WO2021171621A1

WO2021171621A1 - 高圧燃料配管

Info

Publication number: WO2021171621A1
Application number: PCT/JP2020/008536
Authority: WO
Inventors: 隆之小沼; あおい田渕
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2021-09-02
Also published as: US20230095779A1; US11719206B2

Abstract

所定の演算式によって適切な容積が与えられた高圧燃料配管を提供する。　高圧燃料配管（３１）が、インジェクタ（３２）と高圧燃料ポンプ（３０）との間に配設される配管であり、高圧燃料ポンプ（３０）が、低圧燃料ポンプ（３３）より下流側に設けられており、前記エンジン（Ｅ）が単気筒または２気筒であり、高圧燃料ポンプ（３０）が、エンジン（Ｅ）のカムシャフト（７１）と同期回転して１回転当たり１回または２回の昇圧を行うプランジャ式であり、燃料の体積弾性率をｋ、高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量をＱ、高圧燃料ポンプ（３０）により昇圧される目標燃圧（Ｐ１）と低圧燃料ポンプ（３３）により昇圧されるフィード燃圧（Ｐ０）との差をΔＰ、高圧燃料ポンプ（３０）の１回転における昇圧回数をｎとしたときに、高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）が、ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎ　以下となる。

Description

高圧燃料配管

　本発明は、高圧燃料配管に係り、特に、エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射エンジンに適用される高圧燃料配管に関する。

　従来から、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射エンジン（直噴エンジン）において、燃料を圧送する高圧燃料ポンプと、燃料を噴射するインジェクタとの間を、高圧燃料配管で連結する構成が知られている。

　特許文献１には、鞍乗型車両に搭載された並列４気筒の直噴エンジンにおいて、シリンダヘッドの上部に高圧燃料ポンプを配設すると共に、この高圧燃料ポンプと吸気ポートの近傍に配設されるインジェクタとの間に高圧燃料配管を配索した構成が開示されている。

特開２００８－１６３７５７号公報

　ここで、３気筒以上の多気筒エンジンに比して１サイクルあたりの燃料噴射回数が少なくなる単気筒または２気筒エンジンに高圧燃料配管を適用する際には、特に、高圧燃料配管の容積が重要なパラメータとなる。具体的には、高圧燃料ポンプによる燃料圧送に伴う圧力変動を抑えるためには容積が大きい方が好ましいが、エンジン始動時に燃料の圧力を速やかに昇圧するためには容積が小さい方が好ましい。換言すれば、容積が大きすぎると昇圧遅れによって始動性が低下しやすくなり、容積が小さすぎると圧力変動が生じやすくなるという特性がある。従来、高圧燃料配管の適切な容積を机上で導き出すことは困難であったが、本発明の発明者は、このような高圧燃料配管の適切な容積を所定の演算式で導き出すことを可能とした。

　本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、所定の演算式によって適切な容積が与えられた高圧燃料配管を提供することにある。

　前記目的を達成するために、本発明は、インジェクタ（３２）によって燃焼室（６９）に直接燃料を噴射する筒内噴射式のエンジン（Ｅ）に適用される高圧燃料配管（３１）において、前記高圧燃料配管（３１）が、前記インジェクタ（３２）と高圧燃料ポンプ（３０）との間に配設される配管であり、前記高圧燃料ポンプ（３０）が、低圧燃料ポンプ（３３）より下流側に設けられており、前記エンジン（Ｅ）が、単気筒または２気筒であり、前記高圧燃料ポンプ（３０）が、前記エンジン（Ｅ）のカムシャフト（７１）と同期回転して１回転当たり１回または２回の昇圧を行うプランジャ式であり、燃料の体積弾性率をｋ、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量をＱ、前記高圧燃料ポンプ（３０）により昇圧される目標燃圧（Ｐ１）と前記低圧燃料ポンプ（３３）により昇圧されるフィード燃圧（Ｐ０）との差をΔＰ、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１回転における昇圧回数をｎとしたときに、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎ　以下である点に第１の特徴がある。

　また、前記高圧燃料ポンプ（３０）が１秒間に圧送する燃料の量をｑとしたときに、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、ｑ／０．６　以上である点に第２の特徴がある。

　また、前記高圧燃料ポンプ（３０）が１秒間に圧送する燃料の量をｑとしたときに、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、ｑ／０．４　以上である点に第３の特徴がある。

　また、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）が、以下の演算式　ｑ／０．４　≦　Ｖｔ　≦ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎ　によって求められる点に第４の特徴がある。

　また、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）が、オリフィス（３１ｂ）を挟んで上流側のオリフィス前容積（Ｖｔ１）と下流側のオリフィス後容積（Ｖｔ２）とからなり、前記オリフィス前容積（Ｖｔ１）の値が、ｑ／３．０　以上である点に第５の特徴がある。

　また、前記エンジン（Ｅ）が単気筒エンジンであり、前記燃料の体積弾性率としてのｋが１３００ＭＰａであり、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量としてのＱが２６．１２mm³／ストロークであり、前記昇圧回数としてのｎが１回である点に第６の特徴がある。

　さらに、前記エンジン（Ｅ）が２気筒エンジンであり、前記燃料の体積弾性率としてのｋが１３００ＭＰａであり、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量としてのＱが１２０．００mm³／ストロークであり、前記昇圧回数としてのｎが２回である点に第７の特徴がある。

　第１の特徴によれば、インジェクタ（３２）によって燃焼室（６９）に直接燃料を噴射する筒内噴射式のエンジン（Ｅ）に適用される高圧燃料配管（３１）において、前記高圧燃料配管（３１）が、前記インジェクタ（３２）と高圧燃料ポンプ（３０）との間に配設される配管であり、前記高圧燃料ポンプ（３０）が、低圧燃料ポンプ（３３）より下流側に設けられており、前記エンジン（Ｅ）が、単気筒または２気筒であり、前記高圧燃料ポンプ（３０）が、前記エンジン（Ｅ）のカムシャフト（７１）と同期回転して１回転当たり１回または２回の昇圧を行うプランジャ式であり、燃料の体積弾性率をｋ、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量をＱ、前記高圧燃料ポンプ（３０）により昇圧される目標燃圧（Ｐ１）と前記低圧燃料ポンプ（３３）により昇圧されるフィード燃圧（Ｐ０）との差をΔＰ、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１回転における昇圧回数をｎとしたときに、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎ　以下であるので、高圧燃料配管の容積を設定するにあたり、容積が大きすぎると、高圧燃料ポンプが１回転する間に昇圧される圧力が目標燃圧に達しなくなることに着目して、高圧燃料ポンプが１回転する間に昇圧される圧力が目標燃圧に達する範囲の容積の最大値を演算式で求めることが可能となり、設計工数を低減することができる。

　第２の特徴によれば、前記高圧燃料ポンプ（３０）が１秒間に圧送する燃料の量をｑとしたときに、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、ｑ／０．６　以上であるので、高圧燃料配管の容積を設定するにあたり、容積が小さすぎると、高圧燃料配管の圧力変動（燃圧脈動）の大きさに起因する空燃比の精度が許容値を超えることに着目して、空燃比の精度が許容値を超えない範囲の容積の最小値を演算式で求めることが可能となる。

　第３の特徴によれば、前記高圧燃料ポンプ（３０）が１秒間に圧送する燃料の量をｑとしたときに、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、ｑ／０．４　以上であるので、高圧燃料配管の容積を設定するにあたり、容積が小さすぎると、燃圧が高くなりすぎて高圧燃料ポンプのリリーフバルブが作動してしまうことに着目して、高圧燃料ポンプのリリーフバルブが作動しない範囲の容積の最小値を演算式で求めることが可能となる。

　第４の特徴によれば、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）が、以下の演算式　ｑ／０．４　≦　Ｖｔ　≦ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎ　によって求められるので、空燃比の精度に着目した容積の最小値より、リリーフバルブの作動に着目した容積の最小値の方が大きいことから、リリーフバルブの作動に着目した容積の最小値を適用して、高圧燃料配管の容積の最大値および最小値を演算式で求めることが可能となる。

　第５の特徴によれば、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）が、オリフィス（３１ｂ）を挟んで上流側のオリフィス前容積（Ｖｔ１）と下流側のオリフィス後容積（Ｖｔ２）とからなり、前記オリフィス前容積（Ｖｔ１）の値が、ｑ／３．０　以上であるので、高圧燃料配管の容積を設定した後で、オリフィス前容積を設定するにあたり、オリフィス前容積が小さすぎると、高圧燃料配管の圧力変動（燃圧脈動）の大きさに起因する空燃比の精度が許容値を超えることに着目して、空燃比の精度が許容値を超えない範囲のオリフィス前容積の最小値を演算式で求めることが可能となる。

　第６の特徴によれば、前記エンジン（Ｅ）が単気筒エンジンであり、前記燃料の体積弾性率としてのｋが１３００ＭＰａであり、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量としてのＱが２６．１２mm³／ストロークであり、前記昇圧回数としてのｎが１回であるので、筒内噴射式の単気筒エンジンに適した、高圧燃料配管の容積の最大値および最小値を演算式で求めることが可能となる。

　第７の特徴によれば、前記エンジン（Ｅ）が２気筒エンジンであり、前記燃料の体積弾性率としてのｋが１３００ＭＰａであり、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量としてのＱが１２０．００mm³／ストロークであり、前記昇圧回数としてのｎが２回であるので、筒内噴射式の２気筒エンジンに適した、高圧燃料配管の容積の最大値および最小値を演算式で求めることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る高圧燃料配管を適用した自動二輪車の左側面図である。エンジンの一部拡大断面図である。高圧燃料配管の構成を示す断面図である。高圧燃料ポンプの構成を示す断面図である。高圧燃料配管の適切な容積を導き出す手順を示すフローチャートである。高圧燃料配管の容積の最大値を求める演算式である。高圧燃料配管の容積の最小値を求める演算式である。高圧燃料配管の容積の最小値を求める第２の演算式である。高圧燃料配管の適切な容積の範囲を求める演算式である。高圧燃料配管のオリフィス前容積の最小値を求める演算式である。

　以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る高圧燃料配管３１を適用した自動二輪車１の左側面図である。自動二輪車１は、パワーユニットＰの動力源であるエンジンＥの回転動力を、クランクケース１２に収納される有段変速機を介して後輪ＷＲに伝達するスポーツ型の鞍乗型車両である。エンジンＥは、シリンダヘッド１０の後部に配設されるインジェクタ３２によって、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式のエンジン（直噴エンジン）とされる。

　車体フレーム３を構成するメインフレーム４の前端部には、前輪ＷＦの操舵機構を揺動自在に軸支するヘッドパイプ６が設けられている。操舵機構を構成する左右一対のフロントフォーク７の下端部には、前輪ＷＦが回転可能に軸支されている。フロントフォーク７の上部には、操舵機構を操舵する操向ハンドル１４が取り付けられている。

　ヘッドパイプ６の下方寄りの位置には、パワーユニットＰのクランクケース１２の前方側を支持するハンガフレーム９が連結されており、メインフレーム４とハンガフレーム９との間には、板状の補強ガセット８が架け渡されている。ヘッドパイプ６から後方に延びて下方に湾曲するメインフレーム４の下端部には、スイングアーム１７の前端部を揺動自在に軸支するピボット２８が設けられた左右一対のピボットプレート１３が固定されている。後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム１７は、リヤクッション１８によってメインフレーム４に吊り下げられている。エンジンＥの駆動力は、ドライブチェーン１６を介して後輪ＷＲに伝達される。

　４サイクルのエンジンＥと有段変速機とを一体に構成するパワーユニットＰは、ピボットプレート１３およびハンガフレーム９によって支持されている。エンジンＥのシリンダヘッド１０の後部には、インジェクタ３２およびスロットルボディ２６が固定されており、スロットルボディ２６の後部にはエアクリーナボックス２１が連結されている。シリンダヘッド１０の車幅方向左側には、高圧燃料配管３１を通してインジェクタ３２に燃料を圧送する高圧燃料ポンプ３０が取り付けられている。

　一方、シリンダヘッド１０の前部には、車体後方のマフラ１９に燃焼ガスを導く排気管１１が連結されている。エンジンＥのクランクシャフトＳの端部には、エンジンＥの始動時にセルモータとして機能し、エンジンＥの始動後は発電機として機能するＡＣＧスタータモータＭが設けられている。

　パワーユニットＰの上方には、メインフレーム４を車幅方向に跨ぐ底部形状を有する燃料タンク２が配設されている。燃料タンク２の内部には、高圧燃料ポンプ３０に燃料を供給する電動の低圧燃料ポンプ３３が配設されている。メインフレーム４の後方には、シート２２等を支持するリヤフレーム２０が固定されている。シート２２の下方には、左右一対のサイドカバー２３が配設されている。

　図２は、エンジンＥの一部拡大断面図である。エンジンＥのシリンダヘッド１０は、ピストン６３を摺動可能に保持するシリンダ６０の上部に固定され、シリンダ６０とシリンダヘッド１０との間に燃焼室６９が形成される。ピストン６３は、クランクシャフトＳに連結されるコンロッド６２の小端部６１に揺動自在に軸支されている。シリンダヘッド１０には、排気ポート６５に設けられる排気バルブ６６、吸気ポート６８に設けられる吸気バルブ６７、排気バルブ６６を往復動させる排気側カムシャフト７０および吸気バルブ６７を往復動させる吸気側カムシャフト７１を含む動弁機構が設けられている。燃焼室６９の天井部には点火プラグ６４が配設されており、インジェクタ３２は、吸気バルブ６７寄りの位置から燃焼室６９の内部に燃料を直接噴射する構成とされる。

　図３は、高圧燃料配管３１の構成を示す断面図である。また、図４は高圧燃料ポンプ３０の構成を示す断面図である。燃料タンク２の燃料は、電動の低圧燃料ポンプ３３によって高圧燃料ポンプ３０に圧送される。高圧燃料ポンプ３０は、吸気側カムシャフト７１と同期回転するポンプカム５１がプランジャ４９を往復動させることで、さらに高い圧力で高圧燃料配管３１に燃料を圧送する。

　高圧燃料配管３１は、高圧燃料ポンプ３０に連結されるジョイントパイプ３１ａと、インジェクタ３２を保持するインジェクタホルダ３１ｃと、ジョイントパイプ３１ａおよびインジェクタホルダ３１ｃの間に設けられるオリフィス３１ｂとから構成される。このように、高圧燃料配管３１内にオリフィス３１ｂを設けることにより、高圧燃料配管３１内で発生する脈動を減衰できる。インジェクタ３２は気筒毎に１本設けられており、並列２気筒エンジンの場合、インジェクタホルダ３１ｃは車幅方向に長尺の形状とされて２本のインジェクタ３２を保持する。

　従来、このような高圧燃料配管３１の適切な容積を机上で導き出すことは困難であったが、本発明の発明者は、高圧燃料配管３１の適切な容積を所定の演算式で導き出すことを可能とした。

　図４を参照して、低圧燃料ポンプ３３から高圧燃料ポンプ３０に圧送された燃料は、燃圧脈動を低減するパルセーションダンパ５２を介して、供給油路４１に供給される。供給油路４１には、電磁ソレノイド４０で開閉するバルブ４３が配設されており、自動二輪車１の電源がオンの間にのみ燃料がプランジャ室４４に流入できるように構成されている。

　プランジャ４９は、リターンスプリング５０によって下方に付勢されており、ポンプカム５１が回転することで上下動して燃料を圧送する。吸気側カムシャフト７１と同期回転するポンプカム５１は、クランクシャフトＳが２回転する間に１回転する。ポンプカム５１のカム山は、エンジンＥが単気筒の場合は１つ設けられ、２気筒の場合は２つ設けられる。

　プランジャ室４４から圧送される燃料は、逆止弁４６を通過して吐出通路４７から高圧燃料配管３１へ吐出される。逆止弁４６は、燃料がプランジャ室４４側へ戻るのを防止する。一方、吐出通路４７の所定値より高くなった場合は、リリーフバルブ４５が開くことで、戻り通路４２から燃料が上流側に戻される。このような構成により、高圧燃料ポンプ３０および高圧燃料配管３１に一度燃料が満たされると、エンジンＥを停止しても、所定のフィード燃圧Ｐ０がリリーフバルブ４５の開放圧力の範囲内で維持されることとなる。

　図５は、高圧燃料配管３１の適切な容積を導き出す手順を示すフローチャートである。ステップＳ１では、所定の演算式を用いて容積Ｖｔの最大値ＶｔＭａｘを導出する。ステップＳ２では、所定の演算式を用いて容積Ｖｔの最小値ＶｔＭｉｎを導出する。続くステップＳ３では、所定の演算式を用いて容積Ｖｔの適切な範囲を導出する。そして、ステップＳ４では、オリフィス前後の容積Ｖｔの比率を導出する。この４つのステップにより、高圧燃料配管の適切な容積Ｖｔを導出することができる。以下では、この４つの手順を、使用する演算式と共に順に説明する。

　図６は、高圧燃料配管３１の容積Ｖｔの最大値ＶｔＭａｘを求める演算式である。本発明の発明者は、燃料の体積弾性率をｋ、高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量をＱ、目標燃圧Ｐ１とフィード燃圧Ｐ０との差をΔＰ、高圧燃料ポンプ３０の１回転における昇圧回数をｎとしたときに、高圧燃料配管３１の容積Ｖｔの最大値ＶｔＭａｘを、ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎによって算出できることを導き出した。

　筒内噴射式のエンジンＥにおいて、吸気ポートに噴射する通常のエンジンと同等の始動性を確保するためには、クランク軸が２回転する間、すなわち、高圧燃料ポンプ３０が１回転する間に、高圧燃料配管３１の圧力をフィード燃圧Ｐ０から目標燃圧Ｐ１に昇圧する必要がある。

　このとき、高圧燃料配管３１の容積が大きすぎると、高圧燃料ポンプ３０が１回転する間に送り込む燃料量に対して全体の燃料量が大きすぎることとなり、高圧燃料ポンプ３０が１回転する間に昇圧される圧力が目標燃圧Ｐ１に達しなくなる。
　前記した演算式は、この条件を満たす容積の最大値ＶｔＭａｘを求めるものである。
　一例として、所定の単気筒エンジンにおいて、演算式を用いて容積の最大値ＶｔＭａｘを算出する。
（１）体積弾性率ｋは、ガソリンに固有の１３００Ｍｐａ
（２）高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量Ｑは、高圧燃料ポンプ３０の設計値から導き出される２６．１２mm³／ストローク
（３）目標燃圧Ｐ１は３．５ＭＰａ
（４）フィード燃圧Ｐ０は、実験で求められた０．３４３ＭＰａ
（５）昇圧回数ｎは、１回
　以上の条件により求められる容積の最大値は、１０．８cm³となる。

　また、別の例として、所定の２気筒エンジンにおいて、演算式を用いて容積の最大値ＶｔＭａｘを算出する。
（１）体積弾性率ｋは、ガソリンに固有の１３００Ｍｐａ
（２）ポンプ最大実吐出量Ｑは、高圧燃料ポンプ３０の設計値から導き出される１２０．００mm³／ストローク
（３）目標燃圧Ｐ１は３．５ＭＰａ
（４）フィード燃圧Ｐ０は、実験で求められた０．３９２ＭＰａ
（５）昇圧回数ｎは、２回
　以上の条件により求められる容積の最大値は、１００．４cm³となる。

　このように、高圧燃料ポンプ３０が１回転する間に昇圧される圧力が目標燃圧Ｐ１に達する範囲の容積の最大値ＶｔＭａｘを演算式で求めることが可能となり、設計工数を低減することができる。

　図７は、高圧燃料配管３１の容積の最小値ＶｔＭｉｎを求める演算式である。本発明の発明者は、高圧燃料ポンプ３０が１秒間に圧送する燃料の量をｑとしたときに、高圧燃料配管３１の容積の最小値ＶｔＭｉｎが、ｑ／０．６によって算出できることを導き出した。

　筒内噴射エンジンにおいて、高圧燃料ポンプ３０が駆動することにより生じる高圧燃料配管内の燃圧脈動は、空燃比（Ａ／Ｆ）の精度低下を招くこととなる。この精度低下を許容値内に収めるため、本実施形態では、燃圧脈動を１．２ＭＰａ以内とすることを目標とした。演算式中の数字「０．６」は、複数の実験に基づいて、燃圧脈動が１．２ＭＰａ以下となる値として設定されたものである。
　高圧燃料配管３１の容積が小さくなるほど、燃圧脈動は大きくなる。上記した演算式は、燃圧脈動を１．２ＭＰａ以内とすることができる容積の最小値ＶｔＭｉｎを求めるものである。

　一例として、所定の２気筒エンジン（想定最大エンジン回転数は８３００ｒｐｍ、気筒あたり高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量Ｑは１２０．００mm³／ストローク、ポンプカムのカム山は２）において、演算式を用いて容積の最小値を算出する。
（１）高圧燃料ポンプ３０が１秒間に圧送する燃料の量ｑは、設計値より１６６００mm³／秒
　以上の条件により求められる容積の最小値は、２７．７cm³となる。
　このように、空燃比の精度が許容値を超えない範囲の容積の最小値を演算式で求めることが可能となり、設計工数を低減することができる。

　図８は、高圧燃料配管３１の容積の最小値ＶｔＭｉｎを求める第２の演算式である。本発明の発明者は、高圧燃料ポンプ３０が１秒間に圧送する燃料の量をｑとしたときに、高圧燃料配管３１の容積の最小値ＶｔＭｉｎが、ｑ／０．４によって算出できることを導き出した。

　筒内噴射エンジンにおいて、高圧燃料配管３１の容積が小さすぎると、高圧燃料ポンプ３０による昇圧時に燃圧が高くなりすぎて、高圧燃料ポンプ３０のリリーフバルブ４５が開いてしまう。このため、高圧燃料ポンプ３０のリリーフバルブ４５が開かない範囲に収めるため、本実施形態では、昇圧時による燃圧を２５．３ＭＰａ以内とすることを目標とした。演算式中の数字「０．４」は、複数の実験に基づいて、昇圧時の燃圧が２５．３ＭＰａ以下となる値として設定されたものである。
　高圧燃料配管３１の容積が小さくなるほど、昇圧時の燃圧は大きくなる。上記した演算式は、昇圧時の燃圧を２５．３ＭＰａ以内とすることができる容積の最小値を求めるものである。

　一例として、所定の２気筒エンジン（想定最大エンジン回転数は８３００ｒｐｍ、気筒あたり高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量Ｑは１２０．００mm³／ストローク、ポンプカムのカム山は２）において、演算式を用いて容積の最小値を算出する。
（１）高圧燃料ポンプ３０が１秒間に圧送する燃料の量ｑは、設計値より１６６００mm³／秒
　以上の条件により求められる容積の最小値は、４１．５cm³（４１５００mm³）となる。
　このように、昇圧時の高圧燃料ポンプ３０のリリーフバルブ４５が開かない範囲の容積の最小値を演算式で求めることが可能となり、設計工数を低減することができる。

　図９は、高圧燃料配管３１の適切な容積の範囲を求める演算式である。この演算式（ｑ／０．４　≦　Ｖｔ　≦ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎ）は、図５に示した最大値ＶｔＭａｘを求める演算式と、図７に示した最小値ＶｔＭｉｎを求める演算式とを組み合わせたものである。最小値ＶｔＭｉｎに関しては、燃圧脈動に着目した図６の演算式より、リリーフバルブに着目した図７の演算式の方が大きい値となることから、図７の演算式を適用することとした。この演算式から求められる所定の２気筒エンジンにおける高圧燃料配管３１の容積Ｖｔの範囲は、４１．５～１００．４cm³となる。

　図１０は、高圧燃料配管３１のオリフィス前容積Ｖｔ１の最小値Ｖｔ１Ｍｉｎを求める演算式である。本発明の発明者は、高圧燃料配管３１の容積Ｖｔが、オリフィス３１ｂを挟んで上流側のオリフィス前容積Ｖｔ１と下流側のオリフィス後容積Ｖｔ２とからなる場合に、オリフィス前容積Ｖｔ１の最小値が、ｑ／３．０によって算出できることを導き出した。

　筒内噴射エンジンにおいて、オリフィス前容積Ｖｔ１が小さすぎると、高圧燃料ポンプ３０による昇圧時に燃圧が高くなりすぎて、高圧燃料ポンプ３０のリリーフバルブ４５が開いてしまう。このため、高圧燃料ポンプ３０のリリーフバルブ４５が開かない範囲に収めるため、本実施形態では、昇圧時の燃圧を２５．３ＭＰａ以内とすることを目標とした。演算式中の数字「３．０」は、複数の実験に基づいて、昇圧時の燃圧が２５．３ＭＰａ以下となる値として設定されたものである。
　オリフィス前容積Ｖｔ１の容積が小さくなるほど、昇圧時の燃圧は大きくなる。上記した演算式は、昇圧時の燃圧を２５．３ＭＰａ以内とすることができる容積の最小値を求めるものである。

　一例として、所定の２気筒エンジン（想定最大エンジン回転数は８３００ｒｐｍ、気筒あたり高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量Ｑは１２０．００mm³／ストローク、ポンプカムのカム山は２）において、演算式を用いて容積の最小値を算出する。
（１）高圧燃料ポンプ３０が１秒間に圧送する燃料の量ｑは、設計値より１６６００mm³／秒
　以上の条件により求められる容積の最小値は、５．５cm³（５５３３mm³）となる。
　このように、昇圧時に高圧燃料ポンプ３０のリリーフバルブ４５が開かない範囲の容積の最小値Ｖｔ１Ｍｉｎを演算式で求めることが可能となり、設計工数を低減することができる。

　なお、自動二輪車の形態、エンジンの形態、高圧燃料ポンプの構造、高圧燃料配管の配置や形状、各演算式に用いられる数字の大小、実験に用いる燃料ポンプの設計値、ポンプ最大実吐出量等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係る高圧燃料配管は、単気筒または２気筒のエンジンを搭載する種々の車両に適用することが可能である。

　１…自動二輪車、２…燃料タンク、３０…高圧燃料ポンプ、３１…高圧燃料配管、３１ａ…ジョイントパイプ、３１ｂ…オリフィス、３１ｃ…インジェクタホルダ、３２…インジェクタ、３３…低圧燃料ポンプ、６９…燃焼室、７１…カムシャフト（吸気側カムシャフト）、Ｅ…エンジン、ｋ…体積弾性率、Ｑ…高圧燃料ポンプの１往復における燃料の最大吐出量、ΔＰ…目標燃圧とフィード燃圧との差、Ｖｔ…高圧燃料配管の容積、ＶｔＭａｘ…容積の最大値、ｑ…高圧燃料ポンプが１秒間に圧送する燃料の量、ＶｔＭｉｎ…容積の最小値、Ｖｔ１…上流側のオリフィス前容積、Ｖｔ２…下流側のオリフィス後容積

Claims

　インジェクタ（３２）によって燃焼室（６９）に直接燃料を噴射する筒内噴射式のエンジン（Ｅ）に適用される高圧燃料配管（３１）において、
　前記高圧燃料配管（３１）が、前記インジェクタ（３２）と高圧燃料ポンプ（３０）との間に配設される配管であり、
　前記高圧燃料ポンプ（３０）が、低圧燃料ポンプ（３３）より下流側に設けられており、
　前記エンジン（Ｅ）が、単気筒または２気筒であり、
　前記高圧燃料ポンプ（３０）が、前記エンジン（Ｅ）のカムシャフト（７１）と同期回転して１回転当たり１回または２回の昇圧を行うプランジャ式であり、
　燃料の体積弾性率をｋ、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量をＱ、前記高圧燃料ポンプ（３０）により昇圧される目標燃圧（Ｐ１）と前記低圧燃料ポンプ（３３）により昇圧されるフィード燃圧（Ｐ０）との差をΔＰ、前記高圧燃料ポンプ（３０）の１回転における昇圧回数をｎとしたときに、前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、
　ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎ
　以下であることを特徴とする高圧燃料配管。
　前記高圧燃料ポンプ（３０）が１秒間に圧送する燃料の量をｑとしたときに、
　前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、
　ｑ／０．６
　以上であることを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料配管。
　前記高圧燃料ポンプ（３０）が１秒間に圧送する燃料の量をｑとしたときに、
　前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）の値が、
　ｑ／０．４
　以上であることを特徴とする請求項１に記載の高圧燃料配管。
　前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）が、以下の演算式
　ｑ／０．４　≦　Ｖｔ　≦ｋ×Ｑ／ΔＰ／１０００×ｎ
　によって求められることを特徴とする請求項３に記載の高圧燃料配管。
　前記高圧燃料配管（３１）の容積（Ｖｔ）が、オリフィス（３１ｂ）を挟んで上流側のオリフィス前容積（Ｖｔ１）と下流側のオリフィス後容積（Ｖｔ２）とからなり、
　前記オリフィス前容積（Ｖｔ１）の値が、
　ｑ／３．０
　以上であることを特徴とする請求項４に記載の高圧燃料配管。
　前記エンジン（Ｅ）が単気筒エンジンであり、
　前記燃料の体積弾性率としてのｋが１３００ＭＰａであり、
　高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量としてのＱが２６．１２mm³／ストロークであり、
　前記昇圧回数としてのｎが１回であることを特徴とする請求項４に記載の高圧燃料配管。
　前記エンジン（Ｅ）が２気筒エンジンであり、
　前記燃料の体積弾性率としてのｋが１３００ＭＰａであり、
　高圧燃料ポンプ（３０）の１往復における燃料の最大吐出量としてのＱが１２０．００mm³／ストロークであり、
　前記昇圧回数としてのｎが２回であることを特徴とする請求項４に記載の高圧燃料配管。