(57)【要約】【課題】燃料噴射装置において、デポジットの堆積を抑制して燃焼改善を図る。【解決手段】ハウジング４１内に燃料通路５１を設けると共に、先端部にこの燃料通路５１に連通するサック部４４及びスリット形状をなす噴射口４５を形成し、このハウジング４１にニードル弁４６を移動自在で、且つ、回動自在に支持し、ソレノイド５８への通電によりニードル弁４６を移動して燃料通路５１を開閉可能とすると共に、ソレノイド６１への通電によりニードル弁４６を所定角度θだけ回動可能とする。【選択図】        図１
2006312915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路を有すると共に先端部に該燃料通路が連通するサック部及びスリット噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに支持されて前記燃料通路を開閉自在な噴射弁と、前記噴射弁を軸方向に移動することで前記燃料通路を開閉可能な噴射弁移動手段と、前記噴射弁を周方向に回動可能な噴射弁回動手段とを具えたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記サック部の周方向に対して、前記燃料通路から該サック部に流れ込む燃料の旋回流が変動する旋回流変動領域が設定され、前記噴射弁回動手段は、一回の噴射時に、前記噴射弁を前記旋回流変動領域の角度ずつ回動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料噴射装置において、前記噴射弁回動手段は、一回の噴射時に、前記噴射弁を約３０度から６０度ずつ回動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記噴射弁回動手段は、前記噴射弁移動手段による前記噴射弁の移動時に該噴射弁を回動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射装置において、前記噴射弁回動手段は、前記噴射弁により前記燃料通路の開放時または閉止時に該噴射弁を回動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記噴射弁回動手段は、予め設定された所定回転数以上で、且つ、予め設定された所定負荷以上のときに、前記噴射弁を回動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記噴射弁回動手段は、予め設定された所定時間ごとに前記噴射弁を回動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記噴射弁回動手段は、電磁力により前記噴射弁を回動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記噴射弁回動手段は、カム機構により前記噴射弁を回動することを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定量の燃料を噴射可能とした燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料を吸気ポートではなく、燃焼室に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されてピストンにより圧縮され、この高圧空気に対して燃料噴射装置から燃料が直接噴射される。すると、燃焼室にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気が点火プラグに導かれて着火して爆発することで駆動力を得ることができ、排気弁の開放時に、燃焼後の排気ガスが吸気ポートから排出される。
【０００３】
このような筒内噴射式内燃機関にて、燃料噴射装置は、先端部にサック部とスリット形状の噴射口を有するハウジング内にニードル弁が移動自在で、且つ、燃料通路を閉塞するように付勢支持されて構成されている。そして、所定のタイミングで、このニードル弁を移動して燃料通路を開放することで、燃料通路の燃料がサック部を介して噴射口から燃焼室に向けて噴射される。このような燃料噴射装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−０６１１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した筒内噴射式内燃機関に適用される従来の燃料噴射装置では、所定量の燃料が一度サック部に充満してから噴射口を通して燃焼室に噴射されるため、燃料噴射期間が経過してニードル弁により燃料通路を閉じても、若干量の燃料がサック部に付着して残留する。この場合、サック部に残留した燃料が燃焼ガスにより蒸し焼きにされ、特に、ニードル弁の先端部にデポジットとして堆積してしまう。すると、この堆積したデポジットが燃料通路の流路面積を狭めて燃料の流路抵抗となり、流量低下を引き起こして燃料噴射量がばらつき、燃焼悪化を招いてしまう。一般に、ニードル弁の先端部へのデポジットの堆積を防止するには、ニードル弁により燃料通路が開放されたときに、燃料通路からサック部に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁の先端部に付着したデポジットを剥離することが有効的である。
【０００６】
ところで、燃料通路の燃料がサック部を通って噴射口に流入するとき、このサック部で旋回流が生成される。即ち、燃料通路の燃料は、ニードル弁の開放時に、サック部に流れ込んでその形状により旋回流となり、その後、スリット形状の噴射口に向かう。しかし、燃料を噴射する噴射口がスリット形状で、特に、噴射弁の軸中心から一方側へ傾斜して設けられている場合には、サック部で生成された旋回流が部分的に大きく成長してから崩壊してしまい、ニードル弁の先端部に付着したデポジットを確実に剥離することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、噴射弁へのデポジットの堆積を抑制することで燃焼改善を図った燃料噴射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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の燃料噴射装置は、燃料通路を有すると共に先端部に該燃料通路が連通するサック部及びスリット噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに支持されて前記燃料通路を開閉自在な噴射弁と、前記噴射弁を軸方向に移動することで前記燃料通路を開閉可能な噴射弁移動手段と、前記噴射弁を周方向に回動可能な噴射弁回動手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の燃料噴射装置では、前記サック部の周方向に対して、前記燃料通路から該サック部に流れ込む燃料の旋回流が変動する旋回流変動領域が設定され、前記噴射弁回動手段は、一回の噴射時に、前記噴射弁を前記旋回流変動領域の角度ずつ回動することを特徴としている。
【００１０】
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、一回の噴射時に、前記噴射弁を約３０度から６０度度ずつ回動することを特徴としている。
【００１１】
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、前記噴射弁移動手段による前記噴射弁の移動時に該噴射弁を回動することを特徴としている。
【００１２】
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、前記噴射弁により前記燃料通路の開放時または閉止時に該噴射弁を回動することを特徴としている。
【００１３】
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、予め設定された所定回転数以上で、且つ、予め設定された所定負荷以上のときに、前記噴射弁を回動することを特徴としている。
【００１４】
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、予め設定された所定時間ごとに前記噴射弁を回動することを特徴としている。
【００１５】
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、電磁力により前記噴射弁を回動することを特徴としている。
【００１６】
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、カム機構により前記噴射弁を回動することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料噴射装置によれば、燃料通路を有するハウジングにサック部及びスリット噴射口を設け、噴射弁移動手段により噴射弁を軸方向に移動して燃料通路を開閉可能とすると共に、噴射弁回動手段により噴射弁を周方向に回動可能としたので、サック部で生成された燃料の旋回流が部分的に変動しても、燃料通路を開閉する噴射弁が周方向に回動することで、噴射弁の先端部はその周方向で均一に燃料の流体力が作用することとなり、噴射弁の先端部に付着したデポジットを確実に剥離することができ、噴射弁へのデポジットの堆積を抑制することで、流量低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る燃料噴射装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る燃料噴射装置を表す概略断面図、図２は、実施例１の燃料噴射装置における回転体の斜視図、図３は、実施例１の燃料噴射装置におけるサック部での旋回流の変動領域を表す説明図、図４は、ニードル弁のリストタイミングに対する回動タイミングを表すタイムチャート、図５は、実施例１の燃料噴射装置が適用された内燃機関の概略構成図である。
【００２０】
実施例１の燃料噴射装置が適用された内燃機関において、図５に示すように、内燃機関としてのエンジン１０は、筒内噴射式の火花点火エンジンである。このエンジン１０にて、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクシャフト１５が回転自在に支持されており、ピストン１４はコネクティングロッド１６を介してこのクランクシャフト１５にそれぞれ連結されている。
【００２１】
燃焼室１７は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とピストン１４により構成されており、この燃焼室１７は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１７の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１８及び排気ポート１９が対向して形成されており、この吸気ポート１８及び排気ポート１９に対して吸気弁２０及び排気弁２１の下端部がそれぞれ位置している。従って、この吸気弁２０及び排気弁２１が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉し、吸気ポート１８と燃焼室１７、燃焼室１７と排気ポート１９とをそれぞれ連通することができる。
【００２２】
吸気ポート１８には、インテークマニホールド２２を介してサージタンク２３が連結され、このサージタンク２３には吸気管２４が連結されており、この吸気管２４の空気取入口にはエアクリーナ２５が取付けられている。そして、このエアクリーナ２５の下流側にスロットル弁を有する電子スロットル装置２６が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１７に直接燃料を噴射するインジェクタ２７が装着されており、このインジェクタ２７は、吸気ポート１８側に位置し、上下方向に所定角度傾斜している。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１７の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ２８が装着されている。
【００２３】
一方、排気ポート１９には、エギゾーストマニホールド２９を介して排気管３０が連結されており、この排気管３０には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する触媒装置３１，３２が装着されている。また、吸気管２４におけるサージタンク２３の下流側と、排気管３０における各触媒装置３１，３２の間とには排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）３３が設けられており、このＥＧＲ通路３３にはＥＧＲ弁３４が設けられている。
【００２４】
また、車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）３５が搭載されており、このＥＣＵ３５は、インジェクタ２７、点火プラグ２８、ＥＧＲ弁３４などを制御可能となっている。即ち、吸気管２４の上流側にはエアフローセンサ３６が装着されると共に、サージタンク２３には吸気負圧センサ３７が装着され、計測した吸入空気量、吸気負圧をＥＣＵ３５に出力している。また、電子スロットル装置２６は現在のスロットル開度をＥＣＵ３５に出力しており、エンジン回転数センサ３８は検出したエンジン回転数をＥＣＵ３５に出力している。従って、ＥＣＵ３５は、検出した吸入空気量、吸気負圧、スロットル開度(またはアクセル開度)、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射量、噴射時期、点火時期、ＥＧＲ弁開度などを決定している。
【００２５】
このように構成されたエンジン１０に搭載されたインジェクタ２７において、図１に示すように、ハウジング４１は中空円筒形状をなし、本体部４２に対して先端部４３が小径となっており、この先端部４３に球面形状のサック部４４が形成されると共に、外部に開口してスリット形状をなす噴射口４５が形成されている。この噴射口４５は、噴射軸線Ｏ1がインジェクタ２７の中心軸線Ｏ2に対して所定角度上方に傾斜することで、噴射角度αが設定されている。噴射弁としてのニードル弁４６は、円盤形状をなすフランジ部４７と、このフランジ部４７より小径の円柱形状をなす弁本体４８と、この弁本体４８の下端部から円錐形状をなすシール部４９とが一体をなして構成されている。そして、ニードル弁４６は、フランジ部４７の外周面がハウジング４１における本体部４２の内周面に所定のクリアランスをもって係合し、且つ、軸心方向（図１にて上下方向）に沿って移動自在に支持されている。また、ニードル弁４６は、弁本体４８の外周面がハウジング４１における先端部４３の内周面に所定の隙間をもって挿入され、シール部４９が先端部４３の内周傾斜面５０に当接可能となっている。
【００２６】
従って、ハウジング４１とニードル弁４６との間に燃料通路５１が構成されることとなり、この燃料通路５１における燃料流動方向の下流側がサック部４４（噴射口４５）に連通可能となっている。そして、ニードル弁４６のシール部４９がハウジング４１の内周傾斜面５０に当接することで、燃料通路５１を遮断して閉止することができる一方、シール部４９が内周傾斜面５０から離れることで、燃料通路５１を連通して開放することができ、このとき、燃料通路５１にある燃料をサック部４４に供給し、サック部４４に供給された燃料を噴射口４５から燃焼室１７に噴射することができる。
【００２７】
また、ニードル弁４６の上部には後述する回転体５２が固定されており、この回転体５２は円柱形状をなし、上部に支持フランジ５３が連結されている。一方、ハウジング４１内の上部には、支持リング５４を介して支持板５５が固定されており、この支持板５５と回転体５２のフランジ部５３との間にはコイルスプリング５６が圧縮状態で介装されている。そのため、ニードル弁４６は、このコイルスプリング５６の付勢力によりシール部４９がハウジング４１の内周傾斜面５０に当接する方向に付勢支持されている。また、ハウジング４１の内周面には、ニードル弁４６のフランジ部４７の上方に位置してストッパリング５７が固定されており、ハウジング４１の壁内には、ニードル弁４６のフランジ部４７に対向し、且つ、若干上方に位置して移動用ソレノイド５８が内蔵されている。
【００２８】
従って、移動用ソレノイド５８へ通電していない状態では、ニードル弁４６は、コイルスプリング５６の付勢力によりシール部４９がハウジング４１の傾斜面５０に密着することで、燃料通路５１を遮断して閉止している。そして、移動用ソレノイド５８へ通電すると、ニードル弁４６に対して吸引力が発生し、コイルスプリング５６の付勢力に抗してニードル弁４６がストッパリング５７に当接するまで上方に移動し、燃料通路５１を連通して開放することができる。
【００２９】
また、上述した回転体５２は、図２に詳細に示すように、外周部側にＮ極の磁石５９ａとＳ極の磁石５９ｂとが周方向に沿って所定間隔で交互に内蔵されると共に、内周部側にＮ極の磁石６０ａとＳ極の磁石６０ｂとが周方向に沿って所定間隔で交互に内蔵されている。一方、ハウジング４１の壁内には、この回転体５２に対向して回動用ソレノイド６１が内蔵されている。
【００３０】
従って、回動用ソレノイド６１へ通電していない状態では、回転体５２の各磁石５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂに電磁力は作用せず、回転体５２と一体のニードル弁４６は回転せずに静止している。そして、回動用ソレノイド６１へ通電すると、回転体５２の各磁石５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂに電磁力が作用し、回転体５２と一体のニードル弁４６は回転することができる。
【００３１】
本実施例では、移動用ソレノイド５８により噴射弁移動手段が構成され、磁石５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂと回転体５２と回動用ソレノイド６１により噴射弁回動手段が構成される。
【００３２】
なお、上述したインジェクタ２７は、基端部に図示しないデリバリパイプを介して燃料ポンプ、燃料タンクなどが連結されており、ハウジング４１内を通して燃料通路５１の上流側に所定圧の燃料が供給されている。
【００３３】
そして、本実施例の燃料噴射装置では、サック部４４の周方向に対して、燃料通路５１からこのサック部４４に流れ込む燃料の旋回流が変動する旋回流変動領域が設定されており、一回の燃料噴射時に、ニードル弁４６をこの旋回流変動領域の角度ずつ回動するようにしている。
【００３４】
即ち、図１及び図３に示すように、ニードル弁４６が移動して燃料通路５１が開放され、この燃料通路５１の燃料がサック部４４に流れ込むと、サック部４４が球面形状であるため、特に、図３に斜線で表す領域Ｓに旋回流が生成され、その後、噴射口４５から燃焼室１７に噴射される。ところが、サック部４４に対して噴射口４５がスリット形状で、且つ、噴射角度αが設定されているため、サック部４４で生成された旋回流が部分的に大きく成長してから崩壊するような旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3が発生する。ところで、燃料噴射後には若干量の燃料がサック部４４に付着するため、この燃料が燃焼ガスにより蒸し焼きにされてニードル弁４６のシール部４９にデポジットが堆積するが、ニードル弁４６により燃料通路５１が開放され、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力によりニードル弁４６に付着したデポジットを剥離することができる。ところが、上述したように、サック部４４の周方向に対して旋回流が崩壊する旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3があるため、この旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3では、燃料の流体力が弱まり、ニードル弁４６に付着したデポジットを確実に剥離することができない。
【００３５】
そこで、本実施例では、この旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3に対応して旋回流変動角度θ1，θ2，θ3（θ1＝θ2＝θ3）を設定し、一回の燃料噴射時に、ニードル弁４６をこの旋回流変動角度θ1，θ2，θ3に応じた回動角度θずつ回動することで、ニードル弁４６のシール部４９を、デポジットが剥離されにくい旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3と、デポジットを確実に剥離できるそれ以外の領域との間で交互に移動し、ニードル弁４６のシール部４９に堆積したデポジットを周方向均一に剥離するようにしている。この場合、噴射口４５の形状や形成位置に基づいて、ニードル弁４６の回動角度θを旋回流変動角度θ1，θ2，θ3と同じ角度に設定している。具体的には、旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3とそれ以外の領域との間で交互に移動する角度であればよく、３０度から６０度の角度が好ましく、４５度が最適である。
【００３６】
また、本実施例では、ニードル弁４６の軸方向への移動時に、このニードル弁４６を所定角度θだけ回動するようにしており、具体的には、ニードル弁４６が上方に移動して燃料通路５１を開放するとき、または、ニードル弁４６が下方に移動して燃料通路５１を閉止するときに、ニードル弁４６を回動している。即ち、図４に示すように、燃料噴射開始信号が出力されると、ニードル弁４６がゼロからフルリフトまで移動する期間だけニードル弁回転信号Ａを出力し、この期間にニードル弁４６を所定角度θ回動する。また、燃料噴射停止信号が出力されると、ニードル弁４６がフルリフトからゼロまで戻る期間だけニードル弁回転信号Ｂを出力し、この期間にニードル弁４６を所定角度θ回動する。なお、ニードル弁４６がゼロからフルリフトまで移動する期間にニードル弁４６を所定角度θの半分の角度θ／２だけ回動し、ニードル弁４６がフルリフトからゼロまで戻る期間にニードル弁４６を残りの半分の角度θ／２だけ回動するようにしてもよい。
【００３７】
従って、図１に示すように、燃料噴射信号が出力されると、インジェクタ２７は、ニードル弁４６がコイルスプリング５６の付勢力により燃料通路５１を閉止している状態から、移動用ソレノイド５８へ通電し、ニードル弁４６をコイルスプリング５６の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路５１を開放すると共に、回動用ソレノイド６１へ所定期間だけ通電し、ニードル弁４６が移動する期間だけ回転体５２及びニードル弁４６を所定角度θだけ回動する。すると、燃料通路５１の燃料がサック部４４に流れ込み、噴射口４５から燃焼室１７に噴射される。そして、所定期間が経過すると、移動用ソレノイド５８への通電が停止され、ニードル弁４６がコイルスプリング５６の付勢力により下方に移動することで燃料通路５１を閉止し、燃料通路５１からサック部４４への燃料供給が停止され、噴射口４５からの燃料噴射が終了する。
【００３８】
この燃料噴射時に、ニードル弁４６が上方に移動して燃料通路５１を開放するため、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁４６のシール部４９に付着したデポジットを剥離することができる。そして、この一回の燃料噴射で、ニードル弁４６は、上方に移動する期間だけ所定角度θだけ回動するため、旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3に位置してデポジットが十分に剥離できなかったニードル弁４６におけるシール部４９の特定部位が、デポジットを確実に剥離できる旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3の間の領域に移動することとなる。従って、次の燃料噴射時に、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁４６のシール部４９に付着して前回の燃料噴射時に剥離できなかったデポジットを確実に剥離することができる。
【００３９】
このように実施例１の燃料噴射装置にあっては、ハウジング４１内に燃料通路５１を設けると共に、先端部にこの燃料通路５１に連通するサック部４４及びスリット形状をなす噴射口４５を形成し、このハウジング４１にニードル弁４６を移動自在で、且つ、回動自在に支持し、移動用ソレノイド５８への通電によりニードル弁４６を移動して燃料通路５１を開閉可能とすると共に、回動用ソレノイド６１への通電によりニードル弁４６を所定角度θだけ回動可能としている。
【００４０】
従って、サック部４４で生成された燃料の旋回流が部分的に変動しても、燃料通路５１を開閉するニードル弁４６を所定角度θだけ回動することで、ニードル弁４６の先端部はその周方向で均一に燃料の流体力が作用することとなり、ニードル弁４６の先端部に付着したデポジットを確実に剥離することができ、ニードル弁４６へのデポジットの堆積を抑制することで、流量低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、エンジン１０の燃焼改善を図ることができる。
【００４１】
また、実施例１の燃料噴射装置では、サック部４４の周方向に対して、燃料通路５１からこのサック部４４に流れ込む燃料の旋回流が変動する旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3を設定し、一回の燃料噴射時に、ニードル弁４６を、この旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3に対応する旋回流変動角度θ1，θ2，θ3と同じ所定の回動角度θずつ回動するようにしている。従って、ニードル弁４６のシール部４９は、デポジットが剥離されにくい旋回流変動領域Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3と、デポジットを確実に剥離できるそれ以外の領域との間で交互に移動することとなり、ニードル弁４６のシール部４９に堆積したデポジットを周方向均一に剥離することができる。
【００４２】
更に、実施例１の燃料噴射装置では、ニードル弁４６を回動用ソレノイド６１の電磁力により回動可能とし、ニードル弁４６がフルリフトする期間にこのニードル弁４６を所定角度θ回動するか、または、ニードル弁４６がフルリフトから戻る期間にこのニードル弁４６を所定角度θ回動するようにしている。従って、簡単な構成でニードル弁４６を容易に回動することができ、また、ニードル弁４６のシール部４９がハウジング４１の内周傾斜面５０と接触していないときにニードル弁４６を回動するため、ニードル弁４６を抵抗なく回動することができ、回動用ソレノイド６１が消費する電力を低減することができる。
【実施例２】
【００４３】
図６は、本発明の実施例２に係る燃料噴射装置における燃料噴射制御を表すフローチャートである。なお、実施例１の燃料噴射装置の全体構成は、前述した実施例１で説明したものと同様であり、図１を用いて説明する。
【００４４】
実施例２の燃料噴射装置では、図１に示すように、インジェクタ２７にて、移動用ソレノイド５８に通電することで、ニードル弁４６をコイルスプリング５６の付勢力に抗して上方に移動し、燃料通路５１を開放することができる。また、回動用ソレノイド６１に通電することで、回転体５２及びニードル弁４６を所定角度θだけ回転することができる。そして、本実施例では、エンジン１０が、予め設定された所定回転数以上で、且つ、予め設定された所定負荷以上のときに、ニードル弁４６を回動すると共に、予め設定された所定時間ごとにニードル弁４６を回動するようにしている。
【００４５】
ここで、実施例２の燃料噴射装置における燃料噴射制御を図６のフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
実施例２の燃料噴射装置の燃料噴射制御において、図６に示すように、ステップＳ１１にて、燃料噴射信号が出力されたかどうかを判定し、燃料噴射信号が出力されていなければ、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、ステップＳ１１にて、燃料噴射信号が出力されたと判定されると、ステップＳ１２にて、エンジン回転数がアイドル回転数以上かどうかを判定する。ここで、エンジン回転数がアイドル回転数以上であると判定されると、ステップＳ１３にて、エンジン負荷が中負荷（例えば、８０Ｎ）以上かどうかを判定する。ここで、エンジン負荷が中負荷以上であると判定されると、ステップＳ１４にて、前回、燃料噴射時にニードル弁４６を移動すると共に回動してから所定時間（例えば、１５分）経過したかどうかを判定する。ここで、所定時間が経過していれば、ステップＳ１５に移行する。
【００４７】
このステップＳ１５では、ニードル弁リフト信号を出力すると共にニードル弁回転信号を出力する。すると、図１に示すように、インジェクタ２７では、移動用ソレノイド５８へ通電し、ニードル弁４６がコイルスプリング５６の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路５１を開放すると共に、回動用ソレノイド６１へ所定期間だけ通電し、ニードル弁４６がリフトする期間だけ回転体５２及びニードル弁４６を所定角度θだけ回動する。そして、ニードル弁４６がリフトすると、燃料通路５１の燃料がサック部４４に流れ込み、噴射口４５から燃焼室１７に噴射される。そして、所定期間が経過すると、移動用ソレノイド５８への通電が停止され、ニードル弁４６がコイルスプリング５６の付勢力により下方に移動することで燃料通路５１を閉止し、燃料通路５１からサック部４４への燃料供給が停止され、噴射口４５からの燃料噴射が終了する。
【００４８】
この燃料噴射時に、ニードル弁４６が上方に移動して燃料通路５１を開放するため、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁４６のシール部４９に付着したデポジットを剥離することができる。この一回の燃料噴射で、ニードル弁４６は所定角度θ回動する。
【００４９】
そして、図６に戻り、ステップＳ１６では、タイマをリセットし、ステップＳ１７にて、タイマを再びスタートさせる。
【００５０】
一方、ステップＳ１２で、エンジン回転数がアイドル回転数以上でなかったり、ステップＳ１３で、エンジン負荷が中負荷以上でなかったり、ステップＳ１４で、所定時間が経過していなければ、ステップＳ１８に移行する。このステップＳ１８では、ニードル弁リフト信号を出力する。すると、図１に示すように、インジェクタ２７では、移動用ソレノイド５８へ通電し、ニードル弁４６が移動して燃料通路５１を開放することで、燃料通路５１の燃料がサック部４４に流れ込み、噴射口４５から燃焼室１７に噴射される。このとき、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁４６のシール部４９に付着したデポジットを剥離する。そして、所定期間が経過すると、移動用ソレノイド５８への通電が停止され、ニードル弁４６が移動して燃料通路５１を閉止することで、燃料供給が停止されて噴射口４５からの燃料噴射が終了する。
【００５１】
そして、図６に戻り、燃料噴射信号が出力された（ステップＳ１１）ときに、エンジン回転数がアイドル回転数以上（ステップＳ１２）で、エンジン負荷が中負荷以上（ステップＳ１３）であるときに、所定時間が経過していれば、ステップＳ１５の処理を行う。即ち、インジェクタ２７にて、ニードル弁４６を移動して燃料通路５１を開放すると共に、ニードル弁４６を所定角度θだけ回動し、燃焼室１７に燃料噴射を行うと共に、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁４６のシール部４９に付着したデポジットを剥離する。
【００５２】
この場合、ニードル弁４６のシール部４９にデポジットが堆積しやすいエンジン１０の運転状態で、所定時間ごとにニードル弁４６を所定角度θだけ回動するため、旋回流変動領域に位置してデポジットが十分に剥離できなかったニードル弁４６におけるシール部４９の特定部位が、デポジットを確実に剥離できる領域に所定時間ごとに移動することとなる。従って、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁４６のシール部４９に付着したデポジットを周方向均一に剥離することができる。
【００５３】
このように実施例２の燃料噴射装置にあっては、燃料噴射信号が出力されたとき、ニードル弁４６にデポジットが堆積しやすいエンジン１０の運転状態であるアイドル回転数以上で、エンジン中負荷以上であるときに、所定時間ごとに、回動用ソレノイド６１への通電により回転体５２及びニードル弁４６を所定角度θだけ回動可能としている。
【００５４】
従って、ニードル弁４６にデポジットが堆積しやすいエンジン１０の運転状態であるとき、所定時間ごとにニードル弁４６を回動することとなり、不要時の回動用ソレノイド６１への通電をやめて消費電力を低減することができる。
【００５５】
なお、実施例２では、アイドル回転数以上で、且つ、エンジン中負荷以上であるときに、所定時間ごとに回動用ソレノイド６１へ通電してニードル弁４６を回動するようにしたが、経過時間に関係なく、アイドル回転数以上で、且つ、エンジン中負荷以上であるときに、回動用ソレノイド６１へ通電してニードル弁４６を回動するようにしたり、エンジン１０の運転状態に関係なく、所定時間ごとに回動用ソレノイド６１へ通電してニードル弁４６を回動するようにしてもよい。
【００５６】
また、上述した実施例１、２では、インジェクタ２７にて、ハウジング４１の先端部４３に球面形状のサック部４４を形成し、このサック部４４に噴射角度αをもってスリット形状をなす噴射口４５を形成したが、噴射角度αを０度としたスリット形状の噴射口であっても、本発明の燃料噴射装置を適用することで、上述したものと同様の作用効果を奏することができる。
【実施例３】
【００５７】
図７は、本発明の実施例３に係る燃料噴射装置を表す概略断面図、図８は、実施例３の燃料噴射装置におけるガイド溝の形状を表すハウジング内周面の概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５８】
実施例３の燃料噴射装置において、図７及び図８に示すように、インジェクタ７１のハウジング４１は中空円筒形状をなし、先端部４３に球面形状のサック部４４とスリット形状の噴射口４５が形成されている。噴射弁としてのニードル弁７２は、円盤形状をなすフランジ部７３と、このフランジ部７３より小径の円柱形状をなす弁本体７４と、この弁本体７４の下端部から円錐形状をなすシール部７５とが一体をなして構成されている。そして、ニードル弁７２は、弁本体７４の外周面がハウジング４１における先端部４３の内周面に所定の隙間をもって挿入されることで、燃料通路５１が構成されており、シール部７５が内周傾斜面５０に当接することで、燃料通路５１を閉止可能となっている。
【００５９】
また、ニードル弁７２と支持板５５との間にはコイルスプリング５６が圧縮状態で介装され、ニードル弁７２は、このコイルスプリング５６の付勢力によりシール部７５がハウジング４１の内周傾斜面５０に当接する方向に付勢支持されている。また、ハウジング４１の壁内には、ニードル弁７２のフランジ部７３に対向し、且つ、若干上方に位置して移動用ソレノイド５８が内蔵されている。
【００６０】
従って、移動用ソレノイド５８へ通電していない状態では、ニードル弁７２は、コイルスプリング５６の付勢力によりシール部７５がハウジング４１の傾斜面５０に密着することで、燃料通路５１を遮断して閉止している。そして、移動用ソレノイド５８へ通電すると、ニードル弁７２に対して吸引力が発生し、コイルスプリング５６の付勢力に抗してニードル弁７２が上方に移動し、燃料通路５１を連通して開放することができる。
【００６１】
また、ニードル弁７２のフランジ部７３には、径方向に沿って支持孔７６が形成されており、この支持孔７６には左右一対のスライド部材７７，７８が移動自在に嵌合し、このスライド部材７７，７８の間に形状記憶合金で形成されたコイルスプリング７９が介装されている。一方、ハウジング４１の本体部４２の内周面には、ニードル弁７２に装着されたスライド部材７７，７８に対向して複数のガイド溝８０が周方向に所定間隔で互いに平行をなすように形成されている。この各ガイド溝８０は、その深さが下端部が深く、上端部にいくほど浅くなって本体部４２の内周面に均一となっており、ガイド溝８０の上端部が隣接するガイド溝の上端部と鉛直方向においてほぼ同一位置となるように設定されている。
【００６２】
従って、ニードル弁７２が低温状態にあるとき、コイルスプリング７９が収縮状態にあって、各スライド部材７７，７８はガイド溝８０から逸脱しており、ニードル弁４６が軸方向に移動するとき、このニードル弁７２は回転しない。そして、ニードル弁７２が加熱されて所定の高温状態になると、コイルスプリング７９も加熱されて伸張状態となり、各スライド部材７７，７８はガイド溝８０に係合し、ニードル弁４６が上方に移動するとき、スライド部材７７，７８がガイド溝８０に沿って移動するため、ニードル弁４６は回転することができる。この場合、ニードル弁４６が上方に移動すると、スライド部材７７，７８はガイド溝８０の上端部からはずれるため、ニードル弁４６が下方に移動するとき、ニードル弁４６はスライド部材７７，７８がハウジング４１の内周面を押圧した状態で下降するため、回転しない。
【００６３】
本実施例では、スライド部材７７，７８とコイルスプリング７９とカム機構としてのガイド溝８０により噴射弁回動手段が構成される。
【００６４】
従って、燃料噴射信号が出力されると、インジェクタ７１は、ニードル弁７２が燃料通路５１を閉止している状態から移動用ソレノイド５８へ通電し、ニードル弁７２をコイルスプリング５６の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路５１を開放する。このとき、エンジン１０の運転状態が、例えば、所定負荷以上であれば、ニードル弁７２と共にコイルスプリング７９が加熱されるため、このコイルスプリング７９が伸張して各スライド部材７７，７８がガイド溝８０に係合することとなり、ニードル弁４６が上方に移動するとき、スライド部材７７，７８がガイド溝８０に沿って移動するため、ニードル弁４６は所定角度だけ回動する。すると、燃料通路５１の燃料がサック部４４に流れ込み、噴射口４５から燃焼室１７に噴射される。そして、所定期間が経過すると、移動用ソレノイド５８への通電が停止され、ニードル弁７２がコイルスプリング５６の付勢力により下方に移動することで燃料通路５１を閉止し、燃料通路５１からサック部４４への燃料供給が停止され、噴射口４５からの燃料噴射が終了する。
【００６５】
この燃料噴射時に、ニードル弁７２が上方に移動して燃料通路５１を開放するため、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁７２のシール部７５に付着したデポジットを剥離することができる。そして、この一回の燃料噴射で、ニードル弁７２は、所定角度だけ回動するため、デポジットが十分に剥離できなかったニードル弁７２におけるシール部７５の特定部位が、デポジットを確実に剥離できる領域に移動する。従って、次の燃料噴射時に、燃料通路５１からサック部４４に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁７２のシール部７５に付着して前回の燃料噴射時に剥離できなかったデポジットを確実に剥離することができる。
【００６６】
このように実施例３の燃料噴射装置にあっては、ハウジング４１にニードル弁７２を移動自在で、且つ、回動自在に支持し、移動用ソレノイド５８への通電によりニードル弁７２を移動して燃料通路５１を開閉可能とすると共に、ニードル弁７２の移動時にスライド部材７７，７８がガイド溝８０にガイドされながら移動することでニードル弁７６を所定角度だけ回動可能としている。
【００６７】
従って、サック部４４で生成された燃料の旋回流が部分的に変動しても、燃料通路５１を開閉するニードル弁７２を所定角度だけ回動することで、ニードル弁７２の先端部はその周方向で均一に燃料の流体力が作用することとなり、ニードル弁７２の先端部に付着したデポジットを確実に剥離することができ、ニードル弁７２へのデポジットの堆積を抑制することで、流量低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、エンジン１０の燃焼改善を図ることができる。
【００６８】
また、実施例３の燃料噴射装置では、ニードル弁７２に左右一対のスライド部材７７，７８を形状記憶合金製のコイルスプリング７９により外側に突出可能に設ける一方、ハウジング４１の内周面に、このスライド部材７７，７８が係合可能なガイド溝８０を形成している。従って、ニードル弁７２が高温状態にあるときには、コイルスプリング７９が伸張して各スライド部材７７，７８がガイド溝８０に係合することとなり、ニードル弁７２が上方に移動するとき、スライド部材７７，７８がガイド溝８０に沿って移動し、ニードル弁７２を所定角度だけ回動することができる。即ち、ソレノイドなどの電気部品を用いることなく、簡単な機械的な構成でニードル弁７２を容易に回動することができ、コストを低減することができると共に、消費電力を低減することができる。
【００６９】
なお、この実施例３にて、ニードル弁７２を回動するカム機構として傾斜した複数のガイド溝８０を形成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、隣接するガイド溝の上端部と下端部を鉛直方向の連結溝や逆方向に傾斜したガイド溝で連結し、スライド部材７７，７８を確実にガイドできるようにしてもよい。
【００７０】
また、上述した各実施例では、噴射弁回動手段を回転体５２、回動用ソレノイド６１で構成したり、スライド部材７７，７８、コイルスプリング７９、ガイド溝８０で構成したりしたが、これに限るものではない。
【００７１】
そして、上述した各実施例では燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射式の内燃機関として説明したが、燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関に適用しても前述と同様の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明に係る燃料噴射装置は、噴射弁を回動して燃料の流体力を周方向で均一に作用させることで、噴射弁の先端部に付着したデポジットを確実に剥離するようにしたものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料噴射装置を表す概略断面図である。
【図２】実施例１の燃料噴射装置における回転体の斜視図である。
【図３】実施例１の燃料噴射装置におけるサック部での旋回流の変動領域を表す説明図である。
【図４】ニードル弁のリストタイミングに対する回動タイミングを表すタイムチャートである。
【図５】実施例１の燃料噴射装置が適用された内燃機関の概略構成図である。
【図６】本発明の実施例２に係る燃料噴射装置における燃料噴射制御を表すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例３に係る燃料噴射装置を表す概略断面図である。
【図８】実施例３の燃料噴射装置におけるガイド溝の形状を表すハウジング内周面の概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  エンジン（内燃機関）
１７  燃焼室
２３  サージタンク
２４  吸気管
２７，７１  インジェクタ
２８  点火プラグ
３０  排気管
３３  排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）
３５  電子制御ユニット、ＥＣＵ（制御手段）
３７  吸気負圧センサ
４１  ハウジング
４４  サック部
４５  噴射口
４６，７２  ニードル弁（噴射弁）
５１  燃料通路
５２  回転体（噴射弁回動手段）
５６  コイルスプリング
５８  移動用ソレノイド（噴射弁移動手段）
５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂ  磁石
６１  回動用ソレノイド（噴射弁回動手段）
７７，７８  スライド部材（噴射弁回動手段）
７９  コイルスプリング（噴射弁回動手段）
８０  ガイド溝（カム機構、噴射弁回動手段）
【図１】
2006312915.tif 000003
【図２】
2006312915.tif 000004
【図３】
2006312915.tif 000005
【図４】
2006312915.tif 000006
【図５】
2006312915.tif 000007
【図６】
2006312915.tif 000008
【図７】
2006312915.tif 000009
【図８】
2006312915.tif 000010