JP2010077959A - 直噴内燃エンジンにおける燃料レールの振動伝播低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直噴内燃エンジンの燃料レール振動によって起こされる騒音のエンジンヘッドへの騒音伝播低減装置を提供する。
【解決手段】燃料レールの燃料カップに設けられた燃料インジェクタ端部を支持するホルダを有し、燃料インジェクタがエンジンヘッドの直噴燃料開口部に一致するようにする。防振材がホルダとエンジンヘッド又は燃料カップの間に設けられ、燃料レールからエンジンヘッドへ伝播する振動を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に直噴内燃エンジンの騒音低減に関し、特に燃料レールから発生する振動の直噴内燃エンジンヘッドへの伝播低減装置に関する。

直噴内燃エンジン、すなわち燃料インジェクタが燃料を吸入バルブ上流ではなく直接燃焼室に噴射するエンジンは、従来のポート燃料注入内燃エンジンに比べいくつかの利点を持つ。特記すべき点は、直噴内燃エンジンは他の内燃エンジンに比べ燃料経済性に優れていることである。しかし直噴内燃エンジンはエンジン製造者、特に自動車エンジン製造者に特別な課題を課する。

すでに知られている直噴内燃エンジンの欠点の一つは、エンジンが過大な騒音を出すことでこれは特に低速で大きい。その騒音はさらに燃料システムに直接影響を与える。

直噴内燃エンジンの燃料システムは、一般には燃料レールを有し、これはエンジンヘッドに固定される。少なくとも一つ、場合によっては数個の燃料インジェクタが燃料レールに取り付けられ吊下げられる。燃料インジェクタの一部はエンジンヘッドの開口部に延び、燃料インジェクタの端部がエンジンの燃焼室に開口する。操作時には圧力をかけられた燃料は燃料レールから燃料インジェクタを経由し直噴内燃エンジンに要求通り供給される。

エンジン動作中に適切に燃料を燃焼室に供給するために、燃料レール内の圧力は高圧でなければならず、従来知られていた直噴内燃エンジンでない燃料噴射エンジンよりも大幅に高くなければならない。この高圧燃料をエンジンに供給するために、燃料ポンプ内のピストンポンプは少なくとも２個、一般には３ないし４個のローブを有するカムで往復動される。これらのローブは全て通常はローラを介してピストンポンプに接触する。カムの回転によりこれらローブはピストンをポンプハウジングの圧縮バネに逆らって往復動させ、ピストンは燃料レールに流体的に連結し高圧燃料を燃料レールに供給する。

燃料ポンプは取入れ弁を持ちこれは電気コイルやソレノイドにより開位置と閉位置を移動する。開位置において、燃料はバルブポートを通ってポンプハウジング内の燃料ポンプ室に流入し流出する。反対に取入れ弁が閉位置にあるとき、ピストンはポンプサイクルにおいて高圧燃料をチェックバルブを通ってエンジンの燃料レールに押し出す。

直噴内燃エンジンの燃料ポンプの点火動作時においては、相当のエンジン騒音を特に低速で発生する。燃料噴射時の燃料の高圧パルスは燃料インジェクタの振動をもたらし、これが次にエンジンヘッドに伝わり騒音を引き起こす。

本発明は直噴内燃エンジンの騒音を低減する装置であって、燃料レールからエンジンヘッドへの振動の伝播を低減するものを提供する。

本発明は、燃料レールの高圧燃料によって引き起される燃料レールからエンジンヘッドへの振動の伝播を低減する装置を提供する。直噴内燃エンジンにおいて、燃料レールはエンジンヘッドに取り付けられ、少なくとも一つないしは一般には複数個の燃料インジェクタが取り付けられ、燃料レールから下方に吊り下げられる。各燃料インジェクタはさらに、エンジンヘッド開口部に延びた部分を有し、燃料インジェクタの端部がエンジンの燃焼室の一つに開口している。このようにエンジン動作中に燃料レールの高圧燃料は燃料インジェクタを経由して燃焼室に要求通り供給される。

燃料インジェクタ内を流れる燃料噴射の高圧パルスにより生じる振動が燃料レールからエンジンヘッドへ伝播するのを低減するために、ホルダが燃料インジェクタの周囲に設けられてこれを支持し、燃料インジェクタの一端は燃料レールに流体的に連結した燃料カップ内に位置決めされ、燃料インジェクタの他端は燃料を燃焼室に噴射するように位置決めされる。

燃料レールからエンジンヘッドへの振動の伝播を低減するために、ホルダ自体を振動低減材料または振動絶縁材料で構成しても良い。また、ホルダはアルミ等の剛体で構成してもよく、振動ダンパまたは振動絶縁体がホルダと燃料カップの間またはホルダとエンジンヘッドの間に挟まれていても良い。

他の実施例において、ホルダは振動低減物質で構成され、燃料カップにネジ結合していても良い。

燃料レール内の燃料噴射に伴って発生する高圧燃料パルスによる振動が、燃料レールからエンジンヘッドへ伝播することを低減するために、防振材がホルダとエンジンヘッドの間に挟まれている。エンジンヘッドと燃料レールの間に適切に挟まれた防振材により、エンジンヘッドに伝播する燃料レールの振動は効果的に減衰され、直噴エンジンに固有の騒音を大幅に低減することができる。

本発明の実施例の部分断面図である。 本発明の変形実施例を示す部分断面図である。 本発明の他の変形実施例を示す部分断面図である。 本発明のさらに他の変形実施例を示す部分断面図である。

図１において、エンジンヘッド１２を模式的に描いた直噴内燃エンジン１０が示されている。少なくとも一つの開口部１４がエンジン１０の燃焼室１６に向けて開いている。少なくとも一つの開口部１４がエンジン１０の各燃焼室１６について形成されている。

図示しない燃料ポンプからの高圧燃料を有する燃料レール１８が、ブラケット２０とボルト等のファスナー２２によりエンジンヘッド１２に取り付けられている。燃料レール１８はさらにエンジンヘッド１２の開口部１４に近接して設けられる。

燃料レール１８はエンジンヘッド１２の各燃料噴射用の開口部１４に対応して燃料カップ２４を有している。燃料カップ２４は好ましくは管状で、円筒形をしており、両面に開口部２６を持ち、エンジンヘッド１２の開口部１４に一致している。燃料カップ２４はまた燃料レール１８の燃料と流体的に連結している。

燃料インジェクタ２８は燃料供給端３０を有しており、これは燃料カップ２４内に位置している。燃料インジェクタ２８の燃料供給端３０は従来の流体シールで流体的に燃料カップ２４にシールされている。

燃料カップ２４内に位置している燃料インジェクタ２８の燃料供給端３０とともに、燃料インジェクタ２８のステム３２がエンジンヘッド開口部１４を貫通しており、燃料インジェクタ２８のノズル延長部３４が燃焼室１６内に開口している。これにより、燃料レール１８の燃料の流れは燃料インジェクタ２８からノズル延長部３４を通って燃焼室１６に要求通り流れる。

エンジンヘッド１２に対し燃料インジェクタ２８を固定するために、ホルダ３６が、燃料カップ２４の下方かつエンジンヘッド１２の上方で燃料インジェクタ２８の周囲に設けられる。ホルダ３６はアルミニウムのような剛体で構成されてもよい。ホルダ３６は内周に円周段部４０を有し、これは燃料インジェクタ２８の対向する円周面４２を支持し、燃料インジェクタ２８をエンジンヘッド１２に対する下方運動から支持する。さらにホルダ３６はエンジンヘッド１２に対する若干の側方運動を許容するので、ホルダ３６は燃料カップ２４とエンジンヘッド１２の燃料インジェクタ開口部１４の若干の不一致を吸収する。

燃料レール１８内の燃料噴射に伴う高圧燃料パルスによる振動が燃料レール１８からエンジンヘッド１２へ伝播することを低減するために、可撓性振動ダンパまたは防振材４４がホルダ３６とエンジンヘッド１２の間に挟まれている。防振材４４はゴム、弾性材料、合成樹脂等の適当な材料で構成することができる。防振材４４がエンジンヘッド１２と燃料レール１８の間に適切に挟まれていると、エンジンヘッド１２に伝播する燃料レールの振動は効果的に減衰される。

燃料レール１８からエンジンヘッド１２への振動伝播をさらに低減するために、１個又はそれ以上の可撓性の防振シール４６が燃料インジェクタのステム３２の周囲に装着され、防振シール４６は燃料インジェクタ軸３２とエンジンヘッド１２の間に挟まれる。防振シール４６は燃料インジェクタ軸３２とエンジンヘッド１２を流体的にシールするだけでなく、燃料インジェクタ２８とエンジンヘッド１２の振動伝播を低減する。

図２において、本発明の変形例が示されている。これは実質的に図１と同様であるが可撓性防振材４４がなく、可撓性材料、複合材または他の合成材料からなる振動低減材料製のホルダ４８が、図１のホルダ３６の代わりに設けられている。

ホルダ４８は燃料カップ２４とエンジンヘッド１２の間に挟まれ、燃料レール１８内の高圧燃料パルスによる燃料レール１８の下方運動を抑制する。さらに、ホルダ４８が防振材で構成されているため、ホルダ４８は燃料レール１８によるエンジンヘッド１２への振動伝播を低減する。加えて、ホルダ４８は上記した構成により燃料インジェクタ２８を支持する。

図３において、本発明の他の変形例が示されている。これは図１と殆ど同じ構成で、防振材４４がホルダ３６と燃料カップ２４の間に設けられている点が異なる。しかし他の全ての観点からすれば、図３の防振材４４は図１と同様に作用する。すなわち防振材４４は燃料レール１８からエンジンヘッド１２への振動の伝播を抑制しこれを低減する。

図４において、燃料レール１８からエンジンヘッド１２への振動の伝播を抑制するさらに他の実施例が示されている。カップ２４は外周にネジ部５０を有している。ナット５２は燃料インジェクタ２８を支持し、カップ２４のネジ部５０に昇降自在にネジ係合し、下降時にエンジンヘッド開口部１４において燃料インジェクタ２８を燃料カップ２４に固定している。

ナット５２は複合合成樹脂、弾性材料等の防振材で形成されている。従ってナット５２は図１の実施例のホルダ３６と同様の作用をするだけでなく、同時に燃料レール１８からエンジンヘッド１２への振動の伝播を抑制する。

再び図１について説明すれば、燃料レール１８からエンジンヘッド１２への振動の伝播をさらに低減するために防振アセンブリ６０が燃料レール１８の装着ブラケット２０をエンジンヘッド１２に固定するために用いられる。ブラケット２０の一端は燃料レール１８に溶接等の従来の方法で固定される。ブラケット２０の他端はエンジンヘッド１２に防振アセンブリ６０により固定される。

防振アセンブリ６０は一対の可撓性の弾性クッション６４を有しこれはブラケット２０の対向する一対の端部に設けられる。ファスナ２２はブラケット２０の端部６２と弾性クッション６４とを貫通する。これにより弾性クッション６４が燃料レール１８とエンジンヘッド１２を分離し振動の伝播を低減する。ファスナ２２の下部には、弾性体からなるスペーサ６５が設けられ、弾性クッション６４の締め過ぎを防止する。６６は弾性クッション６４の両端を保持する一対のワッシャである。

以上のように、本発明は簡潔で効果的な装置であって、燃料インジェクタの燃料レールの燃料カップへ固定するだけでなく、燃料レール１８からエンジンヘッド１２への振動の伝播を低減する。以上本発明を説明したが、当業者において自明ないかなる変形も本発明のクレームの精神を外れることがない。

１２：エンジンヘッド、１４：開口部、１６：燃焼室、２８：燃料インジェクタ、
１８：燃料レール、３４：ノズル延長部、２４：燃料カップ、３６、４８、５２：ホルダ、４４：防振材、２０：ブラケット、６０：防振アセンブリ、６４：弾性クッション、６５：スペーサ、６６：ワッシャ

Claims (17)

1. 燃焼室への開口部を有するエンジンヘッドを備え、前記エンジンヘッド開口部への延長部を有する燃料インジェクタと、高圧燃料を燃料カップを通って燃料インジェクタへ供給する燃料レールとを有する直噴内燃エンジンにおける燃料レールのエンジンヘッドへの振動伝播低減装置であって、
   前記燃料カップにおいて前記燃料インジェクタの燃料供給端部を支持し、燃料インジェクタを前記エンジンヘッド開口部と一致させるホルダと、
   前記ホルダと前記エンジンヘッド又は燃料カップの少なくとも一つとの間に挟まれた防振材とを有する直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
2. 請求項１に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記防振材は弾性材料で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
3. 請求項１に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記防振材は合成樹脂材料で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
4. 請求項１に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記防振材はホルダとエンジンヘッドの間に挟まれることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
5. 請求項１に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記防振材はホルダと燃料カップの間に挟まれることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
6. 請求項１に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、防振シールがエンジンヘッド開口部において燃料インジェクタの周囲に設けられることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
7. 請求項１に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、ブラケットが設けられ、ブラケットの一端は前記燃料レールに取り付けられ、他端は防振アセンブリを介してエンジンヘッドに固着され、防振アセンブリはブラケットとエンジンヘッドの間に設けられた少なくとも一つの弾性クッションを有することを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
8. 請求項７に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記防振アセンブリは一対の弾性クッションを有し、弾性クッションはブラケット両端に設けられ、ファスナが弾性クッションとブラケットを貫通し、ブラケットをエンジンヘッドに固着することを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
9. 請求項８に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記ファスナの周囲にスペーサが設けられ、前記弾性クッションの締めすぎを防止することを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
10. 請求項９に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、一対のワッシャが前記ファスナに設けられ、前記弾性クッションとブラケットはワッシャで挟まれることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
11. 燃焼室への開口部を有するエンジンヘッドを備え、前記エンジンヘッド開口部に延びた端部を有する燃料インジェクタと、高圧燃料を燃料カップを通って燃料インジェクタへ供給する燃料レールとを有する直噴内燃エンジンにおける、燃料レールのエンジンヘッドへの振動伝播低減装置であって、
    前記燃料カップにおいて前記燃料インジェクタの燃料供給端部を支持し、燃料インジェクタを前記エンジンヘッド開口部と一致させるホルダを有し、前記ホルダは防振材料で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
12. 請求項１１において、前記ホルダは弾性材料で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
13. 燃焼室への開口部を有するエンジンヘッドを備えた直噴内燃エンジンであって、前記エンジンヘッド開口部に延びた端部を有する燃料インジェクタと、高圧燃料を燃料カップを通って燃料インジェクタへ供給する燃料レールとを有する直噴内燃エンジンにおける、燃料レールのエンジンヘッドへの振動伝播低減装置であって、
    前記燃料カップはネジ部を有し、前記ホルダは前記燃料カップとネジ係合するネジ部を有し、燃料インジェクタの燃料供給端部を燃料カップ内で支持し燃料インジェクタがエンジンヘッド開口部に一致するようにし、前記ホルダは防振材料で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
14. 請求項１３に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記ホルダは複合材料で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
15. 請求項１３記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置ににおいて、前記ホルダは弾性材料で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
16. 請求項１３に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記ホルダは合成樹脂で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。
17. 請求項１３に記載された直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置において、前記ホルダは可撓性材料で構成されることを特徴とする直噴内燃エンジンの振動伝播低減装置。

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