JP2001073899A - 高圧燃料ポンプの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内燃料噴射式の２サイクルエンジンにおけ
る燃料供給系の部品点数を低減し、クランクジャーナル
を接合するリング状部材により高圧燃料ポンプを駆動す
ることによりエンジンの小型化を達成する。 【解決手段】 ２サイクルエンジンの筒内にはインジェ
クタ２１から燃料が噴射されるようになっており、イン
ジェクタ２１に対して燃料を供給する高圧燃料ポンプ２
４はクランクシャフト３によって直接駆動されるように
なっている。クランクシャフト３は複数のクランクジャ
ーナルを接合リング５４に圧入することにより形成され
ており、この接合リング５４の外周面に成形されたカム
面６３に高圧燃料ポンプ２４のプランジャ２５が接触し
て高圧燃料ポンプ２４が接合リング５４によって駆動さ
れるようになっている。

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２サ
イクルエンジンにおける高圧燃料ポンプの駆動装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】レジャービークル、スノーモービルなど
においては２サイクルエンジンが多用されており、２サ
イクルエンジンにあっても、高圧燃料を筒内に直接噴射
するようにした筒内燃料噴射式のエンジンが開発されて
いる。このタイプのエンジンにおいては、排気ポートが
閉じた後に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することができ、低速、低負荷
では成層燃焼をさせることにより燃費を向上させること
ができる。

【０００３】高圧燃料を筒内に直接噴射するために、燃
料供給系に高圧燃料ポンプを設ける必要がある。４サイ
クルエンジンでは動弁機構のカムシャフトによって高圧
燃料ポンプを駆動するようにしているが、２サイクルエ
ンジンの場合にはカムシャフが設けられていないので、
従来では、たとえば、特開平10-246165 号公報に示され
るように、クランクシャフトの回転をベルトによって高
圧燃料ポンプに伝達するようにしている。

【０００４】一方、多気筒用の２サイクルエンジンにお
いては、クランクシャフトを一体型とすることなく、た
とえば、特開平8-74832 号公報に示されるように、複数
のクランクジャーナルを接合して組み立てるようにした
タイプの組立式クランクシャフトが用いられることがあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、クラン
クシャフトの回転をベルトによって高圧燃料ポンプに伝
達するには、クランクシャフトと高圧燃料ポンプのそれ
ぞれに設けられた２つのプーリと、これらに掛け渡され
るベルトとを用いる必要があり、エンジンを構成する部
品点数が多くなるだけでなく、これらの設置スペースを
確保しなければならない。

【０００６】一方、組立式クランクシャフトを用いたエ
ンジンにあっては、複数のクランクジャーナルをリング
状部材つまり接合リングに圧入することによって接合す
るようにしており、接合リングのスペースを確保する必
要がある。

【０００７】本発明の目的は、筒内燃料噴射式の２サイ
クルエンジンにおける燃料供給系の部品点数を低減する
ことにある。

【０００８】本発明の他の目的は、クランクジャーナル
を接合する接合リングにより高圧燃料ポンプを駆動する
ことにより接合リングのスペースを活用してエンジンの
小型化を達成することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の高圧燃料ポンプ
の駆動装置は、２サイクルエンジンの筒内に高圧燃料を
噴射するようにした高圧燃料ポンプの駆動装置であっ
て、高圧燃料ポンプの作動部が接触するカム面をクラン
クシャフトに形成し、クランクシャフトにより前記高圧
燃料ポンプを直接駆動するようにしたことを特徴とす
る。

【００１０】本発明の高圧燃料ポンプの駆動装置は、前
記クランクシャフトを複数のクランクジャーナルを接合
リングに圧入することによって形成し、前記接合リング
の外周面に前記カム面を形成するようにしたことを特徴
とする。

【００１１】本発明にあっては、高圧燃料ポンプをクラ
ンクシャフトにより直接駆動するようにしたので、燃料
供給系の部品点数を低減することができる。また、クラ
ンクシャフトを組立式として、クランクジャーナルを接
合するための接合リングの外周面に形成されたカム面に
高圧燃料タンクの作動部を接触させることにより、接合
リングによって高圧燃料ポンプを駆動するようにしたの
で、接合リングの設置スペースを利用してポンプ駆動を
行うことができ、エンジンの小型化を達成することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施の形態である高圧燃
料ポンプの駆動装置を備えた２サイクルエンジンを示す
概略図であり、図２は図１に示されたエンジン本体を示
す断面図であり、図３は図２の左側面図である。

【００１４】エンジン１は筒内燃料噴射式の３気筒２サ
イクルエンジンであり、ロアケース２ａとアッパケース
２ｂとからなるクランクケース２内には、クランクシャ
フト３が回転自在に装着されており、クランクケース２
にはシリンダ４が取り付けられ、シリンダ４にはシリン
ダヘッド５が取り付けられている。

【００１５】シリンダ４に形成されたシリンダボア６内
にはピストン７が往復動自在に組み込まれており、ピス
トン７はコネクティングロッド８によりクランクシャフ
ト３に連結されている。クランクケース２にはこの中の
クランク室９に連通して吸気ポート１０が形成され、吸
気ポート１０に連通してクランクケース２には吸気管１
１が取り付けられており、密閉されたクランク室９内に
は吸気管１１を介して新気が導入されるようになってい
る。吸気管１１内には導入空気の量を調整するためのス
ロットルバルブ１２が設けられ、吸気ポート１０には逆
流防止のためのリード弁１３が設けられている。

【００１６】シリンダ４には燃焼室とクランク室９とを
連通させる掃気ポート１４と、燃焼室内の排気ガスを排
出する排気ポート１５とが設けられ、ピストン７が下死
点近くに位置して両方のポート１４，１５がともに開い
た状態のもとで、新気が燃焼ガスを排出つまり掃気しな
がら燃焼室内に満たされる。

【００１７】シリンダ４には、図２に示すように、排気
ポート１５からの排気のタイミングを調整するために排
気バルブ１６が設けられており、排気バルブ１６は燃焼
室内の圧力とばね１７のばね力とのバランスにより排気
タイミングを変化させる弁体１８を有し、エンジンが高
回転のときには弁体１８が後退して早いタイミングで排
気が行われ、低回転のときには弁体１８が前進して遅い
タイミングで排気が行われるようになっている。

【００１８】図１に示すように、エンジンの回転を円滑
にするとともに磁石発電機としての機能をも有するフラ
イホイールマグネト１９がクランクシャフト３に直結さ
れている。

【００１９】シリンダヘッド５には燃料噴射弁つまりイ
ンジェクタ２１と点火プラグ２２とが設けられ、図１に
示すように、インジェクタ２１には燃料供給系により燃
料タンク２３内の燃料が供給されるようになっている。
燃料供給系はクランクケース２に取り付けられた高圧燃
料ポンプ２４を有し、高圧燃料ポンプ２４の作動部つま
りプランジャ２５はクランクシャフト３によって直接駆
動されるようになっている。

【００２０】インジェクタ２１には、図３に示すよう
に、共通配管つまりコモンレール２６の分岐部が接続さ
れ、高圧燃料ポンプ２４により加圧された燃料がコモン
レール２６から分岐して供給されるようになっている。
高圧燃料ポンプ２４の吐出口２７は上向きに設けられ、
吐出口２７に接続された高圧配管２８によって吐出口２
７はコモンレール２６に接続されている。高圧配管２８
は、図３に示されるように、クランクシャフト３の軸方
向には変形することなく真っ直ぐに上方に延び、図２に
示されるようにクランクシャフト３の真上に向けてエン
ジンの幅方向に傾斜している。

【００２１】このように、クランクシャフト３により直
接駆動される高圧燃料ポンプ２４の吐出口２７を上向き
に形成し、シリンダヘッド５に設けられたインジェクタ
２１に向けて上向きに高圧配管２８が延びており、水平
方向や下方に向いてから上方に蛇行する部分がないの
で、吐出口２７とインジェクタ２１との間における高圧
配管２８の長さを短くすることができ、１つの高圧燃料
ポンプ２４から３つのインジェクタ２１に対して脈動の
発生を抑制しつつ高圧燃料を供給することができる。ま
た、吐出口２７を上向きとし、さらに高圧配管２８を上
向きに延ばして高圧配管２８を短くしたことから、エン
ジンの振動が高圧配管２８に伝達しても、高圧配管２８
の耐久性を向上させることができる。さらに、吐出口２
７が上向きとなっていることから、吐出口２７内に気泡
が発生しても、その気泡が吐出口２７内に停留すること
を防止することができる。

【００２２】高圧燃料ポンプ２４の流入口３１と燃料タ
ンク２３との間に接続された低圧配管３２にはウォータ
セパレータつまりフィルタ３３と、低圧燃料ポンプ３４
とが設けられ、高圧燃料ポンプ２４の戻し口３５と燃料
タンク２３との間に接続されたリターン配管３６は、低
圧燃料ポンプ３４の吐出側に圧力調整配管３７により接
続され、リターン配管３６には低圧燃料ポンプ３４から
吐出される燃圧を調整するための低圧プレッシャレギュ
レータ３８が設けられている。低圧燃料ポンプ３４によ
って燃料タンク２３内の燃料は、たとえば、３kgf/cm²
程度の圧力に加圧された後、高圧燃料ポンプ２４によっ
て、たとえば、７０kgf/cm² 程度の圧力にまで高められ
て、インジェクタ２１に供給される。

【００２３】点火プラグ２２はイグナイタ３９により駆
動され、インジェクタ２１はインジェクタドライバ４０
により駆動されるようになっており、イグナイタ３９，
インジェクタドライバ４０および低圧燃料ポンプ３４
は、電子制御ユニットＥＣＵからの制御信号によって作
動が制御されるようになっている。

【００２４】電子制御ユニットＥＣＵには、大気圧セン
サ４１，燃料圧力センサ４２、クランク角度センサ４
３，クランクケース温度センサ４４、吸気温度センサ４
５、スロットルバルブ開度センサ４６および水温センサ
４７からの信号が送られるようになっている。なお、水
温センサ４７はシリンダヘッド５およびシリンダ４内に
形成されたウオータジャケット内を流れる冷却液の温度
を検出し、ウオータジャケット内に冷却液を供給するた
めの循環供給口４８が図２および図３に示すように、シ
リンダヘッド５に形成されている。

【００２５】図４はクランクシャフト３を示す断面図で
あり、クランクシャフト３は第１クランクジャーナル５
１ａと、第２クランクジャーナル５１ｂと第３クランク
ジャーナル５１ｃの３つのクランクジャーナルを組み立
てることにより形成されている。それぞれのクランクジ
ャーナル５１ａ〜５１ｃは、クランクピン５２により連
結された釣合いおもり、つまりバランスウエイト５３を
有し、クランクピン５２にはコネクティングロッド８が
結合されるようになっている。

【００２６】第１クランクジャーナル５１ａと第２クラ
ンクジャーナル５１ｂとを接合するために、これらの端
部には接合リング５４が圧入され、第２クランクジャー
ナル５１ｂと第３クランクジャーナル５１ｃとを接合す
るために、これらの端部には接合リング５５が圧入され
ている。それぞれの接合リング５４，５５内にクランク
ジャーナルの端部を圧入することによって、３つのクラ
ンクジャーナル５１ａ〜５１ｃにより１つのクランクシ
ャフト３が組み立てられることになる。

【００２７】圧入時に接合リング５４，５５内の空気を
外部に排出するために、接合リング５４には内周面と外
周面とを連通させる径方向の排出孔５６が形成され、接
合リング５５には径方向の排出孔５７とこれに連通する
軸方向の排出孔５８とが形成されている。圧入が完了す
ると、それぞれのクランクジャーナルの端面は突き当て
られた状態となる。

【００２８】図５（Ａ）は接合リング５４を示す斜視図
であり、図５（Ｂ）は接合リング５４を示す正面図であ
る。接合リング５４はカム部材を構成しており、クラン
クシャフト３の回転中心Ｏ_C を軸心とした本体部６１
と、その軸方向中央部に外方に突出して設けられたカム
部６２とを有し、カム部６２の外周面つまりカム面６３
の軸心Ｏ_E は偏心量Ｅだけ回転中心Ｏ_C に対してずれて
おり、回転方向に１８０度の位相で小径点６３ａと大径
点６３ｂとではクランクシャフト３の回転中心Ｏ_C から
の半径がカムリフトＬだけずれている。このカム面６３
には高圧燃料ポンプ２４のプランジャ２５が接触してお
り、偏心量Ｅによって定まるカムリフトＬのストローク
でクランクシャフト３の１回転毎にプランジャ２５は１
回往復動することになる。なお、プランジャ２５のスト
ロークは偏心量Ｅを変化させることによって任意の値に
変化させることができる。

【００２９】このように、クランクジャーナル５１ａ，
５１ｂを接合するための接合リング５４を用いて高圧燃
料ポンプ２４を駆動することによって、高圧燃料ポンプ
２４をクランクシャフト３により直接駆動することがで
きるとともに、接合リング５４のスペースを有効に利用
して駆動スペースを確保することができる。しかも、接
合リング５４は図３において左側の気筒と中央部の気筒
との間に対応して設けられており、その部分に高圧燃料
ポンプ２４を配置するようにしたので、エンジン本体の
長手方向の寸法を長くすることなく、気筒間のスペース
を利用して高圧燃料ポンプを配置することができる。

【００３０】図６は接合リング５４の変形例を示す図で
あり、この接合リング５４には小径点６３ａと大径点６
３ｂとが２つずつ設けられ、それぞれが９０度の位相で
ずれており、クランクシャフト３が１回転する毎にプラ
ンジャ２５は２回往復動することになる。

【００３１】接合リング５５には、図示しないオイルポ
ンプを駆動するための歯車６４が取り付けられており、
この歯車６４により駆動されるオイルポンプによって潤
滑油が摺動部に供給されるようになっている。

【００３２】クランクケース２内の摺動面やピストン７
の摺動面を潤滑するために、吸気管１１内を流れる新気
には潤滑油が滴下されるようになっており、滴下されて
霧化された潤滑油は新気とともにクランク室９内に流入
されることになる。流入した潤滑油をクランクシャフト
３を回転自在に支持する複数の軸受６５に供給するため
に、クランクケース２には潤滑油導入孔６６が形成され
ている。

【００３３】カム面６３とプランジャ２５との摺動面を
潤滑するために、図２に示すように、オイルポンプから
の潤滑油を案内する潤滑油路６７がカム面６３に開口し
てクランクケース２に接続されている。クランクケース
２内には、潤滑油路６７の開口部に隣接させて、オイル
ポンプから吐出された潤滑油を貯留させるための油溜ま
り室、つまりオイルバス６８が形成されている。このオ
イルバス６８は、クランクケース２の底面、あるいはク
ランクケース２内に組み込んだリング状の部材によって
形成されており、この中に溜められた潤滑油はカム面６
３に接触し、クランクシャフト３の回転とともにカム面
６３に付着した潤滑油がプランジャ２５とカム面６３と
の間に供給され、接触面の強制潤滑が行われる。

【００３４】接合リング５４の本体部６１の外周面とこ
れに対向するクランクケース２の内周面との間の隙間を
小さくすることにより、オイルバス６８は閉じられた空
間となり、この中に溜められた潤滑油がカム部６２の両
側から漏出することを抑制ないし遮断し、所定量の潤滑
油がオイルバス６８内に溜まるようにしている。ただ
し、潤滑油を漏出させることによって接合リング５４の
両側の軸受６５を潤滑させるようにしても良い。

【００３５】図７は接合リング５４の変形例を示す断面
図であり、この場合には本体部６１とカム部６２とが別
部材となっており、本体部６１の外側にカム部６２を圧
入することによって接合リング５４が形成されている。
また、この接合リング５４には本体部６１の外周面に複
数の環状凹部と環状突部とからなるラビリンス６９が設
けられており、オイルバス６８からの潤滑油の漏れをラ
ビリンス６９によって抑制するようにしている。なお、
ラビリンス６９をクランクケース２側に設けるようにし
ても良く、本体部６１とクランクケース２の両方に設け
るようにしても良い。なお、本体部６１の外側にカム部
６２を圧入する場合には、接合リング５５と同様に、径
方向の排出孔５７と軸方向の排出孔５８とを形成するこ
とが好ましい。

【００３６】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。

【００３７】たとえば、実施の形態では３気筒のエンジ
ンに本発明が適用されているが、気筒数はこれに限定さ
れることなく、任意の気筒数のエンジンに対しても本発
明を適用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明においては、筒内に
燃料を噴射するためのインジェクタに高圧燃料を供給す
る高圧燃料ポンプをクランクシャフトにより直接駆動す
るようにしたので、部品点数を増加させることなく、高
圧燃料ポンプを駆動することができる。複数のクランク
ジャーナルを接合リングに圧入することによってクラン
クシャフトを形成するようにし、接合リングの外周面に
高圧燃料ポンプの作動部に接触するカム面を設けたの
で、接合リングを利用して高圧燃料ポンプを駆動するこ
とができるとともに、その設置スペースを有効に活用し
てエンジンの小型化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である高圧燃料ポンプの
駆動装置を備えた２サイクルエンジンを示す概略図であ
る。

【図２】図１に示されたエンジン本体を示す断面図であ
る。

【図３】図２の左側面図である。

【図４】クランクシャフトを示す断面図である。

【図５】（Ａ）は接合リングを示す斜視図であり、
（Ｂ）は接合リングを示す正面図である。

【図６】接合リングの変形例を示す正面図である。

【図７】接合リングの変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

２ クランクケース ３ クランクシャフト ４ シリンダ ５ シリンダヘッド ９ クランク室 １０ 吸気ポート ５１ａ〜５１ｃ クランクジャーナル ２１ インジェクタ ２４ 高圧燃料ポンプ ２５ プランジャ ５４ 接合リング ６２ カム部 ６３ カム面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２サイクルエンジンの筒内に高圧燃料を
   噴射するようにした高圧燃料ポンプの駆動装置であっ
   て、高圧燃料ポンプの作動部が接触するカム面をクラン
   クシャフトに形成し、クランクシャフトにより前記高圧
   燃料ポンプを直接駆動するようにしたことを特徴とする
   高圧燃料ポンプの駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高圧燃料ポンプの駆動装
   置において、前記クランクシャフトを複数のクランクジ
   ャーナルを接合リングに圧入することによって形成し、
   前記接合リングの外周面に前記カム面を形成するように
   したことを特徴とする高圧燃料ポンプの駆動装置。