(57)【要約】【課題】噴射する燃料の組成が異なる場合に対する燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることができる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料噴射装置１Ａはノズルボディ６１Ａおよびニードル弁６２Ａと、ノズルボディ６１Ａのうち、ニードル弁６２Ａが摺動する内周部に螺旋状に形成された第１の凹部６１ａと、ニードル弁６２Ａのうち、ノズルボディ６１Ａとの間で摺動する外周部に螺旋状に形成された第２の凹部６２ａと、噴射する燃料の表面張力に応じて、ニードル弁６２Ａを制御することで、ニードル弁６２Ａの摺動方向に沿った凹部６１ａ、６２ａの重なり量Ｘを可変にする制御部とを備え、高表面張力成分が混合された混合燃料の噴射に用いられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔を備えるノズルボディと、
前記ノズルボディに摺動可能に収容され、燃料噴射時にリフトすることで、前記噴孔への燃料の到達を可能にするニードル弁と、
前記ノズルボディのうち、前記ニードル弁が摺動する内周部に螺旋状に形成された第１の凹部と、
前記第１の凹部の形成に伴い前記内周部に形成された第１の凸部と、
前記ニードル弁のうち、前記ノズルボディとの間で摺動する外周部に螺旋状に形成された第２の凹部と、
前記第２の凹部の形成に伴い前記外周部に形成された第２の凸部と、
噴射する燃料の表面張力に応じて、前記ニードル弁を制御することで、前記ニードル弁の摺動方向に沿った前記第１および第２の凹部の重なり量を可変にする制御部と、
を備え、高表面張力成分が混合された混合燃料の噴射に用いられる燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射装置であって、
前記制御部がさらに噴射する燃料の圧力に応じて前記ニードル弁を制御することで、前記重なり量を可変にする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料噴射装置であって、
前記ニードル弁がさらに先端部および前記第２の凸部に開口する通路部を備え、
前記制御部が噴射する燃料の圧力が所定値よりも高い場合に、前記第２の凸部に開口した前記通路部の開口部が前記第１の凸部に対向するように前記ニードル弁を制御するとともに、噴射する燃料の圧力が前記所定値よりも低い場合に、前記開口部が前記第１の凹部に対向するように前記ニードル弁を制御する燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載の燃料噴射装置であって、
摺動方向において前記噴孔が設けられている側に位置する部分ほど、前記第２の凸部の高さを低く設定するとともに、これに応じて前記第１の凸部の高さを高く設定している燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１から３いずれか１項記載の燃料噴射装置であって、
摺動方向において前記噴孔が設けられている側に位置する部分ほど、前記ニードル弁の摺動方向に沿った前記第１および第２の凹部の寸法それぞれを大きく設定している燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の燃料噴射装置であって、
前記重なり量が変更された場合に、燃料噴射を行うための駆動信号の波形に基づき、噴射する燃料の組成を推定する組成推定部をさらに備え、
前記制御部がさらに前記組成推定部が推定した燃料の組成に基づき、前記重なり量を制御する燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射装置に関し、特に混合燃料に気泡を混入させて燃料噴霧の微粒化を図る燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴霧の微粒化を促進する技術が知られている。燃料噴霧を微粒化することによって、エンジンの燃焼改善を図ることができる。燃料噴霧の微粒化は例えば燃料に気泡を混入させることで促進することができる。これは、噴射の際に生じる圧力低下で混入した気泡が急激に成長し、燃料の液膜を破壊するためである。
【０００３】
燃料に気泡を混入させる技術は例えば特許文献１で開示されている。また、噴射する燃料に旋回流を生じさせる点で本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献２から４で開示されている。このほか、燃料の組成を考慮する点で本発明と関連性があると考えられる技術が特許文献５、６で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４９３０号公報
【特許文献２】特開２０００−９７１２８号公報
【特許文献３】特開平１０−１４１１８３号公報
【特許文献４】特開２００１−３１７４３３号公報
【特許文献５】特開２００８−２５５００号公報
【特許文献６】国際公開第２０１０／１３４１５０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料中の気泡は燃料の表面張力の影響を大きく受ける。一方、燃料の表面張力は燃料の組成によって大きく異なってくる。このため、多種燃料対応車であるＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）では、混合燃料を使用する関係上、燃料の組成に応じて燃料中の気泡径が大きく異なってくる。結果、燃料噴霧の微粒化性能が大きく変化することから、ロバスト性の高い微粒化性能が得られない虞がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、噴射する燃料の組成が異なる場合に対する燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることができる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】
【０００７】
本発明は噴孔を備えるノズルボディと、前記ノズルボディに摺動可能に収容され、燃料噴射時にリフトすることで、前記噴孔への燃料の到達を可能にするニードル弁と、前記ノズルボディのうち、前記ニードル弁が摺動する内周部に螺旋状に形成された第１の凹部と、前記第１の凹部の形成に伴い前記内周部に形成された第１の凸部と、前記ニードル弁のうち、前記ノズルボディとの間で摺動する外周部に螺旋状に形成された第２の凹部と、前記第２の凹部の形成に伴い前記外周部に形成された第２の凸部と、噴射する燃料の表面張力に応じて、前記ニードル弁を制御することで、前記ニードル弁の摺動方向に沿った前記第１および第２の凹部の重なり量を可変にする制御部と、を備え、高表面張力成分が混合された混合燃料の噴射に用いられる燃料噴射装置である。
【０００８】
本発明は前記制御部がさらに噴射する燃料の圧力に応じて前記ニードル弁を制御することで、前記重なり量を可変にする構成とすることができる。
【０００９】
本発明は前記ニードル弁がさらに先端部および前記第２の凸部に開口する通路部を備え、前記制御部が噴射する燃料の圧力が所定値よりも高い場合に、前記第２の凸部に開口した前記通路部の開口部が前記第１の凸部に対向するように前記ニードル弁を制御するとともに、噴射する燃料の圧力が前記所定値よりも低い場合に、前記開口部が前記第１の凹部に対向するように前記ニードル弁を制御する構成とすることができる。
【００１０】
本発明は摺動方向において前記噴孔が設けられている側に位置する部分ほど、前記第２の凸部の高さを低く設定するとともにこれに応じて前記第１の凸部の高さを高く設定している構成とすることができる。
【００１１】
本発明は摺動方向において前記噴孔が設けられている側に位置する部分ほど、前記ニードル弁の摺動方向に沿った前記第１および第２の凹部の寸法それぞれを大きく設定している構成とすることができる。
【００１２】
本発明は前記重なり量が変更された場合に、燃料噴射を行うための駆動信号の波形に基づき、噴射する燃料の組成を推定する組成推定部をさらに備え、前記制御部がさらに前記組成推定部が推定した燃料の組成に基づき、前記重なり量を制御する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、噴射する燃料の組成が異なる場合に対する燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の燃料噴射装置の概略構成図である。
【図２】実施例１の燃料噴射ノズルの概略構成図である。
【図３】平均実効幅の説明図である。
【図４】表面張力と平均実効幅の関係を示す図である。
【図５】エタノール濃度と表面張力の関係を示す図である。
【図６】第１の制御動作をフローチャートで示す図である。
【図７】燃料噴射ノズルの変形例の概略構成図である。
【図８】表面張力、平均実効幅、燃圧の関係を示す図である。
【図９】第２の制御動作をフローチャートで示す図である。
【図１０】実施例３の燃料噴射ノズルの概略構成図である。
【図１１】第３の制御動作をフローチャートで示す図である。
【図１２】実施例４の燃料噴射ノズルの概略構成図である。
【図１３】実施例５の燃料噴射ノズルの概略構成図である。
【図１４】駆動信号の波形例を示す図である。
【図１５】第４の制御動作をフローチャートで示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は燃料噴射装置１Ａの概略構成図である。燃料噴射装置１ＡはＥＣＵ３０Ａと燃料噴射ノズル６０Ａとを備えている。燃料噴射装置１Ａはエンジン５０に対して設けられている。エンジン５０は燃料噴射弁５１を備えている。燃料噴射弁５１は燃料噴射ノズル６０Ａを備えている。燃料噴射弁５１には燃料タンク１１から燃料が供給される。
【００１７】
燃料タンク１１には混合燃料が貯留されている。混合燃料は燃料の表面張力に支配的な影響を及ぼすことになる高表面張力成分が混合された燃料となっている。この点、混合燃料は具体的には高表面張力成分となるアルコール（具体的にはここではエタノール）をガソリンに混合したアルコール混合燃料（エタノール混合燃料）となっている。
【００１８】
燃料タンク１１にはアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコールセンサ２０が設けられている。アルコールセンサ２０は燃料に含まれる高表面張力成分の濃度を検出する検出部となっている。アルコールセンサ２０には例えばアルコール濃度に応じて変化する燃料の電気伝導率を検出するものを適用できる。燃料ポンプ１２は燃料フィルタ１３を介して燃料タンク１１内のエタノール混合燃料を燃料噴射弁５１に供給する。レギュレータ１４は余剰燃料を燃料タンク１１に戻す。圧力センサ２１は噴射する燃料の圧力（燃圧）を検知する。噴射する燃料には燃料タンク１１および燃料噴射弁５１間で予め気泡を混入させることができる。
【００１９】
図２は燃料噴射ノズル６０Ａの概略構成図である。図２（ａ）は第１の代表的な状態を示す。図２（ｂ）は第２の代表的な状態を示す。燃料噴射ノズル６０Ａはノズルボディ６１Ａとニードル弁６２Ａとを備えている。ノズルボディ６１Ａは有底円筒状の部材であり、先端部に噴孔Ｈを備えている。噴孔Ｈはノズルボディ６１Ａの内部空間と外部空間とを連通している。ニードル弁６２Ａはノズルボディ６１Ａに摺動可能に収容されている。ニードル弁６２Ａは円柱状の部材であり、先端部内側の部分（シート部）に着座することで噴孔Ｈへの燃料の到達を阻止する。また、燃料噴射時にリフトする（先端部から離れる方向に摺動する）ことで、噴孔Ｈへの燃料の到達を可能にする。
【００２０】
ニードル弁６２Ａが摺動するノズルボディ６１Ａの内周部には、第１の凹部６１ａが形成されている。第１の凹部６１ａは螺旋状に形成されており、径方向および摺動方向の寸法が一定の旋回溝を形成している。ノズルボディ６１Ａの内周部には、第１の凹部６１ａの形成に伴い第１の凸部６１ｂが形成されている。
【００２１】
ノズルボディ６１Ａとの間で摺動するニードル弁６２Ａの外周部には、第２の凹部６２ａが形成されている。第２の凹部６２ａは螺旋状に形成されており、径方向および摺動方向の寸法が一定の旋回溝を形成している。ニードル弁６２Ａの外周部には、第２の凹部６２ａの形成に伴い第２の凸部６２ｂが形成されている。
【００２２】
凹部６１ａ、６２ａは互いに同様の旋回形状を有している。また、凹部６１ａ、６２ａおよび凸部６１ｂ、６２ｂそれぞれの間で、各部における摺動方向の寸法は互いに等しく設定されている。このため、図２（ａ）に示すように第１の凹部６１ａと第２の凸部６２ｂとが対向する場合には、第２の凹部６２ａと第１の凸部６１ｂが対向するようになっている。また、図２（ｂ）に示すように凹部６１ａ、６２ａが対向する場合には、凸部６１ｂ、６２ｂが対向するようになっている。燃料噴射ノズル６０Ａでは、燃料が凹部６１ａ、６２ａを流通するようになっている。そして、凹部６１ａ、６２ａを流通する燃料のシール性は凸部６１ｂ、６２ｂによって適切に確保されている。
【００２３】
図１に戻り、ＥＣＵ３０Ａは電子制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ３０Ａにはアルコールセンサ２０や圧力センサ２１がセンサ・スイッチ類として電気的に接続されている。また、燃料噴射弁５１が制御対象として電気的に接続されている。
【００２４】
-
ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ３０Ａでは各種の機能部が実現される。この点、ＥＣＵ３０Ａでは例えば以下に示す制御部が機能的に実現される。
【００２５】
制御部は噴射する燃料の表面張力に応じてニードル弁６２Ａを制御することで、ニードル弁６２Ａの摺動方向に沿った凹部６１ａ、６２ａの重なり量Ｘを可変にする。表面張力の大小は例えば表面張力係数で把握できる。ニードル弁６２Ａを制御するにあたり、制御部は具体的にはニードル弁６２Ａのリフト量を制御する。重なり量Ｘを可変にするにあたり、制御部は具体的には次に示す制御を行う。
【００２６】
図３は平均実効幅Ｗａｖｅの説明図である。凹部６１ａ、６２ａ全体の径方向に沿った平均実効幅Ｗａｖｅは次の式（１）に基づき算出される。
Ｗａｖｅ＝Ｗ×（Ｌ−Ｘ）／Ｌ＋ｗ×Ｘ／Ｌ・・・（１）
Ｗは第１の凹部６１ａの底から第２の凹部６２ａの底までの径方向に沿った距離である。ｗは第１の凹部６１ａの底から第２の凸部６２ｂまでの径方向に沿った距離である。Ｌは摺動方向に沿った第１の凹部６１ａの溝幅である。
【００２７】
図４は表面張力と平均実効幅Ｗａｖｅの関係を示す図である。図４に示すように、平均実効幅Ｗａｖｅは噴射する燃料の表面張力が大きい場合ほど小さくなるように設定されている。図５はエタノール濃度と表面張力の関係を示す図である。図５に示すように、エタノール濃度と噴射する燃料の表面張力との間には相関関係があることがわかる。具体的には、エタノール濃度が高い場合ほど噴射する燃料の表面張力が大きくなることがわかる。図４、図５に示す関係はそれぞれＥＣＵ３０Ａにおいてマップデータで予め設定されている。
【００２８】
このため、重なり量Ｘを可変にするにあたり、制御部は具体的には高表面張力成分の濃度であるアルコール濃度（ここではエタノール濃度）に基づき、噴射する燃料の表面張力を推定する。そして、推定した表面張力に基づき平均実効幅Ｗａｖｅを決定する。そして、決定した平均実効幅Ｗａｖｅを実現するように重なり量Ｘを制御する。
【００２９】
次に第１の制御動作であるＥＣＵ３０Ａの動作を図６に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ３０Ａは燃料のエタノール濃度を検出する（ステップＳ１）。エタノール濃度はアルコールセンサ２０の出力に基づき検出できる。続いてＥＣＵ３０Ａは検出したエタノール濃度に基づき、噴射する燃料の表面張力を推定する（ステップＳ３）。また、推定した表面張力に基づき平均実効幅Ｗａｖｅを決定する（ステップＳ５）。そして、決定した平均実効幅Ｗａｖｅを実現するように重なり量Ｘを制御する（ステップＳ７）。ステップＳ７は例えば燃料噴射制御の一部として燃料噴射実行時に行うことができる。
【００３０】
次に燃料噴射装置１Ａの作用効果について説明する。燃料噴射装置１Ａはノズルボディ６１Ａに第１の凹部６１ａを備えるとともに、ニードル弁６２Ａに第２の凹部６２ａを備えている。このため、燃料中に含まれる気泡は凹部６１ａ、６２ａを流通する際に燃料とともに旋回しながら伸張および分裂するとともに縮径する結果、ナノバブルといった微小気泡に生成される。
【００３１】
一方、混合燃料の組成が異なると、燃料の表面張力が異なってくる結果、生成される微小気泡の大きさも異なってくる。具体的には噴射する燃料の表面張力が相対的に大きい場合には、生成される微小気泡の大きさが相対的に大きくなる。逆に表面張力が相対的に小さい場合には、生成される微小気泡の大きさが相対的に小さくなる。結果、混合燃料の組成に応じて燃料噴霧の微粒化性能が異なってくる。
【００３２】
これに対し、燃料噴射装置１Ａは噴射する燃料の表面張力に応じてニードル弁６２Ａを制御することで重なり量Ｘを可変にする。具体的には、表面張力が相対的に大きい場合には平均実効幅Ｗａｖｅが相対的に小さくなるようにする。また、表面張力が相対的に小さい場合には平均実効幅Ｗａｖｅが相対的に大きくなるようにする。
【００３３】
この点、平均実効幅Ｗａｖｅが相対的に小さくなるようにすることで、凹部６１ａ、６２ａを流通する燃料の流速を高めることができる。そして、これにより燃料が旋回する力を強めることで、表面張力が相対的に大きい場合に微小気泡が大きくなることを抑制できる。一方、平均実効幅Ｗａｖｅが相対的に大きくなるようにすることで、凹部６１ａ、６２ａを流通する燃料の流速を低下させることができる。そして、これにより燃料が旋回する力を弱めることで、表面張力が相対的に小さい場合に微小気泡がより小さくなることを抑制できる。このため、燃料噴射装置１Ａは噴射する燃料の組成が異なる場合に対する燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることができる。
【００３４】
重なり量Ｘを可変にするにあたり、制御部は例えば表面張力が所定値よりも大きい場合に平均実効幅Ｗａｖｅが相対的に小さくなるように（例えば平均実効幅Ｗａｖｅが最小値ｗになるように）重なり量Ｘを制御するとともに、表面張力が当該所定値よりも小さい場合に平均実効幅Ｗａｖｅが相対的に大きくなるように（例えば平均実効幅Ｗａｖｅが最大値Ｗになるように）重なり量Ｘを制御することもできる。この場合でも、噴射する燃料の組成が異なる場合に対する燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることができる。
【００３５】
図７は燃料噴射ノズル６０Ａの変形例である燃料噴射ノズル６０Ａ´の概略構成図である。図７（ａ）は第１の代表的な状態を示す。図７（ｂ）は第２の代表的な状態を示す。燃料噴射ノズル６０Ａ´は位相制御によって重なり量Ｘを可変にすることができるように構成されたニードル弁６２Ａ´をニードル弁６２Ａの代わりに備える点以外、燃料噴射ノズル６０Ａと実質的に同一である。
【００３６】
噴射する燃料の表面張力に応じてニードル弁６２Ａ´を制御するにあたり、制御部はニードル弁６２Ａ´の位相を制御するようにしてもよい。この場合にはニードル弁６２Ａ´のリフト量を変更することなく、重なり量Ｘを可変にすることができる。したがって、ニードル弁６２Ａ´の絞りによる燃料噴射量の調整を行うことを可能にしつつ、重なり量Ｘを可変にすることができる。
【実施例２】
【００３７】
本実施例にかかる燃料噴射装置１ＢはＥＣＵ３０Ａの代わりにＥＣＵ３０Ｂを備える点以外、燃料噴射装置１Ａと実質的に同一である。ＥＣＵ３０Ｂは制御部がさらに以下に示すように実現される点以外、ＥＣＵ３０Ａと実質的に同一である。このため燃料噴射装置１Ｂについては図示省略する。ＥＣＵ３０Ｂでは、制御部がさらに燃圧に応じてニードル弁６２Ａを制御することで、重なり量Ｘを可変にするように実現される。
【００３８】
図８は表面張力、平均実効幅Ｗａｖｅおよび燃圧の関係を示す図である。図８に示すように、ＥＣＵ３０Ｂではマップデータで表面張力、平均実効幅Ｗａｖｅおよび燃圧の関係を設定している。具体的には平均実効幅Ｗａｖｅを最大値Ｗにする場合の表面張力を燃圧に関わらず同じになるように設定した上で、燃圧が低い場合ほど表面張力の増加に対する平均実効幅Ｗａｖｅの減少度合いが大きくなるように設定している。また、この関係において平均実効幅Ｗａｖｅが最小値ｗになる場合の値よりも表面張力が大きくなる場合には、平均実効幅Ｗａｖｅが最小値ｗになるように設定している。
【００３９】
次に第２の制御動作であるＥＣＵ３０Ｂの動作を図９に示すフローチャートを用いて説明する。図９に示すフローチャートはステップＳ１に続いてステップＳ２が追加されている点と、ステップＳ５の代わりにステップＳ５´が設けられている点以外、図６に示すフローチャートと同じである。このため、ここでは特にこれらについて説明する。ステップＳ１に続き、ＥＣＵ３０Ｂは燃圧を検出する（ステップＳ２）。そして、ステップＳ３を経て、推定した表面張力および検出した燃圧に基づき平均実効幅Ｗａｖｅを決定する（ステップＳ５´）。
【００４０】
次に燃料噴射装置１Ｂの作用効果について説明する。ここで、燃料噴射を行うにあたっては、燃圧を変更することで最小燃料噴射量を変更することができる。ところが、例えば燃圧を低く変更すると、凹部６１ａ、６２ａを流通する燃料が旋回する力も弱くなる。結果、表面張力が同じであっても生成される微小気泡が大きくなる。これに対し、燃料噴射装置１Ｂはさらに燃圧に応じてニードル弁６２Ａを制御することで重なり量Ｘを可変にする。このため、燃料噴射装置１Ｂはさらに燃圧変化に対する燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることができる。
【実施例３】
【００４１】
本実施例の燃料噴射装置１ＣはＥＣＵ３０Ａの代わりにＥＣＵ３０Ｃを、燃料噴射ノズル６０Ａの代わりに以下に示す燃料噴射ノズル６０Ｂをそれぞれ備えている。ＥＣＵ３０Ｃは制御部がさらに以下に示すように実現される点以外、ＥＣＵ３０Ａと実質的に同一である。このため燃料噴射装置１Ｃについては図示省略する。同様の変更は例えば実施例２で前述した燃料噴射装置１Ｂに適用することもできる。
【００４２】
図１０は燃料噴射ノズル６０Ｂの概略構成図である。図１０（ａ）は第１の代表的な状態を示す。図１０（ｂ）は第２の代表的な状態を示す。燃料噴射ノズル６０Ｂはニードル弁６２Ａの代わりにニードル弁６２Ｂを備える点以外、燃料噴射ノズル６０Ａと実質的に同一である。ニードル弁６２Ｂはさらに通路部６２ｃを備える点以外、ニードル弁６２Ａと実質的に同一である。
【００４３】
通路部６２ｃは先端部および第２の凸部６２ｂに開口している。通路部６２ｃのうち、先端部側に開口している開口部６２ｃａは噴孔Ｈに対向するように設けられている。通路部６２ｃのうち、第２の凸部６２ｂ側に開口している開口部６２ｃｂは第２の凸部６２ｂの各部に均等に複数設けられている。この点、通路部６２ｃは先端部側から第２の凸部６２ｂの各部に向かって分岐するように設けられている。
【００４４】
図１０（ａ）に示すように、燃料噴射ノズル６０Ｂは燃料噴射時に開口部６２ｃｂを第１の凹部６１ａに対向させた状態で、開口部６２ｃａから気体を流入させるとともに、開口部６２ｃｂから気体を流出させることができる。そしてこれにより、噴射する燃料に気泡を混入させることができる。図１０（ｂ）に示すように、燃料噴射ノズル６０Ｂは燃料噴射時に開口部６２ｃｂを第１の凸部６１ｂに対向させた状態で、通路部６２ｃを介した燃料への気泡の混入を停止させることができる。
【００４５】
これに対し、ＥＣＵ３０Ｃでは制御部は燃圧が所定値αよりも低い場合（具体的にはここでは所定値α以下である場合）に開口部６２ｃｂが第１の凹部６１ａに対向するようにニードル弁６２Ｂを制御する。また、燃圧が所定値αよりも高い場合に、開口部６２ｃｂが第１の凸部６１ｂに対向するようにニードル弁６２Ｂを制御する。
【００４６】
制御部は具体的には燃圧が所定値αよりも低い場合に第２の凸部６２ｂが第１の凹部６１ａに対向するように（すなわち、平均実効幅Ｗａｖｅが最小値ｗになるように）ニードル弁６２Ｂを制御する。また、燃圧が所定値αよりも高い場合に第２の凸部６２ｂが第１の凸部６１ｂに対向するように（すなわち、平均実効幅Ｗａｖｅが最大値Ｗになるように）ニードル弁６２Ｂを制御する。制御部は噴射する燃料の表面張力に応じてニードル弁６２Ｂを制御する代わりにかかる制御を行うことができる。
【００４７】
次に第３の制御動作であるＥＣＵ３０Ｃの動作を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ３０Ｃは燃圧が所定値α以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。肯定判定であれば、ＥＣＵ３０Ｃは平均実効幅Ｗａｖｅが最大値Ｗになるようにニードル弁６２Ｂを制御する（ステップＳ１２）。一方、否定判定であれば、ＥＣＵ３０Ｃは平均実効幅Ｗａｖｅが最小値ｗになるようにニードル弁６２Ｂを制御する（ステップＳ１３）。ステップＳ１２、Ｓ１３は例えば燃料噴射制御の一部として燃料噴射実行時に行うことができる。
【００４８】
次に燃料噴射装置１Ｃの作用効果について説明する。燃料噴射装置１Ｃでは、燃圧が所定値αよりも低い低燃圧時には通路部６２ｃを介して燃料に気泡を混入させることができる。このため、燃料噴射装置１Ｃは例えば平均実効幅Ｗａｖｅを最小値ｗにしても噴射する燃料の表面張力が比較的大きく、且つ低燃圧である結果、微小気泡が十分に得られない場合であっても、通路部６２ｃを介して混入させた気泡で燃料噴霧の微粒化性能を確保できる。
【００４９】
一方、燃圧が所定値αよりも高い高燃圧時には、燃料噴射装置１Ｃは凹部６１ａ、６２ａで微小気泡を十分に発生させることができる。逆にこの場合には、通路部６２ｃを介して燃料に気泡を混入させると、混入させた気泡が却って微小気泡の生成の妨げとなる。このため、燃料噴射装置１Ｃは燃圧が所定値αよりも高い場合には、開口部６２ｃｂが第１の凸部６１ｂに対向するようにニードル弁６２Ｂのリフト量を制御することで、微小気泡を生成する。そしてこれにより、高燃圧時にも燃料噴霧の微粒化性能を確保することができる。
【００５０】
このように、燃料噴射装置１Ｃは気泡の生成態様の違いに着目し、燃圧に応じて気泡の生成態様を適切に切り替えることで、燃料噴霧の微粒化性能を確保できる。そしてこれにより、噴射する燃料の組成の影響を相対的に減少させることで、結果として噴射する燃料の組成が異なる場合に対する燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることができる。
【００５１】
制御部は燃圧が所定値αよりも低い場合に、少なくとも開口部６２ｃｂが第１の凹部６１ａに対向することになる範囲内で、噴射する燃料の表面張力に応じてニードル弁６２Ｂを制御してもよい。これにより、さらに燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることもできる。開口部６２ｃｂが第１の凹部６１ａに対向することになる範囲を超えて噴射する燃料の表面張力が小さい場合、制御部は例えば開口部６２ｃｂが第１の凹部６１ａに対向することになる範囲内で最も大きい平均実効幅Ｗａｖｅを実現するようにニードル弁６２Ｂを制御することができる。
【００５２】
制御部は燃圧が所定値αよりも高い場合に、少なくとも開口部６２ｃｂが第１の凸部６１ｂに対向することになる範囲内で、噴射する燃料の表面張力に応じてニードル弁６２Ｂを制御してもよい。これにより、さらに燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性を高めることもできる。開口部６２ｃｂが第１の凸部６１ｂに対向することになる範囲を超えて噴射する燃料の表面張力が大きい場合、制御部は例えば開口部６２ｃｂが第１の凸部６１ｂに対向することになる範囲内で最も小さい平均実効幅Ｗａｖｅを実現するようにニードル弁６２Ｂを制御することができる。
【実施例４】
【００５３】
本実施例にかかる燃料噴射装置１Ｄは燃料噴射ノズル６０Ａの代わりに以下に示す燃料噴射ノズル６０Ｃを備える点以外、燃料噴射装置１Ａと実質的に同一である。このため燃料噴射装置１Ｄについては図示省略する。同様の変更は例えば実施例２で前述した燃料噴射装置１Ｂや、実施例３で前述した燃料噴射装置１Ｃにも適用できる。
【００５４】
図１２は燃料噴射ノズル６０Ｃの概略構成図である。図１２（ａ）は第１の代表的な状態を示す。図１２（ｂ）は第２の代表的な状態を示す。燃料噴射ノズル６０Ｃはノズルボディ６１Ａの代わりにノズルボディ６１Ｂを備えるとともに、ニードル弁６２Ａの代わりにニードル弁６２Ｃを備えている。ノズルボディ６１Ｂは第１の凸部６１ｂの代わりに第１の凸部６１ｂ´を備えている点以外、ノズルボディ６１Ａと実質的に同一である。ニードル弁６２Ｃは第２の凸部６２ｂの代わりに第２の凸部６２ｂ´を備えている点以外、ニードル弁６２Ａと実質的に同一である。
【００５５】
第２の凸部６２ｂ´の高さ（径方向の寸法）は摺動方向において噴孔Ｈが設けられている側に位置する部分ほど低く設定されている。また、これに応じて第１の凸部６１ｂ´の高さ（径方向の寸法）は摺動方向において噴孔Ｈが設けられている側に位置する部分ほど高く設定されている。このため、凸部６１ｂ´、６２ｂ´が対向した状態において、凸部６１ｂ´、６２ｂ´間にはニードル弁６２Ｃの摺動に必要な摺動クリアランスが確保される。
【００５６】
次に燃料噴射装置１Ｄの作用効果について説明する。ここで、凹部６１ａ、６２ａを流通する燃料の流速は次第に低下する。したがって、燃料の流速は上流側よりも下流側のほうが低くなる。これに対し、燃料噴射装置１Ｄは摺動方向において噴孔Ｈが設けられている側に位置する部分ほど第２の凸部６２ｂ´の高さを低く設定している。このため、燃料噴射装置１Ｄは平均実効幅Ｗａｖｅを燃料の流速に応じた適切な大きさにすることができる。結果、燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性をさらに高めることができる。また、これに応じて第１の凸部６１ｂ´の高さを高く設定することで、対向する凸部６１ｂ´、６２ｂ´同士で凹部６１ａ、６２ａのシール性も確保できる。
【実施例５】
【００５７】
本実施例にかかる燃料噴射装置１Ｅは燃料噴射ノズル６０Ａの代わりに以下に示す燃料噴射ノズル６０Ｄを備える点以外、燃料噴射装置１Ａと実質的に同一である。このため燃料噴射装置１Ｅについては図示省略する。同様の変更は例えば実施例２で前述した燃料噴射装置１Ｂや、実施例３で前述した燃料噴射装置１Ｃにも適用できる。
【００５８】
図１３は燃料噴射ノズル６０Ｄの概略構成図である。燃料噴射ノズル６０Ｄはノズルボディ６１Ａの代わりにノズルボディ６１Ｃを備えるとともに、ニードル弁６２Ａの代わりにニードル弁６２Ｄを備えている。ノズルボディ６１Ｃは第１の凹部６１ａの代わりに第１の凹部６１ａ´を、第１の凸部６１ｂの代わりに第１の凸部６１ｂ´´を備えている。ニードル弁６２Ｄは第２の凹部６２ａの代わりに第２の凹部６２ａ´を、第２の凸部６２ｂの代わりに第２の凸部６２ｂ´´を備えている。凹部６１ａ´、６２ａ´は、摺動方向において噴孔Ｈが設けられている側に位置する部分ほど、摺動方向に沿った寸法が大きく設定されている。また、対向する部分それぞれの摺動方向に沿った寸法が互いに等しくなるように設定されている。凸部６１ｂ´´、６２ｂ´´についても同様に設定されている。
【００５９】
次に燃料噴射装置１Ｅの作用効果について説明する。燃料噴射装置１Ｅでは、摺動方向において噴孔Ｈが設けられている側に位置する部分ほど、摺動方向に沿った凹部６１ａ´、６２ａ´の寸法それぞれを大きく設定している。このため、燃料噴射装置１Ｅは燃料噴射装置１Ｄと同様に平均実効幅Ｗａｖｅを燃料の流速に応じた適切な大きさにすることができる。結果、燃料噴霧の微粒化性能のロバスト性をさらに高めることができる。
【実施例６】
【００６０】
本実施例にかかる燃料噴射装置１ＦはＥＣＵ３０Ａの代わりにＥＣＵ３０Ｄを備えている点以外、燃料噴射装置１Ａと実質的に同一である。ＥＣＵ３０Ｄは以下に示す組成推定部がさらに実現される点と、制御部がさらに以下に示すように実現される点以外、ＥＣＵ３０Ａと実質的に同一である。このため燃料噴射装置１Ｆについては図示省略する。同様の変更は例えば前述した燃料噴射装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅに適用することもできる。
【００６１】
組成推定部は重なり量Ｘが変更された場合に、燃料噴射を行うための駆動信号の波形に基づき、噴射する燃料の組成を推定する。重なり量Ｘが変更された場合は具体的にはアルコールセンサ２０の検出結果をもとにニードル弁６２Ａのリフト量が変更された場合となっている。駆動信号は具体的にはニードル弁６２Ａをリフトさせるために用いられる油圧制御用のソレノイドバルブへの通電により発せされる信号となっている。
【００６２】
これに対し、ＥＣＵ３０Ｄでは制御部がさらに組成推定部が推定した燃料の組成に基づき重なり量Ｘを制御する。この場合、制御部はさらに具体的には例えば給油が行われた場合に（すなわち給油毎に）、アルコールセンサ２０の検出結果をもとにして表面張力を推定するとともに、推定した表面張力に応じて重なり量Ｘを制御することができる。
【００６３】
図１４は駆動信号の波形例を示す図である。図１４に示すように、駆動信号の波形は駆動信号そのものに続き、ニードル弁６２Ａの機械的な衝突によるバウンスで発生するバウンス信号を伴う。バウンス信号は燃料に含まれる高粘性成分が多いほど破線で示すように早く減衰する。このため、組成推定部は具体的にはバウンス信号に基づき、燃料の粘性を推定するとともに、推定した粘性からエタノール濃度を推定することで、燃料の組成を推定する。この点、バウンス信号（具体的には例えばバウンス信号の継続時間）と燃料の粘性との関係、および燃料の粘性とエタノール濃度との関係はマップデータで予め設定されている。
【００６４】
次に第４の制御動作であるＥＣＵ３０Ｄの動作を図１５に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ３０Ｄはアルコールセンサ２０の出力に基づき重なり量Ｘが変更されたか否かを判定する（ステップＳ２１）。否定判定であれば、本フローチャートを一旦終了する。この場合、ＥＣＵ３０Ｄは実施例１で前述した図６に示すフローチャートを実行する。ステップＳ２１で肯定判定であれば、ＥＣＵ３０Ｄはバウンス信号に変化があるか否かを判定する（ステップＳ２２）。否定判定であれば、本フローチャートを一旦終了する。この場合には、平均実効幅Ｗａｖｅがそのまま維持される。
【００６５】
ステップＳ２２で肯定判定であれば、ＥＣＵ３０Ｄは駆動信号に基づき、燃料の粘性を推定する（ステップＳ２３）。また、推定した粘性からエタノール濃度を推定し（ステップＳ２４）、さらに推定したエタノール濃度から表面張力を推定する（ステップＳ２５）。続いてＥＣＵ３０Ｄは推定した表面張力から平均実効幅Ｗａｖｅを決定する（ステップＳ２６）。そして、決定した平均実効幅Ｗａｖｅを実現するように摺動方向に沿った凹部６１ａ、６２ａの重なり量Ｘを制御する（ステップＳ２７）。
【００６６】
次に燃料噴射装置１Ｆの作用効果について説明する。ここで、混合燃料のエタノール濃度はエンジン５０の運転中にも変化する。これに対し、燃料噴射装置１Ｆは組成推定部が推定した燃料の組成に基づき、重なり量Ｘを制御する。このため、燃料噴射装置１Ｆはエンジン５０の運転中に混合燃料のエタノール濃度が変化しても、適切な平均実効幅Ｗａｖｅを実現することができる。
【００６７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
燃料噴射装置      １Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ
ＥＣＵ            ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ
燃料噴射ノズル    ６０Ａ、６０Ａ´、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ
ノズルボディ      ６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ
第１の凹部        ６１ａ、６１ａ´
第１の凸部        ６１ｂ、６１ｂ´、６１ｂ´´
ニードル弁        ６２Ａ、６２Ａ´、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ
第２の凹部        ６２ａ、６２ａ´
第２の凸部        ６２ｂ、６２ｂ´、６２ｂ´´
通路部            ６２ｃ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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