(57)【要約】【課題】第２噴射孔より加圧空気とともに噴射される燃料の噴射量の誤差を小さく抑えることのできるエアブラストインジェクタを提供する。【解決手段】第２ニードル８の内部には、第１インジェクタ１が噴射した燃料を第２噴射孔６へ導く第２ニードル内通路９が設けられており、第１インジェクタ１の第１噴射孔３は、第２ニードル内通路９の上端部に向けて燃料の噴射を行なう。第１インジェクタ１は、第１噴射孔３から噴射された燃料を第２ニードル内通路９へ注入する燃料ノズル１０を備えている。この燃料ノズル１０は、第２ニードル内通路９と軸方向にオーバーラップするものであり、第１インジェクタ１から噴射された全ての燃料が第２ニードル内通路９に供給されて第２噴射孔６へ導かれる。これにより、第１インジェクタ１から噴射された全ての燃料が第２噴射孔６へ導かれるまでの時間と量が安定し、燃料の噴射精度を高めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部より加圧供給された液体燃料を噴射する第１噴射孔（３）を有する第１ノズルボディ（４）、この第１ノズルボディ（４）内に配置されて前記第１噴射孔（３）の開閉を行なう第１ニードル（５）を備える第１インジェクタ（１）と、
外部より加圧供給された空気とともに前記第１インジェクタ（１）から噴射された液体燃料を噴射する第２噴射孔（６）を有する第２ノズルボディ（７）、この第２ノズルボディ（７）内に配置されて前記第２噴射孔（６）の開閉を行なう第２ニードル（８）を備える第２インジェクタ（２）とを具備し、
前記第２ニードル（８）の内部に、前記第１インジェクタ（１）が噴射した燃料を前記第２噴射孔（６）へ導く第２ニードル内通路（９）が設けられ、
前記第１噴射孔（３）と前記第２ニードル内通路（９）の端部開口とが対向配置されて、前記第１噴射孔（３）から前記第２ニードル内通路（９）の端部に向けて燃料の噴射が行なわれるエアブラストインジェクタにおいて、
前記第１インジェクタ（１）は、前記第１噴射孔（３）から噴射された液体燃料を前記第２ニードル内通路（９）へ供給する燃料ノズル（１０）を備え、
この燃料ノズル（１０）は、前記第１噴射孔（３）から前記第２ニードル内通路（９）の内部まで伸び、前記燃料ノズル（１０）と前記第２ニードル内通路（９）とが軸方向にオーバーラップして配置されることを特徴とするエアブラストインジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のエアブラストインジェクタにおいて、
前記燃料ノズル（１０）は、前記第１ノズルボディ（４）の端部に固定されるノズル固定部（５４）を備え、
前記第１噴射孔（３）の周囲は、前記ノズル固定部（５４）と前記第１ノズルボディ（４）との間でシールされることを特徴とするエアブラストインジェクタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のエアブラストインジェクタにおいて、
前記燃料ノズル（１０）の通路面積は、前記第１噴射孔（３）の通路面積より大きく設けられることを特徴とするエアブラストインジェクタ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエアブラストインジェクタにおいて、
外部より前記第２インジェクタ（２）内に加圧供給された空気は、前記第２ニードル内通路（９）と前記燃料ノズル（１０）との間に形成される環状隙間（５５）を通って前記第２噴射孔（６）に導かれることを特徴とするエアブラストインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧空気とともに液体燃料を噴射させるエアブラストインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（燃料の燃焼エネルギーにより回転トルクを発生する内燃機関）に搭載される燃料噴射装置では、燃費向上およびエミッション低減を目的として、液体燃料を微粒化してインジェクタより噴射する技術が望まれる。
液体燃料の微粒化を達成するインジェクタとして、エアブラストインジェクタが知られている。エアブラストインジェクタは、液体燃料の噴射を行なう第１インジェクタと、この第１インジェクタから噴射された液体燃料と加圧空気を一緒に噴射させる第２インジェクタとから構成される複合インジェクタであり、加圧空気が第２噴射孔（第２インジェクタの噴射口）を通過する際に音速化することで、加圧空気とともに噴射される液体燃料を微粒化するものである。
【０００３】
具体的に、従来技術におけるエアブラストインジェクタの要部構造を、図５（ｂ）を参照して説明する。なお、符号は後述する［発明を実施するための形態］および［実施例］と同一機能物に同一符号を付したものである。
第１インジェクタ１の第１噴射孔３（燃料噴射孔）は、第２インジェクタ２の第２ニードル８に設けられた第２ニードル内通路９と対向配置されており、第１噴射孔３は第２ニードル内通路９の端部に向けて燃料の噴射を行なう（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
第１インジェクタ１の第１噴射孔３から噴射される液体燃料は、図５（ｂ）の矢印に示すように、第１噴射孔３の周囲に飛散する。その結果、（ｉ）第１インジェクタ１から噴射された噴射燃料の一部は第２ニードル内通路９の内部に吹き入れられるものの、（ｉｉ）他の多くの噴射燃料は第２ニードル８の周囲の部材に付着する。
（ｉ）第２ニードル内通路９の内部に吹き入れられた噴射燃料は、第２ニードル内通路９を伝わって、第２インジェクタ２の第２噴射孔（エアブラスト噴射孔）へ導かれるため、第２ニードル内通路９の内部に吹き入れられてから、その燃料が第２噴射孔へ導かれる時間と量に大きな誤差は生じない。
（ｉｉ）しかるに、第２ニードル８の周囲の部材に付着した燃料は、第２ロアボディ３４および第２アッパーボディ３５の内壁表面や、第２アッパーボディ３５と第２可動コア４２の隙間、第２ニードル８の外壁表面など、種々の凹凸壁面や隙間を伝わって落下し、最終的に第２噴射孔へ導かれる。このため、第２ニードル８の周囲の部材に燃料が付着してから、その燃料が第２噴射孔へ導かれるまでの時間と量には、大きな誤差が生じてしまう。
【０００５】
一方、エアブラストインジェクタの第２インジェクタ２は、第１インジェクタ１から噴射された液体燃料と一緒に加圧空気を噴射するものである。
このため、上述したように、第２ニードル８の周囲の部材に付着した燃料が、第２インジェクタ２の第２噴射孔へ導かれるまでの時間と量に大きな誤差が生じてしまうと、第２インジェクタ２から加圧空気とともに噴射される燃料の噴射量に大きな誤差が生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２５３８３号公報
【特許文献２】特開平１０−１５９６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第２噴射孔より加圧空気とともに噴射される燃料の噴射量の誤差を小さく抑えることのできるエアブラストインジェクタの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［請求項１の手段］
請求項１のエアブラストインジェクタにおける第１インジェクタは、第１噴射孔から噴射された液体燃料を、第２インジェクタの第２ニードル内通路へ供給する燃料ノズルを備える。この燃料ノズルは、第１インジェクタの第１噴射孔から第２インジェクタの第２ニードル内通路の内部まで伸びるものであり、燃料ノズルと第２ニードル内通路とが軸方向にオーバーラップして配置される。
【０００９】
このように、第１インジェクタに燃料ノズルを設けることにより、第１インジェクタから噴射される全ての液体燃料を、第２インジェクタの第２ニードル内通路の内部に噴射供給することができ、第１インジェクタから噴射された液体燃料が第２ニードルの周囲の部材に付着するのを防ぐことができる。
その結果、第１インジェクタから噴射された全ての液体燃料を安定して第２噴射孔へ導くことができ、第２噴射孔より噴射される燃料の噴射精度を高めることができる。
【００１０】
［請求項２の手段］
請求項２のエアブラストインジェクタにおける燃料ノズルは、第１ノズルボディの端部に固定されるノズル固定部を備える。そして、第１インジェクタの第１噴射孔の周囲は、ノズル固定部と第１ノズルボディとの間でシールされる。
これにより、第１インジェクタから噴射された燃料が、燃料ノズルの先端（第２ニードル内通路に挿し込まれている端部）とは別の箇所から漏れ出て第２ニードルの周囲の部材に付着する不具合を確実に回避することができる。
【００１１】
［請求項３の手段］
請求項３のエアブラストインジェクタにおける燃料ノズルの通路面積は、第１噴射孔の通路面積より大きく設けられる。これにより、第１インジェクタから噴射される燃料の噴射量が、燃料ノズルの影響によって変化する不具合を回避することができる。
【００１２】
［請求項４の手段］
請求項４のエアブラストインジェクタにおいて第２インジェクタ内に加圧供給された空気は、第２ニードル内通路と燃料ノズルとの間に形成される環状隙間を通って第２噴射孔に導かれる。
これにより、第２インジェクタの第２ニードルの外周部位に、加圧空気を第２噴射孔へ導く通路を形成する必要がなくなり、加工コストを低減することができる。
【００１３】
また、第２インジェクタを電磁アクチュエータで開閉駆動する場合では、第２ニードルを駆動する第２可動コア（第２インジェクタのアーマチャコア）が第２ニードルに固定される。その場合、加圧空気が、第２ニードル内通路と燃料ノズルとの間の環状隙間を通って第２噴射孔に導かれるため、第２可動コアに、加圧空気を第２噴射孔へ導く空気通路を形成する必要がなくなり、第２可動コアに作用する磁気吸引力を高めることができ、第２インジェクタの作動応答性を高めることができる。あるいは、第２可動コアを小型化でき、第２インジェクタを小型化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】エアブラストインジェクタの断面図である。
【図２】第１インジェクタと第２インジェクタの駆動例を示すタイムチャートである。
【図３】第１インジェクタにおける燃料の流れを示す説明図である。
【図４】第２インジェクタにおける加圧空気の流れを示す説明図である。
【図５】本発明が適用されたエアブラストインジェクタの要部断面図、および本発明が適用されていないエアブラストインジェクタの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
エアブラストインジェクタは、加圧された液体燃料の噴射を行なう第１インジェクタ１と、この第１インジェクタ１から噴射された液体燃料とともに、加圧空気を一緒に噴射する第２インジェクタ２とを備える。
【００１６】
第１インジェクタ１は、外部より内部へ加圧供給された液体燃料を噴射する第１噴射孔３を有する第１ノズルボディ４と、この第１ノズルボディ４内に配置されて第１噴射孔３の開閉を行なう第１ニードル５とを備えるものであり、例えば電磁アクチュエータや、ピエゾアクチュエータ等の駆動手段により作動制御される。
第２インジェクタ２は、外部より加圧供給された空気とともに第１インジェクタ１から噴射された液体燃料を噴射する第２噴射孔６を有する第２ノズルボディ７と、この第２ノズルボディ７内に配置されて第２噴射孔６の開閉を行なう第２ニードル８とを備えるものであり、第１インジェクタ１と同様、例えば電磁アクチュエータや、ピエゾアクチュエータ等の駆動手段により作動制御される。
【００１７】
第２インジェクタ２における第２ニードル８の内部には、第１インジェクタ１が噴射した燃料を第２噴射孔６へ導くための第２ニードル内通路９が設けられている。
また、第１インジェクタ１の第１噴射孔３と、第２インジェクタ２の第２ニードル内通路９の端部開口とが対向配置されるものであり、第１噴射孔３から第２ニードル内通路９の端部に向けて燃料の噴射が行なわれる。
そして、第１インジェクタ１は、第１噴射孔３から噴射された液体燃料を、第２インジェクタ２の第２ニードル内通路９へ供給する燃料ノズル１０を備える。この燃料ノズル１０は、第１噴射孔３から第２ニードル内通路９の内部まで伸びるものであり、燃料ノズル１０が第２ニードル内通路９と軸方向にオーバーラップして配置され、第１インジェクタ１から噴射される液体燃料の全てが、燃料ノズル１０を通って第２インジェクタ２の第２ニードル内通路９の内部に噴射供給される。
【実施例１】
【００１８】
次に、エアブラストインジェクタの具体的な一例を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。また、以下の実施例では、図１の上側を上、図１の下側を下と称して説明するが、実際のエンジンへの搭載方向は、第２インジェクタ２内の燃料が重力によって第２噴射孔６へ向かうように、エアブラストインジェクタの上端より、エアブラストインジェクタの下端が、天地方向の下側（地側）に配置されるものである。
【００１９】
エアブラストインジェクタは、直噴エンジンに搭載されるものであり、例えばガソリン等の燃料をエンジンの気筒内（燃焼室内）に直接噴射供給するものであって、各気筒毎に搭載される。
エアブラストインジェクタは、液体燃料の噴射を行なう第１インジェクタ１と、この第１インジェクタ１から噴射された液体燃料とともに、加圧空気を一緒に噴射する第２インジェクタ２とを備える。
【００２０】
（第１インジェクタ１の説明）
実施例１の第１インジェクタ１は、燃料ポンプにより加圧された燃料が、燃料供給管を介して第１インジェクタ１の上端に設けられた燃料導入口１１より内部に供給される。
燃料ポンプは、燃料タンクから第１インジェクタ１に燃料を導く燃料供給管の途中に配置されるものであり、燃料タンク内の燃料を吸引して所定圧力へ加圧し、第１インジェクタ１に向けて圧送するものである。また、燃料ポンプは、第１インジェクタ１に向けて吐出される燃料の圧力を、所定の目標圧力（例えば、５５０ｋＰａ）に調圧する調圧装置（プレッシャレギュレータ等）を備えている。
【００２１】
第１インジェクタ１は、略円筒形状を呈するものであり、上端から燃料を受け、内部の燃料通路を経由して下端から燃料を噴射する。
第１インジェクタ１は、燃料の噴射と停止を実行する第１噴射ノズル１２、この第１噴射ノズル１２に閉弁力（燃料噴射を停止させる力）を付与する第１スプリング１３、この第１スプリング１３の閉弁力に抗して開弁力（燃料噴射を実行させる力）を付与する第１電磁駆動部１４、略筒状を呈して第２インジェクタ２の上部に挿入固定される第１ロアボディ１５、略筒状を呈して第１ロアボディ１５の上部に同軸上に配置される第１アッパーボディ１６を備えており、第１アッパーボディ１６の上端に設けられた燃料導入口１１から内部に流入した燃料は、第１ロアボディ１５を通って第１噴射ノズル１２の下端に向けて供給される。
【００２２】
第１噴射ノズル１２は、第１ロアボディ１５の下部に固定されて第２インジェクタ２の内部に挿入配置される第１ノズルボディ４と、この第１ノズルボディ４の内部に挿入されて上下方向へ摺動自在に支持される第１ニードル５とを含んで構成される。
第１ノズルボディ４の軸中心には、上方から下方へ向けて燃料を導く第１ノズル孔１７が穿設されており、第１ノズル孔１７の下端に設けられた弁座の中心には、第１ノズルボディ４の先端部から第２インジェクタ２の内部に向けて燃料を噴射するための第１噴射孔３が形成されている。
【００２３】
第１ノズル孔１７は、第１ニードル５との間に燃料通路を形成して、上方から供給された燃料を弁座側へ導くものである。
第１噴射孔３は、第１ノズルボディ４の下端の軸中心において上下方向に貫通する１つの貫通穴であり、弁座の上面に入口が開口して、出口が第１ノズルボディ４の先端部の外面に開口している。
【００２４】
第１ニードル５は、上下方向へ延びるシャフト形状を呈するものであり、第１ノズル孔１７の中心部において上下方向へ摺動自在に支持されている。
具体的に、第１ニードル５の上端は、第１ロアボディ１５の内周面によって上下方向に摺動自在に支持される第１可動コア１８（第１電磁駆動部１４におけるアーマチャ）の中心に結合されており、その結果、第１ニードル５の上端が第１ロアボディ１５の内部において上下方向へ移動可能に支持される。なお、第１可動コア１８には、上下方向を連通する燃料通路１８ａが形成されており、第１可動コア１８の上側の燃料を、第１可動コア１８の下側へ導くように設けられている。
一方、第１ニードル５の下側には、径方向外側へ膨出する第１大径摺動部１９が形成されており、この第１大径摺動部１９が第１ノズル孔１７の内周面によって摺動自在に支持される。なお、第１大径摺動部１９には、外周面の一部をカットした形状の面取部（あるいは上下方向に連通する溝部）１９ａが設けられており、第１大径摺動部１９の上側の燃料を、第１大径摺動部１９の下側へ導くように設けられている。
【００２５】
第１ニードル５の下端には、第１ノズル孔１７の下端に設けられた弁座に着座可能なシート部が設けられている。このシート部が弁座に着座することにより、第１ノズル孔１７と第１噴射孔３との連通を遮断し、シート部が弁座から離座することにより、第１ノズル孔１７と第１噴射孔３とを連通して、第１噴射孔３から燃料の噴射を行なう。
ここで、弁座とシート部との当接部（着座部分）には、シート部が弁座に着座した際に噴射を停止するための線シール部（油密機能部）が設けられている。
なお、シート部の形状は、略円錐形状に限られるものではなく、略円錐台形状、あるいは略半球状など、線シールが可能な形状であればいずれの形状であっても良い。また、弁座とシート部のシール方法としては、線シールに限らず、円錐面の当接でシールするものであっても良い。
【００２６】
第１スプリング１３は、第１ニードル５を下方へ押し付けて、シート部を弁座に着座させる力（閉弁力）を発生するものであり、この実施例１では圧縮コイルスプリングを用いている。具体的に、第１スプリング１３は、第１可動コア１８と、筒状を呈する第１バネストッパ２１との間で圧縮された状態で組付けられたものである。ここで、第１バネストッパ２１は、第１アッパーボディ１６の内周面に固定された第１磁気吸引筒２５（後述する）の内周面に圧入あるいはネジ込み等により固定されたものである。
【００２７】
第１電磁駆動部１４は、磁力によって第１ニードル５を上方（開弁方向）に駆動するものであり、通電により磁力を発生する円筒形状に巻回された第１コイル２２、この第１コイル２２の内周に配置されて上下方向へ摺動自在に支持される第１可動コア１８、この第１可動コア１８を上方へ磁気吸引するための磁路を形成する第１固定子を備える。
【００２８】
第１固定子は、第１ロアボディ１５と第１アッパーボディ１６の間に挟まれて配置される第１非磁性筒２３と、この第１非磁性筒２３の下部において第１可動コア１８と径方向の磁気の受け渡しを行なう第１磁気受渡筒２４と、第１可動コア１８を上方へ磁気吸引する第１磁気吸引筒２５と、第１コイル２２の周囲を覆う第１ヨーク２６とを備える。
なお、第１固定子を構成する部材のうち、第１非磁性筒２３を除く他の部材（第１磁気受渡筒２４、第１磁気吸引筒２５、第１ヨーク２６）は、全て磁性体金属（例えば、鉄）によって形成されるものである。
ここで、第１固定子は、第１ロアボディ１５および第１アッパーボディ１６の一部を利用したものであり、第１ロアボディ１５の上部が第１磁気受渡筒２４として利用され、第１アッパーボディ１６が第１磁気吸引筒２５と第１ヨーク２６の磁気結合を行なう部材として利用されている。
【００２９】
第１非磁性筒２３は、第１アッパーボディ１６と同径の筒体であり、第１磁気吸引筒２５と第１磁気受渡筒２４（第１ロアボディ１５の一部）とが、第１可動コア１８を介さずに直接的に磁気結合（磁路形成）するのを防ぐためのものである。
第１磁気吸引筒２５は、第１アッパーボディ１６の内周面に結合された筒状を呈し、第１磁気吸引筒２５の下面と第１可動コア１８の上面との間にメインギャップ（磁気吸引ギャップ）を形成する部材である。即ち、第１コイル２２が通電されると、第１磁気吸引筒２５が第１可動コア１８を磁気吸引するものである。
【００３０】
第１ヨーク２６は、第１コイル２２の外周を覆って、第１コイル２２の周囲に磁路を形成する部材であり、第１コイル２２が通電されると、第１ヨーク２６→第１アッパーボディ１６および第１磁気吸引筒２５→第１可動コア１８→第１磁気受渡筒２４（第１ロアボディ１５の一部）→再び第１ヨーク２６に戻る磁気経路（磁束の流れ方向は逆であっても良い）が形成される。
【００３１】
第１ヨーク２６は、絶縁性の第１樹脂部材２７によりモールドされており、第１ヨーク２６をモールドする第１樹脂部材２７の一部には、外部接続用の第１コネクタ２８が設けられている。この第１コネクタ２８は、第１インジェクタ１の作動制御を行なうＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略：図示しない）と接続線を介して電気的な接続を行なう接続手段であり、その内部には第１コイル２２の両端にそれぞれ接続される端子２８ａがモールドされている。
【００３２】
（第２インジェクタ２の説明）
実施例１の第２インジェクタ２は、エアポンプにより加圧された空気が、圧縮空気供給管を介して第２インジェクタ２の上部の側面より内部に供給される。
エアポンプは、大気中の空気を吸引して所定圧力へ加圧し、第２インジェクタ２に向けて圧送するものである。また、エアポンプは、第２インジェクタ２に向けて吐出される空気の圧力を、所定の目標圧力（燃料ポンプから第１インジェクタ１へ供給される燃料圧力よりも低い圧力：例えば、３００ｋＰａ）に調圧する調圧装置（プレッシャレギュレータ等）を備えている。
【００３３】
第２インジェクタ２は、第１インジェクタ１の下側において、第１インジェクタ１と同軸に配置された略円筒形状を呈するものであり、上部に配置された第１インジェクタ１から噴射燃料を受けるとともに、エアポンプから加圧空気の供給を受ける。そして、この第２インジェクタ２は、第２インジェクタ２の上部に供給された加圧空気と液体燃料（以下では、第２インジェクタ２に供給された加圧空気と第１インジェクタ１から噴射された液体燃料とを合わせて「エア混合燃料」と称して説明する）を、内部通路を経由させて下端へ導き、下端から噴射させるものである。
【００３４】
第２インジェクタ２は、エア混合燃料の噴射と停止を実行する第２噴射ノズル３１、この第２噴射ノズル３１に閉弁力（燃料噴射を停止させる力）を付与する第２スプリング３２、この第２スプリング３２の閉弁力に抗して開弁力（燃料噴射を実行させる力）を付与する第２電磁駆動部３３、略筒状を呈してエンジンのシリンダヘッド等に挿入固定される第２ロアボディ３４、略筒状を呈して第２ロアボディ３４の上部に同軸上に配置される第２アッパーボディ３５を備えている。
【００３５】
第２アッパーボディ３５は、上述したように略筒形状を呈するものであり、その上部に第１インジェクタ１の下部が挿入配置される。第１インジェクタ１を第２アッパーボディ３５に固定する一例として、この実施例では、第１ロアボディ１５の外周にフランジ部１５ａを設け、第２アッパーボディ３５の上面と、第２アッパーボディ３５の上面に締結される取付プレート３６との間でフランジ部１５ａを挟み付けることで、第１インジェクタ１を第２アッパーボディ３５に固定している。なお、第１インジェクタ１の固定手段は、適宜変更可能なものである。
また、第２アッパーボディ３５の側面には、エアポンプで加圧された空気を内部に導くエア導入通路３７が形成されている。そして、第２アッパーボディ３５の内部に供給された加圧空気は、第２噴射ノズル３１の下端まで充填供給される。
【００３６】
第２噴射ノズル３１は、第２ロアボディ３４の下部にリテーニングナット３８を用いて締結固定される第２ノズルボディ７と、この第２ノズルボディ７の内部に挿入されて上下方向へ摺動自在に支持される第２ニードル８とを含んで構成される。
第２ノズルボディ７は、先端部が気筒内に露出するように挿入配置されるものであり、その軸中心には、上方から下方へ向けて貫通する筒形状の第２ノズル孔３９が形成されている。そして、第２ノズル孔３９の下端には、エア混合燃料を気筒内に噴射供給する第２噴射孔６が形成されており、この第２噴射孔６は、下方に向けて拡径したテーパ形状に設けられている。
【００３７】
第２ノズル孔３９は、第２ニードル８との間に上下方向を連通する外周通路４１を形成するものであり、外周通路４１に供給された加圧空気や液体燃料を第２噴射孔６へ導くものである。
第２ニードル８は、上下方向へ延びるシャフト形状を呈するものであり、第２ノズル孔３９の中心部において上下方向へ摺動自在に支持されている。
【００３８】
具体的に、第２ニードル８の上端は、第２アッパーボディ３５の内周面によって上下方向に摺動自在に支持される第２可動コア４２（第２電磁駆動部３３におけるアーマチャ）の中心に結合されており、その結果、第２ニードル８の上端が第２アッパーボディ３５の内部において上下方向へ移動可能に支持される。なお、第２可動コア４２には、上下方向を連通するための通路は形成されておらず、第２ニードル８の外周に何らかの要因で付着した液体燃料は、第２可動コア４２の外周面の摺動クリアランスを介して下方へ伝わることで外周通路４１へ導かれる。
【００３９】
一方、第２ニードル８の下側には、径方向外側へ膨出する第２大径摺動部４３が形成されており、この第２大径摺動部４３が第２ノズル孔３９の内周面によって摺動自在に支持される。なお、第２大径摺動部４３には、外周面の一部をカットした形状の面取部（あるいは上下方向に連通する溝部）４３ａが設けられており、第２大径摺動部４３の上下の外周通路４１を連通するように設けられている。
【００４０】
第２ニードル８の内部には、第１インジェクタ１が噴射した燃料を第２噴射孔６へ導く第２ニードル内通路９が設けられている。
この第２ニードル内通路９は、第２ニードル８の上端より下側の途中まで穿設された中心孔９ａと、この中心孔９ａの下端から径方向外側へ分岐して外周通路４１に連通する径方向孔９ｂとで構成されている。この径方向孔９ｂは、中心側から外方向に向かうに従って下方に傾斜する傾斜穴として設けられている。また、中心孔９ａの最下端部は、径方向孔９ｂに連通して設けられ、第２噴射孔６の開弁後において、中心孔９ａの最下端部に液体燃料が貯溜しないように設けられている。
【００４１】
第２ニードル内通路９の上端の開口は、第１インジェクタ１の第１噴射孔３と同一軸線上に開口するものであり、第１噴射孔３と、第２ニードル内通路９の上端の開口とが対向配置されて、第１噴射孔３から第２ニードル内通路９の上端部に向けて燃料の噴射が行なわれる（第１噴射孔３から第２ニードル内通路９の内部に燃料を吹き入れる構造については後述する）。
【００４２】
第２ニードル８の下端には、第２噴射孔６を開閉する弁傘４４が設けられている。この弁傘４４の外径寸法は、第２噴射孔６の外径寸法より大径に設けられており、弁傘４４が第２噴射孔６の開口縁に着座することにより、外周通路４１と外部（気筒内）との連通が遮断され、弁傘４４が第２噴射孔６の開口縁から離座することにより、外周通路４１と外部が連通して、第２噴射孔６からエア混合燃料が気筒内に噴射される。
ここで、弁傘４４と当接する第２噴射孔６の開口縁には、弁傘４４が第２噴射孔６の開口縁に着座した際に噴射を停止するための線シール部（油密機能部）が設けられている。なお、第２噴射孔６の形態、および第２ニードル８における弁体（第２噴射孔６を開閉するバルブ部）の形態は、この実施例に示すものに限定されるものではなく、適宜変更可能なものである。
【００４３】
第２スプリング３２は、第２ニードル８を上方へ押し上げて、弁傘４４を第２噴射孔６の開口縁に着座させる力（閉弁力）を発生するものであり、この実施例１では圧縮コイルスプリングを用いている。具体的に、第２スプリング３２は、第２ニードル８の外周面に取り付けられた第２バネストッパ４５と、第２ノズルボディ７の上端面との間で圧縮された状態で組付けられたものである。なお、第２バネストッパ４５は、第２ニードル８の外周面に取り付けられるクリップリング（Ｅリング、Ｃリング等）４５ａによって支持されるものである。
【００４４】
第２電磁駆動部３３は、磁力によって第２ニードル８を下方（開弁方向）に駆動するものであり、通電により磁力を発生する円筒形状に巻回された第２コイル４６、この第２コイル４６の内周に配置されて上下方向へ摺動自在に支持される第２可動コア４２、この第２可動コア４２を下方へ磁気吸引するための磁路を形成する第２固定子を備える。
【００４５】
第２固定子は、第２ロアボディ３４と第２アッパーボディ３５の間に挟まれて配置される第２非磁性筒４７と、この第２非磁性筒４７の上部において第２可動コア４２と径方向の磁気の受け渡しを行なう第２磁気受渡筒４８と、第２可動コア４２を下方へ磁気吸引する第２磁気吸引部４９と、第２コイル４６の周囲を覆う第２ヨーク５１とを備える。
なお、第２固定子を構成する部材のうち、第２非磁性筒４７を除く他の部材（第２磁気受渡筒４８、第２磁気吸引部４９、第２ヨーク５１）は、全て磁性体金属（例えば、鉄など）によって形成されるものである。
ここで、第２固定子は、第２ロアボディ３４および第２アッパーボディ３５の一部を利用するものであり、第２ロアボディ３４の上部が第２磁気吸引部４９として利用され、第２アッパーボディ３５の下部が第２磁気受渡筒４８として利用されている。
【００４６】
第２非磁性筒４７は、第２アッパーボディ３５の下部と同径の筒体であり、第２磁気吸引部４９（第２ロアボディ３４の一部）と第２磁気受渡筒４８（第２アッパーボディ３５の一部）とが、第２可動コア４２を介さずに直接的に磁気結合（磁路形成）するのを防ぐためのものである。
第２磁気吸引部４９は、第２可動コア４２の下面と対向配置され、第２可動コア４２の下面との間にメインギャップ（磁気吸引ギャップ）を形成する部材である。即ち、第２コイル４６が通電されると、第２磁気吸引部４９が第２可動コア４２を磁気吸引するものである。
【００４７】
第２ヨーク５１は、第２コイル４６の外周を覆って、第２コイル４６の周囲に磁路を形成する部材であり、第２コイル４６が通電されると、第２ヨーク５１→第２磁気吸引部４９（第２ロアボディ３４の一部）→第２可動コア４２→第２磁気受渡筒４８（第２アッパーボディ３５の一部）→再び第２ヨーク５１に戻る磁気経路（磁束の流れ方向は逆であっても良い）が形成される。
【００４８】
第２ヨーク５１は、絶縁性の第２樹脂部材５２によりモールドされており、第２ヨーク５１をモールドする第２樹脂部材５２の一部には、外部接続用の第２コネクタ５３が設けられている。この第２コネクタ５３は、第２インジェクタ２の作動制御を行なうＥＣＵと接続線を介して電気的な接続を行なう接続手段であり、その内部には第２コイル４６の両端にそれぞれ接続される端子５３ａがモールドされている。
【００４９】
ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行なうＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路などを含んで構成された周知構造のマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータの指示により第１コイル２２および第２コイル４６の通電制御を実施するインジェクタ駆動回路とを含んで構成される。
マイクロコンピュータには、ＥＣＵに読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジンの運転状態等に応じた信号）に応じて第１、第２コイル２２、４６の通電を制御するインジェクタ制御プログラムが搭載されている。
【００５０】
このインジェクタ制御プログラムは、ＥＣＵに読み込まれた車両の運転状態から、運転状態に応じた噴射形態、噴射タイミング、燃料の噴射量の算出を行なうとともに、算出された噴射形態、噴射タイミング、燃料の噴射量が得られるように、第１、第２コイル２２、４６の通電制御を実施するものである。
具体的に、インジェクタ制御プログラムは、算出された噴射量が得られるように第１コイル２２の通電期間を制御するとともに、算出された噴射タイミングで燃料噴射が実施されるように第２コイル４６の通電開始時期を制御するものである。
なお、以下では、具体的な一例として、図２に示すように、先ず第１コイル２２へ第１インジェクタ１の駆動信号を出力して第１インジェクタ１から第２インジェクタ２内に燃料の供給を行ない、続いて第２コイル４６へ第２インジェクタ２の駆動信号を出力してエア混合燃料を第２インジェクタ２から気筒内へ噴射させる例を示す。この図２に示す第１、第２インジェクタ１、２の駆動パターンは、実施例を説明するための一例であって、限定されるものではなく、第２インジェクタ２の第２噴射孔６から、第１インジェクタ１から噴射された液体燃料と一緒に加圧空気を噴射できるものであれば良い。
【００５１】
（実施例１の背景技術）
上述したように、第２ニードル８の内部には、第１インジェクタ１が噴射した燃料を第２噴射孔６へ導く第２ニードル内通路９が設けられており、第２インジェクタ２の上部に同軸上に配置された第１インジェクタ１は、第１噴射孔３から第２ニードル内通路９の上端部に向けて燃料の噴射を行なう。
ここで、従来技術であれば、図５（ｂ）の矢印に示すように、第１インジェクタ１の第１噴射孔３から噴射された液体燃料は、第２アッパーボディ３５内に飛散する。その結果、噴射燃料の一部は第２ニードル内通路９の内部に吹き入れられるものの、他の多くの噴射燃料は第２ニードル８の周囲の部材（第２アッパーボディ３５や第２可動コア４２等）に付着する。
第２ニードル内通路９の内部に吹き入れられた噴射燃料は、第２ニードル内通路９を伝わり、第２噴射孔６へ導かれる。このため、第２ニードル内通路９の内部に吹き入れられてから、その燃料が第２噴射孔６へ導かれる時間と量は安定しており、大きな誤差は生じない。
【００５２】
しかし、第２ニードル８の周囲の部材に付着した燃料は、第２アッパーボディ３５や第２可動コア４２の表面に沿って落下したり、第２アッパーボディ３５と第２可動コア４２の間の摺動クリアランスを伝わって落下するなど、種々の凹凸壁面や隙間を伝わって落下するものであるため、第２ニードル８の周囲の部材に燃料が付着してから、その燃料が第２噴射孔６へ導かれるまでの時間と量は安定せず、大きな誤差が生じてしまう。
このように、従来技術であれば、第２ニードル８の周囲の部材に付着した燃料が第２噴射孔６へ導かれるまでの時間と量に大きな誤差が生じることで、第２噴射孔６より噴射される燃料の噴射量に大きな誤差が生じる可能性がある。
【００５３】
（実施例１の特徴技術）
上記の不具合を回避する手段として、この実施例１のエアブラストインジェクタは、次の技術を採用している。
この実施例１の第１インジェクタ１には、第１噴射孔３から噴射された液体燃料を第２ニードル内通路９へ供給する燃料ノズル１０が設けられている。
この燃料ノズル１０は、鉄やステンレス等の金属、あるいは耐熱耐油性等に優れた樹脂部材よりなり、第１噴射孔３から第２ニードル内通路９の内部まで伸びる中空の細いパイプである。そして、第２インジェクタ２に対して第１インジェクタ１が組付けられた状態において、燃料ノズル１０の下側が第２ニードル内通路９の上側と軸方向（上下方向）にオーバーラップするように設けられている。
なお、第２ニードル内通路９と燃料ノズル１０の軸方向のオーバーラップ量（長さ）は、燃料ノズル１０の下端から噴射された液体燃料が、第２ニードル内通路９の上端の開口部より外部へ吹きこぼれしない長さに設定されている。
【００５４】
ここで、ＥＣＵが、図２に示す駆動パターンにより第１、第２インジェクタ１、２を駆動制御する際のエアブラストインジェクタの作動を説明する。
ＥＣＵは、エンジンの気筒内に燃料噴射を実施する直前に、第１インジェクタ１を作動させる。
この第１インジェクタ１の作動を図３を参照して説明する。ＥＣＵによって第１コイル２２の通電が開始されると、磁力により第１可動コア１８が上方へ磁気吸引される。そして、第１可動コア１８を上方へ駆動する磁気吸引力が、第１ニードル５に加わる閉弁方向荷重に打ち勝つと、第１可動コア１８が上方に移動し、第１可動コア１８に結合されている第１ニードル５がリフトアップを開始する。そして、第１ニードル５が弁座から離座すると、第１ノズルボディ４の第１ノズル孔１７に供給された加圧燃料が第１噴射孔３から噴射される。
第１噴射孔３より噴射された燃料は、燃料ノズル１０を通って、第２インジェクタ２の第２ニードル内通路９の内部に供給される。即ち、燃料ノズル１０によって、第１インジェクタ１の噴射燃料が第２インジェクタ２の第２ニードル内通路９の内部のみに注入される。
【００５５】
ＥＣＵによって第１コイル２２の通電が停止されると、第１可動コア１８を上方へ磁気吸引していた磁力が喪失する。すると、第１スプリング１３の付勢力により第１可動コア１８と第１ニードル５が下降を開始する。そして、第１ニードル５が下降して弁座に着座すると、第１ノズル孔１７と第１噴射孔３の連通が遮断されて、第１噴射孔３からの燃料噴射が停止し、第２ニードル内通路９の内部への燃料供給（燃料注入）が停止される。
【００５６】
ＥＣＵは、エンジンの気筒内に燃料噴射させる際に、第２インジェクタ２を作動させる。
この第２インジェクタ２の作動を図４を参照して説明する。ＥＣＵによって第２コイル４６の通電が開始されると、磁力により第２可動コア４２が下方へ磁気吸引される。そして、第２可動コア４２を下方へ駆動する磁気吸引力が、第２ニードル８に加わる閉弁方向荷重に打ち勝つと、第２可動コア４２が下方に移動し、第２可動コア４２に結合されている第２ニードル８が下降を開始する。そして、第２ニードル８の下端に設けられた弁傘４４が第２噴射孔６の開口縁から離座すると、外周通路４１とエンジンの気筒内とが連通し、加圧空気とともに、第２ニードル内通路９を通って外周通路４１の下部へ案内された液体燃料が、第２噴射孔６からエンジンの気筒内に噴射される。
【００５７】
このとき、加圧空気が第２噴射孔６と弁傘４４との間の隙間を通過する際に空気圧縮されることで、第２噴射孔６から噴射する空気の速度が音速に達し、加圧空気とともに噴射される燃料を微粒化させる。
ＥＣＵによって第２コイル４６の通電が停止されると、第２可動コア４２を下方へ磁気吸引していた磁力が喪失する。すると、第２スプリング３２の付勢力により第２可動コア４２と第２ニードル８が上昇を開始する。そして、第２ニードル８が上昇して弁傘４４が第２噴射孔６の開口縁に着座すると、外周通路４１とエンジンの気筒内との連通が遮断されて、第２噴射孔６からエンジンの気筒内へのエア混合燃料の噴射が停止される。
【００５８】
実施例１のエアブラストインジェクタは、上述したように、第１インジェクタ１に燃料ノズル１０を設けたことにより、図５（ａ）に示すように、第１インジェクタ１から噴射される全ての液体燃料を、第２インジェクタ２における第２ニードル内通路９の内部に噴射供給することができ、第１インジェクタ１から噴射された液体燃料が第２ニードル８の周囲の部材に付着するのを回避することができる。
その結果、第１インジェクタ１から噴射される全ての液体燃料を、第２ニードル内通路９を介して第２噴射孔６へ安定して導くことができ、第１インジェクタ１から噴射された全ての燃料が第２噴射孔６へ導かれるまでの時間と量が安定する。その結果、第２噴射孔６の開弁中に高い精度の燃料を噴射することができ、燃料の噴射精度を高めることができる。
【００５９】
（実施例１の他の特徴技術１）
燃料ノズル１０には、この燃料ノズル１０を第１ノズルボディ４に固定する手段として、ノズル固定部５４が一体に設けられている。この実施例に示すノズル固定部５４は、図１等に示すように、略カップ形状を呈するものであるが、形状や材質などは限定されるものではない。ノズル固定部５４の中心部には、燃料ノズル１０が下方へ伸びて設けられている。そして、ノズル固定部５４を第１ノズルボディ４の下端に嵌め合わせて、溶接等の固定技術で第１ノズルボディ４に固定することで、燃料ノズル１０が第１噴射孔３に連通した状態で第１インジェクタ１に取り付けられる。
このように、ノズル固定部５４を第１ノズルボディ４の端部に固定することで、第１噴射孔３の周囲が全周に亘ってノズル固定部５４と第１ノズルボディ４との間でシールされる。これにより、第１インジェクタ１から噴射された燃料が、燃料ノズル１０の先端（第２ニードル内通路９に挿し込まれている端部）とは別の箇所から漏れ出て第２ニードル８の周囲の部材に付着する不具合を回避することができる。
【００６０】
（実施例１の他の特徴技術２）
燃料ノズル１０の通路面積は、第１噴射孔３の通路面積より大きく設けられる。即ち、第１噴射孔３の内径寸法をＡ、燃料ノズル１０の内径寸法をＢとした場合、Ａ＜Ｂの関係に設けられている。これにより、第１インジェクタ１から噴射される燃料に燃料ノズル１０が影響を与える不具合を回避することができ、第１インジェクタ１から噴射される燃料の噴射量が、燃料ノズル１０の影響によって変化する不具合が生じない。
【００６１】
（実施例１の他の特徴技術３）
この実施例１のエアブラストインジェクタは、エア導入通路３７から第２アッパーボディ３５の内部に供給された加圧空気が、第２ニードル内通路９と燃料ノズル１０との間に形成される環状隙間５５を通って第２噴射孔６に導かれる。そのため、環状隙間５５の通路面積（開口面積）は、第２噴射孔６の開弁中に第２噴射孔６から噴射される加圧空気量が通過可能な面積に設けられている。即ち、燃料ノズル１０の外径寸法および第２ニードル内通路９の内径寸法は、必要加圧空気量が確保できる寸法に設けられている。
【００６２】
ここで、第２ニードル内通路９と燃料ノズル１０の軸方向のオーバーラップ量は、上述したように、第１インジェクタ１から噴射された燃料が、第２ニードル内通路９の上端の開口部より外部へ吹きこぼれない長さを確保するものである。しかるに、オーバーラップ量を長く設定することで、環状隙間５５を通過する加圧空気の通過抵抗が増すことになる。このため、第２ニードル内通路９と燃料ノズル１０の軸方向のオーバーラップ量は、必要以上に長くしないように設定されている。
【００６３】
このように、第２アッパーボディ３５の内部に供給された加圧空気を環状隙間５５を介して第２噴射孔６に導く構成を採用することにより、第２ニードル８の外周に設けられる第２可動コア４２に、加圧空気を第２噴射孔６へ導く空気通路を形成する必要がなくなり、加工コストを低減することができる。
【００６４】
また、第２アッパーボディ３５の内部に供給された加圧空気を環状隙間５５を介して第２噴射孔６に導くことにより、第２可動コア４２に、加圧空気を第２噴射孔６へ導く通路を形成する必要がなくなる。このため、第２可動コア４２に作用する磁気吸引力を高めることができ、第２インジェクタ２の作動応答性を高めることができる。あるいは、第２可動コア４２を小型化することが可能になり、第２インジェクタ２を小型化し、結果的にブラストインジェクタの小型化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
上記の実施例では、別体に設けられた燃料ノズル１０を第１ノズルボディ４に固定する例を示したが、第１ノズルボディ４の一部に燃料ノズル１０を設けても良い。
上記の実施例では、燃料ノズル１０を一定の径で設ける例を示したが、第２ニードル内通路９に挿入される下側だけ小径に設けるなど、燃料ノズル１０は上下方向に一定の径でなくても良い。
【００６６】
上記の実施例では、エアブラストインジェクタを直噴エンジンに用いる例を示したが、気筒内に吸気を供給する吸気通路（シリンダヘッドに形成された吸気ポート等）の内部に燃料を噴射するインジェクタに、本発明が適用されたエアブラストインジェクタを用いても良い。
上記の実施例では、第１、第２インジェクタ１、２の駆動手段として電磁アクチュエータ（第１電磁駆動部１４および第２電磁駆動部３３）を用いる例を示したが、第１、第２インジェクタ１、２の駆動手段は電磁アクチュエータに限定されるものではなく、ピエゾアクチュエータなど他の駆動手段を用いても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１  第１インジェクタ
２  第２インジェクタ
３  第１噴射孔
４  第１ノズルボディ
５  第１ニードル
６  第２噴射孔
７  第２ノズルボディ
８  第２ニードル
９  第２ニードル内通路
１０  燃料ノズル
５４  ノズル固定部
５５  環状隙間
【図１】
2011099351.tif 000003
【図２】
2011099351.tif 000004
【図３】
2011099351.tif 000005
【図４】
2011099351.tif 000006
【図５】
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