JP6337722B2 - Fuel supply apparatus and control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a fuel supply device that supplies fuel to an internal combustion engine and a control method thereof.

従来より、内燃機関に供給される燃料を帯電させ、その帯電した燃料の表面張力に帯電電荷の力が勝りせん断されること、または微粒化した粒子同士に反発力が作用することにより燃料噴霧を微粒化する燃料供給装置が知られている。
特許文献１に記載された内燃機関の制御装置は、内燃機関に吸入される吸気の流速に応じて、燃料を帯電させるために設けられた電極に印加する電圧の周波数を変えている。具体的に、この制御装置は、吸気の流速が所定の速度範囲よりも小さいとき、電極に印加する電圧の周波数を高め、吸気の流速の低下により燃料噴霧の微粒化が悪化することを抑制している。一方、制御装置は、吸気の流速が所定の速度範囲よりも大きいとき、電極に印加する電圧の周波数を低くし、燃料噴霧の過度な微粒化により燃料がガス化することを抑制している。 Conventionally, the fuel supplied to the internal combustion engine is charged, and the surface charge of the charged fuel is sheared by the charge of the charged electric charge, or the repulsive force acts on the atomized particles to spray the fuel. A fuel supply device for atomizing is known.
The control apparatus for an internal combustion engine described in Patent Document 1 changes the frequency of a voltage applied to an electrode provided for charging fuel in accordance with the flow rate of intake air taken into the internal combustion engine. Specifically, this control device increases the frequency of the voltage applied to the electrodes when the flow velocity of the intake air is smaller than a predetermined speed range, and suppresses the deterioration of atomization of the fuel spray due to the decrease in the flow velocity of the intake air. ing. On the other hand, when the flow rate of the intake air is larger than a predetermined speed range, the control device lowers the frequency of the voltage applied to the electrode and suppresses the fuel from being gasified due to excessive atomization of the fuel spray.

特開２００５−９８２５４号公報JP 2005-98254 A

しかしながら、特許文献１に記載の制御装置は、内燃機関に吸入される吸気の流速のみに応じて、電圧の周波数を変えるものである。そのため、仮に燃料の誘電率が大きく、電気伝導率が小さい場合、燃料が帯電するための緩和時間が長くなるので、高圧噴射される燃料を十分に帯電させることが困難になる。また、インジェクタから噴射される燃料が高圧となり、インジェクタを流れる燃料の流量が増加すると、電界を形成する電極間を燃料が通過する時間が短くなるので、燃料を十分に帯電させることが困難になる。
これにより、内燃機関に噴射された燃料噴霧が微粒化・広拡散することなく、貫徹力（ペネトレーション）が高まると、燃焼が悪化すると共に、一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）、粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）等の排出量が増加するおそれがある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関に噴射供給する燃料噴霧の微粒化・広拡散及び低ペネトレーションを実現可能な燃料供給装置及びその制御方法を提供することを目的とする。 However, the control device described in Patent Document 1 changes the frequency of the voltage only in accordance with the flow rate of intake air taken into the internal combustion engine. Therefore, if the dielectric constant of the fuel is large and the electrical conductivity is small, the relaxation time for charging the fuel becomes long, so that it becomes difficult to sufficiently charge the fuel injected at high pressure. Further, when the fuel injected from the injector becomes high pressure and the flow rate of the fuel flowing through the injector increases, the time for the fuel to pass between the electrodes forming the electric field is shortened, so that it becomes difficult to sufficiently charge the fuel. .
As a result, the fuel spray injected into the internal combustion engine does not atomize and spread widely, and if the penetration force (penetration) increases, the combustion deteriorates and carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC), particles There is a risk that the discharge amount of particulate matter and the like will increase.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel supply device capable of realizing atomization / wide diffusion and low penetration of fuel spray injected and supplied to an internal combustion engine, and a control method thereof. And

第１発明による内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンクから汲み上げた燃料を燃料加圧ポンプにより加圧し、インジェクタから内燃機関に噴射する。帯電手段は、インジェクタから噴射される燃料を帯電させる。制御手段は、インジェクタに供給される燃料の誘電率又は電気伝導率に基づき、帯電手段から燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を制御する。   The fuel supply device for an internal combustion engine according to the first invention pressurizes the fuel pumped from the fuel tank by a fuel pressurizing pump and injects the fuel from the injector to the internal combustion engine. The charging means charges the fuel injected from the injector. The control means controls at least one of the voltage applied to the fuel from the charging means and the voltage application time based on the dielectric constant or electrical conductivity of the fuel supplied to the injector.

燃料を帯電させることの可能な緩和時間は、燃料の誘電率と電気伝導率に応じて変化する。即ち、緩和時間をτ、誘電率をε、電気伝導率をκとすると、τ＝ε／κ の関係にある。また、電圧を高くするほど、燃料の帯電量を増加することが可能である。そのため、制御手段は、燃料の誘電率又は電気伝導率に基づき電圧又は電圧印加時間を制御することで、高圧噴射される燃料を十分に帯電させることが可能である。したがって、この燃料供給装置は、インジェクタから内燃機関に噴射する燃料噴霧を静電気力により微粒化・広拡散させると共に、低ペネトレーションを実現することができる。   The relaxation time during which the fuel can be charged varies depending on the dielectric constant and electrical conductivity of the fuel. That is, τ = ε / κ, where τ is relaxation time, ε is dielectric constant, and κ is electrical conductivity. In addition, as the voltage is increased, the charge amount of the fuel can be increased. Therefore, the control means can sufficiently charge the fuel injected at a high pressure by controlling the voltage or voltage application time based on the dielectric constant or electric conductivity of the fuel. Therefore, this fuel supply device can atomize and spread the fuel spray injected from the injector to the internal combustion engine by electrostatic force, and can realize low penetration.

第２発明は、燃料供給装置の制御方法の発明である。この制御方法は、燃料の誘電率または電気伝導率に基づき、帯電手段から燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を設定する。
これにより、第２発明は、第１発明と同様の作用効果を奏することが可能である。 The second invention is an invention of a control method of the fuel supply device. This control method sets at least one of the voltage applied to the fuel from the charging means and the voltage application time based on the dielectric constant or electrical conductivity of the fuel.
Thereby, the 2nd invention can have the same operation effect as the 1st invention.

本発明の第１実施形態による燃料供給装置の構成図である。It is a block diagram of the fuel supply apparatus by 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態による燃料供給装置が備えるインジェクタの要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the injector with which the fuel supply apparatus by 1st Embodiment is provided. 燃料の精製別による電気伝導率及び緩和時間の違いを示す表である。It is a table | surface which shows the difference in the electrical conductivity and relaxation time by refinement | purification of a fuel. 添加剤を混合した燃料の電気伝導率及び緩和時間を示す表である。It is a table | surface which shows the electrical conductivity and relaxation time of the fuel which mixed the additive. 第１実施形態による静電噴霧制御のフローチャートである。It is a flowchart of electrostatic spray control by a 1st embodiment. 第２実施形態による多段噴射のタイムチャートである。It is a time chart of the multistage injection by 2nd Embodiment. 第２実施形態による多段噴射の燃料噴霧の模式図である。It is a schematic diagram of the fuel spray of the multistage injection by 2nd Embodiment. 第３実施形態による多段噴射のタイムチャートである。It is a time chart of the multistage injection by 3rd Embodiment. 第３実施形態による多段噴射の燃料噴霧の模式図である。It is a schematic diagram of the fuel spray of the multistage injection by 3rd Embodiment. 第４実施形態による多段噴射のタイムチャートである。It is a time chart of the multistage injection by 4th Embodiment. 第４実施形態による多段噴射の燃料噴霧の模式図である。It is a schematic diagram of the fuel spray of the multistage injection by 4th Embodiment. 第５実施形態による多段噴射のタイムチャートである。It is a time chart of multistage injection by a 5th embodiment. 第６実施形態による多段噴射のタイムチャートである。It is a time chart of multistage injection by a 6th embodiment.

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略するものとする。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示す。第１実施形態の燃料供給装置１は、図示していないディール機関またはガソリン機関等の内燃機関に燃料を供給するものである。
まず、燃料供給装置１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
燃料タンク２は、内燃機関の種類に対応し、軽油、ガソリン又はバイオ燃料等を貯留する。
燃料加圧ポンプ３は、燃料タンク２から低圧燃料配管４を経由して汲み上げられた燃料を加圧し、高圧燃料配管５からコモンレール６に圧送する。コモンレール６に貯留された燃料は、そこに接続されたインジェクタ１０から、内燃機関の燃焼室に直接噴射供給される。
燃料加圧ポンプ３、コモンレール６及びインジェクタ１０から排出される余剰燃料は、それぞれ、第１リターン通路７、第２リターン通路８、第３リターン通路９を通り、燃料タンク２に戻される。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the plurality of embodiments, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and redundant description is omitted.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. The fuel supply device 1 according to the first embodiment supplies fuel to an internal combustion engine such as a deal engine or a gasoline engine (not shown).
First, the configuration of the fuel supply device 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The fuel tank 2 corresponds to the type of the internal combustion engine and stores light oil, gasoline, biofuel, or the like.
The fuel pressurization pump 3 pressurizes the fuel pumped up from the fuel tank 2 via the low pressure fuel pipe 4 and pumps it from the high pressure fuel pipe 5 to the common rail 6. The fuel stored in the common rail 6 is directly injected and supplied from the injector 10 connected thereto to the combustion chamber of the internal combustion engine.
Excess fuel discharged from the fuel pressurizing pump 3, the common rail 6, and the injector 10 passes through the first return passage 7, the second return passage 8, and the third return passage 9, respectively, and is returned to the fuel tank 2.

図２に示すように、インジェクタ１０は、ノズル本体１１、及び、そのノズル本体１１の内側で軸方向に往復移動可能に設けられたニードル弁１２等を備えている。ノズル本体１１は、有底筒状に形成され、内側に燃料通路１３を有している。ノズル本体１１の内壁には、ニードル弁１２が着座及び離座可能な弁座１４が形成されている。ノズル本体１１には、弁座１４の下流側に噴孔１５が設けられている。
ニードル弁１２が弁座１４から離座すると噴孔１５から燃料が噴射される。一方、ニードル弁１２が弁座１４に着座すると噴孔１５からの燃料噴射が停止する。 As shown in FIG. 2, the injector 10 includes a nozzle body 11 and a needle valve 12 provided so as to be capable of reciprocating in the axial direction inside the nozzle body 11. The nozzle body 11 is formed in a bottomed cylindrical shape, and has a fuel passage 13 inside. A valve seat 14 on which the needle valve 12 can be seated and separated is formed on the inner wall of the nozzle body 11. The nozzle body 11 is provided with an injection hole 15 on the downstream side of the valve seat 14.
When the needle valve 12 is separated from the valve seat 14, fuel is injected from the injection hole 15. On the other hand, when the needle valve 12 is seated on the valve seat 14, the fuel injection from the nozzle hole 15 is stopped.

本実施形態のインジェクタ１０は、ニードル弁１２が昇圧回路２０の陽極に電気的に接続され、ノズル本体１１がグランドに電気的に接続されている。なお、インジェクタ１０は、ノズル本体１１が昇圧回路２０の陽極に電気的に接続され、ニードル弁１２がグランドに電気的に接続される構成としてもよい。本実施形態では昇圧回路２０の陽極２２を燃料帯電のための高電圧極として用いたが、昇圧回路の±を反転させ２２の陰極を高電圧極として用いても良い。
昇圧回路２０は、バッテリ又は蓄電池２２の電圧を昇圧し、インジェクタ１０が有するニードル弁１２とノズル本体１１に電位差を与える。このニードル弁１２とノズル本体１１は、燃料に電荷を与える電極として機能する。これにより、ニードル弁１２とノズル本体１１との間の燃料通路１３に電界が形成される。したがって、インジェクタ１０は、その燃料通路１３を流れる燃料を帯電させることが可能である。
上述した昇圧回路２０、並びに、電極として機能するニードル弁１２及びノズル本体１１は、特許請求の範囲に記載の「帯電手段」の一例に相当する。 In the injector 10 of this embodiment, the needle valve 12 is electrically connected to the anode of the booster circuit 20, and the nozzle body 11 is electrically connected to the ground. The injector 10 may be configured such that the nozzle body 11 is electrically connected to the anode of the booster circuit 20 and the needle valve 12 is electrically connected to the ground. In this embodiment, the anode 22 of the booster circuit 20 is used as a high voltage electrode for fuel charging. However, ± of the booster circuit may be inverted and the cathode of 22 may be used as a high voltage electrode.
The booster circuit 20 boosts the voltage of the battery or the storage battery 22 and gives a potential difference to the needle valve 12 and the nozzle body 11 included in the injector 10. The needle valve 12 and the nozzle body 11 function as an electrode that gives an electric charge to the fuel. Thereby, an electric field is formed in the fuel passage 13 between the needle valve 12 and the nozzle body 11. Therefore, the injector 10 can charge the fuel flowing through the fuel passage 13.
The booster circuit 20 described above, and the needle valve 12 and the nozzle body 11 functioning as electrodes correspond to an example of “charging means” described in the claims.

なお、本実施形態では、電極として機能するニードル弁１２及びノズル本体１１よりも燃料の下流側に位置する燃料通路１３の内壁または噴孔１５の内壁は、絶縁材１６による表面処理がされている。絶縁材１６は、燃料に帯電した電荷の放出を抑制するものである。絶縁材１６として、イットリア、アルミナ、石英、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミ、コージェライト、ダイヤモンドライクコーティング（ＤＬＣ）、又は、真性カーボン膜コーティング（ＩＣＦ）が例示される。なお、例えば電極として機能するニードル弁１２及びノズル本体１１の面積を広範囲に確保する場合には、絶縁材１６による表面処理を行う箇所が限られることがある。その場合、燃料通路１３の断面積が最も小さくなる噴孔１５の内壁のみに絶縁材１６の表面処理を行うことが好ましい。
また、絶縁材１６による表面処理に代えて、電極として機能するニードル弁１２及びノズル本体１１よりも燃料の下流側に位置する燃料通路１３の内壁または噴孔１５の内壁を、絶縁材１６から形成してもよい。 In the present embodiment, the inner wall of the fuel passage 13 or the inner wall of the injection hole 15 positioned downstream of the needle valve 12 and the nozzle body 11 functioning as electrodes are surface-treated with the insulating material 16. . The insulating material 16 suppresses the discharge of electric charges charged in the fuel. Examples of the insulating material 16 include yttria, alumina, quartz, zirconia, silicon nitride, aluminum nitride, cordierite, diamond-like coating (DLC), and intrinsic carbon film coating (ICF). For example, when the areas of the needle valve 12 and the nozzle body 11 that function as electrodes are ensured over a wide range, the places where the surface treatment with the insulating material 16 is performed may be limited. In this case, it is preferable to perform the surface treatment of the insulating material 16 only on the inner wall of the injection hole 15 where the cross-sectional area of the fuel passage 13 is the smallest.
Further, instead of the surface treatment with the insulating material 16, the inner wall of the fuel passage 13 or the inner wall of the injection hole 15 located on the downstream side of the fuel from the needle valve 12 and the nozzle body 11 functioning as electrodes is formed from the insulating material 16. May be.

図１に示すように、燃料タンク２には、燃料物性センサ２３が設けられている。燃料物性センサ２３は、燃料に浸漬する一対の電極（図示していない）を有し、その電極間に介在する燃料の誘電率又は電気伝導率を検出する。燃料物性センサ２３は、燃料の誘電率又は電気伝導率に対応する信号を、車両の電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）３０に出力する。ＥＣＵ３０は、特許請求の範囲に記載の「制御手段」の一例に相当する。
なお、燃料物性センサ２３は、燃料タンク２に限らず、燃料タンク２からインジェクタ１０までの燃料経路のいずれの場所に設けてもよい。これにより、燃料物性センサ２３は、燃料タンク２からインジェクタ１０までの燃料経路を流れる燃料の誘電率又は電気伝導率を検出することが可能である。 As shown in FIG. 1, the fuel tank 2 is provided with a fuel property sensor 23. The fuel physical property sensor 23 has a pair of electrodes (not shown) immersed in the fuel, and detects the dielectric constant or electric conductivity of the fuel interposed between the electrodes. The fuel physical property sensor 23 outputs a signal corresponding to the dielectric constant or electric conductivity of the fuel to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 30 of the vehicle. The ECU 30 corresponds to an example of a “control unit” recited in the claims.
The fuel property sensor 23 is not limited to the fuel tank 2 and may be provided at any location in the fuel path from the fuel tank 2 to the injector 10. Thereby, the fuel property sensor 23 can detect the dielectric constant or electric conductivity of the fuel flowing through the fuel path from the fuel tank 2 to the injector 10.

本実施形態のＥＣＵ３０には、マップ情報として、インジェクタ１０の仕様に関するデータ、及び、燃料タンク２に貯留される燃料の基本物性に関するデータなどが予め記憶されている。ＥＣＵ３０には、燃料の基本物性に関するデータの一例として、燃料の誘電率が記憶されている。そのため、本実施形態の燃料物性センサ２３は、燃料の電気伝導率のみを検出するものであればよい。これは、一般に、同種の燃料の場合、燃料の誘電率は電気伝導率に比べて変化が小さいからである。
これに対し、図３に示すように、燃料の電気伝導率は、同じ軽油であっても、例えば硫黄の含有量などにより、電気伝導率が大きく異なる。また、電気伝導率が異なると、燃料が帯電するために必要となる緩和時間は大きく異なる。
そのため、ＥＣＵ３０は、予め記憶された燃料の誘電率と、燃料物性センサ２３により検出された電気伝導率に基づき、昇圧回路２０から電極としてのニードル弁１２及びノズル本体１１を介して燃料に印加する電圧及び電圧印加時間を制御する。 In the ECU 30 of this embodiment, data relating to the specifications of the injector 10 and data relating to basic physical properties of the fuel stored in the fuel tank 2 are stored in advance as map information. The ECU 30 stores the dielectric constant of the fuel as an example of data related to the basic physical properties of the fuel. Therefore, the fuel physical property sensor 23 of the present embodiment only needs to detect only the electric conductivity of the fuel. This is because, in general, in the case of the same type of fuel, the change in the dielectric constant of the fuel is smaller than the electrical conductivity.
On the other hand, as shown in FIG. 3, even if the electric conductivity of the fuel is the same light oil, the electric conductivity varies greatly depending on, for example, the sulfur content. Moreover, when the electric conductivity is different, the relaxation time required for charging the fuel is greatly different.
Therefore, the ECU 30 applies the fuel from the booster circuit 20 to the fuel via the needle valve 12 and the nozzle body 11 based on the dielectric constant of the fuel stored in advance and the electric conductivity detected by the fuel physical property sensor 23. Control voltage and voltage application time.

さらに、図４に示すように、燃料の電気伝導率は、少量の添加剤を混合することにより大幅に変化する。その電気伝導率の増加に伴い、燃料の緩和時間は大幅に短くなる。したがって、内燃機関の１サイクルでインジェクタ１０の燃料噴射を複数回行う多段噴射においても、ＥＣＵ３０は、短い時間で燃料に電荷を帯電させることが可能である。   Furthermore, as shown in FIG. 4, the electrical conductivity of the fuel is greatly changed by mixing a small amount of additive. As the electrical conductivity increases, the fuel relaxation time is significantly shortened. Therefore, even in the multistage injection in which the fuel injection of the injector 10 is performed a plurality of times in one cycle of the internal combustion engine, the ECU 30 can charge the fuel in a short time.

図１に示すように、ＥＣＵ３０には、内燃機関の運転状態を検出する信号として、エンジン回転数に関する信号、及び、アクセル開度に関する信号などが入力される。これらの信号により、ＥＣＵ３０は、インジェクタ１０を流れる燃料の流量を設定する。また、ＥＣＵ３０は、その燃料の流量に基づき、昇圧回路２０から電極としてのニードル弁１２及びノズル本体１１を介して燃料に印加する電圧及び電圧印加時間を制御することが可能である。   As shown in FIG. 1, a signal related to the engine speed and a signal related to the accelerator opening are input to the ECU 30 as signals for detecting the operating state of the internal combustion engine. With these signals, the ECU 30 sets the flow rate of the fuel flowing through the injector 10. The ECU 30 can control the voltage applied to the fuel and the voltage application time from the booster circuit 20 via the needle valve 12 and the nozzle body 11 as electrodes based on the flow rate of the fuel.

次に、ＥＣＵ３０が、燃料に印加する電圧及び電圧印加時間を制御する方法について、図５のフローチャートに基づいて説明する。なお、図５では、「ステップ」を「Ｓ」と表示している。
この静電噴霧制御において、ＥＣＵ３０は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、目標時間算出手段３２、目標電圧算出手段３３、許容電圧算出手段３４、電圧設定手段３５、及び時間設定手段３６等として機能する（図１参照）。 Next, a method in which the ECU 30 controls the voltage applied to the fuel and the voltage application time will be described based on the flowchart of FIG. In FIG. 5, “step” is displayed as “S”.
In this electrostatic spray control, the ECU 30 causes the CPU to execute a program stored in the memory, thereby causing the target time calculation means 32, the target voltage calculation means 33, the allowable voltage calculation means 34, the voltage setting means 35, and the time setting. It functions as the means 36 or the like (see FIG. 1).

静電噴霧制御が開始されると、ステップ１０でＥＣＵ３０は、燃料物性センサ２３からの入力信号に基づき、燃料の電気伝導率を検出する。
ステップ１１でＥＣＵ３０は、メモリに予め記憶された燃料の誘電率を読み出す。
また、ステップ１２でＥＣＵ３０は、エンジン回転数、及び、アクセル開度により、インジェクタ１０を流れる燃料の流量を検出する。
次に、ステップ１３でＥＣＵ３０は、目標時間算出手段３２として機能し、インジェクタ１０を流れる燃料の流量、電気伝導率および誘電率に基づき、燃料を十分に帯電させることの可能な目標印加時間を算出する。
目標印加時間は、インジェクタ１０から所望の燃料噴射を行うために必要な電荷を燃料に与えることの可能な緩和時間τに設定される。
緩和時間τは、τ＝ε／κ により算出可能である。ここで、εは誘電率であり、κは電気伝導率である。 When the electrostatic spray control is started, the ECU 30 detects the electric conductivity of the fuel based on the input signal from the fuel property sensor 23 in step 10.
In step 11, the ECU 30 reads the dielectric constant of the fuel stored in advance in the memory.
In step 12, the ECU 30 detects the flow rate of the fuel flowing through the injector 10 based on the engine speed and the accelerator opening.
Next, in step 13, the ECU 30 functions as the target time calculation means 32, and calculates a target application time that can sufficiently charge the fuel based on the flow rate, electric conductivity, and dielectric constant of the fuel flowing through the injector 10. To do.
The target application time is set to a relaxation time τ that can give the fuel the charge necessary for performing desired fuel injection from the injector 10.
The relaxation time τ can be calculated by τ = ε / κ. Here, ε is a dielectric constant, and κ is an electrical conductivity.

また、このステップ１３でＥＣＵ３０は、目標電圧算出手段３３として機能し、インジェクタ１０を流れる燃料の流量、電気伝導率および誘電率に基づき、インジェクタ１０から所望の燃料噴射を行うために必要な電荷を燃料に与えることの可能な目標印加電圧を算出する。また、ＥＣＵ３０は、流量が大きい程、目標印加電圧を高い値に設定する。目標印加電圧が高いほど、燃料の帯電量を増加させることが可能である。   Further, in this step 13, the ECU 30 functions as the target voltage calculation means 33, and based on the flow rate, electric conductivity, and dielectric constant of the fuel flowing through the injector 10, the electric charge necessary for performing a desired fuel injection from the injector 10 is obtained. A target applied voltage that can be applied to the fuel is calculated. Further, the ECU 30 sets the target applied voltage to a higher value as the flow rate is higher. As the target applied voltage is higher, the charge amount of the fuel can be increased.

次に、ステップ１４でＥＣＵ３０は、許容電圧算出手段３４として機能し、インジェクタ１０の仕様に関するデータから、電極として機能するニードル弁１２とノズル本体１１との距離を読み出す。また、ＥＣＵ３０は、燃料物性センサ２３により検出された電気伝導率を読み出す。そして、ＥＣＵ３０は、ニードル弁１２とノズル本体１１との距離と、燃料の電気伝導率との関係から、電極として機能するニードル弁１２とノズル本体１１との間で絶縁破壊が生じることを防ぐことの可能な許容印加電圧を算出する。   Next, in step 14, the ECU 30 functions as the allowable voltage calculation means 34 and reads the distance between the needle valve 12 that functions as an electrode and the nozzle body 11 from the data related to the specifications of the injector 10. Further, the ECU 30 reads out the electric conductivity detected by the fuel property sensor 23. The ECU 30 prevents dielectric breakdown between the needle valve 12 functioning as an electrode and the nozzle body 11 from the relationship between the distance between the needle valve 12 and the nozzle body 11 and the electric conductivity of the fuel. The allowable allowable applied voltage is calculated.

続いて、ステップ１５でＥＣＵ３０は、電圧設定手段３５として機能し、電極として機能するニードル弁１２及びノズル本体１１から燃料に印加する電圧を、目標印加電圧と許容印加電圧のうちいずれか低い方の電圧に設定する。具体的に、目標印加電圧が許容印加電圧より低い場合（ステップ１５：ＹＥＳ）、処理はステップ１６に移行する。一方、許容印加電圧が目標印加電圧と同じか、それより低い場合（ステップ１５：ＮＯ）、処理はステップ１７に移行する。   Subsequently, in step 15, the ECU 30 functions as the voltage setting means 35, and the voltage applied to the fuel from the needle valve 12 and the nozzle body 11 functioning as an electrode is set to the lower of the target applied voltage and the allowable applied voltage. Set to voltage. Specifically, when the target applied voltage is lower than the allowable applied voltage (step 15: YES), the process proceeds to step 16. On the other hand, when the allowable application voltage is equal to or lower than the target application voltage (step 15: NO), the process proceeds to step 17.

次に、ステップ１６でＥＣＵ３０は、時間設定手段３６として機能し、インジェクタ１０による直前の燃料噴射の終了時から当該燃料噴射の終了時までの時間と、目標時間算出手段３２が算出した目標印加時間のうち、いずれか短い方の時間に電圧印加時間を設定する。なお、インジェクタ１０による直前の燃料噴射の終了時から当該燃料噴射の終了時までの時間を、電極から燃料に電圧を印加することの可能な限界時間と称する。
具体的に、目標印加時間が限界時間より短い場合（ステップ１６：ＹＥＳ）、処理はステップ１８に移行する。一方、限界時間が目標印加時間と同じか、それより短い場合（ステップ１６：ＮＯ）、処理はステップ１９に移行する。 Next, in step 16, the ECU 30 functions as the time setting means 36, and the time from the end of the immediately preceding fuel injection by the injector 10 to the end of the fuel injection and the target application time calculated by the target time calculating means 32. The voltage application time is set to one of the shorter times. The time from the end of the immediately preceding fuel injection by the injector 10 to the end of the fuel injection is referred to as a limit time during which voltage can be applied from the electrode to the fuel.
Specifically, when the target application time is shorter than the limit time (step 16: YES), the process proceeds to step 18. On the other hand, when the limit time is equal to or shorter than the target application time (step 16: NO), the process proceeds to step 19.

ステップ１８でＥＣＵ３０は、印加電圧Ｖ１、周波数ｆ１、パルス幅ｄ１を設定する。ステップ１８において印加電圧Ｖ１は、目標印加電圧である。また、周波数ｆ１とパルス幅ｄ１は、燃料に電圧を印加するトータル時間が目標印加時間となるように周波数及びデューティ比が設定される。   In step 18, the ECU 30 sets the applied voltage V1, the frequency f1, and the pulse width d1. In step 18, the applied voltage V1 is a target applied voltage. The frequency f1 and the pulse width d1 are set such that the total time for applying the voltage to the fuel becomes the target application time.

また、ステップ１９でＥＣＵ３０は、印加電圧Ｖ１、周波数ｆ２、パルス幅ｄ２を設定する。ステップ１９において印加電圧Ｖ１は、目標印加電圧である。また、周波数ｆ２とパルス幅ｄ２は、燃料に電圧を印加するトータル時間が限界時間又はそれに近い時間となるように周波数及びデューティ比が設定される。   In step 19, the ECU 30 sets the applied voltage V1, the frequency f2, and the pulse width d2. In step 19, the applied voltage V1 is a target applied voltage. Further, the frequency and the duty ratio are set so that the total time for applying the voltage to the fuel becomes the limit time or a time close to the limit time for the frequency f2 and the pulse width d2.

上述したステップ１５において、許容印加電圧が目標印加電圧と同じか、それより低い場合（ステップ１５：ＮＯ）、処理はステップ１７に移行する。ステップ１７でＥＣＵ３０は、時間設定手段３６として機能し、目標印加時間と限界時間のうち、いずれか短い方の時間に電圧印加時間を設定する。具体的に、目標印加時間が限界時間より短い場合（ステップ１７：ＹＥＳ）、処理はステップ２０に移行する。一方、限界時間が目標印加時間と同じか、それより短い場合（ステップ１７：ＮＯ）、処理はステップ２１に移行する。   In step 15 described above, when the allowable applied voltage is equal to or lower than the target applied voltage (step 15: NO), the process proceeds to step 17. In step 17, the ECU 30 functions as the time setting means 36 and sets the voltage application time to the shorter one of the target application time and the limit time. Specifically, when the target application time is shorter than the limit time (step 17: YES), the process proceeds to step 20. On the other hand, when the limit time is equal to or shorter than the target application time (step 17: NO), the process proceeds to step 21.

ステップ２０でＥＣＵ３０は、印加電圧Ｖ２、周波数ｆ１、パルス幅ｄ１を設定する。ステップ２０において印加電圧Ｖ２は、許容印加電圧である。また、周波数ｆ１とパルス幅ｄ１は、燃料に電圧を印加するトータル時間が目標印加時間となるように周波数及びデューティ比が設定される。   In step 20, the ECU 30 sets the applied voltage V2, the frequency f1, and the pulse width d1. In step 20, the applied voltage V2 is an allowable applied voltage. The frequency f1 and the pulse width d1 are set such that the total time for applying the voltage to the fuel becomes the target application time.

また、ステップ２１でＥＣＵ３０は、印加電圧Ｖ２、周波数ｆ２、パルス幅ｄ２を設定する。ステップ２１において印加電圧Ｖ２は、許容印加電圧である。また、周波数ｆ２とパルス幅ｄ２は、燃料に電圧を印加するトータル時間が限界時間又はそれに近い時間となるように周波数及びデューティ比が設定される。
このようにして、ＥＣＵ３０は、燃料に印加する電圧及び電圧印加時間を設定することが可能である。
なお、上述したステップ１０の処理が特許請求の範囲に記載の「物性検出ステップ」の一例に相当し、上述したステップ１３の処理が特許請求の範囲に記載の「電圧又は電圧印加時間設定ステップ」の一例に相当する。 In step 21, the ECU 30 sets the applied voltage V2, the frequency f2, and the pulse width d2. In step 21, the applied voltage V2 is an allowable applied voltage. Further, the frequency and the duty ratio are set so that the total time for applying the voltage to the fuel becomes the limit time or a time close to the limit time for the frequency f2 and the pulse width d2.
In this manner, the ECU 30 can set the voltage applied to the fuel and the voltage application time.
The process of step 10 described above corresponds to an example of the “physical property detection step” recited in the claims, and the process of step 13 described above is the “voltage or voltage application time setting step” recited in the claims. It corresponds to an example.

（作用効果）
第１実施形態の燃料供給装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、ＥＣＵ３０は、インジェクタ１０に供給される燃料の誘電率又は電気伝導率に基づき、燃料に印加する電圧及び電圧印加時間を制御する。
燃料を帯電させることの可能な緩和時間は、燃料の誘電率と電気伝導率に応じて変化する。また、電極に印加する電圧を高くするほど、燃料の帯電量を増加することが可能である。そのため、制御手段は、燃料の誘電率又は電気伝導率に基づき電圧及び電圧印加時間を制御することで、高圧噴射される燃料を十分に帯電させることが可能である。したがって、この燃料供給装置１は、インジェクタ１０から内燃機関に噴射する燃料噴霧を静電気力により微粒化・広拡散させると共に、低ペネトレーションを実現することができる。 (Function and effect)
The fuel supply device 1 of the first embodiment has the following operational effects.
(1) In the first embodiment, the ECU 30 controls the voltage applied to the fuel and the voltage application time based on the dielectric constant or electrical conductivity of the fuel supplied to the injector 10.
The relaxation time during which the fuel can be charged varies depending on the dielectric constant and electrical conductivity of the fuel. In addition, as the voltage applied to the electrode is increased, the amount of charge of the fuel can be increased. Therefore, the control means can sufficiently charge the fuel injected at a high pressure by controlling the voltage and the voltage application time based on the dielectric constant or electric conductivity of the fuel. Therefore, the fuel supply device 1 can atomize and spread the fuel spray injected from the injector 10 to the internal combustion engine by electrostatic force, and can realize low penetration.

（２）第１実施形態では、ＥＣＵ３０は、インジェクタ１０を流れる燃料の流量に基づき、燃料に印加する電圧及び電圧印加時間を制御する。
インジェクタ１０から噴射される燃料圧力が高くなるに従い、インジェクタ１０内を流れる燃料の流量が増大し、燃料が電極間を通過する時間が短くなる。その場合、ＥＣＵ３０は、燃料に印加する電圧を高め、又は電圧印加時間を長くすることで、燃料を十分に帯電させることが可能である。 (2) In the first embodiment, the ECU 30 controls the voltage applied to the fuel and the voltage application time based on the flow rate of the fuel flowing through the injector 10.
As the fuel pressure injected from the injector 10 increases, the flow rate of the fuel flowing through the injector 10 increases, and the time for the fuel to pass between the electrodes decreases. In that case, the ECU 30 can sufficiently charge the fuel by increasing the voltage applied to the fuel or extending the voltage application time.

（３）第１実施形態では、燃料タンク２からインジェクタ１０までの燃料経路を流れる燃料の誘電率又は電気伝導率に対応する信号をＥＣＵ３０に出力する燃料物性センサ２３を備える。
これにより、ＥＣＵ３０は、燃料物性センサ２３の出力に応じて、燃料に印加する電圧又は電圧印加時間を調整することが可能である。 (3) In the first embodiment, the fuel physical property sensor 23 that outputs a signal corresponding to the dielectric constant or electric conductivity of the fuel flowing through the fuel path from the fuel tank 2 to the injector 10 to the ECU 30 is provided.
Thereby, the ECU 30 can adjust the voltage applied to the fuel or the voltage application time according to the output of the fuel property sensor 23.

（４）第１実施形態では、ＥＣＵ３０は、燃料タンク２に貯留される燃料の誘電率を予め記憶している。燃料物性センサ２３は、電気伝導率に対応する信号のみをＥＣＵ３０に出力する。
一般に、同種の燃料の場合、燃料の誘電率は電気伝導率に比べて変化が小さい。そのため、ＥＣＵ３０は、メモリに予め記憶された誘電率に基づき、燃料に印加する電圧又は電圧印加時間を制御することが可能である。したがって、燃料供給装置１は、電気伝導率のみを検出する燃料物性センサ２３を備えることで、その構成を簡素にすることができる。 (4) In the first embodiment, the ECU 30 stores in advance the dielectric constant of the fuel stored in the fuel tank 2. The fuel property sensor 23 outputs only a signal corresponding to the electrical conductivity to the ECU 30.
In general, in the case of the same type of fuel, the change in the dielectric constant of the fuel is small compared to the electrical conductivity. Therefore, the ECU 30 can control the voltage applied to the fuel or the voltage application time based on the dielectric constant stored in advance in the memory. Therefore, the fuel supply device 1 can be simplified in configuration by including the fuel physical property sensor 23 that detects only the electric conductivity.

（５）第１実施形態では、ＥＣＵ３０は、目標時間算出手段３２、及び、時間設定手段３６を有する。
目標時間算出手段３２は、燃料の誘電率および電気伝導率に基づき、インジェクタ１０から所望の燃料噴射を行うために必要な電荷を燃料に与えることの可能な緩和時間を算出する。
時間設定手段３６は、インジェクタ１０による直前の燃料噴射の終了時から当該燃料噴射の終了時までの限界時間と、目標時間算出手段３２が算出した目標印加時間のうち、いずれか短い方の時間に電圧印加時間を設定する。
これにより、インジェクタ１０から断続的に噴射される燃料噴霧において、所定の燃料噴射時期に噴射される燃料に対して行われる電圧の印加が、その前後の燃料噴射時期に噴射される燃料に影響を与えることを防ぐことが可能である。したがって、インジェクタ１０から噴射されるそれぞれの燃料噴霧毎に、内燃機関の燃焼室内における燃焼位置などを制御することが可能である。 (5) In the first embodiment, the ECU 30 includes target time calculation means 32 and time setting means 36.
The target time calculation means 32 calculates a relaxation time that can give the fuel the charge necessary for performing a desired fuel injection from the injector 10 based on the dielectric constant and electrical conductivity of the fuel.
The time setting means 36 is set to the shorter one of the limit time from the end of the previous fuel injection by the injector 10 to the end of the fuel injection and the target application time calculated by the target time calculation means 32. Set the voltage application time.
Thereby, in the fuel spray injected intermittently from the injector 10, the application of the voltage applied to the fuel injected at the predetermined fuel injection timing affects the fuel injected at the fuel injection timing before and after that. It is possible to prevent giving. Therefore, it is possible to control the combustion position in the combustion chamber of the internal combustion engine for each fuel spray injected from the injector 10.

（６）第１実施形態では、ＥＣＵ３０は、目標電圧算出手段３３、許容電圧算出手段３４、及び、電圧設定手段３５を有する。
目標電圧算出手段３３は、インジェクタ１０から所望の燃料噴射を行うために必要な電荷を燃料に与えることの可能な目標印加電圧を算出する。
許容電圧算出手段３４は、燃料の電気伝導率と、電極として機能するニードル弁１２とノズル本体１１との距離との関係に基づき、電極として機能するニードル弁１２とノズル本体１１との間で絶縁破壊が生じることを防ぐことの可能な許容印加電圧を算出する。
電圧設定手段３５は、燃料に印加する電圧を、目標印加電圧と許容印加電圧のうちいずれか低い方の電圧に設定する。
これにより、ＥＣＵ３０は、燃料に電圧を印加する際に絶縁破壊が生じることを防ぐことができる。 (6) In the first embodiment, the ECU 30 includes target voltage calculation means 33, allowable voltage calculation means 34, and voltage setting means 35.
The target voltage calculation means 33 calculates a target applied voltage that can give the fuel a charge necessary for performing desired fuel injection from the injector 10.
The allowable voltage calculation means 34 is insulated between the needle valve 12 functioning as an electrode and the nozzle body 11 based on the relationship between the electric conductivity of the fuel and the distance between the needle valve 12 functioning as an electrode and the nozzle body 11. An allowable applied voltage capable of preventing the occurrence of destruction is calculated.
The voltage setting means 35 sets the voltage applied to the fuel to the lower of the target applied voltage and the allowable applied voltage.
Thereby, ECU30 can prevent that a dielectric breakdown arises when applying a voltage to fuel.

（７）第１実施形態では、電極として機能するニードル弁１２及びノズル本体１１よりも燃料の下流側に位置する燃料通路１３または噴孔１５は、絶縁材１６による表面処理がされている。
また、第１実施形態では、電極として機能するニードル弁１２及びノズル本体１１よりも燃料の下流側に位置する燃料通路１３または噴孔１５は、絶縁材１６から形成することも可能である。
これにより、燃料に帯電した電荷の放出が抑制される。したがって、燃料供給装置１は、燃料噴霧の微粒化・広拡散及び低ペネトレーションを実現することができる。 (7) In the first embodiment, the needle valve 12 functioning as an electrode and the fuel passage 13 or the injection hole 15 located on the downstream side of the fuel from the nozzle body 11 are surface-treated with an insulating material 16.
Further, in the first embodiment, the needle valve 12 functioning as an electrode and the fuel passage 13 or the injection hole 15 located on the downstream side of the fuel from the nozzle body 11 can be formed from the insulating material 16.
As a result, the discharge of charges charged in the fuel is suppressed. Therefore, the fuel supply device 1 can realize atomization / wide diffusion and low penetration of the fuel spray.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。なお、以下に説明する第２〜第６実施形態は、ディーゼル機関の１サイクルでインジェクタ１０の燃料噴射を複数回行う多段噴射において、燃料に電圧を印加する時期と、それによって形成される燃料噴霧の状態を例示するものである。
図６（Ａ）に示すように、第２実施形態では、時刻ｔ１−ｔ２の間に第１プレ噴射が行われ、時刻ｔ４−ｔ６の間に第２プレ噴射が行われ、時刻ｔ８−ｔ１０の間にメイン噴射が行われる。
また、図６（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３−ｔ５の間に第２プレ噴射用の燃料に対し電圧印加が行われ、時刻ｔ７−ｔ９の間にメイン噴射用の燃料に対し電圧印加が行われる。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second to sixth embodiments described below, in the multistage injection in which the fuel injection of the injector 10 is performed a plurality of times in one cycle of the diesel engine, the timing for applying the voltage to the fuel and the fuel spray formed thereby This state is exemplified.
As shown in FIG. 6A, in the second embodiment, the first pre-injection is performed during time t1-t2, the second pre-injection is performed during time t4-t6, and time t8-t10. Main injection is performed during this period.
Further, as shown in FIG. 6B, a voltage is applied to the fuel for the second pre-injection during a time t3-t5, and a voltage is applied to the fuel for the main injection during a time t7-t9. Is done.

この場合、図７（Ａ）に示すように、第１プレ噴射用の燃料噴霧は帯電していないので、高ペネトレーションとなり、ピストンヘッド５１とシリンダヘッド５２とシリンダライナー５３によって区画された燃焼室５４内を、インジェクタ１０から遠い位置まで燃料が噴射される。
次に、図７（Ｂ）に示すように、第２プレ噴射用の燃料噴霧は帯電しているので、低ペネトレーション且つ微粒化・広拡散となり、インジェクタ１０に近くに燃料が噴射される。これにより、燃焼室５４に燃料噴霧と空気の最適な予混合状態が形成される。なお、図７（Ｂ）では、第１プレ噴射で噴射された燃料噴霧を破線で示している。
続いて、図７（Ｃ）に示すように、メイン噴射用の燃料噴霧は帯電しているので、低ペネトレーション且つ広拡散となり、着火、燃焼する。なお、図７（Ｃ）では、第１プレ噴射と第２プレ噴射で噴射された燃料噴霧をそれぞれ破線で示している。 In this case, as shown in FIG. 7A, since the fuel spray for the first pre-injection is not charged, the penetration becomes high and the combustion chamber 54 defined by the piston head 51, the cylinder head 52, and the cylinder liner 53 is obtained. The fuel is injected to the position far from the injector 10.
Next, as shown in FIG. 7B, since the fuel spray for the second pre-injection is charged, it has low penetration, atomization and wide diffusion, and the fuel is injected close to the injector 10. As a result, an optimal premixed state of fuel spray and air is formed in the combustion chamber 54. In FIG. 7B, the fuel spray injected by the first pre-injection is indicated by a broken line.
Subsequently, as shown in FIG. 7C, since the fuel spray for main injection is charged, it has low penetration and wide diffusion, and ignites and burns. In FIG. 7C, fuel sprays injected by the first pre-injection and the second pre-injection are indicated by broken lines, respectively.

第２実施形態の燃料供給装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第２実施形態では、ＥＣＵ３０は、内燃機関の燃焼室５４内での燃料噴霧の燃焼位置に応じて、燃料に印加する電圧及び電圧印加時間を制御する。
これにより、内燃機関の燃焼室５４内において、燃料噴霧を所望の位置で燃焼させることが可能である。 The fuel supply device 1 of the second embodiment has the following operational effects.
(1) In the second embodiment, the ECU 30 controls the voltage applied to the fuel and the voltage application time according to the combustion position of the fuel spray in the combustion chamber 54 of the internal combustion engine.
As a result, the fuel spray can be burned at a desired position in the combustion chamber 54 of the internal combustion engine.

（２）第２実施形態では、ＥＣＵ３０は、燃料の多段噴射において、それぞれの燃料噴射毎に、燃料に印加する電圧及び電圧印加時間を制御する。
これにより、それぞれの燃料噴射毎に、燃焼室５４内の所望の位置で燃料噴霧を燃焼させることが可能である。 (2) In the second embodiment, the ECU 30 controls the voltage applied to the fuel and the voltage application time for each fuel injection in the multistage fuel injection.
Thus, the fuel spray can be burned at a desired position in the combustion chamber 54 for each fuel injection.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８及び図９に基づいて説明する。
図８（Ａ）に示すように、第３実施形態では、時刻ｔ２２−ｔ２４の間に第１プレ噴射が行われ、時刻ｔ２５−ｔ２６の間に第２プレ噴射が行われ、時刻ｔ２８−ｔ３０の間にメイン噴射が行われる。
また、図８（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２１−ｔ２３の間に第１プレ噴射用の燃料に対し電圧印加が行われ、時刻ｔ２７−ｔ２９の間にメイン噴射用の燃料に対し電圧印加が行われる。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 8A, in the third embodiment, the first pre-injection is performed during the time t22-t24, the second pre-injection is performed during the time t25-t26, and the time t28-t30. Main injection is performed during this period.
Further, as shown in FIG. 8B, a voltage is applied to the fuel for the first pre-injection during a time t21-t23, and a voltage is applied to the fuel for the main injection during a time t27-t29. Is done.

この場合、図９（Ａ）に示すように、第１プレ噴射用の燃料噴霧は帯電しているので、噴射直後は低ペネトレーション且つ広拡散となり、微粒化が促進され、燃焼室５４の中央部分の空気を巻き込んで燃焼する。
次に、図９（Ｂ）に示すように、第２プレ噴射用の燃料噴霧は帯電していないので、高ペネトレーションとなり、燃焼室５４の壁面付近の空気を巻き込んで燃焼する。
続いて、図９（Ｃ）に示すように、メイン噴射用の燃料噴霧は帯電しているので、低ペネトレーション且つ広拡散となり、燃焼室５４の中心部と壁面付近の空気を有効に利用して燃焼する。
第３実施形態の燃料供給装置１は、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。 In this case, as shown in FIG. 9 (A), since the fuel spray for the first pre-injection is charged, immediately after the injection, low penetration and wide diffusion are achieved, atomization is promoted, and the central portion of the combustion chamber 54 Entrain air and burn.
Next, as shown in FIG. 9B, since the fuel spray for the second pre-injection is not charged, the penetration becomes high and the air near the wall surface of the combustion chamber 54 is entrained and burned.
Subsequently, as shown in FIG. 9C, since the fuel spray for main injection is charged, it has low penetration and wide diffusion, and effectively uses the air near the center and the wall surface of the combustion chamber 54. Burn.
The fuel supply device 1 of the third embodiment has the same operational effects as the second embodiment.

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１０及び図１１に基づいて説明する。
図１０（Ａ）に示すように、第４実施形態では、時刻ｔ３１−ｔ３２の間にプレ噴射が行われ、時刻ｔ３３−ｔ３５の間にメイン噴射が行われる。
また、図１０（Ｂ）に示すように、時刻ｔ３４−ｔ３６の間にメイン噴射用の燃料に対し電圧印加が行われる。 (Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 10A, in the fourth embodiment, pre-injection is performed during time t31-t32, and main injection is performed during time t33-t35.
Further, as shown in FIG. 10B, voltage application is performed to the fuel for main injection between times t34 and t36.

この場合、図１１（Ａ）に示すように、プレ噴射用の燃料噴霧は帯電していないので、高ペネトレーションとなり、インジェクタ１０から遠くまで飛ぶ。
次に、図１１（Ｂ）に示すように、メイン噴射用の燃料噴霧は噴射開始初期の時刻ｔ３３から時刻ｔ３４までは帯電しておらず、噴射開始から所定時間経過後の時刻ｔ３４以降に帯電する。そのため、噴射開始初期は高ペネトレーションとなり、燃焼室５４の壁面付近の空気を巻き込んで燃焼する。そして時刻ｔ３４以降は低ペネトレーション且つ広拡散となり、燃焼が広がる。したがって、図１１（Ｃ）に示すように、燃焼室５４の中心部と壁面付近の空気を有効に利用した燃焼が可能である。なお、図１１（Ｂ）では、第１プレ噴射で噴射された燃料噴霧を破線で示している。
第４実施形態の燃料供給装置１は、第２及び第３実施形態と同様の作用効果を奏する。 In this case, as shown in FIG. 11A, since the fuel spray for pre-injection is not charged, the penetration is high and the fuel sprays far from the injector 10.
Next, as shown in FIG. 11 (B), the fuel spray for main injection is not charged from time t33 to time t34 at the beginning of injection, and charged after time t34 after a predetermined time has elapsed since the start of injection. To do. Therefore, the initial stage of injection becomes high penetration, and the air near the wall surface of the combustion chamber 54 is entrained and burned. And after time t34, it becomes low penetration and wide diffusion, and combustion spreads. Therefore, as shown in FIG. 11C, combustion using the air near the center and the wall surface of the combustion chamber 54 is possible. In FIG. 11B, the fuel spray injected by the first pre-injection is indicated by a broken line.
The fuel supply device 1 according to the fourth embodiment has the same functions and effects as those of the second and third embodiments.

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１２に基づいて説明する。
図１２（Ａ）に示すように、第５実施形態では、時刻ｔ４１−ｔ４２の間にプレ噴射が行われ、時刻ｔ４４−ｔ４６の間にメイン噴射が行われる。
また、図１２（Ｂ）に示すように、時刻ｔ４３−ｔ４５の間にメイン噴射用の燃料に対し電圧印加が行われる。 (Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 12A, in the fifth embodiment, pre-injection is performed between times t41 and t42, and main injection is performed between times t44 and t46.
In addition, as shown in FIG. 12B, voltage application is performed to the fuel for main injection between times t43 and t45.

第５実施形態では、プレ噴射用の燃料噴霧は帯電していないので、高ペネトレーションとなり、インジェクタ１０から遠くまで飛ぶ。
次に、メイン噴射用の燃料噴霧は噴射開始から所定時間経過後の時刻ｔ４５まで帯電しており、低ペネトレーション且つ広拡散となる。時刻ｔ４５以降は、高ペネトレーションとなり、燃焼室５４の壁面付近の空気を巻き込んで燃焼する。
第５実施形態の燃料供給装置１は、第２から第４実施形態と同様の作用効果を奏する。 In the fifth embodiment, since the fuel spray for pre-injection is not charged, it has high penetration and flies far from the injector 10.
Next, the fuel spray for main injection is charged until the time t45 after the elapse of a predetermined time from the start of injection, resulting in low penetration and wide diffusion. After time t45, high penetration occurs and the air near the wall surface of the combustion chamber 54 is entrained and burned.
The fuel supply device 1 of the fifth embodiment has the same operational effects as those of the second to fourth embodiments.

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図１３に基づいて説明する。
図１３（Ａ）に示すように、第６実施形態では、時刻ｔ５１−ｔ５２の間にプレ噴射が行われ、時刻ｔ５４−ｔ５５の間にメイン噴射が行われる。
また、図１３（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５３−ｔ５５の間にメイン噴射用の燃料に対し電圧印加が行われる。 (Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 13A, in the sixth embodiment, pre-injection is performed between times t51 and t52, and main injection is performed between times t54 and t55.
Further, as shown in FIG. 13B, voltage is applied to the fuel for main injection between times t53 and t55.

第６実施形態では、プレ噴射用の燃料噴霧は帯電していないので、高ペネトレーションとなり、インジェクタ１０から遠くまで飛ぶ。
次に、メイン噴射用の燃料噴霧は噴射開始から噴射終了まで帯電しており、低ペネトレーション且つ広拡散となる。
第６実施形態の燃料供給装置１は、第２から第５実施形態と同様の作用効果を奏する。 In the sixth embodiment, since the fuel spray for pre-injection is not charged, it has high penetration and flies far from the injector 10.
Next, the fuel spray for main injection is charged from the start of injection to the end of injection, resulting in low penetration and wide diffusion.
The fuel supply device 1 of the sixth embodiment has the same effects as the second to fifth embodiments.

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、燃料供給装置１は、ニードルとノズルに電圧を印加して燃料に電荷を直接与える構成とした。これに対し、他の実施形態では、燃料供給装置１は、噴孔１５の下流側にドーナツ状の電極を設け、誘導磁界により燃料を帯電させる構成としてもよい。 (Other embodiments)
(1) In the above-described embodiment, the fuel supply device 1 is configured to apply a voltage to the needle and the nozzle to directly charge the fuel. On the other hand, in another embodiment, the fuel supply device 1 may have a configuration in which a donut-shaped electrode is provided on the downstream side of the nozzle hole 15 and the fuel is charged by an induced magnetic field.

（２）上述した実施形態では、ニードル弁１２及びノズル本体１１を電極とした。これに対し、他の実施形態では、インジェクタ１０内側の燃料通路１３内に、ニードル弁１２及びノズル本体１１とは別個に電極を設けてもよい。この場合、その電極が、特許請求の範囲に記載の「帯電手段」の一例に相当する。 (2) In the embodiment described above, the needle valve 12 and the nozzle body 11 are electrodes. On the other hand, in other embodiments, electrodes may be provided in the fuel passage 13 inside the injector 10 separately from the needle valve 12 and the nozzle body 11. In this case, the electrode corresponds to an example of “charging means” described in the claims.

（３）上述した実施形態では、燃料タンク２に貯留される燃料の誘電率をＥＣＵ３０に予め記憶する構成とした。これに対し、他の実施形態では、ＥＣＵ３０に燃料の誘電率を予め記憶することなく、燃料の誘電率と電気伝導率の両方を燃料物性センサ２３により検出する構成としてもよい。 (3) In the above-described embodiment, the ECU 30 stores the dielectric constant of the fuel stored in the fuel tank 2 in advance. On the other hand, in another embodiment, the fuel physical property sensor 23 may detect both the fuel dielectric constant and the electric conductivity without storing the fuel dielectric constant in the ECU 30 in advance.

（４）上述した実施形態では、ＥＣＵ３０は、インジェクタ１０に供給される燃料の誘電率又は電気伝導率に基づき、燃料に印加する電圧および電圧印加時間の両方を制御した。これに対し、他の実施形態では、ＥＣＵ３０は、インジェクタ１０に供給される燃料の誘電率又は電気伝導率に基づき、燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を制御してもよい。 (4) In the above-described embodiment, the ECU 30 controls both the voltage applied to the fuel and the voltage application time based on the dielectric constant or electrical conductivity of the fuel supplied to the injector 10. On the other hand, in other embodiments, the ECU 30 may control at least one of the voltage applied to the fuel and the voltage application time based on the dielectric constant or electrical conductivity of the fuel supplied to the injector 10. .

（５）上述した実施形態では、ＥＣＵ３０は、インジェクタ１０を流れる燃料の流量に基づき、燃料に印加する電圧および電圧印加時間の両方を制御した。これに対し、他の実施形態では、ＥＣＵ３０は、インジェクタ１０を流れる燃料の流量に基づき、燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を制御してもよい。 (5) In the embodiment described above, the ECU 30 controls both the voltage applied to the fuel and the voltage application time based on the flow rate of the fuel flowing through the injector 10. On the other hand, in other embodiments, the ECU 30 may control at least one of the voltage applied to the fuel and the voltage application time based on the flow rate of the fuel flowing through the injector 10.

（６）上述した実施形態では、燃料物性センサ２３により燃料の電気伝導率のみを検出した。これに対し、他の実施形態では、燃料物性センサ２３により燃料の電気伝導率と誘電率を検出してもよい。
（７）また、他の実施形態では、燃料供給装置１は、燃料物性センサ２３を備えることなく、ＥＣＵ３０に予め記憶した燃料の電気伝導率と誘電率に基づき、燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を制御してもよい。 (6) In the above-described embodiment, only the electric conductivity of the fuel is detected by the fuel physical property sensor 23. On the other hand, in other embodiments, the fuel physical property sensor 23 may detect the electric conductivity and dielectric constant of the fuel.
(7) In another embodiment, the fuel supply device 1 does not include the fuel physical property sensor 23, and the voltage applied to the fuel or the voltage application based on the electric conductivity and dielectric constant of the fuel stored in the ECU 30 in advance. You may control at least any one of time.

（８）上述した実施形態では、インジェクタ１０は、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給するものとした。これに対し、他の実施形態では、インジェクタ１０は、内燃機関の吸気通路又は排気通路に燃料を噴射供給するものとしてもよい。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。 (8) In the above-described embodiment, the injector 10 is configured to directly inject and supply fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine. On the other hand, in other embodiments, the injector 10 may inject and supply fuel to the intake passage or the exhaust passage of the internal combustion engine.
Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.

１ ・・・燃料供給装置
２ ・・・燃料タンク
３ ・・・燃料加圧ポンプ
１０・・・インジェクタ
１１・・・ノズル本体（帯電手段）
１２・・・ニードル弁（帯電手段）
２０・・・昇圧回路（帯電手段）
３０・・・電子制御装置（ＥＣＵ、制御手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel supply apparatus 2 ... Fuel tank 3 ... Fuel pressurization pump 10 ... Injector 11 ... Nozzle main body (charging means)
12 ... Needle valve (charging means)
20 ... Booster circuit (charging means)
30 ... Electronic control unit (ECU, control means)

Claims (11)

燃料を貯留する燃料タンク（２）と、
前記燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧する燃料加圧ポンプ（３）と、
前記燃料加圧ポンプにより加圧された燃料を内燃機関に噴射するインジェクタ（１０）と、
前記インジェクタから噴射される燃料を帯電させる帯電手段（１１，１２，２０）と、
前記インジェクタに供給される燃料の誘電率又は電気伝導率に基づき、前記帯電手段から燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を制御する制御手段（３０）と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置（１）。 A fuel tank (2) for storing fuel;
A fuel pressurizing pump (3) for pressurizing the fuel pumped from the fuel tank;
An injector (10) for injecting fuel pressurized by the fuel pressurizing pump into an internal combustion engine;
Charging means (11, 12, 20) for charging fuel injected from the injector;
Control means (30) for controlling at least one of a voltage applied to the fuel from the charging means and a voltage application time based on a dielectric constant or an electrical conductivity of the fuel supplied to the injector. A fuel supply device (1) for an internal combustion engine. 前記制御手段は、前記インジェクタを流れる燃料の流量に基づき、前記帯電手段から燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を制御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供給装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit controls at least one of a voltage applied to the fuel from the charging unit and a voltage application time based on a flow rate of the fuel flowing through the injector. Fuel supply device. 前記燃料タンクから前記インジェクタまでの燃料経路を流れる燃料の誘電率又は電気伝導率に対応する信号を前記制御手段に出力する燃料物性センサ（２３）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置。   The fuel physical property sensor (23) which outputs the signal corresponding to the dielectric constant or electric conductivity of the fuel which flows through the fuel path from the fuel tank to the injector to the control means is provided. A fuel supply device for an internal combustion engine as described. 前記制御手段は、前記燃料タンクに貯留される燃料の誘電率を予め記憶しており、
前記燃料物性センサは、電気伝導率に対応する信号のみを前記制御手段に出力することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置。 The control means stores in advance a dielectric constant of fuel stored in the fuel tank,
4. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the fuel property sensor outputs only a signal corresponding to electric conductivity to the control means. 前記制御手段は、
燃料の誘電率および電気伝導率に基づき、前記インジェクタから所望の燃料噴射を行うために必要な電荷を燃料に与えることの可能な緩和時間を算出する目標時間算出手段（３２）と、
前記インジェクタによる直前の燃料噴射の終了時から当該燃料噴射の終了時までの時間と前記目標時間算出手段が算出した前記緩和時間のうち、いずれか短い方の時間に電圧印加時間を設定する時間設定手段（３６）と、を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。 The control means includes
A target time calculating means (32) for calculating a relaxation time capable of giving the fuel a charge necessary for performing a desired fuel injection from the injector based on a dielectric constant and an electric conductivity of the fuel;
Time setting for setting the voltage application time to the shorter of the time from the end of the previous fuel injection by the injector to the end of the fuel injection and the relaxation time calculated by the target time calculation means The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising means (36). 前記制御手段は、
前記インジェクタから所望の燃料噴射を行うために必要な電荷を燃料に与えることの可能な目標印加電圧を算出する目標電圧算出手段（３３）と、
前記帯電手段が有する電極間の距離と燃料の電気伝導率とに基づき、前記帯電手段から燃料に印加する電圧による前記電極間の絶縁破壊を防ぐことの可能な許容印加電圧を算出する許容電圧算出手段（３４）と、
前記帯電手段から燃料に印加する電圧を、前記目標印加電圧と許容印加電圧のうちいずれか低い方の電圧に設定する電圧設定手段（３５）と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。 The control means includes
A target voltage calculating means (33) for calculating a target applied voltage capable of giving the fuel a charge necessary for performing desired fuel injection from the injector;
Based on the distance between the electrodes of the charging means and the electric conductivity of the fuel, an allowable voltage calculation for calculating an allowable applied voltage capable of preventing dielectric breakdown between the electrodes due to a voltage applied to the fuel from the charging means. Means (34);
6. A voltage setting means (35) for setting a voltage applied to the fuel from the charging means to a lower one of the target applied voltage and the allowable applied voltage. The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of the above. 前記制御手段は、前記内燃機関の燃焼室内での燃料噴霧の燃焼位置に応じて、前記帯電手段から燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。   The control means controls at least one of a voltage applied to the fuel from the charging means and a voltage application time according to a combustion position of fuel spray in a combustion chamber of the internal combustion engine. The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6. 前記制御手段は、前記内燃機関の１サイクルで前記インジェクタの燃料噴射を複数回行う場合、それぞれの燃料噴射毎に、前記帯電手段から燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。   When the fuel injection of the injector is performed a plurality of times in one cycle of the internal combustion engine, the control unit controls at least one of a voltage applied to the fuel from the charging unit and a voltage application time for each fuel injection. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel supply device is an internal combustion engine. 前記帯電手段よりも燃料の下流側に位置する燃料通路（１３）または噴孔（１５）は、燃料に帯電した電荷の放出を抑制可能な絶縁材（１６）による表面処理がされていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。   The fuel passage (13) or the nozzle hole (15) located on the downstream side of the charging means with respect to the charging means is subjected to surface treatment with an insulating material (16) capable of suppressing the discharge of electric charges charged in the fuel. 9. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel supply device is an internal combustion engine. 前記帯電手段よりも燃料の下流側に位置する燃料通路または噴孔は、燃料に帯電した電荷の放出を抑制可能な絶縁材から形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。   9. The fuel passage or the nozzle hole located on the downstream side of the fuel with respect to the charging means is formed of an insulating material capable of suppressing discharge of electric charges charged in the fuel. The fuel supply device for an internal combustion engine according to one item. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の前記燃料供給装置の駆動を制御する制御方法であって、
燃料の誘電率または電気伝導率を検出する物性検出ステップ（Ｓ１０）と、
物性検出ステップにより検出された燃料の誘電率または電気伝導率に基づき、前記帯電手段から燃料に印加する電圧又は電圧印加時間の少なくともいずれか一方を設定する電圧又は電圧印加時間設定ステップ（Ｓ１３）と、を含むことを特徴とする燃料供給装置の制御方法。 A control method for controlling driving of the fuel supply device according to any one of claims 1 to 10,
A physical property detection step (S10) for detecting the dielectric constant or electrical conductivity of the fuel;
A voltage or voltage application time setting step (S13) for setting at least one of a voltage applied to the fuel from the charging means and a voltage application time based on the dielectric constant or electric conductivity of the fuel detected by the physical property detection step; The control method of the fuel supply apparatus characterized by including these.
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