(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸が縦方向に配設されるとともに複数の気筒が２列にＶバンクをなすように配設され、気筒内に直接、燃料を噴射するエンジンにおいて、前記Ｖバンクの間に、燃料噴射弁を駆動させるインジェクタドライバを収納するボックスを配設し、前記エンジンの上部に配設されたポンプ駆動ユニット、高圧燃料ポンプ及び高圧圧力調整弁と、前記高圧燃料ポンプ及び高圧圧力調整弁に接続され、高圧燃料ポンプの燃料を燃料噴射弁に供給する燃料供給レールとを備え、前記燃料供給レールは、各列のシリンダヘッドに固定された垂直レールと、垂直レールの上端に接続された水平レールとからなり、前記水平レール及び垂直レールの内部には燃料通路が形成され、前記燃料噴射弁は前記垂直レールに固定されることを特徴とする筒内燃料噴射式エンジン。
【請求項２】
前記Ｖバンクの間に形成された排気用冷却水通路を覆うカバー部材を備え、前記ボックスを前記カバー部材に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の筒内燃料噴射式エンジン。
【請求項３】
前記ポンプ駆動ユニットの回転軸に前記ボックスにエアを供給するための冷却用ファンを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の筒内燃料噴射式エンジン。
【請求項４】
前記ボックスに冷却用フィンを配設したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の筒内燃料噴射式エンジン。
【請求項５】
前記ボックスに水冷ジャケットを配設したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の筒内燃料噴射式エンジン。
【請求項６】
前記水冷ジャケットにエンジン冷却水の一部を供給することを特徴とする請求項５記載の筒内燃料噴射式エンジン。
【請求項７】
前記エンジンが２サイクルエンジンであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の筒内燃料噴射式エンジン。
【請求項８】
前記エンジンが４サイクルエンジンであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の筒内燃料噴射式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸が縦方向に配設されたエンジンにおいて、高圧燃料を筒内に噴射する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
２サイクルエンジンにおいては、掃気ポートと排気ポートが同時に連通するタイミングがあるためＨＣ等の未燃ガスが排気されやすく、また、低速、低負荷で残留ガスが多いため失火を起こし未燃ガスが排気されやすい。そこで、排気ポートが閉じた後、高圧燃料を筒内に直接噴射することにより燃料を霧化して燃焼を改善させると共に、低速、低負荷では新気を多く供給するようにして失火を防ぐことにより未燃ガスの排出を低減する方式が知られている。前述した高圧燃料を筒内に直接噴射しようとする場合、燃料供給系に高圧燃料ポンプを設けることが必要になる。従来、４サイクルエンジンにおいては、動弁機構のカムシャフトの回転を利用して高圧燃料ポンプを駆動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、筒内燃料噴射式エンジンにおいては、燃料を筒内に直接噴射する際、従来の吸気管噴射エンジンに比べて燃料噴射弁駆動電圧が高圧（１００Ｖ程度）になり、そのため、燃料噴射弁に供給する電圧を昇圧する装置としてインジェクタドライバが一般的に使用されている。一方、筒内燃料噴射式エンジンを例えば船外機に搭載する場合、コスト、信頼性等を考慮すると、自動車用の既存部品を使用することが望ましい。
【０００４】
しかしながら、自動車用のインジェクタドライバは、クランク軸２回転に対して１回噴射する４サイクルエンジン用であるため、クランク軸１回転に対して１回噴射する２サイクルエンジンや、高回転の４サイクルエンジンに搭載した場合には、負荷が増大し、インジェクタドライバが加熱されるため、作動性や耐久性に悪影響を与えるという問題を有している。
【０００５】
また、船外機等のマリンエンジンにおいては、インジェクタドライバから燃料噴射弁までの高圧配線の漏電の問題や、インジェクタドライバの配置個所によって高圧配線により生じる電磁波が他のセンサ信号線の出力に悪影響を及ぼすという問題を有している。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、インジェクタドライバの温度上昇を低減させるとともに、燃料噴射弁への高圧配線を適切に配置することができる筒内燃料噴射式エンジンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、クランク軸１０が縦方向に配設されるとともに複数の気筒が２列にＶバンクをなすように配設され、気筒内に直接、燃料を噴射するエンジン２において、前記Ｖバンクの間に、燃料噴射弁１３を駆動させるインジェクタドライバ４９を収納するボックス５９ｂを配設し、前記エンジン２の上部に配設されたポンプ駆動ユニット４０、高圧燃料ポンプ３２及び高圧圧力調整弁３５と、前記高圧燃料ポンプ及び高圧圧力調整弁に接続され、高圧燃料ポンプの燃料を燃料噴射弁に供給する燃料供給レール３３とを備え、前記燃料供給レール３３は、各列のシリンダヘッド８に固定された垂直レール３３ｂと、垂直レール３３ｂの上端に接続された水平レール３３ａとからなり、前記水平レール３３ａ及び垂直レール３３ｂの内部には燃料通路６３が形成され、前記燃料噴射弁１３は前記垂直レール３３ｂに固定されることを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項１において、前記Ｖバンクの間に形成された排気用冷却水通路１８を覆うカバー部材７３を備え、前記ボックスを前記カバー部材に取り付けたことを特徴とし、請求項３記載の発明は、請求項１、２において、前記ポンプ駆動ユニット４０の回転軸５１に前記ボックス５９ｂにエアを供給するための冷却用ファン５７を設けたことを特徴とし、請求項４記載の発明は、請求項１〜３において、前記ボックス５９ｂに冷却用フィン７５を配設したことを特徴とし、請求項５記載の発明は、請求項１〜３において、前記ボックス５９ｂに水冷ジャケット９１を配設したことを特徴とし、請求項６記載の発明は、請求項５において、前記水冷ジャケット９１にエンジン冷却水の一部９０ａを供給することを特徴とし、請求項７記載の発明は、請求項１〜６において、前記エンジンが２サイクルエンジンであることを特徴とし、請求項８記載の発明は、請求項１〜６において、前記エンジンが４サイクルエンジンであることを特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は、本発明の理解を容易にするために図面と対比させるもので、これにより本発明が何ら限定されるものではない。
以上
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の筒内燃料噴射式エンジンが適用例を示す船外機の模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【０００９】
図１において、１は船外機であり、クランク軸１０が縦置状態で搭載されるエンジン２と、エンジン２の下端面に接続されエンジン２を支持するガイドエキゾースト部３と、ガイドエキゾースト部３の下端面に接続されるアッパケース４、ロアケース５及びプロペラ６からなる。上記エンジン２は、筒内噴射式Ｖ型６気筒２サイクルエンジンであり、６つの気筒７ａ〜７ｆが平面視でＶバンクをなすように横置き状態で且つ縦方向に２列に配設されたシリンダボディ７に、シリンダヘッド８が連結、固定されている。
【００１０】
上記気筒７ａ〜７ｆ内には、ピストン１１が摺動自在に嵌合配置され、各ピストン１１はクランク軸１０に連結されている。シリンダヘッド８には、磁力で開閉作動されるソレノイド開閉式の燃料噴射弁１３及び点火プラグ１４が挿入配置されている。気筒７ａ〜７ｆは、それぞれ掃気ポート（図示せず）によりクランク室１２に連通され、また、気筒７ａ〜７ｆには排気ポート１５が接続されている。図１（Ｂ）の左バンクの排気ポート１５は左集合排気通路１６に、右バンクの排気ポート１５は右集合排気通路１７に合流されている。エンジン２のクランク室１２には、吸気マニホールドから分岐する吸気通路１９が接続されており、該吸気通路１９のクランク室１２への接続部には、逆流防止用のリード弁２０が配設され、また、リード弁２０の上流側には、エンジン内にオイルを供給するためのオイルポンプ２１と、吸気量を調節するためのスロットル弁２２が配設されている。
【００１１】
図１（Ｄ）に示すように、船体側に設置されている燃料タンク２３内の燃料は、手動式の第１の低圧燃料ポンプ２５によりフィルタ２６を経て船外機側の第２の低圧燃料ポンプ２７に送られる。この第２の低圧燃料ポンプ２７は、エンジン２のクランク室１２のパルス圧により駆動されるダイヤフラム式ポンプであり、燃料を気液分離装置であるベーパーセパレータタンク２９に送る。ベーパーセパレータタンク２９内には、電動モータにより駆動される燃料予圧ポンプ３０が配設されており、燃料を加圧し予圧配管３１を経て高圧燃料ポンプ３２に送る。高圧燃料ポンプ３２の吐出側は、各気筒７ａ〜７ｆに沿って縦方向に配設された燃料供給レール３３に接続されるとともに、高圧圧力調整弁３５および燃料冷却器３６、戻り配管３７を介してベーパーセパレータタンク２９に接続されている。また、予圧配管３１とベーパーセパレータタンク２９間には予圧圧力調整弁３９が設けられている。
【００１２】
高圧燃料ポンプ３２は、ポンプ駆動ユニット４０により駆動される。このポンプ駆動ユニット４０はベルト４１を介してクランク軸１０に連結されている。ベーパーセパレータタンク２９内の燃料は、燃料予圧ポンプ３０により例えば３〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度に予圧され、加圧された燃料は、高圧燃料ポンプ３２により５０〜１００ｋｇ／ｃｍ2程度若しくはそれ以上に加圧され、加圧された高圧燃料は、圧力調整弁３５にて設定圧を越える余剰燃料がベーパーセパレータタンク２９に戻され、必要な高圧燃料分のみを燃料供給レール３３に供給し、各気筒７ａ〜７ｆに装着した燃料噴射弁１３に供給するようにしている。
【００１３】
ＥＣＵ（電子制御装置）４２には、エンジン２の駆動状態、船外機１や船の状態を示す各種センサからの検出信号が入力される。例えば、クランク軸１０の回転角（回転数）を検出するエンジン回転数センサ４３、吸気通路１９内の温度を検出する吸気温センサ４４、スロットル弁２２の開度を検出するスロットル開度センサ４５、最上段の気筒７ｄ内の空燃比を検出するに空燃比センサ４６、高圧燃料配管内の圧力を検出する燃料圧力センサ４７、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温センサ４８等が設けられている。ＥＣＵ４２は、これら各センサの検出信号を制御マップに基づき演算処理し、制御信号をインジェクタドライバ４９、点火プラグ１４、オイルポンプ２１、予圧燃料ポンプ３０に伝送し、インジェクタドライバ４９は、バッテリ電源を昇圧しパワートランジスタによるスイッチング回路により燃料噴射弁１３を駆動する。
【００１４】
図２〜図５は、本発明の１実施形態を示し、図２は図１のエンジン２の平面図である。なお、以下の説明では前述の説明と同一の構成には同一番号を付けて説明を省略する。クランク軸１０には駆動プーリ５０が設けられ、また、ポンプ駆動ユニット４０の回動軸５１には従動プーリ５２が設けられ、駆動プーリ５０と従動プーリ５２にはベルト４１が張設されている。これによりクランク軸１０の回転がベルト４１を介して回動軸５１に伝達され、高圧燃料ポンプ３２を駆動するようにしている。
【００１５】
また、シリンダボディ７には燃料供給レール３３が固定されている。燃料供給レール３３は、水平レール３３ａと、水平レール３３ａの両側に接続され、左右のバンクＢ１、Ｂ２に固定される垂直レール３３ｂを有し、垂直レール３３ｂに各気筒毎に燃料噴射弁１３が装着されている。また、左右のバンクＢ１、Ｂ２の間のシリンダボディ７に電装品ボックス５９が取り付けられている。電装品ボックス５９は、ＥＣＵボックス５９ａとインジェクタドライバボックス５９ｂ（図３〜図５）とからなり、それぞれのボックス内にＥＣＵ４２とインジェクタドライバ４９の回路部品が内蔵されている。なお、図中、１ａはエンジン２を覆うカウリング、５５はテンションプーリ、５６はサイレンサ、１ｂはカウリング１ａの上部左右（図では左側しか示していない）に形成され、エアを矢印に示すようにカウリング１ａ内に吸入するための水平ダクト、１ｃは水平ダクト１ｂに縦方向に形成されエンジン内にエアを供給するためのエア吸入筒である。
【００１６】
図３は、図２のＹ方向から見た一部断面図である。ポンプ駆動ユニット４０の回転軸５１には、従動プーリ５２の下部に冷却用ファン５７が取り付けられている。ポンプ駆動ユニット４０は取付用ステー５３を介してボルト５４により取り付けられている。ポンプ駆動ユニット４０の回転軸５１にはカム４０ａが固定され、カム４０ａが高圧燃料ポンプ３２のプランジャ３２ａを押圧することにより高圧燃料を発生するように構成されている。高圧燃料ポンプ３２は４本のボルト６１によりポンプ駆動ユニット４０に取り付けられている。
【００１７】
エンジン２は、複数の気筒７ａ〜７ｆをＶバンクＢ１、Ｂ２をなすように縦方向に２列に配設しており、燃料供給レール３３は、各列のシリンダヘッド８に固定された垂直レール３３ｂと、垂直レール３３ｂの上端に接続された水平レール３３ａとからなり、水平レール３３ａと垂直レール３３ｂは、ボルト６２により連結されている。水平レール３３ａ及び垂直レール３３ｂの内部には燃料通路６３が形成され、両者の接続部にはＯリング６４でシールされたコネクタ６５が配設されている。２本の垂直レール３３ｂは、それぞれボルト６６によりシリンダヘッド８に固定され、また、燃料噴射弁１３はボルト６７により垂直レール３３ｂに固定されている。
【００１８】
燃料給排ユニット６０は、燃料出口管６０ａ、燃料入口管６０ｂ、オーバーフロー管６０ｃを一体化したユニットを構成しており、燃料出口管６０ａは、Ｏリング６９でシールされたコネクタ７０により水平レール３３ａの燃料通路６３に接続されている。なお、オーバーフロー管６０ｃはベーパーセパレータタンク２９に接続されている。また、高圧圧力調整弁３５は、ボルトによりポンプ駆動ユニット４０に固定され、Ｏリング７１でシールされたコネクタ７２により水平レール３３ａの燃料通路６３に接続されている。
【００１９】
シリンダボディ７のＶバンクＢ１、Ｂ２間には、排気用冷却水通路を塞ぐアウターカバー７３が固定されている。電装品ボックス５９は、ＥＣＵボックス５９ａとインジェクタドライバボックス５９ｂとからなり、ＥＣＵボックス５９ａはボルト７６によりアウターカバー７３に固定され、インジェクタドライバボックス５９ｂは、ボルト７７によりＥＣＵボックス５９ａに固定され、また、インジェクタドライバボックス５９ｂにはボルト７９により冷却用フィン７５が取り付けられている。
【００２０】
図４は、図２のＹ方向から見た一部断面図である。図４には、エアが矢印に示すように、水平ダクト１ｂ、エア吸入筒１ｃを経てカウリング１ａ内に供給され、さらに、冷却用ファン５７により電装品ボックス５９にエアを送りこれを冷却する構造が示されている。また、アウターカバー７３の内側に排気用冷却水通路１８が形成され、アウターカバー７３に電装品ボックス５９を取り付けることにより、電装品ボックス５９が排気用冷却水通路１８を流れる冷却水により効果的に冷却される。
【００２１】
図５は、電装品ボックスの取付構造の詳細を示す断面図である。アウターカバー７３には、取付用ボス７３ａが形成され、この取付用ボス７３ａに防振ゴム８０を装着し、ボルト７６によりＥＣＵボックス５９ａをアウターカバー７３に固定する。また、インジェクタドライバボックス５９ｂには、取付ブラケット８１が一体に形成されており、取付ブラケット８１に防振ゴム８０を装着し、ボルト７７によりインジェクタドライバボックス５９ｂをＥＣＵボックス５９ａに固定する。さらに、取付ブラケット８１には取付用ボス８１ａが形成され、この取付用ボス８１ａにボルト７９により冷却用フィン７５を取り付けている。なお、ＥＣＵボックス５９ａとインジェクタドライバボックス５９ｂとを一つのボックスにしてもよい。
【００２２】
図６〜図９は、本発明の他の実施形態を示し、図６は図４と同様の一部断面図、図７は図３と同様の一部断面図、図８は図５と同様の一部断面図、図９は冷却水の流れを説明するための図である。本実施形態においては、前記冷却用フィン７５の代わりに、インジェクタドライバボックス５９ｂに水冷ジャケット９１を取り付けている。水冷ジャケット９１の内部は隔壁９１ａにより２室に区画され、隔壁９１ａには連通穴９１ｂが形成されている。そして、シリンダボディ７の下部に連結される冷却水供給管９０から分岐する冷却水供給管９０ａを、水冷ジャケット９１に接続し、冷却水を水冷ジャケット９１内で循環させた後、排水管９０ｂから排出させるようにしている。なお、水冷ジャケット９１の取付構造は前記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００２３】
図９において、８ａはシリンダヘッド８に形成された主冷却水通路、８ｂは同副冷却水通路、８ｃはガスケット、８ｄは排水通路、１５は排気通路、１８は冷却水通路、７３はアウターカバーを示し、冷却水ポンプにより吸入された冷却水は、アウターカバー７３内の冷却水通路１８を上昇した後、排気通路１５の周りを下降し、気筒７ｃ〜７ａ内を再び上昇し、シリンダヘッド８の主冷却水通路８ａ、副冷却水通路８ｂ、サーモスタット、排水通路８ｄを経て排水され、また、冷却水ポンプにより吸入された冷却水の一部は、パイロット水（冷却水の循環確認用）として水冷ジャケット９１内で循環させた後、排水管９０ｂから排出させるようにしている。
【００２４】
以上説明した本発明においては、基本的には、インジェクタドライバボックスを、Ｖバンクの間に形成された排気用冷却水通路を覆うカバー部材に取り付けてドライバの温度上昇を低減させることであり、これに、フィンによる自然放熱、空冷、水冷の実施形態の１つ以上を組み合わせることにより、さらに、温度上昇を低減させるものである。なお、冷却用フィン７５や水冷ジャケット９１を、伝熱性の良いグリースやガスケットを用いて、インジェクタドライバボックス５９ｂに密着させるようにすれば放熱性を向上させることができる。
【００２５】
図１０は、本発明の他の実施形態を示し、４サイクルエンジンに適用した船外機の平面図である。本実施形態においても、ポンプ駆動ユニット４０がエンジン２の中央部に配置され、ポンプ駆動ユニット４０の両側に高圧燃料ポンプ３２、３４が配置されている。図中、７はシリンダボディ、８はシリンダヘッド、１０はクランク軸、１３は燃料噴射弁、１９は吸気管、２９はベーパーセパレータタンク、３３は燃料供給レール、９８は吸気弁、９９はカムシャフトである。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態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種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、船外機に適用した例について説明しているが、船体側にエンジンを設置するマリン用エンジンや、あるいは芝刈り機等の移動式エンジンや定置式エンジンにも適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、Ｖバンクの間にインジェクタドライバを配設することにより、ドライバから燃料噴射弁への高圧配線を短く、且つコンパクトに配置することができ、
請求項２記載の発明によれば、Ｖバンクの間に形成された排気用冷却水通路を覆うカバー部材にインジェクタドライバボックスを配設したので、排気用冷却水通路による冷却によりインジェクタドライバの温度上昇を低減させることができ、  請求項３〜６記載の発明によれば、より効果的にインジェクタドライバの温度上昇を低減させることができ、
請求項７記載の発明によれば、インジェクタドライバが加熱しやすい２サイクルエンジンのインジェクタドライバの温度上昇を効果的に低減させることができ、
請求項８記載の発明によれば、４サイクルエンジンにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒内燃料噴射式エンジンの適用例を示す船外機の模式図であり、図（Ａ）はエンジンの平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図、図（Ｄ）は燃料供給系の構成図である。
【図２】本発明の１実施形態を示す図１のエンジン２の平面図である。
【図３】図２のＹ方向から見た一部断面図である。
【図４】図２のＸ方向から見た一部断面図である。
【図５】エンジン冷却水の流れを説明するための図である。
【図６】電装品ボックスの取付構造の詳細を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示し、図４と同様の一部断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示し、図３と同様の一部断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示し、図６と同様の一部断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示し、４サイクルエンジンに適用した船外機の平面図である。
【符号の説明】
７ａ〜７ｆ…気筒
１０…クランク軸
１３…燃料噴射弁
１８…排気用冷却水通路
３２…高圧燃料ポンプ
３３…燃料供給レール
３５…高圧圧力調整弁
４０…ポンプ駆動ユニット
４９…インジェクタドライバ
５７…冷却用ファン
５９ｂ…インジェクタドライバボックス
７３…アウターカバー（カバー部材）
７５…冷却用フィン
９１…水冷ジャケット
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003879955.tif 000009
【図９】
0003879955.tif 000010
【図１０】
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