JP2020143621A - 内燃機関の燃料供給構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 デリバリパイプの上流側の高圧燃料通路に発生する燃料圧の異常上昇を抑制する。【解決手段】 内燃機関は、燃料噴射弁１２に燃料を供給するデリバリパイプ１１と、デリバリパイプ１１の上流側に接続される高圧燃料通路１５，１７と、高圧燃料通路１５，１７の上流側に接続される高圧燃料ポンプ１３とを備え、デリバリパイプ１１あるいは高圧燃料通路１５，１７に少なくとも２個以上の通路絞り部１６ａ，１８ａが設けられる。燃料噴射弁１２やデリバリパイプ１１の異常に伴う水撃現象で燃料圧が異常上昇しても、上流側に位置する通路絞り部１６ａの径と下流側に位置する通路絞り部１８ａの径とを異ならしたので、燃料圧の異常上昇を絞り部１６ａ，１８ａにより効果的に低減することができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプと、前記デリバリパイプの上流側に接続される高圧燃料通路と、前記高圧燃料通路の上流側に接続される高圧燃料ポンプとを備え、前記デリバリパイプあるいは前記高圧燃料通路に少なくとも２個以上の通路絞り部が設けられた内燃機関の燃料供給構造に関する。

Ｖ型内燃機関の一対のデリバリパイプの上流側に接続される二股のタンデム配管にそれぞれ第１オリフィスを設けるとともに、一対のデリバリパイプの下流側を相互に接続するループ配管に第２オリフィスを設け、第２オリフィスのオリフィス径を第１オリフィスのオリフィス径よりも小さくすることで、燃料噴射弁からの燃料噴射に伴う燃料圧の脈動を低減するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００７−１５４８５０号公報

ところで、上記特許文献１に記載されているように、デリバリパイプの上流側の高圧燃料通路に通路絞り部を設けると、燃料噴射弁からの燃料噴射に伴う燃料圧の脈動を低減することができるが、燃料噴射弁やデリバリパイプの異常によって強い水撃現象が発生すると、デリバリパイプの上流側の高圧燃料通路の燃料圧に異常高圧が発生する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、デリバリパイプの上流側の高圧燃料通路に発生する燃料圧の異常上昇を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプと、前記デリバリパイプの上流側に接続される高圧燃料通路と、前記高圧燃料通路の上流側に接続される高圧燃料ポンプとを備え、前記デリバリパイプあるいは前記高圧燃料通路に少なくとも２個以上の通路絞り部が設けられた内燃機関の燃料供給構造であって、上流側に位置する前記通路絞り部の径と下流側に位置する前記通路絞り部の径とが異なることを特徴とする内燃機関の燃料供給構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記上流側に位置する通路絞り部の径が前記下流側に位置する通路絞り部の径よりも大きいことを特徴とする内燃機関の燃料供給構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記高圧燃料ポンプのリリーフ弁が低圧燃料通路に接続することを特徴とする内燃機関の燃料供給構造が提案される。

なお、実施の形態の上流側高圧燃料通路１５および下流側高圧燃料通路１７は本発明の高圧燃料通路に対応する。

請求項１の構成によれば、内燃機関は、燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプと、デリバリパイプの上流側に接続される高圧燃料通路と、高圧燃料通路の上流側に接続される高圧燃料ポンプとを備え、デリバリパイプあるいは高圧燃料通路に少なくとも２個以上の通路絞り部が設けられる。燃料噴射弁やデリバリパイプに異常に伴う水撃現象で燃料圧が異常上昇しても、上流側に位置する通路絞り部の径と下流側に位置する通路絞り部の径とを異ならしたので、燃料圧の異常上昇を絞り部により効果的に低減することができる。

また請求項２の構成によれば、請求項１の構成に加えて、上流側に位置する通路絞り部の径が下流側に位置する通路絞り部の径よりも大きいので、燃料噴射弁やデリバリパイプの異常に伴う水撃現象により発生した燃料圧の異常上昇を、水撃現象の発生源に近い小径の通路絞り部で一層効果的に低減することができる。

また請求項３の構成によれば、高圧燃料ポンプのリリーフ弁が低圧燃料通路に接続するので、燃料噴射弁やデリバリパイプの異常に伴う水撃現象により発生した異常高圧と、低圧燃料通路の低圧との差圧によってリリーフ弁が損傷するのを防止することができる。

内燃機関の燃料通路の斜視図である。 内燃機関の燃料通路の回路図である。 高圧燃料通路の単品図である。 図３の４Ａ−４Ａ線および４Ｂ−４Ｂ線断面図である。 上流側通路絞り部の径に対する燃料圧脈動のピーク値の関係を示すグラフである。

以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１はＶ型６気筒内燃機関の燃料供給装置を示すもので、内燃機関の一対のバンクに沿うように一対のデリバリパイプ１１，１１が配置され、各デリバリパイプ１１には３個の燃料噴射弁１２…が接続される。内燃機関のカムシャフトにより駆動されるプランジャポンプよりなる高圧燃料ポンプ１３の吐出ポートにジョイント１４を介して上流側高圧燃料通路１５が接続され、上流側高圧燃料通路１５の下流端がジョイント１６を介して一対の下流側高圧燃料通路１７，１７に分岐し、一対の下流側高圧燃料通路１７，１７がそれぞれジョイント１８，１８を介して一対のデリバリパイプ１１，１１に接続される。

図１および図２に示すように、内燃機関のオイルパンから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプ１９の吐出ポートは、低圧燃料通路２０を介して高圧燃料ポンプ１３の吸入ポートに接続される。低圧燃料通路２０の上流側および下流側にはそれぞれパルセーションダンパ２１および電磁チェック弁２２が配置される。パルセーションダンパ２１は所定の容積を有する空間部からなり、低圧燃料通路２０の圧力脈動を減衰させる。電磁チェック弁２２は、高圧燃料ポンプ１３への燃料の流入を許容し、高圧燃料ポンプ１３からの燃料の流出を阻止する吸入弁を構成するもので、そのソレノイド２２ａに通電することで閉弁タイミングを制御することができる。また上流側高圧燃料通路１５には、高圧燃料ポンプ１３からの燃料の流出を許容し、高圧燃料ポンプ１３への燃料の流入を阻止するチェック弁２３が配置される。チェック弁２３は高圧燃料ポンプ１３の吐出弁を構成する。

さらに、チェック弁２３の下流の上流側高圧燃料通路１５とパルセーションダンパ２１とを接続するリターン通路２４にリリーフ弁２５が配置される。リリーフ弁２５は、チェック弁２３の下流の上流側高圧燃料通路１５、下流側高圧燃料通路１７，１７およびデリバリパイプ１１，１１が異常高圧になったときに開弁し、その高圧をパルセーションダンパ２１に逃がすことができる。

図３および図４に示すように、上流側高圧燃料通路１５の下流端にジョイント１６を介して一対の下流側高圧燃料通路１７，１７の上流端が接続される。ジョイント１６の内部には通路絞り部１６ａが設けられ、一対の下流側高圧燃料通路１７，１７の下流端のジョイント１８，１８にはそれぞれ通路絞り部１８ａ，１８ａが設けられる。ジョイント１６に設けられる上流側の通路絞り部１６ａの内径は例えば１．８ｍｍであり、ジョイント１８，１８に設けられる下流側の通路絞り部１８ａ，１８ａの内径は例えば１．１ｍｍであり、上流側の通路絞り部１６ａの径は下流側の通路絞り部１８ａ，１８ａの径よりも大きく設定される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図２において、内燃機関のカムシャフトにより駆動される高圧燃料ポンプ１３のプランジャ１３ａが後退してポンプ室１３ｂの容積が増加すると、上流側高圧燃料通路１５のチェック弁２３が閉弁して低圧燃料通路２０の電磁チェック弁２２が開弁することで、ポンプ室１３ｂに燃料が吸入される。続いてプランジャ１３ａが前進してポンプ室１３ｂの容積が減少すると、電磁チェック弁２２が閉弁してチェック弁２３が開弁することで、ポンプ室１３ｂの燃料が上流側高圧燃料通路１５に圧送される。このとき、プランジャ１３ａが前進と同時に電磁チェック弁２２を閉弁することなく、ソレノイド２２ａに通電して閉弁タイミングを所定時間遅らせることで、高圧燃料ポンプ１３の吐出圧を任意に調整することができる。電磁チェック弁２２の開閉に伴って上流側の低圧燃料通路２０の燃料圧が脈動するが、その燃料圧の脈動はパルセーションダンパ２１により低減される。

上流側高圧燃料通路１５に供給された高圧燃料は、ジョイント１６において二股に分岐する一対の下流側高圧燃料通路１７，１７を経て一対のデリバリパイプ１１，１１に供給され、各燃料噴射弁１２…から対応する気筒内に噴射される。何れかの燃料噴射弁１２…が燃料を噴射するとデリバリパイプ１１，１１内の燃料圧が急減し、デリバリパイプ１１，１１、下流側高圧燃料通路１７，１７および上流側高圧燃料通路１５内の燃料圧に脈動が発生するが、この圧力脈動は上流側高圧燃料通路１５および下流側高圧燃料通路１７，１７に設けた三つの通路絞り部１６ａ，１８ａ，１８ａにより減衰される。また一対のデリバリパイプ１１，１１の燃料噴射弁１２…は交互に燃料を噴射するため、一対のデリバリパイプ１１，１１の燃料圧に差圧が発生するが、下流側高圧燃料通路１７，１７に設けた二つの通路絞り部１８ａ，１８ａは前記差圧を緩和する機能を発揮する。

さて何らかの理由で燃料噴射弁１２…やデリバリパイプ１１，１１に異常が発生し、デリバリパイプ１１，１１、下流側高圧燃料通路１７，１７および上流側高圧燃料通路１５内の燃料圧に水撃現象による異常高圧が発生した場合、リターン通路２４に設けたリリーフ弁２５が開弁して異常高圧を低圧燃料通路２０のパルセーションダンパ２１に逃がすことで、燃料噴射弁１２…やデリバリパイプ１１，１１の損傷が防止される。

本実施の形態では、リリーフ弁２５の下流側が、高圧の上流側高圧燃料通路１５に接続されておらず、低圧のパルセーションダンパ２１に接続されているため、リリーフ弁２５は高圧の上流側と低圧の下流側との差圧が大きくなって開弁し易くなる。しかしながら。このリリーフ弁２５は一度開弁すると再使用できずに交換する必要があるため、みだりに開弁することは望ましくない。このような理由から、燃料噴射弁１２…やデリバリパイプ１１，１１に異常高圧が発生した場合に、その異常高圧がリリーフ弁２５の上流側に作用し難くする必要がある。

本実施の形態では、上流側の通路絞り部１６ａの径は下流側の通路絞り部１８ａ，１８ａの径よりも大きく設定されるため、燃料噴射弁１２…やデリバリパイプ１１，１１に発生した異常高圧は、その直上流に配置された小径の通路絞り部１８ａ，１８ａにより減衰されるため、リターン通路２４に設けたリリーフ弁２５がむやみに開弁することが確実に防止される。

図５のグラフは、上流側の通路絞り部１６ａの径に対する燃料圧脈動のピーク値を、下流側の通路絞り部１８ａ，１８ａの種々の径に対して示すものである。

このグラフから明らかなように、上流側の通路絞り部１６ａの径を増加させると燃料圧脈動のピーク値は次第に減少し、その径が１．６ｍｍの付近で燃料圧脈動のピーク値は最小になり、その後は一定あるいは緩やかに増加しており、この特性は下流側の通路絞り部１８ａ，１８ａの径に関わらずに略一定である。このような理由から、本実施の形態では上流側の通路絞り部１６ａの径を１．８ｍｍに設定し、下流側の通路絞り部１８ａ，１８ａの径を１．１ｍｍに設定している。しかしながら、下流側の通路絞り部１８ａ，１８ａの径に対して上流側の通路絞り部１６ａの径を大きく設定すれば、燃料圧脈動を低減できると考えられる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明が適用される内燃機関は実施の形態のＶ型６気筒内燃機関に限定されず、異なる気筒数のＶ型内燃機関や任意の気筒数の直列内燃機関であっても良い。

また通路絞り部の数は実施の形態の３個に限定されず、上流側に位置する通路絞り部１６ａおよび下流側に位置する通路絞り部１８ａを含む２個以上であれば良い。

また通路絞り部が配置される位置は上流側高圧燃料通路１５や下流側高圧燃料通路１７に限定されず、デリバリパイプ１１であっても良い。

１１ デリバリパイプ
１２ 燃料噴射弁
１３ 高圧燃料ポンプ
１５ 上流側高圧燃料通路（高圧燃料通路）
１６ａ 上流側に位置する通路絞り部
１７ 下流側高圧燃料通路（高圧燃料通路）
１８ａ 下流側に位置する通路絞り部
２０ 低圧燃料通路
２５ リリーフ弁

Claims (3)

1. 燃料噴射弁（１２）に燃料を供給するデリバリパイプ（１１）と、前記デリバリパイプ（１１）の上流側に接続される高圧燃料通路（１５，１７）と、前記高圧燃料通路（１５，１７）の上流側に接続される高圧燃料ポンプ（１３）とを備え、前記デリバリパイプ（１１）あるいは前記高圧燃料通路（１５，１７）に少なくとも２個以上の通路絞り部（１６ａ，１８ａ）が設けられた内燃機関の燃料供給構造であって、
   上流側に位置する前記通路絞り部（１６ａ）の径と下流側に位置する前記通路絞り部（１８ａ）の径とが異なることを特徴とする内燃機関の燃料供給構造。
2. 前記上流側に位置する通路絞り部（１６ａ）の径が前記下流側に位置する通路絞り部（１８ａ）の径よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給構造。
3. 前記高圧燃料ポンプ（１３）のリリーフ弁（２５）が低圧燃料通路（２０）に接続することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料供給構造。

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