JP2002537513A - ガソリン直接噴射のための可変出力ポンプ - Google Patents

ガソリン直接噴射のための可変出力ポンプ

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Abstract

(57)【要約】 電子的エンジン管理ユニットは、エンジンの各々のサイクルに於いてある定められた間隔で、各々のインジェクタを、個別に、或る選択された異なる時間にて作動するための手段を含む。高圧吐出通路を有する高圧燃料供給ポンプは、コモンレールと低圧フィード燃料吸入通路とへ流体的に接続されている。制御サブシステムは、噴射イベントとその次の噴射イベントとの間のポンプの吐出圧を、コモンレールへ送るのではなく、低圧にて流れがポンプ内を再循環するようポンプの吐出流を迂回させることによって制御する。このことは、好ましくは、低圧フィード燃料吸入通路へ流体的に接続された吸入制御通路、高圧吐出通路へ流体的に接続された吐出制御通路及び吐出制御通路とコモンレールとの間にありコモンレールへ向かって開く高圧吐出通路内の逆止弁とによって達成される。制御弁が吸入制御通路と吐出制御通路とへ流体的に接続され、スイッチ手段が各々のインジェクタを作動するための手段と関連付けられている。ポンプの吐出が各々のインジェクタの作動の直前に制御回路を通過する間に、液圧回路は、実質的に閉じられ、これにより、ポンプ出力圧が保持圧から高圧まで上昇する。ポンプ出力圧が高圧に達するとインジェクタが作動される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料ポンプ、特に、内燃エンジンへの噴射のための高圧にて燃料を
供給する形式の燃料ポンプに係る。
【０００２】 典型的なガソリン直接噴射システムは、例えば、ＩＤＩ若しくはＤＩディーゼ
ル燃料噴射システムに比べて、実質的に低い圧力レベルにて動作する。高圧ポン
プを作動するのに必要なエネルギー量は、全エネルギーバランスに於いては僅か
である。しかしながら、定出力のポンプを用いて変動する燃料要求を受けるシス
テムに於いては、使用されない加圧された燃料の全ては、低圧回路へ戻されなけ
ればならない。燃料を加圧するために初めに用いられた相当量のエネルギーは、
その後、熱エネルギーへ変換され、散逸されらければならない。比較的穏やかな
熱の排気（２００−５００ワット）であっても、燃料の温度を上昇することなり
（特にもし燃料タンクが部分的にのみ満たされている場合）、このことは、典型
的なガソリン燃料の低い蒸気圧に起因する既に深刻となっている問題を、更に悪
化することとなる。このことから、可変出力の高圧供給ポンプが強く望まれてい
る。
【０００３】 更に、典型的なガソリンエンジンの速度レンジは、ディーゼルエンジンのそれ
よりも実質的に広い（例えばアイドリング時の５００rpmから定格速度の７００
０rpmまで）。ポンプ圧力が可変であれば、任意のエンジン速度にて噴射率を最
適化することが容易となろう。
【０００４】 直接噴射ガソリン供給ポンプのための幾つかの構成が、「ガソリンコモンレー
ルのための供給ポンプ」として１９９８年２月２７日付出願の米国特許出願第０
９／０３１，８５９号に示されており、その開示はここに於いて参照により組み
込まれる。本発明は、前記の出願に示されている実施態様の一つ若しくはそれ以
上、及びそのバリエーションに於いて実行するのに特に適したものとして考える
ことができる。
【０００５】
【発明の概要】
本発明によれば、高圧ポンプは、可変の出力及びポンプ圧の調節の双方を提供
する。第一の制御レベル（グロスモジュレーション）に於いて、ポンプは、必要
とされる場合以外、高圧ポンプ作動を行わない。第二の制御レベル（マイクロモ
ジュレーション）に於いては、少なくとも、電気的に作動される、例えば比例ソ
レノイドの作動の周波数が、必要な平均の高圧を生成するポンプパルスとして表
される。
【０００６】 本発明は、コモンレールへの高圧供給ポンプを有するコモンレールガソリン燃
料噴射システムを制御するための方法であって、噴射イベントとその次の噴射イ
ベントとの間に於いて（以下、「噴射イベント間」とする。）、レール圧力より
も低い圧力にてポンプを通してポンプ吐出流を再循環させること、及び、次の噴
射イベントの直前にコモンレールへの吐出流を回復することを含む改良点を有す
る方法として概ね考えることができる。
【０００７】 本発明は、内燃エンジンのためのガソリン燃料噴射システムであって、複数の
エンジンシリンダの各々へ燃料を分配するための複数のインジェクタと、全ての
インジェクタを同じ高圧燃料の供給に曝すべく全てのインジェクタに流体的に連
通したコモンレール導管とを有するシステムに於いてよりよく理解されるであろ
う。電子的エンジン管理ユニットは、エンジンの各々のサイクルに於いてある定
められた間隔にて、各々のインジェクタを、個別に、或る選択された異なる時間
にて作動するための手段を含む。高圧吐出通路を有する高圧燃料供給ポンプは、
コモンレールと低圧フィード燃料吸入通路とへ流体的に接続されている。制御サ
ブシステムは、噴射イベントとその次の噴射イベントとの間のポンプの吐出圧を
、コモンレールへ送るのではなく、低圧にて流れがポンプ内を再循環するようポ
ンプの吐出流を迂回させることによって制御する。このことは、好ましくは、低
圧フィード燃料吸入通路へ流体的に接続された吸入制御通路、高圧吐出通路へ流
体的に接続された吐出制御通路及び吐出制御通路とコモンレールとの間にありコ
モンレールへ向かって開く高圧吐出通路内の逆止弁とによって達成される。制御
弁が吸入制御通路と吐出制御通路とへ流体的に接続され、スイッチ手段が各々の
インジェクタを作動するための手段と関連付けられ、制御弁を、吐出制御通路か
ら吸入制御通路を実質的に分離するための実質的に閉じた位置と吸入制御通路を
吐出制御通路へ開くための実質的に開いた位置との間にて制御する。
【０００８】 また、本発明は、内燃エンジンのための高圧コモンレール直接ガソリン噴射シ
ステムの作動を制御するための方法であって、低圧にてフィード燃料を受け入れ
且つコモンレールへ高圧燃料を配給するべく開く逆止弁へ高圧にて燃料を吐出す
る高圧燃料ポンプを連続的に作動することを含む方法として考えることができる
。続いて、各々のインジェクタが作動され、各々のインジェクタの作動の後、液
圧制御回路が逆止弁の上流にて開き、これにより、ポンプの吐出が、逆止弁では
なく、制御回路を、高圧から該高圧とフィード圧との間の或る保持圧まで低減さ
れる圧力にて通ることとなる。ポンプの吐出が制御回路を通過する間であって各
々のインジェクタの作動の直前に、液圧回路は、実質的に閉じられ、これにより
、ポンプ出力圧が保持圧から高圧まで上昇する。ポンプ出力圧が高圧に達すると
インジェクタが作動される。
【０００９】
【好ましい実施態様の説明】
本発明の好ましい実施態様は添付の図面により以下に説明される。
【００１０】 図１に示されている模式図によれば、ガソリンは、比較的低い圧力（５バール
以下、典型的には２−４バール）にて、燃料タンク１４から高圧燃料供給ポンプ
１８へ電気的フィードポンプ１２によってフィードライン３４と燃料フィルタ１
６を介して供給される。高圧ポンプ１８から、ガソリンは、コモンレール２０へ
供給され、レール２０から個々のインジェクタ２２ａ−２２ｄへ送られる。本発
明によれば、内部液圧回路２６内に於ける制御弁２８がポンプの吐出流の圧力を
迂回し調節することによりポンプ１８の瞬間的な吐出圧力を制御する。
【００１１】 図１に示されている液圧回路２６の実施態様に於いて、ピストン３０と関連す
るばね５２とがボール５０に偏倚力を与え、ポンプ吸入通路３６、吸入制御通路
４０及び第一の枝通路４４の側と、ポンプ吐出通路３８及び吐出制御通路４２の
側との流れを遮る。オリフィス４８が吐出制御通路４２から第二の枝通路４６へ
の流体的な連通を提供し、第二の枝通路４６は、ピストン３０内の制御チャンバ
３２に流体的に連通する。弁２８は、好ましくは比例制御弁であり、弁が完全に
閉じられると弁座５５を圧迫する弁表面を有する弁部材５４を有している。好ま
しいソレノイド形式の弁作動部５６によって、弁部材５４は、通常は開いており
、ソレノイドが付勢されると閉鎖する。ソレノイドの付勢の時期及び期間は、信
号通路６０を介してエンジン管理システム（例えば電子制御ユニットＥＣＵ５８
）によって制御される。このような制御に於いては、弁部材５４が弁座５５に向
って移動し或いはそこから離れる移動量（即ち、弁ストローク）を制御すること
が含まれ、かかる距離は、比例制御弁が採用される場合に調節可能である。
【００１２】 また、ＥＣＵ５８は、信号線６２ａ−６２ｄを介してインジェクタ２２ａ−２
２ｄの各々に関連したソレノイド６４ａ−６４ｄを制御する。各々の噴射イベン
トは、少なくとも開始及び期間に関して制御される。
【００１３】 噴射イベント間に於いて、比例ソレノイド弁は、実質的に開かれている（完全
に又は幾分か低減されたデューティサイクルにて消勢されている）。制御チャン
バ３２に於ける圧力は低くなり、高圧ポンプにより移送される燃料の全ては、フ
ィード圧力よりも高いがレールへの吐出のための高圧よりも低いある低減された
圧力レベルにてポンプ内部を再循環されることとなる。図１の実施態様に於いて
、噴射イベント間のこの保持圧力は、主として、ピストンの戻しばね５２の予荷
重及び制御チャンバ内の背圧に依存することとなる。フィード燃料の低い圧力は
、約５バール以下であり、定常状態作動中に於ける高圧は、約１００バール以上
であり、保持圧力は、好ましくは、約１０−３０バールの範囲である。これらの
三つの圧力の領域は、図２に於いて、種々の流路に於ける、三つの異なる線の密
度から理解されるであろう。
【００１４】 弁の実質的な閉鎖又は実質的な開放により、弁座に沿った制御回路を通る燃料
の流通抵抗が、各々、増大又は低減する。流通抵抗は、弁座５５からの弁部材５
４の隙間及びその隙間の変化の周波数のうちの少なくとも一つを変動することに
より制御される。弁が実質的に閉じられると、その空間がなくなり、流通抵抗は
実質的に無限大となり弁座に沿った流れがなくなる。弁が実質的に閉じられると
、０でない最小の隙間が維持され、制御回路のその他の部分よりも高い抵抗が提
供されるが、弁座に沿ってある低い流れが許される。
【００１５】 また図１の回路２６に於けるピストンは任意であることは理解されるべきであ
るが、そのピストンは、最小圧力調節器として機能し、正のトルクと、コモンレ
ールのための「リンプホーム（limp home）」圧力（燃料供給システムの故障時
において車両を低速にて移動するために維持される圧力）を提供する。
【００１６】 図４は、図１に示されているシステムの定常状態作動に於けるエンジンの回転
若しくはクランク角７４に対応するスケールに沿ったレール圧力、供給ポンプ吐
出圧力、燃料インジェクタ作動若しくは指令信号、及び比例制御弁の付勢若しく
は指令信号の挙動を示している。望ましい噴射の開始の少し前（位相シフト６６
参照）、比例ソレノイド弁のデューティサイクル６８は、ベース若しくは最小レ
ベル７０の上方に増大され、実質的に弁部材を閉鎖する。ピストンの制御チャン
バ３２内の圧力は、制御オリフィス４８を通して供給される燃料が比例弁の弁座
５５に沿った制御チャンバ３２を離れる燃料量より多くなると共に増大すること
となる。ピストンを変位し比例弁を通る流れを閉鎖若しくは制限するのに必要な
燃料量は幾分か少ないので圧力の増大は漸進的である。レールのための望ましい
圧力レベルが到達された少し後に２２ｂの如きインジェクタの何れかがオンに切
換えられ、ガソリンが指定されたエンジンシリンダ内へ移送される。噴射イベン
トの終りに於いて、インジェクタソレノイド６４ｂと比例弁ソレノイド５６が同
時にオフに切換えられ、ポンプ圧が低減されることとなる。
【００１７】 図４は、ソレノイド弁５６が噴射の終りの時点に於いて完全に閉じられるので
はなく、低いデューティ比サイクルに維持され、その後に続く保持圧力を達成す
ることを助けるようになっている制御態様を示す。図５は、噴射イベントの終り
に於いて完全にソレノイドが消勢されるもう一つの実施態様を示している。
【００１８】 図４及び図５の双方に於いて、制御弁がインジェクタの動作の前に実質的に開
いた状態から実質的に閉じた状態へ移動し始め、制御弁がそのインジェクタの作
動中に於いては実質的に閉じた状態に維持され、インジェクタの消勢と同時に実
質的に開いた状態に戻り、そのままの状態となることが理解される。エンジンの
アイドリング速度より上の定常状態の作動中に於いては、噴射は、ある規則的な
時間間隔にて各々始まる離散的なイベントであり、各々のイベントは、規則的な
時間間隔の約半分より長くない同一の期間を有する。各々の噴射イベントは、独
自の保持圧力の間隔及びそれに関連する制御弁作動イベントを有し、各々の噴射
イベントは、それに関連する独自の高圧ポンピング期間を有する。各々の制御弁
作動イベントと各々の高圧ポンピング期間は、関連する噴射イベントの期間より
も長い期間を有する。噴射イベントと、制御弁作動と、高圧ポンピング期間とは
、全て実質的に同時に終了する。
【００１９】 高圧ポンプ１８とレール２０が逆止弁２４によって分離され、噴射イベント間
には燃料のための指令がないので、レール内の圧力はほぼ一定に保たれることと
なる。しかしながら、レールは、相当量の燃料を保持するための容量を有してい
ない。望ましい圧力が低減されたとしても、インジェクタが開くとすぐに圧力が
瞬間的に降下し、増大用ピストンの制御チャンバに於ける低減された圧力にて決
定される、より低い圧力レベルにて噴射が生ずることとなる。本発明の主な利点
は、噴射イベント間に於いて常に或る最少のポンプ圧力が存在し、噴射に先立っ
て圧力が漸進的に増大することである。その結果、トルクの戻し若しくは零交差
がなくなることとなる。従って、ポンプ作動は、非常にスムースで静かになる。
【００２０】 比例ソレノイド弁２８の応答は、比較的遅いが、このことは、適当な位相シフ
ト６６及び弁部材５４の作動周波数を選択することにより補償することができる
。比較的長い位相シフトであっても、７２にて示されている如く常に或る正味の
エネルギーを節約することとなる。比例ソレノイド弁は、比較的廉価であり、開
モードに於いて正確に制御することができる。
【００２１】 図６のシステム７６に於いて示されている如く、より速い応答をする液圧回路
７８が望ましい場合には、インジェクタ（外部）若しくはインジェクタの如き高
速ソレノイド切換弁（内部）８４が、図１の弁２８の代わりに用いることができ
る。かかる弁８４は、環状チャンバ９４によって吸入制御通路８０若しくは吐出
制御通路８２の一方に流体的に連通する中空の本体９０と、本体内の孔９２と、
本体内にて移動可能でありソレノイド８８が作動すると孔を開閉するニードル弁
部材８６とを含み、吸入制御通路若しくは吐出制御通路のうちの他方は孔へ開か
れる。そして、噴射イベント間の低減された圧力は、かかる切換弁を横切る圧力
降下、又は、切換弁の下流に直列に装備することのできる圧力制限弁（図示せず
）に依存することとなる。
【００２２】 図７は、調節されていないポンプと、本発明により調節されるポンプのパワー
要求の例を示す。図７に示されている理論的なエネルギーの節約は、或るパワー
がソレノイド弁を動作するために必要となるため低減されることとなるが、依然
として正味の正のエネルギの利得が存在する。より重要なことは、ソレノイドを
動作するために用いられるエネルギは、ほんの僅かにガソリンの温度を増大する
だけであるということである。このことは、本発明の主要な目的であり、システ
ムが低圧の燃料の戻し或いはまた燃料クーラーを必要とすることなく作動が可能
となる。出力調節が必要とされる場合、いかなる制御システム（圧力調整弁、レ
ールに於けるソレノイドスピル弁、偏心性変更機構など）が用いられているかに
よらず、燃料流及び力（圧力）のレベルに基づいて常にエネルギの損失が存在す
る。一つの例外は、吸入計量であるが、このシステムは、不正確に過ぎ、遅過ぎ
るようであり、大きな音響雑音を発生する。
【００２３】 好ましい実施態様９６及び９６′の模式図が、図８及び図１０に示されており
、作動の好ましいモードの模式図が図９に示されている。図１０に於けるプライ
ム付き符号は、図８に於けるプライムのない対応する部位に対応し、便宜上プラ
イムの付いていないものについて言及することとする。図１１及び１２は、米国
特許出願０９／０３１，８５９に記載されている如きものと同様の構成のハード
ウェアの例を示す。本発明を例示するのに必要なポンプ２００の特徴だけをここ
において説明する。前記出願の開示は、更に詳細が望まれる場合に言及されるも
のとする。
【００２４】 ポンプの高圧出力の時期は、ソレノイド弁１０４によって直接制御される。ソ
レノイドがオフである時間に於いて、ばね１１６は、弁ニードル１０６を孔１１
２及び関連する弁座部に対し偏倚し、吐出制御通路１０２からの流れを制限する
。このことにより、噴射イベント間のポンプ圧力を決定する。圧力は、好ましく
は、１０−３０バールの間にて維持される。この圧力は、如何なる与えられた時
間に於いてもトルクの戻しがないことを補償し、圧力制御回路に於いて問題（圧
力トランスデューサの故障、圧力制御弁の故障若しくは断線等）がある場合にエ
ンジンの「リンプホーム」作動のために用いることができる。別の態様として、
ばね１１６がばね及びボール弁１１８などに置き換えられて、図１０に示されて
いる如く等価な予荷重にて弁部材を弁座へ偏倚するために置き換えられる。この
実施態様に於いて、バイパス通路１２０は、ポンプ吸入通路３６を逆止弁２４の
下流のコモンレール２０に流体的に接続する。逆止弁１２２の如き手段が、コモ
ンレールに於ける圧力が最大の許容限界を超えたときを除いてバイパス通路１２
０内の流れを阻止するべく同通路内に設けられる。このことにより、機械的な問
題若しくは熱膨張などによって生ずるレール内に於ける圧力の増大が抑制される
。
【００２５】 弁体１１０の孔１１２は、吐出制御通路１０２へ開かれ、ニードル部材１０６
を囲繞する弁体内の空間１１４が吸入制御通路１００へ開かれている。圧力制御
ソレノイド１０８は、燃料インジェクタの何れかが作動される少し前に付勢され
、これにより非常に速いポンプ圧力の増大を生ずる。噴射は、高圧ポンピング相
中に生ずる。そして、ばね（１１６、１１８）及びソレノイドの力が瞬間的なポ
ンプ圧力を定める。液圧回路９８の有効な流通抵抗及びそのためのポンプの吐出
圧力に於ける効果は、ストロークの周波数及び機関を制御することによって、或
る与えられたデューティサイクル（弁部材ストローク）に於いて制御することが
できる。
【００２６】 図９に於いて、第一の二つの弁の指令の各々は、対応する第一の二つのインジ
ェクタの指令の間隔よりも僅かに長い時間間隔に亙って１０の等しく時間の定め
られた離散的な開放及び閉鎖ストロークを含む。第二の二つの弁指令は、各々対
応する第二の二つのインジェクタ指令の間隔よりも僅かに長い時間間隔に亙って
六つの等しく時間の定められた離散的な開放及び閉鎖ストロークを含む。閉鎖の
数及び後の弁指令についての各々の閉鎖の期間の双方は、後の弁指令についての
閉鎖の数及び各々の閉鎖の期間よりも小さな強度である。デューティサイクルが
高ければ高い程高いポンプ圧力を意味し、その逆も同様である。かくして、その
インジェクタ指令、関連するレールへのポンプ吐出圧及びレール圧は、本発明の
好ましい制御回路を用いて非常に柔軟に且つ正確に調節されることとなる。
【００２７】 しかしながら、その場合に於いて、燃料の要求が存在せず逆止弁がレールをポ
ンプ回路から分離しているのでレール内の圧力はほぼ一定のままとなる。
【００２８】 そして、ポンプにより移送される燃料の全ては、低い圧力レベルにてポンプハ
ウジング内に再循環される。ポンプは、再循環の延長された期間であっても比較
的冷たいままである。全てのポンプチャンバが常に完全に満たされているので、
圧力の増大は、ほぼ瞬間的である。一定の圧力変動にも拘らずポンプの作動は、
全ての速度に於いて非常に静かのままである。
【００２９】 ポンプ２００は、ハウジング２０２（本体及びカバーの如き二つ若しくはそれ
以上の構成要素からなっていてよい）を有する。駆動シャフト２０４がハウジン
グを貫通し、ハウジング内の空洞内に配置される偏心部２０６を担持する。複数
の放射方向に向けられたポンププランジャ２０８が、偏心部が回転すると共に放
射方向に往復動するべく摺動シュー２１２及び作動リング２１４を介して接続さ
れる。低圧にてフィード燃料が、吸入通路３６から空洞を満たし、各々のピスト
ン内に於けるチャージ通路２１６を介して高圧ポンプチャンバ２１０へ送られる
。高度に加圧された燃料が通路３８内へ吐出し、そこにおいて逆止弁２４に向か
う。吸入制御通路１００、吐出制御通路１０２、インジェクタ形式の制御弁１０
４、弁ニードル部材１０６及び図８の液圧回路のソレノイド１０８については明
らかである。
【００３０】 図１０の実施態様に於いてコモンレール２０のためのスプリットアキュムレー
タ１２４が追加的に構成される。アキュムレータの体積の選択は、非常に厳密で
あり、二つの矛盾する要件の間での妥協の結果である。アキュムレータのボリュ
ームが小さいと、遷移期間に於ける応答が速くなり、素早く圧力が上昇する。こ
のことは、ポンプ出力が低く（時間に対して）、また、一般に漏れが低速度にて
増大する傾向にあるので、クランキングに於いて高められた圧力（３０−４０バ
ール）を必要とするシステムに於いて、特に重要である。しかしながら、通常の
作動点に於いては、速度が実質的に高いことにより（アイドル時の８５０＋／−
ＲＰＭから定格速度時の６０００＋ＲＰＭまでの範囲）、重要にはならない。ア
キュムレータの体積が大きいと、圧力の揺らぎ（圧力の揺らぎと燃料引き戻し中
の圧力降下の双方）を低減する。
【００３１】 スプリットアキュムレータの構成に於いては、有効な蓄積体積が二つの逆止弁
により二つの部分に分けられる。一方は逆止弁であり、もう一方は例えば５０バ
ールの開放圧に設定されている。コモンレール２０は、第一及び第二の端１２６
、１２８を有し、燃料インジェクタは、第一及び第二の端の間にてそれに接続さ
れる。アキュムレータ１２４は、逆止弁２４の後にコモンレールの第一の端へ流
体的に接続された第一の端１３０と、コモンレールの第二の端１２８へ流体的に
接続された第二の端１３２とを有する。或る特定の開放圧に予め設定された予荷
重を受けている逆止弁１３４が、開いている間にアキュムレータへ流れを受入れ
るべくアキュムレータの第一の端１３０に配置され、コモンレールの第一の端１
２６へ向かって閉じた位置に偏倚されている。逆止弁１３６がアキュムレータの
第二の端１３２にて配置されアキュムレータからの流れを許し、アキュムレータ
へ向かって閉鎖している。予荷重を受けた逆止弁は、ばね１３８のみにより、又
は、吸入制御通路１００′に流体的に連通した通路１４０内の圧力に依存した変
数として３０バールより上の開放圧に設定することができる。予荷重を受けた逆
止弁は、好ましくは、約５０バールの開放圧に設定される。圧力トランスデュー
サ１４２がコモンレールの第二の端１２８に接続されてよい。
【００３２】 クランキング中に於いて、エンジンは、例えば１００−２００ＲＰＭにてスタ
ータモータにより駆動される。噴射のために用いられる実質的な量の燃料によっ
て、圧力は、弁１３４の開放圧以下のままとなり、高圧ポンプ１８により供給さ
れる燃料の全てが噴射され得る。このことにより、エンジンの燃焼は素早くなさ
れ、速度の上昇が素早くなる。エンジン速度は、素早く少なくともアイドル速度
（７００−９００ＲＰＭ）に到達することとなり、この速度は、ポンプにより配
送される燃料の一部のみを噴射することにより維持することができる。過剰な燃
料は、圧力を増大させ、最終的に弁１３４が開き、能動的な面積の増大により（
弁の後側は、通路１４０を介して低圧回路へ通じている）、弁は、エンジンが再
び遮断されるまで開いたままとなる。この時点から、より大きなアキュムレータ
の体積が利用可能となり、これにより圧力の揺らぎが低減されることとなる。燃
料の引き戻し中に於いて、燃料は、両方の側からレール２０のより小さな部分へ
供給されることとなり（ポンプ１８の側からの一方の部分と、逆の方向に流れる
逆止弁１３６を介してアキュムレータから来る釣り合い部分）、より均一な圧力
をレール内に提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明によるガソリン直接噴射システムの第一の実施態様の模式図で
ある。
【図２】 図２は、噴射イベント間に於ける図１の実施態様の模式図である。
【図３】 図３は、噴射イベント中の図１の実施態様の模式図である。
【図４】 図４は、本発明による図１のシステムのための第一の制御方法に関連したレー
ル圧、ポンプ圧、インジェクタ指令信号及び比例制御弁信号の挙動のダイヤグラ
ム図である。
【図５】 図５は、本発明による図１のシステムのための第二の制御方法に関連したレー
ル圧、ポンプ圧、インジェクタ指令信号及び比例制御弁信号の挙動のダイヤグラ
ム図である。
【図６】 図６は、本発明によるガソリン直接噴射システムの第二の実施態様の模式図で
ある。
【図７】 図７は、或る調節されていないポンプと比較した本発明の可変の供給及び噴射
圧を採用した理論的なパワー要求のグラフ図である。
【図８】 図８は、本発明によるガソリン直接噴射システムの第三の実施態様の模式図で
ある。
【図９】 図９は、本発明による図８のシステムのための第三の制御方法に関連したレー
ル圧、ポンプ圧、インジェクタ指令信号及び比例制御弁信号の挙動のダイヤグラ
ム図である。
【図１０】 図１０は、図８に示されているシステムのもう一つの向上された実施態様の模
式図である。
【図１１】 図１１は、図８に模式的に示されているシステムを実行するための高圧ポンプ
の簡単化された長手方向の断面図である。
【図１２】 図１２は、図１１に示されている高圧ポンプの簡単化された横方向断面図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｇ 51/08 51/08 Ｌ 55/00 55/00 Ｄ 55/02 ３１０ 55/02 ３１０Ｃ ３５０ ３５０Ｐ 59/36 59/36 59/46 59/46 Ｙ Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA00 BA12 BA17 BA22 BA51 CA01S CA04T CA08 CA09 CA20U CA32T CA32U CA34 CA36 CB01 CB07U CB09 CB12 CC06U CD03 CD26 CE02 CE13 CE22 CE34 DA06 DC05 DC09 DC18 3G301 HA01 HA04 HA06 JA00 JA02 JA37 LB02 LB06 LC02 MA28 ND41 PB08A PB08Z PE01 PE03 【要約の続き】 り、ポンプ出力圧が保持圧から高圧まで上昇する。ポン プ出力圧が高圧に達するとインジェクタが作動される。

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃エンジンのためのガソリン燃料噴射システムであって、 複数のエンジンシリンダの各々へ燃料を配送するための複数のインジェクタと
    、 前記インジェクタの全てに流体的に連通し前記インジェクタの全てを同一の高
    圧燃料供給源に開くコモンレール導管と、 前記エンジンの各サイクル中に於いて前記インジェクタの各々を個別に或る選
    択された異なる時間にて作動するための手段と、 前記コモンレールへ流体的に接続された高圧吐出通路と低圧フィード燃料吸入
    通路とを有する高圧燃料供給ポンプと、 吐出圧制御サブシステムにして、 前記低圧フィード燃料吸入通路へ流体的に接続された吸入制御通路と、 前記高圧吐出通路へ流体的に接続された吐出制御通路と、 前記高圧吐出通路内にあって前記吐出制御通路と前記コモンレールとの間にて
    前記コモンレールへ向かって開く逆止弁と、 前記吸入制御通路と前記吐出制御通路とへ流体的に接続された制御弁と、 前記インジェクタの各々を作動するための前記手段と関連付けられて前記吸入
    制御通路から前記吐出制御通路を実質的に分離するための実質的に閉じた位置と
    前記吸入制御通路を前記吐出制御通路へ開く実質的に開いた位置との間にて前記
    制御弁を制御するための切換手段と を含む吐出圧制御サブシステムと を含むガソリン燃料噴射システム。
  2. 【請求項２】 請求項１のシステムであって、前記制御サブシステムが、前記制御弁が実質的
    に開いている際に前記吐出制御通路内の圧力を予め定められた最小値より高く調
    節するための手段を含んでいるシステム。
  3. 【請求項３】 請求項１若しくは２のシステムであって、更に、 前記逆止弁の下流にて前記コモンレールに前記ポンプ吸入通路を流体的に接続
    するバイパス通路と、 前記コモンレール内の圧力が最大許容限界を超えるときを除いて、前記バイパ
    ス通路内の流れを阻止するための手段と、 を含むシステム。
  4. 【請求項４】 請求項１、２若しくは３のシステムであって、前記制御弁が比例ソレノイド弁
    であるシステム。
  5. 【請求項５】 請求項４のシステムであって、前記ソレノイド弁が前記吸入制御通路若しくは
    前記吐出制御通路のうちの一方に流体的に連通した中空の弁体と、該弁体内の孔
    と、該弁体内にて移動可能で前記孔を開閉するニードル弁部材とを有し、前記吸
    入制御通路若しくは前記吐出制御通路のうちの他方が前記孔に開かれているシス
    テム。
  6. 【請求項６】 請求項２のシステムであって、前記圧力を調節するための前記手段が、前記制
    御弁と前記ポンプの吸入通路との間にて前記吸入制御通路内にある逆止弁である
    システム。
  7. 【請求項７】 請求項1のシステムであって、 前記制御弁が比例ソレノイド弁であり、該比例ソレノイド弁が前記吸入制御通
    路に流体的に連通した中空の弁体と、前記弁体内の孔と、前記弁体内にて移動可
    能であり前記孔を開閉するニードル弁部材とを有し、前記孔が前記吐出制御通路
    に開かれていることと、 前記ソレノイドの作動と独立に前記吐出制御通路内の予め定められた開放圧に
    て閉じた位置に前記ニードル弁部材を偏倚するための手段が設けられていること
    と を含むシステム。
  8. 【請求項８】 請求項１のシステムであって、前記コモンレールが第一及び第二の端を有し、
    前記燃料インジェクタが前記第一及び第二の端の間にて前記コモンレールへ接続
    されており、 更に、前記逆止弁の後に前記コモンレールの前記第一の端へ流体的に接続され
    た第一の端と、前記コモンレールの前記第二の端へ流体的に接続された第二の端
    とを有する燃料アキュムレータと、 前記アキュムレータの前記第一の端にて配置され開放されると前記アキュムレ
    ータ内へ流れを受入れる或る特定の開放圧に予め設定されている予荷重を受けて
    いる逆止弁にして、前記コモンレールの前記第一の端へ向かって閉じられた位置
    に偏倚されている逆止弁と、 前記アキュムレータの第二の端にて配置され前記アキュムレータからの流れを
    許し、前記アキュムレータへの流れを閉じる逆止弁と が含まれているシステム。
  9. 【請求項９】 請求項８のシステムであって、前記逆止弁の前記予荷重が前記吸入制御通路に
    於ける圧力に依存しているシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項８若しくは９のシステムであって、前記予荷重を受けている逆止弁が３
    ０バールより高い、好ましくは約５０バールの開放圧に設定されているシステム
    。
  11. 【請求項１１】 複数の燃料インジェクタを有する内燃エンジンのための高圧コモンレール直接
    ガソリン噴射システムの作動を制御するための方法であって、 低いフィード圧にてフィード燃料を受入れ高い圧力にて逆止弁へ吐出する高圧
    燃料ポンプを連続的に作動し前記逆止弁を開いて前記コモンレールへ高圧の燃料
    を送ることと、 前記インジェクタの各々を順次作動することと、 前記各々のインジェクタの作動の終了後、前記逆止弁の上流にて液圧制御回路を
    実質的に開き、前記ポンプの吐出流を前記逆止弁ではなく前記制御回路内に前記
    高圧から該高圧と前記フィード圧との間の保持圧力まで低減される圧力にて流れ
    を通させることと、 前記ポンプの吐出流が前記インジェクタの各々の作動の直前まで前記制御回路
    内に流通しながら前記液圧回路を実質的に閉鎖し、これにより前記ポンプの吐出
    圧を前記保持圧から前記高圧まで上昇させることと、 前記ポンプの吐出圧が前記高圧に達したときインジェクタを作動することと を含む方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１の方法であって、前記低圧が約５バール以下であり、前記高圧が約
    １００バール以上であり、前記保持圧が約１０−３０バールの範囲内である方法
    。
  13. 【請求項１３】 請求項１１若しくは１２の方法であって、前記液圧回路が実質的に前記制御回
    路を開閉するための弁を含み、前記弁が前記インジェクタの各々の作動を制御す
    る電子的燃料管理制御ユニットによって制御される方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１３の方法であって、 前記弁が弁座を有する比例弁であり、 前記弁の前記実質的な閉鎖と実質的な開放とが、前記弁座に沿った前記制御回
    路を流通する前記燃料の流通抵抗を各々増大若しくは低減し、 前記流通抵抗が、前記弁座からの前記弁部材の空隙及び前記空隙の変動の周波
    数の少なくとも一方を変化することにより制御される方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４の方法であって、前記弁が実質的に閉じられ、前記流通抵抗が実質
    的に無限大になり前記弁座に沿う流れがなくなるよう前記空隙が除去される方法
    。
  16. 【請求項１６】 請求項１４の方法であって、前記弁が実質的に閉鎖され、ゼロでない最少空隙
    が維持され、制御回路のその他の部分よりは高い流通抵抗を提供するが前記弁座
    に沿っては、低い流れを許すようにする方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１４の方法であって、前記保持圧の期間に於いて、前記弁が実質的に開
    かれ、前記空隙が最大にあり、前記弁部材が消勢される方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１４の方法であって、前記保持圧の期間に於いて、前記弁が実質的に開
    かれ、前記空隙が前記実質的に閉鎖された状態についての空隙よりも大きいが前
    記弁が付勢されたままである方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１４の方法であって、 前記制御弁がインジェクタの作動の前に前記実質的に開かれた状態から前記実
    質的に閉じられた状態まで移動し始め、 前記インジェクタの作動中に於いては、前記制御弁が前記実質的に閉じられた
    状態のままとなり、 前記制御弁が前記インジェクタの作動終了と同時に前記実質的に開かれた状態
    に戻り維持される方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１９の方法であって、前記実質的に閉じられた状態が、連続する素早い
    前記弁の前記弁座へ向かう移動及びここから離れる方向への往復動により維持さ
    れる方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１１の方法であって、 前記エンジンのアイドル時速度より高い定常状態作動中に於いて、前記噴射が
    規則的な時間間隔にて各々始まる離散的なイベントであり、各々のイベントが前
    記規則的な時間間隔の約半分より長くない同一の期間を有し、 各々の噴射イベントが、独自の保持圧の時間間隔とそれに関連した制御弁作動
    イベントを有し、 各々の噴射イベントが、それに関連した独自の高圧ポンプ期間を有し、 各々の制御弁作動イベント及び各々の高圧ポンプ期間が関連する噴射イベント
    よりも長い期間を有している方法。
  22. 【請求項２２】 請求項２１の方法であって、前記噴射イベント、前記制御弁作動及び前記高圧
    ポンプ期間の全てが、実質的に同時に終了する方法。
  23. 【請求項２３】 コモンレールへの高圧供給ポンプを有するコモンレールガソリン燃料噴射シス
    テムを制御するための方法であって、噴射イベントと噴射イベントとの間に於い
    て、レール圧力よりも低い圧力にてポンプを通して前記ポンプの吐出流を再循環
    することと、前記次の噴射イベントの直前に前記コモンレールへの吐出流を回復
    することを特徴とする方法。
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