JPH1162765A

JPH1162765A - 筒内燃料噴射式内燃機関

Info

Publication number: JPH1162765A
Application number: JP9230292A
Authority: JP
Inventors: Eiji Suzuki; 英治鈴木
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】簡易な構成で且つ異物の侵入を防止しつつ液
体圧縮を防止できる筒内燃料噴射式内燃機関を提供す
る。【構成】本発明による筒内燃料噴射式内燃機関は、燃
焼筒４内の燃焼室２５と燃料供給装置の低圧部１９とを
連通する連通路１５と、所定圧以上になると連通路の連
通を許可する開閉弁３３とを備える構成であるから、液
体圧縮により燃焼室２５の圧力が異常に高まると、燃焼
室２５内の液体を燃料供給装置の低圧部１９に逃がす。
これによって、燃焼室での液体圧縮を防止し、過負荷に
よるコンロッド等の損傷を防止する。しかも、連通は、
燃焼室内が所定の圧力に達した場合にのみ開く構成であ
るから、簡易な構成で且つ燃焼室内への異物の侵入を防
止しつつ液体圧縮を防止するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射弁から燃
焼機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射式内
燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガソリン機関の燃焼室にガソリ
ン燃料を直接噴射する直接噴射式内燃機関が公知であ
る。この種の内燃機関では、シリンダ（気筒）内をピス
トンが上下に摺動する構成になっており、シリンダの上
部にある燃焼室に燃料噴射弁から燃料を直接噴射してい
る。シリンダ内のピストンは、コンロッドに連結されて
おり、ピストンの往復動をコンロッドを介して駆動軸に
回転運動として伝達している。

【０００３】このような構成の内燃機関では、燃料噴射
弁のシート不良等が原因して、機関が作動していない間
に、燃料噴射弁から燃焼室に燃料が漏れることがある。
特に、コモンレールに蓄圧した燃料を噴射する直接噴射
式内燃機関では、機関の稼働停止時においても、コモン
レールの残圧のために燃料噴射弁から燃料漏れが生じる
可能性がある。燃焼室に燃料漏れが生じると、内燃機関
の稼働時にピストンが上昇した際（クランキング時）
に、液体圧縮を生じて、コンロッド等に過負荷がかかか
り、コンロッド等の破損を生じるという不都合がある。

【０００４】これに対して、特開平１ー２１９３２０号
公報には、上述したように燃焼室における液体圧縮を防
止するために、シリンダ内の液体を排出する下り勾配の
導通管を設け、機関の稼働停止時に、導通管に設けた弁
を開いておき、シリンダ内に液体が溜まった場合にはそ
の液体を排出し、稼働時には弁を閉じる構成が開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の公報に
開示された技術では、内燃機関の稼働停止時には常時導
通管を開く構成であるから、燃焼室内に漏れでた燃料を
排出できエンジン始動時における液圧縮は防止できるも
のの、稼働停止時に導通管を常時開いているので、異物
が進入するおそれがある。更に、手動の場合には開閉弁
の開閉操作の忘れが生じやすく、自動の場合には構成が
複雑になるという問題点がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、簡易な構成で且
つ異物の侵入を防止しつつ液体圧縮を防止できる筒内燃
料噴射式内燃機関を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、燃料供給装置から供給さ
れた燃料を燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に直接噴射
する筒内燃料噴射式内燃機関において、前記気筒内の燃
焼室と前記燃料供給装置の低圧部とを連通する連通路
と、燃焼室内あるいは前記連通路の圧力が所定以上にな
ると前記連通路の連通を許可する開閉弁とを備え、燃焼
室内の液体圧縮による異常高圧が生じたときに液体を燃
料供給装置の低圧部に逃がすことを特徴とするものであ
る。

【０００８】この請求項１に記載の発明によれば、内燃
機関の稼働時には、燃焼室内の気体を圧縮するが、内燃
機関の稼働前に燃料噴射弁等から気筒内に燃料漏れが生
じた場合には、圧縮工程時に燃焼室に溜まった液体を圧
縮するため、燃焼室の圧力が異常に高まる。そして、燃
焼室の圧力が所定の圧力以上になると、その圧力により
開閉弁が開き、燃焼室内の液体を連通路を介して燃料供
給装置の低圧部に流す。これによって、燃焼室での液体
圧縮を防止し、コンロッドやシリンダ等の過負荷による
損傷を防止する。しかも、連通路は、燃焼室内が所定の
圧力に達した場合にのみ開く構成であるから、簡易な構
成で且つ異物の侵入を防止しつつ液体圧縮を防止する。

【０００９】尚、連通路の連通を許可する所定の圧力
は、特に限定されるものではないが、液体圧縮により生
じる圧力で開く値であり、通常の燃焼圧よりも十分に大
きな圧力で、例えば、１０〜１５Ｍｐａ（１００〜１５
０Ｋｇｆ／cm²）である。

【００１０】また、液体には燃料に限らず水等の液体を
含むものである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記開閉弁は、所定の圧力で押圧する
付勢手段と、この付勢手段の付勢力に順じて通路の閉鎖
位置に配置された弁体と、前記燃焼室内または連通路内
の圧力を受けて、前記付勢手段に抗して前記弁体を開成
位置に押圧する受圧手段とを備え、前記燃焼室内あるい
は前記連通路内の圧力が所定の圧力以上になると付勢手
段に抗して弁体を開成位置に位置させることを特徴とす
るものである。

【００１２】この請求項２に記載の発明によれば、開閉
弁の弁体は付勢手段により、常時閉鎖方向に付勢されて
おり、燃焼室又は連通路内の圧力が高まると、その圧力
を受圧手段が受けて付勢手段の付勢力に抗して弁体を開
成位置に移動させる。従って、簡易な構成で連通路の開
閉を制御でき、液体圧縮による異常な圧力が生じた場合
にのみ燃焼室内の圧力を逃して、液体圧縮を防止する。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記開閉弁は、電磁コイルの励磁によ
り作動する電磁弁と、前記燃焼室内あるいは前記連通路
内の圧力を検知する圧力検知手段とを備え、圧力検知手
段の検出値が所定値以上の場合に電磁弁を開くことを特
徴とするものである。

【００１４】この請求項３に記載の発明によれば、圧力
検知手段の検知圧力が所定圧以上の場合に電磁弁を開く
ので、簡易な構成で連通路の開閉を制御でき、液体圧縮
による異常な圧力が生じた場合にのみ燃焼室内の圧力を
逃して、液体圧縮を防止できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面の図１を参照し
て本発明の第１実施の形態を詳細に説明する。本発明の
実施の形態にかかる筒内燃料噴射式内燃機関３は、ガソ
リンエンジンの気筒にガソリンを直接噴射するもので、
いわゆる直接噴射式ガソリンエンジンである。

【００１６】この筒内燃料噴射式内燃機関３は、概し
て、燃料噴射装置２と燃料噴射装置２の噴射弁１から燃
料が噴射されるシリンダ（気筒）４とから構成されてお
り、燃料噴射装置２は、燃料タンク５と、燃料タンク５
内に配置された低圧ポンプ７、低圧レギュレータ１３、
高圧ポンプ８、高圧ポンプ８から圧送された燃料を蓄圧
する蓄圧器としてのコモンレール９及び高圧レギュレー
タ１１を接続して回路が構成されている。そして、高圧
ポンプ８の低圧側には、本発明にかかる液体圧縮防止用
の逃がし通路（連通路）１５が形成されている。

【００１７】低圧ポンプ７は、燃料タンク５内の燃料
（ガソリン）を高圧ポンプ８に圧送するものであり、高
圧ポンプ８との間にはフィルタ（図示せず）が介在され
ている。尚、低圧ポンプ７はバッテリーで駆動されてい
る。

【００１８】高圧ポンプ８は、低圧ポンプ７から供給さ
れた燃料を高圧に加圧するものであり、エンジンによっ
て駆動され、燃料を高圧に加圧して吐出通路１７からコ
モンレール９に圧送する。高圧ポンプ８のリーク燃料は
低圧通路１９、低圧レギュレータ１３を介して燃料タン
ク５に戻されるようになっている。一方高圧レギュレー
タ１１から戻される燃料も低圧通路１９、低圧レギュレ
ータ１３を通って燃料タンク５に戻される。

【００１９】コモンレール９には、複数のインジェクタ
（噴射弁）１７が接続されており、コモンレール９で高
圧に蓄圧された燃料を各インジェクタ１７からそれぞれ
各シリンダ４に噴射する。

【００２０】シリンダ４には、ピストン２１が往復動可
能に設けられており、ピストン２１には、コンロッド２
３が連結されて、往復動を回転運動に変換するようにな
っている。シリンダ４内の上部には、燃焼室２５が形成
されており、ピストン２１の上死点より上の部位には燃
焼用の気体を供給する吸入弁２７、燃焼後の気体を排出
する排気弁２９及び逃がし通路（連通路）１５が接続さ
れている。

【００２１】逃がし通路１５は、燃焼室２５と上述した
高圧ポンプ８の低圧通路１９とを連通しており、燃焼室
２５で液体圧縮が生じたときに液体を低圧通路１９に逃
がすものである。燃焼室２５と低圧通路１９との間に
は、圧力が所定以上に高まると開く安全弁（開閉弁）３
３を備えており、この安全弁３３の下流側に、流量計３
５が設けられている。

【００２２】安全弁３３は、逃し通路１５の圧力を受け
ることに限らず、燃焼室２５の圧力を直接受けるよう
に、燃焼室２５に面して設け、燃焼室２５の圧力に応答
して開閉する構成としてもよい。

【００２３】流量計３５は電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３７に接続されており、この流量計３５に燃料が流れる
と、電子制御ユニット３７に検知信号を発する。電子制
御ユニット３７は、運転席にある運転表示板に設けた燃
料漏れ表示器３９に接続されており、流量計３５からの
検知信号に基づいて表示器３９を点灯させ、運転者に警
告するようになっている。このように、燃料漏れを早期
に運転者に警告することによって、燃料漏れによる燃
費、燃焼の悪化を早期に検知し、改善することができ
る。尚、電子制御ユニット３７は、安全弁３３の作動を
検知して表示器３９を点灯するものであっても良い。

【００２４】安全弁３３は、スプリング（付勢手段）４
１と、このスプリング４１の付勢力に順じて閉鎖位置に
配置された弁体４３と、スプリング４１の付勢力に対向
して弁体４３を開位置に移動させる受圧通路４７とから
構成されており、通常は、閉鎖位置にあるが、逃し通路
１５における上流側（燃焼室２５側）の圧力が所定以上
に高まると、受圧通路４７によって、スプリング４１の
付勢力に抗して弁体４３を開き位置に移動させるように
なっている。

【００２５】次に、本実施の形態の作用を説明する。内
燃機関の作動時には、燃料タンク５の燃料は低圧ポンプ
７、高圧ポンプ８により、高圧ポンプ８の吐出通路１７
からコモンレール９に圧送され、畜圧される。コモンレ
ール９内の燃料は、図示しないコントロールユニットの
制御により、電磁弁である噴射弁１からシリンダ４の燃
焼室２５に噴出される。シリンダ４では、ピストン２１
の往復動作により、吸入工程、圧縮工程、排気工程等が
なされ、コンロッド２３を介して駆動軸（図示せず）を
駆動する。燃料噴射装置２では、コモンレール９の圧力
は高圧レギュレータ１１により維持されており、戻され
た燃料は高圧ポンプ８の低圧通路１９に供給される。ま
たは、低圧レギュレータ１３を介して燃料タンク５に戻
される。この内燃機関の通常の作動時には、安全弁３３
は閉じており、逃し通路１５に流体の流れはない。

【００２６】一方、内燃機関が作動していない場合、例
えばエンジンの停止直後等において、コモンレール９内
の圧力は高圧状態にあり、コモンレール９に接続された
噴射弁１のシート不良等があると、噴射弁１からシリン
ダ４内に燃料が漏れることがある。特にコモンレール９
内の圧力が高い場合には、漏れ量も多くなり短時間で燃
焼室２５内に燃料が溜まる。

【００２７】このように燃料漏れが生じた状態で、エン
ジンが始動されると、ピストン２１が上方に摺動し、燃
焼室の容積を小さくする圧縮工程において、燃焼室に溜
まった液体燃料を圧縮することになり、いわゆる液体圧
縮を生じる。燃焼室内で液体圧縮が生じると、燃焼室内
の圧力が異常に高まり、シリンダ４を構成する部位に異
常に高い負荷が発生する。

【００２８】このような燃焼室の異常な高圧は、逃し通
路１５により、安全弁３３の受圧通路４７に伝達され、
スプリング４１の付勢力に抗して、弁体４５を開位置に
位置させる。これにより、自動的に安全弁３３が開き、
高圧の液体を逃し通路１５に流す。高圧の液体は、安全
弁３３、流量計３５を通過して低圧通路１９に戻され
る。これによって、液体圧縮を防止し、液圧縮により生
じる異常な負荷がシリンダ４等にかかるのを防止できる
ので、シリンダの構成部分の破損が防止できる。特に、
液体圧縮による負荷を受けやすいコンロッド２３の破損
を防止することができる。しかも、安全弁３３は高圧に
より自動的に開くので安全弁の開閉操作が必要なく、開
閉の忘れを生じることがない。また、安全弁３３は通常
は閉じているので逃がし通路から燃焼室２５への異物の
侵入を防止できる。

【００２９】一方、逃し通路１５の燃料が流量計３５を
通過すると、電子制御ユニット３７が燃料漏れを検知
し、表示板３９を点灯して、運転者に燃料漏れを警告す
る。

【００３０】次に、図２を参照して、本発明の第２実施
の形態を説明するが、図１に示す第１実施の形態と同一
部分には、同一の符号を付することによって、その部分
の詳細な説明を省略する。この第２実施の形態では、安
全弁３３に換えて電磁弁４９を用いるとともに、逃し通
路１５の上流側（燃焼室側）に圧力検知器５１を設け、
圧力検知器５１により逃し通路１５（又は燃焼室２５）
内の圧力を検知して、液体圧縮により圧力が異常に高ま
った場合に、電磁弁４９を開いて、逃し通路１５から燃
焼室２５内の燃料を低圧通路１９に逃す構成になってい
る。

【００３１】この第２実施の形態においても、第１実施
の形態と同様な効果を得ることができる。即ち、燃焼室
における液圧縮による燃焼機関の破損を防止できる。ま
た、この第２実施の形態では、圧力センサ５１が異常圧
を検知すると、電子制御ユニット３７が表示板３９を点
灯して、燃料漏れを警告する。

【００３２】尚、圧力検知器５１は、逃し通路１５に限
らず、燃焼室２５内の圧力を直接検知する構成としても
同様な効果を得ることができる。

【００３３】本発明は上述した実施の形態に限らず、発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例え
ば、上述した実施の形態では、シリンダ内では往復動作
するピストンを例に用いて説明したが、これに限らず、
燃焼室の容積可変型のものであれば、ロータリ式のもの
であっても同様な効果を得ることができる。

【００３４】また、ガソリンエンジンに限らず、軽油を
燃料とするディーゼルエンジンにも同様に用いることが
できる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、燃焼室
の圧力が所定の圧力以上になると、自動的に開閉弁が開
き、燃焼室内の液体を連通路を介して燃料供給装置の低
圧部に逃すので、燃焼室での液体圧縮によるピストンや
シリンダ等の過負荷による損傷を防止する。しかも、連
通は、燃焼室内が所定の圧力に達した場合にのみ開く構
成であるから、簡易な構成で且つ異物の侵入を防止しつ
つ液体圧縮を防止する。

【００３６】請求項２に記載の発明によれば、開閉弁
は、燃焼室又は連通路内の圧力が高まると、その圧力を
受圧手段が受けて付勢手段の付勢力に抗して弁体を開成
位置に移動させる構成であるから、簡易な構成で連通路
の開閉を制御でき、液体圧縮による異常な圧力が生じた
場合にのみ燃焼室内の圧力を逃して、液体圧縮を防止で
きる。

【００３７】請求項３に記載の発明によれば、圧力検知
手段の検知圧力が所定圧以上の場合に電磁弁を開くの
で、簡易な構成で連通路の開閉を制御でき、液体圧縮に
よる異常な圧力が生じた場合にのみ燃焼室内の圧力を逃
して、液体圧縮を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態にかかる筒内燃料噴射
装置の回路図である。

【図２】本発明の第２実施の形態にかかる筒内燃料噴射
装置の回路図である。

【符号の説明】

１噴射弁３筒内燃料噴射式内燃機関１５逃し通路（連通路）２５燃焼室３３安全弁（開閉弁）４９電磁弁（開閉弁）５１圧力検知器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給装置から供給された燃料を燃料
噴射弁から内燃機関の気筒内に直接噴射する筒内燃料噴
射式内燃機関において、前記気筒内の燃焼室と前記燃料供給装置の低圧部とを連
通する連通路と、燃焼室内あるいは前記連通路の圧力が
所定以上になると前記連通路の連通を許可する開閉弁と
を備え、燃焼室内の液体圧縮による異常高圧が生じたと
きに液体を燃料供給装置の低圧部に逃がすことを特徴と
する筒内燃料噴射式内燃機関。
【請求項２】前記開閉弁は、所定の圧力で押圧する付
勢手段と、この付勢手段の付勢力に順じて通路の閉鎖位
置に配置された弁体と、前記燃焼室内または連通路内の
圧力を受けて、前記付勢手段に抗して前記弁体を開成位
置に押圧する受圧手段とを備え、前記燃焼室内あるいは
前記連通路内の圧力が所定の圧力以上になると付勢手段
に抗して弁体を開成位置に位置させることを特徴とする
請求項１に記載の筒内燃料噴射式内燃機関。
【請求項３】前記開閉弁は、電磁コイルの励磁により
作動する電磁弁と、前記燃焼室内あるいは前記連通路内
の圧力を検知する圧力検知手段とを備え、圧力検知手段
の検出値が所定値以上の場合に電磁弁を開くことを特徴
とする請求項１に記載の筒内燃料噴射式内燃機関。