(57)【要約】    【課題】内燃機関の燃料供給装置における燃料噴射弁のデポジット除去を簡易かつ良好に行う。    【解決手段】燃圧を変更自由に燃料噴射弁に供給する燃料供給通路において、始動時に所定時間、通常時より高圧とし、噴射パルス幅も大きく制御することにより、燃料の噴射流動エネルギによって、燃料噴射弁の噴孔に堆積するデポジットを、運転毎に効率良く除去する。【選択図】  図３
2005090231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃圧を変更自由に燃料噴射弁へ燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置において、
始動時に、所定時間通常運転時より高い燃圧で燃料を供給して燃料噴射弁から高圧で燃料噴射させるようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記始動時の高圧での燃料噴射を断続的に行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記燃料噴射弁が、テーパ付きの噴孔を複数個形成したノズルプレートを備えて構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、燃料噴射弁の噴孔に付着するデポジットを除去するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料供給装置として、燃料噴射弁の噴孔に燃料の一部が燃焼することなく付着し、この付着燃料のうち揮発しにくい炭化成分が高温状態に晒されてデポジットとして堆積することが知られており、デポジットの堆積量が多くなると燃料噴射量特性を悪化させてしまう。このため、デポジットを除去すべき時期を判断して、燃料噴射圧を高めることによりデポジットを吹き飛ばして除去するようにしたものがある(特許文献１)。
【０００３】
なお、デポジットは燃料を直接燃焼室に噴射する燃料噴射弁において問題となっているが、輸出国などで低揮発成分の多い低品質な燃料が使用されると、吸気ポートに噴射する燃料噴射弁でも運転停止後の高温状態でデポジットを生じることが問題となっている。
【特許文献１】特開２００２−１３４３６号公報参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のものでは、デポジットの除去時期を判断するためにセンサを必要とし、また、デポジットの堆積は運転停止後に増大するのに、運転後にデポジット除去時期の判断が行われるので、この間、デポジットが除去されず、燃料噴射特性が損なわれ運転性を悪化させてしまうことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１に係る発明は、
燃圧を変更自由に燃料噴射弁へ燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置において、
始動時に、所定時間通常運転時より高い燃圧で燃料を供給して燃料噴射弁から高圧で燃料噴射させる構成とした。
このようにすれば、始動毎に高圧で燃料噴射することにより、デポジットが効率良く除去される。そして、デポジット除去を特別判断する必要がなく、始動直後にデポジットが除去されるので、常にデポジット量を少なくして良好な噴射特性を得て良好な運転性を維持することができる。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、
前記始動時の高圧での燃料噴射を断続的に行う構成とした。
このようにすれば、燃料噴射を断続することでデポジットの除去効果を高めることができる。
また、請求項３に係る発明は、
前記燃料噴射弁がテーパ付きの噴孔を複数個形成したノズルプレートを備えて構成されていることを特徴とする。
【０００７】
このようにすれば、図６に示すように、テーパ付き噴孔の場合、デポジットは燃料の流れや溜りの関係からストレート部からテーパ部の一部にしかつかず、デポジットとオリフィス面との接触面積が少ないことから接触力が弱い。そのため、高圧で噴射除去する効果が大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施形態におけるシステム構成を示す図１において、燃料タンク１内の燃料は、電動式の燃料ポンプ２によって吸引され、該燃料ポンプ２から吐出された燃料は燃料供給通路３を介して各気筒の電磁駆動式の燃料噴射弁４に圧送される。
前記燃料供給通路３には、燃料ダンパ５が介装され、下流端部の燃料ギャラリ部３Ａには、燃圧を検出する燃圧センサ６が装着される。
【０００９】
前記燃料噴射弁４は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であり、コントロールユニット７から送られる機関の要求燃料量に対応する所定パルス幅Ｔｉ（開弁時間）の噴射パルス信号に応じて開弁制御され、機関２１の各気筒の吸気ポート２２内に燃料を噴射する。図２は、前記燃料噴射弁４の噴孔部周辺を示し、ケーシングパイプ４１の下端部内側に、筒状のアンカー４２とボール４３とを溶接して一体化した弁体４４が軸方向に摺動自由に嵌挿される。また、前記弁体４４のボール４３を着座し、中心部に噴口を開口した弁座部材４５が前記ケーシングパイプ４１に溶接結合され、該弁座部材４５の下端には、複数のテーパ付きの噴孔４６ａを開口したノズルプレート４６が溶接結合されている。通電により前記弁体４４が引き上げられると、燃料は前記複数の噴孔４６ａを通って放射状に噴射され、円錐状の噴霧となる。
【００１０】
前記コントロールユニット７には、前記燃圧センサ６からの検出信号の他、エアフロメータ１１からの吸入空気量検出信号Ｑ、クランク角センサ１２からの機関回転速度信号Ｎｅ、水温センサ１３からのエンジン冷却水温度（以下水温という）Ｔｗ、エンジンキースイッチ１４のＯＮ,ＯＦＦ信号などが入力される。
そして、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット７では、機関始動後の通常運転時には、前記吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、機関の要求燃料量を演算し、該要求燃料量に応じて前記燃料噴射弁４に出力される噴射パルス信号のパルス幅（開弁時間）と、該燃料噴射弁４に供給される燃圧、つまり前記燃料ポンプ２の目標燃圧Ｐａを設定する。そして、前記パルス幅を持つ噴射パルス信号を前記燃料噴射弁４に出力して燃料噴射させると共に、前記目標燃圧と前記燃圧センサ７により検出される実際の燃圧とに基づいて、ＰＩＤ制御等によってフィードバック補正した制御デューティ信号をポンプ駆動回路（ＦＰＣＭ）１５に出力して燃料ポンプ２を制御することにより、目標燃圧Ｐａを得るようにフィードバック制御する。
【００１１】
一方、機関の始動時は、以下のように本発明にかかるデポジット除去のための制御が行われる。
まず、基本的な制御例を、図３を参照して説明する。エンジンキースイッチ１４のＯＮ操作により始動時と判定したときに、ＯＮと判定された始動時は、目標燃圧Ｐａを通常運転時より十分高いデポジット除去用の高圧Ｐｈに設定し、該高圧Ｐｈを得るように燃料ポンプ２の吐出圧を昇圧する。
【００１２】
そして、該最大の燃圧Ｐｈに制御した状態で、吸気行程等所定の噴射時期において最大のパルス幅を持つ噴射パルス信号を前記燃料噴射弁４に出力して燃料噴射させる。
かかる燃料噴射を短時間の間に数回行わせた後、目標燃圧Ｐａを徐々に減少すると共に、噴射パルス信号のパルス幅を徐々に減少していき、設定した所定時間経過後に、通常の燃圧、噴射パルスを有する制御に切り換える。
【００１３】
上記のようにすれば、最大の燃圧Ｐｈでの数回の燃料噴射によって機関停止毎に高温状態に晒されて燃料噴射弁４の噴孔４６ａに堆積するデポジットが、燃料の噴射流動エネルギによって効率よく吹き飛ばされ、その後の通常より高燃圧での噴射時にもデポジットが吹き飛ばされて除去される。
そして、上記デポジット除去制御を、特別センサや診断制御等を用いてデポジット除去時期を判断するようなことなく始動時に行って、始動直後から良好な噴射特性を得ることができ、始動時は要求燃料量も大きいので、高圧での噴射を行いやすく、始動性を損なうことなくデポジット除去制御を行える。
【００１４】
また、最大燃圧から通常時の燃圧に一気に切り換える制御とすることもできるが、上記の例のように、徐々に燃圧と噴射パルス幅を減少することで、運転状態を急激に変化させることなく円滑な運転性を確保できる。
また、噴孔４６ａを図６に示すように、断面積が下流側に拡大するテーパ付きとしたので、デポジットは燃料の流れや溜りの関係からストレート部からテーパ部の一部にしかつかず、デポジットとオリフィス面との接触面積が少ないことから接触力が弱い。そのため、高圧で噴射除去する効果が大きい。
【００１５】
上記基本的なデポジット制御の変形態様としては、圧力は所定の高圧に設定した上で図４（Ｂ）に示すように、１サイクルの噴射期間での噴射を短時間周期で断続的に行うようにすることもできる｛同図（Ａ）は１サイクル１回噴射の基本的な例を示す｝。一般に、長時間で１回の噴射より短時間（所定以上にする必要はある）で複数回断続的に噴射する方が、噴射弁に対する振動作用も伴ってデポジット除去効果を高めることができる。なお、各回のパルス幅を合計した総パルス幅つまり噴射燃料量が等しくなるようにするのが、良好な始動性を確保する上で好ましい。
【００１６】
また、上記の例は、所定の噴射時期（吸気行程等）毎に噴射する例を示したが、デポジット除去制御を行う期間は短いので、図４（Ｃ）に示すように、所定時間内で一定の時間周期で断続的に噴射する構成としてもよい。ただし、時間あたりの噴射量は同等となるように制御するのが好ましい。
また、簡易的には、始動からの時間経過のみに応じた要求燃料量を満たすように制御してもよいが、始動時の運転状態（機関回転速度,水温等）を考慮して要求燃料量を設定し、該要求燃料量を満たすように高精度な制御を行うこともできる。
【００１７】
具体的には、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、噴射パルス信号のパルス幅（噴射パルス幅）は運転状態（機関回転速度,水温等）によらず一定とし、燃圧を運転状態によって可変に設定するか、同図（Ｃ），（Ｄ）に示すように、燃圧は運転状態（機関回転速度,水温等）によらず一定とし、噴射パルス幅を運転状態によって可変に設定するようにすればよい。
【００１８】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記始動時の所定時間における燃圧制御時に、前記燃料噴射弁の噴射期間を制御する噴射パルス信号のパルス幅を機関運転状態によっては変化させず、燃圧を機関運転状態によって可変とすることを特徴とする。
【００１９】
（ロ）請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記始動時の所定時間における燃圧制御時に、前記燃圧を機関運転状態によっては変化させず、燃料噴射弁の噴射期間を制御する噴射パルス信号のパルス幅を機関運転状態によって可変とすることを特徴とする。
上記（イ）または（ロ）の構成によると、機関運転状態（機関回転速度,水温等）を考慮して高精度な燃料噴射量制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施形態のシステム構成を示す図。
【図２】同上実施形態の燃料噴射弁の噴孔周辺部を示す拡大断面図。
【図３】同上実施形態の基本的なデポジット除去制御の燃圧及び噴射パルス幅の変化の様子を示すタイムチャート。
【図４】デポジット除去制御の噴射パルスの各種の形態を示す図。
【図５】デポジット除去制御の運転状態を考慮した異なる２つの例を示す図。
【図６】テーパ付きとした噴孔へのデポジットの付着状態を示す図。
【符号の説明】
【００２１】
１…燃料タンク    ２…燃料ポンプ    ３…燃料供給通路    ４…燃料噴射弁    ６…燃圧センサ    ７…コントロールユニット    11…エアフロメータ    12…クランク角センサ    13…水温センサ    14…エンジンキースイッチ    21…機関
【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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