(57)【要約】【課題】  燃料噴射量を精度良く制御することができる燃料噴射弁又は燃料噴射弁制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】  内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁２において、燃料噴射弁２の弁座部近傍に、噴射される燃料の温度を計測する燃温センサ２１を設置して構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記燃料噴射弁の燃料取り入れ口から燃料噴射口の間に設置され、噴射される燃料の温度を計測する燃温センサ
を有することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する燃料噴射弁制御装置において、
前記請求項１記載の燃料噴射弁に設置された燃温センサで計測された燃料の温度を入力し、入力された燃料の温度に基づいて燃料噴射量を補正する補正量を求め、求めた補正量に基づいて燃料噴射量を決定する燃料噴射量補正手段
を有することを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
【請求項３】
内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に設置されて、噴射される燃料を加熱するヒータを制御する燃料噴射弁制御装置において、
噴射される燃料の温度が、燃料に気泡が生じない目標温度となるように前記ヒータの駆動を制御して、前記ヒータによる燃料の加熱制御を行う制御手段
を有することを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射弁及びこの燃料噴射弁における燃料噴射量を制御する燃料噴射弁制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの吸気通路内に配置されたヒータにより燃料噴射弁から噴射される燃料を加熱し（特許文献１参照）、あるいは燃料噴射弁のコイルを高周波により発熱させて燃料を直接加熱し（特許文献２参照）、燃料の微細化を促進させて、寒冷時におけるエンジンの燃焼効率を改善する技術が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２０６４４５
【特許文献２】特開平５−３９８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、噴射弁から噴射される燃料を加熱する従来の技術においては、何れも燃料温度を直接測定しておらず、水温センサにより検出された温度によるエンジンの状態に基づいて噴射燃料を補正していた。このため、燃料温度による適正な燃料噴射量を求めることができず、特に寒冷始動時におけるエンジンの燃焼を改善することが困難となり、寒冷始動時における排気エミッションが悪化するおそれがあった。
【０００４】
また、上記従来技術に示された燃料噴射弁では、コイルを発熱させて燃料を直接加熱し、加熱された燃料温度を直接測定してないため、コイルによる加熱のばらつきにより気筒間における燃料噴射量のばらつきの要因となっていた。このため、特に寒冷始動時における燃料噴射量の適正な制御性能を発揮することができないといった問題を招いていた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料噴射量を精度良く制御することができる燃料噴射弁及び燃料噴射弁制御装置を提供することにある。
【０００６】
また、他の目的とするところは、燃料に気泡を発生させることなく噴射燃料を加熱制御する燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁の燃料取り入れ口から燃料噴射口の間に設置され、噴射される燃料の温度を計測する燃温センサを有することを特徴とする。
【０００８】
上記特徴の請求項１記載の発明によれば、燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を直接計測することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する燃料噴射弁制御装置において、請求項１記載の燃料噴射弁に設置された燃温センサで計測された燃料の温度を入力し、入力された燃料の温度に基づいて燃料噴射量を補正する補正量を求め、求めた補正量に基づいて燃料噴射量を決定する燃料噴射量補正手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記特徴の請求項２記載の発明によれば、直接計測された燃料温度に基づいて、精度良く燃料噴射量を求めることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に設置されて、噴射される燃料を加熱するヒータを制御する燃料噴射弁制御装置において、噴射される燃料の温度が、燃料に気泡が生じない目標温度となるように前記ヒータの駆動を制御して、前記ヒータによる燃料の加熱制御を行う制御手段を有することを特徴とする。
【００１２】
上記特徴の請求項３記載の発明によれば、燃料に気泡を発生させることなく、燃料を加熱して燃料の微細化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の実施例１に係る燃料噴射弁及び燃料噴射弁制御装置の構成を示す図である。図１に示す実施例１の燃料噴射弁制御装置は、エンジンの運転動作を制御する制御中枢となるＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１内に設けられた、噴射パルス演算回路１１、燃料噴射量補正回路１２、噴射パルス出力回路１３、ヒータ電源出力制御回路１４ならびにヒータ電源出力回路１５を備えて構成されている。燃料噴射弁制御装置により燃料の噴射が制御される噴射弁２は、燃温センサ２１ならびにヒータ２２を備えて構成されている。燃料噴射弁制御装置と噴射弁（インジェクタ）２とは、噴射弁２に設けられたコネクタ３を介して電気的に接続されている。
【００１５】
噴射パルス演算回路１１は、ＥＣＵ１で取得されたエンジンの回転数、空気量、ブースト（Boost ）、吸気温度ならびに水温等の運転状態を表す情報を入力し、噴射弁２から噴射される燃料の燃料噴射量に対応した噴射パルス信号を演算する。演算された噴射パルス信号は燃料噴射量補正回路１２に与えられる。
【００１６】
燃料噴射量補正回路１２は、図２（ａ）に示す、燃料温度と燃料補正量との関係を表す燃料補正量テーブルを備えている。燃料噴射量補正回路１２は、噴射パルス演算回路１１で演算された噴射パルス信号と、噴射弁２に設置された燃温センサ２１で検出された燃料温度とを入力し、燃料補正テーブルに基づいて噴射パルス演算回路１１で算出された噴射パルス信号に対応した燃料噴射量を補正し、燃料温度に応じた燃料噴射量を決定する。決定された燃料噴射量は、この燃料噴射量に対応する噴射パルス信号として噴射パルス出力回路１３に与えられる。
【００１７】
なお、燃料噴射量補正回路１２は、図２（ｂ）に示す、水温又は吸気温ならびに燃料温度と燃料補正量との関係を表す燃料補正量マップを備え、噴射パルス演算回路１１に与えられる水温又は吸気温を入力し、燃料補正量マップに基づいて噴射パルス演算回路１１で算出された噴射パルス信号に対応した燃料噴射量を補正し、水温又は吸気温ならびに燃料温度に応じた燃料噴射量を決定するようにしてもよい。
【００１８】
噴射パルス出力回路１３は、ＥＣＵ１と噴射弁２とを電気的に接続して噴射弁２に設けられたコネクタ３を介して、燃料噴射量補正回路１２から与えられた噴射パルス信号を噴射弁２に出力する。
【００１９】
ヒータ電源出力制御回路１４は、燃温センサ２１で検出された燃料温度と、ＥＣＵ１で取得された燃料圧力もしくは機関温度（水温）を入力し、後述する制御手順にしたがって、噴射弁２に設置されたヒータ２２に供給される電圧又は電流を制御して、ヒータ２２の加熱を制御するための制御信号をヒータ電源出力回路１５に与える。
【００２０】
ヒータ電源出力回路１５は、ヒータ電源出力制御回路１４から出力された制御信号を受けて、この制御信号に基づいて、ヒータ２２に所定の電圧又は電流を供給もしくは停止する。あるいは、ヒータ電源出力回路１５は、ヒータ電源出力制御回路１４から出力された制御信号に基づいて、燃料温度が予め設定された目標温度に対応した電圧又は電流をヒータ２２に供給し、もしくは電流の供給を停止する。
【００２１】
燃温センサ２１は、噴射弁２に供給された燃料の実温度を測定するセンサであり、例えば熱電対で構成され、各気筒の各噴射弁２に設けられている。なお、燃温センサ２１は、それぞれの気筒の各噴射弁２のそれぞれに設けるのではなく、複数の噴射弁の内代表する噴射弁に設け、各気筒の代表の燃料温度を測定するようにしてもよい。
【００２２】
ヒータ２２は、噴射弁２に供給された燃料を加熱して、噴射される燃料噴霧の微細化を促進するものであり、各噴射弁２に設けられている。
【００２３】
燃温センサ２１ならびにヒータ２２は、例えば図３又は図４に示すように、噴射弁２の燃料取り入れ口から燃料噴射口の間であって、噴射弁２の燃料噴射口近傍に設置されている。図３は燃温センサ２１ならびにヒータ２２が共に燃料に浸る場合の設置例を示しており、燃温センサ２１は、噴射弁２のハウジングの一部を構成するパイプ３１の噴射弁内側に断熱材となる燃料シール３２を介して取り付けられている。
【００２４】
ヒータ２２は、噴射口３３の周囲に設けられたバルブガイド３４の部分（弁座部近傍）に断熱材となる燃料シール３５を介してパイプ３１の噴射弁内側に設置されている。このように配置された燃温センサ２１ならびにヒータ２２は、噴射弁２のハウジング内に設けられた配線３６を介してコネクタ３に接続され、コネクタ３を介して燃温センサ２１の信号、ならびにヒータ２２に供給される電流がＥＣＵ１との間で入出力される。
【００２５】
図４は燃温センサ２１ならびにヒータ２２が共に燃料に浸らない場合の設置例を示しており、燃温センサ２１は、噴射弁２のハウジングの一部を構成するパイプ３１の噴射弁外側に設置されている。ヒータ２２は、噴射口３３の周囲に設けられたバルブガイド３４に隣接するパイプ３１の噴射弁外側に設置されている。このように配置された燃温センサ２１ならびにヒータ２２は、噴射弁２のハウジング内に設けられた配線３６を介してコネクタ３に接続されている。
【００２６】
なお、図５に示すように、燃温センサ２１は燃料に浸るように噴射弁２に設置し（図２に示す設置例）、ヒータ２２は燃料に浸らないように噴射弁２に設置する（図３に示す設置例）ようにしてもよく、あるいはその逆に、燃温センサ２１は燃料に浸たらないように噴射弁２に設置し（図３に示す設置例）、ヒータ２２は燃料に浸るように噴射弁２に設置する（図２に示す設置例）ようにしてもよい。何れの設置例であっても、同様の作用を得ることができる。
【００２７】
また、ヒータ２２は、燃料配管や燃料噴射弁から噴射された燃料が当たる給気ポートの一部にも設けるようにしてもよく、燃料の微細化をさらに促進することができる。
【００２８】
このような構成において、噴射弁２によって噴射される燃料の燃温が上昇するにともなって、噴射される燃料の微細化が促進され、燃焼効率が高められるため、必要燃料噴射量も燃温の上昇にともなって減少させることができる。しかし、実測と推定の燃料温度、ならびに実測と推定の燃料温度に対する燃料補正量の時間変化を表した図６に示すように、水温又は吸気温から推定され燃料温度は、実際の燃料温度（実燃温）に比べてばらつきが生じるため、ばらついた燃料温度を用いて燃料補正量を求めた場合には、同図（ｂ）に示すように燃料補正量もばらつくことになる。このため、正確な燃料補正量を求めることが困難となり、燃料温度に応じて適切な燃料噴射量を求めることができなくなる。
【００２９】
しかし、この実施例１では、噴射弁２に燃温センサ２１を設置し、この燃温センサ２１を用いて噴射弁２で噴射される燃料の実燃温を測定し、測定した実燃温に基づいて燃料補正量を求めるようにしているので、燃料温度に応じた適切な燃料補正量を求めることができる。この結果、適切な燃料補正量により補正して燃料噴射量が補正されるので、従来に比べて燃料温度に応じた適切な燃料噴射量を得ることができる。これにより、特に寒冷時のエンジン始動時に各気筒毎に燃料温度に応じた正確な燃料噴射量を得ることができる。
【００３０】
次に、図７又は図９に示すフローチャートを参照して、ヒータ２２の加熱制御の手順について説明する。図７に示す手順はヒータ２２をオン／オフしてヒータ２２を加熱制御する制御手順であり、図９に示す手順はヒータ２２に供給される電流又は電圧を制御してヒータ２２を加熱制御する手順である。
【００３１】
先ず、図７において、エンジンを始動させるイグニッション（ＩＧＮ）キーがオンになったか否かを判別し（ステップＳ７１）、イグニッションキーがオンになると、噴射弁２に供給される燃料の燃料圧力をヒータ電源出力制御回路１４に入力し（ステップＳ７２）、続いて燃温センサ２１で測定された燃料温度又は機関温度（水温）を入力する（ステップＳ７３）。
【００３２】
次に、例えば燃料温度を入力した場合には、燃料圧力と燃料にペーパ（気泡）が発生する燃料温度との関係を表す図８に示すように、燃料にペーパが発生する燃料温度（同図に実線で示す）未満であって、かつその燃料温度の近傍値（同図に破線で示す）に目標温度を燃料圧力に応じて設定する（ステップＳ７４）。
【００３３】
設定後、設定した目標温度と測定された燃料温度とを比較して（ステップＳ７５）、燃料温度が目標温度よりも高い場合にはヒータ２２に供給される電力を停止して、ヒータ２２の加熱を停止する（ステップＳ７６）。一方、燃料温度が目標温度よりも低い場合には、ヒータ２２に所定の電力を供給してヒータ２２をオンし、ヒータ２２により噴射燃料を加熱する（ステップＳ７７）。
【００３４】
このようにして燃料を加熱制御することで、燃料の加熱時に燃料にペーパを発生させることなく、燃料を加熱制御することが可能となる。したがって、燃料を加熱制御する際に、燃料にペーパが発生することは回避されるので、燃料噴射量を正確に制御することができる。
【００３５】
次に、図９に示す加熱制御手順について説明する。図９において、ステップＳ７１〜ステップＳ７６は図７と同様であり、ステップＳ７５に示す比較結果において、燃料温度が目標温度よりも低い場合には、測定された燃料温度と目標温度とに基づいて、予め用意された、燃料温度ならびに目標温度とヒータ２２に供給される電圧又は電流との関係を表すマップ等を用いて、ヒータ２２に供給される電圧又は電流を求める（ステップＳ９１）。続いて、求めた電圧又は電流をヒータ２２に供給してヒータ２２をオンし、ヒータ２２により噴射燃料を加熱する（ステップＳ９２）。
【００３６】
このような加熱制御においても、図７に示す手順と同様の効果を得ることができることに加えて、燃料温度を目標温度に迅速かつ確実に設定することが可能となる。
【００３７】
さらに、上記実施例から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
【００３８】
（イ）請求項１記載の発明において、前記燃料噴射弁の弁座部近傍に、噴射される燃料を加熱するヒータを有することを特徴とする燃料噴射弁。
【００３９】
上記構成によれば、噴射される燃料を加熱して噴射燃料の微細化が可能となり、必要燃料量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料噴射弁ならびに燃料噴射弁制御装置の構成を示す図である。
【図２】燃料補正テーブル及び燃料補正マップを示す図である。
【図３】燃温センサならびにヒータの取り付け位置の一例を示す断面図である。
【図４】燃温センサならびにヒータの取り付け位置の他の例を示す断面図である。
【図５】燃温センサならびにヒータの取り付け位置の他の例を示す断面図である。
【図６】燃料温度と燃料補正量との関係を示す図である。
【図７】ヒータの加熱制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】燃料圧力と燃料のペーパ発生温度ならびに燃料の目標温度との関係を示す図である。
【図９】ヒータの加熱制御の他の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１…ＥＣＵ
２…噴射弁
３…コネクタ
１１…噴射パルス演算回路
１２…燃料噴射量補正回路
１３…噴射パルス出力回路
１４…ヒータ電源出力制御回路
１５…ヒータ電源出力回路
２１…燃温センサ
２２…ヒータ
３１…パイプ
３２，３５…燃料シール
３３…噴射口
３４…バルブガイド
３５…燃料シール
３６…配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005201070.tif 000009
【図８】
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【図９】
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