JP4089935B2

JP4089935B2 - 筒内燃料噴射式エンジン

Info

Publication number: JP4089935B2
Application number: JP23646199A
Authority: JP
Inventors: 雅彦加藤
Original assignee: ヤマハマリン株式会社
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: JP2001065426A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内燃料噴射式エンジンにおいて高圧燃料の脈動を防止する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開平１１−１８２２８２号公報に示すように、燃焼後の排気の空燃比を検出する空燃比センサを設け、目標空燃比になるように気筒内噴射する燃料噴射量をフィードバック制御し、これによりエンジン性能や排ガス特性、燃費の向上を図るようにした筒内燃料噴射式エンジンが知られている。このエンジンにおいては、高圧ポンプにて燃料を加圧した状態を作り出し、インジェクタの開弁時間を制御することにより、燃料噴射量を計算している。一方、高圧ポンプやインジェクタは、それ自身が作動する際、燃料中に脈動を発生させ、燃料噴射量の精度を低下させることから、極力、脈動の発生を小さくすることが望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、エンジンの直噴化の進展に伴い燃料圧力が増大し、高圧燃料配管の金属化が進んだために、脈動振幅は大きく且つ減衰しにくくなり、脈動に伴う燃料噴射量の精度への影響が顕著に現れるようになった。具体的な不具合としては、インジェクタの開弁遅れによる噴射タイミングのズレ、実噴射量の低下などであり、その結果、的確な空燃比制御ができなくなるという問題を有している。
【０００４】
特に、船外機などのクランク軸が縦方向に配設されたエンジンにおいては、特開平１１−１８２２８２号公報に示すように、クランク軸の回転により高圧燃料ポンプを駆動させる関係上、高圧燃料ポンプや高圧圧力調整弁は、燃料配管である燃料供給レールの上方に配置しているが、燃料供給レールの下端が燃料脈動の反射端となり脈動が大きくなるため、燃料供給レールの下端に近いインジェクタほど、配管内の燃料脈動の影響を受けることになる。一方、燃料噴射量は、燃料圧力が一定であることを前提にして通電時間にて燃料噴射量の計算を行って空燃比制御を行っているが、燃料圧力が変動すると燃料噴射量も変動し正確な空燃比制御ができず、燃焼の悪化につながるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題、課題を解決するものであって、高圧燃料配管内の脈動を低減させ正確な空燃比制御を行うことができる筒内燃料噴射式エンジンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、高圧燃料ポンプにより昇圧された高圧燃料を高圧燃料配管を介してインジェクタに供給するクランク軸が縦置きで複数の気筒がＶバンクをなすように２列に配設された筒内燃料噴射式エンジンにおいて、前記高圧燃料配管の行き止まり部に収縮性を有する高圧ホースを接続し、前記インジェクタを取り付ける前記高圧燃料配管である燃料供給レールは、各列のシリンダヘッドに固定されており、前記燃料供給レールの少なくとも一方の下部に高圧ホースを接続し、前記高圧ホースは、他方の燃料供給レール側に折り曲げられるとともに、終端が両方の燃料供給レールの間に位置することを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記高圧ホースは、弾性材からなる内管と、該内管の外周に積層された樹脂繊維層と、該樹脂繊維層の外周に積層された保護層とからなることを特徴とする。
以上
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の筒内燃料噴射式エンジンの１実施形態を示す船外機の模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【０００８】
１は船外機であり、クランク軸１０が縦置き状態で搭載されるエンジン２と、エンジン２の下端面に接続されエンジン２を支持するガイドエキゾースト部３と、ガイドエキゾースト部３の下端面に接続されるアッパケース４、ロアケース５及びプロペラ６からなる。上記エンジン２は、筒内噴射式Ｖ型６気筒２サイクルエンジンであり、６つの気筒＃１〜＃６が平面視でＶバンクをなすように横置き状態で且つ縦方向に２列に配設されたシリンダボディ７に、シリンダヘッド８が連結、固定されている。アッパケース４内にはエンジンにより駆動される冷却水ポンプ１８が設けられ、ロアケース５に形成された冷却水取入口５ａから冷却水を図示矢印に示す如く、エンジン２内を循環させ、プロペラ６近傍から排出するようにしている。
【０００９】
上記各気筒＃１〜＃６内には、ピストン１１が摺動自在に嵌合配置され、各ピストン１１はクランク軸１０に連結されている。シリンダヘッド８には、磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式のインジェクタ（燃料噴射弁）１３及び点火プラグ１４が装着されている。各気筒＃１〜＃６は、それぞれ掃気ポート（図示せず）によりクランク室１２に連通され、また、気筒＃１〜＃６には排気ポート１５が接続されている。図１（Ｂ）の左バンクの排気ポート１５は左集合排気通路１６に、右バンクの排気ポート１５は右集合排気通路１７に合流されている。エンジン２のクランク室１２には、吸気マニホールドから分岐する吸気通路１９が接続されており、該吸気通路１９には、逆流防止用のリード弁２０が配設され、また、リード弁２０の下流側には、エンジン内にオイルを供給し潤滑するためのオイルポンプ２１が配設され、リード弁２０の上流側には、吸気量を調節するためのスロットル弁２２が配設されている。
【００１０】
図１（Ｄ）に示すように、船体側に設置されている燃料タンク２３内の燃料は、手動式の第１の低圧燃料ポンプ２５により燃料フィルタ２６を経て船外機側の第２の低圧燃料ポンプ２７に送られる。この第２の低圧燃料ポンプ２７は、エンジン２のクランク室１２のパルス圧により駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、燃料を、気液分離機能を有する燃料タンクであるベーパーセパレータタンク２９に送る。ベーパーセパレータタンク２９内には、電動モータにより駆動される燃料予圧ポンプ３０が配設されており、燃料を加圧し予圧配管３１を経て高圧燃料ポンプ３２に送る。高圧燃料ポンプ３２の吐出側は、右バンクの気筒＃１、＃３、＃５と左バンクの気筒＃２、＃４、＃６に沿ってそれぞれ縦方向に配設された燃料供給レール３３ａ、３３ｂに高圧ホース４９を介して接続されるとともに、高圧圧力調整弁３５および燃料冷却器３６、戻り配管３７を介してベーパーセパレータタンク２９に接続されている。また、予圧配管３１とベーパーセパレータタンク２９間には予圧圧力調整弁３９が設けられている。高圧燃料ポンプ３２は、ポンプ駆動ユニット４０により駆動される。このポンプ駆動ユニット４０はベルト４１を介してクランク軸１０に連結されている。
【００１１】
エンジン潤滑用のオイルポンプ２１は、クランク軸１０の回転により駆動されるポンプであり、船体側に設置されたサブタンク５０からエンジン側に配設されたメインタンク５１を経て吸気通路１９内にオイルを供給する。また、メインタンク５１のオイルは、フィルタ５２、プリミックス用オイルポンプ５３、チェック弁５４を介してベーパーセパレータタンク２９に供給するように構成されている。プリミックス用オイルポンプ５３は、電磁ソレノイドで駆動する方式のものや電動モータにより駆動するタイプのポンプを採用する。
【００１２】
ＥＣＵ（電子制御装置）４２には、エンジン２の運転状態や船外機１の状態を示す各種センサからの検出信号が入力される。例えば、クランク軸１０の回転角（回転数）を検出するエンジン回転数センサ４３、吸気通路１９内の温度を検出する吸気温センサ４４、スロットル弁２２の開度を検出するスロットル開度センサ４５、最上段の気筒＃１内の空燃比を検出するに空燃比センサ４６、高圧燃料配管３４内の圧力を検出する燃圧センサ４７、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温センサ４８、燃料フィルタ２６で分離した水の量を検出する水検出センサ５５、排気圧力を検出する排圧センサ３８、オイルタンク５１のオイル量を検出するオイルレベルセンサ５６、外気温度センサ５７、エンジンの姿勢を検出するトリムセンサ２８等の検出信号が入力される。ＥＣＵ４２は、これら各センサの検出信号を制御マップに基づき演算処理し、制御信号をインジェクタ１３、点火プラグ１４、予圧燃料ポンプ３０、プリミックス用オイルポンプ５３に伝送する。
【００１３】
上記構成からなるエンジンの作用について説明する。ベーパーセパレータタンク２９内の燃料は、燃料予圧ポンプ３０により例えば３〜１０ｋｇ／ｃｍ²程度に予圧され、加圧された燃料は、高圧燃料ポンプ３２により５０〜１００ｋｇ／ｃｍ²程度若しくはそれ以上に加圧され、加圧された高圧燃料は、圧力調整弁３５にて設定圧を越える余剰燃料がベーパーセパレータタンク２９に戻され、必要な高圧燃料分のみを燃料供給レール３３に供給し、各気筒＃１〜＃６に装着したインジェクタ１３に供給される。オイルポンプ２１は、クランク軸１０の回転により駆動され、オイルをサブタンク５０、メインタンク５１から吸気通路１９内に供給しエンジン内部を潤滑する。
【００１４】
図２は、図１の船外機の平面図である。なお、以下の説明では前述の図と同一の構成には同一番号を付けて説明を省略する場合がある。クランク軸１０にはフライホイール７３が固定され、その上部すなわちクランク軸１０の上端に駆動プーリ６０が取り付けられ、また、ポンプ駆動ユニット４０の回動軸６１には従動プーリ６２が設けられ、駆動プーリ６０と従動プーリ６２には駆動ベルト４１が張設されている。ポンプ駆動ユニット４０にはボルト５９により高圧燃料ポンプ３２が取り付けられている。これによりクランク軸１０の回転が駆動ベルト４１を介して回動軸６１に伝達され、高圧燃料ポンプ３２を駆動するようにしている。
【００１５】
シリンダボディ７には取付用ステー６３が固定され、ポンプ駆動ユニット４０は、取付用ステー６３及びシリンダボディ７に３本のボルト６４、６５、６６により取り付けられている。また、燃料供給レール３３ａ、３３ｂおよび燃料噴射弁１３は、シリンダヘッド８にボルトにより固定され、燃料噴射弁１３は燃料供給レール３３ａ、３３ｂに接続されている。また、高圧燃料ポンプ３２は燃料給排ユニット６７を有し、燃料給排ユニット６７の２つの出口と左右の燃料供給レール３３ａ、３３ｂはそれぞれコネクタ６９および高圧ホース４９により接続されている。なお、図中、１ａはエンジンカバー、７０はスタータモータ、７１はベルトテンショナー、７２はサイレンサ、７５はスロットルボディである。
【００１６】
図３は図２でＹ方向から見た図、図４は図３の平面図である。燃料給排ユニット６７と圧力調整弁３５は、ジョイント７４、高圧燃料通路７５を介して接続されている。また、燃料給排ユニット６７は接続具６９、耐炎性を有するチューブ９０を巻いた高圧ホース４９を介して左右一対の燃料供給レール３３ａ、３３ｂに接続されている。そして、一方の燃料供給レール３３ｂの下部の行き止まり部には、高圧ホース７６が接続具７７を介して接続されている。なお、高圧ホース７６は他方の燃料供給レール３３ａの下部に設けてもよいし、両方の燃料供給レールに設けてもよい。
【００１７】
図３において、燃料供給レール３３ａ、３３ｂには、切欠部９１が形成されており、切欠部９１は、インジェクタ１３の固定金具７９をボルト９２にて締結する際の工具逃げで良好な組み付け性が確保される。また、搬送時等組立前に燃料供給レール３３ａ、３３ｂからインジェクタ１３が抜け落ちないように、図４に示す如くクリップ９３が設けられており、このクリップ９３はインジェクタ１３の回り止め（位置決め）も兼ねており、インジェクタ１３の脱着性が良好にできるようになっている。さらに、クリップ９３に一体成形されたラック状の部分９３ａは、各インジェクタ１３のリード線をクランプするためのもので、リード線引っ掛けによる損傷を防止している。
【００１８】
図５は、前記高圧ホース４９、７６を示し、図５（Ａ）は側面図、図５（Ｂ）は断面図である。高圧ホース４９は、ゴムまたは樹脂等の弾性材からなる内管４９ａと、内管４９ａの外周に積層されたを覆う弾性を有する樹脂繊維層４９ｂと、樹脂繊維層４９ｂの外周に積層されたゴム製の保護層４９ｃとからなっている。この高圧ホースは、適度な収縮性を有し且つ強度的に優れるため、高圧燃料の脈動をホース自身が収縮することで大幅に低減させることができる。図６は実験結果を示し、左側の燃料供給レール３３ｂでの＃２、＃４、＃６気筒側のインジェクタの脈動巾が、従来（上段）の場合と比べて本発明（下段）の場合には大幅に低下することが判った。
【００１９】
図７は、本発明の他の実施形態を示し図３と同様の図である。図３の実施形態は、高圧ホース７６を一方の燃料供給レール３３ｂから水平方向に延設しているが、本実施形態においては、燃料供給レール３３ｂの内側に垂直方向に延設した例を示している。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、船外機に適用した例について述べているが、自動車にも適用可能である。また、２サイクルエンジン限定されるものではなく、４サイクルエンジンにも適用可能である。さらに、Ｖ型エンジンに限定されるものではなく、直列型エンジンにも無論適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１〜４記載の発明によれば、金属配管を多用した高圧燃料配管を使用しても、燃圧脈動を低減することができ、燃料噴射量を高精度で制御することができ、正確な空燃比制御を行うことができ、
請求項５記載の発明によれば、クランク軸が縦置きで複数の気筒がＶバンクをなすように２列に配設されエンジンに好適に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒内燃料噴射式エンジンの１実施形態を示す船外機の模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【図２】図１のエンジンの平面図である。
【図３】図２でＹ方向から見た図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】前記高圧ホースおよび脈動緩衝器を示し、図５（Ａ）は側面図、図５（Ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の効果を説明するための図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す図３と同様の図である。
【符号の説明】
８…シリンダヘッド
１０…クランク軸
１３…燃料噴射弁
３２…高圧燃料ポンプ
３３ａ、３３ｂ…燃料供給レール
４９、７６…高圧ホース

Claims

高圧燃料ポンプにより昇圧された高圧燃料を高圧燃料配管を介してインジェクタに供給するクランク軸が縦置きで複数の気筒がＶバンクをなすように２列に配設された筒内燃料噴射式エンジンにおいて、前記高圧燃料配管の行き止まり部に収縮性を有する高圧ホースを接続し、前記インジェクタを取り付ける前記高圧燃料配管である燃料供給レールは、各列のシリンダヘッドに固定されており、前記燃料供給レールの少なくとも一方の下部に高圧ホースを接続し、前記高圧ホースは、他方の燃料供給レール側に折り曲げられるとともに、終端が両方の燃料供給レールの間に位置することを特徴とする筒内燃料噴射式エンジン。
前記高圧ホースは、弾性材からなる内管と、該内管の外周に積層された樹脂繊維層と、該樹脂繊維層の外周に積層された保護層とからなることを特徴とする請求項１記載の筒内燃料噴射式エンジン。