特許 6034494 燃料ポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6034494

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】燃料ポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 59/10 20060101AFI20161121BHJP

   F02M 59/02 20060101ALI20161121BHJP

   F02M 59/26 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   F02M59/10 Z

   F02M59/02

   F02M59/26 330J

   F02M59/10 C

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-528926(P2015-528926)

(86)(22)【出願日】2013年7月29日

(65)【公表番号】特表2015-526647(P2015-526647A)

(43)【公表日】2015年9月10日

(86)【国際出願番号】EP2013065865

(87)【国際公開番号】WO2014037155

(87)【国際公開日】20140313

【審査請求日】2015年6月2日

(31)【優先権主張番号】12182965.9

(32)【優先日】2012年9月4日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】514160386

【氏名又は名称】デルファイ・インターナショナル・オペレーションズ・ルクセンブルク・エス・アー・エール・エル

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100137039

【弁理士】

【氏名又は名称】田上 靖子

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアムズ，エドワード

【審査官】 櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２３１２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３９９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２９５７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６９７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３３３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４５４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２００８０４２８７７（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４６００３６５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ５９／１０

Ｆ０２Ｍ ５９／０２

Ｆ０２Ｍ ５９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置であって、前記燃料ポンプ装置は、カム駆動されるポンプユニット（３１０ａ、３１０ｂ）を含み、
前記ポンプユニット（３１０ａ、３１０ｂ）は、ポンピングチャンバー（３１２ａ、３１２ｂ）と、前記ポンピングチャンバー（３１２ａ、３１２ｂ）の中の燃料を加圧するためのポンピングエレメント（３１４ａ、３１４ｂ）とを含み、
前記ポンピングエレメント（３１４ａ、３１４ｂ）は、前記燃料ポンプ装置のカム（３１６ａ、３１６ｂ）によって駆動され、前記カム（３１６ａ、３１６ｂ）の回転毎に第１のポンピングストロークおよび第２のポンピングストロークを生じさせ、
前記第１のポンピングストロークにおいて変位させられる燃料体積が、前記第２のポンピングストロークにおいて変位させられる燃料体積よりも大きくなるように、前記燃料ポンプ装置が構成されており、
前記カム（３１６ａ、３１６ｂ）は、非対称的なカムプロファイルを有し、前記カム（３１６ａ、３１６ｂ）の１回転の間に、前記第１および第２のポンピングストロークにおいて、前記ポンプユニット（３１０ａ、３１０ｂ）の前記ポンピングエレメント（３１４ａ、３１４ｂ）を駆動し、
前記燃料ポンプ装置は、
（ｉ）前記ポンピングチャンバー（３１２ａ、３１２ｂ）が低圧燃料の供給源（３２４）に流体連通している開位置と、
（ｉｉ）前記ポンピングチャンバー（３１２ａ、３１２ｂ）が、低圧燃料の前記供給源（３２４）から分離され、前記ポンピングチャンバー（３１２ａ、３１２ｂ）の中の前記燃料の加圧を生じさせ、ポンプ装置から加圧燃料を出力する閉位置と
の間で計量バルブ（３２６ａ、３２６ｂ）を切り替えるための制御装置をさらに含み、
前記制御装置は、燃料送達要求に応じて、前記計量バルブ（３２６ａ、３２６ｂ）を前記閉位置に切り替える比率を前記第１および第２のポンピングストロークの間で独立して選択する、燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置。

【請求項2】

前記非対称的なカムプロファイルが、前記ポンピングエレメント（３１４ａ、３１４ｂ）の前記第１のポンピングストロークを駆動するための第１のローブ（３５２）と、前記ポンピングエレメント（３１４ａ、３１４ｂ）の前記第２のポンピングストロークを駆動するための第２のローブ（３５４）とを含み、前記第１のポンピングストロークが前記第２のポンピングストロークよりも長くなるように、前記第１のローブ（３５２）が、前記第２のローブ（３５４）よりも高いカムリフト量を有している、請求項１に記載の燃料ポンプ装置。

【請求項3】

前記制御装置が、前記燃料送達要求を計算するように、および、前記計量バルブまたは各計量バルブ（３２６ａ、３２６ｂ）を切り替えるように配置されており、これにより、前記ポンピング装置が、前記燃料送達要求を満たすように燃料を出力するようになっている、請求項１に記載の燃料ポンプ装置。

【請求項4】

前記ポンプユニットまたは各ポンプユニット（３１０ａ、３１０ｂ）の前記ポンピングチャンバー（３１２ａ、３１２ｂ）を、前記燃料噴射システムのコモンレール（３２０）に接続するための１つまたは複数の一方向弁（３２２ａ、３２２ｂ）をさらに含む、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料ポンプ装置。

【請求項5】

請求項１に記載の燃料ポンプ装置を含む燃料噴射システムの中のコモンレール（３２０）へ燃料を送達するための方法であって、
燃料送達要求を計算するステップと、
前記燃料送達要求を満たすために、前記第１のポンピングストロークおよび／または前記第２のポンピングストロークの間に、前記燃料ポンプ装置から前記コモンレール（３２０）へ燃料を送達するステップと
を含む、燃料を送達するための方法。

【請求項6】

前記燃料送達要求を満たすために、前記第１のポンピングストロークの一部だけの間に、および／または、前記第２のポンピングストロークの一部だけの間に、前記燃料ポンプ装置から前記コモンレールへ燃料を送達するステップを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記燃料送達要求を満たすために、前記第１のポンピングストロークだけの間に、または、前記第２のポンピングストロークだけの間に、前記燃料ポンプ装置から前記コモンレールへ燃料を送達するステップを含む、請求項５または請求項６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料を圧送するのに適したポンプ装置に関する。とりわけ、それに限定されないが、本発明は、内燃エンジン用の高圧燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高圧燃料噴射システムでは、１つまたは複数のカム駆動されるポンプユニットを使用し、燃料インジェクターへ送達するために燃料を加圧するということが知られている。典型的に、複数のポンプユニットが設けられており、ポンピング力が、複数のユニットに分配されるようになっている。それぞれのポンプユニットは、ポンピングチャンバーおよびポンピングプランジャーを含み、ポンピングプランジャーは、関連のカムによって駆動され、ポンピングチャンバーの中を往復運動する。ポンピングプランジャーは、プランジャーの充填ストロークまたはリターンストロークのときに、低圧燃料供給源からポンピングチャンバーの中へ燃料を引き込むように作用し、また、プランジャーのポンピングストロークまたは前進ストロークの間に、燃料インジェクターへ送達するために、チャンバーの中の燃料を加圧するように作用する。

【0003】

それぞれのポンプユニットの構成要素は、「ユニットインジェクター」と通常称される構成で、燃料インジェクターと一体化することが可能である。代替的に、ポンプ構成要素は、いわゆる「ユニットポンプ」の中に、インジェクターとは分離して収容することが可能である。いずれの場合においても、加圧燃料は、ポンプユニットからそれぞれのインジェクターへ直接的に送達することが可能である。より一般的に、燃料は、ポンプから、燃料噴射システムのアキュムレーター体積またはコモンレールへ送達され、それに、インジェクターのそれぞれが接続されている。

【0004】

使用時に、燃料インジェクターによってエンジンへ送達される燃料体積は、エンジン動作条件に依存し、とりわけ、エンジン負荷および速度、ならびに、スロットル用途に応答して要求されるトルクに依存する。噴射される燃料量は、これらの条件に応答して、噴射圧力および噴射時間の両方を調節することによって、エンジンの電子制御ユニットによって制御される。噴射圧力は、たとえば、アイドル状態における数百バールの圧力から、最大負荷における最大３０００バール以上までの範囲にあることが可能である。したがって、エンジン動作の間の任意の所与の時間において、必要とされる燃料の体積が、必要とされる圧力で、噴射のために利用可能となるように、コモンレールの中の燃料圧力を調整することが必要である。

【0005】

添付の図面の図１は、２つのユニットポンプ１０を有する公知の燃料ポンプ装置を含む燃料噴射システムの一部の概略図である。それぞれのポンプは、ポンピングチャンバー１２およびポンピングプランジャー１４を含む。ポンピングプランジャー１４は、カムシャフト１８のそれぞれのカム１６によって駆動される。それぞれのポンプ１０のポンピングチャンバー１２は、燃料が燃料レール２０に向かう方向だけに流れることを可能にする一方向弁２２によって、燃料レール２０に連通している。燃料レール２０は、複数の燃料インジェクター（図示せず）を供給する。

【0006】

それぞれのポンプ１０のポンピングチャンバー１２は、電子的に切り替え可能な計量バルブ（metering valve）２６によって、低圧燃料の供給源２４に接続されている。計量バルブ２６は、以下のように、エンジンの電子制御ユニット（図示せず）によって制御され、燃料レール２０の中の燃料圧力を調整することが可能である。

【0007】

充填ストロークの間に、ポンプ１０のポンピングプランジャー１４は、ポンピングチャンバー１２の容積を増加させるように移動する。ポンプ１０に関連付けされている計量バルブ２６は、充填ストロークの間に開位置に保持され、燃料が低圧供給源２４からポンピングチャンバー１２の中へ引き込まれることを可能にする。

【0008】

プランジャー１４がその移動の限界値となるときに、および、ポンピングチャンバー１２の容積が最大値となるときに、充填ストロークは終了する。次いで、プランジャー１４のポンピングストロークが始まり、プランジャー１４がチャンバー１２の中へ移動するにつれて、ポンピングチャンバー１２の容積は減少する。ポンピングストロークの間に、計量バルブ２６が閉じ、燃料がポンピングチャンバー１２から低圧供給源２４へ流れて戻ることを防止する。

【0009】

ポンピングストロークが継続するにつれて、ポンピングチャンバー１２の中の圧力がレール２０の中の圧力を超えるときに、一方向弁２２が開き、燃料がポンピングチャンバー１２からレール２０へ圧力下で流れることを可能にするまで、ポンピングチャンバー１２の中の燃料の圧力が上昇する。

【0010】

プランジャー１４のポンピングストロークのより大きい部分またはより小さい部分にわたって計量バルブ２６を閉じることによって、燃料レール２０の中の燃料の圧力を調整することが可能であり、それによって、レールに到達する加圧燃料の量を制御する。燃料レール２０の中の燃料圧力が、センサー（図示せず）によって監視され、センサーは、圧力信号を電子制御ユニットへ出力する。電子制御ユニットは、実際のレール圧力を所望のレール圧力と比較し、所望のレール圧力は、エンジンの現在の要求および予測される要求に従って計算される。次いで、電子制御ユニットは、所望のレール圧力までレール圧力を上昇させるために計量バルブ２６が閉じられるべきポンピングストロークの割合を計算する。計量バルブ２６は、ポンピングストロークの開始時に開けられたままにすることが可能であり、次いで、ポンピングストロークの間の適当な時間に閉じられるか、または、代替的に、計量バルブ２６は、ポンピングストロークの開始時に、または、ポンピングストロークの開始時の辺りに、閉じることが可能であり、ポンピングストロークの終了の前に開けることが可能である。計量バルブ２６が開くと、ポンピングチャンバー１２の中に残っている加圧燃料が、低圧供給源２４へ流出して戻る。したがって、ポンピングチャンバー１２の中の燃料圧力が降下し、燃料レール２０の中への燃料のさらなる通過を防止するために一方向弁２２が閉じるようになっている。

【0011】

最大可能レール圧力が必要とされるときには、プランジャー１４のポンピングストロークの実質的に全体にわたって、計量バルブ２６を閉じたままにすることが可能である。これは、ポンプ１０の動作の最も効率的なモードである。その理由は、低圧供給源２４へ戻される高圧燃料の体積に対するレール２０に到達する高圧燃料の体積の比率が最大になるからである。そのうえ、カム１６の上昇の速度が最も低くなるときに弁が閉じるので、この動作のモードにおいて、騒音、振動、および摩耗が最小化される。より低いレール圧力が望まれるときには、ポンプ１０の動作の効率は減少する。その理由は、計量バルブ２６が開くときに、低圧供給源２４へ戻される高圧燃料の体積に対するレール２０に到達する高圧燃料の体積の比率が低くなるからである。また、ポンプ１０の動作に関連付けされる騒音、振動、および摩耗も増加する。

【0012】

燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置の別の例が、本出願人の許可された欧州特許第ＥＰ１９２１３０７号に説明されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

この背景に対して、とりわけ、比較的に低い噴射圧力で動作しているときに、改善された効率を提供するが、また、比較的に高い噴射圧力での噴射のために、燃料を提供することもできる、燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置を提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0014】

第１の態様から見ると、本発明は、燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置に属する。燃料ポンプ装置は、１つまたは複数のカム駆動されるポンプユニットを含む。前記ポンプユニット、またはそれぞれのポンプユニットは、ポンピングチャンバーと、ポンピングチャンバーの中の燃料を加圧するためのポンピングエレメントとを含む。前記ポンピングエレメント、またはそれぞれのポンピングエレメントは、燃料ポンプ装置のそれぞれのカムによって駆動され、カムの回転毎に少なくとも１つのポンピングストロークを生じさせる。第１のポンピングストロークにおいて変位させられる燃料体積が、第２のポンピングストロークにおいて変位させられる燃料体積よりも大きくなるように、燃料ポンプ装置が構成されている。

【0015】

第１および第２のポンピングストロークにおいて変位させられる燃料体積は異なるので、先行技術の装置（先行技術の装置では、ポンプのそれぞれが、ポンピングストローク毎に同じ燃料体積変位を有する）よりも効率的な方式で、ポンプ装置を動作させることが可能である。本発明は、ポンピングストローク全体にわたって、小さい体積の燃料がポンプ送りされるか、または、大きい体積の燃料がポンプ送りされるかのいずれかを選択することを可能にし、したがって、騒音および振動を低減させながら、および、高いポンピング効率を維持しながら、レール圧力のより優れた制御を可能にする。

【0016】

とりわけ、低い噴射率において、高圧燃料に対する要求が比較的に低いときには、より小さい体積の第２のポンピングストロークだけを使用して、ポンプ装置から燃料を送達することが可能である。このように、送達に必要とされる燃料だけが加圧され、加圧燃料の廃棄を回避することが可能である。そのうえ、騒音および振動が最小化される。より高い噴射率において、高圧燃料に対する要求が比較的に高いときには、より大きい体積の第１のポンピングストロークを使用して、燃料を送達することが可能である。一般的に、燃料は、第１のポンピングストロークの一部もしくはすべてから、および／または、第２のポンピングストロークの一部もしくはすべてから送達され、ポンプ装置の効率を最適化することが可能であり、また、ポンプ装置によって出力される燃料の圧力の変動を最適化することが可能である。

【0017】

一実施形態では、ポンプ装置は、第１のカム駆動されるポンプユニットと、第２のカム駆動されるポンプユニットとを含み、第１のポンピングストロークは、第１のポンプユニットのポンピングストロークであり、第２のポンピングストロークは、第２のポンプユニットのポンピングストロークである。第１および第２のポンプユニットからの出力を独立して制御することによって、第１のより大きい体積のポンピングストロークおよび第２のより小さい体積のポンピングストロークの適当な組合せが選択され、ポンプ装置の効率を最適化することが可能である。

【0018】

ポンプ装置は、第１のポンプユニットのポンピングエレメントを駆動するための第１のカムと、第２のポンプユニットのポンピングエレメントを駆動するための第２のカムとを含むことが可能である。

【0019】

本発明の一実施形態では、第１のカムは、第２のカムとは異なるプロファイルを有することが可能であり、第１のポンピングストロークが、第２のポンピングストロークよりも長くなっている。換言すれば、第１のカムのカムリフト量を、第２のカムのカムリフト量よりも大きくすることが可能である。このように、第１のポンプの中で起こる第１のポンピングストロークによって変位させられる体積は、第２のポンプの中で起こる第２のポンピングストロークによって変位させられる体積よりも大きい。この実施形態では、第１のポンプユニットのポンピングエレメントは、好ましくは、第２のポンプユニットのポンピングエレメントと同じ断面積を有している。

【0020】

第１および第２のポンプユニットを有する別の実施形態では、第１のポンプユニットのポンピングエレメントは、第２のポンプユニットのポンピングエレメントよりも、断面積が大きい。このように、第１および第２のポンプユニットのそれぞれのポンピングエレメントが同じ距離にわたり移動することは、第２のポンプユニットの中よりも、第１のポンプユニットの中の燃料の変位が大きくなることを結果として生じさせる。この実施形態では、第１のポンプユニットのポンピングエレメントを駆動するための第１のカムと、第２のポンプユニットのポンピングエレメントを駆動するための第２のカムとが設けられているときには、第１および第２のカムは、同じプロファイルを有することが可能であり、ポンピングエレメントが、それぞれのポンプユニットの中で同じストローク長さを有するようになっている。

【0021】

１つまたは複数のポンプユニットが設けられているさらなる実施形態では、カム、または、カムのうちの少なくとも１つが、非対称的なカムプロファイルを有し、カムの１回転の間に、第１および第２のポンピングストロークにおいて、それぞれのポンプユニットのポンピングエレメントを駆動する。たとえば、非対称的なカムプロファイルは、ポンピングエレメントの第１のポンピングストロークを駆動するための第１のローブと、ポンピングエレメントの第２のポンピングストロークを駆動するための第２のローブとを含むことが可能である。第１のローブは、好ましくは、第２のローブよりも高いカムリフト量を有しており、第１のポンピングストロークが、第２のポンピングストロークよりも長くなるようになっている。このように、前記ポンプユニット、またはそれぞれのポンプユニットは、第１のポンピングストロークまたは第２のポンピングストロークの間にそれぞれ燃料を加圧および出力することによって、比較的に大きい体積の加圧燃料、または比較的に小さい体積の加圧燃料のいずれかを、最大効率で供給することができる。

【0022】

好ましくは、燃料ポンプ装置は、前記ポンプユニットまたはそれぞれのポンプユニットのポンピングチャンバーを低圧燃料の供給源に切り替え可能に接続するための１つまたは複数の計量バルブを含む。燃料ポンプ装置は、開位置と閉位置との間で、前記計量バルブまたはそれぞれの計量バルブを切り替えるための制御装置をさらに含むことが可能であり、開位置では、それぞれのポンピングチャンバーが、低圧燃料の供給源に流体連通しており、閉位置では、それぞれのポンピングチャンバーが、低圧燃料の供給源から分離され、それぞれのポンピングチャンバーの中の燃料の加圧を生じさせ、ポンピング装置から加圧燃料を出力する。制御装置は、燃料送達要求を計算するように、および、前記計量バルブまたはそれぞれの計量バルブを切り替えるように配置することが可能であり、ポンピング装置が、燃料送達要求を満たすように燃料を出力するようになっている。

【0023】

燃料ポンプ装置は、前記ポンプユニットまたはそれぞれのポンプユニットのポンピングチャンバーを、燃料噴射システムのコモンレールに接続するための１つまたは複数の一方向弁をさらに含むことが可能である。

【0024】

第２の態様では、本発明は、本発明の第１の態様による燃料ポンプ装置を含む燃料噴射システムの中のコモンレールへ燃料を送達するための方法に属する。方法は、燃料送達要求を計算するステップと、燃料送達要求を満たすために、第１のポンピングストロークおよび／または第２のポンピングストロークの間に、燃料ポンプ装置からコモンレールへ燃料を送達するステップとを含む。

【0025】

方法は、燃料送達要求を満たすために、第１のポンピングストロークの一部だけの間に、および／または、第２のポンピングストロークの一部だけの間に、燃料ポンプ装置からコモンレールへ燃料を送達するステップを含むことが可能である。同様に、方法は、燃料送達要求を満たすために、第１のポンピングストロークだけの間に、または、第２のポンピングストロークだけの間に、燃料ポンプ装置からコモンレールへ燃料を送達するステップを含むことが可能である。

【0026】

本発明の一実施形態は、コモンレール燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置を含み、燃料ポンプ装置は、第１および第２のカム駆動されるポンプユニットを含み、それぞれのポンプユニットが、ポンピングチャンバーと、ポンピングチャンバーの中の燃料を加圧するためのポンピングエレメントとを含み、また、燃料ポンプ装置は、それぞれのポンピングストロークにおいて、第１および第２のポンプユニットのそれぞれのポンピングプランジャーを駆動するための第１および第２のカムを含む。第１のポンプユニットのポンピングストロークは、第２のポンプユニットのポンピングストロークよりも大きい体積の燃料を変位させる。

【0027】

本発明の別の実施形態は、コモンレール燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置を含み、燃料ポンプ装置は、カム駆動されるポンプユニットを含み、カム駆動されるポンプユニットが、ポンピングチャンバーと、ポンピングチャンバーの中の燃料を加圧するためのポンピングプランジャーとを含み、また、燃料ポンプ装置が、ポンプユニットのポンピングプランジャーを駆動するためのカムを含む。カムは、非対称的なカムプロファイルを有しており、カムのそれぞれの回転の間に、第１および第２のポンピングストロークにおいて、ポンピングプランジャーを駆動し、第１のポンピングストロークは、第２のポンピングストロークよりも大きい体積の燃料を変位させる。

【0028】

本発明のそれぞれの態様および実施形態の好適な特徴および／または随意的な特徴は、本発明の他の態様および実施形態においても、単独で、または、適当に組み合わせて、使用することが可能である。

【0029】

ここで、本発明の実施形態が、単なる例として、添付の図面を参照して説明されることとなり、図面において、同様の参照番号は、同様の特徴に対して使用されている。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】公知の燃料ポンプ装置を含む従来の燃料噴射システムの一部の概略図（上記においてすでに参照されている）である。

【図2】本発明の第１の実施形態による燃料ポンプ装置を含む燃料噴射システムの一部の概略図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図２の燃料噴射システムの動作の２つのモードに関して、時間とともに燃料レール圧力の変動を示す概略グラフであり、図３（ｃ）は、図１に示されているものなどのような従来の燃料噴射システムに関して、時間とともに燃料レール圧力の変動を示す概略グラフである。

【図4】図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、より高い燃料噴射率であること以外は、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に対応して、時間とともに燃料レール圧力の変動を示す概略グラフである。

【図5】本発明の第２の実施形態による燃料ポンプ装置を含む燃料噴射システムの一部の概略図である。

【図6】本発明の第３の実施形態による燃料ポンプ装置を含む燃料噴射システムの一部の概略図である。

【図7】図６の燃料ポンプ装置のカムローブの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

図２は、本発明の第１の実施形態による燃料ポンプ装置を有する燃料噴射システム１００の一部を示している。燃料ポンプ装置は、ユニットポンプタイプの複数の燃料ポンプを含む。図示されている実施形態では、第１および第２の燃料ポンプユニット１１０ａ、１１０ｂが設けられている。

【0032】

それぞれの燃料ポンプユニット１１０ａ、１１０ｂ（以下、燃料ポンプと称される）は、ポンピングチャンバー１１２ａ、１１２ｂと、ポンピングエレメントまたはプランジャー１１４ａ、１１４ｂとを含み、ポンピングエレメントまたはプランジャー１１４ａ、１１４ｂは、それぞれのポンピングチャンバー１１２ａ、１１２ｂの体積を増減させるために、プランジャーボア（図示せず）の中で往復移動するように配置されている。ポンピングプランジャー１１４ａ、１１４ｂは、共通のカムシャフト１１８に装着されているそれぞれの第１および第２のカム１１６ａ、１１６ｂによって駆動される。

【0033】

第１のカム１１６ａおよび第２のカム１１６ｂは、異なるカムプロファイルを有している。具体的には、第１のカム１１６ａは、第２のカム１１６ｂよりも大きいリフト量を有しており、それぞれのカム１１６ａ、１１６ｂのリフト量は、カムプロファイルの最小半径とカムプロファイルの最大半径との間の差である。カム１１６ａと１１６ｂとの間のリフト量の差に起因して、第１のカム１１６ａは、第２のカム１１６ｂによって駆動される第２のポンプ１１０ｂのポンピングプランジャー１１４ｂのストローク長さと比較して、より長いストロークで第１のポンプ１１０ａのポンピングプランジャー１１４ａを駆動する。

【0034】

それぞれのポンプ１１０ａ、１１０ｂのポンピングチャンバー１１２ａ、１１２ｂは、それぞれの一方向弁１２２ａ、１２２ｂを経由して、燃料レール１２０に接続されており、それぞれの一方向弁１２２ａ、１２２ｂは、燃料が燃料レール１２０に向かう方向にだけ流れることを可能にする。当業者によく知られているように、燃料レール１２０は、複数の燃料インジェクター（図示せず）を供給する。

【0035】

また、それぞれのポンプ１１０ａ、１１０ｂのポンピングチャンバー１１２ａ、１１２ｂは、それぞれの電子的に切り替え可能な計量バルブ１２６ａ、１２６ｂによって、低圧燃料の供給源１２４に接続されている。計量バルブ１２６ａ、１２６ｂは、下記に説明されるように、エンジンの電子制御ユニット（図示せず）によって独立して制御され、燃料レール１２０の中の燃料圧力を調整することが可能である。

【0036】

カムシャフト１１８が回転すると、カム１１６ａ、１１６ｂが、ポンプ１１０ａ、１１０ｂのそれぞれのポンピングプランジャー１１４ａ、１１４ｂを往復直線移動で駆動し、関連のポンピングチャンバー１１２ａ、１１２ｂの体積を周期的な様式で増減させる。

【0037】

第１のポンプ１１０ａを例にとれば、第１のポンプ１１０ａのポンピングプランジャー１１４ａのそれぞれの充填ストロークまたはリターンストロークの間に、ポンピングプランジャー１１４ａは、ポンピングチャンバー１１２ａの体積を増加させるように移動する。第１のポンプ１１０ａに関連付けされている計量バルブ１２６ａは、充填ストロークの間に開位置に保持され、燃料が低圧供給源１２４からポンピングチャンバー１１２ａの中へ引き込まれることを可能にする。

【0038】

プランジャー１１４ａがそのリターン移動の限界値となるときに、および、そのポンピングチャンバー１１２ａの体積が最大値となるときに、第１のポンプ１１０ａの充填ストロークは終了する。次いで、カム１１６ａの回転が継続すると、プランジャー１１４ａのポンピングストロークが始まり、プランジャー１１４ａがチャンバー１１２ａの中へ移動するにつれて、ポンピングチャンバー１１２ａの体積が減少する。プランジャー１１４ａがその前方移動の限界値に到達するときに、ポンピングストロークは終了し、前進移動の限界値の点において、ポンピングチャンバー１１２ａの体積は最大となり、次の充填ストロークが始まる。プランジャー１１４ａのストローク長さ（すなわち、その前進および逆進移動の限界値の間の距離）、および、したがって、プランジャー１１４ａのポンピングストロークの間に変位させられるポンピングチャンバー１１２ａの中の燃料の体積は、カム１１６ａのリフト量によって決定される。

【0039】

第２のポンプ１１０ｂは、同じ方式に動作する。しかし、第２のカム１１６ｂ（第２のカム１１６ｂは、第２のポンプ１１０ｂのプランジャー１１４ｂを駆動する）は、第１のカム１１６ａよりも小さいリフト量を備えるプロファイルを有しているので、第２のポンプ１１０ｂの中のポンピングストロークの間に変位させられるポンピングチャンバー１１２ｂの中の燃料の体積は、第１のポンプ１１０ａの中のポンピングストロークの間に変位させられる燃料の体積よりも小さい。

【0040】

第１および第２のカム１１６ａ、１１６ｂは、互いに９０°オフセットされて、カムシャフト１１８の上に配置されている。このように、第１のポンプ１１０ａのプランジャー１１４ａがポンピングストロークで移動している間に、第２のポンプ１１０ｂのプランジャー１１４ｂは、充填ストロークで移動しており、その逆もまた同様である。図示されている実施形態では、カム１１６ａ、１１６ｂは、ダブルローブになっており、２つのポンピングサイクル（すなわち、充填ストロークの後にポンピングストロークが続く）が、カムシャフト１１８のそれぞれの回転にわたって起こるようになっている。

【0041】

計量バルブ１２６ａ、１２６ｂは、燃料レール１２０の中の燃料圧力を制御するために使用される。有利には、計量バルブ１２６ａ、１２６ｂを独立して制御することによって、第１のポンプ１１０ａおよび第２のポンプ１１０ｂのそれぞれからレール１２０に到達する燃料の量は、独立して調整され、燃料噴射システムの動作の効率を最大化することが可能である。

【0042】

たとえば、第１のポンプ１１０ａを使用して燃料レール１２０の中へ燃料を圧送することが望まれるときには、電子制御ユニットは、ポンピングストロークの間に第１の計量バルブ１２６ａを閉じ、燃料が第１のポンプ１１０ａのポンピングチャンバー１１２ａから低圧供給源１２４へ流れて戻ることを防止する。ポンピングストロークが継続するにつれて、所定の圧力において、第１のポンプ１１０ａを燃料レール１２０に接続する一方向弁１２２ａが開き、燃料がポンピングチャンバー１１２ａからレール１２０へ圧力下で流れることを可能にするまで、ポンピングチャンバー１１２ａの中の燃料の圧力が上昇する。ポンピングストロークの終わりにおいて、第１の計量バルブ１２６ａが開けられ、ポンピングチャンバー１１２ａが次の充填ストロークの間に充填されることを可能にする。

【0043】

第１のポンプ１１０ａからレール１２０へ最大体積の加圧燃料を送達することが望まれる場合には、ポンピングストロークの実質的にすべてにわたって、第１の計量バルブ１２６ａをその閉鎖状態に保持することが可能である。この場合には、ポンピングストロークの間に変位させられる燃料の体積の実質的に全体が、加圧され、レール１２０へ送達される。

【0044】

代替的に、第１のポンプ１１０ａからレール１２０へ最大体積よりも少ない加圧燃料を送達することが望まれる場合には、ポンピングストロークの一部の間だけ、第１の計量バルブ１２６ａをその閉鎖状態に保持することが可能である。たとえば、第１の計量バルブ１２６ａをポンピングストロークの開始時に開けて保持し、ポンピングストロークの間の適当な時点において閉じ、レール１２０へ適当な体積の加圧燃料を送達することが可能である。

【0045】

第１の計量バルブ１２６ａが閉じられている間だけ、燃料は、一方向弁１２２ａを通して燃料レール１２０へ移る。第１の計量バルブ１２６ａがポンピングストロークの間に開けられる場合には、ポンピングチャンバー１１２ａの中の圧力が降下し、一方向弁１２２ａが閉じ、第１のポンプ１１０ａからレール１２０の中への燃料の流れが停止する。ポンピングストロークの残りの間にプランジャー１１４ａによって変位させられた残りの燃料体積が、加圧なしに低圧供給源１２４へ戻る。

【0046】

関連の一方向弁１２２ｂを通る第２のポンプ１１０ｂからレール１２０への加圧燃料の流れは、第２の計量バルブ１２６ｂを開閉することによって、同様の方式で制御することが可能である。

【0047】

電子制御ユニットは、燃料レール１２０の中の実際の燃料圧力と、燃料送達要求を満足させるために必要とされる燃料圧力（すなわち、現在のおよび予測されるエンジンのトルク要求を満たすために、適当な圧力において、適当な体積の燃料をインジェクターへ供給するために必要とされる圧力）との間の差を決定することによって、第１および第２の計量バルブ１２６ａ、１２６ｂに関する適当な開閉時間を計算するように配置されている。燃料レール１２０の中の実際の燃料圧力は、センサー（図示せず）によって監視される。当業者にはよく知られているように、トルク要求を満たすために必要とされる必要レール圧力は、適切なセンサー入力から（たとえば、スロットル位置センサー、クランクシャフト位置センサー、温度センサー、空気流量センサーなどから）電子制御ユニットによって決定することが可能である。

【0048】

レール１２０の中の燃料圧力は、時間の関数として、概して鋸歯状の曲線にしたがう。燃料圧力は、燃料がインジェクターによって噴射されるので、時間とともに低下し、また、燃料ポンプ１１０ａ、１１０ｂのそれぞれによって燃料がレールへ送達されると、鋭く上昇する。したがって、電子制御ユニットは、目標最小レール圧力（目標最小レール圧力は、燃料要求を満たすために必要とされる現在の最小噴射圧力を反映している）と、目標ピークレール圧力（目標ピークレール圧力は、目標レール圧力の十分に上方にあり、ポンピング事象同士の間の圧力低下を可能にする）とを計算する。

【0049】

電子制御ユニットは、測定されるレール圧力を目標最小および目標ピークレール圧力と比較し、出力信号を第１および第２の計量バルブ１２６ａ、１２６ｂへ送信し、したがって、実際のレール圧力を、目標ピークレール圧力と目標最小レール圧力との間に維持する。

【0050】

実際のレール圧力が目標最小レール圧力に接近するにつれて、電子制御ユニットは、プランジャー１１４ａ、１１４ｂのそれぞれのポンピングストロークの間に計量バルブ１２６ａ、１２６ｂのうちの１つまたは両方を閉じ、第１のポンプ１１０ａおよび／または第２のポンプ１１０ｂから燃料レール１２０へ高圧燃料を給送する。実際のレール圧力が目標ピークレール圧力に到達するために十分な高圧燃料がレール１２０へ送達されると、電子制御ユニットは、必要とされる計量バルブ１２６ａ、１２６ｂを開け、ポンピングチャンバー１２２ａ、１２２ｂの中に残っている燃料を流出させ、低圧供給源１２４へ戻す。

【0051】

実際には、ポンピングストロークが起こっている間のレール圧力を継続的に監視するというよりも、電子制御ユニットは、それぞれのポンピングストロークに先立って、計量バルブ１２６ａ、１２６ｂに関して必要とされる閉鎖時間および開放時間を計算し、それぞれのポンプ１１０ａ、１１０ｂのポンピングストロークの所望の割合が、燃料をレール１２０へ圧送するために使用されるということを確実にする。

【0052】

有利には、この戦略は、それぞれの計量バルブ１２６ａ、１２６ｂが、それぞれのポンピングストロークの間の適当なときに閉じられ、ポンピングストロークの終わりに開けられることを可能にし、計量バルブ１２６ａ、１２６ｂが開いているときに低圧供給源１２４へ流出される加圧燃料の量を最小化するようになっている。しかし、計量バルブ１２６ａ、１２６ｂが、ポンピングストロークの終わりまで閉じたままであるときにも、いくらかの加圧燃料は、ポンプ１１０ａ、１１０ｂの死容積に起因して、低圧供給源１２４へ失われるということが認識される。当業者によって理解されるように、死容積は、それぞれのポンピングストロークの終わりにポンピングチャンバー１２２ａ、１２２ｂの中に残っている燃料の体積に相当する。

【0053】

それぞれのポンプ１１０ａ、１１０ｂが、それぞれのポンピングストロークによって異なる体積の加圧燃料を送達するので、動作のいくつかの異なるモードを、ポンプ装置の効率および性能を最適化するように適合させることが可能である。

【0054】

図３（ａ）は、ポンプ装置が第１のモードで動作している状態で、比較的に低い噴射率で動作している図２の燃料噴射システムに関して、時間に対するレール圧力の概略プロットであり、それは、高い効率動作を提供する。この例では、目標最小レール圧力（Ｐ_ＴＭ）は、比較的に低く、かつ、第２のポンプ１１０ｂだけを用いて圧送することによって維持することが可能である。

【0055】

したがって、第２のポンプ１１０ｂのポンピングストロークの開始時には、第２の計量バルブ１２６ｂは閉じられている。この点は、図３（ａ）において、Ｖ２の符号が付されている。第２の計量バルブ１２６ｂは、第２のポンプ１１０ｂのポンピングストロークの全体にわたって閉じたままであり、レール圧力を目標ピークレール圧力（Ｐ_ＴＰ）へ上昇させる。ポンピングストロークの終わりは、図３（ａ）において、Ｆ２の符号が付されている。次いで、第２の計量バルブ１２６ｂが開き、第２のポンプ１１０ｂのポンピングチャンバー１１２ｂが、プランジャー１１４ｂの充填ストロークの間に再充填することを可能にする。レール圧力が目標最小レール圧力Ｐ_ＴＭへ低下して戻ると、第２の計量バルブ１２６ｂが、次のポンピングストローク（Ｖ２）の開始時には閉じられ、レール圧力をもう一度上昇させる。

【0056】

したがって、この第１のモードの動作では、第２のポンプ１１０ｂのポンピング力の実質的にすべてが、レール１２０の中の燃料圧力を上昇させることになる。ポンプ１１０ａの中の死容積に起因して、最小量の加圧燃料だけが、ポンピングチャンバー１１２ｂから低圧供給源１２４へ流出させられる。第１の計量バルブ１２６ａは、全体を通して開いたままであり、燃料が第１のポンプ１１０ａからレールへポンプ送りされないようになっている。第１のポンプ１１０ａのポンピングチャンバー１１２ａが低圧供給源１２４に対して開いたままであるので、燃料は第１のポンプ１１０ａの中で加圧されず、および最小エネルギーが浪費される。したがって、このモードの動作は、比較的に低い噴射率において、最大効率を実現する。また、ポンピングストロークの間の計量バルブ１２６ａ、１２６ｂの閉鎖が回避されるので、騒音、振動、および摩耗が、このモードの動作の間に最小化される。

【0057】

第１のモードの動作では、レール１２０の中の燃料圧力の変動（すなわち、目標最小圧力Ｐ_ＴＭと目標ピーク圧力Ｐ_ＴＰとの間の差）は、比較的に大きいということが図３（ａ）から認識される。しかし、ポンピング負荷を第１のポンプ１１０ａと第２のポンプ１１０ｂとの間で分割することによって、同じ噴射率に対して、レール圧力の中の変動の低減を実現することが可能である。第２のモードの動作（それは、この方式で動作する）は、図３（ｂ）を参照して説明される。

【0058】

この例では、第１のカム１１６ａのリフト量は、第２のカム１１６ｂのリフト量の２倍である。したがって、第１のポンプ１１０ａの全ポンピングストロークにおいて変位させられる燃料の体積は、第２のポンプ１１０ｂの全ポンピングストロークにおいて変位させられる燃料の体積の２倍である。第２のモードの動作では、第１のポンプ１１０ａのポンピングストロークの２５％に関して第１の計量バルブ１２６ａを閉じることによって、および、第２のポンプ１１０ｂのポンピングストロークの５０％に関して第２の計量バルブ１２６ｂを閉じることによって、目標最小レール圧力Ｐ_ＴＭが維持される。それぞれのポンピングストロークによって変位させられる燃料体積の差に起因して、それぞれのストロークは、レール圧力が同じ目標ピークレール圧力Ｐ_ＴＰまで上昇するということを結果的に生じさせるということを、これらの比率は意味する。第１および第２のカム１１６ａ、１１６ｂのオフセットに起因して、第２のポンプ１１０ｂのポンピングストロークは、第１のポンプ１１０ａの充填ストロークの間に起こり、また、その逆も同様である。第１および第２の計量バルブ１２６ａ、１２６ｂの閉鎖時間は、図３（ｂ）において、Ｖ１およびＶ２によってそれぞれ示されており、開放時間は、Ｆ１およびＦ２によって示されている。

【0059】

図３（ｂ）から見ることができるように、この第２のモードの動作では、レール圧力は、図３（ａ）に示されている第１のモードの動作と比較して、目標最小圧力Ｐ_ＴＭにより近いままである。したがって、第２のモードの動作では、動作の効率は、第１のモードの動作よりもいくらか低いが、噴射圧力の一貫性を改善することが可能である。

【0060】

第２のモードの動作では、低圧供給源１２４へ流出させられる燃料に対するレール１２０へ送達される燃料の比率は、第１のモードの動作におけるものよりも低くなるが、先行技術による装置（先行技術による装置では、ポンプのすべてが、ポンピングストローク毎に、同じ体積の燃料を変位させる）と比較して、効率の改善が依然として得られる。

【0061】

比較のために、図３（ｃ）は、図１に示されている先行技術の装置に関する概略の圧力−時間プロットを示しており、ポンプ１０は、それぞれのポンプ１０に関して同じプロファイルを有するカム１６によって駆動されている。図１の装置では、それぞれのポンプ１０がポンピングストロークの間に同じ体積の燃料を変位させるように、カム１６はサイズ決めされており、その体積は、図２においてポンピングストローク毎に第１のポンプ１１０ａによって変位させられる体積の７５％に等しいか、または、ポンピングストローク毎に第２のポンプ１１０ｂによって変位させられる体積の１５０％と同等である。このように、図１の従来の装置における両方のポンプ１０の合計変位は、図２の本発明による装置における両方のポンプ１１０ａ、１１０ｂの合計変位と同じである。

【0062】

図３（ｂ）に示されているように、第２のモードで動作する図２の装置によって実現されているものと同じ変動をレール圧力の中に実現するために、従来通りにサイズ決めされているカムを備える図１の装置は、図３（ｃ）に示されているように、計量バルブが、それぞれのポンプのポンピングストロークの３分の１にわたり開いていることを必要とする。図３（ｃ）では、弁の閉鎖時間は、Ｖの符号が付されており、開放時間は、Ｆの符号が付されている。

【0063】

図３（ｂ）に図示されている第２のモードと比較して、図３（ｃ）に示されているような従来の装置の動作は、効率的でない。

【0064】

噴射率がより高くなるときには、燃料要求を満たすために、より大きい体積の燃料が必要とされる。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、より高い噴射率であること以外は、図３（ａ）〜図３（ｃ）と同等の状況に関して、時間とともに、レール圧力の中の変動を示している。

【0065】

図４（ａ）では、図２の装置が、第３のモードの動作で動作させられており、レール圧力は、第１のポンプ１１０ａの容量の１００％を使用して、第１のポンプ１１０ａを単独で使用したポンピングによって維持されている。したがって、第１の計量バルブ１２６ａは、第１のポンプ１１０ａのポンピングストロークの開始時（図４（ａ）のＶ１によって示されている）には閉じられており、ポンピングストロークの終わり（Ｆ１によって示されている）まで閉じたままである。第２の計量バルブ１２６ｂは、全体を通して開いたままであり、燃料が第２のポンプ１１０ｂによってレール１２０の中へポンプ送りされないようになっている。

【0066】

第２のポンプ１１０ｂの中の燃料を加圧することにポンピング力は費やされないが、第１のポンプ１１０ａのポンピング力のすべてが、レール１２０の中の燃料の圧力を上昇させるために使用されるので、この第３のモードの動作は、装置の効率を最大化する。

【0067】

第１および第２のポンプ１１０ａ、１１０ｂの間でポンピング負荷を分けることによって、レール圧力の変動を低減させることが可能である。したがって、図４（ｂ）に示されている第４のモードの動作では、第１の計量バルブ１２６ａは、第１のポンプ１１０ａのポンピングストロークの半分にわたって閉じられており、第２の計量バルブ１２６ｂは、第２のポンプ１１０ｂのポンピングストローク全体にわたって閉じられている。このように、燃料に関して、図４（ａ）のものと同じ要求を満たすことが可能であるが、より低いレール圧力の変動を有する。

【0068】

第４のモードの動作は、第３のモードの動作ほど効率的ではないが、図１に示されているもののような従来の装置（従来の装置では、それぞれのポンプが、ポンピングストローク毎に同じ変位を有している）を使用して同等の燃料要求を満たすことも、依然として効率的ではない。図１の装置に関する圧力−時間曲線が、図４（ｃ）に示されている。図２の装置の第４のモードと同じ圧力の変動性によって同じ目標最小レール圧力Ｐ_ＴＭを得るために、図１の装置の計量バルブ２２は、それぞれのポンプ１０のポンピングストロークの３分の２にわたって閉じられなければならない。これは、図２の装置の第４のモードの動作よりも低い効率を結果として生じさせる。

【0069】

本発明によるポンプ装置の動作のモードは、特定の用途に関して、および、特定のエンジン動作条件に関して、最適化され得るということが当業者によって認識される。たとえば、任意の所与の噴射率に関して、ポンプ装置は、電子制御ユニットによって制御され、最大効率もしくは最小レール圧力変動で、または、効率と圧力変動との間の適切な妥協によって、燃料をレール１２０へ送達し、燃料噴射システムの動作を全体として最適化することが可能である。

【0070】

本発明の第１の実施形態の変形例では、さらなるポンプを設けることが可能である。たとえば、第１のカム１１６ａと同じプロファイルのそれぞれのカムによって駆動される２つ以上のポンプの組、および、第２のカム１１６ｂと同じプロファイルのそれぞれのカムによって駆動される２つ以上のさらなるポンプの組を設けることが可能である。このように、燃料量および／または圧力に関するより大きい要求を、ポンプ装置によって満たすことが可能である。別の変形例では、第１のカム１１６ａと第２のカム１１６ｂとの間の中間にある幾何学形状を有するカムによって駆動される１つまたは複数の追加的なポンプを設けることが可能である。そのような装置は、先行技術で知られている装置と比較して、さらなる効率の改善を可能にする。

【0071】

本発明の第２の実施形態による燃料ポンプ装置を有する燃料噴射システムが、図５に示されている。第１の実施形態と同様に、この第２の実施形態では、第１および第２の燃料ポンプ２１０ａ、２１０ｂが設けられている。それぞれの燃料ポンプ２１０ａ、２１０ｂは、ポンピングチャンバー２１２ａ、２１２ｂと、ポンピングプランジャー２１４ａ、２１４ｂとを含み、ポンピングプランジャー２１４ａ、２１４ｂは、プランジャーボア（図示せず）の中で往復移動するように配置されている。ポンピングプランジャー２１４ａ、２１４ｂは、共通のカムシャフト２１８の上に装着されているそれぞれの第１および第２のカム２１６ａ、２１６ｂによって駆動される。

【0072】

第２の実施形態では、第１および第２のカム２１６ａ、２１６ｂが同一のカムプロファイルを有しているという点において、本発明の第２の実施形態は第１の実施形態とは異なっている。その代わりに、第１および第２のポンプ２１０ａ、２１０ｂによるポンピングストローク毎に変位させられる燃料の体積の差を実現するために、第１のポンプ２１０ａのポンピングプランジャー２１４ａおよび関連のポンピングチャンバー２１２ａは、第２のポンプ２１０ｂのポンピングプランジャー２１４ｂおよび関連のポンピングチャンバー２１２ｂよりも大きい直径を有している。

【0073】

このように、それぞれのポンピングプランジャー２１４ａ、２１４ｂのストロークは同じであるが、ポンピングストロークの間に第１のポンプ２１０ａのプランジャー２１４ａによって変位させられる体積は、第２のポンプ２１０ｂのプランジャー２１４ｂによって変位させられる体積よりも大きい。具体的には、第１のポンプ２１０ａのプランジャー２１４ａは、断面積が、第２のポンプ２１０ｂのプランジャー２１４ｂの断面積の２倍であり、第１のポンプ２１０ａが、ポンピングストローク毎に第２のポンプ２１０ｂの２倍の燃料を変位させるようになっている。

【0074】

本発明の第１の実施形態と同様に、第２の実施形態では、それぞれのポンプ２１０ａ、２１０ｂのポンピングチャンバー２１２ａ、２１２ｂは、それぞれの一方向弁２２２ａ、２２２ｂを経由して、燃料レール２２０に接続されており、また、それぞれの電子的に切り替え可能な計量バルブ２２６ａ、２２６ｂによって、低圧燃料の供給源２２４に接続されている。

【0075】

本発明の第２の実施形態のポンプ装置の動作は、上記に説明されているような本発明の第１の実施形態のものと同じである。

【0076】

本発明の第２の実施形態のポンプ装置は、第１の実施形態の装置の有用な代替例を提供する。たとえば、同一のカム２１６ａ、２１６ｂによって駆動される、異なるプランジャー直径を有するポンプ２１０ａ、２１０ｂの使用は、バランスのとれたポンプカムシャフトを提供することが望ましいときに有利である。そのうえ、本発明の第２の実施形態の変形例では、ポンプ自身が、同じストローク長さに対して異なる体積の燃料を出力するように構成されているので、第１および第２のポンプを同じカムによって駆動することが可能である。

【0077】

本発明の第２の実施形態のさらなる変形例では、さらなるポンプを設けることが可能である。たとえば、比較的に大きいプランジャーを有する２つ以上のポンプの組、および、比較的に小さいプランジャーを有する２つ以上のさらなるポンプの組を設けることが可能である。このように、燃料量および／または圧力に対するより大きい要求を、ポンプ装置によって満たすことが可能である。別の変形例では、第１のポンプ２１０ａのプランジャー直径と第２のポンプ２１０ｂのプランジャー直径との間の中間にあるプランジャー直径を有する１つまたは複数の追加的なポンプを設けることが可能である。そのような装置は、先行技術で知られている装置と比較して、さらなる効率の改善を可能にする。

【0078】

図６は、本発明の第３の実施形態によるポンプ装置を有する燃料噴射システムの一部を示している。

【0079】

第１および第２の実施形態と同様に、この第３の実施形態では、第１および第２の燃料ポンプ３１０ａ、３１０ｂが設けられている。それぞれの燃料ポンプ３１０ａ、３１０ｂは、ポンピングチャンバー３１２ａ、３１２ｂと、ポンピングプランジャー３１４ａ、３１４ｂとを含み、ポンピングプランジャー３１４ａ、３１４ｂは、プランジャーボア（図示せず）の中で往復移動するように配置されている。ポンピングプランジャー３１４ａ、３１４ｂは、共通のカムシャフト３１８の上に装着されているそれぞれの第１および第２のカム３１６ａ、３１６ｂによって駆動される。

【0080】

この第３の実施形態では、第１および第２のカム３１６ａ、３１６ｂは、より詳細に図７に示されているように、同一の非対称的なカムプロファイルを有している。それぞれのカム３１６ａ、３１６ｂは、軸線３５０の周りに回転し、それは、カムシャフト３１８に同軸に装着されている。第１および第２の突出部（ｎｏｓｅｓ）３５６、３５８をそれぞれ画定する２つのローブ３５２、３５４が、軸線３５０を横切って直径方向に対向している。それぞれの突出部３５２、３５４は、軸線３５０から半径Ｒ_Ｎの位置に存在している。

【0081】

カム３１６ａ、３１６ｂの最小半径３６０、３６２の位置は、ローブ３５２、３５４の間で、カム３１６ａ、３１６ｂのそれぞれの側部の上の異なる半径において位置付けされている。カム３１６ａ、３１６ｂが反時計回りの方向に回転すると、第１のローブ３５２に先行する最小半径３６０の点が、軸線３５０から半径Ｒ_１の位置に存在し、第２のローブ３５４に先行する最小半径３６２の点が、軸線３５０から半径Ｒ_２の位置に存在する。半径Ｒ_２は、半径Ｒ_１の２倍である。

【0082】

したがって、カムシャフト３１８が回転すると、それぞれのカム３１６ａ、３１６ｂは、１回転毎に２つのポンピングサイクルでそれぞれのポンピングプランジャー３１４ａ、３１４ｂを駆動する。第１のポンピングサイクルのポンピングストロークは、第１のローブ３５２によって駆動され、この第１のポンピングストロークが、Ｒ_Ｎ−Ｒ_１によって与えられるストローク長さを有するようになっている。第２のポンピングサイクルのポンピングストロークは、第２のローブ３５４によって駆動され、この第２のポンピングストロークが、Ｒ_Ｎ−Ｒ_２によって与えられるストローク長さを有するようになっている。

【0083】

したがって、第１のポンピングストロークは、第２のポンピングストロークの２倍の長さになっている。したがって、それぞれのポンプ３１０ａ、３１０ｂの第１のポンピングサイクルの間に変位させられる燃料体積は、それぞれのポンプ３１０ａ、３１０ｂの第２のポンピングサイクルの間に変位させられる燃料体積の２倍である。

【0084】

本発明の第１および第２の実施形態と同様に、第３の実施形態では、それぞれのポンプ３１０ａ、３１０ｂのポンピングチャンバー３１２ａ、３１２ｂは、それぞれの一方向弁３２２ａ、３２２ｂを経由して、燃料レール３２０に接続されており、また、それぞれの電子的に切り替え可能な計量バルブ３２６ａ、３２６ｂによって、低圧燃料の供給源３２４に接続されている。

【0085】

本発明の第３の実施形態による装置の動作は、本発明の第１および第２の実施形態の装置の動作と同様である。この場合には、両方のポンプ３１０ａ、３１０ｂは、カムシャフト３１８のそれぞれの回転の間にそれぞれのポンプ３１０ａ、３１０ｂの中に起こる第１および第２のポンピングストロークに対応して、ポンピングストローク毎に大きいまたは小さい体積の燃料のいずれかを提供することが可能である。カムシャフト３１８のそれぞれの回転に関して、電子制御ユニットは、それぞれの計量バルブ３２６ａ、３２６ｂを閉じたままにすべきである第１の（より長い）ポンピングストロークおよび第２の（より短い）ポンピングストロークの比率を独立して選択することが可能である。

【0086】

本発明の第３の実施形態は、第１および第２の実施形態の有用な代替例を提供する。有利には、ポンプ３１０ａ、３１０ｂが同一であり、非対称的なカム３１６ａ、３１６ｂも同一であるので、本発明のこの実施形態は、先述の実施形態よりも少ない独自構成要素の総数を有する比較的に簡単な装置を提供する。

【0087】

本発明の第３の実施形態の中のそれぞれのポンプは、小変位および大変位のポンピングストロークの両方を送達することが可能であるので、本発明の利益を得るために、１つのポンプが単独で十分となり得るということが認識される。したがって、第３の実施形態の変形例では、１つのポンプだけが設けられている。他の変形例では、より大きい体積および／または圧力要求を満たすために、３つ以上のポンプを設けることが可能である。また、２つ以上のポンプを同じ非対称的なカムによって駆動することが可能であるということが認識される。また、異なるストローク長さを有する複数のポンピングストロークを提供するために、３つ以上のローブを有するカムプロファイルを使用することも可能である。

【0088】

本発明の第３の実施形態の別の変形例では、カム３１６ａ、３１６ｂが、異なる非対称のプロファイルを有しており、ポンプ３１０ａ、３１０ｂのそれぞれが、そのそれぞれの第１および第２のポンピングストロークにおいて異なる体積の燃料を供給するようになっている。そのような装置は、ポンピング装置の効率を最適化する際にさらなる改良を提供することが可能である。

【0089】

本発明の上述の実施形態および変形例は、単なる例であるということ、および、明示的に上記に説明されていないが、第１のポンピングストロークにおいて、第２のポンピングストロークにおいて送達される燃料体積よりも大きい燃料体積を送達することが可能である他のポンピング装置も検討することが可能であるということが、当業者によって認識される。

【0090】

たとえば、上述の実施形態の特徴のうちの２つ以上を組み合わせることが可能であろう。また、たとえば、異なる断面積を有するポンピングプランジャーを備える２つ以上のポンプを、非対称的なカムプロファイルを有するカムによって駆動することも可能である。

【0091】

上述の実施形態では、第１のポンピングストロークにおいて変位させられる燃料の体積は、第２のポンピングストロークにおいて変位させられる燃料の体積の２倍である。しかし、第１および第２のポンピングストロークにおいて変位させられる燃料の相対的な体積を、所与の用途に関して適当となるように選択することが可能であるということが認識される。３つ以上のポンピングストローク（それぞれが、異なる体積の燃料を変位させる）が利用可能である、本発明のさらなる実施形態を検討することが可能である。このように、より大きい数の最大効率モードの動作を提供することが可能である。

【0092】

また、添付の特許請求の範囲に規定されているような本発明の範囲を逸脱することなく、さらなる修正例および変形例が可能である。例えば、本発明は、特許請求の範囲に記載されるものの他、以下の態様を含む。
１．燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置であって、前記燃料ポンプ装置は、
第１のカム駆動されるポンプユニット（１１０ａ；２１０ａ）、および、第２のカム駆動されるポンプユニット（１１０ｂ；２１０ｂ）と、
前記第１のポンプユニット（１１０ａ；２１０ａ）のポンピングチャンバー（１１２ａ；２１２ａ）を低圧燃料（１２４；２２４）の供給源に切り替え可能に接続するための第１の計量バルブ（１２６ａ；２２６ａ）と、
前記第２のポンプユニット（１１０ｂ；２１０ｂ）のポンピングチャンバー（１１２ｂ；２１２ｂ）を低圧燃料（１２４；２２４）の前記供給源に切り替え可能に接続するための第２の計量バルブ（１２６ｂ；２２６ｂ）と
を含み、
前記ポンプユニット（１１０ａ、１１０ｂ；２１０ａ、２１０ｂ）の各々は、ポンピングチャンバー（１１２ａ、１１２ｂ；２１２ａ、２１２ｂ）と、前記ポンピングチャンバー（１１２ａ、１１２ｂ；２１２ａ、２１２ｂ）の中の燃料を加圧するためのポンピングエレメント（１１４ａ、１１４ｂ；２１４ａ、２１４ｂ）とを含み、
前記ポンピングエレメント（１１４ａ、１１４ｂ；２１４ａ、２１４ｂ）の各々は、前記燃料ポンプ装置のカム（１１６ａ、１１６ｂ；２１６ａ、２１６ｂ）によって駆動され、前記カム（１１６ａ、１１６ｂ；２１６ａ、２１６ｂ）の回転毎に少なくとも１つのポンピングストロークを生じさせ、
前記第１のポンプユニット（１１０ａ；２１０ａ）のポンピングストローク全体において変位させられる燃料体積が、前記第２のポンプユニット（１１０ｂ；２１０ｂ）のポンピングストローク全体において変位させられる燃料体積よりも大きくなるように、前記燃料ポンプ装置が構成されている、燃料噴射システムのための燃料ポンプ装置。
２．前記第１のポンプユニット（１１０ａ；２１０ａ）の前記ポンピングエレメント（１１４ａ；２１４ａ）を駆動するための第１のカム（１１６ａ；２１６ａ）と、
前記第２のポンプユニット（１１０ｂ；２１０ｂ）の前記ポンピングエレメント（１１４ｂ；２１４ｂ）を駆動するための第２のカム（１１６ｂ；２１６ｂ）と
をさらに含む、上記１．に記載の燃料ポンプ装置。
３．前記第１のポンピングストロークが前記第２のポンピングストロークよりも長くなるように、前記第１のカム（１１６ａ）が、前記第２のカム（１１６ｂ）とは異なるプロファイルを有している、上記３．に記載の燃料ポンプ装置。
４．前記第１のポンプユニット（１１０ａ）の前記ポンピングエレメント（１１４ａ）が、前記第２のポンプユニット（１１０ｂ）の前記ポンピングエレメント（１１４ｂ）と同じ断面積を有している、上記４．に記載の燃料ポンプ装置。
５．前記第１のポンプユニット（２１０ａ）の前記ポンピングエレメント（２１４ａ）は、前記第２のポンプユニット（２１０ｂ）の前記ポンピングエレメント（２１４ｂ）よりも断面積が大きい、上記１．または２．に記載の燃料ポンプ装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】