JPH11270430A - 筒内燃料噴射式エンジン - Google Patents
筒内燃料噴射式エンジンInfo
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- JPH11270430A JPH11270430A JP10077208A JP7720898A JPH11270430A JP H11270430 A JPH11270430 A JP H11270430A JP 10077208 A JP10077208 A JP 10077208A JP 7720898 A JP7720898 A JP 7720898A JP H11270430 A JPH11270430 A JP H11270430A
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- F02B61/04—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
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-
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Abstract
圧燃料噴射ユニットを搭載した場合に、燃料配管内の脈
動を低減させ正確な空燃比制御を行う。 【解決手段】クランク軸10が縦方向に配設されたエン
ジン2において、エンジンの上部に配設されたポンプ駆
動ユニット40、高圧燃料ポンプ32及び高圧圧力調整
弁35と、前記高圧燃料ポンプ及び高圧圧力調整弁に接
続され、高圧燃料ポンプの燃料を燃料噴射弁13に供給
する燃料供給レール33と、該燃料供給レールの下端に
接続された脈動緩衝器91とを備えた構成。
Description
向に配設されたエンジンにおいて、高圧燃料を筒内に噴
射する技術分野に属する。
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。前述した高圧燃料を筒内に
直接噴射しようとする場合、燃料供給系に高圧燃料ポン
プを設けることが必要になる。従来、4サイクルエンジ
ンにおいては、動弁機構のカムシャフトの回転を利用し
て高圧燃料ポンプを駆動させている。
クルエンジンにおいては、4サイクルエンジンのように
動弁機構のカムシャフトがなく、既存の部品を利用して
いかに高圧燃料ポンプを駆動させるかが課題となってい
る。また、自動車用の高圧燃料ポンプを採用するように
した場合、高圧燃料ポンプは、水平方向に配設されたク
ランク軸或はカムシャフトにより駆動され、そのため高
圧燃料ポンプは、プランジャ軸が水平方向に配設される
ことを前提として、エア抜き、潤滑および駆動機構が設
計されているので、これを船外機のようにクランク軸或
はカムシャフトが縦方向に配置されたエンジンに適用す
る場合には、特別の対策、工夫が必要である。
ポンプを駆動させる関係上、高圧燃料ポンプや高圧圧力
調整弁は、燃料配管である燃料供給レールの上方に配置
するのが通常考えられるが、燃料供給レールの下端が燃
料脈動の反対端となり脈動が大きくなるため、特に燃料
供給レールの下端に近い燃料噴射弁ほど、配管内の燃料
脈動の影響を受けることになる。一方、燃料噴射弁の燃
料噴射量は、燃料圧力が一定であることを前提にして通
電時間にて燃料噴射量の計算を行って空燃比制御を行っ
ているが、燃料圧力が変動すると燃料噴射量も変動し正
確な空燃比制御ができず、燃焼の悪化につながるという
問題が生じる。
るものであって、クランク軸が縦方向に配設されたエン
ジンに高圧燃料噴射ユニットを搭載した場合に、燃料配
管内の脈動を低減させ正確な空燃比制御を行うことがで
きる筒内燃料噴射式エンジンを提供することを目的とす
る。
に請求項1記載の発明は、クランク軸10が縦方向に配
設されたエンジン2において、エンジンの上部に配設さ
れたポンプ駆動ユニット40、高圧燃料ポンプ32及び
高圧圧力調整弁35と、前記高圧燃料ポンプ及び高圧圧
力調整弁に接続され、高圧燃料ポンプの燃料を燃料噴射
弁13に供給する燃料供給レール33と、該燃料供給レ
ールの下端に接続された脈動緩衝器91とを備えたこと
を特徴とし、請求項2記載の発明は、請求項1におい
て、前記エンジンは複数の気筒がVバンクをなすように
2列に配設されており、前記燃料供給レール33は、各
列のシリンダヘッド8に固定された垂直レール33b
と、該垂直レールの上端に接続された水平レール33a
とからなり、前記高圧燃料ポンプ32の吐出側及び高圧
圧力調整弁35を前記水平レール33aに接続したこと
を特徴とし、請求項3記載の発明は、請求項2におい
て、複数の高圧燃料ポンプ32、34がポンプ駆動ユニ
ット40に連結されたことを特徴とし、請求項4記載の
発明は、請求項1において、前記エンジンは複数の気筒
がVバンクをなすように2列に配設されており、前記燃
料供給レール33は、各列のシリンダヘッド8に固定さ
れた垂直レール33bを有し、複数の高圧燃料ポンプ3
2、34がポンプ駆動ユニット40に連結され、前記高
圧燃料ポンプ32、34の吐出側及び高圧圧力調整弁3
5を前記垂直レール33bに接続したことを特徴とし、
請求項5記載の発明は、請求項4において、前記複数の
高圧燃料ポンプ32、34のそれぞれに高圧圧力調整弁
35が連結されたことを特徴とし、請求項6記載の発明
は、請求項1〜5において、前記エンジンが2サイクル
エンジンであることを特徴とし、請求項7記載の発明
は、請求項1〜5において、前記エンジンが4サイクル
エンジンであることを特徴とする。なお、上記構成に付
加した番号は、本発明の理解を容易にするために図面と
対比させるもので、これにより本発明が何ら限定される
ものではない。
を参照しつつ説明する。図1は、本発明の筒内燃料噴射
式エンジンの1実施形態を示す船外機の模式図であり、
図(A)はエンジンの平面図、図(B)は図(A)のB
−B線に沿う縦断面図、図(C)は船外機の側面図、図
(D)は燃料供給系の構成図である。
ク軸10が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エンジン2を支持するガイドエ
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及びプロペラ
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横置き状態で且つ縦方向に
2列に配設されたシリンダボディ7に、シリンダヘッド
8が連結、固定されている。
が摺動自在に嵌合配置され、各ピストン11はクランク
軸10に連結されている。シリンダヘッド8には、磁力
で開閉作動されるソレノイド開閉式の燃料噴射弁13及
び点火プラグ14が挿入配置されている。気筒7a〜7
fは、それぞれ掃気ポート(図示せず)によりクランク
室12に連通され、また、気筒7a〜7fには排気ポー
ト15が接続されている。図1(B)の左バンクの排気
ポート15は左集合排気通路16に、右バンクの排気ポ
ート15は右集合排気通路17に合流されている。エン
ジン2のクランク室12には、吸気マニホールドから分
岐する吸気通路19が接続されており、該吸気通路19
のクランク室12への接続部には、逆流防止用のリード
弁20が配設され、また、リード弁20の上流側には、
エンジン内にオイルを供給するためのオイルポンプ21
と、吸気量を調節するためのスロットル弁22が配設さ
れている。
れている燃料タンク23内の燃料は、手動式の第1の低
圧燃料ポンプ25によりフィルタ26を経て船外機側の
第2の低圧燃料ポンプ27に送られる。この第2の低圧
燃料ポンプ27は、エンジン2のクランク室12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29
に送る。ベーパーセパレータタンク29内には、電動モ
ータにより駆動される燃料予圧ポンプ30が配設されて
おり、燃料を加圧し予圧配管31を経て高圧燃料ポンプ
32に送る。高圧燃料ポンプ32の吐出側は、各気筒7
a〜7fに沿って縦方向に配設された燃料供給レール3
3に接続されるとともに、高圧圧力調整弁35および燃
料冷却器36、戻り配管37を介してベーパーセパレー
タタンク29に接続されている。また、予圧配管31と
ベーパーセパレータタンク29間には予圧圧力調整弁3
9が設けられている。なお、91は燃料供給レール33
の下端に配設された後述する脈動緩衝器である。
ト40により駆動される。このポンプ駆動ユニット40
はベルト41を介してクランク軸10に連結されてい
る。ベーパーセパレータタンク29内の燃料は、燃料予
圧ポンプ30により例えば3〜10kg/cm2程度に
予圧され、加圧された燃料は、高圧燃料ポンプ32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、圧力調整弁35にて設
定圧を越える余剰燃料がベーパーセパレータタンク29
に戻され、必要な高圧燃料分のみを燃料供給レール33
に供給し、各気筒7a〜7fに装着した燃料噴射弁13
に供給するようにしている。
ン2の駆動状態、船外機1や船の状態を示す各種センサ
からの検出信号が入力される。例えば、クランク軸10
の回転角(回転数)を検出するエンジン回転数センサ4
3、吸気通路19内の温度を検出する吸気温センサ4
4、スロットル弁22の開度を検出するスロットル開度
センサ45、最上段の気筒7d内の空燃比を検出するに
空燃比センサ46、高圧燃料配管内の圧力を検出する燃
料圧力センサ47、エンジンの冷却水温度を検出する冷
却水温センサ48等が設けられている。ECU42は、
これら各センサの検出信号を制御マップに基づき演算処
理し、制御信号を燃料噴射弁13、点火プラグ14、オ
イルポンプ21、予圧燃料ポンプ30に伝送する。
る。なお、図1と同一の構成には同一番号を付けて説明
を省略する。クランク軸10には駆動プーリ50が設け
られ、また、ポンプ駆動ユニット40の回動軸51には
被駆動プーリ52が設けられ、駆動プーリ50と被駆動
プーリ52にはベルト41が張設されている。これによ
りクランク軸10の回転がベルト41を介して回動軸5
1に伝達され、高圧燃料ポンプ32を駆動するようにし
ている。
固定され、ポンプ駆動ユニット40は、取付用ステー5
3及びシリンダボディ7に3本のボルト54、55、5
6により取り付けられている。また、燃料供給レール3
3は、水平レール33aと水平レール33aの両側に接
続された垂直レール33bを有し、垂直レール33bに
燃料噴射弁13が装着されている。また、高圧燃料ポン
プ32は燃料給排ユニット60を有し、燃料出口管60
aが燃料供給レール33の水平レール33aに接続され
ている。なお、図中、1aはエンジン2を覆うカウリン
グ、57はスタータモータ、58はテンションプーリ、
59はサイレンサである。
である。図3には、図2で説明したように、ポンプ駆動
ユニット40が取付用ステー53を介してボルト54に
より取り付けられている状態が示されている。ポンプ駆
動ユニット40の回転軸51にはカム40aが固定さ
れ、カム40aが高圧燃料ポンプ32のプランジャ32
aを押圧することにより高圧燃料を発生するように構成
されている。
よりポンプ駆動ユニット40に取り付けられている。こ
のボルト結合は、ポンプ駆動ユニット40側のボルト孔
をボルト61の径より若干大きくして、高圧燃料ポンプ
32とポンプ駆動ユニット40の取付時において両者の
間に若干の遊動を可能にしている。
ンクをなすように2列に配設しており、燃料供給レール
33は、各列のシリンダヘッド8に固定された垂直レー
ル33bと、垂直レール33bの上端に接続された水平
レール33aとからなり、水平レール33aと垂直レー
ル33bは、ボルト62により連結されている。水平レ
ール33a及び垂直レール33bの内部には燃料通路6
3が形成され、両者の接続部にはOリング64でシール
されたコネクタ65が配設されている。2本の垂直レー
ル33bは、それぞれボルト66によりシリンダヘッド
8に固定され、また、燃料噴射弁13はボルト67によ
り垂直レール33bに固定されている。このボルト67
の位置は燃料噴射弁13に近接させるようにしている。
本発明に係わる脈動緩衝器91を連結している。この脈
動緩衝器91はレゾネータ(共鳴器)と呼ばれるタイプ
で、ハウジング91cの内部に容積空間91aを有し、
オリフィス91bに燃料通路63に連通させている。な
お、脈動緩衝器91として内部に圧縮空気を内蔵させた
アキュムレータを採用するようにしてもよい。
a、燃料入口管60b、オーバーフロー管60cを一体
化したハウジングを構成しており、燃料出口管60a
は、Oリング69でシールされたコネクタ70により水
平レール33aの燃料通路63に接続されている。な
お、オーバーフロー管60cはベーパーセパレータタン
ク29に接続されている。また、高圧圧力調整弁35
は、ボルト68(図4)によりポンプ駆動ユニット40
に固定され、Oリング71でシールされたコネクタ72
により水平レール33aの燃料通路63に接続されてい
る。
である。図4には、前述した取付用ステー53によるポ
ンプ駆動ユニット40の取付構造と、燃料供給レール3
3及び燃料噴射弁13の取付構造の詳細が示されてい
る。取付用ステー53は、シリンダボディ7に形成され
た2つのボス73にボルト74により固定されている。
ポンプ駆動ユニット40は、取付用ステー53にボルト
54、55により取り付けられ、さらに、ボルト56に
よりシリンダボディ7のボス82(図5)に固定され、
ポンプ駆動ユニット40及び高圧燃料ポンプ32はシリ
ンダボディ7に3点支持で固定されることになる。この
ように取付用ステー53を用いることにより、ポンプ駆
動ユニット40及び高圧燃料ポンプ32をシリンダボデ
ィ7のVバンク間にオーバーハングするように装着する
ことが可能となる。
aと垂直レール33b間には馬蹄形のスペーサ76が配
設され、このスペーサ76と垂直レール33bをボルト
67により固定することにより、燃料噴射弁13を垂直
レール33bに固定している。燃料供給レール33の垂
直レール33bは、ボルト66によりシリンダヘッド8
に形成されたボス75に固定され、また、燃料噴射弁1
3の燃料通路63側にはOリング78が配設され、ま
た、シリンダヘッド8の軸穴81の燃焼室79側には、
皿バネからなる弾性金属シール材80が配設されてい
る。シリンダヘッド8の軸穴81は、燃料噴射弁13の
外径より若干大きくされ、燃料噴射弁13の取付時にお
いて両者の間に若干の遊動を可能にしている。
し、ポンプ駆動ユニット40、高圧燃料ポンプ32、高
圧圧力調整弁35、燃料供給レール33及び燃料噴射弁
13は、本発明に係わる高圧燃料噴射ユニット90を示
している。この高圧燃料噴射ユニット90のエンジン2
への取付方法を図2〜図5を参照しつつ説明する。
り取付用ステー53を固定しておく。次に、燃料供給レ
ール33の水平レール33aと垂直レール33bを連結
し、垂直レール33bに燃料噴射弁13を装着し、さら
に、ポンプ駆動ユニット40、高圧燃料ポンプ32、3
4及び高圧圧力調整弁35を装着し、燃料給排ユニット
60の燃料出口管60aと高圧圧力調整弁35をそれぞ
れコネクタ70、72により水平レール33aに接続す
る。このようにして高圧燃料噴射ユニット90を組み立
てた後、燃料噴射弁13をシリンダヘッド8の軸穴81
に挿入し、垂直レール33bをボルト67によりシリン
ダヘッド8に仮止めした後、ポンプ駆動ユニット40を
シリンダボディ7及び取付用ステー53上に載せてボル
ト54、55、56によりシリンダボディ7に仮止めす
る。
料ポンプ32、34のボルト61とボルト穴間の遊び
と、燃料噴射弁13とシリンダヘッド8の軸穴81間の
遊びにより、高圧燃料噴射ユニットの各部材の公差を調
整しながらボルト61、67を本締めする。このときボ
ルト67の本締めによりノズル13bの外周に配設され
た弾性金属シール材80が押圧収縮され、これにより燃
料噴射弁13を燃焼圧力に対抗させると共に燃焼ガスが
軸穴81から漏洩するのを防止している。
ットを一体化してその剛性を高めるとともに、ユニット
のエンジンへの組み付けに際して集積公差を吸収可能に
して組立性を向上させることができる。また、高圧燃料
ポンプ及び高圧圧力調整弁と燃料供給レールの接続を簡
単に行うことができるとともに、従来のフレキシブル配
管や金属パイプ配管の強度的問題を解消することがで
き、特に振動の大きい船外機等では有効である。
施形態について説明する。図6の実施形態においては、
ポンプ駆動ユニット40の両側に高圧燃料ポンプ32、
34を配設し、ポンプ駆動ユニット40により高圧燃料
ポンプ32、34を駆動し、高圧燃料を燃料供給レール
33から燃料噴射弁13に供給するようにしている。こ
の場合、複数のポンプによる吐出脈動は、1個のポンプ
による場合に比して大きくなるが、垂直レール33bの
下端に配設した脈動緩衝器91により、複数のポンプに
よる吐出脈動を最小限に抑えることができる。
3aを無くして各バンクの垂直レール33bのみとし、
2つの高圧燃料ポンプ32、34の高圧燃料をそれぞれ
各バンクの垂直レール33bに供給するようにしてい
る。この場合、各高圧燃料ポンプ32、34の吐出側に
それぞれ高圧燃料調整弁35を設けることにより、2つ
の垂直レール33b内の燃料脈動が互いに影響しないの
で、さらに吐出脈動を低減させることができる。
サイクルエンジンに適用した船外機の平面図である。本
実施形態においても、ポンプ駆動ユニット40がエンジ
ン2の中央部に配置され、ポンプ駆動ユニット40の両
側に高圧燃料ポンプ32、34が配置されている。図
中、7はシリンダボディ、8はシリンダヘッド、10は
クランク軸、13は燃料噴射弁、19は吸気管、29は
ベーパーセパレータタンク、33は燃料供給レール、9
8は吸気弁、99はカムシャフトである。
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、船
外機に適用した例について説明しているが、船体側にエ
ンジンを設置するマリン用エンジンや、あるいは芝刈り
機等の移動式エンジンや定置式エンジンにも適用可能で
ある。
1記載の発明によれば、クランク軸が縦方向に配設され
たエンジンに高圧燃料噴射ユニットを搭載した場合に、
燃料配管内の脈動を低減させ正確な空燃比制御を行うこ
とができ、請求項2記載の発明によれば、高圧燃料ポン
プ及び高圧圧力調整弁と燃料供給レールの接続を簡単に
行うことができるとともに、従来のフレキシブル配管や
金属パイプ配管の強度的問題を解消することができ、特
に振動の大きい船外機等では有効であり、請求項3記載
の発明によれば、複数のポンプによる吐出脈動を最小限
に抑えることができ、請求項4記載の発明によれば、左
右の垂直レール内の燃料脈動が互いに影響しないので、
さらに吐出脈動を低減させることができ、請求項5記載
の発明によれば、左右の垂直レール内の吐出脈動を低減
させることができ、請求項6記載の発明によれば、カム
シャフトのない2サイクルエンジンに有効に適用させる
ことができ、請求項7記載の発明によれば、4サイクル
エンジンにも適用することもできる。
を示す船外機の模式図であり、図(A)はエンジンの平
面図、図(B)は図(A)のB−B線に沿う縦断面図、
図(C)は船外機の側面図、図(D)は燃料供給系の構
成図である。
態を示す船外機の模式図である。
態を示す船外機の模式図である。
ジンに適用した船外機の平面図である。
垂直レール 35…高圧圧力調整弁 40…ポンプ駆動ユニット 91…脈動緩衝器
Claims (7)
- 【請求項1】クランク軸が縦方向に配設されたエンジン
において、エンジンの上部に配設されたポンプ駆動ユニ
ット、高圧燃料ポンプ及び高圧圧力調整弁と、前記高圧
燃料ポンプ及び高圧圧力調整弁に接続され、高圧燃料ポ
ンプの燃料を燃料噴射弁に供給する燃料供給レールと、
該燃料供給レールの下端に接続された脈動緩衝器とを備
えたことを特徴とする筒内燃料噴射式エンジン。 - 【請求項2】前記エンジンは複数の気筒がVバンクをな
すように2列に配設されており、前記燃料供給レール
は、各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールと、
該垂直レールの上端に接続された水平レールとからな
り、前記高圧燃料ポンプの吐出側及び高圧圧力調整弁を
前記水平レールに接続したことを特徴とする請求項1記
載の筒内燃料噴射式エンジン。 - 【請求項3】複数の高圧燃料ポンプがポンプ駆動ユニッ
トに連結されたことを特徴とする請求項1または2記載
の筒内燃料噴射式エンジン。 - 【請求項4】前記エンジンは複数の気筒がVバンクをな
すように2列に配設されており、前記燃料供給レール
は、各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールを有
し、複数の高圧燃料ポンプがポンプ駆動ユニットに連結
され、前記高圧燃料ポンプの吐出側及び高圧圧力調整弁
を前記垂直レールに接続したことを特徴とする請求項1
記載の筒内燃料噴射式エンジン。 - 【請求項5】前記複数の高圧燃料ポンプのそれぞれに高
圧圧力調整弁が連結されたことを特徴とする請求項5記
載の筒内燃料噴射式エンジン。 - 【請求項6】前記エンジンが2サイクルエンジンである
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の
筒内燃料噴射式エンジン。 - 【請求項7】前記エンジンが4サイクルエンジンである
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の
筒内燃料噴射式エンジン。
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