JP2002054534A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンの燃料噴射装置における燃料噴射を起
因とする共振騒音を低減する。 【解決手段】コモンレール１に高圧燃料配管４を介して
気筒毎のインジェクタ２を結合した構成の燃料噴射装置
において、各高圧燃料配管４とインジェクタ２とを、こ
れらの間に気筒毎に異なる質量を有した座金式の質量体
８を介して締結した。これにより、気筒毎のインジェク
タ２と高圧燃料配管４とからなる振動系の共振周波数が
異なるので、燃料噴射された気筒の振動系と非噴射気筒
の振動系との共振を抑制でき、振動騒音を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料噴
射装置に関し、共通の燃料供給通路から分岐した高圧燃
料配管に気筒毎のインジェクタを結合した構成を有する
燃料噴射装置において、各インジェクタからの燃料噴射
に起因する共振騒音を低減する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のエンジンの燃料噴射装置
として、図８に示すようなものがある（特開平９−８８
７６１号公報参照）。図において、気筒毎のインジェク
タ１２は、図示しないシリンダヘッドに取り付けられて
いる。そして、サプライポンプ１３から高圧燃料配管１
５を介して圧送された燃料は、コモンレール１１に蓄圧
され、該コモンレール１１から高圧燃料配管１４を介し
て開弁された前記インジェクタ１２に供給され、該イン
ジェクタ１２からエンジンに噴射供給される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のコモンレール式の燃料噴射装置にあっては、
各気筒のインジェクタ１２と高圧燃料配管１４がコモン
レール１１に締結されており、各気筒のインジェクタ１
２が略同一の固定方法でシリンダヘッドに取り付けられ
ている構造となっていたため、以下のような問題を生じ
ていた。

【０００４】インジェクタ１２から燃料が噴射する際に
発生する針弁の着座による衝撃入力が加振力となって、
該加振力がインジェクタ１２から高圧燃料配管１４に伝
わり、インジェクタ１２と高圧燃料配管１４の共振によ
り増幅されてコモンレール１１に伝わり、他の気筒のイ
ンジェクタ１２と高圧燃料配管１４の振動を引き起こす
ことになる。ここで、各気筒のインジェクタ１２が略同
一の固定方法でシリンダヘッドに取り付けられている構
造により、燃料を噴射した気筒の共振周波数と、他の気
筒の共振周波数が一致しているため、１つの気筒が噴射
する度に他の全ての気筒も振動し、騒音を悪化させる惧
れがあった。

【０００５】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、燃料噴射に伴なう共振騒音を極力低
減できるようにしたエンジンの燃料噴射装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、複数の気筒のインジェクタが、共通の燃料供
給通路から分岐した高圧燃料配管に結合され、前記気筒
毎の各インジェクタをシリンダヘッドに装着した構成を
有するエンジンの燃料噴射装置において、前記各インジ
ェクタと該インジェクタが結合された高圧燃料配管から
なる各振動系の共振周波数を、気筒毎に異ならせたこと
を特徴とする。

【０００７】請求項１に係る発明によると、インジェク
タと該インジェクタが結合された高圧燃料配管とからな
る振動系の共振周波数が気筒毎に異なるため、燃料を噴
射していない気筒のインジェクタと該インジェクタが結
合された高圧燃料配管が自身の共振周波数によって加振
されることがなく、高圧燃料配管からの騒音を低減でき
る。

【０００８】また、請求項２に係る発明は、前記各振動
系の有効質量を、気筒毎に異ならせることによって、前
記共振周波数を気筒毎に異ならせたことを特徴とする。
請求項２に係る発明によると、振動系の共振周波数は、
該振動系の質量によって変化するので、気筒毎のインジ
ェクタと高圧燃料配管からなる振動系の有効質量を異な
らせることで、共振周波数を気筒毎に異ならせることが
できる。

【０００９】また、請求項３に係る発明は、前記各振動
系の一部に、それぞれ質量の異なる質量体を設けること
により、前記有効質量を気筒毎に異ならせたことを特徴
とする。請求項３に係る発明によると、各振動系に質量
の異なる質量体を設けることにより、インジェクタ、高
圧燃料配管の仕様を変更することなく、各振動系の有効
質量を気筒毎に異ならせることができる。

【００１０】また、請求項４に係る発明は、前記質量体
が、各振動系におけるインジェクタと高圧燃料配管との
間に、若しくはインジェクタを高圧燃料配管に結合する
ナットと一体的に設けられたことを特徴とする。請求項
４に係る発明によると、各振動系におけるインジェクタ
と高圧燃料配管との結合部位に、質量体を取り付けたた
め、共振周波数への感度が高く、少ない質量で比較的大
きく共振周波数を変化させることができる。

【００１１】また、請求項５に係る発明は、前記各高圧
燃料配管と他のいずれかの高圧燃料配管とを連結するよ
うに質量体を設け、該質量体の重心の位置を変えること
により、前記有効質量を気筒毎に異ならせたことを特徴
とする。請求項５に係る発明によると、質量体で連結さ
れた複数の高圧燃料配管の中、質量体の重心が近い側の
高圧燃料配管は、重心から遠い方の高圧燃料配管に比較
して、インジェクタを含めた有効質量が大きくなる。こ
のように、質量体の重心の位置を変えることにより、有
効質量を気筒毎に異ならせることができる。

【００１２】また、請求項６に係る発明は、インジェク
タのシリンダヘッドへの支持剛性を、気筒毎に異ならせ
ることによって、前記共振周波数を気筒毎に異ならせた
ことを特徴とする。請求項６に係る発明によると、振動
系の共振周波数は、該振動する物体であるインジェクタ
のシリンダヘッドへの支持剛性によっても変化するの
で、該支持剛性を気筒毎に異ならせることで、共振周波
数を気筒毎に異ならせることができる。

【００１３】また、請求項７に係る発明は、インジェク
タを二股部に挟んでシリンダヘッドに支持するフォーク
の、前記二股部のインジェクタを挟む方向の幅を、気筒
毎に異ならせてシリンダヘッドへの支持剛性を異ならせ
たことを特徴とする。請求項７に係る発明によると、イ
ンジェクタを支持するフォークの二股部の幅を変えるだ
けの簡単な構成で、インジェクタの支持剛性を気筒毎に
異ならせることができ、質量体など特別な部品を追加す
ることなく、気筒毎の共振周波数を異ならせることがで
きる。

【００１４】また、請求項８に係る発明は、前記気筒毎
の共振周波数を、他の気筒の共振周波数における共振ピ
ークレベルから３ｄＢ（デシベル）以上振動レベルが低
下する周波数に設定したことを特徴とする。請求項８に
係る発明によると、インジェクタと高圧燃料配管との共
振周波数が、気筒毎に他の気筒の共振ピークレベルから
３ｄＢ下がった前後の周波数になっているため、十分な
振動低減効果を得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を図に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るエン
ジンの燃料噴射装置の全体構成を示す。サプライポンプ
３と各気筒共通の燃料通路であるコモンレール１とが高
圧燃料配管５によって接続され、前記コモンレール１か
ら分岐して接続された各高圧燃料配管４の端部に気筒毎
のインジェクタ２が接続され、これら各インジェクタ２
は、図示しないシリンダヘッドに取り付けられている。
詳細には、前記各インジェクタ２は、図２に示すよう
に、端部がシリンダヘッドにボルト６で締結されたフォ
ーク７の二股部７ａに胴体部分（ボディ）を挟持される
ことによって、シリンダヘッドに支持される。

【００１６】かかる基本的な構成に、本発明に係る構成
が付加される。すなわち、前記気筒毎の各高圧燃料配管
４の取付け用ナット４ａとインジェクタ２の燃料入口と
の間に、図３に示す座金式の質量体８を挟んで取付け、
前記取付け用ナット４ａにより締め付ける。ここで、前
記質量体８は、図３に示すように、金属等の剛体で形成
される本体８ａの、インジェクタ２と高圧燃料配管４に
挟まれる部分の両面に、弾性体８ｂがコーティングされ
ており、該弾性体８ｂのシール機能によってインジェク
タ２と高圧燃料配管４のナット締結部の漏れを防止でき
る。

【００１７】そして、前記質量体８の質量を、取り付け
られる気筒毎に異ならせており、これにより、該質量体
８を含むインジェクタ２と高圧燃料配管４からなる各振
動系の有効質量が気筒毎に異なり、したがって共振周波
数が異なるので、共振騒音を低減できる。なお、前記質
量体８を１個の気筒のみ設けない構成としても、各振動
系の有効質量を気筒毎に異ならせることができ、同様の
効果が得られる。

【００１８】以下に、上記共振騒音の低減効果について
詳細に説明する。まず、基本的な振動発生現象について
説明する。この種の燃料噴射装置の構造では、図９に示
すように、インジェクタの上部が振れることによるイン
ジェクタ倒れ共振モードが存在する。該共振モードによ
ってインジェクタが振動すると、一体に取り付けられた
高圧燃料配管が変形し、該高圧燃料配管の変形による振
動によって騒音が発生する。

【００１９】上記のような共振現象を引き起こす加振力
として、燃料を噴射した後の針弁着座による衝撃入力が
ある。このような衝撃入力は図１０に示すように、高い
周波数まで一定の加振レベルを有し、様々な周波数の共
振を励起する。燃料を噴射したインジェクタはこの加振
力により周波数ｆn1に存在する高圧燃料配管とインジェ
クタ自身の共振を引き起こす。このため、一体に結合さ
れているコモンレールにはこの共振により増幅された入
力が入り、噴射していない他のインジェクタにもその入
力は伝わる。この入力の周波数特性を、図１１（Ａ）に
示す。さらに、加振されるインジェクタと高圧燃料配管
も共振周波数ｆn2を有し、その周波数で入力に対する自
身の振動を増幅する特性を有する。この伝達特性の周波
数特性を図１１（Ｂ）に示す。ここで、従来は、気筒毎
のインジェクタが同一の構造により固定されているた
め、気筒毎の共振周波数は等しくなり、ｆn1＝ｆn2とな
る。このため、インジェクタの振動レベルは図１１
（Ｃ）に示すように、周波数ｆn1＝ｆn2において高くな
り、騒音を増大させる惧れがある。また、図１１（Ｃ）
の振動レベルは、ある気筒の燃料噴射が終了した直後
の、加振入力が残っているときのものであり、噴射後の
自由振動も共振周波数と入力の周波数が一致しているた
め加振入力が長時間残って、騒音を増大する惧れがあ
る。

【００２０】これに対し、前記第1の実施の形態では、
気筒毎に質量の異なる質量体８を取付けて、気筒毎の共
振周波数を異ならせたので、燃料を噴射していない気筒
のインジェクタと高圧燃料配管からなる振動系が自身の
共振周波数によって加振されることを抑制でき、高圧燃
料配管からの騒音を効果的に低減できる。図４（Ａ）
は、インジェクタと高圧燃料配管からなる各振動系の共
振周波数を気筒毎にずらせたときの、入力の周波数特性
を示す。ここで、燃料を噴射したインジェクタの周波数
が共振周波数ｆn1に存在し、加振されるインジェクタと
高圧燃料配管も図４（Ｂ）に示すように、共振周波数ｆ
n2を有し、該共振周波数ｆn2で入力に対する自身の振動
を増幅する特性を有することは、従来と同様である。

【００２１】しかし、本発明では、燃料噴射気筒の共振
周波数ｆn1と非噴射気筒の共振周波数ｆn2とを異ならせ
たため、各共振周波数ｆn1、ｆn2での振動レベルは、図
４（Ｃ）に示すようになり、従来の共振周波数ｆn1、ｆ
n2 が等しい場合の図１１（Ｃ）に比較して大きく低減
され、騒音が低減する。なお、図４（Ｃ）に示すよう
に、前記気筒毎の共振周波数（ｆn1、ｆn2…）を、他の
気筒の共振周波数における共振ピークレベルから３ｄＢ
（デシベル）以上振動レベルが低下する周波数に設定す
ると、十分な振動低減効果を得られる。

【００２２】また、この振動レベルの低減効果は、ある
気筒の燃料噴射が終了した直後の、加振入力が残ってい
るときのものであるが、噴射後の自由振動も共振周波数
と入力の周波数が異なっているため、速やかに減衰し、
このことによる騒音低減効果も大きい。図５は、本発明
によるエンジン騒音低減効果つまりは燃料噴射装置の騒
音低減効果を示しており、インジェクタ共振に起因し配
管からの騒音が増大する８００Ｈｚ近傍の騒音が低減し
ている。

【００２３】次に、前記第１の実施の形態を応用した第
2の実施の形態について説明する。図６は、該第2の実施
の形態を示し、隣接する２個の高圧燃料配管４ａ間がス
テイ９によって連結されている。図６では、４気筒に対
し２気筒ずつ２個のステイ９が設けられる。各ステイ９
には質量体１０が固定され、該質量体１０の固定位置を
変化させることにより、気筒毎の振動系の有効質量を異
ならせて共振周波数を異ならせたものである。すなわ
ち、質量体１０の重心が近いほど、該重心が近い側の高
圧燃料配管４は、重心から遠い方の高圧燃料配管４に比
較して、インジェクタを含めた振動系の有効質量が大き
くなるので、質量体１０の重心の位置を変えることによ
り、有効質量を気筒毎に異ならせることができる。

【００２４】このようにしても、気筒毎の振動系の共振
周波数が異なるので、第１の実施の形態と同様の騒音低
減効果が得られ、また、複数の振動系に対して一個のス
テイ９を設ければよく、簡便に共振周波数を異ならせる
ことができる。図７は、本発明の第３の実施の形態を示
す。該第３の実施の形態は、振動系の共振周波数が振動
源となるインジェクタの支持剛性を変えることによって
変化することを利用したものである。

【００２５】すなわち、既述したようにインジェクタ２
は、フォーク７を介して支持され、また、振動モードは
図９に示したように生じるので、インジェクタ２の振れ
（倒れ）方向の支持剛性は、フォーク７の二股部７ａの
インジェクタ２を挟む方向の幅ｄによって変化する。そ
こで、各気筒のインジェクタ２を支持するフォーク７の
二股部７ａの幅ｄを、気筒毎に異ならせる構成とした。

【００２６】これにより、気筒毎にインジェクタの支持
剛性が異なるので、共振周波数が異なり、振動騒音が低
減する。このようにすれば、第１、第2の実施の形態と
同様にインジェクタ２及び高圧燃料配管４の共振周波数
が気筒毎に異なり、同様な騒音低減効果が得られ、質量
体という別部品を設ける必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射装置
の全体構成を示す図。

【図２】同上実施の形態の一部拡大図。

【図３】同上実施の形態に使用される質量体を示す平面
図。

【図４】本発明における振動の各特性を示す線図。

【図５】本発明の騒音低減効果を従来例と比較して示し
た線図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る燃料噴射装置
の全体構成を示す図。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る燃料噴射装置
の一部構成を示す図。

【図８】従来例に係る燃料噴射装置の構成を示す図。

【図９】インジェクタに生じる振動モードを示す図。

【図10】インジェクタによる衝撃入力の周波数特性を示
す図。

【図11】従来例における振動の各特性を示す線図。

【符号の説明】

１ コモンレール ２ インジェクタ ４ 高圧燃料配管 ７ フォーク ７ａ 二股部 ８ 質量体 ９ ステイ 10 質量体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の気筒のインジェクタが、共通の燃料
   供給通路から分岐した高圧燃料配管に結合され、前記気
   筒毎の各インジェクタをシリンダヘッドに装着した構成
   を有するエンジンの燃料噴射装置において、 前記各インジェクタと該インジェクタが結合された高圧
   燃料配管からなる各振動系の共振周波数を、気筒毎に異
   ならせたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
2. 【請求項２】前記各振動系の有効質量を、気筒毎に異な
   らせることによって、前記共振周波数を気筒毎に異なら
   せたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料
   噴射装置。
3. 【請求項３】前記各振動系の一部に、それぞれ質量の異
   なる質量体を設けることにより、前記有効質量を気筒毎
   に異ならせたことを特徴とする請求項２に記載のエンジ
   ンの燃料噴射装置。
4. 【請求項４】前記質量体が、各振動系におけるインジェ
   クタと高圧燃料配管との間に、若しくはインジェクタを
   高圧燃料配管に結合するナットと一体的に設けられたこ
   とを特徴とする請求項３に記載のエンジンの燃料噴射装
   置。
5. 【請求項５】前記各高圧燃料配管と他のいずれかの高圧
   燃料配管とを連結するように質量体を設け、該質量体の
   重心を一方の高圧燃料配管に偏らせることにより、前記
   各振動系の有効質量を気筒毎に異ならせたことを特徴と
   する請求項２に記載のエンジンの燃料噴射装置。
6. 【請求項６】インジェクタのシリンダヘッドへの支持剛
   性を、気筒毎に異ならせることによって、前記各振動系
   の共振周波数を気筒毎に異ならせたことを特徴とする請
   求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。
7. 【請求項７】インジェクタを二股部に挟んでシリンダヘ
   ッドに支持するフォークの、前記二股部のインジェクタ
   を挟む方向の幅を、気筒毎に異ならせてシリンダヘッド
   への支持剛性を異ならせたことを特徴とする請求項６に
   記載のエンジンの燃料噴射装置。
8. 【請求項８】前記気筒毎の共振周波数を、他の気筒の共
   振周波数における共振ピークレベルから３ｄＢ（デシベ
   ル）以上振動レベルが低下する周波数に設定したことを
   特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の
   エンジンの燃料噴射装置。