(57)【要約】【課題】ポンプが燃料を移動させないときにはポンプを機械的力から切断し、ポンプ部品の摩耗を防止する。【解決手段】ポンピングシステムは、ポンプ２０２、機械的接続装置２０４及びカムシャフト２０６を有する。ポンプは、燃料をエンジン内へ移動させる。機械的接続装置はポンプに連結されている。カムシャフトは機械的接続装置に連結されている。カムシャフトは、このカムシャフトを貫通して延びる軸線を有し、この軸線を中心に回転する。カムシャフトの回転は、機械的接続装置を係合させ、回転によって発生した機械的力を機械的接続装置へ伝達するために有効である。燃料がポンプによって移動させられるときには、機械的力が燃料ポンプへ伝達されかつ燃料ポンプを作動させるように、機械的接続装置は係合させられる。機械的力を燃料ポンプへ伝達させずかつ燃料ポンプの作動を阻止するために、機械的接続装置は解除される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両において使用するためのポンピングシステムであって、
燃料をエンジン内へ移動させるために有効なポンプと、
該ポンプに接続された機械的接続装置と、
該機械的接続装置に接続されたカムシャフトであって、該カムシャフトは、該カムシャフトを貫通して延びる軸線を有し、前記カムシャフトは、前記軸線を中心に回転し、前記カムシャフトの回転は、前記機械的接続装置を係合させ、回転によって発生した機械的力を前記機械的接続装置へ伝達するために有効である、カムシャフトと、を備え、
燃料が前記ポンプによって移動させられるべきときには、前記機械的力を燃料ポンプへ伝達させかつ該燃料ポンプを作動させるように、前記機械的接続装置は係合させられ、前記機械的力を前記燃料ポンプへ伝達させずかつ該燃料ポンプの作動を阻止するために、前記機械的接続装置は解除されることを特徴とする、車両において使用するためのポンピングシステム。
【請求項２】
前記機械的接続装置は、タペットを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記タペットは、前記燃料ポンプに接続されたばねを有する、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記タペットは、前記カムシャフトに選択的に接続される回転ホイールを含む、請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記タペットはキャビティを有し、該キャビティは選択的にオイルが充填され、前記キャビティ内のオイルの配置は、前記ばねと回転ホイールとの間の機械的接続を提供しかつ前記タペットを介して前記燃料ポンプへの前記機械的力の伝達を可能にするために有効である、請求項３記載のシステム。
【請求項６】
前記カムシャフトは、前記回転ホイールに係合する突出部を有する、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
さらに制御装置を備え、該制御装置は、前記タペット内へのオイルの選択的な流入を許容するためにソレノイドを係合させる、請求項５記載のシステム。
【請求項８】
車両において燃料ポンプを制御する方法であって、
燃料ポンプを使用してエンジン内へ燃料を移動させ、
該ポンプに接続された機械的接続装置を備え、
該機械的接続装置に接続されたカムシャフトであって、該カムシャフトは、該カムシャフトを貫通して延びる軸線を有し、前記カムシャフトは、前記軸線を中心に回転し、前記カムシャフトの回転は、前記機械的接続装置を係合させかつ回転によって発生した機械的力を前記機械的接続装置へ伝達するために有効である、カムシャフトを回転させ、
燃料がポンプによって移動させられるときには、前記機械的力を前記燃料ポンプへ伝達させかつ該燃料ポンプを作動させるように、前記機械的接続装置を係合させ、前記機械的力を前記燃料ポンプへ伝達させずかつ前記燃料ポンプの作動を阻止するために、前記機械的接続装置を解除することを特徴とする、車両において燃料ポンプを制御する方法。
【請求項９】
前記機械的接続装置は、タペットを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記タペットはばねを有し、前記方法はさらに、前記ばねを前記燃料ポンプに接続することを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記タペットは回転ホイールを有し、前記方法はさらに、前記回転ホイールを前記カムシャフトに選択的に接続することを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記タペットはキャビティを有し、前記方法はさらに、前記キャビティを選択的にオイルで充填することを含み、前記キャビティ内のオイルの配置は、ばねと回転ホイールとの間の機械的結合を提供しかつ前記タペットを介して燃料ポンプへの機械的力の伝達を可能にするために有効である、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記カムシャフトは突出部を有し、前記方法はさらに、前記突出部を前記回転ホイールに係合させることを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記タペット内へのオイルの選択的流入を許容するためにソレノイドを係合させることをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ポンプ、特に様々な用途におけるポンプの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ポンプは様々な用途において使用される。車両では、燃料を車両タンク（又はその他の貯蔵領域）からエンジン（又はその他の送り先）へ移動させるために燃料ポンプが使用され、エンジンにおいて燃料が点火され、エンジンを作動させる（又はその他の用途に使用される）。車両において実現される１つの特定の用途では、燃料をエンジンの燃料噴射系統へ移動させるために車両において高圧ポンプが使用される。
【０００３】
マルチレベル又はマルチフューエルシステムエンジンの場合、現在の高圧燃料ポンプが利用され、これらのポンプが連続的に作動する。すなわち、ポンプは、燃料がポンプを通流しているか、燃料がポンプを通流していないかにかかわらず作動させられる。望ましくないことに、燃料が通流せずにポンプが作動させられると、ポンプの可動の構成部分の摩耗と、高温への接触が生じ、これはポンプの故障につながるおそれがある。換言すれば、燃料噴射系統へ圧力を提供するためにポンプが使用されていなくとも、エンジン作動中はポンプが作動し続ける。
【０００４】
幾つかの現在のアプローチは、ポンプ構成部材に潤滑を提供するためにポンプに僅かな流体を配置する。しかしながら、これらのアプローチは貴重なエネルギを浪費し、その他にも、実現するためには複雑、非効率及び／又は高コストである。
【０００５】
その結果、現在のアプローチは、これらの問題を解決していない又は独自の制限を有している。その結果、現在のアプローチからユーザの不満が生じている。
【０００６】
開示のより完全な理解のために、以下の詳細な説明及び添付図面を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の様々な実施の形態による燃料ポンプの制御用のシステムのブロック図である。
【図２】本発明の様々な実施の形態による燃料ポンプの制御用のシステムのブロック図である。
【図３Ａ】本発明の様々な実施の形態による、タペットが解除された、燃料ポンプの制御システムのための制御システムのブロック図である。
【図３Ｂ】本発明の様々な実施の形態による、タペットが係合させられた、燃料ポンプの制御システムのための制御システムのブロック図である。
【図４】本発明の様々な態様による、ポンプを制御するためのアプローチの一例を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
当然のことながら、図面における複数の要素は、単純にかつ明瞭に示されている。さらに、当然のことながら、動作及び／又はステップは、それらがなされる特定の順序で説明又は表示され得るが、当然のことながら、順序に関するこのような特定性は実際には要求されるわけではない。当然のことながら、本明細書で使用される用語及び表現は、それ以外の特定の意味が本明細書において定義される場合を除き、対応するそれぞれの照会及び研究の分野に関するこのような用語及び表現に合致するような通常の意味を有する。
【０００９】
詳細な説明
ポンプの動きを機械的に停止若しくはストップさせ、ポンプの増大した摩耗及び故障を防止するために、切換え可能な機械的接続装置（例えばタペット）が使用される。このアプローチは、ポンプがサイクルを行ってはいるが、アクティブではないときにポンプにおける摩擦の寄生損を除去し、加えて燃費の利益を提供する。
【００１０】
これらの実施の形態の多くでは、ポンプは、切換え可能なタペットエレメント又は切換えローラタペットなどの切換え可能な機械的接続装置を介して、カムシャフトによって駆動される。幾つかの例においては、タペットが使用される場合、タペットは、オン／オフソレノイド（それ自体は制御装置によって制御される）によって制御される油圧を用いることによって機械的に係合又は解除させることができる。タペットが係合させられているとき、ポンプは、回転するカムシャフトによって駆動され、これは、通常運転中（すなわち燃料をエンジン内へ噴射することが望まれるとき）に生じる。
【００１１】
タペットが解除されているとき、ポンプは駆動されないが、機械的にアイドリング状態にある（すなわちポンプの可動部分は動いていない）。ポンプが駆動されないとき、ポンプ及びその内部構成部品は動いていないので、ポンプにおいて有害な摩擦は生じない。これは、噴射システムが完全に作動停止させられている間、ポンプが、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）、ポートインジェクションガソリン及び液化石油ガス（ＬＰＧ）などの代替的燃料システムにおいて作動することを可能にする。これは、同じポンプが、複数の異なる用途及びシステムに関して利用されることを可能にするという付加的な利点を有する。なぜならば、低圧ガソリン循環を行う特定のポンプが必要とされないからである。
【００１２】
これらの実施の形態の多くでは、ポンピングシステム又は装置は、ポンプ、機械的接続装置及びカムシャフトを有する。ポンプは、燃料をエンジン内へ移動させるために有効である。機械的接続装置はポンプに接続されている。カムシャフトは機械的接続装置に接続される。カムシャフトは、このカムシャフトを貫通して延びる軸線を有し、この軸線を中心に回転する。カムシャフトの回転は、機械的接続装置を係合させ、回転によって発生した機械的力を機械的接続装置へ伝達するために有効である。機械的接続装置は、燃料をポンプによって移動させようとするときに機械的力が燃料ポンプへ伝達され、燃料ポンプを作動させるように係合させられる。機械的接続装置は、機械的力を燃料ポンプへ伝達させず、燃料ポンプの作動を阻止するように解除させられる。
【００１３】
幾つかの態様では、機械的接続装置はタペットを含む。幾つかの例では、タペットは、燃料ポンプに接続されたばねを有する。他の例では、タペットは、カムシャフトに選択的に接続される回転ホイールを含む。
【００１４】
さらに別の例では、タペットはキャビティを有し、キャビティにオイルが選択的に充填される。キャビティ内のオイルの配置は、ばねと回転ホイールとの間の機械的接続を提供するために有効であり、タペットを介して燃料ポンプへの機械的力の伝達を可能にする。
【００１５】
他の例では、カムシャフトは、回転ホイールに係合する突出部を有する。他の態様では、システムはさらに制御装置を備え、制御装置は、タペット内へのオイルの選択的な流入を許容するためにソレノイドを係合させる。
【００１６】
ここで図１を参照して、ポンプ制御システム１００の一例を説明する。このシステムは、ポンプ１０２、切換え可能な接続装置１０４、カムシャフト１０６及び制御モジュール１０８を有する。
【００１７】
ポンプ１０２は、１つの態様では、高圧燃料ポンプである。この例では、ポンプ１０２は、燃料をタンク（又はその他の貯蔵装置）からエンジンの燃料噴射装置１１０へ移動させる。ポンプ１０２は、可動なピストンを有してよい。ピストンは、燃料を燃料タンクから燃料噴射装置内へ移動させるための圧力を発生する。当然のことながら、本明細書に示された例は、エンジンによって使用するための燃料を移動させるポンプに関するが、これらのアプローチは、これらの用途に限定されるものではなく、他の用途で使用することもできる。
【００１８】
切換え可能な接続装置１０４は、ポンプ１０２、制御モジュール１０８及びカムシャフト１０６に接続されている。カムシャフト１０６は回転し、この機械的力は切換え可能な接続装置１０４へ伝達される。カムシャフト１０６は、車両によって利用される典型的なカムシャフトである。
【００１９】
切換え可能な接続装置１０４は、カムシャフト１０６とポンプ１０２との間の力伝達を接続又は切断するあらゆる装置である。一例では、切換え可能な接続装置１０４はタペットである。他の例も可能である。切換え可能な接続装置として使用されるタペットの例は、本明細書の他のところで説明される。“タペット”とは、本明細書で使用される場合には、機構内の幾つかの他の構成部分へ直線運動を付与する装置、部分、デバイス、突出部又はエレメントを意味する。
【００２０】
制御モジュール１０８は、切換え可能な接続装置１０４の作動を制御する。燃料が噴射装置１１０によって必要とされるとき、制御モジュールは、切換え可能な接続装置１０４を作動させ、カムシャフト１０６及びポンプ１０２からの機械的力の伝達を許容する。噴射システム１１０がもはや燃料を必要としないときには、制御モジュール１０８は切換え可能な接続装置１０４を解除し、機械的力がカムシャフト１０６及びポンプ１０２から伝達されるのを阻止する。その結果、ポンプが駆動されていないとき、ポンプ及びその内部構成部品は動いていないので、ポンプにおいて有害な摩擦は生じない。
【００２１】
ここで図２を参照して、ポンプ用の制御システムの一例を説明する。このシステムは、ポンプ２０２、切換え可能な接続装置２０４（この場合はタペットである）、カムシャフト２０６（突出部２０７を備える）及び制御モジュール２０８を有する。
【００２２】
ポンプ２０２は、１つの態様では、高圧燃料ポンプである。この例では、ポンプ２０２は、燃料をタンクからエンジンの燃料噴射装置へ移動させる。ポンプ２０２は、可動なピストンを有してよい。ピストンは、燃料を燃料タンクから燃料噴射装置内へ移動させるための圧力を発生する。
【００２３】
切換え可能な接続装置２０４は、ばね２０３を介してポンプ２０２に接続されている。制御モジュール２０８は、切換え可能な接続装置２０４内へのオイル２０９の流れを制御する。切換え可能な接続装置２０４は、カムシャフト２０６にも連結されている。カムシャフト２０６は回転し、切換え可能な接続装置２０４におけるホイール２３０を回転させる。これは、突出部２０７がカムシャフト２０６の回転軸の回転軸線を中心に回転し、突出部がホイール２３０に衝突するときに生じる。
【００２４】
切換え可能な接続装置２０４におけるオイルにより、シリンダ２３２が移動し、ばね２０３を移動させ、ばね２０３は、ポンプ２０２を移動させる。これにより、機械的力は、切換え可能な接続装置２０４を介してカムシャフト２０６からポンプ２０２へ伝達される。
【００２５】
制御モジュール２０８は、切換え可能な接続装置２０４の作動を制御する。燃料が噴射装置１１０によって必要とされるとき、制御モジュール２０８は、切換え可能な接続装置２０４内へオイルをポンピングすることによって、切換え可能な接続装置２０４を作動させ、カムシャフト２０６及びポンプ２０２からの機械的力の伝達を許容する。噴射システムがもはや燃料を必要としないときには、制御モジュール２０８は切換え可能な接続装置２０４を解除し（例えばオイルを排出することによって）、機械的力がカムシャフト２０６及びポンプ２０２から伝達されるのを阻止する。その結果、ポンプ２０２が駆動されていないとき、ポンプ及びその内部構成部品は移動していないので、ポンプにおいて有害な摩擦は生じない。
【００２６】
ここで図３Ａ及び図３Ｂを参照して、タペット３００の一例を説明する。タペットは、外側ハウジング３０２、ばね３０４、及び開口又はキャビティ３０８を有する。開口又はキャビティ３０８には制御モジュールによって油圧３０６が加えられる。タペット３００は、ホイール３１４に接続されたシリンダ３１０を有する。ホイールは、突出部３１５を有するカムシャフト３１６に接続されている。
【００２７】
燃料が噴射装置１１０によって必要とされるとき、制御モジュールは、オイル３０６をタペット内へポンピングすることによってタペットを作動させ、カムシャフト３１６及びポンプからの機械的力の伝達を許容する。噴射システム１１０がもはや燃料を必要としない（若しくはポンプがもはや作動する必要がない）ときには、制御モジュールはタペットを解除し、機械的力がカムシャフト３１６及びポンプから伝達されるのを阻止する。その結果、燃料が移動させられないときにはポンプは駆動されず、これらの作動モードの間、ポンプ及びその内部構成部品は動いていないので、ポンプにおいて有害な摩擦は生じない。
【００２８】
タペット内にオイル３０６がある状態で、カムシャフトは、矢印３２０によって示された方向へ回転する。これは、ホイール３１４を矢印３２２によって示された方向へ回転させる。これは、シリンダ３１０を移動させ、ばね３０４を移動させ、ポンプにおけるピストンを移動させる。これにより、機械的力はカムシャフト３１６からポンプへ伝達される。オイル３０６は、機械的力の接続を許容する。オイル３０６が除去されると（例えば排出することによって）、カムシャフト３１６とポンプとの間の機械的連結はもはや不可能である。
【００２９】
ここで図４を参照して、接続及び解除システムの作動の一例を説明する。ステップ４０２において、燃料を燃料タンクからエンジンの燃料噴射装置内へ選択的に移動させることが決定される。ステップ４０４において、カムシャフトが回転させられる。ステップ４０６において、燃料ポンプが係合させられるか又は切断されるかが決定される。
【００３０】
燃料ポンプが係合させられるならば（例えば燃料が噴射システムにおいて必要であるならば）、ステップ４０８において、機械的接続装置が係合させられ、カムシャフトとポンプとの間の力の伝達を許容する。これにより、燃料はポンプによって燃料噴射装置内へポンピングされる。
【００３１】
燃料ポンプが係合させられないならば（例えば燃料が噴射システムにおいて不要であるならば）、ステップ４１０において、機械的接続装置が解除され、カムシャフトとポンプとの間の力の伝達を阻止する。これは、燃料がポンプによって燃料噴射装置内へポンピングされるのを阻止する。
【００３２】
当然のことながら、本明細書に記載された制御装置のいずれも、これらの装置の様々な機能及び作動を実施するために計算装置を使用してよい。ハードウェア構造の観点から、このような計算装置は、ローカルインターフェースを介して通信可能に接続された、プロセッサ、メモリ、１つ又は複数の入力及び／又は出力（Ｉ／Ｏ）装置インターフェースを含むことができるが、これらに限定されない。ローカルインターフェースは、例えば１つ又は複数のバス及び／又はその他の有線又は無線接続を含むことができるが、これらに限定されない。プロセッサは、ソフトウェア、特にメモリに記憶されたソフトウェアを実行するためのハードウェア装置であってよい。プロセッサは、カスタムメイド又は市販のプロセッサ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、計算装置に関連した複数のプロセッサのうちの補助的なプロセッサ、半導体ベースのマイクロプロセッサ（マイクロチップ又はチップセットの形式）又は概してソフトウェア命令を実行するためのあらゆる装置であることができる。
【００３３】
本明細書に記載されたメモリ装置は、揮発性メモリ素子（例えばダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、シンクロナスダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）などの）ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は不揮発性メモリ素子（例えば読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードドライブ、テープ、ＣＤ−ＲＯＭなど）のいずれか１つ又はそれらの組合せを含むことができる。さらに、メモリは、電子式、磁気式、光学式、及び／又はその他の方式の記憶媒体を有してよい。メモリは、ディストリビューテッド・アーキテクチャを有することもでき、ここでは、様々な構成要素が互いに遠隔に配置されているが、プロセッサによってアクセスすることができる。
【００３４】
本明細書に記載されたメモリ装置のいずれかにおけるソフトウェアは、１つ又は複数の別個のプログラムを有してよく、そのそれぞれは、本明細書に記載された機能を実行するための実行可能な命令のオーダされたリストを含む。ソースプログラムとして構成されている場合、プログラムは、メモリ内に含まれても含まれなくてもよいコンパイラ、アセンブラ、インタープリタ又は同様のものによって翻訳される。
【００３５】
当然のことながら、制御装置によって実行されるアプローチのいずれも、コンピュータ媒体（例えば上述のようなコンピュータメモリ）に記憶されたコンピュータ命令を利用することができ、これらの命令は、マイクロプロセッサなどの処理装置において実行することができる。しかしながら、これらのアプローチは、電子ハードウェア及び／又はソフトウェアのあらゆる組合せとして実行することができる。
【００３６】
発明を実施するための、発明者たちに公知の最良の態様を含む、本発明の好適な実施の形態が本明細書に説明されている。当然のことながら、例示された実施の形態は例示でしかなく、発明の範囲を制限するものと解すべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【外国語明細書】
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