專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥及其控制方法和控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥及其控制方法，尤其涉及一種通 過(guò)燃料噴射閥(也稱噴射器)直接向燃燒室供給燃料的缸內(nèi)噴射型內(nèi)燃機(jī) (也稱缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī))的燃料噴射裝置。而且，也涉及該燃料噴射閥 的控制電路裝置。
背景技術(shù)：
在以往的技術(shù)中，如日本特開(kāi)2000—170629號(hào)公報(bào)所述，公知的結(jié) 構(gòu)是控制施加在壓電元件上的電壓，來(lái)切換噴射器的閥體的行程，并且 設(shè)置構(gòu)成與各個(gè)行程對(duì)應(yīng)的燃料通路的渦旋生成機(jī)構(gòu)，在各行程狀態(tài)下， 利用不同的渦旋機(jī)構(gòu)可以得到不同的噴霧形狀。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000—170629號(hào)公報(bào)在該以往的技術(shù)中，存在著以下問(wèn)題在閥座的上游燃料通路內(nèi)必須 安裝多個(gè)渦旋機(jī)構(gòu)，由于這些渦旋機(jī)構(gòu)的加工公差和裝配誤差，導(dǎo)致每個(gè) 噴射器的噴霧形狀產(chǎn)生偏差，不適合于產(chǎn)品化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可以改變噴霧形 狀的燃料噴射閥及其控制方法，且部件件數(shù)少、噴霧形狀的偏差少的燃料 噴射閥以及燃料噴射閥的控制方法。本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下達(dá)成，提供一種內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥，其 具有至少一個(gè)燃料噴口；閥座面，該閥座面位于燃料噴口的上游；閥體， 該閥體通過(guò)相對(duì)于該閥座面接觸和分離，來(lái)對(duì)通到所述燃料噴射口的燃料通路進(jìn)行開(kāi)閉控制；電磁驅(qū)動(dòng)裝置，該電磁驅(qū)動(dòng)裝置操作所述閥體，其中， 通過(guò)供給所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置的電力的大小，來(lái)維持所述閎體在全開(kāi)位置和 與閥座面接觸的全閉位置之間的任意的開(kāi)度位置。具體而言，提供如下這樣達(dá)成控制對(duì)所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置或構(gòu)成該電 磁驅(qū)動(dòng)裝置的電磁螺線管的通電時(shí)間來(lái)控制燃料噴射量，并且控制所述電 流的上升傾斜、峰值的至少一個(gè)，而控制噴射燃料的穿透度、噴霧角、噴 霧密度的至少一個(gè)。另外優(yōu)選的是通過(guò)如下達(dá)成本發(fā)明的目的，所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置包含 電磁螺線管；磁致伸縮元件，該磁致伸縮元件在所述電磁螺線管所產(chǎn)生的 電磁力的作用下使伸縮量變化；變位傳遞機(jī)構(gòu)，該變位傳遞機(jī)構(gòu)將所述磁致伸縮元件的伸縮變位傳遞給所述閥體。 (發(fā)明的效果)根據(jù)以上那樣構(gòu)成的本發(fā)明，可以提供適合大批量生產(chǎn)的燃料噴射 閥，該燃料噴射閥由于對(duì)噴霧形狀帶來(lái)影響的加工部件少，所以結(jié)果是燃 料噴射閥間的噴霧形狀的偏差少。而且，因?yàn)槠钌?，這種偏差可以通過(guò) 控制消除。


圖1是缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的概略圖；圖2是超磁致伸縮噴射器的概略圖；圖3是供給電流的上升傾斜陡峭情況下的噴霧；圖4是供給電流的上升傾斜緩慢情況下的噴霧；圖5是供給電流的峰值大的情況下的噴霧；圖6是供給電流的峰值小的情況下的噴霧；圖7是柱塞上升(plunger lift)量和燃料流量的關(guān)系；圖8是用于說(shuō)明在各運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的噴射方法的圖；圖9 (i)是運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的供給電流波形；圖10 (ii)是運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的供給電流波形；圖11 (iii)是運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的供給電流波形；圖12 (iv)是運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的供給電流波形；圖13 (v)是運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中的供給電流波形； 圖14是發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元； 圖15是供給電流波形決定方法的例子； 圖16是直上噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的概略圖；圖17是基于直上噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的減少燃料附著的說(shuō)明圖； 圖18是基于直上噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的成層燃燒時(shí)的噴霧。 圖中l(wèi)一噴射器；2 —點(diǎn)火線圈；3 —活塞；4一吸氣通路；5—廢氣通路；6 一驅(qū)動(dòng)電路；7 —發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置(ECU); 8 —吸氣閥；9一排氣閥。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例基于以下所示的基本原理而構(gòu)成。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，控制對(duì)將超磁致伸縮元件用于執(zhí)行器的噴射器以 及使所述超磁致伸縮元件變位的磁場(chǎng)產(chǎn)生用的螺線管提供的供給電流的 變化比率(上升傾斜度)或峰值。如果對(duì)螺線管供給的供給電流的上升傾 斜度越大，則柱塞的上升速度越快，噴霧的初始速度變快，可以使穿透度(penetration)變長(zhǎng)。傾斜度越小，則柱塞的上升速度越慢，噴霧的初始 速度變慢，可以使穿透度變短。另外，使向螺線管提供的供給電流的峰值 越大，則能夠使柱塞的上升量越大，燃料流量越大，能夠形成密度大的噴 霧(難以潰散的噴霧)。使供給電流的峰值越小，則燃料流量越小，能夠 形成密度小的噴霧(容易潰散的噴霧)。因?yàn)槭跪?qū)動(dòng)超磁致伸縮噴射器的電流波形的上升傾斜度、峰值改變， 能夠?qū)崿F(xiàn)噴射的噴霧的形狀的可變控制，所以可以噴射出與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的噴霧，配合于缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，從而實(shí)現(xiàn)各種 噴霧形狀，并且能夠?qū)崿F(xiàn)排氣、燃料利用率的提高。(實(shí)施例1)圖1是實(shí)施本發(fā)明的缸內(nèi)噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。 發(fā)動(dòng)機(jī)100具有工作缸101和工作缸蓋102。在工作缸蓋102的中央 以面對(duì)燃燒室103的方式安裝有點(diǎn)火火花塞2b。在工作缸蓋102以隔著點(diǎn)火線圈2的方式形成有吸氣通路4和廢氣通 路5，并且吸氣通路4和廢氣通路5分別與工作缸101內(nèi)的燃燒室103連 接。吸氣閥8設(shè)置在吸氣通路4和工作缸103的連接部。排氣閥9設(shè)置在廢氣通路和工作缸103的連接部。活塞3能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)地配置在工作缸內(nèi)，通過(guò)該活塞3的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái) 改變?nèi)紵?03的容積。燃料噴射閥1 (以下稱為噴射器)，在工作缸的吸氣通路4一側(cè)，被安 裝在兩個(gè)吸氣閥8 (只圖示出一個(gè))的中間，向工作缸101的燃燒室內(nèi)103 直接噴射燃料。在點(diǎn)火火花塞2b的安裝用孔內(nèi)安裝有一體地設(shè)置點(diǎn)火裝置(點(diǎn)火器) 2a的獨(dú)立點(diǎn)火型的點(diǎn)火線圈2?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置(ECU) 7的信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路6控制噴射器1?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置(ECU) 7的信號(hào)，通過(guò)點(diǎn)火裝置(點(diǎn)火器)2a 控制點(diǎn)火線圈2。向發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置(ECU) 7輸入如下信號(hào)在吸氣通路4上設(shè)置的 吸入空氣量傳感器(未圖示)的輸出信號(hào)Qa;在發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸附近安 裝的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(未圖示)的信號(hào)Ne;在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作缸部安裝 的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫傳感器(未圖示)的信號(hào)Tw;在廢氣通路5安裝的空燃比傳感器(02傳感器未圖示)的信號(hào)02;以及對(duì)在吸氣管上設(shè)置的節(jié)流閥裝置的開(kāi)度進(jìn)行檢測(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度傳感器(未圖示)的信號(hào)0TH。 基于這些輸入信號(hào)，求出噴射器l、點(diǎn)火線圈2的控制信號(hào)。 噴射器1如圖2所示，由磁場(chǎng)產(chǎn)生用的螺線管10和超磁致伸縮元件11構(gòu)成，并根據(jù)來(lái)自ECU7的控制信號(hào)對(duì)其進(jìn)行開(kāi)閉控制。 圖2是使用超磁致伸縮元件的噴射器的結(jié)構(gòu)例。 噴射器由磁場(chǎng)產(chǎn)生用的螺線管10、超磁致伸縮元件ll、柱塞12、開(kāi)閉閥用柱塞13、以及孔板14構(gòu)成。如果將來(lái)自ECU7的燃料噴射信號(hào)輸入噴射器驅(qū)動(dòng)電路6，從噴射器驅(qū)動(dòng)電路向后面將詳細(xì)敘述的噴射器1輸入驅(qū)動(dòng)電流，則由圖2所示的螺線管IO產(chǎn)生磁場(chǎng)，超磁致伸縮元件11變位(伸長(zhǎng))，設(shè)置在超磁致伸縮 元件11上側(cè)的柱塞12被提升，伴隨于此，設(shè)置在柱塞12下側(cè)的開(kāi)閉閥 用柱塞13被提升，從而形成開(kāi)閥狀態(tài)，將被未圖示的高壓泵加壓后的高 壓燃料噴射到燃燒室內(nèi)。圖3 圖6是表示被輸入到噴射器1的電流波形和被噴射的噴霧形狀 的關(guān)系的例子。圖3的15表示橫軸為時(shí)間、縱軸為電流的電流波形，15a 表示輸入上述電流波形時(shí)的來(lái)自噴射器1的燃料噴霧形狀。因?yàn)槌胖律炜s元件11高速地響應(yīng)向磁場(chǎng)產(chǎn)生用的螺線管IO供給的 電流變化，所以通過(guò)供給螺線管10的電流，可以精密控制開(kāi)閉閥用柱塞 13的上升動(dòng)作。艮P，流過(guò)螺線管的電流的變化特性和柱塞的響應(yīng)特性大致對(duì)應(yīng)，也可 以說(shuō)柱塞的響應(yīng)速度取決于電流的上升速度。另外，柱塞的行程大體對(duì)應(yīng)于施加在螺線管上的電流的大小，電流越 大行程越大。電流越小，則與其對(duì)應(yīng)維持小的行程位置。因此，如果使施加在螺線管上的電流的大小線性地變化，則可以使設(shè) 置在柱塞13前端的閥體V和閥座面S之間的燃料通過(guò)流路截面積Al、 A2也線性地變化。如果通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路6將輸入的電流波形如圖3所示的上升傾斜度陡峭 的電流波形15供給向螺線管10，則開(kāi)閉閥用柱塞13的開(kāi)閥速度變快。因 此，流入開(kāi)閉閥用柱塞13和閥座14之間的燃料速度的上升也變快，由噴 射器l噴射的噴霧的初速度增加，如圖3所示，能夠形成穿透度大的噴霧 15a。另一方面，如果將圖4的上升傾斜緩慢的電流波形16供給向螺線管 10，則開(kāi)閉閥用柱塞13的上升速度變慢，流入其與閥座14之間的燃料速 度的上升也變慢，由噴射其1噴射的噴霧的初速度下降。因此，從噴射器 1噴射的噴霧的初速度下降，能夠形成穿透度小的噴霧16a。更進(jìn)一步， 如圖4的16b所示，通過(guò)使供給電流的上升形成為曲線形狀，則可以使穿 透度更小。如上所述，通過(guò)供給向螺線管10的供給電流的上升傾斜，可以對(duì)穿 透度進(jìn)行控制。下面，如圖5所示，如果將供給電流的峰值大的供給電流17提供給 螺線管IO，則開(kāi)閉閥用柱塞13的上升量也變大。因此，如圖7所示，在 開(kāi)閉閥用柱塞13和閥座14之間流通的燃料流量變多，由噴射器1噴射的 噴霧的密度變大，可以形成強(qiáng)大的噴霧(難以潰散的噴霧)17a。另外， 如果在產(chǎn)生渦旋旋轉(zhuǎn)的噴射器中輸入如供給電流17所示的供給電流，則 由于燃料流量增加，渦旋力變強(qiáng)，可以形成噴霧的擴(kuò)展范圍(噴霧角)大 的噴霧17b。另一方面，如圖6所示，如果將峰值小的供給電流18提供給螺線管 10，則如圖7所示，在開(kāi)閉閥用柱塞13和閥座14之間流通的燃料流量變 少，則由噴射器l噴射的噴霧的密度變小，從而形成弱小的噴霧(容易潰 散的噴霧)18a。這種情況下，如果在產(chǎn)生渦旋旋轉(zhuǎn)的噴射器中輸入峰值 小的供給電流18，則由于燃料流量小，給與噴霧的渦旋力變?nèi)酰纬蓢婌F 的擴(kuò)展范圍(噴霧角)小的噴霧18b。如上所述，通過(guò)提供給螺線管10的供給電流的峰值，可以對(duì)噴霧的 密度(難以潰散難度)以及噴霧角進(jìn)行控制。圖8是表示實(shí)施了本發(fā)明的缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的示例。這 是一種以提高燃料利用率為目的，以成層燃燒為積極實(shí)施的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的情 況，在這種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，為提高排氣性能，有必要根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域來(lái)形成最 合適的噴霧。下面，以噴射器在執(zhí)行器中使用超磁致伸縮元件來(lái)形成渦旋 噴霧的情況作為例子進(jìn)行說(shuō)明。圖8中橫軸是轉(zhuǎn)速、縱軸是負(fù)荷，(1)是 高負(fù)荷高旋轉(zhuǎn)的均質(zhì)燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，(2)是高負(fù)荷低旋轉(zhuǎn)的均質(zhì)燃燒運(yùn)轉(zhuǎn) 區(qū)域，(3)是弱成層燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，(4)是低負(fù)荷中旋轉(zhuǎn)的成層燃燒運(yùn)轉(zhuǎn) 區(qū)域，(5)是低負(fù)荷低旋轉(zhuǎn)的均質(zhì)燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域。在區(qū)域(1)中，需要 在短時(shí)間內(nèi)噴射很多的燃料，在吸氣行程或從排氣行程到吸氣行程要噴射 一次燃料。在區(qū)域(1)中，因?yàn)樘幵诎l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，基于活塞的混合效果好的 運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，所以通過(guò)使噴霧廣泛地分布在工作缸內(nèi)，可以提高混合氣化 率，提高輸出，改善燃料利用率。因此，從驅(qū)動(dòng)電路6提供給噴射器1的 供給電流，選擇如圖9所示的上升傾斜度陡峭、峰值大的供給電流19。由 此，可以使穿透度大，增大噴霧的擴(kuò)展范圍，并且可以提高和吸入氣的混合氣化率。在區(qū)域(2)中，由于是均質(zhì)燃燒且高負(fù)荷，所以在進(jìn)氣行程中需要 一次噴射較多的燃料。但是，由于轉(zhuǎn)速低，所以形成基于活塞的混合效果差的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。因此，在運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域(2)中，選擇如圖IO所示的上升傾斜 度緩慢、峰值大的供給電流20a。由此，可以使穿透度小，可以減少燃料 對(duì)工作缸壁面或活塞冠面的附著，同時(shí)提高和吸入空氣的混合氣化率，可 以防止排氣惡化。進(jìn)一步，在排氣性能差的情況下，與供給電流20a相比， 通過(guò)使用上升傾斜為二次曲線的供給電流20b，可以使穿透度更小，并且 減少燃料附著量。在區(qū)域(3)中，是通過(guò)進(jìn)行成層燃燒來(lái)實(shí)現(xiàn)燃料利用率提高的區(qū)域。 在這個(gè)區(qū)域(3)中，比如，將燃料噴射分成吸氣行程和壓縮行程的兩次。 在這種情況下，在吸氣行程噴射時(shí)形成均質(zhì)的稀薄預(yù)混合氣，以確保火焰 的擴(kuò)散，進(jìn)一步，在即將點(diǎn)火前的壓縮行程噴射時(shí)，在火花塞附近形成點(diǎn) 火用的濃的混合氣。在區(qū)域(3)中，從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低的條件到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速高的條件都有，但在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，由于基于活塞的混合 效果小，所以在吸氣行程噴射時(shí)，選擇如圖11所示的上升傾斜緩慢、峰 值中等的電流波形21a。由此，可以使穿透度小，并且減少燃料在壁面上 的附著。另外，通過(guò)增大噴霧角可以提高混合氣化率，可以形成均質(zhì)的稀 薄預(yù)混合氣。同時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，由于基于活塞的混合 效果大，所以在吸氣行程噴射時(shí)，選擇上升傾斜陡峭、峰值中等的電流波 形21b。由此，可以使穿透度大，通過(guò)擴(kuò)大缸內(nèi)噴霧的分布，可以進(jìn)一步 提高混合氣化率，可以形成均質(zhì)的稀薄預(yù)混合氣。另一方面，在壓縮行程 中噴射的噴霧是用于形成點(diǎn)火用的混合氣的噴霧，有必要在火花塞周邊分 布濃的混合氣。而且，由于從燃料噴射到點(diǎn)火的時(shí)間短，并且工作缸缸內(nèi) 的壓力上升，所以致使燃料難以到達(dá)火花塞。所以，在壓縮行程的噴射時(shí)， 選擇上升陡峭、峰值小的電流波形21c。由此，形成穿透度大、噴霧角小 的噴霧，可以在火花塞附近形成密集且濃的混合氣。在區(qū)域(4)中，是以成層燃燒來(lái)實(shí)現(xiàn)燃燒改善的區(qū)域。但是，由于 是負(fù)荷小的區(qū)域，也是噴射的燃料量少而難以分割噴射的區(qū)域。因此，在 該區(qū)域(4)中，在壓縮行程噴射一次燃料，使火花塞周邊分布濃且密集的混合氣以實(shí)現(xiàn)成層燃燒。所以，選擇如圖12所示的上升傾斜陡峭、峰值中等的電流波形22。由此，可以使穿透度大，即使在缸內(nèi)壓力高的狀態(tài) 下，也可以使火花塞周邊分布濃且密集的混合氣。在區(qū)域(5)中，由于以低負(fù)荷低旋轉(zhuǎn)進(jìn)行均質(zhì)燃燒，所以在吸氣行 程中噴射一次。在該區(qū)域(5)中為確保排氣性能，選擇如圖13所示的上 升傾斜緩慢、峰值中等的供給電流23a。因此，通過(guò)形成穿透度小且噴霧 角大的噴霧，可以減少燃料對(duì)工作缸壁面的附著，同時(shí)可以提高和吸入氣 的混合氣化率。由此可以防止排氣惡化。進(jìn)一步，在排氣性能差的情況下， 與供給電流23a相比，通過(guò)使用上升傾斜為二次曲線的供給電流23b，從 而使穿透度更小，并且減少燃料附著量。圖14是圖1所示的ECU的輸入輸出信號(hào)的示例。如圖14所示，ECU7 根據(jù)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各種傳感器來(lái)判定發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，配合圖8所示的 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)選擇噴射方法，向噴射器驅(qū)動(dòng)電路6輸出電流波形、噴射時(shí)刻、 噴射次數(shù)、噴射時(shí)間長(zhǎng)度，或者向點(diǎn)火電路2a輸出點(diǎn)火時(shí)刻。圖15是在 圖14的ECU內(nèi)存儲(chǔ)的電流模式的示例圖。如圖15所示，在ECU內(nèi)有傾斜模式、峰值模式，根據(jù)各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái) 選擇。由于燃燒噴射量可以通過(guò)供給螺線管的電流波形的積分值求得，所 以可以通過(guò)噴射時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)最終的噴射量的控制進(jìn)行調(diào)整。圖16是第二實(shí)施方式的一個(gè)例子。圖16的例子是涉及將噴射器配置 在燃燒室的中央，將點(diǎn)火火花塞配置在噴射器附近的中心噴射型(正上方 噴射型)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例。圖17 、圖18是使提供給渦旋型噴射器的供給電流變化時(shí)的噴霧形狀 的一個(gè)例子。圖17是供給圖5所示的電流模式的情況下的一個(gè)例子。由 于通過(guò)供給螺線管的供給電流的上升傾斜可以控制穿透度，所以如圖17 所示，可以減少燃料對(duì)活塞冠面的附著，改善排氣。另外，由于通過(guò)供給 電流的峰值可以對(duì)噴霧角進(jìn)行控制，因而可以減少燃料對(duì)工作缸壁面的附 著。圖18是在壓縮行程中噴射燃料的情況的例子，是實(shí)現(xiàn)成層燃燒的情 況下的例子。在這種情況下，通過(guò)提高供給電流的峰值可以擴(kuò)大噴霧角， 由此，有必要在火花塞附近形成濃的混合氣，從而可以進(jìn)行更穩(wěn)定的成層 燃燒。在這樣的實(shí)施例中，利用超磁致伸縮元件的變位特性與提供給使超磁 致伸縮元件產(chǎn)生變位的磁場(chǎng)產(chǎn)生用的螺線管的電流變化緊密相關(guān)這一物 理現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)噴射器的開(kāi)閥速度或行程進(jìn)行控制，僅僅用閥體和閥座部 件這樣的簡(jiǎn)單的構(gòu)成部件，就能夠?qū)拈y座的下游的燃料噴射口噴射的燃 料噴霧的穿透度、擴(kuò)散角度、密度進(jìn)行控制。磁致伸縮元件其結(jié)果是，可以使通過(guò)超磁致伸縮噴射器噴射的噴霧形 狀配合于運(yùn)轉(zhuǎn)條件，對(duì)該噴霧形狀進(jìn)行精度良好的微細(xì)調(diào)整。結(jié)果是排氣 排出性變好，燃料利用率也得到改善。 (工業(yè)實(shí)用性)本發(fā)明并不限于實(shí)施例中說(shuō)明的實(shí)心噴霧型噴射器、帶渦流器噴射 器，也可以使用于孔式噴嘴型噴射器、板式噴嘴型噴射器、多孔型噴射器等。另外，對(duì)于壓電元件(piezoelectric元件)型或磁致伸縮元件型噴射 器，只要改善磁回路，提高響應(yīng)速度，也可以用于螺線管驅(qū)動(dòng)型噴射器。而且，作為內(nèi)燃機(jī)，不受噴射器的安裝位置的影響，可適用于噴射器 安裝在工作缸座、工作缸蓋側(cè)面的缸內(nèi)噴射型內(nèi)燃機(jī)，也適用于噴射器安 裝在工作缸蓋的頂上的中心噴射型缸內(nèi)噴射型內(nèi)燃機(jī)。并且，也可以適用 于向吸氣口噴射燃料的類型的內(nèi)燃機(jī)的噴射器。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥，其具有至少一個(gè)燃料噴口；閥座面，該閥座面位于燃料噴口的上游；閥體，該閥體通過(guò)相對(duì)于該閥座面接觸和分離，來(lái)對(duì)通到所述燃料噴射口的燃料通路進(jìn)行開(kāi)閉控制；電磁驅(qū)動(dòng)裝置，該電磁驅(qū)動(dòng)裝置操作所述閥體，所述內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的特征在于，通過(guò)供給所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置的電力的大小，來(lái)維持所述閥體在全開(kāi)位置和與閥座面接觸的全閉位置之間的任意的開(kāi)度位置。
2、 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥，其中， 所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置包含電磁螺線管；磁致伸縮元件，該磁致伸縮元件在所述電磁螺線管所產(chǎn)生的電磁力的 作用下使伸縮量變化；變位傳遞機(jī)構(gòu)，該變位傳遞機(jī)構(gòu)將所述磁致伸縮元件的伸縮變位傳遞 給所述閥體。
3、 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥，其中， 所述磁致伸縮元件由至少一個(gè)筒狀的超磁致伸縮元件構(gòu)成。
4、 一種權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的控制方 法，其特征在于，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制供給所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置或構(gòu)成該電磁驅(qū) 動(dòng)裝置的電磁螺線管的電力的供給狀態(tài)，以此控制所述燃料噴射閥的閥體 的開(kāi)閉狀態(tài)，從而控制噴射燃料，控制對(duì)所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置或構(gòu)成該電磁驅(qū)動(dòng)裝置的電磁螺線管的通 電時(shí)間從而控制燃料噴射量，并且，控制所述電流的上升傾斜、峰值之中的至少一個(gè)，從而控制噴射燃料 的穿透度、噴霧角、噴霧密度之中的至少一個(gè)。
5、 一種權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的控制方 法，其特征在于，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制供給所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置或構(gòu)成該電磁驅(qū) 動(dòng)裝置的電磁螺線管的電力的供給狀態(tài)，以此控制所述燃料噴射閥的閥體 和閥座面之間的燃料通過(guò)流路斷面面積的大小、或該燃料通過(guò)流路斷面面 積相對(duì)于時(shí)間的變化比率之中的至少一個(gè)。
6、 一種權(quán)利要求2或3所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的控制方法，其 特征在于，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)控制供給所述磁致伸縮元件或超磁致伸縮元 件的電磁螺線管的電流的大小、或電流相對(duì)于時(shí)間的變化比率之中的任一 個(gè)，調(diào)整所述磁致伸縮元件或超磁致伸縮元件的伸縮量或者所述磁致伸 縮元件或超磁致伸縮元件相對(duì)于時(shí)間的伸縮量的變化比率，以此控制所述 閥體的上升量。
7、 一種用于實(shí)施權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的控制方法 的控制電路裝置，其特征在于，將表示從所述電流的上升到下降的時(shí)間間隔，并且表示電流值相對(duì)于 從該電流的上升到峰值為止的時(shí)間的變化比率、或最終電流值的大小的至 少任一個(gè)的信號(hào)，作為所述燃料噴射閥的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從其輸出端子輸出。
8、 一種缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射裝置，其對(duì)噴霧形狀進(jìn)行可變 控制，其特征在于，具有-燃料噴射閥，該燃料噴射闊將超磁致伸縮元件用于執(zhí)行器； 磁場(chǎng)產(chǎn)生用的螺線管，該螺線管使所述超磁致伸縮元件變位； 控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)控制供給所述螺線管的供給電流的變化比率。
9、 一種缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射裝置，其對(duì)噴霧形狀進(jìn)行可變 控制，其特征在于，具有燃料噴射閥，該燃料噴射閥將超磁致伸縮元件用于執(zhí)行器； 磁場(chǎng)產(chǎn)生用的螺線管，該螺線管使所述超磁致伸縮元件變位； 控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)控制供給所述螺線管的供給電流的峰值。其特征在于，所述控制機(jī)構(gòu)包含
10.存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，該存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)將供給所述螺線管的所述供給電流的變化比 率、或峰值的至少一個(gè)作為基于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的多個(gè)模式進(jìn)行存儲(chǔ)；選擇機(jī)構(gòu)，該選擇機(jī)構(gòu)從所述模式中選擇與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對(duì)應(yīng) 的模式。
11、 如權(quán)利要求8所述的缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射裝置，其特征在于，具有通過(guò)供給所述螺線管的供給電流的變化比率控制上升速度，并控 制噴射的噴霧的穿透度的機(jī)構(gòu)。
12、 如權(quán)利要求9所述的缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射裝置，其特征 在于，具有通過(guò)供給所述螺線管的供給電流的峰值控制上升量，并控制噴射 的噴霧的密度或噴霧角的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥、該燃料噴射閥的控制方法、燃料噴射閥的控制電路裝置以及缸內(nèi)噴射型內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置。目的在于解決配合缸內(nèi)噴射型發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況而得到各種噴霧形狀的課題。超磁致伸縮元件型噴射閥根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求控制給予使超磁致伸縮元件變位的磁場(chǎng)發(fā)生用的螺線管的供給電流的變化比率或峰值，對(duì)螺線管的供給電流的上升傾斜越大，柱塞的升起速度越快，噴霧的初始速度變快，穿透度越長(zhǎng)。傾斜越小，柱塞的升起速度越慢，噴霧的初始速度越慢，使穿透度越短。使供給電流的峰值越大，柱塞的升起量越大，燃料流量越大，能夠形成密度大且難以潰散的噴霧。供給電流的峰值越小，則能夠使燃料流量越小，形成密度小的噴霧。
文檔編號(hào)F02M51/00GK101255838SQ200810001268
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者土田健二, 夏井博行, 鈴木邦彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所