(57)【要約】【課題】燃料インジェクタが燃料噴射するときに発生する振動を低減する燃料インジェクタの振動低減装置を提供する。【解決手段】シリンダヘッド４３及び燃料インジェクタ２０に載置されたノズルサポート３０に対するボルト５２の締結力によって、シリンダヘッド４０に押圧固定される燃料インジェクタ２０の振動を低減する燃料インジェクタの振動低減装置であって、燃料インジェクタ２０の軸方向から見たときにノズルサポート３０に重なるように配置された質量部１２及び制振力発生部１１を備え、その質量部１２に対する加振力の反力によって燃料インジェクタ２０を制振する制振力発生手段１０を有する。【選択図】図３
2008111411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド及び燃料インジェクタに載置されたノズルサポートに対するボルト締結力によって、シリンダヘッドに押圧固定される燃料インジェクタの振動を低減する燃料インジェクタの振動低減装置であって、
前記燃料インジェクタの軸方向から見たときに前記ノズルサポートに重なるように配置された質量部及びその質量部を加振する制振力発生部を備え、質量部に対する加振力の反力によって前記燃料インジェクタを制振する制振力発生手段を有する、
ことを特徴とする燃料インジェクタの振動低減装置。
【請求項２】
前記制振力発生手段は、共振周波数が前記燃料インジェクタの振動モードの共振周波数に一致しないように形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料インジェクタの振動低減装置。
【請求項３】
前記制振力発生手段は、共振周波数が前記燃料インジェクタの振動モードの最大共振周波数よりも大きくなるように形成される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料インジェクタの振動低減装置。
【請求項４】
前記制振力発生手段は、燃料インジェクタの軸方向の剛性が、軸直角方向の剛性よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料インジェクタの振動低減装置。
【請求項５】
前記制振力発生手段は、断面が、燃料インジェクタの軸方向に短径となる楕円形状に形成される、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料インジェクタの振動低減装置。
【請求項６】
前記制振力発生手段は、前記燃料インジェクタの頭頂部に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の燃料インジェクタの振動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料インジェクタの振動を低減する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直噴ディーゼルエンジンでは、高圧に加圧された燃料をインジェクタでシリンダ内に直接噴射する。
【０００３】
この燃料インジェクタは、例えば特許文献１に示す構造で支持される。すなわち燃料インジェクタは、シリンダヘッドに形成された燃料インジェクタ取付穴に挿入され、ノズルサポートによってシリンダヘッドに挿圧固定される。ノズルサポートは、先端に形成された二股のフォーク部が燃料インジェクタに掛け渡され、反対端の支持点でヘッド本体に支持され、ボルトによってシリンダヘッドに締結される。ボルトの軸力がノズルサポートのフォーク部に伝わって燃料インジェクタをシリンダヘッドに押圧固定する。
【特許文献１】特開平８−２００１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料インジェクタは、内部に針弁等の可動部品を有する。この針弁がシート部に対して離座／着座することで燃料の噴射／停止が制御される。このとき燃料インジェクタには、衝突による衝撃力が発生する。特にコモンレールタイプのディーゼルエンジンにおいては、内部部品が高圧の燃料で駆動されるので燃料インジェクタに発生する衝撃力が大きい。この衝撃力によって燃料インジェクタが振動すると、その振動が燃料インジェクタに接続されるノズルサポートやシリンダヘッドを介して他のエンジン部品に伝達され、エンジン騒音悪化の要因となるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、燃料インジェクタが燃料噴射するときに発生する振動を低減する燃料インジェクタの振動低減装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、シリンダヘッド(４３)及び燃料インジェクタ(２０)に載置されたノズルサポート(３０)に対するボルト(５２)の締結力によって、シリンダヘッド(４０)に押圧固定される燃料インジェクタ(２０)の振動を低減する燃料インジェクタの振動低減装置であって、前記燃料インジェクタ(２０)の軸方向から見たときに前記ノズルサポート(３０)に重なるように配置された質量部(１２)及びその質量部(１２)を加振する制振力発生部(１１)を備え、質量部(１２)に対する加振力の反力によって前記燃料インジェクタ(２０)を制振する制振力発生手段(１０)を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料インジェクタの軸方向から見たときにノズルサポートに重なるように配置された質量部に対する加振力の反力によって燃料インジェクタを制振するようにしたので、針弁の着座時に発生する上下方向(燃料インジェクタの軸方向)に振動及び倒れ方向の振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１０】
図１は、本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置を使用する燃料供給システムを示す図である。
【００１１】
この燃料供給システムは、自動車に搭載されるコモンレールタイプのディーゼルエンジン用のシステムである。
【００１２】
燃料タンク８１内の燃料は、フィルタ８２を介して低圧ポンプ８３によって取り出され、高圧サプライポンプ８４において高圧状態に加圧され、コモンレール８５に供給される。なお、高圧サプライポンプ８４にはプレッシャレギュレータが内蔵されており、余剰燃料が燃料タンク８１に還流され、コモンレール８５内が所望の圧力に制御される。そして、高圧の燃料がコモンレール８５から燃料インジェクタ２０に供給され、燃料インジェクタ２０を開弁駆動することによって各気筒のシリンダ内に直接噴射される。
【００１３】
燃料インジェクタ２０の作動はコントローラ８０によって制御される。コントローラ８０は、センサによって検出されたエンジン負荷(アクセルペダル踏込量など)及びエンジン回転速度に基づいて、燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号を燃料インジェクタ２０へ出力する。またコントローラ８０は、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて燃料噴射圧力を算出し、コモンレール８５内の燃料圧力がその算出した燃料噴射圧力になるように高圧サプライポンプ８４のプレッシャレギュレータを制御する。なおコントローラ８０は中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ８０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
【００１４】
本発明は、燃料インジェクタの振動を低減する。ここで燃料インジェクタに振動が発生する理由について説明する。
【００１５】
図２は、燃料インジェクタの構造を示す図である。
【００１６】
燃料インジェクタ２０は、針弁２１の上方に燃圧室が設けられ、下方に燃焼噴射室が設けられている。
【００１７】
燃料インジェクタ２０の電磁弁２２が閉じられた状態では、針弁２１が燃圧室の圧力によってシート２３に押し付けられ、燃料を噴射しない。そして燃料インジェクタ２０は、コントローラからの制御指令を受けて電磁弁２２を開くと、燃圧室が開放されて燃圧室内の圧力が低下する。そして燃料噴射室の圧力によって針弁２１が上方へ移動して噴射孔２４が開かれ燃料が噴射される。そして燃料インジェクタ２０は、コントローラからの制御指令を受けて電磁弁２２を閉じると、燃圧室の圧力が回復して針弁２１が下方に移動して、針弁２１がシート２３に着座して燃料噴射が終了する。
【００１８】
針弁２１がシート２３に衝突すると振動を発生する。特にコモンレールを使用する燃料噴射システムは、燃圧が非常に高圧であるので、大きな衝突力が発生し、燃料インジェクタ２０が大きく振動する。
【００１９】
図３は、燃料インジェクタ２０が取り付けられたシリンダヘッド４０をエンジン前方(クランク軸方向)から見た断面図である。なお、シリンダヘッド４０はヘッドボルト５１によってシリンダブロックに固定されているが、図３においてはシリンダブロックを省略する。
【００２０】
燃料インジェクタ２０は、シリンダヘッド４０に形成された燃料インジェクタ取付穴４１に挿着され、ノズルサポート３０でシリンダヘッド４０に押圧されて固定される。
【００２１】
ノズルサポート３０には、ボルト貫通孔３３が形成される。ノズルサポート３０の一端は、カムシャフト４５を跨いでその先端には二股のフォーク部３１が形成される。この二股のフォーク部３１が、燃料インジェクタ２０の受圧部２６に当接する。ノズルサポート３０の他端３２は、シリンダヘッド４０の側壁４２近傍に埋め込まれたピボットピン４３に当接し、回動(傾動)自在になっている。ノズルサポート３０のボルト貫通孔３３にボルト５２が挿通されてシリンダヘッド４０に締結されると、ボルト５２の軸力によって燃料インジェクタ２０がシリンダヘッド４０に押圧される。
【００２２】
このように燃料インジェクタ２０はシリンダヘッド４０に取り付けられているので、燃料インジェクタで発生した振動は、燃料インジェクタ２０の下面２０ａからシリンダヘッド座面４１ａを介してシリンダヘッド４０に伝達するとともに、燃料インジェクタ受圧部２６を介してノズルサポート３０へ伝わり、ピボットピン４３及び締結用ボルト５２からシリンダヘッド４０へ伝達する。そしてこの振動がさらにシリンダブロックやヘッドカバー等に伝達されて騒音が発生する。
【００２３】
そこで本発明では慣性マスアクチュエータ１０を使用して騒音を低減する。
【００２４】
図３に示すように、慣性マスアクチュエータ１０は、燃料インジェクタ２０の頭頂部分であってノズルサポート３０の上方に、すなわち燃料インジェクタの軸方向から見たときにノズルサポート３０に重なるように取り付けられる。慣性マスアクチュエータ１０は、コントローラ８０によって制御される。慣性マスアクチュエータ１０の具体的な構成については後述する。
【００２５】
コントローラ８０は、燃料インジェクタ２０に取り付けられ燃料インジェクタ２０の軸方向(図３の上下方向)の加速度を検出する加速度センサ２５の振動加速度信号を、積分器を通して振動速度として入力し、ピエゾアンプを通して慣性マスアクチュエータ１０を制御する。コントローラ８０には、燃料インジェクタ２０の振動を加速度センサ２５が検出したときからフィードバック制御を開始する。また、気筒が複数筒ある場合は、気筒数に応じて燃料インジェクタの慣性マスアクチュエータを用いる。
【００２６】
このようにして燃料インジェクタ２０の振動を低減すれば、シリンダヘッド４０を介して、シリンダブロック、ヘッドカバー等において励起される振動も低減されるので、騒音を発生しない。
【００２７】
図４は慣性マスアクチュエータを示す図であり、図３のIV部の拡大図である。図４(Ａ)は側面図、図４(Ｂ)は図４(Ａ)のＢ−Ｂ断面図、図４(Ｃ)は図４(Ａ)の縦断面図である。
【００２８】
慣性マスアクチュエータ１０は、制振力発生部１１と、質量部１２と、締結部１３とを有する。慣性マスアクチュエータは、共振点が燃料インジェクタの共振点からズレるように剛性が調整されている。
【００２９】
制振力発生部１１は、薄板状の圧電素子を積層したものであり、印加する電圧に応じて軸方向(図４(Ａ)の左右方向)に伸縮して力を発生する。本実施形態では制振力発生部１１の断面は図４(Ｂ)に示すように、上下方向(燃料インジェクタ２０の軸方向)が短径で、左右方向(燃料インジェクタ２０の周方向)が長径の楕円形状である。またこの圧電素子は、電圧をかけると印加電圧範囲では、電圧にほぼ比例する左右方向への伸びを生じさせる内力が発生するように分極されている。圧電素子が燃料インジェクタ２０に作用する力は、質量部１２の振動加速度と、質量部１２の質量との積で与えられる。
【００３０】
質量部１２は、制振力発生部１１の先端に設けられる。質量部１２の断面は、図４(Ｃ)に示すようにコの字形状である。質量部１２は、制振力発生部１１に被される。
【００３１】
締結部１３は、質量部１２の孔１２ａを挿通するとともに、円筒形の制振力発生部１１を挿通し、燃料インジェクタ２０に螺合するスタッドボルトである。またスタッドボルト１３はナット１４を螺合し、その締結力によって制振力発生部１１及び質量部１２を燃料インジェクタ２０に固定する。
【００３２】
慣性マスアクチュエータ１０は、このような構成になっており、制振力発生部１１の質量部１２に対する加振力の反力を制振力として燃料インジェクタ２０を制振する。
【００３３】
前述のように燃料インジェクタ２０は、ノズルサポート３０の二股フォーク部３１が受圧部２６に当接してボルト５２の軸力によってシリンダヘッド４２に押圧されている。すなわち燃料インジェクタ２０は、片側に配置されたノズルサポート３０によって固定されている。そのため燃料インジェクタ２０は、針弁２１の着座時に上下方向(軸方向)に振動するとともに、頭頂部がノズルサポート側に倒れるような曲げ方向にも振動する。
【００３４】
そこで本実施形態では、慣性マスアクチュエータ１０を、燃料インジェクタの頭頂部分であってノズルサポートと同じ側に(燃料インジェクタの軸方向から見たときにノズルサポート３０に重なるように)、取り付けることで、上述のような振動を低減できるのである。
【００３５】
また制振力発生部(圧電素子)１１は、上述のように上下方向(燃料インジェクタ２０の軸方向)が短径で、左右方向(燃料インジェクタ２０の周方向)が長径の楕円形状である。すなわち上下方向(燃料インジェクタ２０の軸方向)の剛性が小さくなるように形成されている。
【００３６】
慣性マスアクチュエータ１０は片持状態で燃料インジェクタ１２に取り付けられるので、支持点回りにモーメントが作用する。仮に上下方向(燃料インジェクタ２０の軸方向)が長径の楕円形状であって、すなわち上下方向(燃料インジェクタ２０の軸方向)の剛性が大きくなるように形成されていると、質量部１２の上下方向(燃料インジェクタ２０の軸方向)の振動によって生じた力が燃料インジェクタに伝達して燃料インジェクタを曲げ等の変形作用してしまう。
【００３７】
ところが本実施形態では、制振力発生部(圧電素子)１１の上下方向(燃料インジェクタ２０の軸方向)の剛性が小さくなるように形成したので、質量部１２が上下動してもその移動エネルギは制振力発生部(圧電素子)１１の変形で吸収され、燃料インジェクタへ伝達する力が小さくなる。
【００３８】
また慣性マスアクチュエータの共振点が、燃料インジェクタの共振点からズレるように剛性が調整されているので、燃料インジェクタの共振を減衰できる。
【００３９】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【００４０】
例えば、上記では慣性マスアクチュエータの断面が、上下方向(燃料インジェクタの軸方向)が短径で、左右方向(燃料インジェクタの周方向)が長径の楕円形状としたが、上下方向の剛性が左右方向の剛性よりも低ければよい。すなわち長方形であってもよい。また板厚を変えてよい。剛性の高い側に凹凸成形して断面係数を大きくすることで剛性をあげてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による内燃機関の燃料噴射振動低減装置を使用する燃料供給システムを示す図である。
【図２】燃料インジェクタの構造を示す図である。
【図３】燃料インジェクタが取り付けられたシリンダヘッドをエンジン前方(クランク軸方向)から見た断面図である。
【図４】慣性マスアクチュエータを示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  慣性マスアクチュエータ(制振力発生手段)
１１  圧電素子(制振力発生部)
１２  質量部
１３  スタッドボルト(締結部)
１４  ナット(締結部)
２０  燃料インジェクタ
３０  ノズルサポート
４０  シリンダヘッド
４３  ピボットピン(シリンダヘッド)
５２  ボルト
８０  コントローラ(制御手段)
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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