JP2000297718A

JP2000297718A - コモンレール式燃料噴射システム及びそのシステムが適用されたエンジン

Info

Publication number: JP2000297718A
Application number: JP11105862A
Authority: JP
Inventors: Terukazu Nishimura; 輝一西村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】シリンダヘッド上において同じ高さ位置に燃
料サプライポンプとコモンレールとを直結して、燃料噴
射系統をシリンダヘッド上にコンパクトに構成したコモ
ンレール式燃料噴射システム及びそのシステムが適用さ
れたエンジンを提供する。【解決手段】シリンダヘッド１上において吸排気弁駆
動用のカム３５，３６が形成された一対の平行なカム軸
３０，３１間に、燃料サプライポンプ５０とコモンレー
ル７０が強固に直結された状態で上面２７と平行な一つ
の面内に配置されている。カム軸３０に形成されたポン
プ駆動用カム４５が燃料サプライポンプ５０のプランジ
ャ５３を上記面内に駆動して、ポンプ室５４内で昇圧さ
れた燃料をコモンレール７０に圧送する。シリンダヘッ
ド１上の燃料噴射系統と動弁機構とがコンパクトに纏め
られ、シリンダヘッド１上に占めるスペースを削減でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料を圧送する
燃料サプライポンプ、前記燃料サプライポンプから圧送
された燃料を貯留するコモンレール、及び前記コモンレ
ールから供給された燃料を噴射するインジェクタをシリ
ンダヘッド上に統合したコモンレール式燃料噴射システ
ム、及びそのシステムが適用されたエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジン等のエンジン
においては、燃料噴射圧力の高圧化を図り且つ燃料の噴
射タイミング及び噴射量等の噴射特性をエンジンの運転
状態に応じて最適に制御可能な燃料噴射システムとし
て、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。
コモンレール式燃料噴射システムは、燃料サプライポン
プによって所定圧力に加圧された燃料を複数のインジェ
クタに対して共通するコモンレールに貯留し、コモンレ
ールからインジェクタに供給される燃料をコントローラ
の制御の下で各インジェクタから対応する燃焼室内に噴
射する燃料噴射システムである。

【０００３】従来のコモンレール式燃料噴射システムの
概要が、図５に示されている。このコモンレール式燃料
噴射システムが適用されるエンジンは、４気筒エンジン
である。燃料タンク１０１内の燃料は、燃料管１０２を
通じて燃料サプライポンプ１０３に吸い上げられる。燃
料サプライポンプ１０３は、例えばエンジンによってプ
ランジャが往復駆動される所謂、プランジャ式燃料供給
ポンプであり、燃料をエンジンの運転状態等に基づいて
定められる高圧に昇圧して燃料管１０４を通じてコモン
レール１０５に供給する。コモンレール１０５内の高圧
燃料は、燃料供給管１０６を通じて各インジェクタ１０
７に供給される。燃料サプライポンプ１０３及びインジ
ェクタ１０７からの余剰の燃料は、それぞれ戻し管１１
１、１１２を通じて燃料タンク１０１に戻される。

【０００４】電子制御ユニットであるコントローラ１０
８には、アクセル開度センサが検出するアクセルペダル
の踏込み量のような負荷信号、クランク角センサが検出
したエンジンの回転数を検出するための回転数信号、エ
ンジンの冷却水の温度を検出する水温センサからの温度
信号、コモンレール１０５に配設された圧力センサ１１
３が検出したコモンレール１０５内の燃料圧力、即ち、
レール圧力を検出する圧力信号等のエンジンの運転状態
を表す信号が入力される。これらセンサからの信号以外
にも、気筒判別をするための気筒判別センサや、吸気管
内圧力を検出するための吸気管内圧力センサからの検出
信号が入力される。

【０００５】コントローラ１０８は、これらのエンジン
の運転状態に基づいて、予めマップ等でメモリに記憶さ
れている関係や式から燃料サプライポンプ１０３や各イ
ンジェクタ１０７の作動条件を決定する。コントローラ
１０８は、制御信号ライン１０９を通じて出力した制御
信号により燃料サプライポンプ１０３（例えば、付属し
て配設される流量制御弁１１０）を制御してコモンレー
ル１０５の圧力を制御する。インジェクタ１０７からの
燃料噴射により燃料が消費されてレール圧力は低下しよ
うとするが、燃料サプライポンプ１０３の作動を制御す
ることにより、レール圧力は一定に維持される。また、
運転状態に適合するようにレール圧力が変更される。イ
ンジェクタ１０７から噴射される燃料噴射量は、レール
圧力にも依存している。燃料の噴射圧力はコモンレール
１０５におけるレール圧力に略等しいので、レール圧力
を制御することにより噴射圧力を制御し、燃料噴射量を
制御することができる。

【０００６】コントローラ１０８は、また、制御信号ラ
イン１０９を通じて出力した制御信号により各インジェ
クタ１０７を制御し、エンジン出力がエンジンの運転状
態に即した最適出力になるように、各インジェクタ１０
７からの燃料の噴射時期・期間及び噴射量等の燃料噴射
条件を制御する。燃料噴射条件の制御は、コモンレール
１０５におけるレール圧力と各インジェクタ１０７に設
けられた電磁弁の作動とを制御することにより行われ
る。電磁弁が作動されるときに、インジェクタ１０７に
供給されている作動流体（別のオイル系統から供給され
るエンジンオイル又はコモンレール１０５から供給され
ている燃料）の圧力作用によって、インジェクタ１０７
に設けられているニードル弁がリフトして、燃料がイン
ジェクタ１０７の先端に形成されている噴孔から噴射さ
れる。一般に、インジェクタ１０７からの燃料噴射量と
コントローラ１０８から電磁弁のソレノイドに供給され
る噴射パルス幅との関係が、レール圧力をパラメータと
して示されている。噴射パルス幅に応じて燃料噴射量が
定められ、噴射パルスがオン又はオフとなる時期を制御
することによって、噴射タイミングを制御することがで
きる。

【０００７】コモンレール燃料噴射システムでは、エン
ジンの運転状態に応じて予め決められた燃料噴射量及び
燃料噴射時期がマップ化してコントローラ１０８に記憶
され、このマップ化して記憶された燃料噴射量及び燃料
噴射時期から現在のエンジンの運転状態に対応した目標
燃料噴射量及び目標燃料噴射時期が求められ、求められ
た目標燃料噴射量及び目標燃料噴射時期と現在の燃料噴
射量及び燃料噴射時期との偏差に基づいてインジェクタ
１０７の燃料噴射弁が電子的に制御される。

【０００８】コモンレールを備えたエンジンの燃料噴射
装置において、ポンプ駆動カムがアームを介してポンプ
を駆動して燃料をコモンレールに圧送したり、プランジ
ャを垂直方向に向けて直動させているものがある（特開
平９−８８７６１号公報）。このエンジンの燃料噴射装
置は、シリンダヘッドに燃料サプライポンプを載置して
固定し、燃料サプライポンプから供給される燃料を高圧
燃料室に溜めるコモンレールをシリンダヘッドに載置し
て固定し、更に、コモンレールからの高圧燃料を燃焼室
に噴射供給するインジェクタをシリンダヘッドに配置
し、燃料サプライポンプの燃料吐出口をコモンレールの
燃料導入口に第１ジョイントで連通し、インジェクタの
燃料導入口をコモンレールの高圧燃料室に第２ジョイン
トで連通することにより、燃料サプライポンプとコモン
レールをシリンダヘッドに載置固定し、コモンレールに
対して燃料サプライポンプとインジェクタとをパイプを
使用することなくジョイントで直接固定し、接続部の信
頼を向上させている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コモンレー
ル式燃料噴射システムが適用されたエンジンにおいて
は、シリンダヘッドの上部構造は、可能な限り簡単な構
造とし、簡素なレイアウトにすることが求められてい
る。したがって、燃料サプライポンプ、コモンレール及
びインジェクタをシリンダヘッド上にコンパクトに配置
することを可能にする点で解決すべき課題がある。ま
た、プランジャ式の燃料サプライポンプは、ポンプ駆動
カムのカム作用によってプランジャをシリンダ内で駆動
されるが、ポンプ駆動カムの位置とプランジャの位置と
が離れており、複雑な駆動力伝達手段を介して燃料サプ
ライポンプのプランジャを押圧する構造にすると、駆動
力伝達手段において駆動力のロスを生じることがあるの
で、ポンプ駆動カムから効率良く駆動力をプランジャに
与える点で解決すべき課題がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
問題を解決することであって、シリンダヘッド上の燃料
供給系統のレイアウトを簡単にすると共に嵩を低くして
コンパクトに構成し、車両に搭載する場合に要するスペ
ースを削減すると共に、部品点数を削減し且つシリンダ
ヘッド上での燃料供給系統の組立てを簡単化することに
よりエンジンの製造上のコストを低減し，更に、シリン
ダヘッド上における燃料供給系統の剛性を高め、ポンプ
駆動カムから伝達ロスを生じることなく効率良く燃料サ
プライポンプのプランジャを駆動することを可能にする
コモンレール式燃料噴射システム及びそのシステムが適
用されたエンジンを提供することである。

【００１１】この発明は、シリンダヘッド上に配置され
且つシリンダ内を往復動するプランジャのポンプ作用に
より燃料を圧送する燃料サプライポンプ、前記シリンダ
ヘッド上に配置され且つ前記燃料サプライポンプから圧
送された燃料をエンジンの長手方向に延びた容積部内に
畜圧状態に貯留するコモンレール、及び前記シリンダヘ
ッドに取り付けられ且つ前記コモンレールから供給され
た燃料を噴射するインジェクタを具備し、前記燃料サプ
ライポンプと前記コモンレールとは、前記プランジャの
往復動方向に延びる前記シリンダの軸線と前記容積部の
前記エンジンの長手方向に延びる軸線とが前記シリンダ
ヘッドの上面と実質的に平行な方向に延びる一つの平面
内に実質的に含まれる状態で互いに一体的に連結されて
いることから成るコモンレール式燃料噴射システムに関
する。

【００１２】このコモンレール式燃料噴射システムによ
れば、シリンダヘッド上に燃料サプライポンプ、コモン
レール及びインジェクタが統合された状態で組み込ま
れ、しかも、燃料サプライポンプとコモンレールとは、
シリンダヘッド上において、プランジャの往復動方向に
延びるシリンダの軸線とコモンレールの容積部のエンジ
ンの長手方向に延びる軸線とがシリンダヘッドの上面と
実質的に平行な方向に延びる一つの平面内に実質的に含
まれる状態で燃料サプライポンプと一体的に連結されて
いるので、燃料サプライポンプとコモンレールとはシリ
ンダヘッド上に低嵩高構造に配置される。また、燃料サ
プライポンプとコモンレールとは一体となって高剛性を
示し、振動・騒音を抑制するとともに、燃料サプライポ
ンプから圧送された燃料は配管を通じることなく直接に
コモンレールに供給される。

【００１３】このコモンレール式燃料噴射システムにお
いて、前記燃料サプライポンプの前記シリンダの軸線と
前記コモンレールの前記容積部の軸線とは、実質的に直
交しており、燃料サプライポンプとコモンレールとのシ
リンダヘッド上におけるレイアウトが簡素になると共に
製造・組立性の観点からも簡単化される。更に、前記燃
料サプライポンプは、シリンダヘッド上に配置されてい
るコモンレールとインジェクタとのレイアウト上の干渉
を回避するため、前記エンジンの長手方向の一端側に配
置されている。

【００１４】前記インジェクタは燃料通路と当該燃料通
路を通じて供給された燃料を噴射する噴孔とを備えてお
り、前記インジェクタと前記コモンレールとは、前記コ
モンレールの前記容積部が前記インジェクタの前記燃料
通路に直接に又は前記コモンレール内に形成されている
燃料通路を通じて接続した状態で、一体的に連結されて
いる。したがって、コモンレールの容積部に貯留されて
いる燃料は、配管を通じて供給されることがなく、直接
にインジェクタの燃料通路に速やかに供給される。前記
燃料サプライポンプ、前記コモンレール及び前記インジ
ェクタは、前記シリンダヘッドに取りつけられたヘッド
カバー内に内蔵されている。

【００１５】また、この発明は、シリンダヘッド上に並
列に配設されると共に吸気弁と排気弁とを開閉駆動する
ための弁駆動カムが形成された一対のカム軸、前記シリ
ンダヘッド上に配置され且つシリンダと前記シリンダ内
を往復動するプランジャとを有し前記プランジャに対応
して少なくとも一方の前記カム軸に形成されたポンプ駆
動カムによって駆動される前記プランジャのポンプ作用
により燃料を圧送する燃料サプライポンプ、前記シリン
ダヘッド上に配置され且つ前記燃料サプライポンプから
圧送された燃料を容積部内に畜圧状態に貯留するコモン
レール、及び前記シリンダヘッドに取り付けられ且つ前
記コモンレールから供給された燃料を燃焼室内に噴射す
るインジェクタを具備し、前記燃料サプライポンプと前
記コモンレールとは、前記一対のカム軸間において配置
されると共に、前記プランジャの往復動方向に延びる前
記シリンダの軸線と前記容積部の前記エンジンの長手方
向に延びる軸線とが前記シリンダヘッドの上面と実質的
に平行な方向に延びる一つの平面内に実質的に含まれる
状態で互いに一体的に連結されていることから成るコモ
ンレール式燃料噴射システムが適用されたエンジンに関
する。

【００１６】このコモンレール式燃料噴射システムが適
用されたエンジンによれば、エンジンの吸気ポートと排
気ポートに配設された吸気弁と排気弁とは、シリンダヘ
ッド上に並列に配設された一対のカム軸に形成された弁
駆動カムによってそれぞれ開閉駆動される。燃料サプラ
イポンプのプランジャは、少なくとも一方のカム軸に形
成されたポンプ駆動カムのカム作用によって一対のカム
軸を結ぶ方向にシリンダ内を往復動され、プランジャの
ポンプ作用により燃料がコモンレールに圧送される。シ
リンダヘッド上に一対のカム軸、燃料サプライポンプ、
コモンレール及びインジェクタが統合された状態で組み
込まれ、しかも、燃料サプライポンプとコモンレールと
は、一対のカム軸間において配置されると共に、プラン
ジャの往復動方向に延びるシリンダの軸線と容積部のエ
ンジンの長手方向に延びる軸線とがシリンダヘッドの上
面と実質的に平行な方向に延びる一つの平面内に実質的
に含まれる状態で互いに一体的に連結されているので、
燃料サプライポンプとコモンレールとは低嵩高構造とし
てシリンダヘッド上に配置される。また、燃料サプライ
ポンプとコモンレールとは一体構造となって高剛性を示
し振動・騒音を抑制するとともに、燃料サプライポンプ
から圧送された燃料は配管を通じることなく直接にコモ
ンレールに供給される。

【００１７】このコモンレール式燃料噴射システムが適
用されたエンジンにおいて、前記燃料サプライポンプの
前記プランジャは前記一対のカム軸と直交する方向に往
復動し、前記コモンレールは前記一対のカム軸間の中央
領域において、前記容積部の軸線が一対の前記カム軸と
平行に延びる状態で配置されている。コモンレールは、
シリンダヘッド上において一対のカム軸間の中央領域、
即ち、一対のカム軸間のスペースを利用して、一対のカ
ム軸とのレイアウト上の干渉を回避して配置される。前
記燃料サプライポンプは、前記エンジンの長手方向の一
端側に配置する場合には、シリンダヘッド上において一
対のカム軸とコモンレールとのレイアウト上の干渉が回
避される。

【００１８】前記ポンプ駆動カムは前記一対のカム軸の
一方にのみ形成されており、前記燃料サプライポンプは
前記ポンプ駆動カムによって駆動される単一の前記プラ
ンジャを備えたシングルプランジャポンプである。燃料
サプライポンプの圧送量や圧送圧力が充分に確保されな
い場合等には、前記ポンプ駆動カムを前記一対のカム軸
のそれぞれに形成し、前記燃料サプライポンプを、互い
に対向配置され且つ前記各駆動カムによって互いに向か
って同期して駆動される一対の前記プランジャを備えた
ツインプランジャポンプとされる。

【００１９】前記一対のカム軸は、前記燃料サプライポ
ンプの近傍において、共通のブラケットによって前記シ
リンダヘッドに回転自在に保持されている。このような
ブラケットを用いた保持構造によれば、保持構造の簡素
化、シリンダヘッド上のレイアウトの簡素化、保持強度
の向上等の改善が図られる。

【００２０】前記インジェクタは燃料通路と当該燃料通
路を通じて供給された燃料を前記燃焼室内に噴射する噴
孔とを備えており、前記インジェクタと前記コモンレー
ルとは、前記コモンレールの前記容積部が前記インジェ
クタの前記燃料通路に直接に又は前記コモンレール内に
形成されている燃料通路を通じて接続した状態で、一体
的に連結されている。コモンレールの容積部に貯留され
ている燃料は、配管を通じて供給されずに、直接にイン
ジェクタの燃料通路に供給される。前記一対のカム軸、
前記燃料サプライポンプ、前記コモンレール及び前記イ
ンジェクタは、前記シリンダヘッドに取りつけられたヘ
ッドカバー内に内蔵されている。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明によるコモンレー
ル式燃料噴射システムが適用されたエンジンの一実施例
を示す正面断面図、図２は図１に示すコモンレール式燃
料噴射システムが適用されたエンジンの一部を示す平面
図である。

【００２２】図１に示すエンジンにおいて、シリンダブ
ロック２に固定されたシリンダヘッド１には、吸気ポー
ト３と排気ポート４とが形成されており、吸気ポート３
には吸気バルブ５が配置され、排気ポート４には排気バ
ルブ６が配置されている。シリンダブロック２に形成さ
れているシリンダボア孔７には、シリンダライナ８が固
定されており、シリンダライナ８で構成されるシリンダ
９内をピストン１０が往復動する。シリンダ９内におい
ては、ピストン１０とシリンダヘッド１との間に燃焼室
１１が形成されている。燃焼室１１内に燃料を噴射する
ため、インジェクタ１２がシリンダヘッド１に形成され
ている取付け穴１３に装着されており、この装着状態で
は、インジェクタ１２の先端部に備わる噴射ノズル１４
が燃焼室１１内に僅かに突出している。後述するコモン
レールからインジェクタ１２に供給された高圧燃料は、
インジェクタ１２の内部において燃料通路１５を経て噴
射ノズル１４の先端部に形成されている噴孔１６からエ
ンジンの燃焼室内に噴射される。この実施例では、エン
ジンは複数の気筒が直列に並んだ直列気筒エンジンであ
り、各気筒に対応して、それぞれインジェクタ１２がシ
リンダヘッド１に一列に隔置した状態で立設されてい
る。

【００２３】インジェクタ１２については詳細な説明を
省略するが、例えば、燃料圧力が導入される圧力制御室
の圧力がコントロールピストンに作用しておりコントロ
ールピストンはインジェクタ１２の先端に設けられてい
るニードル弁１７と連結しており、電磁アクチュエータ
を作用させて圧力制御室内の燃料圧力を解放することに
よってコントロールピストンとニードル弁とをリフト
し、リフトしたニードル弁で開いた噴孔から燃料を噴射
する型式のものである。

【００２４】吸気バルブ５及び排気バルブ６は、それぞ
れ吸気ポート３又は排気ポート４を開閉する弁ヘッド２
０と弁ヘッド２０から一体的にシリンダヘッド１を貫通
して略上方へ延びる弁ステム２１とから成る。弁ステム
２１の上端部２２はシリンダヘッド１の外部に突出して
おり、上端部２１にそれぞれ取り付けられたスプリング
リテーナ２３とシリンダヘッド１の上面との間には吸気
バルブ５と排気バルブ６とそれぞれ開弁させる方向に付
勢するバルブスプリング２４が介装されている。弁ステ
ム２１は、シリンダヘッド１に打ち込まれたバルブガイ
ド２５によって摺動案内されている。

【００２５】シリンダヘッド１の上部には、一対のカム
軸３０，３１がシリンダヘッド１の基準面、例えばシリ
ンダヘッド１の下面２６と平行な上面２７から実質的に
等距離隔置した上方位置に互いに並列状態に配置されて
おり、カム軸３０，３１は取付けブラケット３２及び取
付けボルト３３によってシリンダヘッド１に対して回転
自在に支持されている。カム軸３０，３１は、図示しな
い歯車等の伝動機構等によって同期して回転される。カ
ム軸３０、３１の端部においては、カム軸３０をシリン
ダヘッド１に取り付けるための取付けブラケットと、カ
ム軸３１をシリンダヘッド１に取り付けるための取付け
ブラケットとは、共通化された取付けブラケット３４と
なっており、カム軸３０、３１の並列性を一層確実にし
ている。

【００２６】カム軸３０には、各インジェクタ１２に対
応して、吸気バルブ５を駆動するための弁駆動用カム３
５が取り付けられており、カム軸３１には、各インジェ
クタ１２に対応して、排気バルブ６を駆動するための弁
駆動用カム３６が一体的に形成されている。吸気バルブ
５と排気バルブ６を開閉作動させるために、各弁駆動用
カム３５，３６に対応して、それぞれロッカ・アーム３
７が配設されている。ロッカ・アーム３７は、それぞ
れ、一端部３８においてシリンダヘッド１に枢着され、
他端部３９において吸気バルブ５又は排気バルブ６の弁
ステム２１に対して上端部２２に係合されており、中間
部４０において弁駆動用カム３５，３６に当接してい
る。したがって、カム軸３０，３１が回転するときに、
弁駆動用カム３５，３６は、ロッカ・アーム３７を揺動
させ、吸気バルブ５及び排気バルブ６をバルブスプリン
グ２４の戻し力に抗して押し込むときに吸気バルブ５及
び排気バルブ６を開弁し、バルブスプリング２４は、そ
の戻し力で吸気バルブ５及び排気バルブ６を上昇復帰さ
せるときに吸気バルブ５及び排気バルブ６を閉じる。弁
駆動用カム３５，３６は、４サイクルエンジンの各行程
に応じて吸気バルブ５と排気バルブ６をそれぞれ所定の
タイミングで開閉する形状と位相とを有している。シリ
ンダヘッド１の上部はヘッドカバー４２で覆われてお
り、ヘッドカバー４２は外部からの塵埃がコモンレール
式の燃料噴射システムに入り込むのを防止し、内部のオ
イル等の流体が外部へ飛散するのを防止している。

【００２７】図１及び図２に示す実施例では、カム軸３
０の一方の軸端近傍にのみサプライポンプ５０を駆動す
るポンプ駆動カム４５が一体的に形成されている。した
がって、燃料サプライポンプ５０は、一側からのみポン
プ駆動カム４５による駆動力を受けるシングルプランジ
ャ型のポンプであり、エンジンの長手方向の一端側にお
いてシリンダヘッド１の上面２７に配設されている。

【００２８】燃料サプライポンプ５０は、低圧のフィー
ドポンプ（図示せず）から供給された低圧燃料を高圧に
昇圧してコモンレール７０（詳細については後述する）
に供給するプランジャ型の高圧燃料サプライポンプであ
る。燃料サプライポンプ５０のポンプ本体５１には、内
部に水平に即ち、シリンダヘッド１の上面２７に実質的
に平行に延びるシリンダ５２が形成されており、シリン
ダ５２内にはプランジャ５３が往復動可能に収容されて
いる。シリンダ５２の軸線Ａ−Ａは、カム軸３０の軸線
Ｂ−Ｂと直交し且つシリンダヘッド１の上面２７から軸
線Ｂ−Ｂと実質的に同じ距離だけ隔置した高さ位置に配
置されている。シリンダ５２の奥部には、プランジャ５
３の先端面を壁面の一部とするポンプ室５４が形成され
ている。プランジャ５３は、水平方向、即ち、軸線Ａ−
Ａの方向にシリンダ５２の外部に突き出てポンプ駆動カ
ム４５のカム面４６に当接するプランジャヘッド５５を
有しており、ポンプ本体５１とプランジャヘッド５５と
の間には、常にプランジャヘッド５５をポンプ駆動カム
４５のカム面４６に当接させるプランジャスプリング５
６が介在されている。

【００２９】フィードポンプから送られた低圧の燃料を
導入するため、ポンプ本体５１には、燃料導入路５８が
形成された導入管５７と、燃料導入路５８と連通する燃
料導入室６０が形成された接続部５９が配設されてい
る。燃料導入室６０とポンプ室５４との間には、燃料導
入室６０からの燃料の供給については許容するが、ポン
プ吐出行程時にポンプ室５４内の高圧燃料が燃料導入室
６０側に戻るのを防止するため、逆止弁６１が設けられ
ている。ポンプ室５４から吐出される高圧燃料は、吐出
路６２に配設されている逆止弁６３に予め設定されてい
る圧力を超えると吐出路６２からコモンレール７０に供
給される。

【００３０】燃料サプライポンプ５０によって昇圧され
た高圧燃料を各インジェクタ１２に供給するためのコモ
ンレール７０は、配管を介することなくポンプ本体５１
に直結されている。コモンレール７０は、並列するカム
軸３０，３１の間の中央スペースの領域において、シリ
ンダヘッド１の上面２７からカム軸３０，３１と実質的
に同じ高さで且つカム軸３０，３１と平行に延びてい
る。コモンレール７０は、カム軸３０，３１をシリンダ
ヘッド１に回転自在に支持する取付けブラケット３４を
用いてシリンダヘッド１に取り付けられている。コモン
レール７０のコモンレール本体７１の内部には共通の通
路としての容積部７２が延びており、直列気筒のエンジ
ンに用いられている各インジェクタ１２は、コモンレー
ル本体７１が膨らんだ膨出部７３に嵌入されている。コ
モンレール７０をカム軸３０，３１の中央位置に沿って
配置するレイアウトでは、インジェクタ１２はコモンレ
ール７０と交差した省スペースに配置される。容積部７
２は、図示ではインジェクタ１２の部分で途切れている
ように示されているが、各インジェクタ１２の周囲を回
り込む通路によって又は各インジェクタ１２の内部を貫
通する通路によって互いに接続されており、また各イン
ジェクタ１２において燃料通路１５に直接に接続されて
いる。また、コモンレール７０をカム軸３０，３１の中
央位置からオフセットして配置する場合にも、コモンレ
ール７０と各インジェクタ１２とは直結され、コモンレ
ール７０に容積部７２から延びて形成された燃料通路は
インジェクタ２１の燃料通路１５に直接に接続される。

【００３１】この実施例によれば、カム軸３０，３１が
同期回転すると、カム軸３０に設けられているポンプ駆
動カム４５がプランジャ５３を駆動し、ポンプ室５４内
の燃料をポンプ駆動する。ポンプ室５４内の燃料圧力が
上昇して逆止弁６１が閉じるため燃料は導入側に逆流す
ることなく、吐出路６２及び開弁した逆止弁６３を通じ
てコモンレール７０の容積部７２に吐出される。容積部
７２から各インジェクタ１２に燃料が供給され、各イン
ジェクタ１２からは所定のタイミングで燃焼室１１内に
燃料が噴射される。また、各気筒における燃焼サイクル
の行程に応じて、カム軸３０，３１に形成された弁駆動
カム３５，３６が吸気バルブ５及び排気バルブ６を開閉
駆動する。

【００３２】燃料サプライポンプ５０は、プランジャ５
３の往復動方向に延びるシリンダ５２の軸線Ａ−Ａがシ
リンダヘッド１の上面２７に実質的に平行な面内に含ま
れるように横置き状態に配置され、コモンレール７０に
ついても容積部７２のエンジンの長手方向に延びる軸線
Ｅ−Ｅとがシリンダヘッド１の上面２７に実質的に平行
な上記平面と共通の平面内に含まれるように横置き状態
に配置されているので、ポンプ駆動カム４５、燃料サプ
ライポンプ５０及びコモンレール７０は、シリンダヘッ
ド１の上面２７に実質的に平行な略同一平面内にレイア
ウトされる。また、燃料サプライポンプ５０のシリンダ
５２の軸線Ａ−Ａの方向は、コモンレール７０の容積部
７２の軸線Ｅ−Ｅの方向と直交している。燃料サプライ
ポンプ５０からコモンレール７０を経てインジェクタ１
２に至るまでのコモンレール式燃料噴射システム及び吸
排気弁駆動用の動弁機構は、シリンダヘッド１に取り付
けられているヘッドカバー４２内にコンパクトに内蔵さ
れるので、エンジンのシリンダヘッド１の上部構造が嵩
張るのを抑えることができる。また、燃料サプライポン
プ５０はコモンレール７０に対して配管を介することな
く直接に互いに一体的に連結されているので、燃料サプ
ライポンプ５０が圧送した燃料がそのまま直ちにコモン
レール７０に供給することができる。更に、コモンレー
ル７０とインジェクタ１２とを直結すると、燃料サプラ
イポンプ５０からインジェクタ１２までの配管をなくす
ことができると共に、コモンレール７０からインジェク
タ１２への燃料の供給遅れを可及的に少なくすることが
できる。更に、燃料サプライポンプ５０とコモンレール
７０の一体性が得られるので、剛性が向上し、振動や騒
音の発生を抑制することができる。

【００３３】図３はこの発明によるコモンレール式燃料
噴射システムが適用されたエンジンの別の実施例を示す
正面図、図４は図３に示すコモンレール式燃料噴射シス
テムが適用されたエンジンを矢視Ｆ−Ｆで見た部分断面
図である。図３及び図４に示す実施例では、燃料サプラ
イポンプは一対のプランジャを対向配置したツインプラ
ンジャ型のポンプとして構成されている。図１及び図２
に示した実施例の構成要素と同等の機能を奏する構成要
素に同じ符号を付すことにより、それらの要素について
の再度の説明を省略する。カム軸３０，３１の一方の端
部には、それぞれポンプ駆動カム４５，４７が形成され
ており、ポンプ駆動カム４５，４７間においてツインプ
ランジャ型の燃料サプライポンプ８０が配設されてい
る。したがって、燃料サプライポンプ８０は、エンジン
の長手方向の一端部においてシリンダヘッド１上に位置
する。燃料サプライポンプ８０は、シングルプランジャ
型のポンプでは充分な燃料圧送量や燃料圧送圧力が得ら
れない場合に用いられる。

【００３４】燃料サプライポンプ８０のポンプ本体８１
の内部には、シリンダヘッド１の上面２７（図１及び図
２参照）に実質的に平行にポンプ駆動カム４５，４７間
に延びる一対のシリンダ８２，８２が形成されており、
シリンダ８２，８２内にはそれぞれプランジャ８３，８
３が往復動可能に収容されている。シリンダ８２，８２
の軸線Ｄ−Ｄは、カム軸３０，３１の軸線Ｂ−Ｂ及びＣ
−Ｃと直交し且つ軸線Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃを含む平面内に
実質的に含まれている。即ち、シリンダ８２，８２の軸
線Ｄ−Ｄは、シリンダヘッド１の上面２７から軸線Ｂ−
Ｂ及びＣ−Ｃと実質的に同じ距離だけ隔置した高さ位置
に配置されている。一対のシリンダ８２，８２間には、
プランジャ８３，８３の先端面を壁面の一部とするポン
プ室８４が形成されている。各プランジャ８３は、軸線
Ｄ−Ｄの方向に各シリンダ８２の外部に突き出てポンプ
駆動カム４５，４７のカム面４６，４８にそれぞれ当接
するプランジャヘッド８５を有しており、ポンプ本体８
１とプランジャヘッド８５との間には、常にプランジャ
ヘッド８５をポンプ駆動カム４５，４７のカム面４６，
４８に当接させるプランジャスプリング８６が介在され
ている。

【００３５】ポンプ本体８１には、フィードポンプから
送られた低圧の燃料が燃料導入管８７を通じてポンプ室
８４に導入される。燃料導入管８７がポンプ室８４に接
続する部分には、燃料導入管８７からの燃料の供給につ
いては許容するが、ポンプ吐出行程時にポンプ室８４内
の高圧燃料が燃料導入管８７側に逆流するのを防止する
ため、逆止弁８８が設けられている。ポンプ室８４から
吐出される高圧燃料は、吐出路８９に配設されている逆
止弁９０に予め設定されている圧力を超えると吐出路８
９からコモンレール７０に供給される。コモンレール７
０は、燃料供給管を介することなくポンプ本体８１に一
体的に直結されている。コモンレール７０は、カム軸３
０，３１の中央領域においてカム軸３０，３１と平行、
即ち、プランジャ８３，８３の軸線Ｄ−Ｄと直交するよ
うに、シリンダヘッド１上において上面２７と実質的に
平行に配置されている。

【００３６】ポンプ駆動カム４５，４７のカム面４６，
４８は、対称形状となっており、カム軸３０，３１が同
期回転すると、カム軸３０，３１に設けられているポン
プ駆動カム４５，４７は、プランジャ８３，８３を同期
して駆動し、ポンプ室８４内の燃料をポンプ駆動する。
カム軸３０，３1 及び燃料サプライポンプ８０その他の
構成要素の作動は、図１及び図２に示す実施例の場合と
同様である。

【００３７】図３及び図４に示すように、シリンダヘッ
ド１と一体に形成される取付け台９１は、燃料サプライ
ポンプ８０を載置している。ブラケット９２は、コモン
レール７０及び燃料サプライポンプ８０を取付け台９１
との間に挟持し且つカム軸３０，３１を軸受９４を介し
て回転自在に支持した状態で、取付け台９１に取付けボ
ルト９３によって取り付けられる。ブラケット９２は、
コモンレール７０及び燃料サプライポンプ８０の取付け
とカム軸３０，３１の保持とに共通化されている。取付
け台９１とブラケット９２との間には、ポンプ駆動カム
４５，４７が回転でき且つシリンダ８２から突き出たプ
ランジャ８３が往復動可能な空間９５が形成されてい
る。また、取付けブラケット３４は、コモンレール７０
とカム軸３０，３１とを同時にシリンダヘッド１上に保
持している。

【００３８】

【発明の効果】この発明によるコモンレール燃料噴射シ
ステム及びそのシステムが適用されたエンジンは、上記
のように構成されているので、次のような効果を奏す
る。即ち、シリンダヘッド上においてシリンダヘッドの
上面と実質的に平行な一つの平面内に燃料サプライポン
プ及びコモンレールが配設されているので、シリンダヘ
ッド上における燃料噴射システムの構成が簡素になると
共に、シリンダヘッド上のレイアウトが簡単になる。そ
の結果、シリンダヘッド周りに要するスペースを削減し
てエンジンの嵩を低くすることができ、且つ燃料噴射系
の構成部品点数を削減すると共に部品の組立性を改善し
て、エンジン製造コストを一層、低減させることができ
る。更に、吸排気弁駆動用のカム軸間に燃料サプライポ
ンプとコモンレールとをシリンダヘッドの上面からポン
プ駆動カムと略同じ高さにおいて配置させるので、エン
ジンの動弁機構を含めてのシリンダヘッド上のレイアウ
トが極めて簡素化され、且つポンプ駆動カムから燃料サ
プライポンプのプランジャに動力を効率良く伝達するこ
とができる。また、燃料サプライポンプとコモンレール
とを直結しているので、燃料サプライポンプとコモンレ
ールとの間において配管が不要になり、燃料噴射システ
ムにおける燃料供給用の配管を最小限の長さ・規模に抑
えることができると共に、両者の連結により剛性を向上
してエンジン稼働時における振動・騒音の発生を抑制
し、燃料サプライポンプからコモンレールへ、更にはイ
ンジェクタへ燃料を速やかに供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるコモンレール式燃料噴射システ
ムが適用されたエンジンの一実施例を示す正面断面図で
ある。

【図２】図１に示すコモンレール式燃料噴射システムが
適用されたエンジンの一部を示す平面図である。

【図３】この発明によるコモンレール式燃料噴射システ
ムが適用されたエンジンの別の実施例を一部を断面で示
す正面図である。

【図４】図３に示すコモンレール式燃料噴射システムが
適用されたエンジンの矢視Ｆ−Ｆで見た部分平面図であ
る。

【図５】従来のコモンレール式燃料噴射システムを示す
概略図である。

【符号の説明】

１シリンダヘッド５吸気バルブ６排気バルブ９シリンダ１１燃焼室１２インジェクタ１５燃料通路１６噴孔１７ニードル弁２７シリンダヘッドの上面３０，３１カム軸３２，９２ブラケット３５，３６弁駆動用カム４２ヘッドカバー４５，４７ポンプ駆動用カム４６，４８カム面５０，８０燃料サプライポンプ５１，８１ポンプ本体５２，８２シリンダ５３，８３プランジャ５４，８４ポンプ室７０コモンレール７１コモンレール本体７２容積部

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ 55/02 ３３０ 55/02 ３３０Ａ３３０Ｂ３５０３５０Ｄ３５０Ｅ３５０Ｈ 59/06 59/06 59/08 59/08 61/14 ３２０ 61/14 ３２０Ｇ 63/02 63/02 ＡＦターム(参考） 3G024 AA04 BA29 DA04 DA10 DA18 FA00 FA02 FA14 3G066 AA07 AB02 AC01 AC09 AD02 AD05 AD12 BA12 BA22 BA46 BA56 BA61 BA65 BA67 CA04T CA08 CA09 CB01 CB04 CB05 CB12 CC01 CD04 CE13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッド上に配置され且つシリン
ダ内を往復動するプランジャのポンプ作用により燃料を
圧送する燃料サプライポンプ、前記シリンダヘッド上に
配置され且つ前記燃料サプライポンプから圧送された燃
料をエンジンの長手方向に延びた容積部内に畜圧状態に
貯留するコモンレール、及び前記シリンダヘッドに取り
付けられ且つ前記コモンレールから供給された燃料を噴
射するインジェクタを具備し、前記燃料サプライポンプ
と前記コモンレールとは、前記プランジャの往復動方向
に延びる前記シリンダの軸線と前記容積部の前記エンジ
ンの長手方向に延びる軸線とが前記シリンダヘッドの上
面と実質的に平行な方向に延びる一つの平面内に実質的
に含まれる状態で互いに一体的に連結されていることか
ら成るコモンレール式燃料噴射システム。
【請求項２】前記燃料サプライポンプの前記シリンダ
の軸線と前記コモンレールの前記容積部の軸線とは、実
質的に直交していることから成る請求項１に記載のコモ
ンレール式燃料噴射システム。
【請求項３】前記燃料サプライポンプは、前記エンジ
ンの長手方向の一端側に配置されていることから成る請
求項１又は２に記載のコモンレール式燃料噴射システ
ム。
【請求項４】前記インジェクタは燃料通路と当該燃料
通路を通じて供給された燃料を噴射する噴孔とを備えて
おり、前記インジェクタと前記コモンレールとは、前記
コモンレールの前記容積部が前記インジェクタの前記燃
料通路に直接に又は前記コモンレール内に形成されてい
る燃料通路を通じて接続した状態で、一体的に連結され
ていることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載
のコモンレール式燃料噴射システム。
【請求項５】前記燃料サプライポンプ、前記コモンレ
ール及び前記インジェクタは、前記シリンダヘッドに取
りつけられたヘッドカバー内に内蔵されていることから
成る請求項１〜４のいずれか１項に記載のコモンレール
式燃料噴射システム。
【請求項６】シリンダヘッド上に並列に配設されると
共に吸気弁と排気弁とを開閉駆動するための弁駆動カム
が形成された一対のカム軸、前記シリンダヘッド上に配
置され且つシリンダと前記シリンダ内を往復動するプラ
ンジャとを有し前記プランジャに対応して少なくとも一
方の前記カム軸に形成されたポンプ駆動カムによって駆
動される前記プランジャのポンプ作用により燃料を圧送
する燃料サプライポンプ、前記シリンダヘッド上に配置
され且つ前記燃料サプライポンプから圧送された燃料を
容積部内に畜圧状態に貯留するコモンレール、及び前記
シリンダヘッドに取り付けられ且つ前記コモンレールか
ら供給された燃料を燃焼室内に噴射するインジェクタを
具備し、前記燃料サプライポンプと前記コモンレールと
は、前記一対のカム軸間において配置されると共に、前
記プランジャの往復動方向に延びる前記シリンダの軸線
と前記容積部の前記エンジンの長手方向に延びる軸線と
が前記シリンダヘッドの上面と実質的に平行な方向に延
びる一つの平面内に実質的に含まれる状態で互いに一体
的に連結されていることから成るコモンレール式燃料噴
射システムが適用されたエンジン。
【請求項７】前記燃料サプライポンプの前記プランジ
ャは前記一対のカム軸と直交する方向に往復動し、前記
コモンレールは前記一対のカム軸間の中央領域におい
て、前記容積部の軸線が一対の前記カム軸と平行に延び
る状態で配置されていることから成る請求項６に記載の
コモンレール式燃料噴射システムが適用されたエンジ
ン。
【請求項８】前記燃料サプライポンプは、前記エンジ
ンの長手方向の一端側に配置されていることから成る請
求項６又は７に記載のコモンレール式燃料噴射システム
が適用されたエンジン。
【請求項９】前記ポンプ駆動カムは前記一対のカム軸
の一方にのみ形成されており、前記燃料サプライポンプ
は前記ポンプ駆動カムによって駆動される単一の前記プ
ランジャを備えたシングルプランジャポンプであること
から成る請求項６〜８のいずれか１項に記載のコモンレ
ール式燃料噴射システムが適用されたエンジン。
【請求項１０】前記ポンプ駆動カムは前記一対のカム
軸のそれぞれに形成されており、前記燃料サプライポン
プは、互いに対向配置され且つ前記各駆動カムによって
互いに向かって同期して駆動される一対の前記プランジ
ャを備えたツインプランジャポンプであることから成る
請求項６〜８のいずれか１項に記載のコモンレール式燃
料噴射システムが適用されたエンジン。
【請求項１１】前記一対のカム軸は、前記燃料サプラ
イポンプの近傍において、共通のブラケットによって前
記シリンダヘッドに回転自在に保持されていることから
成る請求項６〜１０のいずれか１項に記載のコモンレー
ル式燃料噴射システムが適用されたエンジン。
【請求項１２】前記インジェクタは燃料通路と当該燃
料通路を通じて供給された燃料を前記燃焼室内に噴射す
る噴孔とを備えており、前記インジェクタと前記コモン
レールとは、前記コモンレールの前記容積部が前記イン
ジェクタの前記燃料通路に直接に又は前記コモンレール
内に形成されている燃料通路を通じて接続した状態で、
一体的に連結されていることから成る請求項６〜１１の
いずれか１項に記載のコモンレール式燃料噴射システム
が適用されたエンジン。
【請求項１３】前記一対のカム軸、前記燃料サプライ
ポンプ、前記コモンレール及び前記インジェクタは、前
記シリンダヘッドに取りつけられたヘッドカバー内に内
蔵されていることから成る請求項６〜１２のいずれか１
項に記載のコモンレール式燃料噴射システムが適用され
たエンジン。