JP2006274817A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デリバリパイプで発生する凝縮熱を燃料噴射弁に伝わり難くすること。
【解決手段】燃料噴射装置５は、デリバリパイプ８と、デリバリパイプ８に設けられる複数のインジェクタ９とを備える。デリバリパイプ８に圧送されるＬＰＧを各インジェクタ９からＬＰＧエンジンへ噴射供給する。デリバリパイプ８は、気相状態のＬＰＧを貯留する気相貯留部１１と、液相状態のＬＰＧを貯留する液相貯留部１２とを含み、その液相貯留部１２に各インジェクタ９が設けられる。気相貯留部１１と液相貯留部１２との間には、断熱部材１６が設けられる。詳しくは、互いに二分された気相貯留部１１と液相貯留部１２とが連通路１３〜１５により連通し、それら連通路１３〜１５に断熱部材１６が設けられる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、デリバリパイプに圧送される燃料を燃料噴射弁から内燃機関に噴射供給する内燃機関の燃料噴射装置に関する。

従来、この種の装置として、例えば、下記の特許文献１に記載される装置がある。この装置は、複数の燃料噴射弁（インジェクタ）を設けたデリバリパイプに液相状態のＬＰＧなどの高圧燃料を圧送し、各インジェクタを駆動させることで液相状態の燃料をエンジンに噴射供給するようになっている。図７に、デリバリパイプ３１及び複数のインジェクタ３２を含む燃料噴射装置の概略構成図を示す。

特開２００３−２０９９８号公報

ところが、上記した特許文献１に記載の装置では、エンジン停止後に、デリバリパイプ３１内で燃料の一部が蒸発することがあり、図７に示すように、デリバリパイプ３１内の燃料が気相状態と液相状態とに二分することがある。このようにデリバリパイプ３１内の燃料が二相状態となったとき、エンジンの始動に伴い燃料ポンプが起動してデリバリパイプ内の燃料が加圧されると、気相状態の燃料が加圧により液化することがある。この液化時に、凝縮熱が発生すると、その凝縮熱が各インジェクタ３２の先端に伝わり、各インジェクタ３２の先端部が高温となることがある。このため、各インジェクタ３２から燃料が噴射されるときに、その噴射燃料の一部が気化することがあり、液相状態で噴射されるべき燃料にベーパが混入する懸念があった。この結果、特に、エンジンの始動性が悪化するおそれがあった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、デリバリパイプで発生する凝縮熱を燃料噴射弁に伝わり難くすることを可能とした内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、デリバリパイプと、デリバリパイプに設けられる複数の燃料噴射弁とを備え、デリバリパイプに圧送される燃料を各燃料噴射弁から内燃機関へ噴射供給する内燃機関の燃料噴射装置において、デリバリパイプは、気相燃料を貯留する気相貯留部と、液相燃料を貯留する液相貯留部とを含み、液相貯留部に各燃料噴射弁が設けられることと、気相貯留部と液相貯留部との間に設けられる断熱部材とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、デリバリパイプに圧送される燃料のうち、気相状態の気相燃料は、気相貯留部に貯留され、液相状態の液相燃料は、各燃料噴射弁が設けられる液相貯留部に貯留される。ここで、気相貯留部と液相貯留部との間に断熱部材が設けられるので、気相貯留部の気相燃料が加圧により液化して凝縮熱が発生しても、その凝縮熱は、断熱部材により遮断されて気相貯留部から液相貯留部へ伝わり難くなる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、デリバリパイプと、デリバリパイプに設けられる複数の燃料噴射弁とを備え、デリバリパイプに圧送される燃料を各燃料噴射弁から内燃機関へ噴射供給する内燃機関の燃料噴射装置において、デリバリパイプは、気相燃料を貯留する気相貯留部と、液相燃料を貯留する液相貯留部とを含み、液相貯留部に各燃料噴射弁が設けられることと、気相貯留部と液相貯留部との間に設けられる吸熱部材とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、デリバリパイプに圧送される燃料のうち、気相状態の気相燃料は、気相貯留部に貯留され、液相状態の液相燃料は、各燃料噴射弁が設けられる液相貯留部に貯留される。ここで、気相貯留部と液相貯留部との間に吸熱部材が設けられるので、気相貯留部の気相燃料が加圧により液化して凝縮熱が発生しても、その凝縮熱は、吸熱部材により吸収されて気相貯留部から液相貯留部へ伝わり難くなる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、デリバリパイプは、気相貯留部と液相貯留部が互いに分離して構成され、気相貯留部と液相貯留部とが連通路により連通し、連通路に断熱部材又は吸熱部材が設けられることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、互いに分離した気相貯留部と液相貯留部が連通路により連通するので、その通路面積が小さくなり、その分だけ燃料を介しての気相貯留部から液相貯留部への凝縮熱の伝達が少なくなる。

請求項１に記載の発明によれば、デリバリパイプで発生する凝縮熱を燃料噴射弁に伝わり難くすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、デリバリパイプで発生する凝縮熱を燃料噴射弁に伝わり難くすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に対し、デリバリパイプで発生する凝縮熱を燃料噴射弁に更に伝わり難くすることができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明における内燃機関の燃料噴射装置を具体化した第１の実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。この実施形態では、燃料噴射装置を、液化ガス燃料の一つである液化石油ガス（ＬＰＧ）を使用したＬＰＧエンジンに具体化して説明する。

図１に、この実施形態の燃料噴射装置を含む燃料供給装置を概略構成図により示す。車両に搭載されたＬＰＧエンジンシステムは、ＬＰＧエンジン１と、そのエンジン１にＬＰＧを燃料として供給する燃料供給装置２とを備える。燃料供給装置２は、ＬＰＧを液相状態で貯留する燃料タンク３と、燃料タンク３に内蔵された燃料ポンプ４と、燃料噴射装置５と、燃料ポンプ４から燃料噴射装置５へ延びる燃料通路６と、燃料噴射装置５から燃料タンク４へ延びる戻り通路７とを備える。この実施形態で、燃料ポンプ４は、モータによりインペラを回転させることで燃料を吸入して吐出するタイプのものである。燃料タンク３は、互いに隔壁３ａで区画されてなるメインタンク３ｂ及びサブタンク３ｃを含む。燃料ポンプ４はサブタンク３ｃの中に配置されて設けられる。

この実施形態で、ＬＰＧエンジン１は、４気筒のレシプロタイプのものであり、このエンジン１に対応して燃料噴射装置５が設けられる。燃料噴射装置５は、デリバリパイプ８と、そのデリバリパイプ８に設けられる複数（この実施形態では４つ）の燃料噴射弁（インジェクタ）９とを備える。各インジェクタ９は、ＬＰＧエンジン１の各気筒に対応して設けられる。燃料ポンプ４から吐出される液相状態のＬＰＧは、燃料通路６を通じてデリバリパイプ８に圧送される。圧送された液相状態のＬＰＧは、各インジェクタ９が動作することにより、ＬＰＧエンジン１の各気筒に対応した吸気ポートへと液相状態で噴射される。各インジェクタ９から噴射される液相状態のＬＰＧは、吸気通路（図示略）に取り込まれた空気と共に可燃混合気を形成して各気筒に取り込まれる。デリバリパイプ８で余った液相状態のＬＰＧは、戻り燃料として戻り通路７を通じて燃料タンク３へ戻される。戻り通路７の先端部には、燃料圧力、すなわちＬＰＧ圧力を一定値に調整するためのプレッシャーレギュレータ１０が設けられる。各インジェクタ９は、電子制御装置（ＥＣＵ）２０により制御されるようになっている。

図２に、燃料噴射装置５の構成を一部破断して具体的に示す。デリバリパイプ８は、互いに分離して構成された気相貯留部１１と液相貯留部１２とを含む。気相貯留部１１は、気相燃料を貯留するための部分である。液相貯留部１２は、液相燃料を貯留するための部分である。気相貯留部１１及び液相貯留部１２は、それぞれ円筒状をなし、互いに平行に配置される。デリバリパイプ８のＬＰＧエンジン１における配置は、気相貯留部１１が天側で、液相貯留部１２が地側となっている。気相貯留部１１と液相貯留部１２の上流側及び下流側は、それぞれ上流側連通路１３と下流側連通路１４により連通する。複数のインジェクタ９は、液相貯留部１２に取り付けられる。この実施形態で、デリバリパイプ８は、トップフィードタイプのインジェクタ９に対応するように構成される。各インジェクタ９の配置に整合するように、気相貯留部１１と液相貯留部１２との間には、複数の中間連通路１５が設けられる。これら中間連通路１５により気相貯留部１１と液相貯留部１２が互いに連通する。上流側連通路１３、下流側連通路１４及び中間連通路１５は、気相貯留部１１及び液相貯留部１２よりも小径な配管により構成される。そして、各連通路１３〜１５の中間部分には、断熱部材１６が設けられる。すなわち、各連通路１３〜１５の中間部部には、それぞれ一対をなすフランジ継手１３ａ，１４ａ，１５ａが設けられ、これらフランジ継手１３ａ〜１５ａの間に断熱部材１６が挟まれて取り付けられる。断熱部材１６の中心には、ＬＰＧの流通を許容する孔１６ａが形成される。ここで、断熱部材１６として、例えば、「フェノール樹脂」が適用される。そして、デリバリパイプ８に圧送されるＬＰＧのうち、気相状態のＬＰＧは上流側連通路１３を通じて気相貯留部１１に導入され、液相状態のＬＰＧは、液相貯留部１２に導入される。また、気相貯留部１１にて液化したＬＰＧは、各中間連通路１５を通じて液相貯留部１２へ流れる。

以上説明したこの実施形態の燃料噴射装置５によれば、デリバリパイプ８に圧送されるＬＰＧのうち、気相状態のＬＰＧは、上流側連通路１３を通じて気相貯留部１１に導入されて貯留され、液相状態のＬＰＧは、各インジェクタ９が設けられる液相貯留部１２に貯留される。

ここで、ＬＰＧエンジン１の始動に伴い、燃料ポンプ４が起動してデリバリパイプ８内のＬＰＧが加圧されると、気相貯留部１１では、気相状態のＬＰＧが加圧により液化して凝縮熱が発生することがある。しかし、この燃料噴射装置５では、気相貯留部１１と液相貯留部１２との間の各連通路１３〜１５に断熱部材１６が設けられるので、気相貯留部１１で凝縮熱が発生しても、その凝縮熱が断熱部材１６により遮断されて液相貯留部１２へ伝わり難くなる。この結果、デリバリパイプ８で発生する凝縮熱を各インジェクタ９に伝わり難くすることができる。これにより、インジェクタ９の先端部が凝縮熱を受けて高温となってインジェクタ９から噴射される液相状態のＬＰＧの一部が気化することを防止することができ、液相状態のＬＰＧにベーパが混入するのを防止することができる。このため、ＬＰＧエンジン１の始動性を向上させることができる。

また、この実施形態では、互いに二分された気相貯留部１１と液相貯留部１２とが各連通路１３〜１５により連通するので、その通路面積が小さくなり、 その分だけＬＰＧを介しての気相貯留部１１から液相貯留部１２への凝縮熱の伝達が少なくなる。このため、デリバリパイプ８で発生する凝縮熱を各インジェクタ９に対して更に伝わり難くすることができる。

図３に、エンジンの始動開始タイミング後にインジェクタに導入される燃料温度とエンジン回転速度の挙動をタイムチャートに示す。このチャートで、実線は本実施形態の計測値を示し、破線は従来例（従来のデリバリパイプを使用）の計測値を示す。このチャートから分かるように、従来例では、「燃料温度」は、始動開始タイミング後から「液化温度」よりも一旦上昇してから低下することで「液化温度」を下回り、やがて一定温度となっている。この「燃料温度」の初期上昇は、凝縮熱の発生に起因するものと推測される。この「燃料温度」の初期上昇に伴い、エンジン回転速度の立ち上がり、すなわち、エンジン始動が遅れる傾向にあることが分かる。これに対し、本実施形態では、「燃料温度」は、始動開始タイミング後から「液化温度」を上回ることなく低下して一定温度となっている。この「燃料温度」の速やかな低下に伴い、エンジン回転速度の立ち上がり、すなわち、エンジンの始動が従来例より早くなっていることが分かる。つまり、本実施形態では、エンジンの始動性が向上していることが分かる。

［第２の実施形態］
次に、本発明における内燃機関の燃料噴射装置を具体化した第２の実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施形態で、第１の実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。

図４に、この実施形態の燃料噴射装置２１の概略構成を斜視図により示す。図５に、同じく燃料噴射装置２１の一部を正面図により示す。図６に、図５のＡ−Ａ線断面図を示す。

この実施形態では、第１の実施形態とは異なり、デリバリパイプ２２が一つの部品としコンパクトに構成される。すなわち、円筒状のデリバリパイプ２２が、板状をなす断熱部材２３により上下に二分されることで、その天側が気相貯留部２４に、地側が液相貯留部２５にそれぞれ構成される。デリバリパイプ２２は上下に二分割されたケーシング２２ａ，２２ｂより構成され、その上ケーシング２２ａと下ケーシング２２ｂとの間に挟まれて板状の断熱部材２３が取り付けられる。そして、上ケーシング２２ａにより気相貯留部２４が構成され、下ケーシング２２ｂにより液相貯留部２５が構成される。液相貯留部２５には、複数のインジェクタ９が取り付けられる。また、断熱部材２３には、各インジェクタ９に対応して孔２３ａが形成される。この実施形態でも、図示しないが、燃料ポンプ４から延びる燃料通路６が気相貯留部２４と液相貯留部２５の両方に連通する。

従って、この実施形態でも、気相貯留部２４で凝縮熱が発生しても、その凝縮熱が断熱部材２３により遮断されて液相貯留部２５へ伝わり難くなる。この結果、デリバリパイプ２２で発生する凝縮熱を各インジェクタ９に伝わり難くすることができる。これにより、インジェクタ９から噴射される液相状態のＬＰＧの一部が気化することを防止することができ、液相状態のＬＰＧにベーパが混入するのを防止することができ、ＬＰＧエンジン１の始動性を向上させることができる。

この実施形態では、デリバリパイプ２２が一つの部品とし構成されるので、気相貯留部１１と液相貯留部１２とに分離した第１の実施形態のデリバリパイプ８に比べて、デリバリパイプ２２がコンパクトとなり、ＬＰＧエンジン１に対する搭載性を向上させることができる。

尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。

（１）前記各実施形態では、気相貯留部１１，２４と液相貯留部１２，２５との間に断熱部材１６，２３を設けたが、断熱部材１６，２３の代わりに凝縮熱を吸収する吸熱部材を設けてもよい。吸熱部材として、例えば「ペルチェ素子」を適用することができる。

（２）前記各実施形態では、ＬＰＧを使用した燃料噴射装置２に具体化したが、ＬＰＧに限らず、ＬＮＧ、ディメチルエーテル又は水素ガスを使用した燃料噴射装置に具体化することもできる。

（３）前記各実施形態では、各インジェクタ９から吸気ポートに燃料を噴射するタイプのＬＰＧエンジン１に具体化したが、インジェクタから各気筒へ燃料を直接噴射するタイプのエンジンに具体化してもよい。

燃料噴射装置を含む燃料供給装置を示す概略構成図。 燃料噴射装置を一部破断して示す構成図。 燃料温度とエンジン回転速度の挙動を示すタイムチャート。 燃料噴射装置の概略構成を示す斜視図。 燃料噴射装置の一部を示す正面図。 図５のＡ−Ａ線断面図。 従来例の燃料噴射装置を示す概念図。

符号の説明

１ ＬＰＧエンジン
５ 燃料噴射装置
８ デリバリパイプ
９ インジェクタ（燃料噴射弁）
１１ 気相貯留部
１２ 液相貯留部
１３ 上流側連通路
１４ 下流側連通路
１５ 中間連通路
１６ 断熱部材
２１ 燃料噴射装置
２２ デリバリパイプ
２３ 断熱部材
２４ 気相貯留部
２５ 液相貯留部

Claims (3)

1. デリバリパイプと、前記デリバリパイプに設けられる複数の燃料噴射弁とを備え、前記デリバリパイプに圧送される燃料を前記各燃料噴射弁から内燃機関へ噴射供給する内燃機関の燃料噴射装置において、
   前記デリバリパイプは、気相燃料を貯留する気相貯留部と、液相燃料を貯留する液相貯留部とを含み、前記液相貯留部に前記各燃料噴射弁が設けられることと、
   前記気相貯留部と前記液相貯留部との間に設けられる断熱部材と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. デリバリパイプと、前記デリバリパイプに設けられる複数の燃料噴射弁とを備え、前記デリバリパイプに圧送される燃料を前記各燃料噴射弁から内燃機関へ噴射供給する内燃機関の燃料噴射装置において、
   前記デリバリパイプは、気相燃料を貯留する気相貯留部と、液相燃料を貯留する液相貯留部とを含み、前記液相貯留部に前記各燃料噴射弁が設けられることと、
   前記気相貯留部と前記液相貯留部との間に設けられる吸熱部材と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
3. 前記デリバリパイプは、前記気相貯留部と前記液相貯留部が互いに分離して構成され、前記気相貯留部と前記液相貯留部とが連通路により連通し、前記連通路に前記断熱部材又は前記吸熱部材が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。

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