(57)【要約】【課題】燃料を安定して噴射することが可能な燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関を提供する。【解決手段】インジェクタ５の燃料流入管１７ａ内に燃料の脈動を減衰する減衰装置２５を設置した。減衰装置２５のハウジング２５ａ内には、メッシュ部２５ｂとその外周の支持部２５ｃとで構成される部分が、その厚さ方向に直交する両面に接続されたバネ２５ｄにより燃料が流れるＺ軸方向（左右両方向）に移動可能な状態で支持されている。これにより、脈動を抑制することができるので、燃料を安定して噴射することができる。【選択図】図４
2011127531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給源から燃料噴射装置本体の燃料流入管に供給された燃料を、前記燃料噴射装置本体の噴孔を通じて内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射装置であって、
前記燃料流入管内に燃料の脈動を減衰するための減衰装置を備え、
前記減衰装置は、燃料が流れる方向に対して交差するように配置されたメッシュ部と、
前記メッシュ部に接続された状態で設けられ、予め設定された質量を持つ支持部と、
前記メッシュ部および前記支持部を燃料が流れる方向に移動可能な状態で支持する弾性部材とを有する燃料噴射装置。
【請求項２】
前記支持部は、その厚さ方向に交差する両面側に配置された前記弾性部材に挟まれた状態で支持されている請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃料が、液化ガス燃料である請求項１または２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関に関し、更に詳しくは、燃料を安定して噴射することが可能な燃料噴射装置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に乱れが生じ、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、低圧ポンプと高圧ポンプとを接続する配管内に圧力脈動を抑制するための減衰装置を設ける構成が開示されている（例えば特許文献１参照）。この減衰装置は、燃料流路を有するピストンと、その片側に配置されたスプリングとから構成され、ピストンの燃料流路における圧力損失、スプリングの弾性変形およびピストンの摺動抵抗により、燃料の圧力脈動を減衰させる構成とされている。
【０００５】
また、インジェクタの燃料受入流路に圧力脈動を抑制するための減衰装置を設ける構成が開示されている（例えば特許文献２参照）。この減衰装置は、テーパ流路を持つプレートと、その片面側に配置されたコイルスプリングとから構成され、コイルスプリングの圧縮変形により圧力脈動を吸収減衰させる構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３１１２６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２２４８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、燃料を安定して噴射することができる燃料噴射装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の燃料噴射装置は、燃料供給源から燃料噴射装置本体の燃料流入管に供給された燃料を、前記燃料噴射装置本体の噴孔を通じて内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射装置であって、前記燃料流入管内に燃料の脈動を減衰するための減衰装置を備え、前記減衰装置は、燃料が流れる方向に対して交差するように配置されたメッシュ部と、前記メッシュ部に接続された状態で設けられ、予め設定された質量を持つ支持部と、前記メッシュ部および前記支持部を燃料が流れる方向に移動可能な状態で支持する弾性部材とを有するものである。
【０００９】
また、上記の燃料噴射装置において、前記支持部は、その厚さ方向に交差する両面側に配置された前記弾性部材に挟まれた状態で支持されている。すなわち、メッシュ部および支持部がその厚さ方向の両方向に移動可能な状態で支持することができるので、燃料噴射装置から燃料供給源に伝播する脈動を減衰できる上、燃料供給源から燃料噴射装置に伝播する脈動をも減衰することができる。したがって、燃料の脈動をより効率的に抑制することができる。
【００１０】
また、上記の燃料噴射装置において、前記燃料が、液化ガス燃料である。
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、前記燃料噴射装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関によれば、燃料噴射装置の燃料流入管内に燃料の脈動を減衰するための減衰装置を備えたことにより、燃料の脈動を抑制することができるので、燃料を安定して噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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図である。
【図２】図１の内燃機関の燃料供給システムの燃料噴射停止時における燃料噴射装置の一例の拡大断面図である。
【図３】図２の燃料噴射装置の減衰装置の燃料流通面の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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（燃料供給源）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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
コモンレール４は、噴射すべき燃料を蓄圧する部分である。このコモンレール４の内部には、燃料圧力を検出するための図示しない圧力センサが設置されている。この圧力センサは、電子制御ユニット（Engine Control Unite；以下、ＥＣＵと略す、制御部）９と電気的に接続されおり、圧力センサにより検出された信号がＥＣＵ９に入力される。
【００２１】
コモンレール４内の燃料の圧力や流量は、ＥＣＵ９がコモンレール４内の圧力センサからの情報とセンサ類１０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の図示しない電磁弁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１０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。
【００２２】
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、各インジェクタ５から各気筒の各燃焼室内に直接噴射される。なお、コモンレール４は、圧力調整弁（Pressure Control Valve；ＰＣＶ）１１を介して燃料タンク２に接続されており、過剰な燃料を燃料タンク２に戻すことが可能な構成になっている。
【００２３】
インジェクタ５は、燃料タンク２、サプライポンプ３およびコモンレール４を通じて装置本体の燃料流入管に供給された燃料を、装置本体の噴孔を通じてエンジン１の燃焼室内に噴射する装置である。
【００２４】
各インジェクタ５は、ＥＣＵ９と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、燃料が、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噴射されるように各インジェクタ５を制御することが可能になっている。なお、各インジェクタ５は燃料タンク２に接続されており、過剰な燃料を燃料タンク２に戻すことが可能な構成になっている。
【００２５】
次に、図２にインジェクタ５の一例を示す。図２は燃料噴射停止時のインジェクタ５の拡大断面図を示している。また、図２中の矢印は燃料の流れを示している。
【００２６】
インジェクタ５の装置本体（燃料噴射装置本体）１５には、第１制御室１６ａ、第２制御室１６ｂ、コマンド室１６ｃおよび燃料噴射室１６ｄの各室と、燃料流入管１７ａ、燃料流通管１７ｂ〜１７ｄおよび燃料流出管１７ｅの各配管と、複数の噴孔１８とが形成されている。
【００２７】
第１制御室１６ａは、燃料流通管１７ｂを通じて第２制御室１６ｂに接続されているとともに、オリフィス１９の開口部を通じてコマンド室１６ｃに接続されている。また、第１制御室１６ａは、燃料流出管１７ｅを通じて図１に示した燃料タンク２に接続されている。
【００２８】
この第１制御室１６ａには、電磁弁２０が設置されている。電磁弁２０は、コイル２０ａと、バルブ２０ｂと、バネ２０ｃとを有している。コイル２０ａへの通電および非通電は、図１に示したＥＣＵ９により制御されている。バルブ２０ｂは、バネ２０ｃによりオリフィス１９側に付勢されており、電磁弁２０がオフ状態の時には、オリフィス１９の開口部はバルブ２０ｂにより塞がれている。なお、電磁弁２０がオフ状態とは、コイル２０ａに電流が流れていない状態をいい、電磁弁２０がオン状態とは、コイル２０ａに電流が流れている状態を言う。
【００２９】
第２制御室１６ｂおよび燃料噴射室１６ｄには、弁体２１が軸方向に移動可能な状態で設置されている。弁体２１は、ピストン部２１ａ、ニードルフランジ部２１ｂおよびニードル部２１ｃを一体的に有している。
【００３０】
このうち、ピストン部２１ａおよびニードルフランジ部２１ｂは、第２制御室１６ｂに位置している。ピストン部２１ａの上面は、オリフィス１９に対向した状態でコマンド室１６ｃに面している。コマンド室１６ｃは、燃料流通管１７ｃを通じて燃料流入管１７ａに接続されている。
【００３１】
また、弁体２１のニードル部２１ｃは燃料噴射室１６ｄに位置している。このニードル部２１ｃの先端は、燃料噴射室１６ｄの先端部内壁のテーパ面に対向するようにテーパ状に形成されている。燃料噴射室１６ｄは、複数の微細な噴孔１８を通じて外部（気筒の燃焼室）に接続されているとともに、燃料流通管１７ｄを通じて燃料流入管１７ｄに接続されている。
【００３２】
このような弁体２１は、第２制御室１６ｂ内のバネ２２および油圧によりインジェクタ５の噴孔１８側に付勢されており、電磁弁２０がオフ状態の時には、噴孔１８はニードル部２１ｃにより塞がれている。すなわち、インジェクタ５は、電磁弁２０がオフ状態の時、噴孔１８がニードル部２１ｃより閉じられ、電磁弁２０がオン状態の時、ニードル部２１ｃがバネ２２の付勢力等に抗して上方に移動することで噴孔１８が開き、燃料が噴射される構成になっている。
【００３３】
ところで、本実施の形態のインジェクタ５においては、燃料流入管１７ａに燃料の脈動を減衰するための減衰装置２５が設置されている。図３および図４に減衰装置２５の一例を示す。図３は減衰装置２５の燃料流通面（燃料が流れる方向に直交する面）の平面図、図４は図３のＡ−Ａ線の断面図を示している。
【００３４】
減衰装置２５は、ハウジング２５ａと、メッシュ部２５ｂと、支持部２５ｃと、バネ（弾性部材）２５ｄとを有している。メッシュ部２５ｂは、燃料が流れる方向（Ｚ軸方向：図４の左右方向）に対して直交（交差）するように配置されている。メッシュ部２５ｂの外周には、支持部２５ｃが接続されている。
【００３５】
支持部２５ｃは、予め設定された質量を持つ。支持部２５ｃは、その厚さ方向（Ｚ軸方向）に直交（交差）する両面に接続されたバネ２５ｄに挟まれた状態で支持されている。これにより、メッシュ部２５ｂおよび支持部２５ｃにより構成される部分は、ハウジング２５ａ内においてバネ２５ｄによりＺ軸方向（図４の左右両方向）に移動可能な状態で支持されている。なお、バネ２５ｄのバネ係数、メッシュ部２５ｂおよび支持部２５ｃの質量、メッシュ部２５ｂの粗さは燃料の脈動を効率的に抑制するように設定されている。
【００３６】
このように本実施の形態のインジェクタ５においては、燃料流入管１７ａ内に減衰装置２５を備えたことにより、燃料の脈動を抑制することができるので、インジェクタ５の噴孔１８から噴射される燃料の流量が微小であっても、燃料を安定して噴射することができる。
【００３７】
特に、背景技術で紹介した特許文献１の場合は、減衰装置のピストンの片側だけにスプリングが配置され、高圧サプライポンプで生じた脈動が燃料ポンプに伝播するのを抑制する構成となっており、特許文献２の場合は、減衰装置のプレートの片側だけにコイルスプリングが配置され、インジェクタで生じた脈動がコモンレールに伝播するのを抑制する構成となっている。すなわち、いずれも一方向の脈動しか減衰することができない。
【００３８】
これに対して、本実施の形態のインジェクタ５では、バネ２５ｄがメッシュ部２５ｂおよび支持部２５ｃの厚さ方向に直交する両面側に配置されており、メッシュ部２５ｂおよび支持部２５ｃがＺ軸方向の両方向に移動可能な状態で支持されているので、インジェクタ５からコモンレール４に伝播する脈動を減衰できる上、コモンレール４からインジェクタ５に伝播する脈動をも減衰することができる。したがって、燃料の脈動を特許文献１，２の場合よりもより効率的に抑制することができる。
【００３９】
また、減衰装置２５の燃料流路をメッシュ部２５ｂで構成したことにより、例えば燃料の供給自体を邪魔することなく、脈動のような大きな燃料圧力を選択的に分散緩和することができる。
【００４０】
また、減衰装置２５は、メッシュ部２５ｂ、支持部２５ｃおよびバネ２５ｄを用いた簡単な構造とされており、難しい制御を必要とせず、小型で軽量である。このため、減衰装置２５をインジェクタ５内に設ける場合でも、インジェクタ５の大規模な設計の変更を必要とせず、極端な重量増加が生じることもない。
【００４１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関は、燃料噴射装置の燃料流入管内に燃料の脈動を減衰するための減衰装置を備えたことにより、燃料を安定して噴射することができるので、自動車等の燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関に利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
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）
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）
１５  装置本体（燃料噴射装置本体）
１６ａ  第１制御室
１６ｂ  第２制御室
１６ｃ  コマンド室
１６ｄ  燃料噴射室
１７ａ  燃料流入管
１７ｂ〜１７ｄ  燃料流通管
１７ｅ  燃料流出管
１８  噴孔
２１  弁体
２５  減衰装置
２５ａ  ハウジング
２５ｂ  メッシュ部
２５ｃ  支持部
２５ｄ  スプリング（弾性部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011127531.tif 000006