(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を高圧まで加圧する燃料圧送ポンプと、加圧された高圧の燃料を複数個のインジェクタまで給送する高圧配管と、前記高圧配管の一部に形成されて高圧の燃料を前記複数個のインジェクタへ分配する少なくとも１個のデリバリパイプとを含み、前記高圧配管内の燃料の圧力脈動を緩和し得る内燃機関の燃料供給システムを設計するために、前記燃料圧送ポンプの最高回転速度と、前記高圧配管内の燃料の圧力脈動の高調波のうちで共振を防止すべきものの次数とから、共振を防止するための目標としての目標周波数を決定する一方、仮に決定された前記システムの諸元に対応する共振周波数を算出して、算出された共振周波数が前記目標周波数を上回るように前記システムの諸元を変更する第１の段階と、前記高圧配管内の燃料の圧力脈動の波形を数値解析によって算出し、算出された圧力脈動の振幅のピーク位置から共振を防止すべき高調波の次数を特定すると共に、その振幅の高さから脈動圧の大きさを算出して、この脈動圧が、許容し得る脈動圧として予め決定された目標値を下回るように前記システムの諸元を変更する第２の段階との、２つの段階からなることを特徴とする圧力脈動を緩和するための内燃機関の燃料供給システムの設計方法。
【請求項２】
請求項１において、前記共振周波数をインピーダンス法によって算出することを特徴とする燃料供給システムの設計方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、算出された前記共振周波数が前記目標周波数を上回るように前記システムの諸元を変更する場合に、前記デリバリパイプのための連結管の内径を増大させることを特徴とする燃料供給システムの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば筒内へ直接に燃料を噴射する筒内直噴エンジンのような内燃機関に適用することによって、燃料配管内を流れる燃料の圧力脈動を緩和することができる燃料供給システムの設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所謂「筒内直噴エンジン」、即ち、ガソリンのような揮発性の燃料を筒内へ直接に噴射して燃焼させる内燃機関が実用化されて自動車に搭載されるようになったが、筒内直噴エンジンにおいては、圧縮行程において高圧となった筒内へ燃料を噴射する場合があるから、低圧の吸気ポート内へ燃料を噴射する従来のエンジンに比べて、インジェクタへ供給する燃料の圧力が高く設定される。燃料は、燃料噴射ポンプのような燃料圧送ポンプにおいてカムによって駆動されて往復動をするプランジャにより共通の高圧燃料配管（高圧配管）へ間欠的に吐出されるために、カムの形状に応じて高圧配管内の燃料には高圧が脈動的に発生するのと、共通の高圧配管に接続された複数個のインジェクタがそれぞれ間欠的に開弁して燃料を噴射するので、その都度高圧配管の圧力が一時的に低下する結果、高圧配管内を流れる燃料には高圧と低圧の圧力脈動が発生し、それが圧力波となって高圧配管内を進行する。従って、１つのインジェクタが開弁する時期に、そのインジェクタの燃料供給ポートへ圧力波の高圧部分が来ているか、それとも低圧部分が来ているかという違いによって、インジェクタが同じ開弁時間をとっても噴射量が変化する。
【０００３】
このような高圧配管における圧力脈動による噴射量の変動は、複数個のインジェクタが共通の燃料配管に接続されて燃料の供給を受けるように構成されているものである限り、吸気ポート内へ燃料を噴射する従来のエンジンにおいても発生するので、その対策として、実開昭５７−１００６９３号公報には圧力ダンパという圧力緩和装置を設けることが記載されているが、筒内直噴エンジンの場合は圧縮行程において燃料を噴射する必要からインジェクタの噴射圧力、従って燃料配管内の燃圧が吸気ポート内噴射の場合よりも高いので、燃料配管内の圧力脈動の影響による各インジェクタの噴射量の変動がより大きく現れる恐れがある。
【０００４】
この場合、ダイヤフラムやベローズのような柔軟なダンピング部材からなる従来の圧力ダンパを筒内直噴エンジンの高圧の燃料配管（高圧配管）に用いると、筒内直噴エンジンにおいては高圧配管内を流れる燃料の圧力（燃圧）が高いためにダンピング部材が簡単に破損する恐れがあり、十分な耐久性や信頼性が得られないという問題がある。しかしながら、筒内直噴エンジンの高圧配管の圧力緩和装置として本格的なアキュームレータを用いるとすれば、アキュームレータそのものが大きくて高価であるために、全体の体格が大型化すると共にコスト上昇を招くので、これは現実的な対策とは言えない。
【０００５】
また、所謂Ｖ型エンジンにおいては、１本の燃料配管が２つのバンクに向かって分岐してから、それらの末端が再び合一することによって全体がループ形となっているものが多いが、このようなループ形の燃料配管においては、エンジンの回転数によって、分岐した燃料配管内を進行する圧力波の山同士、或いは谷同士が末端の合一部分において出会う場合があるので、そのような場合は山と山、或いは谷と谷が重なることによって更に大きな圧力脈動に成長して、強い圧力波が燃料配管内を逆方向に進行する。更に、圧力脈動の周波数が配管系の固有振動数に近づくと、共振を起こして圧力脈動が増幅されるので、これらがいずれも噴射量の変動に対してより強い悪影響を及ぼす可能性がある。特開平１０−７３０６２号公報にはレゾネータを設けて振動を吸収するものが示されているが、レゾネータを設けることによって機構が複雑になり、コストが上昇するだけでなく、自動車や船舶等に搭載されるエンジンの回転数は絶えず変動しているから、生じる圧力脈動の周波数も変動しているので、特定の周波数の圧力脈動だけを吸収するような手段によっては、広い周波数範囲にわたって圧力脈動を消滅させることができない。
【０００６】
更に、特開平９−１７０５１４号公報には、ディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置において、高圧供給ポンプと各気筒の燃料噴射弁とを接続する燃料通路の一部に、各気筒に共通のコモンレールを設けると共に、コモンレールの入口又は出口にオリフィスを設けて燃料の圧力脈動を抑制するものが開示されているが、このシステムをガソリンを燃料とする直噴エンジンに適用した場合はオリフィスの径を非常に細くすることになるので、気泡の抜けが悪くなる結果、リーン燃焼時に減少する燃料噴射量に対応して正確に少量の燃料を供給することが難しいという問題が生じる。また、径の細いオリフィスには異物が詰まって閉塞しやすいので、これが機関の不調の原因になる恐れもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような問題に対処して、構成が簡単で嵩張らない手段を設けることによって、従来よりも高圧の燃料配管内における圧力脈動を効果的に緩和することができるような、しかも、高い耐久性及び信頼性が得られる改良された燃料供給システムの設計方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された圧力脈動を緩和し得る燃料供給システムの設計方法を提供する。
【００１５】
請求項１及び２に記載された燃料供給システムの設計方法は、燃料の圧力脈動を緩和し得る内燃機関の燃料供給システムを得るために、システムの諸元に対応する共振周波数をインピーダンス法等によって算出し、その共振周波数が、高圧配管内の燃料の圧力脈動及びその高調波のうちで共振を起こすと予測されるものの周波数に基づいて設定された目標周波数を上回るように諸元を設計する第１の段階だけでなく、圧力脈動の波形を数値解析によって算出し、その振幅のピーク位置から共振を防止すべき高調波の次数を確実に特定すると共に、その脈動圧の大きさを算出して、その脈動圧が所定の目標値を下回るようにシステムの諸元を変更する第２の段階との双方の段階からなっているので、これらの設計方法によって設計された燃料供給システムにおいては、洩れ落ちの周波数なしに共振の防止が完全に行われる。共振周波数を変化させるための手段として変更されるシステムの諸元のなかでも、デリバリパイプのための連結管の内径は重要であるから、連結管の内径を増大させることによって効果的に共振周波数を高める方法が請求項３に記載されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の第１実施例としての燃料供給システム１の全体構成を示す。この燃料供給システム１は、６気筒Ｖ型エンジンに適用するためのもので、噴射用の燃料を高圧に加圧する燃料圧送ポンプ２と、加圧された燃料を給送するための高圧配管３と、図示しない６個の気筒内へそれぞれ燃料を噴射する６個のインジェクタ４とを含んでいる。高圧配管３は、燃料圧送ポンプ２に接続する基幹部分３ａと、それからＶ型エンジンの左右のバンクに向かって分岐する分岐部分３ｂ及び３ｃと、分岐部分３ｂ及び３ｃの末端において再び合一する合一部分３ｄとからなっており、分岐部分３ｂ及び３ｃと合一部分３ｄの全体がループ形となっている。左側の分岐部分３ｂには左バンクに属する３気筒のための３個のインジェクタ４ａ〜４ｃが取り付けられており、右側の分岐部分３ｃには右バンクに属する３気筒のための３個のインジェクタ４ｄ〜４ｆが取り付けられている。
【００２５】
この種のＶ型エンジン用のループ形高圧配管３は、従来は合一部分３ｄを含めて全体が常時内部で連通しているパイプから構成されていたので、左右の分岐部分３ｂ及び３ｃ内を合一部分３ｄに向かって進行する圧力波が、エンジンの回転数によっては相互に同期して合一部分３ｄにおいて衝突する場合が生じるので、その場合は前述のように圧力脈動が更に強められてインジェクタ４ａ〜４ｆの噴射量の変動が大きくなる恐れがあるが、本発明の特徴に対応して第１実施例の場合は、高圧配管３の合一部分３ｄとして、図２に示すような構成を有する圧力緩和装置５が設けられているので、圧力緩和装置５によって圧力脈動が吸収されて減衰し、インジェクタ４ａ〜４ｆの噴射量の変動が抑制される。
【００２６】
図２に示す第１実施例の圧力緩和装置５は次のように構成される。高圧配管３の合一部分３ｄを形成する左右の管部分６及び７は、高圧配管３の前述の左右の分岐部分３ｂ又は３ｃの末端そのものであるか、或いはそれに接続された管部分からなっており、それらの末端に形成された螺子部分８によって相互に連結されている。左右の管部分６及び７にはそれぞれ隔壁９及び１０が設けられており、それらの間にダンパー室１１を形成している。
【００２７】
左右の隔壁９及び１０にはそれぞれ開口９ａ及び１０ａが形成されており、それぞれの開口９ａ及び１０ａを閉塞し得るように配置される円盤状の弁体１２及び１３は、それらの間に装填されたスプリング１４によって、それぞれ隔壁９及び１０に向かって常時付勢されている。従って、開口９ａ及び１０ａを有する隔壁９及び１０のダンパー室１１から見て内側の面は、弁体１２及び１３が当接する弁座となる。各弁体１２及び１３には、それらを貫通するように、開口９ａ及び１０ａよりも十分に小径の絞り開口１２ａ及び１３ａが形成されており、弁体１２又は１３が閉弁位置を取っていても、左右の管部分６及び７の内部空間６ａ及び７ａとダンパー室１１との間は、絞り開口１２ａ及び１３ａによって僅かに連通している。なお、弁体１２及び１３にはスプリング１４の両端部が確実に係合するように突起部が形成されている。
【００２８】
本発明の第１実施例においては、このような構成の圧力緩和装置５がループ形の燃料供給システム１において高圧配管３の合一部分３ｄを形成するものとして設けられる。従って、燃料圧送ポンプ２によって加圧された高圧燃料は、高圧配管３の基幹部分３ａから左右の分岐部分３ｂ及び３ｃへ分流し、６気筒Ｖ型エンジンの左右のバンクの各インジェクタ４ａ〜４ｆが開弁した時に燃料噴霧となって筒内へ直接に噴射される。この状態において、各インジェクタ４が設けられた分岐部分３ｂ及び３ｃの各位置における燃圧が変動すると、インジェクタ４が同じ時間だけ開弁しても、その時にそのインジェクタ４が受け入れた燃圧の高さによって、噴射される燃料の量が一定にならないで変動する。
【００２９】
この場合、燃料圧送ポンプ２の図示しないプランジャが燃料を高圧まで加圧して高圧配管３の基幹部分３ａへ吐出するときに、プランジャが往復運動をするものであるために、燃料の高圧部分が間欠的に発生して、燃料の流れる方向に沿って高圧配管３の基幹部分３ａから左右の分岐部分３ｂ及び３ｃへ圧力波として伝播し、合一部分３ｄを構成する圧力緩和装置５へ図３の（ａ）に示すように左右から到達するが、圧力緩和装置５においては隔壁９及び１０に向かって設けられた弁体１２及び１３によって圧力波の進路が遮断されるために、圧力波の高圧部分１５が、ダンパー室１１の入口である弁体１２又は１３の前の管部分６及び７の内部空間６ａ又は７ａまで到達したときだけ、図３の（ｂ）に示すように、対応する弁体１２がスプリング１４を圧縮して開弁位置をとるので、高圧部分１５の燃料がダンパー室１１内へ進入する。
【００３０】
そして、高圧部分１５となっていた左側の管部分６の内部空間６の燃圧が低下すると、図３の（ｃ）に示すように対応する左側の弁体１２が閉弁するので、高圧部分１５はダンパー室１１内に閉じ込められる。なお、このときは右側の管部分７が高圧部分１５となって右側の弁体１３が開弁位置をとり、右側の内部空間７ａの高圧部分１５がダンパー室１１内へ進入しつつある。
【００３１】
ダンパー室１１内に閉じ込められた高圧部分は、左右の管部分６及び７の内部空間６ａ又は７ａに圧力波の低圧部分が到着したとき、即ち、内部空間６ａ又は７ａの燃圧が低下したときに、図３の（ｄ）に示すように、ダンパー室１１内に閉じ込められた高圧の燃料が弁体１２又は１３の絞り開口１２ａ又は１３ａを通って内部空間６ａ又は７ａへ緩やかに流出するので、左右の管部分６及び７の内部空間６ａ及び７ａにある低圧部分の燃圧が上昇すると共に、ダンパー室１１内の高圧部分の燃圧が緩やかに低下する。
【００３２】
その結果、隔壁９及び１０の位置から高圧部分や低圧部分が反射して燃料の流れる方向と反対方向に伝播することが阻止される。また、高圧配管３内を伝播する圧力脈動が共振によって増大するのを、圧力緩和装置５の作用によって抑制することができる。従って、６気筒Ｖ型エンジンによく使用されるループ形の燃料供給システム１においても、図２に示すような圧力緩和装置５を高圧配管３の合一部分３ｄの位置に設けることによって、エンジン回転数の高低とは関係なく、高圧配管３内を進行する燃圧の高圧部分或いは低圧部分が合一部分３ｄにおいて左右から衝突することを避けることができるので、効果的に燃料の圧力脈動を抑えてインジェクタ４の噴射量の変動を防止することができる。
【００３３】
図４に本発明の第２実施例としての燃料供給システム１７の構成を示す。その要部である圧力緩和装置１８の構造は図５に示されている。第２実施例以下の実施例の構成において前述の実施例の構成部分と実質的に同じ部分については、同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。第２実施例の燃料供給システム１７も６気筒Ｖ型エンジンに適用されるものであるが、この場合はループ形ではなく、高圧燃料配管（高圧配管）１９が曲線状に連続する有端で一連の管からなっており、６個のインジェクタ４が全て単一の高圧配管１９に取り付けられている。従って、燃料圧送ポンプ２は高圧配管１９の基端部に接続されると共に、圧力緩和装置１８は高圧配管１９の燃料圧送ポンプ２とは反対側の先端部に取り付けられる。第２実施例はこのような構成であるから、その変形例として高圧配管１９を概ね直線状に成形すれば、直列型の６気筒エンジンに適用することができる。
【００３４】
第２実施例の燃料供給システム１７に使用される圧力緩和装置１８の構造を図５によって説明する。圧力緩和装置１８は第１実施例の圧力緩和装置５とは異なって、高圧配管１９の先端部に設けられるものであるから、その管部分２０は高圧配管１９の先端部に接続されるか、或いは高圧配管１９の先端部の一部として構成される。高圧配管１９に接続される管部分２０の内部空間２０ａは隔壁２１によってダンパー室２２と区画されている。第１実施例の場合と同様に、隔壁２１には開口２１ａが形成され、それを閉塞することができる弁体２３が設けられると共に、弁体２３には絞り開口２３ａが設けられる。また、弁体２３はスプリング２４によって常時隔壁２１の方向に付勢される。なお、スプリング２４の基端部はダンパー室２２の底面２２ａによって支持される。
【００３５】
第２実施例の燃料供給システム１７はこのように構成されているので、第１実施例の場合と類似の作用をする。即ち、燃料圧送ポンプ２によって加圧される高圧の燃料は吐出されたときから圧力脈動を帯びており、インジェクタ４の開弁によっても圧力脈動が付加される。それによって圧力波が高圧配管１９内を基端部から先端部に向かって進行するので、圧力緩和装置１８の管部分２０の内部空間２０ａには圧力波の高圧部分と低圧部分が順次に到着する。
【００３６】
従来のように圧力緩和装置１８が設けられないで高圧配管１９の先端部が単に閉じているだけであれば、圧力波は高圧配管１９の端面において反射されて逆方向に折り返して進行するので、正方向の圧力波と逆方向の圧力波の位相が一致したときは圧力脈動が増大し、それぞれのインジェクタ４の噴射量に大きな変動が生じるが、第２実施例の場合は高圧配管１９の先端部に圧力緩和装置１８が設けられているので、圧力波の高圧部分が内部空間２０ａへ到着したときは、弁体２３が開弁位置をとって高圧部分をダンパー室２２内に閉じ込める。そして、次に内部空間２０ａへ低圧部分が到着したときに、ダンパー室２２内から高圧部分の燃料が弁体２３の絞り開口２３ａを通って緩やかに流出し、低圧部分の圧力を高めるので圧力脈動は減衰の方向に向かう。従って、インジェクタ４の噴射量の変動が比較的低く抑えられる。
【００３７】
図６は本発明の第３実施例として、その要部である圧力緩和装置２５のみを示したものである。図２に示す第１実施例の圧力緩和装置５と比較して第３実施例の圧力緩和装置２５が異なる点は、弁体２６及び２７が絞り開口を備えていないことと、その代わりに、弁体２６及び２７が隔壁９及び１０に着座したときでも小さな隙間２８が残るように、脚２６ａ及び２７ａを備えていることである。隙間２８が弁体１２及び１３の絞り開口１２ａ及び１３ａと同じ作用をするので、第３実施例の圧力緩和装置２５は第１実施例の圧力緩和装置５と実質的に同じように作動し、ダンパー室１１内へ閉じ込めた燃料の高圧部分を緩やかに放出することによって、同じ効果が得られることは言うまでもない。なお、脚２６ａ又は２７ａは、一般的には燃料の通過を許すスペーサであればよく、スペーサは弁体２６又は２７の側に限らず、隔壁９又は１０の側に設けてもよいことは言うまでもない。
【００３８】
図７は本発明の第４実施例として、その要部である圧力緩和装置２９のみを示したものである。図２に示す第１実施例の圧力緩和装置５と比較して第４実施例の圧力緩和装置２９が異なる点は、弁体３０及び３１が絞り開口を備えていないことと、その代わりに、それらが隔壁９及び１０に着座して開口９ａ及び１０ａを閉じたときでも、ダンパー室１１と左右の管部分６及び７の内部空間６ａ又は７ａとの間に小さな連通路が残るように、隔壁９及び１０に小径の絞り開口９ｂ及び１０ｂを設けたことである。その作用、効果は第１実施例の場合と実質的に同じである。
【００３９】
図８は本発明の第５実施例として、その要部である圧力緩和装置３２のみを示したものである。図２に示す第１実施例の圧力緩和装置５と比較して第５実施例の圧力緩和装置３２が異なる点は、弁体３３及び３４が同じものではなく、弁体３３が第１実施例における弁体１２或いは１３と同様に絞り開口３３を備えているのに対して、弁体３４は第４実施例（図７）の弁体３０或いは３１と同様に絞り開口３３を備えていないことである。
【００４０】
第３実施例から第５実施例の全体構成は図１に示すものと同様であるから、高圧配管３は一旦分岐しても合一部分３ｄにおいて再び合流して全体が環状のループ形になっているので、ダンパー室１１内に閉じ込めた燃料の高圧部分を徐々に放出するための絞り開口は、必ずしも隔壁９及び１０の双方の側に設ける必要はない。従って、第５実施例のように絞り開口３３を隔壁９の側の弁体３３のみに設けても、双方に設けた場合と概ね同様な効果が得られる。同じ理由から、他の実施例において双方に設けた絞り開口や隙間等を一方のみに限定しても、実質的に同じ効果が得られる。
【００４１】
図９（ａ）〜（ｃ）は本発明の第６実施例として、その要部である圧力緩和装置３５のみの構造と、その作動状態を示したものである。第６実施例の圧力緩和装置３５も、図１に示したようなループ形の燃料供給システム１における合一部分３ｄに使用されるものであるから、第１実施例と実質的に同じ部分については同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。第６実施例の特徴は一対の隔壁９及び１０の間のダンパー室１１の中に、前述の各実施例のような弁体やスプリングを設けないで、僅かに可撓性があるが殆ど伸びない強靱な材料によって製作された中空の袋３６を挿入した点にある。
【００４２】
袋３６は、例えば、伸びが殆どないケブラーのような材質の繊維を袋状に編んだものに所定の厚さのゴムの層を着けたもので、この場合のゴムは、燃料によって侵されない材質の合成ゴム等を使用する。そして、中空の袋３６の内部には高圧の気体を封入しておく。勿論、この気体も不活性でゴムや繊維を侵すことがない窒素ガスのようなものを選択して使用する。このように、中空の袋３６は内部が高圧になって、僅かに可撓性がある外殻には強い張力が作用しているが、外殻のゴムは編み上げた繊維によって補強されているので、その体積は一定値以上にはならず、また、破裂することもない。
【００４３】
第６実施例においては、このような中空の袋３６をダンパー室１１内に挿入しているので、左右の管部分６又は７の内部空間６ａ又は７ａに、高圧配管３内を通って供給される燃料の圧力脈動による高圧部分が到着したときは、隔壁９又は１０の開口９ａ又は１０ａを通ってダンパー室１１内へ高圧部分が進入し、図９の（ａ）に示したように中空の袋３６を少なくとも部分的に圧縮する。それによって中空の袋３６の一部が窪むように変形することにより、体積が僅かに縮小して圧力波の高圧部分を吸収する。そして、次に内部空間６ａ又は７ａに低圧部分が到着したときに、中空の袋３６が原形に戻って低圧部分の圧力を高めるので、内部空間６ａ及び７ａの圧力脈動は減衰し、燃料供給システム１全体の圧力脈動も低減される。従って、他の実施例の場合と同様に、供給燃料の圧力脈動によるインジェクタ４の噴射量の変動が抑えられる。
【００４４】
図９の（ｂ）は左側の管部分６の内部空間６ａに圧力波の高圧部分が到着したときの中空の袋３６の変形状態を例示しており、同様に、図９の（ｃ）は右側の管部分７の内部空間７ａに圧力波の高圧部分が到着したときの中空の袋３６の変形状態を例示している。
【００４５】
図１０は第６実施例の圧力緩和装置３５に使用される中空の袋３６の製造過程の一部を例示したもので、この例においては、中空の袋３６は予め穴３６ａを有するものとして、大気圧下で前述のように伸びのない繊維の袋にゴムを一体化する工程を実施して成形しておき、それを高圧容器３７の中に収容した後に、容器の入口３７ａから高圧の窒素ガス等を注入する。高圧のガスは中空の袋３６の外部のみならず、穴３６ａを通って中空の袋３６の内部にも進入するから、中空の袋３６の内外の圧力が平衡するまで僅かな時間をおいてから、穴３６ａに生ゴム等を詰めて加熱して封緘する。封緘のゴムが固まった後に高圧容器３７から中空の袋３６を取り出すと、高圧のガスが充填された中空の袋３６が得られる。
【００４６】
このように高圧容器３７内で中空の袋３６内に高圧のガスを充填する方法の他の例として、大気圧下で中空の袋３６の穴３６ａから液化窒素のような液化された不活性ガスを注入して、直ちに穴３６ａに封緘を施す方法もある。注入された液化ガスは常温になるとガス化して中空の袋３６の内部の圧力を十分に高める。この場合、穴３６ａを袋３６と同じ材質のゴムによって封緘する代わりに、袋３６に機械的なバルブ手段を設けて、それを開閉することによって中空の袋３６の中へ高圧のガスを充填してもよいことは言うまでもない。
【００４７】
次に、本発明の第７実施例として、設計の手法に特徴がある燃料供給システムについて説明する。第７実施例においてとりあげる燃料供給システム３８は６気筒のＶ型エンジンに適用するために図１１に示すような構成を有するもので、これは図１２に概略構成を示すような従来の燃料供給システム３９を改良したものである。第７実施例の燃料供給システム３８は、図示しないＶ型の直噴エンジンの左右の気筒群、即ち右バンクと左バンクのそれぞれに対応して、断面積の大きい筒状の蓄圧容器からなる右デリバリパイプ４０及び左デリバリパイプ４１を備えている。デリバリパイプ４０，４１はそれぞれのバンクに属する気筒内へ燃料を噴射するためにそれぞれ３個づつ合計６個のインジェクタ４を備えている。この実施例においては、右デリバリパイプ４０の一端部が連結管４２を介して燃料圧送ポンプ（高圧ポンプ）２の吐出側に接続していると共に、右デリバリパイプ４０の他端部に近い位置が連結管４３を介して左デリバリパイプ４１の一端部に近い位置へ接続している。
【００４８】
なお、図１１において４４はエンジンのクランクシャフト、４５はカムシャフトを示しており、それらのシャフト４４，４５にそれぞれ取り付けられたタイミングプーリの間にはタイミングベルト４６が巻き掛けられて、通常のようなカム駆動機構が構成されている。第７実施例の場合は、カムシャフト４５に例えば三葉の突起を有するポンプ駆動カム４７が取り付けられており、それによって駆動されて往復動をすることによってインジェクタ４へ供給する燃料を高圧に加圧する燃料圧送ポンプ２のポンププランジャ４８がシリンダ内に摺動可能に設けられている。これに対して図１２に示す従来の燃料供給システム３９が異なる点は、概ね同様な形状であっても左右のデリバリパイプ４０’，４１’や連結管４２’及び４３’の断面積（太さ）や長さ等の設計上の諸元が異なることと、連結管４２’に圧力脈動を緩和するための絞り４９を備えていることである。
【００４９】
燃料供給システムを設計する場合に、圧送される燃料の圧力脈動を低減させるためにシステムの共振周波数、即ち固有振動数の値を計算することは従来から行われており、そのためにインピーダンス法という方法を用いることも知られている。インピーダンス法を用いて図１２に示す従来の燃料供給システム３９の共振周波数の値を算出するには、次の表１に示したように、システム３９の各部分ごとにＺ0 〜Ｚ4 として示された配管系の個々の部分のインピーダンスの値をコンピュータを用いて、周波数ｆを例えば０．１Hzずつ変化させながら計算して行く。なお、表１に示すように絞り４９のインピーダンスＺ0 だけは周波数ｆに無関係な一定値となっている。この場合に必要な体積弾性率は燃料（ガソリン）の物性値の１つであって、例えば６００ＭＰａのような数値である。
【００５０】
【表１】
0003763698.tif 000002
【００５１】
このようにして多数の周波数ｆについて個々のインピーダンスＺ0 〜Ｚ4 の値を算出した後に、それらの値を次の数式（１）に当てはめてトータルインピーダンスＺを計算する。ここでトータルインピーダンスＺと言うのは、燃料圧送ポンプ２から見た燃料供給システム３９全体の、圧力脈動の周波数ｆの関数としてのインピーダンスのことである。そして、周波数ｆを変えて行くうちにトータルインピーダンスＺの値が急に大きくなる所の周波数ｆの値を燃料供給システム３９の共振周波数と判定する。そこで、燃料圧送ポンプ２による間欠的な高圧燃料の吐出や、インジェクタ４の開閉弁作動による燃料供給システム３９内の高圧燃料の圧力脈動の周波数がその共振周波数と一致しないように、システム３９の諸元を変更して圧力脈動の周波数や共振周波数を変化させることになる。
【００５２】
【数１】
0003763698.tif 000003
【００５３】
従来の燃料供給システム３９において、燃料圧送ポンプ２のプランジャによる間欠的な燃料吐出に伴う圧力脈動を低減させるために、連結管４２’の途中、或いは右デリバリパイプ４０の入口に設けられた絞り４９は、先に説明した従来技術におけるオリフィスと同様に、燃料がガソリンであることから径を非常に細くする必要があるために、気泡の抜けが悪くなってリーン燃焼時に正確に少量の燃料を供給することが難しいとか、絞り４９に異物が詰まって閉塞しやすいというような問題がある。また、周波数が燃料圧送ポンプ２の吐出脈動の２倍から数倍程度の高調波の周波数、即ち高次の周波数に対する対応が不十分であるため、システムの共振周波数（固有振動数）が圧力脈動の高次の周波数と一致して共振を起こすという場合もある。
【００５４】
このような従来技術の問題に鑑み、本発明の第７実施例においては、図１１に例示した燃料供給システム３８に限らず、燃料供給システムの諸元、即ち各部分の寸法等を決定する設計に当たって、図１３のフローチャートに示すような手順をとることによって、高圧燃料の圧力脈動による共振を確実に回避することができる燃料供給システムを容易に設計することができる。図１３のフローチャートに示された設計手法の内容は、周波数その他の条件を変えて繰り返し計算を行うことが主体となっているために、大部分をコンピュータによって実行する必要があるから、図１３はコンピュータによる燃料供給システム３８の設計計算のプログラムを略示しているものということができる。
【００５５】
燃料供給システムを設計するためのプログラムが開始されるとき、まず、ステップ１０１において燃料供給システム全体の仮の配管形状を決定する。そのために例えば図１１に示した燃料供給システム３８の配管形状のようなものを予め複数種類用意しておくことが望ましい。その１つが候補として取り上げられて評価のための計算にかけられる。即ち、ステップ１０２においては前のステップにおいて取り上げた燃料供給システム３８の共振周波数を算出する。そのためには従来から行われているように、先に表１や数式（１）によって説明したインピーダンス法を用いるのが好適である。
【００５６】
次のステップ１０３においては、燃料供給システム３８の作動状態における目標周波数Ｆとして予め定められた値と、前のステップにおいて算出された共振周波数の値とを比較する。ここに言う目標周波数Ｆは、
Ｒ：エンジンの常用回転数の最大値、即ち、常用の最高回転数（ｒｐｍ）
ｔ：燃料圧送ポンプ２の回転数／エンジン回転数
（ポンプ駆動カム４７が３葉の場合はｔ＝１．５）
ｎ：燃料圧送ポンプ２の吐出脈動の高調波のうちで低減すべき範囲の次数
（吐出脈動の４次高調波までを低減対象とする場合はｎ＝４）
とする場合に、次の数式（２）によって定義される。
Ｆ＝Ｒ・ｔ・ｎ／６０  …（２）
【００５７】
ステップ１０３において先に算出された共振周波数が予め定められた目標周波数Ｆよりも大きくない（ＮＯ）と判定された場合は、燃料圧送ポンプ２の目標周波数が共振周波数と一致して共振が起こる可能性があるので、ステップ１０４へ進み、共振周波数を高めるために、共振が発生すると考えられる部位の諸元、即ち、デリバリパイプの連結管４２，４３及び左右のデリバリパイプ４０，４１そのものの直径や長さ等を変更し、ステップ１０２へ戻って再び前述のような共振周波数の計算と、目標周波数Ｆとの比較判定を繰り返す。図１３において（ａ）として示した第１ブロックは、共振を避けるために必要な高さの燃料供給システム３８の諸元と、その共振周波数を算出するためのものである。
【００５８】
ステップ１０３において共振周波数が目標周波数Ｆよりも高いと判定されたときは、その燃料供給システム３８の諸元によって共振を避けることができると一応は判断することができるが、万全を期すために、第７実施例においては更に図１３において（ｂ）として示した第２ブロック、つまり、脈動圧力による判定の手順を実行することによって、圧力脈動の主として高調波による共振が起こらないかどうかを確認し、場合によっては設計されたデリバリパイプ４０，４１や連結管４２，４３の寸法のような諸元を変更することに特徴がある。
【００５９】
これは、燃料圧送ポンプ２の吐出脈動やインジェクタ４の開閉弁による圧力脈動の基本周波数は比較的低いから、燃料供給システムの共振周波数をそれよりも高く設計することは比較的容易であるが、基本周波数の整数倍である高調波の高い周波数を避けることは容易ではなく、圧力脈動の周波数（基本周波数と、共振が予測される２〜３次程度の高調波の周波数）と共振周波数との比較に基づくブロック（ａ）の処理を済ませただけでは、エンジンの常用回転数範囲における圧力脈動であっても、それの高次の高調波の周波数がシステムの固有振動数と合致して共振を起こす可能性が残っているからである。しかし、全ての高調波に対する対策を講じることは不可能であるから、実際に問題となる振幅の大きな共振を生じる高調波だけを取り上げて、それに対する諸元の設計変更を行うという現実的な処理を第２ブロック（ｂ）に示している。
【００６０】
即ち、ステップ１０３の判定結果がＹＥＳであるときはステップ１０５へ進んで、対象となる燃料供給システム３８における圧力脈動の波形を数値解析によって計算する。そのためのコンピュータソフトは市販されているものでよい。それによって圧力脈動の波形と振幅が判明するから、少なくともエンジンの常用回転数域において、波形に現れる幾つかのピークが何故生じるかということ、つまり燃料供給システム内の圧力脈動の何次の高調波の共振によるものであるかということを確認することができる。
【００６１】
次にステップ１０６へ進み、脈動圧の振幅を予め設定した目標値と比較する。脈動圧の振幅が目標値を超える（ＮＯ）のときはステップ１０７へ進んで、加振力を伝達する部位等の諸元を変更する。例えば、燃料圧送ポンプ２と右デリバリパイプ４０間の連結管４２の太さや長さを変更するとか、デリバリパイプ４０，４１の入口に、それらよりも細い管のような絞り作用をするものがあれば、その断面積を変更するというような対策を講じる。問題となる振幅の大きな共振周波数や、共振を起こす原因となった高調波の次数がステップ１０５において判明しているから、対策は狙い撃ちとなって比較的容易に行うことができる。
【００６２】
ステップ１０７の処理が終わった後はステップ１０５へ戻ってもよいが、第７実施例の図１３に示したフローチャートにおいては、念のためにステップ１０２へ戻って、第１ブロック（ａ）の周波数による評価の手順を再び実行し、その後に第２ブロック（ｂ）の脈動圧の振幅による評価の手順を再び実行することとしている。このようにしてステップ１０６の判定結果がＹＥＳになったときにステップ１０８へ進み、実際にシステムの一部或いは全体を製作して実験によって性能を確認し、形状寸法等を最終的に決定して設計を終わる。
【００６３】
ここで、燃料供給システムの共振周波数（固有振動数）や脈動圧の振幅を変化させる目的においてシステムの諸元を変更すると述べた「諸元」について詳細に説明する。図１１に例示したような燃料供給システム３８においては、連結管４２又は４３の内径（太さ）やその長さ、デリバリパイプ４０又は４１の容積を決定する内径（太さ）やその長さ等が「諸元」となる。しかし、これら複数個の諸元の間でも効果上の優劣があって、共振周波数に大きな影響を与えるものと、そうでないものとがある。図１４の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ連結管４３の内径、長さ、デリバリパイプ４０及び４１の合計容積を変化させたときに共振周波数がどのように変化するかということを示したものである。
【００６４】
図１４の（ａ）〜（ｃ）を比較すると明らかなように、連結管４３の内径を大きく（太く）したときは、インピーダンスＺのピークが示す共振周波数が大幅に高い方へ移動する。これに対して、連結管４３の長さを短くしたときには共振周波数は若干高くなるものの、その程度はあまり大幅のものではない。また、デリバリパイプ４０，４１の合計の容積を小さくしたときも共振周波数は高い方へ移動するが、その変化の程度は小さいと言える。従って、図１４に示したように、燃料圧送ポンプ２の吐出脈動の基本周波数が１５０Hz、２次高調波の周波数が３００Hz、３次高調波の周波数が４５０Hzであって、基本周波数のみならず２次及び３次高調波との共振をも避ける必要がある場合には、燃料供給システム３８の共振周波数を図１４の（ａ）のように連結管４３、更には連結管４２の内径を８mmとするのが最適である。
【００６５】
なお、図１４の（ａ）〜（ｃ）において、燃料供給システムのトータルインピーダンスＺがピークを示している周波数は直ちに各図のタイトルに記載した諸元と図中に記入したその数値に対応する共振周波数を示しているが、トータルインピーダンスＺのピークの高さが直ちに共振の強さ（振幅）を示す訳ではなく、ピークの高さが低くても強い共振が生じる場合がある。
【００６６】
図１５に示す本発明の第８実施例としての燃料供給システムは、先に第７実施例として説明したシステムの設計方法と、それに関連して調査して図１４に示した燃料供給システムの諸元の変更の効果に基づいて開発されたものである。その意味では、図１６ないし図１８に示した後述の第９実施例ないし第１１実施例の各例も同様なものである。従って、これらの各例においては、前出の実施例の燃料供給システムと同じ構成部分、或いは第８実施例から第１１実施例の各例において相互に同じ構成部分については、同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略することにする。
【００６７】
第８実施例を示す図１５において明らかなように、デリバリパイプ４０，４１の相互に対向する位置には、それぞれ相手方に向かって突出する凸部４０ａ，４１ａが形成される。凸部４０ａ，４１ａの内面の雌ねじ部には、断面がコの字形のリング５０と、ワッシャー或いはシールリング等を挟んで、ユニオンボルト５１の雄ねじ部が螺着されるので、凸部４０ａ，４１ａとリング５０及びユニオンボルト５１は液密に一体化される。ユニオンボルト５１には凸部４０ａ又は４１ａの内部、従ってデリバリパイプ４０又は４１の内部と、リング５０の内部とを連通させる連通孔５１ａがそれぞれ穿設されている。また、リング５０には連通孔５０ａが穿設されていて、それらの連通孔５０ａの位置においてデリバリパイプ４０及び４１を接続するように、連結管４３の両端がリング５０に溶接等によって取り付けられている。
【００６８】
なお、図示実施例においては、いずれも凸部４０ａ，４１ａ間を接続する連結管４３がリング５０の側方に接続されていることによって、連結管４３全体がコの字形に屈曲して迂回している。これは、Ｖ型エンジンの２つのバンクの間には通常吸気装置等が設けられていて、凸部４０ａ，４１ａの間を直管からなる連結管４３によって接続することが困難であることが多いためであって、もし、凸部４０ａ及び４１ａの間に支障となるものがなければ、連結管４３を短い直管とするのが最善であることは言うまでもない。
【００６９】
第８実施例の第１の特徴は、デリバリパイプ４０，４１の凸部４０ａ，４１ａを接続する連結管４３の途中に通路径を大幅に拡張した容積拡大部５２が設けられていることである。第２の特徴は、連結部を形成する凸部４０ａ，４１ａの内部空間の有効な直径が、ユニオンボルト５１を螺着した状態でも連結管４３の内径よりも大きくなっていて、凸部４０ａ，４１ａを設けたことによってデリバリパイプ４０，４１間の連結部の平均的な直径及び容積が、連結管４３のみによる連結部に比べて大幅に拡大されていることである。更に第３の特徴は、凸部４０ａ，４１ａが相互に近接する方向に突出していることによって、連結管４３の長さが実質的に短縮されていることである。
【００７０】
なお、右デリバリパイプ４０には燃料圧送ポンプ２から高圧燃料を受け入れるための連結管４２が接続されているが、その連結部も、右デリバリパイプ４０に形成された前述の凸部４０ａ，４１ａと同様な形状の凸部４０ｂと、リング５０及びユニオンボルト５１とによって構成することができる。しかしながら、この連結部を凸部４０ａ，４１ａによるものと同様な形状、構造のものとして形成する必要は特にないので、場合によっては他の様式をとってもよい。
【００７１】
図１５に示す第８実施例の燃料供給システム５３はこのように構成されているから、連結管４３の途中に形成された容積拡大部５２や、凸部４０ａ，４１ａの有効な内径が拡大された内部空間は、連結管４３を含むデリバリパイプ４０，４１間の連結部の平均的な内径を大幅に拡大することになるので、第７実施例に関連して説明した図１４の（ａ）から明らかなように、燃料供給システム５３の基本周波数、即ち固有振動数を著しく高める効果があるので、連結管４３に容積拡大部５２を設けるというきわめて簡単な構成の付加によって、燃料供給システム５３内を流れる燃料の圧力脈動のうちで、低次の高調波との共振は勿論のこと、高次の高調波との共振をも確実に回避することができる。また、凸部４０ａ，４１ａを形成したことによって連結管４３の実質的な長さが短縮されている点も、図１４の（ｂ）から見て、共振周波数を高い方向にシフトさせるのに役立っていることが判る。
【００７２】
図１６に本発明の第９実施例としての燃料供給システム５４を示す。第９実施例が前述の第８実施例と異なる点は、第８実施例において上流側と下流側のデリバリパイプ４０，４１間を接続している連結管４３の途中に設けられた容積拡大部５２が、若干の可撓性を有するように、強靱で且つ耐油性がある合成ゴム等から製造された厚肉で剛性が高いが僅かに可撓性のある部材５５によって置き換えられていることである。この場合の可撓性部材５５は拡径部分を含んでいるから、第８実施例における容積拡大部５２と同様に、第９実施例の燃料供給システム５４の共振周波数を高めて、システム５４内の圧力脈動との共振を防止する作用をするだけでなく、連結管４３に可撓性を付与するのでエンジンの組み付けが容易になるのと、更に、エンジンの運転中の振動によって連結管４３等の連結部が疲労して万一にも破損するような事態を未然に防止することができる。
【００７３】
図１７に本発明の第１０実施例としての燃料供給システム５６を示す。第１０実施例が前述の第８実施例や第９実施例等と異なる点は、第１０実施例においては、下流側の左デリバリパイプ４１’自体の容積を、上流側の右デリバリパイプ４０のそれよりも大きくした点にある。右デリバリパイプ４０と左デリバリパイプ４１’が直列に接続されていることと、それらの間が比較的小径の連結管４３によって接続されていることによって、両者の内部の高圧燃料の圧力脈動の脈動幅（振幅）は異なっているので、左デリバリパイプ４１’の容量（容積）を増大させることによって、その内部の高圧燃料の圧力脈動の脈動幅が右デリバリパイプ４０のそれと同じになるようにする。それによって、左右のバンクの気筒の間に燃料噴射量のばらつきが生じるのを抑制する。
【００７４】
図１８に本発明の第１１実施例としての燃料供給システム５７を示す。第１１実施例が前述の各実施例と異なる点は、第１１実施例においては、ユニオンボルト５１’の長さを前述のユニオンボルト５１よりも延長して、デリバリパイプ４０或いは４１の内部を複数個の小室に区画したことである。もっとも、ユニオンボルト５１’によってデリバリパイプ内を完全に複数個の小室に分割するのではなく、連通孔５１ｂを穿設したり、ユニオンボルト５１’の先端部に隙間５１ｃを残すことによって、高圧燃料が一方の小室から他方の小室へ流れることを許すようになっている。
【００７５】
第１１実施例においては、大きな容量（容積）を有するデリバリパイプ４０，４１の内部を複数個の小室に分割することによって、図１４の（ｃ）に示したのと同様な理由によって、デリバリパイプ４０，４１の共振周波数（固有振動数）を高めることができるので、燃料供給システム全体として、圧力脈動やその高調波との共振を防止することができる。
【００７６】
ところで、図１２に示したような構成の燃料供給システムの固有振動数である共振周波数を算出する場合は、まずシステムを構成する各部分のインピーダンスＺ0 〜Ｚ4 （表１参照）を個別に計算し、それらを数式（１）によって加え合わせてシステム全体のトータルインピーダンスＺを計算することは先に説明した。図１２に示したものよりも単純な構成の燃料供給システムとして、例えば直列型の多気筒エンジンに使用し得る図１９のような構成の燃料供給システム３９’が従来から知られている。この場合、単一のデリバリパイプ４０’には図示しない複数個のインジェクタが取り付けられて、各気筒内へ燃料を直接に噴射するようになっている。燃料圧送ポンプ２に接続する連結管４２の下流側端部は圧力脈動を抑制する目的で挿入された絞り４９を介してデリバリパイプ４０’へ高圧燃料を供給する。
【００７７】
図１９に示した燃料供給システム３９’のトータルインピーダンスＺは、各部分のインピーダンスをそれぞれ、連結管４２：Ｚ1 、絞り４９：Ｚ0 、デリバリパイプ４０’：Ｚ2 として、次の数式（３）によって算出することができる。
Ｚ＝Ｚ1 ＋Ｚ0 ＋Ｚ2   …（３）
【００７８】
前述のように、システム３９’が圧力脈動の周波数と同期して共振するのを防止するためには配管系のトータルインピーダンスＺの値ができるだけ小さくなるようにして、システムの共振周波数を高い方へシフトさせればよいが、そのためには、図２０に示したように、トータルインピーダンスＺの増減に関係する因子として（ａ）連結管４２の内径はできるだけ大きく、（ｂ）連結管４２の長さはできるだけ小さく、（ｃ）デリバリパイプ４０’の容積はできるだけ大きくするのが良い。
【００７９】
ここで、連結管４２のインピーダンスＺ1 は先に示した表１のＺ1 の欄に記載したようにＺ1 ＝２πｆｍ1 ｊであって、連結管４２の内径をｄ1 とすると、
ｍ1 ＝ρＬ1 ／Ｓ1 ＝４ρＬ1 ／πｄ12  …（４）
であるから、連結管４２のインピーダンスＺ1 の値は、連結管４２の内径ｄ1 の２乗に反比例して小さくなるので、これら３つの因子の中では連結管４２の内径ｄ1 の変化の影響が最も大きいと言える。この事実から、インピーダンスＺ1 、従ってトータルインピーダンスＺの値を小さくするためには、先にも述べたように連結管４２の内径ｄ1 をできるだけ太くするのが良い。
【００８０】
この性質を利用した第１２実施例の燃料供給システムの構成を図２１に示す。図２１における５８は連結部一体型のデリバリパイプであって、燃料圧送ポンプ２側への連結部５８ａは、デリバリパイプ５８本体と一体成形された径の太いもので、それに接続する連結管４２’もやはり径の太いものを用いる。但し、この場合は連結管４２’や連結部５８ａが太くて剛性が高くなるため、それらの間に前述のような可撓性部材５５を介在させて構造に僅かに柔軟性を与えると共に、組み付けを容易にしている。また、圧力脈動を低減させるための補助的な手段として、連結管４２’と燃料圧送ポンプ２との間には絞り４９’を設けている。
【００８１】
なお、前述のように、図１２に示した従来の絞り４９は非常に細径とする必要があることから、絞り４９に異物が詰まり易いとか、所定の燃料噴射量を確保することができない恐れがあるとか、製造工程における表面処理の後で内部を乾燥させる時に支障を来すというような問題があるが、第１２実施例の燃料供給システム５９においては絞り４９’は補助的な圧力脈動抑制手段であって、それのみによって圧力脈動を抑制する訳ではないから、絞り４９’の有効径は比較的大きくしてもよいので、従来技術のような問題は発生しない。
【００８２】
このように、燃料圧送ポンプ２とデリバリパイプとを接続する連結管４２の内径ｄ1 をできるだけ大きくすると、効果的にインピーダンスＺ1 が小さくなってシステムの共振周波数が高い方へシフトする結果、圧力脈動との共振が比較的起こり難くなるが、Ｖ型エンジン等への適用を意図して図１１に示したようにデリバリパイプを複数個設ける場合に、それらのデリバリパイプ４０，４１を接続する連結管４３についても同じことが言える。即ち、前出の表１に示した連結管４３のインピーダンスＺ3 の欄に記載しているように、Ｚ3 ＝２πｆｍ3 ｊであって、連結管４３の内径をｄ3 とすると、
ｍ3 ＝ρＬ3 ／Ｓ3 ＝４ρＬ3 ／πｄ32  …（５）
であるから、連結管４３のインピーダンスＺ3 の値は、連結管４３の内径ｄ3 の２乗に反比例して小さくなる。
【００８３】
この性質を利用した第１３実施例の燃料供給システムの構成を図２２に示す。図２２における６０，６１はいずれも連結部一体型のデリバリパイプであって、右デリバリパイプ６０と左デリバリパイプ６１を接続するために、デリバリパイプ６０，６１にはそれぞれ径の太い連結部６０ａ，６１ａが一体成形される。そして前述の場合と同じ理由から、連結部６０ａ，６１ａが可撓性部材５５によって相互に接続される。なお、第１３実施例の燃料供給システム６２では、上流側のデリバリパイプ６０を燃料圧送ポンプ２へ接続する連結管４２に通常の太さのものを用いると共に、圧力脈動を低減させるための補助的な手段として、連結管４２とデリバリパイプ６０との間に大径の絞り４９’を設けている。
【００８４】
第１３実施例の燃料供給システム６２の変形例が、図２３に示す第１４実施例の燃料供給システム６３である。この例では、デリバリパイプ６０，６１は一体的な連結部６０ａ，６１ａに加えて、反対側にも一体的な連結部６０ｂ，６１ｂを備えており、それらの連結部６０ｂ，６１ｂが相互に、やはり可撓性部材５５によって接続されている。それによって燃料供給システム６３の高圧配管の一部はループ形状となっている。このループ状の高圧配管と燃料圧送ポンプ２は第１３実施例の場合と同様に通常の連結管４２によって接続されている。言うまでもなく、これら第１３実施例及び第１４実施例の燃料供給システム６２，６３は、いずれもデリバリパイプの連結部を大径とすることにより、そのインピーダンス及びトータルインピーダンスＺを小さくして共振周波数を高め、機関の通常の運転領域における圧力脈動及びその高調波の周波数との同期を回避して、共振を防止することができる。
【００８５】
図２４に本発明の第１５実施例の燃料供給システム６７の構成を示す。このシステム６７もＶ型エンジンの左右のバンクに向かうそれぞれ複数個のインジェクタ４のための左右のデリバリパイプ６４，６５を備えているが、それらは連結管のような手段によらないで、相互に対向する側面の全面において接続して、全体が一体化された平板状で容量の大きいデリバリパイプとなっている。もっとも第１５実施例の場合は相互に対向する側面の全面が可撓性部材６６を介して接続しているので、左右のデリバリパイプ６４，６５は相互に僅かに可動であり、それによって組み付けが容易になる等の効果も挙げている。
【００８６】
第１５実施例の燃料供給システム６７においては、左右のデリバリパイプ６４及び６５がきわめて太い連結部によって相互に接続されているのと、それらによって形成される一体のデリバリパイプがきわめて大きな容積を有するので、図２０の（ａ）に示した性質と、（ｃ）に示した性質の双方によって、システム６７のトータルインピーダンスＺがきわめて小さくなり、共振周波数が高くなって、機関の通常の運転領域において共振が起こり難くなる。
【００８７】
第１５実施例と同様な考え方に立つものとして、図２５に第１６実施例の燃料供給システム７１を示す。第１６実施例においては、第１のデリバリパイプ６８と第２のデリバリパイプ６９が、相互に対向する端面の全面において可撓性部材７０を介して直列に接続されている。また、第１のデリバリパイプ６８は大径の絞り４９’を介して燃料圧送ポンプ２と接続している。第１６実施例の燃料供給システム７１はこのような構成であるから、第１５実施例の燃料供給システム６７と概ね同様な作用効果を奏する。なお、この実施例のように大径の絞り４９’を用いているものもあるが、本発明は絞りを設けることを必須の要件とするものではないから、それ以外の主要な構成によって圧力脈動の低減が十分に達成される場合には絞りを省略してもよい。
【００８８】
図２６に本発明の第１７実施例の燃料供給システム７２の構成を示す。その要部の構造は図２７の（ａ）及び（ｂ）に例示されている。第１７実施例の特徴は燃料圧送ポンプ２とデリバリパイプ７３とを接続する連結管４２の途中、或いはデリバリパイプ７３とインジェクタ４とを接続する複数個の連結管７４の少なくとも１つ、或いはそれらの双方に、方向性のある絞り７５を設けた点にある。図２７に拡大して示した絞り７５の実施例は、耐油性のある合成ゴムやバネ鋼板のような弾性材料から製作された概ね円錐形のもので、中心即ち頂点に小さな開口７５ａと、開口７５ａから放射状に形成された複数本の切れ目７５ｂを有する。図２６は絞り７５を連結管４２の中間に取り付けた例を示しているが、絞り７５の取付方向は、燃料圧送ポンプ２から見て円錐形の頂点が下流側に向かって突出するように定められる。
【００８９】
第１７実施例の燃料供給システム７２はこのような構成を有するから、高圧燃料が燃料圧送ポンプ２から連結管４２（或いは連結管７４）を通ってインジェクタ４の方へ圧送されるとき、高圧燃料の矢印方向、即ち正方向の流れに対しては絞り７５の開口７５ａのみならず、切れ目７５ｂが拡開して大きな通路を形成するので、高圧燃料は殆ど抵抗なしに燃料圧送ポンプ２からデリバリパイプ７３及びインジェクタ４へ流れる。しかし、吐出脈動等に起因する圧力脈動（圧力波）が高圧配管の端部その他の位置で反射されて矢印と反対の方向に進行し、それに伴って高圧燃料が下流側から上流側に向かって逆流する傾向を示す瞬間には、絞り７５の切れ目７５ｂは閉じて小さな開口７５ａだけを残すから、逆流は抑制されると共に逆流方向への圧力波の進行は大きな抵抗を受け、逆流方向への圧力波の伝播は実質的に阻止される。また、それによって高圧配管の振動や騒音の発生も抑制される。
【００９０】
この場合、絞り７５に放射状の切れ目７５ｂを設けなくても、絞り７５が伸縮性のあるゴムのような材料から製作されているときは、開口７５ａの拡縮のみによって方向性のある絞り７５が形成され、それによって同様な作用効果が得られる。また、下流側に向かう流れのみを許すリード弁と、それをバイパスするようにリード弁自体又はその周辺の隔壁に形成された絞り穴とを組み合わせて方向性のある絞りを構成してもよい。第１７実施例における絞りとしての開口は絶えず拡縮しているし、拡開したときは十分に大きな開口断面積を有するから、開口に異物が詰まって閉塞を起こすような恐れはない。
【００９１】
図２８に本発明の第１８実施例として、直噴エンジンの筒内へ直接に燃料を噴射する燃料供給システムにおいて、燃料を高圧に加圧する燃料圧送ポンプ２として使用し得る燃料圧送ポンプ７６の要部構造を示す。第１８実施例の燃料圧送ポンプ７６は、シリンダブロック７７と、その内部に形成されたカム室７８内へ外部から挿入されている駆動軸７９と、それに取り付けられた概ね正三角形のカム８０と、シリンダブロック７７内に駆動軸７９に向かって、位相差１８０°の正反対の方向から相互に対向するように穿設された一対のシリンダ８１，８２と、それらに摺動可能に挿入されて内端が同じカム８０の異なる面に接触している一対のプランジャ８３，８４とを備えている。そして、シリンダブロック７７内の空間として、プランジャ８３，８４の外端に面して一対の加圧室８５，８６が形成される。
【００９２】
また、シリンダブロック７７内には、図示しない吸入弁手段を介して加圧室８５，８６に接続している一対の分岐吸入通路８７，８８と、それらの上流端が接続している共通の吸入室８９と、それを図示しない上流側の低圧燃料ポンプに接続する吸入通路９０が形成されており、更に、図示しない吐出弁手段を介して加圧室８５，８６に接続していて実質的に同じ長さを有する（Ｌ1 ＝Ｌ2 ）一対の分岐吐出通路９１，９２と、それらの下流端が合流して接続している共通の吐出室９３と、それを下流側の図示しないインジェクタを有するデリバリパイプへ接続する高圧配管の一部となる共通の吐出通路９４等が形成されている。
【００９３】
なお、加圧室８５，８６と分岐吸入通路８７，８８との間に設ける吸入弁手段や、加圧室８５，８６と分岐吐出通路９１，９２との間に設ける吐出弁手段としては、従来から燃料噴射ポンプにおいて使用されているものと同様に、逆止弁型の吸入弁や吐出弁、或いはプランジャが摺動する際にプランジャによって開閉されるシリンダの開口等を使用することができる。
【００９４】
第１８実施例の燃料圧送ポンプ７６はこのような構成を有するから、駆動軸７９を図示しない筒内直噴エンジンのカムシャフト等に連結して回転駆動すると、概ね正三角形のカム８０が回転することによりプランジャ８３，８４が相互に１８０°の位相差をもって往復運動をする結果、加圧室８５，８６内に発生する高圧燃料の圧力はそれぞれ図２９の（ａ）及び（ｂ）に示したように変化する。なお、図２９の線図の縦軸は燃料の圧力に対応しおり、横軸は駆動軸７９及びカム８０の回転角度に対応している。
【００９５】
図２９から明らかなように、この場合の加圧室８５，８６の圧力脈動（ａ）及び（ｂ）は、相対的に１８０°の位相差を有することによって波長の２分の１だけずれているので相補的な波形となっている。従って、加圧室８５，８６内に発生して圧力脈動（ａ），（ｂ）を有する高圧燃料は、それぞれ図示しない吐出弁手段と分岐吐出通路９１，９２を介して圧送されて吐出室９３において合流するときに、それぞれの圧力脈動の山と谷が打ち消し合うので、吐出室９３内の高圧燃料の圧力は図２９の（ｃ）のように吐出室９３内で平均化されて、破線によって示すように平坦になる。それによって、燃料圧送ポンプ７６の吐出通路９４から導出される高圧燃料の吐出脈動は消滅し、実質的に圧力が一定の高圧燃料が図示しないデリバリパイプへ供給され、そこから各気筒のインジェクタへ分配供給されるので、燃料圧送ポンプの吐出脈動に起因する燃料噴射量のバラツキや機関の振動等の発生が防止される。
【００９６】
カム８０が概ね正三角形の形状を有する場合は、図２８に示す第１８実施例のように、シリンダブロック７７内において、一対のシリンダ８１，８２、従ってプランジャ８３，８４を１８０°の位置関係に設けることによって、加圧室８５及び８６の圧力脈動の波形が、図２９の（ａ）及び（ｂ）のように２分の１波長の位相差をもったものとなって、それらの圧力脈動が吐出室９３において相互に打ち消し合うようになる。同様に、２分の１波長の位相差をもつ一対の圧力脈動を発生させるためには、図３０に要部のみを示した第１９実施例の燃料圧送ポンプ９５のように、一対のプランジャ８３，８４’の角度位置関係を６０°に定めるか、或いは図３０に示す位置に対して左右対称の位置（裏返した位置）である３００°に定める。
【００９７】
従って、一般的に駆動軸７９の周囲に均等に突起を形成されたカムを用いる場合には、θを突起相互間の角度とし、ｎを任意の整数とするとき、駆動軸７９の周囲のシリンダブロック７７上において、ｎθ／２の角度位置関係となるように一対のシリンダを配置すると、それらのシリンダの加圧室に発生する圧力脈動の波形が２分の１波長だけずれて、それらの波形が相補的な形状を有することになるので、それら２つの加圧室に発生する高圧燃料を共通の吐出室９３へ同時に導入すれば、両者の圧力脈動が打ち消し合って圧力脈動が抑制される。
【００９８】
なお、図示実施例においては一対のシリンダを設ける例のみを示しているが、燃料圧送ポンプのシリンダは複数個であれば３個以上であってもよく、要するに個々のシリンダの加圧室に発生して圧力脈動を有する高圧燃料が、共通の吐出室において合流する際に圧力脈動を相互に打ち消し合うように、複数個のシリンダの角度位置関係を定めて位相をずらせることになる。
【００９９】
また、概ね正三角形のカム８０に限らず、一般的には多角形に近い形状を含めて任意の形状のカムを使用することができる。そのような場合でもシリンダが一対であれば、その角度位置関係は、カムの突起の角度位置関係に基づいて前述のようにｎθ／２として定めることができる。その一例として、図３１に要部のみを示す第２０実施例の燃料圧送ポンプ９６においては、多角形の一つである菱形に近い楕円形のカム９７を使用しており、楕円形のカム９７においては一対の突起９７ａ，９７ｂが１８０°の位相差を有することから、ｎを１として１×１８０°÷２＝９０°だけずれた位置にプランジャ８３及び８４”を（従って、シリンダを）設けている。
【０１００】
図示実施例においては、燃料圧送ポンプのプランジャをカムによって回転駆動するように構成しているが、このような機構に代えて、プランジャをピストンに置き換えて、そのピストンを例えばクランク機構や偏心輪機構等によって往復運動させるように構成することもできる。
【０１０１】
図示実施例の燃料圧送ポンプにおいては、多角形のカムの周囲にその駆動軸を中心として複数個のシリンダ（及び複数個のプランジャ）を放射状に配置することによって、全体として星形の多気筒ポンプを構成し、その複数個のシリンダの相対的な角度位置関係を特定することによって吐出脈動が相互に打ち消し合うようにしているが、このような構成に代えて、複数個のシリンダを駆動軸の周囲の仮想の円筒面上において駆動軸と並行に配置し、それらのプランジャを軸方向の端面に波形形状を有する共通の面カムによって軸方向に往復動させるよう構成してもよい。この場合も、前述の星形配置と同様に、駆動軸から見て所定の角度位置関係となるように複数個のシリンダを配置することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の全体構成を示す平面図である。
【図２】第１実施例の要部である圧力緩和装置の構造を示す縦断正面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、いずれも第１実施例の圧力緩和装置の作動を示す縦断正面図である。
【図４】本発明の第２実施例の全体構成を示す平面図である。
【図５】第２実施例の要部である圧力緩和装置の構造を示す縦断正面図である。
【図６】第３実施例の要部である圧力緩和装置の構造を示す縦断正面図である。
【図７】第４実施例の要部である圧力緩和装置の構造を示す縦断正面図である。
【図８】第５実施例の要部である圧力緩和装置の構造を示す縦断正面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、いずれも第６実施例の圧力緩和装置の構造と作動を示す縦断正面図である。
【図１０】第６実施例の圧力緩和装置に使用される中空の袋の製造過程の一部を例示する斜視図である。
【図１１】本発明の第７実施例の設計方法によって設計される燃料供給システムを例示するシステム構成図である。
【図１２】従来の燃料供給システムを略示するシステム構成図である。
【図１３】第７実施例の設計方法を示すフローチャートである。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、いずれも燃料供給システムの諸元がシステムのトータルインピーダンス、従って共振周波数に及ぼす影響を示す線図である。
【図１５】第８実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図１６】第９実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図１７】第１０実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図１８】第１１実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図１９】従来の燃料供給システムを略示するシステム構成図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）はいずれも燃料供給システムの諸元とインピーダンスとの関係を示す線図である。
【図２１】第１２実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図２２】第１３実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図２３】第１４実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図２４】第１５実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図２５】第１６実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図２６】第１７実施例の燃料供給システムのシステム構成図である。
【図２７】図２６の要部を拡大して示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図２８】第１８実施例における燃料圧送ポンプの構成を示す断面図である。
【図２９】（ａ）〜（ｃ）は第１８実施例の作用効果を説明するための線図である。
【図３０】第１９実施例における燃料圧送ポンプの要部の構成を示す図である。
【図３１】第２０実施例における燃料圧送ポンプの要部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…燃料供給システム（第１実施例）
２…燃料圧送ポンプ
３…高圧配管
３ｄ…高圧配管の分岐部分の合一部分
４，４ａ〜４ｆ…インジェクタ
５…圧力緩和装置（第１実施例）
９，１０…隔壁
９ａ，１０ａ…開口
９ｂ，１０ｂ…絞り開口
１１…ダンパー室
１２，１３…弁体
１２ａ，１３ａ…絞り開口
１４…スプリング
１５…圧力波の高圧部分
１６…圧力波の低圧部分
１７…燃料供給システム（第２実施例）
１８…圧力緩和装置（第２実施例）
１９…高圧配管
２２…ダンパー室
２５…圧力緩和装置（第３実施例）
２６，２７…弁体
２６ａ，２７ａ…脚
２８…隙間
２９…圧力緩和装置（第４実施例）
３０，３１…弁体
３２…圧力緩和装置（第５実施例）
３３，３４…弁体
３３ａ…絞り開口
３５…圧力緩和装置（第６実施例）
３６…中空の袋
３６ａ…穴
３７…高圧容器
３８…燃料供給システム（第７実施例）
３９，３９’…従来の燃料供給システム
４０，４０’…右デリバリパイプ
４０ａ，４０ｂ，４１ａ…凸部
４１，４１’…左デリバリパイプ
４２，４３…連結管
４２’…大径の連結管
４５…カムシャフト
４７…ポンプ駆動カム
４８…ポンププランジャ
４９…絞り
４９’…大径の絞り
５０…リング
５０ａ…連通孔
５１…ユニオンボルト
５１ａ，５１ｂ…連通孔
５１ｃ…隙間
５２…容積拡大部
５３…燃料供給システム（第８実施例）
５４…燃料供給システム（第９実施例）
５５…可撓性部材
５６…燃料供給システム（第１０実施例）
５７…燃料供給システム（第１１実施例）
５８…連結部一体型のデリバリパイプ
５８ａ…連結部
５９…燃料供給システム（第１２実施例）
６０，６１…連結部一体型のデリバリパイプ
６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ…連結部
６２…燃料供給システム（第１３実施例）
６３…燃料供給システム（第１４実施例）
６４，６５…一体型のデリバリパイプ
６６…可撓性部材
６７…燃料供給システム（第１５実施例）
６８，６９…一体型のデリバリパイプ
７０…可撓性部材
７１…燃料供給システム（第１６実施例）
７２…燃料供給システム（第１７実施例）
７３…デリバリパイプ
７４…連結管
７５…方向性のある絞り
７５ａ…拡縮する開口
７５ｂ…切れ目
７６…燃料圧送ポンプ（第１８実施例）
８０…概ね正三角形のカム
８３，８４…プランジャ
８５，８６…加圧室
９１，９２…分岐吐出通路
９３…共通の吐出室
９５…燃料圧送ポンプ（第１９実施例）
９６…燃料圧送ポンプ（第２０実施例）
９７…楕円形のカム
９７ａ，９７ｂ…カムの突起
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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