燃料噴射弁の制御方法
【課題】燃料噴射弁のノズルデポジットの生成を未然防止する燃料の噴射制御方法を提供する。
【解決手段】弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁の制御方法において、燃料噴射の開始後かつ終了前に、前記リフト高さを第一の高さに制御した後、前記第一の高さよりも低い第二の高さに制御する期間を所定期間設けることを特徴とする制御方法である。このような構成により、弁体のリフト高さを第一の高さで噴射される燃料の後で、弁体を第二の高さに低リフト化すると燃料の慣性力と開口面積の縮小により、噴口内壁近傍の燃料速度が上昇する。この高速の燃料流によって壁面に付着した汚損物質が洗い流される。
【解決手段】弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁の制御方法において、燃料噴射の開始後かつ終了前に、前記リフト高さを第一の高さに制御した後、前記第一の高さよりも低い第二の高さに制御する期間を所定期間設けることを特徴とする制御方法である。このような構成により、弁体のリフト高さを第一の高さで噴射される燃料の後で、弁体を第二の高さに低リフト化すると燃料の慣性力と開口面積の縮小により、噴口内壁近傍の燃料速度が上昇する。この高速の燃料流によって壁面に付着した汚損物質が洗い流される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射弁の先端は、燃焼室にさらされており、燃料噴射弁の弁体を含む燃料噴射弁の噴射孔近傍にカーボンなどのデポジットが付着することが知られている。付着したデポジットにより、噴射孔の実質的な流路面積が減少し、燃料噴射弁の燃料噴射特性に影響を与える。
【０００３】
従来、このデポジットの付着を抑制する技術は種々考案されており、特許文献１は、弁体のリフト量を変化させることで燃料噴射率を低噴射率側と高噴射率側に切り替え、高噴射率側の燃料噴霧により噴孔近傍に堆積するデポジットを吹き飛ばすことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、燃料噴射弁に付着するデポジットを抑制・防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁の制御方法において、燃料噴射の開始後かつ終了前に、前記リフト高さを第一の高さに制御した後、前記第一の高さよりも低い第二の高さに制御する期間を所定期間設けることを特徴とする制御方法である。
【０００７】
このような構成により、弁体のリフト高さを第一の高さで噴射される燃料の後で、弁体を第二の高さに低リフト化すると燃料の慣性力と開口面積の縮小により、噴口内壁近傍の燃料速度が上昇する。この高速の燃料流によって壁面に付着した汚損物質が洗い流される。
【０００８】
第一の高さに制御したときに燃料が噴射されることによる慣性力が十分に発達した後に弁体を第二の高さに制御するのが良い。第一の高さに制御する期間を十分取るために第二の高さに制御する期間は、燃料噴射期間を二分割した場合にはその後半のいずれかの時期とすることが良い。また、燃料噴射期間が終了する直前とすることで、確実に慣性力の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば噴射の度にノズル壁面に付着したカーボンや不揮発性不純物が効果的に洗浄，除去されるため、ノズルへのデポジット生成を未然防止できる。これによってノズルデポジットによる噴射流量や噴霧形状の変化を防ぐことができ、エンジンの燃費，排気，出力性能を長期にわたり維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例におけるエンジン断面図を示す。
【図２】本発明の一実施例におけるエンジン斜視図を示す。
【図３】本発明の一実施例における燃料噴射弁の断面図を示す。
【図４】（ａ）は、本発明の一実施例における燃料噴射弁の弁体側ガイド部の拡大図、（ｂ）は、弁体側ガイド部の断面図を示す。
【図５】本発明の一実施例における燃料噴射弁を駆動，制御するための構成図を示す。
【図６】本発明の一実施例における噴射弁駆動電圧とリフト量の関係を示す。
【図７】本発明の一実施例における駆動電圧とリフト量の時間変化の例を示す。
【図８】本発明の一実施例における燃料噴射弁の閉弁時の噴射孔断面図を示す。
【図９】本発明の一実施例における燃料噴射弁の開弁時の噴射孔断面図を示す。
【図１０】本発明の一実施例における噴霧形態の斜視図を示す。
【図１１】本発明の一実施例における高リフト時の燃料挙動を示す。
【図１２】噴口内のデポジット生成例を示す。
【図１３】本発明の一実施例における噴射制御のフローチャートを示す。
【図１４】本発明の一実施例における駆動電圧，リフトのシーケンスを示す。
【図１５】本発明の一実施例における燃料速度変化を示す。
【図１６】本発明の一実施例における高リフト時のノズル内燃料挙動を示す。
【図１７】本発明の一実施例における低リフト時のノズル内燃料挙動を示す。
【図１８】本発明の一実施例における低リフト時のノズル内燃料速度ベクトルを示す。
【図１９】燃料速度のＣＦＤシミュレーション結果を示す。
【図２０】燃料速度のＣＦＤシミュレーション結果を示す。
【図２１】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【図２２】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【図２３】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【図２４】本発明の一実施例における燃料噴射弁の閉弁時の噴射孔断面図を示す。
【図２５】本発明の一実施例における燃料噴射弁の低リフト開弁時の燃料挙動を示す。
【図２６】本発明の一実施例における燃料噴射弁の高リフト開弁時の燃料挙動を示す。
【図２７】本発明の一実施例における燃料噴射の弁体リフトと噴霧角の関係を示す。
【図２８】均質，成層燃焼モードの切り替えフローを示す。
【図２９】本発明の一実施例における燃焼モードマップを示す。
【図３０】本発明の一実施例における均質燃焼モードでの燃焼室内の燃料挙動の模式図を示す。
【図３１】本発明の一実施例における成層燃焼モードでの燃焼室内の燃料挙動の模式図を示す。
【図３２】本発明の一実施例における燃料噴射弁の高リフト開弁時の燃料挙動を示す。
【図３３】ノズルデポジットの生成状況を示す。
【図３４】ノズルデポジット生成時の燃料噴射方向の変化を示す。
【図３５】本発明の一実施例における噴射制御のフローチャートを示す。
【図３６】本発明の一実施例における噴射制御のフローチャートを示す。
【図３７】本発明の一実施例における駆動電圧，リフトのシーケンスを示す。
【図３８】本発明の一実施例における噴霧角のシーケンスを示す。
【図３９】本発明の一実施例における燃料速度の変化を示す。
【図４０】本発明の一実施例における駆動電圧，リフトのシーケンスを示す。
【図４１】本発明の一実施例における噴霧角のシーケンスを示す。
【図４２】本発明の一実施例における駆動電圧，リフトのシーケンスを示す。
【図４３】本発明の一実施例における噴射制御のフローチャートを示す。
【図４４】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【図４５】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の実施例における筒内噴射エンジンの構成を図１及び図２に示す。図１は本実施例における筒内噴射エンジンの縦断面図であり、図２はエンジンの本実施例における筒内噴射エンジンの斜視図である。
【００１２】
シリンダヘッド１００とシリンダブロック１０２、そしてシリンダブロック１０２に挿入されたピストン１０３により燃焼室１１０が形成され、燃焼室１１０のピストン１０３とは対向する壁面に燃料噴射弁１０６，燃料噴射弁１０６に近接して点火プラグ１０７が設置されている。燃焼室１１０に吸気ポート１０９と排気ポート１１１がそれぞれ開口しており、開口部を開閉する吸気弁１０４と排気弁１０５が設けられている。
【００１３】
燃料噴射弁１０６は、図示しない燃料ポンプによって概ね１０〜２０ＭＰａに加圧された燃料を燃料噴射弁１０６のノズル先端に設けた噴口から中空コーン状の噴霧形態で噴射するものである。噴射される噴霧ＳＰのザウタ平均粒径は概ね１０μｍ以下になるよう、燃料噴射弁１０６のノズル形態，燃圧などが設定されている。
【００１４】
次に本実施例における燃料噴射弁１０６の形態について図３から図１２を用いて説明する。
【００１５】
図３は、燃料噴射弁の内部構造を示す断面図である。ノズル２は円筒状でその内部に弁体１が挿入されており、弁体１はノズル２に対して軸方向に動く構造になっている。そして、弁体１とノズル２には、弁体１の軸方向の動きを案内するための弁体側ガイド部５とノズル側ガイド部６が設けられている。弁体１はノズル２の内径よりも細くなっており、弁体１とノズル２との間の隙間が燃料流路４となっている。
【００１６】
図４（ａ）は、弁体側ガイド部の拡大図を示しており、図４（ｂ）は、弁体側ガイド部の断面を示している。弁体側ガイド部５には４面カット２６が施されており、４面カット部２６とノズル側ガイド部６の間には隙間があるため、燃料流路４を流れる燃料の流れを妨げない構造になっている。
【００１７】
燃料は燃料流路４を通って、噴射孔３へ送られる。通常、弁体１は閉弁用ばね７により引っ張られているため、弁体１とノズル２は絞り部１２において接触しているため、噴射孔３からは燃料は噴射されない。なお、弁体１の噴射孔３と軸方向の反対側には、弁体１の軸方向のリフト量を制御するためのピエゾ素子３０が設けられている。ピエゾユニットからはリード線３１が噴射弁外部に引き出されている。リード線３１に電圧が印加されるとピエゾ素子３０が軸方向に伸び、弁体１が押し下げられて絞り部１２に間隙が生じ、噴射孔３より燃料が噴射される。
【００１８】
図５に燃料噴射弁を駆動，制御するための構成図を示す。図５において１１３は燃料噴射弁のドライバユニットであり、１１２はエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ１１２はドライバユニット１１３に対して、噴射弁１０６のリフト量Ｌｉとリフト変更指令ＣＬを送る。ドライバユニット１１３はＥＣＵからリフト指令ＣＬを受けると、燃料噴射弁１０６のリフト量がＥＣＵから指令されたＬｉになるように所定の駆動電圧Ｖｉを噴射弁１０６に印加する。
【００１９】
図６は燃料噴射弁駆動電圧Ｖｉと噴射弁リフトＬｉとの関係を示す。噴射弁リフトＬｉは駆動電圧Ｖｉに比例する。この関係を用いて要求リフト量Ｌｉに対する駆動電圧Ｖｉをドライバユニット１１３内で求め、所定の電圧が噴射弁１０６に印加される。
【００２０】
図７は駆動電圧とリフト量の時間変化の例を示している。ドライバユニットはリフト指令ＣＬがＥＣＵから送られると直ちに要求リフト量に応じた駆動電圧を燃料噴射弁に印加する。そして次のリフト指令ＣＬが送られるまでその駆動電圧を維持する。ピエゾユニットの応答は極めて高速であるため、駆動電圧が変化すると燃料噴射弁のリフト量は直ちに駆動電圧に応じた高さに変化する。このように、駆動電圧波形と燃料噴射弁のリフト量時間プロファイルはほぼ相似な関係が得られる。
【００２１】
次に、噴射孔３の構造を図８を用いて説明する。図８は、閉弁時の噴射孔３の内部構造を示す断面図である。噴射孔３内では、ノズル２と弁体１とがそれぞれ略円錘表面状のテーパを有する。弁体９のテーパ角１６（テーパ面とその反対にあるテーパ面がなす角度）は例えば９０゜、ノズル１０のテーパ角１４は例えば６０゜である。すなわち、弁体１のテーパ角１６はノズルのテーパ角１４に比べて大きくなっている。また弁体１の下端部直径２１はノズル開口部の直径Φに比べて大きくなっている。
【００２２】
弁体１を上に押し上げると弁体１とノズル２が円周面３５で接触し、噴口内の燃料と外部とが遮断される。このように弁体が閉じた状態で燃料が円周面３５によって線シールされることで、弁体やノズルの加工公差や熱変形に対して高い機密性を保持することができる。
【００２３】
次に弁体が開弁時の噴口内の燃料挙動について図９を用いて説明する。図９は開弁時の噴射孔３の内部構造を示す断面図である。
【００２４】
弁体１が下に押し下げられると、弁体１とノズル２の間に隙間が生じ、燃料流路４内の高圧燃料が燃料液膜３６として外部に噴出する。弁体及びノズルのテーパ面にそって燃料が流れるため、噴射される燃料液膜は中空円錐形状となる。液膜３６の厚さは噴口から離れるに従い薄くなり、その先端が分裂して微細な液滴３７が発生する。
【００２５】
図１０は生成された噴霧形態の斜視図である。図１０に示すように、本実施例における燃料噴射弁１０６では中空コーン状の噴霧が形成される。
【００２６】
次に図１１を用いて、噴口内の燃料の流れについてさらに詳細に説明する。図１１は図９に示すＡの部分を拡大した図である。図１１において３８は噴口内の燃料の流れを示している。燃料は燃料流路４内を軸方向に下降し、弁体１，噴口２のテーパによって流れの方向を半径方向に曲げられ、開口部３９から外部へ流出する。一般に燃料流路４内を流れる燃料の速度は数十ｍ／ｓ以上と高速となることから、燃料には軸方向下向きに強い慣性力が働く。このため、テーパ部では燃料は弁体１側に強く押し付けられる。一方、同じ慣性力によってテーパ部で燃料はノズル２の壁面からは引き離される。この結果、開口部３９において、ノズル２表面近傍の燃料速度Ｕ２は弁体１表面近傍の燃料速度Ｕ１に比べて大幅に小さくなる。
【００２７】
一方、噴口内の壁面上には、燃焼によって生成されるカーボンや、燃料内に含まれるガム質などの不揮発性不純物が付着する。これらカーボンや不純物は壁面近傍に高速の燃料流れがあれば、噴射の度に、燃料流れのせん断力によって壁面から洗い流され堆積することは無い。しかし、壁面近傍の燃料速度が遅い場合には燃料流れのせん断力が弱いため、壁面についたカーボンや不純物は充分に洗い流されず、燃料噴射，燃焼を繰り返す度に壁面上に蓄積する。このため図１２に示されるように、燃料流れが遅いノズル２の表面上に開口部３９が形成される。開口部３９は、燃料の噴射流量低下や噴霧形状変化を引き起こし、エンジンの排気エミッション悪化や出力低下の原因となる。
【００２８】
次に図１３を用いて本発明の第一の実施形態における燃料噴射の方法について説明する。
【００２９】
図１３は本実施例における燃料噴射時のＥＣＵ内での処理フローを示す。処理５０１において、燃料噴射弁の目標リフト量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、それぞれのリフト量の保持期間Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，噴射開始クランク角ＣＲｓを設定する。ここにＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，ＣＲｓはＥＣＵに入力されるアクセル開度，エンジン回転数，車速，ギアポジション，油水温，燃圧等の種々の情報に基づき、予め定めた適切な空燃比，噴射タイミングとなるように設定される。
【００３０】
また、リフト量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の大小関係については、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３となるように各リフト量が決められる。例えばリフト量Ｌ２はリフト量Ｌ１の１／２〜１／５程度に設定される。またはリフト量Ｌ２は必ずしもリフト量Ｌ１の大きさによって変更する必要はなく、例えばリフト量Ｌ１が常に３０μｍ以上に設定されることが予め判っていれば、リフト量Ｌ２をこれよりも小さな値（例えば１０μｍ）に固定しても良い。ただしリフト量Ｌ２の状態に維持したときに一定量（例えばリフト量をＬ１に設定した場合の単位時間当たり噴射量に対して１／２〜１／５程度）以上の燃料が噴射されるように設定される。
【００３１】
さらにリフト量Ｌ２の保持期間Δｔ２はリフト量Ｌ１の保持期間Δｔ１よりも短いことが望ましい。また保持期間Δｔ２は予め短い期間（例えば０.３ms）に固定しても良い。
【００３２】
一方、リフト量をＬ３に維持したときの単位時間噴射量は例えばリフト量をＬ１に設定した場合の単位時間当たり噴射量に対して１／１００以下程度になるように、リフト量Ｌ３は非常に小さな値に設定される。またΔｔ３についてもΔｔ１の１／１０以下程度、例えば０.２ms程度と短い期間に設定される。すなわちリフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１に対して、リフト量Ｌ３でΔｔ３間に噴射される燃料量Ｍｆ１は１／１０００以下程度と非常に小さく、Δｔ３における燃料噴射量は燃焼に対してはほぼ無視することができる。
【００３３】
例えば、ＥＣＵに入力された種々の情報に基づき、エンジンが暖機された状態で、かつエンジンの要求負荷が中、高負荷と判断された場合には、均質燃焼モードが選択され、シリンダ内の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７）となるように、吸入空気量から必要噴射量Ｍｆが求まる。リフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１とリフト量Ｌ２でΔｔ２間に噴射される燃料量Ｍｆ２の合計、Ｍｆ１＋Ｍｆ２が必要噴射量Ｍｆとなるように要求リフト量Ｌ１，Ｌ２，リフト保持期間Δｔ１，Δｔ２が決定される。また燃料噴射が吸気行程内で行われるように、噴射開始クランク角ＣＲｓが例えば吸気上死点後９０°に設定される。
【００３４】
例えば、ＥＣＵに入力された種々の情報に基づき、エンジンが暖機された状態で、かつエンジンの要求負荷が低負荷と判断された場合には、成層燃焼モードが選択され、シリンダ内の空燃比が理論空燃比よりも大きく（例えばＡ／Ｆ＝９０）なるように、吸入空気量から必要噴射量Ｍｆが求まる。リフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１とリフト量Ｌ２でΔｔ２間に噴射される燃料量Ｍｆ２の合計、Ｍｆ１＋Ｍｆ２が必要噴射量Ｍｆとなるように要求リフト量Ｌ１，Ｌ２，リフト保持期間Δｔ１，Δｔ２が決定される。また燃料噴射が圧縮行程後期で行われるように、噴射開始クランク角ＣＲｓが例えば吸気上死点後３３０°に設定される。
【００３５】
処理５０２において、現在のクランク角が噴射開始クランク角ＣＲｓに到達するまで待機する。
【００３６】
クランク角が噴射開始クランク角ＣＲｓに到達すると処理５０３において、ドライバユニットに要求リフト量Ｌ１とリフト変更指令ＣＬを送信するとともにタイマーをリセット（ｔ＝０）する。これによりタイマーには噴射開始からの経過時間が示される。
【００３７】
処理５０４において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１を比較し、経過時間がΔｔ１になったら、処理５０５に移る。
【００３８】
処理５０５においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ２とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００３９】
処理５０６において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１＋Δｔ２を比較し、経過時間がΔｔ１＋Δｔ２になったら処理５０７に移る。
【００４０】
処理５０７においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ３とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００４１】
処理５０８において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３を比較し、経過時間がΔｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３になったら処理５０９に移る。
【００４２】
処理５０９においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ＝０とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００４３】
以上示した燃料噴射時の処理フローによって、燃料噴射弁に印加される電圧とリフト量は図１４に示すようになる。
【００４４】
時刻ｔ＝０においてドライバユニットから燃料噴射弁に対してリフト量Ｌ１に相当する駆動電圧Ｖ１が印加され、噴射弁のリフト量がゼロ（閉弁状態）からＬ１になり、燃料噴射が開始される。
【００４５】
時刻ｔ＝０からΔｔ１の期間でリフト量Ｌ１が維持された後、時刻ｔ＝Δｔ１においてドライバユニットから燃料噴射弁に対してリフト量Ｌ２に相当する駆動電圧Ｖ２が印加され、噴射弁のリフト量がＬ１からよりリフト量の小さなＬ２に変更される。
【００４６】
時刻ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２からΔｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３の期間でリフト量Ｌ３が維持された後、時刻ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３においてドライバユニットから燃料噴射弁に印加される駆動電圧が０となり、噴射弁が閉弁し燃料噴射が終了する。
【００４７】
ここで、ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２からｔ＝Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３にかけて非常に小さなリフト量（Ｌ３）を維持してから閉弁動作を行っているのは、閉弁時の弁体のバウンシング，打音を抑えるためである。すなわち高いリフト量から急激に閉弁すると、弁体がノズル壁面に高速で衝突するため、弁体にバウンシングが発生したり、大きな打音が発生したりするおそれがある。閉弁直前に非常に低いリフト状態を介することによって弁体が閉弁するときの衝撃をやわらげ、バウンシング，打音を低減できる。ただし非常に低いリフト状態では、噴射速度が低下して微粒化が悪化したり、弁体の軸ずれによって噴霧形状が変化したり、リフトのばらつきにより流量が変動したりして、燃焼が悪化するおそれがある。従ってリフト量Ｌ３の状態で噴射される燃料量が全噴射量に対して無視できるぐらい小さくなるようにリフト量Ｌ３，リフト維持期間Δｔ３を設定しているのである。
【００４８】
このように燃料噴射弁のリフト量を変化させることによって、ノズル内の燃料速度を変化させる事ができる。図１５はノズル壁面近傍の燃料速度（図１１のＵ２）の時間変化を示している。ｔ＝０で開弁するとノズル内に燃料が流れノズル壁面近傍の燃料速度はＵ２１になる。ｔ＝Δｔ１まではリフト量がＬ１に保たれるため燃料速度はＵ２１に保たれる。ｔ＝Δｔ１を過ぎるとノズル壁面近傍の燃料速度は急激に上昇し、ｔ＝ｔ_ｕmaxにおいて最大速度Ｕ２２に到達する。ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２でリフト量がＬ３になると、噴射量はほぼゼロになるため、ｔ＝ｔ_ｕmaxからｔ＝Δｔ１＋Δｔ２にかけて流速が減少し、ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２でほぼゼロとなる。
【００４９】
次にｔ＝ｔ_ｕmaxにおける燃料速度の上昇理由について図１６及び図１７を用いて説明する。図１６はｔ＝０〜Δｔ１、リフト量Ｌ１のノズル内の燃料流れを示している。図１７はｔ＝ｔ_ｕmax、リフト量Ｌ２のノズル内の燃料流れを示している。液膜を効率良く微粒化するためには噴射弁から噴射される燃料速度は充分速くする事が必要である。例えばリフト量Ｌ１で噴射されているときの燃料噴射速度Ｕｏ１は１００〜２００ｍ／ｓ程度である。このため噴射される燃料には強い慣性力が働いている。
【００５０】
時刻ｔ＝Δｔ１でリフト量がＬ１からＬ２に急速に下がっても、慣性力のため燃料は直ぐには流量が低下しない。一方、リフト量がＬ２に下がることによって開口面積が減るため噴射速度（＝流量／開口面積）Ｕｏ２はリフト量Ｌ１の場合のＵｏ１に比べ大きくなる。またリフト量が下がることによって開口部３９が絞られるため、図１８に示すように噴口内の速度分布が均一化する。すなわちノズル壁面近傍の燃料速度Ｕ２２は弁体表面近傍の燃料速度Ｕ１２とほぼ同等になる。これら慣性力，開口面積の減少，速度分布の均一化の作用により、ノズル壁面近傍の燃料速度Ｕ２２はリフトがＬ１に維持されている場合に比べ大幅に上昇する。
【００５１】
図１９にはリフト量をＬ１からＬ２に変化させた場合のノズル壁面近傍の燃料速度Ｕ２の変化を示す。本結果は流体数値シミュレーション（ＣＦＤ）を用いて計算した結果である。図１９より、リフト量がＬ１からＬ２に下がった直後に、燃料速度が急激に上昇し、その後低下する様子が確認できる。
【００５２】
ノズル壁面近傍の速度が上昇することによってノズル壁面上に付着したカーボンや不揮発性不純物が燃料のせん断力によって洗浄，除去される。この洗浄，除去は燃料噴射の度に繰り返し行われるため、ノズル壁面へのデポジット成長を未然に予防できる。
【００５３】
なお、上記で説明したように、リフト量を下げることによって燃料流速を増大させるにはリフトを下げる前に燃料に充分な慣性力が作用している必要がある。従って、開弁初期のように燃料が止まっている状態から小さなリフト量に設定しても燃料速度は充分に上昇しない。図２０は、閉弁状態から小さなリフト量Ｌ２で開弁し、Ｌ２の状態をしばらく維持した後にリフト量をより大きなＬ１に設定した場合の燃料速度の変化を示している。本結果も流体数値シミュレーション（ＣＦＤ）を用いて計算した結果である。リフト量の小さい状態（Ｌ２）での最大流速はリフト量の大きな状態（Ｌ１）の燃料速度と同等であり、速度上昇が図れていないことが確認できる。
【００５４】
同様に、弁体のバウンシングや打音を抑えるためにリフトをＬ３に下げる動作では、Ｌ３に下げる直前の燃料流速が低下しているため、充分な慣性力が働かず燃料の速度上昇を図ることができない。
【００５５】
よって高速の燃料流を生成して効果的にデポジットを防止するには、リフト量が高く充分な量の燃料が噴射されている状態（主噴射状態）と、弁体のバウンシングや打音を抑えるための極低流量の低リフト状態の間に中間的なリフト量を維持する状態を作る事が必要である。
【００５６】
なお、弁体のバウンシングや打音を抑えるための弁制御は、例えば図２１に示すように段階的にリフトを下げる方式でもよい。また弁体のバウンシングや打音を抑えるための弁制御は、例えば図２２や図２３に示すようにリフトを連続的に下げる方式でもよい。弁体のバウンシングや打音を抑えるための弁制御期間で噴射される燃料量は全噴射量（開弁から閉弁までの噴射量）に対して非常に小さくなる（概ね０.１％以下になる）ようにそのリフト量やリフトプロファイル，制御期間が設定される。
【００５７】
また図１３のフローで示したように弁体のリフト量をＬ２に保持して洗浄する制御を、主たる燃料噴射（リフトＬ１での噴射）の期間Δｔ１によって禁止してもよい。すなわち図４３に示すように、処理５５０によって主たる噴射の期間Δｔ１が予め定めた閾値Δｔｃより大きい場合はノズル洗浄動作（リフトＬ２による燃料噴射）を加えた燃料噴射を実施する（図４４）。一方、処理５５０によって主たる燃料噴射の期間Δｔ１が予め定めた閾値Δｔｃより小さい場合はノズル洗浄動作（リフトＬ２による燃料噴射）を加えないで燃料噴射を実施する（図４５）。
【００５８】
１サイクル内で複数回に分けて燃料を噴射する分割噴射などでは、噴射期間が燃焼性能に大きく影響を与える事がある。この場合にリフト量Ｌ２による洗浄動作を加えると噴射期間が長くなり燃焼が悪化するおそれがある。主たる噴射期間Δｔ１によって洗浄動作を加えるか否かを切り替えることによって、このような課題を解消できる。
【００５９】
次に本発明における第二の実施形態について説明する。
【００６０】
本発明における第二の実施形態の燃料噴射弁の基本構造は第一の実施形態の燃料噴射弁と同様であり、噴射孔の構造のみが異なる。第二の実施形態の燃料噴射弁の噴射孔３の構造を図２４を用いて説明する。図２４は、閉弁時の噴射孔３の内部構造を示す断面図である。噴射孔３内では、ノズル２と弁体１とがそれぞれ略円錘表面状のテーパを有する。弁体側テーパ面９のテーパ角１６（テーパ面とその反対にあるテーパ面がなす角度）は例えば９０゜、ノズル上流側テーパ面１０のテーパ角１４は例えば８０゜、そしてノズル下流側テーパ面１１のテーパ角１５は例えば１００゜である。すなわち、ノズル上流側テーパ面１０，弁体側テーパ面９，ノズル下流側テーパ面１１の順に、テーパ角が大きくなっていく。閉弁時は絞り部１２で弁体１とノズル２は接触しており、このときの弁体終端部に対してノズル終端部はδだけ突出している。ノズル終端部直径をΦとすると、突出量δは例えばΦの０.５％程度である。
【００６１】
燃料は弁体１とノズル２との隙間にある燃料流路４を通り絞り部１２に到達するが、このとき絞り部１２で弁体１とノズル２は接触しているため、絞り部１２において燃料の流れは遮断され、燃料は噴射されない。
【００６２】
図２５は弁体のリフト量が小さいときの噴射孔の内部構造を示す断面図である。弁体のリフト量が小さいときは、弁体１とノズル２との隙間にある燃料流路４を通ってきた燃料は、絞り部１２とノズル側テーパ面１１と弁体側テーパ面９で構成される流路拡大部１３を通り、燃料噴射装置の外部へ噴射される。一般に燃料噴射装置は略円筒形をしているため、燃料流路が外径側に向かう弁体付近では流路断面積は水平方向に拡大する。本実施例にかかる流路拡大部１３では、軸方向を含む断面における流路断面が、燃料流路下流に行くにしたがって拡大していく。すなわち、本実施例では、水平方向のみならず垂直方向にも流路が拡大するのである。このとき、流路拡大部１３の流路の広がり角は５゜程度と小さいため、燃料の流れは流路一面に広がって噴射孔へ進む。本実施例では、弁体１のリフト量が小さい（弁体１がノズル２に接触しているときも含む）ときには、噴射孔では、ノズル終端部は弁体終端部よりも噴射の方向に突き出ており、噴射孔先端部では弁体側の流路壁が存在しない。換言すれば、燃料の流れの方向（ノズル下流側テーパ面１１の稜線方向）に向かって、ノズル２の終端部２ａが弁体１の終端部１ａに対して、前記弁体の弁体側テーパ面の稜線方向に突き出ている。一般に、コアンダ効果として知られているように、噴射される液体の近傍に壁面があると、液体はその壁面に沿って流れる性質がある。図２５に示した状態では、コアンダ効果により噴射孔先端部で流れはノズル側テーパ面１１に偏り、噴射される燃料はノズル側テーパ部に沿った流れ１８となって噴射される。
【００６３】
図２６は、弁体のリフト量が大きいときの噴射孔の内部構造を示す断面図である。
【００６４】
弁体のリフト量が大きいときは、弁体１とノズル２との隙間にある燃料流路４を通ってきた燃料は、絞り部１２とノズル側テーパ面１１と弁体側テーパ面９で構成される流路拡大部１３を通り、燃料噴射装置の外部へ噴射される。このとき、流量が大きい、すなわち流れが速く、絞り部１２で角度が変化するため、流路拡大部１３ではノズル側テーパ面１１で流体の剥離が生じる。これにより、燃料の流れは弁体側テーパ面９に偏るため、噴射される燃料は弁体側テーパ面９に沿った流れ１９となって噴射される。
【００６５】
なお、このとき弁体終端部１ａはノズル終端部２ａよりも噴射の方向（または弁体テーパ面９の稜線方向）に突出していることが燃料の噴出を弁体テーパ面９に沿わせる上で望ましいが、これに限らず突出していなくても良い。弁体１とノズル１１の間隔がリフト量小の場合と比べて大きいため、弁体１のテーパ面９に沿った流れはノズル２のテーパ面１１の影響を受けにくいからである。
【００６６】
これにより、弁体のリフト量が小さいときはノズルテーパ面に沿った噴霧角となり、弁体のリフト量が大きいときは弁体テーパ面に沿った噴霧角となるため、弁体のリフト量を制御することで噴霧角を制御することが可能となる。
【００６７】
図２７に、上記の構造で構成された燃料噴射装置の弁体のリフト量と噴霧角度との関係を示す。弁体１のリフト量が大きくなるにつれ、噴霧角が徐々に小さく変化していることがわかる。この結果から、噴霧角度は弁体のリフト量を増加させるに従って連続的に小さくなっており、弁体のリフト量を制御することで噴霧角度の制御が可能である。
【００６８】
図２８にエンジン制御装置（ＥＣＵ）内で実施されるエンジン制御の手順を示す。
【００６９】
処理５２１においてエンジンに対する要求トルク，回転数から燃焼モードの判定を行う。エンジンの要求トルクは、アクセルペダル開度や変速ギアポジション，車速，油水温等の情報から総合的に求められる。図２９に示すようにエンジン回転数とトルクのマップに対して燃焼モードが割り付けられており、本マップに従い、要求トルク，回転数から均質燃焼にするか、成層燃焼にするかの判断が行われる。
【００７０】
処理５２１において均質燃焼モードと判断された場合は、噴霧角度θ_narrowで吸気行程に燃料を噴射する（処理５２２）。より具体的には、本実施例の燃料噴射弁では、図２７に示すように噴射弁のリフト量が高いと噴霧角が狭くなる。そこで噴霧角が最も狭いθ_narrowとなるリフト量Ｌ_highで燃料を噴射する。このときの燃料噴射量はシリンダ内が概ね理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７）となるように燃料の噴射期間が決められる。
【００７１】
一方処理５２１において成層燃焼モードと判断された場合は、噴霧角度θ_wideで圧縮行程に燃料を噴射する（処理５２３）。より具体的には、本実施例の燃料噴射弁では、図２７に示すように噴射弁のリフト量が低いと噴霧角が広くなる。そこで噴霧角が最も広いθ_wideとなるリフト量Ｌ_lowで燃料を噴射する。このときの燃料噴射量はシリンダ内の空燃比が理論空燃比よりも大きくなる（例えばＡ／Ｆ＝５０）となるように燃料の噴射期間が決められる。このときの設定空燃比はエンジンの要求負荷や回転数等に応じて予め決められている。
【００７２】
このように、均質燃焼モードでは噴射弁のリフト量を高くすることで狭い噴霧角の噴霧を吸気行程に噴射して、成層燃焼モードでは噴射弁のリフト量を低くすることで広い噴霧角の噴霧を圧縮行程に噴射する。
【００７３】
均質燃焼モードにおいて吸気行程で燃料を噴射するのは燃料と空気を良く混ぜるためである。この時の噴霧とガス流れの形態を図３０に示す。吸気行程であるために吸気弁１０４は開いており、吸気ポート１０９からシリンダ内へ強いガス流動ＧＦが生じている。噴霧が壁面に衝突すると壁流が生成され、燃料の気化や空気との混合が悪くなる。これはエンジンの排気悪化や燃費効率の低下につながる。本実施例では均質燃焼モードで噴霧ＳＰの噴霧角を狭くすることで、噴霧の吸気弁１０４やシリンダ壁への衝突，付着を防止できる。
【００７４】
一方成層燃焼モードにおいて圧縮行程で燃料を噴射するのは点火プラグ近傍の燃料濃度をその周辺に対して高くするためである。この時の噴霧形態を図３１に示す。圧縮行程であるために吸気弁１０４は閉じてシリンダ内のガス流動は吸気行程に比べ弱くなっている。ピストンは上死点近傍にまで上がってきている。本実施例では成層燃焼モードで噴霧ＳＰの噴霧角を広くすることで、点火プラグ１０７の電極近傍に燃料を集めることができる。これによって全体として希薄な混合気を安定に着火，燃焼できる。また噴霧角が広いために噴霧の垂直方向（シリンダ軸方向）の貫徹力が弱まり、噴霧がピストンに衝突，付着することを防止できる。これによってエンジンの排気悪化や燃費効率の低下を防止できる。
【００７５】
図３２はリフト量Ｌ_high時の噴射弁ノズル断面を示している。リフト量が高い状態で燃料噴射が行われている場合、ノズルのテーパ面１１の表面では燃料が剥離し燃料流路内に空隙４０ができる。これは絞り部１２で角度でノズルのテーパ面が変化し、下流側のテーパ面１１が広がっているためである。燃料の慣性力によって燃料はテーパ面１０の角度に沿って流れようとするためテーパ面１１で剥離が生じる。特に弁体が高リフトの状態では弁体１とテーパ面１１の間隔が広いため剥離が生じやすい。
【００７６】
テーパ面１１の表面には燃料の流れが無いため、燃焼で生じたカーボンなどが付着しても燃料の流れによって洗い流されることがない。またテーパ面１１は燃料による冷却もされにくいため高温の燃焼ガスから熱を受けて温度が高くなりやすい。
【００７７】
例えばエンジンへの要求負荷が高い状態が続き、噴射弁のリフト量が高い均質燃焼モードが長時間継続すると、燃料による洗い流し作用が無いこと、温度が高いことから、図３３に示すようにテーパ面１１に開口部３９が生じる。
【００７８】
開口部３９がテーパ面１１に生じると、成層運転モードで広角の噴霧を噴射するために弁体１のリフト量が低く設定しても所定の噴霧角が得られなくなる。図３４に示すようにデポジットが無い場合には、弁体を低リフト量に設定すると本来、燃料流れ１８が得られるが、テーパ面１１に開口部３９が生じていると流れがテーパ面１１に沿うことができないため燃料流１８ｂは本来の燃料流れ１８に比べ内側を向いて噴射される。すなわちテーパ面１１への開口部３９の生成によって噴霧角が所定の角度より狭くなり、成層燃焼モードで混合気への着火性が悪化したり、排気が悪化したりする。
【００７９】
そこで本発明による第二の実施例では以下で説明する燃料噴射制御を行う。図３５に本発明による第二の実施例における燃料噴射時のＥＣＵ内での処理フローを示す。
【００８０】
処理５３１においてエンジンに対する要求トルク，回転数から燃焼モードの判定を行う。エンジンの要求トルクは、アクセルペダル開度や変速ギアポジション，車速，油水温等の情報から総合的に求められる。図２９に示すようにエンジン回転数とトルクのマップに対して燃焼モードが割り付けられており、本マップに従い、要求トルク，回転数から均質燃焼にするか、成層燃焼にするかの判断が行われる。
【００８１】
処理５３１において成層燃焼モードと判断された場合は、噴霧角度θ_wideで圧縮行程に燃料を噴射する（処理５３３）。より具体的には、本実施例の燃料噴射弁では、図２７に示すように噴射弁のリフト量が低いと噴霧角が広くなる。そこで噴霧角が最も広いθ_wideとなるリフト量Ｌ_lowで燃料を噴射する。このときの燃料噴射量はシリンダ内の空燃比が理論空燃比よりも大きくなる（例えばＡ／Ｆ＝５０）となるように燃料の噴射期間が決められる。このときの設定空燃比はエンジンの要求負荷や回転数等に応じて予め決められている。
【００８２】
一方、処理５３１において均質燃焼モードと判断された場合は、処理５３２において基本噴霧角度をθ_narrowに設定する。より具体的には、本実施例の燃料噴射弁では、図２７に示すように噴射弁のリフト量が高いと噴霧角が狭くなる。そこで噴霧角が最も狭いθ_narrowとなるリフト量を基本リフト量に設定する。次に処理５３３において後述する洗浄動作を付加して吸気行程に燃料を噴射する。このときの燃料噴射量はシリンダ内が概ね理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７）となるように燃料の噴射期間が決められる。
【００８３】
次に図３６を用いて処理５３３について詳細に説明する。図３６は処理５３３におけるＥＣＵ内での処理フローを示す。
【００８４】
処理５４０において、燃料噴射弁の目標リフト量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、それぞれのリフト量の保持期間Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，噴射開始クランク角ＣＲｓを設定する。ここにＬ１は噴霧角がθ_narrowになるときのリフト量であり図２７に示すリフト量と噴霧角の関係から求められる（Ｌ１＝Ｌ_high）。
【００８５】
またＬ２は噴霧角がθ_wideになるときのリフト量であり、Ｌ１と同様に図２７に示すリフト量と噴霧角の関係から求められる（Ｌ２＝Ｌ_low）。またリフト量をＬ３に維持したときの単位時間噴射量は例えばリフト量をＬ１に設定した場合の単位時間当たり噴射量に対して１／１００以下程度になるように、リフト量Ｌ３は非常に小さな値に設定される。
【００８６】
Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，ＣＲｓはＥＣＵに入力されるアクセル開度，エンジン回転数，車速，ギアポジション，油水温，燃圧等の種々の情報に基づき、予め定めた適切な空燃比，噴射タイミングとなるように設定される。
【００８７】
リフト量Ｌ２の保持期間Δｔ２はリフト量Ｌ１の保持期間Δｔ１よりも短いことが望ましい。また保持期間Δｔ２は予め短い期間（例えば０.３ms）に固定しても良い。
【００８８】
またΔｔ３についてもΔｔ１の１／１０以下程度、例えば０.２ms程度と短い期間に設定される。すなわちリフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１に対して、リフト量Ｌ３でΔｔ３間に噴射される燃料量Ｍｆ１は１／１０００以下程度と非常に小さく、Δｔ３における燃料噴射量は燃焼に対してはほぼ無視することができる。
【００８９】
例えば、シリンダ内の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７）となるように、吸入空気量から必要噴射量Ｍｆが求まる。リフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１とリフト量Ｌ２でΔｔ２間に噴射される燃料量Ｍｆ２の合計、Ｍｆ１＋Ｍｆ２が必要噴射量Ｍｆとなるように要求リフト量Ｌ１，Ｌ２，リフト保持期間Δｔ１，Δｔ２が決定される。また燃料噴射が吸気行程内で行われるように、噴射開始クランク角ＣＲｓが例えば吸気上死点後９０°に設定される。
【００９０】
処理５４１において、現在のクランク角が噴射開始クランク角ＣＲｓに到達するまで待機する。
【００９１】
クランク角が噴射開始クランク角ＣＲｓに到達すると処理５４２において、ドライバユニットに要求リフト量Ｌ１とリフト変更指令ＣＬを送信するとともにタイマーをリセット（ｔ＝０）する。これによりタイマーには噴射開始からの経過時間が示される。
【００９２】
処理５４３において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１を比較し、経過時間がΔｔ１になったら、処理５４４に移る。
【００９３】
処理５４４においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ２とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００９４】
処理５４５において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１＋Δｔ２を比較し、経過時間がΔｔ１＋Δｔ２になったら処理５４６に移る。
【００９５】
処理５４６においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ３とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００９６】
処理５４７において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３を比較し、経過時間がΔｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３になったら処理５４８に移る。
【００９７】
処理５４８においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ＝０とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００９８】
以上示した燃料噴射時の処理フローによって、燃料噴射弁に印加される電圧とリフト量は図３７に示すようになる。
【００９９】
また以上示した燃料噴射時の処理フローによって、燃料噴射弁から噴射される噴霧の角度は図３８に示すようになる。
【０１００】
すなわちリフトＬ１で噴射されるｔ＝０からｔ＝Δｔ１では狭角噴霧角θ_narrowで噴射され、リフトＬ２，Ｌ３で噴射されるｔ＝Δｔ１から閉弁前までは広角噴霧角θ_wideで噴射される。
【０１０１】
図３９はノズルテーパ面１２近傍の燃料速度を示している。リフト量がＬ２の場合のノズル内の燃料流れを示している。図３２に示したようにリフト量が大きい場合（Ｌ１）にはノズルテーパ面１２で燃料流れが剥離するため、燃料速度はゼロである。ｔ＝Δｔ１でリフト量がＬ２に下がると図２５に示したように燃料はノズルテーパ面１２に沿って流れるようになる。このためｔ＝Δｔ１〜Δｔ１＋Δｔ２以降ではノズルテーパ面１２の近傍の燃料速度が急速に上昇する。ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２でリフトがＬ３に下がると燃料が殆ど流れなくなるためノズルテーパ面１２の近傍の燃料速度はほぼゼロとなる。
【０１０２】
ｔ＝Δｔ１〜Δｔ１＋Δｔ２の期間においてノズルテーパ面１２の近傍の燃料速度が上昇するため、この燃料流れによってノズルテーパ面上に付着したカーボンや不揮発性不純物が燃料のせん断力によって洗浄，除去される。この洗浄，除去は燃料噴射の度に繰り返し行われるため、ノズルテーパ面へのデポジット成長を未然に予防できる。
【０１０３】
なお図４０，図４１に示すようにリフト量Ｌ１での噴射前にリフト量Ｌ２の噴射を行うことで噴射開始直後の噴霧角を広くしてから噴霧角を狭くしても良い。この場合のノズルテーパ面近傍の燃料速度は図４２に示すように、噴射開始直後で速く、その後噴霧角が狭くなるとほぼゼロとなる。噴射開始直後のノズルテーパ面近傍の燃料流によってノズルテーパ面上に付着したカーボンや不揮発性不純物が洗浄，除去される。
【０１０４】
但し前述したように弁体が高リフトの状態で噴射してから弁体リフトを下げると燃料自身が持つ慣性力によって燃料速度が上昇する。このため、図３７で示したように、狭い噴霧角から広い噴霧角へ変更した方が、リフトＬ２での燃料速度の上昇が大きく、より高い洗浄効果が得られる。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 燃料噴射弁の弁体
２ ノズル
３ 噴射孔
４ 燃料流路
５ 弁体側ガイド部
６ ノズル側ガイド部
７ 開弁用ばね
８ 燃料供給口
９ 弁体側テーパ面
１０ ノズル上流側テーパ面
１１ ノズル下流側テーパ面
１２ ノズル内の絞り部
１３ 流路拡大部
１４ ノズル上流側テーパ面のテーパ角
１５ ノズル下流側テーパ面のテーパ角
１６ 弁体側テーパ面のテーパ角
１８ ノズル側テーパ面に沿った燃料流れ
１９ 弁体側テーパ面に沿った燃料流れ
２６ 弁体側ガイド部のカット面
３０ ピエゾ素子
３６ 燃料液膜
３７ 液滴
３９ 開口部
１００ シリンダヘッド
１０２ シリンダブロック
１０３ ピストン
１０４ 吸気弁
１０５ 排気弁
１０６ 燃料噴射弁
１０７ 点火プラグ
１０９ 吸気ポート
１１０ 燃焼室
１１１ 排気ポート
１１２ エンジン制御ユニット
１１３ 噴射弁ドライバユニット
ＧＦ 吸気ガス流れ
ＳＰ 噴霧
θ 噴霧角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射弁の先端は、燃焼室にさらされており、燃料噴射弁の弁体を含む燃料噴射弁の噴射孔近傍にカーボンなどのデポジットが付着することが知られている。付着したデポジットにより、噴射孔の実質的な流路面積が減少し、燃料噴射弁の燃料噴射特性に影響を与える。
【０００３】
従来、このデポジットの付着を抑制する技術は種々考案されており、特許文献１は、弁体のリフト量を変化させることで燃料噴射率を低噴射率側と高噴射率側に切り替え、高噴射率側の燃料噴霧により噴孔近傍に堆積するデポジットを吹き飛ばすことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、燃料噴射弁に付着するデポジットを抑制・防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁の制御方法において、燃料噴射の開始後かつ終了前に、前記リフト高さを第一の高さに制御した後、前記第一の高さよりも低い第二の高さに制御する期間を所定期間設けることを特徴とする制御方法である。
【０００７】
このような構成により、弁体のリフト高さを第一の高さで噴射される燃料の後で、弁体を第二の高さに低リフト化すると燃料の慣性力と開口面積の縮小により、噴口内壁近傍の燃料速度が上昇する。この高速の燃料流によって壁面に付着した汚損物質が洗い流される。
【０００８】
第一の高さに制御したときに燃料が噴射されることによる慣性力が十分に発達した後に弁体を第二の高さに制御するのが良い。第一の高さに制御する期間を十分取るために第二の高さに制御する期間は、燃料噴射期間を二分割した場合にはその後半のいずれかの時期とすることが良い。また、燃料噴射期間が終了する直前とすることで、確実に慣性力の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば噴射の度にノズル壁面に付着したカーボンや不揮発性不純物が効果的に洗浄，除去されるため、ノズルへのデポジット生成を未然防止できる。これによってノズルデポジットによる噴射流量や噴霧形状の変化を防ぐことができ、エンジンの燃費，排気，出力性能を長期にわたり維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例におけるエンジン断面図を示す。
【図２】本発明の一実施例におけるエンジン斜視図を示す。
【図３】本発明の一実施例における燃料噴射弁の断面図を示す。
【図４】（ａ）は、本発明の一実施例における燃料噴射弁の弁体側ガイド部の拡大図、（ｂ）は、弁体側ガイド部の断面図を示す。
【図５】本発明の一実施例における燃料噴射弁を駆動，制御するための構成図を示す。
【図６】本発明の一実施例における噴射弁駆動電圧とリフト量の関係を示す。
【図７】本発明の一実施例における駆動電圧とリフト量の時間変化の例を示す。
【図８】本発明の一実施例における燃料噴射弁の閉弁時の噴射孔断面図を示す。
【図９】本発明の一実施例における燃料噴射弁の開弁時の噴射孔断面図を示す。
【図１０】本発明の一実施例における噴霧形態の斜視図を示す。
【図１１】本発明の一実施例における高リフト時の燃料挙動を示す。
【図１２】噴口内のデポジット生成例を示す。
【図１３】本発明の一実施例における噴射制御のフローチャートを示す。
【図１４】本発明の一実施例における駆動電圧，リフトのシーケンスを示す。
【図１５】本発明の一実施例における燃料速度変化を示す。
【図１６】本発明の一実施例における高リフト時のノズル内燃料挙動を示す。
【図１７】本発明の一実施例における低リフト時のノズル内燃料挙動を示す。
【図１８】本発明の一実施例における低リフト時のノズル内燃料速度ベクトルを示す。
【図１９】燃料速度のＣＦＤシミュレーション結果を示す。
【図２０】燃料速度のＣＦＤシミュレーション結果を示す。
【図２１】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【図２２】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【図２３】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【図２４】本発明の一実施例における燃料噴射弁の閉弁時の噴射孔断面図を示す。
【図２５】本発明の一実施例における燃料噴射弁の低リフト開弁時の燃料挙動を示す。
【図２６】本発明の一実施例における燃料噴射弁の高リフト開弁時の燃料挙動を示す。
【図２７】本発明の一実施例における燃料噴射の弁体リフトと噴霧角の関係を示す。
【図２８】均質，成層燃焼モードの切り替えフローを示す。
【図２９】本発明の一実施例における燃焼モードマップを示す。
【図３０】本発明の一実施例における均質燃焼モードでの燃焼室内の燃料挙動の模式図を示す。
【図３１】本発明の一実施例における成層燃焼モードでの燃焼室内の燃料挙動の模式図を示す。
【図３２】本発明の一実施例における燃料噴射弁の高リフト開弁時の燃料挙動を示す。
【図３３】ノズルデポジットの生成状況を示す。
【図３４】ノズルデポジット生成時の燃料噴射方向の変化を示す。
【図３５】本発明の一実施例における噴射制御のフローチャートを示す。
【図３６】本発明の一実施例における噴射制御のフローチャートを示す。
【図３７】本発明の一実施例における駆動電圧，リフトのシーケンスを示す。
【図３８】本発明の一実施例における噴霧角のシーケンスを示す。
【図３９】本発明の一実施例における燃料速度の変化を示す。
【図４０】本発明の一実施例における駆動電圧，リフトのシーケンスを示す。
【図４１】本発明の一実施例における噴霧角のシーケンスを示す。
【図４２】本発明の一実施例における駆動電圧，リフトのシーケンスを示す。
【図４３】本発明の一実施例における噴射制御のフローチャートを示す。
【図４４】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【図４５】本発明の一実施例における弁リフトシーケンスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の実施例における筒内噴射エンジンの構成を図１及び図２に示す。図１は本実施例における筒内噴射エンジンの縦断面図であり、図２はエンジンの本実施例における筒内噴射エンジンの斜視図である。
【００１２】
シリンダヘッド１００とシリンダブロック１０２、そしてシリンダブロック１０２に挿入されたピストン１０３により燃焼室１１０が形成され、燃焼室１１０のピストン１０３とは対向する壁面に燃料噴射弁１０６，燃料噴射弁１０６に近接して点火プラグ１０７が設置されている。燃焼室１１０に吸気ポート１０９と排気ポート１１１がそれぞれ開口しており、開口部を開閉する吸気弁１０４と排気弁１０５が設けられている。
【００１３】
燃料噴射弁１０６は、図示しない燃料ポンプによって概ね１０〜２０ＭＰａに加圧された燃料を燃料噴射弁１０６のノズル先端に設けた噴口から中空コーン状の噴霧形態で噴射するものである。噴射される噴霧ＳＰのザウタ平均粒径は概ね１０μｍ以下になるよう、燃料噴射弁１０６のノズル形態，燃圧などが設定されている。
【００１４】
次に本実施例における燃料噴射弁１０６の形態について図３から図１２を用いて説明する。
【００１５】
図３は、燃料噴射弁の内部構造を示す断面図である。ノズル２は円筒状でその内部に弁体１が挿入されており、弁体１はノズル２に対して軸方向に動く構造になっている。そして、弁体１とノズル２には、弁体１の軸方向の動きを案内するための弁体側ガイド部５とノズル側ガイド部６が設けられている。弁体１はノズル２の内径よりも細くなっており、弁体１とノズル２との間の隙間が燃料流路４となっている。
【００１６】
図４（ａ）は、弁体側ガイド部の拡大図を示しており、図４（ｂ）は、弁体側ガイド部の断面を示している。弁体側ガイド部５には４面カット２６が施されており、４面カット部２６とノズル側ガイド部６の間には隙間があるため、燃料流路４を流れる燃料の流れを妨げない構造になっている。
【００１７】
燃料は燃料流路４を通って、噴射孔３へ送られる。通常、弁体１は閉弁用ばね７により引っ張られているため、弁体１とノズル２は絞り部１２において接触しているため、噴射孔３からは燃料は噴射されない。なお、弁体１の噴射孔３と軸方向の反対側には、弁体１の軸方向のリフト量を制御するためのピエゾ素子３０が設けられている。ピエゾユニットからはリード線３１が噴射弁外部に引き出されている。リード線３１に電圧が印加されるとピエゾ素子３０が軸方向に伸び、弁体１が押し下げられて絞り部１２に間隙が生じ、噴射孔３より燃料が噴射される。
【００１８】
図５に燃料噴射弁を駆動，制御するための構成図を示す。図５において１１３は燃料噴射弁のドライバユニットであり、１１２はエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ１１２はドライバユニット１１３に対して、噴射弁１０６のリフト量Ｌｉとリフト変更指令ＣＬを送る。ドライバユニット１１３はＥＣＵからリフト指令ＣＬを受けると、燃料噴射弁１０６のリフト量がＥＣＵから指令されたＬｉになるように所定の駆動電圧Ｖｉを噴射弁１０６に印加する。
【００１９】
図６は燃料噴射弁駆動電圧Ｖｉと噴射弁リフトＬｉとの関係を示す。噴射弁リフトＬｉは駆動電圧Ｖｉに比例する。この関係を用いて要求リフト量Ｌｉに対する駆動電圧Ｖｉをドライバユニット１１３内で求め、所定の電圧が噴射弁１０６に印加される。
【００２０】
図７は駆動電圧とリフト量の時間変化の例を示している。ドライバユニットはリフト指令ＣＬがＥＣＵから送られると直ちに要求リフト量に応じた駆動電圧を燃料噴射弁に印加する。そして次のリフト指令ＣＬが送られるまでその駆動電圧を維持する。ピエゾユニットの応答は極めて高速であるため、駆動電圧が変化すると燃料噴射弁のリフト量は直ちに駆動電圧に応じた高さに変化する。このように、駆動電圧波形と燃料噴射弁のリフト量時間プロファイルはほぼ相似な関係が得られる。
【００２１】
次に、噴射孔３の構造を図８を用いて説明する。図８は、閉弁時の噴射孔３の内部構造を示す断面図である。噴射孔３内では、ノズル２と弁体１とがそれぞれ略円錘表面状のテーパを有する。弁体９のテーパ角１６（テーパ面とその反対にあるテーパ面がなす角度）は例えば９０゜、ノズル１０のテーパ角１４は例えば６０゜である。すなわち、弁体１のテーパ角１６はノズルのテーパ角１４に比べて大きくなっている。また弁体１の下端部直径２１はノズル開口部の直径Φに比べて大きくなっている。
【００２２】
弁体１を上に押し上げると弁体１とノズル２が円周面３５で接触し、噴口内の燃料と外部とが遮断される。このように弁体が閉じた状態で燃料が円周面３５によって線シールされることで、弁体やノズルの加工公差や熱変形に対して高い機密性を保持することができる。
【００２３】
次に弁体が開弁時の噴口内の燃料挙動について図９を用いて説明する。図９は開弁時の噴射孔３の内部構造を示す断面図である。
【００２４】
弁体１が下に押し下げられると、弁体１とノズル２の間に隙間が生じ、燃料流路４内の高圧燃料が燃料液膜３６として外部に噴出する。弁体及びノズルのテーパ面にそって燃料が流れるため、噴射される燃料液膜は中空円錐形状となる。液膜３６の厚さは噴口から離れるに従い薄くなり、その先端が分裂して微細な液滴３７が発生する。
【００２５】
図１０は生成された噴霧形態の斜視図である。図１０に示すように、本実施例における燃料噴射弁１０６では中空コーン状の噴霧が形成される。
【００２６】
次に図１１を用いて、噴口内の燃料の流れについてさらに詳細に説明する。図１１は図９に示すＡの部分を拡大した図である。図１１において３８は噴口内の燃料の流れを示している。燃料は燃料流路４内を軸方向に下降し、弁体１，噴口２のテーパによって流れの方向を半径方向に曲げられ、開口部３９から外部へ流出する。一般に燃料流路４内を流れる燃料の速度は数十ｍ／ｓ以上と高速となることから、燃料には軸方向下向きに強い慣性力が働く。このため、テーパ部では燃料は弁体１側に強く押し付けられる。一方、同じ慣性力によってテーパ部で燃料はノズル２の壁面からは引き離される。この結果、開口部３９において、ノズル２表面近傍の燃料速度Ｕ２は弁体１表面近傍の燃料速度Ｕ１に比べて大幅に小さくなる。
【００２７】
一方、噴口内の壁面上には、燃焼によって生成されるカーボンや、燃料内に含まれるガム質などの不揮発性不純物が付着する。これらカーボンや不純物は壁面近傍に高速の燃料流れがあれば、噴射の度に、燃料流れのせん断力によって壁面から洗い流され堆積することは無い。しかし、壁面近傍の燃料速度が遅い場合には燃料流れのせん断力が弱いため、壁面についたカーボンや不純物は充分に洗い流されず、燃料噴射，燃焼を繰り返す度に壁面上に蓄積する。このため図１２に示されるように、燃料流れが遅いノズル２の表面上に開口部３９が形成される。開口部３９は、燃料の噴射流量低下や噴霧形状変化を引き起こし、エンジンの排気エミッション悪化や出力低下の原因となる。
【００２８】
次に図１３を用いて本発明の第一の実施形態における燃料噴射の方法について説明する。
【００２９】
図１３は本実施例における燃料噴射時のＥＣＵ内での処理フローを示す。処理５０１において、燃料噴射弁の目標リフト量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、それぞれのリフト量の保持期間Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，噴射開始クランク角ＣＲｓを設定する。ここにＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，ＣＲｓはＥＣＵに入力されるアクセル開度，エンジン回転数，車速，ギアポジション，油水温，燃圧等の種々の情報に基づき、予め定めた適切な空燃比，噴射タイミングとなるように設定される。
【００３０】
また、リフト量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の大小関係については、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３となるように各リフト量が決められる。例えばリフト量Ｌ２はリフト量Ｌ１の１／２〜１／５程度に設定される。またはリフト量Ｌ２は必ずしもリフト量Ｌ１の大きさによって変更する必要はなく、例えばリフト量Ｌ１が常に３０μｍ以上に設定されることが予め判っていれば、リフト量Ｌ２をこれよりも小さな値（例えば１０μｍ）に固定しても良い。ただしリフト量Ｌ２の状態に維持したときに一定量（例えばリフト量をＬ１に設定した場合の単位時間当たり噴射量に対して１／２〜１／５程度）以上の燃料が噴射されるように設定される。
【００３１】
さらにリフト量Ｌ２の保持期間Δｔ２はリフト量Ｌ１の保持期間Δｔ１よりも短いことが望ましい。また保持期間Δｔ２は予め短い期間（例えば０.３ms）に固定しても良い。
【００３２】
一方、リフト量をＬ３に維持したときの単位時間噴射量は例えばリフト量をＬ１に設定した場合の単位時間当たり噴射量に対して１／１００以下程度になるように、リフト量Ｌ３は非常に小さな値に設定される。またΔｔ３についてもΔｔ１の１／１０以下程度、例えば０.２ms程度と短い期間に設定される。すなわちリフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１に対して、リフト量Ｌ３でΔｔ３間に噴射される燃料量Ｍｆ１は１／１０００以下程度と非常に小さく、Δｔ３における燃料噴射量は燃焼に対してはほぼ無視することができる。
【００３３】
例えば、ＥＣＵに入力された種々の情報に基づき、エンジンが暖機された状態で、かつエンジンの要求負荷が中、高負荷と判断された場合には、均質燃焼モードが選択され、シリンダ内の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７）となるように、吸入空気量から必要噴射量Ｍｆが求まる。リフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１とリフト量Ｌ２でΔｔ２間に噴射される燃料量Ｍｆ２の合計、Ｍｆ１＋Ｍｆ２が必要噴射量Ｍｆとなるように要求リフト量Ｌ１，Ｌ２，リフト保持期間Δｔ１，Δｔ２が決定される。また燃料噴射が吸気行程内で行われるように、噴射開始クランク角ＣＲｓが例えば吸気上死点後９０°に設定される。
【００３４】
例えば、ＥＣＵに入力された種々の情報に基づき、エンジンが暖機された状態で、かつエンジンの要求負荷が低負荷と判断された場合には、成層燃焼モードが選択され、シリンダ内の空燃比が理論空燃比よりも大きく（例えばＡ／Ｆ＝９０）なるように、吸入空気量から必要噴射量Ｍｆが求まる。リフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１とリフト量Ｌ２でΔｔ２間に噴射される燃料量Ｍｆ２の合計、Ｍｆ１＋Ｍｆ２が必要噴射量Ｍｆとなるように要求リフト量Ｌ１，Ｌ２，リフト保持期間Δｔ１，Δｔ２が決定される。また燃料噴射が圧縮行程後期で行われるように、噴射開始クランク角ＣＲｓが例えば吸気上死点後３３０°に設定される。
【００３５】
処理５０２において、現在のクランク角が噴射開始クランク角ＣＲｓに到達するまで待機する。
【００３６】
クランク角が噴射開始クランク角ＣＲｓに到達すると処理５０３において、ドライバユニットに要求リフト量Ｌ１とリフト変更指令ＣＬを送信するとともにタイマーをリセット（ｔ＝０）する。これによりタイマーには噴射開始からの経過時間が示される。
【００３７】
処理５０４において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１を比較し、経過時間がΔｔ１になったら、処理５０５に移る。
【００３８】
処理５０５においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ２とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００３９】
処理５０６において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１＋Δｔ２を比較し、経過時間がΔｔ１＋Δｔ２になったら処理５０７に移る。
【００４０】
処理５０７においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ３とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００４１】
処理５０８において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３を比較し、経過時間がΔｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３になったら処理５０９に移る。
【００４２】
処理５０９においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ＝０とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００４３】
以上示した燃料噴射時の処理フローによって、燃料噴射弁に印加される電圧とリフト量は図１４に示すようになる。
【００４４】
時刻ｔ＝０においてドライバユニットから燃料噴射弁に対してリフト量Ｌ１に相当する駆動電圧Ｖ１が印加され、噴射弁のリフト量がゼロ（閉弁状態）からＬ１になり、燃料噴射が開始される。
【００４５】
時刻ｔ＝０からΔｔ１の期間でリフト量Ｌ１が維持された後、時刻ｔ＝Δｔ１においてドライバユニットから燃料噴射弁に対してリフト量Ｌ２に相当する駆動電圧Ｖ２が印加され、噴射弁のリフト量がＬ１からよりリフト量の小さなＬ２に変更される。
【００４６】
時刻ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２からΔｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３の期間でリフト量Ｌ３が維持された後、時刻ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３においてドライバユニットから燃料噴射弁に印加される駆動電圧が０となり、噴射弁が閉弁し燃料噴射が終了する。
【００４７】
ここで、ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２からｔ＝Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３にかけて非常に小さなリフト量（Ｌ３）を維持してから閉弁動作を行っているのは、閉弁時の弁体のバウンシング，打音を抑えるためである。すなわち高いリフト量から急激に閉弁すると、弁体がノズル壁面に高速で衝突するため、弁体にバウンシングが発生したり、大きな打音が発生したりするおそれがある。閉弁直前に非常に低いリフト状態を介することによって弁体が閉弁するときの衝撃をやわらげ、バウンシング，打音を低減できる。ただし非常に低いリフト状態では、噴射速度が低下して微粒化が悪化したり、弁体の軸ずれによって噴霧形状が変化したり、リフトのばらつきにより流量が変動したりして、燃焼が悪化するおそれがある。従ってリフト量Ｌ３の状態で噴射される燃料量が全噴射量に対して無視できるぐらい小さくなるようにリフト量Ｌ３，リフト維持期間Δｔ３を設定しているのである。
【００４８】
このように燃料噴射弁のリフト量を変化させることによって、ノズル内の燃料速度を変化させる事ができる。図１５はノズル壁面近傍の燃料速度（図１１のＵ２）の時間変化を示している。ｔ＝０で開弁するとノズル内に燃料が流れノズル壁面近傍の燃料速度はＵ２１になる。ｔ＝Δｔ１まではリフト量がＬ１に保たれるため燃料速度はＵ２１に保たれる。ｔ＝Δｔ１を過ぎるとノズル壁面近傍の燃料速度は急激に上昇し、ｔ＝ｔ_ｕmaxにおいて最大速度Ｕ２２に到達する。ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２でリフト量がＬ３になると、噴射量はほぼゼロになるため、ｔ＝ｔ_ｕmaxからｔ＝Δｔ１＋Δｔ２にかけて流速が減少し、ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２でほぼゼロとなる。
【００４９】
次にｔ＝ｔ_ｕmaxにおける燃料速度の上昇理由について図１６及び図１７を用いて説明する。図１６はｔ＝０〜Δｔ１、リフト量Ｌ１のノズル内の燃料流れを示している。図１７はｔ＝ｔ_ｕmax、リフト量Ｌ２のノズル内の燃料流れを示している。液膜を効率良く微粒化するためには噴射弁から噴射される燃料速度は充分速くする事が必要である。例えばリフト量Ｌ１で噴射されているときの燃料噴射速度Ｕｏ１は１００〜２００ｍ／ｓ程度である。このため噴射される燃料には強い慣性力が働いている。
【００５０】
時刻ｔ＝Δｔ１でリフト量がＬ１からＬ２に急速に下がっても、慣性力のため燃料は直ぐには流量が低下しない。一方、リフト量がＬ２に下がることによって開口面積が減るため噴射速度（＝流量／開口面積）Ｕｏ２はリフト量Ｌ１の場合のＵｏ１に比べ大きくなる。またリフト量が下がることによって開口部３９が絞られるため、図１８に示すように噴口内の速度分布が均一化する。すなわちノズル壁面近傍の燃料速度Ｕ２２は弁体表面近傍の燃料速度Ｕ１２とほぼ同等になる。これら慣性力，開口面積の減少，速度分布の均一化の作用により、ノズル壁面近傍の燃料速度Ｕ２２はリフトがＬ１に維持されている場合に比べ大幅に上昇する。
【００５１】
図１９にはリフト量をＬ１からＬ２に変化させた場合のノズル壁面近傍の燃料速度Ｕ２の変化を示す。本結果は流体数値シミュレーション（ＣＦＤ）を用いて計算した結果である。図１９より、リフト量がＬ１からＬ２に下がった直後に、燃料速度が急激に上昇し、その後低下する様子が確認できる。
【００５２】
ノズル壁面近傍の速度が上昇することによってノズル壁面上に付着したカーボンや不揮発性不純物が燃料のせん断力によって洗浄，除去される。この洗浄，除去は燃料噴射の度に繰り返し行われるため、ノズル壁面へのデポジット成長を未然に予防できる。
【００５３】
なお、上記で説明したように、リフト量を下げることによって燃料流速を増大させるにはリフトを下げる前に燃料に充分な慣性力が作用している必要がある。従って、開弁初期のように燃料が止まっている状態から小さなリフト量に設定しても燃料速度は充分に上昇しない。図２０は、閉弁状態から小さなリフト量Ｌ２で開弁し、Ｌ２の状態をしばらく維持した後にリフト量をより大きなＬ１に設定した場合の燃料速度の変化を示している。本結果も流体数値シミュレーション（ＣＦＤ）を用いて計算した結果である。リフト量の小さい状態（Ｌ２）での最大流速はリフト量の大きな状態（Ｌ１）の燃料速度と同等であり、速度上昇が図れていないことが確認できる。
【００５４】
同様に、弁体のバウンシングや打音を抑えるためにリフトをＬ３に下げる動作では、Ｌ３に下げる直前の燃料流速が低下しているため、充分な慣性力が働かず燃料の速度上昇を図ることができない。
【００５５】
よって高速の燃料流を生成して効果的にデポジットを防止するには、リフト量が高く充分な量の燃料が噴射されている状態（主噴射状態）と、弁体のバウンシングや打音を抑えるための極低流量の低リフト状態の間に中間的なリフト量を維持する状態を作る事が必要である。
【００５６】
なお、弁体のバウンシングや打音を抑えるための弁制御は、例えば図２１に示すように段階的にリフトを下げる方式でもよい。また弁体のバウンシングや打音を抑えるための弁制御は、例えば図２２や図２３に示すようにリフトを連続的に下げる方式でもよい。弁体のバウンシングや打音を抑えるための弁制御期間で噴射される燃料量は全噴射量（開弁から閉弁までの噴射量）に対して非常に小さくなる（概ね０.１％以下になる）ようにそのリフト量やリフトプロファイル，制御期間が設定される。
【００５７】
また図１３のフローで示したように弁体のリフト量をＬ２に保持して洗浄する制御を、主たる燃料噴射（リフトＬ１での噴射）の期間Δｔ１によって禁止してもよい。すなわち図４３に示すように、処理５５０によって主たる噴射の期間Δｔ１が予め定めた閾値Δｔｃより大きい場合はノズル洗浄動作（リフトＬ２による燃料噴射）を加えた燃料噴射を実施する（図４４）。一方、処理５５０によって主たる燃料噴射の期間Δｔ１が予め定めた閾値Δｔｃより小さい場合はノズル洗浄動作（リフトＬ２による燃料噴射）を加えないで燃料噴射を実施する（図４５）。
【００５８】
１サイクル内で複数回に分けて燃料を噴射する分割噴射などでは、噴射期間が燃焼性能に大きく影響を与える事がある。この場合にリフト量Ｌ２による洗浄動作を加えると噴射期間が長くなり燃焼が悪化するおそれがある。主たる噴射期間Δｔ１によって洗浄動作を加えるか否かを切り替えることによって、このような課題を解消できる。
【００５９】
次に本発明における第二の実施形態について説明する。
【００６０】
本発明における第二の実施形態の燃料噴射弁の基本構造は第一の実施形態の燃料噴射弁と同様であり、噴射孔の構造のみが異なる。第二の実施形態の燃料噴射弁の噴射孔３の構造を図２４を用いて説明する。図２４は、閉弁時の噴射孔３の内部構造を示す断面図である。噴射孔３内では、ノズル２と弁体１とがそれぞれ略円錘表面状のテーパを有する。弁体側テーパ面９のテーパ角１６（テーパ面とその反対にあるテーパ面がなす角度）は例えば９０゜、ノズル上流側テーパ面１０のテーパ角１４は例えば８０゜、そしてノズル下流側テーパ面１１のテーパ角１５は例えば１００゜である。すなわち、ノズル上流側テーパ面１０，弁体側テーパ面９，ノズル下流側テーパ面１１の順に、テーパ角が大きくなっていく。閉弁時は絞り部１２で弁体１とノズル２は接触しており、このときの弁体終端部に対してノズル終端部はδだけ突出している。ノズル終端部直径をΦとすると、突出量δは例えばΦの０.５％程度である。
【００６１】
燃料は弁体１とノズル２との隙間にある燃料流路４を通り絞り部１２に到達するが、このとき絞り部１２で弁体１とノズル２は接触しているため、絞り部１２において燃料の流れは遮断され、燃料は噴射されない。
【００６２】
図２５は弁体のリフト量が小さいときの噴射孔の内部構造を示す断面図である。弁体のリフト量が小さいときは、弁体１とノズル２との隙間にある燃料流路４を通ってきた燃料は、絞り部１２とノズル側テーパ面１１と弁体側テーパ面９で構成される流路拡大部１３を通り、燃料噴射装置の外部へ噴射される。一般に燃料噴射装置は略円筒形をしているため、燃料流路が外径側に向かう弁体付近では流路断面積は水平方向に拡大する。本実施例にかかる流路拡大部１３では、軸方向を含む断面における流路断面が、燃料流路下流に行くにしたがって拡大していく。すなわち、本実施例では、水平方向のみならず垂直方向にも流路が拡大するのである。このとき、流路拡大部１３の流路の広がり角は５゜程度と小さいため、燃料の流れは流路一面に広がって噴射孔へ進む。本実施例では、弁体１のリフト量が小さい（弁体１がノズル２に接触しているときも含む）ときには、噴射孔では、ノズル終端部は弁体終端部よりも噴射の方向に突き出ており、噴射孔先端部では弁体側の流路壁が存在しない。換言すれば、燃料の流れの方向（ノズル下流側テーパ面１１の稜線方向）に向かって、ノズル２の終端部２ａが弁体１の終端部１ａに対して、前記弁体の弁体側テーパ面の稜線方向に突き出ている。一般に、コアンダ効果として知られているように、噴射される液体の近傍に壁面があると、液体はその壁面に沿って流れる性質がある。図２５に示した状態では、コアンダ効果により噴射孔先端部で流れはノズル側テーパ面１１に偏り、噴射される燃料はノズル側テーパ部に沿った流れ１８となって噴射される。
【００６３】
図２６は、弁体のリフト量が大きいときの噴射孔の内部構造を示す断面図である。
【００６４】
弁体のリフト量が大きいときは、弁体１とノズル２との隙間にある燃料流路４を通ってきた燃料は、絞り部１２とノズル側テーパ面１１と弁体側テーパ面９で構成される流路拡大部１３を通り、燃料噴射装置の外部へ噴射される。このとき、流量が大きい、すなわち流れが速く、絞り部１２で角度が変化するため、流路拡大部１３ではノズル側テーパ面１１で流体の剥離が生じる。これにより、燃料の流れは弁体側テーパ面９に偏るため、噴射される燃料は弁体側テーパ面９に沿った流れ１９となって噴射される。
【００６５】
なお、このとき弁体終端部１ａはノズル終端部２ａよりも噴射の方向（または弁体テーパ面９の稜線方向）に突出していることが燃料の噴出を弁体テーパ面９に沿わせる上で望ましいが、これに限らず突出していなくても良い。弁体１とノズル１１の間隔がリフト量小の場合と比べて大きいため、弁体１のテーパ面９に沿った流れはノズル２のテーパ面１１の影響を受けにくいからである。
【００６６】
これにより、弁体のリフト量が小さいときはノズルテーパ面に沿った噴霧角となり、弁体のリフト量が大きいときは弁体テーパ面に沿った噴霧角となるため、弁体のリフト量を制御することで噴霧角を制御することが可能となる。
【００６７】
図２７に、上記の構造で構成された燃料噴射装置の弁体のリフト量と噴霧角度との関係を示す。弁体１のリフト量が大きくなるにつれ、噴霧角が徐々に小さく変化していることがわかる。この結果から、噴霧角度は弁体のリフト量を増加させるに従って連続的に小さくなっており、弁体のリフト量を制御することで噴霧角度の制御が可能である。
【００６８】
図２８にエンジン制御装置（ＥＣＵ）内で実施されるエンジン制御の手順を示す。
【００６９】
処理５２１においてエンジンに対する要求トルク，回転数から燃焼モードの判定を行う。エンジンの要求トルクは、アクセルペダル開度や変速ギアポジション，車速，油水温等の情報から総合的に求められる。図２９に示すようにエンジン回転数とトルクのマップに対して燃焼モードが割り付けられており、本マップに従い、要求トルク，回転数から均質燃焼にするか、成層燃焼にするかの判断が行われる。
【００７０】
処理５２１において均質燃焼モードと判断された場合は、噴霧角度θ_narrowで吸気行程に燃料を噴射する（処理５２２）。より具体的には、本実施例の燃料噴射弁では、図２７に示すように噴射弁のリフト量が高いと噴霧角が狭くなる。そこで噴霧角が最も狭いθ_narrowとなるリフト量Ｌ_highで燃料を噴射する。このときの燃料噴射量はシリンダ内が概ね理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７）となるように燃料の噴射期間が決められる。
【００７１】
一方処理５２１において成層燃焼モードと判断された場合は、噴霧角度θ_wideで圧縮行程に燃料を噴射する（処理５２３）。より具体的には、本実施例の燃料噴射弁では、図２７に示すように噴射弁のリフト量が低いと噴霧角が広くなる。そこで噴霧角が最も広いθ_wideとなるリフト量Ｌ_lowで燃料を噴射する。このときの燃料噴射量はシリンダ内の空燃比が理論空燃比よりも大きくなる（例えばＡ／Ｆ＝５０）となるように燃料の噴射期間が決められる。このときの設定空燃比はエンジンの要求負荷や回転数等に応じて予め決められている。
【００７２】
このように、均質燃焼モードでは噴射弁のリフト量を高くすることで狭い噴霧角の噴霧を吸気行程に噴射して、成層燃焼モードでは噴射弁のリフト量を低くすることで広い噴霧角の噴霧を圧縮行程に噴射する。
【００７３】
均質燃焼モードにおいて吸気行程で燃料を噴射するのは燃料と空気を良く混ぜるためである。この時の噴霧とガス流れの形態を図３０に示す。吸気行程であるために吸気弁１０４は開いており、吸気ポート１０９からシリンダ内へ強いガス流動ＧＦが生じている。噴霧が壁面に衝突すると壁流が生成され、燃料の気化や空気との混合が悪くなる。これはエンジンの排気悪化や燃費効率の低下につながる。本実施例では均質燃焼モードで噴霧ＳＰの噴霧角を狭くすることで、噴霧の吸気弁１０４やシリンダ壁への衝突，付着を防止できる。
【００７４】
一方成層燃焼モードにおいて圧縮行程で燃料を噴射するのは点火プラグ近傍の燃料濃度をその周辺に対して高くするためである。この時の噴霧形態を図３１に示す。圧縮行程であるために吸気弁１０４は閉じてシリンダ内のガス流動は吸気行程に比べ弱くなっている。ピストンは上死点近傍にまで上がってきている。本実施例では成層燃焼モードで噴霧ＳＰの噴霧角を広くすることで、点火プラグ１０７の電極近傍に燃料を集めることができる。これによって全体として希薄な混合気を安定に着火，燃焼できる。また噴霧角が広いために噴霧の垂直方向（シリンダ軸方向）の貫徹力が弱まり、噴霧がピストンに衝突，付着することを防止できる。これによってエンジンの排気悪化や燃費効率の低下を防止できる。
【００７５】
図３２はリフト量Ｌ_high時の噴射弁ノズル断面を示している。リフト量が高い状態で燃料噴射が行われている場合、ノズルのテーパ面１１の表面では燃料が剥離し燃料流路内に空隙４０ができる。これは絞り部１２で角度でノズルのテーパ面が変化し、下流側のテーパ面１１が広がっているためである。燃料の慣性力によって燃料はテーパ面１０の角度に沿って流れようとするためテーパ面１１で剥離が生じる。特に弁体が高リフトの状態では弁体１とテーパ面１１の間隔が広いため剥離が生じやすい。
【００７６】
テーパ面１１の表面には燃料の流れが無いため、燃焼で生じたカーボンなどが付着しても燃料の流れによって洗い流されることがない。またテーパ面１１は燃料による冷却もされにくいため高温の燃焼ガスから熱を受けて温度が高くなりやすい。
【００７７】
例えばエンジンへの要求負荷が高い状態が続き、噴射弁のリフト量が高い均質燃焼モードが長時間継続すると、燃料による洗い流し作用が無いこと、温度が高いことから、図３３に示すようにテーパ面１１に開口部３９が生じる。
【００７８】
開口部３９がテーパ面１１に生じると、成層運転モードで広角の噴霧を噴射するために弁体１のリフト量が低く設定しても所定の噴霧角が得られなくなる。図３４に示すようにデポジットが無い場合には、弁体を低リフト量に設定すると本来、燃料流れ１８が得られるが、テーパ面１１に開口部３９が生じていると流れがテーパ面１１に沿うことができないため燃料流１８ｂは本来の燃料流れ１８に比べ内側を向いて噴射される。すなわちテーパ面１１への開口部３９の生成によって噴霧角が所定の角度より狭くなり、成層燃焼モードで混合気への着火性が悪化したり、排気が悪化したりする。
【００７９】
そこで本発明による第二の実施例では以下で説明する燃料噴射制御を行う。図３５に本発明による第二の実施例における燃料噴射時のＥＣＵ内での処理フローを示す。
【００８０】
処理５３１においてエンジンに対する要求トルク，回転数から燃焼モードの判定を行う。エンジンの要求トルクは、アクセルペダル開度や変速ギアポジション，車速，油水温等の情報から総合的に求められる。図２９に示すようにエンジン回転数とトルクのマップに対して燃焼モードが割り付けられており、本マップに従い、要求トルク，回転数から均質燃焼にするか、成層燃焼にするかの判断が行われる。
【００８１】
処理５３１において成層燃焼モードと判断された場合は、噴霧角度θ_wideで圧縮行程に燃料を噴射する（処理５３３）。より具体的には、本実施例の燃料噴射弁では、図２７に示すように噴射弁のリフト量が低いと噴霧角が広くなる。そこで噴霧角が最も広いθ_wideとなるリフト量Ｌ_lowで燃料を噴射する。このときの燃料噴射量はシリンダ内の空燃比が理論空燃比よりも大きくなる（例えばＡ／Ｆ＝５０）となるように燃料の噴射期間が決められる。このときの設定空燃比はエンジンの要求負荷や回転数等に応じて予め決められている。
【００８２】
一方、処理５３１において均質燃焼モードと判断された場合は、処理５３２において基本噴霧角度をθ_narrowに設定する。より具体的には、本実施例の燃料噴射弁では、図２７に示すように噴射弁のリフト量が高いと噴霧角が狭くなる。そこで噴霧角が最も狭いθ_narrowとなるリフト量を基本リフト量に設定する。次に処理５３３において後述する洗浄動作を付加して吸気行程に燃料を噴射する。このときの燃料噴射量はシリンダ内が概ね理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７）となるように燃料の噴射期間が決められる。
【００８３】
次に図３６を用いて処理５３３について詳細に説明する。図３６は処理５３３におけるＥＣＵ内での処理フローを示す。
【００８４】
処理５４０において、燃料噴射弁の目標リフト量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、それぞれのリフト量の保持期間Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，噴射開始クランク角ＣＲｓを設定する。ここにＬ１は噴霧角がθ_narrowになるときのリフト量であり図２７に示すリフト量と噴霧角の関係から求められる（Ｌ１＝Ｌ_high）。
【００８５】
またＬ２は噴霧角がθ_wideになるときのリフト量であり、Ｌ１と同様に図２７に示すリフト量と噴霧角の関係から求められる（Ｌ２＝Ｌ_low）。またリフト量をＬ３に維持したときの単位時間噴射量は例えばリフト量をＬ１に設定した場合の単位時間当たり噴射量に対して１／１００以下程度になるように、リフト量Ｌ３は非常に小さな値に設定される。
【００８６】
Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３，ＣＲｓはＥＣＵに入力されるアクセル開度，エンジン回転数，車速，ギアポジション，油水温，燃圧等の種々の情報に基づき、予め定めた適切な空燃比，噴射タイミングとなるように設定される。
【００８７】
リフト量Ｌ２の保持期間Δｔ２はリフト量Ｌ１の保持期間Δｔ１よりも短いことが望ましい。また保持期間Δｔ２は予め短い期間（例えば０.３ms）に固定しても良い。
【００８８】
またΔｔ３についてもΔｔ１の１／１０以下程度、例えば０.２ms程度と短い期間に設定される。すなわちリフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１に対して、リフト量Ｌ３でΔｔ３間に噴射される燃料量Ｍｆ１は１／１０００以下程度と非常に小さく、Δｔ３における燃料噴射量は燃焼に対してはほぼ無視することができる。
【００８９】
例えば、シリンダ内の空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７）となるように、吸入空気量から必要噴射量Ｍｆが求まる。リフト量Ｌ１でΔｔ１間に噴射される燃料量Ｍｆ１とリフト量Ｌ２でΔｔ２間に噴射される燃料量Ｍｆ２の合計、Ｍｆ１＋Ｍｆ２が必要噴射量Ｍｆとなるように要求リフト量Ｌ１，Ｌ２，リフト保持期間Δｔ１，Δｔ２が決定される。また燃料噴射が吸気行程内で行われるように、噴射開始クランク角ＣＲｓが例えば吸気上死点後９０°に設定される。
【００９０】
処理５４１において、現在のクランク角が噴射開始クランク角ＣＲｓに到達するまで待機する。
【００９１】
クランク角が噴射開始クランク角ＣＲｓに到達すると処理５４２において、ドライバユニットに要求リフト量Ｌ１とリフト変更指令ＣＬを送信するとともにタイマーをリセット（ｔ＝０）する。これによりタイマーには噴射開始からの経過時間が示される。
【００９２】
処理５４３において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１を比較し、経過時間がΔｔ１になったら、処理５４４に移る。
【００９３】
処理５４４においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ２とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００９４】
処理５４５において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１＋Δｔ２を比較し、経過時間がΔｔ１＋Δｔ２になったら処理５４６に移る。
【００９５】
処理５４６においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ３とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００９６】
処理５４７において経過時間ｔとリフト保持期間Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３を比較し、経過時間がΔｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３になったら処理５４８に移る。
【００９７】
処理５４８においてドライバユニットに要求リフト量Ｌ＝０とリフト変更指令ＣＬを送信する。
【００９８】
以上示した燃料噴射時の処理フローによって、燃料噴射弁に印加される電圧とリフト量は図３７に示すようになる。
【００９９】
また以上示した燃料噴射時の処理フローによって、燃料噴射弁から噴射される噴霧の角度は図３８に示すようになる。
【０１００】
すなわちリフトＬ１で噴射されるｔ＝０からｔ＝Δｔ１では狭角噴霧角θ_narrowで噴射され、リフトＬ２，Ｌ３で噴射されるｔ＝Δｔ１から閉弁前までは広角噴霧角θ_wideで噴射される。
【０１０１】
図３９はノズルテーパ面１２近傍の燃料速度を示している。リフト量がＬ２の場合のノズル内の燃料流れを示している。図３２に示したようにリフト量が大きい場合（Ｌ１）にはノズルテーパ面１２で燃料流れが剥離するため、燃料速度はゼロである。ｔ＝Δｔ１でリフト量がＬ２に下がると図２５に示したように燃料はノズルテーパ面１２に沿って流れるようになる。このためｔ＝Δｔ１〜Δｔ１＋Δｔ２以降ではノズルテーパ面１２の近傍の燃料速度が急速に上昇する。ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２でリフトがＬ３に下がると燃料が殆ど流れなくなるためノズルテーパ面１２の近傍の燃料速度はほぼゼロとなる。
【０１０２】
ｔ＝Δｔ１〜Δｔ１＋Δｔ２の期間においてノズルテーパ面１２の近傍の燃料速度が上昇するため、この燃料流れによってノズルテーパ面上に付着したカーボンや不揮発性不純物が燃料のせん断力によって洗浄，除去される。この洗浄，除去は燃料噴射の度に繰り返し行われるため、ノズルテーパ面へのデポジット成長を未然に予防できる。
【０１０３】
なお図４０，図４１に示すようにリフト量Ｌ１での噴射前にリフト量Ｌ２の噴射を行うことで噴射開始直後の噴霧角を広くしてから噴霧角を狭くしても良い。この場合のノズルテーパ面近傍の燃料速度は図４２に示すように、噴射開始直後で速く、その後噴霧角が狭くなるとほぼゼロとなる。噴射開始直後のノズルテーパ面近傍の燃料流によってノズルテーパ面上に付着したカーボンや不揮発性不純物が洗浄，除去される。
【０１０４】
但し前述したように弁体が高リフトの状態で噴射してから弁体リフトを下げると燃料自身が持つ慣性力によって燃料速度が上昇する。このため、図３７で示したように、狭い噴霧角から広い噴霧角へ変更した方が、リフトＬ２での燃料速度の上昇が大きく、より高い洗浄効果が得られる。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 燃料噴射弁の弁体
２ ノズル
３ 噴射孔
４ 燃料流路
５ 弁体側ガイド部
６ ノズル側ガイド部
７ 開弁用ばね
８ 燃料供給口
９ 弁体側テーパ面
１０ ノズル上流側テーパ面
１１ ノズル下流側テーパ面
１２ ノズル内の絞り部
１３ 流路拡大部
１４ ノズル上流側テーパ面のテーパ角
１５ ノズル下流側テーパ面のテーパ角
１６ 弁体側テーパ面のテーパ角
１８ ノズル側テーパ面に沿った燃料流れ
１９ 弁体側テーパ面に沿った燃料流れ
２６ 弁体側ガイド部のカット面
３０ ピエゾ素子
３６ 燃料液膜
３７ 液滴
３９ 開口部
１００ シリンダヘッド
１０２ シリンダブロック
１０３ ピストン
１０４ 吸気弁
１０５ 排気弁
１０６ 燃料噴射弁
１０７ 点火プラグ
１０９ 吸気ポート
１１０ 燃焼室
１１１ 排気ポート
１１２ エンジン制御ユニット
１１３ 噴射弁ドライバユニット
ＧＦ 吸気ガス流れ
ＳＰ 噴霧
θ 噴霧角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁の制御方法において、前記弁体が前記弁座を離れてから着座するまでの燃料噴射期間に、前記リフト高さを第一の高さに制御した後、前記第一の高さよりも低い第二の高さに制御する期間を所定期間設けることを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記第二の高さに制御する期間は、前記弁体が前記弁座を離れてから着座するまでの燃料噴射期間を２分割した場合の後半のいずれかの時期から開始することを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項３】
前記第二の高さに制御した後に、前記弁体を前記便座に着座させることを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項４】
前記弁体が前記弁座を離れてから着座するまでの燃料噴射期間に、前記第一の高さから前記第二の高さまで段階的に又は連続的に制御することを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項５】
前記弁体を前記第二の高さに保持した後、弁体のリフト高さを連続的に減少することを特徴とする請求項３記載の制御方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４の燃料噴射弁が、弁体のリフト高さが低い場合の噴霧角が弁体のリフト高さが高い場合の噴霧角よりも広く設定可能な外開き式燃料噴射弁であることを特徴とした燃料噴射弁の制御方法。
【請求項７】
弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁を制御する制御装置において、
前記弁体を制御して開弁させる噴射弁駆動信号に引き続いて、少なくとも二段階で前記リフト高さを低くする噴射弁駆動信号を出力すること特徴とする燃料噴射弁の駆動装置。
【請求項８】
弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁を制御する制御装置において、
前記弁体を制御して開弁させる噴射弁駆動信号に引き続いて、前記弁体リフト高さよりも低い弁体リフトを保持する噴射弁駆動信号を出力し、その後弁体リフトを連続的に減少する噴射弁駆動信号を出力することを特徴とする燃料噴射弁の駆動装置。
【請求項１】
弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁の制御方法において、前記弁体が前記弁座を離れてから着座するまでの燃料噴射期間に、前記リフト高さを第一の高さに制御した後、前記第一の高さよりも低い第二の高さに制御する期間を所定期間設けることを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記第二の高さに制御する期間は、前記弁体が前記弁座を離れてから着座するまでの燃料噴射期間を２分割した場合の後半のいずれかの時期から開始することを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項３】
前記第二の高さに制御した後に、前記弁体を前記便座に着座させることを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項４】
前記弁体が前記弁座を離れてから着座するまでの燃料噴射期間に、前記第一の高さから前記第二の高さまで段階的に又は連続的に制御することを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項５】
前記弁体を前記第二の高さに保持した後、弁体のリフト高さを連続的に減少することを特徴とする請求項３記載の制御方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４の燃料噴射弁が、弁体のリフト高さが低い場合の噴霧角が弁体のリフト高さが高い場合の噴霧角よりも広く設定可能な外開き式燃料噴射弁であることを特徴とした燃料噴射弁の制御方法。
【請求項７】
弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁を制御する制御装置において、
前記弁体を制御して開弁させる噴射弁駆動信号に引き続いて、少なくとも二段階で前記リフト高さを低くする噴射弁駆動信号を出力すること特徴とする燃料噴射弁の駆動装置。
【請求項８】
弁体と弁座との距離であるリフト高さを制御可能な燃料噴射弁を制御する制御装置において、
前記弁体を制御して開弁させる噴射弁駆動信号に引き続いて、前記弁体リフト高さよりも低い弁体リフトを保持する噴射弁駆動信号を出力し、その後弁体リフトを連続的に減少する噴射弁駆動信号を出力することを特徴とする燃料噴射弁の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【公開番号】特開２０１１−１３２８４９（Ｐ２０１１−１３２８４９Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９１６９９（Ｐ２００９−２９１６９９）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]