專利名稱：燃料噴射閥和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠通過(guò)閥構(gòu)件相對(duì)于閥體的移動(dòng)來(lái)控制燃料供給的燃料噴射閥和設(shè)置有這種燃料噴射閥的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
在燃料直接噴射到燃燒室中的缸內(nèi)直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)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(chǎn)物等)粘附于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，并降低燃燒的可控性。利用從燃料噴射閥的袋狀部流動(dòng)到噴射孔中的燃料的氣穴現(xiàn)象是其中一種用于消除沉積物粘附到噴射孔內(nèi)表面上的方法。來(lái)自袋狀部的燃料在直徑非常小的噴射孔進(jìn)口中被節(jié)流，于是燃料壓力升高，此后緊接著當(dāng)燃料流入噴射孔內(nèi)時(shí)燃料壓力瞬時(shí)下降。因此，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。防止了沉積物粘附并且借助于由氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生的沖擊波的能量將粘附的沉積物剝落。例如，日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 2009-264193 (JP-A-2009-264193)描述了通過(guò)在設(shè)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(xiàn)象阻止沉積物粘附的特征。另外，JP-A-2009464193建議減小噴射孔內(nèi)表面的不太可能產(chǎn)生氣穴現(xiàn)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(shù)特征使沉積物難以粘附，而不是去除沉積物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種燃料噴射閥，使得當(dāng)沉積物已經(jīng)粘附到燃料噴射閥時(shí)，將沉積物從燃料噴射閥去除，本發(fā)明還提供了使用這種燃料噴射閥的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的第一方面涉及一種燃料噴射閥，所述燃料噴射閥用于通過(guò)閥構(gòu)件相對(duì)于閥體的移動(dòng)來(lái)控制燃料供給。所述燃料噴射閥包括構(gòu)造成噴射燃料的狹縫，所述狹縫具有開(kāi)口于所述閥體的袋狀部中的第一端部和開(kāi)口于所述閥體的外壁處的第二端部；以及通孔，所述通孔具有開(kāi)口于所述袋狀部中的第一端部和開(kāi)口于所述閥體的所述外壁處的第二端部。根據(jù)上述方面，設(shè)置有第一端部開(kāi)口于閥體的袋狀部中且第二端部開(kāi)口于閥體外壁處的狹縫和第一端部開(kāi)口于袋狀部中且第二端部開(kāi)口于閥體外壁處的通孔。因此，即使當(dāng)狹縫中不太可能產(chǎn)生氣穴時(shí)，仍然能夠經(jīng)由通孔將袋狀部?jī)?nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓引入到噴射孔中。因此，即使當(dāng)沉積物已經(jīng)粘附于燃料噴射閥，仍然能夠?qū)⒊练e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(duì)于所述燃料噴射閥的中心線傾斜地形成；并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(nèi)，所述狹縫的所述第一端部設(shè)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(nèi)形成的角度可以小于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(shè)置為多個(gè)?？梢栽O(shè)置有與所述狹縫數(shù)目相同的所述通孔。所述通孔可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的所述狹縫進(jìn)行設(shè)置。在上述方面中，所述狹縫可以設(shè)置為多個(gè)。所述閥構(gòu)件可以選擇性地定位在以下位置處i)關(guān)閉位置，在所述關(guān)閉位置，所述閥構(gòu)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(gòu)件之間的閥座開(kāi)口的表面積等于或大于所有的所述狹縫的所述第一端部的開(kāi)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(kāi)口的表面積小于所有的所述狹縫的所述第一端部的開(kāi)口表面積。本發(fā)明的第二方面涉及包括根據(jù)上述第一方面的燃料噴射閥的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在上述方面中，用于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(guò)選擇性地使所述閥構(gòu)件移動(dòng)到以下位置來(lái)執(zhí)行燃料噴射i)關(guān)閉位置，在所述關(guān)閉位置，所述閥構(gòu)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(gòu)件之間的閥座開(kāi)口的表面積等于或大于所有的所述狹縫的所述第一端部的開(kāi)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(kāi)口的表面積小于所有的所述狹縫的所述第一端部的開(kāi)口表面積。在上述方面中，所述燃料噴射控制裝置還可以設(shè)置有用于判斷所述燃料噴射閥上是否已經(jīng)形成沉積物的沉積物形成判定裝置。當(dāng)通過(guò)所述沉積物形成判定裝置判定沉積物已經(jīng)形成時(shí)，所述燃料噴射控制裝置可以通過(guò)使所述閥構(gòu)件移動(dòng)到所述低升程位置來(lái)執(zhí)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(shè)置有用于判斷是否使用重質(zhì)燃料作為所述燃料的燃料判定裝置。當(dāng)通過(guò)所述燃料判定裝置判定使用了重質(zhì)燃料時(shí)，所述燃料噴射控制裝置可以通過(guò)使所述閥構(gòu)件移動(dòng)到所述低升程位置來(lái)執(zhí)行燃料噴射。


下面將參照附圖描述本發(fā)明示例性實(shí)施方式的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)、以及技術(shù)和工業(yè)重要性，附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件，并且附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的燃料噴射閥的遠(yuǎn)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(yuǎn)端部分的示意圖；圖4是圖1中所示燃料噴射閥的遠(yuǎn)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(nèi)的通孔與氣穴產(chǎn)生區(qū)域之間的關(guān)系的放大示意圖；圖6是設(shè)置有圖1中所示燃料噴射閥的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；圖7是示出在圖6中所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)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(gòu)件相對(duì)于閥體的升程的示意圖；以及圖9是示出在圖6中所示內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料噴射控制的另一示例的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的燃料噴射閥10的遠(yuǎn)端部分的橫截面示意圖。燃料噴射閥10是用于缸內(nèi)噴射的噴射器，其用于將燃料直接噴射到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)，但是這種燃料噴射閥也可用于氣道噴射。燃料噴射閥10的遠(yuǎn)端部分即噴嘴部具有作為閥體的噴嘴本體12和作為閥構(gòu)件的閥針14。閥體12在內(nèi)直徑朝閥體12的遠(yuǎn)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(nèi)壁表面。噴嘴本體12具有連接到位于噴嘴本體12的圓截錐形表面12a的遠(yuǎn)端側(cè)的端部上的袋狀部12c。袋狀部12c由噴嘴本體 12的內(nèi)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(cè)相對(duì)的一側(cè)上連接到圓柱形表面12d的半球形表面1 構(gòu)成。噴射孔16的一個(gè)端部(第一端部)在袋狀部12c中開(kāi)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(kāi)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(kāi)口。因此，噴射孔16穿過(guò)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(duì)于噴嘴本體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(jìn)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(cè)朝出口側(cè)呈圓扇形形狀擴(kuò)大(見(jiàn)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(shí)施方式中，將燃料噴射閥10解說(shuō)成具有僅一個(gè)噴射孔16，但是燃料噴射閥10也可以設(shè)置有多個(gè)構(gòu)造成類似于噴射孔16的噴射孔。當(dāng)設(shè)置多個(gè)噴射孔16時(shí)，噴射孔可以布置并形成為例如繞中心線A旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。充當(dāng)閥構(gòu)件的閥針14容納在燃料噴射閥10內(nèi)部，使得能夠在噴嘴本體12內(nèi)部沿著燃料噴射閥10的中心線A往復(fù)地移動(dòng)。閥針14基本上與噴嘴本體12同軸地設(shè)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(dāng)閥針14與閥座 12b分離時(shí)，在閥針14的外壁表面與噴嘴本體12的內(nèi)壁之間形成閥座開(kāi)口 18。通過(guò)閥座開(kāi)口 18的形成打開(kāi)燃料通路。因此，在燃料噴射閥10中，在線圈(圖中未示出)通電并且閥針14相對(duì)于噴嘴本體12移動(dòng)的情況下，在預(yù)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(guò)閥針14的上下移動(dòng)(如圖中所示)控制到袋狀部12c 的燃料供給，并從在袋狀部12c中開(kāi)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(gè)端部(第一端部)20a在袋狀部12c中開(kāi)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(kāi)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(kāi)口。因此，通孔20穿過(guò)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(zhǎng)孔。該孔相對(duì)于噴嘴本體12的中心線傾斜，即，相對(duì)于燃料噴射閥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(guò)噴射孔16。換而言之，通孔20根據(jù)噴射孔16形成。下面參照?qǐng)D3闡釋噴射孔16與通孔20之間的關(guān)系。當(dāng)設(shè)置有多個(gè)噴射孔16時(shí)，根據(jù)相應(yīng)的噴射孔16設(shè)置多個(gè)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 類似于圖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(diǎn)D處相交。點(diǎn)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(shí)施方式中，噴射孔16相對(duì)于作為中心的線C對(duì)稱地?cái)U(kuò)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，并且該關(guān)系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(duì)于中心線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(duì)應(yīng)。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小于由通孔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?qǐng)D4和圖5進(jìn)一步說(shuō)明噴射孔16與通孔20的關(guān)系。圖4和圖5示意性地示出了在對(duì)圖1至3中示出的燃料噴射閥10中的燃料流動(dòng)進(jìn)行研究時(shí)獲得的測(cè)試結(jié)果。在圖中示意性地示出了燃料流動(dòng)和氣穴產(chǎn)生區(qū)域。在圖5中，示出了噴射孔16內(nèi)的氣穴產(chǎn)生區(qū)域，并且通孔20由虛線示出。如上文所述，在進(jìn)行燃料噴射的情況下，當(dāng)閥針14與噴嘴本體12分離時(shí)，形成閥座開(kāi)口 18并且打開(kāi)燃料通路。因此，已經(jīng)通過(guò)閥座開(kāi)口 18的燃料最初被引入到袋狀部12c 中。閥座開(kāi)口 18形成為環(huán)形形狀，并且袋狀部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(nèi)形成渦流。該渦流形成為圍繞中心線A大體呈環(huán)形形狀。于是，位于袋狀部12c內(nèi)側(cè)的燃料流入噴射孔16中。袋狀部12c內(nèi)渦流的形成導(dǎo)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(chǎn)生負(fù)壓。負(fù)壓產(chǎn)生的區(qū)域、即負(fù)壓產(chǎn)生區(qū)域在圖4中示意性地圖示為區(qū)域E。如圖中清楚示出的，通孔20的第一端部20a開(kāi)口于在袋狀部12c的半球形表面12e的中心線A附近的區(qū)域 E中。
同時(shí)，從袋狀部12c流入到噴射孔16中的燃料在相對(duì)較狹窄的第一端部16a即入口部中被節(jié)流，并且這些燃料在其壓力增大之后立即流入到噴射孔16中，于是它們的壓力瞬間下降。因此，在噴射孔16內(nèi)產(chǎn)生氣穴。這種效應(yīng)在圓扇形狹縫狀噴射孔16內(nèi)很顯著。 然而，噴射孔16內(nèi)的氣穴產(chǎn)生區(qū)域會(huì)發(fā)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(nèi)的氣穴產(chǎn)生區(qū)域。噴射孔16中靠近中心線的一側(cè)的壁表面16c的氣穴產(chǎn)生區(qū)域 F向第一端部16a偏移，S卩，向入口側(cè)偏移。相比之下，噴射孔16中靠近中心線另一側(cè)的壁表面16d的氣穴產(chǎn)生區(qū)域G在遠(yuǎn)到噴射孔16中心的寬度范圍內(nèi)擴(kuò)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(dòng)到噴射孔16的在中心線一側(cè)的壁表面16c上和在中心線另一側(cè)的壁表面16d上。此外，如圖5中所示，如上文所述開(kāi)口于袋狀部12c內(nèi)的負(fù)壓產(chǎn)生區(qū)域E中或負(fù)壓產(chǎn)生區(qū)域E附近的通孔20延伸通過(guò)噴射孔16的這些氣穴產(chǎn)生區(qū)域F、G0因?yàn)槿剂蠂娚溟y10設(shè)置有這樣的通孔20，所以燃料噴射閥10表現(xiàn)出良好的沉積物去除能力。例如，在噴射孔16內(nèi)產(chǎn)生氣穴的狀態(tài)下，高負(fù)壓被附加地從袋狀部12c經(jīng)由通孔20引入到噴射孔16內(nèi)。因此，在噴射孔16內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)氣穴，即使已經(jīng)在噴射孔16內(nèi)形成沉積物，沉積物的剝落仍然得到有效強(qiáng)化并且噴射孔16內(nèi)的沉積物被有效去除。同時(shí)， 在氣穴通常不太可能在噴射孔16內(nèi)形成的狀態(tài)下，例如，當(dāng)燃料噴射壓力較低時(shí)或在燃料噴射閥10的開(kāi)閉轉(zhuǎn)換期間，來(lái)自袋狀部12c的負(fù)壓被引入到噴射孔16內(nèi)。因此，在每種狀態(tài)下，都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)噴射孔16內(nèi)存在的沉積物的去除。這樣將負(fù)壓從袋狀部12c內(nèi)部引入到噴射孔16內(nèi)促進(jìn)從燃料噴射閥10噴射的燃料的霧化。因此，燃料在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的揮發(fā)能力提高，并且燃料燃燒能力提高。所以，在設(shè)置有燃料噴射閥10的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，廢氣排放能夠得到改善，并且能夠防止燃料混合到油中。進(jìn)一步地，上述燃料噴射閥10安裝在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30上。圖6示出了設(shè)置有燃料噴射閥10的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30的示意性結(jié)構(gòu)。在圖中所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30中，燃料噴射閥10 設(shè)置在氣缸蓋處并相鄰于形成在氣缸體32中的相應(yīng)的燃燒室34。從燃料噴射閥10直接噴射并供給到燃燒室；34內(nèi)的空氣和燃料的混合物在燃燒室34內(nèi)燃燒，由此導(dǎo)致活塞38在氣缸36內(nèi)往復(fù)地移動(dòng)。于是，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30產(chǎn)生動(dòng)力。圖6僅示出了一個(gè)氣缸，然而內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30可設(shè)置多個(gè)氣缸。燃料噴射閥10也可用于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)中。相鄰于每個(gè)燃燒室34的進(jìn)氣口通過(guò)進(jìn)氣門Vi打開(kāi)和關(guān)閉并連接到進(jìn)氣歧管40。 穩(wěn)壓罐42和進(jìn)氣管44按描述的順序在進(jìn)氣歧管40的上游連接。進(jìn)氣管44經(jīng)由空氣凈化器46連接到空氣吸入口(圖中未示出)。在進(jìn)氣管44的中段(在穩(wěn)壓罐42與空氣凈化器 46之間)中安裝有電子控制的節(jié)氣門48。這些部件——例如進(jìn)氣口、進(jìn)氣歧管40、穩(wěn)壓罐 42和進(jìn)氣管44——各自形成進(jìn)氣通路50的一部分。相鄰于每個(gè)燃燒室34的排氣口通過(guò)排氣門Ve打開(kāi)和關(guān)閉，并連接至排氣歧管52。 排氣管M在下游側(cè)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吸附還原催化劑的后催化器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(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30的每個(gè)氣缸36具有火花塞62。每個(gè)火花塞62設(shè)置在氣缸蓋中以鄰近相應(yīng)的燃燒室34。
上述燃料噴射閥10、節(jié)氣門48、火花塞62等電連接到實(shí)質(zhì)上充當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)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(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、輸入/輸出(I/O)端口(圖中未示出)等等。各種傳感器經(jīng)由模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器等電連接至ECU70。例如，連接有用于檢測(cè)進(jìn)氣量的流量計(jì) 72。ECU70控制燃料噴射閥10、節(jié)氣門48、火花塞62等的操作以便通過(guò)使用存儲(chǔ)在諸如ROM 之類存儲(chǔ)設(shè)備中的各種映射圖并基于利用各種傳感器獲得的檢測(cè)值來(lái)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(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器。此外，設(shè)置有用于檢測(cè)進(jìn)氣通路50的壓力——即，進(jìn)氣壓力——的進(jìn)氣壓力傳感器76。另外，還設(shè)置有用于檢測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30 中的冷卻水溫度的水溫傳感器78、用于檢測(cè)加速器踏板的下壓量的加速器位置傳感器(圖中未示出)、和用于檢測(cè)節(jié)氣門48的開(kāi)度的節(jié)氣門位置傳感器。此外，還設(shè)置有用于檢測(cè)安裝有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)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(nèi)還設(shè)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(nèi)的排氣中的空燃比對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。還在排氣通路60內(nèi)設(shè)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(hào)。ECU70的ROM存儲(chǔ)用于燃料噴射控制的程序、用于點(diǎn)火正時(shí)控制的程序、用于節(jié)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(shù)據(jù)。ECU70根據(jù)諸如存儲(chǔ)在ROM或類似物中的上述程序之類的應(yīng)用程序?qū)嵤┤剂蠂娚淇刂?、點(diǎn)火控制和節(jié)氣門控制。換而言之，ECU70具有燃料噴射控制裝置、點(diǎn)火正時(shí)控制裝置、和節(jié)氣門控制裝置的功能。另外，如下文所述，ECU70還具有用于判斷是否已經(jīng)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于判斷是否使用重質(zhì)燃料作為燃料的燃料判定裝置的功能。例如，ECU70基于預(yù)先已經(jīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)等實(shí)施燃料噴射控制以實(shí)現(xiàn)預(yù)定或期望的工作狀態(tài)。例如，在燃料噴射控制中，閥針14相對(duì)于噴嘴本體12的移動(dòng)量受到控制，并且供給到燃料噴射閥10的燃料的壓力——即，燃料壓力——也根據(jù)負(fù)載受到可變控制。在低負(fù)載工作區(qū)域，所需的燃料噴射量相對(duì)較小，因此使燃料壓力低于在高負(fù)載工作區(qū)域的燃料壓力。此外，在冷起動(dòng)情況下，ECU70進(jìn)行催化劑預(yù)熱控制。能夠通過(guò)冷卻水溫度是否低于預(yù)定溫度來(lái)判斷是否進(jìn)行冷起動(dòng)。當(dāng)冷卻水溫度低于預(yù)定溫度時(shí)，基于用于低溫分割噴射模式的數(shù)據(jù)進(jìn)行燃料噴射控制。更具體地，進(jìn)行分割噴射，由此在進(jìn)氣沖程和壓縮沖程中從燃料噴射閥10噴射燃料。因此，所謂的二次燃燒發(fā)生，從而提高排氣溫度并強(qiáng)化預(yù)熱促進(jìn)作用。當(dāng)進(jìn)行用于催化劑預(yù)熱的分割噴射時(shí)，噴射時(shí)間可以延遲預(yù)定的角度，也就是說(shuō)， 可以進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)間延遲控制。然而，在一些情況下，即使當(dāng)基于預(yù)定數(shù)據(jù)等執(zhí)行了旨在進(jìn)行到預(yù)定或期望狀態(tài)的轉(zhuǎn)變的控制時(shí)，也不會(huì)發(fā)生這樣的轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)燃料噴射閥10中形成有沉積物并且燃料噴射沒(méi)有充分執(zhí)行時(shí)，到預(yù)定工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變不會(huì)順利地進(jìn)行下去。在這種情況下， ECU70進(jìn)行用于去除燃料噴射閥10中的沉積物的控制(下文稱之為清潔控制)。下面將參照?qǐng)D7中所示的流程圖闡釋清潔控制。首先，E⑶70判斷工作狀態(tài)是否處于低負(fù)載工作區(qū)域中(步驟S701)。這可以例如基于空氣流量計(jì)72、加速器位置傳感器等的輸出實(shí)現(xiàn)。在低負(fù)載工作(在步驟S701中為肯定判定)的情況下，判斷來(lái)自燃料噴射閥10的燃料噴射是否已經(jīng)停止(步驟S703)。例如，向預(yù)定工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變沒(méi)有進(jìn)行持續(xù)預(yù)定的時(shí)間時(shí)，ECU70判定燃料噴射已經(jīng)停止，也就是說(shuō)，燃料噴射閥10中已經(jīng)有沉積物形成因此沒(méi)有進(jìn)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(duì)應(yīng)于在燃料噴射閥10中是否已經(jīng)形成沉積物的判斷。例如，當(dāng)沒(méi)有進(jìn)行足量的燃料噴射時(shí)，排氣的空燃比不太可能與預(yù)定空燃比匹配。 因此，能夠基于A/F傳感器80和化傳感器82進(jìn)行上述判斷。還可以基于來(lái)自其他傳感器 (檢測(cè)裝置)的輸出進(jìn)行步驟S701和S703中的判斷。當(dāng)E⑶70判定燃料噴射已經(jīng)停止(在步驟S703中為肯定判定)時(shí)，執(zhí)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(shí)閥針14相對(duì)于噴嘴本體12的移動(dòng)量——即，升程量——小于正常工作期間燃料噴射控制時(shí)的升程量。如圖8所示，閥針14相對(duì)于噴嘴本體12的移動(dòng)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(duì)于噴嘴本體12的位置。當(dāng)不進(jìn)行燃料噴射時(shí)，閥針14移動(dòng)到閥針座置在噴嘴本體12上的位置(關(guān)閉位置)。當(dāng)在正常的燃料噴射控制下進(jìn)行燃料噴射時(shí)，閥針14從關(guān)閉位置移動(dòng)到這樣的預(yù)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(huán)形閥座開(kāi)口 18的表面積等于或大于噴射孔16的第一端部的開(kāi)口面積(可以為最小開(kāi)口面積)。相比之下，在進(jìn)行作為清潔控制的低升程控制(步驟S7(^)時(shí)的燃料噴射期間，閥針14從關(guān)閉位置移動(dòng)到這樣的預(yù)定位置(低升程位置)閥座開(kāi)口 18的面積小于噴射孔16的第一端部的開(kāi)口面積。因此閥針14選擇性地定位在關(guān)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(gè)預(yù)定位置，但是本文使用的高升程位置限定了包括多個(gè)不同預(yù)定位置的一組位置。閥座開(kāi)口 18的面積通常通過(guò)用升程量Y乘以密封部分Hc的長(zhǎng)度來(lái)確定。在本實(shí)施方式中，由于設(shè)置單個(gè)噴射孔16，因此，噴射孔16的第一端部的開(kāi)口面積即為該單個(gè)噴射孔16的第一端部的開(kāi)口面積。然而，在設(shè)置有多個(gè)噴射孔16的燃料噴射閥中，與閥座開(kāi)口 18的面積對(duì)比的噴射孔16的第一端部的開(kāi)口面積為所有噴射孔16的第一端部的開(kāi)口面積的總和。換而言之，是與閥座開(kāi)口 18的面積對(duì)比的所有噴射孔16的第一端部的開(kāi)口面積。當(dāng)燃料噴射閥10中已經(jīng)形成沉積物時(shí)，這種通過(guò)將閥針14移動(dòng)到低升程位置進(jìn)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(shè)定為小升程量、 的情況下，閥座開(kāi)口 18的面積減小而袋狀部12c內(nèi)部產(chǎn)生的負(fù)壓水平能夠提高。所以，即使在燃料壓力相對(duì)較小的輕負(fù)載情況下，仍然能夠經(jīng)由通孔20將高負(fù)壓引入噴射孔16中， 因此能夠有效地在噴射孔16內(nèi)引發(fā)氣穴效應(yīng)，從而能夠有效地促進(jìn)沉積物的剝離。在沒(méi)有通孔20的燃料噴射閥中，這種到低升程模式的轉(zhuǎn)換增大了噴射孔16內(nèi)的壓力損失。因此， 閥針14的位置無(wú)法設(shè)置在低升程位置。同時(shí)，當(dāng)工作狀態(tài)不在低負(fù)載工作區(qū)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(shí)，執(zhí)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(guò)使閥針14定位在高升程位置而執(zhí)行燃料噴射。上述情形不是期望清潔內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30中的燃料噴射閥10的唯一情形。更具體地， 當(dāng)重質(zhì)燃料被用作燃料時(shí)，容易在燃料噴射閥10中形成沉積物。因此，當(dāng)使用重質(zhì)燃料時(shí)會(huì)更多地依賴于燃料噴射閥10的清潔。下面將參照?qǐng)D9中示出的流程圖闡釋這種清潔控制。重質(zhì)燃料為低揮發(fā)性燃料，其包括例如重油等。E⑶70判斷燃料是否包括重質(zhì)燃料(步驟S901)。當(dāng)使用重質(zhì)燃料時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化增大。因此，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化量是否等于或大于預(yù)定量。進(jìn)一步地，由于重質(zhì)燃料具有低揮發(fā)性，因此當(dāng)使用重質(zhì)燃料時(shí)，冷起動(dòng)期間的燃料噴射量大大低于使用諸如汽油等輕質(zhì)燃料時(shí)冷起動(dòng)期間的燃料噴射量。所以，當(dāng)重質(zhì)燃料被用作燃料時(shí)，空氣-燃料混合物的燃燒以及空燃比都會(huì)不同于在使用輕質(zhì)燃料的情況下的空氣-燃料混合物的燃燒以及空燃比。所以，可以例如基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和排氣空燃比——即，基于曲柄位置傳感器 74、A/F傳感器80和化傳感器82中的至少任一個(gè)的輸出——來(lái)判斷燃料是否包含重質(zhì)燃料。當(dāng)燃料中包含重質(zhì)燃料(在步驟S901中為肯定判定)時(shí)，判斷是否正在進(jìn)行催化劑預(yù)熱控制(步驟S903)。可以基于冷卻水溫度來(lái)判斷是否正在進(jìn)行催化劑預(yù)熱控制。當(dāng) ECU70如上所述進(jìn)行在進(jìn)氣沖程和壓縮沖程中從燃料噴射閥10噴射燃料的分割噴射時(shí)，判定正在進(jìn)行催化劑預(yù)熱控制。在判定正在進(jìn)行催化劑預(yù)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(shè)定為對(duì)應(yīng)于清潔位置的升程量。換而言之，執(zhí)行通過(guò)使閥針14移動(dòng)到低升程位置進(jìn)行燃料噴射的低升程控制(步驟S905)。所以，在進(jìn)氣沖程中，由于內(nèi)部缸壓為負(fù)，因此能夠有效地將負(fù)壓引入到通孔20 中，從而能夠有效地清潔通孔20的內(nèi)側(cè)，比如去除位于通孔20內(nèi)側(cè)的沉積物。相比之下， 在壓縮沖程中，由于內(nèi)部缸壓增大，因此負(fù)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(nèi)側(cè)，比如去除位于噴射孔16內(nèi)側(cè)的沉積物。所以，能夠借助于通過(guò)在催化劑預(yù)熱控制期間使閥針14移動(dòng)到低升程位置而進(jìn)行燃料噴射來(lái)清潔通孔20和噴射孔 16。而且，當(dāng)燃料中沒(méi)有包含重質(zhì)燃料(在步驟S901中為否定判定)或者沒(méi)有進(jìn)行催化劑預(yù)熱控制(在步驟S903中為否定判定)時(shí)，執(zhí)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(guò)使閥針14定位在高升程位置執(zhí)行燃料噴射。上文描述了本發(fā)明的多種實(shí)施方式，但是可以想到本發(fā)明的其他多種實(shí)施方式。 例如，在上述實(shí)施方式中，噴射孔具有圓扇形狹縫狀形式，但是也可以是采用其他形式。例如，噴射孔可以呈三角形。此外，通孔的橫截面形狀不限于圓形，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(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)為簡(jiǎn)單的直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)，但是本發(fā)明也可應(yīng)用于除上述缸內(nèi)噴射閥之外還設(shè)置有用于氣道噴射的燃料噴射閥的雙噴射發(fā)動(dòng)機(jī)。這些實(shí)施方式還包括根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射閥作為用于氣道噴射的燃料噴射閥使用的結(jié)構(gòu)。所使用的燃料不限于汽油，本發(fā)明也可應(yīng)用于使用各種其他燃料——例如，酒精燃料——的燃料噴射閥或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于所描述的實(shí)施方式或構(gòu)造。相反，本發(fā)明旨在涵蓋各種不同的變型和等同配置。另外，盡管以多種不同的示例性組合和結(jié)構(gòu)示出了所公開(kāi)的本發(fā)明各種構(gòu)成要素，但是包括或多或少或者僅單個(gè)構(gòu)成要素的其他組合和結(jié)構(gòu)也在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料噴射閥(10)，所述燃料噴射閥(10)用于通過(guò)閥構(gòu)件(14)相對(duì)于閥體(12) 的移動(dòng)來(lái)控制燃料供給，其特征在于包括構(gòu)造成噴射燃料的狹縫(16)，所述狹縫(16)具有開(kāi)口于所述閥體(12)的袋狀部 (12c)中的第一端部(16a)和開(kāi)口于所述閥體(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(kāi)口于所述袋狀部(12c)中的第一端部(20a)和開(kāi)口于所述閥體(12)的所述外壁(12f)處的第二端部(20b)。
2.如權(quán)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(quán)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(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述狹縫(16)相對(duì)于所述燃料噴射閥(10)的中心線㈧傾斜地形成；并且所述通孔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(quán)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(quán)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(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)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(nèi)，所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)設(shè)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；并且由所述狹縫(16)與所述燃料噴射閥(10)的所述中心線(A)在所述平面內(nèi)形成的角度小于由所述通孔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(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述狹縫(16)設(shè)置為多個(gè)；設(shè)置有與所述狹縫(16)數(shù)目相同的所述通孔00)；并且所述通孔00)根據(jù)對(duì)應(yīng)的所述狹縫進(jìn)行設(shè)置。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥(10)，其中，所述狹縫(16)設(shè)置為多個(gè)；并且所述閥構(gòu)件(14)選擇性地定位在以下位置處i)關(guān)閉位置，在所述關(guān)閉位置，所述閥構(gòu)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(gòu)件(14)之間的閥座開(kāi)口(18)的表面積等于或大于所有的所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)的開(kāi)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(kāi)口(18)的所述表面積小于所有的所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)的所述開(kāi)口表面積。
10.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(30)，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥(10)。
11.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(30)，其中，用于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(guò)選擇性地使所述閥構(gòu)件(14)移動(dòng)到以下位置來(lái)執(zhí)行燃料噴射i)關(guān)閉位置，在所述關(guān)閉位置，所述閥構(gòu)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(gòu)件(14) 之間的閥座開(kāi)口(18)的表面積等于或大于所有的所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)的開(kāi)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(kāi)口(18)的所述表面積小于所有的所述狹縫(16)的所述第一端部(16a)的所述開(kāi)口表面積。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(30)，其中，所述燃料噴射控制裝置(70)還設(shè)置有用于判斷所述燃料噴射閥(10)上是否已經(jīng)形成沉積物的沉積物形成判定裝置；并且當(dāng)通過(guò)所述沉積物形成判定裝置判定沉積物已經(jīng)形成時(shí)，所述燃料噴射控制裝置(70) 通過(guò)使所述閥構(gòu)件(14)移動(dòng)到所述低升程位置來(lái)執(zhí)行燃料噴射。
13.如權(quán)利要求11或12所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(30)，其中，所述燃料噴射控制裝置(70)還設(shè)置有用于判斷是否使用重質(zhì)燃料作為所述燃料的燃料判定裝置；并且當(dāng)通過(guò)所述燃料判定裝置判定使用了重質(zhì)燃料時(shí)，所述燃料噴射控制裝置(70)通過(guò)使所述閥構(gòu)件(14)移動(dòng)到所述低升程位置來(lái)執(zhí)行燃料噴射。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于通過(guò)閥構(gòu)件(14)相對(duì)于閥體(12)的移動(dòng)來(lái)控制燃料供給的燃料噴射閥(10)，該燃料噴射閥(10)包括構(gòu)造成噴射燃料的狹縫(16)，狹縫(16)具有開(kāi)口于閥體(12)的袋狀部(12c)中的第一端部(16a)和開(kāi)口于閥體(12)的外壁(12f)處的第二端部(16b)；以及通孔(20)，通孔(20)具有開(kāi)口于袋狀部(12c)中的第一端部(20a)和開(kāi)口于閥體(12)的外壁(12f)處的第二端部(20b)。
文檔編號(hào)F02M61/18GK102562397SQ201110424328
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者松村惠理子 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社