专利名称：燃料喷射阀和内燃发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够通过阀构件相对于阀体的移动来控制燃料供给的燃料喷射阀和设置有这种燃料喷射阀的内燃发动机。
背景技术：
在燃料直接喷射到燃烧室中的缸内直喷式发动机中，从燃料喷射阀喷射的燃料所固有的沉积物(氧化物、碳化物、分解产物等)粘附于燃料喷射阀的喷射孔和周边，由此使喷射的燃料量减少，改变喷雾形状，并降低燃烧的可控性。利用从燃料喷射阀的袋状部流动到喷射孔中的燃料的气穴现象是其中一种用于消除沉积物粘附到喷射孔内表面上的方法。来自袋状部的燃料在直径非常小的喷射孔进口中被节流，于是燃料压力升高，此后紧接着当燃料流入喷射孔内时燃料压力瞬时下降。因此，产生气穴现象。防止了沉积物粘附并且借助于由气穴现象产生的冲击波的能量将粘附的沉积物剥落。例如，日本专利申请特开No. 2009-264193 (JP-A-2009-264193)描述了通过在设置有扁平圆扇形狭缝喷嘴形式的喷射孔的燃料喷射阀中的气穴现象阻止沉积物粘附的特征。另外，JP-A-2009464193建议减小喷射孔内表面的不太可能产生气穴现象的部分的表面粗糙度，或者形成防止沉积物粘附到该部分上的膜。然而，JP-A-2009-264193中提出的技术特征使沉积物难以粘附，而不是去除沉积物。
发明内容
本发明提供了一种燃料喷射阀，使得当沉积物已经粘附到燃料喷射阀时，将沉积物从燃料喷射阀去除，本发明还提供了使用这种燃料喷射阀的内燃发动机。本发明的第一方面涉及一种燃料喷射阀，所述燃料喷射阀用于通过阀构件相对于阀体的移动来控制燃料供给。所述燃料喷射阀包括构造成喷射燃料的狭缝，所述狭缝具有开口于所述阀体的袋状部中的第一端部和开口于所述阀体的外壁处的第二端部；以及通孔，所述通孔具有开口于所述袋状部中的第一端部和开口于所述阀体的所述外壁处的第二端部。根据上述方面，设置有第一端部开口于阀体的袋状部中且第二端部开口于阀体外壁处的狭缝和第一端部开口于袋状部中且第二端部开口于阀体外壁处的通孔。因此，即使当狭缝中不太可能产生气穴时，仍然能够经由通孔将袋状部内产生的负压引入到喷射孔中。因此，即使当沉积物已经粘附于燃料喷射阀，仍然能够将沉积物从燃料喷射阀去除。而且可以防止沉积物形成在燃料喷射阀上。在上述方面中，所述狭缝可以形成为从所述袋状部的中心径向地延伸。在上述方面中，所述通孔可以直线状地形成。在上述方面中，所述狭缝可以相对于所述燃料喷射阀的中心线倾斜地形成；并且所述通孔的所述第一端部可以定位成比所述狭缝的所述第一端部更靠近所述燃料喷射阀的所述中心线。在上述方面中，所述通孔可以与所述燃料喷射阀的所述中心线不相交。在上述方面中，沿所述狭缝在轴向上延伸的线可以与所述燃料喷射阀的所述中心线相交。在上述方面中，所述狭缝可以形成为使得在限定为包含所述燃料喷射阀的所述中心线和所述通孔的轴线的平面内，所述狭缝的所述第一端部设置成比所述狭缝的所述第二端部更靠近所述燃料喷射阀的所述中心线。由所述狭缝与所述燃料喷射阀的所述中心线在所述平面内形成的角度可以小于由所述通孔与所述燃料喷射阀的所述中心线形成的角度。在上述方面中，所述狭缝可以设置为多个。可以设置有与所述狭缝数目相同的所述通孔。所述通孔可以根据对应的所述狭缝进行设置。在上述方面中，所述狭缝可以设置为多个。所述阀构件可以选择性地定位在以下位置处i)关闭位置，在所述关闭位置，所述阀构件座置在所述阀体上；ii)高升程位置， 在所述高升程位置，形成在所述阀体和与所述阀体分离的所述阀构件之间的阀座开口的表面积等于或大于所有的所述狭缝的所述第一端部的开口表面积；以及iii)低升程位置，在所述低升程位置，所述阀座开口的表面积小于所有的所述狭缝的所述第一端部的开口表面积。本发明的第二方面涉及包括根据上述第一方面的燃料喷射阀的内燃发动机。在上述方面中，用于控制所述燃料喷射阀的操作的燃料喷射控制装置可以通过选择性地使所述阀构件移动到以下位置来执行燃料喷射i)关闭位置，在所述关闭位置，所述阀构件座置在所述阀体上；ii)高升程位置，在所述高升程位置，形成在所述阀体和与所述阀体分离的所述阀构件之间的阀座开口的表面积等于或大于所有的所述狭缝的所述第一端部的开口表面积；以及iii)低升程位置，在所述低升程位置，所述阀座开口的表面积小于所有的所述狭缝的所述第一端部的开口表面积。在上述方面中，所述燃料喷射控制装置还可以设置有用于判断所述燃料喷射阀上是否已经形成沉积物的沉积物形成判定装置。当通过所述沉积物形成判定装置判定沉积物已经形成时，所述燃料喷射控制装置可以通过使所述阀构件移动到所述低升程位置来执行燃料喷射。在上述方面中，所述燃料喷射控制装置还可以设置有用于判断是否使用重质燃料作为所述燃料的燃料判定装置。当通过所述燃料判定装置判定使用了重质燃料时，所述燃料喷射控制装置可以通过使所述阀构件移动到所述低升程位置来执行燃料喷射。
下面将参照附图描述本发明示例性实施方式的特点、优点、以及技术和工业重要性，附图中相同的附图标记指示相同的元件，并且附图中图1是根据本发明一种实施方式的燃料喷射阀的远端部分的示意图，该图示出了阀体的横截面；图2是沿图1中的II-II线剖取的图1中所示燃料喷射阀的示意图3是图1中所示燃料喷射阀的远端部分的示意图；图4是图1中所示燃料喷射阀的远端部分的示意图；图5是示出图1中所示燃料喷射阀中的喷射孔内的通孔与气穴产生区域之间的关系的放大示意图；图6是设置有图1中所示燃料喷射阀的内燃发动机的示意图；图7是示出在图6中所示内燃发动机中的燃料喷射控制的示例的流程图；图8是示出图1中所示燃料喷射阀中的阀构件相对于阀体的升程的示意图；以及图9是示出在图6中所示内燃发动机中的燃料喷射控制的另一示例的流程图。
具体实施例方式下面将参照
本发明的实施方式。图1和图2是根据本发明一种实施方式的燃料喷射阀10的远端部分的横截面示意图。燃料喷射阀10是用于缸内喷射的喷射器，其用于将燃料直接喷射到内燃发动机的燃烧室内，但是这种燃料喷射阀也可用于气道喷射。燃料喷射阀10的远端部分即喷嘴部具有作为阀体的喷嘴本体12和作为阀构件的阀针14。阀体12在内直径朝阀体12的远端减小的圆截锥形状的圆截锥形表面1 处具有阀座12b。圆截锥形表面1 为喷嘴本体12的内壁表面。喷嘴本体12具有连接到位于喷嘴本体12的圆截锥形表面12a的远端侧的端部上的袋状部12c。袋状部12c由喷嘴本体 12的内壁表面形成。袋状部12c由连接到圆截锥形表面1 的圆柱形表面12d和在与圆截锥形表面1 侧相对的一侧上连接到圆柱形表面12d的半球形表面1 构成。喷射孔16的一个端部(第一端部)在袋状部12c中开口。具体地，喷射孔16的入口端部16a在喷嘴本体12的形成袋状部12c的半球形表面1 处开口。喷射孔16的另一端部(第二端部)在喷嘴本体12的外壁12f处开口。因此，喷射孔16穿过喷嘴本体12 连接喷嘴本体12的袋状部12c和外壁12f。喷射孔16相对于喷嘴本体12的中心线——即燃料喷射阀10的中心线A——倾斜延伸。喷射孔16不与中心线A相交。进一步地，喷射孔 16形成为类似狭缝的形状。更具体地，喷射孔16呈扁平狭缝状形状。此外，喷射孔16形成为使得从入口侧朝出口侧呈圆扇形形状扩大(见图幻。该喷射孔16形成为从袋状部12c 的中心径向地延伸，更具体地，在以半球形表面1 作为球体表面确定球体的情况下，喷射孔16从球体中心径向地延伸。此外，在本实施方式中，将燃料喷射阀10解说成具有仅一个喷射孔16，但是燃料喷射阀10也可以设置有多个构造成类似于喷射孔16的喷射孔。当设置多个喷射孔16时，喷射孔可以布置并形成为例如绕中心线A旋转对称。充当阀构件的阀针14容纳在燃料喷射阀10内部，使得能够在喷嘴本体12内部沿着燃料喷射阀10的中心线A往复地移动。阀针14基本上与喷嘴本体12同轴地设置。阀针14具有圆截锥形表面1 和圆锥形表面14b。圆截锥形表面1 和圆锥形表面14b的连接部为能够与喷嘴本体12的阀座12b接触的密封部14c。圆截锥形表面1 和圆锥形表面 14b形成阀针14的外壁表面。阀针14的密封部14c能够座置在喷嘴本体12的阀座12b上。当阀针14与阀座 12b分离时，在阀针14的外壁表面与喷嘴本体12的内壁之间形成阀座开口 18。通过阀座开口 18的形成打开燃料通路。因此，在燃料喷射阀10中，在线圈(图中未示出)通电并且阀针14相对于喷嘴本体12移动的情况下，在预定压力下供给到燃料喷射阀10的燃料喷射出。换而言之，燃料喷射阀10通过阀针14的上下移动(如图中所示)控制到袋状部12c 的燃料供给，并从在袋状部12c中开口的喷射孔16向下(如图中所示)喷射燃料。另外，在喷嘴本体12中形成有通孔20。通孔20的一个端部(第一端部)20a在袋状部12c中开口。具体地，通孔20的第一端部20a在喷嘴本体12的形成袋状部12c的半球形表面1 处开口。通孔20的另一端部(第二端部)20b在喷嘴本体12的外壁12f处开口。因此，通孔20穿过喷嘴本体12使喷嘴本体12的袋状部12c与外壁12f相连。通孔 20是具有圆形横截面的小直径直长孔。该孔相对于喷嘴本体12的中心线倾斜，即，相对于燃料喷射阀10的中心线A倾斜，但不与中心线A相交。该通孔20形成为延伸通过喷射孔16。换而言之，通孔20根据喷射孔16形成。下面参照图3阐释喷射孔16与通孔20之间的关系。当设置有多个喷射孔16时，根据相应的喷射孔16设置多个通孔20。图3示意性地示出了在限定成包含燃料喷射阀10的中心线A和通孔20的轴线B 的平面(以下称之为第一平面)中的燃料喷射阀10。在该图中，仅喷嘴本体12以其横截面示出。除喷射孔16与中心线A之间的角度以及通孔20与中心线A之间的角度之外，图3 类似于图1。因此，图3中还示出了在第一平面上的沿喷射孔16延伸的线C。在图3中，线 C与中心线A在点D处相交。点D为袋状部12c的中心，S卩，以半球形表面12e为球体表面限定出球体的球体中心。在本实施方式中，喷射孔16相对于作为中心的线C对称地扩大。 因此，未在图2中示出的线C与中心线A重合。如下从图1和图3可知，通孔20的第一端部20a定位成比喷射孔16的第一端部 16a更靠近燃料喷射阀10的中心线A，并且该关系也能够在第一平面上清楚地看出。此外， 在第一平面中，喷射孔16相对于中心线A倾斜地延伸，因此喷射孔16的第一端部16a比喷射孔16的第二端部16b更靠近燃料喷射阀10的中心线A。这与喷射孔16形成为从袋状部12c的中心径向地延伸相对应。因此，在第一平面中，由喷射孔16(的线C)和燃料喷射阀10的中心线A形成的角度α小于由通孔20(的轴线B)与燃料喷射阀10的中心线A形成的角度β。下文将参照图4和图5进一步说明喷射孔16与通孔20的关系。图4和图5示意性地示出了在对图1至3中示出的燃料喷射阀10中的燃料流动进行研究时获得的测试结果。在图中示意性地示出了燃料流动和气穴产生区域。在图5中，示出了喷射孔16内的气穴产生区域，并且通孔20由虚线示出。如上文所述，在进行燃料喷射的情况下，当阀针14与喷嘴本体12分离时，形成阀座开口 18并且打开燃料通路。因此，已经通过阀座开口 18的燃料最初被引入到袋状部12c 中。阀座开口 18形成为环形形状，并且袋状部12c具有半球形表面12e。因此，如图4中示意性地示出的，燃料在袋状部12c内形成涡流。该涡流形成为围绕中心线A大体呈环形形状。于是，位于袋状部12c内侧的燃料流入喷射孔16中。袋状部12c内涡流的形成导致在袋状部12c的半球形表面12e附近、特别是靠近中心线A处的燃料流的分离，从而产生负压。负压产生的区域、即负压产生区域在图4中示意性地图示为区域E。如图中清楚示出的，通孔20的第一端部20a开口于在袋状部12c的半球形表面12e的中心线A附近的区域 E中。
同时，从袋状部12c流入到喷射孔16中的燃料在相对较狭窄的第一端部16a即入口部中被节流，并且这些燃料在其压力增大之后立即流入到喷射孔16中，于是它们的压力瞬间下降。因此，在喷射孔16内产生气穴。这种效应在圆扇形狭缝状喷射孔16内很显著。 然而，喷射孔16内的气穴产生区域会发生偏移。图5示意性地示出了在第一平面中的在喷射孔16内的气穴产生区域。喷射孔16中靠近中心线的一侧的壁表面16c的气穴产生区域 F向第一端部16a偏移，S卩，向入口侧偏移。相比之下，喷射孔16中靠近中心线另一侧的壁表面16d的气穴产生区域G在远到喷射孔16中心的宽度范围内扩大。其原因是如上文所述喷射孔16向燃料喷射阀10的中心线A倾斜形成以及燃料以不同模式从袋状部12c流动到喷射孔16的在中心线一侧的壁表面16c上和在中心线另一侧的壁表面16d上。此外，如图5中所示，如上文所述开口于袋状部12c内的负压产生区域E中或负压产生区域E附近的通孔20延伸通过喷射孔16的这些气穴产生区域F、G0因为燃料喷射阀10设置有这样的通孔20，所以燃料喷射阀10表现出良好的沉积物去除能力。例如，在喷射孔16内产生气穴的状态下，高负压被附加地从袋状部12c经由通孔20引入到喷射孔16内。因此，在喷射孔16内产生强气穴，即使已经在喷射孔16内形成沉积物，沉积物的剥落仍然得到有效强化并且喷射孔16内的沉积物被有效去除。同时， 在气穴通常不太可能在喷射孔16内形成的状态下，例如，当燃料喷射压力较低时或在燃料喷射阀10的开闭转换期间，来自袋状部12c的负压被引入到喷射孔16内。因此，在每种状态下，都能够实现对喷射孔16内存在的沉积物的去除。这样将负压从袋状部12c内部引入到喷射孔16内促进从燃料喷射阀10喷射的燃料的雾化。因此，燃料在内燃发动机内的挥发能力提高，并且燃料燃烧能力提高。所以，在设置有燃料喷射阀10的内燃发动机中，废气排放能够得到改善，并且能够防止燃料混合到油中。进一步地，上述燃料喷射阀10安装在内燃发动机30上。图6示出了设置有燃料喷射阀10的内燃发动机30的示意性结构。在图中所示的内燃发动机30中，燃料喷射阀10 设置在气缸盖处并相邻于形成在气缸体32中的相应的燃烧室34。从燃料喷射阀10直接喷射并供给到燃烧室；34内的空气和燃料的混合物在燃烧室34内燃烧，由此导致活塞38在气缸36内往复地移动。于是，内燃发动机30产生动力。图6仅示出了一个气缸，然而内燃发动机30可设置多个气缸。燃料喷射阀10也可用于单缸发动机中。相邻于每个燃烧室34的进气口通过进气门Vi打开和关闭并连接到进气歧管40。 稳压罐42和进气管44按描述的顺序在进气歧管40的上游连接。进气管44经由空气净化器46连接到空气吸入口(图中未示出)。在进气管44的中段(在稳压罐42与空气净化器 46之间)中安装有电子控制的节气门48。这些部件——例如进气口、进气歧管40、稳压罐 42和进气管44——各自形成进气通路50的一部分。相邻于每个燃烧室34的排气口通过排气门Ve打开和关闭，并连接至排气歧管52。 排气管M在下游侧连接至排气歧管52。排气管M上连接有包括三元催化剂的前催化器 56和包括NOx吸附还原催化剂的后催化器58。这些部件——例如排气口、排气歧管52和排气管54——各自形成排气通路60的一部分。内燃发动机30的每个气缸36具有火花塞62。每个火花塞62设置在气缸盖中以邻近相应的燃烧室34。
上述燃料喷射阀10、节气门48、火花塞62等电连接到实质上充当内燃发动机30 的控制器的电子控制单元(下文称之为ECU)70。ECU70包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、输入/输出(I/O)端口(图中未示出)等等。各种传感器经由模拟/数字(A/D)转换器等电连接至ECU70。例如，连接有用于检测进气量的流量计 72。ECU70控制燃料喷射阀10、节气门48、火花塞62等的操作以便通过使用存储在诸如ROM 之类存储设备中的各种映射图并基于利用各种传感器获得的检测值来获得期望的输出。如图6所示，曲柄位置传感器74是连接到E⑶70的传感器之一。该曲柄位置传感器74还用作内燃发动机30中的发动机转速传感器。此外，设置有用于检测进气通路50的压力——即，进气压力——的进气压力传感器76。另外，还设置有用于检测内燃发动机30 中的冷却水温度的水温传感器78、用于检测加速器踏板的下压量的加速器位置传感器(图中未示出)、和用于检测节气门48的开度的节气门位置传感器。此外，还设置有用于检测安装有内燃发动机30的车辆的速度(车速)的车速传感器(图中未示出)。而且，在排气通路60内还设置有空燃比传感器(A/F传感器)80。A/F传感器80向E⑶70输出与排气通路 60内的排气中的空燃比对应的电信号。还在排气通路60内设置了 O2传感器82。该02传感器82向ECU70输出排气中的氧气浓度耗尽的电信号。ECU70的ROM存储用于燃料喷射控制的程序、用于点火正时控制的程序、用于节气门控制的程序以及这些程序中使用的比如映射图之类数据。ECU70根据诸如存储在ROM或类似物中的上述程序之类的应用程序实施燃料喷射控制、点火控制和节气门控制。换而言之，ECU70具有燃料喷射控制装置、点火正时控制装置、和节气门控制装置的功能。另外，如下文所述，ECU70还具有用于判断是否已经在燃料喷射阀10中形成沉积物的沉积物形成判定装置和用于判断是否使用重质燃料作为燃料的燃料判定装置的功能。例如，ECU70基于预先已经存储的数据等实施燃料喷射控制以实现预定或期望的工作状态。例如，在燃料喷射控制中，阀针14相对于喷嘴本体12的移动量受到控制，并且供给到燃料喷射阀10的燃料的压力——即，燃料压力——也根据负载受到可变控制。在低负载工作区域，所需的燃料喷射量相对较小，因此使燃料压力低于在高负载工作区域的燃料压力。此外，在冷起动情况下，ECU70进行催化剂预热控制。能够通过冷却水温度是否低于预定温度来判断是否进行冷起动。当冷却水温度低于预定温度时，基于用于低温分割喷射模式的数据进行燃料喷射控制。更具体地，进行分割喷射，由此在进气冲程和压缩冲程中从燃料喷射阀10喷射燃料。因此，所谓的二次燃烧发生，从而提高排气温度并强化预热促进作用。当进行用于催化剂预热的分割喷射时，喷射时间可以延迟预定的角度，也就是说， 可以进行点火时间延迟控制。然而，在一些情况下，即使当基于预定数据等执行了旨在进行到预定或期望状态的转变的控制时，也不会发生这样的转换。例如，当燃料喷射阀10中形成有沉积物并且燃料喷射没有充分执行时，到预定工作状态的转变不会顺利地进行下去。在这种情况下， ECU70进行用于去除燃料喷射阀10中的沉积物的控制(下文称之为清洁控制)。下面将参照图7中所示的流程图阐释清洁控制。首先，E⑶70判断工作状态是否处于低负载工作区域中(步骤S701)。这可以例如基于空气流量计72、加速器位置传感器等的输出实现。在低负载工作(在步骤S701中为肯定判定)的情况下，判断来自燃料喷射阀10的燃料喷射是否已经停止(步骤S703)。例如，向预定工作状态的转变没有进行持续预定的时间时，ECU70判定燃料喷射已经停止，也就是说，燃料喷射阀10中已经有沉积物形成因此没有进行足量的燃料喷射(在步骤S703中为肯定判定)。换而言之，该判断(步骤703)对应于在燃料喷射阀10中是否已经形成沉积物的判断。例如，当没有进行足量的燃料喷射时，排气的空燃比不太可能与预定空燃比匹配。 因此，能够基于A/F传感器80和化传感器82进行上述判断。还可以基于来自其他传感器 (检测装置)的输出进行步骤S701和S703中的判断。当E⑶70判定燃料喷射已经停止(在步骤S703中为肯定判定)时，执行低升程控制作为清洁控制以从燃料喷射阀10去除沉积物(步骤S705)。在清洁控制中，使燃料喷射时阀针14相对于喷嘴本体12的移动量——即，升程量——小于正常工作期间燃料喷射控制时的升程量。如图8所示，阀针14相对于喷嘴本体12的移动量——即，升程量Y——为喷嘴本体12的阀座12b与阀针14的密封部分Hc之间在中心线A方向上的距离。下文将阐释阀针14相对于喷嘴本体12的位置。当不进行燃料喷射时，阀针14移动到阀针座置在喷嘴本体12上的位置(关闭位置)。当在正常的燃料喷射控制下进行燃料喷射时，阀针14从关闭位置移动到这样的预定位置(高升程位置)阀座12b与和阀座 12b分离的密封部分Hc之间形成的环形阀座开口 18的表面积等于或大于喷射孔16的第一端部的开口面积(可以为最小开口面积)。相比之下，在进行作为清洁控制的低升程控制(步骤S7(^)时的燃料喷射期间，阀针14从关闭位置移动到这样的预定位置(低升程位置)阀座开口 18的面积小于喷射孔16的第一端部的开口面积。因此阀针14选择性地定位在关闭位置、高升程位置(非清洁位置)、和低升程位置(清洁位置)。高升程位置可以是单个预定位置，但是本文使用的高升程位置限定了包括多个不同预定位置的一组位置。阀座开口 18的面积通常通过用升程量Y乘以密封部分Hc的长度来确定。在本实施方式中，由于设置单个喷射孔16，因此，喷射孔16的第一端部的开口面积即为该单个喷射孔16的第一端部的开口面积。然而，在设置有多个喷射孔16的燃料喷射阀中，与阀座开口 18的面积对比的喷射孔16的第一端部的开口面积为所有喷射孔16的第一端部的开口面积的总和。换而言之，是与阀座开口 18的面积对比的所有喷射孔16的第一端部的开口面积。当燃料喷射阀10中已经形成沉积物时，这种通过将阀针14移动到低升程位置进行的燃料喷射使得能够有效地改善沉积物从燃料喷射阀10的去除。在设定为小升程量、 的情况下，阀座开口 18的面积减小而袋状部12c内部产生的负压水平能够提高。所以，即使在燃料压力相对较小的轻负载情况下，仍然能够经由通孔20将高负压引入喷射孔16中， 因此能够有效地在喷射孔16内引发气穴效应，从而能够有效地促进沉积物的剥离。在没有通孔20的燃料喷射阀中，这种到低升程模式的转换增大了喷射孔16内的压力损失。因此， 阀针14的位置无法设置在低升程位置。同时，当工作状态不在低负载工作区域(在步骤S701中为否定判定)或者燃料喷射尚未停止(在步骤S703中为否定判定)时，执行正常燃料喷射控制(正常升程控制)(步骤S707)。在这种情况下，能够通过使阀针14定位在高升程位置而执行燃料喷射。上述情形不是期望清洁内燃发动机30中的燃料喷射阀10的唯一情形。更具体地， 当重质燃料被用作燃料时，容易在燃料喷射阀10中形成沉积物。因此，当使用重质燃料时会更多地依赖于燃料喷射阀10的清洁。下面将参照图9中示出的流程图阐释这种清洁控制。重质燃料为低挥发性燃料，其包括例如重油等。E⑶70判断燃料是否包括重质燃料(步骤S901)。当使用重质燃料时，发动机转速的变化增大。因此，判断发动机转速的变化量是否等于或大于预定量。进一步地，由于重质燃料具有低挥发性，因此当使用重质燃料时，冷起动期间的燃料喷射量大大低于使用诸如汽油等轻质燃料时冷起动期间的燃料喷射量。所以，当重质燃料被用作燃料时，空气-燃料混合物的燃烧以及空燃比都会不同于在使用轻质燃料的情况下的空气-燃料混合物的燃烧以及空燃比。所以，可以例如基于发动机转速和排气空燃比——即，基于曲柄位置传感器 74、A/F传感器80和化传感器82中的至少任一个的输出——来判断燃料是否包含重质燃料。当燃料中包含重质燃料(在步骤S901中为肯定判定)时，判断是否正在进行催化剂预热控制(步骤S903)。可以基于冷却水温度来判断是否正在进行催化剂预热控制。当 ECU70如上所述进行在进气冲程和压缩冲程中从燃料喷射阀10喷射燃料的分割喷射时，判定正在进行催化剂预热控制。在判定正在进行催化剂预热控制(在步骤S903中为肯定判定)的情况下，ECU70 将阀针14的升程量γ设定为对应于清洁位置的升程量。换而言之，执行通过使阀针14移动到低升程位置进行燃料喷射的低升程控制(步骤S905)。所以，在进气冲程中，由于内部缸压为负，因此能够有效地将负压引入到通孔20 中，从而能够有效地清洁通孔20的内侧，比如去除位于通孔20内侧的沉积物。相比之下， 在压缩冲程中，由于内部缸压增大，因此负压被有效地引入到喷射孔16中，从而能够有效地清洁喷射孔16的内侧，比如去除位于喷射孔16内侧的沉积物。所以，能够借助于通过在催化剂预热控制期间使阀针14移动到低升程位置而进行燃料喷射来清洁通孔20和喷射孔 16。而且，当燃料中没有包含重质燃料(在步骤S901中为否定判定)或者没有进行催化剂预热控制(在步骤S903中为否定判定)时，执行正常燃料喷射控制(正常升程控制) (步骤S907)。在这种情况下，通过使阀针14定位在高升程位置执行燃料喷射。上文描述了本发明的多种实施方式，但是可以想到本发明的其他多种实施方式。 例如，在上述实施方式中，喷射孔具有圆扇形狭缝状形式，但是也可以是采用其他形式。例如，喷射孔可以呈三角形。此外，通孔的横截面形状不限于圆形，而是可以为椭圆形、矩形或多边形。通孔的第一端部可以定位在燃料喷射阀的中心线上。此外，上述内燃发动机为简单的直喷式发动机，但是本发明也可应用于除上述缸内喷射阀之外还设置有用于气道喷射的燃料喷射阀的双喷射发动机。这些实施方式还包括根据本发明的燃料喷射阀作为用于气道喷射的燃料喷射阀使用的结构。所使用的燃料不限于汽油，本发明也可应用于使用各种其他燃料——例如，酒精燃料——的燃料喷射阀或内燃发动机。尽管已经参照本发明的示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明并不局限于所描述的实施方式或构造。相反，本发明旨在涵盖各种不同的变型和等同配置。另外，尽管以多种不同的示例性组合和结构示出了所公开的本发明各种构成要素，但是包括或多或少或者仅单个构成要素的其他组合和结构也在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种燃料喷射阀(10)，所述燃料喷射阀(10)用于通过阀构件(14)相对于阀体(12) 的移动来控制燃料供给，其特征在于包括构造成喷射燃料的狭缝(16)，所述狭缝(16)具有开口于所述阀体(12)的袋状部 (12c)中的第一端部(16a)和开口于所述阀体(12)的外壁(12f)处的第二端部(16b)；以及通孔(20)，所述通孔00)具有开口于所述袋状部(12c)中的第一端部(20a)和开口于所述阀体(12)的所述外壁(12f)处的第二端部(20b)。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀(10)，其中，所述狭缝(16)形成为从所述袋状部 (12c)的中心径向地延伸。
3.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀(10)，其中，所述通孔00)直线状地形成。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的燃料喷射阀(10)，其中，所述狭缝(16)相对于所述燃料喷射阀(10)的中心线㈧倾斜地形成；并且所述通孔00)的所述第一端部(20a)定位成比所述狭缝(16)的所述第一端部(16a) 更靠近所述燃料喷射阀(10)的所述中心线(A)。
5.如权利要求4所述的燃料喷射阀(10)，其中，所述通孔00)与所述燃料喷射阀(10) 的所述中心线(A)不相交。
6.如权利要求4所述的燃料喷射阀(10)，其中，沿所述狭缝(16)在轴向上延伸的线 (C)与所述燃料喷射阀(10)的所述中心线㈧相交。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的燃料喷射阀(10)，其中，所述狭缝(16)形成为使得在限定为包含所述燃料喷射阀(10)的所述中心线(A)和所述通孔00)的轴线(B) 的平面内，所述狭缝(16)的所述第一端部(16a)设置成比所述狭缝(16)的所述第二端部 (16b)更靠近所述燃料喷射阀(10)的所述中心线㈧；并且由所述狭缝(16)与所述燃料喷射阀(10)的所述中心线(A)在所述平面内形成的角度小于由所述通孔00)与所述燃料喷射阀(10)的所述中心线㈧形成的角度。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的燃料喷射阀(10)，其中，所述狭缝(16)设置为多个；设置有与所述狭缝(16)数目相同的所述通孔00)；并且所述通孔00)根据对应的所述狭缝进行设置。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的燃料喷射阀(10)，其中，所述狭缝(16)设置为多个；并且所述阀构件(14)选择性地定位在以下位置处i)关闭位置，在所述关闭位置，所述阀构件(14)座置在所述阀体(1 上；ii)高升程位置，在所述高升程位置，形成在所述阀体 (12)和与所述阀体(12)分离的所述阀构件(14)之间的阀座开口(18)的表面积等于或大于所有的所述狭缝(16)的所述第一端部(16a)的开口表面积；以及iii)低升程位置，在所述低升程位置，所述阀座开口(18)的所述表面积小于所有的所述狭缝(16)的所述第一端部(16a)的所述开口表面积。
10.一种内燃发动机(30)，其特征在于包括根据权利要求1至9中的任一项所述的燃料喷射阀(10)。
11.如权利要求10所述的内燃发动机(30)，其中，用于控制所述燃料喷射阀(10)的操作的燃料喷射控制装置(70)通过选择性地使所述阀构件(14)移动到以下位置来执行燃料喷射i)关闭位置，在所述关闭位置，所述阀构件(14)座置在所述阀体(1 上；ii)高升程位置，在所述高升程位置，形成在所述阀体(1 和与所述阀体(1 分离的所述阀构件(14) 之间的阀座开口(18)的表面积等于或大于所有的所述狭缝(16)的所述第一端部(16a)的开口表面积；以及iii)低升程位置，在所述低升程位置，所述阀座开口(18)的所述表面积小于所有的所述狭缝(16)的所述第一端部(16a)的所述开口表面积。
12.如权利要求11所述的内燃发动机(30)，其中，所述燃料喷射控制装置(70)还设置有用于判断所述燃料喷射阀(10)上是否已经形成沉积物的沉积物形成判定装置；并且当通过所述沉积物形成判定装置判定沉积物已经形成时，所述燃料喷射控制装置(70) 通过使所述阀构件(14)移动到所述低升程位置来执行燃料喷射。
13.如权利要求11或12所述的内燃发动机(30)，其中，所述燃料喷射控制装置(70)还设置有用于判断是否使用重质燃料作为所述燃料的燃料判定装置；并且当通过所述燃料判定装置判定使用了重质燃料时，所述燃料喷射控制装置(70)通过使所述阀构件(14)移动到所述低升程位置来执行燃料喷射。
全文摘要
本发明提供了一种用于通过阀构件(14)相对于阀体(12)的移动来控制燃料供给的燃料喷射阀(10)，该燃料喷射阀(10)包括构造成喷射燃料的狭缝(16)，狭缝(16)具有开口于阀体(12)的袋状部(12c)中的第一端部(16a)和开口于阀体(12)的外壁(12f)处的第二端部(16b)；以及通孔(20)，通孔(20)具有开口于袋状部(12c)中的第一端部(20a)和开口于阀体(12)的外壁(12f)处的第二端部(20b)。
文档编号F02M61/18GK102562397SQ201110424328
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月16日 优先权日2010年12月21日
发明者松村惠理子 申请人:丰田自动车株式会社