JPH0886260A - 自動車用エンジン装置 - Google Patents
自動車用エンジン装置Info
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- JPH0886260A JPH0886260A JP7109166A JP10916695A JPH0886260A JP H0886260 A JPH0886260 A JP H0886260A JP 7109166 A JP7109166 A JP 7109166A JP 10916695 A JP10916695 A JP 10916695A JP H0886260 A JPH0886260 A JP H0886260A
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- JP
- Japan
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- fuel
- engine
- pressure
- rail
- clutch
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/3809—Common rail control systems
- F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
- F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M39/00—Arrangements of fuel-injection apparatus with respect to engines; Pump drives adapted to such arrangements
- F02M39/02—Arrangements of fuel-injection apparatus to facilitate the driving of pumps; Arrangements of fuel-injection pumps; Pump drives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
- F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
- F02D2200/0602—Fuel pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/31—Control of the fuel pressure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料タンクへの帰還を利用せずに、加圧され
た燃料を複数のインジェクタへ供給する共通の燃料マニ
ホルドを備えた高圧ガソリン噴射システムを提供する。 【構成】 燃料レール１６における燃料圧力が、うず電
流クラッチ３６により調整される。クラッチ３６はクラ
ンクシャフト１２を、加圧された燃料を燃料レールへ供
給する燃料ポンプと機械的に結合する機構の一部分を成
す。エンジン速度や燃料レール圧力を含む複数の入力信
号を受信する電気的制御部３４は、通常のエンジン動作
中にエンジン速度や燃料要求が変化しても圧力が調整さ
れるように、クラッチ３６により行われる結合の程度を
制御する。
た燃料を複数のインジェクタへ供給する共通の燃料マニ
ホルドを備えた高圧ガソリン噴射システムを提供する。 【構成】 燃料レール１６における燃料圧力が、うず電
流クラッチ３６により調整される。クラッチ３６はクラ
ンクシャフト１２を、加圧された燃料を燃料レールへ供
給する燃料ポンプと機械的に結合する機構の一部分を成
す。エンジン速度や燃料レール圧力を含む複数の入力信
号を受信する電気的制御部３４は、通常のエンジン動作
中にエンジン速度や燃料要求が変化しても圧力が調整さ
れるように、クラッチ３６により行われる結合の程度を
制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クランクシャフトと燃
料噴射装置を有する自動車用エンジン装置に関する。こ
の場合、前記噴射装置には、エンジンのために電気的に
作動される複数のインジェクタを有する噴射レールと、
前記インジェクタを作動させる電気的制御部と、液体燃
料を収容する燃料タンクと、前記インジェクタに対し燃
料レール内に加圧された燃料を生じさせるために、燃料
タンクから燃料レールへ液体燃料を供給する燃料供給手
段とが設けられており、該燃料供給手段には、エンジン
クランクシャフトと連動するよう機械的に結合されたポ
ンプと、種々の電気信号を前記電気的制御部へ入力する
手段とが設けられており、該入力手段には、燃料レール
内の加圧された燃料の圧力を検出し相応の燃料圧力信号
を前記電気的制御部へ入力する圧力変換器が含まれ、前
記電気的制御部には、種々の電気信号の関数として前記
ポンプの動作を制御する手段が設けられており、種々の
電気信号には燃料圧力信号が含まれていて、エンジン作
動時にエンジン速度およびトルクの所定の変化にかから
わず燃料レール内の所望の圧力が保持されるように構成
されている。
料噴射装置を有する自動車用エンジン装置に関する。こ
の場合、前記噴射装置には、エンジンのために電気的に
作動される複数のインジェクタを有する噴射レールと、
前記インジェクタを作動させる電気的制御部と、液体燃
料を収容する燃料タンクと、前記インジェクタに対し燃
料レール内に加圧された燃料を生じさせるために、燃料
タンクから燃料レールへ液体燃料を供給する燃料供給手
段とが設けられており、該燃料供給手段には、エンジン
クランクシャフトと連動するよう機械的に結合されたポ
ンプと、種々の電気信号を前記電気的制御部へ入力する
手段とが設けられており、該入力手段には、燃料レール
内の加圧された燃料の圧力を検出し相応の燃料圧力信号
を前記電気的制御部へ入力する圧力変換器が含まれ、前
記電気的制御部には、種々の電気信号の関数として前記
ポンプの動作を制御する手段が設けられており、種々の
電気信号には燃料圧力信号が含まれていて、エンジン作
動時にエンジン速度およびトルクの所定の変化にかから
わず燃料レール内の所望の圧力が保持されるように構成
されている。
【０００２】
【従来の技術】加圧された燃料を複数のインジェクタへ
供給する１つの共通の燃料レール（燃料マニホルド）を
有する高圧ガソリン噴射システムの場合、典型的には３
０〜１５０ｂａｒのような所要燃料圧力を得るために、
典型的には斜板式またはカムリング式の変位形ポンプを
用いる必要がある。種々の考察において一般的に述べら
れていることは、ポンプをエンジンに取り付け、これを
エンジンに付属の駆動部の１つにより機械的に駆動する
ことである。このようなポンプ構成によりシステムは、
燃焼室へダイレクトに噴射するのに適した霧化と燃料供
給速度を生じさせることができる。共通の燃料レールを
用いた手法では、噴射システムを適切に動作させるため
にエンジン速度や負荷とは無関係にシステム内のポンプ
によりシステムの圧力を保持させることを必然的に伴
う。ポンプだけを用いてこの燃料圧力を精確に保持する
のは困難であることから、このシステム内で一種の燃料
圧力調整が行われなければならない。
供給する１つの共通の燃料レール（燃料マニホルド）を
有する高圧ガソリン噴射システムの場合、典型的には３
０〜１５０ｂａｒのような所要燃料圧力を得るために、
典型的には斜板式またはカムリング式の変位形ポンプを
用いる必要がある。種々の考察において一般的に述べら
れていることは、ポンプをエンジンに取り付け、これを
エンジンに付属の駆動部の１つにより機械的に駆動する
ことである。このようなポンプ構成によりシステムは、
燃焼室へダイレクトに噴射するのに適した霧化と燃料供
給速度を生じさせることができる。共通の燃料レールを
用いた手法では、噴射システムを適切に動作させるため
にエンジン速度や負荷とは無関係にシステム内のポンプ
によりシステムの圧力を保持させることを必然的に伴
う。ポンプだけを用いてこの燃料圧力を精確に保持する
のは困難であることから、このシステム内で一種の燃料
圧力調整が行われなければならない。
【０００３】低圧で動作する慣用のガソリン噴射システ
ムでは、ばねとダイアフラム機構を備えたレギュレータ
が用いられており、これによって圧力が検出され、ダイ
アフラムエリアとばねレートの関数である圧力設定点を
保持するのに十分な燃料が燃料レールからタンクへ戻さ
れる。このことは高圧システムでは実際的な設計ではな
い。それというのはダイアフラムは高い燃料圧力には耐
えられないからである。ばねとダイアフラムの機構と同
等である電子的な構成は、圧力を電子変換器で検出し電
子コントローラがこの圧力情報を用いて次のような命令
をソレノイドバルブに与えるように構成されたレギュレ
ータである。すなわちこの場合、電子コントローラはソ
レノイドバルブに対し、燃料レールから燃料を抜き取
り、燃料圧力を定められた設定点になるよう調整する量
の燃料をタンクへ戻す命令を与える。電子制御されるこ
のような形式の燃料圧力調整は可変性があるという利点
を有しており、これによりエンジンコントローラは個々
のエンジン動作点に対する個々の設定点圧力を定め、こ
の圧力設定点をエンジン動作点の変化に適するように変
えることができるようになる。電子制御されるこの種の
燃料圧力調整形式は、高圧でなされる燃料ポンピング動
作によっても結果としては最適な効率が示されないこと
を認めるにしても、本出願人による高圧燃料噴射システ
ムにおいて首尾よく使用され続けている。
ムでは、ばねとダイアフラム機構を備えたレギュレータ
が用いられており、これによって圧力が検出され、ダイ
アフラムエリアとばねレートの関数である圧力設定点を
保持するのに十分な燃料が燃料レールからタンクへ戻さ
れる。このことは高圧システムでは実際的な設計ではな
い。それというのはダイアフラムは高い燃料圧力には耐
えられないからである。ばねとダイアフラムの機構と同
等である電子的な構成は、圧力を電子変換器で検出し電
子コントローラがこの圧力情報を用いて次のような命令
をソレノイドバルブに与えるように構成されたレギュレ
ータである。すなわちこの場合、電子コントローラはソ
レノイドバルブに対し、燃料レールから燃料を抜き取
り、燃料圧力を定められた設定点になるよう調整する量
の燃料をタンクへ戻す命令を与える。電子制御されるこ
のような形式の燃料圧力調整は可変性があるという利点
を有しており、これによりエンジンコントローラは個々
のエンジン動作点に対する個々の設定点圧力を定め、こ
の圧力設定点をエンジン動作点の変化に適するように変
えることができるようになる。電子制御されるこの種の
燃料圧力調整形式は、高圧でなされる燃料ポンピング動
作によっても結果としては最適な効率が示されないこと
を認めるにしても、本出願人による高圧燃料噴射システ
ムにおいて首尾よく使用され続けている。
【０００４】いかなるポンプへのエネルギー入力も、ポ
ンプ出力圧力と流速の積に劣ることはないので、典型的
には低圧システムと対比された高圧システムの場合のよ
うに、圧力が２５のファクタだけ上昇すればポンピング
動作は著しく上昇する。加えられたこのポンピング動作
はエンジンから直接的に力を消費するので、エンジンの
フライホイールの力が低減され、燃料消費が増えてしま
う。しかも、ポンプは最高速度と最大負荷のときに燃料
をエンジンへ供給するのに十分な大きさで構成しなけれ
ばならないので、エンジン要求が小さいときには圧力レ
ギュレータによってかなりの量の燃料がタンクへ戻され
る。帰還燃料の加圧に用いられる力によってエンジンの
フライホイールの馬力が著しく減らされるにしても、生
得的ないし内在的な副作用は、ロスとなった力（損失と
なった力）が帰還燃料における廃熱として現れることで
ある。帰還燃料用の導管もエンジンの熱に晒されるの
で、燃料レールからタンクへの燃料帰還の必要な燃料シ
ステムは、帰還燃料からの熱が燃料蒸気の生成に関与す
る点まで、タンク内のガソリン温度を上昇させるおそれ
がある。したがってタンク内の燃料が車両の持続的な動
作により徐々に加熱されると、エバポレーティブ・エミ
ッション・コントロールシステム（燃料蒸発ガス排出抑
止装置）における負荷が高まる。容認できないエバポレ
ーティブ・エミッション・コントロールシステムの動作
が生じた場合、解決手段はそのキャパシティを増やすこ
としかなく、これによりおのずと自動車において付加的
なコストが課せられることになる。
ンプ出力圧力と流速の積に劣ることはないので、典型的
には低圧システムと対比された高圧システムの場合のよ
うに、圧力が２５のファクタだけ上昇すればポンピング
動作は著しく上昇する。加えられたこのポンピング動作
はエンジンから直接的に力を消費するので、エンジンの
フライホイールの力が低減され、燃料消費が増えてしま
う。しかも、ポンプは最高速度と最大負荷のときに燃料
をエンジンへ供給するのに十分な大きさで構成しなけれ
ばならないので、エンジン要求が小さいときには圧力レ
ギュレータによってかなりの量の燃料がタンクへ戻され
る。帰還燃料の加圧に用いられる力によってエンジンの
フライホイールの馬力が著しく減らされるにしても、生
得的ないし内在的な副作用は、ロスとなった力（損失と
なった力）が帰還燃料における廃熱として現れることで
ある。帰還燃料用の導管もエンジンの熱に晒されるの
で、燃料レールからタンクへの燃料帰還の必要な燃料シ
ステムは、帰還燃料からの熱が燃料蒸気の生成に関与す
る点まで、タンク内のガソリン温度を上昇させるおそれ
がある。したがってタンク内の燃料が車両の持続的な動
作により徐々に加熱されると、エバポレーティブ・エミ
ッション・コントロールシステム（燃料蒸発ガス排出抑
止装置）における負荷が高まる。容認できないエバポレ
ーティブ・エミッション・コントロールシステムの動作
が生じた場合、解決手段はそのキャパシティを増やすこ
としかなく、これによりおのずと自動車において付加的
なコストが課せられることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、上述の従来技術の問題点を解決する自動車用エン
ジン装置を提供することにある。
題は、上述の従来技術の問題点を解決する自動車用エン
ジン装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および利点】本発明によれ
ばこの課題は、ポンプは、電気的に制御されるクラッチ
を介してエンジンクランクシャフトにより駆動され、前
記クラッチは、電気的制御部へ入力される種々の電気信
号の関数として該電気的制御部の出力信号に応じて制御
され、前記の種々の電気信号には燃料圧力信号が含まれ
ていて、燃料レール内の所望の燃料圧力は、前記電気的
制御部の出力信号によって与えられる、クラッチを介し
てエンジンからポンプへ伝達される力の大きさにより調
整されることにより解決される。
ばこの課題は、ポンプは、電気的に制御されるクラッチ
を介してエンジンクランクシャフトにより駆動され、前
記クラッチは、電気的制御部へ入力される種々の電気信
号の関数として該電気的制御部の出力信号に応じて制御
され、前記の種々の電気信号には燃料圧力信号が含まれ
ていて、燃料レール内の所望の燃料圧力は、前記電気的
制御部の出力信号によって与えられる、クラッチを介し
てエンジンからポンプへ伝達される力の大きさにより調
整されることにより解決される。
【０００７】本発明は選択的に、燃料タンクへの帰還を
利用せずしたがって加熱された燃料がタンクへ戻されな
いように構成された、燃料レールにおける燃料圧力を調
整する手段に関する。この形式の装置は”リターンレス
（returnless）”または”デッドヘッド形（deadheade
d）システムと呼ばれることもある。本発明による装置
は、燃料をタンクへ戻すことなく燃料レールにおける燃
料圧力を調整する燃料ポンプ用の可変の駆動装置を用い
ている。この種のデッドヘッド形システムにおける燃料
圧力は、ポンプの出力を変化させることで制御される。
ポンプが変位形であれば、この制御はポンプ速度をエン
ジン速度から切り離すことにより行われる。
利用せずしたがって加熱された燃料がタンクへ戻されな
いように構成された、燃料レールにおける燃料圧力を調
整する手段に関する。この形式の装置は”リターンレス
（returnless）”または”デッドヘッド形（deadheade
d）システムと呼ばれることもある。本発明による装置
は、燃料をタンクへ戻すことなく燃料レールにおける燃
料圧力を調整する燃料ポンプ用の可変の駆動装置を用い
ている。この種のデッドヘッド形システムにおける燃料
圧力は、ポンプの出力を変化させることで制御される。
ポンプが変位形であれば、この制御はポンプ速度をエン
ジン速度から切り離すことにより行われる。
【０００８】このような速度制御を行えるほとんどの駆
動結合機構は、それらを自動車において使用するわけに
はいかなくさせるような問題点を有している。ギア駆動
装置は高価であり複雑であって、さらに信頼性に欠けて
いる。流体システムは複雑であり大きくて扱いにくい。
可変ベルト駆動装置を電子制御するのは難しい。摩擦ク
ラッチは耐久性に関して重大な問題がある。
動結合機構は、それらを自動車において使用するわけに
はいかなくさせるような問題点を有している。ギア駆動
装置は高価であり複雑であって、さらに信頼性に欠けて
いる。流体システムは複雑であり大きくて扱いにくい。
可変ベルト駆動装置を電子制御するのは難しい。摩擦ク
ラッチは耐久性に関して重大な問題がある。
【０００９】ここで提案されている駆動結合機構は、ヒ
ステリシス（うず電流）磁気クラッチである。この装置
は、磁気駆動ロータを通る磁束の直線に対して配置され
た界磁コイルと、２つのロータ間の磁気結合によりトル
クを伝達するための磁気駆動ロータとにより構成されて
いる。適切に設計されていれば、これらのクラッチは、
界磁コイルを通して駆動される電流に比例するトルクを
伝達する。このクラッチの有する利点とは、磨耗する表
面がなく、コンパクトにパッケージングされており、電
子的な制御には著しく小さいエネルギー消費しか伴わず
しかも可動部分の個数が最小である点にある。重要なパ
ラメータはポンプへ伝達される力であるので、ポンプへ
伝達されるトルクを制御するために電流を変化させるこ
とにより、電子モジュールからの命令に応じて圧力を変
化させる制御システムを開発することができる。クラッ
チのインプットシャフトは、エンジンクランクシャフト
からのギアまたはベルトにより駆動され（既存の付属装
置はこの装置のための良好な候補である）、クラッチの
アウトプットシャフトはポンプインプットシャフトを直
接、駆動する。この種のクラッチ機構のためのコンパク
トなパッケージには、クラッチのインプットシャフトと
アウトプットシャフトの両方がまとめられて含まれてい
る。
ステリシス（うず電流）磁気クラッチである。この装置
は、磁気駆動ロータを通る磁束の直線に対して配置され
た界磁コイルと、２つのロータ間の磁気結合によりトル
クを伝達するための磁気駆動ロータとにより構成されて
いる。適切に設計されていれば、これらのクラッチは、
界磁コイルを通して駆動される電流に比例するトルクを
伝達する。このクラッチの有する利点とは、磨耗する表
面がなく、コンパクトにパッケージングされており、電
子的な制御には著しく小さいエネルギー消費しか伴わず
しかも可動部分の個数が最小である点にある。重要なパ
ラメータはポンプへ伝達される力であるので、ポンプへ
伝達されるトルクを制御するために電流を変化させるこ
とにより、電子モジュールからの命令に応じて圧力を変
化させる制御システムを開発することができる。クラッ
チのインプットシャフトは、エンジンクランクシャフト
からのギアまたはベルトにより駆動され（既存の付属装
置はこの装置のための良好な候補である）、クラッチの
アウトプットシャフトはポンプインプットシャフトを直
接、駆動する。この種のクラッチ機構のためのコンパク
トなパッケージには、クラッチのインプットシャフトと
アウトプットシャフトの両方がまとめられて含まれてい
る。
【００１０】クラッチを制御する制御システムは、燃料
レールの圧力を検出する圧力センサまたは変換器、フィ
ードバックループ内に圧力センサをもつ電子制御モジュ
ール、ならびにエンジン速度、空燃比設定点および所望
の燃料圧力設定点を表すその他の入力部により構成され
ている。制御アルゴリズムは、圧力センサからのフィー
ドバックをエンジン制御装置から伝えられた圧力設定点
に整合させるよう設定されたＰ．Ｉ．Ｄループにおいて
実現される。この圧力設定点は、エンジン動作点とイン
ジェクタの特性に適するようにエンジン制御部において
設定される（典型的には、一定の圧力が最も単純な制御
アルゴリズムであるが、ダイナミックレンジを広げるた
めに可変の圧力を用いることができ、これによりエンジ
ン燃焼室における動作条件に合わせるためにインジェク
タの噴霧パターンを変える構成が得られる）。制御装置
へのその他の入力には、エンジン速度（これにより制御
装置はクラッチ入力速度の変化を補償し圧力調整をその
まま保持することができる）、ならびに空燃比（これに
より一定のエンジン速度においてインジェクタの流れが
変化したときに要求されるポンプ出力流の変化を予測す
ることができる）。圧力制御装置からエンジン制御装置
への出力（目下の燃料レールの圧力）により、次のよう
な条件に対して噴射パルスの幅を補償することができ
る。すなわち、電気的なシステムの電圧が低く、ポンプ
の性能を維持するにはエンジン速度が低すぎるときのク
ランクシャフト回転中のように、制御装置が要求された
設定点を維持できない条件に対して、噴射パルスの幅を
補償できる。
レールの圧力を検出する圧力センサまたは変換器、フィ
ードバックループ内に圧力センサをもつ電子制御モジュ
ール、ならびにエンジン速度、空燃比設定点および所望
の燃料圧力設定点を表すその他の入力部により構成され
ている。制御アルゴリズムは、圧力センサからのフィー
ドバックをエンジン制御装置から伝えられた圧力設定点
に整合させるよう設定されたＰ．Ｉ．Ｄループにおいて
実現される。この圧力設定点は、エンジン動作点とイン
ジェクタの特性に適するようにエンジン制御部において
設定される（典型的には、一定の圧力が最も単純な制御
アルゴリズムであるが、ダイナミックレンジを広げるた
めに可変の圧力を用いることができ、これによりエンジ
ン燃焼室における動作条件に合わせるためにインジェク
タの噴霧パターンを変える構成が得られる）。制御装置
へのその他の入力には、エンジン速度（これにより制御
装置はクラッチ入力速度の変化を補償し圧力調整をその
まま保持することができる）、ならびに空燃比（これに
より一定のエンジン速度においてインジェクタの流れが
変化したときに要求されるポンプ出力流の変化を予測す
ることができる）。圧力制御装置からエンジン制御装置
への出力（目下の燃料レールの圧力）により、次のよう
な条件に対して噴射パルスの幅を補償することができ
る。すなわち、電気的なシステムの電圧が低く、ポンプ
の性能を維持するにはエンジン速度が低すぎるときのク
ランクシャフト回転中のように、制御装置が要求された
設定点を維持できない条件に対して、噴射パルスの幅を
補償できる。
【００１１】インプットシャフトとアウトプットシャフ
トの間のすべり量がクラッチへ供給される電気的な入力
制御電流の大きさで定められるような特性を同様に有す
るその他のクラッチ形式には、磁粉式クラッチやエレク
トロレオロジック式流体クラッチが含まれる。磁粉式ク
ラッチは、駆動ディスクと被駆動ディスク間で細かい磁
粉を用いる。コイルは磁粉へ磁界を印加する。磁粉のず
れによりトルクが伝達され、ずれに対する抵抗はコイル
を流れる電流に比例する。この場合にも、単純であり、
電子制御を行え、小さなパッケージであり、しかも磨耗
がないという利点がある。エレクトロレオロジック（Ｅ
Ｒ）式流体クラッチは、駆動羽根と被駆動羽により構成
されており、各羽根間のスペースはＥＲ流体で満たされ
ている。ＥＲ流体は、ディスク間に加わる圧力に比例す
る流体ずれ応力特性を有しており、トルクはこのずれ応
力により伝達される。このクラッチも、小さくパッケー
ジングされており、電子制御が行え、磨耗がなく、さら
にその扱いが単純である。
トの間のすべり量がクラッチへ供給される電気的な入力
制御電流の大きさで定められるような特性を同様に有す
るその他のクラッチ形式には、磁粉式クラッチやエレク
トロレオロジック式流体クラッチが含まれる。磁粉式ク
ラッチは、駆動ディスクと被駆動ディスク間で細かい磁
粉を用いる。コイルは磁粉へ磁界を印加する。磁粉のず
れによりトルクが伝達され、ずれに対する抵抗はコイル
を流れる電流に比例する。この場合にも、単純であり、
電子制御を行え、小さなパッケージであり、しかも磨耗
がないという利点がある。エレクトロレオロジック（Ｅ
Ｒ）式流体クラッチは、駆動羽根と被駆動羽により構成
されており、各羽根間のスペースはＥＲ流体で満たされ
ている。ＥＲ流体は、ディスク間に加わる圧力に比例す
る流体ずれ応力特性を有しており、トルクはこのずれ応
力により伝達される。このクラッチも、小さくパッケー
ジングされており、電子制御が行え、磨耗がなく、さら
にその扱いが単純である。
【００１２】次に、図面を参照して実施例に基づき本発
明を詳細に説明する。
明を詳細に説明する。
【００１３】
【実施例の説明】図１には、本発明による装置の全体的
な配置構成の実施例が示されている。この装置にはクラ
ンクシャフト１２を有する内燃機関１０が設けられてお
り、クランクシャフトの外側の端部は滑車またはホイー
ルのようなディスク１４が設けられていて、エンジンが
動作したときにはこのディスクを介して種々の付属装置
がクランクシャフトにより駆動される。エンジンの燃料
システムは、電気的に作動される複数のインジェクタ１
８に共通の１つの燃料レール１６を有しており、各イン
ジェクタはそれぞれ、対応するエンジン燃焼室の空間に
直接、ガソリンを噴射するように設けられている（ダイ
レクトシリンダインジェクション）。ガソリンは燃料タ
ンク２０に貯蔵されており、インタンク式の低圧燃料ポ
ンプ２２、燃料フィルタ２４および高圧燃料ポンプ２６
を含む燃料供給手段を介して燃料レール１６へ供給され
る。電子制御ユニット（ＥＣＵ）２８は種々の入力信号
（これらの信号は図２にしか示されていない）を受信
し、このユニット自体はインジェクタ１８を作動させる
インジェクタ駆動モジュール３０を通して作用する。燃
料レール１６内の燃料圧力を検出するために圧力変換器
３２が設けられており、これは燃料レール内の圧力を表
す燃料圧力信号を、レギュレータ電子制御装置３４と称
する電気的制御部へ供給する。レギュレータ電子制御装
置３４もＥＣＵ２８から入力信号を受信する。上記の２
つの入力信号にしたがって、レギュレータ電子制御装置
３４は相応の制御電流をヒステリシス（うず電流）電磁
クラッチ３６へ供給する。クラッチ３６は、ポンプ２６
をクランクシャフト１２と連動するよう機械的に結合す
る機構の一部を成している。クラッチ３６は、ホイール
または滑車を含むようなディスク４０により駆動される
インプットシャフト３８を有する。エンドレス駆動部材
４２によりディスク４０はディスク１４と結合されてお
り、これによりクランクシャフト１２が回転したとき
に、それによってクラッチインプットシャフト３８が回
転されるようになる。クラッチ３６はさらにアウトプッ
トシャフト４４を有しており、これはポンプ２６のシャ
フト４６とじかに結合されている。
な配置構成の実施例が示されている。この装置にはクラ
ンクシャフト１２を有する内燃機関１０が設けられてお
り、クランクシャフトの外側の端部は滑車またはホイー
ルのようなディスク１４が設けられていて、エンジンが
動作したときにはこのディスクを介して種々の付属装置
がクランクシャフトにより駆動される。エンジンの燃料
システムは、電気的に作動される複数のインジェクタ１
８に共通の１つの燃料レール１６を有しており、各イン
ジェクタはそれぞれ、対応するエンジン燃焼室の空間に
直接、ガソリンを噴射するように設けられている（ダイ
レクトシリンダインジェクション）。ガソリンは燃料タ
ンク２０に貯蔵されており、インタンク式の低圧燃料ポ
ンプ２２、燃料フィルタ２４および高圧燃料ポンプ２６
を含む燃料供給手段を介して燃料レール１６へ供給され
る。電子制御ユニット（ＥＣＵ）２８は種々の入力信号
（これらの信号は図２にしか示されていない）を受信
し、このユニット自体はインジェクタ１８を作動させる
インジェクタ駆動モジュール３０を通して作用する。燃
料レール１６内の燃料圧力を検出するために圧力変換器
３２が設けられており、これは燃料レール内の圧力を表
す燃料圧力信号を、レギュレータ電子制御装置３４と称
する電気的制御部へ供給する。レギュレータ電子制御装
置３４もＥＣＵ２８から入力信号を受信する。上記の２
つの入力信号にしたがって、レギュレータ電子制御装置
３４は相応の制御電流をヒステリシス（うず電流）電磁
クラッチ３６へ供給する。クラッチ３６は、ポンプ２６
をクランクシャフト１２と連動するよう機械的に結合す
る機構の一部を成している。クラッチ３６は、ホイール
または滑車を含むようなディスク４０により駆動される
インプットシャフト３８を有する。エンドレス駆動部材
４２によりディスク４０はディスク１４と結合されてお
り、これによりクランクシャフト１２が回転したとき
に、それによってクラッチインプットシャフト３８が回
転されるようになる。クラッチ３６はさらにアウトプッ
トシャフト４４を有しており、これはポンプ２６のシャ
フト４６とじかに結合されている。
【００１４】図３には、固有のクラッチ３６の詳細が示
されている。これは一般的にシリンダ状のハウジング４
５を有しており、そこにおいてシャフト３８と４４は互
いに独立しているが同軸に、複数の内部のベアリングに
よって支承されている。インプットシャフト３８は入力
ロータ４８を有しており、アウトプットシャフト４４は
出力ロータ５０を有している。コイル５２は、それを流
れる電流の大きさに基づき上記の２つのロータ間の磁気
結合の度合いを制御する。換言すれば、インプットシャ
フト３８からアウトプットシャフト４４へクラッチを介
して伝えることのできる力の大きさは、コイル５２中を
流れる電流の量によって制御される。
されている。これは一般的にシリンダ状のハウジング４
５を有しており、そこにおいてシャフト３８と４４は互
いに独立しているが同軸に、複数の内部のベアリングに
よって支承されている。インプットシャフト３８は入力
ロータ４８を有しており、アウトプットシャフト４４は
出力ロータ５０を有している。コイル５２は、それを流
れる電流の大きさに基づき上記の２つのロータ間の磁気
結合の度合いを制御する。換言すれば、インプットシャ
フト３８からアウトプットシャフト４４へクラッチを介
して伝えることのできる力の大きさは、コイル５２中を
流れる電流の量によって制御される。
【００１５】したがって図１の装置の場合、クラッチ３
６の動作によりポンプ２６は、たとえエンジンの燃料消
費とエンジンの速度が自動車内のエンジンの通常動作中
に幅広い変化を受けても、燃料レール１６内の燃料圧力
を所望の燃料圧力に調整するようになる。できるかぎり
最良の圧力調整を達成するための能力は、種々の変換器
を含む装置の電気／電子的な部分の性能と用いられる制
御方式とに依存する。図２には、クラッチ３６の許容し
得る動作を達成するのにうまく適したレギュレータ電子
制御装置３４の実施例の詳細が示されている。
６の動作によりポンプ２６は、たとえエンジンの燃料消
費とエンジンの速度が自動車内のエンジンの通常動作中
に幅広い変化を受けても、燃料レール１６内の燃料圧力
を所望の燃料圧力に調整するようになる。できるかぎり
最良の圧力調整を達成するための能力は、種々の変換器
を含む装置の電気／電子的な部分の性能と用いられる制
御方式とに依存する。図２には、クラッチ３６の許容し
得る動作を達成するのにうまく適したレギュレータ電子
制御装置３４の実施例の詳細が示されている。
【００１６】圧力変換器３２からレギュレータ電子制御
装置３４へ燃料圧力信号が入力されることは既に述べ
た。先に詳細には述べなかった付加的な入力は、燃料圧
力設定点５４、エンジン速度５６および空気／燃料（Ａ
／Ｆ）設定点５８である。エンジン速度は、クランクシ
ャフト速度センサのような何らかの適切なソースから得
られる。この場合、変換器３２からの燃料圧力センサ信
号が燃料圧力設定点信号５４から減算され、その差が入
力として比例利得段６０と積分利得段６２の両方へ加え
られる。微分器６３において燃料圧力センサ信号の１次
導関数が得られ、これは微分利得段６４へ入力として加
えられる。エンジン速度信号５６は速度補償段６６へ入
力として加えられ、Ａ／Ｆ設定点信号５８は空燃比補償
段６８へ入力として加えられる。段６０，６２，６４は
微分器６３と共働してＰＩＤ（比例、積分、微分）関数
発生器を成しており、このことは一般に、変換器３２か
らの燃料圧力信号においてＰＩＤ関数を実行する、と表
現できる。段６０，６２，６４，６６，６８の出力は互
いに加算され合って１つの合成信号を成し、この合成信
号がクラッチコイル駆動電子段７０へ印加され、駆動電
子段７０はコイル５２をこの合成信号に相応する電流で
駆動する。速度補償段６６ならびに空燃比補償段６８
は、エンジン速度とＡ／Ｆ設定点が変化しているときに
クラッチの結合の度合いを迅速に調整するためのフィー
ドフォワード段として動作する。これら種々の段６０，
６２，６４，６６，６８は場合によっては、エンジン管
理コンピュータからの所定の信号のように、それらの伝
達関数の調整に用いられるその他の入力信号を受信する
ことができる。
装置３４へ燃料圧力信号が入力されることは既に述べ
た。先に詳細には述べなかった付加的な入力は、燃料圧
力設定点５４、エンジン速度５６および空気／燃料（Ａ
／Ｆ）設定点５８である。エンジン速度は、クランクシ
ャフト速度センサのような何らかの適切なソースから得
られる。この場合、変換器３２からの燃料圧力センサ信
号が燃料圧力設定点信号５４から減算され、その差が入
力として比例利得段６０と積分利得段６２の両方へ加え
られる。微分器６３において燃料圧力センサ信号の１次
導関数が得られ、これは微分利得段６４へ入力として加
えられる。エンジン速度信号５６は速度補償段６６へ入
力として加えられ、Ａ／Ｆ設定点信号５８は空燃比補償
段６８へ入力として加えられる。段６０，６２，６４は
微分器６３と共働してＰＩＤ（比例、積分、微分）関数
発生器を成しており、このことは一般に、変換器３２か
らの燃料圧力信号においてＰＩＤ関数を実行する、と表
現できる。段６０，６２，６４，６６，６８の出力は互
いに加算され合って１つの合成信号を成し、この合成信
号がクラッチコイル駆動電子段７０へ印加され、駆動電
子段７０はコイル５２をこの合成信号に相応する電流で
駆動する。速度補償段６６ならびに空燃比補償段６８
は、エンジン速度とＡ／Ｆ設定点が変化しているときに
クラッチの結合の度合いを迅速に調整するためのフィー
ドフォワード段として動作する。これら種々の段６０，
６２，６４，６６，６８は場合によっては、エンジン管
理コンピュータからの所定の信号のように、それらの伝
達関数の調整に用いられるその他の入力信号を受信する
ことができる。
【００１７】先にクラッチについて言及したときに用
語”ヒステリシス”を用いた。この場合、磁気結合作用
を伴うので、この種のクラッチは生得的ないし内在的
に、図４に示されているようなヒステリシス特性をもっ
ている。このことは良好な設計手法によって、ヒステリ
シス特性の存在によってもいかなる作用も及ぼされない
ように、または最小限の作用しか及ぼされないように考
慮されることは自明である。
語”ヒステリシス”を用いた。この場合、磁気結合作用
を伴うので、この種のクラッチは生得的ないし内在的
に、図４に示されているようなヒステリシス特性をもっ
ている。このことは良好な設計手法によって、ヒステリ
シス特性の存在によってもいかなる作用も及ぼされない
ように、または最小限の作用しか及ぼされないように考
慮されることは自明である。
【００１８】本発明の目下の有利な実施形態を図示して
説明したが、この基本原理を特許請求の範囲の枠内にあ
てはまる他の実施形態に適用できることは自明である。
説明したが、この基本原理を特許請求の範囲の枠内にあ
てはまる他の実施形態に適用できることは自明である。
【００１９】次に、本発明の有利な実施形態について要
約的に説明する。
約的に説明する。
【００２０】種々の電気信号には、クランクシャフト速
度を検出するために設けられた速度センサにより得られ
たクランクシャフト回転速度信号が含まれている。
度を検出するために設けられた速度センサにより得られ
たクランクシャフト回転速度信号が含まれている。
【００２１】電気的制御部の出力信号は該制御部内で生
成された１つの合成信号であり、該合成信号の１つの成
分は、これを成す１つの信号を形成するために前記燃料
圧力信号においてＰＩＤ関数を実行するための前記電気
的制御部内の手段により生成される。
成された１つの合成信号であり、該合成信号の１つの成
分は、これを成す１つの信号を形成するために前記燃料
圧力信号においてＰＩＤ関数を実行するための前記電気
的制御部内の手段により生成される。
【００２２】電気的制御部は、クランクシャフト回転速
度信号において補償関数を実行する手段を有しており、
該手段により、前記合成信号の別の成分を形成するため
に用いられる補償されたクランクシャフト速度信号が生
成される。
度信号において補償関数を実行する手段を有しており、
該手段により、前記合成信号の別の成分を形成するため
に用いられる補償されたクランクシャフト速度信号が生
成される。
【００２３】電気的制御部は、空燃比を表すＡ／Ｆ設定
点信号において補償関数を実行する手段を有しており、
該手段により、前記合成信号のさらに別の成分を形成す
るために用いられる補償された空燃比信号が生成され
る。
点信号において補償関数を実行する手段を有しており、
該手段により、前記合成信号のさらに別の成分を形成す
るために用いられる補償された空燃比信号が生成され
る。
【００２４】種々の電気信号には、空燃比を表すＡ／Ｆ
設定点信号と、燃料圧力を表す燃料圧力設定点信号が含
まれ、前記電気的制御部には、前記燃料圧力設定点信号
と前記燃料圧力変換器の燃料圧力信号との差をとりその
差を前記電気的制御部の比例利得段と積分利得段の両方
へ供給する手段と、前記圧力変換器からの燃料圧力信号
の１次導関数を求める手段と、前記の各利得段と前記補
償段からの出力信号を加算して合成信号を生成する手段
とが設けられている。
設定点信号と、燃料圧力を表す燃料圧力設定点信号が含
まれ、前記電気的制御部には、前記燃料圧力設定点信号
と前記燃料圧力変換器の燃料圧力信号との差をとりその
差を前記電気的制御部の比例利得段と積分利得段の両方
へ供給する手段と、前記圧力変換器からの燃料圧力信号
の１次導関数を求める手段と、前記の各利得段と前記補
償段からの出力信号を加算して合成信号を生成する手段
とが設けられている。
【００２５】クラッチはうず電流式クラッチであり、該
クラッチにおいて許されるスリップの大きさを制御する
ために、該クラッチへ前記電気的制御部の出力信号に相
応する制御電流が供給される。
クラッチにおいて許されるスリップの大きさを制御する
ために、該クラッチへ前記電気的制御部の出力信号に相
応する制御電流が供給される。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、燃料タンクへの帰還を
利用せずに、加圧された燃料を複数のインジェクタへ供
給する共通の燃料マニホルドを備えた高圧ガソリン噴射
システムが提供される。
利用せずに、加圧された燃料を複数のインジェクタへ供
給する共通の燃料マニホルドを備えた高圧ガソリン噴射
システムが提供される。
【図１】本発明の方式にしたがって構成された実例とし
てのエンジンと高圧燃料システムを示す図ロック図であ
る。
てのエンジンと高圧燃料システムを示す図ロック図であ
る。
【図２】図１の一部分を詳細に示すブロック図である。
【図３】燃料システムで用いられるヒステリシス（うず
電流）磁気クラッチを部分的に断面図で表した斜視図で
ある。
電流）磁気クラッチを部分的に断面図で表した斜視図で
ある。
【図４】クラッチのヒステリシス特性を示す図である。
１０ 内燃機関 １２ クランクシャフト １６ 燃料レール １８ インジェクタ ２０ 低圧ポンプ ２６ 高圧ポンプ ２８ 電子制御ユニット ３０ インジェクタ駆動モジュール ３２ 圧力変換器 ３４ レギュレータ電子制御装置 ３６ クラッチ
Claims (2)
- 【請求項１】 クランクシャフトと燃料噴射装置を有す
る自動車用エンジン装置であって、 前記噴射装置には、エンジンのために電気的に作動され
る複数のインジェクタを有する噴射レールと、前記イン
ジェクタを作動させる電気的制御部と、液体燃料を収容
する燃料タンクと、前記インジェクタに対し燃料レール
内に加圧された燃料を生じさせるために、燃料タンクか
ら燃料レールへ液体燃料を供給する燃料供給手段とが設
けられており、 該燃料供給手段には、エンジンクランクシャフトと連動
するよう機械的に結合されたポンプと、種々の電気信号
を前記電気的制御部へ入力する手段とが設けられてお
り、 該入力手段には、燃料レール内の加圧された燃料の圧力
を検出し相応の燃料圧力信号を前記電気的制御部へ入力
する圧力変換器が含まれ、 前記電気的制御部には、種々の電気信号の関数として前
記ポンプの動作を制御する手段が設けられており、種々
の電気信号には燃料圧力信号が含まれていて、エンジン
作動時にエンジン速度およびトルクの所定の変化にかか
らわず燃料レール内の所望の圧力が保持される形式の、
自動車用エンジン装置において、前記ポンプは、電気的
に制御されるクラッチを介してエンジンクランクシャフ
トにより駆動され、 前記クラッチは、電気的制御部へ入力される種々の電気
信号の関数として該電気的制御部の出力信号に応じて制
御され、 前記の種々の電気信号には燃料圧力信号が含まれてい
て、燃料レール内の所望の燃料圧力は、前記電気的制御
部の出力信号によって与えられる、クラッチを介してエ
ンジンからポンプへ伝達される力の大きさで調整される
ことを特徴とする、自動車用エンジン装置。 - 【請求項２】 クランクシャフトと燃料噴射装置を有す
る自動車用エンジン装置であって、 前記噴射装置には、エンジンのために電気的に作動され
る複数のインジェクタを有する噴射レールと、前記イン
ジェクタを作動させる電気的制御部と、液体燃料を収容
する燃料タンクと、燃料を燃料レールから燃料タンクへ
戻さずに前記インジェクタに対し燃料レール内に加圧さ
れた燃料を生じさせるために、燃料タンクから燃料レー
ルへ液体燃料を供給する燃料供給手段とが設けられてお
り、 該燃料供給手段には、エンジンクランクシャフトと連動
するよう機械的に結合されたポンプと、種々の電気信号
を前記電気的制御部へ入力する手段とが設けられてお
り、 該入力手段には、燃料レール内の加圧された燃料の圧力
を検出し相応の燃料圧力信号を前記電気的制御部へ入力
する圧力変換器が含まれ、 前記電気的制御部には、種々の電気信号の関数として前
記ポンプの動作を制御する手段が設けられており、種々
の電気信号には燃料圧力信号が含まれていて、エンジン
作動時にエンジン速度およびトルクの所定の変化にかか
らわず燃料レール内の所望の圧力が保持される形式の、
自動車用エンジン装置において、 前記ポンプは、電気的に制御されるクラッチを介してエ
ンジンクランクシャフトにより駆動され、 前記クラッチは、電気的制御部へ入力される種々の電気
信号の関数として該電気的制御部の出力信号に応じて制
御され、 前記の種々の電気信号には燃料圧力信号が含まれてい
て、燃料レール内の所望の燃料圧力は、前記電気的制御
部の出力信号によって与えられる、クラッチを介してエ
ンジンからポンプへ伝達される力の大きさで調整される
ことを特徴とする、自動車用エンジン装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/226146 | 1994-04-11 | ||
| US08/226,146 US5507266A (en) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | Fuel pressure control using hysteresis pump drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886260A true JPH0886260A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=22847752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7109166A Withdrawn JPH0886260A (ja) | 1994-04-11 | 1995-04-11 | 自動車用エンジン装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5507266A (ja) |
| EP (1) | EP0677655A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0886260A (ja) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08210209A (ja) * | 1995-02-06 | 1996-08-20 | Zexel Corp | 高圧燃料噴射装置 |
| JPH09151823A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-06-10 | Denso Corp | 燃料供給装置 |
| DE19619469C1 (de) * | 1996-05-14 | 1997-11-27 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Antreiben einer Kraftstoffpumpe |
| JPH09310661A (ja) * | 1996-05-20 | 1997-12-02 | Denso Corp | 直噴式ガソリンエンジンの燃料供給装置 |
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| JPH11511832A (ja) * | 1996-06-26 | 1999-10-12 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 燃料噴射装置の作動方法 |
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