(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる第１の燃料と第２の燃料とを共通の燃料噴射弁からシリンダ内に噴射する内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記燃料噴射弁は、
中心側に第１弁室が、外周側に前記第１弁室に対して隔壁で仕切られた第２弁室がそれぞれ設けられ、先端部には、前記第１弁室に通じる第１噴孔と、前記第２弁室に通じる第２噴孔とが設けられたバルブ本体と、
前記第１噴孔を開閉できるようにして前記第１弁室に配置された第１弁体と、
前記第２噴孔を開閉できるようにして前記第２弁室に配置された第２弁体と、
前記第１弁体を開閉駆動する第１駆動機構と、
前記第１駆動機構による前記第１弁体の駆動とは独立して前記第２弁体を開閉駆動する第２駆動機構と、を具備し、
前記第１の弁室又は前記第２の弁室のいずれか一方の弁室には前記第１の燃料が、他方の弁室には前記第２の燃料がそれぞれ導かれ、
前記第１の燃料及び前記第２の燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室のそれぞれに分けて導く第１の状態と、前記前記第１の燃料又は前記第２の燃料のうち、いずれか一方の燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室の両者に導く第２の状態とを切り替える燃料供給切替手段をさらに備え、
前記燃料噴射弁の前記隔壁が、前記第１弁室と前記第２弁室とを仕切る閉鎖位置と、前記第１弁室と前記第２弁室との間を開通させ、かついずれか一方の弁室に対する燃料の導入口を閉じる開放位置との間で移動可能な可動隔壁として構成されることにより前記燃料供給手段の一部として機能し、かつ、前記燃料供給切替手段には、前記可動隔壁を前記閉鎖位置と前記開放位置との間で駆動する隔壁駆動機構が設けられている、
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
互いに異なる第１の燃料と第２の燃料とを共通の燃料噴射弁からシリンダ内に噴射する内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記燃料噴射弁は、
中心側に第１弁室が、外周側に前記第１弁室に対して隔壁で仕切られた第２弁室がそれぞれ設けられ、先端部には、前記第１弁室に通じる第１噴孔と、前記第２弁室に通じる第２噴孔とが設けられたバルブ本体と、
前記第１噴孔を開閉できるようにして前記第１弁室に配置された第１弁体と、
前記第２噴孔を開閉できるようにして前記第２弁室に配置された第２弁体と、
前記第１弁体を開閉駆動する第１駆動機構と、
前記第１駆動機構による前記第１弁体の駆動とは独立して前記第２弁体を開閉駆動する第２駆動機構と、を具備し、
前記第１の弁室又は前記第２の弁室のいずれか一方の弁室には前記第１の燃料が、他方の弁室には前記第２の燃料がそれぞれ導かれ、
前記第１の燃料及び前記第２の燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室のそれぞれに分けて導く第１の状態と、前記前記第１の燃料又は前記第２の燃料のうち、いずれか一方の燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室の両者に導く第２の状態とを切り替える燃料供給切替手段と、前記第１の燃料を昇圧する第１昇圧手段と、前記第２の燃料を昇圧する第２昇圧手段と、をさらに備え、
前記燃料供給切替手段は、前記第１昇圧手段及び前記第２昇圧手段のそれぞれにて昇圧された燃料を互いに分けて前記第１弁室及び前記第２弁室に導く中立位置と、前記第１昇圧手段又は前記第２昇圧手段のいずれか一方の昇圧手段にて昇圧された燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室の両者に導く一方で、他方の昇圧手段にて昇圧された燃料の通過を阻止する作動位置との間で切替可能な流路切替弁を備えている、
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
中心側に第１弁室が、外周側に前記第１弁室に対して隔壁で仕切られた第２弁室がそれぞれ設けられ、先端部には、前記第１弁室に通じる第１噴孔と、前記第２弁室に通じる第２噴孔とが設けられたバルブ本体と、
前記第１噴孔を開閉できるようにして前記第１弁室に配置された第１弁体と、
前記第２噴孔を開閉できるようにして前記第２弁室に配置された第２弁体と、
前記第１弁体を開閉駆動する第１駆動機構と、
前記第１駆動機構による前記第１弁体の駆動とは独立して前記第２弁体を開閉駆動する第２駆動機構と、を備え、
前記隔壁が、前記第１弁室と前記第２弁室とを仕切る閉鎖位置と、前記第１弁室と前記第２弁室との間を開通させ、かついずれか一方の弁室に対する燃料の導入口を閉じる開放位置との間で移動可能な可動隔壁として構成され、かつ前記可動隔壁を前記閉鎖位置と前記開放位置との間で駆動する隔壁駆動機構をさらに備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類の燃料を分けて噴射する内燃機関に適用される燃料噴射装置及びその燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
高セタン価の燃料と低セタン価の燃料といった２種類の互いに異なる燃料を内燃機関の運転状態に応じた比率で燃焼室に噴射する内燃機関の燃料噴射装置が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。２種類の燃料を機関の運転状態に応じた比率で混合用の燃料タンクに導入し、その燃料タンク内で混合された燃料を燃焼室に供給する装置も知られている（例えば特許文献３参照）。その他に、本願発明に関連する先行技術文献として特許文献４〜２８が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５２２８７７号公報
【特許文献２】特開平９−６８０６１号公報
【特許文献３】特開２００４−３０８４２３号公報
【特許文献４】特開２００４−１６９６２０号公報
【特許文献５】特公平６−１０３０１３号公報
【特許文献６】特開２００４−３６０５９９号公報
【特許文献７】特開平６−２６３７６号公報
【特許文献８】特開平８−９３５３５号公報
【特許文献９】特開平７−２５９６８７号公報
【特許文献１０】特開平９−４２１０３号公報
【特許文献１１】特開２００１−２３４８２９号公報
【特許文献１２】実公平３−４１０６８号公報
【特許文献１３】特許第２６１１３４５号公報
【特許文献１４】実開昭６１−８４１６６号公報
【特許文献１５】特開平１−１１６２７９号公報
【特許文献１６】特開平５−２３１１９９号公報
【特許文献１７】特開平６−１０７８７号公報
【特許文献１８】特開２００１−５００７０号公報
【特許文献１９】特開２００５−１２７１９６号公報
【特許文献２０】特許第３３２５７８号公報
【特許文献２１】特公平３−１５０５号公報
【特許文献２２】特開平１１−１６６４３２号公報
【特許文献２３】特公昭６１−２７５８３号公報
【特許文献２４】特許第３１８１１０４号公報
【特許文献２５】特開２００４−７６７３６号公報
【特許文献２６】特開平６−１４７４３７号公報
【特許文献２７】特開２００４−１４４３４５号公報
【特許文献２８】特開２００５−２１４０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、内燃機関の燃料として、ＧＴＬ（Ｇａｓ  ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄｓの略）燃料が注目されている。ＧＴＬ燃料は、天然ガス・バイオマスを原料にＣＯ・水素等の合成ガスを生成し、触媒上で反応させて合成液化した燃料であって、飽和炭化水素を中心とした硫黄分・アロマ分を含まないことから、低エミッションの実現に有利であり、しかも直鎖の飽和炭化水素の構造を有することからそのセタン価も高い。しかしながら、ＧＴＬ燃料はそのコストの問題等から既存の軽油と同量を賄うことが難しく、軽油との併用を考えなければならない。しかしながら、ＧＴＬと軽油とを燃料タンクで混ぜて使用しても、よほど粗悪な軽油と混ぜない限りはＧＴＬの効果が十分に引き出せない。よって、ＧＴＬと軽油とを別々に噴射することが望ましいが、そのような機能を共通の燃料噴射弁はまだ提案されていない。特許文献１には、単一の燃料噴射弁から２種類の燃料を噴射する燃料噴射装置が開示されているが、燃料噴射弁の先端の噴孔付近が示されているのみで、燃料噴射弁の内部構造といった具体的構成は開示されていない。その他にも、２種類の燃料を共通の燃料噴射弁から互いに独立して噴射する燃料噴射装置の具体的構造を開示する先行技術文献は存在しない。
【０００５】
そこで、本発明は、ＧＴＬと軽油のような２種類の燃料を共通の燃料噴射弁から互いに独立して噴射する燃料噴射装置及びその噴射装置に適した燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の燃料噴射装置は、互いに異なる第１の燃料と第２の燃料とを共通の燃料噴射弁からシリンダ内に噴射する内燃機関の燃料噴射装置であって、前記燃料噴射弁は、中心側に第１弁室が、外周側に前記第１弁室に対して隔壁で仕切られた第２弁室がそれぞれ設けられ、先端部には、前記第１弁室に通じる第１噴孔と、前記第２弁室に通じる第２噴孔とが設けられたバルブ本体と、前記第１噴孔を開閉できるようにして前記第１弁室に配置された第１弁体と、前記第２噴孔を開閉できるようにして前記第２弁室に配置された第２弁体と、前記第１弁体を開閉駆動する第１駆動機構と、前記第１駆動機構による前記第１弁体の駆動とは独立して前記第２弁体を開閉駆動する第２駆動機構と、を具備し、前記第１の弁室又は前記第２の弁室のいずれか一方の弁室には前記第１の燃料が、他方の弁室には他方の燃料がそれぞれ導かれ、前記第１の弁室又は前記第２の弁室のいずれか一方の弁室には前記第１の燃料が、他方の弁室には前記第２の燃料がそれぞれ導かれ、前記第１の燃料及び前記第２の燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室のそれぞれに分けて導く第１の状態と、前記前記第１の燃料又は前記第２の燃料のうち、いずれか一方の燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室の両者に導く第２の状態とを切り替える燃料供給切替手段をさらに備え、前記燃料噴射弁の前記隔壁が、前記第１弁室と前記第２弁室とを仕切る閉鎖位置と、前記第１弁室と前記第２弁室との間を開通させ、かついずれか一方の弁室に対する燃料の導入口を閉じる開放位置との間で移動可能な可動隔壁として構成されることにより前記燃料供給手段の一部として機能し、かつ、前記燃料供給切替手段には、前記可動隔壁を前記閉鎖位置と前記開放位置との間で駆動する隔壁駆動機構が設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の第１の燃料噴射装置によれば、燃料噴射弁の第１駆動機構にて第１弁体を開閉駆動すれば、第１弁室に導かれた燃料がバルブ本体の第１噴孔から噴射され、第２駆動機構にて第２弁体を開閉駆動すれば、第２弁室に導かれた燃料が同一のバルブ本体の第２噴孔から噴射される。これにより、２種類の異なる燃料を互いに独立して噴射することができる。また、第１の状態を選択することにより、第１の燃料と第２の燃料とを各噴孔から互いに独立して噴射させることができる。一方、第２の状態を選択した場合には、一方の燃料を第１噴孔及び第２噴孔の両者から噴射させることができる。よって、いずれか一方の燃料の噴射比率が１００％に設定され、かつ一方の噴孔のみでは必要な量の燃料を噴射することが困難な運転状態で第２の状態を選択することにより、必要量の燃料を確実に噴射することが可能となる。さらに、可動隔壁を閉鎖位置に保持すると両弁室が互いに仕切られて、各噴孔から異なる燃料が噴射される。一方、可動隔壁を開放位置に切り替えると、両弁室間が開通しかつ一方の弁室に対する燃料の導入口が閉じられることにより、他方の弁室に導かれた燃料が両噴孔から噴射される。
【０００８】
本発明の第２の燃料噴射装置は、互いに異なる第１の燃料と第２の燃料とを共通の燃料噴射弁からシリンダ内に噴射する内燃機関の燃料噴射装置であって、前記燃料噴射弁は、中心側に第１弁室が、外周側に前記第１弁室に対して隔壁で仕切られた第２弁室がそれぞれ設けられ、先端部には、前記第１弁室に通じる第１噴孔と、前記第２弁室に通じる第２噴孔とが設けられたバルブ本体と、前記第１噴孔を開閉できるようにして前記第１弁室に配置された第１弁体と、前記第２噴孔を開閉できるようにして前記第２弁室に配置された第２弁体と、前記第１弁体を開閉駆動する第１駆動機構と、前記第１駆動機構による前記第１弁体の駆動とは独立して前記第２弁体を開閉駆動する第２駆動機構と、を具備し、前記第１の弁室又は前記第２の弁室のいずれか一方の弁室には前記第１の燃料が、他方の弁室には前記第２の燃料がそれぞれ導かれ、前記第１の燃料及び前記第２の燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室のそれぞれに分けて導く第１の状態と、前記前記第１の燃料又は前記第２の燃料のうち、いずれか一方の燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室の両者に導く第２の状態とを切り替える燃料供給切替手段と、前記第１の燃料を昇圧する第１昇圧手段と、前記第２の燃料を昇圧する第２昇圧手段と、をさらに備え、前記燃料供給切替手段は、前記第１昇圧手段及び前記第２昇圧手段のそれぞれにて昇圧された燃料を互いに分けて前記第１弁室及び前記第２弁室に導く中立位置と、前記第１昇圧手段又は前記第２昇圧手段のいずれか一方の昇圧手段にて昇圧された燃料を前記第１弁室及び前記第２弁室の両者に導く一方で、他方の昇圧手段にて昇圧された燃料の通過を阻止する作動位置との間で切替可能な流路切替弁を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項２）。
【０００９】
本発明の第２の燃料噴射装置によれば、燃料噴射弁の第１駆動機構にて第１弁体を開閉駆動すれば、第１弁室に導かれた燃料がバルブ本体の第１噴孔から噴射され、第２駆動機構にて第２弁体を開閉駆動すれば、第２弁室に導かれた燃料が同一のバルブ本体の第２噴孔から噴射される。これにより、２種類の異なる燃料を互いに独立して噴射することができる。また、第１の状態を選択することにより、第１の燃料と第２の燃料とを各噴孔から互いに独立して噴射させることができる。一方、第２の状態を選択した場合には、一方の燃料を第１噴孔及び第２噴孔の両者から噴射させることができる。よって、いずれか一方の燃料の噴射比率が１００％に設定され、かつ一方の噴孔のみでは必要な量の燃料を噴射することが困難な運転状態で第２の状態を選択することにより、必要量の燃料を確実に噴射することが可能となる。さらに、流路切替弁を中立位置に保持したときには各弁室に互いに異なる燃料が導入され、流路切替弁を作動位置に切り替えたときは両弁室に同一の燃料が導入される。
【００２８】
本発明の燃料噴射弁は、中心側に第１弁室が、外周側に前記第１弁室に対して隔壁で仕切られた第２弁室がそれぞれ設けられ、先端部には、前記第１弁室に通じる第１噴孔と、前記第２弁室に通じる第２噴孔とが設けられたバルブ本体と、前記第１噴孔を開閉できるようにして前記第１弁室に配置された第１弁体と、前記第２噴孔を開閉できるようにして前記第２弁室に配置された第２弁体と、前記第１弁体を開閉駆動する第１駆動機構と、前記第１駆動機構による前記第１弁体の駆動とは独立して前記第２弁体を開閉駆動する第２駆動機構とを備え、前記隔壁が、前記第１弁室と前記第２弁室とを仕切る閉鎖位置と、前記第１弁室と前記第２弁室との間を開通させ、かついずれか一方の弁室に対する燃料の導入口を閉じる開放位置との間で移動可能な可動隔壁として構成され、かつ前記可動隔壁を前記閉鎖位置と前記開放位置との間で駆動する隔壁駆動機構をさらに備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項３）。
【００２９】
本発明の燃料噴射弁によれば、第１弁室と第２弁室に互いに異なる燃料を導入することにより、共通の燃料噴射弁から２種類の燃料を互いに独立して噴射することができる。また、可動隔壁を閉鎖位置に保持すると両弁室が互いに仕切られて、各噴孔から異なる燃料が噴射される。一方、可動隔壁を開放位置に切り替えると、両弁室間が開通しかつ一方の弁室に対する燃料の導入口が閉じられることにより、他方の弁室に導かれた燃料が両噴孔から噴射される。
【発明の効果】
【００３１】
以上に説明したように、本発明によれば、燃料噴射弁の第１駆動機構にて第１弁体を開閉駆動すれば、第１弁室に導かれた燃料がバルブ本体の第１噴孔から噴射され、第２駆動機構にて第２弁体を開閉駆動すれば、第２弁室に導かれた燃料が同一のバルブ本体の第２噴孔から噴射されるため、２種類の異なる燃料を互いに独立して噴射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
［第１の形態］
図１は、本発明に係る燃料噴射装置を内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称する。）に適用した第１の形態を示している。エンジン１は、車両に走行用の動力源として搭載されるもので、図中の左右方向に一列に並べられた複数（図では４つ）のシリンダ２と、シリンダ２内に吸気を導く吸気通路３と、シリンダ２からの排気が導かれる排気通路４と、吸気通路３と排気通路４との間に設けられたターボチャージャ５とを備えている。吸気通路３のコンプレッサ５ａよりも上流側には、吸入空気を濾過するためのエアクリーナ６及び吸入空気量を検出するためのエアフローメータ７が設けられている。コンプレッサ５ａの下流側には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁８が設けられている。一方、排気通路４のタービン５ｂの下流側には、少なくとも一つの排気浄化触媒９が設けられている。排気通路４のエキゾーストマニホールド４ａにはＥＧＲ通路１０が接続されている。シリンダ２からエキゾーストマニホールド４ａに排出された排気の一部はＥＧＲ通路１０のＥＧＲクーラ１１及びＥＧＲ弁１２を順次通過して吸気通路３の吸気絞り弁８とインテークマニホールド３ａとの間に還流する。
【００３３】
エンジン１が搭載されるべき車両には燃料タンク１４が設けられている。その燃料タンク１４には、第１の燃料としてのＧＴＬ燃料を蓄える第１貯留室１５と、第２の燃料としての軽油を蓄える第２貯留室１６とが設けられている。燃料タンク１４のそれぞれの燃料は燃料噴射装置２０によってエンジン１のシリンダ２内に噴射される。燃料噴射装置２０は、第１貯留室１５のＧＴＬ燃料をセジメンタ１７を介して吸い込んで昇圧する第１昇圧手段としての第１燃料ポンプ２１と、第２貯留室１６の軽油をセジメンタ１７を介して吸い込んで昇圧する第２昇圧手段としての第２燃料ポンプ２２と、第１燃料ポンプ２１から送り出される高圧のＧＴＬ燃料を蓄える第１コモンレール２３と、第２燃料ポンプ２２から送り出される高圧の軽油を蓄える第２コモンレール２４と、これらのコモンレール２３、２４と接続されてＧＴＬ燃料及び軽油をシリンダ２内に噴射する燃料噴射弁２５とを備えている。燃料噴射弁２５はシリンダ２毎に設けられている。各燃料噴射弁２５は、ＧＴＬ燃料及び軽油をそれぞれ独立してシリンダ２内に噴射する機能を有している。燃料噴射弁２５と燃料タンク１４の貯留室１５、１６との間には、余剰の燃料を戻すためのリターン配管１８、１９がそれぞれ設けられている。
【００３４】
次に、燃料噴射弁２５の詳細を説明する。図２に示すように、燃料噴射弁２５は、燃料噴射弁２５の全体のケーシングとして機能するバルブ本体３１と、そのバルブ本体３１に内蔵された第１弁体としての第１ニードル３２及び第２弁体としての第２ニードル３３と、第１ニードル３２を駆動する第１駆動機構３４と、第２ニードル３３を駆動する第２駆動機構３５とを備えている。第１ニードル３２は中実の軸状であり、第２ニードル３３は中空筒状である。バルブ本体３１の先端部（図２において下端部）３１ａの中心側には第１弁室３６が設けられ、外周側には第２弁室３７が設けられている。これらの弁室３６、３７は、隔壁３８により燃料の流通が不可能となるように仕切られている。バルブ本体３１の先端部３１ａは先細りのコーン状に形成され、その先端部３１ａには第１弁室３６に通じる第１噴孔３９と、第２弁室３７に通じる第２噴孔４０とがそれぞれ設けられている。第１ニードル３２は、その後端のピストンフランジ３２ａが隔壁３８の内周面３８ａに嵌め合わされることにより、燃料噴射弁２５の中心線ＣＬの方向に移動自在な状態で第１弁室３６に配置されている。第２ニードル３３は、隔壁３８の外周面３８ｂに嵌め合わされることにより、中心線ＣＬの方向に移動自在な状態で第２弁室３７に配置されている。第１ニードル３２がバルブ本体３１の先端側に移動すると、その第１ニードル３２の先端のテーパ面３２ｂによって第１噴孔３９が閉じられ、第１ニードル３２がバルブ本体３１の後端側（図２において上端側）に移動すると第１噴孔３９が開口する。一方、第２ニードル３３がバルブ本体３１の先端側に移動すると、その第２ニードル３３の先端のテーパ面３３ｂによって第２噴孔４０が閉じられ、第２ニードル３３がバルブ本体３１の後端側（図２において上端側）に移動すると第２噴孔４０が開口する。
【００３５】
第１駆動機構３４は、第１ニードル３２をバルブ本体３１の先端部３１ａに向かって押し付ける第１ニードルリターンスプリング４２と、バルブ本体３１の第１シリンダ４３に摺動自在に嵌め合わされた第１コマンドピストン４４と、バルブ本体３１の第１ソレノイド室４５に配置された第１アウタバルブ４６と、第１アウタバルブ４６を第１シリンダ４３側に押し付ける第１アウタバルブリターンスプリング４７と、その第１アウタバルブリターンスプリング４７の外周に配置された第１ソレノイドコイル４８とを備えている。第１コマンドピストン４４により第１シリンダ４３の内部は先端側の第１スプリング室４３ａと後端側の第１コマンド室４３ｂとに区分されている。第１コマンドピストン４４の先端側には小径のニードル保持軸４４ａが設けられている。そのニードル保持軸４４ａは、第１ニードル３２が第１噴孔３９を閉じているときに第１ニードル３２の後端と当接可能である。第１コマンド室４３ｂには第１高圧燃料通路５０が第１オリフィス５１を介して接続されている。第１高圧燃料通路５０はバルブ本体３１に形成されており、その一部は第１弁室３６にも通じている。第１コマンド室４３ｂは第２オリフィス５２を介して第１ソレノイド室４５と通じている。第２オリフィス５２の内径は第１オリフィス５１の内径よりも小さく設定されている。さらに、第１スプリング室４３ａ及び第１ソレノイド室４５のそれぞれは、バルブ本体３１に形成された第１低圧燃料通路５３と接続されている。
【００３６】
第１アウタバルブ４６は磁性材料にて構成されている。第１ソレノイドコイル４８が非励磁状態にあるとき、第１アウタバルブ４６は第１アウタバルブリターンスプリング４７のばね力で第２オリフィス５２を閉じる位置に保持される。この場合、第１コマンド室４３ｂと第１低圧燃料通路５３との間は閉鎖される。一方、第１ソレノイドコイル４８が励磁されると第１アウタバルブ４６が開かれ、それにより、第１コマンド室４３ｂが第２オリフィス５２及び第１ソレノイド室４５を介して第１低圧燃料通路５３に接続される。
【００３７】
次に、第２駆動機構３５は、第２ニードル３３をバルブ本体３１の先端部３１ａに向かって押し付ける第２ニードルリターンスプリング６２と、バルブ本体３１の第２シリンダ６３に摺動自在に嵌め合わされた第２コマンドピストン６４と、バルブ本体３１の第２ソレノイド室６５に配置された第２アウタバルブ６６と、第２アウタバルブ６６を第２シリンダ６３側に押し付ける第２アウタバルブリターンスプリング６７と、第２アウタバルブリターンスプリング６７の外周に配置された第２ソレノイドコイル６８とを備えている。第２コマンドピストン６４により第２シリンダ６３の内部は先端側の第２スプリング室６３ａと後端側の第２コマンド室６３ｂとに区分されている。第２コマンドピストン６４の先端側には中空のニードル保持軸６４ａが設けられている。そのニードル保持軸６４ａは、第２ニードル３３が第２噴孔４０を閉じているときに第２ニードル３３の後端と当接可能である。第２コマンド室６３ｂには第２高圧燃料通路７０が第１オリフィス７１を介して接続されている。第２高圧燃料通路７０はバルブ本体３１に形成されており、その一部は第２弁室３７にも通じている。第２コマンド室６３ｂは第２オリフィス７２を介して第２ソレノイド室６５と通じている。第２オリフィス６２の内径は第１オリフィス６１の内径よりも小さく設定されている。さらに、第２スプリング室６３ａ及び第２ソレノイド室６５のそれぞれは、バルブ本体３１に形成された第２低圧燃料通路７３と接続されている。
【００３８】
第２アウタバルブ６６は磁性材料にて構成されている。第２ソレノイドコイル６８が非励磁状態にあるとき、第２アウタバルブ６６は、第２アウタバルブリターンスプリング６７のばね力で第２オリフィス７２を閉じる位置に保持される。この場合、第２コマンド室６３ｂと第２低圧燃料通路７３との間は閉鎖される。一方、第２ソレノイドコイル６８が励磁されると第２アウタバルブ６６が開かれ、それにより、第２コマンド室６３ｂが第２オリフィス７２及び第２ソレノイド室６５を介して第２低圧燃料通路７３と接続される。
【００３９】
以上の構成を備えた燃料噴射弁２５において、第１高圧燃料通路５０及び第２高圧燃料通路７０は互いに異なるコモンレール２３、２４とそれぞれ接続される。高圧燃料通路５０、７０とコモンレール２３、２４との対応関係は種々の観点から定めることができるが、ここでは、第１高圧燃料通路５０と第１コモンレール２３とが接続され、第２高圧燃料通路７０と第２コモンレール２４とが接続されるものとして説明を続ける。この場合、第１低圧燃料通路５３は第１リターン配管１８と接続され、第２低圧燃料通路７３は第２リターン配管１９と接続される。
【００４０】
上記のように第１高圧燃料通路５０及び第２高圧燃料通路７０とコモンレール２３、２４とを接続した場合、燃料噴射弁２５の第１弁室３６及び第１コマンド室４３ｂには第１コモンレール２３に蓄えられた高圧のＧＴＬ燃料が導入され、第２弁室３７及び第２コマンド室６３ｂには第２コモンレール２４に蓄えられた高圧の軽油が導入される。図２に示したように、ソレノイドコイル４８、６８がそれぞれ非励磁の状態では、第２オリフィス５２、７２がアウタバルブ４６、６６によってそれぞれ閉じられているので、各コマンド室４３ｂ、６３ｂに燃料圧力が閉じ込められる。それにより、コマンドピストン４４、６４が燃料噴射弁２５の先端側に押し出され、それに伴って、ニードル保持軸４４ａ、６４ａがニードル３２、３３を押し込んで噴孔３９、４０が閉じられる。これらの状態ではいずれの燃料も噴射されない。
【００４１】
一方、ソレノイドコイル４８、６８が励磁された場合には、図３に示すようにアウタバルブ４６、６６がソレノイドコイル４８、６８に引き寄せられ、第２オリフィス５２、７２が開いてコマンド室４３ｂ、６３ｂの燃料が低圧燃料通路５３、７３にそれぞれ流出する。これにより、コマンド室４３ｂ、６３ｂの圧力が低下してニードル３２、３３を燃料噴射弁２５の先端側に押し付ける力が低下する。その結果、ニードル３２、３３がそれらのピストンフランジ３２ａ、３３ａに作用する燃料の圧力で燃料噴射弁２５の後端部へと押し込まれて噴孔３９、４０が開口する。これにより、第１噴孔３９からはＧＴＬ燃料が、第２噴孔４０からは軽油がそれぞれ噴射される。噴孔３９、４０からの燃料の噴射量はソレノイドコイル４８、６８に励磁電流を供給する時間長（ＰＷＭ制御の場合はオンデューティー比）を変化させることにより適宜に調整することができる。しかも、第１ソレノイドコイル４８及び第２ソレノイドコイル６８への励磁電流の供給を互いに独立して変化させることにより、噴孔３９、４０のそれぞれからの燃料の噴射時期を独立して設定することができ、さらには燃料の噴射量の比率（以下、噴射比率と呼ぶ。）も変化させることができる。
【００４２】
次に、燃料噴射弁２５の制御について説明する。図１に示すように、エンジン１が搭載された車両には、エンジン１の運転状態を制御するためのコンピュータユニットとして、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８０が設けられている。ＥＣＵ８０は、エアフローメータ７から出力される吸入空気量に対応した信号、クランク角センサ８１から出力されるクランク角及びエンジン回転数（回転速度）に対応した信号、アクセル開度センサ８２から出力されるアクセルペダルの開度に対応した信号等を参照して各種の演算を実行し、その演算結果に従って吸気絞り弁８、ＥＧＲ弁１２、燃料噴射弁２５といった制御対象装置を操作することによりエンジン１の運転状態を目標とする状態に制御する。
【００４３】
燃料噴射弁２５の燃料噴射動作を制御するため、ＥＣＵ８０には、第１コイル駆動回路８３及び第２コイル駆動回路８４が接続されている。なお、図１では一組のコイル駆動回路８３、８４のみを示したが、コイル駆動回路８３、８４は燃料噴射弁２５毎に１組ずつ設けられている。第１コイル駆動回路８３は、ＥＣＵ８０からの指示に従って、不図示の電源から燃料噴射弁２５の第１ソレノイドコイル４８への励磁電流の供給及び供給停止を切り替え、第２コイル駆動回路８４は、ＥＣＵ８０からの指示に従って、電源から燃料噴射弁２５の第２ソレノイドコイル６８への励磁電流の供給及び供給停止を切り替える。
【００４４】
燃料の噴射比率を制御するため、ＥＣＵ８０の記憶装置（例えばＲＯＭ）には、図４に示すマップがデータ化されて書き込まれている。図４のマップは、ＧＴＬ燃料と軽油との間の噴射比率をエンジン１の回転数とエンジン１の負荷とに対応付けてプロットしたものである。図中の太線Ｌｔｑはエンジン１の最大トルクを示している。また、図中の曲線は、噴射比率が等しい点を結んで得られる等噴射比率線である。図４のマップにおいては、高負荷低回転の領域Ｚａにおいて軽油の噴射比率が最大となり、その領域Ｚａから離れるほどＧＴＬ燃料の噴射比率が大きくなる。図４のマップにおいて、エンジン１の運転状態を高負荷高回転領域、高負荷低回転領域、低負荷高回転領域、低負荷低回転領域で区分してＧＴＬ燃料の噴射比率の傾向を示せば次表の通りである。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
上記のように噴射比率を変化させる理由は、ＧＴＬ燃料の高セタン価でかつアロマ分を含まない特徴を反映したことにある。高負荷高回転領域では、燃料量が増加して筒内温度（シリンダ２内の温度）が相対的に高くなるため、ＧＴＬ燃料の高セタン価が原因となる過早着火の懸念が低下し、その一方、燃料量が増加するために、ＧＴＬ燃料が多いほどアロマ分が含まれないことによる煤の抑制効果が増大する。よって、高負荷高回転領域ではＧＴＬ燃料の噴射比率が大きく設定される。一方、高負荷低回転領域では、低回転であるために筒内温度が高回転時と比較して低下する。そのため、ＧＴＬ燃料の高セタン価の影響で過早着火が生じ、低回転で吸入空気量が少ないことからディーゼルスモークの悪化が懸念される。よって、高負荷低回領域ではＧＴＬ燃料の噴射比率が小さく設定される。次に、低負荷高回転領域では、着火が比較的早くなるが、高回転であるために吸入空気量が多くディーゼルスモークが悪化するおそれが低い。そして、ＧＴＬ燃料の高セタン価の影響で燃焼騒音が低下する効果が相対的に大きくなる。よって、低負荷高回転領域では、高負荷低回転領域と比較してＧＴＬ燃料の噴射比率を増加させる。さらに、低負荷低回転領域では、低負荷高回転領域と同様にＧＴＬ燃料の高セタン価の影響で燃焼騒音の低減効果がさらに増大する。よって、低負荷低回転領域では、低負荷高回転領域よりもさらにＧＴＬ燃料の噴射比率が大きく設定される。
【００４７】
なお、図４に示したマップにおいて、いずれか一方の燃料の噴射比率が１００％、すなわち、いずれか一方の燃料のみを噴射し、他方の燃料については噴射しない状態があってもよい。例えば、高負荷高回転領域においてＧＴＬ燃料のみを噴射する場合があってもよい。エンジン負荷に代えて、これと相関するパラメータを利用してマップが作成されてもよい。
【００４８】
図５は、ＥＣＵ８０が図４のマップを利用して燃料噴射弁２５のＧＴＬ燃料及び軽油のそれぞれの噴射を制御するために実行する燃料噴射制御ルーチンを示している。図５のルーチンは、燃料噴射弁２５からの燃料噴射に同期して繰り返し実行される。図５のルーチンにおいて、ＥＣＵ８０はまずステップＳ１でアクセル開度センサ８２が検出するアクセル開度に基づいて燃料の要求噴射量を算出する。要求噴射量の算出は公知の手法と同様でよい。続くステップＳ２において、ＥＣＵ８０はＧＴＬ燃料と軽油との間の噴射比率を決定する。すなわち、ＥＣＵ８０は、クランク角センサ８１の出力を参照してエンジン１の回転数を取得し、アクセル開度センサ８２の出力を参照してエンジン１の負荷を取得し、それらの回転数及び負荷に対応する噴射比率を図４のマップに対応したデータを参照して決定する。次のステップＳ３において、ＥＣＵ８０は、今回のルーチンで決定した要求噴射量に各燃料の噴射比率を乗算してＧＴＬ燃料及び軽油のそれぞれの噴射量を決定する。これにより、ＥＣＵ８０は噴射比率決定手段として機能する。このとき、各燃料の噴射時期及び噴射回数も併せて決定される。噴射時期及び噴射回数は公知の手法と同様に決定すればよい。ＧＴＬ燃料及び軽油の少なくとも一方の燃料を複数回に分けて噴射するいわゆる多段噴射が行われてもよい。
【００４９】
ステップＳ３の処理を完了した後、ＥＣＵ８０は、次のステップＳ４へ進んで燃料噴射を実行する。すなわち、ＥＣＵ８０は、クランク角センサ８１の信号に基づいて燃料の噴射を開始すべきタイミングを判別し、その噴射開始のタイミングが到来すると、第１コイル駆動回路８３及び第２コイル駆動回路８４のそれぞれに対して、ステップＳ３で決定した噴射量に対応した時間長の開弁信号を出力する。これにより、ＥＣＵ８０は噴射制御手段として機能する。ＥＣＵ８０からの開弁信号に従った時間長でコイル駆動回路８３、８４から燃料噴射弁２５のソレノイドコイル４８、６８に励磁電流が供給されることにより、エンジン１の運転状態に応じた噴射比率及び噴射量の燃料が燃料噴射弁２５からシリンダ２内に噴射される。ステップＳ４にて燃料噴射を実行した後、ＥＣＵ８０は今回のルーチンを終了し、次回の燃料噴射時期に先行して再び図５のルーチンを開始する。なお、ソレノイドコイル４８、６８のそれぞれの励磁の開始時期は同期している必要はなく、第１ソレノイドコイル４８の励磁はＧＴＬ燃料の噴射開始に適したタイミングで開始し、第２ソレノイドコイル６８の励磁は軽油の噴射開始に適したタイミングで開始すればよい。
【００５０】
次に、燃料噴射弁２５の第１高圧燃料通路５０及び第２高圧燃料通路７０とコモンレール２３、２４との対応関係について説明する。これらの高圧燃料通路５０、７０をいずれの燃料に割り当てるべきかを検討する場合の一つの基準として、シリンダヘッド下面から噴孔３９、４０までの距離を考慮することができる。
【００５１】
図２に示したように、噴孔３９、４０のそれぞれの中心線Ｌａ、Ｌｂが燃料噴射弁２５の中心線ＣＬと交差する点を第１噴孔中心Ｐａ、第２噴孔Ｐｂとそれぞれ定義したとき、燃料噴射弁２５が取り付けられるシリンダヘッドの下面Ａからの噴孔中心Ｐａ、Ｐｂのそれぞれの突出量Ｘａ、Ｘｂには差が生じる。すなわち、中心側の第１噴孔３９に関する突出量Ｘａは外周側の第２噴孔４０に関する突出量Ｘｂよりも大きい。一方、図４のマップに示したように、軽油の噴射比率は高負荷低回転領域で大きく設定される。低回転領域では燃料の噴射期間中におけるピストンの移動量が小さいため、燃料噴射弁２５から噴射される燃料のほとんどは、ピストン燃焼室（すなわち、図６に示したように、ピストン２６の頂面に形成された凹部２６ａ）内に噴射される。その傾向は噴孔中心の突出量が大きいほど顕著になる。このため、高負荷低回転領域では、噴孔中心の突出量が小さい第２噴孔４０から軽油を噴射させた方が、ピストン燃焼室から軽油が適度に溢れ出して混合気の均一化が促進され、それにより、煤の生成が抑制される。
【００５２】
一方、ＧＴＬ燃料の噴射比率が大きくなる高負荷高回転領域では、燃料の噴射期間中におけるピストンの移動量が大きいため、ピストン燃焼室内に燃料を噴射することが相対的に困難となる。この場合は、噴孔中心の突出量が大きい方がシリンダ２内の空気の利用が促進され、煤の生成の抑制及び性能向上を計る上で有利である。従って、噴孔中心の突出量に着目すれば、第１高圧燃料通路５０をＧＴＬ燃料用の第１コモンレール２３に、第２高圧燃料通路７０を軽油用の第２コモンレール２４にそれぞれ接続し、第１噴孔３９からＧＴＬ燃料を、第２噴孔４０から軽油をそれぞれ噴射させた方が好ましいと考えられる。なお、図６に示したように、第１噴孔３９の中心線Ｌａと、第２噴孔４０の中心線Ｌｂとがピストン２６に設けられたピストン燃焼室２６ａの壁面２６ｂに至るまで互いに交差しないように各噴孔３９、４０を形成することが望ましい。これにより、両燃料の噴霧の衝突を抑えてシリンダ２内の混合気の均一化をさらに促進することができる。
【００５３】
高圧燃料通路５０、７０と燃料との対応関係に関する他の基準として、噴孔３９、４０のそれぞの噴孔面積を考慮してもよい。なお、第１噴孔３９及び第２噴孔４０はそれぞれ複数設けられるため、ここでいう噴孔面積は第１噴孔３９の断面積の合計値、及び第２噴孔４０の断面積の合計値をそれぞれ意味する。図４のマップのように、高負荷高回転領域ではＧＴＬ燃料の噴射比率が大きく設定され、それに伴ってＧＴＬ燃料の噴射量も増加する。特に、ＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定された場合にはＧＴＬ燃料を大流量で噴射する必要がある。そして、高負荷高回転領域で要求されるＧＴＬ燃料の噴射量は、高負荷低回転領域で要求される軽油の噴射量よりも大きい。一方、第１噴孔３９及び第２噴孔４０のそれぞれの噴孔面積は、弁室３６、３７の周方向の長さに大小関係が存在するために、中心側に位置する第１噴孔３９よりも外周側に位置する第２噴孔４０の方がより大きく確保し易い。そこで、第１高圧燃料通路５０を軽油用の第２コモンレール２４と接続し、第２高圧燃料通路７０をＧＴＬ燃料用の第１コモンレール２３と接続することにより、大流量が要求されるＧＴＬ燃料は第２噴孔４０から噴射させ、軽油は第１噴孔３９から噴射させることが適当と考えることもできる。この場合、第１低圧燃料通路５３は第２リターン配管１９と接続され、第２低圧燃料通路７３は第１リターン配管１８と接続される。
【００５４】
なお、噴孔面積を考慮して燃料と噴孔との対応関係を定める場合であっても、燃料噴射弁２５の中心側の第１ニードルをピントル弁形式にて構成することにより、第１噴孔３９をＧＴＬ燃料の噴孔として割り当てることもできる。例えば、図７に示したように、第１ニードル３２の先端をバルブ本体３１の先端から突出させ、その突出部分にフランジ３２ｃを設けることにより、第１ニードル３２を全周に亘って取り囲むように第１噴孔３９を形成することができる。図７の構成によれば、第１噴孔３９の周方向長さを拡大して噴孔面積を増加させ、第２噴孔４０よりも第１噴孔３９の噴孔面積を拡大することが可能となる。図７の例によれば、噴孔中心の突出量と燃料との対応関係が図２と同様に設定できるので、さらに好都合である。なお、図７の構成では、第１ニードル３２が図中に実線で示すように燃料噴射弁２５の後端側に移動したときにフランジ３２ｃが第１噴孔３９を塞ぎ、第１ニードル３２が燃料噴射弁２５の先端側に移動したときにフランジ３２ｃがバルブ本体３１から離れて第１噴孔３９が開くように第１駆動機構３４の構成を変更する必要がある。そのような駆動機構は、公知のピントル弁形式の燃料噴射弁の駆動機構と同様でよい。
【００５５】
次に、コモンレールの変形例を説明する。図１においては、第１コモンレール２３及び第２コモンレール２４を互いに独立した部材として描いているが、図８に示すように、単一のチューブ２７の内部を、その長手方向全長に亘って延びる隔壁２７ａにて第１圧力室２７ｂと第２圧力室２７ｃとに区分してそれらの圧力室２７ｂ、２７ｃの両端部を閉鎖し、高圧のＧＴＬ燃料を第１圧力室２７ｂに、高圧の軽油を第２圧力室２７ｃにそれぞれ蓄えることにより、チューブ２７を第１及び第２のコモンレールが一体化された共用コモンレールとして機能させてもよい。圧力室２７ｂ、２７ｃのそれぞれに蓄えられるＧＴＬ燃料及び軽油の間の圧力差を小さく設定すれば、隔壁２７ａの肉厚を低減することができる。
【００５６】
［第２の形態］
図９は本発明に係る燃料噴射装置をエンジンに適用した第２の形態を示している。なお、図９において、図１と共通する部分には同一符号を付し、以下では相違点を中心として説明する。本形態の燃料噴射装置２０Ａでは、ＧＴＬ燃料用の第１燃料ポンプ２１と、軽油用の第２燃料ポンプ２２とのそれぞれの吐出側の間にバイパス燃料通路１００が設けられている。さらに、図１０に示すように、バイパス燃料通路１００には、第１開閉弁として電磁駆動式の第１制御弁１０１が、また、第２燃料ポンプ２２と第２コモンレール２４との間には、第２開閉弁として電磁駆動式の第２制御弁１０２がそれぞれ設けられている。これらの制御弁１０１、１０２はＥＣＵ８０から電磁弁駆動回路１０３を介して開閉制御される。なお、第１制御弁１０１は、例えば図１１に示すように、第１燃料ポンプ２１から吐出される燃料圧力とリターンスプリング１０１ａのばね力を利用してポペットタイプの弁体１０１ｂを弁座１０１ｃに押し付ける一方で、弁ステム１０１ｄに対して逆方向に電磁力Ｆｓを付加して弁体１０１ｂを弁座１０１ｃから離間させることにより、第１燃料ポンプ２１と第２コモンレール２４との間を開通させるように構成される。第２制御弁１０２に関しても同様の構成でよい。
【００５７】
上記の構成によれば、第１制御弁１０１を閉じ、第２制御弁１０２を開いた場合には第１の形態と同様に第１高圧燃料通路５０又は第２高圧燃料通路７０のいずれか一方にＧＴＬ燃料が、他方に軽油がそれぞれ供給される（第１の状態）。第２制御弁１０２を閉じ、かつ第１制御弁１０１を開くことにより、燃料噴射弁２５の高圧燃料通路５０、７０の両者に高圧のＧＴＬ燃料を供給することができる（第２の状態）。つまり、本形態では、バイパス通路１００、第１制御弁１０１及び第２制御弁１０２の組み合わせによって燃料供給切替手段が実現される。なお、以下では、ＧＴＬ燃料用の第１コモンレール２３が第１高圧燃料通路５０に接続され、軽油用の第２コモンレール２４が第２高圧燃料通路７０に接続されているものとして説明を続ける。
【００５８】
図１２は、ＥＣＵ８０が図５のルーチンに代えて実行する燃料噴射制御ルーチンを示している。但し、図５と同一の処理については同一の参照符号を付してある。図１２の燃料噴射制御ルーチンでは、ステップＳ１でアクセル開度に対応した燃料の要求噴射量が算出され、ステップＳ２で図４のマップに従ってＧＴＬ燃料及び軽油の噴射比率が決定され、ステップＳ３で各燃料の噴射量等が決定される。ステップＳ２では、高負荷高回転領域にてＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定されることがある。ステップＳ３にて各燃料の噴射量等が決定された後、ＥＣＵ８０はステップＳ５に進んでＧＴＬ燃料のみを噴射する状態、つまりＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％の状態で、かつ、要求噴射量が所定の閾値以上か否か判断する。閾値は、第１噴孔３９から噴射可能なＧＴＬ燃料の量の最大値又はそれよりも幾らか余裕を見て小さい値に設定される。ＧＴＬ燃料用の第１コモンレール２３が第２高圧燃料通路７０に接続されている場合には、第２噴孔４０から噴射可能なＧＴＬ燃料の最大量又はそれよりも小さい値を閾値に設定すればよい。
【００５９】
ステップＳ５の条件が満たされない場合、ＥＣＵ８０はステップＳ６に進み、第１制御弁１０１を閉じ、第２制御弁１０２を開く。この場合、第１燃料ポンプ２１から吐出されたＧＴＬ燃料は第１コモンレール２３のみに蓄えられる。その後、ＥＣＵ８０はステップＳ７へ進み、燃料別の噴射を実行する。すなわち、ＥＣＵ８０は、ＧＴＬ燃料の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、ＧＴＬ燃料の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を第１コイル駆動回路８３から第１ソレノイドコイル４８に供給させる一方、軽油の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、軽油の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を第２コイル駆動回路８４から第２ソレノイドコイル６８に供給させることにより、第１噴孔３９からはＧＴＬ燃料を、第２噴孔４０からは軽油をそれぞれ噴射させる。但し、ＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％の場合には第２ソレノイドコイル６８を励磁せず、第１噴孔３９からのＧＴＬ燃料の噴射のみを実行する。仮に、軽油の噴射比率が１００％に設定される運転領域が存在するならば、その領域では第１ソレノイドコイル４８を励磁せず、第２噴孔４０からの軽油の噴射のみを実行すればよい。
【００６０】
一方、ステップＳ５の条件が満たされた場合、ＥＣＵ８０はステップＳ８に進み、第１制御弁１０１を開き、第２制御弁１０２を閉じる。この場合、第１燃料ポンプ２１から吐出されたＧＴＬ燃料が第１コモンレール２３及び第２コモンレール２４の両者に蓄えられる。なお、ステップＳ８にて第２制御弁１０２を閉じた場合、これに同期して軽油用の第２燃料ポンプ２２の運転を停止させてもよい。この場合、ＥＣＵ８０は昇圧停止手段として機能する。これにより、軽油の昇圧に必要なエネルギの消費を減らし、エンジン１の燃料消費率の改善を図ることができる。その後、ＥＣＵ８０は、ステップＳ９に進み、ＧＴＬ燃料の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、第１ソレノイドコイル４８及び第２ソレノイドコイル６８の両者に、ＧＴＬ燃料の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を供給する。これにより、第１噴孔３９及び第２噴孔４０の両者からＧＴＬ燃料が噴射される。このような処理を実行することにより、高負荷高回転領域でＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定され、かつＧＴＬ燃料の要求噴射量が第１噴孔３９の最大噴射可能量を超える運転領域において、第１噴孔３９及び第２噴孔４０の両者から必要な量のＧＴＬ燃料が確実に噴射される。ステップＳ７又はステップＳ９にて燃料の噴射を実行した後、ＥＣＵ８０は今回のルーチンを終了し、次回の燃料噴射時期に先行して再び図１２のルーチンを開始する。
【００６１】
なお、上記の形態においては、第１制御弁１０１を開状態に、第２制御弁１０２を閉状態にそれぞれ切り替えた直後は第２コモンレール２４に軽油が残っており、第２噴孔４０から噴射される燃料には軽油が混ざる。しかしながら、ステップＳ５の条件が一旦満たされた場合には、その後、燃料噴射周期に比して十分に長い期間に亘ってステップＳ５の条件が連続して満たされることが通例である。よって、ステップＳ９の燃料噴射が１、２回実行されたならば、以降はＧＴＬ燃料のみを両噴孔３９、４０から確実に噴射することができ、実用上、特に問題は生じない。第１制御弁１０１を閉状態に、第２制御弁１０２を開状態にそれぞれ切り替えた直後に関しても、第２コモンレール２４にＧＴＬ燃料が残されて軽油の噴射比率が実質的に低下することになるが、上記と同様の理由で特に問題は生じない。また、第２コモンレール２４にＧＴＬ燃料が一時的に導入される結果、第２貯留室１６の軽油にＧＴＬ燃料が混入することもあり得るが、それにより燃料性状が明確に悪化する訳ではなく、この点も特に実用上の問題は生じない。
【００６２】
［第３の形態］
図１３は本発明に係る燃料噴射装置をエンジンに適用した第３の形態を示している。なお、図１３において、図１と共通する部分には同一符号を付し、以下では相違点を中心として説明する。本形態の燃料噴射装置２０Ｂでは、上述した第２の形態の燃料噴射装置２０Ａと同様にＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定されたときの噴射量を確保するために、両噴孔３９、４０からのＧＴＬ燃料の噴射が可能となるように第１の形態の燃料噴射装置２０の一部が変更されているが、その機能を実現するための手段が第２の形態とは相違する。すなわち、本形態の燃料噴射装置２０Ｂは、図１の燃料噴射弁２５に代えて燃料噴射弁２５Ａが用いられ、かつ、燃料噴射弁２５Ａを駆動するための第３コイル駆動回路８５が追加されている点で第１の形態の燃料噴射装置２０と相違する。第３コイル駆動回路８５は、第１及び第２コイル駆動回路８３、８４と同様に、燃料噴射弁２５Ａ毎に１つずつ設けられている。
【００６３】
図１４は、本形態の燃料噴射装置２０Ｂにて使用される燃料噴射弁２５Ａの断面図である。但し、図１４において図２と共通する部分には同一符号を付してある。燃料噴射弁２５Ａは、図２の隔壁３８に代えて、案内壁３８Ａが設けられ、その案内壁３８Ａの内周側に第１弁室３６及び第２弁室３７を仕切る可動隔壁１１０が設けられている。案内壁３８Ａは、その先端部（下端部）３８ｃとバルブ本体３１との間に隙間１１１が生じるように設けられている点において図２の隔壁３８と相違する。第１ニードル３２のピストンフランジ３２ａは案内壁３８Ａの内周面３８ａに摺動自在に嵌め合わされ、第２ニードル３３は案内壁３８Ａの外周面３８ｂに摺動自在に嵌め合わされている。可動隔壁１１０は、案内壁３８Ａの内周面３８ａに摺動自在に嵌め合わされて燃料噴射弁２５Ａの中心線ＣＬの方向に移動自在である。可動隔壁１１０の後端部には隔壁リターンスプリング１１２が設けられ、その隔壁リターンスプリング１１２のさらに後方には第３ソレノイドコイル１１３が設けられている。第３ソレノイドコイル１１３は案内壁３８Ａに固定されて定位置に保持されている。図１３に示した第３コイル駆動回路８５は、不図示の電源から第３ソレノイドコイル１１３への励磁電流の供給及び供給停止をＥＣＵ８０からの指示に従って切り替える。
【００６４】
図１４に戻って、第３ソレノイドコイル１１３が非励磁の状態では、隔壁リターンスプリング１１２のばね力で可動隔壁１１０はその先端のテーパ面１１０ａがバルブ本体３１の先端部３１ａの内面に押し付けられる。これにより、第１弁室３６と第２弁室３７とは、燃料の流通が不可能となるように仕切られ、かつ、第１高圧燃料通路５０は可動隔壁１１０によって閉じられることなく、第１弁室３６と通じている。一方、図１５に示したように、第３ソレノイドコイル１１３が励磁された場合には、隔壁リターンスプリング１１２に抗して可動隔壁１１０が燃料噴射弁２５Ａの後端側（図において上端側）に引き寄せられる。そのため、可動隔壁１１０の先端のテーパ面１１０ａがバルブ本体３１の先端部３１ａから離れて第１弁室３６と第２弁室３７との間が隙間１１１を介して相互に開通する。これにより、両弁室３６、３７間における燃料の流通が可能となる。しかも、図１４の状態では、第１高圧燃料通路５０の第１弁室３６に対する導入口（開口部）が可動隔壁１１０によって閉じられて、第１高圧燃料通路５０から第１弁室３６への高圧燃料の導入が阻止される。これらの隔壁リターンスプリング１１２と第３ソレノイドコイル１１３とによって隔壁駆動機構が実現され、その隔壁駆動機構と可動隔壁１１０との組み合わせによって燃料供給切替手段が実現される。
【００６５】
本形態の燃料噴射弁２５Ａにおいては、ＧＴＬ燃料の燃料噴射比率が１００％に設定されたときの要求噴射量を確保するため、第１高圧燃料通路５０が軽油用の第２コモンレール２４と接続され、第２高圧燃料通路７０がＧＴＬ燃料用の第１コモンレール２３と接続される。よって、第１低圧燃料通路５３は第２リターン配管１９を介して軽油用の第２貯留室１６と接続され、第２低圧燃料通路７３は第１リターン配管１８を介してＧＴＬ燃料用の第１貯留室１５と接続される。
【００６６】
図１６は、ＥＣＵ８０が図１２のルーチンに代えて実行する燃料噴射制御ルーチンを示している。但し、図１２と同一の処理については同一の参照符号を付してある。図１６の燃料噴射制御ルーチンでは、ステップＳ１〜Ｓ３及びＳ５において図１２のルーチンと共通の処理が行われる。そして、ステップＳ５の条件が満たされない場合、ＥＣＵ８０はステップＳ１１に進み、第３ソレノイドコイル１１３を非励磁状態に設定して可動隔壁１１０を閉鎖位置、すなわち第１弁室３６と第２弁室３７との間を閉鎖する位置に保持する。この場合、第１弁室３６には第２コモンレール２４に蓄えられた高圧の軽油が、第２弁室３７には第１コモンレール２３に蓄えられた高圧のＧＴＬ燃料がそれぞれ導入される。その後、ＥＣＵ８０はステップＳ７へ進み、燃料別の噴射を実行する。すなわち、ＥＣＵ８０は、ＧＴＬ燃料の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、ＧＴＬ燃料の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を第２コイル駆動回路８４から第２ソレノイドコイル６８に供給させる一方、軽油の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、軽油の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を第１コイル駆動回路８３から第１ソレノイドコイル４８に供給させることにより、第２噴孔４０からはＧＴＬ燃料を、第１噴孔３９からは軽油をそれぞれ噴射させる。但し、ＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％の場合には第１ソレノイドコイル４８を励磁せず、第２噴孔４０からのＧＴＬ燃料の噴射のみを実行する。仮に、軽油の噴射比率が１００％に設定される運転領域が存在するならば、その領域では第２ソレノイドコイル６８を励磁せず、第１噴孔３９からの軽油の噴射のみを実行すればよい。
【００６７】
一方、ステップＳ５の条件が満たされた場合、ＥＣＵ８０はステップＳ１２に進み、第３ソレノイドコイル１１３を励磁して可動隔壁１１０を開放位置、すなわち第１弁室３６と第２弁室３７との間が隙間１１１を介して相互に通じる位置に保持する。この場合、第１高圧燃料通路５０と第１弁室３６との間が遮断され、両弁室３６、３７には、第２高圧燃料通路７０からの高圧のＧＴＬ燃料が導入される。その後、ＥＣＵ８０は、ステップＳ９に進み、ＧＴＬ燃料の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、第１ソレノイドコイル４８及び第２ソレノイドコイル６８の両者に、ＧＴＬ燃料の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を供給する。これにより、第１噴孔３９及び第２噴孔４０の両者からＧＴＬ燃料が噴射される。このような処理を実行することにより、高負荷高回転領域でＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定され、かつＧＴＬ燃料の要求噴射量が第２噴孔４０の最大噴射可能量を超える運転領域において、第１噴孔３９及び第２噴孔４０の両者から必要な量のＧＴＬ燃料が確実に噴射される。ステップＳ７又はステップＳ９にて燃料の噴射を実行した後、ＥＣＵ８０は今回のルーチンを終了し、次回の燃料噴射時期に先行して再び図１２のルーチンを開始する。
【００６８】
なお、上記の形態においては、可動隔壁１１０の位置を閉鎖位置から開放位置に切り替えた直後は第１弁室３６に軽油が残っており、第１噴孔３９から噴射される燃料には軽油が混ざる。しかしながら、第２の形態の場合と同様に、ステップＳ５の条件が一旦満たされた場合には、その後、燃料噴射周期に比して十分に長い期間に亘ってステップＳ５の条件が連続して満たされることが通例である。よって、ステップＳ９の燃料噴射が１、２回実行されたならば、以降はＧＴＬ燃料のみを両噴孔３９、４０から確実に噴射することができ、実用上、特に問題は生じない。可動隔壁１１０を開放位置から閉鎖位置に切り替えた直後に関しても、第１弁室３６にＧＴＬ燃料が残されて軽油の噴射比率が実質的に低下することになるが、上記と同様の理由で特に問題は生じない。また、燃料のリターン配管１８、１９に他の燃料が混ざるおそれはない。さらに、本形態では、燃料噴射弁２５Ａの内部の可動隔壁１１０を駆動して両噴孔３９、４０からのＧＴＬ燃料の噴射と、各噴孔３９、４０からの軽油及びＧＴＬ燃料の噴き分けとを切り替えているので、第２の形態と比較して応答性に優れる利点がある。
【００６９】
なお、ステップＳ１２にて可動隔壁１１０を開放位置に保持した場合でも、第１コマンド室４３ｂに圧力を導入して第１ニードル３２を駆動する必要があることから軽油用の第２燃料ポンプ２２の運転は継続しておくことが望ましい。但し、軽油の圧力を利用せずに第１ニードル３２を駆動する場合には第２燃料ポンプ２２を停止させてもよいことは勿論である。
【００７０】
［第４の形態］
図１７は本発明に係る燃料噴射装置をエンジンに適用した第４の形態を示している。なお、図１７において、図１と共通する部分には同一符号を付し、以下では相違点を中心として説明する。本形態の燃料噴射装置２０Ｃは、第１コモンレール２３及び第２コモンレール２４と、各燃料噴射弁２５の間に流路切替弁１２０が設けられている点で第１の形態の燃料噴射装置２０と相違する。流路切替弁１２０は、両噴孔３９、４０からのＧＴＬ燃料又は軽油の噴射が可能となるようにコモンレール２３、２４と燃料噴射弁２５との間の接続関係を切り替える燃料供給切替手段として設けられている。
【００７１】
図１８は流路切替弁１２０の概略構成を示している。流路切替弁１２０は、シリンダ状のバルブ本体１２１と、そのバルブ本体１２１の内部に挿入されたプランジャ１２２と、バルブ本体１２１の左右に設けられた第１プランジャ駆動機構１２３ａ及び第２プランジャ駆動機構１２３ｂとを備えている。バルブ本体１２１の一方の側には第１流入ポート１２４ａ及び第２流入ポート１２４ｂが設けられ、他方の側には第１流出ポート１２５ａ及び第２流出ポート１２５ｂが設けられている。第１流入ポート１２４ａは第１コモンレール２３に、第１流出ポート１２５ａは燃料噴射弁２５の第１高圧燃料通路５０又は第２高圧燃料通路７０にそれぞれ接続される。一方、第２流入ポート１２４ｂは第２コモンレール２４に、第２流出ポート１２５ｂは燃料噴射弁２５の第２高圧燃料通路７０又は第１高圧燃料通路５０にそれぞれ接続される。
【００７２】
プランジャ１２２は、ピストン部１２６と、そのピストン部１２６の左右に同軸に設けられた駆動軸１２７ａ、１２７ｂとを備えている。ピストン部１２６はバルブ本体１２１の軸線方向（左右方向）に移動可能な状態でバルブ本体１２１の内部に嵌め合わされている。ピストン部１２６の外周とバルブ本体１２１の内周との間には適宜のシール手段（不図示）が設けられており、それにより、バルブ本体１２１の内部は、ピストン部１２６を挟んで第１液体室１２８ａと第２液体室１２８ｂとに区分されている。両液体室１２８ａ、１２８ｂの間における液体の流通は不可能である。
【００７３】
プランジャ駆動機構１２３ａ、１２３ｂは、例えば、ばね力で駆動軸１２７ａ、１２７ｂを軸線方向中心側に押し出す一方で、ソレノイドコイルの電磁力を利用して駆動軸１２７ａ、１２７ｂを軸線方向外側に引き寄せるように構成される。プランジャ駆動機構１２３ａ、１２３ｂにより、プランジャ１２２は、図中に実線で示す中立位置Ｐｎと、その中立位置よりも左方に変位した第１作動位置Ｐ１と、中立位置よりも右方に変位した第２作動位置Ｐ２との間で駆動される。なお、図１８では、作動位置Ｐ１、Ｐ２のときのピストン部１２６を想像線で示している。プランジャ１２２が中立位置Ｐｎにあるとき、第１流入ポート１２４ａ及び第１流出ポート１２５ａは第１液体室１２８ａに開口し、第２流入ポート１２４ｂ及び第２流出ポート１２５ｂは第２液体室１２８ｂに開口する。この場合、第１流入ポート１２４ａから第１液体室１２８ａにＧＴＬ燃料が流入し、第２流入ポート１２４ｂから第２液体室１２８ｂに軽油が流入する。そして、第１流出ポート１２５ａから燃料噴射弁２５にＧＴＬ燃料が、第２流出ポート１２５ｂから燃料噴射弁２５に軽油がそれぞれ供給される。
【００７４】
プランジャ１２２が第１作動位置Ｐ１にあるときは第１液体室１２８ａが拡大し、ピストン部１２６にて第２流入ポート１２４ｂが閉じられて第１流入ポート１２４ａ、第１流出ポート１２５ａ及び第２流出ポート１２５ｂが第１液体室１２８ａに開口する。この場合には、第１流入ポート１２４ａから第１液体室１２８ａに流入したＧＴＬ燃料が、両流出ポート１２５ａ、１２５ｂから燃料噴射弁２５に供給される。一方、プランジャ１２２が第２作動位置Ｐ２にあるときは第２液体室１２８ｂが拡大し、ピストン部１２６にて第１流入ポート１２４ａが閉じられて第２流入ポート１２４ｂ、第１流出ポート１２５ａ及び第２流出ポート１２５ｂが第１液体室１２８ａに開口する。この場合には、第２流入ポート１２４ｂから第２液体室１２８ｂに流入した軽油が、両流出ポート１２５ａ、１２５ｂから燃料噴射弁２５に供給される。つまり、プランジャ１２２が中立位置Ｐｎにあるときは、燃料噴射弁２５の第１高圧燃料通路５０又は第２高圧燃料通路７０のいずれか一方の高圧燃料通路にＧＴＬ燃料が、他方の高圧燃料通路に軽油がそれぞれ供給され、プランジャ１２２が第１作動位置Ｐ１にあるときは両高圧燃料通路にＧＴＬ燃料が供給され、プランジャ１２２が第２作動位置Ｐ２にあるときは両高圧燃料通路に軽油が供給される。なお、燃料噴射弁２５は第１の形態と同様である。燃料噴射弁２５の第１高圧燃料通路５０及び第２高圧燃料通路７０と燃料種別との対応関係は第１の形態と同様に適宜に選択してよい。以下では、第１流出ポート１２５ａが第１高圧燃料通路５０に、第２流出ポート１２５ｂが第２高圧燃料通路７０にそれぞれ接続されるものとみなして説明を続ける。
【００７５】
図１８に示したように、プランジャ駆動機構１２３ａ、１２３ｂによるプランジャ１２２の駆動はＥＣＵ８０によって制御される。図１９は、そのＥＣＵ８０が図１２のルーチンに代えて実行する燃料噴射制御ルーチンを示している。但し、図１２と同一の処理については同一の参照符号を付してある。図１９の燃料噴射制御ルーチンでは、ステップＳ１〜Ｓ３及びＳ５において図１２のルーチンと共通の処理が行われる。そして、ステップＳ５の条件が満たされない場合、ＥＣＵ８０はステップＳ２１に進み、軽油のみを噴射する状態、つまり軽油の噴射比率が１００％の状態で、かつ、要求噴射量が所定の閾値以上か否か判断する。閾値は、第２噴孔４０から噴射可能な軽油の量の最大値又はそれよりも幾らか余裕を見て小さい値に設定される。第２流出ポート１２５ｂが第１高圧燃料通路５０に接続されている場合には、第１噴孔３９から噴射可能な軽油の最大量又はそれよりも小さい値を閾値に設定すればよい。なお、この場合の閾値はステップＳ５で使用される閾値と同一でもよいし、異なっていてもよい。
【００７６】
ステップＳ２１の条件が満たされない場合、ＥＣＵ８０はステップＳ２２に進み、プランジャ１２２が中立位置Ｐｎに保持されるようにプランジャ駆動機構１２３ａ、１２３ｂを制御する。この場合には、上記の通り、第１燃料ポンプ２１から吐出されたＧＴＬ燃料が第１高圧燃料通路５０に、第２燃料ポンプ２２から吐出された軽油が第２高圧燃料通路７０にそれぞれきょうきゅうされる。その後、ＥＣＵ８０はステップＳ７へ進み、燃料別の噴射を実行する。すなわち、ＥＣＵ８０は、ＧＴＬ燃料の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、ＧＴＬ燃料の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を第１コイル駆動回路８３から第１ソレノイドコイル４８に供給させる一方、軽油の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、軽油の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を第２コイル駆動回路８４から第２ソレノイドコイル６８に供給させることにより、第１噴孔３９からはＧＴＬ燃料を、第２噴孔４０からは軽油をそれぞれ噴射させる。但し、ＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％の場合には第２ソレノイドコイル６８を励磁せず、第１噴孔３９からのＧＴＬ燃料の噴射のみを実行する。軽油の噴射比率が１００％の場合には第１ソレノイドコイル４８を励磁せず、第２噴孔４０からの軽油の噴射のみを実行する。
【００７７】
一方、ステップＳ５の条件が満たされた場合、ＥＣＵ８０はステップＳ２３に進み、プランジャ１２２が第１作動位置Ｐ１に保持されるようにプランジャ駆動機構１２３ａ、１２３ｂを制御する。この場合、第１燃料ポンプ２１から吐出されたＧＴＬ燃料が燃料噴射弁２５の両高圧燃料通路５０、７０に供給される。なお、ステップＳ２３にてプランジャ１２２を第１作動位置Ｐ１に保持した場合、これに同期して、軽油用の第２燃料ポンプ２２の運転を停止させることにより、ＥＣＵ８０を昇圧停止手段として機能させてもよい。これにより、軽油の昇圧に必要なエネルギの消費を減らし、エンジン１の燃料消費率の改善を図ることができる。その後、ＥＣＵ８０は、ステップＳ９に進み、ＧＴＬ燃料の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、第１ソレノイドコイル４８及び第２ソレノイドコイル６８の両者に、ＧＴＬ燃料の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を供給する。これにより、第１噴孔３９及び第２噴孔４０の両者からＧＴＬ燃料が噴射される。このような処理を実行することにより、高負荷高回転領域でＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定され、かつＧＴＬ燃料の要求噴射量が第１噴孔３９の最大噴射可能量を超える運転領域において、第１噴孔３９及び第２噴孔４０の両者から必要な量のＧＴＬ燃料が確実に噴射される。
【００７８】
また、ステップＳ２１の条件が満たされた場合、ＥＣＵ８０はステップＳ２４に進み、プランジャ１２２が第２作動位置Ｐ２に保持されるようにプランジャ駆動機構１２３ａ、１２３ｂを制御する。この場合、第２燃料ポンプ２２から吐出された軽油が燃料噴射弁２５の両高圧燃料通路５０、７０に供給される。なお、ステップＳ２４にてプランジャ１２２を第２作動位置Ｐ２に保持した場合、これに同期してＧＴＬ燃料用の第１燃料ポンプ２１の運転を停止させることにより、ＥＣＵ８０を昇圧停止手段として機能させてもよい。これにより、ＧＴＬ燃料の昇圧に必要なエネルギの消費を減らし、エンジン１の燃料消費率の改善を図ることができる。その後、ＥＣＵ８０は、ステップＳ２５に進み、軽油の噴射を開始すべきタイミングに合わせて、第１ソレノイドコイル４８及び第２ソレノイドコイル６８の両者に、軽油の噴射量及び噴射回数に応じた励磁電流を供給する。これにより、第１噴孔３９及び第２噴孔４０の両者から軽油が噴射される。このような処理を実行することにより、高負荷低回転領域等で軽油の噴射比率が１００％に設定され、かつ軽油の要求噴射量が第２噴孔４０の最大噴射可能量を超える場合において、第１噴孔３９及び第２噴孔４０の両者から必要な量の軽油が確実に噴射される。ステップＳ７、ステップＳ９又はＳ２５にて燃料の噴射を実行した後、ＥＣＵ８０は今回のルーチンを終了し、次回の燃料噴射時期に先行して再び図１９のルーチンを開始する。
【００７９】
なお、上記の形態においては、流路切替弁１２０のプランジャ１２２を第１作動位置Ｐ１に切り替えた直後は第２流出ポート１２５ｂの下流に軽油が残り、第２作動位置Ｐ２に切り替えた直後は第１流出ポート１２５ａの下流にＧＴＬ燃料が残っている。そのため、それらの切替直後では、ＧＴＬ燃料又は軽油の噴射比率が厳密には１００％にならない。しかしながら、ステップＳ５又はＳ２１の条件が一旦満たされた場合には、その後、燃料噴射周期に比して十分に長い期間に亘って同一条件が連続して満たされることが通例である。よって、ステップＳ９又はＳ２５の燃料噴射が１、２回実行されたならば、以降はＧＴＬ燃料又は軽油のみを両噴孔３９、４０から確実に噴射することができ、実用上、特に問題は生じない。また、燃料噴射弁２５の両高圧燃料通路５０、７０に同一燃料が一時的に導入される結果、第２貯留室１６の軽油にＧＴＬ燃料が混入し、あるいは第１貯留室１５のＧＴＬ燃料に軽油が混入することもあり得るが、それにより燃料性状が明確に悪化する訳ではなく、この点も特に実用上の問題は生じない。
【００８０】
［第５の形態］
図２０は本発明に係る燃料噴射装置をエンジンに適用した第５の形態を示している。なお、図２０において、図１と共通する部分には同一符号を付し、以下では相違点を中心として説明する。本形態の燃料噴射装置２０Ｄは、図１の燃料噴射装置２０から軽油用の第２コモンレール２４が省略され、軽油用の第２燃料ポンプ２２に代えて低圧のフィードポンプ２２Ａが設けられ、さらに、第１コモンレール２３及びフィードポンプ２２Ａと燃料噴射弁２５との間に増圧機構１３０が設けられている点で第１の形態の燃料噴射装置２０と相違する。フィードポンプ２２Ａは第２貯留室１６に蓄えられた軽油をセジメンタ１７を介して汲み上げて増圧機構１３０に送り込む。フィードポンプ２２Ａの吐出圧は第１燃料ポンプ２１のそれと比して低い。例えば、第１燃料ポンプ２１の吐出圧が１００ＭＰａ程度あるいはそれを超える高圧であるのに対して、フィードポンプ２２Ａの吐出圧は０．５ＭＰａ程度である。
【００８１】
図２１は増圧機構１３０の構成を示している。増圧機構１３０は、第１コモンレール２３から供給されるＧＴＬ燃料の圧力を利用して、フィードポンプ２２Ａから送られる軽油の圧力を昇圧する。昇圧機能を実現するため、増圧機構１３０は、増圧シリンダ１３１と、その増圧シリンダ１３１の内部に摺動自在に収容された増圧ピストン１３２と、三方弁１３３と、電磁駆動式の制御弁１３４とを備えている。増圧ピストン１３２は、第１ピストン部１３２ａと、その第１ピストン部１３２ａの一端側に同軸に配置されかつ第１ピストン部１３２ａよりも幾らか直径が小さい第２ピストン部１３２ｂと、第１ピストン部１３２ａの他端側に同軸に配置された加圧プランジャ１３２ｃとを備えている。増圧シリンダ１３１は、増圧ピストン１３２のピストン部１３２ａ、１３２ｂにより、第１圧力室１３１ａ、第２圧力室１３１ｂ及び第３圧力室１３１ｃに区分されている。さらに、第１圧力室１３１ａには増圧室１３１ｄが接続され、その増圧室１３１ｄに加圧プランジャ１３２ｃが嵌め合わされている。増圧室１３１ｄの内径は第２圧力室１３１ｂのそれよりも十分に小さい。よって、増圧ピストン１３２のピストン部１３２ａの面積と比較して加圧プランジャ１３２ｃの面積も十分に小さい。
【００８２】
三方弁１３３の内部には、ピストン１３３ａが摺動自在に設けられている。ピストン１３３ａの両側には第１圧力室１３３ｂと第２圧力室１３３ｃとが設けられている。第２圧力室１３３ｃは中間路１３３ｄを介して第３圧力室１３３ｅに通じている。第２圧力室１３３ｃには第１弁体１３３ｆが、第３圧力室１３３ｅには第２弁体１３３ｇがそれぞれ設けられている。弁体１３３ｆ、１３３ｇは中間路１３３ｄを貫通する弁軸１３３ｈにより互いに同軸に連結されている。これらの弁体１３３ｆ、１３３ｇが上方に変位したときは第２弁体１３３ｇにて第３圧力室１３３ｅと中間路１３３ｄとの間が閉鎖され、第２圧力室１３３ｃと中間路１３３ｄとの間が開く。弁体１３３ｆ、１３３ｇが下方に変位したときは第１弁体１３３ｆにて第２圧力室１３３ｃと中間路１３３ｄとの間が閉鎖され、第３圧力室１３３ｅと中間路１３３ｄとの間が開く。つまり、中間路１３３ｄは弁体１３３ｆ、１３３ｇの位置に応じて第２圧力室１３３ｃ又は第３圧力室１３３ｅのいずれか一方と選択的に接続される。なお、第１弁体１３３ｆ及び第２弁体１３３ｇの直径はピストン１３３ａの直径よりも十分に小さい。制御弁１３４は、ソレノイドコイル１３４ａの励磁及び非励磁の切り替えに応じて開閉される２ポート２位置切替弁である。
【００８３】
増圧機構１３０には、第１流入ポート１３５ａ、第２流入ポート１３５ｂ及びリターンポート１３５ｃが設けられている。第１流入ポート１３５ａには第１コモンレール２３に蓄えられた高圧のＧＴＬ燃料が供給され、第２流入ポート１３５ｂにはフィードポンプ２２Ａから送られた低圧の軽油が供給される。第１流入ポート１３５ａに供給された高圧のＧＴＬ燃料は第１高圧燃料通路１４１を介して第２圧力室１３１ｂに導かれる。第１高圧燃料通路１４１は途中で分岐され、その分岐路１４１ａが燃料噴射弁２５の第１高圧燃料通路５０又は第２高圧燃料通路７０のいずれか一方の通路に接続される。一方、第２流入ポート１３５ｂに供給された低圧の軽油は逆止弁１３６を介して増圧室１３１ｄに導かれる。逆止弁１３６は、増圧室１３１ｄから第２流入ポート１３５ｂへの軽油の逆流を阻止できる向きで設けられている。増圧室１３１ｄの先端（図において下端）には第２高圧燃料通路１４２が接続され、その第２高圧燃料通路１４２は燃料噴射弁２５の第１高圧燃料通路５０又は第２高圧燃料通路７０のいずれか他方の通路に接続される。なお、第２高圧燃料通路１４２には、増圧室１３１ｄへの軽油の逆流を阻止する逆止弁が設けられてもよい。
【００８４】
増圧シリンダ１３１の第２圧力室１３１ｂに供給されたＧＴＬ燃料は、第１オリフィス１３７で減圧されつつ三方弁１３３の第１圧力室１３３ｂにも導かれる。第１圧力室１３３ｂに供給されたＧＴＬ燃料はさらに第２オリフィス１３８にて減圧されて制御弁１３４の流入側に導かれる。なお、第２オリフィス１３８の内径は第１オリフィス１３７のそれよりも小さい。制御弁１３４の流出側は低圧リターン通路１４３を介してリターンポート１３５ｃに接続される。三方弁１３３の第２圧力室１３３ｃ、及び増圧シリンダ１３１の第３圧力室１３１ｃも低圧リターン通路１４３を介してリターンポート１３５ｃにそれぞれ接続される。さらに、三方弁１３３の第３圧力室１３３ｅは圧力導入路１４４を介して増圧シリンダ１３１の第２圧力室１３１ｂと接続され、三方弁１３３の中間路１３３ｄは連絡路１４５を介して増圧シリンダ１３１の第１圧力室１３１ａに接続される。
【００８５】
以上の構成の増圧機構１３０は、制御弁１３４の位置を切り替えることにより次のように動作する。まず、制御弁１３４を閉じた場合には、三方弁１３３の第１圧力室１３１ａと低圧リターン通路１４３との間が制御弁１３４で遮断されるので、第１流入ポート１３５ａから第１高圧燃料通路１４１、増圧シリンダ１３１の第２圧力室１３１ｂ及び第１オリフィス１３７を介して導かれたＧＴＬ燃料の圧力が三方弁１３３の第１圧力室１３３ａに閉じ込められる。その圧力で三方弁１３３のピストン１３３ｂに下方への押し込み力が作用する。このとき、増圧シリンダ１３１の第２圧力室１３１ｂから圧力導入路１４４を介して三方弁１３３の第３圧力室１３３ｅにも高圧のＧＴＬ燃料が導かれ、その圧力で第２弁体１３３ｇには上方への押し込み力が作用する。しかし、ピストン１３３ａの面積が第２弁体１３３ｇのそれよりも十分に大きいため、第１圧力室１３３ｂから受ける力の方が大きくなり、ピストン１３３ａは下方に移動する。これに伴って第１弁体１３３ｆが第２圧力室１３３ｃと中間路１３３ｄとの間を閉鎖し、第３圧力室１３３ｅと中間路１３３ｄとの間が開通する。これにより、第３圧力室１３３ｅに導かれた高圧のＧＴＬ燃料が中間路１３３ｄから連絡路１４５を介して増圧シリンダ１３１の第１圧力室１３１ａに導入される。この場合、第１圧力室１３１ａ及び第２圧力室１３１ｂにはいずれも第１流入ポート１３５ａに供給されたＧＴＬ燃料の圧力が作用するが、第１ピストン部１３２ａの面積が第２ピストン部１３２ｂのそれよりも大きいことから、増圧ピストン１３２は上方に移動する。その結果、加圧プランジャ１３２ｃが増圧室１３１ｄから後退して増圧室１３１ｄの容積が拡大し、逆止弁１３６から増圧室１３１ｄに低圧の軽油が取り込まれる。このとき、増圧シリンダ１３１の第３圧力室１３１ｃのＧＴＬ燃料は低圧リターン通路１４３に押し出される。
【００８６】
一方、制御弁１３４を開いた場合には、三方弁１３３の第１圧力室１３３ｂが制御弁１３４を介して低圧リターン通路１４３と接続される。これにより、三方弁１３３のピストン１３３ｂを下方に押し込む力が低下する。よって、三方弁１３３の第３圧力室１３３ｅに導入されたＧＴＬ燃料の圧力で第２弁体１３３ｇが上方に押し出され、それにより第２弁体１３３ｇが第３圧力室１３３ｅと中間路１３３ｄとの間を閉鎖する。この場合、第１弁体１３３ｆも上方に移動して中間路１３４ｄと第２圧力室１３４ｃとの間が開通する。これにより、増圧シリンダ１３１の第１圧力室１３１ａの圧力が連絡路１４５、三方弁１３３の中間路１３３ｄ及び第２圧力室１３３ｃを介して低圧リターン通路１４３に逃がされ、これに伴って、増圧ピストン１３２が増圧シリンダ１３１の第２圧力室１３１ｂのＧＴＬ燃料の圧力で下方に押し出されて加圧プランジャ１３２ｃが増圧室１３１ｄに押し込まれる。その結果、増圧室１３１ｄの容積が縮小してその内部の軽油が圧縮される。これにより、増圧室１３１ｄの軽油が昇圧され、第２高圧燃料通路１４２に高圧の軽油が吐出される。このとき、増圧シリンダ１３１の第３圧力室１３１ｃには、低圧リターン通路１４３から低圧のＧＴＬ燃料が補給される。
【００８７】
増圧室１３１ｄにて軽油が昇圧された状態から再度制御弁１３４を閉じると、加圧プランジャ１３２ｃが増圧室１３１ｄから再び後退して増圧室１３１ｄに低圧の軽油が取り込まれる。このように、制御弁１３４の開閉を繰り返すことにより、増圧室１３１ｄへの軽油の取り込みと、その軽油の昇圧とを繰り返して第２高圧燃料通路１４２から燃料噴射弁２５に高圧の軽油を送り出すことができる。増圧シリンダ１３１の第２圧力室１３１ｂに導入されるＧＴＬ燃料は第１燃料ポンプ２１にて昇圧された高い圧力を有しているので、増圧ピストン１３２の第２ピストン部１３２ｂの面積と、加圧プランジャ１３２ｃの面積との比を十分に大きく設定することにより、増圧室１３１ｄから第２高圧燃料通路１４２に吐出される軽油をＧＴＬ燃料と同等又はそれよりも高い圧力まで昇圧することができる。なお、制御弁１３４の切り替え動作はＥＣＵ８０にて制御すればよい。ＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定される運転領域においては制御弁１３４の切り替え動作を停止して、軽油の昇圧を中断してもよい。
【００８８】
以上に説明したように、本形態の増圧機構１３０によれば、第１コモンレール２３に蓄えられた高圧のＧＴＬ燃料を第１高圧燃料通路１４１（詳しくはその分岐路１４１ａ）から、増圧室１３１ｄにて昇圧された軽油を第２高圧燃料通路１４２からそれぞれ取り出すことができる。このため、図２及び図３に示した燃料噴射弁２５の第１高圧燃料通路５０又は第２高圧燃料通路７０のいずれか一方の通路と第１高圧燃料通路１４１とを接続し、他方の通路を第２高圧燃料通路１４２と接続することにより、第１の形態と同様に燃料噴射弁２５からＧＴＬ燃料及び軽油をそれぞれ噴射させることができる。燃料噴射弁２５の内部構造及びその動作制御については第１の形態と同様でよい。
【００８９】
図２２は本形態の増圧機構１３０の変形例を示している。図２２の変形例では、増圧シリンダ１３１と加圧プランジャ１３２ｃとの嵌め合い部分の内周に、第１回収溝１４６ａ及び第２回収溝１４６ｂが増圧ピストン１３２の軸線方向（移動方向）に間隔を空けて設けられている。これらの回収溝１４６ａ、１４６ｂはいずれも増圧室１３１ｄを一周するように設けられている。また、これらの回収溝１４６ａ、１４６ｂは加圧プランジャ１３２ｃの往復範囲において常に加圧プランジャ１３２ｃの先端から増圧室１３１ｄに露出しないようにそれぞれの位置が設定されている。さらに、第１回収溝１４６ａはＧＴＬ燃料のリターンライン、例えば低圧リターン通路１４３に、第２回収溝１４６ｂは軽油のリターンライン、例えば第２リターン配管１９にそれぞれ接続されている。
【００９０】
このように第１回収溝１４６ａ、１４６ｂを設けた場合、増圧シリンダ１３１の第１圧力室１３１ａから漏れたＧＴＬ燃料が第１回収溝１４６ａで回収されてＧＴＬ燃料のリターンラインに排出され、増圧室１３１ｄから漏れた軽油が第２回収溝１４６ｂで回収されて軽油のリターンラインに排出される。よって、増圧シリンダ１３１の内部でＧＴＬ燃料と軽油とが混ざり合うおそれを低減し、あるいは排除することができる。
【００９１】
図２０では、燃料噴射弁２５と増圧機構１３０とを別々の構成要素として描いているが、増圧機構１３０は燃料噴射弁２５の一部として設けられてもよい。すなわち、燃料噴射弁２５の内部に増圧機構１３０が組み込まれることにより、増圧機構１３０を燃料噴射弁２５の内部機構として構成してもよい。増圧機構１３０の第２高圧燃料通路１４２から取り出される軽油は、図１の第２コモンレール２４から供給される高圧の軽油と同様に扱うことができる。よって、本形態の増圧機構１３０は、図７に示したピントル弁形式の燃料噴射弁と組み合わせることも可能であり、図１４及び図１５に示した燃料噴射弁２５Ａと組み合わせることも可能である。
【００９２】
本形態では、ＧＴＬ燃料を第１燃料ポンプ２１にて昇圧し、その圧力を利用して増圧機構１３０により軽油を昇圧したが、これとは逆の構成を採用してもよい。すなわち、図１の第１燃料ポンプ２１を低圧のフィードポンプに変更して第１コモンレール２３を廃止し、軽油を第２燃料ポンプ２２で昇圧して第２コモンレール２４に送り込み、その第２コモンレール２４から増圧機構１３０の第１流入ポート１３５ａに高圧の軽油を導く一方で、フィードポンプから送り出された低圧のＧＴＬ燃料を第２流入ポート１３５ｂに導入し、軽油の圧力を利用してＧＴＬ燃料を昇圧してもよい。
【００９３】
なお、ＧＴＬ燃料と軽油とを比較した場合、ＧＴＬ燃料の方が煤の抑制効果が高く、言い換えれば軽油の方が煤が生成され易い。そこで軽油による煤の発生を抑えるためには、ＧＴＬ燃料よりも軽油の噴射圧を高く設定することが望ましい。一方、増圧機構１３０の増圧室１３１ｄにて得られる燃料の圧力は、増圧ピストン１３２の第２ピストン部１３２ｂの面積よりも加圧プランジャ１３２ｃの面積が十分に小さいため、増圧シリンダ１３１の第２圧力室１３１ｂに導入される燃料の圧力よりも高い圧力まで増圧室１３１ｄにて燃料を昇圧させることができる。このように、２種類の燃料間において適正圧力（適正な噴射圧）に差が存在する場合には、適正圧力が低い第１の燃料（上記の例ではＧＴＬ燃料）を第１流入ポート１３５ａに、適正圧力が高い第２の燃料（上記の例では軽油）を第２流入ポート１３５ｂにそれぞれ導入することにより、第２の燃料を適正圧力まで昇圧して機関性能、燃料消費率、エミッションを改善することができる。その一方、第１の燃料を昇圧するための燃料ポンプ、昇圧後の第１の燃料が導かれる高圧配管、あるいはコモンレールといった構成要素は、第１の燃料の適正圧力に合わせて設計すれば足り、それらの構成要素のコスト、重量、大きさを削減することができる。
【００９４】
［第６の形態］
図２３は本発明に係る燃料噴射装置をエンジンに適用した第６の形態を示している。本形態は第５の形態の一部を変更したものである。よって、図２３において、図２０と共通する部分には同一符号を付し、以下では相違点を中心として説明する。本形態の燃料噴射装置２０Ｅは、フィードポンプ２２Ａから送り出される低圧の軽油が、全ての燃料噴射弁２５間で共用される増圧機構１５０に導かれ、その増圧機構１５０で軽油が昇圧されて各燃料噴射弁２５に分配される点で第５の形態の燃料噴射装置２０Ｄと相違する。
【００９５】
図２４は増圧機構１５０の構成を示している。増圧機構１５０は、増圧シリンダ１５１と、その増圧シリンダ１５１の内部に摺動自在に収容された増圧ピストン１５２と、増圧ピストン１５２の動作方向を切り替えるための第１三方弁１５３、第２三方弁１５４と、それらの三方弁１５３、１５４を切り替えるための電磁駆動式の第１制御弁１５５及び第２制御弁１５６と、増圧シリンダ１５１にて昇圧された軽油が導かれる集合管１５７とを備えている。
【００９６】
増圧ピストン１５２は増圧シリンダ１５１の内部を第１圧力室１５１ａ及び第２圧力室１５１ｂに区分するようにして増圧シリンダ１５１に嵌め合わされたピストン部１５２ａと、そのピストン部１５２ａの両端に同軸に配置された第１加圧プランジャ１５２ｂ及び第２加圧プランジャ１５２ｃとを備えている。増圧シリンダ１５１の両端には第１増圧室１５１ｃ及び第２増圧室１５１ｄが設けられ、それらの増圧室１５１ｃ、１５１ｄに加圧プランジャ１５２ｂ、１５２ｃが摺動自在に嵌め合わされている。増圧室１５１ｃ、１５１ｄの内径は圧力室１５１ａ、１５１ｂの内径よりも十分に小さい。
【００９７】
三方弁１５３、１５４は互いに等しい構成を有しており、それらの内部にはピストン１５３ａ、１５４ａが摺動自在に設けられている。ピストン１５３ａ、１５４ａの両側には第１圧力室１５３ｂ、１５４ｂと第２圧力室１５３ｃ、１５４ｃとが設けられている。第２圧力室１５３ｃ、１５４ｃは中間路１５３ｄ、１５４ｄを介して第３圧力室１５３ｅ、１５４ｅにそれぞれ通じている。第２圧力室１５３ｃ、１５４には第１弁体１５３ｆ、１５４ｆが、第３圧力室１５３ｅ、１５４ｅには第２弁体１５３ｇ、１５４ｇがそれぞれ設けられている。第１三方弁１５３の弁体１５３ｆ、１５３ｇは中間路１５３ｄを貫通する弁軸１５３ｈにより互いに同軸に連結され、第２三方弁１５４の弁体１５４ｆ、１５４ｇは中間路１５４ｄを貫通する弁軸１５４ｈにより互いに同軸に連結されている。第１弁体１５３ｆ、１５４ｆ及び第２弁体１５３ｇ、１５４ｇの直径はピストン１５３ａ、１５４ａの直径よりも十分に小さい。第１制御弁１５５及び第２制御弁１５６は、それぞれソレノイドコイル１５５ａ、１５６ａの励磁及び非励磁の切り替えに応じて開閉される２ポート２位置切替弁である。
【００９８】
増圧機構１５０には、第１流入ポート１６０ａ、第２流入ポート１６０ｂ及び一対のリターンポート１６０ｃが設けられている。第１流入ポート１６０ａには第１コモンレール２３に蓄えられた高圧のＧＴＬ燃料が供給され、第２流入ポート１６０ｂにはフィードポンプ２２Ａから送られた低圧の軽油が供給される。第１流入ポート１６０ａに供給された高圧のＧＴＬ燃料は、第１高圧燃料通路１６１から三方弁１５３、１５４の第３圧力室１５３ｅ、１５４ｅに導かれるとともに、第１オリフィス１６２又は第２オリフィス１６３にて減圧されて三方弁１５３、１５４の第１圧力室１５３ｂ、１５４ｂにも導かれる。第１圧力室１５３ｂ、１５４ｂに供給されたＧＴＬ燃料はさらに第３オリフィス１６４又は第４オリフィス１６５にて減圧されて第１制御弁１５５又は第２制御弁１５６の流入側にも導かれる。第１オリフィス１６２及び第２オリフィス１６３は互いに等しく、第３オリフィス１６４及び第４オリフィス１６５は互いに等しく、かつそれらの内径は第１オリフィス１６２及び第２オリフィス１６３の内径よりも小さい。
【００９９】
制御弁１５５、１５６の流出側は低圧リターン通路１６６を介してリターンポート１６０ｃに接続される。また、三方弁１５３、１５４の第２圧力室１５３ｃ、１５４ｃも低圧リターン通路１６６を介してリターンポート１６０ｃに接続される。さらに、第１三方弁１５３の中間路１５３ｄは連絡路１６７を介して増圧シリンダ１５１の第１圧力室１５１ａに、第２三方弁１５４の中間路１５４ｄは連絡路１６８を介して増圧シリンダ１５１の第２圧力室１５１ｂにそれぞれ接続される。
【０１００】
一方、第２流入ポート１６０ｂに供給された低圧の軽油は、第１逆止弁１７１又は第２１７２を介して増圧室１５１ｃ、１５１ｄに導かれる。第１逆止弁１７１及び第２逆止弁１７２は、増圧室１５１ｃ、１５１ｄからの軽油の流出を阻止する向きで設けられている。増圧室１５１ｃ、１５１ｄは第３逆止弁１７３、第４逆止弁１７４を介して集合管１５７にそれぞれ接続される。これらの逆止弁１７３、１７４は、いずれも集合管１５７から増圧室１５１ｃ、１５１ｄへの軽油の逆流を阻止する向きで設けられている。集合管１５７には、各燃料噴射弁２５に軽油を供給するための分配管１７５が接続されている。分配管１７５は、燃料噴射弁２５の第２噴孔４０から軽油を噴射する場合には第２高圧燃料通路７０（図２参照）と、第１噴孔３９から軽油を噴射する場合には第１高圧燃料通路５０と接続される。なお、図２３から明らかなように、高圧のＧＴＬ燃料は第１コモンレール２３から各燃料噴射弁２５に供給され、増圧機構１５０から燃料噴射弁２５へのＧＴＬ燃料の供給経路は存在しない。増圧機構１５０の第１流入ポート１６０ａへは、第１コモンレール２３から燃料噴射弁２５へＧＴＬ燃料を供給するための配管路とは別の配管路にてＧＴＬ燃料が供給される。増圧機構１５０のリターンポート１６０ｃは各燃料噴射弁２５と第１貯留室１５とを結ぶ第１リターン配管１８に接続される。
【０１０１】
以上の構成の増圧機構１５０は、制御弁１５５、１５６の位置を切り替えることにより次のように動作する。まず、第１制御弁１５５を閉じ、第２制御弁１５６を開いた場合について説明する。この場合、第１三方弁１５３に着目すると、その第１圧力室１５３ｂと低圧リターン通路１６６との間が第１制御弁１５５で遮断されるので、第１圧力室１５３ｂには第１オリフィス１６２を通過したＧＴＬ燃料の圧力が閉じ込められ、その圧力でピストン１５３ａに下方への押し込み力が作用する。このとき、第３圧力室１５３ｅにも高圧のＧＴＬ燃料が導かれ、その圧力で第２弁体１５３ｇには上方への押し込み力が作用する。しかし、ピストン１５３ａの面積が第２弁体１５３ｇのそれよりも十分に大きいため、第１圧力室１５３ｂから受ける力の方が大きくなり、ピストン１５３ａは下方に移動する。これに伴って第１弁体１５３ｆが第２圧力室１５３ｃと中間路１５３ｄとの間を閉鎖する。この場合、第２弁体１５３ｇも下方に移動し、第３圧力室１５３ｅと中間路１５３ｄとの間が開通する。これにより、第３圧力室１５３ｅに導かれた高圧のＧＴＬ燃料が中間路１５３ｄから連絡路１６７を介して増圧シリンダ１５１の第１圧力室１５１ａに導入される。第２三方弁１５４に関しては、第２制御弁１５６が開いて第１圧力室１５４ｂが低圧リターン通路１６６と接続されることにより、第１圧力室１５４ｂに導かれたＧＴＬ燃料が低圧リターン通路１６６に逃げる。このため、ピストン１５４を下方に押し込む力が低下する。よって、第３圧力室１５４ｅに導入されたＧＴＬ燃料の圧力で第２弁体１５４ｇが上方に押し出され、それにより第２弁体１５４ｇが第３圧力室１５４ｅと中間路１５４ｄとの間を閉鎖する。この場合、第１弁体１５４ｆも上方に移動して中間路１５４ｄと第２圧力室１５４ｃとの間が開通する。これにより、増圧シリンダ１５１の第１圧力室１５１ａの圧力が連絡路１６８、中間路１５４ｄ及び第２圧力室１５４ｃを介して低圧リターン通路１６６に逃がされる。この結果、増圧シリンダ１５１は図２４の右方に駆動され、第１増圧室１５１ｃから加圧プランジャ１５２ｂが後退する一方で第２増圧室１５１ｄには加圧プランジャ１５２ｃが押し込まれる。よって、第１増圧室１５１ｃの容積が拡大して第１逆止弁１７１から第１増圧室１５１ｃに低圧の軽油が取り込まれ、その一方で第２増圧室１５１ｄの容積が縮小してその内部の軽油が圧縮される。これにより、第２増圧室１５１ｄの軽油が昇圧され、第４逆止弁１７４から集合管１５７へと高圧の軽油が吐出される。
【０１０２】
上記の状態から、第１制御弁１５５を開き、第２制御弁１５６を閉じた場合には、第１三方弁１５３と第２三方弁１５４の動作が逆となり、増圧シリンダ１５１の第１圧力室１５１ａの圧力が連絡路１６７、中間路１５３ｄ及び第２圧力室１５３ｃを介して低圧リターン通路１６６に逃がされ、その一方で、第２三方弁１５４の第３圧力室１５４ｅに導かれた高圧のＧＴＬ燃料が中間路１５４ｄから連絡路１６８を介して増圧シリンダ１５１の第２圧力室１５１ｂに導入される。この結果、増圧シリンダ１５１は図２４の左方に駆動され、第２増圧室１５１ｄから加圧プランジャ１５２ｃが後退する一方で第１増圧室１５１ｃには加圧プランジャ１５２ｂが押し込まれる。よって、第２増圧室１５１ｄの容積が拡大して第２逆止弁１７２から第２増圧室１５１ｄに低圧の軽油が取り込まれ、その一方で第１増圧室１５１ｃの容積が縮小してその内部の軽油が圧縮される。これにより、第１増圧室１５１ｃの軽油が昇圧され、第３逆止弁１７３から集合管１５７へと高圧の軽油が吐出される。
【０１０３】
このように、本形態の増圧機構１５０によれば、第１制御弁１５５及び第２制御弁１５６の開閉状態を交互に反転させることにより、増圧室１５１ｃ、１５１ｄから集合管１５７に高圧の軽油を送り込むことができる。なお、制御弁１５５、１５６の切り替え動作はＥＣＵ８０にて制御すればよい。例えば、燃料の噴射周期に同期して制御弁１５５、１５６の開閉を切り替えることにより、毎回の燃料噴射に合わせて高圧の軽油を集合管１５７から燃料噴射弁２５に供給するような制御をＥＣＵ８０にて実行してもよい。ＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定される運転領域においては制御弁１５５、１５６の切り替え動作を停止して、軽油の昇圧を中断してもよい。
【０１０４】
以上に説明したように、本形態の増圧機構１５０によれば、第１コモンレール２３に蓄えられたＧＴＬ燃料の圧力を利用して軽油を昇圧することができる。このため、図２及び図３に示した燃料噴射弁２５の第１高圧燃料通路５０又は第２高圧燃料通路７０のいずれか一方の通路と第１コモンレール２３とを接続し、他方の通路を分配管１７５と接続することにより、第１の形態と同様に燃料噴射弁２５からＧＴＬ燃料及び軽油をそれぞれ噴射させることができる。燃料噴射弁２５の内部構造及びその動作制御については第１の形態と同様でよい。
【０１０５】
なお、本形態の増圧機構１５０においても、図２２の例と同様に加圧プランジャと増圧室との嵌め合い部分にＧＴＬ燃料及び軽油を回収するための第１回収溝及び第２回収溝が設けられてもよい。本形態の増圧機構１５０は、図７に示したピントル弁形式の燃料噴射弁と組み合わせることも可能であり、図１４及び図１５に示した燃料噴射弁２５Ａと組み合わせることも可能である。本形態では、ＧＴＬ燃料を第１燃料ポンプ２１にて昇圧し、その圧力を利用して増圧機構１５０により軽油を昇圧したが、これとは逆の構成を採用してもよい。本形態でも、増圧ピストン１５２のピストン部１５２ａの面積よりも加圧プランジャ１５２ｃ、１５２ｄの面積が十分に小さいため、増圧ピストン１５２を駆動する燃料の圧力よりも増圧室１５１ｃ、１５１ｄから吐出される燃料の圧力を高めることができる。よって、燃料ポンプで昇圧する燃料と、増圧機構１５０にて昇圧する燃料との選択は第５の形態と同様に考えることができる。
【０１０６】
［第７の形態］
図２５は本発明に係る燃料噴射装置をエンジンに適用した第７の形態を示している。なお、図２５において、図１と共通する部分には同一符号を付し、以下では相違点を中心として説明する。本形態の燃料噴射装置２０Ｆでは、燃料噴射弁２５から低圧の軽油を戻すための第２リターン配管１９Ａが、セジメンタ１７と第２燃料ポンプ２２の吸込口側との間に接続されている。これにより、第２燃料ポンプ２２、第２コモンレール２４、燃料噴射弁２５、第２リターン配管１９Ａを含むように軽油の循環路が形成されている。また、ＥＣＵ８０は、燃料噴射弁２５からのＧＴＬ燃料と軽油との噴射比率を図５に示した燃料噴射制御ルーチンに従って制御するが、特にエンジン１の低温始動時にはステップＳ２にて図４のマップに関わりなく、ＧＴＬ燃料の噴射比率を１００％に設定する。ＧＴＬ燃料は軽油よりもセタン価が高く、低温始動時にはＧＴＬ燃料を噴射する方が白煙の抑制、あるいは燃焼の安定化の点で有利なためである。しかし、ＧＴＬ燃料は軽油と比較して流動点が高く、低温始動時には十分に流動しないおそれがある。そこで、本形態では、ＥＣＵ８０が、低温始動時におけるＧＴＬ燃料の流動性を高めることを目的として、図２６に示す燃料昇温制御ルーチンを所定の周期で繰り返し実行する。
【０１０７】
図２６の燃料昇温制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ８０はまずステップＳ３１でエンジン１が低温始動の状態にあるか否かを判別する。その判別は、例えば、エンジン１の冷却水の水温に基づいて行うことができる。低温始動の場合、ＥＣＵ８０はステップＳ３２に進み、ＧＴＬ燃料のみを噴射するように噴射比率が設定されているか否か、つまりＧＴＬ燃料の噴射比率が１００％に設定されているか否かを判別する。ＧＴＬ燃料のみを噴射する場合、ＥＣＵ８０はステップＳ３３に進み、軽油の微量循環制御を実行する。軽油の微量循環制御は、燃料噴射弁のソレノイドコイルの励磁に対するニードルの応答遅れを利用して、軽油が噴射されない範囲で燃料噴射弁２５の高圧側から低圧側へと軽油を微量リークさせる処理である。例えば、燃料噴射弁２５の第２噴孔４０が軽油用の噴孔として割り当てられている場合には、第２噴孔４０に対応した第２駆動機構３５の第２ソレノイドコイル６８とする。）を微小時間励磁する処理を繰り返すことにより、第２ニードル３３が動作しない範囲で、第２コマンド室６３ｂから第２ソレノイド室６５を介して第２低圧燃料通路７３へと軽油をリークさせる処理がステップＳ３３にて実行される。そのステップＳ３３の処理を実行することにより、ＥＣＵ８０は燃料循環制御手段として機能する。一方、ステップＳ３１又はＳ３２の条件が否定された場合、ＥＣＵ８０は軽油の微量循環制御を中止する。そして、ステップＳ３３又はＳ３４の処理後、ＥＣＵ８０は今回のルーチンを終える。
【０１０８】
上述した軽油の微量循環制御を実行した場合、第２コマンド室６３ｂに導入された軽油が第２低圧燃料通路７３に微量ずつ繰り返し流出し、その流出した軽油が第２リターン配管１９Ａから第２燃料ポンプ２２、第２コモンレール２４を経て第２コマンド室６３ｂへ戻される。このような循環により軽油が昇温され、その結果として燃料噴射弁２５が加熱されてＧＴＬ燃料の温度が早期に上昇する。この結果、低温始動時のＧＴＬ燃料の流動性を高めることができる。
【０１０９】
なお、燃料噴射弁２５の第１噴孔３９から軽油を噴射する場合には、ステップＳ３３で第２ソレノイドコイル６８に代えて第１ソレノイドコイル４８を第１ニードル３２が動作しない範囲で繰り返し励磁すればよい。本形態は、第１の形態の燃料噴射弁２５に限らず、図７に示したピントル弁形式の燃料噴射弁、あるいは図１４及び図１５に示した燃料噴射弁２５Ａとも組み合わせることができる。さらに、本形態を第５又は第６の形態と本形態と組み合わせて、燃料噴射弁の低圧リターン通路から戻される低圧の軽油を増圧機構に導くようにしてもよい。
【０１１０】
［第８の形態］
図２７は本発明に係る燃料噴射装置をエンジンに適用した第８の形態を示している。なお、図２７において、図１と共通する部分には同一符号を付し、以下では相違点を中心として説明する。本形態の燃料噴射装置２０Ｇでは、燃料噴射弁２５から低圧のＧＴＬ燃料を戻すための第１リターン配管１８Ａが、セジメンタ１７と第１燃料ポンプ２１の吸込口との間に接続されている。これにより、第１燃料ポンプ２１、第１コモンレール２３、燃料噴射弁２５、第１リターン配管１８Ａを含むようにＧＴＬ燃料の循環路が形成されている。また、ＥＣＵ８０は、燃料噴射弁２５からのＧＴＬ燃料と軽油との噴射比率を図５に示した燃料噴射制御ルーチンに従って制御するが、特にエンジン１の低温始動時にはステップＳ２にて図４のマップに関わりなく、ＧＴＬ燃料の噴射比率を１００％に設定する。その理由は第７の形態で説明した通りである。さらに、ＥＣＵ８０は、低温始動時におけるＧＴＬ燃料の流動性を高めることを目的として、図２８に示す燃料昇温制御ルーチンを所定の周期で繰り返し実行する。
【０１１１】
図２８の燃料昇温制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ８０はまずステップＳ４１でエンジン１が低温始動の状態にあるか否かを判別する。その判別は図２６のステップＳ３１と同様でよい。低温始動の場合、ＥＣＵ８０はステップＳ４２に進み、ＧＴＬ燃料の噴射開始前の期間であるか否かを判別する。すなわち、ＧＴＬ燃料を噴射するためには、第１燃料ポンプ２１にてＧＴＬ燃料を昇圧して第１コモンレール２３に所定圧のＧＴＬ燃料を蓄える必要があり、その準備が整うまではＧＴＬ燃料の噴射が開始されない。ステップＳ４２ではそのＧＴＬ燃料の噴射準備が整う前の期間において肯定判断され、準備が整った後は否定判断される。ステップＳ４２で噴射開始前と判断された場合、ＥＣＵ８０はステップＳ４３に進み、ＧＴＬ燃料の微量循環制御を実行する。その微量循環制御は、燃料噴射弁のソレノイドコイルの励磁に対するニードルの応答遅れを利用して、ＧＴＬ燃料が噴射されない範囲で燃料噴射弁２５の高圧側から低圧側へとＧＴＬ燃料を微量リークさせる処理である。例えば、燃料噴射弁２５の第１噴孔３９がＧＴＬ燃料用の噴孔として割り当てられている場合には、第１噴孔３９に対応した第１駆動機構３４の第１ソレノイドコイル４８とする。）を微小時間励磁する処理を繰り返すことにより、第１ニードル３２が動作しない範囲で、第１コマンド室４３ｂから第１ソレノイド室４５を介して第１低圧燃料通路５３へとＧＴＬ燃料をリークさせる処理がステップＳ４３にて実行される。そのステップＳ４３の処理を実行することにより、ＥＣＵ８０は燃料循環制御手段として機能する。一方、ステップＳ４１又はＳ４２の条件が否定された場合、ＥＣＵ８０はＧＴＬ燃料の微量循環制御を中止する。そして、ステップＳ４３又はＳ４４の処理後、ＥＣＵ８０は今回のルーチンを終える。
【０１１２】
上述したＧＴＬ燃料の微量循環制御を実行した場合、第１コマンド室４３ｂに導入されたＧＴＬ燃料が第１低圧燃料通路５３に微量ずつ繰り返し流出し、その流出したＧＴＬ燃料が第１リターン配管１８Ａから第１燃料ポンプ２１、第１コモンレール２３を経て第１コマンド室４３ｂへ戻される。このような循環によりＧＴＬ燃料の温度が早期に上昇する。この結果、低温始動時のＧＴＬ燃料の流動性を高めることができる。
【０１１３】
なお、燃料噴射弁２５の第２噴孔４０からＧＴＬ燃料を噴射する場合には、ステップＳ４３で第１ソレノイドコイル４８に代えて第２ソレノイドコイル６８を第２ニードル３３が動作しない範囲で繰り返し励磁すればよい。本形態は、第１の形態の燃料噴射弁２５に限らず、図７に示したピントル弁形式の燃料噴射弁、あるいは図１４及び図１５に示した燃料噴射弁２５Ａとも組み合わせることができる。さらに、本形態を第５又は第６の形態と本形態と組み合わせて、燃料噴射弁の低圧リターン通路から戻される低圧の軽油を増圧機構に導くようにしてもよい。また、本形態を第７の形態と組み合わせて、ＧＴＬ燃料及び軽油の両者を微量循環させてもよい。
【０１１４】
本発明は上述した形態に限ることなく、適宜の形態にて実施することができる。例えば、燃料噴射弁の第１駆動機構及び第２駆動機構は、ニードルを開閉駆動できる限りにおいて適宜に変更してよい。本発明は、ＧＴＬ燃料と軽油とを利用する例に限らず、２種類の燃料を利用する限りにおいて適宜の燃料噴射装置に適用することができる。また、高負荷低回転領域で軽油の噴射比率を大きく設定し、高負荷高回転領域でＧＴＬ燃料の噴射比率を大きく設定する制御に関しては、共通の燃料噴射弁からこれらの燃料を噴射する構成に限らず、ＧＴＬ燃料及び軽油を互いに異なる燃料噴射弁から噴射する構成に対しても適用してよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１の形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図。
【図２】燃料噴射弁の閉弁状態における断面図。
【図３】燃料噴射弁の開弁状態における断面図。
【図４】ＧＴＬ燃料及び軽油の噴射比率と回転数及びエンジン負荷とを対応付けたマップを示す図。
【図５】図１のＥＣＵが実行する燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】燃料噴射弁の噴孔の中心線とピストン燃焼室との関係を示す図。
【図７】燃料噴射弁の第１ニードルをピントル弁形式に変更した変形例における燃料噴射弁の部分断面図。
【図８】共用コモンレールの斜視図。
【図９】本発明の第２の形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図。
【図１０】図９の燃料ポンプから燃料噴射弁までの構成を示す図。
【図１１】図９の第１制御弁の一例における断面図。
【図１２】図９のＥＣＵが実行する燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】本発明の第３の形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図。
【図１４】図１３の燃料噴射弁の閉弁状態における断面図。
【図１５】図１３の燃料噴射弁から単一の燃料を噴射するときの断面図。
【図１６】図１３のＥＣＵが実行する燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１７】本発明の第４の形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図。
【図１８】図１７の流路切替弁の構成を示す図。
【図１９】図１７のＥＣＵが実行する燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図２０】本発明の第５の形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図。
【図２１】図２０の増圧機構の回路構成を示す図。
【図２２】図２１の変形例を示す図。
【図２３】本発明の第６の形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図。
【図２４】図２３の増圧機構の回路構成を示す図。
【図２５】本発明の第７の形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図。
【図２６】図２５のＥＣＵが実行する燃料昇温制御ルーチンを示すフローチャート。
【図２７】本発明の第８の形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図。
【図２８】図２７のＥＣＵが実行する燃料昇温制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１１６】
１  内燃機関
２  シリンダ
１４  燃料タンク
１５  第１貯留室
１６  第２貯留室
１７  セジメンタ
１８、１８Ａ  第１リターン配管
１９、１９Ａ  第２リターン配管
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ  燃料噴射装置
２１  第１燃料ポンプ
２２  第２燃料ポンプ
２２Ａ  フィードポンプ
２３  第１コモンレール
２４  第２コモンレール
２５、２５Ａ  燃料噴射弁
２６  ピストン
２６ａ  ピストン燃焼室
２７  チューブ（共用コモンレール）
２７ａ  チューブの隔壁
２７ｂ  第１圧力室
２７ｃ  第２圧力室
３１  バルブ本体
３１ａ  バルブ本体の先端部
３２  第１ニードル
３３  第２ニードル
３４  第１駆動機構
３５  第２駆動機構
３６  第１弁室
３７  第２弁室
３８  燃料噴射弁の隔壁
３９  第１噴孔
４０  第２噴孔
８０  エンジンコントロールユニット（噴射比率決定手段、噴射制御手段、開閉弁制御手段、昇圧停止手段、燃料循環制御手段）
１００  バイパス燃料通路（燃料供給切替手段）
１０１  第１制御弁（燃料供給切替手段、第１開閉弁）
１０２  第２制御弁（燃料供給切替手段、第２開閉弁）
１１０  可動隔壁（燃料供給切替手段）
１１２  隔壁リターンスプリング（燃料供給切替手段、隔壁駆動機構）
１１３  第３ソレノイドコイル（燃料供給切替手段、隔壁駆動機構）
１２０  流路切替弁（燃料供給切替手段）
１３０  増圧機構
１３１ｄ  増圧室
１３２  増圧ピストン
１３２ｃ  加圧プランジャ
１５０  増圧機構
１５２  増圧ピストン
１５２ａ  ピストン部
１５２ｂ、１５２ｃ  加圧プランジャ
Ａ  シリンダヘッド下面
ＣＬ  燃料噴射弁の中心線
Ｌａ  第１噴孔の中心線
Ｌｂ  第２の噴孔の中心線
Ｐ１  第１作動位置
Ｐ２  作動位置
Ｐａ  第１噴孔中心
Ｐｂ  第２噴孔中心
Ｐｎ  中立位置
Ｚａ  高負荷低回転領域
【図１】
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【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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