(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプであって、
ポンプチャンバを画成しているハウジングと、
前記ポンプチャンバ内に、前記ポンプチャンバ内の予め決められた位置にて互いに噛み合うように回転可能に取り付けられた、歯付き被駆動ギヤ及びアイドラーギヤと、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の一方の側部に配置された入口サブチャンバに対して開放されている流体入口と、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の他方の側部に配置された出口サブチャンバに対して開放されている流体出口と、
前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させる圧力解放通路と、
前記圧力解放通路に直列に配置された弁と、
前記弁の開放位置と閉鎖位置との間での作動を制御する制御回路とを含み、
前記被駆動ギヤホイールと前記アイドラーギヤホイールとが同一個数の歯を有し、
前記被駆動ギヤの少なくとも１つの歯、及び、前記アイドラーギヤの少なくとも１つの歯が、各々、通し切欠きを有し、前記被駆動ギヤ及び前記アイドラーギヤが、前記被駆動ギヤ及び前記アイドラーギヤの両方における前記切欠き付き歯が各回転にて噛み合い、且つ前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させるように角度的に方向付けられている燃料ポンプ。
【請求項２】
燃料ポンプであって、
ポンプチャンバを画成しているハウジングと、
前記ポンプチャンバ内に、前記ポンプチャンバ内の予め決められた位置にて互いに噛み合うように回転可能に取り付けられた、歯付き被駆動ギヤ及びアイドラーギヤと、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の一方の側部に配置された入口サブチャンバに対して開放されている流体入口と、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の他方の側部に配置された出口サブチャンバに対して開放されている流体出口と、
前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させる圧力解放通路と、
前記圧力解放通路に直列に配置された弁と、
前記弁の開放位置と閉鎖位置との間での作動を制御する制御回路とを含み、
前記被駆動ギヤホイールと前記アイドラーギヤホイールとが同一個数の歯を有し、
前記被駆動ギヤの、角度間隔を有して配置された少なくとも２つの歯、及び、前記アイドラーギヤの、角度間隔を有して配置された少なくとも２つの歯が、各々、通し切欠きを有し、前記被駆動ギヤ及び前記アイドラーギヤが、前記被駆動ギヤ及び前記アイドラーギヤの両方における前記切欠き付き歯が前記ギヤホイールの各回転にて噛み合い、且つ、前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに、前記ギヤホイールの少なくとも２つの異なる角度位置にて流体接続させるように角度的に方向付けられている燃料ポンプ。
【請求項３】
燃料ポンプであって、
ポンプチャンバを画成しているハウジングと、
前記ポンプチャンバ内に、前記ポンプチャンバ内の予め決められた位置にて互いに噛み合うように回転可能に取り付けられた、歯付き被駆動ギヤ及びアイドラーギヤと、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の一方の側部に配置された入口サブチャンバに対して開放されている流体入口と、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の他方の側部に配置された出口サブチャンバに対して開放されている流体出口と、
前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させる圧力解放通路と、
前記圧力解放通路に直列に配置された弁と、
前記弁の開放位置と閉鎖位置との間での作動を制御する制御回路とを含み、
前記圧力解放通路が前記ハウジング内に形成されている燃料ポンプ。
【請求項４】
燃料ポンプであって、
ポンプチャンバを画成しているハウジングと、
前記ポンプチャンバ内に、前記ポンプチャンバ内の予め決められた位置にて互いに噛み合うように回転可能に取り付けられた、歯付き被駆動ギヤ及びアイドラーギヤと、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の一方の側部に配置された入口サブチャンバに対して開放されている流体入口と、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の他方の側部に配置された出口サブチャンバに対して開放されている流体出口と、
前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させる圧力解放通路と、
前記圧力解放通路に直列に配置された弁と、
前記弁の開放位置と閉鎖位置との間での作動を制御する制御回路とを含み、
前記燃料噴射のタイミングが、前記間隔をあけて配置された切欠きの位置合わせより前の加圧時間と同期している燃料ポンプ。
【請求項５】
前記流体出口に直列に流体接続された一方向逆止弁を含む請求項１〜４の何れかに記載の燃料ポンプ。
【請求項６】
被駆動ギヤ及びアイドラーギヤの各々に形成された前記切欠きによりつくられた間隔の個数が、前記エンジン内のシリンダ数又はシリンダ数の２分の１に等しい請求項２に記載の燃料ポンプ。
【請求項７】
周方向に等間隔で配置された１対の切欠きが互いに位置合わせされ、且つ、圧力を、前記出口サブチャンバから前記入口サブチャンバに、エンジン燃焼の各々に同期して解放する請求項２に記載の燃料ポンプ。
【請求項８】
前記切欠きによりつくられた間隔の各々の角度が、３６０度をエンジン内のシリンダ数で割って算出された値、又は、エンジン内のシリンダ数の２分の１で割って算出された値に等しい請求項２に記載の燃料ポンプ。
【請求項９】
前記被駆動ギヤの少なくとも１つの歯、及び、前記アイドラーギヤの少なくとも１つの歯が、各々、通し切欠きを有し、前記被駆動ギヤ及び前記アイドラーギヤが、前記被駆動ギヤ及び前記アイドラーギヤの両方における前記切欠き付き歯が各回転にて噛み合い、且つ前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させるように角度的に方向付けられている請求項８に記載の燃料ポンプ。
【請求項１０】
直接噴射式内燃エンジンのための燃料ポンプであって、
ポンプチャンバを画成しているハウジングと、
前記ポンプチャンバ内に、前記ポンプチャンバ内の予め決められた位置にて互いに噛み合うように回転可能に取り付けられた、歯付き被駆動ギヤ及びアイドラーギヤと、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の一方の側部に配置された入口サブチャンバに対して開放されている流体入口と、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の他方の側部に配置された出口サブチャンバに対して開放されている流体出口と、
前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させる圧力解放通路と、
前記圧力解放通路に直列に配置された弁と、
前記弁の開放位置と閉鎖位置との間での作動を制御する制御回路とを含み、
前記被駆動ギヤホイールと前記アイドラーギヤホイールとが同一個数の歯を有し、
前記被駆動ギヤの少なくとも１つの歯、及び、前記アイドラーギヤの少なくとも１つの歯が、各々、通し切欠きを有し、前記被駆動ギヤ及び前記アイドラーギヤが、前記被駆動ギヤ及び前記アイドラーギヤの両方における前記切欠き付き歯が各回転にて噛み合い、且つ前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させるように角度的に方向付けられている燃料ポンプ。
【請求項１１】
前記流体出口に直列に流体接続された一方向逆止弁を含む請求項１０に記載の燃料ポンプ。
【請求項１２】
前記駆動ギヤが前記エンジンの回転と同期して回転可能に駆動される請求項１０に記載の燃料ポンプ。
【請求項１３】
直接噴射式内燃エンジンのための燃料ポンプであって、
ポンプチャンバを画成しているハウジングと、
前記ポンプチャンバ内に、前記ポンプチャンバ内の予め決められた位置にて互いに噛み合うように回転可能に取り付けられた、歯付き被駆動ギヤ及びアイドラーギヤと、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の一方の側部に配置された入口サブチャンバに対して開放されている流体入口と、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の他方の側部に配置された出口サブチャンバに対して開放されている流体出口と、
前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させる圧力解放通路と、
前記圧力解放通路に直列に配置された弁と、
前記弁の開放位置と閉鎖位置との間での作動を制御する制御回路とを含み、
前記流体出口に直列に流体接続された一方向逆止弁を含み、
前記エンジンがマルチピストン４サイクルエンジンであり、各ギヤにおける切欠きの個数が前記エンジン内のピストンの個数の２分の１である燃料ポンプ。
【請求項１４】
前記圧力解放通路が前記ハウジング内に形成されている請求項６に記載の燃料ポンプ。
【請求項１５】
前記被駆動ギヤ及びアイドラーギヤの各々に形成された前記切欠きによりつくられた間隔の個数が、エンジン内のシリンダ数、又はエンジン内のシリンダ数の２分の１に等しい請求項１０に記載の燃料ポンプ。
【請求項１６】
直接噴射式内燃エンジンのための燃料ポンプであって、
ポンプチャンバを画成しているハウジングと、
前記ポンプチャンバ内に、前記ポンプチャンバ内の予め決められた位置にて互いに噛み合うように回転可能に取り付けられた、歯付き被駆動ギヤ及びアイドラーギヤと、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の一方の側部に配置された入口サブチャンバに対して開放されている流体入口と、
前記ハウジング内に形成され、且つ、前記ポンプチャンバの、前記予め決められた位置の他方の側部に配置された出口サブチャンバに対して開放されている流体出口と、
前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させる圧力解放通路と、
前記圧力解放通路に直列に配置された弁と、
前記弁の開放位置と閉鎖位置との間での作動を制御する制御回路とを含み、
前記被駆動ギヤ及びアイドラーギヤの各々に形成された前記切欠きによりつくられた間隔の個数が、エンジン内のシリンダ数、又はエンジン内のシリンダ数の２分の１に等しい燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してポンプに関し、より詳細には、内燃機関（内燃エンジン）、特には直接噴射式内燃機関のための燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車車両を動作させるために用いられる様々なタイプの内燃エンジンがある。しかし、直接噴射内燃エンジンが、その燃料効率により、益々一般的になってきている。
【０００３】
直接噴射内燃エンジンにおいて、燃料インジェクタは、公知のマルチポイント燃料インジェクタに見られるように吸気弁よりも上流にあるのではなく、燃焼チャンバに対して直接開放されている。燃料インジェクタがエンジンのシリンダ又は燃焼チャンバに対して直接開放されているため、燃料インジェクタが高圧を受ける。従って、燃料インジェクタに、燃料を、内燃チャンバの圧力を克服するだけでなく燃料を噴霧噴射するのにも十分な高圧で供給することが必要である。
【０００４】
燃料インジェクタに高圧燃料を供給するために、公知の直接噴射内燃エンジンは、ポンプチャンバ内にピストンが取り付けられたピストンポンプを用いていた。ピストンの吸気ストローク時に、ピストンは、燃料源、例えば燃料タンクから燃料チャンバ内に燃料を引き込む。反対に、ピストンの圧縮ストローク時には、ピストンがポンプチャンバ内に入り込み、燃料をポンプの燃料出口へ一方向逆止弁を通して汲み出す。この燃料出口は、エンジンのための燃料インジェクタに燃料を供給する燃料レールに接続されている。
【０００５】
しかし、直接噴射エンジンのためのこれらの公知の燃料ポンプの欠点の１つは、ポンプピストンのアグレッシブな圧力プロファイルにより、ポンプ出口の逆止弁が開閉するときにウォーターハンマー作用が生じることである。このウォーターハンマー作用は、過度の騒音を、特にエンジン低速時に生じ、この騒音は車両の乗員にとって非常に気になるものである。
【０００６】
直接噴射エンジンのためのこれらの公知のポンプのさらなる欠点は、カムの回転力をポンプピストンのための線状の力に変換する必要があることである。この運動変換により、ポンプによる過度の電力消費が生じる。この電力消費は、もちろん、エンジンが負担しなければならず、従って、エンジン効率が低下することになる。
【０００７】
直接噴射エンジンのためのこれらの公知のピストンポンプのさらなる欠点は、カムがポンプピストンに加える力により、長期間の動作後に、材料疲労及びポンプの故障が生じる場合があることである。
【０００８】
引用リストは情報開示陳述書による。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第２００９／０２０８３５７Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許第２００９／０１２０４１２Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、内燃エンジンのための、特には直接噴射式内燃エンジンのための、公知のポンプの上記の欠点を克服する燃料ポンプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
要約すると、本発明の燃料ポンプは、ポンプチャンバを画成しているハウジングを含む。前記ポンプチャンバ内に、歯付き被駆動ギヤ及び歯付きアイドラーギヤの両方が、前記ポンプチャンバ内の予め決められた位置にて互いに噛み合うように回転可能に取り付けられている。
【００１２】
燃料入口が前記ポンプチャンバへと形成されており、且つ、前記噛み合っている被駆動ギヤ及びアイドラーギヤの一方の側部における入口サブチャンバに対して開放されている。同様に、燃料出口が前記ハウジング内に形成されており、且つ、前記噛み合っている被駆動ギヤ及びアイドラーギヤの他方の側部における、前記ハウジングチャンバ内に配置された出口サブチャンバに対して開放されている。
【００１３】
好ましくは前記ハウジング内に形成された圧力解放通路が、前記入口サブチャンバを前記出口サブチャンバに流体接続させている。弁が、前記圧力解放通路に直列に配置されており、制御回路が、前記弁の開放位置と閉鎖位置との間での作動を制御する。
【００１４】
動作において、前記駆動ギヤは、前記エンジンにより、前記エンジン出力シャフトと同期して駆動される。前記駆動ギヤは、前記アイドラーギヤを回転可能に駆動させ、燃料を前記入口サブチャンバから汲み出して前記出口サブチャンバに送る。前記出口サブチャンバは、前記エンジンのための燃料レールに、一方向逆止弁を介して流体接続されている。
【００１５】
燃料インジェクタに対応する所望の燃料ポンプ脈動を生じるために、前記制御回路は、前記出口サブチャンバから前記入口サブチャンバに圧力を解放する前記圧力解放通路を選択的に開放する。さらに、前記制御回路は、前記燃料レール内の燃料圧力を、様々なエンジン動作状態に適合させるために弁作動のタイミング及び／又は持続時間を変更することにより正確に制御する。このようにして、前記圧力解放弁は、様々なエンジン動作状態の全てにおける燃料圧力脈動の各々において一定の燃料圧力を維持することができる。
【００１６】
前記圧力解放弁の電力消費及び負荷を低減するために、好ましくは、前記被駆動ギヤ及びアイドラーギヤの両方の少なくとも１つの歯に、切欠きが、前記切欠き付きギヤが互いに噛み合うときに前記切欠きを通る流体通路が形成されるように設けられ、この流体通路が、前記出口サブチャンバを前記入口サブチャンバに流体接続し、これにより、圧力を前記出口サブチャンバから解放させる。
【００１７】
前記被駆動ギヤ及びアイドラーギヤにおける前記切欠きは、前記切欠き付きの歯が各燃料噴射の直後に噛み合うように、前記ポンプチャンバ内で角度的に方向付けられている。好ましくは、前記被駆動ギヤ及びアイドラーギヤの両方における前記切欠き付き歯の個数は、前記内燃エンジン内のシリンダ数の２分の１に等しい。前記被駆動ギヤ及びアイドラーギヤの２回転ごとに１回の燃料噴射が生じるため、前記切欠きは、４サイクル内燃エンジンの各燃料噴射に対して１回の圧力脈動を生じる。
【００１８】
以下の詳細な説明を、添付図面を参照しつつ読むことにより、本発明が、より良好に理解されるであろう。添付図面において、複数の図面を通じて類似の参照符号は類似の部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】直接噴射式内燃エンジン及び燃料ポンプを示す概略図である。
【図２】好ましい実施形態を示す断面図である。
【図３】通常は閉じられている弁の動作を示すタイミングである
【図４】弁アクチュエータのためのオフタイミングの制御を示すフローチャートである。
【図５】図２と類似の断面図であるが、通常は開放されている弁のための変型例を示す。
【図６】図５の変型例のためのタイミング図である。
【図７】図５の変型例のための弁作動信号の動作を示すフローチャートである。
【図８】ポンプの駆動ギヤを示す立面部分断面図である。
【図９】図２の線９−９に沿った断面図である。
【図１０】ポンプの燃料圧力パルスを公知のピストンポンプと比較した図である。
【図１１】４シリンダエンジンのためのタイミング図である。
【図１２】６シリンダエンジンのためのタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１を参照すると、好ましくは直接噴射エンジンである４サイクル内燃エンジン２０を有するブロック図が示されている。エンジン２０は複数の燃料インジェクタ２２（その１つのみを図示する）を含み、これらのインジェクタの各々が、エンジン２０内の燃焼チャンバ又はシリンダ２１に対して直接開放されている。
【００２１】
燃料を燃料インジェクタ２２に供給するために、燃料ポンプ２４が、燃料タンク２８に燃料供給ライン３０により流体接続されている入口２６を有する。燃料ポンプ２４からの出口３２が、燃料ライン３３により燃料レール３４に流体接続されており、燃料レール３４は燃料インジェクタ２２に流体接続されている。エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２３が、エンジン２０の動作中の燃料インジェクタ２２の作動のタイミング及び持続時間の両方を制御する。
【００２２】
ここで図２を参照すると、燃料ポンプ２４の断面図が示されている。燃料ポンプは、ポンプチャンバ３８を画成しているハウジング３６を含む。ポンプチャンバ３８は細長い形状であり、２つの半円形の端部４０及び４２を含む。また、ポンプハウジング３６は、任意の硬質の材料、例えば金属から構成されている。
【００２３】
ポンプチャンバ３８内に、被駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６の両方が、ギヤ４４とギヤ４６とがポンプチャンバ３８内の予め決められた位置４８にて噛み合うように回転可能に取り付けられている。この予め決められた位置４８、すなわち噛み合い位置は、好ましくは、ポンプチャンバ３８のほぼ中央にある。
【００２４】
被駆動ギヤ４４は、エンジン駆動シャフトと同期して回転可能に駆動される。被駆動ギヤ４４がアイドラーギヤ４６と噛み合っているため、被駆動ギヤ４４はアイドラーギヤ４６を、被駆動ギヤ４４と同期して回転可能に駆動させる。好ましくは形状が互いにほぼ同一である被駆動ギヤ４４とアイドラーギヤ４６の両方が、周方向に間隔をあけて配置された複数の歯を含む。また、これらのギヤ４４及びギヤ４６は、回転中に歯の外周がポンプチャンバ３８の端部４０及び端部４２に近接するような寸法につくられている。
【００２５】
さらに図２を参照すると、流体通路５０がポンプハウジング入口２６をポンプチャンバ３８内の入口サブチャンバ５２に流体接続している。この入口サブチャンバ５２は、ギヤ４４とギヤ４６との噛み合い位置４８の一方の側部に形成されている。
【００２６】
同様に、出口通路５４がハウジング３６を通って形成されており、出口サブチャンバ５６をポンプ出口３２に流体接続させている。出口サブチャンバ５６は、ポンプチャンバ３８の、ギヤ４４とギヤ４６との噛み合い位置４８の、入口サブチャンバ５２に対して反対側にある部分である。
【００２７】
一方向逆止弁５８が流体出口通路５４に設けられている。逆止弁５８は、燃料が燃料レールからポンプチャンバ３８内に逆流することを防止する。
【００２８】
圧力解放通路６０が、出口サブチャンバ５６と入口サブチャンバ５２との間に延在し、且つ、出口サブチャンバ５６を入口サブチャンバ５２に流体接続させている。この圧力解放通路６０は、図において、ポンプハウジング３６内を通るように示されている。しかし、圧力解放通路６０がポンプハウジング３６の外側に延在することも可能である。
【００２９】
弁６２が圧力解放通路６０に直列に流体接続されている。弁６２は、好ましくは、制御回路２３の制御下で電磁アクチュエータ６４により作動される。制御回路２３は、弁６２の作動のタイミング及び持続時間の両方を制御する。
【００３０】
弁６２は、図２に実線及び点線にて示されているように、閉鎖位置と開放位置との間を移動可能である。弁６２は、その閉鎖位置において、圧力解放通路６０を通る流体流を防止する。反対に、弁６２は、その開放位置において、出口サブチャンバ５６から入口サブチャンバ５２への流体流を許容し、こうして、ポンプ出口３２における圧力を低減する。
【００３１】
図２に示されている弁６２は、通常は閉鎖されている弁であり、従って、弁は、電磁アクチュエータ６４が通電されていないときに閉鎖位置にある。電磁アクチュエータ６４に通電されると、弁６２は、その開放位置に移動する。
【００３２】
ここで、図８及び図９を参照すると、駆動ギヤ４４の少なくとも１つの歯６５が切欠き（ノッチ）６６を含み、同様に、アイドラーギヤ４６の少なくとも１つの歯６７が切欠き６９を含む。また、駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６は、駆動ギヤ４４の切欠き付き歯６５と切欠きギヤ４６の切欠き付き歯６７とが、各回転中に互いに噛み合うように、角度的に方向付けられている。これらの切欠き付きギヤ歯が噛み合うとき、ギヤ４４とギヤ４６との間に開口部６８（図９）が形成され、この開口部が、出口サブチャンバ５６から入口サブチャンバ５２への流体流、及び、それによる出口サブチャンバからの圧力解放を可能にする。
【００３３】
ピストンを往復駆動させるために、マルチローブカムが、エンジンからの駆動シャフトと同期して回転可能に駆動される。カムの外面はピストンと機械的に係合しており、これにより、カムの回転時にピストンがポンプチャンバ内で往復駆動される。その結果、カムの回転時に、一連の圧力脈動がポンプ出口にて形成され、圧力脈動の各々がカムのローブと同期している。
【００３４】
直接噴射エンジンは４サイクルエンジンであり、従って、エンジンシリンダ内のピストンの各２往復に対して１つの燃焼サイクルが存在する。従って、ポンプのためのカムのローブの個数は、燃料ポンプからの圧力脈動の各々が１回の燃料噴射と同期するように、シリンダ数の２分の１に等しい。
【００３５】
好ましくは、ギヤ４４及びギヤ４６のそれぞれに形成された切欠き６６及び切欠き６７の個数は、エンジン内のシリンダ数の２分の１に等しい。こうして、間隔をあけて配置された１対の切欠き６６と切欠き６７とが互いに位置合わせされ、圧力を、出口サブチャンバ５６から入口サブチャンバ５２へ、各エンジン燃焼に同期して解放する。
【００３６】
ギヤ４４及びギヤ４６のそれぞれの切欠き６６及び切欠き６７によりつくられた間隔の個数は、エンジン内のシリンダ数の２分の１に等しい。また、切欠き６６及び切欠き６７によりつくられた間隔の個数がエンジン内のシリンダ数に等しいことも可能である。切欠き間隔の個数をシリンダ数に合致させることにより、燃料噴射が、これらの間隔により制御される圧力の周期に同期される。また、ギヤ４４及びギヤ４６の各々の切欠き６６及び切欠き６７は、互いに等距離の角度間隔を有して配置されている。従って、ギヤ４４及びギヤ４６の各々における隣り合う切欠き間の角度間隔は、３６０度をエンジン内のシリンダ数の２分の１で割った値に等しい。
【００３７】
例えば、６シリンダエンジンの場合、被駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６の両方にて、３つの歯内に切欠きが設けられる。これらの切欠きは、互いに等距離の角度間隔で配置され、従って、周方向に１２０度の間隔を有して配置されている。或いは、８シリンダエンジンの場合には、４つの切欠きが被駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６の両方に設けられ、これらの切欠きは、互いに９０度の間隔を有して配置される。或いは、２つの切欠きが被駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６の両方に設けられ、これらの切欠きは、互いに１８０度の間隔を有して配置される。
【００３８】
ここで、図３ａ〜図３ｆを参照すると、動作を示すタイミング図が示されている。図３ａにはエンジンクランク角度１２０が示され、図３ｂには、クランク角度１２０の回転速度の半分の速度であるがクランク角度１２０と同期しているカム角度１２２が示されている。
【００３９】
図３ｃは、被駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６の角度方向、並びに、切欠き６６の角度位置を時間の関数として示す。図３ｄは、電磁アクチュエータ６４のためのタイミング又は駆動信号１２４を示し、図３ｅは、弁６２の位置１２６を示す。最後に、グラフ１２８は、出口チャンバ５６における燃料圧力を示す。
【００４０】
図３ｃ〜図３ｄを参照すると、時点ｔ1にて、切欠き６６が互いに位置合わせされ、制御回路が駆動信号７２をアクチュエータ６４に送信する。これにより、アクチュエータが、符号７６で示されているその開放位置に移動される。その結果、図３ｆに示されているように、切欠き、並びに、ギヤホイール４４及びギヤホイール４６の位置合わせと、そして弁６２の開放との両方の組み合わせにより、出口チャンバ５６における圧力が圧力Ｐ1まで降下される。
【００４１】
時点ｔ2にて、電磁駆動信号７４が終了され、これにより、弁６２がその閉鎖位置に戻される。さらに、時点ｔ2にて、切欠き６６は、位置合わせから互いに移動されている。これにより、燃料出口チャンバ５６における燃料圧力１２８（図３ｆ）が高圧Ｐ2まで上昇する。
【００４２】
出口サブチャンバ５６における圧力は、エンジンに燃料噴射している間、高圧Ｐ2に維持される。その高圧期間が終了する時点ｔ3にて、切欠き６６は再び互いに位置合わせされ、同時に、電磁アクチュエータ駆動信号１２４が作動され、これにより、弁６２を開放し、これにより、圧力が再び圧力Ｐ1まで降下し、その後、上記の周期が繰り返される。燃料噴射のタイミングは、間隔をあけて配置された切欠きの位置合わせより前の加圧時間と同期している。
【００４３】
ここで図４を参照すると、６シリンダエンジンのための燃料ポンプの動作を示すフローチャートが示されている。このプログラムはステップ８０にて開始され、次いで、噴射量、エンジン速度、及び燃料圧力値をＥＣＵが入力するステップ８２に進む。これらの３つの因子の全てが、燃料噴射のためのタイミング、持続時間、及び、必要な又は要求される圧力に影響を与える。次いで、ステップ８２はステップ８４に進む。
【００４４】
ステップ８４にて、弁６２のための基本の信号オフタイミングが、エンジンの噴射量及びエンジン速度の関数として決定される。次いで、ステップ８４はステップ８６に進む。
【００４５】
ステップ８６にて、ＥＣＵは、燃料レール内の実際の燃料圧力と目標燃料圧力との差を計算する。次いで、ステップ８６はステップ８８に進み、ステップ８８にて、ＥＣＵは、実際の燃料圧力と目標燃料圧力との差を低減するために、弁アクチュエータ６４のための基本の弁アクチュエータタイミング１２４を修正又は変更する。次いで、ステップ８８はステップ９０に進み、信号オフタイミングを出力し、これにより、弁６２を閉鎖する。次いで、ステップ９０はステップ９２に進み、次の弁作動まで手順を終了したままである。
【００４６】
ポンプ２４の出口サブチャンバ５６における圧力は、弁アクチュエータ６４の作動の開始及び／又は持続時間を変更することにより、様々なエンジン動作状態に適合するように制御され得る。従って、弁作動の持続期間を変更することにより、ポンプ出力の加圧は、ＥＣＵにより決定された目標値を達成するように調節され得る。
【００４７】
ここで図１１ａ〜図１１ｆを参照すると、４シリンダエンジンのための動作を示すタイミング図が示されている。図１１ａにはエンジンクランク角度２２０が示され、図１１ｂには、クランク角度２２０の回転速度の半分の速度であるがクランク角度２２０と同期しているカム角度２２２が示されている。また、圧力解放通路６０は閉鎖されている。
【００４８】
図１１ｃは、被駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６の角度方向、並びに、切欠き６６の角度位置を時間の関数として示す。図１１ｆは、噴射タイミングを示す。
【００４９】
図１１ｄは、チャンバ圧力２２８を示し、図１１ｅは、燃料レール加圧２３０を示す。コモンレール圧力がチャンバ圧力の周期と同期しており、燃料噴射が、コモンレール圧力における一定の加圧タイミングで行われる。
【００５０】
図１１ｃ〜図１１ｄを参照すると、時点ｔ1にて切欠き６６が互いに位置合わせされ、これが、ポンプ出力チャンバ２２８を低下させている。次いで、圧力２２８は時点ｔ2まで増大し、時点ｔ2にて、切欠き６６と切欠き６７とが再び位置合わせされ、それにより、チャンバ圧力２２８を再び排出させ、そして、このプロセスが繰り返される。
【００５１】
ここで図１２ａ〜図１２ｆを参照すると、６シリンダエンジンのための動作を示すタイミング図が示されている。図１２ａにはエンジンクランク角度３２０が示され、図１２ｂには、クランク角度３２０の回転速度の半分の速度であるがクランク角度３２０と同期しているカム角度３２２が示されている。また、圧力解放通路６０は閉鎖されている。
【００５２】
図１２ｃは、被駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６の角度方向、並びに、切欠き６６の角度位置を時間の関数として示す。図１２ｆは、噴射タイミングを示す。
【００５３】
図１２ｄはチャンバ圧力３２８を示し、図１２ｅは、燃料レール加圧３３０を示す。コモンレール圧力がチャンバ圧力のサイクルと同期しており、燃料噴射が、コモンレール圧力における一定の加圧タイミングで行われる。
【００５４】
図１２ｃ〜図１２ｄを参照すると、時点ｔ1にて切欠き６６が互いに位置合わせされ、これが、ポンプ出力チャンバ圧力３２８を低下させている。次いで、圧力３２８は時点ｔ2まで増大し、時点ｔ2にて、切欠き６６と切欠き６７とが再び位置合わせされ、それにより、チャンバ圧力３２８を再び排出させ、そして、このプロセスが繰り返される。
【００５５】
変型例が図５に示されており、この例においては、図２に示した、通常は閉じられている弁６２の代わりに、通常は開いている弁１６２が用いられている。従って、弁１６２は、図５にて、電磁アクチュエータ６４が通電されていない状態で示されている。この位置において、弁１６２は、圧力解放通路６０との流体連通を確立している。反対に、制御回路による電磁アクチュエータ６４への通電時に、弁１６２は、図４に示されているように右方向に移動し、これにより、点線で示されているように圧力解放通路６０を閉鎖する。
【００５６】
ここで図６ａ〜図６ｆを参照すると、図３ａ〜図３ｆに類似したタイミング図が示されている。しかし、電磁アクチュエータ駆動信号１７６が、図３ｄの駆動信号１２４に対して正確に反対である。従って、図３ａ〜図３ｃ及び図３ｅ〜図３ｆに関する上記の説明を、図６ａ〜図６ｃ及び図６ｅ〜図６ｆに対して同等に適用することができ、これを参照して援用する。
【００５７】
ここで図７を参照すると、通常は開放されている戻り弁１６２（図５）に関して用いられるフローチャートが示されており、これが、エンジンの状態の変化に関係なく目標燃料出力圧力を維持するように弁閉鎖の持続時間が変更されることを可能にする。ステップ８０及びステップ８２は図４と同一である。しかし、図４におけるステップ８４がステップ１８４に替えられている。ステップ１８４にて、電磁アクチュエータ６４のオン信号のための駆動信号が、噴射量及びエンジン速度の関数としてＥＣＵ２３により決定される。次いで、ステップ１８４はステップ８６に進み、ステップ８６にて、上述のように、ＥＣＵ２３が実際の燃料圧力と目標燃料圧力との差を計算する。次いで、ステップ８６はステップ１８８に進む。
【００５８】
ステップ１８８は、実際の燃料圧力と目標燃料圧力との差を低減するための基本の信号「オン」タイミングがＥＣＵにより計算されるという点で、図４に示されているステップ８８と異なる。次いで、ステップ８８はステップ１９０に進み、通常は開放されている弁をその閉鎖位置に移動又は作動させるために信号オンタイミングを出力する。次いで、ステップ９０はステップ９２に進み、ルーチンから出る。
【００５９】
ここで図１０を参照すると、グラフ１０２がポンプ出力の圧力脈動を示し、グラフ１０４が、公知のピストンポンプのポンプ出力の圧力脈動を示す。図１０から明らかであるように、グラフ１０２の圧力変化の大きさは、グラフ１０４よりも著しく少なく、これにより、金属疲労が少なくなり、また、ポンプからのウォーターハンマー作用により生じる騒音が減じられる。
【００６０】
上記の内容から、本発明の実施形態が、内燃エンジンのための、特には直接噴射式内燃エンジンのための、ウォーターハンマーにより生じる騒音だけでなく材料の疲労も低減する効率的な燃料ポンプを提供することが理解されよう。また、本発明の実施形態は、目標圧力を達成するための、ポンプからの出力圧力の十分な制御を、弁６２又は弁１６２のそれぞれの開閉の持続時間を様々なエンジン動作状態の関数として調節することだけで可能にする。
【００６１】
弁６２又は弁１６２のみでも、ポンプからの出力圧力を制御するのに十分であり得るが、好ましい実施形態において、被駆動ギヤ４４及びアイドラーギヤ４６のそれぞれに形成された切欠き６６及び切欠き６９が、出口サブチャンバにおける圧力を燃料インジェクタによる燃料噴射と同期して低減させるために用いられる。切欠きを付加することにより、弁アクチュエータ６４による電力消費、並びに、弁に生じる機械的摩耗及び引裂が効果的に低減される。
【００６２】
本発明を以上に記載してきたが、当業者には、添付の特許請求項の範囲により定義される本発明の精神から逸脱しない、本発明に関する多くの変更が明らかになろう。
【符号の説明】
【００６３】
２０  エンジン
２１  シリンダ
２２  燃料インジェクタ
２３  エンジン制御ユニット
２４  燃料ポンプ
２６  ポンプハウジング入口
２８  燃料タンク
３０  燃料供給ライン
３２  ポンプハウジング出口
３３  燃料ライン
３４  燃料レール
３６  ポンプのハウジング
３８  ポンプチャンバ
４４  被駆動ギヤ
４６  アイドラーギヤ
５０  流体通路
５２  入口サブチャンバ
５６  出口サブチャンバ
５８  一方向逆止弁
６０  圧力解放通路
６４  電磁アクチュエータ
６６  切欠き
６８  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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