(57)【要約】【課題】  内燃機関の要求する最小噴射量から最大噴射量までを確保することが可能な広い燃料噴射量のダイナミックレンジを有する燃料噴射弁を提供する。【解決手段】電磁駆動される弁体１０によって開閉される噴口１１ａの下流側に、それぞれ複数孔の噴孔１２ａ，１３ａを設けた同一形状の第１噴孔プレート１２と第２噴孔プレート１３を設け、第２噴孔プレート１３を第１噴孔プレート１２に対して回動可能とし、第２噴孔プレート１３を回動制御して第１噴孔プレート１２の噴孔１２ａと第２噴孔プレート１３の噴孔１３ａの重複開口面積を可変制御する構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁駆動される弁体によって開閉される噴口の下流側に、複数個の噴孔を設けた第１噴孔プレートを固定して取付け、該第１噴孔プレートの上流側及び下流側のどちらか一方に同じく複数個の噴孔を設けた第２噴孔プレートを第１噴孔プレートに対して回動可能に取付け、前記第２噴孔プレートを回動制御して第１噴孔プレートの噴孔と第２噴孔プレートの噴孔の重複開口面積を可変制御可能な構成としたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記複数個の噴孔を同一円周上に配置形成した同一形状の前記第１及び第２噴孔プレートを設ける構成としたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第２噴孔プレートの外周の一部にギアを形成し、該ギアに駆動ギアを噛み合わせ、前記駆動ギアをモータにより駆動して前記第２噴孔プレートを回動制御する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等の燃料噴射弁に関し、特に、燃料噴射量のダイナミックレンジを拡大する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃料噴射弁として、電磁駆動される弁体によって開閉される噴口の下流に、複数個の噴孔を形成した噴孔プレートを装着し、この噴孔プレートの複数個の噴孔から燃料を噴射するよう構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０８６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の内燃機関の燃料噴射システムでは、機関負荷状態に応じて燃料噴射弁の電磁コイルへの通電時間（印加電圧信号のパルス幅）を制御することにより噴射時間を変化させて噴射量を制御している。そして、従来の燃料噴射弁は、噴射量のダイナミックレンジを可変的にコントロールする機構がないので、高性能、低排出ガスの内燃機関において、高負荷時の性能を確保するために、要求最大噴射量に合わせて噴孔プレートに設ける噴孔の孔径を大きく設定すると、安定した燃料噴射が得られる前記印加電圧信号の最小パルス幅に限度があるため、ダイナミックレンジの下限が要求最小噴射量より多くなってしまう。このため、要求最小噴射量に合わせて噴孔径を設定すると共にアシストインジェクタを設け、ダイナミックレンジの上限を越える負荷領域ではアシストインジェクタからの燃料噴射により不足分を補うことで要求噴射量を確保することが考えられるが、この場合、アシストインジェクタ等の燃料噴射関連部品を別途設けなければならない。
【０００４】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、アシストインジェクタ等を設けることなく、要求される最小／最大噴射量を確保できるよう燃料噴射量のダイナミックレンジを拡大できる燃料噴射弁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】
【０００５】
このため、請求項１の発明の燃料噴射弁は、電磁駆動される弁体によって開閉される噴口の下流側に、複数個の噴孔を設けた第１噴孔プレートを固定して取付け、該第１噴孔プレートの上流側及び下流側のどちらか一方に同じく複数個の噴孔を設けた第２噴孔プレートを第１噴孔プレートに対して回動可能に取付け、前記第２噴孔プレートを回動制御して第１噴孔プレートの噴孔と第２噴孔プレートの噴孔の重複開口面積を可変制御可能な構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の燃料噴射弁によれば、２つの噴孔プレートを設け、一方を回動させて両噴孔プレートの噴孔の重複開口面積を変化させて実質的な噴孔面積を可変する構成したことにより、燃料噴射量のダイナミックレンジを拡大できる。従って、内燃機関の要求する最小噴射量から最大噴射量まで１本の燃料噴射弁で対応可能となるので、アシストインジェクタ等の燃料噴射関連部品を別途設ける必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第一実施形態に係る内燃機関（ガソリンエンジン）用燃料噴射弁の全体図を示す。
図１において、１はケーシングパイプ２をモールドする樹脂ケーシングで、電磁コイルの通電用端子を囲むようにコネクタ部１ａを有する。３は前記電磁コイルの外側を覆い上端部が樹脂ケーシング１でモールドされたコイルカバー、４は図２に示すように下端部に後述する第１及び第２噴孔プレート１２，１３を取り付けたキャップ部である。５はコイルカバー３とキャップ部４の上端フランジ部との間に嵌挿されたシール部材、６は樹脂ケーシング１の上端とケーシングパイプ２の上端フランジ部との間に嵌挿されたシール部材である。７は、ケーシングパイプ２の上端部に嵌挿固定される燃料フィルタである。
【０００８】
本実施形態の燃料噴射弁の内部構造は、本発明の要部であるキャップ部４部分を除いて前述の特許文献１に記載したものと同様であり、筒状のアンカー８とボール９とを溶接して一体化した弁体１０（図２に示す）が軸方向に摺動自由に嵌挿され、弁体１０の上方に所定のクリアランスを持たせて筒状のスプリングハウジングがケーシングパイプ２の内壁に固定され、スプリングハウジング内に筒状のスプリングストッパが嵌挿固定され、スプリングストッパの下端とアンカー８との間にリターンスプリングが圧縮状態で嵌挿されている。
【０００９】
図２は、本実施形態の要部であるキャップ部４（図１の円で囲まれた部分）の内部構造を模式的に示した図である。
図２において、キャップ部４内には、閉弁時に弁体１０のボール９が着座し、中心部に噴口１１ａを開口した弁座部材１１が設けられている。前記噴口１１ａの下流側のキャップ部４の先端部に、複数個の噴孔１２ａを設けた前述の第１噴孔プレート１２が固定されて取り付けられ、該第１噴孔プレート１２の上流側にわずかなクリアランスを設けて同じく複数個の噴孔１３ａを設けた第２噴孔プレート１３が第１噴孔プレート１２の中心に設けたピン１４を回動中心として回動可能に取り付けられている。尚、第１噴孔プレート１２と第２噴孔プレート１３の間はクリアランスがない方が望ましいが、両プレートの接触摩擦により第２噴孔プレート１３の駆動時のモータ負荷の増大や動作の応答性を考慮してクリアランスを設けている。
【００１０】
前記第２噴孔プレート１３は、図３に示すように、プレート外周の一部にギア１５を形成してあり、モータ１６に結合したシャフト１７先端の駆動ギア１８を前記ギア１５に噛み合わせ、モータ１６により第２噴孔プレート１３を回動駆動する。前記モータ１６は、図示しない内燃機関の運転制御用コントロールユニットにより駆動制御される。そして、複数個の噴孔１３ａは、図３に示すように例えば十字形に配置形成してある。第１噴孔プレート１２のプレート形状は、第２噴孔プレート１３と同一形状であり、複数個の噴孔１２ａが、第２噴孔プレート１３と同じ配置構成で形成されている。そして、両噴孔プレート１２，１３の噴孔１２ａ，１３ａの噴孔径（噴孔面積）は、内燃機関の要求最大噴射量に合わせて設定してある。
【００１１】
次に、本実施形態の燃料噴射弁の動作を説明する。
図示しない燃料ポンプによって圧送された燃料は、燃料フィルタ７からケーシングパイプ２内に導入され、閉弁状態において弁座部材１１に着座した弁体１０周囲の空間まで満たされる。電磁コイル２が通電されると、電磁力によって弁体１０がリターンスプリングの付勢力に抗して上方に引き上げられ、アンカー８の上端面がスプリングハウジングの下端面に突き当たる位置までストロークし、弁体１０のボール９が弁座部材１１から離脱して開弁する。これにより、燃料は噴口１１ａを通って更に第１及び第２噴孔プレート１２，１３の噴孔１２ａ，１３ａの重複開口部分を通って放射状に噴射される。
【００１２】
本実施形態では、例えば、第１及び第２噴孔プレート１２，１３の噴孔１２ａ，１３ａの重複開口面積の初期設定を、図４に示すように互いの噴孔１２ａ，１３ａの位置をずらして内燃機関の要求最小噴射量に合わせて設定しておく。尚、図４は、第２噴孔プレート１３側から噴孔部分を見た図を示している。この状態で燃料噴射量が不足する高負荷領域になった場合は、コントロールユニットからの指令に基づいてモータ１６を駆動制御して駆動ギア１８を回動させ、第２噴孔プレート１３をピン１４回りに回動制御して図４の斜線部分で示す重複開口面積を増大する方向（図中、右方向）に回動する。そして、前記燃料噴射量が不足する高負荷領域範囲で、負荷の増減に応じて重複開口面積を可変制御する。これにより、低負荷領域から高負荷領域まで要求噴射量を確保でき、内燃機関の運転状態に応じた適切な燃料噴射を行うことができる。
【００１３】
かかる本実施形態の燃料噴射弁によれば、噴孔面積を可変することで燃料噴射量のダイナミックレンジが拡大でき、アシストインジェクタ等の燃料噴射関連部品を別途設けることなく、内燃機関の要求する最小噴射量から最大噴射量まで１本の燃料噴射弁で対応できるようになる。
第１噴孔プレート１２と第２噴孔プレート１３の噴孔１２ａ，１３ａの配置構成は、図３に示す本実施形態の配置構成に限るものではない。例えば、図５に示すように、第１噴孔プレート１２及び第２噴孔プレート１３共に、複数個の噴孔１２ａ，１３ａを同一円周上に配置してもよい。尚、図５では第２噴孔プレートに関してプレート部分だけを示しギア部分については図示省略してある。
【００１４】
かかる配置構成にすれば、第２噴孔プレート１３を回動させたときに、互いに重なっている全ての噴孔部分の重複開口面積の変化が同一になるので、第２噴孔プレート１３の回動量に対して重複開口面積を連続的に変化させることができる。
尚、第２噴孔プレート１３の支持構造として、プレート外周部をボールベアリングで支持する構成としてもよい。
【００１５】
また、第１噴孔プレートと第２噴孔プレートの配置は、本実施形態と逆にして、第１噴孔プレート１２を第２噴孔プレート１３の上流側に配置するようにしても差し支えない。
また、重複開口面積の初期設定として、中間負荷領域に合わせて設定しておき、初期設定の噴孔面積では噴射量が不足する高負荷領域では重複開口面積を増大するよう第２噴孔プレート１３を回動制御して要求最大噴射量を確保するようにし、初期設定の噴孔面積では噴射量が過剰となる低負荷領域では重複開口面積を減少するよう第２噴孔プレート１３を回動制御して要求最小噴射量を確保するようにしてもよい。また、上述した実施形態の場合と逆に、重複面積最大で要求最大噴射量が確保できる互いの噴孔位置が一致した状態を初期設定とし、噴射量が過剰となる低負荷領域になった場合に、重複開口面積を減少させるようにしてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の一実施形態を示す全体図
【図２】図１の燃料噴射弁先端のキャップ部の拡大模式図
【図３】第２噴孔プレートの平面図
【図４】第１噴孔プレートの噴孔と第２噴孔プレートの噴孔がずれた状態を示す図
【図５】噴孔プレートにおける噴孔の別の配置構成例を示す図
【符号の説明】
【００１７】
１０    弁体
１１ａ    噴口
１２    第１噴孔プレート
１３    第２噴孔プレート
１２ａ、１３ａ    噴孔
１４    ピン
１５    ギア
１６    モータ
１７    シャフト
１８    駆動ギア
【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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