(57)【要約】  燃料噴射装置は、エンジン本体に装着され、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料のボイド率を変化させるボイド率調整手段と、を備える。ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を上昇させる。また、ボイド率調整手段は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を変更して前記燃料のボイド率を調整する。ボイド率を適切に制御することにより、燃料の微粒化と正味の燃料量の確保を両立することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体に装着され、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料のボイド率を変化させるボイド率調整手段と、
を備えた燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を上昇させる請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記ボイド率調整手段は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を変更して前記燃料のボイド率を調整する請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を上昇させる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記ボイド率調整手段は、前記エンジン本体が備える気筒毎の燃料の温度に応じて前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を調整し、前記燃料のボイド率を調整する請求項３又は４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記燃料噴射弁は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁とを含み、前記ボイド率調整手段は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁との噴射比率を変更して前記筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を調整する請求項２乃至５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記エンジン本体に供給される冷却水の温度が予め定めた閾値よりも低いときは、前記ポート燃料噴射弁の噴射比率を大きくする請求項６記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関に関し、ＣＯ２低減及びエミッション低減のため、過給リーン、大量ＥＧＲ及び予混合自着火燃焼の研究が盛んに行われている。これらの研究によると、ＣＯ２低減及びエミッション低減の効果を最大限に引き出すには、より燃焼限界近傍において安定した燃焼状態を得る必要がある。また、石油燃料の枯渇化が進む中、バイオ燃料など多種の燃料でも安定して燃焼できるロバスト性が要求される。このような安定した燃焼を得るのに最も重要な点は混合気の着火ばらつきを低減することや膨張行程で燃料を燃やしきる速やかな燃焼が必要とされる。【０００３】
また、内燃機関の燃料供給において、過渡応答性の向上、気化潜熱による体積効率向上や低温での触媒活性化用の大幅な遅角燃焼のために燃焼室内へ燃料を直接噴射する筒内噴射方式が採用されている。ところが、筒内噴射方式を採用することにより、噴霧燃料が液滴のまま燃焼室壁に衝突して起こるオイル希釈や、液状燃料で噴射弁の噴孔周りに生成されるデポジットによる噴霧悪化により燃焼変動が助長されていた。【０００４】
このような筒内噴射方式の採用により生じるオイル希釈や噴霧悪化の対策をするとともに、着火ばらつきを低減し安定した燃焼を実現するには、燃焼室内の燃料が速やかに気化するように、噴霧を微粒化することが重要となる。【０００５】
燃料噴射弁から噴射される噴霧の微粒化には薄膜化した液膜のせん断力によるもの、流れの剥離で発生するキャビテーションによるもの、超音波の機械的振動で表面に付着した燃料を微粒化するものなどが知られている。【０００６】
特許文献１には、気泡保持流路部の流路断面積をキャビテーション発生流路の流路断面積より大きくし、キャビテーション発生流路の流出口を急拡大流れとする燃料噴射弁が開示されている。この燃料噴射弁は、キャビテーション発生流路の流出口を急拡大流れとすることで気泡保持流路内にキャビテーションを発生する。このように、内部でキャビテーションを発生させる燃料噴射弁が種々提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１４１１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、筒内噴射用として用いられる燃料噴射弁は、燃焼による熱の影響を受け易い。前記特許文献１のように、内部でキャビテーションを発生させ、気泡を含んだ燃料を噴射する燃料噴射弁が熱の影響を受けると、燃料に含まれる気泡が膨張し、燃料中の気体混合率（ボイド率）が上昇するおそれがある。すなわち、気泡（気体）は、液体よりも体積膨張率が高く、燃料温度が高くなるほどボイド率が高くなる傾向にある。この結果、高温環境下では、燃料流量が減少し、燃焼に必要となる噴射量が適切に確保されないおそれがある。【０００９】
そこで本発明は、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁において、燃料の微粒化と正味の燃料量の確保を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本明細書開示の燃料噴射装置は、エンジン本体に装着され、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料のボイド率を変化させるボイド率調整手段と、を備えている。ボイド率を変更することにより、燃料の微粒化を図りつつ、正味の燃料量を確保することができる。【００１１】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を上昇させる。ボイド率を上昇させることにより、燃料の微粒化は促進される。例えば、低水温時のように、燃料の微粒化の要求が高いときなどは、ボイド率上昇要請時に相当する。ボイド率は、燃圧を上昇させることにより、上昇するため、ボイド率上昇要請時に、燃圧を上昇させることにより、燃料の微粒化を促進することができる。【００１２】
前記ボイド率調整手段は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を変更して前記燃料のボイド率を調整することができる。ボイド率は、燃料の温度に応じて変化する。そこで、燃料の温度を変更することによってボイド率を制御することができる。前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を上昇させることができる。【００１３】
前記ボイド率調整手段は、前記エンジン本体が備える気筒毎の燃料の温度に応じて前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を調整し、前記燃料のボイド率を調整することができる。通常、燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプからの距離が遠い気筒ほど、その経路において受熱する期間が長くなることから噴射される燃料の温度が高くなる傾向にある。燃料噴射弁間で燃料の温度のばらつきがあると、燃料噴射弁毎にボイド率が異なる状態となり得る。そこで、気筒毎に燃料噴射弁の温度を調整することで、燃料噴射の気筒間のばらつきを抑制することができる。【００１４】
前記燃料噴射弁は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁とを含み、前記ボイド率調整手段は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁との噴射比率を変更して前記筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を調整することができる。噴射される燃料量が多くなれば、その冷却効果や熱容量によって燃料の温度を低下させることができる。このように燃料の温度を制御することにより、ボイド率を調整することができる。【００１５】
前記エンジン本体に供給される冷却水の温度が予め定めた閾値よりも低いときは、前記ポート燃料噴射弁の噴射比率を大きくすることができる。ボイド率の調整は、エンジン本体の暖機が終了し、安定した稼動状態となってから行われることが望ましい。ポート燃料噴射弁からの噴射比率を大きくすると、その一方で、筒内燃料噴射弁からの噴射比率が小さくなり、燃料の冷却効果が小さくなる。この結果、筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の温度が高くなり、エンジン本体の暖機が促進される。
【発明の効果】
【００１６】
本明細書に開示された燃料噴射装置によれば、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁において、燃料の微粒化と正味の燃料量の確保が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、エンジン本体に装着された燃料噴射装置の一構成例を示す説明図である。
【図２】図２は、実施例１の燃料噴射装置に含まれる筒内燃料噴射弁の要部を断面として示す説明図である。
【図３】図３は、燃料噴射装置で行われる制御の一例を示すフロー図である。
【図４】図４（Ａ）は低水温時に目標ボイド率を求めるマップの一例であり、図４（Ｂ）は高水温時に目標ボイド率を求めるマップの一例である。
【図５】図５は、ベース燃圧を求めるマップの一例である。
【図６】図６は、冷却水温と燃料温度との関係を説明するグラフである。
【図７】図７は、筒内燃料噴射弁における燃料温度とボイド率及び燃料流速との関係を説明するグラフである。
【図８】図８は、燃料温度算出マップの一例である。
【図９】図９は、ポート噴射比率が小さい場合の筒内燃料噴射弁における燃料温度を示すグラフである。
【図１０】図１０は、ポート噴射比率が大きい場合の筒内燃料噴射弁における燃料温度を示すグラフである。
【図１１】図１１は、燃圧とボイド率との関係を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されている場合もある。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、エンジン本体２に装着された燃料噴射装置１の一構成例を示す説明図である。エンジン本体２は、第１気筒♯１〜第４気筒♯４を備えている。第１気筒♯１〜第４気筒♯４には、それぞれ第１吸気ポート１０１〜第４吸気ポート１０４が設けられている。燃料噴射装置１は、第１気筒♯１に燃料を供給する燃料噴射弁として、第１筒内燃料噴射弁１１と第１ポート燃料噴射弁１２とを備えている。また、第２気筒♯２に燃料を供給する燃料噴射弁として、第２筒内燃料噴射弁２１と第２ポート燃料噴射弁２２とを備えている。さらに、第３気筒♯３に燃料を供給する燃料噴射弁として第３筒内燃料噴射弁３１と第３ポート燃料噴射弁３２、第４気筒♯４に燃料を供給する燃料噴射弁として、第４筒内燃料噴射弁４１と第４ポート燃料噴射弁４２とを備えている。【００２０】
各筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１は、燃料ポンプ６に接続されたデリバリパイプ５から分岐した第１枝管５ａ１〜５ａ４にそれぞれ接続されている。各ポート燃料噴射弁１２、２２、３２、４２は、第１枝管５ａ１〜５ａ４から分岐した第２枝管５ｂ１〜５ｂ４にそれぞれ接続されている。第２枝管５ｂ１の分岐点には、第１調整弁５１１が設けられている。第２枝管５ｂ２の分岐点には第２調整弁５１２が設けられている。第２枝管５ｂ３の分岐点には第３調整弁５１３が設けられている。第２枝管５ｂ４の分岐点には第４調整弁５１４が設けられている。第１調整弁５１１〜第４調整弁５１４は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁との噴射比率を変更する。なお、以後の説明において、ポート燃料噴射弁の噴射比率をポート噴射比率ということがある。【００２１】
燃料噴射装置１は、制御部としてＥＣＵ７を備えている。ＥＣＵ７は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＲＡＭ）と、を備えるコンピュータである。ＥＣＵ７は、各筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ７は、各ポート燃料噴射弁１２、２２、３２、４２に電気的に接続されている。ＥＣＵ７は、第１調整弁５１１〜第４調整弁５１４に電気的に接続されている。ＥＣＵ７は、燃料ポンプ６に電気的に接続されており、燃料ポンプ６のデューティ比を制御することができる。ＥＣＵ７には、エンジン本体の稼動状態を制御するための各種センサが接続されており、水温計８もＥＣＵ７に電気的に接続されている。なお、燃料ポンプ６は、第１気筒♯１に近い側に備えられており、第４気筒♯４が最も燃料ポンプ６から離れている。【００２２】
燃料ポンプ６のデューティ比を制御して燃圧を調整し、第１調整弁５１１〜第４調整弁５１４の開閉制御を行うＥＣＵ７は、ボイド率調整手段の機能を有する。すなわち、ＥＣＵ７は、燃料ポンプ６のデューティ比を制御したり、第１調整弁５１１〜第４調整弁５１４の開閉制御を行って燃料の温度を制御したりして燃料噴射弁、特に筒内燃料噴射弁から噴射される燃料のボイド率を変化させる。【００２３】
筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１は、気泡を含む燃料を噴射することができる。図２は、実施例１の燃料噴射装置に含まれる筒内燃料噴射弁１１の要部を断面として示す説明図である。筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１は同一であるため、ここでは、第１筒内燃料噴射弁１１について説明する。【００２４】
筒内燃料噴射弁１１は、ノズルボディ１３１、ニードル１３２、駆動機構１４０を備えている。駆動機構１４０はニードル１３２の摺動動作を制御する。駆動機構１４０は、圧電素子、電磁石などを用いたアクチュエータやニードル１３２へ適切な圧力を付与する弾性部材など、ニードル１３２が動作するのに適する部品を備えた従来から知られる機構である。以下の説明において、先端側とは図面中の下側を示し、基端側とは図面中の上側を示すこととする。【００２５】
ノズルボディ１３１の先端部には噴孔１３３が設けられている。噴孔１３３はノズルボディ１３１の先端においてノズルボディ１３１の軸に沿う方向に形成された単噴孔である。ノズルボディ１３１の内部には、ニードル１３２が着座するシート部１３４が形成されている。ニードル１３２は、ノズルボディ１３１内に摺動自在に配置されることによって、ノズルボディ１３１との間に燃料導入路１３６を形成する。そして、ノズルボディ１３１内のシート部１３４に着座することによって筒内燃料噴射弁１３０を閉弁状態とする。ニードル１３２は、駆動機構１４０により上方に引き上げられ、シート部１３４から離座することによって開弁状態となる。シート部１３４は、噴孔１３３から奥まった位置に設けられている。このため、ニードル１３２が開弁状態にある場合、閉弁状態にある場合のいずれの場合であっても、噴孔１３３は、外部と連通した状態となる。筒内燃料噴射弁１１をエンジン本体１の燃焼室に露出した状態で装着する場合は、噴孔１３３は、燃焼室と連通した状態となる。【００２６】
筒内燃料噴射弁１１は、シート部１３４よりも上流側に設けられ、燃料導入路１３６から導入される燃料にニードル１３２の摺動方向に対して旋回する流れを付与する旋回流生成部１３２ａを備えている。旋回流生成部１３２ａは、ニードル１３２の先端部に設けられている。旋回流生成部１３２ａは、ニードル１３２の基端側と比較して径が拡大されている。旋回流生成部１３２ａの先端部分がシート部１３４に着座する。このように、旋回流生成部１３２ａは、開弁時及び閉弁時にシート部１３４よりも上流側に位置する。【００２７】
旋回流生成部１３２ａは、螺旋溝１３２ｂを備えている。燃料導入路１３６から導入される燃料がこの螺旋溝１３２ｂを通過することによって、燃料の流れに旋回成分が付与され、燃料の旋回流が生成される。【００２８】
筒内燃料噴射弁１１は、シート部１３４よりも下流側に設けられ、旋回流生成部１３２ａにおいて生成された旋回流の旋回速度を増大させつつ噴孔１３３へ燃料を供給する旋回増速部１３５を備えている。旋回増速部１３５は、シート部１３４よりも下流部に位置する最小絞り部に向かって内周径が縮径して形成されている。ここで、最小絞り部は、シート部１３４よりも下流部において、最も内周径が小さい位置に相当する。本実施例において、最小絞り部は、噴孔１３３となっている。最小絞り部は、噴孔１３３の開口部に限定されない。【００２９】
旋回増速部１３５は、シート部１３４と噴孔１３３との間に形成され、旋回流生成部１３２ａを通過して旋回状態となった燃料の旋回速度を加速させる。旋回流生成部１３２ａで生成された旋回流の回転半径を徐々に狭める。旋回流は、縮径された狭い領域に流入することで、旋回速度が増す。旋回速度が増した旋回流は、噴孔１３３内に気柱を形成する。旋回増速部１３５の内周壁面は、中心側に向かって凸状の曲面を備えている。ここで、この気柱の形成及び気柱の形成に基づく微細気泡の生成について、説明する。【００３０】
旋回増速部１３５内で旋回流が加速すると、噴孔１３３から旋回増速部１３５内にかけて強い旋回流が形成され、強い旋回流が旋回する中心に負圧が発生する。負圧が発生するとノズルボディ１３１の外部の空気がノズルボディ１３１内に吸引される。これにより噴孔１３３内に気柱が発生する。こうして発生した気柱と燃料との界面において気泡が生成する。生成した気泡は気柱の周囲を流れる燃料に混入し、気泡混入流として外周側を流れる燃料流とともに噴射される。【００３１】
このとき燃料流及び気泡混入流は、旋回流の遠心力により、中心から拡散するコーン状の噴霧が形成される。従って、噴孔から離れるほどコーン状の噴霧の径は大きくなるため、噴霧液膜が引き伸ばされて薄くなる。そして、液膜として維持できなくなり分裂する。この後、分裂後の噴霧は微細気泡の自己加圧効果によって径が小さくなり崩壊に至り超微細化噴霧となる。このように、筒内燃料噴射弁１１により噴射された燃料の噴霧が微粒化されるため、燃焼室内における速やかな火炎伝播が実現され、安定した燃焼が行われる。【００３２】
このように燃料噴霧の超微細化を図ることにより、燃料の気化が促進されると、ＰＭ（Particulate  Matter）や、ＨＣ（炭化水素）の低減を図ることができる。また、熱効率も改善される。さらに、気泡が筒内燃料噴射弁から噴射された後に破壊されることになるので、筒内燃料噴射弁１１内のＥＧＲエロージョンを抑制することができる。【００３３】
なお、本実施例では、ポート燃料噴射弁１２、２２、３２、４２も筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１と同一の燃料噴射弁を用いているが、ポート燃料噴射弁として他の形式の燃料噴射弁を用いることができる。また、筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１も図２に示す形式の燃料噴射弁に限定されず、気泡を含む燃料を噴射することができるものであれば、他の形式の燃料噴射弁を用いることもできる。【００３４】
つぎに、以上のような燃料噴射装置１の制御の一例について図面を参照しつつ説明する。燃料噴射装置１の制御はＥＣＵ７によって行われる。【００３５】
まずステップＳ０１では、エンジン本体１に供給される冷却水の温度（エンジン冷却水温）Ｔｗを取得する。そして、ステップＳ０２において、エンジン冷却水温度Ｔｗが予め定めた閾値Ｔｗ１よりも低いか否かを判断する。ここで、閾値Ｔｗ１は、エンジン本体１が以後の制御を適切に行うことができる状態となっているか否かを判断するためのものである。閾値Ｔｗ１として暖機完了を判断するための値を用いることができる。【００３６】
ステップＳ０２でＮｏと判断したときは、ステップＳ０３へ進む、ステップＳ０３では、ポート燃料噴射弁からの噴射比率を大きくする。具体的には、ポート噴射比率ｋｐｆｉを「１」に設定する。すなわち、各気筒において噴射要求燃料量の全量をポート燃料噴射弁１２、２２、３２、４２から噴射する。これにより、筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１からの燃料噴射が停止される。この結果、筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１は燃料による冷却効果が抑制されるため、燃焼ガスからの受熱により、早期昇温が可能となって、安定した燃料噴射が行える状態となる。ステップＳ０３の処理は、ステップＳ０２でＹｅｓと判断するまで繰り返し行われる。【００３７】
一方、ステップＳ０２でＮｏと判断したときは、ステップＳ０４へ進む。ステップＳ０４では、目標ボイド率を算出する。具体的には、マップを参照して、目標ボイド率を決定する。ここで、目標ボイド率は、エンジン冷却水温度に応じて選択される複数のマップから決定される。図４（Ａ）は低水温時に目標ボイド率を求めるマップの一例であり、図４（Ｂ）は高水温時に目標ボイド率を求めるマップの一例である。目標ボイド率は、エンジンの負荷率ＫＬとエンジン回転数ＮＥとから求められる。低水温時のマップは、ａ、ｂ、ｃの三つの領域に区分けされている。高水温時のマップは、Ａ、Ｂ、Ｃの三つの領域に区分けされている。ここで、各値は、ａ＞ｂ＞ｃ、Ａ＞Ｂ＞Ｃ、ａ＞Ａ、ｂ＞Ｂ、ｃ＞Ｃの関係を有している。ボイド率は、微粒化促進が期待される状態であるほど、大きく設定される。低水温時であるほど、低負荷低回転であるほど微粒化促進が期待されるため、大きいボイド率が求められることになる。【００３８】
ステップＳ０４に引き続き行われるステップＳ０５では、以後の燃圧設定のベースとなるベース燃圧の算出と目標燃料温度の算出を行う。ベース燃圧は、図５に示すマップを参照することによって算出される。ベース燃圧は、エンジンの負荷率ＫＬとエンジン回転数ＮＥとから算出される。ベース燃圧は、高負荷高回転ほど高くなる。一方、目標燃料温度は、ステップＳ０４で算出した目標ボイド率を実現するために要求される燃料温度として算出される。例えば、目標ボイド率ａを実現するために、求められる燃料温度が算出される。図６は、エンジン冷却水温と燃料温度との関係を説明するグラフである。図７は、筒内燃料噴射弁１１における燃料温度とボイド率α及び燃料流速との関係を説明するグラフである。燃料温度は、エンジンの冷却水温と相関性を有し、エンジンの冷却水温が低いほど低い。また、図７を参照すると、燃料流速が高いほどボイド率αは高く、燃料温度が高いほどボイド率αは高い。このため、異なる燃料流速のときに、同一のボイド率αを実現するためには、燃料温度を適切に設定する必要がある。ここで、燃料流速は燃圧によって変化するため、ベース燃圧に応じて目標燃料温度を設定する。【００３９】
つぎに、ステップＳ０６において、実際の燃料温度Ｔｆの取得を行う。実際の燃料温度Ｔｆは、図８に示す燃料温度算出マップを参照することによって行う。燃料温度Ｔｆは、燃料噴射量Ｇｆ（ｇ／ｓ）から算出する。【００４０】
ステップＳ０７では、燃料温度の気筒間差ΔＴｆを算出する。燃料温度の気筒間差ΔＴｆは、燃料ポンプ６に近い位置に配置された第１筒内燃料噴射弁１１から噴射される燃料の温度と、燃料ポンプ６から最も遠い位置に配置された第４筒内燃料噴射弁４１から噴射される燃料の温度との差である。これは、燃料ポンプ６から最も遠い位置に配置された第４筒内燃料噴射弁４１が最も受熱の期間が長く、第１筒内燃料噴射弁１１との間で燃料の温度に差が出やすいことを考慮したものである。各気筒間の燃料温度差は、運転状態毎に予め実験で求めておき、これをステップＳ０６で求めた燃料温度Ｔｆに反映させることによって取得する。【００４１】
ステップＳ０８では、ステップＳ０７で算出した燃料温度の気筒間差ΔＴｆが予め定めた閾値ΔＴｆ１よりも大きいか否かを判断する。気筒間差ΔＴｆが大きく、Ｙｅｓと判断したときはステップＳ０９へ進む。ステップＳ０９では、気筒間毎にポート噴射比率ｋｐｆｉを設定する。一方、気筒間差ΔＴｆが小さく、Ｎｏと判断したときはステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、全気筒間共通のポート噴射比率ｋｐｆｉを設定する。ここで、ポート噴射比率を変更することによる燃料温度の変化について図９、図１０を参照して説明する。図９に示すように、ポート噴射比率が小さいときは、エンジンが高負荷高回転となるほど、燃料温度は低温となる。これは、筒内燃料噴射弁からの噴射量が増大することによる冷却効果が発揮されるためである。一方、図１０に示すように、ポート噴射比率が大きいときは、エンジンが高負荷高回転となるほど、燃料温度は高温となる。これは、筒内燃料噴射弁からの噴射量が減少することにより、冷却効果が発揮されないためである。ステップＳ０９、ステップＳ１０では、この関係を利用してステップＳ０５で算出した目標燃料温度に制御する。すなわち、エンジン本体が備える気筒毎の燃料の温度に応じて筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１から噴射される燃料の温度を調整し、燃料のボイド率を調整する。【００４２】
ステップＳ１１では、補正ボイド率を算出する。補正ボイド率は、ステップＳ０９、ステップＳ１０の処理後の燃料温度とエンジン回転数ＮＥ、負荷率ＫＬ、補正前の燃圧、すなわちベース燃圧から算出する。【００４３】
ステップＳ１２では、ステップＳ０４で算出した目標ボイド率とステップＳ１１で算出した補正ボイド率とから算出されるボイド率乖離量Δαを算出する。具体的には、目標ボイド率から補正ボイド率との差分を求める。【００４４】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で求めたボイド率乖離量Δαを用いて目標燃圧ｆ（Δα）を算出し、これに応じた燃料ポンプデューティ比制御を行う。【００４５】
以上、説明したように燃料温度及び燃圧を調整することにより燃料の微粒化と正味の燃料量の確保することができる。【００４６】
上記実施例では、筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１とポート燃料噴射弁１２、２２、３２、４２を備えているが、筒内燃料噴射弁１１、２１、３１、４１のみを備える場合は、制御を簡素化することができる。すなわち、燃料温度に関する制御を省略し、燃料ポンプのデューティ比によって燃圧を調整することによって所望のボイド率を実現するようにしてもよい。【００４７】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  燃料噴射装置
２  エンジン本体
♯１  第１気筒
♯２  第２気筒
♯３  第３気筒
♯４  第４気筒
１１  第１筒内燃料噴射弁
１２  第１ポート燃料噴射弁
２１  第２筒内燃料噴射弁
２２  第２ポート燃料噴射弁
３１  第３筒内燃料噴射弁
３２  第３ポート燃料噴射弁
４１  第４筒内燃料噴射弁
４２  第４ポート燃料噴射弁
５  デリバリパイプ
５ａ１〜５ａ４  第１枝管
５ｂ1〜５ｂ４  第２枝管
５１１  第１調整弁
５１２  第２調整弁
５１３  第３調整弁
５１４  第４調整弁
６  燃料ポンプ
７  ＥＣＵ
８  水温計
１０１  第１吸気ポート
１０２  第２吸気ポート
１０３  第３吸気ポート
１０４  第４吸気ポート
【図１】
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【図２】
2012131996.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012131996.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2012131996.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012131996.tif 000012
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月19日(2012.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体に装着され、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料のボイド率を変化させるボイド率調整手段と、
を備え、
前記ボイド率調整手段は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を変更して前記燃料のボイド率を調整する燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を上昇させる請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を上昇させる請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
エンジン本体に装着され、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料のボイド率を変化させるボイド率調整手段と、
を備え、
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を上昇させる燃料噴射装置。
【請求項５】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を上昇させる請求項４記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記ボイド率調整手段は、前記エンジン本体が備える気筒毎の燃料の温度に応じて前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を調整し、前記燃料のボイド率を調整する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記燃料噴射弁は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁とを含み、前記ボイド率調整手段は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁との噴射比率を変更して前記筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を調整する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記エンジン本体に供給される冷却水の温度が予め定めた閾値よりも低いときは、前記ポート燃料噴射弁の噴射比率を大きくする請求項７記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
エンジン本体に装着され、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料のボイド率を変化させるボイド率調整手段と、
を備え、
前記燃料噴射弁は、
噴孔が設けられたノズルボディと、
前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に燃料導入路を形成するとともに、前記ノズルボディ内のシート部に着座するニードルと、
前記シート部よりも上流側に設けられ、前記燃料導入路から導入される燃料に前記ニードルの摺動方向に対して旋回する流れを付与する旋回流生成部と、
前記シート部よりも下流側に設けられ、前記旋回流生成部において生成された旋回流の旋回速度を増大させて気柱を発生させる旋回増速部と、
を備えた燃料噴射装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月30日(2013.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体に装着され、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料のボイド率を変化させるボイド率調整手段と、
を備え、
前記ボイド率調整手段は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を変更して前記燃料のボイド率を調整する燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を上昇させる請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を上昇させる請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
エンジン本体に装着され、気泡を含む燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料のボイド率を変化させるボイド率調整手段と、
を備え、
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を上昇させる燃料噴射装置。
【請求項５】
前記ボイド率調整手段は、ボイド率上昇要請時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料の燃圧を上昇させる請求項４記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記ボイド率調整手段は、前記エンジン本体が備える気筒毎の燃料の温度に応じて前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を調整し、前記燃料のボイド率を調整する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記燃料噴射弁は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁とを含み、前記ボイド率調整手段は、筒内燃料噴射弁とポート燃料噴射弁との噴射比率を変更して前記筒内燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を調整する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記エンジン本体に供給される冷却水の温度が予め定めた閾値よりも低いときは、前記ポート燃料噴射弁の噴射比率を大きくする請求項７記載の燃料噴射装置。
【国際調査報告】
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