JP4544327B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものである。

従来の燃料噴射装置は、燃料ポンプから供給された燃料をデリバリパイプに蓄え、デリバリパイプから供給された燃料をインジェクタから内燃機関に噴射するようになっている。そして、多気筒内燃機関のシリンダヘッドにインジェクタが装着され、且つインジェクタが１気筒あたり２本装着される場合、全てのインジェクタがデリバリパイプ内の１つの空間に接続されている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２に示された燃料噴射装置は、内燃機関のスロットルボデーにインジェクタが装着され、且つインジェクタが１つのスロットルボデーに２本装着されている。そして、デリバリパイプは、一方のインジェクタが接続される第１パイプと、他方のインジェクタが接続される第２パイプと、両パイプを連通させる連絡パイプとで構成されており、燃料ポンプから供給される燃料は、第１パイプから連絡パイプを介して第２パイプに流入するようになっている。
特開２００６−１２５３３３号公報 特開２００５−２２０８７５号公報

しかしながら、前者の従来の燃料噴射装置は、全てのインジェクタがデリバリパイプ内の１つの空間に接続されているとともに、２本のインジェクタが同期して作動するため、２本のインジェクタの閉弁時にデリバリパイプ内において２箇所で発生した脈動が干渉して、デリバリパイプ内で脈動が増幅され、その結果インジェクタからの燃料噴射量が安定しないという問題があった。

また、後者の従来の燃料噴射装置においても、２本のパイプと連絡パイプとで構成されるデリバリパイプは１つの空間となっているため、デリバリパイプ内で脈動が増幅され、その結果インジェクタからの燃料噴射量が安定しないという問題があった。さらに、後者の従来の燃料噴射装置のデリバリパイプは、２本のパイプと連絡パイプとで構成されるため、構成が複雑であるとともに、体格が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、燃料噴射量の安定化を図ることを第１の目的とする。また、構成が簡素で且つ小型のデリバリパイプでそれを実現することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料を圧送する燃料ポンプ（２）と、燃料ポンプ（２）から供給された燃料を蓄えるデリバリパイプ（４）、デリバリパイプ（４）から供給される燃料を内燃機関に噴射するインジェクタ（５）とを備える燃料噴射装置において、インジェクタ（５）は、１気筒あたり複数本装着され、デリバリパイプ（４）は、区画壁（４１）により内部空間が区画されて、１気筒あたりのインジェクタ（５）の本数と同数の区画室（４２、４３）が形成され、区画室（４２、４３）には、それぞれ独立した燃料供給経路（３ａ、３ｂ）を介して燃料ポンプ（２）から燃料が供給され、共通の気筒に対して燃料を噴射する複数のインジェクタ（５）を共通気筒インジェクタ群としたとき、共通気筒インジェクタ群のそれぞれのインジェクタは異なる区画室（４２、４３）に接続され、さらに、内燃機関は直列多気筒内燃機関であり、全てのインジェクタ（５）は、軸線が平行になるように、且つ気筒並び方向に沿って一列に並べて、内燃機関のシリンダヘッド（６）に装着されていることを特徴とする。

これによると、共通気筒インジェクタ群が同期して作動しても、各インジェクタ（５）の閉弁時に発生する脈動は異なる区画室（４２、４３）で発生するため、脈動の干渉による脈動の増幅が防止され、燃料噴射量の安定化を図ることができる。

また、デリバリパイプ（４）は区画壁（４１）により内部空間を区画する構成であるため、デリバリパイプ（４）を２本のパイプと連絡パイプとで構成する場合よりも、構成が簡素で且つ小型にすることができる。
さらに、全てのインジェクタ（５）は、軸線が平行になるように、且つ気筒並び方向に沿って一列に並べて、内燃機関のシリンダヘッド（６）に装着される構成であるため、全てのインジェクタ（５）をデリバリパイプ（４）に装着した後に、デリバリパイプ（４）とインジェクタ（５）とを内燃機関のシリンダヘッド（６）に組み付けることができる。

請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の燃料噴射装置において、デリバリパイプ（４）は、区画室（４２、４３）の燃料を各インジェクタ（５）に導くインジェクタ取付パイプ（４４、４５）を備え、インジェクタ取付パイプ（４４、４５）は、インジェクタ（５）の燃料入口部（５１）が挿入されるカップ部（４４０、４５０）を備えることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の燃料噴射装置において、共通気筒インジェクタ群のそれぞれのインジェクタは、カップ部（４４０、４５０）の開口端部に当たる位置まで燃料入口部（５１）を挿入した状態のときの、カップ部（４４０、４５０）から突出した部位の長さが異なるとともに、デリバリパイプ（４）の本体（４０）からインジェクタ（５）における燃料出口部（５２）の端部までの長さが等しく、共通気筒インジェクタ群が接続される複数のインジェクタ取付パイプ（４４、４５）におけるカップ部（４４０、４５０）の開口端部は、燃料入口部（５１）の挿入方向の位置が異なっていることを特徴とする。

これによると、インジェクタ（５）の誤組付けを防止することができる。

請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、インジェクタ（５）を１気筒あたり２本装着し、デリバリパイプ（４）には２つの区画室（４２、４３）を形成することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の燃料噴射装置において、デリバリパイプ（４）は、板状の区画壁（４１）により内部空間が２つに区画されていることを特徴とする。

これによると、構成が簡素で且つ小型なデリバリパイプ（４）にすることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の燃料噴射装置において、デリバリパイプ（４）は、筒状の区画壁（４１）により内部空間が２つに区画されていることを特徴とする。

これによると、構成が簡素で且つ小型なデリバリパイプ（４）にすることができる。

請求項７に記載の発明のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、全ての区画室（４２、４３）の容積を等しくすることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図、図２は図１のデリバリパイプを示す正面断面図、図３は図２の下面図、図４は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

本実施形態の燃料噴射装置は、レシプロ式の火花点火式内燃機関に適用される。

図１に示すように、燃料タンク１内に溜められた燃料は、燃料ポンプ２により汲み上げられるとともに昇圧される。燃料ポンプ２により昇圧された燃料は、２系統に分岐された燃料供給経路３ａ、３ｂを介してデリバリパイプ４に圧送され、デリバリパイプ４内に蓄えられる。デリバリパイプ４には、多数のインジェクタ５が接続され、デリバリパイプ４から供給される燃料がインジェクタ５から内燃機関に噴射されるようになっている。

インジェクタ５は、デリバリパイプ４からの燃料の流入口となる燃料入口部５１を一端側に備え、開弁時に燃料を噴射するノズルを含む燃料出口部５２を他端側に備えている。

インジェクタ５は、内燃機関のシリンダヘッド６に形成されたインジェクタ挿入穴６０に燃料出口部５２が挿入されており、シリンダヘッド６内に形成された吸気通路（図示せず）に燃料を噴射する。全てのインジェクタ５は、インジェクタ５の軸線が平行になるように、且つ気筒並び方向（すなわちクランク軸方向）に沿って一列に並べて配置されている。

また、インジェクタ５は、１気筒あたり２本装着されている。本実施形態の内燃機関は直列４気筒であるため、インジェクタ５は合計８本装着されている。以下の説明では、共通の気筒に対して燃料を噴射する２本のインジェクタ５を、共通気筒インジェクタ群という。さらに、必要に応じて、共通気筒インジェクタ群のうち一方のインジェクタを第１インジェクタ５ａ、他方のインジェクタを第２インジェクタ５ｂという。そして、共通気筒インジェクタ群の第１インジェクタ５ａと第２インジェクタ５ｂは、同期して作動するようになっている。

図１〜図４に示すように、デリバリパイプ４は、燃料を蓄える空間を形成する直方体の本体４０を備えている。本体４０内の内部空間は、本体４０内に配置された板状の区画壁４１により第１区画室４２と第２区画室４３とに区画されている。換言すると、デリバリパイプ４は、１気筒あたりのインジェクタ５の本数（本例では２本）と同数の区画室が形成されている。また、第１区画室４２と第２区画室４３は、各区画室毎の内部の容積が等しくなっている。そして、第１区画室４２には第１燃料供給経路３ａを介して燃料ポンプ２から燃料が供給され、第２区画室４３には第２燃料供給経路３ｂを介して燃料ポンプ２から燃料が供給される。

デリバリパイプ４は、第１区画室４２の燃料を第１インジェクタ５ａに導く第１インジェクタ取付パイプ４４と、第２区画室４３の燃料を第２インジェクタ５ｂに導く第２インジェクタ取付パイプ４５とを備えている。換言すると、共通気筒インジェクタ群の第１インジェクタ５ａと第２インジェクタ５ｂは、異なる区画室に接続されるようになっている。

第１インジェクタ取付パイプ４４は、インジェクタ５の燃料入口部５１が挿入される円筒状の第１カップ部４４０と、第１カップ部４４０よりも小径の円筒状の燃料導管部４４１とを備えている。第１インジェクタ取付パイプ４４は、第２区画室４３を貫通している。具体的には、燃料導管部４４１が第２区画室４３内に位置し、第１カップ部４４０が本体４０から突出している。

第２インジェクタ取付パイプ４５は、インジェクタ５の燃料入口部５１が挿入される円筒状の第２カップ部４５０を備えており、この第２カップ部４５０は本体４０から突出している。

第１カップ部４４０の燃料入口部挿入方向の長さＬ１ａと、第２カップ部４５０の燃料入口部挿入方向の長さＬ１ｂは、等しくなっている。また、第１カップ部４４０の開口端部の燃料入口部挿入方向の位置と、第２カップ部４５０の開口端部の燃料入口部挿入方向の位置は、等しくなっている。

本体４０には２つのブラケット４６が一体に設けられており、ブラケット４６を利用して図示しないボルトによりデリバリパイプ４がシリンダヘッド６に固定されるようになっている。

なお、デリバリパイプ４は、鉄系金属、アルミニウム合金、または樹脂よりなる。そして、鉄系金属の場合はプレスや溶接にて製造され、アルミニウム合金の場合は鋳造にて製造され、樹脂の場合は成形にて製造される。

次に、組み付けについて説明する。まず、デリバリパイプ４における第１カップ部４４０に、第１インジェクタ５ａの燃料入口部５１を挿入するとともに、第２カップ部４５０に、第２インジェクタ５ｂの燃料入口部５１を挿入して、デリバリパイプ４と全て（８本）のインジェクタ５とを一体化する。

続いて、デリバリパイプ４とインジェクタ５とが一体化された状態で、インジェクタ５の燃料出口部５２をインジェクタ挿入穴６０に挿入し、図示しないボルトによりデリバリパイプ４をシリンダヘッド６に固定する。ここで、全てのインジェクタ５の軸線が平行になっているため、全てのインジェクタ５とデリバリパイプ４とを一体化した状態で、インジェクタ５の燃料出口部５２をインジェクタ挿入穴６０に挿入することができる。

続いて、第１燃料供給経路３ａをデリバリパイプ４における第１区画室４２に接続し、第２燃料供給経路３ｂをデリバリパイプ４における第２区画室４３に接続する。

次に、本実施形態の作動を説明する。内燃機関の運転中は、燃料タンク１内の燃料は燃料ポンプ２により昇圧され、燃料供給経路３ａ、３ｂを介してデリバリパイプ４に圧送されてデリバリパイプ４内に蓄えられる。デリバリパイプ４内に蓄えられた燃料は、燃料入口部５１からインジェクタ５内に導入され、開弁時には燃料出口部５２のノズルから内燃機関に噴射される。

前述したように、共通気筒インジェクタ群の第１インジェクタ５ａと第２インジェクタ５ｂは同期して作動するため、第１インジェクタ５ａと第２インジェクタ５ｂの閉弁時にデリバリパイプ内４において２箇所で脈動が発生する。しかし、第１インジェクタ５ａと第２インジェクタ５ｂは異なる区画室に接続されていて、２つの脈動は異なる区画室で発生するため、２つの脈動の干渉による脈動の増幅が防止され、燃料噴射量の安定化を図ることができる。

また、デリバリパイプ４は本体４０内の内部空間を区画壁４１により第１区画室４２と第２区画室４３とに区画する構成であるため、デリバリパイプ４を２本のパイプと連絡パイプとで構成する場合よりも、構成が簡素で且つ小型なデリバリパイプ４にすることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図である。本実施形態は、第１インジェクタ取付パイプ４４と第２インジェクタ取付パイプ４５の構成が、第１実施形態と異なる。また、第１インジェクタ５ａの仕様と第２インジェクタ５ｂの仕様も異なっている。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、第１インジェクタ取付パイプ４４における第１カップ部４４０の燃料入口部挿入方向の長さＬ１ａは、第２インジェクタ取付パイプ４５における第２カップ部４５０の燃料入口部挿入方向の長さＬ１ｂよりも、長くなっている。

また、第１カップ部４４０の開口端部の燃料入口部挿入方向の位置と、第２カップ部４５０の開口端部の燃料入口部挿入方向の位置は、異なっている。より詳細には、第１カップ部４４０の本体４０からの突出長さＬ２ａは、第２カップ部４５０の本体４０からの突出長さＬ２ｂよりも、短くなっている。

さらに、第１カップ部４４０の開口端部に当たる位置まで燃料入口部５１を挿入した状態のときの、第１インジェクタ５ａが第１カップ部４４０から突出した部位の長さＬ３ａは、第２カップ部４５０の開口端部に当たる位置まで燃料入口部５１を挿入した状態のときの、第２インジェクタ５ｂが第２カップ部４５０から突出した部位の長さＬ３ｂよりも、長くなっている。そして、Ｌ２ａ＋Ｌ３ａ＝Ｌ２ｂ＋Ｌ３ｂ、になっている。

本実施形態では、Ｌ２ａ＋Ｌ３ａ＝Ｌ２ｂ＋Ｌ３ｂ、になっているため、例えば第１インジェクタ取付パイプ４４に第２インジェクタ５ｂを組み付けたり、あるいは第２インジェクタ取付パイプ４５に第１インジェクタ５ａを組み付けるなど、インジェクタ５を誤組付けした場合は、インジェクタ５における燃料出口部５２端部の位置が不揃いになる。したがって、インジェクタ５の誤組付けが発見され、ひいてはインジェクタ５の誤組付けを防止することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図６は第３実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本実施形態は、デリバリパイプ４の構成が第１実施形態と異なる。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図６、図７に示すように、デリバリパイプ４は、燃料を蓄える空間を形成する本体４０が円筒状になっている。また、本体４０内の内部空間を第１区画室４２と第２区画室４３とに区画する区画壁４１は、円筒状になっている。

このように、デリバリパイプ４を二重管構造にしても、構成が簡素で且つ小型なデリバリパイプ４にすることができる。

なお、本実施形態においては、本体４０および区画壁４１をともに円筒状にしたが、図８に示す変型例のように、本体４０および区画壁４１をともに四角形の筒状にしてもよい。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、インジェクタ５が１気筒あたり２本装着される例を示したが、インジェクタ５が１気筒あたり３本以上装着される内燃機関にも適用することができる。その場合には、デリバリパイプ４は、１気筒あたりのインジェクタ５の本数と同数の区画室を形成し、共通気筒インジェクタ群の各インジェクタをそれぞれ異なる区画室に接続する。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図である。 図１のデリバリパイプを示す正面断面図である。 図２の下面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 第３実施形態の変型例を示す要部の断面図である。

符号の説明

２ 燃料ポンプ
４ デリバリパイプ
５ インジェクタ
４１ 区画壁
４２ 第１区画室
４３ 第２区画室
３ａ 第１燃料供給経路
３ｂ 第２燃料供給経路

Claims (7)

1. 燃料を圧送する燃料ポンプ（２）と、
   前記燃料ポンプ（２）から供給された燃料を蓄えるデリバリパイプ（４）と、
   前記デリバリパイプ（４）から供給される燃料を内燃機関に噴射するインジェクタ（５）とを備える燃料噴射装置において、
   前記インジェクタ（５）は、１気筒あたり複数本装着され、
   前記デリバリパイプ（４）は、区画壁（４１）により内部空間が区画されて、１気筒あたりの前記インジェクタ（５）の本数と同数の区画室（４２、４３）が形成され、
   前記区画室（４２、４３）には、それぞれ独立した燃料供給経路（３ａ、３ｂ）を介して前記燃料ポンプ（２）から燃料が供給され、
   共通の気筒に対して燃料を噴射する複数の前記インジェクタ（５）を共通気筒インジェクタ群としたとき、前記共通気筒インジェクタ群のそれぞれのインジェクタは異なる区画室（４２、４３）に接続され、
   さらに、前記内燃機関は直列多気筒内燃機関であり、
   全ての前記インジェクタ（５）は、軸線が平行になるように、且つ気筒並び方向に沿って一列に並べて、前記内燃機関のシリンダヘッド（６）に装着されていることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記デリバリパイプ（４）は、前記区画室（４２、４３）の燃料を各インジェクタ（５）に導くインジェクタ取付パイプ（４４、４５）を備え、
   前記インジェクタ取付パイプ（４４、４５）は、前記インジェクタ（５）の燃料入口部（５１）が挿入されるカップ部（４４０、４５０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記共通気筒インジェクタ群のそれぞれのインジェクタは、前記カップ部（４４０、４５０）の開口端部に当たる位置まで前記燃料入口部（５１）を挿入した状態のときの、前記カップ部（４４０、４５０）から突出した部位の長さが異なるとともに、前記デリバリパイプ（４）の本体（４０）から前記インジェクタ（５）における燃料出口部（５２）の端部までの長さが等しく、
   前記共通気筒インジェクタ群が接続される複数のインジェクタ取付パイプ（４４、４５）における前記カップ部（４４０、４５０）の開口端部は、前記燃料入口部（５１）の挿入方向の位置が異なっていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記インジェクタ（５）は、１気筒あたり２本装着され、
   前記デリバリパイプ（４）は、２つの区画室（４２、４３）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
5. 前記デリバリパイプ（４）は、板状の区画壁（４１）により内部空間が２つに区画されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
6. 前記デリバリパイプ（４）は、筒状の区画壁（４１）により内部空間が２つに区画されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
7. 全ての前記区画室（４２、４３）の容積が等しいことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。

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