燃料噴射閥和內燃發動機的製作方法
2023-04-22 15:54:01 2
專利名稱：燃料噴射閥和內燃發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及能夠通過閥構件相對於閥體的移動來控制燃料供給的燃料噴射閥和設置有這種燃料噴射閥的內燃發動機。
背景技術：
在燃料直接噴射到燃燒室中的缸內直噴式發動機中，從燃料噴射閥噴射的燃料所固有的沉積物(氧化物、碳化物、分解產物等)粘附於燃料噴射閥的噴射孔和周邊，由此使噴射的燃料量減少，改變噴霧形狀，並降低燃燒的可控性。利用從燃料噴射閥的袋狀部流動到噴射孔中的燃料的氣穴現象是其中一種用於消除沉積物粘附到噴射孔內表面上的方法。來自袋狀部的燃料在直徑非常小的噴射孔進口中被節流，於是燃料壓力升高，此後緊接著當燃料流入噴射孔內時燃料壓力瞬時下降。因此，產生氣穴現象。防止了沉積物粘附並且藉助於由氣穴現象產生的衝擊波的能量將粘附的沉積物剝落。例如，日本專利申請特開No. 2009-264193 (JP-A-2009-264193)描述了通過在設置有扁平圓扇形狹縫噴嘴形式的噴射孔的燃料噴射閥中的氣穴現象阻止沉積物粘附的特徵。另外，JP-A-2009464193建議減小噴射孔內表面的不太可能產生氣穴現象的部分的表面粗糙度，或者形成防止沉積物粘附到該部分上的膜。然而，JP-A-2009-264193中提出的技術特徵使沉積物難以粘附，而不是去除沉積物。
發明內容
本發明提供了一種燃料噴射閥，使得當沉積物已經粘附到燃料噴射閥時，將沉積物從燃料噴射閥去除，本發明還提供了使用這種燃料噴射閥的內燃發動機。本發明的第一方面涉及一種燃料噴射閥，所述燃料噴射閥用於通過閥構件相對於閥體的移動來控制燃料供給。所述燃料噴射閥包括構造成噴射燃料的狹縫，所述狹縫具有開口於所述閥體的袋狀部中的第一端部和開口於所述閥體的外壁處的第二端部；以及通孔，所述通孔具有開口於所述袋狀部中的第一端部和開口於所述閥體的所述外壁處的第二端部。根據上述方面，設置有第一端部開口於閥體的袋狀部中且第二端部開口於閥體外壁處的狹縫和第一端部開口於袋狀部中且第二端部開口於閥體外壁處的通孔。因此，即使當狹縫中不太可能產生氣穴時，仍然能夠經由通孔將袋狀部內產生的負壓引入到噴射孔中。因此，即使當沉積物已經粘附於燃料噴射閥，仍然能夠將沉積物從燃料噴射閥去除。而且可以防止沉積物形成在燃料噴射閥上。在上述方面中，所述狹縫可以形成為從所述袋狀部的中心徑向地延伸。在上述方面中，所述通孔可以直線狀地形成。在上述方面中，所述狹縫可以相對於所述燃料噴射閥的中心線傾斜地形成；並且所述通孔的所述第一端部可以定位成比所述狹縫的所述第一端部更靠近所述燃料噴射閥的所述中心線。在上述方面中，所述通孔可以與所述燃料噴射閥的所述中心線不相交。在上述方面中，沿所述狹縫在軸向上延伸的線可以與所述燃料噴射閥的所述中心線相交。在上述方面中，所述狹縫可以形成為使得在限定為包含所述燃料噴射閥的所述中心線和所述通孔的軸線的平面內，所述狹縫的所述第一端部設置成比所述狹縫的所述第二端部更靠近所述燃料噴射閥的所述中心線。由所述狹縫與所述燃料噴射閥的所述中心線在所述平面內形成的角度可以小於由所述通孔與所述燃料噴射閥的所述中心線形成的角度。在上述方面中，所述狹縫可以設置為多個。可以設置有與所述狹縫數目相同的所述通孔。所述通孔可以根據對應的所述狹縫進行設置。在上述方面中，所述狹縫可以設置為多個。所述閥構件可以選擇性地定位在以下位置處i)關閉位置，在所述關閉位置，所述閥構件座置在所述閥體上；ii)高升程位置， 在所述高升程位置，形成在所述閥體和與所述閥體分離的所述閥構件之間的閥座開口的表面積等於或大於所有的所述狹縫的所述第一端部的開口表面積；以及iii)低升程位置，在所述低升程位置，所述閥座開口的表面積小於所有的所述狹縫的所述第一端部的開口表面積。本發明的第二方面涉及包括根據上述第一方面的燃料噴射閥的內燃發動機。在上述方面中，用於控制所述燃料噴射閥的操作的燃料噴射控制裝置可以通過選擇性地使所述閥構件移動到以下位置來執行燃料噴射i)關閉位置，在所述關閉位置，所述閥構件座置在所述閥體上；ii)高升程位置，在所述高升程位置，形成在所述閥體和與所述閥體分離的所述閥構件之間的閥座開口的表面積等於或大於所有的所述狹縫的所述第一端部的開口表面積；以及iii)低升程位置，在所述低升程位置，所述閥座開口的表面積小於所有的所述狹縫的所述第一端部的開口表面積。在上述方面中，所述燃料噴射控制裝置還可以設置有用於判斷所述燃料噴射閥上是否已經形成沉積物的沉積物形成判定裝置。當通過所述沉積物形成判定裝置判定沉積物已經形成時，所述燃料噴射控制裝置可以通過使所述閥構件移動到所述低升程位置來執行燃料噴射。在上述方面中，所述燃料噴射控制裝置還可以設置有用於判斷是否使用重質燃料作為所述燃料的燃料判定裝置。當通過所述燃料判定裝置判定使用了重質燃料時，所述燃料噴射控制裝置可以通過使所述閥構件移動到所述低升程位置來執行燃料噴射。
下面將參照附圖描述本發明示例性實施方式的特點、優點、以及技術和工業重要性，附圖中相同的附圖標記指示相同的元件，並且附圖中圖1是根據本發明一種實施方式的燃料噴射閥的遠端部分的示意圖，該圖示出了閥體的橫截面；圖2是沿圖1中的II-II線剖取的圖1中所示燃料噴射閥的示意圖3是圖1中所示燃料噴射閥的遠端部分的示意圖；圖4是圖1中所示燃料噴射閥的遠端部分的示意圖；圖5是示出圖1中所示燃料噴射閥中的噴射孔內的通孔與氣穴產生區域之間的關係的放大示意圖；圖6是設置有圖1中所示燃料噴射閥的內燃發動機的示意圖；圖7是示出在圖6中所示內燃發動機中的燃料噴射控制的示例的流程圖；圖8是示出圖1中所示燃料噴射閥中的閥構件相對於閥體的升程的示意圖；以及圖9是示出在圖6中所示內燃發動機中的燃料噴射控制的另一示例的流程圖。
具體實施例方式下面將參照
本發明的實施方式。圖1和圖2是根據本發明一種實施方式的燃料噴射閥10的遠端部分的橫截面示意圖。燃料噴射閥10是用於缸內噴射的噴射器，其用於將燃料直接噴射到內燃發動機的燃燒室內，但是這種燃料噴射閥也可用於氣道噴射。燃料噴射閥10的遠端部分即噴嘴部具有作為閥體的噴嘴本體12和作為閥構件的閥針14。閥體12在內直徑朝閥體12的遠端減小的圓截錐形狀的圓截錐形表面1 處具有閥座12b。圓截錐形表面1 為噴嘴本體12的內壁表面。噴嘴本體12具有連接到位於噴嘴本體12的圓截錐形表面12a的遠端側的端部上的袋狀部12c。袋狀部12c由噴嘴本體 12的內壁表面形成。袋狀部12c由連接到圓截錐形表面1 的圓柱形表面12d和在與圓截錐形表面1 側相對的一側上連接到圓柱形表面12d的半球形表面1 構成。噴射孔16的一個端部(第一端部)在袋狀部12c中開口。具體地，噴射孔16的入口端部16a在噴嘴本體12的形成袋狀部12c的半球形表面1 處開口。噴射孔16的另一端部(第二端部)在噴嘴本體12的外壁12f處開口。因此，噴射孔16穿過噴嘴本體12 連接噴嘴本體12的袋狀部12c和外壁12f。噴射孔16相對於噴嘴本體12的中心線——即燃料噴射閥10的中心線A——傾斜延伸。噴射孔16不與中心線A相交。進一步地，噴射孔 16形成為類似狹縫的形狀。更具體地，噴射孔16呈扁平狹縫狀形狀。此外，噴射孔16形成為使得從入口側朝出口側呈圓扇形形狀擴大(見圖幻。該噴射孔16形成為從袋狀部12c 的中心徑向地延伸，更具體地，在以半球形表面1 作為球體表面確定球體的情況下，噴射孔16從球體中心徑向地延伸。此外，在本實施方式中，將燃料噴射閥10解說成具有僅一個噴射孔16，但是燃料噴射閥10也可以設置有多個構造成類似於噴射孔16的噴射孔。當設置多個噴射孔16時，噴射孔可以布置並形成為例如繞中心線A旋轉對稱。充當閥構件的閥針14容納在燃料噴射閥10內部，使得能夠在噴嘴本體12內部沿著燃料噴射閥10的中心線A往復地移動。閥針14基本上與噴嘴本體12同軸地設置。閥針14具有圓截錐形表面1 和圓錐形表面14b。圓截錐形表面1 和圓錐形表面14b的連接部為能夠與噴嘴本體12的閥座12b接觸的密封部14c。圓截錐形表面1 和圓錐形表面 14b形成閥針14的外壁表面。閥針14的密封部14c能夠座置在噴嘴本體12的閥座12b上。當閥針14與閥座 12b分離時，在閥針14的外壁表面與噴嘴本體12的內壁之間形成閥座開口 18。通過閥座開口 18的形成打開燃料通路。因此，在燃料噴射閥10中，在線圈(圖中未示出)通電並且閥針14相對於噴嘴本體12移動的情況下，在預定壓力下供給到燃料噴射閥10的燃料噴射出。換而言之，燃料噴射閥10通過閥針14的上下移動(如圖中所示)控制到袋狀部12c 的燃料供給，並從在袋狀部12c中開口的噴射孔16向下(如圖中所示)噴射燃料。另外，在噴嘴本體12中形成有通孔20。通孔20的一個端部(第一端部)20a在袋狀部12c中開口。具體地，通孔20的第一端部20a在噴嘴本體12的形成袋狀部12c的半球形表面1 處開口。通孔20的另一端部(第二端部)20b在噴嘴本體12的外壁12f處開口。因此，通孔20穿過噴嘴本體12使噴嘴本體12的袋狀部12c與外壁12f相連。通孔 20是具有圓形橫截面的小直徑直長孔。該孔相對於噴嘴本體12的中心線傾斜，即，相對於燃料噴射閥10的中心線A傾斜，但不與中心線A相交。該通孔20形成為延伸通過噴射孔16。換而言之，通孔20根據噴射孔16形成。下面參照圖3闡釋噴射孔16與通孔20之間的關係。當設置有多個噴射孔16時，根據相應的噴射孔16設置多個通孔20。圖3示意性地示出了在限定成包含燃料噴射閥10的中心線A和通孔20的軸線B 的平面(以下稱之為第一平面)中的燃料噴射閥10。在該圖中，僅噴嘴本體12以其橫截面示出。除噴射孔16與中心線A之間的角度以及通孔20與中心線A之間的角度之外，圖3 類似於圖1。因此，圖3中還示出了在第一平面上的沿噴射孔16延伸的線C。在圖3中，線 C與中心線A在點D處相交。點D為袋狀部12c的中心，S卩，以半球形表面12e為球體表面限定出球體的球體中心。在本實施方式中，噴射孔16相對於作為中心的線C對稱地擴大。 因此，未在圖2中示出的線C與中心線A重合。如下從圖1和圖3可知，通孔20的第一端部20a定位成比噴射孔16的第一端部 16a更靠近燃料噴射閥10的中心線A，並且該關係也能夠在第一平面上清楚地看出。此外， 在第一平面中，噴射孔16相對於中心線A傾斜地延伸，因此噴射孔16的第一端部16a比噴射孔16的第二端部16b更靠近燃料噴射閥10的中心線A。這與噴射孔16形成為從袋狀部12c的中心徑向地延伸相對應。因此，在第一平面中，由噴射孔16(的線C)和燃料噴射閥10的中心線A形成的角度α小於由通孔20(的軸線B)與燃料噴射閥10的中心線A形成的角度β。下文將參照圖4和圖5進一步說明噴射孔16與通孔20的關係。圖4和圖5示意性地示出了在對圖1至3中示出的燃料噴射閥10中的燃料流動進行研究時獲得的測試結果。在圖中示意性地示出了燃料流動和氣穴產生區域。在圖5中，示出了噴射孔16內的氣穴產生區域，並且通孔20由虛線示出。如上文所述，在進行燃料噴射的情況下，當閥針14與噴嘴本體12分離時，形成閥座開口 18並且打開燃料通路。因此，已經通過閥座開口 18的燃料最初被引入到袋狀部12c 中。閥座開口 18形成為環形形狀，並且袋狀部12c具有半球形表面12e。因此，如圖4中示意性地示出的，燃料在袋狀部12c內形成渦流。該渦流形成為圍繞中心線A大體呈環形形狀。於是，位於袋狀部12c內側的燃料流入噴射孔16中。袋狀部12c內渦流的形成導致在袋狀部12c的半球形表面12e附近、特別是靠近中心線A處的燃料流的分離，從而產生負壓。負壓產生的區域、即負壓產生區域在圖4中示意性地圖示為區域E。如圖中清楚示出的，通孔20的第一端部20a開口於在袋狀部12c的半球形表面12e的中心線A附近的區域 E中。
同時，從袋狀部12c流入到噴射孔16中的燃料在相對較狹窄的第一端部16a即入口部中被節流，並且這些燃料在其壓力增大之後立即流入到噴射孔16中，於是它們的壓力瞬間下降。因此，在噴射孔16內產生氣穴。這種效應在圓扇形狹縫狀噴射孔16內很顯著。 然而，噴射孔16內的氣穴產生區域會發生偏移。圖5示意性地示出了在第一平面中的在噴射孔16內的氣穴產生區域。噴射孔16中靠近中心線的一側的壁表面16c的氣穴產生區域 F向第一端部16a偏移，S卩，向入口側偏移。相比之下，噴射孔16中靠近中心線另一側的壁表面16d的氣穴產生區域G在遠到噴射孔16中心的寬度範圍內擴大。其原因是如上文所述噴射孔16向燃料噴射閥10的中心線A傾斜形成以及燃料以不同模式從袋狀部12c流動到噴射孔16的在中心線一側的壁表面16c上和在中心線另一側的壁表面16d上。此外，如圖5中所示，如上文所述開口於袋狀部12c內的負壓產生區域E中或負壓產生區域E附近的通孔20延伸通過噴射孔16的這些氣穴產生區域F、G0因為燃料噴射閥10設置有這樣的通孔20，所以燃料噴射閥10表現出良好的沉積物去除能力。例如，在噴射孔16內產生氣穴的狀態下，高負壓被附加地從袋狀部12c經由通孔20引入到噴射孔16內。因此，在噴射孔16內產生強氣穴，即使已經在噴射孔16內形成沉積物，沉積物的剝落仍然得到有效強化並且噴射孔16內的沉積物被有效去除。同時， 在氣穴通常不太可能在噴射孔16內形成的狀態下，例如，當燃料噴射壓力較低時或在燃料噴射閥10的開閉轉換期間，來自袋狀部12c的負壓被引入到噴射孔16內。因此，在每種狀態下，都能夠實現對噴射孔16內存在的沉積物的去除。這樣將負壓從袋狀部12c內部引入到噴射孔16內促進從燃料噴射閥10噴射的燃料的霧化。因此，燃料在內燃發動機內的揮發能力提高，並且燃料燃燒能力提高。所以，在設置有燃料噴射閥10的內燃發動機中，廢氣排放能夠得到改善，並且能夠防止燃料混合到油中。進一步地，上述燃料噴射閥10安裝在內燃發動機30上。圖6示出了設置有燃料噴射閥10的內燃發動機30的示意性結構。在圖中所示的內燃發動機30中，燃料噴射閥10 設置在氣缸蓋處並相鄰於形成在氣缸體32中的相應的燃燒室34。從燃料噴射閥10直接噴射並供給到燃燒室；34內的空氣和燃料的混合物在燃燒室34內燃燒，由此導致活塞38在氣缸36內往復地移動。於是，內燃發動機30產生動力。圖6僅示出了一個氣缸，然而內燃發動機30可設置多個氣缸。燃料噴射閥10也可用於單缸發動機中。相鄰於每個燃燒室34的進氣口通過進氣門Vi打開和關閉並連接到進氣歧管40。 穩壓罐42和進氣管44按描述的順序在進氣歧管40的上遊連接。進氣管44經由空氣淨化器46連接到空氣吸入口(圖中未示出)。在進氣管44的中段(在穩壓罐42與空氣淨化器 46之間)中安裝有電子控制的節氣門48。這些部件——例如進氣口、進氣歧管40、穩壓罐 42和進氣管44——各自形成進氣通路50的一部分。相鄰於每個燃燒室34的排氣口通過排氣門Ve打開和關閉，並連接至排氣歧管52。 排氣管M在下遊側連接至排氣歧管52。排氣管M上連接有包括三元催化劑的前催化器 56和包括NOx吸附還原催化劑的後催化器58。這些部件——例如排氣口、排氣歧管52和排氣管54——各自形成排氣通路60的一部分。內燃發動機30的每個氣缸36具有火花塞62。每個火花塞62設置在氣缸蓋中以鄰近相應的燃燒室34。
上述燃料噴射閥10、節氣門48、火花塞62等電連接到實質上充當內燃發動機30 的控制器的電子控制單元(下文稱之為ECU)70。ECU70包括中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、輸入/輸出(I/O)埠(圖中未示出)等等。各種傳感器經由模擬/數字(A/D)轉換器等電連接至ECU70。例如，連接有用於檢測進氣量的流量計 72。ECU70控制燃料噴射閥10、節氣門48、火花塞62等的操作以便通過使用存儲在諸如ROM 之類存儲設備中的各種映射圖並基於利用各種傳感器獲得的檢測值來獲得期望的輸出。如圖6所示，曲柄位置傳感器74是連接到E⑶70的傳感器之一。該曲柄位置傳感器74還用作內燃發動機30中的發動機轉速傳感器。此外，設置有用於檢測進氣通路50的壓力——即，進氣壓力——的進氣壓力傳感器76。另外，還設置有用於檢測內燃發動機30 中的冷卻水溫度的水溫傳感器78、用於檢測加速器踏板的下壓量的加速器位置傳感器(圖中未示出)、和用於檢測節氣門48的開度的節氣門位置傳感器。此外，還設置有用於檢測安裝有內燃發動機30的車輛的速度(車速)的車速傳感器(圖中未示出)。而且，在排氣通路60內還設置有空燃比傳感器(A/F傳感器)80。A/F傳感器80向E⑶70輸出與排氣通路 60內的排氣中的空燃比對應的電信號。還在排氣通路60內設置了 O2傳感器82。該02傳感器82向ECU70輸出排氣中的氧氣濃度耗盡的電信號。ECU70的ROM存儲用於燃料噴射控制的程序、用於點火正時控制的程序、用於節氣門控制的程序以及這些程序中使用的比如映射圖之類數據。ECU70根據諸如存儲在ROM或類似物中的上述程序之類的應用程式實施燃料噴射控制、點火控制和節氣門控制。換而言之，ECU70具有燃料噴射控制裝置、點火正時控制裝置、和節氣門控制裝置的功能。另外，如下文所述，ECU70還具有用於判斷是否已經在燃料噴射閥10中形成沉積物的沉積物形成判定裝置和用於判斷是否使用重質燃料作為燃料的燃料判定裝置的功能。例如，ECU70基於預先已經存儲的數據等實施燃料噴射控制以實現預定或期望的工作狀態。例如，在燃料噴射控制中，閥針14相對於噴嘴本體12的移動量受到控制，並且供給到燃料噴射閥10的燃料的壓力——即，燃料壓力——也根據負載受到可變控制。在低負載工作區域，所需的燃料噴射量相對較小，因此使燃料壓力低於在高負載工作區域的燃料壓力。此外，在冷起動情況下，ECU70進行催化劑預熱控制。能夠通過冷卻水溫度是否低於預定溫度來判斷是否進行冷起動。當冷卻水溫度低於預定溫度時，基於用於低溫分割噴射模式的數據進行燃料噴射控制。更具體地，進行分割噴射，由此在進氣衝程和壓縮衝程中從燃料噴射閥10噴射燃料。因此，所謂的二次燃燒發生，從而提高排氣溫度並強化預熱促進作用。當進行用於催化劑預熱的分割噴射時，噴射時間可以延遲預定的角度，也就是說， 可以進行點火時間延遲控制。然而，在一些情況下，即使當基於預定數據等執行了旨在進行到預定或期望狀態的轉變的控制時，也不會發生這樣的轉換。例如，當燃料噴射閥10中形成有沉積物並且燃料噴射沒有充分執行時，到預定工作狀態的轉變不會順利地進行下去。在這種情況下， ECU70進行用於去除燃料噴射閥10中的沉積物的控制(下文稱之為清潔控制)。下面將參照圖7中所示的流程圖闡釋清潔控制。首先，E⑶70判斷工作狀態是否處於低負載工作區域中(步驟S701)。這可以例如基於空氣流量計72、加速器位置傳感器等的輸出實現。在低負載工作(在步驟S701中為肯定判定)的情況下，判斷來自燃料噴射閥10的燃料噴射是否已經停止(步驟S703)。例如，向預定工作狀態的轉變沒有進行持續預定的時間時，ECU70判定燃料噴射已經停止，也就是說，燃料噴射閥10中已經有沉積物形成因此沒有進行足量的燃料噴射(在步驟S703中為肯定判定)。換而言之，該判斷(步驟703)對應於在燃料噴射閥10中是否已經形成沉積物的判斷。例如，當沒有進行足量的燃料噴射時，排氣的空燃比不太可能與預定空燃比匹配。 因此，能夠基於A/F傳感器80和化傳感器82進行上述判斷。還可以基於來自其他傳感器 (檢測裝置)的輸出進行步驟S701和S703中的判斷。當E⑶70判定燃料噴射已經停止(在步驟S703中為肯定判定)時，執行低升程控制作為清潔控制以從燃料噴射閥10去除沉積物(步驟S705)。在清潔控制中，使燃料噴射時閥針14相對於噴嘴本體12的移動量——即，升程量——小於正常工作期間燃料噴射控制時的升程量。如圖8所示，閥針14相對於噴嘴本體12的移動量——即，升程量Y——為噴嘴本體12的閥座12b與閥針14的密封部分Hc之間在中心線A方向上的距離。下文將闡釋閥針14相對於噴嘴本體12的位置。當不進行燃料噴射時，閥針14移動到閥針座置在噴嘴本體12上的位置(關閉位置)。當在正常的燃料噴射控制下進行燃料噴射時，閥針14從關閉位置移動到這樣的預定位置(高升程位置)閥座12b與和閥座 12b分離的密封部分Hc之間形成的環形閥座開口 18的表面積等於或大於噴射孔16的第一端部的開口面積(可以為最小開口面積)。相比之下，在進行作為清潔控制的低升程控制(步驟S7(^)時的燃料噴射期間，閥針14從關閉位置移動到這樣的預定位置(低升程位置)閥座開口 18的面積小於噴射孔16的第一端部的開口面積。因此閥針14選擇性地定位在關閉位置、高升程位置(非清潔位置)、和低升程位置(清潔位置)。高升程位置可以是單個預定位置，但是本文使用的高升程位置限定了包括多個不同預定位置的一組位置。閥座開口 18的面積通常通過用升程量Y乘以密封部分Hc的長度來確定。在本實施方式中，由於設置單個噴射孔16，因此，噴射孔16的第一端部的開口面積即為該單個噴射孔16的第一端部的開口面積。然而，在設置有多個噴射孔16的燃料噴射閥中，與閥座開口 18的面積對比的噴射孔16的第一端部的開口面積為所有噴射孔16的第一端部的開口面積的總和。換而言之，是與閥座開口 18的面積對比的所有噴射孔16的第一端部的開口面積。當燃料噴射閥10中已經形成沉積物時，這種通過將閥針14移動到低升程位置進行的燃料噴射使得能夠有效地改善沉積物從燃料噴射閥10的去除。在設定為小升程量、 的情況下，閥座開口 18的面積減小而袋狀部12c內部產生的負壓水平能夠提高。所以，即使在燃料壓力相對較小的輕負載情況下，仍然能夠經由通孔20將高負壓引入噴射孔16中， 因此能夠有效地在噴射孔16內引發氣穴效應，從而能夠有效地促進沉積物的剝離。在沒有通孔20的燃料噴射閥中，這種到低升程模式的轉換增大了噴射孔16內的壓力損失。因此， 閥針14的位置無法設置在低升程位置。同時，當工作狀態不在低負載工作區域(在步驟S701中為否定判定)或者燃料噴射尚未停止(在步驟S703中為否定判定)時，執行正常燃料噴射控制(正常升程控制)(步驟S707)。在這種情況下，能夠通過使閥針14定位在高升程位置而執行燃料噴射。上述情形不是期望清潔內燃發動機30中的燃料噴射閥10的唯一情形。更具體地， 當重質燃料被用作燃料時，容易在燃料噴射閥10中形成沉積物。因此，當使用重質燃料時會更多地依賴於燃料噴射閥10的清潔。下面將參照圖9中示出的流程圖闡釋這種清潔控制。重質燃料為低揮發性燃料，其包括例如重油等。E⑶70判斷燃料是否包括重質燃料(步驟S901)。當使用重質燃料時，發動機轉速的變化增大。因此，判斷發動機轉速的變化量是否等於或大於預定量。進一步地，由於重質燃料具有低揮發性，因此當使用重質燃料時，冷起動期間的燃料噴射量大大低於使用諸如汽油等輕質燃料時冷起動期間的燃料噴射量。所以，當重質燃料被用作燃料時，空氣-燃料混合物的燃燒以及空燃比都會不同於在使用輕質燃料的情況下的空氣-燃料混合物的燃燒以及空燃比。所以，可以例如基於發動機轉速和排氣空燃比——即，基於曲柄位置傳感器 74、A/F傳感器80和化傳感器82中的至少任一個的輸出——來判斷燃料是否包含重質燃料。當燃料中包含重質燃料(在步驟S901中為肯定判定)時，判斷是否正在進行催化劑預熱控制(步驟S903)。可以基於冷卻水溫度來判斷是否正在進行催化劑預熱控制。當 ECU70如上所述進行在進氣衝程和壓縮衝程中從燃料噴射閥10噴射燃料的分割噴射時，判定正在進行催化劑預熱控制。在判定正在進行催化劑預熱控制(在步驟S903中為肯定判定)的情況下，ECU70 將閥針14的升程量γ設定為對應於清潔位置的升程量。換而言之，執行通過使閥針14移動到低升程位置進行燃料噴射的低升程控制(步驟S905)。所以，在進氣衝程中，由於內部缸壓為負，因此能夠有效地將負壓引入到通孔20 中，從而能夠有效地清潔通孔20的內側，比如去除位於通孔20內側的沉積物。相比之下， 在壓縮衝程中，由於內部缸壓增大，因此負壓被有效地引入到噴射孔16中，從而能夠有效地清潔噴射孔16的內側，比如去除位於噴射孔16內側的沉積物。所以，能夠藉助於通過在催化劑預熱控制期間使閥針14移動到低升程位置而進行燃料噴射來清潔通孔20和噴射孔 16。而且，當燃料中沒有包含重質燃料(在步驟S901中為否定判定)或者沒有進行催化劑預熱控制(在步驟S903中為否定判定)時，執行正常燃料噴射控制(正常升程控制) (步驟S907)。在這種情況下，通過使閥針14定位在高升程位置執行燃料噴射。上文描述了本發明的多種實施方式，但是可以想到本發明的其他多種實施方式。 例如，在上述實施方式中，噴射孔具有圓扇形狹縫狀形式，但是也可以是採用其他形式。例如，噴射孔可以呈三角形。此外，通孔的橫截面形狀不限於圓形，而是可以為橢圓形、矩形或多邊形。通孔的第一端部可以定位在燃料噴射閥的中心線上。此外，上述內燃發動機為簡單的直噴式發動機，但是本發明也可應用於除上述缸內噴射閥之外還設置有用於氣道噴射的燃料噴射閥的雙噴射發動機。這些實施方式還包括根據本發明的燃料噴射閥作為用於氣道噴射的燃料噴射閥使用的結構。所使用的燃料不限於汽油，本發明也可應用於使用各種其他燃料——例如，酒精燃料——的燃料噴射閥或內燃發動機。儘管已經參照本發明的示例性實施方式描述了本發明，但是應當理解，本發明並不局限於所描述的實施方式或構造。相反，本發明旨在涵蓋各種不同的變型和等同配置。另外，儘管以多種不同的示例性組合和結構示出了所公開的本發明各種構成要素，但是包括或多或少或者僅單個構成要素的其他組合和結構也在所附權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種燃料噴射閥(10)，所述燃料噴射閥(10)用於通過閥構件(14)相對於閥體(12) 的移動來控制燃料供給，其特徵在於包括構造成噴射燃料的狹縫(16)，所述狹縫(16)具有開口於所述閥體(12)的袋狀部 (12c)中的第一端部(16a)和開口於所述閥體(12)的外壁(12f)處的第二端部(16b)；以及通孔(20)，所述通孔00)具有開口於所述袋狀部(12c)中的第一端部(20a)和開口於所述閥體(12)的所述外壁(12f)處的第二端部(20b)。
2.如權利要求1所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述狹縫(16)形成為從所述袋狀部 (12c)的中心徑向地延伸。
3.如權利要求1或2所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述通孔00)直線狀地形成。
4.如權利要求1至3中的任一項所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述狹縫(16)相對於所述燃料噴射閥(10)的中心線㈧傾斜地形成；並且所述通孔00)的所述第一端部(20a)定位成比所述狹縫(16)的所述第一端部(16a) 更靠近所述燃料噴射閥(10)的所述中心線(A)。
5.如權利要求4所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述通孔00)與所述燃料噴射閥(10) 的所述中心線(A)不相交。
6.如權利要求4所述的燃料噴射閥(10)，其中，沿所述狹縫(16)在軸向上延伸的線 (C)與所述燃料噴射閥(10)的所述中心線㈧相交。
7.如權利要求1至6中的任一項所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述狹縫(16)形成為使得在限定為包含所述燃料噴射閥(10)的所述中心線(A)和所述通孔00)的軸線(B) 的平面內，所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)設置成比所述狹縫(16)的所述第二端部 (16b)更靠近所述燃料噴射閥(10)的所述中心線㈧；並且由所述狹縫(16)與所述燃料噴射閥(10)的所述中心線(A)在所述平面內形成的角度小於由所述通孔00)與所述燃料噴射閥(10)的所述中心線㈧形成的角度。
8.如權利要求1至7中的任一項所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述狹縫(16)設置為多個；設置有與所述狹縫(16)數目相同的所述通孔00)；並且所述通孔00)根據對應的所述狹縫進行設置。
9.如權利要求1至8中的任一項所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述狹縫(16)設置為多個；並且所述閥構件(14)選擇性地定位在以下位置處i)關閉位置，在所述關閉位置，所述閥構件(14)座置在所述閥體(1 上；ii)高升程位置，在所述高升程位置，形成在所述閥體 (12)和與所述閥體(12)分離的所述閥構件(14)之間的閥座開口(18)的表面積等於或大於所有的所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)的開口表面積；以及iii)低升程位置，在所述低升程位置，所述閥座開口(18)的所述表面積小於所有的所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)的所述開口表面積。
10.一種內燃發動機(30)，其特徵在於包括根據權利要求1至9中的任一項所述的燃料噴射閥(10)。
11.如權利要求10所述的內燃發動機(30)，其中，用於控制所述燃料噴射閥(10)的操作的燃料噴射控制裝置(70)通過選擇性地使所述閥構件(14)移動到以下位置來執行燃料噴射i)關閉位置，在所述關閉位置，所述閥構件(14)座置在所述閥體(1 上；ii)高升程位置，在所述高升程位置，形成在所述閥體(1 和與所述閥體(1 分離的所述閥構件(14) 之間的閥座開口(18)的表面積等於或大於所有的所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)的開口表面積；以及iii)低升程位置，在所述低升程位置，所述閥座開口(18)的所述表面積小於所有的所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)的所述開口表面積。
12.如權利要求11所述的內燃發動機(30)，其中，所述燃料噴射控制裝置(70)還設置有用於判斷所述燃料噴射閥(10)上是否已經形成沉積物的沉積物形成判定裝置；並且當通過所述沉積物形成判定裝置判定沉積物已經形成時，所述燃料噴射控制裝置(70) 通過使所述閥構件(14)移動到所述低升程位置來執行燃料噴射。
13.如權利要求11或12所述的內燃發動機(30)，其中，所述燃料噴射控制裝置(70)還設置有用於判斷是否使用重質燃料作為所述燃料的燃料判定裝置；並且當通過所述燃料判定裝置判定使用了重質燃料時，所述燃料噴射控制裝置(70)通過使所述閥構件(14)移動到所述低升程位置來執行燃料噴射。
全文摘要
本發明提供了一種用於通過閥構件(14)相對於閥體(12)的移動來控制燃料供給的燃料噴射閥(10)，該燃料噴射閥(10)包括構造成噴射燃料的狹縫(16)，狹縫(16)具有開口於閥體(12)的袋狀部(12c)中的第一端部(16a)和開口於閥體(12)的外壁(12f)處的第二端部(16b)；以及通孔(20)，通孔(20)具有開口於袋狀部(12c)中的第一端部(20a)和開口於閥體(12)的外壁(12f)處的第二端部(20b)。
文檔編號F02M61/18GK102562397SQ201110424328
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月16日 優先權日2010年12月21日
發明者松村惠理子 申請人:豐田自動車株式會社