(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用燃料噴射装置（１０）であって、低圧タンク（１２）から燃料（Ｆ）を吸引し、前記燃料を入口弁（２０）に向けて送る低圧ポンプ（１６）を備え、前記入口弁（２０）が、高圧ポンプ（２２）の入口を制御し、前記高圧ポンプ（２２）が、前記燃料を加圧し、前記加圧された燃料を、少なくとも１つの噴射器（３２）が連結されたマニホールド（３０、４４）に向けて送る、燃料噴射装置（１０）において、
前記装置（１０）が、前記マニホールド（３０、４４）とは別個の高圧蓄圧手段（２４）と、前記高圧ポンプ（２２）の出口と前記マニホールド（３０、４４）との間に流体連通して配置された高圧弁（２８）とをさらに備え、前記高圧蓄圧手段（２４）が、加圧燃料を貯留し、前記マニホールド（３０、４４）へ送達し、前記低圧ポンプ（１６）、前記入口弁（２０）及び前記高圧弁（２８）が、中央電子装置（４２）により制御され、
前記低圧ポンプ（１６）は、前記高圧蓄圧手段内側の圧力（Ｐａｃｃ）が、予め設定された閾値（Ｐ１）よりも下がったときにのみ駆動され、前記高圧蓄圧手段内側の前記圧力（Ｐａｃｃ）が、前記予め設定された閾値（Ｐ１）を超えたときに停止されるように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置（１０）。
【請求項２】
前記低圧ポンプ（１６）は、前記高圧蓄圧手段内側の圧力（Ｐａｃｃ）が、予め設定された閾値（Ｐ１）よりも下がったときにのみ駆動され、前記高圧蓄圧手段内側の前記圧力（Ｐａｃｃ）が、前記予め設定された閾値（Ｐ１）を超えたときに停止される電動ポンプである、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項３】
前記低圧ポンプ（１６）は、前記高圧蓄圧手段内側の圧力（Ｐａｃｃ）が、予め設定された閾値（Ｐ１）よりも下がったときにのみ駆動され、前記高圧蓄圧手段内側の前記圧力（Ｐａｃｃ）が、前記予め設定された閾値（Ｐ１）を超えたときに接続が断たれる、または、迂回される機械式ポンプである、請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項４】
前記マニホールドが、複数の噴射器（３２）に並行して燃料を供給するコモンレール（４４）であり、前記レール（４４）上に配置され、前記タンク（１２）につながる戻り用低圧管路が設けられた第２の高圧弁（４６）を、前記装置（１０）がさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項５】
前記高圧ポンプ（２２）と前記高圧蓄圧手段（２４）との間に配置された一方向弁をさらに備え、前記高圧ポンプ（２２）が停止されたときに、前記高圧蓄圧手段（２４）内の加圧された燃料が、前記高圧ポンプ（２２）へ流れ戻ることを前記一方向弁が禁止する、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項６】
前記高圧ポンプ（２２）を前記マニホールド（３０、４４）へ直接連結する迂回通路と、前記迂回通路に配置された常閉制御弁とをさらに備え、前記マニホールド（３０、４４）内で必要な燃料の圧力が、前記蓄圧手段（２４）内の燃料の圧力よりも優るときにのみ前記制御弁が開く、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（１０）を制御する機関管理制御工程（１００）であって、
蓄圧器圧力（Ｐａｃｃ）が、圧力閾値（Ｐ１）よりも優るときに、前記低圧ポンプ（１６）を停止することにより省エネルギーモード（ＥＳＭ）に入るステップを含み、前記蓄圧手段（２４）が、必要な燃料を必要な圧力で前記噴射器に送達する、機関管理制御工程（１００）。
【請求項８】
前記閾値（Ｐ１）が一定で、予め設定されている、請求項７に記載の工程（１００）。
【請求項９】
前記閾値（Ｐ１）が、燃料が噴射されるべき圧力（Ｐｄｅｍ）として可変である、請求項７に記載の工程（１００）。
【請求項１０】
前記省エネルギーモード（ＥＳＭ）が、
−  前記機関の動作モードを判定するステップ（１１０）と、前記機関が「非踏み込み」モードで動作している場合、
−  前記蓄圧器圧力（Ｐａｃｃ）を前記閾値（Ｐ１）と比較するステップ（１３０）とを含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の燃料噴射装置（１０）を制御する機関管理制御工程（１００）。
【請求項１１】
前記蓄圧器圧力（Ｐａｃｃ）が、前記閾値（Ｐ１）よりも下がった場合、前記低圧ポンプ（１６）を作動することにより前記省エネルギーモード（ＥＳＭ）を終了するステップをさらに含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の工程（１００）。
【請求項１２】
前記判定するステップ（１１０）において、前記機関の前記動作モードが「踏み込み」であると識別された場合、かつ、前記蓄圧器圧力（Ｐａｃｃ）が、噴射に要求される圧力（Ｐｄｅｍ）より劣る場合、前記蓄圧手段（２４）が、圧力を蓄積するように前記低圧ポンプ（１６）を動かすステップ（１５０）をさらに含む、請求項１０に記載の工程（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非踏み込み（ｆｏｏｔ−ｏｆｆ）モード時に、エネルギーの回復が可能なハイブリッド燃焼噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コモンレールシステムなどのディーゼル燃料噴射装置は、現代の全てのディーゼル機関に備わる。これらのシステムでは、電動ポンプが燃料タンクから燃料を吸い込み、その燃料を高圧ポンプへ、続いて、全ての噴射器に燃料を供給するコモンレールへ送る。高圧ポンプは、典型的には、機関のクランク軸により駆動され、その入口および出口は、弁により制御される。いわゆる「踏み込み（ｆｏｏｔ−ｏｎ）」モードにおいて機関が加速を要求されると、コモンレールの内側の圧力は最高水準になり、逆に、「非踏み込み」モードにおいて機関が減速すると、燃料はとても小さい圧力で噴射される。
【０００３】
その結果、レール内の圧力は、急速にかつ頻繁に増減する。通常は、高圧弁を開き、高圧燃料を燃料タンクへ戻らせることにより、圧力が減少される。この燃料を加圧するのに消費されたエネルギーは、結果として無駄になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、内燃機関用燃料噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本装置は、中央電子装置によりパイロット操作され（ｐｉｌｏｔｅｄ）、低圧タンクから燃料を吸引し、その燃料をパイロット式入口弁に向けて送るパイロット式低圧ポンプを備える。このパイロット式入口弁は、高圧ポンプの入口をパイロット操作し、高圧ポンプは、燃料を加圧し、加圧された燃料を、少なくとも１つの噴射器が連結されたマニホールドに向けて送る。本装置は、マニホールドとは別個の高圧蓄圧手段と、高圧ポンプの出口とマニホールドとの間に流体連通して配置されたパイロット式高圧弁とをさらに備え、高圧蓄圧手段が、加圧燃料を貯留し、マニホールドへ送達する。
【０００６】
低圧ポンプは、蓄圧器内側の圧力が、予め設定された閾値よりも下がったときにのみ駆動される電動ポンプである。
【０００７】
代替方法として、低圧ポンプが、恒久的に駆動される機械式ポンプであり、燃料がこの機械式ポンプに入ることを可能にする、または、防止するように配置されたパイロット式弁により、迂回通路が制御されてもよい。
【０００８】
さらなる代替方法では、その駆動手段からポンプを係合解除することができる、パイロット式クラッチなどの切換え可能手段が、機械式ポンプに設けられてもよい。
【０００９】
実施形態によれば、マニホールドは、複数の噴射器に並行して燃料を供給するコモンレールである。本装置は、レール上に配置され、タンクへ導く戻り用低圧管路（ｒｅｔｕｒｎ  ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｌｉｎｅ）が設けられた第２の高圧弁をさらに備える。
【００１０】
また、本装置は、高圧ポンプと蓄圧器との間に配置された一方向弁をさらに備え、高圧ポンプが停止されたときに、蓄圧器内の加圧された燃料が、高圧ポンプへ流れ戻ることをこの一方向弁が禁止する。
【００１１】
本装置は、高圧ポンプをマニホールドへ直接連結する迂回通路をさらに備える。この迂回通路に配置された常閉制御弁をさらに備え、マニホールド内で必要な燃料の圧力が、蓄圧手段内の燃料の圧力よりも優るとき、例えば冷間始動時にのみ、この制御弁は開く。
【００１２】
本発明は、前各項で説明された燃料噴射装置を制御する機関管理制御工程にも関する。本工程は、蓄圧器圧力が、圧力閾値よりも優るときに、低圧ポンプを停止することにより省エネルギーモードに入るステップを含む。続いて、蓄圧手段は、必要な燃料を必要な圧力で噴射器に送達する。閾値は、一定、または固定され、予め設定されていても、あるいは、燃料が噴射されるべき圧力として可変で、常に調節されてもよい。
【００１３】
さらに、省エネルギーモードは、
−  機関の動作モードを判定するステップと、機関が「非踏み込み」モードで動作している場合、蓄圧器圧力を閾値と比較するステップとを含む。
【００１４】
また、本工程は、蓄圧器圧力が、閾値よりも下がった場合、低圧ポンプを作動することにより省エネルギーモードを終了する。閾値が可変である特別な場合では、減少する蓄圧器圧力が、燃料が噴射されるべき圧力に近づきすぎたときに低圧ポンプが作動され得る。
【００１５】
本工程は、判定するステップにおいて、機関の動作モードが「踏み込み」であると識別された場合、かつ、蓄圧器圧力が、噴射に要求される圧力より劣る場合、蓄圧手段が、圧力を蓄積するように低圧ポンプを動かすステップをさらに含む。
【００１６】
ここで、添付の図面を参照し、例示的に本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による燃料噴射装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による燃料噴射装置の第２の実施形態を示す図である。
【図３】燃料噴射装置の動作プロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の説明において、類似の要素は同じ符号により示される。
【００１９】
図１は、タンク１２から内燃機関の燃焼室１４へ燃料が循環する、燃料噴射装置（ＦＩＥ：Ｆｕｅｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１０の第１の実施形態を示す。以下に説明される燃料の流れでは、ＦＩＥ１０は、低圧タンク１２を備え、そこで燃料は、低圧電動ポンプ１６により汲み上げられ、フィルタ１８を通り、続いて、高圧ポンプ部２２の入口を制御するパイロット式入口弁２０に向かって、約０．３〜０．５Ｍｐａ（３〜５バール）の低圧で送られる。高圧ポンプ２２内で、燃料は、数十Ｍｐａ（数百バール）の高圧がかけられ、続いて、高圧蓄圧手段２４へ送られる。この蓄圧手段２４は、例えば、軟質の膜により内部が分割された貯蔵器でもよい。加圧燃料が膜の一方側を満たし、加圧気体が他方側を満たす。かかる蓄圧器２４については、複数の代替方法が考えられ得る。蓄圧手段２４の内側の燃料の圧力は、圧力検出器２６により監視される。蓄圧手段２４の出口は、燃料を噴射器３２に分配するマニホールド３０に開口する、パイロット式高圧弁２８により制御される。図１では、４つの噴射器が描かれているが、もちろん他の数量の噴射器が配置されてもよい。別の圧力検出器３４が、マニホールド３０の内側の圧力を監視する。
【００２０】
低圧戻り管路３６が、全ての噴射器３２とタンク１２との間に配置される。この管路３６において、燃焼室１４で噴射されなかった燃料が低圧タンク１２に戻る。低圧戻り管路３６は、逆漏出圧力調整器（ｂａｃｋ  ｌｅａｋ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）３８も備え、ここには、高圧ポンプ２２から管路が達する。例えば冷間始動時に、高圧ポンプ入口２２で燃料をすばやく加熱するために、燃料管路４０が、フィルタ１８とこの戻り管路３６との間に配置される。
【００２１】
電子制御装置４２は、機関の動作に関与する全ての検出器から情報信号を受信し、機関のＦＩＥ１０用の全てのパイロット式構成要素に指令信号を送信する。
【００２２】
図２は、ＦＩＥ１０の第２の実施形態を示す。第２の実施形態と第１の実施形態との主な相違は、マニホールド３０が周知のコモンレール４４に置き換えられている点である。前述の別の圧力検出器３４は、ここではレール４４の内側の圧力を監視し、レール４４上に配置された第２の高圧弁４６が開かれ得、レール４４内の過圧燃料は、別の戻り管路を経由して低圧タンク１２に流れ戻ることができる。
【００２３】
ここで図３を参照し、ＦＩＥ１０の動作工程１００を説明する。工程１００は、本明細書で上述された両方の実施形態に対して適合する。
【００２４】
最初のステップ１００における機関始動後、本工程は、第１の二者択一のステップ１１０を含み、そこでは、機関の状態が判定される。この二者択一のステップ１１０では、機関が「踏み込み」モードであり、噴射される燃料が高圧であることが要求されるか、機関が「非踏み込み」モードにおいて減速中であり、噴射が必要でないかが特に判定される。本明細書の記載において、「非踏み込み」および「踏み込み」は、運転者のアクセルペダル（ｔｈｒｏｔｔｌｅ  ｐｅｄａｌ）上への作用、およびこの作用に含蓄される機関の動作モードを示す。加速したいときに、運転者は「踏み込み」状態であり、噴射される燃料は高圧である。反対に、例えば下り坂で機関ブレーキを使用時、運転者は「非踏み込み」状態であり、噴射される燃料は、単にアイドル回転数で機関が動くのを維持するほどの低圧力である。
【００２５】
第１の二者択一のステップ１１０において、機関の状態が「非踏み込み」モードに一致した場合、工程１００は、続いて、第２の二者択一のステップ１２０へ進む。図３において、これは、二者択一のステップ１１０、１２０間の流れ線（ｌｉｎｋ）の近くに記された符号「１」で象徴される。機関が非踏み込みモードであるとき、アイドル回転数に至るまで機関回転数が減少する。アイドル回転数を維持するため、機関が停止するのを防止するため、そして加速へ備えるために、低圧の燃料が噴射される。
【００２６】
第２の二者択一のステップ１２０では、実際の機関回転数が、アイドル回転数と比較される。機関回転数が、アイドル回転数を上回る場合、流れ線「１」に従い、噴射は必要とされず、機関は非踏み込みモードを継続し、工程は第３の二者択一のステップ１３０に続く。
【００２７】
第３の二者択一のステップ１３０では、圧力検出器２６により測定された蓄圧器圧力Ｐａｃｃが、制御装置４２に記憶された、予め設定された圧力閾値Ｐ１と比較される。閾値Ｐ１は、ＦＩＥ１０の最大動作圧力Ｐｍａｘに近いが、わずかに低くなるように選択される。代替方法として、閾値圧力Ｐ１は、ＦＩＥ１０の最大動作圧力Ｐｍａｘであってもよい。圧力Ｐ１とＰｍａｘとを区別することで、蓄圧器圧力が発達し得る範囲を有効にする。蓄圧器圧力Ｐａｃｃが閾値Ｐ１よりも小さい場合、工程１００は、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが不十分であると判断し、ステップ１４０に進む、すなわち流れ線「１」に従う。ステップ１４０では、制御装置４２は、低圧ポンプ１６および入口パイロット式弁２０に動作指令信号を送り、その結果、燃料がタンク１２から汲み上げられ、高圧ポンプ２２、続いて、蓄圧手段２４へ向けられることが可能となり、その結果、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが上がる。この動作指令信号は、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが閾値Ｐ１より劣る限り送られる。図３において、これは、ステップ１３０、１４０間のループで象徴される。
【００２８】
これは「非踏み込み」モードで生じるので、噴射は行われず、第１および第２の高圧弁２８、４６、ならびに噴射器３２は閉じられている。
【００２９】
反対に、「非踏み込み」モードでありつつ、第３の二者択一のステップ１３０において、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが、閾値Ｐ１に等しいか、優っていると測定された場合、制御装置４２は、低圧ポンプ１６およびパイロット式弁２０にオフ指示信号（ｔｕｒｎ  ｏｆｆ  ｓｉｇｎａｌｓ）を送り、ポンプ１６により通常利用されるエネルギーを節約する。第３の二者択一のステップ１３０から、工程は、流れ線「０」に従い、第１の二者択一のステップ１１０に戻る。
【００３０】
本明細書で上述されたモードは、省エネルギーモードＥＳＭであり、このモードでは、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが十分なとき、低圧ポンプ２６は停止される。この場合、工程１００はステップ１１０、１２０、１３０間のループに従う。
【００３１】
反対に、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが十分でない場合、低圧ポンプ２６が作動され、工程１００は、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが閾値Ｐ１に達するまでステップ１３０と１４０の間のループを重ね、達した時点で工程１００はステップ１１０に戻る。
【００３２】
前各項において、閾値Ｐは、固定、一定、および予め設定されている値として説明される。閾値Ｐは、制御装置４２に記憶される。
【００３３】
代替方法として、閾値Ｐが可変であり、噴射器により要求される圧力Ｐｄｅｍに等しくてもよい。蓄圧器圧力Ｐａｃｃが、この要求される圧力Ｐｄｅｍを送達するのに十分である限り、本工程は、省エネルギーモードＥＳＭを維持する。
【００３４】
第１の二者択一のステップ１１０において、前各項とは反対に、機関の状態が「踏み込み」モードに一致した場合、工程１００は、続いて、ステップ１１０から流れ線「０」に従い、第４の二者択一のステップ１５０に進み、そこでは、噴射に要求される圧力Ｐｄｅｍが、蓄圧器圧力Ｐａｃｃと比較される。
【００３５】
第４の二者択一のステップ１５０において、要求される圧力Ｐｄｅｍが、蓄圧器圧力Ｐａｃｃより劣っている場合、続いて、流れ線「１」に従い、工程１００はステップ１７０へ進み、そこでは、蓄圧手段２４の出口を制御する高圧弁２８へ開信号が送られ、それにより、高圧燃料を噴射器３２に向けて流し、ステップ２００における噴射事象へ進む。
【００３６】
反対に、要求される圧力Ｐｄｅｍが、蓄圧器圧力Ｐａｃｃよりも優っている場合、続いて、流れ線「０」に従い、工程１００はステップ１６０へ進み、そこでは、制御装置４２が、低圧電動ポンプ１６および入口パイロット式弁２０へ動作指令信号を送り、その結果、燃料がタンク１２から吸い込まれ、高圧ポンプ２２、続いて、蓄圧手段２４を経由して噴射器３２へ向けられる。
【００３７】
図３に関連し「踏み込み」モードを要約すると、工程１００は、ステップ１１０、１５０に従い、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが十分な場合、工程は、低圧ポンプ２６を作動させるのを停止し、省エネルギーモードＥＳＭへ入る。蓄圧手段２４の内側の燃料が、続いて、噴射器へ向かって解放され（ステップ１７０）、噴射事象（ステップ２００）へ進む。
【００３８】
反対に、蓄圧器圧力Ｐａｃｃが低すぎる場合、続いて、ステップ１６０へ進み、低圧ポンプ２６が作動され、タンクから燃料が吸い込まれ、噴射器へ送られる前に加圧され、噴射（ステップ２００）へ進む。
【００３９】
示されていない代替的実施形態では、電動ポンプとして前述された低圧ポンプ１６は、機械式ポンプで置き換えられ得る。さらに、それは高圧ポンプと機械的に一体化され、機関により直接駆動され得る。
【００４０】
この機械的な代替方法では、低圧ポンプは、前述のように非踏み込みモードで停止されることができないが、そのエネルギー消費が重要になるのは、燃料が吸い込まれるときのみである。省エネルギーモードＥＳＭおよび同様の有利な結果をもたらすために、パイロット式弁により制御される流体迂回路が、機械式低圧ポンプ周囲に配置されてもよい。それにより、迂回路が閉じられているとき、燃料は、通常通りタンクから吸い込まれ、高圧ポンプに送られ、ＥＳＭモード時には迂回路が開かれ、燃料は吸い込まれず、機械式ポンプは、最低限のエネルギー消費で回転する。迂回通路の代わりに、ポンプをその駆動手段から結合分離するパイロット式クラッチが機械式ポンプに設けられてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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