JP6481781B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
ニードル部材は、ハウジング内に往復移動可能に設けられ、一方の端部が前記弁座に当接すると閉弁し前記弁座から離間すると開弁することで噴孔を開閉する。
鍔部は、ニードル部材と一体に往復移動可能なよう前記ニードル部材の他方の端部の径方向外側に設けられる。
電流制御手段は、コイルを流れる電流を制御する。
本発明の燃料噴射装置は、ニードル部材と弁座とが当接しているとき、鍔部と可動コアとの間には隙間が形成されることを特徴とする。また、本発明の燃料噴射装置は、一回の通電において燃料の噴射が複数回行われるよう電流制御手段がコイルを流れる電流の大きさを調整可能であることを特徴とする。
本発明の第一実施形態による燃料噴射装置1を図1〜6に示す。なお、図1、2、4、5には、ニードル40が弁座255から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル40が弁座255に当接する方向である閉弁方向を図示する。
また、軸部41は、後述する隙間430と流路400とを連通する連通路410を有する。連通路410は、隙間430の燃料が流れる。
可動コア50は、軸部41が挿通される可動コア貫通孔500を有している。可動コア50の固定コア30側の可動コア第一端面501は、鍔部端面431と当接可能に形成されている。可動コア50の弁座255側の可動コア第二端面502は、規制部第一端面451と当接可能に形成されている。規制部第一端面451と可動コア第二端面502とが当接しているとき、鍔部端面431と可動コア第一端面501との間には隙間430が形成されている。
円板部61には、有底筒状部材60の内側と外側とを連通する連通路612が形成されている。連通路612は、後述する燃料通路18を構成するとともに、鍔部43の移動によって有底筒状部材60の内側の燃料を有底筒状部材60の外側に排出する。
筒部62の一方の端部は、円板部61に固定されている。筒部62の他方の端部は、可動コア50に当接可能に設けられている。筒部62は、鍔部43が有底筒状部材60の内側を往復移動可能な程度の長さを有している。
時刻t12以降、ニードル40及び可動コア50は、可動コア50の慣性力によって開弁方向にある程度移動するが、当該慣性力がスプリング31の付勢力より小さくなると、ニードル40及び可動コア50は、閉弁方向に移動し、時刻t13においてニードル40と弁座255とが当接し、噴孔26は閉じられる。
このようにして、第一実施形態による燃料噴射装置1は、一回の通電においてプレ噴射を行った後にメイン噴射を行うよう制御する小大二回噴射制御を行う。ECUが電流制御部38に出力する信号をオフにした後、エンジンの燃焼室に噴射供給された燃料は、点火プラグによって点火され、燃焼する。
第一実施形態による燃料噴射装置1では、電流制御部38は、コイル35に電流が流れ始める時刻t11から連続して0より大きい電流が流れた後電流が0となる時刻t16までの「一回の通電」において、ニードル40のリフト量がリフト量D3となるよう電流Ip1を流した後、ニードル40のリフト量がリフト量D2となるよう電流Ip1より多い電流Im1をコイル35に流す小大二回噴射制御を行う。これにより、燃料噴射装置1では、一回の通電において、比較的少量の燃料を噴射するプレ噴射と比較的大量の燃料を噴射するメイン噴射とを行うことができる。したがって、複数回の燃料噴射のために電気エネルギーを複数回チャージする必要がある燃料噴射装置に比べ、燃料噴射に必要なエネルギーを低減することができる。
次に、本発明の第二実施形態による燃料噴射装置を図7に基づいて説明する。第二実施形態は、第一電流を流す期間と第二電流を流す期間との間に中間電流を流す点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
その後、時刻t28において、ECUが電流制御部38に出力する信号をオフにすると、ニードル40及び可動コア50は閉弁方向に移動する。ニードル40と弁座255とが当接することで噴孔26は閉じられ、ニードル40は停止する。さらに閉弁方向に移動する可動コア50は、規制部45に当接することで停止する(図7の時刻t29)。
次に、本発明の第三実施形態による燃料噴射装置を図8に基づいて説明する。第三実施形態は、一次電流の前に前電流を流す点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
時刻t37において、電流制御部38は、コイル35に流す電流を電流Ip1より大きい電流Ix1とした後、電流Im1とする。これにより、可動コア50及びニードル40は、開弁方向に移動し噴孔26が再び開く。噴孔26が開くと噴射ノズル25内の燃料がメイン噴射として噴射される。
次に、本発明の第四実施形態による燃料噴射装置を図9に基づいて説明する。第四実施形態は、電流制御部が一回の通電において可動コアを加速させつつニードルに当接させて開弁する燃料噴射のみを行うよう電流を制御することが可能である点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、本発明の第五実施形態による燃料噴射装置を図10に基づいて説明する。第四実施形態は、電流制御部がメイン噴射の後にアフタ噴射を行うよう電流を制御する点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
時刻t59において、ECUが電流制御部38に出力する信号をオフにすると、固定コア30と可動コア50との間の磁気吸引力がなくなるため、可動コア50は、閉弁方向二移動し、規制部45に当接する。
(ア)上述の実施形態では、燃料噴射装置はガソリンを噴射するとした。これに対し、本発明の他の実施形態では、燃料噴射装置が噴射する燃料は軽油であってもよい。
本発明の燃料噴射装置が軽油を燃料とするディーゼルエンジンに設けられる場合、従来、複数回の燃料噴射ごとに電気をチャージして開弁する燃料噴射装置に比べ、本発明の燃料噴射装置「一回の通電」において複数回の燃料噴射が可能となるため、電気をチャージする回数を少なくすることができる。これにより、燃料噴射に要するエネルギーを低減することができる。
第一実施形態の変形例としての燃料噴射装置における燃料噴射を図11に示すタイムチャートに沿って説明する。変形例としての燃料噴射装置が備える電流制御部は、時刻t13と時刻t14との間にコイルに流れる電流を電流Ip1から電流Ip1に比べて大きい電流Ipm3に変更する(図11の時刻t131から時刻t141までの間)。これにより、ニードルが弁座から離間し、一回目のプレ噴射(図11の時刻t12から時刻t13までの間の燃料噴射)に続いてリフト量D5となる二回目のプレ噴射を行うことができる。これにより、燃焼にさらに適した混合気を燃焼室に形成することができる。なお、リフト量D5は、第一実施形態のリフト量D3と同じあってもよい。
20 ・・・ハウジング、
255 ・・・弁座、
26 ・・・噴孔
30 ・・・固定コア、
31 ・・・スプリング(付勢手段)、
35 ・・・コイル、
38 ・・・電流制御部(電流制御手段)、
41 ・・・軸部(ニードル部材)、
42 ・・・シール部(一方の端部)、
43 ・・・鍔部、
430 ・・・隙間、
45 ・・・規制部、
50 ・・・可動コア。
Claims (12)
- 燃料を噴射することで内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射装置(1)であって、
中心軸(CA20)方向の一端に形成され燃料を噴射する噴孔(26)、及び、前記噴孔の周囲に形成される弁座(255)を有するハウジングと、
前記ハウジング内に往復移動可能に設けられ、一方の端部(42)が前記弁座に当接すると閉弁し前記弁座から離間すると開弁することで前記噴孔を開閉するニードル部材(41)と、
前記ニードル部材と一体に往復移動可能なよう前記ニードル部材の他方の端部側の径方向外側に設けられる鍔部(43)と、
前記鍔部の前記弁座側において前記ニードル部材に対し相対移動可能に設けられる可動コア(50)と、
前記可動コアの前記弁座とは反対側に設けられ前記ハウジングに固定される固定コア(30)と、
電流が流れると前記可動コアが前記固定コアに吸引されるよう磁界を形成するコイル(35)と、
前記ニードル部材を閉弁方向に付勢する付勢手段(31)と、
前記コイルを流れる電流を制御する電流制御手段(38)と、
を備え、
前記ニードル部材と前記弁座とが当接しているとき、前記鍔部と前記可動コアとの間には隙間(430)が形成され、
前記電流制御手段は、一回の通電において燃料の噴射が複数回行われるよう前記コイルを流れる電流の大きさを調整可能であることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記鍔部と前記中心軸方向において当接可能な円板部(61)、及び、前記鍔部の径方向外側の外壁(433)と摺動可能な筒部(62)を有する有底筒状部材(60)をさらに備え、
前記隙間は、前記筒部の内壁(621)の前記中心軸方向の長さと、前記鍔部の前記中心軸方向の長さと、の違いによって形成される請求項1に記載の燃料噴射装置。 - 前記電流制御手段は、一回の通電において、前記ニードル部材のリフト量が前記ニードル部材の最大リフト量(D2)より小さいリフト量(D3)となるよう第一電流(Ip1)を流した後、前記ニードル部材のリフト量が最大リフト量となるよう第二電流(Ix1)を流すことで燃料の噴射が二回行われる制御である小大二回噴射制御、または、
一回の通電において、前記ニードル部材のリフト量が最大リフト量(D2)となるよう第三電流(Ix3)を流した後、前記ニードル部材のリフト量が前記ニードル部材の最大リフト量より小さいリフト量(D3)となるよう第四電流(Ip2)を流すことで燃料の噴射が二回行われる制御である大小二回噴射制御の少なくとも一方の制御を実行可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射装置。 - 前記電流制御手段は、前記小大二回噴射制御において、前記第一電流が流れる期間と前記第二電流が流れる期間との間に前記第一電流より小さい中間電流(Ipm1)を流すことを特徴とする請求項3に記載の燃料噴射装置。
- 前記電流制御手段は、前記小大二回噴射制御において、前記第一電流の大きさを調整可能であることを特徴とする請求項3または4に記載の燃料噴射装置。
- 前記電流制御手段は、前記小大二回噴射制御において、前記第一電流が流れる時間を調整可能であることを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記電流制御手段は、前記小大二回噴射制御において、前記内燃機関を搭載する車両の運転状況に応じて、前記第一電流の大きさ及び前記第一電流が流れる時間の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項5または6に記載の燃料噴射装置。
- 前記電流制御手段は、前記小大二回噴射制御において、前記第一電流を流す前に前記第一電流より小さい前電流(Ipf)を流すことを特徴とする請求項3から7のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記電流制御手段は、前記大小二回噴射制御において、前記第四電流の大きさを調整可能であることを特徴とする請求項3から8のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記電流制御手段は、前記大小二回噴射制御において、前記第四電流が流れる時間を調整可能であることを特徴とする請求項3から9のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記電流制御手段は、一回の通電において、前記可動コアが前記隙間を利用して加速しつつ前記鍔部に当接可能な第五電流(Ix2)を流すことで燃料の噴射が一回行われる制御である一回噴射制御を実行可能であることを特徴とする請求項3から10のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記電流制御手段は、前記内燃機関を搭載する車両の運転状況に応じて、前記小大二回噴射制御、前記一回噴射制御または前記大小二回噴射制御を切り替えて実行可能であることを特徴とする請求項11に記載の燃料噴射装置。
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