(57)【要約】【課題】運転状態に対応した温度の燃料を即座にインジェクタから噴射できる燃料供給構造を提供する。【解決手段】先端に噴射口１０ｈを有するインジェクタ１０と、インジェクタ１０に燃料を供給するデリバリパイプ２０とを備える燃料供給構造１であって、デリバリパイプ２０から噴射口１０ｈに至る燃料通路３０は、温度未調整の通常燃料が流通する第一通路３１と、温度調整装置３２ｔを有し、通常燃料とは異なる温度に調整された温調燃料が貯留される第二通路３２と、第一通路３１と第二通路３２とを切り換えて、通常燃料又は温調燃料を噴射口１０ｈ側に供給する切換弁３０ｖとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に噴射口を有するインジェクタと、
前記インジェクタに燃料を供給するデリバリパイプとを備える燃料供給構造であって、
前記デリバリパイプから前記噴射口に至る燃料通路は、
温度未調整の通常燃料が流通する第一通路と、
温度調整装置を有し、前記通常燃料とは異なる温度に調整された温調燃料が貯留される第二通路と、
前記第一通路と前記第二通路とを切り換えて、前記通常燃料又は前記温調燃料を前記噴射口側に供給する切換弁とを備える燃料供給構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタと、インジェクタに燃料を供給するデリバリパイプとを備える燃料供給構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インジェクタを用いて燃料を噴射する内燃機関では、低温時にも円滑な運転を可能とするために、インジェクタに供給する燃料を予め加熱しておくことが知られている。例えば、特許文献１には、燃料パイプ（デリバリパイプ）の内部にヒートパイプが挿入され、デリバリパイプの内部から燃料を加熱する蓄熱式燃料加熱装置が開示されている。この蓄熱式燃料加熱装置は、内燃機関（エンジン）の始動初期に即座に燃料を加熱するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０３３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンの始動時以外にも、運転状態の急変等により、通常運転時の燃料の温度よりも高温又は低温の燃料が必要となった場合、即座にその所望の温度の燃料をインジェクタから噴射することが望まれる。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の技術では、デリバリパイプ内の燃料を加熱している際は、常に高温の燃料がインジェクタから噴射され、運転状態に対応した温度の燃料を即座にインジェクタから噴射することができない。また、常に高温の燃料がインジェクタから噴射されると、燃焼室内において吸入空気の充填効率が低下する。
【０００６】
そこで、本発明の目的の一つは、運転状態に対応した温度の燃料を即座にインジェクタから噴射できる燃料供給構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る燃料供給構造は、
先端に噴射口を有するインジェクタと、
前記インジェクタに燃料を供給するデリバリパイプとを備える燃料供給構造であって、
前記デリバリパイプから前記噴射口に至る燃料通路は、
温度未調整の通常燃料が流通する第一通路と、
温度調整装置を有し、前記通常燃料とは異なる温度に調整された温調燃料が貯留される第二通路と、
前記第一通路と前記第二通路とを切り換えて、前記通常燃料又は前記温調燃料を前記噴射口側に供給する切換弁とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記燃料供給構造は、通常燃料が流通する第一通路とは別に温調燃料が貯留される第二通路を備えることで、運転状態の急変等により、通常運転時の燃料よりも高温又は低温の燃料が必要となった場合、切換弁を第二通路に切り替えるだけで、運転状態に対応した温度の燃料を即座にインジェクタから噴射できる。よって、通常運転時には通常燃料を供給でき、運転状態の急変時にのみ温調燃料を即座に供給できるため、例えば、失火や燃焼不安定を検出した際には、高温の燃料を供給することで失火や燃焼不安定を抑制できたり、ノッキングを検出した際には、低温の燃料を供給することでノッキングを抑制できたりする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る燃料供給構造を説明する概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の燃料供給構造の実施形態を以下に図面を参照しつつ説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。
【００１１】
≪実施形態≫
〔全体構成〕
実施形態の燃料供給構造１は、図１に示すように、先端に噴射口１０ｈを有するインジェクタ１０と、インジェクタ１０に燃料を供給するデリバリパイプ２０とを備える。インジェクタ１０は、内燃機関の複数の気筒の各々に対応して複数設けられ、一つのデリバリパイプ２０に各々が取り付けられている。実施形態の燃料供給構造１は、デリバリパイプ２０から噴射口１０ｈに至る燃料通路３０が、温度未調整の通常燃料が流通する第一通路３１と、通常燃料とは異なる温度に調整された温調燃料が貯留される第二通路３２と、第一通路３１と第二通路３２とを切り換える切換弁３０ｖとを備える点を特徴の一つとする。図１において、（Ａ）は実施形態の燃料供給構造１の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢視（Ｂ）−（Ｂ）断面図である。以下、まず各構成について説明し、その後に通常燃料及び温調燃料の流通形態について説明する。
【００１２】
〔インジェクタ〕
インジェクタ１０は、本体部１２と、カプラ部１４とを備える。本体部１２は、先端に噴射口１０ｈを備え、その噴射口１０ｈから圧力をもった燃料を噴射させる装置であり、例えばガソリンエンジンでは、ソレノイドコイルに電流を流してニードルバルブを開ける方式が一般的である。カプラ部１４は、インジェクタ１０の燃料噴射を制御する制御装置に接続される端子等が収容される。
【００１３】
〔デリバリパイプ〕
デリバリパイプ２０は、主管部２２と、複数の枝管部２４とを備える。主管部２２は、燃料タンク（図示せず）から燃料ポンプ（図示せず）によって吐出された燃料が圧送される。複数の枝管部２４は、主管部２２から各気筒に向かって突出しており、各インジェクタ１０が取り付けられる。各枝管部２４は、主管部２２の内部と連通しており、主管部２２内の燃料を各インジェクタ１０に分配する。
【００１４】
〔燃料通路〕
デリバリパイプ２０から噴射口１０ｈに至る燃料通路３０は、第一通路３１と、第二通路３２と、切換弁３０ｖとを備える。本例では、第一通路３１と第二通路３２とは、デリバリパイプ２０の枝管部２４に設けられた仕切り部３０ｐによって形成される。
【００１５】
仕切り部３０ｐは、枝管部２４を両端部が開口した状態で軸方向に第一通路３１と第二通路３２とが並列されるように区切る板状部材である。つまり、燃料通路３０は、仕切り部３０ｐを挟んだ燃料の上流側及び下流側では、通路が区切られていない単一通路となっている。仕切り部３０ｐは、断熱材料で構成したり、表面に断熱層を形成したりすることが挙げられる。例えば、仕切り部３０ｐ自体をセラミックスや樹脂材料で構成したり、金属板の表面にセラミックスや樹脂材料を被覆した仕切り部３０ｐとしたりすることが挙げられる。そうすることで、第一通路３１を流通する通常燃料と第二通路３２に貯留される温調燃料との間の熱伝導を低減できる。仕切り部３０ｐは、第二通路３２が所望の容量となるように、燃料通路３０の長手方向の長さや、断面で見たときの設置位置等を適宜選択できる。第二通路３２は、後述するように、運転状態の急変時にのみ、例えばエンジンの２回転分（４ストローク）の燃料を貯留できる程度の容量であることが挙げられる。仕切り部３０ｐにおける燃料の下流側に、切換弁３０ｖの切換軸が取り付けられる。切換弁３０ｖは、例えば電磁力により駆動される電磁弁で構成することができる。他に、第二通路３２における燃料の上流側開口部に、逆止弁（図示せず）を設けてもよい。この逆止弁は、主管部２２から第二通路３２への燃料の流通を許容し、第二通路３２から主管部２２への燃料の逆流を阻止する。逆止弁によって燃料の逆流を阻止することで、第二通路３２内で加熱又は冷却された温調燃料を確実に貯留することができ、通常運転時に第一通路３１を通って加熱又は冷却された燃料が噴射されることを防止できる。
【００１６】
第二通路３２は、温度調整装置３２ｔを備える。温度調整装置３２ｔは、加熱装置又は冷却装置であり、第二通路３２に貯留される燃料を通常燃料の温度よりも高温又は低温に調整する。温度調整装置３２ｔは、第二通路３２を形成する枝管部２４の外周に設けられる。よって、温度調整装置３２ｔは、枝管部２４のうち第二通路３２を形成する部分を加熱又は冷却し、その加熱又は冷却された枝管部２４によって第二通路３２に貯留される燃料が加熱又は冷却される。少なくとも枝管部２４のうち温度調整装置３２ｔを設ける箇所は、熱伝導性に優れた材料、例えば金属で構成されることが好ましい。
【００１７】
温度調整装置３２ｔは、例えばペルチェ効果による熱の発生及び吸収を利用して加熱又は冷却を行うペルチェ素子で構成することができる。ペルチェ素子は、一対の金属板と、金属板間に配置されるＰ型半導体及びＮ型半導体とを備える。Ｐ型半導体及びＮ型半導体のうち一方の半導体から他方の半導体に電流を流すことにより、一方の金属板が吸熱し、他方の金属板が発熱するため、他方の金属板を枝管部２４のうち第二通路３２を形成する部分に接触させることで、第二通路３２を加熱することができる。一方、Ｐ型半導体及びＮ型半導体のうち他方の半導体から一方の半導体に電流を流す（電流の向きを逆にする）ことにより、他方の金属板が吸熱し、一方の金属板が発熱するため、他方の金属板を枝管部２４のうち第二通路３２を形成する部分に接触させることで、第二通路３２を冷却することができる。
【００１８】
〔通常燃料及び温調燃料の流通形態〕
以下、燃料タンクから燃料ポンプによって吐出されてデリバリパイプ２０の主管部２２まで圧送された燃料における噴射口１０ｈまでの流通形態について説明する。
【００１９】
・通常運転時
通常運転時には、切換弁３０ｖは、第一通路３１を開状態とし、第二通路３２を閉状態として制御されている。よって、燃料タンクから燃料ポンプによって吐出された燃料は、通常時にはデリバリパイプ２０の主管部２２から第一通路３１を通ってインジェクタ１０に供給され、噴射口１０ｈから噴射される（図１（Ｂ）の太線矢印を参照）。第一通路３１には温度調整装置が設けられていないため、燃料タンクから噴射口１０ｈに至るまで燃料の温度は調整されない。つまり、第一通路３１には、温度未調整の通常燃料が流通する。このとき、第二通路３２は、燃料の下流側が切換弁３０ｖによって閉状態となっているが、燃料の上流側は開口しているため、デリバリパイプ２０の主管部２２から流通された燃料を貯留する。第二通路３２には温度調整装置３２ｔを備えるため、第二通路３２に貯留された燃料は、温度調整装置３２ｔによって、第一通路３１を流通する通常燃料とは異なる温度に加熱又は冷却される。第二通路３２において通常燃料とは異なる温度に調整されて貯留される燃料を温調燃料と呼ぶ。
【００２０】
・運転状態の急変時
運転状態の急変時には、切換弁３０ｖは、第一通路３１を閉状態とし、第二通路３２を開状態とする。第二通路３２を開状態とする条件は、温調燃料の温度によって異なる。なお、運転状態は、エンジン回転数と負荷とにより判定する。
【００２１】
・・温調燃料の温度が通常燃料よりも高温の場合
失火や燃焼不安定となりそうな運転状態の変化を検知すると、第二通路３２を開状態とする。例えば、エンジンから排気された排気ガスを再度エンジンに吸気させる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）を備える場合、運転者が急激なスロットルバルブの閉弁駆動を伴うアクセルペダルの操作を行うと、吸気中の空気量が急激に減少する一方、ＥＧＲバルブの駆動による排気ガス量の減少が空気量の減少に対して遅れ、ＥＧＲ率が上昇して失火や燃焼不安定が生じることがある。このとき、第二通路３２を開状態とし、通常燃料よりも高温の温調燃料を噴射することで、噴射燃料の気化が早まり、失火や燃焼不安定を抑制できる。
【００２２】
また、エンジンが冷えている運転状態を検知すると、第二通路３２を開状態とする。例えば、減速燃料カット状態から燃料供給状態に復帰すると、燃料カット状態ではエンジンが冷やされているために燃焼し難く、エンジンストール（エンスト）が生じることがある。このとき、第二通路３２を開状態とし、通常燃料よりも高温の温調燃料を噴射することで、噴射燃料の気化が早まり、燃焼し易くエンストを防止できる。
【００２３】
上記運転状態における燃焼不安定等は、通常時よりも多く燃料を噴射することでも抑制できるが、燃料が多くなると排気ガス特性が悪化する。そこで、通常燃料よりも高温の温調燃料を噴射することで、燃料の増加が抑制でき、排気ガス特性の悪化も抑制できる。上述した運転状態は、低負荷時の場合であり、燃焼室内における吸入空気の充填効率の低下は問題になり難い。
【００２４】
・・温調燃料の温度が通常燃料よりも低温の場合
ノッキングを検知すると、第二通路３２を開状態とする。例えば、ノッキングが発生する直前は点火時期や空燃比等が調整されており最も燃焼効率がよいため、この状態で外乱（エンジンの回転変動や、ＥＧＲ量、吸気温、電圧等の一時的な乱れ）が生じるとノッキングが発生することがある。このとき、第二通路３２を開状態とし、通常燃料よりも低温の温調燃料を噴射することで、燃焼室内を冷却でき、ノッキングを防止できる。ノッキングの防止は、点火時期を遅角することでも抑制できるが、燃焼効率が悪化する。そこで、通常燃料よりも低温の温調燃料を噴射することで、点火時期を変えないので、燃焼効率の悪化を抑制できる。
【００２５】
≪変形例≫
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上述した実施形態において、以下の変更が可能である。
【００２６】
（１）デリバリパイプから噴射口に至る燃料通路は、一つの第一通路と、二つの第二通路と、各通路を切り換える切換弁とを備えることができる。二つの第二通路のうち、一方は加熱装置を備えることで通常燃料よりも高温の温調燃料を貯留し、他方は冷却装置を備えることで通常燃料よりも低温の温調燃料を貯留する。この場合、温度調整装置としてペルチェ素子を用い、このペルチェ素子を二つの第二通路の間に配置することで、ペルチェ素子の発熱側で加熱を行え、吸熱側で冷却を行える。切換弁は、三つの通路を独立に開閉する弁を合計三つ設けてもよいし、第一通路を開閉する第一の切換弁と、二つの第二通路の各々を切り換える第二の切換弁の合計二つの弁を設けてもよい。
【００２７】
（２）第一通路と第二通路とは、独立した管によって形成することができる。例えばデリバリパイプの枝管部の代わりに、主管部とインジェクタの本体部とを二つの管で連結し、一方を第一通路、他方を第二通路とする。各通路の燃料の下流側に個別に切換弁を設けることで、第一通路と第二通路とを切り換える。第二通路を二つ設ける場合は、独立した管を三つ設ければよい。
【００２８】
（３）第一通路と第二通路とは、インジェクタの本体部に設けることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  燃料供給構造
１０  インジェクタ
１０ｈ  噴射口
１２  本体部
１４  カプラ部
２０  デリバリパイプ
２２  主管部
２４  枝管部
３０  燃料通路
３０ｐ  仕切り部
３０ｖ  切換弁
３１  第一通路
３２  第二通路
３２ｔ  温度調整装置
【図１】
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