(57)【要約】【課題】リーク燃料を冷却して回収可能でありかつ低温時の燃焼を安定化したディーゼルエンジンの燃料供給装置を提供する。【解決手段】燃料を加圧してコモンレール４０に供給する燃料ポンプ３０と、ディーゼルエンジンの気筒毎に設けられコモンレールから供給される燃料を気筒内へ噴射するインジェクタ６１〜６４と、インジェクタにおいて噴射に利用されなかったリーク燃料を回収するリーク燃料回収手段１００とを備えるディーゼルエンジンの燃料供給装置を、リーク燃料回収手段は、リーク燃料をディーゼルエンジンが搭載される車両の走行時に発生する走行風との熱交換によって冷却する第１の流路１２０と、リーク燃料をディーゼルエンジンの吸気との熱交換によって冷却する第２の流路１３０と、ディーゼルエンジンの吸気温度が所定の低温状態である場合は第２の流路を使用し、その他の場合は第１の流路を使用するよう流路を切り換える流路切換手段１４０とを備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を加圧してコモンレールに供給する燃料ポンプと、
ディーゼルエンジンの気筒毎に設けられ前記コモンレールから供給される燃料を前記気筒内へ噴射するインジェクタと、
前記コモンレール及び前記インジェクタから前記噴射に利用されなかったリーク燃料を回収するリーク燃料回収手段とを備えるディーゼルエンジンの燃料供給装置であって、
前記リーク燃料回収手段は、前記リーク燃料を前記ディーゼルエンジンが搭載される車両の走行時に発生する走行風との熱交換によって冷却する第１の流路と、前記リーク燃料を前記ディーゼルエンジンの吸気との熱交換によって冷却する第２の流路と、前記ディーゼルエンジンの吸気温度が所定の低温状態である場合は前記第２の流路を使用し、その他の場合は前記第１の流路を使用するよう流路を切り換える流路切換手段とを備えること
を特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【請求項２】
前記燃料ポンプの上流側に設けられ燃料中の異物を濾過する燃料フィルタを備え、
前記リーク燃料回収手段は、前記燃料フィルタの下流側に前記リーク燃料を導入すること
を特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【請求項３】
前記リーク燃料回収手段は、前記車両のエンジンルーム内において前記リーク燃料を前記燃料ポンプの入側配管に導入すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】
前記リーク燃料回収手段の前記第１の流路の少なくとも一部は、前記ディーゼルエンジンのインタークーラを冷却する前記走行風が通過する領域に設けられること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料供給装置に関し、特にリーク燃料を冷却して回収可能でありかつ低温時の燃焼を安定化したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等に搭載されるディーゼルエンジンの燃料供給装置は、燃料ポンプによって燃料タンクから燃料（軽油等）を吸い上げるとともに加圧して蓄圧室であるコモンレールに貯留し、ニードルバルブ等を有するインジェクタから燃焼室内へ噴射している。
コモンレールからインジェクタに供給された燃料のうち、噴射に用いられなかった燃料（リーク燃料）は、リターン配管を経由して燃料タンク等へ導入される。
このとき、リーク燃料は高圧ポンプにより加圧され、またニードルバルブの摩擦熱によって高温となっているため、リターン配管は、車体前部のエンジンルームから車体後部の燃料タンクまで引き回され、自然冷却によって燃料を冷却するようになっている。
例えば、特許文献１には、このようなディーゼルエンジンの燃料供給装置の一例が記載されている。
また、特許文献２には、インタークーラ、エアコンディショナに連結された熱交換器によってリーク燃料を冷却することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０９５６５６号公報
【特許文献２】特表２００５−５３９１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ディーゼルエンジンは、吸気温度が低温となった際に燃焼が不安定となって、アイドリング不調等の原因となる場合がある。
このような場合に、通常は排熱として車外に放出されているリーク燃料の熱を利用して吸気を加熱することができれば、低温時であっても燃焼を安定化することが可能となる。
本発明の課題は、リーク燃料を冷却して回収可能でありかつ低温時の燃焼を安定化したディーゼルエンジンの燃料供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、燃料を加圧してコモンレールに供給する燃料ポンプと、ディーゼルエンジンの気筒毎に設けられ前記コモンレールから供給される燃料を前記気筒内へ噴射するインジェクタと、前記コモンレール及び前記インジェクタから前記噴射に利用されなかったリーク燃料を回収するリーク燃料回収手段とを備えるディーゼルエンジンの燃料供給装置であって、前記リーク燃料回収手段は、前記リーク燃料を前記ディーゼルエンジンが搭載される車両の走行時に発生する走行風との熱交換によって冷却する第１の流路と、前記リーク燃料を前記ディーゼルエンジンの吸気との熱交換によって冷却する第２の流路と、前記ディーゼルエンジンの吸気温度が所定の低温状態である場合は前記第２の流路を使用し、その他の場合は前記第１の流路を使用するよう流路を切り換える流路切換手段とを備えることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料供給装置である。
これによれば、通常時（非低温時）においては、リーク燃料を走行風との熱交換によって冷却してから燃料ポンプ等へリターンすることができる。
なお、本明細書、特許請求の範囲等において、走行風とは、車両の走行時に車体内外で車体に対して相対的に発生する気流全般を示すものとする。
また、吸気温度が低温状態となり燃焼が不安定となることが懸念される場合には、リーク燃料の熱を利用して吸気を加熱することによって、リーク燃料の冷却と同時に燃焼の安定化を図ることができる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、前記燃料ポンプの上流側に設けられ燃料中の異物を濾過する燃料フィルタを備え、前記リーク燃料回収手段は、前記燃料フィルタの下流側に前記リーク燃料を導入することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料供給装置である。
これによれば、リーク燃料が燃料フィルタを経由せずに燃料ポンプに導入されることによって、圧力損失を抑制し、燃料ポンプの負荷を軽減して燃費の向上や耐久性、信頼性の向上を図ることができる。
【０００７】
請求項３に係る発明は、前記リーク燃料回収手段は、前記車両のエンジンルーム内において前記リーク燃料を前記燃料ポンプの入側配管に導入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料供給装置である。
これによれば、リーク燃料回収手段をエンジンルーム内で完結させることが可能となって、配管長の短縮による軽量化や構成の簡素化、コンパクト化を図ることができる。
【０００８】
請求項４に係る発明は、前記リーク燃料回収手段の前記第１の流路の少なくとも一部は、前記ディーゼルエンジンのインタークーラを冷却する前記走行風が通過する領域に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの燃料供給装置である。
これによれば、インタークーラ冷却用に設けられる走行風導入ダクト等を利用して、第１の流路を通過するリーク燃料を良好に冷却することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、リーク燃料を冷却して回収可能でありかつ低温時の燃焼を安定化したディーゼルエンジンの燃料供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用したディーゼルエンジンの燃料供給装置の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のディーゼルエンジンの燃料供給装置におけるリーク燃料回収手段周辺の模式的斜視図である。
【図３】図２のIII部周辺の構成を示す模式的断面図であって、図３（ａ）は組立前の状態を示し、図３（ｂ）は組立後の状態を示している。
【図４】図１のディーゼルエンジンの燃料供給装置における三方弁の制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用したディーゼルエンジンの燃料供給装置の実施例２におけるリーク燃料回収手段の第２リターンパイプと吸気管との接合部周辺を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、リーク燃料を冷却して回収可能でありかつ低温時の燃焼を安定化したディーゼルエンジンの燃料供給装置を提供する課題を、走行風によってリーク燃料を冷却する第１リターンパイプと、吸気との熱交換によってリーク燃料を冷却するとともに吸気を加熱する第２リターンパイプとを、吸気温度に応じて切り替えることによって解決した。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明を適用したディーゼルエンジンの燃料供給装置の実施例１について説明する。
実施例１のディーゼルエンジンの燃料供給装置は、例えば、乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載される４気筒ターボ過給ディーゼルエンジンに燃料を供給するコモンレール式のものである。
このディーゼルエンジンは、ターボチャージャによって加圧された吸気（新気）を、走行風との熱交換によって冷却する空冷式インタークーラを備えている。
【００１３】
図１は、実施例１のディーゼルエンジンの燃料供給装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、燃料供給装置１は、燃料タンク１０、デリバリーパイプ２０、燃料ポンプ３０、コモンレール４０、燃料フィルタ５０、第１インジェクタ６１、第２インジェクタ６２、第３インジェクタ６３、第４インジェクタ６４、リーク燃料回収手段１００等を備えて構成されている。
【００１４】
燃料タンク１０は、例えば軽油等の液体燃料を貯留する容器であって、例えば車体後部床下に配置されている。
デリバリーパイプ２０は、燃料タンク１０から図示しないエンジン側へ燃料を搬送する配管である。
エンジンは、図示しない車体の前部に設けられたエンジンルーム内に配置されている。
デリバリーパイプ２０は、車体の床下を経由して、燃料を燃料タンクからエンジンへ搬送する。
【００１５】
燃料ポンプ３０は、燃料タンク１０から燃料を吸い上げて高圧に加圧し、コモンレール４０に供給するサプライポンプである。
燃料ポンプ３０は、デリバリーパイプ２０の途中に設けられている。
コモンレール４０は、デリバリーパイプ２０の終端（出側）に接続された蓄圧室であって、燃料ポンプ３０によって加圧された燃料が充填されている。
燃料フィルタ５０は、燃料中の不純物を濾過して除去するものである。
燃料フィルタ５０は、デリバリーパイプ２０の途中における燃料タンク１０と燃料ポンプ２０との間に配置されている。
【００１６】
第１インジェクタ６１、第２インジェクタ６２、第３インジェクタ６３、第４インジェクタ６４は、４気筒エンジンの各気筒（１番〜４番シリンダ）の燃焼室にそれぞれ燃料を噴射するものである。
第１〜４インジェクタ６１〜６４は、コモンレール４０から高圧の燃料が供給されるとともに、図示しないエンジン制御ユニットが生成する噴射信号に応じて駆動されるソレノイド式、ピエゾ式等のニードルバルブを備えている。
第１〜４インジェクタ６１〜６４は、噴射信号に応じてニードルバルブが開弁されている間、燃料を燃焼室内へ噴射する。
【００１７】
リーク燃料回収手段１００は、コモンレール４０及び第１〜第４インジェクタ６１〜６４から排出される噴射に利用されなかった余剰燃料（リーク燃料）を、デリバリーパイプ２０における燃料フィルタ５０と燃料ポンプ３０との間にリターン（還流）するものである。
リーク燃料回収手段１００は、インレットパイプ１１０、第１リターンパイプ１２０、第２リターンパイプ１３０、三方弁１４０、アウトレットパイプ１５０等を備えて構成されている。
【００１８】
インレットパイプ１１０は、コモンレール４０及び第１〜第４インジェクタ６１〜６４から排出されるリーク燃料を集合させて三方弁１４０へ導入するものである。
【００１９】
第１リターンパイプ１２０及び第２リターンパイプ１３０は、インレットパイプ１１０から流入するリーク燃料を冷却しつつ、アウトレットパイプ１５０に導入するものである。
【００２０】
三方弁１４０は、インレットパイプ１１０からの燃料を、第１リターンパイプ１２０又は第２リターンパイプ１３０に選択的に導入する流路切換手段である。
三方弁１４０は、図示しないエンジン制御ユニットからの指示に応じて、アクチュエータによってその状態を切換可能となっている。
この三方弁１４０の制御については、後に詳しく説明する。
【００２１】
アウトレットパイプ１５０は、第１リターンパイプ１２０、第２リターンパイプ１３０を集合させて、これらから出たリーク燃料を、デリバリーパイプ２０の燃料フィルタ５０と燃料ポンプ３０との間の領域に戻すものである。
ここで、アウトレットパイプ１５０のデリバリーパイプ２０への接続箇所は、エンジンルームの内部に設けられ、リーク燃料回収手段１００は、エンジンルーム内でのリーク燃料リターンが可能となっている。すなわち、リーク燃料回収手段１００は、実質的に全ての構成要素がエンジンルーム内に配置されている。
【００２２】
次に、第１リターンパイプ１２０及び第２リターンパイプ１３０周辺の構成について、より詳細に説明する。
図２は、リーク燃料回収手段１００周辺の模式的斜視図である。
リーク燃料回収手段１００は、インタークーラ２００に隣接して配置されている。
インタークーラ２００は、ターボチャージャによって加圧された後の吸気（新気）を、エンジンの充填効率を改善するため、走行風との熱交換によって冷却する熱交換器である。
インタークーラ２００は、吸気が通過するチューブの周囲に、複数のフィンを形成して構成されている。
【００２３】
インタークーラ２００は、例えば、エンジンの上部、前部等に設けられ、図示しないフードに設けられたエアインテークダクトや、車体前端部のグリルから導入した走行風が通過するように配置されている。
インタークーラ２００には、入側ダクト２１０及び出側ダクト２２０が接続されている。
入側ダクト２１０は、ターボチャージャのコンプレッサから出た圧縮後の吸気（新気）をインタークーラ２００に導入する管路である。
入側ダクト２１０は、例えば、樹脂系材料によって形成されている。
出側ダクト２２０は、インタークーラ２００から出た冷却後の吸気（新気）を、図示しないインテークマニホールドに導入する管路である。
インテークマニホールドは、吸気をエンジンの各気筒の吸気ポートに導入する分岐管である。
インテークマニホールドには、内部を通過する吸気の温度を検出する温度センサが設けられている。
【００２４】
上述した第１リターンパイプ１２０の一部は、インタークーラ２００に導入される走行風の一部が通過する領域に配置される被冷却部１２１となっている。
被冷却部１２１は、例えば、インタークーラ２００の下流側（走行風の出側）に、インタークーラ２００と隣接して配置されている。
【００２５】
また、上述した第２リターンパイプ１３０の一部は、インタークーラ２００の入側ダクト２１０の内部に埋込され、ここでリーク燃料と吸気との間で熱交換が可能となっている。
図３は、図２のIII部周辺の構成を示す模式的断面図であって、図３（ａ）は組立前の状態を示し、図３（ｂ）は組立後の状態を示している（後述する図５において同じ）。
図３に示すように、第２リターンパイプ１３０の一部（中間部）には、入側ダクト２１０に埋込される埋込部１３１が形成されている。
埋込部１３１は、丸パイプ状の配管を実質的にコの字状に屈曲させて形成されている。
埋込部１３１の両端部は、中間部に対して例えば実質的に直交方向に延びて配置されている。
【００２６】
一方、入側ダクト２１０の周壁部の一部には、ダクト長手方向に沿った長軸方向を有する長円状の開口２１１が形成されるとともに、別部品としてこの開口２１１を閉塞可能な長円状の樹脂プレート２１２が準備される。
樹脂プレート２１２には、埋込部１３１の両端部が挿入される一対の開口２１２ａ、２１２ｂが形成されている。
開口２１２ａ、２１２ｂは、樹脂プレート２１２の長軸方向に離間して配置されている。
埋込部１３１の両端部の外周面部と、樹脂プレート２１２の開口２１２ａ、２１２ｂの内周縁部との間には、グロメット状のゴムブッシュ１３２が設けられ、例えばエンジンの揺れ等に起因して入側ダクト２１０が第２リターンパイプ１３０に対して相対変位した場合であっても、この変位を許容可能となっている。
ゴムブッシュ１３２は、金属製のバンド１３３によって、埋込部１３１に対して締め付けられている。
【００２７】
埋込部１３１は、その中央部が入側ダクト２１０の内側となるように両端部を樹脂プレート２１２に挿入し、ゴムブッシュ１３２及びバンド１３３を用いて樹脂プレート２１２に取り付けられる。
この状態で、樹脂プレート２１２を開口２１１に嵌め込み、その周縁部を溶着することによって、埋込部１３１は入側ダクト２１０に埋込される。
その後、埋込部１３１は、その両端部に設けられたフレアナット１３４等の接続手段を利用して、第２リターンパイプ１３０の他部と連通可能に接続される。
【００２８】
次に、実施例１における三方弁の制御について説明する。
図４は、実施例１における三方弁の制御を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：吸気温度判断＞
図示しないエンジン制御ユニットは、インテークマニホールドの温度センサの検出温度が５℃以上であるか否かを判別する。
そして、検出温度が５℃以上である場合にはステップＳ０２に進み、５℃未満である場合にはステップＳ０３に進む。
【００２９】
＜ステップＳ０２：三方弁第１リターンパイプ側開＞
エンジン制御ユニットは、三方弁１４０が第１リターンパイプ１２０側を開とし、第２リターンパイプ１３０側を閉とするようにアクチュエータを制御して一連の処理を終了（リターン）する。
これによって、インレットパイプ１１０からのリーク燃料は実質的に全量が第１リターンパイプ１２０側へ流れ、被冷却部１２１内を流れるときに、走行風との熱交換によって冷却される。
第１リターンパイプ１２０内で冷却されたリーク燃料は、アウトレットパイプ１５０を経由してデリバリーパイプ２０にリターンされ、燃料ポンプ３０において再び加圧されてコモンレール４０に導入される。
【００３０】
＜ステップＳ０３：三方弁第２リターンパイプ側開＞
エンジン制御ユニットは、三方弁１４０が第１リターンパイプ１２０側を閉とし、第２リターンパイプ１３０側を開とするようにアクチュエータを制御して一連の処理を終了（リターン）する。
これによって、インレットパイプ１１０からのリーク燃料は実質的に全量が第２リターンパイプ１３０側へ流れ、埋込部１３１内を流れるときに、吸気との熱交換によって冷却される。
また、このとき、吸気は、リーク燃料との熱交換によって加熱される。
第２リターンパイプ１３０内で冷却されたリーク燃料は、アウトレットパイプ１５０を経由してデリバリーパイプ２０にリターンされ、燃料ポンプ３０において再び加圧されてコモンレール４０に導入される。
【００３１】
以上説明したように、実施例１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）インタークーラ２００を通過する走行風との熱交換によってリーク燃料を冷却可能な第１リターンパイプ１２０を設けたことによって、配管を床下などに配置して長く引き回すことなく、リーク燃料をエンジンルーム内で良好に冷却することが可能となり、リーク燃料をエンジンルーム内においてデリバリー配管２０にリターンして燃料供給装置１の構成を簡素化、コンパクト化することが可能となる。
（２）エンジンの吸気温度が低く燃焼が不安定となることが懸念される場合に、第２リターンパイプ１３０にリーク燃料を通流させて、リーク燃料と吸気との熱交換によって、リーク燃料を冷却するとともに吸気を加熱し、吸気温度を高めて燃焼を安定化させることが可能となる。
（３）リーク燃料が燃料フィルタ５０を経由せずに燃料ポンプ３０に導入されるよう構成したことによって、圧力損失を抑制し、燃料ポンプ３０の負荷を軽減して燃費の向上や耐久性、信頼性の向上を図ることができる。
（４）第１リターンパイプ１２０の被冷却部１２１を、インタークーラ２００を冷却する走行風の流路内に配置したことによって、インタークーラ冷却用に設けられる走行風導入ダクト等を利用し、リーク燃料を良好に冷却することができる。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明を適用したディーゼルエンジンの燃料供給装置の実施例２について説明する。
実施例２の説明において、上述した実施例１と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図５は、実施例２における第２リターンパイプ１３０の埋込部１３１周辺の構成を示す模式的断面図である。
実施例２のディーゼルエンジンの燃料供給装置は、第２リターンパイプ１３０の埋込部１３１を、実施例１のように樹脂プレート２１２を溶着することに代えて、一体成型された大型ゴムブッシュ１３５を開口２１１に嵌め込むことによって、入側ダクト２１０に埋込したものである。
ゴムブッシュ１３５は、実施例１の樹脂プレート２１２と同様に長円状に形成され、埋込部１３１の両端部を挿入及び締結可能であるとともに、外周縁部には開口２１１の内周縁部と係合可能な係合部が形成されている。
以上説明した実施例２によれば、上述した実施例１の効果と実質的に同様の効果に加えて、部品点数及び組立工数の低減を図ることができる。
【００３３】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
ディーゼルエンジンの燃料供給装置を構成する各構成要素の形状、構造、配置、材質、製法等は、上述した実施例に限らず適宜変更することができる。
例えば、実施例では、通常時におけるリーク燃料の冷却を、インタークーラを通過する走行風によって行なっているが、その他の箇所を流れる走行風を利用してリーク燃料の冷却を行なってもよい。
例えば、ラジエータコアやエアコンディショナ用コンデンサを冷却するために導入される走行風等を利用してもよい。
また、実施例では、リーク燃料による吸気の加熱を、インタークーラ２００の入側ダクト２１０において行なっているが、これに限らず、出側ダクト２２０や、吸気管路におけるその他の箇所において行なってもよい。
さらに、リーク燃料と吸気との熱交換を行なう箇所の具体的構成も、実施例のものには限定されない。
【符号の説明】
【００３４】
１    燃料供給装置                １０    燃料タンク
２０    デリバリーパイプ            ３０    燃料ポンプ
４０    コモンレール                ５０    燃料フィルタ
６１    第１インジェクタ            ６２    第２インジェクタ
６３    第３インジェクタ            ６４    第４インジェクタ
１００    リーク燃料回収手段        １１０    インレットパイプ
１２０    第１リターンパイプ        １２１    被冷却部
１３０    第２リターンパイプ        １３１    埋込部
１３２    ゴムブッシュ              １３３    バンド
１３４    フレアナット              １３５    ゴムブッシュ
１４０    三方弁                    ２００    インタークーラ
２１０    入側ダクト                ２１１    開口
２１２    樹脂プレート              ２１２ａ，２１２ｂ  開口
２２０    出側ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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