JP2011174390A

JP2011174390A - インジェクタ

Info

Publication number: JP2011174390A
Application number: JP2010037618A
Authority: JP
Inventors: Takuro Mita; 拓朗三田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2011-09-08

Abstract

【課題】形状複雑化及びコスト増大を招くことなく、機関低温時に適した燃料噴射が可能なインジェクタを提供する。
【解決手段】ニードル１４のリフト量を制御室２１の圧力変化により制御するインジェクタ１０において、燃料低温時に燃料噴射量が段階的に所定燃料噴射量まで増加するブーツ噴射が行われると共に、燃料高温時には燃料噴射量が略一定の加速度で上記所定燃料噴射量まで増加する通常噴射が行われるように、アーマチャ３８のリフト量Ｌ、入口オリフィス３４の有効面積Ａ_in及び出口オリフィス３５の有効面積Ａ_outを設定した。
【選択図】図３

Description

本発明は、機関の燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタに係り、特に、ディーゼル機関での使用を目的とした、ニードルのリフト量を制御室の圧力変化により制御するインジェクタに関する。

図６及び図７にディーゼル機関（ディーゼルエンジン）で使用されているコモンレール式燃料噴射装置で使用されるインジェクタ（ソレノイド駆動型インジェクタ）の概略図を示す。

図６及び図７に示すように、インジェクタ６０は、先端部に噴孔６１が形成されたボディ６２と、ボディ６２内に形成された収容穴６３に移動可能に収容され噴孔６１を開閉するニードル６４と、ニードル６４と収容穴６３とで区画形成され、燃料が導入される制御室６５と、制御室６５の入口を為し燃料を制御室６５に導入する入口オリフィス６６と、制御室６５の出口を為し燃料を制御室６５から排出する出口オリフィス６７と、出口オリフィス６７を開閉するアーマチャ６８を有する制御弁６９とを備える。

制御弁６９のソレノイド７０に電流を引加するとアーマチャ６８が上昇する（図７参照）。コモンレールから供給された燃料が制御室６５に導かれており、制御室６５の出口を為す出口オリフィス６７を開放すると、制御室６５の入口を為す入口オリフィス６６による圧力損失によって、制御室６５の圧力はコモンレール圧力に対して低下する。ニードル６４の上下端部にかかる圧力のバランスが崩れ、ニードル６４は上昇し、燃料が噴孔６１から噴射される。

一般的には機関の運転条件に従って、ソレノイド通電時間及びコモンレール圧力を変化させることにより、機関の負荷（燃料噴射率）を制御する。燃料噴射速度の時間変化を示す噴射率波形は、主にソレノイド通電時間によって噴射終了時期が異なり、コモンレール圧力によって燃料噴射速度の最大値が異なる。

特開２００７−９８０９号公報

ところで、機関低温時には、機関の燃焼室壁面温度が低いことから、燃焼室壁面に付着した燃料が十分に燃焼されず、未燃炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）の増大を招くことが知られている。近年、先進国の自動車排ガス規制は、機関低温時の排ガスについても評価するため、コールドスタート（低温始動）を運転モードに組み入れられていることから、環境対策の観点からも機関低温時の排ガス対策は不可欠であるといえる。

低温始動時の機関から排出されるＨＣの計測結果を図８に示す。運転開始直後、多量のＨＣが排出される。また、機関運転時間の経過に伴い、機関温度が上昇するため、ＨＣ排出量は低下する。さらに、機関の筒内温度が低い際、燃料噴射開始から着火に至るまでの着火遅れ時間は、暖機運転後の着火遅れ期間よりも長い。着火遅れ期間が長い場合、噴射された燃料は、吸入ガスとより混合され、急激な圧力上昇を伴う燃焼形態となる。そのため、低温始動時には、ＮＯｘ排出量及び燃焼音が増加する。

一方、機関の運転条件に応じて、噴射開始初期の噴射率の傾き（加速度）を変化させることで、有害排出ガス・燃費・音を低減可能であることが知られているが、ソレノイドの代わりにピエゾ素子を用いたり、より複雑な形状となることによって、コストが増大すると考えられる。

そこで、本発明の目的は、形状複雑化及びコスト増大を招くことなく、機関低温時に適した燃料噴射が可能なインジェクタを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、噴孔が形成されたボディと、該ボディ内に形成された収容穴に移動可能に収容され前記噴孔を開閉するニードルと、該ニードルと前記収容穴とで区画形成され燃料が導入される制御室と、該制御室の入口を為し燃料を前記制御室に導入する入口オリフィスと、前記制御室の出口を為し燃料を前記制御室から排出する出口オリフィスと、該出口オリフィスを開閉するアーマチャを有する制御弁とを備え、前記ニードルのリフト量を前記制御室の圧力変化により制御するインジェクタにおいて、燃料低温時に燃料噴射量が段階的に所定燃料噴射量まで増加するブーツ噴射が行われると共に、燃料高温時には燃料噴射量が略一定の加速度で前記所定燃料噴射量まで増加する通常噴射が行われるように、前記アーマチャのリフト量、前記入口オリフィスの有効面積及び前記出口オリフィスの有効面積を設定したものである。

前記アーマチャは、前記出口オリフィスの穴径よりも大径の円盤状に形成された弁体を有するものであっても良い。

燃料低温時にブーツ噴射となるよう、前記制御弁のソレノイドに通電する初期の電流値を増減することにより前記アーマチャの開口過程の有効面積を変化させ、燃料低温時のみブーツ噴射を行うようにしても良い。

本発明によれば、形状複雑化及びコスト増大を招くことなく、機関低温時に適した燃料噴射が可能なインジェクタを提供することができるという優れた効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインジェクタが使用される燃料噴射装置の概略図であり、無噴射状態を示す。図２は、本発明の一実施形態に係るインジェクタが使用される燃料噴射装置の概略図であり、噴射状態を示す。図３（ａ）は図１の要部拡大図（アーマチャ閉弁時）であり、図３（ｂ）は図２の要部拡大図（アーマチャ開弁時）である。図４は暖機後運転時（機関高温時）の噴射特性を示すグラフであり、図４（ａ）はソレノイド印加電流を示し、図４（ｂ）はアーマチャリフト量を示し、図４（ｃ）はニードルリフト量を示し、図４（ｄ）は燃料噴射率波形を示す。図５は機関低温時の噴射特性を示すグラフであり、図５（ａ）はソレノイド印加電流を示し、図５（ｂ）はアーマチャリフト量を示し、図５（ｃ）はニードルリフト量を示し、図５（ｄ）は燃料噴射率波形を示す。図６は、従来のインジェクタの概略図であり、無噴射状態を示す。図７は、従来のインジェクタの概略図であり、噴射状態を示す。図８は、低温始動時の機関から排出されるＨＣの計測結果を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態に係るインジェクタは、ソレノイド駆動型インジェクタであって、例えば、車両に搭載されるディーゼル機関のコモンレール式燃料噴射装置で使用される。

まず、燃料噴射装置の概略構造を図１に基づき説明する。

図１に示すように、コモンレール式燃料噴射装置は、燃料（例えば、軽油、ＤＭＥ等）が貯留された燃料タンク１と、燃料タンク１内の燃料を機関側に圧送するための圧送ポンプ２と、圧送ポンプ２からの燃料を所定の噴射圧（コモンレール圧力、例えば、数十〜数百ＭＰａ程度）まで昇圧する噴射ポンプ３と、噴射ポンプ３で昇圧された高圧燃料を蓄圧（貯留）するコモンレール４と、コモンレール４から分配、供給される燃料を機関の燃焼室内に噴射する為の複数のインジェクタ１０と、インジェクタ１０の噴射時期、噴射回数や噴射ポンプ３の作動圧（コモンレール圧力）を制御するための制御手段５とを備える。

燃料タンク１とコモンレール４とが燃料供給ライン６で接続され、コモンレール４とインジェクタ１０とが高圧管７で接続される。燃料供給ライン６には上流側から順に、圧送ポンプ２と噴射ポンプ３とが配設される。

また、インジェクタ１０と燃料タンク１とは、余剰燃料を戻すための燃料戻しライン８で接続され、その燃料戻しライン８に、噴射ポンプ戻し管９を介して噴射ポンプ３が接続される。

次に、インジェクタ１０の概略構造を図１及び図２に基づき説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るインジェクタ１０は、上下方向に延び、下端部（先端部）に複数の噴孔１１が形成されたボディ１２と、ボディ１２に形成された収容穴１３内に上下方向に移動可能に収容され、噴孔１１を開閉するニードル１４とを備える。

本実施形態のニードル１４は、複数の外径の異なる円柱部材を上下方向に接合したような形状に形成されている。具体的には、ニードル１４は、上方から順に、ニードル１４の上端部（基端部）に形成されたコマンドピストン１５と、コマンドピストン１５の下方にコマンドピストン１５に連続して形成された小径部１６と、小径部１６の下端から下方に延びる連結部１７と、連結部１７の下方に連結部１７に連続して形成されたノズルピストン１８と、ノズルピストン１８の下端から延びニードル１４の下端部（先端部）に位置して噴孔１１を開閉する弁本体１９とを有する。これらコマンドピストン１５、小径部１６、連結部１７、ノズルピストン１８及び弁本体１９は、一体的に形成される（例えば、一つの部品として形成される）。

コマンドピストン１５は、円柱状に形成されている。コマンドピストン１５の上面２０は、収容穴１３の後述する制御室２１内の高圧燃料からの圧力（燃料圧）を受け、ニードル１４を下方（閉弁方向）に移動するための閉弁側受圧面をなす。

小径部１６は、コマンドピストン１５よりも小径の円柱状に形成されている。

連結部１７は、小径部１６よりも小径の円柱状に形成されている。

ノズルピストン１８は、連結部１７よりも大径で且つコマンドピストン１５よりも小径の円柱状に形成されている。ノズルピストン１８の下面２２（弁本体１９との接続部分を除く）は、収容穴１３の後述するノズル室２３内の燃料圧を受け、ニードル１４を上方（開方向）に移動するための開弁側受圧面をなす。

弁本体１９は、ノズルピストン１８の下端から下方に延びる円柱状の基部２４と、基部２４の下方に基部２４に連続して形成され、且つ下方に至るにつれ縮径された円錐状に形成されたコーン部２５とを有する。本実施形態では、基部２４の外径は、連結部１７の外径よりも大きく、ノズルピストン１８の外径よりも小さく形成される。

ボディ１２内には、噴孔１１から上方に延び、ニードル１４を収容する収容穴１３と、収容穴１３に高圧管７からの高圧燃料を供給する供給油路２６と、収容穴１３からリークされ又は排出された燃料を燃料戻しライン８に戻す戻し油路２７とが形成される。

収容穴１３は、上方から順に、コマンドピストン１５を摺動可能に収容するコマンドピストン収容部２８と、コマンドピストン収容部２８の下方に位置して、ノズルピストン１８を下方に付勢するスプリング２９を収容するスプリング収容部３０と、スプリング収容部３０から下方に延び、ノズルピストン１８を摺動可能に案内（支持）するノズルピストン案内部３１と、ノズルピストン案内部３１から下方に噴孔１１まで延びる蓄圧室形成部３２とを有する。

コマンドピストン収容部２８は、断面円形に形成され、且つ、コマンドピストン１５の外径よりも僅かに大きい内径を有する。本実施形態では、コマンドピストン収容部２８の上下方向長さはコマンドピストン１５の上下方向長さよりも長く形成される。

コマンドピストン収容部２８の上部には、コマンドピストン１５を下方（ニードル１４の閉方向）に移動する為に高圧燃料が導入される制御室２１が形成される。具体的には、コマンドピストン収容部２８の上方のボディ１２内に、コマンドピストン収容部２８（収容穴１３）の上端部を閉塞する略円盤状の閉塞部３３が形成され、閉塞部３３の下面とコマンドピストン収容部２８の上部側壁とコマンドピストン１５の上面２０とにより、制御室２１が区画形成される。

コマンドピストン収容部２８の上部側壁には、制御室２１の入口を為す入口オリフィス３４が貫通形成され、入口オリフィス３４はボディ１２内に形成された供給油路２６に接続される。また、閉塞部３３には、制御室２１の出口を為す出口オリフィス３５が貫通形成される。出口オリフィス３５は、閉塞部３３の上方に配設された制御弁３６（本実施形態では、２ウェイバルブ）により開閉され、且つ制御弁３６を収容する制御弁収容室３７を介してボディ１２内に形成された戻し油路２７に接続される。

制御弁３６は、出口オリフィス３５の出口を開閉する為のアーマチャ３８と、アーマチャ３８を下方（閉方向）に付勢する為のアーマチャスプリング３９と、アーマチャスプリング３９の付勢力に抗してアーマチャ３８を上方（開方向）に移動する為のソレノイド（電磁石）４０とを有する。

本実施形態のアーマチャ３８は、複数の外径の異なる円盤部材或いは円柱部材を上下に接合したような形状に形成されている。本実施形態のアーマチャ３８は、上方から順に、アーマチャ３８の上端部に形成された円盤状の鍔部４１と、鍔部４１の下端から下方に延び、円柱状に形成された連結部４２と、連結部４２の下方に連結部４２に連続して形成され、出口オリフィス３５の出口に対して近接離反される弁体４３とを有する。本実施形態の弁体４３は、出口オリフィス３５の穴径よりも大径の円盤状に形成されている。本実施形態では、弁体４３の直径Ｄ１を出口オリフィス３５の穴径Ｄ２の約３倍に設定している（図３（ｂ）参照）。これら鍔部４１、連結部４２及び弁体４３は、一体的に形成される（例えば、一つの部品として形成される）。

コマンドピストン収容部２８の下部は、ニードル１４の閉弁時（図１参照）におけるコマンドピストン１５及び小径部１６の下面よりも下方に延び、コマンドピストン１５とコマンドピストン収容部２８との間を通ってリークしたリーク燃料を溜める下部空間４４を区画形成する。この下部空間４４は、スプリング収容部３０に接続され、下部空間４４のリーク燃料がスプリング収容部３０及びリーク油路４５を介して戻し油路２７に回収される。

ノズルピストン案内部３１は、断面円形に形成され、且つ、ノズルピストン１８の外径よりも僅かに大きい内径を有する。本実施形態では、ノズルピストン案内部３１の上下方向長さはノズルピストン１８の上下方向長さよりも短く形成される。

蓄圧室形成部３２は、ノズルピストン案内部３１の下端から下方に延び、弁本体１９の基部２４を囲繞する大径部４６と、大径部４６の下端から下方に延び、弁本体１９のコーン部２５を囲繞する弁座部４７とで構成される。

蓄圧室形成部３２の大径部４６の壁面と、ノズルピストン１８の下面２２とにより、ノズルピストン１８を上方（ニードル１４の開方向）に移動する為に高圧燃料が導入されるピストン室２３が区画形成される。

本実施形態に係るインジェクタ１０は、制御手段５に接続され、制御手段５から噴射時期、噴射回数を制御するための制御信号を受信する。具体的には、制御手段５は、制御弁３６のソレノイド４０に接続され、インジェクタ１０の開弁時にソレノイド４０を通電状態、閉弁時にソレノイド４０を非通電状態に切り換えて、インジェクタ１０を開閉制御する。

次に、本実施形態に係るインジェクタ１０の開閉動作について説明する。

図１に示すように、インジェクタ１０の無噴射時は、制御弁３６のソレノイド４０が非通電状態であり、アーマチャ３８により制御室２１の出口オリフィス３５が閉じられる。このとき、ニードル１４には、閉弁方向の力として、コマンドピストン１５の上面２０（閉弁側受圧面）が制御室２１内の燃料から受ける下向きの力と、ノズルピストン１８の上面がスプリング２９から受ける下向きの力と、ノズルピストン１８の下面２２（開弁側受圧面）がノズル室２３内の燃料から受ける上向きの力が作用する。無噴射時は、ニードル１４に作用する下向きの力が上向きの力を上回り、ニードル１４は下方に付勢されてニードル１４の弁本体１９がボディ１２の弁座部４７に着座する。弁本体１９によりノズル室２３と噴孔１１とが遮断され、噴孔１１から燃料が噴射されない。

一方、図２に示すように、インジェクタ１０の噴射時は、制御弁３６のソレノイド４０が通電状態となり、アーマチャ３８が制御室２１の出口オリフィス３５の出口から離反してリフト（上方に移動）する。これにより、制御室２１内の燃料が出口オリフィス３５を通り流出して、制御室２１内の圧力が低下し、コマンドピストン１５の上面２０（閉弁側受圧面）が制御室２１内の燃料から受ける下向きの力が低下する。制御室２１内の圧力低下によりニードル１４に作用する下向きの力が低下し、ニードル１４に作用する下向きの力が上向きの力を下回ると、ニードル１４は上向きに付勢されてリフト（上方に移動）する。その結果、ニードル１４の弁本体１９がボディ１２の弁座部４７から離反してノズル室２３と噴孔１１とが連通し、ノズル室２３内の燃料が噴孔１１から噴射される。

本実施形態に係るインジェクタ１０の燃料移動過程の概略図を図３に示す。

制御室２１の入口オリフィス３４を通る燃料の流量、出口オリフィス３５を通る燃料の流量、アーマチャ３８がリフトすることにより形成されるアーマチャ開口部４８（図３（ｂ）参照；アーマチャ３８の弁体４３下面とボディ１２内の閉塞部３３上面との間に形成される円環状の隙間）を通る燃料の流量は以下の式（１）のように表される。

ここで、Ｑ：流量、Ａ_eff：入口オリフィスの有効面積又は出口オリフィスの有効面積又はアーマチャ開口部の有効面積、ΔＰ：入口オリフィスの前後差圧又は出口オリフィスの前後差圧又はアーマチャ開口部の前後差圧、ρ：燃料密度である。

出口オリフィス３５とアーマチャ開口部４８は一連の流路であるため、アーマチャ開口部４８の有効面積（カーテン面積）が出口オリフィス３５の有効面積より小さい場合、制御室２１から排出される燃料の流量はアーマチャ開口部４８の有効面積に支配的となる。

アーマチャ３８（制御弁３６）が開弁し、制御室２１の圧力が低下し、ニードル１４が上昇する際、ニードル１４の移動量（リフト量）に従って、制御室２１の容積は減少する。ニードル１４が上昇することによる制御室２１の圧力上昇は以下の式（２）のように表される。

ここで、ΔＰ：圧力変化量、κ：体積弾性係数、Ｖ：制御室容積（最大容積）、ΔＶ：制御室容積変化量である。

よって、ニードル１４が上昇し、制御室２１の容積が減少すると制御室２１の圧力は増加する。

ニードル１４の運動方程式は以下の式（３）のように表される。

ここで、ｍ：ニードル質量、ｃ：減衰係数、ｋ：バネ定数、ｘ：ニードルリフト量、Ｆ_lower：ニードル下端部にかかる力、Ｆ_upper：ニードル上端部にかかる力である。

ニードル１４を動作させる力は、ニードル１４上端部にかかる力及びニードル１４下端部にかかる力によって生じる。制御室２１の圧力は、主に出口オリフィス３５からの燃料流出による制御室２１の圧力低下量と、ニードル１４が上昇し制御室２１の容積を減少させたことによる制御室２１の圧力上昇量とで決まる。ニードル１４の動作速度は、ニードル１４下端部にかかる圧力及び制御室２１の圧力に関係する。

以上のことから、インジェクタ１０を設計する際、ニードル１４が適切に開閉弁するように、各オリフィス径（入口オリフィス３４の穴径Ｄ３、出口オリフィス３５の穴径Ｄ２）、アーマチャ３８のリフト量Ｌ、制御室２１の容積（最大容積）を決定する。

ここで、本実施形態では、燃料温度が低い機関低温時（低温始動時）に、燃料噴射率（燃料噴射量）が段階的に所定燃料噴射率（所定燃料噴射量）まで増加するブーツ噴射（図５（ｄ）参照）が行われると共に、燃料温度が高くなる機関高温時（暖機後運転時）には、燃料噴射率が略一定の加速度で上記所定燃料噴射率まで増加する通常噴射（図４（ｄ）参照）が行われるように、アーマチャ３８のリフト量Ｌ、入口オリフィス３４の有効面積Ａ_in及び出口オリフィス３５の有効面積Ａ_outを設定している。

具体的には、本実施形態では、制御室２１の圧力をコモンレール圧力より低く、且つ出口オリフィス３５の背圧よりも高くするため、出口オリフィス３５の有効面積Ａ_outを入口オリフィス３４の有効面積Ａ_inよりも小さくしている。

ここで、制御室２１内部の圧力は、質量保存則により以下の式のように表される。

ここで、Ｐ_com：コモンレール圧力、Ｐ_CC：制御室圧力、Ｐ_back：インジェクタ内部背圧、Ａ_needle：ニードル上部断面積、Ｖ_cc：制御室容積である。

また、ニードル１４が上昇することによる制御室２１の圧力上昇量は、以下の式のように表される。

ここで、ニードル１４の動作が一時的に停止するとして、

とすると、

よって、ニードル１４の動作が一時的に停止する入口オリフィス３４の有効面積Ａ_in及び出口オリフィス３５の有効面積Ａ_outの関係式は、以下の式のように表される。

上記関係式より、出口オリフィス３５の有効面積Ａ_outを大きい値とし、アーマチャ３８の開弁時の有効面積を一時的にαＡ_inとなるよう設定することにより、ブーツ噴射となる。加えて、燃料温度によって、各部有効面積Ａ_in及びＡ_outが変化するため、燃料特性を考慮することによって、機関低温時のみブーツ噴射を実行することが可能である。

例えば、出口オリフィス３５の有効面積Ａ_outを入口オリフィス３４の有効面積Ａ_inの約０．２〜０．９倍に設定する。また、本実施形態では、アーマチャ３８のリフト量Ｌを、アーマチャ開口部４８の有効面積（カーテン面積）が出口オリフィス３５の有効面積Ａ_outより大きくし、リフト過程で一時的に、有効面積がαＡ_inとなるよう設定する。ただし、上記式ではニードル１４の摺動部からの漏れ量が考慮されていないため、実際には実験やシミュレーション等の結果に基づいて決定されることが考えられる。

また、アーマチャ３８の開弁過程は、アーマチャスプリング３９のバネ力、ソレノイド４０の吸引力及びアーマチャ３８に作用する燃料等から受ける抵抗力によって定まる。各部有効面積による設定のみで、機関低温時（燃料低温時）にブーツ噴射が困難な場合や暖機後の噴射率波形が正常に保たれない場合、ソレノイド４０に通電する初期の電流値を増減することによってもアーマチャ３８の開口過程の有効面積を変化させ、機関低温時（燃料低温時）のみ適切にブーツ噴射とすることが可能である。その際、燃料温度やコモンレール圧力、制御室圧力、背圧などを計測し、フィードバック制御することも考えられる。

ここで、燃料温度が低い際、燃料密度が高くなるため、出口オリフィス３５及びアーマチャ開口部４８を通って制御室２１から排出される燃料の流量が低下する。そのため、制御室２１の圧力の低下速度は遅くなる。ニードル１４が上昇することによる制御室２１の圧力上昇量が、出口オリフィス３５及びアーマチャ開口部４８からの燃料流出による制御室２１の圧力低下量よりも大きくなった場合、ニードル１４上端部にかかる圧力が一時的に増加するため、ニードル１４の動作速度は低下する。そのため、図５（ｄ）に示すように、燃料温度が低い際（機関低温時）、燃料噴射率波形は燃料噴射率が段階的に所定燃料噴射率まで増加するブーツ噴射率形状となる。

一方、燃料温度が高い際、アーマチャ３８のリフト量Ｌが燃料低温時と同じであっても（図４（ｂ）及び図５（ｂ）参照）、燃料密度が低くなるため、出口オリフィス３５及びアーマチャ開口部４８を通って制御室２１から排出される燃料の流量は燃料低温時よりも上昇する。そのため、制御室２１の圧力の低下速度は燃料低温時よりも早くなる。そのため、図４（ｄ）に示すように、燃料温度が高い際（機関高温時）、燃料噴射率波形は燃料噴射率が略一定加速度で上記所定燃料噴射率まで増加する通常噴射率形状となる。

以上要するに、本実施形態によれば、機関低温時の燃料温度に対する流体特性を考慮したアーマチャ３８のリフト量Ｌ、入口オリフィス３４の有効面積Ａ_in及び出口オリフィス３５の有効面積Ａ_outに設定することにより、機関低温時（燃料低温時）では燃料噴射率波形が機関低温時に適したブーツ噴射率形状となり、機関高温時（燃料高温時）では燃料噴射率波形が通常噴射率形状となるインジェクタ１０とすることができる。

機関低温時に燃料噴射率波形をブーツ噴射率形状とすることにより、噴射開始初期に噴射される燃料の到達距離を抑制し、燃料が機関の燃焼室壁面に付着することを防ぐことができるため、未燃炭化水素（ＨＣ）・一酸化炭素（ＣＯ）等の未燃排出物質の低減に寄与する。また、段階的に燃料を燃焼室内に供給するため、急激な燃焼とならず、燃焼音を低減でき、同時に主に高温時に生成される窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の低減に寄与する。

また、本実施形態では、各設計値（アーマチャ３８のリフト量Ｌ、入口オリフィス３４の有効面積Ａ_in及び出口オリフィス３５の有効面積Ａ_out）を燃料温度に対して考慮するものであるため、インジェクタ１０が複雑な形状とならず、従来の技術に応用するのが簡易である。

１０インジェクタ
１１噴孔
１２ボディ
１３収容穴
１４ニードル
２１制御室
３４入口オリフィス
３５出口オリフィス
３６制御弁
３８アーマチャ
４３弁体

Claims

噴孔が形成されたボディと、該ボディ内に形成された収容穴に移動可能に収容され前記噴孔を開閉するニードルと、該ニードルと前記収容穴とで区画形成され燃料が導入される制御室と、該制御室の入口を為し燃料を前記制御室に導入する入口オリフィスと、前記制御室の出口を為し燃料を前記制御室から排出する出口オリフィスと、該出口オリフィスを開閉するアーマチャを有する制御弁とを備え、前記ニードルのリフト量を前記制御室の圧力変化により制御するインジェクタにおいて、
燃料低温時に燃料噴射量が段階的に所定燃料噴射量まで増加するブーツ噴射が行われると共に、燃料高温時には燃料噴射量が略一定の加速度で前記所定燃料噴射量まで増加する通常噴射が行われるように、前記アーマチャのリフト量、前記入口オリフィスの有効面積及び前記出口オリフィスの有効面積を設定したことを特徴とするインジェクタ。
前記アーマチャは、前記出口オリフィスの穴径よりも大径の円盤状に形成された弁体を有する請求項１に記載のインジェクタ。
燃料低温時にブーツ噴射となるよう、前記制御弁のソレノイドに通電する初期の電流値を増減することにより前記アーマチャの開口過程の有効面積を変化させ、燃料低温時のみブーツ噴射を行うようにした請求項１又は２に記載のインジェクタ。