直噴發(fā)動機的燃料噴射閥的制作方法
直噴發(fā)動機的燃料噴射閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，具備：在梢端部設(shè)置有噴口（84）的閥身（841、842）；由內(nèi)周面區(qū)劃形成燃料通路（800）的筒狀的殼體（85）；開閉噴口（84）的閥體（83）；在殼體（85）內(nèi)在筒軸方向上可移動地設(shè)置，且由此使閥體（83）開閉的可動芯（871、872）；和配置在殼體（85）的外側(cè)的螺線管線圈（81、82），且在其通電時形成跨越夾入殼體（85）的內(nèi)外的磁路，以此吸引可動芯（871、872）以使閥體（83）打開噴口（84）。燃料通路（800）內(nèi)的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力；燃料噴射閥（80）還具備與殼體（85）外嵌合地被安裝的增強構(gòu)件（891、892）。
【專利說明】直噴發(fā)動機的燃料噴射閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明公開的技術(shù)涉及直噴發(fā)動機的燃料噴射閥。
【背景技術(shù)】
[0002]在例如專利文獻(xiàn)I中，公開了螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥。該燃料噴射閥是外開閥式，并且具備:在閥身內(nèi)區(qū)劃形成燃料通路的筒狀的殼體；在殼體內(nèi)在筒軸方向上可移動地設(shè)置，并且使開閉噴口的閥體產(chǎn)生行程的可動芯；以及配置在殼體的外側(cè)，且在其通電時形成跨越夾入殼體的內(nèi)外的磁路，以此吸引可動芯以使閥體打開噴口的螺線管線圈而構(gòu)成。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-19194號公報。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]專利文獻(xiàn)I記載的燃料噴射閥向發(fā)動機的汽缸內(nèi)直接噴射燃料，因此燃料壓力設(shè)定得比較高。區(qū)劃形成燃料通路的殼體受到相當(dāng)于燃料壓力的內(nèi)壓，因此要求強度能夠?qū)蛊鋬?nèi)壓。因此，被設(shè)定的燃料壓力越高，對殼體所要求的強度也越高。
[0005]另一方面，殼體在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中，構(gòu)成磁路的一部分，因此由透磁性高且剩磁少的材料、例如鐵素體類金屬構(gòu)成。然而，鐵素體類金屬是強度上不利的材料。因此，試圖將燃料壓力設(shè)定得較高時，為了滿足所需強度而必須使殼體的壁厚大幅度增厚。然而，過度增厚殼體的壁厚時，這次是不能形成能夠跨越殼體的內(nèi)外的磁路。像這樣，在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中，存在難以提高燃料壓力的問題。
[0006]在這里公開的技術(shù)是鑒于上述問題而形成的，其目的在于在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中，能夠設(shè)定較高的燃料壓力。
[0007]在這里公開的技術(shù)涉及將含有汽油的燃料向發(fā)動機的汽缸內(nèi)直接噴射的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥。
[0008]該燃料噴射閥具備:在梢端部設(shè)置有面對所述汽缸內(nèi)的噴口的閥身；配設(shè)在所述閥身內(nèi)的筒狀的殼體，且由其內(nèi)周面區(qū)劃形成燃料通路；產(chǎn)生行程并開閉所述噴口的閥體；在所述殼體內(nèi)在筒軸方向上可移動地設(shè)置，且由此使所述閥體產(chǎn)生行程的可動芯；和配置在所述殼體的外側(cè)的螺線管線圈，且其通電時形成跨越夾入所述殼體的內(nèi)外的磁路，以此吸引所述可動芯以使所述閥體打開噴口。
[0009]而且，所述燃料通路內(nèi)的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力，所述燃料噴射閥還具備與所述殼體外嵌合地被安裝的增強構(gòu)件。
[0010]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在向螺線管線圈通電時，形成能夠跨越夾入殼體的內(nèi)外的磁路，由此吸引可動芯，且閥體打開噴口。像這樣，由殼體的內(nèi)周面區(qū)劃形成的燃料通路內(nèi)的燃料通過噴口噴射至發(fā)動機的汽缸內(nèi)。在這里，既可以形成為閥體就座于形成在閥身內(nèi)的座面上，并且因可動芯被吸引而從其座面離座，以打開貫通形成在閥身的梢端部上的噴口的針閥，也可以形成為閥體就座于形成在閥身的外部的座面，并且因可動芯被吸引而閥體從其座面向外離座，以打開環(huán)狀的噴口的外開閥。
[0011]像這樣，在上述結(jié)構(gòu)中，燃料通路內(nèi)的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力，因此存在因其較高的燃料壓力而較高的內(nèi)壓作用于殼體上的情況，但是通過與殼體外嵌合地被安裝的增強構(gòu)件，在殼體上作用著從徑向的外方向內(nèi)方的對抗力，并且可以與較高的內(nèi)壓對抗。又，與通過使殼體的壁厚增厚而提高強度不同地，將殼體設(shè)置為雙重管結(jié)構(gòu)，以此可以將應(yīng)力分散至內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩個管(即，殼體及增強構(gòu)件)上，從而即便不增厚殼體的壁厚，也可以確保必要強度。即，通過比較薄壁的殼體，可以形成能夠跨越殼體的內(nèi)外的磁路的一部分。因此，在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中，可以設(shè)定較高的燃料壓力。
[0012]也可以是所述增強構(gòu)件與所述螺線管線圈在所述筒軸方向上相鄰地配置，且包含構(gòu)成所述磁路的一部分的磁性體而構(gòu)成。通過這樣的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)通過殼體的增強的高燃料壓力化、和磁路的形成兩者，從而實現(xiàn)螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中的高燃料壓力化。
[0013]也可以是所述磁性體為鐵素體鋼。鐵素體鋼的透磁性高且剩磁少，因此有利于磁路的構(gòu)成，并且有助于燃料噴射閥的高性能化。
[0014]也可以是所述增強構(gòu)件包含介設(shè)在所述螺線管線圈和所述殼體之間的非磁性體而構(gòu)成。
[0015]介設(shè)在螺線管線圈和殼體之間的增強構(gòu)件包含磁性體而構(gòu)成時，磁路會短路，并且不能吸引殼體內(nèi)的可動芯。即，通過使介設(shè)在螺線管線圈和殼體之間的增強構(gòu)件包含非磁性體而構(gòu)成，可以形成能夠跨越殼體的內(nèi)外地形成且由此能夠吸引可動芯的磁路。
[0016]也可以是所述非磁性體為奧氏體鋼。奧氏體鋼具有較高的強度，因此有利于殼體的增強，并且可以使介設(shè)在螺線管線圈和殼體之間的增強構(gòu)件成為薄壁。這將使螺線管線圈和殼體之間的間隔變窄，而有利于高效率的磁路的形成。
[0017]如以上所述，根據(jù)上述直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，在燃料通路的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力的燃料噴射閥中，將增強構(gòu)件安裝為與殼體外嵌合，以此可以使從徑向的外方向內(nèi)方的對抗力作用于其殼體上，可以與較高的內(nèi)壓對抗，并且可以利用殼體和增強構(gòu)件分散應(yīng)力，因此可以使殼體的壁厚變得比較薄。其結(jié)果是，可以形成能夠跨越殼體的內(nèi)外的磁路，并且在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中實現(xiàn)較高的燃料壓力的設(shè)定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是不出火花點火式直噴汽油發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的概略圖；
圖2是與火花點火式直噴汽油發(fā)動機的控制有關(guān)的框圖；
圖3是例示發(fā)動機的運行區(qū)域的圖；
圖4 Ca)是延遲噴射中的燃料噴射正時及點火正時的例示、和由此引起的熱釋放率的例示；
圖4 (b)是進(jìn)氣行程噴射中的燃料噴射正時及點火正時的例示、和由此引起的熱釋放率的例示；
圖5是示出噴射器的結(jié)構(gòu)的剖視圖；
圖6是比較噴射器的大行程和小行程的特性的圖；
圖7是放大示出噴射器的第一螺線管線圈附近的結(jié)構(gòu)的剖視圖； 圖8 (a)是示出在圖5所示的結(jié)構(gòu)的噴射器中，僅向第一螺線管線圈通電時的可動芯的升程狀態(tài)的圖；
圖8 (b)是示出在圖5所示的結(jié)構(gòu)的噴射器中，僅向第二螺線管線圈通電時的可動芯的升程狀態(tài)的圖；
圖9是示出與圖5不同的結(jié)構(gòu)的噴射器的剖視圖；
圖10 (a)是示出在圖9所示的結(jié)構(gòu)的噴射器中，僅向第一螺線管線圈通電時的可動芯的升程狀態(tài)的圖；
圖10 (b)是示出在圖9所示的結(jié)構(gòu)的噴射器中，僅向第二螺線管線圈通電時的可動芯的升程狀態(tài)的圖；
圖11 (a)是放大示出噴射器的梢端部分的結(jié)構(gòu)的剖視圖；
圖11 (b)是例示設(shè)置于噴射器上的噴口的配置的仰視圖；
圖12是示出噴口的另一配置例的仰視圖；
圖13是示出發(fā)動機和高壓燃料泵的配置關(guān)系及連接關(guān)系的概略圖；
圖14 Ca)是示出高壓燃料泵的結(jié)構(gòu)的剖視圖，并且是柱塞位于上死點的狀態(tài)；
圖14 (b)是示出高壓燃料泵的結(jié)構(gòu)的剖視圖，并且是柱塞位于下死點的狀態(tài)；
圖14 (c)是圖14 (b)的C-C剖視圖；
圖15是放大示出高壓燃料泵的吸入閥附近的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]以下，基于【專利附圖】
【附圖說明】實施形態(tài)。以下實施形態(tài)的說明只是例示。圖1、圖2示出發(fā)動機I的概略結(jié)構(gòu)。該發(fā)動機I是直噴發(fā)動機，并且是搭載在車輛中，且被供給至少含有汽油的燃料(具體的是，汽油、或者汽油及乙醇的混合燃料(E25等))的火花點火式四沖程發(fā)動機。發(fā)動機I具有設(shè)置有多個汽缸18 (僅圖示一個)的汽缸體11、配設(shè)在該汽缸體11上的汽缸蓋12、和配設(shè)在汽缸體11的下側(cè)并貯留潤滑油的油底殼13。在該示例的發(fā)動機I中，盡管省略圖示，但是四個汽缸18配置為一列。在各汽缸18內(nèi)嵌插有可往復(fù)運動的活塞14，該活塞14通過連桿142與曲軸15連接。在活塞14的頂面上形成有像柴油發(fā)動機中的凹腔型那樣的腔室141。腔室141在活塞14位于壓縮上死點附近時，與下述的噴射器80相對。
[0020]汽缸蓋12、汽缸18、和具有腔室141的活塞14區(qū)劃燃燒室。另外，燃燒室的形狀并不限于圖示的形狀。例如腔室141的形狀、活塞14的頂面形狀、以及燃燒室的頂部的形狀等是可以適當(dāng)改變的。
[0021]該發(fā)動機I以理論熱效率的改善、和下述的壓縮點火燃燒的穩(wěn)定化等為目的，并設(shè)定為15以上的比較高的幾何壓縮比。另外，幾何壓縮比只要在約15以上、20以下的范圍內(nèi)適當(dāng)設(shè)定即可。
[0022]在汽缸蓋12上，對于每個汽缸18形成有進(jìn)氣道16及排氣道17，并且在這些進(jìn)氣道16及排氣道17上分別配設(shè)有開閉燃燒室側(cè)的開口的進(jìn)氣門21及排氣門22。
[0023]在分別驅(qū)動進(jìn)氣門21及排氣門22的配氣機構(gòu)內(nèi)，在排氣側(cè)上設(shè)置有將排氣門22的工作模式切換為通常模式和特殊模式的、例如油壓工作式的可變機構(gòu)(參照圖2。以下稱為VVL (Variable Valve Lift ;可變氣門升程機構(gòu)))71。VVL71其結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖示省略，但是其包含具有一個凸輪尖的第一凸輪和具有兩個凸輪尖的第二凸輪的凸輪輪廓(camprofile)不同的兩種凸輪、以及將第一凸輪及第二凸輪中的任意一方的凸輪的工作狀態(tài)選擇性地向排氣門傳遞的空轉(zhuǎn)(lost motion)機構(gòu)而構(gòu)成。在將第一凸輪的工作狀態(tài)傳遞至排氣門22時，排氣門22以在排氣行程中僅一次開閥的通常模式進(jìn)行工作，相對于此，在將第二凸輪的工作狀態(tài)傳遞至排氣門22時，排氣門22以在排氣行程中開閥的同時在進(jìn)氣行程中也開閥的所謂的排氣的二度打開的特殊模式進(jìn)行工作。VVL71的通常模式和特殊模式根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)能夠切換。具體的是，特殊模式在進(jìn)行與內(nèi)部EGR (Exhaust GasRecirculation ;排氣再循環(huán))相關(guān)的控制時利用。另外，也可以采用在使這樣的通常模式和特殊模式的切換成為可能的基礎(chǔ)上，使排氣門22通過電磁執(zhí)行器驅(qū)動的電磁驅(qū)動式的配氣機構(gòu)。
[0024]在排氣側(cè)的配氣機構(gòu)中，又設(shè)置有能夠改變相對于曲軸15的排氣凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位的相位可變機構(gòu)(以下稱為VVT (Variable Valve Timing ;可變氣門正時機構(gòu)))74。VVT74只要適當(dāng)采用液壓式、電磁式或機械式的公知的結(jié)構(gòu)即可，關(guān)于其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的圖示省略。
[0025]相對于具備VVL71及VVT74的排氣側(cè)的配氣機構(gòu)，在進(jìn)氣側(cè)上，如圖2所示設(shè)置有VVT72、和可連續(xù)地改變進(jìn)氣門21的升程量的升程量可變機構(gòu)(以下稱為CVVL(Continuously Variable Valve Lift ;連續(xù)可變氣門升程機構(gòu)))73。CVVL73可以適當(dāng)米用公知的各種結(jié)構(gòu)，并且關(guān)于其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的圖示省略。根據(jù)VVT72及CVVL73，進(jìn)氣門21可以分別改變其開閥正時及閉閥正時、以及升程量。
[0026]在汽缸蓋12上，又，對于每個汽缸18安裝有向汽缸18內(nèi)直接噴射燃料的噴射器(燃料噴射閥)80。噴射器80配設(shè)為其噴口從燃燒室的頂面中央部分面向其燃燒室內(nèi)。噴射器80在與發(fā)動機I的運行狀態(tài)相對應(yīng)的噴射正時，向燃燒室內(nèi)直接噴射與發(fā)動機I的運行狀態(tài)相對應(yīng)的量的燃料。在該示例中，噴射器80是具有多個噴口的多噴口型的噴射器。借助于此，噴射器80將燃料噴射為使燃料噴霧以輻射狀展開。噴射器80的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)內(nèi)容在下面說明。
[0027]未圖示的燃料箱和噴射器80之間通過燃料供給路徑相連接。在該燃料供給路徑上介設(shè)有包含高壓燃料泵90和燃料軌(fuel rail)64，且能夠以比較高的燃料壓力向噴射器80供給燃料的燃料供給系統(tǒng)62。高壓燃料泵90從燃料箱向燃料軌64泵送燃料，并且燃料軌64能夠?qū)⒈槐盟腿剂弦员容^高的燃料壓力儲存。通過使噴射器80開閥，儲存在燃料軌64中的燃料從噴射器80的噴口噴射。高壓燃料泵90盡管詳細(xì)內(nèi)容在下面說明，但是是柱塞式的泵，并且由發(fā)動機I驅(qū)動。燃料供給系統(tǒng)62形成為能夠?qū)?0MPa以上的較高的燃料壓力的燃料向噴射器80供給的結(jié)構(gòu)。向噴射器80供給的燃料的壓力如下所述，根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)進(jìn)行改變。另外，燃料供給系統(tǒng)62并不限于該結(jié)構(gòu)。
[0028]在汽缸蓋12上還安裝有對燃燒室內(nèi)的混合氣點火的火花塞25、26 (參照圖2。另夕卜，在圖1中省略火花塞的圖不)。該發(fā)動機I具有作為火花塞的第一火花塞25及第二火花塞26的兩個火花塞。兩個火花塞25、26，在各汽缸18上分別設(shè)置兩個的進(jìn)氣門21和排氣門22之間的各位置上彼此相對地配置，并且貫通汽缸蓋12內(nèi)地安裝以各自向汽缸18的中心軸朝斜下方延伸。這樣,各火花塞25、26的梢端在配置于燃燒室的中央部分的噴射器80的梢端附近，面對燃燒室內(nèi)地配置。[0029]發(fā)動機I的一側(cè)面如圖1所示與進(jìn)氣通路30連接以與各汽缸18的進(jìn)氣道16連通。另一方面，發(fā)動機I的另一側(cè)面與排出來自各汽缸18的燃燒室的已燃?xì)怏w(排放氣體)的排氣通路40連接。
[0030]在進(jìn)氣通路30的上游端部配設(shè)有過濾吸入空氣的空氣濾清器31。又，在進(jìn)氣通路3中的下游端附近配設(shè)有緩沖罐33。比緩沖罐33靠近下游側(cè)的進(jìn)氣通路30形成為向每個汽缸18分叉的獨立通路，并且這些各獨立通路的下游端分別與各汽缸18的進(jìn)氣道16連接。
[0031]在進(jìn)氣通路30中的空氣濾清器31和緩沖罐33之間配設(shè)有冷卻或加熱空氣的水冷式的中冷器/加溫器34、和調(diào)節(jié)向各汽缸18的吸入空氣量的節(jié)氣門36。進(jìn)氣通路30又與繞過中冷器/加溫器34的中冷器旁通通路35連接，在該中冷器旁通通路35上配設(shè)有用于調(diào)節(jié)通過該通路35的空氣流量的中冷器旁通閥351。通過中冷器旁通閥351的開度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)中冷器旁通通路35的通過流量和中冷器/加溫器34的通過流量的比例，以此調(diào)節(jié)導(dǎo)入汽缸18的新氣的溫度。
[0032]排氣通路40的上游側(cè)的部分由具有向各汽缸18分叉而與排氣道17的外側(cè)端連接的獨立通路、和集合該各獨立通路的集合部的排氣歧管構(gòu)成。該排氣通路40中排氣歧管的下游側(cè)分別與作為凈化排氣中的有害成分的排氣凈化裝置的直接催化器(catalyst) 41和底板催化器(underfoot catalyst) 42相連接。直接催化器41及底板催化器42各自具備筒狀殼體、和配置在其殼體內(nèi)的流路上的例如三元催化器而構(gòu)成。
[0033]進(jìn)氣通路30中緩沖罐33和節(jié)氣門36之間的部分與排氣通路40中直接催化器41的上游側(cè)的部分，通過用于將排氣的一部分回流至進(jìn)氣通路30的EGR通路50相連接。該EGR通路50包含配設(shè)有用于將排氣通過發(fā)動機冷卻水進(jìn)行冷卻的EGR冷卻器52的主通路51、和用于繞過EGR冷卻器52的EGR冷卻器旁通通路53而構(gòu)成。在主通路51中配設(shè)有用于調(diào)節(jié)排氣向進(jìn)氣通路30的回流量的EGR閥511，在EGR冷卻器旁通通路53中配設(shè)有用于調(diào)節(jié)在EGR冷卻器旁通通路53中流通的排氣的流量的EGR冷卻器旁通閥531。
[0034]這樣構(gòu)成的發(fā)動機I通過動力控制模塊(以下稱為PCM (Powertrain ControlModule))10 控制。PCMlO 由具有 CPlXCentral Processing Unit ;中央處理單兀)、存儲器、計數(shù)定時器(counter timer)群、接口及連接這些單元的總線的微處理器構(gòu)成。該PCM10構(gòu)成控制器。
[0035]對PCM10如圖1、圖2所示輸入各種傳感器SWl?SW16的檢測信號。在該各種傳感器中包含以下傳感器。即是在空氣濾清器31的下游側(cè)，檢測新氣的流量的空氣流量傳感器SWl及檢測新氣的溫度的進(jìn)氣溫度傳感器SW2 ;配置于中冷器/加溫器34的下游側(cè)，且檢測通過中冷器/加溫器34后的新氣的溫度的第二進(jìn)氣溫度傳感器SW3 ;配置于EGR通路50的與進(jìn)氣通路30的連接部附近，且檢測外部EGR氣體的溫度的EGR氣體溫度傳感器SM ;安裝于進(jìn)氣道16上，且檢測即將流入汽缸18內(nèi)之前的進(jìn)氣的溫度的進(jìn)氣道溫度傳感器SW5 ;安裝于汽缸蓋12上，且檢測汽缸18內(nèi)的壓力的缸內(nèi)壓力傳感器SW6 ;配置于排氣通路40的與EGR通路50的連接部附近，且分別檢測排氣溫度及排氣壓力的排氣溫度傳感器SW7及排氣壓力傳感器SW8 ;配置于直接催化器41的上游側(cè)，且檢測排氣中的氧濃度的線性O(shè)2傳感器SW9 ;配置于直接催化器41和底板催化器42之間，且檢測排氣中的氧濃度的入型O2傳感器SWlO ;檢測發(fā)動機冷卻水的溫度的水溫傳感器SWll ;檢測曲軸15的旋轉(zhuǎn)角的曲軸角傳感器SW12;檢測與車輛的加速器手柄(圖示省略)的操作量相對應(yīng)的加速器開度的加速器開度傳感器SW13 ;進(jìn)氣側(cè)及排氣側(cè)的凸輪角傳感器SW14、SW15 ;以及安裝于燃料供給系統(tǒng)62的燃料軌(fuel rail) 64上，且檢測向噴射器80供給的燃料壓力的燃料壓力傳感器SW16。
[0036]PCMlO基于這些檢測信號執(zhí)行各種運算，以判定發(fā)動機I和車輛等的狀態(tài)，并且根據(jù)此狀態(tài)向噴射器80、第一火花塞25及第二火花塞26、進(jìn)氣門側(cè)的VVT72及CVVL73、排氣門側(cè)的VVL71及VVT74、燃料供給系統(tǒng)62以及各種閥(節(jié)氣門36、中冷器旁通閥351、EGR閥511以及EGR冷卻器旁通閥531)的執(zhí)行器輸出控制信號。這樣PCMlO運行發(fā)動機I。
[0037]圖3示出發(fā)動機I的運行區(qū)域的一個示例。該發(fā)動機I以燃料消耗量的改善和排氣排放性的改善等為目的，在發(fā)動機負(fù)荷相對低的低負(fù)荷域中，不執(zhí)行通過火花塞25、26的點火，而執(zhí)行通過壓縮自動點火進(jìn)行燃燒的壓縮點火燃燒。然而，隨著發(fā)動機I的負(fù)荷增高，在壓縮點火燃燒中，燃燒過度急劇地進(jìn)行，從而引起例如燃燒噪聲等的問題。因此，在該發(fā)動機I中，在發(fā)動機負(fù)荷相對高的高負(fù)荷域中，停止壓縮點火燃燒，而切換為利用火花塞25,26的火花點火燃燒。像這樣，該發(fā)動機I形成為根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)，尤其是根據(jù)發(fā)動機I的負(fù)荷，切換執(zhí)行壓縮點火燃燒的Cl (Compression Ignition ;壓縮點火)模式、和執(zhí)行火花點火燃燒的SI (Spark Ignition)模式的結(jié)構(gòu)。然而,模式切換的邊界線并不限于圖中的示例。
[0038]在Cl模式下，基本上在例如進(jìn)氣行程至壓縮行程中的比較提前的正時，噴射器80向汽缸18內(nèi)噴射燃料，以此形成比較均勻的稀薄混合氣(空氣過剩率λ > 1，例如λ >2.5)，并且使該混合氣在壓縮上死點附近壓縮自動點火。另外，燃料噴射量是根據(jù)發(fā)動機I的負(fù)荷而設(shè)定的。
[0039]又，在Cl模式下，通過VVL71的控制，執(zhí)行將排氣門22在進(jìn)氣行程中開閥的排氣的二度打開，借助于此將內(nèi)部EGR氣體導(dǎo)入至汽缸18內(nèi)。內(nèi)部EGR氣體的導(dǎo)入提高壓縮端溫度(壓縮行程的上死點上的燃燒室的溫度)，并且使壓縮點火燃燒穩(wěn)定化。
[0040]由于隨著發(fā)動機負(fù)荷的上升而汽缸18內(nèi)的溫度自然升高，因此從避免過早點火的觀點考慮，使內(nèi)部EGR量下降。例如也可以通過CVVL73的控制，調(diào)節(jié)進(jìn)氣門21的升程量，以此調(diào)節(jié)內(nèi)部EGR量。又，也可以通過節(jié)氣門36的開度調(diào)節(jié)而調(diào)節(jié)內(nèi)部EGR量。
[0041]發(fā)動機負(fù)荷進(jìn)一步提高，例如在圖3所示的運行區(qū)域，在Cl模式和SI模式的切換邊界線附近，缸內(nèi)溫度過度升高，而存在難以控制壓縮點火的情況。因此，在Cl模式的運行區(qū)域中負(fù)荷較高的區(qū)域，減少導(dǎo)入至汽缸18內(nèi)的內(nèi)部EGR的比例，也可以取而代之增大EGR閥511的開度，以將通過EGR冷卻器52冷卻的外部EGR氣體大量導(dǎo)入至汽缸18內(nèi)。借助于此，可以較低地抑制缸內(nèi)溫度，從而可以控制壓縮點火。
[0042]相對于此，在SI模式中，詳細(xì)的內(nèi)容在下文敘述，但基本上在從進(jìn)氣行程至膨脹行程初期的期間，噴射器80向汽缸18內(nèi)噴射燃料，以此形成均質(zhì)或者分層化的混合氣，并且在壓縮上死點附近執(zhí)行點火，以此對該混合氣點火。在SI模式中，又，以理論空燃比(λ =1)運行發(fā)動機I。這將使三元催化器的利用變得可能，因此有利于排放性能的改善。
[0043]在SI模式中，使節(jié)氣門36全開，另一方面，通過EGR閥511的開度調(diào)節(jié)將導(dǎo)入至汽缸18內(nèi)的新氣量和外部EGR氣體量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此調(diào)節(jié)填充量。這對泵損失的減少有效，并且對冷卻損失的減少也有效。又，也具有通過導(dǎo)入冷卻的外部EGR氣體，對異常燃燒的避免發(fā)揮作用的同時抑制RawNOx的產(chǎn)生的優(yōu)點。另外，在全開負(fù)荷域中，通過將EGR閥511閉閥，中止外部EGR。
[0044]該發(fā)動機I的幾何壓縮比如上所述被設(shè)定為15以上(例如18)。較高的壓縮比提高壓縮端溫度及壓縮端壓力(壓縮行程的上死點上的燃燒室的壓力)，因此在Cl模式中，有利于壓縮點火燃燒的穩(wěn)定化。另一方面，該高壓縮比發(fā)動機I在高負(fù)荷域中切換為SI模式，因此存在容易發(fā)生過早點火和爆震等的異常燃燒的問題。
[0045]因此，在該發(fā)動機I中，首先，發(fā)動機的運行狀態(tài)位于包含最大負(fù)荷的高負(fù)荷的低速域(參照圖3的(I) (2)。另外，在這里所稱的“低速域”相當(dāng)于將發(fā)動機I的運行區(qū)域劃分為低速、中速、高速的三個區(qū)域時的低速域)時，執(zhí)行燃料的噴射形態(tài)與以往較大不同的SI燃燒，以此避免異常燃燒。具體的是，該燃料的噴射形態(tài)是，以與現(xiàn)有的相比大幅度高壓化的燃料壓力，在從壓縮行程后期至膨脹行程初期的大幅度延遲的期間(以下，將該期間稱為延遲(retard)期間)內(nèi)，通過噴射器80執(zhí)行向汽缸18內(nèi)的燃料噴射(參照圖4 (a))。以下，將該特征性的燃料噴射形態(tài)稱為“高壓延遲噴射”或簡單稱為“延遲噴射”。高壓延遲噴射分別縮短燃料的噴射期間、混合氣形成期間以及燃燒期間，從而縮短從燃料的噴射開始至燃燒的結(jié)束的未燃混合氣的反應(yīng)時間。其結(jié)果是，在發(fā)動機的負(fù)荷高、且低速的容易發(fā)生異常燃燒的區(qū)域可以避免異常燃燒。燃料壓力只要設(shè)定為40MPa以上即可。S卩，以40MPa以上的較高的燃料壓力執(zhí)行燃料噴射時，湍流能量高，并發(fā)生快速燃燒而縮短燃燒期間。通過該特征性的燃料噴射避免異常燃燒。燃料壓力只要根據(jù)含有汽油的使用燃料的性狀適當(dāng)設(shè)定即可，其上限也可以是120MPa左右。
[0046]高壓延遲噴射通過燃料的噴射形態(tài)的方案避免異常燃燒，因此可以使點火正時提前。點火正時如圖4 (a)所示，設(shè)定在壓縮上死點附近，并且點火通過驅(qū)動第一火花塞25及第二火花塞26中的任意一方進(jìn)行。點火正時的提前化有利于熱效率的改善及轉(zhuǎn)矩的改善。另外，圖4 (a)所示的噴射正時和點火正時等是例示，并不限于此。
[0047]在進(jìn)行該高壓延遲噴射的運行區(qū)域中，在比最大負(fù)荷域(參照圖3的(I))靠近低負(fù)荷側(cè)的區(qū)域(參照圖3的(2))，異常燃燒的發(fā)生與上述(I)的區(qū)域相比被抑制，因此也可以降低燃料壓力的上限(例如SOMPa左右)，并將燃料噴射正時在壓縮行程后期的范圍內(nèi)提
N /.刖。
[0048]另外，在壓縮點火的控制易變得困難的、Cl模式的運行區(qū)域中負(fù)荷較高的區(qū)域，如上所述，也可以在減少內(nèi)部EGR的導(dǎo)入比例的基礎(chǔ)上，如高負(fù)荷側(cè)的SI模式的運行區(qū)域(參照圖3的(2))那樣執(zhí)行高壓延遲噴射。通過這樣做，抑制Cl模式中燃燒壓力的急劇的上升，因此可以抑制發(fā)動機的噪聲增大。
[0049]另一方面，發(fā)動機的運行狀態(tài)位于高負(fù)荷的高速域(參照圖3的(3)。另外，在這里所稱的“高速域”相當(dāng)于將發(fā)動機I的運行區(qū)域劃分為低速、中速、高速的三個區(qū)域時的中速域及高速域)時，如圖4 (b)所示，將燃料的噴射不在延遲期間進(jìn)行，而是在進(jìn)氣門21處于開閥狀態(tài)的進(jìn)氣行程期間內(nèi)進(jìn)行。以下，將該燃料噴射形態(tài)稱為“進(jìn)氣行程噴射”。在進(jìn)氣行程噴射中，由于不需要較高的燃料壓力，因此與高壓延遲噴射時相比降低燃料壓力(例如小于40MPa)。借助于此，謀求由高壓燃料泵90的驅(qū)動引起的發(fā)動機I的機械阻力損失的下降，有利于燃料消耗量的改善。
[0050]高壓延遲噴射通過在延遲期間內(nèi)執(zhí)行燃料噴射以縮短未燃混合氣的可反應(yīng)時間，而該可反應(yīng)時間的縮短在發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速比較低的低速域中，由于相對于曲軸角變化時間較長，因此是有效的，相對于此，在發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速比較高的高速域中，相對于曲軸角變化時間較短，因此不那么有效。相反地，在延遲噴射中，由于將燃料噴射時期設(shè)定在壓縮上死點附近，因此在壓縮行程中，不含燃料的、換而言之熱容比高的空氣被壓縮。其結(jié)果是，在高速域中，壓縮上死點上的汽缸18內(nèi)的溫度(即壓縮端溫度)增高，從而該高的壓縮端溫度導(dǎo)致爆震。因此，在高速時執(zhí)行延遲噴射時，必須將點火正時延遲化，以避免爆震。
[0051]因此，在該發(fā)動機I中，在作為高負(fù)荷的高速域的(3)的區(qū)域，不執(zhí)行延遲噴射，而執(zhí)行進(jìn)氣行程噴射。
[0052]在進(jìn)氣行程噴射中，降低壓縮行程中的缸內(nèi)氣體(S卩，包含燃料的混合氣)的熱容t匕，借助于此可以較低地抑制壓縮端溫度。像這樣壓縮端溫度降低，可以抑制爆震，因此可以使點火正時提前。因此，在(3)的區(qū)域，與高壓延遲噴射相同地在壓縮上死點附近執(zhí)行點火。然而，在(3)的區(qū)域，從縮短燃燒期間的觀點考慮，使該點火成為將第一火花塞25及第二火花塞26 —起驅(qū)動的雙點點火。只要第一火花塞25及第二火花塞26同時執(zhí)行點火即可。也可以將第一火花塞25及第二火花塞26隔著時間差進(jìn)行驅(qū)動。
[0053]如以上所述，在該發(fā)動機I中，在圖3所示的(I) (2)區(qū)域，即高負(fù)荷的低旋轉(zhuǎn)域，通過執(zhí)行高壓延遲噴射而避免異常燃燒且改善熱效率。
[0054]此外，在該發(fā)動機I中，在高負(fù)荷的高旋轉(zhuǎn)域(圖3所示的(3)的區(qū)域)，通過執(zhí)行進(jìn)氣行程噴射，避免異常燃燒且改善熱效率。又，在高負(fù)荷的高旋轉(zhuǎn)域，通過執(zhí)行雙點點火，從燃燒室內(nèi)的多個火苗分別地火焰會擴散，因此火焰的擴散快而縮短燃燒期間。對于雙點點火，即使點火正時成為壓縮上死點以后，燃燒重心位置也盡可能位于提前側(cè)，有利于熱效率及轉(zhuǎn)矩的改善、乃至燃料消耗量的改善。另外，火花塞的數(shù)量并不限于兩個?；鸹ㄈ瓤梢允侨齻€以上，也可以是一個。也可以在高壓延遲噴射時執(zhí)行多點點火。高壓延遲噴射也可以根據(jù)需要進(jìn)行分次噴射，同樣地進(jìn)氣行程噴射也可以根據(jù)需要進(jìn)行分次噴射。其結(jié)果是，也可能存在進(jìn)氣行程中執(zhí)行至少一次噴射，并且在壓縮行程中也執(zhí)行燃料噴射的情況。
[0055](噴射器的基本結(jié)構(gòu))
圖5是示出噴射器80的結(jié)構(gòu)，該噴射器80形成為螺線管驅(qū)動式的結(jié)構(gòu)，即利用通過對螺線管線圈通電所形成的磁路，直接吸引配設(shè)在燃料通路內(nèi)的閥針(閥體)83并使其產(chǎn)生行程，以此將形成于梢端面804的多個噴口 84 (也參照圖11)開閥。該噴射器80尤其是具有第一螺線管線圈81、和第二螺線管線圈82兩個螺線管線圈，并且形成為將閥針83的行程量可切換為相對小的行程量的第一行程量S1、和相對大的行程量的第二行程量S2的結(jié)構(gòu)。借如助于此，如圖6中例示，形成為從小噴射量至大噴射量能夠確保較高的燃料噴射精度的結(jié)構(gòu)。這樣的噴射器80如上所述，適用于從發(fā)動機I的運行狀態(tài)位于低負(fù)荷區(qū)域且執(zhí)行壓縮點火燃燒時的小噴射量至發(fā)動機I的運行狀態(tài)為高負(fù)荷區(qū)域時的大噴射量的廣的范圍內(nèi)，要求高的燃料噴射精度的發(fā)動機I中。尤其是，發(fā)動機I使用含有汽油的燃料，并且燃料的噴射量的差異對排氣排放性的惡化的敏感度高，如噴射量稍微偏離最合適值，則排氣排放性會激烈惡化，又，燃料噴射量的差異對燃燒穩(wěn)定性的惡化的敏感度也高，因此尤其要求較高的燃料的噴射精度。
[0056]該噴射器80的主體是將大徑筒狀的第一閥身841、和從該第一閥身841的一端延伸，并且梢端關(guān)閉的小徑筒狀的第二閥身842通過結(jié)合構(gòu)件843連接而構(gòu)成。[0057]在所述第一閥身841內(nèi)容納有圓筒狀的殼體85，并且通過該殼體85的內(nèi)周面區(qū)劃形成燃料通路800。殼體85的上端部在噴射器80的基端(圖5中的上端)開口，并且其下端部開口以與第二閥身842的基端開口連通，借助于此，用于將燃料從位于噴射器80的基端并與燃料軌64連通的燃料流入口 844供給至位于噴射器80的梢端并開口的各噴口 84的燃料通路800形成于噴射器80的內(nèi)部。
[0058]圓筒狀的殼體85如下所述，基本上由磁性體構(gòu)成以在第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82通電時構(gòu)成磁路的一部分。具體地殼體85例如由鐵素體鋼等的鐵素體類金屬形成。
[0059]開閉各噴口 84的閥針83在殼體85內(nèi)與該殼體85成為同軸地配設(shè)。閥針83從殼體85的軸方向中央部附近向噴射器80的梢端延伸,其梢端部位于第二閥身842的梢端部。在閥針83中，在其基端面開口并且向梢端部延伸的孔831沿著其中心軸延伸而形成，孔831在閥針83中的軸方向的中央部附近，在其周面開口。該孔831發(fā)揮作為連接下述的第二可動芯872的上側(cè)和第一可動芯871的下側(cè)的燃料通路的一部分的功能。
[0060]第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82分別在第一閥身841和殼體85之間在噴射器80的軸方向上隔著規(guī)定間隔配置為第一螺線管線圈81位于下側(cè)、第二螺線管線圈82位于上側(cè)。
[0061]在殼體85內(nèi)，在夾著該殼體85與第一螺線管線圈81相對的位置上，固定有筒狀的第一固定芯861，并且在與第二螺線管線圈82相對的位置上相同地固定有筒狀的第二固定芯862。這些第一固定芯861及第二固定芯862由磁性體構(gòu)成，并且在第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82通電時各自獨立地構(gòu)成磁路的一部分。
[0062]在第一固定芯861的下側(cè)，相對于該第一固定芯861的下端面設(shè)置規(guī)定大小的間隙SI，并且環(huán)狀的第一可動芯871以外插在閥針83上的狀態(tài)配設(shè)，另一方面在第二固定芯862的下側(cè)相對于該第二固定芯862的下端面設(shè)置規(guī)定的大小的間隙S2，并且環(huán)狀的第二可動芯872以外插在閥針83上的狀態(tài)配設(shè)。間隙SI和間隙S2設(shè)定為SI < S2。
[0063]外插在閥針83上的第一可動芯871與形成于該閥針83的中央部的階梯部接合，另一方面，同樣地外插在閥針83上的第二可動芯872與形成于閥針83的上端部的階梯部接合。第一可動芯871及第二可動芯872分別在殼體85內(nèi)在軸方向上可往復(fù)移動地配置，并且第一可動芯871向上方移動時，通過第一可動芯871和階梯部的接合，閥針83向上方移動。又，第二可動芯872向上方移動時，也通過第二可動芯872和階梯部的接合，閥針83向上方移動。因此，通過選擇性地移動第一可動芯871及第二可動芯872，可以使閥針83產(chǎn)生行程。
[0064]閥針83形成為由配設(shè)在其基端側(cè)的彈簧881向下方施力，借助于此通常時關(guān)閉各噴口 84的結(jié)構(gòu)。另一方面，第一可動芯871及第二可動芯872形成為各自由彈簧882、883向上方施力，借助于此，通常時第一可動芯871及第二可動芯872維持與閥針83的各階梯部接合的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
[0065]第一可動芯871及第二可動芯872分別由磁性體構(gòu)成，并且如圖7放大示出那樣，第一螺線管線圈81通電時，形成通過第一閥身841、殼體85、第一可動芯871及第一固定芯861 (及下述的第一種的增強構(gòu)件891)的磁路(參照上述圖中的粗實線的箭頭)，借助于此，向上方吸引在殼體85內(nèi)在軸方向上可往復(fù)移動的第一可動芯871。隨著第一可動芯871的吸引，在其階梯部上與第一可動芯871接合的閥針83也與彈簧881的施力(及如下述，由燃料壓力引起的作用于閥針83的背壓)反抗而向上方移動。第一可動芯871及閥針83各自向上方移動直至第一可動芯871與第一固定芯861抵接。S卩，閥針83僅產(chǎn)生與間隙SI相對應(yīng)的第一行程量SI的行程。
[0066]同樣地，第二螺線管線圈通電時，盡管詳細(xì)的圖示省略，但是形成通過第一閥身841、殼體85、第二可動芯872以及第二固定芯862 (及下述的第一種的增強構(gòu)件891)的磁路，借助于此，向上吸引第二可動芯872。隨著第二可動芯872的吸引，在其階梯部上與第二可動芯872接合的閥針83與彈簧881的施力(及作用于閥針83的背壓)反抗而向上方移動。第二可動芯872及閥針83分別僅產(chǎn)生與第二可動芯872抵接至第二固定芯862的間隙S2相對應(yīng)的第二行程量S2的行程。
[0067]在此，在殼體85中，在相當(dāng)于第一固定芯861和第一可動芯871之間的間隙的位置、及相當(dāng)于第二固定芯862和第二可動芯872之間的間隙的位置的共兩個位置上分別介設(shè)有用于防止磁路的短路的非磁性體部分851。這樣的非磁性體部分851只要通過摩擦接合與分割為多個的殼體接合，以此設(shè)置于在軸方向上延伸的圓筒狀的殼體85的中途部分即可。摩擦結(jié)合不會使殼體85及非磁性體部分851的壁厚變薄，而能夠牢固地結(jié)合兩者，并且如下所述，有利于提高受到由較高的燃料壓力引起的內(nèi)壓的殼體85的強度。
[0068](可實現(xiàn)噴射器的高燃料壓力化的增強結(jié)構(gòu))
如上所述，燃料壓力可以被設(shè)定為40MPa以上、例如最大為120MPa左右的高燃料壓力，由此殼體85的內(nèi)壓增高。為了對抗該較高的內(nèi)壓，而必須使殼體85的壁厚增厚。然而，殼體85構(gòu)成磁路的一部分，因此如上所述，例如由鐵素體類金屬構(gòu)成，強度比較低。因此，殼體85試圖單獨地應(yīng)對較高的內(nèi)壓時，其壁厚大幅度增厚。在這樣的厚壁的殼體85中，已不能構(gòu)成能夠跨越殼體85的內(nèi)外的磁路。
[0069]因此，在噴射器80中，通過使增強構(gòu)件從外側(cè)嵌合在殼體85上，將區(qū)劃燃料通路800的殼體實質(zhì)上構(gòu)成為雙重管結(jié)構(gòu)。具體地在噴射器80上設(shè)置有作為增強構(gòu)件的與第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82在軸方向上相鄰地配置的圓筒狀的第一種增強構(gòu)件891、和介設(shè)在第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82分別與殼體85之間的位置的圓筒狀的第二種增強構(gòu)件892。
[0070]第一種增強構(gòu)件891在圖中的示例的噴射器80中，分別在第一螺線管線圈81和第二螺線管線圈82之間的位置、以及比第一螺線管線圈81靠近下側(cè)的位置上，配設(shè)在第一閥身841和殼體85之間。與第一螺線管線圈81或第二螺線管線圈82在軸方向上相鄰的第一種增強構(gòu)件891如圖7中放大示出那樣，由磁性體構(gòu)成以在螺線管線圈通電時構(gòu)成磁路的一部分。構(gòu)成第一種增強構(gòu)件891的磁性體從提高磁路的效率的觀點考慮，只要與上述的殼體85等相同地由例如鐵素體等的鐵素體類金屬構(gòu)成即可。第一種增強構(gòu)件891安裝為與殼體85外嵌合，借助于此，從徑向的外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)的方向的載荷作用于殼體85上。該載荷與從徑向的內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)的方向作用于殼體85的內(nèi)周面的燃料壓力引起的內(nèi)壓對抗。第一種增強構(gòu)件891只要例如采用壓入和熱套等的適當(dāng)?shù)氖址ㄅc殼體85外嵌合地安裝即可。
[0071]相對于此，第二種增強構(gòu)件892如上所述，分別介設(shè)在第一螺線管線圈81和殼體85之間的間隙、及第二螺線管線圈82和殼體85之間的間隙。第二種增強構(gòu)件892的軸方向的長度與第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82的軸方向長度對應(yīng)。第二種增強構(gòu)件892在第一螺線管線圈81或第二螺線管線圈82通電時，與第一種增強構(gòu)件891不同，而由非磁性體構(gòu)成，以防止磁路短路。構(gòu)成第二種增強構(gòu)件892的非磁性體也可以例如由奧氏體鋼構(gòu)成。該第二種增強構(gòu)件892也與第一種增強構(gòu)件891相同地安裝為與殼體85外嵌合，由此，從徑向的外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)的方向的、與內(nèi)壓對抗的載荷作用于殼體85。第二種增強構(gòu)件892也只要采用例如壓入和熱套等的適當(dāng)手法，以與殼體85外嵌合地安裝即可。
[0072]像這樣，將第一種增強構(gòu)件891及第二種增強構(gòu)件892分別與殼體85外嵌合地安裝，以此在作用著由燃料通路800內(nèi)的較高的燃料壓力引起的較高的內(nèi)壓的殼體85上，作用著從徑向的外方向內(nèi)方的對抗力。又，殼體和增強構(gòu)件的雙重管結(jié)構(gòu)如圖7所示可以向內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩個管分散應(yīng)力。其結(jié)果是，即使不增厚殼體85的壁厚，也可以確保必要強度。這一點有利于形成跨越殼體85的內(nèi)外的磁路。
[0073]又，第一種增強構(gòu)件891與第一螺線管線圈81或第二螺線管線圈82在筒軸方向上相鄰地配置，并且包含構(gòu)成磁路的一部分的磁性體而構(gòu)成，從而有助于實現(xiàn)通過殼體85的增強的高燃料壓力化、和磁路的形成的兩者。將該第一種增強構(gòu)件891由透磁性高且剩磁少的鐵素體鋼構(gòu)成，以此有利于噴射器80的高性能化。
[0074]另一方面，第二種增強構(gòu)件892介設(shè)在第一螺線管線圈81或第二螺線管線圈82與殼體85之間，并且包含非磁性體而構(gòu)成，以此防止磁路的短路，并且有助于實現(xiàn)通過殼體85的增強的高燃料壓力化、和磁路的形成的兩者。將第二種增強構(gòu)件892由奧氏體鋼構(gòu)成，這將通過其較高的強度可以實現(xiàn)第二種增強構(gòu)件892的薄壁化，并且使第一螺線管線圈81和第二螺線管線圈82與殼體85之間的間隔變窄，從而有利于高效率的磁路的形成，并且也有利于噴射器80的小徑化。另外，上述奧氏體鋼可以利用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JapaneseIndustrial Standards)的 SUS301 及 SUS301L (含有 16 ?18 重量 ％Cr、6 ?8 重量 ％Ni)、SUS304(含有18?20重量％Cr、8?10.5重量％Ni )、SUS316 (含有16?18重量％Cr、10?14重量％N1、2?3重量％Mo)等，并且這些材料具有拉伸強度為53kg/mm2以上、彈性極限應(yīng)力為21kg/mm2以上的機械性質(zhì)。
[0075](第一可動芯及第二可動芯的支持結(jié)構(gòu))
在此，在圖5所示的噴射器80中，將彈簧882、883配置在第一可動芯871及第二可動芯872的下側(cè)，由此使第一可動芯871及第二可動芯872分別向上施力。在這樣的支持結(jié)構(gòu)中，如圖8 (a)所示，在對第二螺線管線圈82通電時，如該圖(a)中用實線所示，第二可動芯872僅移動規(guī)定的行程量S2，伴隨于此閥針83向上產(chǎn)生行程，而第一可動芯871和閥針83的階梯部的接合被解除，因此如虛線所示，第一可動芯871通過彈簧882的施力向上方移動。
[0076]之后，第二螺線管線圈82的通電結(jié)束，并且根據(jù)彈簧881的向下施力和彈簧883的向上施力之差，在第二可動芯872及閥針83 —同下降中，閥針83的階梯部和第一可動芯871再次接合(參照上述圖(a)中的“接觸”)，之后彈簧882施加向上施力，而根據(jù)彈簧881的向下施力和彈簧882及彈簧883的的向上施力之差，第一可動芯871及第二可動芯872及閥針83成一體并下降。S卩，閥針83的下降速度在此過程中下降，從而使閥針83的梢端部就座于下述的座部801上時的沖擊緩和。這一點有利于沖擊聲的抑制。
[0077]另一方面，對第一螺線管線圈81通電時，如圖8 (b)中用虛線所示，隨著第一可動芯871移動，而如在上述圖中用實線所示，閥針83及第二可動芯872分別僅產(chǎn)生規(guī)定的行程量SI的向上的行程。
[0078]又，在第一螺線管線圈81的通電結(jié)束時，根據(jù)彈簧881的向下施力和彈簧882及彈簧883的向上施力之差，第一可動芯871及第二可動芯872及閥針83成一體并下降，并且此情況下，下降速度也比較小。因此，與上述相同地，閥針83的梢端部就座于座部801上時的沖擊降低，有利于沖擊聲的抑制。
[0079]圖9是示出形成為將彈簧882配置在第一可動芯871的上側(cè)，以此對該第一可動芯871賦予向下的施力的結(jié)構(gòu)的變形例。另外，在圖9中，對于與圖5所示的噴射器80相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同符號。在圖9所不的噴射器80中，在第一可動芯871的下側(cè)配設(shè)有墊片884,借助于此,規(guī)定第一可動芯871和第一固定芯861的間隙SI。
[0080]在圖9所示的噴射器80中，與上述相同地，對第二螺線管線圈82通電時，如在圖10 (a)中用實線所示，盡管第二可動芯872及閥針83僅向上移動規(guī)定的行程量S2，然而第一可動芯871受到向下施力，因此如該圖中虛線所示,不移動而保持停止的狀態(tài)。
[0081]第二螺線管線圈82的通電結(jié)束時，根據(jù)彈簧881的向下施力和彈簧883的向上施力之差，第二可動芯872及閥針83 —同下降。如上所述，由于第一可動芯871不向上移動，因此與圖8 (a)不同，在下降中，第一可動芯871不會與閥針83的階梯部接合。其結(jié)果是，閥針83的下降速度在中途不會變化，且閥針83就座于座部801上。
[0082]另一方面，對第一螺線管線圈81通電時，隨著如圖10 (b)中用虛線所示第一可動芯871移動，如該圖中用實線所示閥針83及第二可動芯872也向上僅產(chǎn)生規(guī)定的行程量SI的行程。此時，由彈簧882引起的向下的施力作用于第一可動芯871，因此閥針83等的上升速度與圖8 (b)相比減小。又，在第一螺線管線圈81的通電結(jié)束時，根據(jù)彈簧881及彈簧882的向下施力和彈簧883的向上施力之差，第一可動芯871及第二可動芯872及閥針83一體地下降，因此與圖8 (b)的示例相比，下降速度增大。
[0083]另外，盡管圖示省略，但是對圖5及圖9的各示例，也可以形成為在第二可動芯872的上側(cè)配置彈簧883，以此向第二可動芯872賦予向下的施力的結(jié)構(gòu)。
[0084]又，在圖5及圖9所示的噴射器80中，將行程量相對大的螺線管線圈、即第二螺線管線圈82配置在上側(cè)，并且將行程量相對小的螺線管線圈、即第一螺線管線圈81配置在下偵牝但是也可以與上述相反地配置為使行程量相對大的螺線管線圈在下側(cè)，并且使行程量相對小的螺線管線圈在上側(cè)。
[0085](用于減少隨著噴射器的高燃料壓力化而增高的吸引力的結(jié)構(gòu))
在燃料通路800內(nèi)配設(shè)有閥針的結(jié)構(gòu)的噴射器80中，燃料壓力引起的背壓作用于閉閥狀態(tài)的閥針83上。即，向閉閥方向作用著的載荷作用于閥針83。背壓與燃料壓力的大小成比例，如在這里公開的噴射器80那樣，燃料壓力設(shè)定得較高時，作用于閥針83的背壓也增高。背壓與將閥針83開閥時的螺線管線圈81、82的吸引力有關(guān)系，背壓越高則必要的吸引力越大。在這里，在該噴射器80中，減小閥針83的梢端部就座的座部801的直徑以使閥針83的開閥所需的吸引力減小。
[0086]圖11放大示出噴射器80的梢端部的結(jié)構(gòu)。閥針83的梢端部形成為梢端變細(xì)的形狀，并且座部801如圖11 (a)中用雙點劃線所示，形成為閥針83中的梢端變細(xì)的梢端部的中途部分能夠就座及離座的結(jié)構(gòu)。借助于此，座部801的直徑Φ I小于閥針83的梢端部的基本圓筒部的直徑Φ2。在閥針83就座于座部801上的狀態(tài)下，由燃料壓力引起而作用于該閥針83的背壓與座部801的直徑成比例，但是如上所述，通過將座部801的直徑設(shè)定得小，并減小面積，可以相應(yīng)地降低作用于閥針83的背壓。另外，在閥針83就座于座部801上的狀態(tài)下，在閥針83的梢端部中，燃料壓力作用于與其軸方向傾斜的面上，該燃料壓力在閥針83的軸方向(開閥方向)上作用著的單位面積的力成為cos (余弦)成分。然而，該面由于傾斜，因此受壓面積大，其結(jié)果是單位面積的力的減少的量被抵消。即，在閥針83的軸方向上作用著的力與燃料壓力作用著的面是否傾斜無關(guān)。
[0087]作用于閥針83的背壓的下降使開閥所需的吸引力下降。這一點有利于第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82的小型化。第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82的小型化可以實現(xiàn)噴射器80的小直徑化，因此有利于確保如圖1所示沿著汽缸18的軸線被安裝在發(fā)動機I的汽缸蓋12上的噴射器80的安裝空間。吸引力的降低也有利于消耗電力的節(jié)約。另外，閥針83的梢端形成為梢端變細(xì)的形狀，以此在閥針83離座時，在座部801上流動的燃料由閥針83的梢端的傾斜的面引導(dǎo)，而流通阻力降低，因此縮頸部802側(cè)的燃料壓力容易上升。這將使向開閥方向作用于閥針83的力增大，因此有利于開閥所需的吸引力的下降。
[0088]像這樣，與小直徑化的座部801連續(xù)地設(shè)置有縮頸部802?？s頸部802形成為比座部801的直徑進(jìn)一步減小的結(jié)構(gòu)。又，與該縮頸部802連續(xù)地設(shè)置有直徑擴大的擴大部803。從縮頸部802至擴大部803的部分形成為其內(nèi)壁成為平滑的曲面狀的結(jié)構(gòu)，借助于此，可以使從座部801經(jīng)由縮頸部803到達(dá)至擴大部803的燃料的流動變得順暢。這樣，多個的、在圖中示例中為十個的噴口 84與該擴大部803連通，并且十個噴口 84如圖11 (b)所示，彼此隔著等間隔以圓周狀配置在球面狀凹陷以對抗較高的燃料壓力的噴射器80的梢端面804上。
[0089]像這樣，通過將十個噴口 84與直徑擴大的擴大部803連通，可以在噴射器80的梢端面804上充分確保噴口 84之間的間隔。借助于此，良好地實現(xiàn)以較高的燃料壓力通過各噴口 84噴射的燃料的微?；Ａ己玫貙崿F(xiàn)噴射燃料的微粒化尤其在執(zhí)行壓縮點火燃燒的低負(fù)荷區(qū)域，有利于均質(zhì)的稀薄混合氣的形成，并且可以使壓縮點火燃燒穩(wěn)定化。
[0090]另外，噴口的配置并不限于如圖11 (b)所示的圓周狀的配置，例如圖12所示，也可以在徑向的內(nèi)外成為雙重圓地配置多個(在圖中的示例中為十個)噴口 84。又，噴口的數(shù)量只要設(shè)定為適宜的數(shù)量即可。
[0091](兩級螺線管噴射器的驅(qū)動和發(fā)動機的運行區(qū)域的對應(yīng))
在該結(jié)構(gòu)的噴射器80中，如上所述，第一螺線管線圈81通電時，可以使閥針83僅產(chǎn)生第一行程量SI的行程，并且第二螺線管線圈82通電時，可以使閥針83僅產(chǎn)生第二行程量S2的行程。在這里，第一行程量SI和第二行程量S2被設(shè)定為SI < S2，借助于此，噴射器80形成為可以使閥針83以不一樣的行程量產(chǎn)生行程，并且噴射燃料的結(jié)構(gòu)。
[0092]PCMlO如圖2所示，向噴射器80的第一螺線管線圈81和/或第二螺線管線圈82輸出控制電流以達(dá)到根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)所要求的噴射量，借助于此將必要量的燃料噴射至汽缸18內(nèi)。即，所要求的噴射量較少時，具體地在圖3所示的運行區(qū)域，在執(zhí)行壓縮點火燃燒的Cl模式中，對第一螺線管線圈81通電。借助于此，通過第一可動芯871使閥針83開閥，并且以行程量SI (即，小行程)維持閥針83后，結(jié)束通電。這樣，使閥針83閉閥。借助于此，如圖6所示，使相對于時間的瞬間噴射率的波形成為規(guī)定的梯形狀，以此提高在比較少的噴射量中的噴射精度。在Cl模式中，在進(jìn)氣行程期間內(nèi)執(zhí)行燃料噴射，以此形成均質(zhì)的稀薄混合氣，因此即使燃料噴射量上多少產(chǎn)生差異，也能充分確保壓縮點火燃燒的穩(wěn)定性。
[0093]另一方面，所要求的噴射量較大時，具體地在圖3所示的運行區(qū)域，在執(zhí)行火花點火燃燒的SI模式中，至少對第二螺線管線圈82通電，并通過第二可動芯872使閥針83開閥。之后，使閥針83以行程量S2(大行程)維持后，結(jié)束通電，使閥針83閉閥。借助于此，如圖6所示，相對于時間的規(guī)定的瞬間噴射率的波形成為與小行程時的波形相似的梯形狀，由此還可以提高在比較大的噴射量中的噴射精度。尤其是，在圖3所示的運行區(qū)域，在(I)
(2)的區(qū)域，因為執(zhí)行高壓延遲噴射而要求較高的噴射率，而通過使閥針83以高燃料壓力且比較大的第二行程量S2產(chǎn)生行程，可以實現(xiàn)該目的，并且將必要量的燃料以高燃料壓力且短時間內(nèi)噴射至壓縮上死點附近的汽缸18內(nèi)。
[0094]在這里，使閥針83以第二行程量S2產(chǎn)生行程時，也可以僅向第二螺線管線圈82通電。又，也可以向第一螺線管線圈81和第二螺線管線圈82兩者通電。向第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82兩者通電時，優(yōu)選的是將第一螺線管線圈81至少在閥針83開始開閥動作時進(jìn)行通電。即，閥針83開始開閥動作時，在需要產(chǎn)生與由燃料壓力引起并作用于閥針83的背壓及由彈簧881引起的施力對抗的吸引力時，由于與第一螺線管線圈81對應(yīng)的第一可動芯871和第一固定芯861之間的間隙SI小于與第二螺線管線圈82對應(yīng)的第二可動芯872和第二固定芯862之間的間隙S2，因此吸引力的產(chǎn)生所需的電流值降低。又，在閥針83從座部801離座后，燃料壓力引起的背壓消失，因此閥針83的行程所需的吸引力以與此相應(yīng)的量減小。因此，向第二螺線管線圈82的通電量也可以較少。S卩，在使閥針83以第二行程量S2產(chǎn)生行程時，閥針83開始開閥動作時向第一螺線管線圈81通電，這一點可以抑制總的消耗電力。另外，第二螺線管線圈82既可以在第一螺線管線圈81的通電開始后隔著規(guī)定時間進(jìn)行通電，也可以與第一螺線管線圈81的通電開始一起開始第二螺線管線圈82的通電。
[0095]像這樣，使用具有第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82的兩種，且由此可以將閥針83的行程量變更為第一行程量SI和第二行程量S2的噴射器80，以此在噴射量相對少的低負(fù)荷區(qū)域中，僅驅(qū)動第一螺線管線圈81，以此可以將較少的噴射量以高精度噴射，并且確保壓縮點火燃燒的穩(wěn)定性。另一方面，在噴射量相對大的高負(fù)荷區(qū)域，尤其是執(zhí)行高壓延遲噴射的區(qū)域，至少驅(qū)動第二螺線管線圈82，以此結(jié)合高燃料壓力實現(xiàn)高噴射率，并且可以將必要量的燃料以高燃料壓力且短期間內(nèi)噴射至壓縮上死點附近的汽缸內(nèi)，有利于異常燃燒的避免。這樣，在發(fā)動機I的廣的運行區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)燃料消耗量的改善。
[0096](高壓燃料泵的結(jié)構(gòu))
圖13?圖15示出高壓燃料泵90的結(jié)構(gòu)。如上所述，在該發(fā)動機I中，以40MPa以上、最大為120MPa左右的高燃料壓力噴射含有汽油的燃料，因此，該高壓燃料泵90具有與以往的柱塞式燃料泵不一樣的結(jié)構(gòu)。
[0097]S卩，高壓燃料泵90如圖14 (a)?圖14 (C)所示，具備在上下方向延伸地配設(shè)的氣缸91、內(nèi)插在氣缸91中的柱塞94、和使柱塞94在氣缸91內(nèi)在上下方向上產(chǎn)生行程的驅(qū)動機構(gòu)93。[0098]如圖15中也示出那樣，氣缸91形成在第一殼體901內(nèi)，在氣缸91的上端部設(shè)置有用于使燃料流入至氣缸91內(nèi)的流入口 911。在第一殼體901內(nèi)，盡管詳細(xì)的圖示省略，但是還形成有從燃料箱輸送的燃料積聚的供給室912 (參照圖14的粗實線的箭頭)。形成于氣缸91的上端部的流入口 911與該供給室912連通。供給室912形成為具有與氣缸91的直徑相同或者比其大的直徑，并且隨著向流入口 911行進(jìn)而逐漸縮小的結(jié)構(gòu)。
[0099]在流入口 911上安裝有吸入閥92，并且通過使該吸入閥92打開流入口 911，以此使燃料從供給室912流入至氣缸91內(nèi)。吸入閥92具有受到向上施力的閥體921以使其就座于流入口 911上，并且閥體921通常時關(guān)閉流入口 911，另一方面，如下所述，在閥體921向下被按壓時打開流入口 911，從而允許使燃料從流入口 911流入氣缸91內(nèi)(參照圖15)。
[0100]吸入閥92還具有在閥體921的上側(cè)在上下方向上延伸地配置的桿922，該桿922的下端與閥體921的上端面抵接，另一方面其上端通過供給室912內(nèi)，并到達(dá)至其上側(cè)。桿922形成為通過安裝于第一殼體901的上側(cè)的螺線管線圈923，在上下方向上往復(fù)移動的結(jié)構(gòu)。即，在通過設(shè)置于高壓燃料泵90的上端的耦合器924向螺線管線圈923通電時，通過使桿922向下方移動，向下按壓受到向上施力的閥體921，借助于此，使閥體921從流入口911離座，而打開流入口 911。這樣，燃料流入氣缸91內(nèi)。另一方面，在停止向螺線管線圈923的通電時，通過向上的施力，閥體921提升，由此閥體921就座于流入口 911上，而關(guān)閉流入口 911。像這樣，吸入閥92形成為由PCMlO進(jìn)行開閉控制的電磁閥的結(jié)構(gòu)。
[0101]從氣缸91排出高壓燃料的排出口 913如圖14中的(a)、(b)所示，設(shè)置在氣缸91上端部附近的側(cè)方。另外，符號914是配設(shè)在高壓燃料泵90的流入側(cè)，且用于抑制隨著噴射器80的燃料噴射出現(xiàn)的脈動的脈動阻尼器(pulsation damper) 914。
[0102]柱塞94如上所述內(nèi)插在氣缸91中，且通過下述的驅(qū)動機構(gòu)93在上下方向上產(chǎn)生行程。柱塞94在從圖14中的(a)所示的上死點的狀態(tài)下降時，通過與該正時相匹配地打開的流入口 911，供給室912內(nèi)的燃料流入至氣缸91內(nèi)，并且在流入口 911關(guān)閉的狀態(tài)下，柱塞94由圖14中(b)所示的下死點的狀態(tài)上升，以此氣缸91內(nèi)的燃料的壓力升高，升壓的燃料通過排出口 913從高壓燃料泵90向燃料軌64排出。
[0103]驅(qū)動機構(gòu)93具備被固定柱塞94的下端且在上下方向上可往復(fù)移動地構(gòu)成的活塞931、對活塞931向下施力的彈簧932、安裝于活塞931上的滾子933、和通過滾子933及活塞931使柱塞94在上下方向上產(chǎn)生行程的凸輪934而構(gòu)成。
[0104]活塞931形成為內(nèi)插在圓形截面的活塞容納部903內(nèi)而該活塞容納部903形成于安裝在第一殼體901的下側(cè)的第二殼體902內(nèi)，并且在該活塞容納部903內(nèi)在上下方向上往復(fù)移動的結(jié)構(gòu)。
[0105]滾子933盡管詳細(xì)的圖示省略，但是在活塞931上安裝為通過滾動軸承或滑動軸承，相對于與柱塞94的行程方向(B卩，圖14中紙面上下方向)正交的軸自由轉(zhuǎn)動(參照圖14中(C))。滾子933降低與凸輪934之間的摩擦阻力，從而有利于高壓燃料泵90的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的降低，乃至發(fā)動機I的機械阻力損失的降低。
[0106]在第二殼體902內(nèi)，又，與活塞容納部903的下端連續(xù)地形成有凸輪容納部904，凸輪934在該凸輪容納部904內(nèi)配設(shè)為由凸輪軸935支持，以此相對于與柱塞94的行程方向正交的軸可旋轉(zhuǎn)。該凸輪934如在圖14中的(a)、(b)中明了地示出那樣，由具有兩個凸輪尖的凸輪構(gòu)成，其凸輪尖(cam nose)分別設(shè)置在夾著旋轉(zhuǎn)中心軸的兩側(cè)上。凸輪軸935通過固定于其梢端部的鏈輪936及卷繞在鏈輪936上的鏈條937如圖13中示意性地示出那樣與發(fā)動機I的曲軸15驅(qū)動連接。驅(qū)動機構(gòu)93的凸輪軸935形成為相對于發(fā)動機I的曲軸15以1:1的減速比旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。
[0107]在這里，高壓燃料泵90的驅(qū)動機構(gòu)93與曲軸15驅(qū)動連接，因此如圖13所示，配置在比發(fā)動機I的凸輪軸210、220靠近曲軸15的高度位置上。又，該高壓燃料泵90如上所述在上下方向上延伸的氣缸91的上端設(shè)置流入口 911，而將該流入口與設(shè)置在氣缸91的上方的供給室912連通，并且在比供給室912更靠近上方的位置上配設(shè)用于驅(qū)動吸入閥92的螺線管線圈923。由此，盡管高壓燃料泵90的全高設(shè)定得比較高，但如上所述，將體積大的高壓燃料泵90配置在發(fā)動機I的側(cè)方的比較低的高度位置上，這樣可以不超過發(fā)動機I的全高地配置高壓燃料泵90，有利于發(fā)動機室內(nèi)的布局性。
[0108]上述結(jié)構(gòu)的高壓燃料泵90為了實現(xiàn)40MPa以上的高的燃料壓力，而將柱塞94位于上死點時的氣缸91的容積設(shè)定得顯著小。即，燃料壓力提高時無法忽視燃料的壓縮性，因此通過減小上死點時的氣缸容積，可以實現(xiàn)高燃料壓力和確保排出流量兩者。
[0109]然而，通過減小上死點時的氣缸容積，在試圖使柱塞94下降而使燃料流入至氣缸91內(nèi)時，氣缸91內(nèi)的壓力下降增大。這在含有汽油的燃料中，導(dǎo)致流入口 911附近的空化的發(fā)生，并存在燃料不容易流入至氣缸91內(nèi)的擔(dān)憂。
[0110]因此，在上述結(jié)構(gòu)的高壓燃料泵90中，通過流入口 911在氣缸91的上方設(shè)置容積比較大的供給室912，以此在打開吸入閥92時，如圖15中用箭頭所示，燃料從供給室912向氣缸91的軸方向，換而言之向柱塞94的行程方向流動，并通過流入口 911燃料流入氣缸91內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)使燃料順利地流入氣缸91內(nèi)，并且抑制由柱塞94下降時的壓力下降引起的空化的產(chǎn)生。在這里，供給室912形成為在燃料的流動方向上逐漸地縮小，因此能夠使燃料的流入更加順利。其結(jié)果是，可以使燃料確實地流入氣缸91內(nèi)，并且在高壓燃料泵90中，實現(xiàn)40MPa以上的高燃料壓力化和確保必要的燃料排出量兩者。
[0111]又，在這樣的高燃料壓力化的高壓燃料泵90中，通過柱塞94到達(dá)至上死點時的反作用力，作用于驅(qū)動機構(gòu)93的載荷增大。因此，當(dāng)試圖與該較大的載荷對抗時，存在驅(qū)動機構(gòu)93大型化的擔(dān)憂。尤其是，試圖使驅(qū)動機構(gòu)93的滾子933通過滾動軸承支持于活塞931時，滾子及滾動軸承大幅度地大型化。因此，在上述結(jié)構(gòu)的高壓燃料泵90中，通過減小氣缸直徑及柱塞直徑，減小作用于驅(qū)動機構(gòu)93的載荷。另一方面，為了實現(xiàn)高燃料壓力而將柱塞94的行程量設(shè)定得比較大(參照圖14中(a)、(b))。其結(jié)果是，該高壓燃料泵90以柱塞94的行程量大于氣缸直徑的長行程構(gòu)成。這將實現(xiàn)高壓燃料泵90的小型化和高燃料壓力化兩者。
[0112]又，將驅(qū)動機構(gòu)93的凸輪934由具有兩個凸輪尖的凸輪構(gòu)成，這將使各凸輪尖(cam nose)的升程量比較大，以此可以與上述的柱塞94的長行程對應(yīng)，并且可以避免凸輪的大型化。這是因為在具有兩個凸輪尖的凸輪中，凸輪尖分別配置在夾住凸輪934的中心軸的兩側(cè)上，因此即使增高各凸輪尖也不會對另一方的凸輪尖產(chǎn)生影響。因此，將驅(qū)動機構(gòu)93的凸輪934由具有兩個凸輪尖的凸輪構(gòu)成這一點也有助于實現(xiàn)高壓燃料泵90的小型化和高燃料壓力化兩者。
[0113]由具有該兩個凸輪尖的凸輪構(gòu)成的驅(qū)動機構(gòu)93的凸輪934形成為相對于曲軸15等速旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，因此曲軸15兩次旋轉(zhuǎn)的期間，高壓燃料泵90執(zhí)行四次的燃料排出。這一點在四汽缸四沖程發(fā)動機I中，可以使四個汽缸18各自與執(zhí)行一次的燃料噴射相對應(yīng)地執(zhí)行燃料的排出。像這樣，具有兩個凸輪尖的凸輪的采用如上所述，在將驅(qū)動機構(gòu)93與曲軸15驅(qū)動連接的方面也成為有利的結(jié)構(gòu)。
[0114]可排出高燃料壓力的燃料地構(gòu)成的高壓燃料泵90的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也與現(xiàn)有的高壓燃料泵相比大幅度增大。如果將這樣的高驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的高壓燃料泵90與現(xiàn)有的相同地安裝于進(jìn)氣凸輪軸210或排氣凸輪軸220的端部上，則試圖使VVT72或VVT74工作，也無法使其工作(即，凸輪軸210或凸輪軸220不旋轉(zhuǎn))。然而，如上所述，該高壓燃料泵90如圖13所示與曲軸15驅(qū)動連接，因此不會影響安裝于進(jìn)氣凸輪軸210及排氣凸輪軸220上的VVT72、VVT74的工作。像這樣，將實現(xiàn)高燃料壓力化的高壓燃料泵90與曲軸15驅(qū)動連接這一結(jié)構(gòu)在保證安裝于凸輪軸上的VVT72、VVT74的工作的方面也是有利的結(jié)構(gòu)。
[0115]另外，圖3所示的運行區(qū)域(映射圖(MAP圖))是例示，在這里公開的技術(shù)并不限于適用于圖3所示的映射圖(MAP圖)被設(shè)定的發(fā)動機中。圖可以適當(dāng)變更。
[0116]又，在這里公開的技術(shù)并不限于如上所述的自然進(jìn)氣發(fā)動機，也可以適用于帶有增壓器的發(fā)動機中。在帶有增壓器的發(fā)動機中可以將Cl模式的區(qū)域擴大至高負(fù)荷側(cè)。
【權(quán)利要求】
1.一種直噴發(fā)動機的燃料噴射閥， 是將含有汽油的燃料向發(fā)動機的汽缸內(nèi)直接噴射的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥， 具備: 在梢端部設(shè)置有面對所述汽缸內(nèi)的噴口的閥身； 配設(shè)在所述閥身內(nèi)的筒狀的殼體，且由其內(nèi)周面區(qū)劃形成燃料通路； 產(chǎn)生行程并開閉所述噴口的閥體； 在所述殼體內(nèi)在筒軸方向上可移動地設(shè)置，且由此使所述閥體產(chǎn)生行程的可動芯；和配置在所述殼體的外側(cè)的螺線管線圈，且在其通電時形成跨越夾入所述殼體的內(nèi)外的磁路，以此吸引所述可動芯以使所述閥體打開噴口； 所述燃料通路內(nèi)的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力； 還具備與所述殼體外嵌合地被安裝的增強構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，其特征在于，所述增強構(gòu)件與所述螺線管線圈在所述筒軸方向上相鄰地配置，且包含構(gòu)成所述磁路的一部分的磁性體而構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，其特征在于， 所述磁性體為鐵素體鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，其特征在于，所述增強構(gòu)件包含介設(shè)在所述螺線管線圈和所述殼體之間的非磁性體而構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，其特征在于，所述非磁性體為奧氏體鋼。
【文檔編號】F02M51/06GK103511145SQ201310238492
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】西田正美, 后藤桂治, 宮嵜陸男 申請人:馬自達(dá)汽車株式會社
【專利摘要】本發(fā)明涉及直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，具備：在梢端部設(shè)置有噴口（84）的閥身（841、842）；由內(nèi)周面區(qū)劃形成燃料通路（800）的筒狀的殼體（85）；開閉噴口（84）的閥體（83）；在殼體（85）內(nèi)在筒軸方向上可移動地設(shè)置，且由此使閥體（83）開閉的可動芯（871、872）；和配置在殼體（85）的外側(cè)的螺線管線圈（81、82），且在其通電時形成跨越夾入殼體（85）的內(nèi)外的磁路，以此吸引可動芯（871、872）以使閥體（83）打開噴口（84）。燃料通路（800）內(nèi)的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力；燃料噴射閥（80）還具備與殼體（85）外嵌合地被安裝的增強構(gòu)件（891、892）。
【專利說明】直噴發(fā)動機的燃料噴射閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明公開的技術(shù)涉及直噴發(fā)動機的燃料噴射閥。
【背景技術(shù)】
[0002]在例如專利文獻(xiàn)I中，公開了螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥。該燃料噴射閥是外開閥式，并且具備:在閥身內(nèi)區(qū)劃形成燃料通路的筒狀的殼體；在殼體內(nèi)在筒軸方向上可移動地設(shè)置，并且使開閉噴口的閥體產(chǎn)生行程的可動芯；以及配置在殼體的外側(cè)，且在其通電時形成跨越夾入殼體的內(nèi)外的磁路，以此吸引可動芯以使閥體打開噴口的螺線管線圈而構(gòu)成。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-19194號公報。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]專利文獻(xiàn)I記載的燃料噴射閥向發(fā)動機的汽缸內(nèi)直接噴射燃料，因此燃料壓力設(shè)定得比較高。區(qū)劃形成燃料通路的殼體受到相當(dāng)于燃料壓力的內(nèi)壓，因此要求強度能夠?qū)蛊鋬?nèi)壓。因此，被設(shè)定的燃料壓力越高，對殼體所要求的強度也越高。
[0005]另一方面，殼體在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中，構(gòu)成磁路的一部分，因此由透磁性高且剩磁少的材料、例如鐵素體類金屬構(gòu)成。然而，鐵素體類金屬是強度上不利的材料。因此，試圖將燃料壓力設(shè)定得較高時，為了滿足所需強度而必須使殼體的壁厚大幅度增厚。然而，過度增厚殼體的壁厚時，這次是不能形成能夠跨越殼體的內(nèi)外的磁路。像這樣，在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中，存在難以提高燃料壓力的問題。
[0006]在這里公開的技術(shù)是鑒于上述問題而形成的，其目的在于在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中，能夠設(shè)定較高的燃料壓力。
[0007]在這里公開的技術(shù)涉及將含有汽油的燃料向發(fā)動機的汽缸內(nèi)直接噴射的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥。
[0008]該燃料噴射閥具備:在梢端部設(shè)置有面對所述汽缸內(nèi)的噴口的閥身；配設(shè)在所述閥身內(nèi)的筒狀的殼體，且由其內(nèi)周面區(qū)劃形成燃料通路；產(chǎn)生行程并開閉所述噴口的閥體；在所述殼體內(nèi)在筒軸方向上可移動地設(shè)置，且由此使所述閥體產(chǎn)生行程的可動芯；和配置在所述殼體的外側(cè)的螺線管線圈，且其通電時形成跨越夾入所述殼體的內(nèi)外的磁路，以此吸引所述可動芯以使所述閥體打開噴口。
[0009]而且，所述燃料通路內(nèi)的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力，所述燃料噴射閥還具備與所述殼體外嵌合地被安裝的增強構(gòu)件。
[0010]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在向螺線管線圈通電時，形成能夠跨越夾入殼體的內(nèi)外的磁路，由此吸引可動芯，且閥體打開噴口。像這樣，由殼體的內(nèi)周面區(qū)劃形成的燃料通路內(nèi)的燃料通過噴口噴射至發(fā)動機的汽缸內(nèi)。在這里，既可以形成為閥體就座于形成在閥身內(nèi)的座面上，并且因可動芯被吸引而從其座面離座，以打開貫通形成在閥身的梢端部上的噴口的針閥，也可以形成為閥體就座于形成在閥身的外部的座面，并且因可動芯被吸引而閥體從其座面向外離座，以打開環(huán)狀的噴口的外開閥。
[0011]像這樣，在上述結(jié)構(gòu)中，燃料通路內(nèi)的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力，因此存在因其較高的燃料壓力而較高的內(nèi)壓作用于殼體上的情況，但是通過與殼體外嵌合地被安裝的增強構(gòu)件，在殼體上作用著從徑向的外方向內(nèi)方的對抗力，并且可以與較高的內(nèi)壓對抗。又，與通過使殼體的壁厚增厚而提高強度不同地，將殼體設(shè)置為雙重管結(jié)構(gòu)，以此可以將應(yīng)力分散至內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩個管(即，殼體及增強構(gòu)件)上，從而即便不增厚殼體的壁厚，也可以確保必要強度。即，通過比較薄壁的殼體，可以形成能夠跨越殼體的內(nèi)外的磁路的一部分。因此，在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中，可以設(shè)定較高的燃料壓力。
[0012]也可以是所述增強構(gòu)件與所述螺線管線圈在所述筒軸方向上相鄰地配置，且包含構(gòu)成所述磁路的一部分的磁性體而構(gòu)成。通過這樣的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)通過殼體的增強的高燃料壓力化、和磁路的形成兩者，從而實現(xiàn)螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中的高燃料壓力化。
[0013]也可以是所述磁性體為鐵素體鋼。鐵素體鋼的透磁性高且剩磁少，因此有利于磁路的構(gòu)成，并且有助于燃料噴射閥的高性能化。
[0014]也可以是所述增強構(gòu)件包含介設(shè)在所述螺線管線圈和所述殼體之間的非磁性體而構(gòu)成。
[0015]介設(shè)在螺線管線圈和殼體之間的增強構(gòu)件包含磁性體而構(gòu)成時，磁路會短路，并且不能吸引殼體內(nèi)的可動芯。即，通過使介設(shè)在螺線管線圈和殼體之間的增強構(gòu)件包含非磁性體而構(gòu)成，可以形成能夠跨越殼體的內(nèi)外地形成且由此能夠吸引可動芯的磁路。
[0016]也可以是所述非磁性體為奧氏體鋼。奧氏體鋼具有較高的強度，因此有利于殼體的增強，并且可以使介設(shè)在螺線管線圈和殼體之間的增強構(gòu)件成為薄壁。這將使螺線管線圈和殼體之間的間隔變窄，而有利于高效率的磁路的形成。
[0017]如以上所述，根據(jù)上述直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，在燃料通路的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力的燃料噴射閥中，將增強構(gòu)件安裝為與殼體外嵌合，以此可以使從徑向的外方向內(nèi)方的對抗力作用于其殼體上，可以與較高的內(nèi)壓對抗，并且可以利用殼體和增強構(gòu)件分散應(yīng)力，因此可以使殼體的壁厚變得比較薄。其結(jié)果是，可以形成能夠跨越殼體的內(nèi)外的磁路，并且在螺線管驅(qū)動式的燃料噴射閥中實現(xiàn)較高的燃料壓力的設(shè)定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是不出火花點火式直噴汽油發(fā)動機的結(jié)構(gòu)的概略圖；
圖2是與火花點火式直噴汽油發(fā)動機的控制有關(guān)的框圖；
圖3是例示發(fā)動機的運行區(qū)域的圖；
圖4 Ca)是延遲噴射中的燃料噴射正時及點火正時的例示、和由此引起的熱釋放率的例示；
圖4 (b)是進(jìn)氣行程噴射中的燃料噴射正時及點火正時的例示、和由此引起的熱釋放率的例示；
圖5是示出噴射器的結(jié)構(gòu)的剖視圖；
圖6是比較噴射器的大行程和小行程的特性的圖；
圖7是放大示出噴射器的第一螺線管線圈附近的結(jié)構(gòu)的剖視圖； 圖8 (a)是示出在圖5所示的結(jié)構(gòu)的噴射器中，僅向第一螺線管線圈通電時的可動芯的升程狀態(tài)的圖；
圖8 (b)是示出在圖5所示的結(jié)構(gòu)的噴射器中，僅向第二螺線管線圈通電時的可動芯的升程狀態(tài)的圖；
圖9是示出與圖5不同的結(jié)構(gòu)的噴射器的剖視圖；
圖10 (a)是示出在圖9所示的結(jié)構(gòu)的噴射器中，僅向第一螺線管線圈通電時的可動芯的升程狀態(tài)的圖；
圖10 (b)是示出在圖9所示的結(jié)構(gòu)的噴射器中，僅向第二螺線管線圈通電時的可動芯的升程狀態(tài)的圖；
圖11 (a)是放大示出噴射器的梢端部分的結(jié)構(gòu)的剖視圖；
圖11 (b)是例示設(shè)置于噴射器上的噴口的配置的仰視圖；
圖12是示出噴口的另一配置例的仰視圖；
圖13是示出發(fā)動機和高壓燃料泵的配置關(guān)系及連接關(guān)系的概略圖；
圖14 Ca)是示出高壓燃料泵的結(jié)構(gòu)的剖視圖，并且是柱塞位于上死點的狀態(tài)；
圖14 (b)是示出高壓燃料泵的結(jié)構(gòu)的剖視圖，并且是柱塞位于下死點的狀態(tài)；
圖14 (c)是圖14 (b)的C-C剖視圖；
圖15是放大示出高壓燃料泵的吸入閥附近的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]以下，基于【專利附圖】
【附圖說明】實施形態(tài)。以下實施形態(tài)的說明只是例示。圖1、圖2示出發(fā)動機I的概略結(jié)構(gòu)。該發(fā)動機I是直噴發(fā)動機，并且是搭載在車輛中，且被供給至少含有汽油的燃料(具體的是，汽油、或者汽油及乙醇的混合燃料(E25等))的火花點火式四沖程發(fā)動機。發(fā)動機I具有設(shè)置有多個汽缸18 (僅圖示一個)的汽缸體11、配設(shè)在該汽缸體11上的汽缸蓋12、和配設(shè)在汽缸體11的下側(cè)并貯留潤滑油的油底殼13。在該示例的發(fā)動機I中，盡管省略圖示，但是四個汽缸18配置為一列。在各汽缸18內(nèi)嵌插有可往復(fù)運動的活塞14，該活塞14通過連桿142與曲軸15連接。在活塞14的頂面上形成有像柴油發(fā)動機中的凹腔型那樣的腔室141。腔室141在活塞14位于壓縮上死點附近時，與下述的噴射器80相對。
[0020]汽缸蓋12、汽缸18、和具有腔室141的活塞14區(qū)劃燃燒室。另外，燃燒室的形狀并不限于圖示的形狀。例如腔室141的形狀、活塞14的頂面形狀、以及燃燒室的頂部的形狀等是可以適當(dāng)改變的。
[0021]該發(fā)動機I以理論熱效率的改善、和下述的壓縮點火燃燒的穩(wěn)定化等為目的，并設(shè)定為15以上的比較高的幾何壓縮比。另外，幾何壓縮比只要在約15以上、20以下的范圍內(nèi)適當(dāng)設(shè)定即可。
[0022]在汽缸蓋12上，對于每個汽缸18形成有進(jìn)氣道16及排氣道17，并且在這些進(jìn)氣道16及排氣道17上分別配設(shè)有開閉燃燒室側(cè)的開口的進(jìn)氣門21及排氣門22。
[0023]在分別驅(qū)動進(jìn)氣門21及排氣門22的配氣機構(gòu)內(nèi)，在排氣側(cè)上設(shè)置有將排氣門22的工作模式切換為通常模式和特殊模式的、例如油壓工作式的可變機構(gòu)(參照圖2。以下稱為VVL (Variable Valve Lift ;可變氣門升程機構(gòu)))71。VVL71其結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖示省略，但是其包含具有一個凸輪尖的第一凸輪和具有兩個凸輪尖的第二凸輪的凸輪輪廓(camprofile)不同的兩種凸輪、以及將第一凸輪及第二凸輪中的任意一方的凸輪的工作狀態(tài)選擇性地向排氣門傳遞的空轉(zhuǎn)(lost motion)機構(gòu)而構(gòu)成。在將第一凸輪的工作狀態(tài)傳遞至排氣門22時，排氣門22以在排氣行程中僅一次開閥的通常模式進(jìn)行工作，相對于此，在將第二凸輪的工作狀態(tài)傳遞至排氣門22時，排氣門22以在排氣行程中開閥的同時在進(jìn)氣行程中也開閥的所謂的排氣的二度打開的特殊模式進(jìn)行工作。VVL71的通常模式和特殊模式根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)能夠切換。具體的是，特殊模式在進(jìn)行與內(nèi)部EGR (Exhaust GasRecirculation ;排氣再循環(huán))相關(guān)的控制時利用。另外，也可以采用在使這樣的通常模式和特殊模式的切換成為可能的基礎(chǔ)上，使排氣門22通過電磁執(zhí)行器驅(qū)動的電磁驅(qū)動式的配氣機構(gòu)。
[0024]在排氣側(cè)的配氣機構(gòu)中，又設(shè)置有能夠改變相對于曲軸15的排氣凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位的相位可變機構(gòu)(以下稱為VVT (Variable Valve Timing ;可變氣門正時機構(gòu)))74。VVT74只要適當(dāng)采用液壓式、電磁式或機械式的公知的結(jié)構(gòu)即可，關(guān)于其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的圖示省略。
[0025]相對于具備VVL71及VVT74的排氣側(cè)的配氣機構(gòu)，在進(jìn)氣側(cè)上，如圖2所示設(shè)置有VVT72、和可連續(xù)地改變進(jìn)氣門21的升程量的升程量可變機構(gòu)(以下稱為CVVL(Continuously Variable Valve Lift ;連續(xù)可變氣門升程機構(gòu)))73。CVVL73可以適當(dāng)米用公知的各種結(jié)構(gòu)，并且關(guān)于其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的圖示省略。根據(jù)VVT72及CVVL73，進(jìn)氣門21可以分別改變其開閥正時及閉閥正時、以及升程量。
[0026]在汽缸蓋12上，又，對于每個汽缸18安裝有向汽缸18內(nèi)直接噴射燃料的噴射器(燃料噴射閥)80。噴射器80配設(shè)為其噴口從燃燒室的頂面中央部分面向其燃燒室內(nèi)。噴射器80在與發(fā)動機I的運行狀態(tài)相對應(yīng)的噴射正時，向燃燒室內(nèi)直接噴射與發(fā)動機I的運行狀態(tài)相對應(yīng)的量的燃料。在該示例中，噴射器80是具有多個噴口的多噴口型的噴射器。借助于此，噴射器80將燃料噴射為使燃料噴霧以輻射狀展開。噴射器80的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)內(nèi)容在下面說明。
[0027]未圖示的燃料箱和噴射器80之間通過燃料供給路徑相連接。在該燃料供給路徑上介設(shè)有包含高壓燃料泵90和燃料軌(fuel rail)64，且能夠以比較高的燃料壓力向噴射器80供給燃料的燃料供給系統(tǒng)62。高壓燃料泵90從燃料箱向燃料軌64泵送燃料，并且燃料軌64能夠?qū)⒈槐盟腿剂弦员容^高的燃料壓力儲存。通過使噴射器80開閥，儲存在燃料軌64中的燃料從噴射器80的噴口噴射。高壓燃料泵90盡管詳細(xì)內(nèi)容在下面說明，但是是柱塞式的泵，并且由發(fā)動機I驅(qū)動。燃料供給系統(tǒng)62形成為能夠?qū)?0MPa以上的較高的燃料壓力的燃料向噴射器80供給的結(jié)構(gòu)。向噴射器80供給的燃料的壓力如下所述，根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)進(jìn)行改變。另外，燃料供給系統(tǒng)62并不限于該結(jié)構(gòu)。
[0028]在汽缸蓋12上還安裝有對燃燒室內(nèi)的混合氣點火的火花塞25、26 (參照圖2。另夕卜，在圖1中省略火花塞的圖不)。該發(fā)動機I具有作為火花塞的第一火花塞25及第二火花塞26的兩個火花塞。兩個火花塞25、26，在各汽缸18上分別設(shè)置兩個的進(jìn)氣門21和排氣門22之間的各位置上彼此相對地配置，并且貫通汽缸蓋12內(nèi)地安裝以各自向汽缸18的中心軸朝斜下方延伸。這樣,各火花塞25、26的梢端在配置于燃燒室的中央部分的噴射器80的梢端附近，面對燃燒室內(nèi)地配置。[0029]發(fā)動機I的一側(cè)面如圖1所示與進(jìn)氣通路30連接以與各汽缸18的進(jìn)氣道16連通。另一方面，發(fā)動機I的另一側(cè)面與排出來自各汽缸18的燃燒室的已燃?xì)怏w(排放氣體)的排氣通路40連接。
[0030]在進(jìn)氣通路30的上游端部配設(shè)有過濾吸入空氣的空氣濾清器31。又，在進(jìn)氣通路3中的下游端附近配設(shè)有緩沖罐33。比緩沖罐33靠近下游側(cè)的進(jìn)氣通路30形成為向每個汽缸18分叉的獨立通路，并且這些各獨立通路的下游端分別與各汽缸18的進(jìn)氣道16連接。
[0031]在進(jìn)氣通路30中的空氣濾清器31和緩沖罐33之間配設(shè)有冷卻或加熱空氣的水冷式的中冷器/加溫器34、和調(diào)節(jié)向各汽缸18的吸入空氣量的節(jié)氣門36。進(jìn)氣通路30又與繞過中冷器/加溫器34的中冷器旁通通路35連接，在該中冷器旁通通路35上配設(shè)有用于調(diào)節(jié)通過該通路35的空氣流量的中冷器旁通閥351。通過中冷器旁通閥351的開度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)中冷器旁通通路35的通過流量和中冷器/加溫器34的通過流量的比例，以此調(diào)節(jié)導(dǎo)入汽缸18的新氣的溫度。
[0032]排氣通路40的上游側(cè)的部分由具有向各汽缸18分叉而與排氣道17的外側(cè)端連接的獨立通路、和集合該各獨立通路的集合部的排氣歧管構(gòu)成。該排氣通路40中排氣歧管的下游側(cè)分別與作為凈化排氣中的有害成分的排氣凈化裝置的直接催化器(catalyst) 41和底板催化器(underfoot catalyst) 42相連接。直接催化器41及底板催化器42各自具備筒狀殼體、和配置在其殼體內(nèi)的流路上的例如三元催化器而構(gòu)成。
[0033]進(jìn)氣通路30中緩沖罐33和節(jié)氣門36之間的部分與排氣通路40中直接催化器41的上游側(cè)的部分，通過用于將排氣的一部分回流至進(jìn)氣通路30的EGR通路50相連接。該EGR通路50包含配設(shè)有用于將排氣通過發(fā)動機冷卻水進(jìn)行冷卻的EGR冷卻器52的主通路51、和用于繞過EGR冷卻器52的EGR冷卻器旁通通路53而構(gòu)成。在主通路51中配設(shè)有用于調(diào)節(jié)排氣向進(jìn)氣通路30的回流量的EGR閥511，在EGR冷卻器旁通通路53中配設(shè)有用于調(diào)節(jié)在EGR冷卻器旁通通路53中流通的排氣的流量的EGR冷卻器旁通閥531。
[0034]這樣構(gòu)成的發(fā)動機I通過動力控制模塊(以下稱為PCM (Powertrain ControlModule))10 控制。PCMlO 由具有 CPlXCentral Processing Unit ;中央處理單兀)、存儲器、計數(shù)定時器(counter timer)群、接口及連接這些單元的總線的微處理器構(gòu)成。該PCM10構(gòu)成控制器。
[0035]對PCM10如圖1、圖2所示輸入各種傳感器SWl?SW16的檢測信號。在該各種傳感器中包含以下傳感器。即是在空氣濾清器31的下游側(cè)，檢測新氣的流量的空氣流量傳感器SWl及檢測新氣的溫度的進(jìn)氣溫度傳感器SW2 ;配置于中冷器/加溫器34的下游側(cè)，且檢測通過中冷器/加溫器34后的新氣的溫度的第二進(jìn)氣溫度傳感器SW3 ;配置于EGR通路50的與進(jìn)氣通路30的連接部附近，且檢測外部EGR氣體的溫度的EGR氣體溫度傳感器SM ;安裝于進(jìn)氣道16上，且檢測即將流入汽缸18內(nèi)之前的進(jìn)氣的溫度的進(jìn)氣道溫度傳感器SW5 ;安裝于汽缸蓋12上，且檢測汽缸18內(nèi)的壓力的缸內(nèi)壓力傳感器SW6 ;配置于排氣通路40的與EGR通路50的連接部附近，且分別檢測排氣溫度及排氣壓力的排氣溫度傳感器SW7及排氣壓力傳感器SW8 ;配置于直接催化器41的上游側(cè)，且檢測排氣中的氧濃度的線性O(shè)2傳感器SW9 ;配置于直接催化器41和底板催化器42之間，且檢測排氣中的氧濃度的入型O2傳感器SWlO ;檢測發(fā)動機冷卻水的溫度的水溫傳感器SWll ;檢測曲軸15的旋轉(zhuǎn)角的曲軸角傳感器SW12;檢測與車輛的加速器手柄(圖示省略)的操作量相對應(yīng)的加速器開度的加速器開度傳感器SW13 ;進(jìn)氣側(cè)及排氣側(cè)的凸輪角傳感器SW14、SW15 ;以及安裝于燃料供給系統(tǒng)62的燃料軌(fuel rail) 64上，且檢測向噴射器80供給的燃料壓力的燃料壓力傳感器SW16。
[0036]PCMlO基于這些檢測信號執(zhí)行各種運算，以判定發(fā)動機I和車輛等的狀態(tài)，并且根據(jù)此狀態(tài)向噴射器80、第一火花塞25及第二火花塞26、進(jìn)氣門側(cè)的VVT72及CVVL73、排氣門側(cè)的VVL71及VVT74、燃料供給系統(tǒng)62以及各種閥(節(jié)氣門36、中冷器旁通閥351、EGR閥511以及EGR冷卻器旁通閥531)的執(zhí)行器輸出控制信號。這樣PCMlO運行發(fā)動機I。
[0037]圖3示出發(fā)動機I的運行區(qū)域的一個示例。該發(fā)動機I以燃料消耗量的改善和排氣排放性的改善等為目的，在發(fā)動機負(fù)荷相對低的低負(fù)荷域中，不執(zhí)行通過火花塞25、26的點火，而執(zhí)行通過壓縮自動點火進(jìn)行燃燒的壓縮點火燃燒。然而，隨著發(fā)動機I的負(fù)荷增高，在壓縮點火燃燒中，燃燒過度急劇地進(jìn)行，從而引起例如燃燒噪聲等的問題。因此，在該發(fā)動機I中，在發(fā)動機負(fù)荷相對高的高負(fù)荷域中，停止壓縮點火燃燒，而切換為利用火花塞25,26的火花點火燃燒。像這樣，該發(fā)動機I形成為根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)，尤其是根據(jù)發(fā)動機I的負(fù)荷，切換執(zhí)行壓縮點火燃燒的Cl (Compression Ignition ;壓縮點火)模式、和執(zhí)行火花點火燃燒的SI (Spark Ignition)模式的結(jié)構(gòu)。然而,模式切換的邊界線并不限于圖中的示例。
[0038]在Cl模式下，基本上在例如進(jìn)氣行程至壓縮行程中的比較提前的正時，噴射器80向汽缸18內(nèi)噴射燃料，以此形成比較均勻的稀薄混合氣(空氣過剩率λ > 1，例如λ >2.5)，并且使該混合氣在壓縮上死點附近壓縮自動點火。另外，燃料噴射量是根據(jù)發(fā)動機I的負(fù)荷而設(shè)定的。
[0039]又，在Cl模式下，通過VVL71的控制，執(zhí)行將排氣門22在進(jìn)氣行程中開閥的排氣的二度打開，借助于此將內(nèi)部EGR氣體導(dǎo)入至汽缸18內(nèi)。內(nèi)部EGR氣體的導(dǎo)入提高壓縮端溫度(壓縮行程的上死點上的燃燒室的溫度)，并且使壓縮點火燃燒穩(wěn)定化。
[0040]由于隨著發(fā)動機負(fù)荷的上升而汽缸18內(nèi)的溫度自然升高，因此從避免過早點火的觀點考慮，使內(nèi)部EGR量下降。例如也可以通過CVVL73的控制，調(diào)節(jié)進(jìn)氣門21的升程量，以此調(diào)節(jié)內(nèi)部EGR量。又，也可以通過節(jié)氣門36的開度調(diào)節(jié)而調(diào)節(jié)內(nèi)部EGR量。
[0041]發(fā)動機負(fù)荷進(jìn)一步提高，例如在圖3所示的運行區(qū)域，在Cl模式和SI模式的切換邊界線附近，缸內(nèi)溫度過度升高，而存在難以控制壓縮點火的情況。因此，在Cl模式的運行區(qū)域中負(fù)荷較高的區(qū)域，減少導(dǎo)入至汽缸18內(nèi)的內(nèi)部EGR的比例，也可以取而代之增大EGR閥511的開度，以將通過EGR冷卻器52冷卻的外部EGR氣體大量導(dǎo)入至汽缸18內(nèi)。借助于此，可以較低地抑制缸內(nèi)溫度，從而可以控制壓縮點火。
[0042]相對于此，在SI模式中，詳細(xì)的內(nèi)容在下文敘述，但基本上在從進(jìn)氣行程至膨脹行程初期的期間，噴射器80向汽缸18內(nèi)噴射燃料，以此形成均質(zhì)或者分層化的混合氣，并且在壓縮上死點附近執(zhí)行點火，以此對該混合氣點火。在SI模式中，又，以理論空燃比(λ =1)運行發(fā)動機I。這將使三元催化器的利用變得可能，因此有利于排放性能的改善。
[0043]在SI模式中，使節(jié)氣門36全開，另一方面，通過EGR閥511的開度調(diào)節(jié)將導(dǎo)入至汽缸18內(nèi)的新氣量和外部EGR氣體量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此調(diào)節(jié)填充量。這對泵損失的減少有效，并且對冷卻損失的減少也有效。又，也具有通過導(dǎo)入冷卻的外部EGR氣體，對異常燃燒的避免發(fā)揮作用的同時抑制RawNOx的產(chǎn)生的優(yōu)點。另外，在全開負(fù)荷域中，通過將EGR閥511閉閥，中止外部EGR。
[0044]該發(fā)動機I的幾何壓縮比如上所述被設(shè)定為15以上(例如18)。較高的壓縮比提高壓縮端溫度及壓縮端壓力(壓縮行程的上死點上的燃燒室的壓力)，因此在Cl模式中，有利于壓縮點火燃燒的穩(wěn)定化。另一方面，該高壓縮比發(fā)動機I在高負(fù)荷域中切換為SI模式，因此存在容易發(fā)生過早點火和爆震等的異常燃燒的問題。
[0045]因此，在該發(fā)動機I中，首先，發(fā)動機的運行狀態(tài)位于包含最大負(fù)荷的高負(fù)荷的低速域(參照圖3的(I) (2)。另外，在這里所稱的“低速域”相當(dāng)于將發(fā)動機I的運行區(qū)域劃分為低速、中速、高速的三個區(qū)域時的低速域)時，執(zhí)行燃料的噴射形態(tài)與以往較大不同的SI燃燒，以此避免異常燃燒。具體的是，該燃料的噴射形態(tài)是，以與現(xiàn)有的相比大幅度高壓化的燃料壓力，在從壓縮行程后期至膨脹行程初期的大幅度延遲的期間(以下，將該期間稱為延遲(retard)期間)內(nèi)，通過噴射器80執(zhí)行向汽缸18內(nèi)的燃料噴射(參照圖4 (a))。以下，將該特征性的燃料噴射形態(tài)稱為“高壓延遲噴射”或簡單稱為“延遲噴射”。高壓延遲噴射分別縮短燃料的噴射期間、混合氣形成期間以及燃燒期間，從而縮短從燃料的噴射開始至燃燒的結(jié)束的未燃混合氣的反應(yīng)時間。其結(jié)果是，在發(fā)動機的負(fù)荷高、且低速的容易發(fā)生異常燃燒的區(qū)域可以避免異常燃燒。燃料壓力只要設(shè)定為40MPa以上即可。S卩，以40MPa以上的較高的燃料壓力執(zhí)行燃料噴射時，湍流能量高，并發(fā)生快速燃燒而縮短燃燒期間。通過該特征性的燃料噴射避免異常燃燒。燃料壓力只要根據(jù)含有汽油的使用燃料的性狀適當(dāng)設(shè)定即可，其上限也可以是120MPa左右。
[0046]高壓延遲噴射通過燃料的噴射形態(tài)的方案避免異常燃燒，因此可以使點火正時提前。點火正時如圖4 (a)所示，設(shè)定在壓縮上死點附近，并且點火通過驅(qū)動第一火花塞25及第二火花塞26中的任意一方進(jìn)行。點火正時的提前化有利于熱效率的改善及轉(zhuǎn)矩的改善。另外，圖4 (a)所示的噴射正時和點火正時等是例示，并不限于此。
[0047]在進(jìn)行該高壓延遲噴射的運行區(qū)域中，在比最大負(fù)荷域(參照圖3的(I))靠近低負(fù)荷側(cè)的區(qū)域(參照圖3的(2))，異常燃燒的發(fā)生與上述(I)的區(qū)域相比被抑制，因此也可以降低燃料壓力的上限(例如SOMPa左右)，并將燃料噴射正時在壓縮行程后期的范圍內(nèi)提
N /.刖。
[0048]另外，在壓縮點火的控制易變得困難的、Cl模式的運行區(qū)域中負(fù)荷較高的區(qū)域，如上所述，也可以在減少內(nèi)部EGR的導(dǎo)入比例的基礎(chǔ)上，如高負(fù)荷側(cè)的SI模式的運行區(qū)域(參照圖3的(2))那樣執(zhí)行高壓延遲噴射。通過這樣做，抑制Cl模式中燃燒壓力的急劇的上升，因此可以抑制發(fā)動機的噪聲增大。
[0049]另一方面，發(fā)動機的運行狀態(tài)位于高負(fù)荷的高速域(參照圖3的(3)。另外，在這里所稱的“高速域”相當(dāng)于將發(fā)動機I的運行區(qū)域劃分為低速、中速、高速的三個區(qū)域時的中速域及高速域)時，如圖4 (b)所示，將燃料的噴射不在延遲期間進(jìn)行，而是在進(jìn)氣門21處于開閥狀態(tài)的進(jìn)氣行程期間內(nèi)進(jìn)行。以下，將該燃料噴射形態(tài)稱為“進(jìn)氣行程噴射”。在進(jìn)氣行程噴射中，由于不需要較高的燃料壓力，因此與高壓延遲噴射時相比降低燃料壓力(例如小于40MPa)。借助于此，謀求由高壓燃料泵90的驅(qū)動引起的發(fā)動機I的機械阻力損失的下降，有利于燃料消耗量的改善。
[0050]高壓延遲噴射通過在延遲期間內(nèi)執(zhí)行燃料噴射以縮短未燃混合氣的可反應(yīng)時間，而該可反應(yīng)時間的縮短在發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速比較低的低速域中，由于相對于曲軸角變化時間較長，因此是有效的，相對于此，在發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速比較高的高速域中，相對于曲軸角變化時間較短，因此不那么有效。相反地，在延遲噴射中，由于將燃料噴射時期設(shè)定在壓縮上死點附近，因此在壓縮行程中，不含燃料的、換而言之熱容比高的空氣被壓縮。其結(jié)果是，在高速域中，壓縮上死點上的汽缸18內(nèi)的溫度(即壓縮端溫度)增高，從而該高的壓縮端溫度導(dǎo)致爆震。因此，在高速時執(zhí)行延遲噴射時，必須將點火正時延遲化，以避免爆震。
[0051]因此，在該發(fā)動機I中，在作為高負(fù)荷的高速域的(3)的區(qū)域，不執(zhí)行延遲噴射，而執(zhí)行進(jìn)氣行程噴射。
[0052]在進(jìn)氣行程噴射中，降低壓縮行程中的缸內(nèi)氣體(S卩，包含燃料的混合氣)的熱容t匕，借助于此可以較低地抑制壓縮端溫度。像這樣壓縮端溫度降低，可以抑制爆震，因此可以使點火正時提前。因此，在(3)的區(qū)域，與高壓延遲噴射相同地在壓縮上死點附近執(zhí)行點火。然而，在(3)的區(qū)域，從縮短燃燒期間的觀點考慮，使該點火成為將第一火花塞25及第二火花塞26 —起驅(qū)動的雙點點火。只要第一火花塞25及第二火花塞26同時執(zhí)行點火即可。也可以將第一火花塞25及第二火花塞26隔著時間差進(jìn)行驅(qū)動。
[0053]如以上所述，在該發(fā)動機I中，在圖3所示的(I) (2)區(qū)域，即高負(fù)荷的低旋轉(zhuǎn)域，通過執(zhí)行高壓延遲噴射而避免異常燃燒且改善熱效率。
[0054]此外，在該發(fā)動機I中，在高負(fù)荷的高旋轉(zhuǎn)域(圖3所示的(3)的區(qū)域)，通過執(zhí)行進(jìn)氣行程噴射，避免異常燃燒且改善熱效率。又，在高負(fù)荷的高旋轉(zhuǎn)域，通過執(zhí)行雙點點火，從燃燒室內(nèi)的多個火苗分別地火焰會擴散，因此火焰的擴散快而縮短燃燒期間。對于雙點點火，即使點火正時成為壓縮上死點以后，燃燒重心位置也盡可能位于提前側(cè)，有利于熱效率及轉(zhuǎn)矩的改善、乃至燃料消耗量的改善。另外，火花塞的數(shù)量并不限于兩個?；鸹ㄈ瓤梢允侨齻€以上，也可以是一個。也可以在高壓延遲噴射時執(zhí)行多點點火。高壓延遲噴射也可以根據(jù)需要進(jìn)行分次噴射，同樣地進(jìn)氣行程噴射也可以根據(jù)需要進(jìn)行分次噴射。其結(jié)果是，也可能存在進(jìn)氣行程中執(zhí)行至少一次噴射，并且在壓縮行程中也執(zhí)行燃料噴射的情況。
[0055](噴射器的基本結(jié)構(gòu))
圖5是示出噴射器80的結(jié)構(gòu)，該噴射器80形成為螺線管驅(qū)動式的結(jié)構(gòu)，即利用通過對螺線管線圈通電所形成的磁路，直接吸引配設(shè)在燃料通路內(nèi)的閥針(閥體)83并使其產(chǎn)生行程，以此將形成于梢端面804的多個噴口 84 (也參照圖11)開閥。該噴射器80尤其是具有第一螺線管線圈81、和第二螺線管線圈82兩個螺線管線圈，并且形成為將閥針83的行程量可切換為相對小的行程量的第一行程量S1、和相對大的行程量的第二行程量S2的結(jié)構(gòu)。借如助于此，如圖6中例示，形成為從小噴射量至大噴射量能夠確保較高的燃料噴射精度的結(jié)構(gòu)。這樣的噴射器80如上所述，適用于從發(fā)動機I的運行狀態(tài)位于低負(fù)荷區(qū)域且執(zhí)行壓縮點火燃燒時的小噴射量至發(fā)動機I的運行狀態(tài)為高負(fù)荷區(qū)域時的大噴射量的廣的范圍內(nèi)，要求高的燃料噴射精度的發(fā)動機I中。尤其是，發(fā)動機I使用含有汽油的燃料，并且燃料的噴射量的差異對排氣排放性的惡化的敏感度高，如噴射量稍微偏離最合適值，則排氣排放性會激烈惡化，又，燃料噴射量的差異對燃燒穩(wěn)定性的惡化的敏感度也高，因此尤其要求較高的燃料的噴射精度。
[0056]該噴射器80的主體是將大徑筒狀的第一閥身841、和從該第一閥身841的一端延伸，并且梢端關(guān)閉的小徑筒狀的第二閥身842通過結(jié)合構(gòu)件843連接而構(gòu)成。[0057]在所述第一閥身841內(nèi)容納有圓筒狀的殼體85，并且通過該殼體85的內(nèi)周面區(qū)劃形成燃料通路800。殼體85的上端部在噴射器80的基端(圖5中的上端)開口，并且其下端部開口以與第二閥身842的基端開口連通，借助于此，用于將燃料從位于噴射器80的基端并與燃料軌64連通的燃料流入口 844供給至位于噴射器80的梢端并開口的各噴口 84的燃料通路800形成于噴射器80的內(nèi)部。
[0058]圓筒狀的殼體85如下所述，基本上由磁性體構(gòu)成以在第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82通電時構(gòu)成磁路的一部分。具體地殼體85例如由鐵素體鋼等的鐵素體類金屬形成。
[0059]開閉各噴口 84的閥針83在殼體85內(nèi)與該殼體85成為同軸地配設(shè)。閥針83從殼體85的軸方向中央部附近向噴射器80的梢端延伸,其梢端部位于第二閥身842的梢端部。在閥針83中，在其基端面開口并且向梢端部延伸的孔831沿著其中心軸延伸而形成，孔831在閥針83中的軸方向的中央部附近，在其周面開口。該孔831發(fā)揮作為連接下述的第二可動芯872的上側(cè)和第一可動芯871的下側(cè)的燃料通路的一部分的功能。
[0060]第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82分別在第一閥身841和殼體85之間在噴射器80的軸方向上隔著規(guī)定間隔配置為第一螺線管線圈81位于下側(cè)、第二螺線管線圈82位于上側(cè)。
[0061]在殼體85內(nèi)，在夾著該殼體85與第一螺線管線圈81相對的位置上，固定有筒狀的第一固定芯861，并且在與第二螺線管線圈82相對的位置上相同地固定有筒狀的第二固定芯862。這些第一固定芯861及第二固定芯862由磁性體構(gòu)成，并且在第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82通電時各自獨立地構(gòu)成磁路的一部分。
[0062]在第一固定芯861的下側(cè)，相對于該第一固定芯861的下端面設(shè)置規(guī)定大小的間隙SI，并且環(huán)狀的第一可動芯871以外插在閥針83上的狀態(tài)配設(shè)，另一方面在第二固定芯862的下側(cè)相對于該第二固定芯862的下端面設(shè)置規(guī)定的大小的間隙S2，并且環(huán)狀的第二可動芯872以外插在閥針83上的狀態(tài)配設(shè)。間隙SI和間隙S2設(shè)定為SI < S2。
[0063]外插在閥針83上的第一可動芯871與形成于該閥針83的中央部的階梯部接合，另一方面，同樣地外插在閥針83上的第二可動芯872與形成于閥針83的上端部的階梯部接合。第一可動芯871及第二可動芯872分別在殼體85內(nèi)在軸方向上可往復(fù)移動地配置，并且第一可動芯871向上方移動時，通過第一可動芯871和階梯部的接合，閥針83向上方移動。又，第二可動芯872向上方移動時，也通過第二可動芯872和階梯部的接合，閥針83向上方移動。因此，通過選擇性地移動第一可動芯871及第二可動芯872，可以使閥針83產(chǎn)生行程。
[0064]閥針83形成為由配設(shè)在其基端側(cè)的彈簧881向下方施力，借助于此通常時關(guān)閉各噴口 84的結(jié)構(gòu)。另一方面，第一可動芯871及第二可動芯872形成為各自由彈簧882、883向上方施力，借助于此，通常時第一可動芯871及第二可動芯872維持與閥針83的各階梯部接合的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
[0065]第一可動芯871及第二可動芯872分別由磁性體構(gòu)成，并且如圖7放大示出那樣，第一螺線管線圈81通電時，形成通過第一閥身841、殼體85、第一可動芯871及第一固定芯861 (及下述的第一種的增強構(gòu)件891)的磁路(參照上述圖中的粗實線的箭頭)，借助于此，向上方吸引在殼體85內(nèi)在軸方向上可往復(fù)移動的第一可動芯871。隨著第一可動芯871的吸引，在其階梯部上與第一可動芯871接合的閥針83也與彈簧881的施力(及如下述，由燃料壓力引起的作用于閥針83的背壓)反抗而向上方移動。第一可動芯871及閥針83各自向上方移動直至第一可動芯871與第一固定芯861抵接。S卩，閥針83僅產(chǎn)生與間隙SI相對應(yīng)的第一行程量SI的行程。
[0066]同樣地，第二螺線管線圈通電時，盡管詳細(xì)的圖示省略，但是形成通過第一閥身841、殼體85、第二可動芯872以及第二固定芯862 (及下述的第一種的增強構(gòu)件891)的磁路，借助于此，向上吸引第二可動芯872。隨著第二可動芯872的吸引，在其階梯部上與第二可動芯872接合的閥針83與彈簧881的施力(及作用于閥針83的背壓)反抗而向上方移動。第二可動芯872及閥針83分別僅產(chǎn)生與第二可動芯872抵接至第二固定芯862的間隙S2相對應(yīng)的第二行程量S2的行程。
[0067]在此，在殼體85中，在相當(dāng)于第一固定芯861和第一可動芯871之間的間隙的位置、及相當(dāng)于第二固定芯862和第二可動芯872之間的間隙的位置的共兩個位置上分別介設(shè)有用于防止磁路的短路的非磁性體部分851。這樣的非磁性體部分851只要通過摩擦接合與分割為多個的殼體接合，以此設(shè)置于在軸方向上延伸的圓筒狀的殼體85的中途部分即可。摩擦結(jié)合不會使殼體85及非磁性體部分851的壁厚變薄，而能夠牢固地結(jié)合兩者，并且如下所述，有利于提高受到由較高的燃料壓力引起的內(nèi)壓的殼體85的強度。
[0068](可實現(xiàn)噴射器的高燃料壓力化的增強結(jié)構(gòu))
如上所述，燃料壓力可以被設(shè)定為40MPa以上、例如最大為120MPa左右的高燃料壓力，由此殼體85的內(nèi)壓增高。為了對抗該較高的內(nèi)壓，而必須使殼體85的壁厚增厚。然而，殼體85構(gòu)成磁路的一部分，因此如上所述，例如由鐵素體類金屬構(gòu)成，強度比較低。因此，殼體85試圖單獨地應(yīng)對較高的內(nèi)壓時，其壁厚大幅度增厚。在這樣的厚壁的殼體85中，已不能構(gòu)成能夠跨越殼體85的內(nèi)外的磁路。
[0069]因此，在噴射器80中，通過使增強構(gòu)件從外側(cè)嵌合在殼體85上，將區(qū)劃燃料通路800的殼體實質(zhì)上構(gòu)成為雙重管結(jié)構(gòu)。具體地在噴射器80上設(shè)置有作為增強構(gòu)件的與第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82在軸方向上相鄰地配置的圓筒狀的第一種增強構(gòu)件891、和介設(shè)在第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82分別與殼體85之間的位置的圓筒狀的第二種增強構(gòu)件892。
[0070]第一種增強構(gòu)件891在圖中的示例的噴射器80中，分別在第一螺線管線圈81和第二螺線管線圈82之間的位置、以及比第一螺線管線圈81靠近下側(cè)的位置上，配設(shè)在第一閥身841和殼體85之間。與第一螺線管線圈81或第二螺線管線圈82在軸方向上相鄰的第一種增強構(gòu)件891如圖7中放大示出那樣，由磁性體構(gòu)成以在螺線管線圈通電時構(gòu)成磁路的一部分。構(gòu)成第一種增強構(gòu)件891的磁性體從提高磁路的效率的觀點考慮，只要與上述的殼體85等相同地由例如鐵素體等的鐵素體類金屬構(gòu)成即可。第一種增強構(gòu)件891安裝為與殼體85外嵌合，借助于此，從徑向的外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)的方向的載荷作用于殼體85上。該載荷與從徑向的內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)的方向作用于殼體85的內(nèi)周面的燃料壓力引起的內(nèi)壓對抗。第一種增強構(gòu)件891只要例如采用壓入和熱套等的適當(dāng)?shù)氖址ㄅc殼體85外嵌合地安裝即可。
[0071]相對于此，第二種增強構(gòu)件892如上所述，分別介設(shè)在第一螺線管線圈81和殼體85之間的間隙、及第二螺線管線圈82和殼體85之間的間隙。第二種增強構(gòu)件892的軸方向的長度與第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82的軸方向長度對應(yīng)。第二種增強構(gòu)件892在第一螺線管線圈81或第二螺線管線圈82通電時，與第一種增強構(gòu)件891不同，而由非磁性體構(gòu)成，以防止磁路短路。構(gòu)成第二種增強構(gòu)件892的非磁性體也可以例如由奧氏體鋼構(gòu)成。該第二種增強構(gòu)件892也與第一種增強構(gòu)件891相同地安裝為與殼體85外嵌合，由此，從徑向的外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)的方向的、與內(nèi)壓對抗的載荷作用于殼體85。第二種增強構(gòu)件892也只要采用例如壓入和熱套等的適當(dāng)手法，以與殼體85外嵌合地安裝即可。
[0072]像這樣，將第一種增強構(gòu)件891及第二種增強構(gòu)件892分別與殼體85外嵌合地安裝，以此在作用著由燃料通路800內(nèi)的較高的燃料壓力引起的較高的內(nèi)壓的殼體85上，作用著從徑向的外方向內(nèi)方的對抗力。又，殼體和增強構(gòu)件的雙重管結(jié)構(gòu)如圖7所示可以向內(nèi)側(cè)和外側(cè)的兩個管分散應(yīng)力。其結(jié)果是，即使不增厚殼體85的壁厚，也可以確保必要強度。這一點有利于形成跨越殼體85的內(nèi)外的磁路。
[0073]又，第一種增強構(gòu)件891與第一螺線管線圈81或第二螺線管線圈82在筒軸方向上相鄰地配置，并且包含構(gòu)成磁路的一部分的磁性體而構(gòu)成，從而有助于實現(xiàn)通過殼體85的增強的高燃料壓力化、和磁路的形成的兩者。將該第一種增強構(gòu)件891由透磁性高且剩磁少的鐵素體鋼構(gòu)成，以此有利于噴射器80的高性能化。
[0074]另一方面，第二種增強構(gòu)件892介設(shè)在第一螺線管線圈81或第二螺線管線圈82與殼體85之間，并且包含非磁性體而構(gòu)成，以此防止磁路的短路，并且有助于實現(xiàn)通過殼體85的增強的高燃料壓力化、和磁路的形成的兩者。將第二種增強構(gòu)件892由奧氏體鋼構(gòu)成，這將通過其較高的強度可以實現(xiàn)第二種增強構(gòu)件892的薄壁化，并且使第一螺線管線圈81和第二螺線管線圈82與殼體85之間的間隔變窄，從而有利于高效率的磁路的形成，并且也有利于噴射器80的小徑化。另外，上述奧氏體鋼可以利用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JapaneseIndustrial Standards)的 SUS301 及 SUS301L (含有 16 ?18 重量 ％Cr、6 ?8 重量 ％Ni)、SUS304(含有18?20重量％Cr、8?10.5重量％Ni )、SUS316 (含有16?18重量％Cr、10?14重量％N1、2?3重量％Mo)等，并且這些材料具有拉伸強度為53kg/mm2以上、彈性極限應(yīng)力為21kg/mm2以上的機械性質(zhì)。
[0075](第一可動芯及第二可動芯的支持結(jié)構(gòu))
在此，在圖5所示的噴射器80中，將彈簧882、883配置在第一可動芯871及第二可動芯872的下側(cè)，由此使第一可動芯871及第二可動芯872分別向上施力。在這樣的支持結(jié)構(gòu)中，如圖8 (a)所示，在對第二螺線管線圈82通電時，如該圖(a)中用實線所示，第二可動芯872僅移動規(guī)定的行程量S2，伴隨于此閥針83向上產(chǎn)生行程，而第一可動芯871和閥針83的階梯部的接合被解除，因此如虛線所示，第一可動芯871通過彈簧882的施力向上方移動。
[0076]之后，第二螺線管線圈82的通電結(jié)束，并且根據(jù)彈簧881的向下施力和彈簧883的向上施力之差，在第二可動芯872及閥針83 —同下降中，閥針83的階梯部和第一可動芯871再次接合(參照上述圖(a)中的“接觸”)，之后彈簧882施加向上施力，而根據(jù)彈簧881的向下施力和彈簧882及彈簧883的的向上施力之差，第一可動芯871及第二可動芯872及閥針83成一體并下降。S卩，閥針83的下降速度在此過程中下降，從而使閥針83的梢端部就座于下述的座部801上時的沖擊緩和。這一點有利于沖擊聲的抑制。
[0077]另一方面，對第一螺線管線圈81通電時，如圖8 (b)中用虛線所示，隨著第一可動芯871移動，而如在上述圖中用實線所示，閥針83及第二可動芯872分別僅產(chǎn)生規(guī)定的行程量SI的向上的行程。
[0078]又，在第一螺線管線圈81的通電結(jié)束時，根據(jù)彈簧881的向下施力和彈簧882及彈簧883的向上施力之差，第一可動芯871及第二可動芯872及閥針83成一體并下降，并且此情況下，下降速度也比較小。因此，與上述相同地，閥針83的梢端部就座于座部801上時的沖擊降低，有利于沖擊聲的抑制。
[0079]圖9是示出形成為將彈簧882配置在第一可動芯871的上側(cè)，以此對該第一可動芯871賦予向下的施力的結(jié)構(gòu)的變形例。另外，在圖9中，對于與圖5所示的噴射器80相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同符號。在圖9所不的噴射器80中，在第一可動芯871的下側(cè)配設(shè)有墊片884,借助于此,規(guī)定第一可動芯871和第一固定芯861的間隙SI。
[0080]在圖9所示的噴射器80中，與上述相同地，對第二螺線管線圈82通電時，如在圖10 (a)中用實線所示，盡管第二可動芯872及閥針83僅向上移動規(guī)定的行程量S2，然而第一可動芯871受到向下施力，因此如該圖中虛線所示,不移動而保持停止的狀態(tài)。
[0081]第二螺線管線圈82的通電結(jié)束時，根據(jù)彈簧881的向下施力和彈簧883的向上施力之差，第二可動芯872及閥針83 —同下降。如上所述，由于第一可動芯871不向上移動，因此與圖8 (a)不同，在下降中，第一可動芯871不會與閥針83的階梯部接合。其結(jié)果是，閥針83的下降速度在中途不會變化，且閥針83就座于座部801上。
[0082]另一方面，對第一螺線管線圈81通電時，隨著如圖10 (b)中用虛線所示第一可動芯871移動，如該圖中用實線所示閥針83及第二可動芯872也向上僅產(chǎn)生規(guī)定的行程量SI的行程。此時，由彈簧882引起的向下的施力作用于第一可動芯871，因此閥針83等的上升速度與圖8 (b)相比減小。又，在第一螺線管線圈81的通電結(jié)束時，根據(jù)彈簧881及彈簧882的向下施力和彈簧883的向上施力之差，第一可動芯871及第二可動芯872及閥針83一體地下降，因此與圖8 (b)的示例相比，下降速度增大。
[0083]另外，盡管圖示省略，但是對圖5及圖9的各示例，也可以形成為在第二可動芯872的上側(cè)配置彈簧883，以此向第二可動芯872賦予向下的施力的結(jié)構(gòu)。
[0084]又，在圖5及圖9所示的噴射器80中，將行程量相對大的螺線管線圈、即第二螺線管線圈82配置在上側(cè)，并且將行程量相對小的螺線管線圈、即第一螺線管線圈81配置在下偵牝但是也可以與上述相反地配置為使行程量相對大的螺線管線圈在下側(cè)，并且使行程量相對小的螺線管線圈在上側(cè)。
[0085](用于減少隨著噴射器的高燃料壓力化而增高的吸引力的結(jié)構(gòu))
在燃料通路800內(nèi)配設(shè)有閥針的結(jié)構(gòu)的噴射器80中，燃料壓力引起的背壓作用于閉閥狀態(tài)的閥針83上。即，向閉閥方向作用著的載荷作用于閥針83。背壓與燃料壓力的大小成比例，如在這里公開的噴射器80那樣，燃料壓力設(shè)定得較高時，作用于閥針83的背壓也增高。背壓與將閥針83開閥時的螺線管線圈81、82的吸引力有關(guān)系，背壓越高則必要的吸引力越大。在這里，在該噴射器80中，減小閥針83的梢端部就座的座部801的直徑以使閥針83的開閥所需的吸引力減小。
[0086]圖11放大示出噴射器80的梢端部的結(jié)構(gòu)。閥針83的梢端部形成為梢端變細(xì)的形狀，并且座部801如圖11 (a)中用雙點劃線所示，形成為閥針83中的梢端變細(xì)的梢端部的中途部分能夠就座及離座的結(jié)構(gòu)。借助于此，座部801的直徑Φ I小于閥針83的梢端部的基本圓筒部的直徑Φ2。在閥針83就座于座部801上的狀態(tài)下，由燃料壓力引起而作用于該閥針83的背壓與座部801的直徑成比例，但是如上所述，通過將座部801的直徑設(shè)定得小，并減小面積，可以相應(yīng)地降低作用于閥針83的背壓。另外，在閥針83就座于座部801上的狀態(tài)下，在閥針83的梢端部中，燃料壓力作用于與其軸方向傾斜的面上，該燃料壓力在閥針83的軸方向(開閥方向)上作用著的單位面積的力成為cos (余弦)成分。然而，該面由于傾斜，因此受壓面積大，其結(jié)果是單位面積的力的減少的量被抵消。即，在閥針83的軸方向上作用著的力與燃料壓力作用著的面是否傾斜無關(guān)。
[0087]作用于閥針83的背壓的下降使開閥所需的吸引力下降。這一點有利于第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82的小型化。第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82的小型化可以實現(xiàn)噴射器80的小直徑化，因此有利于確保如圖1所示沿著汽缸18的軸線被安裝在發(fā)動機I的汽缸蓋12上的噴射器80的安裝空間。吸引力的降低也有利于消耗電力的節(jié)約。另外，閥針83的梢端形成為梢端變細(xì)的形狀，以此在閥針83離座時，在座部801上流動的燃料由閥針83的梢端的傾斜的面引導(dǎo)，而流通阻力降低，因此縮頸部802側(cè)的燃料壓力容易上升。這將使向開閥方向作用于閥針83的力增大，因此有利于開閥所需的吸引力的下降。
[0088]像這樣，與小直徑化的座部801連續(xù)地設(shè)置有縮頸部802?？s頸部802形成為比座部801的直徑進(jìn)一步減小的結(jié)構(gòu)。又，與該縮頸部802連續(xù)地設(shè)置有直徑擴大的擴大部803。從縮頸部802至擴大部803的部分形成為其內(nèi)壁成為平滑的曲面狀的結(jié)構(gòu)，借助于此，可以使從座部801經(jīng)由縮頸部803到達(dá)至擴大部803的燃料的流動變得順暢。這樣，多個的、在圖中示例中為十個的噴口 84與該擴大部803連通，并且十個噴口 84如圖11 (b)所示，彼此隔著等間隔以圓周狀配置在球面狀凹陷以對抗較高的燃料壓力的噴射器80的梢端面804上。
[0089]像這樣，通過將十個噴口 84與直徑擴大的擴大部803連通，可以在噴射器80的梢端面804上充分確保噴口 84之間的間隔。借助于此，良好地實現(xiàn)以較高的燃料壓力通過各噴口 84噴射的燃料的微?；Ａ己玫貙崿F(xiàn)噴射燃料的微粒化尤其在執(zhí)行壓縮點火燃燒的低負(fù)荷區(qū)域，有利于均質(zhì)的稀薄混合氣的形成，并且可以使壓縮點火燃燒穩(wěn)定化。
[0090]另外，噴口的配置并不限于如圖11 (b)所示的圓周狀的配置，例如圖12所示，也可以在徑向的內(nèi)外成為雙重圓地配置多個(在圖中的示例中為十個)噴口 84。又，噴口的數(shù)量只要設(shè)定為適宜的數(shù)量即可。
[0091](兩級螺線管噴射器的驅(qū)動和發(fā)動機的運行區(qū)域的對應(yīng))
在該結(jié)構(gòu)的噴射器80中，如上所述，第一螺線管線圈81通電時，可以使閥針83僅產(chǎn)生第一行程量SI的行程，并且第二螺線管線圈82通電時，可以使閥針83僅產(chǎn)生第二行程量S2的行程。在這里，第一行程量SI和第二行程量S2被設(shè)定為SI < S2，借助于此，噴射器80形成為可以使閥針83以不一樣的行程量產(chǎn)生行程，并且噴射燃料的結(jié)構(gòu)。
[0092]PCMlO如圖2所示，向噴射器80的第一螺線管線圈81和/或第二螺線管線圈82輸出控制電流以達(dá)到根據(jù)發(fā)動機I的運行狀態(tài)所要求的噴射量，借助于此將必要量的燃料噴射至汽缸18內(nèi)。即，所要求的噴射量較少時，具體地在圖3所示的運行區(qū)域，在執(zhí)行壓縮點火燃燒的Cl模式中，對第一螺線管線圈81通電。借助于此，通過第一可動芯871使閥針83開閥，并且以行程量SI (即，小行程)維持閥針83后，結(jié)束通電。這樣，使閥針83閉閥。借助于此，如圖6所示，使相對于時間的瞬間噴射率的波形成為規(guī)定的梯形狀，以此提高在比較少的噴射量中的噴射精度。在Cl模式中，在進(jìn)氣行程期間內(nèi)執(zhí)行燃料噴射，以此形成均質(zhì)的稀薄混合氣，因此即使燃料噴射量上多少產(chǎn)生差異，也能充分確保壓縮點火燃燒的穩(wěn)定性。
[0093]另一方面，所要求的噴射量較大時，具體地在圖3所示的運行區(qū)域，在執(zhí)行火花點火燃燒的SI模式中，至少對第二螺線管線圈82通電，并通過第二可動芯872使閥針83開閥。之后，使閥針83以行程量S2(大行程)維持后，結(jié)束通電，使閥針83閉閥。借助于此，如圖6所示，相對于時間的規(guī)定的瞬間噴射率的波形成為與小行程時的波形相似的梯形狀，由此還可以提高在比較大的噴射量中的噴射精度。尤其是，在圖3所示的運行區(qū)域，在(I)
(2)的區(qū)域，因為執(zhí)行高壓延遲噴射而要求較高的噴射率，而通過使閥針83以高燃料壓力且比較大的第二行程量S2產(chǎn)生行程，可以實現(xiàn)該目的，并且將必要量的燃料以高燃料壓力且短時間內(nèi)噴射至壓縮上死點附近的汽缸18內(nèi)。
[0094]在這里，使閥針83以第二行程量S2產(chǎn)生行程時，也可以僅向第二螺線管線圈82通電。又，也可以向第一螺線管線圈81和第二螺線管線圈82兩者通電。向第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82兩者通電時，優(yōu)選的是將第一螺線管線圈81至少在閥針83開始開閥動作時進(jìn)行通電。即，閥針83開始開閥動作時，在需要產(chǎn)生與由燃料壓力引起并作用于閥針83的背壓及由彈簧881引起的施力對抗的吸引力時，由于與第一螺線管線圈81對應(yīng)的第一可動芯871和第一固定芯861之間的間隙SI小于與第二螺線管線圈82對應(yīng)的第二可動芯872和第二固定芯862之間的間隙S2，因此吸引力的產(chǎn)生所需的電流值降低。又，在閥針83從座部801離座后，燃料壓力引起的背壓消失，因此閥針83的行程所需的吸引力以與此相應(yīng)的量減小。因此，向第二螺線管線圈82的通電量也可以較少。S卩，在使閥針83以第二行程量S2產(chǎn)生行程時，閥針83開始開閥動作時向第一螺線管線圈81通電，這一點可以抑制總的消耗電力。另外，第二螺線管線圈82既可以在第一螺線管線圈81的通電開始后隔著規(guī)定時間進(jìn)行通電，也可以與第一螺線管線圈81的通電開始一起開始第二螺線管線圈82的通電。
[0095]像這樣，使用具有第一螺線管線圈81及第二螺線管線圈82的兩種，且由此可以將閥針83的行程量變更為第一行程量SI和第二行程量S2的噴射器80，以此在噴射量相對少的低負(fù)荷區(qū)域中，僅驅(qū)動第一螺線管線圈81，以此可以將較少的噴射量以高精度噴射，并且確保壓縮點火燃燒的穩(wěn)定性。另一方面，在噴射量相對大的高負(fù)荷區(qū)域，尤其是執(zhí)行高壓延遲噴射的區(qū)域，至少驅(qū)動第二螺線管線圈82，以此結(jié)合高燃料壓力實現(xiàn)高噴射率，并且可以將必要量的燃料以高燃料壓力且短期間內(nèi)噴射至壓縮上死點附近的汽缸內(nèi)，有利于異常燃燒的避免。這樣，在發(fā)動機I的廣的運行區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)燃料消耗量的改善。
[0096](高壓燃料泵的結(jié)構(gòu))
圖13?圖15示出高壓燃料泵90的結(jié)構(gòu)。如上所述，在該發(fā)動機I中，以40MPa以上、最大為120MPa左右的高燃料壓力噴射含有汽油的燃料，因此，該高壓燃料泵90具有與以往的柱塞式燃料泵不一樣的結(jié)構(gòu)。
[0097]S卩，高壓燃料泵90如圖14 (a)?圖14 (C)所示，具備在上下方向延伸地配設(shè)的氣缸91、內(nèi)插在氣缸91中的柱塞94、和使柱塞94在氣缸91內(nèi)在上下方向上產(chǎn)生行程的驅(qū)動機構(gòu)93。[0098]如圖15中也示出那樣，氣缸91形成在第一殼體901內(nèi)，在氣缸91的上端部設(shè)置有用于使燃料流入至氣缸91內(nèi)的流入口 911。在第一殼體901內(nèi)，盡管詳細(xì)的圖示省略，但是還形成有從燃料箱輸送的燃料積聚的供給室912 (參照圖14的粗實線的箭頭)。形成于氣缸91的上端部的流入口 911與該供給室912連通。供給室912形成為具有與氣缸91的直徑相同或者比其大的直徑，并且隨著向流入口 911行進(jìn)而逐漸縮小的結(jié)構(gòu)。
[0099]在流入口 911上安裝有吸入閥92，并且通過使該吸入閥92打開流入口 911，以此使燃料從供給室912流入至氣缸91內(nèi)。吸入閥92具有受到向上施力的閥體921以使其就座于流入口 911上，并且閥體921通常時關(guān)閉流入口 911，另一方面，如下所述，在閥體921向下被按壓時打開流入口 911，從而允許使燃料從流入口 911流入氣缸91內(nèi)(參照圖15)。
[0100]吸入閥92還具有在閥體921的上側(cè)在上下方向上延伸地配置的桿922，該桿922的下端與閥體921的上端面抵接，另一方面其上端通過供給室912內(nèi)，并到達(dá)至其上側(cè)。桿922形成為通過安裝于第一殼體901的上側(cè)的螺線管線圈923，在上下方向上往復(fù)移動的結(jié)構(gòu)。即，在通過設(shè)置于高壓燃料泵90的上端的耦合器924向螺線管線圈923通電時，通過使桿922向下方移動，向下按壓受到向上施力的閥體921，借助于此，使閥體921從流入口911離座，而打開流入口 911。這樣，燃料流入氣缸91內(nèi)。另一方面，在停止向螺線管線圈923的通電時，通過向上的施力，閥體921提升，由此閥體921就座于流入口 911上，而關(guān)閉流入口 911。像這樣，吸入閥92形成為由PCMlO進(jìn)行開閉控制的電磁閥的結(jié)構(gòu)。
[0101]從氣缸91排出高壓燃料的排出口 913如圖14中的(a)、(b)所示，設(shè)置在氣缸91上端部附近的側(cè)方。另外，符號914是配設(shè)在高壓燃料泵90的流入側(cè)，且用于抑制隨著噴射器80的燃料噴射出現(xiàn)的脈動的脈動阻尼器(pulsation damper) 914。
[0102]柱塞94如上所述內(nèi)插在氣缸91中，且通過下述的驅(qū)動機構(gòu)93在上下方向上產(chǎn)生行程。柱塞94在從圖14中的(a)所示的上死點的狀態(tài)下降時，通過與該正時相匹配地打開的流入口 911，供給室912內(nèi)的燃料流入至氣缸91內(nèi)，并且在流入口 911關(guān)閉的狀態(tài)下，柱塞94由圖14中(b)所示的下死點的狀態(tài)上升，以此氣缸91內(nèi)的燃料的壓力升高，升壓的燃料通過排出口 913從高壓燃料泵90向燃料軌64排出。
[0103]驅(qū)動機構(gòu)93具備被固定柱塞94的下端且在上下方向上可往復(fù)移動地構(gòu)成的活塞931、對活塞931向下施力的彈簧932、安裝于活塞931上的滾子933、和通過滾子933及活塞931使柱塞94在上下方向上產(chǎn)生行程的凸輪934而構(gòu)成。
[0104]活塞931形成為內(nèi)插在圓形截面的活塞容納部903內(nèi)而該活塞容納部903形成于安裝在第一殼體901的下側(cè)的第二殼體902內(nèi)，并且在該活塞容納部903內(nèi)在上下方向上往復(fù)移動的結(jié)構(gòu)。
[0105]滾子933盡管詳細(xì)的圖示省略，但是在活塞931上安裝為通過滾動軸承或滑動軸承，相對于與柱塞94的行程方向(B卩，圖14中紙面上下方向)正交的軸自由轉(zhuǎn)動(參照圖14中(C))。滾子933降低與凸輪934之間的摩擦阻力，從而有利于高壓燃料泵90的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的降低，乃至發(fā)動機I的機械阻力損失的降低。
[0106]在第二殼體902內(nèi)，又，與活塞容納部903的下端連續(xù)地形成有凸輪容納部904，凸輪934在該凸輪容納部904內(nèi)配設(shè)為由凸輪軸935支持，以此相對于與柱塞94的行程方向正交的軸可旋轉(zhuǎn)。該凸輪934如在圖14中的(a)、(b)中明了地示出那樣，由具有兩個凸輪尖的凸輪構(gòu)成，其凸輪尖(cam nose)分別設(shè)置在夾著旋轉(zhuǎn)中心軸的兩側(cè)上。凸輪軸935通過固定于其梢端部的鏈輪936及卷繞在鏈輪936上的鏈條937如圖13中示意性地示出那樣與發(fā)動機I的曲軸15驅(qū)動連接。驅(qū)動機構(gòu)93的凸輪軸935形成為相對于發(fā)動機I的曲軸15以1:1的減速比旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。
[0107]在這里，高壓燃料泵90的驅(qū)動機構(gòu)93與曲軸15驅(qū)動連接，因此如圖13所示，配置在比發(fā)動機I的凸輪軸210、220靠近曲軸15的高度位置上。又，該高壓燃料泵90如上所述在上下方向上延伸的氣缸91的上端設(shè)置流入口 911，而將該流入口與設(shè)置在氣缸91的上方的供給室912連通，并且在比供給室912更靠近上方的位置上配設(shè)用于驅(qū)動吸入閥92的螺線管線圈923。由此，盡管高壓燃料泵90的全高設(shè)定得比較高，但如上所述，將體積大的高壓燃料泵90配置在發(fā)動機I的側(cè)方的比較低的高度位置上，這樣可以不超過發(fā)動機I的全高地配置高壓燃料泵90，有利于發(fā)動機室內(nèi)的布局性。
[0108]上述結(jié)構(gòu)的高壓燃料泵90為了實現(xiàn)40MPa以上的高的燃料壓力，而將柱塞94位于上死點時的氣缸91的容積設(shè)定得顯著小。即，燃料壓力提高時無法忽視燃料的壓縮性，因此通過減小上死點時的氣缸容積，可以實現(xiàn)高燃料壓力和確保排出流量兩者。
[0109]然而，通過減小上死點時的氣缸容積，在試圖使柱塞94下降而使燃料流入至氣缸91內(nèi)時，氣缸91內(nèi)的壓力下降增大。這在含有汽油的燃料中，導(dǎo)致流入口 911附近的空化的發(fā)生，并存在燃料不容易流入至氣缸91內(nèi)的擔(dān)憂。
[0110]因此，在上述結(jié)構(gòu)的高壓燃料泵90中，通過流入口 911在氣缸91的上方設(shè)置容積比較大的供給室912，以此在打開吸入閥92時，如圖15中用箭頭所示，燃料從供給室912向氣缸91的軸方向，換而言之向柱塞94的行程方向流動，并通過流入口 911燃料流入氣缸91內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)使燃料順利地流入氣缸91內(nèi)，并且抑制由柱塞94下降時的壓力下降引起的空化的產(chǎn)生。在這里，供給室912形成為在燃料的流動方向上逐漸地縮小，因此能夠使燃料的流入更加順利。其結(jié)果是，可以使燃料確實地流入氣缸91內(nèi)，并且在高壓燃料泵90中，實現(xiàn)40MPa以上的高燃料壓力化和確保必要的燃料排出量兩者。
[0111]又，在這樣的高燃料壓力化的高壓燃料泵90中，通過柱塞94到達(dá)至上死點時的反作用力，作用于驅(qū)動機構(gòu)93的載荷增大。因此，當(dāng)試圖與該較大的載荷對抗時，存在驅(qū)動機構(gòu)93大型化的擔(dān)憂。尤其是，試圖使驅(qū)動機構(gòu)93的滾子933通過滾動軸承支持于活塞931時，滾子及滾動軸承大幅度地大型化。因此，在上述結(jié)構(gòu)的高壓燃料泵90中，通過減小氣缸直徑及柱塞直徑，減小作用于驅(qū)動機構(gòu)93的載荷。另一方面，為了實現(xiàn)高燃料壓力而將柱塞94的行程量設(shè)定得比較大(參照圖14中(a)、(b))。其結(jié)果是，該高壓燃料泵90以柱塞94的行程量大于氣缸直徑的長行程構(gòu)成。這將實現(xiàn)高壓燃料泵90的小型化和高燃料壓力化兩者。
[0112]又，將驅(qū)動機構(gòu)93的凸輪934由具有兩個凸輪尖的凸輪構(gòu)成，這將使各凸輪尖(cam nose)的升程量比較大，以此可以與上述的柱塞94的長行程對應(yīng)，并且可以避免凸輪的大型化。這是因為在具有兩個凸輪尖的凸輪中，凸輪尖分別配置在夾住凸輪934的中心軸的兩側(cè)上，因此即使增高各凸輪尖也不會對另一方的凸輪尖產(chǎn)生影響。因此，將驅(qū)動機構(gòu)93的凸輪934由具有兩個凸輪尖的凸輪構(gòu)成這一點也有助于實現(xiàn)高壓燃料泵90的小型化和高燃料壓力化兩者。
[0113]由具有該兩個凸輪尖的凸輪構(gòu)成的驅(qū)動機構(gòu)93的凸輪934形成為相對于曲軸15等速旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，因此曲軸15兩次旋轉(zhuǎn)的期間，高壓燃料泵90執(zhí)行四次的燃料排出。這一點在四汽缸四沖程發(fā)動機I中，可以使四個汽缸18各自與執(zhí)行一次的燃料噴射相對應(yīng)地執(zhí)行燃料的排出。像這樣，具有兩個凸輪尖的凸輪的采用如上所述，在將驅(qū)動機構(gòu)93與曲軸15驅(qū)動連接的方面也成為有利的結(jié)構(gòu)。
[0114]可排出高燃料壓力的燃料地構(gòu)成的高壓燃料泵90的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也與現(xiàn)有的高壓燃料泵相比大幅度增大。如果將這樣的高驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的高壓燃料泵90與現(xiàn)有的相同地安裝于進(jìn)氣凸輪軸210或排氣凸輪軸220的端部上，則試圖使VVT72或VVT74工作，也無法使其工作(即，凸輪軸210或凸輪軸220不旋轉(zhuǎn))。然而，如上所述，該高壓燃料泵90如圖13所示與曲軸15驅(qū)動連接，因此不會影響安裝于進(jìn)氣凸輪軸210及排氣凸輪軸220上的VVT72、VVT74的工作。像這樣，將實現(xiàn)高燃料壓力化的高壓燃料泵90與曲軸15驅(qū)動連接這一結(jié)構(gòu)在保證安裝于凸輪軸上的VVT72、VVT74的工作的方面也是有利的結(jié)構(gòu)。
[0115]另外，圖3所示的運行區(qū)域(映射圖(MAP圖))是例示，在這里公開的技術(shù)并不限于適用于圖3所示的映射圖(MAP圖)被設(shè)定的發(fā)動機中。圖可以適當(dāng)變更。
[0116]又，在這里公開的技術(shù)并不限于如上所述的自然進(jìn)氣發(fā)動機，也可以適用于帶有增壓器的發(fā)動機中。在帶有增壓器的發(fā)動機中可以將Cl模式的區(qū)域擴大至高負(fù)荷側(cè)。
【權(quán)利要求】
1.一種直噴發(fā)動機的燃料噴射閥， 是將含有汽油的燃料向發(fā)動機的汽缸內(nèi)直接噴射的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥， 具備: 在梢端部設(shè)置有面對所述汽缸內(nèi)的噴口的閥身； 配設(shè)在所述閥身內(nèi)的筒狀的殼體，且由其內(nèi)周面區(qū)劃形成燃料通路； 產(chǎn)生行程并開閉所述噴口的閥體； 在所述殼體內(nèi)在筒軸方向上可移動地設(shè)置，且由此使所述閥體產(chǎn)生行程的可動芯；和配置在所述殼體的外側(cè)的螺線管線圈，且在其通電時形成跨越夾入所述殼體的內(nèi)外的磁路，以此吸引所述可動芯以使所述閥體打開噴口； 所述燃料通路內(nèi)的最高燃料壓力設(shè)定為40MPa以上的高燃料壓力； 還具備與所述殼體外嵌合地被安裝的增強構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，其特征在于，所述增強構(gòu)件與所述螺線管線圈在所述筒軸方向上相鄰地配置，且包含構(gòu)成所述磁路的一部分的磁性體而構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，其特征在于， 所述磁性體為鐵素體鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，其特征在于，所述增強構(gòu)件包含介設(shè)在所述螺線管線圈和所述殼體之間的非磁性體而構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直噴發(fā)動機的燃料噴射閥，其特征在于，所述非磁性體為奧氏體鋼。
【文檔編號】F02M51/06GK103511145SQ201310238492
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】西田正美, 后藤桂治, 宮嵜陸男 申請人:馬自達(dá)汽車株式會社
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