JP2007192077A - 内燃機関の燃料温度調整構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関における燃料の高温化を抑制するための燃料冷却構造として、簡単な作業で且つ配設スペースが小さくて済む構造を提供する。
【解決手段】シリンダブロック13の冷却水通路30の内壁の一部分を膨出させ、その膨出部35の内部にリターン燃料を流すためのブロック内リターン通路24を形成する。インジェクタ7から排出された余剰燃料であるリターン燃料をこのブロック内リターン通路24に流すことにより、このリターン燃料を冷却水によって冷却する。
【選択図】図4
【解決手段】シリンダブロック13の冷却水通路30の内壁の一部分を膨出させ、その膨出部35の内部にリターン燃料を流すためのブロック内リターン通路24を形成する。インジェクタ7から排出された余剰燃料であるリターン燃料をこのブロック内リターン通路24に流すことにより、このリターン燃料を冷却水によって冷却する。
【選択図】図4
Description
本発明は、例えばコモンレール式ディーゼルエンジンに代表される内燃機関の燃料温度調整構造に係る。特に、本発明は、燃料系の配設スペースの大型化を招くことなしに効果的に燃料温度を調整可能とするための対策に関する。
従来より、図9に示すように、自動車用コモンレール式ディーゼルエンジンの燃料噴射システムでは、燃料タンクaから取り出してフィルタbにより浄化した燃料をサプライポンプcにより高圧状態にしてコモンレールd内に蓄積しておく。そして、この高圧燃料を適宜各インジェクタe,e,…(例えば膨張行程を迎える際に開弁状態となるインジェクタ)に供給し、このインジェクタeから燃焼室f内に燃料を噴射するように構成されている。
また、インジェクタeに圧送された燃料のうち燃焼室fへ噴射されなかった余剰の燃料は、燃料リターン通路によりリターン燃料として燃料タンクaへ戻される。具体的には、各インジェクタe,e,…の排出部i,i,…同士がリーケージパイプg,g,gによって連結されており、リターン燃料流れの最下流位置にあるインジェクタeと燃料タンクaとがリターン燃料配管hによって接続されている。そして、各インジェクタe,e,…で発生した余剰燃料は、リーケージパイプg及びリターン燃料配管hを経て燃料タンクaへ戻される。尚、図9におけるjは、サプライポンプcに送られながらコモンレールdに圧送されなかった燃料を燃料タンクaに戻すためのリターン燃料配管、kはコモンレールdに送られながらインジェクタeへ圧送されなかった燃料を燃料タンクaに戻すためのリターン燃料配管である。
ところで、この種の燃料噴射システムでは、サプライポンプcによって燃料が高圧状態にされるため、燃料温度が上昇しやすいものである。特に、近年、ディーゼルエンジンの高性能化や排気エミッションの改善等に鑑みられて燃料噴射圧力が高く設定される傾向にあり、それに伴って燃料温度もかなりの高温(例えば140℃程度)になりつつある。
このように燃料温度が高くなると、燃料噴射システム内の合成樹脂製部品(例えばインジェクタe内の樹脂部品や燃料ホース等)としては耐熱温度の高いものを使用しなければならず、コストの高騰を招いてしまうことになる。
また、上述したように、燃焼室fに噴射されなかった余剰燃料(この余剰燃料はサプライポンプcで一旦加圧されたものであるため高温度になっている)は、リターン燃料配管hから燃料タンクaへ戻されることになり、燃料タンクa内の燃料温度も徐々に上昇していき、タンク内燃料の気化を誘発してしまう可能性がある。仮に、タンク内燃料が気化した場合には、その気化成分が燃料タンク外に放出されてしまって燃料臭を発する原因となるおそれがあるばかりでなく、燃料供給路内の燃料中に気泡(ベーパ)が混入してしまってインジェクタeによる単位時間当りの燃料噴射量が減少する等して空燃比がリーンとなり所定のエンジン出力が得られなくなるおそれがある。
このような不具合に鑑みられたものとして、下記の特許文献1〜3に開示されているように、リターン燃料を冷却することが提案されている。これら特許文献のものでは、図9にも示すように、インジェクタeから燃料タンクaに至るリターン燃料配管hの途中、つまりエンジンの外側に、冷却装置としての燃料クーラmを設置し、この燃料クーラmによってリターン燃料を冷却するようにしている。具体的に、特許文献1には、リターン経路に蛇行チューブを使用しこの蛇行チューブを流れる高温燃料を空冷することが開示されている。また、特許文献2及び特許文献3には、リターン経路にフィンチューブタイプの放熱器を備えさせる構成が開示されている。
特開2004−19516号公報
特開平10−274109号公報
特開2005−30676号公報
ところが、上述した各特許文献に開示されているものは、インジェクタと燃料タンクとを接続しているリターン経路の途中に特別な冷却装置を設置している。このため、この冷却装置を設置するためのスペースが必要となる。このスペースを確保するためには、他のスペースを犠牲にせねばならない。例えば冷却装置を車両の床下に設置する場合には車室内の床面を高い位置に設定せねばならず、車室内空間が犠牲になる。また、冷却装置を燃料タンク近傍(後部座席の後側など)に設置する場合には荷室が犠牲になってしまう。また、このようにリターン経路の途中に冷却装置を設置する場合には、この冷却装置を車体に取り付ける(例えば車体から吊り下げる)ための煩雑な作業も必要になってしまう。
尚、このように燃料が高温になることによる不具合は、コモンレール式ディーゼルエンジンの燃料噴射システムに限らず、コモンレールを備えないディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の燃料噴射システムにおいても同様に生じる可能性がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関における燃料の高温化を抑制するための燃料温度調整構造として、簡単な作業で且つ配設スペースが小さくて済む構造を提供することにある。
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、インジェクタから燃料タンクに回収されるリターン燃料の回収経路の一部をエンジン本体内部に設け、このエンジン本体内部の冷却水や潤滑油とリターン燃料との間で熱交換を行わせ、このリターン燃料の温度が高温状態である場合にはこの熱交換によってリターン燃料を冷却するようにしている。また、内燃機関の駆動中(特に、駆動初期時)であって、リターン燃料の温度が低温状態である場合には、この熱交換によってリターン燃料を加熱することにより燃料の高粘度状態を早期に解消することも可能な構成である。
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、インジェクタから燃料タンクに回収されるリターン燃料の回収経路の一部をエンジン本体内部に設け、このエンジン本体内部の冷却水や潤滑油とリターン燃料との間で熱交換を行わせ、このリターン燃料の温度が高温状態である場合にはこの熱交換によってリターン燃料を冷却するようにしている。また、内燃機関の駆動中(特に、駆動初期時)であって、リターン燃料の温度が低温状態である場合には、この熱交換によってリターン燃料を加熱することにより燃料の高粘度状態を早期に解消することも可能な構成である。
−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造を前提とする。この燃料温度調整構造に対し、上記燃料リターン通路を、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に形成されている冷却水通路を流れる冷却水との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設している。
具体的に、本発明は、内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造を前提とする。この燃料温度調整構造に対し、上記燃料リターン通路を、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に形成されている冷却水通路を流れる冷却水との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設している。
この特定事項により、燃料の高圧化(コモンレール式ディーゼルエンジンにあってはサプライポンプによる燃料の高圧化)などに伴って燃料温度が高い状況である場合、燃料噴射弁から排出回収される高温度の燃料は、内燃機関本体の内部に形成されている燃料リターン通路に流れ込み、この燃料リターン通路を経た後、燃料タンクに回収されることになる。この燃料リターン通路を燃料が流れる際、内燃機関本体の内部に形成されている冷却水通路を流れる冷却水(例えば80℃)と高温度のリターン燃料(例えば120℃)との間で熱交換が行われ、リターン燃料は冷却水によって冷却された後、燃料タンクに回収されることになる。このようにして燃料噴射弁と燃料タンクとの間では燃料が循環されるため、燃料タンク内の燃料温度が低く維持され、それに伴って燃料供給系及び燃料回収系共に燃料温度が比較的低く維持されることになる。その結果、内燃機関と燃料タンクとを接続するリターン燃料配管に特別な冷却装置を設置することなしに燃料温度を適正に調整(冷却)でき、燃料を冷却する手段を設置するためのスペースが大きく必要になるといったことなしに効果的に燃料を冷却することができる。
また、本解決手段の構成によれば、内燃機関の駆動中(特に、駆動初期時)においてリターン燃料の温度が低温状態である場合には、冷却水との間での熱交換によってリターン燃料を加熱することもできるといった付随的な効果もある。つまり、冷間時における内燃機関の始動初期時には燃料温度が低くその粘度が高くなっており、燃料フィルタや配管内で燃料が円滑に流れない可能性があるが、内燃機関の駆動初期時に急速に温度上昇する冷却水の温熱をリターン燃料に与えることで燃料温度を急速に上昇させてその粘度を低下させることが可能になり、その結果、内燃機関の駆動状態を早期に安定化させることができる。
また、上記の目的を達成するための他の解決手段としては以下のものも挙げられる。つまり、内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造を前提とする。この燃料温度調整構造に対し、上記燃料リターン通路を、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に存在する潤滑油との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設している。
この特定事項によれば、リターン燃料と内燃機関本体の内部に存在する潤滑油との間で熱交換が行われることによって燃料温度を適正に調整できる。つまり、上述した如く、燃料温度が高い状況では潤滑油による燃料の冷却が行われ、燃料温度が低い状況では潤滑油による燃料の加熱が行われることになり、温度調整のための特別な装置を必要とすることなしに燃料温度の適正化が図れる。
上記燃料リターン通路の具体的な構成としては以下のものが挙げられる。先ず、燃料リターン通路を、内燃機関のシリンダブロック内部を通過して配設するものである。また、燃料リターン通路を、内燃機関のシリンダヘッド内部を通過して配設するものである。
上記燃料リターン通路をシリンダブロック内部に配設するものにおいて、リターン燃料と冷却水とを熱交換させるものにあっては、シリンダブロック内には流路面積が比較的大きな冷却水通路が形成されているため、燃料リターン通路の形成が容易であり且つ高い熱交換効率を実現することができる。一方、燃料リターン通路をシリンダヘッド内部に配設するものにあっては、燃料噴射弁の配設位置に近い位置に燃料リターン通路を設けることができるため、この燃料噴射弁とシリンダヘッド内の燃料リターン通路とを接続する配管等の経路が短くて済み、その経路の取り回しが容易である。
また、複数の気筒を有する内燃機関に対して、燃料リターン通路を、気筒列方向に沿って延ばし、内燃機関本体における気筒列方向の一端部から他端部に亘って形成した場合には、比較的簡単な構成で燃料リターン通路の長さを長く得ることができる。つまり、リターン燃料を温度調整するための熱交換面積を大きく得ることができ、燃料の温度調整が高い効率で行える。
上記リターン燃料と冷却水とを熱交換させるものにおける燃料リターン通路の具体的な形成位置としては、冷却水通路の内壁の一部分を冷却水通路内部に向けて膨出して成る膨出部分の内部としている。この場合、シリンダブロックまたはシリンダヘッドの鋳造成形時に燃料リターン通路を一体的に成形(鋳込む)ことができ、シリンダブロックまたはシリンダヘッドの成形と同時に燃料リターン通路が形成されることになるため、この燃料リターン通路を形成するための特別な加工作業が必要なくなり、製作作業の簡素化が図れる。
上記熱交換の効率をよりいっそう高めるための構成として、燃料リターン通路の外壁面にフィンを突設することが挙げられる。これにより、たとえ燃料リターン通路内でのリターン燃料の流速が高い状況であっても、効果的に熱交換動作が行え、燃料温度の適正化を確実に行うことができる。
上述した各解決手段は、特に、燃料圧力が高く設定されるコモンレール式ディーゼルエンジンに適用することが有効である。このコモンレール式ディーゼルエンジンは、燃料供給系として、高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレールに蓄えられた燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して上記コモンレールに供給するサプライポンプとを備えるものであり、このサプライポンプによる燃料吐出圧力を高く設定した場合であっても上述した各解決手段により燃料温度を適正に低く維持することができる。
本発明では、燃料噴射弁から燃料タンクに回収されるリターン燃料の回収経路を内燃機関本体内部に設け、この内燃機関本体内部の冷却水や潤滑油とリターン燃料との間で熱交換を行わせるようにしている。このため、燃料噴射弁と燃料タンクとを接続しているリターン経路の途中に特別な冷却装置を設置する必要がなくなる。その結果、この冷却装置を設置するためのスペースの確保や設置のための作業を不要にしながらも燃料温度の適正化を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、4気筒コモンレール式ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係るコモンレール式ディーゼルエンジンの燃料供給システムを示している。この図1に示すように、本実施形態に係る燃料供給システムでは、燃料タンク1からエンジンの燃焼室2に至る燃料供給路3に、フィルタ4、サプライポンプ5、コモンレール6、インジェクタ7が設けられている。
図1は、本実施形態に係るコモンレール式ディーゼルエンジンの燃料供給システムを示している。この図1に示すように、本実施形態に係る燃料供給システムでは、燃料タンク1からエンジンの燃焼室2に至る燃料供給路3に、フィルタ4、サプライポンプ5、コモンレール6、インジェクタ7が設けられている。
尚、インジェクタ7の数は、燃焼室2の数(気筒数)と同数設けられる。本実施形態のものは4気筒エンジンであるので4個のインジェクタ7,7,…を備えているが、例えば6気筒エンジンの場合にはインジェクタ7を6個備えることになる。
この燃料供給システムは、燃料タンク1から取り出した燃料をフィルタ4で浄化した後、サプライポンプ5により高圧にしてコモンレール6内に蓄積しておき、このコモンレール6内の高圧燃料を各インジェクタ7より燃焼室2内に噴射するように構成されている。
尚、サプライポンプ5に送られながらコモンレール6に圧送されなかった燃料はポンプ燃料リターン配管10Aを介して、また、燃料圧力が過大上昇した場合のみ減圧弁61が開き、燃料がレール燃料リターン配管10Bを介して、更に、インジェクタ7に圧送されながら燃焼室2へ噴射されずに余った燃料はインジェクタ燃料リターン配管10Cを介して、それぞれ燃料タンク1へ戻されるようになっている。上記ポンプ燃料リターン配管10A、レール燃料リターン配管10B及びインジェクタ燃料リターン配管10Cは互いに合流された後、一系統のリターン通路となって燃料タンク1に燃料を戻すようになっている。
図2は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室2周辺の構成を示す断面図である。この図2に示すように、シリンダブロック13に形成されているシリンダ13aとピストン14との間で形成される燃焼室2には、吸気系として、吸気バルブ15aを介して吸気通路15が、排気系として、排気バルブ16aを介して排気通路16がそれぞれ接続されている。これら吸気通路15及び排気通路16はシリンダヘッド18の内部に形成されている。
各気筒♯1〜♯4それぞれに対応して設けられたインジェクタ7,7,…からの燃料噴射は、噴射制御用電磁弁7aのオン・オフにより制御される。上記インジェクタ7は、噴射制御用電磁弁7aが開いている間(インジェクタ開弁期間)、コモンレール6内の燃料がインジェクタ7より燃焼室2内へ噴射されるようになっている。
また、上記燃焼室2には、グロープラグ17が配設されている。このグロープラグ17は、エンジンの始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置である。
上記コモンレール6からインジェクタ7に供給された燃料のうち燃焼室2内へ噴射されなかった余剰燃料(リターン燃料)は、例えば百数十℃もの高温になっているため、この高温のリターン燃料がそのまま燃料タンク1内に戻されると、燃料タンク1内の燃料の温度上昇をもたらすので好ましくない。本実施形態の特徴は、このインジェクタ7からのリターン燃料の温度を適正化するための構成にある。以下、この構成について説明する。
図1に示すように、各気筒毎に備えられているインジェクタ7,7,…には、その内部で生じた上記余剰燃料を排出するための排出部11,11,…がそれぞれ備えられており、互いに隣り合う位置に設置されたインジェクタ7,7の排出部11,11同士がリーケージパイプ12によって連結されている。このため、各インジェクタ7,7,…の排出部11,11,…は互いに直列接続されており、その最下流端に位置する排出部11(図1では左端に位置するインジェクタ7の排出部11)から余剰燃料が燃料タンク1に向けて排出されるようになっている。尚、上記各リーケージパイプ12,12,…は、複数箇所で屈曲されて蛇行する配管として形成されており、その長さ寸法を長く確保することによって放熱面積の拡大が図られている。
次に、上記最下流端に位置する排出部11から燃料タンク1に亘る余剰燃料の回収経路について図1及び図3を用いて説明する。図3は、エンジンの側面図(気筒列方向に対して直交する方向から見た図)であって、ヘッドカバーを省略している。
上記回収経路としては、シリンダヘッド18内に形成されたヘッド内リターン通路22、シリンダブロック13内に形成されたブロック内リターン通路24、上記最下流端に位置する排出部11とヘッド内リターン通路22とを接続する第1リターン配管21、上記ヘッド内リターン通路22とブロック内リターン通路24とを接続する第2リターン配管23、上記ブロック内リターン通路24と燃料タンク1とを接続する上記インジェクタ燃料リターン配管10Cを備えている。
上記ヘッド内リターン通路22は、シリンダヘッド18における隅角部(コーナ部)に形成されており、一端(リターン燃料流れ方向の上流端)がシリンダヘッド18の上面に開放し、他端(リターン燃料流れ方向の下流端)がシリンダヘッド18の側面(図3における手前側の面)に開放する略L字型の流路により形成されている。このため、上記第1リターン配管21は、その上流端が最下流端に位置する排出部11に接続している一方、下方に向けて屈曲されてその下流端がシリンダヘッド18の上面に形成されているヘッド内リターン通路22の開口部に接続されている。
また、上記ブロック内リターン通路24は、シリンダブロック13内に形成されている冷却水通路30に隣接するように形成されており、その一端(気筒列方向の一方側の端部)がシリンダブロック13の側面に開放し、他端(気筒列方向の他端側の端部)もシリンダブロック13の側面に開放している。このため、上記第2リターン配管23は、その上流端がシリンダヘッド18の側面に形成されているヘッド内リターン通路22の開口部に接続されている一方、下流端がシリンダブロック13の側面に形成されているブロック内リターン通路24の開口部に接続されている。つまり、上記第2リターン配管23は、上下方向に延びる略コ字状の配管で成り、上端がシリンダヘッド18の側面においてヘッド内リターン通路22の開口部に接続し、下端がシリンダブロック13の側面においてブロック内リターン通路24の開口部に接続している。
そして、上記インジェクタ燃料リターン配管10Cは、その上流端がブロック内リターン通路24の下流端に接続している一方、下流端が燃料タンク1に接続している。
次に、このブロック内リターン通路24の構成について説明する。図4は、図3におけるIV−IV線に沿った断面図である。この図4に示すように、シリンダブロック13の内部には、各気筒♯1〜♯4のボアを囲むように連続形成された冷却水通路(サイアミーズタイプのウォータジャケット)30が形成されている。この冷却水通路30は、シリンダ列方向に直交する方向の一方側(図4における下側)においてシリンダ列方向に沿って延びる往路30aと、シリンダ列方向に直交する方向の他方側(図4における上側)においてシリンダ列方向に沿って延びる復路30bと、これら往路30a及び復路30bを繋ぐ反転路30cとを備えている。
また、シリンダブロック13には、一端が冷却水通路30の往路30aに、他端が冷却水供給配管31にそれぞれ連通する冷却水導入路32が形成されていると共に、一端が冷却水通路30の復路30bに、他端がシリンダヘッド18内の冷却水通路にそれぞれ連通する冷却水導出路33が形成されている。このため、このシリンダブロック13内の冷却水通路30では、冷却水供給配管31から冷却水導入路32を経て導入された冷却水が、往路30a、反転路30c、復路30bを順に流れて各ボアを冷却した後、冷却水導出路33からシリンダヘッド18内の冷却水通路に導出され、このシリンダヘッド18の冷却に寄与するようになっている(図4に破線で示す矢印を参照)。
そして、上記ブロック内リターン通路24は、この冷却水通路30の往路30aの内壁に一体的に形成されている。つまり、図2及び図4に示すように、冷却水通路30の往路30aの内壁の一部分が冷却水通路30内部に向けて水平方向に膨出されて成る膨出部35が形成されており、この膨出部35の内部に断面円形状の通路が冷却水の流れ方向に対して平行に形成されることでブロック内リターン通路24が形成されている。また、このブロック内リターン通路24の上流端及び下流端はシリンダブロック13内部を貫通してシリンダブロック13の側面に開放しており、上流端側の開口には上記第2リターン配管23が接続されている一方、下流端側の開口には上記インジェクタ燃料リターン配管10Cが接続されている。
尚、上記膨出部35は冷却水通路30の往路30aのみに形成されている。このため、往路30a、反転路30c、復路30bの幅寸法(冷却水の流線に直交する面における水平方向の寸法)が互いに一致している場合、上記膨出部35の張り出し分だけ往路30aの流路面積が、反転路30c及び復路30bの流路面積に比べて小さくなってしまい、冷却水の流速が局部的に高くなって冷却性能の低下を招く可能性がある。このため、本実施形態では、往路30aの幅寸法を反転路30c及び復路30bの幅寸法よりも僅かに大きく設定しておき、膨出部35の張り出し分があっても各路30a,30c,30bの流路面積が略一致するようにしている。
以上のような構成であるため、冷却水通路30の往路30aにあっては、この往路30aを流れる冷却水とブロック内リターン通路24を流れるリターン燃料との間で熱交換が行われる構成となっている。
次に、上記構成による熱交換動作について説明する。エンジンの運転時、燃料タンク1から取り出された燃料はサプライポンプ5によって高圧とされてコモンレール6に供給される。これに伴い、燃料は高温度(例えば120℃)になる。そして、このコモンレール6からインジェクタ7に供給された燃料のうち燃焼室2内へ噴射されなかった余剰燃料はそのインジェクタ7の排出部11からリーケージパイプ12に排出され、最下流に位置しているインジェクタ7の排出部11から第1リターン配管21に排出される。その後、リターン燃料は、第1リターン配管21、ヘッド内リターン通路22、第2リターン配管23を経てブロック内リターン通路24に導入され、このブロック内リターン通路24内を気筒列方向に沿って流れる。このリターン燃料がブロック内リターン通路24内を流れている間、これらリターン燃料と冷却水との間にはブロック内リターン通路24を形成している壁部が存在するのみであるため、この壁部を介してリターン燃料と冷却水通路30の往路30aを流れている冷却水との間で熱交換が行われ、リターン燃料は冷却水によって冷却される。このようにして冷却されたリターン燃料は、その後、インジェクタ燃料リターン配管10Cを経て燃料タンク1に回収されることになる。
このようにしてインジェクタ7から排出されるリターン燃料は、シリンダブロック13内の冷却水通路30を流れる冷却水によって冷却された後に燃料タンク1に回収されることになる。このため、燃料タンク1内の燃料温度が低く(例えば80℃程度に)維持され、それに伴って燃料供給系及び燃料回収系共に燃料温度が比較的低く維持されることになる。従来では、エンジンと燃料タンク1とを接続する燃料リターン配管に特別な冷却装置を設置する必要があった。これに対し、本実施形態によれば、この特別な冷却装置を設置しなくても燃料温度を適正に調整(冷却)でき、燃料を冷却する手段を設置するためのスペースが大きく必要になるといったことなしに効果的に燃料を冷却することができる。
また、本実施形態の構成によれば、エンジンの駆動中(特に、駆動初期時)においてリターン燃料の温度が低温状態である場合には、冷却水通路30を流れる冷却水との間での熱交換によってリターン燃料を加熱することも可能である。つまり、冷間時におけるエンジン始動初期時には燃料温度が低くその粘度が高くなっており、フィルタ4や配管内で燃料が円滑に流れない可能性があるが、エンジンの駆動初期時に急速に温度上昇する冷却水の温熱をリターン燃料に与えることで燃料温度を急速に上昇させてその粘度を低下させることが可能になり、その結果、エンジンの駆動状態を早期に安定化させることができる。特にディーゼルエンジンの燃料である軽油は温度変化による粘度の変化がガソリンに比べて大きいので、本実施形態の構成をディーゼルエンジンに適用することは有効である。
(変形例)
次に、上述した第1実施形態の変形例について説明する。本変形例は、ブロック内リターン通路24の構成の変形例であって、その他の構成は上述した第1実施形態のものと同一である。従って、ここでは、ブロック内リターン通路24の構成についてのみ説明する。
次に、上述した第1実施形態の変形例について説明する。本変形例は、ブロック内リターン通路24の構成の変形例であって、その他の構成は上述した第1実施形態のものと同一である。従って、ここでは、ブロック内リターン通路24の構成についてのみ説明する。
図5は、本変形例に係るディーゼルエンジンの燃焼室2周辺の構成を示す断面図(図2に相当する図)である。この図5に示すように、本例に係るブロック内リターン通路24は、その外周面、つまり冷却水通路30に臨む面に複数のフィン40,40,…が突設されている。
このフィン40は、ブロック内リターン通路24の延長方向(図5における紙面に直交する方向)に沿って延びるプレート形状のフィンで成り、ブロック内リターン通路24の外周面の複数箇所(図5に示すものでは4箇所)に形成されている。尚、このフィン40の形状としてはプレート形状のものに限らず、針状のものなど種々の形状が採用可能である。
このようなフィン40,40,…を設けたことにより、リターン燃料と冷却水との間での熱交換効率が高まり、たとえブロック内リターン通路24内でのリターン燃料の流速が高い状況であっても、効果的に熱交換動作を行うことができて、燃料温度の適正化を確実に行うことが可能になる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態及び変形例は、シリンダブロック13内に形成された冷却水通路30を流れる冷却水がリターン燃料との間で熱交換を行うものであった。本第2実施形態では、これに代えて、シリンダヘッド18内に形成された冷却水通路36を流れる冷却水がリターン燃料との間で熱交換を行うものとしている。
次に、第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態及び変形例は、シリンダブロック13内に形成された冷却水通路30を流れる冷却水がリターン燃料との間で熱交換を行うものであった。本第2実施形態では、これに代えて、シリンダヘッド18内に形成された冷却水通路36を流れる冷却水がリターン燃料との間で熱交換を行うものとしている。
図6は本実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室2周辺の構成を示す断面図(図2に相当する図)であり、図7はエンジンの側面図(図3に相当する図)である。
これら図に示すように、本実施形態においてリターン燃料が流れるリターン通路(ヘッド内リターン通路)25は、シリンダヘッド18内に形成されている冷却水通路36に隣接する位置に形成されており、その一端(気筒列方向の一方側の端部)がシリンダヘッド18の上面に開放し、他端(気筒列方向の他端側の端部)はシリンダヘッド18の側面に開放している。つまり、このヘッド内リターン通路25は、シリンダヘッド18の上面から鉛直下方に延びた後、冷却水通路36に隣接する位置において気筒列方向に延び、その後、気筒列方向に対して直交する方向に延びてシリンダヘッド18の側面に開放する通路として形成されている。その他の構成は上述した第1実施形態のものと同様である。
このように、ヘッド内リターン通路25をシリンダヘッド18内部に配設した場合、インジェクタ7の配設位置に近い位置にヘッド内リターン通路25を設けることができるため、このインジェクタ7とヘッド内リターン通路25とを接続する配管としては上記第1リターン配管21のみでよく、経路の短縮化を図ることができ、その経路の取り回しが容易である。
(変形例)
次に、上述した第2実施形態の変形例について説明する。本変形例は、ヘッド内リターン通路25の構成の変形例であって、その他の構成は上述した第2実施形態のものと同一である。従って、ここでは、ヘッド内リターン通路25の構成についてのみ説明する。
次に、上述した第2実施形態の変形例について説明する。本変形例は、ヘッド内リターン通路25の構成の変形例であって、その他の構成は上述した第2実施形態のものと同一である。従って、ここでは、ヘッド内リターン通路25の構成についてのみ説明する。
図8は、本変形例に係るディーゼルエンジンの燃焼室2周辺の構成を示す断面図(図6に相当する図)である。この図8に示すように、本例に係るヘッド内リターン通路25は、その外周面、つまり冷却水通路36に臨む面に複数のフィン40,40,…が突設されている。
このフィン40は、ヘッド内リターン通路25の延長方向(図8における紙面に直交する方向)に沿って延びるプレート形状のフィンで成り、ヘッド内リターン通路25の外周面の複数箇所(図8に示すものでは3箇所)に形成されている。尚、このフィン40の形状としてはプレート形状のものに限らず、針状のものなど種々の形状が採用可能である。
このようなフィン40,40,…を設けたことにより、リターン燃料と冷却水との間での熱交換効率が高まり、たとえヘッド内リターン通路25内でのリターン燃料の流速が高い状況であっても、効果的に熱交換動作を行うことができて、燃料温度の適正化を確実に行うことが可能になる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。上述した各実施形態及び変形例では、冷却水とリターン燃料との間で熱交換を行うものであった。本第3実施形態では、これに代えて、エンジン本体内に存在している潤滑油とリターン燃料との間で熱交換を行うものである。
次に、第3実施形態について説明する。上述した各実施形態及び変形例では、冷却水とリターン燃料との間で熱交換を行うものであった。本第3実施形態では、これに代えて、エンジン本体内に存在している潤滑油とリターン燃料との間で熱交換を行うものである。
具体的には、シリンダブロック13やシリンダヘッド18に形成される潤滑油経路に隣接する位置にリターン燃料の通路を形成するものである。このリターン通路の構成としては、上述した各実施形態や変形例のものと同様である。つまり、上述した各実施形態や変形例の如く冷却水通路30,36に隣接してリターン燃料24,25の通路を形成したように、潤滑油通路に隣接してリターン燃料の通路を形成するものである。
本実施形態においても、特別な冷却装置を設置しなくても燃料温度を適正に調整でき、燃料を冷却する手段を設置するためのスペースが大きく必要になるといったことなしに効果的に燃料を冷却または加熱することができる。
−その他の実施形態−
以上説明した各実施形態及び変形例は、コモンレール式ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、コモンレールを備えないディーゼルエンジンやガソリンエンジン等にも適用可能である。
以上説明した各実施形態及び変形例は、コモンレール式ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、コモンレールを備えないディーゼルエンジンやガソリンエンジン等にも適用可能である。
また、上述した第1実施形態及びその変形例では、ヘッド内リターン通路22とブロック内リターン通路24とを第2リターン配管23によって接続する構成としていたが、本発明はこれに限らず、ヘッド内リターン通路22の下流端をシリンダヘッド18の下面に開放させると共にブロック内リターン通路24の上流端をシリンダブロック13の上面に開放させ、これら開放位置を一致させることによってヘッド内リターン通路22とブロック内リターン通路24とを直接的に連通させるようにしてもよい。
また、上述した各実施形態及び変形例では、リターン通路をシリンダブロック13やシリンダヘッド18に一体成形するようにしていたが、本発明はこれに限らず、リターン通路を形成するための配管を個別に組み付けるようにしてもよい。例えば、シリンダブロック13内の冷却水通路30の内部に、リターン燃料を流すためのパイプを後付けにより挿入するといった構成である。また、シリンダブロック13やシリンダヘッド18を成形した後にリターン通路をドリル加工等の切削加工によって形成するようにしてもよい。
更に、上述した第1実施形態及びその変形例ではブロック内リターン通路24を冷却水通路30の往路30a内部に形成し、この往路30aを流れる冷却水とリターン燃料との間で熱交換を行うようにしていた。本発明はこれに限らず、ブロック内リターン通路24を冷却水通路30の復路30bや反転路30cにも形成し、これら復路30bや反転路30cを流れる冷却水とリターン燃料との間でも熱交換が行われる構成としてもよい。
加えて、上述した各実施形態や変形例の構成は互いに組み合わせることも可能である。例えば第1実施形態の構成と第2実施形態の構成とを組み合わせ、シリンダブロック13内の冷却水及びシリンダヘッド18内の冷却水の両冷却水と、リターン燃料との間で熱交換を行わせるようにすれば、熱交換面積をよりいっそう拡大させることができる。
1 燃料タンク
5 サプライポンプ
6 コモンレール
7 インジェクタ(燃料噴射弁)
13 シリンダブロック
18 シリンダヘッド
24 ブロック内リターン通路(燃料リターン通路)
25 ヘッド内リターン通路(燃料リターン通路)
30,36冷却水通路
35 膨出部
40 フィン
5 サプライポンプ
6 コモンレール
7 インジェクタ(燃料噴射弁)
13 シリンダブロック
18 シリンダヘッド
24 ブロック内リターン通路(燃料リターン通路)
25 ヘッド内リターン通路(燃料リターン通路)
30,36冷却水通路
35 膨出部
40 フィン
Claims (8)
- 内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造であって、
上記燃料リターン通路は、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に形成されている冷却水通路を流れる冷却水との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。 - 内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造であって、
上記燃料リターン通路は、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に存在する潤滑油との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。 - 請求項1または2記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
上記燃料リターン通路は、内燃機関のシリンダブロック内部を通過して配設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。 - 請求項1または2記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
上記燃料リターン通路は、内燃機関のシリンダヘッド内部を通過して配設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。 - 請求項1〜4のうち何れか一つに記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
上記内燃機関は複数の気筒を有しており、燃料リターン通路は、気筒列方向に沿って延びて、内燃機関本体における気筒列方向の一端部から他端部に亘って形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。 - 請求項1記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
上記燃料リターン通路は、冷却水通路の内壁の一部分が冷却水通路内部に向けて膨出されて成る膨出部分の内部に形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。 - 請求項1〜6のうち何れか一つに記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
上記燃料リターン通路の外壁面にはフィンが突設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。 - 請求項1〜7のうち何れか一つに記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
上記内燃機関は、コモンレール式ディーゼルエンジンであって、
燃料供給系として、高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレールに蓄えられた燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して上記コモンレールに供給するサプライポンプとを備えていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006009723A JP2007192077A (ja) | 2006-01-18 | 2006-01-18 | 内燃機関の燃料温度調整構造 |
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JP2007192077A true JP2007192077A (ja) | 2007-08-02 |
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ID=38447982
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JP2006009723A Pending JP2007192077A (ja) | 2006-01-18 | 2006-01-18 | 内燃機関の燃料温度調整構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007192077A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021116688A (ja) * | 2020-01-22 | 2021-08-10 | 株式会社クボタ | エンジン |
-
2006
- 2006-01-18 JP JP2006009723A patent/JP2007192077A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021116688A (ja) * | 2020-01-22 | 2021-08-10 | 株式会社クボタ | エンジン |
JP7264836B2 (ja) | 2020-01-22 | 2023-04-25 | 株式会社クボタ | エンジン |
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