JPH10246162A - 筒内燃料噴射式エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

筒内燃料噴射式エンジンの燃料供給装置

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JPH10246162A
JPH10246162A JP9047663A JP4766397A JPH10246162A JP H10246162 A JPH10246162 A JP H10246162A JP 9047663 A JP9047663 A JP 9047663A JP 4766397 A JP4766397 A JP 4766397A JP H10246162 A JPH10246162 A JP H10246162A
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pressure
fuel supply
cylinder
pump
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Senju Saito
千寿 斉藤
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Sanshin Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】圧力調整弁や余剰燃料を気液分離装置に戻すた
めの配管を不要とし、燃料供給系を簡素化する。 【解決手段】気液分離装置内で分離された燃料を気筒内
に噴射する筒内燃料噴射式エンジンにおいて、気液分離
装置３５内の燃料を加圧する高圧燃料ポンプ３７と、加
圧された高圧燃料を前記気筒に供給する燃料供給レール
４０と、該燃料供給レール内の燃料圧力を検知する圧力
センサ３８と、加圧された高圧燃料を高圧燃料ポンプの
入口側にバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路
を開閉するソレノイド弁５１とを備え、前記圧力センサ
の検知信号により前記ソレノイド弁を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内燃料噴射式エ
ンジンの燃料供給装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、船外機用エンジンにおいては、
エンジンがカウリング（ハウジング）という制約された
スペースの中に配置されており、自動車のような大がか
りな冷却系を設けることが困難なため、エンジンの雰囲
気温度が高く燃料中に気泡が発生し易くなり、この気泡
が燃料噴射弁に流入すると燃料供給にばらつきが生じて
しまう。そのため、船体側に設けた主燃料タンク内の燃
料を船外機側に設けた気液分離用のベーパーセパレータ
タンクに供給し、このベーパーセパレータタンク内の燃
料を燃料ポンプにより吸気管内に設けた燃料噴射弁に供
給し、燃料噴射弁に流入せずに残った余剰分の燃料を圧
力調整弁を介してベーパーセパレータタンクに戻し、ま
た、ベーパーセパレータタンク内で分離された気泡を吸
気管内に供給する構成を採用している。
【０００３】一方、例えば、２サイクルエンジンにおい
ては、掃気ポートと排気ポートが同時に連通するタイミ
ングがあるためＨＣ等の未燃ガスが排気されやすく、ま
た、低速、低負荷で残留ガスが多いため失火を起こし未
燃ガスが排気されやすい。そこで、排気ポートが閉じた
後、高圧燃料を筒内に直接噴射することにより燃料を霧
化して燃焼を改善させると共に、低速、低負荷では新気
を多く供給するようにして失火を防ぐことにより未燃ガ
スの排出を低減する方式が知られている。この場合、単
に新気を多く供給するとトルクが増大すると共に燃費が
悪化するが、燃料を少なめに供給させて成層燃焼をさせ
ることにより、トルクを下げると共に燃費を上げること
ができ、或いは新気に見合う燃料を供給し点火時期を遅
らせることによりトルクを下げることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、特願平４−４
７５８１号においては、燃料供給系に高圧燃料ポンプを
設けると共に燃料を所定圧力に制御する圧力制御弁を設
け、高圧燃料を筒内に直接噴射するようにしている。し
かしながら、この方式においては、燃料供給系に高圧燃
料ポンプを設けると共に、燃料を所定圧力に制御する圧
力制御弁が必要になり、また、圧力制御弁から余剰の燃
料をベーパーセパレータタンクに戻すための配管が必要
になるという問題を有している。また、高圧燃料ポンプ
は、エンジンで消費する燃料以上の燃料を昇圧しなけれ
ばならず、高圧燃料ポンプを駆動する仕事量が増大する
と共に、余剰の燃料が配管を流れるため、燃料の温度が
上昇し配管内で気泡が発生してしまうという問題を有し
ている。
【０００５】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、気液分離装置を備える燃料供給系に高圧燃料ポンプ
を設ける場合に、圧力調整弁や余剰燃料を気液分離装置
に戻すための配管を不要とし、燃料供給系を簡素化する
ことができる筒内燃料噴射式エンジンの燃料供給装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、気液分離装置内で分離された
燃料を気筒内に噴射する筒内燃料噴射式エンジンにおい
て、気液分離装置内の燃料を加圧する高圧燃料ポンプ
と、加圧された高圧燃料を前記気筒に供給する燃料供給
レールと、該燃料供給レール内の燃料圧力を検知する圧
力センサと、加圧された高圧燃料を高圧燃料ポンプの入
口側にバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路を
開閉するソレノイド弁とを備え、前記圧力センサの検知
信号により前記ソレノイド弁を制御することを特徴と
し、請求項２記載の発明は、請求項１において、上記エ
ンジンはクランク軸が縦置きで且つ複数の気筒を備え、
上記圧力センサを燃料供給レールの上端に配設したこと
を特徴とし、請求項３記載の発明は、請求項２におい
て、記気筒が平面視でＶバンクをなすように形成され、
左右のバンク毎に燃料供給レールを配置し、いずれか一
方の燃料供給レールの上端に圧力センサを配設したこと
を特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明が適用される船外
機用エンジンの縦断面図、図２は図１の要部断面図、図
３は図１の要部模式図である。
【０００８】図１において、１は船外機であり、クラン
ク軸縦置状態で搭載されるエンジン２と、エンジン２の
下端面に接続されるガイドエキゾースト部３と、ガイド
エキゾースト部３の下端面に接続されるアッパケース
４、ロアケース５及びスクリュー６からなる。上記エン
ジン２は、筒内噴射式Ｖ型６気筒２サイクルエンジンで
あり、６つの気筒７ａ〜７ｆが平面視でＶバンクをなす
ように形成されたシリンダブロック７に、図２に示すシ
リンダヘッド８及びヘッドカバー９が図１の紙面垂直方
向手前側に順次積層接続し、ヘッドボルト１０により固
定されている。また、シリンダブロック７の図１裏面側
には図３に示すクランクケース２３が形成されている。
【０００９】上記気筒７ａ〜７ｆ内にはピストン１１が
摺動自在に嵌合配置され、各ピストン１１はコンロッド
１２ａを介してクランク軸１２ｂに連結されている。ピ
ストン１１の頭部には、窪み状のキャビティ１１ａが形
成されており、キャビティ１１ａは、シリンダヘッド８
側に形成された窪み状の凹部８ａとで燃焼室を構成して
いる。上記シリンダヘッド８には、燃料噴射弁１３及び
点火プラグ１４が挿入配置されている。燃料噴射弁１３
は磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式であり、その
噴射軸線はシリンダボア軸線ａと一致しており、また、
点火プラグの電極１４ａは前記凹部８ａ内に突出されて
いる。
【００１０】気筒７ａ〜７ｆは、それぞれ掃気ポート１
７ａ、１７ｂによりクランク室７ｇに連通され、また、
気筒７ａ〜７ｆには、排気ポート１８ａ〜１８ｆが掃気
ポート１７ａに対向するように接続されている。図１の
左バンクの排気ポート１８ａ〜１８ｃは左集合ポート１
９ａに、右バンクの排気ポート１８ｄ〜１８ｆは右集合
ポート１９ｂに合流されており、左集合ポート１９ａ及
び右集合ポート１９ｂの下流端にはそれぞれガイドエキ
ゾースト部３内の左排気通路３ａ及び右排気通路３ｂを
介してアッパケース４内の左排気管２０ａ及び右排気管
２０ｂが接続されている。
【００１１】左右の排気管２０ａ、２０ｂは、アッパケ
ース４内のマフラー２１内に配置されており、このマフ
ラー２１は隔壁２２により左右の排気管２０ａ、２０ｂ
が開口する左膨張室２１ａ及び右膨張室２１ｂを備えて
いる。この膨張室２１ａ、２１ｂは、左右バンクの気筒
７ａ〜７ｃ、７〜７ｆからの排気ガスの圧力波が略大気
圧状態に解放されるのに必要な容積を有している。ま
た、マフラー２１の下端には、ロアケース５内に形成さ
れた排気通路５ａが接続されており、この排気通路５ａ
は、左右の排気管２０ａ、２０ｂからの排気を合流させ
ている。
【００１２】図３に示すように、エンジン２のクランク
ケース２３には吸気マニホールド２５の各分岐通路２５
ａが接続されており、該分岐通路２５ａのクランクケー
ス２３への接続部には、逆流防止用のリード弁２４が配
設され、また、リード弁２４の上流側には吸気量を制御
するためのスロットル弁２６が配設されている。
【００１３】図４〜図７は、本発明の筒内燃料噴射式エ
ンジンの燃料供給装置の１実施形態を示し、図４は全体
構成図である。図４には、図１で説明したＶ型６気筒エ
ンジン２の左バンクの気筒７ａ〜７ｃのみが示され、ク
ランク軸１２ｂ、気筒７ａ〜７ｃ及び燃料供給レール４
０が縦置状態に配置された構成が示されている。３０、
３１は船体側に配設された主燃料タンク及び第１の低圧
燃料ポンプであり、本発明に係わるベーパーセパレータ
タンク３５、燃料予圧ポンプ３６、高圧燃料ポンプ３
７、燃料供給レール４０、燃料冷却器４１及びこれらを
接続する配管は、船外機のカウリング３２内に配設され
ている。
【００１４】主燃料タンク３０内の燃料は、手動式の第
１の低圧燃料ポンプ３１によりフィルタ３３を経て第２
の低圧燃料ポンプ３４に送られる。この第２の低圧燃料
ポンプ３４は、エンジン２のクランク室７ｇのパルス圧
により駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、燃料を
気液分離装置であるベーパーセパレータタンク３５に送
る。該ベーパーセパレータタンク３５内には、電動モー
タにより駆動される燃料予圧ポンプ３６が配設されてお
り、燃料を加圧し配管Ｃを経て燃料冷却器４１、高圧燃
料ポンプ３７に送る。高圧燃料ポンプ３７の吐出側は、
配管Ａによりフィルタ３９を経て燃料供給レール４０に
接続されている。
【００１５】燃料冷却器４１は好ましくは高圧燃料ポン
プ３７に近接して配設し、この構成により高圧燃料ポン
プ３７の入口温度が低くなり、キャビテーションの発生
を防止することができる。配管Ｃは圧力調整弁（中圧
用）４２を介してベーパーセパレータタンク３５に接続
されている。また、クランク軸１２ｂには駆動プーリ４
３が固定され、高圧燃料ポンプ３７の回転軸には従動プ
ーリ４４が固定され、駆動プーリ４３と従動プーリ４４
間には駆動ベルト４５が張設され、高圧燃料ポンプ３７
がクランク軸１２ｂの回転により駆動される構成となっ
ている。燃料供給レール４０の上部終端は閉口されてお
り、燃料は燃料供給レール４０から各気筒７ａ〜７ｃに
装着した燃料噴射弁１３に供給される。
【００１６】燃料供給レール４０の上端には圧力センサ
３８が配設されている。圧力センサ３８の検知信号は電
子制御装置５０に入力され、電子制御装置５０は、圧力
センサ３８の検出値に基づいて出力信号を高圧燃料ポン
プ３７のソレノイド弁５１に出力するように構成されて
いる。なお、本実施形態においては、圧力センサ３８を
燃料供給レール４０の上端に装着しているが、これに限
定されるものではなく、燃料フィルタ３９内の圧力を検
知できる箇所であればよい。
【００１７】図５及び図６は、図４の燃料供給装置の配
置例を示す模式図であり、図５は平面図、図６は後面図
である。図中、２ａはクランクケース、２ｂはシリンダ
ボディ、２ｃはシリンダヘッド、１９ａ、１９ｂは排気
通路、３２ａは空気取入口、３２ｂはアッパカウリン
グ、３２ｃはロアカウリング、９０はウォータジャケッ
トを示している。エンジン２の一方の側面には、ベーパ
ーセパレータタンク３５、燃料予圧ポンプ３６、低圧燃
料ポンプ３４、フィルタ３３、燃料冷却器４１が配置さ
れ、他方の側面にはスタータモータ７６、電装ボックス
７７が配置される。電装ボックス７７内には、コントロ
ールユニット、リレイ、ヒューズ、レギュレータ等が収
納されている。また、エンジン２の後面には一本の燃料
供給レール４０、フィルタ３９が配置され、燃料供給レ
ール４０から各気筒の燃料噴射弁１３に燃料が供給され
る。そして、エンジン２の上面で且つＶバンクの間に高
圧燃料ポンプ３７が配置されている。高圧燃料ポンプ３
７を駆動するための駆動プーリ４３がフライホイール４
９の上部に固定され、駆動ベルト４５を押圧するように
ベルトテンショナー７９が設けられ、図示矢印方向の力
を付勢することによりベルトに所定の張力を付与するよ
うにしている。
【００１８】図７は、図４の高圧燃料ポンプ３７の断面
図である。高圧燃料ポンプ３７はケーシング５２を有
し、ケーシング５２内にベアリング５３を介してカムシ
ャフト５４が回転自在に枢支され、カムシャフト５４の
端部に前記従動プーリ４４が固定されている。ケーシン
グ５２内には加圧室５５が形成され、加圧室５５内にプ
ランジャ５６が摺動自在に嵌合されている。カムシャフ
ト５４にはカム５７が固定され、カム５７はプランジャ
５６に当接されている。プランジャ５６には、ケーシン
グ５２との隙間から漏れる燃料をシールするためのシー
ルリング５６ａが装着されている。ケーシング５２に
は、加圧室５５に予圧された燃料を供給するための入口
通路５８と、加圧された燃料を排出するための出口通路
５９と、加圧室５５と入口通路５８をバイパスするバイ
パス通路６０が形成され、また、ソレノイド弁５１が装
着されている。ソレノイド弁５１はソレノイド５１ａと
バルブ５１ｂからなり、ソレノイド５１ａに流れる電流
によりバルブ５１ｂを摺動させ、バイパス通路６０を開
閉制御する。また、入口通路５８と出口通路５９には逆
流防止用のチェック弁６１、６２が設けられている。
【００１９】上記構成からなる本発明の作用について説
明する。ベーパーセパレータタンク３５内の燃料は、燃
料予圧ポンプ３６により、例えば３〜１０ｋｇ／ｃｍ2
程度に予圧され、予圧された燃料は、高圧燃料ポンプ３
７により５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2程度若しくはそれ以
上に加圧され、加圧された高圧燃料は、配管Ａ、フィル
タ３９を経て燃料供給レール４０に供給される。高圧燃
料ポンプ３７においては、プランジャ５６の往復動によ
り燃料を加圧するが、燃料供給レール４０内の圧力が設
定値以上になると圧力センサ３８がこれを検知し、電子
制御装置５０はソレノイド弁５１のソレノイド５１ａに
電流を流すように制御し、これによりバルブ５１ｂがバ
イパス通路６０を開く。これにより加圧室５５の燃料の
一部は、バイパス通路６０を循環するため、燃料供給レ
ール４０内の圧力が次第に低下し、設定値以下になると
圧力センサ３８がこれを検知し、電子制御装置５０はソ
レノイド弁５１のソレノイド５１ａに電流を遮断するよ
うに制御し、これによりバルブ５１ｂがバイパス通路６
０を閉じる。以下、この動作を繰り返すことにより燃料
供給レール４０内の圧力は設定値に制御されることにな
る。
【００２０】本発明においては、圧力センサ３８により
高圧燃料ポンプ３７の出力を制御するため、従来のよう
に圧力制御弁が不要になり、また、圧力制御弁からベー
パーセパレータタンクに余剰燃料を戻すための配管が不
要になり、燃料供給系の構成を簡素化することができ
る。
【００２１】また、高圧燃料ポンプ３７は、エンジンで
消費する燃料分だけを昇圧すればよく、高圧燃料ポンプ
３７を駆動する仕事量が低減され、また、配管Ａ及びフ
ィルタ３９には消費する燃料分のみが流れるため、その
分だけ配管抵抗、フィルタによる圧力損失を低減するこ
とができる。また、フィルタ３９には必要な燃料分だけ
が通過するため、フィルタの交換時期を延ばすことがで
きる。
【００２２】また、消費する燃料分のみが流れるため燃
料温度の上昇が抑止され気泡の発生も少なくなり、且つ
燃料が高圧であるため発生する気泡の径が微小となり燃
料噴射弁１３から抜け易くなるため、縦置きの燃料供給
レール４０の終端を閉口させることが可能となり、燃料
供給レール４０からベーパーセパレータタンク３５に戻
す配管が不要となり、燃料配管系を簡素化することがで
きる。さらに、燃料予圧ポンプ３６をベーパーセパレー
タタンク３５内に配設しているため、燃料予圧ポンプ３
６とベーパーセパレータタンク３５間の配管が不要とな
り簡素化できるとともに、燃料予圧ポンプ３６がベーパ
ーセパレータタンク３５内の燃料により冷却されるた
め、ポンプの効率が良くなり又ポンプの発熱を少なくす
ることができる。
【００２３】図８は、本発明の燃料供給装置の他の実施
形態を示す全体構成図である。本実施形態においては、
燃料予圧ポンプ３６で加圧した燃料を高圧燃料ポンプ３
７の入口側を循環させた後、圧力調整弁４２で調圧しベ
ーパーセパレータタンク３５に戻すようにしている。本
実施形態によれば、高圧燃料ポンプ３７の入口に空気や
気泡の溜まりができず安定して高圧燃料を生成すること
ができる。
【００２４】図９及び図１０は、図４の燃料供給装置の
他の配置例を示す模式図であり、図９は平面図、図１０
は後面図である。本例においては、２本の燃料供給レー
ル４０、４０を左右のバンクの気筒毎に設置し、高圧燃
料ポンプ３７から各燃料供給レール４０、４０に並列に
燃料を供給し、各燃料供給レール４０から左右のバンク
の気筒の燃料噴射弁１３に燃料を供給するように構成し
ている。圧力センサ３８は、いずれか一方の燃料供給レ
ール４０の上端に設けている。
【００２５】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施形態においては、６
気筒エンジンに適用した例について説明しているが、こ
れに限定されるものではなく単気筒以上の気筒を有する
ものであればよい。また、上記実施形態においては、２
サイクルエンジンに適用した例について説明している
が、４サイクルエンジンへの適用も可能であり、さら
に、上記実施形態においては、船外機に適用した例につ
いて説明しているが、定置式エンジンなど要するに気液
分離装置を備える燃料供給系に高圧燃料ポンプを設ける
エンジンに適用可能である。
【００２６】また、上記実施形態においては、高圧燃料
ポンプの内部にバイパス通路を設けているが、高圧燃料
ポンプの外部、すなわち高圧燃料ポンプの出口配管Ａと
燃料冷却器４１の出口との間にバイパス管を接続するよ
うにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、圧力調整弁や余剰燃料を気液分
離装置に戻すための配管を不要とし、燃料供給系を簡素
化することができる。また、高圧燃料ポンプは、エンジ
ンで消費する燃料分だけを昇圧すればよく、高圧燃料ポ
ンプを駆動する仕事量が低減されると共に燃料の温度上
昇を防止することができる。
【００２８】また、請求項２記載の発明によれば、燃料
供給レールの上端の燃料圧力を検知するため、各気筒に
均一な燃料圧力で燃料を噴射することができる。また、
請求項３記載の発明によれば、複数の気筒が平面視でＶ
バンクをなすように形成されたエンジンに簡単な構成で
適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるエンジンの例を示す縦断面
図である。
【図２】図１の要部断面図である。
【図３】図１の要部模式図である。
【図４】本発明の筒内燃料噴射式エンジンの燃料供給装
置の１実施形態を示す全体構成図である。
【図５】図４の燃料供給装置の配置例を示す模式的平面
図である。
【図６】図４の後面図である。
【図７】図４の高圧燃料ポンプの断面図である。
【図８】本発明の燃料供給装置の他の実施形態を示す全
体構成図である。
【図９】図４の燃料供給装置の他の配置例を示す模式的
平面図である。
【図１０】図９の後面図である。
【符号の説明】
２…エンジン、７ａ〜７ｃ…気筒 ３５…気液分離装置（ベーパーセパレータタンク）、３
７…高圧燃料ポンプ ３８…圧力センサ、４０…燃料供給レール、５１…ソレ
ノイド弁 ６０…バイパス通路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】気液分離装置内で分離された燃料を気筒内
    に噴射する筒内燃料噴射式エンジンにおいて、気液分離
    装置内の燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、加圧された
    高圧燃料を前記気筒に供給する燃料供給レールと、該燃
    料供給レール内の燃料圧力を検知する圧力センサと、加
    圧された高圧燃料を高圧燃料ポンプの入口側にバイパス
    するバイパス通路と、該バイパス通路を開閉するソレノ
    イド弁とを備え、前記圧力センサの検知信号により前記
    ソレノイド弁を制御することを特徴とする燃料供給装
    置。
  2. 【請求項２】上記エンジンはクランク軸が縦置きで且つ
    複数の気筒を備え、上記圧力センサを燃料供給レールの
    上端に配設したことを特徴とする請求項１記載の燃料供
    給装置。
  3. 【請求項３】上記気筒が平面視でＶバンクをなすように
    形成され、左右のバンク毎に燃料供給レールを配置し、
    いずれか一方の燃料供給レールの上端に圧力センサを配
    設したことを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
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