JPH1030521A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料配管の細管構成と振動騒音の低減とを両
立した燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 分岐供給管４の噴射弁２とコモンレール
５との中央部に脈動低減手段２６を設けた。この脈動低
減手段２６はダンピングケース２９からなり、ダンピン
グケースの内部には、第１の燃料通路１４に連通する分
岐通路２７と、この分岐通路の反第１の燃料通路側の緩
衝室２８とからなる。分岐通路２７の位置は、電磁弁３
とコモンレール５とのほぼ中間部である。分岐供給管４
の振動振幅の最も大きくなる中央部の脈動低減手段とし
ての緩衝室２８により閉弁水撃が発生する圧力波を吸収
し、振動の原因の１つとなる圧力脈動を低減するので、
騒音が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下
「内燃機関」をエンジンという）に用いられる高圧サプ
ライポンプに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、燃料噴射ポンプと噴射弁との
間に蓄圧室を有するコモンレールを設け、蓄圧室に蓄圧
された一定圧の高圧燃料を各気筒に設置された噴射弁に
分岐供給管を介して供給する蓄圧式燃料噴射装置が知ら
れている。ところが、このような蓄圧式燃料噴射装置で
は、ある気筒に設置された噴射弁の開閉により生じた圧
力波が分岐供給管内から蓄圧室を伝播して他の気筒に設
置された噴射弁に作用することにより、他の噴射弁にお
いて噴射時期、噴射量または噴射率が変化することがあ
る。また、噴射弁の開閉により生じた圧力波が分岐供給
管とコモンレールとの接続部で反射し、分岐供給管内を
伝播して圧力波を生じた噴射弁に作用することにより、
噴射弁の次回の開弁タイミングが変化することがあるの
で、精度の高い燃料噴射制御が行えないという問題があ
る。圧力波を生じた噴射弁及び他の気筒に設置された噴
射弁に伝播する圧力波の伝播時間は分岐供給管の径また
は長さ等により決定されるので、分岐供給管の径または
長さ等を調整することにより、エンジン回転数のある範
囲内では噴射弁の噴射時期に影響を及ぼさないタイミン
グで圧力波が伝播するようにすることは可能である。し
かし、エンジンの回転数が変化すれば噴射弁の開閉時期
も変化するので、エンジンの全回転数域で噴射時期を高
精度に制御することは困難である。 【０００３】このような問題点を解決するため、図１１
に示すような蓄圧式燃料噴射装置が考えられる。燃料供
給ポンプ１００は、低圧用の燃料ポンプ１０１により燃
料タンク１０２から吸い上げた燃料をカム１０３の回転
運動に伴い往復移動するプランジャ１０４により加圧
し、逆止弁１０７、燃料供給管１０６を介してコモンレ
ール１１０に高圧燃料を供給している。電子制御装置
（以下、「ＥＣＵ」という）１１１は、気筒判別センサ
１１２、クランク角センサ１１３及び負荷センサ１１４
よりエンジンの回転数と負荷の情報を入力し、これらの
センサ検出信号により判断されるエンジン運転状態に応
じて決定される最適な噴射時期、噴射量および噴射率を
演算する。このようにして演算された結果は、制御信号
として燃料供給ポンプ１００の電磁弁１０５に送出され
る。さらに、コモンレール１１０内の燃料圧力は、圧力
センサ１１５がコモンレール１１０に設置され、ＥＣＵ
１１１は、圧力センサ１１５の圧力検出信号があらかじ
めエンジンの負荷や回転数に応じて設定した最適値とな
るように燃料供給ポンプ１００を制御する。コモンレー
ル１１０で蓄圧された高圧燃料は逆止弁１２１を介し、
エンジン１２０の各気筒毎に設置された噴射弁１２２に
供給される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示すような従来の蓄圧式燃料噴射装置では、噴射弁１
２２の閉弁動作水撃が原因で発生する圧力脈動が噴射弁
１２２とコモンレール１１０との間の配管を振動させる
起振源となり、この振動に基づいて発生する放射音が騒
音になるという問題がある。 【０００５】噴射弁１２２の開閉により生じた圧力脈動
が原因となる騒音について発明者が調査したところ、コ
モンレール１１０と噴射弁１２２とを連結する燃料配管
の振動、および燃料供給ポンプ１００とコモンレール１
１０とを連結する燃料供給管１０６の振動が原因の１つ
であることが判明した。燃料配管の振動を抑制するため
には燃料配管を単純に太管にすればよいが、しかし、燃
料配管を太管にすれば重量増になる。 【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、燃料配管の細管構成と振動騒音の
低減とを両立するようにした燃料噴射装置を提供するこ
とを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の燃料噴
射装置によると、騒音の原因となる燃料供給管から分岐
供給管までの間に脈動低減手段を設けたため、振幅が小
さくなり振動騒音が低減される。分岐供給管を細管に維
持するので軽量を保持しつつ振動騒音を低減することが
できる。 【０００８】請求項２記載の燃料噴射装置によると、第
１の燃料通路または第２の燃料通路の途中から分岐する
緩衝室を脈動低減手段として設けることにより、噴射弁
閉弁水撃が発生する圧力波を緩衝室で吸収し、振動の原
因の１つとなる圧力脈動を低減するので、簡単な構成で
騒音が低減される。請求項３に記載の燃料噴射装置によ
ると、振動振幅の最も大きくなる分岐配管または燃料供
給管の中央部に緩衝室を設けたことから、この緩衝室か
ら反噴射弁側の圧力脈動は低減されるので、その分だけ
振動騒音が低減されるという効果がある。 【０００９】請求項４記載の燃料噴射装置によると、複
数の分岐供給管内の第１の燃料通路同士が連絡室により
連結されるので、噴射弁閉動作時に顕著に発生する噴射
弁側からの圧力脈動を隣り合う連絡室で相殺するので圧
力脈動が低減されるとともに、隣り合う燃料配管同士が
機械的な脈動低減手段で連結されるため騒音の低減効果
が大きい。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例を図１〜図７に示
す。図２に示すように、エンジン１には各気筒の燃焼室
に対応してそれぞれ噴射弁２が配置されている。噴射弁
２は、噴射制御用の電磁弁３がオン、オフされることに
より、気筒♯１、♯３、♯４、♯２の順番に各気筒の燃
焼室に燃料を噴射する。これらの噴射弁２はそれぞれ図
１に示す第１の燃料通路１４を有する分岐供給管４を介
して各気筒に共通なコモンレール５に接続されている。
コモンレール５内に形成された蓄圧室１５には高圧燃料
が所定圧に蓄圧されるようになっており、蓄圧室１５に
蓄圧された高圧燃料は、電磁弁３が開弁している間、分
岐供給管４を介して噴射弁２からエンジン１の各気筒の
燃焼室に噴射される。 【００１１】燃料供給ポンプ７は、エンジンカムシャフ
ト２３のカム２４に応動するプランジャ２２が往復動す
ることにより、燃料タンク１０から低圧の燃料ポンプ９
により汲み上げた燃料を加圧し、チェックバルブ８、第
２の燃料通路１６を有する燃料供給管６を介してコモン
レール５に高圧燃料を供給している。ＥＣＵ１５は、例
えばエンジン回転数センサ１７および負荷センサ１８に
よりエンジン回転数および負荷に応じて最適な噴射時
期、噴射量および噴射率を演算し、電磁弁３に制御信号
を送出する。また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になるように燃料供給ポン
プ７の吐出量制御装置１９に制御信号を送出する。また
ＥＣＵ１５は、コモンレール５に設置された圧力センサ
２０からの信号がエンジン負荷や回転数に応じて設定し
た最適値となるように吐出量制御装置１９に制御信号を
送出し、燃料ポンプ７の燃料吐出量を制御している。 【００１２】各分岐供給管４には脈動低減手段２６が形
成されている。この脈動低減手段２６はダンピングケー
ス２９からなり、ダンピングケース２９の内部には、第
１の燃料通路１４に連通する分岐通路２７と、この分岐
通路２７の反第１の燃料通路１４側の緩衝室２８とから
なる。また分岐通路２７の位置は、電磁弁３とコモンレ
ール５とのほぼ中間部である。また、分岐通路２７の内
径は、第１の燃料通路１４の内径と同等もしくはそれよ
り大きいのが望ましい。分岐供給管４の管の肉厚は、従
来の分岐供給管の配管の肉厚と同等もしくは薄肉にする
ことが可能である。また緩衝室２８の容積は、コモンレ
ール５の蓄圧室１５の容積よりは十分に小さく、圧力脈
動を低減できる程度以上の容積が必要である。 【００１３】次に、圧力波の減衰作動について説明す
る。 (1) 分岐供給管４内における圧力波の減衰 噴射弁２が閉弁すると、閉弁時の油撃作用により噴射弁
２の弁部材と弁座との当接部分から圧力波が発生する。
また噴射弁の弁部材が弁座から離座することにより噴射
弁２が開弁すると負の圧力波が発生する。圧力波は、分
岐管４の内部の第１の燃料通路１４を伝播し分岐通路２
７に達する。分岐通路２７に伝播した圧力波の一部は緩
衝室２８で吸収され、減衰した圧力波として噴射弁２に
向けて伝播し、また圧力波の他の成分はコモンレール５
に達する。このとき、分岐通路２７からコモンレール５
に伝播する圧力波は噴射弁２と分岐通路２７との間で生
じる圧力波よりも十分に振幅の小さな圧力波になる。し
たがって、分岐管１４の振動の振幅を十分に低減するこ
とができる。 【００１４】(2) 他の気筒に設置された噴射弁に伝播す
る圧力波の減衰 噴射弁２で生じた圧力波は、この噴射弁に接続する分岐
供給管４内の第１の燃料通路１４を伝播し、分岐通路２
７に達する。分岐通路２７に伝播した圧力波の一部は第
１の燃料通路１４を通して蓄圧室１５に伝播する。蓄圧
室１５に伝播した圧力波の一部は、他の分岐供給管４内
に形成された第１の燃料通路１４に設けられた分岐通路
２７を経由して緩衝室２８で吸収される。このため、圧
力波を生じた噴射弁２から他の気筒に設置された噴射弁
に圧力波が伝播するためには、２個のダンピングケース
の分岐通路２７を通るので、分岐通路２７の通過ごとに
圧力波が減衰される。 【００１５】上記 (1)、 (2)に説明したように、各分岐
供給管４に形成したダンピングケース２９を設けたこと
により圧力波を良好に減衰させることができる。次に、
本実施例による騒音レベル実験の実験データとその考察
について説明する。実験データ １ （音圧レベル） 図１に示す第１実施例の分岐供給管４の中央部に発生す
る音圧レベルについて従来例と比較した。従来例は脈動
低減手段を有しない分岐供給管を用いた。実験結果を図
３に示す。 【００１６】図３に示す点線データ４１は、従来例の音
圧レベルを示し、実線で示す４２は本発明の実施例の音
圧レベルを示す。図３に示すように、このグラフでは、
２ヶ所の所定の周波数で音圧レベルの低減効果が大であ
ることが符号４３の箇所ならびに符号４４の箇所で理解
される。実験データ ２ （配管の振動） 配管の振動が特定の周波数で振幅大になることが図４か
ら理解される。図４に示すグラフは、図３に示す音圧レ
ベルの２ヶ所のピーク値と対応している。この２ヶ所の
特定の周波数領域で点線４６に示す従来例の配管振動振
幅が実施例では符号４７に示す振動振幅にまで低減する
ことが判明した。この振動振幅は分岐供給管の中央部の
振幅である。実験データ ３ （圧力脈動） 上記第１実施例について分岐供給管４の電磁弁３の入口
側の圧力Ｐの経時的変化を実験した。その結果を図５に
示す。 【００１７】図５は、ある気筒の噴射弁についての弁リ
フトと噴射弁入口の噴射圧力Ｐの経時的変化を示す。図
５から理解されるように、噴射弁が開から閉に切り替わ
った直後、噴射圧力Ｐが変動するいわゆる圧力脈動が発
生していることがわかる。この圧力脈動は、主として噴
射弁閉弁水撃が原因で発生するものである。従来例では
点線で示すように大きな圧力脈動が見られたのに対し、
実施例では実線で示すように圧力脈動の振幅幅が小さい
ことがわかる。その相違の一つは従来例ではダンピング
チャンバ無し、本実施例ではダンピングチャンバ有りで
ある。実験データ ４ （圧力脈動の比較） 脈動低減手段としてのダンピングケース２９の寸法につ
いて種々変更を加えて実験した。実験結果を図７に示
す。 【００１８】実験条件は、分岐通路２７の第１の燃料通
路１４と緩衝室２８との間の距離Ｌ、第１の燃料通路１
４の内径φｄ1 、分岐通路２７の内径φｄ2 を変化させ
た（図６参照）。 従来例：Ｌ＝０（ｍｍ），φｄ1 ＝φ1 ，φｄ2 ＝０
（分岐通路２７および緩衝室２８が無し）、 実験例１：Ｌ＝２０（ｍｍ），φｄ1 ＝φ１，φｄ2 ＝
φ１（Ｓ1/Ｓ2 ＝１）， 実験例２：Ｌ＝２０（ｍｍ），φｄ1 ＝φ１，φｄ2 ＝
φ２（Ｓ1/Ｓ2 ＝０. ２５）、 実験例３： Ｌ＝５（ｍｍ），φｄ1 ＝φ１，φｄ2 ＝
φ２（Ｓ1/Ｓ2 ＝０. ２５）。 【００１９】上記従来例、実験例１〜３についての噴射
弁のニードルリフト、ダンピングケースの分岐通路上流
圧力ならびに下流圧力の経時的変化は図７に示す通りで
ある。また圧力振幅幅の従来例からの各実験例１〜３の
低減割合を図７に示す。図７に示す実験結果から明らか
なように、距離Ｌは比較的小さな値が低減効果が大き
く、また第１の燃料通路の内径ｄ１と分岐通路の内径ｄ
２との比は、分岐通路の内径が比較的大きい方が圧力脈
動幅低減効果が大であることがわかる。 【００２０】（第２実施例）本発明の第２実施例を図８
に示す。図８に示す第２実施例は、第１の実施例のダン
ピングケース２９に加え、コモンレール５と分岐供給管
４との接続部に第１の燃料通路１４の内径よりも燃料通
路断面積を絞る絞り５１を設けた例である。この絞り５
１を設けることにより、第１の燃料通路１４と蓄圧室１
５との境界部５２では、第１の燃料通路１４の径つまり
流路断面積よりも、蓄圧室１５の径つまり流路断面積の
方が大きいため、断面積拡大作用により膨張波（負の圧
力波）が絞り５１に向けて位相を反転して反射する。負
の圧力波の一部は絞り５１を通過し他の噴射弁２に向け
て伝播する。 【００２１】この第２実施例では、緩衝室２８による圧
力波減衰効果に加えて絞り５１による圧力波減衰効果が
あるため、圧力脈動の効果的な低減がなされる。したが
ってこれにともなう分岐供給管４の振動振幅が低減され
るので、騒音低減効果が大となる。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図９に示す。 【００２２】図９に示す第３実施例は、高圧供給ポンプ
７とコモンレール５との間の燃料供給管６にダンピング
ケース３９を設けた例である。燃料供給管６の第２の燃
料通路１６から分岐する分岐通路３７ならびにこの分岐
通路３７に連通する緩衝室３８がダンピングケース３９
により形成される。分岐通路３７の位置は、第２の燃料
通路１６の高圧ポンプ７とコモンレール５とのほぼ中間
部に位置する。これにより、燃料供給管６の振幅が最も
大きくなる部分にダンピングケース３９が設けられるた
め、高圧供給ポンプ７から吐出される燃料の圧力脈動の
脈動低減効果が大となる。 【００２３】（第４実施例）本発明の第４実施例を図１
０に示す。図１０に示す第４実施例は、分岐供給管４の
隣り合う同士を連結管６１、６２、６３で連結した例で
ある。第１の燃料通路１４は、分岐通路５７と緩衝室５
８により連通している。 【００２４】この第４実施例では、機械的な構成の点に
おいて、分岐供給管４が隣り合うもの同士連結管６１、
６２、６３でそれぞれ連結されていることから、分岐供
給管４の剛性が高められている。したがって、細管とし
ての分岐供給管４の振動振幅が低減される。この第４実
施例では、連結管６１、６２、６３の位置がコモンレー
ル５と噴射弁２との間の中央部分にほぼ形成されること
から、振幅低減効果はより大きくなっている。 【００２５】この第４実施例によると、分岐供給管４を
細管にしつつ全体として高剛性の振動振幅の小さな構成
にすることができるため、振動の騒音を低減する効果は
大きい。 （その他の実施例）脈動低減手段は緩衝室に限らず分岐
供給管から燃料供給管までの間に設けられたオリフィス
であってもよい。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１実施例の主要部を示す概略構成図
である。 【図２】本発明の第１実施例の燃料供給装置のシステム
構成例を示す図である。 【図３】本発明の実施例による分岐供給管の音圧レベル
と圧力脈動周波数の関係を示す模式的データ図である。 【図４】本発明の実施例による配管の振動と圧力脈動周
波数との関係を示す模式的データ図である。 【図５】本発明の実施例による噴射弁リフトと噴射圧力
の経時的変化を示すデータ図である。 【図６】本発明の実験例によるダンピングケースの寸法
を示す説明図である。 【図７】本発明の実験データを示す図である。 【図８】本発明の第２実施例の主要部を示す構成図であ
る。 【図９】本発明の第３実施例の主要部を示す構成図であ
る。 【図１０】本発明の第４実施例を示す概略構成図であ
る。 【図１１】従来例のシステム構成図である。 【符号の説明】 １ エンジン ２ 噴射弁 ３ 電磁弁 ４ 分岐供給管 ５ コモンレール ６ 燃料供給管 ７ 高圧供給ポンプ １４ 第１の燃料通路 １５ 蓄圧室 １６ 第２の燃料通路 ２６ 脈動低減手段 ２７ 分岐通路 ２８ 緩衝室 ２９ ダンピングケース（脈動低減手段） ３７ 分岐通路 ３８ 緩衝室 ３９ ダンピングケース（脈動低減手段） ５１ 絞り ６１ 連結管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項1 】 燃料供給ポンプと、 前記燃料供給ポンプから供給される燃料を蓄圧する蓄圧
   室を有するコモンレールと、 内燃機関の各気筒ごとに設けられる噴射弁と、 前記蓄圧室に蓄圧された高圧燃料を前記噴射弁に供給可
   能な第１の燃料通路を有する分岐供給管と、 前記燃料供給ポンプから前記蓄圧室に燃料を供給可能な
   第２の燃料通路を有する燃料供給管とを備え、 前記分岐供給管から前記燃料供給管までの間に脈動低減
   手段を設けることを特徴とする燃料噴射装置。 【請求項２】 前記脈動低減手段は、前記第１の燃料通
   路または前記第２の燃料通路から分岐する緩衝室を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。 【請求項３】 前記緩衝室は、前記コモンレールと前記
   噴射弁との間の中央部に設けられることを特徴とする請
   求項２記載の燃料噴射装置。 【請求項４】 前記脈動低減手段は、隣り合う分岐供給
   管を連結するように設けられ、内部に隣り合う前記第１
   の燃料通路同士を連絡する連絡室を有することを特徴と
   する請求項３記載の燃料噴射装置。