JP2009257129A - 相互に相違する圧力で燃料を供給するフューエルデリバリパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】筒内への燃料噴射と吸気ポートへの双方に燃料を供給する内燃機関において、簡易な燃料供給を実現する技術を提供する。
【解決手段】本発明は、複数の気筒の各々の内部と吸気ポートとに燃料を分配して供給するフューエルデリバリパイプを提供する。このフューエルデリバリパイプは、燃料を導入する燃料導入管と、導入された燃料を各気筒の内部に供給する筒内供給用導出管と、燃料導入管と複数の筒内供給用導出管とに接続され、導入された燃料を複数の筒内供給用導出管に分配する筒内供給用分配管と、燃料導入管と筒内供給用分配管の少なくとも一方に接続され、導入された燃料を減圧する減圧部と、減圧された燃料を各気筒の吸気ポートに供給するポート供給用導出管と、減圧部と複数のポート供給用導出管とに接続され、減圧された燃料を複数のポート供給用導出管に分配するポート供給用分配管とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタと、を備える内燃機関の燃料装置に関する。

近年、筒内への燃料噴射と吸気ポートへの燃料噴射の双方を可能とし、内燃機関の運転状態に応じて両者の使い分けを実現して低燃費と高出力を実現する内燃機関が知られている（特許文献１）。このような内燃機関では、吸気ポートへ噴射するための比較的に低圧での燃料供給と、筒内へ噴射するための比較的に高圧での燃料供給とが要求される。このような燃料供給の方法として、たとえば低圧側の燃料供給系統から供給された燃料をポンプで昇圧して高圧での燃料供給を実現する方法も提案されている（特許文献２）。

しかし、このような方法では、少なくともポンプが双方の系統の各々に必要となるため燃料供給装置が複雑化するという問題が生じていた。

特開２００１−２０８３７公報 特開２００８−３８６７６公報

本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、筒内への燃料噴射と吸気ポートへの双方に燃料を供給する内燃機関において、簡易な燃料供給を実現する技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および効果

[適用例１]
複数の気筒の各々の内部と吸気ポートとに燃料を分配して供給するフューエルデリバリパイプであって、
燃料を導入する燃料導入管と、
前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記導入された燃料を前記各気筒の内部に供給する筒内供給用導出管と、
前記燃料導入管と前記複数の筒内供給用導出管とに接続され、前記導入された燃料を前記複数の筒内供給用導出管に分配する筒内供給用分配管と、
前記燃料導入管と前記筒内供給用分配管の少なくとも一方に接続され、前記導入された燃料を減圧する減圧部と、
前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記減圧された燃料を前記各気筒の吸気ポートに供給するポート供給用導出管と、
前記減圧部と前記複数のポート供給用導出管とに接続され、前記減圧された燃料を前記複数のポート供給用導出管に分配するポート供給用分配管と、
を備えるフューエルデリバリパイプ。

適用例１のフューエルデリバリパイプは、供給された燃料を各気筒の内部に分配して直接供給するとともに、供給された燃料を減圧して各吸気ポートに分配することができるので、単一の圧力で供給された燃料に応じて筒内への燃料噴射と吸気ポートへの双方に相違する圧力の燃料を供給することができる。

[適用例２]
適用例１のフューエルデリバリパイプであって、
前記燃料導入管と前記複数の筒内供給用導出管と前記筒内供給用分配管と前記複数のポート供給用導出管と前記ポート供給用分配管とは、一体の金属体に形成されているフューエルデリバリパイプ。

適用例２の構成では、燃料導入管と複数の筒内供給用導出管と筒内供給用分配管と複数のポート供給用導出管とポート供給用分配管とが一体の金属体に形成されているので、生産性を顕著に向上させることができる。さらに、適用例２の構成は、ポート供給管への燃料供給の際の減圧に起因するポート供給用燃料の温度上昇を、筒内供給管内に流れる未減圧の燃料で冷却することによって低減することができる。

[適用例３]
適用例２のフューエルデリバリパイプであって、
前記減圧部は、前記一体の金属体の外部に接続されているフューエルデリバリパイプ。

適用例３の構成では、前記減圧部が前記一体の金属体の外部に接続されているので、前記減圧部の交換や検査を容易に行うことができる。

[適用例４]
適用例２のフューエルデリバリパイプであって、
前記減圧部は、前記一体の金属体の内部に装備されているフューエルデリバリパイプ。

適用例４の構成では、前記減圧部が前記一体の金属体の内部に装備され、前記一体の金属体の一部を前記減圧部の筐体として利用できるので、フューエルデリバリパイプの重量や体積を軽減させることができる。加えて、部品点数の削減によって生産性を向上させる利点もある。

[適用例５]
適用例４のフューエルデリバリパイプであって、
前記減圧部は、前記筒内供給管の最下流に接続された前記筒内供給用導出管よりも下流の位置に接続されているフューエルデリバリパイプ。

適用例５の構成では、前記減圧部が前記筒内供給用分配管の最下流に接続された前記筒内供給用導出管よりも下流の位置に接続されているので、減圧部を介したポート供給管への燃料供給に起因する筒内供給用導出管への燃料供給圧の各気筒毎のばらつきを抑制することができる。

[適用例６]
複数の気筒の各々の内部と吸気ポートとに燃料を分配して供給するフューエルデリバリパイプであって、
燃料を導入する燃料導入管と、
前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記導入された燃料を前記各気筒の内部に供給する筒内供給用導出管と、
前記燃料導入管と前記複数の筒内供給用導出管とに接続され、前記導入された燃料を前記複数の筒内供給用導出管に分配する燃料分配管と、
前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記燃料分配管から導入された燃料を減圧する減圧部と、
前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記減圧された燃料を前記各気筒の吸気ポートに供給するポート供給用導出管と、
を備えるフューエルデリバリパイプ。

適用例６のフューエルデリバリパイプは、気筒ごとに減圧部が装備されるので、仮に減圧部が故障しても故障した減圧部が接続された気筒のみに問題が生じ、他の気筒に影響を与えないのでフェイルセーフ性を高めることができるという利点を有している。

なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、たとえば、フューエルデリバリパイプを有する燃料供給装置、このような燃料供給装置を有する内燃機関、あるいは、このような内燃機関を備える自動車などの形態で実現することが可能である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．自動車における燃料供給装置の装備配置：
Ｂ．従来技術と実施例とにおけるフューエルデリバリパイプの構成：
Ｃ．変形例：

Ａ．自動車における燃料供給装置の装備配置：
図１は、本発明の実施例における燃料供給装置の装備配置を示す説明図である。燃料供給装置は、自動車１０の車体２０に装備され、燃料タンク４０からエンジン３０に燃料を供給する。燃料供給装置は、燃料供給ポンプ２３０と、燃料移送管Ｐ１と、燃料供給管Ｐ２と、燃料帰還管Ｐ３と、フィルタ２１０と、圧力調整装置２２０とを備えている。エンジン３０は、ＦＦ方式において横置きで装備されている。

燃料供給ポンプ２３０は、燃料タンク４０の内部に配置され、燃料を加圧する。加圧された燃料は、燃料移送管Ｐ１によって車体２０の後部に配置された燃料タンク４０から車体２０の前部に配置されたエンジン３０の近傍に移送される。移送された燃料は、フィルタ２１０によって濾過され、圧力調整装置２２０を介してフューエルデリバリパイプ１００に供給される。フューエルデリバリパイプ１００に供給される際の圧力は、圧力調整装置２２０によって一定の圧力に調整されている。

Ｂ．従来技術と実施例とにおけるフューエルデリバリパイプの構成：
図２は、筒内への燃料噴射と吸気ポートへの燃料噴射の双方を行う従来技術の燃料供給系統を示す説明図である。エンジン３０には、筒内への燃料噴射を行う筒内噴射用インジェクタ３１と、吸気ポートへの燃料噴射を行うポート噴射用インジェクタ３２と、を備えている。従来技術の燃料供給系統は、たとえば特開２００８−３８６７６号公報に開示されているように、筒内噴射用インジェクタ３１への燃料供給を行うための高圧燃料供給系統と、ポート噴射用インジェクタ３２への燃料供給を行うための低圧燃料供給系統と、を備えている。

低圧燃料供給系統は、低圧系統用ポンプ１２３０と、低圧系統用フィルタ１２１０と、低圧系統用圧力調整装置１２２０と、を備えている。低圧燃料供給系統は、低圧系統用フューエルデリバリパイプ１１００を介してポート噴射用インジェクタ３２に燃料を供給する。高圧燃料供給系統は、低圧系統用圧力調整装置１２２０を介して供給された燃料を加圧する昇圧ポンプ１２３１と、高圧系統用フィルタ１２１１と、高圧系統用圧力調整装置１２２１と、を備えている。高圧燃料供給系統は、高圧系統用フューエルデリバリパイプ１１０１を介して筒内噴射用インジェクタ３１に燃料を供給する。

なお、説明の都合上、低圧系統用フューエルデリバリパイプ１１００およびポート噴射用インジェクタ３２は、低圧燃料供給系統外の部品としてあり、高圧系統用フューエルデリバリパイプ１１０１および筒内噴射用インジェクタ３１は、高圧燃料供給系統外の部品としてある。

このように相互に圧力が相違する２系統の燃料供給系統を備えているのは、筒内噴射用インジェクタ３１による筒内への燃料噴射には、たとえば燃料がガソリンのときには１０ＭＰａ以上での燃料供給が要求されるのに対して、ポート噴射用インジェクタ３２による吸気ポートへの燃料噴射には、たとえば０．３乃至０．５ＭＰａでの燃料供給が要求されるからである。このため燃料供給系統の複雑化や重量、コストの増加、燃料系統の信頼性の低下、ポンプでのエネルギロスといった種々の問題が生じていた。

図３は、第１実施例の燃料供給系統を示す説明図である。第１実施例の燃料供給系統は、図１の装備配置図に示されたものをブロック図としたものである。第１実施例の燃料供給系統は、単一の燃料供給系統を備える点で二つの燃料供給系統を備える従来技術の燃料系統と相違する。なお、本明細書では、説明を分かりやすくするためにネジ等の締結機構については説明と図示の双方を省略している。

第１実施例の燃料供給系統（図１）は、前述のように圧力調整装置２２０によって一定の圧力に調整された燃料をフューエルデリバリパイプ１００に供給する。この際の圧力は、筒内噴射用インジェクタ３１に供給するために高圧に設定されている。フューエルデリバリパイプ１００は、このような圧力で供給された燃料を筒内噴射用インジェクタ３１だけでなく、減圧した上でポート噴射用インジェクタ３２にも供給する。

図４は、第１実施例のフューエルデリバリパイプ１００の構成を示す説明図である。フューエルデリバリパイプ１００は、金属製のパイプ本体１１０と、減圧装置筐体１５０と、減圧バルブ１３０と、マウント１４０とを備えている。パイプ本体１１０には、筒内供給用分配管１２０Ｈと、ポート供給用分配管１２０Ｌと、筒内供給用分配管１２０Ｈに連通する４個の筒内供給用導出管１２５Ｈ（断面Ａ−Ａ参照）と、ポート供給用分配管１２０Ｌに連通する４個のポート供給用導出管１２５Ｌとが形成されている。この実施例では、フューエルデリバリパイプ１００は、エンジン３０（４気筒）の各気筒の吸気ポートと筒内の双方に燃料を供給するものとしている。

減圧装置筐体１５０には、燃料供給系統から供給された燃料を導入するとともに、筒内供給用分配管１２０Ｈに接続された燃料導入管１５１と、ポート供給用分配管１２０Ｌに接続された低圧燃料導入管１５２と、が形成されている。減圧装置筐体１５０には、さらに、燃料導入管１５１に供給された高圧燃料を減圧して低圧燃料導入管１５２に供給する減圧バルブ１３０が装備されている（断面Ｂ−Ｂ参照）。

このような構成を有するフューエルデリバリパイプ１００は、燃料導入管１５１から供給された高圧燃料を、筒内供給用分配管１２０Ｈと４個の筒内供給用導出管１２５Ｈとを介してエンジン３０（４気筒）の各気筒の筒内に供給することができる。さらに、フューエルデリバリパイプ１００は、燃料導入管１５１から供給された高圧燃料を、減圧バルブ１３０と低圧燃料導入管１５２とポート供給用分配管１２０Ｌと４個のポート供給用導出管１２５Ｌとを介してエンジン３０（４気筒）の各気筒の吸気ポートに供給することができる。

このように、第１実施例のフューエルデリバリパイプ１００は、単一の圧力で供給された高圧燃料を、高圧のまま筒内噴射用インジェクタ３１に供給するとともに、減圧してポート噴射用インジェクタ３２にも供給することができるので、単一の圧力での燃料供給で筒内への燃料噴射と吸気ポートへの双方に相違する圧力の燃料を供給することができる。

さらに、第１実施例のフューエルデリバリパイプ１００は、筒内供給用分配管１２０Ｈとポート供給用分配管１２０Ｌとが一体の金属体に形成されているので、低圧燃料導入管１５２への燃料供給の際の減圧に起因するポート供給用分配管１２０Ｌの内部燃料の温度上昇を、筒内供給用分配管１２０Ｈの内部に流れる燃料によって冷却することができるという利点をも有している。

加えて、フューエルデリバリパイプ１００では、減圧バルブ１３０が装備された減圧装置筐体１５０が金属製のパイプ本体１１０の外部に装備されているので、減圧バルブ１３０が装備された減圧装置筐体１５０を一体としてパイプ本体１１０から簡単に取り外すことができるので、その交換や検査を容易に行うことができるという利点を有している。

図５は、第２実施例のフューエルデリバリパイプ１００ａの構成を示す説明図である。フューエルデリバリパイプ１００ａは、第２実施例の金属製のパイプ本体１１０ａの内部に減圧バルブ１３０が装備されている点で第１実施例のフューエルデリバリパイプ１００と相違する（断面Ｃ−Ｃ参照）。このように減圧バルブ１３０は、第１実施例のように金属製のパイプ本体１１０の外部に装着させるだけでなく、内部に装備することも可能である。なお、パイプ本体１１０ａには、ポート供給用分配管１２０Ｌを密閉するためのメクラ蓋１６０が装着されている。なお、メクラ蓋１６０には、燃料を導入するために筒内供給用分配管１２０Ｈに連通する孔１６１が形成されている。

減圧バルブ１３０は、筒内供給用分配管１２０Ｈの最下流に接続された筒内供給用導出管１２５Ｈよりも下流の位置に接続されている。このような位置に装備したのは、減圧バルブ１３０を介したポート供給用分配管１２０Ｌへの燃料供給に起因する筒内供給用導出管１２５Ｈへの燃料供給圧の変動やばらつきを抑制することが好ましいからであり、必須の構成要素ではない。

第２実施例のフューエルデリバリパイプ１００ａは、このように減圧バルブ１３０をパイプ本体１１０ａの内部に装備することによって、パイプ本体１１０ａの一部を減圧装置の筐体として利用できる。これにより、フューエルデリバリパイプの重量や体積を軽減させることができ、部品点数の削減によって生産性を向上させる利点もある。

図６は、第３実施例のフューエルデリバリパイプ１００ｂの構成を示す説明図である。フューエルデリバリパイプ１００ｂは、パイプ本体１１０ｂからポート供給用分配管１２０Ｌが削除されている点で第１、２実施例の金属製のパイプ本体１１０、１１０ａと相違する。第３実施例のフューエルデリバリパイプ１００ｂでは、４個のポート供給用導出管１２５ｂＬが４個の減圧バルブ１３０を介して筒内供給用分配管１２０Ｈに接続されている。

このように、ポート供給用分配管１２０Ｌを削除して、パイプ本体１１０ｂに形成された単一の高圧分配管１２０ｂＨから高圧燃料と低圧燃料とを供給するように構成しても良い。この構成は、気筒ごとに減圧バルブ１３０が装備されるので、仮に減圧バルブ１３０が故障しても故障した減圧バルブ１３０が接続された気筒のみに問題が生じ、他の気筒に影響を与えないのでフェイルセーフ性を高めることができるという利点を有している。さらに、ポート供給用分配管１２０Ｌの削除によって、パイプ本体１１０ｂのサイズや重量を小さくすることができるという利点もある。

Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。

Ｃ−１．第１変形例：上述の各実施例において、上述の利点や効果の各々の全てが本願発明の必須の構成要件につながるものではなく、本願発明は、上述の利点や効果の各々を簡易に実現させる設計自由度を与えるものであって、少なくとも一つの利点あるいは効果を実現させるものであれば良い。

Ｃ−２．第２変形例：上述の各実施例において、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタに供給するフューエルデリバリパイプと、吸気ポート内に向けて燃料を噴射する吸気ポート噴射用インジェクタに供給するフューエルデリバリパイプとは、一体の金属体に形成されているが、図７に示されるように別体のフューエルデリバリパイプ１００ｘと、フューエルデリバリパイプ１００ｙ（減圧弁内蔵）として構成しても良い。ただし、一体の金属体（高熱伝導率）に形成として形成すれば、低圧燃料導入管への燃料供給の際の減圧に起因するポート供給用分配管の内部燃料の温度上昇を筒内供給用分配管を流れる燃料によって冷却することができるという利点を有している。

Ｃ−３．第３変形例：上述の各実施例では、減圧弁で減圧しているが、たとえば減圧弁の上流側にオリフィスを設けて減圧弁の負担を軽減するようにしても良い。

本発明の実施例における燃料供給装置の装備配置を示す説明図。 筒内への燃料噴射と吸気ポートへの燃料噴射の双方を行う従来技術の燃料供給系統を示す説明図。 第１実施例の燃料供給系統を示す説明図。 第１実施例のフューエルデリバリパイプ１００の構成を示す説明図。 第２実施例のフューエルデリバリパイプ１００ａの構成を示す説明図。 第３実施例のフューエルデリバリパイプ１００ｂの構成を示す説明図。 変形例の燃料供給装置の構成を示す説明図。

符号の説明

１０…自動車
２０…車体
３０…エンジン
３１…筒内噴射用インジェクタ
３２…ポート噴射用インジェクタ
４０…燃料タンク
１００、１００ａ、１００ｂ…フューエルデリバリパイプ
１１０、１１０ａ、１１０ｂ…パイプ本体
１２０Ｈ…筒内供給用分配管
１２０Ｌ…ポート供給用分配管
１２０ｂＨ…高圧分配管
１２５Ｈ…筒内供給用導出管
１２５Ｌ、１２５ｂＬ…ポート供給用導出管
１３０…減圧バルブ
１４０…マウント
１５０…減圧装置筐体
１５１…燃料導入管
１５２…低圧燃料導入管
１６０…メクラ蓋
１６１…孔
２１０…フィルタ
２２０…圧力調整装置
２３０…燃料供給ポンプ
１１００…低圧系統用フューエルデリバリパイプ
１１０１…高圧系統用フューエルデリバリパイプ
１２１０…低圧系統用フィルタ
１２１１…高圧系統用フィルタ
１２２０…低圧系統用圧力調整装置
１２２１…高圧系統用圧力調整装置
１２３０…低圧系統用ポンプ
１２３１…昇圧ポンプ
Ｐ１…燃料移送管
Ｐ２…燃料供給管
Ｐ３…燃料帰還管

Claims (6)

1. 複数の気筒の各々の内部と吸気ポートとに燃料を分配して供給するフューエルデリバリパイプであって、
   燃料を導入する燃料導入管と、
   前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記導入された燃料を前記各気筒の内部に供給する筒内供給用導出管と、
   前記燃料導入管と前記複数の筒内供給用導出管とに接続され、前記導入された燃料を前記複数の筒内供給用導出管に分配する筒内供給用分配管と、
   前記燃料導入管と前記筒内供給用分配管の少なくとも一方に接続され、前記導入された燃料を減圧する減圧部と、
   前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記減圧された燃料を前記各気筒の吸気ポートに供給するポート供給用導出管と、
   前記減圧部と前記複数のポート供給用導出管とに接続され、前記減圧された燃料を前記複数のポート供給用導出管に分配するポート供給用分配管と、
   を備えるフューエルデリバリパイプ。
2. 請求項１のフューエルデリバリパイプであって、
   前記燃料導入管と前記複数の筒内供給用導出管と前記筒内供給用分配管と前記複数のポート供給用導出管と前記ポート供給用分配管とは、一体の金属体に形成されているフューエルデリバリパイプ。
3. 請求項２のフューエルデリバリパイプであって、
   前記減圧部は、前記一体の金属体の外部に接続されているフューエルデリバリパイプ。
4. 請求項２のフューエルデリバリパイプであって、
   前記減圧部は、前記一体の金属体の内部に装備されているフューエルデリバリパイプ。
5. 請求項４のフューエルデリバリパイプであって、
   前記減圧部は、前記筒内供給管の最下流に接続された前記筒内供給用導出管よりも下流の位置に接続されているフューエルデリバリパイプ。
6. 複数の気筒の各々の内部と吸気ポートとに燃料を分配して供給するフューエルデリバリパイプであって、
   燃料を導入する燃料導入管と、
   前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記導入された燃料を前記各気筒の内部に供給する筒内供給用導出管と、
   前記燃料導入管と前記複数の筒内供給用導出管とに接続され、前記導入された燃料を前記複数の筒内供給用導出管に分配する燃料分配管と、
   前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記燃料分配管から導入された燃料を減圧する減圧部と、
   前記複数の気筒の各々に対応して設けられ、前記減圧された燃料を前記各気筒の吸気ポートに供給するポート供給用導出管と、
   を備えるフューエルデリバリパイプ。

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