JP6248771B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Description

この発明はディーゼルエンジンの燃料噴射装置に係り、特に、燃料ポンプで加圧された燃料を供給されるディーゼルエンジンの燃料噴射装置に関する。

ディーゼルエンジンにおいては、燃料タンクから燃料フィードポンプで送られる燃料を受けるコモンレールと、コモンレールから供給される燃料を各気筒に噴射する複数個の燃料噴射弁と、燃料タンクと燃料噴射弁を連絡する燃料供給配管上に配置され、かつエンジンのカム軸によって駆動される燃料ポンプと、燃料供給配管の燃料ポンプより上流側に配置され、コモンレール内の燃料圧力に応じて燃料ポンプに供給する燃料の流量を調整する流量調整弁とを備える燃料噴射装置を搭載している。
従来のディーゼルエンジンの燃料噴射装置には、吸気マニホルドの分岐管下流端に形成された取付フランジを分岐管の間において燃料供給配管外径よりも大きい距離の間隙部で切り離し、燃料ポンプと各燃料噴射弁とを接続する燃料供給配管を間隙部を通して配置することで、燃料供給配管を短い長さで等長化した構造が開示されている。（特許文献１）
また、従来のディーゼルエンジンの燃料噴射装置には、流量調整弁の筒状部のスライダ孔に移動可能に配置される弁部材を制御スライダとし、低圧源から供給される燃料だけで制御スライダを駆動可能とし、構造を簡単にかつ低コストで製造できる構造が開示されている。（特許文献２）

特開平８−２８３９８号公報 特開平１１−６５６６９号公報

ところで、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置には、流量調整弁を燃料ポンプと一体化したものがある。しかし、一体化した場合、燃料ポンプの構造が複雑化して、燃料ポンプが高価になる。
一方、流量調整弁を単独でシリンダヘッドの近傍に取付ける場合、シリンダヘッドの周辺にはエンジンの補機部品が多数配置されているため、流量調整弁を配置する空間を確保することが困難である。
また、流量調整弁を配置する場合、燃料ポンプに対して適正な位置に配置しないと、流量調整弁と燃料ポンプの間を連絡する燃料供給配管の曲がりが大きくなり、燃料供給配管を設置するために大きな空間が必要になり、かつ燃料供給配管の接続作業性が悪くなる問題があった。

この発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置のコストを低減し、かつ燃料噴射装置を構成する部品類をシリンダヘッドの近傍に効率的に配置することが目的である。

この発明は、エンジンの上部に配置されるシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの上部に配置され、コモンレールから燃料が供給される複数個の燃料噴射弁と、燃料タンクと前記燃料噴射弁を連絡する燃料供給配管上に配置され、かつ前記エンジンのカム軸によって駆動される燃料ポンプと、前記燃料供給配管の前記燃料ポンプより上流側に配置され、前記コモンレール内の燃料圧力に応じて前記燃料ポンプに供給する燃料の流量を調整する流量調整弁と、を備えるディーゼルエンジンの燃料噴射装置において、前記エンジンは前記シリンダヘッドの気筒列方向で変速機側の端部に接合されるチェーンケースを備え、前記流量調整弁を前記チェーンケースに取り付ける一方、前記燃料ポンプを前記シリンダヘッドの上面側かつ気筒列方向で前記チェーンケースと反対側の端部近傍に配置したことを特徴とする。

この発明は、燃料ポンプと別体の流量調整弁をエンジンに取り付けたため、燃料ポンプの構造を簡素化でき、燃料ポンプの製造コストを低減できる。
また、この発明は、流量調整弁をシリンダヘッドの気筒列方向で変速機側の端部に接合されるチェーンケースに取り付ける一方、燃料ポンプをシリンダヘッドの上面側かつ気筒列方向でチェーンケースと反対側の端部近傍に配置した。
このため、この発明は、流量調整弁を比較的空間が確保し易い変速機側であり、かつ燃料ポンプと離れた位置に配置できる。
また、この発明は、流量調整弁と燃料ポンプの間を連絡する燃料供給配管を比較的曲げの少ない形状に形成してシリンダヘッドの近傍にコンパクトに配置でき、かつ燃料供給配管の接続作業性を向上させることができる。
よって、この発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置のコストを低減し、かつ燃料噴射装置を構成する部品類をシリンダヘッドの近傍に効率的に配置することができる。

図１はディーゼルエンジンの平面図である。（実施例） 図２はディーゼルエンジンの後面図である。（実施例） 図３は図２の矢印ＩＩＩによるディーゼルエンジンの左側面図である。（実施例） 図４はディーゼルエンジンの燃料噴射装置のシステム図である。（実施例） 図５は図１の矢印Ｖによる燃料噴射装置の拡大後面図である。（実施例） 図６は図５の矢印ＶＩによる燃料ポンプの拡大側面図である。（実施例） 図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線による燃料ポンプの拡大断面図である。（実施例）

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７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、ディーゼルエンジン（以下「エンジン」と記す。）１は、直列に並べた２気筒を有するエンジン１である。エンジン１は、図１の平面視において、２気筒が並んでいる方向を気筒列方向Ａとし、気筒列方向Ａに対して直交する方向を列交差方向Ｂとする。エンジン１は、シリンダブロック２の上部にシリンダヘッド３を配置し、シリンダヘッド３の上部にシリンダヘッドカバー４を配置している。
シリンダヘッド３は、シリンダブロック２に取付けられる第１シリンダヘッド部３ａと、第１シリンダヘッド部３ａに取り付けられる第２シリンダヘッド部３ｂとからなる。シリンダヘッド３は、図７に示すように、第１シリンダヘッド部３ａと第２シリンダヘッド部３ｂとの間に気筒列方向Ａに延びる吸気カム軸５と排気カム軸６とを軸支している。吸気カム軸５と排気カム軸６とは、気筒列方向Ａと直交する列交差方向Ｂに平行に並べて配置されている。シリンダヘッド３は、第２シリンダヘッド部３ｂの上部の列交差方向Ｂの一側（図１において前側）に、気筒列方向Ａに長いシリンダヘッドカバー４を取り付けている。
また、エンジン１は、シリンダブロック２の下部にロアケース７を配置し、ロアケース７の下部にオイルパン８を配置している。シリンダブロック２は、下部に気筒列方向Ａに延びるクランク軸を軸支している。オイルパン８は、気筒列方向Ａの一側を、シリンダブロック２とシリンダヘッド３よりも突出している。エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３の気筒列方向Ａの一側であってオイルパン８の上側に、チェーンケース９を配置している。エンジン１は、オイルパン８の気筒列方向Ａの一側とチェーンケース９の気筒列方向Ａの一側の下部とに、変速機１０を連結している。
エンジン１は、図３に示すように、変速機１０の上部にエアクリーナ１１を配置している。エンジン１は、変速機１０とエアクリーナ１１との間のチェーンケース９に、オイルフィルタ１２とＥＧＲクーラ１３とを配置している。エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との、気筒列方向Ａと直交する列交差方向Ｂの他側（図３において後側）に、吸気マニホルド１４を配置している。また、エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との、気筒列方向Ａと直交する列交差方向Ｂの一側（図３において前側）に、排気マニホルドと過給機１５と排気管１６と触媒ケース１７とを配置している。

エンジン１は、各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置１８を備えている。燃料噴射装置１８は、図４に示すように、燃料タンク１９の燃料を送り出す燃料フィードポンプ２０と、燃料フィードポンプ２０で送られる燃料が流れる燃料供給配管２１と、燃料供給配管２１から供給される燃料を受けるコモンレール２２と、コモンレール２２から供給される燃料を各気筒に噴射する複数個の燃料噴射弁２３と、燃料タンク１９と燃料噴射弁２３を連絡する燃料供給配管２１上に配置され、かつエンジン１の排気カム軸６によって駆動されて燃料を昇圧する燃料ポンプ２４と、燃料供給配管２１の燃料ポンプ２４よりも上流側に配置され、コモンレール２２内の燃料圧力に応じて燃料ポンプ２４に供給する燃料の流量を調整する流量調整弁２５と、燃料供給配管２１が供給する燃料の一部を燃料タンク１９に戻す燃料リターン配管２６とを備える。
燃料供給配管２１は、燃料タンク１９の燃料フィードポンプ２０から流量調整弁２５と燃料ポンプ２４とコモンレール２２とを介して燃料噴射弁２３に接続される。これより、燃料供給配管２１は、燃料フィードポンプ２０を流量調整弁２５に接続する第１燃料供給配管部２１ａと、流量調整弁２５を燃料ポンプ２４に接続する第２燃料供給配管部２１ｂと、燃料ポンプ２４をコモンレール２２に接続する第３燃料供給配管部２１ｃと、コモンレール２２を燃料噴射弁２３に接続する第４燃料供給配管部２１ｄとから構成される。なお、この実施例のエンジン１は、２気筒を有しているので、２個の燃料噴射弁２３にそれぞれ接続される２本の第４燃料供給配管部２１ｄを備える。
第１燃料供給配管部２１ａと第２燃料供給配管部２１ｂとには、燃料フィードポンプ２０が送る低圧の燃料が流れる。第３燃料供給配管部２１ｃと第４燃料供給配管部２１ｄとには、燃料ポンプ２４が送る高圧の燃料が流れる。第１燃料供給配管部２１ａには、流量調整弁２５に供給される燃料を濾過する燃料フィルタ２７が配置される。
燃料リターン配管２６は、燃料噴射弁２３と燃料ポンプ２４と流量調整弁２５とから合流部２８を介して燃料タンク１９に接続される。これより、燃料リターン配管２６は、燃料噴射弁２３を合流部２８に接続する第１燃料リターン配管部２６ａと、燃料ポンプ２４を合流部２８に接続する第２燃料リターン配管部２６ｂと、流量調整弁２５を合流部２８に接続する第３燃料リターン配管部２６ｃと、合流部２８を燃料タンク１９に接続する第４燃料リターン配管部２６ｄとから構成される。

燃料噴射装置１８は、燃料タンク１９内の燃料フィードポンプ２０が第１燃料供給配管部２１ａに送る燃料を燃料フィルタ２７により浄化し、流量調整弁２５に送る。流量調整弁２５は、燃料を必要な流量に調整し、第２燃料供給配管部２１ｂにより燃料ポンプ２４へ送る。燃料ポンプ２４は、昇圧した燃料を第３燃料供給配管部２１ｃによりコモンレール２２へ送る。コモンレール２１は、各気筒の燃料噴射弁２３へそれぞれ第４燃料供給配管部２１ｄにより燃料を分配する。
燃料噴射装置１８は、コモンレール２２内の燃料圧力を計測する燃圧センサ２９を備える。燃圧センサ２９は、計測した燃料圧力を制御部３０に出力する。制御部３０は、燃圧センサ２９で計測した燃料圧力をフィードバックし、流量調整弁２５の開度を調整する。流量調整弁２５は、燃料ポンプ２４へ送る燃料流量を調整する。
燃料噴射弁２３と燃料ポンプ２４と流量調整弁２５とは、余剰の燃料をそれぞれ第１燃料リターン配管部２６ａと第２燃料リターン配管部２６ｂと第３燃料リターン配管部２６ｃとに流す。第１燃料リターン配管部２６ａと第２燃料リターン配管部２６ｂと第３燃料リターン配管部２６ｃとに流れた燃料は、合流部２８で合流されて第４燃料リターン配管部２６ｄにより燃料タンク１９に戻される。

燃料噴射装置１８は、図５に示すように、コモンレール２２から燃料が供給される複数個の燃料噴射弁２３を、シリンダヘッド３を構成する第２シリンダヘッド部３ｂの上部に気筒列方向Ａに並べて配置している。第２シリンダヘッド部３には、２個の燃料噴射弁２３の間に、コモンレール２２を配置している。第２シリンダヘッド部３ｂには、図６、図７に示すように、気筒列方向Ａと直交する列交差方向Ｂであって、燃料噴射弁２３の両側部（図７において後側部と前側部）に、吸気カム軸５と排気カム軸６とを配置している。
また、燃料噴射装置１８は、エンジン１の排気カム軸６によって駆動される燃料ポンプ２４を、燃料タンク１９と燃料噴射弁２３を連絡する燃料供給配管２１上に配置している。さらに、燃料噴射装置１８は、コモンレール２２内の燃料圧力に応じて燃料ポンプ２４に供給する燃料の流量を調整する流量調整弁２５を、燃料供給配管２１の燃料ポンプ２４より上流側に配置している。
燃料噴射装置１８は、燃料フィードポンプ２０を第１燃料供給配管部２１ａによって流量調整弁２５に接続し、流量調整弁２５を第２燃料供給配管部２１ｂによって燃料ポンプ２４に接続し、燃料ポンプ２４を第３燃料供給配管部２１ｃによってコモンレール２２に接続し、コモンレール２２を第４燃料供給配管部２１ｄによって燃料噴射弁２３に接続する。
燃料噴射装置１８は、燃料噴射弁２３を第１燃料リターン配管部２６ａによって合流部２８に接続し、燃料ポンプ２４を第２燃料リターン配管部２６ｂによって合流部２８に接続し、流量調整弁２５を第３燃料リターン配管部２６ｃによって合流部２８に接続し、合流部２８を第４燃料リターン配管部２６ｄによって燃料タンク１９に接続する。

エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との気筒列方向Ａで変速機１０側の端部に接合されるチェーンケース９を備える。燃料噴射装置１８は、図５に示すように、燃料ポンプ２４を、シリンダヘッド３の第２シリンダヘッド部３ｂの上面側、かつ気筒列方向Ａでチェーンケース９と反対側の端部近傍に配置している。
燃料ポンプ２４は、図６、図７に示すように、ポンプ本体部としてのシリンダ部材３１を備える。シリンダ部材３１は、第２シリンダヘッド部３ｂのポンプ取付部３２に、吸気カム軸５側に傾くように取り付けられる。ポンプ取付部３２は、内部に排気カム軸６方向に延びる連通孔３３を備える。シリンダ部材３１は、内部に連通孔３３を介して排気カム軸６と対向するガイド孔３４を備える。シリンダ部材３１は、ガイド孔３４にプランジャ３５を摺動自在、すなわち、排気カム軸６に対して接離自在に収納している。シリンダ部材３１には、プランジャ３５の排気カム軸６と反対側の端部とガイド孔３４の端部とによって囲まれるポンプ室３６を形成している。
プランジャ３５は、排気カム軸６と対向する側の端部をシリンダ部材３１から連通孔３３内に突出され、先端にスプリング受け部３７を備える。プランジャ３５は、スプリング受け部３７とシリンダ部材３１の端部との間にコイルスプリング３８を介装している。コイルスプリング３８は、プランジャ３５を排気カム軸６に向かって付勢している。
プランジャ３５は、スプリング受け部３７にタペット３９を取付けている。タペット３９は、連通孔３３内に摺動自在に収納されている。タペット３９には、ローラ４０が回転自在に保持されている。ローラ４０は、吸気カム軸６に取付けられたポンプカム４１にコイルスプリング３８の付勢力で押圧される。ローラ４０は、ポンプカム４１の回転に従動し、連通孔３３内において排気カム軸６から離れる側と近づく側とに移動され、タペット３９を介してプランジャ３５をポンプ室３６に挿入する方向とポンプ室３６から抜き出す方向とに移動させる。
プランジャ３５は、ポンプカム４１の回転でポンプ室３６に挿入される方向に移動すると、ポンプ室３６の容積を減少することにより、ポンプ室３６を加圧する。一方、プランジャ３５は、ポンプカム４１の回転でポンプ室３６から抜き出される方向に移動すると、ポンプ室３６の容積を拡大することにより、ポンプ室３６を減圧する。

燃料ポンプ２４は、図７に示すように、シリンダ部材３１の吸気カム軸５と対向する下側に燃料入口４２を備えている。燃料ポンプ２４は、燃料入口４２が吸気カム軸５の近傍に位置するように、第２シリンダヘッド部３ｂの上面側に取り付けられる。燃料入口４２は、ポンプ室３６に連通している。燃料入口４２には、第２燃料供給配管部２１ｂが接続される。燃料ポンプ２４は、プランジャ３５が抜き出されることで減圧されたポンプ室３６に、燃料入口４２から第２燃料供給配管部２１ｂの燃料を吸入する。
また、燃料ポンプ２４は、シリンダ部材３１の先端側に燃料出口４３を備える。燃料出口４３は、ポンプ室３６に連通している。燃料出口４３には、第３燃料供給配管部２１ｃが接続される。燃料ポンプ２４は、プランジャ３５が挿入されることで加圧されたポンプ室３６から、昇圧した燃料を燃料出口４３より第３燃料供給配管部２１ｃに吐出する。
第３燃料供給配管部２１ｃに吐出された燃料は、コモンレール２２に供給される。コモンレール２２は、第４燃料供給配管部２１ｄによって複数の燃料噴射弁２３に均等な量の燃料を分配する。複数の燃料噴射弁２３は、燃料を各気筒に噴射する。
燃料ポンプ２４は、シリンダ部材３１に燃料リターン出口４４を備えている。燃料リターン出口４４は、ポンプ室３６に連通している。燃料リターン出口４４には、第２燃料リターン配管部２６ｂが接続される。ポンプ室３６には図示しないチェック弁が配置され、燃料がコモンレール２２や第２燃料リターン配管部２６ｂからポンプ室３６側へ逆流することを防止している。
第２燃料リターン配管部２６ｂは、第３燃料リターン配管部２６ｃとともに合流部２８に接続され、第４燃料リターン配管部２６ｄにより燃料タンク１９に接続される。第２燃料リターン配管部２６ｂに吐出された余剰燃料は、燃料タンク１９に戻される。このため、燃料噴射弁２３に供給される燃料圧力が、過度に上昇することを防止することができる。なお、符号４５は、ポンプカバーである。

燃料噴射装置１８は、図５に示すように、流量調整弁２５を、シリンダヘッド３の気筒列方向Ａで変速機１０側の端部に接合され、かつシリンダヘッド３の本体部よりも車体左側へ突出するチェーンケース９に取り付けている。流量調整弁２５は、燃料タンク１９から燃料フィードポンプ２０によって送られた燃料を流量ポンプ２４に供給する。
流量調整弁２５は、チェーンケース９に固定される基部４６と、基部４６からエンジン１の外側に延びる筒状部４７とを有している。流量調整弁２５は、基部４６をチェーケース９の変速機１０側に向いた壁面４８の取付部４９に固定している。流量調整弁２５は、チェーンケース９の気筒列方向Ａと直交する列交差方向Ｂの他側（図１、図７の後側）で、吸気カム軸５の近傍に取り付けている。

このように、エンジン１の燃料噴射装置１８は、燃料ポンプ２４と別体の流量調整弁２５をエンジン１に取り付けたため、燃料ポンプ２４の構造を簡素化でき、燃料ポンプ２４の製造コストを低減できる。
また、燃料噴射装置１８は、流量調整弁２５をシリンダヘッド３の気筒列方向Ａで変速機１０側の端部に接合されるチェーンケース９に取り付ける一方、燃料ポンプ２４をシリンダヘッド３の上面側かつ気筒列方向Ａでチェーンケース９と反対側の端部近傍に配置している。
このため、燃料噴射装置１８は、流量調整弁２５を比較的空間が確保し易い変速機１０側であり、かつ燃料ポンプ２４と気筒列方向Ａで離れた位置に配置できる。
また、燃料噴射装置１８は、流量調整弁２５と燃料ポンプ２４の間を連絡する燃料供給配管２１を比較的曲げの少ない形状に形成してシリンダヘッド３の近傍にコンパクトに配置でき、かつ燃料供給配管２１の接続作業性を向上させることができる。
よって、エンジン１の燃料噴射装置１８は、燃料噴射装置１８のコストを低減し、かつ燃料噴射装置１８を構成する部品類をシリンダヘッド３の近傍に効率的に配置することができる。

エンジン１は、２気筒を有するエンジン１である。これにより、燃料噴射装置１８は、気筒列方向の長さが短く、流量調整弁２５を搭載する空間が少ない２気筒のエンジン１に対して上述の構造を適用すれば、より効率的に流量調整弁２５をシリンダヘッド３の近傍に配置することができる。
燃料噴射装置１８は、基部４６と筒状部４７とを有する流量調整弁２５の基部４６を、チェーンケース９の変速機１０側に向いた壁面４８に固定している。これにより、燃料噴射装置１８は、基部４６から延びる筒状部４７を有する流量調整弁２５を、変速機１０の上方の空間を利用して効率的にシリンダヘッド３の近傍に配置することができる。
エンジン１は、シリンダヘッド３の気筒列方向Ａと直交する列交差方向Ｂで燃料噴射弁２３の両側部に吸気カム軸５と排気カム軸６を配置している。燃料噴射装置１８は、燃料ポンプ２４を排気カム軸６で駆動する一方、この燃料ポンプ２４を燃料入口４２が吸気カム軸５の近傍に位置するようシリンダヘッド３に取り付け、流量調整弁２５をチェーンケース９の気筒列方向Ａと直交する列交差方向Ｂで吸気カム軸５の近傍に取り付けている。
これにより、燃料噴射装置１８は、シリンダヘッド３の気筒列方向Ａと直交する列交差方向Ｂで流量調整弁２５を燃料ポンプ２４の燃料入口４２に近い位置に配置でき、流量調整弁２５と燃料ポンプ２４の間を連絡する第２燃料供給配管部２１ｂをシリンダヘッド３の近傍に効率的に配置することができる。

この発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置のコストを低減し、燃料噴射装置を構成する部品類をシリンダヘッドの近傍に効率的に配置することができ、ディーゼルエンジンにかぎらず、流量調整弁と燃料ポンプとを有する燃料噴射装置を搭載したガソリンエンジンにも適用することができる。

１ エンジン（ディーゼルエンジン）
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ シリンダヘッドカバー
５ 吸気カム軸
６ 排気カム軸
９ チェーンケース
１０ 変速機
１８ 燃料噴射装置
１９ 燃料タンク
２０ 燃料フィードポンプ
２１ 燃料供給配管
２２ コモンレール
２３ 燃料噴射弁
２４ 燃料ポンプ
２５ 流量調整弁
２６ 燃料リターン配管
２７ 燃料フィルタ

Claims (4)

1. エンジンの上部に配置されるシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの上部に配置され、コモンレールから燃料が供給される複数個の燃料噴射弁と、燃料タンクと前記燃料噴射弁を連絡する燃料供給配管上に配置され、かつ前記エンジンのカム軸によって駆動される燃料ポンプと、前記燃料供給配管の前記燃料ポンプより上流側に配置され、前記コモンレール内の燃料圧力に応じて前記燃料ポンプに供給する燃料の流量を調整する流量調整弁と、を備えるディーゼルエンジンの燃料噴射装置において、前記エンジンは前記シリンダヘッドの気筒列方向で変速機側の端部に接合されるチェーンケースを備え、前記流量調整弁を前記チェーンケースに取り付ける一方、前記燃料ポンプを前記シリンダヘッドの上面側かつ気筒列方向で前記チェーンケースと反対側の端部近傍に配置したことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
2. 前記エンジンは２気筒を有するエンジンであ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の燃料噴射装置。
3. 前記流量調整弁は前記チェーンケースに固定される基部と、基部から外側に延びる筒状部とを有し、前記基部を前記チェーンケースの変速機側に向いた壁面に固定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。
4. 前記シリンダヘッドの気筒列方向と直交する方向で前記燃料噴射弁の両側部に吸気カム軸と排気カム軸を配置し、前記燃料ポンプを前記排気カム軸で駆動する一方、この燃料ポンプを燃料入口が前記吸気カム軸の近傍に位置するよう前記シリンダヘッドに取り付け、前記流量調整弁を前記チェーンケースの気筒列方向と直交する方向で前記吸気カム軸の近傍に取り付けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射装置。

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