JP4333648B2 - エンジンの燃料配管構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃料配管構造に関し、特に、エンジンの燃焼室に直接燃料を噴射するエンジンの、燃料インジェクタからのリターン燃料を回収する燃料配管構造に関する。

燃焼室に直接燃料を噴射するディーゼルエンジンや直噴式ガソリンエンジンでは、各気筒の燃料インジェクタからリターン燃料を回収する燃料リターンパイプをシリンダヘッドカバーを貫通する配置とするのが普通である。しかし、そうした燃料リターンパイプの配置では、配管の取り回しが煩雑となる。そのため、例えば、一部のカムキャップに燃料リターンのための通路を形成し、各燃料インジェクタからの燃料リターンパイプをそのカムキャップに接続するとともに、カムキャップ内の通路をシリンダヘッドとの合わせ面を介し、シリンダヘッド内に追加加工した通路を通してシリンダヘッドカバー外へ取り出すようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２３６８６５公報

しかし、上記従来の技術は、基幹部品の一つであるシリンダヘッドの構造の見直し、変更を必要とし、場合により製造プロセスの変更も必要になるもので、容易に採用できない。

本発明は、基幹部品の一つであるシリンダヘッドの構造に変更を加えることなく、簡便な構成により燃料インジェクタからのリターン燃料を回収しシリンダヘッドカバー外へ取り出すことのできる燃料配管構造を提供することを目的としている。

本発明のエンジンの燃料配管構造は、シリンダヘッドに燃料インジェクタを配設し、該燃料インジェクタからリターン燃料を回収する燃料リターンパイプをシリンダヘッド上部のシリンダヘッドカバー内に配設するエンジンの燃料配管構造であって、シリンダヘッドに配設するカムシャフトの一端をエンジンの一側端部においてシリンダヘッド端壁の外方に突出させ、該カムシャフトをシリンダヘッドとの間に支承するカムキャップのうちのエンジンの一側端部に位置するカムキャップを、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの間に挟持されてシリンダヘッドカバーとの間で外周面がシールされるインナ部と、シリンダヘッドカバーの端壁の外方に位置するアウタ部とで構成し、インナ部に燃料リターンパイプを接続する燃料リターンパイプ接続口を設け、該燃料リターンパイプ接続口に連通する内部通路をインナ部からアウタ部にかけてカムキャップ内に設け、アウタ部に内部通路に連通するリターン燃料取出しパイプ接続口を設け、燃料インジェクタからのリターン燃料をカムキャップを介してシリンダヘッドカバー内から外部に取り出す構成としたことを特徴とする。

この場合、基幹部品の一つであるシリンダヘッドの構造に変更を加えることなく、カムキャップの追加工のみで、簡便に、リターン燃料をシリンダヘッドカバー外へ取り出すことができる。

本発明を適用するエンジンは直列多気筒エンジンであってよく、その場合、燃料リターンパイプは各燃料インジェクタのリターン燃料ポート間を直列接続するシングルパイプ構造とし、燃料リターンパイプの下流側をカムキャップのインナ部の側面の燃料リターンパイプ接続口に接続するのがよい。

このように燃料リターンパイプを各燃料インジェクタのリターン燃料ポート間を直列接続するシングルパイプ構造とし、その下流側をカムキャップのインナ部の側面の燃料リターンパイプ接続口に接続することにより、気筒数に関係なくシリンダヘッドカバー内の燃料リターン配管系を簡素化できる。

また、本発明を適用するエンジンは、一側端部にカムシャフトにより駆動される機器を備え、該機器を収容するケーシングがカムキャップのアウタ部の外端面に連接されたエンジンであってよく、その場合、アウタ部の外周面にリターン燃料取出しパイプ接続口を形成するのがよい。

カムシャフトにより駆動される機器のケーシングがカムキャップのアウタ部の外端面に連接されるエンジンの場合は、このようにアウタ部の外周面にリターン燃料取出しパイプ接続口を形成することで、簡便にリターン燃料をシリンダヘッドカバー外へ取り出すことができる。

また、本発明を適用するエンジンは、シリンダヘッドの側面に燃料ポンプから燃料が供給されるコモンレールをエンジン長手方向に沿って近接配設し、該コモンレールから各気筒の燃料インジェクタに燃料を供給する直噴ディーゼルエンジンであってよく、コモンレールからシリンダヘッドカバー内に配設した各燃料インジェクタに燃料を供給する各噴射燃料管がシリンダヘッドカバーを貫通する構成であってよい。

コモンレール式のディーゼルエンジンの場合、このようにコモンレールから各燃料インジェクタに燃料を供給する各噴射燃料管をシリンダヘッドカバーを貫通する構成とすることで、シリンダヘッドカバー周囲の簡素化を図ることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、燃料インジェクタからのリターン燃料をカムキャップ内部の通路を介してシリンダヘッドカバー外に取り出すよう構成することにより、基幹部品の一つであるシリンダヘッドの構造に変更を加えることなく、簡便に、リターン燃料をシリンダヘッドカバー外へ取り出すことができる。

そして、特に直列多気筒エンジンの場合に、燃料リターンパイプを各燃料インジェクタのリターン燃料ポート間を直列接続するシングルパイプ構造とし、その下流側をカムキャップのインナ部の側面の燃料リターンパイプ接続口に接続することにより、気筒数に関係なくシリンダヘッドカバー内の燃料リターン配管系を簡素化できる。

また、特に、カムシャフトにより駆動される機器のケーシングがカムキャップのアウタ部の外端面に連接されるエンジンの場合に、アウタ部の外周面にリターン燃料取出しパイプ接続口を形成することで、簡便にリターン燃料をシリンダヘッドカバー外へ取り出すことができる。

また、特に、コモンレール式のディーゼルエンジンの場合に、コモンレールから各燃料インジェクタに燃料を供給する各噴射燃料管をシリンダヘッドカバーを貫通する構成とすることで、シリンダヘッドカバー周囲の簡素化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の実施の形態の一例を示している。図１はエンジンの燃料配管構造をエンジン側方から見た図、図２はエンジンの燃料配管構造の特徴部分をエンジン上方から見た図、図３はエンジンの燃料配管構造の特徴部分をエンジン後方から見た図、図４はエンジン後端側のカムキャップ単体をエンジン後方側から見た図（ａ）、同エンジン上方側から見た図（ｂ）および同エンジン前方側から見た図（ｃ）、図５はエンジン後端のカムアングルセンサ連結部分を水平断面にて示す図、図６はエンジン後端のカムアングルセンサを収容するケーシングをエンジン本体側から見た図である。

この実施の形態のエンジンは、シリンダヘッド１の各気筒の中央部位に鉛直向きに配設される燃料噴射用インジェクタ２（燃料インジェクタ）に、コモンレール３を介して高圧燃料ポンプであるサプライポンプ４からの高圧燃料を供給するコモンレール式の直列４気筒の直噴ディーゼルエンジンであり、吸気側（図１にて手前側）を車両前側にして気筒列方向が車幅方向に向き（エンジン出力軸であるクランクシャフトの軸方向が車幅方向に向き）、エンジン後側すなわちエンジン出力を取り出すクランクシャフトの後端側（図１にて右側）が、車両正面から見て右側に向き、エンジン前側（図１にて左側）が車両正面から見て左側に向く横置きの配置で車両前部のエンジンルームに搭載される。

このエンジンのシリンダブロック５の前端面には、鋳造製のチェーンカバー６（裏面ケース）が取り付けられ、その前面に鋳造製のフロントケース７（表面カバー）が取り付けられて、それらチェーンカバー６とフロントケース７とでタイミングチェーン機構の収容空間が形成されている。

チェーンカバー６は、高さ方向にはシリンダブロック５の上端から下端までを覆っている。また、フロントケース７は、縦に長い形状で、シリンダヘッド１からオイルパン９の前端部までを覆っている。

そして、チェーンカバー６には、車両前方（エンジン吸気側の側方）に膨出する膨出部１１が設けられ、この膨出部１１のエンジン後方側の面にポンプ取付座部１２が形成されている。そして、このポンプ取付座部１２にチェーンカバー６に隣接してエンジン端部の車両前方側の側面に配設されたサプライポンプ４が取り付けられている。

チェーンカバー６とフロントカバー７とは相互にボルト締結されるとともに、アセンブリとしてシリンダブロック５にボルト締結される。

サプライポンプ４は、回転軸に略直交して対向配置された一対のプランジャユニットを有する２プランジャタイプの燃料ポンプであって、エンジン前面側に設けられたタイミングチェーン機構を利用してクランクシャフトによりチェーン駆動される。

サプライポンプ４は、上端部および下端部に各プランジャユニットからの燃料をコモンレール３に供給するためのサプライパイプ２１，２２を連結するポンプ側連結部２３，２４を備え、中間部に燃料タンク（図示せず）からの燃料をサプライポンプ４に供給するためのインレットパイプ２５を連結するポンプ側連結部２６を備えている。

コモンレール３は、エンジン上部の車両前面側に気筒列方向（エンジン長手方向）に沿って近接配設されたもので、各サプライパイプ２１，２２を接続するための接続コネクター３１，３２と、各気筒のインジェクタ２に噴射燃料を供給する噴射燃料パイプ３３〜３６（噴射燃料管）を接続するための接続コネクター３７〜４０とが、コモンレール３の長手方向から見てコモンレール軸芯を挟む略対称となる位置に設けられ、噴射燃料パイプ３３〜３６の接続コネクター３７〜４０がコモンレール軸芯を通る垂線に対し車両後方側になるようにエンジンに傾斜搭載されている。

シリンダヘッド１の上部には、吸気用および排気用の２本のカムシャフト５１，５２が配されている。そして、排気用のカムシャフト５２は、一端がエンジンの後端部（一側端部）においてシリンダヘッド１の後端壁の外方に突出している。

このエンジンは、シリンダヘッド１の後端側に、カムシャフトの回転角を検出するカムアングルセンサのロータ５３（カムシャフトにより駆動される機器）が配置され、後端にバキュームポンプ５４とパワステアリングポンプ（図示せず）が配置される。そして、排気用のカムシャフト５２により、カムアングルセンサのロータ５３およびバキュームポンプ５４が駆動され、さらにギヤ５５を介してパワステアリングポンプが駆動される。

排気用のカムシャフト５２をシリンダヘッド１との間に支承するカムキャップのうちのエンジンの後端に位置するカムキャップ６０は、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー３０との間に挟持されてシリンダヘッドカバー３０との間で外周面がシールされる山形形状のインナ部６１と、シリンダヘッドカバー３０の端壁の外方に位置するアウタ部６２とが一体になったもので、シリンダヘッド１にボルト締結にて固定される。

そして、この後端側のカムキャップ６０のインナ部６１の前端面に、各インジェクタ２からのリターン燃料を回収する燃料リターンパイプ４１を接続する燃料リターンパイプ接続口６３が設けられ、この燃料リターンパイプ接続口６３に連通する斜め通路部分と縦通路部分とからなる内部通路６４がインナ部６１からアウタ部６２にかけてカムキャップ６０内に設けられ、この内部通路６４の縦通路部分に連通するリターン燃料取出しパイプ接続口６５がアウタ部６２の上部外周面に形成されている。

燃料リターンパイプ４１は、各インジェクタ２のリターン燃料ポート間を直列接続するシングルパイプ構造のもので、シリンダヘッド１の上部を覆うシリンダヘッドカバー３０内に位置するよう配設され、下流側が、カムキャップ６０のインナ部６１の前端面の燃料リターンパイプ接続口６３に接続金具４２を介して接続される。そして、カムキャップ６０のアウタ部６２のリターン燃料取出しパイプ接続口６５に接続金具４３を介してリターン燃料取出しパイプ（図示せず）が接続される。こうしてリターン燃料回収のための配管系が構成され、各インジェクタ２からのリターン燃料がカムキャップ６０を介してシリンダヘッドカバー３０の外に取り出される。

また、カムキャップ６０には、インナ部６１およびアウタ部６２を前後横向きに貫通する通気用の横穴６６が形成されている。

シリンダヘッド１の後端面には、カムアングルセンサのロータ５３を収容するためのケーシングであるタイミングケース７０がボルト固定され、このタイミングケース７０に、バキュームポンプ５４の駆動部を係止するバキュームポンプ取付部８１とパワステアリングポンプを取り付けるパワステアリングポンプ取付部８２を備えたリヤカバー８０がボルト固定される。タイミングケース７０は、カムキャップ６０のアウタ部６２の後端面に連接される。

タイミングケース７０は、中央部にカムシャフト５２の端部を貫通させるシャフト穴７１を有し、エンジン側の端面には、シャフト穴７１に沿ってエンジン側に突出してシリンダヘッド１の端面凹部に嵌着する円筒端部７２が形成されるとともに、その周囲にシリンダヘッド１との合わせ面７３が形成されている。また、シャフト穴７１を挟む合わせ面７３の左右両側略対称位置の２箇所と、リヤカバー８０のパワステアリングポンプ取付部８２側に対応する張り出し部側の１箇所の、計３箇所に、シリンダヘッド１にボルト締結するための締結用ボルト穴７４，７５，７６が形成されている。

また、タイミングケース７０には、カムキャップ６０の横穴６６に対向する位置に通気孔７７が形成され、リヤカバー８０のバキュームポンプ取付部８１側の下端近傍に、シリンダヘッド１の後端面に形成されたリターンオイル回収用の穴９０に連通するドレン孔７８が形成されている。そして、タイミングケース７０の合わせ面７３は、上部が通気孔７７の周囲にまで延設され、下部がドレン孔７８の周囲にまで延設されている。

そして、タイミングケース７０の合わせ面７３には、円筒端部７２と、左右両側の締結用ボルト孔７４，７５と、通気孔７７と、ドレン孔７８とを内側に取り囲む配置で液体シール用のシール溝７９が形成され、カムシャフト５２軸端の軸受部からにじみ出る潤滑オイルがシリンダヘッド１の端面とタイミングケース７０の合わせ面７３との間を下方へ流れてドレン孔７８からシリンダヘッド１内へ回収され、また、シリンダヘッドカバー３０内に溜まるミスト状のオイルがカムキャップ６０の横穴６６を通ってシリンダヘッド１の端面とタイミングケース７０の合わせ面７３との間に入り、タイミングケース７０とリヤカバー８０とで形成される空間に溜まるミスト状のオイルがタイミングケース７０の通気孔７７を通ってシリンダヘッド１の端面とタイミングケース７０の合わせ面７３との間に入り、それらミスト状のオイルが潤滑オイルと共にドレン孔７８からシリンダヘッド１内へ回収されるようドレン系が構成されている。

シリンダヘッドカバー３０は、排気用のカムシャフト５２の後端部のカムキャップ６０のアウタ部６２が外部に露出するよう構成され、また、コモンレール３からシリンダヘッドカバー３０内の各インジェクタ２に燃料を供給する各噴射燃料パイプ３３〜３６がシリンダヘッドカバー３０を貫通するよう構成されている。

以上、実施の形態をコモンレール式のディーゼルエンジンの場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その他のディーゼルエンジンおよび直噴式のガソリンエンジンにも適用することができる。

本発明の実施の形態のエンジンの燃料配管構造をエンジン側方から見た図である。 本発明の実施の形態のエンジンの燃料配管構造の特徴部分をエンジン上方から見た図である。 本発明の実施の形態のエンジンの燃料配管構造の特徴部分をエンジン後方から見た図である。 本発明の実施の形態におけるエンジン後端側のカムキャップ単体をエンジン後方側から見た図（ａ）、同エンジン上方側から見た図（ｂ）および同エンジン前方側から見た図（ｃ）である。 本発明の実施の形態のエンジン後端のカムアングルセンサ連結部分を水平断面にて示す図である。 本発明の実施の形態のエンジン後端のカムアングルセンサを収容するケーシングをエンジン本体側から見た図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド
２ インジェクタ（燃料インジェクタ）
３ コモンレール
５ シリンダブロック
３３、３４、３５、３６ 噴射燃料パイプ（噴射燃料管）
４１ 燃料リターンパイプ
５１ 吸気用のカムシャフト
５２ 排気用のカムシャフト
５３ カムアングルセンサのロータ
５４ バキュームポンプ
６０ カムキャップ
６１ インナ部
６２ アウタ部
６３ 燃料リターンパイプ接続口
６４ 内部通路
６５ リターン燃料取出しパイプ接続口
６６ 横穴
７０ タイミングケース
７１ シャフト穴
７２ 円筒端部
７４、７５、７６ 締結用ボルト穴
７７ 通気孔
７８ ドレン孔
７９ シール溝
８０ リヤカバー

Claims (4)

1. シリンダヘッドに燃料インジェクタを配設し、該燃料インジェクタからリターン燃料を回収する燃料リターンパイプをシリンダヘッド上部のシリンダヘッドカバー内に配設するエンジンの燃料配管構造であって、前記シリンダヘッドに配設するカムシャフトの一端をエンジンの一側端部においてシリンダヘッド端壁の外方に突出させ、該カムシャフトを前記シリンダヘッドとの間に支承するカムキャップのうちの前記エンジンの一側端部に位置するカムキャップを、前記シリンダヘッドと前記シリンダヘッドカバーとの間に挟持されてシリンダヘッドカバーとの間で外周面がシールされるインナ部と、前記シリンダヘッドカバーの端壁の外方に位置するアウタ部とで構成し、前記インナ部に前記燃料リターンパイプを接続する燃料リターンパイプ接続口を設け、該燃料リターンパイプ接続口に連通する内部通路を前記インナ部から前記アウタ部にかけてカムキャップ内に設け、前記アウタ部に前記内部通路に連通するリターン燃料取出しパイプ接続口を設け、前記燃料インジェクタからのリターン燃料を前記カムキャップを介して前記シリンダヘッドカバー内から外部に取り出す構成としたことを特徴とするエンジンの燃料配管構造。
2. 当該エンジンが直列多気筒エンジンで、前記燃料リターンパイプは各燃料インジェクタのリターン燃料ポート間を直列接続するシングルパイプ構造とされ、該燃料リターンパイプの下流側が前記カムキャップのインナ部の側面の燃料リターンパイプ接続口に接続されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料配管構造。
3. 当該エンジンが前記一側端部に前記カムシャフトにより駆動される機器を備え、該機器を収容するケーシングが前記カムキャップのアウタ部の外端面に連接されたエンジンで、該アウタ部の外周面に前記リターン燃料取出しパイプ接続口を形成したことを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの燃料配管構造。
4. 当該エンジンが前記シリンダヘッドの側面に燃料ポンプから燃料が供給されるコモンレールをエンジン長手方向に沿って近接配設し、該コモンレールから各気筒の燃料インジェクタに燃料を供給する直噴ディーゼルエンジンで、前記コモンレールから前記シリンダヘッドカバー内に配設した各燃料インジェクタに燃料を供給する各噴射燃料管が前記シリンダヘッドカバーを貫通する構成としたことを特徴とする請求項１、２または３記載のエンジンの燃料配管構造。

Images