JP2007170348A - Engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コモンレールを搭載したエンジンに関する。 The present invention relates to an engine equipped with a common rail.
エンジンにおいて、各シリンダーへ供給する高圧燃料をコモンレールを介して行い、このコモンレールの圧力すなわち燃料供給圧力とインジェクタの噴射タイミングをコントロールすることで燃料を節約し騒音の低減を図る技術が普及してきた。 In an engine, a technique for saving fuel and reducing noise by supplying high-pressure fuel to each cylinder through a common rail and controlling the pressure of the common rail, that is, the fuel supply pressure and the injection timing of the injector has been widely used.
例えば、特開2004−308512号公報には、このようなエンジンで、コモンレールとインジェクタの間の燃料配管構造が示されている。
前記特許文献1には、コモンレールとインジェクタの間を繋ぐ燃料パイプを全て等長化するようにした配管構造が記載されているが、コモンレールの設置位置や燃料パイプ連結口の開口方向が適切でない為に、燃料パイプが複雑に曲げられ、取り付けが面倒で整備性が悪い。
そこで、本発明では、インジェクタに対するコモンレールの配置位置を適切にすると共に燃料管の繋ぎ方向を適切にすることで、組み立てやすく、後の整備をし易くすることを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to make assembly easy and facilitate subsequent maintenance by making the arrangement position of the common rail relative to the injector and making the connecting direction of the fuel pipes appropriate.
本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
すなわち、請求項1の発明は、シリンダーヘッド1上部のエンジンカバー2上にコモンレール3をシリンダーヘッド1の長手方向に沿って配置し、このコモンレール3の吐出側燃料パイプ接続口4をインジェクタ5と反対側に開口し、該吐出側燃料パイプ接続口4から上方へ湾曲してインジェクタ5の供給側燃料パイプ接続口6へ燃料パイプ7を連結してなるエンジンとしたものである。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
That is, according to the first aspect of the present invention, the
この請求項1記載の発明では、コモンレール3の吐出側燃料パイプ接続口4へ燃料パイプ7を接続する場合にシリンダーヘッド1の側方から行うのである。
また、請求項2の発明は、燃料ポンプ(8)からコモンレール(3)へ配管する燃料パイプ(9)のコモンレール(3)側燃料パイプ接続口(10)をコモンレール(3)の前記吐出側燃料パイプ接続口(4)に並べて設けたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンとしたものである。
According to the first aspect of the present invention, when the fuel pipe 7 is connected to the discharge side fuel
In the invention of
この請求項2記載の発明では、燃料ポンプ8からコモンレール3へ配管する燃料パイプ9をシリンダーヘッド1の側部に配置固定することになる。
In the invention according to the second aspect, the fuel pipe 9 piped from the
請求項1に記載の発明によると、コモンレール3に燃料パイプ7を取り付けることがシリンダーヘッド1の側部であるため容易であり、燃料パイプ7を無理なく湾曲させてコモンレール3の供給側燃料パイプ接続口6に接続できる。しかも、コモンレール3をシリンダーヘッド1の長手方向に沿って配置することで、インジェクタ5の供給側燃料パイプ接続口6と供給側燃料パイプ接続口6の並びが並列になり、各燃料パイプ7が交差するようなことも無く、エンジン振動による燃料パイプ7間での干渉が生じない。
According to the first aspect of the present invention, it is easy to attach the fuel pipe 7 to the
また、請求項2に記載の発明では、燃料ポンプ8からコモンレール3へ配管する燃料パイプ9がシリンダーヘッド1の側部になることで、取り付けが容易でエンジンの熱影響も少ない。
In the second aspect of the present invention, the fuel pipe 9 piped from the
図1には、本発明を具現化したディーゼルエンジンの上部構造を示す外観斜視図を示している。
エンジン本体40の外側上下中間側部に燃料ポンプ8が取り付けられ、筒状モンレール4がエンジン本体40上側のシリンダーヘッドカバー2を構成する下ヘッドカバー2a上にエンジンの長手方向に沿って取り付けられている。シリンダーヘッドカバー2は、シリンダーヘッド全体を覆う下ヘッドカバー2aとインジェクタ5を取り外せるように覆う上ヘッドカバー2bとから構成されている。上ヘッドカバー2bは、インジェクタ5をU字状に迂回した形状をして、この上ヘッドカバー2bを取り外さなくてもインジェクタ5を取り外せるようにしているので、整備が楽に行える。
FIG. 1 is an external perspective view showing an upper structure of a diesel engine that embodies the present invention.
The
インジェクタ5は、噴射口位置を所定方向に保つ為にクランプ39で押さえ込んでシリンダヘッドへ取り付けられている。クランプ39は、図2,3に示す如くインジェクタ5の鍔部に係合する二股状押脚42a,42bと一本の支脚43とで構成され、押脚42a,42bの下端面46は長手方向の円柱弧状に形成し、支脚43の下端面45は、球面に形成し、ボルト挿入穴47の上端座面44を球面状に凹ませて、この上端座面44に球面座金51をあてがってボルトでジリンダ−ヘッド1へ取り付けることで、インジェクタ5をクランプ39の二股状押脚42a,42bと一本の支脚43との三点で片あたりすることなくしっかりと押さえ込んでいる。
The
図4は、インジェクタ5とクランプ39の取り付けを示す部分断面図で、下ヘッドカバー2aを貫通してインジェクタ5をシリンダヘッド49のノズル孔へ嵌合し、クランプ39で押さえ込んでいるが、このクランプ39はボルト挿入穴47へ挿入するボルトをシリンダヘッド49のネジ孔にねじ込み、クランプ39の支脚43が当接する位置には下ヘッドカバー2aにシリンダーヘッド49に達する高剛性ボス50をインサートしている。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the attachment of the
筒状から構成されているコモンレール3は、下ヘッドカバー2aの凹溝部に沿って、吐出側燃料パイプ接続口4と供給側燃料パイプ接続口10を外側方へ向けて取り付けている。インジェクタ5の供給側燃料パイプ接続口6も同じく外側方へ向けて固定していて、コモンレール4の吐出側燃料パイプ接続口4とインジェクタ5の供給側燃料パイプ接続口6を燃料パイプ7で連結している。燃料パイプ7は無理なく湾曲して各パイプが同じ長さになるよう屈曲している。コモンレール3の供給側燃料パイプ接続口6には、燃料ポンプ8から吸気マニホールド41上を通って配管する燃料パイプ9を連結している。この燃料パイプ9は、吸気マニホールド41上へクランプ48で固定している。
The
インジェクタ5からのリターンパイプ20は、上ヘッドカバー2b上を通って燃料ポンプ8へ入り、さらに燃料タンク15へ繋がっている。
エンジン本体の前記吸気マニホールド41と反対側には排気マニホールド52を配置しその下部にEGRクーラ53を取り付け、左右のバランスをとっている。
The
An
なお、図6に示すように、エンジン本体40の前記吸気マニホールド41の下側で、燃料ポンプ8に並べてEGRクーラ53とEGRバルブ54を取り付け、EGRクーラ53の下側に燃料フィルタ17を取り付け、吸気マニホールド41の下側空間を有効に利用し、エンジン本体40の片側で種々の整備が行えるようにしてもよい。
As shown in FIG. 6, the
図7は、シリンダーの燃焼室の平断面図で、周壁を六角孔状にしている。55はピストンの上面でその中央に隆起部56を形成し、この隆起部56に中央から燃焼室54の周壁に向かって6個の溝57を設けている。各溝57の方向は周壁59に対して直交からやや傾いた角度θを持たせて、インジェクタ5の噴射口から隆起部56の中央へ吹き付ける霧状燃料が溝57を通って周壁59に当たり周壁59の一方向に向かって流れて回転するようにしている。58は空気の流入口である。
FIG. 7 is a plan sectional view of the combustion chamber of the cylinder, and the peripheral wall has a hexagonal hole shape. 55 is an upper surface of the piston, and a raised
隆起部56の溝57は、インジェクタ5の噴射口の数に対応しているので、この実施例では噴霧口が六個である。このような構造によって燃料が完全燃焼し、スモークや窒素酸化物の発生を少なく出来る。
Since the groove 57 of the raised
次に、図8に示す燃料供給システム図で燃料噴射制御状態を説明する。
燃料タンク15内の燃料は吸入通路16により燃料フィルタ17を介してエンジンで駆動される燃料ポンプ8に吸入され、この燃料ポンプ8によって加圧された高圧燃料は吐出通路18によりコモンレール3に導かれて蓄えられる。
Next, the fuel injection control state will be described with reference to the fuel supply system diagram shown in FIG.
The fuel in the
コモンレール3内の高圧燃料は各高圧燃料供給パイプ7により気筒数分のインジェクタ5に供給され、エンジンコントロールユニット(以下「ECU」という)19からの指令に基づき、各気筒ごとにインジェクタ5が開弁作動して、高圧燃料がエンジンの各気筒燃焼室内に噴射供給される。
The high-pressure fuel in the
各インジェクタ5での余剰燃料(リターン燃料)は各リターンパイプ20により共通のリターンパイプ21へ導かれ、このリターンパイプ21によって燃料タンク15へ戻される。
Excess fuel (return fuel) in each
また、コモンレール3内の燃料圧力(コモンレール圧力)を制御するため、燃料ポンプ8に圧力制御弁22が設けられている。この圧力制御弁22はECU19からのデューティ信号によって燃料ポンプ8から燃料タンク15への余剰燃料のリターンパイプ20の流路面積を調整するものであり、これによりコモンレール3側への燃料吐出量を調整して、コモンレール圧力を制御することが出来る。具体的には、エンジン運転条件に応じて目標コモンレール圧力を設定し、コモンレール圧センサ23により検出されるコモンレール圧力がこの目標コモンレール圧力と一致するように、圧力制御弁22を介してコモンレール圧力をフィードバック制御する。
Further, a
図9は、ECU18の信号入力制御ブロック図である。
エンジン回転数センサ24、気筒判別センサ25、アクセルペダルやアクセルレバーの開度センサ26、吸入空気のターボ圧センサ27、吸気温度センサ28、ラジエター水温センサ29、吸入空気量センサ30、作業レバーの位置センサ31、コモンレール圧センサ23、タイマー35の各情報がECU19へ入力し、このECU19からグロープラグ制御信号32、インジェクタ制御信号33、コモンレール圧制御信号34が出力される。
FIG. 9 is a signal input control block diagram of the
次に、このディーゼルエンジンの制御状態をデータマップやフローチャートを用いて説明する。
ディーゼルエンジンでは、メイン噴射に先立って少量の燃料をパルス的に噴射するパイロット噴射を行うことにより、着火遅れを短縮し、ディーゼルエンジン特有のいわゆるノック音を低減することが知られている。
Next, the control state of this diesel engine is demonstrated using a data map and a flowchart.
In a diesel engine, it is known to perform a pilot injection that injects a small amount of fuel in a pulse manner prior to a main injection, thereby shortening an ignition delay and reducing a so-called knocking noise peculiar to a diesel engine.
従来においては、パイロット噴射はメイン噴射の前に1回或いは2回行うよう固定されていたが、本発明実施例ではこれをエンジンの状況に応じて変化させることで騒音の低減と不完全燃焼による白煙や黒煙の発生を抑えている。 Conventionally, the pilot injection is fixed to be performed once or twice before the main injection, but in the embodiment of the present invention, this is changed according to the state of the engine, thereby reducing noise and incomplete combustion. The generation of white smoke and black smoke is suppressed.
エンジンが起動した後は、パイロット噴射は図10のエンジン回転数と燃料噴射量の関係を示すパイロット噴射制御マップによって制御する。パイロット噴射は1回から3回まであるが、各パイロット回数域の間には、気筒ごとに時間をずらしてパイロット回数を切り替える為の遷移領域を設けている。 After the engine is started, pilot injection is controlled by a pilot injection control map showing the relationship between the engine speed and the fuel injection amount in FIG. There are one to three pilot injections, but a transition region is provided between each pilot frequency range to switch the pilot frequency by shifting the time for each cylinder.
遷移領域では、例えば、4気筒エンジンの場合、図11に示すようにパイロット無しからパイロット1回に切り替える際に、まず1気筒でパイロット噴射を開始し順次2気筒、3気筒、4気筒と段階的に等間隔でパイロット噴射を行う気筒を増やして行くことで、騒音の急激な増加を抑えることが出来る。 In the transition region, for example, in the case of a four cylinder engine, when switching from no pilot to one pilot as shown in FIG. By increasing the number of cylinders that perform pilot injection at regular intervals, a rapid increase in noise can be suppressed.
なお、この遷移領域でのパイロット噴射開始は、図12に示すように着火順序を気筒順番或いは気筒を一つ飛ばして2気筒ずつ等間隔で開始してもよい。
なお、この遷移領域でのパイロット噴射圧は、メイン噴射圧より低くするが、そのパイロット噴射圧は1回目が高く2回目が低くなるようにしたり、1回目が低く2回目が高くなるようにしたり、1回目と2回目が同じ圧になるようにしたりすることができ、適宜に設定すればよい。
The start of pilot injection in this transition region may be started at equal intervals by two cylinders by igniting the ignition order or skipping one cylinder as shown in FIG.
The pilot injection pressure in this transition region is lower than the main injection pressure, but the pilot injection pressure is set to be high for the first time and low for the second time, or low for the first time and high for the second time. The first time and the second time can be set to the same pressure, and may be set appropriately.
ディーゼルエンジンは、急加速などの場合に黒煙が生じたり騒音が激しくなったりするので、これを防ぐために、アクセルペダルの開き速度を検出して、パイロット噴射の回数とメイン噴射との間隔を変えるようにしている。 Diesel engines generate black smoke and increase noise during sudden acceleration, etc. To prevent this, the opening speed of the accelerator pedal is detected and the interval between the number of pilot injections and the main injection is changed. I am doing so.
図13の如き加速状態で、それぞれ図14のようなパイロット噴射制御を行う。すなわち、急激な加速からゆっくりした加速になるにしたがってパイロット噴射を少なくすると共にパイロット噴射時期を短くし、一回のパイロット噴射量を増やす。 In the acceleration state as shown in FIG. 13, pilot injection control as shown in FIG. 14 is performed. In other words, the pilot injection is decreased and the pilot injection timing is shortened as the acceleration is accelerated from the rapid acceleration, and the pilot injection amount is increased.
従来では、エンジンの軽負荷時には燃料噴射を1サイクルごとでなく2サイクルごとに1回にすると共にコモンレール圧を低下して燃料消費を少なくしていたが、充分に燃焼しなくて未燃焼ガスが排出されたり有害ガスが排出されていたが、これを防ぐ為に、コモンレール圧を高圧のままにして噴射タイミングを例えば4サイクルに1回にすることで制御を簡単にして燃料を完全燃焼させることが出来る。 Conventionally, when the engine is lightly loaded, fuel injection is performed once every two cycles instead of every cycle, and the common rail pressure is reduced to reduce fuel consumption. To prevent this, exhaust gas and harmful gas were discharged. To prevent this, the common rail pressure remains high and the injection timing is set to once every four cycles, for example, to simplify the control and burn the fuel completely. I can do it.
ディーゼルエンジンを出力90%以上で駆動している場合には、オーバーヒート気味になるが、このオーバーヒート程度は吸入空気の温度によって変化する。すなわち、外気温が高いほどオーバーヒートし易い。そこで、吸気温度センサ28の検出温度によって、図15〜図17の補正マップを使用している。すなわち、図15では吸気温度が上昇するに従って噴射量を減少させ、図16では吸気温度が上昇するに従って噴射タイミングを遅角から進角に変化させ、図17では吸気温度が上昇するに従ってコモンレールの燃料圧を上昇させている。なお、この補正%は、吸入空気温度0℃を基準にしている。
When the diesel engine is driven at an output of 90% or more, it becomes overheated, but the degree of overheating varies depending on the temperature of the intake air. That is, the higher the outside air temperature, the easier it is to overheat. Therefore, the correction maps of FIGS. 15 to 17 are used depending on the detected temperature of the intake
ディーゼルエンジンがオーバーヒート気味になってきたことは、ラジエータの水温度によっても検出されるので、図18に示す如く、ラジエータ水温センサ30で検出する水温が正常温度(80℃)を越えると、インジェクタ5の噴射タイミングを通常よりも進角させる。これにより、出力を低下させることなく、エンジンの過熱を防止できる。
Since the fact that the diesel engine has become overheated is also detected by the water temperature of the radiator, as shown in FIG. 18, when the water temperature detected by the radiator
1 シリンダーヘッド
2 エンジンカバー
3 コモンレール
4 吐出側燃料パイプ接続口
5 インジェクタ
6 供給側燃料パイプ接続口
7 燃料パイプ
8 燃料ポンプ
9 燃料パイプ
10 供給側燃料パイプ接続口
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005372533A JP2007170348A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Engine |
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JP2005372533A Pending JP2007170348A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Engine |
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