JP5262645B2 - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、主燃料および補助燃料をエンジンに供給するエンジンの燃料供給装置に関する。

主燃料と、主燃料とは性状の異なる補助燃料を使用するエンジンでは、エンジンルーム内に主燃料を備えるタンクとは別に補助燃料を備える補助燃料タンクが配置される。そして、この補助燃料タンク内の補助燃料は補助燃料配管を通じて補助燃料噴射弁に供給され、ここから吸気通路に噴射される。例えばフレキシブル燃料内燃機関においては、アルコール燃料がガソリンに比べて発火点が低いことから、主燃料であるアルコール燃料に代えて補助燃料となるガソリンを別途供給することにより、低温時におけるエンジンの始動性を向上させるようにしている（例えば特許文献１参照）。

このような補助燃料を使用するエンジンにおいては、補助燃料配管に補助燃料の噴射量を制御する補助燃料制御弁を設け、この補助燃料制御弁が補助燃料噴射弁への補助燃料供給量、ひいては燃焼室内への補助燃料噴射量を調整するようにしている。
特開平５−３４０２８６号公報

ところで、このような補助燃料噴射装置を搭載したエンジンにおいては、補助燃料を正確に吸気通路に供給するために、補助燃料制御弁と補助燃料噴射弁との間の距離を短くすることが望ましい。

しかしながら、単に補助燃料制御弁を補助燃料噴射弁の近傍に配設するのみでは、万が一車両の前後方向で衝突が発生した場合に、補助燃料制御弁が損傷を受ける可能性がある。このように、補助燃料制御弁が損傷を受けると、補助燃料を適切に燃焼室内に供給することができないようになるため、車両の始動が困難になるおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の衝突に起因する補助燃料制御弁の損傷を防止または抑制することにある。

（１）本手段の一形態は、「主燃料および補助燃料をエンジンに供給するエンジンの燃料供給装置であって、前記エンジンは、シリンダブロック、シリンダヘッド、インテークマニホールド、および燃焼室を有し、前記シリンダヘッドは、前記シリンダヘッドの内部に吸気通路を有し、前記シリンダヘッドの内部の吸気通路は、前記燃焼室に接続され、前記インテークマニホールドは、サージタンクおよび複数の分岐管を有し、前記分岐管は、前記分岐管の内部に吸気通路を有し、前記分岐管の内部の吸気通路は、前記シリンダヘッドの内部の吸気通路に接続され、前記エンジンの燃料供給装置は、主燃料噴射弁、補助燃料タンク、補助燃料配管、補助燃料噴射弁、および補助燃料制御弁を有し、前記主燃料噴射弁は、前記シリンダヘッドの内部の吸気通路、前記分岐管の内部の吸気通路、または前記燃焼室に前記主燃料を噴射し、前記補助燃料タンクは、前記補助燃料を貯留し、前記補助燃料噴射弁は、前記分岐管の内部の吸気通路に前記補助燃料を噴射し、前記補助燃料制御弁は、前記シリンダブロックと前記サージタンクとの間に配置され、前記補助燃料噴射弁よりも鉛直方向下方に配置され、前記補助燃料配管および前記サージタンクに取り付けられ、前記補助燃料配管を流れる前記補助燃料の量を調整し、前記補助燃料配管は、前記補助燃料タンクと前記補助燃料噴射弁とを互いに接続し、前記補助燃料噴射弁と前記補助燃料制御弁との間の部分が前記補助燃料制御弁から鉛直方向上方に向けて延伸しているエンジンの燃料供給装置」を含む。
（２）上記手段の一形態は、「前記エンジンの燃料供給装置は、複数の前記補助燃料噴射弁を有し、前記複数の補助燃料噴射弁は、単一の前記補助燃料制御弁により制御される」を含む。
（３）上記手段の一形態は、「前記主燃料噴射弁は、前記主燃料としてアルコール燃料を噴射し、前記補助燃料噴射弁は、前記補助燃料としてガソリンを噴射する」を含む。

上記各手段は、以下の効果を奏する。
補助燃料制御弁は、シリンダブロックとサージタンクとの間に配置されている。このため、車両の衝突が生じたときの衝撃が補助燃料制御弁に伝達されにくい。このため、補助燃料制御弁の損傷が防止または抑制される。
補助燃料制御弁は、補助燃料噴射弁よりも鉛直方向下方に配置されている。このため、補助燃料噴射弁を介して導入される負圧に起因して、補助燃料が補助燃料噴射弁から流出することが抑制される。

以下、この発明にかかるエンジンの燃料供給装置の一実施の形態について、図１を参照して説明する。なお、この内燃機関はいわゆるフレキシブル燃料内燃機関であり、ガソリンにアルコール、具体的にはエタノールが混合された混合燃料を主燃料として運転するものである。

図１に示されるように、シリンダブロック２２の上部には、シリンダヘッド２３が取り付けられており、このシリンダヘッド２３の底面とシリンダブロック２２のシリンダ内壁及びシリンダ内部に往復動可能に設けられたピストン２４の頂面とによって囲まれた空間により燃焼室１２が形成されている。燃焼室１２の上部は、シリンダヘッド２３内に形成された吸気通路１１、排気通路１３にそれぞれ連通している。吸気バルブ２５及び排気バルブ２６が往復移動することによって、燃焼室１２と吸気通路１１及び燃焼室１２と排気通路１３が連通・遮断される。

図２に示されるように、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド２３内部には、＃１〜＃４の４つの気筒が設けられており各気筒にはそれぞれ上述のごとく燃焼室１２が形成されている。そして、シリンダヘッド２３の側面には、分岐管１４ａ及びサージタンク１４ｂにより形成されるインテークマニホールド１４が取り付けられている。そして、各燃焼室１２に連通する吸気通路１１は、その上流部が分岐管１４ａにそれぞれ連通するようになっている。

また、各分岐管１４ａはその上流部がサージタンク１４ｂとそれぞれ連通している。エンジンに導入された吸気は、サージタンク１４ｂに導入された後、各分岐管１４ａに分配される。そして、それぞれの分岐管１４ａに連通する各吸気通路１１を通じて各燃焼室１２に導入されるようになっている。

図１に示されるように、各吸気通路１１には、通電により開弁し吸気通路１１に主燃料を噴射する電磁式の主燃料噴射弁１９がそれぞれ配設されている。主燃料噴射弁１９から噴射された主燃料は、吸気通路１１に導入された吸気と混ざり合って混合気となり燃焼室１２内に吸入される。燃焼室１２内に導入された混合気は、点火プラグ２９により点火され、燃焼される。そして、燃焼後の排気は排気通路１３を通じて外部に排出されるようになっている。このような燃焼過程を通じて、ピストン２４が往復運動するようになっている。

一方、本実施の形態にかかるエンジンには、補助燃料であるガソリン燃料を貯留するガソリン燃料タンク１７が備えられている。このガソリン燃料タンク１７には、ガソリン燃料通路２０の一端が接続されている。このガソリン燃料通路２０は、サージタンク１４ｂとシリンダブロック２２との間の隙間を通る態様にて延伸し、その他端は各吸気通路１１に配設されるガソリン燃料噴射弁１８にそれぞれ接続している。すなわち、ガソリン燃料通路２０はインテークマニホールド１４の鉛直方向上方において、気筒配列と平行して延伸するとともに、各吸気通路１１に対応する位置にて分岐し各ガソリン燃料噴射弁１８に連通している。そして、このガソリン燃料通路２０には、サージタンク１４ｂとシリンダブロック２２との間の隙間に位置するようにしてガソリン燃料制御弁１６が配設されている。なお、ガソリン燃料制御弁１６は、サージタンク１４ｂに取り付けられている。

また、ガソリン燃料通路２０においてガソリン燃料制御弁１６とガソリン燃料噴射弁１８とを連通する部分は、ガソリン燃料制御弁１６の鉛直方向上方に延伸するように配設されている。すなわち、ガソリン燃料制御弁１６は、ガソリン燃料噴射弁１８の鉛直方向下側に位置して設けられている。なお、このガソリン燃料噴射弁１８は、各吸気通路に一つずつ配設されており、その中心にはニードル弁が嵌入されており、図示しないスプリングの付勢力で常時は噴口は開塞されている。

ガソリン燃料タンク１７に貯留されているガソリン燃料は図示しない燃料ポンプによって汲み出され、ガソリン燃料制御弁１６の開弁時にガソリン燃料通路２０を通じてガソリン燃料噴射弁１８へと供給される。そしてガソリン燃料噴射弁１８から噴射されたガソリン燃料は、吸気通路１１内において、吸気および主燃料噴射弁１９から吸気通路１１内に供給された主燃料と混合されて、燃焼室１２内に導入されるようになっている。このため、ガソリン燃料噴射弁１８からのガソリン燃料の噴射量は、ガソリン燃料制御弁１６の駆動時間（開弁時間）により決定される。

本実施の形態にかかるフレキシブル燃料内燃機関において用いられるエタノールが混合された混合燃料は、ガソリン燃料と比較して揮発性が低く、低温下にて気化しにくいといった特性を有している。そのため、混合燃料中のエタノールの比率が高い場合などに、エンジンの低温始動性は悪化するといった問題がある。そこで、本実施の形態にかかるエンジンにおいては、混合燃料によるエンジン始動が困難な場合に、ガソリン燃料噴射が行われる。そして、機関始動が完了し機関温度がある程度上昇した時点で、ガソリン燃料噴射を中止し、主燃料噴射弁１９からの燃料噴射のみを行うようにしている。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する作用効果を奏することができる。
（１）ガソリン燃料制御弁１６はインテークマニホールド１４とシリンダブロック２２との間の隙間に配設されている。そのため、車両前方または後方で衝突が生じた場合であっても、その衝撃がガソリン燃料制御弁１６に伝達されることが抑制される。したがって、車両の衝突に起因するガソリン燃料制御弁１６の損傷を防止または抑制することができるようになる。

（２）吸気通路１１には、周期的に燃焼室１２内から負圧が導入される。一方、吸気通路１１に配設されたガソリン燃料噴射弁１８は開弁状態に保たれているため、この吸気通路１１に導入される負圧はガソリン燃料噴射弁１８を通じてガソリン燃料通路２０に導入される。このため、たとえガソリン燃料制御弁１６が閉弁状態に保たれていたとしても、導入される負圧によってガソリン燃料制御弁１６を通じてガソリン燃料が流出し、その結果、燃焼室１２内にガソリン燃料が導入されてしまう問題があった。その点、同構成によれば、ガソリン燃料制御弁１６はガソリン燃料噴射弁１８よりも鉛直方向下方に位置しているため、このガソリン燃料噴射弁１８を通じて導入される負圧によってガソリン燃料制御弁１６からガソリン燃料が流出してしまうことを抑制することができる。

（３）複数の気筒を有するエンジンであっても、単一のガソリン燃料制御弁１６をもってガソリン燃料の供給量を制御することができるため、部品点数を削減することができるようになる。

なお、以上説明した実施形態は次のようにその形態を適宜変更した態様にて実施することができる。
・ガソリンに混合させるアルコールはエタノールに限らず、メタノールやイソプロピルアルコール等であってもよい。同構成によっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができるようになる。

・上記実施形態では、主燃料を吸気通路１１に噴射するようにしたが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、直噴エンジンやディーゼルエンジンのように、主燃料を燃焼室１２内に直接供給するようにしてもよい。本実施の形態によっても、上述の作用効果に準じた作用効果を奏することができるようになる。

・上記実施形態では、ガソリン燃料通路２０に単一のガソリン燃料制御弁１６を配設するようにしたが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、各ガソリン燃料噴射弁１８と同数のガソリン燃料制御弁１６をインテークマニホールド１４とシリンダブロック２２との間の隙間に配設するようにしてもよい。本実施の形態によっても、上述の作用効果に準じた作用効果を奏することができるようになる。

・直列４気筒エンジン以外のエンジンにおいて、ガソリン燃料制御弁１６をインテークマニホールド１４とシリンダブロック２２との間の隙間に配設するようにしてもよい。本実施の形態によっても、上述の作用効果に準じた作用効果を奏することができるようになる。

実施形態の燃料供給装置の部分断面図。 実施形態の燃料供給装置の上面図。

符号の説明

１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３…排気通路、１４…インテークマニホールド、１４ａ…分岐管、１４ｂ…サージタンク、１６…ガソリン燃料制御弁、１７…ガソリン燃料タンク、１８…ガソリン燃料噴射弁、１９…主燃料噴射弁、２０…ガソリン燃料通路、２２…シリンダブロック、２３…シリンダヘッド、２４…ピストン、２５…吸気バルブ、２６…排気バルブ、２９…点火プラグ。

Claims (3)

1. 主燃料および補助燃料をエンジンに供給するエンジンの燃料供給装置であって、
   前記エンジンは、シリンダブロック、シリンダヘッド、インテークマニホールド、および燃焼室を有し、
   前記シリンダヘッドは、前記シリンダヘッドの内部に吸気通路を有し、
   前記シリンダヘッドの内部の吸気通路は、前記燃焼室に接続され、
   前記インテークマニホールドは、サージタンクおよび複数の分岐管を有し、
   前記分岐管は、前記分岐管の内部に吸気通路を有し、
   前記分岐管の内部の吸気通路は、前記シリンダヘッドの内部の吸気通路に接続され、
   前記エンジンの燃料供給装置は、主燃料噴射弁、補助燃料タンク、補助燃料配管、補助燃料噴射弁、および補助燃料制御弁を有し、
   前記主燃料噴射弁は、前記シリンダヘッドの内部の吸気通路、前記分岐管の内部の吸気通路、または前記燃焼室に前記主燃料を噴射し、
   前記補助燃料タンクは、前記補助燃料を貯留し、
   前記補助燃料噴射弁は、前記分岐管の内部の吸気通路に前記補助燃料を噴射し、
   前記補助燃料制御弁は、前記シリンダブロックと前記サージタンクとの間に配置され、前記補助燃料噴射弁よりも鉛直方向下方に配置され、前記補助燃料配管および前記サージタンクに取り付けられ、前記補助燃料配管を流れる前記補助燃料の量を調整し、
   前記補助燃料配管は、前記補助燃料タンクと前記補助燃料噴射弁とを互いに接続し、前記補助燃料噴射弁と前記補助燃料制御弁との間の部分が前記補助燃料制御弁から鉛直方向上方に向けて延伸している
   エンジンの燃料供給装置。
2. 前記エンジンの燃料供給装置は、複数の前記補助燃料噴射弁を有し、
   前記複数の補助燃料噴射弁は、単一の前記補助燃料制御弁により制御される
   請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
3. 前記主燃料噴射弁は、前記主燃料としてアルコール燃料を噴射し、
   前記補助燃料噴射弁は、前記補助燃料としてガソリンを噴射する
   請求項１または２に記載のエンジンの燃料供給装置。

Images