特許 5976410 内燃機関の燃料噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5976410

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】内燃機関の燃料噴射装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 55/02 20060101AFI20160809BHJP

   F02M 57/02 20060101ALI20160809BHJP

   F02M 59/44 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   F02M55/02 350D

   F02M57/02 330G

   F02M59/44 P

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-138862(P2012-138862)

(22)【出願日】2012年6月20日

(65)【公開番号】特開2014-1715(P2014-1715A)

(43)【公開日】2014年1月9日

【審査請求日】2015年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】渡部 眞徳

(72)【発明者】

【氏名】徳尾 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】早谷 政彦

(72)【発明者】

【氏名】町村 英紀

【審査官】 櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１７００８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３２５６５６０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０６−３０８９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４５２９７９０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００６−２７４９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１４６８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５５９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１５０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ５５／０２

Ｆ０２Ｍ ５７／０２

Ｆ０２Ｍ ５９／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の気筒に設けられた燃料噴射弁の駆動時期や駆動時間を制御すると共に、前記燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する高圧燃料ポンプの加圧状態を調整するスピル弁の開閉時期を制御する内燃機関の燃料噴射装置において、
前記燃料噴射弁の駆動に起因する作動音と前記高圧燃料ポンプの前記スピル弁の駆動に起因する作動音を重複することなく前記燃料噴射弁と前記スピル弁を駆動すると共に、前記燃料噴射弁の作動音の発生時期を基準に前記燃料噴射弁の作動音に基づいて定まる時間マスキング特性で決まる逆向マスキング側の時間内に前記スピル弁を開弁或いは閉弁し、この後に前記燃料噴射弁の作動音の発生時期を基準に前記時間マスキング特性で決まる順向マスキング側の時間内に前記スピル弁を閉弁或いは開弁するように前記燃料噴射弁及び前記スピル弁を駆動するようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。

【請求項2】

内燃機関の気筒に設けられた燃料噴射弁の駆動時期や駆動時間を制御すると共に、前記燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する高圧燃料ポンプの加圧状態を調整するスピル弁の開閉時期を制御する内燃機関の燃料噴射装置において、
前記燃料噴射弁の駆動に起因する作動音と前記高圧燃料ポンプの前記スピル弁の駆動に起因する作動音を重複することなく前記燃料噴射弁と前記スピル弁を駆動すると共に、前記スピル弁の開弁或いは閉弁による作動音の発生時期を基準に前記スピル弁の開弁或いは閉弁による作動音に基づいて定まる時間マスキング特性で決まる順向マスキング側の時間内に前記燃料噴射弁を開弁し、この後に前記時間マスキング特性で決まる前記順向マスキング側の時間内に前記スピル弁を閉弁或いは開弁するように前記燃料噴射弁及び前記スピル弁を駆動するようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。

【請求項3】

請求項１或いは請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
前記高圧燃料ポンプのプランジャと前記プランジャを駆動する駆動カムとの相対位相が前記時間マスキングのために調整されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は内燃機関に燃料を供給する内燃機関の燃料噴射装置に係り、特に内燃機関の燃焼室に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する内燃機関の燃料噴射装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

現在の自動車は、環境保全の観点から自動車の排出ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害排出ガス物質の削減が求められており、これらの削減を目的として、内燃機関の燃焼室に直接的に燃料を噴射する筒内噴射式の内燃機関の開発が行われている。

【0003】

筒内噴射式の内燃機関は、燃料噴射弁による燃料の噴射を気筒の燃焼室内に直接的に行うものであり、燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくさせることによって噴射燃料の燃焼を促進し、有害排出ガス物質の削減及び内燃機関の出力の向上等を図っている。

【0004】

そして、この燃料噴射弁に高圧の燃料を送るポンプとして、内燃機関に設けたカムによって駆動されるプランジャを駆動して高圧の燃料を生成する高圧燃料ポンプが使用されている。

【0005】

ところで、近年では内燃機関の作動音が自動車の評価基準の一つとして注目されている。したがって、自動車の快適性の追求や環境規制の面から内燃機関に使用される部品の作動音についても対策する必要が要請されている。

【0006】

特に、高圧燃料ポンプ及び燃料噴射弁の作動音は、内燃機関が高速で回転する場合は内燃機関自身の作動音に埋もれて運転者には聞き取れないが、アイドリングのような静粛な運転状態では内燃機関の作動音が小さいため、高圧燃料ポンプに用いられているスピル弁及び燃料噴射弁の作動音が運転者によく聞き取れる現象がある。つまり、背景雑音が小さくなると特定の作動音が聞こえるようになるものである。

【0007】

そして、このような高圧燃料ポンプや燃料噴射弁の作動音を低減する手法として、特開２００６−１６１６６１号公報(特許文献１)に記載の技術では、高圧燃料ポンプの駆動に基づいて発生するスピル弁の作動音と燃料噴射弁の駆動に基づいて発生する作動音とが重複しないように、燃料噴射弁を駆動するタイミングと高圧燃料ポンプのスピル弁を駆動するタイミングをずらすことによって作動音が重複して大きくなることを抑制している。

【0008】

また、特開２００１−４１０８８号公報(特許文献２)に記載の技術では、カムの位相を内燃機関の回転数に応じて制御することで結果的に高圧燃料ポンプのスピル弁の開閉動作と燃料噴射弁の開閉動作が重ならないようにして、高圧燃料ポンプのスピル弁と燃料噴射弁の作動音が重複して大きくなることを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００６−１６１６６１号公報

【特許文献2】特開２００１− ４１０８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述の特許文献１及び特許文献２においては、高圧燃料ポンプのスピル弁による作動音と燃料噴射弁の駆動による作動音の発生タイミングをずらすことで、両者の作動音が重複することによって増幅される合成作動音の発生を避け、これによって騒音の低減を図るアプローチである。

【0011】

しかしながら、高圧燃料ポンプのスピル弁の駆動による作動音と燃料噴射弁の駆動による作動音の発生タイミングをずらして作動音の重複を避けることはできるが、単にずらすだけだと夫々の作動音が別々に分かれてはっきり聞こえてしまい、人間の聴感覚から見るとかえって耳障りに聞こえる場合がある。

【0012】

本発明の目的は、高圧燃料ポンプのスピル弁の駆動による作動音と燃料噴射弁の駆動による作動音のどちらか一方の作動音によって他方の作動音が搭乗者に対して聞こえづらくした内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の特徴は、燃料噴射弁の駆動に起因する作動音に対して高圧燃料ポンプのスピル弁の駆動に起因する作動音を重複することなく高圧燃料ポンプのスピル弁を駆動すると共に、スピル弁或いは燃料噴射弁のどちらか一方の作動音に基づいて定まる時間マスキング特性で決まる時間内に他方の作動音が発生するようにした、ところにある。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、燃料噴射弁の駆動に起因する作動音或いは高圧燃料ポンプのスピル弁の駆動に起因する作動音の発生時期を制御することによって、一方の作動音によって人間の聴感覚に存在する時間マスキング効果を搭乗者に与え、実際は他方の作動音は発生しているのに拘わらず他方の作動音が搭乗者には聞こえづらくなって、見かけ上の静粛性を向上できるものである。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明が適用される高圧燃料ポンプを用いた筒内噴射式の内燃機関の燃料噴射装置の構成図である。

【図2】時間マスキングの概念を説明するための説明図である。

【図3】時間マスキングの逆向マスキングと順向マスキングに関する音の大きさ（音圧）とマスキング特性を説明するための説明図である。

【図4】本発明の一実施例になる内燃機関の燃料噴射装置の動作を説明するためのタイミングチャート図である。

【図5】スピル弁の開弁音が発生するタイミングでの高圧燃料ポンプの内部状態を示す断面図である。

【図6】スピル弁の閉弁音が発生するタイミングでの高圧燃料ポンプの内部状態を示す断面図である。

【図7】本発明の他の実施例になる内燃機関の燃料噴射装置の動作を説明するためのタイミングチャート図である。

【図8】本発明の一実施例になる内燃機関の燃料噴射装置の動作を実行する制御フローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に本発明の実施例について図面を用いて説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

【0017】

まず、筒内噴射式の内燃機関に使用される燃料噴射システムの概略について図１を用いて説明する。同図に示すように、ポンプ本体1は燃料吸入通路１０４、燃料吐出通路１０５および加圧室１０６を有しており、加圧室１０６には燃料を加圧するための往復動式のプランジャ１０１が収納されている。プランジャ１０１は内燃機関によって回転されるカム７によって駆動されるものであり、カム７の回転によってプランジャ１０１を上下運動させて加圧室１０６内の燃料を加圧するものである。

【0018】

燃料吸入通路１０４には電磁式のスピル弁１０２が設置されており、スピル弁１０２はスプリング１０９によって閉じる方向に付勢されている。尚、スプリング１０９はスピル弁１０２を閉じる方向に付勢しているが、開く方向に付勢していても良い。また、燃料吐出通路１０５には流体圧式の吐出弁１０３が設置されており、吐出弁１０３はスプリング１０３Ａによって閉じる方向に付勢されている。

【0019】

燃料吸入通路１０４には低圧配管２１が接続されており、低圧ポンプ３１から低圧の燃料が供給される構成となっている。また、燃料吐出通路１０５は高圧配管２２でコモンレール５に接続されている。

【0020】

ポンプ本体１は可変容量制御機構１０７を備えており、可変容量制御機構１０７は、ソレノイドコイル１０８、コア１１２、ストッパ１１３、ロッド１１０、スプリング１０９より構成されている。

【0021】

ロッド１１０の先端にはアンカー１１１が設けられており、可変容量制御機構１０７に駆動信号が与えられていない状態ではアンカー１１１に電磁力が作用せず、スプリング１０９によってスピル弁１０２を閉弁する方向にロッド１１０を付勢している。

【0022】

可変容量制御機構１０７に駆動信号が与えられていない状態では、スピル弁１０２が閉弁状態となる、いわゆるノーマルクローズ型のポンプである。尚、スピル弁１０２の動作がノーマルクローズ型とは逆になる、いわゆるノーマルオープン型のポンプであっても本発明は適用可能である。つまり、ノーマルクローズ型では電流が供給されない時にはスピル弁１０２が閉じられているが、ノーマルオープン型では電流が供給されない時にはスピル弁１０２が開かれている。このため、スピル弁１０２の開閉動作は逆になるが、作動音は当然のごとく開弁音と閉弁音が発生するものである。

【0023】

燃料タンク３から低圧ポンプ３１によって吸い上げられた燃料は、プレッシャレギュレータ３２によって一定の圧力の調圧された後に、ポンプ本体1の燃料吸入通路１０４に供給される。その後、ポンプ本体１によって加圧されて燃料吐出通路１０５を通ってコモンレール５に送られる。

【0024】

コモンレール５には燃料噴射弁４、圧力センサ５１、安全弁５２が取り付けられている。燃料噴射弁４は内燃機関の気筒毎に設けられ、これらは夫々の気筒に装着されてコントローラ６の駆動信号によって燃料を気筒内に噴射する。

【0025】

圧力センサ５１は検出した圧力信号をコントローラ６に送り、燃料圧力をフィーバック制御したり、異常燃圧を検出して適切な安全処理を行なうために使用される。

【0026】

安全弁５２はコモンレール５内の燃料圧力が所定の値を超えた時に開弁してコモンレール５の破損を防止する機能を備えている。

【0027】

コントローラ６は内燃機関の動作状態を検出するセンサから得られるクランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃料圧力等の状態量に基づいて適切な燃料噴射量や燃料圧力及びスピル弁１０２や燃料噴射弁４を駆動するタイミングを演算し、可変容量制御機構１０７や燃料噴射弁４の駆動信号６１、６２を生成して可変容量制御機構１０７や燃料噴射弁４に送っている。

【0028】

ポンプ本体１のプランジャ１０１はカムシャフトによって駆動、回転されるカム７によって往復運動を付与され、この往復運動によって加圧室１０６の容積を変化させて高圧状態を作り出している。

【0029】

コントローラ６よりポンプ１の可変容量制御機構１０７へ駆動信号６１が送られると、ソレノイドコイル１０８に電流が流れて電磁場を発生し、電磁力によってアンカー１１１によってロッド１１０を押し出すことによってスピル弁１０２が開弁する。

【0030】

プランジャ１０１が吸入工程及び圧縮工程にある間でスピル弁１０２を開弁及び閉弁させることで燃料噴射弁４に必要な燃料が加圧されてコモンレール５に圧送される。つまり、可変容量制御機構１０７によるスピル弁１０２の開弁タイミングと閉弁タイミングを制御することで加圧燃料量を調整することができる。

【0031】

そして、この可変容量制御機構１０７によるスピル弁１０２の駆動に起因して以下の作動音が発生する。第１に、スピル弁１０２を開くためにアンカー１１１がコア１１２に衝突して衝突音を発生する。第２に、ソレノイドコイル１０８への電流がＯＦＦとなってスピル弁１０２が閉弁するが、その際にスピル弁１０２とストッパ１１３が衝突して衝突音を発生する。本実施例においては、アンカー１１１がコア１１２に衝突して発生する衝突音の方が、スピル弁１０２がストッパ１１３に衝突して発生する衝突音より大きい場合を例示している。

【0032】

次に、燃料噴射弁４は内燃機関の気筒数に対応して設けられており、図1では４気筒であるので４個の燃料噴射弁が設けられている。これらは、カム軸が１回転する１サイクルにつき1回駆動されるため、コントローラ６は1サイクルにつき4回の燃料噴射弁駆動信号６２を送る。

【0033】

このため、コントローラ６は燃料噴射が必要なタイミングと必要な噴射量を演算し、それぞれの燃料噴射弁４に駆動信号を与えるように構成されている。

【0034】

コモンレール５に燃料が圧送されている状態で、燃料噴射弁４に駆動信号６２が与えられると、燃料噴射弁４は内部に収納されている閉弁スプリングの力に抗して弁を開いて燃料を気筒内に噴射し、更に駆動信号６２が断たれると閉弁スプリングの力によって弁を閉じて燃料の噴射を停止するものである。

【0035】

そして、燃料噴射弁４の作動に起因して以下の作動音が発生する。第１に、燃料噴射弁４の弁を開くために燃料噴射弁４内のアンカーがコアに衝突して衝突音を発生する。第２に、燃料噴射弁４の駆動信号がＯＦＦとなって燃料噴射弁４の弁が閉弁スプリングによって弁座に衝突して衝突音を発生する。本実施例においては、燃料噴射弁４の弁が弁座に衝突して発生する衝突音の方が、燃料噴射弁４内のアンカーがコアに衝突して発生する衝突音より大きい場合を例示している。

【0036】

一般には、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音の方が高圧燃料ポンプのスピル弁の駆動に起因する作動音に対して大きい場合が多く本実施例ではこれを前提としている。

【0037】

ただ、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音が燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音に対して大きいこと場合もあり、これについては実施例２において説明する。

【0038】

次に、本発明で特徴的な技術的事項について説明する。本発明では人間の聴感覚に存在する時間マスキング効果によって、実際に発生している作動音を他の作動音によって搭乗者に聞こえづらくして見かけ上の静粛性を向上していることである。

【0039】

一般に、２つの騒音が発生する場合において発生タイミングを合わせて重複させると両者が重ね合わされて大きくなり、発生タイミングをずらし過ぎると２つの音が別々に聞こえるだけとなって騒音の低減効果は少ない。

【0040】

そこで、時間マスキング効果という人間の聴感覚特性を利用して、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音で高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音を聞こえづらくして見かけ上の静粛性を向上するようにしたものである。

【0041】

図２に時間マスキング効果の概念を示している。時間マスキング効果とは、ある音が鳴りやんだ直後に別の音を鳴らした場合、人間の耳では後の音が前の音にかき消されて聞こえなくなってしまう現象である。これは、前の音を聞いているときの耳の中の鼓膜の振動がすぐには止まらずに、徐々に減衰するためといわれている。

【0042】

図２に示すように、あるタイミングの間（ＯＮ→ＯＦＦの期間）でマスカー(マスクする音)８１を発生させた場合、これに続くマスキー（マスキングされる音）８２がマスカー８１によって定まるマスキング特性領域８３にあれば、マスキー８２はマスカー８１によってマスキングされるというものである。この場合、マスカー８１はマスキー８２より音の大きさ（音圧）が大きいことが前提となる。そして、本実施例においては燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音をマスカー８１としている。

【0043】

時間マスキング効果は、マスカー８１の後の音がマスクされる場合を順向マスキング、マスカー８１より前の音がマスクされる場合を逆向マスキングという。尚、逆向マスキングは時間的に後の音が前の音をマスクすることであるが、音が人間の聴覚神経を伝わるときに、音圧が大きい音の方が神経パルスの伝達路が活性化されて神経の接続部（シナプス）でのパルスの連絡が速くなるために生じているといわれている。

【0044】

図３に時間マスキングの事例を示しており、マスカー８１を７０ｄＢ、５０ｍｓ間発生させた白色雑音とし、マスキー８２を７０ｄＢ、５ｍｓ間発生させた１０００Ｈｚの正弦波とした時のマスキング効果を実験的に調査したものである。これにより、マスキング効果は上述の通り、時間間隔が長いと指数関数的に弱まっていることが分かり、効果を出すには、出来るだけマスカー８１とマスキー８２を重複しない程度に近接させる必要があることがわかる。

【0045】

一般的には時間マスキング特性領域は、順向マスキングで約１００ｍｓ、逆向マスキングで約２０ｍｓ程度であり、時間マスキング効果はマスカー８１とマスキー８２との時間間隔が大きくなると指数関数的に弱まるため、マスカー８１とマスキー８２の発生時期は重複しない範囲で出来るだけ時間間隔は短い方が良い。

【0046】

本実施例においても燃料噴射弁４の駆動時期と高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動時期を燃料噴射弁４の時間マスキング特性領域に収まるようにすることが重要である。

【0047】

次に、時間マスキング効果を利用した高圧燃料ポンプのスピル弁１０２と燃料噴射弁４の駆動タイミングについて図４に基づいて説明する。

【0048】

図４において、（a）はプランジャ７の動作状態を示しており、ＴＤＣ（トップデッドセンタ）とＢＤＣ(ボトムデッドセンタ)の間でプランジャ７の位置が変位している。したがって、プランジャ７の位置が上昇すると圧縮工程となり、プランジャ７の位置が下降すると吸入工程となる。

【0049】

（ｂ）は可変容量制御機構１０７のソレノイドコイル１０８へ通電する電流信号であり、ＯＮタイミングでスピル弁１０２が開き、ＯＦＦタイミングでスピル弁１０２が閉じるものである。これに同期して（c）にあるようにスピル弁１０２がＯＮ時間だけ開くようになる。

【0050】

したがって、このＯＮ時間だけスピル弁１０２は開いているので、吸入工程であれば燃料が燃料吸入通路１０４から吸入され、或いは圧縮工程にあれば燃料吸入通路１０４に戻されるものである。

【0051】

そして、スピル弁１０２が閉じることで実質的な加圧が始まり、(a)に示したOutputの時間だけ加圧されるものである。また、（ｄ）は加圧室１０６の圧力変化を示しており、スピル弁１０２が閉じた時点からプランジャ１０１による加圧が始まっている。

【0052】

そして、（e）は燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４の発生時期を示している。具体的には燃料噴射弁４の噴射タイミングと実質的に同時期、或いは若干遅れて発生している。

【0053】

また、（ｆ）は高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音の発生時期を示しており、この発生時期は燃料噴射弁４の作動音９４によって定まる時間マスキング特性領域に収まる範囲に設定されている。つまり、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２は燃料噴射弁４の作動音９４によって定まる破線で示す期間ＭＡＳＫの間の時間マスキング特性領域内で駆動されることになる。

【0054】

実施例では燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４が最も大きい音源としたため、逆向マスキング（期間ＢＴ）と順向マスキング（期間ＡＴ）の両方を採用している。

【0055】

このような制御を行なうための制御フローチャートを図８に示している。図８において、ステップ８５においてエンジンの回転数を検出し、ステップ８６で検出された回転数からアイドリングか、そうでないかを判断する。アイドリングでないならばこれ以上のステップに進まず終了する。

【0056】

ステップ８６でアイドリングと判断されると本実施例になる騒音コントロール機能を実施する。騒音コントロール機能はステップ８７において、燃料噴射弁４の駆動信号マップから燃料噴射弁４の作動音が発生するタイミング（騒音発生タイミング）を演算する。この作動音の発生タイミングが時間マスキングするための時間的な基準位置となる。尚、アイドリング状態での燃料噴射弁４の作動音の大きさ（音圧）は予め測定されているので時間マスキング効果を得るための時間マスキング特性領域は予め求められている。

【0057】

ステップ８７で燃料噴射弁４の作動音が発生するタイミングが決まると、ステップ８８に進んで時間マスキング特性領域（時間マスキング曲線）内の範囲で、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２に与える電流信号のＯＮ/ＯＦＦタイミングを演算する。したがって、燃料噴射弁４の作動音が発生するタイミングを基準として前後の所定マスキング時間内で高圧燃料ポンプのスピル弁１０２が駆動されることになる。

【0058】

次に、ステップ８８で演算された高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の電流信号のＯＮ/ＯＦＦタイミングに基づいて、ステップ８９で実際にスピル弁１０２を駆動制御して、この制御フローを終了するものである。

【0059】

以上において、図４に戻って更に詳細に説明すると、図１のポンプ駆動信号６１がコントローラ６から送られるとポンプ本体１が駆動され、スピル弁１０２の駆動に起因する作動音９２、９３が発生する。また、燃料噴射弁４の駆動信号６２がコントローラ６から送られると燃料噴射弁4が駆動され、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４が発生する。

【0060】

高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音は、図５にあるようにスピル弁１０２が開弁する時のアンカー１１１とコア１１２の衝突によって、図４の（f）にある衝突音（開弁音）９２が発生する。また、図６にあるようにスピル弁１０２が閉弁する時のスピル弁１０２とストッパ１１３の衝突によって、図４の（f）にある衝突音（閉弁音）９３が発生する。

【0061】

本実施例では、図１にあるようにカム７は４葉、つまりカム山を４つ持つのでプランジャ１０１はカム軸1回転につき4回往復する。図４でプランジャ変位の上昇行程が加圧行程であり、下降行程が吸入行程である。

【0062】

プランジャ１０１が吸気行程に入るとコントローラ６から高圧燃料ポンプの可変容量制御機構１０７へ駆動信号６１が送られ、ソレノイドコイル１０８が通電されて電磁場を発生し、この電磁力によってアンカー１１１がロッド１１０を押し出すことによってスピル弁１０２が開弁する。この時に、アンカー１１１がコア１１２に衝突することによって衝突音（開弁音）９２が発生する。

【0063】

また、スピル１０２が開弁されて燃料が加圧室１０６に送られた後にソレノイドコイル１０８への通電がＯＦＦとなり電磁力が消滅し、スプリング１０９によってスピル弁１０２が閉弁する。その時に、スピル弁１０２とストッパ１１３が衝突することによって衝突音（閉弁音）９３が発生する。

【0064】

本実施例において、これらのスピル弁１０２の開閉に伴う衝突音は衝突音（開弁音）９２の方が大きいとしたが、種々のポンプを考慮するとどちらも衝突による衝撃音なので、どちらが大きいとはいえない場合がある。このため、上述したように本実施例では両方の衝突音９２、９３を時間マスキングするため、逆向マスキングと順向マスキングの両方を採用することにしている。

【0065】

同様に、コントローラ６から燃料噴射弁４に燃料噴射弁駆動信号６２が送られると、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４が発生する。上述したように、燃料噴射弁４の弁を開くために燃料噴射弁４内のアンカーがコアに衝突して衝突音を発生する。また、燃料噴射弁４の駆動信号がＯＦＦとなって燃料噴射弁４の弁が閉弁スプリングによって弁座に衝突して衝突音を発生する。したがって、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音は燃料噴射弁４の開閉タイミングで２回発生することになるが、本実施例では、ＯＮ時よりもＯＦＦ時の閉弁による作動音が支配的であるとして、閉弁による作動音９４に着目して説明する。

【0066】

図４の（ｅ）及び（ｆ）に示すように、本実施例においては燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音（閉弁による作動音）９４と高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音９２、９３の発生タイミングを適切に制御して、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音（閉弁による作動音）９４で高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動ポンプ駆動に起因する作動音９２、９３を時間マスキングする構成としている。

【0067】

つまり、本実施例においては燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音（閉弁による作動音）９４が最も大きいとして図２にあるマスカー８１に設定し、この燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音（閉弁による作動音）９４を基準にして時間マスキング特性領域を設定する。

【0068】

この時間マスキング特性領域は内燃機関がアイドリング状態にある時に燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音（閉弁による作動音）９４の平均的な大きさ（音圧）を測定し、この値に応じて図３にあるような時間マスキング特性領域を求めている。

【0069】

これに基づいて逆行マスキング側の時間ＢＴと順向マスキング側の時間ＡＴの間においてマスキー８２の発生時期、つまりスピル弁１０２の開閉による作動音９２、９３の発生時期を決めることができる。言い換えれば、スピル弁１０２の開閉時期を決めることができる。

【0070】

図４に示すように、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４を基準にして、逆行マスキング側の所定時間ＢＴ内でスピル弁１０２を開き、順行マスキング側の所定時間ＡＴ内でスピル弁１０２を閉じるようにすると、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４に基づいて定まる時間マスキング領域にスピル弁１０２の作動音９２、９３の発生時期を収めることができる。

【0071】

逆行マスキングと順向マスキングの時間的な長さは、基本的には燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４の大きさ（音圧）に基づいて定まるので、音圧を推定して逆行マスキングと順向マスキングの時間的な長さを求めてスピル弁１０２の作動音９２、９３の発生時期を決めることも可能である。

【0072】

内燃機関が高速運転されている時には内燃機関の作動音自体が支配的になるため、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音や燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音は目立たなくなるが、８００回転くらいのアイドリング状態では内燃機関の作動音が小さくなるので、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音や燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音が目立ってくる傾向にある。

【0073】

本実施例はアイドリング時等に高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音や燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音を対策するため、燃料噴射弁４の作動音によって定まる時間マスキング特性領域でスピル弁１０２を駆動することによって、時間マスキング効果を利用してスピル弁１０２の作動音を搭乗者に聞こえづらくすることで、見掛け上の静粛性を向上するようにしたものである。

【0074】

例えば、８００回転のアイドリング状態を考えると、本実施例は４葉カムを想定しているので、プランジャ１０１７の或る上死点から次に上死点までの移動にかかる時間は約４２ｍｓである。

【0075】

燃料噴射弁４の作動音から求まる時間マスキング特性領域から有効な逆向マスキング時間ＢＴは燃料噴射弁４の作動音の発生時期を基準に前側に約１０ｍｓであり、同様に順向マスキング時間ＡＴは燃料噴射弁４の作動音の発生時期を基準に後側に約２５ｍｓと考えられる。したがって、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４の発生時期より手前側で約１０ｍｓ以内にスピル弁１０２の開弁音９２を発生するように可変容量制御機構１０７に駆動信号を送れば良く、同様に燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４の発生時期より後側で約２５ｍｓ以内にスピル弁１０２の閉弁音９３を発生するように可変容量制御機構１０７に駆動信号を送れば良い。

【0076】

この具体的な手法としては、高圧燃料ポンプの駆動信号６１、つまり可変容量制御機構１０７のソレノイドコイル１０８への通電時間のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御することによって、スピル弁１０２の開弁音９２と閉弁音９３の発生タイミングを制御できる。

【0077】

このため、燃料噴射弁４の駆動タイミングを基に可変容量制御機構１０７のソレノイドコイル１０８への通電タイミングと通電時間を決めてやれば、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４で高圧燃料ポンプのスピル弁の駆動に起因する作動音９２、９３を時間マスキングできるようになる。

【0078】

以上に説明した実施例においては、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音の方が高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音より大きいとして説明したが、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音の方が燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音より大きい場合でも同様に本発明の考え方を適用できるものである。

【0079】

この場合は、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音より前に燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音が存在しないため、順向マスキングだけを考慮して高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の作動音の発生時期を決めてやれば良いものである。

【0080】

図７に基づいて、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音の方が燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音より大きい場合の高圧燃料ポンプのスピル弁１０２と燃料噴射弁４の駆動タイミングについて説明する。

【0081】

図７において図４と異なるタイミングチャートは（ｅ）及び（ｆ）のタイミングチャートであるので、これ以外のタイミングチャートの説明は省略する。

【0082】

そして、図７の（e）は燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４の発生時期（具体的には燃料噴射弁４の噴射タイミングと実質的に同時期、或いは若干遅れて発生する）を示している。

【0083】

また、図７の（ｆ）は高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音の発生時期を示しており、この発生時期は高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音９２によって定まる時間マスキング特性領域内に、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４の発生時期が収まるようになっている。

【0084】

つまり、燃料噴射弁４の駆動時期は内燃機関の燃焼に大きく関与するため、基本的には従来から行なわれている駆動時期と基本的には同一である。

【0085】

このため、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４の発生時期を基準にして、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音９２によって定まる時間マスキング特性領域に燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４の発生時期が入るようにしている。つまり、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音９２と燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４が時間マスキング特性領域で発生するようにスピル弁１０２の開弁時期を制御するように構成している。

【0086】

この実施例では、スピル弁１０２の開弁音９２が発生してから後側に約２５ｍｓ以内に燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４及びスピル弁１０２の閉弁音９３が発生するようにスピル弁１０２の開閉タイミングを調整している。これは高圧燃料ポンプの駆動信号６１、つまり可変容量制御機構１０７のソレノイドコイル１０８への通電時間のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御することによって実現できる。

【0087】

このように、上述した実施例に代表されるように、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音或いは高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音の発生時期を制御することによって人間の聴感覚に存在する時間マスキング効果を搭乗者に与え、実際の作動音は発生しているのに拘わらず見かけ上の静粛性を向上できるものである。

【0088】

尚、以上のような実施例において、燃料噴射弁４の駆動信号６２の発生タイミングがあらかじめ分かっている場合は、高圧燃料ポンプの駆動信号６１であるソレノイドコイル１０８への通電時間のＯＮ／ＯＦＦの適切なタイミングをマッチング等の手法によって求め、これをコントローラ６の記憶領域を構成するフラッシュＲＯＭ等の半導体メモリに予めマッピングして記憶させることで、スピル弁１０２の開閉時期を制御できるので燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音の時間マスキングが可能となる。

【0089】

一方、燃料噴射弁４の駆動信号６２の発生タイミングが予め分かっていない場合、或いは燃料噴射弁４の駆動信号６２の発生タイミングが変化する場合は以下の方法で時間マスキングが可能となる。

【0090】

例えば、図１で燃料噴射弁駆動信号６２がコントローラ６から燃料噴射弁４に送られるときに、コントローラ６内で高圧燃料ポンプの駆動信号６１、つまりソレノイドコイル１０８への通電時間を演算し、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４が発生する時期を基準に、スピル弁１０２の開弁音９２が逆行マスキング側で約１０ｍｓの間に発生し、スピル弁の閉弁音９３が順向マスキング側で約２５ｍｓの間に発生するように高圧燃料ポンプの駆動信号６１を調整すれば良い。

【0091】

また、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４で高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音９２，９３を時間マスキングする方法として、駆動カム７の位相をあらかじめ設定しておく方法がある。例えば、図１にある筒内噴射方式の燃料噴射システムに使用される高圧燃料ポンプの場合であれば、内燃機関のカム軸にプランジャ１０１を駆動する駆動カムが取り付けられているので、その駆動カム７とプランジャ７の相対的な位相を調整すれば良い。

【0092】

駆動カム７の位相を調整する場合は、図４の高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する作動音９２、９３が時間的に前後にずれる形となる。つまり、燃料噴射弁４の駆動に起因する作動音９４を基準に、高圧燃料ポンプのスピル弁１０２の駆動に起因する開弁音９２が逆行マスキング側で約１０ｍｓの間に発生し、スピル弁の閉弁音９３が順向マスキング側で約２５ｍｓの間に発生するように駆動カムの位相を調整することで実現できる。

【0093】

また、上述した駆動カム７の位相調整と高圧燃料ポンプのソレノイドコイル１０８への駆動信号の通電時間、ＯＮ／ＯＦＦのタイミングの制御を併用すること何ら差し支えないものである。

【0094】

以上述べたように、本発明の特徴は燃料噴射弁の駆動に起因する作動音と高圧燃料ポンプのスピル弁の駆動に起因する作動音を重複することなく高圧燃ポンプを駆動すると共に、高圧燃料ポンプ或いは燃料噴射弁のどちらか一方の作動音に基づいて定まる時間マスキング特性で決まる時間内に他方の作動音が発生するようにしたところにある。

【0095】

そして、このような構成を採用したことによって、燃料噴射弁の駆動に起因する作動音或いは高圧燃料ポンプのスピル弁の駆動に起因する作動音の発生時期を制御することによって人間の聴感覚に存在する時間マスキング効果を搭乗者に与え、実際の作動音は発生しているのに拘わらず見かけ上の静粛性を向上できるものである。

【符号の説明】

【0096】

１…高圧燃料ポンプ、３…燃料タンク、４…燃料噴射弁、５…コモンレール、６…コントローラ、７…カム、２１…低圧配管、２２…高圧配管、３１…低圧ポンプ、３２…プレッシャレギュレータ、５１…圧力センサ、５２…安全弁、６１…ポンプ駆動信号、６２…燃料噴射弁駆動信号、８１…マスカー(マスクする音)、８２…マスキー(マスクされる音)、８３…マスキング領域、９２…スピル弁開弁音、９３…スピル弁閉弁音、９４…燃料噴射弁の閉弁音、１０１…プランジャ、１０２…スピル弁、１０３…吐出弁、１０４…燃料吸入通路、１０５…吐出通路、１０６…加圧室、１０７…可変容量制御機構、１０８…ソレノイドコイル、１０９…スプリング、１１０…ロッド、１１１…アンカー、１１２…コア。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】