JPH11303655A - 液圧作動燃料噴射システムにおける燃料噴射率のシェーピング方法及び装置 - Google Patents

液圧作動燃料噴射システムにおける燃料噴射率のシェーピング方法及び装置

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JPH11303655A
JPH11303655A JP10287756A JP28775698A JPH11303655A JP H11303655 A JPH11303655 A JP H11303655A JP 10287756 A JP10287756 A JP 10287756A JP 28775698 A JP28775698 A JP 28775698A JP H11303655 A JPH11303655 A JP H11303655A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 燃料噴射サイクルの初期部において燃料の噴
射量を制御して燃料噴射のシェーピングを達成するこ
と。 【解決手段】 エンジン用液圧作動電子制御燃料噴射シ
ステムが、バレル５８と該バレルのボア内に配置された
液圧作動のプランジャー６０を備え、プランジャーが加
圧された作動流体により液圧的に作動させられ、プラン
ジャーがバレルとともに燃料ポンプ室６６を形成する先
端を有する燃料噴射器を備える。バレル内のスピルポー
ト６８と、プランジャー内に形成されて該プランジャー
のポンプ行程中に該ポートと間欠的に流体連通する外周
溝７４と、圧力信号に応じた可変圧力を燃料ポンプ室に
供給するポンプと、各ポンプ行程において前記溝とポー
トが流体的に連通する前に噴射すべき所望燃料量を決定
し、この所望燃料量に対応する圧力信号を前記ポンプに
与える手段とが設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、一般的に液圧作
動の燃料噴射システムに関し、さらに特定的には、この
ようなシステムにおいて燃料噴射供給特性のシェーピン
グを行う方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料噴射率シェーピングは、噴射サイク
ルの着火遅れ部と主噴射部において供給される燃料の量
と供給率を最適化するための手法である。この手法は、
燃料の燃焼過程における熱放出特性を修正するもので、
有害物排出と騒音レベルに関して好ましい結果を達成す
るのに有利である。通常の機械的に駆動される燃料シス
テムのための噴射率シェーピング装置は、次の３つの形
式、すなわち、制限式、引っ込み式、又はスピル式制御
のいずれかに分類される。制限式装置は、噴射燃料の圧
力降下を生じるので、噴射圧力は低くなる。引っ込み式
装置は、噴射初期に燃料を一時的に蓄えるものであり、
スピル式制御装置は、高圧燃料噴射回路から燃料流の一
部をスピル又はブリードさせるものである。
【０００３】ハフナー及びリューに付与され、本出願人
に譲渡された米国特許第5,492,098号は、液圧作動の電
子制御ユニット式燃料噴射システムを開示しており、こ
のシステムは、これを利用するエンジンの速度と負荷に
関係なく、燃料噴射を可変的に分割したり連続させたり
できものである。この特許において説明され特許請求さ
れている噴射率シェーピング装置は、ここでは、PRIME
と呼ばれる。該PRIMEは、市販されて以来、賞賛を博し
てきたが、PRIME が好ましいものとして採用する燃料ス
ピル経路は、プランジャーに組み合わせた通路とバレル
に組み合わせた通路を構成要素とする。これらの通路
は、一方が他方に開いたときにのみ燃料のスピルが可能
になるものであり、この状態は、プランジャーのポンプ
行程中に瞬時に生じるだけであり、常にプランジャーの
ある定まった位置において始まる。このプランジャー位
置は、プランジャー引っ込み位置から一定の距離の位置
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 このスピル経路は、
プランジャーのポンプ行程において燃料を噴射される方
向から反らし、噴射サイクルの初期部を終了させるもの
であり、したがって、この初期部において噴射される燃
料の量をほぼ一定にする。燃料の量がこのようにほぼ一
定にされるということは、噴射サイクルの初期部におい
て可能な噴射率シェーピングが制限されることを意味
し、全範囲噴射率シェーピングにより得られる利点のす
べてを達成できるものとはならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】 本発明の一態様とし
て、エンジンに使用される液圧作動の電子制御ユニット
噴射器燃料システムが開示される。このシステムは、固
定容積の空間から排出を行う燃料噴射器を使用して、噴
射サイクルの初期部において燃料量の調節を行うことを
含む、噴射率シェーピングのための手段を備える。本発
明の他の態様として、液圧作動の電子制御ユニット噴射
器燃料システムを作動させるための方法が開示される。
この方法は、液圧作動の電子制御ユニット噴射器のポン
プ室に供給される燃料の圧力を制御し、噴射サイクルの
初期部においてポンプ室から液圧作動の電子制御ユニッ
ト噴射器の燃料オリフィスを通して燃料を噴射し、該初
期部の後でポンプ室から燃料を低圧源にスピルし、この
スピルの後で、噴射サイクルの主部においてポンプ室か
ら燃料オリフィスを通して燃料を噴射する段階を含む。
【０００６】
【発明の実施の形態】 図１において、同様な符号は図
２から図４までと同様な部品又は部分を示しており、こ
の図１には、液圧作動電子制御の噴射器燃料システム
（以下、HEUI燃料システムと呼ぶ）が開示されている。
例示的に示されるHEUI燃料システム１０は、図１では、
直接噴射型ディーゼルサイクル内燃エンジン１２に適用
されたものとして示されている。図１の実施例は、直列
６気筒のエンジンを概略的に示すものであるが、本発明
は、Ｖ型エンジンのような他の形式のエンジンにも適用
でき、ロータリーエンジンにも適用できるものであり、
エンジンは、６個より少ないか又は多い気筒又は燃焼室
をもつものでもよい。再び図１を参照すると、HEUI燃料
システム１０は、１又はそれ以上の、ユニットポンプ噴
射器のような液圧作動電子制御噴射器１４を備え、各噴
射器が、該噴射器を使用するエンジン１２のそれぞれの
燃焼室に組み合わされている。HEUI燃料システム１０は
又、各噴射器１４に作動流体を供給するための装置又は
手段１６と、各噴射器１４に燃料を供給するための装置
又は手段１８と、少なくとも燃料噴射量、噴射タイミン
グ、又は、作動流体圧力或いは装置１８により与えられ
る燃料圧力を電子的に制御する装置又は手段２０を備え
る。例示するHEUI燃料システム１０のこれ以上の詳細は
ここでは説明しないが、1993年３月９日にグラッセイら
に付与された米国特許第5,191,867号に開示されてい
る。
【０００７】作動流体供給手段１６は、作動流体サンプ
２２と、比較的低圧の作動流体移送ポンプ２４と、作動
流体冷却器２６と、１又はそれ以上の流体フィルタ２８
と、高圧作動流体ポンプ３２のような高圧作動流体源す
なわち作動流体を加圧する手段３０と、加圧手段３０と
各噴射器１４との間で流体的に連通するように配置され
た少なくとも一つの比較的高圧の作動流体マニホルド３
４と、該マニホルド３４内の作動流体の圧力の大きさを
可変的に制御するための装置又は手段３６とを備えるこ
とが好ましい。ポンプ３２は、歯車駆動の定容積アキシ
ャルピストン型ポンプであることが好ましく、手段３６
は、可変量の作動流体を比較的高圧のポンプ３２の吐出
側から比較的低圧のサンプ２２に選択的にバイパスさせ
て戻すように作用する電子的制御の比例圧力制御バルブ
３８又はレール圧制御バルブ（以下、RPCVと呼ぶ）であ
ることが好ましい。或いは、ポンプ３２はアキシャルピ
ストンポンプのような可変吐出量ポンプでもよく、この
場合には、RPCV３８は省略してもよい。
【０００８】作動流体として選ばれる流体は燃料ではな
く、同一の条件では燃料より粘性が高い比較的非圧縮性
の液体であることが好ましい。作動流体はエンジンの潤
滑油であることが好ましく、作動流体サンプ２２はエン
ジン潤滑油サンプとすることが好ましい。図１の実施例
では、ポンプ３２は、作動流体の圧力レベルを、エンジ
ン作動時の潤滑油圧レベルから噴射器１４が要求する作
動圧レベルまで高めるように働く。RPCV３８は、手段２
０により電子的に制御されて、ポンプ３２からマニホル
ド３４に与えられる作動流体圧力を制御する。RPCV３８
は、ポンプ３２により加圧された作動流体の可変部分を
マニホルド３４をバイパスしてサンプ２２に直接戻すよ
うに働く。燃料を供給する装置又は手段１８は、燃料タ
ンク又はサンプ１８ａと、可変圧力の燃料供給手段１８
ｂと、少なくとも一つの燃料フィルタ１８ｃと、供給手
段１８ｂと各噴射器１４との間を流体的に連通させるよ
うに配置された少なくとも一つの燃料レール１８ｄとを
備えることが好ましい。
【０００９】可変圧力の燃料供給手段１８ｂは、歯車駆
動の定容積アキシャルピストンポンプ１８ｅと、該ポン
プ１８ｅから吐出された燃料の可変量を燃料ドレンライ
ン１８ｇを通して燃料タンク１８ａに戻す形で選択的に
バイパスさせることによって燃料レール１８ｄ内に所望
の圧力を維持するようにポンプ１８ｅの吐出側の燃料圧
力を制御する手段１８ｆ又は燃料圧力制御バルブ（FPC
V）を備えることが好ましい。FPCV１８ｆは、RPCVが作
動流体に対して行ったと同様な作用を燃料に対して行
う。或いは、ポンプ１８えは、より高い燃料流量を与え
ることができる可変吐出量のポンプとするか、又は、電
動モータのような可変速度駆動装置により駆動される定
吐出量ポンプとしてもよい。可変吐出量ポンプは、アキ
シャルピストンポンプにより構成することができる。ど
のような形式でも、可変吐出量ポンプの場合は、FPCV１
８ｆを省略することができる。
【００１０】FPCV１８ｆ（或いは可変吐出量ポンプ１８
ｅ）は、手段２０により電子的に制御され、ポンプ１８
ｅから燃料レール１８ｄに有効に与えられる燃料圧力を
制御する。HEUI燃料システム１０により与えられる燃料
噴射量、噴射タイミング、作動流体圧力、又は、燃料圧
力を電子的に制御するための手段２０は、デジタルマイ
クロプロセッサ又は電子制御モジュール４０（以下、Ｅ
ＣＭと呼ぶ）とすることが好ましい。ＥＣＭ４０は、ソ
フトウエア決定ロジックと、理想的な燃料システム作動
パラメータを定める情報とを含み、主要な燃料システム
部品を制御する。種々のエンジンパラメータを表す一又
はそれ以上のセンサー信号（Ｓ0 〜Ｓ8 ）がＥＣＭ４０
に供給されてエンジンの現在の作動状態を表示する。Ｅ
ＣＭ４０は、これらの入力信号を使用して、燃料噴射
量、噴射タイミング、作動流体圧力、及び、噴射率シェ
ーピングについて、燃料システム１０に作動を制御す
る。
【００１１】以下、噴射器１４に供給される燃料圧力の
大きさを決定するための例示的なソフトウェア決定ロジ
ックについて説明する。このロジックは、少なくとも次
の３つの入力、すなわち、実際のエンジン速度と燃料の
所望量と実際の燃料圧力についての入力を使用すること
が好ましい。少なくとも実際のエンジン速度と燃料の所
望量は、ＥＣＭ４０に備えられた燃料圧力のマップ及び
／又は式に対する入力とすることが好ましい。また、吸
気圧力を入力として加えてもよい。これらの入力信号に
基づいて、所望燃料圧力信号Ｓ11が出力として選択され
る。次いで、この所望燃料圧力信号が実際の燃料圧力信
号と比較され、燃料圧力エラー信号を生成する。この燃
料圧力エラー信号と所望燃料圧力信号が、FPCV制御アル
ゴリズムと呼ばれる一組の数学式又はマップのための入
力となり、該FPCV制御アルゴリズムの出力が所望電流信
号Ｓ11となる。
【００１２】この所望電流信号Ｓ11がFPCV１８ｆ内のソ
レノイド作動のバルブ又は他の形式の電気的作動のバル
ブ又は圧力ポンプ１８ｅに与えられる。電流信号Ｓ11を
変えることにより、噴射器１４に与えられる燃料圧力を
増減できる。例えば、FPCV１８ｆへの電流を増加させる
と、該FPCV１８ｆが燃料を高圧のままドレンライン１８
ｇから直接に燃料タンク１８ａにバイパスさせ、燃料レ
ール１８ｄ内の燃料圧力を増加させるようになる。FPCV
１８ｆへのこの電流信号を減少させると、FPCV１８ｆ
が、より多くの燃料を低圧で燃料タンク１８ａにバイパ
スさせ、燃料レール１８ｄ内の燃料圧力を減少させるよ
うになる。このFPCV制御アルゴリズムは、燃料圧力エラ
ー信号をゼロにするのに必要な燃料圧力の増減量に対応
するFPCV１８ｆへの電流信号を計算する。結果として得
られる燃料レール１８ｄ内の燃料圧力は、噴射サイクル
の初期部において噴射される燃料の量を制御するのに使
用される。ポンプ１８ｄの吐出側においてFPCV１８ｆよ
り下流側に、例えば燃料レール１８ｄ内に圧力があれ
ば、そこで検知された粗燃料圧力信号Ｓ0 は、通常の手
段でノイズを最小又は除去するように処理されて、該信
号をＥＣＭ４０で使用できる形態にする。
【００１３】図２を参照すると、噴射器１４は、好まし
くは液圧作動のユニット噴射器である。この噴射器１４
は、電気的アクチュエータ・制御バルブ組立体４２と、
本体４４と、プランジャー・バレル組立体４６と、噴射
ノズル組立体４８とを備えており、噴射ノズル組立体４
８は、可動ニードルチェック５０と一又はそれ以上の燃
料噴射オリフィス５２とを有する。また、ユニット噴射
器の代わりに、組立体４２、４６、４８の一又はそれ以
上のものを、別々の離れて配置された部品として、これ
らを必要に応じて流体的に連通するようにしてもよい。
アクチュエータ・バルブ組立体４２は、マニホルド３４
からの比較的高圧の作動流体を、ＥＣＭ４０からの電気
的制御信号の受信に応答して、それぞれの噴射器１４に
選択的に連通させるように作用する。組立体４２は、電
気的アクチュエータ５４と信号作動の流体制御バルブ５
６を備える。例えば、アクチュエータ５４はオン・オフ
式のソレノイドとすることができ、バルブ５６は該ソレ
ノイドの可動アーマチュアに結合されるポペットバルブ
又はスプールバルブとすることができる。
【００１４】プランジャー・バレル組立体４６は、ボア
５９を有するバレル５８と、該ボア５９内に往復動可能
に配置された燃料ポンププランジャー６０と、プランジ
ャー６０のポンプ行程において、燃料噴射オリフィス５
２に送られる筈の燃料を一時的に、又は間欠的にスピル
させるためのスピル制御手段６２とを備える。スピル制
御手段６２は、プランジャー６０と燃料噴射オリフィス
５２の間に延びる噴射器１４の高圧燃料回路内にある燃
料の一部分をスピルさせる。図２に、プランジャー６０
に一体に結合された作動流体ピストンすなわちインテン
シファイヤ６４を示す。ピストン６４は別に形成された
可動部品としてもよく、例えば1992年７月16日にオース
マンらに付与された米国特許第5,121,730 号に示された
ように、この可動部品をプランジャー６０に隣接して配
置してもよい。作動流体ピストン６４は、高圧燃料ポン
プ室６６及び高圧燃料回路の残りの部分にある燃料の圧
力増強を達成するために、その有効直径が燃料ポンププ
ランジャー６０の有効直径より大きいことが好ましい。
或いは、ピストン６４とプランジャー６０は、同じ有効
直径でもよい。燃料ポンプ室６６はバレル５８とプラン
ジャー６０の先端６７との間に形成され、プランジャー
６０の先端６７は、図２、図３に示す完全に引っ込めら
れた充填位置と、図示しない完全に伸ばされたボトム位
置との間のどの位置をとることもできる。したがって、
ポンプ室６６の容積は、プランジャー６０の位置によっ
て変化する。その容積は、プランジャーが引っ込み位置
を占めるとき最大となり、プランジャーがボトム位置を
占めるとき最小となる。
【００１５】スピル制御手段６２は、プランジャー６０
の各下向き行程すなわちポンプ行程において高圧ポンプ
室６６から燃料の一部を一時的又は間欠的にスピルさせ
ることが好ましい。スピル制御手段６２の好ましい実施
例が図３及び図４に示されており、これは、自由に回転
できる燃料ポンププランジャー６０だけでなく、回転で
きない燃料ポンププランジャーにも適用できる。図３及
び図４を参照すると、スピル制御手段６２の好ましい実
施例が示されている。このスピル制御手段６２は、バレ
ル５８に形成された少なくとも一つのスピルポート６８
と、スピル通路手段７０とを備え、害スピル通路手段７
０は、プランジャー６０に中心に形成されてポンプ室６
６を常時プランジャー６０の放射方向通路７６に流体的
に連通させる単一の内部軸方向通路７２と、プランジャ
ー６０の先端６７から離れた位置にある先端側ランド７
８と後端側ランド８０との間でプランジャー６０に形成
された外側周状溝又はスロット７４を有し、該スロット
７４は通路７６に常時流体的に連通する。図４に最もよ
く示されるように、放射方向通路７６は、津路７２と交
差しており、周方向に互いに等間隔に形成されることが
好ましい。溝７４は又、プランジャー６０の各ポンプ行
程においてプランジャーがバレル５８に対して移動する
際のその移動の少なくとも一部の間、すなわち、溝７４
とポート６８が互いに連通する間、該バレル５８のスピ
ルポート６８に間欠的に流体的連通するように配置され
ている。
【００１６】したがって、スピル制御手段６２は、バレ
ル５８、液圧作動燃料ポンププランジャー６０、電子制
御手段２０及び燃料供給圧力手段１８ｂと組み合わされ
て、総合的に、燃料噴射サイクルにおける燃料噴射率
（すなわち、時間に対する燃料噴射流量のプロフィー
ル）を可変的に制御するための柔軟性ある手段８４とし
て作用する。しかし、スピル制御手段６２は、噴射サイ
クルの初期部において不される燃料の率に影響をもつこ
とができるが、この初期部において噴射される燃料の量
には影響しない。ポンプ室６６に供給される燃料の圧力
を可変的に制御することにより、燃料の量を調節するこ
とができ、使用者は、燃料噴射率シェーピングに際して
最大の融通性をもつことができる。図１を参照すると、
作動流体供給装置１６は、低圧部と高圧部とから構成さ
れる。低圧部は、例えば、約0.3 ないし0.4 MPa (44 ps
iないし60psi)の圧力で作動し、高圧作動流体ポンプ３
２とエンジン１２の潤滑油系の両方に、好ましくは潤滑
油の形態の濾過された作動流体を供給する。移送ポンプ
２４がエンジンのオイルサンプ２からオイルを吸引し、
オイル冷却器２６とフィルタ２８を経てエンジン１２及
び高圧作動流体ポンプ３２の両方に該オイルを供給す
る。
【００１７】高圧作動流体回路は、作動流体を各噴射器
１４に供給し、約４ないし２３MPa（約580 ないし3300p
si ）の圧力範囲で作動する。高圧作動流体は、ライン
を通って噴射器１４の近傍に配置されたマニホルド３４
に流れる。マニホルド３４は作動流体を噴射作動ができ
る状態の可変作動圧力で蓄える。作動流体は、噴射器１
４からエンジンバルブカバー（図示せず）の下方に吐出
するようにすることが好ましく、この構成により、サン
プ２２への戻りラインを別に設ける必要がなくなる。図
１を参照すると、燃料供給手段１８は、例えば約0.07か
ら0.7 MPa （１０から１００psi ）の圧力で作動して、
濾過された燃料を、燃料レール１８ｄに、次いで当業者
に周知のように噴射器１４に形成されたチェックバルブ
を通してポンプ室６６に供給する。
【００１８】ＥＣＭ４０は、高圧作動流体供給装置１６
内の圧力及び燃料レール１８ｄ内の圧力を可変的に制御
して、噴射器１４により噴射される燃料の圧力と、噴射
サイクルの初期部において噴射される燃料の量を、エン
ジン速度の関係なく可変的に制御する。ＥＣＭのプログ
ラム可能なメモリに記憶された作動マップ又は数学式が
システム部品を識別し、制御して、マニホルド３４内に
理想的な作動流体圧力を形成し、燃料レール１８ｄ内に
理想的な燃料圧力を形成して、理想的なエンジン性能を
達成する。HEUI燃料システム１０の独特な特徴の一つ
は、システム部品の設計を変えることでチューニングが
可能になるということである。本発明は、エンジンの全
負荷範囲及び速度範囲にわたって柔軟性のある燃料噴射
率シェーピングを可能にするものである。この手段８４
をエンジンの燃焼システムに採用し、チューニングする
ことにより、所望のエンジン性能特性を得ることができ
る。
【００１９】スピル制御手段６２は、プランジャー・バ
レル組立体内に配置される精密にポンプが形成されたス
ピル制御装置であり、基本的な液圧作動の噴射器に追加
の部品を必要としない。噴射器１４の燃料噴射タイミン
グは、プランジャー６０の初期位置とは関係なくＥＣＭ
４０と組立体４２により制御されるので、只一つの制御
縁を精密に製造するだけでよい。HEUI燃料システム１０
の独立した燃料噴射圧力制御に組み合わせて、定格及び
こう負荷状態とは関係なく、アイドル及び軽負荷におけ
る噴射率特性を変えることによって、エンジン性能を理
想化することができる。その結果得られる性能、騒音及
び排気有害物排出における利点は、特定のエンジン及び
エンジン製造者の目的に依存するものとなる。
【００２０】図６は、PRIME を装備し、プランジャーの
一完全行程あたり１５０mm3のノミナル噴射能力を有す
る液圧作動ユニット燃料噴射器について、噴射サイクル
開始後のミリ秒で表した時間（ｔ）に対する１分あたり
のリットル値で表した燃料噴射流量（Ｆ）の実際の試験
室での実測値の比較結果を概略的に示すものである。曲
線Ｆ1 、Ｆ2 は、燃料圧力がそれぞれ１００psi 及び１
０psi で噴射器に供給した場合の噴射器流量を示す。図
６の曲線において、噴射サイクルあたりの全燃料流量は
ほぼ同一の１０mm3 に維持した。この燃料流量は、噴射
器ソレノイド５４が電気的に励磁される「オン時間」の
大きさにより制御した。噴射サイクルあたりの燃料オリ
フィス５２を通る全燃料流量をほぼ同一にするために、
図６の各曲線のための「オン時間」は僅かに異なる値と
なる。作動流体圧力も、図６の各曲線についてほぼ同一
の４MPa とした。
【００２１】図５は、空気含有割合を図に示すようにし
た場合のpsi で表した燃料レール圧力に対する第１噴射
における燃料供給量の減少を立方ミリメートルで概略的
に示す。第１噴射における燃料供給量の減少は、燃料に
空気が混入していたために、噴射サイクルの初期部にお
いて、すなわち、PRIME が燃料を「スピル」させる前
に、供給されなかった燃料を指す。図５の曲線のための
作動流体圧力は約４MPaであった。燃料レール圧力が増
加すると、第１噴射における供給損失が減少し、燃料に
対する種々の空気含有割合についての噴射損失がだがＥ
ＣＭに近いものとなる。本発明の燃料システム１０の作
動を、図２から図４までのスピル制御手段６２について
説明する。プランジャー６０が図に示すように完全に引
っ込められた状態で、プランジャー６０の第１のランド
すなわち先端側のランド７８がバレル５８のスピルポー
ト６８を塞ぐ。ＥＣＭ４０がそれぞれの噴射器１４のソ
レノイド５４を励磁すると、制御バルブ５６が高圧シー
トから離され、高圧作動流体が噴射器１４に導入され
る。作動流体は、ピストン６４を液圧的に作動させ、プ
ランジャー６０を下方に（図２及び図３の斜視図におい
て）駆動し、ポンプ行程を始める。燃料ポンプ室６６内
の燃料はプランジャー６０によって圧縮され、ポンプ室
６６内の燃料圧力が増大する。この燃料圧力が噴射ノズ
ル組立体８のバルブ開放圧力に達すると、チェック５０
がシートから離れ、噴射ノズル５２を通して燃料の初期
噴射が始まる。例示した曲線Ｆ1 、Ｆ2 （すなわち第１
噴射）を参照すると、噴射サイクルのこの部分は、曲線
が「０」燃料流量（約1.3 ms）まで上昇したとき始ま
る。始まりはほぼ同じ時であるが、曲線Ｆ1 、Ｆ2 によ
り表される燃料流量は大幅に異なるものとなり、最大値
が約0.25リットル／分と0.5 リットル／分になり、顕著
に異なる燃料の量が噴射されることが分かる。
【００２２】ポンプ行程においてプランジャー６０が図
２ないし図４に示す位置から下方に移動し続けると、プ
ランジャー６０の周溝７４が一時的にすなわち間欠的に
バレル５８のスピルポート６８に連通し、ポンプ室６６
内の高圧燃料がプランジャー６０のスピル通路手段７０
を経てポンプ６８にスピルされる。したがって、燃料ポ
ンプ室６６内の圧力は、一時的又は間欠的に減少させら
れる。作動流体圧力が低い状態（図６に示すように）で
は、スピル制御手段６２は分割噴射を生成し、初期噴射
部と後で述べる主噴射部との間に時間がある。作動流体
圧力が比較的高い場合には、スピル制御手段６２は、主
噴射部が始まる前に燃料噴射の初期噴射率（又は燃料流
量）を減少させるが、「０」にすることはなく、したが
って、上述した分割噴射を生成しない。
【００２３】プランジャー６０がポンプ行程で下向きに
移動し続けると、プランジャー６０の第２のすなわち後
側のランド８０がスピルポート６８を塞ぎ、周溝７４は
スピルポート６８の連通しなくなる。燃料ポンプ室６６
内の燃料圧力は再び上昇し、噴射サイクルの主噴射部が
始まる。図６を再び参照すると、噴射サイクルの主噴射
部は曲線Ｆ1 、Ｆ2 の両者において第２の隆起部（約2.
0から約2.7 msの位置にわたる）により表される。主噴
射部については、曲線Ｆ1 、Ｆ2 はほぼ合致しており、
初期において燃料に空気がどの程度混入していたかに関
係なく、噴射サイクルの残りの部分においては燃料流量
が同じになる現象を示している。もち論、HEUI燃料シス
テム１０の実際の使用においては、噴射サイクルの初期
部において燃料に含有される空気の量は曲線Ｆ2 の方で
多くなるので、噴射器のソレノイドの「オン時間」は、
曲線Ｆ1 よりも曲線Ｆ2 の方を長くして、曲線Ｆ1に比
較して曲線Ｆ2 の方が燃料供給量の減少が大きくなるこ
とを考慮する。
【００２４】当業者には明らかなように、噴射サイクル
の初期噴射部と主噴射部との間の時間間隔は、噴射器１
４を作動させるために使用される作動流体の圧力の大き
さを変えることにより制御することができる。作動流体
圧力の大きさを変えると、燃料噴射ポンププランジャー
６０の速度が変わる。ポンプ室６６に入る燃料圧力を変
えると、噴射サイクルの初期部において噴射される燃料
の量が変わる。ＥＣＭ４０は、作動流体レール圧力セン
サー及び燃料レール圧力センサーを使用して閉ループ制
御方式でRPCV３８とFPCV１８ｆを作動させる。精度の点
から、作動流体レール圧力センサー及び燃料レール圧力
センサーは、それぞれ作動流体マニホルド３４と燃料レ
ール１８ｄに配置し、エンジンの正常作動温度を使用し
てキャリブレートすることが好ましい。或いは、作動流
体レール圧力センサー及び燃料レール圧力センサーは、
高圧作動流体ポンプ３２と液圧作動噴射器１４の間のど
こかの位置及び燃料ポンプ１８ｅと噴射器１４の間のど
こかの位置に配置してもよい。
【００２５】本発明のHEUI燃料システムは、噴射器に与
えられる作動流体圧力と燃料圧力を無段階に調整するこ
とによって、エンジンの全作動範囲にわたり、噴射率シ
ェーピングの可能性を高める。本発明の他の特徴、目的
及び利点は、図面と説明及び特許請求の範囲の記載を検
討することによって理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施した液圧作動電子制御ユニット
噴射器燃料システムの概要図である。
【図２】 図１に示す液圧作動ユニット噴射器にPRIME
を適用した実施例を示す拡大断面図である。
【図３】 図２における線３で囲んだ部分に位置するプ
ランジャー・バレル組立体の拡大断面図である。
【図４】 図３の線４−４に沿ってとった断面図であ
る。
【図５】 プランジャーの一行程あたり１５０mm3 まで
の噴射を行うこたができる例示てきなユニット燃料噴射
器において空気含有量を変数として、噴射サイクルの初
期部における燃料供給量の減少を燃料レール圧力との関
係で示す図表である。
【図６】 液圧作動ユニット燃料噴射器に本発明を適用
しない場合と本発明を適用した場合とについて、時間ｔ
に対する燃料噴射流量Ｆの関係を曲線Ｆ1 及び曲線Ｆ2
で示す図表である。
【符号の説明】
１２・・・エンジン、１４・・・噴射器、１６・・・作
動流体供給手段、１８・・・燃料供給手段、２２・・・
作動流体サンプ、２４・・・移送ポンプ、２６・・・作
動流体冷却器、３２・・・作動流体ポンプ、３４・・・
高圧作動流体マニホルド、
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 47/02 Ｆ０２Ｍ 47/02

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バレルと前記バレルのボア内に配置され
    た液圧作動の燃料ポンププランジャーとを備え、前記プ
    ランジャーが加圧された作動流体により液圧的に作動さ
    せられるようになっており、前記プランジャーが前記バ
    レルとともに燃料ポンプ室を形成する先端を有する燃料
    噴射器と、 前記バレル内に形成されたスピルポートと、 前記先端から所定距離だけ離れて位置するように前記プ
    ランジャー内に形成されて該プランジャーのポンプ行程
    中に前記ポートと間欠的に流体連通する外周溝と、 圧力信号に応じた可変圧力を前記燃料ポンプ室に供給す
    るポンプと、 各ポンプ行程において前記溝と前記ポートが流体的に連
    通する前に噴射すべき所望燃料量を決定し、この所望燃
    料量に対応する圧力信号を前記ポンプに与える手段と、
    からなることを特徴とする、エンジン用液圧作動電子制
    御燃料噴射システム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した燃料噴射システムで
    あって、前記ポンプは可変速度の電動モータにより駆動
    されるようになった燃料噴射システム。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載した燃料噴射システムで
    あって、前記ポンプは単位時間あたりの吐出量があらゆ
    るポンプ速度に対して一定であり、前記ポンプにより吐
    出される燃料の圧力を制御するためのバルブを備える燃
    料噴射システム。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載した燃料噴射システムで
    あって、 ポンプ行程中において前記ポートと前記溝が流体的に連
    通する前に前記噴射器により噴射される燃料の量を決定
    する手段と、 噴射される燃料の所望量が実際に噴射される量より大き
    い場合には前記燃料ポート室に供給される燃料の圧力を
    増加し、噴射される燃料の所望量が実際に噴射される量
    より小さい場合には前記燃料ポート室に供給される燃料
    の圧力を減少させる手段と、が設けられた燃料噴射シス
    テム。
  5. 【請求項５】 バレルと前記バレルのボア内に配置され
    た液圧作動燃料ポンププランジャーとを備え、前記ポン
    ププランジャーと前記バレルが燃料ポンプ室を形成して
    おり、前記プランジャーが作動流体により液圧的に作動
    させられるようになった噴射器と、 エンジン速度とエンジン負荷に関係なく燃料噴射サイク
    ルの初期噴射部と主噴射部との間の時間間隔を無段階に
    変える手段と、 前記初期噴射部において噴射すべき所望の燃料量を決定
    する手段と、 前記燃料ポンプ室に供給される燃料の圧力を可変的に制
    御する手段と、を備えることを特徴とするエンジン液圧
    作動電子制御燃料噴射システム。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載した燃料噴射システムで
    あって、 前記初期噴射部において前記噴射器により噴射される実
    際の燃料の量を求める手段と、 前記所望の燃料量が噴射される実際の燃料の量より大き
    いとき前記燃料ポンプ室に供給される燃料の圧力を増加
    し、前記所望の燃料量が噴射される実際の燃料の量より
    小さいとき前記燃料ポンプ室に供給される燃料の圧力を
    減少させる手段と、を備える燃料噴射システム。
  7. 【請求項７】 バレルと前記バレルのボア内に配置され
    た液圧作動燃料ポンププランジャーとを備え、前記ポン
    ププランジャーと前記バレルが燃料ポンプ室を形成して
    おり、前記プランジャーが作動流体により液圧的に作動
    させられるようになった噴射器と、 エンジン速度とエンジン負荷に関係なく燃料噴射サイク
    ルの初期噴射部において噴射される燃料噴射率を無段階
    に変える手段と、 前記初期噴射部において噴射すべき所望の燃料量を決定
    する手段と、 前記燃料ポンプ室に供給される燃料の圧力を可変的に制
    御する手段と、を備えることを特徴とするエンジンの液
    圧作動電子制御燃料噴射システム。
  8. 【請求項８】 加圧された作動流体源と、 バレルと前記バレルのボア内に配置された液圧作動燃料
    ポンププランジャーとを備え、前記ポンププランジャー
    と前記バレルが燃料ポンプ室を形成しており、前記プラ
    ンジャーが前記作動流体により液圧的に作動させられる
    ようになった噴射器と、 可変圧力の燃料を前記燃料ポンプ室に供給する手段と、 前記プランジャーのポンプ行程中に前記ねポンプ室から
    間欠的に燃料をスピルさせる手段と、 前記プランジャーを作動させるために供給される作動流
    体の圧力の大きさを可変的に制御する手段と、を備える
    ことを特徴とする液圧作動電子制御燃料噴射システム。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載した燃料噴射システムで
    あって、 前記ポンプ室から燃料をスピルさせる前に噴射すべき燃
    料の所望量を決定する手段と、 前記ポンプ室から燃料をスピルさせる前に噴射すべき燃
    料の実際の量を決定する手段と、 前記燃料の所望量が前記実際の量より大きいか小さいか
    に応じて前記ポンプ室に供給される燃料の圧力を増加又
    は減少させる手段と、を備える燃料噴射システム。
  10. 【請求項１０】燃料噴射器のポンプ室に所望圧力の燃料
    を供給し、 燃料噴射サイクルの初期部において該噴射器内のオリフ
    ィスを通して前記ポンプ室から燃料を噴射し前記初期部
    の後でスピル通路を通して前記ポンプ室から燃料をスピ
    ルさせ、 燃料をスピルさせた後に、オリフィスを通して前記ポン
    プ室から燃料を噴射する、段階からなることを特徴とす
    る燃料噴射方法。
  11. 【請求項１１】請求項１０に記載した方法であって、前
    記初期部において噴射されるべき燃料の量に対応する燃
    料圧力を選定する段階を含む方法。
  12. 【請求項１２】請求項１０に記載した方法であって、 燃料圧力を測定し、 実際の燃料圧力が所望燃料圧力に対して所定の範囲内に
    なるまで燃料圧力を制御する、段階を備える方法。
  13. 【請求項１３】ボアを有するバレルと前記ボア内で往復
    運動可能であって前記バレルとともにポンプ室を形成
    し、 噴射サイクルの初期部において前記ポンプ室に噴射され
    るべき所望の燃料の量に対応する圧力を有する燃料を供
    給し、 前記初期部においてオリフィスを通して燃料を噴射し、 前記初期部の後で前記ポンプ室から燃料をドレンにスピ
    ルさせ、 燃料をスピルさせた後に前記オリフィスを通して燃料を
    噴射する、段階からなることを特徴とする燃料噴射方
    法。
  14. 【請求項１４】請求項１３に記載した方法であって、 燃料圧力を測定し、 該燃料圧力の大きさが所望の圧力の大きさに対して所定
    の範囲になるまで燃料圧力を調節する、段階を含む方
    法。
JP10287756A 1997-10-09 1998-10-09 液圧作動燃料噴射システムにおける燃料噴射率のシェーピング方法及び装置 Withdrawn JPH11303655A (ja)

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