JPH04342868A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧蓄圧管（コモンレ
ール）内に蓄圧された高圧燃料をインジェクタによりエ
ンジンの各気筒に噴射するコモンレール式燃料噴射装置
に係り、特にその圧力脈動を低減する対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンに燃料を噴射
する燃料噴射装置として、例えば特開昭６４−７３１６
６号公報に示されているコモンレール式燃料噴射装置が
知られている。

【０００３】この種のコモンレール式燃料噴射装置は、
図２に全体のシステムを示すように、高圧供給ポンプ８
によって高圧燃料を高圧蓄圧管（コモンレール）５内に
圧送し、この高圧燃料を分岐供給管４によりエンジン１
の各気筒に分配して供給し、電磁弁３を開くことにより
インジェクタ２を経てエンジン１の各気筒に噴射させる
ようになっている。上記高圧蓄圧管５は高圧燃料を蓄圧
する一種のサ−ジタンクとしての機能を奏し、この燃料
圧はインジェクタ２の開閉制御および燃料の噴射圧とし
て使用される。

【０００４】しかしながら、このようなコモンレール式
燃料噴射装置においては、噴射終了によりインジェクタ
２が急に閉弁すると、分岐供給管４内に高圧燃料の水撃
が発生し、この水撃が分岐供給管５内を伝播して高圧蓄
圧管５に伝わり、他の気筒のインジェクタ２が燃料を噴
射している最中にその噴射圧力を変動させ、噴射量や噴
射率を悪化させるなどの、圧力干渉を生じる不具合があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、燃料噴射中
のインジェクタ２に通じる電磁弁３が閉止されると、燃
料の流れが急激に停止されるため分岐供給管４内に水撃
が発生し、この圧縮波が分岐供給管４内を音速の速さで
伝播して高圧蓄圧管５に伝わり、これが圧力脈動の原因
となる。分岐供給管４を伝播した圧力波は高圧蓄圧管５
の接続端４ａに達すると、一部は膨脹波（位相反転）と
なって再び分岐供給管４内をインジェクタ２に向けて戻
り反射し、残りは高圧蓄圧管５内へ伝播する。分岐供給
管４内をインジェクタ２に向けて反射した戻り圧力波は
再び電磁弁３で反射され、以後このような往復圧力波が
続く。

【０００６】また、高圧蓄圧管５内に伝わった圧力波は
他気筒の各分岐供給管４に伝播し、各分岐供給管４で往
復伝播し、この分岐供給管４につながるインジェクタ２
の噴射開始まで続くため、噴射量や噴射率の変動を招く
ものである。

【０００７】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、水撃により発生し
た圧力の脈動を低減させ、噴射量や噴射率の変動を防止
することができる燃料噴射装置を提供しようとするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、各分岐供給管にそれぞれ減衰枝管を接続し
たことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、各分岐供給管に接続した減衰
枝管内で別の圧力波が発生し、この圧力波が分岐供給管
内の圧力波と干渉して分岐供給管内の脈動圧力波を減衰
する。

【００１０】

【実施例】以下本発明について、図に示す一実施例にも
とづき説明する。

【００１１】図２において１はエンジンであり、このエ
ンジン１には各気筒の燃焼室に対応してそれぞれインジ
ェクタ２が配置されている。インジェクタ２から各気筒
に対する燃料噴射は、噴射制御用の電磁弁３がオン・オ
フされることにより制御される。これらインジェクタ２
はそれぞれ分岐供給管４を介して各気筒に共通な高圧蓄
圧管（コモンレール）５に接続されている。高圧蓄圧管
５内には高圧燃料が蓄えられるようになっており、この
高圧蓄圧管５内の燃料は分岐供給管４を経て、電磁弁３
が開弁している間にインジェクタ２からエンジン１に噴
射される。

【００１２】高圧蓄圧管５内には、燃料噴射圧に見合っ
た高圧の燃料が連続的に蓄圧される必要があり、このた
め高圧蓄圧管５には供給管６およびチェックバルブ７を
介して高圧供給ポンプ８が接続されている。

【００１３】高圧供給ポンプ８は、燃料タンク９から低
圧供給ポンプ１０を経て吸入された燃料を高圧に加圧し
て上記高圧蓄圧管５に圧送し、これにより高圧蓄圧管５
内の燃料を高圧に維持するようになっている。

【００１４】上記電磁弁３のオン・オフを制御するため
、電子制御ユニットＥＣＵ１５が用いられており、この
ＥＣＵ１５には例えばエンジン回転数センサ１６および
負荷センサ１７によりエンジン回転数および負荷の情報
が入力され、このＥＣＵ１５はこれらの情報により判断
されるエンジン状況に応じて最適な燃料噴射時期および
噴射量を演算し、このような制御信号を前記電磁弁３に
出力する。同時にこのＥＣＵ１５は、エンジンの負荷や
回転数に応じて噴射圧力が最適値となるように、上記高
圧供給ポンプ８の制御装置１８に制御信号を送る。

【００１５】また、高圧蓄圧管５にはコモンレ−ル圧を
検出する圧力センサ１９が設置されており、この圧力セ
ンサ１９からの信号が上記負荷や回転数に応じて設定し
た最適値となるように制御装置１８を通じて上記高圧ポ
ンプ８の吐出量を制御している。

【００１６】上記高圧蓄圧管５とのインジェクタ２との
間の分岐供給管４には、それぞれ減衰枝管２０が接続さ
れている。これら各減衰枝管２０は先端が閉塞されてお
り、分岐供給管４からの突出長さＨは、インジェクタ２
の閉弁時に水撃により発生する圧力脈動の波長をλとし
た場合、Ｈ＝λ（１／４＋ｎ／２）となるように設定さ
れている。ここでｎは０、１、２…などの整数であり、
減衰枝管２０の長さを可能な限り短くしたい場合はｎ＝
０であり、Ｈ＝λ／４であることが好ましい。

【００１７】また、高圧蓄圧管５から分岐された複数の
分岐供給管４のうち、高圧蓄圧管５の両端に位置する分
岐供給管４は、高圧蓄圧管５の閉塞端５ａから寸法Ｌだ
け離れており、この寸法ＬはＬ＝λ（１／４＋ｎ／２）
となるように設定されている。この場合もｎは整数であ
り、寸法Ｌを可能な限り短くしたい場合はｎ＝０にして
Ｌ＝λ／４であることが好ましい。

【００１８】そして、上記高圧蓄圧管５から分岐された
複数の分岐供給管４は、相互の間隔（ピッチ）ＰをＰ＝
λ（１／２＋ｎ）となるように設定し、この場合もｎは
整数である。ピッチＰを可能な限り短くしたい場合はｎ
＝０としてＰ＝λ／２であることが好ましい。このよう
な構成による燃料噴射装置の作用を説明する。

【００１９】高圧蓄圧管５内の燃料圧力は、高圧供給ポ
ンプ８から供給される燃料によりエンジン状況に応じて
最適な燃料噴射圧に見合った圧力を維持するように連続
的に蓄圧されており、ある気筒のインジェクタ２の電磁
弁３が開かれると、このインジェクタ２に通じる分岐供
給管４より上記高圧蓄圧管５内の燃料が該当する気筒に
向けて噴射される。そして、上記のある気筒の噴射が終
わると、次の順番に設定された他の気筒の噴射が同様に
して行われ、このように順次各気筒の噴射がなされる。

【００２０】そして、各気筒の噴射が終わると、この気
筒に連なるインジェクタ２の先端部で燃料の流れが急激
に停止されるので水撃が発生し、このため圧縮波が分岐
供給管４内を音速で伝播する。

【００２１】分岐供給管４内を伝播した圧力波は分岐供
給管４の根元、つまり高圧蓄圧管５との接続端４ａに達
すると、一部は膨脹波（位相反転）となって分岐供給管
４内を再び反射伝播し、残りは高圧蓄圧管５内に伝わる
。分岐供給管４内に反射された圧力波はインジェクタ２
の先端部で再度反射され、このように分岐供給管４内で
は圧力波が往復する。

【００２２】また、高圧蓄圧管５内に伝播した圧力波は
他気筒に連なる他の分岐供給管４に伝わり、この分岐供
給管４内で圧力波の往復伝播が発生し、これはこの分岐
供給管４の噴射開始まで脈動が続く。このため上記他の
分岐供給管４からの噴射量や噴射率の変動を招く。

【００２３】しかしながら、本実施例においては各分岐
供給管４に減衰枝管２０を接続したので、これら減衰枝
管２０が分岐供給管４内の脈動を減衰させて消滅させる
ことができる。

【００２４】すなわち、図３は減衰枝管２０の入口、つ
まり減衰枝管２０と分岐供給管４との接続位置２０ａに
おける圧力波伝播の様子を示したタイミングチャ−トで
ある。減衰枝管２０を接続しない場合は前述したように
、インジェクタ２の燃料噴射終了に伴い、図３の（Ａ）
で示すような波長λの圧力変動を生じる。

【００２５】これに対し減衰枝管２０を接続した場合は
、この減衰枝管２０内に波長λで往復する圧力波が生じ
、減衰枝管２０の突出長さＨ＝λ（１／４＋ｎ／２）と
してあるから、この圧力波は図３の（Ｂ）で示すように
、減衰枝管２０の入口２０ａではλ／２だけ位相がずれ
た脈動波が発生する。

【００２６】したがって、分岐供給管４内においては、
この分岐供給管４の脈動波（Ａ）に減衰枝管２０のλ／
２だけ位相がずれた脈動波（Ｂ）が重ね合され、図３の
（Ｃ）で示すように減衰波となり、圧力波は次第に消滅
する。したがって、各分岐供給管４内の脈動が解消され
る。

【００２７】なお、この場合、減衰枝管２０の突出長さ
Ｈはλ（１／４＋ｎ／２）に限定されるものではない。 すなわち図４に示すように減衰枝管２０の長さＨは、λ
／４の場合に減衰効果が最大であるが、λ／４を中心と
して大小にずれても、広い範囲で脈動低減効果がある。 減衰枝管２０の長さＨは、望ましくはλ／４で代表され
るλ（１／４＋ｎ／２）の場合がよいが、必ずしもこの
通りでなくてもよい。一方、高圧蓄圧管５内に伝播した
圧力波は以下の理由により減衰される。

【００２８】すなわち、ある分岐供給管４から高圧蓄圧
管５内に伝播した圧力波は高圧蓄圧管５内で脈動を生じ
る。この場合、高圧蓄圧管５から分岐された複数の分岐
供給管４は相互の間隔（ピッチ）ＰがＰ＝λ（１／２＋
ｎ）、望ましくはＰ＝λ／２であり、かつ、高圧蓄圧管
５の両端に位置する分岐供給管４は、高圧蓄圧管５の閉
塞端から寸法Ｌ＝λ（１／４＋ｎ／２）、この場合も望
ましくはＬ＝λ／４に設定されているので、ある分岐供
給管４から高圧蓄圧管５内に伝播される圧力波に対し高
圧蓄圧管５の端部で反射された圧力波の位相が、この分
岐供給管４と高圧蓄圧管５との接続端４ａではλ／２づ
つずれるので、高圧蓄圧管５内の脈動波が減衰されるよ
うになる。

【００２９】なお、分岐供給管４の長さを（１／４＋ｎ
／２）λ、（ｎ＝０，１，２，…）とし、これら各分岐
供給管４が等長である場合、各分岐供給管４から高圧蓄
圧管５内に伝播した圧力波同志が、これらの分岐供給管
４と高圧蓄圧管５との接続端４ａで波長がλ／２づつず
れるので、高圧蓄圧管５内部の多地点で脈動が抑制され
、効果的減衰される。

【００３０】さらに、分岐供給管４から高圧蓄圧管５に
圧力波の伝播を少なくするため、分岐供給管４と高圧蓄
圧管５との接続端４ａ、つまり分岐供給管４の根元で燃
料の流路面積が急に拡大するようにしてもよい。すなわ
ち、図５に示すように、分岐供給管４の流路断面積をＡ
ｐ　とし、高圧蓄圧管５の流路断面積をＡｃ　とした場
合、Ａｃ　／Ａｐ　の割合が大きいほど、分岐供給管４
の根元で分岐供給管４に向けて反射される割合が増し、
したがって高圧蓄圧管５に伝播される割合が少なくなる
。このため、他気筒の分岐供給管４に圧力変動を起こす
割合が低減される。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンジェクタによる噴射が終了した場合、各分岐供給管に
接続した減衰枝管内で別の圧力波が発生し、この圧力波
が分岐供給管内の圧力波と干渉して分岐供給管内の脈動
波を減衰させる。したがって、この分岐供給管および高
圧蓄圧管および他の気筒の分岐供給管内の脈動波を低減
することができ、噴射量や噴射率の変動を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、高圧蓄圧管と分岐供
給管および減衰枝管の関係を示す構成図。

【図２】同実施例のコモンレール式燃料噴射装置の全体
のシステムを示す図。

【図３】同実施例の圧力波の特性図。

【図４】減衰枝管の長さと圧力脈動の関係を示す特性図
。

【図５】流路面積比と高圧蓄圧管への圧力伝播割合の関
係を示す特性図。

【符号の説明】

１…エンジン、２…インジェクタ、３…電磁弁、４…分
岐供給管、５…高圧蓄圧管、８…高圧供給ポンプ、９…
燃料タンク、１０…制御回路、２０…減衰枝管。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃料供給ポンプにより高圧蓄圧管内に
   高圧燃料を圧送し、この高圧蓄圧管内の高圧燃料を複数
   の分岐供給管を通じてそれぞれ各気筒に設置されたイン
   ジェクタに分配し、これらインジェクタに圧送された高
   圧燃料を電磁弁の開閉によりエンジンへ噴射するように
   した燃料噴射装置において、上記各分岐供給管にそれぞ
   れ減衰枝管を接続したことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 【請求項２】　　上記減衰枝管の長さＨは、インジェク
   タの閉弁時に分岐供給管内に発生する圧力脈動の波長を
   λとした場合、Ｈ＝λ（１／４＋ｎ／２）（但し、ｎ＝
   ０，１，２，…）としたことを特徴とする請求項１に記
   載した燃料噴射装置。
3. 【請求項３】　　前記複数の分岐供給管のうち、高圧蓄
   圧管の端部に最も近づいて配置された分岐供給管と高圧
   蓄圧管の端部との寸法をＬとした場合Ｌ＝λ（１／４＋
   ｎ／２）とし、かつ上記高圧蓄圧管から分岐された複数
   の分岐供給管の相互の間隔Ｐは、Ｐ＝λ（１／２＋ｎ）
   （但し、λはインジェクタの閉弁時に分岐供給管内に発
   生する圧力脈動の波長、ｎ＝０，１，２，…）となるよ
   うに設定したことを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載した燃料噴射装置。