JP2013068091A

JP2013068091A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2013068091A
Application number: JP2011205181A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Ozawa; 恒小澤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-18

Abstract

【課題】
燃料噴射装置によって引き起こされるエンジン騒音を抑制することのできる内燃機関を提供する。
【解決手段】
燃料噴射装置２を有する内燃機関１において、燃料噴射装置２が、円柱状の燃料噴射装置本体１０と、燃料噴射装置本体１０の外周面を覆う筒状のスリーブ１１と、燃料噴射装置本体１０とスリーブ１１の間に設置した制振部材１２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射装置により引き起こされる騒音を抑制した内燃機関に関するものである。

現在、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関において、燃費、排出ガス、騒音などの諸性能の一層の改善が求められている。これらの要求に対応するために、エンジン筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射技術の革新が進められている。具体的には、例えば、圧電素子（ピエゾ素子ともいう）により燃料噴射弁を駆動する燃料噴射装置（ピエゾインジェクタともいう）が使用されている。

このピエゾ素子は、応答性に優れ、印加電圧及び電流によってピエゾ素子の伸縮を制御することができる。そのため、ピエゾ素子の採用により、内燃機関の１サイクルあたりの燃料噴射回数、単位時間あたりの燃料噴射量（噴射率）などの燃料噴射形態の調整の自由度を向上することができる。

従来、ピエゾインジェクタを用いて騒音の改善を図る場合、特に燃焼に起因して発生する燃焼音を改善する場合には、燃料噴射形態として燃料噴射を複数回に分ける多段噴射（マルチ噴射ともいう）を採用している。このマルチ噴射により、燃焼初期の急激なシリンダ内圧力の上昇率（以下、圧力上昇率という）を抑制することができ、燃焼音を改善することができる。

ピエゾインジェクタのマルチ噴射は、燃焼音を改善する一方、新たな騒音（以下、燃料噴射音）を発生させている。つまり、燃料噴射回数の増加に伴い、ピエゾインジェクタ内部の可動部品から発生する加振力が増加し、この加振力が噴射音となって伝達されている。この噴射音は、周波数帯域が２ｋＨｚ以上の比較的高い周波数帯であり、騒音レベルの増大だけでなく、耳障りで不快な音であるという問題も有している。

この騒音（燃料噴射音）を抑制するために、燃料噴射装置（ピエゾインジェクタ等）が接触するエンジンのシリンダヘッドと、燃料噴射装置の間に振動吸収部材を設置し、燃料噴射装置からエンジンへの振動伝達を抑制する構成が開示されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、上記の燃料噴射装置では、十分な騒音を防止することができないという問題を有している。これは、燃料噴射装置の振動が、燃料噴射装置をシリンダヘッドに押しつける固定具から伝達され、シリンダヘッド、シリンダカバー、シリンダブロックなどのエンジン構造部品から発生する騒音（以下、エンジン騒音という）が発生するためである。

特開２０１０−２８１２９６号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料噴射装置によって引き起こされるエンジン騒音を抑制することのできる内燃機関を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る内燃機関は、燃料噴射装置を有する内燃機関において、前記燃料噴射装置が、円柱状の燃料噴射装置本体と、前記燃料噴射装置本体の外周面を覆う筒状のスリーブと、前記燃料噴射装置本体と前記スリーブの間に設置した制振部材を有することを特徴とする。

この構成により、エンジン騒音を抑制することができる。これは、燃料噴射装置から内燃機関のシリンダヘッドに伝達する加振力を、スリーブ及び制振部材で抑制することができるためである。

上記の内燃機関において、前記燃料噴射装置本体が、燃料を噴射するノズルと、ノズルの後方に形成した膨出部を有し、前記スリーブが、前記膨出部の後端側に当接する前方当接面と、前記燃料噴射装置を固定する固定ブラケットに当接する後方当接面を有しており、前記スリーブが、前記固定ブラケットにより前記膨出部に押し付けられる構成を有することを特徴とする。

この構成により、エンジン騒音を更に抑制することができる。これは、燃料噴射装置と固定用ブラケットをネジ止めや溶接などで固定しないためである。

上記の内燃機関において、前記スリーブの前方当接面と、前記膨出部の後端側の間に制振部材を配置したことを特徴とする。この構成により、エンジン騒音を更に抑制することができる。これは、燃料噴射装置本体で発生した振動が、必ず制振部材を介して固定ブラケットに伝達されるようになるためである。

上記の内燃機関において、前記制振部材が、ブチルゴム、ポリプロピレン、ポリスチレン、又はこれらの複合材で構成したことを特徴とする。振動エネルギを熱エネルギとして消費しやすい制振部材を使用する構成により、エンジン騒音を更に抑制することができる。

本発明に係る内燃機関によれば、燃料噴射装置によって引き起こされるエンジン騒音を抑制することのできる内燃機関を提供することができる。

本発明に係る実施の形態の内燃機関の燃料噴射装置周辺の概略を示した図である。本発明に係る実施の形態の内燃機関の燃料噴射装置を分解した様子を示した図である。本発明に係る異なる実施の形態の内燃機関の燃料噴射装置を示した図である。

以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明に係る実施の形態の内燃機関（例えばディーゼルエンジン）１の燃料噴射装置２周辺の概略を示す。この内燃機関１は、シリンダヘッド３と、シリンダヘッド３に当接する燃料噴射装置２と、燃料噴射装置２を固定する固定ブラケット４を有している。

燃料噴射装置２は、円柱状の燃料噴射装置本体（以下、本体という）１０と、本体１０の外周面を覆う筒状のスリーブ１１と、本体１０とスリーブ１１の間に設置した制振部材
１２を有している。固定ブラケット４は、少なくともスリーブ１１と接触しており、スリーブ１１をシリンダヘッド側３（図１の下方側）に押し付けるように構成している。ここで、固定ブラケット４は、本体１０と接触しないように構成することが望ましい。

なお、２１はシリンダブロック、２２は固定ブラケット４をシリンダヘッド３に固定する固定ボルト、２３はシリンダヘッドカバー、２４は燃料パイプ、２５はオイルシールを示している。また、この燃料噴射装置２の構造は、ピエゾインジェクタやソレノイドインジェクタ等、燃料噴射音が問題となるようなインジェクタに採用することができる。

図２に、燃料噴射装置２を分解した様子を示す。燃料噴射装置２は、燃料噴射装置本体１０と、制振部材１２と、スリーブ１１を有しており、互いの部品の中心軸が重なるように設置されている。本体１０は、膨出部１３と、燃料を噴射するノズル１４を有している。また、スリーブ１１は、本体１０の膨出部１３の後端側と当接する前方当接面１５と、固定ブラケット４（図示しない）と当接する後方当接面１６を有している。

次に、図１及び図２に示す燃料噴射装置２の配置について説明する。図１に示す様に燃料噴射装置２は、シリンダヘッド３に形成した貫通孔に挿入され、スリーブ１１の後方当接面１６（図２参照）に固定ブラケット４を当接されている。固定ブラケット４は、固定ボルト２２によりシリンダヘッド３に固定され、且つ燃料噴射装置２をシリンダブロック１４側に押し付けるように構成されている。

ここで、スリーブ１１は、本体１０にネジ止め、溶接等で固定されておらず、制振部材１２を介して配置されているのみである。また、固定ブラケット４は、本体１０と接触しないように構成することが望ましい。更に、制振部材１２は、ブチルゴム、ポリプロピレン、ポリスチレン、又はこれらの複合材等、振動減衰率が高い材料を使用することが望ましい。

上記の構成により、内燃機関１はエンジン騒音を抑制することができる。これは、第１に、燃料噴射装置２から固定ブラケット４を介して、シリンダヘッド３に伝達される振動を抑制することができるためである。詳しくは、燃料噴射装置本体１０で発生した加振力が制振部材１２、スリーブ１１及び固定ブラケット４等を伝達する際、その振動エネルギが、それぞれの部品同士の結合部で散逸し、減衰するためである（以下、構造減衰という）。特に、燃料噴射装置２を直接固定ブラケット４に固定せず、スリーブ１１を介して結合面を増やす構成により、構造減衰を利用した振動減衰効果を向上することができる。

第２に、燃料噴射装置本体１０で発生した加振力の振動エネルギが、制振部材１２等の部品の内部で熱エネルギとして消費され、減衰するためである（以下、材料減衰という）。特に、制振部材１２を材料減衰による減衰性の高い材料（例えばポリプロピレン等）とする構成により、材料減衰を利用した振動減衰効果を向上することができる。

なお、スリーブ１１及び制振部材１２は、一体に形成した円筒形状に限られない。例えば、スリーブ１１等の中心軸と平行な方向に２つ以上に分割した半割円筒の組み合わせとしてもよく、また中心軸と垂直な方向に２つ以上に分割した短管の組み合わせとしてもよい。この構成により、構造減衰を利用した振動減衰効果を向上することができる。

図３に、本発明に係る異なる実施の形態の内燃機関１ａの燃料噴射装置２ａの概略を示す。この燃料噴射装置２ａは、本体１０の膨出部１３の後端側と、スリーブ１１ａの前方当接面１５ａの間に制振部材１２ａを配置している。この構成により、本体１０で発生した加振力が、必ず制振部材１２ａを通過するようになるため、エンジン騒音を更に抑制することができる。

以上より、本発明の内燃機関１、１ａは、燃料噴射装置２、２ａからシリンダヘッド３へ作用する加振力のうち、固定ブラケット４を介して入力される振動を低減し、シリンダヘッド３及びこれと接合するシリンダヘッドカバー２３、シリンダブロック２１、エキゾーストマニホールド（図示しない）などエンジン構造部品で発生する振動を抑制し、燃料噴射音を改善することができる。これにより、エンジン騒音の騒音レベルの低減のみならず、エンジン音質も改善することができる。

１内燃機関
２燃料噴射装置
３シリンダヘッド
４固定ブラケット
１０燃料噴射装置本体（本体）
１１スリーブ
１２制振部材
１３膨出部
１４ノズル
１５前方当接面
１６後方当接面

Claims

燃料噴射装置を有する内燃機関において、
前記燃料噴射装置が、円柱状の燃料噴射装置本体と、前記燃料噴射装置本体の外周面を覆う筒状のスリーブと、前記燃料噴射装置本体と前記スリーブの間に設置した制振部材を有することを特徴とする内燃機関。
前記燃料噴射装置本体が、燃料を噴射するノズルと、ノズルの後方に形成した膨出部を有し、
前記スリーブが、前記膨出部の後端側に当接する前方当接面と、前記燃料噴射装置を固定する固定ブラケットに当接する後方当接面を有しており、
前記スリーブが、前記固定ブラケットにより前記膨出部に押し付けられる構成を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記スリーブの前方当接面と、前記膨出部の後端側の間に制振部材を配置したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
前記制振部材が、ブチルゴム、ポリプロピレン、ポリスチレン、又はこれらの複合材で構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関。