JP2007192077A - 内燃機関の燃料温度調整構造 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関における燃料の高温化を抑制するための燃料冷却構造として、簡単な作業で且つ配設スペースが小さくて済む構造を提供する。
【解決手段】シリンダブロック１３の冷却水通路３０の内壁の一部分を膨出させ、その膨出部３５の内部にリターン燃料を流すためのブロック内リターン通路２４を形成する。インジェクタ７から排出された余剰燃料であるリターン燃料をこのブロック内リターン通路２４に流すことにより、このリターン燃料を冷却水によって冷却する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばコモンレール式ディーゼルエンジンに代表される内燃機関の燃料温度調整構造に係る。特に、本発明は、燃料系の配設スペースの大型化を招くことなしに効果的に燃料温度を調整可能とするための対策に関する。

従来より、図９に示すように、自動車用コモンレール式ディーゼルエンジンの燃料噴射システムでは、燃料タンクａから取り出してフィルタｂにより浄化した燃料をサプライポンプｃにより高圧状態にしてコモンレールｄ内に蓄積しておく。そして、この高圧燃料を適宜各インジェクタｅ，ｅ，…（例えば膨張行程を迎える際に開弁状態となるインジェクタ）に供給し、このインジェクタｅから燃焼室ｆ内に燃料を噴射するように構成されている。

また、インジェクタｅに圧送された燃料のうち燃焼室ｆへ噴射されなかった余剰の燃料は、燃料リターン通路によりリターン燃料として燃料タンクａへ戻される。具体的には、各インジェクタｅ，ｅ，…の排出部ｉ，ｉ，…同士がリーケージパイプｇ，ｇ，ｇによって連結されており、リターン燃料流れの最下流位置にあるインジェクタｅと燃料タンクａとがリターン燃料配管ｈによって接続されている。そして、各インジェクタｅ，ｅ，…で発生した余剰燃料は、リーケージパイプｇ及びリターン燃料配管ｈを経て燃料タンクａへ戻される。尚、図９におけるｊは、サプライポンプｃに送られながらコモンレールｄに圧送されなかった燃料を燃料タンクａに戻すためのリターン燃料配管、ｋはコモンレールｄに送られながらインジェクタｅへ圧送されなかった燃料を燃料タンクａに戻すためのリターン燃料配管である。

ところで、この種の燃料噴射システムでは、サプライポンプｃによって燃料が高圧状態にされるため、燃料温度が上昇しやすいものである。特に、近年、ディーゼルエンジンの高性能化や排気エミッションの改善等に鑑みられて燃料噴射圧力が高く設定される傾向にあり、それに伴って燃料温度もかなりの高温（例えば１４０℃程度）になりつつある。

このように燃料温度が高くなると、燃料噴射システム内の合成樹脂製部品（例えばインジェクタｅ内の樹脂部品や燃料ホース等）としては耐熱温度の高いものを使用しなければならず、コストの高騰を招いてしまうことになる。

また、上述したように、燃焼室ｆに噴射されなかった余剰燃料（この余剰燃料はサプライポンプｃで一旦加圧されたものであるため高温度になっている）は、リターン燃料配管ｈから燃料タンクａへ戻されることになり、燃料タンクａ内の燃料温度も徐々に上昇していき、タンク内燃料の気化を誘発してしまう可能性がある。仮に、タンク内燃料が気化した場合には、その気化成分が燃料タンク外に放出されてしまって燃料臭を発する原因となるおそれがあるばかりでなく、燃料供給路内の燃料中に気泡（ベーパ）が混入してしまってインジェクタｅによる単位時間当りの燃料噴射量が減少する等して空燃比がリーンとなり所定のエンジン出力が得られなくなるおそれがある。

このような不具合に鑑みられたものとして、下記の特許文献１〜３に開示されているように、リターン燃料を冷却することが提案されている。これら特許文献のものでは、図９にも示すように、インジェクタｅから燃料タンクａに至るリターン燃料配管ｈの途中、つまりエンジンの外側に、冷却装置としての燃料クーラｍを設置し、この燃料クーラｍによってリターン燃料を冷却するようにしている。具体的に、特許文献１には、リターン経路に蛇行チューブを使用しこの蛇行チューブを流れる高温燃料を空冷することが開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、リターン経路にフィンチューブタイプの放熱器を備えさせる構成が開示されている。
特開２００４−１９５１６号公報 特開平１０−２７４１０９号公報 特開２００５−３０６７６号公報

ところが、上述した各特許文献に開示されているものは、インジェクタと燃料タンクとを接続しているリターン経路の途中に特別な冷却装置を設置している。このため、この冷却装置を設置するためのスペースが必要となる。このスペースを確保するためには、他のスペースを犠牲にせねばならない。例えば冷却装置を車両の床下に設置する場合には車室内の床面を高い位置に設定せねばならず、車室内空間が犠牲になる。また、冷却装置を燃料タンク近傍（後部座席の後側など）に設置する場合には荷室が犠牲になってしまう。また、このようにリターン経路の途中に冷却装置を設置する場合には、この冷却装置を車体に取り付ける（例えば車体から吊り下げる）ための煩雑な作業も必要になってしまう。

尚、このように燃料が高温になることによる不具合は、コモンレール式ディーゼルエンジンの燃料噴射システムに限らず、コモンレールを備えないディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の燃料噴射システムにおいても同様に生じる可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関における燃料の高温化を抑制するための燃料温度調整構造として、簡単な作業で且つ配設スペースが小さくて済む構造を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、インジェクタから燃料タンクに回収されるリターン燃料の回収経路の一部をエンジン本体内部に設け、このエンジン本体内部の冷却水や潤滑油とリターン燃料との間で熱交換を行わせ、このリターン燃料の温度が高温状態である場合にはこの熱交換によってリターン燃料を冷却するようにしている。また、内燃機関の駆動中（特に、駆動初期時）であって、リターン燃料の温度が低温状態である場合には、この熱交換によってリターン燃料を加熱することにより燃料の高粘度状態を早期に解消することも可能な構成である。

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造を前提とする。この燃料温度調整構造に対し、上記燃料リターン通路を、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に形成されている冷却水通路を流れる冷却水との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設している。

この特定事項により、燃料の高圧化（コモンレール式ディーゼルエンジンにあってはサプライポンプによる燃料の高圧化）などに伴って燃料温度が高い状況である場合、燃料噴射弁から排出回収される高温度の燃料は、内燃機関本体の内部に形成されている燃料リターン通路に流れ込み、この燃料リターン通路を経た後、燃料タンクに回収されることになる。この燃料リターン通路を燃料が流れる際、内燃機関本体の内部に形成されている冷却水通路を流れる冷却水（例えば８０℃）と高温度のリターン燃料（例えば１２０℃）との間で熱交換が行われ、リターン燃料は冷却水によって冷却された後、燃料タンクに回収されることになる。このようにして燃料噴射弁と燃料タンクとの間では燃料が循環されるため、燃料タンク内の燃料温度が低く維持され、それに伴って燃料供給系及び燃料回収系共に燃料温度が比較的低く維持されることになる。その結果、内燃機関と燃料タンクとを接続するリターン燃料配管に特別な冷却装置を設置することなしに燃料温度を適正に調整（冷却）でき、燃料を冷却する手段を設置するためのスペースが大きく必要になるといったことなしに効果的に燃料を冷却することができる。

また、本解決手段の構成によれば、内燃機関の駆動中（特に、駆動初期時）においてリターン燃料の温度が低温状態である場合には、冷却水との間での熱交換によってリターン燃料を加熱することもできるといった付随的な効果もある。つまり、冷間時における内燃機関の始動初期時には燃料温度が低くその粘度が高くなっており、燃料フィルタや配管内で燃料が円滑に流れない可能性があるが、内燃機関の駆動初期時に急速に温度上昇する冷却水の温熱をリターン燃料に与えることで燃料温度を急速に上昇させてその粘度を低下させることが可能になり、その結果、内燃機関の駆動状態を早期に安定化させることができる。

また、上記の目的を達成するための他の解決手段としては以下のものも挙げられる。つまり、内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造を前提とする。この燃料温度調整構造に対し、上記燃料リターン通路を、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に存在する潤滑油との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設している。

この特定事項によれば、リターン燃料と内燃機関本体の内部に存在する潤滑油との間で熱交換が行われることによって燃料温度を適正に調整できる。つまり、上述した如く、燃料温度が高い状況では潤滑油による燃料の冷却が行われ、燃料温度が低い状況では潤滑油による燃料の加熱が行われることになり、温度調整のための特別な装置を必要とすることなしに燃料温度の適正化が図れる。

上記燃料リターン通路の具体的な構成としては以下のものが挙げられる。先ず、燃料リターン通路を、内燃機関のシリンダブロック内部を通過して配設するものである。また、燃料リターン通路を、内燃機関のシリンダヘッド内部を通過して配設するものである。

上記燃料リターン通路をシリンダブロック内部に配設するものにおいて、リターン燃料と冷却水とを熱交換させるものにあっては、シリンダブロック内には流路面積が比較的大きな冷却水通路が形成されているため、燃料リターン通路の形成が容易であり且つ高い熱交換効率を実現することができる。一方、燃料リターン通路をシリンダヘッド内部に配設するものにあっては、燃料噴射弁の配設位置に近い位置に燃料リターン通路を設けることができるため、この燃料噴射弁とシリンダヘッド内の燃料リターン通路とを接続する配管等の経路が短くて済み、その経路の取り回しが容易である。

また、複数の気筒を有する内燃機関に対して、燃料リターン通路を、気筒列方向に沿って延ばし、内燃機関本体における気筒列方向の一端部から他端部に亘って形成した場合には、比較的簡単な構成で燃料リターン通路の長さを長く得ることができる。つまり、リターン燃料を温度調整するための熱交換面積を大きく得ることができ、燃料の温度調整が高い効率で行える。

上記リターン燃料と冷却水とを熱交換させるものにおける燃料リターン通路の具体的な形成位置としては、冷却水通路の内壁の一部分を冷却水通路内部に向けて膨出して成る膨出部分の内部としている。この場合、シリンダブロックまたはシリンダヘッドの鋳造成形時に燃料リターン通路を一体的に成形（鋳込む）ことができ、シリンダブロックまたはシリンダヘッドの成形と同時に燃料リターン通路が形成されることになるため、この燃料リターン通路を形成するための特別な加工作業が必要なくなり、製作作業の簡素化が図れる。

上記熱交換の効率をよりいっそう高めるための構成として、燃料リターン通路の外壁面にフィンを突設することが挙げられる。これにより、たとえ燃料リターン通路内でのリターン燃料の流速が高い状況であっても、効果的に熱交換動作が行え、燃料温度の適正化を確実に行うことができる。

上述した各解決手段は、特に、燃料圧力が高く設定されるコモンレール式ディーゼルエンジンに適用することが有効である。このコモンレール式ディーゼルエンジンは、燃料供給系として、高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレールに蓄えられた燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して上記コモンレールに供給するサプライポンプとを備えるものであり、このサプライポンプによる燃料吐出圧力を高く設定した場合であっても上述した各解決手段により燃料温度を適正に低く維持することができる。

本発明では、燃料噴射弁から燃料タンクに回収されるリターン燃料の回収経路を内燃機関本体内部に設け、この内燃機関本体内部の冷却水や潤滑油とリターン燃料との間で熱交換を行わせるようにしている。このため、燃料噴射弁と燃料タンクとを接続しているリターン経路の途中に特別な冷却装置を設置する必要がなくなる。その結果、この冷却装置を設置するためのスペースの確保や設置のための作業を不要にしながらも燃料温度の適正化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るコモンレール式ディーゼルエンジンの燃料供給システムを示している。この図１に示すように、本実施形態に係る燃料供給システムでは、燃料タンク１からエンジンの燃焼室２に至る燃料供給路３に、フィルタ４、サプライポンプ５、コモンレール６、インジェクタ７が設けられている。

尚、インジェクタ７の数は、燃焼室２の数（気筒数）と同数設けられる。本実施形態のものは４気筒エンジンであるので４個のインジェクタ７，７，…を備えているが、例えば６気筒エンジンの場合にはインジェクタ７を６個備えることになる。

この燃料供給システムは、燃料タンク１から取り出した燃料をフィルタ４で浄化した後、サプライポンプ５により高圧にしてコモンレール６内に蓄積しておき、このコモンレール６内の高圧燃料を各インジェクタ７より燃焼室２内に噴射するように構成されている。

尚、サプライポンプ５に送られながらコモンレール６に圧送されなかった燃料はポンプ燃料リターン配管１０Ａを介して、また、燃料圧力が過大上昇した場合のみ減圧弁６１が開き、燃料がレール燃料リターン配管１０Ｂを介して、更に、インジェクタ７に圧送されながら燃焼室２へ噴射されずに余った燃料はインジェクタ燃料リターン配管１０Ｃを介して、それぞれ燃料タンク１へ戻されるようになっている。上記ポンプ燃料リターン配管１０Ａ、レール燃料リターン配管１０Ｂ及びインジェクタ燃料リターン配管１０Ｃは互いに合流された後、一系統のリターン通路となって燃料タンク１に燃料を戻すようになっている。

図２は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室２周辺の構成を示す断面図である。この図２に示すように、シリンダブロック１３に形成されているシリンダ１３ａとピストン１４との間で形成される燃焼室２には、吸気系として、吸気バルブ１５ａを介して吸気通路１５が、排気系として、排気バルブ１６ａを介して排気通路１６がそれぞれ接続されている。これら吸気通路１５及び排気通路１６はシリンダヘッド１８の内部に形成されている。

各気筒♯１〜♯４それぞれに対応して設けられたインジェクタ７，７，…からの燃料噴射は、噴射制御用電磁弁７ａのオン・オフにより制御される。上記インジェクタ７は、噴射制御用電磁弁７ａが開いている間（インジェクタ開弁期間）、コモンレール６内の燃料がインジェクタ７より燃焼室２内へ噴射されるようになっている。

また、上記燃焼室２には、グロープラグ１７が配設されている。このグロープラグ１７は、エンジンの始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置である。

上記コモンレール６からインジェクタ７に供給された燃料のうち燃焼室２内へ噴射されなかった余剰燃料（リターン燃料）は、例えば百数十℃もの高温になっているため、この高温のリターン燃料がそのまま燃料タンク１内に戻されると、燃料タンク１内の燃料の温度上昇をもたらすので好ましくない。本実施形態の特徴は、このインジェクタ７からのリターン燃料の温度を適正化するための構成にある。以下、この構成について説明する。

図１に示すように、各気筒毎に備えられているインジェクタ７，７，…には、その内部で生じた上記余剰燃料を排出するための排出部１１，１１，…がそれぞれ備えられており、互いに隣り合う位置に設置されたインジェクタ７，７の排出部１１，１１同士がリーケージパイプ１２によって連結されている。このため、各インジェクタ７，７，…の排出部１１，１１，…は互いに直列接続されており、その最下流端に位置する排出部１１（図１では左端に位置するインジェクタ７の排出部１１）から余剰燃料が燃料タンク１に向けて排出されるようになっている。尚、上記各リーケージパイプ１２，１２，…は、複数箇所で屈曲されて蛇行する配管として形成されており、その長さ寸法を長く確保することによって放熱面積の拡大が図られている。

次に、上記最下流端に位置する排出部１１から燃料タンク１に亘る余剰燃料の回収経路について図１及び図３を用いて説明する。図３は、エンジンの側面図（気筒列方向に対して直交する方向から見た図）であって、ヘッドカバーを省略している。

上記回収経路としては、シリンダヘッド１８内に形成されたヘッド内リターン通路２２、シリンダブロック１３内に形成されたブロック内リターン通路２４、上記最下流端に位置する排出部１１とヘッド内リターン通路２２とを接続する第１リターン配管２１、上記ヘッド内リターン通路２２とブロック内リターン通路２４とを接続する第２リターン配管２３、上記ブロック内リターン通路２４と燃料タンク１とを接続する上記インジェクタ燃料リターン配管１０Ｃを備えている。

上記ヘッド内リターン通路２２は、シリンダヘッド１８における隅角部（コーナ部）に形成されており、一端（リターン燃料流れ方向の上流端）がシリンダヘッド１８の上面に開放し、他端（リターン燃料流れ方向の下流端）がシリンダヘッド１８の側面（図３における手前側の面）に開放する略Ｌ字型の流路により形成されている。このため、上記第１リターン配管２１は、その上流端が最下流端に位置する排出部１１に接続している一方、下方に向けて屈曲されてその下流端がシリンダヘッド１８の上面に形成されているヘッド内リターン通路２２の開口部に接続されている。

また、上記ブロック内リターン通路２４は、シリンダブロック１３内に形成されている冷却水通路３０に隣接するように形成されており、その一端（気筒列方向の一方側の端部）がシリンダブロック１３の側面に開放し、他端（気筒列方向の他端側の端部）もシリンダブロック１３の側面に開放している。このため、上記第２リターン配管２３は、その上流端がシリンダヘッド１８の側面に形成されているヘッド内リターン通路２２の開口部に接続されている一方、下流端がシリンダブロック１３の側面に形成されているブロック内リターン通路２４の開口部に接続されている。つまり、上記第２リターン配管２３は、上下方向に延びる略コ字状の配管で成り、上端がシリンダヘッド１８の側面においてヘッド内リターン通路２２の開口部に接続し、下端がシリンダブロック１３の側面においてブロック内リターン通路２４の開口部に接続している。

そして、上記インジェクタ燃料リターン配管１０Ｃは、その上流端がブロック内リターン通路２４の下流端に接続している一方、下流端が燃料タンク１に接続している。

次に、このブロック内リターン通路２４の構成について説明する。図４は、図３におけるIV−IV線に沿った断面図である。この図４に示すように、シリンダブロック１３の内部には、各気筒♯１〜♯４のボアを囲むように連続形成された冷却水通路（サイアミーズタイプのウォータジャケット）３０が形成されている。この冷却水通路３０は、シリンダ列方向に直交する方向の一方側（図４における下側）においてシリンダ列方向に沿って延びる往路３０ａと、シリンダ列方向に直交する方向の他方側（図４における上側）においてシリンダ列方向に沿って延びる復路３０ｂと、これら往路３０ａ及び復路３０ｂを繋ぐ反転路３０ｃとを備えている。

また、シリンダブロック１３には、一端が冷却水通路３０の往路３０ａに、他端が冷却水供給配管３１にそれぞれ連通する冷却水導入路３２が形成されていると共に、一端が冷却水通路３０の復路３０ｂに、他端がシリンダヘッド１８内の冷却水通路にそれぞれ連通する冷却水導出路３３が形成されている。このため、このシリンダブロック１３内の冷却水通路３０では、冷却水供給配管３１から冷却水導入路３２を経て導入された冷却水が、往路３０ａ、反転路３０ｃ、復路３０ｂを順に流れて各ボアを冷却した後、冷却水導出路３３からシリンダヘッド１８内の冷却水通路に導出され、このシリンダヘッド１８の冷却に寄与するようになっている（図４に破線で示す矢印を参照）。

そして、上記ブロック内リターン通路２４は、この冷却水通路３０の往路３０ａの内壁に一体的に形成されている。つまり、図２及び図４に示すように、冷却水通路３０の往路３０ａの内壁の一部分が冷却水通路３０内部に向けて水平方向に膨出されて成る膨出部３５が形成されており、この膨出部３５の内部に断面円形状の通路が冷却水の流れ方向に対して平行に形成されることでブロック内リターン通路２４が形成されている。また、このブロック内リターン通路２４の上流端及び下流端はシリンダブロック１３内部を貫通してシリンダブロック１３の側面に開放しており、上流端側の開口には上記第２リターン配管２３が接続されている一方、下流端側の開口には上記インジェクタ燃料リターン配管１０Ｃが接続されている。

尚、上記膨出部３５は冷却水通路３０の往路３０ａのみに形成されている。このため、往路３０ａ、反転路３０ｃ、復路３０ｂの幅寸法（冷却水の流線に直交する面における水平方向の寸法）が互いに一致している場合、上記膨出部３５の張り出し分だけ往路３０ａの流路面積が、反転路３０ｃ及び復路３０ｂの流路面積に比べて小さくなってしまい、冷却水の流速が局部的に高くなって冷却性能の低下を招く可能性がある。このため、本実施形態では、往路３０ａの幅寸法を反転路３０ｃ及び復路３０ｂの幅寸法よりも僅かに大きく設定しておき、膨出部３５の張り出し分があっても各路３０ａ，３０ｃ，３０ｂの流路面積が略一致するようにしている。

以上のような構成であるため、冷却水通路３０の往路３０ａにあっては、この往路３０ａを流れる冷却水とブロック内リターン通路２４を流れるリターン燃料との間で熱交換が行われる構成となっている。

次に、上記構成による熱交換動作について説明する。エンジンの運転時、燃料タンク１から取り出された燃料はサプライポンプ５によって高圧とされてコモンレール６に供給される。これに伴い、燃料は高温度（例えば１２０℃）になる。そして、このコモンレール６からインジェクタ７に供給された燃料のうち燃焼室２内へ噴射されなかった余剰燃料はそのインジェクタ７の排出部１１からリーケージパイプ１２に排出され、最下流に位置しているインジェクタ７の排出部１１から第１リターン配管２１に排出される。その後、リターン燃料は、第１リターン配管２１、ヘッド内リターン通路２２、第２リターン配管２３を経てブロック内リターン通路２４に導入され、このブロック内リターン通路２４内を気筒列方向に沿って流れる。このリターン燃料がブロック内リターン通路２４内を流れている間、これらリターン燃料と冷却水との間にはブロック内リターン通路２４を形成している壁部が存在するのみであるため、この壁部を介してリターン燃料と冷却水通路３０の往路３０ａを流れている冷却水との間で熱交換が行われ、リターン燃料は冷却水によって冷却される。このようにして冷却されたリターン燃料は、その後、インジェクタ燃料リターン配管１０Ｃを経て燃料タンク１に回収されることになる。

このようにしてインジェクタ７から排出されるリターン燃料は、シリンダブロック１３内の冷却水通路３０を流れる冷却水によって冷却された後に燃料タンク１に回収されることになる。このため、燃料タンク１内の燃料温度が低く（例えば８０℃程度に）維持され、それに伴って燃料供給系及び燃料回収系共に燃料温度が比較的低く維持されることになる。従来では、エンジンと燃料タンク１とを接続する燃料リターン配管に特別な冷却装置を設置する必要があった。これに対し、本実施形態によれば、この特別な冷却装置を設置しなくても燃料温度を適正に調整（冷却）でき、燃料を冷却する手段を設置するためのスペースが大きく必要になるといったことなしに効果的に燃料を冷却することができる。

また、本実施形態の構成によれば、エンジンの駆動中（特に、駆動初期時）においてリターン燃料の温度が低温状態である場合には、冷却水通路３０を流れる冷却水との間での熱交換によってリターン燃料を加熱することも可能である。つまり、冷間時におけるエンジン始動初期時には燃料温度が低くその粘度が高くなっており、フィルタ４や配管内で燃料が円滑に流れない可能性があるが、エンジンの駆動初期時に急速に温度上昇する冷却水の温熱をリターン燃料に与えることで燃料温度を急速に上昇させてその粘度を低下させることが可能になり、その結果、エンジンの駆動状態を早期に安定化させることができる。特にディーゼルエンジンの燃料である軽油は温度変化による粘度の変化がガソリンに比べて大きいので、本実施形態の構成をディーゼルエンジンに適用することは有効である。

（変形例）
次に、上述した第１実施形態の変形例について説明する。本変形例は、ブロック内リターン通路２４の構成の変形例であって、その他の構成は上述した第１実施形態のものと同一である。従って、ここでは、ブロック内リターン通路２４の構成についてのみ説明する。

図５は、本変形例に係るディーゼルエンジンの燃焼室２周辺の構成を示す断面図（図２に相当する図）である。この図５に示すように、本例に係るブロック内リターン通路２４は、その外周面、つまり冷却水通路３０に臨む面に複数のフィン４０，４０，…が突設されている。

このフィン４０は、ブロック内リターン通路２４の延長方向（図５における紙面に直交する方向）に沿って延びるプレート形状のフィンで成り、ブロック内リターン通路２４の外周面の複数箇所（図５に示すものでは４箇所）に形成されている。尚、このフィン４０の形状としてはプレート形状のものに限らず、針状のものなど種々の形状が採用可能である。

このようなフィン４０，４０，…を設けたことにより、リターン燃料と冷却水との間での熱交換効率が高まり、たとえブロック内リターン通路２４内でのリターン燃料の流速が高い状況であっても、効果的に熱交換動作を行うことができて、燃料温度の適正化を確実に行うことが可能になる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態及び変形例は、シリンダブロック１３内に形成された冷却水通路３０を流れる冷却水がリターン燃料との間で熱交換を行うものであった。本第２実施形態では、これに代えて、シリンダヘッド１８内に形成された冷却水通路３６を流れる冷却水がリターン燃料との間で熱交換を行うものとしている。

図６は本実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室２周辺の構成を示す断面図（図２に相当する図）であり、図７はエンジンの側面図（図３に相当する図）である。

これら図に示すように、本実施形態においてリターン燃料が流れるリターン通路（ヘッド内リターン通路）２５は、シリンダヘッド１８内に形成されている冷却水通路３６に隣接する位置に形成されており、その一端（気筒列方向の一方側の端部）がシリンダヘッド１８の上面に開放し、他端（気筒列方向の他端側の端部）はシリンダヘッド１８の側面に開放している。つまり、このヘッド内リターン通路２５は、シリンダヘッド１８の上面から鉛直下方に延びた後、冷却水通路３６に隣接する位置において気筒列方向に延び、その後、気筒列方向に対して直交する方向に延びてシリンダヘッド１８の側面に開放する通路として形成されている。その他の構成は上述した第１実施形態のものと同様である。

このように、ヘッド内リターン通路２５をシリンダヘッド１８内部に配設した場合、インジェクタ７の配設位置に近い位置にヘッド内リターン通路２５を設けることができるため、このインジェクタ７とヘッド内リターン通路２５とを接続する配管としては上記第１リターン配管２１のみでよく、経路の短縮化を図ることができ、その経路の取り回しが容易である。

（変形例）
次に、上述した第２実施形態の変形例について説明する。本変形例は、ヘッド内リターン通路２５の構成の変形例であって、その他の構成は上述した第２実施形態のものと同一である。従って、ここでは、ヘッド内リターン通路２５の構成についてのみ説明する。

図８は、本変形例に係るディーゼルエンジンの燃焼室２周辺の構成を示す断面図（図６に相当する図）である。この図８に示すように、本例に係るヘッド内リターン通路２５は、その外周面、つまり冷却水通路３６に臨む面に複数のフィン４０，４０，…が突設されている。

このフィン４０は、ヘッド内リターン通路２５の延長方向（図８における紙面に直交する方向）に沿って延びるプレート形状のフィンで成り、ヘッド内リターン通路２５の外周面の複数箇所（図８に示すものでは３箇所）に形成されている。尚、このフィン４０の形状としてはプレート形状のものに限らず、針状のものなど種々の形状が採用可能である。

このようなフィン４０，４０，…を設けたことにより、リターン燃料と冷却水との間での熱交換効率が高まり、たとえヘッド内リターン通路２５内でのリターン燃料の流速が高い状況であっても、効果的に熱交換動作を行うことができて、燃料温度の適正化を確実に行うことが可能になる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。上述した各実施形態及び変形例では、冷却水とリターン燃料との間で熱交換を行うものであった。本第３実施形態では、これに代えて、エンジン本体内に存在している潤滑油とリターン燃料との間で熱交換を行うものである。

具体的には、シリンダブロック１３やシリンダヘッド１８に形成される潤滑油経路に隣接する位置にリターン燃料の通路を形成するものである。このリターン通路の構成としては、上述した各実施形態や変形例のものと同様である。つまり、上述した各実施形態や変形例の如く冷却水通路３０，３６に隣接してリターン燃料２４，２５の通路を形成したように、潤滑油通路に隣接してリターン燃料の通路を形成するものである。

本実施形態においても、特別な冷却装置を設置しなくても燃料温度を適正に調整でき、燃料を冷却する手段を設置するためのスペースが大きく必要になるといったことなしに効果的に燃料を冷却または加熱することができる。

−その他の実施形態−
以上説明した各実施形態及び変形例は、コモンレール式ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、コモンレールを備えないディーゼルエンジンやガソリンエンジン等にも適用可能である。

また、上述した第１実施形態及びその変形例では、ヘッド内リターン通路２２とブロック内リターン通路２４とを第２リターン配管２３によって接続する構成としていたが、本発明はこれに限らず、ヘッド内リターン通路２２の下流端をシリンダヘッド１８の下面に開放させると共にブロック内リターン通路２４の上流端をシリンダブロック１３の上面に開放させ、これら開放位置を一致させることによってヘッド内リターン通路２２とブロック内リターン通路２４とを直接的に連通させるようにしてもよい。

また、上述した各実施形態及び変形例では、リターン通路をシリンダブロック１３やシリンダヘッド１８に一体成形するようにしていたが、本発明はこれに限らず、リターン通路を形成するための配管を個別に組み付けるようにしてもよい。例えば、シリンダブロック１３内の冷却水通路３０の内部に、リターン燃料を流すためのパイプを後付けにより挿入するといった構成である。また、シリンダブロック１３やシリンダヘッド１８を成形した後にリターン通路をドリル加工等の切削加工によって形成するようにしてもよい。

更に、上述した第１実施形態及びその変形例ではブロック内リターン通路２４を冷却水通路３０の往路３０ａ内部に形成し、この往路３０ａを流れる冷却水とリターン燃料との間で熱交換を行うようにしていた。本発明はこれに限らず、ブロック内リターン通路２４を冷却水通路３０の復路３０ｂや反転路３０ｃにも形成し、これら復路３０ｂや反転路３０ｃを流れる冷却水とリターン燃料との間でも熱交換が行われる構成としてもよい。

加えて、上述した各実施形態や変形例の構成は互いに組み合わせることも可能である。例えば第１実施形態の構成と第２実施形態の構成とを組み合わせ、シリンダブロック１３内の冷却水及びシリンダヘッド１８内の冷却水の両冷却水と、リターン燃料との間で熱交換を行わせるようにすれば、熱交換面積をよりいっそう拡大させることができる。

第１実施形態に係るコモンレール式ディーゼルエンジンの燃料供給システムを示す図である。 第１実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室周辺の構成を示す断面図である。 第１実施形態に係るエンジンを気筒列方向に対して直交する方向から見た側面図である。 図３におけるIV−IV線に沿った断面図である。 第１実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの燃焼室周辺の構成を示す断面図である。 第２実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室周辺の構成を示す断面図である。 第２実施形態に係るエンジンを気筒列方向に対して直交する方向から見た側面図である。 第２実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの燃焼室周辺の構成を示す断面図である。 従来のコモンレール式ディーゼルエンジンの燃料供給システムを示す図である。

符号の説明

１ 燃料タンク
５ サプライポンプ
６ コモンレール
７ インジェクタ（燃料噴射弁）
１３ シリンダブロック
１８ シリンダヘッド
２４ ブロック内リターン通路（燃料リターン通路）
２５ ヘッド内リターン通路（燃料リターン通路）
３０，３６冷却水通路
３５ 膨出部
４０ フィン

Claims (8)

1. 内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造であって、
   上記燃料リターン通路は、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に形成されている冷却水通路を流れる冷却水との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。
2. 内燃機関の燃料噴射弁から排出回収され且つ燃料リターン通路を経て燃料タンク内に戻るリターン燃料の温度を調整するための燃料温度調整構造であって、
   上記燃料リターン通路は、この燃料リターン通路内を流れるリターン燃料と、内燃機関本体の内部に存在する潤滑油との間で熱交換が行われるように、内燃機関本体内部を通過して配設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。
3. 請求項１または２記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
   上記燃料リターン通路は、内燃機関のシリンダブロック内部を通過して配設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。
4. 請求項１または２記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
   上記燃料リターン通路は、内燃機関のシリンダヘッド内部を通過して配設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。
5. 請求項１〜４のうち何れか一つに記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
   上記内燃機関は複数の気筒を有しており、燃料リターン通路は、気筒列方向に沿って延びて、内燃機関本体における気筒列方向の一端部から他端部に亘って形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。
6. 請求項１記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
   上記燃料リターン通路は、冷却水通路の内壁の一部分が冷却水通路内部に向けて膨出されて成る膨出部分の内部に形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。
7. 請求項１〜６のうち何れか一つに記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
   上記燃料リターン通路の外壁面にはフィンが突設されていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。
8. 請求項１〜７のうち何れか一つに記載の内燃機関の燃料温度調整構造において、
   上記内燃機関は、コモンレール式ディーゼルエンジンであって、
   燃料供給系として、高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレールに蓄えられた燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して上記コモンレールに供給するサプライポンプとを備えていることを特徴とする内燃機関の燃料温度調整構造。

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