(57)【要約】【課題】噴射圧力を高めることなく十分に噴射率を高めることができる内燃機関の燃料噴射弁を提供する。【解決手段】燃料噴射弁本体１の線膨張量と弁体５の線膨張量との差を大きくすることにより、噴射率を高める。【選択図】図１
2009281324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくすることにより、噴射率を高めることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項２】
噴射率を高めるために、前記燃料噴射弁本体の温度を高めて前記燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記燃料噴射弁本体には加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項４】
噴射率を高めるために、前記弁体の温度を下げて前記燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項５】
燃料噴射弁へ供給される燃料温度を低下させて前記弁体の温度を下げることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁においては、噴射率を高めることが望ましい場合があり、そのために、噴射圧力を高めることが提案されている。しかしながら、噴射圧力を高めるためには、燃料噴射系全体が高められた高燃圧に耐えるものとされていなければならず、燃料噴射系のコストを上昇させる。
【０００３】
このように噴射圧力を高めるのではなく、加熱によって燃料噴射弁の噴孔を膨張させて噴射率を高めることも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０７８９０
【特許文献２】特開２００７−２３９６８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のように加熱によって燃料噴射弁の噴孔を膨張させるのでは、極僅かしか噴射率を高めることができない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、噴射圧力を高めることなく十分に噴射率を高めることができる内燃機関の燃料噴射弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁は、燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくすることにより、噴射率を高めることを特徴とする。
【０００８】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射弁は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、噴射率を高めるために、前記燃料噴射弁本体の温度を高めて前記燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくすることを特徴とする。
【０００９】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射弁は、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁本体には加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明による請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射弁は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、噴射率を高めるために、前記弁体の温度を下げて前記燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくすることを特徴とする。
【００１１】
本発明による請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射弁は、請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、燃料噴射弁へ供給される燃料温度を低下させて前記弁体の温度を下げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁によれば、燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくすることにより、弁体の開弁時において燃料噴射弁本体のシート部と弁体のシール部との間の隙間が大きくなり、十分に噴射率を高めることができる。
【００１３】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射弁によれば、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、噴射率を高めるために、燃料噴射弁本体の温度を高めて燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくしている。
【００１４】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射弁によれば、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、燃料噴射弁本体には加熱手段が設けられており、それにより、弁体の温度に対して燃料噴射弁本体の温度を容易に高めることができる。
【００１５】
本発明による請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射弁によれば、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、噴射率を高めるために、弁体の温度を下げて、弁体の線膨張量をマイナス、すなわち、弁体を収縮させることにより、燃料噴射弁本体の線膨張量と弁体の線膨張量との差を大きくしている。
【００１６】
本発明による請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射弁によれば、請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、燃料噴射弁へ供給される燃料温度を低下させて燃料噴射弁本体の温度に対して弁体の温度を容易に下げている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明による内燃機関の燃料噴射弁を示す概略断面図であり、図２は図１に示す燃料噴射弁の先端部の詳細図である。これらの図において、１は燃料噴射弁本体であり、２は本体１内の燃料通路であり、３は燃料通路２の先端に形成された燃料溜である。本体１には、燃料溜３に連通する噴孔４が形成されている。噴孔４は、本実施形態において、厚さ方向が略一様で、幅方向が設定挟角で内側へ狭められているスリット形状とされている。それにより、噴孔４から噴射される燃料は、比較的厚さの薄い略扇形状とされる。しかしながら、噴孔の形状は、燃料を柱状又は円錐状に噴射するための丸噴孔としても良く、噴射燃料の形状に合わせて任意の形状とすることができる。
【００１８】
弁体５は、ソレノイド８による電磁力によって上方向へ移動し、弁体５の先端のシール部５ａが、本体１の切頭円錐形状のシート部１ａから離間して開弁する。それにより、燃料通路２と燃料溜３とが連通し、噴孔４を介して燃料通路２内の高圧燃料が噴射される。
【００１９】
一方、ソレノイド８による電磁力がなくなると、弁体５は開弁バネ６による付勢力によって下方向へ移動し、弁体５の先端のシール部５ａが本体１のシート部１ａに当接して閉弁する。それにより、燃料通路２と燃料溜３との連通が遮断され、噴孔４を介しての燃料通路２内の高圧燃料の噴射が停止される。なお、弁体５の開弁には、ソレノイドではなくピエゾ素子を利用するようにしても良い。
【００２０】
ところで、弁体５のリフト量Ｌ（弁体５の開弁と閉弁との間のストローク）が大きいほど、多量の高圧燃料が燃料通路２から燃料溜３へ流入して噴孔４から噴射されるために、燃料噴射率は高くなる。しかしながら、少量の燃料を噴射しなければならないこともあり、燃料噴射弁において弁体５のシール部５ａと本体１のシート部１ａとの間の距離Ｌをそれほど大きく設計することはできない。
【００２１】
それにより、例えば、燃料噴射弁が気筒内へ直接的に燃料を噴射する場合において、高回転高負荷時に、必要な多量の燃料を短時間（例えば吸気行程中）で噴射しようとしても、燃料噴射率が低いために不可能であった。
【００２２】
図１において、７は本体１の周囲に取り付けられた電気ヒータであり、本実施形態の燃料噴射弁は、図３に示すフローチャートに従って電気ヒータ７を制御し、高回転高負荷時において多量の燃料を短時間で噴射することを可能としている。
【００２３】
先ず、ステップ１０１において、機関回転数及びアクセルペダルの踏み込み量等に基づく現在の機関運転状態が、設定回転数以上で設定負荷以上の高回転高負荷時であるか否かが判断される。この判断が否定される時には、ステップ１０４においてヒータ７の通電を停止して終了する。
【００２４】
一方、ステップ１０１の判断が肯定される時には、ステップ１０２において、ヒータ７に通電し、ステップ１０３において、開弁時における弁体５のシール部５ａと本体１のシート部１ａとの間の設計距離Ｌに対する本体１の熱膨張に伴う増加量ΔＬがほぼ設定値ａとなったか否かが判断される。この判断が否定される時には、ステップ１０２においてヒータ７の通電を継続し、ステップ１０３の判断が肯定されると、ステップ１０４においてヒータ７の通電を停止する。
【００２５】
しかしながら、ヒータ７の通電停止により増加量ΔＬが設定値ａより小さくなれば、ステップ１０２において再びヒータ７に通電する。こうして、高回転高負荷時においては、増加量ΔＬがほぼ設定値ａとなるように、ヒータ７の通電が制御される。
【００２６】
開弁時における弁体５のシール部５ａと本体１のシート部１ａとの間の設計距離Ｌ（常温時の距離）に対する増加量ΔＬは、本体１の線膨張量と弁体５の線膨張量との差である。ここで、本体１の線膨張量は、開弁時において弁体５の基端面５ｂが当接する当接部１ｂと閉弁時において弁体５のシール部５ａが当接するシート部１ａとの間における設計長さＬ１（常温時の長さ）に対する線膨張量（Ｌ１＊本体１の線膨張係数＊現在の本体温度と常温との温度差）である。また、弁体５の線膨張量は、シール部５ａと基端面５ｂとの間の設計長さＬ２（常温時の長さ）に対する線膨張量（Ｌ２＊弁体５の線膨張係数＊現在の弁体温度と常温との温度差）である。
【００２７】
図４に示すように、増加量ΔＬが大きくなるほど噴射率が高くなり、増加量ΔＬが設定値ａとなる時には、高回転高負荷時に適した目標噴射率ＴＩＲが実現される。それにより、図３のフローチャートによって、高回転高負荷時に増加量ΔＬを設定値ａに維持することにより、目標噴射率ＴＩＲが実現され、多量の燃料を短時間で噴射することが可能となる。こうして、例えば、高回転時の短時間で終了する吸気行程後半に多量の燃料を確実に噴射することができ、ピストン頂面へ燃料付着を抑制することができると共に、噴射燃料の気化潜熱により筒内温度を低下させて吸気充填効率を十分に高めることができる。
【００２８】
図１の燃料噴射弁では、加熱手段としての電気ヒータ７により燃料噴射弁本体１だけを加熱して、弁体５の温度に対して、燃料噴射弁本体１の温度を高回転高負荷時の燃料噴射弁本体１の通常の温度から高めて、燃料噴射弁本体１の線膨張量と弁体５の線膨張量との差（増加量ΔＬ）を大きくし、噴射率を高めている。
【００２９】
しかしながら、これは本発明を限定するものではなく、例えば、弁体５の温度を高回転高負荷時の弁体５の通常の温度から下げて、弁体５の線膨張量をマイナス、すなわち、弁体５を収縮させることにより、燃料噴射弁本体１の線膨張量と弁体５の線膨張量との差（増加量ΔＬ）を大きくして、噴射率を高めるようにしても良い。
【００３０】
弁体５の温度を低下させるには、燃料噴射弁本体１内の燃料通路２へ供給される高圧燃料の温度を、空冷又は水冷により低下させれば良い。燃料噴射弁本体１の線膨張量を算出するための燃料噴射弁本体１の温度は、燃料噴射弁本体１に温度センサを取り付けて直接的に測定すれば良く、また、燃料噴射弁本体１近傍を通過する冷却水温度を測定して代用しても良い。また、弁体５の線膨張量を算出するための弁体５の温度は、例えば、燃料噴射弁本体の燃料通路２へ供給される高圧燃料の温度を測定して代用することができる。
【００３１】
本実施形態は、高回転高負荷時において噴射率を高めるものであるが、例えば、運転者が内燃機関を高出力化させることを望む時（スポーツ走行選択時）に、噴射率を高めるようにしても良い。
【００３２】
また、図４に示すように、燃料噴射弁本体１の線膨張量と弁体５の線膨張量との差（増加量ΔＬ）に基づき噴射率が変化するために、機関運転状態に係わらずに、燃料噴射弁本体１及び弁体５の現在の温度に対する増加量ΔＬに基づき開弁時間を補正して所望量の燃料が確実に噴射されるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による内燃機関の燃料噴射弁を示す概略断面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁の先端部の詳細図である。
【図３】噴射率を高めるためのヒータ制御を示すフローチャートである。
【図４】増加量ΔＬと噴射率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１    本体
４    噴孔
５    弁体
７    ヒータ
【図１】
2009281324.tif 000003
【図２】
2009281324.tif 000004
【図３】
2009281324.tif 000005
【図４】
2009281324.tif 000006