【手続補正書】
【提出日】平成20年8月13日(2008.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  自動車用の直接噴射型燃料供給装置、自動車用のスプリットレール式燃料噴射装置、自動車用のコモンレール式燃料噴射装置、車両エンジンの複数の燃料噴射ノズル用の燃料供給装置、及び複数の燃料噴射ノズルに燃料を供給する方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の直接噴射型燃料供給装置において、
比較的小さな燃料容積を有するディストリビュータに流体連通関係で接続されて比較的大きな燃料容積を有しているアキュムレータを包含するコモンレールと、
前記ディストリビュータに直接に流体連通関係で接続されている少なくともひとつの燃料インジェクタノズルと、
燃料を前記コモンレールに供給する高圧ポンプと、
前記ポンプと前記コモンレールとの間に介装されて、燃料を前記アキュムレータ及び前記ディストリビュータの一方へ、それから他方へ選択的に供給する流量制御手段と、
を包含している燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料供給装置において、
前記流量制御手段が、前記ポンプと前記ディストリビュータとの間の第１の流路と、前記ポンプと前記アキュムレータとの間の第２の流路との両方を制御して、それぞれ燃料を前記ディストリビュータ及び前記アキュムレータの一方へ供給し、及び
圧力調節弁が前記アキュムレータと前記ディストリビュータとの間の流路であってこれらの間の前記流体連通を限定する第３の流路内に設けられ、この圧力調節弁は、前記アキュムレータ内の圧力が前記ディストリビュータ内の圧力よりも予め決めた差だけ越えたときに、前記ディストリビュータから前記アキュムレータへの流れを防止するが、前記アキュムレータから前記ディストリビュータへの流れを許してなる燃料供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料供給装置において、前記ポンプが吸入部と吐出部とを有し、また前記流量調節手段が、
前記ポンプ吐出部を前記第１の流路又は前記第２の流路に選択的に流体連通関係で接続する供給流路と、
前記ポンプ吐出部を前記ポンプ吸入口に選択的に流体連通関係で接続し、これにより前記コモンレールをバイパスせしめるバイパス流路と、
を包含している燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３記載の燃料供給装置において、前記流量制御手段が、更に、
前記ポンプ吐出部を前記第１の流路に、前記ポンプ吐出部を前記第２の流路に、及び前記ポンプ吐出部を前記バイパス流路に整列させる制御弁、
を包含している燃料供給装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料供給装置において、前記制御弁が、
前記第１の流路内に設けられた第１の作動部と、
前記第２の流路内に設けられて、前記第１の作動部に協働的に係合可能な第２の作動部と、
を包含し、前記制御弁内の第１の所定圧力よりも小さい圧力で前記第２の作動部が偏倚されて前記第１の作動部に係合させられ、これにより前記第１の作動部が前記第１の流路のみでもって前記ポンプ吐出部に整列し、また前記第１の所定圧力よりも大きい圧力で前記第２の作動部が付勢されて前記第１の作動部との係合から離れ、これにより前記ポンプ吐出部を前記第２の流路に整列せしめるようにした燃料供給装置。
【請求項６】
請求項５記載の燃料供給装置において、第２の所定圧力が前記制御弁内で超過させられたときに、前記第２の作動部は前記ポンプ吐出部が前記バイパス流路に整列させられる位置に動かされるようにした燃料供給装置。
【請求項７】
請求項５記載の燃料供給装置において、前記制御弁が、
前記ポンプ吐出部に流体連通する入口を有する本体と、
前記第１の作動部を前記第１の流路内の第１の座に対して偏倚せしめる第１のばねと、
前記第２の作動部と前記第２の流路内の第２の座に対して偏倚せしめる第２のばねと、
を包含している燃料供給装置。
【請求項８】
請求項７記載の燃料供給装置において、
前記弁本体が、室と、前記供給流路内に設けられて前記弁本体の入口に連通する第１の出口と、前記供給流路内に設けられて前記弁本体の入口に連通する第２の出口とを包含し、
前記第１の作動部が前記室内に配置された球体を包含し、この球体が前記弁本体の入口と第１の出口との間に設けられている前記第１の座に接触するように前記第１のばねにより付勢され、及び
前記第２の作動部が、前記室内で滑動可能な円筒形部材と、前記弁本体の入口に連通する衝突端とを包含し、この衝突端が前記弁本体の入口と第２の出口との間に設けられて前記第２の座に接触し、前記第２の作動部が、更に、前記円筒形部材の衝突端から延びている延長部材を包含し、この延長部材は前記衝突端が前記第２の座に係合したときに前記球体を前記第１の座から少なくとも部分的に離して係合及び付勢するような形状とされている燃料供給装置。
【請求項９】
請求項８記載の燃料供給装置において、
前記弁本体が、前記バイパス流路内に設けられて前記ポンプの吸入部に連通する第３の出口を包含し、及び
前記円筒形部材が溝を包含し、この溝を通して前記弁本体の入口からの燃料が前記弁本体の第３の出口へ流れることができるようにした燃料供給装置。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料供給装置において、
孔が前記溝と前記円筒形部材の第２の端との間に延びており、及び
円筒形カバーが前記第２のばねの上に設けられ、このカバーが前記弁本体の第３の出口に連通する孔を包含し、
前記円筒形部材の孔が前記カバーの孔の断面直径よりも実質的に大きい断面直径を有し、前記円筒形部材の孔が、前記ポンプ吐出部を前記バイパス流路に整列させるための前記第２のばねを圧縮する力の増大を提供するために前記カバーに隣接して流体を連通する動きをなすようにした燃料供給装置。
【請求項１１】
請求項９記載の燃料供給装置において、
前記第１の流路が前記弁本体の入口と前記第１の出口との間に設けられている第１の通路を包含し、この第１の通路が第１の逆止弁を包含し、また前記第１の通路がその中に設けられている前記第１の作動部を有し、
前記第２の流路が前記弁本体の室及び前記第２の出口に連通する第２の通路を包含し、及び
第３の通路が前記ポンプ吐出部を前記バイパス流路に整列させるために設けられ、この第３の通路が前記円筒形部材の溝、前記カバーの孔及び前記第３の出口に連通し、また前記第３の通路がその中に設けられているバイパス圧力弁を有している燃料供給装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料供給装置において、前記室が前記弁本体内の中央に設けられた中央穴を包含し、前記第１の作動部、前記第２の作動部、前記第２のばね及び前記カバーがすべて前記中央穴内に軸方向に整列して配置され、前記室が更に前記第２の作動部、前記第２のばね及び前記カバーを前記弁本体内に保持するロッキング支持体を包含している燃料供給装置。
【請求項１３】
請求項２記載の燃料供給装置において、前記圧力制御弁が前記ディストリビュータ内の圧力を測定する圧力変換器を包含している燃料供給装置。
【請求項１４】
請求項１記載の燃料供給装置において、前記アキュムレータが１００バールから１４０バールまでの範囲の圧力を有している燃料供給装置。
【請求項１５】
請求項１記載の燃料供給装置において、更に、作動のクランキングモード及び作動のランニングモードを有するエンジンを包含し、前記流量制御手段は、前記エンジンがクランキング状態である間燃料を選択的に前記ディストリビュータ部分に供給し、その後前記エンジンがランニング状態である間燃料を選択的に前記アキュムレータに供給し、それから燃料を前記ポンプを通して再循環させて前記コモンレールをバイパスするようにした燃料供給装置。
【請求項１６】
請求項５記載の燃料供給装置において、前記第１の所定圧力が約３０バールである燃料供給装置。
【請求項１７】
請求項６記載の燃料供給装置において、前記第２の所定圧力が約８０バールである燃料供給装置。
【請求項１８】
自動車用であって、燃料を少なくともひとつの燃料インジェクタノズルに供給する高圧燃料ポンプを包含しているスプリットレール式燃料噴射装置において、
燃料を分配するディストリビュータであって、ディストリビュータ内部容積、第１のディストリビュータ入口、第２のディストリビュータ入口及びディストリビュータ出口を有し、前記第１のディストリビュータ入口が前記燃料ポンプ及び少なくともひとつの前記燃料インジェクタノズルに流体連通関係で接続されているディストリビュータと、
アキュムレータ内部容積を有し、燃料を前記燃料ポンプから受け、それから選択的に燃料を前記第２のディストリビュータ入口を介して前記ディストリビュータへ通すような構成とされているアキュムレータと、
を包含し、前記ディストリビュータ内部容積が前記アキュムレータ内部容積よりも実質的に小さくなっている燃料噴射装置。
【請求項１９】
自動車用であって、燃料を少なくともひとつの燃料インジェクタノズルに供給する高圧燃料ポンプを包含し、この燃料ポンプが吸入部及び吐出部を有しているコモンレール式燃料噴射装置において、
前記燃料ポンプに流体連通関係で接続され、貯蔵燃料を収容するアキュムレータ内部容積を有しているアキュムレータと、
前記燃料ポンプと前記アキュムレータとの間に介装され、前記アキュムレータ内の燃料の圧力が所定値以下に降下したときに燃料を前記アキュムレータに選択的に供給する流量制御手段と、
を包含し、この流量制御手段が、
前記ポンプ吐出部を前記アキュムレータに選択的に整列せしめる供給流路と、
前記ポンプ吐出部を前記ポンプ吸入部に選択的に整列せしめるバイパス流路と、
を包含している燃料噴射装置。
【請求項２０】
自動車用であって、燃料を少なくともひとつの燃料インジェクタノズルに供給する高圧燃料ポンプとコモンレールとを包含し、前記燃料ポンプが吸入部及び吐出部を有し、前記コモンレールがディストリビュータに流体連通関係で接続されているアキュムレータを包含しているコモンレール式燃料噴射装置において、
前記燃料ポンプと前記コモンレールとの間に介装され、選択的に燃料を前記アキュムレータ及び前記ディストリビュータの一方へ、それから他方へ供給する供給する流量制御装置を包含し、
この流量制御装置が、前記燃料ポンプと前記ディストリビュータとの間の第１の流路及び前記燃料ポンプと前記アキュムレータとの間の第２の流路の両方を制御し、
前記流量制御装置が、
前記ポンプ吐出部を前記第１の流路又は前記第２の流路に選択的に整列せしめる供給流路と、
前記ポンプ吐出部を前記ポンプ吸入部に選択的に接続せしめるバイパス流路と、
前記ポンプ吐出部を前記第１の流路に、前記第２の流路に、及び前記バイパス流路に選択的に整列せしめる制御弁と、
を包含し、
この制御弁が、
前記第１の流路内に設けられた第１の作動部と、
前記第２の流路内に設けられて、前記第１の作動部に協働的に係合可能な第２の作動部と、
を包含し、
前記制御弁内の第１の所定圧力よりも小さい圧力で前記第２の作動部が偏倚されて前記第１の作動部に係合させられ、これにより前記第１の作動部が前記第１の流路のみでもって前記ポンプ吐出部に整列し、また前記第１の所定圧力よりも大きい圧力で前記第２の作動部が付勢されて前記第１の作動部との係合から離れ、これにより前記ポンプ吐出部を前記第２の流路に整列せしめ、更に第２の所定圧力が前記制御弁内で超過させられたときに、前記第２の作動部は前記ポンプ吐出部が前記バイパス流路に整列させられる位置に動かされるようにした燃料噴射装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の燃料噴射装置において、前記制御弁が、更に、
前記ポンプ吐出部に流体連通する入口を有する本体と、
前記第１の作動部を前記第１の流路内の第１の座に対して偏倚せしめる第１のばねと、
前記第２の作動部と前記第２の流路内の第２の座に対して偏倚せしめる第２のばねと、
を包含している燃料噴射装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の燃料噴射装置において、
前記弁本体が、室と、前記供給流路内に設けられて前記弁本体の入口に連通する第１の出口と、前記供給流路内に設けられて前記弁本体の入口に連通する第２の出口とを包含し、
前記第１の作動部が前記室内に配置された球体を包含し、この球体が前記弁本体の入口と第１の出口との間に設けられている前記第１の座に接触するように前記第１のばねにより付勢され、及び
前記第２の作動部が、前記室内で滑動可能な円筒形部材と、前記弁本体の入口に連通する衝突端とを包含し、この衝突端が前記弁本体の入口と第２の出口との間に設けられて前記第２の座に接触し、前記第２の作動部が、更に、前記円筒形部材の衝突端から延びている延長部材を包含し、この延長部材は前記衝突端が前記第３の座に係合したときに前記球体を前記第１の座から少なくとも部分的に離して係合及び付勢するような形状とされている燃料噴射装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の燃料噴射装置において、
前記弁本体が、前記バイパス流路内に設けられて前記ポンプの吸入部に連通する第２の出口を包含し、及び
前記円筒形部材が溝を包含し、この溝を通して前記弁本体の入口からの燃料が前記弁本体の第３の出口へ流れることができるようにした燃料噴射装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の燃料噴射装置において、
孔が前記溝と前記円筒形部材の第２の端との間に延びており、及び
円筒形カバーが前記第２のばねの上に設けられ、このカバーが前記弁本体の第３の出口に連通する孔を包含し、
前記円筒形部材の孔が前記カバーの孔の断面直径よりも実質的に大きい断面直径を有し、前記円筒形部材の孔が、前記ポンプ吐出部を前記バイパス流路に整列させるための前記第２のばねを圧縮する力の増大を提供するために前記カバーに隣接して流体を連通する動きをなすようにした燃料噴射装置。
【請求項２５】
請求項２３記載の燃料噴射装置において、
前記第１の流路が前記弁本体の入口と前記第１の出口との間に設けられている第１の通路を包含し、この第１の通路が第１の逆止弁を包含し、また前記第１の通路がその中に設けられている前記第１の作動部を有し、
前記第２の流路が前記弁本体の室及び前記第２の出口に連通する第２の通路を包含し、及び
第３の通路が前記ポンプ吐出部を前記バイパス流路に整列させるために設けられ、この第３の通路が前記円筒形部材の溝、前記カバーの孔及び前記第３の出口に連通し、また前記第３の通路がその中に設けられているバイパス圧力弁を有している燃料噴射装置。
【請求項２６】
請求項２５記載の燃料噴射装置において、前記室が前記弁本体内の中央に設けられた中央穴を包含し、前記第１の作動部、前記第２の作動部、前記第２のばね及び前記カバーがすべて前記中央穴内に軸方向に整列して配置され、前記室が更に前記第２の作動部、前記第２のばね及び前記カバーを前記弁本体内に保持するロッキング支持体を包含している燃料噴射装置。
【請求項２７】
請求項２０記載の燃料噴射装置において、前記圧力制御弁が前記ディストリビュータ内の圧力を測定する圧力変換器を包含している燃料噴射装置。
【請求項２８】
請求項２０記載の燃料噴射装置において、更に、エンジンを包含し、前記流量制御手段は、前記エンジンがクランキング状態である間燃料を選択的に前記ディストリビュータ部分に供給し、その後指令に基づき燃料を前記アキュムレータに供給するか又は前記エンジンが始動させられるとすぐに燃料を前記ポンプをバイパスするようにした燃料噴射装置。
【請求項２９】
請求項２０記載の燃料噴射装置において、前記第１の所定圧力が約３０バールである燃料噴射装置。
【請求項３０】
請求項２０記載の燃料噴射装置において、前記第２の所定圧力が約８０バールである燃料噴射装置。
【請求項３１】
車両エンジンの複数の燃料噴射ノズル用の燃料供給装置において、
少なくとも約５０バールの吐出圧力を有する燃料供給ポンプと、
前記ポンプの吐出部に流体接続され、内部の燃料が少なくとも約４０バールの圧力に維持されている燃料アキュムレータと、
このアキュムレータに流体接続されていると共に前記複数の燃料噴射ノズルの各々に流体接続されているディストリビュータレールと、
このディストリビュータレール内の燃料を前記アキュムレータ内の圧力よりも低い圧力に維持する手段と、
前記燃料噴射ノズルの各々と前記ディストリビュータレールとの間の流体連通を選択的に開閉し、これにより燃料を各ノズルにより前記エンジン内に選択的に噴射せしめる噴射制御手段と、
を包含している燃料供給装置。
【請求項３２】
請求項３１記載の燃料供給装置において、前記ディストリビュータレール内の燃料を前記アキュムレータ内の圧力よりも低い圧力に維持する手段が、前記アキュムレータと前記ディストリビュータレールとの間の流体接続部に設けられている圧力制御弁を包含している燃料供給装置。
【請求項３３】
請求項３２記載の燃料供給装置において、前記圧力制御弁が、前記ディストリビュータレール内の圧力の測定から少なくとも一部発生する制御信号に応答する可変位置を有する調節可能な弁である燃料供給装置。
【請求項３４】
請求項３２記載の燃料供給装置において、前記ディストリビュータレールが約１０ｃｍ３よりも大きくない容積を有すると共に、前記アキュムレータが約１０ｃｍ３よりも大きい容積を有する燃料供給装置。
【請求項３５】
請求項３３記載の燃料供給装置において、前記アキュムレータの容積が約３０−５０ｃｍ３の範囲である燃料供給装置。
【請求項３６】
請求項３２記載の燃料供給装置において、前記アキュムレータが前記ディストリビュータレールの容積の少なくとも２倍の容積を有している燃料供給装置。
【請求項３７】
複数の燃料噴射ノズルの各々に流体接続されているディストリビュータレール内の目標供給圧力で燃料をこれらのノズルに供給する方法において、
前記ディストリビュータレールの容積よりも大きい容積を有する前記アキュムレータ内に燃料を前記目標供給圧力以上の圧力で維持すること、及び
前記アキュムレータと前記ディストリビュータレールとの間の流体接続を通して、前記アキュムレータ内の高圧力と前記ディストリビュータレールの目標圧力との間の差圧を維持すること、
を包含し、これにより、前記ノズルが燃料を噴射するときに前記ディストリビュータレール内の圧力が下がることを始めると、前記アキュムレータの高圧の燃料が前記ディストリビュータレール内に流れて前記ディストリビュータ内に前記目標圧力を維持するようにした方法。
【請求項３８】
請求項３７記載の方法において、
前記ディストリビュータレール内の圧力を測定すること、及び
この測定した圧力及び前記ディストリビュータレール内の目標圧力に応答し、前記アキュムレータと前記ディストリビュータレールとの間を流体接続した可変位置弁を制御して前記ディストリビュータレール内への前記燃料流れを制御すること、
を包含している方法。
【請求項３９】
請求項３７記載の方法において、前記アキュムレータの圧力が約４０バール以上に維持され、前記差圧が少なくとも約１０バールである方法。
【請求項４０】
自動車用の直接噴射型燃料供給装置において、
燃料ディストリビュータ部分を包含し、このディストリビュータ部分がそのための燃料貯蔵を維持するために燃料アキュムレータに流体連通関係で接続されているコモンレールと、
前記ディストリビュータ部分に流体連通関係で接続され、このディストリビュータ部分からの燃料を噴射せしめる複数の燃料インジェクタノズルと、
ポンプ作動の供給モード中燃料を前記コモンレールに供給する高圧ポンプと、
この高圧ポンプと前記アキュムレータ部分との間に設けられ、前記ポンプ作動の供給モード中のすべてではないがいくらかの間燃料を前記アキュムレータ部分に選択的に供給する弁手段と、
を包含している燃料供給装置。
【請求項４１】
請求項４０記載の燃料供給装置において、前記弁手段は、前記ディストリビュータ部分内の圧力が閾値よりも小さいときには燃料を前記ディストリビュータ部分のみに供給し、それから、前記ディストリビュータ部分内の圧力が前記閾値を越えたときには燃料を前記ディストリビュータ部分及び前記アキュムレータ部分に供給するようにした燃料供給装置。
【請求項４２】
請求項４０記載の燃料供給装置において、前記弁手段は、前記ディストリビュータ部分内の圧力が閾値よりも小さいときには燃料を前記ディストリビュータ部分のみに供給し、それから、前記ディストリビュータ部分内の圧力が前記閾値を越えたときには燃料を前記ディストリビュータ部分のみに供給するようにした燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、燃料ポンプ、より詳細には、内燃エンジンへの噴射のために高圧にて燃料を供給する燃料ポンプ及びレールシステムに関する。具体的には、本発明は自動車用の直接噴射型燃料供給装置、自動車用のスプリットレール式燃料噴射装置、自動車用のコモンレール式燃料噴射装置、車両エンジンの複数の燃料噴射ノズル用の燃料供給装置、及び複数の燃料噴射ノズルに燃料を供給する方法に関する。
【０００２】
現在のガソリン直接噴射装置は、比較的低い総ポンピング効率を有する。これは、例えば、これらの噴射装置が最大要求出力のための大きさとされている定出力ポンプを用いているからである。このようなポンプにより加圧された過剰の燃料は、ダンピング型式の圧力調節器を通過し、その後ポンプの吸入部又は燃料タンクへ戻る。燃料が圧力調節器を通過するとき、燃料は熱の形で解放エネルギを減圧する。したがって、不使用の燃料を加圧しているかなりの量のエネルギが廃棄される。
【０００３】
典型的な直接燃料噴射装置においては、高圧（１２０バールまでの圧力）供給ポンプが用いられ、例えば燃料タンク及び低圧燃料ポンプを包含している低圧（２−４バール）回路から受けた燃料を加圧する。そして、典型的には、アキュムレータが高圧ポンプに流体接続され、また燃料調節器がアキュムレータに流体接続されている。
【０００４】
アキュムレータは、ポンプにより加圧された燃料の貯蔵器である。このアキュムレータは２つの主たる仕事を成し遂げなければならない。第１の仕事は、噴射作動中ポンプ出力を補助し、噴射装置がポンピング率よりも高い率にて燃料を噴射できるようにすることである。第２の仕事は、インジェクタの開閉中の突然の燃料速度変化により生ずる圧力波によるに加えて、瞬間的なポンピング率変化により生ずる圧力の脈動を弱めることである。
【０００５】
レールの容積は、２つの矛盾する要求の間での妥協である。すなわち、一方においては、比較的大きなアキュムレータ容積が、噴射作動中の圧力を最小にするために（ポンプにより供給されたよりも多くの燃料量の撤回により生ずる）、また、圧力脈動の高い割合の減衰を提供するために好ましいものである。これは、電子式制御装置がレール内の平均圧力に近づけることを可能にするため（これは正確な噴射期間の計算のために必要である）、また、おおよそ均一な噴射率を保証するために行われる。例えば、噴射圧力が噴射中にかなり降下した場合には、燃料量を測定する正確さ、噴霧、及び最初に噴射された燃料の燃焼のために圧力がすでに上昇し始めている燃焼室内への小滴浸透は、逆にエンジン性能及び排出に影響を及ぼす。
【０００６】
他方においては、特にポンプ出力のオーバタイムが最も低い低速度での圧力過渡を促進するために、アキュムレータ容積を比較的小さく維持するとこが好ましい。
【０００７】
極端に低い温度（−３０ないし−４０℃）での始動状態中は、かなり多くの燃料を噴射しなければならず、スパークプラグがトリガされる前にすべてではないが多くの燃料小滴が空気中に浮揚し続けて蒸発し、また比較的大きな噴射圧力が十分に微細な噴霧を提供するために必要とされる。
【０００８】
しかしながら、このような冷態始動状態中、クランキング速度はおそらく低くなり、また高温度の状態となる。その理由の一部は回転に対して高い抵抗を生ずるエンジン潤滑剤の高い粘性にあり、またその理由の一部は電気バッテリの減少した容量にある。
【０００９】
アイドル時と“通常”温度の下での定速との間の作動のために最適にしたアキュムレータは、上述した低速冷態クランキング状態の間は非常に大きいので、クランキング時間を延ばし、又は始動全体さえも危うくする。
【００１０】
したがって、アキュムレータ容積の減少によりレール内の圧力の増加に必要な、クランキング中の燃料量を減少することが望まれる。
【００１１】
【発明の概要】
本発明の一実施態様によれば、自動車用の自己調節式直接噴射型燃料供給装置は、比較的大きな燃料容積を有しているアキュムレータを有するコモンレールを包含する。前記アキュムレータはディストリビュータに流体連通関係で接続され、また少なくともひとつの燃料インジェクタノズルが前記ディストリビュータに直接の流体連通関係で接続されている。高圧ポンプは燃料を前記コモンレールに供給し、また流量制御手段が前記ポンプと前記コモンレールとの間に介装され、燃料を前記アキュムレータ及び前記ディストリビュータの一方へ、それから他方へ選択的に供給する。
【００１２】
一例において、弁手段が前記ポンプと前記アキュムレータ部分との間に設けられ、ポンプ作動の供給モード中のすべてではないがいくらかの間燃料を前記アキュムレータ部分に選択的に供給する。他の例においては、前記弁手段が、前記ディストリビュータ部分内の圧力が閾値よりも小さいときには燃料を前記ディストリビュータ部分のみに供給し、それから、前記ディストリビュータ部分内の圧力が閾値を越えたときには燃料を前記ディストリビュータ部分及び前記アキュムレータ部分に供給する。更に他の例においては、前記弁手段が、前記ディストリビュータ部分内の圧力が閾値よりも小さいときには燃料を前記ディストリビュータ部分のみに供給し、それから、前記ディストリビュータ部分内の圧力が閾値を越えたときには燃料を前記アキュムレータ部分のみに供給する。
【００１３】
本発明の特定の実施例によれば、前記流量制御手段が、前記ポンプと前記ディストリビュータとの間の第１流路と、前記ポンプと前記アキュムレータとの間の第２の流路との両方を制御する。また、圧力制御弁が前記アキュムレータと前記ディストリビュータとの間の第３の流路に設けられている。この圧力調節弁は、前記アキュムレータ内の圧力が前記ディストリビュータ内の圧力よりも予め決めた差だけ越えたときに、前記ディストリビュータから前記アキュムレータへの流れを防止するが、前記アキュムレータから前記ディストリビュータへの流れを許す。
【００１４】
本発明の他の特定の実施例によれば、前記ポンプが吸入部と吐出部とを有し、また前記流量調節手段が前記ポンプ吐出部を前記第１の流路又は前記第２の流路に選択的に流体連通関係で接続する供給流路を包含する。また、前記ポンプ吐出部を前記ポンプ吸入口に選択的に流体連通関係で接続するバイパス流路が設けられている。
【００１５】
本発明の更に他の実施例によれば、前記流量制御手段が、前記ポンプ吐出部を前記第１の流路に、前記ポンプ吐出部を前記第２の流路に、及び前記ポンプ吐出部を前記バイパス流路に整列させる制御弁を包含する。この制御弁は、前記第１の流路内に設けられた第１の作動部と、前記第２の流路内に設けられて、前記第１の作動部に協働的に係合可能な第２の作動部とを包含する。そして、第１の所定圧力よりも小さい圧力で、前記第２の作動部が偏倚されて前記第１の作動部に係合させられ、これにより前記第１の作動部が前記第１の流路のみでもって前記ポンプ吐出部に整列する。また、前記第１の所定圧力よりも大きい圧力で前記第２の作動部が付勢されて前記第１の作動部との係合から離れ、これにより前記ポンプ吐出部を前記第２の流路に整列せしめる。第２の所定圧力が超過させられたときに、前記第２の作動部は前記ポンプ吐出部が前記バイパス流路に整列させられる位置に動く。
【００１６】
本発明の更に他の実施例によれば、自動車用であって、燃料を少なくともひとつの燃料インジェクタノズルに供給する高圧燃料ポンプを包含しているスプリットレール式燃料噴射装置が提供される。このスプリットレール式燃料噴射装置は、燃料を分配するディストリビュータであって、第１のディストリビュータ入口、第２のディストリビュータ入口及びディストリビュータ出口を有するディストリビュータを包含する。前記第１のディストリビュータ入口は、前記燃料ポンプ及び少なくともひとつの前記燃料インジェクタノズルに流体連通関係で接続され、またディストリビュータ内部容積を有する。また、燃料を前記燃料ポンプから受け、それから選択的に燃料を前記第２のディストリビュータ入口を介して前記ディストリビュータへ通すような形状とされているアキュムレータが設けられている。このアキュムレータはアキュムレータ内部容積を有し、前記ディストリビュータ内部容積は前記アキュムレータ内部容積よりも実質的に小さい。
【００１７】
本発明の更に他の実施例によれば、自動車用のコモンレール式燃料噴射装置は、燃料を少なくともひとつの燃料インジェクタノズルに供給する高圧燃料ポンプを包含し、この燃料ポンプが吸入部及び吐出部を有している。この燃料噴射装置は、前記燃料ポンプに流体連通関係で接続されているアキュムレータを包含し、このアキュムレータは貯蔵燃料を収容するアキュムレータ内部容積を有している。そして、流量制御弁が前記燃料ポンプと前記アキュムレータとの間に介装され、燃料を前記アキュムレータに選択的に供給する。この流量制御手段は、前記ポンプ吐出部を前記アキュムレータに選択的に整列せしめる供給流路と、前記ポンプ吐出部を前記ポンプ吸入部に選択的に整列せしめるバイパス流路とを包含している。
【００１８】
本発明の更に他の実施例によれば、自動車用のコモンレール式燃料噴射装置は、燃料を少なくともひとつの燃料インジェクタノズルに供給する高圧燃料ポンプとコモンレールとを包含し、前記燃料ポンプが吸入部及び吐出部を有し、前記コモンレールがディストリビュータに流体連通関係で接続されているアキュムレータを包含している。この燃料噴射装置は、前記燃料ポンプと前記コモンレールとの間に介装され、選択的に燃料を前記アキュムレータ及び前記ディストリビュータの一方へ、それから他方へ供給する流量制御装置を包含する。この流量制御装置は、前記燃料ポンプと前記ディストリビュータとの間の第１の流路及び前記燃料ポンプと前記アキュムレータとの間の第２の流路の両方を制御する。そして、前記流量制御装置は、前記ポンプ吐出部を前記第１の流路又は前記第２の流路に選択的に整列せしめる供給流路と、前記ポンプ吐出部を前記ポンプ吸入部に選択的に接続せしめるバイパス流路とを包含する。また、制御弁が前記ポンプ吐出部を前記第１の流路に、前記第２の流路に、及び前記バイパス流路に選択的に整列せしめるために設けられている。この制御弁は、前記第１の流路内に設けられた第１の作動部と、前記第２の流路内に設けられて、前記第１の作動部に協働的に係合可能な第２の作動部とを包含する。そして、第１の所定圧力よりも小さい圧力で前記第２の作動部が偏倚されて前記第１の作動部に係合させられ、これにより前記第１の作動部が前記第１の流路のみでもって前記ポンプ吐出部に整列する。また、前記第１の所定圧力よりも大きい圧力で前記第２の作動部が付勢されて前記第１の作動部との係合から離れ、これにより前記ポンプ吐出部を前記第２の流路に整列せしめる。更に、第２の所定圧力が超過させられたときに、前記第２の作動部は前記ポンプ吐出部が前記バイパス流路に整列させられる位置に動く。
【００１９】
本発明の更に他の実施例によれば、複数の燃料噴射ノズルの各々に流体接続されているディストリビュータレール内の目標供給圧力で燃料をこれらのノズルに供給する方法において、前記ディストリビュータレールの容積よりも大きい容積を有する前記アキュムレータ内に燃料を前記目標供給圧力以上の圧力で維持すること、及び前記アキュムレータと前記ディストリビュータレールとの間の流体接続を通して、前記アキュムレータ内の高圧力と前記ディストリビュータレールの目標圧力との間の差圧を維持することを包含し、これにより、前記ノズルが燃料を噴射するときに前記ディストリビュータレール内の圧力が下がることを始めると、前記アキュムレータの高圧の燃料が前記ディストリビュータレール内に流れて前記ディストリビュータ内に前記目標圧力を維持するようにする。この方法は、好適には、前記ディストリビュータレール内の圧力を測定すること、及びこの測定した圧力及び前記ディストリビュータレール内の目標圧力に応答し、前記アキュムレータと前記ディストリビュータレールとの間を流体接続した可変位置弁を制御して前記ディストリビュータレール内への前記燃料流れを制御する。
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳述する。
【００２１】
【好適な実施例の詳細な説明】
図１−図９、図１１及び図１２は本出願人の出願に係る公開文献ＷＯ００／４９２８３に記載されている燃料供給装置を示し、この先願発明の説明が図１０及び図１３−１４に示されている本発明のための好ましい関連を提供するためにここにおいても繰り返される。しかしながら、本発明は供給ポンプを通しての低圧再循環の好ましい上流側のオプションなしに実施できることを理解すべきである。
【００２２】
図１に示されている模式図によれば、ガソリンは、比較的低い圧力（５バール以下、典型的には２−４バール）にて、燃料タンク１４から高圧燃料供給ポンプ１８へ電気式供給ポンプ１２によって供給ライン３４と燃料フィルタ１６とを介して供給される。高圧ポンプ１８から、ガソリンは、コモンレール２０へ供給され、レール２０から個々のインジェクタ２２ａ−２２ｄへ送られる。先願発明によれば、内部液圧回路２６内における制御弁２８がポンプの吐出流の圧力を迂回し調節することにより、ポンプ１８の瞬間的な吐出圧力を制御する。
【００２３】
図１に示されている液圧回路２６の実施例において、ピストン３０とこれに関連するばね５２とがボール５０に偏倚力を与え、これによりポンプ吸入通路３６、吸入制御通路４０及び第１の枝通路４４の側と、ポンプ吐出通路３８及び吐出制御通路４２の側との間の流れを遮断する。オリフィス４８が吐出制御通路４２から第２の枝通路４６への流体連通を提供し、第２の枝通路４６は、ピストン３０内の制御室３２に流体連通する。弁２８は、好ましくは比例制御弁であり、弁が完全に閉じられると弁座５５に当接する弁表面を有する弁部材５４を有している。好ましくはソレノイド形式の弁作動部５６によって、弁部材５４は、通常は開いており、ソレノイドが付勢されると閉鎖する。ソレノイドの付勢の時期及び期間は、信号通路６０を介してエンジン管理システム（例えば電子制御ユニットＥＣＵ５８）によって制御される。このような制御においては、弁部材５４が弁座５５に向って移動し又はそこから離れる移動量（すなわち、弁ストローク）を制御することが含まれ、かかる距離は、比例制御弁が採用される場合に調節可能である。
【００２４】
また、ＥＣＵ５８は、信号線６２ａ−６２ｄを介してインジェクタ２２ａ−２２ｄの各々に関連したソレノイド６４ａ−６４ｄを制御する。各々の噴射作動は、少なくとも開始及び期間に関して制御される。
【００２５】
噴射作動間において、比例ソレノイド弁は、実質的に開かれている（完全に又は幾分か低減されたデューティサイクルにて消勢されている）。制御室３２内の圧力は低くなり、高圧ポンプにより供給される燃料の全ては、供給圧力よりも高いがレールヘの吐出のための高圧よりも低いある低減された圧力レベルにてポンプ内部を再循環されることとなる。図１の実施例において、噴射作動間のこの保持圧力は、主として、ピストンの戻しばね５２の予荷重及び制御室内の背圧に依存することとなる。供給燃料の低い圧力は約５バール以下であり、定常状態作動中における高圧は約１００バール以上であり、及び保持圧力は好ましくは、約１０−３０バールの範囲である。これらの３つの圧力の領域は、図２及び図３において、種々の流路における、３つの異なる線の密度から理解されるであろう。
【００２６】
弁の実質的な閉鎖又は実質的な開放により、弁座に沿った制御回路を通る燃料の流通抵抗が、各々、増大又は低減する。流通抵抗は、弁座５５からの弁部材５４の隙間及びこの隙間の変化の割合のうちの少なくともひとつを変えることにより制御される。弁が実質的に閉じられると、その空間がなくなり、流通抵抗は実質的に無限大となり弁座に沿った流れがなくなる。弁が実質的に閉じられると、０でない最小の隙問が維持され、制御回路のその他の部分よりも高い抵抗が提供されるが、弁座に沿って通る少ない流れが許される。
【００２７】
また、図１の回路２６におけるピストンは任意であることは理解されるべきであるが、このピストンは、最小圧力調節器として機能し、正のトルクと、コモンレールのための「リンプホーム（Ｌｉｍｐ  ｈｏｍｅ）」圧力（燃料供給装置の故障時において車両を低速にて移動するために維持される圧力）を提供する。
【００２８】
図４は、図１に示されている燃料噴射装置の定常状態作動におけるエンジンの回転又はクランク角７４に対応するスケールに沿ったレール圧力、供給ポンプ吐出圧力、燃料インジェクタ作動又は指令信号、及び比例制御弁の付勢又は指令信号の挙動を示している。望ましい噴射の開始の少し前（位相シフト６６参照）、比例ソレノイド弁のデューティサイクル６８は、べース又は最小レベル７０の上方に増大され、実質的に弁部材を閉鎖する。ピストンの制御室３２内の圧力は、制御オリフィス４８を通して供給される燃料が比例弁の弁座５５に沿った制御室３２を離れる燃料量より多くなると共に増大することとなる。ピストンを変位し比例弁を通る流れを閉鎖又は制限するのに必要な燃料量は、幾分か少ないので圧力の増大は漸進的である。レールのための望ましい圧力レベルが到達された少し後に、インジェクタの何れか、例えばインジェクタ２２ｂがオンに切換えられ、ガソリンが指定されたエンジンシリンダ内へ供給される。噴射作動の終りにおいて、インジェクタソレノイド６４ｂと比例弁ソレノイド５６とが同時にオフに切換えられ、したがってポンプピング圧力が低減されることとなる。
【００２９】
図４は、ソレノイド弁５６が噴射の終りにおいて完全に閉じられるのではなく、低いデューティサイクルに維持され、その後に続く保持圧力を確立することを助けるようになっている制御態様を示す。図５は、噴射作動の終りにおいて完全にソレノイドが消勢される他の制御態様を示している。
【００３０】
図４及び図５の両方において、制御弁がインジェクタの作動の前に実質的に開いた状態から実質的に閉じた状態へ移動し始め、制御弁がこのインジェクタの作動中においては実質的に閉じた状態に維持され、インジェクタの消勢と同時に実質的に開いた状態に戻り、そのままの状態となることが理解される。エンジンのアイドリング速度より上の定常状態の作動中においては、噴射は、ある規則的な時間間隔にて各々始まる分離した作動であり、各々の噴射作動は、例えば規則的な時問間隔の約半分より長くない同一の期間を有する。各々の噴射作動は、独自の保持圧力の間隔及びこれに関連する制御弁作動を有し、各々の噴射作動は、これに関連する独自の高圧ポンピング期間を有する。各々の制御弁作動と各々の高圧ポンピング期間は、関連する噴射作動の期間よりも長い期間を有する。噴射作動と、制御弁作動と、高圧ポンピング期間とは、全て実質的に同時に終了する。
【００３１】
高圧ポンプ１８とレール２０とは逆止弁２４によって分離され、噴射作動間には燃料のための指令がないので、レール内の圧力はほぼ一定に保たれることとなる。しかしながら、レールは、相当量の燃料を保持するための容量を有していない。望ましい圧力が平均時間の間に低減されたとしても、インジェクタが開くとすぐに圧力が瞬間的に降下し、増大用ピストンの制御室における低減された圧力にて決定される、より低い圧力レベルにて噴射が生ずることとなる。先願発明の主な利点は、噴射作動間において常にある最少のポンピング圧力が存在し、噴射に先立って圧力が漸進的に増大することである。その結果、トルクの戻し又は零交差がなくなることとなる。したがって、ポンプ作動は、非常にスムースで静かになる。
【００３２】
比例ソレノイド弁２８の応答は、比較的遅いが、このことは、適当な位相シフト６６及び弁部材５４の作動の割合を選択することにより補償することができる。比較的長い位相シフトであっても、符号７２により示されているように常にある正味のエネルギーを節約することとなる。比例ソレノイド弁は、比較的廉価であり、開ループモードにおいて正確に制御することができる。
【００３３】
図６の燃料噴射装置７６において示されているように、より速い応答をする液圧回路７８が望ましい場合には、インジェクタ（外部）又はインジェクタの様な高速ソレノイド切換弁（内部）８４が、図１の弁２８の代わりに用いることができる。かかる弁８４は、環状室９４によって吸入制御通路８０及び吐出制御通路８２の一方（本実施例では吐出制御通路８５）に流体連通する中空の本体９０と、この本体内の孔９２と、この本体内にて移動可能でありソレノイド８８が作動すると孔９２を開閉するニードル弁部材８６とを包含し、吸入制御通路８０及び吐出制御通路８２の他方は（本実施例では吸入制御通路８０）孔９２へ開かれる。そして、噴射作動間の低減された圧力は、かかる切換弁を横切る圧力降下、又は、切換弁の下流に直列に装備することのできる圧力制限弁（図示せず）に依存することとなる。
【００３４】
図７は、調節されていないポンプと、先願発明により調節されるポンプのパワー要求の例を示す。図７に示されている理論的なエネルギの節約は、あるパワーがソレノイド弁を動作するために必要となるため低減されることとなるが、依然として正味の正のエネルギの利得が存在する。より重要なことは、ソレノイドを動作するために用いられるエネルギは、ほんの僅かにガソリンの温度を増大するだけであるということである。このことは、先願発明の主要な目的であり、燃料噴射装置が低圧の燃料の戻し及び／又は燃料クーラーを必要とすることなく作動が可能となる。出力調節が必要とされる場合、いかなる制御システム（圧力調整弁、レールにおけるソレノイドスピル弁、偏心変更機構など）が用いられているかによらず、燃料流量及び力（圧力）のレベルに基づいて常にエネルギの損失が存在する。ひとつの例外は、吸入計量であるが、この燃料噴射装置は、不正確に過ぎ、遅過ぎるようであり、大きな音響雑音を発生する。
【００３５】
好ましい実施例による燃料噴射装置９６及び９６’の模式図が、図８及び図１０に示されており、また作動の好ましいモードの模式図が図９に示されている。図１０におけるダッシュ付き符号は、図８におけるダッシュのない対応する部位に対応し、便宜上ダッシュの付いていないものについて言及することとする。図１１及び図１２は、米国特許出願０９／０３１，８５９に記載されている如きものと同様の構成の高圧ポンプの例を示す。先願発明を例示するのに必要なポンプ２００の特徴だけをここにおいて説明する。前記米国特許出願の開示は、更に詳細が望まれる場合に言及されるものとする。
【００３６】
ポンプの高圧出力の時期は、ソレノイド弁１０４によって直接制御される。ソレノイドがオフである時間において、ばね１１６は、弁ニードル１０６を孔１１２及びこれに関連する弁座部に対し偏倚し、吐出制御通路１０２からの流れを制限する。このことにより、噴射作動間のポンプ圧力を決定する。圧力は、好ましくは、１０−３０バールの間にて維持される。この圧力は、如何なる与えられた時間においてもトルクの戻しがないことを補償し、圧力制御回路において問題（圧力変換器の故障、圧力制御弁の故障又は断線等）がある場合にエンジンの「リンプホーム」作動のために用いることができる。別の態様として、ばね１１６は図１０に示されているように、等価な予荷重にて弁部材を弁座へ偏倚するためのばね及びボール弁１１８又は同種物に置き換えられることができる。この実施態様において、バイパス通路１２０は、ポンプ吸入通路３６を逆止弁２４の下流のコモンレール２０に流体接続する。逆止弁１２２の如き手段は、コモンレール内の圧力が最大の許容限界を超えたときを除いてバイパス通路１２０内の流れを阻止するために同通路内に設けられる。このことにより、機械的な問題又は熱膨張などによって生ずるレール内の圧力の増大が抑制される。
【００３７】
弁体１１０の孔１１２は吐出制御通路１０２へ開かれ、またニードル部材１０６を囲繞する弁体内の空間１１４は吸入制御通路１００へ開かれている。圧力制御ソレノイド１０８は、燃料インジェクタの何れかが作動される少し前に付勢され、これにより非常に速いポンピング圧力の増大を生ずる。噴射は、この高圧ポンピング相中に生ずる。そして、ばね（１１６、１１８）及びソレノイドの力が瞬間的なポンピング圧力を定める。液圧回路９８の有効な流通抵抗及びそのためのポンプの吐出圧力における効果は、ストロークの割合及び期間を制御することによって、或る与えられたデューティサイクル（弁部材ストローク）において制御することができる。
【００３８】
図９において、第１のふたつの弁の指令の各々は、例えば、対応する第１のふたつのインジェクタの指令の間隔よりも僅かに長い時間間隔にわたって弁が開放及び閉鎖に向かうが、しかし実質的に弁の正味移動ではない弁のホバリングを誘導しがちな、１０の等しく時間の定められた分離した電圧パルスを含む。弁は、このようなホバリング中着座しない。第２のふたつの弁指令は、対応する第２のふたつのインジェクタ指令の間隔よりも僅かに短い時間間隔にわたって６つの等しく時間の定められた分離したパルスを含む。指令信号の線密集度は、平均電流の制御を表す。デューティサイクルが高ければ高い程高いポンピング圧力を意味し、その逆も同様である。したがって、インジェクタ指令、レールヘの関連するポンピング吐出圧力及びレール圧力は、先願発明の好ましい制御回路を用いることにより非常に柔軟にかつ正確に調節することができる。
【００３９】
しかしながら、その場合において、燃料の要求が存在せず逆止弁がレールをポンピング回路から分離しているので、レール内の圧力はほぼ一定のままとなる。
【００４０】
そして、ポンプにより供給される燃料の全ては、低い圧力レベルにてポンプハウジング内に再循環されて戻される。ポンプは、再循環の延長された期間であっても比較的冷たいままである。全てのポンピング室が常に燃料で完全に満たされているので、圧力の増大は、ほぼ瞬間的である。圧力変動にも拘らず、ポンプの作動は全ての速度において非常に静かのままである。
【００４１】
図１１及び図１２において、高圧ポンプ２００は、ハウジング２０２（本体及びカバーの如き２つ又はそれ以上の構成要素からなっていてよい）を有する。駆動シャフト２０４がハウジングを貫通し、ハウジング内の空洞内に配置される偏心部２０６を担持する。複数の放射方向に向けられたポンピングプランジャ２０８が、偏心部が回転すると共に放射方向に往復動するべく摺動シュー２１２及び作動リング２１４を介して接続される。低圧にて供給燃料が、吸入通路３６から空洞を満たし、各々のピストン内の供給通路２１６を介して高圧ポンプ室２１０へ送られる。高く加圧された燃料が通路３８内へ吐出し、そこにおいて逆止弁２４に向かう。吸入制御通路１００、吐出制御通路１０２、インジェクタ形式の制御弁１０４、弁ニードル部材１０６及び図８の液圧回路のソレノイド１０８については、明らかである。
【００４２】
図１０の本発明の一実施例においては、コモンレール２０のためのスプリットアキュムレータ１２４が過渡期間における迅速な応答と迅速な圧力確立とを提供する。このことは、ポンプ出力が低く（時間に対して）、また、一般に漏れが低速度にて増大する傾向にあるので、クランキングにおいて高められた圧力（３０−４０バール）を必要とするシステムにおいて、特に重要である。しかしながら、通常の作動点においては、速度が実質的に高いことにより（アイドル時の８５０＋／−ＲＰＭから定格速度時の６０００＋ＲＰＭまでの範囲）、重要にはならない。アキュムレータの容積が大きいと、圧力の脈動（燃料引き戻し中における液圧ノイズと圧力降下との両方）を低減する。
【００４３】
スプリットアキュムレータの構成においては、有効な蓄積容積がふたつの逆止弁により分離されたふたつの部分に分けられる。ふたつの逆止弁において、一方は逆止弁であり、もう一方は例えば５０バールの開放圧に予め設定されている弁である。コモンレール２０は、第１及び第２の端１２６、１２８を有し、燃料インジェクタは、これらの第１及び第２の端間にてコモンレールに接続される。アキュムレータ１２４は、逆止弁２４の後にコモンレールの第１の端へ流体接続された第１の端１３０と、コモンレールの第２の端１２８へ流体接続された第２の端１３２とを有する。或る特定の開放圧力に予め設定されて予荷重を受けている逆止弁１３４が、開いている間にアキュムレータヘ流れを受入れるべくアキュムレータの第１の端１３０に配置され、コモンレールの第１の端１２６へ向かって閉じた位置に偏倚されている。また、他の逆止弁１３６がアキュムレータの第２の端１３２に配置されてアキュムレータからの流出を許し、アキュムレータヘ向かって閉鎖している。予荷重を受けた逆止弁は、ばね１３８のみにより、又は、吸入制御通路１００’に流体連通した通路１４０内の圧力に依存した変数として３０バールより上の開放圧力に設定することができる。予荷重を受けた逆止弁は、好ましくは、約５０バールの開放圧に設定される。圧力変換器１４２をコモンレールの第２の端１２８に接続してもよい。
【００４４】
クランキング中において、エンジンは、例えば１００−２００ＲＰＭにてスタータモータにより駆動される。噴射のために用いられるかなりの量の燃料によって、圧力は、弁１３４の開放圧力以下のままとなり、高圧ポンプ１８により供給される燃料の全てを噴射することができる。このことにより、エンジンの燃焼は素早くなされ、速度の上昇が素早くなる。エンジン速度は、素早く少なくともアイドル速度（７００−９００ＲＰＭ）に到達することとなり、この速度は、ポンプにより供給される燃料の一部のみを噴射することにより維持することができる。過剰な燃料は、圧力を増大させ、最終的に弁１３４が開き、能動的な面積の増大により（弁の後側は、通路１４０を介して低圧回路へ通じている）、弁は、エンジンが再び遮断されるまで開いたままとなる。この時点から、より大きなアキュムレータの容積が利用可能となり、これにより圧力の変動が低減されることとなる。燃料の引き戻し中において、燃料は、両方の側からレール２０のより小さな部分へ供給されることとなり（ポンプ１８の側からの一方の部分と、逆の方向に流れる逆止弁１３６を介してアキュムレータから来る釣り合い部分）、より均一な圧力をレール内に提供する。
【００４５】
本発明の他の実施例による直接噴射装置が、図１３に符号３１０により総括的に示されている。この直接噴射装置３１０は、高圧燃料供給ポンプ３１２と、ディストリビュータ３１４と、アキュムレータ３１６と、圧力制御弁３３８と、流量制御弁３２０とを包含する。
【００４６】
高圧燃料供給ポンプ３１２は、図１に関連して上述した高圧燃料供給ポンプ１８と同様にすることができ、燃料が供給ライン３２２を通して供給される。供給ライン３２２は電気式供給ポンプ（図示せず）に上述した方法で連通し、また戻しライン３２４は供給ライン３２２と接続する。燃料供給ポンプ３１２は、吸入側部３２６と吐出部側部３２８とを包含する。
【００４７】
ディストリビュータ３１４は、供給ライン３３０及び３３２と、延長ライン３３４とを包含する。供給ライン３３０及び３３２の両方は、アキュムレータ３１６と連通する。延長ライン３３４の各々は、燃料を燃料インジェクタ３３６に供給する働きをし、燃料インジェクタ３３６は上述した燃料インジェクタと同様にすることができる。
【００４８】
ディストリビュータ３１４とアキュムレータ３１６とは、図１０に関連して上述したと同様なスプリットアキュムレータとして働く。この方法において、比較的小さい体積の燃料のみがエンジン（図示せず）のクランキング中にディストリビュータ３１４を充填するためにポンプ３１２から要求される。ディストリビュータは、約７及び１０ｃｍ３間の範囲にある体積の燃料も収容するような大きさとされて、アキュムレータの容積よりも小さい。アキュムレータの容積は、好適には、ディストリビュータの容積の少なくとも２倍、例えば３０−５０ｃｍ３の範囲とされる。エンジンの通常作動時に、ポンプ３１２は例えば４０又は５０バール以上の圧力にて十分な量の燃料を発生せしめて、大容積のアキュムレータ３１６に供給し、アキュムレータ内の圧力を例えば約４０バール以上に維持する。
【００４９】
適当な圧力でのアキュムレータ３１６からインジェクタ３３６への燃料の供給は圧力制御弁３３８、圧力変換器３４０及び電子式制御装置３４２を介して行われる。圧力変換器３４０は、ディストリビュータ３１４内の圧力を測定し、この情報をライン３４３ａ，ｂを通して電子式制御装置３４２に送り、この電子式制御装置が圧力制御弁３３８の開閉を制御する。アキュムレータ３１６内の燃料の圧力は、圧力制御弁３３８内に組み込まれていると共に、ライン３４５ａ，ｂを介して電子式制御装置３４２に接続されている他の圧力変換器（図示せず）により測定される。この方法において、ディストリビュータ３１４内の燃料圧力及びアキュムレータ３１６内の燃料圧力は電子式制御装置３４２により監視され、アキュムレータ内の圧力がディストリビュータ内の圧力よりも所定量、例えば１０バールの差を越えたとき（燃料が噴射されてディストリビュータ内の圧力が降下したとき）、圧力制御弁３３８はディストリビュータ３１４への供給ライン３３２を通しての流体の通過を許す。これを行うために、圧力制御弁３３８は、好適には、可変位置式、例えば、球体又はボール３４６を弁座３４８に押圧接触せしめるプランジャを用いている比例ソレノイド弁である。同様に、目標圧力又は圧力範囲は、ディストリビュータ内に維持することができる。
【００５０】
流量制御弁３２０は本体３５０を包含し、この本体は入口３５２と、第１の出口３５４と、第２の出口３５６と、第３の出口３５８とを有する。第１の流路は、ポンプ３１２とディストリビュータ３１４との間に、入口３５２と供給ライン３３０に接続する第１の出口３５４とを通る流量制御弁３２０を通して確立される。第２の流路は、ポンプ３１２とディストリビュータ３１４との間に、入口３５２と出口３５６とを通る制御弁３２０を通して、アキュムレータ３１６を通して、及び圧力制御弁３３８を通して、確立される。これら第１及び第２の流路の各々は、結局、ポンプ３１２とディストリビュータ３１４との間の供給流路を提供するものと言えることができる。バイパス流路は、ポンプ３１２の吐出側部３２８と吸入側部３２６との間に、流量制御弁入口３５２と戻りライン３２４に接続されている出口３５８とにより確立されている。
【００５１】
入口３５２と第１の出口３５４との間には、第１の通路３６０が延びている。この第１の通路３６０は、逆止弁３６２と、第１の作動部、例えば球体又はボール３６６及びばね３６８を有している第１の制御弁３６４とを包含する。そして、座３７０が球体３６６を受けるために設けられている。
【００５２】
第２の制御弁３７２が、第１の制御弁３６４と軸方向に整列して設けられている。この第２の制御弁は第２の作動部、例えば円筒形部材３７４を包含し、この円筒形部材は延長部材３７６と、溝３７８と、孔３８０とを包含する。延長部材３７６は、後で詳細に述べるようにボール３６６に係合可能であり、第２の出口３５６に連通している第２の通路３８２内に設けられている。円筒形部材３７４は、第２の通路３８２を通しての燃料の流れを防止するために座３８４に係合する。
【００５３】
円筒形部材３７４が矢印３８６の方向へ動くと、溝３７８は第３の出口３５８に連通している他の通路３８８に整列する。この通路３８８内には、圧力制限弁３９０が設けられている。
【００５４】
円筒形部材３７４はピストン３９４内に設けられているばね３９２により偏倚され、ピストン３９４はウェル３９６内に設けられている。孔３８０は、ばね３９２を圧縮するのを助けるのに有益な燃料からの追加の圧力を提供するためにウェル３９６と連通する。孔３８０の断面積よりも実質的に小さい断面積を有している孔３９８が、ピストン３９４を通して延びている。また、適当なプラグ４００が第１の制御弁３６４及び第２の制御弁３７２を弁本体３５０内に固定するために設けられている。
【００５５】
次に、流量制御弁の作用について図１４ａ〜図１４ｅを参照して説明する。これらの図１４ａ〜図１４ｅは、第１の制御弁３６４及び第２の制御弁３７２の連続する動きと流量制御弁３２０を通しての燃料の流れを示す。図１４ａは、エンジン（図示せず）のクランキング中における流量制御弁３２０の状態を示す。この図に示されるように、ボール３６６は、円筒形部材３２４の延長部材３７６により中心部を動かされて、壁４０２及び座３７０の一部分に当接される。したがって、燃料は延長部材３７６のまわりを流れてボール３６６を過ぎ、第１の出口３５４を出る。第１の出口３５４での圧力は、公称４バール（燃料タンク内の低圧燃料ポンプからの燃料圧力）から約３バールまでの範囲とすることができる。第２の出口３５６での圧力は公称４バールであり、また第３の出口３５８での圧力は公称４バールである。
【００５６】
図１４ｂは、エンジンが始動された後の流量制御弁３２０の状態を示す。詳細には、円筒形部材３７４は矢印４０６の方向へ動き、その結果燃料は円筒形部材３７４を過ぎて矢印４０８の方向へ流れることとなる。ボール３６６は、ばね３６８及び燃料の力の下で動き、座３７０に当接する。弁のこの状態において、第１の出口での燃料圧力は約３０バールと約８０バールとの間であり、第２の出口３５６での圧力は約８０バールであり、及び第３の出口３５８での圧力は公称４バールである。この時点で、図１３も参照するに、ＥＣＵ３４２は上述したように圧力制御弁３３８を開放するのに十分な圧力差を検知する。
【００５７】
図１４ｃは、アキュムレータが約１０バールの圧力に変えられたときの流量制御弁３２０の状態を示す。この状態においては、円筒形部材３２４がこの図に示されるように矢印４０６の方向へ更に付勢される。第１の出口３５４での燃料圧力は３０バールと１００バールとの間の範囲に弁３３８により選択的に制御され、約１２０バールが第２の出口３５６に存在し、第３の出口３５８は公称４バールの圧力である。供給ポンプ３１２により発生した入口３５２での燃料圧力は、約１３０バールである。
【００５８】
図１４ｄに示されている状態では、エンジンは定常状態でクルージング速度であり、このため燃料は通路３８８を通して流れて溝３７８を過ぎ、燃料は矢印４１０の方向へ第３の出口３５８から外へ流れる。燃料は、また、孔３８０、ウェル３９６、孔３９８に入り、それから再び通路３８８に入る。この時点で、第１の出口３５４に関連する燃料圧力は３０バールと１００バールとの間の範囲に弁３３８により選択的に制御され、第２の出口３５６に関連する燃料圧力は約１２５バールであり、ウェル３９６内の燃料に関連する圧力は約８バールであり、及び第３の出口３５８内の出力圧力は約４バールである。
【００５９】
図１４ｅに示されている状態では、アキュムレータ３１６内の燃料への指令が戻って、円筒形部材３７４の動きを矢印４１２の方向へ生じさせ、これにより燃料流れが矢印４０８により示されているように第２の出口３５６の外へ戻る。第１の出口３５４での燃料圧力は、約３０〜１００バールの範囲に弁３３８により選択的に制御され、第２の出口３５６での圧力は約１００バールであり、ウェル３９６での圧力は約６バールであり、及び第３の出口３５８での圧力は約４バールである。
【００６０】
図１４ｆに示されている状態では、アキュムレータ３１６の完全な供給（図１３）が生じ、これにより燃料の通過は矢印４０８により示されているように出口３５６の外へ生ずる。圧力は次のとおりである。すなわち、第１の出口３５４での圧力は約３０〜１００バールの範囲に弁３３８により選択的に制御され、第２の出口３５６での圧力は約１３０バールであり、入口３５２での圧力は約１３０バールであり、ウェル３９６での圧力は約４バールであり、及び第３の出口３５８での圧力は約４バールである。
【００６１】
以上本発明を現在最も実際的でかつ好適な実施例であると考慮されるものと関連して説明してきたけれども、本発明は上述した実施例に限定されるものではないことを理解すべきである。したがって、特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる種々の変形及び均等な技術のすべてが保護されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のガソリン直接噴射装置の背景となる第１の実施例の模式図である。
【図２】
図１の実施例の噴射作動間の状態を示す模式図である。
【図３】
図１の実施例の噴射作動中の状態を示す模式図である。
【図４】
図１の装置のための第１の制御方法に関連するレール圧力、ポンピング圧力、インジェクタ指令信号及び比例制御弁信号の挙動を示すダイヤグラムである。
【図５】
図１の装置のための第２の制御方法に関連するレール圧力、ポンピング圧力、インジェクタ指令信号及び比例制御弁信号の挙動を示すダイヤグラムである。
【図６】
本発明のガソリン直接噴射装置の背景となる第２の実施例の模式図である。
【図７】
無調節ポンプと比較した上記実施例の可変供給及び噴射圧力を採用した理論的パワー要求のグラフである。
【図８】
本発明のガソリン直接噴射装置の背景となる第３の実施例の模式図である。
【図９】
図８の装置のための第３の制御方法に関連するレール圧力、ポンピング圧力、インジェクタ指令信号及び比例制御弁信号の挙動を示すダイヤグラムである。
【図１０】
図８に示される装置に実施された本発明の一実施例の模式図である。
【図１１】
図８に示される装置を実施するための高圧ポンプの簡略長手方向断面図である。
【図１２】
図１１に示される高圧ポンプの簡略横方向断面図である。
【図１３】
本発明による直接噴射装置の他の実施例の模式図である。
【図１４ａ】
図１３の実施例による制御弁の一作動を示す図である。
【図１４ｂ】
図１４ａの作動に続く作動を示す、図１４ａと同様な図である。
【図１４ｃ】
図１４ｂの作動に続く作動を示す、図１４ｂと同様な図である。
【図１４ｄ】
図１４ｃの作動に続く作動を示す、図１４ｃと同様な図である。
【図１４ｅ】
図１４ｄの作動に続く作動を示す、図１４ｄと同様な図である。
【図１４ｆ】
図１４ｅの作動に続く作動を示す、図１４ｅと同様な図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2004506841.tif 000001