JP5803792B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は燃料噴射装置に関する。

近年、内燃機関に関し、ＣＯ_２低減及びエミッション低減のため、過給リーン、大量ＥＧＲ及び予混合自着火燃焼の研究が盛んに行われている。これらの研究によると、ＣＯ_２低減及びエミッション低減の効果を最大限に引き出すには、より燃焼限界近傍において安定した燃焼状態を得る必要がある。また、石油燃料の枯渇化が進む中、バイオ燃料など多種の燃料でも安定して燃焼させることができるロバスト性が要求される。このような安定した燃焼を得るのに最も重要な点は混合気の着火ばらつきを低減することや膨張行程で燃料を燃やしきる速やかな燃焼が必要とされる。

また、内燃機関の燃料供給において、過渡応答性の向上、気化潜熱による体積効率向上や低温での触媒活性化用の大幅な遅角燃焼のために燃焼室内へ燃料を直接噴射する筒内噴射方式が採用されている。ところが、筒内噴射方式を採用することにより、噴霧燃料が液滴のまま燃焼室壁に衝突して起こるオイル希釈や、液状燃料で燃料噴射弁の噴孔周りに生成されるデポジットによる噴霧悪化により燃焼変動が助長されていた。

このような筒内噴射方式の採用により生じるオイル希釈や噴霧悪化の対策をするとともに、着火ばらつきを低減し安定した燃焼を実現するには、燃焼室内の燃料が速やかに気化するように、噴霧を微粒化することが重要となる。

特許文献１では、良好な燃焼を実現させるために、燃料中にマイクロバブルやナノバブルを発生させている。燃料中に存在するこれらの微細な気泡が破裂したり、表面張力による自己加圧作用による圧壊したりすることにより、燃料の微粒化が図られる。

特開２０１０−３７９６６号公報

ところで、燃料中に存在する気泡は、燃料の温度（燃温）に応じてその気泡径が変化する。気泡径が大きくなると、気泡が分裂し、破壊や圧壊するまでの時間が長くなることがわかっている。このため、燃温が高くなり、気泡径が大きくなると、燃料の破壊や圧壊がおきにくくなり、燃料の微粒化が阻害されることが考えられる。

そこで本明細書開示の燃料噴射装置は、燃温が燃料に混入された気泡の気泡径を拡大させる燃温となるときに、安定して燃料を微粒化することを課題とする。

上記課題を解決するために本明細書開示の燃料噴射装置は、気泡含有燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を取得する燃温取得部と、前記燃温取得部により取得した燃料の温度に基づいて、前記燃料噴射弁における燃圧を変更する燃圧変更部と、を備え、前記燃圧変更部は、前記気泡含有燃料が該気泡含有燃料中の気泡の気泡径を拡大させる温度であるときに燃圧を上昇させる。

燃料が含有する気泡の気泡径が小さければ、これら気泡が破裂（圧壊）する間での時間が短縮され、その結果、燃料の微粒化が促進される。ここで、燃料が含有する気泡の気泡径は、燃温が高くなると大きくなるが、燃圧が高くなると小さくなる。したがって、本明細書開示の燃料噴射装置のように、気泡含有燃料の温度が気泡含有燃料中の気泡の気泡径を拡大させる温度であるときに燃圧を上昇させることによって、燃料の微粒化が図られることとなる。

前記燃圧変更部は、前記燃温取得部により取得された燃料の温度が予め定められた高温側温度閾値よりも高いときに燃圧を上昇させてもよい。

高温側温度閾値を越える状況として、例えば、デッドソーク後の高温再始動時が想定される。デッドソーク時はエンジンが停止し、燃温が高温となり、気泡径が大きくなる。このような場合、燃圧を高めることにより、気泡径の拡大を抑制し、燃料の微粒化を図ることができる。

前記高温側温度閾値は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料中に混入された気泡の圧壊時間として許容される時間閾値を超過することとなる燃料の温度としてもよい。

気泡の破裂、圧壊の遅れを起因とする燃料の微粒化が妨げられる場合に燃圧を上昇させれば、効率よく燃料の微粒化を図ることができる。

前記燃圧変更部は、前記燃温取得部により取得された燃料の温度が高いほど、燃圧の上昇幅を大きく設定してもよい。燃料の温度が高いほど気泡径が拡大し、圧壊までの時間が延びることを考慮し、これに対処すべく、燃圧を上昇させて、気泡径を所望の大きさに維持するためである。

前記燃圧変更部は、前記燃温取得部により取得された燃料の温度が、予め定められた低温側温度閾値よりも低いときに、燃圧を低下させもよい。

燃料の温度が高いときに気泡径が拡大する一方で、燃料の温度が低いときは気泡径の拡大も生じにくい。このため、燃料の温度が低温側温度閾値よりも低いときは、例えば、暖機完了後の燃圧よりも低下させてもよい。これにより、燃料ポンプによる燃圧の昇圧時間を短縮することができ、始動、完爆を早めることができ、始動性を向上させることができる。

前記燃圧変更部は、前記燃料噴射弁に供給される燃料が貯留される蓄圧室と、該蓄圧室内を移動することによって該蓄圧室の容積を変化させる移動壁を備え、前記蓄圧室内に導入される燃料の温度に応じて前記移動壁に前記蓄圧室内を移動させることによって前記燃料噴射弁における燃圧を上昇させ或いは低下させてもよい。

たとえば、蓄圧室に感温部を露出させ、この感温部が高温となると内部のワックスが膨張するサーモスタットを装着することができる。サーモスタットに移動壁を支持させることにより、蓄圧室の容積を変化させることができる。蓄圧室内に導入される燃料の温度が高くなり、移動壁が移動して蓄圧室内の容積が縮小すると、蓄圧室内の圧力が高まる。すなわち、燃圧が上昇する。この結果、燃料中に存在する気泡の気泡径の拡大を抑制することができる。

本明細書に開示された燃料噴射装置によれば、燃温が燃料に混入された気泡の気泡径を拡大させる燃温となるときに、安定して燃料を微粒化することができる。

図１は実施形態１の燃料噴射装置を搭載したエンジンシステムの一構成例を示す説明図である。 図２は実施形態１の燃料噴射装置に含まれる燃料噴射弁の要部を断面として示す説明図である。 図３は燃料温度（燃温）と、気泡径および圧壊時間との関係を示すグラフの一例である。 図４は燃料圧力（燃圧）と気泡の圧壊時間との関係を示すグラフの一例である。 図５は燃料温度と冷却水温の時間推移を示すグラフの一例である。 図６は実施形態１の燃料噴射装置が行う燃圧制御の一例を示すフロー図である。 図７は補正燃圧マップの一例である。 図８は実施形態１の燃料噴射装置が行う燃圧制御の一例を示すフロー図である。 図９（Ａ）は燃料デリバリ内の蓄圧室の容積が広がった状態を示し、図９（Ｂ）は燃料デリバリ内の蓄圧室の容積が狭められた状態を示す説明である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されている場合もある。

（実施形態１）
本発明の実施形態１について図面を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１の燃料噴射装置１を搭載したエンジンシステム１００の一構成例を示した図である。なお、図１にはエンジン本体１０００の一部の構成のみが示されている。

図１に示すエンジンシステム１００は、動力源であるエンジン本体１０００を備えており、エンジン本体１０００の運転動作を総括的に制御するエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０を備えている。エンジンシステム１は、エンジン本体１０００の燃焼室１１内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３０を備えている。エンジンＥＣＵ１０は、制御部の機能を備える。エンジンＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）と、を備えるコンピュータである。

エンジン本体１０００は、車両に搭載されるエンジンであって、燃焼室１１を画成するピストン１２を備えている。ピストン１２は、エンジン本体１０００のシリンダに摺動自在に嵌合されている。そして、ピストン１２は、コネクティングロッドを介して出力軸部材であるクランクシャフトに連結されている。

吸気ポート１３から燃焼室１１内へ流入した吸入空気は、ピストン１２の上昇運動により燃焼室１１内で圧縮される。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサからのピストン１２の位置情報に基づき、燃料噴射タイミングを決定し燃料噴射弁３０に信号を送る。燃料噴射弁３０は、エンジンＥＣＵ１０の信号に従って、指示された噴射タイミングで燃料を噴射する。燃料噴射弁３０より噴射された燃料は、霧化して圧縮された吸入空気と混合される。そして、吸入空気と混合された燃料は、点火プラグ１８によって点火されることで燃焼し、燃焼室１１内を膨張させてピストン１２を下降させる。この下降運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの軸回転に変更されることにより、エンジン本体１０００は動力を得る。

各気筒の燃焼室１１には、それぞれ燃焼室１１と連通する吸気ポート１３と、吸気ポート１３に連結し、吸入空気を吸気ポート１３から燃焼室１１へと導く吸気通路１４とが接続されている。更に、各気筒の燃焼室１１には、それぞれ燃焼室１１と連通する排気ポート１５と、燃焼室で発生した排気ガスをエンジン本体１０００の外部へと導く排気通路１６が接続されている。吸気通路１４には、サージタンク２２が配置されている。

吸気通路１４には、エアフロメータ、スロットルバルブ１７およびスロットルポジションセンサが設置されている。エアフロメータおよびスロットルポジションセンサは、それぞれ吸気通路１４を通過する吸入空気量、スロットルバルブ１７の開度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０に送信する。エンジンＥＣＵ１０は、送信された検出結果に基づいて燃焼室１１へ導入される吸入空気量を認識し、スロットルバルブ１７の開度を調整することで吸入空気量を調節する。

排気通路１６には、ターボチャージャ１９が設置されている。ターボチャージャ１９は、排気通路１６を流通する排気ガスの運動エネルギーを利用してタービンを回転させ、エアクリーナーを通過した吸入空気を圧縮してインタークーラーへと送り込む。圧縮された吸入空気は、インタークーラーで冷却された後に一旦サージタンク２２に貯留され、その後、吸気通路１４へと導入される。この場合、エンジン本体１０００は、ターボチャージャ１９を備える過給機付エンジンに限られず、自然吸気（Ｎａｔｕｒａｌ Ａｓｐｉｒａｔｉｏｎ）エンジンであってもよい。

ピストン１２は、その頂面にキャビティを有する。キャビティは、燃料噴射弁３０の方向から点火プラグ１８の方向へと連続するなだらかな曲面によってその壁面が形成されており、燃料噴射弁３０から噴射された燃料を当該キャビティの壁面に沿って点火プラグ１８近傍へと導く。この場合、ピストン１２には、その頂面の中央部分に円環状にキャビティが形成されるリエントラント型燃焼室等が形成されるように、エンジン本体１０００の仕様に応じて任意の位置や形状でキャビティを形成することができる。

燃料噴射弁３０は、その先端が燃焼室１１に露出するように吸気ポート１３下部に設置されている。燃料噴射弁３０は、エンジンＥＣＵ１０の指示に基づいて、燃料ポンプ２５から燃料流路および燃料デリバリ２６を通じて高圧供給された燃料をノズルボディ３１先端部に設けられた噴孔３５より燃焼室１１内へ直接噴射する。噴射された燃料は、燃焼室１１内で霧化し吸入空気と混合されつつキャビティの形状に沿って点火プラグ１８近傍へと導かれる。燃料噴射弁３０のリーク燃料は、リリーフ弁からリリーフ配管を通じて燃料タンクへと戻される。

なお、この燃料噴射弁３０は、吸気ポート１３下部に限られず燃焼室１１の任意の位置に当該燃料噴射弁３０の先端が露出するように設置されてもよい。例えば、燃料噴射弁３０は、燃焼室１１の中央上側から噴射するように配置されてもよい。

なお、エンジン本体１０００は、ガソリンを燃料とするガソリンエンジン、軽油を燃料とするディーゼルエンジン、ガソリンとアルコールとを任意の割合で混合した燃料を使用するフレキシブルフューエルエンジンのいずれでもよい。また、エンジン本体１０００は、その他、燃料噴射弁によって噴射可能などのような燃料を用いるエンジンであってもよい。エンジンシステム１は、エンジン本体１０００と複数の電動モータとを組み合わせたハイブリッドシステムであってもよい。

次に、燃料噴射弁３０の内部構成について詳細に説明する。図２は、実施形態１の燃料噴射装置１に含まれる燃料噴射弁３０の要部を断面として示す説明図である。燃料噴射弁３０は気泡含有燃料を噴射する。

燃料噴射弁３０は、ノズルボディ３１、ニードルガイド３２およびニードル弁３３を備える。

ノズルボディ３１は、筒状の部材であり、内側に、シート面３１ａを有する。シート面３１ａには、後述するシート部３３ａが着座する。シート面３１ａの上流側には、圧力室３４が形成されている。また、ノズルボディ３１は、シート面３１ａの下流側に噴孔３５を備える。シート面３１ａから噴孔３５へは、内周径が徐々に狭くなっている。

ニードルガイド３２は、ノズルボディ３１内に装着されている。ニードルガイド３２は、筒状の部材であり、先端部に螺旋溝３２ａが設けられている。螺旋溝３２ａは、噴孔３５から噴射される燃料を旋回させる旋回流生成部である。すなわち、ノズルボディ３１の内周壁と、ニードルガイド３２の基端側外周面との間に形成された燃料流路４０を通じて一旦圧力室３４に導入された燃料が螺旋溝３２ａへ導入される。これにより、燃料に旋回成分が付与され、旋回流が生成される。

ニードル弁３３は、ニードルガイド３２の内周壁面３２ｂに摺動自在に装着されている。ニードル弁３３は、軸線ＡＸ方向に沿って往復動する。ニードル弁３３の先端側には、シート部３３ａが設けられている。このシート部３３ａがシート面３１ａに着座することにより、燃料噴射弁３０は、閉弁状態となる。

燃料噴射弁３０は、駆動機構を備えている。駆動機構はニードル弁３３の摺動動作を制御する。駆動機構は、圧電素子、電磁石などを用いたアクチュエータやニードル弁３３へ適切な圧力を付与する弾性部材など、ニードル弁３３が動作するのに適する部品を備えた従来から知られる機構である。

つぎに、以上のような燃料噴射弁３０による、燃料噴射の様子について説明する。ニードル弁３３がリフトし、シート部３３ａがシート面３１ａから離座すると、燃料通路４０を通過した燃料は、一旦、圧力室３４に導入され、その後、螺旋溝３２ａへ流入する。これにより、燃料が旋回流となる。そして、旋回流は、シート面３１ａに沿って、その旋回半径を縮小されることによって旋回速度を早めつつ噴孔３５内に導かれる。噴孔３５内で旋回する燃料は、噴孔３５内で気柱を発生させ、微細な気泡を生成することができる。燃料噴射弁３０は、このようにして生成された気泡を包含する気泡含有燃料を噴射する。

ここで、燃料噴射弁３０によって実現される噴霧の状態について説明する。燃料噴射弁３０は、ニードルガイド３２を備え、噴射される燃料に旋回流を付与する。旋回流を付与する目的として、燃料の良好な拡散や燃料の微粒化を挙げることができる。燃料の微粒化の原理は以下の如くである。燃料噴射弁３０内で旋回速度の速い旋回流が形成され、その旋回流が噴孔に導入されると、その強い旋回流の旋回中心に負圧が発生する。負圧が発生すると燃料噴射弁３０の外部の空気が噴孔３５内に吸引される。これにより噴孔３５内に気柱が発生する。こうして発生した気柱と燃料との界面において気泡が生成される。生成され気泡は気柱の周囲を流れる燃料に混入し、噴孔３５の外周側を流れる燃料流とともに気泡含有燃料として噴射される。噴射された燃料は、中空コーン状に広がり、噴孔３５から離れるにつれて液膜部分が薄くなる。そして、気泡同士が分離し、分離した気泡は、表面張力による自己加圧作用によって圧壊する。このように気泡が崩壊することにより、燃料の微粒化が達成される。

燃料噴射装置１は、エンジン本体１０００に装着された水温センサ２７を含む。水温センサ２７はエンジン本体１０００内を循環する冷却水の温度を測定する。水温センサ２７は、ＥＣＵ１０に電気的に接続されている。水温センサ２７は制御部であるＥＣＵ１０と協働して燃温取得部として機能する。冷却水温と燃温とは相関関係を有する。すなわち、冷却水温が上昇していれば燃温も上昇している。従って、水温センサ２７の測定値に基づいて、燃料噴射弁３０から噴射される燃料の温度に関する情報を取得することができる。なお、燃温を直接測定することができるセンサ等を備えてもよいし、燃温と相関関係を有する値を取得する他のセンサ、例えば、ノズルボディ３１の温度を測定するセンサを追加して、その測定値から燃温を算出することもできる。しかしながら、水温センサ２７を用いることにより、新たなセンサ類の追加を必要とせず、コスト面で有利となる。

燃料噴射装置１は、上述のように燃料ポンプ２５により燃料を燃料噴射弁３０へ供給する。燃料ポンプ２５は電気式であり、ＥＣＵ１０の指令に基づいて燃料の圧送量を変更し、燃圧を変化させることができる。このような燃料ポンプ２５は、ＥＣＵ１０と協働して燃圧変更部として機能する。すなわち、燃料ポンプ２５は、水温センサ２５の測定値に基づいて算出された燃料の温度に基づいて、燃料噴射弁３０における噴射燃圧を変更することができる。より具体的には、気泡含有燃料が気泡の気泡径を拡大させる温度であるときに燃圧を上昇させることができる。

気泡含有燃料を噴射する場合、燃料に対する気体混入率であるボイド率で決まる音速によって、燃料の流速が律則される。そして、燃圧がある値以上となると、燃料流量、気泡径および圧壊時間が一定となる。そこで、本実施例形態では、暖機が完了した後の温間時設定燃圧を飽和燃圧（例えば、６ＭＰａ）よりも低い３ＭＰａに設定し、燃温に応じた燃圧の補正代を持たせている。

つぎに、燃料噴射装置１による燃料噴射制御の一例について説明する。まず、図３乃至図５を参照して、制御方針の概略について説明する。図３は燃料温度（燃温）と、気泡径および圧壊時間との関係を示すグラフの一例である。図４は燃料圧力（燃圧）と気泡の圧壊時間との関係を示すグラフの一例である。図５は燃料温度と冷却水温の時間推移を示すグラフの一例である。

図３を参照すると、燃温が高くなるほど、燃料が含有する気泡径が大きくなり、これに伴って圧壊時間が長くなることがわかる。圧壊時間が長くなると、燃料の微粒化が遅れ、液滴噴霧の燃焼室壁面やピストン頂面への付着の可能性が高まる。これに対し、図４を参照すると、燃圧を高めることにより、圧壊時間を短縮することができる。図４に示すグラフ中、Ｔ１およびＴ２はそれぞれ異なる燃温における燃圧と圧壊時間との関係を示している。ここで、Ｔ１＜Ｔ２である。例えば、燃圧Ｐ１であるとき、燃温が高い方（Ｔ２）の圧壊時間が長いことが分かる。燃温Ｔ２の燃料中の気泡を、燃圧Ｐ１のときに燃温Ｔ１の燃料中の気泡が圧壊する時間で圧壊させるためには、燃圧をＰ２に上昇させればよい。

つぎに、図５を参照すると、燃温と冷却水温とが相関関係を有することが分かる。ここで、燃温と冷却水との時間推移について説明する。エンジン本体１０００が始動すると、エンジン本体１０００における燃焼熱により冷却水温が上昇する。そして、冷却水温がサーモスタット弁の開弁設定温度に達すると、サーモスタット弁が開弁し、ラジエータから冷却水が供給される。このとき、冷却水温は、サーモスタット弁の開弁設定温度に保たれる。その後、エンジン本体１０００が停止すると、冷却水の循環も停止するため、エンジン本体１０００や排気マニホールドからの熱の流入により、冷却水温はサーモスタット弁の開弁設定温度以上となる。その後、徐々に外部に熱が放出されることにより、冷却水温も低下する。

一方、エンジン本体１０００の運転中、燃料は、燃料系内を流通して燃料噴射弁３０により噴射されるので、燃料系の熱が持ち去られ、このため、燃温は、冷却水温よりも若干低くなる。エンジン本体１０００が停止した後は、噴射される燃料による熱の持ち去りがなくなるため、冷却水温とほぼ同等の値を示すようになる。このように、燃温と冷却水温とは相関関係を有する。そして、燃温は、エンジン本体１０００が停止した後、デッドソーク時の高温再始動のときに非常に高くなっており、これに伴って、燃料に含まれる気泡の気泡径の拡大、ひいては、気泡の圧壊時間の長期化が顕著となる。

燃料噴射装置１は、このような燃温の上昇時に図６にそのフロー図の一例を示す燃圧制御を行う。燃料噴射装置１における制御はＥＣＵ１０によって主体的に行われる。

まず、ステップＳ１では、水温センサ２７により取得された冷却水温に関する値を読み込む。そして、ステップＳ２において、冷却水温がエンジン停止後冷却水温よりも高いか否かを判断する。エンジン停止後冷却水温とは、予め定められた閾値であり、サーモスタット弁の開弁設定温度よりも高い値であり、エンジン本体１０００が停止したときに発現する温度に設定されている。ステップＳ２でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ３へ進む。なお、ステップＳ２におけるＹｅｓとの判断は、燃料が予め定められた高温側温度閾値よりも高い状態にあるとの判断と同等の判断である。すなわち、直接的に燃温を測定する場合は、測定された燃温が高温側温度閾値よりも高い状態にあるか否かを判断すればよい。ところが、本実施形態では、水温センサ２７を用いた燃温の推定、算出を行っているため、このような措置となる。すなわち、冷却水温が、エンジン停止後冷却水温よりも高い状態が、燃温が高温側温度閾値よりも高い状態に相当するとして処理を進める。

ステップＳ３では、燃温として冷却水温の値が代入される。図５を参照して説明したように、エンジン本体１０００が停止した後は、冷却水温と燃温とはほぼ同値となる。そこで、水温センサ２７により測定された値をそのまま燃温として採用する。一方、ステップＳ２でＮｏと判断したときは、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、燃温として水温センサ２７により測定された値に補正係数を掛けた値が代入される。図５を参照して説明したように、エンジン本体１０００が稼動している状態のときには、燃温は冷却水温よりも僅かに低い値を示す。この燃温と冷却水温とのギャップを埋めるために補正係数が掛けられる。

ステップＳ３、ステップＳ４に引き続いて行われるステップＳ５では、補正燃圧を算出する。補正燃圧は図７に示す補正燃圧マップを参照することによって算出される。図７を参照すると、燃圧は、燃料の温度が高いほど、上昇幅が大きくなる。燃料の温度が高いほど気泡径が拡大し、圧壊までの時間が延びることを考慮し、これに対処すべく、燃圧を上昇させて、気泡径を所望の大きさに維持するためである。

ステップＳ５に引き続き行われるステップＳ６では、燃圧として、設定燃圧に補正燃圧が加えられた値が代入される。そして、ＥＣＵ１０は、その燃圧となるように燃料ポンプ２５へ駆動指令を発する。ここで、設定燃圧とは、エンジン本体１０００の稼動状態に基づいて要求される燃圧であり、上述の温間時設定燃圧（３ＭＰａ）に相当する。

以上のように燃圧が制御されることにより、燃料に混入された気泡の気泡径を所望の大きさに維持し、安定して燃料を微粒化することができる。

つぎに、エンジン本体１０００が冷間始動となるときの燃料噴射装置１の制御について、図８を参照しつつ説明する。図８は燃料噴射装置１が行う燃圧制御の一例を示すフロー図である。

ステップＳ１１では、水温センサ２７により取得された冷却水温に関する値を読み込む。そして、ステップＳ１２において、冷却水温が低温始動判別水温よりも高いか否かを判断する。低温始動判別水温とは、予め定められた閾値であり、エンジン本体１０００の暖機完了を判断する値としている。本実施形態では、低温始動判別水温として、２０℃の値が設定されている。ステップＳ１２でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、開始燃圧として設定燃圧、すなわち、温間時設定燃圧（３ＭＰａ）が代入される。一方、ステップＳ１２でＮｏと判断したときは、ステップＳ１４へ進む。なお、ステップＳ１２におけるＮｏとの判断は、燃料が予め定められた低温側温度閾値よりも低いときであるとの判断と同等の判断である。すなわち、直接的に燃温を測定する場合は、測定された燃温が低温側温度閾値よりも低い状態にあるか否かを判断すればよい。ところが、本実施形態では、水温センサ２７を用いた燃温の推定、算出を行っているため、このような措置となる。すなわち、冷却水温が、低温始動判別水温よりも低い状態が、燃温が低温側温度閾値よりも低い状態に相当するとして処理を進める。

ステップＳ１４では、開始燃圧として低温時燃圧（１ＭＰａ）が代入される。このように、低温時燃圧を設定しても、燃温が低いため、気泡径の拡大による圧壊時間の長期化は回避される。

ステップＳ１３、ステップＳ１４に引き続いて行われるステップＳ１５では、現在の燃圧が、ステップＳ１３又はステップＳ１４で設定された燃圧よりも高いか否かを判断する。ステップＳ１５でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、噴射許可フラグをＯＮとする。これにより、噴射指令が発せられる。一方、ステップＳ１５でＮｏと判断したときは、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、噴射許可フラグをＯＦＦとする。そして、処理はリターンとなり、ステップＳ１１からの処理が繰り返し行われる。すなわち、燃圧が上昇してステップＳ１５でＹｅｓと判断されるまで、噴射待機状態となる。

このように開始燃圧を低下させることにより、燃料ポンプ２５による燃圧の昇圧時間を短縮することができ、始動、完爆を早めることができる。この結果、エンジン本体１０００の始動性を向上させることができる。ハイブリッド車、特にプラグインハイブリッド車では、エンジン本体１０００が停止する時間が長くなる傾向にある。長時間のエンジン本体１０００の停止後に、再始動するときに、エンジン本体１０００が冷却された状態となっていることがある。このような場合に、設定燃圧への到達時間を短縮することができるため、エンジン本体１０００の速やかな始動を実現することができる。

実施形態１の特徴をまとめると以下の如くである。燃温の上昇に伴って気泡径が拡大するため、燃圧を上昇させることによってこれを抑制し、気泡の気泡径を所望の大きさに維持する。この結果、気泡の圧壊時間の長期化が回避され、安定して燃料を微粒化することができる。

（実施形態２）
つぎに、実施形態２について説明する。実施形態１では、エンジン停止後冷却水温よりも冷却水温が高くなったときに燃圧を上昇させる制御を行っている。これに対し、実施形態２では、高温側温度閾値として、燃料噴射弁３０から噴射される燃料中に混入された気泡の圧壊時間として許容される時間閾値を超過することとなる燃料の温度を設定している。上述のように、図４を参照すると、燃温がＴ１からＴ２のように上昇すると、気泡の圧壊時間が長期化する。このとき、図４に示すように時間閾値を設定し、これに対応する燃温Ｔａを閾値とする。従って、燃温がＴａよりも低いＴ１であれば、圧壊時間は、時間閾値以内であるため、燃圧制御は行われない。一方、燃温がＴ２のようにＴａよりも高い状態となったときに、燃圧を上昇させる制御を行う。燃圧制御は、このように行われてもよい。

（実施形態３）
つぎに、実施形態３について図９を参照して説明する。実施形態３は、実施形態１における燃料デリバリ２６を変形した例である。図９（Ａ）は燃料デリバリ３６内の蓄圧室３７の容積が広がった状態を示し、図９（Ｂ）は燃料デリバリ３６内の蓄圧室３７の容積が狭められた状態を示す説明である。

燃料デリバリ３６は、燃料ポンプ４５の下流側に接続されている。燃料ポンプ４５は、実施形態１における燃料ポンプ２５と異なりエンジン本体１０００のカム軸の回転を駆動源とする機械式である。燃料デリバリ３６は、有底の中空筒状部材３６ａを備えている。燃料デリバリ３６には、燃料噴射弁３０が接続されている。中空筒状部材３６ａには、空気孔３６ｂが設けられている。燃料デリバリ３６と燃料ポンプ４５との接続部には、逆止弁３８が設けられている。燃料デリバリ３６の内部には、サーモスタット３９が内蔵されている。サーモスタット３９は、感温部３９ａ、移動壁３９ｂおよび出力ロッド３９ｃを備えている。感温部３９ａの内部には、パラフィンワックスが封入されている。パラフィンワックスは、温度が上昇すると膨張する。感温部３９ａは、燃料ポンプ４５から燃料が導入される側に位置している。移動壁３９ｂには、Ｏリング３９ｂ１が装着され、中空筒状部材３６ａ内を二つの領域に区分けするように中空筒状部材３６ａ内に装着されている。移動壁３９ｂにより区分けされた領域のうち、逆止弁３８が装着された側の領域が蓄圧室３７となる。感温部３９ａは、移動壁３９ｂと一体に設けられている。感温部３９ａは、蓄圧室３７側に露出した状態となり、蓄圧室３７内の燃料の温度を検知することができる。出力ロッド３９ｃの一端側は、感温部３９ａ内に挿入されている。出力ロッド３９ｃの他端側は、逆止弁３８が装着された側と対向する側の中空筒状部材３６ａの側壁部３６ａ１に固定されている。図９（Ａ）に示す状態のサーモスタット３９の蓄圧室３７内の燃料の温度が高くなると、感温部３９ａ内のパラフィンワックスが膨張し、図９（Ｂ）に示すように出力ロッド３９ｃが押し出される。これにより、相対的に移動壁３９ｂが逆止弁３８側に移動し、蓄圧室３７の容積が変更される。すなわち、蓄圧室３７の容積が狭くなる。蓄圧室３７の容積が狭くなると、蓄圧室３７内の圧力が高まる。一方、図９（Ｂ）に示す状態のサーモスタット３９の蓄圧室３７内の燃料の温度が低くなると、感温部３９ａ内のパラフィンワックスが収縮し、図９（Ａ）に示すように出力ロッド３９ｃが感温部３９ａ内に収容される。これにより、相対的に移動壁３９ｂが出力ロッド３９ｃ側に移動し、蓄圧室３７の容積が変更される。すなわち、蓄圧室３７の容積が広くなる。蓄圧室３７の容積が広くなると、蓄圧室３７内の圧力が低下する。このように、燃料デリバリ３６を用いれば、燃温に応じて燃圧を調整することができる。

上記実施形態は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、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。例えば、上記実施形態では、燃料の微粒化のメカニズムとして、気泡の自己加圧作用を利用しているが、気泡の破裂のメカニズムは、上記実施形態に限定されない。要は、燃料に気泡を含有させて噴射し、どのようなメカニズムであれ、気泡を破裂させて燃料の微粒化を図る燃料噴射弁であれば、本明細書開示の燃料噴射装置に組み合わせることができる。

１ 燃料噴射装置
２５、４５ 燃料ポンプ
２６、３６ 燃料デリバリ
３０ 燃料噴射弁
３１ ノズルボディ
３１ａ シート面
３２ ニードルガイド
３２ａ 螺旋溝
３３ ニードル弁
３３ａ シート部
３５ 噴孔
１００ エンジンシステム
１０００ エンジン本体

Claims (6)

1. 気泡含有燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁から噴射される燃料の温度を取得する燃温取得部と、
   前記燃温取得部により取得した燃料の温度に基づいて、前記燃料噴射弁における燃圧を変更する燃圧変更部と、
   を備え、
   前記燃圧変更部は、前記気泡含有燃料が該気泡含有燃料中の気泡の気泡径を拡大させる温度であるときに燃圧を上昇させる燃料噴射装置。
2. 前記燃圧変更部は、前記燃温取得部により取得された燃料の温度が予め定められた高温側温度閾値よりも高いときに燃圧を上昇させる請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記高温側温度閾値は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料中に混入された気泡の圧壊時間として許容される時間閾値を超過することとなる燃料の温度である請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記燃圧変更部は、前記燃温取得部により取得された燃料の温度が高いほど、燃圧の上昇幅を大きく設定する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
5. 前記燃圧変更部は、前記燃温取得部により取得された燃料の温度が、予め定められた低温側温度閾値よりも低いときに、燃圧を低下させる請求項１に記載の燃料噴射装置。
6. 前記燃圧変更部は、前記燃料噴射弁に供給される燃料が貯留される蓄圧室と、該蓄圧室内を移動することによって該蓄圧室の容積を変化させる移動壁を備え、前記蓄圧室内に導入される燃料の温度に応じて前記移動壁を前記蓄圧室内で移動させることによって前記燃料噴射弁における燃圧を上昇させ或いは低下させる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。

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