JP5180959B2 - 燃料噴射システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射システムに関する。より厳密には、本発明は、コモンレールの形態をしたアキュムレータ容積部を含んでいる燃料噴射システムに関する。

既知の燃料噴射システムでは、燃料噴射器弁針の着座に対する運動を制御し、而して噴射器からの燃料の送出を制御するのにノズル制御弁が設けられている。いわゆる電子制御燃料噴射装置（ＥＵＩ）は、その様な噴射器の一例である。ＥＵＩは、ポンプ室内の燃料圧を上昇させるためのカム駆動式プランジャーを有する専用ポンプと、燃料を関係付けられたエンジンシリンダの中に噴射する噴射ノズルを含んでいる。絞り弁がポンプ室内の燃料の圧力を制御する働きをする。絞り弁が開位置にある時、ポンプ室は低圧燃料貯留部と連通しているため、ポンプ室内の燃料圧はプランジャーの運動には実質的に影響を受けず、燃料は、プランジャーが往復運動を行うと、ただポンプ室に引き入れられ吐き出されるだけである。絞り弁が閉じられた状態では、プランジャーがポンプ室の容積を減少させるように駆動されると、ポンプ室内の圧力は上昇する。各ＥＵＩは、関係付けられたエンジンシリンダに対する燃料噴射の開始時期と終了時期を制御するように配置された電子制御式ノズル制御弁も有している。通常、エンジンには、エンジンのシリンダ毎に１つの割で複数のＥＵＩが設けられている。

ＥＵＩのノズル制御弁の使用により、噴射時期を制御することが可能になり、その様なユニットは高い噴射圧を実現することができるが、噴射圧と噴射時期は共に、関係付けられたカム駆動の性質によって或る程度制限が課される。

コモンレール噴射システムでは、アキュムレータ容積部又はコモンレールに、燃料システムの複数の噴射器への供給用の高圧燃料を充填するのに単一ポンプが配置されている。ＥＵＩでは、噴射の時期は、各噴射器に付帯するノズル制御弁を用いて制御されている。コモンレールシステムの１つの利点は、高圧燃料の噴射の時期がカム駆動に依存しておらず、そのため、噴射時期の柔軟性が良いことである。しかしながら、コモンレールシステム内に非常に高い噴射圧を実現することには課題があり、多大な費用が掛る専用高圧ポンプを必要とする。

ＥＵＩとコモンレールの両システムには或る特定の不都合があることを認めた上で、付与されている米国特許第７０４７９４１号（Delphi Technologies Inc.）の中で、出願者は、既に、両型式のシステムのそれぞれの欠点の幾つかを回避しながら両者の機能性と有益性を組み合わせたハイブリッド型燃料噴射システムを提案している。

図１は、燃料を適度に高く且つ噴射可能な圧力レベル（例えば、３００バール）でコモンレール１２に供給するコモンレール燃料ポンプ１０を含んでいる上記型式のハイブリッドシステムを示している。前記圧力を第１圧力レベルと呼ぶことにする。コモンレール１２は、レール制御弁１８の制御下で、加圧燃料を、ポンプ室１６と連通している第１供給通路１４に供給する。ポンプ室１６は、被動カム２２、一般にはローラー・ロッカー機構、によって駆動されるポンププランジャー２０を含んだポンプ装置の一部を形成している。ポンプ室１６は、燃料を、第２供給通路２６によって、ポンプ室１６から切り離されている専用の燃料噴射器２４に供給する。燃料噴射器２４は、噴射器制御弁３０の制御下で噴射器の弁針２８が持ち上げられた時、エンジンの中に燃料を噴射するように配置されている。

図１の燃料噴射システムは、２つの主要な運転モードを有している。レール制御弁１８が閉じている場合、初期には相対的に低いレベルに置かれているポンプ室１６内の燃料は、カム２２の作用を受けたプランジャー２０の運動によって、可変的なより高い圧力レベルに上げられる。この第２の可変的なより高い圧力レベルの燃料は、第２供給通路２６を経由して噴射器２４に送られ、噴射器制御弁３０の制御下でエンジンに送られる。但し、レール制御弁１８が開いている場合、プランジャー２０の動作はポンプ室１６内の燃料に対し何ら加圧効果を発揮しないため、燃料は第１圧力レベルで噴射器２４に送られる。従って、レール制御弁１８の状態を制御することにより、噴射圧を第１圧力レベルと第２圧力レベルの間で変えることが可能である。

米国特許第７０４７９４１号 欧州特許第１３５９３１６号

図１のハイブリッドシステムは、それ以前の従来のシステムに勝る多くの利点をもたらしたが、多くの既存のエンジン取り付けとの適合性を持たない。製造業者が或る型式のエンジン取り付けに合わせた生産ライン設備に重きを置いた投資を行った場合、工作機械器具設備をやり直す費用が高額になり、異なる型式のエンジンの製造が阻まれる恐れがある。

特に上記問題の解決に取り組むことを目的として、本発明は、多くの既存の組み立てライン設備との適合性を有する改善された燃料噴射システムを提供するものである。

本発明によれば、ハウジングユニット内に配置された燃料噴射器と、燃料噴射器に燃料を供給するためのアキュムレータ容積部と、ポンプ室内に燃料の昇圧を生じさせるためにハウジングユニット内を動くことができるポンププランジャーを備えた燃料ポンプ装置、を備えている燃料噴射システムが提供されている。絞り（又は加減）弁は、ポンプ室に流入し及びポンプ室から流出する燃料の流れを制御する働きをする。燃料通路は、ポンプ室とアキュムレータ容積部の間に連通を提供している。ポンプ室とアキュムレータ容積部の間の燃料通路には、逆止め弁が設置されており、噴射器は逆止め弁の下流の燃料通路と連通している。第１燃料噴射器とアキュムレータ容積部の間の連通は遮られていない。

遮られない連通という意味での「遮られていない」とは、アキュムレータ容積部と燃料噴射器の間の流体の流れの経路に、燃料の動きに対する物理的障害が無いことを意味している。具体的には、燃料噴射器をアキュムレータ容積部に繋いでいる（単数又は複数の）通路には、燃料がアキュムレータ容積部から燃料噴射器へ動くことを制御（又は阻止）する役目を果たす弁、膜、又はピストンの様な何れの液圧式装置も含まれていない。このように、燃料噴射器は、メイン噴射事象に適した燃料の相当大きな流れを、アキュムレータ容積部から直接受け取ることが阻止されていない又は実質的に妨げられていない。

本発明は、噴射器とポンププランジャーの両方を、両者の間の燃料通路共々、同じハウジングユニット内に収容することで、ＥＵＩに合わせて設計された既存のエンジン取り付けとの適合性を持たせることができるという利点を供与する。従って、エンジン製造業者が、ＥＵＩシステムを備えたエンジンに合わせて設計された既存の生産ライン設備を、工作機械器具設備をやり直す必要無しに使用することが可能になると同時に、コモンレールシステムの利点を有するエンジンをエンドユーザーに提供することも可能になる。例えば、噴射時期はカムドライバの性質に依存するのではなく、コモンレールアキュムレータ容積部の存在によって、カムドライバの性質から独立したものとなる。従って、噴射の時期に、より一層柔軟性を持たせることができる。

本発明の更なる利点は、同システムの噴射器構成要素はシステムのポンプ要素に間近に接して（即ち、両者は同じハウジング内に設置されているか、又は共通のハウジングユニットを形成している直接隣接する各ハウジング部品内に配置されて）いるので、性能に悪影響を及ぼす圧力波効果が最小限に抑えられることである。

また、同システムでは、加圧燃料をコモンレールに供給するための別体の専用高圧ポンプを必要とせず、システムのポンプ装置自体がこの機能を行っている。
既知のハイブリッド型コモンレール−ＥＵＩシステムに勝る更なる利点は、ポンプ室と絞り弁が、ポンピングストロークの殆どの期間中、高圧燃料源（コモンレール）から切り離されるため、（例えば、プランジャー内径部及び絞り弁を介した）高圧燃料の漏出が低減されることである。

１つの実施形態では、使用時、燃料噴射器は、燃料を、主にアキュムレータ容積部から受け取りポンプ室からは受け取らない。而して、燃料噴射事象時、逆止め弁は通常閉じており、基本的に一方のアキュミュレータ容積部と燃料噴射器は、他方のポンプ室から切り離されている。而して、本発明の別の利点は、燃料噴射システムが、各燃料ポンプに対して２つ以上の噴射器を適切に備えることができることであり、その場合、燃料噴射器のそれぞれは、燃料を、専用燃料ポンプからではなく高圧貯留部（又はアキュムレータ容積部）から受け取ることになる。

噴射器は、電子制御式の噴射器であるのが望ましく、エンジンへの燃料噴射を制御するため、噴射器弁針の運動を制御するための三方向制御弁を含むことができる。システムの他の型式では、噴射器は二方向制御弁を含むことができる。

更に好適な或る実施形態では、燃料噴射システムは、逆止め弁とアキュムレータ容積部の間に少なくとも１つの絞りを含んでいる。これにより、エンジン速度に伴って噴射器圧を或る程度変化させることができる。

一例として、絞りは、アキュミュレータ容積部のほぼ出口位置に設置してもよい。
別の例として、システムは、燃料通路から燃料を受け取り、中を通して燃料を噴射器まで送るための、噴射器への供給通路を備えており、同構成では、絞りは供給通路と燃料通路との相互接続部間近の上流側に設置されている。

１つの運転モードでは、本発明の燃料噴射システムの制御方法は、上り面と下り面を有するカムプロファイルを持つカムによってポンププランジャーを駆動する段階であって、上り面は、プランジャーポンピングサイクルの、ポンプ室の容積を減少させるようにポンププランジャーが駆動される期間であるポンピングストロークに対応し、下り面は、プランジャーポンピングサイクルの、ポンプ室の容積を増大させるようにポンププランジャーがポンプ室から引き込まれる期間である戻りストロークに対応している、その様なカムプロファイルを有するカムを使用してプランジャーを駆動する段階と、絞り弁を、戻りストロークの少なくとも一部の期間は同弁が開かれ燃料がポンプ室に流れ込んで加圧が行われるように動作させる段階と、絞り弁を、ポンピングストロークの少なくとも一部の期間は同弁が閉じられポンプ室内の燃料の昇圧が起こるように動作させる段階を含んでいる。絞り弁は、ポンピングストロークの終了時には、プランジャーがカムノーズを乗り越えるまで閉じた状態に保持されるのが好都合である。この運転モードは、エネルギー節約の面で、また、可聴ノイズレベルの面で利益をもたらす。

別の運転モードでは、本制御方法は、絞り弁を、ポンピングストロークの少なくとも一部の期間は同弁が閉じられポンプ室内に燃料の昇圧が生じるように動作させる段階と、絞り弁を、ポンピングストロークの終了時、プランジャーがカムノーズを乗り越える前に再度開く段階を含んでいる。この運転モードは、幾つかのカムプロファイルでヘルツ応力を減少させるので、有益であることが分かっている。

本発明の背景は、単に一例として、高圧ポンプから燃料が供給されるコモンレールを追加のポンプ要素と組み合わせた既知の燃料噴射システムの概略図を示している図１を参照しながら既に説明した。

先行技術によるハイブリッド型燃料噴射システムの概略図を示している。 本発明の第１の実施形態の燃料噴射システムの１つのシリンダの概略図を示している。 複数の燃料噴射器とポンプ装置を備えている、本発明の第２の実施形態の燃料噴射システムの概略図を示している。 単一噴射器と単一ポンプ装置を備えている、燃料噴射システムの参考例を示 す概略図である。 複数の燃料噴射器とポンプ装置を備えている、本発明の第４の実施形態の燃料噴射システムの概略図である。 本発明の第４の実施形態の燃料噴射システムの或る代替構成を示している。 本発明の第５の実施形態による燃料噴射システムの概略図である。

これより、本発明を、単に一例として、各図を参照しながら説明してゆく。
図２の燃料噴射システムは、噴射器流入通路４２を経由して燃料が供給される噴射器４０を含んでいる。噴射器流入通路４２は、一端４４ａが、コモンレール４６の形態をしたアキュミュレータ容積部と連通している燃料通路４４から、燃料を受け取る。当業者には理解頂けるように、コモンレールという語句は、限定を課すことを意図しているのではなく、細長い（即ち、或る長さのパイプ）形状、円筒形状、球形状、又は他のどの様な形状であろうと関わりなく、燃料を貯めておくためのあらゆる容積部を記述するのに使われている。

噴射器４０は、点線で概略図示されている噴射器ハウジングユニット３８内に配置されている（又は、少なくとも部分的にはハウジングユニット３８によって画定されている）。噴射器４０は、詳細に示していないが、通常、噴射器４０から関係付けられたエンジンシリンダへの燃料の送り込みを制御するため、噴射器弁座に向かって及び離れる向きに動くことができる噴射器弁針（図示せず）を含んでいる。噴射器弁針の開閉運動を制御するため、弁針の後側（即ち、噴射器弁座から遠い側の端）に供給される燃料の圧力を制御する噴射器制御弁（同じく図示せず）が設けられている。噴射器制御弁は、二方向弁又は三方向弁であって、その設計と動作は当業者にはよく知られている。三方向噴射器制御弁を有する噴射器の記載は、欧州特許第１３５９３１６号（Delphi Technologies Inc.）に見い出すことができる。

燃料噴射システムは、噴射器ハウジング３８内に噴射器４０と共に配置されているポンプ装置６８を更に含んでいる。ポンプ装置６８は、或る特定の状況において、内径部５０の一端に形成されているポンプ室５２内に燃料の昇圧を生じさせるように、噴射器ハウジング３８に設けられている内径部５０内を動くことができるポンププランジャー４８を含んでいる。ポンププランジャー４８は、１つ又はそれ以上のカムローブを有するエンジン駆動のカムを含んでいる駆動装置（図示せず）によって駆動される。ポンププランジャー４８は、通常、既知の方法でローラー・ロッカー機構（図示せず）を介してカムによって駆動される。或いは、ポンププランジャーは案内タペットを介してカムによって駆動されてもよい。

ポンプ室５２は、燃料通路４４の、コモンレール４６から遠い側の第２端４４ｂと連通している。燃料通路４４内には逆止め弁５４が設置され、コモンレール４６とポンプ室５２とは逆止め弁５４を介して連通している。逆止め弁５４は、ばね６０によって弁座５８に押しつけられる球５６を含んでいる。ばね６０の付勢力は、球５６がその座５８から持ち上げられ、ポンプ室５２がコモンレール４６と連通することができるようになる開弁圧を定め、システムが圧力を受けていない時は確実に弁がその座に着座したままになるようにしている。

ポンプ供給通路６２は、逆止め弁５４のポンプ室側で燃料通路４４から枝分かれし、噴射器ハウジング３８の外に設置されている低圧燃料貯留部６４からの燃料がポンプ室５２に流入することができるようにしている。対照的に、噴射器供給通路４２は、逆止め弁５４のコモンレール側（即ち、逆止め弁５４のポンプ供給通路６２とは反対の側）で燃料通路４４から枝分かれしている。

ポンプ供給通路６２には、燃料が低圧燃料貯留部６４からポンプ室５２に流入することができる開状態と、低圧燃料貯留部６４とポンプ５２室の間の連通が遮断される閉状態の間で動作することができる、「絞り弁」（又は、場合により「加減弁」）とも呼ばれる電子制御弁６６が設けられている。

噴射器４０とポンプ装置は、共通のハウジングユニット３８の一部を形成していることから、それらは、従来の方法で、噴射器４０の先端（ノズルと呼ばれている）を関係付けられたエンジンシリンダの中に突き出させるという、従来のＥＵＩと同じやり方でエンジン内に配置することができる。実施上、この実施形態では、燃料噴射システムは複数の燃料噴射器を含み、噴射器のそれぞれには共通ハウジング内に各々専用のポンプ装置６８が設けられており、これを、同じ符号を用いて類似部分を表した図３に示している。同システムには、コモンレール４６はたった１つしか設けてられておらず、同コモンレールが、各供給通路（例えば、通路４４など）を経由してエンジンの噴射器４０のそれぞれに燃料を送るようになっているのが好都合である。

これより、図２と図３の燃料噴射システムの動作を更に詳しく説明する。
使用時、ポンププランジャー４８は、エンジンカムシャフト７２によって、プランジャー４８が内径部５０から引き出されてポンプ室５２の容積が拡張する戻りストロークと、ポンププランジャー４８が内径部５０の中へ進められポンプ室５２の容積が減少するポンピングストロークから成るポンピングサイクルを行うように駆動される。プランジャー戻りストロークの開始時（即ち、ポンピングストロークの終了直後）には、ポンププランジャー４８は、そのストロークの最上位置にあると言え、ポンプ室容積は最小になっており、また、戻りストロークの終了時（即ち、ポンピングストローク開始直前）には、ポンププランジャー４８は、そのストロークの最下位置にあると言え、ポンプ室容積は最大になっている。

第１運転モードでは、最初、絞り弁６６は開いており、ポンププランジャー４８がその戻りストロークを行うと、燃料はポンプ供給通路６２に引き込まれ、開いている絞り弁６６を通りポンプ室５２に流入する。ポンププランジャー４８がその戻りストロークを一旦完了し、ポンプ室５２が低圧燃料で満たされると、プランジャーはポンピングストロークを開始する。ポンピングストローク中の或る適切な時点で、絞り弁６６は閉じられ、低圧燃料貯留部６４とポンプ室５２の間の以降の連通は阻止される。プランジャーポンピングストロークの初期期間中、絞り弁６６を開いた状態に保持することにより、戻りストローク中にポンプ室５２に引き込まれた燃料の内、或る割合の燃料は、開いている絞り弁６６を通って追い出され、ポンプ室５２内の加圧が開始される前に低圧貯留部６４に戻る。ポンププランジャー４８がそのポンピングストロークの間中継続的に動くことで、結果的にポンプ室５２内の燃料は高いレベルまで加圧される。

ポンプ室５２の圧力がコモンレール４６内の圧力を超えてしまうと、逆止め弁５４はばね力に逆らって開けられ、ポンプ室５２の加圧された燃料がコモンレール４６に流れることができるようになる。燃料の流れは、ポンプ室５２がその最小容積になるまで、即ち、ポンププランジャー４８がそのストロークの最上位置に至る時まで続く。ポンププランジャー４８がカムノーズを乗り越えてその戻りストロークを開始すると、ポンプ室５２の圧力は徐々に下がり始める。

最終的に、戻りストロークの途中で、コモンレール４６の圧力はポンプ室５２の圧力を超え、逆止め弁５４は付勢ばね６０の力によって閉じられることになるので、ポンプ室５２とコモンレール４６の間の連通は遮断される。高圧燃料はここでコモンレール４６内に閉じ込められたままになる。

ポンプ室５２内の燃料圧が低いレベルに下がり、逆止め弁５４が閉まって高圧燃料がコモンレール４６に閉じ込められてしまうと、絞り弁６６はもう一度開かれ、低圧燃料貯留部６４とポンプ室５２の間で連通が可能になり、従って次の充填サイクルが開始される。絞り弁６６は、ポンププランジャー４８がその戻りストロークを開始した直後に適切に開かれる。このモードで運転することによって、エネルギーの節約と可聴ノイズレベルの面で利益がもたらされることが分かっている。

コモンレール４６に高圧燃料が充填された状態になると、噴射器４０はここで燃料をエンジンシリンダに噴射するように動作する。噴射は、噴射器の弁針を噴射器弁座から浮かせるように、噴射器制御弁を動作させることによって開始される。コモンレール４６の燃料は、燃料通路４４を通して噴射器流入通路４２に送られ、そして噴射器まで送られるが、逆止め弁５４が閉まっているため、ポンプ室５２には戻ることができない。

第２の運転モードでは、プランジャーがカムノーズを乗り越える際に絞り弁６６が閉じた状態に保持されているのではなく、絞り弁６６をポンピングストロークの終わりに再び開き、カムのヘルツ応力が小さくなるようにしている。この運転モードでは、絞り弁６６は、ポンピングストロークの比較的早い時期、下死点直後、及びカムの加速期間の早い段階で閉じられる。

第３の運転モードでは、加圧のためにポンプ室５２の中に実際に引き込まれる（即ち、ポンプ室５２を部分的に充填する）燃料の量を制御することができるように、絞り弁６６は、ポンププランジャー４８の戻りストロークの途中で閉じられる。この運転モードでは、絞り弁は従って流入を絞る機能を提供している。

参考例を図４に示しており、本図では、同じ符号を用いて類似部分を表している。ここで、逆止め弁５４とコモンレール４６の間の燃料通路４４には、第１及び第２のオリフィス又は絞り７０ａ、７０ｂが設けられている。第１オリフィス７０ａは、コモンレール４６の出口に設置され、第２オリフィス７０ｂは、燃料通路４４が噴射器流入通路４２に入る地点の間近の上流側に設置されている。オリフィス７０ａ、７０ｂを設けることには２つの効果がある。第１に、ポンププランジャー４８のポンピング動作の結果、燃料通路４４内に生じる圧力波効果は減衰する。第２に、各オリフィス７０ａ、７０ｂは、エンジン速度（即ち、プランジャー速度）に伴ってオリフィス７０ａ、７０ｂを跨いで圧力低下が変化することで、噴射圧を変化し易くする調整機構になっている。

燃料通路４４の、燃料通路４４と噴射器流入通路４２の相互接続点とコモンレール４６の間にオリフィスを設けることの更なる利点は、特に高いエンジン速度（即ち、高いプランジャー速度）では、流入通路４２を通して噴射器に供給される圧力が、コモンレール４６内の燃料圧より高くなることである。システムのポンプ機能要素（即ち、プランジャー４８）と噴射器４０は、プランジャー４８と噴射器４０を共通のハウジング内に収容して、共にオリフィス７０ａ、７０ｂの上流側に設置することが可能である。

実施上は、オリフィスを１つだけ、オリフィス７０ａの場所かオリフィス７０ｂの場所の何れかに設けてもよいし、又は２つのオリフィスを上で論じているように設けてもよい。なお、本発明の燃料噴射システムが（図３に示すように）２つ以上の燃料噴射器及びポンプを備えている場合には、オリフィス７０ａと７０ｂの何れか又は両方を、燃料供給通路４４の１つ又はそれ以上に、また適切には燃料供給通路４４のそれぞれに、採用することができると理解頂きたい。

これまでに説明した本発明の実施形態に対する更なる修正を、限定するわけではなく一例として図５に示しており、この実施形態では、燃料噴射システムは複数の燃料噴射器を備えている。

燃料噴射器のこの実施形態は、個々の噴射器流入通路４２を介して供給を受ける複数（６個）の燃料噴射器４０を含んでいる。噴射器流入通路４２は、（前と同じく）一端４４ａがコモンレール４６の形態をした単一のアキュミュレータ容積部と連通している燃料通路４４から燃料を受け取る。

燃料噴射システムは、（先に説明したように）３つのポンプ装置６８を更に含んでおり、それらは加圧燃料を各燃料通路４４を経由してコモンレール４６へ供給するように配置されている。前と同じく、各ポンプ装置６８のポンププランジャー４８は、１つ又はそれ以上のカムローブを有するエンジン駆動のカムとメインエンジンカムシャフト７２を含んでいる駆動機構（図示せず）によって駆動されている。ポンププランジャー４８は、通常、既知の方法でローラー・ロッカー機構（図示せず）を介してカムによって駆動される。或いは、ポンププランジャーは、案内タペットを介してカムによって駆動されてもよい。ポンプ装置６８の各ポンプ室５２は、各々の燃料通路４４の、コモンレール４６から遠い側の第２端４４ｂと連通している。

コモンレール４６とポンプ装置６８のポンプ室５２を繋いでいる各燃料通路４４内には逆止め弁５４が設置されている。このやり方では、コモンレール４６は、逆止め弁５４を介してのみポンプ室５２と連通することができる。逆止め弁５４は、システムに圧力が存在しない時、及び各燃料通路４４の燃料圧が各ポンプ室５２の燃料圧を超えた時には、弁が確実に閉じるように配置されている。１つの運転モードでは、逆止め弁５４は燃料噴射事象中も閉じたままであるので、噴射器４０に送られる燃料は、コモンレール４６から供給され、燃料ポンプのポンプ室５２からは供給されない。このやり方では、燃料噴射システムは、本明細書の別の個所で説明した様に、噴射事象を燃料ポンプとカム回転サイクルから完全に独立させることができるという利点を供与する。

燃料ポンプと連通している各燃料通路４４では、ポンプ供給通路６２は、逆止め弁５４のポンプ室側で燃料通路４４から枝分かれし、低圧燃料貯留部６４からの燃料がポンプ室５２に流入することができるようにしている。ポンプ供給通路６２は、ここでも同じように、燃料が低圧燃料貯留部６４からポンプ室５２に流入することができる開状態と、低圧燃料貯留部６４とポンプ５２室の間の連通が遮断される閉状態の間で動作することができる、「絞り弁」（但し、「加減弁」としてもよい）の形態をした電子制御弁６６が設けられている。

燃料ポンプとも連通している燃料通路４４のそれぞれでは、噴射器供給通路４２は逆止め弁５４のコモンレール側で（即ち、逆止め弁５４のポンプ供給通路６２とは反対の側で）燃料通路４４から枝分かれしている。対照的に、ポンプ装置６８のポンプ室５２と連通していない燃料通路４４では、燃料通路４４は、（先に説明した様に）端４４ａがコモンレール４６と連通し、他端が噴射器供給通路４２と噴射器４０とに連通している。

図６は、図５の燃料噴射システムの代替構成を示している。ここでも同じように、３つの燃料ポンプ装置６８が単一のコモンレール４６に供給を行い、コモンレールは高圧燃料を６つの燃料噴射器４０に提供している。この実施形態では、図５のものと対照的に、燃料ポンプ装置６８は、ポンプ室５２と連通している燃料通路４４が、隣接していない燃料噴射器４０とも噴射器供給通路４２を介して連通するように、間隔を空けて配置されている。

本発明の燃料噴射システムの更なる実施形態を図７に示している。この実施形態では、２つの燃料ポンプ装置６８は、加圧燃料を単一のコモンレール４６に供給し、コモンレールは高圧燃料を６つの燃料噴射器４０に給送する。これまでの全ての実施形態と同じように、本発明の益を実現させるため、ポンプ室５２と連通している２つの燃料通路４４には絞り弁５４が設置されている。

別の運転モードでは、逆止め弁５４は、燃料噴射事象中は開かれているので、前記噴射事象に使用される燃料は燃料ポンプから直接入ってくるように思われる。しかしながら、この状況は、燃料噴射事象と燃料ポンプのポンピングストロークの同時発生（即ち、燃料噴射事象の時点で、ポンプ室５２の燃料圧はコモンレール４６の燃料圧を上回っている）を反映しているに過ぎず、即ち、この状況は依存的関係にはない。好都合にも、この運転モードにおいてさえ、使用期間中、噴射燃料は基本的に燃料ポンプからではなくアキュムレータ容積部から直接送られる。本発明の燃料噴射システムでは燃料噴射器（同士）の連通が遮られていないことで、メイン噴射事象にとって適した燃料の相当大きな流れを、必要に応じ、アキュミュレータ容積部から確実に得ることができるようになる。

従って、本発明の燃料噴射システムは、燃料噴射サイクル／事象が（単数又は複数の）燃料ポンプのポンピングサイクルから独立しているという点で、構造的に似ている先方技術のシステムに勝る明確な利点を供与している。更に詳しく説明すると、本発明の燃料噴射システムを使用したエンジンの運転には、複数の相互に関連付けられた「サイクル」又はプロセス、例えば、（ｉ）１つ又はそれ以上のカムの回転を生じさせるエンジンカムシャフト回転サイクル、（ｉｉ）ポンピングストロークと戻りストロークを通し、回転しているカムのプロファイルが変化することにより駆動される燃料ポンプのポンププランジャー運動、（ｉｉｉ）ポンプ室とアキュムレータ容積部（又はコモンレール）の間に置かれた逆止め弁の、ポンプ室とアキュミュレータ容積部の燃料圧の均衡に応じた開閉運動、及び（ｉｖ）とりわけエンジンの出力要求に応じた燃料噴射事象を行えるようにする燃料噴射器の動作、が関与すると考えることができる。本発明のシステムは、更に、アキュミュレータ容積部内の燃料圧が、１つ又はそれ以上のエンジンシリンダへの噴射に適している比較的一定の高い圧力に保たれるように働く。従って、上の（ｉｖ）のサイクル（燃料噴射事象）、これはプリ又はポスト噴射も使用されている状況で主要な（メイン）燃料噴射事象を含んでいるものであるが、このサイクルは、エンジンの要求を満たすために、何れの時点で及び／又は必要とされるどの様な周波数で起こってもよい。以上が、（プリ又はポスト噴射事象とは対照的に）主要な（メイン）燃料噴射事象にとって必要とされる高い燃料圧が、ポンププランジャーのポンピングサイクル（例えば、ポンピングストロークの時期）（上のステップ（ｉｉ））に依存し、ひいてはカムシャフトのサイクル（上のステップ（ｉ））に依存している先行技術の燃料噴射システムとの比較における明確且つ重要な利点である。

本発明のシステムでは、燃料噴射事象と燃料ポンプのサイクルとが独立した関係に置かれているため、従って、燃料ポンプの個数を燃料噴射器の個数と同じにする必要がない、即ち、エンジンの燃料ポンプと燃料噴射器（及びエンジンシリンダ）の間に１：１関係を築く必要はない、という更なる利点がある。燃料ポンプは、上で説明したように、燃料噴射器より少なくてもよい（例えば、燃料噴射器とエンジンシリンダ各々６個につき燃料噴射器２個）。而して、本発明の燃料噴射システムの製造、保守／修理、及び交換の費用は、幾つかの先行技術による燃料噴射システムに比べ著しく減少する。その上、本発明の燃料噴射システムでは製造費用が（先行技術のシステムに比べ）減少するということは、本発明の有益なシステムをより小さく及び／又はより安価な車両（例えば、小型車）に使用することができ、その場合も本発明に伴う利点はなお供与されることを意味する。

なお、本発明の範囲から逸脱すること無く、図５に示す本発明の実施形態に対する修正を加えることができることは理解頂けるであろう。これに関し、燃料噴射システムは、燃料ポンプ及び噴射器と１つ又はそれ以上の個別のアキュムレータ容積部との様々な組合せを利用して構成することができ、ここで重要な点は、各燃料ポンプに対し、１つ又はそれ以上、例えば、２個、３個、４個、５個、又は６個の燃料噴射器を設けて構成することができるということである。

而して、本発明の別の実施形態によれば、内燃機関の燃料噴射システムにおいて、第１及び第２ハウジングユニット３８内に配置され（又は前記各ユニットによって少なくとも部分的に画定されている）第１及び第２燃料噴射器４０と、第１及び第２燃料噴射器４０に燃料を供給するためのアキュムレータ容積部４６と、使用時に、ポンプ室５２内に燃料の昇圧を生じさせるように駆動される第１ポンププランジャー４８と、ポンプ室５２に流入する燃料の流れを制御する働きをする第１絞り弁６６と、第１ポンプ室５２とアキュミュレータ容積部４６の間に連通を提供している第１燃料通路４４と、第１ポンプ室５２とアキュミュレータ容積部４６の間の第１燃料通路４４に設置された第１逆止め弁５４であって、第１燃料噴射器４０を第１逆止め弁５４とアキュミュレータ容積部４６の間の或る位置で第１燃料通路に連通させている第１戻り弁５４と、アキュミュレータ容積部４６と第２燃料噴射器４０の間に連通を提供している第２燃料通路４４と、を備えており、使用時、第１及び第２燃料噴射器４０は、燃料をアキュミュレータ容積部４６から受け取り、第１ポンプ室５２からは受け取らない、燃料噴射システムが提供されている。

而して、幾つかの実施形態では、本発明の燃料噴射システムは、１個から１２個までの範囲の噴射器、例えば、１０個、８個、６個、又は１個から６個までの範囲の燃料噴射器と、アキュミュレータ容積部と、１個から１２個までの範囲の燃料ポンプ装置、適切には１２個未満、例えば、１０個、８個、６個、又は１個から６個までの範囲の燃料ポンプ装置を備えている。好都合にも、本発明の燃料噴射システムが複数の燃料噴射器を備えている実施形態では、設けられている燃料ポンプ装置の数が設けられている燃料噴射器より少なくなっている。一例として、本発明の燃料噴射システムは、６個の燃料噴射器と５個の燃料ポンプ装置、６個の燃料噴射器と４個の燃料ポンプ装置、６個の燃料噴射器と３個の燃料ポンプ装置、６個の燃料噴射器と２個の燃料ポンプ装置、又は６個の燃料噴射器と１個の燃料ポンプ装置を、適切に備えることができる。好都合にも、各事例には、１つのアキュミュレータ容積部が設けられているが、２つ以上（例えば２個）のアキュミュレータ容積部を設けてもよい。各実施形態では、本発明の燃料噴射システムは、ここで説明した本発明の燃料噴射システムの追加の特性を更に含んでいてもよい。

これらの実施形態では複数の燃料噴射器のそれぞれに対し、既知のＥＵＩシステムとの適合性を有する、対応するハウジングユニットが設けられるものと理解頂きたい。而して、一般に、複数の燃料噴射器のそれぞれは、従来のように別体のハウジングユニット内に配置され（又は、別体のハウジングによって少なくとも部分的に画定され）ていて、各々の燃料噴射器に対して１つのハウジンユニットが設けられている。

従って、コモンレールシステムと比較すると、本発明は、ＥＵＩと共に使用するために設計されたエンジンに対して何らの改正も必要としない（又は、僅かな／最小限の改正しか必要としない）という益をもたらす。更に、既に説明したように、既知のエンジン設計に対しその様な微調整を行うことが必要になった場合、それら改正は、例えば、必要になるロッカー／ローラーなどの個数がより少なくてすみ、よって製造費用が下がり、エンジンの信頼性が高まる点で有益である。システムのポンプ室が噴射器の比較的近くに設置されている（即ち、噴射器はコモンレール４６とポンプ室５２の間に置かれている）という点で、液圧面での益も実現されている。

本発明の燃料噴射システムは、本発明のコモンレール４６は燃料をポンプ室５２に供給しておらず、代わりに燃料は逆止め弁５４が開いている状況でポンプ室５２からのみ受け取ることができる点で、図１の既知のハイブリッド様式とは異なっている。逆止め弁５４は、燃料がコモンレール４６からポンプ室５２まで流れることを阻止し、完全密閉に近いシールを提供して、ポンプ室５２と絞り（又は加減弁）６６がストロークの大部分の期間中コモンレール４６から確実に切り離されるようにしており、これによって燃料損失が減少する。２つの構想のもう１つの大きな差は、本発明のシステムの噴射器４０は、主にコモンレール４６から直接燃料を受け取るが、一方、図１では、コモンレール４６から噴射器への燃料の供給はポンプ室を介していることである。先に説明したように、この益は、燃料噴射が燃料ポンプのポンピングサイクルに依存していないという事実に表れている。

燃料噴射システムをエンジンに組み立てる場合、従来の方法でＥＵＩをエンジンシリンダヘッドに固定し、次いで、コモンレールをエンジンシリンダヘッドに固定する。次に、必要なパイプ継ぎ手を組み付けてＥＵＩをコモンレールに繋ぐ。別の組み立て法では、従来の方法でＥＵＩをエンジンマニホールドに固定し、次いで、コモンレールをＥＵＩに直接固定しており、この場合、追加の配管は不要である。或いは、コモンレール−ＥＵＩ合体型システムを単一ユニットとして、エンジンシリンダヘッドに固定してもよい。

本発明の実施形態は、具体的に説明したもの又は特許請求の範囲に記載されている範囲に含まれると考えられるものを問わず、何れにおいても、噴射器４０及びポンプ装置６８のための噴射器ハウジングユニット３８は、単一のハウジング部分であるのではなく、むしろ互いに隣接して配置された２つ又はそれ以上のハウジング部分を備えていてもよい。噴射器／ポンプユニットを形成するのに１つのハウジング部分が設けられているか複数のハウジング部分が設けられているかにかかわらず、システムの噴射器とポンプ室の間には燃料を運ぶための別体の燃料パイプ又はパイプ類が不要である、ということが本発明の重要な特性である。

先に説明したものに対し更に修正を加える場合、逆止め弁５４は球の形態をとる必要はなく、代わりの弁形態（例えば、板弁）をとってもよい。
燃料噴射事象が燃料ポンプから独立しているため、燃料をエンジンサイクル当たり数回の割で吸入することが可能である。従って、幾つかの実施形態では、カムは、エンジン回転当たり２又はそれ以上のポンピングストロークを提供できるように多ローブカムであってもよい。その様な多ローブカムは、適切には２つ、３つ、又は４つのローブ、更に適切には２つ又は３つのローブ、最適には２つのローブを備えていてもよい。

多ローブカムは、それに関係付けられた燃料ポンプによって、但し、より小さいプランジャー直径で、同じか又はより優れた燃料加圧能力を実現させるために採用することができる。多ローブカムを使用することにより、カム回転当たりのポンピング能力はより高められ、燃料噴射システム又はエンジンの燃料ポンプの個数を削減することが可能になるのが好都合である。一例として、２ローブ型のカムを採用すれば、燃料ポンプのポンプ室は１回のエンジン（カムシャフト）回転中に（ポンププランジャーの戻りストロークとポンピングストロークそれぞれによる）充填と排出を２回行わせることができる。而して、例えば、関係付けられたアキュムレータ容積部の同じ燃料加圧を、ポンピングストローク当たり半分のポンピング能力で実現することができるようになり、従って、ポンピングプランジャーの直径を小さくすることができる。燃料ポンプのポンププランジャーの直径を小さくすることができれば、多くの機能上の利点を実現することができる。例えば、直径が小さいポンププランジャーは、プランジャーの縁部とプランジャーが往復運動を行う内径部内部の間の燃料漏出を低減するのに有用であり、従って、エンジン効率を高めるのに役立つ。更なる利点は、プランジャーの直径を著しく小さく（従来のＥＵＩで実用的なものより更に小さく）することにより、既存のエンジン設計で相当高い噴射圧を作り出すことが可能になることである。これにより、本発明のシステムを使用すれば、（先に論じたように）他の修正を極僅かに留めながらも、例えば、約２５００バール（ＥＵＩ）の応力限界を有する既存のエンジンを４００バール超に向上させることが可能になる。直径がより小さいポンププランジャーは、必要とされるカム駆動トルクの変動を低減するのにも役立ち、特に、比較的小さいプランジャー直径は、カムと動力伝達系の様な他のエンジン構成要素に生じる応力（荷重）を低減するのに役立つことが認められている。

また、これは、エンジン内のポンププランジャーの寸法をエンジンの出力定格に対比させて設定する場合にも有用であることが理解頂けるであろう。通常、性能がより低いエンジンでは、直径がより小さいポンププランジャーを採用すれば、例えば、費用節約を実現することができるので有利である。

Claims (15)

1. 内燃機関の燃料噴射システムにおいて、
   ハウジングユニット（３８）内に配置されている第１燃料噴射器（４０）と、
   前記第１燃料噴射器（４０）に燃料を供給するためのアキュミュレータ容積部（４６）と、
   使用時、第１ポンプ室（５２）内に燃料の昇圧を生じさせるように駆動されるポンププランジャー（４８）を備えている第１燃料ポンプ装置（６８）と、
   前記第１ポンプ室（５２）に流入する燃料の流れを制御する働きをする第１絞り弁（６６）と、
   前記第１ポンプ室（５２）と前記アキュミュレータ容積部（４６）の間に連通を提供している第１燃料通路（４４）と、
   前記第１ポンプ室（５２）と前記アキュミュレータ容積部（４６）の間の前記第１燃料通路（４４）に設置された第１逆止め弁（５４）と、を備えており、
   前記第１燃料噴射器（４０）は、前記第１逆止め弁（５４）と前記アキュミュレータ容積部（４６）の間の或る位置で前記第１燃料通路（４４）と連通しており、前記第１燃料噴射器（４０）と前記アキュミュレータ容積部（４６）の間の燃料通路（４２、４４）には、燃料の流れを制御又は阻止する役目を果たす液圧装置が含まれておらず、前記第１燃料噴射器は電子制御式噴射器（４０）である、燃料噴射システム。
2. 前記電子制御式噴射器（４０）は、エンジンへの燃料噴射を制御するため、噴射器弁針の運動を制御するための三方向制御弁を含んでいる、請求項１に記載の燃料噴射システム。
3. 前記電子制御式噴射器（４０）は、エンジンへの燃料噴射を制御するため、噴射器弁針の運動を制御するための二方向制御弁を含んでいる、請求項１に記載の燃料噴射システム。
4. 使用時、燃料噴射事象中、前記第１逆止め弁（５４）は、前記第１燃料噴射器（４０）が、燃料をアキュミュレータ容積部（４６）から受け取り、前記第１ポンプ室（５２）からは受け取らないように閉鎖される、請求項１から３の何れかに記載の燃料噴射システム。
5. 第２燃料噴射器（４０）と第２燃料通路（４４）を更に備えており、前記第２燃料噴射器（４０）は前記第２燃料通路（４４）を介して前記アキュミュレータ容積部（４６）と連通しており、前記第２燃料噴射器は電子制御式噴射器（４０）である、請求項１から４の何れかに記載の燃料噴射システム。
6. 前記第２燃料噴射器（４０）と前記アキュミュレータ容積部（４６）の間の連通は遮られていない、請求項５に記載の燃料噴射システム。
7. 前記第２の電子制御式噴射器（４０）は、エンジンへの燃料噴射を制御するため、噴射器弁針の運動を制御するための三方向制御弁を含んでいる、請求項５に記載の燃料噴射システム。
8. 前記第２の電子制御式噴射器（４０）は、エンジンへの燃料噴射を制御するため、噴射器弁針の運動を制御するための二方向制御弁を含んでいる、請求項５に記載の燃料噴射システム。
9. 前記第２燃料噴射器（４０）と前記アキュミュレータ容積部（４６）の間に、少なくとも１つの絞り（７０ａ、７０ｂ）を更に備えている、請求項５から８の何れかに記載の燃料噴射システム。
10. 前記絞り（７０ａ、７０ｂ）は、前記アキュミュレータ容積部の出口位置に設置されている、請求項９に記載の燃料噴射システム。
11. 前記第２燃料通路（４４）から燃料を受け取り、中を通して燃料を前記第２燃料噴射器（４０）まで送るための、前記第２燃料噴射器（４０）への第２供給通路（４２）を更に備えており、前記絞り（７０ｂ）は、前記第２供給通路（４２）と前記第２燃料通路（４４）との相互接続部間近の上流側に設置されている、請求項９又は１０に記載の燃料噴射システム。
12. 使用時、前記第２燃料噴射器（４０）は、燃料を、アキュミュレータ容積部（４６）から受け取り、前記第１ポンプ室（５２）からは受け取らない、請求項５から１１の何れかに記載の燃料噴射システム。
13. 複数の燃料噴射器（４０）を備えており、前記燃料噴射器より少ない個数の燃料ポンプ装置（６８）を備えている、請求項１から１２の何れかに記載の燃料噴射システム。
14. 最多６個までの燃料噴射器（４０）と最多３個までの燃料ポンプ装置（６８）を備えている、請求項１３に記載の燃料噴射システム。
15. ６個の燃料噴射器（４０）と、
    （ｉ）１個の燃料ポンプ装置（６８）又は
    （ｉｉ）２個の燃料ポンプ装置（６８）又は、
    （ｉｉｉ）３個の燃料ポンプ装置（６８）、を備えている、請求項１３又は１４に記載の燃料噴射システム。

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