JP2004340020A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の始動時に、燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料通路２０に供給された燃料を内燃機関の停止後に保温する燃料保温容器６０と、前記内燃機関の始動時又は始動前であって、前記保温された燃料を前記燃料通路内の燃料と置換する燃料置換部とを備えている。燃料保温容器内の温度の高い燃料が始動初期から噴射されることとなるため、始動時の気化をより促進することができる。前記燃料保温容器は、前記内燃機関の運転時に前記燃料通路に供給された前記燃料の温度よりも、前記内燃機関が停止された後に前記燃料通路内の前記燃料の温度が低下することが抑制されるように、前記内燃機関の運転時にシリンダ４１内又は吸気通路４４内に噴射されるべく前記燃料通路に供給された前記燃料を保温する。
【選択図】 図１
【解決手段】燃料通路２０に供給された燃料を内燃機関の停止後に保温する燃料保温容器６０と、前記内燃機関の始動時又は始動前であって、前記保温された燃料を前記燃料通路内の燃料と置換する燃料置換部とを備えている。燃料保温容器内の温度の高い燃料が始動初期から噴射されることとなるため、始動時の気化をより促進することができる。前記燃料保温容器は、前記内燃機関の運転時に前記燃料通路に供給された前記燃料の温度よりも、前記内燃機関が停止された後に前記燃料通路内の前記燃料の温度が低下することが抑制されるように、前記内燃機関の運転時にシリンダ４１内又は吸気通路４４内に噴射されるべく前記燃料通路に供給された前記燃料を保温する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、始動時に燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料を加熱して排気ガス中の有害物質を低減する技術が、特開平５−３４０３１７号公報に述べられている。特に、冷間始動時においては、ピストンや燃料自体の温度が低く、燃料の気化が促進されないため、燃料を積極的に加熱する効果が非常に大きい。
【０００３】
特開平１０−２３８４２４号公報には、燃料噴射弁に誘導コイルを設け、高周波電流を印加して誘導加熱により燃料を加熱する技術が開示されている。加熱手段として、誘導加熱やヒータを用いる場合には、燃料の加熱に大量の電力を投入する必要があり、極低温時のようにバッテリ容量が低下している場合には、電力不足により十分な加熱を行うことができない。
【０００４】
特開２００１−１３２５７５号公報には、始動時に保温容器に貯留された温水を燃料噴射弁の周りに循環させ、始動時の気化を促進する技術が開示されている。温水によって、燃料噴射弁を暖める構成では、熱効率が悪く、温水の熱を燃料に伝えるためにある程度の時間が必要である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３２５７５号公報
【特許文献２】
特開平９−１４０７２号公報
【特許文献３】
特開２００２−２１６２６号公報
【特許文献４】
特開平５−３４０３１７号公報
【特許文献５】
特開平１０−２３８４２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の始動時に、燃料の気化がより促進されることが望まれる。
特に、燃料の噴射初期から燃料の気化がより促進されることが望まれる。
極低温時などの悪条件下においても確実に燃料の気化がより促進されることが望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、内燃機関の始動時に、燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置を提供することである。
本発明の他の目的は、特に、燃料の噴射初期から燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、極低温時などの悪条件下においても確実に燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の燃料供給装置は、燃料通路に供給された燃料を内燃機関の停止後に保温する燃料保温容器と、前記内燃機関の始動時又は始動前であって、前記保温された燃料を前記燃料通路内の燃料と置換する燃料置換部とを備えている。燃料保温容器内の温度の高い燃料が始動初期から噴射されることとなるため、始動時の気化をより促進することができる。
【０００９】
前記燃料保温容器は、前記内燃機関の運転時に前記燃料通路に供給された前記燃料を保温する。前記燃料保温容器は、前記内燃機関の運転時に前記燃料通路に供給された前記燃料の温度よりも、前記内燃機関が停止された後に前記燃料通路内の前記燃料の温度が低下することが抑制されるように、前記内燃機関の運転時にシリンダ内又は前記シリンダに連通する吸気通路内に噴射されるべく前記燃料通路に供給された前記燃料を保温する。
前記燃料置換部は、更に燃料の噴射前に、前記保温された燃料を前記燃料通路内の燃料と置換する。
【００１０】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料置換部は、燃料噴射弁に設けられた燃料流入口から前記保温された燃料を前記燃料噴射弁の内部に供給し、前記燃料噴射弁の軸線方向において前記燃料流入口の位置とは異なる位置に設けられた燃料流出口から前記燃料通路内の燃料を流出させる。これにより、燃料噴射弁内の殆どの燃料を置換することができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料噴射弁は、サイドフィード型であり、前記燃料流入口は、前記燃焼噴射弁の側部に前記燃料通路に連通するように設けられた燃料受給口であり、前記燃料流出口は、前記燃焼噴射弁の上部に設けられる。高温の燃料が燃料受給口から流入し、燃料流出口から流出する。よって、燃料流出口近傍の燃料よりも燃料受給口近傍の流入直後の燃料の方が高温である。燃料受給口の位置は、燃料噴射口から近く、燃料噴射口から燃料が噴射されるときには、燃料受給口の近傍のより温度の高い燃料が噴出されるので、始動時の燃料の気化促進に有利である。
【００１２】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料置換部には、前記燃料の流路を切り替える切り替え弁と、前記燃料通路または燃料噴射弁に接続されたリリーフ通路を含む。
【００１３】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料通路は、シリンダヘッドに内蔵され、前記燃料保温容器は、前記シリンダヘッドからの熱を受けて昇温された前記燃料通路内の燃料を保温する。
【００１４】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料保温容器は、燃料タンクと前記燃料通路とを結ぶ燃料供給路から分岐した位置、又は前記燃料供給路の途中に設けられている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の燃料供給装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の燃料供給装置を有する内燃機関（エンジン）のシリンダヘッド１０の部分の断面図である。シリンダヘッド１０内に形成された燃料通路（デリバリパイプ）２０及びインジェクタ（燃料噴射弁）３０内の残留燃料を燃料蓄熱タンク６０内の高温燃料に置換するための構成以外のエンジンの構成は、通常一般のエンジンの構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００１７】
図１は、シリンダの中心軸に対して直角な平面による断面図である。図１は、図２におけるＩ−Ｉ線断面図であり、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１８】
このエンジンは、直列四気筒エンジンで、かつ、いわゆる４バルブエンジンである。四つのシリンダ４１が直列して配列されており、一つのシリンダ４１ごとに二つの吸気バルブ４２と二つの排気バルブ４３とが配設されている。吸気バルブ４２によって、シリンダ４１と吸気ポート４４との間が開閉される。また、排気バルブ４３によってシリンダ４１と排気ポート４５との間が開閉される。シリンダ４１は、シリンダブロック４６の内部に形成されており、シリンダブロック４６の上部にシリンダヘッド１０が結合されている。
【００１９】
シリンダ４１の内部には、通常一般のエンジンと同様に、ピストン４７が往復運動可能に収納されている。本実施形態のエンジンは、筒内直接噴射型エンジンであり、シリンダ４１内に燃料噴射口３１ｊを配設させたインジェクタ３０がシリンダヘッド１０内に配置されている。インジェクタ３０は、各シリンダ４１毎に一つずつ配設されている。ピストン４７の上面には窪みが形成されており、インジェクタ３０から噴射された燃料を四つの吸排気バルブ４２，４３の中心に配置された点火プラグ４８の近傍に集めて点火燃焼させる成層燃焼が可能となっている。
【００２０】
図１に示されるように、本実施形態のシリンダヘッド１０内には、燃料通路の一部を形成するデリバリパイプ２０が埋設されている。デリバリパイプ２０は、所定の形状に加工された後に、シリンダヘッド１０の鋳造時に鋳込まれている。デリバリパイプ２０の一端部２０ｉは、燃料タンク５１からフィードポンプ５２を介して燃料が供給される燃料配管５３に接続されている。デリバリパイプ２０内の燃料通路２１には、燃料タンク５１から燃料が供給される。
【００２１】
本実施形態のエンジンは、筒内直接噴射型エンジンであり、燃料噴射時には、圧縮されたシリンダ４１内の吸入空気に対して燃料を噴射する必要がある。このため、燃料配管５３には、高圧ポンプ５４が配されており、デリバリパイプ２０内の燃料圧力（燃圧）を高圧にしている。高圧ポンプ５４の駆動源としては、カムシャフトの回転駆動力が用いられる。
【００２２】
燃料配管５３には、燃料蓄熱タンク６０が接続されている。燃料蓄熱タンク６０は、その内部の燃料を保温するに過ぎず、積極的に加熱するものではない。燃料蓄熱タンク６０は、シリンダヘッド１０の内部に埋設されたデリバリパイプ２０内でシリンダヘッド１０の熱を受けて昇温された燃料を保温する。
【００２３】
燃料配管５３上において、燃料蓄熱タンク６０の下流側であって、かつ高圧ポンプ５４の下流側には、流路制御バルブ（三方バルブ）６１が設けられている。また、燃料配管５３において、燃料蓄熱タンク６０と流路制御バルブ６１との間には、燃料蓄熱タンク６０内の燃料を燃料配管５３を介してデリバリパイプ２０内に送り込むための電動ポンプ６２が設けられている。電動ポンプ６２は、エンジンの始動時（又は始動前）に際して駆動される必要があり、カムシャフトの回転駆動力を利用できないことから、電動式とされる。電動ポンプ６２に代えて、エアー圧により燃料蓄熱タンク６０内の燃料を送り出すものであってもよい。
【００２４】
図１及び図３を参照して、デリバリパイプ２０とインジェクタ３０の取り付け構造について説明する。なお、図３において、符号２１の境界を示す丸は、デリバリパイプ２０の内周面を示している。図３においては、デリバリパイプ２０は、紙面に直交する方向に延在している。
【００２５】
インジェクタ３０は、デリバリパイプ２０と略直角に交差しており、インジェクタ３０がデリバリパイプ２０に形成された一対の孔に貫通されている。図３に示すように、インジェクタ３０は、筐体３０ａ内にスライド可能なニードル３５と、このニードル３５をスライドさせるための電磁コイル３６とを有している。筐体３０ａには、電磁コイル３６に電力供給するためのコネクタ（図示せず）を取り付けるコネクタ取付部３７が設けられている。
【００２６】
ニードル３５は、通常はスプリング３８によってインジェクタ３０の先端の噴射口３１ｊを閉じた状態に維持されている。燃料噴射時には、コイル３６に通電して磁力を発生させ、この磁力によってニードル３５を図中上方に移動させて、噴射口３１ｊを開く。燃料噴射量の調節は、開弁時間によって行われる。
【００２７】
筐体３０ａの外周部には、溝３９ａ，３９ｂが形成され、それらの溝３９ａ，３９ｂにはそれぞれ、Ｏリング（環状のシール部材）６３ａ，６３ｂ及びバックアップリング６４ａ，６４ｂが配置されており、インジェクタ３０とシリンダヘッド１０との間の液密状態を維持して、燃料のシールを行っている。
【００２８】
図１及び図３に示すように、デリバリパイプ２０の内部に位置するインジェクタ３０の側壁には、燃料通路２１の燃料の供給を受ける燃料受給口３２が開口されている。燃料受給口３２から噴射口３１ｊまでは、インジェクタ３０の内部に燃料流路３０ｂが形成されている。また、燃料受給口３２には、燃料中の異物がインジェクタ３０の内部に侵入しないように金属製のフィルタが取り付けられている。図３中、燃料が充満する部分は点描によって示してある。
【００２９】
本実施形態のインジェクタ３０は、いわゆるサイドフィード型のインジェクタである。サイドフィード型とは、インジェクタ３０の軸線に対して直角な方向から燃料の供給を受けるものを指す。これに対して、インジェクタの軸線方向から燃料を受けるもの、即ち、インジェクタ３０の尾部から燃料を受けるものはトップフィード型と称される。本実施形態のように、デリバリパイプ２０をシリンダヘッド１０の内部に埋設させて燃料温度を上昇させ、更に、インジェクタ３０をサイドフィード型とすることで、昇温されたされたデリバリパイプ２０内の燃料の温度を低下させることなく噴射させることができる。
【００３０】
図３に示すように、本実施形態のインジェクタ３０の内部には、燃料流路３０ｂと連通するとともに、筐体３０ａの尾部（上部）３４の開口部３４ａと連通する燃料置換路３０ｃが形成されている。筐体３０ａの開口部３４ａには、リリーフ用連通管５５が接続されている。図３においては、リリーフ用連通管５５は、紙面に直交する方向に延在している。
【００３１】
筐体３０ａの上部３４の外周部には、溝３７が形成されており、その溝３７には、Ｏリング６５とバックアップリング６６が配置されており、リリーフ用連通管５５とインジェクタ３０との液密状態を維持している。なお、符号６７は、バックアップリングである。
【００３２】
以下では、見方を変えた説明を行うために、あえて上記の各構成要素の動作を考慮せずに上記構成のみに着目した上で、上記構成を説明する。
リリーフ用連通管５５は、あたかも従来一般のトップフィード型のデリバリパイプに相当し、筐体３０ａの上部３４の開口部３４ａは、あたかも従来一般のトップフィード型のインジェクタの燃料受給口に相当し、燃料置換路３０ｃ及び燃料流路３０ｂは、あたかも従来一般のトップフィード型のインジェクタの燃料受給口から噴射口３１ｊに至るまでの燃料流路に相当する。
【００３３】
図１に示すように、デリバリパイプ２０の終端部２０ｊには、何の連通管も接続されておらず、その終端部２０ｊにおいてその流路が閉塞される。各インジェクタ３０の上部３４には、リリーフ用連通管５５が共通に接続されている。リリーフ用連通管５５の一端部には、電磁リリーフ弁５６を介してリリーフ用配管５７の一端部が接続され、その他端部は燃料配管５３における高圧ポンプ５４よりも上流側に接続されている。
【００３４】
次に、第１実施形態の動作について説明する。
【００３５】
まず、エンジンの運転中について説明する。
【００３６】
エンジンの運転中は、燃料配管５３上における、電動ポンプ６２側とデリバリパイプ２０側と高圧ポンプ５４側の三方が互いに接続されるように流路制御バルブ６１が切り替えられる。電磁リリーフ弁５６は、閉じた状態とされる。但し、リリーフ用連通管５５内の燃圧を検出する燃圧センサ（図示せず）の計測値が所定値を超えた場合には、電磁リリーフ弁５６が開とされリリーフ用連通管５５内の燃料がリリーフ用配管５７を介して上流側の燃料配管５３に還流されることで、リリーフ用連通管５５内の燃圧が降下する。
【００３７】
エンジンの運転中は、上記のように流路制御バルブ６１が切り替えられ、フィードポンプ５２及び高圧ポンプ５４が作動することで、燃料タンク５１からデリバリパイプ２０に供給され、デリバリパイプ２０内でシリンダヘッド１０からの熱を受けて昇温した燃料のうち、噴射口３１ｊから噴出されなかった燃料が燃料蓄熱タンク６０に入って保温される。
【００３８】
次に、エンジンの停止時（停止中）について説明する。
【００３９】
エンジンの停止時には、イグニッションがＯＦＦにされたことに応答して、燃料配管５３上におけるデリバリパイプ２０側と高圧ポンプ５４側とが接続され、電動ポンプ６２側とは接続されないように、流路制御バルブ６１が切り替えられる。これにより、エンジンの停止中は、燃料蓄熱タンク６０内に入った昇温された燃料が燃料蓄熱タンク６０内に貯められ、燃料蓄熱タンク６０内での保温状態が維持される。
【００４０】
また、エンジンの停止時には、イグニッションがＯＦＦにされたことに応答して、電磁リリーフ弁５６は、開いた状態とされる。この場合、電磁リリーフ弁５６は閉じた状態でも問題はないが、エンジンの停止後に直ちに再始動されるときにリリーフ用連通管５５に燃料の残圧が残っていると、高温燃料との置換が行い難いという理由から、電磁リリーフ弁５６は開いた状態であることが好ましい。
【００４１】
次に、エンジンの始動時について説明する。
【００４２】
エンジンの始動時には、イグニッションがＯＮにされたこと、若しくはドアスイッチ又は着座スイッチがＯＮにされたことに応答して、燃料配管５３上におけるデリバリパイプ２０側と電動ポンプ６２側とが接続され、高圧ポンプ５４側とは接続されないように、流路制御バルブ６１が切り替えられる。また、このときに、電動ポンプ６２が始動されて、燃料蓄熱タンク６０内の保温された燃料がデリバリパイプ２０内に圧送される。
【００４３】
上記のように、エンジンの停止時に、電磁リリーフ弁５６は開とされ、エンジンの始動時にも電磁リリーフ弁５６は開の状態のままである。よって、図１及び図３に示すように、電動ポンプ６２によって燃料蓄熱タンク６０から圧送された高温の燃料は、デリバリパイプ２０内を通るのみならず、図３中の矢印に示すように、燃料受給口３２から燃料流路３０ｂ、燃料置換路３０ｃを通って、開口部３４ａからリリーフ用連通管５５に流れ、リリーフ用連通管５５から電磁リリーフ弁５６を介して燃料配管５３の上流側に還流される。これにより、エンジンの停止時にデリバリパイプ２０内に残留した燃料のみならず、エンジンの停止時にインジェクタ３０内に残留し、その後シリンダヘッド１０が冷めるに従って温度が低下した燃料が、燃料蓄熱タンク６０内で保温されていた高温の燃料に置換される。
【００４４】
この場合、高温の燃料は、燃料受給口３２から燃料流路３０ｂ、燃料置換路３０ｃを通って、開口部３４ａからリリーフ用連通管５５に流れるので、インジェクタ３０内に残留した殆ど全ての燃料が確実に置換される。この構成により、確実に置換されるインジェクタ３０内の燃料は１〜２ｃｃであり、複数回分の噴射量に相当する大きな効果といえる。
【００４５】
電動ポンプ６２が始動された後、一定時間の経過後に、スタータが起動してエンジンの始動が開始されるとともに、電動ポンプ６２がＯＦＦとされ、上記運転中のモードに移行される。この一定時間としては、高温の燃料がインジェクタ３０の開口部３４ａからリリーフ用連通管５５に流出して、インジェクタ３０内の殆ど全ての燃料の置換が完了するまでに要する時間が設定される。
【００４６】
上記のように、電動ポンプ６２の始動後、運転中モードに移行するタイミングは、電動ポンプ６２の始動後、一定時間の経過後とする他に、以下の構成を採用することができる。電磁リリーフ弁５６の近傍に温度センサを設け、燃料蓄熱タンク６０内の高温の燃料が電磁リリーフ弁５６を通過したことを検出したときに、運転中モードに移行することができる。この方法によれば、複数のインジェクタ３０のそれぞれの内部の殆どの燃料を確実に置換したことを確認した上で、運転中モードに移行することができる。また、電磁リリーフ弁５６の近傍に流量センサを設け、燃料蓄熱タンク６０内の高温の燃料が設定された量だけ電磁リリーフ弁５６を通過したことを検出したときに、運転中モードに移行することができる。
【００４７】
本実施形態では、高温の燃料は、燃料受給口３２から流入し、開口部３４ａからリリーフ用連通管５５に流出する。よって、開口部３４ａ近傍の燃料よりも燃料受給口３２近傍の流入直後の燃料の方が高温である。燃料受給口３２の位置は、噴射口３１ｊから近く、噴射口３１ｊから燃料が噴射されるときには、燃料受給口３２の近傍のより温度の高い燃料が噴出されるので、始動時の燃料の気化促進に有利である。
【００４８】
本実施形態は、デリバリパイプ２０がシリンダヘッド１０に鋳込まれ、ボトムフィードインジェクタ３０により燃料を燃焼室に供給する直噴エンジンにおいて、燃料の蓄熱タンク６０及びデリバリパイプ２０とは異なるインジェクタ間連通路を有し、始動時にインジェクタ３０内の燃料を高温の燃料に置換する。即ち、始動時に、燃料用蓄熱タンク６０に保存された高温の燃料をデリバリパイプ２０からインジェクタ３０に供給すると同時に、電磁リリーフ弁５６を開いた状態とし（それ以前から開いたままの状態を含む）、リリーフ用連通管５５よりインジェクタ３０内に残留した燃料を排出し、インジェクタ３０内の燃料を置換する。
【００４９】
次に、図４を参照して、第２実施形態について説明する。
以下では、第１実施形態との相違点について説明する（以下の実施形態についても同様とする）。
【００５０】
図４に示すように、燃料配管５３上において、高圧ポンプ５４とデリバリパイプ２０の一端部２０ｊとの間に、燃料蓄熱タンク６０が設けられている。燃料配管５３上において、燃料蓄熱タンク６０と、高圧ポンプ５４との間には、第１遮断弁７１が接続されている。燃料配管５３上において、燃料蓄熱タンク６０と、デリバリパイプ２０の一端部２０ｊとの間には、電動ポンプ６２が接続され、電動ポンプ６２とデリバリパイプ２０の一端部２０ｊとの間には、第２遮断弁７２が接続されている。
【００５１】
デリバリパイプ２０の他端部２０ｊには、電磁リリーフ弁５６が接続されるとともに、リリーフ用配管５７の一端部が接続され、リリーフ用配管５７の他端部は、燃料タンク５１内に接続されている。なお、上記において、燃料配管５３上における、第２遮断弁７２と電動ポンプ６２の配置は、逆でもよい。
【００５２】
次に、第２実施形態の動作について説明する。
【００５３】
（１）エンジンが停止している間は、第１遮断弁７１及び第２遮断弁７２が共に閉じられる。これにより、燃料蓄熱タンク６０内の昇温された燃料が外部に流出しない。
（２）エンジンの始動時には、イグニッションがＯＮにされたこと、若しくはドアスイッチ又は着座センサがＯＮ状態を検知したことに応答して、電磁リリーフ弁５６が開とされ、第２遮断弁７２が開とされ、電動ポンプ６２がＯＮとされる。これにより、燃料蓄熱タンク６０内の高温の燃料がデリバリパイプ２０内に圧送され、デリバリパイプ２０内に残留していた低温の燃料と置換される。デリバリパイプ２０内に残留していた低温の燃料は、電磁リリーフ弁５６を介してリリーフ用配管５７から燃料タンク５１内に還流される。
【００５４】
上記（２）において、電磁リリーフ弁５６及び第２遮断弁７２が開とされ、電動ポンプ６２がＯＮとされた後、設定された時間（デリバリパイプ２０内の残留燃料の置換が完了するに要する時間）の後に、第１遮断弁７１が開とされる。燃料タンク５１内の燃料がフィードポンプ５２及び高圧ポンプ５４により、第１遮断弁７１を介してデリバリパイプ２０内に供給され、エンジンが始動される。
【００５５】
（３）エンジンの運転中は、第１遮断弁７１及び第２遮断弁７２が開とされ、電動ポンプ６２はＯＦＦとされる。
（４）エンジンの停止時には、イグニッションがＯＦＦにされたことに応答して、第２遮断弁７２が閉とされる。一定時間後（高圧ポンプ５４による圧送により燃圧が保持された後）は、第１遮断弁７１が閉とされる。
【００５６】
次に、図５を参照して、第３実施形態について説明する。
以下では、第２実施形態との相違点について説明する。
【００５７】
第３実施形態では、第１実施形態では使用されたが第２実施形態では使用されなかった、各インジェクタ３０の上部３４に共通に接続されたリリーフ用連通管５５を、使用したものである。デリバリパイプ２０の一端部２０ｉよりも上流側の燃料配管５３に接続された構成要素は、第２実施形態と同様である。
【００５８】
第３実施形態の動作は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００５９】
次に、図６を参照して、第４実施形態について説明する。
なお、上記の実施形態との相違点について説明する。
【００６０】
図６に示すように、デリバリパイプ２０の一端部２０ｉに接続された燃料配管５３ａには、高圧ポンプ５４が接続されている。燃料配管５３ａ上において、高圧ポンプ５４と、デリバリパイプ２０の一端部２０ｉとの間には、電磁リリーフ弁５６を介してリリーフ用配管５７の一端部が接続され、リリーフ用配管５７の他端部は、燃料タンク５１内に接続されている。
【００６１】
デリバリパイプ２０の他端部２０ｊに接続された燃料配管５３ｂには、燃料蓄熱タンク６０が接続されている。燃料配管５３ｂ上には、電動ポンプ６２が接続され、電動ポンプ６２と燃料蓄熱タンク６０との間には遮断弁７３が接続されている。なお、燃料配管５３ｂ上において、遮断弁７３と電動ポンプ６２の配置は、逆でもよい。
【００６２】
次に、第４実施形態の動作について説明する。
【００６３】
（１）エンジンが停止している間は、遮断弁７３は閉とされる。これにより、燃料蓄熱タンク６０内の昇温された燃料が外部に流出しない。
（２）エンジンの始動時には、イグニッションがＯＮにされたこと、若しくはドアスイッチ又は着座センサがＯＮ状態を検知したことに応答して、電磁リリーフ弁５６が開とされ、遮断弁７３が開とされ、電動ポンプ６２がＯＮとされる。これにより、燃料蓄熱タンク６０内の高温の燃料がデリバリパイプ２０内に圧送され、デリバリパイプ２０内に残留していた低温の燃料と置換される。デリバリパイプ２０内に残留していた低温の燃料は、電磁リリーフ弁５６を介してリリーフ用配管５７から燃料タンク５１内に還流される。
【００６４】
上記（２）において、電磁リリーフ弁５６及び遮断弁７３が開とされ、電動ポンプ６２がＯＮとされた後、設定された時間（デリバリパイプ２０内の残留燃料の置換が完了するに要する時間）の後に、燃料タンク５１内の燃料がフィードポンプ５２及び高圧ポンプ５４により、デリバリパイプ２０内に供給され、エンジンが始動される。
【００６５】
（３）エンジンの運転中は、遮断弁７３が開とされ、電動ポンプ６２はＯＦＦとされる。
（４）エンジンの停止時には、イグニッションがＯＦＦにされたことに応答して、遮断弁７３が閉とされる。
【００６６】
次に、図７を参照して、第５実施形態について説明する。
以下では、第２実施形態との相違点について説明する。
【００６７】
第５実施形態では、第１実施形態では使用されたが第４実施形態では使用されなかった、各インジェクタ３０の上部３４に共通に接続されたリリーフ用連通管５５を、使用したものである。デリバリパイプ２０の一端部２０ｉよりも上流側の燃料配管５３に接続された構成要素は、第４実施形態と同様である。
【００６８】
第５実施形態の動作は、第４実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００６９】
本発明の燃料供給装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、筒内直接噴射型のガソリンエンジンを説明するものであったが、ディーゼルエンジンや筒内直接噴射型ではない他の形態（ポート噴射型を含む）のガソリンエンジンに対しても適用することができる。なお、ディーゼルエンジンでは、デリバリパイプがコモンレールと称されることも多い。
【００７０】
また、本発明において、デリバリパイプは、シリンダヘッドに埋設されたものに限定されず、シリンダヘッドの外部に設けられたものでもよい。燃料蓄熱タンクでは、エンジン停止時までに供給されていた燃料の温度がエンジン停止後に低下することを抑制するように、エンジン停止時までに供給されていた燃料を保温した状態で収容する。エンジンの始動時には、デリバリパイプ（更にはインジェクタ内）に残留した燃料を、燃料蓄熱タンク内で保温されていた燃料で置換し、その置換後に、シリンダ内への燃料噴射を行う。
【００７１】
デリバリパイプがシリンダヘッドに内蔵された場合、デリバリパイプ内の燃料の温度上昇幅が大きくなり、もって、燃料蓄熱タンク内の燃料の温度を上げておくことができる。ちなみに、デリバリパイプがシリンダヘッドに内蔵されていない場合には５０〜６０℃、内蔵された場合には８０℃近くまで燃料の温度が上昇する。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の燃料供給装置によれば、内燃機関の始動時に、燃料の気化がより促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の全体構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第１実施形態のシリンダの断面図である。
【図３】図３は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第１実施形態における燃料通路と燃料噴射弁との接続部分を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第２実施形態の全体構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第３実施形態の全体構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第４実施形態の全体構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第５実施形態の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ シリンダヘッド
２０ デリバリパイプ
２１ 燃料通路
３０ インジェクタ
３０ｂ 燃料流路
３２ 燃料受給口
３４ 上部
３４ａ 開口部
４１ シリンダ
５５ リリーフ用連通管
５６ 電磁リリーフ弁
６０ 燃料蓄熱タンク
６１ 流路制御バルブ
６２ 電動ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、始動時に燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料を加熱して排気ガス中の有害物質を低減する技術が、特開平５−３４０３１７号公報に述べられている。特に、冷間始動時においては、ピストンや燃料自体の温度が低く、燃料の気化が促進されないため、燃料を積極的に加熱する効果が非常に大きい。
【０００３】
特開平１０−２３８４２４号公報には、燃料噴射弁に誘導コイルを設け、高周波電流を印加して誘導加熱により燃料を加熱する技術が開示されている。加熱手段として、誘導加熱やヒータを用いる場合には、燃料の加熱に大量の電力を投入する必要があり、極低温時のようにバッテリ容量が低下している場合には、電力不足により十分な加熱を行うことができない。
【０００４】
特開２００１−１３２５７５号公報には、始動時に保温容器に貯留された温水を燃料噴射弁の周りに循環させ、始動時の気化を促進する技術が開示されている。温水によって、燃料噴射弁を暖める構成では、熱効率が悪く、温水の熱を燃料に伝えるためにある程度の時間が必要である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３２５７５号公報
【特許文献２】
特開平９−１４０７２号公報
【特許文献３】
特開２００２−２１６２６号公報
【特許文献４】
特開平５−３４０３１７号公報
【特許文献５】
特開平１０−２３８４２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の始動時に、燃料の気化がより促進されることが望まれる。
特に、燃料の噴射初期から燃料の気化がより促進されることが望まれる。
極低温時などの悪条件下においても確実に燃料の気化がより促進されることが望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、内燃機関の始動時に、燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置を提供することである。
本発明の他の目的は、特に、燃料の噴射初期から燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、極低温時などの悪条件下においても確実に燃料の気化がより促進される内燃機関の燃料供給装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の燃料供給装置は、燃料通路に供給された燃料を内燃機関の停止後に保温する燃料保温容器と、前記内燃機関の始動時又は始動前であって、前記保温された燃料を前記燃料通路内の燃料と置換する燃料置換部とを備えている。燃料保温容器内の温度の高い燃料が始動初期から噴射されることとなるため、始動時の気化をより促進することができる。
【０００９】
前記燃料保温容器は、前記内燃機関の運転時に前記燃料通路に供給された前記燃料を保温する。前記燃料保温容器は、前記内燃機関の運転時に前記燃料通路に供給された前記燃料の温度よりも、前記内燃機関が停止された後に前記燃料通路内の前記燃料の温度が低下することが抑制されるように、前記内燃機関の運転時にシリンダ内又は前記シリンダに連通する吸気通路内に噴射されるべく前記燃料通路に供給された前記燃料を保温する。
前記燃料置換部は、更に燃料の噴射前に、前記保温された燃料を前記燃料通路内の燃料と置換する。
【００１０】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料置換部は、燃料噴射弁に設けられた燃料流入口から前記保温された燃料を前記燃料噴射弁の内部に供給し、前記燃料噴射弁の軸線方向において前記燃料流入口の位置とは異なる位置に設けられた燃料流出口から前記燃料通路内の燃料を流出させる。これにより、燃料噴射弁内の殆どの燃料を置換することができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料噴射弁は、サイドフィード型であり、前記燃料流入口は、前記燃焼噴射弁の側部に前記燃料通路に連通するように設けられた燃料受給口であり、前記燃料流出口は、前記燃焼噴射弁の上部に設けられる。高温の燃料が燃料受給口から流入し、燃料流出口から流出する。よって、燃料流出口近傍の燃料よりも燃料受給口近傍の流入直後の燃料の方が高温である。燃料受給口の位置は、燃料噴射口から近く、燃料噴射口から燃料が噴射されるときには、燃料受給口の近傍のより温度の高い燃料が噴出されるので、始動時の燃料の気化促進に有利である。
【００１２】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料置換部には、前記燃料の流路を切り替える切り替え弁と、前記燃料通路または燃料噴射弁に接続されたリリーフ通路を含む。
【００１３】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料通路は、シリンダヘッドに内蔵され、前記燃料保温容器は、前記シリンダヘッドからの熱を受けて昇温された前記燃料通路内の燃料を保温する。
【００１４】
本発明の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料保温容器は、燃料タンクと前記燃料通路とを結ぶ燃料供給路から分岐した位置、又は前記燃料供給路の途中に設けられている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の燃料供給装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の燃料供給装置を有する内燃機関（エンジン）のシリンダヘッド１０の部分の断面図である。シリンダヘッド１０内に形成された燃料通路（デリバリパイプ）２０及びインジェクタ（燃料噴射弁）３０内の残留燃料を燃料蓄熱タンク６０内の高温燃料に置換するための構成以外のエンジンの構成は、通常一般のエンジンの構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００１７】
図１は、シリンダの中心軸に対して直角な平面による断面図である。図１は、図２におけるＩ−Ｉ線断面図であり、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１８】
このエンジンは、直列四気筒エンジンで、かつ、いわゆる４バルブエンジンである。四つのシリンダ４１が直列して配列されており、一つのシリンダ４１ごとに二つの吸気バルブ４２と二つの排気バルブ４３とが配設されている。吸気バルブ４２によって、シリンダ４１と吸気ポート４４との間が開閉される。また、排気バルブ４３によってシリンダ４１と排気ポート４５との間が開閉される。シリンダ４１は、シリンダブロック４６の内部に形成されており、シリンダブロック４６の上部にシリンダヘッド１０が結合されている。
【００１９】
シリンダ４１の内部には、通常一般のエンジンと同様に、ピストン４７が往復運動可能に収納されている。本実施形態のエンジンは、筒内直接噴射型エンジンであり、シリンダ４１内に燃料噴射口３１ｊを配設させたインジェクタ３０がシリンダヘッド１０内に配置されている。インジェクタ３０は、各シリンダ４１毎に一つずつ配設されている。ピストン４７の上面には窪みが形成されており、インジェクタ３０から噴射された燃料を四つの吸排気バルブ４２，４３の中心に配置された点火プラグ４８の近傍に集めて点火燃焼させる成層燃焼が可能となっている。
【００２０】
図１に示されるように、本実施形態のシリンダヘッド１０内には、燃料通路の一部を形成するデリバリパイプ２０が埋設されている。デリバリパイプ２０は、所定の形状に加工された後に、シリンダヘッド１０の鋳造時に鋳込まれている。デリバリパイプ２０の一端部２０ｉは、燃料タンク５１からフィードポンプ５２を介して燃料が供給される燃料配管５３に接続されている。デリバリパイプ２０内の燃料通路２１には、燃料タンク５１から燃料が供給される。
【００２１】
本実施形態のエンジンは、筒内直接噴射型エンジンであり、燃料噴射時には、圧縮されたシリンダ４１内の吸入空気に対して燃料を噴射する必要がある。このため、燃料配管５３には、高圧ポンプ５４が配されており、デリバリパイプ２０内の燃料圧力（燃圧）を高圧にしている。高圧ポンプ５４の駆動源としては、カムシャフトの回転駆動力が用いられる。
【００２２】
燃料配管５３には、燃料蓄熱タンク６０が接続されている。燃料蓄熱タンク６０は、その内部の燃料を保温するに過ぎず、積極的に加熱するものではない。燃料蓄熱タンク６０は、シリンダヘッド１０の内部に埋設されたデリバリパイプ２０内でシリンダヘッド１０の熱を受けて昇温された燃料を保温する。
【００２３】
燃料配管５３上において、燃料蓄熱タンク６０の下流側であって、かつ高圧ポンプ５４の下流側には、流路制御バルブ（三方バルブ）６１が設けられている。また、燃料配管５３において、燃料蓄熱タンク６０と流路制御バルブ６１との間には、燃料蓄熱タンク６０内の燃料を燃料配管５３を介してデリバリパイプ２０内に送り込むための電動ポンプ６２が設けられている。電動ポンプ６２は、エンジンの始動時（又は始動前）に際して駆動される必要があり、カムシャフトの回転駆動力を利用できないことから、電動式とされる。電動ポンプ６２に代えて、エアー圧により燃料蓄熱タンク６０内の燃料を送り出すものであってもよい。
【００２４】
図１及び図３を参照して、デリバリパイプ２０とインジェクタ３０の取り付け構造について説明する。なお、図３において、符号２１の境界を示す丸は、デリバリパイプ２０の内周面を示している。図３においては、デリバリパイプ２０は、紙面に直交する方向に延在している。
【００２５】
インジェクタ３０は、デリバリパイプ２０と略直角に交差しており、インジェクタ３０がデリバリパイプ２０に形成された一対の孔に貫通されている。図３に示すように、インジェクタ３０は、筐体３０ａ内にスライド可能なニードル３５と、このニードル３５をスライドさせるための電磁コイル３６とを有している。筐体３０ａには、電磁コイル３６に電力供給するためのコネクタ（図示せず）を取り付けるコネクタ取付部３７が設けられている。
【００２６】
ニードル３５は、通常はスプリング３８によってインジェクタ３０の先端の噴射口３１ｊを閉じた状態に維持されている。燃料噴射時には、コイル３６に通電して磁力を発生させ、この磁力によってニードル３５を図中上方に移動させて、噴射口３１ｊを開く。燃料噴射量の調節は、開弁時間によって行われる。
【００２７】
筐体３０ａの外周部には、溝３９ａ，３９ｂが形成され、それらの溝３９ａ，３９ｂにはそれぞれ、Ｏリング（環状のシール部材）６３ａ，６３ｂ及びバックアップリング６４ａ，６４ｂが配置されており、インジェクタ３０とシリンダヘッド１０との間の液密状態を維持して、燃料のシールを行っている。
【００２８】
図１及び図３に示すように、デリバリパイプ２０の内部に位置するインジェクタ３０の側壁には、燃料通路２１の燃料の供給を受ける燃料受給口３２が開口されている。燃料受給口３２から噴射口３１ｊまでは、インジェクタ３０の内部に燃料流路３０ｂが形成されている。また、燃料受給口３２には、燃料中の異物がインジェクタ３０の内部に侵入しないように金属製のフィルタが取り付けられている。図３中、燃料が充満する部分は点描によって示してある。
【００２９】
本実施形態のインジェクタ３０は、いわゆるサイドフィード型のインジェクタである。サイドフィード型とは、インジェクタ３０の軸線に対して直角な方向から燃料の供給を受けるものを指す。これに対して、インジェクタの軸線方向から燃料を受けるもの、即ち、インジェクタ３０の尾部から燃料を受けるものはトップフィード型と称される。本実施形態のように、デリバリパイプ２０をシリンダヘッド１０の内部に埋設させて燃料温度を上昇させ、更に、インジェクタ３０をサイドフィード型とすることで、昇温されたされたデリバリパイプ２０内の燃料の温度を低下させることなく噴射させることができる。
【００３０】
図３に示すように、本実施形態のインジェクタ３０の内部には、燃料流路３０ｂと連通するとともに、筐体３０ａの尾部（上部）３４の開口部３４ａと連通する燃料置換路３０ｃが形成されている。筐体３０ａの開口部３４ａには、リリーフ用連通管５５が接続されている。図３においては、リリーフ用連通管５５は、紙面に直交する方向に延在している。
【００３１】
筐体３０ａの上部３４の外周部には、溝３７が形成されており、その溝３７には、Ｏリング６５とバックアップリング６６が配置されており、リリーフ用連通管５５とインジェクタ３０との液密状態を維持している。なお、符号６７は、バックアップリングである。
【００３２】
以下では、見方を変えた説明を行うために、あえて上記の各構成要素の動作を考慮せずに上記構成のみに着目した上で、上記構成を説明する。
リリーフ用連通管５５は、あたかも従来一般のトップフィード型のデリバリパイプに相当し、筐体３０ａの上部３４の開口部３４ａは、あたかも従来一般のトップフィード型のインジェクタの燃料受給口に相当し、燃料置換路３０ｃ及び燃料流路３０ｂは、あたかも従来一般のトップフィード型のインジェクタの燃料受給口から噴射口３１ｊに至るまでの燃料流路に相当する。
【００３３】
図１に示すように、デリバリパイプ２０の終端部２０ｊには、何の連通管も接続されておらず、その終端部２０ｊにおいてその流路が閉塞される。各インジェクタ３０の上部３４には、リリーフ用連通管５５が共通に接続されている。リリーフ用連通管５５の一端部には、電磁リリーフ弁５６を介してリリーフ用配管５７の一端部が接続され、その他端部は燃料配管５３における高圧ポンプ５４よりも上流側に接続されている。
【００３４】
次に、第１実施形態の動作について説明する。
【００３５】
まず、エンジンの運転中について説明する。
【００３６】
エンジンの運転中は、燃料配管５３上における、電動ポンプ６２側とデリバリパイプ２０側と高圧ポンプ５４側の三方が互いに接続されるように流路制御バルブ６１が切り替えられる。電磁リリーフ弁５６は、閉じた状態とされる。但し、リリーフ用連通管５５内の燃圧を検出する燃圧センサ（図示せず）の計測値が所定値を超えた場合には、電磁リリーフ弁５６が開とされリリーフ用連通管５５内の燃料がリリーフ用配管５７を介して上流側の燃料配管５３に還流されることで、リリーフ用連通管５５内の燃圧が降下する。
【００３７】
エンジンの運転中は、上記のように流路制御バルブ６１が切り替えられ、フィードポンプ５２及び高圧ポンプ５４が作動することで、燃料タンク５１からデリバリパイプ２０に供給され、デリバリパイプ２０内でシリンダヘッド１０からの熱を受けて昇温した燃料のうち、噴射口３１ｊから噴出されなかった燃料が燃料蓄熱タンク６０に入って保温される。
【００３８】
次に、エンジンの停止時（停止中）について説明する。
【００３９】
エンジンの停止時には、イグニッションがＯＦＦにされたことに応答して、燃料配管５３上におけるデリバリパイプ２０側と高圧ポンプ５４側とが接続され、電動ポンプ６２側とは接続されないように、流路制御バルブ６１が切り替えられる。これにより、エンジンの停止中は、燃料蓄熱タンク６０内に入った昇温された燃料が燃料蓄熱タンク６０内に貯められ、燃料蓄熱タンク６０内での保温状態が維持される。
【００４０】
また、エンジンの停止時には、イグニッションがＯＦＦにされたことに応答して、電磁リリーフ弁５６は、開いた状態とされる。この場合、電磁リリーフ弁５６は閉じた状態でも問題はないが、エンジンの停止後に直ちに再始動されるときにリリーフ用連通管５５に燃料の残圧が残っていると、高温燃料との置換が行い難いという理由から、電磁リリーフ弁５６は開いた状態であることが好ましい。
【００４１】
次に、エンジンの始動時について説明する。
【００４２】
エンジンの始動時には、イグニッションがＯＮにされたこと、若しくはドアスイッチ又は着座スイッチがＯＮにされたことに応答して、燃料配管５３上におけるデリバリパイプ２０側と電動ポンプ６２側とが接続され、高圧ポンプ５４側とは接続されないように、流路制御バルブ６１が切り替えられる。また、このときに、電動ポンプ６２が始動されて、燃料蓄熱タンク６０内の保温された燃料がデリバリパイプ２０内に圧送される。
【００４３】
上記のように、エンジンの停止時に、電磁リリーフ弁５６は開とされ、エンジンの始動時にも電磁リリーフ弁５６は開の状態のままである。よって、図１及び図３に示すように、電動ポンプ６２によって燃料蓄熱タンク６０から圧送された高温の燃料は、デリバリパイプ２０内を通るのみならず、図３中の矢印に示すように、燃料受給口３２から燃料流路３０ｂ、燃料置換路３０ｃを通って、開口部３４ａからリリーフ用連通管５５に流れ、リリーフ用連通管５５から電磁リリーフ弁５６を介して燃料配管５３の上流側に還流される。これにより、エンジンの停止時にデリバリパイプ２０内に残留した燃料のみならず、エンジンの停止時にインジェクタ３０内に残留し、その後シリンダヘッド１０が冷めるに従って温度が低下した燃料が、燃料蓄熱タンク６０内で保温されていた高温の燃料に置換される。
【００４４】
この場合、高温の燃料は、燃料受給口３２から燃料流路３０ｂ、燃料置換路３０ｃを通って、開口部３４ａからリリーフ用連通管５５に流れるので、インジェクタ３０内に残留した殆ど全ての燃料が確実に置換される。この構成により、確実に置換されるインジェクタ３０内の燃料は１〜２ｃｃであり、複数回分の噴射量に相当する大きな効果といえる。
【００４５】
電動ポンプ６２が始動された後、一定時間の経過後に、スタータが起動してエンジンの始動が開始されるとともに、電動ポンプ６２がＯＦＦとされ、上記運転中のモードに移行される。この一定時間としては、高温の燃料がインジェクタ３０の開口部３４ａからリリーフ用連通管５５に流出して、インジェクタ３０内の殆ど全ての燃料の置換が完了するまでに要する時間が設定される。
【００４６】
上記のように、電動ポンプ６２の始動後、運転中モードに移行するタイミングは、電動ポンプ６２の始動後、一定時間の経過後とする他に、以下の構成を採用することができる。電磁リリーフ弁５６の近傍に温度センサを設け、燃料蓄熱タンク６０内の高温の燃料が電磁リリーフ弁５６を通過したことを検出したときに、運転中モードに移行することができる。この方法によれば、複数のインジェクタ３０のそれぞれの内部の殆どの燃料を確実に置換したことを確認した上で、運転中モードに移行することができる。また、電磁リリーフ弁５６の近傍に流量センサを設け、燃料蓄熱タンク６０内の高温の燃料が設定された量だけ電磁リリーフ弁５６を通過したことを検出したときに、運転中モードに移行することができる。
【００４７】
本実施形態では、高温の燃料は、燃料受給口３２から流入し、開口部３４ａからリリーフ用連通管５５に流出する。よって、開口部３４ａ近傍の燃料よりも燃料受給口３２近傍の流入直後の燃料の方が高温である。燃料受給口３２の位置は、噴射口３１ｊから近く、噴射口３１ｊから燃料が噴射されるときには、燃料受給口３２の近傍のより温度の高い燃料が噴出されるので、始動時の燃料の気化促進に有利である。
【００４８】
本実施形態は、デリバリパイプ２０がシリンダヘッド１０に鋳込まれ、ボトムフィードインジェクタ３０により燃料を燃焼室に供給する直噴エンジンにおいて、燃料の蓄熱タンク６０及びデリバリパイプ２０とは異なるインジェクタ間連通路を有し、始動時にインジェクタ３０内の燃料を高温の燃料に置換する。即ち、始動時に、燃料用蓄熱タンク６０に保存された高温の燃料をデリバリパイプ２０からインジェクタ３０に供給すると同時に、電磁リリーフ弁５６を開いた状態とし（それ以前から開いたままの状態を含む）、リリーフ用連通管５５よりインジェクタ３０内に残留した燃料を排出し、インジェクタ３０内の燃料を置換する。
【００４９】
次に、図４を参照して、第２実施形態について説明する。
以下では、第１実施形態との相違点について説明する（以下の実施形態についても同様とする）。
【００５０】
図４に示すように、燃料配管５３上において、高圧ポンプ５４とデリバリパイプ２０の一端部２０ｊとの間に、燃料蓄熱タンク６０が設けられている。燃料配管５３上において、燃料蓄熱タンク６０と、高圧ポンプ５４との間には、第１遮断弁７１が接続されている。燃料配管５３上において、燃料蓄熱タンク６０と、デリバリパイプ２０の一端部２０ｊとの間には、電動ポンプ６２が接続され、電動ポンプ６２とデリバリパイプ２０の一端部２０ｊとの間には、第２遮断弁７２が接続されている。
【００５１】
デリバリパイプ２０の他端部２０ｊには、電磁リリーフ弁５６が接続されるとともに、リリーフ用配管５７の一端部が接続され、リリーフ用配管５７の他端部は、燃料タンク５１内に接続されている。なお、上記において、燃料配管５３上における、第２遮断弁７２と電動ポンプ６２の配置は、逆でもよい。
【００５２】
次に、第２実施形態の動作について説明する。
【００５３】
（１）エンジンが停止している間は、第１遮断弁７１及び第２遮断弁７２が共に閉じられる。これにより、燃料蓄熱タンク６０内の昇温された燃料が外部に流出しない。
（２）エンジンの始動時には、イグニッションがＯＮにされたこと、若しくはドアスイッチ又は着座センサがＯＮ状態を検知したことに応答して、電磁リリーフ弁５６が開とされ、第２遮断弁７２が開とされ、電動ポンプ６２がＯＮとされる。これにより、燃料蓄熱タンク６０内の高温の燃料がデリバリパイプ２０内に圧送され、デリバリパイプ２０内に残留していた低温の燃料と置換される。デリバリパイプ２０内に残留していた低温の燃料は、電磁リリーフ弁５６を介してリリーフ用配管５７から燃料タンク５１内に還流される。
【００５４】
上記（２）において、電磁リリーフ弁５６及び第２遮断弁７２が開とされ、電動ポンプ６２がＯＮとされた後、設定された時間（デリバリパイプ２０内の残留燃料の置換が完了するに要する時間）の後に、第１遮断弁７１が開とされる。燃料タンク５１内の燃料がフィードポンプ５２及び高圧ポンプ５４により、第１遮断弁７１を介してデリバリパイプ２０内に供給され、エンジンが始動される。
【００５５】
（３）エンジンの運転中は、第１遮断弁７１及び第２遮断弁７２が開とされ、電動ポンプ６２はＯＦＦとされる。
（４）エンジンの停止時には、イグニッションがＯＦＦにされたことに応答して、第２遮断弁７２が閉とされる。一定時間後（高圧ポンプ５４による圧送により燃圧が保持された後）は、第１遮断弁７１が閉とされる。
【００５６】
次に、図５を参照して、第３実施形態について説明する。
以下では、第２実施形態との相違点について説明する。
【００５７】
第３実施形態では、第１実施形態では使用されたが第２実施形態では使用されなかった、各インジェクタ３０の上部３４に共通に接続されたリリーフ用連通管５５を、使用したものである。デリバリパイプ２０の一端部２０ｉよりも上流側の燃料配管５３に接続された構成要素は、第２実施形態と同様である。
【００５８】
第３実施形態の動作は、第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００５９】
次に、図６を参照して、第４実施形態について説明する。
なお、上記の実施形態との相違点について説明する。
【００６０】
図６に示すように、デリバリパイプ２０の一端部２０ｉに接続された燃料配管５３ａには、高圧ポンプ５４が接続されている。燃料配管５３ａ上において、高圧ポンプ５４と、デリバリパイプ２０の一端部２０ｉとの間には、電磁リリーフ弁５６を介してリリーフ用配管５７の一端部が接続され、リリーフ用配管５７の他端部は、燃料タンク５１内に接続されている。
【００６１】
デリバリパイプ２０の他端部２０ｊに接続された燃料配管５３ｂには、燃料蓄熱タンク６０が接続されている。燃料配管５３ｂ上には、電動ポンプ６２が接続され、電動ポンプ６２と燃料蓄熱タンク６０との間には遮断弁７３が接続されている。なお、燃料配管５３ｂ上において、遮断弁７３と電動ポンプ６２の配置は、逆でもよい。
【００６２】
次に、第４実施形態の動作について説明する。
【００６３】
（１）エンジンが停止している間は、遮断弁７３は閉とされる。これにより、燃料蓄熱タンク６０内の昇温された燃料が外部に流出しない。
（２）エンジンの始動時には、イグニッションがＯＮにされたこと、若しくはドアスイッチ又は着座センサがＯＮ状態を検知したことに応答して、電磁リリーフ弁５６が開とされ、遮断弁７３が開とされ、電動ポンプ６２がＯＮとされる。これにより、燃料蓄熱タンク６０内の高温の燃料がデリバリパイプ２０内に圧送され、デリバリパイプ２０内に残留していた低温の燃料と置換される。デリバリパイプ２０内に残留していた低温の燃料は、電磁リリーフ弁５６を介してリリーフ用配管５７から燃料タンク５１内に還流される。
【００６４】
上記（２）において、電磁リリーフ弁５６及び遮断弁７３が開とされ、電動ポンプ６２がＯＮとされた後、設定された時間（デリバリパイプ２０内の残留燃料の置換が完了するに要する時間）の後に、燃料タンク５１内の燃料がフィードポンプ５２及び高圧ポンプ５４により、デリバリパイプ２０内に供給され、エンジンが始動される。
【００６５】
（３）エンジンの運転中は、遮断弁７３が開とされ、電動ポンプ６２はＯＦＦとされる。
（４）エンジンの停止時には、イグニッションがＯＦＦにされたことに応答して、遮断弁７３が閉とされる。
【００６６】
次に、図７を参照して、第５実施形態について説明する。
以下では、第２実施形態との相違点について説明する。
【００６７】
第５実施形態では、第１実施形態では使用されたが第４実施形態では使用されなかった、各インジェクタ３０の上部３４に共通に接続されたリリーフ用連通管５５を、使用したものである。デリバリパイプ２０の一端部２０ｉよりも上流側の燃料配管５３に接続された構成要素は、第４実施形態と同様である。
【００６８】
第５実施形態の動作は、第４実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００６９】
本発明の燃料供給装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、筒内直接噴射型のガソリンエンジンを説明するものであったが、ディーゼルエンジンや筒内直接噴射型ではない他の形態（ポート噴射型を含む）のガソリンエンジンに対しても適用することができる。なお、ディーゼルエンジンでは、デリバリパイプがコモンレールと称されることも多い。
【００７０】
また、本発明において、デリバリパイプは、シリンダヘッドに埋設されたものに限定されず、シリンダヘッドの外部に設けられたものでもよい。燃料蓄熱タンクでは、エンジン停止時までに供給されていた燃料の温度がエンジン停止後に低下することを抑制するように、エンジン停止時までに供給されていた燃料を保温した状態で収容する。エンジンの始動時には、デリバリパイプ（更にはインジェクタ内）に残留した燃料を、燃料蓄熱タンク内で保温されていた燃料で置換し、その置換後に、シリンダ内への燃料噴射を行う。
【００７１】
デリバリパイプがシリンダヘッドに内蔵された場合、デリバリパイプ内の燃料の温度上昇幅が大きくなり、もって、燃料蓄熱タンク内の燃料の温度を上げておくことができる。ちなみに、デリバリパイプがシリンダヘッドに内蔵されていない場合には５０〜６０℃、内蔵された場合には８０℃近くまで燃料の温度が上昇する。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の燃料供給装置によれば、内燃機関の始動時に、燃料の気化がより促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の全体構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第１実施形態のシリンダの断面図である。
【図３】図３は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第１実施形態における燃料通路と燃料噴射弁との接続部分を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第２実施形態の全体構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第３実施形態の全体構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第４実施形態の全体構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の内燃機関の燃料供給装置の第５実施形態の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ シリンダヘッド
２０ デリバリパイプ
２１ 燃料通路
３０ インジェクタ
３０ｂ 燃料流路
３２ 燃料受給口
３４ 上部
３４ａ 開口部
４１ シリンダ
５５ リリーフ用連通管
５６ 電磁リリーフ弁
６０ 燃料蓄熱タンク
６１ 流路制御バルブ
６２ 電動ポンプ
Claims (6)
- 燃料通路に供給された燃料を内燃機関の停止後に保温する燃料保温容器と、
前記内燃機関の始動時又は始動前に、前記保温された燃料を前記燃料通路内の燃料と置換する燃料置換部と
を備えた内燃機関の燃料供給装置。 - 請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料置換部は、燃料噴射弁に設けられた燃料流入口から前記保温された燃料を前記燃料噴射弁の内部に供給し、前記燃料噴射弁の軸線方向において前記燃料流入口の位置とは異なる位置に設けられた燃料流出口から前記燃料通路内の燃料を流出させる
内燃機関の燃料供給装置。 - 請求項２記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料噴射弁は、サイドフィード型であり、
前記燃料流入口は、前記燃焼噴射弁の側部に前記燃料通路と連通するように設けられた燃料受給口であり、
前記燃料流出口は、前記燃焼噴射弁の上部に設けられる
内燃機関の燃料供給装置。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料置換部には、前記燃料の流路を切り替える切り替え弁と、前記燃料通路または燃料噴射弁に接続されたリリーフ通路を含む
内燃機関の燃料供給装置。 - 請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料通路は、シリンダヘッドに内蔵され、
前記燃料保温容器は、前記シリンダヘッドからの熱を受けて昇温された前記燃料通路内の燃料を保温する
内燃機関の燃料供給装置。 - 請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料保温容器は、燃料タンクと前記燃料通路とを結ぶ燃料供給路から分岐した位置、又は前記燃料供給路の途中に設けられている
内燃機関の燃料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003137313A JP2004340020A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003137313A JP2004340020A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004340020A true JP2004340020A (ja) | 2004-12-02 |
Family
ID=33527007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003137313A Pending JP2004340020A (ja) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004340020A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015218707A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の燃料供給装置及びその制御方法 |
| RU198600U1 (ru) * | 2019-12-31 | 2020-07-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Система непостредственного впрыска жидкого метана |
| RU199418U1 (ru) * | 2019-12-31 | 2020-08-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Форсунка с термоизолированным каналом и электромагнитным управлением для непосредственного впрыска жидкого метана |
-
2003
- 2003-05-15 JP JP2003137313A patent/JP2004340020A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015218707A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の燃料供給装置及びその制御方法 |
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| RU199418U1 (ru) * | 2019-12-31 | 2020-08-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Форсунка с термоизолированным каналом и электромагнитным управлением для непосредственного впрыска жидкого метана |
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