JP2008202445A - 車両用エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を招くことなく簡単な構成で燃料の温度上昇を抑えて作動安定性を高めることができる車両用エンジンを提供すること。
【解決手段】気筒列が車幅方向に向く状態で車両前部のエンジンルームに搭載され、過給機と、該過給機によって加圧された吸気を冷却するインタクーラ２０と、該インタクーラ２０の車両下面側に配設されてインタクーラ２０に冷却風を導く導風ダクト２４を備え、カムシャフトによって駆動される高圧燃料ポンプ２８を車幅方向端部に取り付けるとともに、該高圧燃料ポンプ２８から供給される燃料を各気筒に噴射する燃料噴射装置を車両後方側に配設して成る車両用エンジン１において、前記導風ダクト２４に、前記インタクーラ２０を冷却する前の冷却風を前記高圧燃料ポンプ２８及びその周辺に導くための貫通孔（導風部）３５を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、過給機とインタークーラを備え、カムシャフトによって駆動される燃料ポンプによって加圧された燃料を燃料噴射装置によって各気筒に噴射する車両用エンジンに関するものである。

燃料を筒内（シリンダ内）に直接噴射する所謂直噴エンジンにあっては、筒内圧よりも高い高圧の燃料を筒内に噴射する必要があるため、例えばカムシャフトによって駆動される高圧燃料ポンプによって燃料を所定圧まで加圧することが行われている。

ところで、高圧燃料ポンプによって加圧された燃料は、以下の理由によって高温となる。

１．高圧燃料ポンプは高密度で作動するために発熱量が大きく、その熱が燃料に伝達される。

２．高圧燃料ポンプは、エンジン動力の一部で駆動されるためにエンジンルームに設置され、エンジンルーム内の高温雰囲気によって加熱され、その熱が燃料に伝達される。

３．高圧燃料ポンプを通過する燃料が少なくなると該高圧燃料ポンプから燃料への熱移動量が減少するため、高圧燃料ポンプが高温になり易く、それに伴って燃料も高温となる。

４．高圧燃料は、エンジンルーム内の高温雰囲気中に設置された燃料パイプ内での滞留時間が長く、燃料パイプと共に燃料が高温雰囲気によって加熱されて高温となる。

而して、以上の理由によって燃料が高温になると該燃料の気化潜熱が小さくなるため、吸気の温度が上昇してその密度が小さくなり、その結果、吸気の充填効率が下がってエンジン出力が低下するという問題が発生する。

又、燃料が高温になると、その内部に気泡が発生するパーコレーションによって燃料供給が不整となり、エンジンの回転変動、高圧燃料ポンプが気泡で満たされて燃料が供給されないことによるエンジンストップ（エンスト）等が発生する。

そこで、特許文献１には、車両のフロントウインドシールド下部前方の車体外表面に凹部を車幅方向に形成し、この凹部内に燃料配管の一部を通し、走行風によって燃料配管及びその内部を通過する燃料を冷却する構成が提案されている。

又、特許文献２には、燃料供給管の一部を波状に屈曲して形成された熱交換部をインタークーラの後方に配置し、インタークーラを通過した走行風によって燃料供給管の熱交換部を通過する燃料を冷却する構成が提案されている。
実開平５−０００９５１号公報 特開２００５−２２０８１９号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、燃料配管を車両のフロントウインドシールド下部前方の車体外表面まで延ばす必要があるため、該燃料配管の長さが長くなり、燃料配管の取り回しが困難である他、燃料の圧力損失が大きくなるという問題がある。

又、特許文献２において提案された構成では、燃料供給管の一部を波状に屈曲して熱交換部を形成する必要があるため、特許文献１に提案されたものと同様に燃料供給管の長さが長くなり、燃料の圧力損失が大きくなるという問題の他、インタークーラを通過して温度が上昇した走行風によって燃料を冷却するために燃料の冷却効果が低いという問題ある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、部品点数の増加を招くことなく簡単な構成で燃料の温度上昇を抑えて作動安定性を高めることができる車両用エンジンを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、気筒列が車幅方向に向く状態で車両前部のエンジンルームに搭載され、過給機と、該過給機によって加圧された吸気を冷却するインタークーラと、該インタークーラの車両下面側に配設されてインタークーラに冷却風を導く導風ダクトを備え、カムシャフトによって駆動される燃料ポンプを車幅方向端部に取り付けるとともに、該燃料ポンプから供給される燃料を各気筒に噴射する燃料噴射装置を車両後方側に配設して成る車両用エンジンにおいて、前記導風ダクトに、前記インタークーラを冷却する前の冷却風を前記燃料ポンプ及びその周辺に導くための導風部を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記導風部を、前記導風ダクトの壁面に形成された貫通孔で構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記燃料噴射装置を、余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料リターン配管を備えないリターンレス構造としたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、導風ダクトに導入されたインタークーラを冷却する前の温度の低い冷却風を燃料ポンプ及びその周辺に導くようにしたため、部品点数の増加を招くことなく簡単な構成で燃料ポンプ及びその周辺が冷却風によって効率良く冷却され、燃料ポンプから燃料噴射装置へと供給される燃料の温度上昇が抑えられ、パーコレーションに起因するエンジン不調が防がれてエンジンの安定した作動が実現するとともに、吸気の充填効率の低下が防がれてエンジン出力の向上が図られる。

請求項２記載の発明によれば、燃料ポンプ及びその周辺に要求される冷却レベルに応じて貫通孔の位置及び大きさ（冷却風の風量）を適宜調整することによって燃料を所定の温度に抑えることができ、エンジンの安定した作動と出力の向上が図られる。

請求項３記載の発明によれば、燃料噴射装置が燃料リターン配管を備えないリターンレス構造である場合には、燃料が燃料ポンプの下流側に滞留する時間が長くなってその内部に気泡が発生し易くなるが、このような場合であっても、導風ダクトから取り入れられる冷却風の一部によって燃料ポンプ及びその周辺が効果的に冷却されるため、エンジンの安定した作動と出力の向上が図られる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両用エンジンの平面図、図２は同車両用エンジンの正面図、図３は同車両用エンジンの一部を破断して示す左側面図、図４はインタークーラと導風ダクト及び燃料ポンプの分解斜視図、図５は燃料供給系の構成を示す車両用エンジン要部の平面図である。

本発明に係る車両用エンジン１は、直列３気筒エンジンであって、図１に示すように、３つの気筒（シリンダ）２（図５参照）が車幅方向（図１の左右方向）に向く状態で車両前部のエンジンルーム３に搭載されている。

図２及び図３に示すように、車両用エンジン１のシリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド５が被着され、シリンダブロック４の下部にはオイルパン６が取り付けられている。又、図１及び図２に示すように、シリンダブロック４の左側面にはトランスミッション７が取り付けられている。尚、シリンダブロック４には、不図示のクランク軸がその軸線８が車幅方向（図２の左右方向）に向くよう回転可能に配置されている。

更に、図２に示すように、シリンダブロック４の前面側には過給機９が配置されており、この過給機９のタービン１０の入口には、シリンダヘッド５の不図示の排気ポートに連なる排気マニホールド１１が接続されている。尚、タービン１０の出口側には不図示の排気管が接続されている。

又、過給機９のコンプレッサ１２の入口には、シリンダヘッド５の上方に配置されたエアクリーナ１３の出口からレゾネータ１４を経て下方へ延びるエアクリーナ出口ホース１５と過給機入口パイプ１６が接続されている。ここで、エアクリーナ１３の入口には、車両右側方に開口する吸気ダクト１７が接続されている。

そして、過給機９のコンプレッサ１２の出口には、図２に示すように、過給機出口パイプ１８が接続されており、この過給機出口パイプ１８は上方に向かって延びた後に車両左側方に向かって略直角に折り曲げられ、その端部にはインタークーラ入口ホース１９が接続されている。このインタークーラ入口ホース１９は、前記エアクリーナ１３及びレゾネータ１４の左側方に配されたインタークーラ２０の入口に接続されている。

上記インタークーラ２０の出口には、図１及び図３に示すようにスロットルボディ２１が接続されており、このスロットルボディ２１には、インタークーラ２０の後方に配されたサージタンク２２が接続されている。そして、図３に示すように、サージタンク２２からは吸気マニホールド２３が下方に向かって延びており、この吸気マニホールド２３は車両前方に向かって略直角に曲げられ、その端部はシリンダヘッド５の後端面に接続され、シリンダヘッド５に形成された不図示の吸気ポートに連通している。

又、図２及び図３に示すように、インタークーラ２０の下面側には、車両前方に向かって開口する導風ダクト２４が配設されており、この導風ダクト２４の風路内にインタークーラ２０が配置されている。

ところで、本実施の形態に係る車両用エンジン１は、各気筒２（図５参照）内に燃料を直接噴射する直噴エンジンであって、シリンダヘッド５には各気筒に燃料を噴射するインジェクタ２５が取り付けられており、これらのインジェクタ２５は、車幅方向（図５の左右方向）に沿って配されたデリバリパイプ２６に接続されている。

又、図１〜図３及び図５に示すように、シリンダヘッド５の左側端面にはポンプ取付ケースを介して高圧燃料ポンプ２８が取り付けられている。ここで、図４に示すように、ポンプ取付ケース２７と高圧燃料ポンプ２８とは組付一体化されており、前記導風ダクト２４は、これに形成された３つの取付フランジ２４ａに下方から挿通するボルト２９によって前記インタークーラ２０の下面に取り付けられている。又、インタークーラ２０と導風ダクト２４及び組付一体化された高圧燃料ポンプ２８とポンプ取付ケース２７は、ボルト３０によって一体に組み付けられている。

前記高圧燃料ポンプ２８は、不図示の排気カムシャフトによって駆動されるものであって、図１及び図５に示すように、その入口には不図示の低圧燃料ポンプから吐出される燃料を当該高圧燃料ポンプ２８に供給するための燃料供給配管３１が接続されている。そして、高圧燃料ポンプ２８の吐出口には燃料吐出配管３２が接続されており、この燃料吐出配管３２は前記デリバリパイプ２６の入口に接続されている。又、デリバリパイプ２６には圧力調整弁３３が取り付けられており、この圧力調整弁３３から延びる圧力調整配管３４は、高圧燃料ポンプ２８の入口側に接続されている。

尚、前記インジェクタ２５、デリバリパイプ２６、圧力調整弁３３、圧力調整管３４等は燃料噴射装置を構成しているが、本実施の形態では、燃料噴射装置は、余剰燃料を不図示の燃料タンクに戻す燃料リターン配管を備えないリターンレス構造として構成されている。

而して、本実施の形態は、図２〜図４に示すように、導風ダクト２４の開口部に対向する斜めの壁面２４ｂに長円形の貫通孔３５を形成したことを特徴としている。ここで、この貫通孔３５は、後述のようにインタークーラ２０を冷却する前の冷却風を高圧燃料ポンプ２８及びその周辺に導くための導風部を構成している。

次に、以上の構成を有する車両用エンジン１の動作について説明する。

車両用エンジン１が始動されると、各気筒２での混合気の燃焼によって発生した高温・高圧の排気ガスが排気マニホールド１１から過給機９のタービン１０へと導入されるため、タービン１０とこれに同軸で直結されたコンプレッサ１２が回転駆動される。このようにコンプレッサ１２が回転駆動されると、吸気ダクト１７から吸引された吸気（空気）がエアクリーナ１３に導入されて浄化された後、この吸気がレゾネータ１４を通過してエアクリーナ出口ホース１５と過給機入口パイプ１６からコンプレッサ１２に吸引され、コンプレッサ１２にて加圧される。そして、コンプレッサ１２にて加圧されて温度が高くなった吸気は、過給機出口パイプ１８及びインタークーラ入口ホース１９を通ってインタークーラ２０に導入される。

一方、車両の走行によって冷却風が導風ダクト２４内に導入され、この冷却風が図３に矢印にて示すようにインタークーラ２０を通過することによって、インタークーラ２０に導入された前記吸気を冷却する。

上述のようにインタークーラ２０において冷却風によって冷却された吸気は、スロットルボディ２１において計量された後にサージタンク２２に導入され、サージタンク２２から吸気マニホールド２３を経て各気筒２内に導入される。

他方、高圧燃料ポンプ２８は、不図示の排気カムシャフトによって駆動され、不図示の低圧燃料ポンプから燃料供給配管を経て当該高圧燃料ポンプ２８に供給される燃料を加圧し、加圧された高圧燃料を燃料吐出配管３２へと吐出する。そして、燃料吐出配管３２へ吐出された高圧燃料は、デリバリパイプ２６へと供給され、該デリバリパイプ２６に接続された各インジェクタ２５によって適当なタイミングで各気筒２内に噴射され、前述のように各気筒２内に導入された吸気と該燃料の噴霧が混合することによって混合気が形成され、この混合気は燃焼室での燃焼に供される。尚、デリバリパイプ２６内の燃料の圧力が異常に高い値を示す場合には、圧力調整弁３３が開いて燃料の一部が圧力調整配管３４を通って高圧燃料ポンプ２８の入口側に戻され、これによってデリバリパイプ２６内の燃料の圧力が一定値以下に抑えられる。

以下、同様の動作が繰り返されて車両用エンジン１が連続運転されるが、本実施の形態では、前述のように導風ダクト２４の斜めの壁面２４ｂに長円形の貫通孔３５を形成したため、導風ダクト２４に導入されたインタークーラ２０を冷却する前の温度の低い冷却風の一部が図３に矢印にて示すように貫通孔３５から流出して高圧燃料ポンプ２８及びその周辺の燃料配管３１，３２，３４に導かれてこれらを冷却する。

従って、本実施の形態によれば、部品点数の増加を招くことなく簡単な構成で高圧燃料ポンプ２８及びその周辺の燃料配管３１，３２，３４を冷却風によって効率良く冷却することができ、高圧燃料ポンプ２８からデリバリパイプ２６へと供給される燃料の温度上昇が抑えられ、パーコレーションに起因する車両用エンジン１の不調が防がれて該車両用エンジン１の安定した作動が実現するとともに、吸気の充填効率の低下が防がれて車両用エンジン１の出力向上が図られる。

又、本実施の形態では、高圧燃料ポンプ２８及びその周辺の燃料配管３１，３２，３４に要求される冷却レベルに応じて貫通孔３５の位置及び大きさ（冷却風の風量）を適宜調整することによって燃料を所定の温度に抑えることができる。

ところで、本実施の形態では、インジェクタ２５やデリバリパイプ２６によって構成される燃料噴射装置が燃料リターン配管を備えないリターンレス構造を有しているため、燃料が高圧燃料ポンプ２８の下流側に滞留する時間が長くなってその内部に気泡が発生し易くなるが、このような場合であっても、導風ダクト２４から取り入れられる冷却風の一部によって高圧燃料ポンプ２８及びその周辺の燃料配管３１，３２，３４が効果的に冷却されるため、車両用エンジン１の安定した作動と出力の向上が図られる。

本発明に係る車両用エンジンの平面図である。 本発明に係る車両用エンジンの正面図である。 本発明に係る車両用エンジンの一部を破断して示す左側面図である。 本発明に係る車両用エンジンのインタークーラと導風ダクト及び燃料ポンプの分解斜視図である。 本発明に係る車両用エンジンの燃料供給系の構成を示す要部平面図である。

符号の説明

１ 車両用エンジン
２ エンジンの気筒
３ エンジンルーム
４ シリンダブロック
５ シリンダヘッド
６ オイルパン
７ トランスミッション
８ クランク軸線
９ 過給機
１０ タービン
１１ 排気マニホールド
１２ コンプレッサ
１３ エアクリーナ
１４ レゾネータ
１５ エアクリーナ出口ホース
１６ 過給機入口パイプ
１７ 吸気ダクト
１８ 過給機出口パイプ
１９ インタークーラ入口ホース
２０ インタークーラ
２１ スロットルボディ
２２ サージタンク
２３ 吸気マニホールド
２４ 導風ダクト
２４ａ 導風ダクトの取付フランジ
２４ｂ 導風ダクトの壁面
２５ インジェクタ
２６ デリバリパイプ
２７ ポンプ取付ケース
２８ 高圧燃料ポンプ
２９，３０ ボルト
３１ 燃料供給配管
３２ 燃料吐出配管
３３ 圧力調整弁
３４ 圧力調整配管
３５ 貫通孔（導風部）

Claims (3)

1. 気筒列が車幅方向に向く状態で車両前部のエンジンルームに搭載され、過給機と、該過給機によって加圧された吸気を冷却するインタークーラと、該インタークーラの車両下面側に配設されてインタークーラに冷却風を導く導風ダクトを備え、カムシャフトによって駆動される燃料ポンプを車幅方向端部に取り付けるとともに、該燃料ポンプから供給される燃料を各気筒に噴射する燃料噴射装置を車両後方側に配設して成る車両用エンジンにおいて、
   前記導風ダクトに、前記インタークーラを冷却する前の冷却風を前記燃料ポンプ及びその周辺に導くための導風部を設けたことを特徴とする車両用エンジン。
2. 前記導風部を、前記導風ダクトの壁面に形成された貫通孔で構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用エンジン。
3. 前記燃料噴射装置を、余剰燃料を燃料タンクに戻す燃料リターン配管を備えないリターンレス構造としたことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用エンジン。
   

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