(57)【要約】【課題】燃圧変動を抑制できる燃料噴射装置の通路構造及び燃圧変動制御装置を提供する。【解決手段】燃料を高圧ポンプ４３で加圧し、その高圧燃料をデリバリパイプ４２に設けられた燃料噴射弁４１からエンジン１００に供給する燃料噴射装置４０の通路構造であって、燃料を高圧ポンプ４３からデリバリパイプ４２に流す燃料通路４７と、燃料通路４７の上流側の分岐部４７ａから分岐して下流側の集合部４７ｂで燃料通路４７に合流する通路であって、この通路を通る燃料の燃圧変動の位相が燃料通路４７を通る燃料の燃圧変動の位相からずれるように通路長さが設定される分岐通路４８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】
燃料を高圧ポンプで加圧し、その高圧燃料をデリバリパイプに設けられた燃料噴射弁からエンジンに供給する燃料噴射装置の通路構造であって、
燃料を前記高圧ポンプから前記デリバリパイプに流す燃料通路と、
前記燃料通路の上流側の分岐部から分岐して下流側の集合部で前記燃料通路に合流する通路であって、この通路を通る燃料の燃圧変動の位相が前記燃料通路を通る燃料の燃圧変動の位相からずれるように通路長さが設定される分岐通路と、
を備えることを特徴とする通路構造。
【請求項２】
請求項１に記載の通路構造において、
前記燃料通路及び前記分岐通路は、前記分岐部から前記集合部までの前記燃料通路の長さをＬ１、前記分岐通路の長さをＬ２、燃圧変動要因によって形成される疎密波の周波数をｆ、燃料中を伝播する疎密波の速度をＶ、整数をｎとした場合に、下記（１）式を満たすように構成される、
ことを特徴とする通路構造。
【数１】
2009209771.tif 000004
【請求項３】
請求項２に記載の通路構造において、
前記疎密波の周波数ｆは、アイドル運転時における疎密波の周波数である、
ことを特徴とする通路構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の通路構造において、
前記燃料通路と前記分岐通路とは、通路内径が略同じである、
ことを特徴とする通路構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の通路構造において、
前記分岐通路は、前記燃料通路のうち、前記高圧ポンプと前記デリバリパイプとを繋ぐ高圧燃料通路に設けられる、
ことを特徴とする通路構造。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の通路構造において、
前記分岐通路は、前記燃料通路のうち、前記高圧ポンプ内の出口通路に設けられる、
ことを特徴とする通路構造。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の通路構造において、
前記分岐通路は、前記燃料通路のうち、前記デリバリパイプ内の入口通路に設けられる、
ことを特徴とする通路構造。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の通路構造を備えた燃料噴射装置の燃圧変動制御装置において、
前記分岐通路を開閉する弁機構と、
燃圧変動抑制時に、燃料が前記燃料通路と前記分岐通路とを流れるように前記弁機構を開弁する弁機構制御手段と、
を備えることを特徴とする燃圧変動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置の通路構造及び燃圧変動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガソリンなどの燃料を高圧ポンプで加圧し、デリバリパイプに設けられた燃料噴射弁から燃料を気筒内に噴射する燃料噴射装置が広く知られている。このような燃料噴射装置では、高圧ポンプの吐出圧の脈動（以下「吐出脈動」という）に応じて、高圧ポンプから燃料噴射弁までの間の燃料の圧力（以下「燃圧」という）が変動する。
【０００３】
特許文献１には、左右のバンクのそれぞれに設けられるデリバリパイプ同士を連通管によって連通し、各デリバリパイプに配置された高圧ポンプの吐出タイミングをずらすことで吐出脈動を相殺して、燃圧変動を抑制するＶ型エンジンが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２９５３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のＶ型エンジンは、２つの高圧ポンプを利用して燃圧変動を抑制するものであるため、直列４気筒エンジンなど高圧ポンプを１つしか備えないエンジンでは燃圧変動を抑制することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、燃圧変動を抑制できる燃料噴射装置の通路構造及び燃圧変動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、燃料を高圧ポンプ（４３）で加圧し、その高圧燃料をデリバリパイプ（４２）に設けられた燃料噴射弁（４１）からエンジン（１００）に供給する燃料噴射装置（４０）の通路構造であって、燃料を高圧ポンプ（４３）からデリバリパイプ（４２）に流す燃料通路（４７）と、燃料通路（４７）の上流側の分岐部（４７ａ）から分岐して下流側の集合部（４７ｂ）で燃料通路（４７）に合流する通路であって、この通路を通る燃料の燃圧変動の位相が燃料通路（４７）を通る燃料の燃圧変動の位相からずれるように通路長さが設定される分岐通路（４８）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高圧燃料通路からの燃料の燃圧変動と分岐通路からの燃料の燃圧変動とが相殺しあうので、燃圧変動の振幅を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のエンジンの概略構成図である。
【００１１】
エンジン１００は、直列４気筒エンジンである。図１に示すように、エンジン１００は、シリンダヘッド１に吸気ポート２と排気ポート３とを形成する。この吸気ポート２と排気ポート３は、燃焼室４に連通する。
【００１２】
吸気ポート２には、吸気マニホールド２１が接続する。そして、この吸気マニホールド２１には吸気通路２２が接続する。
【００１３】
吸気通路２２は、外部から取り入れた空気（吸気）を、吸気マニホールド２１を介して吸気ポート２に流す。この吸気通路２２には、スロットルバルブ２３が配置される。
【００１４】
スロットルバルブ２３は、吸気通路２２の吸気流通面積を変化させることで、燃焼室４に導入される吸気の吸気量を調整する。スロットルバルブ２３を通過した吸気は、吸気マニホールド２１を介してエンジン１００の各気筒に分配される。
【００１５】
一方、排気ポート３には、排気マニホールド３１が接続する。この排気マニホールド３１には、排気通路３２が接続する。排気マニホールド３１は、各気筒から排出された排気を集合して排気通路３２に流す。そして、排気通路３２には、排気を浄化する三元触媒３３が設置される。
【００１６】
エンジン１００は、燃料噴射装置４０によって燃料が供給される。この燃料噴射装置４０は、燃焼室内に直接燃料を噴射する装置であって、燃料噴射弁４１と、デリバリパイプ４２と、高圧ポンプ４３と、低圧ポンプ４４と、燃料タンク４５とを備える。
【００１７】
燃料噴射弁４１はシリンダヘッド１に設置され、エンジン１００の気筒毎に設けられる。燃料噴射弁４１は、エンジン運転状態に応じた燃料を所定のタイミングで燃焼室内に噴射する。燃料噴射弁４１に供給される燃料は、燃料タンク４５に貯蔵される。
【００１８】
燃料タンク４５に貯蔵された燃料は、燃料タンク内に設けられた低圧ポンプ４４から吐出される。吐出された低圧燃料は、低圧燃料通路４６を通って高圧ポンプ４３に供給される。
【００１９】
高圧ポンプ４３は、プランジャ型のポンプであって、ポンプカム４３ａが回転駆動してポンプ内のプランジャを往復動させることで燃料を吐出するように構成されている。この高圧ポンプ４３から吐出された高圧燃料は、高圧燃料通路４７を通ってデリバリパイプ４２に流れ込み、デリバリパイプ４２を介して気筒毎に配置された各燃料噴射弁４１に供給される。
【００２０】
ここで、高圧燃料通路４７には、高圧ポンプ側の分岐部４７ａから分岐してデリバリパイプ側の集合部４７ｂで合流する分岐通路４８が設けられる。分岐通路４８の内径は、高圧燃料通路４７の内径と略同一である。この分岐通路４８には、分岐通路内を開閉するバルブ４９が配置される。したがって、高圧ポンプ４３から吐出された高圧燃料は、バルブ４９の閉弁時には高圧燃料通路４７のみを通ってデリバリパイプ４２に流れ込むが、バルブ４９の開弁時には高圧燃料通路４７と分岐通路４８の両方を通ってデリバリパイプ４２に流れ込む。
【００２１】
また、上記したエンジン１００は、吸気ポート２を開閉する吸気バルブ５と、排気ポート３を開閉する排気バルブ６とをシリンダヘッド１に備える。
【００２２】
吸気バルブ５は、図示しない吸気カムシャフトによって駆動される。吸気バルブ５が吸気ポート２を開くと吸気が燃焼室４に導入される。この吸気と燃料噴射弁４１から噴射された燃料とによって混合気が形成され、混合気は燃焼室上部に配置された点火プラグ７によって点火されて爆発燃焼する。そして、シリンダヘッド１に設置された排気バルブ６が図示しない排気カムシャフトによって駆動され、排気バルブ６が排気ポート３を開くことで燃焼により生じた排気が排気ポート３に排出される。この排気は、排気マニホールド３１で集合されて排気通路３２に流れ込み、三元触媒３３によって浄化されて外部に放出される。
【００２３】
エンジン１００は、エンジン運転状態に応じてバルブ４９を制御するためにコントローラ５０を備える。コントローラ５０は、中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。このコントローラ５０には、アクセルペダルセンサ５１やクランク角度センサ５２などのエンジン運転状態を検出するセンサからの出力信号が入力する。そして、コントローラ５０は、上記した各種センサからの検出信号に基づいてバルブ４９を制御する。
【００２４】
ところで、プランジャ型の高圧ポンプ４３によって低圧燃料を高圧化するエンジンでは、高圧ポンプ４３の吐出脈動に起因して高圧ポンプ４３から燃料噴射弁４１までの間の燃料に疎密波が形成され、この疎密波によって燃圧が変動する。このように燃圧が変動すると、高圧燃料通路４７が加振されて騒音が生じたり、燃料噴射弁４１から噴射される燃料量が変動したりするという問題がある。特に、エンジン運転音が小さくなるアイドル運転時には、燃圧変動に起因して生じる騒音が相対的に大きくなり問題となる。
【００２５】
そこで、本実施形態のエンジン１００では、高圧燃料通路４７に分岐通路４８を設け、アイドル運転時に分岐通路４８のバルブ４９を開弁することで、高圧ポンプ４３の吐出脈動に起因して生じる燃圧変動を抑制する。なお、エンジン１００がアイドル運転状態にあるか否かは、アクセルペダルセンサ５１の検出値とクランク角度センサ５２の検出値とに基づいて判断する。
【００２６】
エンジン１００での燃圧変動の抑制効果について、図２を参照して説明する。
【００２７】
図２（Ａ）は、燃料噴射装置４０の高圧燃料通路近傍を示す図である。図２（Ｂ）は、高圧燃料通路４７を流れる燃料の集合部４７ｂでの燃圧を示す図である。図２（Ｃ）は、分岐通路４８を流れる燃料の集合部４７ｂでの燃圧を示す図である。図２（Ｄ）は、集合部４７ｂで合成された燃圧を示す図である。
【００２８】
アイドル運転時にはバルブ４９が開弁されるので、図２（Ａ）に示すように、高圧ポンプ４３から吐出された燃料は、高圧燃料通路４７と分岐通路４８の両方の通路を通ってデリバリパイプ４２に供給される。
【００２９】
ここで、エンジン１００では、アイドル運転時における燃圧変動を抑制するように、高圧燃料通路４７の通路長さＬ１と分岐通路４８の通路長さＬ２とを設定する。つまり、分岐部４７ａから集合部４７ｂまでの高圧燃料通路４７の通路長さＬ１と、分岐通路４８の通路長さＬ２との差の絶対値が、次式（１）を満たすように通路長さＬ１、Ｌ２を設定する。
【００３０】
【数１】
2009209771.tif 000003
【００３１】
上記のように高圧燃料通路４７の通路長さＬ１と分岐通路４８の通路長さＬ２を設定すると、高圧燃料通路４７を流れる燃料の集合部４７ｂでの燃圧変動と、分岐通路４８を流れる燃料の集合部４７ｂでの燃圧変動との位相がずれる。つまり、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、集合部４７ｂにおける高圧燃料通路４７での燃圧変動と分岐通路４８での燃圧変動との位相差がほぼ１８０°となる。そのため、高圧燃料通路４７を流れる燃料と分岐通路４８を流れる燃料とが集合部４７ｂで合流すると、高圧燃料通路４７からの燃料の燃圧変動と分岐通路４８からの燃料の燃圧変動とが相殺しあって、図２（Ｄ）に示すように燃圧変動の振幅が低減する。
【００３２】
以上により、第１実施形態では下記の効果を得ることができる。
【００３３】
エンジン１００の燃料噴射装置４０では、高圧ポンプ４３とデリバリパイプ４２とを繋ぐ高圧燃料通路４７に分岐通路４８を設け、アイドル運転時に高圧ポンプ４３から吐出された燃料が分岐通路４８を流れるようにバルブ４９を開弁する。分岐部４７ａから集合部４７ｂまでの高圧燃料通路４７の通路長さＬ１と、分岐通路４８の通路長さＬ２との差の絶対値は（１）式を満たすように設定されるので、高圧燃料通路４７での燃圧変動と分岐通路４８での燃圧変動との位相はほぼ１８０°ずれる。そのため、高圧燃料通路４７の集合部４７ｂから燃料噴射弁４１までの間の燃料の燃圧変動を抑制することができる。これにより、高圧燃料通路４７からの騒音を抑制でき、さらに燃料噴射弁４１から噴射される燃料量の変動を抑制することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
第２実施形態のエンジン１００の燃料噴射装置４０は、第１実施形態とほぼ同様であるが、分岐通路４８を配置する位置において一部相違する。つまり、分岐通路４８を高圧ポンプ４３の内部に設けるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００３５】
図３は、高圧ポンプ４３を示す概略構成図である。
【００３６】
図３に示すように、高圧ポンプ４３には、低圧燃料が低圧燃料通路４６を介して供給される。高圧ポンプ４３は、ポンプカム４３ａが回転駆動してシリンダ４３ｂの内部のプランジャ４３ｃが往復動することで低圧燃料を加圧する。加圧された高圧燃料は、高圧ポンプ内に形成された出口通路６０を通って高圧燃料通路４７に流れる。
【００３７】
この出口通路６０には、上流側の分岐部６０ａから分岐して下流側の集合部６０ｂで合流する分岐通路４８が設けられる。この分岐通路４８には、分岐通路内を開閉するバルブ４９が配置される。なお、分岐部６０ａから集合部６０ｂまでの出口通路６０の通路長さと分岐通路４８の通路長さとの差の絶対値は、（１）式を満たすように設定する。
【００３８】
このように出口通路６０に分岐通路４８を形成したので、出口通路６０を流れる燃料と分岐通路４８を流れる燃料とが集合部６０ｂで合流する場合には、出口通路６０からの燃料の燃圧変動と分岐通路４８からの燃料の燃圧変動とが相殺しあって、燃圧変動の振幅が低減する。
【００３９】
以上により、第２実施形態では下記の効果を得ることができる。
【００４０】
エンジン１００の燃料噴射装置４０では、高圧ポンプ内の出口通路６０に分岐通路４８を形成し、アイドル運転時にバルブ４９を開弁するように制御する。このように高圧ポンプ内において吐出脈動に起因する燃圧変動を抑制するので、第１実施形態のように高圧燃料通路４７の途中で燃圧変動を抑制する場合よりも、高圧燃料通路４７の加振を抑制でき、アイドル運転時の騒音を低減することが可能となる。
【００４１】
（第３実施形態）
第３実施形態のエンジン１００の燃料噴射装置４０は、第１実施形態とほぼ同様であるが、分岐通路４８を配置する位置において一部相違する。つまり、分岐通路４８をデリバリパイプ４２の内部に設けるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００４２】
図４は、デリバリパイプ４２を示す概略構成図である。
【００４３】
図４に示すように、デリバリパイプ４２には高圧燃料通路４７が接続する。そして、高圧燃料が、高圧燃料通路４７を介してデリバリパイプ内に流れ込む。デリバリパイプ内に流れ込んだ燃料は、デリバリパイプ内に形成された入口通路７０から、各気筒の燃料噴射弁４１と接続する連通路４２ａに流入する。
【００４４】
デリバリパイプ内の入口通路７０には、上流側の分岐部７０ａから分岐して下流側の集合部７０ｂで合流する分岐通路４８が設けられる。この分岐通路４８には、分岐通路内を開閉するバルブ４９が配置される。なお、分岐部７０ａから集合部７０ｂまでの入口通路７０の通路長さと分岐通路４８の通路長さとの差の絶対値は、（１）式を満たすように設定する。
【００４５】
このように入口通路７０に分岐通路４８を形成したので、入口通路７０を流れる燃料と分岐通路４８を流れる燃料とが集合部７０ｂで合流する場合には、入口通路７０からの燃料の燃圧変動と分岐通路４８からの燃料の燃圧変動とが相殺しあって、燃圧変動の振幅が低減する。
【００４６】
以上により、第３実施形態では下記の効果を得ることができる。
【００４７】
エンジン１００の燃料噴射装置４０では、デリバリパイプ内の入口通路７０に分岐通路４８を形成し、アイドル運転時にバルブ４９を開弁するように制御する。このようにデリバリパイプ内において高圧ポンプ４３の吐出脈動に起因する燃圧変動を抑制するので、高圧燃料通路４７の加振を抑制する効果は低減するものの、燃料噴射弁４１から噴射される燃料量の変動を抑制することが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００４９】
第１実施形態から第３実施形態では高圧ポンプの吐出脈動に起因して生じる燃圧変動を問題してきたが、燃料噴射装置４０では燃料噴射弁４１の燃料噴射に起因して燃圧変動が生じることがある。つまり、燃料噴射弁４１が燃料を噴射するために周期的に開閉すると、その燃料噴射弁４１の開閉によって疎密波が形成され、この疎密波によって燃圧変動が生じるのである。燃料噴射に起因する燃圧変動は、デリバリパイプ側から高圧燃料通路４７に伝播するため、高圧燃料通路４７を加振する要因となる。
【００５０】
そこで、第１実施形態では、燃料噴射に起因する燃圧変動を抑制するために、燃料噴射によって形成される疎密波の周波数をｆとして（１）式を満たすように高圧燃料通路４７及び分岐通路４８を構成し、所定のエンジン運転状態においてバルブ４９を開弁するようにしてもよい。このように構成すれば、分岐部４７ａにおいて高圧燃料通路４７からの燃料の燃圧変動と分岐通路４８からの燃料の燃圧変動とが相殺しあって、燃圧変動の振幅が低減するので、燃料噴射に起因する燃圧変動によって生じる高圧燃料通路４７からの騒音を抑制することが可能となる。
【００５１】
また、第３実施形態においても、上記と同様に分岐通路４８と入口通路７０とを設定すれば、燃料噴射に起因する燃圧変動によって生じる高圧燃料通路４７からの騒音をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１実施形態のエンジンの概略構成図である。
【図２】燃圧変動の抑制効果を説明する図である。
【図３】燃料噴射装置の高圧ポンプ近傍を示す図である。
【図４】燃料噴射装置のデリバリパイプ近傍を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００  エンジン
４０  燃料噴射装置
４１  燃料噴射弁
４２  デリバリパイプ
４３  高圧ポンプ
４７  高圧燃料通路（燃料通路）
４７ａ、６０ａ、７０ａ  分岐部
４７ｂ、６０ｂ、７０ｂ  集合部
４８  分岐通路
４９  バルブ（弁機構）
５０  コントローラ（弁機構制御手段）
６０  出口通路（燃料通路）
７０  入口通路（燃料通路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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