JP6019464B2 - 内燃機関において用いられるダイナミック・レンジが改良された定速マルチ圧力燃料噴射システム - Google Patents
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Description
そして、Q〜ωqである。
故に、q〜T〜Iα〜Mω(数式1)
そして、Q〜q2 (数式2)
ここに、ωはrps(又はrpm/60)のエンジン速度、Mはエンジン・フライホイールの有効質量、Tはトルク、αは角加速度、Iはフライホイールの慣性(inertia)の角度モーメント、Qは1秒につき噴射される燃料の総量、及びq は1パルスにつき噴射される燃料量である。すなわち、1次の近似として、エンジンアイドリング速度ωは1パルス当たり噴射される燃料量qと正比例し、燃料消費率の総量Qは1パルスにつき噴射される燃料量の2乗に比例する。1パルスにつき噴射される燃料の10%の削減は、アイドリング中における毎秒の燃料消費総量の約19%を節約する。
q=k(t−C)(数式3)であり、
また、
k〜Pn(数式4)であり、
ここで、kは毎秒の連続噴射量を反映する定数であり、tは燃料噴射パルスのパルス幅であり、Cは修正定数であり、nは定数である。
A.(デュアル(dual)圧力を瞬時に生成する基本的流体システム)
B.(燃料ポンプ安定化のための燃料戻りライン、燃料タンク内における温度の安定化、及び瞬時の余剰パワーのオンデマンド供給)
C.(両方の発明の特色を取入れた燃料噴射システム)
D.(マイクロプロセッサでコントロールされた燃料噴射供給システムのフローチャート)
E.(都市走行燃費の改善及び自動車排ガスの削減を目的とする、既存車両の改造)
Claims (26)
- エンジンに使用される、瞬時にマルチ圧力を作り出すことができる燃料噴射システムであって、
前記システム用の燃料タンクと、
入口と出口を有する燃料ポンプであって、前記入口が前記燃料タンクにつながり、予め定められた実質的に一定の速度で作動する燃料ポンプと、
少なくとも1つの燃料噴射器に流体連通している燃料レールと、
前記燃料ポンプの出口から前記燃料レールへの流体連結をもたらすメイン燃料ラインと、
前記メイン燃料ライン内の、前記燃料ポンプの出口を含み燃料レール及び燃料噴射器以外の或る位置から、前記燃料ポンプの入口を含む前記燃料タンクの或る位置に連通され、開通時に燃料圧PLで安定させる再循環経路を作り出す、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する燃料バイパス・ラインと、
前記燃料バイパス・ラインを開閉する燃料バイパス・ライン内の燃料バイパス・コントロールであって、前記開閉が前記システムの圧力を高圧状態PHと低圧状態PLを含む2つの状態の間で瞬時に変えることにより、2つの圧力状態間で前記メイン燃料ライン内の圧力及び前記少なくとも一つの燃料噴射器における1パルスにつき噴射される燃料量を瞬時に変える、ノーマリークローズドの燃料バイパス・コントロールとを有してなる、
燃料噴射システム。 - 燃料のパルスを送込み、前記燃料噴射器をアクチュエートするようにプログラムされたコンピュータをさらに具え、
前記コンピュータが前記圧力状態を選択するために前記エンジンからのセンサ信号を受信し、選択された前記圧力状態において噴射され、必要に応じた燃料量をコントロールするために前記パルスの幅を設定し、
燃料噴射のダイナミック・レンジが前記圧力状態を切換えることによってその幅が広げられ、
前記コンピュータが、通常走行と運転開始時に高圧状態PH下でパルスを送込み、且つ、都市走行において低圧状態PL下でパルスを送込む、請求項1の燃料噴射システム。 - 前記コンピュータが、エンジン温度、速度、トルク、燃料圧力、空気圧、及びペダル位置を検知する、請求項2の燃料噴射システム。
- 前記コンピュータが、エンジンが十分に暖かく、要求されている1パルスごとの燃料量が低圧状態PL下において利用可能な燃料パルスによる最大量よりも少ないというエンジン管理コントロールからの信号に応答し、前記低圧状態PLを作り出す燃料の再循環を許容するために、前記燃料バイパス・コントロールを開く信号を送り、前記エンジン管理コントロールに対し、都市走行において、アクセルが解放されているときの燃料を節約するために、シングル圧力システムの最小の燃料パルスによるものよりも少ない燃料噴射量を許容させるプログラミングを含む、請求項2の燃料噴射システム。
- 前記メイン燃料ライン内の、前記燃料ポンプの出口を含み燃料レール及び燃料噴射器以外の或る位置から、前記燃料ポンプの入口を含む前記燃料タンクの或る位置に連通され、ポンプ作動を安定化させるために燃料の再循環を許容する、安定した燃料圧PHを作り出す、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する燃料戻りラインを具えた、請求項1の燃料噴射システム。
- 燃料噴射システムであって、
燃料タンクと、
少なくとも1つの燃料噴射器に流体連通している燃料レールと、
前記燃料タンクに接続され、予め定められた実質的に一定の速度で作動する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプの出口から前記燃料レールへ接続するメイン燃料ラインと、
前記燃料ポンプの出口を含み燃料レール以外の前記メイン燃料ラインの或る位置から、前記燃料ポンプの入口を含む前記燃料タンクの或る位置を連通させ、前記燃料ポンプの作動を安定化させる燃料の再循環経路を作り、安定した燃料圧PHを作り出す、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する燃料戻りラインと、
前記燃料ポンプの出口を含み燃料レール以外の前記メイン燃料ラインの或る位置から、前記燃料ポンプの入口を含む前記燃料タンクの或る位置を連通させ、開通時に前記燃料ポンプの作動を安定化させる燃料の再循環経路を作る、安定した燃料圧PLを作り出す、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する燃料バイパス・ラインと、
エンジンの作動状態に応じて前記システム内の異なった圧力状態PH又はPLを瞬時に作り出すために前記燃料バイパス・ラインを開閉する燃料バイパス・コントロールとから構成される、
燃料噴射システム。 - 前記燃料バイパス・コントロールが電子機械バルブ及び燃料の要求量と運転状況に応じて前記電子機械バルブを開閉する手段から構成されている、請求項6の燃料噴射システム。
- 燃料噴射システムであって、
燃料タンクと、
少なくとも1つの燃料噴射器に流体連通している燃料レールと、
前記燃料タンクに接続され、予め定められた実質的に一定の速度で作動する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプの出口から前記燃料レールへ接続するメイン燃料ラインと、
前記燃料ポンプの出口を含み燃料レール以外の前記メイン燃料ラインの或る位置から、前記燃料ポンプの入口を含む前記燃料タンクの或る位置へ連通する、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する燃料バイパス・ラインと、
エンジンの作動状態に応じて前記システム内の異なった燃料圧を瞬時に作り出すために前記燃料バイパス・ラインを開閉する燃料バイパス・コントロールとから構成され、
前記燃料ポンプが、前記エンジンの燃料の要求量が前記予め定められた実質的に一定の速度における燃料噴射ダイナミック・レンジの限度を超えた場合に燃料噴射ダイナミック・レンジをさらに広げるためにもう一つの予め定められた実質的に一定の速度を有する、
燃料噴射システム。 - 燃料圧を安定させる再循環経路が使用され、燃料タンクからエンジンの燃料噴射器へ燃料を送る燃料噴射システムであって、
燃料タンクと、
少なくとも1つの燃料噴射器と流体連通している燃料レールと、
入口と出口を有し、前記入口が前記燃料タンクに連通され、予め定められた実質的に一定の速度で作動する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプの出口から前記燃料レールへ接続するメイン燃料ラインと、
前記燃料ポンプの出口を含み燃料レール以外の前記メイン燃料ラインの或る位置から、前記燃料ポンプの入口を含む前記燃料タンクの或る位置へ連通し、燃料の再循環を許容し、前記メイン燃料ラインから燃料レールまでの安定した燃料圧PHを作り出す、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する燃料戻りラインとから構成される、
燃料噴射システム。 - 前記燃料戻りラインを開閉し、前記システムの圧力を高圧状態PH2と低圧状態PHとを含む2つの圧力状態の間で瞬時に変え、前記メイン燃料ラインから燃料レールまでの2つの圧力状態間での燃料圧と、少なくとも1つの燃料噴射器において1パルスにつき噴射される燃料量を瞬時に変える、前記燃料戻りライン内に設けられるノーマリーオープンの燃料戻りコントロールをさらに具える、請求項9の燃料噴射システム。
- 前記燃料ポンプの出口を含み燃料レール以外の前記メイン燃料ラインの或る位置から、前記燃料ポンプの入口を含む前記燃料タンクの或る位置へ連通し、開通時に、燃料の再循環を許容する、安定した燃料圧PLを作り出す、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する追加的な燃料バイパス・ラインと、
コンピュータからの信号又は手動によるアクチュエートで開閉がコントロールされ、燃料の要求量に応じて高圧状態PHと低圧状態PLの間で前記燃料噴射システムの圧力を瞬時に切換える、前記燃料バイパス・ラインを開閉する燃料バイパス・コントロールとをさらに具える、請求項9又は10の燃料噴射システム。 - 燃料ポンプを予め定められた実質的に一定の速度に設定し、燃料を燃料タンクから燃料レール及びエンジン用の少なくとも1つの燃料噴射器へ送り込み、
前記燃料ポンプの出口を含み前記燃料レール及び燃料噴射器以外のメイン燃料ラインから、前記燃料タンクへ、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する、ノーマリークローズドの燃料バイパス・ラインを通じて一部の燃料を迂回させ、
要求に応じて前記燃料バイパス・ラインを開き、要求される最大パワーを作り出すのに最も近い高圧状態PHにおける燃料の圧力から、最低の圧力に最も近い、燃料が霧状に噴射され、エンジンを円滑に運転させる低圧状態PLに瞬時に変えることにより、アイドリング中及びアクセルが解放された際に都市走行中の燃料を節約するために燃料圧力及び前記少なくとも1つの燃料噴射器において噴射される燃料量を瞬時に削減する、
燃料噴射エンジン内における都市走行の燃料効率を向上させるための方法。 - 前記各圧力状態における燃料量のさらなるコントロールが、パルスごとの燃料噴射量を変えるために各燃料噴射器の燃料噴射パルスの幅を変えることによって達成され、低圧状態PLにおける最小許容パルス幅が、都市走行に燃料を節約するために使用され、高圧状態PHにおける最大パルス幅がエンジンの最大パワーを生成するのに使用される、請求項12の方法。
- 予め定められた実質的に一定の速度で作動し、燃料を燃料タンクからメイン燃料ラインを通じて燃料レール及びエンジン用の少なくとも1つの燃料噴射器へ送り込む燃料ポンプと、
燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段とノーマリークローズドの開閉バルブを具え、前記燃料レール以外の前記燃料ポンプの出口を含む前記メイン燃料ラインから、前記燃料タンクに戻るように接続されている燃料バイパス・ラインと、
燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段とノーマリーオープンの開閉バルブを具え、前記燃料レール以外の前記燃料ポンプの出口を含む前記メイン燃料ラインから、前記燃料タンクに戻るように接続されている燃料戻りラインとを具え、
3つの圧力状態間において実質的な時間の遅れなしに瞬時に燃料の流量圧力を変えるために前記バルブの両方又は一方を開閉し、それにより各圧力状態の少なくとも1つの燃料噴射器において、与えられたパルス幅によって噴射される燃料量を瞬時に変え、
前記各圧力状態における燃料量のさらなるコントロールが各燃料噴射器における燃料噴射パルスのパルス幅を変え、各パルスにおいて噴射される燃料量を変えることによりなされ、低圧状態PLにおける最低許容パルス幅が都市走行中のアクセルが解放された際に使用され、且つ、高圧状態PHにおける最大パルス幅が、エンジンの最大パワーを生成するのに使用され、
エンジンの最大出力を上回る高出力を瞬時に生成するために前記バルブの両方を閉じる、
燃料噴射エンジンの都市走行の燃料効率を向上させ、瞬間的な高出力を得る方法。 - 予め定められた実質的に一定の速度で作動する燃料ポンプを有し、それぞれが、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段と開閉バルブを具えた燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインを通じて燃料レールの上流のメイン燃料ラインから燃料タンクへ燃料を一部戻すシステムにおいて、冷えたエンジンの始動と加速のために瞬間的な超高出力とトルクを生み出す1パルス当たりで最大の燃料噴射を送込むために、瞬時に最高圧力を得る方法であって、
前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインを閉じる、
方法。 - 燃料ポンプが予め定められた実質的に一定の速度に設定され、
エンジンの燃料の要求量と運転状況に対して適した圧力レベルを選択する開閉バルブを使用し、燃料レールの上流のメイン燃料ラインから燃料を一部戻し、燃料圧力を安定化させるための燃料の再循環経路である、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を具えた燃料バイパス・ラインを閉じることによって、前記予め定められた実質的に一定の速度下において、圧力レベルを瞬時に作り出すことができる燃料噴射システムにおいて、
エンジンの燃料の要求量が、設定された利用可能な全ての圧力状態の燃料噴射ダイナミック・レンジの限度を超えた場合に、燃料噴射ダイナミック・レンジをさらに広げる方法であって、
燃料ポンプにもう一つの予め定められた実質的に一定の速度を設定する、
方法。 - エンジンに使用される定速マルチ圧力燃料噴射システムにおける圧力を制御する方法であって、
(a)燃料ポンプをエンジン速度に関わらず実質的に一定の速度で作動させ、燃料タンクからメイン燃料ラインを通じて少なくとも1つの燃料噴射器と流体連通している燃料レールに加圧燃料を送り込み、それぞれが開閉バルブ及び流量を調整する、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインによって、前記メイン燃料ライン内の安定した燃料圧力を作り出すために、加圧燃料を前記燃料レールの上流の位置から前記燃料タンク又は燃料ポンプの入口のいずれかに戻し、燃料の再循環経路を形成するステップと、
(b)アクセル・ペダル位置センサから信号を受信するステップと、
(c)前記信号と前記アクセル・ペダル位置センサの最大電子信号とを比較するステップと、
(d)前記ステップ(c)において、前記信号が前記最大電子信号と一致する場合に、前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインを閉じて燃料噴射システムにおける燃料圧力を高めるステップと、
(e)前記信号が前記最大電子信号と一致している間、前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインをクローズドの状態に維持するステップとからなる、
方法。 - 前記ステップ(c)を、最大パワーの要求の有効性を確実にするために、予め定められた回数連続して行う、請求項17の方法。
- 前記ステップ(d)において、前記信号が前記最大電子信号と一致する場合に、エンジン温度を測定し、エンジン温度が過熱していない場合にのみ前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインを閉じ、前記ステップ(e)において、前記信号が前記最大電子信号と一致し、エンジン温度が過熱していない間、前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインをクローズドの状態に維持する、請求項17の方法。
- 前記ステップ(c)において、前記信号が前記最大電子信号と一致する場合に、前記ステップ(d)において、前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインが閉じられていた時間が予め定められた時間を超えていないかを判定し、前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインが閉じられていた時間が予め定められた時間を超えていなかった場合にのみ前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインを閉じ、前記ステップ(e)において、前記信号が前記最大電子信号と一致し、前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインが閉じられていた時間が予め定められた時間内である間、前記燃料バイパス・ライン及び燃料戻りラインをクローズドの状態に維持する、請求項17の方法。
- エンジンに使用される定速マルチ圧力燃料噴射システムにおける圧力を制御する方法であって、
(a)燃料ポンプをエンジン速度に関わらず実質的に一定の速度で作動させ、燃料タンクからメイン燃料ラインを通じて、少なくとも1つの燃料噴射器と流体連通している燃料レールに加圧燃料を送り込むステップと、
(b)前記メイン燃料ラインの前記燃料レール以外から前記燃料タンクまでを連通し、燃料の再循環経路を作り出し、開通時に前記システムを低圧状態PLで安定化させる、流量を調整する、燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段とノーマリークローズドの開閉バルブを具えた燃料バイパス・ラインを設けるステップと、
(c)燃料圧力を瞬時に下げるために前記ノーマリークローズドの開閉バルブをアクチュエートしオープンにすることができる、車両の運転者が利用可能な手動装置を設けるステップとからなる、
方法。 - 燃料噴射内燃エンジンの標準的な燃料供給システムをコントロールする方法であって、
燃料ポンプを予め定められた実質的に一定の速度に設定し、
燃料制限のための適当な直径を有する穴を有するダイヤフラム状のプレート、又はニードルバルブ装置である流量制限手段を有する燃料戻りラインを、燃料レール以外の前記燃料ポンプの出口を含むメイン燃料ライン内の或る位置から、前記燃料ポンプの入口を含む燃料タンクに連結し、前記燃料ポンプの動作を安定化させる燃料の再循環経路を作り出す燃料戻りラインを通じて、前記燃料の一部をメイン燃料ラインから逸らし、
前記メイン燃料ラインから燃料レールまでの実質的に一定の圧力レベルPHを作り出す、
方法。 - 前記燃料戻りラインが該燃料戻りラインを開閉するノーマリーオープンの燃料戻りコントロールを具え、
前記燃料戻りコントロールを開閉し、前記システムの前記メイン燃料ラインから燃料レールまでの圧力を高圧状態PH2と低圧状態PHとを含む2つの圧力状態の間で瞬時に変え、少なくとも1つの燃料噴射器において噴射される1パルス当たりの燃料量を瞬時に変える、請求項22の方法。 - 燃料噴射のダイナミック・レンジが、燃料量対パルス幅の関係がqmin<q<qmaxの範囲における燃料噴射パルスのパルス幅のコントロールにより設定される、請求項22又は23の方法。
- 車両が都市走行モードにあり、前記燃料ポンプに比較的低い電圧が適用され、もう1つの予め定められた実質的に一定の速度を割り当てられることにより、前記システムがもう1つの予め定められた圧力レベルPL(PL<PH)で安定化され、圧力レベルPL下の最小パルス幅における燃料噴射パルスがPHにおけるそれよりも小さいが、エンジンを円滑に動かすことができ、都市走行においてアイドリング中を含むアクセルが解放された際に燃料を節約する、請求項22又は23の方法。
- エンジンの燃料の要求量に応じた1パルスにつき噴射される燃料量qが、前記ポンプ速度の圧力PH下の最大パルス幅における最大燃料噴射量よりも多い場合に、前記燃料ポンプに比較的高い電圧が適用され、もう1つの予め定められた実質的に一定の速度を割り当てて、前記システムをもう1つの予め定められた圧力レベルPH2(PH2>PH)で安定化させ、追加的な最大パワーとトルクを得るために1パルスにつき噴射される燃料量をさらに増やす、請求項22又は23の方法。
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