JP2020172879A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ポンプと燃料供給管を含めた燃料系の衝突安全性を改善することができるエンジンの燃料供給装置を提供する。【解決手段】車体前部に配置されたエンジン１に固定された燃料ポンプ３３と、エンジン１の下方且つ後方に配置され左右に延びるサスクロスメンバ１２と、車体後部に配置された燃料タンク３１と、燃料ポンプ３３と燃料タンク３１を接続する第２燃料供給管３５と、燃料タンク３１とサスクロスメンバ１２との間に配置されたインバータ２２に接続されたハーネス２５とを備え、第２燃料供給管３５は、燃料タンク３１からサスクロスメンバ１２の上側を通って前方に延設された後、上方に延びて燃料ポンプ３３に接続され、ハーネス２５が、第２燃料供給管３５とサスクロスメンバ１２との間において第２燃料供給管３５の一部と平面視にて重複するように配索されている。【選択図】 図４

Description

本発明は、燃料ポンプと燃料供給管と電気部品に接続された高電圧ハーネスとを備えた車両に搭載されたエンジンの燃料供給装置に関する。

従来より、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレール内に蓄圧された高圧燃料をエンジンの各気筒の燃焼室に噴射供給する複数のインジェクタと、燃料タンクから吸引した燃料を高圧化してコモンレールに圧送する高圧燃料ポンプとを備えた蓄圧式燃料噴射装置は知られている（例えば、特許文献１）。
高圧燃料ポンプは、ポンプカムを有するカム軸と、ポンプカムによって往復移動されるプランジャ等を備え、カム軸が、エンジンのシリンダヘッドに配設されたカムシャフトにより回転駆動される。それ故、通常、高圧燃料ポンプは、カムシャフトに近いエンジン上部に配設されている。

インバータやコンバータ等の電気部品を備えた車両、例えばハイブリッド車両では、電気部品と燃料タンクとが車体前後方向に並ぶように配置されている。
特許文献２のハイブリッド車両は、燃料タンクが、フロアパネルの下方で且つ前後方向及び幅方向中央部に形成された燃料タンク収容部に配置され、バッテリモジュール、インバータユニット、及びＤＣ／ＤＣコンバータユニットをユニット化したＩＰＵが、燃料タンク収容部よりも後側に位置するリヤフロア上部に形成されたＩＰＵ収容部に配置されている。そして、電装配線（高電圧ハーネス）は、フロアパネルの下方であるトンネル部の内側に沿って配索されている。

特開２０１０−１１２２２８号公報 特開２０１２−０４０８９３号公報

エンジン上部に配設された高圧燃料ポンプは、車両衝突時、ボンネットや上部メンバ等の車体部材或いはエンジンの装備品と干渉して損傷することが懸念される。
高圧燃料ポンプの衝突安全性を考慮したとき、高圧燃料ポンプは、エンジン下部に相当するシリンダブロックの側壁部に装着することが望ましい。
しかし、高圧燃料ポンプをシリンダブロックに装着した場合、高圧燃料ポンプの安全性を確保できるものの、新たな問題を招く虞がある。

シリンダブロックの側壁部に装着された高圧燃料ポンプの高さ位置が低いため、燃料タンクと高圧燃料ポンプとを接続する燃料供給管が、フロアパネルの下方を通って高圧燃料ポンプまで配索される。一方、エンジンの下方には、一般に、サスペンションを支持する車幅方向に延びるサスペンションクロスメンバが配設されている。つまり、燃料供給管がサスペンションクロスメンバ上を横切る配置になるため、車両の側面衝突時、サスペンションクロスメンバが山折れ変形して燃料供給管が損傷する虞がある。
即ち、燃料ポンプと燃料供給管を含めた燃料系の衝突安全性には改善の余地が存在する。

本発明の目的は、燃料ポンプと燃料供給管を含めた燃料系の衝突安全性を改善可能なエンジンの燃料供給装置等を提供することである。

請求項１のエンジンの燃料供給装置は、車体前部に配置されたエンジンに固定された燃料ポンプと、前記エンジンの下方且つ後方に配置され車幅方向に延びる下部車体メンバと、車体後部に配置された燃料タンクと、前記燃料ポンプと燃料タンクを接続する燃料供給管と、前記燃料タンクと下部車体メンバとの間に配置された電気部品に接続された高電圧ハーネスとを備えた車両に搭載されたエンジンの燃料供給装置において、前記燃料供給管は、前記燃料タンクから前記下部車体メンバの上側を通って車体前後方向前方に延設された後、上方に延びて前記燃料ポンプに接続され、前記高電圧ハーネスが、前記燃料供給管と前記下部車体メンバとの間において前記燃料供給管の一部と平面視にて重複するように配索されたことを特徴としている。

このエンジンの燃料供給装置では、前記燃料供給管は、前記燃料タンクから前記下部車体メンバの上側を通って車体前後方向前方に延設された後、上方に延びて前記燃料ポンプに接続されているため、燃料ポンプをエンジン下部に配置することができ、車両衝突時、燃料ポンプの損傷を抑制することができる。
前記高電圧ハーネスが、前記燃料供給管と前記下部車体メンバとの間において前記燃料供給管の一部と平面視にて重複するように配索されたため、車両衝突時、高電圧ハーネスによって燃料供給管と下部車体メンバとの干渉を回避することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記高電圧ハーネスが、前記燃料供給管の下方に配置された前記電気部品と前記燃料ポンプの近傍に配設された端子台を接続するワイヤハーネスであることを特徴としている。
この構成によれば、燃料供給管の下方に配置された電気部品の高電圧ハーネスを利用して燃料供給管の安全性を確保することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記燃料供給管の一部は、平面視にて前記電気部品の上方に配索されたことを特徴としている。
この構成によれば、電気部品を利用して燃料供給管の安全性を確保することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記電気部品が、インバータとコンバータの少なくとも一方であることを特徴としている。
この構成によれば、インバータとコンバータの少なくとも一方を利用して燃料供給管の安全性を確保することができる。

請求項５の発明は、請求項２の発明において、前記エンジンの後側に配設されたトランスミッションと、前記エンジンとトランスミッションとの間に配置された車両を駆動可能な電動モータとを有し、前記端子台は、前記電動モータよりも前側に配置されたことを特徴としている。
この構成によれば、下部車体メンバと電動モータとの間隔に拘らず電動モータと高電圧ハーネスとを接続することができる。

本発明のエンジンの燃料供給装置によれば、別途保護部材を必要とすることなく、燃料ポンプと燃料供給管を含めた燃料系の衝突安全性を改善することができる。

実施例１に係る車両の全体構成図である。 車両の底面図である。 側面図である。 インバータ、ハーネス、燃料供給管、及び燃料還流管の斜視図である。 図３の要部拡大図である。 燃料フィルタの平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明をハイブリッド車両に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図６に基づいて説明する。
まず、本発明に係るエンジンの燃料供給装置が適用される車両Ｖの全体構成について、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、この車両Ｖは、例えば、第１動力源として直列６気筒ディーゼルエンジン１と、このエンジン１の下流側位置に配設された第２動力源としてのモータジェネレータ（以下、モータと略す。）２と、このモータ２の下流側位置に配設された自動変速機（以下、ＡＴと略す。）３と、駆動力を左右１対の後輪８に対して分配するデファレンシャルギヤ機構（以下、デフ機構と略す。）４と、電力供給機構Ｅと、燃料供給機構Ｆ等を備えたハイブリッド車両である。

エンジン１は、車体前部に形成されたエンジンルーム内に気筒配列方向が車体前後方向に沿うように縦置き配置され、燃料供給機構Ｆから供給される軽油を動力源として駆動される。このエンジン１の出力軸は、後述するフロアパネル９に形成されたトンネル部９ａの前側位置（正面）に対応するように配置されている。エンジン１の出力軸とモータ２の回転軸とは、断続可能な第１クラッチ５を介して連結されている。

図２，図３に示すように、車室床面を形成するフロアパネル９は、車幅方向中央部分に車室内に膨出すると共に前後に延びるトンネル部９ａが形成されている。
トンネル部９ａの左右両側端部には、フロアパネル９と協働して前後に延びる断面略矩形状の閉断面を形成する左右１対のトンネルサイドフレーム１０が夫々設けられている。１対のトンネルサイドフレーム１０の左右両側部分には、フロアパネル９と協働して前後に延びる断面略矩形状の閉断面を形成する左右１対のフロアフレーム１１が夫々設けられている。トンネル部９ａの前端部下方には、車幅方向に延びると共に左右１対の前輪のサスペンションを支持するためのサスペンションクロスメンバ（以下、サスクロスと略す。）１２が配設されている。以下、矢印Ｆ方向を前方、矢印Ｌ方向を左方、矢印Ｕ方向を上方として説明する。

モータ２は、例えば、４８Ｖで駆動される２５ｋＷの永久磁石電動機である。
図２〜図４に示すように、モータ２は、トンネル部９ａとサスクロス１２との間において、エンジン１の後端部に同軸上且つ直列的に連結されている。
このモータ２は、電力供給機構Ｅから供給される電力を動力源として駆動される。モータ２の回転軸とＡＴ３の回転軸とは、断続可能な第２クラッチ６を介して連結されている。
ＡＴ３はトンネル部９ａに略収容されている。デフ機構４は、ＡＴ３の出力軸を介して駆動力が入力され、操舵状態に応じて左右の後輪８に夫々対応した駆動軸７への駆動力分配率を変更可能に構成されている。

次に、電力供給機構Ｅについて説明する。
図１〜図４に示すように、電力供給機構Ｅは、バッテリ２１と、このバッテリに電気的に接続されたインバータ２２と、このインバータ２２に電気的に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、コンバータと略す。）２３と、モータ２に電気的に接続された端子台２４と、インバータ２２と端子台２４とを電気的に接続する高電圧ハーネス（以下、ハーネスと略す。）２５等を備えている。

バッテリ２１は、モータ２を作動させる電力を蓄積するための蓄電器である。
このバッテリ２１は、例えば、４８Ｖ、３．５ｋＷｈのリチウムイオンバッテリが使用され、トンネル部９ａの内部に適宜配置されている。

インバータ２２は、バッテリ２１の直流電流を交流に変換すると共に変換された交流電流をモータ２にハーネス２５及び端子台２４を介して供給するように構成されている。
図２〜図４に示すように、短冊状のインバータ２２は、パネル状のブラケット２６に固定され、トンネル部９ａの左側領域において、その長手方向が前後に向かう状態で車体に取り付けられている。インバータ２２を載置したブラケット２６は、左側部分が、フロアフレーム１１にボルトを介して締結固定され、右側部分が、トンネルサイドフレーム１０にボルトを介して締結固定されている。

コンバータ２３は、バッテリ２１に蓄積された４８Ｖの電力を１２Ｖに降圧して、車両Ｖに搭載された１２Ｖで作動可能な電装機器に供給するように構成されている。
図２に示すように、短冊状のコンバータ２３は、その前端部がインバータ２２の後端部から離間した状態で直列的に接続されると共に、トンネル部９ａの左側領域において、その長手方向が前後に向かう状態で車体に取り付けられている。このコンバータ２３は、左側部分から突出した固定部がフロアフレーム１１にボルトを介して締結固定され、前側部分から突出した固定部がブラケット２６の後端部にボルトを介して締結固定されている。
コンバータ２３は、側面視にてインバータ２２よりも下方に配置されている。

端子台２４は、インバータ２２から供給された電力をモータ２に対して分配している。
モータ２がトンネル部９ａとサスクロス１２との間に配設され、インバータ２２がサスクロス１２の後側に配設されているため、モータ２とインバータ２２との間には、端子台２４を設置するためのスペース確保が難しい。そこで、端子台２４を、最後列の気筒のシリンダブロック５１の左側壁部下部、具体的には、燃料ポンプ３３の下側近傍位置に装着し、配線系統をモータ２まで左側壁部に沿って延設している。

図２〜図４に示すように、ハーネス２５は、前後方向に沿って略直線状に延設され、インバータ２２の前端部と端子台２４の下端部とを電気的に連結している。このハーネス２５は、電線と、この電線をシールドする編組シールドと、これらを被覆する絶縁性の外装部から構成された一般的なワイヤハーネスであり、径方向に所定の弾性特性を有している。
また、このハーネス２５は、サスクロス１２の上方を所定距離離隔して横切るように配索されている。

次に、燃料供給機構Ｆについて説明する。
燃料供給機構Ｆは、燃料である軽油を貯留可能な扁平状の燃料タンク３１と、この燃料タンク３１に第１燃料供給管３４を介して接続された燃料フィルタ３２と、この燃料フィルタ３２に第２燃料供給管３５を介して接続されると共に前後に延びる前後１対のコモンレール５４ａ，５４ｂに第３燃料供給管３６ａ，３６ｂを介して接続された燃料ポンプ３３と、余剰燃料を燃料タンク３１まで搬送する燃料還流管３７等を主な構成要素としている。

図２，図３に示すように、燃料タンク２１は、フロアパネル９の後端側部分の下方、具体的には、フロアパネル９の後部において後方上り傾斜状に形成されたキックアップ部の下方に左右１対の固定ベルト１３によって吊下げ固定されている。この燃料タンク２１は、側面視にてインバータ２２及びコンバータ２３と略同じ高さ位置になる様に配置されている。これにより、燃料タンク２１は、保有する熱量を前側近傍位置に配置された燃料フィルタ３２に対して付与している。

図２，図３，図６に示すように、燃料フィルタ３２は、略楕円筒状に形成され、その軸心が前後に延びるように車体に対して取り付けられている。フロアパネル９の下側に配置された燃料フィルタ３２は、前後方向において、コンバータ２３と燃料タンク３１との間に配置され、左右方向において、トンネルサイドフレーム１０とフロアフレーム１１との間に配置されている。燃料フィルタ３２の外周には、前後１対の左側ブラケットｂ１と、右側ブラケットｂ２とが固定されている。１対の左側ブラケットｂ１は、フロアフレーム１１にボルトを介して締結され、右側ブラケットｂ２は、トンネルサイドフレーム１０にボルトを介して締結されている。

燃料フィルタ３２は、金属製のケースと、このケースに収容された補強材や不織布等のフィルタエレメント（図示略）と、電気ヒータ（図示略）等によって構成されている。この燃料フィルタ３２のケースの前壁部には、前方に延びる導入部３２ａが形成され、後壁部には、後方に延びる導出部３２ｂが形成されている。

第１燃料供給管３４は、略直線状に延設される領域を金属製配管３４ａで形成され、導入部３２ａに接続された湾曲状の前端領域をゴム製配管３４ｂで形成されている。第２燃料供給管３５は、略直線状に延設される領域を金属製配管３５ａで形成され、導出部３２ｂに接続された湾曲状の後端領域をゴム製配管３５ｂで形成されている。
それ故、第１，第２燃料供給管３４，３５には、燃料フィルタ３２の上部近傍領域において、交差部分と並行部分とが夫々存在している。

図６に示すように、燃料フィルタ３２の上部には、第１，第２燃料供給管３４，３５に加えて、金属製の燃料還流管３７及び左右２本の金属製ブレーキ液パイプ１４が前後に延びると共に各々が近接して配索されている。これらの配管１４，３４，３５，３７は、３つの金属製クリップｃ１〜ｃ３を用いて燃料フィルタ３２の上部で夫々連結されている。
クリップｃ１は、燃料フィルタ３２の前部上方にて第２燃料供給管３５（３５ａ）と燃料還流管３７と２本のブレーキ液パイプ１４を連結している。クリップｃ２は、クリップｃ１の後方にて第１，第２燃料供給管３４（３４ａ），３５（３５ａ）と燃料還流管３を連結している。クリップｃ３は、クリップｃ２の後方にて第１燃料供給管３４（３４ａ）と燃料還流管３７と２本のブレーキ液パイプ１４を連結している。

図３，図５に示すように、燃料ポンプ３３は、エンジン１の左側壁部にボルトを介して締結固定されている。具体的には、最後列の気筒の吸気マニホールド５３の下側で且つシリンダブロック５１の中段部に装着されている。この燃料ポンプ３３は、低圧ポンプ機能と高圧ポンプ機能を一体的に備えている。低圧ポンプ機能によって、燃料タンク３１から燃料ポンプ３３まで第１，第２燃料供給管３４，３５を介して燃料を搬送し、高圧ポンプ機能によって、燃料ポンプ３３から１対のコモンレール５４ａ，５４ｂまで第３燃料供給管３６ａ，３６ｂを介して燃料を圧送している。

燃料ポンプ３３の余剰燃料は、燃料ポンプ３３の前側近傍位置に設置されたリターン集合部４９に集められ、その後、燃料還流管３７を流れて燃料タンク３１に還流される。
図３，図４に示すように、第２燃料供給管３５及び燃料還流管３７は、燃料フィルタ３２上からエンジン１付近までの領域において、インバータ２２及びコンバータ２３の上部を前後に延びるように並設された後、屈曲して上方に延びている。
インバータ２２の上部には、クリップｃ４と、このクリップｃ４の後側のクリップｃ５とが設けられ、第２燃料供給管３５及び燃料還流管３７の途中部が固定されている。

第２燃料供給管３５及び燃料還流管３７は、サスクロス１２の上方を所定距離離隔して横切るように配索されている。第２燃料供給管３５及び燃料還流管３７とサスクロス１２との間には、弾性特性を備えたハーネス２５が所定間隔を空けて配索されている。
具体的には、ハーネス２５が、第２燃料供給管３５及び燃料還流管３７とサスクロス１２との間において、第２燃料供給管３５及び燃料還流管３７の一部と平面視にて重複するように配設されている。これにより、車両側突時、サスクロス１２が山折れ変形しても、ハーネス２５が緩衝部材として介在し、第２燃料供給管３５及び燃料還流管３７とサスクロス１２との直接的な干渉を回避している。

図５に示すように、燃料ポンプ３３は、略Ｌ字状に形成された２連ポンプであって、低圧フィードポンプ（図示略）と、前側の３気筒に装着されたインジェクタ５５にコモンレール５４ａを介して燃料を供給する第１高圧ポンプ部３３ａと、後側の３気筒に装着されたインジェクタ５５にコモンレール５４ｂを介して燃料を供給する第２高圧ポンプ部３３ｂとを備えている。この燃料ポンプ３３は、エンジン１のカムシャフト及びクランクシャフトにベルト部材（何れも図示略）を介して回転駆動される

コモンレール５４ａ，５４ｂに蓄積された高圧燃料は、各気筒のシリンダヘッド５２に設けられたインジェクタ（図示略）に分配され、所定の噴射タイミングにて燃焼室に夫々噴射される。図５に示すように、コモンレール５４ａ，５４ｂの余剰燃料は、単一のコモンレール還流管３９に集合されてリターン集合部４９に送られている。同様に、各インジェクタ５５の余剰燃料は、単一のインジェクタ還流管４０に集合されてリターン集合部４９に送られ、燃料ポンプ３３の余剰燃料は、ポンプ還流管３８を介してリターン集合部４９に送られている。燃料ポンプ３３、コモンレール５４ａ，５４ｂ、及び各インジェクタ５５の余剰燃料は、リターン集合部４９に集められた後、燃料還流管３７により燃料タンク３１にリターンされる。

次に、本発明の実施形態によるエンジンの燃料供給装置の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、第２燃料供給管３５は、燃料タンク３１からサスクロスメンバ１２の上側を通って前方に延設された後、上方に延びて燃料ポンプ３３に接続されているため、燃料ポンプ３３をエンジン１下部に配置することができ、車両衝突時、燃料ポンプ３３の損傷を抑制することができる。ハーネス２５が、第２燃料供給管３５とサスクロスメンバ１２との間において第２燃料供給管３５の一部と平面視にて重複するように配索されたため、車両衝突時、ハーネス２５によって第２燃料供給管３５とサスクロスメンバ１２との干渉を回避することができる。

ハーネス２５が、第２燃料供給管３５の下方に配置されたインバータ２２と燃料ポンプ３３の近傍に配設された端子台２４を接続するワイヤハーネスであるため、第２燃料供給管３５の下方に配置されたインバータ２２のハーネス２５を利用して第２燃料供給管３５の安全性を確保することができる。

第２燃料供給管３５の一部は、平面視にてインバータ２２の上方に配索されたため、インバータ２２を利用して第２燃料供給管３５の安全性を確保することができる。

電気部品が、インバータ２２とコンバータ２３であるため、インバータ２２とコンバータ２３を利用して第２燃料供給管３５の安全性を確保することができる。

エンジン１の後側に配設されたＡＴ３と、エンジン１とＡＴ３との間に配置された車両Ｖを駆動可能なモータ２とを有し、端子台２４は、モータ２よりも前側に配置されたため、サスクロスメンバ１２とモータ２との間隔に拘らずモータ２とハーネス２５とを接続することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、６気筒のディーゼル縦置きエンジンの例について説明したが、エンジン種類、気筒数、型式、配置形態等は任意に設定することが可能であり、例えば、４気筒ガソリンエンジンであっても良い。また、ハイブリッド車両の例について説明したが、少なくともエンジンと燃料タンクと燃料ポンプと電気部品を備えた車両であれば良く、ハイブリッド車両に限られない。

２〕前記実施形態においては、電気部品としてインバータ２２とコンバータ２３とを備えた例について説明したが、インバータ２２とコンバータ２３のうち何れか一方であっても良い。また、高電圧ハーネス２５に接続される電気部品は、特に、インバータ２２とコンバータ２３に限られず、バッテリ、キャパシタ等であっても良い。

３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１ エンジン
２ モータ
３ ＡＴ
１２ サスクロスメンバ
２２ インバータ
２３ コンバータ
２４ 端子台
２５ ハーネス
３１ 燃料タンク
３３ 燃料ポンプ
３５ 第２燃料供給管
Ｖ 車両

Claims (5)

1. 車体前部に配置されたエンジンに固定された燃料ポンプと、前記エンジンの下方且つ後方に配置され車幅方向に延びる下部車体メンバと、車体後部に配置された燃料タンクと、前記燃料ポンプと燃料タンクを接続する燃料供給管と、前記燃料タンクと下部車体メンバとの間に配置された電気部品に接続された高電圧ハーネスとを備えた車両に搭載されたエンジンの燃料供給装置において、
   前記燃料供給管は、前記燃料タンクから前記下部車体メンバの上側を通って車体前後方向前方に延設された後、上方に延びて前記燃料ポンプに接続され、
   前記高電圧ハーネスが、前記燃料供給管と前記下部車体メンバとの間において前記燃料供給管の一部と平面視にて重複するように配索されたことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
2. 前記高電圧ハーネスが、前記燃料供給管の下方に配置された前記電気部品と前記燃料ポンプの近傍に配設された端子台を接続するワイヤハーネスであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
3. 前記燃料供給管の一部は、平面視にて前記電気部品の上方に配索されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの燃料供給装置。
4. 前記電気部品が、インバータとコンバータの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの燃料供給装置。
5. 前記エンジンの後側に配設されたトランスミッションと、
   前記エンジンとトランスミッションとの間に配置された車両を駆動可能な電動モータとを有し、
   前記端子台は、前記電動モータよりも前側に配置されたことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料供給装置。