(57)【要約】【課題】燃料噴射装置において、残留燃料を確実に排出してデポジットの堆積を抑制することで燃焼改善を図る。【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を移動自在に支持して燃料通路５１を開閉可能とする一方、サック部４４とサージタンク２３とを連通するパージ通路５９を設け、このパージ通路５９を所定のタイミングで開閉するパージ弁５７を設ける。【選択図】        図１
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【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噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能である噴射弁と、前記サック部と吸気通路とを連通するパージ通路と、所定のタイミングで該パージ通路を開閉するパージ弁とを具えたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
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噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能である噴射弁と、前記サック部と排気通路とを連通するパージ通路と、所定のタイミングで該パージ通路を開閉するパージ弁とを具えた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、前記噴射弁が内燃機関の吸気行程で前記燃料通路を開放するとき、前記パージ弁は吸気行程後期に前記パージ通路を開放することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の燃料噴射装置において、前記噴射弁が内燃機関の圧縮行程で前記燃料通路を開放するとき、前記パージ弁は膨張行程に前記パージ通路を開放することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の燃料噴射装置において、要求燃料噴射量が所定値以下のとき、前記噴射弁による前記燃料通路の開放期間の後期から所定期間にわたって前記パージ弁により前記パージ通路を開放することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項５記載の燃料噴射装置において、前記パージ弁を駆動して前記パージ通路を開放する駆動手段と、該駆動手段の故障を検出する故障検出手段と、該故障検出手段が少なくとも一つの前記駆動手段の故障を検出したときにその他全ての駆動手段による前記パージ弁の駆動を停止する制御手段とを設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
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噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能である噴射弁と、前記サック部と吸気通路とを連通する第１パージ通路と、前記吸気通路の負圧が所定値よりも大きいときに該第１パージ通路を開放する第１パージ弁と、前記サック部と排気通路とを連通する第２パージ通路と、前記吸気通路の負圧が所定値以下のときに該第２パージ通路を開放する第２パージ弁とを具えた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、吸気弁の開閉時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されてピストンで圧縮され、この高圧空気に対して燃料噴射弁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し、排気弁の開閉時に、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、先端部にサック部及び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。
【０００４】
この筒内噴射式内燃機関に適用される燃料噴射装置では、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、全ての燃料が燃焼室に噴射されずに一部の燃料がサック部に残量する。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、サック部の内面やニードル弁の先端面、または、両者のシール部などにデポジットが堆積してしまう。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。
【０００５】
また、サック部に燃料が残留してしまうと、次の噴射時に、ニードル弁により燃料通路を開放して燃料を噴射しても、サック部にある残留燃料の霧化が不十分であるため、噴射初期の微粒化レベルが良くなく、アイドル運転時などには、トルクが変動したり、排気ガス特性が悪化してしまうなどの問題が発生してしまう。
【０００６】
このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された燃料噴射弁は、噴口と異なる位置にサックホールと外部を連通する連通路を設けると共に、この連通路にチェック弁を設けたものである。従って、燃料噴射が停止されたときに、サックホールの上流側が減圧状態となり、チェック弁が開放してサックホール内の残留燃料を全て噴射することができる。
【０００７】
【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】
【０００８】
上述した従来の燃料噴射弁にあっては、燃料噴射の停止時に、ニードルが閉じて燃料が外部に噴射されるその慣性力によりサックホール内を減圧状態とし、連通路から流入する空気を用いてサックホール内の残留燃料を全て噴射するようにしている。ところが、燃料噴射の慣性力は、実際にはそれ程大きいものではなく、一回の燃料噴射量が少ないときには十分な減圧状態を得ることができず、サックホール内の燃料を確実に排出することは困難である。また、内燃機関の圧縮行程時に燃料を噴射するときには、燃焼室が高圧状態であるため、サックホール内を減圧状態とすることは困難である。
【０００９】
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、残留燃料を確実に排出して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】
【００１０】
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噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能である噴射弁と、前記サック部と吸気通路とを連通するパージ通路と、所定のタイミングで該パージ通路を開閉するパージ弁とを具えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、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噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能である噴射弁と、前記サック部と排気通路とを連通するパージ通路と、所定のタイミングで該パージ通路を開閉するパージ弁とを具えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁が内燃機関の吸気行程で前記燃料通路を開放するとき、前記パージ弁は吸気行程後期に前記パージ通路を開放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、前記噴射弁が内燃機関の圧縮行程で前記燃料通路を開放するとき、前記パージ弁は膨張行程に前記パージ通路を開放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、要求燃料噴射量が所定値以下のとき、前記噴射弁による前記燃料通路の開放期間の後期から所定期間にわたって前記パージ弁により前記パージ通路を開放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、前記パージ弁を駆動して前記パージ通路を開放する駆動手段と、該駆動手段の故障を検出する故障検出手段と、該故障検出手段が少なくとも一つの前記駆動手段の故障を検出したときにその他全ての駆動手段による前記パージ弁の駆動を停止する制御手段とを設けたことを特徴としている。
【００１６】
また、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噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能である噴射弁と、前記サック部と吸気通路とを連通する第１パージ通路と、前記吸気通路の負圧が所定値よりも大きいときに該第１パージ通路を開放する第１パージ弁と、前記サック部と排気通路とを連通する第２パージ通路と、前記吸気通路の負圧が所定値以下のときに該第２パージ通路を開放する第２パージ弁とを具えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料噴射装置によれば、サック部と吸気通路とを連通するパージ通路を設け、所定のタイミングでパージ弁によりパージ通路を開閉するようにしたので、噴射弁を開閉して燃料通路の燃料をサック部を通して噴射口から噴射した後、パージ弁によりパージ通路を開放すると、吸気負圧によりサック部の残留燃料がパージ通路を通して吸気通路に吸入されることとなり、サック部の残留燃料を確実に排出してデポジットの堆積を抑制することができ、内燃機関の燃焼改善を図ることができる。
【００１８】
また、本発明の燃料噴射装置によれば、サック部と排気通路とを連通するパージ通路を設け、所定のタイミングでパージ弁によりパージ通路を開閉するようにしたので、噴射弁を開閉して燃料通路の燃料をサック部を通して噴射口から噴射した後、パージ弁によりパージ通路を開放すると、排気圧力により排気ガスがパージ通路を通してサック部に導入され、サック部の残留燃料を噴射口から外部に排出されることとなり、サック部の残留燃料を確実に排出してデポジットの堆積を抑制することができ、内燃機関の燃焼改善を図ることができる。
【００１９】
また、本発明の燃料噴射装置によれば、サック部と吸気通路とを連通する第１パージ通路を設けると共に、サック部と排気通路とを連通する第２パージ通路を設け、吸気通路の負圧が所定値よりも大きいときは第１パージ弁により第１パージ通路を開放する一方、吸気通路の負圧が所定値以下のときは第２パージ弁により第２パージ通路を開放するようにしたので、噴射弁を開閉して燃料通路の燃料をサック部を通して噴射口から噴射した後、吸気通路の負圧が所定値よりも大きいときには、第１パージ弁により第１パージ通路を開放し、吸気負圧によりサック部の残留燃料をパージ通路を通して吸気通路に吸入し、サック部の残留燃料を排出する一方、吸気通路の負圧が所定値以下のときには、第２パージ弁により第２パージ通路を開放し、排気圧力により排気ガスをパージ通路を通してサック部に導入し、サック部の残留燃料を噴射口から外部に排出することとなり、サック部の残留燃料を確実に排出してデポジットの堆積を抑制することができ、内燃機関の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】
【００２０】
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】
【００２１】
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２−１は、実施例１の燃料噴射装置における吸気行程噴射時のパージタイミングを表すタイムチャート、図２−２は、実施例１の燃料噴射装置における圧縮行程噴射時のパージタイミングを表すタイムチャート、図３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。
【００２２】
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３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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、外部に開口する噴射口４５が形成されている。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から円柱形状をなす弁本体４８が一体に下方に延出して構成され、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の内周面に嵌合し、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、円錐形状をなす先端面４９が先端部４３の傾斜面５０に当接し、ここにシール部が形成されている。
【００２８】
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の下端部側はサック部４４を介して噴射口４５に連通可能となっている。そして、ニードル弁４６の先端面４９がハウジング４１の傾斜面５０に当接することで燃料通路５１を遮断することができる一方、先端面４９が傾斜面５０から離れたときに燃料通路５１を開放し、燃料通路５１にある燃料をサック部４４を介して噴射口４５から外部に噴射することができる。
【００２９】
また、ハウジング４１内には、支持リング５２を介して支持板５３が固定されており、この支持板５３とニードル弁４６との間にはコイルスプリング５４が圧縮状態で介装されている。従って、ニードル弁４６は、コイルスプリング５４の付勢力により先端面４９がハウジング４１の傾斜面５０に密着して燃料通路５１を遮断する方向に付勢されている。一方、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ソレノイド５５が内蔵されている。従って、ソレノイド５５へ通電すると、吸引力が発生してスプリング５４の付勢力に抗してニードル弁４６を上方に移動し、燃料通路５１を開放することができる。
【００３０】
なお、インジェクタ２７の基端部には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。
【００３１】
そして、本実施例では、ハウジング４１の先端部４３には、外部からサック部４４に連通する２つの連通路５６が形成されており、この各連通路５６は、端部が先端部４３の外周部に移動自在に支持されたリング形状をなすパージ弁５７により開閉可能となっており、連結管５８を介して吸気通路としてのサージタンク２３に連結されている。この場合、連通路５６と連結管５８によりパージ通路５９が構成されており、パージ弁５７はコイルスプリング６０の付勢力によりパージ通路５９を閉止し、その外周部に設けられたパージソレノイド６１に通電することで、パージ弁５７を移動してパージ通路５９を開放することができる。この場合、ＥＣＵ３５は、エンジン１０の運転状態に応じてパージソレノイド６１を駆動制御可能となっている。
【００３２】
ここで、上述した実施例１の燃料噴射装置の作動について詳細に説明する。
【００３３】
エンジン１０が吸気行程にて燃料噴射を実行する場合、図１及び図２−１に示すように、インジェクタ２７は、吸気行程の前期にて、ニードル弁４６がコイルスプリング５４の付勢力により燃料通路５１を閉止している状態から、ソレノイド５５へ通電すると、ニードル弁４６がコイルスプリング５４の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路５１を開放し、燃料通路５１の燃料がサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射される。所定期間が経過すると、ソレノイド５５への通電が停止され、ニードル弁４６がコイルスプリング５４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。
【００３４】
そして、吸気行程前期での燃料噴射が終了して燃料通路５１が閉止すると、その直後、つまり、吸気行程後期にて、パージソレノイド６１に通電すると、パージ弁５７がコイルスプリング６０の付勢力に抗して上方に移動することでパージ通路５９を開放する。すると、サージタンク２３内の吸気負圧がこのパージ通路５９を通してサック部４４に作用し、このサック部４４や噴射口４５に残留していた燃料がパージ通路５９を通してサージタンク２３に吸入される。
【００３５】
また、エンジン１０が圧縮行程にて燃料噴射を実行する場合、図１及び図２−２に示すように、インジェクタ２７は、圧縮行程にて、前述と同様に、ソレノイド５５へ通電してニードル弁４６を上方に移動して燃料通路５１を開放し、燃料通路５１の燃料がサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射される。所定期間が経過すると、ソレノイド５５への通電が停止され、ニードル弁４６が下方に移動して燃料通路５１を閉止し、噴射口４５からの燃料噴射が終了する。
【００３６】
そして、膨張行程での燃料噴射が終了して燃料通路５１が閉止すると、所定期間経過後、つまり、圧縮行程から膨張行程に移行してから、パージソレノイド６１に通電すると、パージ弁５７がコイルスプリング６０の付勢力に抗して上方に移動することでパージ通路５９を開放する。すると、サージタンク２３内の吸気負圧がこのパージ通路５９を通してサック部４４に作用し、このサック部４４や噴射口４５に残留していた燃料がパージ通路５９を通してサージタンク２３に吸入される。
【００３７】
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を移動自在に支持して燃料通路５１を開閉可能とする一方、サック部４４とサージタンク２３とを連通するパージ通路５９を設け、このパージ通路５９を所定のタイミングで開閉するパージ弁５７を設けている。
【００３８】
従って、ニードル弁４６を所定期間開放して燃料通路５１の燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射した後、パージ弁５７によりパージ通路５９を開放し、サージタンク２３の吸気負圧をパージ通路５９を介してサック部４４に作用させ、このサック部４４及び噴射口４５の残留燃料をこのパージ通路５９を通してサージタンク２３に吸入することで、燃料噴射終了後にサック部４４や噴射口４５の残留燃料を確実に排出することができ、デポジットの堆積を抑制することができ、燃料噴射量のばらつきや燃焼悪化を防止することができる。また、サック部４４への残留燃料を確実に排出することで、次の噴射時における燃流の霧化が確実に行われることとなり、噴射初期の微粒化レベルが向上してアイドル運転時などのトルク変動や排気ガス特性の悪化を防止することができ、その結果、エンジン１０の燃焼改善を図ることができる。
【００３９】
また、エンジン１０が吸気行程噴射を実行するときは、パージ弁５７は吸気行程後期にパージ通路５９を開放し、サック部４４及び噴射口４５の残留燃料をサージタンク２３に吸入している。従って、吸気負圧をサック部４４に適正に作用させて残留燃料を確実に吸入することができる。また、圧縮行程を実行するときは、パージ弁５７は膨張行程にパージ通路５９を開放し、サック部４４及び噴射口４５の残留燃料をサージタンク２３に吸入している。従って、高圧縮状態の混合気をパージ通路５９から排出することなく、吸気負圧をサック部４４に適正に作用させて残留燃料を確実に吸入することができる。そして、サック部４４などに残留した微量の燃料はサージタンク２３に吸入されて吸気系に戻されることとなり、外部に排出されることはない。
【００４０】
更に、サック部４４とサージタンク２３とをパージ通路５９により連通し、サック部４４及び噴射口４５に残留した燃料を吸気負圧により吸気系に排出するようにしている。従って、残留燃料を排出するために別途コンプレッサなどの機器を必要とせず、既存の設備によりサック部４４などの残留燃料を確実に排出することができ、装置の大型化や高コスト化を防止することができる。
【００４１】
なお、この実施例１にて、サック部４４とサージタンク２３とをパージ通路５９により連通したが、吸気系統であればサージタンク２３に限るものではなく、少なくともインテークマニホールド２２における集合部より上流側であればどこで連結しても良い。
【実施例２】
【００４２】
図４は、本発明の実施例２に係る燃料噴射装置を表す概略断面図、図５は、実施例２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。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。
【００４３】
実施例２の燃料噴射装置において、図４及び図５に示すように、インジェクタ２７は、前述の実施例１と同様に、シリンダヘッド１２に装着されて燃焼室１７に直接燃料を噴射可能となっている。即ち、ハウジング４１の先端部４３にサック部４４及び噴射口４５が形成され、内部にニードル弁４６移動自在に支持され、コイルスプリング５４の付勢力により燃料通路５１を閉止可能であると共に、ソレノイド５５への通電により燃料通路５１を開放可能となっている。
【００４４】
そして、ハウジング４１のサック部４４に連通する連通路５６が形成され、この各連通路５６はパージ弁５７により開閉可能となっており、連結管７１を介して排気通路として排気管３０における触媒装置３１の上流側に連結されている。この場合、連通路５６と連結管７１によりパージ通路７２が構成されており、パージ弁５７はコイルスプリング６０の付勢力によりパージ通路７２を閉止し、その外周部に設けられたパージソレノイド６１に通電することで、パージ弁５７を移動してパージ通路７２を開放することができる。この場合、ＥＣＵ３５は、エンジン１０の運転状態に応じてパージソレノイド６１を駆動制御可能となっている。
【００４５】
ここで、上述した実施例２の燃料噴射装置の作動について詳細に説明する。
【００４６】
エンジン１０が吸気行程にて燃料噴射を実行する場合、インジェクタ２７は、吸気行程の前期にて、ソレノイド５５へ所定期間だけ通電してニードル弁４６を上方に移動することで燃料通路５１を開放し、燃料通路５１の燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射し、所定期間の経過後に、ソレノイド５５への通電が停止され、ニードル弁４６が下方に移動して燃料通路５１を閉止し、噴射口４５からの燃料噴射が終了する。そして、吸気行程前期での燃料噴射が終了して燃料通路５１が閉止すると、その直後、つまり、吸気行程後期にて、パージソレノイド６１に通電してパージ弁５７を上方に移動することでパージ通路７２を開放する。すると、排気管３０内の排気圧がこのパージ通路７２を通してサック部４４に作用し、このサック部４４や噴射口４５に残留していた燃料が噴射口４５から燃焼室１７に押し出される。
【００４７】
また、エンジン１０が圧縮行程にて燃料噴射を実行する場合、インジェクタ２７は、圧縮行程にて、ソレノイド５５へ所定期間通電してニードル弁４６を上方に移動して燃料通路５１を開放し、燃料通路５１の燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射し、所定期間の経過後に、ソレノイド５５への通電が停止され、ニードル弁４６が下方に移動して燃料通路５１を閉止し、噴射口４５からの燃料噴射が終了する。そして、膨張行程での燃料噴射が終了して燃料通路５１が閉止すると、所定期間経過後、つまり、圧縮行程から膨張行程に移行してから、パージソレノイド６１に通電してパージ弁５７を上方に移動することでパージ通路７２を開放する。すると、排気管３０内の排気圧がこのパージ通路７２を通してサック部４４に作用し、このサック部４４や噴射口４５に残留していた燃料が噴射口４５から燃焼室１７に押し出される。
【００４８】
このように実施例２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を移動自在に支持して燃料通路５１を開閉可能とする一方、サック部４４と排気管３０とを連通するパージ通路７２を設け、このパージ通路７２を所定のタイミングで開閉するパージ弁５７を設けている。
【００４９】
従って、ニードル弁４６を所定期間開放して燃料通路５１の燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射した後、パージ弁５７によりパージ通路７２を開放し、排気管３０の排気圧をパージ通路７２を介してサック部４４に作用させ、このサック部４４及び噴射口４５の残留燃料を噴射口４５から燃焼室１７に押し出すことで、燃料噴射終了後にサック部４４や噴射口４５の残留燃料を確実に排出することができ、デポジットの堆積を抑制することができ、燃料噴射量のばらつきや燃焼悪化を防止することができる。また、サック部４４への残留燃料を確実に排出することで、次の噴射時における燃流の霧化が確実に行われることとなり、噴射初期の微粒化レベルが向上してアイドル運転時などのトルク変動や排気ガス特性の悪化を防止することができ、その結果、エンジン１０の燃焼改善を図ることができる。
【００５０】
更に、サック部４４と排気管３０とをパージ通路７２により連通し、サック部４４及び噴射口４５に残留した燃料を排気圧により燃焼室１７に排出するようにしている。従って、残留燃料を排出するために別途コンプレッサなどの機器を必要とせず、既存の設備によりサック部４４などの残留燃料を確実に排出することができ、装置の大型化や高コスト化を防止することができる。
【００５１】
なお、この実施例２にて、サック部４４と吸気管３０における触媒装置３１の上流側とをパージ通路７２により連通したが、排気系統であればこの位置に限るものではなく、少なくともエキゾーストマニホールド２９における集合部より下流側であればどこで連結しても良く、触媒装置３２の下流側に連結すれば、浄化された排気ガスを用いることで燃焼改善や排ガス特性の面で有効的である。また、圧縮行程噴射が実行されたとき、この圧縮行程で燃料が噴射された後、膨張行程でパージ弁５７によりパージ通路７２を開放し、排気圧によりサック部４４に残留する燃料を噴射口４５から燃焼室１７に排出したが、膨張行程後期から排気行程にかけて残留燃料のパージを実行しても良い。
【実施例３】
【００５２】
図６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７は、実施例３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。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。
【００５３】
実施例３の燃料噴射装置において、図６及び図７に示すように、インジェクタ２７は、前述の実施例１、２と同様の構成をなし、ハウジング４１のサック部４４に連通する連通路５６が形成され、この各連通路５６はパージ弁５７により開閉可能となっており、連結管７３を介して排気通路としてＥＧＲ通路３３に連結されている。この場合、連通路５６と連結管７３によりパージ通路７４が構成されており、パージ弁５７はコイルスプリング６０の付勢力によりパージ通路７４を閉止し、その外周部に設けられたパージソレノイド６１に通電することで、パージ弁５７を移動してパージ通路７４を開放することができる。この場合、ＥＣＵ３５は、エンジン１０の運転状態に応じてパージソレノイド６１を駆動制御可能となっている。
【００５４】
従って、インジェクタ２７が、吸気行程の前期にてニードル弁４６により燃料通路５１を開放し、燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射したとき、吸気行程後期にて、パージ弁５７によりパージ通路７４を開放し、排気管３０内の排気圧をこのパージ通路７４を通してサック部４４に作用させ、このサック部４４や噴射口４５に残留していた燃料を噴射口４５から燃焼室１７に押し出す。
【００５５】
また、インジェクタ２７が、圧縮行程にてニードル弁４６により燃料通路５１を開放し、燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射したとき、圧縮行程が完了した後の膨張行程にて、パージ弁５７によりパージ通路７４を開放し、排気管３０内の排気圧がこのパージ通路７４を通してサック部４４に作用し、このサック部４４や噴射口４５に残留していた燃料が噴射口４５から燃焼室１７に押し出される。
【００５６】
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を移動自在に支持して燃料通路５１を開閉可能とする一方、サック部４４とＥＧＲ通路３３とを連通するパージ通路７４を設け、このパージ通路７４を所定のタイミングで開閉するパージ弁５７を設けている。
【００５７】
従って、ニードル弁４６を所定期間開放して燃料通路５１の燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射した後、パージ弁５７によりパージ通路７４を開放し、ＥＧＲ通路３３の排気圧をパージ通路７４を介してサック部４４に作用させ、このサック部４４及び噴射口４５の残留燃料を噴射口４５から燃焼室１７に押し出すことで、燃料噴射終了後にサック部４４や噴射口４５の残留燃料を確実に排出することができ、デポジットの堆積を抑制することができ、燃料噴射量のばらつきや燃焼悪化を防止することができる。また、サック部４４への残留燃料を確実に排出することで、次の噴射時における燃流の霧化が確実に行われることとなり、噴射初期の微粒化レベルが向上してアイドル運転時などのトルク変動や排気ガス特性の悪化を防止することができ、その結果、エンジン１０の燃焼改善を図ることができる。
【００５８】
また、サック部４４とＥＧＲ通路とをパージ通路７４により連通し、サック部４４及び噴射口４５に残留した燃料を排気圧により燃焼室１７に排出するようにしている。従って、残留燃料を排出するために別途コンプレッサなどの機器を必要とせず、既存の設備によりサック部４４などの残留燃料を確実に排出することができ、装置の大型化や高コスト化を防止することができる。
【実施例４】
【００５９】
図８は、本発明の実施例４に係る燃料噴射装置を表す概略断面図、図９は、実施例４の燃料噴射装置が適用された内燃機関の概略構成図、図１０−１は、実施例４の燃料噴射装置におけるパーシャル運転時のパージタイミングを表すタイムチャート、図１０−２は、実施例４の燃料噴射装置における高負荷運転時のパージタイミングを表すタイムチャートである。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。
【００６０】
実施例４の燃料噴射装置において、図８及び図９に示すように、インジェクタ２７は、前述の各実施例と同様の構成をなし、ハウジング４１のサック部４４に連通する連通路５６が形成され、この各連通路５６はパージ弁５７により開閉可能となっている。そして、この連通路５６（パージ弁５７）は、連結管８１に連結され、この連結管８１は２つの分岐した第１分岐管８２及び第２分岐管８３に連結され、第１分岐管８２は吸気通路としてのサージタンク２３に連結され、第２分岐管８３は排気通路としての排気管３０における触媒装置３２の下流側に連結されている。この場合、連通路５６と連結管８１と第１分岐管８２により第１パージ通路８４が構成され、この第１パージ通路８４に第１開閉弁（第１パージ弁）８５が設けられる一方、連通路５６と連結管８１と第２分岐管８３により第２パージ通路８６が構成され、この第２パージ通路８６に第２開閉弁（第２パージ弁）８７が設けられている。そして、ＥＣＵ３５は、エンジン１０の運転状態に応じてパージ弁５７、各開閉弁８５，８７を駆動制御可能となっている。
【００６１】
そして、本実施例では、エンジン１０の運転状態に応じて各パージ通路８４，８６を切り換えることで、サック部４４の残留燃料を確実にパージするようにしている。即ち、エンジン１０の負荷が小さいパーシャル運転状態では、スロットル弁がほとんど閉じているために十分な吸気負圧を確保することができるため、第１開閉弁８５により第１パージ通路８４を開放することで、吸気負圧をサック部４４に作用させて残留燃料を排出する。一方、エンジン１０の負荷が大きい高負荷運転状態では、スロットル弁が開放されているために十分な吸気負圧を確保することができないため、第２開閉弁８７により第２パージ通路８６を開放することで、排気圧をサック部４４に作用させて残留燃料を排出する。この場合、ＥＣＵ３５は、吸気負圧センサ３７が検出した吸気負圧が予め設定された所定値より大きいとパーシャル運転として第１開閉弁８５を開放し、検出した吸気負圧が所定値以下であると高負荷運転として第２開閉弁８７を開放するようにしている。
【００６２】
具体的に説明すると、エンジン１０がパーシャル運転状態であるとき、図８及び図１０−１に示すように、吸気行程の前期にて、インジェクタ２７がニードル弁４６により燃料通路５１を開放し、燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射する。そして、吸気行程前期での燃料噴射が終了すると、吸気行程後期にて、パージ弁５７及び第１開閉弁８５により第１パージ通路８４を開放する。すると、サージタンク２３内の吸気負圧がこの第１パージ通路８４を通してサック部４４に作用し、このサック部４４や噴射口４５に残留していた燃料をパージ通路８４を通してサージタンク２３に吸入する。
【００６３】
一方、エンジン１０が高負荷運転状態であるとき、図８及び図１０−２に示すように、圧縮行程にて、ニードル弁４６により燃料通路５１を開放し、燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射する。そして、圧縮行程での燃料噴射が終了すると、膨張行程にて、パージ弁５７及び第２開閉弁８７により第２パージ通路８６を開放する。すると、排気管３０内の排気圧がこの第２パージ通路８６を通してサック部４４に作用し、このサック部４４に残留していた燃料を噴射口４５から燃焼室１７に押し出す。
【００６４】
このように実施例４の燃料噴射装置にあっては、ハウジング４１のサック部４４とサージタンク２３とを連通する第１パージ通路８４及び第１開閉弁８５を設けると共に、サック部４４と吸気管３０とを連通する第２パージ通路８６及び第２開閉弁８７を設け、エンジン１０のパーシャル運転時には、パージ弁５７と第１開閉弁８５を開放する一方、高負荷運転時には、パージ弁５７と第２開閉弁８７を開放するようにしている。
【００６５】
従って、高い吸気負圧が確保できるパーシャル運転時は、燃料噴射終了後に、パージ弁５７及び第１開閉弁８５により第１パージ通路８４を開放し、サージタンク２３の吸気負圧によりサック部４４及び噴射口４５の残留燃料を第１パージ通路８４を通して吸入する一方、高い吸気負圧が確保できない高負荷運転時は、燃料噴射終了後に、パージ弁５７及び第２開閉弁８７により第２パージ通路８６を開放し、排気管３０の排気圧を第２パージ通路８６を通してサック部４４に送り込み、サック部４４及び噴射口４５の残留燃料を燃焼室１７に排出する。そのため、エンジン１０の運転状態に拘らず、サック部４４や噴射口４５の残留燃料を吸気負圧または排気圧を利用して確実に排出することができ、デポジットの堆積を抑制することができ、燃料噴射量のばらつきや燃焼悪化を防止することができる。
【００６６】
なお、エンジン１０のパーシャル運転と高負荷運転を吸気負圧センサ３７が検出したサージタンク２３の吸気負圧により判定したが、これに限らず、エアフローセンサ３６が検出した吸入空気量、エンジン回転数センサ３８が検出したエンジン回転数、または、アクセル開度やスロットル開度により判定するようにしても良い。
【実施例５】
【００６７】
図１１は、本発明の実施例５に係る燃料噴射装置のパージタイミングを表すタイムチャートである。なお、装置構成は、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。
【００６８】
実施例５の燃料噴射装置において、図１に示すように、インジェクタ２７は、シリンダヘッド１２に装着されて燃焼室１７に直接燃料を噴射可能であり、ハウジング４１の先端部４３にサック部４４及び噴射口４５が形成され、内部にニードル弁４６が移動自在に支持され、コイルスプリング５４により燃料通路５１を閉止可能であると共に、ソレノイド５５への通電により燃料通路５１を開放可能となっている。また、ハウジング４１のサック部４４に連通する連通路５６が形成され、この各連通路５６はパージ弁５７により開閉可能であり、連結管５８を介してサージタンク２３に連結されており、連通路５６と連結管５８によりパージ通路５９が構成されており、パージ弁５７はコイルスプリング６０によりパージ通路５９を閉止可能であると共に、パージソレノイド６１への通電によりパージ通路５９を開放可能となっている。
【００６９】
そして、本実施例では、ＥＣＵ３５による要求燃料噴射量が所定値以下、つまり、インジェクタ２７の最小燃料噴射量であるとき、ニードル弁４６による燃料通路５１の開放期間の後期から、パージ弁５７によりパージ通路５９を開放動作を実行するようにしている。即ち、図１及び図１１に示すように、吸気行程にて、インジェクタ２７がニードル弁４６により燃料通路５１を開放し、燃料をサック部４４を通して噴射口４５から燃焼室１７に噴射する。そして、この燃料噴射が終了する前に、パージ弁５７によりパージ通路５９を開放する。すると、サージタンク２３内の吸気負圧がパージ通路５９を介してサック部４４に作用し、燃料通路５１からサック部４４に流動する燃料が噴射口４５から燃焼室１７に噴射されずに、第１パージ通路８４を通してサージタンク２３に吸入される。そして、燃料噴射が終了すると、サック部４４に残留する燃料も第１パージ通路８４を通してサージタンク２３に吸入される。
【００７０】
その結果、燃料噴射期間ＴJに対して残留燃料パージ期間ＴPが一部オーバーラップすることとなり、この期間Ｔ0に噴射された燃料は、燃焼室１７に供給されずに吸気系に戻されることとなり、最小燃料噴射量を更に減少することができる。なお、吸気系に気化した状態で戻された燃料は、次行程で吸気ポートから燃焼室１７に吸入されるため、無駄な燃料とはならず、このときの燃料噴射量を、戻された燃料量Ｑ0に応じて補正することで、空燃比を所定値に維持することができる。
【００７１】
このように実施例５の燃料噴射装置にあっては、ハウジング４１のサック部４４とサージタンク２３とを連通するパージ通路５９を設けると共に、このパージ通路５９を開閉するパージ弁５７を設け、要求燃料噴射量が所定値以下であるときには、ニードル弁４６により燃料通路５１を開放する開放期間の後期から、パージ弁５７によりパージ通路５９を開放するようにしている。
【００７２】
従って、燃料噴射期間ＴJと残留燃料パージ期間ＴPが一部オーバーラップし、この期間Ｔ0に噴射された燃料が吸気系に戻されることで、最小燃料噴射量を減少することができ、燃費を悪化させることなく最小燃料噴射量を向上することができる。
【実施例６】
【００７３】
図１２は、本発明の実施例６に係る燃料噴射装置のフェイルセーフ制御を表すタイムチャートである。なお、装置構成は、前述した実施例５で説明したものと同様であり、図１を用いて説明する。
【００７４】
本実施例の燃料噴射装置は、上述した実施例５の最小燃料噴射量の調整機能及び残留燃料パージ機能が複数の気筒に設けられており、一つの気筒のパージ機能が故障した場合のフェイルセーフ制御機能を有している。
【００７５】
即ち、図１及び図１２に示すように、ＥＣＵ３５は、ステップＳ１１にて、各気筒に設けられたパージ弁５７を駆動するための駆動手段としての各パージソレノイド６１が断線していないかどうかを判定する。このステップＳ１１で、各気筒にある各パージソレノイド６１が断線していなければ、ステップＳ１２に移行して、前述した実施例５のように、燃料噴射終了直線に、パージ通路５９を開放して最小燃料噴射量を調整すると共に、サック部４４及び噴射口４５の残留燃料を排出する。
【００７６】
一方、ステップＳ１１にて、各気筒にある各パージソレノイド６１が断線していれば、一部の気筒のみ、最小燃料噴射量の調整と残留燃料のパージを実行することとなり、気筒間で空燃比がばらついてしまう。そのため、ステップＳ１１でパージソレノイド６１の断線が検出されると、ステップＳ１３に移行し、全ての気筒のパージソレノイド６１の駆動を停止し、最小燃料噴射量の調整及び残留燃料パージの実行を停止する。そして、ステップＳ１４にて、異常ランプを点灯して乗員に知らせる。
【００７７】
このように実施例６の燃料噴射装置にあっては、最小燃料噴射量の調整機能及び残留燃料パージ機能を複数の気筒に設け、一部の気筒のパージソレノイド６１の断線が検出されると、全ての気筒のパージソレノイド６１の駆動を停止して異常ランプを点灯するようにしている。従って、各気筒間における空燃比のバラツキを抑制してドライバビリティの悪化を防止することができる。
【００７８】
なお、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ほぼ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】
【００７９】
以上のように、本発明に係る燃料噴射装置は、サック部と吸気通路または排気通路とをパージ通路により連通し、所定のタイミングでこのパージ通路を開閉することで、サック部の残留燃料を確実に排出するものであり、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】
【００８０】
【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２−１】実施例１の燃料噴射装置における吸気行程噴射時のパージタイミングを表すタイムチャートである。
【図２−２】実施例１の燃料噴射装置における圧縮行程噴射時のパージタイミングを表すタイムチャートである。
【図３】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４】本発明の実施例２に係る燃料噴射装置を表す概略断面図である。
【図５】実施例２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３に係る燃料噴射装置を表す概略断面図である。
【図７】実施例３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８】本発明の実施例４に係る燃料噴射装置を表す概略断面図である。
【図９】実施例４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１０−１】実施例４の燃料噴射装置におけるパーシャル運転時のパージタイミングを表すタイムチャートである。
【図１０−２】実施例４の燃料噴射装置における高負荷運転時のパージタイミングを表すタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施例５に係る燃料噴射装置のパージタイミングを表すタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施例６に係る燃料噴射装置のフェイルセーフ制御を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
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  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  ニードル弁（噴射弁）
５１  燃料通路
５４  コイルスプリング
５５  ソレノイド
５６  連通路
５７  パージ弁
５８，７１，７３，８１  連結管
５９，７２，７４  パージ通路
６０  コイルスプリング
６１  パージソレノイド
８４  第１パージ通路
８５  第１開閉弁（第１パージ弁）
８６  第２パージ通路
８７  第２開閉弁（第２パージ弁）
【図１】
2006037880.tif 000003
【図２−１】
2006037880.tif 000004
【図２−２】
2006037880.tif 000005
【図３】
2006037880.tif 000006
【図４】
2006037880.tif 000007
【図５】
2006037880.tif 000008
【図６】
2006037880.tif 000009
【図７】
2006037880.tif 000010
【図８】
2006037880.tif 000011
【図９】
2006037880.tif 000012
【図１０−１】
2006037880.tif 000013
【図１０−２】
2006037880.tif 000014
【図１１】
2006037880.tif 000015
【図１２】
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