(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置本体に供給された燃料をノズル部から内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射機構と、前記ノズル部の前記燃焼室内側への突出し量を調整する突出量調整機構とを備える内燃機関の燃料噴射装置の制御方法において、
前記燃料噴射機構と前記突出量調整機構とは、前記燃料噴射装置本体に設けられた油圧制御室と、該油圧制御室内に設けられ、該油圧制御室内に流入する燃料の流れを制御する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを共有して備え、該駆動部は予め設定した移動量で前記弁体を移動できる装置により形成されており、
前記内燃機関のエンジン回転速度および負荷に応じて、前記ノズル部の前記燃焼室内側への突出し量を調整する制御を行う内燃機関の燃料噴射装置の制御方法。
【請求項２】
前記燃料噴射装置本体内に供給する燃料の圧力を前記突出量調整機構によって制御することにより前記ノズル部の突出し量を調整する請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置の制御方法。
【請求項３】
燃料噴射装置本体に供給された燃料をノズル部から内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射機構と、前記ノズル部の前記燃焼室内側への突出し量を調整する突出量調整機構とを備える内燃機関の燃料噴射装置において、
前記燃料噴射機構と前記突出量調整機構とは、前記燃料噴射装置本体に設けられた油圧制御室と、該油圧制御室内に設けられ、該油圧制御室内に流入する燃料の流れを制御する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを共有して備え、該駆動部は予め設定した移動量で前記弁体を移動できる装置により形成されており、
前記内燃機関のエンジン回転速度および負荷に応じて、前記ノズル部の前記燃焼室内側への突出し量を前記突出量調整機構により調整するための制御を行う制御部を備える内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記燃料噴射装置本体内に流入する燃料の圧力を前記制御部からの指示に従い前記突出量調整機構によって制御することにより前記ノズル部の突出し量を調整する請求項３記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の内燃機関の燃料噴射装置を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置の制御方法、内燃機関の燃料噴射装置および内燃機関に関し、更に詳しくは、小型で高性能な燃料噴射が可能な内燃機関の燃料噴射装置の制御方法、内燃機関の燃料噴射装置および内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
直噴ディーゼルエンジンは、燃料噴射ノズル部（以下、ノズル部という）からピストン頂面部に設けられた凹状の燃焼室内に燃料を直接噴射する方式のディーゼルエンジンである。直噴ディーゼルエンジンでは、ノズル部がインジェクタと共に、シリンダヘッドに直接固定されている。
【０００３】
図１８に示すように、このノズル部８０は、噴射された燃料噴霧Ｆｓとシリンダヘッド８１の下面との干渉を避け、かつ、燃料が燃焼室８２内に噴射されるように、ノズル部８０の噴孔がシリンダヘッド８１の下面から一定量ｄａだけ突き出るように取り付けられている。この噴孔は、噴射される燃料の流線同士が一定の角度（噴射角度）βを形成するように穿孔されている。
【０００４】
ピストン８３はクランクシャフトの回転に伴いシリンダ内を上下する。燃料は、ピストン８３が上死点近傍にあるタイミングを狙って燃焼室８２に噴射される。したがって、図１９示すように、燃焼室８２に向けて噴射された燃料噴霧Ｆｓが燃焼室８２の壁面に衝突する位置はピストン８３の上下位置によって変化する。符号ｄｂは燃料噴射期間中のピストン８３の動き幅を示している。燃料噴射期間中にピストン８３が動く分、燃焼室８２に燃料噴霧Ｆｓが当たる位置は符号ｄｃで示すように変化する。燃料噴霧Ｆｓが燃焼室８２に当たる位置は、ピストン８３が上死点にあるとき最も下になる。
【０００５】
ディーゼルエンジンにおいて燃料と空気との混合は噴射された燃料の持つエネルギーの強さと周囲の空気流動の強さに依るところが大きいので、シリンダ内に噴射された燃料は、空気が最も存在し、かつ、強い空気流動が得られる燃焼室内に全量噴射されることが望ましい。なお、燃料の一部が燃焼室の外に噴射される場合、特に排気ガス中の煤が増加することが知られている。
【０００６】
ところで、ノズル部の突出し量は、ノズル部から噴射された燃料が燃焼室に当たる位置を決める重要な要素の一つである。ノズル部の突出し量は、主に、燃焼室形状、インジェクタの噴射角（各噴霧の垂直方向に対する幅、ベータ角）等の諸元値を元に出力、排気ガス、燃費、耐久の各性能を満足するように決められる。
【０００７】
また、近年、排気ガス規制値は極めて厳しくなると同時に温暖化ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）の削減（低燃費化）の要求を満たすため、エンジンの回転速度や燃料負荷に応じて燃料の最適な噴射時期の選定が極めて重要な要素となっている。その結果、要求される燃料噴射時期の範囲が拡大している。
【０００８】
例えば軽負荷域において低燃費と低エミッション燃焼を実現するために広く形成されている予混合圧縮着火（Premixed Compression Ignition：以下、ＰＣＩという）燃焼での燃料噴射時期は、圧縮上死点前のクランク角度で３０°〜２０°であり、ＰＣＩ燃焼を行えない従来の燃焼領域（中負荷以上の領域、以下、通常燃焼領域という）では窒素酸化物の生成を抑制するために圧縮上死点前数度〜圧縮上死点後１０°以上であるので、全域を通しての燃料噴射時期は圧縮上死点前３０°〜圧縮上死点後１０°以上と幅広い範囲に拡大している。図２０に、小型ディーゼルエンジンでの燃料噴射時期の範囲と、その間のピストンの変位量の一例を示す。例示したエンジンのストロークは１００ｍｍである。エンジンの全運転領域（回転領域、燃料負荷領域）において燃料噴射時期が上死点前３０°から上死点後１０°の範囲まで設定されている。この間にピストンは概ね８ｍｍ変位する。なお、符号Ｐｕは圧縮上死点位置を示し、符号Ｔａは燃料噴射時期の範囲を示し、符号ｄｅはピストンの移動距離を示している。
【０００９】
ここで、ノズル部の突出し量が固定されている場合、燃料噴霧が燃焼室において衝突する位置は、エンジン回転速度、燃焼噴射開始時期（噴射時期）、噴射圧等により常に一定の関係となっている。
【００１０】
しかし、ノズル部の突出し量が、ある領域での性能を満足するように設定された場合、他の領域では必ずしも最適な設定であるとは限らない。
【００１１】
また、図２１に示すように、ノズル部の突出し量を大きく設定（固定）した場合（図２１の左側）、燃料噴射時期が圧縮上死点近傍の場合、ノズル部から噴射された燃料噴霧Ｆｓは燃焼室８２の底に近い位置に当たることになり、その結果、燃料拡散が不均一になり、空気との混合も良好に成されず、排ガス性能が低下する、という問題がある。
【００１２】
逆に、ノズル部の突出し量を少なく設定（固定）した場合（図２１の右側）、噴射期間が長い、または、燃料噴射時期が圧縮上死点から離れると、ノズル部から噴射された燃料噴霧Ｆｓが燃焼室８２内に入る機会が減少し、燃焼室８２内での空気流動を有効に使えず、燃料噴霧Ｆｓと空気との混合も良好に成されず、排ガス性能が低下する、という問題がある。
【００１３】
排ガス対策として、上記のＰＣＩ燃焼などのように燃料噴射時期を従来以上に大幅に進角したり、ＮＯｘ低減のため遅角量を大きく設定したりなど、燃料噴射時期の設定が広範囲になってきている。その場合、上記のように燃料噴霧が燃焼室から外れるとスモークや炭化水素（ＨＣ）の排出量が増大する問題がある。または、燃料噴霧を燃焼室内に入れるため、排ガス改善範囲および量が制限される問題がある。
【００１４】
ここで、図２２および図２３に、実機で得た同一噴射時期における突出し量とスモークおよび燃費率の関係を示す。運転条件は、低回転側が１３００ｒｐｍ／２５０Ｎｍ、高回転側が２４６０ｒｐｍ／４５０Ｎｍでそれぞれの条件においてノズル部の突出し量を０ｍｍ（突出し量：小）、＋２ｍｍ（突出し量：大）としている。
【００１５】
この図２２から、低回転側では突出し量２ｍｍに対して、０ｍｍの小さい方が、スモーク排出が低く、逆に高回転側では突き出し量２ｍｍの大きい方が、０ｍｍに対してスモーク排出が低くなっており、運転条件の違いで突出し量の最適値が存在することが分かる。
【００１６】
また、図２３から、燃費においても、同様に低回転側では突出し量の小さい方が有利、高回転側では突出し量は大きい方が有利となる。以上からノズル部の突出し量を可変とすることで、排ガスや燃費などの更なる向上が可能であることが分かる。
【００１７】
ノズル部の突出し量を変える技術としては、エンジンの運転状態（回転速度）に応じて、ノズル部の突出し量をカム機構により調整する技術（例えば特許文献１参照）やエンジンの負荷に応じて、ノズル部の突出し量を油圧により調整する技術（例えば特許文献２参照）などが開示されている。
【００１８】
しかしながら、特許文献１，２においては、ノズル部の突出し時期および位置（量）を燃料噴射時期に要求される適切な時期および位置（量）に高い精度で設定する上で充分とは言えず、如何に精度を高めるか、という課題がある。
【００１９】
また、特許文献１においては、ノズル部の突出し用駆動部にカム機構を用いているので、燃料噴射装置が大型化する課題がある。一方、特許文献２においては、ノズル部の突出し用駆動部に油圧を用いるので特許文献１よりは小型化できるものの、ノズル部の突出し用駆動部を燃料噴射装置本体の外部に設けているので、充分に小型化されているとは言えず、如何に小型化するか、という課題が残されている。
【００２０】
その他の問題点として、ノズル部の突出し量を大きくすると、ノズル部の先端が燃焼熱を受け温度（ノズル部の被熱温度）が上昇し、ある設定温度以上で長時間運転を行うとノズル部の先端が軟化する場合がある。
【００２１】
図２４は通常状態のノズル部８０の要部拡大断面図を示し、図２５は図２４の場合の燃料噴射のための駆動電圧、ニードルリフト量および燃料噴射率の状態を示している。ノズル部８０内には、噴孔の開閉を行うニードル８４が上下動可能な状態で収容されている。これに対して、図２６はノズル部８０の先端が燃焼熱を受けた場合のノズル部８０の要部拡大断面図を示し、図２７は図２６の場合の燃料噴射のための駆動電圧、ニードルリフト量および燃料噴射率の状態を示している。
【００２２】
ノズル部８０の先端が軟化すると、ニードル８４の着座面において摩耗が生じ、ニードル８４がノズル部８０の内壁に沈み込む（図２６の符号Ｒａ、図２７の符号ＮＬ）。この沈み込んだ量だけニードルリフト時に無噴射期間が生じる。その結果、制御指示値で与えられる噴射パルスに対して噴射開始時間が遅れ、実噴射量が減少する（図２７の符号Ｒｂ）。この噴射量の減少は特にマルチ噴射時の微小噴射量に大きく影響を及ぼし、排ガス、燃費、燃焼音等の諸性能が大きく低下する不具合が発生する。このことからノズル部の被熱温度を低減する必要があり、そのためには、高回転高負荷域などの燃焼温が高くなる領域において、ノズル部８０の突出し量はできるだけ小さくすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】実開平３−１００３４号公報
【特許文献２】特開平９−２４２６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、小型で高性能な燃料噴射が可能な内燃機関の燃料噴射装置の制御方法、内燃機関の燃料噴射装置および内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の燃料噴射装置の制御方法は、燃料噴射装置本体に供給された燃料をノズル部から内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射機構と、前記ノズル部の前記燃焼室内側への突出し量を調整する突出量調整機構とを備える内燃機関の燃料噴射装置の制御方法において、前記燃料噴射機構と前記突出量調整機構とは、前記燃料噴射装置本体に設けられた油圧制御室と、該油圧制御室内に設けられ、該油圧制御室内に流入する燃料の流れを制御する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを共有して備え、該駆動部は予め設定した移動量で前記弁体を移動できる装置により形成されており、前記内燃機関のエンジン回転速度および負荷に応じて、前記ノズル部の前記燃焼室内側への突出し量を調整する制御を行うものである。
【００２６】
また、上記した内燃機関の燃料噴射装置の制御方法において、前記燃料噴射装置本体内に供給する燃料の圧力を前記突出量調整機構によって制御することにより前記ノズル部の突出し量を調整する。
【００２７】
また、上記した内燃機関の燃料噴射装置の制御方法において、前記燃料噴射機構と前記突出量調整機構とは、該燃料噴射装置本体に設けられた油圧制御室と、該油圧制御室内に設けられ、該油圧制御室内に流入する燃料の流れを制御する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを共有して備え、該駆動部は予め設定した移動量で弁体を移動できる装置により形成されている。
【００２８】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の燃料噴射装置は、燃料噴射装置本体に供給された燃料をノズル部から内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射機構と、前記ノズル部の前記燃焼室内側への突出し量を調整する突出量調整機構とを備える内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射機構と前記突出量調整機構とは、前記燃料噴射装置本体に設けられた油圧制御室と、該油圧制御室内に設けられ、該油圧制御室内に流入する燃料の流れを制御する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを共有して備え、該駆動部は予め設定した移動量で前記弁体を移動できる装置により形成されており、前記内燃機関のエンジン回転速度および負荷に応じて、前記ノズル部の前記燃焼室内側への突出し量を前記突出量調整機構により調整するための制御を行う制御部を備えるものである。
【００２９】
また、上記した内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射装置本体内に流入する燃料の圧力を前記制御部からの指示に従い前記突出量調整機構によって制御することにより前記ノズル部の突出し量を調整するものである。
【００３０】
また、上記した内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射機構と前記突出量調整機構とは、該燃料噴射装置本体に設けられた油圧制御室と、該油圧制御室内に設けられ、該油圧制御室内に流入する燃料の流れを制御する弁体と、該弁体を駆動する駆動部とを共有して備え、該駆動部は予め設定した移動量で弁体を移動できる装置により形成されている。
【００３１】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、前記燃料噴射装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の内燃機関の燃料噴射装置の制御方法、内燃機関の燃料噴射装置および内燃機関によれば、内燃機関のエンジン回転速度および負荷に応じて、ノズル部の燃焼室内側への突出し量を調整することにより、ノズル部の突出し時期および位置を、燃料噴射時期に要求される適切な時期および位置に、より高い精度で設定することができる。また、燃料噴射機構の構成と、突出量調整機構の構成とを燃料噴射装置内に共有したことにより、ノズル部の突出量調整機構を備えるにもかかわらず燃料噴射装置が大型になることもない。したがって、小型で高性能な燃料噴射が可能な内燃機関の燃料噴射装置の制御方法、内燃機関の燃料噴射装置および内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における内燃機関の要部の構成図である。
【図２】図１の内燃機関の要部断面図である。
【図３】図１の燃料噴射装置の要部拡大断面図である。
【図４】図３の燃料噴射装置の燃料噴射開始前の要部拡大断面図である。
【図５】図３の燃料噴射装置の燃料噴射時（ノズルリフト無し）の要部拡大断面図である。
【図６】図５の場合における、ピエゾアクチュエータ部の駆動電圧、ピエゾアクチュエータ部の伸縮量、コマンドピストンの変位量、ノズルリフト量、ニードルリフト量および燃料噴射率を示す波形図である。
【図７】図３の燃料噴射装置の燃料噴射時（ノズルリフト有り）の要部拡大断面図である。
【図８】図７の場合における、ピエゾアクチュエータ部の駆動電圧、ピエゾアクチュエータ部の伸縮量、コマンドピストンの変位量、ノズルリフト量、ニードルリフト量および燃料噴射率を示す波形図である。
【図９】図３の燃料噴射装置の燃料噴射停止直後（ノズルリフト有り）の要部拡大断面図である。
【図１０】図３の燃料噴射装置の燃料噴射停止時（ノズルリフト無し）の要部拡大断面図である。
【図１１】図１の内燃機関の燃料噴射装置のノズル部の突出し量切り換えマップを示す図である。
【図１２】図１１の領域ＲＬの運転域において、図１の内燃機関の燃料噴射装置のアクチュエータ部に印加する駆動電圧の波形図である。
【図１３】図１１の領域ＲＨの運転域において、図１の内燃機関の燃料噴射装置のアクチュエータ部に印加する駆動電圧の波形図である。
【図１４】図１の内燃機関の燃料噴射装置のアクチュエータ部への通電回数（１回）とアクチュエータ部のストローク量との関係を示す波形図である。
【図１５】図１の内燃機関の燃料噴射装置のアクチュエータ部への通電回数（２回）とアクチュエータ部のストローク量との関係を示す波形図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の内燃機関の燃料噴射装置の要部拡大断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態の内燃機関の燃料噴射装置の要部拡大断面図である。
【図１８】従来の内燃機関のシリンダヘッド、燃料噴射ノズル部およびピストンの位置関係を示す要部断面図である。
【図１９】従来の内燃機関のピストン位置変位による燃料噴霧の位置変位の状態を示すピストンの要部断面図である。
【図２０】従来の小型ディーゼルエンジンでの燃料噴射時期の範囲と、その間のピストンの変位量の一例を示すグラフ図である。
【図２１】従来の内燃機関の燃料噴射ノズル部の突出し位置による燃料噴霧の状態を示すピストンの要部断面図である。
【図２２】内燃機関の実機で得た同一噴射時期における突出し量とスモークとの関係を示すグラフ図である。
【図２３】内燃機関の実機で得た同一噴射時期における突出し量と燃費率との関係を示すグラフ図である。
【図２４】従来の内燃機関の通常状態の燃料噴射ノズル部の要部拡大断面図である。
【図２５】図２４の場合の燃料噴射のための駆動電圧、ニードルリフト量および燃料噴射率の状態を示すグラフ図である。
【図２６】従来の内燃機関において燃料噴射ノズル部の先端が燃焼熱を受けた場合の燃料噴射ノズル部の要部拡大断面図である。
【図２７】図２６の場合の燃料噴射のための駆動電圧、ニードルリフト量および燃料噴射率の状態を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態の内燃機関について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
図１に第１の実施の形態の内燃機関の要部の構成を示し、図２に図１の内燃機関の要部断面図を示す。なお、図１の符号Ａｅは排気ガスを示し、符号Ａｉは吸気ガスを示し、符号Ｆは燃料を示し、符号Ｓは信号を示し、矢印はその流れを示している。また、図１の破線は配線を示している。
【００３６】
第１の実施の形態の内燃機関は、例えばトラックのような自動車に搭載される直列４気筒のコモンレール式のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１として構成され、エンジン本体（内燃機関本体）２と、吸気マニホールド３と、排気マニホールド４と、過給機５と、インタークーラ６と、排気後処理装置７と、燃料噴射システム８と、ＥＣＵ（Engine Control Unit：制御部）９とを有している。
【００３７】
エンジン本体２は、例えば４個のシリンダ１０を備えており、各シリンダ１０内のピストン１１の頂面の燃焼室１２内において圧縮され高温になった空気に燃料を供給して自己着火させ、この自己着火による燃焼で生じる膨張ガスによりシリンダ１０内のピストン１１を駆動する構成を有している。
【００３８】
ピストン１１は、その軸心Ｃをシリンダ１０の軸心Ｃに設計上一致させ、シリンダ１０内において往復運動が可能な状態で設置されている。このピストン１１の頂面中央には、上記した燃焼室１２が凹設されている。特に限定されないが、燃焼室１２の底面中央には、上方に隆起する凸部が形成されており、燃焼室１２の深さが中央に向かって次第に浅くなるように形成されている。
【００３９】
また、このピストン１１の下部は、コネクティングロッド（図示せず）を通じてクランクシャフト（図示せず）に接続されており、ピストン１１の往復運動がクランクシャフトにより回転運動に変換される。クランクシャフトの近傍には、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ１３が設置されている。回転速度センサ１３は、ＥＣＵ９に電気的に接続されており、検出情報を電気信号に変換してＥＣＵ９に送信するようになっている。
【００４０】
各シリンダ１０内の燃焼室１２は、各シリンダ１０の吸気口１４ａの吸気用のバルブ１５ａを介して吸気管１６ａに接続され、これを通じて図１に示した吸気マニホールド３に接続されている。吸気マニホールド３は吸気管１６ｂを通じてインタークーラ６に接続され、これを介してさらに吸気管１６ｃを通じて過給機５のコンプレッサ５ａの出口に接続されている。
【００４１】
一方、各シリンダ１０の燃焼室１２は、図２に示した各シリンダ１０の排気口１４ｂの排気用のバルブ１５ｂを介して排気管１７ａに接続され、これを通じて図１に示した排気マニホールド４に接続されている。この排気マニホールド４は、排気管１７ｂを通じて過給機５のタービン５ｂの入口に接続されている。
【００４２】
過給機５は、互いに一体的に形成されたコンプレッサ（圧縮機）５ａおよびタービン５ｂを有している。過給機５のタービン５ｂの出口は排気管１７ｃを通じて、エンジン本体２で浄化しきれなかった排気ガスを浄化する排気後処理装置７に接続されている。
【００４３】
燃料噴射システム８は、インジェクタ（燃料噴射装置）２０と、コモンレール（蓄圧室）２１と、高圧サプライポンプ（圧力調整ポンプ）２２と、燃料タンク（燃料供給源）２３とを有している。
【００４４】
インジェクタ２０は、燃料を各燃焼室１２内に直接噴射する装置であり、各シリンダ１０に１個ずつ配置されている。各インジェクタ２０は、図２に示すように、シリンダ１０上のシリンダヘッド２５において、吸気用および排気用のバルブ１４ａ，１４ｂの間であってピストン１１の頂面中央に対向する位置に、インジェクタ２０の軸心Ｃをシリンダ１０およびピストン１１の軸心Ｃに設計上一致させた状態で設置されている。
【００４５】
また、各インジェクタ２０のノズル部２０ｎは、シリンダヘッド２５の下面（燃焼室１２の天井面）から突出されている。第１の実施の形態のインジェクタ２０においては、後述するように、ノズル部２０ｎが軸心Ｃに沿って上下に移動可能な構造になっており、これによりノズル部２０ｎの突出し量（シリンダヘッド２５の下面から突き出すノズル部２０ｎの長さ）を調整することが可能な構造になっている。
【００４６】
このノズル部２０ｎには、複数の微細な噴孔が形成されており、その複数の微細な噴孔から燃料が放射状に同時に噴射される。このノズル部２０ｎの各噴孔から噴射される燃料の噴射軸ＦＣは、上記した軸心Ｃに対して予め設定された噴射角度θだけ傾くように設定されている。この噴射角度θは、燃料が燃料噴射期間の全期間に亘って燃焼室１２内に収まる角度に設定されている。
【００４７】
各インジェクタ２０の燃料流入口には、図１に示す配管２６ａを通じて介してコモンレール２１の燃料流出口が接続されている。また、各インジェクタ２０の燃料流出口には、配管２６ｂを通じて燃料タンク２３の燃料流入口に接続されている。また、各インジェクタ２０は、ＥＣＵ９に電気的に接続されており、燃料噴射動作がＥＣＵ９によって制御される。
【００４８】
コモンレール２１は、高圧サプライポンプ２２で高圧にされ、配管２６ｃを通じて供給された高圧燃料を蓄える部分である。このコモンレール２１は、プレッシャーリミッタ２７を介して配管２６ｂに接続され、さらにこれを通じて燃料タンク２３の燃料流入口に接続されている。また、コモンレール２１には、コモンレール２１内の燃料圧力を検出する圧力センサ２８が設置されている。圧力センサ２８は、ＥＣＵ９に電気的に接続されており、検出情報を電気信号に変換してＥＣＵ９に送信するようになっている。
【００４９】
高圧サプライポンプ２２は、燃料タンク２３からフィルタ２９を介して供給された燃料を、燃焼室１２内に噴射するのに適した圧力まで高める圧力調整ポンプである。高圧サプライポンプ２２の電磁バルブは、ＥＣＵ９に電気的に接続されており、燃料の圧力調整が制御される。
【００５０】
ＥＣＵ９は、コモンレール２１内の燃料圧力を圧力センサ２８によりモニタし、目標圧力になるように高圧サプライポンプ２２の電磁バルブを制御する。燃料圧力が異常に上昇した場合は、燃料をプレッシャーリミッタ２７により燃料タンク２３に戻す。
【００５１】
また、ＥＣＵ９は、例えばアクセル３０のアクセル開度センサ３１で検出されたアクセル開度と、上記した回転速度センサ１３で検出されたエンジン回転速度とから燃料の噴射時期と噴射量を決める。そして、ＥＣＵ９は、各インジェクタ２０を制御することにより、高圧サプライポンプ２２で高圧にされコモンレール２１内に蓄えられた高圧燃料を各インジェクタ２０から各燃焼室１２内にタイミング良く適切な噴射量で噴射する。
【００５２】
次に、図３に、第１の実施の形態のインジェクタ２０の燃料噴射前（ノズル部２０ｎ：閉止、ノズル引き込み状態）の要部拡大断面図を示す。
【００５３】
インジェクタ２０は、インジェクタ本体（燃料噴射装置本体）３５に供給された燃料をノズル部２０ｎからエンジン１の燃焼室１２内に噴射する燃料噴射機構と、ノズル部２０ｎの燃焼室１２内側への突出し量を調整するノズル突出量調整機構とを各々の構成の一部を共有させた状態で備えている。このため、インジェクタ２０にノズル突出量調整機構を設けたからといってインジェクタ２０が大型になることもない。
【００５４】
また、インジェクタ２０を制御するＥＣＵ９は、エンジン１のエンジン回転速度および負荷に応じて、インジェクタ２０のノズル突出量調整機構を制御することによりノズル部２０ｎの燃焼室１２内側への突出し量を調整する。これにより、エンジン１の運転中に、ノズル部２０ｎの突出し時期および位置を、燃料噴射時期に要求される適切な時期および位置に、より高い精度で設定することができる。したがって、小型で高性能な燃料噴射が可能なインジェクタ２０を提供することができる。以下、インジェクタ２０の各構成を詳細に説明する。
【００５５】
インジェクタ２０は、インジェクタ本体３５と、これを収容するアウターケース（筐体）３６とを有している。インジェクタ本体３５は、その外周がアウターケース３６の内周に接した状態で軸心Ｃに沿って図３の上下方向に移動可能なようにアウターケース３６内に収容されている。
【００５６】
インジェクタ本体３５の上面とアウターケース３６の内側天井面との間には、アウターケース３６の内側天井面から軸心Ｃに沿って下方に延びるストッパ３６ａが形成されている。このストッパ３６ａは、ノズル部２０ｎの引き込み量（位置）の上限を決めるための突部である。
【００５７】
また、インジェクタ本体３５の上面とアウターケース３６の内側天井面との間には、ストッパ３６ａを取り囲むように、ノズル突出し用のスプリング３７ａが設置されている。このスプリング３７ａにより、インジェクタ本体３５はノズル部２０ｎが外部に突出す方向に付勢されている。
【００５８】
インジェクタ本体３５の底面中心（軸心Ｃ上）には上記したノズル部２０ｎが一体的に形成されている。このノズル部２０ｎは、アウターケース３６の底面中心（軸心Ｃ上）に形成された開口部３８を通じてアウターケース３６の外部に突出されている。
【００５９】
アウターケース３６の底面とシリンダヘッド２５との間には、シリンダヘッド２５とノズル部２０ｎとの間のガス漏れを防ぐためのノズルパッキン３９が設置されている。ノズル部２０ｎの設定突出し量は、ノズルパッキン３９の厚さおよびストッパ３６ａによって引き込み側の初期値（突出し量の初期値）を設定し、ストッパ３６ｂによってストローク量を調整することによって設定されている。第１の実施の形態のインジェクタ２０のノズル部２０ｎの設定突出し量は、初期の突出し量（最も引き込んだ状態）から、ストローク量だけ突き出た２段階とされている。
【００６０】
また、インジェクタ２０の側面には、上記した燃料流入口４０ａおよび燃料流出口４０ｂがアウターケース３６の内外を連通するように開口形成されている。この燃料流入口４０ａは、図１に示したコモンレール２１に接続され、燃料流出口４０ｂは、図１に示した燃料タンク２３の燃料流入口に接続されている。
【００６１】
このようなインジェクタ２０において、インジェクタ本体３５には、駆動室４１と、連通孔４２と、油圧制御室４３と、ニードル室４４とが軸心Ｃに沿って図３の上から順に形成されているとともに、インジェクタ本体３５の底面とアウターケース３６の内側底面との間には、ノズルリフト用の油圧室４５が形成されている。
【００６２】
駆動室４１と油圧制御室４３とは、これらよりも小径の連通孔４２を通じて互いに接続されており、この駆動室４１、連通孔４２および油圧制御室４３で形成される空間には、コマンドピストン４６が軸心Ｃに沿って図３の上下方向に移動可能な状態で収容されている。このコマンドピストン４６は、燃料噴射機構とノズル突出量調整機構とで共通する構成であり、受圧部４６ａと、バルブ（弁体）４６ｂと、これらを接続する連結部４６ｃとを一体的に有している。受圧部４６ａおよびバルブ４６ｂは、連結部４６ｃおよび連通孔４２よりも大径とされている。
【００６３】
駆動室４１は、コマンドピストン４６の受圧部４６ａにより第１、第２駆動室４１ａ，４１ｂに分かれている。第１駆動室４１ａには、例えば圧電素子で構成されるピエゾアクチュエータ部（駆動部）４７が収容されている。このピエゾアクチュエータ部４７は、ピエゾ圧電効果（逆圧電効果）を応用した位置決め機能を持ち、予め設定した移動量でバルブ４６ｂを移動できる駆動装置である。ピエゾアクチュエータ部４７は、燃料噴射機構とノズル突出量調整機構とで共通する構成である。
【００６４】
また、ピエゾアクチュエータ部４７は、フランジ４８を介してコネクターボディ４９に電気的に接続され、さらにこれを通じてＥＣＵ９に電気的に接続されており、ＥＣＵ９により目的の燃料噴射量およびノズル部２０ｎの突出量を得るための指示値を与えられ駆動するようになっている。このようなピエゾアクチュエータ部４７を用いることにより、ソレノイドを用いたアクチュエータよりも位置精度、応答性、エネルギー効率および耐摩耗性を向上させることができる。
【００６５】
一方、駆動室４１の第２駆動室４１ｂには、スプリング３７ｂが設置されている。このスプリング３７ｂにより、コマンドピストン４６の受圧部４６ａはピエゾアクチュエータ部４７側に付勢され、コマンドピストン４６のバルブ４６ｂは連通孔４２を閉止する方向に付勢されている。スプリング３７ｂも燃料噴射機構とノズル突出量調整機構とで共通する構成である。
【００６６】
また、第２駆動室４１ｂは、その側面からアウターケース３６の燃料流出口４０ｂに達する燃料出口流路５１ａを通じて燃料流出口４０ｂに接続されている。燃料流出口４０ｂは、インジェクタ本体３５内の燃料を外部に流出するための出口であり、インジェクタ本体３５が上下動しても、インジェクタ本体３５内の燃料出口流路５１ａとの接続（連通）が維持されるように燃料出口流路５１ａよりも大径とされている。これにより、インジェクタ本体３５の移動位置にかかわらず、燃料流出口４０ｂと燃料出口流路５１ａとの接続がなされ、燃料の流出が可能になっている。
【００６７】
また、第２駆動室４１ｂは、その底面中心（軸心Ｃ上）から油圧制御室４３に達する連通孔４２を通じて油圧制御室４３に直接接続されている。油圧制御室４３は、その側面からアウターケース３６の燃料流入口４０ａに達する燃料入口流路５１ｂを通じて燃料流入口４０ａに接続されている。燃料流入口４０ａは、燃料をインジェクタ本体３５内に流入するための入口であり、インジェクタ本体３５が上下動しても、インジェクタ本体３５内の燃料入口流路５１ｂとの接続（連通）が維持されるように燃料入口流路５１ｂよりも大径とされている。これにより、インジェクタ本体３５の移動位置にかかわらず、燃料流出口４０ａと燃料入口流路５１ｂとの接続がなされ、燃料の流入が可能になっている。なお、駆動室４１、連通孔４２、油圧制御室４３、燃料出口流路５１ａ、燃料入口流路５１ｂは、燃料噴射機構およびノズル突出量調整機構に共有の部屋および流路である。
【００６８】
また、油圧制御室４３は、燃料流路５１ｃを通じて、アウターケース３６の側部内に形成されたノズルリフト用流路（燃料流路）５１ｄに接続されている。燃料経路５１ｃは、油圧制御室４２の底面中心（軸心Ｃ上）から軸心Ｃに沿って下方に延在し、途中で軸心Ｃに交差する方向に延在してノズルリフト用流路５１ｄに接続されている。この燃料流路５１ｃにおいて軸心Ｃに沿う箇所には、ノズルリフト用のオリフィス５２ａが設置されている。
【００６９】
ノズルリフト用流路５１ｄにおいて、燃料流路５１ｃとの接続部位の径は、インジェクタ本体３５が移動しても、燃料流路５１ｃとの接続（連通）が維持されるように燃料経路５１ｃよりも大径とされている。これにより、インジェクタ本体３５の移動位置にかかわらず、ノズルリフト用流路５１ｄと燃料流路５１ｃとの接続が維持されるようになっている。
【００７０】
ノズルリフト用流路５１ｄは、上記したノズルリフト用の油圧室４５に接続されている。すなわち、油圧制御室４３は、燃料流路５１ｃおよびノズルリフト用流路５１ｄを通じてノズルリフト用の油圧室４５に接続されている。
【００７１】
ノズルリフト用の油圧室４５には、アウターケース３６の内側底面から軸心Ｃに沿って上方に延びるストッパ３６ｂが形成されている。このストッパ３６ｂは、ノズル部２０ｎの突出し量（位置）の上限を決めるとともに、インジェクタ本体３５が下方に移動してもノズルリフト用の油圧室４５を確保するための突部である。なお、燃料流路５１ｃ、ノズルリフト用流路５１ｄ、ノズルリフト用の油圧室４５は、スプリング３７ａはノズル突出量調整機構を構成する部分である。
【００７２】
次に、ニードル室４４は、断面Ｔ字状に形成され、その下部が上記したノズル部２０ｎの先端内部まで延びている。ニードル室４４には、断面Ｔ字状のニードル５３が軸心Ｃに沿って図３の上下方向に移動可能な状態で収容されている。ニードル５３は、燃料噴射機構を構成する部分であり、受圧部５３ａとバルブ５３ｂとを一体的に有している。そして、ニードル室４４は、ニードル５３の受圧部５３ａにより燃料噴射室４４ａと背圧室４４ｂとに分かれている。
【００７３】
さらに燃料噴射室４４ａは、大径室４４ａ１と、その下部に連通する小径室４４ａ２とを有している。大径室４４ａ１は、その側面から燃料入口流路５１ｂに達する燃料流路５１ｅを通じて燃料入口流路５１ｂに接続されている。燃料入口流路５１ｂにおいて燃料流路５１ｅの接続位置と油圧制御室４３との間には、制御室入口用のオリフィス５２ｂが設置されている。
【００７４】
燃料噴射室４４ａの小径室４４ａ２は、ノズル部２０ｎの最先端内部に形成されている。この小径室４４ａ２の径は、ニードル５３のバルブ５３ｂの底面の径よりも小さい。また、この小径室４４ａ２は、上記した複数の噴孔５４を通じて外部と接続されている。噴孔５４は、小径室４４ａ２の側面から軸心Ｃに対して傾斜した状態で外部まで延在している。燃料噴射室４４ａ内に供給された燃料は、その噴孔５４を通じて外部に噴射される。
【００７５】
一方、背圧室４４ｂは、燃料流路５１ｆを通じて油圧制御室４３に接続されている。燃料流路５１ｆは、背圧室４４ｂの上面中心（軸心Ｃ上）から軸心Ｃに沿って上方に延在し、途中で軸心Ｃに交差する方向に延在し、さらに途中で軸心Ｃに沿って延在して油圧制御室４３の底面の燃料入口流路５１ｂの接続位置の近傍に接続されている。
【００７６】
また、背圧室４４ｂには、スプリング３７ｃが設置されている。このスプリング３７ｃにより、ニードル５３は、そのバルブ５３ｂの先端で小径室４４ａ２を塞ぐ方向に付勢されている。なお、ニードル室４４、燃料流路５１ｅ，５１ｆ、噴孔５４およびスプリング３７ｃは、燃料噴射機構を構成する部分である。
【００７７】
このようなインジェクタ２０のインジェクタ本体３５とアウターケース３６との間には高圧燃料が漏れ出ないように金属Ｏリング５５によりシールされている。図３では、例として、燃料入口流路５１ｂの上下、ピエゾアクチュエータ部４７およびノズル部２０ｎに金属Ｏリング５５を設置し、それぞれ高燃料圧力時に燃料漏れ無いようにされている。
【００７８】
次に、インジェクタ２０の燃料噴射動作およびノズル突出動作について図４〜図１０を参照しながら説明する。
【００７９】
図４は、燃料噴射前のインジェクタ２０の状態を示している。ここでは、ピエゾアクチュエータに負の駆動電圧を印加することにより、ピエゾアクチュエータ部４７を収縮する。コマンドピストン４６のバルブ４６ｂは、油圧制御室４３にかかるコモンレール２１で設定された燃圧と同等の圧力と、コマンドピストン戻し用のスプリング３７ｂとによって、油圧制御室４３の上方に押し付けられている。このため、連通孔４２はバルブ４６ｂにより閉止されている。
【００８０】
ニードル５３のバルブ５３ｂ下部には、燃料噴射用の燃料流路５１ｅを通じて流れてきた燃料Ｆによりコモンレール２１で設定された燃料圧力がかかる。一方、ニードル５３の受圧部５３ａにも燃料流路５１ｆを通じて背圧室４４ｂに流れてきた燃料Ｆによる燃料圧力がかかるとともに、スプリング３７ｃによる付勢力が合わさり、ニードル５３が下方に押し付けられる。これにより、ニードル５３の上昇が押さえられ、燃料Ｆは噴射されない。
【００８１】
この時、インジェクタ本体３５は、ノズルリフト用流路５１ｄを通じてノズルリフ用の油圧室４５に流れてきた燃料Ｆの燃料圧力により、上方にリフトし、ノズル部２０ｎは引き込み側に設定される。
【００８２】
次に、図５は、ノズル部２０ｎはリフトさせずに（突き出さないで）燃料を噴射するときの状態を示している。また、図６は、図５の場合における、ピエゾアクチュエータ部４７に印加した駆動電圧、ピエゾアクチュエータ部４７の伸縮量、コマンドピストン４６の変位量、ノズル部２０ｎ（インジェクタ本体３５）のリフト量、ニードル５３のリフト量および燃料噴射率を示している。
【００８３】
ここでは、インジェクタ２０のピエゾアクチュエータ部４７に正の駆動電圧を印加する（図６のＳ１は噴射開始信号を示し、Ｓ２は噴射停止信号を示す）。これにより、ピエゾアクチュエータ部４７が最大限に伸長する（図６のＬａｍ）。このため、コマンドピストン４６はスプリング３７ｂの付勢力に抗して最大限に下降する（図６のＬｐｍ）。その結果、コマンドピストン４６は下方に押し付けられ、燃料流路５１ｃを遮断する。
【００８４】
この時、油圧制御室４３の上方の出口（連通孔４２）が開放され、油圧制御室４３内の燃料Ｆが連通孔４２および燃料出口流路５１ａを通じて燃料流出口４０ｂに流れる。ここで、油圧制御室４３の入口のオリフィス５２ｂにより油圧制御室４３および背圧室４４ｂの圧力が燃料流路５１ｅ内の圧力よりも先に減圧される結果、ニードル５３は圧力バランスから上方に移動する。これにより、大径室４４ａ１と小径室４４ａ２とが連通し、噴孔５４から燃料Ｆが噴射される。
【００８５】
ノズルリフト用の油圧室４５にかかる燃料圧力は、オリフィス５２ａによって油圧制御室４３よりも圧力の低下が遅れるため、維持され、そのときのインジェクタ本体３５のリフトも維持される（減圧はしない。すなわち、ノズル部２０ｎは変位しない）。
【００８６】
次に、図７は、ノズル部２０ｎをリフトさせて（突出して）燃料を噴射するときの状態を示している。また、図８は、図７の場合における、ピエゾアクチュエータ部４７に印加した駆動電圧、ピエゾアクチュエータ部４７の伸縮量、コマンドピストン４６の変位量、ノズル部２０ｎ（インジェクタ本体３５）のリフト量、ニードル５３のリフト量および燃料噴射率を示している。
【００８７】
ここでは、インジェクタ２０のピエゾアクチュエータ部４７に、図５で説明したノズル部２０ｎをリフトさせない時の場合よりも低い正の駆動電圧を印加する。この場合、ピエゾアクチュエータ部４７の伸縮量は最大量よりも小さくなり（図８の符号Ｌａ）、コマンドピストン４６のバルブ４６ｂの変位量も最大量よりも小さくなり（図８の符号Ｌｐ）、バルブ４６ｂは油圧制御室４３の中間位置（軸心Ｃに沿う方向の中間位置）で停止する。これにより、ノズルリフト用流路５１ｃは開放され、ノズルリフト用の油圧室４５の圧力が低下する結果、ノズル突出し用のスプリング３７ａの付勢力によりインジェクタ本体３５が下方に移動し、ノズル部２０ｎの先端が燃焼室１２側に突き出る方向に移動する。燃料噴射については図５で説明したのと同じである。したがって、ノズル部２０ｎが突き出た状態で、噴孔５４から燃料Ｆが噴射される。
【００８８】
次に、図９は、ノズル部２０ｎをリフトしたまま、燃料噴射を停止した直後の状態を示している。
【００８９】
ここでは、ピエゾアクチュエータ部４７に、マイナスの印加電圧を印加すると、ピエゾアクチュエータ部４７は収縮し、コマンドピストン戻し用のスプリング３７ｂの付勢力によりコマンドピストン４６が上昇する。これにより、油圧制御室４３の出口（連通孔４２）がコマンドピストン４６のバルブ４６ｂにより閉じる。
【００９０】
油圧制御室４３には、コモンレール２１で設定された燃料圧力がかかり、内圧が上昇する。その時、オリフィスの無いノズルニードル押し付け用の燃料流路５１ｆを介して背圧室４４ｂに圧力がかかるとともに、背圧室４４ｂ内のスプリング３７ｃの付勢力が合わさって、ニードル５３を押し下げ、燃料Ｆの噴射が終了する。
【００９１】
次に、図１０は、ノズル部２０ｎをリフトさせず燃料噴射を停止した状態を示している。
【００９２】
ここでは、オリフィス５２ａにより噴射終了動作に少し遅れて、ノズルリフト用流路５１ｄを介してノズルリフト用の油圧室４５の圧力が上昇することにより、インジェクタ本体３５が押し上げられる。その結果、ノズル部２０ｎの先端が燃焼室１２内から遠ざかる方向に移動し、ノズル部２０ｎの突出し量が減少する。
【００９３】
次に、ノズル部２０ｎの突き出し量の切り換え制御方法について図１１〜図１５を参照しながら説明する。
【００９４】
ノズル部２０ｎの突出し量の切り換えは、ピエゾアクチュエータ部４７に印加する駆動電圧量を、エンジン回転速度と燃料噴射量とで与えられる三次元マップに基づいて調整すれば良い。
【００９５】
図１１は、ノズル部２０ｎの突出し量切り換えマップを示している。また、図１２および図１３は図１１の各領域ＲＨ，ＲＬにおいてピエゾアクチュエータ部４７に印加する駆動電圧波形を示している。
【００９６】
例えば図１１において、低回転低中負荷域（斜線の下の領域ＲＬ）では、排気ガス低減のためノズル部２０ｎを突き出す要求があるので、ピエゾアクチュエータ部４７の伸長量を小さくするため、図１２に示すように、ピエゾアクチュエータ部４７に印加する駆動電圧を低くして、ノズル部２０ｎの突出し量を大きくする。すなわち、低中負荷域におけるノズル２０ｎの突出し量を最適化することによって排ガスおよび燃費等の性能を向上させることができる。
【００９７】
一方、図１１において、高回転高負荷領域（斜線の領域ＲＨ）では、燃焼温度が高くなるので、ノズル部２０ｎの被熱温度を低下させるために、図１３に示すように、ピエゾアクチュエータ部４７に印加する駆動電圧を高くして、ノズル部２０ｎの突出し量を小さくする。これにより、ノズル部２０ｎの被熱温度を低減することができるので、インジェクタ２０の耐久信頼性を向上させることができる。
【００９８】
また、ピエゾアクチュエータ部４７の伸縮を駆動電圧量で行う代わりに、印加電圧は変えずに同一にして、通電回数を制御量としてピエゾアクチュエータ部４７を伸縮させても良い。
【００９９】
図１４および図１５は、ピエゾアクチュエータ部４７への通電回数とピエゾアクチュエータ部４７のストローク量との関係を示している。図１４は通電回数が１回の場合を示し、図１５は通電回数が２回の場合を示している。通電回数が多いほど、ピエゾアクチュエータ部４７の伸縮量が大きくなる。
【０１００】
したがって、上記のノズル切り換えマップにおける駆動電圧を通電回数に置き換え制御することも可能である。
【０１０１】
さらに、ノズル部２０ｎの突出し量は、コマンドピストン４６が燃料流路５１ｃを閉塞するまでの時間に依存し、その時間は、ピエゾアクチュエータ部４７の伸縮時間による。そこで、ノズル部２０ｎの突出し量を調整するには、例えばピエゾアクチュエータ部４７を上記のように複数回作動させ、その作動間のインターバルを調整することにより、コマンドピストン４６が燃料流路５１ｃを閉塞するまでの時間を調整でき、ノズル部２０ｎの突出し量を無段階に制御することができる。
【０１０２】
このように第１の実施の形態のエンジン１のインジェクタ２０によれば、ノズル２０ｎの突出し量をエンジンの運転状態（回転速度および負荷）によって要求される適切な位置に変更することにより、燃料噴射期間中の燃料噴霧を燃焼室１２内に当て易くすることができる。このため、燃料噴霧の拡散を促進でき、かつ、燃焼室１２内の空気流動を有効に使い燃料と空気との混合を良化することができるので、排ガス、燃費、出力の各性能を向上させることができる。
【０１０３】
また、全負荷域など燃焼温度の高い運転領域などでは、ノズル部２０ｎの突出し量を小さくすることにより、ノズル部２０ｎの被熱温度を低減でき、ノズル部２０ｎのニードル５３の着座面における磨耗量を低減できるので、インジェクタ２０の耐久信頼性を向上させることができる。
【０１０４】
また、燃料噴射機構とノズル突出量調整機構との各々の構成の一部を共通化するとともに、これらの機構部を同じ燃料の圧力調整により駆動する構成として、ノズル突出量調整機構をインジェクタ２０内に組み込むことにより、ノズル突出量調整機構を持つインジェクタ２０を小型にすることができる。
【０１０５】
また、ノズル突出量調整機構をインジェクタ２０内に組み込むことにより、インジェクタ２０の外観を従来のインジェクタと同様にできるので、インジェクタ２０の設置および取り付け方法等も従来のインジェクタと同様に行うことができ、また、シリンダヘッド２５やヘッドカバー等のインジェクタ取り付けに関する部分の設計変更も最小限にできる。
【０１０６】
また、ノズル２０ｎの突出し量の調整駆動源としてピエゾアクチュエータ部４７を用いたことにより、ソレノイドアクチュエータを用いた場合よりも、ノズル部２０ｎの突出し量の設定精度、突出し動作の応答性を向上させることができる。したがって、上記した排ガス、燃費、出力の各性能およびインジェクタ２０の耐久信頼性をさらに向上させることができる。
【０１０７】
また、ノズル２０ｎの突出し量の調整駆動源としてピエゾアクチュエータ部４７を用いたことにより、ソレノイドアクチュエータを用いた場合よりも、小型軽量化することができる。
【０１０８】
第２の実施の形態
図１６は、第２の実施の形態のエンジン１のインジェクタ２０の要部拡大断面図であって、ノズル部２０の突出し量の初期値を大の状態にしてから小の状態にする（引き込む）場合（ノズル部２０：閉止、ノズルリフト突き出し）を示している。
【０１０９】
前記第１の実施の形態では、インジェクタ２０のノズルリフト用の油圧室４５が、ノズル部２０ｎ側に形成されているため、油圧室４５に高圧が印加された際に、油圧室４５内の燃料が燃焼室１２に漏れる可能性がある。
【０１１０】
そこで、第２の実施の形態においては、ノズルリフト用の油圧室４５を、インジェクタ本体３５の長手方向の長さ分だけ燃焼室１２から離れた位置に設けた。すなわち、ノズルリフト用の油圧室４５を、インジェクタ本体３５の上面とアウターケース３６の内側天井面との間に設けた。
【０１１１】
この場合、インジェクタ本体３５の下面とアウターケース３６の内側底面との間には、インジェクタ本体３５のノズル部２０ｎを燃焼室１２から遠ざける方向に付勢するスプリング３７ｄが設置されている。
【０１１２】
また、この場合、初期のノズル部２０ｎの位置は突出し方向に設定し、ノズルリフト用の油圧室４５の圧力を抜くことによりノズル部２０ｎを燃焼室１２から遠ざかる方向に引き込ませる。
【０１１３】
このような第２の実施の形態のインジェクタ２０によれば、ノズルリフト用の油圧室４５の燃料が燃焼室１２に漏れ出る可能性を低減することができる。これ以外は、前記第１の実施の形態で説明した構成および効果と同じである。
【０１１４】
第３の実施の形態
図１７は、第３の実施の形態のエンジン１のインジェクタ２０の要部拡大断面図を示している。
【０１１５】
エンジン／実車の開発の場において、インジェクタのノズル部の突出し量を変更する場合、通常、ノズル部とシリンダヘッドとの間のガス漏れをシールしているノズルパッキンの厚さを変更して行う。その際、条件変更毎にインジェクタを外す必要があり、それは工数の増大を伴う。それを回避するためには、インジェクタを外さずにノズル部の突出し量を変更できる機構を如何にして提供するかが課題となる。
【０１１６】
そこで、第３の実施の形態のエンジン１のインジェクタ２０においては、前記第１の実施の形態のストッパ３６ａ（図３参照）を、ネジ機構部５８に置き換えている。ネジ機構部５８は、軸心Ｃを中心にしてネジを回転することで、ネジ機構部５８を軸心Ｃに沿う方向（図１７の上下方向）に移動することが可能になっている。すなわち、ネジ機構部５８のネジの回転微調整により、ノズル部２０ｎの設定突出し量を微調整することが可能となっている。この場合、ノズル部２０の突出し量は、ネジの回転角にて置き換えることができる。
【０１１７】
このような第３の実施の形態のインジェクタ２０によれば、インジェクタ２０をシリンダヘッド２５に取り付けた後でも、インジェクタ２０を取り出す作業をすることなく、外部からノズル部２０ｎの設定突出し量を容易に変更することができる。このため、エンジン１の開発工数を削減できるので、エンジン１の開発期間を短縮することができる。これ以外は、前記第１の実施の形態で説明した構成および効果と同じである。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の内燃機関の燃料噴射装置の制御方法、内燃機関の燃料噴射装置および内燃機関は、燃料噴射機構の構成と、突出量調整機構の構成とを共有させて備え、内燃機関のエンジン回転速度および負荷に応じて、ノズル部の燃焼室内側への突出し量を調整することにより、小型で高性能な燃料噴射が可能な燃料噴射技術を提供することができるので、自動車等の内燃機関の燃料噴射装置の制御方法、内燃機関の燃料噴射装置および内燃機関に利用できる。
【符号の説明】
【０１１９】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
２  エンジン本体（内燃機関本体）
３  吸気マニホールド
４  排気マニホールド
５  過給機
６  インタークーラ
７  排気後処理装置
８  燃料噴射システム
９  ＥＣＵ（制御部）
１０  シリンダ
１１  ピストン
１２  燃焼室
１３  回転速度センサ
１４ａ  吸気口
１４ｂ  排気口
１５ａ  吸気用のバルブ
１５ｂ  排気用のバルブ
１６ａ〜１６ｃ  吸気管
１７ａ〜１７ｃ  排気管
２０  インジェクタ（燃料噴射装置）
２０ｎ  ノズル部
２１  コモンレール（蓄圧室）
２２  高圧サプライポンプ（圧力調整ポンプ）
２３  燃料タンク（燃料供給源）
２５  シリンダヘッド
２６ａ，２６ｂ  配管
２７  プレッシャーリミッタ
２８  圧力センサ
２９  フィルタ
３０  アクセル
３１  アクセル開度センサ
３５  インジェクタ本体（燃料噴射装置本体）
３６  アウターケース（筐体）
３６ａ  ストッパ
３７ａ〜３７ｃ  スプリング
３８  開口部
３９  ノズルパッキン
４０ａ  燃料流入口
４０ｂ  燃料流出口
４１  駆動室
４２  連通室
４３  油圧制御室
４４  ニードル室
４５  ノズルリフト用の油圧室
４６  コマンドピストン
４６ａ  受圧部
４６ｂ  バルブ（弁体）
４６ｃ  連結部
４７  ピエゾアクチュエータ部（圧電素子、駆動部）
４８  フランジ
４９  コネクターボディ
５１ａ  燃料出口流路
５１ｂ  燃料入口流路
５１ｃ  燃料流路
５１ｄ  リフト用流路（燃料流路）
５１ｅ  燃料流路
５１ｆ  燃料流路
５２ａ，５２ｂ  オリフィス
５３  ニードル
５３ａ  受圧部
５３ｂ  バルブ
５４  噴孔
５５  金属Ｏリング
５８  ネジ機構部
【図１】
0005463822.tif 000002
【図２】
0005463822.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005463822.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005463822.tif 000009
【図９】
0005463822.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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