(57)【要約】【課題】燃料の噴射のＯＮ／ＯＦＦを可動部を持つことなく行い、耐久性の高い燃料噴射ノズルを提供する。【解決手段】第２流路１８の形状を、燃料が液相状態では通過することができない形状とし、燃料が超臨界状態である場合に通過可能としたので、燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦを燃料の温度と圧力とを制御することによって行うことができる。したがって、燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦを可動部を持つことなく行うことができ、高温高圧となる燃料によって可動部が故障するといったことがなくなり耐久性を向上させることができる。【選択図】図３
2007332805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する燃料噴射装置に備えられ、燃料が通過する噴射孔が形成された燃料噴射ノズルにおいて、
前記噴射孔は、
燃料が所定の温度Ｔｃ未満、かつ所定の圧力Ｐｃ未満の場合には、前記噴射孔中の圧力損失によって燃料の通過を阻止し、
燃料が前記所定の温度Ｔｃ以上、かつ前記所定の圧力Ｐｃ以上の場合には、燃料が通過可能な形状に形成されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
前記所定の温度Ｔｃは、燃料が超臨界、あるいは亜臨界状態となる温度であり、
前記所定の圧力Ｐｃは、燃料が超臨界、あるいは亜臨界状態となる圧力であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項３】
燃料を前記所定の温度Ｔｃ以上に加熱可能なヒータが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項４】
前記噴射孔は、
前記ヒータに形成された第１流路と、
該第１流路の燃料噴射側の端部に接続されて、燃料が前記所定の温度Ｔｃ未満、かつ前記所定の圧力Ｐｃ未満の場合には、前記噴射孔中の圧力損失によって燃料の通過を阻止し、燃料が前記所定の温度Ｔｃ以上、かつ前記所定の圧力Ｐｃ以上の場合には燃料が通過可能な形状に形成された第２流路と、より構成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項５】
前記第２流路は、該第２流路を通過する燃料の圧力損失が、燃料が加熱されていない状態では前記第２流路に供給される燃料の圧力よりも大きくなる形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項６】
前記噴射孔は、複数形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項７】
燃料が通過する噴射孔が形成された燃料噴射ノズルを備えた燃料噴射装置と、
該燃料噴射装置に燃料を供給するポンプと、
燃料を昇温するヒータと、を備えた燃料噴射システムにおいて、
前記噴射孔は、
燃料が前記所定の温度Ｔｃ未満、かつ前記所定の圧力Ｐｃ未満の場合には、前記噴射孔中の圧力損失によって燃料の通過を阻止し、
燃料が所定の温度Ｔｃ以上、かつ所定の圧力Ｐｃ以上の場合には、燃料が通過可能な形状に形成され、
前記ヒータによって燃料を前記所定の温度Ｔｃ以上の温度Ｔ２に昇温し、さらに、前記ポンプによって燃料を前記所定の圧力Ｐｃ以上の圧力Ｐ２に加圧することによって、前記燃料噴射装置から燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項８】
前記所定の温度Ｔｃまたは前記所定の圧力Ｐｃは、燃料が超臨界、あるいは亜臨界状態となる温度または圧力であることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射システム。
【請求項９】
燃料の噴射量は、前記ヒータによって燃料を前記所定の温度Ｔｃ以上とする時間、および前記ポンプによって燃料を前記所定の圧力Ｐｃ以上とする時間とによって制御されることを特徴とする請求項７または８に記載の燃料噴射システム。
【請求項１０】
前記ヒータは、燃料噴射ノズルに形成されていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１に記載の燃料噴射システム。
【請求項１１】
前記噴射孔は、
前記ヒータに形成された第１流路と、
該第１流路の燃料噴射側の端部に接続されて、燃料が前記所定の温度Ｔｃ未満、かつ前記所定の圧力Ｐｃ未満の場合には、前記噴射孔中の圧力損失によって燃料の通過を阻止し、燃料が前記所定の温度Ｔｃ以上、かつ前記所定の圧力Ｐｃ以上の場合には燃料が通過可能な形状に形成された第２流路と、より構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の燃料噴射システム。
【請求項１２】
前記第２流路は、該第２流路を通過する燃料の圧力損失が、燃料が加熱されていない状態では前記圧力Ｐ２よりも大きくなる形状に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の燃料噴射システム。
【請求項１３】
前記ポンプによって、あらかじめ前記所定の圧力Ｐｃよりも低い圧力Ｐ１によって、燃料を前記第１流路に充填し、
その後、前記ヒータによる燃料の前記温度Ｔ２への昇温と、前記ポンプによる燃料の前記圧力Ｐ２への加圧とを行うことを特徴とする請求項７から１２のいずれか１に記載の燃料噴射システム。
【請求項１４】
前記ヒータによって燃料を前記温度Ｔ２に昇温した後、前記ポンプによって燃料を前記圧力Ｐ２に加圧することを特徴とする請求項７から１３のいずれか１に記載の燃料噴射システム。
【請求項１５】
前記ヒータによって燃料を前記温度Ｔ２に昇温させると同時に、前記ポンプによって燃料を前記圧力Ｐ２に加圧することを特徴とする請求項７から１３のいずれか１に記載の燃料噴射システム。
【請求項１６】
前記燃料がガス状態で前記第２流路に供給されないように、前記ヒータによる加熱、および前記ポンプによる加圧とが制御されていることを特徴とする請求項７から１５のいずれか１に記載の燃料噴射システム。
【請求項１７】
前記噴射孔は、複数形成されていることを特徴とする請求項７から１６のいずれか１に記載の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置の先端に取り付けられた燃料噴射ノズルと、燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦを制御する燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料を高温高圧の液体状態または臨界状態にして内燃機関の燃焼室に噴射することによって燃焼室内に噴射された燃料の微粒化および気化を促進したり、燃焼を良好にしたりするといったことが行われていた。
このような高温高圧の燃料を噴射する燃料噴射装置として、例えば特開平１０−１４１１７０号公報に記載のものがある。
これは、燃料噴射装置内に設けられた油圧室の周囲に油を加熱するヒータを備え、さらにヒータの外周に、加熱された油の温度低下を防ぐために断熱材が設けられている。
また油圧室の燃料噴射方向側には可動弁が設けられ、該可動弁の動作によって油圧室内から燃焼室内へ燃料の噴射が行われる。
【特許文献１】特開平１０−１４１１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の装置においては、ヒータによって加熱する燃料は毎回の噴射に必要な量だけでなく、余分な燃料もあらかじめ昇温するといった構成であるため、ヒータ等の昇温部が比較的大きなものとなり、また多くの燃料を昇温させるため、燃料を高温状態にするまでに時間がかかってしまっていた。
また、燃料が昇温される領域に可動部分である燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦを行うための針弁が設けられており、高温高圧流体中での可動が繰り返される構造となっていた。
そのため、駆動機構や摺動部が劣化しやすく、噴射量がばらついたりＯＮ／ＯＦＦ制御が良好にできなくなり、その結果、燃焼が正常にできなくなるという問題があった。
そこで本発明はこのような問題点に鑑み、燃料の噴射のＯＮ／ＯＦＦを可動部を持つことなく行い、耐久性の高い燃料噴射ノズルおよび燃料噴射システム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】
【０００４】
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射装置に備えられた燃料噴射ノズルの噴射孔の形状を、燃料が所定の温度Ｔｃ以上、かつ所定の圧力Ｐｃ以上の場合には通過可能であり、燃料が所定の温度Ｔｃ未満、かつ所定の圧力Ｐｃ未満の場合には、噴射孔中の圧力損失によって燃料が通過できないようにした。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、所定の圧力Ｐｃ未満、かつ所定の温度Ｔｃ未満の場合には燃料の粘性が高く噴射孔を燃料が通過することができず、燃料噴射がＯＦＦとなり、所定の圧力Ｐｃ以上、かつ所定の温度Ｔｃ以上の場合には燃料の粘性が低下し噴射孔を燃料が通過できる、すなわち燃料噴射をＯＮとすることができる。
したがって、燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦを可動部を用いることなく、燃料の温度と圧力とを制御することによって行うことができるので、高温高圧となる燃料によって可動部が故障するといったことがなくなり耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、燃料噴射装置への燃料供給の系統図である。
燃料タンク２１から燃料ポンプ２２によって送り出された燃料は、燃料供給路２７を通って燃料噴射装置１に供給される。
燃料噴射装置１は、エンジン２０に取り付けられ、エンジン２０の燃焼室内に向けて燃料を噴射するものである。
燃料噴射装置１は、噴射する燃料を加熱することができ、該燃料の加熱のための電力源となる加熱用電源２５が接続されている。
【０００７】
燃料ポンプ２２と燃料噴射装置１とをつなぐ燃料供給路２７に、リリーフ弁２３が接続され、リリーフ弁２３を開状態とすることによって燃料ポンプ２２から出力された燃料をドレインホース２４を介して燃料タンク２１に戻すことができる。
燃料ポンプ２２や加熱用電源２５のＯＮ／ＯＦＦ、リリーフ弁２３の開閉を制御するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）２６を備える。
また図示しないが、ＥＣＵ２６にはエンジン回転センサ、スロットル開度センサ、吸気圧センサなどのエンジン２０の運転状態をモニタする各種のセンサからの信号が入力される。
ＥＣＵ２６は、これらの信号をもとにエンジン２０を制御したり、燃料ポンプ２２、リリーフ弁２３、加熱用電源２５に向けて制御信号を出力する。
【０００８】
次に、燃料噴射装置１の構造について説明する。
図２は、燃料噴射装置１の燃料噴射側端部近傍を示す断面図である。
燃料噴射装置１は、特に燃料噴射部分において筐体２によって外周が囲まれている。
筐体２の内部には、燃料ポンプ２２によって加圧された燃料を蓄える油圧室８が形成されている。
筐体２の燃料噴射側（図２中の、下方側）には、保持構造体４が取り付けられる。
保持構造体４は、セラミックスや石英などの熱伝導率の小さい絶縁物６を介してマイクロノズル１０を保持している。
マイクロノズル１０から伸びる２本の引き出し電極７ａ、７ｂは、保持構造体４および絶縁物６の内部を通って外部まで伸びている。
引き出し電極７ａ、７ｂに、加熱用電源２５からの電圧を印加することによってマイクロノズル１０に所定の電流が通電されマイクロノズル１０が発熱し、マイクロノズル１０に設けられた貫通孔を通過する燃料を昇温することができる。
油圧室８に供給された燃料はマイクロノズル１０によって昇温されて燃焼室内（図中における燃料噴射装置１の下方側）に噴射される。
【０００９】
次に、燃料噴射装置１に設置されたマイクロノズル１０の詳細について説明する。
図３は、マイクロノズルの断面を示す図である。
なおマイクロノズル１０は、図３中の上側面が油圧室８と対向し、下側面が内燃機関の燃焼室内側に向いている。
マイクロノズル１０は、ステンレスやニクロムなどの高温に耐え得る金属やシリコン、ＳｉＣなどの導電性材料によって構成された基板１７を主要構成要素としている。
基板１７の上下面には、それぞれの面の外周縁近傍に、四角枠形状の電極１１が設けられ、基板１７の上下面間に電圧を印加可能となっている。
なお、基板１７の上下面ではなく、基板１７の一方の面の対向する辺の外周縁近傍にそれぞれ電極を配置してもよい。
基板１７の上下面に設けた電極１１に、それぞれ引き出し電極７ａ、７ｂが接続されている。
【００１０】
基板１７の上側面から下側面に向けて所定長さの第１流路１４が複数形成されている。
第１流路１４は、燃料が常温付近で十分通過でき、かつ、通過させる燃料の流速を勘案して基板１７からの熱伝達によって十分に燃料を加熱、昇温することができる程度の断面積、および長さであるものとする。
また、第１流路１４は１以上の本数であって、必要とする燃料の噴射量に応じて適宜本数を増減する。
【００１１】
第１流路１４の下流側には、金属あるいはシリコン、ＳｉＣなどの半導体、あるいはセラミクスによって構成された多孔質体１６が基板１７に接合されている。
なお本実施例において用いられる多孔質体は、第１流路１４の直径よりも多孔質体１６内の空孔の直径が小さいものとなっている。
【００１２】
多孔質体１６内の空孔同士が接続し、多孔質体１６の上流側と下流側とをつなぐことによって第２流路１８が形成される。
なお図３中において、第２流路１８を直線で示してあるが、実際の流路形状としては直線状の他、複数の空孔が接続されて複雑に折れ曲がった流路から構成されていてもよい。
特に、基板１７と多孔質体１６との接合部において、１本の第１流路１４に対して少なくとも１つ以上の第２流路１８が接続しているものとする。
また第２流路１８は多孔質体の他、機械加工やエッチング技術によって微細な流路が形成された構造体でもよい。
【００１３】
第２流路１８は、流路径が小さく、燃料が常温の状態では燃料の粘度の関係から容易に通過することができないようになっている。
すなわち、第２流路１８の流路径を適切に設計、形成することで油圧室８および第１流路１４に蓄積された燃料の通過を遮断（ＯＦＦ）することができる。
【００１４】
ここで、式（１）に示す摩擦損失ＰＭ（Ｋｇ／ｃｍ２）を算出する式から第２流路１８の一本あたりの径（ｄｅ）について検討する。
【数１】
2007332805.tif 000003
ここで、
ζ：滑らかな円管の管摩擦係数
ｄｅ：等価円直径（ｍ）
σ：流体の密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｖ：流速（ｍ／ｓ）
Ｌ：流路長（ｍ）
とする。
【００１５】
また、ζはレイノルズ数Ｒｅを用いて式（２）のように表される（層流の場合）。
【数２】
2007332805.tif 000004
このレイノルズ数Ｒｅは式（３）に示すように、流速Ｖ（ｍ／ｓ）、等価円直径ｄｅ（ｍ）、流体の動粘性率ν（ｍ２／ｓ）で表される。
【数３】
2007332805.tif 000005
【００１６】
ここで、Ｖ＝２（ｍ／ｓ）と設定する。
また、流体としてガソリンを仮定すると、
ν＝６．５４×１０−７（ｍ２／ｓ）、
σ＝７４６（ｋｇ／ｍ３）、となる。
さらに、第２流路１８の大きさを、
ｄｅ＝３×１０−７（ｍ）
Ｌ＝５×１０−５（ｍ）
として、式（１）を演算すると、ＰＭ＝１７．３ＭＰａとなる。
【００１７】
ここでガソリンの超臨界状態は、一般的に温度３００℃、１０ＭＰａの条件下で生成される。
したがって、例えば上記式（１）に従えば、基板１７に形成する第２流路１８を、直径を０．３μｍ以下、流路長を５０μｍ以上とすれば、マイクロノズル１０からガソリンが液相状態で噴射されることはない。
一方、超臨界状態付近では燃料の粘度は小さくなる。計算によれば燃料の絶対粘度は常温常圧下に比べておよそ１／２０になる。
その結果、圧力損失はおよそ１／２０になるので、超臨界状態（亜臨界状態でもよい）付近の燃料を容易に第２流路１８を通過させて燃焼室内に噴射することができる。
【００１８】
引き出し電極７ａ、７ｂ間に電圧を印加すると、全ての第１流路１４および第２流路１８とほぼ平行に電流が流れ、ジュール熱により基板１７全体が発熱する。
したがって、引き出し電極７ａ、７ｂ間に電圧を印加することによって、第１流路１４および第２流路１８を通過する燃料を昇温することができる。
【００１９】
マイクロノズル１０の上面へ流れ込んだ燃料は、マイクロノズル１０の第１流路１４を通過することによって瞬時に昇温される。
第２流路１８は第１流路１４より細い流路で構成されているので、燃料の粘性により圧力損失が大きくなり、液体の状態では容易に流れることができない。
したがって、第１流路１４を通過する燃料を超臨界状態付近まで加熱することにより、燃料がガス状となって粘度が小さくなり、容易に第２流路１８を通過することができる。
また第２流路１８を通過し、燃焼室内に噴霧される燃料は、燃料の粘度の低下により表面張力が小さいことにより液滴の大きさが小さく、また温度が超臨界状態に近い燃料を燃焼室内に噴霧することができるので、燃焼効率が向上する。
【００２０】
次に、燃料噴射時の各部の動作について説明する。
図４は、流体の気相液相状態の圧力Ｐと温度Ｔの依存性を示すいわゆるＰ−Ｔ線図である。
なお、図中、Ｌｉｑｕｉｄと記載された領域は燃料が液相状態であり、Ｇａｓと記載された領域は気相状態である。また、ＳＣＦと記載された領域は超臨界状態を示している。
温度がＴｃ以上であり、かつ、燃料の圧力がＰｃ以上の時に、燃料は超臨界状態となる。
燃料ポンプ２２の作動によって燃料タンク２１から燃料噴射装置１に燃料が供給される。
燃料噴射装置１から燃料の噴射を行わないときには、燃料噴射装置１の油圧室８に充填された燃料が常に液相状態が維持されるように、図４に示すＰ−Ｔ線図に従って燃料の温度と圧力とを設定する。
燃料が図４に示すＬｉｑｕｉｄ（液相）領域の場合、温度や圧力によって液体の粘性も多少増減するが、マイクロノズル１０の多孔質体１６に形成された第２流路１８における圧力損失（式（１）より算出される）をあらかじめＰｃ以下に設定すれば、燃料温度が上昇しても燃料は燃焼室内に噴射されない。
【００２１】
燃料噴射をＯＦＦ状態とするにはＥＣＵ２６からの制御信号によって、例えば図１のリリーフ弁２３のソレノイドバルブを開状態として燃料ポンプ２２から燃料噴射装置１へ供給される燃料の圧力がＰｃ以下となるように減圧する。
また同時に、燃料が減圧によって急激に沸騰が起こらないように、加熱用電源２５から燃料噴射装置１のノズル部分に供給される電力をカットする。
【００２２】
燃料の噴射を行う場合には、燃料噴射装置１の油圧室８内の燃料を、少なくとも超臨界状態となる圧力Ｐｃ以上のＰ２にする。
なお、燃料ポンプ２２から燃料噴射装置１へ供給するときの燃料の圧力は、Ｐｃ以下の圧力Ｐ１でもよい。
なおリリーフ弁２３の動作としては、たとえば、燃料を燃料ポンプ２２から燃料噴射装置１へ供給するときにはリリーフ弁２３のソレノイドバルブを開状態として燃料ポンプ２２で生成された圧力をＰｃ以下まで落とし、燃料噴射装置１から燃料を噴射するときにはリリーフ弁２３のソレノイドバルブを閉状態として燃料ポンプ２２の燃圧をそのまま燃料噴射装置１へ供給して燃料の圧力をＰｃ以上のＰ２とする。
【００２３】
次に、燃料噴射装置１の油圧室８内の燃圧の上昇と、マイクロノズル１０に電圧を印加して昇温させるタイミングについて説明する。
燃料を燃料噴射装置１から噴射させるためには、燃料噴射装置１の油圧室８に供給された燃料の圧力が超臨界状態となる条件である燃圧Ｐｃ以上のＰ２であり、かつ、加熱用電源２５から燃料噴射装置１のマイクロノズル１０に電圧を印加してマイクロノズル１０を昇温させ、燃料の温度が超臨界状態となる条件である温度Ｔｃ以上のＴ２とする必要がある。
そこで、油圧室８内の燃圧を上昇させると同時にマイクロノズル１０を昇温させる方法と、油圧室８内の燃圧を上昇させた後にマイクロノズル１０を昇温させる方法とが考えられる。
【００２４】
まず、油圧室８内の燃圧上昇とマイクロノズル１０の昇温とを同時に行う場合について説明する。
図５は、油圧室８内の燃料の温度、燃圧、燃料噴射装置１から噴射される燃料の流量の変化を示すタイムチャートである。
図５の時刻ｔ１よりも前の状態では、リリーフ弁２３が開状態とされて油圧室８内の燃料の圧力は燃料が超臨界状態となるＰｃよりも低いＰ１であり、またマイクロノズル１０に通電が行われておらず、燃料の温度が燃料が超臨界状態となるＴｃよりも低いＴ１であるものとする。
燃料を噴射させるためＥＣＵ２６は、時刻ｔ１において、リリーフ弁２３を閉状態としてマイクロノズル１０の油圧室８内の燃圧をＰ２まで上昇させると同時に、加熱用電源２５の電力をマイクロノズル１０に供給して第１流路１４内の燃料をＴ２まで上昇させる。
ここで、時刻ｔ１以前から、マイクロノズル１０に形成された第１流路１４には既に燃料が充填された状態となっている。
これにより燃料は、図４に示すように圧力Ｐ１、温度Ｔ１の状態から、線Ａに沿って液相状態から超臨界状態となる。
【００２５】
燃料が超臨界状態となると、粘性が急激に低下して液相状態では通過できなかったマイクロノズル１０の先端側の第２流路１８をも通過してガス状の燃料が燃焼室内に噴射される。
なお、液相状態から超臨界状態へと燃料を変化させるときに、燃料がガス状態とならないように、圧力上昇と温度上昇とを制御する必要がある。
燃料噴射を停止する場合（時刻ｔ２）には、リリーフ弁２３を閉状態として燃圧を低下させると同時にマイクロノズル１０への通電を停止する。
このように、燃料の圧力と温度とを制御することにより、燃料の噴射タイミングおよび噴射量を制御することができる。
【００２６】
次に、油圧室８内の燃圧を上昇させた後にマイクロノズル１０を昇温させる場合について説明する。
図６は、油圧室８内の燃料の温度、燃圧、燃料噴射装置１から噴射される燃料の流量の変化を示すタイムチャートである。
図６の時刻ｔ３よりも前の状態では、リリーフ弁２３が開状態とされて油圧室８内の燃料の圧力は燃料が超臨界状態となるＰｃよりも低いＰ１であり、またマイクロノズル１０に通電が行われておらず、燃料の温度が燃料が超臨界状態となるＴｃよりも低いＴ１であるものとする。
【００２７】
燃料を噴射させるためＥＣＵ２６は、時刻ｔ３において、リリーフ弁２３を閉状態としてマイクロノズル１０の油圧室８内の燃圧をＰｃまで上昇させる。
燃圧を上昇させた後、時刻ｔ４において、加熱用電源２５の電力をマイクロノズル１０に供給して第１流路１４内の燃料をＴ２まで上昇させる。
これにより燃料は、図４に示すように圧力Ｐ１、温度Ｔ１の状態から、線Ｂに沿って、温度Ｔ１の状態で圧力Ｐ２まで上昇した後、温度が上昇することによって液相状態から超臨界状態となる。
燃料が超臨界状態となり、粘性が急激に低下して液相状態では通過できなかったマイクロノズル１０の先端側の第２流路１８をも通過してガス状の燃料が燃焼室内に噴射される。
【００２８】
燃料噴射を停止する場合（時刻ｔ５）には、リリーフ弁２３を開状態として燃圧を低下させると同時にマイクロノズル１０への通電を停止する。
このように、燃圧をＰ２まで上昇させた状態で、マイクロノズル１０への通電を制御することによって燃料の噴射タイミングおよび噴射量を制御することができる。
また、まず燃圧をＰ２まで上昇させた後、温度を上昇させて燃料を超臨界状態とすることにより、燃料がガス状態となることを確実に防止でき、燃料が第２流路１８内で沸騰することなく燃焼室内に噴射することができる。
【００２９】
本実施例は以上のように構成され、第２流路１８の形状を、燃料が液相状態では通過することができない形状とし、燃料が超臨界状態である場合に通過可能としたので、燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦを燃料の温度と圧力とを制御することによって行うことができる。
したがって、燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦを可動部を持つことなく行うことができ、高温高圧となる燃料によって可動部が故障するといったことがなくなり耐久性を向上させることができる。
また、燃料の温度および圧力を上昇させて超臨界状態または亜臨界状態とすることにより、超臨界流体では粘性が著しく低下しほぼガス状に近い状態の流動性となるので、もともと圧力損失が大きく液体では表面張力によって通過できない流路（第２流路１８）であっても容易に通過できるようになる。
高温高圧となっているので分子の運動量も大きく活性な状態で燃焼室内に噴射できるので、燃焼速度が速く、また未燃ガスも残りにくくなり排気ガス特性が向上する。
【００３０】
基板１７に第１流路１４を形成し、基板１７に電圧を印加することによって基板１７自体をヒータとして機能させることにより、燃料を燃料噴射装置１から噴射する直前に加熱昇温することができ、余分な燃料を加熱することがないため加熱領域が小さく、所望の温度までの昇温時間を短縮することができ、さらに応答性が向上して加熱に要するエネルギーを低減することができる。
燃料の噴射量を、燃料の圧力をＰｃ以上とする時間、および燃料の温度をＴｃ以上とする時間によって制御することができ、燃料噴射装置１にたとえば針弁を開閉させるなどの可動部を備える必要がない。このように高温高圧にされされる可動部が不要であるので、燃料噴射装置１の故障のリスクを大幅に低減でき信頼性が向上する。
【００３１】
さらに第２流路１８を、燃料が常温の状態では燃料の粘度の関係から容易に通過することができない形状とすることにより、燃料の温度が低く粘性が高い場合には、第２流路１８の手前では第２流路１８の圧力損失が大きいので流量が０となり、もとの圧力（燃料ポンプ２２から出力された圧力）とほぼ等しい圧力を保持することができる。したがって、第２流路１８の手前近傍の、すなわち第１流路１４を加熱することにより超臨界状態を容易に作り出すことができる。
燃料の加圧と加熱とを同時に行って超臨界状態とする場合には、瞬時に燃料の粘性を低下させて燃料を噴射させることができるので、燃料噴射装置１による燃料噴射の応答性を向上させることができる。
あるいは、燃料を油圧Ｐｃ以上に加圧したあとに、温度Ｔｃ以上に加熱する場合には、燃料の圧力が高いために加熱したときに沸騰することがなく、燃料中に気泡が発生することを防止できる。したがって、第２流路１８中に気泡が発生することによって生じる流量の低下や焦げ付き、噴射量が不均一となるなどの不具合の発生を防止することができる。
また第１流路１４および第２流路１８を複数本の流路によって構成することにより、燃料の加熱時に効率よく燃料を昇温させることができ、さらに流路が細くなることによる全体の流量の低下を防止することができる。
【００３２】
なお、図３に示すように、第１流路１４と、第１流路１４よりも細い第２流路１８を形成する方法としては、シリコンなどの半導体基板を用いた場合にドライエッチング法により基板両面からフォトリソグラフィとエッチングを交互に行うことにより形成することもできる。このエッチングの方法は、ＩＣＰなどのガスプラズマによるドライエッチングに限らず、ＨＦ溶液中に半導体基板を浸漬し光を照射することにより、アスペクト比の大きい微細孔を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】燃料噴射装置への燃料供給を示す系統図である。
【図２】燃料噴射装置の燃料噴射側端部近傍を示す断面図である。
【図３】マイクロノズルの断面を示す図である。
【図４】流体の気相液相状態の圧力Ｐと温度Ｔの依存性を示すＰ−Ｔ線図である。
【図５】燃料の温度、燃圧、噴射される燃料の流量の変化を示すタイムチャートである。
【図６】燃料の温度、燃圧、噴射される燃料の流量の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１    燃料噴射装置
２    筐体
４    保持構造体
６    絶縁物
７ａ、７ｂ    引き出し電極
８    油圧室
１０    マイクロノズル  （燃料噴射ノズル）
１１    電極
１４    第１流路
１６    多孔質体
１７    基板
１８    第２流路
２０    エンジン
２１    燃料タンク
２２    燃料ポンプ  （ポンプ）
２３    リリーフ弁
２４    ドレインホース
２５    加熱用電源
２６    ＥＣＵ
【図１】
2007332805.tif 000006
【図２】
2007332805.tif 000007
【図３】
2007332805.tif 000008
【図４】
2007332805.tif 000009
【図５】
2007332805.tif 000010
【図６】
2007332805.tif 000011