JPH0544604A

JPH0544604A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JPH0544604A
Application number: JP20196191A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Osaki; 正信大崎; Yutaka Tsuneoka; 裕常岡
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-08-12
Filing date: 1991-08-12
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料噴射弁の噴孔部に水滴が氷結して、噴孔
を覆い燃料噴射が不可となることを防止すること。【構成】電力Ｗが供給された場合の先端部材の到達予
定温度Ｔ₀を求め（Ｓ２）、冷却水温度Ｔｗに基づいて
吸気マニホールドの温度Ｔ_INを求め（Ｓ３）、前記Ｔ₀
がＴ_INより低い場合には先端部材６に霜状に氷結する惧
れがあるとして、電気ヒータ21への供給電力Ｗを増大し
（Ｓ５）、前記Ｔ₀がＴ_INより所定量高い場合には先端
部材６は氷結する惧れが無いとして、電気ヒータ21への
供給電力Ｗを減少する（Ｓ６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の電子制御燃料
噴射装置において使用され、機関の吸気系に燃料を噴射
する電磁式の燃料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料噴射弁として、円柱状の弁体
を有し、所定の方向に噴射するものがある（特開平１−
２４９９６０号公報等参照）。即ち、図５に示すよう
に、この燃料噴射弁１は、外周部にフィルタ２により覆
われた燃料ポート３を有するほぼ円筒状のハウジング４
と、この先端に嵌合される金属製の先端部材６と、先端
部材６の弁座部６ｓ側に隣接した流路を有する円板状の
弁体７と、外周部をシム８と共に固定され内周部で弁体
７を先端部材６の弁座部６ｓに着座させるべく閉弁方向
に付勢するリーフスプリング９と、弁体７に相対して配
置されたコイル11と磁路形成用のマグネティックディス
ク13とよりなる電磁石と、よりなる。

【０００３】また、先端部材６は中心部に凹部６ａを有
し、その断面にあっては該凹部６ａに向かって斜めに傾
斜している底面６ｄと、円筒状の内周壁６ｇとから構成
されており、該凹部６ａの略中心には単一の噴孔５が設
けられている。尚、弁体７は高透磁率のパーマロイによ
り形成されており、ハウジング４，マグネティックディ
スク13，弁体７，鉄心10で磁路を形成し、該弁体７は、
前記電磁石によりリフトされ開弁方向に駆動される。ま
た、マグネティックディスク13は弁体７のリフト量を規
制するストッパとしての機能をも兼ねている。

【０００４】かかる燃料噴射弁１は、図示しない吸気マ
ニホールド等に取付けられ、また図示しないプレッシャ
レギュレータにより圧力を一定にされた燃料がフィルタ
２を介して、燃料ポート３よりハウジング４内に流入す
る。そして、常時は、リーフスプリング９により、弁体
７は先端部材６に着座して閉弁状態であるが、コイル11
に電流が流されると、鉄心10が磁化され、弁体７を引き
つけて、マグネティックディスク13の内周側先端面によ
り規制されるまでリフトし、ハウジング４内の燃料を噴
孔５より噴射する。そして、先端部材６の下流側に突出
した内周壁６ｇ内に設けられる分流部材（図示せず）を
介して分流し、該燃料を該先端部材６の内周壁６ｇに沿
って噴射させるようにして、図示しない内燃機関の吸気
系に例えば２方向に分けて噴射供給する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の内燃
機関では主としてＨＣの低減を図るためにブローバイガ
スが吸気マニホールドに導入されている。ここで、例え
ば０℃以下の低温状態で内燃機関が運転されている場
合、燃料噴射弁１が前述のように吸気マニホールド等に
取付けられているので、該燃料噴射弁１の先端部材６の
温度Ｔ₆は図６に示すように変化する。

【０００６】即ち、噴孔５から燃料が噴射される際の気
化潜熱により燃料噴射弁１先端の金属製の先端部材６も
冷却され（図６Ｊ部）、前記ブローバイガス中に含まれ
る水分が冷却されて、該水分は燃料噴射弁１の前記先端
部材６の凹部６ａ，底面６ｄ及び内周壁６ｇに霜状に氷
結する。そして、その後内燃機関が停止され（図６Ｋ
部）燃料の噴射も行われなくなると、燃焼室等の雰囲気
温度上昇により吸気マニホールド雰囲気温度も上昇し、
もって燃料噴射弁１，従って前記先端部材６の温度も一
端上昇する（図６Ｌ部）。このとき、前記凹部６ａ，底
面６ｄ及び内周壁６ｇ等に霜状に氷結していた水分は、
該温度上昇により水滴となり付着する。

【０００７】しかしながら、燃料噴射弁１は斜めに吸気
マニホールド等に取付けられているので、前記凹部６
ａ，底面６ｄ及び内周壁６ｇ等に霜状に氷結していた水
分が温度上昇により水滴となる際に、該底面６ｄを流
れ、凹部６ａに滞留する惧れがある。そして、この状態
のまま、例えば０℃以下の低温状態で保持されると、再
び燃料噴射弁１，従って前記先端部材６の温度も０℃以
下まで低下し、前記付着していた水滴が再び氷結するこ
ととなり（図６Ｍ部）、また該凹部６ａからは滞留した
水分が流出し難いので凹部６ａに滞留された水分も該凹
部６ａにて氷結する。

【０００８】従って、噴孔５が氷により覆われ、噴孔５
から燃料を噴射することが不可能となり、内燃機関の再
始動不能等の不具合が生じる惧れがある。本発明は上記
実情に鑑みてなされたものであり、燃料噴射弁の噴孔部
に水滴が氷結することを防止し、内燃機関が安定した始
動性を有するような燃料噴射弁を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
１に示すように、中心部に噴孔を有する底面と円筒状の
内周壁とから構成される金属製の先端部材を弁体下流側
の燃料通路に備え、前記噴孔から流出させた燃料を該先
端部材の内周壁に沿って噴射させるようにすると共に、
吸気通路に設けられた燃料噴射弁において、前記先端部
材にヒータを配設し、前記噴孔近傍の燃料噴射弁の温度
を検出する燃料噴射弁温度検出手段と、吸気通路の温度
を検出する吸気通路温度検出手段と、前記燃料噴射弁の
温度が前記吸気通路の温度より高くなるように前記ヒー
タを制御するヒータ制御手段と、を備えるようにした。

【００１０】また、前記燃料噴射弁温度検出手段が、前
記噴孔近傍の燃料噴射弁の温度を吸入空気流量と吸気温
度に基づいて推定する温度推定手段であってもよい。

【００１１】

【作用】かかる構成においては、ヒータ制御手段により
前記燃料噴射弁の温度が前記吸気通路の温度より高くな
るように先端部材に配設されたヒータが制御されるの
で、低温状態で内燃機関が運転され、噴孔から噴射され
る燃料中に水分が含まれる場合も、該水分が霜状となっ
て先端部材の底面，内周壁等に及び底面に氷結すること
はなく、もって、底面及び内周壁において融解した水滴
が再氷結して噴孔が氷により覆われることを防止でき
る。

【００１２】また、温度推定手段により前記噴孔近傍の
燃料噴射弁の温度を吸入空気流量と吸気温度に基づいて
推定し、燃料噴射弁の該推定温度が前記吸気通路の温度
より高くなるようにヒータを制御しても、低温状態で内
燃機関が運転されたときに、底面及び内周壁において融
解した水滴が再氷結して噴孔が氷により覆われることを
防止できる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。尚、本実施例における燃料噴射弁１の構造は、従来
例として示した図５と同様であり、同一要素には同一符
号を付して説明を省略する。尚図２に示すように、本実
施例に係る燃料噴射弁１の先端部材６には、底面６ｄの
内側に電気ヒータ21が内装されており、該電気ヒータ21
はコントロールユニット22により供給される電力Ｗが制
御される。

【００１４】次に同上実施例に係る電気ヒータ21を内装
した燃料噴射弁１が設けられたシステム構成を図３を参
照しつつ説明する。内燃機関31にはエアクリーナ32，吸
気ダクト33，スロトルチャンバ34及び吸気マニホールド
35を介して空気が吸入される。スロットルチャンバ34に
は図示しないアクセルペダルと連動するスロットル弁36
が設けられていて、吸入空気流量Ｑを制御する。

【００１５】吸気マニホールド35または内燃機関31の吸
気ポートには各気筒毎に前記燃料噴射弁１が設けられて
いる。該燃料噴射弁１はマイクロコンピュータを内蔵し
た前記コントロールユニット22からの噴射パルス信号に
よって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送さ
れ、所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。また、
コントロールユニット22は、各種のセンサからの入力信
号を受け、内蔵のマイクロコンピュータにより後述する
図４のフローチャートに従って演算処理し、電力Ｗを制
御するものである。

【００１６】前記各センサとしては、吸気ダクト33にホ
ットフィルムよりなる熱線式のエアフローメータ51が設
けられていて、吸入空気流量Ｑに応じた電圧信号を出力
する。また、吸気ダクト33に吸入空気温度を検出する吸
気通路温度検出手段としての吸気温度センサ52が設けら
れていて、吸入空気温度Ｔ_aiに応じた電圧信号を出力す
る。

【００１７】また、内燃機関31の冷却ジャケット内の冷
却水温度Ｔｗを検出する水温センサ53が設けられる。次
に、コントロールユニット22における演算処理を図４に
示すフローチャートに基づいて説明する。ステップ１
（図ではＳ１と記す。以下同様）では、エアフローメー
タ51からの吸入空気流量Ｑ信号、吸気温度センサ52から
の吸入空気温度Ｔ_ai信号、水温センサ53からの冷却水温
度Ｔｗ信号及び現在該コントロールユニット22が出力し
ている電気ヒータ21への供給電力Ｗが各々入力される。

【００１８】ステップ２では、電力Ｗが供給された場合
の先端部材６の底面６ｄ及び内周壁６ｇの到達予想温度
Ｔ₀が求められる。尚、該到達予想温度Ｔ₀は吸入空気
流量Ｑ及び吸入空気温度Ｔ_aiをパラメータとして変化す
るものであり、予め実験等により求められるものであ
る。即ち、吸入空気流量Ｑが低くまた吸入空気温度Ｔ_ai
が高いほど所定の電力Ｗが供給されても、先端部材６の
温度は上昇し易いため到達予想温度Ｔ₀は高くなり、先
端部材６はより高温となり、一方吸入空気流量Ｑが高
く、また吸入空気温度Ｔ_aiが低いほど所定の電力Ｗが供
給されても、到達予想温度Ｔ₀は低くなり、先端部材６
はより低温となるものである。

【００１９】即ち、当該ステップ２が温度推定手段の機
能を奏する。ステップ３では、冷却水温度Ｔｗに基づい
て燃料噴射弁１が取付けられている吸気マニホールド35
の温度Ｔ_INを求める。ここで、冷却水温度Ｔｗは内燃機
関31を代表する温度であり、該冷却水温度Ｔｗと吸気マ
ニホールド35との間には所定の関係が保てると共に、該
吸気マニホールド35に燃料噴射弁１が取付けられている
ので、吸気マニホールド35の温度Ｔ_INが先端部材６近傍
の雰囲気温度となる。

【００２０】即ち、当該ステップ３が燃料噴射弁温度検
出手段の機能を奏する。ステップ４では、先端部材６の
前記到達予想温度Ｔ₀から吸気マニホールド温度Ｔ_INを
減算する。そして前記減算値が負の場合、即ち、前記到
達予想温度Ｔ₀が吸気マニホールド温度Ｔ_INより低い場
合には、例えば０℃以下の低温状態で内燃機関31が運転
されている時に、噴孔５から該吸気マニホールド35に燃
料が噴射されると、該燃料噴射により燃料噴射弁１先端
の金属製の先端部材６がより冷却されて、該水分が吸気
マニホールド35より低温の燃料噴射弁１の前記先端部材
６の底面６ｄ及び内周壁６ｇに霜状に氷結する惧れがあ
る。従って、ステップ５に進み、電気ヒータ21への供給
電力Ｗを増大して、前記先端部材６の温度を上昇させ
る。

【００２１】一方、ステップ４で、前記減算値が正であ
る所定値Ａより大きい場合、即ち先端部材６の前記到達
予想温度Ｔ₀が吸気マニホールド温度Ｔ_INより所定値Ａ
より大きい場合には、前記低温状態で内燃機関31が運転
されている時に、燃料が噴射されて、該燃料噴射により
燃料噴射弁１先端の金属製の先端部材６がより冷却され
ても、燃料噴射弁１の前記先端部材６の底面６ｄ及び内
周壁６ｇは吸気マニホールド35より高温であるため、該
水分は燃料噴射弁１の前記先端部材６の底面６ｄ及び内
周壁６ｇに霜状に氷結することはない。従って、電気ヒ
ータ21への供給電力Ｗが十分大きいとして、ステップ６
に進み、該供給電力Ｗを減少させる。

【００２２】また、ステップ４で、前記減算値が零と正
である所定値Ａとの間にある場合、即ち先端部材６の前
記到達予想温度Ｔ₀が吸気マニホールド温度Ｔ_INより若
干高い場合は、前記低温状態で内燃機関31が運転されて
いる時に燃料が噴射されて、該燃料噴射により燃料噴射
弁１先端の金属製の先端部材６がより冷却されても、燃
料噴射弁１の前記先端部材６の底面６ｄ及び内周壁６ｇ
は吸気マニホールド35より若干高温であるため、該水分
は燃料噴射弁１の前記先端部材６の底面６ｄ及び内周壁
６ｇに霜状に氷結することはなく、また極端に高くない
ので、省エネ等にも寄与しているとして、ステップ７に
進み、当該供給電力Ｗを維持する。

【００２３】尚、ステップ４〜ステップ６にあっては、
供給電力Ｗの増大及び減少は所定量ずつ行われ、ステッ
プ７が実行されるまで、繰り返されるものである。次に
ステップ８においては、先端部材６の到達予想温度Ｔ₀
が所定の電気ヒータ通電停止温度Ｔ_CTより高いと判断さ
れた場合は、電気ヒータ21への通電を停止しても、該燃
料噴射弁１の先端部材６の到達予想温度Ｔ₀が高く、燃
料が噴射されて、該燃料噴射により燃料噴射弁１先端の
金属製の先端部材６がより冷却されても、燃料噴射弁１
の前記先端部材６の底面６ｄ及び内周壁６ｇに水分が霜
状に氷結することはないとして、ステップ９に進み、電
気ヒータ21への電力の供給を停止（Ｗ＝０）する。

【００２４】また、ステップ８において、Ｔ₀＜Ｔ_CTと
判断された場合には、ステップ１に戻る。即ち、ステッ
プ４〜ステップ９がヒータ制御手段の機能を奏してい
る。以上のように、前記燃料噴射弁１の先端部材６の前
記到達予想温度Ｔ₀が吸気マニホールド温度Ｔ_INより高
くなるように先端部材６に配設された電気ヒータ21が制
御されるので、低温状態で内燃機関31が運転され、噴孔
５から噴射される燃料中に水分が含まれる場合も、該水
分が霜状となって先端部材６の底面６ｄ及び内周壁６ｇ
に霜状に氷結することはなく、もって、底面６ｄ及び内
周壁６ｇにおいて融解した水滴が再氷結して噴孔５が氷
により覆われることを防止でき、内燃機関31の始動性能
を悪化させることも無く、安定した始動性が得られる。

【００２５】尚、以上説明した実施例においては、ステ
ップ８において、先端部材６の到達予想温度Ｔ₀が所定
の電気ヒータ通電停止温度Ｔ_CTより高いか否かにより、
電気ヒータ21への供給電力Ｗを停止するか否かを判断し
たが、冷却水温度Ｔｗは内燃機関31を代表する温度であ
り、該冷却水温度Ｔｗと吸気マニホールド35との間には
所定の関係が保てると共に、該吸気マニホールド35に燃
料噴射弁１が取付けられているので、該冷却水温度Ｔｗ
が所定の停止温度より高いか否かにより、電気ヒータ21
への供給電力Ｗを停止するか否かを判断してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
先端部材にヒータを配設し、該ヒータがヒータ制御手段
により前記燃料噴射弁の温度が前記吸気通路の温度より
高くなるように制御されるので、先端部材に融解した水
滴が再氷結して噴孔が氷により覆われることを防止で
き、もって安定した始動性を得ることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図

【図２】本発明の一実施例を示す燃料噴射弁の部分断
面図

【図３】本発明の一実施例を示すシステム図

【図４】同上実施例に係る制御内容を示すフローチャ
ート

【図５】従来例を示す燃料噴射弁の部分断面図

【図６】本発明の課題を説明するための燃料噴射弁の
温度特性図

【符号の説明】

１燃料噴射弁５噴孔６先端部材６ｄ底面６ｇ内周壁７弁体 21 電気ヒータ 22 コントロールユニット 31 内燃機関 51 エアフローメータ 52 吸気温度センサ 53 水温センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心部に噴孔を有する底面と円筒状の内周
壁とから構成される金属製の先端部材を弁体下流側の燃
料通路に備え、前記噴孔から流出させた燃料を該先端部
材の内周壁に沿って噴射させるようにすると共に、吸気
通路に設けられた燃料噴射弁において、前記先端部材に
ヒータを配設し、前記噴孔近傍の燃料噴射弁の温度を検
出する燃料噴射弁温度検出手段と、吸気通路の温度を検
出する吸気通路温度検出手段と、前記燃料噴射弁の温度
が前記吸気通路の温度より高くなるように前記ヒータを
制御するヒータ制御手段と、を備えたことを特徴とする
燃料噴射弁。
【請求項２】前記燃料噴射弁温度検出手段が、前記噴孔
近傍の燃料噴射弁の温度を吸入空気流量と吸気温度に基
づいて推定する温度推定手段であることを特徴とする請
求項１記載の燃料噴射弁。