JP2000087808A - 筒内噴射式エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の高圧燃料ポンプとＥＧＲ弁装置を装着
した状態での占有スペースが相対的に狭くてよい筒内噴
射式エンジンを提供する。 【解決手段】 インジェクタに燃料を圧送する高圧燃料
ポンプ１２と、ＥＧＲ弁装置１１のうち一方を、シリン
ダヘッド３におけるカム軸の軸線方向の一端部であって
吸気カム軸９側に取付ける。他方を排気カム軸１０側に
取付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室に燃料をイ
ンジェクタによって直接噴射する筒内噴射式エンジンに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の筒内噴射式エンジンは、
吸気通路に燃料を噴射する一般的なエンジンに較べて燃
料を噴射する圧力を増大させなければならないために、
インジェクタに燃料を圧送する高圧燃料ポンプとして相
対的に大型のものを使用している。

【０００３】前記高圧燃料ポンプは、エンジンが動力源
になり、しかも、特別な伝動装置を用いなくても駆動で
きるように、シリンダヘッドにおけるカム軸の軸線方向
の一端部に取付け、入力軸を吸気カム軸または排気カム
軸に接続している。なお、従来の筒内噴射式エンジンと
しては、吸気カム軸と排気カム軸のうち、高圧燃料ポン
プを接続しない方のカム軸に、イグニッションコイルを
有する点火ユニットを取付けたものがある。

【０００４】また、筒内噴射式エンジンは、燃費向上を
図るために混合気の空燃比をいわゆる超リーンに設定し
て運転することがあり、このような運転条件でも排ガス
中のＮＯx を低減できるように、一般的なエンジンに比
べて大量に排ガスをＥＧＲ装置によって吸気系に導入す
る構造を採っている。

【０００５】前記ＥＧＲ装置は、排気管と吸気マニホー
ルドとを排ガス再循環用のパイプで接続するとともに、
このパイプにＥＧＲ弁装置を介装し、エンジンの運転状
態に応じてＥＧＲ弁装置を開閉する構造を採っている。

【０００６】従来の一般的なエンジンに較べて大量の排
ガスを吸気系に導入することができるように、このＥＧ
Ｒ弁装置も大型のものを使用している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の筒内
噴射式エンジンにおいては、相対的に大型になる高圧燃
料ポンプおよびＥＧＲ弁装置をどのようにエンジンの周
囲に配設するかが問題であった。これは、これらの大型
の補機を配設する位置如何によっては、エンジンを搭載
するスペースが広く必要になるからである。特に、自動
車用エンジンでは、車体のエンジン室を狭く形成して乗
員が乗車するスペースを広くとることができるように、
補機を装着したエンジンの占有スペースを狭くすること
が要請されていた。

【０００８】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、大型の高圧燃料ポンプとＥＧＲ弁装
置を装着した状態での占有スペースが相対的に狭くてよ
い筒内噴射式エンジンを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る筒内噴射式
エンジンは、燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェク
タに燃料を圧送する高圧燃料ポンプと、ＥＧＲ弁装置の
うち一方を、シリンダヘッドにおけるカム軸の軸線方向
の一端部であって吸気カム軸側に取付け、他方を排気カ
ム軸側に取付けたものである。

【００１０】本発明によれば、吸気カム軸と排気カム軸
とを並設する方向に高圧燃料ポンプとＥＧＲ弁装置が並
ぶから、カム軸の軸線方向に大型化するのを抑えながら
これら二つの大型の補機をシリンダヘッドに装着するこ
とができる。

【００１１】請求項２に記載した発明に係る筒内噴射式
エンジンは、上述した発明に係る筒内噴射式エンジンに
おいて、ＥＧＲ弁装置を吸気カム軸側に位置付けたもの
である。この発明によれば、ＥＧＲ弁装置と吸気通路と
の間の距離を相対的に短くすることができる。

【００１２】請求項３に記載した発明に係る筒内噴射式
エンジンは、請求項１に記載した発明に係る筒内噴射式
エンジンにおいて、高圧燃料ポンプを吸気カム軸側に位
置付けたものである。この発明によれば、高圧燃料ポン
プとインジェクタとの間の燃料供給用の配管を相対的に
短くすることができる。

【００１３】請求項４に記載した発明に係る筒内噴射式
エンジンは、請求項１に記載した発明に係る筒内噴射式
エンジンにおいて、イグニッションコイルおよびスイッ
チング素子を有する点火ユニットを点火プラグに取付
け、この点火ユニットに点火時期制御装置から点火信号
を送出する構成としたものである。

【００１４】この発明によれば、シリンダヘッドにおけ
るカム軸の軸端側にイグニッションコイルを有する点火
ユニットを設ける場合に較べ、点火ユニットとの干渉を
避けるために高圧燃料ポンプおよびＥＧＲ弁装置をシリ
ンダヘッドから大きく突出させなくてよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態 以下、本発明に係る筒内噴射式エンジンの一実施の形態
を図１ないし図６によって詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明に係るＥＧＲ弁装置を装備し
た筒内噴射式エンジンの正面図、図２はエンジンを吸気
マニホールド側から見た状態を示す側面図、図３はエン
ジンの平面図、図４はシリンダヘッドの一端部を拡大し
て示す正面図、図５はシリンダヘッドの一端部を示す斜
視図、図６はＥＧＲ弁装置の縦断面図である。

【００１７】これらの図において、符号１で示すもの
は、この実施の形態による筒内噴射式エンジンである。
このエンジン１は、自動車用の水冷式ＤＯＨＣ型４気筒
エンジンで、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３
と、ヘッドカバー４などから構成している。なお、この
エンジン１は、図１の左右方向が略水平になるように図
示していない車体に搭載する。

【００１８】前記シリンダヘッド３は、図１に示すよう
に、一側部に吸気制御弁ユニット５を介して吸気マニホ
ールド６を取付けるとともに、図２および図５に示すよ
うに気筒毎にインジェクタ７を取付けており、他側部に
排気管８を取付けている。また、このシリンダヘッド３
における吸気カム軸９と排気カム軸１０の軸線方向の一
端部には、図１および図３に示すように、後述するＥＧ
Ｒ弁装置１１と高圧燃料ポンプ１２とを取付けている。
なお、このエンジン１における前記両カム軸の軸線方向
の他端側には、図３に示すように、両カム軸９，１０に
クランク軸１３（図１参照）の回転を伝達するための動
力伝達装置１４を配設している。

【００１９】前記吸気制御弁ユニット５は、シリンダヘ
ッド３に気筒毎に形成したプライマリポート１４（図５
参照）とセカンダリポート１５に接続する吸気通路を有
し、セカンダリポート１５に接続した吸気通路を開閉す
る開閉弁を備えている。

【００２０】前記吸気マニホールド６は、気筒毎に形成
して吸気制御弁ユニット５に固定した枝管６ａと、各枝
管６ａを接続するサージタンク６ｂと、このサージタン
ク６ｂから吸気カム軸９の軸線方向に沿ってＥＧＲ弁装
置１１側に延びる吸気流入管６ｃとから構成している。
前記吸気流入管６ｃの上流側端部には、図示していない
スロットル弁装置を接続するためのフランジ６ｄを一体
に形成している。

【００２１】前記インジェクタ７は、前記気筒毎の二つ
の吸気ポート、すなわちプライマリポート１４とセカン
ダリポート１５の間に位置するように配設し、両ポート
の間であってシリンダヘッド底面（シリンダブロックと
の合わせ面）側から燃焼室（図示せず）内に燃料を直接
噴射する構造を採っている。各インジェクタ７の燃料入
口は、図５中に符号１６で示す燃料レールと、燃料レー
ル１６の一端部に接続した燃料供給管１７とを介して高
圧燃料ポンプ１２の燃料吐出口に接続している。

【００２２】前記高圧燃料ポンプ１２は、シリンダヘッ
ド３の前記一端部における排気カム軸１０側に取付けて
あり、排気カム軸１０が回転することによって３個のシ
リンダ１２ａ内でプランジャ（図示せず）が往復し、低
圧燃料ポンプ（図示せず）から供給された燃料をインジ
ェクタ７に圧送する構造を採っている。

【００２３】前記ＥＧＲ弁装置１１は、排ガスを吸気通
路に導入する従来周知のＥＧＲ装置に介装するもので、
図４および図５に示すように、バルブハウジング２１
と、このバルブハウジング２１に取付けたＥＧＲコント
ロール弁２２とから構成し、バルブハウジング２１をシ
リンダヘッド３の前記一端部における吸気カム軸９側に
シール部材２３を介して固定している。

【００２４】この実施の形態では、従来のエンジンにお
いてシリンダヘッドの前記一端部に取付けていた点火ユ
ニットを、前記ＥＧＲ弁装置１１および高圧燃料ポンプ
１２と干渉することがないように点火プラグに直接接続
している。このエンジン１の点火装置は、イグニッショ
ンコイルおよびスイッチング素子を有する点火ユニット
２４を点火プラグに取付け、この点火ユニット２４に図
示していない点火時期制御装置から点火信号を送出する
構成を採っている。

【００２５】また、このＥＧＲ弁装置１１のシリンダヘ
ッド３への固定は、図４に示すように４本の固定用ボル
ト２５を使用するとともに、固定する位置の精度を高く
するためにボルト締結部にノックピン（図示せず）を介
装している。このノックピンは、円筒状に形成して固定
用ボルト２５を貫通させ、バルブハウジング２１とシリ
ンダヘッド３の両方に嵌合させている。

【００２６】前記バルブハウジング２１は、図１に示す
ように、シリンダヘッド３の吸気マニホールド６を接続
する一側部から排気管８を接続する他側部であって高圧
燃料ポンプ１２の下方に延びるように形成し、図６に示
すように、内部に排ガス通路２６と冷却水通路２７とを
バルブハウジング２１の前記延設方向と同じ方向に延び
るように形成している。

【００２７】前記排ガス通路２６は、ＥＧＲコントロー
ル弁２２を装着するための凹部２８がその一部になるよ
うに形成しており、図６においてバルブハウジング２１
の右側の一端部に開口させた上流端を図１および図３に
示すように、排ガス導入管２９を介して排気管８の集合
部８ａ内に接続している。

【００２８】排ガス通路２６の下流端は、バルブハウジ
ング２１の他端部に開口し、図１〜図３に示すように、
排ガス導出管３０を介して吸気マニホールド６内の吸気
通路に接続している。排ガス導出管３０は、金属製の管
体からなり、上流端をバルブハウジング２１に固定する
とともに、下流端を吸気マニホールド６における前記吸
気流入管６ｃの途中に固定している。

【００２９】また、前記吸気流入管６ｃは、上流側端部
のスロットル弁装置取付用のフランジ６ｄを、前記バル
ブハウジング２１に一体に形成したブラケット３１に固
定している。バルブハウジング２１は、前記ノックピン
によってシリンダヘッド３に対して位置決めされている
から、吸気マニホールド６との接続を精度よく行うこと
ができる。なお、吸気マニホールド６は、図２に示すよ
うに、サージタンク６ｂと吸気流入管６ｃの下流側とに
設けた固定用ステー６ｅをシリンダブロック２に固定し
ている。

【００３０】前記排ガス通路２６の前記凹部２８に装着
するＥＧＲコントロール弁２２は、図６中に符号２２ａ
で示す弁体を弁体用駆動装置２２ｂが上下方向に往復移
動させる構造を採り、弁体２２ａ、弁座２２ｃおよび弁
体用駆動装置２２ｂを一つのケース２２ｄに組付けて組
立体として構成している。また、このＥＧＲコントロー
ル弁２２は、前記凹部２８にケース２２ｄの下部を嵌合
させ、固定用ボルト３２（図２〜図５参照）によってバ
ルブハウジング２１の上部に固定している。ＥＧＲコン
トロール弁２２を取付ける位置は、図４に示すように、
バルブハウジング２１をシリンダヘッド３に固定した状
態で吸気カム軸９側に位置するように設定している。

【００３１】前記ケース２２ｄは、底壁と、弁座２２ｃ
より上側の周壁に排ガスを通すための開口を形成し、弁
体用駆動装置２２ｂの下方の空間が排ガス通路の一部を
なすように形成している。すなわち、図６に示すように
弁体２２ａが弁座２２ｃに当接することにより排ガス通
路が閉じられ、弁体２２ａが弁座２２ｃから下方に離間
することによって排ガス通路が開く。なお、ケース２２
ｄとバルブハウジング２１との間には、排ガスがケース
２２ｄと凹部２８との間の隙間を通って漏洩するのを阻
止するためにシール部材（図示せず）を介装している。

【００３２】前記弁体用駆動装置２２ｂは、モータを動
力源として備え、エンジン１の図示していないスロット
ル弁が閉じたときやエンジン運転域が高回転、高負荷域
にあるときには、弁体２２ａを図６に示すように全閉位
置に移動させ、エンジン運転域が低・中回転、低・中負
荷域にあるときには、弁体２２ａを全閉位置から下方に
移動させる構造を採っている。なお、弁体２２ａの開度
は、エンジン回転数およびまたは負荷に対応して増減さ
せる。

【００３３】前記冷却水通路２７は、前記排ガス通路２
６の上流部２６ａの上方に上方から見て重なるように形
成した上流部２７ａと、排ガス通路２６の下流部２６ｂ
の下方に上方から見て重なるように形成した下流部２７
ｂと、ＥＧＲコントロール弁２２を装着する凹部２７を
側方から囲むように形成し、前記上流部２７ａと下流部
２７ｂとを連通する連通部２７ｃとから構成している。

【００３４】この冷却水通路２７の上流部２７ａは、バ
ルブハウジング２１におけるシリンダヘッド３側の合わ
せ面に上流端を開口させ、バルブハウジング２１をシリ
ンダヘッド３に固定することによって前記開口がシリン
ダヘッド３の冷却水出口３３（図５参照）に接続するよ
うに形成している。図６において冷却水通路２７の上流
部２７ａに接続した符号３４で示すものは、ヒータ用の
温水を取出すためのパイプである。また、符号３５はエ
ア抜き用のパイプを示し、符号３６は水温センサを取付
けるための穴を示す。

【００３５】冷却水通路２７の下流部２７ｂは、バルブ
ハウジング２１に一体に形成した主排水管３７から図示
していない配管を介してラジエータ（図示せず）に接続
している。この実施の形態では、前記主排水管３７に副
排水管３８を分岐するように設け、この副排水管３８か
らバイパス用配管（図示せず）を介して冷却水を図示し
ていない冷却水ポンプの入口側に導く構造を採ってい
る。

【００３６】なお、このエンジン１の冷却系は、冷却水
がラジエータからサーモスタットを通って冷却水ポンプ
に吸込まれ、冷却水ポンプからシリンダブロック２およ
びシリンダヘッド３に圧送されて前記冷却水出口３３か
らＥＧＲ弁装置１１を通ってラジエータに戻る構成を採
っている。サーモスタットが閉じているときには、冷却
水は前記副排水管３８からバイパス用配管を介して冷却
水ポンプの上流側にラジエータを通ることなく導かれ
る。

【００３７】上述したように構成した筒内噴射式エンジ
ン１は、インジェクタ７に燃料を圧送する高圧燃料ポン
プ１２をシリンダヘッド３におけるカム軸の軸線方向の
一端部であって排気カム軸１０側に取付けるとともに、
ＥＧＲ弁装置１１を前記一端部の吸気カム軸９側に取付
けているから、吸気カム軸９と排気カム軸１０とを並設
する方向に高圧燃料ポンプ１２とＥＧＲ弁装置１１が並
ぶから、カム軸の軸線方向に大型化するのを抑えなが
ら、これら二つの大型の補機をシリンダヘッド３に装着
することができる。

【００３８】また、ＥＧＲ弁装置１１を吸気カム軸側に
位置付ける構成を採ることにより、ＥＧＲ弁装置１１と
吸気マニホールド６内の吸気通路との間の距離を相対的
に短くすることができるから、ＥＧＲ弁装置１１から吸
気通路に導入される排ガスを応答性よく制御することが
できる。

【００３９】さらに、この筒内噴射式エンジン１は、イ
グニッションコイルおよびスイッチング素子を有する点
火ユニット２４を点火プラグに取付け、この点火ユニッ
ト２４に点火時期制御装置から点火信号を送出する構成
を採っているから、シリンダヘッドにおけるカム軸の軸
端側にイグニッションコイルを有する点火ユニットを設
ける場合に較べ、点火ユニットとの干渉を避けるために
高圧燃料ポンプ１２およびＥＧＲ弁装置１１をシリンダ
ヘッド３から大きく突出させなくてよい。

【００４０】第２の実施の形態 高圧燃料ポンプ１１は、図７に示すように吸気カム軸９
側に配置することができる。図７は他の実施の形態を示
すシリンダヘッド端部の正面図で、同図において前記図
１ないし図６で説明したものと同一もしくは同等部材に
ついては、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００４１】図７に示したシリンダヘッド３は、同図の
右側に吸気カム軸（図示せず）を配設するとともに、反
対側に排気カム軸１０を配設し、これらのカム軸の軸線
方向の一端部であって吸気カム軸側に高圧燃料ポンプ１
２を取付けるとともに、排気カム軸１０側にＥＧＲ弁装
置１１を取付けている。

【００４２】この構成を採ることにより、高圧燃料ポン
プ１２とインジェクタ７との間の燃料供給用の配管（燃
料供給管１７）を相対的に短くすることができるから、
第１の実施の形態を採る場合に較べて、高圧燃料ポンプ
１２から吐出された燃料がインジェクタ７に圧送される
までの圧損を低減することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
気カム軸と排気カム軸とを並設する方向に高圧燃料ポン
プとＥＧＲ弁装置が並ぶから、カム軸の軸線方向に大型
化するのを抑えながら、高圧燃料ポンプとＥＧＲ弁装置
とをシリンダヘッドに装着することができる。したがっ
て高圧燃料ポンプとＥＧＲ弁装置とを装着した状態での
占有スペースが相対的に狭くてよい筒内噴射式エンジン
を提供することができる。

【００４４】請求項２記載の発明によれば、ＥＧＲ弁装
置と吸気通路との間の距離を相対的に短くすることがで
きるから、ＥＧＲ弁装置から吸気通路に導入される排ガ
スを応答性よく制御することができる。

【００４５】請求項３記載の発明によれば、高圧燃料ポ
ンプとインジェクタとの間の燃料供給用の配管を相対的
に短くすることができるから、高圧燃料ポンプから吐出
された燃料がインジェクタに圧送されるまでの圧損を低
減することができる。

【００４６】請求項４記載の発明によれば、シリンダヘ
ッドにおけるカム軸の軸端側にイグニッションコイルを
有する点火ユニットを設ける場合に較べ、これらの部材
との干渉を避けるために高圧燃料ポンプおよびＥＧＲ弁
装置をシリンダヘッドから大きく突出させなくてよい。
したがって、より一層コンパクトな筒内噴射式エンジン
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＥＧＲ弁装置を装備した筒内噴
射式エンジンの正面図である。

【図２】 エンジンを吸気マニホールド側から見た状態
を示す側面図である。

【図３】 エンジンの平面図である。

【図４】 シリンダヘッドの一端部を拡大して示す正面
図である。

【図５】 シリンダヘッドの一端部を示す斜視図であ
る。

【図６】 ＥＧＲ弁装置の縦断面図である。

【図７】 他の実施の形態を示すシリンダヘッド端部の
正面図である。

【符号の説明】

１…エンジン、３…シリンダヘッド、７…インジェク
タ、９…吸気カム軸、１０…排気カム軸、１１…ＥＧＲ
弁装置、１２…高圧燃料ポンプ、２４…点火ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｍ 39/02 Ｆ０２Ｍ 39/02 Ｚ Ｆ１６Ｄ 1/06 Ｆ１６Ｄ 1/06 Ｎ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェ
   クタに燃料を圧送する高圧燃料ポンプと、ＥＧＲ弁装置
   のうち一方を、シリンダヘッドにおけるカム軸の軸線方
   向の一端部であって吸気カム軸側に取付けるとともに、
   他方を排気カム軸側に取付けたことを特徴とする筒内噴
   射式エンジン。
2. 【請求項２】 請求項１記載の筒内噴射式エンジンにお
   いて、ＥＧＲ弁装置を吸気カム軸側に位置付けたことを
   特徴とする筒内噴射式エンジン。
3. 【請求項３】 請求項１記載の筒内噴射式エンジンにお
   いて、高圧燃料ポンプを吸気カム軸側に位置付けたこと
   を特徴とする筒内噴射式エンジン。
4. 【請求項４】 請求項１記載の筒内噴射式エンジンにお
   いて、イグニッションコイルおよびスイッチング素子を
   有する点火ユニットを点火プラグに取付け、前記点火ユ
   ニットに点火時期制御装置から点火信号を送出する構成
   としたことを特徴とする筒内噴射式エンジン。