(57)【要約】  燃料噴射システム（１０）が、制御ユニット（１４０）を有し、該制御ユニットは、エンジンの作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間、その都度１つのシリンダ内に所定の燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）が噴射されるように、エンジンのシリンダ内への燃料の噴射を制御する。このために、制御ユニットは、少なくとも２つの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２）の間の高圧ポンプ（１００）の連続するポンプ行程（ＰＨ）の間、ポンプ行程（ＰＨ）１回当たり互いに異なる燃料高圧容量が圧力アキュムレータ（１１０）内に圧送されるように流入弁（１２０）および／または流出弁（１３０）を制御する。作業周期（Ａ１，Ａ２）１回当たりに形成される燃料高圧容量は、作業周期１回当たりに圧力アキュムレータから取り出される燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２）に相当し、該燃料噴射容量は、連続する作業周期（Ａ１，Ａ２）のそれぞれの作業周期の間、一定となる。
2016515676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射システムであって、
−ポンプ作業室（１０１）と、該ポンプ作業室（１０１）内で燃料を圧縮するポンプピストン（１０２）とを備えた高圧ポンプ（１００）と、
−エンジンのシリンダ内に噴射するための燃料を供給するための圧力アキュムレータ（１１０）と、
−前記高圧ポンプ（１００）に燃料を流入させるための流入弁（１２０）と、
−前記高圧ポンプ（１００）から燃料を流出させるための流出弁（１３０）と、
−シリンダ内への燃料の噴射を制御しかつ前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁を制御するための制御ユニット（１４０）と、
が設けられており、
−前記高圧ポンプ（１００）は、前記流出弁（１３０）を介して前記圧力アキュムレータ（１１０）に連通されており、
−前記制御ユニット（１４０）は、エンジンの作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間、所定の燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）が前記圧力アキュムレータ（１１０）から取り出されて、その都度１つのシリンダ内に噴射されるように、シリンダ内への燃料の噴射を制御するようになっており、
−前記高圧ポンプ（１００）は、エンジンの作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間、所定の燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３）を前記圧力アキュムレータ（１１０）内へ圧送するように構成されており、
−前記高圧ポンプ（１００）は、前記ポンプピストン（１０２）が１回のポンプ行程の間、前記ポンプ作業室（１０１）内で１回の完全な昇降運動を実施するように構成されており、
−前記制御ユニット（１４０）は、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁を、エンジンの作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間に前記高圧ポンプ（１００）により形成される燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３）が、エンジンの作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間に前記圧力アキュムレータ（１１０）から取り出される燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）に相当し、かつ少なくとも２つの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２）の間の連続するポンプ行程の間、ポンプ行程（ＰＨ）１回当たり互いに異なる燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２）が前記圧力アキュムレータ（１１０）内に圧送されるように制御するために構成されており、
−前記制御ユニット（１４０）は、前記圧力アキュムレータ（１１０）から取り出された燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）が、連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）のそれぞれの作業周期の間、一定となるように、シリンダ内への燃料の噴射を制御するようになっている、
ことを特徴とする、燃料噴射システム。
【請求項２】
前記制御ユニット（１４０）は、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁を、エンジンの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間に前記高圧ポンプ（１００）によってその都度形成される燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３）が、エンジンの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の各作業周期の間に前記圧力アキュムレータ（１１０）から取り出される燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）に相当するように制御するために構成されている、請求項１記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記制御ユニット（１４０）は、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁を、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁が、エンジンの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間、種々異なる時間に開閉されるように制御するために構成されている、請求項２記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
前記制御ユニット（１４０）は、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁を、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の第１の連続する開放および／または閉鎖と、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の第２の連続する開放および／または閉鎖との間の時間が種々異なるように制御するために構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料噴射システム。
【請求項５】
前記制御ユニット（１４０）は、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の第１の連続する開放および／または閉鎖と、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の第２の連続する開放および／または閉鎖との間の時間を、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の開放時および／または閉鎖時に生じる音響エミッションが所定の限界値よりも低くなるように調節するために構成されている、請求項４記載の燃料噴射システム。
【請求項６】
エンジンのシリンダ内に燃料を噴射する方法であって、
−ポンプ作業室（１０１）と、該ポンプ作業室（１０１）内で燃料を圧縮するポンプピストン（１０２）とを備えた高圧ポンプ（１００）と、エンジンのシリンダ内に噴射するための燃料を供給するための圧力アキュムレータ（１１０）と、前記高圧ポンプ（１００）に燃料を流入させるための流入弁（１２０）と、前記高圧ポンプ（１００）から燃料を流出させるための流出弁（１３０）とを準備するステップと、
−エンジンの作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間、前記高圧ポンプ（１００）内に燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３）を形成するステップと、
−エンジンの作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間、前記高圧ポンプ（１００）から前記圧力アキュムレータ（１１０）内へ燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３）を圧送するステップと、
−エンジンの作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間、前記シリンダのうちの１つに所定の燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）を噴射するステップと、
を有し、
−作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間に前記高圧ポンプ（１００）により形成された燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３）が、作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間に前記圧力アキュムレータ（１１０）から取り出される燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）に相当し、
−少なくとも２つの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２）の間の連続するポンプ行程の間、ポンプ行程（ＰＨ）１回当たり互いに異なる燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２）が前記圧力アキュムレータ（１１０）内に圧送され、
−前記圧力アキュムレータ（１１０）から取り出された燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）が、連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）のそれぞれの作業周期の間、一定となる、
ことを特徴とする、エンジンのシリンダ内に燃料を噴射する方法。
【請求項７】
エンジンの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間に前記高圧ポンプ（１００）によってそれぞれ形成された燃料高圧容量（ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３）が、エンジンの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の各作業周期の間に前記圧力アキュムレータ（１１０）から取り出された燃料噴射容量（ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３）に相当する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁を、エンジンの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間、エンジンの連続する作業周期（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の間の種々の時間に開閉させる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の第１の連続する開放および／または閉鎖と、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の第２の連続する開放および／または閉鎖との間の時間が互いに異なる、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の第１の連続する開放および／または閉鎖と、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の第２の連続する開放および／または閉鎖との間の時間を、前記流入弁（１２０）および前記流出弁（１３０）の少なくともいずれか一方の弁の開放時および／または閉鎖時に生じる音響エミッションが所定の限界値よりも低くなるように調節する、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射システム、特にコモンレール式燃料噴射システムに関する。
【０００２】
コモンレール式燃料噴射システムでは、噴射圧が、エンジン回転数および噴射量とは無関係に形成され得る。圧力形成と噴射とを切り離すことは、圧力アキュムレータ（レール）によって行われる。圧力形成のためには、高圧ポンプ（ＨＤＰ）が設けられている。この高圧ポンプは燃料を圧力アキュムレータ内に圧送する。高圧ポンプは燃料供給通路を介してタンクに接続されていて、燃料流出通路を介して圧力アキュムレータに接続されていてよい。高圧ポンプは、燃料供給通路から供給された燃料を圧縮して、ポンプ作業室内に燃料の高圧容量を形成し、この高圧容量は圧力アキュムレータに送出される。シリンダ内への燃料の噴射時に、圧力アキュムレータからは燃料の噴射容量が取り出される。
【０００３】
燃料供給通路には、高圧ポンプの上流側に流入弁が配置されている。燃料流出通路には、高圧ポンプの下流側に流出弁が設けられている。圧力に応じて開閉するパッシブ式の弁の他に、流入弁および流出弁はそれぞれアクティブ式の弁として形成されていてよい。慣用のアクティブ式の弁は、高圧形成のために実際に提供され得る容量流を、過剰高圧容量流も不足高圧容量流も発生しないように制御する目的を持っている。高圧ポンプの高圧出口における容量流は、ピストンポンプの圧送特性に相応して、ストローク周波数に関連した振動を示す。さらに、流入弁の周期的な開閉によりノイズが発生し、このノイズの周波数は、高圧ポンプの駆動シャフトの回転数の関数である。
【０００４】
本発明の課題は、噴射同期的なポンプ圧送を可能にすることである。本発明の別の課題は、流入弁および／または流出弁の周期的な開閉時に発生する切換ノイズを十分に最小限に抑えることである。
【０００５】
請求項１には、高圧ポンプの噴射同期的なポンプ圧送を有する燃料噴射システムの構成が記載されている。この燃料噴射システムは、ポンプ作業室と、該ポンプ作業室内で燃料を圧縮するポンプピストンとを備えた高圧ポンプと、エンジンのシリンダ内に噴射するための燃料を供給するための圧力アキュムレータと、前記高圧ポンプに燃料を流入させるための流入弁と、前記高圧ポンプから燃料を流出させるための流出弁と、を有する。さらに、この燃料噴射システムは、シリンダ内への燃料の噴射を制御しかつ前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁を制御するための制御ユニットを有する。前記高圧ポンプは、前記流出弁を介して前記圧力アキュムレータに連通されている。前記制御ユニットは、エンジンの１作業周期の間、所定の燃料噴射容量が前記圧力アキュムレータから取り出されて、それぞれ１つのシリンダ内に噴射されるように、シリンダ内への燃料の噴射を制御するようになっている。前記高圧ポンプは、エンジンの作業周期の間、所定の燃料高圧容量を前記圧力アキュムレータ内へ圧送するように構成されている。さらに、前記高圧ポンプは、前記ポンプピストンが１回のポンプ行程の間、前記ポンプ作業室内で１回の完全な昇降運動を実施するように構成されている。前記制御ユニットは、前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁を、エンジンの作業周期の間に前記高圧ポンプにより形成される燃料高圧容量が、エンジンの作業周期の間に前記圧力アキュムレータから取り出される燃料噴射容量に相当し、かつ少なくとも２つの連続する作業周期の間の連続するポンプ行程の間、ポンプ行程１回当たり互いに異なる燃料高圧容量が前記圧力アキュムレータ内に圧送されるように制御するために構成されている。前記制御ユニットは、前記圧力アキュムレータから取り出される噴射容量が、これらの連続する作業周期のそれぞれの作業周期の間、一定となるように、シリンダ内への燃料の噴射を制御するようになっている。
【０００６】
前記燃料噴射システムは、噴射同期したポンプ圧送を可能にする。このことは、高圧ポンプにより各作業周期において圧力アキュムレータに供給される燃料噴射容量が、作業周期の間にシリンダ内へ噴射するための噴射容量として圧力アキュムレータから取り出される燃料容量に相当することを意味する。したがって、エンジンの各作業周期における燃料高圧容量は、高圧ポンプによって需要に応じて形成され得る。
【０００７】
このためには、流入弁、たとえばデジタル式の流入弁の機能性が、純然たる容量流調節を超えて拡張される。流出弁、たとえばデジタル式の流出弁の機能性は、純然たる高圧制御を超えて拡張される。これにより、高圧ポンプは、たとえば３シリンダ式のエンジンにおいて、クランクシャフトと駆動シャフトとの間の変速比が１：１の駆動であり、かつ自然ではない同期化であるにもかかわらず、十分に正確な噴射量を得ることができるように運転され得る。これにより、ポンプ駆動装置として択一的な変速比が可能となる。高圧ポンプは、たとえばエンジン回転数対ポンプシャフト回転数の割合＝２：１を有するカムシャフトによって運転される代わりに、種々異なる非同期的な回転数を有する、存在する別の駆動シャフトによって運転され得る。たとえば３シリンダ式のエンジンにおけるエンジン回転数対ポンプシャフト回転数の割合＝１：１を有する、このような「非同期的な」一層高い回転数を使用することにより、トルクピークを減少させることができる。
【０００８】
さらに、アクティブなポンプ弁は、需要に応じた形で得られる燃料高圧圧送量が変えられることなしに、ポンプ弁の開放時点および閉鎖時点を適当に変化させることにより、開閉時に発せられる音響のモデル化のためにアクティブに使用され得る。
【０００９】
請求項６には、高圧ポンプの噴射同期的なポンプ圧送を実現することのできる、エンジンのシリンダ内に燃料を噴射する方法が記載されている。この方法の１実施態様では、ポンプ作業室と、該ポンプ作業室内で燃料を圧縮するポンプピストンとを備えた高圧ポンプと、エンジンのシリンダ内に噴射するための燃料を供給するための圧力アキュムレータと、前記高圧ポンプに燃料を流入させるための流入弁と、前記高圧ポンプから燃料を流出させるための流出弁とが準備される。さらに、エンジンの１作業周期の間、前記高圧ポンプ内に燃料の高圧容量が形成される。エンジンの前記作業周期の間、前記高圧ポンプから前記圧力アキュムレータ内へ燃料の高圧容量が圧送される。さらに、エンジンの前記作業周期の間、前記シリンダのうちの１つに所定の燃料噴射容量が噴射される。前記作業周期の間に前記高圧ポンプにより形成される燃料高圧容量は、前記作業周期の間に前記圧力アキュムレータから取り出される燃料噴射容量に相当する。さらに、少なくとも２つの連続する作業周期の間の連続するポンプ行程の間、ポンプ行程１回当たり互いに異なる燃料高圧容量が前記圧力アキュムレータ内に圧送される。それに対して、前記圧力アキュムレータから取り出される燃料噴射容量は、連続する作業周期のそれぞれの作業周期の間、一定となる。
【００１０】
以下に、流入弁および／または流出弁の開放時および／または閉鎖時に生じる音響エミッションが低減されている、燃料噴射システムについて述べる。１実施態様では、燃料噴射システムが、燃料を圧縮するための高圧ポンプと、エンジンのシリンダ内に噴射するための燃料を供給するための圧力アキュムレータと、前記高圧ポンプに燃料を流入させるための流入弁と、前記高圧ポンプから燃料を流出させるための流出弁とを有する。燃料噴射システムはさらに、シリンダ内への燃料の噴射を制御しかつ前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁を制御するための制御ユニットを有する。前記高圧ポンプは、前記流出弁を介して前記圧力アキュムレータに連通されている。前記制御ユニットは、前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁を、前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁の第１の連続する開放および／または閉鎖と、前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁の第２の連続する開放および／または閉鎖との間の時間が互いに異なるように制御するために構成されている。これにより、前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁の開放時および／または閉鎖時に生じる音響エミッションを著しく低下させることができる。
【００１１】
燃料噴射システムの別の実施態様では、制御ユニットは、前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁の第１の連続する開放および／または閉鎖と、前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁の第２の連続する開放および／または閉鎖との間の時間を、前記流入弁および前記流出弁の少なくともいずれか一方の弁の開放時および／または閉鎖時に生じる音響エミッションが所定の限界値よりも低くなるように調節するために構成されている。
【００１２】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料噴射システムの１実施形態を示す概略図である。
【図２】駆動シャフトにおける運転時の高圧ポンプの作業周期１回当たりの需要に応じた高圧容量形成を示す線図である。
【図３】駆動シャフトにおける高圧ポンプの運転時における作業周期１回当たりの需要に応じていない高圧容量形成を示す線図である。
【図４】駆動シャフトにおける高圧ポンプの運転時における作業周期１回当たりの需要に応じた高圧容量形成を示す線図である。
【図５】流入弁および流出弁の開放時および閉鎖時における、低減された音響エミッションを有する、駆動シャフトにおける高圧ポンプの運転時における、需要に応じて形成された高圧容量を示す線図である。
【００１４】
図１には、燃料噴射システム１０の１実施形態が示されている。この燃料噴射システム１０は、たとえばコモンレール式燃料噴射システムとして構成されていてよい。燃料噴射システム１０は、燃料を圧縮するためのポンプ作業室１０１を備えた高圧ポンプ１００を有する。高圧ポンプ１００はポンプピストン１０２を有し、このポンプピストン１０２は、ばねによってプランジャに支持されている。プランジャは、プランジャガイド内に可動に配置されている。ポンプ作業室１０１内の燃料を圧縮するためには、ポンプピストン１０２が、ポンプ作業室１０１内での各ポンプ行程の間、それぞれ１回の完全な昇降運動を実施する。ポンプピストン１０２を運動させるためには、プランジャが駆動シャフトに連結されている。駆動シャフトは１つまたは複数のカムを有していてよく、このカムにプランジャがローラを介して接触している。駆動シャフトが回転させられると、駆動シャフトの回転運動はプランジャを介してピストンの行程運動に変えられる。
【００１５】
燃料噴射システム１０はさらに、エンジンのシリンダ内に噴射するための燃料を供給するための圧力アキュムレータ（蓄圧器）１１０を有する。高圧ポンプ１００に燃料を流入させるためには、燃料供給通路１５０に流入弁１２０が設けられている。燃料供給通路１５０はタンク１６０に接続されている。燃料流出通路１７０には、高圧ポンプ１００から燃料を流出させるための流出弁１３０が設けられている。高圧ポンプ１００は、流出弁１３０と燃料流出通路１７０とを介して圧力アキュムレータ１１０と連通されている。
【００１６】
高圧アキュムレータ１１０には、内燃機関のシリンダに配置された１つまたは好ましくは複数のインジェクタ１８０が接続されている。インジェクタ１８０により、燃料は内燃機関のシリンダ内に噴射される。圧力アキュムレータ１１０は、圧力補償弁１９０と燃料戻し管路とを介してタンク１６０と連通されている。したがって、圧力アキュムレータ１１０内の圧力が高過ぎると、燃料はタンク１６０へ戻され得る。
【００１７】
図２には、高圧ポンプ１００による、需要に応じた燃料高圧容量形成が示されている。図２に示した実施形態では、高圧ポンプ１００が、２：１の変速比を有する３山カムを備えた駆動シャフトにおいて駆動され、かつ３シリンダ式の４サイクル内燃機関に接続されている。図２に示した第１の線図には、燃料の噴射容量ＥＶもしくは圧力アキュムレータから取り出される高圧容量と、駆動シャフトのクランク角度（°ＫＷ）との関係が示されている。噴射容量ＥＶは、方形の面として描かれている。内燃機関の第１の作業周期もしくは第１の作業サイクルＡ１は、０°ＫＷから２４０°ＫＷにまで達する。第１の作業周期Ａ１の終了時に、噴射容量ＥＶ１が、第１のシリンダ内への噴射のために圧力アキュムレータ１１０から取り出される。内燃機関の第２の作業周期もしくは第２の作業サイクルＡ２は、２４０°ＫＷから４８０°ＫＷにまで達する。第２の作業周期Ａ２の終了時には、第２のシリンダ内への噴射のための別の噴射容量ＥＶ２が圧力アキュムレータ１１０から取り出される。内燃機関の第３の作業周期もしくは第３の作業サイクルＡ３は、４８０°ＫＷから７２０°ＫＷにまで達する。第３の作業周期Ａ３の終了時には、噴射容量ＥＶ３が圧力アキュムレータ１１０から取り出されて、内燃機関の第３のシリンダ内に噴射される。
【００１８】
図２の第２の線図には、それぞれ吸込み段階ＳＰと吐出段階ＤＰとを有する高圧ポンプのポンプ行程ＰＨが示されている。第３の線図には、各作業周期の間に高圧ポンプによって形成される燃料の高圧容量が、°ＫＷとの関係で表されている。第１の作業周期Ａ１の終了時に、高圧ポンプは高圧容量ＨＤ１を提供する。第２の作業周期Ａ２の終了時には、高圧ポンプが、圧力アキュムレータへの圧送のための高圧容量ＨＤ２を提供する。内燃機関の第３の作業周期Ａ３の終了時には、高圧ポンプ１００が、高圧アキュムレータ１１０への圧送のための高圧容量ＨＤ３を提供する。
【００１９】
図２に示した、３シリンダ式の４サイクル内燃機関の例では、３シリンダ式の内燃機関に設けられたクランクシャフトの２回転が、３つの作業周期もしくは３つの作業サイクルを意味する。２４０°ＫＷ毎に、３つのシリンダのうちのそれぞれ１つのシリンダ内へ噴射容量ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３が噴射される。図２から良く判るように、噴射過程には同期的に高圧ポンプの圧送行程が対峙しているので、形成された高圧容量ＨＤ１，ＨＤ２，ＨＤ３は、高圧アキュムレータ１１０から取り出された噴射容量ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３に相当している。高圧容量形成と、高圧容量送出とは、同じ時間に行われ、これにより、この燃料噴射システムにおいては、作業周期１つ当たりの、需要に応じた高圧容量形成が確保されている。
【００２０】
図２に示した例において、高圧ポンプの駆動シャフトの変速比ならびに駆動シャフトに設けられるカム山の数は、ポンプ周波数が主噴射の周波数に相当するように設計されている。ポンプがカムシャフトにより作動させられ、つまりはクランクシャフト回転数の１／２の回転数で作動させられ、すなわちエンジン対シャフトの伝達比＝２：１で作動させられる場合、高圧ポンプの駆動シャフトのカム山の数は、４サイクル法で運転される内燃機関のシリンダ数に相当する。しかし、高圧ポンプが、別の駆動シャフト、たとえば１：１の変速比を有するシャフト、たとえばバランスシャフトによって作動させられる場合には、３シリンダ式の４サイクル内燃機関では、高圧ポンプにより形成される高圧容量と、圧力アキュムレータから取り出される噴射容量との間の慣用的な同期化はもはや不可能となる。
【００２１】
図３に示した実施形態では、高圧ポンプが、２：１の変速比を有する駆動シャフトによって運転されるのではなく、２山カムと１：１の変速比とを有する駆動シャフトによって運転される。図３においては、第１の線図に高圧ポンプのポンプ行程ＰＨと°ＫＷとの関係が示されている。第２の線図には、２４０°ＫＷの作業周期１回毎に高圧ポンプによって形成される燃料の高圧容量が表されている。高圧容量は、３つの作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３の各作業周期においてポンプの吐出段階中に高圧ポンプによって形成される。高圧ポンプもしくは流入弁および流出弁は、３つの作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３の終了時に、各吐出段階において形成された高圧容量の総和が、圧力アキュムレータから取り出された噴射容量の総和に相当するように調節されている。なぜならば、全ての作業周期の総和に関する容量収支が、全体的に等しいままとなることが要求されているからである。
【００２２】
図３から判るように、２山カムと１：１の変速比とを有する駆動シャフトにおいて高圧ポンプが運転されると、３つの作業周期の間、合計４回のポンプ行程が行われるが、これら４回のポンプ行程には３回の噴射しか対応していない。３つの作業周期の終了時では、ポンプにより形成された高圧容量と、全ての作業周期の際に送出された全噴射容量との間の容量収支が等しいままであることが望まれるので、ポンプ行程１回当たりに形成される高圧容量は、図３に示した実施形態では、図２に示した実施形態の場合よりも小さくなる。
【００２３】
図３に示した実施形態では、０°ＫＷと２４０°ＫＷとの間および２４０°ＫＷと４８０°ＫＷとの間の最初の２回の作業周期Ａ１，Ａ２の間、それぞれ過少の高圧容量しか高圧ポンプによって形成されない。したがって、前記両作業周期Ａ１，Ａ２のそれぞれにおいては、圧力アキュムレータ１１０から取り出された噴射容量に比べて過少の燃料容量しか、高圧ポンプ１００によって圧力アキュムレータ１１０内に圧送されないので、圧力アキュムレータ１１０内の圧力は低下する。
【００２４】
第３の作業周期Ａ３では、２回のポンプ行程が行われ、これら２回のポンプ行程には１回の噴射過程しか対応していない。過多の燃料高圧容量が高圧ポンプによって圧力アキュムレータ内に圧送されるので、圧力アキュムレータ１１０内の圧力は増大する。図３に示した、２山カムと１：１の変速比とを有する駆動シャフトにおいて運転される高圧ポンプを備えた燃料噴射システムの実施形態では、作業周期１回当たりの需要に応じた高圧容量形成が不可能であることが判る。
【００２５】
本発明によれば、流入弁１２０および／または流出弁１３０の機能形式が拡張される。これにより、圧力アキュムレータ内への燃料高圧容量の圧送と、圧力アキュムレータからの噴射容量の取出しとを同期させることが可能となる。これにより、噴射同期的なポンプ圧送を得ることができる。高圧ポンプによる燃料の、本発明における高圧容量形成は、図４に示されている。
【００２６】
噴射同期的なポンプ圧送を得るためには、制御ユニット１４０により、エンジンの作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３の間、それぞれ対応する１つのシリンダ内に所定の燃料噴射容量が噴射されるようにシリンダ内への燃料の噴射が制御される。高圧ポンプ１００は、エンジンの作業周期の間、たとえば２４０°ＫＷの作業周期の間、燃料の高圧容量を圧力アキュムレータ１１０内に圧送するために構成されている。制御ユニット１４０は、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方を制御し、この場合、作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３の間に高圧ポンプ１００によって形成される燃料高圧容量は、同じ作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３の間に圧力アキュムレータ１１０から取り出される燃料噴射容量に相当するようになる。
【００２７】
図４に示した実施形態では、１８０°ＫＷ毎にそれぞれ１回の完全なポンプ行程ＰＨが行われる。制御ユニットは、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁を制御し、この場合、連続するポンプ行程ＰＨの間、少なくとも２つの連続する作業周期Ａ１，Ａ２もしくは作業周期Ａ２，Ａ３の際に、ポンプ行程ＰＨ１回につき種々異なる燃料高圧容量が圧力アキュムレータ１１０内に圧送されるようになる。このときに作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に形成された高圧容量は、作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３毎に圧力アキュムレータ１１０から取り出された噴射容量に相当する。制御ユニット１４０は、圧力アキュムレータ１１０から取り出された噴射容量ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３が、連続する作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３のそれぞれの間、一定となるようにシリンダ内への燃料の噴射を制御する。
【００２８】
制御ユニット１４０は、エンジンの連続する作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３の間に高圧ポンプ１００によってその都度形成された燃料高圧容量が、連続する作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３のそれぞれの間に圧力アキュムレータ１１０から取り出された噴射容量に相当するように流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁を制御する。
【００２９】
制御ユニット１４０は、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁が、エンジンの連続する作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３の間、連続する作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３の間の種々の時間に開閉されるように流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁を制御する。
【００３０】
燃料噴射システムのこのような構成を用いると、２山カムと１：１の変速比とを有する駆動シャフトにおいて駆動される高圧ポンプによって、エンジンの作業周期１回につき、需要に応じた所要の燃料高圧容量が形成され得る。第１の作業周期Ａ１および第２の作業周期Ａ２の間、たとえばアクティブな流入弁１２０によって、高圧ポンプのポンプ行程１回当たり種々様々に形成される燃料高圧容量が提供される。
【００３１】
０〜２４０°ＫＷの第１の作業周期Ａ１においては、１回のポンプ行程によって、図３に示した第１の作業周期Ａ１におけるよりも多い燃料高圧容量が形成されるようにアクティブな流入弁１２０が制御ユニット１４０によって制御される。第２の作業周期Ａ２には、２つのポンプ行程が含まれている。アクティブな流入弁１２０は、両ポンプ行程の間、それぞれ比較的小さな高圧容量が高圧ポンプによって提供されるように制御ユニット１４０によって制御される。しかし、作業周期Ａ２の間に供給される全高圧容量は、作業周期Ａ２の間に圧力アキュムレータ１１０から取り出される噴射容量ＥＶ２に相当する。第３の作業周期Ａ３においては、アクティブな流入弁１２０は、まず過多の高圧容量が形成されるように制御される。しかし、第３の作業周期Ａ３における高圧ポンプ１００の吸込み段階の間、必要とされなかった燃料高圧容量はエネルギ的にニュートラルに戻し圧送される。
【００３２】
したがって、第３の作業周期Ａ３においては、高圧ポンプ１００の噴射同期的な圧送特性を達成するために、流入弁１２０と流出弁１３０との組合せが使用される。３つの作業周期Ａ１，Ａ２，Ａ３のそれぞれの間、高圧ポンプ１００によって形成された燃料高圧容量は、当該作業周期の間に圧力アキュムレータ１１０から取り出された、個々のシリンダ内への噴射のための噴射容量に相当する。
【００３３】
１行程当たりの実際のポンプ圧送量を個別に変えることにより、高圧ポンプの噴射同期的な圧送特性を調整することは、たしかに完全には不可能であるが、しかし、作業サイクルもしくは作業周期１回につき必要となる所要燃料高圧容量が、需要に応じて形成されることにより、従来よりもはるかに良好に可能となる。流入弁１２０および／または流出弁１３０を適宜に制御することにより、個々のポンプ行程を圧送のために利用することができなくなり（選択的な行程遮断）、かつ／または個々のポンプ行程は行程毎に個別にその圧送時間を変えることができる。すなわち、多かれ少なかれ高圧圧送容量を個々の行程の間、形成するために、圧送時間を延長または短縮することができる。この場合、動的に変化する消費量に適合することを問題にしているわけではない。
【００３４】
図５には、高圧ポンプが、２山カムと１：１の変速比とを有する駆動シャフトにおいて運転される燃料噴射システムの１実施形態が示されている。作業周期１回当たりの、需要に応じた高圧容量形成の他に、流入弁１２０および／または流出弁１３０の開放時点および閉鎖時点が変えられ、この場合、弁の開閉により実際に発せられた、感じ取られる音響が、容量流収支に決定的な影響を与えることなしに、許容され得る程度にまで低減される。流入弁１２０および／または流出弁１３０の、音響を発生させる開閉時点は、不都合な騒音をもたらす恐れのある弁の特定の開放周波数および閉鎖周波数を回避するか、または騒音発生を少なくとも、より快適なものにするためにシフトされる。弁の開放時点と閉鎖時点との間の間隔は、種々異なる大きさであり得る。弁の開放時点と閉鎖時点との間の間隔を適当に調節することにより、音響エミッションを変化させることができるので、感知可能な音響が、より快適と思われる周波数に向かってシフトされるか、または音響レベルが、より小さくなる。
【００３５】
制御ユニット１４０は本実施形態では、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁を、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁の第１の連続した開放および／または閉鎖と、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁の第２の連続した開放および／または閉鎖との間の時間が、互いに異なるように制御するために構成されている。制御ユニット１４０は特に、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁の第１の連続した開放および／または閉鎖と、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁の第２の連続した開放および／または閉鎖との間の時間を、流入弁１２０および流出弁１３０の少なくともいずれか一方の弁の開放時および／または閉鎖時に生じる音響エミッションが所定の限界値よりも低くなるように調節するために構成されている。
【００３６】
たとえば、個々の圧送シーケンスを時間的にずらすか、短縮するか、または延長することにより、実際に感じ取られる音響エミッションにポジティブに影響を与えることができる。たとえば、適当な位相シフトにより、個々の音響波を抑制するか、もしくは消去することができ、これによって実際に発せられる、感じ取られる音響を減少させるか、または好都合に調節することができる。発せられた音響を調節するためには、需要に応じて形成される所要の高圧圧送量が変えられることなしに、アクティブなポンプ弁の開放時点および閉鎖時点が変えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  燃料噴射システム
１００  高圧ポンプ
１１０  圧力アキュムレータ
１２０  流入弁
１３０  流出弁
１４０  制御ユニット
１５０  燃料供給通路
１６０  タンク
１７０  燃料流出通路
１８０  インジェクタ
１９０  圧力補償弁
ＥＶ  噴射容量
ＰＨ  ポンプ行程
ＨＤ  高圧容量
Ａ  作業周期／作業サイクル
【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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【国際調査報告】
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