JP3632253B2 - 直噴式内燃機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧燃料ポンプから送られる燃料を筒内に直接噴射する直噴式内燃機関の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直噴式内燃機関として、高圧燃料ポンプをベルトおよびプーリ等を介して機関によって駆動するものがある（特開平４−３３９１５２号公報、参照）。
【０００３】
こうした直噴式内燃機関にあっては、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を各気筒の燃料噴射弁に供給する高圧燃料通路を備え、この高圧燃料通路が機関のまわりに配設される配管（パイプ）等によって構成されている。
【０００４】
また、高圧燃料供給通路の各燃料噴射弁より下流側には燃料圧力を調節するレギュレータが接続され、このレギュレータを介して余剰燃料がフューエルタンクに戻されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高圧燃料ポンプを機関によって駆動する直噴式内燃機関にあっては、始動に先立ってポンプを駆動することができず、スタータモータを介して機関が起動されてはじめて燃料の加圧が開始される。このため、始動時から噴射燃料の微粒化をはかるうえで、高圧燃料ポンプと燃料噴射弁を結ぶ高圧燃料供給通路をできるだけ短縮したいという要求がある。
【０００６】
しかしながら、機関の回転をベルトおよびプーリを介して高圧燃料ポンプに伝える従来装置は、機関に対する高圧燃料ポンプの配置に制約を受けるため、高圧燃料供給通路が長くなるという問題点がある。この結果、ポンプが回転し始める始動時に燃料の噴射圧が上昇するのに時間がかかり、噴射燃料の微粒化が十分に行われず、機関の始動性が悪化する可能性があった。
【０００７】
高圧燃料通路を構成する配管は、高圧燃料に対する強度、接続部のシール性を確保する必要があり、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【０００８】
また、レギュレータが高圧燃料供給通路の各燃料噴射弁より下流側に接続されているため、レギュレータを介してフューエルタンクに戻される余剰燃料が各燃料噴射弁が取付けられたエンジンブロックの近傍を循環する過程で加熱され、フューエルタンク内の燃料温度が上昇し、フューエルタンク内に発生する蒸発燃料ガス量が増加するという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記の問題点を解消し、直噴式内燃機関において、高圧燃料供給通路を短縮して始動性を高めることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の直噴式内燃機関は、筒内に直接燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、機関の吸気カムシャフト及び排気カムシャフトのうちの吸気カムシャフトにより駆動される高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を各燃料噴射弁に供給する高圧燃料供給通路と、を備える直噴式内燃機関において、前記高圧燃料ポンプを収装するポンプハウジングを、高圧燃料ポンプの吐出側と連通する通孔が形成されているエンジンシリンダヘッドに直接結合し、エンジンシリンダヘッドの内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔の他端と連通する第２の通孔と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔とを備え、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路を形成し、前記各燃料噴射弁に燃料を供給するコモンレールを前記各燃料噴射弁に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッドに結合し、コモンレールの内部に、ヘッド内部通路を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁に分配し、一端が前記第３の通孔の他端に連通するレール内部通路を形成した。
【００１１】
請求項２に記載の直噴式内燃機関は、請求項１に記載の発明において、
前記エンジンシリンダヘッド上に設けられる吸・排気弁を開閉駆動するカムシャフトと、
高圧燃料ポンプを駆動するポンプシャフトと、
カムシャフトとポンプシャフトを互いに同軸上で連結する連結手段と、
を備える。
【００１２】
請求項３に記載の直噴式内燃機関は、請求項１または２に記載の発明において、
前記エンジンシリンダヘッド上に設けられる吸・排気弁を開閉駆動するカムシャフトと、
カムシャフトを回転自在に支承するカムブラケットをエンジンシリンダヘッドに結合し、
ポンプハウジングをカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結する。
【００１３】
請求項４に記載の直噴式内燃機関は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、
前記エンジンシリンダヘッド上に２本のカムシャフトを備え、
一方のカムシャフトと共に回転する高圧燃料ポンプを備え、
他方のカムシャフトと共に回転して点火プラグに点火電流を配電するディストリビュータを備え、
各カムシャフトを回転自在に支承する各カムブラケットをエンジンシリンダヘッドに結合し、
ポンプハウジングを一方のカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結し、
ディストリビュータを他方のカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結し、
各カムブラケットを同一形状とする。
【００１４】
請求項５に記載の直噴式内燃機関は、請求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、
前記高圧燃料供給通路の圧力変動を緩和するアキュームレータをエンジンシリンダヘッドに結合し、
アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通孔をエンジンシリンダヘッドに形成する。
【００１５】
請求項６に記載の直噴式内燃機関は、請求項１から５のいずれか一つに記載の発明において、
前記高圧燃料ポンプから吐出する燃料圧力を調節するレギュレータをポンプハウジングに収装し、
レギュレータからフューエルタンクに戻される余剰燃料を導く燃料戻し通路を配設する。
請求項７に記載の直噴式内燃機関は、請求項１から６のいずれか一つに記載の発明において、
前記コモンレールに各燃料噴射弁の端部に係合するボス部を設けて、このボス部においてコモンレールより各燃料噴射弁を保持する。
【００１６】
【作用】
請求項１に記載の直噴式内燃機関において、高圧燃料ポンプは機関によって駆動されるため、始動に先立ってポンプを駆動することができず、スタータモータを介して機関が起動されてはじめて燃料の加圧が開始される。このため、始動時から噴射燃料の微粒化をはかるうえで、高圧燃料ポンプと燃料噴射弁を結ぶ高圧燃料供給通路をできるだけ短縮したいという要求がある。
【００１７】
高圧燃料ポンプを収装するポンプハウジングを、高圧燃料ポンプの吐出側と連通する通孔が形成されているエンジンシリンダヘッドに直接結合し、エンジンシリンダヘッドの内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔の他端と連通する第２の通孔と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔とを備え、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路を形成し、前記各燃料噴射弁に燃料を供給するコモンレールを前記各燃料噴射弁に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッドに結合し、コモンレールの内部に、ヘッド内部通路を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁に分配し、一端が前記第３の通孔の他端に連通するレール内部通路を形成することで、高圧燃料供給通路を、エンジンシリンダヘッドの内部とコモンレールの内部にわたって形成したため、高圧燃料供給通路の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００１８】
高圧燃料通路を構成するヘッド内部通路とレール内部通路は、エンジンシリンダヘッドとコモンレールにそれぞれドリル加工等によって形成されるため、エンジンシリンダヘッドのまわりに配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００１９】
請求項２に記載の直噴式内燃機関において、連結手段を介してカムシャフトとポンプシャフトを互いに同軸上で連結する構造により、エンジンシリンダヘッドに結合される高圧燃料ポンプをヘッド内部通路に近接させて配置して、高圧燃料供給通路の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００２０】
また、高圧燃料ポンプにクランクシャフト等から動力を伝達するベルトおよびプーリ等の伝達部材を用いることなく、構造の簡素化がはかれる。
【００２１】
請求項３に記載の直噴式内燃機関において、カムシャフトを回転自在に支承するカムブラケットをエンジンシリンダヘッドに結合し、ポンプハウジングをカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結する構造により、ポンプハウジングのエンジンシリンダヘッドに対する支持剛性を十分に確保できる。
【００２２】
請求項４に記載の直噴式内燃機関において、高圧燃料ポンプを支持するカムブラケットとディストリビュータを支持するカムブラケットを同一形状としたため、部品の共通化がはかれる。
【００２３】
請求項５に記載の直噴式内燃機関において、アキュームレータをエンジンシリンダヘッドに結合したため、アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通路長さの短縮化がはかれ、アキュームレータを介して高圧燃料供給通路の圧力変動を有効に緩和する。
【００２４】
アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通孔は、エンジンシリンダヘッドにドリル加工等によって形成されるため、エンジンシリンダヘッドまわりに配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００２５】
請求項６に記載の直噴式内燃機関において、高圧燃料ポンプから吐出する燃料圧力を調節するレギュレータをポンプハウジングに収装したため、レギュレータからフューエルタンクに戻される余剰燃料を導く燃料戻し通路をエンジンブロックから離して配設することが可能となり、燃料戻し通路を流れる余剰燃料がエンジンブロックからの熱を受けて加熱されることが抑えられ、フューエルタンク内に発生する蒸発燃料ガス量が増加することを防止できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図２に示すように、直噴火花式内燃機関に備えられるシリンダヘッド４には、各気筒に臨む燃料噴射弁１３が取付けられる。機関は吸気弁が開かれるのに伴って吸気通路から筒内に吸気を吸入し、燃料噴射弁１３から筒内に噴射供給される燃料と吸気が混合して混合気がつくられ、この混合気をピストンで圧縮して、点火プラグを介して着火燃焼させた後、排気弁が開かれるのに伴って排気が筒内から排気通路に排出され、これらの各行程が連続して繰り返されるようになっている。
【００２８】
図１に示すように、シリンダヘッド４上には、吸気カムシャフト１と排気カムシャフト２が並んで設けられる。各カムシャフト１，２は図示しないそれぞれの前端にスプロケットが結合され、各スプロケットに掛け回されるチェーンを介してクランクシャフトの回転が伝えられる。吸気カムシャフト１は図示しない吸気弁を開閉駆動する吸気カム１１を有する。排気気カムシャフト２は図示しない吸気弁を開閉駆動する排気カム１２を有する。
【００２９】
排気カムシャフト２の後端には点火装置のディストリビュータ１０が連結される。ディストリビュータ１０は排気カムシャフト２と共に回転して、各気筒の図示しない点火プラグに点火順序にしたがって配電する。
【００３０】
吸気カムシャフト１の後端には高圧燃料ポンプ３が互いに同軸上で連結される。高圧燃料ポンプ３は、吸気カムシャフト１と共に回転し、低圧燃料供給通路８を介して導かれる燃料を吸い込み、加圧した燃料を高圧燃料供給通路９へと吐出し、高圧燃料供給通路９から各気筒の燃料噴射弁１３に燃料を圧送する。
【００３１】
高圧燃料ポンプ３は、シリンダヘッド４に結合されるポンプハウジング３１と、ポンプハウジング３１に回転可能に支承されるポンプシャフト３２と、ポンプシャフト３２に一体形成される偏心カム３３と、偏心カム３３に追従して往復動する複数のピストン３４等を備える。
【００３２】
高圧燃料ポンプ３は、偏心カム３３の回転に伴って各ピストン３４が往復動することにより、低圧燃料供給通路８を介して導かれる燃料を吸い込み、加圧した燃料を高圧燃料供給通路９へと吐出する。
【００３３】
吸気カムシャフト１とポンプシャフト３２を互いに同軸上で連結する連結手段として、ポンプシャフト３２は、その端部がツメ３５等を介して吸気カムシャフト１の後端部に係合し、吸気カムシャフト１と共に回転するようになっている。
【００３４】
図示しないフューエルタンクに貯溜された燃料は、低圧燃料ポンプを介して吸い上げられ、低圧燃料供給通路８を通って高圧燃料ポンプ３に送られる。
【００３５】
高圧燃料ポンプ３は、その吐出圧を所定値以下に抑える高圧レギュレータを内蔵している。高圧燃料ポンプ３から吐出される余剰燃料はレギュレータから燃料戻し通路７を通ってフューエルタンクへと戻される。
【００３６】
高圧燃料ポンプ３には低圧燃料供給通路８の配管６８と、燃料戻し通路７の配管６７がそれぞれ接続される。
【００３７】
高圧レギュレータをポンプハウジング３１に収装したため、燃料戻し通路７をシリンダヘッド４等から離して配設することが可能となり、燃料戻し通路７を流れる余剰燃料がシリンダヘッド４等からの熱を受けて加熱されることが抑えられ、フューエルタンク内に発生する蒸発燃料ガス量が増加することを防止できる。
【００３８】
図４に示すように、シリンダヘッド４には吸気カムシャフト１の後端部を回転自在に支承するカムブラケット１４が締結される。ポンプハウジング３１はシリンダヘッド４の後壁部とカムブラケット１４の端面に渡って接合するフランジ３６を有し、このフランジ３６が３本のボルト６を介してシリンダヘッド４およびカムブラケット１４に締結される。
【００３９】
シリンダヘッド４の前壁部２５には２本のボルト６を螺合させるネジ孔２１が形成される。
【００４０】
カムブラケット１４には上方に突出するボス部１５が一体形成され、このボス部１５にボルト６を螺合させるネジ孔１６が形成される。
【００４１】
このようにして、ポンプハウジング３１をカムブラケット１４とシリンダヘッド４にわたって締結する構造により、ポンプハウジング３１のシリンダヘッド４に対する支持剛性を十分に確保できる。
【００４２】
なお、シリンダヘッド４の排気カムシャフト２側にも吸気カムシャフト１側と同一形状をしたカムブラケット１４が設けられ、このカムブラケット１４を介してディストリビュータ１０が締結される。これにより、高圧燃料ポンプ３とディストリビュータ１０を同一形状をしたカムブラケット１４を介してシリンダヘッド４に結合することが可能となり、部品の共通化がはかれる。
【００４３】
ポンプハウジング３１はフランジ３６から筒状に突出したガイド部３７を有し、このガイド部３７がシリンダヘッド４とカムブラケット１４の間にシールリング２９を介して嵌合する。
【００４４】
カムブラケット１４はカムシャフト１のジャーナル部を回転自在に支承するベアリング部１７とガイド部３７を嵌合させるブラケット部１８およびボス部１６等が一体形成される。ベアリング部１７とブラケット部１８のそれぞれが一対のボルト１９，２０を介してシリンダヘッド４に締結される。これにより、カムブラケット１４は高圧燃料ポンプ３またはディストリビュータ１０に対する支持剛性を十分に確保できる。
【００４５】
高圧燃料ポンプ３の吐出側と各燃料噴射弁１３を結ぶ高圧燃料供給通路９は、シリンダヘッド４の内部に形成されたヘッド内部通路４０と、シリンダヘッド４の外側に設けられるコモンレール５に形成されたレール内部通路５０等によって構成される。
【００４６】
図３に示すように、ヘッド内部通路４０は、シリンダヘッド４の前壁部２５からドリル加工により形成された通孔４１と、シリンダヘッド４の上壁部２６からドリル加工により形成された通孔４２と、シリンダヘッド４の側壁部２７からドリル加工により形成された通孔４３によって構成される。
【００４７】
シリンダヘッド４の前壁部２５に開口した通孔４１は、前壁部２５に対する開口端がポンプハウジング３１の通孔３９を介して高圧燃料ポンプ３の吐出側に連通する。なお、図１に示した高圧燃料供給通路９の位置は、便宜上実際の位置より変位させているが、実際には図３に示すように、ポンプシャフト３２および吸気カムシャフト１等の略直下に配置されている。
【００４８】
シリンダヘッド４の上壁部２６に対する通孔４２の開口端は栓体４４を介して封止される。
【００４９】
シリンダヘッド４の側壁部２７に対する通孔４３の開口端には特殊ボルト４５が螺合し、この特殊ボルト４５を介してコモンレール５の後端部がシリンダヘッド４に締結される。
【００５０】
特殊ボルト４５はその先端に開口した通孔４６と、その途中に通孔４６と直交して開口した通孔４７を有する。通孔４６はヘッド内部通路４０に連通し、通孔４７がレール内部通路５０に連通している。
【００５１】
シリンダヘッド４とコモンレール５および特殊ボルト４５の頭部との間には一対のワッシャ４８が介装されて、各ワッシャ４８を介してこれ接合部の密封がはかられる。各ワッシャ４８は銅材等によって形成される。
【００５２】
コモンレール５は各気筒に設けられる４つの燃料噴射弁１３をシリンダヘッド４に締結する機能を果たす。
【００５３】
図５、図６、図７に示すように、コモンレール５は、特殊ボルト４５を貫通させる取付け穴５１，５５と、シリンダヘッド４に螺合する図示しないボルトを貫通させる４つの取付け穴５２と、各燃料噴射弁１３の端部に係合する４つのボス部５４等を有する。
【００５４】
図２にも示すように、コモンレール５と燃料噴射弁１３の鍔部６１とコモンレール５の間には半筒形をしたカラーガイド６２が介装される。コモンレール５が取付け穴５１，５２等を貫通するボルトを介してシリンダヘッド４に締結されることにより、各燃料噴射弁１３はカラーガイド６２を介してシリンダヘッド４の側壁部２７に開口した取付座６３に押し付けられて固定される。
【００５５】
燃料噴射弁１３の中心線Ｏ１３と特殊ボルトの中心線Ｏ５およびコモンレール５を締結するボルト（図示せず）の中心線は互いに平行に配置される。これにより、シリンダヘッド４の側壁部２７に開口した通孔４３と燃料噴射弁１３に対する取付座６３および各ボルトに対するネジ穴等を同時に加工することが可能となり、生産性を高められる。また、コモンレール５の脱着作業を容易にすることができる。
【００５６】
ヘッド内部通路４０の途中に接続するアキュームレータ７０が設けられる。アキュームレータ７０はヘッド内部通路４０の圧力変動を抑制する働きをする。アキュームレータ７０の内部には、ヘッド内部通路４０の圧力に応動するピストン（図示せず）が収装されている。
【００５７】
シリンダヘッド４の側壁部２７にはヘッド内部通路４０に連通する通孔７１が開口し、アキュームレータ７０はこの通孔７１に螺合するネジ部７２を有する。
【００５８】
このようにして、アキュームレータ７０をシリンダヘッド４に結合したため、アキュームレータ７０をヘッド内部通路４０に連通する通路長さの短縮化がはかれ、アキュームレータ７０を介して高圧燃料供給通路９の圧力変動を有効に緩和する。
【００５９】
アキュームレータ７０をヘッド内部通路４０に連通する通孔７１は、シリンダヘッド４にドリル加工等によって形成されるため、シリンダヘッド４のまわりにアキュームレータに連通する配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００６０】
燃料噴射弁１３は図示しない燃焼室に臨むノズル部６５を有し、所定のタイミングでこのノズル部６５から筒内に直接燃料が噴射される。燃料噴射弁１３は機関の運転条件に応じてその開弁時間がデューティ制御されて、燃料噴射量が増減される。
【００６１】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００６２】
高圧燃料ポンプ３は機関によって駆動されるため、始動に先立ってポンプ３を駆動することができず、スタータモータを介して機関が起動してはじめて燃料の加圧が開始される。このため、始動時から噴射燃料の微粒化をはかるうえで、高圧燃料ポンプ３と燃料噴射弁１３を結ぶ高圧燃料供給通路９をできるだけ短縮したいという要求がある。
【００６３】
高圧燃料ポンプ３を収装するポンプハウジング３１を、高圧燃料ポンプ３の吐出側と連通する通孔３９が形成されているエンジンシリンダヘッド４に直接結合し、エンジンシリンダヘッド４の内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔４１と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔４１の他端と連通する第２の通孔４２と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔４２の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔４３とを備え、高圧燃料ポンプ３から吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路４０を形成し、前記各燃料噴射弁１３に燃料を供給するコモンレール５を前記各燃料噴射弁１３に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッド４に結合し、コモンレール５の内部に、ヘッド内部通路４０を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁１３に分配し、一端が前記第３の通孔４３の他端に連通するレール内部通路５０を形成することで、高圧燃料供給通路９を、エンジンシリンダヘッド４の内部とコモンレール５の内部にわたって形成したため、高圧燃料供給通路９の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００６４】
高圧燃料通路９を構成するヘッド内部通路４０とレール内部通路５０は、シリンダヘッド４とコモンレール５にそれぞれドリル加工等によって形成されるため、シリンダヘッド４まわりに配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００６５】
吸気カムシャフト１とポンプシャフト３２を互いに同軸上で連結する構造により、シリンダヘッド４に結合される高圧燃料ポンプ３をヘッド内部通路４０に近接させて配置して、高圧燃料供給通路９の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００６６】
また、高圧燃料ポンプ３にクランクシャフト等から動力を伝達するベルトおよびプーリ等の伝達部材を用いることなく、構造の簡素化がはかれる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の直噴式内燃機関は、
高圧燃料ポンプを収装するポンプハウジングを、高圧燃料ポンプの吐出側と連通する通孔が形成されているエンジンシリンダヘッドに直接結合し、エンジンシリンダヘッドの内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔の他端と連通する第２の通孔と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔とを備え、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路を形成し、前記各燃料噴射弁に燃料を供給するコモンレールを前記各燃料噴射弁に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッドに結合し、コモンレールの内部に、ヘッド内部通路を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁に分配し、一端が前記第３の通孔の他端に連通するレール内部通路を形成することで、高圧燃料供給通路を、エンジンシリンダヘッドの内部とコモンレールの内部にわたって形成したため、高圧燃料供給通路の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。また、エンジンシリンダヘッドのまわりに配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００６８】
請求項２に記載の直噴式内燃機関は、連結手段を介してカムシャフトとポンプシャフトを互いに同軸上で連結する構造により、構造の簡素化がはかれるとともに、高圧燃料供給通路の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００６９】
請求項３に記載の直噴式内燃機関は、ポンプハウジングをカムブラケットとエンジンブロックにわたって締結する構造により、ポンプハウジングのエンジンシリンダヘッドに対する支持剛性を十分に確保できる。
【００７０】
請求項４に記載の直噴式内燃機関は、高圧燃料ポンプを支持するカムブラケットとディストリビュータを支持するカムブラケットを同一形状としたため、部品の共通化がはかれ、製品のコストダウンがはかれる。
【００７１】
請求項５に記載の直噴式内燃機関は、アキュームレータをエンジンシリンダヘッドに結合したため、アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通路長さの短縮化がはかれ、アキュームレータを介して高圧燃料供給通路の圧力変動を有効に緩和する。
【００７２】
請求項６に記載の直噴式内燃機関は、高圧燃料ポンプから吐出する燃料圧力を調節するレギュレータをポンプハウジングに収装したため、レギュレータからフューエルタンクに戻される余剰燃料を導く燃料戻し通路をエンジンブロックから離して配設することが可能となり、燃料戻し通路を流れる余剰燃料がエンジンブロックからの熱を受けて加熱されることが抑えられ、フューエルタンク内に発生する蒸発燃料ガス量が増加することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すシリンダヘッドおよび高圧燃料ポンプ等の平面図。
【図２】同じく図１の矢印Ａ方向から見たシリンダヘッドおよび高圧燃料ポンプ等の正面図。
【図３】同じくヘッド内部通路等の断面図。
【図４】同じく高圧燃料ポンプ等の斜視図。
【図５】同じくコモンレールの側面図。
【図６】同じくコモンレールの平面図。
【図７】同じく図６のＢ−Ｂ線に沿うコモンレールの断面図。
【符号の説明】
１ 吸気カムシャフト
２ 排気カムシャフト
３ 高圧燃料ポンプ
４ シリンダヘッド
５ コモンレール
６ ボルト
７ 低圧燃料供給通路
８ 戻し通路
９ 高圧燃料供給通路
１０ ディストリビュータ
１１ 吸気カム
１２ 排気カム
１３ 燃料噴射弁
１４ カムブラケット
１５ ボス部
１７ ベアリング部
１８ ブラケット部
２５ シリンダヘッド前壁部
２６ シリンダヘッド上壁部
２７ シリンダヘッド側壁部
３１ ポンプハウジング
３２ ポンプシャフト
４０ ヘッド内部通路
４１ 通孔
４２ 通孔
４３ 通孔
４５ 特殊ボルト
５０ レール内部通路
５１ 取付け穴
５２ 取付け穴
５４ ボス部
５５ 取付け穴
５６ 通孔
６３ 取付座
７０ アキュームレータ
７２ 通孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧燃料ポンプから送られる燃料を筒内に直接噴射する直噴式内燃機関の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直噴式内燃機関として、高圧燃料ポンプをベルトおよびプーリ等を介して機関によって駆動するものがある（特開平４−３３９１５２号公報、参照）。
【０００３】
こうした直噴式内燃機関にあっては、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を各気筒の燃料噴射弁に供給する高圧燃料通路を備え、この高圧燃料通路が機関のまわりに配設される配管（パイプ）等によって構成されている。
【０００４】
また、高圧燃料供給通路の各燃料噴射弁より下流側には燃料圧力を調節するレギュレータが接続され、このレギュレータを介して余剰燃料がフューエルタンクに戻されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高圧燃料ポンプを機関によって駆動する直噴式内燃機関にあっては、始動に先立ってポンプを駆動することができず、スタータモータを介して機関が起動されてはじめて燃料の加圧が開始される。このため、始動時から噴射燃料の微粒化をはかるうえで、高圧燃料ポンプと燃料噴射弁を結ぶ高圧燃料供給通路をできるだけ短縮したいという要求がある。
【０００６】
しかしながら、機関の回転をベルトおよびプーリを介して高圧燃料ポンプに伝える従来装置は、機関に対する高圧燃料ポンプの配置に制約を受けるため、高圧燃料供給通路が長くなるという問題点がある。この結果、ポンプが回転し始める始動時に燃料の噴射圧が上昇するのに時間がかかり、噴射燃料の微粒化が十分に行われず、機関の始動性が悪化する可能性があった。
【０００７】
高圧燃料通路を構成する配管は、高圧燃料に対する強度、接続部のシール性を確保する必要があり、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【０００８】
また、レギュレータが高圧燃料供給通路の各燃料噴射弁より下流側に接続されているため、レギュレータを介してフューエルタンクに戻される余剰燃料が各燃料噴射弁が取付けられたエンジンブロックの近傍を循環する過程で加熱され、フューエルタンク内の燃料温度が上昇し、フューエルタンク内に発生する蒸発燃料ガス量が増加するという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記の問題点を解消し、直噴式内燃機関において、高圧燃料供給通路を短縮して始動性を高めることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の直噴式内燃機関は、筒内に直接燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、機関の吸気カムシャフト及び排気カムシャフトのうちの吸気カムシャフトにより駆動される高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を各燃料噴射弁に供給する高圧燃料供給通路と、を備える直噴式内燃機関において、前記高圧燃料ポンプを収装するポンプハウジングを、高圧燃料ポンプの吐出側と連通する通孔が形成されているエンジンシリンダヘッドに直接結合し、エンジンシリンダヘッドの内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔の他端と連通する第２の通孔と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔とを備え、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路を形成し、前記各燃料噴射弁に燃料を供給するコモンレールを前記各燃料噴射弁に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッドに結合し、コモンレールの内部に、ヘッド内部通路を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁に分配し、一端が前記第３の通孔の他端に連通するレール内部通路を形成した。
【００１１】
請求項２に記載の直噴式内燃機関は、請求項１に記載の発明において、
前記エンジンシリンダヘッド上に設けられる吸・排気弁を開閉駆動するカムシャフトと、
高圧燃料ポンプを駆動するポンプシャフトと、
カムシャフトとポンプシャフトを互いに同軸上で連結する連結手段と、
を備える。
【００１２】
請求項３に記載の直噴式内燃機関は、請求項１または２に記載の発明において、
前記エンジンシリンダヘッド上に設けられる吸・排気弁を開閉駆動するカムシャフトと、
カムシャフトを回転自在に支承するカムブラケットをエンジンシリンダヘッドに結合し、
ポンプハウジングをカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結する。
【００１３】
請求項４に記載の直噴式内燃機関は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、
前記エンジンシリンダヘッド上に２本のカムシャフトを備え、
一方のカムシャフトと共に回転する高圧燃料ポンプを備え、
他方のカムシャフトと共に回転して点火プラグに点火電流を配電するディストリビュータを備え、
各カムシャフトを回転自在に支承する各カムブラケットをエンジンシリンダヘッドに結合し、
ポンプハウジングを一方のカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結し、
ディストリビュータを他方のカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結し、
各カムブラケットを同一形状とする。
【００１４】
請求項５に記載の直噴式内燃機関は、請求項１から４のいずれか一つに記載の発明において、
前記高圧燃料供給通路の圧力変動を緩和するアキュームレータをエンジンシリンダヘッドに結合し、
アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通孔をエンジンシリンダヘッドに形成する。
【００１５】
請求項６に記載の直噴式内燃機関は、請求項１から５のいずれか一つに記載の発明において、
前記高圧燃料ポンプから吐出する燃料圧力を調節するレギュレータをポンプハウジングに収装し、
レギュレータからフューエルタンクに戻される余剰燃料を導く燃料戻し通路を配設する。
請求項７に記載の直噴式内燃機関は、請求項１から６のいずれか一つに記載の発明において、
前記コモンレールに各燃料噴射弁の端部に係合するボス部を設けて、このボス部においてコモンレールより各燃料噴射弁を保持する。
【００１６】
【作用】
請求項１に記載の直噴式内燃機関において、高圧燃料ポンプは機関によって駆動されるため、始動に先立ってポンプを駆動することができず、スタータモータを介して機関が起動されてはじめて燃料の加圧が開始される。このため、始動時から噴射燃料の微粒化をはかるうえで、高圧燃料ポンプと燃料噴射弁を結ぶ高圧燃料供給通路をできるだけ短縮したいという要求がある。
【００１７】
高圧燃料ポンプを収装するポンプハウジングを、高圧燃料ポンプの吐出側と連通する通孔が形成されているエンジンシリンダヘッドに直接結合し、エンジンシリンダヘッドの内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔の他端と連通する第２の通孔と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔とを備え、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路を形成し、前記各燃料噴射弁に燃料を供給するコモンレールを前記各燃料噴射弁に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッドに結合し、コモンレールの内部に、ヘッド内部通路を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁に分配し、一端が前記第３の通孔の他端に連通するレール内部通路を形成することで、高圧燃料供給通路を、エンジンシリンダヘッドの内部とコモンレールの内部にわたって形成したため、高圧燃料供給通路の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００１８】
高圧燃料通路を構成するヘッド内部通路とレール内部通路は、エンジンシリンダヘッドとコモンレールにそれぞれドリル加工等によって形成されるため、エンジンシリンダヘッドのまわりに配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００１９】
請求項２に記載の直噴式内燃機関において、連結手段を介してカムシャフトとポンプシャフトを互いに同軸上で連結する構造により、エンジンシリンダヘッドに結合される高圧燃料ポンプをヘッド内部通路に近接させて配置して、高圧燃料供給通路の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００２０】
また、高圧燃料ポンプにクランクシャフト等から動力を伝達するベルトおよびプーリ等の伝達部材を用いることなく、構造の簡素化がはかれる。
【００２１】
請求項３に記載の直噴式内燃機関において、カムシャフトを回転自在に支承するカムブラケットをエンジンシリンダヘッドに結合し、ポンプハウジングをカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結する構造により、ポンプハウジングのエンジンシリンダヘッドに対する支持剛性を十分に確保できる。
【００２２】
請求項４に記載の直噴式内燃機関において、高圧燃料ポンプを支持するカムブラケットとディストリビュータを支持するカムブラケットを同一形状としたため、部品の共通化がはかれる。
【００２３】
請求項５に記載の直噴式内燃機関において、アキュームレータをエンジンシリンダヘッドに結合したため、アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通路長さの短縮化がはかれ、アキュームレータを介して高圧燃料供給通路の圧力変動を有効に緩和する。
【００２４】
アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通孔は、エンジンシリンダヘッドにドリル加工等によって形成されるため、エンジンシリンダヘッドまわりに配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００２５】
請求項６に記載の直噴式内燃機関において、高圧燃料ポンプから吐出する燃料圧力を調節するレギュレータをポンプハウジングに収装したため、レギュレータからフューエルタンクに戻される余剰燃料を導く燃料戻し通路をエンジンブロックから離して配設することが可能となり、燃料戻し通路を流れる余剰燃料がエンジンブロックからの熱を受けて加熱されることが抑えられ、フューエルタンク内に発生する蒸発燃料ガス量が増加することを防止できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図２に示すように、直噴火花式内燃機関に備えられるシリンダヘッド４には、各気筒に臨む燃料噴射弁１３が取付けられる。機関は吸気弁が開かれるのに伴って吸気通路から筒内に吸気を吸入し、燃料噴射弁１３から筒内に噴射供給される燃料と吸気が混合して混合気がつくられ、この混合気をピストンで圧縮して、点火プラグを介して着火燃焼させた後、排気弁が開かれるのに伴って排気が筒内から排気通路に排出され、これらの各行程が連続して繰り返されるようになっている。
【００２８】
図１に示すように、シリンダヘッド４上には、吸気カムシャフト１と排気カムシャフト２が並んで設けられる。各カムシャフト１，２は図示しないそれぞれの前端にスプロケットが結合され、各スプロケットに掛け回されるチェーンを介してクランクシャフトの回転が伝えられる。吸気カムシャフト１は図示しない吸気弁を開閉駆動する吸気カム１１を有する。排気気カムシャフト２は図示しない吸気弁を開閉駆動する排気カム１２を有する。
【００２９】
排気カムシャフト２の後端には点火装置のディストリビュータ１０が連結される。ディストリビュータ１０は排気カムシャフト２と共に回転して、各気筒の図示しない点火プラグに点火順序にしたがって配電する。
【００３０】
吸気カムシャフト１の後端には高圧燃料ポンプ３が互いに同軸上で連結される。高圧燃料ポンプ３は、吸気カムシャフト１と共に回転し、低圧燃料供給通路８を介して導かれる燃料を吸い込み、加圧した燃料を高圧燃料供給通路９へと吐出し、高圧燃料供給通路９から各気筒の燃料噴射弁１３に燃料を圧送する。
【００３１】
高圧燃料ポンプ３は、シリンダヘッド４に結合されるポンプハウジング３１と、ポンプハウジング３１に回転可能に支承されるポンプシャフト３２と、ポンプシャフト３２に一体形成される偏心カム３３と、偏心カム３３に追従して往復動する複数のピストン３４等を備える。
【００３２】
高圧燃料ポンプ３は、偏心カム３３の回転に伴って各ピストン３４が往復動することにより、低圧燃料供給通路８を介して導かれる燃料を吸い込み、加圧した燃料を高圧燃料供給通路９へと吐出する。
【００３３】
吸気カムシャフト１とポンプシャフト３２を互いに同軸上で連結する連結手段として、ポンプシャフト３２は、その端部がツメ３５等を介して吸気カムシャフト１の後端部に係合し、吸気カムシャフト１と共に回転するようになっている。
【００３４】
図示しないフューエルタンクに貯溜された燃料は、低圧燃料ポンプを介して吸い上げられ、低圧燃料供給通路８を通って高圧燃料ポンプ３に送られる。
【００３５】
高圧燃料ポンプ３は、その吐出圧を所定値以下に抑える高圧レギュレータを内蔵している。高圧燃料ポンプ３から吐出される余剰燃料はレギュレータから燃料戻し通路７を通ってフューエルタンクへと戻される。
【００３６】
高圧燃料ポンプ３には低圧燃料供給通路８の配管６８と、燃料戻し通路７の配管６７がそれぞれ接続される。
【００３７】
高圧レギュレータをポンプハウジング３１に収装したため、燃料戻し通路７をシリンダヘッド４等から離して配設することが可能となり、燃料戻し通路７を流れる余剰燃料がシリンダヘッド４等からの熱を受けて加熱されることが抑えられ、フューエルタンク内に発生する蒸発燃料ガス量が増加することを防止できる。
【００３８】
図４に示すように、シリンダヘッド４には吸気カムシャフト１の後端部を回転自在に支承するカムブラケット１４が締結される。ポンプハウジング３１はシリンダヘッド４の後壁部とカムブラケット１４の端面に渡って接合するフランジ３６を有し、このフランジ３６が３本のボルト６を介してシリンダヘッド４およびカムブラケット１４に締結される。
【００３９】
シリンダヘッド４の前壁部２５には２本のボルト６を螺合させるネジ孔２１が形成される。
【００４０】
カムブラケット１４には上方に突出するボス部１５が一体形成され、このボス部１５にボルト６を螺合させるネジ孔１６が形成される。
【００４１】
このようにして、ポンプハウジング３１をカムブラケット１４とシリンダヘッド４にわたって締結する構造により、ポンプハウジング３１のシリンダヘッド４に対する支持剛性を十分に確保できる。
【００４２】
なお、シリンダヘッド４の排気カムシャフト２側にも吸気カムシャフト１側と同一形状をしたカムブラケット１４が設けられ、このカムブラケット１４を介してディストリビュータ１０が締結される。これにより、高圧燃料ポンプ３とディストリビュータ１０を同一形状をしたカムブラケット１４を介してシリンダヘッド４に結合することが可能となり、部品の共通化がはかれる。
【００４３】
ポンプハウジング３１はフランジ３６から筒状に突出したガイド部３７を有し、このガイド部３７がシリンダヘッド４とカムブラケット１４の間にシールリング２９を介して嵌合する。
【００４４】
カムブラケット１４はカムシャフト１のジャーナル部を回転自在に支承するベアリング部１７とガイド部３７を嵌合させるブラケット部１８およびボス部１６等が一体形成される。ベアリング部１７とブラケット部１８のそれぞれが一対のボルト１９，２０を介してシリンダヘッド４に締結される。これにより、カムブラケット１４は高圧燃料ポンプ３またはディストリビュータ１０に対する支持剛性を十分に確保できる。
【００４５】
高圧燃料ポンプ３の吐出側と各燃料噴射弁１３を結ぶ高圧燃料供給通路９は、シリンダヘッド４の内部に形成されたヘッド内部通路４０と、シリンダヘッド４の外側に設けられるコモンレール５に形成されたレール内部通路５０等によって構成される。
【００４６】
図３に示すように、ヘッド内部通路４０は、シリンダヘッド４の前壁部２５からドリル加工により形成された通孔４１と、シリンダヘッド４の上壁部２６からドリル加工により形成された通孔４２と、シリンダヘッド４の側壁部２７からドリル加工により形成された通孔４３によって構成される。
【００４７】
シリンダヘッド４の前壁部２５に開口した通孔４１は、前壁部２５に対する開口端がポンプハウジング３１の通孔３９を介して高圧燃料ポンプ３の吐出側に連通する。なお、図１に示した高圧燃料供給通路９の位置は、便宜上実際の位置より変位させているが、実際には図３に示すように、ポンプシャフト３２および吸気カムシャフト１等の略直下に配置されている。
【００４８】
シリンダヘッド４の上壁部２６に対する通孔４２の開口端は栓体４４を介して封止される。
【００４９】
シリンダヘッド４の側壁部２７に対する通孔４３の開口端には特殊ボルト４５が螺合し、この特殊ボルト４５を介してコモンレール５の後端部がシリンダヘッド４に締結される。
【００５０】
特殊ボルト４５はその先端に開口した通孔４６と、その途中に通孔４６と直交して開口した通孔４７を有する。通孔４６はヘッド内部通路４０に連通し、通孔４７がレール内部通路５０に連通している。
【００５１】
シリンダヘッド４とコモンレール５および特殊ボルト４５の頭部との間には一対のワッシャ４８が介装されて、各ワッシャ４８を介してこれ接合部の密封がはかられる。各ワッシャ４８は銅材等によって形成される。
【００５２】
コモンレール５は各気筒に設けられる４つの燃料噴射弁１３をシリンダヘッド４に締結する機能を果たす。
【００５３】
図５、図６、図７に示すように、コモンレール５は、特殊ボルト４５を貫通させる取付け穴５１，５５と、シリンダヘッド４に螺合する図示しないボルトを貫通させる４つの取付け穴５２と、各燃料噴射弁１３の端部に係合する４つのボス部５４等を有する。
【００５４】
図２にも示すように、コモンレール５と燃料噴射弁１３の鍔部６１とコモンレール５の間には半筒形をしたカラーガイド６２が介装される。コモンレール５が取付け穴５１，５２等を貫通するボルトを介してシリンダヘッド４に締結されることにより、各燃料噴射弁１３はカラーガイド６２を介してシリンダヘッド４の側壁部２７に開口した取付座６３に押し付けられて固定される。
【００５５】
燃料噴射弁１３の中心線Ｏ１３と特殊ボルトの中心線Ｏ５およびコモンレール５を締結するボルト（図示せず）の中心線は互いに平行に配置される。これにより、シリンダヘッド４の側壁部２７に開口した通孔４３と燃料噴射弁１３に対する取付座６３および各ボルトに対するネジ穴等を同時に加工することが可能となり、生産性を高められる。また、コモンレール５の脱着作業を容易にすることができる。
【００５６】
ヘッド内部通路４０の途中に接続するアキュームレータ７０が設けられる。アキュームレータ７０はヘッド内部通路４０の圧力変動を抑制する働きをする。アキュームレータ７０の内部には、ヘッド内部通路４０の圧力に応動するピストン（図示せず）が収装されている。
【００５７】
シリンダヘッド４の側壁部２７にはヘッド内部通路４０に連通する通孔７１が開口し、アキュームレータ７０はこの通孔７１に螺合するネジ部７２を有する。
【００５８】
このようにして、アキュームレータ７０をシリンダヘッド４に結合したため、アキュームレータ７０をヘッド内部通路４０に連通する通路長さの短縮化がはかれ、アキュームレータ７０を介して高圧燃料供給通路９の圧力変動を有効に緩和する。
【００５９】
アキュームレータ７０をヘッド内部通路４０に連通する通孔７１は、シリンダヘッド４にドリル加工等によって形成されるため、シリンダヘッド４のまわりにアキュームレータに連通する配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００６０】
燃料噴射弁１３は図示しない燃焼室に臨むノズル部６５を有し、所定のタイミングでこのノズル部６５から筒内に直接燃料が噴射される。燃料噴射弁１３は機関の運転条件に応じてその開弁時間がデューティ制御されて、燃料噴射量が増減される。
【００６１】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００６２】
高圧燃料ポンプ３は機関によって駆動されるため、始動に先立ってポンプ３を駆動することができず、スタータモータを介して機関が起動してはじめて燃料の加圧が開始される。このため、始動時から噴射燃料の微粒化をはかるうえで、高圧燃料ポンプ３と燃料噴射弁１３を結ぶ高圧燃料供給通路９をできるだけ短縮したいという要求がある。
【００６３】
高圧燃料ポンプ３を収装するポンプハウジング３１を、高圧燃料ポンプ３の吐出側と連通する通孔３９が形成されているエンジンシリンダヘッド４に直接結合し、エンジンシリンダヘッド４の内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔４１と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔４１の他端と連通する第２の通孔４２と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔４２の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔４３とを備え、高圧燃料ポンプ３から吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路４０を形成し、前記各燃料噴射弁１３に燃料を供給するコモンレール５を前記各燃料噴射弁１３に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッド４に結合し、コモンレール５の内部に、ヘッド内部通路４０を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁１３に分配し、一端が前記第３の通孔４３の他端に連通するレール内部通路５０を形成することで、高圧燃料供給通路９を、エンジンシリンダヘッド４の内部とコモンレール５の内部にわたって形成したため、高圧燃料供給通路９の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００６４】
高圧燃料通路９を構成するヘッド内部通路４０とレール内部通路５０は、シリンダヘッド４とコモンレール５にそれぞれドリル加工等によって形成されるため、シリンダヘッド４まわりに配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００６５】
吸気カムシャフト１とポンプシャフト３２を互いに同軸上で連結する構造により、シリンダヘッド４に結合される高圧燃料ポンプ３をヘッド内部通路４０に近接させて配置して、高圧燃料供給通路９の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００６６】
また、高圧燃料ポンプ３にクランクシャフト等から動力を伝達するベルトおよびプーリ等の伝達部材を用いることなく、構造の簡素化がはかれる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の直噴式内燃機関は、
高圧燃料ポンプを収装するポンプハウジングを、高圧燃料ポンプの吐出側と連通する通孔が形成されているエンジンシリンダヘッドに直接結合し、エンジンシリンダヘッドの内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔の他端と連通する第２の通孔と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔とを備え、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路を形成し、前記各燃料噴射弁に燃料を供給するコモンレールを前記各燃料噴射弁に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッドに結合し、コモンレールの内部に、ヘッド内部通路を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁に分配し、一端が前記第３の通孔の他端に連通するレール内部通路を形成することで、高圧燃料供給通路を、エンジンシリンダヘッドの内部とコモンレールの内部にわたって形成したため、高圧燃料供給通路の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。また、エンジンシリンダヘッドのまわりに配管等を配設する従来構造に比べて、生産性を高められるとともに、接続部のシール性を高められる。
【００６８】
請求項２に記載の直噴式内燃機関は、連結手段を介してカムシャフトとポンプシャフトを互いに同軸上で連結する構造により、構造の簡素化がはかれるとともに、高圧燃料供給通路の短縮化がはかれ、始動時から噴射燃料の微粒化が十分に行われ、始動性を確保できる。
【００６９】
請求項３に記載の直噴式内燃機関は、ポンプハウジングをカムブラケットとエンジンブロックにわたって締結する構造により、ポンプハウジングのエンジンシリンダヘッドに対する支持剛性を十分に確保できる。
【００７０】
請求項４に記載の直噴式内燃機関は、高圧燃料ポンプを支持するカムブラケットとディストリビュータを支持するカムブラケットを同一形状としたため、部品の共通化がはかれ、製品のコストダウンがはかれる。
【００７１】
請求項５に記載の直噴式内燃機関は、アキュームレータをエンジンシリンダヘッドに結合したため、アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通路長さの短縮化がはかれ、アキュームレータを介して高圧燃料供給通路の圧力変動を有効に緩和する。
【００７２】
請求項６に記載の直噴式内燃機関は、高圧燃料ポンプから吐出する燃料圧力を調節するレギュレータをポンプハウジングに収装したため、レギュレータからフューエルタンクに戻される余剰燃料を導く燃料戻し通路をエンジンブロックから離して配設することが可能となり、燃料戻し通路を流れる余剰燃料がエンジンブロックからの熱を受けて加熱されることが抑えられ、フューエルタンク内に発生する蒸発燃料ガス量が増加することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すシリンダヘッドおよび高圧燃料ポンプ等の平面図。
【図２】同じく図１の矢印Ａ方向から見たシリンダヘッドおよび高圧燃料ポンプ等の正面図。
【図３】同じくヘッド内部通路等の断面図。
【図４】同じく高圧燃料ポンプ等の斜視図。
【図５】同じくコモンレールの側面図。
【図６】同じくコモンレールの平面図。
【図７】同じく図６のＢ−Ｂ線に沿うコモンレールの断面図。
【符号の説明】
１ 吸気カムシャフト
２ 排気カムシャフト
３ 高圧燃料ポンプ
４ シリンダヘッド
５ コモンレール
６ ボルト
７ 低圧燃料供給通路
８ 戻し通路
９ 高圧燃料供給通路
１０ ディストリビュータ
１１ 吸気カム
１２ 排気カム
１３ 燃料噴射弁
１４ カムブラケット
１５ ボス部
１７ ベアリング部
１８ ブラケット部
２５ シリンダヘッド前壁部
２６ シリンダヘッド上壁部
２７ シリンダヘッド側壁部
３１ ポンプハウジング
３２ ポンプシャフト
４０ ヘッド内部通路
４１ 通孔
４２ 通孔
４３ 通孔
４５ 特殊ボルト
５０ レール内部通路
５１ 取付け穴
５２ 取付け穴
５４ ボス部
５５ 取付け穴
５６ 通孔
６３ 取付座
７０ アキュームレータ
７２ 通孔
Claims (7)
- 筒内に直接燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、
機関の吸気カムシャフト及び排気カムシャフトのうちの吸気カムシャフトにより駆動される高圧燃料ポンプと、
高圧燃料ポンプから吐出される燃料を各燃料噴射弁に供給する高圧燃料供給通路と、
を備える直噴式内燃機関において、
前記高圧燃料ポンプを収装するポンプハウジングを、高圧燃料ポンプの吐出側と連通する通孔が形成されているエンジンシリンダヘッドに直接結合し、
エンジンシリンダヘッドの内部に形成され、気筒列方向に延設され一端が前記高圧燃料ポンプの吐出側に連通する第１の通孔と、シリンダヘッド内にシリンダ軸方向に延設され一端が前記第１の通孔の他端と連通する第２の通孔と、シリンダヘッド内に外方に延設され一端が前記第２の通孔の他端と連通し他端がシリンダヘッドの側壁に開口する第３の通孔とを備え、高圧燃料ポンプから吐出される燃料を直接導くヘッド内部通路を形成し、
前記各燃料噴射弁に燃料を供給するコモンレールを前記各燃料噴射弁に直接接続させるようにエンジンシリンダヘッドに結合し、
コモンレールの内部に、ヘッド内部通路を経て導かれる燃料を各燃料噴射弁に分配し、一端が前記第３の通孔の他端に連通するレール内部通路を形成した
ことを特徴とする直噴式内燃機関。 - 前記エンジンシリンダヘッド上に設けられる吸・排気弁を開閉駆動するカムシャフトと、
高圧燃料ポンプを駆動するポンプシャフトと、
カムシャフトとポンプシャフトを互いに同軸上で連結する連結手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の直噴式内燃機関。 - 前記エンジンシリンダヘッド上に設けられる吸・排気弁を開閉駆動するカムシャフトと、
カムシャフトを回転自在に支承するカムブラケットをエンジンシリンダヘッドに結合し、
ポンプハウジングをカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結したことを特徴とする請求項１または２に記載の直噴式内燃機関。 - 前記エンジンシリンダヘッド上に２本のカムシャフトを備え、
一方のカムシャフトと共に回転する高圧燃料ポンプを備え、
他方のカムシャフトと共に回転して点火プラグに点火電流を配電するディストリビュータを備え、
各カムシャフトを回転自在に支承する各カムブラケットをエンジンシリンダヘッドに結合し、
ポンプハウジングを一方のカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結し、
ディストリビュータを他方のカムブラケットとエンジンシリンダヘッドにわたって締結し、
各カムブラケットを同一形状とした
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の直噴式内燃機関。 - 前記高圧燃料供給通路の圧力変動を緩和するアキュームレータをエンジンシリンダヘッドに結合し、
アキュームレータをヘッド内部通路に連通する通孔をエンジンシリンダヘッドに形成した
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の直噴式内燃機関。 - 前記高圧燃料ポンプから吐出する燃料圧力を調節するレギュレータをポンプハウジングに収装し、
レギュレータからフューエルタンクに戻される余剰燃料を導く燃料戻し通路を配設した
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の直噴式内燃機関。 - 前記コモンレールに各燃料噴射弁の端部に係合するボス部を設けて、このボス部においてコモンレールより各燃料噴射弁を保持する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の直噴式内燃機関。
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-
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