(57)【要約】【課題】燃料を噴射供給するインジェクタにおいて、噴孔１３の壁面にデポジットが堆積するのを抑制する。【解決手段】インジェクタは、噴孔１３の内部に臨むように配されて、噴孔１３の壁面を加熱する発熱体４１を備える。これにより、噴孔１３の壁面に付着したデポジットを発熱体４１により加熱して焼き切ることができる。このため、噴孔１３の壁面にデポジットが堆積するのを抑制することができる。【選択図】図２
2009167935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタにおいて、
略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔が形成される弁ボディと、
この弁ボディに収容されて前記弁ボディの内周面と自身の外周面との間に燃料流路を形成するとともに、この燃料流路を前記噴孔に対して開閉するニードル弁と、
前記噴孔の内部に臨むように配されて、前記噴孔の壁面を加熱する発熱体とを備えるインジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のインジェクタにおいて、
前記弁ボディの先端側に配されて、前記発熱体を保持する別体プレートを備え、
前記噴孔は、前記弁ボディに設けられる上流側噴孔部と、前記別体プレートに設けられて前記上流側噴孔部と連通する下流側噴孔部とを有し、
前記発熱体は、前記下流側噴孔部の内部に臨むように配されて、前記下流側噴孔部の壁面を加熱することを特徴とするインジェクタ。
【請求項３】
請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記下流側噴孔部は、前記上流側噴孔部よりも径大であることを特徴とするインジェクタ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
前記発熱体は、環状に設けられ、自身の内周面により前記噴孔の全部又は一部を形成することを特徴とするインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタは、先端に噴孔を有し、噴孔から燃料を噴射するように設けられている。このため、噴孔の壁面に付着した残燃料が高温の燃焼ガスにより炭化されてデポジットとなり、このデポジットにより燃料の噴射が妨げられて噴射特性が変動する虞がある。そこで、噴孔の壁面に生じるデポジットの剥離を促進するため、噴孔の壁面に撥油性のコーティング層を形成する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。しかし、デポジットの剥離は不充分であり、別途、対策が求められている。
【特許文献１】特開平９−１１２３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料を噴射供給するインジェクタにおいて、噴孔の壁面にデポジットが堆積するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のインジェクタは、エンジンに燃料を噴射供給するものであり、略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔が形成される弁ボディと、弁ボディに収容されて弁ボディの内周面と自身の外周面との間に燃料流路を形成するとともに、燃料流路を噴孔に対して開閉するニードル弁と、噴孔の内部に臨むように配されて、噴孔の壁面を加熱する発熱体とを備える。
これにより、噴孔の壁面に付着したデポジットを発熱体により加熱して焼き切ることができる。このため、噴孔の壁面にデポジットが堆積するのを抑制することができる。
【０００５】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のインジェクタは、弁ボディの先端側に配されて、発熱体を保持する別体プレートを備える。そして、噴孔は、弁ボディに設けられる上流側噴孔部と、別体プレートに設けられて上流側噴孔部と連通する下流側噴孔部とを有し、発熱体は、下流側噴孔部の内部に臨むように配されて、下流側噴孔部の壁面を加熱する。
デポジットの発生および付着は噴孔の下流側ほど著しい。そこで、下流側噴孔部の壁面を発熱体により加熱する構成を採用することで、噴孔の壁面におけるデポジットの堆積を、より効率的に抑制することができる。
【０００６】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のインジェクタによれば、下流側噴孔部は、上流側噴孔部よりも径大である。
これにより、下流側噴孔部が燃料流に対する絞りになる虞を回避できる。
【０００７】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のインジェクタによれば、発熱体は、環状に設けられ、自身の内周面により噴孔の全部又は一部を形成する。
この手段は、発熱体の配置形態の一例を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
最良の形態１のインジェクタは、エンジンに燃料を噴射供給するものであり、略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔が形成される弁ボディと、弁ボディに収容されて弁ボディの内周面と自身の外周面との間に燃料流路を形成するとともに、燃料流路を噴孔に対して開閉するニードル弁と、噴孔の内部に臨むように配されて、噴孔の壁面を加熱する発熱体とを備える。
【０００９】
また、このインジェクタは、弁ボディの先端側に配されて、発熱体を保持する別体プレートを備える。そして、噴孔は、弁ボディに設けられる上流側噴孔部と、別体プレートに設けられて上流側噴孔部と連通する下流側噴孔部とを有し、発熱体は、下流側噴孔部の内部に臨むように配されて、下流側噴孔部の壁面を加熱する。
さらに、下流側噴孔部は、上流側噴孔部よりも径大であり、発熱体は、環状に設けられ、自身の内周面により噴孔の全部又は一部を形成する。
【実施例１】
【００１０】
〔実施例１の構成〕
実施例１のインジェクタ１の構成を、図１を用いて説明する。
インジェクタ１は、例えば、ガソリンエンジンのエンジンヘッド（図示せず）に装着され、各気筒の燃焼室（図示せず）に直接的に燃料を噴射するものである。また、インジェクタ１は、例えば、２ＭＰａもの高圧に加圧された燃料を受け入れ、燃焼室に噴射して空気との混合気を形成する。そして、燃焼室に形成された混合気は、火花放電により燃焼して出力を発生する。
【００１１】
このインジェクタ１は、燃料を噴射するノズル部２と、ノズル部２の弁体（ニードル弁３）を駆動する電磁ソレノイド部４と、高圧の燃料を受け入れる燃料受け入れ部５とにより構成され、燃料受け入れ部５を通じて受け入れた燃料を、内部に形成された燃料流路８〜１２を介して先端側に導くとともに、ニードル弁３を駆動することにより噴孔１３を通じて噴射する。
【００１２】
ノズル部２は、略円筒状に設けられ、先端に燃料の噴孔１３が形成される弁ボディ１６と、弁ボディ１６に収容されて弁ボディ１６の内周面と自身の外周面との間に燃料流路１２を形成するニードル弁３とを備える。そして、ニードル弁３が弁ボディ１６の先端部１７に離着することで、燃料流路１２が噴孔１３に対して開閉されて燃料の噴射が開始または停止される。
【００１３】
また、弁ボディ１６は、ニードル弁３の摺動軸部１９を摺動自在に支持し、摺動軸部１９の外周には、弁ボディ１６の内周面に摺接する摺接面２０と、弁ボディ１６の内周面に摺接しない平坦面２１とが交互に設けられている。そして、弁ボディ１６の内周面と平坦面２１との間に燃料の通路が形成され、この燃料の通路は燃料流路１２の一部をなす。
【００１４】
さらに、弁ボディ１６の先端部１７には、環状かつテーパ状のシート面２３が設けられ、ニードル弁３の先端には、シート面２３に離接する環状のシート部２４が設けられている。そして、シート部２４が、シート面２３に離接することで、ニードル弁３が先端部１７に離着して燃料流路１２が噴孔１３に対して開閉される。
【００１５】
電磁ソレノイド部４は、通電を受けて磁気吸引力を発生するソレノイドコイル２６、ソレノイドコイル２６への通電により後方に磁気吸引される可動コア２７、可動コア２７の後端側に所定のギャップを形成して固定され、可動コア２７を磁気吸引する固定コア２８、可動コア２７を摺動自在に支持して収容するとともに、固定コア２８を固定して収容するコア収容部材２９、可動コア２７を先方に付勢する復元バネとしてのコイルスプリング３０、可動コア２７と固定コア２８との間のギャップを調整するギャップ調整部材３１を有している。
【００１６】
ソレノイドコイル２６は、円筒状の樹脂製ボビン３４にコイル素線を多数巻回することで設けられ、コネクタ端子３５および駆動回路３６を介して車載電源（図示せず）から給電される。
【００１７】
可動コア２７は、先方に向かって段状に細径化する筒状体に設けられている。そして、可動コア２７は、後端部がコア収容部材２９に摺動自在に支持され、先端部がニードル弁３の後端部を挟持することで、ニードル弁３と一体に軸方向に移動する。
【００１８】
また、可動コア２７の外周面は、コア収容部材２９の内周面やニードル弁３の後部外周面とともに燃料流路１１を形成する。なお、燃料流路１１は、コア収容部材２９の先端開口部を介して燃料流路１２と連通する。また、可動コア２７の内周面は燃料流路１０を形成し、燃料流路１０は、可動コア２７を径方向に貫通する貫通孔３７により燃料流路１１と連通する。
【００１９】
固定コア２８は、円筒状に設けられ、外周側でコア収容部材２９に固定され、内周側にコイルスプリング３０とギャップ調整部材３１とを収容する燃料流路９を形成している。なお、コイルスプリング３０は、先端が可動コア２７の内周に支持され、後端がギャップ調整部材３１に支持されるように収容されている。
【００２０】
ギャップ調整部材３１は、可動コア２７と固定コア２８との間のギャップを調整することで、ニードル弁３のリフト量（シート部２４のシート面２３からの軸方向における離間量）を決めるものである。
【００２１】
燃料受け入れ部５は、燃料流路９に連通する燃料流路８を有し、外部から燃料を導入してフィルタ３９を経由させて燃料流路８へ導く。
【００２２】
以上のような構成により、インジェクタ１は、外部から受け入れた高圧の燃料を、燃料流路８〜１２を順次に通過させて噴孔１３に導く。そして、インジェクタ１は、ソレノイドコイル２６への通電により、可動コア２７およびニードル弁３を後方へ駆動して、シート部２４をシート面２３から離座させ、燃料流路１２を噴孔１３に対して開放することで、噴孔１３を通じて燃焼室に燃料を噴射する。
【００２３】
また、インジェクタ１は、ソレノイドコイル２６への通電停止により、コイルスプリング３０の付勢力によって可動コア２７およびニードル弁３を先方へ駆動して、シート部２４をシート面２３に着座させ、燃料流路１２を噴孔１３に対して閉鎖することで、燃料の噴射を停止する。
【００２４】
そして、ニードル弁３によって燃料流路１２が噴孔１３に対して閉鎖された後、火花放電により燃料噴霧が燃焼し、出力が発生するとともに高温の燃焼ガスが生じる。
なお、ソレノイドコイル２６への通電開始および通電停止は、車両に搭載された所定の電子制御装置（ＥＣＵ：図示せず）からの指令に応じて駆動回路３６がオンオフすることで行われる。そして、ＥＣＵは、エンジン回転数やアクセル開度等の各種の検出値に応じて噴射開始時期（通電開始時期）および噴射期間（通電期間）の指令値を算出し、これらの指令値に基づいて通電開始および通電停止の指令を実行する。
【００２５】
〔実施例１の特徴〕
実施例１のインジェクタ１の特徴を、図１〜図３を用いて説明する。
インジェクタ１は、噴孔１３の壁面を加熱する発熱体４１を備える。発熱体４１は、例えば、通電により発熱する抵抗体であってタングステン等を素材として設けられ、弁ボディ１６とは別体の別体プレート４２に保持されている。別体プレート４２は、弁ボディ１６の先端部１７の先端側に配されるものであり、発熱体４１を保持するとともに噴孔１３の一部を形成する。
【００２６】
すなわち、噴孔１３は、弁ボディ１６の先端部１７に設けられる上流側噴孔部４４と、別体プレート４２に設けられて上流側噴孔部４４と連通する下流側噴孔部４５とからなり、発熱体４１は、下流側噴孔部４５の内部に臨むように配されて、下流側噴孔部４５の壁面を加熱する。つまり、発熱体４１は、環状に設けられる環状部４７を有し、環状部４７は噴孔１３と同数だけ設けられている。そして、環状部４７は、噴孔１３と同様の配置をなすように設けられて別体プレート４２に保持され、自身の内周面により下流側噴孔部４５の一部を形成することで下流側噴孔部４５に臨んでいる。
【００２７】
なお、下流側噴孔部４５は、上流側噴孔部４４よりも径大となるように設けられている。また、上、下流側噴孔部４４、４５は円筒状に設けられており、環状部４７の内周径は下流側噴孔部４５の孔径と略一致するように設定されている。
【００２８】
また、別体プレート４２は、高温の燃焼ガスに対する耐熱性、および発熱体４１への通電に対する絶縁性を考慮して酸化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミック材を素材として本体部４９が構成されている。そして、本体部４９に、下流側噴孔部４５が貫通するように設けられるとともに、発熱体４１の環状部４７が下流側噴孔部４５に臨むように保持されている。
【００２９】
なお、下流側噴孔部４５の壁面は、発熱体４１により構成される面部分も含めて、ニッケル、チタン等の金属により全面コーティングされてメタルコーティング層５０を形成しており、発熱体４１から噴孔１３の壁面への熱伝導性が高められている。また、別体プレート４２と弁ボディ１６とは、銀、銅等の金属によりロウ付けされている。
【００３０】
また、発熱体４１は、周方向に隣り合う環状部４７を架橋する架橋部５２を有し、各々の環状部４７は、架橋部５２により直列に接続している。そして、発熱体４１のプラス端は通電線５３の一端に接続され、通電線５３の他端は、コネクタ端子３５とは別のコネクタ端子５４に接続されている。
【００３１】
これにより、発熱体４１は、発熱体４１へ通電するための駆動回路５５を介して車載電源から給電される。ここで、通電線５３の内、先端側に配される部分は、ガラスを素材とする絶縁層５６に保持されており、後端側に配される部分は、コネクタ端子３５、５４とともにコネクタ部を構成する樹脂に絶縁されて保持され、コネクタ端子５４に接続している。また、発熱体４１と通電線５３との接合部は、絶縁層５６で封止されている。
【００３２】
そして、発熱体４１への通電は、ＥＣＵからの指令に応じて駆動回路５５がオンオフすることで行われる。ここで、ＥＣＵは、排気ガスの空燃比の検出値（以下、Ａ／Ｆ値と呼ぶ）、および噴射期間の指令値に基づいて、発熱体４１への通電を行うか否かを判断する（図３参照）。すなわち、ＥＣＵは、図３に示すような、発熱体４１への通電制御に関する制御フローを記憶しており、この制御フローに基づいて発熱体４１への通電を行う。
【００３３】
この制御フローは、特定のサイクルにおける燃料の燃焼および排気後に実行され、まず、ステップＳ１でＡ／Ｆ値が所定値（例えば、１４．６）以上か否かを判断し、所定値以上の場合（ＹＥＳ）は処理を終了し、所定値未満の場合（ＮＯ）はステップＳ２に進む。次に、ステップＳ２で噴射期間の指令値が所定値以上か否かを判断し、所定値以上の場合（ＹＥＳ）はステップＳ３に進み、所定値未満の場合（ＮＯ）は処理を終了する。そして、ステップＳ３で発熱体４１への通電を行う。
【００３４】
なお、発熱体４１への通電時間は、例えば、数秒に設定されており、発熱体４１の発熱温度は、例えば、４００℃〜８００℃の間で設定されている。また、Ａ／Ｆ値は、Ａ／Ｆセンサにより直接的に検出したり、Ｏ２センサ等の検出値に基づいて算出したりすることができる。また、上記の制御フローは、エンジンの運転状態がほぼ同一であるときに実行する必要があることから、例えば、暖機後のアイドリング時に実行される。
【００３５】
〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ１は、噴孔１３の内部に臨むように配されて、噴孔１３の壁面を加熱する発熱体４１を備える。
これにより、噴孔１３の壁面に付着したデポジットを発熱体４１により加熱して焼き切ることができる。このため、噴孔１３の壁面にデポジットが堆積するのを抑制することができる。
【００３６】
また、発熱体４１は、下流側噴孔部４５の内部に臨むように配されて、下流側噴孔部４５の壁面を加熱する。
デポジットの発生および付着は噴孔１３の下流側ほど著しい。そこで、下流側噴孔部４５の壁面を発熱体４１により加熱する構成を採用することで、噴孔１３の壁面におけるデポジットの堆積を、より効率的に抑制することができる。
【００３７】
また、下流側噴孔部４５は、上流側噴孔部４４よりも径大である。
これにより、下流側噴孔部４５が燃料流に対する絞りになる虞を回避できる。
【実施例２】
【００３８】
実施例２のインジェクタ１によれば、図４に示すように、発熱体４１は、本体部４９を囲う外周環部５９を有し、外周環部５９に発熱体４１のプラス端およびマイナス端が設けられている。そして、外周環部５９と環状部４７とが架橋部５２により架橋されている。
【実施例３】
【００３９】
実施例３のインジェクタ１によれば、図５に示すように、発熱体４１は、噴孔１３ごとに独立して設けられ、個々の発熱体４１は、環状部４７、プラス端、およびマイナス端を有する。また、全ての環状部４７は、互いに絶縁されて本体部４９に保持されている。そして、駆動回路５５は、全ての環状部４７に個別に通電可能となるように、環状部４７と同数だけ装備されている。
これにより、噴孔１３間のデポジットの堆積ばらつきに応じて、個別に環状部４７へ通電したり、噴孔１３ごとに環状部４７の抵抗値を変えて発熱量を可変したりすることができる。
【実施例４】
【００４０】
実施例４のインジェクタ１によれば、図６に示すように、噴孔１３は、弁ボディ１６の先端部１７にのみ設けられ、発熱体４１は、噴孔１３の内部に配されている。
【００４１】
〔変形例〕
実施例１〜３の上、下流側噴孔部４４、４５は、円筒状に設けられていたが、上、下流側噴孔部４４、４５の一方または両方を多角形の筒状に設けてもよい。また、下流側噴孔部４５を、下流に向かって拡径するテーパ状に設けてもよい。同様に実施例４の噴孔１３を、多角形の筒状に設けてもよく、下流に向かって拡径するテーパ状に設けてもよい。
【００４２】
また、実施例１〜３の上流側噴孔部４４は、弁ボディ１６の先端部１７に設けられていたが、弁ボディ１６とは別体のプレートに上流側噴孔部４４を設け、このプレートの先端側に別体プレート４２を配してもよい。同様に実施例４の噴孔１３を、弁ボディ１６とは別体のプレートに設けてもよい。
【００４３】
また、発熱体４１への通電制御には、種々の変形例が考えられる。例えば、Ａ／Ｆ値や噴射期間の指令値に関してエンジンの同一運転状態における目標値を設定し、目標値との偏差に応じて、発熱体４１への通電をフィードバック制御するようにしてもよい。例えば、発熱体４１への通電時間や発熱体４１の発熱温度を操作することで、偏差がゼロに収束するように発熱体４１への通電をフィードバック制御してもよい。さらに、噴射開始時期（通電開始時期）の指令値を、噴射期間の指令値とともに、発熱体４１への通電を行うか否かの判断基準として利用してもよい。また、噴射期間の指令値に代えて、噴射開始時期（通電開始時期）の指令値のみを、発熱体４１への通電を行うか否かの判断基準として利用してもよい。
【００４４】
また、実施例１の制御フローによれば、Ａ／Ｆ値が所定値（１４．６）以上、かつ、噴射期間の指令値が所定値以上の場合に、発熱体４１への通電が行われていたが、Ａ／Ｆ値や噴射期間の指令値に対して許容範囲を設定し、Ａ／Ｆ値や噴射期間の指令値が各々の許容範囲を外れたときに発熱体４１への通電を行うようにしてもよい。
【００４５】
例えば、Ａ／Ｆ値の許容範囲を１４．６±０．２の数値範囲（１４．４〜１４．８）に設定し、Ａ／Ｆ値が、数値範囲（１４．４〜１４．８）を外れた場合に、噴射期間の指令値に関する判定を実行するようにしてもよい。
なお、Ａ／Ｆ値や噴射期間の指令値に関する判定を許容範囲に対して実行する場合にも、発熱体４１への通電をフィードバック制御することが可能である。
【００４６】
また、実施例のインジェクタ１は、ガソリンエンジンのエンジンヘッドに取り付けられて燃焼室に直接的に燃料を噴射するものであったが、吸気管や排気管に取り付けられるインジェクタにも、実施例と同様の構成を採用することで、実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
特に、吸気管に取り付けられたインジェクタの場合、燃焼ガスが吸気管に逆流する内部ＥＧＲ効果により、噴孔１３の壁面にデポジットが発生しやすいので、内部ＥＧＲ効果によるデポジットの発生に対して、実施例のインジェクタ１のような構成は有効にデポジットの堆積を抑制することができる。
さらに、インジェクタ１をディーゼルエンジンに取り付けても、実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）はインジェクタの全体構成図であり、（ｂ）はインジェクタの先端部の拡大図である（実施例１）。
【図２】（ａ）はインジェクタの軸方向に沿う断面により噴孔および発熱体を示す説明図であり、（ｂ）はインジェクタの軸方向に垂直な断面により噴孔および発熱体を示す説明図である（実施例１）。
【図３】発熱体への通電を制御するための制御フローを示すフローチャートである（実施例１）。
【図４】インジェクタの軸方向に垂直な断面により噴孔および発熱体を示す説明図である（実施例２）。
【図５】インジェクタの軸方向に垂直な断面により噴孔および発熱体を示す説明図である（実施例３）。
【図６】（ａ）はインジェクタの軸方向に沿う断面により噴孔および発熱体を示す説明図であり、（ｂ）はインジェクタの噴孔および発熱体を示す説明図である（実施例４）。
【符号の説明】
【００４９】
１  インジェクタ
３  ニードル弁
１２  燃料流路
１３  噴孔
１６  弁ボディ
４１  発熱体
４２  別体プレート
４４  上流側噴孔部
４５  下流側噴孔部
【図１】
2009167935.tif 000003
【図２】
2009167935.tif 000004
【図３】
2009167935.tif 000005
【図４】
2009167935.tif 000006
【図５】
2009167935.tif 000007
【図６】
2009167935.tif 000008