JP4415901B2 - Ｖ型内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｖ型内燃機関の燃料供給装置に関する。

Ｖ型内燃機関の燃料供給装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。この装置は、各気筒の燃料噴射弁が接続されるデリバリパイプ（コモンレール）を左右バンクに配置してそれぞれのデリバリパイプに高圧ポンプを設けるとともに、このデリバリパイプを前後の連結パイプによって互いに連結するようにしている。
特開２００２−２９５３３７号公報

ところで、Ｖ型内燃機関では、上記従来の技術のように、組み込まれる燃料（供給）系部品が比較的多くなる。このため、部品点数が多くなって重量が大きくなるばかりでなく、これらの部品の組立や分解などを行う際の作業性を考慮すると大きなスペースが必要になってしまうという問題がある。
本発明は、このような従来の問題に着目してなされたものであり、燃料（供給）系の部品点数及びその重量を軽減できると共に、燃料（供給）系に関するスペースを小さくできるＶ型内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、両バンク間に吸気系を配設したＶ型内燃機関において、機関の各気筒に連通する吸気通路を挟んで、各バンクにおける気筒列方向に沿って設けられる２つの主燃料供給通路と、前記２つの主燃料供給通路の間に設けられ、この２つの主燃料供給通路を接続する少なくとも１つの副燃料供給通路とを前記吸気系を構成する吸気系構成部品に一体形成し、副燃料供給通路を互いに隣接する各気筒の吸気通路同士の間に形成すると共に、前記２つの主燃料供給通路から各気筒の燃料噴射弁に燃料を供給するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、それぞれのバンクに対応する２つの主燃料供給通路と、この２つの主燃料供給通路を接続する少なくとも１つの副燃料供給通路とを、吸気系構成部品に一体形成し、さらに副燃料供給通路を互いに隣接する各気筒の吸気通路同士の間に形成するので、その分の燃料配管及びその分解・組立等の作業を削減することができ、コストダウン、省スペース化並びに軽量化を図ることができる。また、吸気通路の周囲に燃料供給通路が設けられることになり、吸気通路内を流れる吸気の冷却が促進されるので、充填効率（出力性能）も向上する。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、各図において同一番号は同一の部品を示している。
図１、図２は、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る燃料供給装置を適用したＶ型６気筒機関の概略構成を示している。図１は、正面図（一部断面）、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１に示すように、このＶ型６気筒機関１は、図示しないシリンダブロックの上部に左右シリンダヘッド２、３が設けられ、左バンク４と右バンク５とに分けられている。

シリンダヘッド２、３には、それぞれ内側（すなわち、両バンク４、５の間）に各気筒の吸気ポート開口部が形成されており、この吸気ポート開口部には吸気マニホールド６が接続されている。吸気マニホールド６の上流側は、吸気コレクタ７に接続されている。これにより、図１からも明らかなように、吸気系を構成する吸気マニホールド６及び吸気コレクタ７（すなわち、吸気系構成部品）が左右バンク間に配置されることになる。

図２に示すように、吸気マニホールド６には、機関１の各気筒にそれぞれ連通する吸気通路８ａ〜ｆと、この吸気通路８ａ〜ｆを間に挟んで設けられる２つの主燃料供給通路（以下、右バンク５に近い方を「第１主燃料供給通路９ａ」、左バンク４に近い方を「第２主燃料供給通路９ｂ」という）と、この第１主燃料供給通路９ａと第２主燃料供給通路９ｂとを接続する３つの副燃料供給通路１０ａ〜ｃとが形成されている。さらに第１主燃料供給通路９ａの右バンク５側の側壁及び第２主燃料供給通路９ｂの左バンク４側の側壁には燃料配管取付部１１ａ〜ｆが形成されている。

第１、第２主燃料供給通路９ａ、９ｂは、各バンクにおける気筒列方向（換言すると、図示しないクランクシャフトの軸方向）に沿って形成されており、３つの副燃料供給通路１０ａ〜ｃは、第１、第２主燃料供給通路９ａ、９ｂの間の位置で、第１、第２主燃料供給通路９ａ、９ｂに略直交するように形成されている。また、副燃料供給通路１０ａは、互いに隣接する吸気通路８ａ、８ｂの間に、副燃料供給通路１０ｂは、互いに隣接する吸気通路８ｃ、８ｄの間に、副燃料供給通路１０ｃは、互いに隣接する吸気通路８ｅ、８ｆの間にそれぞれ形成されている。なお、ここでは、副燃料供給通路を３つ（各バンクにおける気筒数と同数）設ける構成としているが、これは一例であり、少なくとも１つの副燃料供給通路を設ければよい。

燃料配管取付部は、左右バンクの各気筒に対応するように、第１、第２主燃料供給通路９ａ、９ｂの側壁にそれぞれ３つずつ設けられている。具体的には、右バンク５用の燃料配管取付部１１ａ〜ｃは、右バンク５に近い側の第１主燃料供給通路９ａ側に形成され、左バンク４用の燃料配管取付部１１ｄ〜ｆは、左バンク４に近い側の第２主燃料供給通路９ｂ側に形成されている。

ここで、本実施形態においては、第１主燃料供給通路９ａの一端（後端）側が燃料供給口となっており、該燃料供給口が図示しない高圧ポンプに接続され、該高圧ポンプから吐出された燃料が供給される。また、第１主燃料供給通路９ａの他端（前端）側には、燃料圧力を検出する圧力（燃圧）センサ１２が取り付けられており、この圧力センサ１２を含む部品（圧力センサユニット等）によって、第１主燃料供給通路９ａの他端側が閉塞されている。

一方、第２主燃料供給通路９ｂの一端（後端）側には、通路内の燃料圧力を調整するためのリリーフバルブ１３が取り付けられており、第２主燃料供給通路９ｂの他端（前端）側は、図に示すように閉塞端となっている。
そして、燃料配管取付部１１ａ〜ｆには、各気筒に設けられた燃料噴射弁１４ａ〜ｆのそれぞれに接続する燃料配管１５ａ〜ｆが取り付けられている。ここにおいて、燃料配管取付部１１ａと１１ｄ、１１ｂと１１ｅ、１１ｃと１１ｆは、それぞれ図で見て上下方向（すなわち、前後方向）の位置が略一致するように設けられている。これは、燃料配管をほぼ左右対称構造として強度面での向上や部品の共通化等を図るようにするためである。また、図では省略しているが、燃料配管１５ａ〜ｆをほぼ同じ長さとし、これにより、噴射される燃料圧力の気筒毎での変動を抑制するように構成するのが望ましい。

以上のような構成において、高圧ポンプから吐出された燃料は、第１主燃料供給通路９ａへと供給されるが、副燃料供給通路１０ａ〜ｃを介して、第２主燃料供給通路９ｂへも供給されることになる。ここで、高圧ポンプ及びリリーフバルブ１３の動作は、圧力センサ１２からの検出信号等に基づいて、図示しないコントロールユニットによって制御されるようになっており、これにより、第１、第２主燃料供給通路９ａ、９ｂ及び副燃料供給通路１０ａ〜ｃ内の燃料は所定の圧力に維持される。燃料噴射弁１４ａ〜ｆは、同コントロールユニットからの駆動信号に基づいて、それぞれ独立して開弁し、燃料を各気筒の燃焼室内に噴射することになる。

この実施形態（第１実施形態）によると、吸気系を構成する吸気マニホールド６に、第１、第２主燃料供給通路９ａ、９ｂ、副燃料供給通路１０ａ〜ｃ（及び燃料配管取付部１１ａ〜ｆ）を一体形成し、さらに副燃料供給通路１０ａ〜ｃを互いに隣接する各気筒の吸気通路同士の間に形成しているので、燃料通路を形成する部品を吸気マニホールド６に集約させて、その分の部品及びその分解・組立等のための作業を削減できる。これにより、従来に比べて、部品点数の低減によるコストダウン、省スペース化並びに軽量化を図ることができる。

また、吸気通路の周囲に燃料供給通路が一体に設けられるので、吸気通路内を流れる吸気の冷却が促進されて、充填効率（出力性能）が向上する。
さらに、第１主燃料供給通路９ａの一端（後端）側を燃料供給口としつつ、他端（前端）側には圧力センサ１２を配設する一方、第２主燃料供給通路９ｂの一端（後端）側にはリリーフバルブ１３を配設しつつ、他端（前端）側を閉塞端とすることにより、燃料供給系の必要部品を機能的に組み込みながら、その必要部品である圧力センサ１２（又はこれを含む圧力センサユニット）やリリーフバルブ１３によって、第１、２主燃料供給通路９ａ、９ｂの端部の閉塞も可能となる。これにより、閉塞用の部品を設ける必要がなく、コスト面で有利である。

なお、燃料供給口、圧力センサ１２、リリーフバルブ１３の配置は、上記実施形態に限るものではなく、それぞれが主燃料供給通路のいずれかの端部に設けられればよい。
また、吸気コレクタと各気筒の吸気ポートとの間に配設される吸気マニホールドに主燃料供給通路、副燃料供給通路（及び燃料配管取付部）を一体形成するものであれば、上記構成の吸気マニホールドに限られないことは言うまでもない。

例えば、図３に示す構成では、吸気コレクタ７を、コレクタアッパー部７ａと吸気通路の一部を含んだコレクタロア部７ｂとで構成し、このコレクタロア部７ｂと各気筒の吸気ポートとの間に吸気マニホールド６を設けるようにしている。ここで、図３のＢ−Ｂ断面は図２と同じであり、吸気マニホールド６に２つの主燃料供給通路、副燃料供給通路（及び燃料配管取付部）が一体形成されている。かかる構成としても、上記した実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、第２実施形態を説明する。
図４は、第２実施形態の正面図（上記図１、３に相当する）である。なお、図４のＣ−Ｃ断面は図３と同様である。
この実施形態は、吸気マニホールド６に代えて吸気コレクタ７（より具体的には、コレクタロア部７ｂ）に、主燃料供給通路、副燃料供給通路（及び燃料配管取付部）を一体形成している点が上記第１実施形態と相違し、その他は同じである。

かかる第２実施形態によると、吸気系を構成する吸気コレクタ７に、第１、第２主燃料供給通路９ａ、９ｂ、副燃料供給通路１０ａ〜ｃ（及び燃料配管取付部１１ａ〜ｆ）を一体形成し、さらに副燃料供給通路１０ａ〜ｃを互いに隣接する各気筒の吸気通路同士の間に形成しているので、燃料通路を形成する部品を吸気コレクタに集約して、その分の部品及びその分解・組立等の作業を削減できる。これにより、上記第１実施形態と同様、従来に比べてコストダウン、省スペース化並びに軽量化を図ることができるとともに、充填効率（出力性能）も向上できる。

次に、第３実施形態を説明する。
図５は、第３実施形態の正面図（上記図１、３，４に相当する）であり、図６は、平面図（但し、吸気コレクタを除く）である。なお、図５のＤ−Ｄ断面は図３と同様である。
この実施形態は、主として次の２点が上記第１、第２実施形態と相違しており、その他は同じである。

１つの目の相違点は、吸気系を構成する部品としての燃料供給通路ユニット１６を、吸気マニホールド６、吸気コレクタ７とは別に設け、この燃料供給通路ユニット１６に、主燃料供給通路、副燃料供給通路（及び燃料配管取付部）を一体形成していることである。すなわち、本実施形態において、燃料供給通路ユニット１６には、吸気通路（の一部を構成する開口部）８と、第１、第２主燃料供給通路９ａ，９ｂと、副燃料供給通路１０ａ〜ｃと、燃料配管取付部１１ａ〜ｆとが一体形成されており（図２参照）、この燃料供給通路ユニット１６が吸気マニホールド６と吸気コレクタ７（より具体的には、コレクタロア部７ｂ）との間に配設されている。なお、吸気マニホールド６、吸気コレクタ７及び燃料供給通路ユニット１６は、それぞれ着脱可能に構成されている。

２つ目の相違点は、図６に示すように、本実施形態においては、右バンク５の後端（図で見て上側端）に、バンクオフセットによって空きスペースが存在しているところ、この空きスペースに高圧ポンプ１７を配設すると共に、この高圧ポンプ１７と右バンク５側の第１主燃料供給通路９ａの後端（すなわち、主燃料供給通路の高圧ポンプ１７に最も近い端部）とを燃料配管１８によって接続するようにしたことである。

かかる第３実施形態によると、吸気系を構成する燃料供給通路ユニット１６に第１、第２主燃料供給通路９ａ、９ｂ、副燃料供給通路１０ａ〜ｃ（及び燃料配管取付部１１ａ〜ｆ）を一体形成し、さらに副燃料供給通路１０ａ〜ｃを互いに隣接する各気筒の吸気通路同士の間に形成しているので、第１、２実施形態よりも燃料供給通路ユニット１６が増えるものの、燃料通路を形成する部品を該燃料供給通路ユニット１６に集約して、従来よりも部品及びその分解・組立等の作業を低減できる。これにより、第１、２実施形態と同様、従来に比べてコストダウン、生スペース化並びに軽量化を図ることができるとともに、充填効率（出力性能）も向上できる。

また、バンクオフセットされた右バンク５の後端に空いたスペースに高圧ポンプ１７を配設するとともに、この高圧ポンプ１７と第１主燃料供給通路１０ａの後端（主燃料供給通路の高圧ポンプ１７に最も近い端部）とを燃料配管１８を介して接続しているので、Ｖ型内燃機関における空きスペースを有効利用しつつ、燃料配管１８も短くできる。これにより、当該部分においても、コストダウン、省スペース化並びに軽量化を図ることができる。なお、燃料供給通路ユニット１６は、単一の部品であってもよいし、上下分割等される複数の部品を組み合わせて構成するものであってもよい。

さらに、上記第１〜３実施形態において、各燃料配管取付部１１ａ〜ｆ（の中心）を、それぞれ副燃料供給通路１０ａ〜ｃのいずれかの中心軸上に配設するようにしてもよい。具体的には、上記第１〜３実施形態では、副燃料供給通路が各バンクにおける気筒数と同じ数だけ（３つ）設けられているので、図７（上記図２に対応する図である）に示すように、燃料配管取付部１１ａ、１１ｄの中心を副燃料供給通路１０ａの中心に一致させつつ副燃料供給通路１０ａの両端にそれぞれ配設し、燃料配管取付部１１ｂ、１１ｅの中心を副燃料供給通路１０ｂの中心に一致させつつ副燃料供給通路１０ｂの両端にそれぞれ配設し、燃料配管取付部１１ｃ、１１ｆの中心を副燃料供給通路１０ｃの中心に一致させつつ副燃料供給通路１０ｃの両端にそれぞれ配設する。

このように構成すると、例えば、副燃料供給通路と燃料配管取付部とを同時に加工するといったことが可能となり、工数の低減によるコストダウンを図ることができる。なお、ここでは、各副燃料供給通路の両端に燃料配管取付部を配設するようにしているが、いずれか一方のみに配設するようにしてもよい。
また、かかる構成を採用する場合には、各副燃料供給通路において、その両側に配設される燃料配管取付部には、連続噴射されない燃料噴射弁に接続する燃料配管を取り付けるのが望ましい。具体的には、噴射順序を＃１気筒→＃２気筒→＃３気筒→＃４気筒→＃５気筒→＃６気筒とし、燃料配管取付部１１ａに＃１気筒の燃料噴射弁に接続する燃料配管を取り付けた場合においては、燃料配管取付部１１ｄには＃２気筒、＃６気筒以外の気筒の燃料噴射弁に接続する燃料配管を取り付けるようにする。同様に、燃料配管１１ｂに＃３気筒の燃料噴射弁に接続する燃料配管を取り付けた場合においては、燃料配管取付部１１ｅには＃２気筒、＃４気筒以外の気筒の燃料噴射弁に接続する燃料配管を取り付けるようにし、燃料配管取付部１１ｃに＃５気筒の燃料噴射弁に接続する燃料配管を取り付けた場合においては、燃料配管取付部１１ｆには＃４気筒、＃６気筒以外の気筒の燃料噴射弁に接続する燃料配管を取り付けるようにする。

この点、図７では、副燃料供給通路１０ａの両端の燃料配管取付部１１ａ、１１ｄには、それぞれ＃１気筒、＃４気筒（の燃料噴射弁）に接続する燃料配管１５ａ、１５ｄが取り付けられており、副燃料供給通路１０ｂの両端の燃料配管取付部１１ｂ、１１ｅには、それぞれ＃３気筒、＃６気筒（の燃料噴射弁）に接続する燃料配管１５ｂ、１５ｅが取り付けられており、副燃料供給通路１０ｃの両端の燃料配管取付部１１ｃ、１１ｆには、それぞれ＃５気筒、＃２気筒（の燃料噴射弁）に接続する燃料配管１５ｃ、１５ｆが取り付けられている（一例であり、これに限るものではない）。これにより、各燃料噴射弁において、燃料噴射の際に直前に行われた燃料噴射の影響（燃料圧力の変動等）を受けないようにすることができる。

本発明の一実施形態に係るＶ型内燃機関の正面図（一部断面）である。 図１のＡ−Ａ断面図であり、主燃料供給通路、副燃料供給通路及び燃料配管取付部の構成を示す図である。 他の実施形態に係るＶ型内燃機関の正面図（一部断面）である。 同じく他の実施形態に係るＶ型内燃機関の正面図（一部断面）である。 同じく他の実施形態に係るＶ型内燃機関の正面図（一部断面）である。 Ｖ型内燃機関の平面図（但し、吸気コレクタを除く）である。 図２に相当する図であり、主燃料供給通路、副燃料供給通路及び燃料配管取付部の別の構成を示す図である。

符号の説明

１…Ｖ型６気筒機関、２…左シリンダヘッド、３…右シリンダヘッド、４…左バンク、５…右バンク、６…吸気マニホールド、７…吸気コレクタ、８…吸気通路（の一部を構成する開口部）、９…主燃料供給通路、１０…副燃料供給通路、１１…燃料配管取付部、１２…圧力（燃圧）センサ、１３…リリーフバルブ、１４…燃料噴射弁、１５…燃料配管、１６…燃料供給通路ユニット、１７…高圧ポンプ、１８…燃料配管

Claims (8)

1. 両バンク間に吸気系を配設したＶ型内燃機関において、
   機関の各気筒に連通する吸気通路を挟んで、各バンクにおける気筒列方向に沿って設けられる２つの主燃料供給通路と、
   前記２つの主燃料供給通路の間に設けられ、この２つの主燃料供給通路を接続する少なくとも１つの副燃料供給通路と、
   を前記吸気系を構成する吸気系構成部品に一体形成し、
   前記副燃料供給通路を互いに隣接する各気筒の吸気通路同士の間に形成すると共に、
   前記２つの主燃料供給通路から前記各気筒に設けた燃料噴射弁に燃料を供給するように構成したことを特徴とするＶ型内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記主燃料供給通路及び前記副燃料供給通路を、吸気コレクタに一体形成したことを特徴とする請求項１記載のＶ型内燃機関の燃料供給装置。
3. 前記主燃料供給通路及び前記副燃料供給通路を、前記吸気コレクタの下流側にあって、吸気コレクタと前記各気筒の吸気ポートの間に配設される吸気系構成部品である吸気マニホールドに一体形成したことを特徴とする請求項１記載のＶ型内燃機関の燃料供給装置。
4. 前記吸気通路の一部を構成する開口部と、前記主燃料供給通路と、前記副燃料供給通路とを形成した燃料供給通路ユニットを設け、
   前記燃料供給通路ユニットを、吸気コレクタと前記各気筒の吸気ポートの間に着脱可能に配設したことを特徴とする請求項１記載Ｖ型内燃機関の燃料供給装置。
5. 燃料を吐出する高圧ポンプをバンクオフセットにより生じる一方のバンク端の空いたスペースに配設するとともに、
   前記高圧ポンプと前記主燃料供給通路の前記高圧ポンプに最も近い位置にある端部とを燃料配管を介して接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のＶ型内燃機関の燃料供給装置。
6. 前記主燃料供給通路と前記各気筒に設けた燃料噴射弁とをそれぞれ接続する燃料配管を取り付ける燃料配管取付部を、前記吸気系構成部品に一体形成するとともに、
   前記副燃料供給通路を各バンクにおける気筒数以上設け、
   前記燃料配管取付部は、その中心が前記副燃料供給通路のいずれかのほぼ中心軸上に位置するように構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のＶ型内燃機関の燃料供給装置。
7. 前記副燃料供給通路の両端には、連続噴射されない燃料噴射弁に接続する燃料配管が取り付けられることを特徴とする請求項６記載のＶ型内燃機関の燃料供給装置。
8. 燃料圧力センサ、リリーフバルブをそれぞれ前記主燃料供給通路のいずれかの端部に配設したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のＶ型内燃機関の燃料供給装置。
   

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