ましくは１５０アンペア以下まで制限される、請求項２０に記載の二次空気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００７年３月２７日に出願された米国仮特許出願第６０／９２０，１６１号明細書の利益を主張するＰＣＴ国際出願である。上記出願の開示内容は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、車両の二次空気供給システム用の電流制限装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
エンジンが冷間始動状態になる時、二次空気供給器を用いてエンジンの排気マニホルド内に空気を噴射することができる。これにより、排気ガスに酸素が導入され、過剰な炭化水素を燃焼させることができる。これはまた、触媒コンバータがより短時間で最適な温度に達するのにも役立つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次空気供給器を使用することにより、冷間始動状態から最初にエアポンプのアクチュエータに通電される時に、アクチュエータに電流サージがもたらされる可能性がある。この電力サージは、突入電流として知られている。アクチュエータへの突入電流のサージにより、車両電気系統に望ましくない状態がもたらされる可能性がある。したがって、二次空気供給器のアクチュエータが、突入電流を制御するパルス幅変調コントローラに動作可能に接続される、電流制限機構を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、エアポンプの入口と出口との間に空気流をもたらすようにエアポンプに動作可能に連結されたアクチュエータを有する二次空気供給装置に関する。アクチュエータには、アクチュエータにパルス幅変調電圧を印加するパルス幅変調コントローラが動作可能に接続されている。パルス幅変調コントローラは、アクチュエータが起動される時に初期突入電流を制御する。
【０００６】
本発明の適用可能性のさらなる領域は、以下に提供するさらなる説明から明らかとなろう。詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、単に例示の目的であるように意図されており、本発明の範囲を限定するようには意図されていない、ということが理解されるべきである。
【０００７】
本発明は、詳細な説明および添付図面からより完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】パルス幅変調コントローラが遠隔に接続されている二次空気供給装置の斜視図である。
【図２】パルス幅変調コントローラがエアポンプに取り付けられている二次空気供給装置の斜視図である。
【図３】パルス幅変調コントローラがアクチュエータ内に組み込まれている二次空気供給装置の組立分解図である。
【図４】電流制限装置を示す概略図である。
【図５ａ】パルス幅変調が適用されない場合に突入電流を含むことを示す折れ線グラフである。
【図５ｂ】二次空気供給装置のアクチュエータがパルス幅変調コントローラに動作可能に接続されている場合に制御される電流を示す折れ線グラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
好ましい実施形態の以下の説明は、本質的に単に例示的なものであり、本発明、その適用または使用を限定するものでは決してない。
【００１０】
概して図１〜図４を参照すると、二次空気供給装置が全体として１０で示されており、そこでは、全体として１２で示すアクチュエータが、電流を受け取り、全体として１４で示すエアポンプに動作可能に連結されている。アクチュエータ１２は、ケーシング１６によって覆われており、ケーシング１６は、エアポンプ１４のハウジング１８に連結されている。エアポンプ１４は、入口２０および出口２２を有しており、そこで空気がそれぞれエアポンプ１４内に流れ込みかつそこから流れ出る。
【００１１】
アクチュエータ１２は、エアポンプ１４を作動させ、それにより、インペラ２４が回転して、空気が入口２０および出口２２に流れるようにする。しかしながら、インペラ２４の代替物としてポンプファンまたは他の機構を使用することができる、ということが理解される。
【００１２】
パルス幅変調コントローラ２６がバッテリ２８に接続されており、バッテリ２８からエネルギーを受け取る。しかしながら、いかなる従来のエネルギー源を使用することも可能である、ということが理解される。パルス幅変調コントローラ２６は、アクチュエータ１２に動作可能に接続されており、アクチュエータ１２に印加される電圧の量を制御する。エアポンプ１４によって生成される空気流は、パルス幅変調コントローラ２６によってアクチュエータ１２に印加される電圧の量に対応する。アクチュエータ１２が最初に起動される時に、アクチュエータ１２にもたらされる突入電流を、１５０アンペア以下まで制御することができる。しかしながら、電流範囲は、特定の用途の必要に応じて異なることが可能である。
【００１３】
ポンプリレー３０が、パルス幅変調コントローラ２６に結合されるかまたは一体化されており、アクチュエータ１２に動作可能に連結されている。ポンプリレー３０は、電子制御ユニット３２から信号を受け取り、アクチュエータ１２に対する電圧の印加および電流の流れを可能にするオン／オフスイッチとして作用する。しかしながら、パルス幅変調コントローラ２６がアクチュエータ１２に印加される電圧の量を制御するために、ポンプリレー３０が存在することは必須ではない。
【００１４】
図４に示すように、エアポンプ１４の出口２２に、エンジンの排気マニホルド３６への空気の流れを制御するバルブ３４が、動作可能に連結されている。バルブリレー３８がバルブ３４に動作可能に連結されており、バルブ３４を作動させるオン／オフスイッチとして作用する。バルブリレー３８を、パルス幅変調コントローラ２６およびポンプリレー３０に結合することができる（全体として４０で示す）が、バルブリレー３８はバルブ３４の起動を制御する。
【００１５】
図１を参照すると、１つの二次空気供給装置１０は、二次空気供給器４２から遠隔に位置するパルス幅変調コントローラ２６を有している。バッテリ２８からの電流が、接続を介してパルス幅変調コントローラ２６に流れる。パルス幅変調コントローラ２６は、ポンプリレー３０を介してかまたは直接、パルス幅変調電圧をアクチュエータ１２に印加する。アクチュエータ１２は、エアポンプ１４を作動させて、空気が入口２０および出口２２をそれぞれ流れるようにする。
【００１６】
パルス幅変調コントローラ２６およびポンプリレー３０を、二次空気供給器４２から遠隔に位置する電子制御ユニット３２に選択的に結合するかまたは一体化することができる。パルス幅変調コントローラ２６は、ポンプリレー３０を介してかまたは直接、パルス幅変調電圧をアクチュエータ１２に印加する。
【００１７】
図２を参照すると、別の二次空気供給装置１０は、エアポンプ１４のカバー４６の上部に接続された半導体素子としてのパルス幅変調コントローラ２６を有している。しかしながら、パルス幅変調コントローラ２６を、二次空気供給装置１０の外側のいずれの場所に接続することも可能である、ということが理解される。バッテリ２８からの電流は、接続を介してパルス幅変調コントローラ２６に流れる。パルス幅変調コントローラ２６は、ポンプリレー３０を介してかまたは直接、パルス幅変調電圧をアクチュエータ１２に印加する。
【００１８】
図３を参照すると、二次空気供給装置１０のさらに別の代替形態が示されており、そこでは、パルス幅変調コントローラ２６はアクチュエータ１２に結合されるかまたは一体化されている。しかしながら、パルス幅変調コントローラ２６を、二次空気供給器４２内のいずれの場所に組み込むことも可能である、ということが理解される。アクチュエータ１２は、エアポンプ１４の入口２０と出口２２との間に空気流をもたらすようにエアポンプ１４に動作可能に連結されている。エアポンプ１４のハウジング１８は、インペラ２４を収容し、電気ポート４８を有している。出口２２を有する下流室５０が、ハウジング１８に連結されており、粒子フィルタ５２を収容している。入口２０を有するカバー４６が、下流室５０に連結されている。空気は、それぞれエアポンプ１４の入口２０に入りかつ出口２２から出るように流れる。
【００１９】
バッテリは、電気ポート４８を介して電流をパルス幅変調コントローラ２６に供給する。パルス幅変調コントローラ２６は、アクチュエータ１２に動作可能に接続されており、アクチュエータ１２に印加される電圧を直接制御する。しかしながら、ポンプリレーを、パルス幅変調コントローラ２６に結合するかまたは一体化することができ、その場合、パルス幅変調コントローラ２６は、ポンプリレーを介してパルス幅変調電圧をアクチュエータ１２に印加する、ということが理解される。
【００２０】
図４を参照すると、バルブリレー３８を有する二次空気供給装置１０の概略図が示されている。電子制御ユニット３２によって制御される電流が、接続を介して、パルス幅変調コントローラ２６に結合されるかまたは一体化されるポンプリレー３０に流れる。パルス幅変調コントローラ２６は、ポンプリレー３０を介してかまたは直接、全体として１２で示すアクチュエータにパルス幅変調電圧を印加する。アクチュエータ１２は、全体として１４で示すエアポンプを作動させ、それにより、インペラが回転し、空気が入口および出口２２にそれぞれ流れるようにする。バルブリレー３８がバルブ３４に動作可能に連結されており、バルブ３４を作動させエンジンの排気マニホルド３６への空気流を制御するオン／オフスイッチとして作用する。バルブリレー３８をパルス幅変調コントローラ２６およびポンプリレー３０に結合することができる（全体として４０で示す）が、バルブリレー３８はバルブ３４の起動を制御する。
【００２１】
図５ａを参照すると、グラフは、エアポンプが、完全な流れが達成されるまで、最初にエンジンの冷間始動状態で起動される場合の、その起動により発生した突入電流を示している。線５４は、突入電流が１５０アンペアを超えている好ましくない状態を示し、パルス幅変調コントローラは使用されていない。
【００２２】
図５ｂを参照すると、線５６は、パルス幅変調コントローラを用いてパルス幅変調電圧を二次空気供給器のアクチュエータに印加した場合の、１５０アンペア以下まで制御された突入電流を示している。突入電流を、１５０アンペア以下まで制御することができる。しかしながら、アクチュエータが最初に通電される時、所定のアンペアは特定の用途の必要に応じて異なることが可能である。
【００２３】
本発明の説明は、本質的に単に例示的なものであり、したがって、本発明の要旨から逸脱しない変形は、本発明の範囲内にあるように意図されている。こうした変形は、本発明の精神および範囲から逸脱するものとみなされるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【国際調査報告】
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