(57)【要約】【課題】各噴射ノズルに関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することができる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】内燃機関の各気筒に対応して設けられた噴射ノズル１１の各々は、燃料及び所定流体の蒸気をほぼ同時に噴射することが可能である。各噴射ノズル１１には、共通の蒸気発生部５にて発生した第２流体の蒸気が分配されて供給される。これによって、各噴射ノズル１１に供給される第２流体の蒸気の圧力を均等化することができるので、各噴射ノズル１１に関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することができる。【選択図】図１
2005188404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が燃料及び所定流体の蒸気を噴射することが可能な複数の噴射手段と、
所定流体の蒸気を発生させて各噴射弁へ供給する蒸気発生部と、
を有する燃料噴射装置であって、
共通の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が各噴射手段に供給される、または複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気がその圧力が均等化されて各噴射手段に供給されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
複数の蒸気発生部間を連通させるための連通路を有し、
複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が該連通路を通ることで、該所定流体の蒸気の圧力が均等化されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が混ざり合う蒸気混合部を有し、
複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が該蒸気混合部にて混ざり合うことで、該所定流体の蒸気の圧力が均等化されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の燃料噴射装置であって、
前記噴射手段は、燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁と、所定流体の蒸気を噴射することが可能な蒸気制御弁と、燃料及び所定流体の蒸気を内燃機関の筒内へ噴出するための噴出口と、を含み、
前記燃料噴射装置は、所定流体の蒸気を内燃機関の筒内へ所定量以上噴出することができないと予測される場合に、圧縮行程にて前記蒸気制御弁を一時的に開けることで内燃機関の筒内と該蒸気制御弁内とを一時的に連通させる制御手段をさらに有することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射装置であって、
前記制御手段は、内燃機関の始動時に、圧縮行程にて内燃機関の筒内と該蒸気制御弁内とを一時的に連通させることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１に記載の燃料噴射装置であって、
前記噴射手段は、燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁と、所定流体の蒸気を噴射することが可能な蒸気制御弁と、燃料及び所定流体の蒸気を内燃機関の筒内へ噴出するための噴出口と、該蒸気制御弁内から該噴出口へ向かう方向のみの気流を許容する逆止手段と、を含むことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１に記載の燃料噴射装置であって、
前記蒸気発生部は、
供給された所定流体を加熱することで、該所定流体の蒸気を発生させる加熱手段と、
発生させる所定流体の蒸気の圧力が設定圧力となるように、該加熱手段による所定流体の加熱状態を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料噴射装置であって、
前記制御手段は、所定流体の温度が設定温度になるように、前記加熱手段による所定流体の加熱状態を制御し、
前記設定温度は、所定流体の飽和蒸気圧特性における前記設定圧力に対応する飽和温度に略一致することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項１〜３のいずれか１に記載の燃料噴射装置であって、
前記蒸気発生部は、
供給された所定流体を加熱することで、該所定流体の蒸気を発生させる加熱手段と、
該加熱手段に近接配置され、内燃機関にて発生した排気ガスが供給される排気通路と、
を含むことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれか１に記載の燃料噴射装置であって、
前記蒸気発生部は、
所定流体を加熱するための加熱手段と、
所定流体を該加熱手段に向けて霧状に噴射する流体制御手段と、
を含み、霧状に噴射された所定流体を加熱することで、該所定流体の蒸気を発生させることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１１】
請求項１〜３のいずれか１に記載の燃料噴射装置であって、
前記蒸気発生部は、所定流体の蒸気の圧力が規定圧力より低いときに外気の流入を許容する圧力調整手段を含むことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１２】
燃料及び所定流体の蒸気を噴射することが可能な噴射手段と、
流入した所定流体を基に該所定流体の蒸気を発生させて噴射手段へ供給する蒸気発生部と、
蒸気発生部への所定流体の流入を遮断可能な遮断手段と、
所定流体の蒸気の圧力が規定圧力より低くなると予測された場合に、前記遮断手段により蒸気発生部への所定流体の流入を遮断する制御手段と、
を有することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の燃料噴射装置であって、
前記制御手段は、内燃機関の停止時に前記遮断手段により前記蒸気発生部への所定流体の流入を遮断することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１４】
燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁、及び該燃料の蒸気を噴射することが可能な蒸気制御弁を含み、燃料及び該燃料の蒸気を噴射することが可能な噴射手段と、
該燃料の蒸気を発生させて前記蒸気制御弁へ供給する蒸気発生部と、
を有することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の燃料噴射装置であって、
前記蒸気発生部は、
供給された燃料を加熱することで、該燃料の蒸気を発生させる加熱手段と、
供給された燃料が気相及び液相に分離するように、該加熱手段による燃料の加熱状態を制御する制御手段と、
を含み、
前記蒸気発生部内における液相状態の燃料が前記燃料噴射弁に供給され、前記蒸気発生部内における気相状態の燃料が前記蒸気制御弁に供給されることを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置に関し、特に燃料及び所定流体の蒸気を噴射することが可能な燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料噴射装置の一例が特公平５−３０９８６号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、高圧ポンプから連通管内に送られた水をヒータにより加熱することで水蒸気を発生させている。そして、噴射ノズルから燃料及び水蒸気をほぼ同時に噴射している。これによって、燃料の微粒化の促進を図っている。
【０００３】
また、その他の背景技術として、特許文献２〜４の燃料噴射装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−３０９８６号公報
【特許文献２】特開平６−１０１５９０号公報
【特許文献３】特開平６−２８０６８３号公報
【特許文献４】特開平５−２５６２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、各噴射ノズルごとに配設された連通管をヒータにより加熱することで蒸気を発生させているが、各連通管で蒸気の温度、圧力、発生量を揃えることが困難であるため、各噴射ノズルに関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することが困難であるという問題点がある。そして、例えば内燃機関を停止してから長時間経過しているときのように連通管の温度が低下している場合は、連通管内の蒸気の圧力が大気圧より低くなり、液相状態の流体が連通管内に流入することで連通管内が液相状態の流体でほぼ満たされることになる。この状態で内燃機関を始動して噴射ノズルを作動させても、噴射ノズルから蒸気を噴射することが困難であるため、燃料噴霧の高微粒化を安定して行うことが困難であるという問題点がある。また、燃料の他に水等の蒸気を発生させるための流体をさらに搭載する必要があるため、蒸気を噴射するための構成の簡略化が困難であるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、各噴射ノズルに関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することができる燃料噴射装置を提供することを目的の１つとする。また、本発明は、燃料噴霧の高微粒化を安定して実現することができる燃料噴射装置を提供することを目的の１つとする。また、本発明は、蒸気を噴射するための構成を簡略化することができる燃料噴射装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る燃料噴射装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る燃料噴射装置は、各々が燃料及び所定流体の蒸気を噴射することが可能な複数の噴射手段と、所定流体の蒸気を発生させて各噴射手段へ供給する蒸気発生部と、を有する燃料噴射装置であって、共通の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が各噴射手段に供給されることを要旨とする。または、複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気がその圧力が均等化されて各噴射手段に供給されることを要旨とする。
【０００９】
この本発明においては、共通の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が各噴射手段に供給される。または、複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気がその圧力が均等化されて各噴射手段に供給される。これによって、各噴射手段に供給される第２流体の蒸気の圧力を均等化することができる。したがって、この本発明によれば、各噴射手段に関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することができる。
【００１０】
この本発明に係る燃料噴射装置において、複数の蒸気発生部間を連通させるための連通路を有し、複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が該連通路を通ることで、該所定流体の蒸気の圧力が均等化されるものとすることもできる。この本発明に係る燃料噴射装置において、複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が混ざり合う蒸気混合部を有し、複数の蒸気発生部にて発生した所定流体の蒸気が該蒸気混合部にて混ざり合うことで、該所定流体の蒸気の圧力が均等化されるものとすることもできる。
【００１１】
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記噴射手段は、燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁と、所定流体の蒸気を噴射することが可能な蒸気制御弁と、燃料及び所定流体の蒸気を内燃機関の筒内へ噴出するための噴出口と、を含み、前記燃料噴射装置は、所定流体の蒸気を内燃機関の筒内へ所定量以上噴出することができないと予測される場合に、圧縮行程にて前記蒸気制御弁を一時的に開けることで内燃機関の筒内と該蒸気制御弁内とを一時的に連通させる制御手段をさらに有するものとすることもできる。こうすれば、所定流体の蒸気を内燃機関の筒内へ所定量以上噴出することができない状態でも、高微粒化の燃料噴霧を内燃機関の筒内に安定して形成することができる。この態様の本発明に係る燃料噴射装置において、前記制御手段は、内燃機関の始動時に、圧縮行程にて内燃機関の筒内と該蒸気制御弁内とを一時的に連通させるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動時に高微粒化の燃料噴霧を内燃機関の筒内に安定して形成することができる。
【００１２】
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記噴射手段は、燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁と、所定流体の蒸気を噴射することが可能な蒸気制御弁と、燃料及び所定流体の蒸気を内燃機関の筒内へ噴出するための噴出口と、該蒸気制御弁内から該噴出口へ向かう方向のみの気流を許容する逆止手段と、を含むものとすることもできる。こうすれば、蒸気制御弁内に作用する筒内圧力を逆止手段によって抑制することができる。
【００１３】
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記蒸気発生部は、供給された所定流体を加熱することで、該所定流体の蒸気を発生させる加熱手段と、発生させる所定流体の蒸気の圧力が設定圧力となるように、該加熱手段による所定流体の加熱状態を制御する制御手段と、を含むものとすることもできる。こうすれば、所定流体の蒸気の圧力を精度よく制御することができる。この態様の本発明に係る燃料噴射装置において、前記制御手段は、所定流体の温度が設定温度になるように、前記加熱手段による所定流体の加熱状態を制御し、前記設定温度は、所定流体の飽和蒸気圧特性における前記設定圧力に対応する飽和温度に略一致するものとすることもできる。こうすれば、圧力センサを用いることなく所定流体の蒸気の圧力が設定圧力となるように制御することができるので、低コスト化を実現することができる。
【００１４】
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記蒸気発生部は、供給された所定流体を加熱することで、該所定流体の蒸気を発生させる加熱手段と、該加熱手段に近接配置され、内燃機関にて発生した排気ガスが供給される排気通路と、を含むものとすることもできる。こうすれば、排気通路に供給された排気ガスの熱を利用して所定流体を加熱することができる。
【００１５】
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記蒸気発生部は、所定流体を加熱するための加熱手段と、所定流体を該加熱手段に向けて霧状に噴射する流体制御手段と、を含み、霧状に噴射された所定流体を加熱することで、該所定流体の蒸気を発生させるものとすることもできる。こうすれば、蒸気発生部内に液相状態の所定流体を貯溜することなく、所定流体の蒸気を必要な分だけ発生させることができる。
【００１６】
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記蒸気発生部は、所定流体の蒸気の圧力が規定圧力より低いときに外気の流入を許容する圧力調整手段を含むものとすることもできる。こうすれば、液相状態の所定流体が蒸気発生部内に流入するのを防止することができるので、所定流体の蒸気を安定して噴射することができ、燃料噴霧の高微粒化を安定して実現することができる。
【００１７】
また、本発明に係る燃料噴射装置は、燃料及び所定流体の蒸気を噴射することが可能な噴射手段と、流入した所定流体を基に該所定流体の蒸気を発生させて噴射手段へ供給する蒸気発生部と、蒸気発生部への所定流体の流入を遮断可能な遮断手段と、所定流体の蒸気の圧力が規定圧力より低くなると予測された場合に、前記遮断手段により蒸気発生部への所定流体の流入を遮断する制御手段と、を有することを要旨とする。
【００１８】
この本発明においては、所定流体の蒸気の圧力が規定圧力より低くなると予測された場合に、蒸気発生部への所定流体の流入を遮断している。これによって、液相状態の所定流体が蒸気発生部に流入することで、蒸気発生部から噴射手段に至る領域が液相で満たされるのを防止することができる。したがって、この本発明によれば、所定流体の蒸気を安定して噴射することができるので、燃料噴霧の高微粒化を安定して実現することができる。
【００１９】
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記制御手段は、内燃機関の停止時に前記遮断手段により前記蒸気発生部への所定流体の流入を遮断するものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の停止後に液相状態の所定流体が蒸気発生部に流入するのを防止することができる。
【００２０】
また、本発明に係る燃料噴射装置は、燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁、及び該燃料の蒸気を噴射することが可能な蒸気制御弁を含み、燃料及び該燃料の蒸気を噴射することが可能な噴射手段と、該燃料の蒸気を発生させて前記蒸気制御弁へ供給する蒸気発生部と、を有することを要旨とする。
【００２１】
この本発明においては、燃料の蒸気を発生させて燃料の蒸気を噴射することにより、燃料の微粒化及び蒸発化を促進させることができる。その際に、蒸気を発生させるための燃料以外の第２流体をさらに搭載する必要がない。したがって、この本発明によれば、蒸気を噴射するための構成を簡略化することができる。
【００２２】
この本発明に係る燃料噴射装置において、前記蒸気発生部は、供給された燃料を加熱することで、該燃料の蒸気を発生させる加熱手段と、供給された燃料が気相及び液相に分離するように、該加熱手段による燃料の加熱状態を制御する制御手段と、を含み、前記蒸気発生部内における液相状態の燃料が前記燃料噴射弁に供給され、前記蒸気発生部内における気相状態の燃料が前記蒸気制御弁に供給されるものとすることもできる。こうすれば、蒸気を噴射するための構成をさらに簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００２４】
「実施形態１」
図１は、本発明の実施形態１に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図である。本実施形態の燃料噴射装置は、例えばガソリンエンジン等の内燃機関に用いられるものであり、燃料及び第２流体の蒸気を噴射することが可能である。そして、本実施形態の燃料噴射装置は、蒸気発生部５及び複数の噴射ノズル１１を備えている。
【００２５】
燃料ポンプ１は、燃料タンク６に蓄えられた燃料を汲み上げて燃料レール１０へ供給する。燃料レール１０は、燃料ポンプ１から供給された燃料を所定圧力で蓄える。燃料レール１０に蓄えられた燃料は、各噴射ノズル１１に供給される。
【００２６】
蒸気発生部５は、第２流体の蒸気を発生させて各噴射ノズル１１に供給する。そして、蒸気発生部５は、図２に示すように、流体制御弁５０１、蒸気発生容器５０２、圧力センサ５０３、ヒータ制御器５０５、及びヒータ５０６を有している。
【００２７】
蒸気発生部５の蒸気発生容器５０２内には、第２流体が液相状態で供給される。第２流体は、第２流体タンク（図示せず）に蓄えられており、流体ポンプ（図示せず）によって汲み上げられて蒸気発生容器５０２内に供給される。そして、蒸気発生部５は、蒸気発生容器５０２内に貯溜された液相状態の第２流体５００をヒータ５０６によって加熱することで第２流体の蒸気を発生させ、この第２流体の蒸気を蒸気吐出口５０７から吐出して各噴射ノズル１１へ供給する。このとき、第２流体５００の液相から気相への相変化による体積膨張によって、蒸気発生容器５０２内の圧力が上昇する。蒸気発生容器５０２内の圧力、すなわち第２流体の蒸気の圧力は、圧力センサ５０３によって検出され、その検出圧力がヒータ制御器５０５に入力される。
【００２８】
ヒータ制御器５０５は、圧力センサ５０３による検出圧力が設定圧力となるように、ヒータ５０６による第２流体の加熱状態を制御する。具体的には、ヒータ制御器５０５は、圧力センサ５０３による検出圧力が設定圧力より低いときは、ヒータ５０６に通電することで第２流体５００を加熱する。さらに、ヒータ制御器５０５は、設定圧力と検出圧力との差が大きいほどヒータ５０６に大電流を流す。あるいは、電流を変化させる代わりに、ヒータ５０６への通電のオンオフの周期を変化させることで投入電力を変化させることも可能である。一方、圧力センサ５０３の検出圧力が設定圧力より高いときは、ヒータ制御器５０５は、ヒータ５０６の通電を停止させることで第２流体５００の加熱を停止させる。以上の制御によって、第２流体の蒸気の圧力が設定圧力になるように、第２流体５００の加熱状態が制御される。
【００２９】
流体ポンプと蒸気発生容器５０２内との間の連通／非連通の連通状態は、流体制御弁５０１の開閉状態を制御することにより行われる。すなわち、流体ポンプが駆動され且つ流体制御弁５０１が開いているときは、蒸気発生容器５０２内に第２流体が供給される。一方、流体制御弁５０１が閉じているときは、第２流体の蒸気発生容器５０２内への供給が遮断される。流体制御弁５０１の開閉制御によって、蒸気発生容器５０２内における第２流体５００の貯溜量が制御される。なお、流体制御弁５０１としては、例えば電磁弁等を用いることができる。
【００３０】
噴射ノズル１１は、内燃機関の各気筒（図示せず）に対応して設けられており、燃料及び所定流体の蒸気をほぼ同時に噴射することが可能である。そして、噴射ノズル１１の各々は、燃料噴射弁２、蒸気制御弁３、及び噴出口４を有している。燃料噴射弁２は、燃料レール１０から供給された燃料の噴射が可能である。燃料噴射弁２としては、例えば電磁力やＰＺＴ等によって電気的に駆動される弁を用いることができる。蒸気制御弁３は、蒸気発生部５から供給された第２流体の蒸気の噴射が可能である。蒸気制御弁３としては、例えば電磁力やＰＺＴ等によって電気的に駆動される弁を用いることができる。燃料噴射弁２から噴射された燃料及び蒸気制御弁３から噴射された第２流体の蒸気は、噴出口４から噴出する。これによって、本実施形態の噴射ノズル１１は気流噴射弁として作用し、第２流体の蒸気によって燃料の微粒化を促進させることができる。さらに、第２流体の蒸気の筒内への流入によって、作動流体を増加させることができるので、内燃機関の熱効率を向上させることができる。
【００３１】
なお、図１では、燃料噴射弁２の噴射方向と噴出口４の開口方向とが略同軸である場合を示しているが、両者の軸をずらした構成にしてもよい。両者が同軸である場合に燃料のみを噴射するときは、燃料噴射弁２の噴射方向に燃料が噴出する。一方、両者の軸をずらした場合に燃料のみを噴射するときは、噴出口４の内壁に衝突してから燃料が噴出するので、燃料噴射弁２の噴射方向及び噴出口４の形状により燃料の噴出方向を調整することができる。また、燃料及び第２流体の蒸気を同時期に噴射するときの噴出方向は、概ね噴出口４の形状に依存する。
【００３２】
本実施形態の燃料噴射装置を吸気管内噴射式の内燃機関に用いる場合は、第２流体の蒸気の圧力が絶対圧で０．１４ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度あれば、非常に良好な微粒化状態の燃料噴霧を実現することができる。また、本実施形態の燃料噴射装置を筒内噴射式の内燃機関に用い、吸気行程から圧縮行程初期の低い筒内圧力時に噴射する場合は、第２流体の蒸気の圧力が絶対圧で０．１４ＭＰａ〜０．４ＭＰａ程度あれば、筒内噴射が可能であるとともに、良好な微粒化状態の燃料噴霧を実現することができる。さらに、本実施形態の燃料噴射装置を筒内噴射式の内燃機関に用い、圧縮行程後期に噴射する場合においても、第２流体の蒸気の圧力が絶対圧で０．８ＭＰａ〜１ＭＰａ程度あれば、筒内噴射が可能であるとともに、良好な微粒化状態の燃料噴霧を実現することができる。
【００３３】
なお、第２流体については、例えば水やアルコール等の耐ノック性の高いものを用いることで、耐ノック性能を向上させることができる。あるいは、本実施形態の燃料噴射装置を予混合圧縮自着火（ＨＣＣＩ：Homogeneous Charge Compression Ignition）式の内燃機関に用いる場合は、着火制御用として例えばパーオキサイド系やナイトレイト系のセタン化向上剤を第２流体として用いることもできる。これによって、第２流体を燃料の微粒化、蒸発促進の他にＨＣＣＩ燃焼の着火制御に寄与させることができる。
【００３４】
本実施形態の燃料噴射装置において、燃料噴射弁２の作動、蒸気制御弁３の作動、及び流体制御弁５０１の開閉は、図示しないコントローラによって制御される。
【００３５】
本実施形態の燃料噴射装置における噴射開始時期の制御については、（Ａ１）燃料のみ噴射を開始する、（Ａ２）燃料及び第２流体の蒸気の噴射をほぼ同時に開始する、（Ａ３）第２流体の蒸気の噴射を先に開始してから燃料の噴射を開始する、の制御が可能である。
【００３６】
一方、本実施形態の燃料噴射装置における噴射終了時期の制御については、（Ｂ１）燃料のみ噴射を終了する（（Ａ１）の場合）、（Ｂ２）燃料及び第２流体の蒸気の噴射をほぼ同時に終了する、（Ｂ３）燃料の噴射を終了してから第２流体の蒸気の噴射を終了する、（Ｂ４）第２流体の蒸気の噴射を終了してから燃料の噴射を終了する、の制御が可能である。
【００３７】
（Ａ１）かつ（Ｂ１）の制御については、例えば内燃機関の始動時のように第２流体の蒸気が蒸気発生部５にて未発生である場合や、蒸気発生部５に第２流体が供給されていない場合に行われる。そして、（Ａ２）の制御については、第２流体の使用量を少なくする場合に行われる。また、（Ａ３）の制御を行うと、筒内に第２流体の蒸気による流れが形成されるため、その後に噴出した燃料及び第２流体の蒸気はその流れに沿って進行する。そのため、筒内噴射式内燃機関に適用した場合は、（Ａ３）の制御を行うことにより、ピストン壁面やシリンダ壁面への燃料の付着量を少なくすることができる。
【００３８】
（Ｂ２）の制御については、第２流体の使用量を少なくする場合に行われる。そして、（Ｂ３）の制御を行うと、燃料の噴射が終了した後でも第２流体の蒸気が噴出しているため、（Ｂ３）の制御を行うことにより、燃料及び第２流体の蒸気の噴射を同時に終了する場合と比較して燃料をより広範囲に分散させることができる。また、（Ｂ４）の制御については、第２流体の使用量を極力少なくする場合に行われる。さらに、筒内噴射式内燃機関に適用した場合は、（Ｂ４）の制御を行うことにより、以下に示す効果を得ることができる。筒内噴射式内燃機関において、燃料のみ噴射されるときは燃料及び第２流体が同時に噴射されるときと比較して貫徹力が弱くなるため、部分的に混合気濃度が高い領域を筒内に形成することができる。点火時期にて混合気濃度が高い領域が点火栓近傍に存在するようにすれば、着火性の確保を実現することができる。そのため、燃焼室内における平均混合気濃度を希薄にしても、安定した燃焼を行うことができる。
【００３９】
本実施形態においては、図１に示すように、複数の噴射ノズル１１が設けられているのに対して、設けられている蒸気発生部５は１つである。そして、共通の蒸気発生部５にて発生した第２流体の蒸気が各噴射ノズル１１に分配されて供給される。これによって、各噴射ノズル１１に供給される第２流体の蒸気の圧力を均等化することができるので、各噴射ノズル１１の噴出口４から燃料及び第２流体の蒸気を噴射したときに、各噴射ノズル１１に関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することができる。
【００４０】
また、本実施形態において、コントローラは、蒸気発生容器５０２内における第２流体の蒸気の圧力が大気圧より低くなるか否かを予測する。そして、コントローラは、例えば内燃機関の停止時のように蒸気発生容器５０２内における第２流体の蒸気の圧力が大気圧より低くなると予測した場合は、流体制御弁５０１を閉じることにより、第２流体の蒸気発生容器５０２内への流入を遮断する。ここで、内燃機関を停止してから長時間経過すると、蒸気発生部５の温度が外気温まで低下する。例えば蒸気発生部５の温度が２０℃に低下すれば、蒸気発生容器５０２内における第２流体の蒸気の圧力が２０℃での飽和蒸気圧である約０．００２ＭＰａ（絶対圧）と大気圧より低くなる。この状態で流体制御弁５０１が開いている場合を考えると、蒸気発生容器５０２内における圧力が大気圧になるまで液相状態の第２流体が蒸気発生容器５０２内に流入する。この第２流体の流入によって蒸気相の体積が約１／５０になり、蒸気発生容器５０２内から蒸気制御弁３に至る領域の大部分が液相状態の第２流体で満たされることになる。内燃機関の始動後に、この状態で蒸気制御弁３を作動させても蒸気制御弁３は第２流体の蒸気を噴射することができないため、燃料噴霧の高微粒化を行うことが困難となってしまう。
【００４１】
これに対して、内燃機関の停止時に流体制御弁５０１が閉じている場合を考えると、蒸気発生部５の温度が低下して蒸気発生容器５０２内における第２流体の蒸気の圧力が大気圧より小さくなっても、液相状態の第２流体が蒸気発生容器５０２内に流入するのを防止することができる。したがって、蒸気発生容器５０２内から蒸気制御弁３に至る領域に蒸気相を保持することができ、内燃機関の始動後に蒸気制御弁３を作動させても蒸気制御弁３は第２流体の蒸気を噴射することができるので、燃料噴霧の高微粒化を実現することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態においては、複数の噴射ノズル１１に第２流体の蒸気を供給するための蒸気発生部５を共通化している。これによって、各噴射ノズル１１に圧力が均等化された第２流体の蒸気を供給することができるので、各噴射ノズル１１に関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することができる。したがって、本実施形態によれば、燃焼状態及び排気性能の気筒間ばらつきを抑止することができるので、安定した内燃機関の運転及び良好な排気性能を実現することができる。
【００４３】
さらに、本実施形態においては、例えば内燃機関の停止時のように蒸気発生容器５０２内における第２流体の蒸気の圧力が大気圧より低くなると予測された場合は、流体制御弁５０１を閉じることにより、蒸気発生容器５０２内への第２流体の流入を遮断している。これによって、液相状態の第２流体が蒸気発生容器５０２内に流入して蒸気発生容器５０２内から蒸気制御弁３に至る領域が液相で満たされるのを防止することができる。したがって、本実施形態によれば、蒸気制御弁３から第２流体の蒸気を安定して噴射することができるので、燃料噴霧の高微粒化を安定して実現することができる。
【００４４】
また、本実施形態においては、圧力センサ５０３により検出した第２流体の蒸気の圧力が設定圧力になるように、ヒータ５０６による第２流体５００の加熱状態を制御することにより、各噴射ノズル１１に供給する第２流体の蒸気の圧力を精度よく制御することができる。
【００４５】
また、通常の気流噴射弁では、空気を供給するための空気ポンプが必須となる。ただし、空気ポンプを用いると、空気ポンプの潤滑油が空気に混入することで、潤滑油が燃焼する際のＰＭ生成要因やノズルへのデポジット付着の要因となる。これを避けるために、無潤滑油型の空気ポンプを用いると、耐久性の悪化を招いてしまう。これに対して、噴射ノズル１１を気流噴射弁として作用させる本実施形態の燃料噴射装置においては、第２流体５００の液相から気相への相変化に伴って第２流体の蒸気の圧力を増加させることにより、蒸気を加圧するためのポンプが不要となるので、前述した問題点を解決することができる。
【００４６】
そして、空気を使用する気流噴射弁と比較して、本実施形態では、高温の第２流体の蒸気を用いることで、燃料を第２流体の蒸気によって加熱することができるので、良好な燃料の蒸発特性を実現することができる。したがって、本実施形態の燃料噴射装置を用いた内燃機関は、良好な燃焼性能を得ることができる。さらに、燃焼室壁に付着する燃料も減少させることができる。
【００４７】
以下、本実施形態の変形例について説明する。
【００４８】
以上の説明では、共通の蒸気発生部５にて発生した第２流体の蒸気を各噴射ノズル１１に分配することにより、各噴射ノズル１１に供給される第２流体の蒸気の圧力を均等化した場合を説明した。ただし、本実施形態では、図３に示すように、複数の蒸気発生部５を設け、複数の蒸気発生部５間を連通させるための連通路５１０を設けてもよい。ただし、図３において図示を省略している噴射ノズル１１等の構成については図１と同様である。
【００４９】
図３に示す構成においては、複数の蒸気発生部５にて発生した第２流体の蒸気が連通路５１０を通ることにより、第２流体の蒸気がその圧力が均等化されて各噴射ノズル１１に供給される。したがって、図３に示す構成においても、各噴射ノズル１１に関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することができるので、燃焼状態及び排気性能の気筒間ばらつきを抑止することができる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、図４に示すように、複数の蒸気発生部５を設け、複数の蒸気発生部５にて発生した第２流体の蒸気が混ざり合う蒸気混合部としてのコモンレール５１１を設けてもよい。ただし、図４において図示を省略している噴射ノズル１１等の構成については図１と同様である。
【００５１】
図４に示す構成においては、複数の蒸気発生部５にて発生した第２流体の蒸気は、コモンレール５１１に供給され、コモンレール５１１にて混ざり合うことで、その圧力が均等化される。そして、コモンレール５１１にて混ざり合った第２流体の蒸気が各噴射ノズル１１に分配されることで、第２流体の蒸気がその圧力が均等化されて各噴射ノズル１１に供給される。したがって、図４に示す構成においても、各噴射ノズル１１に関して燃料噴霧の微粒化状態を均等化することができるので、燃焼状態及び排気性能の気筒間ばらつきを抑止することができる。
【００５２】
また、以上の説明では、圧力センサ５０３による検出圧力が設定圧力となるように第２流体の加熱状態を制御する場合を説明した。ただし、図５に示すように、第２流体の蒸気の圧力を検出する圧力センサ５０３の代わりに液相状態の第２流体５００の温度を検出する温度センサ５０４を用いて第２流体の加熱状態を制御することもできる。この場合は、ヒータ制御器５０５は、温度センサ５０４による検出温度が設定温度となるように、ヒータ５０６による第２流体５００の加熱状態を制御する。
【００５３】
ここで、物質の相状態は圧力及び温度によって定まるため、第２流体に関する飽和蒸気圧特性も設定することができる。前述の設定温度を第２流体の飽和蒸気圧特性における前述の設定圧力に対応する飽和温度と一致させることにより、圧力センサ５０３の代わりに温度センサ５０４を用いて第２流体の蒸気の圧力が設定圧力となるように制御することができる。一般的に、温度センサ５０４は圧力センサ５０３より低コストであるため、圧力センサ５０３の代わりに温度センサ５０４を用いて第２流体５００の加熱状態を制御することにより、低コスト化を実現することができる。
【００５４】
また、本実施形態の燃料噴射装置を筒内噴射式内燃機関に適用する場合、すなわち燃料及び第２流体の蒸気が噴射ノズル１１の噴出口４から内燃機関の筒内に噴出する場合は、圧縮行程にて蒸気制御弁３を一時的に開けることで内燃機関の筒内と蒸気制御弁３内とを一時的に連通させる制御を行うこともできる。ここで、内燃機関が停止してから長時間経過した場合は、蒸気発生部５の温度が低下して第２流体の蒸気の圧力が低下している。この状態で内燃機関を始動させるときは、十分な量の第２流体の蒸気を蒸気制御弁３へ早期に供給することが困難となる。
【００５５】
そこで、コントローラは、第２流体の蒸気を内燃機関の筒内へ所定量以上噴出することができるか否かを予測する。そして、コントローラは、例えば内燃機関の冷間始動時のように第２流体の蒸気を内燃機関の筒内へ所定量以上噴出することができないと予測した場合は、圧縮行程にて蒸気制御弁３を一時的に開けることで内燃機関の筒内と蒸気制御弁３内とを一時的に連通させる。これによって、圧縮行程にて筒内のガスが蒸気発生部５に流入する。したがって、次回の噴射の際に、燃料とともに蒸気制御弁３からこの流入したガスを噴射することができる。このように、流入したガスを燃料とともに噴射することで、噴射ノズル１１を気流制御弁として作用させることができるので、高微粒化の燃料噴霧を形成することができる。さらに、筒内の高温ガスが蒸気発生部５に流入することにより、蒸気発生部５の温度を早期に上昇させることもできる。
【００５６】
なお、内燃機関が冷間始動時であるか否かについては、例えば機関回転速度及び冷却水温を検出することにより判定することができる。また、蒸気発生容器５０２内に液相状態の第２流体５００が貯溜されていない場合も、第２流体の蒸気を内燃機関の筒内へ所定量以上噴出することができないと予測される。したがって、圧縮行程にて蒸気制御弁３を一時的に開ける制御については、蒸気発生容器５０２内の第２流体５００の貯溜量（例えば図示しないセンサにより検出）が規定量以下である場合にも行うことができる。
【００５７】
第２流体の蒸気を内燃機関の筒内へ所定量以上噴出することができると予測される場合は、蒸気制御弁３を一時的に開ける制御を終了する。ここでは、例えば圧力センサ５０３の検出圧力や蒸気発生容器５０２内の第２流体５００の貯溜量（例えば図示しないセンサにより検出）が規定値以上であるか否かを判定することにより、制御終了の判定を行うことができる。
【００５８】
以上説明したように、圧縮行程にて蒸気制御弁３を一時的に開けることで内燃機関の筒内と蒸気制御弁３内とを一時的に連通させる制御を行うことにより、第２流体の蒸気を内燃機関の筒内へ所定量以上噴出することができない場合でも、高微粒化の燃料噴霧を内燃機関の筒内に安定して形成することができる。
【００５９】
また、本実施形態の噴射ノズル１１については、図６に示す構成のように、燃料及び第２流体の蒸気を噴射弁の内部にて混合させることもできる。図６に示す構成においては、噴射ノズル１１は、燃料の噴射が可能な燃料調量弁７と、燃料及び第２流体の蒸気の噴射が可能な噴射弁８と、を有している。ただし、図６において図示を省略している蒸気発生部５等の構成については図１と同様である。
【００６０】
噴射弁８の混合室８−１には、蒸気発生部５にて発生した第２流体の蒸気が供給される。燃料調量弁７は、燃料レール１０から供給された燃料を噴射弁８の混合室８−１へ所定量噴射する。燃料調量弁７から噴射された燃料は、混合室８−１にて第２流体の蒸気と混合される。そして、噴射弁８のニードル８−２を作動させることにより、燃料及び第２流体の蒸気が噴出口８−３から噴出する。なお、第２流体の蒸気の圧力は、燃料の圧力より低く設定されている。
【００６１】
図６に示す構成においては、燃料調量弁７から噴射弁８へ注入された燃料が混合室８−１にて第２流体の蒸気によって加熱される。これによって、燃料の表面張力及び動粘度が減少する。さらに、混合室８−１内にて燃料の一部を蒸発させることもできる。したがって、図６に示す構成によれば、燃料の高微粒化をさらに促進させることができる。
【００６２】
また、本実施形態においては、図７，８に示すように、液化した第２流体が蒸気制御弁３に供給されるのを抑止するために、液化した第２流体をドレインさせることもできる。
【００６３】
図７に示す構成においては、蒸気発生部５と蒸気制御弁３との間に液化した第２流体を溜めるための容積部２０が設けられている。容積部２０の底面はドレイン管路１３によって蒸気発生部５と連結されており、容積部２０に溜まった液化第２流体はドレイン管路１３を通って蒸気発生部５に戻される。なお、他の構成については図１に示す構成と同様である。
【００６４】
そして、図８に示す構成においては、図７に示す構成と比較して、開閉弁２１及び開閉弁制御器２２がさらに設けられている。開閉弁２１は、ドレイン管路１３に設けられており、容積部２０と蒸気発生部５との間の連通／非連通の切り換えが可能である。開閉弁制御器２２には、圧力センサ５０３の検出圧力が入力される。そして、開閉弁制御器２２は、圧力センサ５０３の検出圧力が所定圧力以下の場合に開閉弁２１を開けることで、容積部２０に溜まった液化第２流体をドレイン管路１３を介して蒸気発生部５にドレインさせる。なお、開閉弁制御器２２は、温度センサ５０４の検出温度が所定温度以下の場合に開閉弁２１を開けるように制御を行うこともできる。ここでの所定温度については、例えば第２流体の飽和蒸気圧特性における前記の所定圧力に対応する飽和温度に一致するように設定する。
【００６５】
ここで、例えば内燃機関の冷間時のように蒸気発生部５から蒸気制御弁３に至る配管の温度が低下している場合は、第２流体の蒸気の一部が液化する。この液化した第２流体が蒸気制御弁３に供給されると、液化した第２流体が蒸気制御弁３から噴射されてしまうため、燃料噴霧の高微粒化を行うことが困難となってしまう。
【００６６】
ただし、図７，８に示す構成においては、液化した第２流体を容積部２０に溜め、容積部２０に溜まった液化第２流体をドレイン管路１３を介して蒸気発生部５にドレインすることができるので、液化した第２流体が蒸気制御弁３に供給されるのを抑止することができる。したがって、図７，８に示す構成によれば、高微粒化の燃料噴霧を安定して実現することができる。さらに、液化した第２流体が蒸気発生部５にドレインされることにより、蒸気発生部５から蒸気制御弁３に至る配管内に第２流体の蒸気の流れが発生する。この第２流体の蒸気の流れによって、蒸気発生部５から蒸気制御弁３に至る配管内の温度を速やかに上昇させることができる。
【００６７】
「実施形態２」
図９は、本発明の実施形態２に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図であり、噴射ノズル１１の構成の概略を示す図である。本実施形態の燃料噴射装置は筒内噴射式内燃機関に用いられるものであり、各噴射ノズル１１は燃料及び第２流体の蒸気を噴出口４から内燃機関の筒内へ噴出することが可能である。そして、本実施形態においては、図９に示すように、噴射ノズル１１の蒸気制御弁３の各々に逆止弁１２が設けられている。逆止弁１２は、蒸気制御弁３の出口に設けられており、蒸気制御弁３内から噴出口４へ向かう方向のみの気流を許容し、噴出口４から蒸気制御弁３内へ向かう方向の気流を遮断する。なお、蒸気発生部５等の他の構成については実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００６８】
ここで、逆止弁１２が設けられていない場合を考える。その場合は、筒内圧力が蒸気制御弁３内に作用する。例えば蒸気制御弁３に内開弁方式のものを使用する場合は、筒内圧力が作用しても蒸気制御弁３が開かないように、ばね等でニードルをシート面に押し付ける力を付加する必要がある。そのばね力については、筒内圧力が最も高い燃焼時でも蒸気制御弁３が開かないように設定する必要があるため、ばねによるニードルの押し付け力が増大してしまい、蒸気制御弁３を作動させるのに必要な力も増大してしまう。
【００６９】
さらに、逆止弁１２が設けられていない場合は、筒内の燃焼ガスが蒸気制御弁３内に到達することにより、蒸気制御弁３内にデポジット付着が発生してしまう。また、蒸気制御弁３が故障して開いたままの状態になったときは、筒内圧力が蒸気制御弁３の上流まで作用することになる。したがって、逆止弁１２が設けられていない場合は、燃焼時における筒内圧力を考慮して蒸気発生部５等の蒸気供給系の設計を行う必要があるため、蒸気供給系のコスト高を招いてしまう。
【００７０】
これに対して、逆止弁１２が設けられている場合は、蒸気制御弁３内に作用する筒内圧力を逆止弁１２によって抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、ばねによるニードルの押し付け力を低減することができ、蒸気制御弁３を作動させるのに必要な力も低減することができる。
【００７１】
さらに、逆止弁１２が設けられていることにより、筒内の燃焼ガスが蒸気制御弁３内に到達することを防止することができる。したがって、本実施形態によれば、蒸気制御弁３内にデポジット付着が発生するのを防止することができる。一般に、外開弁は内開弁と比較してデポジット付着によるシート不良が発生しやすいことから、蒸気制御弁３に外開弁方式のものを使用する場合は特に効果的である。
【００７２】
また、逆止弁１２が設けられていることにより、蒸気制御弁３が故障して開いたままの状態になっても、蒸気制御弁３の上流まで筒内圧力が作用するのを逆止弁１２によって遮断することができる。したがって、本実施形態によれば、燃焼時における筒内圧力を考慮して蒸気発生部５等の蒸気供給系の設計を行う必要がないため、蒸気供給系の低コスト化を実現することができる。
【００７３】
「実施形態３」
図１０は、本発明の実施形態３に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図であり、蒸気発生部５の構成の概略を示す図である。本実施形態においては、蒸気発生部５は、実施形態１と比較して排気通路５０８をさらに有している。排気通路５０８は、ヒータ５０６に近接して配置されている。そして、排気通路５０８には、内燃機関にて発生した排気ガスが供給される。なお、噴射ノズル１１等の他の構成については実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
本実施形態においては、ヒータ５０６によって第２流体５００を加熱するだけでなく、排気通路５０８に供給された排気ガスの熱も利用して第２流体５００を加熱することができる。したがって、本実施形態によれば、ヒータ５０６の消費電力を低減することができる。
【００７５】
なお、本実施形態においては、排気通路５０８への排気ガスの供給流量を制御するために、開度の調整が可能な弁（図示せず）を内燃機関の排気管（図示せず）と排気通路５０８との間に設けることもできる。この弁の開度を制御して排気ガスの排気通路５０８への供給流量を制御することにより、第２流体５００の加熱状態を制御することができる。したがって、排気ガスの熱を利用して第２流体５００の加熱を行う際に、第２流体の蒸気の圧力を精度よく制御することができる。
【００７６】
「実施形態４」
図１１は、本発明の実施形態４に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図であり、蒸気発生部５の構成の概略を示す図である。本実施形態においては、流体制御弁５０１は、第２流体をヒータ５０６に向けて霧状に噴射することが可能である。ここでの流体制御弁５０１としては、例えば渦巻噴射弁のような広範囲に第２流体の噴霧を分散させることができるものを使用することが好ましい。なお、噴射ノズル１１等の他の構成については実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００７７】
本実施形態においては、流体制御弁５０１から霧状に噴射された第２流体をヒータ５０６によって加熱することで、第２流体の蒸気を発生させる。これによって、蒸気発生容器５０２内に液相状態の第２流体を貯溜することなく、第２流体の蒸気を必要な分だけ発生させることができる。したがって、内燃機関の停止時に余分な第２流体が蒸気発生容器５０２内に残っていないようにすることができる。
【００７８】
本実施形態においても、図１２に示すように、実施形態で説明した排気通路５０８を設け、排気通路５０８に供給された排気ガスの熱を利用して流体制御弁５０１から噴射された第２流体の噴霧を加熱してもよい。
【００７９】
「実施形態５」
図１３は、本発明の実施形態５に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図であり、蒸気発生部５の構成の概略を示す図である。本実施形態においては、蒸気発生部５は、実施形態１と比較して圧力調整弁９をさらに有している。圧力調整弁９は、蒸気発生容器５０２内における圧力が大気圧以上であるときは外気の蒸気発生容器５０２内への流入を遮断するが、蒸気発生容器５０２内における圧力が大気圧より低いときに外気の蒸気発生容器５０２内への流入を許容する。ここでの圧力調整弁９については、例えば逆止弁によって構成することができる。なお、噴射ノズル１１等の他の構成については実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００８０】
実施形態１で説明したように、内燃機関の停止後に蒸気発生部５の温度が外気温まで低下すると、蒸気発生容器５０２内における第２流体の蒸気の圧力が低下して大気圧より小さくなろうとする。ただし、本実施形態では、蒸気発生容器５０２内における圧力が大気圧より小さくなると、圧力調整弁９が開いて外気が蒸気発生容器５０２内に流入する。これによって、蒸気発生容器５０２内における圧力を大気圧以上に維持することができる。したがって、本実施形態によれば、内燃機関の停止後に流体ポンプと蒸気発生容器５０２内とが連通していても、液相状態の第２流体が蒸気発生容器５０２内に流入するのを防止することができるので、蒸気制御弁３から第２流体の蒸気を安定して噴射することができ、燃料噴霧の高微粒化を安定して実現することができる。さらに、流体制御弁５０１を省略することもできる。なお、流体制御弁５０１を省略する場合は、流体ポンプの駆動制御によって蒸気発生容器５０２内の第２流体の貯溜量が制御される。
【００８１】
あるいは、圧力調整弁９が設けられている構成において内燃機関の停止時に流体制御弁５０１を閉じる場合を考えると、液相状態の第２流体が蒸気発生容器５０２内に流入するのを２重に防止することができる。したがって、燃料噴霧の高微粒化をさらに安定して実現することができる。
【００８２】
「実施形態６」
図１４は、本発明の実施形態６に係る燃料噴射装置の構成の概略を示すブロック図である。実施形態１〜５においては、図１５のブロック図に示すように、水やアルコール等の第２流体の蒸気を蒸気発生部５にて発生させて蒸気制御弁３に供給していた。これに対して、本実施形態においては、図１４に示すように、燃料の蒸気を蒸気発生部５にて発生させて蒸気制御弁３に供給する。燃料の蒸気については、蒸気発生部５に供給された液相状態の燃料をヒータにより加熱することで発生させることができる。なお、他の構成については実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００８３】
本実施形態においては、燃料噴射弁２から噴射された燃料及び蒸気制御弁３から噴射された燃料の蒸気は噴出口４から噴出する。これによって、噴射ノズル１１を気流制御弁として作用させることができ、低燃圧でも高微粒化噴霧が得られる。そして、燃料の蒸気によって燃料の微粒化及び蒸発化を促進させることができる。その際に、蒸気を発生させるための燃料以外の第２流体をさらに搭載する必要がない。したがって、本実施形態によれば、蒸気を噴射するための構成を簡略化することができる。
【００８４】
また、本実施形態においては、燃料噴射弁２を作動させずに蒸気制御弁３のみを作動させ、燃料の蒸気のみを噴射することで内燃機関を運転することもできる。例えば低負荷運転時には、内燃機関に供給する燃料量が少ないため、燃料の蒸気のみを噴射して内燃機関を運転してもよい。この場合は、燃料が気相で噴射されるので、液相で噴射される場合と比較して混合促進効果が高く、良好な燃焼状態を得ることができる。
【００８５】
なお、図１４では、液相状態の燃料及び燃料の蒸気が異なる供給源から噴射ノズル１１に供給されている場合を示しているが、図１６に示すように、液相状態の燃料及び燃料の蒸気の供給源を共通化することもできる。図１６に示す構成においては、液相状態の燃料が蒸気発生部５内に貯溜されており、この液相状態の燃料をヒータにより加熱することで燃料の蒸気が発生する。ここで、燃料の低沸点成分が蒸気となり燃料の高沸点成分が液相のままで残るような燃料の目標温度を設定し、その目標温度に燃料の温度（温度センサにより検出）が一致するように燃料のヒータによる加熱状態を制御することで、蒸気発生部５内における燃料を気相及び液相に分離することができる。そして、蒸気発生部５内における液相状態の燃料（高沸点成分）を燃料噴射弁２に供給し、蒸気発生部５内における気相状態の燃料（低沸点成分）を蒸気制御弁３に供給する。なお、他の構成については図１４に示す構成と同様であるため説明を省略する。
【００８６】
図１６に示す構成においては、液相状態の燃料及び燃料の蒸気の供給源を共通化することができるので、蒸気を噴射するための構成をさらに簡略化することができる。
【００８７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施形態１に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図である。
【図２】蒸気発生部の構成の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る燃料噴射装置の他の構成の概略を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る燃料噴射装置の他の構成の概略を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る燃料噴射装置の他の構成の概略を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る燃料噴射装置の他の構成の概略を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る燃料噴射装置の他の構成の概略を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る燃料噴射装置の他の構成の概略を示す図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態４に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態４に係る燃料噴射装置の他の構成の概略を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態５に係る燃料噴射装置の構成の概略を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態６に係る燃料噴射装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図１５】第２流体の蒸気を用いた燃料噴射装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態６に係る燃料噴射装置の他の構成の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  燃料ポンプ、２  燃料噴射弁、３  蒸気制御弁、４  噴出口、５  蒸気発生部、６  燃料タンク、９  圧力調整弁、１０  燃料レール、１１  噴射ノズル、１２  逆止弁、５０１  流体制御弁、５０２  蒸気発生容器、５０３  圧力センサ、５０４  温度センサ、５０５  ヒータ制御器、５０６  ヒータ、５０８  排気通路、５１０  連通路、５１１  コモンレール。
【図１】
2005188404.tif 000003
【図２】
2005188404.tif 000004
【図３】
2005188404.tif 000005
【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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