JP2002089393A - 内燃機関に用いられる燃料供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料供給システムを内燃機関の目下の燃料需
要に一層良好に適合させ、ひいては一層良好な燃料節約
を達成する。 【解決手段】 第１のポンプ２を用いて燃料を第１の圧
力範囲５へ圧送し、電気的に作動させられる第２のポン
プ６を用いて燃料を第１の圧力範囲５から、蓄圧器９を
備えた第２の圧力範囲８へ圧送し、複数の噴射弁１１を
用いて燃料を第２の圧力範囲から直接に燃焼室１２内へ
噴射させ、この場合、第２のポンプ６の回転数を制御し
かつ／またはコントロールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料をポンプによ
って蓄圧器内へ圧送し、かつ複数の噴射弁によって直接
に内燃機関内へ噴射させて、特に自動車の内燃機関に用
いられる燃料供給システムを運転するための方法に関す
る。

【０００２】さらに、本発明は、特に自動車の内燃機関
に用いられる燃料供給システムであって、蓄圧器とポン
プとが設けられており、該ポンプによって蓄圧器に燃料
が供給可能であり、複数の噴射弁が設けられており、該
噴射弁を用いて燃料が直接に内燃機関内へ噴射可能であ
る形式のものに関する。

【０００３】さらに、本発明は、特に自動車の内燃機関
に用いられる制御装置ならびに特に自動車の内燃機関の
制御装置に用いられる記憶媒体に関する。

【０００４】

【従来の技術】たとえば自動車の内燃機関に対しては、
燃料消費量および形成される排ガスの低減に関して、ま
すます高くなりつつある要求が課せられると同時に、出
力向上も望まれている。このような目的のために、最新
の内燃機関は、内燃機関の燃焼室内への燃料供給が電子
的に、特にコンピュータ支援された制御装置を用いて制
御されかつ／またはコントロールされるような燃料供給
システムを備えている。

【０００５】いわゆる「ガソリン直接噴射（ＧＤＩ）」
では、燃料が加圧下に燃焼室内へ噴射されることが必要
となる。この目的のためには、アキュムレータもしくは
蓄圧器が設けられており、この蓄圧器内へ燃料がポンプ
を用いて圧送されて、高い圧力下にもたらされる。次い
で、蓄圧器から燃料は噴射弁を介して直接に内燃機関の
燃焼室内へ噴射される。

【０００６】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５４
８２７８号明細書に基づき、特に自己点火式の内燃機関
に用いられる、高圧噴射装置を備えた内燃機関を制御す
るための方法および装置が公知である。この公知の構成
では、燃料がプリフィードポンプによって低圧範囲へ圧
送され、そして高圧ポンプによって高圧範囲、つまり
「コモンレール」へ圧送される。プリフィードポンプは
燃料をリザーブ用の燃料タンクから低圧範囲へ圧送す
る。プリフィードポンプは電動燃料ポンプとして形成さ
れている。この電動燃料ポンプに対して並列に圧力制限
弁が配置されており、この圧力制限弁は、規定の圧力が
超過されると、燃料を低圧範囲から自動車の燃料タンク
へ戻す。高圧範囲には、圧力センサが配置されており、
この圧力センサはコモンレール内の圧力を検出する。さ
らに、高圧範囲と自動車の燃料タンクとの間には、圧力
コントロール弁が配置されている。この圧力コントロー
ル弁は、規定の調節可能な圧力が超えられると、制御電
流に関連して燃料を高圧範囲から燃料タンクへ戻す。吐
出量もしくは圧送量をエンジンの目下の需要に適合させ
るために、電動燃料ポンプの回転数が制御信号に相応し
てコントロールされるようになっている。システム故障
が発生した場合には、圧力コントロール弁を、コモンレ
ール内の圧力を急速降下させるための非常弁として使用
することができる。

【０００７】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８５
３８２３号明細書に開示されている、特に自動車の内燃
機関を運転するための方法では、燃料が、通常では電動
モータにより駆動される第１の燃料ポンプと、通常では
機械的な第２の高圧ポンプとによって内燃機関の蓄圧器
内へ圧送される。圧送された燃料量はこの場合、電動モ
ータにより駆動される第１の燃料ポンプに適宜に影響を
与えることによって可変となる。こうして、蓄圧器に
は、その都度必要とされる燃料量が供給される。第１の
燃料ポンプの圧送量は、噴射したい燃料量および／また
は内燃機関の回転数および／または吸い込まれた空気の
温度および／またはバッテリ電圧に関連して、特性マッ
プを介して制御される。種々の燃料ポンプの公差ならび
に老化に基づいた変化を補償調整するためには、内燃機
関の各スタート過程時にその都度特性マップを補償調整
する手段が開示されている。補償調整のためには、たと
えば蓄圧器内の圧力の実際値が測定されて、所要の燃料
量に関連した蓄圧器内の圧力の目標値と比較される。蓄
圧器内の圧力の規定の実際値と目標値との比較に関連し
て、特性マップが補償調整される。蓄圧器内の圧力は、
高圧回路に配置された圧力センサを用いて検出される。
高圧の蓄圧器内の圧力を制御するためには、蓄圧器内に
圧力制御弁が配置されている。この圧力制御弁は過剰燃
料を自動車の燃料タンクへ戻し搬送する。この圧力制御
弁は入力信号を介して開閉され得る。さらに、電子制御
装置が設けられており、この電子制御装置には、圧力セ
ンサの出力信号が接続されている。この電子制御装置は
第１の燃料ポンプのための入力信号と、圧力制御弁のた
めの入力信号とを形成する。このような手段に基づき、
電子制御装置によって第１の燃料ポンプの圧送量と、圧
力制御弁による高圧範囲内の圧力とに影響を与えること
ができる。

【０００８】本願の出願時ではまだ公開されていないド
イツ連邦共和国特許出願第１９９０３２７２．６−１３
号明細書に記載されている、特に自動車の内燃機関に用
いられる燃料供給システムでは、燃料がポンプによって
蓄圧器内へ圧送され、そして複数の噴射弁によって直接
に内燃機関へ噴射される。このポンプを機械的に駆動す
る、つまり内燃機関に対する固い結合によって駆動する
か、またはこのポンプを電気式のポンプとして形成する
ことが可能となる。上記ドイツ連邦共和国特許出願第１
９９０３２７２．６−１３号明細書に記載の全システム
は、燃料を燃料タンクから低圧範囲へ圧送する電動燃料
ポンプを有している。この低圧範囲を起点として、燃料
は高圧ポンプによって高圧範囲もしくはコモンレール内
へ圧送される。そして、この高圧範囲を起点として、燃
料は複数の噴射弁によって直接に内燃機関の燃焼室内へ
噴射される。上記システムの高圧範囲には、さらに圧力
センサと圧力制御弁とが配置されている。電気式の高圧
ポンプも、圧力センサも、噴射弁も、圧力制御弁も、１
つの制御装置に接続されている。この制御装置は特に、
圧力センサにより提供されたデータに基づいて、少なく
とも電気式の高圧ポンプ、噴射弁および圧力制御弁の制
御を行う。圧送された燃料量を制御するためには、電動
燃料ポンプの回転数を、必要とされる圧送出力に相応し
てコントロールすることが可能である。圧力制御弁の制
御は、運転状態、たとえばスタート運転または標準運転
に相応して選択される、それ自体それぞれ一定である種
々異なるクロック特性を用いて行われる。上記ドイツ連
邦共和国特許出願第１９９０３２７２．６−１３号明細
書に記載の構成の特別な点は、短い時間で、特に内燃機
関の僅か数回転の内に、燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴
射するために十分となる圧力が既に蓄圧器内に存在する
ように高圧ポンプが形成されかつ寸法設定されているこ
とに認められる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べたような、内燃機関に用いられる燃料供給システ
ムを運転するための方法を改良して、燃料供給システム
が内燃機関の目下の燃料需要に一層良好に適合され、ひ
いては一層良好な燃料節約が達成されるような方法を提
供することである。

【００１０】さらに、本発明の課題は、このような方法
を実施するための燃料供給システムを提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の方法では、少なくとも１つの第１のポンプ
を用いて燃料を第１の圧力範囲へ圧送し、電気的に作動
させられる少なくとも１つの第２のポンプを用いて燃料
を第１の圧力範囲から、少なくとも１つの蓄圧器を備え
た第２の圧力範囲へ圧送し、複数の噴射弁を用いて燃料
を第２の圧力範囲から直接に燃焼室内へ噴射させて、特
に自動車の内燃機関に用いられる燃料供給システムを運
転するための方法において、第２のポンプの回転数を制
御しかつ／またはコントロールするようにした。

【００１２】さらに、上記課題を解決するために、本発
明の燃料供給システムの構成では、特に自動車の内燃機
関に用いられる燃料供給システムであって、少なくとも
１つの燃焼室が設けられており、少なくとも１つの第１
のポンプが設けられており、該第１のポンプによって燃
料が第１の圧力範囲へ圧送可能であり、少なくとも１つ
の第２のポンプが設けられており、該第２のポンプによ
って燃料が第１の圧力範囲から第２の圧力範囲へ圧送可
能であり、第２の圧力範囲に少なくとも１つの蓄圧器が
設けられており、複数の噴射弁が設けられており、該噴
射弁によって燃料が第２の圧力範囲から直接に燃焼室内
へ噴射可能であり、圧力をコントロールしかつ／または
制御する少なくとも１つの手段が設けられており、該手
段が第２の圧力範囲に配置されており、第２のポンプが
電気的なポンプとして形成されている形式のものにおい
て、第２のポンプを制御するための回転数コントロール
装置が設けられており、該回転数コントロール装置を制
御しかつ／またはコントロールするための制御装置が設
けられているようにした。

【００１３】

【発明の効果】本発明による方法は、第２のポンプを内
燃機関の目下の燃料需要、つまり内燃機関により目下必
要とされている所要燃料量に、より良好に適合させるこ
とができる、という大きな利点を提供する。高圧ポンプ
のエネルギ需要を考慮して、第２のポンプの本発明によ
る回転数コントロールに基づき、公知先行技術によるシ
ステムに比べて燃料節約を達成することができる。需要
に合わせて制御されるこのようなポンプシステムは、公
知先行技術に比べて約１〜２％のオーダで燃料を節約す
ることができる。

【００１４】本発明による方法の特に有利な実施態様で
は、エンジンにより必要とされる燃料量が決定され、少
なくともこの、エンジンにより必要とされる燃料量か
ら、第２のポンプのための目標回転数が決定される。こ
の場合、必要とされる燃料量の決定は、第２の圧力範囲
に設けられた圧力レギュレータの適用可能な（ａｐｐｌ
ｉｚｉｅｒｂａｒ）オーバフロー量と、噴射のために必
要となる燃料量との総和形成によって実施されると有利
である。言い換えれば、必要とされる燃料量は２つの要
素から合算される。このことは、第１には噴射もしくは
燃焼室内での燃焼のために必要とされる燃料量であり、
第２には第２の圧力範囲に設けられた圧力レギュレータ
の整然とした機能を保証するために必要とされるオーバ
フロー量である。このオーバフロー量は圧力レギュレー
タを介して、たとえば燃料タンクへ戻るか、または高圧
ポンプの上流側の圧力範囲へ流出する。第２の圧力範囲
に設けられた圧力レギュレータの適用可能なオーバフロ
ー量を決定するためには、有利には固定値を適用する
か、または運転点に関連した特性マップから可変の値を
取り出すことができる。

【００１５】本発明による方法の別の有利な改良形で
は、システム公差および／またはコンポーネント公差を
考慮するために、必要とされる燃料量に対して、適用可
能な付加的なオフセット値が加算される。これにより、
必要とされる燃料量は３つの要素から合算されることに
なる。前記システム公差および／またはコンポーネント
公差は、第１に圧力レギュレータおよび電気的に駆動さ
れる第２のポンプの、製作および老化に基づいた公差で
あるが、しかしその他のコンポーネントの公差も考えら
れる。このような手段に基づき、システム公差および／
またはコンポーネント公差が発生した場合でも本発明に
よる方法がなお信頼性良く動作することを保証する、あ
る程度の安全ファクタが提供される。

【００１６】第２のポンプのための決定された目標回転
数は、第２のポンプを制御するための回転数コントロー
ル装置へ伝送され、かつ周期的に更新される（ａｋｔｕ
ａｌｉｓｉｅｒｅｎ）と有利である。周期的な更新をど
れぐらいの頻度で実施するのかは、クロック周波数と、
第２のポンプのための目標回転数を決定する決定ユニッ
トの容量（キャパシタンス）とに関連している。第２の
ポンプのための目標回転数を決定する際に決定ユニット
が目標回転数を、少なくともエンジン負荷の変化速度を
表す量に関連して補正することが有利である。本発明に
よるこのような手段により、負荷ジャンプに対応もしく
は反応した補正を行うことができるので特に有利であ
る。これにより、第２の圧力範囲の蓄圧器内の圧力の、
許容され得ない変化が生じることが回避される。実際に
は、エンジン負荷の変化速度を微分素子によって考慮す
ることができる。目標回転数のための決定ユニットにお
いて目標回転数が少なくとも運転点に関連した動的余裕
度、つまりダイナミックマージン（Ｄｙｎａｍｉｋｒｅ
ｓｅｒｖｅ）に関連して補正されると、決定された目標
回転数に付加的に有利な影響が与えられる。運転点に関
連したこのようなダイナミックマージンは、前で述べた
負荷ジャンプに対応した補正に比べて、場合によっては
既に負荷ジャンプの前に目標回転数の補正が実施される
という利点を有している。運転点に関連したダイナミッ
クマージンはこの場合、有利には特性マップから取り出
すことができる。実際には、運転点に関連したダイナミ
ックマージンはファクタと定数とに分けることができ、
たとえば１０％分の増大および／または１０リットル／
分の付加的な圧送に分けられる。

【００１７】本発明による方法のさらに別の特に有利な
改良形では、第２の（電気式の）ポンプの目標回転数を
決定するために、目標回転数が、第２のポンプのポンプ
回転数と第２のポンプの燃料圧送量との関係を示す、第
２の圧力範囲の圧力に関してパラメータ化された特性マ
ップから取り出されるか、または第２のポンプの物理的
な基本方程式から決定される。本発明によるこのような
手段により、第２のポンプの目標回転数を、エンジンに
より必要とされる燃料量がほぼ正確に圧送されるように
設定することが可能となるので特に有利である。

【００１８】本発明による方法のさらに別の有利な改良
形では、少なくともエンジンにより必要とされる燃料量
が第１の圧力範囲へ圧送されるように第１のポンプが制
御されかつ／またはコントロールされる。したがって、
このような手段は前制御を成す。

【００１９】本発明の第２の対象である燃料供給システ
ムの構成では、電気式のポンプとして形成された第２の
ポンプの回転数コントロールのための手段により、内燃
機関に用いられる燃料供給システムを需要に合わせて制
御して運転することが可能となる。このことは、理想的
には、常に内燃機関のために必要となる燃料量だけしか
圧送されないように第２のポンプの回転数が制御されか
つ／またはコントロールされることを意味する。これに
より、システム全体の燃料消費量もしくは自動車の内燃
機関の燃料消費量を著しく低減させることができる。な
ぜならば、特に第２のポンプは電気エネルギに対する高
い需要を有しているからである。

【００２０】本発明による燃料供給システムの有利な改
良形では、制御装置が内燃機関のエンジン制御装置であ
る。これによって、回転数の制御および／またはコント
ロールのための専用の制御装置を不要にすることがで
き、この役目を内燃機関のエンジン制御装置によって引
き受けることができる。回転数コントロール装置と、内
燃機関のエンジン制御装置との間の通信は、たとえば直
接的な接続を介して行うか、あるいはまた間接的な接
続、たとえば車両バスシステム（たとえばＣＡＮバス）
を介して行うこともできる。

【００２１】本発明による燃料供給システムの別の特に
有利な改良形では、第２のポンプが、燃焼室を取り囲む
エンジンブロックとは構造的に分離されて配置されてい
る。本発明のこのような手段により、エンジンルーム内
でのパッケージングにおいて、より多くの自由度が得ら
れる。エンジンルーム内での前記コンポーネントの配置
は一層互いに独立的に行われ、このことは特に有利にな
る。すなわち、燃焼室を取り囲むエンジンブロックと燃
料供給システムとの間での熱分離が行われる。これによ
り、特にホットスタート（高温始動）状況では利点が得
られる。なぜならば、燃料供給システムと、燃焼室を取
り囲むエンジンブロックとの熱分離に基づき、高温状態
での自動車の停車後に引き続き燃料（たとえばポンプ範
囲に存在する）が加熱されてしまう恐れが生じないから
である。

【００２２】圧力をコントロールしかつ／または制御す
る手段が、圧力レギュレータ（ＤＲ）および／または圧
力制限弁（ＤＢＶ）および／または圧力制御弁（ＤＳ
Ｖ）および／または量制御弁（ＭＳＶ）であると有利で
ある。特に、第２の圧力範囲、つまり高圧範囲に配置さ
れた圧力センサとの組み合わせにおいて、圧力をコント
ロールしかつ／または制御する手段は、第２のポンプの
ための回転数コントロール装置と相まって、システム全
体、つまり自動車の内燃機関全体の燃料節約のために決
定的に寄与するシステムを形成する。

【００２３】本発明による燃料供給システムのさらに別
の有利な構成では、燃焼室に少なくとも１つの点火装置
（点火プラグ）が対応配置されており、該点火装置によ
って燃料が燃焼室内で点火可能であり、さらに燃料が、
少なくとも第１の運転モードで圧縮段階中に、かつ第２
の運転モードで吸込み段階中に、それぞれ燃焼室内へ噴
射可能である。本発明のこのような改良形に基づき、特
に有利に需要に合わせて制御されて運転され得る燃料供
給システムが得られる。このような構成により、特に第
１の運転モード、つまり「成層燃焼運転」における特に
高い燃料節約可能性が得られる。

【００２４】本発明による方法が、特に自動車の内燃機
関に用いられる制御装置の形で実現されることが特に重
要となる。この場合、特に自動車の内燃機関の制御装置
に用いられる記憶媒体には、計算装置、特に前記制御装
置に設けられたマイクロプロセッサで、特に自動車の内
燃機関に用いられる燃料供給システムを運転するための
方法のステップの実施を連続的に生ぜしめるプログラム
が記憶されている。すなわち、この場合には、本発明
が、前記記憶媒体に記憶されたプログラムによって実現
されるので、このプログラムを備えた前記記憶媒体は前
記方法と同様に本発明の対象を成すものであり、このプ
ログラムは前記方法を実施するために適している。記憶
媒体としては、特に電気的な記憶媒体、たとえばリード
オンリメモリ（ＲＯＭ）またはＥＰＲＯＭを使用するこ
とができる。

【００２５】本発明のさらに別の特徴、使用可能性およ
び利点は、以下に図面につき説明する発明の実施の形態
に記載されている。この場合、記載された、または図示
された全ての特徴はそれ自体または任意に組み合わされ
た形で、特許請求の範囲における記載形式に拘束される
ことなく本発明の対象を成している。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００２７】図１には、本発明による装置の１実施例が
示されている。自動車のリザーブ用燃料タンク１の範囲
には、第１のポンプ２が配置されている。この第１のポ
ンプ２は一般に電動燃料ポンプとして形成されている。
この電動燃料ポンプ２は制御線路４を介してエンジン制
御装置３に接続されている。このエンジン制御装置３は
制御線路４を介して、たとえば電動燃料ポンプ２の回転
数に影響を与え、ひいては電動燃料ポンプ２の吐出量も
しくは圧送量に影響を与えることができる。電動燃料ポ
ンプ２は燃料を燃料タンク１から第１の圧力管路５を介
して第２のポンプ６へ圧送する。電気的に駆動される高
圧ポンプとして形成されている第２のポンプ６は、制御
線路７を介してエンジン制御装置３に接続されている。
電気的な高圧ポンプ６は燃料を第２の圧力管路８を介し
て蓄圧器９、つまり「コモンレール」へ圧送する。高い
圧力下にもたらされた燃料はコモンレール９を起点とし
て、複数の圧力管路１０を介して各噴射弁１１（「イン
ジェクタ」とも呼ばれる）へ到達する。これらの噴射弁
１１を用いて、燃料は直接に燃焼室１２内へ噴射可能と
なる。噴射弁１１を制御するためには、これらの噴射弁
１１がそれぞれ制御線路１３を介してエンジン制御装置
３に接続されている。コモンレール９内の圧力の検出も
しくは測定のためには、第２の圧力範囲に圧力センサ１
４が配置されており、この圧力センサ１４は、コモンレ
ール９内の圧力を表す信号を、信号線路１５を介してエ
ンジン制御装置３へ伝送する。さらに、コモンレール９
の範囲には、圧力をコントロールしかつ／または制御す
る手段１６が配置されている。この手段は、圧力レギュ
レータおよび／または圧力制限弁および／または圧力制
御弁および／または量制御弁であってよい。この圧力コ
ントロール手段１６から流出した燃料は、燃料管路１８
を介して第１の圧力範囲である第１の圧力管路５へ戻
る。圧力コントロール手段１６は制御線路１７を介して
エンジン制御装置３に接続されている。圧力コントロー
ル手段１６が機械的な圧力レギュレータである場合に
は、コントロールメカニズムが機械的なばねによって実
現されているので、制御線路１７を不要にすることがで
きる。その他の場合、つまり弁もしくは圧力コントロー
ル手段１６が電気的に制御可能である場合には、エンジ
ン制御装置３により制御線路１７を介して弁もしくは圧
力コントロール手段１６のパラメータに影響を与えるこ
とができる。このことは、たとえばコモンレール９内の
予め規定された圧力レベルの調節であってよい。その場
合、この圧力レベルが超過された後では、弁もしくは圧
力コントロール手段１６を介して燃料が再び第１の圧力
範囲へ流出する（オーバフロー）ことにより、コモンレ
ール内に発生する過剰圧が減じられるようになる。

【００２８】本発明による燃料供給システムの核は、電
気的な高圧ポンプ６を制御するための回転数コントロー
ル装置１９である。このためには、回転数コントロール
装置１９が制御線路２０を介してエンジン制御装置３に
接続されている。制御線路２０を介して回転数コントロ
ール装置１９へ伝送されるエンジン制御装置３の設定量
／制御信号に相応して、電気的な高圧ポンプ６の相応す
る制御が線路２１を介して行われる。

【００２９】電気的に駆動される高圧ポンプ６とは、た
とえば、機械的なポンプに連結されている電気的な非同
期モータであってよい。さらに、高圧ポンプユニット６
が、燃焼室を取り囲むエンジンブロック２３とは構造的
に分離されて配置されていることも、本発明による燃料
供給システムの枠内にある。このような配置に基づき、
特にホットスタート（高温始動）状況における熱的な利
点ならびに自動車のエンジンルーム内へ当該システムを
組み込む際の自在性に関する利点（一層良好なパッケー
ジングが可能）が得られる。

【００３０】これまでの説明において「エンジン制御装
置３」と呼んでいた制御装置は、当然ながら一般的な事
例では、燃料供給システムの各コンポーネントを制御す
るという役目しか有しない特別な制御装置であってよ
い。この場合には、制御装置３を回転数コントロール装
置１９および高圧ポンプ６と一緒にまとめて、唯一つの
構成ユニットを形成することもできる。これらのコンポ
ーネントを唯一つの制御・コントロール・ポンプユニッ
トにまとめることは、特にエンジンルーム内でのパッケ
ージングにおける利点を提供すると共に、自動車製造業
者のためには、既存のエンジンコンセプトに特に容易に
かつ自在に新しい高圧燃料供給システムが装備されると
いう利点をもたらす。

【００３１】制御装置３が自動車の中央のエンジン制御
装置である場合のために、エンジン制御装置の別の機能
を引き受けるために働く別の種々の信号線路２２が示さ
れている。

【００３２】本発明によれば、制御装置３内に、これま
で説明した機能や、引き続き図２につき詳しく説明する
本発明による方法の機能を実施することを可能にするプ
ログラムが記憶されている記憶媒体が設けられている。

【００３３】本発明による燃料供給システムは、ガソリ
ン直接噴射の原理（ＧＤＩシステム）により作動する内
燃機関のために特に重要となる。このようなシステムで
は、各燃焼室にそれぞれ少なくとも１つの点火プラグが
対応配置されており、これらの点火プラグを用いて、燃
料が燃焼室内で点火可能となる。内燃機関の燃焼室／シ
リンダ１つ当たり少なくとも１つずつ配置されている点
火プラグは、図１には図示されていない。さらに、この
ようなシステムは、燃料を少なくとも第１の運転モード
で圧縮段階の間に噴射し、かつ第２の運転モードで吸込
み段階の間に噴射することを可能にする。各燃焼室の吸
込み段階で噴射を行う第２の運転モードは、近似的に
は、コンベンショナルな噴射（直接的ではない噴射）の
枠内で燃焼室に流入する均質な空気・ガス混合物に相当
する。燃焼室の圧縮段階で噴射を行う第１の運転モード
は、「成層燃焼運転」もしくは「層状給気」とも呼ばれ
る。成層燃焼運転は特に、内燃機関に対して高い出力要
求が課せられていない場合に行われる。この場合では、
内燃機関が一般に均質燃焼運転時よりも少ない燃料需要
しか有していない。本発明による燃料供給システムは特
に成層燃焼運転の間に、需要に合わせた制御を行って
（ｂｅｄａｒｆｓｇｅｓｔｅｕｅｒｔ）所要の燃料を内
燃機関に供給するために特に適している。このことは、
特に成層燃焼運転の間に第１のポンプ２であるプリフィ
ードポンプの回転数も、第２のポンプ６である高圧ポン
プの回転数も減少させることができることを意味するの
で、これによって、プリフィードポンプ２および／また
は高圧ポンプ６の、著しく減じられたエネルギ需要がも
たらされる。別の利点は、プリフィードポンプ２および
／または高圧ポンプ６の減じられた回転数をもたらす運
転の間に、各ポンプに対する負荷が最大回転数の場合程
高くはならないので、プリフィードポンプ２および／ま
たは高圧ポンプ６の延長された寿命を期待することがで
きる点にある。

【００３４】図２には、特に自動車の内燃機関に用いら
れる燃料供給システムを運転するための本発明による方
法の１実施例が示されている。本発明による方法は、図
１に示した相応する高圧ポンプ６を備えた燃料供給シス
テムに相応して、電気的に駆動される高圧ポンプの回転
数制御および／または回転数コントロールのために役立
つ。

【００３５】当該方法は、ステップ１０１において、噴
射のために必要となる燃料の量を決定することで開始す
る。一般に、これらのデータは既にエンジン制御装置３
に存在していることを前提とすることができる。なぜな
らば、これらのデータはインジェクタもしくは噴射弁１
１の噴射時期および噴射時間を制御するためにも必要と
されるからである。噴射のための燃料量が決定された後
に、当該方法はステップ１０２へ移る。この場合、圧力
をコントロールしかつ／または制御する手段１６のため
の適用可能（ａｐｐｌｉｚｉｅｒｂａｒ．）なオーバフ
ロー量が決定される。圧力をコントロールしかつ／また
は制御する手段１６が（機械的な）圧力レギュレータで
あるのか、圧力制限弁であるのか、圧力制御弁であるの
か、または量制御弁であるのか、とは無関係に、一般に
圧力をコントロールしかつ／または制御する手段１６の
整然とした機能を保証するためには、規定のオーバフロ
ー量が必要となる。

【００３６】圧力レギュレータ１６の適用可能なオーバ
フロー量は、固定値として適用され得る。しかし、本発
明によれば、圧力レギュレータ１６の、内燃機関の各運
転点に対応したオーバフロー量を、運転点に関連した特
性マップから取り出すことも可能である。このような運
転点に関連した特性マップは、たとえばエンジン制御装
置３のメモリに格納されていてよい。適用可能なオーバ
フロー量を決定するための上記の２つの決定手段のう
ち、使用される圧力レギュレータのタイプに応じて、一
方の手段または他方の手段が好都合になり得る。この場
合、相応する選択は当業者の判断に委ねられる。

【００３７】当該方法のステップ１０２において圧力レ
ギュレータ１６の適用可能なオーバフロー量が規定され
た後に、当該方法はステップ１０３へ移行する。ステッ
プ１０３では、システム公差および／またはコンポーネ
ント公差を考慮するために、適用可能なオフセット値が
決定される。このことは、特に圧力レギュレータ１６お
よび電気的な高圧ポンプ６に関して重要となる。なぜな
らば、これらのコンポーネントは製造および／または老
化に基づいたコンポーネント公差を有しているからであ
る。この場合にも、既にステップ１０２で適用可能なオ
ーバフロー量を決定する際に、システム公差および／ま
たはコンポーネント公差を考慮するためのオフセット値
を一定の値として設定するか、またはエンジン制御装置
３に格納されていてよい特性マップから、運転点に関連
したオフセット値を取り出すことも可能となる。

【００３８】次いで、本発明による方法のステップ１０
４において、エンジンにより必要とされる燃料量が、ス
テップ１０１，１０２，１０３で求められた各燃料量分
の総和形成によって決定される。この場合にさらに、た
とえばステップ１０２とステップ１０３とをまとめて、
唯一つの一定の値を形成しかつ／または唯一つの一定の
ファクタを形成することができ、ひいてはエンジンによ
り必要とされる燃料量を、ステップ１０１で決定された
噴射のための燃料量と、対応する定数との総和および／
またはステップ１０１で求められた燃料量と、対応する
ファクタとの乗算から得ることも、本発明による方法の
枠内にある。

【００３９】エンジンにより必要とされる燃料量から、
電気式の高圧ポンプ６のための目標回転数を引き出すた
めには、ステップ１０５において、第２の圧力範囲８の
圧力に関してパラメータ化された、第２のポンプ６のポ
ンプ回転数と第２のポンプ６の燃料圧送量との関係を示
す特性マップから、第２のポンプ６の目標回転数が引き
出される。このために必要となる特性線群は、やはりエ
ンジン制御装置３に格納されていてよい。択一的には、
目標回転数を第２のポンプ６の物理的な基本方程式（Ｇ
ｒｕｎｄｇｌｅｉｃｈｕｎｇ）から決定することも可能
である。

【００４０】こうしてステップ１０５において決定され
た、第２のポンプ６の目標回転数は、ステップ１０８に
おいてエンジン制御装置３から制御線路２０を介して回
転数コントロール装置１９へ伝送される。この回転数コ
ントロール装置１９は制御信号に対応して、制御線路２
１を介して高圧ポンプ６のための相応する目標回転数を
入力コントロールしかつ制御する。このステップ１０８
に続いて、当該方法は周期的に再びステップ１０１で開
始される。ステップ１０５からステップ１０８への直接
的な移行は図２に破線により示されている。

【００４１】当該方法のステップ１０５からステップ１
０８への直接的な移行に対して択一的に、本発明による
方法では、ステップ１０６およびステップ１０７におい
て、それぞれ第２のポンプ６のための最初に決定された
目標回転数値の補正を行うことができる。この場合、ス
テップ１０６では、決定された目標回転数が、エンジン
負荷の変化速度を表す量に関連して補正される。本発明
によるこのような手段により、目標回転数値を負荷ジャ
ンプに反応して特に有利に調整することができる。実際
には、エンジン負荷の変化速度を表す量を負荷要求の微
分から取得することができる。このためには、たとえば
エンジン制御装置３の内部に、相応する微分素子が設け
られていてよい。

【００４２】ステップ１０６で行われた、電気的な高圧
ポンプ６のための、ステップ１０５で決定された目標回
転数の第１の補正に続いて、ステップ１０７では、決定
された回転数目標値の第２の補正が実施される。ステッ
プ１０７では、決定された目標回転数が、運転点に関連
した動的余裕度、つまりダイナミックマージン（Ｄｙｎ
ａｍｉｋｒｅｓｅｒｖｅ）に関連して補正される。ステ
ップ１０７で実施された補正は、たとえばエンジン制御
装置３に格納されている運転点に関連した特性マップか
ら取り出すことのできるファクタおよび／または付加的
な定数から成っていてよい。実際には、たとえば１０％
のファクタおよび／または１０リットルの定数が得られ
る。

【００４３】ステップ１０７で実施された、電気的な高
圧ポンプ６の目標回転数の第２の補正に続いて、当該方
法はステップ１０８へ移行する。この場合、既に前で説
明したように、目標回転数が回転数コントロール装置１
９へ伝送される。次いで、当該方法は周期的にステップ
１０１へ進む。

【００４４】さらに、ステップ１０６およびステップ１
０７で実施される補正を１つにまとめて、経験により求
められた唯一つの補正ファクタを形成しかつ／または経
験により求められた唯一つの補正定数を形成し、ひいて
は当該方法を相応して簡略化しかつ促進させることも、
本発明による方法の枠内にある。

【００４５】電気的な高圧ポンプ６のための目標回転数
の決定の他に、エンジン制御装置３によって制御線路４
を介して電動燃料ポンプ２が制御される。電動燃料ポン
プ２の制御は、少なくともエンジンにより必要とされる
燃料量が第１の圧力範囲５へ圧送されるように第１のポ
ンプ２が制御されかつ／またはコントロールされるよう
に行われる。言い換えれば、電動燃料ポンプ２からは、
実際にエンジンにより必要とされた量の燃料しか圧送さ
れない。

【００４６】エンジン制御装置３によって燃料供給シス
テムと関連して影響を与えられる第３のコンポーネント
として、本発明による方法のステップ１０２で決定され
た適用可能なオーバフロー量に相応して、制御線路１７
を介して圧力コントロール手段１６が制御され、これに
より相応するオーバフロー量が調節される。

【００４７】したがって、全体的には、理想的にはエン
ジンにより必要とされる燃料量に適合されていて、かつ
エネルギ需要、寿命、騒音発生およびこれに関連したエ
ミッションに関して、公知先行技術のシステムに比べて
著しい利点を有している、需要に合わせて制御された燃
料供給システムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の１実施例を示す回路図であ
る。

【図２】本発明による方法の１実施例を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ 燃料タンク、 ２ 第１のポンプもしくは電動燃料
ポンプ、 ３ エンジン制御装置、 ４ 制御線路、
５ 第１の圧力管路、 ６ 第２のポンプもしくは高圧
ポンプ、 ７ 制御線路、 ８ 第２の圧力管路、 ９
蓄圧器もしくはコモンレール、 １０ 圧力管路、
１１ 噴射弁、 １２ 燃焼室、 １３制御線路、 １
４ 圧力センサ、 １５ 信号線路、 １６ 圧力コン
トロール手段、 １７ 制御線路、 １８ 燃料管路、
１９ 回転数コントロール装置、 ２０ 制御線路、
２１ 制御線路、 ２２ 信号線路、 ２３ エンジ
ンブロック、 １０１，１０２，１０３，１０４，１０
５，１０６，１０７，１０８ ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３２５Ｃ ３３５ ３３５Ａ ３４５ ３４５Ａ 41/32 41/32 Ａ 41/34 41/34 Ｆ Ｗ 45/00 ３７２ 45/00 ３７２Ｚ ３７６ ３７６Ｂ Ｆ０２Ｍ 37/00 Ｆ０２Ｍ 37/00 Ｃ 37/08 37/08 Ａ 39/00 39/00 Ｚ 55/02 ３５０ 55/02 ３５０Ｅ ３５０Ｐ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１Ａ (72)発明者 イェンス ヴォルバー ドイツ連邦共和国 ゲアリンゲン パッペ ルヴェーク ６ (72)発明者 トーマス フレンツ ドイツ連邦共和国 ネルトリンゲン ボイ テナー シュトラーセ ５ (72)発明者 マルクス アムラー ドイツ連邦共和国 レオンベルク−ゲーバ ースハイム アム シュラウヘングラーベ ン 23 (72)発明者 ハンスイェルク ボーフム アメリカ合衆国 ミシガン ノヴィ パー マー ドライヴ 30842 Ｆターム(参考） 3G019 AA05 AA07 AB03 AC01 DC07 GA05 KA15 3G060 AA03 AB00 AC08 BA20 BA21 BA22 BA23 CA01 CA02 CB01 DA00 DA05 FA06 GA00 GA14 3G066 AA02 AA05 AB02 AC09 AD01 AD12 BA14 BA17 BA37 BA43 CA01U CB07U CB12 CB15 CC01 CD02 CD03 CD25 CD26 CE21 CE22 CE29 DA04 DB02 DC00 DC05 DC08 DC18 3G084 AA03 AA04 BA11 BA13 BA14 BA15 BA17 CA01 DA00 DA02 DA09 DA22 DA37 EB02 EB08 EB12 EC04 FA00 FA17 FA18 FA33 3G301 HA01 HA04 HA06 HA16 JA02 JA15 JA23 JA32 KA04 LB04 LB06 LB07 LC01 LC03 MA11 MA19 MA28 NA05 NA06 NA08 NA09 NC04 ND03 PB00A PB00Z PB03Z PB05Z PB08A PB08Z PE03Z PE09Z

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 −少なくとも１つの第１のポンプ（２）
   を用いて燃料を第１の圧力範囲（５）へ圧送し、 −電気的に作動させられる少なくとも１つの第２のポン
   プ（６）を用いて燃料を第１の圧力範囲（５）から、少
   なくとも１つの蓄圧器（９）を備えた第２の圧力範囲
   （８）へ圧送し、 −複数の噴射弁（１１）を用いて燃料を第２の圧力範囲
   （８，９）から直接に燃焼室（１２）内へ噴射させて、 内燃機関に用いられる燃料供給システムを運転するため
   の方法において、第２のポンプ（６）の回転数を制御し
   かつ／またはコントロールする（１９，２０，２１）こ
   とを特徴とする、内燃機関に用いられる燃料供給システ
   ムを運転するための方法。
2. 【請求項２】 エンジンにより必要とされる燃料量を決
   定し、少なくともこの、エンジンにより必要とされる燃
   料量から、第２のポンプ（６）のための目標回転数を決
   定する、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 エンジンにより必要とされる燃料量の決
   定を、少なくとも、第２の圧力範囲に設けられた圧力レ
   ギュレータの適用可能なオーバフロー量（１０２）と、
   噴射のために必要となる燃料量（１０１）との総和形成
   （１０４）によって行う、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 第２の圧力範囲に設けられた圧力レギュ
   レータの適用可能なオーバフロー量（１０２）を固定値
   として適用するか、または運転点に関連した特性マップ
   から取り出す、請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 付加的に、システム公差および／または
   コンポーネント公差を考慮するために、必要とされる燃
   料量に対して、適用可能なオフセット値（１０３）を加
   算する、請求項３記載の方法。
6. 【請求項６】 第２のポンプ（６）のための目標回転数
   を、第２のポンプ（６）を制御する（２１）のための回
   転数コントロール装置（１９）へ伝送し（１０８）、か
   つ周期的に更新する、請求項２記載の方法。
7. 【請求項７】 決定された目標回転数を、少なくともエ
   ンジン負荷の変化速度を表す量に関連して補正する（１
   ０６）、請求項２記載の方法。
8. 【請求項８】 決定された目標回転数を、少なくとも運
   転点に関連したダイナミックマージンに関連して補正す
   る（１０７）、請求項２記載の方法。
9. 【請求項９】 第２のポンプ（６）の目標回転数を決定
   するために、目標回転数を、 −第２のポンプ（６）のポンプ回転数と第２のポンプ
   （６）の燃料圧送量との関係を示す、第２の圧力範囲の
   圧力に関してパラメータ化された特性マップから取り出
   す（１０５）か、または −第２のポンプ（６）の物理的な基本方程式から決定す
   る、請求項２記載の方法。
10. 【請求項１０】 少なくともエンジンにより必要とされ
    る燃料量が第１の圧力範囲（５）へ圧送されるように第
    １のポンプ（２）を制御しかつ／またはコントロールす
    る、請求項２記載の方法。
11. 【請求項１１】 内燃機関に用いられる燃料供給システ
    ムであって、 −少なくとも１つの燃焼室（１２）が設けられており、 −少なくとも１つの第１のポンプ（２）が設けられてお
    り、該第１のポンプ（２）によって燃料が第１の圧力範
    囲（５）へ圧送可能であり、 −少なくとも１つの第２のポンプ（６）が設けられてお
    り、該第２のポンプ（６）によって燃料が第１の圧力範
    囲（５）から第２の圧力範囲（８）へ圧送可能であり、 −第２の圧力範囲（８）に少なくとも１つの蓄圧器
    （９）が設けられており、 −複数の噴射弁（１１）が設けられており、該噴射弁
    （１１）によって燃料が第２の圧力範囲（８，９）から
    直接に燃焼室（１２）内へ噴射可能であり、 −圧力をコントロールしかつ／または制御する少なくと
    も１つの手段（１６）が設けられており、該手段（１
    ６）が第２の圧力範囲（８，９）に配置されており、 −第２のポンプ（６）が電気的なポンプとして形成され
    ている形式のものにおいて、 −第２のポンプ（６）を制御する（２１）ための回転数
    コントロール装置（１９）が設けられており、 −該回転数コントロール装置（１９）を制御し（２０）
    かつ／またはコントロールするための制御装置（３）が
    設けられていることを特徴とする、内燃機関に用いられ
    る燃料供給システム。
12. 【請求項１２】 制御装置（３）が、内燃機関のエンジ
    ン制御装置である、請求項１１記載の燃料供給システ
    ム。
13. 【請求項１３】 第２のポンプ（６）が、燃焼室を取り
    囲むエンジンブロック（２３）とは構造的に分離されて
    配置されている、請求項１１記載の燃料供給システム。
14. 【請求項１４】 圧力をコントロールしかつ／または制
    御する手段（１６）が、圧力レギュレータおよび／また
    は圧力制限弁および／または圧力制御弁および／または
    量制御弁である、請求項１１記載の燃料供給システム。
15. 【請求項１５】 燃焼室（１２）に少なくとも１つの点
    火装置が対応配置されており、該点火装置によって燃料
    が燃焼室（１２）内で点火可能である、請求項１１記載
    の燃料供給システム。
16. 【請求項１６】 燃料が、少なくとも第１の運転モード
    で圧縮段階中に、かつ第２の運転モードで吸込み段階中
    に、それぞれ燃焼室（１２）内へ噴射可能である、請求
    項１１記載の燃料供給システム。
17. 【請求項１７】 内燃機関に用いられる制御装置におい
    て、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法の
    ステップを実施するための手段が設けられていることを
    特徴とする、内燃機関に用いられる制御装置。
18. 【請求項１８】 内燃機関の制御装置に用いられる記憶
    媒体において、当該記憶媒体に、計算装置、特に前記制
    御装置に設けられたマイクロプロセッサで、請求項１か
    ら１０までのいずれか１項記載の方法のステップの実施
    を連続的に生ぜしめるプログラムが記憶されていること
    を特徴とする、内燃機関の制御装置に用いられる記憶媒
    体。
19. 【請求項１９】 内燃機関に用いられる燃料供給システ
    ムを運転するための装置であって、 −燃料を第１の圧力範囲（５）へ圧送するために、少な
    くとも１つの第１のポンプ（２）が設けられており、 −燃料を第１の圧力範囲（５）から、少なくとも１つの
    蓄圧器（９）を備えた第２の圧力範囲（８）へ圧送する
    ために、電気的に作動させられる少なくとも１つの第２
    のポンプ（６）が設けられており、 −燃料を第２の圧力範囲（８，９）から直接に燃焼室
    （１２）内へ噴射するために、複数の噴射弁（１１）が
    設けられている形式のものにおいて、第２のポンプ
    （６）の回転数を制御しかつ／またはコントロールする
    ための手段（１９，２０，２１）が設けられていること
    を特徴とする、内燃機関に用いられる燃料供給システム
    を運転するための装置。