JP2017206989A - コモンレールの圧力脈動抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンレールからインジェクタへの燃料供給量の低下を抑制しつつインジェクタからの安定した燃料噴射を図ることができるコモンレールの圧力脈動抑制装置を提供する。【解決手段】コモンレールの圧力脈動抑制装置７０は、コモンレール４０の燃料蓄圧部４１の燃料を取り込むとともに、取り込まれた燃料の圧力脈動を減衰させて燃料蓄圧部４１に戻すことで、燃料蓄圧部４１の燃料の圧力脈動を低減させる圧力脈動低減機構７１を備え、圧力脈動低減機構７１には内燃機関１のインジェクタ６０ａ〜６０ｄは接続しておらず、インジェクタ６０ａ〜６０ｄはコモンレール４０の燃料出口４３ａ〜４３ｄにインジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄを介して接続していることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明はコモンレールの圧力脈動抑制装置に関する。

従来、ポンプ等の燃料圧送装置と内燃機関のインジェクタとの間の燃料通路に配置されて、燃料圧送装置から圧送された燃料を蓄圧するコモンレールが知られている（例えば特許文献１参照）。このようなコモンレールは、その内部に、コモンレールの燃料入口から導入された燃料を蓄圧する燃料蓄圧部（特許文献１ではレール孔と称されている）を有している。このようなコモンレールにおいて、燃料蓄圧部に燃料の圧力脈動が発生することがある。この場合、この圧力脈動の影響を受けて、インジェクタからの安定した燃料噴射が困難になる可能性がある。

これに関して、特許文献２には、コモンレールの燃料出口とインジェクタとを接続するインジェクタ接続管に、互いに並列接続された第１の区分及び第２の区分からなる高圧管路部分を設け、この高圧管路部分においてコモンレールから排出された燃料の圧力脈動を低減させる技術が開示されている。この技術によれば、この高圧管路部分によって、コモンレールの燃料蓄圧部における燃料の圧力脈動がインジェクタに直接伝達することを抑制して、インジェクタからの安定した燃料噴射を図れると考えられる。

特開２００３−１２０４６５号公報 特表２００６−５１４２０１号公報

また、インジェクタからの安定した燃料噴射を図る他の手法として、例えば、コモンレールの燃料入口及び燃料出口にオリフィスを設けることで、燃料蓄圧部の燃料に圧力脈動が発生することを抑制して、インジェクタからの安定した燃料噴射を図ることも考えられる。

しかしながら、インジェクタ接続管に特許文献２のような第１の区分及び第２の区分からなる高圧管路部分を設けたり、あるいは燃料出口にオリフィスを設けたりした場合、コモンレールの燃料出口から排出された燃料が上記高圧管路部分やオリフィスによって絞られてしまう。この結果、コモンレールからインジェクタに供給される燃料供給量が低下する可能性がある。

本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、コモンレールからインジェクタへの燃料供給量の低下を抑制しつつインジェクタからの安定した燃料噴射を図ることができるコモンレールの圧力脈動抑制装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係るコモンレールの圧力脈動抑制装置は、コモンレールの燃料蓄圧部の燃料を取り込むとともに、取り込まれた燃料の圧力脈動を減衰させて前記燃料蓄圧部に戻すことで、前記燃料蓄圧部の燃料の圧力脈動を低減させる圧力脈動低減機構を備え、前記圧力脈動低減機構には内燃機関のインジェクタは接続しておらず、前記インジェクタは前記コモンレールの燃料出口にインジェクタ接続管を介して接続してい
ることを特徴とする。

本発明によれば、圧力脈動低減機構によって、コモンレールの燃料蓄圧部における燃料の圧力脈動を低減させることができる。また、内燃機関のインジェクタは、圧力脈動低減機構には接続せずに、コモンレールの燃料出口にインジェクタ接続管を介して接続しているので、コモンレールの燃料出口から排出されてインジェクタへ向けて供給される燃料が圧力脈動低減機構によって絞られない構造となっている。これにより、コモンレールからインジェクタに供給される燃料供給量が低下することを抑制できる。

以上のように、本発明によれば、コモンレールからインジェクタへの燃料供給量の低下を抑制しつつ、コモンレールの燃料蓄圧部における燃料の圧力脈動を低減させて、インジェクタからの安定した燃料噴射を図ることができる。

実施形態に係る内燃機関の燃料供給システムの模式的構成図である。 実施形態に係るコモンレールの内部構造を示す模式的断面図である。 実施形態に係るコモンレールの圧力脈動抑制装置の近傍の模式的拡大断面図である。

以下に、本発明の実施の形態に係るコモンレールの圧力脈動抑制装置７０について、図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係る圧力脈動抑制装置７０が適用された内燃機関１の燃料供給システム１０の模式的構成図である。この燃料供給システム１０は、内燃機関１に燃料を供給するシステムであり、本実施形態では、燃料圧送装置２０、燃料タンク２１、燃料吸込管２２、燃料圧送管３０、コモンレール４０、インジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄ、インジェクタ６０ａ〜６０ｄ、及び圧力脈動抑制装置７０を備えている。

なお、内燃機関１の種類は、コモンレール４０を使用するものであれば特に限定されるものではないが、本実施形態では一例として、ディーゼル機関を用いる。また、本実施形態に係る内燃機関１は、複数個の気筒（図示せず）を備えている。この気筒の個数は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例として４個である。

燃料圧送装置２０は、内燃機関１の燃料タンク２１に貯留された燃料を、燃料吸込管２２を介して吸い込んで、燃料圧送管３０を介してコモンレール４０に向けて圧送する。本実施形態では、燃料圧送装置２０の一例として、燃料ポンプを用いている。なお、燃料圧送管３０は、燃料圧送装置２０の燃料出口とコモンレール４０の燃料入口４２（後述する図２に図示されている）とを連通している。

インジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄは、コモンレール４０の燃料出口４３ａ〜４３ｄ（後述する図２に図示されている）とインジェクタ６０ａ〜６０ｄとをそれぞれ連通する配管部材である。すなわち、本実施形態に係るインジェクタ６０ａ〜６０ｄは、圧力脈動抑制装置７０の後述する圧力脈動低減機構７１には接続しておらず、コモンレール４０の燃料出口４３ａ〜４３ｄに、インジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄを介して接続している。換言すると、本実施形態に係る圧力脈動抑制装置７０はインジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄとは独立してコモンレール４０に設けられている。

なお、本実施形態において、インジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄの長さは互いに等しい値に設定されている。これにより、コモンレール４０の燃料出口４３ａ〜４３ｄからインジェクタ６０ａ〜６０ｄまでの燃料通路の長さはインジェクタ間で等しい値になっている
。

各々のインジェクタ６０ａ〜６０ｄは、内燃機関１の例えばシリンダヘッドに配置されており、内燃機関１の各々の気筒に向けて燃料を噴射する。このインジェクタ６０ａ〜６０ｄの動作は、内燃機関１の制御装置（図示せず）によって制御されている。

図２は、コモンレール４０の内部構造を示す模式的断面図である。なお、図２に図示されているＸ−Ｙ直交座標のうち、Ｘ方向及び−Ｘ方向はコモンレール４０の軸方向に相当し、Ｙ方向及び−Ｙ方向はコモンレール４０の径方向に相当する。コモンレール４０は、その内部に、燃料蓄圧部４１を備えている。またコモンレール４０は、その内部に、燃料を燃料蓄圧部４１に導入するための内部流路である燃料入口４２と、燃料蓄圧部４１の燃料をインジェクタ６０ａ〜６０ｄの側へ導出するための内部流路である燃料出口４３ａ〜４３ｄとを有している。

燃料蓄圧部４１は、軸方向に延在した管状の部分によって構成されている。燃料圧送装置２０によって圧送された燃料は、燃料圧送管３０を通過して燃料入口４２から流入して燃料蓄圧部４１に導入され、この燃料蓄圧部４１に蓄圧される。燃料蓄圧部４１に蓄圧された燃料は、燃料蓄圧部４１の軸方向に延在した側面部に連通した各々の燃料出口４３ａ〜４３ｄから排出される。燃料出口４３ａ〜４３ｄからそれぞれ排出された燃料は、インジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄを通過してインジェクタ６０ａ〜６０ｄへ供給される。

続いて圧力脈動抑制装置７０について説明する。図３は、コモンレール４０の圧力脈動抑制装置７０の近傍を拡大して模式的に示す断面図である。圧力脈動抑制装置７０は、圧力脈動低減機構７１を備えている。この圧力脈動低減機構７１は、燃料蓄圧部４１に連通して設けられて燃料蓄圧部４１の燃料を取り込むとともに、取り込まれた燃料の圧力脈動を減衰させて燃料蓄圧部４１に戻すことで、燃料蓄圧部４１の燃料の圧力脈動を低減させる機構である。

具体的には、本実施形態に係る圧力脈動低減機構７１は、燃料増圧部７２、燃料配管部７５、第１逆止弁７８、及び第２逆止弁７９を備えている。

燃料増圧部７２は、燃料蓄圧部４１の燃料の圧力を燃料蓄圧部４１の燃料増圧部７２以外の部位よりも増加させる機能を有する部位である。具体的には、燃料蓄圧部４１の軸方向（図３ではＸ方向）の端部には、軸方向の端側（Ｘ方向側）に向かうほど内径が縮径するテーパ構造部分が設けられており、本実施形態に係る燃料増圧部７２は、この燃料蓄圧部４１のテーパ構造部分によって構成されている。

なお、燃料増圧部７２及び後述する第１逆止弁７８は、燃料増圧部７２によって増圧された燃料の圧力によって第１逆止弁７８が開弁できるように設定されている。具体的には、燃料増圧部７２のテーパ構造部分の形状等を調整したり、第１逆止弁７８のバネ定数等を調整して第１逆止弁７８の開弁時の圧力を調整したりすることによって、燃料増圧部７２によって増圧された燃料の圧力によって第１逆止弁７８が開弁できるように設定されている。

燃料配管部７５は、燃料増圧部７２によって増圧された燃料を取り込んで燃料蓄圧部４１に戻す配管部材である。具体的には、本実施形態に係る燃料配管部７５は、その一端部（上流側端部）に設けられた燃料取込口７４が燃料増圧部７２に連通し、その他端部（下流側端部）に設けられた燃料戻し口７６が燃料蓄圧部４１に連通している。

より具体的には、コモンレール４０の軸方向の端部における燃料増圧部７２と燃料取込
口７４との間の部分には第１連通流路７３が形成されており、燃料配管部７５の燃料取込口７４は、この第１連通流路７３を介して、燃料増圧部７２に接続している。また、燃料蓄圧部４１の燃料増圧部７２よりも−Ｘ方向側の側面部には第２連通流路７７が形成されており、燃料配管部７５の燃料戻し口７６は、この第２連通流路７７を介して燃料蓄圧部４１に接続している。

燃料蓄圧部４１の燃料は、燃料増圧部７２で増圧された後に、燃料配管部７５に取り込まれ、燃料配管部７５を流通する間に、燃料の圧力脈動が減衰する。

なお、燃料配管部７５の具体的形状は特に限定されるものではないが、本実施形態では、一例として、燃料取込口７４の側からＸ方向に延在した後に、−Ｙ方向に延在し、その後、−Ｘ方向に延在してからＹ方向に延在する形状を呈している。また、本実施形態に係る燃料配管部７５の内径は燃料蓄圧部４１の内径よりも小さくなっている。

また、燃料配管部７５の長さ（全長）は特に限定されるものではないが、この長さが長い程、取り込んだ燃料の圧力脈動をより減衰させることができると考えられる。この点を考慮して、燃料配管部７５の長さとして適切な値を設定すればよい。燃料配管部７５の材質は、燃料配管部７５を流通する燃料の圧力に耐え得るものであればよく、例えばステンレス等の金属材料のような公知の配管材料を用いることができる。

第１逆止弁７８は、第１連通流路７３に配置されており、燃料増圧部７２の側から燃料取込口７４の側への燃料流入は許容し、燃料取込口７４の側から燃料増圧部７２の側への燃料流入は抑制する弁である。第２逆止弁７９は、第２連通流路７７に配置されており、燃料戻し口７６の側から燃料蓄圧部４１の側への燃料流入は許容し、燃料蓄圧部４１の側から燃料戻し口７６の側への燃料流入は抑制する弁である。

続いて、圧力脈動抑制装置７０の作用効果について説明する。圧力脈動抑制装置７０によれば、圧力脈動低減機構７１が上述した燃料増圧部７２、燃料配管部７５、第１逆止弁７８、及び第２逆止弁７９を備えているので、燃料蓄圧部４１の燃料に圧力脈動が生じた場合であっても、燃料増圧部７２によって燃料蓄圧部４１の軸方向の端部の燃料を増圧させ、この増圧した燃料によって第１逆止弁７８を開弁させて、燃料を燃料配管部７５に取り込ませることができる。そして、燃料蓄圧部４１の燃料の圧力脈動は燃料配管部７５を流通する間に減衰し、この圧力脈動が減衰した燃料が燃料蓄圧部４１に戻される。なお、第２逆止弁７９によって、燃料蓄圧部４１の燃料が燃料配管部７５の燃料戻し口７６から燃料配管部７５に流入することは抑制されている。

以上のように、本実施形態の圧力脈動抑制装置７０によれば、燃料増圧部７２、燃料配管部７５、第１逆止弁７８、及び第２逆止弁７９を備えるという簡素な構造によって、燃料蓄圧部４１の燃料の圧力脈動を効果的に低減させることができる。

また、圧力脈動抑制装置７０によれば、図１で説明したように、インジェクタ６０ａ〜６０ｄが圧力脈動低減機構７１には接続せずにコモンレール４０の燃料出口４３ａ〜４３ｄにインジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄを介して接続しているので、燃料出口４３ａ〜４３ｄから排出されてインジェクタ６０ａ〜６０ｄへ向けて供給される燃料が圧力脈動低減機構７１によって絞られない構造になっている。これにより、コモンレール４０からインジェクタ６０ａ〜６０ｄに供給される燃料供給量が圧力脈動低減機構７１によって低下することを抑制できる。

以上のように、圧力脈動抑制装置７０によれば、コモンレール４０からインジェクタ６０ａ〜６０ｄへの燃料供給量の低下を抑制しつつ、コモンレール４０の燃料蓄圧部４１における燃料の圧力脈動を低減させて、インジェクタ６０ａ〜６０ｄからの安定した燃料噴射を図ることができる。

ここで、燃料蓄圧部４１に生じた燃料の圧力脈動は、燃料蓄圧部４１の軸方向に移動して燃料蓄圧部４１の軸方向の端部で反射して反対方向に変位することを繰り返す傾向がある。これに関して、本実施形態によれば、図３で説明したように、燃料蓄圧部４１の軸方向の端部には、軸方向の端側に向かうほど内径が縮径するテーパ構造部分が設けられており、燃料増圧部７２は燃料蓄圧部４１のテーパ構造部分によって構成されている。これにより、本実施形態によれば、燃料蓄圧部４１の軸方向の端部（すなわち、圧力脈動が反射する箇所）から燃料を効果的に燃料配管部７５に取り込むことができる。この結果、燃料蓄圧部４１の燃料の圧力脈動を効果的に低減させることができる。

また、前述した特許文献２の技術のように、インジェクタ接続管に、互いに並列接続された第１の区分及び第２の区分からなる高圧管路部分を設ける技術の場合、この高圧管路部分の長さを含んだインジェクタ接続管の長さがコモンレールの燃料出口からインジェクタまでの燃料通路の長さになる。しかしながら、このような第１の区分及び第２の区分からなる高圧管路部分をインジェクタ接続管に設ける構造の場合、この高圧管路部分の長さを自由に調整することは容易ではないので、コモンレールの燃料出口からインジェクタまでの燃料通路の長さを複数のインジェクタ間で等しくすることは容易とはいえない。

仮にコモンレールの燃料出口からインジェクタまでの燃料通路の長さが複数のインジェクタ間で異なる場合、コモンレールの燃料出口からインジェクタに供給される燃料圧力にインジェクタ間でばらつきが生じる可能性があり、この結果、インジェクタからの燃料の噴射特性にインジェクタ間でばらつきが生じる可能性がある。

これに対して、本実施形態によれば、インジェクタ６０ａ〜６０ｄは、圧力脈動低減機構７１には接続しておらず、インジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄを介してコモンレール４０の燃料出口４３ａ〜４３ｄに接続しているので、インジェクタ接続管５０ａ〜５０ｄの長さを等しくすることが容易にできる。すなわち、本実施形態によれば、コモンレール４０の燃料出口４３ａ〜４３ｄからインジェクタ６０ａ〜６０ｄまでの燃料通路の長さを等しくすることが容易にできる。これにより、インジェクタ６０ａ〜６０ｄから噴射される燃料の噴射特性に、インジェクタ間でばらつきが生じることを容易に抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 内燃機関
１０ 燃料供給システム
４０ コモンレール
４１ 燃料蓄圧部
４２ 燃料入口
４３ａ〜４３ｄ 燃料出口
５０ａ〜５０ｄ インジェクタ接続管
６０ａ〜６０ｄ インジェクタ
７０ コモンレールの圧力脈動抑制装置
７１ 圧力脈動低減機構
７２ 燃料増圧部
７４ 燃料取込口
７５ 燃料配管部
７６ 燃料戻し口
７８ 第１逆止弁
７９ 第２逆止弁

Claims (3)

1. コモンレールの燃料蓄圧部の燃料を取り込むとともに、取り込まれた燃料の圧力脈動を減衰させて前記燃料蓄圧部に戻すことで、前記燃料蓄圧部の燃料の圧力脈動を低減させる圧力脈動低減機構を備え、
   前記圧力脈動低減機構には内燃機関のインジェクタは接続しておらず、前記インジェクタは前記コモンレールの燃料出口にインジェクタ接続管を介して接続していることを特徴とするコモンレールの圧力脈動抑制装置。
2. 前記圧力脈動低減機構は、
   前記燃料蓄圧部の燃料の圧力を増加させる燃料増圧部と、
   前記燃料増圧部に連通した燃料取込口及び前記燃料蓄圧部に連通した燃料戻し口を有する燃料配管部と、
   前記燃料増圧部の側から前記燃料取込口の側への燃料流入は許容し、前記燃料取込口の側から前記燃料増圧部の側への燃料流入は抑制する第１逆止弁と、
   前記燃料戻し口の側から前記燃料蓄圧部の側への燃料流入は許容し、前記燃料蓄圧部の側から前記燃料戻し口の側への燃料流入は抑制する第２逆止弁と、を備える請求項１記載のコモンレールの圧力脈動抑制装置。
3. 前記燃料蓄圧部の軸方向の端部には、該軸方向の端側に向かうほど内径が縮径するテーパ構造部分が設けられており、
   前記燃料増圧部は、前記燃料蓄圧部の前記テーパ構造部分によって構成されている請求項２記載のコモンレールの圧力脈動抑制装置。

Images