JP4093387B2

JP4093387B2 - 燃料噴射式エンジン

Info

Publication number: JP4093387B2
Application number: JP23645999A
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: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: JP2001065421A; US6435161B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の燃料系ユニットを有する燃料噴射式エンジンの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料噴射式エンジンにおいては、組立工数の削減、ユニット単位での信頼性の向上等を目的として、多数の部品をユニット化した上で、エンジン周りへの組み付けを行う方向に進んでいるが、複数のユニットが存在し、且つ、ユニット相互での接続が必要な場合には、ユニット単位での組立性、信頼性等の向上に比べ、ユニット間の接続部については、構造的には以前と変わらず、ユニット優先で接続工程のための作業スペース確保の面では以前より悪化してしまっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
とりわけ、複数の燃料系ユニット間の接続部については、カップラで脱着する電気系ユニットとは異なり、燃料漏れ防止の面からカシメ等の手間のかかる接続を行う必要があるため、燃料圧力検査やメンテナンス等における脱着作業の悪化が著しくなっている。特に、エンジン周りの部品を、直接、エンジンボディに取り付けている船外機等のマリンエンジンでは、スペース的に余裕がなく、各ユニットの組み付け後のユニット間の脱着作業は、作業効率の低下を招いている。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、燃料系ユニット間の脱着を容易に行うことができ、作業効率および信頼性の向上を図ることができる燃料噴射式エンジンを提供することを目的とする。
【０００５】
【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、気筒を有するシリンダボディと、前記シリンダボディに固定されたシリンダヘッドとを備えたエンジンと、前記シリンダボディに装着されて前記インジェクタに燃料を供給する高圧燃料ポンプと、前記シリンダボディの側方に配置されて前記高圧燃料ポンプに燃料を供給するベーパーセパレータタンクとを備え、前記ベーパーセパレータタンクから前記高圧燃料ポンプに燃料を供給する燃料供給管に着脱式コネクタを介在させるとともに、前記着脱式コネクタを前記ベーパーセパレータタンクよりも上方であって、前記シリンダボディの側方に位置させたことを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記ベーパーセパレータタンク内に燃料予圧ポンプを備えることを特徴とし、請求項３記載の発明は、請求項２において、前記燃料予圧ポンプの吐出側に燃料フィルタを備えることを特徴とし、請求項４記載の発明は、請求項１〜３において、前記燃料噴射式エンジンは、吸気管噴射式または筒内噴射式の噴射装置を有する２サイクルまたは４サイクルエンジンであることを特徴とする。
【０００６】
【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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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等の各種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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。上記のポンプ駆動ユニット４０、高圧燃料ポンプ３２、高圧圧力調整弁３５、燃料供給レール３３ａ、３３ｂは、本発明の燃料噴射系ユニット９０を構成している。なお、図中、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。
【００１５】
シリンダボディ７の上面から側面にかけてオイルタンク５１が取り付けられている。また、スロットルボディ７５の側面にはベーパーセパレータタンク２９が固定され、本発明に係わる燃料供給系ユニット８０を構成している。オイルタンク５１の上面には、高圧圧力調整弁３５からベーパーセパレータタンク２９への戻り配管３７、高圧燃料ポンプ３２からのオーバーフロー管７６、ベーパーセパレータタンク２９から高圧燃料ポンプ３２への燃料供給管３１が配設されている。ベーパーセパレータタンク２９には、燃料フィルタ７７（図４参照）が取り付けられており、この燃料フィルタ７７に着脱式コネクタ７９が連結され、着脱式コネクタ７９に前記燃料供給管３１が接続されている。
【００１６】
図３は、図２のＹ方向から見た図であり、燃料噴射系ユニット９０のエンジン２への取付状態を示す分解斜視図である。なお、本例においては高圧圧力調整弁３５は高圧燃料ポンプ３２内に内蔵されている。シリンダボディ７の前方上部には３つのボス９１、９２、９３が形成されており、ボス９１、９２にボルト９４により前記取付用ステー６３が固定される。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が固定され、ポンプ駆動ユニット４０は、ボルト６５、６４により取付用ステー６３のボルト孔６３ａ、６３ｂに固定されると共に、ボルト６６によりシリンダボディ７のボス９３に固定される。
【００１７】
左右のシリンダヘッド８には、燃料噴射弁１３挿入用のボス９５と、燃料噴射弁１３固定用のボス９６と、点火プラグ１４挿入用の軸穴９７が縦方向に３つづつ合計６つ形成され、また、燃料供給レール３３ａ、３３ｂ固定用のボス９８が３つづ合計６つ形成されている。燃料噴射弁１３の一端は、燃料供給レール３３ａ、３３ｂの燃料通路に圧入されて仮止めされ、燃料噴射弁１３が装着された燃料供給レール３３は、ボルト９９によりシリンダヘッド８のボス９８に固定される。燃料噴射弁１３は外周にフランジ１３ａを有し、フランジ１３ａに固定金具１００を装着し、この固定金具１００をボルト１０１によりボス９６に固定することにより、燃料噴射弁１３はシリンダヘッド８に固定される。
【００１８】
高圧燃料ポンプ３２に固定された燃料給排ユニット６７にはコネクタ６９が取り付けられ、コネクタ６９にはベーパーセパレータタンク２９に接続された戻り配管３７が装着されている。燃料給排ユニット６７の出口にはコネクタ６９が取り付けられ、コネクタ６９と左右の燃料供給レール３３ａ、３３ｂの上部にはそれぞれ高圧ホース４９がコネクタ６９により接続されている。
【００１９】
本実施形態においては、燃料供給系ユニット８０および燃料噴射系ユニット９０をエンジン２に取り付けた後、両者の接続を着脱式コネクタ７９にて行う。また、燃料圧力検査またはメンテナンス等で両者を取り外すときは、先ず、着脱式コネクタ７９により両者の接続を解除した後、燃料供給系ユニット８０または燃料噴射系ユニット９０をエンジン２から取り外す。
【００２０】
図５は、図２の着脱式コネクタ７９の断面図である。着脱式コネクタ７９は、燃料供給管３１の一端に連結される雌側コネクタ７９ａと燃料フィルタ７７側に形成される雄側コネクタ７９ｂとからなる。雌側コネクタ７９ａは、内部に燃料通路１０２が形成されたコネクタ本体１０３と、コネクタ本体１０３の内周に嵌合されたシール用のＯリング１０４と、コネクタ本体１０３の先端側に係止用リング１０５を介して嵌挿されたテーパー管１０６と、テーパー管１０６の先端に形成されたテーパー部１０６ａに摺動可能に嵌挿された係止管１０７と、係止管１０７の壁面４箇所に配設されたボール部材１０８と、係止管１０７とコネクタ本体１０３の間に装着されたスプリング１０９とからなっている。一方、雄側コネクタ７９ｂは、内部に燃料通路１１０が形成された管状部材１１１を備え、管状部材１１１の外周に係止溝１１２が形成されている。
【００２１】
上記構成からなる着脱式コネクタ７９においては、雄側コネクタ７９ｂの管状部材１１１を係止管１０７内に挿入していくと、ボール部材１０８が係止溝１１２内に嵌合され、係止管１０７はスプリング１０９によりテーパー部１０６ａに押圧され、図（Ｂ）に示すように、雌側コネクタ７９ａと雄側コネクタ７９ｂが連結される。両者の連結を解除するときは、係止管１０７をスプリング１０９に抗して押圧すれば、係止管１０７とテーパー管１０６の係合が解除される。
【００２２】
図６は、本発明の他の実施形態を示す断面図である。本実施形態は、吸気ポート１９ａに燃料を噴射する方式の４サイクルＶ型エンジンに適用した例を示し、シリンダヘッド８にインジェクタ１３が設けられている。この場合には、燃料供給系ユニット８０と第１の燃料噴射系ユニット９０ａとの間および第１の燃料噴射系ユニット９０ａと第２の燃料噴射系ユニット９０ｂとの間に着脱式コネクタ７９を設けることになる。
【００２３】
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、多気筒エンジンのために燃料噴射系部材として燃料供給レールを用いているが、気筒数が少ない場合には、高圧ホースを直接、燃料噴射系部材である燃料噴射弁に接続するようにしてもよい。
【００２４】
また、上記実施形態においては、船外機に適用した例について説明しているが、船体側にエンジンを設置するマリン用エンジン、あるいは高圧燃料部品の固定箇所がエンジンの複数の部材（例えばシリンダボディとシリンダヘッド）にまたがる自動車用エンジンにも適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ベーパーセパレータと高圧燃料ポンプをエンジンから着脱する作業を容易に行うことができ、作業効率および信頼性の向上を図ることができる。
以上
【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のＹ方向から見た図であり、燃料噴射系ユニットのエンジンへの取付状態を示す分解斜視図である。
【図４】図２の燃料フィルタを示す側面図である。
【図５】図２の着脱式コネクタの断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
７…シリンダボディ
８…シリンダヘッド
１０…クランク軸
１３…インジェクタ
３２…高圧燃料ポンプ
７９…着脱式コネクタ
８０…燃料供給系ユニット
９０…燃料噴射系ユニット

Claims

気筒を有するシリンダボディと、前記シリンダボディに固定されたシリンダヘッドとを備えたエンジンと、前記シリンダボディに装着されて前記インジェクタに燃料を供給する高圧燃料ポンプと、前記シリンダボディの側方に配置されて前記高圧燃料ポンプに燃料を供給するベーパーセパレータタンクとを備え、前記ベーパーセパレータタンクから前記高圧燃料ポンプに燃料を供給する燃料供給管に着脱式コネクタを介在させるとともに、前記着脱式コネクタを前記ベーパーセパレータタンクよりも上方であって、前記シリンダボディの側方に位置させたことを特徴とする燃料噴射式エンジン。
前記ベーパーセパレータタンク内に燃料予圧ポンプを備えることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射式エンジン。
前記燃料予圧ポンプの吐出側に燃料フィルタを備えることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射式エンジン。
前記燃料噴射式エンジンは、吸気管噴射式または筒内噴射式の噴射装置を有する２サイクルまたは４サイクルエンジンであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料噴射式エンジン。