(57)【要約】【課題】多くの工数を要することなく、燃焼室における部分当量比の差を小さくすることができる燃料噴射装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁３と、前記燃料噴射弁３の開閉を制御する制御部１３と、を備え、前記制御部１３は、前記内燃機関の１サイクルにおける前記燃料の噴射時期を複数の区間に分け、前記燃料の噴射率が前記噴射時期を通して一定である場合に比べて、前記燃焼室内における当量比の差が小さくなるように、前記複数の区間ごとに前記噴射率を設定することを特徴とする燃料噴射装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記内燃機関の１サイクルにおける前記燃料の噴射時期を複数の区間に分け、前記燃料の噴射率が前記噴射時期を通して一定である場合に比べて、前記燃焼室内における部分当量比の差が小さくなるように、前記複数の区間ごとに前記噴射率を設定することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の区間ごとの前記噴射率を、後の区間ほど、小さく設定することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記内燃機関の１サイクルにおける前記燃料の噴射時期を複数の区間に分け、前記複数の区間ごとの噴射率を、後の区間ほど、小さく設定することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
前記燃料の噴射は、前記複数の区間を通じて連続していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記燃料の噴射は、前記区間ごとに断続していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記燃料の噴射の終了時期は、前記内燃機関のピストンが上死点に来る時期よりも前であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射装置。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃焼効率を向上させるためには、燃焼室における燃料の噴霧をデザインし、部分当量比（燃料と空気との混合比）をできるだけ均一にする必要がある。そのため、従来、燃焼室の形状や運転条件に応じて、燃料噴射弁の諸元を最適化する方法が採られてきた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１４５５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、燃焼室の形状等に応じて燃料噴射弁の諸元を最適化するには、様々な検討、製造試験等、多くの工数を要する。本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、多くの工数を要することなく、燃焼室における部分当量比の差を小さくす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】
【０００４】
本発明の燃料噴射装置は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料噴射弁の開閉を制御する制御部とを備える。そして、制御部は、内燃機関の１サイクルにおける燃料の噴射時期を複数の区間に分け、複数の区間ごとに噴射率を設定することで、燃料の噴射率が全ての噴射時期を通して一定である場合に比べて、燃焼室内における部分当量比の場所による差が小さくなるようにする。よって、本発明の燃料噴射装置によれば、燃焼室内における部分当量比の差が小さくなることにより、燃料の燃焼効率が改善され、内燃機関の燃費が向上する。また、本発明の燃料噴射装置によれば、多くの工数を要する、燃料噴射弁の諸元における最適化を行わなくても良い。
【０００５】
制御部は、複数の区間ごとの噴射率を、後の区間ほど、小さく設定することが好ましい。こうすることにより、燃焼室内における部分当量比の差を一層小さくすることができる。
【０００６】
燃料の噴射は、複数の区間を通じて連続していても良いし、区間ごとに断続していても良い。燃料の噴射の終了時期（複数の区間全体の終了時期）は、内燃機関のピストンが上死点に来る時期よりも前であることが好ましい。
【０００７】
本発明の燃料噴射装置は、予混合燃焼方式の内燃期間に適用してもよいし、拡散燃焼方式の内燃期間に適用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
１．燃料噴射装置の構成
まず、図１に基づき、燃料噴射装置１の全体構成を説明する。燃料噴射装置１は、車両に搭載され、ディーゼルエンジンの燃焼室（図１では図示略）に燃料を噴射するものである。燃料噴射装置１は、複数の燃料噴射弁３と、燃料を蓄圧し、燃料噴射弁３へ供給するコモンレール５と、燃料タンク７と、燃料タンク７から燃料を取り出し、コモンレール５へ圧送するサプライポンプ９と、燃料噴射弁３の駆動電流を発生させ、その駆動電流を配線１２を介して燃料噴射弁３に伝えるＥＤＵ１１と、燃料の噴射タイミング及び噴射量を設定し、その設定に応じてＥＤＵ１１を含め、各部の制御を行うＥＣＵ１３と、燃料噴射弁３の低圧燃料を燃料タンク７に戻すアウトレットパイプ１４と、を備える。
【０００９】
次に、図２に基づき、燃料噴射弁３の構成を説明する。燃料噴射弁３は、ノズルボディ１５と、ノズルニードル１７とを備える。
上記ノズルボディ１５は、棒状を呈し、その内部に、軸方向（図２における上下方向）に沿って延びるシリンダ２３を備えている。ノズルボディ１５の軸方向における一端には、シリンダ２３と外部とを連通する一対の噴孔２５が設けられている。
【００１０】
上記ノズルニードル１７は、シリンダ２３内に収容され、軸方向に沿って変位可能である。ノズルニードル１７は、図２（ａ）に示すように、噴孔２５側に変位したときは、噴孔２５を閉止する。また、図２（ｂ）に示すように、噴孔２５とは反対方向に変位したときは、噴孔２５を開放する。ノズルニードル１７とノズルボディ１５との間には、コモンレール５により、高圧の燃料１９が供給される。そのため、図２（ｂ）に示すように、噴孔２５が開放されたときは、そこから燃料１９が外部（ディーゼルエンジンの燃焼室）に噴射される。一方、図２（ａ）に示すように、噴孔２５が閉止されたときは、燃料１９の噴射が止められる。
【００１１】
ノズルニードル１７の変位は、ノズルボディ１５に設けられた、周知の燃料圧力制御手段（図示略）により制御される。そして、その燃料圧力制御手段の動作は、ＥＤＵ１１が発生させる駆動電流により制御される。すなわち、燃料圧力制御手段は、ＥＤＵ１１が発生させる正の駆動電流の積算値が所定の閾値を超えたとき、ノズルニードル１７を、噴孔２５を開放する方向に変位させ、ＥＤＵ１１が発生させる負の駆動電流の積算値が所定の閾値を超えたとき、ノズルニードル１７を、噴孔２５を閉止する方向に変位させる。
【００１２】
２．燃料噴射装置１が実行する処理
燃料噴射装置１（特にＥＣＵ１３）が実行する処理を、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。なお、図３（ａ）は、ディーゼルエンジンの１サイクルの一部において、ＥＤＵ１１が発生させる、燃料圧力制御手段（図示略）を駆動するための駆動電流を表すタイミングチャートであり、図３（ｂ）は、燃料噴射弁３の噴射率を表すタイミングチャートであり、図３（ｃ）は、ディーゼルエンジンの燃焼室２１における噴霧形成を表す説明図である。
【００１３】
燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジンのピストンが上死点に来る時間（ＴＤＣ）よりも前である時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において、それぞれ、燃料噴射を行う。すなわち、図３（ａ）における正の駆動電流ｅ１〜ｅ３により、燃料圧力制御手段は、ノズルニードル１７を、噴孔２５を開放する方向に移動させる。また、図３（ａ）における負の駆動電流ｅ４〜ｅ６により、燃料圧力制御手段は、ノズルニードル１７を、噴孔２５を閉止する方向に移動させる。その結果、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、時間Ｔ１を中心とする区間における燃料の噴射（以下、噴射ＪＴ1とする）が実現される。
【００１４】
同様に、正の駆動電流ｅ７〜ｅ８と、負の駆動電流ｅ９〜ｅ１０とにより、時間Ｔ２を中心とする区間における燃料の噴射（以下、噴射ＪＴ2とする）が実現される。また、正の駆動電流ｅ１１〜ｅ１２と、負の駆動電流ｅ１３〜ｅ１４とにより、時間Ｔ３を中心とする区間における燃料の噴射（以下、噴射ＪＴ3とする）が実現される。
【００１５】
噴射ＪＴ1と噴射ＪＴ2との間、及び噴射ＪＴ2と噴射ＪＴ3との間には、それぞれ、短いインターバル（燃料を噴射しない区間）がある。噴射ＪＴ1〜ＪＴ3における噴射量は、それぞれ、燃焼室２１内における部分当量比（燃料と空気の比率）が、ＴＤＣの時点において、場所（燃料噴射弁３からの距離）によらず均一となるように設定されている。具体的には、噴射ＪＴ2における噴射量は、噴射ＪＴ1における噴射量よりも少ない。また、噴射ＪＴ3における噴射量は、噴射ＪＴ2における噴射量よりも少ない。
【００１６】
３．燃料噴射装置１が奏する効果
図３（ｃ）に示すように、時期的に早い噴射（例えば噴射ＪＴ1）は、ＴＤＣまでの時間が長いため、噴霧が広く広がり、部分当量比が小さくなり易いが、上記のように、早い噴射の噴射量を多くしておくことにより、部分当量比が小さくなることを防止できる。また、時期的に遅い噴射（例えば噴射ＪＴ3）は、ＴＤＣまでの時間が短いため、噴霧が広く広がらず、部分当量比が大きくなり易いが、上記のように、遅い噴射の噴射量を少なくしておくことにより、部分当量比が大きくなることを防止できる。
【００１７】
上記のように、燃料噴射装置１は、燃焼室２１内における部分当量比を均一にすることができる。このことにより、燃料の燃焼効率が改善され、ディーゼルエンジンの燃費が向上する。また、多くの工数を要する、燃料噴射弁３の諸元における最適化を行わなくても良い。
【００１８】
この効果は、燃料の噴射を、一定の噴射率で継続する場合と比べると明らかとなる。すなわち、燃料の噴射を一定の噴射率で継続すると、早い時期に噴射した燃料の噴霧は、広く広がることで部分当量比が小さくなってしまい、逆に、遅い時期に噴射した燃料の噴霧は、狭い領域に集まり、部分当量比が大きくなってしまう。その結果、燃焼室における部分当量比が不均一となり、ディーゼルエンジンの燃費が低下してしまう。
【００１９】
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、図４に示すように、燃料の噴射は、途切れることなく連続して行ってもよい。この場合も、燃料を噴射する区間を複数に分け、噴射率を区分ごとに異ならせることができる。噴射率は、後の区間になるほど小さくすることができる。
【００２０】
また、燃料噴射のペネトレーションを、噴射ごとに異ならせることができる。具体的には、後の区間になるほど、ペネトレーションを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】燃料噴射装置１の構成を表す説明図である。
【図２】燃料噴射弁３の構成を表す側断面図であり、（ａ）は閉弁時を表し、（ｂ）は開弁時（噴射実施時）を表す。
【図３】（ａ）は、ＥＤＵ１１が発生させる、燃料圧力制御手段を駆動するための駆動電流を表すタイミングチャートであり、（ｂ）は、燃料噴射弁３の噴射率を表すタイミングチャートであり、（ｃ）は、ディーゼルエンジンの燃焼室２１における噴霧形成を表す説明図である。
【図４】燃料噴射弁３の噴射率を表すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１・・・燃料噴射装置、３・・・燃料噴射弁、５・・・コモンレール、
７・・・燃料タンク、９・・・サプライポンプ、１１・・・ＥＤＵ、１３・・・ＥＣＵ、
１５・・・ノズルボディ、１７・・・ノズルニードル、１７ａ・・・端部、
１９・・・燃料、２１・・・燃焼室、２５・・・噴孔
【図４】
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【図１】
2009293429.tif 000004
【図２】
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【図３】
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