JP5462855B2

JP5462855B2 - エンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JP5462855B2
Application number: JP2011257617A
Authority: JP
Inventors: 和也石木; 和昭楢本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-11-25
Also published as: US20130133622A1; CN103133206B; JP2013113131A; CN103133206A; US9127630B2

Description

本発明は、エンジンの燃料供給装置に関し、特にＶ型エンジンや水平対向エンジン等の燃料供給系路に用いられるエンジンの燃料供給装置に関するものである。

従来、多気筒エンジンにおける各気筒に燃料噴射弁をそれぞれ配設したエンジンがある。例えばＶ型エンジンや水平対向エンジンでは、２列の気筒列を有しており、燃料タンク（燃料ポンプ）からの１本の燃料供給路を、それぞれの気筒列方向に延在する各デリバリパイプに分配するようにしているものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１３２２３１号公報

各気筒に燃料噴射弁を配設したエンジンでは、燃料の噴射によってデリバリパイプ内に圧力の脈動が生じる。さらに、Ｖ型エンジンや水平対向エンジンのように一対の気筒列を有する場合、圧力脈動は、車両の振動や騒音を誘発したり、燃料供給管内の燃料に所望の圧力が得られないことによる不安定な燃焼による燃費の悪化やエミッションの増加が懸念される。

上記特許文献１では、燃料ポンプに接続されている１本の燃料供給管に、各デリバリパイプに接続された一対の接続管がＴ字型に接続されている。一対の接続管は、互いに同軸となる同一直線上で相反する方向に延出しており、そのような配管構造では、一対の接続管の軸線方向に圧力脈動が増幅されるという問題がある。

また、特にＶ型エンジンでは、各気筒列において振動の方向が異なるため、デリバリパイプや接続管及び燃料供給管に対し、また燃料供給管及び接続管の接続部分への振動による影響を考慮する必要がある。

このような課題を解決して、燃料供給管から分配する接続管における燃料の圧力脈動が増幅されることを抑制すると共にエンジンの振動による各管への影響を回避するために、本発明に於いては、それぞれ複数の気筒からなる２つの気筒群（３・４）と、前記２つの気筒群の前記各気筒に対して燃料を噴射するための複数の燃料噴射弁（１９）と、燃料供給源（１１・１３）に接続された燃料供給管（１２）と、前記燃料供給管に分岐部（Ｐ１〜Ｐ３・２１）を介して接続された２本の接続管（１５・１６）と、前記両接続管のそれぞれに接続され、対応する前記気筒群の前記複数の燃料噴射弁に対して燃料を送出するためのデリバリパイプ（１７・１８）とを有するエンジンの燃料供給装置であって、前記分岐部における前記２本の接続管の軸線方向は互いに交差するとともに、前記燃料供給管及び前記２本の接続管が接続される３つの接続ポートの軸線方向が３次元的に互いに異なる３方向（Ｘ・Ｙ・Ｚ）に向いているものとした。

これによれば、分岐部において、燃料供給管からの燃料の流入方向と各接続管への燃料流出方向とがそれぞれ互いに同一直線上に無いことから、燃料の流入及び両流出方向のいずれもが１８０度以外の角度をもって分岐する方向になる。これにより、各管に生じる燃料の圧力の脈動が同一直線上を伝わって増幅することを防止でき、３方向の全てに対して圧力の脈動が抑制され、共振等によりデリバリパイプに損傷を与えてしまうことを防止できる。

特に前記分岐部における前記燃料供給管の軸線方向の流れ方向下流端部に分岐室（２１）が配置され、前記２本の接続管は前記分岐室と接続するとよく、また、前記３つの接続ポートの軸線方向が互いに直交する３軸方向に向いているとよい。これによれば、流入及び両流出方向の３方向を例えば互いに直交する３軸の各方向とすることにより、分岐部において各方向に対向する部分に対向面があり、各管のいずれかに圧力の脈動が生じた場合にはその圧力はそれぞれの対向面により抑制される。このようにして、３方向の圧力の脈動を抑制することができ、共振等によるデリバリパイプに対して与える損傷を好適に防止することができる。

また、前記分岐部は、前記２つの気筒群の一方（３）の外壁に取り付けられたジョイント部材（１４）に設けられ、前記分岐部における前記ジョイント部材が取り付けられた方の前記デリバリパイプ（１７）への燃料流出方向（Ｙ）が、前記ジョイント部材が取り付けられた方の前記気筒群の気筒の軸線方向（Ｃｖ）と同一方向であるとよい。

これによれば、気筒群の外壁はその気筒群の気筒の軸線方向に対して振動や熱膨張するが、ジョイント部材が取り付けられた気筒群のデリバリパイプへのジョイント部材からの燃料流出方向が、ジョイント部材が取り付けられた気筒群の気筒の軸線方向と同一であることにより、ジョイント部材が取り付けられた気筒群の外壁の熱膨張や振動方向と同一方向となり、その接続管に発生する応力振幅が抑制される。

また、前記分岐部における前記ジョイント部材から前記ジョイント部材が取り付けられていない方の前記デリバリパイプ（１８）に燃料流出方向（Ｚ）が、前記ジョイント部材が取り付けられた方の前記気筒群の気筒の軸線方向（Ｃｖ）に交差する方向であるとよい。

これによれば、ジョイント部材において、ジョイント部材が取り付けられた方の気筒群と他（取り付けられていない方）の気筒群とに対する各燃料流出方向が互いに交差することから、ジョイント部材が取り付けられた気筒群の外壁の熱膨張や振動の方向と他の気筒群への燃料流出方向に生じる圧力の脈動方向とが干渉せず、接続管の応力振幅の低減効果が高い。さらに、各接続管への燃料流出方向は燃料供給管からの燃料流入方向とも交差することから、接続管の応力振幅の低減効果がより一層高まる。

また、前記ジョイント部材の前記燃料供給管が接続される接続ポート（Ｐ１）の燃料流出側に絞り部（２２）が設けられているとよい。これによれば、燃料供給管からの燃料の圧力脈動を好適に低減させることができる。

また、前記接続管は、前記燃料供給管よりも弾性変形し易く形成されているとよい。これによれば、燃料噴射によるデリバリパイプの振動を強く受ける接続管に発生する応力振幅を低減させることができる。

また、前記ジョイント部材はステー（２３）を一体的に有し、前記ステーは、弾性体（２４）を介して前記外壁に取り付けられているとよい。これによれば、ジョイント部材が弾性支持されることから、気筒群側からの振動伝達が低減され、ジョイント部材に発生する応力振幅を低減し得る。

このように本発明によれば、分岐部において、燃料供給管からの燃料の流入方向と各接続管への燃料流出方向とがそれぞれ互いに同一直線上に無いことから、いずれか２つの流路同士が１８０度以外の角度をもって分岐する。これにより、各管に生じる燃料の圧力の脈動が同一直線上を伝わって増幅することを防止でき、３方向の全てに対して圧力の脈動が抑制され、共振等によりデリバリパイプに損傷を与えてしまうことを防止できる。

本発明が適用されたＶ型エンジンの燃料供給装置の要部を示す斜視図である。燃料供給装置の全体構成を示す模式図である。（ａ）はジョイント部材を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印IIIｂ線から見た要部端面図である。図３（ｂ）の矢印IV−IV線に沿って見た断面図である。図４の矢印Ｖ−Ｖ線に沿って見た断面図である。ステーの要部拡大断面図である。エンジン回転数に対する接続管に生じる応力を示し、（ａ）は従来の接続構成における図であり、（ｂ）は本発明による図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用されたＶ型エンジン１の燃料供給装置の要部を示す斜視図である。

図１に示すように、エンジン１は、両側（例えば車両前後方向）に拡開するように傾いた第１シリンダバンク１ａ及び第２シリンダバンク１ｂによりＶ字型に形成されたシリンダブロック１ｃと、各シリンダバンク１ａ・１ｂの上部に設けられたシリンダヘッド２ａ・２ｂとを有する。なお、各シリンダヘッド２ａ・２ｂの上部にはヘッドカバー（図示せず）が設けられている。エンジン１の吸気装置（図示せず）は両シリンダバンク１ａ・１ｂの内側に配設され、排気系（図示せず）は外側に配設されている。

本図示例ではＶ型６気筒であり、各シリンダバンク１ａ・１ｂ内にはそれぞれ直列に３気筒ずつ設けられている。それら３気筒ずつを気筒群とし、一方のシリンダバンク１ａ側の３気筒を第１気筒群３とし、他方のシリンダバンク１ｂ側の３気筒を第２気筒群４として、以下に説明する。

本発明に基づく燃料供給装置は、図２に併せて示されるように、燃料タンク１１と、燃料タンク１１内に設けられた燃料ポンプ１１ａと、燃料タンク１１（燃料ポンプ１１ａ）に一端が接続された燃料供給管１２と、燃料供給管１２の中間部に設けられかつエンジン１側に配設された高圧燃料ポンプ１３と、燃料供給管１２の他端が接続された分岐部を有するジョイント部材１４と、ジョイント部材１４に各一端が接続された両接続管１５・１６と、一方の接続管１５に接続されかつ第１気筒群３に対応する第１デリバリパイプ１７と、他方の接続管１６に接続されかつ第２気筒群４に対応する第２デリバリパイプ１８と、各気筒に燃料を噴射するために両デリバリパイプ１７・１８に設けられたそれぞれ３つずつの燃料噴射弁１９とを有する。なお、燃料タンク１１（燃料ポンプ１１ａ）及び高圧燃料ポンプ１３により燃料供給源が構成される。

第１デリバリパイプ１７に設けられた３つの燃料噴射弁１９は第１気筒〜第３気筒に対応し、第２デリバリパイプ１８に設けられた３つの燃料噴射弁１９は第４気筒〜第６気筒に対応する。本燃料供給装置では、燃料タンク１１の燃料が、高圧燃料ポンプ１３により所定の燃圧に高められ、ジョイント部材１４を介して各デリバリパイプ１７・１８に送出され、各燃料噴射弁１９から各気筒に走行条件に応じた燃料噴射タイミングで噴射される。なお、高圧燃料ポンプ１３は、容積型であってよい。

次に、図３〜図５を参照して、ジョイント部材１４について説明する。ジョイント部材１４は、全体としては６面を有する直方体のブロック状に形成されている。なお、ジョイント部材１４の形状としては直方体を含む多面体に限られず、球状であってもよい。

ジョイント部材１４の３つの面１４ａ〜１４ｃにはそれぞれ円筒状ボス部１４ｄ〜１４ｆが互いに直交する３軸方向にそれぞれ突設されている。各ボス部１４ｄ〜１４ｆには、燃料供給管１２が接続される第１接続ポートＰ１と、各接続管１５・１６が接続される第２及び第３接続ポートＰ２・Ｐ３とがそれぞれ同軸的に穿設されている。また、各接続ポートＰ１〜Ｐ３は、ジョイント部材１４の内部で上記３軸の交点となる部分に画定された分岐室２１を介して互いに連通し、これら各接続ポートＰ１〜Ｐ３と分岐室２１とにより分岐部が構成されている。３つの接続ポートＰ１〜Ｐ３は、互いに異なる方向として３次元的に互いに直交する方向に延在する流路として形成されている。なお、各接続ポートＰ１〜Ｐ３に対する各管１２・１５・１６の接続は溶接であってよい。

ジョイント部材１４には、第１接続ポートＰ１と分岐室２１との間に、各接続ポートＰ１〜Ｐ３よりも小径のオリフィス部２２が設けられている。第２及び第３接続ポートＰ２・Ｐ３はオリフィス部２２を介して第１接続ポートＰ１と連通する。

燃料供給管１２から供給される燃料は図４のＸ方向に流入し、オリフィス部２２を通過して分岐室２１に入り、分岐室２１から第２接続ポートＰ２と第３接続ポートＰ３とに分かれて流出される。第２接続ポートＰ２への流出方向（図４のＹ方向）と第３接続ポートＰ３への流出方向（図４のＺ方向）とは、互いに直交しかつ上記流入方向（Ｘ方向）に対してもそれぞれ直交する。このように、流入方向及び両流出方向のいずれもが同一直線上に無い。

また、分岐室２１においては、第１ポートＰ１に対向する部分が第１対向面２１ａとなり、第２ポートＰ２に対向する部分が第２対向面２１ｂとなり、第３ポートＰ３に対向する部分が第３対向面２１ｃとなる。

燃料噴射は間欠的に行われるため、各接続管１５・１６には燃料の圧力の脈動が生じると、その圧力脈動が分岐室２１に伝わる。例えば燃料供給管に対して両接続管がＴ字状に分岐するように配管されている場合には、両接続管が同一直線上に延在することになるため、一方の接続管に生じた圧力脈動が他方の接続管に進み易く、圧力脈動が増幅される虞がある。

それに対して上記したように、分岐室２１では、各接続ポートＰ１〜Ｐ３の軸線方向が上記したようにＸ・Ｙ・Ｚ方向に３次元的に互いに直交している。これにより、例えば一方の接続管１５における圧力脈動は、分岐室２１に入ると、進行方向となる同一直線上に流路が無いため、圧力脈動が増幅されない。この関係は、他の各管１２・１６においても同じであり、その説明を省略する。さらに、各管１２・１５・１６に生じる圧力脈動は、分岐室２１において、それぞれ各ポートＰ１・Ｐ２・Ｐ３に対向する各対向面２１ａ〜２１ｃにより吸収されるようになるため、より一層低減される。

また、上記したように、第１ポートＰ１の燃料流出方向側となる第１ポートＰ１と分岐室２１との間にオリフィス部２２が設けられている。燃料供給管１２に圧力脈動が生じても、分岐室２１に向かう燃料流入の流れがオリフィス部２２で絞られるため、圧力脈動が低減される。燃料供給管１２には高圧燃料ポンプ１３による圧力脈動が常に生じており、その低減に有効である。

また、ジョイント部材１４は、金属板を折り曲げ加工して形成されたステー２３を介して一方の気筒群３側のシリンダヘッド２ａの外壁に取り付けられている。ステー２３の一端部がジョイント部材１４の一面に沿って固着され、他端部がシリンダヘッド２ａの外壁にねじ止めされる。

ステー２３の他端部には貫通孔２３ａが設けられ、貫通孔２３ａには、図３及び図６に示されるようにステー２３の板厚より軸線方向に長い円筒状弾性体（例えばゴムブッシュ）２４が組み付けられている。円筒状弾性体２４の外周面には周方向溝２４ａが形成されており、ステー２３の貫通孔２３ａの外周部分に周方向溝２４ａが嵌り込んで、ステー２３に弾性体２４が一体的に組み付けられる。

円筒状弾性体２４の内周面は、軸線方向両端より軸線方向中央が半径方向内側に突となる山形に形成され、さらに山頂となる部分に半径方向突部２４ｂが内周面の全周に亘って形成されている。円筒状弾性体２４の内周面には、大径の鍔付き円筒状に形成されたカラー２５が同軸的に嵌り込む。そのカラー２５が、鍔側から挿入される固定ボルト２６によりシリンダヘッド２ａの外壁にねじ止めされる。なお、カラー２５の胴部の外径は半径方向突部２４ｂの内径と同じであってよい。

ジョイント部材１４は、一方の気筒群３側に取り付けられていると共に、その気筒群３の気筒の軸線方向（図３（ｂ）のＣｖ）と、第１気筒群３側のデリバリパイプ１７に接続された接続管１５におけるジョイント部材１４からの燃料流出方向Ｙとが同一方向になるようにされている。これにより、ジョイント部材１４が取り付けられた第１気筒群３の外壁（シリンダバンク１ａを形成する部分）の熱膨張や振動方向と同一方向となり、その接続管１５に発生する応力振幅が抑制される。

なお、上記したように、ステー２３が弾性体２４を介してエンジン１に取り付けられていることから、ジョイント部材１４は弾性支持されている。これにより、第１気筒群３側からの振動伝達が低減され、ジョイント部材１４に発生する応力振幅を低減し得る。

また、各管１２・１５・１６は同一のパイプ材で形成されていてよいが、接続管１５・１６の外径Ｄ２の方が燃料供給管１２の外径Ｄ１よりも小径である（Ｄ２＜Ｄ１）。これにより、例えば曲げ強度に対して接続管１５・１６の方が燃料供給管１２よりも低下するため、燃料供給管１２よりも接続管１５・１６の方が弾性変形し易い。なお、接続管１５・１６の肉厚ｔ２も燃料供給管１２の肉厚ｔ１よりも薄く（ｔ２＜ｔ１）するとよい。燃料噴射弁１９に対して、燃料供給管１２よりも接続管１５・１６の方が近いため、燃料噴射による振動が接続管１５・１６に大きな影響を与えることになる。その振動を弾性変形により吸収することができ、振動による接続管１５・１６の応力振幅を低減し得る。

また、ジョイント部材１４が取り付けられていない方の第２気筒群４側のデリバリパイプ１８に接続された接続管１６におけるジョイント部材１４からの燃料流出方向Ｚは、ジョイント部材１４が取り付けられている第１気筒群３の気筒の軸線方向Ｃｖに交差している。これにより、ジョイント部材１４が取り付けられた方の第１気筒群３と、他（取り付けられていない方）の第２気筒群４とに対する各燃料流出方向Ｙ・Ｚが互いに交差することから、ジョイント部材１４が取り付けられた第１気筒群３の外壁の熱膨張や振動の方向（Ｃｖ）と第２気筒群４への燃料流出方向Ｚに生じる圧力の脈動方向とが干渉せず、接続管１６の応力振幅の低減効果が高くなる。さらに、各接続管１５・１６への燃料流出方向Ｙ・Ｚは燃料供給管１２からの燃料流入方向Ｘとも交差することから、接続管の応力振幅の低減効果がより一層高まる。

図７は、上記実施形態におけるジョイント部材１４が取り付けられていない第２気筒群４側の接続管１６に、エンジンの回転により発生する振幅による応力変化を示す図であり、（ａ）は分岐部を従来技術のＴ字型にした場合であり、（ｂ）は本発明の分岐部の場合である。なお、横軸はエンジン回転数であり、縦軸は応力である。

図に示されるように、Ｔ字型分岐部の場合には、低速回転領域では応力はそれ程大きくないが、高速回転になる程応力が増大し、かつ最高速回転に近付くと大きく増大する。それに対して、本発明によれば、低速回転から高速回転に至るまで全体に小さくかつフラットな応力変化となった。このように、応力が大幅に低減され、接続管１５・１６の振動によりデリバリパイプ１７・１８が損傷を受けることが防止されるため、例えば従来において制振対策を必要とした場合に対して、それ程大きな制振対策を必要とせず、そのコストを低減し得る。

なお、上記実施形態では、Ｖ型６気筒について説明したが、本発明が適用されるエンジンは、６気筒に限られるものではなく、またＶ型に限られるものではなく水平対向エンジンであってもよい。また、直列多気筒エンジンにも適用可能であり、その場合には気筒列方向に複数の気筒ずつ分割したものを各気筒群とすればよい。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。なお、ジョイント部材１４の形状としては、上記６面体に限られず、４面体以上の多面体であったり、球状体であったりしてもよい。

３・４気筒群
１１燃料タンク（燃料供給源）
１２燃料供給管
１３高圧燃料ポンプ（燃料供給源）
１４ジョイント部材
１５・１６接続管
１７・１８デリバリパイプ
１９燃料噴射弁
２１分岐室（分岐部）
２２絞り部
２３ステー
２４弾性体
Ｐ１〜Ｐ３接続ポート（分岐部）

Claims

それぞれ複数の気筒からなる２つの気筒群と、
前記２つの気筒群の前記各気筒に対して燃料を噴射するための複数の燃料噴射弁と、
燃料供給源に接続された燃料供給管と、
前記燃料供給管に分岐部を介して接続された２本の接続管と、
前記両接続管のそれぞれに接続され、対応する前記気筒群の前記複数の燃料噴射弁に対して燃料を送出するためのデリバリパイプとを有するエンジンの燃料供給装置であって、
前記分岐部における前記２本の接続管の軸線方向は互いに交差するとともに、前記燃料供給管及び前記２本の接続管が接続される３つの接続ポートの軸線方向が３次元的に互いに異なる３方向に向いていることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
前記分岐部における前記燃料供給管の軸線方向の流れ方向下流端部に分岐室が配置され、
前記２本の接続管は前記分岐室と接続することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
前記３つの接続ポートの軸線方向が互いに直交する３軸方向に向いていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの燃料供給装置。
前記分岐部は、前記２つの気筒群の一方の外壁に取り付けられたジョイント部材に設けられ、
前記分岐部における前記ジョイント部材が取り付けられた方の前記デリバリパイプへの燃料流出方向が、前記ジョイント部材が取り付けられた方の前記気筒群の気筒の軸線方向と同一方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
前記分岐部における前記ジョイント部材が取り付けられていない方の前記デリバリパイプへの燃料流出方向が、前記ジョイント部材が取り付けられた方の前記気筒群の気筒の軸線方向に交差する方向であることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの燃料供給装置。
前記ジョイント部材の前記燃料供給管が接続される接続ポートの燃料流出側に絞り部が設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のエンジンの燃料供給装置。
前記接続管は、前記燃料供給管よりも弾性変形し易く形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
前記ジョイント部材はステーを一体的に有し、
前記ステーは、弾性体を介して前記外壁に取り付けられていることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。