(57)【要約】【課題】  内燃機関の運転等により構成部品に生じる振動を抑制し騒音を低減できる装置を提供すること。【解決手段】  本発明は、複数の振動モードを有する振動体２３の振動低減装置において、振動体２３に一端を連結し、印加される電流により伸縮するアクチュエータ２０、及びアクチュエータ２０の伸縮端に連結されたマス２１から構成された制御力発生手段２２と、振動体２３のアクチュエータ２０伸縮方向の振動成分を検出する振動検出手段２８と、検出振動に応じてアクチュエータ２０に印加する電流を制御する制御手段３８を備える。この振動低減装置は、制御力発生手段２２をアクチュエータ２０の伸縮方向に対して曲げ方向の振動体２３の振動成分を制振するダイナミックダンパとして作用させる固有振動周波数に設定したことを特徴とする。【選択図】  図１０
2007085265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動モードを有する振動体の振動低減装置において、
前記振動体に一端を連結し、印加される電流により伸縮するアクチュエータ、及び前記アクチュエータの伸縮端に連結されたマスから構成された制御力発生手段と、
前記振動体の前記アクチュエータ伸縮方向の振動成分を検出する振動検出手段と、
前記検出振動に応じて前記アクチュエータに印加する電流を制御する制御手段を備え、
前記制御力発生手段を前記アクチュエータの伸縮方向に対して曲げ方向の前記振動体の振動成分を制振するダイナミックダンパとして作用させる固有振動周波数に設定したことを特徴とする振動低減装置。
【請求項２】
前記制御力発生手段は、
曲げ方向振動において前記制御力発生手段自体が有する固有振動周波数を前記振動体が有する固有振動周波数近傍に設定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動低減装置。
【請求項３】
前記制御力発生手段は、
曲げ方向振動において前記制御力発生手段自体が有する異なる二つの固有振動周波数のうち低い振動周波数方向の前記アクチュエータの断面長さを、高い振動周波数方向の断面長さより短くすることで、前記制御力発生手段自体の有する固有振動周波数を前記振動体が有する異なる二つの固有振動周波数のうち少なくとも一つの固有振動周波数近傍に設定するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の振動低減装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、
前記アクチュエータの曲げ方向断面内に設けられた中空部と、
前記中空部の一部若しくは全部に減衰要素を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の振動低減装置。
【請求項５】
前記アクチュエータは、
前記制御力発生手段が有する異なる二つの固有振動周波数のうち低い振動周波数方向の前記アクチュエータの肉厚を、高い振動周波数方向の肉厚より薄くすることで、前記制御力発生手段自体の有する固有振動周波数を前記振動体が有する異なる二つの固有振動周波数のうち少なくとも一つの固有振動周波数近傍に設定するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の振動低減装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、
前記中空部を前記制御力発生手段が有する異なる二つの振動周波数のうち高い振動周波数方向に区切る仕切りを備え、前記仕切りにより区切られた前記空間の一部若しくは全部に減衰要素を配置するようにしたことを特徴とする請求項４または５に記載の振動低減装置。
【請求項７】
前記減衰要素は、
弾性体であるゴムまたはシリコン、樹脂からなることを特徴とする請求項４から６のいずれか一つに記載の振動低減装置。
【請求項８】
前記アクチュエータは、
圧電素子若しくは超歪素子であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の振動低減装置。
【請求項９】
前記振動体は、
内燃機関の燃料噴射装置であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の振動低減装置。
【請求項１０】
前記振動体は、
内燃機関のクランクシャフトを支持するベアリングキャップであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の振動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等の構成部品に生じる振動を低減する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関等においては、燃料の燃焼や構成部品の運動に起因する騒音が発生する。この内燃機関からの騒音は、内燃機関運転時における構成部品の振動が主要因の一つであり、この振動を低減することにより内燃機関の騒音の低減を図ることが従来から提案されている。
【０００３】
特許文献１では、ディーゼル機関のインジェクタにおいて燃料噴射時に発生する振動に起因する騒音を、インジェクタ取付穴とインジェクタとの間の空隙に円筒状の弾性部材を介装することで、インジェクタの振動を抑制するようにした構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３２９９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の振動低減装置では、インジェクタ取付穴が短い構造である場合、拘束されていない側の端部に発生する曲げ方向振動を含む複合的な振動モードの振動低減を十分に図れないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の運転等により構成部品に生じる振動を抑制し、騒音を低減できる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の振動モードを有する振動体の振動低減装置において、振動体に一端を連結し、印加される電流により伸縮するアクチュエータ、及びアクチュエータの伸縮端に連結されたマスから構成された制御力発生手段と、振動体のアクチュエータ伸縮方向の振動成分を検出する振動検出手段と、検出振動に応じてアクチュエータに印加する電流を制御する制御手段を備える。この振動低減装置は、制御力発生手段をアクチュエータの伸縮方向に対して曲げ方向の振動体の振動成分を制振するダイナミックダンパとして作用させる固有振動周波数に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、振動体に制御力発生手段の振動制御力を作用させることにより、振動制御力の発生方向に生じる振動を低減できる。また、同時に制御力発生手段自体をダイナミックダンパとして作用させることにより、曲げ方向に発生する振動の低減を図ることができる。この両作用により振動体の振動を低減させることで、振動によって発生する騒音の低減を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、複数の振動モードを有する振動体に適用でき、第１及び第２の実施形態ではベアリングキャップ、第３及び第４の実施形態ではインジェクタへの本発明の実施形態を示す。
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）  
図１は、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関１００の断面図である。内燃機関１００は、複数の図示しないシリンダボアを形成するシリンダブロック２を備える。シリンダブロック２には、シリンダボア間を仕切るようにジャーナル壁２ｂが一体的に形成されている。これらジャーナル壁２ｂの下部には、クランクシャフトのジャーナル部を支持する半円上の軸受け部２ａが設けられている。
【００１１】
ジャーナル壁２ｂの下部には、ベアリングキャップ４がボルト３により連結される。ベアリングキャップ４の上部には半円状の切欠き部４ａが設けられている。この切欠き部４ａとジャーナル壁２ｂに設けられた軸受け部２ａは、ジャーナル壁２ａとベアリングキャップ４が連結されたときにクランクシャフトのジャーナル部が挿通、支持できるように円状の回転軸穴９を形成する。そして、回転軸穴９はクランクシャフトのジャーナル部を回転自在に支持する。
【００１２】
ベアリングキャップ４に作用するピストン移動方向の振動の加速度を検出するための加速度センサ８が、シリンダブロック２とベアリングキャップ４を跨ぎ回転軸穴９側部に設置され、後述するコントローラ１０に検出値を出力する。
【００１３】
ベアリングキャップ４の下部には、ベアリングキャップ４の連結方向と同方向に振動制御力を発生するように制御力発生装置１が結合される。制御力発生装置１は、振動制御力を発生させる圧電素子からなる軸状のアクチュエータ５と所定の質量を持つマス６から構成されている。アクチュエータ５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積層方向に伸縮する。アクチュエータ５の制御力発生方向（伸縮方向）の一端はマス６と結合され、その他端はベアリングキャップ４の表面に結合されている。アクチュエータ５の伸縮は振動制御力として、ベアリングキャップ４に作用するピストン運動方向（Ｚ方向）の振動に対して作用する。ここで、アクチュエータ５は超歪素子を使用するようにしてもよい。
【００１４】
アクチュエータ５の軸方向に直行するＸ方向及びＹ方向（以下、曲げ方向と称する）断面は、図２に示す通り、均一肉厚を有するリング状となっている。また、制御力発生装置１自体の曲げ方向振動の減衰効果を高めるため、アクチュエータ５の中空部５ａには減衰要素７として同軸的にリング状のシリコンが配置されている。
【００１５】
コントローラ１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、加速度センサ８からの出力が入力される。コントローラ１０は検出された加速度に基づいてアクチュエータ５への印加電流をフィードバック制御して制御力発生装置１から発生する振動制御力を調整する。
【００１６】
ベアリングキャップ４は内燃機関運転等により複数の振動モードを有しており、図１に示すＸ方向及びＹ方向の曲げ方向やＺ方向に振動する。本発明においては、このベアリングキャップ４の複数の振動モードの内、Ｚ方向振動に対しは制御力発生装置１の振動制御力を作用させて振動低減を図る。また、曲げ方向振動に対しては後述するように制御力発生装置１をダイナミックダンパとして作用させて振動低減を図る。
【００１７】
ここで、ベアリングキャップ４のＺ方向振動に作用する振動制御力は、ベアリングキャップ４に取付けられた加速度センサ８の検出値に基づいて下記する状態方程式及び出力方程式に基づいて決定される。下記数式は、このようにして制振する方法において一般的に使用されるものである。
【００１８】
【数１】
2007085265.tif 000003
【００１９】
【数２】
2007085265.tif 000004
【００２０】
これを変形すると、数式３及び数式４になる。
【００２１】
【数３】
2007085265.tif 000005
【００２２】
【数４】
2007085265.tif 000006
【００２３】
振動体への加振力fに対して制御力発生装置１の振動制御力ｕによって振動体を制振する場合を考えると、状態方程式及び出力方程式は数式３及び数式４から以下のようになる。
【００２４】
【数５】
2007085265.tif 000007
【００２５】
【数６】
2007085265.tif 000008
【００２６】
数式５及び数式６において加振力ｆに対して変位ξができる限り小さくなるように、加速度センサ８により検出された加速度に基づいてフィードバック制御し振動制御力を決定する。この決定された振動制御力を、ベアリングキャップ４のＺ方向振動に対して作用させて制振を実施する。
【００２７】
次に、制御力発生装置１のダイナミックダンパとしての構成について説明する。
【００２８】
制御力発生装置１自体が振動すると、アクチュエータ５の持つ剛性とマス６の質量により制御力発生装置１自体にＸ、Ｙ方向の曲げ方向に対して固有振動周波数を持った振動が生じる。この固有振動周波数がベアリングキャップ４の有する固有周波数と共振周波数である場合、制御力発生装置１はダイナミックダンパとしてベアリングキャップ４の曲げ方向の振動に作用する。
【００２９】
図３に示す破線は制振前のベアリングキャップ４のＺ方向振動の振動特性であり、実線は制御力発生装置１の振動特性である。制振前のベアリングキャップ４は二つの固有振動周波数を有し、低周波数側がＹ方向寄与の高い振動であり、高周波数側がＺ方向寄与の高い振動を示す。制御力発生装置１の曲げ方向振動の固有振動周波数は、ダイナミックダンパとして作用させるため、ベアリングキャップ４のＹ方向寄与の高い振動の共振周波数となるように設定している。制御力発生装置１の曲げ方向振動の固有振動周波数は、アクチュエータ５の曲げ方向の剛性により決定される。アクチュエータ５の曲げ方向の剛性は、アクチュエータ５の断面積等により調整でき、図２に示す通り、その断面は均一肉厚のリング形状とした。また、曲げ方向振動の減衰効果を高めるため、中空部５ａには減衰要素７としてシリコンが内径面に沿って配置されている。アクチュエータ５が曲げ方向に振動して変形すると、減衰要素７も同時に歪み、曲げ方向振動を減衰させる効果がある。この減衰要素７は、シリコン以外にもゴムや樹脂など、アクチュエータ５の動作を妨げない程度の低ヤング率の弾性体を使用するようにしてもよい。
【００３０】
このようにベアリングキャップ４の曲げ方向振動に対して、制御力発生装置１自体がダイナミックダンパとして作用し、曲げ方向振動を低減する。
【００３１】
第１の実施形態による制振前後のベアリングキャップ４のＹ方向振動の振動特性を図４に、Ｚ方向振動の振動特性を図５に示す。破線は制振前の振動特性であり、実線は制振時のフィードバック制御による振動特性である。
【００３２】
図４において、制振前のベアリングキャップ４の振動特性は二つのピークを有している。低周波数側はＹ方向寄与の高い振動周波数の振動であり、高周波数側ピークはＺ方向寄与の高い振動周波数の振動である。制振時の低周波数側の振動は、制御力発生装置１がダイナミックダンパとして作用することにより、二つの振動周波数を持つピークに別れ、それぞれの変位は制振前よりも低下して振動が低減している。また、高周波数側の振動は、フィードバック制御によるアクチュエータ５の振動制御力の作用で変位が低下して振動が低減している。
【００３３】
図５においても同様に、低周波数側の振動は制御力発生装置１がダイナミックダンパとして作用することにより、高周波数側の振動はアクチュエータ５の振動制御力の作用により、振動が低減している。
【００３４】
以上のように、第１の実施形態では、フィードバック制御による制御力発生装置１の振動制御力をベアリングキャップ４のＺ方向寄与の高い振動周波数の振動に対し作用させる。また、制御力発生装置の持つ曲げ方向の固有振動周波数をベアリングキャップ４の共振周波数とすることで、振動制御装置１自体をダイナミックダンパとして曲げ方向寄与の高い振動周波数の振動に対して作用させる。これにより、ベアリングキャップ４が持つ複数の振動モードの振動を低減させることが可能となり、振動起因の騒音を効果的に低減させることが可能である。
【００３５】
また、アクチュエータ５の中空部５ａに減衰要素７としてシリコン等の弾性体を配置することにより、曲げ方向の振動の減衰効果をより高めることができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図６に示す。ベアリングキャップ４の構成は、第１の実施形態と同様であるが、制御力発生装置１のダイナミックダンパとしての作用において一部相違する。つまり、第２の実施形態では、制御力発生装置１の取り付け位置において事前にモーダル解析を実施し、それによりアクチュエータ５の断面形状と減衰要素７の設置範囲を決定するようにしたもので、以下にその相違点について説明する。
【００３７】
制御力発生装置１自体の持つ曲げ方向振動の固有振動周波数は、アクチュエータ５の断面形状を変えることで任意に設定できる。また、制御力発生装置１の曲げ方向振動に対する減衰定数は、アクチュエータ５の中空部５ａに設置される減衰要素７により設定される。
【００３８】
そこで、第２の実施形態では、制御力発生装置１の取り付け位置において事前にモーダル解析を実施し、その解析結果に基づいて下記数式を満たすようにアクチュエータ５の断面形状と減衰要素７の配置範囲を決定した。数式７、数式８、及び数式９はダイナミックダンパの基本式であり、これを満たす場合にダイナミックダンパとしての効果が最適となる。
【００３９】
【数７】
2007085265.tif 000009
【００４０】
【数８】
2007085265.tif 000010
【００４１】
【数９】
2007085265.tif 000011
【００４２】
ここで、モードベクトルΦr、モーダル質量Ｍr、振動モード周波数ｆrは、制御力発生装置１をベアリングキャップ４の取り付ける位置において、事前に実施したモーダル解析により決定される値である。
【００４３】
図６は、数式７、数式８、及び数式９を満たすように制御力発生装置１のマス質量Ｍd、振動モード周波数ｆd、振動モード減衰定数ｃdを決定したときのアクチュエータ５と減衰要素７の断面図である。第２の実施形態では、アクチュエータ５は第１の実施形態よりも肉厚が薄いリング状であり、アクチュエータ５の中空部５ａは減衰要素７であるシリコンが充填された構成となっている。
【００４４】
図７は、第２の実施形態による制御力発生装置１と制振前のベアリングキャップ４のＺ方向振動の振動特性である。破線はベアリングキャップ４の振動特性を示し、低周波数側はＹ方向寄与の高い振動であり、高周波数側はＺ方向寄与の高い振動である。実線は、図６に示した断面を持つ制御力発生装置１の曲げ方向の振動特性であり、ベアリングキャップ４のＹ方向寄与の高い振動周波数の共振周波数となるように設定されている。
【００４５】
制振前後のクランクベアリング４のＹ方向振動の振動特性を図８に、Ｚ方向振動の振動特性を図９に示す。破線は制振前の振動特性であり、実線は制振時のフィードバック制御による振動特性である。
【００４６】
図８において、制振前のベアリングキャップ４の振動特性は二つのピークを有し、低周波数側はＹ方向寄与の高い振動周波数の振動であり、高周波数側はＺ方向寄与の高い振動周波数の振動である。制振時の振動特性では、低周波数側の振動の変位は制御力発生装置１がダイナミックダンパとして作用することで低下している。ダイナミックダンパの最適化により、変位の低下量は第１の実施形態の場合と比べて大きく、より振動が低減している。また、高周波数側の振動の変位はアクチュエータ５の振動制御力の作用により、制振前より低下しており振動が低減している。
【００４７】
図９においても同様に、低周波数側の振動は制御力発生装置１がダイナミックダンパとして作用することにより、高周波数側の振動はアクチュエータ５の振動制御力の作用により、振動が低減している。特に低周波側ピークの変位は、第１の実施形態の場合と比較してより振動が低減している。
【００４８】
以上のように、第２の実施形態では、制御力発生装置１の振動制御力によりベアリングキャップ４のＺ方向寄与の高い振動周波数の振動を低減できる。また、制御力発生装置１の取り付け位置で事前にモーダル解析をしてアクチュエータ５の断面形状と減衰要素７の設置範囲を決定するようにしたため、ダイナミックダンパの効果の最適化を図ることができる。これにより、第１の実施形態よりベアリングキャップ４の曲げ方向振動の低減効果を向上させることができ、振動起因の騒音をより低減することが可能となる。
【００４９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図１０に示す。第３の実施形態は制御力発生装置２２をディーゼル機関の燃焼噴射用のインジェクタ２３に適用したものである。
【００５０】
図１０は、インジェクタ２３が取付けられたシリンダヘッド３０を内燃機関２００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３０はヘッドボルト３１によって図示しないシリンダブロックに固定されている。
【００５１】
インジェクタ２３はシリンダヘッド３０に形成されたインジェクタ取付穴２９に装着され、ノズルサポート２５でシリンダヘッド３０に押圧されて固定される。ノズルサポート２５には、ボルト貫通孔２７が形成されている。ノズルサポート２５の一端は、カムシャフト３２を跨ぎ、その先端には二股のフォーク部３３が形成される。この二股のフォーク部３３が、インジェクタ２３の受圧部３４に当接する。ノズルサポート２５の他端３５は、シリンダヘッド３０の側壁３６近傍に埋め込まれたピボットピン２６に当接する。
【００５２】
ボルト貫通孔２７にボルト２４が挿通されてシリンダヘッド３０に締結されると、ノズルサポート２５がボルト２４の軸力によってインジェクタ２３をシリンダヘッド３０に押圧する。
【００５３】
インジェクタ２３の上部には、インジェクタ２３の軸方向に振動制御力が発生するように制御力発生装置２２が結合される。制御力発生装置２２は、図１と同様に振動制御力を発生させる超歪素子からなるアクチュエータ２０と所定の重さを持つマス２１から構成されている。アクチュエータ２０は薄板状の超歪素子を積層したものであり、印加する電圧に応じて積層方向に伸縮する。アクチュエータ２０の制御力発生方向の一端はマス２１と結合され、その他端はインジェクタ２３の上部に結合されている。アクチュエータ２０の伸縮は振動制御力として、インジェクタ２３の制御力発生方向の振動に対して作用する。ここで、アクチュエータ２０は圧電素子を使用するようにしてもよい。
【００５４】
また、インジェクタ２３の先端部３７には、インジェクタ２３の振動の加速度を検出する加速度センサ２８が取付けられている。加速度センサ２８の検出値はコントローラ３８に出力される。
【００５５】
インジェクタ２３は、図示しない針弁等の可動部品を内部に有している。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。インジェクタ２３の針弁がシート部に衝突することにより衝撃力が発生し、この衝撃力によるインジェクタ２３の振動が内燃機関２００の騒音悪化の要因となる。
【００５６】
インジェクタ２３は内燃機関運転や燃料噴射動作等により複数の振動モードを有しており、図１０に示すＸ方向、Ｙ方向の曲げ方向やＺ方向に振動する。第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態同様に、インジェクタ２３の複数の振動モードの内、Ｚ方向振動に対しは制御力発生装置２２の振動制御力を作用させて振動低減を図る。また、曲げ方向振動に対しては制御力発生装置２２自体が有する固有の曲げ方向振動をダイナミックダンパとして作用させて振動低減を図る。
【００５７】
インジェクタ２３の制振前のＺ方向振動の振動特性を図１１の破線に示す。制振前のインジェクタ２３は、異なる三つの振動周波数の振動を有する。最も低い周波数側からＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向寄与の高い振動である。このように、インジェクタ２３はＸ方向及びＹ方向の寄与の高い振動、つまり曲げ方向に異なる二つの振動周波数の振動を有している。
【００５８】
そこで、第３の実施形態では、図１２に示す通り、アクチュエータ２０はＸ方向を長径、Ｙ方向を短径とした楕円リング形状とし、アクチュエータ２０のＹ方向の肉厚はＸ方向の肉厚よりも厚くしている。これらの形状は、制御力発生装置２２の取付位置において事前に実施したモーダル解析の結果に基づいて数式７及び数式８を満たすように設定されている。これにより、第３の実施形態に係る制御力発生装置２２は曲げ方向に異なる二つの固有振動周波数を有し、図１１の実線に示す通り、その二つの固有振動周波数はインジェクタ２３の有する異なる二つの固有振動周波数近傍の共振周波数となっている。従って、第３の実施形態に係る制御力発生装置２２は、ダイナミックダンパとして、インジェクタ２３の持つ曲げ方向の異なる二つの振動に同時に作用させることができる。
【００５９】
また、アクチュエータ２０の中空部２０ａには、曲げ方向振動の減衰効果を高めるため減衰要素４０としてゴムが充填されている。アクチュエータ２０が曲げ方向に振動して変形すると、減衰要素４０も同時に歪み、曲げ方向振動を減衰させる効果がある。減衰要素４０は、ゴム以外にもシリコンや樹脂など、アクチュエータ２０の動作を妨げない程度の低ヤング率の弾性体を使用するようにしてもよい。
【００６０】
インジェクタ２３の制振前後の曲げ方向、Ｚ方向それぞれの振動モードの振動特性を図１３、図１４、図１５に示す。破線は制振前の振動特性であり、実線は制振時のフィードバック制御による振動特性である。
【００６１】
図１３において、制振前のインジェクタ２３の振動特性は三つの振動周波数を有している。低周波数側の振動周波数からそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向寄与の高い振動を示している。実線に示す制振時の振動特性において、曲げ方向寄与の高い振動は制御力発生装置２２がダイナミックダンパとして作用することで、それぞれ複数のピークに別れ、それらの変位は制振前と比較して低下して振動がそれぞれ低減している。また、Ｚ方向寄与の高い振動は、アクチュエータ２０の振動制御力の作用により、その変位が適用前と比較して低下して振動が低減している。
【００６２】
また、Ｙ方向振動の振動特性を示す図１４においても、制御力発生装置２２がダイナミックダンパとして作用することにより、曲げ方向寄与の高い振動は複数のピークに別れ、それぞれの変位が低下して振動が低減している。また、Ｚ方向寄与の高い振動においても、アクチュエータ２０の振動制御力の作用により、その変位が低下して振動が低減している。同様に、Ｚ方向振動の振動特性を示す図１５においても、制御力発生装置２２がダイナミックダンパとしての作用とアクチュエータ２０の振動制御力の作用により振動が低減している。
【００６３】
以上のように、第３の実施形態では、制御力発生装置２２の振動制御力をインジェクタ２３のＺ方向寄与の高い振動に作用させ、振動制御装置２２自体をダイナミックダンパとしてインジェクタ２３の曲げ方向寄与の高い振動に作用させる。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能であり、燃料噴射起因の騒音の主要因であるインジェクタ２３の振動を低減させることが可能である。
【００６４】
また、アクチュエータ２０の断面形状を楕円リング状とし、さらにＹ方向の肉厚をＸ方向よりも厚くすることで、制御力発生装置２２の曲げ方向の異なる二つの固有振動周波数をインジェクタ２３の曲げ方向の異なる二つの振動周波数の共振周波数とすることができる。これにより、インジェクタ２３の曲げ方向の異なる二つの固有振動周波数の振動を同時に低減させることが可能となる。
【００６５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を図１７に示す。インジェクタ２３の構成は、第３の実施形態と同様であるが、制御力発生装置２２のダイナミックダンパとしての作用において一部相違する。つまり、第４の実施形態ではアクチュエータ２０の断面形状と減衰要素４０を最適化するようにしたもので、以下にその相違点について説明する。
【００６６】
インジェクタ２３の制振前のＺ方向振動の振動特性を図１６の破線に示す。第３の実施形態同様に、制振前のインジェクタ２３は、異なる三つの振動周波数の振動を有し、低い周波数側からＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向寄与の高い振動を示す。このように、インジェクタ２３は第３のＸ方向及びＹ方向の寄与の高い振動、つまり曲げ方向に異なる二つの振動周波数の振動を有している。
【００６７】
そこで、第４の実施形態では、制御力発生装置２２の取付位置において事前に実施したモーダル解析の結果に基づいて数式７及び数式８を満たすようにアクチュエータ２０の断面形状を決定した。図１７に示す通り、アクチュエータ２０はＸ方向が長径、Ｙ方向が短径の全周均一な肉厚を持つ楕円リング形状に設定した。
【００６８】
これにより、第４の実施形態に係る制御力発生装置２２は曲げ方向に異なる二つの固有振動周波数を有し、図１６の実線に示す通り、その二つの固有振動周波数はインジェクタ２３の有する異なる二つの固有振動周波数近傍の共振周波数となっている。従って、第４の実施形態に係る制御力発生装置２２は、ダイナミックダンパとして、インジェクタ２３の持つ曲げ方向の異なる二つの振動に同時に作用させることができる。
【００６９】
また、制御力発生装置２２の減衰定数は数式９を満たすように、アクチュエータ２０の中空部２０ａにＹ方向と平行にアクチュエータ２０と結合した仕切り４１を設け、アクチュエータ２０と仕切り４１により形成される空間には減衰要素４０を充填した。この仕切り４０の枚数とゴム４１の配置により任意に曲げ方向の減衰定数を設定することができる。
【００７０】
第４の実施形態による制振前後のインジェクタ２３のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動の振動特性を図１８、図１９、図２０に示す。破線は制振前の振動特性であり、実線は制振時のフィードバック制御による振動特性を示す。
【００７１】
図１８では、制振前のインジェクタ２３の振動特性は三つの振動周波数を有しており、低周波数側の振動周波数からそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向寄与の高い振動を示している。制振時の振動特性は破線で示す通り、Ｘ方向及びＹ方向の曲げ方向寄与の高い振動は制御力発生装置２２がダイナミックダンパとして作用することで、それらの変位は制振前と比較して低下している。変位の低下量は第３の実施形態と比較してより大きく、振動もより低減している。また、Ｚ方向寄与の高い振動は、制御力発生装置２２の振動制御力の作用により制振前と比較して低減している。
【００７２】
インジェクタ２３のＹ方向振動の振動特性を示す図１９においても、制御力発生装置２２がダイナミックダンパとして作用することにより、曲げ方向寄与の高い振動の変位は低下しており振動が低減している。また、Ｚ方向寄与の高い振動においても、アクチュエータ２０の振動制御力の作用により、その変位が低下して振動が低減している。同様に、インジェクタ２３のＺ方向振動の振動特性を示す図２０においても、制御力発生装置２２がダイナミックダンパとしての作用とアクチュエータ２０の振動制御力の作用により曲げ方向及びＺ方向寄与の高い振動が低減している。
【００７３】
以上のように、第４の実施形態では、制御力発生装置２２の振動制御力をインジェクタ２３のＺ方向寄与の高い振動周波数の振動に対し作用させ、振動制御装置２２自体をダイナミックダンパとしてインジェクタ２３の曲げ方向振動周波数の振動に対して作用させる。これにより、第３の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００７４】
また、数式７及び数式８を満たすように超歪素子２０の断面を決定し、数式９を満たすように超歪素子２０と結合している仕切り４０により形成される空間にゴム４１を充填した。これにより、曲げ方向の異なる二つの振動周波数の振動の共振周波数に設定でき、ダイナミックダンパの効果の最適化を図ることができるため、インジェクタ２３の曲げ方向振動の低減効果を第３の実施形態より向上させることができ、振動起因の騒音をより低減することが可能となる。
【００７５】
さらに、制御力発生装置２２の減衰定数は、アクチュエータ２０に設置される仕切り４１の設置枚数と、アクチュエータ２０と仕切り４１で形成される空間に減衰要素４０を配置することにより所望の減衰定数を得ることができ、減衰定数を自由に設定することが可能となる。
【００７６】
本発明は、上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、車両に搭載される内燃機関の振動起因の騒音の低減に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の構成図。
【図２】同じくアクチュエータの曲げ方向断面形状を示す構成図。
【図３】同じく制御力発生装置のＺ方向振動の振動特性図。
【図４】同じくベアリングキャップのＹ方向振動の振動特性図。
【図５】同じくベアリングキャップのＺ方向振動の振動特性図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータの曲げ方向断面形状を示す構成図。
【図７】同じく制御力発生装置のＺ方向振動の振動特性図。
【図８】同じくベアリングキャップのＹ方向振動の振動特性図。
【図９】同じくベアリングキャップのＺ方向振動の振動特性図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る内燃機関の構成図。
【図１１】同じくアクチュエータの曲げ方向断面形状を示す構成図。
【図１２】同じく制御力発生装置のＺ方向振動の振動特性図。
【図１３】同じくインジェクタのＸ方向振動の振動特性図。
【図１４】同じくインジェクタのＹ方向振動の振動特性図。
【図１５】同じくインジェクタのＺ方向振動の振動特性図。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る制御力発生装置のＺ方向振動の振動特性図。
【図１７】同じくアクチュエータの曲げ方向断面形状を示す構成図。
【図１８】同じくインジェクタのＸ方向振動の振動特性図。
【図１９】同じくインジェクタのＹ方向振動の振動特性図。
【図２０】同じくインジェクタのＺ方向振動の振動特性図。
【符号の説明】
【００７９】
１００、２００  内燃機関
１、２２  制御力発生装置（制御力発生手段）
２  シリンダブロック
４  ベアリングキャップ（振動体）
５、２０  アクチュエータ
５ａ、２０ａ  中空部
６、２１  マス
７、４０  減衰要素
８、２８  加速度センサ（振動検出手段）
１０、３８  コントローラ（制御手段）
２３  インジェクタ（振動体）
２９  インジェクタ取付穴
４１  仕切り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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