可変圧力噴射用の多数の源の燃料システム
【課題】燃料噴射システムのコストの増大を抑制すること。
【解決手段】エンジン用の燃料システムが開示される。燃料システムは、第１の圧力まで燃料を加圧するように構成された第１の源と、第２の圧力まで燃料を加圧するように構成された第２の源とを有する。さらに、燃料システムは、燃料を受け入れてそれをエンジン内に噴射するように構成された燃料噴射器、ならびに燃料噴射器と第１および第２の源との間に配置された単一の弁を有する。単一の弁は、第１および第２の源と燃料噴射器とに流体連通し、可変圧力燃料を燃料噴射器に供給できる。
【解決手段】エンジン用の燃料システムが開示される。燃料システムは、第１の圧力まで燃料を加圧するように構成された第１の源と、第２の圧力まで燃料を加圧するように構成された第２の源とを有する。さらに、燃料システムは、燃料を受け入れてそれをエンジン内に噴射するように構成された燃料噴射器、ならびに燃料噴射器と第１および第２の源との間に配置された単一の弁を有する。単一の弁は、第１および第２の源と燃料噴射器とに流体連通し、可変圧力燃料を燃料噴射器に供給できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料システム、より詳しくは、可変圧力噴射イベントを行うための多数の加
圧燃料源を有する燃料システムに関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２００６年５月２４日に出願され「一群の噴射器の圧力制御部を有する多数
の源の燃料システム（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｕｅｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｈａｖｉｎ
ｇ Ｇｒｏｕｐｅｄ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」と題さ
れた、デニス・Ｈ・ギブソン（Ｄｅｎｎｉｓ Ｈ．ＧＩＢＳＯＮ）による（特許文献１）
、２００６年５月２４日に出願され「閉ループ圧力制御部を有する多数の源の燃料システ
ム（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｕｅｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｌｏｓｅｄ
Ｌｏｏｐ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」と題された、デニス・Ｈ・ギブソン
（Ｄｅｎｎｉｓ Ｈ．ＧＩＢＳＯＮ）による（特許文献２）、および２００６年５月３１
日に出願され「可変圧力噴射用の多数の源の燃料システム（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｏｕｒｃｅ
Ｆｕｅｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｎｊｅｃｔ
ｉｏｎ）」と題された、デニス・Ｈ・ギブソン（Ｄｅｎｎｉｓ Ｈ．ＧＩＢＳＯＮ）によ
る（特許文献３）の利益を主張する。これらの開示は、参照により本明細書に明確に援用
される。
【背景技術】
【０００３】
コモンレール燃料システムは、エンジンの燃焼室内に燃料を導入するための方法を提供
する。典型的なコモンレール燃料システムは、ソレノイドに電圧が印加されたときに燃料
ノズルを開放する作動ソレノイドを有する噴射器を含む。次に、ソレノイドに電圧が印加
され続けている期間と、当該期間中に燃料噴射器ノズルに供給される燃料の圧力とに基づ
いて、燃料が燃焼室内に噴射される。
【０００４】
エンジン性能および排気エミッションを最適化するために、エンジン製造業者は、燃料
噴射器ノズルに供給される燃料の圧力を変化させ得る。このような一例は、２００４年９
月２日に公開されたシノグレ（Ｓｈｉｎｏｇｌｅ）による（特許文献４）に記載されてい
る。（特許文献４）は、燃料供給を保持する第１のコモンレールと、作動液（例えば油）
供給を保持する第２のコモンレールとに流体接続可能な燃料噴射器を有する燃料システム
を記載している。（特許文献４）のそれぞれの燃料噴射器には、燃料の圧力を増加させる
ために作動液によって可動な増圧ピストンが備えられる。燃料噴射器を第１のコモンレー
ルに流体接続することによって、第１の圧力で燃料を噴射できる。燃料噴射器を第１およ
び第２のコモンレールに流体接続することによって、第１の圧力よりも高い第２の圧力で
燃料を噴射できる。
【０００５】
（特許文献４）の燃料噴射システムは、異なる圧力で燃料をエンジンに十分に供給し得
るが、燃料噴射システムは制限され、問題を生じさせる可能性がある。具体的には、（特
許文献４）の燃料噴射システムは、２つの異なる圧力で燃料を噴射できるだけなので、燃
料噴射システムはいくつかの用途から制限される場合がある。さらに、システムは、２つ
の異なる流体、すなわち燃料と油を利用するので、一方の流体と他方の流体とが汚染し合
わないように注意しなければならない。汚染が発生した場合、エンジンは、所望に応じて
動作できなくなり、損傷を受ける可能性がある。その上、それぞれの燃料噴射器自体が、
当該噴射器から噴霧された燃料の圧力を変化させるために専用の増圧器を含むので、シス
テムは多数の構成部材を含むことになるだろう。この多数の構成部材は、燃料噴射システ
ムのコストと、燃料システムを正確に制御する困難性とを増加させる場合がある。さらに
、ポンプ出力を制御することによって、噴射燃料の圧力が噴射器の上流の相当の距離にわ
たって調整されるので、実際の噴射圧力は所望の噴射圧力よりも遅れる可能性がある。こ
の圧力の遅れにより、意図した噴射プロファイルから逸脱する噴射プロファイルが生じる
場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第１１／４２０，０５７号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１１／４２０，０５１号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１１／４４３，３１２号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００４／０１６８６７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示の燃料システムは上述の課題の１つ以上を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一形態はエンジン用の燃料システムに関する。燃料システムは、第１の圧力ま
で燃料を加圧するように構成された第１の源と、第２の圧力まで燃料を加圧するように構
成された第２の源とを含む。さらに、燃料システムは、燃料を受け入れてエンジン内に噴
射するように構成された燃料噴射器を含む。その上、燃料システムは、燃料噴射器と第１
および第２の源との間に配置された単一の弁を含み、単一の弁は、第１および第２の源と
燃料噴射器とに流体連通し、可変圧力燃料を燃料噴射器に供給できる。
【０００９】
本開示の他の形態は、燃料を噴射する方法に関する。本方法は、第１の圧力まで第１の
燃料流を加圧するステップと、第２の圧力まで第２の燃料流を加圧するステップとを含む
。さらに、本方法は、単一の位置で第１および第２の燃料流を受け入れるステップと、そ
れに応答して第３の圧力の第３の燃料流を発生させるステップと、第３の燃料流を噴射器
に導くステップと、第３の燃料流を選択的に噴射するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】開示される模範的なエンジンの概略図である。
【図２】図１のエンジンに使用するための開示される模範的な燃料システムの概略断面図である。
【図３】図１のエンジン用の開示される他の模範的な燃料システムの概略断面図である。
【図４】図１のエンジン用の開示される他の模範的な燃料システムの概略断面図である。
【図５】開示される他の模範的なエンジンの概略図である。
【図６】図５のエンジン用の開示される模範的な燃料システムの概略断面図である。
【図７】図５のエンジン用の開示される他の模範的な燃料システムの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、エンジン１０と燃料システム１２の模範的な実施形態とを有する機械５を示し
ている。機械５は、鉱業、建設業、農業、発電業、運送業等の産業、または公知の他の任
意の産業に関連するある種の作業を行う固定機械または移動機械であり得る。例えば、機
械５は、土工機械、発電設備、ポンプまたは他の任意の適切な作業実行機械として具体化
されてもよい。
【００１２】
本開示に関して、エンジン１０は４行程ディーゼルエンジンとして図示かつ記載される
。しかし、当業者は、エンジン１０が、例えばガソリンエンジンまたはガス燃料エンジン
等の他の任意の種類の内燃機関として具体化され得ることを認識するであろう。エンジン
１０は、複数のシリンダ１６を画成するエンジンブロック１４と、それぞれのシリンダ１
６内に摺動可能に配置されたピストン１８と、それぞれのシリンダ１６に関連するシリン
ダヘッド２０とを含むことが可能である。
【００１３】
シリンダ１６とピストン１８とシリンダヘッド２０とが燃焼室２２を形成し得る。図示
した実施形態では、エンジン１０は６つの燃焼室２２を含む。しかし、エンジン１０が、
より多数またはより少数の燃焼室２２を含み得ることと、燃焼室２２が「直列」形態、「
Ｖ字」形態または他の任意の適切な形態に配置され得ることが考えられる。
【００１４】
図１にも示したように、エンジン１０は、エンジンブロック１４内に回転するように配
置されるクランクシャフト２４を含むことが可能である。コネクティングロッド２６によ
り、それぞれのピストン１８をクランクシャフト２４に接続することが可能であり、この
結果、それぞれの個々のシリンダ１６内におけるピストン１８の摺動運動により、クラン
クシャフト２４の回転が生じる。同様に、クランクシャフト２４の回転により、ピストン
１８の摺動運動が生じ得る。クランクシャフト２４が回転したとき、燃焼室２２は特定の
順序で点火することが可能である。点火順序は、図１の左から燃焼室２２を番号付けした
場合、例えば、１番目、５番目、３番目、６番目、２番目、４番目であり得る。すなわち
、１番目すなわち最も左の燃焼室が最初に点火し得る（例えば、クランクシャフト２４の
３６０度の１回転内で、残りのシリンダよりも先に燃料と空気の混合物を燃焼させ得る）
。最も左の燃焼室２２の点火に続いて、左から５番目の燃焼室が点火することが可能であ
り、以下同様である。このようにして、隣接する燃焼室２２が連続的に点火しなくてもよ
い。
【００１５】
燃料システム１２は、それぞれの燃焼室２２内への加圧燃料の噴射を行うように協働す
る構成部材を含み得る。具体的には、燃料システム１２は、燃料供給を保持するように構
成されたタンク２８と、燃料を加圧して、１つ以上の加圧燃料流を複数の燃料噴射器３２
に導くように構成された燃料ポンプ装置３０とを含むことが可能である。低圧フィードを
燃料ポンプ装置３０に供給するために、燃料移送ポンプ３６をタンク２８と燃料ポンプ装
置３０との間の燃料ライン４０内に配置し得る。
【００１６】
燃料ポンプ装置３０は、第１のポンプ機構３０ａと第２のポンプ機構３０ｂとを有する
機械的に駆動される電子制御ポンプとして具体化されることが可能である。回転可能なカ
ム（図示せず）を介して、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂのそれぞれをポン
プドライブシャフト４６に動作可能に接続し得る。燃料を加圧するために、圧縮行程を通
して、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂのドライブピストン要素（図示せず）
にカムを適合させることが可能である。圧縮行程の期間を変更し、これによって、第１お
よび第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂの流量を変化させるために、第１および第２のポン
プ機構３０ａ、３０ｂに関連するプランジャ（図示せず）を可変タイミングで閉鎖し得る
。その代わりに、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂは、回転可能な斜板、また
は加圧燃料の流量を変化させるための公知の他の任意の手段を含んでもよい。所望ならば
、その代わりに、燃料ポンプ装置３０が、一定の出力容量を有しかつ並列または直列関係
に配置される２つの別個のポンプ要素として具体化され得ることが考えられる。
【００１７】
別個の加圧燃料流を発生させるように、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂを
適合させることが可能である。例えば、第１のポンプ機構３０ａは、第１の燃料供給ライ
ン４２を介して第１のコモンマニホルド３４に導かれる第１の加圧燃料流を発生させ得る
。第２のポンプ機構３０ｂは、第２の燃料供給ライン４３を介して第２のコモンマニホル
ド３７に導かれる第２の加圧燃料流を発生させ得る。一実施例において、第１の加圧燃料
流は約１００Ｍｐａの圧力を有することが可能であり、一方、第２の加圧燃料流は約２０
０Ｍｐａの圧力を有することが可能である。一方向の燃料流を第１のポンプ機構３０ａか
ら第１のコモンマニホルド３４に供給するために、第１のチェック弁４４を第１の燃料供
給ライン４２内に配置し得る。一方向の燃料流を第２のポンプ機構３０ｂから第２のコモ
ンマニホルド３７に供給するために、第２のチェック弁４５を第２の燃料供給ライン４３
内に配置し得る。
【００１８】
燃料ポンプ装置３０はエンジン１０に動作可能に接続され、クランクシャフト２４によ
って駆動されることが可能である。例えば、図１には、ギヤトレイン４８を介してクラン
クシャフト２４に接続されているような燃料ポンプ装置３０のポンプドライブシャフト４
６が示されている。しかし、その代わりに、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂ
の一方または両方を電気的に、油圧的に、空気圧的にまたは他の任意の適切な方法で駆動
し得ることが考えられる。
【００１９】
燃料噴射器３２は、シリンダヘッド２０内に配置され、また複数の燃料ライン５０を介
して第１および第２のコモンマニホルド３４、３７に接続されることが可能である。それ
ぞれの燃料噴射器３２は、所定のタイミング、燃料圧力および燃料流量において、関連す
る燃焼室２２内に、ある量の加圧燃料を噴射するように動作可能であり得る。燃焼室２２
内への燃料噴射のタイミングをピストン１８の運動と同期させることが可能である。例え
ば、噴射燃料の圧縮点火燃焼を許容するために、圧縮行程においてピストン１８が上死点
（ＴＤＣ）位置に近づいたときに、燃料を噴射してもよい。その代わりに、予混合圧縮着
火（ＨＣＣＩ）動作のために、ピストン１８が上死点位置に向かって圧縮行程を開始した
ときに、燃料を噴射してもよい。さらに、後処理再生用の還元雰囲気を形成するためのそ
の後のポスト噴射のために、ピストン１８が膨張行程中に上死点位置から下死点位置に向
かって移動しているときに、燃料を噴射してもよい。
【００２０】
図２に示したように、それぞれの燃料噴射器３２は、閉鎖されたノズルユニット燃料噴
射器として具体化され得る。具体的には、それぞれの燃料噴射器３２は、ガイド５４とノ
ズル部材５６とニードル弁体５８と第１のソレノイドアクチュエータ６０と第２のソレノ
イドアクチュエータ６２とを収容する噴射器本体５２を含むことが可能である。
【００２１】
噴射器本体５２は、シリンダヘッド２０内で組み立てられるように構成されたほぼ円筒
状の部材であり得る。噴射器本体５２は、ガイド５４およびノズル部材５６を受け入れる
ための中央ボア６４と、ノズル部材５６の先端６８が突出し得る開口部６６とを有するこ
とが可能である。燃料噴射器３２からの燃料漏れを抑制するために、ガイド５４とノズル
部材５６との間に、例えばＯリング等のシール用部材（図示せず）を配置してもよい。
【００２２】
ガイド５４も、ニードル弁体５８を受け入れるように構成された中央ボア７０と制御室
７２とを有するほぼ円筒状の部材であり得る。中央ボア７０は、圧力室として機能するこ
とが可能であり、燃料供給通路７４を介して連続的に供給される加圧燃料を保持する。噴
射中、燃料ライン５０からの加圧燃料は燃料供給通路７４と中央ボア７０とを介してノズ
ル部材５６の先端６８に流れ得る。
【００２３】
ニードル弁体５８の運動を制御するために、加圧燃料を選択的に制御室７２から排出す
るかまたはそこに供給することが可能である。具体的には、制御通路７６により、制御室
７２に関連するポート７８を第１のソレノイドアクチュエータ６０に流体接続することが
可能である。ニードル弁体５８の軸方向移動に対して半径方向に向けられる制御室７２の
側壁内に、またはその代わりに、制御室７２の軸方向端部内に、ポート７８を配置し得る
。燃料供給通路７４に連通する制限供給通路８０を介して、制御室７２に加圧燃料を連続
的に供給することが可能である。制御通路７６から加圧燃料が排出されたとき、供給通路
８０を制限することにより、制御室７２内の圧力低下が許容され得る。
【００２４】
同様に、ノズル部材５６は、ニードル弁体５８を受け入れるように構成される中央ボア
８２を有するほぼ円筒状の部材として具体化され得る。さらに、ノズル部材５６は、中央
ボア８２からエンジン１０の燃焼室２２内への加圧燃料の噴射を許容するために、１つ以
上のオリフィス８４を含み得る。
【００２５】
ニードル弁体５８は、ハウジングガイド５４およびノズル部材５６内に摺動配置される
ほぼ円筒状の細長い部材であり得る。ニードル弁体５８は、その先端８６が、オリフィス
８４を介した燃料流を遮断する第１の位置と、オリフィス８４が燃焼室２２内への加圧燃
料流を許容するように開放される第２の位置との間で軸方向に可能であり得る。
【００２６】
通常、ニードル弁体５８を第１の位置に向かって付勢することが可能である。特に、そ
れぞれの燃料噴射器３２は、先端８６をオリフィス閉鎖位置に向かって軸方向に付勢する
ために、ガイド５４のストッパ９０とニードル弁体５８の座面９２との間に配置されたバ
ネ８８を含み得る。燃料噴射器３２内の構成部材の摩耗を低減するために、バネ８８とス
トッパ９０との間に第１のスペーサ９４を配置することが可能であり、またバネ８８と座
面９２との間に第２のスペーサ９６を配置することが可能である。
【００２７】
ニードル弁体５８は多数の駆動油圧面を有し得る。特に、ニードル弁体５８は、加圧燃
料が作用したときに第１の閉鎖位置またはオリフィス閉鎖位置に向かってニードル弁体５
８を駆動しようとする油圧面９８と、バネ８８の付勢に抗し、かつニードル弁体５８を第
２の開放位置またはオリフィス開放位置に向かって逆方向に駆動しようとする油圧面１０
０とを含むことが可能である。
【００２８】
ニードル弁体５８の開放運動を制御するために、第１のソレノイドアクチュエータ６０
をニードル弁体５８の先端８６の反対側に配置し得る。特に、第１のソレノイドアクチュ
エータ６０は、制御室７２とタンク２８との間に配置された２位置弁体を含むことが可能
である。弁体は、制御室７２からタンク２８への流体の流れを遮断する閉鎖位置に向かっ
てバネ付勢され、また燃料が制御室７２からタンク２８に流れることが許容される開放位
置に向かってソレノイド作動されることが可能である。弁体は、第１のソレノイドアクチ
ュエータ６０に関連するコイルに印加された電流に応じて、閉鎖位置と開放位置との間で
可動であり得る。その代わりに、弁体を油圧的に動作させるか、機械的に動作させるか、
空気圧的に動作させるか、または他の任意の適切な方法で動作させ得ることが考えられる
。さらに、その代わりに、弁体が、閉鎖位置と開放位置との間の任意の位置に可動である
比例式の弁体として具体化され得ることが考えられる。
【００２９】
第２のソレノイドアクチュエータ６２は、ニードル弁体５８の閉鎖運動を制御するため
に、第１のソレノイドアクチュエータ６０とタンク２８との間に配置された２位置弁体を
含み得る。弁体は、燃料がタンク２８に流れることが許容される開放位置に向かってバネ
付勢され、またタンク２８への流体の流れを遮断する閉鎖位置に向かってソレノイド作動
されることが可能である。弁体は、第２のソレノイドアクチュエータ６２に関連するコイ
ルに印加された電流に応じて、開放位置と閉鎖位置との間で可能であり得る。その代わり
に、弁体を油圧的に動作させるか、機械的に動作させるか、空気圧的に動作させるか、ま
たは他の任意の適切な方法で動作させ得ることが考えられる。さらに、その代わりに、弁
体が３位置式の弁体として具体化され得ることが考えられ、この場合、両方向の加圧燃料
流が促進される。
【００３０】
図２にも示したように、圧力制御弁１０２はそれぞれの燃料噴射器３２に関連すること
が可能である。具体的には、圧力制御弁１０２は、第１の弁体１０６と、第２の弁体１０
８と、それを移動させるように接続されたアクチュエータ１０４と、第３の弁体１１０と
、バイパス回路１１２とを含み得る。第１および第２のコモンマニホルド３４、３７内の
燃料圧力と、アクチュエータ１０４に入力された電流とに応じて、圧力制御弁１０２は、
燃料供給通路７４を介して燃料噴射器３２に導かれた燃料の圧力を調整することが可能で
ある。圧力制御弁１０２が、燃料噴射器３２の一部、または１つ以上の燃料噴射器３２に
関連する別個の独立型の構成部材であり得ることが考えられる。
【００３１】
加圧燃料の一部を第２のコモンマニホルド３７からノズル部材５６の中央ボア８２に選
択的に通過させるために、弁体１０６が、その端部に作用する流体圧力によって可動なパ
イロット作動式の比例弁体または他の適切な装置として具体化されることが可能である。
具体的には、弁体１０６は、第１の加圧燃料流の最大量が中央ボア８２に導かれる第１の
位置から、第２のコモンマニホルド３７からの加圧燃料が中央ボア８２に流れない第２の
位置に向かって、戻りバネ１１４の付勢に抗して可動であり得る。さらに、弁体１０６は
、最大量の一部をタンク２８にまた最大量の残部を中央ボア８２に導くように、第１の位
置と第２の位置との間の任意の位置に可動であり得る。弁体１０６によって中央ボア８２
とタンク２８とに導かれた燃料の量と比は、弁体１０６の端部に作用する流体圧力に依存
することが可能であり、また中央ボア８２に供給された燃料の圧力に影響を与えることが
可能である。例えば、弁体１０６を介してタンク２８に排出される燃料量が増加した（例
えば、弁体１０６が、ずっとではないが第２の位置に向かって移動された）ときに、中央
ボア８２に導かれた燃料の圧力が減少し得る。逆に、弁体１０６を介してタンク２８に排
出される第１の燃料流の量が減少した（例えば、弁体１０６が第１の位置に向かって移動
された）ときに、中央ボア８２に導かれた燃料の圧力が増加し得る。このようにして、オ
リフィス８４を介した可変噴射圧力と燃焼室２２内への侵入深さとを得ることが可能であ
る。
【００３２】
弁体１０８も、比例弁体または他の適切な装置として具体化されることが可能であり、
また第１の位置と第２の位置との間の弁体１０６の位置に影響を与えるように可動であり
得る。具体的には、弁体１０８は、第１のコモンマニホルド３４からの加圧パイロット燃
料が弁体１０６の端部に連通される第１の位置と、弁体１０６の端部の加圧パイロット燃
料がタンク２８に排出される第２の位置との間で可動であり得る。パイロット燃料が弁体
１０６の端部から排出されるかまたはそれに連通される速度は、燃料噴射器３２内の燃料
圧力が変化する割合に影響を与えることが可能である。弁体１０８をアクチュエータ４０
に接触させ続けるために、弁体１０８の上流からの燃料が、関連する戻りバネの付勢と協
働し得る。
【００３３】
アクチュエータ１０４は、１つ以上の列のピエゾ電気結晶を有するピエゾ電気機構とし
て具体化されることが可能である。ピエゾ電気結晶は、ランダムなドメイン配向を有する
構造である。これらのランダムな配向は、不変の双極子挙動を有する正イオンおよび負イ
オンの非対称構成である。例えば電流の印加等によって、電界が結晶に印加されたとき、
ピエゾ電気結晶は、ドメインが整列するように電界の軸に沿って膨張する。印加電流に応
じて第１の位置と第２の位置との間で弁体１０８を移動させるために、アクチュエータ１
０４を機械的に接続し得る。
【００３４】
弁体１１０は、弁体１０６を介して燃料噴射器３２に流れる燃料の圧力に影響を与える
ように構成された圧力調整弁体として具体化されることが可能である。特に、弁体１０６
が第１の位置から移動したとき、ある燃料が弁体１０６を通過して弁体１１０に至るよう
に、弁体１０６とタンク２８との間に弁体１１０を配置し得る。弁体１１０の第１の端部
は、第１のコモンマニホルド３４からの燃料に連通し、戻りバネの付勢と共に、弁体１１
０を流れ遮断位置に向かって付勢することが可能である。流れ遮断位置にあるとき、実質
的に、燃料は弁体１１０を通過してタンク２８に至ることができない。弁体１１０の第２
の端部は、弁体１０６を通過した燃料に連通することが可能であり、また弁体１１０を流
れ通過位置に向かって付勢することが可能である。流れ通過位置にあるとき、タンク２８
に排出されることが許容される燃料量は、弁体１０６を通過した燃料量と、通過した燃料
の結果として生じる圧力と、第１のコモンマニホルド３４から弁体１１０の反対端に供給
された燃料の圧力とに依存し得る。このようにして、第１のコモンマニホルド３４内の燃
料の圧力は、第２のコモンマニホルド３７から燃料噴射器３２に送られる燃料の圧力に影
響を与えることが可能である。
【００３５】
バイパス回路１１２により、最小燃料圧力が燃料噴射器３２に対して常に利用可能であ
ることが保証され得る。特に、弁体１０６が第２の位置にあるとき、噴射器３２用の燃料
源のみが、バイパス回路１１２を介した第１のコモンマニホルド３４であり得る。バイパ
ス回路１１２は、噴射器３２内の燃料圧力が第１のコモンマニホルド３４内の燃料圧力未
満に低下したときにのみ、燃料がバイパス回路１１２を介して流れるようにバイパス回路
１１２を介した一方向の燃料流を保証するチェック弁１１６を含むことが可能である。
【００３６】
図３は、図２の燃料システム１２の代替実施形態を示している。図２の燃料システム１
２と同様に、図３の燃料システム１２は、第１および第２のコモンレール３４と３７から
燃料ライン５０を介して加圧燃料流を受け入れる燃料噴射器３２を含み得る。しかし、図
２に示した圧力制御装置１０２とは対照的に、図３の実施形態は、異なる圧力制御装置３
０２を含んでもよい。圧力制御装置３０２は、弁体３０６に動作可能に接続されかつ制御
システム３１６と通信するアクチュエータ３０４を含むことが可能である。弁体３０６は
、燃料噴射器３２に関連し、そして第１および第２の加圧燃料流を選択的に混合しおよび
／またはそれらを燃料噴射器３２に導くように、アクチュエータ３０４によって可動であ
り得る。アクチュエータ３０４および弁体３０６が、燃料噴射器３２と一体であるかまた
は独立型の構成部材として別個であり得ることが考えられる。
【００３７】
アクチュエータ３０４は、１０４と実質的に同じであり、また１つ以上の列のピエゾ電
気結晶を有するピエゾ電気装置として具体化されることが可能である。例えば電流の印加
等によって、電界が３０４の結晶に印加されたとき、ピエゾ電気結晶が３０６の移動に影
響を与えるように電界の軸に沿って膨張する。
【００３８】
パイロット流体によって弁体３０６を移動させるために、アクチュエータ３０４を接続
することが可能である。特に、アクチュエータ３０４に接続されたパイロット要素３２０
は、コモンレール３４からのパイロット流体が弁体３０６の端部に連通される第１の位置
と、弁体３０６の端部からのパイロット流体がタンク２８に排出されることが許容される
第２の位置との間で可動であり得る。電流がアクチュエータ３０４のピエゾ電気結晶に印
加されたとき、パイロット要素３２０を第１の位置から第２の位置に向かって移動させる
ように、アクチュエータ３０４が膨張することが可能である。対照的に、電流がアクチュ
エータ３０４のピエゾ電気結晶から除去されたとき、パイロット要素３２０を第１の位置
に向かって戻すように、アクチュエータ３０４が収縮することが可能である。所望ならば
、アクチュエータ３０４のピエゾ電気結晶を省略して、パイロット要素３２０の移動を他
の適切な方法で制御し得ることが考えられる。さらに、その代わりに、所望ならば、パイ
ロット要素３２０を使用することなく弁体３０６を移動させるために、アクチュエータ３
０４を直接的かつ機械的に接続し得ることが考えられる。
【００３９】
弁体３０６は、上述のパイロット流体に応じて可動な比例弁体または他の適切な装置と
して具体化されることが可能である。具体的には、コモンレール３４からの十分なパイロ
ット流体が弁体３０６の端部に接触したとき、弁体３０６は、第２の加圧燃料流のみが中
央ボア８２に導かれる第１の位置にあるかまたはそこに向かって付勢され得る。パイロッ
ト流体が弁体３０６の端部から排出されたとき、バネ３２２は、第１の加圧燃料流のみが
中央ボア８２に導かれる第２の位置に向かって弁体３０６を付勢することが可能である。
弁体３０６は、第１および第２の加圧燃料流の一部を中央ボア８２に導くように、パイロ
ット流体によって第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に可動であり得る。弁体３
０６によって中央ボア８２に導かれた第１または第２の流れの量と比は、アクチュエータ
３０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に依存することが可能であり、また中央ボア８
２に供給された燃料の結果として生じる圧力に影響を与えることが可能である。さらに、
パイロット要素３２０を介して流れる流体の速度は、弁体３２０の作動速度と、中央ボア
８２内の噴射圧力が変化する結果として得られた割合とに影響を与えることが可能である
。加圧燃料のこの調整／混合により、中央ボア８２で燃料圧力を変化させることを許容す
ることが可能になり、オリフィス８４を介した燃料の可変噴射率と燃焼室２２への侵入深
さとが得られる。
【００４０】
制御システム３１６は、１つ以上の入力に応じて圧力制御装置３０２および／または燃
料噴射器３２の動作を調整するように協働する構成部材を含み得る。特に、制御システム
３１６は、圧力制御装置３０２からの混合燃料流に動作可能に関連するセンサ３１７と制
御装置３１８とを含むことが可能である。制御装置３１８は、センサ３１７からの信号に
応じて、アクチュエータ３０４に印加される電流を調整し得る。
【００４１】
センサ３１７は、圧力制御装置３０２から流出する混合燃料流の圧力を感知するように
、また圧力を示す信号を発生させるように構成された圧力センサとして具体化されること
が可能である。その代わりに、センサ３１７が、例えば、温度、粘度、流量または公知の
他の任意のパラメータ等の、混合燃料流に関連する燃料の異なるまたは追加のパラメータ
を感知し得ることが考えられる。
【００４２】
制御装置３１８は、燃料システム１２の動作を制御するための手段を含む単一のマイク
ロプロセッサまたは複数のマイクロプロセッサとして具体化されることが可能である。制
御装置３１８の機能を実行するように、商業的に入手可能な多数のマイクロプロセッサを
構成できる。制御装置３１８が、多数のエンジン機能を制御できる一般的なエンジンマイ
クロプロセッサとして容易に具体化され得ることを理解されたい。制御装置３１８はメモ
リと、二次記憶装置と、プロセッサと、アプリケーションを実行するための他のコンポー
ネントとを含み得る。他の種々の回路は、電源回路、信号調整回路、ソレノイド駆動回路
、および他の種類の回路等の制御装置３１８に関連することが可能である。
【００４３】
噴射タイミングと所望の噴射圧力とに関連する１つ以上のマップを制御装置３１８のメ
モリに記憶し得る。上述のマップのそれぞれは表、グラフおよび／または方程式の形態で
あることが可能である。一実施例において、噴射タイミングおよび所望の噴射圧力は、ア
クチュエータ３０４を制御するための２次元テーブルの座標軸を形成し得る。アクチュエ
ータ３０４のピエゾ結晶の膨張および収縮に関連する所望の圧力、パイロット要素の位置
、および／またはコマンド電流は、別個の２次元マップに関係することが可能である。さ
らに、所望ならば、噴射タイミングが、単一の２次元マップのパイロット要素の位置、お
よび／またはコマンド電流に直接関係し得ることが考えられる。
【００４４】
センサ３１７によって発生された信号を受け取り、それに応答してアクチュエータ３０
４を動作させるように、制御装置３１８を構成することが可能である。特に、制御装置３
１８はセンサ３１７と通信して、そこから信号を受け取り得る。制御装置３１８は、その
メモリに記憶されたマップを参照し、センサ３１７からの信号と、マップで確認された所
望の圧力値とを比較し、そしてその比較に応じて、アクチュエータ３０４のピエゾ結晶に
導かれた電流を調整することが可能である。例えば、関係マップを参照して所望の噴射圧
力を決定し、測定された圧力と所望の噴射圧力とを比較し、そして測定された圧力が所望
の圧力よりもかなり低い（例えば、所定の大きさだけ所望の圧力よりも低い）ことを決定
した後に、制御装置３１８は、アクチュエータ３０４に供給される電流を減少させること
が可能であり、これによって、コモンレール３４からの低圧燃料が弁体３０６に連通し、
それが第２の位置に向かって移動される。第２の位置に向かうこの移動により、弁体３０
６を介して導かれた燃料の圧力を増加させることが可能になる。対照的に、比較によって
、測定された圧力が所望の圧力よりもかなり高い（例えば、所定の大きさだけ所望の圧力
よりも高い）ことが示された場合、制御装置３１８は、アクチュエータ３０４に供給され
る電流を増加させることが可能であり、これによって、弁体３０６がタンク２８に連通し
、弁体３０６が第１の位置に向かって移動される。第１の位置に向かうこの移動により、
弁体３０６を介して導かれた燃料の圧力を減少させることが可能になる。
【００４５】
図４は、図３の燃料システム１２の代替実施形態を示している。図３の燃料システム１
２と同様に、図４の燃料システム１２は、第１および第２のコモンレール３４と３７から
燃料ライン５０とアクチュエータ３０４とを介して加圧燃料流を受け入れる燃料噴射器３
２を含み得る。しかし、図３に示したアクチュエータ３０４に関連する単一の弁体３０６
とは対照的に、図４のアクチュエータ３０４は、２つの別個の弁体４０８と４１０を含ん
でもよい。
【００４６】
第１および第２の加圧燃料流が弁体３０６（図３参照）を介して導かれた場合の噴射イ
ベント中に、第２のコモンレール３７からのより高圧の燃料が逆方向に第１のコモンレー
ル３４に流入することが可能である。この逆流により、燃料システム１２の効率が低下さ
れることがある。燃料システム１２の効率を向上させるために、図４のアクチュエータ３
０４は別個の弁体４０８と４１０を実装し得る。
【００４７】
弁体３０６と同様に、弁体４０８は、アクチュエータ３０４によって可動な比例弁体ま
たは他の適切な装置として具体化されることが可能である。アクチュエータ３０４は、こ
の実施形態において、弁体４０８に直接的かつ機械的に接続されるものとして示されてい
るが、その代わりに、図３のパイロット要素３２０と同様のパイロット要素（図示せず）
を介して、アクチュエータ３０４を弁体４０８に間接的に接続し得ることが考えられる。
弁体４０８は、第１のコモンレール３４からの加圧燃料が燃料噴射器３２から遮断される
第１の位置と、第１のコモンレール３４からの燃料の最大量が燃料噴射器３２に導かれる
第２の位置との間で可動であり得る。さらに、弁体４０８は、第１の加圧燃料流の一部を
燃料噴射器３２に導くように、第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に可動であり
得る。弁体４０８によって第１のコモンレール３４から燃料噴射器３２に導かれた第１の
加圧燃料流の量は、アクチュエータ３０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に対応する
ことが可能である。
【００４８】
弁体４０８とは対照的に、弁体４１０は２位置ソレノイド作動弁体として具体化され得
る。弁体４１０は、第２のコモンレール３７からの加圧燃料が実質的に中央ボア８２に導
かれない第１の位置から、第２のコモンレール３７からの燃料の最大量が燃料噴射器３２
に導かれる第２の位置に可動であり得る。第１のコモンレール３４、第２のコモンレール
３７、または第１および第２のコモンレール３４、３７の両方から加圧燃料を独立して導
くために、弁体４０８と４１０を別々にまたは同時に動作させることが可能である。第１
および第２のコモンレール３４、３７からの加圧燃料のこの混合により、中央ボア８２で
燃料圧力を変化させることを許容することが可能になり、オリフィス８４を介した燃料の
可変噴射率と燃焼室２２への侵入深さとが得られる。
【００４９】
図５は、燃料システム１２の代替実施形態を示している。図３の燃料システム１２と同
様に、図５の燃料システム１２は、第１および第２のコモンレール３４と３７から燃料ラ
イン５０を介して加圧燃料流を受け入れる燃料噴射器３２を含み得る。しかし、図３に示
したそれぞれの個々の噴射器に関連する圧力制御装置３０２とは対照的に、１つの圧力制
御装置５０２が複数の燃料噴射器３２に関連することが可能である。具体的には、第１の
圧力制御装置５０２は第１群の燃料噴射器３２に関連することが可能であり、一方、第２
の圧力制御装置５０２は第２群の燃料噴射器３２に関連することが可能である。第１群お
よび第２群の燃料噴射器３２のそれぞれは、不連続に点火する燃焼室２２のみに関連し得
る。例えば、１番目、２番目および３番目の燃焼室２２に関連するそれらの燃料噴射器３
２は第１群の燃料噴射器３２であることが可能であり、一方、４番目、５番目および６番
目の燃焼室２２に関連するそれらの燃料噴射器３２は第２群であることが可能である。こ
のようにして、単一の群内では燃料噴射器３２は、決して燃料を連続的に噴射することは
ない。
【００５０】
噴射イベント間の変化する圧力要求に応答するために、一般に圧力調整される一群の燃
料噴射器３２からの連続的な燃料噴射を制限することによって、圧力制御装置５０２に対
して、適切な時間を与え得る。すなわち、必要な噴射圧力に応答するために、一群の燃料
噴射器３２の間で噴射イベントを交互に発生させることによって、同じ群の燃料噴射器３
２内からの連続噴射と比較して、２倍程度の時間が圧力制御装置５０２に与えられる。こ
のようにして、それぞれの圧力制御装置５０２は、他の全ての噴射イベントの圧力を調整
する程度に十分に迅速に応答するであろう。
【００５１】
図６に示したように、それぞれの圧力制御装置５０２は、弁体６０６に動作可能に接続
されたアクチュエータ６０４を含むことが可能である。弁体６０６は、第１および第２の
加圧燃料流を選択的に混合して、対応する第１群または第２群の燃料噴射器３２に混合流
を導くように、アクチュエータ６０４によって可動であり得る。
【００５２】
アクチュエータ６０４は、アクチュエータ３０４と実質的に同じであり、また１つ以上
の列のピエゾ電気結晶を有するピエゾ電気装置として具体化されることが可能である。例
えば電流の印加等によって、電界が６０４の結晶に印加されたとき、ピエゾ電気結晶が弁
体６０６の移動に影響を与えるように軸に沿って膨張する。
【００５３】
パイロット流体によって弁体６０６を移動させるために、アクチュエータ６０４を接続
することが可能である。特に、アクチュエータ６０４に接続されたパイロット要素６２０
は、第２のコモンレール３７からのパイロット流体が弁体６０６の端部に連通される第１
の位置と、弁体６０６の端部からのパイロット流体がタンク２８に排出されることが許容
される第２の位置との間で可動であり得る。電流がアクチュエータ６０４のピエゾ電気結
晶に印加されたとき、パイロット要素６２０を第１の位置から第２の位置に向かって移動
させるように、アクチュエータ６０４が膨張することが可能である。対照的に、電流がア
クチュエータ６０４のピエゾ電気結晶から除去されたとき、パイロット要素６２０を第１
の位置に向かって戻すように、アクチュエータ６０４が収縮することが可能である。所望
ならば、アクチュエータ６０４のピエゾ電気結晶を省略して、パイロット要素６２０の移
動を他の適切な方法で制御し得ることが考えられる。さらに、その代わりに、所望ならば
、パイロット要素６２０を使用することなく弁体６０６を移動させるために、アクチュエ
ータ６０４を直接的かつ機械的に接続し得ることが考えられる。
【００５４】
弁体６０６は、上述のパイロット流体に応じて可動な比例弁体または他の適切な装置と
して具体化されることが可能である。具体的には、コモンレール３４からの十分なパイロ
ット流体が弁体６０６の端部に接触したとき、弁体６０６は、第２の加圧燃料流のみが、
対応する群の燃料噴射器３２に導かれる第１の位置にあるかまたはそこに向かって付勢さ
れ得る。パイロット流体が弁体６０６の端部から排出されたとき、バネ６２２は、第１の
加圧燃料流のみが、対応する燃料噴射器群に導かれる第２の位置に向かって弁体６０６を
付勢することが可能である。弁体６０６は、第１および第２の加圧燃料流の一部を燃料噴
射器群に導くように、パイロット流体によって第１の位置と第２の位置との間の任意の位
置に可動であり得る。弁体６０６によって導かれた第１または第２の流れの量と比は、ア
クチュエータ６０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に依存することが可能であり、ま
た供給された燃料の結果として生じる圧力に影響を与えることが可能である。さらに、パ
イロット要素６２０を介して流れる流体の速度は、弁体６２０の作動速度と、噴射圧力が
変化する結果として得られた割合とに影響を与えることが可能である。加圧燃料のこの調
整／混合により、中央ボア８２で燃料圧力を変化させることを許容することが可能になり
、オリフィス８４を介した燃料の可変噴射率と燃焼室２２への侵入深さとが得られる。
【００５５】
図７は、図６の燃料システム１２の代替実施形態を示している。図６の燃料システム１
２と同様に、図７の燃料システム１２は、第１および第２のコモンレール３４と３７から
燃料ライン５０と２つの圧力制御装置５０２とを介して加圧燃料流を受け入れる２つの群
の燃料噴射器３２を含み得る。しかし、図６に示したそれぞれのアクチュエータ６０４に
関連する単一の弁体６０６とは対照的に、図７のそれぞれのアクチュエータ６０４は、２
つの別個の弁体７０８と７１０を含んでもよい。
【００５６】
第１および第２の加圧燃料流が弁体６０６（図６参照）を介して導かれた場合の噴射イ
ベント中に、第１のコモンレール３７からのより高圧の燃料が逆方向に第２のコモンレー
ル３４に流入することが可能である。この逆流により、燃料システム１２の効率が低下さ
れることがある。燃料システム１２の効率を向上させるために、図７のアクチュエータ６
０４は別個の弁体７０８と７１０を実装し得る。
【００５７】
弁体６０６と同様に、弁体７０８は、アクチュエータ６０４によって可動な比例弁体ま
たは他の適切な装置として具体化されることが可能である。アクチュエータ６０４は、こ
の実施形態において、弁体７０８に直接的かつ機械的に接続されるものとして示されてい
るが、その代わりに、図６のパイロット要素６２０と同様のパイロット要素（図示せず）
を介して、アクチュエータ６０４を弁体７０８に間接的に接続し得ることが考えられる。
弁体７０８は、第１のコモンレール３４からの加圧燃料が、対応する群の燃料噴射器３２
から遮断される第１の位置と、第１のコモンレール３４からの燃料の最大量が一群の燃料
噴射器３２に導かれる第２の位置との間で可動であり得る。さらに、弁体７０８は、第１
の加圧燃料流の一部を燃料噴射器群に導くように、第１の位置と第２の位置との間の任意
の位置に可動であり得る。弁体７０８によって第１のコモンレール３４から一群の燃料噴
射器３２に導かれた第１の加圧燃料流の量は、アクチュエータ６０４のピエゾ電気結晶に
印加された電流に対応することが可能である。
【００５８】
弁体７０８とは対照的に、弁体７１０は２位置ソレノイド作動弁体として具体化され得
る。弁体７１０は、第２のコモンレール３７からの加圧燃料が実質的に、対応する燃料噴
射器群に導かれない第１の位置から、第２のコモンレール３７からの燃料の最大量が一群
の燃料噴射器３２に導かれる第２の位置に可動であり得る。第１のコモンレール３４、第
２のコモンレール３７、または第１および第２のコモンレール３４、３７の両方から加圧
燃料を独立して導くために、弁体７０８と７１０を別々にまたは同時に動作させることが
可能である。第１および第２のコモンレール３４、３７からの加圧燃料のこの混合により
、対応する燃料噴射器群の中央ボア８２で燃料圧力を変化させることを許容することが可
能になり、オリフィス８４を介した燃料の可変噴射率と燃焼室２２への侵入深さとが得ら
れる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本開示の燃料システムは、例えばディーゼルエンジンとガソリンエンジンとガス燃料エ
ンジンとを含む種々のエンジンタイプに広く適用される。開示される燃料システムは、可
変燃料供給圧力を供給することが有利であり得る加圧燃料システムを利用する任意のエン
ジンに実装することが可能である。次に、燃料システム１２の動作について説明する。
【００６０】
燃料圧力によって生じる力の不均衡により、ニードル弁体５８を移動させることが可能
である。例えば、ニードル弁体５８が第１の閉鎖位置またはオリフィス閉鎖位置にあると
き、燃料供給通路７４からの加圧燃料は、油圧面９８に作用するために制御室７２に流入
し得る。それと同時に、燃料供給通路７４からの加圧燃料は、噴射前に中央ボア７０と８
２に流入し得る。油圧面９８に発生された油圧力と組み合わされたバネ８８の力は、油圧
面１００に発生された反力よりも大きいことが可能であり、これにより、ニードル弁体５
８は、オリフィス８４を介した燃料流を制限するように第１の位置に留まる。オリフィス
８４を開放して、加圧燃料を中央ボア８２から燃焼室２２内に噴射するために、第１のソ
レノイドアクチュエータ６０は、その関連する弁体を移動させて、加圧燃料を制御室７２
と油圧面９８とから選択的に排出することが可能である。油圧面９８に作用する圧力のこ
の減少により、油圧面１００にわたって作用する反力がバネ８８の付勢力を克服すること
を許容することが可能になり、これにより、ニードル弁体５８がオリフィス開放位置に向
かって移動される。
【００６１】
オリフィス８４を閉鎖して、燃焼室２２内への燃料噴射を終了するために、第２のソレ
ノイドアクチュエータ６２に電圧を印加し得る。特に、第２のソレノイドアクチュエータ
６２に関連する弁体が流れ遮断位置に向かって付勢されたとき、制御室７２からの流体が
タンク２８に排出されることを防止し得る。制御室７２を制御するために、加圧流体が制
限供給通路８０を介して連続的に供給されるので、制御通路７６を介した排出が防止され
るときに、圧力が制御室７２内で急速に増加することが可能である。バネ８８の付勢力と
組み合わされた制御室７２内の増加圧力は、油圧面１００に作用する反力を克服して、ニ
ードル弁体５８を閉鎖位置に向かって強制的に移動させ得る。所望ならば、第２のソレノ
イドアクチュエータ６２が省略され、そして第１のソレノイドアクチュエータ６０が、ニ
ードル弁体５８の開放運動および閉鎖運動の両方を開始するために使用され得ることが考
えられる。
【００６２】
図２の模範的な実施形態では、圧力制御弁１０２は、中央ボア７０と８２に供給され、
それに続いて燃焼室２２内に噴射された燃料の圧力に影響を与えることが可能である。具
体的には、アクチュエータ１０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に応じて、アクチュ
エータ１０４は、弁体１０８を移動させて、加圧燃料を弁体１０６の端部から排出するこ
とが可能であり、弁体１０６が、その第１の位置に向かって移動して、第２のコモンマニ
ホルド３７からタンク２８に排出される加圧燃料の量を減少させることが許容される。タ
ンク２８に排出される燃料の量を減少させることにより、燃料噴射器３２内の圧力を増加
させることが可能になる。対照的に、電流がアクチュエータ１０４から除去されたとき、
弁体１０８は、第１のコモンマニホルド３４からの加圧燃料を弁体１０６の端部に連通さ
せるように移動することが可能であり、これにより、弁体１０６が、その第２の位置に向
かって付勢されて、第２のコモンマニホルド３７からタンク２８に排出される加圧燃料の
量を増加させる。タンク２８に排出される燃料の量を増加させることは、燃料噴射器３２
に供給される燃料の圧力を低下させるように作用し得る。
【００６３】
排出燃料が弁体１１０に達したとき、排出燃料は、ドレン２８に向かって進み続け得る
か、または弁体１１０を横切る圧力差に応じて遮断され得る。具体的には、弁体１０６を
介して排出される燃料の圧力から生じる弁体１１０の力が、第１のコモンマニホルド３４
内の燃料圧力と、関連する戻りバネの付勢とから生じる力よりも大きかった場合、排出燃
料をタンク２８に送るために、弁体１１０を開放し得る。しかし、弁体１０６を介して排
出される燃料から生じる力が、第１のコモンマニホルド３４内の燃料圧力と戻りバネの付
勢とから生じる力よりも小さかった場合、排出燃料をタンク２８から遮断し得る。このよ
うにして、第１のコモンマニホルド３４内の燃料の圧力は、燃料噴射器３２に導かれた燃
料の圧力に影響を与えることが可能である。
【００６４】
燃料は、圧力制御弁１０２の動作に関係なく、噴射器３２に対して常に利用可能であり
得る。特に、バイパス回路１１２は、燃料噴射器３２内の燃料圧力が第１のコモンマニホ
ルド３４内の燃料圧力未満に低下した場合は常に、第１のコモンマニホルド３４内の燃料
が噴射器３２に流れることが許容されることを保証し得る。
【００６５】
燃料システム１２は無限の範囲の噴射圧力を供給することが可能である。特に、噴射燃
料の圧力が弁体１０６の位置に応じて変化し得るので、また弁体１０６がその第１の位置
と第２の位置との間の任意の位置に移動され得るので、多数の異なる圧力が噴射のために
利用可能であり得る。さらに、燃料システム１２は、上述の圧力変化に影響を与えるため
に燃料のみを利用し得るので、異なる流体間における汚染の問題が生じない。
【００６６】
図３と図４に示した燃料システム１２の代替実施形態に示したように、圧力制御装置３
０２は、中央ボア７０と８２に供給され、それに続いて燃焼室２２内に噴射された燃料の
圧力に影響を与えることが可能である。具体的には、アクチュエータ３０４のピエゾ電気
結晶に印加された電流に応じて、第１のコモンレール３４から燃料噴射器３２に流入する
加圧燃料の量を増加または減少させるように、アクチュエータ３０４は弁体３０６（図３
参照）および弁体４０８（図４参照）の移動に影響を与えることが可能である。図３の実
施形態について、アクチュエータ３０４を移動させることにより、第２のコモンレール３
７から燃料噴射器３２に流入する加圧燃料の量を同時に制御することも可能になる。対照
的に、図４の実施形態について、弁体４１０を独立して制御して、第２のコモンレール３
７から燃料噴射器３２内への燃料流を許容または遮断することが可能である。
【００６７】
制御装置３１８により、燃料噴射イベントの圧力にわたる正確な制御が可能であり得る
。特に、異なる噴射（パイロット、メイン、ポスト等）の段階中、噴射燃料の圧力を変化
させることが望ましいかもしれない。この圧力変化を実現するために、制御装置３１８は
、そのメモリに記憶された関係マップを参照し、燃料噴射器３２の現在のタイミング段階
に対応する所望の圧力を決定することが可能である。次に、制御装置３１８によって、上
述の所望の圧力とセンサ３１７からの信号とを比較して、誤差値を決定し得る。誤差値が
所定値を超えた場合、制御装置３１８は、アクチュエータ３０４に供給された電流を調整
することが可能であり、これにより、弁体３０６（図３の実施形態参照）を介してまたは
弁体４０８と４１０（図４の実施形態参照）を介して導かれる低圧燃料と高圧燃料との比
率が変化される。
【００６８】
第１および第２のコモンレール３４、３７からの燃料の流量のこの変化は、中央ボア７
０と８２内の燃料圧力に直接かつ即座に影響を与えることが可能である。例えば、アクチ
ュエータ３０４に印加される電流が増加されることにより、第１のコモンレール３４から
の加圧燃料の流量が減少され、結果として、中央ボア７０と８２内の燃料圧力が増加され
ることが可能になる。対照的に、アクチュエータ３０４に印加される電流が減少されるこ
とにより、第１のコモンレール３４からの加圧燃料の流量が増加され、結果として、中央
ボア７０と８２内の燃料圧力が増加されることが可能になる。図３について、第２のコモ
ンレール３７からの加圧燃料の流量の変化は、第１のコモンレール３４からの加圧燃料の
流量の逆変化に同時に対応し得る。図４について、ソレノイド作動弁体４１０を介して、
第２のコモンレール３７からの加圧燃料の流量を独立して制御することが可能である。
【００６９】
燃料システム１２は、２つの異なる加圧燃料流を混合しおよび／またはそれらを単一の
噴射器に導くことによって噴射燃料の圧力を変化させ得るので、噴射のために利用可能な
異なるレベルの燃料圧力の数は無限であり得る。特に、燃料システム１２を特定の所定の
圧力レベルに制限しなくてもよい。噴射燃料の圧力のこの可撓性は、異なる用途に対する
燃料システム１２の使用と、エンジン１０の動作範囲および効率とに影響を与えることが
可能である。さらに、上述の可撓性は、より広範囲の動作状態下における排気基準のコン
プライアンスを許容することが可能である。
【００７０】
その上、燃料システム１２は最小数の追加の構成部材で噴射燃料の圧力を変化させ得る
ので、燃料システム１２の複雑さおよびコストを低減し得る。具体的には、圧力制御装置
３０２を追加しても、燃料システム１２には、ごく僅かな複雑さまたはコストが追加され
るだけであろう。
【００７１】
さらに、燃料システム１２の形態により、燃料システム１２の応答性を向上させ得る。
特に、弁体のすぐ下流の測定圧力に基づき、弁体３０６を介してまたは弁体４０８と４１
０を介して導かれた燃料の圧力を調整し得るので、所望の燃料圧力と実際の噴射燃料圧力
との間には、ごく僅かな遅れが存在する可能性がある。向上された上述の応答性により、
より高い燃料効率と、エンジン１０のより低い排気エミッションと、機械５の向上された
応答性とを得ることが可能である。
【００７２】
図６と図７に示した燃料システム１２の代替実施形態では、それぞれの圧力制御装置５
０２は、群内の燃料噴射器３２の作動された１つのみが必要とする圧力に応じて、対応す
る群の燃料噴射器３２に供給される燃料の圧力に影響を与えることが可能である。具体的
には、アクチュエータ６０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に応じて、第１のコモン
レール３４から一群の燃料噴射器３２に流れる、作動される燃料噴射器３２によって使用
するための加圧燃料の量を増加または減少させるように、アクチュエータ６０４は弁体６
０６（図６参照）および弁体７０８（図７参照）の移動に影響を与えることが可能である
。図６の実施形態について、アクチュエータ６０４を移動させることにより、第２のコモ
ンレール３７から、対応する群の燃料噴射器３２に流入する加圧燃料の量を同時に制御す
ることも可能になる。対照的に、図７の実施形態について、弁体７１０を独立して制御し
て、第２のコモンレール３７から一群の燃料噴射器３２内への燃料流を許容または遮断す
ることが可能である。
【００７３】
第１および第２のコモンレール３４、３７からの燃料の流量のこの変化は、中央ボア７
０と８２内の燃料圧力に直接かつ即座に影響を与えることが可能である。例えば、アクチ
ュエータ６０４に印加される電流が増加されることにより、第２のコモンレール３７から
の加圧燃料の流量が減少され、結果として、共通の群の燃料噴射器３２に導かれる燃料圧
力が減少されることが可能になる。対照的に、アクチュエータ６０４に印加される電流が
減少されることにより、第２のコモンレール３７からの加圧燃料の流量が増加され、結果
として、共通の群の燃料噴射器３２に導かれる燃料圧力が増加されることが可能になる。
図６について、第２のコモンレール３７からの加圧燃料の流量の変化は、第１のコモンレ
ール３４からの加圧燃料の流量の逆変化に同時に対応し得る。図７について、ソレノイド
作動弁体７１０を介して、第２のコモンレール３７からの加圧燃料の流量を独立して制御
することが可能である。
【００７４】
燃料システム１２は共通の圧力制御装置５０２を利用し得るので、燃料システム１２の
複雑さおよびコストを低減し得る。具体的には、複数の燃料噴射器３２の噴射圧力を制御
するために、１つの圧力制御装置５０２を利用し得るので、燃料システム１２の構成部材
の数を低減することが可能であり、簡単で安価なシステムが得られる。さらに、それぞれ
の圧力制御装置は、不連続に点火する燃焼室のみに関連するので、圧力制御装置５０２の
応答性は多様な用途のために十分であり得る。
【００７５】
本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の燃料システムに種々の修正および変更を
なし得ることが当業者には明らかであろう。他の実施形態は、本明細書に開示される燃料
システムの仕様および実施を考慮すれば当業者には明らかであろう。仕様および実施例は
模範的なものに過ぎないと考えるべきであり、本発明の真の範囲は、次の特許請求の範囲
およびそれらの等価物によって示されることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料システム、より詳しくは、可変圧力噴射イベントを行うための多数の加
圧燃料源を有する燃料システムに関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２００６年５月２４日に出願され「一群の噴射器の圧力制御部を有する多数
の源の燃料システム（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｕｅｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｈａｖｉｎ
ｇ Ｇｒｏｕｐｅｄ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」と題さ
れた、デニス・Ｈ・ギブソン（Ｄｅｎｎｉｓ Ｈ．ＧＩＢＳＯＮ）による（特許文献１）
、２００６年５月２４日に出願され「閉ループ圧力制御部を有する多数の源の燃料システ
ム（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｏｕｒｃｅ Ｆｕｅｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｌｏｓｅｄ
Ｌｏｏｐ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」と題された、デニス・Ｈ・ギブソン
（Ｄｅｎｎｉｓ Ｈ．ＧＩＢＳＯＮ）による（特許文献２）、および２００６年５月３１
日に出願され「可変圧力噴射用の多数の源の燃料システム（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｏｕｒｃｅ
Ｆｕｅｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｎｊｅｃｔ
ｉｏｎ）」と題された、デニス・Ｈ・ギブソン（Ｄｅｎｎｉｓ Ｈ．ＧＩＢＳＯＮ）によ
る（特許文献３）の利益を主張する。これらの開示は、参照により本明細書に明確に援用
される。
【背景技術】
【０００３】
コモンレール燃料システムは、エンジンの燃焼室内に燃料を導入するための方法を提供
する。典型的なコモンレール燃料システムは、ソレノイドに電圧が印加されたときに燃料
ノズルを開放する作動ソレノイドを有する噴射器を含む。次に、ソレノイドに電圧が印加
され続けている期間と、当該期間中に燃料噴射器ノズルに供給される燃料の圧力とに基づ
いて、燃料が燃焼室内に噴射される。
【０００４】
エンジン性能および排気エミッションを最適化するために、エンジン製造業者は、燃料
噴射器ノズルに供給される燃料の圧力を変化させ得る。このような一例は、２００４年９
月２日に公開されたシノグレ（Ｓｈｉｎｏｇｌｅ）による（特許文献４）に記載されてい
る。（特許文献４）は、燃料供給を保持する第１のコモンレールと、作動液（例えば油）
供給を保持する第２のコモンレールとに流体接続可能な燃料噴射器を有する燃料システム
を記載している。（特許文献４）のそれぞれの燃料噴射器には、燃料の圧力を増加させる
ために作動液によって可動な増圧ピストンが備えられる。燃料噴射器を第１のコモンレー
ルに流体接続することによって、第１の圧力で燃料を噴射できる。燃料噴射器を第１およ
び第２のコモンレールに流体接続することによって、第１の圧力よりも高い第２の圧力で
燃料を噴射できる。
【０００５】
（特許文献４）の燃料噴射システムは、異なる圧力で燃料をエンジンに十分に供給し得
るが、燃料噴射システムは制限され、問題を生じさせる可能性がある。具体的には、（特
許文献４）の燃料噴射システムは、２つの異なる圧力で燃料を噴射できるだけなので、燃
料噴射システムはいくつかの用途から制限される場合がある。さらに、システムは、２つ
の異なる流体、すなわち燃料と油を利用するので、一方の流体と他方の流体とが汚染し合
わないように注意しなければならない。汚染が発生した場合、エンジンは、所望に応じて
動作できなくなり、損傷を受ける可能性がある。その上、それぞれの燃料噴射器自体が、
当該噴射器から噴霧された燃料の圧力を変化させるために専用の増圧器を含むので、シス
テムは多数の構成部材を含むことになるだろう。この多数の構成部材は、燃料噴射システ
ムのコストと、燃料システムを正確に制御する困難性とを増加させる場合がある。さらに
、ポンプ出力を制御することによって、噴射燃料の圧力が噴射器の上流の相当の距離にわ
たって調整されるので、実際の噴射圧力は所望の噴射圧力よりも遅れる可能性がある。こ
の圧力の遅れにより、意図した噴射プロファイルから逸脱する噴射プロファイルが生じる
場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第１１／４２０，０５７号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１１／４２０，０５１号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１１／４４３，３１２号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００４／０１６８６７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示の燃料システムは上述の課題の１つ以上を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一形態はエンジン用の燃料システムに関する。燃料システムは、第１の圧力ま
で燃料を加圧するように構成された第１の源と、第２の圧力まで燃料を加圧するように構
成された第２の源とを含む。さらに、燃料システムは、燃料を受け入れてエンジン内に噴
射するように構成された燃料噴射器を含む。その上、燃料システムは、燃料噴射器と第１
および第２の源との間に配置された単一の弁を含み、単一の弁は、第１および第２の源と
燃料噴射器とに流体連通し、可変圧力燃料を燃料噴射器に供給できる。
【０００９】
本開示の他の形態は、燃料を噴射する方法に関する。本方法は、第１の圧力まで第１の
燃料流を加圧するステップと、第２の圧力まで第２の燃料流を加圧するステップとを含む
。さらに、本方法は、単一の位置で第１および第２の燃料流を受け入れるステップと、そ
れに応答して第３の圧力の第３の燃料流を発生させるステップと、第３の燃料流を噴射器
に導くステップと、第３の燃料流を選択的に噴射するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】開示される模範的なエンジンの概略図である。
【図２】図１のエンジンに使用するための開示される模範的な燃料システムの概略断面図である。
【図３】図１のエンジン用の開示される他の模範的な燃料システムの概略断面図である。
【図４】図１のエンジン用の開示される他の模範的な燃料システムの概略断面図である。
【図５】開示される他の模範的なエンジンの概略図である。
【図６】図５のエンジン用の開示される模範的な燃料システムの概略断面図である。
【図７】図５のエンジン用の開示される他の模範的な燃料システムの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、エンジン１０と燃料システム１２の模範的な実施形態とを有する機械５を示し
ている。機械５は、鉱業、建設業、農業、発電業、運送業等の産業、または公知の他の任
意の産業に関連するある種の作業を行う固定機械または移動機械であり得る。例えば、機
械５は、土工機械、発電設備、ポンプまたは他の任意の適切な作業実行機械として具体化
されてもよい。
【００１２】
本開示に関して、エンジン１０は４行程ディーゼルエンジンとして図示かつ記載される
。しかし、当業者は、エンジン１０が、例えばガソリンエンジンまたはガス燃料エンジン
等の他の任意の種類の内燃機関として具体化され得ることを認識するであろう。エンジン
１０は、複数のシリンダ１６を画成するエンジンブロック１４と、それぞれのシリンダ１
６内に摺動可能に配置されたピストン１８と、それぞれのシリンダ１６に関連するシリン
ダヘッド２０とを含むことが可能である。
【００１３】
シリンダ１６とピストン１８とシリンダヘッド２０とが燃焼室２２を形成し得る。図示
した実施形態では、エンジン１０は６つの燃焼室２２を含む。しかし、エンジン１０が、
より多数またはより少数の燃焼室２２を含み得ることと、燃焼室２２が「直列」形態、「
Ｖ字」形態または他の任意の適切な形態に配置され得ることが考えられる。
【００１４】
図１にも示したように、エンジン１０は、エンジンブロック１４内に回転するように配
置されるクランクシャフト２４を含むことが可能である。コネクティングロッド２６によ
り、それぞれのピストン１８をクランクシャフト２４に接続することが可能であり、この
結果、それぞれの個々のシリンダ１６内におけるピストン１８の摺動運動により、クラン
クシャフト２４の回転が生じる。同様に、クランクシャフト２４の回転により、ピストン
１８の摺動運動が生じ得る。クランクシャフト２４が回転したとき、燃焼室２２は特定の
順序で点火することが可能である。点火順序は、図１の左から燃焼室２２を番号付けした
場合、例えば、１番目、５番目、３番目、６番目、２番目、４番目であり得る。すなわち
、１番目すなわち最も左の燃焼室が最初に点火し得る（例えば、クランクシャフト２４の
３６０度の１回転内で、残りのシリンダよりも先に燃料と空気の混合物を燃焼させ得る）
。最も左の燃焼室２２の点火に続いて、左から５番目の燃焼室が点火することが可能であ
り、以下同様である。このようにして、隣接する燃焼室２２が連続的に点火しなくてもよ
い。
【００１５】
燃料システム１２は、それぞれの燃焼室２２内への加圧燃料の噴射を行うように協働す
る構成部材を含み得る。具体的には、燃料システム１２は、燃料供給を保持するように構
成されたタンク２８と、燃料を加圧して、１つ以上の加圧燃料流を複数の燃料噴射器３２
に導くように構成された燃料ポンプ装置３０とを含むことが可能である。低圧フィードを
燃料ポンプ装置３０に供給するために、燃料移送ポンプ３６をタンク２８と燃料ポンプ装
置３０との間の燃料ライン４０内に配置し得る。
【００１６】
燃料ポンプ装置３０は、第１のポンプ機構３０ａと第２のポンプ機構３０ｂとを有する
機械的に駆動される電子制御ポンプとして具体化されることが可能である。回転可能なカ
ム（図示せず）を介して、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂのそれぞれをポン
プドライブシャフト４６に動作可能に接続し得る。燃料を加圧するために、圧縮行程を通
して、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂのドライブピストン要素（図示せず）
にカムを適合させることが可能である。圧縮行程の期間を変更し、これによって、第１お
よび第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂの流量を変化させるために、第１および第２のポン
プ機構３０ａ、３０ｂに関連するプランジャ（図示せず）を可変タイミングで閉鎖し得る
。その代わりに、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂは、回転可能な斜板、また
は加圧燃料の流量を変化させるための公知の他の任意の手段を含んでもよい。所望ならば
、その代わりに、燃料ポンプ装置３０が、一定の出力容量を有しかつ並列または直列関係
に配置される２つの別個のポンプ要素として具体化され得ることが考えられる。
【００１７】
別個の加圧燃料流を発生させるように、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂを
適合させることが可能である。例えば、第１のポンプ機構３０ａは、第１の燃料供給ライ
ン４２を介して第１のコモンマニホルド３４に導かれる第１の加圧燃料流を発生させ得る
。第２のポンプ機構３０ｂは、第２の燃料供給ライン４３を介して第２のコモンマニホル
ド３７に導かれる第２の加圧燃料流を発生させ得る。一実施例において、第１の加圧燃料
流は約１００Ｍｐａの圧力を有することが可能であり、一方、第２の加圧燃料流は約２０
０Ｍｐａの圧力を有することが可能である。一方向の燃料流を第１のポンプ機構３０ａか
ら第１のコモンマニホルド３４に供給するために、第１のチェック弁４４を第１の燃料供
給ライン４２内に配置し得る。一方向の燃料流を第２のポンプ機構３０ｂから第２のコモ
ンマニホルド３７に供給するために、第２のチェック弁４５を第２の燃料供給ライン４３
内に配置し得る。
【００１８】
燃料ポンプ装置３０はエンジン１０に動作可能に接続され、クランクシャフト２４によ
って駆動されることが可能である。例えば、図１には、ギヤトレイン４８を介してクラン
クシャフト２４に接続されているような燃料ポンプ装置３０のポンプドライブシャフト４
６が示されている。しかし、その代わりに、第１および第２のポンプ機構３０ａ、３０ｂ
の一方または両方を電気的に、油圧的に、空気圧的にまたは他の任意の適切な方法で駆動
し得ることが考えられる。
【００１９】
燃料噴射器３２は、シリンダヘッド２０内に配置され、また複数の燃料ライン５０を介
して第１および第２のコモンマニホルド３４、３７に接続されることが可能である。それ
ぞれの燃料噴射器３２は、所定のタイミング、燃料圧力および燃料流量において、関連す
る燃焼室２２内に、ある量の加圧燃料を噴射するように動作可能であり得る。燃焼室２２
内への燃料噴射のタイミングをピストン１８の運動と同期させることが可能である。例え
ば、噴射燃料の圧縮点火燃焼を許容するために、圧縮行程においてピストン１８が上死点
（ＴＤＣ）位置に近づいたときに、燃料を噴射してもよい。その代わりに、予混合圧縮着
火（ＨＣＣＩ）動作のために、ピストン１８が上死点位置に向かって圧縮行程を開始した
ときに、燃料を噴射してもよい。さらに、後処理再生用の還元雰囲気を形成するためのそ
の後のポスト噴射のために、ピストン１８が膨張行程中に上死点位置から下死点位置に向
かって移動しているときに、燃料を噴射してもよい。
【００２０】
図２に示したように、それぞれの燃料噴射器３２は、閉鎖されたノズルユニット燃料噴
射器として具体化され得る。具体的には、それぞれの燃料噴射器３２は、ガイド５４とノ
ズル部材５６とニードル弁体５８と第１のソレノイドアクチュエータ６０と第２のソレノ
イドアクチュエータ６２とを収容する噴射器本体５２を含むことが可能である。
【００２１】
噴射器本体５２は、シリンダヘッド２０内で組み立てられるように構成されたほぼ円筒
状の部材であり得る。噴射器本体５２は、ガイド５４およびノズル部材５６を受け入れる
ための中央ボア６４と、ノズル部材５６の先端６８が突出し得る開口部６６とを有するこ
とが可能である。燃料噴射器３２からの燃料漏れを抑制するために、ガイド５４とノズル
部材５６との間に、例えばＯリング等のシール用部材（図示せず）を配置してもよい。
【００２２】
ガイド５４も、ニードル弁体５８を受け入れるように構成された中央ボア７０と制御室
７２とを有するほぼ円筒状の部材であり得る。中央ボア７０は、圧力室として機能するこ
とが可能であり、燃料供給通路７４を介して連続的に供給される加圧燃料を保持する。噴
射中、燃料ライン５０からの加圧燃料は燃料供給通路７４と中央ボア７０とを介してノズ
ル部材５６の先端６８に流れ得る。
【００２３】
ニードル弁体５８の運動を制御するために、加圧燃料を選択的に制御室７２から排出す
るかまたはそこに供給することが可能である。具体的には、制御通路７６により、制御室
７２に関連するポート７８を第１のソレノイドアクチュエータ６０に流体接続することが
可能である。ニードル弁体５８の軸方向移動に対して半径方向に向けられる制御室７２の
側壁内に、またはその代わりに、制御室７２の軸方向端部内に、ポート７８を配置し得る
。燃料供給通路７４に連通する制限供給通路８０を介して、制御室７２に加圧燃料を連続
的に供給することが可能である。制御通路７６から加圧燃料が排出されたとき、供給通路
８０を制限することにより、制御室７２内の圧力低下が許容され得る。
【００２４】
同様に、ノズル部材５６は、ニードル弁体５８を受け入れるように構成される中央ボア
８２を有するほぼ円筒状の部材として具体化され得る。さらに、ノズル部材５６は、中央
ボア８２からエンジン１０の燃焼室２２内への加圧燃料の噴射を許容するために、１つ以
上のオリフィス８４を含み得る。
【００２５】
ニードル弁体５８は、ハウジングガイド５４およびノズル部材５６内に摺動配置される
ほぼ円筒状の細長い部材であり得る。ニードル弁体５８は、その先端８６が、オリフィス
８４を介した燃料流を遮断する第１の位置と、オリフィス８４が燃焼室２２内への加圧燃
料流を許容するように開放される第２の位置との間で軸方向に可能であり得る。
【００２６】
通常、ニードル弁体５８を第１の位置に向かって付勢することが可能である。特に、そ
れぞれの燃料噴射器３２は、先端８６をオリフィス閉鎖位置に向かって軸方向に付勢する
ために、ガイド５４のストッパ９０とニードル弁体５８の座面９２との間に配置されたバ
ネ８８を含み得る。燃料噴射器３２内の構成部材の摩耗を低減するために、バネ８８とス
トッパ９０との間に第１のスペーサ９４を配置することが可能であり、またバネ８８と座
面９２との間に第２のスペーサ９６を配置することが可能である。
【００２７】
ニードル弁体５８は多数の駆動油圧面を有し得る。特に、ニードル弁体５８は、加圧燃
料が作用したときに第１の閉鎖位置またはオリフィス閉鎖位置に向かってニードル弁体５
８を駆動しようとする油圧面９８と、バネ８８の付勢に抗し、かつニードル弁体５８を第
２の開放位置またはオリフィス開放位置に向かって逆方向に駆動しようとする油圧面１０
０とを含むことが可能である。
【００２８】
ニードル弁体５８の開放運動を制御するために、第１のソレノイドアクチュエータ６０
をニードル弁体５８の先端８６の反対側に配置し得る。特に、第１のソレノイドアクチュ
エータ６０は、制御室７２とタンク２８との間に配置された２位置弁体を含むことが可能
である。弁体は、制御室７２からタンク２８への流体の流れを遮断する閉鎖位置に向かっ
てバネ付勢され、また燃料が制御室７２からタンク２８に流れることが許容される開放位
置に向かってソレノイド作動されることが可能である。弁体は、第１のソレノイドアクチ
ュエータ６０に関連するコイルに印加された電流に応じて、閉鎖位置と開放位置との間で
可動であり得る。その代わりに、弁体を油圧的に動作させるか、機械的に動作させるか、
空気圧的に動作させるか、または他の任意の適切な方法で動作させ得ることが考えられる
。さらに、その代わりに、弁体が、閉鎖位置と開放位置との間の任意の位置に可動である
比例式の弁体として具体化され得ることが考えられる。
【００２９】
第２のソレノイドアクチュエータ６２は、ニードル弁体５８の閉鎖運動を制御するため
に、第１のソレノイドアクチュエータ６０とタンク２８との間に配置された２位置弁体を
含み得る。弁体は、燃料がタンク２８に流れることが許容される開放位置に向かってバネ
付勢され、またタンク２８への流体の流れを遮断する閉鎖位置に向かってソレノイド作動
されることが可能である。弁体は、第２のソレノイドアクチュエータ６２に関連するコイ
ルに印加された電流に応じて、開放位置と閉鎖位置との間で可能であり得る。その代わり
に、弁体を油圧的に動作させるか、機械的に動作させるか、空気圧的に動作させるか、ま
たは他の任意の適切な方法で動作させ得ることが考えられる。さらに、その代わりに、弁
体が３位置式の弁体として具体化され得ることが考えられ、この場合、両方向の加圧燃料
流が促進される。
【００３０】
図２にも示したように、圧力制御弁１０２はそれぞれの燃料噴射器３２に関連すること
が可能である。具体的には、圧力制御弁１０２は、第１の弁体１０６と、第２の弁体１０
８と、それを移動させるように接続されたアクチュエータ１０４と、第３の弁体１１０と
、バイパス回路１１２とを含み得る。第１および第２のコモンマニホルド３４、３７内の
燃料圧力と、アクチュエータ１０４に入力された電流とに応じて、圧力制御弁１０２は、
燃料供給通路７４を介して燃料噴射器３２に導かれた燃料の圧力を調整することが可能で
ある。圧力制御弁１０２が、燃料噴射器３２の一部、または１つ以上の燃料噴射器３２に
関連する別個の独立型の構成部材であり得ることが考えられる。
【００３１】
加圧燃料の一部を第２のコモンマニホルド３７からノズル部材５６の中央ボア８２に選
択的に通過させるために、弁体１０６が、その端部に作用する流体圧力によって可動なパ
イロット作動式の比例弁体または他の適切な装置として具体化されることが可能である。
具体的には、弁体１０６は、第１の加圧燃料流の最大量が中央ボア８２に導かれる第１の
位置から、第２のコモンマニホルド３７からの加圧燃料が中央ボア８２に流れない第２の
位置に向かって、戻りバネ１１４の付勢に抗して可動であり得る。さらに、弁体１０６は
、最大量の一部をタンク２８にまた最大量の残部を中央ボア８２に導くように、第１の位
置と第２の位置との間の任意の位置に可動であり得る。弁体１０６によって中央ボア８２
とタンク２８とに導かれた燃料の量と比は、弁体１０６の端部に作用する流体圧力に依存
することが可能であり、また中央ボア８２に供給された燃料の圧力に影響を与えることが
可能である。例えば、弁体１０６を介してタンク２８に排出される燃料量が増加した（例
えば、弁体１０６が、ずっとではないが第２の位置に向かって移動された）ときに、中央
ボア８２に導かれた燃料の圧力が減少し得る。逆に、弁体１０６を介してタンク２８に排
出される第１の燃料流の量が減少した（例えば、弁体１０６が第１の位置に向かって移動
された）ときに、中央ボア８２に導かれた燃料の圧力が増加し得る。このようにして、オ
リフィス８４を介した可変噴射圧力と燃焼室２２内への侵入深さとを得ることが可能であ
る。
【００３２】
弁体１０８も、比例弁体または他の適切な装置として具体化されることが可能であり、
また第１の位置と第２の位置との間の弁体１０６の位置に影響を与えるように可動であり
得る。具体的には、弁体１０８は、第１のコモンマニホルド３４からの加圧パイロット燃
料が弁体１０６の端部に連通される第１の位置と、弁体１０６の端部の加圧パイロット燃
料がタンク２８に排出される第２の位置との間で可動であり得る。パイロット燃料が弁体
１０６の端部から排出されるかまたはそれに連通される速度は、燃料噴射器３２内の燃料
圧力が変化する割合に影響を与えることが可能である。弁体１０８をアクチュエータ４０
に接触させ続けるために、弁体１０８の上流からの燃料が、関連する戻りバネの付勢と協
働し得る。
【００３３】
アクチュエータ１０４は、１つ以上の列のピエゾ電気結晶を有するピエゾ電気機構とし
て具体化されることが可能である。ピエゾ電気結晶は、ランダムなドメイン配向を有する
構造である。これらのランダムな配向は、不変の双極子挙動を有する正イオンおよび負イ
オンの非対称構成である。例えば電流の印加等によって、電界が結晶に印加されたとき、
ピエゾ電気結晶は、ドメインが整列するように電界の軸に沿って膨張する。印加電流に応
じて第１の位置と第２の位置との間で弁体１０８を移動させるために、アクチュエータ１
０４を機械的に接続し得る。
【００３４】
弁体１１０は、弁体１０６を介して燃料噴射器３２に流れる燃料の圧力に影響を与える
ように構成された圧力調整弁体として具体化されることが可能である。特に、弁体１０６
が第１の位置から移動したとき、ある燃料が弁体１０６を通過して弁体１１０に至るよう
に、弁体１０６とタンク２８との間に弁体１１０を配置し得る。弁体１１０の第１の端部
は、第１のコモンマニホルド３４からの燃料に連通し、戻りバネの付勢と共に、弁体１１
０を流れ遮断位置に向かって付勢することが可能である。流れ遮断位置にあるとき、実質
的に、燃料は弁体１１０を通過してタンク２８に至ることができない。弁体１１０の第２
の端部は、弁体１０６を通過した燃料に連通することが可能であり、また弁体１１０を流
れ通過位置に向かって付勢することが可能である。流れ通過位置にあるとき、タンク２８
に排出されることが許容される燃料量は、弁体１０６を通過した燃料量と、通過した燃料
の結果として生じる圧力と、第１のコモンマニホルド３４から弁体１１０の反対端に供給
された燃料の圧力とに依存し得る。このようにして、第１のコモンマニホルド３４内の燃
料の圧力は、第２のコモンマニホルド３７から燃料噴射器３２に送られる燃料の圧力に影
響を与えることが可能である。
【００３５】
バイパス回路１１２により、最小燃料圧力が燃料噴射器３２に対して常に利用可能であ
ることが保証され得る。特に、弁体１０６が第２の位置にあるとき、噴射器３２用の燃料
源のみが、バイパス回路１１２を介した第１のコモンマニホルド３４であり得る。バイパ
ス回路１１２は、噴射器３２内の燃料圧力が第１のコモンマニホルド３４内の燃料圧力未
満に低下したときにのみ、燃料がバイパス回路１１２を介して流れるようにバイパス回路
１１２を介した一方向の燃料流を保証するチェック弁１１６を含むことが可能である。
【００３６】
図３は、図２の燃料システム１２の代替実施形態を示している。図２の燃料システム１
２と同様に、図３の燃料システム１２は、第１および第２のコモンレール３４と３７から
燃料ライン５０を介して加圧燃料流を受け入れる燃料噴射器３２を含み得る。しかし、図
２に示した圧力制御装置１０２とは対照的に、図３の実施形態は、異なる圧力制御装置３
０２を含んでもよい。圧力制御装置３０２は、弁体３０６に動作可能に接続されかつ制御
システム３１６と通信するアクチュエータ３０４を含むことが可能である。弁体３０６は
、燃料噴射器３２に関連し、そして第１および第２の加圧燃料流を選択的に混合しおよび
／またはそれらを燃料噴射器３２に導くように、アクチュエータ３０４によって可動であ
り得る。アクチュエータ３０４および弁体３０６が、燃料噴射器３２と一体であるかまた
は独立型の構成部材として別個であり得ることが考えられる。
【００３７】
アクチュエータ３０４は、１０４と実質的に同じであり、また１つ以上の列のピエゾ電
気結晶を有するピエゾ電気装置として具体化されることが可能である。例えば電流の印加
等によって、電界が３０４の結晶に印加されたとき、ピエゾ電気結晶が３０６の移動に影
響を与えるように電界の軸に沿って膨張する。
【００３８】
パイロット流体によって弁体３０６を移動させるために、アクチュエータ３０４を接続
することが可能である。特に、アクチュエータ３０４に接続されたパイロット要素３２０
は、コモンレール３４からのパイロット流体が弁体３０６の端部に連通される第１の位置
と、弁体３０６の端部からのパイロット流体がタンク２８に排出されることが許容される
第２の位置との間で可動であり得る。電流がアクチュエータ３０４のピエゾ電気結晶に印
加されたとき、パイロット要素３２０を第１の位置から第２の位置に向かって移動させる
ように、アクチュエータ３０４が膨張することが可能である。対照的に、電流がアクチュ
エータ３０４のピエゾ電気結晶から除去されたとき、パイロット要素３２０を第１の位置
に向かって戻すように、アクチュエータ３０４が収縮することが可能である。所望ならば
、アクチュエータ３０４のピエゾ電気結晶を省略して、パイロット要素３２０の移動を他
の適切な方法で制御し得ることが考えられる。さらに、その代わりに、所望ならば、パイ
ロット要素３２０を使用することなく弁体３０６を移動させるために、アクチュエータ３
０４を直接的かつ機械的に接続し得ることが考えられる。
【００３９】
弁体３０６は、上述のパイロット流体に応じて可動な比例弁体または他の適切な装置と
して具体化されることが可能である。具体的には、コモンレール３４からの十分なパイロ
ット流体が弁体３０６の端部に接触したとき、弁体３０６は、第２の加圧燃料流のみが中
央ボア８２に導かれる第１の位置にあるかまたはそこに向かって付勢され得る。パイロッ
ト流体が弁体３０６の端部から排出されたとき、バネ３２２は、第１の加圧燃料流のみが
中央ボア８２に導かれる第２の位置に向かって弁体３０６を付勢することが可能である。
弁体３０６は、第１および第２の加圧燃料流の一部を中央ボア８２に導くように、パイロ
ット流体によって第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に可動であり得る。弁体３
０６によって中央ボア８２に導かれた第１または第２の流れの量と比は、アクチュエータ
３０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に依存することが可能であり、また中央ボア８
２に供給された燃料の結果として生じる圧力に影響を与えることが可能である。さらに、
パイロット要素３２０を介して流れる流体の速度は、弁体３２０の作動速度と、中央ボア
８２内の噴射圧力が変化する結果として得られた割合とに影響を与えることが可能である
。加圧燃料のこの調整／混合により、中央ボア８２で燃料圧力を変化させることを許容す
ることが可能になり、オリフィス８４を介した燃料の可変噴射率と燃焼室２２への侵入深
さとが得られる。
【００４０】
制御システム３１６は、１つ以上の入力に応じて圧力制御装置３０２および／または燃
料噴射器３２の動作を調整するように協働する構成部材を含み得る。特に、制御システム
３１６は、圧力制御装置３０２からの混合燃料流に動作可能に関連するセンサ３１７と制
御装置３１８とを含むことが可能である。制御装置３１８は、センサ３１７からの信号に
応じて、アクチュエータ３０４に印加される電流を調整し得る。
【００４１】
センサ３１７は、圧力制御装置３０２から流出する混合燃料流の圧力を感知するように
、また圧力を示す信号を発生させるように構成された圧力センサとして具体化されること
が可能である。その代わりに、センサ３１７が、例えば、温度、粘度、流量または公知の
他の任意のパラメータ等の、混合燃料流に関連する燃料の異なるまたは追加のパラメータ
を感知し得ることが考えられる。
【００４２】
制御装置３１８は、燃料システム１２の動作を制御するための手段を含む単一のマイク
ロプロセッサまたは複数のマイクロプロセッサとして具体化されることが可能である。制
御装置３１８の機能を実行するように、商業的に入手可能な多数のマイクロプロセッサを
構成できる。制御装置３１８が、多数のエンジン機能を制御できる一般的なエンジンマイ
クロプロセッサとして容易に具体化され得ることを理解されたい。制御装置３１８はメモ
リと、二次記憶装置と、プロセッサと、アプリケーションを実行するための他のコンポー
ネントとを含み得る。他の種々の回路は、電源回路、信号調整回路、ソレノイド駆動回路
、および他の種類の回路等の制御装置３１８に関連することが可能である。
【００４３】
噴射タイミングと所望の噴射圧力とに関連する１つ以上のマップを制御装置３１８のメ
モリに記憶し得る。上述のマップのそれぞれは表、グラフおよび／または方程式の形態で
あることが可能である。一実施例において、噴射タイミングおよび所望の噴射圧力は、ア
クチュエータ３０４を制御するための２次元テーブルの座標軸を形成し得る。アクチュエ
ータ３０４のピエゾ結晶の膨張および収縮に関連する所望の圧力、パイロット要素の位置
、および／またはコマンド電流は、別個の２次元マップに関係することが可能である。さ
らに、所望ならば、噴射タイミングが、単一の２次元マップのパイロット要素の位置、お
よび／またはコマンド電流に直接関係し得ることが考えられる。
【００４４】
センサ３１７によって発生された信号を受け取り、それに応答してアクチュエータ３０
４を動作させるように、制御装置３１８を構成することが可能である。特に、制御装置３
１８はセンサ３１７と通信して、そこから信号を受け取り得る。制御装置３１８は、その
メモリに記憶されたマップを参照し、センサ３１７からの信号と、マップで確認された所
望の圧力値とを比較し、そしてその比較に応じて、アクチュエータ３０４のピエゾ結晶に
導かれた電流を調整することが可能である。例えば、関係マップを参照して所望の噴射圧
力を決定し、測定された圧力と所望の噴射圧力とを比較し、そして測定された圧力が所望
の圧力よりもかなり低い（例えば、所定の大きさだけ所望の圧力よりも低い）ことを決定
した後に、制御装置３１８は、アクチュエータ３０４に供給される電流を減少させること
が可能であり、これによって、コモンレール３４からの低圧燃料が弁体３０６に連通し、
それが第２の位置に向かって移動される。第２の位置に向かうこの移動により、弁体３０
６を介して導かれた燃料の圧力を増加させることが可能になる。対照的に、比較によって
、測定された圧力が所望の圧力よりもかなり高い（例えば、所定の大きさだけ所望の圧力
よりも高い）ことが示された場合、制御装置３１８は、アクチュエータ３０４に供給され
る電流を増加させることが可能であり、これによって、弁体３０６がタンク２８に連通し
、弁体３０６が第１の位置に向かって移動される。第１の位置に向かうこの移動により、
弁体３０６を介して導かれた燃料の圧力を減少させることが可能になる。
【００４５】
図４は、図３の燃料システム１２の代替実施形態を示している。図３の燃料システム１
２と同様に、図４の燃料システム１２は、第１および第２のコモンレール３４と３７から
燃料ライン５０とアクチュエータ３０４とを介して加圧燃料流を受け入れる燃料噴射器３
２を含み得る。しかし、図３に示したアクチュエータ３０４に関連する単一の弁体３０６
とは対照的に、図４のアクチュエータ３０４は、２つの別個の弁体４０８と４１０を含ん
でもよい。
【００４６】
第１および第２の加圧燃料流が弁体３０６（図３参照）を介して導かれた場合の噴射イ
ベント中に、第２のコモンレール３７からのより高圧の燃料が逆方向に第１のコモンレー
ル３４に流入することが可能である。この逆流により、燃料システム１２の効率が低下さ
れることがある。燃料システム１２の効率を向上させるために、図４のアクチュエータ３
０４は別個の弁体４０８と４１０を実装し得る。
【００４７】
弁体３０６と同様に、弁体４０８は、アクチュエータ３０４によって可動な比例弁体ま
たは他の適切な装置として具体化されることが可能である。アクチュエータ３０４は、こ
の実施形態において、弁体４０８に直接的かつ機械的に接続されるものとして示されてい
るが、その代わりに、図３のパイロット要素３２０と同様のパイロット要素（図示せず）
を介して、アクチュエータ３０４を弁体４０８に間接的に接続し得ることが考えられる。
弁体４０８は、第１のコモンレール３４からの加圧燃料が燃料噴射器３２から遮断される
第１の位置と、第１のコモンレール３４からの燃料の最大量が燃料噴射器３２に導かれる
第２の位置との間で可動であり得る。さらに、弁体４０８は、第１の加圧燃料流の一部を
燃料噴射器３２に導くように、第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に可動であり
得る。弁体４０８によって第１のコモンレール３４から燃料噴射器３２に導かれた第１の
加圧燃料流の量は、アクチュエータ３０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に対応する
ことが可能である。
【００４８】
弁体４０８とは対照的に、弁体４１０は２位置ソレノイド作動弁体として具体化され得
る。弁体４１０は、第２のコモンレール３７からの加圧燃料が実質的に中央ボア８２に導
かれない第１の位置から、第２のコモンレール３７からの燃料の最大量が燃料噴射器３２
に導かれる第２の位置に可動であり得る。第１のコモンレール３４、第２のコモンレール
３７、または第１および第２のコモンレール３４、３７の両方から加圧燃料を独立して導
くために、弁体４０８と４１０を別々にまたは同時に動作させることが可能である。第１
および第２のコモンレール３４、３７からの加圧燃料のこの混合により、中央ボア８２で
燃料圧力を変化させることを許容することが可能になり、オリフィス８４を介した燃料の
可変噴射率と燃焼室２２への侵入深さとが得られる。
【００４９】
図５は、燃料システム１２の代替実施形態を示している。図３の燃料システム１２と同
様に、図５の燃料システム１２は、第１および第２のコモンレール３４と３７から燃料ラ
イン５０を介して加圧燃料流を受け入れる燃料噴射器３２を含み得る。しかし、図３に示
したそれぞれの個々の噴射器に関連する圧力制御装置３０２とは対照的に、１つの圧力制
御装置５０２が複数の燃料噴射器３２に関連することが可能である。具体的には、第１の
圧力制御装置５０２は第１群の燃料噴射器３２に関連することが可能であり、一方、第２
の圧力制御装置５０２は第２群の燃料噴射器３２に関連することが可能である。第１群お
よび第２群の燃料噴射器３２のそれぞれは、不連続に点火する燃焼室２２のみに関連し得
る。例えば、１番目、２番目および３番目の燃焼室２２に関連するそれらの燃料噴射器３
２は第１群の燃料噴射器３２であることが可能であり、一方、４番目、５番目および６番
目の燃焼室２２に関連するそれらの燃料噴射器３２は第２群であることが可能である。こ
のようにして、単一の群内では燃料噴射器３２は、決して燃料を連続的に噴射することは
ない。
【００５０】
噴射イベント間の変化する圧力要求に応答するために、一般に圧力調整される一群の燃
料噴射器３２からの連続的な燃料噴射を制限することによって、圧力制御装置５０２に対
して、適切な時間を与え得る。すなわち、必要な噴射圧力に応答するために、一群の燃料
噴射器３２の間で噴射イベントを交互に発生させることによって、同じ群の燃料噴射器３
２内からの連続噴射と比較して、２倍程度の時間が圧力制御装置５０２に与えられる。こ
のようにして、それぞれの圧力制御装置５０２は、他の全ての噴射イベントの圧力を調整
する程度に十分に迅速に応答するであろう。
【００５１】
図６に示したように、それぞれの圧力制御装置５０２は、弁体６０６に動作可能に接続
されたアクチュエータ６０４を含むことが可能である。弁体６０６は、第１および第２の
加圧燃料流を選択的に混合して、対応する第１群または第２群の燃料噴射器３２に混合流
を導くように、アクチュエータ６０４によって可動であり得る。
【００５２】
アクチュエータ６０４は、アクチュエータ３０４と実質的に同じであり、また１つ以上
の列のピエゾ電気結晶を有するピエゾ電気装置として具体化されることが可能である。例
えば電流の印加等によって、電界が６０４の結晶に印加されたとき、ピエゾ電気結晶が弁
体６０６の移動に影響を与えるように軸に沿って膨張する。
【００５３】
パイロット流体によって弁体６０６を移動させるために、アクチュエータ６０４を接続
することが可能である。特に、アクチュエータ６０４に接続されたパイロット要素６２０
は、第２のコモンレール３７からのパイロット流体が弁体６０６の端部に連通される第１
の位置と、弁体６０６の端部からのパイロット流体がタンク２８に排出されることが許容
される第２の位置との間で可動であり得る。電流がアクチュエータ６０４のピエゾ電気結
晶に印加されたとき、パイロット要素６２０を第１の位置から第２の位置に向かって移動
させるように、アクチュエータ６０４が膨張することが可能である。対照的に、電流がア
クチュエータ６０４のピエゾ電気結晶から除去されたとき、パイロット要素６２０を第１
の位置に向かって戻すように、アクチュエータ６０４が収縮することが可能である。所望
ならば、アクチュエータ６０４のピエゾ電気結晶を省略して、パイロット要素６２０の移
動を他の適切な方法で制御し得ることが考えられる。さらに、その代わりに、所望ならば
、パイロット要素６２０を使用することなく弁体６０６を移動させるために、アクチュエ
ータ６０４を直接的かつ機械的に接続し得ることが考えられる。
【００５４】
弁体６０６は、上述のパイロット流体に応じて可動な比例弁体または他の適切な装置と
して具体化されることが可能である。具体的には、コモンレール３４からの十分なパイロ
ット流体が弁体６０６の端部に接触したとき、弁体６０６は、第２の加圧燃料流のみが、
対応する群の燃料噴射器３２に導かれる第１の位置にあるかまたはそこに向かって付勢さ
れ得る。パイロット流体が弁体６０６の端部から排出されたとき、バネ６２２は、第１の
加圧燃料流のみが、対応する燃料噴射器群に導かれる第２の位置に向かって弁体６０６を
付勢することが可能である。弁体６０６は、第１および第２の加圧燃料流の一部を燃料噴
射器群に導くように、パイロット流体によって第１の位置と第２の位置との間の任意の位
置に可動であり得る。弁体６０６によって導かれた第１または第２の流れの量と比は、ア
クチュエータ６０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に依存することが可能であり、ま
た供給された燃料の結果として生じる圧力に影響を与えることが可能である。さらに、パ
イロット要素６２０を介して流れる流体の速度は、弁体６２０の作動速度と、噴射圧力が
変化する結果として得られた割合とに影響を与えることが可能である。加圧燃料のこの調
整／混合により、中央ボア８２で燃料圧力を変化させることを許容することが可能になり
、オリフィス８４を介した燃料の可変噴射率と燃焼室２２への侵入深さとが得られる。
【００５５】
図７は、図６の燃料システム１２の代替実施形態を示している。図６の燃料システム１
２と同様に、図７の燃料システム１２は、第１および第２のコモンレール３４と３７から
燃料ライン５０と２つの圧力制御装置５０２とを介して加圧燃料流を受け入れる２つの群
の燃料噴射器３２を含み得る。しかし、図６に示したそれぞれのアクチュエータ６０４に
関連する単一の弁体６０６とは対照的に、図７のそれぞれのアクチュエータ６０４は、２
つの別個の弁体７０８と７１０を含んでもよい。
【００５６】
第１および第２の加圧燃料流が弁体６０６（図６参照）を介して導かれた場合の噴射イ
ベント中に、第１のコモンレール３７からのより高圧の燃料が逆方向に第２のコモンレー
ル３４に流入することが可能である。この逆流により、燃料システム１２の効率が低下さ
れることがある。燃料システム１２の効率を向上させるために、図７のアクチュエータ６
０４は別個の弁体７０８と７１０を実装し得る。
【００５７】
弁体６０６と同様に、弁体７０８は、アクチュエータ６０４によって可動な比例弁体ま
たは他の適切な装置として具体化されることが可能である。アクチュエータ６０４は、こ
の実施形態において、弁体７０８に直接的かつ機械的に接続されるものとして示されてい
るが、その代わりに、図６のパイロット要素６２０と同様のパイロット要素（図示せず）
を介して、アクチュエータ６０４を弁体７０８に間接的に接続し得ることが考えられる。
弁体７０８は、第１のコモンレール３４からの加圧燃料が、対応する群の燃料噴射器３２
から遮断される第１の位置と、第１のコモンレール３４からの燃料の最大量が一群の燃料
噴射器３２に導かれる第２の位置との間で可動であり得る。さらに、弁体７０８は、第１
の加圧燃料流の一部を燃料噴射器群に導くように、第１の位置と第２の位置との間の任意
の位置に可動であり得る。弁体７０８によって第１のコモンレール３４から一群の燃料噴
射器３２に導かれた第１の加圧燃料流の量は、アクチュエータ６０４のピエゾ電気結晶に
印加された電流に対応することが可能である。
【００５８】
弁体７０８とは対照的に、弁体７１０は２位置ソレノイド作動弁体として具体化され得
る。弁体７１０は、第２のコモンレール３７からの加圧燃料が実質的に、対応する燃料噴
射器群に導かれない第１の位置から、第２のコモンレール３７からの燃料の最大量が一群
の燃料噴射器３２に導かれる第２の位置に可動であり得る。第１のコモンレール３４、第
２のコモンレール３７、または第１および第２のコモンレール３４、３７の両方から加圧
燃料を独立して導くために、弁体７０８と７１０を別々にまたは同時に動作させることが
可能である。第１および第２のコモンレール３４、３７からの加圧燃料のこの混合により
、対応する燃料噴射器群の中央ボア８２で燃料圧力を変化させることを許容することが可
能になり、オリフィス８４を介した燃料の可変噴射率と燃焼室２２への侵入深さとが得ら
れる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本開示の燃料システムは、例えばディーゼルエンジンとガソリンエンジンとガス燃料エ
ンジンとを含む種々のエンジンタイプに広く適用される。開示される燃料システムは、可
変燃料供給圧力を供給することが有利であり得る加圧燃料システムを利用する任意のエン
ジンに実装することが可能である。次に、燃料システム１２の動作について説明する。
【００６０】
燃料圧力によって生じる力の不均衡により、ニードル弁体５８を移動させることが可能
である。例えば、ニードル弁体５８が第１の閉鎖位置またはオリフィス閉鎖位置にあると
き、燃料供給通路７４からの加圧燃料は、油圧面９８に作用するために制御室７２に流入
し得る。それと同時に、燃料供給通路７４からの加圧燃料は、噴射前に中央ボア７０と８
２に流入し得る。油圧面９８に発生された油圧力と組み合わされたバネ８８の力は、油圧
面１００に発生された反力よりも大きいことが可能であり、これにより、ニードル弁体５
８は、オリフィス８４を介した燃料流を制限するように第１の位置に留まる。オリフィス
８４を開放して、加圧燃料を中央ボア８２から燃焼室２２内に噴射するために、第１のソ
レノイドアクチュエータ６０は、その関連する弁体を移動させて、加圧燃料を制御室７２
と油圧面９８とから選択的に排出することが可能である。油圧面９８に作用する圧力のこ
の減少により、油圧面１００にわたって作用する反力がバネ８８の付勢力を克服すること
を許容することが可能になり、これにより、ニードル弁体５８がオリフィス開放位置に向
かって移動される。
【００６１】
オリフィス８４を閉鎖して、燃焼室２２内への燃料噴射を終了するために、第２のソレ
ノイドアクチュエータ６２に電圧を印加し得る。特に、第２のソレノイドアクチュエータ
６２に関連する弁体が流れ遮断位置に向かって付勢されたとき、制御室７２からの流体が
タンク２８に排出されることを防止し得る。制御室７２を制御するために、加圧流体が制
限供給通路８０を介して連続的に供給されるので、制御通路７６を介した排出が防止され
るときに、圧力が制御室７２内で急速に増加することが可能である。バネ８８の付勢力と
組み合わされた制御室７２内の増加圧力は、油圧面１００に作用する反力を克服して、ニ
ードル弁体５８を閉鎖位置に向かって強制的に移動させ得る。所望ならば、第２のソレノ
イドアクチュエータ６２が省略され、そして第１のソレノイドアクチュエータ６０が、ニ
ードル弁体５８の開放運動および閉鎖運動の両方を開始するために使用され得ることが考
えられる。
【００６２】
図２の模範的な実施形態では、圧力制御弁１０２は、中央ボア７０と８２に供給され、
それに続いて燃焼室２２内に噴射された燃料の圧力に影響を与えることが可能である。具
体的には、アクチュエータ１０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に応じて、アクチュ
エータ１０４は、弁体１０８を移動させて、加圧燃料を弁体１０６の端部から排出するこ
とが可能であり、弁体１０６が、その第１の位置に向かって移動して、第２のコモンマニ
ホルド３７からタンク２８に排出される加圧燃料の量を減少させることが許容される。タ
ンク２８に排出される燃料の量を減少させることにより、燃料噴射器３２内の圧力を増加
させることが可能になる。対照的に、電流がアクチュエータ１０４から除去されたとき、
弁体１０８は、第１のコモンマニホルド３４からの加圧燃料を弁体１０６の端部に連通さ
せるように移動することが可能であり、これにより、弁体１０６が、その第２の位置に向
かって付勢されて、第２のコモンマニホルド３７からタンク２８に排出される加圧燃料の
量を増加させる。タンク２８に排出される燃料の量を増加させることは、燃料噴射器３２
に供給される燃料の圧力を低下させるように作用し得る。
【００６３】
排出燃料が弁体１１０に達したとき、排出燃料は、ドレン２８に向かって進み続け得る
か、または弁体１１０を横切る圧力差に応じて遮断され得る。具体的には、弁体１０６を
介して排出される燃料の圧力から生じる弁体１１０の力が、第１のコモンマニホルド３４
内の燃料圧力と、関連する戻りバネの付勢とから生じる力よりも大きかった場合、排出燃
料をタンク２８に送るために、弁体１１０を開放し得る。しかし、弁体１０６を介して排
出される燃料から生じる力が、第１のコモンマニホルド３４内の燃料圧力と戻りバネの付
勢とから生じる力よりも小さかった場合、排出燃料をタンク２８から遮断し得る。このよ
うにして、第１のコモンマニホルド３４内の燃料の圧力は、燃料噴射器３２に導かれた燃
料の圧力に影響を与えることが可能である。
【００６４】
燃料は、圧力制御弁１０２の動作に関係なく、噴射器３２に対して常に利用可能であり
得る。特に、バイパス回路１１２は、燃料噴射器３２内の燃料圧力が第１のコモンマニホ
ルド３４内の燃料圧力未満に低下した場合は常に、第１のコモンマニホルド３４内の燃料
が噴射器３２に流れることが許容されることを保証し得る。
【００６５】
燃料システム１２は無限の範囲の噴射圧力を供給することが可能である。特に、噴射燃
料の圧力が弁体１０６の位置に応じて変化し得るので、また弁体１０６がその第１の位置
と第２の位置との間の任意の位置に移動され得るので、多数の異なる圧力が噴射のために
利用可能であり得る。さらに、燃料システム１２は、上述の圧力変化に影響を与えるため
に燃料のみを利用し得るので、異なる流体間における汚染の問題が生じない。
【００６６】
図３と図４に示した燃料システム１２の代替実施形態に示したように、圧力制御装置３
０２は、中央ボア７０と８２に供給され、それに続いて燃焼室２２内に噴射された燃料の
圧力に影響を与えることが可能である。具体的には、アクチュエータ３０４のピエゾ電気
結晶に印加された電流に応じて、第１のコモンレール３４から燃料噴射器３２に流入する
加圧燃料の量を増加または減少させるように、アクチュエータ３０４は弁体３０６（図３
参照）および弁体４０８（図４参照）の移動に影響を与えることが可能である。図３の実
施形態について、アクチュエータ３０４を移動させることにより、第２のコモンレール３
７から燃料噴射器３２に流入する加圧燃料の量を同時に制御することも可能になる。対照
的に、図４の実施形態について、弁体４１０を独立して制御して、第２のコモンレール３
７から燃料噴射器３２内への燃料流を許容または遮断することが可能である。
【００６７】
制御装置３１８により、燃料噴射イベントの圧力にわたる正確な制御が可能であり得る
。特に、異なる噴射（パイロット、メイン、ポスト等）の段階中、噴射燃料の圧力を変化
させることが望ましいかもしれない。この圧力変化を実現するために、制御装置３１８は
、そのメモリに記憶された関係マップを参照し、燃料噴射器３２の現在のタイミング段階
に対応する所望の圧力を決定することが可能である。次に、制御装置３１８によって、上
述の所望の圧力とセンサ３１７からの信号とを比較して、誤差値を決定し得る。誤差値が
所定値を超えた場合、制御装置３１８は、アクチュエータ３０４に供給された電流を調整
することが可能であり、これにより、弁体３０６（図３の実施形態参照）を介してまたは
弁体４０８と４１０（図４の実施形態参照）を介して導かれる低圧燃料と高圧燃料との比
率が変化される。
【００６８】
第１および第２のコモンレール３４、３７からの燃料の流量のこの変化は、中央ボア７
０と８２内の燃料圧力に直接かつ即座に影響を与えることが可能である。例えば、アクチ
ュエータ３０４に印加される電流が増加されることにより、第１のコモンレール３４から
の加圧燃料の流量が減少され、結果として、中央ボア７０と８２内の燃料圧力が増加され
ることが可能になる。対照的に、アクチュエータ３０４に印加される電流が減少されるこ
とにより、第１のコモンレール３４からの加圧燃料の流量が増加され、結果として、中央
ボア７０と８２内の燃料圧力が増加されることが可能になる。図３について、第２のコモ
ンレール３７からの加圧燃料の流量の変化は、第１のコモンレール３４からの加圧燃料の
流量の逆変化に同時に対応し得る。図４について、ソレノイド作動弁体４１０を介して、
第２のコモンレール３７からの加圧燃料の流量を独立して制御することが可能である。
【００６９】
燃料システム１２は、２つの異なる加圧燃料流を混合しおよび／またはそれらを単一の
噴射器に導くことによって噴射燃料の圧力を変化させ得るので、噴射のために利用可能な
異なるレベルの燃料圧力の数は無限であり得る。特に、燃料システム１２を特定の所定の
圧力レベルに制限しなくてもよい。噴射燃料の圧力のこの可撓性は、異なる用途に対する
燃料システム１２の使用と、エンジン１０の動作範囲および効率とに影響を与えることが
可能である。さらに、上述の可撓性は、より広範囲の動作状態下における排気基準のコン
プライアンスを許容することが可能である。
【００７０】
その上、燃料システム１２は最小数の追加の構成部材で噴射燃料の圧力を変化させ得る
ので、燃料システム１２の複雑さおよびコストを低減し得る。具体的には、圧力制御装置
３０２を追加しても、燃料システム１２には、ごく僅かな複雑さまたはコストが追加され
るだけであろう。
【００７１】
さらに、燃料システム１２の形態により、燃料システム１２の応答性を向上させ得る。
特に、弁体のすぐ下流の測定圧力に基づき、弁体３０６を介してまたは弁体４０８と４１
０を介して導かれた燃料の圧力を調整し得るので、所望の燃料圧力と実際の噴射燃料圧力
との間には、ごく僅かな遅れが存在する可能性がある。向上された上述の応答性により、
より高い燃料効率と、エンジン１０のより低い排気エミッションと、機械５の向上された
応答性とを得ることが可能である。
【００７２】
図６と図７に示した燃料システム１２の代替実施形態では、それぞれの圧力制御装置５
０２は、群内の燃料噴射器３２の作動された１つのみが必要とする圧力に応じて、対応す
る群の燃料噴射器３２に供給される燃料の圧力に影響を与えることが可能である。具体的
には、アクチュエータ６０４のピエゾ電気結晶に印加された電流に応じて、第１のコモン
レール３４から一群の燃料噴射器３２に流れる、作動される燃料噴射器３２によって使用
するための加圧燃料の量を増加または減少させるように、アクチュエータ６０４は弁体６
０６（図６参照）および弁体７０８（図７参照）の移動に影響を与えることが可能である
。図６の実施形態について、アクチュエータ６０４を移動させることにより、第２のコモ
ンレール３７から、対応する群の燃料噴射器３２に流入する加圧燃料の量を同時に制御す
ることも可能になる。対照的に、図７の実施形態について、弁体７１０を独立して制御し
て、第２のコモンレール３７から一群の燃料噴射器３２内への燃料流を許容または遮断す
ることが可能である。
【００７３】
第１および第２のコモンレール３４、３７からの燃料の流量のこの変化は、中央ボア７
０と８２内の燃料圧力に直接かつ即座に影響を与えることが可能である。例えば、アクチ
ュエータ６０４に印加される電流が増加されることにより、第２のコモンレール３７から
の加圧燃料の流量が減少され、結果として、共通の群の燃料噴射器３２に導かれる燃料圧
力が減少されることが可能になる。対照的に、アクチュエータ６０４に印加される電流が
減少されることにより、第２のコモンレール３７からの加圧燃料の流量が増加され、結果
として、共通の群の燃料噴射器３２に導かれる燃料圧力が増加されることが可能になる。
図６について、第２のコモンレール３７からの加圧燃料の流量の変化は、第１のコモンレ
ール３４からの加圧燃料の流量の逆変化に同時に対応し得る。図７について、ソレノイド
作動弁体７１０を介して、第２のコモンレール３７からの加圧燃料の流量を独立して制御
することが可能である。
【００７４】
燃料システム１２は共通の圧力制御装置５０２を利用し得るので、燃料システム１２の
複雑さおよびコストを低減し得る。具体的には、複数の燃料噴射器３２の噴射圧力を制御
するために、１つの圧力制御装置５０２を利用し得るので、燃料システム１２の構成部材
の数を低減することが可能であり、簡単で安価なシステムが得られる。さらに、それぞれ
の圧力制御装置は、不連続に点火する燃焼室のみに関連するので、圧力制御装置５０２の
応答性は多様な用途のために十分であり得る。
【００７５】
本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の燃料システムに種々の修正および変更を
なし得ることが当業者には明らかであろう。他の実施形態は、本明細書に開示される燃料
システムの仕様および実施を考慮すれば当業者には明らかであろう。仕様および実施例は
模範的なものに過ぎないと考えるべきであり、本発明の真の範囲は、次の特許請求の範囲
およびそれらの等価物によって示されることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する方法であって、
第１の圧力まで第１の燃料流を加圧するステップと、
第２の圧力まで第２の燃料流を加圧するステップと、
単一の位置で前記第１および第２の燃料流を受け入れ、それに応答して第３の圧力の第３の燃料流を発生させるステップと、
前記第３の燃料流を噴射器に導くステップと、
前記第３の燃料流を選択的に噴射するステップと
を含む方法。
【請求項２】
応答して発生させるステップが、第１の圧力の燃料と第２の圧力の燃料とを混合して、
第３の圧力の燃料流を生成するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３の燃料流のみが前記第１の燃料流からの燃料を含み、
前記第３の燃料流の圧力が、前記第２の燃料流の圧力に基づいて前記第１の燃料流から変化される請求項１に記載の方法。
【請求項１】
燃料を噴射する方法であって、
第１の圧力まで第１の燃料流を加圧するステップと、
第２の圧力まで第２の燃料流を加圧するステップと、
単一の位置で前記第１および第２の燃料流を受け入れ、それに応答して第３の圧力の第３の燃料流を発生させるステップと、
前記第３の燃料流を噴射器に導くステップと、
前記第３の燃料流を選択的に噴射するステップと
を含む方法。
【請求項２】
応答して発生させるステップが、第１の圧力の燃料と第２の圧力の燃料とを混合して、
第３の圧力の燃料流を生成するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３の燃料流のみが前記第１の燃料流からの燃料を含み、
前記第３の燃料流の圧力が、前記第２の燃料流の圧力に基づいて前記第１の燃料流から変化される請求項１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１７７３８１（Ｐ２０１２−１７７３８１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４１２８６（Ｐ２０１２−１４１２８６）
【出願日】平成２４年６月２２日（２０１２．６．２２）
【分割の表示】特願２００９−５１２０６９（Ｐ２００９−５１２０６９）の分割
【原出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２２日（２０１２．６．２２）
【分割の表示】特願２００９−５１２０６９（Ｐ２００９−５１２０６９）の分割
【原出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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