(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄圧燃料源に通じる燃料出口を遮断開放する噴射用ニードルと、
前記燃料出口の外側を覆う外殻と、
前記外殻に開けられた複数の燃料噴射孔と、
前記外殻の内側に固定されて前記燃料出口の外側を覆うと共に、前記燃料噴射孔に対応する位置に保持孔を有し、前記外殻との間で外殻裏側燃料流路を形成する燃料流路形成部材と、
前記外殻及び前記燃料流路形成部材の内側から前記燃料噴射孔及び前記保持孔のそれぞれに対して挿抜自在に設けられ前記燃料噴射孔の燃料通過面積を増減させる複数の流量制御用ニードルと、
前記流量制御用ニードルを駆動して前記燃料噴射孔に対して挿抜する挿抜手段とを備え、
前記燃料流路形成部材には、前記燃料出口と前記外殻裏側燃料流路とを連通するための燃料流路が形成されたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記挿抜手段は圧電素子であり、
前記燃料噴射装置は、
１つの前記圧電素子の伸縮を２つ以上の前記流量制御用ニードルに伝達する伝達部材と、
前記外殻の内側に固定されて前記圧電素子を保持する圧電素子保持台と、
前記噴射用ニードルを往復運動自在に収容する筐体ブロックと、
前記筐体ブロックの先端に設けられた燃料流路構成ブロックと、を備え、
前記燃料流路構成ブロックには、前記噴射用ニードルが着座する着座部と、その着座部の中心に形成された前記燃料出口と、その燃料出口から先端方向に伸びる中心燃料流路と、その中心燃料流路から前記外殻に向けて燃料を導くための周辺燃料流路とが形成され、
前記燃料流路形成部材の前記燃料流路は、前記周辺燃料流路と前記外殻裏側燃料流路とを連通することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記流量制御用ニードルが前記燃料噴射孔を全閉可能に構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造が簡素で、制御が容易な燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比べて熱効率が良く、地球温暖化防止の観点からヨーロッパなどで普及している。反面、これまでディーゼルエンジンは、排気ガスに黒煙や窒素酸化物を多く含むことから、日本国内では商用車以外には普及していない。
【０００３】
これに対し、コモンレール式燃料噴射装置を搭載したディーゼルエンジンでは、燃焼室圧よりも十分に高圧に昇圧された燃料がコモンレールに蓄積される。コモンレールから供給される蓄圧燃料を燃料噴射装置で燃焼室に噴射することにより、燃料を微粒化することで燃料と空気の混合を促進させ、過度な混合気の燃焼によって引き起こされる黒煙や微粒子を低減させ、また、燃料噴射時期を適切に調節することにより、燃焼温度を低下させて窒素酸化物を低減させることができる。燃料噴射装置は、コモンレールに通じる燃料出口を噴射用ニードルの往復運動で遮断開放することによって燃焼室への燃料噴射が制御される。
【０００４】
図１０に示されるように、従来の燃料噴射装置１００は、ほぼ円柱状の外観を呈する。燃料噴射装置１００は、基端部に形成された基端受圧部１０１ａと中腹部に形成されて基端受圧部１０１ａより面積が小さい中腹受圧部１０１ｂと先端に形成された円錐状部１０１ｃとを有する噴射用ニードル１０１と、噴射用ニードル１０１を往復運動自在に収容する筐体ブロック１０２と、筐体ブロック１０２内から蓄圧燃料源であるコモンレール（図示せず）に連通する燃料供給路１０３と、燃料供給路１０３から蓄圧された燃料が充填されることで噴射用ニードル１０１の基端受圧部１０１ａを先端方向に押圧する圧力制御室１０４と、燃料供給路１０３から蓄圧された燃料が充填されることで噴射用ニードル１０１の中腹受圧部１０１ｂを基端方向に押圧する燃料溜まり部１０５と、噴射用ニードル１０１を基端方向に押圧するバネ１０６と、圧力制御室１０４の燃料を抜き出すリリーフ弁１０７と、リリーフ弁１０７を開閉する電磁ソレノイド１０８と、噴射用ニードル１０１の円錐状部１０１ｃが着座するように擂り鉢状に形成された着座部（図示せず）と、着座部の中央に形成された燃料出口（図示せず）と、燃料出口の外側を覆うドーム状外殻１０９と、ドーム状外殻１０９に開けられた複数の燃料噴射孔（図示せず）とを備える。
【０００５】
燃料噴射装置１００では、電磁ソレノイド１０８がリリーフ弁１０７を開放すると、圧力制御室１０４の押圧力が失われ、バネ１０６の押圧力に燃料溜まり部１０５の押圧力が打ち勝って噴射用ニードル１０１が基端方向に移動し、噴射用ニードル１０１の円錐状部１０１ｃが着座部から離間することで燃料出口が開放されて燃料がドーム状外殻１０９内に流出し、各燃料噴射孔から外部（燃焼室）へ燃料が噴射される。電磁ソレノイド１０８がリリーフ弁１０７を閉鎖すると、圧力制御室１０４の押圧力とバネ１０６の押圧力が燃料溜まり部１０５の押圧力に打ち勝って噴射用ニードル１０１が先端方向に移動し、噴射用ニードル１０１の円錐状部１０１ｃが着座部に着座することで燃料出口が閉鎖される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２９０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、窒素酸化物や微粒子に関する規制値が厳しくされる傾向にあるため、規制値合格を達成するには、より精密な燃料噴射制御が可能な燃料噴射装置が望まれる。
【０００８】
例えば、特許文献１の燃料噴射装置では、２つの噴射用ニードルを並列配置し、共通の圧力制御室からいずれかの噴射用ニードルの基端部側にある個別の圧力制御室に通じる燃料通路に抵抗機構としての絞り部を設けることで、当該噴射用ニードルの作動開始時間に遅れが出るようになっている。これにより、１回の燃料噴射における初期には噴射量が少なく、後期に噴射量が多くなり、穏やかな初期燃焼が確保され、窒素酸化物と騒音を低減させることができる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１の燃料噴射装置は、絞り部の形状によって固定的に初期と後期の噴射量プロファイル（時間的変化）が決まるだけであり、１回の燃料噴射における総噴射量は噴射用ニードルの開閉時間制御のみで決まる。特許文献１の燃料噴射装置は、１回の燃料噴射における総噴射量や噴射量プロファイルを電子制御で多様に可変することはできない。すなわち、特許文献１の燃料噴射装置は、後に述べる本発明のように、燃料噴射孔の燃料通過面積を増減させてはいないので、燃料噴射量をより精密に調節することは期待できない。
【００１０】
また、特許文献１の燃料噴射装置は、図１１に示されるように、２つの噴射用ニードル１１１、１１２が並列配置され、噴射用ニードル１１１によって開閉される２つの燃料噴射孔１１３ａ、１１３ｂと、噴射用ニードル１１２によって開閉される２つの燃料噴射孔１１４ａ、１１４ｂとを備える。燃料噴射孔１１３ａと燃料噴射孔１１３ｂは、互いに交差しない方向に臨んでおり、燃料噴射孔１１４ａと燃料噴射孔１１４ｂもまた、互いに交差しない方向に臨んでいる。各燃料噴射孔１１３ａ、１１３ｂ、１１４ａ、１１４ｂから噴射される燃料Ｆは図示のような噴霧形状（空間的分布）を呈する。このとき、燃料噴射孔１１３ｂと燃料噴射孔１１４ａは、互いに交差する方向に臨んでいるため、燃料噴射孔１１３ｂと燃料噴射孔１１４ａから噴射される燃料Ｆ同士が干渉するおそれがある（楕円内）。２つの燃料噴射孔１１３ｂ、１１４ａから噴射される燃料Ｆが干渉すると、燃焼室内に燃料過濃領域が生じ、未燃炭化水素や一酸化炭素、黒煙が排気ガスに含まれやすい。
【００１１】
また、特許文献１の燃料噴射装置は、筐体内の燃料通路に絞り部を設けるという複雑で加工が難しい構造であるため、加工コストが高く、加工精度の管理も難しい。
【００１２】
また、特許文献１の燃料噴射装置は、絞り部が燃料通路を流れる燃料の抵抗となるため、蓄圧に要したエネルギが絞り部で損失されてしまう。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、構造が簡素で、制御が容易な燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の燃料噴射装置は、蓄圧燃料源に通じる燃料出口を遮断開放する噴射用ニードルと、前記燃料出口の外側を覆う外殻と、前記外殻に開けられた複数の燃料噴射孔と、前記外殻の内側に固定されて前記燃料出口の外側を覆うと共に、前記燃料噴射孔に対応する位置に保持孔を有し、前記外殻との間で外殻裏側燃料流路を形成する燃料流路形成部材と、前記外殻及び前記燃料流路形成部材の内側から前記燃料噴射孔及び前記保持孔のそれぞれに対して挿抜自在に設けられ前記燃料噴射孔の燃料通過面積を増減させる複数の流量制御用ニードルと、前記流量制御用ニードルを駆動して前記燃料噴射孔に対して挿抜する挿抜手段とを備え、前記燃料流路形成部材には、前記燃料出口と前記外殻裏側燃料流路とを連通するための燃料流路が形成されたものである。
【００１５】
前記挿抜手段は圧電素子であり、前記燃料噴射装置は、１つの前記圧電素子の伸縮を２つ以上の前記流量制御用ニードルに伝達する伝達部材と、前記外殻の内側に固定されて前記圧電素子を保持する圧電素子保持台と、前記噴射用ニードルを往復運動自在に収容する筐体ブロックと、前記筐体ブロックの先端に設けられた燃料流路構成ブロックと、を備え、前記燃料流路構成ブロックには、前記噴射用ニードルが着座する着座部と、その着座部の中心に形成された前記燃料出口と、その燃料出口から先端方向に伸びる中心燃料流路と、その中心燃料流路から前記外殻に向けて燃料を導くための周辺燃料流路とが形成され、前記燃料流路形成部材の前記燃料流路は、前記周辺燃料流路と前記外殻裏側燃料流路とを連通してもよい。
【００１６】
前記流量制御用ニードルが前記燃料噴射孔を全閉可能に構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１８】
（１）構造が簡素である。
【００１９】
（２）制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃料噴射装置の要部断面図である。
【図２】図１の燃料噴射装置の外殻を先端側から見たイメージ図である。
【図３】図１の燃料噴射装置の流量制御用ニードル近傍の拡大図である。
【図４】図１の燃料噴射装置における燃料噴射孔の燃料通過面積増減の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す燃料噴射装置の要部断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す流量制御用ニードル近傍の拡大図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す流量制御用ニードルのヘッド部近傍の拡大図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の燃料噴射装置における干渉回避制御を説明するための図であり、燃焼室のピストン側から見た噴霧形状のイメージ図である。
【図９】１回の燃料噴射での噴射量プロファイルを示すグラフである。
【図１０】従来の燃料噴射装置の断面図である。
【図１１】特許文献１の燃料噴射装置の先端部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２２】
本発明に係る燃料噴射装置は、図１０で説明した従来の燃料噴射装置の先端部分を改良したものであり、図１には、先端部分のみ示されている。
【００２３】
図１に示されるように、本発明に係る燃料噴射装置１は、蓄圧燃料源（図示せず）に通じる燃料出口２を遮断開放する噴射用ニードル３と、燃料出口２の外側を覆う外殻４と、外殻４に外殻４の法線に沿って開けられた複数の燃料噴射孔５と、外殻４の内側から燃料噴射孔５のそれぞれに対して挿抜自在に設けられ燃料噴射孔５の燃料通過面積を増減させる複数の流量制御用ニードル６と、流量制御用ニードル６を駆動して燃料噴射孔５に対して挿抜する圧電素子（ピエゾ素子とも言う）７とを備える。
【００２４】
外殻４は、外側に向かって凸に形成される。図示例では、外殻４を球冠面状に形成したが、外殻４は、円錐面状、回転放物面状、ｎ角錐面状（ｎは３以上の自然数）などに形成してもよい。外側に凸な面に複数の法線を立てると、面の外側では法線が交差しないからである。ただし、ｎ角錐の場合は、１平面につき１つの法線とする。外殻４が外側に向かって凸であることは、燃料噴射孔５から噴射される燃料の干渉を回避するのに好適である。
【００２５】
燃料噴射装置１は、噴射用ニードル３を往復運動自在に収容する筐体ブロック８の先端に燃料流路構成ブロック９が重ねられている。燃料流路構成ブロック９には、噴射用ニードル３の円錐状部１０が着座するように擂り鉢状の着座部１１が形成され、着座部１１の中心に燃料出口２が形成され、燃料出口２から先端方向に伸びる中心燃料流路１２が形成されている。燃料流路構成ブロック９に対し、中心燃料流路１２から外殻４に向けて燃料を導くための周辺燃料流路１３となる間隔を空けて、圧電素子７を保持する圧電素子保持台１４が設けられている。圧電素子保持台１４は、複数の支持部１５を介して燃料流路構成ブロック９と一体になっている。圧電素子保持台１４に圧電素子７が載せられ、圧電素子７に伝達部材１６が載せられている。本実施形態では、圧電素子７は１個のみであり、伝達部材１６は、全ての流量制御用ニードル６に接しており、圧電素子７の伸縮を全ての流量制御用ニードル６に伝達することができる。伝達部材１６は、電圧に応じて生じる圧電素子７の伸縮が各流量制御用ニードル６の燃料噴射孔５への均一な挿抜に変換されるよう、外殻４に倣う球冠面状に形成されている。
【００２６】
外殻４の内側には、燃料流路構成ブロック９と圧電素子保持台１４と伝達部材１６を覆う外殻４に倣う球冠面状の流量制御用ニードル保持部材１７が設けられている。流量制御用ニードル保持部材１７と外殻４との間は、外殻裏側燃料流路１８となっており、流量制御用ニードル保持部材１７には外殻裏側燃料流路１８と周辺燃料流路１３とを連通する燃料流路１９が形成されている。これにより、燃料出口２から燃料噴射孔５までは、中心燃料流路１２、周辺燃料流路１３、燃料流路１９、外殻裏側燃料流路１８を介して連通している。
【００２７】
流量制御用ニードル保持部材１７には、燃料噴射孔５に対向する位置に、流量制御用ニードル６が挿通される保持孔２０が流量制御用ニードル保持部材１７の法線に沿って開けられている。流量制御用ニードル６は、保持孔２０より径が大きいヘッド部２１と、保持孔２０より径が小さく燃料噴射孔５に向かって伸びるテーパ状部２２とを有する。ヘッド部２１は、流量制御用ニードル保持部材１７よりも内側に位置し、端面が伝達部材１６と接する。流量制御用ニードル６の中心線は、保持孔２０の中心線と燃料噴射孔５の中心線に一致する。ヘッド部２１とテーパ状部２２の段差部には、保持孔２０の周辺部との間に、流量制御用ニードル６を燃料噴射孔５から抜き出す方向に押すための抜出用バネ２３が設けられている。
【００２８】
外殻４は、燃料噴射装置１の全体外殻２４と一体になっている。筐体ブロック８に、燃料流路構成ブロック９と圧電素子保持台１４の一体部品を重ね、さらに圧電素子７、伝達部材１６を重ね、流量制御用ニードル保持部材１７に抜出用バネ２３と流量制御用ニードル６を載せたものを重ね、外殻４を重ねると燃料噴射装置１が組み立てられる。
【００２９】
図２に示されるように、燃料噴射装置１の外殻４を先端側から見ると、複数の燃料噴射孔５が周方向に等間隔で配置されている。燃料噴射孔５の形状は、燃料噴射孔５を通る法線方向から見ると円形である。燃料噴射孔５の直径は、隣接する燃料噴射孔５から噴射される燃料Ｆが干渉しないよう、実験や計算によって決めるとよい。燃料噴射孔５を配置する外殻４の径方向の位置、及び燃料噴射孔５の個数と間隔は、隣接する燃料噴射孔５から噴射される燃料Ｆが干渉しないよう、実験や計算によって決めるとよい。
【００３０】
図３に示されるように、保持孔２０の周辺部には、流量制御用ニードル保持部材１７の内側面に一端が接するように抜出用バネ２３が設けられ、抜出用バネ２３の反対端は流量制御用ニードル６のヘッド部２１とテーパ状部２２の段差部に接する。図示省略した圧電素子が圧縮されたときには、流量制御用ニードル６は抜出用バネ２３の力で内方向にストロークし、燃料噴射孔５から抜き出される。圧電素子が伸張すると、流量制御用ニードル６は抜出用バネ２３の力に抗して外方向にストロークし、燃料噴射孔５に挿入される。流量制御用ニードル６が燃料噴射孔５から最も抜き出された最大抜出時では、抜出用バネ２３が最も伸張しており、流量制御用ニードル６が燃料噴射孔５に最も差し込まれた最大挿入時では、抜出用バネ２３が最も圧縮されている。
【００３１】
テーパ状部２２と燃料噴射孔５との位置関係をさらに詳しく見ると、図４に示されるように、最大抜出時では、テーパ状部２２の端面が外殻４の内側面より内側に位置し、燃料噴射孔５の稜線とテーパ状部２２の稜線との距離ｇが大きいため、外殻裏側燃料流路１８から燃料噴射孔５への燃料通過面積Ｓが大きい。中間時では、テーパ状部２２の端面は外殻４の内側面より内側に位置するものの、燃料噴射孔５の稜線とテーパ状部２２の稜線との距離ｇが小さく、燃料通過面積Ｓが中程度である。最大挿入時では、テーパ状部２２が燃料噴射孔５内に位置し、燃料噴射孔５の稜線とテーパ状部２２の外周面との距離ｇが非常に小さいため、燃料通過面積Ｓが小さい。燃料通過量は燃料通過面積Ｓにほぼ比例するので、燃料噴射孔５から外部（燃焼室内）へ噴霧される燃料の量は、最大抜出時に最も多く、中間時は中程度となり、最大挿入時に最も少なくなる。すなわち、流量制御用ニードル６は、燃料噴射孔５の絞りを構成するものである。
【００３２】
次に、図１の燃料噴射装置１の動作を説明する。
【００３３】
燃料噴射をしないとき、噴射用ニードル３が燃料出口２を遮断するため、蓄圧燃料源から供給される燃料は、燃料出口２から流出しない。燃料噴射をするとき、噴射用ニードル３が燃料出口２を開放するため、燃料が燃料出口２から流出する。燃料出口２から流出した燃料は、中心燃料流路１２、周辺燃料流路１３、燃料流路１９、外殻裏側燃料流路１８を経由して燃料噴射孔５に至る。このとき、圧電素子７に印加する電圧に応じて流量制御用ニードル６の挿抜量が制御されることにより、燃料噴射孔５から外部（燃焼室内）へ噴霧される燃料の量が変化する。すなわち、本発明に係る燃料噴射装置１は、圧電素子７に印加する電圧によって、燃料噴射量を調節することができる。
【００３４】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【００３５】
図５に示した燃料噴射装置５１は、複数の流量制御用ニードル６ａ、６ｂ、６ｃに対し、複数の圧電素子７ａ、７ｂ、７ｃ及び伝達部材１６ａ、１６ｂ、１６ｃが１対１で対応している。これにより、例えば、圧電素子７ａのみを伸縮させれば、流量制御用ニードル６ａのみをストロークさせることができ、燃料通過面積を調節したい燃料噴射孔５を選択して制御することができる。
【００３６】
また、図１の燃料噴射装置１では、１つの圧電素子７の伸縮を全ての流量制御用ニードル６に伝達するよう伝達部材１６を構成したが、これに限らず、圧電素子７の個数よりも流量制御用ニードル６の個数が多い場合に、１つの圧電素子７の伸縮を２つ以上の流量制御用ニードル６に伝達する伝達部材１６を備えることで、２つ以上の流量制御用ニードル６を対応する圧電素子７の伸縮によってストロークさせることができる。
【００３７】
図６に示した燃料噴射孔６５は、流量制御用ニードル６のテーパ状部２２が隙間を生じることなく挿入されるように、図３の燃料噴射孔５よりも直径が小さく、テーパ状に形成されている。これにより、最大挿入時には流量制御用ニードル６が燃料噴射孔６５を全閉可能である。
【００３８】
図７に示した流量制御用ニードル保持部材７７には、抜出用バネ２３を収容するためのバネ収容部７８が形成されている。これにより、抜出用バネ２３がずれにくい。
【００３９】
次に、図１の燃料噴射装置１による燃料噴射時の噴霧形状について考察する。
【００４０】
図２に示されるように、外殻４に開けられた６つの燃料噴射孔５からそれぞれ燃料Ｆが噴射される。図２では外殻４を先端側から見たイメージであるため、噴霧形状が平面的に見えるが、噴射の主方向は、燃料噴射孔５の中心を通る外殻４の法線に沿っており、燃料Ｆは主方向の周りに均等に分布する。燃料噴射装置１では、各燃料噴射孔５から噴射される燃料Ｆの主方向が交差しないので、燃料噴射孔５から噴射される燃料Ｆの干渉を容易に回避できる。図５の燃料噴射装置５１においても、全ての燃料噴射孔５ａ、５ｂ、５ｃが同じ燃料通過面積に制御されていれば、図２とほぼ同様（中央の燃料噴射孔５５ｂによる噴射が加わる）の噴霧形状となる。
【００４１】
図５の燃料噴射装置５１のように、燃料噴射孔５ａ、５ｂ、５ｃの燃料通過面積が個別に制御でき、しかも、図６のように、流量制御用ニードル６が燃料噴射孔６５を全閉可能に構成されている場合、次のような制御が可能となる。例えば、図８（ａ）に示されるように、燃焼室８１の中心に本発明の燃料噴射装置（図示せず）が設置されているものとする。燃料噴射装置には、燃料噴射孔が周方向に等間隔で１２個設けられているものとする。各燃料噴射孔から噴射された燃料Ｆの一部が干渉していることが分かる。このとき、周方向に１つおきに燃料噴射孔を全閉すると、図８（ｂ）に示されるように、残りの燃料噴射孔から噴射された燃料Ｆは干渉しない。このように、干渉に関与している燃料噴射孔の一部を全閉することで、干渉を回避することができる。
【００４２】
ここで、ディーゼルエンジンにおいては、エンジン状態によって混合時間（噴射されてから着火するまでの時間）が短いときと長いときがある。混合時間が短いときは、干渉によって燃焼室内に燃料過濃領域が生じた状態のままで着火すると、未燃炭化水素や一酸化炭素、黒煙が排気ガスに含まれ易い。よって、既に述べたように、干渉を避ける必要がある。しかし、混合時間が長いときは、干渉によって燃焼室内に燃料過濃領域がいったん生じても、拡散によって燃料過濃領域が解消されてから着火するので、未燃炭化水素や一酸化炭素が排気ガスに含まれ難い。したがって、干渉が生じても不具合にはならない。
【００４３】
この考察によれば、混合時間が長いエンジン状態では、図８（ａ）のように、全ての燃料噴射孔から燃料Ｆを噴射するとよい。これにより、燃焼室８１内にまんべんなく燃料Ｆを噴射することができる。一方、混合時間が短いエンジン状態では、図８（ｂ）のように、適宜な燃料噴射孔を全閉にして残りの燃料噴射孔から燃料Ｆを噴射することで、干渉を回避する。
【００４４】
次に、１回の燃料噴射での噴射量プロファイルの制御について考察する。
【００４５】
図９に破線で示されるように、従来の燃料噴射装置１００では、噴射用ニードル１０１の円錐状部１０１ｃが着座部から離間し始めると噴射量が増加し始め、その後、噴射量が一定となり、噴射用ニードル１０１の円錐状部１０１ｃが着座部に接近するにしたがい、噴射量が減少するという単調な噴射量プロファイルとなる。実線で示されるように、特許文献１の燃料噴射装置では、２つの噴射用ニードルが時間的にずれて作動するため、総噴射量は同じでも、１回の燃料噴射における初期には噴射量が少なく、後期に噴射量が多い噴射量プロファイルが得られる。しかし、どちらの燃料噴射装置も、噴射量プロファイルは固定的である。
【００４６】
これに対し、図１及び図５の燃料噴射装置１、５１は、噴射用ニードル３の制御と流量制御用ニードル６の制御を組み合わせることで、１回の燃料噴射における総噴射量や噴射量プロファイルを多様に可変することが可能となる。例えば、図９の実線のような噴射量プロファイルを所望する場合、噴射用ニードル３では、破線の噴射量プロファイルより時間を長く、かつ、ピークの噴射量を大きくしておき、流量制御用ニードル６では、初期に燃料通過面積を小さく絞り、後期は燃料通過面積を大きくする。これに限らず、噴射用ニードル３が燃料出口２を開放している期間に、流量制御用ニードル６で燃料噴射孔５の燃料通過面積を増減させることで、任意の噴射量プロファイルが実現できる。
【００４７】
以上説明したように、本発明の燃料噴射装置１、５１によれば、外殻４に開けられた複数の燃料噴射孔５に対して流量制御用ニードル６を挿抜することで、燃料噴射孔５の燃料通過面積を増減させるようになっており、しかも、流量制御用ニードル６は圧電素子７で駆動されるので、構造が簡素で、しかも、制御が容易である。
【００４８】
本発明の燃料噴射装置１、５１によれば、燃料噴射孔５の燃料通過面積を増減させることができるので、噴射用ニードル３の制御と組み合わせることで、燃料噴射量を従来より精密に調節することができ、さらには、噴射量プロファイルを多様に可変できる。
【００４９】
本発明の燃料噴射装置１、５１によれば、複数の燃料噴射孔５から噴射される燃料Ｆが干渉しないので、燃焼室内に燃料過濃領域が生じず、未燃炭化水素や一酸化炭素が排気ガスに含まれない。
【００５０】
本発明の燃料噴射装置１、５１によれば、噴射用ニードル３は１つでよく、筐体ブロック８の内部に特殊な構造がないので、加工や組み立てが容易で、加工コストや組み立てコストが安く、加工精度の管理も容易である。
【００５１】
本発明の燃料噴射装置１、５１によれば、噴射用ニードル３を駆動する燃料通路に特許文献１のような抵抗部がないので、無駄なエネルギ損失がない。
【００５２】
本発明の燃料噴射装置５１において、流量制御用ニードル６が燃料噴射孔６５を全閉可能に構成されている場合、任意の燃料噴射孔６５を全閉することで、噴霧の分布形状を可変とすることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１、５１  燃料噴射装置
２  燃料出口
３  噴射用ニードル
４  外殻
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  燃料噴射孔
６、６ａ、６ｂ、６ｃ  流量制御用ニードル
７、７ａ、７ｂ、７ｃ  圧電素子
【図１】
0005861369.tif 000002
【図３】
0005861369.tif 000003
【図４】
0005861369.tif 000004
【図５】
0005861369.tif 000005
【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図２】
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【図８】
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【図１１】
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