JP5515717B2 - ディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置 - Google Patents

Description

この発明はディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置に係り、特に、ディーゼルエンジンの燃料を走行風により効率的に冷却することができるディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置に関する。

一般に、ディーゼルエンジン車両に搭載されたディーゼルエンジンにおいては、高圧ポンプで加圧された高圧燃料を蓄積し、開閉弁を制御することによって加圧された高圧燃料を燃焼室に供給する燃料噴射装置を搭載している。コモンレールシステムは、高圧化した燃料をコモンレールに貯え、各インジェクタへ均一に供給し、燃焼室へ噴射する燃料噴射装置である。コモンレールシステムは、高圧の燃料を噴射し完全燃焼させることで、排気ガス中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）を減少させ、噴射を複数回行うことで燃焼室の高温化を防ぎ、ＮＯｘを低減させることができる。この時に重要になるのが、燃料の噴射圧力、噴射タイミングや回数、噴射量であり、コモンレールシステムはこれらを電子制御により細かくコントロールしている。
したがって、ディーゼルエンジン車両では、ガソリンエンジン車両に比べて燃料を吐出する燃料ポンプの吐出圧が大きいため、燃料タンクからコモンレールに供給される燃料や、インジェクタまたは高圧ポンプから燃料タンクに戻される燃料が高温になる場合があった。
ディーゼルエンジンは、供給される燃料の温度上昇により燃料密度が低下すると、エンジン出力が低下するおそれがある。また、ディーゼルエンジンは、戻り燃料の温度が高温になると、燃料タンク内の燃料の温度上昇により供給する燃料の燃料密度の低下を招くだけでなく、燃料配管部品や燃料タンク内に配設される燃料ポンプの耐久性低下に繋がるおそれがある。このため、ディーゼルエンジン車両は、これら燃料の高温化（昇温化）を抑制して、燃料密度の高い低温の燃料をエンジンの燃焼室に流入させて、エンジンの燃料を安定させる必要があった。

これらの問題を解決するために、従来の燃料冷却装置では、床下の燃料配管を積極的に湾曲させて、放熱面積を稼ぐことで対応しているものがある。
また、これらの問題を解決するために、従来の燃料冷却装置では、特開平１０−２７４１０９号公報に記載のように、インジェクタから燃料タンクに至る通路の途中で、燃料タンク側に近接した状態で冷却手段としてフィンを設置し、燃料を冷却するものがある。

特開平１０−２７４１０９号公報

しかし、コモンレールシステムでは、高圧ポンプによる燃料の圧力が上昇してきているため、前記のような床下の燃料配管を湾曲させて放熱面積を稼ぐ燃料冷却装置では、十分な対策とは言えなくなってきている。
また、前記特許文献１のような、車両後部の燃料タンクに近接した通路に冷却手段のフィンを設置した構造の燃料冷却装置では、燃料タンク近傍では空気が淀んでしまうため、フィンによる放熱作用を十分に発揮させることができず、フィンによる燃料温度の冷却性能を低下させる虞があった。しかも、このような構造では、エンジンルーム内の燃料配管および燃料を冷却するという効果を得ることができない問題がある。

この発明は、車両前方から導入され、エンジンカバーとエンジンフードとの間の縮小された隙間を流れる走行風によってフィード配管とリターン配管とを冷却し、フィード配管の燃料を冷却して密度の高い燃料をエンジン内に送り込み、異常燃料を防止して燃費向上を図り、また、リターン配管の燃料を冷却して温度の低い燃料を燃料タンクに戻し、燃料配管部品や燃料タンク内に配設される燃料ポンプの耐久性低下を防止することを目的とする。

この発明は、前部にターボ過給機を取り付けるとともに後部に吸気マニホルドを取り付けたエンジンをエンジンフードに覆われるエンジンルーム内に搭載し、前記ターボ過給機と前記吸気マニホルドとの間を連絡する吸気配管を前記エンジンの上部に配置し、燃料を高圧に加圧する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから燃料が供給されるコモンレールと、前記コモンレールから燃料が供給されるインジェクタとを前記エンジンの上部に取り付け、燃料タンクから前記高圧ポンプに燃料を供給するフィード配管と前記高圧ポンプおよび前記インジェクタから前記燃料タンクに燃料を戻すリターン配管とに、それぞれ金属管から成るフィード放熱部とリターン放熱部とを形成し、前記フィード放熱部と前記リターン放熱部とを前記吸気配管の近傍に配置し、前記吸気配管をエンジンカバーで覆ったディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置において、前記エンジンカバーの車両幅方向一側部をその車両幅方向他側部よりも前記エンジンフード側に向けて膨出させて、前記エンジンカバーの車両幅方向一側部の前部に前傾部を形成するとともにこの前傾部から後方に続く前記エンジンカバーの車両幅方向一側部の後部に後傾部を形成し、前記前傾部は、前記エンジンフードとの間の隙間が前記エンジンカバーの車両幅方向他側部の前部と前記エンジンフードとの間の隙間よりも縮小するとともに前記エンジンフードとの間の隙間がその最上端に向かって次第に狭くなるように形成し、前記後傾部は、前記最上端から車両後方に向かって後傾するとともに前記エンジンフードとの間の隙間が車両後方に行くにしたがい徐々に拡大するように形成し、前記フィード放熱部と前記リターン放熱部とを前記吸気配管に取り付けられる金属製のブラケットに固定し、前記金属製のブラケットと前記フィード放熱部と前記リターン放熱部とを前記エンジンカバーの後傾部の最後端よりも後方側であって車両前後方向で前記エンジンカバーの車両幅方向一側部と重ねて配置するとともに、前記後傾部の上面を後方に延長した面の上側に露出させて配置したことを特徴とする。

この発明は、車両前方から導入され、エンジンカバー上方に入り込む走行風を、エンジンカバーの前傾部とエンジンフードとの間の縮小された隙間によって流速を高めることができ、流速を高めた状態で、後傾部とエンジンフードとの間の拡大された隙間に流し込むことができる。また、前記走行風は、ラジエータの上方を通過してエンジンカバーの上方に流れ込むため、温度が低くなっている。
また、この発明は、フィード配管とリターン配管との放熱部をエンジンカバーの後傾部とエンジンフードとの間の隙間に露出させることで、温度が低く、且つ、流速を高めた走行風を放熱部に直接吹きかけることができ、フィード配管とリターン配管とを冷却することができる。
したがって、この発明は、フィード配管内を流れる燃料を冷却することで、温度が低く、密度の高い燃料を燃焼室内に送り込むことができ、異常燃料を防止し、燃費向上を図ることができる。
さらに、この発明は、リターン配管内を流れる燃料を冷却することで、燃料タンクに戻る燃料の過熱を防止することができ、燃料温度が低減された燃料を燃料タンクに戻すことで、燃料配管部品や燃料タンク内に配設される燃料ポンプの耐久性低下を防止することができる。

ディーゼルエンジン車両のエンジンルームの平面図である。（実施例） ディーゼルエンジン車両のエンジンルームの左側面図である。（実施例） ディーゼルエンジン車両のエンジンルームの右側面図である。（実施例） ディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置の拡大平面図である。（実施例） ディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置の拡大斜視図である。（実施例） フィード配管とリターン配管との燃料流れを示す配管図である。（実施例） ディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置の拡大斜視図である。（変形例）

以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図１〜図３において、１はディーゼルエンジン車両、２はフロントバンパ、３はフロントグリル、４は右フェンダパネル、５は左フェンダパネル、６はダッシュパネル、７はエンジンフード、８は右前輪、９は左前輪である。ディーゼルエンジン車両１は、ダッシュパネル６の前側に、フロントバンパ２、フロントグリル３、右フェンダパネル４、左フェンダパネル５、ダッシュパネル６に囲まれて、エンジンフード７で覆われるエンジンルーム１０を形成している。フロントグリル３には、走行風をエンジンルーム１０に導く開口部１１を形成している。
ディーゼルエンジン車両１は、エンジンフード７に覆われるエンジンルーム１０内にディーゼルエンジン１２を横置きの状態で搭載している。ディーゼルエンジン１２には、車両１の幅方向左側に変速機が連結され、エンジンフード７と対向する上部をエンジンカバー１３で覆われている。ディーゼルエンジン１２は、車両前後方向の前方にラジエータ１４を配置している。ラジエータ１４は、ラジエータ導入ホース１５とラジエータ導出ホース１６とによりディーゼルエンジン１２に接続され、後側に冷却ファン１７を設けている。
ディーゼルエンジン１２は、車両前後方向の前部に排気マニホルド１８を取り付けている。排気マニホルド１８は、ターボ過給機１９の排気流入口に連絡している。ターボ過給機１９の排気吐出口は、触媒コンバータ２０に連絡している。触媒コンバータ２０は、ディーゼルエンジン１２下部を通り排気を車両１後方に導く排気管２１に連絡している。
また、ディーゼルエンジン１２は、車両前後方向の後部に吸気マニホルド２２を取り付けている。吸気マニホルド２２には、吸気配管２３を連絡している。吸気配管２３は、前記ターボ過給機１９の吸気吐出口に連絡している。ターボ過給機１９の吸気流入口には、吸気ホース２４を介してエアクリーナ２５を連絡している。吸気配管２３の途中には、インタクーラ２６を配置している。インタクーラ２６は、ラジエータ１４の前方下部に横置きに配置している。
前記吸気配管２３は、ターボ過給機１９で加圧された吸気をインタクーラ２６に導入するインタクーラ導入ホース２７と、インタクーラ２６で冷却された吸気をディーゼルエンジン１２上部に導くインタクーラ導出ホース２８と、インタクーラ導出ホース２８の吸気をディーゼルエンジン１２の上部を越えて吸気マニホルド２２に導く吸気パイプ２９とから構成される。吸気配管２３の吸気パイプ２９は、略Ｌ字形状に形成され、インタクーラ導出ホース２８に連絡する部分をディーゼルエンジン１２の前側上部において右側から左側に延びるように配置され、吸気マニホルド２２に連絡する部分をディーゼルエンジン１２の左側上部において前側から後側に延びるように配置されている。ディーゼルエンジン１２の上部に配置された吸気パイプ２９は、前記エンジンカバー１３で覆われている。

前記ディーゼルエンジン１２は、燃料を高圧に加圧する高圧ポンプ３０と、前記高圧ポンプ３０から燃料が供給されるコモンレール３１と、前記コモンレール３１から燃料が供給されるインジェクタ３２とをディーゼルエンジン１２の上部に取り付けている。高圧ポンプ３０は、ディーゼルエンジン１２の左側上部に取り付けている。コモンレール３１は、ディーゼルエンジン１２の上部中央に左右に延びるように取り付けている。インジェクタ３２は、ディーゼルエンジン１２の上部であってコモンレール３１の前側において燃焼室と対応する位置に取り付けられている。
前記ディーゼルエンジン車両１は、エンジンルーム１０よりも後方に搭載した燃料タンク３３（図６参照）から前記高圧ポンプ３０に燃料を供給するフィード配管３４と、前記高圧ポンプ３０およびインジェクタ３２から燃料タンク３３に燃料を戻すリターン配管３５とを設けている。前記燃料タンク３３内には、図６に示すように、燃料ポンプ５０を配設している。燃料ポンプ５０は、燃料タンク３３の燃料をフィード配管３４に送り、リターン配管３５の燃料を燃料タンク３３に戻す。前記燃料タンク３３からのフィード配管３４とリターン配管３５とは、ガイド３６により保持されてダッシュパネル６を貫通し、エンジンルーム１０内に導かれる。エンジンルーム１０内に導かれたフィード配管３４とリターン配管３５とは、ホルダ３７によりダッシュパネル６に保持されている。
エンジンルーム１０内のフィード配管３４は、ホルダ３７から高圧ポンプ３０までの間に燃料フィルタ３８を配置し、高圧ポンプ３０から先をコモンレール３１に連絡している。したがって、フィード配管３４は、図６に示すように、燃料タンク３３を燃料フィルタ３７に連絡する第１フィード配管部３４ａと、燃料フィルタ３８を高圧ポンプ３０に連絡する第２フィード配管部３４ｂと、高圧ポンプ３０をコモンレール３１に連絡する第３フィード配管部３４ｃとから構成される。フィード配管３４内の燃料の流れは、燃料タンク３３から、燃料ポンプ５０、燃料フィルタ３８、高圧ポンプ３０、コモンレール３１となる。コモンレール３１は、分配供給管３９により各インジェクタ３２に連絡されている。なお、燃料フィルタ３８は、ホルダ３７近傍のダッシュパネル６にブラケット４０により取り付けられている。
また、エンジンルーム１０内のリターン配管３５は、高圧ポンプ３０およびインジェクタ３２に分岐して連絡している。したがって、リターン配管３５は、図６に示すように、高圧ポンプ３０に連絡する第１リターン配管部３５ａと、各インジェクタ３２に連絡する第２リターン配管部３５ｂと、第１リターン配管部３５ａと第２リターン配管部３５ｂとが連絡する合流部４１を燃料タンク３３に連絡する第３リターン配管部３５ｃとから構成される。リターン配管３５内の燃料の流れは、高圧ポンプ３０およびインジェクタ３２から、燃料ポンプ５０、燃料タンク３３となる。
前記フィード配管３４とリターン配管３５とは、燃料フィルタ３８から高圧ポンプ３０までの第２フィード配管部３４ｂの途中と合流部４１からホルダ３７までの第３リターン配管部３５ｃの途中とを、前記吸気配管２３のエンジンカバー１３で覆われた吸気パイプ２９の近傍に配置している。

このディーゼルエンジン１２には、フィード配管３４とリターン配管３５との燃料を冷却する燃料冷却装置４２を設けている。燃料冷却装置４２は、図２・図３に示すように、ディーゼルエンジン車両１の側面視にて、前記エンジンカバー１３の前部にエンジンフード７に沿って前傾する前傾部４３を形成している。エンジンフード７と前傾部４３との間の隙間Ｓ１は、前傾部４３の最上端Ｔに向かって次第に狭くなるように形成している。前傾部４３の最上端Ｔから後方に続くエンジンカバー１３の後部には、エンジンフード７との隙間Ｓ２が前傾部４３の隙間Ｓ１よりも次第に拡大するように後傾する後傾部４４を形成している。
この燃料冷却装置４２は、エンジンカバー１３の前傾部４３をエンジンフード７の傾斜に合わせ、且つ、後方に行くにしたがい近づけることで、エンジンカバー１３とエンジンフード７との隙間Ｓ１を縮小している。これに対して、エンジンカバー１３の前傾部４３の後方に形成された後傾部４４では、エンジンフード７との隙間Ｓ２を後方に行くにしたがい徐々に拡大させている。そのため、燃料冷却装置４２は、車両１の前方から導入され、エンジンカバー１３上方に入り込む走行風を、エンジンカバー１３の前傾部４３とエンジンフード７との間の縮小された隙間Ｓ１によって流速を高めることができ、流速を高めた状態で、後傾部４４とエンジンフード７との間の拡大された隙間Ｓ２に流し込むことができる。また、前記走行風は、ラジエータ１４の上方を通過してエンジンカバー１３上方に流れ込むため、温度が低くなっている。
また、この燃料冷却装置４２は、図４・図５に示すように、吸気配管２３の吸気パイプ２９近傍のフィード配管３４とリターン配管３５とに金属管から成る放熱部として、フィード放熱部４５とリターン放熱部４６とを形成している。フィード放熱部４５とリターン放熱部４６とは、吸気パイプ２９に取り付けた金属製のブラケット４７に固定している。フィード放熱部４５とリターン放熱部４６とは、エンジンカバー１３の後傾部４４の最後端Ｅよりも後方側に配置するとともに後傾部４４の上面を後方に延長した面よりも上方に露出させて配置している。
これにより、燃料冷却装置４２は、フィード配管３４のフィード放熱部４５とリターン配管３５のリターン放熱部４６とをエンジンカバー１３の後傾部４４とエンジンフード７との間の隙間Ｓ２を流れる走行風に露出させることで、前記ラジエータ１４の上方を通過した温度が低く、且つ、前記隙間Ｓ１・Ｓ２で流速を高めた走行風をフィード放熱部４５とリターン放熱部４６とに直接吹きかけることができ、フィード配管３４とリターン配管３５とを冷却することができる。
したがって、この燃料冷却装置４２は、フィード配管３４内を流れる燃料を冷却することで、温度が低く、密度の高い燃料を燃焼室内に送り込むことができ、異常燃料を防止し、燃費向上を図ることができる。さらに、この燃料冷却装置４２は、リターン配管３５内を流れる燃料を冷却することで、燃料タンク３３に戻る燃料の過熱を防止することができ、燃料温度が低減された燃料を燃料タンク３３に戻すことで、燃料配管部品や燃料タンク３３内に配設される燃料ポンプ５０の耐久性低下を防止することができる。なお、フィード放熱部４５とリターン放熱部４６とを固定するブラケット４７は、十分な面積を持たせた上で、走行風の流れ上に配置することで、フィード配管３４とリターン配管３５とを冷却する放熱効果を得ることができる。

燃料冷却装置４２は、リターン配管３５を第１〜第３リターン配管部３５ａ〜３５ｃに構成し、高圧ポンプ３０に連絡する第１リターン配管部３５ａと各インジェクタ３２に連絡する第２リターン配管部３５ｂとを合流部４１で合流し、この合流部４１を第３リターン配管部３５ｃで燃料タンク３３の燃料ポンプ５０に連絡している。したがって、リターン配管３５は、高圧ポンプ３０から燃料タンク３３ヘ戻る燃料とインジェクタ３２から燃料タンク３３ヘ戻る燃料とが合流する合流部４１を備え、この合流部４１をリターン放熱部４６の上流側に配置している。
これにより、燃料冷却装置４２は、高圧ポンプ３０から燃料タンク３３に戻る燃料とインジェクタ３２から燃料タンク３３に戻る燃料とをリターン放熱部４６の上流側で合流させることができるので、走行風によってリターン放熱部４６が冷却され、高圧ポンプ３０から戻る燃料とインジェクタ３２から戻る燃料との両燃料を燃料タンク３３内に流入する前に効率よく冷却することができ、燃料配管部品や燃料タンク３３内に配設される燃料ポンプ５０の耐久性低下を確実に防止することができる。

図７は、変形例を示すものである。図７に示す燃料冷却装置４２は、吸気配管２３の吸気パイプ２９近傍のフィード配管３４とリターン配管３５とに形成した金属管から成るフィード放熱部４５とリターン放熱部４６との外周面に、それぞれ金属製のフィード放熱フィン４８とリターン放熱フィン４９とを形成したものである。フィード放熱フィン４８とリターン放熱フィン４９とは、エンジンカバー１３の外表面に沿って流れる走行風に対して平行に形成している。
この燃料冷却装置４２は、フィード放熱部４５とリターン放熱部４６との外周面にそれぞれフィード放熱フィン４８とリターン放熱フィン４９とを形成することで、エンジンカバー１３の外表面に沿って流れる走行風によってリターン配管３４とフィード配管３５とを放熱させることができ、これら配管３４・３５内を流れる燃料を冷却することができる
。したがって、この燃料冷却装置４２は、フィード配管３４内を流れる燃料を冷却して、異常燃料を防止し、燃費向上を図ることができる。さらに、この燃料冷却装置４２は、リターン配管３５内を流れる燃料を冷却して、燃料配管部品や燃料ポンプ５０の耐久性低下を防止することができる。

この発明は、燃焼室に供給する燃料の冷却で異常燃料を防止して燃費向上を図り、また、燃料タンクに戻す燃料の冷却で燃料配管部品や燃料ポンプの耐久性低下を防止するものであり、燃料に限らず、流体が流れる配管の冷却に応用することができる。

１ 車両
６ ダッシュパネル
７ エンジンフード
１０ エンジンルーム
１２ ディーゼルエンジン
１３ エンジンカバー
１８ 排気マニホルド
１９ ターボ過給機
２２ 吸気マニホルド
２３ 吸気配管
２６ インタクーラ
３０ 高圧ポンプ
３１ コモンレール
３２ インジェクタ
３３ 燃料タンク
３４ フィード配管
３５ リターン配管
３８ 燃料フィルタ
４３ 前傾部
４４ 後傾部
４５ フィード放熱部
４６ リターン放熱部
４８ フィード放熱フィン
４９ リターン放熱フィン
５０ 燃料ポンプ

Claims (2)

1. 前部にターボ過給機を取り付けるとともに後部に吸気マニホルドを取り付けたエンジンをエンジンフードに覆われるエンジンルーム内に搭載し、
   前記ターボ過給機と前記吸気マニホルドとの間を連絡する吸気配管を前記エンジンの上部に配置し、
   燃料を高圧に加圧する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから燃料が供給されるコモンレールと、前記コモンレールから燃料が供給されるインジェクタとを前記エンジンの上部に取り付け、
   燃料タンクから前記高圧ポンプに燃料を供給するフィード配管と前記高圧ポンプおよび前記インジェクタから前記燃料タンクに燃料を戻すリターン配管とに、それぞれ金属管から成るフィード放熱部とリターン放熱部とを形成し、前記フィード放熱部と前記リターン放熱部とを前記吸気配管の近傍に配置し、
   前記吸気配管をエンジンカバーで覆ったディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置において、
   前記エンジンカバーの車両幅方向一側部をその車両幅方向他側部よりも前記エンジンフード側に向けて膨出させて、前記エンジンカバーの車両幅方向一側部の前部に前傾部を形成するとともにこの前傾部から後方に続く前記エンジンカバーの車両幅方向一側部の後部に後傾部を形成し、
   前記前傾部は、前記エンジンフードとの間の隙間が前記エンジンカバーの車両幅方向他側部の前部と前記エンジンフードとの間の隙間よりも縮小するとともに前記エンジンフードとの間の隙間がその最上端に向かって次第に狭くなるように形成し、
   前記後傾部は、前記最上端から車両後方に向かって後傾するとともに前記エンジンフードとの間の隙間が車両後方に行くにしたがい徐々に拡大するように形成し、
   前記フィード放熱部と前記リターン放熱部とを前記吸気配管に取り付けられる金属製のブラケットに固定し、
   前記金属製のブラケットと前記フィード放熱部と前記リターン放熱部とを前記エンジンカバーの後傾部の最後端よりも後方側であって車両前後方向で前記エンジンカバーの車両幅方向一側部と重ねて配置するとともに、前記後傾部の上面を後方に延長した面の上側に露出させて配置したことを特徴とするディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置。
2. 前記リターン配管は、前記高圧ポンプから前記燃料タンクヘ戻る燃料と前記インジェクタから前記燃料タンクヘ戻る燃料とが合流する合流部を備え、
   この合流部を前記リターン放熱部の上流側に配置することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン車両の燃料冷却装置。

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