JP5949908B2 - 燃料噴射弁及びこれを備えた燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁及びこれを備えた燃料噴射装置に関する。

従来、噴射される燃料の噴霧角が可変である燃料噴射弁が知られている。噴霧角は、燃焼室壁や、ピストン頂面への燃料の付着を回避するために適切な角度に調整されることが望ましい。例えば、特許文献１には、噴孔内に圧電素子を配置し、噴孔径や噴孔長さを調節する燃料噴射装置が開示されている。噴孔径や噴孔長が調節されることにより、噴霧角が調整される。また、特許文献２には、同軸２重ニードルを有し、第１噴孔と第２噴孔をそれぞれ開閉させる燃料噴射ノズルが開示されている。同軸２重ニードルのリフト量を変化させることにより、一段噴射又は二段噴射を切り替え、これにより、噴霧角を変更することができる。

特開２００１−２２０２８５号公報 特開２００９−２７５６４６号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示された燃料噴射装置は、圧電素子に電圧を印加するための配線や駆動装置が必要となり、システムが複雑となるおそれがある。また、高温環境下において圧電素子が確実に作動するか否かが問題となることも考えられる。前記特許文献２に開示された燃料噴射ノズルは、噴霧角を変化させる際に、噴孔数の変化を伴うことになり、燃料流量が変化してしまう。

そこで、本明細書開示の燃料噴射弁及びこれを備えた燃料噴射装置は適切に噴霧角を変化させることを課題とする。

かかる課題を解決するために、本明細書に開示された燃料噴射弁は、先端側にシート部を有するニードル弁と、前記シート部が着座するシート面を有すると共に前記シート面の下流側に噴孔を有するノズルボディと、エンジンの燃焼室内の圧力を受ける受圧部と、前記受圧部が受けた圧力に応じて前記噴孔の軸線方向に沿って前記噴孔内で移動し、噴孔長を変化させる可動部を備える噴孔延長部材と、を備える。

燃料噴射弁は、その噴孔長が長くなると噴霧角が小さくなり、ペネトレーションが強くなる。例えば、吸気行程噴射とするときは、燃料噴射時にピストンがＢＤＣ（下死点）近傍にあり、噴霧を燃焼室に満遍なく行き渡らせ、均質混合気を得るために、噴霧角を小さくすることが望ましい。一方、圧縮行程噴射により成層混合気を形成したり、ディーゼルエンジンのように拡散燃焼としたりするときは、燃料噴射時にピストンがＴＤＣ（上死点）近傍にあり、燃料噴射弁とピストンとの距離が短い。このため、ピストンに液状燃料が付着しないように、噴霧角を大きくすることが望ましい。ここで、圧縮行程噴射とするときは、燃料噴射弁の先端部が露出する燃焼室内の圧力が高くなる。受圧部が燃焼室内の高い圧力を受けることにより、可動部が噴孔内で移動し、噴孔長が短くなる。噴孔長が短くなると、噴霧角が大きくなる。これにより、ピストンへの液状燃料の付着を抑制することができる。

前記受圧部は、前記ノズルボディの先端部との間にガス室を形成することができる。燃焼室内の圧力が高く、ガス室内の圧力に打ち勝つと、受圧部が撓んで可動部を噴孔の上流側に向かって押し込むことができる。可動部が噴孔の上流側に向かって押し込まれると、噴孔長が短くなる。ガス室内のガスは、燃焼室内の圧力が低くなると、受圧部及び可動部を元の位置に復帰させることができる。

前記可動部は、前記噴孔の軸線方向と一致する軸線を備える筒形状をなし、前記受圧部は、前記噴孔の軸線と直交するとともに前記ノズルボディの径方向外側に向かって前記可動部の先端縁から延設され、その外周縁部を前記ノズルボディに支持された板状体とすることができる。

板状体の外周縁をノズルボディの先端部に支持させることにより、その支持部を支点として受圧部を撓ませ、これに伴って筒形状の可動部を噴孔の内周面に摺動させることができる。

前記噴孔の内周面と前記可動部の外周面との間には、大気圧において隙間を設けることができる。大気圧において隙間の形成を許容することにより、噴孔及び可動部の製作が容易となる。一方、実際に燃料が噴射させる際は、筒内圧によって、噴孔内の段差が軽減される。

本明細書開示の燃料噴射弁は、前記可動部と前記受圧部との連続部に前記エンジンが備えるピストンが位置する方向に突出した突起部を備えることができる。可動部と受圧部との連続部は、噴孔の開口縁部に位置する。噴孔の開口縁部が滑らかな湾曲形状（Ｒ形状）となると、コアンダ効果により噴霧が受圧部の下面に沿って広がろうとし、噴霧の外周部における燃料の変動が大きくなることが懸念される。そこで、突起部を設けることにより、コアンダ効果を抑制し、噴霧の外周部における燃料の変動を抑制することができる。

燃料噴射弁は、前記噴孔から噴射される燃料を旋回させる旋回流生成部を備えることができる。燃料を旋回させることにより、噴孔内に気柱を発生させ、燃料と気柱との間に燃料の微細気泡を発生させることができる。微細気泡は噴孔から噴射された後、圧壊して燃料の噴霧粒径を微細化する。このような微細気泡を含む燃料を噴射する場合も液体燃料の燃焼室壁、特に、ピストン頂部への付着を抑制することが求められる。従って、旋回流生成部を備えた燃料噴射弁においても、噴孔延長部材を備えることは有効である。

本明細書開示の燃料噴射弁が備える噴孔延長部材は可動である。噴孔延長部材を作動させることにより、噴孔周辺に堆積したデポジットを除去することができる。また、噴孔延長部材が作動した状態で燃料が噴射されると、より効果的にデポジットを除去することができる。そこで、定期的に圧縮行程噴射を行い、噴孔延長部材を積極的に作動させてデポジット洗浄を行うことができる。具体的には、前記燃料噴射弁から燃料噴射する時期を制御する制御部を備え、前記制御部は、燃料噴射履歴に基づいて、所定期間内に圧縮行程噴射が行われていないときは、前記燃料噴射弁に圧縮行程噴射を行わせる燃料噴射装置とすることができる。

本明細書開示の燃料噴射弁によれば、適切に噴霧角を変化させることができる。

図１は実施例１の燃料噴射弁を含む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は実施例１の燃料噴射弁の要部を断面として示す説明図である。 図３（Ａ）は実施例１の燃料噴射弁の先端部に噴孔延長部材を装着する様子を示す説明図であり、図３（Ｂ）は噴孔延長部材を装着した実施例１の燃料噴射弁の先端部を示す説明図である。 図４は噴孔延長部材の斜視図である。 図５は噴孔長が短い状態で燃料が噴射される様子を示す説明図である。 図６は噴孔長／噴孔径と噴霧角との関係を模式的に示すグラフである。 図７は実施例１の燃料噴射装置が行う制御の一例を示すフロー図である。 図８（Ａ）は実施例２の燃料噴射弁の先端部を示す説明図であり、図８（Ｂ）は噴孔延長部材が移動し、噴孔長が短い状態を示す説明図である。 図９は実施例２の燃料噴射弁が備える噴孔延長部材の断面図である。 図１０は実施例３の燃料噴射弁の先端部を示す説明図である。 図１１は燃料噴射弁と点火プラグとの位置関係の一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。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描かれている場合もある。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の燃料噴射弁３０を搭載した燃料噴射装置１の一構成例を示した図である。なお、図１にはエンジン１０００の一部の構成のみが示されている。

図１に示す燃料噴射装置１は、動力源であるエンジン１０００に組み込まれている。エンジン１０００は、そ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。燃料噴射装置１には、エンジン１０００の燃焼室１１内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３０が含まれる。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１０００は、車両に搭載されるエンジンであって、燃焼室１１を構成するピストン１２を備えている。ピストン１２は、エンジン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、および吸気カム角センサからのカム軸回転位相の情報に基づき、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、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１０００は動力を得る。

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吸気ポート１３および燃焼室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壁面形状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、エンジン１０００の仕様に応じて任意の位置・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、吸気ポート１３下部の燃焼室１１に装着されている。燃料噴射弁３０は、エンジンＥＣＵ１０の指示に基づいて、燃料ポンプから燃料流路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３３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。

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の任意の位置に設置することができる。例えば、燃焼室１１の中央上側から噴射するように燃料噴射弁３０を配置することもできる。

なお、エンジン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、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１０００は、複数の電動モータとを組み合わされたハイブリッドシステムを構築してもよい。

次に、本発明の一実施例である燃料噴射弁３０の構成について詳細に説明する。図２は、実施例１の燃料噴射弁３０の要部を断面として示す説明図である。図３（Ａ）は実施例１の燃料噴射弁３０の先端部に噴孔延長部材５０を装着する様子を示す説明図であり、図３（Ｂ）は噴孔延長部材５０を装着した実施例１の燃料噴射弁３０の先端部を示す説明図である。

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、後述するニードル弁３３が備えるシート部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。噴孔３５の軸芯ＡＸ１は、ノズルボディ３１の軸芯と一致している。

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内に導入され、噴孔３５から噴射される燃料を旋回させる旋回流生成部に相当する。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ＡＸ１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。

図２を参照すると、燃料噴射弁３０は、駆動機構４５を備えている。駆動機構４５はニードル弁３３の摺動動作を制御する。駆動機構４５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。

燃料噴射弁３０は、図３（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、ノズルボディ３１の先端部３１ｂに噴孔延長部材５０を備える。図４は、噴孔延長部材５０の斜視図である。噴孔延長部材５０は、可動部５１と受圧部５２とを備える。可動部５１は、噴孔３５の軸線ＡＸ１方向と一致する軸線を備える筒形状を備える。受圧部５２は、円盤状をなし、噴孔３５の軸線ＡＸ１と直交するとともにノズルボディ３１の径方向外側に向かって筒形状の可動部５１の先端縁５１ａから延設され、その外周縁部５２ａをノズルボディ３１に支持された板状体である。受圧部５２の外周縁部５２ａは、溶接によりノズルボディ３１の先端部３１ｂの外周縁部３１ｂ１に固定され、支持されている。これにより、受圧部５２は、ノズルボディ３１の先端部３１ｂとの間に空隙６０を形成している。この空隙６０が形成されることにより板状体である受圧部５２の撓みが許容される。

噴孔３５の内周面３５ａと可動部５１の外周面５１ｂとの間には、大気圧において隙間６１が形成されている。このように、大気圧において、隙間６１の形成が許容されることにより、可動部５１に求められる工作精度の点において可動部５１の製作が容易となる。また、可動部５１の噴孔３５への装着も容易となる。なお、実際に燃料が噴射させる際は、筒内圧によって、筒形状の可動部５１が拡径し、噴孔３５内の段差が軽減される。

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。燃料噴射弁３０を備える燃料噴射装置１は、エンジン１０００の冷却水温に代表されるエンジン暖機状態を把握することができる数値に基づいて、噴射燃圧を調整する。燃料噴射弁３０から噴射される燃料は、螺旋溝３２ａを通過して旋回流となることによって微粒化が促進される。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上げることができる。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３５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する。生成した気泡は気柱の周囲を流れる燃料に混入し、気泡混入流として外周側を流れる燃料流とともに噴射される。そして、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、噴射燃圧を調整することによって、噴霧の微粒度や微細気泡の圧壊時間を制御することができる。これにより、エンジン１０００の運転状態に応じて液滴噴霧が燃焼室１１の壁面に付着することを抑制し、オイル希釈やＰＭ（Particulate Matter）、スモークの発生を抑制することができる。そして、燃焼室内に均質な混合気を形成し、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ(一酸化炭素)を低減することができる。また、適切な燃圧とし、不必要に燃圧を高めることがないため、燃料ポンプの駆動損失を増加させることがなく、燃費を向上させることができる。

燃料噴射弁３０が備える噴孔延長部材５０は、大気圧状態において、図３（Ｂ）に示すように、空隙６０を形成している。この状態のとき、可動部５１は、噴孔３５から迫り出した状態となっており、噴孔長は、Ｌ１となっている。噴孔長がＬ１のとき、噴霧角はθ１である。これに対し、筒内圧が高い状態のとき、噴孔延長部材５０が備える受圧部５２は、高い筒内圧を受けて撓む。受圧部５２が撓むと、受圧部５２先端側が凸状となるように湾曲する。そして、受圧部５２は、空隙６０の容積を減少させつつ、可動部５１を噴孔３５の奥側（基端側）へ向かって押し込む。この結果、噴孔長は、Ｌ２となる。噴孔長がＬ２のとき、噴霧角はθ２である。ここで、Ｌ１＞Ｌ２であり、θ１＜θ２である。図６を参照すると、Ｌ／Ｄ（噴孔長／噴孔径）と噴霧角とは、相関関係を有する。すなわち、噴孔径がほぼ一定であるとし、噴孔長が長くなると、Ｌ／Ｄの値が大きくなる。噴孔長が長くなり、Ｌ／Ｄの値が大きくなると、噴霧角は小さくなる。すなわち、噴孔長を調整することにより、噴霧角を調整することができる。

実施例１の燃料噴射弁３０は、筒内圧に応じ、受圧部５２及び可動部５１の噴孔３５に対する位置が変化し、噴孔長が調整される。受圧部５２は撓むことによって弾性力を蓄える。

ここで、例えば、吸気行程噴射とするときは、燃料噴射時にピストンがＢＤＣ（下死点）近傍にあり、噴霧を燃焼室に満遍なく行き渡らせ、均質混合気を得るために、噴霧角を小さくすることが望ましい。吸気行程時は、圧縮行程時と比較して筒内圧力が低い。このような状態のとき、受圧部５２が撓むことはなく、可動部５１は噴孔３５の先端側に位置する状態を維持する。この結果、噴孔長は長い状態となる。噴孔長が長くなると噴霧角が小さくなり、ペネトレーションが強くなる。

一方、圧縮行程噴射が行われる際、液体燃料のピストン頂面への付着を回避する観点から、噴霧角は、広い方が望ましい。より具体的には、圧縮行程噴射により成層混合気を形成したり、ディーゼルエンジンのように拡散燃焼としたりするときは、燃料噴射時にピストンがＴＤＣ（上死点）近傍にあり、燃料噴射弁とピストンとの距離が短い。このため、ピストンに液状燃料が付着しないように、噴霧角を大きくすることが望ましい。圧縮行程噴射が行われるときは、筒内圧力が高まる。この結果、可動部５１が噴孔３５内に押し込まれ、噴孔長は短くなる。この結果、噴霧角は大きくなる。このように、都合よく、圧縮行程噴射のときに、噴霧角を大きくすることができる。

このように可動部５１を噴孔３５内で移動させるときの受圧部５２の機能について説明する。燃焼室１１内の圧力が高く、受圧部５２が撓むと、可動部５１が噴孔３５の上流側に向かって押し込まれる。撓んだ状態の受圧部５２は、弾性力を発揮する。このため、燃焼室１１内の圧力が低くなると、受圧部５２は自らが発揮する弾性力により自らを元位置に復帰させ、これに伴って可動部５１を元の位置に復帰させる。

以上説明したように、燃料噴射弁３０は、筒内圧力に応じて可動部５１の噴孔３５に対する位置が変化し、噴孔長が調整される。このように、可動部５１は、噴孔３５内で移動することができる。燃料噴射装置１は、このような可動部５１の移動を利用したデポジット除去を行うことができる。噴孔３５は、高温の燃焼室に露出するため、噴孔３５内にはデポジットが堆積することがある。噴孔３５内にデポジットが堆積すると、噴孔３５内を通過する燃料の流量低下や噴霧変動の発生が懸念される。そこで、可動部５１が作動した状態での燃料噴射を積極的に行うことにより、デポジット除去を行う。以下、デポジット除去を行う制御の一例につき、図７に示すフロー図を参照しつつ説明する。当該制御は、ＥＣＵ１０によって主体的に行われる。

まず、ステップＳ１では、圧縮行程噴射回数：Ｔｃ及び前回の圧縮行程噴射を終了してからの間隔：Ｔｉｎｔを読み込む。これらの値は、燃料噴射履歴として常に更新され、ＥＣＵ１０内に記憶されている。

ステップＳ２では、Ｔｃが予め定められた閾値Ｔｃ０以上であるか否かを判断する。ここで、閾値Ｔｃ０は、１０回に設定されている。ステップＳ２でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ３へ進む。一方、ステップＳ２でＮｏと判断したとき、すなわち、所定期間内に所定回数の圧縮行程噴射が行われていないときは、ステップＳ４へ進む。ステップＳ２でＹｅｓと判断したときは、圧縮行程噴射が頻繁に行われていることとなる。圧縮行程噴射は、可動部５１が作動した状態で燃料を噴射するため、デポジットが除去され易い。より詳細に説明すると、圧縮行程では可動部５１が作動し、噴孔３５や可動部５１の内周壁面に堆積しているデポジットが剥がれ易くなっている。このような状態のときに燃料噴射が行われると、デポジットはより除去され易くなる。このため、ステップＳ３では、圧縮行程噴射フラグをＯＦＦとする。また、Ｔｉｎｔをカウントアップし、Ｔｉｎｔ＋１に更新する。また、Ｔｃの値を、クリアし、Ｔｃ＝０とする。

一方、ステップＳ４では、Ｔｉｎｔが予め定められた閾値Ｔｉｎｔ０以上であるか否かを判断する。ここで、閾値Ｔｉｎｔ０は、３０，０００サイクルに設定されている。この３０，０００サイクルは、エンジン１０００を２，０００ｒｐｍで３０分運転したときのサイクル数に相当する。ステップＳ４でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ５へ進む。ステップＳ４でＮｏと判断したときは、ステップＳ３へ進む。ステップＳ４でＮｏと判断したときにステップＳ３へ進むのは、圧縮行程噴射が閾値Ｔｃ０（＝１０回）に達していない場合であっても、３０，０００サイクルに達してない場合は、デポジット除去は行わなくてもよいとの判断に基づく。ステップＳ５では、圧縮行程噴射フラグをＯＮとする。また、また、Ｔｉｎｔをクリアし、Ｔｉｎｔ＝０とする。また、Ｔｃをカウントアップしし、Ｔｃ＋１に更新する。

ステップＳ３及びステップＳ５に引き続き行うステップＳ６では、圧縮行程噴射フラグがＯＮであるか否かを判断する。ステップＳ６でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ７へ進み、圧縮行程噴射が実行される。これにより、受圧部５２が撓み、可動部５１が作動した状態で燃料が噴射されるため、デポジットが除去され易くなる。このとき、そのサイクルに割り当てられた燃料噴射量の一部を圧縮行程噴射とすることもできる。例えば、そのサイクルに必要となる燃料噴射量の８０％を吸気行程噴射とし、残りの２０％を圧縮行程噴射としてもよい。ステップＳ６でＮｏと判断したときは、ステップＳ８へ進み、吸気行程噴射が行われる。ステップＳ６でＮｏと判断したときは、ステップＳ８へ進み、吸気行程噴射を実行する。ステップＳ７又はステップＳ８の後、処理はリターンとなる。

なお、圧縮行程噴射以外が行われた場合であっても、筒内圧の状態によっては受圧部５２が撓み、可動部５１が作動することがあるため、デポジットの剥離、除去効果は期待される。しかしながら、上記の制御のように積極的に可動部５１を作動させることにより、デポジットの剥離、除去することができる。また、圧縮行程噴射に伴う噴孔周辺の温度変化によってもさらなるデポジット除去、洗浄効果が高まる。

つぎに、実施例２について、図８及び図９を参照しつつ説明する。実施例２が実施例１と異なる点は、噴孔延長部材の構成である。すなわち、実施例２は、実施例１の噴孔延長部材５０に代えて、噴孔延長部材７１を備える。実施例２の他の構成は、実施例１と異なるところがないので、共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。

図８（Ａ）は実施例２の燃料噴射弁７０の先端部を示す説明図であり、図８（Ｂ）は噴孔延長部材７１が移動し、噴孔長が短い状態を示す説明図である。図９は実施例２の燃料噴射弁７０が備える噴孔延長部材７１の断面図である。

噴孔延長部材７１は、二分割にされ、別々に成形された可動部７２と受圧部７３を備え、これらを組み合わせて形成されている。可動部７２は、筒形状を有し、その先端側縁部を折り返し、円盤状の受圧部７３にカシメることによって、受圧部７３と接合されている。このように、カシメにより両者をその連続部において接合することにより、可動部７２の先端部に突起部７４が形成されている。突起部７４は、エンジン１０００が備えるピストン１２が位置する方向に突出する。

噴孔延長部材７１は、可動部７２と受圧部７３とをカシメにより接合したことにより、剛性が高められている。これにより、噴孔延長部材７１の変形が抑制される。また、噴孔延長部材７１を薄肉とすることができ、この結果、可動部７２と噴孔３５との段差を小さくすることができる。この結果、噴孔３５内での燃料流れの乱れを抑制することができ、強旋回流による均質な微細気泡の発生を促進することができる。また、突起部７４が形成されることにより、噴孔３５の開口縁部におけるコアンダ効果を抑制することができる。すなわち、噴孔３５の開口縁部が滑らかな湾曲形状（Ｒ形状）となると、コアンダ効果により噴霧が受圧部の下面に沿って広がろうとし、噴霧の外周部における燃料の変動が大きくなることが懸念される。そこで、突起部７４を設けることにより、コアンダ効果を抑制し、噴霧の外周部における燃料の変動を抑制することができる。

つぎに、実施例３につき、図１０を参照しつつ説明する。実施例３は、実施例１における空隙６０をガス室８０とした例である。具体的に、実施例３では、噴孔３５の内周面３５ａと可動部５１の外周面５１ｂとのクリアランスを実施例１よりも狭くし、実施例１における空隙６０を外部と区分けしてガス室８０として機能させている。ガス室８０は、空隙内に空気が存在する状態でその密閉度を向上させたことによりダンパーのように機能する。ガス室８０は、真空状態となっていなければよい。実施例３のガス室８０内には、空気が充填された状態となっている。ガス室８０内には、空気以外の他のガスが封入されてもよい。なお、他の構成要素は実施例１と異なるところがないので、共通する構成要素については図面中、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。

実施例３における噴孔延長部材５０の動作には、実施例１において説明した受圧部５２の弾性力に加えてガス室８０内の圧力が作用する。具体的に、ガス室８０内の圧力および受圧部５２の弾性力が筒内圧力に抗した状態では、可動部５１が噴孔３５の先端側に位置する状態が維持され、噴孔長が長い状態となる。噴孔長が長くなると噴霧角が小さくなり、ペネトレーションが強くなる。筒内圧力がガス室８０内の圧力および受圧部５２の弾性力を上回ると、受圧部５２が撓み、可動部５１が噴孔３５の上流側に向かって押し込まれる。これにより、噴孔長が短くなる。筒内圧が低下し、可動部５１および受圧部５２が元位置に復帰するときは、受圧部５２が撓むことにより発揮される弾性力とガス室８０内の圧力とが受圧部５２に作用して、可動部５１および受圧部５２を元位置に復帰させる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

例えば、図１１に示すように、点火プラグ１８の位置を、圧縮行程時に最も噴霧角が大きくなる噴霧の外形線近傍に発火位置がくるように設定することができる。例えば、図１１に示すように、圧縮行程噴射が行われ、噴霧角θ２となったときの噴霧の外形線近傍に発火位置がくるように点火プラグ１８を配置する。これにより、成層混合気を形成する圧縮行程噴射時にのみ噴霧が点火プラグに接近しないことになる。この結果、成層運転を行う場合に懸念される点火プラグ１８の燻りを抑制することができる。

１ 燃料噴射装置
３０、７０ 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
４０ 燃料流路
５０ 噴孔延長部材
５１ 可動部
５２ 受圧部
６０ 空隙
８０ ガス室
ＡＸ１ 軸線

Claims (7)

1. 先端側にシート部を有するニードル弁と、
   前記シート部が着座するシート面を有すると共に前記シート面の下流側に噴孔を有するノズルボディと、
   エンジンの燃焼室内の圧力を受ける受圧部と、前記受圧部が受けた圧力に応じて前記噴孔の軸線方向に沿って前記噴孔内で移動し、噴孔長を変化させる可動部を備える噴孔延長部材と、
   を備える燃料噴射弁。
2. 前記受圧部は、前記ノズルボディの先端部との間にガス室を形成する請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記噴孔の内周面と前記可動部の外周面との間に大気圧において隙間が形成された請求項１に記載の燃料噴射弁。
4. 前記可動部は、前記噴孔の軸線方向と一致する軸線を備える筒形状をなし、前記受圧部は、前記噴孔の軸線と直交するとともに前記ノズルボディの径方向外側に向かって前記可動部の先端縁から延設され、その外周縁部を前記ノズルボディに支持された板状体である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記可動部と前記受圧部との連続部に前記エンジンが備えるピストンが位置する方向に突出した突起部を備えた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記噴孔から噴射される燃料を旋回させる旋回流生成部を備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁から燃料噴射する時期を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、燃料噴射履歴に基づいて、所定期間内に所定回数の圧縮行程噴射が行われていないときは、前記燃料噴射弁に圧縮行程噴射を行わせる燃料噴射装置。

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