JP2002089401A - 燃料供給装置 - Google Patents

燃料供給装置

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JP2002089401A
JP2002089401A JP2000286852A JP2000286852A JP2002089401A JP 2002089401 A JP2002089401 A JP 2002089401A JP 2000286852 A JP2000286852 A JP 2000286852A JP 2000286852 A JP2000286852 A JP 2000286852A JP 2002089401 A JP2002089401 A JP 2002089401A
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賢二 平工
Kenichiro Tokuo
健一郎 徳尾
Tadahiko Nogami
忠彦 野上
Kunihiko Takao
邦彦 高尾
Hiroyuki Yamada
裕之 山田
Yukio Takahashi
由起夫 高橋
Junji Saito
淳治 斉藤
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】Ｖ型または水平対向型の筒内噴射エンジンの燃
料供給装置において、高圧燃料ポンプに可変容量式の単
筒プランジャポンプを適用可能にするとともに、コモン
レール内の燃料の脈圧を低減して、各気筒間での燃料噴
射量のバラツキを低減する。 【解決手段】高圧燃料ポンプ１０１を駆動するカム１０
０を、エンジンが２気筒爆発する間に１回往復動するよ
う構成し、かつ、２本のコモンレール５３、５３’の上
流側の入口に各々オリフィス５８、５８’を設け、さら
に下流側同士を連通間５７で接続する。これにより、液
柱の固有周波数を上げてコモンレール内の脈圧を安定か
つ低い振幅に抑えつつ、レール間での脈圧を平滑化さ
せ、各気筒間での燃料噴射量バラツキを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｖ型または水平対
向型の筒内噴射エンジンの燃料供給装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来のＶ型または水平対向型エンジン等
の２本の気筒列を持つエンジンの燃料供給装置は、例え
ば、特開平１１−６２７７５号公報に記載されているよ
うに、各気筒列ごとに各気筒の燃料噴射弁（以下、イン
ジェクタという）が接続された第１及び第２のデリバリ
パイプ（燃料分配管・コモンレール）を設け、第１デリ
バリパイプの上流に燃料ポンプを接続し、第１デリバリ
パイプの下流と第２デリバリパイプの上流を連通管で接
続し、第２デリバリパイプの下流側にレギュレータ（燃
圧調整手段）を接続し、さらに第１デリバリパイプの上
流と第２デリバリパイプの下流との間で圧力波を伝達す
べく介装された圧力波伝達手段を備えた構成が知られて
いる。
【０００３】この圧力波伝達手段により、燃料供給ルー
トを通じて伝播する圧力波や反射波の振幅を低減し、か
つ、互いに最も隔離した第１デリバリパイプの上流と第
２デリバリパイプの下流との間の圧力差を緩和して、各
気筒列間での燃料噴射量のバラツキを低減する手法を用
いていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、燃費向上の目的
から、自動車用エンジンのシリンダ内に燃料を直接噴射
させる燃料噴射装置が注目されている。この燃料噴射装
置は、高圧力となったシリンダ内に燃料を噴射させるた
めに、燃料タンクからの燃料を更に高圧にするための燃
料ポンプが取付けられている。
【０００５】上記従来技術の燃料ポンプは、固定容量式
のものを用い、インジェクタが噴射する量より予め多く
吐出して、余った燃料をレギュレータにより低圧側に戻
すことにより、コモンレール内の圧力を略一定値に保持
する構成である。
【０００６】この固定容量式の燃料ポンプを用いた燃料
供給装置では、余分な仕事をポンプに負わせる分、エン
ジン燃費が悪化する問題がある。このため、燃費向上の
点で燃料ポンプは可変容量機構を備えたものが好まし。
この可変容量式燃料ポンプを用いた燃料供給装置では、
インジェクタが必要とする分の燃料のみを吐出できるた
め、無駄なエネルギ消費が抑えられ、しかもレギュレー
タを設けることなくコモンレール内の燃料圧力を略一定
値に保持することできる長所がある。
【０００７】ところが、上記従来技術の燃料供給装置
は、レギュレータと戻り配管を備えた構成であるため、
可変容量式燃料ポンプを用いる場合のレギュレータと、
戻り配管を持たないリターンレスの配管構成には適用不
可であるか、もしくは適用不向きである。
【０００８】なお、可変容量式燃料ポンプは、可変容量
機構を簡単で、かつ低コストに構成できる点で、単筒プ
ランジャ式のものが好適であるが、吸入・吐出が間欠的
になるため吐出圧力の脈動が大きく、インジェクタの噴
射量にバラツキが生じやすい。
【０００９】ところで、一般的に燃料ポンプは、エンジ
ンの回転動力により駆動されるため、エンジン回転に同
期した圧力脈動がコモンレールにも発生する。一方、コ
モンレールに接続されたインジェクタもエンジン回転に
同期して噴射を行うため、噴射毎に圧力脈動とインジェ
クタ噴射の位相がずれて噴射量が変動しないよう、イン
ジェクタ噴射とポンプ吐出を同期させることが望まし
い。脈動が比較的大きい単筒プランジャポンプの場合
は、特に位相ずれが噴射量バラツキに影響しやすいの
で、例えば、インジェクタが２気筒分噴射する間にポン
プが１回吐出するようにして、ポンプ脈動と噴射タイミ
ングを同期させる必要がある。
【００１０】理想的には、インジェクタの噴射１気筒分
につきポンプ吐出１回とするのが完全同期という点で望
ましいが、仮に最高回転数が毎分８０００回転のＶ型６
気筒エンジンでは、プランジャの往復動を毎秒４００回
という非常に高い周波数で駆動する必要があり、ポンプ
の耐久性・サイズ・効率のあらゆる面で実現が困難にな
り、Ｖ８やＶ１０等のさらに多気筒のエンジンでは、よ
り一層実現困難となる。
【００１１】このような理由から、インジェクタの噴射
２気筒分につきポンプ吐出１回とする構成が、ポンプに
負担をかけすぎない点でバランスがよいが、一方で、ポ
ンプの吸入行程で噴射するインジェクタと吐出行程で噴
射するインジェクタとに分かれることになるため、両イ
ンジェクタ間で噴射量がバラツキやすい問題がある。
【００１２】しかも、例えばＶ６エンジンの場合は２本
のエンジン気筒列でインジェクタの噴射順が交互になる
ため、ポンプの吸入行程で噴射するインジェクタと吐出
行程で噴射するインジェクタが２本のコモンレール間で
完全に分かれ、レール間での噴射量バラツキを助長して
しまう問題がある。
【００１３】本発明の目的は、コモンレール内の圧力脈
動を低減して、各気筒間での燃料噴射量のバラツキを低
減できるＶ型または水平対向型の筒内噴射エンジンの燃
料供給装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、第１と第２
の気筒列が対向して配置され、各気筒内に燃料を噴射す
る燃料噴射弁を備えたエンジンの燃料供給装置におい
て、前記燃料をタンクより移送するポンプと、このポン
プからの燃料を加圧する燃料ポンプと、この燃料ポンプ
内に設けられ前記エンジンの回転と同期し往復動する単
筒プランジャと、前記第１と第２の気筒列のそれぞれに
配置された第１と第２のコモンレールと、前記燃料ポン
プから分岐し前記第１と第２のコモンレールに接続され
た配管と、この配管路中に設けたことにより達成され
る。
【００１５】また、第１と第２の気筒列が対向して配置
され、各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたエ
ンジンの燃料供給装置において、燃料をタンクより移送
するポンプと、このポンプからの燃料を加圧する燃料ポ
ンプと、この燃料ポンプ内に設けられ前記エンジンの回
転と同期し往復動する単筒プランジャと、前記第１と第
２の気筒列のそれぞれに配置された第１と第２のコモン
レールと、前記燃料ポンプから分岐し前記第１と第２の
コモンレールに接続された配管と、この配管路中に設け
られた第１と第２のオリフィスと、前記第１と第２のコ
モンレールの前記燃料ポンプが接続される側と反対側同
士を接続する連通管とを備えたことにより達成される。
【００１６】また、前記高圧燃料ポンプの駆動機構は、
前記エンジンのカムシャフトのようにエンジン回転の１
／２で回転する回転動力と、前記回転動力を前記プラン
ジャの往復運動に変換するカムとから構成し、前記カム
は１回転で前記エンジン気筒数の１／２の回数だけ前記
プランジャを往復動することにより達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】まず、一般的な可変容量式燃料ポ
ンプを図面を用いて説明する。
【００１８】図１（ａ）は、可変容量式燃料ポンプを示
す縦断面図である。図１（ｂ）は、可変容量式燃料ポン
プがエンジンに取付けられた状態を示すエンジンの一部
断面図である。
【００１９】図１（ａ）において、ポンプ本体１には、
燃料吸入通路１０、吐出通路１１、加圧室１２が形成さ
れている。加圧室１２には、加圧部材であるプランジャ
２がカム１００によって摺動可能に保持されている。３
は、リフタであり、ばね４とプランジャ２の先端を保持
するものである。このリフタ３は、カム１００のカムプ
ロフィールに常に接触している。２０は、プランジャ２
とポンプ本体１の加圧室１２内とをシールするためのシ
ール部材である。吸入通路１０及び吐出通路１１には、
吸入弁５、吐出弁６が設けられており、それぞればね５
ａ、６ａにて弁座に対し押圧され、燃料の流通方向を制
限する逆止弁となる。
【００２０】２００は、ソレノイドであり、ポンプ本体
１に保持されている。このソレノイド２００には、係合
部材２０１、ばね２０２が配置されている。この係合部
材２０１は、ソレノイド２００がＯＦＦされると、ばね
２０２のばね力によって、吸入弁５を開弁する方向に付
勢力がかけられている。このばね２０２の付勢力は、吸
入弁５のばね５ａの付勢力より大きくなっているので、
吸入弁５は、弁座部から離れ、図１（ａ）のように、開
弁状態となっている。一方、ソレノイド２００がＯＮさ
れると、ばね２０２のばね力に抗して吸入弁５を引込
み、更に吸入弁５のばね５ａの付勢力によって閉弁状態
となる。
【００２１】これらの構成部品からなるポンプ本体１を
総称して高圧燃料ポンプ１０１と言う。
【００２２】図１（ｂ）において、７３は、エンジンカ
バーであり、内部にピストンやエンジンカム等を収納し
ている。７２は、エンジンカム軸であり、前記カム１０
０が直結されている。エンジンカバー７３の一部に高圧
燃料ポンプ１０１が取付けられている。
【００２３】エンジンカム軸７２が回転することによっ
てカム１００が回転し、高圧燃料ポンプ１０１内のプラ
ンジャ２が上下動する。このような高圧燃料ポンプは、
単筒式プランジャポンプと呼ばれている。
【００２４】以上の構成により、まず高圧燃料ポンプ１
０１の動作を説明する。
【００２５】プランジャ２の下端に設けられたリフタ３
は、ばね４にてカム１００に圧接されている。プランジ
ャ２は、エンジンカムシャフト等により回転されるカム
１００により、往復運動して加圧室１２内の容積を変化
させる。
【００２６】プランジャ２の吐出行程中に吸入弁５が閉
弁すると、加圧室１２内の圧力が上昇し、これにより吐
出弁６が自動的に開弁し、燃料を図２に示したコモンレ
ール５３に圧送される。
【００２７】吸入弁５は、加圧室１２の圧力が燃料導入
口より低くなると自動的に開弁するが、閉弁に関して
は、ソレノイド２００の動作により決定される。
【００２８】ソレノイド２００がＯＮ（通電）状態を保
持すると、ソレノイド２００には、ばね２０２の付勢力
以上の電磁力が発生し、係合部材２０１がソレノイド２
０２側に引き寄せられる。このため、係合部材２０１は
吸入弁５から分離するとともに、ばね５ａの押圧力によ
って、吸入弁５は、弁座部を閉塞する。
【００２９】従って、吐出行程中は、吸入弁５が閉塞さ
れ、加圧室１２の容積減少分の燃料は、吐出弁６を押し
開きコモンレール５３へ圧送される。
【００３０】これに対し、ソレノイド２００がＯＦＦ
（無通電）状態を保持すると、ばね２０２の付勢力によ
り、係合部材２０１は吸入弁５に押し付けられ、吸入弁
５を開弁状態に保持する。従って、吐出行程時において
も、加圧室１２の圧力は、燃料導入口部とほぼ同等の低
圧状態を保つため、吐出弁６を開弁することができず、
加圧室１２の容積減少分の燃料は、吸入弁５を通り燃料
導入口側へ戻される。
【００３１】また、吐出行程の途中で、ソレノイド２０
０がＯＮ状態となれば、このときから、コモンレール５
３へ燃料が圧送される。また、一度圧送が始まると、加
圧室１２内の圧力は、上昇するため、その後、ソレノイ
ド２００をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を
維持し、吸入行程の始まりと同期して自動開弁する。よ
って、ソレノイド２００のＯＮタイミングにより、吐出
量を調節することができる。
【００３２】図２は、本発明を備えた高圧燃料ポンプを
用いたエンジンの燃料供給を示す構成図である。
【００３３】図２において、燃料は、低圧ポンプ５１に
よってタンク５０からポンプ本体１の燃料導入口に案内
される。この燃料は、プレッシャレギュレータ５２にて
一定の圧力に調圧されて導かれている。その後、ポンプ
本体１にて加圧され、燃料吐出口からコモンレール５３
に向けて圧送される。
【００３４】このコモンレール５３には、インジェクタ
５４、リリーフ弁５５、圧力センサ５６が装着されてい
る。インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせて
装着されており、エンジンコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）の信号にて噴射される。本実施例では、インジェク
タ５４を＃１〜＃６の６個を取付けた。
【００３５】リリーフ弁５５は、コモンレール５３内の
圧力が所定値を超えた際開弁し、配管系の破損を防止す
る安全装置として機能しており、通常運転では開弁する
ことはない。また、リリーフ弁５５は、点線で示す通
り、必ずしもコモンレール５３に接続する必要はなく、
例えば燃料導管５９に接続してもよい。
【００３６】また、ポンプ本体１は、圧力センサ５６の
信号に基づき、ＥＣＵにて適切な吐出タイミングを演算
し、ソレノイド２００をコントロールすることにより、
コモンレール５３圧力を略一定値に保つことができる。
【００３７】すなわち、本発明は、レギュレータを用い
ることなくコモンレール圧力を所望の値に保持できるの
で、低圧ラインへの戻り配管を設置する必要のないリタ
ーンレスの配管構成にできる。リターンレス配管にする
ことにより、エンジン熱で加熱された燃料がタンク５０
に流入しなくなるので、ベーパ（蒸気）の発生も抑制で
きる利点がある。
【００３８】以上説明したように、この高圧燃料ポンプ
１０１は、ソレノイド２００によって吐出量を可変に制
御することができる、いわゆる可変容量式ポンプであ
る。
【００３９】この可変容量式ポンプのように、１本のプ
ランジャ２でポンプ作用を行う、単筒プランジャポンプ
は、簡単な構成で可変容量化を実現できるため、低コス
ト・小形等の点で優れている反面、吐出が間欠的になる
ため、コモンレール５３内の脈圧が大きくなり、燃料噴
射量がバラツキやすいという問題がある。
【００４０】このため、本発明では、図２のＶ型６気筒
のエンジンにおける燃料供給系の一実施例では、カム１
００をエンジンカムシャフト７２で回転させ、かつ、カ
ム１回転でプランジャを３回往復させるよう、おむすび
状の３山カムとしている。
【００４１】これにより、インジェクタ５４が２気筒分
噴射する間にプランジャが１回往復動する構成となり、
コモンレール５３内の脈圧と燃料噴射の位相を常に同期
させることができる。脈圧が大きい場合、インジェクタ
５４の噴射するタイミングによっては、燃料圧力が高い
場合と低い場合とがあり、このように同期をとらないと
噴射毎に燃料圧力が異なって、同じ開弁時間であっても
噴射量が毎回変化してしまう場合がある。
【００４２】図３は、このように構成した場合のプラン
ジャ変位とインジェクタ入力信号との関係を示す図であ
る。
【００４３】図３において、横軸はカム１００の回転角
度である。カム１００は１回転（３６０°）する間にプ
ランジャを３回往復動させ、この間にエンジンは、２回
転する。通常の４サイクルエンジンでは、各気筒がエン
ジン回転２回につき１回爆発するので、カム１００が１
回転する間に６個のインジェクタが１回ずつ噴射され
る。
【００４４】この構成により、プランジャ変位と噴射タ
イミングは、同期しているものの、ポンプの吐出行程で
噴射するインジェクタと、吸入行程で噴射するインジェ
クタとに分かれるため、両インジェクタ間で噴射量がバ
ラツキやすい問題がある。しかもＶ６エンジンの場合
は、各インジェクタを図２のように番号付けすると、噴
射順は図３に示すように＃１→＃４→＃２→＃５→＃３
→＃６（＃は番号を意味する）と２本のエンジン気筒列
で噴射順が交互になるため、ポンプの吸入行程で噴射す
るインジェクタと吐出行程で噴射するインジェクタが２
本のコモンレール間で完全に分かれ、レール間での噴射
量バラツキを助長してしまう問題がある。
【００４５】すなわち、コモンレールＡ５３に接続され
たインジェクタ＃１、＃２、＃３がポンプの吐出行程で
噴射したら、コモンレールＢ５３’に接続されたインジ
ェクタ＃４、＃５、＃６は、吸入行程で噴射するため、
両コモンレールの脈圧に明確な違いが生じて、インジェ
クタ＃１、＃２、＃３と＃４、＃５、＃６との噴射量に
大きな差ができてしまう。
【００４６】これを避けるためには、インジェクタの噴
射１気筒分につきポンプ吐出１回とするのが理想的であ
り、例えばＶ６エンジン用のカムは、１回転でプランジ
ャを６回往復動させる６山カムとすればよい。
【００４７】しかし、仮に最高回転数が毎分８０００回
転のエンジンでは、プランジャの往復動は、毎秒４００
回と非常に速くなるため、ポンプの耐久性・サイズ・効
率のあらゆる面で実現が困難になり、Ｖ８やＶ１０等の
さらに多気筒のエンジンでは、カムが８山、１０山と増
えるので、プランジャの往復速度が速くなるばかりか、
カム自体も非常に大型化するため、よりいっそう実現困
難となる。
【００４８】特にキャビテーション（気泡）の発生は深
刻で、プランジャ速度の高速化に伴う吸圧力の低下のた
めキャビテーションが起こりやすい。キャビテーション
が発生すると、ポンプの効率低下、耐久性低下が著しく
なり、この対策のためにダンパー等の新たな機器を追加
する必要が生じて、コストアップ、サイズアップを余儀
なくされる。
【００４９】このような理由から、本発明の燃料供給装
置では、インジェクタの噴射２気筒分につき、ポンプ吐
出１回とする構成とし、プランジャの往復動周波数を低
く抑えて、ポンプの小形・低コスト・高効率を容易に実
現可能とした。ただし、前記したインジェクタの噴射量
バラツキは顕在化するという問題はある。
【００５０】そこで、本発明は、図２に示すように、各
気筒列に配置した２本のコモンレールＡ５３、コモンレ
ールＢ５３’の上流側の入口に各々オリフィス５８、５
８’を設け、高圧燃料ポンプ１０１の吐出側と両オリフ
ィスとを接続し、燃料を流通させる途中が２本に分かれ
た燃料導管５９を配置し、かつ、両コモンレールの下流
側を連通管５７により接続する構成としたものである。
【００５１】図４、図５にこの連通管５７による効果を
示す。図４は、コモンレール内の燃料圧力の時刻歴波形
である。
【００５２】図４において、連通管なし・ありの場合を
それぞれ示してある。また、参考までにインジェクタ噴
射流量とプランジャ変位の時刻歴波形も同時に示した。
【００５３】連通管なしの場合、太線で示すコモンレー
ルＡ側圧力と、細線で示すコモンレールＢ側圧力に明確
な差があり、特に平均圧力にも差があることから、コモ
ンレール間でインジェクタの噴射量がバラついてしまう
ことがわかる。これは前記した通り、ポンプの吐出行程
で噴射するインジェクタと吸入行程で噴射するインジェ
クタがコモンレールＡ、Ｂ間で別れるためである。一
方、連通管ありの場合は、両コモンレールの脈圧が平滑
化されて、波形・平均圧力共に一致してくることがわか
る。
【００５４】図５は、各インジェクタの噴射量を連通管
なし・ありの場合につき示したものである。
【００５５】図５において、コモンレールＡ側のインジ
ェクタ＃１、＃２、＃３の噴射量とコモンレールＢ側の
インジェクタ＃４、＃５、＃６の噴射量の差を測定した
もので、連通管５７を設けることにより大幅に低減でき
ることがわかる。
【００５６】すなわち、両コモンレールの下流側を連通
管５７で接続することにより、レール間での脈圧の違い
が平滑化され、前記したようなポンプの吐出行程で噴射
するインジェクタと吸入行程で噴射するインジェクタが
コモンレール間で別れることでレール間の噴射量バラツ
キを助長してしまう問題を抑制することができる。
【００５７】ただ、連通管は、コモンレール間の脈圧の
違いを平滑化するものであるが、脈圧の振幅自体を低減
する効果はほとんどないため、脈動の大きい単筒プラン
ジャポンプを適用するには連通管のみでは成立しない。
【００５８】そこで、脈圧の振幅自体を低減するため
に、図２に示した以外の構造を検討した結果を図６〜図
８で説明する。
【００５９】本発明の燃料供給装置では、オリフィスに
よる脈動低減効果を利用しているが、オリフィスの位置
・個数や、配管の通路構成に注意を払わないと十分な効
果が得られず、やはり単筒プランジャポンプを適用でき
るものに成り得ない。以下、これを詳細に説明する。
【００６０】図６〜図８は、本発明の燃料供給装置とは
異なる配管構成の一例であり、図６は、オリフィス５８
を１個のみとした場合の構成図、図７は、コモンレール
Ａ、コモンレールＢを直列に接続してオリフィス５８を
１個のみとした場合の構成図、図８は、図７の直列配管
にオリフィス５８’を追加してオリフィス２個とした場
合の構成で図ある。
【００６１】また、図９は、各配管構成によるコモンレ
ール内の圧力脈動の違いを示したもので、図２に示す本
発明の燃料供給装置の配管構成における圧力脈動と、図
６〜図８に示す配管構成の圧力脈動を比較して示してあ
る。
【００６２】図９（ｂ）に示す図６、図７の配管構成で
は、脈圧が安定せず、うなりの様相を呈しており、脈圧
の振幅自体も図９（ａ）に示す図２（本発明）のものよ
り大きくなっている。この原因は、ポンプ吐出やインジ
ェクタ噴射により発生する脈動の周波数が配管内の燃料
液柱の固有周波数に近づいて共振を起こしているため
で、液柱の固有周波数が低いために常用エンジン回転域
に共振周波数が存在することが原因である。
【００６３】図６や図７の配管構成ではコモンレールＡ
５３とコモンレールＢ５３’を接続する通路に絞りやオ
リフィス等のさしたる抵抗がないので、燃料液柱の長さ
は２×Ｌ１＋Ｌ２と非常に長くなり、このため固有周波
数が低くなっている。
【００６４】これに対し、本発明の図２の配管構成で
は、両コモンレールに各々オリフィスを設けているの
で、このオリフィスが圧力脈動の節となって等価的に燃
料液柱が短くなり、固有周波数が高くなる。
【００６５】すなわち、図２において、オリフィス５
８、５８’が脈動の節になるので、燃料液柱の長さはＬ
１またはＬ２以下と短くなる。このため固有周波数が高
くなって、常用エンジン回転域で液柱が共振して脈圧が
増加したり、うなりを起こすような不安定現象を回避す
ることができる。
【００６６】ここで、連通管５７は、コモンレールＡと
コモンレールＢを通路抵抗なしで接続しているため、こ
の部分で見れば燃料液柱が長く、固有周波数が低下する
ように考えがちだが、本発明では、可変容量ポンプを用
いたリターンレスの配管構成としているため、高圧燃料
ポンプ１０１が吐出した全燃料は全てインジェクタによ
り気筒内に噴射され、結果的に、連通管にはほとんど燃
料の流れはない。
【００６７】つまり連通管内の液柱は動かずに固定して
いるので、コモンレールＡ内の液柱とコモンレールＢ内
の液柱とを接続する役目をしておらず、このため固有周
波数の低下要因にはならないのである。
【００６８】また、図８の配管構成では、図７の配管構
成に加え、オリフィス５８’を追加しているので、この
部分が脈動の節となって、最も長い液柱長さをＬ１＋Ｌ
２にまで低減して固有周波数を高めている。この結果、
図９（ｃ）に示す通り脈圧は安定するが、オリフィス５
８’による圧力損失のため、下流側のコモンレールＢの
平均圧力がコモンレールＡに比べて低くなる問題があ
り、レール間での噴射量バラツキが解消できない。
【００６９】また、連通管を伝わる圧力波の遅れと、オ
リフィス５８’の節の影響により、レール間での脈圧の
位相差も大きく、やはり噴射量バラツキを大きくする要
因となる。
【００７０】本発明の燃料供給装置は、これらを鑑みて
成されたたもので、両コモンレールの並列接続、２個の
オリフィス、可変容量ポンプによるリターンレス配管の
全てに組合わせたものである。これにより、初めて可変
容量式の単筒プランジャポンプを適用可能にするととも
に、コモンレール内の燃料の脈圧を低減して、各気筒間
での燃料噴射量のバラツキを低減することが可能な、Ｖ
型または水平対向型の筒内噴射エンジンの燃料供給装置
を提供することができたものである。
【００７１】以上の説明では、インジェクタの噴射２気
筒分につきポンプ吐出１回とする構成であったが、エン
ジンの仕様によっては、例えばインジェクタの噴射３気
筒分につきポンプ吐出１回とするような構成を取らざる
得ない場合も有りうる。この場合は、前記したようなポ
ンプの吐出行程で噴射するインジェクタと吸入行程で噴
射するインジェクタがコモンレール間で別れる問題が起
きないため、連通管により両コモンレールの圧力の平滑
化を図る必要がない。すなわち、連通管は不要となる。
【００７２】これ以外にも、エンジンルームへのレイア
ウトの都合上、連通管を付けられないような場合も有り
うるが、いずれの場合も、先に説明した通り、両コモン
レールの並列接続＋２個のオリフィスの効果により連通
管がなくても脈圧自体は十分に小さなレベルに低減でき
ているので、エンジンの運転に支障がない必要十分なレ
ベルには燃料噴射量のバラツキを抑えることが可能であ
る。
【００７３】なお、本発明の一実施例であるカム１００
は、図１に示したように、エンジンカムシャフト７２と
軸を共通にし、これに追加する形態で搭載すれば構成が
簡単になり、コスト低減を図れる効果がある。この例で
は、高圧燃料ポンプ１０１をエンジンカバー７３に固定
してリフタ３にカム１００が圧接するよう構成している
が、ポンプをエンジンブロック等に取付けてもよく、取
付方向も上向き、下向き、横向き等いずれの向きにも搭
載可能である。もちろん、ポンプ本体１内にカム１００
を内装する構成としてもよく、エンジンカムシャフトか
らの動力の伝達はカップリング等を介して行うようにす
ればよい。
【００７４】以上説明したように、本発明によれば、可
変容量式の単筒プランジャポンプを高圧燃料ポンプに適
用することができるので、固定容量ポンプを用いた場合
に比べて不要なポンプ仕事を低減してエンジンの燃費が
向上する。
【００７５】また、各気筒間での燃料噴射量のバラツキ
を小さく抑えることができるので、ＥＣＵによる空燃比
の補正が少なくて済み、安定したエンジン制御が可能に
なる。また燃料の脈圧振幅が小さく、かつ安定している
ので、エンジンが要求する燃料噴射量を精密に制御する
ことができ、最適な燃焼状態を得て車両の運動性能と燃
費を向上できる効果がある。
【００７６】特に、燃料配管内の圧力脈動を抑制し、安
定した燃料噴射を行うための機器の構成に関する。燃料
ポンプに可変容量式の単筒プランジャポンプを適用可能
にして燃費向上を図るとともに、コモンレールの圧力を
検出して高圧燃料ポンプの可変容量機構を制御し、コモ
ンレール内の燃料圧力を所望の値に調節するコントロー
ラを設ける。これにより、レギュレータと戻り配管を不
要にするリターンレスの配管構成を実現する。
【００７７】また、高圧燃料ポンプは単筒プランジャ式
とし、エンジンが２気筒爆発する間に、すなわちインジ
ェクタが２回噴射する間にプランジャを１回往復動させ
る駆動機構を備えたものであるから、プランジャの往復
動周波数を低く抑えることができ、ポンプの小形・低コ
スト・高効率を容易に実現可能としつつ、固定容量式ポ
ンプを用いた場合と比較して大幅な燃費向上を図る。
【００７８】また、好ましくは、駆動機構を、エンジン
カムシャフト等のエンジン回転の１／２で回転する回転
動力と、これをプランジャの往復運動に変換するカムと
から構成し、このカムは、１回転でエンジン気筒数の１
／２の回数だけプランジャを往復動させるカムプロフィ
ールとしたものである。
【００７９】例えば、Ｖ６エンジンの場合は、１回転で
プランジャを３回往復動させる３山のカムとし、これを
エンジンカムシャフトに取付けて回転動力を与えること
により、インジェクタが２回噴射する間にプランジャを
１回往復動させる機構を簡単に構成できる。Ｖ８エンジ
ンなら４山カム、Ｖ１０エンジンなら５山カムと、多気
筒エンジンへの対応も容易である。
【００８０】以上、構成のもとで、各気筒列に配置した
２本のコモンレールの、高圧燃料ポンプが接続される上
流側の入口に各々オリフィスを設け、かつ、高圧燃料ポ
ンプの吐出側と両オリフィスとを接続して燃料流通させ
る燃料導管を配置し、かつ、両コモンレールの下流側を
連通管により接続する。
【００８１】まず、両コモンレールに各々オリフィスを
設けたことにより、このオリフィスが圧力脈動の節とな
って配管内の燃料液柱の固有周波数が上がり、常用エン
ジン回転域で液柱が共振して脈圧が増加したり、うなり
を起こすような不安定現象を回避することができる。し
かも、各コモンレールに独立してオリフィスを設けてい
るので、オリフィスによる脈圧低減効果も十分得ること
ができる。
【００８２】さらに、両コモンレールの下流側を連通管
で接続することにより、レール間での脈圧の違いが平滑
化され、前記したようなポンプの吐出行程で噴射するイ
ンジェクタと吸入行程で噴射するインジェクタがコモン
レール間で別れることでレール間の噴射量バラツキを助
長してしまう問題を抑制することができる。
【００８３】この際、連通管を接続することにより、一
見、配管の経路が長くなって液柱の固有周波数が低下す
るように考えがちだが、本発明は可変容量ポンプを用い
たリターンレスの配管構成としているため、連通管には
ほとんど燃料の流れはない。結果、連通管は固有周波数
の低下と無関係にすることができる。
【００８４】以上により、コモンレール内の燃料脈圧を
安定かつ小さな振幅に抑えつつ、レール間での脈圧の違
いも平滑化されるため、各気筒間での燃料噴射量バラツ
キを小さなレベルに低減することができる。
【００８５】
【発明の効果】本発明によれば、液柱の固有周波数を上
げてコモンレール内の脈圧を安定かつ低い振幅に抑えつ
つ、レール間での脈圧を平滑化させ、噴射量バラツキを
低減した高圧燃料ポンプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料供給装置に用いる高圧燃料ポンプ
の一実施例を示す縦断面図、
【図２】本発明の燃料供給装置の一実施例を示す図、
【図３】プランジャ変位とインジェクタ入力信号との関
係を示す図、
【図４】本発明の燃料供給装置における連通管の効果を
示す図、
【図５】本発明の燃料供給装置における連通管の効果を
示す図、
【図６】本発明の燃料供給装置と異なる燃料供給装置の
一例、
【図７】本発明の燃料供給装置と異なる燃料供給装置の
一例、
【図８】本発明の燃料供給装置と異なる燃料供給装置の
一例、
【図９】配管構成による圧力脈動の違いを示す図、
【符号の説明】
１…ポンプ本体、２…プランジャ、３…リフタ、４…ば
ね、５…吸入弁、５ａ…ばね、６…吐出弁、６ａ…ば
ね、９…低圧配管、１０…吸入流路、１１…吐出流路、
１２…加圧室、２０…シール、５０…燃料タンク、５１
…低圧ポンプ、５２…プレッシャレギュレータ、５３…
コモンレール、５４…インジェクタ、５５…リリーフ
弁、５６…圧力センサ、５７…連通管、５８…オリフィ
ス、５９…燃料導管、７１…エンジン、７２…エンジン
カムシャフト、７３…エンジンカバー、１００…カム、
１０１…高圧燃料ポンプ、２００…ソレノイド、２０１
…係合部材、２０２…ばね。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野上 忠彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 高尾 邦彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 山田 裕之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 高橋 由起夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 斉藤 淳治 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AC09 AD02 BA12 BA51 BA61 BA67 CA04S CA08 CA09 CA32S CA34 CB07S CB11 CB15 CD03 CD04 CE02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１と第２の気筒列が対向して配置され、
    各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたエンジン
    の燃料供給装置において、前記燃料をタンクより移送す
    るポンプと、このポンプからの燃料を加圧する燃料ポン
    プと、この燃料ポンプ内に設けられ前記エンジンの回転
    と同期し往復動する単筒プランジャと、前記第１と第２
    の気筒列のそれぞれに配置された第１と第２のコモンレ
    ールと、前記燃料ポンプから分岐し前記第１と第２のコ
    モンレールに接続された配管と、この配管路中に設けら
    れた第１と第２のオリフィスとを備えた燃料供給装置。
  2. 【請求項２】第１と第２の気筒列が対向して配置され、
    各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたエンジン
    の燃料供給装置において、燃料をタンクより移送するポ
    ンプと、このポンプからの燃料を加圧する燃料ポンプ
    と、この燃料ポンプ内に設けられ前記エンジンの回転と
    同期し往復動する単筒プランジャと、前記第１と第２の
    気筒列のそれぞれに配置された第１と第２のコモンレー
    ルと、前記燃料ポンプから分岐し前記第１と第２のコモ
    ンレールに接続された配管と、この配管路中に設けられ
    た第１と第２のオリフィスと、前記第１と第２のコモン
    レールの前記燃料ポンプが接続される側と反対側同士を
    接続する連通管とを備えた燃料供給装置。
  3. 【請求項３】前記高圧燃料ポンプの駆動機構は、前記エ
    ンジンのカムシャフトのようにエンジン回転の１／２で
    回転する回転動力と、前記回転動力を前記プランジャの
    往復運動に変換するカムとから構成し、前記カムは１回
    転で前記エンジン気筒数の１／２の回数だけ前記プラン
    ジャを往復動することを特徴とする請求項１乃至２記載
    の燃料供給装置。
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