(57)【要約】  本発明は、内燃機関用の燃料供給システム（１）の動作方法に関しており、前記燃料供給システム（１）は、高圧ポンプ（３）と圧力制限弁（５）と流体蓄圧器（７）とを備え、前記高圧ポンプ（３）の吐出側は、前記圧力制限弁（５）および前記流体蓄圧器（７）と流体結合されており、前記内燃機関が非活動化状態に切り換えられる場合に、前記高圧ポンプ（３）は、当該高圧ポンプ（３）の吐出側で圧力が高められて、前記圧力制限弁（５）を開くように駆動制御される。
2017510743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の燃料供給システム（１）の動作方法であって、
前記燃料供給システム（１）は、
高圧ポンプ（３）と、
圧力制限弁（５）と、
流体蓄圧器（７）とを備え、
前記高圧ポンプ（３）の吐出側は、前記圧力制限弁（５）および前記流体蓄圧器（７）と流体結合されており、
前記内燃機関が非活動化状態に切り換えられる場合に、前記高圧ポンプ（３）は、当該高圧ポンプ（３）の吐出側で圧力が高められて、前記圧力制限弁（５）を開くように駆動制御されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記圧力制限弁（５）は、直接作用型の安全弁として構成される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記圧力制限弁（５）の吐出側は、前記燃料供給システム（１）の低圧領域と流体結合され、前記圧力制限弁（５）の吸入側は前記高圧ポンプ（３）に流体結合される、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記圧力制限弁（５）の吐出側は、前記高圧ポンプ（３）のストロークチャンバと流体結合される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記圧力制限弁（５）の所定の開放閾値は、前記燃料供給システム（１）の所定の定格圧力を５０乃至９０バールの間の値だけ上回る値である、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記燃料供給システム（１）の所定の定格圧力は、前記高圧ポンプ（３）の出力側で２００乃至３５０バールの間の値である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記圧力制限弁（５）の所定の閉鎖閾値は、５０乃至１５０バールの間の値であって、特に１００バールである、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記燃料供給システム（１）は、高圧センサ（３１）を備えており、該高圧センサの測定信号は、前記高圧ポンプ（３）の吐出側圧力に対する代表値であり、前記高圧ポンプ（３）の駆動制御は、前記高圧センサ（３１）の前記測定信号に依存して終了する、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８いずれか１項記載の方法を実施するように構成されていることを特徴とする、燃料供給システム（１）の動作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の燃料供給システムの動作方法並びに対応する装置に関している。
【０００２】
内燃機関は多くの場合、高いトルクを発生するように設計されており、この高いトルクには大量の噴射量が必要である。一方、内燃機関からの許容される汚染物質の排出に関する法的規制は、汚染物質の排出量を低減させる様々な対策の実行を要求する。エンジン内部からの汚染物質排出量を削減する１つの試みは、所要燃料の噴射圧を高めることである。但しより高い噴射圧は、少なくともシステムの高圧領域内のより高い総圧も引き起こす。それ故に、システムの高圧ガイド要素は、より高い総圧に適合化させなければならない。
【０００３】
本発明の課題は、内燃機関のための燃料供給システムの効率的な動作を可能にさせ、その安価な製造も可能にさせる、方法並びに対応する装置を提供することである。
【０００４】
この課題は、独立請求項の特徴部分に記載された本発明によって解決される。本発明の好ましい改善例は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明の第１の態様は、内燃機関用の燃料供給システムの動作方法によって特徴付けられる。この燃料供給システムは、高圧ポンプと、圧力制限弁と、流体蓄圧器とを備えている。
【０００６】
この高圧ポンプの吐出側は、圧力制限弁と流体技術的な結合（以下単に「流体結合」とも称する）がなされている。さらにこの高圧ポンプの吐出側は、流体高圧蓄積器と流体結合されている。
【０００７】
内燃機関が非活動化状態に切り換えられた場合には、高圧ポンプは、当該高圧ポンプの吐出側で、圧力が高められて圧力制限弁を開くように駆動制御される。
【０００８】
内燃機関が非活動化状態に置かれている場合に、燃料供給システムの燃料漏れは、高圧ポンプの吐出側圧力に依存する。圧力制限弁を介した圧力の低減、例えば燃料の再循環による圧力の低減は、燃料供給システムのローエミッションモードに役立つ。
【０００９】
さらに例えば、燃料供給システムの噴射弁の閉鎖密閉度への要求を低く抑えることも可能である。安全上の理由から絶対に必要とされる圧力制限弁の利用により、付加的な減圧弁を組み込む必要性から開放されるため、このことは特に安価な燃料供給システムの製造に貢献する。圧力制限弁は、吸入側と吐出側との間の特に所定の開放閾値を上回る圧力差の結果として開放される。圧力制限弁が開放されている場合には、高圧ポンプの吐出側圧力が圧力制限弁を介して低下する。
【００１０】
この関係において、圧力制限弁は特に大きなヒステリシスを有しており、圧力制限弁の所定の閉鎖閾値は所定の開放閾値よりも実質的に低い。
【００１１】
内燃機関が非活動化状態に切り替わると、特に燃料のさらなる調量が終了する。高圧ポンプは、燃料のさらなる調量の終了後に、吐出側の圧力をさらに高めるように動作する。
【００１２】
例えば高圧ポンプは、吸入弁を有している。特に高圧ポンプの駆動制御は、特に高圧ポンプのポンプ作用と関連して吸入弁の駆動制御によって可能となる。
【００１３】
高圧ポンプと、圧力制限弁並びに流体蓄圧器との流体結合は、特に油圧結合によるものである。そのため高圧ポンプの吐出側領域は、高圧領域とも称される。
【００１４】
第１の態様による好ましい実施形態によれば、圧力制限弁は、直接作用型の安全弁として構成される。
【００１５】
このことは、特にディーゼル燃料供給システムに用いられる圧力制限弁に関して、燃料供給システムの特に安価な製造に貢献する。
【００１６】
圧力制限弁は、例えばばね負荷された安全弁として構成されている。
【００１７】
圧力制限弁は、特にチェックバルブであってもよい。
【００１８】
第１の態様の別の有利な実施形態によれば、圧力制限弁の吐出側は、燃料供給システムの低圧領域と流体結合され、さらにその吸入側は高圧ポンプに流体結合されている。
【００１９】
低圧領域での燃料の再循環による、圧力制限弁を介した圧力の低減は、燃料供給システムの噴射弁による燃料漏れを僅かに抑えることにも役立つ。
【００２０】
圧力制限弁の吐出側と低圧領域との流体結合は、高圧ポンプのポンプ作用が例えば高圧ポンプ吸入弁の欠陥に基づき制限できなくなったような場合でも、高圧ポンプ吐出側の最大圧力を制限することに役立つ。特にこのケースの最大圧力は、圧力制限弁と高圧ポンプのストロークチャンバとの流体結合の場合よりも低い。
【００２１】
第１の態様の別の好ましい実施形態によれば、圧力制限弁の吐出側は、高圧ポンプのストロークチャンバと流体結合される。
【００２２】
ストロークチャンバへの燃料の再循環による圧力制限弁を介した圧力の低下は、燃料供給システムの噴射弁による燃料漏れを僅かに抑えるのに役立つ。
【００２３】
圧力制限弁とストロークチャンバとの流体結合は、さらに圧力制限弁の所定の開放閾値が低く抑えられることに役立つ。そのため特に高圧ポンプの吐出側の最大圧力は、燃料供給システムの通常動作中において、圧力制限弁と低圧領域の流体結合の場合よりも低くなる。
【００２４】
圧力制限弁は、高圧ポンプの吐出側圧力と、高圧ポンプのストロークチャンバ内の圧力との間の圧力差が所定の開放閾値を上回った場合に、開くように構成されている。このことは、例えば高圧ポンプの吸入フェーズにおいてのみ当て嵌まる。そのため、圧力制限弁を開くことができる期間は、圧力制限弁が低圧領域と流体結合している場合よりも短い。その結果として、圧力制限弁の所定の開放閾値は、例えば圧力制限弁が低圧領域と流体結合している場合よりも低く設計される。
【００２５】
第１の態様の別の好ましい実施形態によれば、圧力制限弁の所定の開放閾値は、燃料供給システムの所定の定格圧力を５０乃至９０バールの間の値だけ上回る値である。
【００２６】
この種の開放閾値は、最大圧力を制限するのに役立つ。そのため高圧ポンプの吐出側の１つ以上の構成要素の耐圧性への要求を低く抑えることができるようになる。特に所定の開放閾値は、この場合次のように設計される。すなわち圧力制限弁が、所定の定格圧力を極端に上回った場合にのみ開くように設計される。それにより圧力制限弁は、それによって限られる開放の数に基づいて安価に製造できるようになる。
【００２７】
特に所定の開放閾値は、圧力制限弁と高圧ポンプのストロークチャンバとが流体結合されている場合には５０乃至７０バールの間である。特に所定の開放閾値は、圧力制限弁と低圧領域とが流体結合されている場合には７０乃至９０バールの間である。
【００２８】
第１の態様のさらに別の好ましい実施形態によれば、高圧ポンプ吐出側での燃料供給システムの所定の定格圧力は、２００乃至３５０バールの間である。
【００２９】
このことは、内燃機関のローエミッションモードに貢献する。
【００３０】
第１の態様のさらに別の好ましい実施形態によれば、圧力制限弁の所定の閉鎖閾値は、５０乃至１５０バールの間であり、特に１００バールである。
【００３１】
この種の閉鎖閾値は、高圧ポンプ吐出側の圧力低下を制限することに役立ち、それにより、内燃機関が運転を開始するときの圧力が特に十分となる。特にこの所定の閉鎖閾値は、所定の開放閾値よりも実質的に低く、そのため圧力の減圧が可能になる。
【００３２】
第１の態様のさらに別の好ましい実施形態によれば、燃料供給システムは、高圧センサを備え、該高圧センサの測定信号は、高圧ポンプの吐出側圧力に対する代表値を表す。この高圧センサの測定信号に依存して、高圧ポンプの駆動制御が終了される。
【００３３】
このことは、高圧ポンプのポンプ作用の早期終了を許容する。そのため好ましくは、圧力を迅速に減圧することや燃料漏れを特に僅かに抑えることに役立っている。さらにそれによって、高圧ポンプの不要な駆動制御が回避され、これによって燃料供給システムの効率的な動作にも貢献している。
【００３４】
高圧ポンプの駆動制御は、測定信号が所定の開放閾値の超過を表している場合に特に終了される。
【００３５】
本発明の第２の態様による、燃料供給システムの動作装置は、第１の態様による方法を実施するように構成されていることを特徴としている。
【００３６】
以下では本発明の実施形態を、概略図に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】内燃機関用の燃料供給システムの第１の実施形態を示した図
【図２】内燃機関用の燃料供給システムの第２の実施形態を示した図
【図３】図１および図２による燃料供給システムを動作させるためのフローチャート
【図４】図１および図２による燃料供給システムの圧力制限弁の縦断面図
【００３８】
発明を実施するための形態
構造若しくは機能の同じ構成要素には、これらの図面にわたって同じ参照符号を付している。
【００３９】
内燃機関用の燃料供給システム１（図１）は、高圧ポンプ３並びに圧力制限弁５および流体蓄圧器７を備えている。高圧ポンプ３の吐出側は、圧力制限弁５並びに流体蓄圧器７と流体結合されている。
【００４０】
燃料供給システム１は、さらに、流体タンク９を備えており、この流体タンクは、流体、特に内燃機関の燃焼行程のための燃料を供給している。特にここでの燃料とは、ガソリンである。流体タンク９は高圧ポンプ３の吸入側と流体結合されている。この流体タンク９と高圧ポンプ３との間には、例えば流体フィルタ１１が配置されている。この燃料供給システム１は、例えば自動車に配置されている。
【００４１】
高圧ポンプ３は、高圧ポンプ３吐出側の流体の圧力を高めるように構成されている。特に高圧ポンプ３の吐出側の圧力は、燃料供給システム１の例えば噴射が行われる所定の定格圧力まで高められる。燃料供給システム１の所定の定格圧力は、特に２００乃至３５０バールの間である。
【００４２】
高圧ポンプ３は、例えば吸入弁１３を含んでいる。例えば高圧ポンプ３は、さらにピストンポンプ１５並びに吐出弁１７を含む。別の実施形態によれば、高圧ポンプ３は、例えば揺動スライド機械として構成される。高圧ポンプ３は、特に高圧ポンプ３の吐出側の圧力を高めるように制御可能である。
【００４３】
例えば吸入弁１３は、この関係の中で制御できるように構成されている。この実施形態において、吸入弁１３は、一例としてデジタル吸入弁として構成される。
【００４４】
高圧ポンプ３の周期は、例えば吸入フェーズと供給フェーズとによって表される。高圧ポンプ３は、特に供給フェーズの準備のために高圧ポンプ３の吸入フェーズにおいて流体を流体タンク９から高圧ポンプ３のストロークチャンバ内へ吸入するように制御され得る。当該実施形態においては、高圧ポンプ３の吸入フェーズにおいて、流体が、ピストンポンプ１５を介してピストンポンプ１５のピストンチャンバ内へ吸入される。ピストンポンプ１５と吸入弁１３との協働の中で、吸入された流体の転送が行われる。
【００４５】
燃料供給システム１はさらに例えばダンパー１９含む。特にこのダンパーは、低圧ダンパーであってもよい。例えば高圧ポンプ３、ダンパー１９並びに圧力制限弁５は、単一の構造ユニット２１内に構成されていてもよい。このダンパー１９は、例えば高圧ポンプ３の吸入側で高圧ポンプ３に流体結合されている。
【００４６】
特に流体タンク９、流体フィルタ１１並びにダンパー１９は、当該燃料供給システム１の低圧領域２３内に配置されている。ダンパー１９は、低圧領域２３内で圧力変動を補償するための容積が提供されるように構成されている。
【００４７】
流体蓄圧器７は、少なくとも１つの噴射弁２５を有している。高圧ポンプ３の供給フェーズでは、流体蓄圧器７と少なくとも１つの噴射弁２５とが、流体タンク９から吸入した流体を供給する。流体蓄圧器７は、そのことのために例えば供給管路２７を介して、高圧ポンプ３の吐出側と流体結合されている。この高圧ポンプ３、圧力制限弁５、供給管路２７並びに少なくとも１つの噴射弁２５を伴う流体蓄圧器７は、例えば燃料供給システム１の高圧領域２９に配置されている。例えばこの高圧領域２９には、さらに付加的に高圧センサ３１が配置され、この高圧センサが高圧ポンプ３吐出側の圧力を検出している。
【００４８】
圧力制限弁５は、特に圧力制限弁５に関する吸入側と吐出側との間の圧力差が所定の開放閾値を上回ることによって開かれる。特に圧力制限弁５は、高圧領域２９内の最大圧力が制限されることに役立っている。そのため高圧領域内の１つ以上の構成要素の耐圧性への要求は低く抑えられる。特に圧力制限弁５に関する吸入側と吐出側との間の圧力差が所定の閉鎖閾値を下回ることによって圧力制限弁５は閉じられる。
【００４９】
第１の実施形態によれば、圧力制限弁５の吐出側は、燃料供給システム１の低圧領域２３と流体結合されている。圧力制限弁５が開かれると、高圧領域２９内の圧力が、低圧領域２３における圧力制限弁５を介して減圧される。この場合所定の開放閾値は、所定の定格圧力を７０乃至９０バールの間の値だけ上回る値である。
【００５０】
燃料供給システム１には、例えばさらに燃料供給システム１を動作させる制御装置３２が対応付けられ、この制御装置３２は、特にデータメモリとプログラムメモリを含んでいる。この制御装置３２は、燃料供給システム１の動作装置とも称される。
【００５１】
第２の実施形態（図２）は、圧力制限弁５の吐出側の流体結合において図１の第１の実施形態とは異なっている。この第２の実施形態では、圧力制限弁５の吐出側は、高圧ポンプ３のストロークチャンバと流体結合されており、特にピストンポンプ１５のピストンチャンバと流体結合されている。圧力制限弁５が開かれると、高圧領域２９内の圧力は、圧力制限弁５を介してストロークチャンバ内へ減圧される。この場合所定の開放閾値は、所定の定格圧力を５０乃至７０バールの間の値だけ上回った値である。
【００５２】
内燃機関が非活動化状態に切り換えられた時点では、高圧領域２９内の圧力は、典型的には燃料供給システム１の所定の定格圧力に対応する。高圧領域２９内に配置された構成要素、特に圧力制限弁５、吐出弁１７並びに少なくとも１つの噴射弁２５の閉鎖密閉度に依存して、内燃機関が非活動化状態に切り替わった後の圧力の減圧は、それぞれの構成要素の燃料漏れを介して行われる。この場合各構成要素の燃料漏れは、高圧領域２９内の圧力に依存している。
【００５３】
特に制御装置３２のデータおよびプログラムメモリ内にはプログラムが記憶されており、以下ではこのプログラムを、図３のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５４】
このプログラムは、ステップＳ１で、例えば内燃機関が非活動化状態に切り替わった場合に開始される。その際には最初に、特にさらなる燃料の調量が終了される。これに関連して、例えば少なくとも１つの噴射弁２５を閉鎖するための制御信号が形成される。
【００５５】
内燃機関が非活動化状態に切り替わる時点では、高圧領域２９内の圧力は、例えば燃料供給システム１の所定の定格圧力に相応する。
【００５６】
ステップＳ３では、高圧ポンプ３は、高圧領域２９内の圧力が高まるように駆動制御される。例えばそのことのために、吸入弁１３が、高圧ポンプ３の吸入フェーズにおいて開かれるように駆動制御される。さらにこの吸入弁１３は、例えば高圧ポンプ３の供給フェーズにおいて閉鎖するように駆動制御される。
【００５７】
高圧領域２９内の圧力の上昇により、圧力制限弁５の所定の開放閾値を、圧力制限弁５に関する圧力差が上回る。その結果として圧力制限弁５が開き、高圧領域２９内の圧力は、圧力制限弁５に関する圧力差が所定の閉鎖閾値を下回って圧力制限弁５が再び閉じるまで減圧される。
【００５８】
好ましくは、圧力制限弁５は、所定の開放閾値が適宜に高いヒステリシスを有し、特に所定の閉鎖閾値よりもはるかに高いヒステリシスを有しており、そのため圧力の減圧後の高圧領域２９内の圧力レベルは、例えば所定の定格圧力よりも適宜に低い。この場合の所定の閉鎖閾値は、内燃機関を活動化状態に確実に切り換え可能にするために、特に５０乃至１５０バールの間の値である。特に所定の閉鎖閾値は、１００バールである。
【００５９】
例えば高圧ポンプ３は、内燃機関と機械的に結合されている。この場合には、高圧ポンプ３は、内燃機関によって提供された残りの回転エネルギーだけをストローク動作に変換する。そのため高圧ポンプ３のポンプ作用は、時間的に制限される。例えば当該プログラムは、所定の持続時間の経過後に、例えば高圧ポンプ３の最小ポンプ作用を下回った後でステップＳ７に継続される。
【００６０】
燃料供給システム１が、高圧センサ３１を備えている場合には、ステップＳ５において、所定の開放閾値を上回っているか否かが検査される。所定の開放閾値を上回っている場合には、当該プログラムがステップＳ７に継続される。そうでない場合には、ステップＳ５が繰り返し実施される。
【００６１】
ステップＳ７では、さらなる圧力増圧のために高圧ポンプ３の駆動制御が終了される。例えばこの関係において吸入弁１３は、少なくとも吸入した流体の何れの転送も起きないように駆動制御される。その後このプログラムは終了される。
【００６２】
圧力制限弁５は、例えば直接作用型の安全弁として構成される（図４）。それにより圧力制限弁５は、好ましくは特に安価に製造することが可能である。
【００６３】
圧力制限弁５は、例えばスプリング３３を有している。このスプリング３３は、圧力制限弁５を閉鎖するために、球体３５を、圧力制限弁５に関する吸入側圧力に抗して弁座３７内へ押し付けている。この圧力制限弁５は、スプリング３３の弾性力に依存して、所定の開放閾値と所定の閉鎖閾値とを有し、それによって圧力制限弁５は、吸入側圧力と吐出側圧力とに依存して開閉される。
【図１】
2017510743.tif 000003
【図２】
2017510743.tif 000004
【図３】
2017510743.tif 000005
【図４】
2017510743.tif 000006
【国際調査報告】
2017510743.tif 000007
2017510743.tif 000008
2017510743.tif 000009
2017510743.tif 000010