(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチシリンダ内燃機関の燃焼チャンバ中への燃料噴射を制御するための燃料噴射システムであって、燃料を低い供給圧力で供給する低圧燃料供給部と、前記低圧燃料供給部に流体連結可能な第１共通レールと、を含む燃料供給手段を有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記第１共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少して連続的なポンピング事象を起こす第１高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が、燃料圧力を増大する周期を含み、ポンピング事象とポンピング事象の間において、前記第１共通レールは前記低圧燃料供給部と流体連結し、前記第１共通レールに連結する第１燃料インジェクタ組を有し、前記第１燃料インジェクタ組が燃料を前記第１共通レールから受取り、それぞれのポンピング事象中に燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中へ噴射してそれぞれの噴射事象を画定する、燃料噴射システム。
【請求項２】
前記低圧燃料供給部に流体連結可能な第２共通レールを有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記第２共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少して連続的なポンピング事象を起こす第２高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が燃料圧力を増大する周期を含み、ポンピング事象とポンピング事象の間において、前記第２共通レールは前記低圧燃料供給部と流体連結し、前記第２共通レールに連結する第２の燃料インジェクタの組を有し、前記第２の燃料インジェクタの組が燃料を前記第２共通レールから受取り、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中へ噴射する、請求項１の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各インジェクタが、インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィス、及び前記インジェクタキャビティ中に取り付けられる閉止ノズルアセンブリを含み、前記閉止ノズルアセンブリが、前記噴射オリフィスを通じて燃料フローをブロックする閉位置と前記噴射オリフィスを通じて燃料フローを可能にする開位置との間の移動のために往復運動するように取り付けられるニードルバルブ要素を含み、前記第１及び前記第２インジェクタ組の各インジェクタが前記ニードルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との間で移動させるニードルバルブ制御手段を含む、請求項２の燃料噴射システム。
【請求項４】
前記第１及び前記第２共通レールを接続する感知通路と、前記感知通路に沿って位置し、前記第１及び前記第２共通レール中の圧力を感知する圧力センサとを、更に含む請求項２の燃料噴射システム。
【請求項５】
前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各インジェクタが、噴射燃料を加圧する燃料圧力インテンシフィケーション手段を有し、前記燃料圧力インテンシフィケーション手段が往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられる作動プランジャ及び高圧プランジャを含み、前記インジェクタキャビティ中に形成され、前記第１及び前記第２共通レールのそれぞれ１つから燃料を受け取る作動チャンバを有し、前記高圧プランジャと前記インジェクタオリフィスとの間の前記インジェクタキャビティ中に形成される高圧チャンバを有し、前記作動プランジャが前記作動チャンバ中の燃料に露出される作動プランジャ断面領域を含み、また前記高圧プランジャが前記高圧チャンバ中の燃料に露出される高圧プランジャ断面領域を含み、前記作動プランジャ断面領域が前記高圧プランジャ断面領域よりも大きく、前記作動プランジャが前記それぞれの共通レール中の燃料の圧力に応答するように移動可能であり、前記高圧プランジャを移動させ、前記高圧プランジャが前記高圧チャンバ中の燃料を前記作動流体圧力レベルよりも大きな圧力レベルまで加圧する、請求項３の燃料噴射システム。
【請求項６】
前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各インジェクタが、往復運動動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられるプランジャ手段を含み、前記プランジャ手段が、前記ポンピング事象の各々の間に、前記第１及び前記第２共通レール中の燃料圧力の増大及び減少に応答して往復運動する、請求項３の燃料噴射システム。
【請求項７】
前記第１及び前記第２高圧ポンプの各々が、往復運動するように取り付けられるポンププランジャ、前記ポンププランジャの第１端部に隣接形成されるポンプチャンバ、及び前記ポンププランジャの有効変位を制御するポンプ制御バルブを含む、請求項２の燃料噴射システム。
【請求項８】
前記第１及び前記第２高圧ポンプが入っているポンプハウジング、及び前記ポンプハウジング中に位置し、前記第１及び前記第２高圧ポンプの各々の前記ポンププランジャに往復運動をさせるカム手段を含み、前記第１及び前記第２ポンププランジャが前記ポンプハウジング中で前記カム手段の反対側に位置し、前記カム手段が共通軸に沿って往復運動させる、請求項７の燃料噴射システム。
【請求項９】
前記ポンプ制御バルブが前記ポンプチャンバ中に延出するポンプ制御バルブ要素を含む、請求項７の燃料噴射システム。
【請求項１０】
前記カム手段が偏心カムであり、前記偏心カムが前記偏心カムと前記ポンププランジャとの間に位置するスライドベアリングスリーブを含む、請求項８の燃料噴射システム。
【請求項１１】
燃料の弾性圧縮性によりエネルギーが燃料中に蓄えられる結果として得られる前記第１及び前記第２共通レール中の燃料圧力を用いて、各ポンピング事象に従って、前記ポンププランジャの後退を支援する圧力エネルギー回復手段を含む、請求項７の燃料噴射システム。
【請求項１２】
前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各インジェクタが、インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィス、往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられ噴射燃料を加圧するプランジャ手段及び、前記プランジャ手段と前記噴射オリフィスとの間の前記インジェクタキャビティ中に形成される高圧チャンバを含み、ここで更に、前記圧力エネルギー回復手段が少なくとも１つのインジェクタの前記高圧チャンバ中の燃料の圧力を用いて、前記ポンピング事象中に前記ポンププランジャの後退を支援する、請求項１１の燃料噴射システム。
【請求項１３】
前記圧力エネルギー回復手段が、前記第１及び前記第２インジェクタ組の一方の全インジェクタの前記高圧チャンバ中の燃料の圧力を用いて、各ポンピング事象中に前記ポンププランジャの後退を支援する、請求項１２の燃料噴射システム。
【請求項１４】
マルチシリンダ内燃機関の燃焼チャンバ中への燃料噴射を制御するための燃料噴射システムであって、燃料を低い供給圧力で供給する低圧燃料供給部と、前記低圧燃料供給部に流体連結する第１共通レールと、を含む燃料供給手段を有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記第１共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少してポンピング事象を起こす第１高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が、燃料圧力を増大する周期を含み、前記第１共通レールに連結する第１燃料インジェクタ組を有し、前記第１燃料インジェクタ組が燃料を前記第１共通レールから受取り、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃料チャンバ中へ噴射し、前記第１インジェクタ組の各インジェクタが、インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、及び前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィスを含み、また更に往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられるプランジャ手段を含み、ここで、前記第１インジェクタ組の各々と関係する前記プランジャ手段の各々が、前記ポンピング事象の各々の間に燃料圧力の増大及び減少に応答して往復運動する、燃料噴射システム。
【請求項１５】
前記低圧燃料供給部に流体連結可能な第２共通レールを有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記第２共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少して連続的なポンピング事象を起こす第２高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が燃料圧力を増大する周期を含み、前記第２共通レールに連結する第２燃料インジェクタ組を有し、前記第２燃料インジェクタ組が燃料を前記第２共通レールから受け取り、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中に噴射し、前記第２インジェクタ組の各インジェクタが、インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、及び前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィスを含み、また、更に往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられるプランジャ手段を含み、ここで、前記第２インジェクタ組の各々と関係する前記プランジャ手段の各々が、前記ポンピング事象の各々の間に燃料圧力の増大及び減少に応答して往復運動する、請求項１４の燃料噴射システム。
【請求項１６】
前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各インジェクタの前記プランジャ手段が、噴射圧力を加圧する燃料圧力インテンシフィケーション手段を有し、前記燃料圧力インテンシフィケーション手段が往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられる作動プランジャ及び高圧プランジャを含み、前記インジェクタキャビティ中に形成し、前記第１及び前記第２共通レールのそれぞれ１つから燃料を受け取る作動チャンバを有し、前記高圧プランジャと前記インジェクタオリフィスとの間の前記インジェクタキャビティ中に形成される高圧チャンバを有し、前記作動プランジャが前記作動チャンバ中の燃料に露出される作動プランジャ断面領域を含み、また前記高圧プランジャが前記高圧チャンバ中の燃料に露出される高圧プランジャ断面領域を含み、前記作動プランジャ断面領域が前記高圧プランジャ断面領域よりも大きく、前記作動プランジャが前記それぞれの共通レール中の燃料の圧力に応答するように移動可能であり、前記高圧プランジャを移動させ、前記高圧プランジャが前記高圧チャンバ中の燃料を前記作動流体圧力レベルよりも大きな圧力レベルまで加圧する、請求項１４の燃料噴射システム。
【請求項１７】
マルチシリンダ内燃機関の燃焼チャンバ中への燃料噴射を制御するための燃料噴射システムであって、燃料を低い供給圧力で供給する低圧燃料供給部と、前記低圧燃料供給部に流体連結する第１共通レールと、を含む燃料供給手段を有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記第１共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少してポンピング事象を起こす第１高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が、燃料圧力を増大する周期を含み、前記第１高圧ポンプが、往復運動するように取り付けられるポンププランジャと、前記ポンププランジャの第一端部に隣接するように形成されるポンプチャンバを含み、前記第１共通レールに連結する第１燃料インジェクタ組を有し、前記第１燃料インジェクタ組が燃料を前記第１共通レールから受取り、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中へ噴射してそれぞれの噴射事象を画定し、圧力エネルギー回復手段を有し、前記圧力エネルギー回復手段が燃料の弾性圧縮性によりエネルギーが燃料中に蓄えられる結果として得られる前記第１共通レール中の燃料圧力を用いて、前記ポンププランジャの後退を各ポンピング事象の間に支援する燃料噴射システム。
【請求項１８】
前記第１インジェクタ組の各インジェクタがインジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィス、往復運動するように前記キャビティ中に取り付けられ噴射燃料を加圧するプランジャ手段、及び前記プランジャ手段と前記噴射オリフィスとの間の前記インジェクタキャビティに形成される高圧チャンバを含み、ここで、更に、前記圧力エネルギー回復手段が、少なくとも１つのインジェクタの前記高圧チャンバ中の燃料の圧力を用いて、前記ポンププランジャの後退を前記ポンピング事象中に支援する、請求項１７の燃料噴射システム。
【請求項１９】
前記圧力エネルギー回復手段が、前記第１インジェクタ組の全インジェクタの前記高圧チャンバ中の燃料の圧力を用いて、前記高圧プランジャの後退を前記ポンピング事象中に支援する、請求項１８の燃料噴射システム。
【請求項２０】
前記低圧燃料供給部に流体連結可能な第２共通レールを有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記第２共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少して連続的なポンピング事象を起こす第２高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が燃料圧力を増大する周期を含み、前記第２共通レールに連結する第２燃料インジェクタ組を有し、前記第２燃料インジェクタ組が燃料を前記第２共通レールから受け取り、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中に噴射し、前記第２インジェクタ組の各インジェクタが、インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィス、往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられ、噴射燃料を加圧するプランジャ手段、及び前記プランジャ手段と前記噴射オリフィスとの間の前記インジェクタキャビティ中に形成される高圧チャンバを含み、ここで、更に、前記圧力エネルギー回復手段が、前記第１及び前記第２高圧ポンプの各々の各ポンピング事象の間に少なくとも１つのインジェクタの前記高圧チャンバ中の燃料の圧力を用いて、前記それぞれのポンププランジャの後退を支援する、請求項１７の燃料噴射システム。
【請求項２１】
前記圧力エネルギー回復手段が、各ポンピング事象中に前記第１組及び前記第２インジェクタ組の一方の全インジェクタの前記高圧チャンバ中の燃料の圧力を用いて、前記それぞれのポンププランジャの後退を支援する、請求項２０の燃料噴射システム。
【請求項２２】
前記第１及び前記第２高圧ポンプの各々が、往復運動のために取り付けられるポンププランジャ、前記ポンププランジャの第１端部に隣接形成されるポンプチャンバ及び前記ポンププランジャの有効変位を制御するポンプ制御バルブを含み、更に、前記第１及及び前記第２高圧ポンプが入っているポンプハウジング、及び前記ポンプハウジング中に位置し前記第１及び前記第２高圧ポンプの各々の前記ポンププランジャに往復運動させるカム手段を含み、前記第１及び前記第２ポンププランジャが前記ポンプハウジング中で前記カム手段の反対側に位置し、前記カム手段が共通軸に沿って往復運動させる、請求項２０の燃料噴射システム。
【請求項２３】
前記第１及び前記第２高圧ポンプの各々が、往復運動のために取り付けられるポンププランジャ、前記ポンププランジャの第１端部に隣接形成されるポンプチャンバ、及び前記ポンププランジャの有効変位を制御するポンプ制御バルブを含み、前記ポンプ制御バルブが前記ポンプチャンバ中に延びるポンプ制御バルブ要素を含む、請求項２０の燃料噴射システム。
【請求項２４】
前記ポンプチャンバが、前記ポンピング事象の各々の間にそれぞれの共通レール及び前記燃料移送回路と連続的に流体連通する請求項７又は２３のいずれか１項の燃料噴射システム。
【請求項２５】
マルチシリンダ内燃機関の燃焼チャンバ中への燃料噴射を制御するための燃料噴射システムであって、燃料を低い供給圧力で供給する低圧燃料供給部と、前記低圧燃料供給部に流体連結する共通レールと、を含む燃料供給手段を有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少してポンピング事象を起こす高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が、燃料圧力を増大する周期を含み、前記共通レールに連結する複数の燃料インジェクタを有し、前記複数の燃料インジェクタが燃料を前記共通レールから受け取って、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中に噴射し、前記複数のインジェクタの各インジェクタがインジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィス、往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられるプランジャ手段、及び前記プランジャ手段と前記共通レールとの間に形成される作動チャンバを含み、前記作動チャンバの各々が前記ポンピング事象の各々の間に前記共通レールと流体連通する、燃料噴射システム。
【請求項２６】
前記複数の燃料インジェクタの各インジェクタが、前記インジェクタキャビティ中に取り付けられる閉止ノズルアセンブリを含み、前記閉止ノズルアセンブリがニードルバルブ要素を含み、前記ニードルバルブ要素が往復運動するように取り付けられて、燃料フローを前記噴射オリフィスを通じてブロックする閉位置と燃料フローを前記噴射オリフィスを通じて可能にする開位置との間で移動し、前記複数のインジェクタの各インジェクタが更に、前記ニードルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との間で移動させるニードルバルブ制御手段を含む、請求項２５の燃料噴射システム。
【請求項２７】
マルチシリンダ内燃機関の燃焼チャンバ中への燃料噴射を制御するための燃料噴射システムであって、燃料を低い供給圧力で供給する低圧燃料供給部と、前記低圧燃料供給部に流体連結する第１共通レールと、を含む燃料供給手段を有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記第１共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少して連続的なポンピング事象を起こす第１高圧ポンプを有し、前記第１高圧ポンプが往復運動のために取り付けられるポンププランジャと前記ポンププランジャの第１端部に隣接して形成されるポンプチャンバとを含み、前記第１共通レールに連結する第１燃料インジェクタ組を有し、前記第１燃料インジェクタ組が燃料を前記第１共通レールから受取り、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中に噴射し、前記第１インジェクタ組の各インジャクタが、インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、及び前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィスを含み、前記ポンプチャンバが前記共通レール及び前記燃料移送回路と前記ポンピング事象の各々の間に連続的に流体連通する、燃料噴射システム。
【請求項２８】
前記低圧燃料供給部に流体連結可能な第２共通レールを有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記第２共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少して連続的なポンピング事象を起こす第２高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が燃料圧力を増大する周期を含み、前記第２高圧ポンプが往復運動のために取り付けられるポンププランジャと前記ポンププランジャの第１端部に隣接して形成されるポンプチャンバを含み、更に、前記第２共通レールと接続する第２燃料インジェクタ組を有し、前記第２燃料インジェクタ組が燃料を前記第２共通レールから受け取って、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中へ噴射し、前記第２インジェクタ組の各インジェクタがインジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、及び前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィスを含み、前記第２高圧ポンプの前記ポンプチャンバが前記ポンピング事象の各々の間に前記第２共通レール及び前記燃料移送回路と連続的に流体連通される、請求項２７の燃料噴射システム。
【請求項２９】
前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各インジェクタが前記インジェクタキャビティ中に取り付けられる閉止ノズルアセンブリを含み、前記閉止ノズルアセンブリがニードルバルブ要素を含み、前記ニードルバルブ要素が往復運動するように取り付けられて、前記噴射オリフィスを通じて燃料フローをブロックする閉位置と前記噴射オリフィスを通じて燃料フローを可能にする開位置との間の移動で移動し、前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各インジェクタが、前記ニードルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との間で移動させるニードルバルブ制御手段を含む、請求項１５、１７、又は２８のいずれか１項の燃料噴射システム。
【請求項３０】
前記ニードルバルブ制御手段が、前記ニードルバルブ要素の外側端部に隣接して位置する制御容積、燃料を前記制御容積から低圧ドレインに排出するドレイン回路、及び前記ドレイン回路に沿って位置し、前記ドレイン回路を通じて燃料のフローを制御して、前記ニードルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との間で移動させる噴射制御バルブを含む、請求項３、２９、又は２６のいずれか１項の燃料噴射システム。
【請求項３１】
前記ニードルバルブ制御手段が更に、燃料を前記燃料移送回路から前記制御容積に供給する制御容積充填回路を含み、前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各々が更に、前記バルブ要素が前記開位置にある時に前記制御容積からドレインへの燃料フローを制限するフロー制限手段を含み、前記フロー制限手段が、前記制御容積に開口する充填回路出口ポート、前記制御容積中に開口するドレイン回路入口ポート、及び前記ニードルバルブ要素の前記外側端部に形成されるフロー制限バルブを含み、前記フロー制限バルブが、前記供給回路出口ポート及び前記ドレイン回路入口ポートを少なくとも部分的にブロックして低圧ドレインへの燃料フローを制限する、請求項３０の燃料噴射システム。
【請求項３２】
前記ニードルバルブ制御手段が、燃料を前記燃料移送回路から前記制御容積に供給する制御容積充填回路を含み、前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各々が、前記バルブ要素が前記開位置にある時に、前記制御容積からドレインへの燃料フローを制限するフロー制限手段を更に含み、前記フロー制限手段が前記充填回路及び前記制御容積を流体連結する制御容積入口ポート、前記制御容積及び前記ドレイン回路を流体連結する制御容積出口ポート、及び前記ニードルバルブ要素の前記外側端部に形成し、前記制御容積入口ポート及び前記制御容積出口ポートを少なくとも部分的にブロックして低圧ドレインへの燃料フローを制限するフロー制限バルブを含む、請求項３０の燃料噴射システム。
【請求項３３】
前記第１及び前記第２燃料インジェクタ組の各インジェクタが、往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられるプランジャを更に含み、ここで、前記プランジャ手段の各々は、噴射燃料を加圧する燃料圧力インテンシフィケーション手段を有し、前記燃料圧力インテンシフィケーション手段が往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられる作動プランジャ及び高圧プランジャを含み、前記インジェクタキャビティ中に形成される作動チャンバを有し、前記作動チャンバが燃料を前記第１及び前記第２共通レールのそれぞれ１つから受け取り、前記高圧プランジャと前記インジェクタオリフィスとの間の前記インジェクタキャビティ中に形成される高圧チャンバを有し、前記作動プランジャが前記作動チャンバ中の燃料に露出される作動プランジャ断面領域を含み、また前記高圧プランジャが前記高圧チャンバ中の燃料に露出される高圧プランジャ断面領域を含み、前記作動プランジャ断面領域が前記高圧プランジャ断面領域よりも大きく、前記作動プランジャが前記それぞれの共通レール中の燃料の圧力に応答するように移動可能であり、前記高圧プランジャを移動させ、前記高圧プランジャが前記高圧チャンバ中の燃料を前記作動流体圧力レベルよりも大きな圧力レベルまで加圧する、請求項２９の燃料噴射システム。
【請求項３４】
前記燃料移送回路が、前記作動プランジャ及び前記高圧プランジャ中に形成され、燃料を前記作動チャンバから前記高圧チャンバへ送出する送出通路を含む、請求項５、１６又は３３のいずれか１項の燃料噴射システム。
【請求項３５】
前記インジェクタキャビティ中に取り付けられ、前記プランジャ手段の変位を検出するプランジャ位置感知手段を更に含む、請求項６、１７又は２７のいずれか１項の燃料噴射システム。
【請求項３６】
前記プランジャ位置感知手段が線形可変差動変圧器を含む、請求項３５の燃料噴射システム。
【請求項３７】
前記インジェクタ本体の各々が、リテーナキャビティを形成するインジェクタリテーナ、前記リテーナキャビティに保持され、内側ノズルハウジングと当接するように位置するワン・ピース外側ノズルハウジングとを含むノズルモジュール、前記噴射制御バルブを支持する前記外側ノズルハウジングと当接するように位置する噴射アクチュエータモジュール、及びインジェクタの軸方向に沿って、前記噴射制御バルブと前記噴射オリフィスとの間で離間されて位置する、４つ未満の高圧ジョイント部を含む、請求項３０の燃料噴射システム。
【請求項３８】
前記４つ未満の高圧ジョイント部が、前記内側ノズルハウジングと前記外側ノズルハウジングとの間に形成される第１高圧ジョイント部と、前記外側ノズルハウジングと前記アクチュエータモジュールとの間に形成される第２高圧ジョイント部だけを含む、請求項３７の燃料噴射システム。
【請求項３９】
更に前記ニードルバルブ制御手段が、燃料を前記燃料移送回路から前記制御容積に供給する制御容積充填回路を含み、前記複数の燃料インジェクタの各々が更に、前記ニードルバルブ要素が前記開位置にある時に前記制御容積からドレインへの燃料フローを制限するフロー制限手段を含み、前記フロー制限手段が前記充填回路及び前記制御容積を流体連結する制御容積入口ポート、前記制御容積及び前記ドレイン回路を流体連結する制御容積出口ポート、及び前記ニードルバルブ要素の前記外側端部に形成され、少なくとも部分的に前記制御容積入口ポートと前記制御容積出口ポートをブロックして、低圧ドレインへの燃料フローを制限する、請求項３０の燃料噴射システム。
【請求項４０】
前記第１及び前記第２ポンプの各々が、更に、前記ポンププランジャの有効変位を制御するポンプ制御バルブを含み、前記ポンプ制御バルブが前記ポンプチャンバ中に延びるポンプ制御バルブ要素を含む、請求項２８の燃料噴射システム。
【請求項４１】
前記ポンプチャンバの各々が、それぞれの各噴射事象中にそれぞれの共通レール及びそれぞれの共通レールに連結されるインジェクタの前記燃料移送回路と連続的に流体連通される請求項２７の燃料噴射システム。
【請求項４２】
前記第１及び前記第２インジェクタ組の各々と関係する前記プランジャ手段の各々が、前記ポンピング事象の各々の間に、増大及び減少する燃料圧力に応答して往復運動する請求項３３の燃料噴射システム。
【請求項４３】
マルチシリンダ内燃機関の燃焼チャンバ中への燃料噴射を制御するための燃料噴射システムであって、燃料を低い供給圧力で供給する低圧燃料供給部と、前記低圧燃料供給部に流体連結する共通レールと、を含む燃料供給手段を有し、低圧供給燃料を前記低圧燃料供給手段から受け取って、前記共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少してポンピング事象を起こす高圧ポンプを有し、前記ポンピング事象の各々が、燃料圧力を増大する周期を含み、前記共通レールに連結する複数の燃料インジェクタを有し、前記複数の燃料インジェクタが、燃料を前記共通レールから受け取って、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中に噴射し、前記複数のインジェクタの各インジェクタが、インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、及び前記インジェクタ本体の一端部に形成される噴射オリフィスを含み、また更に、前記複数のインジェクタの各インジェクタが、噴射燃料を加圧する燃料圧力インテンシフィケーション手段を有し、前記燃料圧力インテンシフィケーション手段が、往復運動するように前記インジェクタキャビティ中に取り付けられる作動プランジャ及び高圧プランジャを含み、前記噴射キャビティ中に形成され燃料を前記共通レールから受け取る作動チャンバ、及び前記高圧プランジャと前記インジェクタオリフィスの間の前記インジェクタキャビティ中に形成される高圧チャンバを有し、前記作動プランジャが前記作動チャンバ中の燃料に露出される作動プランジャ断面領域を含み、また前記高圧プランジャが前記計量チャンバ中の燃料に露出される高圧プランジャ断面領域を含み、前記作動プランジャ断面領域が前記高圧プランジャ断面領域よりも大きく、前記作動プランジャが前記共通レール中の燃料の圧力に応答して移動可能であり、前記高圧プランジャを移動させ、前記高圧プランジャが前記高圧チャンバ中の燃料を前記作動流体圧力レベルよりも大きな圧力レベルまで加圧し、前記燃料移送回路が前記作動プランジャ及び前記高圧プランジャ中に形成され、燃料を前記作動チャンバから前記高圧チャンバに送出する送出通路を含む、燃料噴射システム。
【請求項４４】
前記送出通路が、前記高圧プランジャと前記作動プランジャを介して軸方向に延び、また前記作動プランジャ中に形成されて前記作動チャンバに開口する第１端部と、前記高圧プランジャ中に形成されて前記高圧チャンバに開口する第２端部とを含む、請求項４３の燃料噴射システム。
【請求項４５】
前記複数の燃料インジェクタの各インジャクタが、前記インジェクタキャビティ中に取り付けられる閉止ノズルアセンブリを含み、前記閉止ノズルアセンブリが、前記噴射オリフィスを通じて燃料フローをブロックする閉位置と前記噴射オリフィスを通じて燃料フローを可能にする開位置との間の移動のために往復運動するように取付けられるニードルバルブ要素を含み、前記複数のインジェクタの各インジェクタが、更に、前記ニードルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との間で移動させるニードルバルブ制御手段を含む、請求項４４の燃料噴射システム。
【請求項４６】
前記ニードルバルブ制御手段が前記ニードルバルブ要素の外側端部に隣接して位置する制御容積、燃料を前記制御容積から低圧ドレインに排出するドレイン回路、及び前記ドレイン回路に沿って位置し、燃料のフローを前記ドレイン回路を通じて制御して、前記ニードルバルブ要素を前記開位置と前記閉位置との間で移動させる噴射制御バルブを含む、請求項４５の燃料噴射システム。
【請求項４７】
前記ニードルバルブ制御手段が、更に、燃料を前記燃料移送回路から前記制御容積に供給する制御容積充填回路を含み、前記複数の燃料インジェクタの各々が更に、前記ニードルバルブ要素が前記開位置にある時に前記制御容積からドレインへの燃料フローを制限するフロー制限手段を含み、前記フロー制限手段が前記充填回路及び前記制御容積を流体連結する制御容積入口ポート、前記制御容積及び前記ドレイン回路を流体連結する制御容積出口ポート、及び前記ニードルバルブ要素の前記外側端部に形成され、前記制御容積入口ポート及び前記制御容積出口ポートを少なくとも部分的にブロックして低圧ドレインへの燃料フローを制限する、請求項４６の燃料噴射システム。
【請求項４８】
各インジェクタが、ニードルキャビティ及びニードルバルブ要素を含み、前記ニードルバルブ要素が前記ニードルキャビティ中に位置し、往復運動するように前記インジェクタ本体中に取付けられ、フローを前記噴射オリフィスを通じてブロックする閉位置と燃料フローを前記噴射オリフィスを通じて可能にする開位置との間を移動し、ここで、前記ニードルキャビティの各々の燃料圧力が、前記ポンピング事象中に、周期的に増大及び減少する、請求項４３の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料システムに関し、更に詳細には、噴射圧期間を周期的に生成できることにより、噴射圧及びタイミングの最適制御が可能になるマルチシリンダ圧縮点火機関のための燃料システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
エンジンの燃料システムは、性能及びコストにしばしば多大な影響を与える内燃機関の構成要素である。従って、内燃機関の燃料システムは、内燃機関の開発に今日まで費やしてきた総技術努力の大きな部分を占めてきた。このため、今日の技術設計者は、既知の燃焼システム概念及び機能の非常に多数の選択及び可能な変更を有している。設計努力には、典型的には、コスト、サイズ、信頼性、性能、製造の容易さ、及び既存のエンジン設計への改造能力のような配慮の中で、非常に複雑で微妙な折衷案を伴う。
【０００３】
現代の設計者に要求されることは、燃料効率を維持又は向上させながら、政府から委任されたエミッション減少基準（emissions abatement standards)に応える必要性によって著しく増やされた。燃料システム設計の発展特性からみて、機関性能の改良とエミッション減少の両方を、燃料システム技術における更なる革新により得ることは非常に難しい。従って、将来の商業的に競われる燃料噴射システムとは、エンジン性能の改良及びエミッション減少を含む様々な目的をなし遂げるために新しい特徴（機能）を設計するものだけでなく、適切な特徴を最も効果的な方法で組み合わせて、多数の目的を最も効率的、効果的及び高い信頼性でなし遂げることができるシステムを形成できるものである。
【０００４】
エンジン性能改良及びエミッション減少のような目的を達成するための最も重要な特徴のいくつかは、高噴射圧能力、油圧及び機械効率の改良、速い圧力応答、並びに効果的で信頼性の高い噴射率形成(injection rate shaping)能力を含む。他の重要な特徴は、様々なエンジン構成への据え付けを可能にする駆動トレインノイズ制御及びパッケージングのフレキシビリティを含む。マレー（Maley)らに付与された米国特許第５，４６３，９９６号は、燃料噴射システムに於けるこれら目的の少なくとも幾つかを達成する試みを開示している。その燃料噴射システムとは、共通レールと接続する複数の燃料インジェクタの各々と関係するそれぞれのサーボ制御ニードル弁で制御されると、噴射事象が起きる所定の期間、高圧力燃料を周期的に生成するように動作するものである。各インジェクタはインテンシファイア（増強装置）アセンブリ及びソレノイド作動バルブを含み、ソレノイド作動バルブが開いて、ニードルバルブ要素の上に位置する圧力制御容積(volume)の圧力を減圧し、また閉じて噴射を止める。また、この参考文献は、加圧作動流体中に蓄えられるエネルギーをポンプソースに戻す油圧エネルギー再循環又は回復手段を開示する。しかしながら、その周期的な圧力生成は、インジェクタプランジャに働く高圧共通レールによって各インジェクタで起こるが、共通レールは高圧レベルのままである。結果として、このシステム中の各インジェクタは、噴射事象の計量及びタイミングを制御する２つの噴射制御バルブに加えて、圧力発生を開始するソレノイド作動制御バルブをインゲシファイアアセンブリの上流に必要とする。これによって、不要なコスト及び複雑さをシステムに追加することになる。更に、このマレーらの特許で開示された油圧エネルギー回復手段は、更なる制御バルブ、油圧モータ及び関連燃料通路を必要として、不要に高価なシステムになってしまう。
【０００５】
ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ９６１２８５は、スムーズな加圧及び減圧が駆動トレイン励振及びメカニカルノイズを最小化しながら、高圧燃料の噴射期間を周期的に生成する燃料システムを提案している。同様の燃料噴射システムは、英国特許第２２８９３１３号及び２２９１９３６号に開示されている。これらの燃料システムは、各インジェクタと関連するカム作動プランジャを含む。このカム作動プランジャは、燃料の貯蔵容積を加圧して、燃料を、噴射がソレノイド作動ニードル制御バルブによって制御されるニードルキャビティに送出する。この報告書では、この概念が「機械作動電磁ユニットインジェクタ、油圧電子ユニットインジェクタ、電子ユニットポンプ、及びポンプ／ライン／ノズルシステム」に適用可能であることを提示している。しかしがなら、これらの各参考文献は、各々が燃料噴射カムで起動させるプランジャを備えているユニットインジェクタからなる機械作動ユニットインジェク用途を開示するだけである。従って、これらのシステムは、共通レール燃料システムと比較すると、機関回転数に依存する圧力制御、燃料噴射のための制限されたタイミングレンジ、噴射事象に結びつく短いタイミング圧力発生時間、高トルク変動、及び駆動トレインノイズの増加を含む機械作動ユニットインジェクタシステムの全てに欠点がある。
【０００６】
クロウレイ（Crowley)らの米国特許第５，１３３，６４５号はインジェクタのそれぞれのバンクに役立つ２本の共通レールを有する共通レール燃料噴射システムを開示する。燃料は、それぞれのカム作動往復運動プランジャポンプによって各レールに供給される。各インジェクタは、共通レールからチェックバルブを介して高圧燃料を受け取るスプリングキャビティ内に位置するノズル要素を含む。スプリングキャビティはまた、ノズル要素の上に位置する圧力制御容積にオリフィスを通じて連結されている。ソレノイド作動制御バルブを開けると、制御容積がドレインに連結し、それによって燃料がノズルキャビティからオリフィスを通じてドレインに流れて噴射を開始する。また、閉じると噴射を終了する。しかしながら、共通レールは比較的一定の高圧レベルに維持されているので、このシステムは、共通レール中の圧力を迅速且つ効率的に変更して、対応する望ましい噴射圧を得ることはできない。燃料が噴射のために共通レールから抽出されると、共通レール圧力は、多数の噴射事象を通して単にゆっくりと減圧され得るか、又は燃料をドレインにこぼすことにより非効率的に減圧される。
【０００７】
米国特許第５，１７６，１２０号（タカハシ（Takahashi)) は、インジェクタに役立つ共通レールに高圧燃料を供給するカム作動燃料ポンプを含む燃料システムを開示する。インジェクタはニードルバルブを含み、このニードルバルブはソレノイド作動バルブによって制御されると燃料差圧の影響で移動できる。燃料ポンプは、アクセルペダル押し下げ速度及び機関回転数（エンジンスピード）に直接関係して、共通レール中の圧力を変更するするように制御されている。アクセルペダル押し下げ速度又は機関回転数が多くなる程、標的圧力が高くなる。しかしながら、より低い共通レール圧力が望ましい場合、共通レール燃料圧力は、レールに燃料を追加せずに、噴射用の燃料をゆっくりと増分的に抽出することによって、徐々に下げられる。結果として、このシステムは、共通レールの圧力を迅速に変えて所望の対応噴射圧を得ることはできない。また、サーボ制御ニードルバルブ及びアクチュエータバルブアセンブリは、不必要に複雑である。更に、このシステムは共通レール中に蓄えられるエネルギーを回復するための手段を提供しない。
【０００８】
米国特許第４，２４９，４９７号（エヘイム（Eheim)ら) は、ノズルバルブ要素を横切る差圧を単一バルブを用いて制御することによって、燃料噴射を制御する燃料噴射システムを開示する。その単一バルブが開くと燃料をドレインへ送って噴射を開始し、また閉じると噴射を終了する。しかし、このシステムは、各インジェクタに対して２つの制御バルブを必要とし、不必要にシステムのコストを上げる。また、この参考文献では、燃料噴射圧の広い範囲、迅速な圧力変化及び噴射率形成を得るための手段を開示し損なっている。
【０００９】
従って、噴射圧力期間を周期的に生成でき、また噴射期間中の燃料噴射の最適制御を効果的に行うことができる内燃機関の高圧燃料システムに対する要求がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を克服して、燃料噴射タイミング及び計量を効果的に予測通りに制御できる高圧燃料システムを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、動作条件に基づいて噴射事象毎に最適噴射圧力を共通レール中に周期的に提供しながら、機関回転数に依存せずに圧力を制御できる高圧共通レール燃料噴射システムを提供することである。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少できる高圧共通レール燃料システムを提供して、共通レールに連結するニードル制御ノズルバルブによって選択的噴射する噴射周期を提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、１つの噴射事象から次の噴射事象への噴射に利用可能な広範な噴射圧力を共通レール中に提供できる高圧燃料噴射システムを提供することである。
【００１４】
加圧燃料中に蓄えられる圧力エネルギーを各噴射事象中に回復できる非常に効率的な高圧燃料噴射システムを提供することである。
【００１５】
本発明の更に他の目的は、共通レールと連結する各インジェクタ中のプランジャアセンブリを効果的に用いて、加圧燃料中に蓄えられる圧力エネルギーを周期的な各圧力生成事象の間に回復する高圧共通レール燃料噴射システムを提供することである。
【００１６】
本発明の更に他の目的は、燃料ポンプ駆動システム中の駆動トルク変動を最小化しながら、非常い高い圧力を提供できる高圧燃料噴射システムを提供することである。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、噴射圧力及びタイミングの最適制御を可能にするように、噴射事象毎に共通レール中の圧力を周期的に上下できる共通レール燃料噴射システムを提供することである。
【００１８】
本発明の更に他の目的は、加圧燃料中に蓄えられるエネルギーをインジェクタのバンク(bank)のプランジャアセンブリを用いることによって、各事象中に回復する共通レール燃料噴射システムを提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、インテンシフィケーションプランジャアセンブリを有するインジェクタと、インジェクタあたり２本だけの流体連結ラインと、を含む共通レール燃料システムを提供することである。
【００２０】
本発明の更に他の目的は、インテンシフィケーションプランジャアセンブリを有する燃料インジェクタと、インテンシファイヤプランジャの運動を検出することにより個々のインジェクタ性能をモニターする能力と、を含む高圧力燃料噴射システムを提供することである。
【００２１】
本発明の更に他の目的は、２本の共通レールと燃料インジェクタのそれぞれの組とを有し、１つの圧力センサを用いて両方の共通レール中の圧力をモニターできる高圧共通レールシステムを提供することである。
【００２２】
本発明の更なる目的は、レール中の燃料圧力を周期的に徐々に上げて、加圧噴射燃料を共通レールに連結する全インジェクタへ提供し、また、徐々に下げてインジェクタが加圧燃料中の未使用エネルギーを移送してエンジン駆動システム中に戻すことを可能にする、高圧共通レール燃料システムを提供することである。
【００２３】
本発明の他の目的は、２本の共通レール及びそれぞれの高圧ポンプを有し、各高圧ポンプが少なくとも１００°のクランク度の加圧行程を通じて往復運動し、噴射圧力の広い範囲によって共通レール中の圧力を徐々に周期的に増大及び減少するプランジャを含む、共通レール燃料システムを提供することである。
【００２４】
本発明の更に他の目的は、各レールと関係するインジェクタの組及び各レールと関係する独立した燃料加圧システムを有して、隣あう計量事象同士間の干渉、及び１本のレール又はインジェクタの組沿いの故障の際に全インジェクタを遮断する必要をなくす分割共通レールを有する共通レール燃料システムを提供することである。
【００２５】
本発明の更に他の目的は、ニードル制御噴射による複数のインジェクタ、インテンシフィケーションプランジャアセンブリ、及び高圧ポンプアセンブリを含み、各インジェクタ、インテンシフィケーションプランジャアセンブリ及び高圧ポンプをエンジンの様々な位置にパッケージして、効率的で効果的な燃料噴射を提供しながら、エンジンのオーバーヘッド空間の最適な使用を達成することができる高圧燃料噴射システムを提供することである。
【００２６】
本発明の更に他の目的は、高圧能力、速い圧力応答、高ポンピング効率、噴射圧フレキシビリティ、及び駆動トレインノイズの減少を、互いに作用させながら作れる新規の高圧共通レール燃料噴射システムを提供することである。
【００２７】
本発明の更に他の目的は、油圧制御ニードルバルブ、油圧フローを制御して噴射を制御するアクチュエータ、及び圧力生成事象を開始するポンプ制御バルブを含んで、最適で効果的な噴射の制御を確実化しながら、噴射アクチュエータバルブとポンプ制御バルブを最適に位置決め及び制御してインジェクタ設計を簡素化する、単純で低コストの高圧ユニットインジェクタを提供することである。
【００２８】
更に、本発明の更なる目的は、各噴射事象中に低圧ドレインへ流れる燃料の量を最小化するニードル制御燃料インジェクタを提供することである。
【００２９】
本発明の更に他の目的は、燃料インジェクタ又はポンプアセンブリと関係する噴射制御バルブ又はプランジャ位置感知デバイスのような電気的動作デバイスを、電源と、インジェクタ又はポンプアセンブリをエンジンのシリンダヘッド上に、追加の接続ステップを用いずに、単に取り付けることによって、電気的に接続する配線用接続ハーネスを提供することである。
【００３０】
本発明の更に他の目的は、燃料送出デバイスをエンジンに取り付けると同時に電気的動作燃料送出デバイスの電源との接続が可能になる配線用接続ハーネスを提供することである。
【００３１】
本発明の他の目的は、最小数の取付け及び接続ステップを用いて燃料インジェクタを電源と電気的に接続する方法を提供することである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の目的は、マルチシリンダ内燃機関の燃焼チャンバ中への燃料噴射を制御する燃料噴射システムを提供することによって達成され、該システムは、燃料を低い供給圧力で供給する低圧燃料供給部と、その低圧燃料供給部と流体連結可能な第１の共通レールとを含む燃料供給デバイスを含んでいる。該システムはまた、低圧供給燃料を低圧燃料供給部から受け取って、共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少して、連続ポンピング事象を起こす第１高圧ポンプも具備する。ポンピング事象の各々は、燃料圧力を増大させる期間、次に燃料圧力を減圧する期間を具備している。共通レールはポンピング事象同士の間に低圧力燃料供給部と流体連結されている。また、燃料噴射システムは、第１共通レールに連結され、第１共通レールから燃料を受取り、燃料を高圧でエンジンのそれぞれの燃焼チャンバ中に噴射する第１燃料インジェクタ組を含む。また、システムは、低圧燃料供給部に連結される第２共通レールと、第２共通レール中の燃料圧力を周期的に増大及び減少して、第１共通レール及び第１高圧ポンプの噴射事象と交互に後続のポンピング事象を起こす第２高圧ポンプとを含むことができる。また、第２共通レールは、ポンピング事象同士の間に低圧燃料供給部に流体連結される。第２インジェクタ組は、燃料をそれぞれの燃焼チャンバに噴射する第２共通レールに連結される。第１及び第２インジェクタ組の各インジェクタは、インジェクタキャビティがあるインジェクタ本体、燃料移送回路（通路）、及び往復運動するようにインジェクタキャビティ中に取付けられるプランジャを含む。各インジェクタと関係する各プランジャは、各噴射事象中に増大及び減少する燃料圧力に応答して往復運動するので、所与の共通レールと関係する全てのインジェクタプランジャは、各ポンピング事象中にその共通レールと関係する高圧ポンプによって往復運動する。各高圧ポンプは、往復運動するように取り付けられるポンププランジャとポンププランジャの一方の端部に隣接形成されるポンプチャンバとを含む。各高圧ポンプのポンプチャンバは、各ポンピング事象中に、それぞれの共通レール及び関係するレール中のインジェクタの各々の燃料移送回路と連続的に流体連通する。本システムは圧力エネルギー回復手段を含み、この圧力エネルギー回復手段は、燃料の弾性圧縮性によりエネルギーが燃料中に蓄えられる結果として得られる共通レール中の燃料圧力を用いて、ポンププランジャの後退を各ポンピング事象中に支援する。
【００３３】
また、各インジェクタは、プランジャと共通レールとの間に形成される作動チャンバと、プランジャと噴射オリフィスの間のインジェクタキャビティ中に形成される高圧チャンバとを含むことができる。作動チャンバの各々は、各ポンピング事象中にそれぞれの共通レールと流体連通する。この設計は、各インジェクタの高圧チャンバ中の燃料の圧力を用いて、高圧ポンププランジャの後退を各ポンピング事象中に支援する圧力エネルギー回復手段の別の部分を形成する。
【００３４】
インジェクタの各々は、噴射燃料を加圧する燃料圧力インテンシフィケーションアセンブリ／モジュールを含み、この燃料圧力インテンシフィケーションアセンブリ／モジュールが往復運動するように作動プランジャと高圧プランジャとの間のインジェクタプランジャ中に取付けられる作動プランジャと加圧プランジャとを含む。作動プランジャは、作動チャンバ中の燃料に露出する作動プランジャ断面領域（面積）を含み、また、高圧プランジャは、高圧チャンバ中の燃料に露出する高圧プランジャ断面領域を含む。作動プランジャ断面領域は、高圧プランジャ断面領域よりも大きいので、共通レール中の燃料の圧力が、ポンピング事象中に作動プランジャを移動させ、高圧チャンバ中の燃料を共通レール及び作動チャンバ中の圧力よりも大きなレベルの圧力まで加圧する。燃料移送回路は、作動プランジャ中に形成する送出路と、燃料を作動チャンバから高圧チャンバに送出する高圧プランジャを含むことができる。また、各インジェクタは、インジェクタキャビティ中に、インジェクタプランジャの内の１つの変位を検出するプランジャ感知手段、即ち、線形可変差動変圧器、を含むことができる。
【００３５】
また、各高圧ポンプは、ポンププランジャの有効変位を制御するポンプ制御バルブを含むことができる。各ポンプ制御バルブは、ポンプチャンバ中に延びるポンプ制御バルブ要素を含むことができる。更に、第１及び第２高圧ポンプとポンププランジャに往復運動させるカムを入れるポンプハウジングを備えることができる。ポンプを、ハウジング中でカムの反対側に位置でき、カムが高圧ポンププランジャを共通軸に沿って往復運動させる。カムは、カムとポンププランジャとの間に位置するスライドベアリングスリーブを含む偏心カムでもよい。
【００３６】
各インジェクタ本体は、リテーナキャビティを形成するインジェクタリテーナ、及びリテーナキャビティ中に取り付けられるノズルモジュールを含むことができる。ノズルモジュールは、内側ノズルハウジングと、内側ノズルハウジングと当接するように位置するワン・ピース外側ノズルハウジングとを含む。また、各インジェクタ本体は、噴射制御バルブを支持する外側ノズルハウジングと当接関係に位置する噴射アクチュエータモジュールを含むことができる。この設計は４個未満の高圧ジョイント部を作成し、このジョイント部は、インジェクタの軸方向に沿って噴射制御バルブと噴射オリフィスとの間で離間され、噴射移送回路中に燃料を含有する。一つの実施の形態では、各インジェクタは、２個だけの高圧ジョイント部を含む。即ち、１つ目を内側ノズルハウジングと外側ノズルハウジングとの間に形成し、２つ目は外側ノズルハウジングとアクチュエータモジュールとの間に形成する。
【００３７】
また、第１及び第２燃料インジェクタ組の各インジェクタは閉止ノズルアセンブリを含み、この閉止ノズルアセンブリは往復運動するように取り付けられるニードルバルブ要素を含み、このニードルバルブ要素が噴射オリフィスを通じて燃料フローをブロックする閉位置と、噴射オリフィスを通じて燃料フローを可能にする開位置との間で移動する。また、各インジェクタは、ニードルバルブ要素を開位置と閉位置との間で移動させるためにニードルバルブ制御デバイスを含むことができる。ニードルバルブ制御デバイスは、ニードルバルブ要素の外側端部に隣接して位置する制御容積、燃料を制御容積から低圧ドレインに排出するドレイン回路、及びドレイン回路に沿って位置し、燃料のフローをドレイン回路を通じて制御する噴射制御バルブを含み、ニードルバルブ要素を開位置と閉位置との間で移動させる。ニードルバルブ制御手段は、更に燃料を燃料移送回路から制御容積へ供給する制御容積充填回路を含むことができる。更に、各インジェクタは、ニードルバルブ要素が開位置に移動すると、制御容積から低圧ドレインへの燃料フローを制限するフロー制限デバイスを含むことができる。フロー制限デバイスは、充填回路と制御容積を流体連結する制御容積入口ポート、制御容積とドレイン回路を流体連結する制御容積出口ポート、及びニードルバルブ要素の外側端部に形成され、制御容積入口ポートと制御容積出口ポートを少なくとも部分的にブロックして低圧ドレインへの燃料フローを制限するフロー制限バルブとを含むことができる。
【００３８】
システムはまた、第１及び第２共通レールを連結する感知通路、及び感知通路に沿って位置し、第１及び第２の両方の共通レール中の圧力を感知する圧力センサを含むことができる。
【００３９】
また、本発明は低圧燃料を燃料供給部から受取って、燃料を高圧でエンジンの燃焼チャンバ中に噴射するユニット燃料インジェクタに関し、このユニット燃料インジェクタが、インジェクタキャビティのあるインジェクタ本体、燃料移送回路、インジェクタ本体の一端部に形成する噴射オリフィス、往復運動するように噴射キャビティ内に取付けられるプランジャ、及びプランジャと噴射オリフィスとの間に形成される高圧チャンバを含む。プランジャは、高圧チャンバ中に移動可能であり、チャンバ中の燃料の圧力を増大する。また、インジェクタは、開位置と閉位置との間で移動可能なバルブ要素を含む閉止ノズルアセンブリ、及びその位置の間でニードルバルブ要素を移動させるニードルバルブ制御デバイスを含む。ニードルバルブ制御デバイスは、ニードルバルブ要素の一端部に位置する制御容積（キャビティ）、燃料を燃料移送回路から供給する制御容積充填回路、燃料を制御容積から低圧ドレインに排出するドレイン回路、及びドレイン回路に沿って位置し、燃料のフローをドレイン回路を通じて制御して、ニードルバルブ要素を移動させる噴射制御バルブを含むことができる。噴射制御バルブは、制御容積からの燃料フローを阻止する閉位置、及び制御容積充填回路から制御容積並びに制御容積から低圧ドレインへの燃料フローを可能にする開位置へ、移動させることができる２方向ソレノイド作動バルブとする。制御容積充填回路は、インジェクタ本体中に形成され、ニードルバルブ要素を収容するニードルキャビティに直接、開口する第１端部を含むことができる。ソレノイド作動噴射制御バルブは、インジェクタ本体に沿って高圧チャンバと制御容積との間に位置するコイルアセンブリを含むことができる。更に、インジェクタは、高圧チャンバと燃料供給部との間の燃料のフローを制御するソレノイド作動圧力制御バルブを含むことができる。また、圧力制御バルブは、インジェクタ本体中に噴射制御ソレノイドコイルアセンブリから離間して取り付けられるコイルアセンブリを含む。
【００４０】
また、本発明は、エンジン中に形成される取付けボアに取り付けられる燃料送出デバイスに結合する１つ以上の電気動作デバイスを、電源に電気的に接続する配線接続ハーネスに関し、配線接続ハーネスが、導電性要素、導電性要素の少なくとも一部分を覆う絶縁ジャケット、及び電気動作デバイスに接続する第１コネクタを含むハーネス本体を含む。ハーネス本体は、エンジンに、燃料送出装置の取付けボアに対して決められた所定の位置で固定取付けされる。取付けボア中へ燃料送出装置を移動することにより、燃料送出装置の電気動作デバイスが同時に第１コネクタと接続する。燃料送出装置は燃料インジェクタでもよく、また電気動作デバイスは、ソレノイド作動燃料フロー制御バルブでもよい。ハーネス本体は第２コネクタを含み、これがインテンシフィケーションプランジャアセンブリに取り付けられる変位センサコネクタと係合し、ポンプアセンブリに取り付けられるインテンシフィケーションプランジャ変位センサとの電気接続を行う。また、本発明は、インジェクタ取付けボアに隣接するエンジン上の、決められた所定の位置に取り付けられる配線接続ハーネスを含む燃料送出デバイスに関する。インジェクタ取付けボアを、エンジンのシリンダヘッド中、及び取付けボアに開口するようにシリンダヘッド中に形成される燃料通路中に、形成してもよい。従って、本発明はまた、電気動作デバイスを含む燃料送出デバイスをエンジンに取り付けるための方法に関し、燃料送出デバイスをそれぞれの取付けボア及び配線接続ハーネスに提供するステップと、配線接続ハーネスを、取付けボアに隣接するエンジン上の、取付けボアに対して決められた所定位置に取り付けるステップと、燃料送出デバイスを取付けボア中に挿入するステップと、を含む。燃料送出デバイスをボア中へ取付け位置に向かって挿入すると、同時に電気動作デバイスの電気コネクタが電気ハーネスと係合するようになり、燃料送出デバイスが取付け位置に位置すると、確実な電気接続を形成する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本願を通して、用語「内方へ(inward)」、「最も内側の(innermost) 」、「外方へ(outward) 」及び「最も外側の(outemost)」は、燃料がインジェクタからエンジンの燃焼チャンバ中に実際に噴射される地点に向かう方向及びそこから離れる方向にそれぞれ対応する。「上部の(upper) 」及び「下部(lower) の」は、インジェクタが動作するようにエンジンに取付けられる時に、エンジンシリンダからもっとも離れているインジェクタアセンブリの部分及びそれに最も接近するインジェクタアセンブリの部分を、それぞれ示す。
【００４２】
図１を参照すると、各シリンダと関係する１つのインジェクタを有する６シリンダエンジン（図示せず) に用いられる本発明のニードル制御共通レール燃料システム(needle controlled, common rail fuel system)１０が示されている。一般的に、燃料システムは、低圧燃料を第１高圧ポンプ１４及び第２高圧ポンプ１６の両方へ供給する低圧燃料供給部１２を含む。第１高圧ポンプ１４は、高圧燃料を、第１共通レール２０を介して第１インジェクタ組１８のそれぞれに周期的に送出する。また、第２高圧ポンプ１６は、高圧燃料を、第２共通レール２４を介して第２インジェクタ組２２のそれぞれに周期的に送出する。燃料インジェクタの各組１８、２２は燃料インジェクタ２６を含み、燃料インジェクタ２６は、燃料をそれぞれのエンジンシリンダ中に噴射するように動作でき、関連する高圧ポンプが起こすポンピング事象中に噴射事象を画定する。下記に詳細に記述するように、本発明のシステムは、周期的圧力生成原理を使用して、第１共通レール２０及び第２共通レール２４中の燃料圧力を周期的に徐々に増大及び減少して、駆動トルク変動を最小化しながら、各噴射事象に対して利用可能な噴射圧力のより大きな範囲を有利に生じることになる。更に、本発明のシステムは、トラップ（捕獲）容積及び燃料ドレインフローによる寄生損失の両方を最小化しながら、共通レール及び燃料インジェクタ中に存在する高圧燃料中の圧力エンエルギーを、高圧ポンプ１４、１６による各ポンピング事象中に回復することによって効率を最大にする。従って、本発明のシステムは、各噴射事象に対して燃料圧力のより大きな範囲の選択を可能にするが、従来の共通レールシステムのフレキシビリティの多くを備えている。
【００４３】
図１に示すように、第１及び第２高圧ポンプ１４及び１６は、共通ポンプハウジング２８中に取り付けられて、互いに対向してカム３０の両側に位置できる。カム３０は、スライドベアリングスリーブ３２を有する偏心タイプでもよい。各高圧ポンプは実質的に構造が同じであるので、ポンプの構成要素については第１高圧ポンプ１４についてだけ記述する。第２高圧ポンプ１６は、第１共通レール２０と流体的に別の第２共通レール２４と関係するということが、第１高圧ポンプ１４と異なるだけである。図１及び図２に示すように、第１高圧ポンプ１４はプランジャボア３６中に位置するポンププランジャ３４を含み、プランジャボア３６はハウジング２８の頂部に取り付けたプランジャバレル３８中に形成されている。コイルスプリング４０はプランジャ３４をバイアスして、これをスライドベアリングスリーブ３２と当接させる。カム３０が回転すると、カムがポンププランジャ３４に、第２高圧ポンプ１６と関係するポンププランジャの往復運動と１８０°位相を異にして往復運動させるようになる。また、第１高圧ポンプ１４はポンプチャンバ４２も含み、ポンプチャンバ４２はプランジャボア３６の内側端部とポンププランジェ３４との間に形成され、低圧燃料を燃料供給部１２から受け取る。更に、高圧ポンプ１４は、ポンプバレル３８の頂部に取り付けられ、また、ポンプチャンバ４２中に延びるポンプ制御バルブ要素４６を含むポンプ制御バルブ４４を含む。ポンプバレル３８及びポンプ制御バルブ４４中に形成する低圧燃料供給回路（通路）４８は、低圧燃料をバルブポート５０を介してポンプチャンバ４２へ送出する。ポンプ制御バルブ４４は、ソレノイド作動２方向バルブ(solenoid operated two-way valve) でもよい。それによって、ソレノイドを作動（通電）させると、フローをバルブポート５０を通じてポンプチャンバ４２からブロック（阻止）する閉位置に制御バルブ要素４６を移動させ、また、ソレノイドを作動停止（通電停止）することにより、ポンプチャンバ４２と低燃料供給回路４８との間にフローを生じさせるオープン位置への制御バルブ要素４６の移動が可能になる。
【００４４】
図２を参照すると、各燃料インジェクタ２６は、圧力インテンシファイア（増圧）アセンブリ又はモジュール５６、アクチェータモジュール５８、及びノズルモジュール又はアセンブリ６０から成るインジェクタ本体５４を含む。インテンシファイアモジュール５６は入口通路６４を有する外側ハウジング６２を含み、入口通路６４は一端部で第１共通レール２０と連結し、反対の端部でハウジング６２中に形成されるプランジャキャビティ６６と連結する。また、燃料インテンシファイアモジュール５６は、外側ハウジング６２と螺合連結する内側ハウジング６８を含み、より大きなキャビティ７０を形成する。内側ハウジング６８は、ハウジング６８を通じて内方に延出して高圧チャンバ７４と連結するプランジャボア７２を含む。更に、インテンシファイアモジュール５６は、インテンシフィケーション（増強）プランジャアセンブリ７６も含む。インテンシフィケーションプランジャアセンブリ７６は、往復運動のためにプランジャキャビティ６６中に位置する作動プランジャ７８と、往復運動のためにプランジャボア７２中に取り付けられ、外方に向かってより大きなキャビティ７０中に延出して、作動プランジャ７８の内側端部と当接する高圧プランジャ８０とを含む。コイルスプリング８２は高圧プランジャ８０をバイアスして、これを外方に向けてプランジャ７８と当接させる。プランジャ７８と８０の端部同士の適切な位置合わせ係合が可能になるように、作動プランジャ７８と高圧プランジャ８０との間の当接ジョイント部は湾曲しているか又は球状形状でもよい。コイルスプリング８２の一端部は、内側ハウジング６８の外側端部に抗して着座し、またコイルスプリング８２の反対側の端部は、高圧プランジャ８０の外側端部と連結するスプリング着座デバイス８４をスナップリング８６によって当接する。作動チャンバ８８を、作動プランジャ７８とプランジャキャビティ６６の内側端部との間のモジュール５６中に形成する。各インジェクタ２６は、第１共通レール２０からノズルモジュール６０に燃料を移送する燃料移送回路９０を含む。燃料移送回路９０は入口路６４及び送出路９２を含み、送出路９２は作動プランジャ７８及び高圧プランジャ８０を介して軸方向に延びて、作動チャンバ８８を高圧チャンバ７４と連結する。また、燃料移送回路９０は、圧力チャンバ７４から高圧燃料を送出する内側ハウジング６８を通ってノズルモジュール６０まで、アクチュエータモジュール５８を介して延出する通路９４を含む。送出路９２に沿って高圧プランジャ８０に取付けられるスプリングバイアスチェックバルブ９５は、作動チャンバ８８中の燃料がチェックバルブ中で用いるスプリングのバイアス力に対応する最小の所定圧力に達すると、送出路９２を介して高圧チャンバ７４中への燃料フローを可能にしながら、高圧チャンバ７４から送出路９２への燃料フローをブロックするように機能する。
【００４５】
噴射アクチュエータモジュール５８は、スペーサ９６と噴射事象を起こすための噴射制御バルブ９８とを含む。ノズルモジュール６０は、噴射オリフィス１０２を有する内側ノズルハウジング１００と、内側ノズルハウジング１００とスペーサ９６との間に位置するワン・ピース(one-piece) 外側ノズルハウジング１０４とを含む。更に、インジェクタ本体５４は、スペーサ９６、外側ノズルハウジング１０４及び内側ノズルハウジング１００を圧縮当接関係に保持するインジェクタリテーナ１０６を含む。リテーナ１０６の外側端部は、内側ハウジング６８の内側端部の雄ねじと螺合する雌ねじを含み、内側ハウジング６８に対するリテーナ１０６の単純な相対的回転によって、燃料インテンシファイアモジュール５６がアクチュエータモジュール５８及びノズルモジュール６０に連結されることが可能となる。ワン・ピース外側ノズルハウジング１０４及び内側ノズルハウジング１００は対向キャビティを含み、この対向キャビティがノズルキャビティ１０８を形成し、ニードルバルブ要素１１２とバイアススプリング１１４とを含む閉止ノズルバルブアセンブリ１１０を受け取る。また、燃料移送回路９０は通路１１８を含む。この通路１１８はその一端部で通路１１６と連通し、また外側ノズルハウジング１０４を介して延出してニードルキャビティ１０８と連通する。インジェクタ構成要素のこの組み合わせは、高圧燃料に露出する高圧ジョイント部の数を最小限にすることにより、インジェクタの費用及び燃料漏れの量を低減するように設計されていることに留意されたい。第１高圧ジョイント部１２０は内側ノズルハウジング１００とワン・ピース外側ノズルハウジング１０４との間に形成されている。第２高圧ジョイント部１２２は、外側ノズルハウジング１０４とアクチュエータ５８との当接部の間に形成されている。また、第３高圧ジョイント部１２４は、アクチュエータモジュール５８と内側ハウジング６８との間に形成されている。従って、この設計は、高圧ジョイント部の数を、たった３つに制限し、これによって、燃料漏れを最小化して各噴射事象中の高圧燃料の効率的な送出を確実にする可能性がより高い、単純で低コストのインジェクタを作る。
【００４６】
図３を参照すると、図２の実施の形態の代わりに本発明のニードル制御共通レール燃料システムと共に使用可能な、代替えの実施の形態の燃料インジェクタ１２６が示されている。燃料インジェクタ１２６は、図２の実施の形態について上述したのと同じインジェクタアクチュエータモジュール５８及びノズルモジュール６０を含む。しかしながら、燃料インジェクタ１２６は、燃料インテンシファイアモジュール５６を含まずに、代わりに、入口路１３０及びコネクタ通路１３２を有するバレル１２８を単に含み、コネクタ通路１３２が燃料を共通レールからスペーサ９６中に形成した通路１１６まで送出する。従って、インジェクタ１２６は、燃料の非常に高い増圧を必要としない、又は非常に高い燃料圧力が共通レール中にそれぞれの高圧ポンプによって提供される用途において、特に有利である。
【００４７】
更に、図２及び図３のインジェクタの両方の実施の形態は、ニードルバルブ要素１１２を開位置と閉位置との間で移動させるニードルバルブ制御デバイス１３４を含む。図２、図３及び図８に示されるように、ニードルバルブ制御デバイス１３４は、外側ノズルハウジン１０４中にニードルバルブ要素１１２の外側端部と隣接して形成した制御容積又はキャビティ１３６、及び燃料をニードルキャビティ１０８から制御容積１３６中へ送る制御容積充填回路(control volume charge circuit) １３８を含む。また、ニードルバルブ制御デバイス１３４は、外側ノズルハウジング１０４中に部分的に形成され、燃料を制御容積１３６から排出するドレイン回路１４０、及びニードルバルブ要素１１２をその開閉位置間で運動させるようにドレイン回路１４０を通じて燃料のフローを制御する噴射制御バルブ９８を含む。参照番号１４２で概略的に示すフロー制限デバイスは、ニードルバルブ要素１１２がその開位置にある時（これについては、図８乃至図１２に関して下記により詳細に記述する）に、制御容積１３６に出入りする燃料のフローを制限するために設けられている。
【００４８】
また、図２のインジェクタ２６は内側ハウジング６８、また図３のインジェクタ１２６は外側バレル１２８にそれぞれ取付けられた電気バルブコネクタ１４４を含む。電気バルブコネクタ１４４は、電力を噴射制御バルブ９８へ供給する。電気バルブコネクタ１４４は、噴射制御バルブ９８を電源に追加の接続ステップを必要とせずに接続するために使用される。より詳細に下記に記述するように、電気バルブコネクタ１４４は、インジェクタに接続されており、また、インジェクタ２６、１２６がエンジンのシリンダヘッド中に形成されたそれぞれの取付けボア中へ移動すると、同時に、配線接続ハーネスと接続するように位置されている。インジェクタ２６は、外側ハウジング６２のより大きなキャビティ７０中で、高圧プランジャ８０と隣接して位置するプランジャ位置感知デバイス１４６を含むことができる。プランジャ位置感知デバイス１４６は線形可変差動変圧器でもよく、これは高圧プランジャ８０の変位を決定し、噴射開始の瞬間、総噴射量及び噴射速度を決定するのに使用可能な信号を提供することによって、重要な特性表示情報を提供する。この例では、電気バルブコネクタ１４４は、感知デバイス１４６に必要な電気接続も提供する。
【００４９】
一般的に、動作中に、第１高圧ポンプ１４のプランジャ３４は、カム３０により決定された前進及び後退行程を通じて往復運動し、また、第２高圧ポンプ１６も第１高圧ポンプ１４と１８０°位相を異にして往復運動する。プランジャ３４の行程は図４に最上部のカーブで表されている。プランジャ３４の後退行程中、ポンプ制御バルブ要素４６が開位置にある間に、低圧燃料供給回路４８中の低圧燃料はバルブポート５０を介してポンプチャンバ４２中へ流れる。ポンプ制御バルブ４６が開位置にある時にはいつでも、第１共通レール２０は低圧燃料供給回路４８と連結するようになっている。ポンププランジャ３４の前進行程中のいくつかの地点において、ポンプ制御バルブ４４を作動させる(energize)ことによって、ポンプ制御バルブ要素４６を図２に示す閉位置に移動する。ポンププランジャ３４は、前進行程を通じて、圧縮燃料を共通レール２０及びインジェクタ２６中へ送出し続ける。前進行程中の幾つかの地点において、ポンプ制御バルブ４４を作動停止し、チャンバ４２中の燃料の圧力がバルブ要素４６を閉位置に保持する。後退行程中に、チャンバ４２内の圧力が所定の最小レベルに達すると、バルブ要素４６は、燃料をチャンバ４２中に供給する開位置に移動する。従って、第１高圧ポンプ１４及び第２高圧ポンプ１６は、共通レール中の燃料圧力を徐々に増大し、次に共通レール圧力を徐々に減少することによって、それぞれの各ポンピング事象中に、各共通レール中に高圧力を代わるがわる、周期的に生成するように動作する。ポンピング事象期間及びそれぞれの共通レール中で生成される圧力は、ポンププランジャ３４の前進行程中にポンプ制御バルブ４４を閉じるタイミングにより決定される。図４に示すように、非常に高いレベルの圧力は、ポンププランジャ３４の前進行程の開始間近、即ち、ＴＤＣ後の８０°のクランク角度でポンプ制御バルブ４４を閉じることにより得ることができる。結果として、ポンプチャンバ４２中に存在するごくわずかな燃料は、バルブポート５０によって逃げる。従って、多量の燃料が第１共通レール２０中に圧縮されて非常に高い圧力を生じる結果となる。勿論、ポンプ制御バルブ４４の後閉じにより、ポンプチャンバ４２中の幾らかの燃料が、ポンププランジャ３４によってバルブポート５０を介して低圧燃料供給回路４８中にポンピングされることが可能になる。図４に示されるように、ポンプ制御バルブ４４を、ポンププランジャの前進行程中に何回か閉じて、エンジンの動作状態に依存する様々な所望の圧力レベルを得ることができる。図５に示されるように、各高圧ポンプ１４及び１６のポンプ制御バルブ４４を動作して、所望の共通レール圧力曲線を、それぞれのインジェクタ２６と関係する噴射事象毎に、エンジン動作の各サイクル中につくることができる。従って、図５に示すように、ポンプ制御バルブ４４をシリンダ＃（Ｎｏ．）１のポンププランジャ３４の前進行程で早く閉じて、非常に高い共通レール圧力を起こしてシリンダ＃（Ｎｏ．）１中に噴射し、次いで、ポンププランジャ３４の次のサイクルの後続前進行程中に後閉じして、共通レール２０中に著しく低い圧力を生成することができる。このように、本発明のシステムは、各噴射事象中���噴射圧力レベルの最適な制御を提供する。
【００５０】
図１を参照すると、共通レール２０、２４中の圧力は、そのそれぞれのレールに連結したそれぞれの圧力センサ１４７、１４９によって感知される。センサ１４７、１４９は圧力信号を生成し、この信号は、エンジンを制御して監視するのに使用されるエンジン制御モジュール（ＥＣＭ、図示せず）に送信される。例えば、センサを使用して噴射制御バルブ９８の作動時間を計算できる。あるいは、単一の差圧センサ１５１も使用可能である。圧力センサ１５１は、共通レール２０と共通レール２４との間に延出する圧力感知通路１５３と接続されている。図５に示すように、高圧ポンプ１４及び１６のポンピング事象は、大半は異なる時に起こるので、一方の共通レールだけが圧力下にあり、他方のレールは一定の供給圧力である。従って、圧力センサ１５１を使用して、レール中の差圧を感知することによりレール圧力を効果的に検出することができる。ポンピング事象が、共通レール２０、２４中の両方で同時に起こっている期間中には、圧力センサ１５１からの信号を、ポンピング事象の一方が終了して共通レール圧力が軽減（解放）されるまで、単に使用しない。差圧センサ１５１で作った部分的な圧力トレースサンプルを、モデルベースの制御アルゴリズムにより使用して、コンマンドに対して事実を検査して、必要に応じて圧力マップの補正を作成し、動圧マップ(dynamic pressure map)を得る。
【００５１】
図４及び図６に示すように、各ポンププランジャ３４の行程は、約１２０°のクランク角度にわたる。結果として、本発明のシステムは、燃料圧力をそれぞれの共通レール２０、２４中にゆっくり、徐々に生成し、従って、ポンププランジャ３４を動作する駆動システム中の駆動トルク変動を最小化する。図７に示すように、カム作動プランジャアセンブリを有するユニットインジェクタは、高い駆動トルク変動を生じ、駆動システムの摩耗及びノイズが増加する結果となる。これと比較すると、本発明のシステムは、必要な噴射圧力を得るために著しく少ない量の駆動トルクを必要とする。共通レール中の圧力が比較的に一定に維持される従来の共通レール圧力システムに対する駆動トルク要求は、本発明のシステムの駆動トルク変動よりも幾分少なくてもよいが、共通レールシステムの圧力制御が非効率的になる。例えば、従来の共通レールシステムは、１つの噴射事象から次の噴射事象まで、噴射圧力を広範に変更することを効率的で効果的に可能にすることはできない。共通レール圧力を増すためには、従来の共通レールシステムでは、共通レールに働く高圧ポンプが圧力を必要なレベルまで上昇できる前に、有意量の時間、典型的には、少なくとも幾つかの噴射事象にわたる時間を必要とする。更に、従来の共通レールシステムは、典型的には噴射事象に基き、要求されると加圧燃料を除去して共通レール中の圧力を減らすことにより、前述の速い圧力応答を得る。他の従来の共通レールシステムは、燃料を共通レールから排出することにより早い減圧応答を得るが、それは非効率的な結果となる。一方、本発明のシステムは、各ポンピング事象、従って、所望により各噴射事象に対して特定の設定燃料圧力カーブを作る。また、本発明のシステムは、圧力生成事象を噴射事象から分離して駆動トルク変動を制限する従来の共通レールシステムのフレキシビリティを備え、エンジン速度に依存しない圧力制御を可能にし、噴射が起こる長い噴射タイミング範囲を作り、計量及び噴射を同時に行うことにより非常に早い噴射応答時間を提供する。
【００５２】
本発明の燃料システムの他の重要な特徴は、圧力エネルギー回復手段１５０を一体化して、各後退行程中にそれぞれのポンププランジャ３４の後退を支援することである。圧力エネルギー回復手段１５０は、燃料の弾性圧縮性のためにエネルギーが燃料中に蓄えられる結果として得られる燃料圧力を、それぞれの共通レール中で用いて、後退行程を通じてポンププランジャ３４を駆動することことにより、燃料中の圧力エネルギーを回復し、より効率的なシステムとなる。圧力エネルギー回復手段１５０は一般的に、第１共通レール２０及び第２共通レール２４とそれぞれのポンプチャンバ４２との間の流体連通を、ポンププランジャ３４の後退行程を通して維持する準備を含む。圧力エネルギー回復手段１５０は、燃料移送回路９０とそれぞれの共通レール２０、２４との間の流体連通も維持することよって最適化される。圧力エネルギー回復手段１５０は、インテンシフィケーションプランジャアセンブリ７６及びチェックバルブの使用を含み、これにより高圧チャンンバ７４中での燃料圧力の使用が可能になり、それぞれのポンププランジャ３４の後退を支援する。所与のポンピング事象中に、共通レール２０、２４中の圧力が増大し、共通レール２０中の燃料圧力が、作動プランジャ７８及び高圧プランジャ８０に作用する燃料圧力がスプリング８２のバイアス力を充分に克服できるようなレベルに達すると、作動プランジャ７８及び高圧プランジャ８０は、高圧チャンバ７４に向かって内方に移動し始める。チェックバルブ９５は、高圧チャンバ７４中への燃料の供給フローを可能にできる十分なバイアス力を有するスプリングによってバイアスされる。共通レール２０中の圧力が増大し続けると、作動プランジャ７８及び高圧プランジャ８０は内方に移動し続けて、高圧チャンバ７４中の燃料の圧力がめざましく増大することになる。下記に、より詳細に記述するように、ポンピング事象中の所定の時間に、噴射制御バルブ９８を開位置に作動させて、ノズルバルブ要素１１２を閉位置から開位置に移動させる。高圧プランジャ８０が、高圧チャンバ７４及びニードルキャビティ１０８中の燃料を下方に加圧し続けると、ニードルキャビティ１０８中の高圧燃料は、噴射オリフィス１０２を通じてエンジンシリンダ（図示せず）中に外方に流れる。所定に時間後、噴射制御バルブ９８を作動停止して閉位置に移動させることにより、ニードルバルブ要素１１２を噴射オリフィス１０２を通じて流れをブロックする閉位置に移動させ、噴射事象を終了する。図５に示すように、典型的には、噴射事象は、高圧ポンプ１４のプランジャ３４の前進中に起こる。従って、噴射事象後、ポンププランジャ３４は前進行程を完了し、次に後退行程に入る。プランジャ３４が後退行程を第１共通レール２０中の高圧燃料に開始すると、チェックバルブの上流側の作動チャンバ８８及び燃料移送回路９０はしぼんでポンプチャンバ４２を膨張し返す。膨張燃料は、ポンププランジャ３４の頂部部分に圧力を加えることによって、後退行程を通じてプランジャ３４の移動を支援する。これらの力が、順にカム３０デバイス及び上流の駆動システムに伝えられることによって、先に生成された圧力エネルギーに戻り、即ち回復し、より効率的なポンピング構成をつくる。更に、ニードルキャビティ１０８、チェックバルブ９５の下流の燃料移送回路９０及び高圧チャンバ７４中の高圧燃料は、圧力を高圧プランジャ８０に与え、プランジャ８０及び作動プランジャ７８を外方に押圧し、次に、作動チャンバ８８及び第１共通レール中の燃料をポンプチャンバ４２中に押圧する。結果として、チェックバルブ９５の下流にある燃料中の圧力エネルギーを使用して、ポンププランジャ３４の後退を支援する。従って、ポンプチャンパ４２からそれぞれの共通レール２０、２４及び燃料移送回路を介して、ニードルキャビティ１０８に至るまでずっと、システムの加圧燃料中に蓄えられていた圧力エネルギーが各ポンピング事象中に回復される。更に、各ポンピング事象中、それぞれの高圧ポンプと関係する全インジェクタを加圧して、各インテンシフィケーションプランジャアセンブリ７６に上述の方法で往復運動させる。従って、各ポンピング事象中に、所与の共通レールと関係するインジェクタの全バンク及び高圧ポンプを使用して、インジェクタ、共通レール及び高圧ポンプによって、加圧燃料を効果的に膨張することを可能にすることによって、燃料中の圧力エネルギーを回復し、ポンププランジャ３４の後退を支援する。最終的には、ポンププランジャ３４及びカム３０に作用する回復圧力を使用してカム３０の回転を支援することによって、前進行程を通して他の高圧ポンププランジャ３４の移動を支援する及び／又はカムデバイス３０により駆動される任意の他のデバイスを動作する。
【００５３】
図６は、カムデバイス３０において、第１高圧ポンプ１４及び第２高圧ポンプ１６の累積的効果から得られた駆動トルクを示す。マイナスの駆動トルクは、カムデバイス３０に作用する蓄えられた燃料圧力エネルギーから得られるトルクを表す。図６は、エネルギー損失が無いと仮定した理想的な概要であるが、より現実的な駆動トルク曲線は図７に示す。図７では、マイナスの駆動トルク、即ち回復エネルギーは、カム３０で生成された駆動トルクよりも少ない。単一のポンピング要素の駆動トルク曲線は、正弦曲線が半分の周波数で起こること以外は、図７に示した形状と同様の形状を有する。従って、本発明のシステムは、各ポンピング事象中に、燃料中の未使用の圧力エネルギーの有意量を効率的に回復して、ポンププランジャ３４の後退を支援する。図７に示すように、ユニットインジェクタと比較すると、本発明のニードル制御共通レールシステムは著しく少ない駆動トルクを必要として、従来のユニットインジェクタと違って相当量の未使用エネルギーを回復する。
【００５４】
図４に示すように、カム３０を含む駆動システムは、エンジンンピストンの往復運動に関係してポンププランジャ３４に往復運動させるように設計されており、この場合、プランジャ３４の上死点（ＴＤＣ）がエンジンピストンの上死点後、４０°のクランク角で起こる。噴射事象は、典型的には、エンジンピストンの上死点のあたり又はその直後に起こるために、図５に示すように、共通レール中の圧力が増大すると、噴射事象はポンピング事象中に起こることになる。従って、駆動システムを初期取付け中に調整して、所望の時間でエンジンピストンの上死点に対してポンププランジャ３４の往復運動の位相を等しくして、特定の噴射速度形成方法を得ることができる。例えば、ポンププランジャ３４の上死点がピストンの上死点とほぼ同時、又はその前に起こるように第１高圧ポンプ１４を調整可能である。各々の異なる位相構成に対して、異なる燃料噴射圧力速度変化が起こり、一意の噴射フロー速度となる。
【００５５】
次に、図２、図８及び図９を参照する。本発明の燃料システムの他の重要な特徴は、ニードルバルブ要素１１２の最適制御を可能にしながら、噴射事象中の高圧燃料のドレインへのフローを最小化するように機能するフロー制限デバイス１４２の改良である。フロー制限デバイス１４２は、ニードルバルブ要素１１２の端部に形成される制御容積入口ポート１５２を含み、これが制御容積充填回路１３８を制御容積１３６と流体連結する。制御容積充填回路１３８は、制御容積入口ポート１５２からニードルバルブ要素１１２を介して軸方向に延びる軸方向通路１５４と、軸方向通路１５４から横断方向に延出し、ニードルキャビティ１０８と連通するオリフィス１５８とを含む。また、フロー制限デバイス１４２は、外側ノズルハウジング１０４中に、制御容積１３６及びドレイン回路１４０と連通するように形成される制御容積外側ポート１６０を含む。ドレイン回路１４０は、制御容積外側ポート１６０から延出し、噴射制御バルブ９８に近接する反対の端部で開口するドレイン通路を含む。図２に示すように、噴射制御バルブ９８は制御バルブ要素１６４を含む。好ましくは、噴射制御バルブ９８は、ドレイン通路１６２を通じてフローをブロックする閉位置とドレイン通路１６２を通じてフローを排出可能にする開位置との間でバルブ要素１６４を移動できるコイルアセンブリ１６６を含む、２方向ソレノイド作動タイプの噴射制御バルブである。ドレイン通路１６２からの燃料フローは、ドレイン出口１６８に送られ、低圧ドレインに送出する。更に、フロー制限デバイス１４２はニードルバルブ要素１１２の外側端部に形成されるフロー制限バルブを含み、これが制御容積入口ポート１５２及び制御容積出口ポート６０の両方を通じてフローを実質的に減少する。
【００５６】
噴射事象前の動作中に、噴射制御バルブ９８を作動停止して、バルブ要素１６４を、図２に示すように閉位置に置く。高圧チャンバ７４中で受けた燃料圧力レベルは、ニードルキャビティ１０８、制御容積充填回路１３８及び制御容積１３６中にも存在する。結果として、ニードルバルブ要素１１２に対して内方に作用する燃料圧力は、スプリング１１４のバイアス力と組み合わせて、図８に示すように、ニードル制御バルブ要素１１２を、噴射オリフィス１０２を通じてフローをブロックする閉位置に維持する。それぞれの高圧ポンプ１４、１６による所与のポンピング事象中の所定時に、噴射制御バルブ９８を作動させて、バルブ要素１６４を、燃料を制御容積１３６からドレイン通路１６２を通じて低圧ドレインに流す開位置に、移動させる。同時に、高圧燃料は、ニードルキャビティ１０８から充填回路１３８のオリフィス１５８及び軸方向通路１５４を介して制御容積１３６中へ制御容積入口ポート１５２を通して流れる。しかし、オリフィス１５８は、ドレイン回路１４０よりも小さな断面フロー領域で設計されているので、制御体積充填回路１３８を通じて補充される大量の燃料が制御容積１３６から排出される。結果として、制御容積１３６中の圧力は、直ちに減少する。ニードルキャビティ１０８中の高圧燃料のために、ニードルバルブ要素１１２に作用する燃料圧力は、バルブ要素１１２をスプリング１１４のバイアス力に抗して外方に移動させ始める。ニードルバルブ要素１１２の外側端部が制御容積１３６を形成するバルブ面１７２に接近すると、フロー制限バルブ１７０は、制御容積出口ポート１６０と制御容積入口ポート１５２の両方を同時にブロックし始め、これによって、制御容積１３６に出入りするフローを制限する。
【００５７】
図１０乃至１２を参照すると、フロー制限デバイス１４２が噴射事象中の燃料の量を有利に最小化することを理解することができよう。図１０は、入口及び出口ポートを通じてフローを制限するデバイスがない制御容積を組み込むニードル制御インジェクタを表す。図１１は出口ポートを介して制御容積からドレインに導くフローを減少だけできるニードル制御インジェクタにおける同様の噴射事象を表す。図１０と図１１を比較することにより理解できるように、制御容積出口ポートを少なくとも部分的にブロックする能力を有するインジェクタは、ニードル制御容積の閉能力のないインジェクタと比較して、噴射事象中の燃料のドレインフロー及びドレイン量を減少する。更に、図１１の単一ポートクロージングインジェクタは、制御圧力、即ち制御容積１３６中の燃料圧力を増大でき、制御バルブ要素の迅速なクロージング（閉鎖）を可能にする。しかし、本発明のフロー制限デバイス１４２は、制御容積ポートクロージングが無いインジェクタと比較して、より迅速なニードルバルブクロージングを維持しながら、噴射事象中の燃料ドレインのフロー及び量を、更に著しく減少する。図１１のインジェクタは制御容積１３６中の制御圧力を比較的高く維持して迅速なバルブクロージングを可能にするが、噴射事象中に制御圧力が変動しパルスを生成することは理解できよう。これらの高レベルパルスは、ニードル制御バルブ要素１１２をクロージング位置へ移動させる傾向がある不安定な圧力バランス状態を作り、噴射燃料の量に悪影響を与えたり、それを中断させる。図１２に示すように、本発明のフロー制限デバイス１４２は、制御容積入口ポート１５２を通じてフローを実質的にブロックすることにより制御容積１３６中の圧力脈動(presseur pulsation)を減衰させるか最小化して、制御圧を、ニードルバルブ要素の反対の端部に作用する対抗するサック圧力(sack pressure) よりも低く良好に、確実に維持する。従って、本発明のフロー制限デバイス１４２は、制御容積１３６中の制御圧力を噴射事象を通して有利に安定させて、ニードルバルブ要素１１２を噴射事象中に最適な開位置に確実に維持する。
【００５８】
図９は、制御容積１７６をノズルハウジング１７８とアクチュエータハウジング又はスペーサ１８０との間に形成する本発明のフロー制限デバイスの第２の実施の形態を示す。制御容積充填通路１８２は、スペーサ１８０の下部表面に、ノズルハウジング１７８と対向して形成され、一方の端部で制御容積１７６と連通し、また反対の端部で燃料送出通路１８４と連通する。従って、ニードルバルブ要素１８６中に充填回路を形成する代わりに、本実施の形態は、燃料を、ニードルキャビティと対照するものとしての燃料送出通路１８４から、スペーサ１８０中に形成した充填通路１８２を介して制御容積１７６へ供給する。あるいは、制御容積充填回路１８２を、スペーサ１８０と対向するノズルハウジング１７８の外側表面に形成してもよい。制御容積入口ポート１９０、制御容積出口ポート１９２及びニードルバルブ要素１８６の端部に形成するフロー制限バルブ１９４を含むこの実施の形態のフロー制限デバイス１８８は、先の実施の形態のフロー制限デバイスと類似している。ニードルバルブ要素１８６が開位置に移動して噴射し始めると、フロー制限バルブ１９４は制御容積出口ポート１９２及び制御容積入口ポート１９０を通じてフローを実質的にブロックして、図８の実施の形態に関して上述した利点を得る結果となる。
【００５９】
図８及び図９に示した両方の実施の形態では、図２に示すように、噴射事象の終了時の動作中に、噴射制御バルブ９８を作動停止して、バルブ要素１６４を、フローをドレイン回路１４０を通じてブロックする閉位置に移動させる。結果として、高圧燃料が制御容積充填回路１３８、１８２を介し制御容積１３６、１７６中へ流れると、制御容積１３６、１７６中の燃料圧力は直ちに増大する。従って、制御容積１３６及びキャビティ１０８中に存在する高圧燃料はニードルバルブ要素１１２に働いて燃料圧力を生成し、この燃料圧力がスプリング１１４のバイアス力との組み合わせでニードルバルブ要素１１２に対して反対方向に働く燃料圧力を克服し、これによって、ニードルバルブ要素１１２を閉じて、噴射を終了する。
【００６０】
図１３は、本発明の燃料システムの他の実施の形態を示し、これは図２に示した実施の形態の燃料インジェクタ２６を含み、エンジンのシリンダヘッド２００に取付けられている。この実施の形態では、高圧ポンプ２０２は、ポンプが半分のエンジンｒｐｍで回転する３突出カム（3-lobed cam)２０４により動作されること以外は、図２の高圧ポンプ１４に非常に似ている。カム２０４は、シリンダヘッド２００の一方の側部を通じて延びるポンプキャビディ２０８と連通するようにシリンダヘッド２００中に形成されたカムボア２０６中にとり付けられている。この構成により、シリンダヘッド２００の一方の側部に高圧ポンプ２０２を取り付けることが可能になる。この取付け構成は、エンジンの全体の高さを最小化しなくてはならない、又はヘッド２００の側部に十分な空間を得られる特定の用途に於いて特に有用である。
【００６１】
図１４は、３突出カム２１０が、エンジン中で、高圧ポンプ２１４を収容するシリンダヘッド２１２より下に位置する本発明の燃料システムを、パッケージする更に他の構成を開示する。高圧ポンプ２１４は、ヘッド２１２の頂部に取り付けられて、ヘッド２１２中に形成するポンプ取付けボア２１６を通じてエンジンカム２１０に延出する。
【００６２】
図１５は、燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブリ２２０をインジェクタ２２２から分離して形成する本燃料システムの代替の実施の形態である。この方法では、燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブリ２２０は、エンジン中の異なる遠隔位置、例えば、エンジンシリンダヘッド２２４の側部に、取り付けられるが、インジェクタは、頂部からヘッド２２４を通じて底部に垂直方向に延出するインジェクタ取付けボア２２６中に位置したままである。シリンダヘッド２２４は、より大きい部分２３２に開口する細長い部分２３０を含むボア２２８を含む。燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブリ２２０は、より大きい部分２３２及び細長い部分２３０中に延びる内部ハウジング２３４を含む。細長い部分２３０の内側端部は、インジェクタ２２２のインジェクタ本体に形成した相補的な凹部と係合する円錐面を含み流体的にシールしたジョイント部をつくる。高圧送出通路２３６は、高圧チャンバ７４から細長い部分２３０を介してインジェクタ本体中に形成する環状キャビティ２３８と連通するように延出する。環状キャビティ２３８は一方の端部でニードルキャビティ２４０と連通し、反対の端部で制御容積充填回路１３８と連通する。この実施の形態の動作は、図１、図２及び図８の主な実施の形態に関して上述した動作と同じである。図１５の実施の形態は、エンジンオーバーヘッド中で利用可能な空間が制限される用途において特に有利である。燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブリをインジェクタから分離することによって、この実施の形態では、より短いインジェクタの使用が可能になり、エンジンの高さを最小化することにより制限されるパッケージング制約を有する用途で、この燃料システムの使用が可能になる。
【００６３】
図１６は圧力燃料システムの更に他の実施の形態を示し、この実施の形態は燃料インジェクタ２４２が図１５に示した燃料インジェクタよりも著しく短く、またより重要なこととして、燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブリ２４４が燃料インジェクタ２４２に対してある角度で傾斜して位置すること以外は、図１５の実施の形態と同様である。より短いインジェクタを用いることによって、この実施の形態では、必要なエンジンオーバーヘッド空間を減らす。従って、エンジンのサイズの最小化及び／又は非常に多様なエンジンへの本発明のシステムの使用が可能になる。インジェクタ本体に抗する内部ハウジング２３４の力が、インジェクタ本体をその取付けボア２４６中に内方に移動させる傾向があるために、燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブリ２４４を燃料インジェクタ２４２に対して傾斜して位置することにより、この実施の形態では、燃料インジェクタ２４２をそのボア２４６中に固定してシールするように取り付けることを支援する。
【００６４】
また、図１６は、アクチュエータアセンブリ、即ち、噴射制御バルブ９８のソレノイド／コイルアセンブリ１６６を電源に接続する改良電気接続デバイスを提供する際の本発明の別の重要な態様を示す。電気接続デバイスは、参照番号２５０で概略的に示す配線接続ハーネスを含み、配線接続ハーネスが、点線２５３で表す導電性要素を覆う絶縁ジャケットから形成されるハーネス本体２５２を含む。更に、ハーネス本体２５２は第１コネクタ２５４を含み、この第１コネクタ２５４は、ハーネス本体２５２の一端部に形成され、噴射制御バルブ９８から延出するバルブコネクタ１４４と接続する。燃料インジェクタ２４２がインジェクタ取付けボア２４６中へ移動することによって、同時に、バルブコネクタ１４４とハーネス本体２５２の第１コネクタ２５４とを接続させるように、ハーネス本体２５２は、シリンダヘッドの頂部面のインジェクタ取付けボア２４６に対して決められた所定位置に固定的に接続される又は取付けられる。燃料インジェクタ２４２がインジェクタ取付けボア２４６中の最も内側の(innermost) 位置に完全に固定されると、バルブコネクタ１４４と第１コネクタ２５４との確実な電気的接続が完了する。従って、噴射制御バルブ９８を電源に接続する追加のステップを必要とせずに、配線接続ハーネス２５２は、燃料インジェクタ２４２をインジェクタ取付けボア２４６中に挿入して固定するという単一のステップだけを必要とすることによって、燃料インジェクタ２４２の取り付け及び接続方法を簡素化する。従来技術の燃料インジェクタの従来の取付け法は、燃料インジェクタ２４２の取り外し及び再取付けの各々の間に、バルブコネクタ１４４を物理的に電気プラグから外したりそれに再接続するために取付け人員を必要とした。従って、本発明の配線接続ハーネス２５０は、燃料インジェクタ２４２の取付け及び取り外し行程を有利に簡素化する。更にまた、ハーネス本体２５２は、燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブリ２４４から延出する変位センサコネクタ２５８と係合するように位置する第２コネクタ２５６を含む。また、変位センサコネクタ２５８は導電性要素を囲む外側絶縁ジャケットを含む。導電性要素は、上述した特性表示情報を提供するプランジャ位置感知デバイス１４６に接続されている。第２コネクタ２５６は、ボア２２８に対して位置決めされており、この場合、図１６に示すように、燃料インテンシフィケーションプランジャアセンブリ２４４がボア２２８内の固定位置へ移動することにより、同時に変位センサコネクタ２５８が第２コネクタ２５６と係合するようになって、確実な電気接続を提供する。また、配線接続ハーネス２５０は、本発明の全実施の形態、又はエンジンに取り付ける電気動作デバイスを含むあらゆる他の燃料送出デバイスと共に使用可能であることも理解されよう。
【００６５】
図１７は代わりの実施の形態を示し、この実施の形態は、図２に示した主な実施の形態と同じ噴射アクチュエータモジュール５８、ノズルモジュール６０及びリテーナ１０６を有するユニットインジェクタ２６０を含む。しかし、ユニットインジェクタ２６０は、カム（図示せず）によって従来の押し棒２６４、ロッカアームアセンブリ２６６及びリンクアセンブリ２６８で駆動されるインジェクタプランジャ２６２を含んでいる。インジェクタプランジャ２６２はプランジャボア２７０中に位置し、プランジャボアは噴射アクチュエータモジュール５８と当接して取り付けられるインジェクタバレル２７２中に形成されている。ボア２７０の内側端部に形成する高圧チャンバ２７４に、バレル２７２中に形成する共通通路２７６を通じて低圧供給燃料を供給する。ソレノイドコイルアセンブリ２８０を含むソレノイド作動圧力制御バルブ２７８を、高圧噴射事象を定義ように位置して、送出通路２７６を通じて供給燃料のフローを制御する。６シリンダエンジンで使用する場合、カム（図示せず）により、図１及び図２に示した実施の形態のポンププランジャ３４の行程と同様の約１２０°のクランク角の加圧行程を通じて、インジェクタプランジャ２６２が往復運動するようになる。同様に、噴射制御バルブ９８が各ポンピング事象中に動作して、上述したように噴射事象を起こす。このユニットインジェクタの実施の形態は、コンパクトな設計を有し、噴射事象の発生から独立して、加圧ポンピング事象を効果的に起こすことができる簡便なニードル制御ユニットインジェクタを提供するの特に有利である。圧力制御バルブ２７８用に、噴射制御バルブ９８のアクチュエータコイルアセンブリとは別のコイルアセンブリ２８０を用いることよって、圧力制御バルブ２７８により起こるポンピング事象中の任意の時に、コイルアセンブリ２８０の作動(energization)を考慮せずに、ユニットインジェクタ２６０が噴射制御バルブ９８を動作することを可能にする。この特徴は、同一のアクチュエータ又はコイルアセンブリを使用して圧力制御バルブと噴射制御バルブとの両方を動作する従来技術のニードル制御ユニットインジェクタに対する改良である。
【００６６】
本発明のニードル制御燃料システムは、圧縮点火内燃機関に於いて最も有用であるが、あらゆる乗物( ビヒクル) のあらゆる燃焼エンジン、又は正確で効率的で信頼できる圧力生成、噴射タイミング及び噴射計量が必須の工業装置で使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のニードル制御共通レール燃料システムの好適な実施の形態の概略図である。
【図２】図２は、図１のニードル制御共通レール燃料システムで使用される閉止ノズルインジェクタの断面図と、高圧ポンプの部分的な断面図である。
【図３】図３は、図１の燃料システムで使用される閉止ノズルインジェクタの第２の実施の形態の断面図である。
【図４】図４は、クランク角に対して本発明のシステムの高圧力ポンプにより周期的に生成することができる可変行程及び圧力を示すグラフである。
【図５】図５は、各共通レール／インジェクタの組と関係する高圧ポンプによって作成される周期的に生成されるポンピング事象を示す図である。
【図６】図６は、噴射がなく、エネルギー損失がない場合に周期的な圧力生成／ポンピング事象によってクランク角に対して作成される駆動トルクを示すグラフである。
【図７】図７は、従来技術のユニットインジェクタ、圧力リリーフバルブを備える共通レールを有する従来技術の燃料システム、及び本発明のニードル制御共通レール燃料システムによって作成される各駆動トルクの比較を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明のデュアルポートクロージング特性を示す図２及び図３のインジェクタの拡大部分断面図である。
【図９】図９は、本発明で使用し、本発明のデュアルポートクロージング特性の第２の実施の形態を含むインジェクタの拡大部分断面図である。
【図１０】図１０は、従来のニードル制御噴射インジェクタの噴射事象中に、制御体積と関係する入口及び出口ポートを閉じない様々な燃料圧力及び量を示すグラフである。
【図１１】図１１は、噴射事象中に、ニドール制御体積出口ポートだけを閉じる従来技術のインジェクタにより作成される様々な燃料圧力及び量を示すグラフである。
【図１２】図１２は、噴射事象中に、制御体積の入口及び出口の両ポートを実質的に閉じる本発明のフロー制限デバイスを有する本発明のインジェクタにより作成される様々な燃料圧力及び量を示すグラフである。
【図１３】本発明のシステムの他の実施の形態でシリンダヘッドの側部に取付けられ、ヘッドに位置するカムによって動作される高圧ポンプを有する変更パッケージング構成を示す。
【図１４】本発明の更に他の実施の形態で、シリンダヘッド中に垂直方向に取付けられた高圧ポンプを有する他のパッケージングバリエーションを示す。
【図１５】ニードル制御インジェクタと、シリンダヘッドの別個の取付けボアに取り付けられる別個のインテンシフィケーションプランジャアセンブリとを含む本発明の更に他の実施の形態である。
【図１６】ニードル制御インジェクタ、別個のインテンシフィケーションプランジャアセンブリ、及び取付け中にインジェクタとインテンシフィケーションプランジャアセンブリとの同時電気接続を可能にするための配線接続ハーネスを含む本発明の代替の実施の形態を示す。
【図１７】図１７は、シリンダヘッド取付けボア内に位置する本発明の代替の実施の形態のユニットインジェクタの断面図である。
【符号の説明】
１０    ニードル制御共通レール燃料システム
１８    第１インジェクタ組
１４    第１高圧ポンプ
１６    第２高圧ポンプ
２０    第１共通レール
２２    第２インジェクタ組
２４    第２共通レール
２６    燃料インジェクタ
３０    カム
４２    ポンプチャンバ
４６    ポンプ制御バレル要素
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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