(57)【要約】【課題】燃料噴射装置から燃焼室内に噴射される燃料の流量を安定化することが可能な内燃機関の燃料供給システムおよびそれを備える内燃機関を提供する。【解決手段】コモンレール４の燃料流通管４ａ内に燃料の圧力脈動を減衰する動吸振器１５を設置した。コモンレール４の燃料流通管４ａ内には、動吸振器１５のピストン１５ａが燃料流通管４ａの長手方向に沿って移動可能な状態で設置されている。コモンレール４の蓄圧室４ａ１で燃料の圧力脈動が生じると、その圧力脈動により動吸振器１５のピストン１５ａが共振することで振動エネルギーを吸収することができる。これにより、コモンレール４内に圧力脈動が伝播するのを抑制することができるので、インジェクタ５から燃焼室内に噴射される燃料の流量を安定化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給源から加圧供給された燃料を蓄圧し、複数の燃料噴射装置に供給するコモンレールを備える内燃機関の燃料供給システムであって、
前記コモンレールは、燃料の圧力脈動を減衰する動吸振器を備えており、
前記動吸振器は、
前記コモンレールの燃料流通管内に該燃料流通管の長手方向に沿って移動可能な状態で設けられ、予め設定された質量を持つピストンと、
前記コモンレールの燃料流通管において、前記複数の燃料噴射装置に接続される第１室に対し、前記ピストンにより隔てられた状態で設けられた第２室と、
前記第２室に供給された燃料により形成されるバネ部とを有する内燃機関の燃料供給システム。
【請求項２】
前記第１室内に設けられ、該第１室内の燃料の圧力を検出する第１センサと、
前記第２室内に設けられ、該第２室内の燃料の圧力を検出する第２センサと、
前記第２室内に供給される燃料の流量を制御する第１弁と、
前記第２室内から排出される燃料の流量を制御する第２弁と、
前記第１、第２センサからの検出情報に基づいて前記第１、第２弁を制御することにより、前記第２室内の燃料の圧力を制御することで前記動吸振器のバネ定数を調整する制御部とを備える請求項１記載の内燃機関の燃料供給システム。
【請求項３】
前記ピストンの移動に対するダンパを設けた請求項１または２記載の内燃機関の燃料供給システム。
【請求項４】
前記燃料が、液化ガス燃料である請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料供給システムを備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料供給システムおよびそれを備える内燃機関に関し、更に詳しくは、燃料噴射装置から燃焼室内に噴射される燃料の流量を安定化することが可能な内燃機関の燃料供給システムおよびそれを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンのコモンレール式の燃料供給システムにおいては、コモンレールにて蓄圧された燃料が、エンジンの回転速度により制御されるタイミングでインジェクタを通じて各気筒内に噴射される。
【０００３】
このコモンレール式の燃料供給システムにおいては、高圧ポンプ、コモンレールおよびインジェクタに到るまでの燃料噴射流路における燃料が高圧状態にあるために、その燃料噴射流路において、燃料噴射に際してインジェクタで生じた燃料の圧力脈動が伝わる結果、インジェクタによる燃料の噴射量が変動し、微小な流量を安定した状態で噴射することができない、という問題がある。
【０００４】
なお、このような圧力脈動に対処するため、コモンレール内に燃料の圧力脈動を減衰する減衰手段を設ける構成が開示されている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００５】
特許文献１には、コモンレールを二重円筒構造にし、内側蓄圧室と外側蓄圧室とをオリフィス（減衰手段）を介して接続する構成が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、コモンレールの内部燃料通路に大径部および小径部を有するアキュムレータ（減衰手段）を設けるとともに、コモンレールにおいてインジェクタに接続される連通路と小径部とを接続する部分にオリフィス（減衰手段）を設ける構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３４６８１８号公報
【特許文献２】特開２００７−０７１１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、燃料噴射装置から燃焼室内に噴射される燃料の流量を安定化することができる内燃機関の燃料供給システムおよびそれを備える内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の燃料供給システムは、燃料供給源から加圧供給された燃料を蓄圧し、複数の燃料噴射装置に供給するコモンレールを備える内燃機関の燃料供給システムであって、前記コモンレールは、燃料の圧力脈動を減衰する動吸振器を備えており、前記動吸振器は、前記コモンレールの燃料流通管内に該燃料流通管の長手方向に沿って移動可能な状態で設けられ、予め設定された質量を持つピストンと、前記コモンレールの燃料流通管において、前記複数の燃料噴射装置に接続される第１室に対し、前記ピストンにより隔てられた状態で設けられた第２室と、前記第２室に供給された燃料により形成されるバネ部とを有するものである。
【００１０】
また、上記の内燃機関の燃料供給システムにおいて、前記第１室内に設けられ、該第１室内の燃料の圧力を検出する第１センサと、前記第２室内に設けられ、該第２室内の燃料の圧力を検出する第２センサと、前記第２室内に供給される燃料の流量を制御する第１弁と、前記第２室内から排出される燃料の流量を制御する第２弁と、前記第１、第２センサからの検出情報に基づいて前記第１、第２弁を制御することにより、前記第２室内の燃料の圧力を制御することで前記動吸振器のバネ定数を調整する制御部とを備える。
【００１１】
また、上記の内燃機関の燃料供給システムにおいて、前記ピストンの移動に対するダンパを設けた。
【００１２】
また、上記の内燃機関の燃料供給システムにおいて、前記燃料が、液化ガス燃料である。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、前記燃料供給システムを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関の燃料供給システムおよびそれを備える内燃機関によれば、コモンレール内に燃料の圧力脈動を減衰するための動吸振器を備えたことにより、コモンレール内を伝播する圧力脈動を抑制することができるので、燃料供給システムの燃料噴射装置から燃焼室内に噴射される燃料の流量を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の内燃機関における燃料供給システムの構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態の内燃機関における燃料供給システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態の内燃機関について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１に本発明の実施の形態の内燃機関の燃料供給システムの構成を示す。なお、図１の実線の矢印は燃料の流れを示している。また、破線は信号配線を示し、破線の矢印は電気信号の流れを示している。
【００１８】
本実施の形態の内燃機関は、例えば、トラックのような自動車に搭載される直列４気筒のコモンレール式のディーゼルエンジン１として構成される。なお、本発明はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等に適用することもできる。
【００１９】
このディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１の燃料供給システムは、燃料タンク（燃料供給源）２に貯留された軽油等のような燃料を、サプライポンプ（燃料供給源、高圧ポンプ）３、コモンレール４および各インジェクタ（燃料噴射装置）５を順に通じて、エンジン１の図示しない各気筒の燃焼室に供給する構成を有している。
【００２０】
燃料タンク２は、フューエルフィルタ８を介してサプライポンプ３に接続されている。この燃料タンク２には、図示しない低圧ポンプが収容されており、燃料タンク２内の燃料は、低圧ポンプにより加圧されてからフューエルフィルタ８を介してサプライポンプ３に圧送される。
【００２１】
サプライポンプ３は、燃料を燃焼室内に噴射するのに適した圧力まで高めるポンプであり、エンジン１の図示しない各気筒のピストンの往復運動に伴って駆動するようになっている。このサプライポンプ３は、コモンレール４に接続されており、サプライポンプ３に圧送された燃料は、数１０ＭＰａ〜２００ＭＰａに加圧されてからコモンレール４に圧送される。
【００２２】
コモンレール４は、噴射すべき燃料を蓄圧する容器である。コモンレール４は、各気筒に配置された各インジェクタ５に接続されており、コモンレール４に供給され蓄圧された燃料は、各インジェクタ５に均等に分配される。
【００２３】
インジェクタ５は、コモンレール４から供給された燃料を噴孔からエンジン１の燃焼室内に噴射する装置である。各インジェクタ５は、電子制御ユニット（Engine Control Unite；以下、ＥＣＵと略す、制御部）ＥＣＵ９に電気的に接続されている。ＥＣＵ９は、エンジン１の回転数や負荷状態等のような運転状態に応じて、適切な燃料噴射時期および燃料噴射期間に適切な噴射量および噴射圧力で各気筒の燃焼室に燃料が噴射されるように各インジェクタ５を制御する。また、各インジェクタ５は、戻り配管１０を通じて燃料タンク２に接続されており、各インジェクタ５内の過剰な燃料を燃料タンク２に戻すことが可能になっている。
【００２４】
ところで、本実施の形態のエンジン１の燃料供給システムにおいては、コモンレール４の燃料流通管４ａ内に燃料の圧力脈動を減衰する動吸振器１５が設置されている。
【００２５】
動吸振器１５は、予め設定された質量を持つピストン１５ａと、コモンレール４の燃料流通管４ａにおいて燃料蓄圧室（第１室、以下、単に蓄圧室という）４ａ１に対してピストン１５ａにより隔てられた脈動減衰室（第２室、以下、単に減衰室という）４ａ２と、この脈動減衰室４ａ２内の燃料の弾性力により形成されるバネ部とを有している。
【００２６】
ピストン１５ａは、コモンレール４の燃料流通管４ａ内に該燃料流通管４ａの長手方向（Ｚ軸方向）に沿って移動可能な状態で設置されている。燃料流通管４ａは、ピストン１５ａにより蓄圧室４ａ１と減衰室４ａ２とに分けられている。
【００２７】
蓄圧室４ａ１および減衰室４ａ２には、上記したサプライポンプ３が接続されており、蓄圧室４ａ１に燃料が満たされると同時に減衰室４ａ２にも燃料が満たされる。サプライポンプ３からコモンレール４への燃料供給は２系統で行われている。第１系統は、サプライポンプ３の燃料流出口からコモンレール４の燃料流入口４ｂを通じて蓄圧室４ａ２に燃料を供給する経路である。すなわち、第１系統では、サプライポンプ３から供給された燃料が蓄圧室４ａ１に常に圧送される。一方、第２系統は、経路途中に経路切替弁（第１弁）１６が介在され、そこからコモンレール４の燃料流入口４ｃを通じて蓄圧室４ａ１に燃料を供給する経路と、コモンレール４の燃料流入口４ｄを通じて減衰室４ａ２に燃料を供給する経路とを有する。すなわち、第２系統では、サプライポンプ３から供給された燃料が経路切替弁１６での経路の切り替えにより蓄圧室４ａ１または減衰室４ａ２のいずれかに圧送される。経路切替弁１６は、ＥＣＵ９に電気的に接続されており、ＥＣＵ９により経路の切り替えが制御される。
【００２８】
蓄圧室４ａ１は、コモンレール４の複数の燃料流出口４ｅの各々を通じて各インジェクタ５の燃料流入口に接続されている。また、蓄圧室４ａ１は、燃料流出口４ｆから第１の圧力調整弁（Pressure Control Valve；ＰＣＶ）１７ａを介して戻り配管１０に接続されている。一方、減衰室４ａ２は、燃料流出口４ｇから第２の圧力調整弁（ＰＣＶ、第２弁）１７ｂを介して戻り配管１０に接続されている。これらにより、蓄圧室４ａ１および減圧室４ａ２内の燃料の圧力を調整することが可能になっている。圧力調整弁１７ａ，１７ｂは、ＥＣＵ９に電気的に接続されており、ＥＣＵ９により弁の開閉が制御される。
【００２９】
また、蓄圧室４ａ１および減衰室４ａ２内には、それぞれセンサ（第１センサ、第２センサ）１８ａ，１８ｂが設置されている。センサ１８ａ，１８ｂは、それぞれ蓄圧室４ａ１および減衰室４ａ２の燃料の圧力、温度またはその両方を検出するためのセンサである。これらセンサ１８ａ，１８ｂは、ＥＣＵ９と電気的に接続されおり、センサ１８ａ，１８ｂにより検出された信号がＥＣＵ９に入力される。
【００３０】
蓄圧室４ａ１内の燃料の圧力や供給量は、ＥＣＵ９がコモンレール４内のセンサ１８ａからの情報とセンサ類１９から送られるエンジン回転速度および負荷の情報とに基づいてサプライポンプ３の駆動を制御することにより、エンジン１の運転状態に応じて最適な値になるように設定されている。なお、センサ類１９は、エンジン１の作動状態を検出するセンサであり、例えばクランクセンサ、カムセンサ、アクセル開度センサおよび温度センサ等がある。
【００３１】
一方、減衰室４ａ２内の燃料の圧力や供給量は、動吸振器１５のバネ部のバネ定数が、蓄圧室４ａ１内に伝搬する圧力脈動を抑制するのに最適な値になるように設定されている。
【００３２】
この動吸振器１５のバネ部のバネ定数は、蓄圧室４ａ１および減衰室４ａ２内の燃料圧力をセンサ１８ａ，１８ｂからの検出信号により測定し、減衰室４ａ２内に満たされた燃料とピストン１５ａの質量とにより形成されたバネ−質量系の運動方程式から最適な値を求める。
【００３３】
このような動吸振器１５のバネ部のバネ定数は、減衰室４ａ２内の燃料の圧力を変化させることで圧力脈動の抑制に最適な値に設定（調整）することができる。減衰室４ａ２の燃料圧力を変化させるには、センサ１８ｂからＥＣＵ９に送られた検出信号に基づいて、経路切替弁１６および第２の圧力調整弁１７ｂを制御することにより、減衰室４ａ２への燃料供給量と、減衰室４ａ２からの燃料排出量とを制御することにより行う。
【００３４】
このように本実施の形態のエンジン１の燃料供給システムにおいては、コモンレール４内に動吸振器１５を設けたことにより、コモンレール４の蓄圧室４ａ１内で燃料の圧力脈動が生じると、それに応じて動吸振器１５のピストン１５ａが減衰室４ａ２内の燃料の弾性力により形成されるバネ部の作用により振動（共振）することで、蓄圧室４ａ１内での圧力脈動による振動エネルギーを吸収することができる。
【００３５】
これにより、インジェクタ５からコモンレール４を通じてサプライポンプ３側に伝播する圧力脈動を減衰できる上、サプライポンプ３側からコモンレール４を通じてインジェクタ５側に伝播する圧力脈動をも減衰することができる。
【００３６】
したがって、コモンレール４内にオリフィス（脈動減衰手段）のみを設置する場合に比べて、コモンレール４内を伝播する燃料の圧力脈動をより効率的に抑制することができる。その結果、インジェクタ５から燃焼室内に噴射される燃料の流量が微小であっても、その噴射流量を安定化することができる。
【００３７】
また、動吸振器１５は、ピストン１５ａを用いた簡単な構造であるため、動吸振器１５をコモンレール４に容易にかつ安価に設けることができ、また難しい制御を必要としない。さらに動吸振器１５は小型で軽量であるため、コモンレール４のサイズや重量が極端に増大することもない。
【００３８】
次に、図２に燃料供給システムの変形例を示す。この燃料供給システムでは、上記した動吸振器１５がダンパ１５ｂを備えている。すなわち、ピストン１５ａの軸方向に交差する一面と、これが対向する減衰室４ａ２の一面との間に、ピストン１５ａの移動に対するダンパ１５ｂが設置されている。このダンパ１５ｂは、蓄圧室４ａ１で生じた圧力脈動による振動を吸収する装置であり、これを備えたことにより、制振効果を向上させることができる。
【００３９】
なお、以上の説明では燃料が軽油の場合について説明したが、燃料は、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばプロパンやＤＭＥ（Dimethly ether）のような液化ガス燃料を用いても良い。
【００４０】
また、動吸振器１５のピストン１５ａを複数並列に設置しても良い。この際、それぞれのピストンを異なる質量に設定することもできる。これにより、共振周波数を複数設定でき、振動の異なる脈動に対して制振作用を生じさせることができるので、制振効果をさらに向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の内燃機関の燃料供給システムおよびそれを備える内燃機関は、コモンレール内に燃料の圧力脈動を減衰する動吸振器を備えたことにより、コモンレール内を伝播する圧力脈動を抑制することができ、燃料供給システムの燃料噴射装置から燃焼室内に噴射される燃料の流量を安定化することができるので、自動車等の燃料供給システムおよびそれを備える内燃機関に利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
２  燃料タンク（燃料供給源）
３  サプライポンプ（燃料供給源、高圧ポンプ）
４  コモンレール（燃料供給源）
４ａ  燃料流通管
４ａ１  燃料蓄圧室（第１室）
４ａ２  脈動減衰室（第２室）
４ｂ，４ｃ，４ｄ  燃料流入口
４ｅ，４ｆ，４ｇ  燃料流出口
５  インジェクタ（燃料噴射装置）
９  電子制御ユニット（制御部）
１０  戻り配管
１５  動吸振器
１５ａ  ピストン
１５ｂ  ダンパ
１６  経路切替弁（第１弁）
１７ａ  第１の圧力調整弁
１７ｂ  第２の圧力調整弁（第２弁）
１８ａ  センサ（第１センサ）
１８ｂ  センサ（第２センサ）
【図１】
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【図２】
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