(57)【要約】【課題】  複数の噴孔から噴射される燃料の噴霧状態を高精度に制御する燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  燃料噴射弁１は、インナ噴孔２６および燃料噴射弁１の中心軸ＣＡ１からみてインナ噴孔２６の径外方向に位置するアウタ噴孔２７を有するハウジング１１、インナ噴孔２６に連通する中間通路２１０を有しアウタ噴孔２７の径外方向に位置する内壁面２５６に当接可能なアウタニードル２０、中間通路２１０の内側開口の径外方向に位置する内壁面２１８に当接可能なインナニードル２３、および、インナ噴孔２６とアウタ噴孔２７との間に位置する中間内壁２５５に当接可能な中間シール部材２８を備える。インナニードル２３が開弁方向に移動すると、アウタニードル２０とインナニードル２３との間の圧力可変室２００の圧力が小さくなる。これにより、アウタニードル２０が開弁方向に移動し、アウタ噴孔２７から燃料が噴射される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸（ＣＡ１，ＣＡ２）に沿う方向の一方の端部（２５）に位置し燃料を噴射可能な第一噴孔（２６）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に位置し燃料を噴射可能な第二噴孔（２７）を有するハウジング（１１）と、
筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（２１０，３１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（２０，３０）と、
前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（２１８，３２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（２３）と、
前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（２８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（２８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（２８）と、
前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）と、
を備え、
前記インナニードルと前記アウタニードルとは、前記アウタニードルに対する前記インナニードルの相対移動に応じて圧力を変更可能な圧力可変室（２００，３００）を区画形成し、
前記第一噴孔が燃料を噴射するとき、前記中間部材は、ハウジング第二内壁面に当接する燃料噴射弁。
【請求項２】
前記圧力可変室は、前記インナニードルが前記アウタ内壁面から離間すると容積が大きくなる請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記アウタニードルは、前記圧力可変室と前記アウタニードルの外側とを連通する絞り通路（２２０，３１９）を有する請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記アウタニードルは、前記中間通路を有し前記ハウジング第一内壁面に当接可能なアウタシール部材（２１）、および、前記アウタシール部材の径外方向に前記アウタシール部材の外壁面（２１７）に摺動可能に設けられる筒状部材（２２）を有し、
前記インナニードルは、一部が前記アウタニードルに挿入され前記アウタ内壁面に当接可能なインナシール部（２３１）、前記インナシール部に接続する軸部（２３２，２３３）、および、前記軸部の径方向外側に前記軸部と一体に形成され前記筒状部材内を往復移動可能に設けられ外径が前記軸部の外径より大きい鍔部（２３４）を有し、
前記圧力可変室は、前記アウタシール部材の前記第一噴孔とは反対側の端面（２２５）と前記鍔部の前記第一噴孔側の端面（２４１）との間に区画形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記アウタシール部材が前記ハウジング第一内壁面に当接するよう前記アウタシール部材を付勢する付勢部材（２４）をさらに備え、
前記アウタニードルと前記ハウジング第一内壁面とが当接し、かつ、前記インナニードルと前記アウタ内壁面とが当接しているとき、前記鍔部の前記第一噴孔とは反対側の端面（２４３）と、前記鍔部の前記第一噴孔とは反対側の端面に対向する前記筒状部材の前記第一噴孔側の端面（２２７）との間には、隙間（２４０）が形成される請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記アウタニードルと前記ハウジング第一内壁面とが当接しているときの前記アウタニードルのアウタシート径をアウタシート径Ｄ１ｓｏ、および、前記インナニードルと前記アウタ内壁面とが当接しているときの前記インナニードルのインナシート径をインナシート径Ｄｓｉとすると、前記圧力可変室の前記中心軸に垂直な断面積は、π×１／４×（Ｄ１ｓｏ2−Ｄｓｉ2）の二倍以上かつ五倍以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記アウタニードルは、前記ハウジング第一内壁面に当接可能なアウタシール部（３１１）、前記アウタシール部の前記第一噴孔とは反対側に設けられる筒状のアウタ小内径部（３１２）、および、前記アウタ小内径部の前記第一噴孔とは反対側に設けられる筒状のアウタ大内径部（３１３）を有し、
前記インナニードルは、前記アウタ内壁面に当接可能なインナシール部（３３１）、前記インナシール部の前記第一噴孔とは反対側に設けられ前記アウタ小内径部の内壁面（３２２）に摺動可能に形成されているインナ小外径部（３３３）、および、前記インナ小外径部の前記第一噴孔とは反対側に設けられ前記アウタ大内径部の内壁面に摺動可能に形成されているインナ大外径部（３３４）を有し、
前記圧力可変室は、前記アウタ大内径部内において、前記インナ小外径部の外壁面（３３９）、および、前記インナ大外径部の前記第一噴孔側の端面（３４１）によって区画形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記インナ大外径部の外径を外径Ｄ２ｆｂとし、前記インナ小外径部の外径を外径Ｄ２ｆｓとし、前記アウタニードルと前記ハウジング第一内壁面とのアウタシール径をシール径Ｄ２ｓｏとし、前記中間通路の内径を内径Ｄ２ｉとすると、
前記アウタニードル、前記インナニードル、および、前記中間部材は、式（１）の関係を満たすよう形成される請求項７に記載の燃料噴射弁。
Ｄ２ｆｂ2−Ｄ２ｆｓ2  ≧  Ｄ２ｓｏ2−Ｄ２ｉ2            ・・・（１）
【請求項９】
前記アウタニードルの一方の端部と前記ハウジング第一内壁面とが当接するよう前記アウタニードルを付勢するアウタスプリングをさらに備える請求項７または８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記インナ大外径部の外径を外径Ｄ２ｆｂとし、前記インナ小外径部の外径を外径Ｄ２ｆｓとし、前記アウタニードルと前記ハウジング第一内壁面とのアウタシール径をシール径Ｄ２ｓｏとし、前記中間通路の内径を内径Ｄ２ｉとし、前記ハウジング内を流れる燃料の圧力を燃圧Ｐｆ２とすると、前記アウタスプリングの付勢力Ｆ２は、式（２）の関係を満たす請求項９に記載の燃料噴射弁。
Ｆ２  ≦  Ｐｆ２×π×１／４×｛（Ｄ２ｆｂ2−Ｄ２ｆｓ2）−（Ｄ２ｓｏ2−Ｄ２ｉ2）｝        ・・・（２）
【請求項１１】
前記中間通路の内径を内径Ｄ２ｉとし、前記インナニードルと前記アウタ内壁面とのインナシール径をシール径Ｄ２ｉｏとし、前記ハウジング内を流れる燃料の圧力を燃圧Ｐｆ２とすると、前記アウタスプリングの付勢力Ｆ２は、式（３）の関係を満たす請求項９または１０に記載の燃料噴射弁。
Ｆ２  ≦  Ｐｆ２×π×１／４×（Ｄ２ｉｏ2−Ｄ２ｉ2）        ・・・（３）
【請求項１２】
前記中間部材は、前記中間通路の内径を内径Ｄ２ｉとし、前記ハウジング第二内壁面と前記中間部材とのシール径をシール径Ｄ２ｓｍとすると、式（４）の関係を満たすよう形成される請求項７〜１１のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
Ｄ２ｓｍ  ≧  Ｄ２ｉ        ・・・（４）
【請求項１３】
中心軸（ＣＡ３）に沿う方向の一方の端部（２５）に位置し燃料を噴射可能な第一噴孔（２６）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に位置し燃料を噴射可能な第二噴孔（２７）を有するハウジング（１１）と、
筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、前記中心軸に沿う方向に貫通孔（４４０、４８０）を有し前記第一噴孔に挿入されている突出部（４４，４８）、および、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に当接可能なアウタシール部（４１１，４５１）を有するアウタニードル（４０，４５）と、
前記中心軸からみて前記貫通孔の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）と、
前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）と、
を備える燃料噴射弁。
【請求項１４】
中心軸（ＣＡ４）に沿う方向の一方の端部（２５）に位置し燃料を噴射可能な第一噴孔（２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に位置し燃料を噴射可能な第二噴孔（２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６）を有するハウジング（１１）と、
筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（４１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（４０）と、
前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）と、
前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（５８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（５８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（５８）と、
前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）と、
を備え、
複数の前記第一噴孔のうち隣り合う前記第一噴孔のそれぞれの噴孔軸がなす角度は、１８度より大きく、かつ、複数の前記第一噴孔の一の第一噴孔の噴孔軸と複数の前記第二噴孔の一の第二噴孔の噴孔軸とがなす角度は、１８度以下であって、
前記第一噴孔に燃料が流れるとき、前記中間部材は、前記ハウジング第一内壁面に当接する燃料噴射弁。
【請求項１５】
内燃機関（５０）に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングを制御する燃料噴射弁の制御システムであって、
中心軸（ＣＡ４）に沿う方向の一方の端部（２５）に位置し燃料を噴射可能な第一噴孔（２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に位置し燃料を噴射可能な第二噴孔（２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６）を有するハウジング（１１）、筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（４１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（４０）、前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）、前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（５８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（５８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（５８）、ならびに、前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）を有し、複数の前記第一噴孔のうち隣り合う前記第一噴孔のそれぞれの噴孔軸がなす角度は、１８度より大きく、かつ、複数の前記第一噴孔の一の第一噴孔の噴孔軸と複数の前記第二噴孔の一の第二噴孔の噴孔軸とがなす角度は、１８度以下であって、前記第一噴孔に燃料が流れるとき、前記中間部材は、前記ハウジング第一内壁面に当接する前記燃料噴射弁と、
前記内燃機関が有するクランクシャフトの回転角度を検出可能に設けられ、当該検出した回転角度に応じた信号を出力するクランク角センサと、
前記燃料噴射弁および前記クランク角センサと電気的に接続し、前記クランク角センサが出力する信号に応じて前記燃料噴射弁の駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一噴孔のみから燃料を噴射するよう、または、前記第一噴孔と前記第二噴孔とから燃料を噴射するよう、前記インナニードルの駆動を制御可能な燃料噴射弁の制御システム。
【請求項１６】
中心軸（ＣＡ７）に沿う方向の一方の端部（２５）に位置し内燃機関が有する点火プラグ（５４）の方向に燃料を噴射可能な第一噴孔（７６１，７６２）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に位置し燃料を噴射可能な第二噴孔（７７１，７７２，７７３，７７４）を有するハウジング（１１）と、
筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（４１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（４０）と、
前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）と、
前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（５８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（５８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（５８）と、
前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）と、
を備え、
前記第一噴孔の数は、前記第二噴孔の数に比べ多く、
複数の前記第一噴孔の断面積の合計は、複数の前記第二噴孔の断面積の合計に比べ小さい燃料噴射弁。
【請求項１７】
内燃機関（５０）に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングを制御する燃料噴射弁の制御システムであって、
中心軸（ＣＡ７）に沿う方向の一方の端部（２５）に位置し前記内燃機関が有する点火プラグ（５４）の方向に燃料を噴射可能な第一噴孔（７６１，７６２）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に位置し燃料を噴射可能な第二噴孔（７７１，７７２，７７３，７７４）を有するハウジング（１１）、筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（４１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（４０）、前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）、前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（５８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（５８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（５８）、ならびに、前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）を有し、前記第一噴孔の数は、前記第二噴孔の数に比べ多く、複数の前記第一噴孔の断面積の合計は、複数の前記第二噴孔の断面積の合計に比べ小さい燃料噴射弁と、
前記内燃機関が有するクランクシャフト（５２７）の回転角度を検出可能に設けられ、当該回転角度に応じた信号を出力可能なクランク角センサ（５６２）と、
前記クランク角センサおよび前記燃料噴射弁と電気的に接続し、前記クランク角センサが出力する信号に応じて前記燃料噴射弁における燃料の噴射を制御可能な制御部（５７）と、を備え、
前記制御部は、前記第一噴孔のみから燃料を噴射するよう、または、前記第一噴孔と前記第二噴孔とから燃料を噴射するよう、前記インナニードルの駆動を制御可能な燃料噴射弁の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という）に燃料を噴射供給する燃料噴射弁、および、燃料噴射弁の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハウジングが有する複数の噴孔の開閉を複数のニードルの往復移動によって個別に制御しハウジング内の燃料を外側に噴射する燃料噴射弁が知られている。当該燃料噴射弁は、エンジンの運転状態に応じて複数の噴孔を使い分け、燃料の噴霧状態を変更可能なよう構成されている。例えば、特許文献１には、噴孔径が異なる複数の噴孔を使い分け、環境温度や負荷の大きさに応じて噴射される燃料の噴射圧を変更する燃料噴射弁が記載されている。また、特許文献２には、ハウジングの中心軸方向に形成される中心噴孔を開閉するインナニードル、および、インナニードルの径外方向に設けられハウジングの中心軸からみて中心噴孔の径外方向に形成される複数の外側噴孔を開閉するアウタニードルを備える燃料噴射弁が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７５４７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の燃料噴射弁では、一本のニードルの往復移動によって複数の噴孔を開閉する。このため、噴射圧を変更しても当該噴射圧と噴孔径との関係は一つの噴霧状態しか形成しないため、噴霧状態の一つの指標である燃料の拡散性が限定的である。
また、特許文献２に記載の燃料噴射弁では、インナニードルおよびアウタニードルは、それぞれを閉弁方向に付勢するスプリング、シートの有効径などの設定から背圧の低下に対してインナニードルが先に変位するよう構成されている。しかしながら、スプリングの状態によってはインナニードルとアウタニードルとが同時に開くおそれがある。中心噴孔と外側噴孔とが同時に開くと、所望の噴霧状態を形成することができない。
【０００５】
本発明の目的は、複数の噴孔から噴射される燃料の噴霧状態を高精度に制御する燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料噴射弁であって、ハウジング、アウタニードル、インナニードル、中間部材、および、駆動部を備える。
ハウジングは、中心軸に沿う方向の一方の端部に形成され燃料を噴射可能な第一噴孔、および、中心軸からみて第一噴孔の径外方向に形成され燃料を噴射可能な第二噴孔（２７）を有する。
アウタニードルは、筒状に形成され、ハウジング内を中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に第一噴孔と連通可能な中間通路（２１０，３１０）を有し、中心軸からみて第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能である。
インナニードルは、中心軸からみて中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁（２１８，３２１）に当接可能に形成され、アウタニードル内を中心軸に沿う方向に往復移動可能である。
中間部材は、中間通路を形成する内壁に摺動しつつ中間通路に移動可能に設けられ、第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（２８０）を有し、第一噴孔側の端面（２８２）が第一噴孔の内側開口と第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能である。
駆動部は、インナニードルを往復移動可能である。
本発明の燃料噴射弁では、インナニードルとアウタニードルとは、アウタニードルに対するインナニードルの相対移動に応じて圧力を変更可能な圧力可変室（２００，３００）を区画形成する。また、第一噴孔が燃料を噴射するとき、中間部材は、ハウジング第二内壁面に当接する。
【０００７】
本発明の燃料噴射弁では、最初に、インナニードルが駆動部によってアウタ内壁から離間し、第一噴孔から燃料が噴射される。インナニードルがアウタ内壁から離間するとき、アウタニードルとの間に区画形成されている圧力可変室の圧力が変化する。この圧力変化によってアウタニードルがハウジング第二内壁面から離間し、第二噴孔から燃料が噴射される。
このように、本発明の燃料噴射弁では、インナニードルがアウタニードルに対して相対移動すると圧力可変室の圧力が変化し、アウタニードルがハウジング第二内壁面から離間することができる。これにより、インナニードルのみを駆動させることによってアウタニードルを駆動させることができる。したがって、スプリングの付勢力や部材の係合などによってアウタニードルが移動する場合に比べ意図しない第二噴孔の開閉を防止し、複数の噴孔から噴射される燃料の噴霧状態を高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大図である。
【図３】図２の状態からインナニードルが開弁方向に移動したときの断面図である。
【図４】図３の状態からアウタニードルが開弁方向に移動したときの断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図６】図５のＶＩ部拡大図である。
【図７】図６の状態からインナニードルが開弁方向に移動したときの断面図である。
【図８】図７の状態からアウタニードルが開弁方向に移動したときの断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図１０】図９のＸ部拡大図である。
【図１１】図１０の状態からインナニードルが開弁方向に移動したときの断面図である。
【図１２】図１１の状態からアウタニードルが開弁方向に移動したときの断面図である。
【図１３】本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムの模式図である。
【図１４】本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁の断面図である。
【図１５】図１４のＸＶ部拡大図である。
【図１６】（ａ）図１５のＸＶＩａ−ＸＶＩａ線断面図、および、（ｂ）図１５のＸＶＩｂ部拡大図である。
【図１７】中心噴孔の噴孔軸と外側噴孔の噴孔軸との関係を説明する模式図である。
【図１８】本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける燃料噴射条件の演算方法を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける燃料噴射制御での駆動電流の時間変化を示す特性図である。
【図２０】（ａ）本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける燃料の噴射状態を示す模式図、および、（ｂ）図２０（ａ）の仮想平面Ｖｐ上の燃料の噴射状態を示す模式図である。
【図２１】（ａ）本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける図２０（ａ）に示す燃料の噴射状態とは異なる燃料の噴射状態を示す模式図、（ｂ）図２１（ａ）の仮想平面Ｖｐ上の燃料の噴射状態を示す模式図である。
【図２２】発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁における噴孔軸がなす角度とコアンダ効果の大きさとの関係を示す特性図である。
【図２３】本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける燃料噴射の開始タイミングと粒子状生成物の発生量との関係を示す特性図である。
【図２４】本発明の第五実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁における（ａ）噴孔近傍の断面図、および、（ｂ）噴孔軸の関係を示す模式図である。
【図２５】本発明の第六実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁における（ａ）噴孔近傍の断面図、および、（ｂ）噴孔軸の関係を示す模式図である。
【図２６】本発明の第七実施形態による燃料噴射弁の制御システムの模式図である。
【図２７】本発明の第七実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁における（ａ）噴孔近傍の断面図、および、（ｂ）噴孔軸の関係を示す模式図である。
【図２８】本発明の第七実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける燃料噴射条件の演算方法を示すフローチャートである。
【図２９】（ａ）本発明の第七実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける燃料の噴射状態を示す模式図、および、（ｂ）図２９（ａ）とは異なる噴射条件における燃料の噴射状態を示す模式図である。
【図３０】本発明の第七実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける燃焼変動率および粒子状生成物の発生量を示す特性図である。
【図３１】本発明の第八実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁における（ａ）噴孔近傍の断面図、および、（ｂ）噴孔軸の関係を示す模式図である。
【図３２】（ａ）本発明の第八実施形態による燃料噴射弁の制御システムにおける燃料の噴射状態を示す模式図、および、（ｂ）図３２（ａ）とは異なる噴射条件における燃料の噴射状態を示す模式図である。
【図３３】その他の実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図３４】その他の実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による燃料噴射弁１を図１〜４に示す。なお、図１〜４には、アウタニードル２０が噴射部２５１から離間する方向である開弁方向、および、アウタニードル２０が噴射部２５１に当接する方向である閉弁方向を図示する。
【００１１】
燃料噴射弁１は、例えば図示しない直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンを高圧でエンジンに噴射供給する。燃料噴射弁１は、ハウジング１１、アウタニードル２０、「中間部材」としての中間シール部材２８、インナニードル２３、可動コア１２、固定コア１３、コイル１４、第一スプリング１５、第二スプリング１６などを備える。可動コア１２、固定コア１３、コイル１４、第一スプリング１５および第二スプリング１６は、特許請求の範囲に記載の「駆動部」に相当する。
【００１２】
ハウジング１１は、第一筒部材１１１、第二筒部材１１２、第三筒部材１１３、および、「中心軸に沿う方向の一方の端部」としての噴射ノズル２５から構成されている。第一筒部材１１１、第二筒部材１１２および第三筒部材１１３は、いずれも円筒状に形成され、第一筒部材１１１、第二筒部材１１２、第三筒部材１１３の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。
【００１３】
第一筒部材１１１および第三筒部材１１３は、例えば、フェライト系ステンレスなどの磁性材料から形成され、磁気安定化処理が施されている。第一筒部材１１１および第三筒部材１１３は、硬度が比較的低い。一方、第二筒部材１１２は、例えば、オーステナイト系ステンレスなどの非磁性材料から形成されている。第二筒部材１１２の硬度は、第一筒部材１１１および第三筒部材１１３の硬度に比べ高い。
【００１４】
噴射ノズル２５は、第一筒部材１１１の第二筒部材１１２側とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル２５は、例えば、マルテンサイト系ステンレスなどの金属により有底筒状に形成されており、第一筒部材１１１に溶接されている。噴射ノズル２５は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。噴射ノズル２５は、噴射部２５１および筒部２５２から形成されている。
【００１５】
噴射部２５１は、燃料噴射弁１の中心軸と同軸のハウジング１１の中心軸ＣＡ１を対称軸として線対称に形成されている。噴射部２５１の外壁２５３は、噴射ノズル２５の内部空間２５０から中心軸ＣＡ１の方向に突出するよう形成されている。噴射部２５１には、ハウジング１１の内側と外側とを連通する噴孔が複数形成されている。
【００１６】
燃料噴射弁１では、図２に示すように、複数の噴孔のうち一つの噴孔が中心軸ＣＡ１上に形成されている。中心軸ＣＡ１上に形成されている噴孔を「第一噴孔」としてのインナ噴孔２６とする。また、中心軸ＣＡ１からみてインナ噴孔２６の径外方向に形成される複数の噴孔を「第二噴孔」としてのアウタ噴孔２７とする。
【００１７】
筒部２５２は、噴射部２５１の径外方向外側に設けられ、噴射部２５１の外壁２５３が突出する方向とは反対の方向に延びるように形成されている。筒部２５２は、一方の端部が噴射部２５１に接続し、他方の端部が第一筒部材１１１に接続している。
【００１８】
アウタニードル２０は、噴射ノズル２５内および第一筒部材１１１内を往復移動可能に設けられている。アウタニードル２０は、略有底筒状に形成されている。アウタニードル２０は、アウタニードル部材２１、および、筒状部材２２を有する。アウタニードル部材２１と筒状部材２２とは別体に形成されている。
【００１９】
アウタニードル部材２１は、「アウタニードルの一方の端部」としてのアウタシール部２１１、接続部２１２、および、摺動部２１３を有する。
アウタシール部２１１は、アウタニードル２０の最もインナ噴孔２６側に形成されている略カップ状の部位である。アウタシール部２１１は、外壁面２１４が、噴射ノズル２５の内壁であって、中心軸ＣＡ１からみてアウタ噴孔２７の径外方向に位置する「ハウジング第一内壁面」としての内壁面２５６に当接可能に形成されている。アウタシール部２１１は、後述する中間シール部材２８を収容可能な中間通路２１０を有する。中間通路２１０は、アウタニードル部材２１の内側と外側とを連通するとともに、インナ噴孔２６に連通している。
【００２０】
接続部２１２は、アウタシール部２１１のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている。接続部２１２は、噴射ノズル２５の内壁２５４に摺動可能な摺動面２１５を有する。これにより、アウタニードル２０は、噴射ノズル２５によって中心軸ＣＡ１に沿う方向の往復移動が案内される。また、接続部２１２は、径方向にアウタニードル部材２１の内側と外側とを連通する連通路２１６を有する。
【００２１】
摺動部２１３は、接続部２１２のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている。摺動部２１３は、筒状部材２２に摺動可能に形成されている。
【００２２】
筒状部材２２は、略筒状に形成されている。筒状部材２２は、筒部２２１および環状部２２２を有する。
筒部２２１は、筒状部材２２のインナ噴孔２６側に設けられている筒状の部位である。筒部２２１は、径方向内側の内壁面２２３がアウタシール部２１１の外壁面２１７に摺動可能に形成されている。筒部２２１は、径方向に筒状部材２２の内側と外側とを連通する絞り通路２２０を有する。
【００２３】
環状部２２２は、筒部２２１のインナ噴孔２６と反対側に設けられている略円環状の部位である。環状部２２２は、略中心に貫通孔２２４を有する。貫通孔２２４の内径は、筒部２２１の内径に比べ小さい。貫通孔２２４には、インナニードル２３が挿通されている。
【００２４】
インナニードル２３は、ハウジング１１の内側に往復移動可能に収容されている略棒状の部材である。インナニードル２３は、インナシール部２３１、第一軸部２３２、第二軸部２３３、鍔部２３４、第三軸部２３５、第四軸部２３６、および、係合部２３７を有する。第一軸部２３２および第二軸部２３３は、特許請求の範囲に記載の「軸部」に相当する。
【００２５】
インナシール部２３１は、インナニードル２３の最もインナ噴孔２６側に設けられている略円錐状の部位である。インナシール部２３１は、インナ噴孔２６に向かうにつれて外径が小さくなるよう形成されている。インナシール部２３１の径方向外側の外壁面２３８は、中心軸ＣＡ１からみて中間通路２１０の内側開口の径外方向に位置するアウタニードル部材２１の「アウタ内壁面」としての内壁面２１８に当接可能に形成されている。
【００２６】
第一軸部２３２は、インナシール部２３１のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている棒状の部位である。第一軸部２３２の外径は、接続部２１２の内径に比べ小さい。
第二軸部２３３は、第一軸部２３２のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている棒状の部位である。第二軸部２３３の外径は、第一軸部２３２の外径に比べ大きく、径方向外側の外壁面２３９がアウタニードル部材２１の径方向内側の内壁面２１９に摺動可能に形成されている。第一軸部２３２、第二軸部２３３、および、アウタニードル２０の接続部２１２によって区画形成される空間は、アウタニードル２０の連通路２１６に連通している。
【００２７】
鍔部２３４は、第二軸部２３３のインナ噴孔２６とは反対側の端部の径方向外側に設けられている略環状の部位である。鍔部２３４は、第二軸部２３３に対して相対移動不能である。鍔部２３４は、アウタニードル２０の筒部２２１内に往復移動可能な状態で収容されている。鍔部２３４の外径は、第二軸部２３３に比べ大きく、かつ、アウタニードル２０の筒部２２１の内径に比べ小さい。
【００２８】
第三軸部２３５は、鍔部２３４のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている略棒状の部位である。第三軸部２３５は、筒状部材２２の貫通孔２２４に挿通されている。
第四軸部２３６は、第三軸部２３５のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている略棒状の部位である。第四軸部２３６は、第三軸部２３５の外径に比べ大きい外径を有している。第四軸部２３６は、第三軸部２３５とは別体に形成され、インナ噴孔２６側の端部には、第三軸部２３５のインナ噴孔２６とは反対側の端部が挿入可能な挿入孔を有する。第四軸部２３６のインナ噴孔２６とは反対側の端部は、可動コア１２に挿通されている。第四軸部２３６は、可動コア１２のインナ噴孔２６とは反対側とインナ噴孔２６側とを連通する連通路２３０を有する。
【００２９】
係合部２３７は、第四軸部２３６のインナ噴孔２６とは反対側の端部の径方向外側に設けられている略環状の部位である。係合部２３７は、外径が第四軸部２３６の外径に比べ大きい。係合部２３７は、可動コア１２のインナ噴孔２６とは反対側の端面に係合可能である。
【００３０】
アウタニードル２０の摺動部２１３のインナ噴孔２６とは反対側の「他方の端部の第一噴孔とは反対側の端面」としての端面２２５と、インナニードル２３の鍔部２３４のインナ噴孔２６側の「鍔部の第一噴孔側の端面」としての端面２４１との間には燃料が流入可能な圧力可変室２００が形成されている。圧力可変室２００は、絞り通路２２０を介してアウタニードル２０の外側と連通している。
【００３１】
アウタニードル２０の環状部２２２のインナ噴孔２６とは反対側の端面２２６とインナニードル２３の第四軸部２３６のインナ噴孔２６側の端面２４２との間には「付勢部材」としてのアウタスプリング２４が設けられている。アウタスプリング２４は、インナニードル２３を開弁方向に付勢しつつ、筒状部材２２を閉弁方向に付勢する。これにより、アウタシール部２１１の外壁面２１４と噴射ノズル２５の内壁面２５６とが当接し、かつ、インナシール部２３１の外壁面２３８とアウタニードル２０の内壁面２１８とが当接しているとき、環状部２２２のインナ噴孔２６側の「筒状部材の第一噴孔側の端面」としての端面２２７と鍔部２３４のインナ噴孔２６と反対側の「鍔部の第一噴孔とは反対側の端面」としての端面２４３との間には隙間２４０が形成される。
【００３２】
中間シール部材２８は、アウタニードル部材２１の中間通路２１０を形成する内壁に摺動しつつ往復移動可能に設けられている筒状の部材である。
中間シール部材２８は、中心軸ＣＡ１の方向に中間シール部材２８を貫通する「第一噴孔用燃料通路」としての貫通孔２８０を有している。貫通孔２８０の内径は、インナ噴孔２６の内径より大きい。貫通孔２８０の内側開口を形成する縁部の受圧面２８１は、径外方向から径内方向に向かうに従ってインナ噴孔２６から離れるよう傾斜している。貫通孔２８０の外側開口を形成する縁部の端面である「第一噴孔側の端面」としての外側端面２８２は、インナ噴孔２６の内側開口とアウタ噴孔２７の内側開口との間に環状に形成される噴射部２５１の「ハウジング第二内壁面」としての中間内壁面２５５に当接可能なよう形成されている。
【００３３】
図２に示すように、アウタニードル部材２１の摺動部２１３の外径、すなわち、アウタニードル部材２１と筒状部材２２との摺動径をアウタ摺動径Ｄ１ｆｏとする。また、インナニードル２３の第二軸部２３３の外径、すなわち、インナニードル２３とアウタニードル部材２１との摺動径をインナ外径Ｄ１ｆｉとする。また、噴射ノズル２５の内壁面２５６に当接可能なアウタシール部２１１の外壁面２１４の外径、すなわち、アウタシール部２１１と噴射ノズル２５とのアウタシール径をアウタシール径Ｄ１ｓｏとする。また、アウタニードル２０の内壁面２１８に当接可能なインナシール部２３１の外壁面２３８の外径、すなわち、アウタニードル２０とインナシール部２３１とのインナシール径をインナシール径Ｄ１ｉｏとする。
【００３４】
第一実施形態では、アウタニードル部材２１、筒状部材２２、および、インナニードル２３は、π×１／４×（Ｄ１ｆｏ2−Ｄ１ｆｉ2）で表される圧力可変室２００の中心軸ＣＡ１に垂直な断面の面積Ｓ１が、π×１／４×（Ｄ１ｓｏ2−Ｄｓｉ2）と表されるアウタシール径とインナシール径との間の面積Ｓ２に対して２：１〜５：１の範囲内となるよう形成される。
【００３５】
可動コア１２は、例えば、フェライト系ステンレスなどの磁性材料により筒状に形成されている。可動コア１２は、固定コア１３のインナ噴孔２６側にハウジング１１に対して往復移動可能に設けられている。可動コア１２は、第四軸部２３６が挿通される挿通孔１２１、および、可動コア１２の固定コア１３側と噴射部２５１側を連通する流路１２２を有する。
【００３６】
固定コア１３は、ハウジング１１の第三筒部材１１３と溶接され、ハウジング１１の内側に固定されるよう設けられている。固定コア１３は、例えば、フェライト系ステンレスなどの磁性材料から形成され、表面に、例えば、クロムめっきを施し、可動コア１２との当接に耐えるための必要な硬度を確保している。固定コア１３は、磁気安定化処理が施され、後述するコイル１４が形成する磁界内に設けられている。
【００３７】
コイル１４は、筒状に形成され、主に第二筒部材１１２および第三筒部材１１３の径外方向に設けられている。コイル１４は、電力が供給されると周囲に磁界を形成する。磁界が形成されると、固定コア１３、可動コア１２、第一筒部材１１１および第三筒部材１１３に磁気回路が形成される。
【００３８】
第一スプリング１５は、一端が係合部２３７のインナ噴孔２６とは反対側の端面に当接するよう設けられている。第一スプリング１５の他端は、固定コア１３の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ１３１のインナ噴孔２６側の端面に当接している。第一スプリング１５は、インナニードル２３をインナ噴孔２６の方向、すなわち、閉弁方向に付勢している。
【００３９】
第二スプリング１６は、一端が可動コア１２のインナ噴孔２６側の端面に当接するよう設けられている。第二スプリング１６の他端は、第一筒部材１１１の内壁面に当接している。第二スプリング１６は、可動コア１２をインナ噴孔２６の方向とは反対の方向、すなわち、開弁方向に付勢している。
第一実施形態では、第二スプリング１６の付勢力は、第一スプリング１５の付勢力に比べ小さくなるよう設定されている。
【００４０】
第三筒部材１１３の第二筒部材１１２側とは反対側の端部には、筒状の燃料導入パイプ１７が圧入および溶接されている。燃料導入パイプ１７の内側には、フィルタ１７１が設けられている。フィルタ１７１は、燃料導入パイプ１７の導入口１７２から流入した燃料に含まれる異物を捕集する。
【００４１】
燃料導入パイプ１７および第三筒部材１１３の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にコネクタ１８が形成されている。コネクタ１８には、コイル１４へ電力を供給するための端子１８１がインサート成形されている。また、コイル１４の径方向外側には、コイル１４を覆うよう筒状のホルダ１９が設けられている。
【００４２】
燃料導入パイプ１７の導入口１７２からハウジング１１の内側に流入する燃料は、固定コア１３の内側、アジャスティングパイプ１３１の内側、連通路２３０、第一筒部材１１１と第三軸部２３５との間を流れ、噴射ノズル２５の内側に導かれる。すなわち、燃料導入パイプ１７の導入口１７２から第一筒部材１１１と第三軸部２３５との間までが噴射ノズル２５の内側に燃料を導く燃料噴射弁１の燃料通路となる。
【００４３】
次に、燃料噴射弁１の作用について説明する。
コイル１４に電力が供給されていないとき、アウタニードル２０およびインナニードル２３は、図２に示す位置関係となっている。具体的には、アウタニードル部材２１の外壁面２１４と噴射ノズル２５の内壁面２５６とは当接している。これにより、アウタ噴孔２７を介した噴射ノズル２５の内側と外側との間での燃料の流れは規制される。
また、インナニードル２３の外壁面２３８とアウタニードル部材２１の内壁面２１８とは当接している。これにより、中間シール部材２８の貫通孔２８０およびインナ噴孔２６を介したアウタニードル部材２１の内側と噴射ノズル２５の外側との間での燃料の流れは規制される。
【００４４】
コイル１４に電力が供給されると、コイル１４の周囲に磁界が形成される。コイル１４の周囲に磁界が形成されると、固定コア１３、可動コア１２、第一筒部材１１１、ホルダ１９および第三筒部材１１３を通る磁気回路が形成される。当該磁気回路が形成されると、可動コア１２とインナニードル２３との間に開弁方向の磁気吸引力が作用する。磁気吸引力が所定の値に比べ大きくなると、図３に示すように、インナニードル２３が開弁方向に移動し、インナニードル２３の外壁面２３８がアウタニードル部材２１の内壁面２１８から離間する。外壁面２３８が内壁面２１８から離間すると、アウタニードル部材２１内の燃料が貫通孔２８０およびインナ噴孔２６を通って燃料噴射弁１の外側に噴射される。
【００４５】
インナ噴孔２６から外側に燃料が噴射されるとき、アウタニードル部材２１内の燃料の圧力が中間シール部材２８の受圧面２８１に作用する。これにより、中間シール部材２８のインナ噴孔２６側の外側端面２８２は、噴射ノズル２５の中間内壁面２５５に押しつけられるため、貫通孔２８０を流れる燃料が中間内壁面２５５に沿ってアウタ噴孔２７に流れることはない。
【００４６】
可動コア１２が開弁方向に移動すると、環状部２２２の端面２２７と鍔部２３４の端面２４３とが衝突する。これにより、筒状部材２２は、インナニードル２３と一体となって開弁方向に移動する。筒状部材２２が開弁方向に移動すると、圧力可変室２００の容積が大きくなる。このとき、絞り通路２２０を介してある程度の量の燃料は圧力可変室２００に流れるが、圧力可変室２００の燃料の圧力はインナニードル２３の開弁方向への移動に伴って低下する。
【００４７】
ここで、燃料通路を流れる燃料の圧力を圧力Ｐｆ１、および、圧力可変室２００の燃料の圧力を圧力Ｐｃとすると、圧力Ｐｃが［Ｐｆ１×｛１−（Ｓ２／Ｓ１）｝］に比べ小さくなると、図４に示すように、アウタニードル部材２１の外壁面２１４が噴射ノズル２５の内壁面２５６から離間する。外壁面２１４が内壁面２５６から離間すると、噴射ノズル２５内の燃料がアウタ噴孔２７を通って燃料噴射弁１の外側に噴射される。
【００４８】
コイル１４への電力の供給が停止すると、可動コア１２に作用する磁気吸引力が徐々に小さくなる。磁気吸引力が所定の値より小さくなると、インナニードル２３が閉弁方向に移動する。インナニードル２３が閉弁方向に移動すると、圧力可変室２００の燃料の圧力が上昇するため、当該燃料の圧力によってアウタニードル部材２１が閉弁方向に移動する。アウタニードル部材２１が閉弁方向に移動し、外壁面２１４と内壁面２５６とが当接した後、外壁面２３８と内壁面２１８とが当接すると、燃料噴射弁１における燃料噴射が終了する。
【００４９】
燃料噴射弁１では、インナニードル２３が開弁方向に移動し筒状部材２２に当接すると、筒状部材２２がインナニードル２３と一体となって開弁方向に移動する。これにより、圧力可変室２００の燃料の圧力が低下するため、アウタニードル部材２１が開弁方向に移動する。また、インナニードル２３が閉弁方向に移動し圧力可変室２００の燃料の圧力が上昇すると、圧力可変室２００の燃料によってアウタニードル部材２１は閉弁方向に移動する。
このように、燃料噴射弁１では、圧力可変室２００における燃料の圧力変化によってアウタニードル部材２１を開弁方向および閉弁方向に移動する。これにより、スプリングの付勢力や部材の係合などによってアウタシール部材の移動する場合に比べ、アウタシール部材の移動特性を向上することができる。
【００５０】
例えば、インナニードルとアウタシール部材との係合によってアウタシール部材を移動する場合、中心噴孔のみを開こうとするときインナニードルの開弁方向への過剰な移動によってアウタシール部材が開弁方向に移動するおそれがある。しかしながら、燃料噴射弁１では、圧力可変室２００における燃料の圧力変化によってアウタ噴孔２７の開閉を制御することができる。したがって、アウタ噴孔２７の意図しない開閉を防止し、燃料の噴霧状態を高精度に制御することができる。
【００５１】
燃料噴射弁１では、圧力可変室２００における燃料の圧力変化によってアウタニードル部材２１を開弁方向および閉弁方向に移動できるため、部材の係合などによる衝撃を和らげることができる。これにより、アウタニードル２０およびインナニードル２３の破損を防止することができる。
【００５２】
燃料噴射弁１では、インナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７のいずれもが閉じているとき、環状部２２２と鍔部２３４との間に隙間２４０を形成している。これにより、インナニードル２３が隙間２４０の幅に相当する距離を開弁方向に移動した後、インナニードル２３が筒状部材２２に衝突し、圧力可変室２００の燃料の圧力が低下しアウタニードル部材２１が開弁方向に移動する。このように、燃料噴射弁１では、インナ噴孔２６が開いた後、一定の時間が経過してからアウタ噴孔２７が開くため、インナ噴孔２６のみを開くときに間違ってアウタ噴孔２７が開くことを防止することができる。
【００５３】
また、アウタニードル部材２１、筒状部材２２、および、インナニードル２３は、圧力可変室２００の中心軸ＣＡ１に垂直な断面での面積Ｓ１がπ×１／４×（Ｄ１ｓｏ2−Ｄｓｉ2）と表される面積Ｓ２に対して２：１〜５：１となるよう形成される。
面積Ｓ１に対する面積Ｓ２の値が２より小さくなると、圧力可変室２００の圧力Ｐｃが燃料の圧力Ｐｆ１の０．５倍に比べ小さくなるときアウタニードル部材２１が開弁方向に移動する。このため、アウタ噴孔２７の意図しない開弁は防止できるものの絞り通路２２０を介して比較的多くの燃料が流入するため、アウタニードル部材２１のリフト量が低下するおそれがある。
また、面積Ｓ１に対する面積Ｓ２の値が５より大きくなると、圧力可変室２００の圧力Ｐｃが燃料の圧力Ｐｆ１の０．８倍より小さくなると、アウタニードル部材２１が開弁方向に移動する。このため、絞り通路２２０を介して圧力可変室２００に流入する燃料を少なくなるものの、圧力可変室２００の圧力の小さな変化によってもアウタ噴孔２７が開弁するため、アウタ噴孔２７の意図しない開弁を防止できないおそれがある。
燃料噴射弁１では、面積Ｓ１を面積Ｓ２に対して２：１〜５：１とすることによって、アウタ噴孔２７の意図しない開弁を防止しつつ、アウタニードル部材２１のリフト量を十分に確保することができる。
【００５４】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による燃料噴射弁を図５〜８に基づいて説明する。第二実施形態は、アウタニードルの形状およびインナニードルの形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
第二実施形態による燃料噴射弁２は、ハウジング１１、アウタニードル３０、中間シール部材３８、インナニードル３３、可動コア１２、固定コア１３、コイル１４、第一スプリング１５、第二スプリング１６などを備える。なお、図５〜８には、アウタニードル３０が噴射部２５１から離間する方向である開弁方向、および、アウタニードル３０が噴射部２５１に当接する方向である閉弁方向を図示する。
【００５６】
アウタニードル３０は、噴射ノズル２５内および第一筒部材１１１内を往復移動可能に設けられている。アウタニードル３０は、略有底筒状に形成されている。アウタニードル３０は、アウタシール部３１１、アウタ小内径部３１２、および、アウタ大内径部３１３を有する。
【００５７】
アウタシール部３１１は、アウタニードル３０の最もインナ噴孔２６側に形成されている略カップ状の部位である。アウタシール部３１１は、外壁面３１４が噴射ノズル２５の内壁面２５６に当接可能に形成されている。アウタシール部３１１は、中間シール部材３８を収容可能な中間通路３１０を有する。中間通路３１０は、アウタシール部３１１の内側と外側とを連通するとともに、インナ噴孔２６に連通している。
【００５８】
アウタ小内径部３１２は、アウタシール部３１１のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている。アウタ小内径部３１２は、筒状に形成され、中心軸ＣＡ２の方向にアウタ小内径部３１２を貫通する貫通孔３１５を有する。アウタ小内径部３１２は、径方向外側に噴射ノズル２５の内壁２５４に摺動可能な摺動面３１６を有する。これにより、アウタニードル３０は、噴射ノズル２５によって中心軸ＣＡ２に沿う方向の往復移動が案内される。また、アウタ小内径部３１２は、径方向にアウタニードル３０の内側と外側とを連通する連通路３１７を有する。
【００５９】
アウタ大内径部３１３は、アウタ小内径部３１２のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている。アウタ大内径部３１３は、筒状に形成され、中心軸ＣＡ２の方向にアウタ大内径部３１３を貫通する貫通孔３１８を有する。貫通孔３１８は、インナ噴孔２６側で貫通孔３１５に連通し、インナ噴孔２６とは反対側でアウタニードル３０の外側と連通している。アウタ大内径部３１３は、インナ噴孔２６側の端部に、径方向に貫通孔３１８とアウタ大内径部３１３の外側とを連通する絞り通路３１９を有する。
アウタ大内径部３１３のインナ噴孔２６とは反対側の端面３２３には、アウタスプリング２４のインナ噴孔２６側の端部が当接している。
【００６０】
インナニードル３３は、ハウジング１１の内側に往復移動可能に収容されている略棒状の部材である。インナニードル３３は、インナシール部３３１、第一軸部３３２、「インナ小外径部」としての第二軸部３３３、「インナ大外径部」としての第三軸部３３４、第四軸部３３５、および、係合部３３６を有する。
【００６１】
インナシール部３３１は、インナニードル３３の最もインナ噴孔２６側に設けられている略円錐状の部位である。インナシール部３３１は、インナ噴孔２６に向かうにつれて外径が小さくなるよう形成されている。インナシール部３３１の径外方向の外壁面３３７は、中心軸ＣＡ２からみて中間通路３１０の内側開口の径外方向に位置するアウタニードル３０の「アウタ内壁面」としての内壁面３２１に当接可能に形成されている。
【００６２】
第一軸部３３２は、インナシール部３３１のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている棒状の部位である。第一軸部３３２の外径は、アウタ小内径部３１２の内径に比べ小さい。
第二軸部３３３は、第一軸部３３２のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている棒状の部位である。第二軸部３３３は、貫通孔３１５に挿入されている。第二軸部３３３の外径は、第一軸部３３２の外径に比べ大きく、径方向外側の外壁面３３８がアウタ小内径部３１２の径方向内側の内壁面３２２に摺動可能に形成されている。アウタニードル３０の連通路３１７は、第一軸部３３２、第二軸部３３３、および、アウタニードル２０のアウタ小内径部３１２によって区画形成される空間と連通している。
【００６３】
第三軸部３３４は、第二軸部３３３のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている略棒状の部位である。第三軸部３３４は、アウタ大内径部３１３の貫通孔３１８に挿入されている。第三軸部３３４は、径方向外側の外壁面３３９が貫通孔３１８を形成するアウタ大内径部３１３の径方向内側の内壁面に摺動可能に形成されている。
第四軸部３３５は、第三軸部３３４のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている略棒状の部位である。第四軸部３３５は、第三軸部３３４の外径に比べ大きい外径を有している。第四軸部３３５は、第三軸部３３４とは別体に形成され、第四軸部３３５のインナ噴孔２６側の端部には、第三軸部３３４のインナ噴孔２６とは反対側の端部が挿入可能な挿入孔を有する。第四軸部３３５のインナ噴孔２６とは反対側の端部は、可動コア１２に挿通されている。第四軸部３３５は、可動コア１２のインナ噴孔２６とは反対側とインナ噴孔２６側を連通する連通路３３０を有する。
係合部３３６は、第四軸部３３５のインナ噴孔２６とは反対側の端部の径方向外側に設けられている略環状の部位である。係合部３３６は、外径が第四軸部３３５の外径に比べ大きい。係合部３３６は、可動コア１２のインナ噴孔２６とは反対側の端面に係合可能である。
【００６４】
中間シール部材３８は、アウタニードル３０の中間通路３１０を形成する内壁に摺動しつつ往復移動可能に設けられている筒状の部材である。
中間シール部材３８は、中心軸ＣＡ２の方向に中間シール部材３８を貫通する「第一噴孔用燃料通路」としての貫通孔３８０を有している。貫通孔３８０の内径は、インナ噴孔２６の内径より大きい。貫通孔３８０の内側開口を形成する縁部の受圧面３８１は、径外方向から径内方向に向かうに従ってインナ噴孔２６から離れるよう傾斜している。貫通孔３８０の外側開口を形成する縁部は、外径が中間通路３１０の内径に比べ大きくなるよう形成されている。貫通孔３８０の外側開口を形成する縁部の端面である「第一噴孔側の端面」としての外側端面３８２は、インナ噴孔２６の内側開口とアウタ噴孔２７の内側開口との間に環状に形成される噴射部２５１の「ハウジング第二内壁面」としての中間内壁面２５５に当接可能なよう形成されている。
【００６５】
燃料噴射弁２は、アウタ大内径部３１３において、第二軸部３３３の外壁面３３８、および、第三軸部３３４のインナ噴孔２６側の「インナ大外径部の第一噴孔側の端面」としての端面３４１によって区画形成される圧力可変室３００を有する。圧力可変室３００は、絞り通路３１９を介してアウタニードル３０の外側と連通している。
【００６６】
図６に示すように、第三軸部３３４の外径、すなわち、第三軸部３３４とアウタニードル３０のアウタ大内径部３１３との摺動径を外径Ｄ２ｆｂとする。また、第二軸部３３３の外径、すなわち、第二軸部３３３とアウタニードル３０のアウタ小内径部３１２との摺動径を外径Ｄ２ｆｓとする。また、噴射ノズル２５の内壁面２５６に当接可能なアウタニードル３０の外壁面３１４の外径、すなわち、アウタニードル３０と噴射ノズル２５とのアウタシール径をシール径Ｄ２ｓｏとする。また、中間通路３１０の内径、すなわち、中間シール部材３８とアウタニードル３０との摺動径を内径Ｄ２ｉとする。
【００６７】
第二実施形態では、アウタニードル３０、インナニードル３３、および、中間シール部材３８は、以下の関係を満たすよう形成される。
Ｄ２ｆｂ2−Ｄ２ｆｓ2  ≧  Ｄ２ｓｏ2−Ｄ２ｉ2            ・・・（１）
【００６８】
また、燃料噴射弁２では、アウタスプリング２４がアウタニードル３０に作用する力を作用力Ｆ２とし、燃料噴射弁２の最低作動燃圧を燃圧Ｐｆ２とすると、アウタニードル３０、インナニードル３３、中間シール部材３８、および、アウタスプリング２４は、以下の関係を満たすよう形成される。
Ｆ２  ≦  Ｐｆ２×π×１／４×｛（Ｄ２ｆｂ2−Ｄ２ｆｓ2）−（Ｄ２ｓｏ2−Ｄ２ｉ2）｝        ・・・（２）
【００６９】
また、燃料噴射弁２では、アウタニードル３０の内壁面３２１に当接可能なインナニードル３３の外壁面３３７の外径、すなわち、アウタニードル３０とインナニードル３３とのインナシール径をシール径Ｄ２ｉｏとすると、アウタニードル３０、インナニードル３３、中間シール部材３８、および、アウタスプリング２４は、以下の関係を満たすよう形成される。
Ｆ２  ≦  Ｐｆ２×π×１／４×（Ｄ２ｉｏ2−Ｄ２ｉ2）        ・・・（３）
【００７０】
また、噴射ノズル２５の中間内壁面２５５に当接可能な中間シール部材３８のインナ噴孔２６側の外径、すなわち、噴射ノズル２５と中間シール部材３８とのシール径をシール径Ｄ２ｓｍとすると、アウタニードル３０、および、中間シール部材３８は、以下の関係を満たすよう形成される。
Ｄ２ｓｍ  ≧  Ｄ２ｉ        ・・・（４）
【００７１】
次に、燃料噴射弁２の作用について説明する。
コイル１４に電力が供給されていないとき、アウタニードル３０およびインナニードル３３は、図６に示す位置関係となっている。具体的には、アウタニードル３０の外壁面３１４と噴射ノズル２５の内壁面２５６とは当接している。これにより、アウタ噴孔２７を介した噴射ノズル２５の内側と外側との間での燃料の流れは規制される。
また、インナニードル３３の外壁面３３７とアウタニードル３０の内壁面３２１とは当接している。これにより、中間シール部材３８の貫通孔３８０およびインナ噴孔２６を介したアウタニードル３０の内側と噴射ノズル２５の外側との間での燃料の流れは規制される。
【００７２】
コイル１４に電力が供給されると、固定コア１３、可動コア１２、第一筒部材１１１、ホルダ１９および第三筒部材１１３を通る磁気回路が形成される。当該磁気回路が形成されると、可動コア１２とインナニードル３３との間に開弁方向の磁気吸引力が作用する。磁気吸引力が所定の値に比べ大きくなると、図７に示すように、インナニードル３３が開弁方向に移動し、インナニードル３３の外壁面３３７がアウタニードル３０の内壁面３２１から離間する。外壁面３３７が内壁面３２１から離間すると、アウタニードル３０内の燃料が貫通孔３８０およびインナ噴孔２６を通って燃料噴射弁２の外側に噴射される。
【００７３】
インナ噴孔２６から外側に燃料が噴射されているとき、アウタニードル３０内の燃料の圧力が中間シール部材３８の受圧面３８１に作用する。これにより、中間シール部材３８のインナ噴孔２６側の外側端面３８２は、噴射ノズル２５の中間内壁面２５５に押しつけられるため、貫通孔３８０を流れる燃料が中間内壁面２５５に沿ってアウタ噴孔２７に流れることはない。
【００７４】
可動コア１２が開弁方向に移動すると、圧力可変室３００の容積が大きくなる。圧力可変室３００の容積が大きくなると、圧力可変室３００の燃料の圧力が低下する。これにより、アウタニードル３０が開弁方向に移動し、アウタニードル３０の外壁面３１４が噴射ノズル２５の内壁面２５６から離間する。外壁面３１４が内壁面２５６から離間すると、噴射ノズル２５内の燃料がアウタ噴孔２７を通って燃料噴射弁２の外側に噴射される。このとき、燃料噴射弁２では、インナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から燃料が噴射される。
【００７５】
アウタニードル３０がさらに開弁方向に移動すると、アウタニードル３０の内壁面３２１がインナニードル３３の外壁面３３７に当接する。内壁面３２１と外壁面３３７とが当接すると、インナ噴孔２６からの燃料の噴射が停止する。これにより、このときの燃料噴射弁２では、アウタ噴孔２７からのみ燃料が噴射される。
【００７６】
コイル１４への電力の供給が停止すると、可動コア１２に作用する磁気吸引力が徐々に小さくなる。磁気吸引力が所定の値より小さくなると、インナニードル３３が閉弁方向に移動する。このとき、インナニードル３３と当接しているアウタニードル３０もインナニードル３３と一体となって閉弁方向に移動する。アウタニードル３０が閉弁方向に移動し、外壁面３１４と内壁面２５６とが当接すると、燃料噴射弁２における燃料噴射が終了する。
【００７７】
燃料噴射弁２では、インナニードル３３が開弁方向に移動し圧力可変室３００の容積が大きくなると圧力可変室３００の燃料の圧力が低下する。圧力可変室３００の燃料の圧力が低下すると、アウタニードル３０が開弁方向に移動する。これにより、燃料噴射弁２は、圧力可変室３００における燃料の圧力変化によってアウタニードル３０を開弁方向に移動することができる。したがって、燃料噴射弁２は、アウタ噴孔２７の意図しない開閉を防止し、燃料の噴霧状態を高精度に制御することができる。
【００７８】
燃料噴射弁２では、圧力可変室３００における燃料の圧力変化によってアウタニードル２０を開弁方向に移動できるため、部材の係合などによる衝撃を和らげることができる。これにより、アウタニードル３０およびインナニードル３３の破損を防止することができる。
【００７９】
燃料噴射弁２では、アウタニードル３０を開弁方向に移動するための係合部を有していない。これにより、構成が簡素となり、インナニードル３３とアウタニードル３０との組付が容易になる。また、燃料噴射弁２を構成する部品点数を低減することができる。
【００８０】
燃料噴射弁２では、開弁時、アウタニードル３０は、インナニードル３３に当接するまで開弁方向に移動するため、アウタニードル３０のリフト量とインナニードル３３のリフト量とは同じなる。これにより、開弁に必要な磁気吸引力を低減することができる。
【００８１】
また、燃料噴射弁２では、アウタニードル３０、インナニードル３３、および、中間シール部材３８は、式（１）の関係を満たすよう形成されている。これにより、インナニードル３３が開弁方向に移動するとき、絞り通路３１９を介して多量の燃料が圧力可変室３００に流入することを防止しつつ、圧力可変室３００の圧力を適度に低下させ、内壁面３２１と外壁面３３７とが当接するようアウタニードル３０を開弁方向に移動することができる。したがって、燃料噴射弁２は、アウタ噴孔２７のみから燃料を噴射することができるため、燃料の噴霧状態をさらに高精度に制御することができる。
【００８２】
また、アウタスプリング２４は、式（２）の関係を満たす付勢力を有する。これにより、アウタ噴孔２７の意図しない開弁を防止しつつ、アウタニードル３０のリフト量を十分に確保することができる。
【００８３】
燃料噴射弁２では、アウタニードル３０、インナニードル３３、および、中間シール部材３８は、式（３）の関係を満たすよう形成されている。これにより、インナニードル３３が開弁方向に移動した後、アウタニードル３０も開弁方向に移動し内壁面３２１と外壁面３３７とが当接した状態で、アウタスプリング２４の付勢力に比べさらに大きな作用力がアウタニードル３０に作用する。この状態では、内壁面３２１と外壁面３３７とが離間することはないため、インナ噴孔２６からの燃料噴射を防止することができる。したがって、燃料の噴霧状態をさらに高精度に制御することができる。
【００８４】
また、燃料噴射弁２では、アウタニードル３０、および、中間シール部材３８は、式（４）の関係を満たすよう形成されている。これにより、中間シール部材３８が中間内壁面２５５から離間することを防止し、インナ噴孔２６から燃料を噴射しているときアウタ噴孔２７から燃料が噴射されることを防止できる。したがって、燃料の噴霧状態をさらに高精度に制御することができる。
【００８５】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による燃料噴射弁を図９〜１２に基づいて説明する。第三実施形態は、アウタニードルの形状、インナニードルの形状、および、中間シール部材の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８６】
第三実施形態による燃料噴射弁３は、ハウジング１１、アウタニードル４０、インナニードル４３、可動コア１２、固定コア１３、コイル１４、第一スプリング１５、第二スプリング１６などを備える。なお、図９〜１２には、アウタニードル４０が噴射部２５１から離間する方向である開弁方向、および、アウタニードル４０が噴射部２５１に当接する方向である閉弁方向を図示する。
【００８７】
アウタニードル４０は、噴射ノズル２５内および第一筒部材１１１内を往復移動可能に設けられている。アウタニードル４０は、略有底筒状に形成されている。アウタニードル４０は、アウタニードル部材４１および「突出部」としての中間シール部材４４を有する。第三実施形態では、アウタニードル部材４１と中間シール部材４４とは別体に形成されている。
【００８８】
アウタニードル部材４１は、アウタシール部４１１、小内径部４１２、および、大内径部４１３を有する。
アウタシール部４１１は、アウタニードル部材４１の最もインナ噴孔２６側に形成されている略カップ状の部位である。アウタシール部４１１は、外壁面４１４が噴射ノズル２５の内壁面２５６に当接可能に形成されている。アウタシール部４１１は、後述する中間シール部材４４を収容可能な中間通路４１０を有する。中間通路４１０は、アウタシール部４１１の内側と外側とを連通するとともに、インナ噴孔２６に連通している。
【００８９】
小内径部４１２は、アウタシール部４１１のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている。小内径部４１２は、筒状に形成され、中心軸ＣＡ３に沿う方向に小内径部４１２を貫通する貫通孔４１５を有する。小内径部４１２は、径方向外側に噴射ノズル２５の内壁２５４に摺動可能な摺動面４１６を有する。これにより、アウタニードル部材４１は、噴射ノズル２５によって中心軸ＣＡ３に沿う方向の往復移動が案内される。小内径部４１２は、径方向にアウタニードル部材４１の内側と外側とを連通する連通路４１７を有する。
【００９０】
大内径部４１３は、小内径部４１２のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている。大内径部４１３は、筒状に形成され、中心軸ＣＡ３に沿う方向に大内径部４１３を貫通する貫通孔４１８を有する。貫通孔４１８は、インナ噴孔２６側で貫通孔４１５に連通し、インナ噴孔２６とは反対側でアウタニードル部材４１の外側と連通している。大内径部４１３は、径方向にアウタニードル部材４１の内側と外側とを連通する連通路４１９を有する。
【００９１】
中間シール部材４４は、アウタニードル部材４１の中間通路４１０に往復移動可能に収容されている筒状の部材である。中間シール部材４４は、中心軸ＣＡ３に沿う方向に中間シール部材４４を貫通する貫通孔４４０を有する。貫通孔４４０は、アウタニードル部材４１の内側とハウジング１１の外側とに連通している。中間シール部材４４は、大外径部４４１、および、小外径部４４２を有する。
【００９２】
大外径部４４１は、略筒状に形成されている部位であり、中間通路４１０に収容されている。大外径部４４１は、径方向の外壁面４４３が中間通路４１０を形成するアウタニードル部材４１の内壁面４２５に摺動可能に形成されている。大外径部４４１の貫通孔４４０の内側開口を形成する縁部の受圧面４４４は、径外方向から径内方向に向かうに従ってインナ噴孔２６から離れるよう傾斜している。
【００９３】
小外径部４４２は、大外径部４４１の受圧面４４４とは反対側の端面に設けられている。小外径部４４２は、インナ噴孔２６に挿通され、大外径部４４１と接続する側とは反対側の端部が噴射ノズル２５の外側に突出するよう形成されている。
大外径部４４１は、外径が小外径部４４２の外径に比べ大きい。これにより、大外径部４４１は、受圧面４４４とは反対側の端部に端面４４５を有する。端面４４５は、噴射部２５１の中間内壁面２５５に当接可能である。
【００９４】
インナニードル４３は、ハウジング１１の内側に往復移動可能に収容されている略棒状の部材である。インナニードル４３は、インナシール部４３１、第一軸部４３２、第二軸部４３３、第三軸部４３４、第一係合部４３５、および、第二係合部４３６を有する。
【００９５】
インナシール部４３１は、インナニードル４３の最もインナ噴孔２６側に設けられている略円錐状の部位である。インナシール部４３１は、インナ噴孔２６に向かうにつれて外径が小さくなるよう形成されている。インナシール部４３１の径外方向の外壁面４３７は、アウタニードル４０の内壁面であって、中心軸ＣＡ３からみて中間通路４１０の径外方向に位置するアウタニードル４０の「アウタ内壁面」としての内壁面４２１に当接可能に形成されている。
【００９６】
第一軸部４３２は、インナシール部４３１のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている棒状の部位である。第一軸部４３２の外径は、小内径部４１２の内径に比べ小さい。
第二軸部４３３は、第一軸部４３２のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている棒状の部位である。第二軸部４３３は、小内径部４１２の貫通孔４１５に挿入されている。第二軸部４３３の外径は、第一軸部４３２の外径に比べ大きく、径方向外側の外壁面４３８が小内径部４１２の径方向内側の内壁面４２２に摺動可能に形成されている。第一軸部４３２、第二軸部４３３、および、アウタニードル４０の小内径部４１２によって区画形成される空間は、アウタニードル４０の連通路４１７に連通している。
【００９７】
第三軸部４３４は、第二軸部４３３のインナ噴孔２６とは反対側に設けられている略棒状の部位である。第三軸部４３４は、大内径部４１３の貫通孔４１８に挿入されている。  第三軸部４３４のインナ噴孔２６とは反対側の端部は、可動コア１２に挿通されている。第三軸部４３４は、可動コア１２のインナ噴孔２６とは反対側とインナ噴孔２６側を連通する連通路４３０を有する。
【００９８】
第一係合部４３５は、第三軸部４３４の径方向外側の外壁に当該外壁から径外方向に突出するよう設けられている。第一係合部４３５は、大内径部４１３の連通路４１９に位置している。第一係合部４３５のインナ噴孔２６とは反対側の端面４３９は、連通路４１９を形成する上側壁面４２４に当接可能に形成されている。
【００９９】
第二係合部４３６は、第三軸部４３４のインナ噴孔２６とは反対側の端部の径方向外側に設けられている略環状の部位である。第二係合部４３６は、外径が第三軸部４３４の外径に比べ大きい。第二係合部４３６は、可動コア１２のインナ噴孔２６とは反対側の端面に係合可能である
【０１００】
次に、燃料噴射弁３の作用について説明する。
コイル１４に電力が供給されていないとき、アウタニードル４０およびインナニードル４３は、図１０に示す位置関係となっている。具体的には、アウタニードル部材４１の外壁面４１４と噴射ノズル２５の内壁面２５６とは当接している。これにより、アウタ噴孔２７を介した噴射ノズル２５の内側と外側との間での燃料の流れは規制される。
また、インナニードル４３の外壁面４３７とアウタニードル部材４１の内壁面４２１とは当接している。これにより、中間シール部材４４の貫通孔４４０を介したアウタニードル部材４１の内側と噴射ノズル２５の外側との間での燃料の流れは規制される。
【０１０１】
コイル１４に電力が供給されると、固定コア１３、可動コア１２、第一筒部材１１１、ホルダ１９および第三筒部材１１３を通る磁気回路が形成される。当該磁気回路が形成されると、可動コア１２とインナニードル４３との間に開弁方向の磁気吸引力が作用する。磁気吸引力が所定の値に比べ大きくなると、図１１に示すように、インナニードル４３が開弁方向に移動し、インナニードル４３の外壁面４３７がアウタニードル部材４１の内壁面４２１から離間する。外壁面４３７が内壁面４２１から離間すると、アウタニードル部材４１内の燃料が貫通孔４４０を通って燃料噴射弁３の外側に噴射される。
【０１０２】
貫通孔４４０から燃料噴射弁３の外側に向かって燃料が噴射されているとき、中間通路４１０を満たしている燃料の圧力が中間シール部材４４の受圧面４４４に作用する。これにより、中間シール部材４４の端面４４５は、噴射ノズル２５の中間内壁面２５５に押しつけられるため、貫通孔４４０を流れる燃料が中間内壁面２５５に沿ってアウタ噴孔２７に流れることはない。また、端面４４５と中間内壁面２５５とが十分に当接していなくても、貫通孔４４０を通る燃料は、小外径部４４２の噴射ノズル２５の外側に突出する端部から噴射されるため、アウタ噴孔２７から燃料が噴射されることはない。
【０１０３】
インナニードル４３が開弁方向に移動すると、図１１に示すように、アウタニードル部材４１の上側壁面４２４とインナニードル４３の端面４３９とが当接する。インナニードル４３がさらに開弁方向に移動すると、上側壁面４２４が端面４３９に当接しているアウタニードル部材４１は、インナニードル４３とともに開弁方向に移動する。アウタニードル部材４１が開弁方向に移動すると、図１２に示すように、アウタニードル部材４１の外壁面４１４が噴射ノズル２５の内壁面２５６から離間し、アウタ噴孔２７を介した燃料の噴射が開始される。
【０１０４】
コイル１４への電力の供給が停止すると、可動コア１２に作用する磁気吸引力が徐々に小さくなる。磁気吸引力が所定の値より小さくなると、インナニードル４３が閉弁方向に移動する。これにより、インナニードル４３の外壁面４３７がアウタニードル部材４１の内壁面４２１に当接し、貫通孔４４０からの燃料の噴射が停止する。さらに、インナニードル４３が閉弁方向に移動すると、アウタニードル部材４１もインナニードル４３とともに閉弁方向に移動し、アウタニードル部材４１の外壁面４１４と噴射ノズル２５の内壁面２５６とが当接する。これにより、アウタ噴孔２７を介した燃料の噴射が停止し、燃料噴射弁３における燃料噴射が終了する。
【０１０５】
燃料噴射弁３は、以下のような構成を有する。
中心軸（ＣＡ３）に沿う方向の一方の端部（２５）に位置し燃料を噴射可能な第一噴孔（２６）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に位置し燃料を噴射可能な第二噴孔（２７）を有するハウジング（１１）と、筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、前記中心軸に沿う方向に貫通孔（４４０，４７０）を有し前記第一噴孔に挿入されている突出部（４４，４７２）、および、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に当接可能なアウタシール部（４１１，４５１）を有するアウタニードル（４０，４５）と、前記中心軸からみて前記貫通孔の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）と、前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）と、を備える。
【０１０６】
また、燃料噴射弁３は、以下のような構成を有する。
前記突出部（４４）と前記アウタシール部とは別体に設けられ、
前記突出部は、前記アウタシール部が有する中間通路（４１０）を形成する壁面（４２５）に摺動可能に形成されている。
この場合、燃料噴射弁３は、以下のような構成を有する。
突出部は、前記第一噴孔の内径に比べ大きい内径を有し前記中間通路に位置する大外径部（４４１）、および、前記第一噴孔に位置する小外径部（４４２）を有し、
前記大外径部の前記小外径部側の端面（４４５）は、前記ハウジング第二内壁面に当接可能に形成されている。
【０１０７】
また、燃料噴射弁３は、以下のような構成を有する。
前記突出部は、前記第一噴孔を介して前記ハウジングの外側に突出するよう形成されている。
【０１０８】
中間シール部材の固定コアとは反対側の端部が噴射ノズル内に位置する場合、当該固定コアとは反対側の端部が噴射ノズルの中間内壁面に当接することによってインナ噴孔とアウタ噴孔との燃料の流れを遮断する。しかしながら、中間シール部材の固定コアとは反対側の端部が噴射ノズルの中間内壁面に確実に当接しない場合、インナ噴孔から燃料が噴射されているときアウタニードル内の燃料が噴射ノズルの中間内壁面に沿って流れアウタ噴孔から噴射されるおそれがある。このため、燃料の噴霧状態を最適化することができない。
燃料噴射弁３では、中間シール部材４４は、中間通路４１０の内壁面４２５に摺動しつつ小外径部４８２がインナ噴孔２６を介して噴射ノズル２５の外側に突出している。これにより、アウタニードル４０内の燃料は、中間シール部材４４の貫通孔４４０を通って燃料噴射弁３の外側に確実に噴射されるため、アウタニードル４０内の燃料が噴射ノズル２５の中間内壁に沿って流れアウタ噴孔２７から噴射されることを防止できる。したがって、燃料噴射弁３は、燃料の噴霧状態を最適化することができる。
【０１０９】
すなわち、第三実施形態を含む本発明の燃料噴射弁では、アウタニードルは、中心軸に沿う方向に貫通孔を有し第一噴孔に挿通され第一噴孔を介してハウジングの外側に突出する突出部を有している。これにより、アウタニードル内の燃料は、突出部の貫通孔を通って燃料噴射弁の外側に確実に噴射されるため、アウタニードル内の燃料が外側噴孔から噴射されることを防止できる。したがって、本発明の燃料噴射弁は、燃料の噴霧状態を最適化することができる。
【０１１０】
また、燃料噴射弁３では、中間シール部材４４の小外径部４４２は、インナ噴孔２６に挿通され、大外径部４４１と接続する側とは反対側の端部が噴射ノズル２５の外側に突出するよう形成されている。これにより、貫通孔４４０を流れる燃料がインナ噴孔２６に漏れ出すことを確実に防止することができる。したがって、燃料噴射弁３は、燃料の噴霧状態をさらに最適化することができる。
【０１１１】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムを図１３〜２３に基づいて説明する。第四実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁は、中間シール部材の形状が第三実施形態と異なる。なお、第三実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１２】
第四実施形態による燃料噴射弁の制御システム５５は、図１３に示すエンジン１０に適用される。燃料噴射弁の制御システム５５は、燃料噴射弁４、吸気圧センサ５６１、クランク角センサ５６２、および、ＥＣＵ５７を備える。
【０１１３】
燃料噴射弁４は、エンジン１０が有するシリンダ５１１に設けられている。燃料噴射弁４には、高圧ポンプ５３１によって加圧された燃料タンク５３内の燃料が燃料デリバリ５３２を介して供給される。燃料噴射弁４は、ＥＣＵ５７の指令に基づいて供給された燃料をエンジン１０の燃焼室５００に噴射する。燃料噴射弁４の詳細な構成は後述する。
【０１１４】
吸気圧センサ５６１は、エンジン１０が有する吸気管５４１に設けられている。吸気圧センサ５６１は、吸気管５４１を流れる空気の圧力を検出し、当該検出した圧力に応じた信号をＥＣＵ５７に出力する。
【０１１５】
クランク角センサ５６２は、ピストン５２に連結しているクランクシャフト５２１の回転角を検出可能な位置に設けられている。クランク角センサ５６２は、当該検出した回転角に応じた信号をＥＣＵ５７に出力する。
【０１１６】
ＥＣＵ５７は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスラインなどを備える。ＥＣＵ５７における演算処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。ＥＣＵ５７は、エンジン１０に関する各種情報に基づいて、燃料噴射弁４における燃料の噴射条件を設定し、当該噴射条件に応じた信号を燃料噴射弁４に出力する。また、ＥＣＵ５７は、エンジン１０のシリンダヘッド５１２に設けられている点火プラグ５４の点火タイミングも設定し、当該タイミングに応じて点火プラグ５４に電力を供給する。
【０１１７】
エンジン１０では、吸気管５４１を流れる吸気が吸気バルブ５４２の開閉に応じて燃焼室５００に導入される。吸気が燃焼室５００に導入されると、ＥＣＵ５７からの指令に応じて燃料噴射弁４が燃料を噴射するとともに、所定のタイミングで点火プラグ５４が点火し、燃焼室５００の吸気と燃料との混合気を燃焼させる。燃焼後の排気は、排気バルブ５４３の開閉によって排気管５４４からエンジン１０の外に排出される。
【０１１８】
燃料噴射弁４の構成を図１４〜１７を参照して説明する。燃料噴射弁４は、ハウジング１１、アウタニードル５０、インナニードル４３、可動コア１２、固定コア１３、コイル１４、第一スプリング１５、第二スプリング１６などを備える。なお、図１４，１５には、アウタニードル５０が噴射部２５１から離間する方向である開弁方向、および、アウタニードル５０が噴射部２５１に当接する方向である閉弁方向を図示する。
【０１１９】
アウタニードル５０は、噴射ノズル２５内および第一筒部材１１１内を往復移動可能に設けられている。アウタニードル４０は、略有底筒状に形成されている。アウタニードル４０は、アウタニードル部材４１および「中間部材」としての中間シール部材５８を有する。第四実施形態では、アウタニードル部材４１と中間シール部材５８とは別体に形成されている。
【０１２０】
中間シール部材５８は、アウタニードル部材４１の中間通路４１０を形成する内壁に摺動しつつ往復移動可能に設けられている。
中間シール部材５８は、中心軸ＣＡ４の方向に中間シール部材５８を貫通する貫通孔５８０を有している。貫通孔５８０の内側開口を形成する縁部の受圧面５８１は、図１５，１６（ｂ）に示すように、径外方向から径内方向に向かうに従ってインナ噴孔２６から離れるよう傾斜している。貫通孔５８０の外側開口を形成する縁部の端面である外側端面５８２は、インナ噴孔２６の内側開口とアウタ噴孔２７の内側開口との間に環状に形成される噴射部２５１の中間内壁面２５５に当接可能なよう形成されている。
【０１２１】
アウタニードル部材４１のインナ噴孔２６とは反対側の端面４２３には、アウタスプリング５９のインナ噴孔２６側の端部が当接している。アウタスプリング５９のインナ噴孔２６とは反対側の端部は、第一筒部材１１１内に圧入により固定されている支持部材５９１に当接している。アウタスプリング５９は、アウタニードル部材４１を閉弁方向に付勢している。
【０１２２】
燃料噴射弁４は、図１５、１６に示すように、複数のインナ噴孔２６、および、複数のアウタ噴孔２７を有する。
複数のインナ噴孔２６は、中間シール部材５８の貫通孔５８０に連通している。すなわち、複数のインナ噴孔２６の内側開口は、図１６（ａ）に示すように、中間シール部材５８の外側端面５８２が当接する中間内壁面２５５より中心軸ＣＡ４側に位置している。第四実施形態では、燃料噴射弁４は、六個のインナ噴孔２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６を有する。
複数のアウタ噴孔２７の内側開口は、中心軸ＣＡ４からみて複数のインナ噴孔２６の内側開口の径外方向に位置している。中心軸ＣＡ４からみて複数のアウタ噴孔２７は、中間内壁面２５５より径外方向であって、内壁面２５６より径内方向に形成されている。燃料噴射弁４は、六個のアウタ噴孔２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６を有する。なお、図１６（ａ）には、便宜的に、中心軸ＣＡ４に直交する直線を直線Ｘ４とし、中心軸ＣＡ４と直線Ｘ４との直交する直線をＹ４として図示してある。
【０１２３】
複数のインナ噴孔２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６と複数のアウタ噴孔２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６とは、次のような関係を有するよう形成されている。
各噴孔における内側開口の中心、例えば、図１６（ｂ）において、インナ噴孔２６の一つであるインナ噴孔２６１の内側開口Ｈｉ２６１の中心を中心Ｃｉ２６１とし、インナ噴孔２６１の外側開口Ｈｏ２６１の中心を中心Ｃｏ２６１とする。このとき、中心Ｃｉ２６１と中心Ｃｏ２６１とを通る仮想線をインナ噴孔２６１の噴孔軸ＣＡ２６１とする。この噴孔軸を図１６（ａ）に示す複数のインナ噴孔２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６、および、複数のアウタ噴孔２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６のそれぞれに設定されている。
【０１２４】
複数のインナ噴孔２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６と複数のアウタ噴孔２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６との関係について、図１７に基づいて説明する。図１７には、中心軸ＣＡ４に垂直な仮想平面Ｖｐ４の斜視図を示している。仮想平面Ｖｐ４は、燃料噴射弁４から一定距離離れた位置に仮想的に形成されている平面である。図１７に示す仮想平面Ｖｐ４上には、図１６（ａ）で示した直線Ｘ４および直線Ｙ４が示されている。また、仮想平面Ｖｐ４上には、インナ噴孔２６１の噴孔軸ＣＡ２６１と仮想平面Ｖｐ４との交点ｐ２６１、インナ噴孔２６１に隣り合うインナ噴孔２６２の噴孔軸ＣＡ２６２と仮想平面Ｖｐ４との交点ｐ２６２、および、インナ噴孔２６１，２６２に隣り合うアウタ噴孔２７２の噴孔軸ＣＡ２７２と仮想平面Ｖｐ４との交点ｐ２７２が示されている。噴孔軸ＣＡ２６１，ＣＡ２６２，ＣＡ２７１は、中心軸ＣＡ４上の点ｐＣＡ４で交差する。
【０１２５】
燃料噴射弁４では、図１７に示すように、インナ噴孔２６１の噴孔軸ＣＡ２６１とインナ噴孔２６２の噴孔軸ＣＡ２６２とがなす角度α１は、１８度より大きくなっている。この隣り合うインナ噴孔同士の関係は、複数のインナ噴孔２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６においていずれの隣り合うインナ噴孔同士の関係においても同様となっている。
【０１２６】
また、アウタ噴孔２７２の噴孔軸ＣＡ２７２と噴孔軸ＣＡ２６１とがなす角度β１、および、噴孔軸ＣＡ２７２と噴孔軸ＣＡ２６２とがなす角度β２が１８度以下となっている。この複数のインナ噴孔２６と複数のアウタ噴孔２７との関係は、一のインナ噴孔２６の近傍に位置するアウタ噴孔２７との関係においても同様となっている。
【０１２７】
また、アウタ噴孔２７１の噴孔軸ＣＡ２７１とアウタ噴孔２７２の噴孔軸ＣＡ２７２とがなす角度γ１は、１８度以下となっている。この隣り合うアウタ噴孔同士の関係は、複数のアウタ噴孔２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６においていずれの隣り合うアウタ噴孔同士の関係においても同様となっている。
【０１２８】
次に、燃料噴射弁の制御システム５５の作用について、図１８〜２１に基づいて説明する。図１８は、燃料噴射弁の制御システム５５における燃料噴射条件の演算方法のフローチャートである。図１９は、コイル１４に供給される駆動電流の時間変化を示す特性図である。図２０、２１は、燃料噴射弁４から噴射された燃料の拡散状態を示す。図１８に示すフローチャートは、燃料噴射弁４が燃料の噴射を行う度に繰り返して行われる。
【０１２９】
最初に、ステップ（以下、単に「Ｓ」という）１０１において、燃料噴射弁の制御システム５５を搭載する車両の運転状態を読み込む。このとき、ＥＣＵ５７は、吸気圧センサ５６１が検出する吸気の圧力やクランク角センサ５６２が検出するクランク角など車両の運転状態を記録する。
【０１３０】
次に、Ｓ１０２において、燃料噴射の条件を算出する。ＥＣＵ５７では、Ｓ１０１において記録した車両の運転状態に基づいて、エンジン１０の一回の燃焼サイクルにおける燃料の噴射量Ｑ、燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ）、燃料の噴射圧Ｐｆ（ｉ）、噴射回数Ｎｉｎｊなど燃料噴射の条件を算出する。ここで、噴射回数は、一回でもいいし、二回以上であってもよい。
【０１３１】
次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０２で算出された燃料噴射の条件のうち最初に行われる燃料噴射の条件、すなわち、ｉ＝１の燃料噴射の条件を読み出す。
【０１３２】
次に、Ｓ１０４において、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）が、吸気後にピストン５２が上死点に来る時期より前のタイミングである２７０度のタイミング（以下、「２７０度ＢＴＤＣ」という）より進角側であるか、または、９０度ＢＴＤＣより遅角側であるか否かを判定する。Ｓ１０４において、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）が、２７０度ＢＴＤＣより進角側である、または、９０度ＢＴＤＣより遅角側であると判定されると、Ｓ１０５に移行する。また、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）が、２７０度ＢＴＤＣより遅角側であって、９０度ＢＴＤＣより進角側であると判定されると、Ｓ１０６に移行する。
【０１３３】
Ｓ１０４において、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）が、２７０度ＢＴＤＣより進角側である、または、９０度ＢＴＤＣより遅角側であると判定されると、Ｓ１０５において、ＥＣＵ５７は、コイル１４に供給する駆動電流のパターンをインナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７のいずれからも燃料を噴射可能な図１９に実線ｐＡで示すＡパターンとする設定を行う。
【０１３４】
また、Ｓ１０４において、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）が、２７０度ＢＴＤＣより遅角側であって、９０度ＢＴＤＣより進角側であると判定されると、Ｓ１０６において、ＥＣＵ５７は、コイル１４に供給する駆動電流のパターンをインナ噴孔２６のみから燃料を噴射可能な図１９に点線ｐＢで示すＢパターンとする設定を行う。Ｂパターンは、図１９に示すように、電流の最大値がＡパターンにおける電流の最大値に比べ小さく、また、最大値に到達するまでの時間もＡパターンに比べ長い。
【０１３５】
Ｓ１０５およびＳ１０６の後、Ｓ１０７において、それぞれのステップにおいて設定された駆動電流のパターンに基づいて、最初の燃料噴射を行う時間間隔Ｔｉｎｊ（ｉ＝１）を設定する。
【０１３６】
次に、Ｓ１０８において、ＥＣＵ５７は、最初の燃料噴射を行うための駆動電流のパターンおよび時間間隔Ｔｉｎｊ（ｉ＝１）を自身が有する記憶領域に格納する。
【０１３７】
次に、Ｓ１０９において、Ｓ１０４からＳ１０８において行った処理がＮｉｎｊ番目の燃料噴射に対して行った処理か否かを判定する。ここでは、最初の燃料噴射に対してＳ１０４からＳ１０８の処理を行っているため、Ｓ１１０に移行する。
Ｓ１１０では、直前まで行っていたＳ１０４からＳ１０８の処理における燃料噴射の順番を示す番号を一つ増やし、Ｓ１０２で算出された燃料噴射の条件のうち二番目に行われる燃料噴射の条件を読み出す。これ以降、複数の噴射条件のそれぞれにおけるＳ１０４からＳ１０８における処理を順番に繰り返す。
【０１３８】
Ｓ１０９において、直前のＳ１０４からＳ１０８において行った処理がＮｉｎｊ番目の燃料噴射に対して行った処理であると判定されると、今回の演算処理は終了する。
【０１３９】
燃料噴射弁の制御システム５５では、このようにして、図１８に示すフローチャートに沿って算出された燃料噴射の条件に基づいて燃料噴射弁４に燃料噴射の指令を出す。このときの駆動電流のパターンの違いによって、噴射された燃料の噴霧状態が異なる。この点について、図２０、２１に基づいて説明する。図２０（ａ）および図２１（ａ）には、それぞれ中心軸ＣＡ４に略垂直な方向からみた燃料の噴霧状態を示す。また、図２０（ｂ）および図２１（ｂ）には、図２０（ａ）および図２１（ａ）における仮想平面Ｖｐにおける燃料の噴霧状態を示す。
【０１４０】
コイル１４に供給する駆動電流がＡパターンのとき、燃料噴射弁４が噴射する燃料の噴射状態を図２０に示す。駆動電流がＡパターンのときの電流の最大値は、比較的高く設定されているため、燃料噴射弁４では、インナニードル４３が開弁方向に移動した後、第一係合部４３５がアウタニードル５０の上側壁面４２４に当接し、アウタニードル５０が開弁方向に移動する。このため、燃料は、図２０に示すように、インナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から噴射される。図２０では、インナ噴孔２６から噴射された燃料の状態を点線ｓ２６で示し、アウタ噴孔２７から噴射された燃料の状態を一点鎖線ｓ２７で示す。
【０１４１】
インナ噴孔２６の噴孔軸とアウタ噴孔２７の噴孔軸とがなす角度は、既に説明したように１８度以下となるよう形成されている。また、アウタ噴孔２７は、隣り合うアウタ噴孔２７の噴孔軸がなす角度は、既に説明したように１８度以下となるよう形成されている。これにより、複数のアウタ噴孔２７から噴射された燃料に囲まれた領域（図２０（ｂ）の二点鎖線Ａｒ４で囲む領域）は、コアンダ効果によって負圧の領域となる。インナ噴孔２６から噴射される燃料は、領域Ａｒ４の圧力によって、図２０（ａ）に示す実線矢印Ｆａ４のように巻き上げられ拡散する。
このとき、噴射される燃料が到達する距離を距離Ｌｐａ４とする。
【０１４２】
コイル１４に供給する駆動電流がＢターンのとき、燃料噴射弁４が噴射する燃料の噴射状態を図２１に示す。コイル１４に供給する駆動電流がＢパターンのときの電流の最大値は、Ａパターンに比べ低く設定されているため、燃料噴射弁４では、インナニードル４３は開弁方向に移動するものの、第一係合部４３５は、アウタニードル４０の上側壁面４２４に当接しない。このため、燃料は、図２１に示すように、インナ噴孔２６のみから燃料が噴射される。図２１では、インナ噴孔２６から噴射された燃料の状態を点線ｓ２６で示す。
【０１４３】
ここで、インナ噴孔２６は、隣り合うインナ噴孔２６の噴孔軸がなす角度が１８度より大きくなるよう形成されているため、それぞれが噴射する燃料が互いに干渉することなく燃焼室５００で拡散する。また、インナ噴孔２６のみから燃料を噴射する場合、燃料がインナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から噴射する場合に比べ、必要な燃料を噴射するため噴射時間が比較的長くなる。これにより、駆動電流がＢパターンのときに噴射される燃料が到達する距離Ｌｐｂ４は、距離Ｌｐａ４に比べ長くなる。すなわち、駆動電流がＢパターンのときに噴射される燃料は、駆動電流がＡパターンのときに噴射される燃料に比べ貫徹力が大きい。
【０１４４】
発明者らは、隣り合う噴孔が有する噴孔軸がなす角度とコアンダ効果の大きさとの関係について実験を行った。実験結果を図２２に示す。なお、ここでいうコアンダ効果の大きさとは、インナ噴孔２６のみから燃料を噴射したときの燃料の拡散状態に対してインナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から燃料を噴射したときの燃料の拡散状態の程度の違いを指す。拡散状態の程度が大きい場合、コアンダ効果も大きいとする。
図２２に示すように、噴孔軸がなす角度が１８度より大きくなると、噴孔軸がなす角度を１８度より大きくしてもコアンダ効果の大きさは変化しないことが明らかとなった。また、噴孔軸がなす角度が１８度以下になると、噴孔軸がなす角度を小さくすればすれほどコアンダ効果が大きくなることも明らかとなった。
【０１４５】
燃料噴射弁４は，以下の構成を有する。
中心軸（ＣＡ４）に沿う方向の一方の端部（２５）に位置し燃料を噴射可能な第一噴孔（２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に位置し燃料を噴射可能な第二噴孔（２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６）を有するハウジング（１１）と、筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（４１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（４０）と、前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）と、前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（５８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（５８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（５８）と、前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）と、を備え、複数の前記第一噴孔のうち隣り合う前記第一噴孔のそれぞれの噴孔軸がなす角度は、１８度より大きく、かつ、複数の前記第一噴孔の一の第一噴孔の噴孔軸と複数の前記第二噴孔の一の第二噴孔の噴孔軸とがなす角度は、１８度以下であって、前記第一噴孔に燃料が流れるとき、前記中間部材は、前記ハウジング第一内壁面に当接する。
【０１４６】
（Ａ）燃料噴射弁４では、隣り合うインナ噴孔２６の噴孔軸がなす角度αを１８度より大きくする一方、インナ噴孔２６の噴孔軸と当該インナ噴孔２６の近傍に位置するアウタ噴孔２７の噴孔軸とがなす角度βを１８度以下としている。これにより、インナ噴孔２６のみから燃料を噴射するとき、貫徹力を比較的大きくすることができる一方、インナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から燃料を噴射するとき、コアンダ効果によってインナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から噴射される燃料を意図的に拡散し、貫徹力を小さくすることができる。したがって、複数の噴孔から噴射される燃料の噴霧状態を高精度に制御することができる。
【０１４７】
すなわち、第四実施形態を含む本発明の燃料噴射弁では、隣り合う中心噴孔の噴孔軸がなす角度を１８度より大きくする一方、中心噴孔の噴孔軸と当該中心噴孔の近傍に位置する外側噴孔の噴孔軸とがなす角度を１８度以下としている。これにより、中心噴孔のみから燃料を噴射するとき、貫徹力を比較的大きくすることができる一方、中心噴孔およびアウタ噴孔の両方から燃料を噴射するとき、コアンダ効果によって中心噴孔および外側噴孔の両方から噴射される燃料を意図的に拡散し、貫徹力を小さくすることができる。これにより、本発明の燃料噴射弁は、複数の噴孔から噴射される燃料の噴霧状態を高精度に制御することができる。
【０１４８】
また、燃料噴射弁４は，以下の構成を有する。
複数の前記第二噴孔のうち隣り合う前記第二噴孔のそれぞれの噴孔軸がなす角度は、１８度以下である。
（Ｂ）燃料噴射弁４では、複数のアウタ噴孔２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６のうち隣り合うアウタ噴孔２７の噴孔軸がなす角度γを１８度以下としている。これにより、インナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から燃料を噴射するとき、アウタ噴孔２７から噴射される燃料によるコアンダ効果がさらに強くなるため、貫徹力をさらに小さくすることができる。したがって、複数の噴孔から噴射される燃料の噴霧状態を高精度に制御することができる。
【０１４９】
また、燃料噴射弁の制御システム５５は、以下のような構成を有する。
内燃機関（５０）に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングを制御する燃料噴射弁の制御システムであって、
中心軸（ＣＡ４）に沿う方向の一方の端部（２５）に形成され燃料を噴射可能な第一噴孔（２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に形成され燃料を噴射可能な第二噴孔（２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６）を有するハウジング（１１）、筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（４１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（４０）、前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）、前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（５８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（５８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（５８）、ならびに、前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）を有し、複数の前記第一噴孔のうち隣り合う前記第一噴孔のそれぞれの噴孔軸がなす角度は、１８度より大きく、かつ、複数の前記第一噴孔の一の第一噴孔の噴孔軸と複数の前記第二噴孔の一の第二噴孔の噴孔軸とがなす角度は、１８度以下であって、前記第一噴孔に燃料が流れるとき、前記中間部材は、前記ハウジング第一内壁面に当接する前記燃料噴射弁と、前記内燃機関が有するクランクシャフト（５２７）の回転角度を検出可能に設けられ、当該検出した回転角度に応じた信号を出力するクランク角センサ（５６２）と、前記燃料噴射弁および前記クランク角センサと電気的に接続し、前記クランク角センサが出力する信号に応じて前記燃料噴射弁の駆動を制御する制御部（５７）と、を備え、前記制御部は、前記第一噴孔のみから燃料を噴射するよう、または、前記第一噴孔と前記第二噴孔とから燃料を噴射するよう、前記インナニードルの駆動を制御可能な燃料噴射弁の制御システム。
【０１５０】
（Ｃ）燃料噴射弁の制御システム５５では、クランク角の大きさに基づいて燃料噴射弁４からの燃料噴射をインナ噴孔２６のみから行うか、または、インナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から行うかを設定することができる。燃料噴射弁４では、インナ噴孔２６の噴孔軸とアウタ噴孔２７の噴孔軸とがなす角度が１８度以下となっているため、インナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から燃料噴射を行う場合、アウタ噴孔２７から噴射された燃料によって囲まれる領域Ａｒ４は、コアンダ効果によって負圧になる。これにより、インナ噴孔２６から噴射された燃料が巻き上げられるため、燃焼室５００において拡散しやすくなり、貫徹力が小さくなる。したがって、噴射された燃料がピストン５２の頭頂面やシリンダ５１１の内壁面に付着することを防止し、粒子状生成物の発生量を低減することができる。
【０１５１】
すなわち、第四実施形態を含む本発明の燃料噴射弁での制御システムは、クランク角の大きさに基づいて燃料噴射弁からの燃料噴射を中心噴孔のみから行うか、または、中心噴孔および外側噴孔の両方から行うかを設定することができる。燃料噴射弁では、中心噴孔の噴孔軸と外側噴孔の噴孔軸とがなす角度が１８度以下となっているため、中心噴孔および外側噴孔の両方から燃料噴射を行う場合、外側噴孔から噴射された燃料によって囲まれる領域は、コアンダ効果によって負圧になる。これにより、中心噴孔から噴射された燃料が巻き上げられるため、内燃機関が有する燃焼室において拡散しやすくなり、貫徹力が小さくなる。したがって、本発明の燃料噴射弁での制御システムは、複数の噴孔から噴射される燃料の噴霧状態を高精度に制御することによって、噴射された燃料が燃料室の内壁面に付着することを防止し、粒子状生成物の発生量を低減することができる。
【０１５２】
また、燃料噴射弁の制御システム５５は、以下のような構成を有する。
前記制御部は、クランク角が２７０度ＢＴＤＣより進角側または９０度ＢＴＤＣより遅角側のときに前記第一噴孔と前記第二噴孔とから燃料を噴射するよう前記インナニードルの駆動を制御し、クランク角が２７０度ＢＴＤＣより遅角側でありかつ９０度ＢＴＤＣより進角側であるときに前記第一噴孔のみから燃料を噴射するよう前記インナニードルの駆動を制御する。
【０１５３】
図２３に燃料噴射弁４における燃料噴射の開始タイミングと粒子状生成物の発生量との関係を示す。図２３では、横軸にＴＤＣを０度とするクランク角をＢＴＤＣにおける角度として示している。また、縦軸には、粒子状生成物の発生量を示す。なお、図２３には、燃料噴射弁４における燃料噴射の開始タイミングと粒子状生成物の発生量との関係を実線ＦＬ４で示す。また、図２３には、比較例として、インナ噴孔の噴孔軸と当該インナ噴孔に隣り合うアウタ噴孔の噴孔軸とがなす角度が１８度より大きくなるようインナ噴孔およびアウタ噴孔が形成されている燃料噴射弁における燃料噴射の開始タイミングと粒子状生成物の発生量との関係を点線ＤＬ４で示す。
【０１５４】
比較例の燃料噴射弁では、クランク角が２７０度ＢＴＤＣより進角側に位置するとき、または、クランク角が９０度ＢＴＤＣより遅角側に位置するとき、インナ噴孔およびアウタ噴孔の両方から燃料を噴射する。このとき、ピストンが比較的上死点近くにあるため、噴射された燃料がピストンの頭頂面に付着しやすく、点線ＤＬ４で示すように、粒子状生成物の発生量が比較的多くなる。
一方、燃料噴射弁４を備える燃料噴射弁の制御システム５５では、クランク角が２７０度ＢＴＤＣより進角側に位置するとき、インナ噴孔２６とアウタ噴孔２７との両方から燃料を噴射する（図２３の両端矢印Ｆ２３１で示す時間）。これにより、噴射された燃料は貫徹力が小さいため、ピストン５２が比較的上死点近くにあっても付着する燃料は少なくなる。これにより、粒子状生成物の発生量は比較例に比べ少なくなる。
【０１５５】
クランク角が２７０度ＢＴＤＣと９０度ＢＴＤＣとの間に位置にあるとき、燃料噴射弁４は、インナ噴孔２６のみから燃料を噴射する（図２３の両端矢印Ｆ２３２で示す時間）。このとき、噴射される燃料の貫徹力は比較的大きいが、ピストン５２は比較的下死点近くにあるため、噴射された燃料がピストン５２には付着しにくく、粒子状生成物の発生量は比較例と同じ程度となる。
また、クランク角が９０度ＢＴＤＣより遅角側に位置するとき、インナ噴孔２６とアウタ噴孔２７との両方から燃料を噴射する（図２３の両端矢印Ｆ２３３で示す時間）。これにより、上死点近くにあるピストン５２に付着する燃料は少なくなるため、粒子状生成物の発生量は比較例に比べ少なくなる。
【０１５６】
（Ｄ）このように、燃料噴射弁４を備える燃料噴射弁の制御システム５５では、ピストン５２が燃料噴射弁４から比較的離れた位置にあるときはインナ噴孔２６のみから燃料を噴射する。また、ピストン５２が燃料噴射弁４に比較的近い位置にあるときはインナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７の両方から燃料を噴射する。これにより、ピストン５２への燃料の付着を防止しつつ、燃焼室５００において燃料を十分に拡散し、より均質な混合気を形成することができる。したがって、粒子状生成物の発生量を低減することができるとともに、燃焼効率を向上することができる。
【０１５７】
（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態による燃料噴射弁の制御システムを図２４に基づいて説明する。第五実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁は、インナ噴孔およびアウタ噴孔の位置が第四実施形態と異なる。なお、第四実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１５８】
第五実施形態による燃料噴射弁５は、エンジン１０においてピストン５２が往復移動する方向に対して略垂直な方向に燃料を噴射可能に設けられる、いわゆる、サイド噴射が可能な燃料噴射弁である。
【０１５９】
燃料噴射弁５は、ハウジング１１の内側から噴射ノズル２５をみた模式図である図２４（ａ）に示すように、四個のインナ噴孔６１１，６１２，６１３，６１４、および、二個のアウタ噴孔６２１，６２２を有する。
ここで、図２４において、中心軸ＣＡ５に直交する直線を直線Ｘ５とし、中心軸ＣＡ５と直線Ｘ５との直交する直線をＹ５とする。図２４（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、直線Ｘ５の一方の側（図２４の紙面右側）を直線Ｘ５の正の側とし、直線Ｘ５の他方の側（図２４の紙面左側）を直線Ｘ５の負の側とする。また、直線Ｙ５の一方の側（図２４の紙面上側）を直線Ｙ５の正の側とし、直線Ｙ５の他方の側（図２４の紙面下側）を直線Ｙ５の負の側とする。燃料噴射弁５は、図２４（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、直線Ｙ５の負の側にピストン５２が位置し、直線Ｙ５の正の側に点火プラグ５４が位置するよう、シリンダ５１１に設けられる。
【０１６０】
四個のインナ噴孔のうち、インナ噴孔６１１，６１２は、直線Ｙ５上に並ぶよう形成されている。インナ噴孔６１１は、直線Ｙ５の正の側に設けられ、インナ噴孔６１２は、直線Ｙ５の負の側に設けられる。すなわち、インナ噴孔６１１は、インナ噴孔６１２に比べ点火プラグ５４側に位置する。
また、インナ噴孔６１３，６１４は、直線Ｘ５上に並ぶよう形成されている。インナ噴孔６１３は、直線Ｘ５の負の側に設けられ、インナ噴孔６１４は、直線Ｘ５の正の側に設けられる。インナ噴孔６１１，６１２，６１３，６１４の径外方向には、噴射ノズル２５の中間内壁面２５５が形成されている。
【０１６１】
二個のアウタ噴孔６２１、６２２は、中間内壁面２５５の径外方向であって、直線Ｘ５上に並ぶよう形成されている。アウタ噴孔６２１は、直線Ｘ５の負の側に設けられ、アウタ噴孔６２２は、直線Ｘ５の正の側に設けられる。アウタ噴孔６２１、６２２の径外方向には、噴射ノズル２５の内壁面２５６が形成されている。
【０１６２】
図２４（ｂ）に、インナ噴孔６１１，６１２，６１３，６１４およびアウタ噴孔６２１，６２２の噴孔軸の方向の関係を示す。図２４（ｂ）は、中心軸ＣＡ５に沿って燃料噴射弁５から燃料が噴射される方向に一定距離離れた位置にある仮想平面上での噴孔軸の方向の関係を示している。図２４（ｂ）には、図１７と同様に、インナ噴孔６１１，６１２，６１３，６１４およびアウタ噴孔６２１，６２２の噴孔軸と仮想平面との交点ｐ６１１，ｐ６１２，ｐ６１３，ｐ６１４，ｐ６２１，ｐ６２２を示す。
【０１６３】
燃料噴射弁５では、インナ噴孔６１１，６１２，６１３，６１４のうち隣り合うインナ噴孔同士の噴孔軸Ｄ６１１，Ｄ６１２，Ｄ６１３，Ｄ６１４がなす角度α５１１，α５１２，α５１３，α５１４，α５１５は、１８度より大きくなっている。
一方、アウタ噴孔６２１に隣り合うインナ噴孔６１１，６１２，６１３の噴孔軸Ｄ６１１，Ｄ６１２，Ｄ６１３とアウタ噴孔６２１の噴孔軸Ｄ６２１とがなす角度β５１１，β５１２，β５１３は、１８度以下となっている。また、アウタ噴孔６２２に隣り合うインナ噴孔６１１，６１２，６１４の噴孔軸Ｄ６１１，Ｄ６１２，Ｄ６１４とアウタ噴孔６２２の噴孔軸Ｄ６２２とがなす角度β５２１，β５２２，β５２４は、１８度以下となっている。
【０１６４】
燃料噴射弁５では、インナ噴孔６１３，６１４は、ピストン５２側に燃料を噴射する。例えば、クランク角が２７０度ＢＴＤＣより進角側に位置するとき、ピストン５２が燃料噴射弁５の近傍に位置するため、燃料噴射弁５が噴射する燃料がピストン５２に付着しやすくなる。そこで、第五実施形態による燃料噴射弁の制御システム５５では、インナ噴孔６１１，６１２，６１３，６１４およびアウタ噴孔６２１，６２２の両方から燃料を噴射し、インナ噴孔６１３，６１４から噴射された燃料の近傍に負圧の領域を形成する。これにより、インナ噴孔６１３、６１４が噴射した燃料の貫徹力が小さくなり、ピストン５２に燃料が付着することを防止する。
また、クランク角が２７０度ＢＴＤＣと９０度ＢＴＤＣとの間に位置にあるときは、ピストン５２は、燃料噴射弁５から比較的離れた位置にあるため、燃料噴射弁５が噴射する燃料がピストン５２に付着しにくくなる。そこで、燃料噴射弁の制御システム５５では、インナ噴孔６１３，６１４のみから燃料を噴射し、燃焼室５００において燃料を十分拡散させ、より均質な混合気を形成する。
このように、燃料噴射弁５は、第四実施形態の効果（Ａ）、（Ｃ）、および（Ｄ）を奏する。
【０１６５】
（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態による燃料噴射弁の制御システムを図２５に基づいて説明する。第六実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁は、インナ噴孔およびアウタ噴孔の位置が第四実施形態と異なる。なお、第四実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６６】
第六実施形態による燃料噴射弁６は、エンジン１０においてピストン５２が往復移動する方向に対して略平行な方向に燃料を噴射可能に設けられる、いわゆる、センタ噴射が可能な燃料噴射弁である。燃料噴射弁６は、点火プラグ５４に並ぶようエンジン１０のシリンダヘッド５１２に設けられる。
【０１６７】
燃料噴射弁６は、ハウジング１１の内側から噴射ノズル２５をみた模式図である図２５（ａ）に示すように、六個のインナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６、および、三個のアウタ噴孔６７１，６７２，６７３を有する。
ここで、図２５において、中心軸ＣＡ６に直交する直線を直線Ｘ６とし、中心軸ＣＡ６と直線ｘ６との直交する直線をＹ６とする。図２５（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、直線Ｘ６の一方の側（図２５の紙面右側）を直線Ｘ６の正の側とし、直線Ｘ６の他方の側（図２５の紙面左側）を直線Ｘ６の負の側とする。また、直線Ｙ６の一方の側（図２５の紙面上側）を直線Ｙ６の正の側とし、直線Ｙ６の他方の側（図２５の紙面下側）を直線Ｙ６の負の側とする。燃料噴射弁６は、図２５（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、直線Ｙ６の負の側に点火プラグ５４が位置するよう、シリンダヘッド５１２に設けられる。
【０１６８】
六個のインナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６は、中心軸ＣＡ６を中心とする同心円上に等間隔となるよう形成されている。インナ噴孔６６３，６６４は、直線Ｙ６の負の側、すなわち、中心軸ＣＡ６からみて点火プラグ５４側に位置する。インナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６の径外方向には、噴射ノズル２５の中間内壁面２５５が形成されている。
【０１６９】
三個のアウタ噴孔６７１，６７２，６７３は、中間内壁面２５５の径外方向であって、直線Ｙ６の負の側に形成されている。アウタ噴孔６２１，６２２は、中心軸ＣＡ５を挟むよう設けられている。三個のアウタ噴孔６７１，６７２，６７３のうちアウタ噴孔６７２は、最も点火プラグ５４側に位置する。アウタ噴孔６７１，６７２，６７３の径外方向には、噴射ノズル２５の内壁面２５６が形成されている。
【０１７０】
図２５（ｂ）に、インナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６およびアウタ噴孔６７１，６７２，６７３の噴孔軸の方向の関係を示す。図２５（ｂ）は、中心軸ＣＡ６に沿って燃料噴射弁６から燃料が噴射される方向に一定距離離れた位置にある仮想平面上での噴孔軸の方向の関係を示している。図２５（ｂ）には、図１７と同様に、インナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６およびアウタ噴孔６７１，６７２，６７３の噴孔軸と仮想平面との交点ｐ６６１，ｐ６６２，ｐ６６３，ｐ６６４，ｐ６６５，ｐ６６６，ｐ６７１，ｐ６７２，ｐ６７３を示す。
【０１７１】
燃料噴射弁６では、インナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６のうち隣り合うインナ噴孔同士の噴孔軸Ｄ６６１，Ｄ６６２，Ｄ６６３，Ｄ６６４，Ｄ６６５，Ｄ６６６がなす角度α６１１，α６１２，α６１３，α６１４，α６１５は、１８度より大きくなっている。
一方、アウタ噴孔６７１に隣り合うインナ噴孔６６２，６６３の噴孔軸Ｄ６６２，Ｄ６６３とアウタ噴孔６７１の噴孔軸Ｄ６７１とがなす角度β６１２，β６１３は、１８度以下となっている。また、アウタ噴孔６７２に隣り合うインナ噴孔６６３，６６４の噴孔軸Ｄ６６３，Ｄ６６４とアウタ噴孔６７２の噴孔軸Ｄ６７２とがなす角度β６２３，β６２４は、１８度以下となっている。また、アウタ噴孔６７３に隣り合うインナ噴孔６６４，６６５の噴孔軸Ｄ６６４，Ｄ６６５とアウタ噴孔６７３の噴孔軸Ｄ６７３とがなす角度β６３４，β６３５は、１８度以下となっている。
【０１７２】
燃料噴射弁６では、インナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６およびアウタ噴孔６７１，６７２，６７３の両方から燃料を噴射する場合、アウタ噴孔６７１，６７２，６７３が近傍にあるインナ噴孔６６２，６６３，６６４，６６５から噴射された燃料は、点火プラグ５４の近傍で適度に拡散する。これにより、インナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６のみから燃料を噴射した場合と、インナ噴孔６６１，６６２，６６３，６６４，６６５，６６６およびアウタ噴孔６７１，６７２，６７３の両方から噴射した場合とを使い分けることによって点火プラグ５４近傍の吸気と燃料との混合状態を制御することができる。したがって、燃料噴射弁６は、第四実施形態の効果（Ａ）、（Ｃ）、および（Ｄ）を奏するとともに、燃焼効率をさらに向上することができる。
【０１７３】
（第七実施形態）
次に、本発明の第七実施形態による燃料噴射弁の制御システムを図２６〜３０に基づいて説明する。第七実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁は、インナ噴孔とアウタ噴孔との間における数および形状が第四実施形態と異なる。なお、第四実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１７４】
第七実施形態による燃料噴射弁の制御システム７５は、図２６に示すエンジン１０に適用される。燃料噴射弁の制御システム７５は、燃料噴射弁７、吸気圧センサ５６１、クランク角センサ５６２、および、ＥＣＵ５７を備える。
【０１７５】
燃料噴射弁７は、エンジン１０が有するシリンダヘッド５１２に設けられている。燃料噴射弁７には、高圧ポンプ５３１によって加圧された燃料タンク５３内の燃料が燃料デリバリ５３２を介して供給される。燃料噴射弁７は、ＥＣＵ５７の指令に基づいて、ピストン５２が往復移動する方向に対して略平行な方向に燃料を噴射可能に設けられる、いわゆる、センタ噴射を行う。
【０１７６】
燃料噴射弁７は、図２７に示すように、二個のインナ噴孔７６１，７６２、および、四個のアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４を有する。
ここで、図２７において、中心軸ＣＡ７に直交する直線を直線Ｘ７とし、中心軸ＣＡ７と直線Ｘ７との直交する直線をＹ７とする。図２７（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、直線Ｘ７の一方の側（図２７の紙面右側）を直線Ｘ７の正の側とし、直線Ｘ７の他方の側（図２７の紙面左側）を直線Ｘ７の負の側とする。また、直線Ｙ７の一方の側（図２４の紙面上側）を直線Ｙ７の正の側とし、直線Ｙ７の他方の側（図２７の紙面下側）を直線Ｙ７の負の側とする。燃料噴射弁７は、図２７（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、直線Ｙ７の正の側に点火プラグ５４が位置するようシリンダヘッド５１２に設けられる。
【０１７７】
二個のインナ噴孔７６１，７６２は、図２７（ａ）に示すように、直線Ｙ７の正の側、すなわち、中心軸ＣＡ７からみて点火プラグ５４側に位置する。インナ噴孔７６１、７６２は、中間シール部材５８の貫通孔５８０に連通している。燃料噴射弁７においてインナ噴孔７６１、７６２の径外方向には、噴射ノズル２５の中間内壁面２５５が形成されている。
【０１７８】
四個のアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４は、図２７（ａ）に示すように、直線Ｙ７の正の側と負の側とにそれぞれ二個ずつ設けられている。四個のアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４のうち、アウタ噴孔７７１，７７４は、直線Ｙ６の正の側であって、インナ噴孔７６１，７６２より直線Ｘ７に近い側に設けられている。燃料噴射弁７においてアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４の径外方向には、噴射ノズル２５の内壁面２５６が形成されている。
【０１７９】
燃料噴射弁７では、二個のインナ噴孔７６１，７６２の断面積の合計は、四個のアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４の断面積の合計に比べ小さい。
【０１８０】
図２７（ｂ）にインナ噴孔７６１，７６２およびアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４の噴孔軸の方向の関係を示す。図２７（ｂ）は、中心軸ＣＡ７に沿って燃料噴射弁７から燃料が噴射される方向に一定距離離れた位置にある仮想平面上での噴孔軸の方向の関係を示している。図２７（ｂ）には、図１７と同様に、インナ噴孔７６１，７６２およびアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４の噴孔軸と仮想平面との交点ｐ７６１，ｐ７６２，ｐ７７１，ｐ７７２，ｐ７７３，ｐ７７４を示す。
【０１８１】
図２７（ｂ）に示すように、燃料噴射弁７では、インナ噴孔７６１，７６２の噴孔軸Ｄ７６１，Ｄ７６２は、直線Ｙ７の正の側に位置する。すなわち、インナ噴孔７６１，７６２から噴射された燃料は、点火プラグ５４に向かう。
一方、アウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４の噴孔軸Ｄ７７１，Ｄ７７２，Ｄ７７３，Ｄ７７４は、直線Ｙ７の負の側に位置する。すなわち、アウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４から噴射された燃料は、点火プラグから離れる方向に向かう。
【０１８２】
次に、燃料噴射弁の制御システム７５の作用について、図２８、２９に基づいて説明する。図２８は、燃料噴射弁の制御システム７５における燃料噴射条件の演算方法のフローチャートである。図２９は、燃料噴射弁７から噴射された燃料の拡散状態を示す。図２８に示すフローチャートは、燃料噴射弁７が燃料噴射を行う度に繰り返して行われる。
【０１８３】
最初に、Ｓ２０１において、燃料噴射弁の制御システム７５を搭載する車両の運転状態を読み込む。このとき、ＥＣＵ５７は、吸気圧センサ５６１が検出する吸気の圧力やクランク角センサ５６２が検出するクランク角など車両の運転状態を記憶する。
【０１８４】
次に、Ｓ２０２において、燃料噴射の条件を算出する。ＥＣＵ５７では、Ｓ２０１において記録した車両の運転状態に基づいて、エンジン１０の一回の燃焼サイクルにおける燃料の噴射量Ｑ、燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ）、燃料の噴射圧Ｐｆ（ｉ）、噴射回数Ｎｉｎｊなど燃料噴射の条件を算出する。ここで、噴射回数は、一回でもいいし、二回以上であってもよい。
【０１８５】
次に、Ｓ２０３において、Ｓ２０２で算出された燃料噴射の条件のうち最初に行われる燃料噴射の条件、すなわち、ｉ＝１の燃料噴射の条件を読み出す。
次に、Ｓ２０４において、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）が、エンジン１０における吸気行程中であるか否かを判定する。Ｓ２０４において、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）がエンジン１０における吸気行程中であると判定されると、Ｓ２０５に移行する。また、一番目の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）がエンジン１０における吸気行程以外の行程、例えば、圧縮行程であると判定されると、Ｓ２０６に移行する。
【０１８６】
次に、Ｓ２０４において、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）がエンジン１０における吸気行程中であると判定されると、Ｓ２０５において、ＥＣＵ５７は、コイル１４に供給する駆動電流のパターンをインナ噴孔２６およびアウタ噴孔２７のいずれからも燃料を噴射可能なＡパターン（図１９に示す実線ｐＡ）とする設定を行う。
【０１８７】
また、Ｓ２０４において、最初の燃料噴射の開始時期ＳｏＩ（ｉ＝１）がエンジン１０における吸気行程以外の行程であると判定されると、Ｓ２０６において、ＥＣＵ５７は、コイル１４に供給する駆動電流のパターンをインナ噴孔２６のみから燃料を噴射可能なＢパターン（図１９に示す点線ｐＢ）とする設定を行う。
【０１８８】
Ｓ２０５およびＳ２０６の後、Ｓ２０７において、それぞれのステップにおいて設定された駆動電流のパターンに基づいて、最初の燃料噴射を行う時間間隔Ｔｉｎｊ（ｉ＝１）を設定する。
次に、Ｓ２０８において、ＥＣＵ５７は、一番目の燃料噴射を行うための駆動電流のパターンおよび時間間隔Ｔｉｎｊ（ｉ＝１）を自身が有する記憶領域に格納する。
【０１８９】
次に、Ｓ２０９において、Ｓ２０４からＳ２０８において行った処理がＮｉｎｊ番目の燃料噴射に対して行った処理か否かを判定する。ここでは、最初の燃料噴射に対してＳ２０４からＳ２０８の処理行っているため、Ｓ２１０に移行する。
Ｓ２１０では、直前まで行っていたＳ２０４からＳ２０８の処理における燃料噴射の順番を示す番号を一つ増やし、Ｓ２０２で算出された燃料噴射の条件のうち二番目に行われる燃料噴射の条件を抽出する。これ以降、複数の噴射条件のそれぞれにおけるＳ２０４からＳ２０８における処理を順番に繰り返す。
【０１９０】
Ｓ２０９において、直前のＳ２０４からＳ２０８において行った処理がＮｉｎｊ番目の燃料噴射に対して行った処理であると判定されると、今回の演算処理は終了する。
【０１９１】
燃料噴射弁７は，以下の構成を有する。
中心軸（ＣＡ７）に沿う方向の一方の端部（２５）に形成され内燃機関が有する点火プラグ（５４）の方向に燃料を噴射可能な第一噴孔（７６１，７６２）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に形成され燃料を噴射可能な第二噴孔（７７１，７７２，７７３，７７４）を有するハウジング（１１）と、筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（４１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（４０）と、前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）と、前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（５８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（５８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（５８）と、前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）と、を備え、前記第一噴孔の数は、前記第二噴孔の数に比べ多く、複数の前記第一噴孔の断面積の合計は、複数の前記第二噴孔の断面積の合計に比べ小さい燃料噴射弁。
【０１９２】
燃料噴射弁７では、インナ噴孔７６１，７６２は、点火プラグ５４の方向に噴射するよう形成されている。また、インナ噴孔７６１，７６２の数は、アウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４の数に比べ多く、インナ噴孔７６１，７６２の断面積の合計は、アウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４の断面積の合計に比べ小さい。これにより、点火プラグ５４の近傍にインナ噴孔７６１，７６２によって少量の燃料を噴射し、リーン燃焼の着火性を向上することができる。また、インナ噴孔７６１，７６２およびアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４との両方から燃料を噴射することによって燃焼室５００に均質な混合気を形成することができる。このように、燃料噴射弁７は、インナ噴孔７６１，７６２とアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４とを使い分けることによって燃料の噴霧状態を高精度に制御することができ、エンジン１０における燃料の燃焼状態を最適化することができる。
【０１９３】
すなわち、燃料噴射弁７を含む本発明の燃料噴射弁では、中心噴孔は、点火プラグの方向に噴射するよう形成されている。また、中心噴孔の数は、外側噴孔の数に比べ多く、中心噴孔の断面積の合計は、外側噴孔の断面積の合計に比べ小さい。これにより、中心噴孔によって点火プラグの近傍に少量の燃料を噴射しリーン燃焼の着火性を向上することができる。また、中心噴孔および外側噴孔との両方から燃料を噴射することによって内燃機関が有する燃焼室に均質な混合気を形成することができる。このように、本発明の燃料噴射弁は、中心噴孔と外側噴孔とを使い分けることによって燃料の噴霧状態を高精度に制御することができ、内燃機関における燃料の燃焼状態を最適化することができる。
【０１９４】
また、燃料噴射弁の制御システム７５は、以下の構成を有する。
内燃機関（５０）に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングを制御する燃料噴射弁の制御システムであって、中心軸（ＣＡ７）に沿う方向の一方の端部（２５）に形成され前記内燃機関が有する点火プラグ（５４）の方向に燃料を噴射可能な第一噴孔（７６１，７６２）、および、中心軸からみて前記第一噴孔の径外方向に形成され燃料を噴射可能な第二噴孔（７７１，７７２，７７３，７７４）を有するハウジング（１１）、筒状に形成され、前記ハウジング内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能に設けられ、一方の端部に前記第一噴孔と連通可能な中間通路（４１０）を有し、前記中心軸からみて前記第二噴孔の内側開口の径外方向に位置するハウジング第一内壁面（２５６）に一方の端部が当接可能なアウタニードル（４０）、前記中心軸からみて前記中間通路の内側開口の径外方向に位置するアウタ内壁面（４２１）に当接可能に形成され、前記アウタニードル内を前記中心軸に沿う方向に往復移動可能なインナニードル（４３）、前記中間通路を形成する内壁に摺動しつつ前記中間通路に移動可能に設けられ、前記第一噴孔が噴射する燃料が流れる第一噴孔用燃料通路（５８０）を有し、前記第一噴孔側の端面（５８２）が前記第一噴孔の内側開口と前記第二噴孔の内側開口との間に位置するハウジング第二内壁面（２５５）に当接可能な中間部材（５８）、ならびに、前記インナニードルを往復移動可能な駆動部（１２，１３，１４，１５，１６）を有し、前記第一噴孔の数は、前記第二噴孔の数に比べ多く、複数の前記第一噴孔の断面積の合計は、複数の前記第二噴孔の断面積の合計に比べ小さい燃料噴射弁と、前記内燃機関が有するクランクシャフト（５２７）の回転角度を検出可能に設けられ、当該回転角度に応じた信号を出力可能なクランク角センサ（５６２）と、前記クランク角センサおよび前記燃料噴射弁と電気的に接続し、前記クランク角センサが出力する信号に応じて前記燃料噴射弁における燃料の噴射を制御可能な制御部（５７）と、を備え、前記制御部は、前記第一噴孔のみから燃料を噴射するよう、または、前記第一噴孔と前記第二噴孔とから燃料を噴射するよう、前記インナニードルの駆動を制御可能な燃料噴射弁の制御システム。
【０１９５】
また、燃料噴射弁の制御システム７５は、以下の構成を有する。
前記制御部は、前記エンジンが吸気行程中のとき前記第一噴孔および前記第二噴孔の両方から燃料を噴射し、前記エンジンが吸気行程以外のとき前記第一噴孔のみから燃料を噴射する燃料噴射弁の制御システム。
【０１９６】
燃料噴射弁７は、上述した演算処理の結果に基づいて、所定の燃料噴射の開始時期において燃料噴射を行う。駆動電流のパターン別の燃料噴射の状態をエンジン１０の断面図である図２９に示す。
エンジン１０の吸気行程においては、図２９（ａ）に示すように、ピストン５２が上死点から下死点に向かって移動しているため（図２９（ａ）の白抜き矢印Ｆ７ａ）、燃焼室５００の体積は、比較的大きくなりつつある。このとき、コイル１４に流れる駆動電流のパターンをパターンＡにし、燃焼室５００にインナ噴孔７６１、７６２およびアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４によって燃料を噴射する。これにより、点線ｓ７６で示すインナ噴孔７６１，７６２から噴射された燃料と、点線ｓ７７で示すアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４から噴射された燃料とが、燃焼室５００において拡散し、均質な混合気を形成することができる。
【０１９７】
一方、エンジン１０の圧縮行程においては、図２９（ｂ）に示すように、ピストン５２が下死点から上死点に向かって移動しているため（図２９（ｂ）の白抜き矢印Ｆ７ｂ）、燃焼室５００の体積は、比較的小さくなりつつある。このとき、コイル１４に流れる駆動電流のパターンをパターンＢにし、燃焼室５００にインナ噴孔７６１，７６２のみによって燃料を噴射する。これにより、点線ｓ７６で示すインナ噴孔７６１，７６２から噴射された燃料のみが燃焼室５００において拡散する。したがって、インナ噴孔７６１，７６２およびアウタ噴孔７７１，７７２，７７３，７７４によって燃料を噴射する場合に比べ少ない燃料が主に点火プラグ５４に向かって噴射されるため、リーン燃焼の着火性が向上することができる。
【０１９８】
図３０に燃料噴射弁７における燃焼変動率を比較例の燃料噴射弁における燃焼変動率と比較した特性図を示す。図３０には、紙面左側の第一軸に燃焼変動率を示す。ここで、燃焼変動率とは、燃焼の安定性を示す指標であって、燃焼変動率が高いほど燃焼は不安定となっており、例えば、ノッキングなどの不完全燃焼を起こしていることとなる。比較例の燃料噴射弁は、燃料噴射弁７とは異なり、クランク角とは無関係にインナ噴孔およびアウタ噴孔の両方から燃料を噴射する燃料噴射弁である。図３０に示すように、燃料噴射弁７の燃焼変動率は、比較例の燃料噴射弁における燃焼変動率に比べ小さくなることが明らかとなった。
【０１９９】
また、図３０には、燃料噴射弁７における粒子状生成物の発生量、および、比較例の燃料噴射弁における粒子状生成物の発生量も示している。図３０には、紙面右側の第２軸に粒子状生成物の発生量を示す。図３０に示すように、燃料噴射弁７の粒子状生成物の発生量は、比較例の燃料噴射弁における粒子状生成物の発生量に比べ小さくなることが明らかとなった。これは、ピストン５２が燃料噴射弁７から離れていく吸気行程においてインナ噴孔およびアウタ噴孔の両方から燃料を噴射する一方、ピストン５２が燃料噴射弁７に近づく、例えば、圧縮行程においてアウタ噴孔に比べ数が少なくかつ断面積が小さいインナ噴孔のみから燃料を噴射する。
このように、第七実施形態による燃料噴射弁７を備える燃料噴射弁の制御システム７５では、ピストン５２の頭頂面やシリンダ５１１の内壁面への燃料の付着を防止することができる。
【０２００】
すなわち、燃料噴射弁の制御システム７５を含む本発明の燃料噴射弁の制御システムでは、クランクシャフトの回転角に応じて、点火プラグの方向に燃料を噴射可能な中心噴孔のみから燃料を噴射する場合と、内燃機関が有する燃焼室全域に燃料を噴射可能なよう中心噴孔および外側噴孔の両方から燃料を噴射する場合とを選択することができる。
中心噴孔のみから燃料を噴射する場合、点火プラグの近傍に少量の燃料を噴射するためリーン燃焼の着火性を向上することができるとともに、燃焼室を形成する内壁面に燃料が付着することを防止することができる。
また、中心噴孔および外側噴孔の両方から燃料を噴射する場合、噴射された燃料は、燃焼室全域に拡散するため、均質な混合気を形成することができる。
このように、本発明の燃料噴射弁の制御システムは、クランクシャフトの回転角に応じて中心噴孔と外側噴孔とを使い分けることによって、燃料の噴霧状態を高精度に制御する。これにより、内燃機関における燃料の燃焼状態を最適化することができる。
【０２０１】
（第八実施形態）
次に、本発明の第八実施形態による燃料噴射弁の制御システムを図３１、３２に基づいて説明する。第八実施形態による燃料噴射弁の制御システムが備える燃料噴射弁は、燃料噴射弁が設けられる位置が第七実施形態と異なる。なお、第七実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０２０２】
第八実施形態による燃料噴射弁の制御システムは、エンジン１０に適用される。第八実施形態による燃料噴射弁の制御システムは、燃料噴射弁８、吸気圧センサ５６１、クランク角センサ５６２、および、ＥＣＵ５７を備える。
【０２０３】
燃料噴射弁８は、エンジン１０が有するシリンダ５１１に設けられている。燃料噴射弁８には、高圧ポンプ５３１によって加圧された燃料タンク５３内の燃料が燃料デリバリ５３２を介して供給される。燃料噴射弁８は、ＥＣＵ５７の指令に基づいて、ピストン５２が往復移動する方向に対して略垂直な方向に燃料を噴射可能に設けられる、いわゆる、再度噴射を行う。
【０２０４】
燃料噴射弁８は、図３１に示すように、一個のインナ噴孔８６１、および、五個のアウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５を有する。
ここで、図３１において、中心軸ＣＡ８に直交する直線を直線Ｘ８とし、中心軸ＣＡ８と直線Ｘ８との直交する直線をＹ８とする。図３１（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、直線Ｘ８の一方の側（図３１の紙面右側）を直線Ｘ８の正の側とし、直線Ｘ８の他方の側（図３１の紙面左側）を直線Ｘ８の負の側とする。また、直線Ｙ８の一方の側（図３１の紙面上側）を直線Ｙ８の正の側とし、直線Ｙ８の他方の側（図３１の紙面下側）を直線Ｙ８の負の側とする。燃料噴射弁８は、図３１（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、直線Ｙ８の正の側に点火プラグ５４が位置するようシリンダ５１１に設けられる。
【０２０５】
一個のインナ噴孔８６１は、図３１（ａ）に示すように、直線Ｙ８の正の側、すなわち、中心軸ＣＡ８からみて点火プラグ５４側に位置する。インナ噴孔８６１は、中間シール部材５８の貫通孔５８０に連通している。インナ噴孔８６１の径外方向には、噴射ノズル２５の中間内壁面２５５が形成されている。
【０２０６】
五個のアウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５は、図３１（ａ）に示すように、インナ噴孔８６１に対して直線Ｙ８の負の側に設けられている。アウタ噴孔８７１，８７２は、直線Ｙ８の正の側に設けられている。アウタ噴孔８７４，８７５は、直線Ｙ８の負の側に設けられている。アウタ噴孔８７３は、直線Ｙ８上に設けられている。アウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５の径外方向には、噴射ノズル２５の内壁面２５６が形成されている。
【０２０７】
燃料噴射弁８では、インナ噴孔８６１の断面積は、五個のアウタ噴孔８７１、８７２、８７３、８７４、８７５の断面積の合計に比べ小さい。
【０２０８】
図３１（ｂ）に、インナ噴孔８６１およびアウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５の噴孔軸の方向の関係を示す。図３１（ｂ）は、中心軸ＣＡ８に沿って燃料噴射弁８から燃料が噴射される方向に一定距離離れた位置にある仮想平面上での噴孔軸の方向の関係を示している。図３１（ｂ）には、図１７と同様に、インナ噴孔８６１およびアウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５の噴孔軸と仮想平面との交点ｐ８６１，ｐ８７１，ｐ８７２，ｐ８７３，ｐ８７４，ｐ８７５を示す。
【０２０９】
図３１（ｂ）に示すように、燃料噴射弁８では、インナ噴孔８６１の噴孔軸Ｄ８６１は、直線Ｙ８の正の側に位置する。すなわち、インナ噴孔８６１から噴射された燃料は、点火プラグ５４に向かう。
一方、アウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５の噴孔軸Ｄ８７１、Ｄ８７２、Ｄ８７３、Ｄ８７４、Ｄ８７５は、直線Ｙ８の負の側に位置する。すなわち、アウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５から噴射された燃料は、点火プラグから離れる方向に向かう。
【０２１０】
図３２に、燃料噴射弁８における駆動電流のパターン別の燃料噴射の状態を示す。
エンジン１０の吸気行程においては、図３２（ａ）に示すように、ピストン５２が上死点から下死点に向かって移動している（図３２（ａ）の白抜き矢印Ｆ８ａ）。そこで、コイル１４に流れる駆動電流のパターンを図１９に示すパターンＡにし、燃焼室５００にインナ噴孔８６１、およびアウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５によって燃料を噴射する。これにより、これにより、点線ｓ８６で示すインナ噴孔８６１から噴射された燃料と、点線ｓ８７で示すアウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５から噴射された燃料とが、燃焼室５００において拡散し、均質な混合気を形成することができる。
【０２１１】
一方、エンジン１０の圧縮行程においては、図３２（ｂ）に示すように、ピストン５２が下死点から上死点に向かって移動している（図３２（ｂ）の白抜き矢印Ｆ８ｂ）。このとき、コイル１４に流れる駆動電流のパターンを図１９に示すパターンＢにし、燃焼室５００にインナ噴孔８６１のみによって燃料を噴射する。これにより、点線ｓ８６で示すインナ噴孔８６１から噴射された燃料のみが燃焼室５００において拡散する。したがって、インナ噴孔８６１およびアウタ噴孔８７１，８７２，８７３，８７４，８７５によって燃料を噴射する場合に比べ少ない燃料が主に点火プラグ５４に向かって噴射されるため、リーン燃焼の着火性が向上することができる。したがって、燃料噴射弁８は、第七実施形態と同じ効果を奏する。
【０２１２】
（その他の実施形態）
第一実施形態では、インナニードル２３を開弁方向に付勢しつつ、アウタニードル２０を閉弁方向に付勢するアウタスプリングを備えるとした。アウタスプリングはなくてもよい。
【０２１３】
第一実施形態では、面積Ｓ１と面積Ｓ２との関係は、面積Ｓ１が面積Ｓ２に対して２：１〜５：１の範囲内であるとした。しかしながら、面積Ｓ１と面積Ｓ２との関係はこれに限定されない。
【０２１４】
第一実施形態の構成において、先端がインナ噴孔からハウジングの外側に突出する中間シール部材を有する第三実施形態の構成を適用してもよい。
【０２１５】
第二実施形態では、制御室は、絞り通路を介してアウタニードルの外側と連通するとした。絞り通路はなくてもよい。
【０２１６】
第二実施形態では、アウタニードルを閉弁方向に付勢するアウタスプリングを備えるとした。しかしながら、アウタスプリングはなくてもよい。
【０２１７】
第二実施形態では、アウタニードル３０、インナニードル３３、アウタスプリング２４、および、中間シール部材２８は、式（１）〜（４）の関係を満たすよう形成されるとした。しかしながら、アウタニードル３０、インナニードル３３、アウタスプリング２４、および、中間シール部材２８の構成上の関係はこれに限定されない。
【０２１８】
第二実施形態の構成において、先端がインナ噴孔からハウジングの外側に突出する中間シール部材を有する第三実施形態の構成を適用してもよい。
【０２１９】
第三実施形態では、アウタニードルが有するアウタシール部材と中間シール部材とは別体に設けられるとした。しかしながら、図３３に示すように、アウタシール部材と中間シール部材とは一体に形成されてもよい。
【０２２０】
図３３に示す燃料噴射弁３は、ハウジング１１、アウタニードル４５、インナニードル４３、可動コア１２、固定コア１３、コイル１４、第一スプリング１５、第二スプリング１６などを備える。なお、図３３には、アウタニードル４５が噴射部２５１から離間する方向である開弁方向、および、アウタニードル４５が噴射部２５１に当接する方向である閉弁方向を図示する。
【０２２１】
アウタニードル４５は、噴射ノズル２５内および第一筒部材１１１内を往復移動可能に設けられている。アウタニードル４５は、略有底筒状に形成されている。アウタニードル４５は、アウタシール部４５１、小内径部４１２、大内径部４１３、中間シール部４７１、および、突出部４７２を有する。アウタシール部４５１、小内径部４５２、大内径部４５３、中間シール部４７１、および、突出部４７２は、一体に形成されている。
【０２２２】
アウタシール部４５１は、噴射ノズル２５内に設けられている略環状の部位である。アウタシール部４５１は、外壁面４５４が噴射ノズル２５の内壁面２５６に当接可能に形成されている。アウタシール部４５１には、略中央に中間シール部４７１が設けられている。
【０２２３】
中間シール部４７１は、略環状に形成されている部位である。
突出部４７２は、中間シール部４７１のインナ噴孔２６側に設けられている筒状の部位である。突出部４７２の外径は、インナ噴孔２６の内径に比べ小さく、突出部４７２は、インナ噴孔２６に挿通されている。突出部４７２は、中間シール部４７１と接続する側とは反対側の端部が噴射ノズル２５の外側に突出するよう形成されている。
突出部４７２は、外径が中間シール部４７１の外径に比べ大きい。これにより、中間シール部４７１は、噴射部２５１の中間内壁面２５５に当接可能な端面４７３を有する。
【０２２４】
中間シール部４７１および突出部４７２は、中心軸ＣＡ３に沿う方向に中間シール部４７１および突出部４７２を貫通する貫通孔４７０を有する。貫通孔４４０は、アウタニードル４５の内側とハウジング１１の外側とに連通している。
【０２２５】
インナシール部４３１の外壁面４３７は、アウタニードル４０の内壁面であって、中心軸ＣＡ３からみて貫通孔４７０の径外方向に位置する「アウタ内壁面」としての内壁面４６１に当接可能に形成されている。
【０２２６】
次に、図３３に示す燃料噴射弁３の作用について説明する。
コイル１４に電力が供給されていないとき、アウタニードル４５およびインナニードル４３では、アウタニードル４５の外壁面４５４と噴射ノズル２５の内壁面２５６とは当接している。これにより、アウタ噴孔２７を介した噴射ノズル２５の内側と外側との間での燃料の流れは規制される。
また、インナニードル４３の外壁面４３７とアウタニードル４５の内壁面４６１とは当接している。これにより、アウタニードル４５の貫通孔４８０を介したアウタニードル４０の内側と噴射ノズル２５の外側との間での燃料の流れは規制される。
【０２２７】
コイル１４に電力が供給されると、可動コア１２とインナニードル４３との間に開弁方向の磁気吸引力が作用する。磁気吸引力が所定の値に比べ大きくなると、インナニードル４３が開弁方向に移動し、インナニードル４３の外壁面４３７がアウタニードル４５の内壁面４６１から離間する。外壁面４３７が内壁面４２１から離間すると、アウタニードル４５内の燃料が貫通孔４７０を通って燃料噴射弁３の外側に噴射される。
【０２２８】
貫通孔４７０から燃料噴射弁３の外側に向かって燃料が噴射されているとき、突出部４７２の先端は、噴射ノズル２５の外側に突出している。これにより、アウタニードル４５内の燃料がアウタ噴孔２７から噴射されることはない。
【０２２９】
インナニードル４３がアウタニードル４５の上側壁面４２４と当接しインナニードル４３がさらに開弁方向に移動すると、アウタニードル４５は、インナニードル４３とともに開弁方向に移動する。アウタニードル４５が開弁方向に移動すると、アウタニードル４５の外壁面４５４が噴射ノズル２５の内壁面２５６から離間し、アウタ噴孔２７を介した燃料の噴射が開始される。このとき、突出部４７２の先端は、噴射ノズル２５の外側に突出したままである。
【０２３０】
コイル１４への電力の供給が停止するとインナニードル４３が閉弁方向に移動し、インナニードル４３の外壁面４３７がアウタニードル４５の内壁面４６１に当接するため、貫通孔４７０からの燃料の噴射が停止する。さらに、インナニードル４３が閉弁方向に移動すると、アウタニードル４５の外壁面４５４と噴射ノズル２５の内壁面２５６とが当接する。これにより、アウタ噴孔２７を介した燃料の噴射が停止し、燃料噴射弁３における燃料噴射が終了する。
【０２３１】
このように、図３３のような構成であっても、インナ噴孔２６のみから燃料を噴射するときにアウタ噴孔２７からの燃料の噴射を防止することができるため、燃料の噴霧状態を最適化することができる。
【０２３２】
第三実施形態では、中間シール部材４４の小外径部４４２は、大外径部４４１と接続する側とは反対側の端部が噴射ノズル２５の外側に突出するよう形成されているとした。しかしながら、図３４に示すように、小外径部４４２の先端は、中心噴孔２９に位置してもよい。この場合であっても、アウタニードル４０内の燃料は、中間シール部材４４の貫通孔４４０を通って燃料噴射弁３の外側に確実に噴射されるため、燃料噴射弁３は、燃料の噴霧状態を最適化することができる。
【０２３３】
第三実施形態による燃料噴射弁３を第四実施形態や第七実施形態による燃料噴射弁の制御システムに適用してもよい。
【０２３４】
第四実施形態では、燃料噴射弁は、六個のインナ噴孔および六個のアウタ噴孔を有するとした。第五実施形態では、燃料噴射弁は、四個のインナ噴孔および二個のアウタ噴孔を有するとした。第六実施形態では、燃料噴射弁は、六個のインナ噴孔および三個のアウタ噴孔を有するとした。インナ噴孔およびアウタ噴孔の数はこれに限定されない。
【０２３５】
第四実施形態では、複数のアウタ噴孔のうち隣り合うアウタ噴孔の噴孔軸がなす角度は、１８度以下であるとした。しかしながら、隣り合うアウタ噴孔の噴孔軸がなす角度はこれに限定されない。１８度より大きくてもよい。
【０２３６】
第七実施形態では、燃料噴射弁は、二個のインナ噴孔および四個のアウタ噴孔を有するとした。第八実施形態では、燃料噴射弁は、一個のインナ噴孔および五個のアウタ噴孔を有するとした。インナ噴孔およびアウタ噴孔の数はこれに限定されない。
【０２３７】
第四〜八実施形態による燃料噴射弁の制御システムを第一〜三実施形態による燃料噴射弁に適用してもよい。
【０２３８】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０２３９】
１，２，３，４，５，６，７，８・・・燃料噴射弁
５５、７５・・・燃料噴射弁の制御システム
１１・・・ハウジング
１２・・・可動コア（駆動部）
１３・・・固定コア（駆動部）
１４・・・コイル（駆動部）
１５・・・第一スプリング（駆動部）
１６・・・第二スプリング（駆動部）
２０，３０・・・アウタニードル
２３・・・インナニードル
２８・・・中間シール部材（中間部材）
２１０，３１０・・・中間通路
２１８，３２１・・・内壁面（アウタ内壁面）
２５６・・・内壁面（ハウジング第一内壁面）
２８０・・・貫通孔（第一噴孔用燃料通路）
２５５・・・中間内壁面（ハウジング第二内壁面）
【図１】
2018009540.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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