JP2007182792A

JP2007182792A - コモンレール式燃料噴射システム。

Info

Publication number: JP2007182792A
Application number: JP2006000931A
Authority: JP
Inventors: Keimei Kondo; 啓明近藤
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2007-07-19

Abstract

【課題】本発明は、コモンレール及び燃料噴射管をさらに大型化することなく、簡単な手段によって燃料噴射によるインジェクター内の圧力変動を抑制し、応答性の良い噴射特性が得られ、ディーゼル内燃機関からの有害の排ガスの低減が可能となるコモンレール式燃料噴射システムを提供するにある。
【解決手段】ディーゼル内燃機関の各気筒毎に設けられたインジェクター、該インジェクターに供給する燃料の圧力を蓄圧するコモンレール、該コモンレールに高圧燃料を供給する高圧供給ポンプ、前記コモンレールと前記インジェクターとをそれぞれ連通する燃料噴射管、及びコモンレールと前記高圧供給ポンプとを連通する燃料供給管を備えたコモンレール式燃料噴射システムにおいて、少なくとも隣接する気筒のインジェクターをパイプで連通させ該パイプを副蓄圧室となしたことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼル内燃機関に使用される、燃料をコモンレールで蓄圧して各気筒に噴射するコモンレール式燃料噴射システムに関するものである。

ディーゼル内燃機関用のコモンレール式燃料噴射システムは、高圧供給ポンプによってコモンレールに高圧燃料を蓄圧し、コモンレールで蓄圧された高圧燃料を各気筒毎に噴射する電磁制御式の燃料噴射システムであり、その構成はディーゼル内燃機関の各気筒毎に設けられるインジェクター、インジェクターに供給する燃料の圧力を蓄圧するコモンレール、該コモンレールに高圧燃料を供給する高圧燃料供給ポンプ、前記コモンレールと前記インジェクターとをそれぞれ連通する燃料噴射管、及び前記コモンレールと前記高圧供給ポンプとを連通する燃料供給管を備えている。

上記のコモンレール式燃料噴射システムにおいて、応答性の良い噴射特性を得るためには、コモンレール内に蓄圧された燃料の蓄圧容量を大きくするか、又は燃料の蓄圧圧力をより高める必要がある。
そしてまずコモンレール内の蓄圧内容積を確保するためには、コモンレールの内径を大きくするかまたはコモンレール自体の長さを長くしなければならない。しかし、コモンレールの内径を大きくするとコモンレールの肉厚を一層厚くし大径に形成しなければならないため、ブラケットを含めて製品を大型化せざるを得ず、これにより重量が増して近年の製品や部品の軽量と小型化の要求に反するものとなってしまい、さらに内径を大きくすればコモンレールの内周面の剛性が低下して該内周面の瑕や皺等に対する欠陥感度が上昇するので、該欠陥を可及的に小さく（好ましくは１０μｍ以下にする）しなければならない。一方コモンレールの長さを長くすると、コモンレールを必要以上に長尺に設計したりコモンレールとインジェクターとの間の燃料噴射管に不必要の曲げ加工を施して実質的な長さを確保するなどの必要性が生じ、これも製品や部品の軽量化と小型化の要求に反するものとなってしまう。さらにコモンレールなどに蓄圧される燃料の圧力をより高めようとすると、耐圧性を維持するため肉厚をより一層厚くしなければならない上、前記した内周面の欠陥も可及的に小さくしなければならず、肉厚を厚くすることにより重量の増大を招くのみならずエンジンルーム内におけるレイアウト性を悪化させることになる。そして前記内周面の欠陥が好ましくは１０μｍ以下となるように小さくするには、材質を厳選するとともに、高価なプロセスが必要となり、製造コストが高くつくことになる。したがって前記した応答性のよい噴射特性を得るためのいずれの対策も好ましいものではなかった。

本出願人は、かかる問題を解決するため特許文献１のような技術を提案した。これによれば、ディーゼル内燃機関のコモンレール式燃料噴射システムが、コモンレールより下流側に副蓄圧室を設けてインジェクターに近い位置に蓄圧容積を確保するようにしたので、コモンレールを長くしたり内径を大きくする必要がなく、また燃料噴射圧をより高めることもなく、応答性のよい噴射特性を得ることができ、ディーゼルエンジンの出力、燃費の向上と排ガスの有害成分の減少がはかられるという大なる効果を奏するが、燃料噴射の応答性を高めるために燃料噴射管とインジェクターの間に副蓄圧室を設けているので、そのサイズが大きい場合には搭載性が悪くなってしまうため実用性に乏しい。

一方、インジェクター内の圧力変動を抑制し、応答性の良い噴射特性を得るために、特許文献２では、気筒内に開口する噴孔を開閉するニードルと、噴孔の近傍で高圧燃料を貯留するとともにそこに作用する油圧力によってニードルを押し上げる油だまりと、外部のコモンレールから油だまりへ高圧燃料を導入する燃料通路とを備えている蓄圧式燃料噴射弁において、油だまりから見てコモンレールに連通する燃料通路及び噴孔に連通する燃料通路とは別に、一端において油だまりに連通して高圧燃料を導く制御通路と、この制御通路の他端に連通し高圧燃料を貯留する容積一定の空間からなるリザーバとを備えている。すなわち、特許文献２においてはインジェクター内部の油だまりを設けてはいるが、該インジェクター内部の構造上油だまりの容積を大きくとることができない、という問題があった。
特開２０００-２０５０８１号公報特開平１１-９３８００号公報

本発明は、コモンレール及び燃料噴射管をさらに大型化することなく、簡単な手段によって燃料噴射によるインジェクター内の圧力変動を抑制し、応答性の良い噴射特性が得られ、ディーゼル内燃機関からの有害な排ガスの低減が可能となるコモンレール式燃料噴射システムを提供することを目的とする。

本発明に係るコモンレール式燃料噴射システムは、ディーゼル内燃機関の各気筒毎に設けられたインジェクター、該インジェクターに供給する燃料の圧力を蓄圧するコモンレール、該コモンレールに高圧燃料を供給する高圧供給ポンプ、前記コモンレールと前記インジェクターとをそれぞれ連通する燃料噴射管、及びコモンレールと前記高圧供給ポンプとを連通する燃料供給管を備えたコモンレール式燃料噴射システムにおいて、少なくとも隣接する気筒のインジェクターをパイプで連通させ該パイプを副蓄圧室となしたことを特徴とするものである。
また本発明のコモンレール式燃料噴射システムでは、前記気筒の全てのインジェクターがパイプにより連通されていることを特徴とする。
さらに、本発明のコモンレール式燃料噴射システムでは、前記インジェクター間を連通したパイプは内径１〜６ｍｍ、長さ８０〜２５０ｍｍの寸法を有することを特徴とする。

本発明において、少なくとも隣接する気筒のインジェクターをパイプで連通させ該パイプを副蓄圧室とすることで、コモンレール、燃料噴射管及びインジェクターの内容積を確保できる。これによりコモンレール及び燃料噴射管の内径を大きくしたり、その長さを長くすることなく、燃料噴射の応答性（車載ＣＰＵからの指令信号に対する追従性）をより高めることが可能となり、応答性が良くかつ正確な噴射特性を得ることができる。
隣接するインジェクターをパイプで連通する手段としては、コモンレールから燃料噴射管を介してインジェクター内の高圧燃料を導入高圧流路内又は燃料噴射による圧力変動が伝わるインジェクター内部の高圧流路内に燃料噴射管との接続部とは別の接続部を設ける。この接続部にパイプを接続し、隣接する気筒のインジェクターの同じ接続部とつなぐ。これにより流路の内容積を確保する。
結果として、燃料噴射に伴うインジェクター内の圧力降下を防止でき、安定した燃料の噴射を実現することができる。

図１は本発明の一実施例におけるディーゼル内燃機関のコモンレール式燃料噴射システムを示す概略図、図２は同じく他の実施例におけるディーゼル内燃機関のコモンレール式燃料噴射システムを示す概略図、図３はさらに他の実施例に係る燃料噴射システムにおけるインジェクターの要部を示す拡大図であり、１はコモンレール、２はインジェクター、３は高圧供給ポンプ、４は燃料噴射管、５は燃料供給管、６はパイプである。

すなわち、本発明はディーゼル内燃機関の各気筒毎に設けられるインジェクター２、前記インジェクター２に供給する燃料の圧力を蓄圧するコモンレール１、前記コモンレール１に高圧燃料を供給する高圧供給ポンプ３、前記コモンレール１と前記インジェクター２とをそれぞれ連通する燃料噴射管４、および前記コモンレール１と前記高圧供給ポンプ３とを連通する燃料供給管５を備えたディーゼル内燃機関のコモンレール式燃料噴射システムにおいて、図１に示す燃料噴射システムは隣接する各気筒毎の前記インジェクター２の間をパイプ６で接続して連通するよう構成したものである。該パイプ６は、内部を蓄圧室とするもので、内径を１〜６ｍｍ、長さ８０〜２５０ｍｍの寸法を有するものである。内径が１ｍｍ未満であると、最大噴射量の３倍の容積を確保できず、インジェクター内の圧力変動を制御できず、応答性の良い噴射特性を得らない。一方６ｍｍを超えると、耐圧性の観点からパイプの肉厚をより厚くし太径に形成しなければならず、重量増やインジェクター周りの狭い空間での配策性に難を生じる。また長さが８０ｍｍ未満であると、短すぎて気筒間をつなぐことができず、一方長さが２５０ｍｍを超えると長すぎてインジェクター周りの空間での配策性に難を生じる。

上記構成のコモンレール式燃料噴射システムでは、高圧供給ポンプ３により高圧に加圧されてコモンレール１に蓄圧された燃料は、各燃料噴射管４を介してインジェクター２に流入するとともに、パイプ６を介して隣接するインジェクターにも流入するので、前記各インジェクター２に設けたパイプ６の作用によりコモンレールの内容積を大きくする必要がなく、また燃料噴射圧をより高めることもなく、応答性のよい噴射特性を得ることができる。

次に、図２に示す燃料噴射システムは全てのインジェクター２をパイプ６で接続して該パイプ６内部を副蓄圧室として構成したものである。
上記構成のコモンレール式燃料噴射システムの場合は、高圧供給ポンプ３により高圧まで加圧されてコモンレール１に供給された燃料は、各燃料噴射管４を介してインジェクター２に流入するとともに、パイプ６を介して、すべてのインジェクター２に行き渡るのでパイプ６による副蓄圧室の作用によりコモンレール１の内容積を大きくする必要がなく、また前記図１のシステムと同様燃料噴射圧をより高めることもなく、応答性のよい噴射特性を得ることができる。

隣接する気筒のインジェクター２又は全てのインジェクターをパイプ６で接続するため図３にインジェクター２にジョイント２-１を設けて実線で示すように二方向流路となるようにパイプ６を接続してもよいし、点線で示すように三方向流路となるようにパイプ６を接続することもできる。
なお、図１、図２に示す蓄圧式燃料噴射システムにおけるパイプ６の容積は、それぞれ１回の最大噴射量の３〜２０倍の大きさを有することはいうまでもない。

本発明によれば、隣接するインジェクター間をパイプで接続し、そのパイプ内を副蓄圧室として機能させることによりコモンレール、燃料噴射管及びインジェクターの内容積を確保できる。これによりコモンレール及び燃料噴射管の内径を大きくしたり、長さを長くしたりすることなく、燃料噴射の応答性（車載ＣＰＵからの指令信号に対する追従性）をより高めることが可能となり、応答性良くかつ正確な噴射特性を得ることができる。
また、隣接するインジェクターをパイプでつなぐ手段としては、コモンレールから燃料噴射管を介してインジェクター内に高圧燃料を導入する高圧流路内又は燃料噴射による圧力変動が伝わるインジェクター内部の高圧流路内に燃料噴射管との接続部とは別の接続部を設け、この接続部にパイプを接続し、隣接する気筒のインジェクターの同じ接続部とつなぐ。これにより流路の内容積を確保できるのである。
さらに、燃料噴射に伴うインジェクター内の圧力降下を防止することができ、安定した燃料噴射を実現することができる。

本発明の一実施例におけるディーゼル内燃機関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。同じく他の実施例におけるディーゼル内燃機関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。さらに他の実施例に係るコモンレール式燃料噴射システムにおけるインジェクターの要部を示す拡大図である。

符号の説明

１コモンレール
２インジェクター
２-１ジョイント
３高圧供給ポンプ
４燃料噴射管
５燃料供給管
６パイプ

Claims

ディーゼル内燃機関の各気筒毎に設けられたインジェクター、該インジェクターに供給する燃料の圧力を蓄圧するコモンレール、該コモンレールに高圧燃料を供給する高圧供給ポンプ、前記コモンレールと前記インジェクターとをそれぞれ連通する燃料噴射管、及びコモンレールと前記高圧供給ポンプとを連通する燃料供給管を備えたコモンレール式燃料噴射システムにおいて、少なくとも隣接する気筒のインジェクターをパイプで連通させ該パイプを副蓄圧室となしたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射システム。
前記気筒の全てのインジェクターがパイプにより連通されていることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射システム。
前記インジェクター間を連通したパイプは内径１〜６ｍｍ、長さ８０〜２５０ｍｍの寸法を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンレール式燃料噴射システム。