| 【発明の名称】 |
内燃機関のコモンレール取付構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】高橋 直樹
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| 【要約】 |
【課題】コモンレール１９の振動やこれに起因する各部の騒音振動を低減する。
【解決手段】シリンダヘッドｌｌのインテークマニホールド１２に接する側面１５に機関前後方向に沿って溝部１６が形成され、これに対向するインテークマニホールド１２側の面１７に同様の溝部１８が形成される。これらの溝部１６，１８は、それぞれ略半円形の断面形状をなし、互いに合致した状態では、略円形の空間が生じる。これらの溝部１６，１８内に、円柱状のコモンレール１９が配置され、スタッドボルト１３とナット１４とにより発生する軸力によって互いに締め付けられるシリンダヘッド１１とインテークマニホールド１２との間に挟まれて堅固に固定されている。コモンレール１９がその略全長に亘って堅固に固定保持されるため、振動が抑制される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数のエンジン部品の互いに対向する部分に略平面の取付面をそれぞれ形成し、この取付面同士を直接あるいはシール部材を介して当接させた状態で、互いに締結してなる内燃機関の部品組立部において、互いに当接する取付面の少なくとも一方に、コモンレールを収容する溝部を形成し、エンジン部品同士の締結により、この溝部内にコモンレールを挟持固定したことを特徴とする内燃機関のコモンレール取付構造。
【請求項２】 上記エンジン部品が、シリンダヘッドおよびインテークマニホールドであり、両者の接合部にコモンレールが挟持されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のコモンレール取付構造。
【請求項３】 上記エンジン部品が、インテークマニホールドを構成する２つの部品であり、両者の接合部にコモンレールが挟持されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のコモンレール取付構造。
【請求項４】 粘性あるいは弾性を有する振動減衰材料を介してコモンレールが溝部内に保持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のコモンレール取付構造。
【請求項５】 溶融材料の型成形により形成されるインテークマニホールドの成形時に、型内に予めコモンレールを配置しておくことにより、インテークマニホールドとコモンレールとを一体に形成したことを特徴とする内燃機関のコモンレール取付構造。
【請求項６】 コモンレールの少なくとも一方の端部付近が固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のコモンレール取付構造。
【請求項７】 コモンレールの少なくとも一端に、非固定状態の突出部を有し、この突出部の軸方向の長さが、該コモンレールの太さ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のコモンレール取付構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、直噴ディーゼル機関等の内燃機関におけるコモンレール式燃料噴射装置のコモンレール取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】直噴ディーゼル機関等において、サプライポンプで加圧された燃料をコモンレールに貯溜し、内燃機関の運転状態に応じて、このコモンレール内の燃料を高圧配管を経由してインジェクタからシリンダ内に噴射する燃料噴射システム、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置が知られている（例えば特開平１１−２２９９９１号公報参照）。
【０００３】この従来のコモンレール式燃料噴射装置においては、中空管状をなすコモンレールは、例えば舌片状に突出した複数個の取付ボス部を有し、この取付ボス部をシリンダへッド等のエンジン本体部品にボルトにより締結することによって、エンジン本体の外側に固定されるのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関の運転時に、コモンレールには、内部の燃料の圧力変動、高圧配管を通じて伝達されるインジェクタ作動時の衝撃力、エンジン本体の振動など、多種多様な振動および衝撃入力が作用する。コモンレールは、一般に中空管状の形状であるので、曲げなどの固有振動モードを有しており、従って、これらの振動入力や衝撃入力によってコモンレールが振動する。
【０００５】そして、このコモンレール振動が周囲の空気を振動させることによって、あるいはコモンレール振動が燃料配管やコモンレール取付ボスなどを通じてエンジン本体に伝達されることによって、あるいはコモンレールと燃料配管やシリンダヘッドなど他の部品と連成して振動系を形成することによって、機関運転時の騒音・振動が悪化するという問題点がある。
【０００６】ここで、コモンレールのエンジン本体部品に対する結合剛性が充分に高ければ、剛性の高いシリンダヘッド等のエンジン本体部品によってコモンレールの振動を抑制することができるのであるが、従来の取付構造では、コモンレールが取付ボス部により数カ所で部分的に結合されているため、上記のようなコモンレールの振動による問題が生じやすい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、請求項１に係る内燃機関のコモンレール取付構造は、複数のエンジン部品の互いに対向する部分に略平面の取付面をそれぞれ形成し、この取付面同士を直接あるいはシール部材を介して当接させた状態で、互いに締結してなる内燃機関の部品組立部において、互いに当接する取付面の少なくとも一方に、コモンレールを収容する溝部を形成し、エンジン部品同士の締結により、この溝部内にコモンレールを挟持固定したことを特徴としている。
【０００８】例えば、請求項２の発明では、上記エンジン部品が、シリンダヘッドおよびインテークマニホールドであり、両者の接合部にコモンレールが挟持されている。すなわち機関前後方向に比較的長い寸法を有するシリンダーヘッドとインテークマニホールドとで挟むことによってコモンレールが略全長にわたって拘束される。
【０００９】また請求項３の発明では、上記エンジン部品が、インテークマニホールドを構成する２つの部品であり、両者の接合部にコモンレールが挟持されている。すなわち、機関前後方向に比較的長い寸法を有するインテークマニホールドを構成する２部品で挟むことによってコモンレールが略全長にわたって拘束される。
【００１０】このような請求項１〜３の発明によれば、比較的剛性の高いシリンダヘッドやインテークマニホールドのようなエンジン部品でコモンレールを挟んで固定するので、コモンレールの取付剛性が向上し、コモンレールの振動が抑制される。
【００１１】また請求項４の発明においては、粘性あるいは弾性を有する振動減衰材料を介してコモンレールが溝部内に保持されている。これにより、コモンレールに発生した振動が減衰し、あるいはコモンレールに発生した振動の他のエンジン部品への伝達が抑制される。従来のコモンレール取付構造を踏襲して粘性・弾性部材を介してコモンレールを取り付ける場合、限られた取付部位に弾性部材を配置することになるので取付剛性が更に低下し、コモンレールの振動変位が過大になってコモンレール取付部などが疲労しやすいが、本発明の構造ではコモンレールを他のエンジン部品によって広い範囲にわたって拘束することが可能になるから、粘性・弾性部材を介しながらも振動変位が過大にならないようにコモンレールを取り付けることが可能になる。
【００１２】次に、請求項５の発明に係る内燃機関のコモンレール取付構造は、溶融材料の型成形により形成されるインテークマニホールドの成形時に、型内に予めコモンレールを配置しておくことにより、インテークマニホールドとコモンレールとを一体に形成したことを特徴としている。
【００１３】さらに請求項６の発明は、請求項１〜５のコモンレール取付構造において、コモンレールの少なくとも一方の端部付近が固定されていることを特徴としている。これにより、コモンレールの端部が固定されない片持ち梁状にはならず、コモンレール端部の曲げ振動を抑制することができる。そのためエンジン騒音の悪化を抑制することができ、コモンレールの特に端部近傍に連結された燃料配管の耐久性の悪化を効果的に防止することが出来る。
【００１４】また請求項７の発明は、コモンレールの少なくとも一端に、非固定状態の突出部を有し、この突出部の軸方向の長さが、該コモンレールの太さ以下であることを特徴としている。すなわち、何らかの理由によってコモンレールの最端部を固定することが不可能であった場合に、端部の固定されない部分の長さがコモンレールの太さ以下であれば、片端固定の片持ち梁に類似した振動モードの励起を事実上問題ないレベルまで抑制することが可能である。
【００１５】
【発明の効果】この発明に係る内燃機関のコモンレール取付構造によれば、コモンレールがインテークマニホールド等のエンジン部品によって堅固に固定支持され、その振動が抑制される。従って、このコモンレールの振動に起因した内燃機関の振動・騒音の悪化を抑制できるとともに、コモンレールに連結された燃料配管の耐久性の悪化を防止することができる。
【００１６】特に請求項１の発明によれば、従来はコモンレールの固定の為に専用のボルトを用いていたのに対し、従来から存在する２部品を締結するための手段を共用してコモンレールを固定することが可能になり、部品点数の削減、製造コストの低減が可能になる。
【００１７】また請求項２の発明によれば、コモンレールを略全長にわたって拘束することが可能になるので、コモンレール振動を一層確実に抑制できる。そして、組み立てられた状態ではコモンレールとシリンダヘッド側面が一体になった構造になるため、シリンダヘッド側壁が補強され、ヘッド側壁の振動によるエンジン騒音の悪化が抑制できる。そして、従来から存在するシリンダヘッドとインテークマニホールドとを用いてコモンレールを固定する構造であるから、コモンレールを固定するために新たにボスやボルトなどを設ける必要が無く、部品点数の削減および部品配置の自由度増大などの効果が得られる。
【００１８】また請求項３の発明によれば、請求項２と同様にコモンレールを略全長にわたって拘束することが可能になるので、コモンレール振動を一層確実に抑制できる。また、シリンダヘッド周辺は多くの部品を配置しなければならずレイアウトが困難であることが多いが、本発明では従来から存在するインテークマニホールドとコモンレール取付部材を共用することにより部品点数が少なくなるので、部品類の配置に関する自由度が高くなるという利点が有る。
【００１９】さらに請求項４の発明によれば、粘性あるいは弾性を有する振動減衰材料によって、コモンレールに発生した振動自体が減衰され、あるいはコモンレールに発生した振動の他のエンジン部品への伝達が抑制される。
【００２０】請求項５の発明によれば、請求項１記載の発明と同様にコモンレールを堅固に固定支持できるとともに、本来ともにシリンダヘッド周辺に配置しなければならないインテークマニホールドとコモンレールを一体のモジュールにすることができ、内燃機関の製造コストの低下、整備性の向上等の効果が得られる。
【００２１】また請求項６の発明によれば、コモンレール端部の曲げ振動による騒音の悪化を抑制でき、コモンレールの特に端部近傍に連結された燃料配管の耐久性の悪化を効果的に防止することが出来る。
【００２２】また請求項７の発明によれば、やむを得ぬ理由によってコモンレールの最端部を固定することが不可能な場合でも、片持ち梁状の振動モードの励起を事実上問題ないレベルまで抑制でき、端部の振動によるエンジン騒音の悪化や該端部近傍に連結された燃料配管の耐久性の悪化を効果的に防止することが出来る。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】図１は、例えば直列４気筒ディーゼル機関に適用したこの発明の第１実施例を示している。図示せぬシリンダブロックの上面に固定されて内燃機関の本体部分を構成するシリンダヘッドｌ１は、例えば鋳鉄あるいはアルミニウム合金等によって一体に鋳造されているものであって、その一方の側面１５に、同様にアルミニウム合金等の鋳造品からなるインテークマニホールド１２がスタッドボルト１３およびナット１４によって取り付けられている。シリンダヘッドｌｌのインテークマニホールド１２に接する側面１５には機関前後方向に沿って溝部１６が形成されており、これに対向するインテークマニホールド１２側のシリンダヘッド１１に接する面１７にも機関前後方向に沿って溝部１８が形成されている。これらの溝部１６，１８は、それぞれ略半円形の断面形状をなし、互いに合致した状態では、略円形の空間が生じるようになっている。そして、これらの溝部１６，１８内に、円柱状のコモンレール１９が配置されており、スタッドボルト１３とナット１４とにより発生する軸力によって互いに締め付けられるシリンダヘッド１１とインテークマニホールド１２との間に挟まれて堅固に固定されている。シリンダヘッドｌ１とインテークマニホールド１２との間には若干の弾性を有するガスケット２０が介在しており、このガスケット２０の締め代により溝部１６，１８の内径とコモンレール１９の外径との寸法誤差を吸収している。
【００２５】シリンダヘッド１１およびインテークマニホールド１２は、上述したようにアルミニウムなどの金属の鋳造によって製造されている大型部品であるため、比較的剛性が高い。本実施例では、溝部１６，１８に挟まれることにより、コモンレール１９が剛性の高い一対の部品によって外周面を略全周にわたって拘束されており、従来のコモンレール取付構造に比べて取付剛性が向上する。
【００２６】従って、コモンレール１９の振動を抑制できる。コモンレール１９の振動抑制により、エンジン運転時の騒音・振動を低減することが可能になると同時に、コモンレール１９に連結された燃料配管２３，２４の耐久性の悪化を予防することが可能になる。また、従来からエンジンに存在していたインテークマニホールド取付手段つまりスタッドボルト１３およびナット１４を用いてコモンレール１９を固定するので、コモンレール１９取付の為の専用のボルト類を廃止することが可能になり、部品点数の削減、製造コストの低減が図れる。
【００２７】図２は、上記第１実施例におけるシリンダヘッド１１の側面１５側の側面図であり、インテークマニホールド１２を取り外した状態を示している。上述したように、コモンレール１９は、ヘッド側面１５とインテークマニホールド１２とで挟持されるが、図２に明らかなように、その長手方向（図２の左右方向）の略全長にわたって溝部１６，１８間に固定保持されている。インテークマニホールド１２とシリンダヘッド１１とを固定するスタッドボルト１３は、コモンレール１９の上下ならびに吸気ポート２１の周辺に位置する複数のネジ部２２に配置されており、インテークマニホールド１２を保持するという本来の機能に加えコモンレール１９を保持する機能を同時に果たしている。なお、インテークマニホールド１２側の面１７を構成する取付フランジは、各気筒の燃料配管２４に対応する位置で部分的に切り欠かれており、図２に示されたシリンダヘッド１１側の取付面にほぼ対応した形状をなしている。
【００２８】この図２に示した実施例では、コモンレール１９の両端部１９ａ，１９ｂが、左右のインテークマニホールド取付部１５ａ，１５ｂによってインテークマニホールド１２との間で拘束されている。このようにコモンレール１９両端部１９ａ，１９ｂを固定したことにより、コモンレール１９の端部が片持ち梁状にならなくなるために、これらの端部１９ａ，１９ｂが片端固定の片持ち梁に類似した様態で振動することを抑制することができる。そのため、振動騒音をさらに抑制できるとともに、コモンレール１９端部１９ｂに接続された燃料配管２３が振動することによって発生する耐久性の悪化を効果的に防止することが可能になる。
【００２９】なお、コモンレール１９の図２左側の端部１９ａでは、僅かに小径となった突出部１９ｃを有し、この突出部１９ｃはインテークマニホールド１２とシリンダヘッド１１とによって拘束されていない。しかしながら、拘束されずに突き出した長さＬがコモンレール１９の太さ（直径）の略１倍以下となっており、そのため、コモンレール１９端部が片持ち梁状に振動することは事実上問題ないレベルまで抑制される。
【００３０】次に、図３は、本発明の第２実施例を示している。基本構成は図１，２の第１実施例の場合と同様であるが、この実施例では、インテークマニホールド１２が少なくとも２つの部品３１，３２で構成されており、両インテークマニホールド部品３１，３２の接合面３３，３４に、断面略半円形の溝部３７および溝部３８がそれぞれ形成され、該溝部３７，３８間にコモンレール１９が挟持固定されている。両部品３１，３２は、複数のボルト３５ならびにスタッドボルト，ナット３６によって締め付け固定されており、前述した第１実施例と同じく、その軸力により両部品３１，３２間にコモンレール１９が堅固に固定されている。
【００３１】インテークマニホールド１２は一般にエンジン前後方向にコモンレール１９長さに匹敵する程度の寸法を有しているので、インテークマニホールド１２を構成する２部品で挟んでコモンレール１９をその略全長で固定することが可能になる。従って、コモンレール１９の取付剛性が向上し、その振動を抑制することによってエンジンの振動・騒音を低減することが可能になる。また、従来から存在するインテークマニホールド１２の組付手段をコモンレール取付用部材として共用することが可能になるから、部品点数が少なくなり、部品の配置に関する自由度が高くなるという利点が有る。この利点は、特に狭いバンク間に吸気系部品をはじめ多数の部品を配置しなければならないＶ型エンジンにおいて顕著である。
【００３２】図４は、本発明の請求項４に対応する第３実施例を示している。この実施例は、基本的構成は図１記載の第１実施例と同様であり、シリンダヘッド１１とインテークマニホールド１２との間にコモンレール１９が配置されているが、特に、コモンレール１９がゴム層４１を介して溝部１６，１８内に保持されている。上記ゴム層４１は、コモンレール１９の全周に亘って設けられており、例えば別に成形したものをコモンレール１９外周に被せるようにしてもよく、あるいはコモンレール１９の外周面もしくは溝部１６，１８内周面に加硫接着等により予め付着させておくようにしてもよい。なお、このゴム層４１は、シリンダヘッド１１とインテークマニホールド１２とが締め付けられた状態では、適宜に圧縮された状態となる。
【００３３】このようにゴム層４１を介してコモンレール１９を拘束するようにした構成では、ゴム層４１によって、コモンレール１９に発生した振動自体を減衰させる効果と、この振動が他のエンジンに伝達することを抑制する効果と、が得られる。また、コモンレール１９を略全長にわたって挟んでいるために、ゴム層４１が介在しているにもかかわらず、コモンレール取付剛性を必要充分な程度に確保することが可能になる。
【００３４】なお、図４はインテークマニホールド１２とシリンダヘッド１１との間にコモンレール１９を配置した実施例を示しているが、図３のように複数のインテークマニホールド部品の間にコモンレール１９を配置した構造においても、同様にゴム層４１を介したコモンレール１９の保持が可能である。
【００３５】次に図５は、本発明の第４実施例を示している。この実施例においては、インテークマニホールド１２は合成樹脂によって一体成形されており、その成形時にコモンレール１９を型内部に保持した状態で樹脂を注型することにより、コモンレール１９が内部に一体にインサート成形されている。つまり、コモンレール１９が、インテークマニホールド１２内部に堅固に一体に保持されている。
【００３６】この実施例においても、前述した他の実施例と同様に、コモンレール１９がその略全長にわたって剛性の高いインテークマニホールド１２に保持され、取付剛性が向上するので、コモンレール１９の振動によるエンジン振動・騒音の悪化が抑制されるとともに、振動による耐久性の悪化を効果的に防止できるという効果が得られる。また、一般にシリンダーヘッド１１の周辺に配置されることが多いインテークマニホールド１２とコモンレール１９とを一体のモジュールにすることによって、組立時及び分解整備時の工数を低減することが可能になるという効果が得られ、製造コストの低減などが図れる。
【００３７】なお、本実施例は樹脂材料でインテークマニホールド１２を形成した例であるが、同様に金属材料の鋳造で製造されるインテークマニホールドにおいても同様の構成が可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２１日（２０００．２．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２１９９
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 富士弥 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２２７４０７（Ｐ２００１−２２７４０７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月２４日（２００１．８．２４） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−４２４４３（Ｐ２０００−４２４４３） |
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