JPH11505009A - 燃料システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 関連のエンジンへの燃料供給を生じるように付勢されるソレノイド作動の燃料制御弁（１６）を含んでいるエンジン燃料システム。弁はソレノイド巻線（７）に供給される高い電流パルスによってパイロット燃料供給を達成するように最初閉じられ、かつ次いでばねの作用下で開放させられ、弁部材の開放運動はソレノイド巻線に電流を供給することにより制御される。最後に、巻線へさらに他の電流を供給することにより弁部材が主たる燃料供給のために弁の閉止を達成するように閉じられる。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料システム 技術分野 本発明は、電磁的に作動し得る弁、とくに圧縮点火エンジン用燃料噴射システ ムの燃料供給制御弁に関する。 背景技術 制御弁を組み込んでいる燃料噴射システムの１例は、燃料圧力作動の弁部材を 組み込んでいる噴射ノズルの入口に接続されている出口を有するカム作動の高圧 燃料ポンプからなっている。制御弁は、該弁が閉じられているときポンプによっ て供給された燃料が噴射ノズルに供給され、かつ関連のエンジンに供給されるよ うに出口と排出管との間に接続されている。制御弁は開放位置にばねで偏倚され る弁を含んでおり、そして関連のアクチュエータがばねの作用に抗して閉止位置 に弁部材を動かすように付勢されている。 エンジンの雑音を最小にするために、一般の慣例は、噴射ノズルへ、主たる量 の燃料に先んじて減少された割合で少量の燃料を供給することである。少量また はパイロット量は制御弁を閉止し、かつ次いで燃料の主たる供給を得るために、 弁を閉じる前に該弁を再び開放することにより達成される。 記載された例において、制御弁が開放されているとき、制御弁とノズルとの間 の燃料コラム中の圧力は排出管圧力に向かって降下している。結果として制御弁 が主たる燃料の供給を得るために再び付勢されるとき、燃料のコラムの再加圧が ノズルの弁部材を開放位置に動かし始める前に引き起こされねばならない。パイ ロット量の供給の終わりと主たる量の燃料の供給の開始との間の有効な分離は、 それゆえ燃料コラムを再加圧するのに要求される期間を包含している。 電磁的に作動し得る装置によるように、弁部材はアクチュエータに電流が供給 されるとき弁部材のばねの作用に抗して弁部材の最終位置に前方に動かすために 幾らか時間がかかり、かつ加えて弁部材はアクチュエータへの電流の供給が中断 されるときばねの作用により弁部材の最初の位置に戻すのに幾らか時間がか かる。それゆえ、弁部材の前進および戻り運動が重ならないならば、パイロット 量の燃料の供給の終わりと主たる量の燃料の供給開始との間に最小限度の時間が 存在しており、燃料コラムを再び加圧するための期間は上述した最小限度の時間 の１部分を形成している。 発明の開示 本発明の１つの態様によれば、電源からアクチュエータへ電流を供給すること により、パイロット量の燃料の供給に続いて弁部材のばねの作用により弁部材の 運動を制御して、それにより主たる量の燃料の供給を達成するために電源からの 電流の流れを再び確立する前に燃料コラムの減圧を制御することが提案されてい る。 制御弁の作動サイクルに必要とされる最小の期間は、またエンジンに供給され 得る最小のパイロット量の燃料であることを意味している。ばねの作用に抗して 弁部材の運動を行うようにアクチュエータに供給される電流パルスの形状を制御 して、弁部材が最終位置に達するときの跳ね返りをできるだけ最小にするのが慣 例であった。さらに、電流パルスの形状は、弁部材が最終位置に達するとき検出 する機会を設けるようになされていた。 本発明の他の態様によれば、ばねの作用に抗して弁部材の運動を達成するため に、アクチュエータの最初の電流の流れが弁部材の跳ね返りを発生するように十 分に高く、そして最初の電流の流れに続いている電流の流れの減少は制御弁とノ ズルとの中間の燃料コラムの減圧を制御するように操作されている。 図面の簡単な説明 第１図は代表的な燃料噴射システムを示す概略図である、。 第２図は燃料噴射システムの１部分を形成する弁の制御回路を示す回路図であ る。 第３図および第４図は燃料システムおよび制御回路の燃料圧力および電流の変 化を示す図である。 発明を実施するための最良の態様 第１図を参照して、燃料噴射システムは孔１１内で摺動し得るプランジャ１０ を含んでいる高圧ポンプからなる。プランジャはエンジンで駆動されるカム１３ によって、ばね１２の作用に抗して内方に駆動されている。プランジャおよび孔 はパイプライン１５Ａを介して燃料噴射ノズル１５に直接接続された出口を備え ているポンプ室１４を画成しており、ノズルは内方に向かって開放する型の燃料 圧力で作動するばね負荷の弁部材を有している。ポンプ室１４はまた電磁アクチ ュエータのアーマチュア８に結合された流出弁部材９を含んでいる流出制御弁１ ６によって排出管と連通している。流出弁部材は開放位置にばね負荷され、かつ 電流がアクチュエータの制御巻線７に供給されるとき、座と係合して閉止位置に 動かされる。使用において、ポンプ室が燃料で満たされていると仮定すると、プ ランジャ１０の内向運動の間中、燃料はポンプ室から移動され、かつ流出弁１６ が閉止されるならばノズルへ流れ、そして関連のエンジンへ供給される。流出弁 が開かれるならば燃料は排出管に流れ、そして噴射ノズルとポンプ室とを接続し ているパイプライン１５Ａかつまた流出弁とポンプ室とを接続している通路中の 圧力は排出管の圧力に降下する。ポンプ室１４は低圧燃料源から流出弁１６を介 して充填されることができる。好都合には、噴射ノズル１５および流出弁１６は 高圧ポンプを含んでいる本体と同一の本体に取り付けられ、組み合わせはポンプ ／噴射器として知られている。 制御巻線は、その例が第２図に示されている動力回路の制御により電流で供給 されている。 第２図において、制御巻線は符号１７で示されており、かつそれぞれ正および 負の供給ライン２０、２１に制御可能なスイッチ１８、１９を介して接続された 対向端部を有している。電流感知抵抗器２２がスイッチ１９と供給ライン２１と の間に挿入され、そして巻線１７とスイッチ１８との接合点はアノードが供給ラ イン２１に接続されているフライホイールダイオード２３のカソードに接続され ている。さらに他のフライホイールダイオード２４が設けられ、かつ供給ライン ２０に接続されたカソードおよび巻線１７とスイッチ１９との接合点に接続され たアノードを有している。スイッチ１８および１９の導通状態は論理回路２ ５によって制御され、そして抵抗器２２を横切って発生される電圧は微分回路を 含むことができる感知回路２２Ａに印加される。 作動において、流出弁１６を閉じることが要求されるとき、両方のスイッチ１ ８および１９は巻線中の電流の流れの急速な立ち上がりを達成するために投入さ れる。電流がピーク値に達したとき、スイッチ１８は巻線を電源から接続解除す るように開かれる。巻線中の電流はまずフライホイールダイオード２３を介して 低い割合で減衰させられ、かつ次いでスイッチ１９が開放されるとき、両方のダ イオードおよび電源を介して高い割合で減衰させられる。電流がゼロに降下する 前にかつ弁部材が全閉位置に移動する前に、両スイッチは少量だけ電流の流れを 増加するために短い期間閉じられ、そしてスイッチ１８は電流が低い割合で減衰 するように開かれる。この減衰期間の間中、弁部材は座と係合して載置させられ かつ小さいグリッチ（glitch）が電流波形に発生する。このグリッチは電流感知 回路２２Ａによって検出される。グリッチまたはスイッチ１８を開いた後の予め 定めた時間に続いて、スイッチ１８は再び閉じられかつ次いで流出弁を閉止して 維持することが要求される限り保持電流の平均のレベルを維持するように切り換 えられる。 燃料の供給を終了することが要求されるとき、両スイッチは巻線中の電流を高 い割合で減衰させるようにオフされる。巻線のコア中の磁束が十分に低い値に降 下したとき、流出弁１６の弁部材およびアーマチュアは弁の全開位置へばねの作 用により動きそして小さい電流の流れを回復しかつ次いで電流を減衰させること により全開位置を検出することができ、慎重な設計により開放グリッチが減衰し ている電流曲線に現れる。 巻線中の電流形状は第３図の下方曲線において理解され、上方曲線はポンプ室 の圧力を示している。第３図において参照符号２６は電流の初期のピーク値を示 し、２７は保持電流を達成するための電流の変動を示し、そして２８は流出弁の 開放を検出するために開始される小さい電流の流れを示している。弁閉止のグリ ッチが２９で見られ、かつ弁開放のグリッチが３０で見られる。スイッチ１８お よび１９の作動を制御するための適宜な論理回路は我々の同時係属出願ＰＣＴ／ ＧＢ９５／０２４２５（ＷＯ９６／１２０９８）において見られ、論理回転は またエンジンのさらに他のポンプ／噴射器の作動を制御するのに設けられる。 閉止位置へ向かう流出弁の弁部材の運動は電流がピーク値に達したときに、ま たはほぼ達したときに行われ始め、そして前記運動はポンプ室中の圧力が立ち上 がり始めた直後に終了される。このような状況の発生は燃料の幾らかの加圧が全 閉位置に弁部材が達する前に行われるためである。弁の開放は電流がホールド値 から減衰し始めた後すぐに行われ、そしてポンプ室中の圧力が排出管または充填 圧力に降下した直後に終了される。 上記説明は関連のエンジンへ燃料を１回供給するための事象のシーケンスを述 べている。燃料のパイロット噴射が要求されかつ利用し得る適切な時間が存在す るとき、説明された事象のシーケンスはパイロット噴射に関して減少された量の 燃料が要求されるので「ホールド」期間がかなり減少されるけれども行われ、そ して達成されるピーク圧力は十分な燃料圧力が燃料噴射ノズルの弁部材を座から 持ち上げるためにポンプ室に発生されねばならないことが理解されるけれども減 少される。より長い「ホールド」期間をもつ説明された事象のシーケンスは次い で主たる燃料の供給について行われ得る。 パイロット量の燃料と主たる燃料の供給との間の所定の時間分離が減少される ので、２つのシーケンスが互いに動き始める、言い換えれば主たる燃料の供給の シーケンスはパイロット供給のシーケンスが終了する前に開始しなければならな い。開放グリッチ３０の小さい電流の流れ２８は、このグリッチが流出弁の寿命 の間中該流出弁の性能をチェックするのに使用されるだけであるので、パイロッ トシーケンスから削除され得る。電流の流れ２８の除去は主たる燃料の供給のシ ーケンスを早く開始させ、それによりパイロット供給と主たる供給との間の分離 を減少させる。 燃料のパイロット量および主たる量の分離のさらに他の減少は流出弁の開放を 制御することによって得られることができる。理解されることは、ポンプ室、ノ ズルおよび流出弁の内部通路および流出弁およびノズルをポンプ室に接続する通 路の燃料の圧力がパイロットと主たる供給との間でゼロに実際に降下させられる ならば、その場合に流出弁閉鎖に続くポンププランジャのストロークのかなりの 部分が燃料を加圧するのに要求されるだろうということである。説明され るように、流出弁の開放を制御することにより、その結果、弁部材９は利用し得 る時間内に座から離れる限定された範囲のみ動き、燃料の減圧が制御されること ができ、そしてかかる状況は主たる燃料の供給が流出弁の閉鎖に続いてより早く 行われることを意味している。燃料はノズル閉止圧力以下であるレベルに減圧さ れねばならない。 弁部材の開放運動を制御するために、両スイッチ１８、１９は開放位置への弁 部材の運動の間中、巻線に流れている電流の増加を生じるように閉止される。こ れは開放運動かつそれゆえポンプ室および関連の通路の燃料圧力の減衰をゆっく りにする作用を有する。 両スイッチが閉じられたままであるならば、電流は第３図に示されるようなピ ーク値２６に立ち上がる。それゆえ第４図に３１で示されるような低い値に電流 を制限する必要がある。かかる制限は電流をピーク値から自由に減衰させ、３１ に示される電流レベルを達成するようにスイッチを閉じ、かつ次いで両スイッチ を自由に開くことにより電流を減衰させることにより達成される。実際に、電流 レベル３１は弁部材が開放位置に向かって動くとき発生されたＥ．Ｍ．Ｆ．によ って維持される。流出弁およびアクチュエータに依存する幾つかの場合において 、電流が第４図に示されるようなホールド値３２に増加されるならば弁部材は燃 料の主たる供給の閉止位置に動く。他の場合において、弁を閉止位置に維持する ために、電流をホールド値３２に固定させる前に、弁の閉止を達成するように電 流のパルスを注入する必要があるかも知れない。かかる電流のパルスは第４図に ３３の点線において見られる。電流パルスの中間のピークは制御弁の設計に依存 している。実際に、電流レベル３１の大きさは制御されることが可能であるので 弁が開く割合かつそれゆえ圧力減衰が制御され得る。上述のごとき追加の電流の 流れの作用は弁部材が全開位置を達成する割合を遅くすることである。電流の流 れは弁部材が全開位置に達するのを阻止するように作用している。 開放割合への電流の流れの影響は、パイロットおよび主たる噴射量間に十分な 時間があるときエンジン運転の期間中試験することにより「突き止め」られ得る 。かかる期間の間中、電流の流れの種々の大きさの作用は第３図に見られる弁開 放グリッチ３０を観察することにより評価され得る。 我々の同時係属出願に記載された回路は上述した作動シーケンスを設けるため に変更され得る。 前述されたごとく、流出弁を作動するときの一般的な慣例は、弁部材が跳ね返 りが最小であるように座上に閉じるように配置することである。これは多量の燃 料がエンジンに供給される流出弁の閉止および再開放のための制限された時間を 結果として生じている。パイロット噴射の目的のために、この大量の燃料を減少 するために弁部材の跳ね返りが引き起こされるように巻線を付勢することが提案 されている。このことは両スイッチ１８、１９を入れ、かつ第３図に示したピー ク値２６より高い値に電流を立ち上がらせ、そして次いで両スイッチを切ること により達成される。かかる作用は弁部材が迅速に加速し、座に衝突し、かつ跳ね 返るということである。弁閉止の直前および直後の期間および弁閉止の瞬間の間 中、ポンプ室１４中の燃料は加圧され、かつ少量の燃料がエンジンに供給される 。弁部材の戻り運動は燃料の減圧を制御するために上述されたごとく制御され得 るので、パイロット供給と主たる燃料の供給との間の間隔がさらに最小にされ得 る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エンジン燃料システムの燃料供給制御弁の１部分を形成する巻線中の電流の 流れを制御する方法であって、前記弁がさらに弁部材に結合されるアーマチュア を含み、該アーマチュアおよび弁部材が関連のエンジンへの燃料の流れがない休 止位置から燃料が前記関連のエンジンへ供給される作動位置へ前記巻線によって 発生された磁界により可動であり、前記弁が前記アーマチュアおよび前記弁部材 を前記休止位置へ偏倚するばねを含んでおり、 前記方法が、前記巻線を電源に接続し、前記アーマチュアおよび前記弁部材が 前記休止位置から前記作動位置へ動き始める時間の間中前記巻線の前記電流をピ ーク値に立ち上がらせ、 前記巻線を前記電源から切り離し、前記巻線中の前記電流を前記アーマチュア および弁部材が前記作動位置を達成している期間の間中高い割合に降下させ、前 記休止位置に戻し始めさせ、 前記巻線を電源に再び接続し、前記休止位置へ向かう前記アーマチュアと前記 弁部材の運動を制御するために電流の流れを低い値に増加させ、次いでさらに前 記作動位置への前記アーマチュアおよび前記弁部材の運動を行うように前記電流 の流れを増加することを特徴とする巻線中の電流の流れを制御する方法。 ２．前記電流が前記弁部材を動かしかつ該弁部材を前記作動位置に保持するため に前記低い値からホールド値に増加されることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の方法。 ３．前記電流が前記弁部材を前記作動位置に動かすために前記低い値から中間の ピーク値に増加され、それに続いて前記電流が前記弁部材を前記作動位置に維持 するためにホールド値に維持されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 方法。 ４．電流の前記低い値が、前記休止位置を達成するように前記弁部材が許容され るとき得られる信号を利用する前記電流の異なる値に関する休止位置への前記弁 部材の運動率の評価によって決定されることを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の方法。 ５．前記エンジンへの燃料の主たる供給に続いて前記関連のエンジンへの燃料の パイロット供給を達成するためにエンジン燃料システムの燃料供給制御弁の作動 を制御する方法であって、前記制御弁が弁部材と、該弁部材に結合されるアーマ チュアと、燃料の流れが前記エンジンへ引き起こされ得る作動位置から前記関連 のエンジンへの燃料の流れがない休止位置へ向かって前記弁部材を偏倚するばね と、電流が供給されるとき前記ばねと反対に作用する力を発生するために前記ア ーマチュアに作用する磁界を発生する電気巻線とを含んでおり、 前記方法が、前記作動位置への前記弁部材の運動を開始するために電源から前 記巻線へ電流を供給し、 前記巻線を前記電源から切り離し、燃料のパイロット供給を行うために前記作 動位置への前記弁部材の運動を継続させかつ次いで前記ばねの作用により前記休 止位置へ動かし始め、 前記休止位置へ向かう前記弁部材の運動を制御するために前記巻線に電流を供 給し、前記エンジンへの燃料の前記主たる供給を行うために前記作動位置への前 記弁部材の運動を行うように前記巻線中の電流の流れを増加することを特徴とす るエンジンの燃料システムの燃料供給制御弁の作動を制御する方法。 ６．前記弁部材の運動を制御するために前記巻線への電流の供給が前記エンジン への燃料の前記主たる供給を得るために電流の流れを増加する前に前記弁部材が 前記休止位置に達するのを阻止することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の 方法。 ７．燃料噴射ノズルに接続される出口を有する孔内に収容されたエンジンカム作 動のポンププランジャおよび巻線と弁部材と該弁部材に結合されかつ電流が前記 巻線に供給されるとき関連のエンジンへ燃料を供給するように制御弁を閉止する ためにばねの作用に抗して可動であるアーマチュアとを含む燃料供給制御弁から なる内燃機関用燃料システムにおいて、 該燃料システムが前記巻線への電流の流れを制御するための回路手段をさらに 含み、 燃料の前記主たる供給に続いて燃料のパイロット供給が要求されるとき該回路 手段が次々と前記巻線中の電流が前記アーマチュアおよび弁部材が前記弁を閉止 するように休止位置から動き始めるピーク値に立ち上がるように前記巻線 を電源に接続し、前記巻線を前記電源から切り離しそして前記弁が閉じられかつ 再び開き始めそれにより燃料のパイロット量の供給を引き起こす高い割合に前記 電流を降下させそして前記制御弁が開放される割合を制御するために低い値に前 記電流を増加させるように前記巻線を電源に再び接続し、さらに前記エンジンへ の燃料の主たる量の供給を達成するように前記弁を閉止するために電流の流れを 増加するするように作用し、 前記巻線が前記エンジンへ所望の量の燃料が供給されたとき前記電源から切り 離されることを特徴とする内燃機関用燃料システム。 ８．燃料噴射ノズルに接続される出口を有する孔内に収容されるエンジンカム作 動のポンププランジャおよび巻線と関連のエンジンへ燃料を供給するように制御 弁を閉じるために座と係合している休止位置から可動である弁部材と該弁部材に 結合されるアーマチュアとを含んでいる燃料供給制御弁からなり、 該アーマチュアが前記巻線によって発生された磁界に応答しかつ前記制御弁を 閉じるように前記磁界の影響下で作用し、 該燃料システムがさらに前記巻線中の電流の流れを制御するための回路手段を 含み、 該回路手段が燃料のパイロット供給を要求するとき、前記巻線を電源に接続し かつ前記弁部材が前記座に衝突しかつ該座から跳ね返るように前記電流の流れを 高い値に上げるように作用し、 一時的な弁閉止の期間が燃料のパイロット供給を行うことを特徴とする内燃機 関用の燃料システム。 ９．前記回路手段が電流を高い割合に減衰させ、次いで前記巻線を電源に再び接 続し、電流を低い値に立ち上がらせることにより前記座から離れる前記弁部材の 運動を制御するように作用することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の燃料 システム。 １０．燃料のパイロット供給に続いて前記巻線に印加される電流のレベルが前記 弁部材が休止位置に達するのを阻止するようされていることを特徴とする請求の 範囲第７項または第９項に記載の燃料システム。