(57)【要約】【課題】噴射に必要な改質燃料を生成し、しかも、窒素酸化物処理装置を小型化する燃料噴射装置、およびその燃料噴射装置を用いた窒素酸化物処理装置の提供。【解決手段】  燃料噴射装置１は、燃料ポンプ６１より配送され高圧に加圧された軽油を噴射口へと導く経路上に開閉弁４０が設けられ、ＥＣＵ６５から入力された高周波の駆動信号により電磁駆動部５０が発生する磁界を利用して、振動子３１を振動させることにより、反応室３６内に超音波を照射するものである。そして、超音波が照射される反応室３６では、超音波の照射を要因とするキャビテーションにより、軽油から改質燃料へと改質される。さらに、燃料噴射装置１では、ＥＣＵ６５から入力された低周波の駆動信号により、電磁駆動部５０が磁気吸引力を発生し、開閉弁４０が噴孔１６ａを開くように駆動され改質燃料を噴射する。【選択図】図２
2007224816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を噴射するための噴射口、及び前記噴射口に液体燃料を導く燃料経路を有するノズル本体を備えた燃料噴射装置において、
前記燃料経路中の液体燃料に超音波を照射する超音波照射手段を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記液体燃料は、軽油であり、
前記超音波照射手段が照射する超音波の周波数は、２００ｋＨｚから４００ｋＨｚまたは６００ｋＨｚから８００ｋＨｚからなる照射周波数帯に属することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記ノズル本体内には、超音波を反射する反射面を有した反射部材を設け、
前記反射面は、前記超音波照射手段が照射する超音波を発生する超音波発生面と対向する位置、かつ前記超音波発生面から前記超音波の波長の整数倍となる距離に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記超音波照射手段は、
振動することにより超音波を発生し、少なくとも、その超音波を発生する振動面が前記燃料経路内に配置された振動子と、
前記振動子を振動させる駆動力を発生させる駆動手段と
からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記振動子の振動面は、前記燃料経路に沿う方向に向けて超音波を照射するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記振動子は、交番磁界の印加により駆動される磁歪素子からなり、
前記駆動手段は、前記振動子に印加される交番磁界を発生する磁界発生手段を備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
磁界の印加により駆動され、前記ノズル本体の噴射口を開閉する開閉弁を備え、
前記開閉弁は、前記振動子を駆動させる交番磁界を印加した場合に非作動となる動作特性を有し、
前記磁界発生手段は、前記開閉弁に印加する磁界を発生するために設けられたものを兼ねることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記振動子は、前記振動面を被覆する保護層を備えることを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記保護層は、前記振動面を形成する部材よりも硬度の高い材質を有していることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
少なくとも窒素酸化物を含み内燃機関から排出される排気ガスが流れる導管内に、超音波が照射された後の前記液体燃料である改質燃料を噴射する請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の燃料噴射装置と、
前記燃料噴射装置から噴射された改質燃料と前記排気ガスとの混合気体が通過する前記導管上の位置に配置され、前記窒素酸化物の還元を促進させる触媒と、
前記燃料噴射装置が改質燃料を噴射するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする窒素酸化物処理装置。
【請求項１１】
前記触媒は、銀を含有するものであり、アルミナ担体に担持されたものであることを特徴とする請求項１０に記載の窒素酸化物処理装置。
【請求項１２】
前記排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量を検出する窒素酸化物検出手段を備え、
前記制御手段は、前記窒素酸化物検出手段が検出する窒素酸化物の量に応じて、前記改質燃料の噴射量を変化させることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の窒素酸化物処理装置。
【請求項１３】
空気と燃料とを混合した混合気を予め生成し、前記混合気を取り込み、圧縮することにより着火可能な予混合圧縮自着火内燃機関を制御する内燃機関制御装置において、
前記混合気を生成するために前記燃料を噴射する請求項１ないし９のいずれかに記載の燃料噴射装置である第一燃料噴射装置と、
前記予混合圧縮自着火内燃機関におけるノッキングの発生を検知するノッキング検知手段と、
前記ノッキング検知手段がノッキングの発生を検知した場合、前記第一燃料噴射装置が超音波が照射された後の前記液体燃料である改質燃料を前記燃料として噴射するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項１４】
少なくとも窒素酸化物を含み前記予混合圧縮自着火内燃機関から排出される排気ガスが流れる導管内に、超音波が照射された後の前記液体燃料である改質燃料を噴射する請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の燃料噴射装置である第二燃料噴射装置と、
前記排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量を検出する窒素酸化物検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記窒素酸化物検出手段の検知結果に基づき、前記第二燃料噴射装置が噴射する前記改質燃料の量を制御することを特徴とする請求項１３に記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質燃料の噴射に用いる燃料噴射装置およびその燃料噴射装置を用いて窒素酸化物を還元する窒素酸化物処理装置、その燃料噴射装置を用いた内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関から排出される排気ガスに窒素酸化物（以下、ＮＯｘとする）を還元する還元剤（以下、ＮＯｘ還元剤とする）を噴射し、排気ガスに含まれるＮＯｘを低減するＮＯｘ選択還元法（以下、ＨＣ−ＳＣＲとする）を用いた窒素酸化物処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＨＣ−ＳＣＲでは、一般的に、軽油や軽油が改質された改質燃料をＮＯｘ還元剤として用いている。
なお、軽油は、炭素数が大きな直鎖系炭化水素を多く含むため、軽油が改質された場合、炭素数が大きなものから小さなものまで様々な炭化水素が生成される。
【０００４】
ここで、図１０（Ａ）は、炭化水素の炭素数や分子結合がＮＯｘの還元に与える影響を示したものであり、図１０（Ｂ）は、直鎖系炭化水素の炭素数がＮＯｘの還元に与える影響を示したものである。
【０００５】
この図１０（Ａ）に示すように、直鎖系炭化水素は、一般的な軽油を用いてＮＯｘを還元した場合に比べ、ＮＯｘの還元率が高く、ＨＣ−ＳＣＲで用いられる還元剤として適している。しかし、図１０（Ｂ）に示すように、炭素数が小さい直鎖系炭化水素（Ｃ1からＣ4程度）は、内燃機関から排出される排気ガスの温度条件下においてＮＯｘの還元率が低く、ＨＣ−ＳＣＲで用いられる還元剤として不適である。
【０００６】
つまり、ＨＣ−ＳＣＲで用いるＮＯｘ還元剤としては、直鎖系炭化水素の中でも、Ｃ8からＣ12の炭化水素が適していることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
また、この炭化水素を生成する一つの方法として、内燃機関用の燃料（軽油など）に超音波を照射することで、燃料内に溶存した気体によりキャビテーションを発生させ、燃料の成分を改質させることが試みられている。
【特許文献１】特開平５−２３７３３６号公報
【非特許文献１】高橋、外二名、“ディーゼルエンジン用炭化水素還元型ＮＯｘ触媒の開発”、学術講演会前刷集、社団法人自動車技術会、Ｎｏ２９−０４、ｐ．５−８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような超音波により燃料の改質を行う装置の場合、一般的には、燃料の改質や、改質された改質燃料（即ち、還元剤として適した改質燃料）の貯蔵をするための構成（貯蔵タンク等）が必要であるため、装置構成が大型化してしまうという問題がある。なお、改質燃料を用いて内燃機関を動作させる場合にも同様の課題が生じる。
【０００８】
さらに、貯蔵タンクに改質燃料を長期間貯蔵しておくと、改質燃料が変質（即ち、還元剤として適した炭化水素が減少）してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、噴射に必要な改質燃料を生成し、しかも、窒素酸化物処理装置や、内燃機関周辺の装置構成を小型化する燃料噴射装置、およびその燃料噴射装置を用いた窒素酸化物処理装置、その燃料噴射装置を用いた内燃機関制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明の燃料噴射装置は、液体燃料を噴射するための噴射口、及び噴射口に液体燃料を導く燃料経路を有するノズル本体を備え、超音波照射手段が燃料経路中の液体燃料に超音波を照射するものである。
【００１０】
つまり、本発明の燃料噴射装置に供給される液体燃料は、この燃料噴射装置から噴射される直前に、還元剤として適した改質燃料(即ち、還元剤として適した炭化水素を含む改質燃料)に改質される。
【００１１】
したがって、本発明の燃料噴射装置によれば、この燃料噴射装置の外部に還元剤を貯蔵しておく必要がないため、還元剤を貯蔵する貯蔵タンクを設けることなく、ＮＯｘ選択還元法を用いた窒素酸化物処理装置を構成することができる。つまり、本発明の燃料噴射装置を用いれば、ＮＯｘ選択還元法を用いた窒素酸化物処理装置を小型化することができる。
【００１２】
また、本発明の燃料噴射装置によれば、この燃料噴射装置から噴射される直前に改質燃料を生成するため、還元剤として適した状態の改質燃料を噴射することができる。この結果、このように構成された本発明の燃料噴射装置によれば、改質燃料から還元剤としての機能を最大限に引き出すことができる。
【００１３】
なお、本発明の発明者らは、軽油に照射される超音波の周波数とその超音波を照射した時に生成されるＣ10からＣ12の炭化水素の濃度との関係を調べるための実験を行ったところ、図１１に示すグラフに示す実験結果を得た。
【００１４】
図１１に示すように、２００ｋＨｚから４００ｋＨｚの周波数では、Ｃ10、Ｃ11の炭化水素が、６００ｋＨｚから８００ｋＨｚの周波数では、Ｃ10、Ｃ11、Ｃ12の炭化水素がいずれも多く生成されるとの知見を得た。
【００１５】
そこで、本発明の燃料噴射装置において、液体燃料が軽油である場合には、超音波照射手段が照射する超音波の周波数は、２００ｋＨｚから４００ｋＨｚまたは６００ｋＨｚから８００ｋＨｚからなる照射周波数帯に属することが望ましい。
【００１６】
このように構成された本発明の燃料噴射装置によれば、図１１に示すように、軽油に比べて、還元剤として適したＣ10からＣ12の炭化水素を多く含む改質燃料を生成することができる。そして、本発明の燃料噴射装置を窒素酸化物処理装置に用いれば、窒素酸化物を効率よく還元することができる。
【００１７】
また、本発明の燃料噴射装置において、超音波を反射する反射部材の反射面は、超音波照射手段が照射する超音波を発生する超音波発生面と対向する位置、かつ前記超音波発生面から超音波の波長の整数倍となる距離に配置されていることが望ましい。
【００１８】
このように構成された本発明の燃料噴射装置によれば、超音波発生面と反射面との間に定在波が発生し、効率よく改質することができる。
また、本発明の燃料噴射装置では、超音波照射手段は、少なくとも、燃料経路内に振動面が配置された振動子が振動することにより超音波を発生し、駆動手段が振動子を振動させる駆動力を発生させるものでも良い。
【００１９】
さらに、本発明の燃料噴射装置では、振動子の振動面が、燃料経路に沿う方向に向けて超音波を照射するように配置されていることが望ましい。
特に、本発明の燃料噴射装置において、振動子は、交番磁界の印加により駆動される磁歪素子からなり、駆動手段は、磁界発生手段が振動子に印加される交番磁界を発生するものであることが望ましい。
【００２０】
また、本発明の燃料噴射装置では、開閉弁は、磁界の印加によりノズル本体の噴射口を開閉するように駆動されるものの、振動子を駆動させる交番磁界を印加した場合には、非作動となる動作特性を有し、磁界発生手段が開閉弁に印加する磁界を発生するために設けられたものを兼ねるように構成されていても良い。
【００２１】
このように構成された本発明の燃料噴射装置では、磁界発生手段が交番磁界を発生する時には、振動子のみが振動し、開閉弁が動作して噴射口を開くことはない。また、磁界発生手段が開閉弁を駆動するための磁界を発生する時には、振動子が超音波を発生するような高い振動数で振動することは無い。
【００２２】
つまり、このように構成された本発明の燃料噴射装置によれば、開閉弁と振動子とを、一つの磁界発生手段で駆動することができ、装置構成を簡易化することができる。
なお、本発明の燃料噴射装置において、振動子は、振動面を被覆する保護層を備えることが望ましい。
【００２３】
このように構成された本発明の燃料噴射装置によれば、振動面が液体燃料に晒されることがないため、キャビテーションにより振動子が浸食されることを防止することができ、結果として、振動子の部品寿命を延長させることができる。
【００２４】
特に、本発明の燃料噴射装置において、保護層は、振動面を形成する部材よりも硬度の高い材質であることが望ましい。なお、硬度の高い材質とは、キャビテーションによる浸食に対して、強く、損傷を受けにくいものである。
【００２５】
また、本発明の窒素酸化物処理装置では、内燃機関から排出され、少なくとも窒素酸化物を含む排気ガスが導管内を流れ、その導管内を流れる排気ガスに、制御手段により制御された本発明の燃料噴射装置から改質燃料が噴射される。そして、改質燃料と排気ガスとの混合気体が、導管上に配置され、窒素酸化物の還元を促進させる触媒を通過する。
【００２６】
つまり、本発明の窒素酸化物処理装置は、前述された本発明の燃料噴射装置を窒素酸化物処理装置に用いたものである。このため、本発明の窒素酸化物処理装置によれば、燃料噴射装置が改質燃料の生成と改質燃料の噴射とを行うため、窒素酸化物処理装置の還元剤を貯蔵する貯蔵タンクを設ける必要が無く、結果として、その窒素酸化物処理装置を小型化することができる。
【００２７】
なお、本発明の窒素酸化物処理装置において、触媒は、銀を含有するものであり、アルミナ担体に担持されたものであることが望ましい。
このように構成された本発明の窒素酸化物処理装置によれば、銀を含有しアルミナ担体に担持された触媒により還元剤の働きがより促進されるため、排気ガス中の窒素酸化物を効率よく還元することができる。
【００２８】
本発明の窒素酸化物処理装置では、窒素酸化物検出手段が排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量を検出し、窒素酸化物検出手段が検出する窒素酸化物の量に応じて、制御手段が改質燃料の噴射量を変化させるものでも良い。
【００２９】
この場合、本発明の窒素酸化物処理装置によれば、排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量に応じて、窒素酸化物を還元するために必要な改質燃料の量だけ噴射することができる。
【００３０】
特に、本発明の窒素酸化物処理装置において、制御手段は、窒素酸化物検出手段が検出する窒素酸化物の量が増加すると、燃料噴射装置から噴射される改質燃料の量を増加させるものであることが望ましい。
【００３１】
つまり、本発明の窒素酸化物処理装置によれば、排気ガス中に含まれる窒素酸化物を確実に還元することができる。
また、本発明の内燃機関制御装置は、空気と燃料とを混合した混合気を予め生成し、前記混合気を取り込み、圧縮することにより着火可能な予混合圧縮自着火内燃機関を制御するものであり、前述した燃料噴射装置である第一燃料噴射装置が混合気を生成するために燃料を噴射し、ノッキング検知手段が予混合圧縮自着火内燃機関におけるノッキングの発生を検知する。そして、制御手段が、ノッキング検知手段がノッキングの発生を検知した場合、第一燃料噴射装置が超音波が照射された後の液体燃料である改質燃料を燃料として噴射するものである。
【００３２】
つまり、本発明の内燃機関制御装置の燃料噴射装置は、前述（請求項１から請求項９）した本発明の燃料噴射装置であるため、この燃料噴射装置から噴射される直前に改質燃料を生成する。そして、本発明の燃料噴射装置を用いて内燃機関制御装置を構成することにより、改質燃料を貯蔵するタンクを不要とすることができる。
【００３３】
さらに、本発明の内燃機関制御装置によれば、第一燃料噴射装置にて改質された改質燃料と空気との混合気を用いて予混合圧縮自着火内燃機関を駆動するように構成されているため、予混合圧縮自着火内燃機関におけるノッキングの発生を抑制することができる。
【００３４】
さらに、本発明の内燃機関制御装置は、少なくとも窒素酸化物を含み予混合圧縮自着火内燃機関から排出される排気ガスが流れる導管内に、前述した本発明の燃料噴射装置である第二燃料噴射装置が超音波が照射された後の液体燃料である改質燃料を噴射し、窒素酸化物検出手段が排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量を検出し、制御手段が窒素酸化物検出手段の検知結果に基づき、第二燃料噴射装置が噴射する改質燃料の量を制御するものでも良い。
【００３５】
つまり、本発明の内燃機関制御装置は、前述した窒素酸化物処理装置を兼ね備えたものである。このため、本発明の内燃機関制御装置によれば、予混合圧縮自着火内燃機関におけるノッキングの発生を抑制することができるうえに、前述した窒素酸化物処理装置における効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について図面と共に説明する。
［第一実施形態］
〈装置構成について〉
図１は、車両に搭載された窒素酸化物処理システムの概略構成を示す説明図であり、図２は、窒素酸化物処理システムの制御系を示すブロック図である。
【００３７】
まず、軽油を燃料とする車両には、燃料タンク６２に貯蔵された軽油を燃料ポンプ６１を介してディーゼルエンジン６０に供給する燃料供給系と、ディーゼルエンジン６０から導管６３へと排出された排気ガスを導管６３上に設けられた触媒ユニット６４を経由して車両外へと排出する排気系とを備えている。
【００３８】
そして、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘとする）を還元する窒素酸化物処理システム５は、導管６３と、燃料タンク６２から供給される軽油を改質燃料へと改質し、導管６３内を流動する排気ガスに改質燃料を噴射する燃料噴射装置１と、改質燃料（即ち、還元剤）の働きを促進させる触媒ユニット６４と、単位流量中のＮＯｘの量を検知するＮＯｘセンサー６９（ＮＯｘセンサー６９に代表されるセンサー群７０）と、燃料噴射装置１から噴射される改質燃料の量を制御するＥＣＵ６５と、から構成されている。
【００３９】
触媒ユニット６４は、銀を含有しＮＯｘを還元する触媒をアルミナ担体に収納したものであり、導管６３内に配置されている。
そして、図２に示すように、センサー群７０は、ＮＯｘセンサー６９の他に、燃料タンク６２内に配置され、軽油の温度を検知する軽油温度センサー７１、ディーゼルエンジン６０に供給される空気の量を検知する吸入ガス流量センサー７２、ディーゼルエンジン６０に供給される空気の温度を検知する吸入ガス温度センサー７３、ディーゼルエンジン６０から排出される排気ガスの温度を検知する排気ガス温度センサー７４、アクセルの踏み込み量を検知するアクセル開度センサー７５、ディーゼルエンジン６０のクランク角を検知するクランク角センサー７６、触媒ユニット６４の温度を検知する触媒温度センサー７７、からなる。
【００４０】
また、ＥＣＵ６５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、ＥＣＵ６５に接続されたセンサー群７０が検知した結果に応じて、燃料噴射装置１等を制御するものである。
【００４１】
この窒素酸化物処理システム５では、ディーゼルエンジン６０から導管６３を用いて車両の外部へ排出される排気ガスは、その経路上において、ＮＯｘセンサー６９により排気ガス中に含まれるＮＯｘ量を検知され、そのＮＯｘ量に応じた改質燃料（即ち、ＮＯｘの還元剤）の量が燃料噴射装置１から噴射される。その後、燃料噴射装置１から噴射された改質燃料と排気ガスとの混合気体が、導管６３を流れ、触媒ユニット６４を通過する。この触媒ユニット６４を混合気体が通過することにより、改質燃料の働き（即ち、還元剤としての働き）が促進されるため、排気ガス中に含まれるＮＯｘの還元が進み、ＮＯｘが低減された排気ガスを大気中に排出する。
〈燃料噴射装置について〉
図３は、燃料噴射装置１の概略構成を示す断面図である。
【００４２】
燃料噴射装置１は、燃料ポンプ６１より配送され高圧に加圧された軽油を噴射口へと導く経路となるケーシング１０と、ケーシング１０内の軽油に超音波を照射し、改質燃料を生成する超音波発生部３０と、超音波発生部３０が改質した改質燃料を噴射口より噴射するために駆動される開閉弁４０と、開閉弁４０を駆動する駆動力を発生する電磁駆動部５０と、から構成されている。
【００４３】
ケーシング１０は、固定鉄心１１、非磁性パイプ１３、磁性パイプ１４により軽油の流れる経路を形成し、ノズルボディー１５、噴孔プレート１６、カップ部材１７により改質燃料の流れる経路を形成するものである。そして、これらの各部材１１、１３、１４および電磁駆動部５０は、ハウジングモールド１９によって覆われている。
【００４４】
ハウジングモールド１９は、固定鉄心１１や電磁駆動部５０等の各部を覆うカバー部１９ａと、ＥＣＵ６５と燃料噴射装置１とを接続するための接続部１９ｂとを有し、カバー部１９ａと接続部１９ｂとは、樹脂材料により一体に成形されている。
【００４５】
そして、固定鉄心１１は、強磁性材料によって形成された略円筒状の部材であり、ハウジングモールド１９の上端面（図３における上方側の面、以下、図３に示す矢印Ａの方向を上、矢印Ｂの方向を下として説明する）より上方に突出するようにハウジングモールド１９内に配置されている。
【００４６】
その固定鉄心１１の内周側には、燃料ポンプ６１より配送される軽油を燃料噴射装置１内に導き入れる入口（図３に示す上端部）付近に配置され、軽油に含まれる異物を除去するためのフィルタ部材１８と、その外周が固定鉄心１１の内周と係合する円筒状に形成されたアジャスタパイプ１２と、開閉弁４０に付勢力を加えるコイルスプリング４２と、が配置されている。
【００４７】
また、非磁性パイプ１３は、非磁性材料によって形成された略円筒状の部材であり、上部（図３の上方側）が固定鉄心１１の下端と接するように、固定鉄心１１に固定されている。
【００４８】
そして、磁性パイプ１４は、磁性材料によって形成され、外周側に階段状の段差を有した略円筒状の部材であり、上端面が非磁性パイプ１３の下端面と接するように配置され、さらに、磁性パイプ１４の外周側に設けられた階段状の段差には、ハウジングモールド１９が固定されている。
【００４９】
そして、ノズルボディー１５は、開閉弁４０の一部を収容するように略円筒状に形成された部材であり、磁性パイプ１４の下方に接するように配置されている。
また、噴孔プレート１６は、改質燃料の噴射方向を制御する噴孔１６ａを有したプレートであり、噴孔１６ａがノズルボディー１５の内周と適合するように配置されている。
【００５０】
さらに、カップ部材１７は、噴孔プレート１６をノズルボディーに固定するための部材であり、噴孔プレート１６の噴孔１６ａと適合する位置に孔を有した断面形状「コ」の字型に形成されている。
〈開閉弁について〉
次に、開閉弁４０について説明する。
【００５１】
開閉弁４０は、ケーシング１０（主として、非磁性パイプ１３）内を移動する可動鉄心４１と、可動鉄心４１の移動に伴い噴孔プレート１６の噴孔１６ａを開閉するノズルニードル４３とから構成されている。
【００５２】
可動鉄心４１は、磁性材料によって形成された略円筒状の部材であり、非磁性パイプ１３内においてコイルスプリング４２の付勢力を受ける位置に配置されている。
そして、ノズルニードル４３は、可動鉄心４１と接合される接合部４４と、噴孔プレート１６の噴孔１６ａを開閉するためのニードルバルブ４５と、を有した略円柱状の部材である。
【００５３】
接合部４４は、その外周が可動鉄心４１の内周と係合する大きさに形成された略円柱状の部位であり、外周の一部には、面取りが施されている。
また、ニードルバルブ４５は、その下方の先端においてノズルボディー１５の内周側の面（以下、当接部４６とする）と接することで、噴孔プレート１６の噴孔１６ａを塞ぐように構成されている。
【００５４】
ただし、開閉弁４０は、共振点が２０ｋＨｚ以下となるように形成されている。
ここまでで説明したように、ケーシング１０は、固定鉄心１１、非磁性パイプ１３、磁性パイプ１４、ノズルボディー１５、噴孔プレート１６、カップ部材１７により軽油（または、改質燃料）の流れる経路を形成するものであり、開閉弁４０は、噴孔１６ａを開閉することにより、改質燃料の噴射を制御するものである。
【００５５】
つまり、燃料ポンプ６１から固定鉄心１１へと流れ込んだ軽油は、固定鉄心１１の内周を通りながら、フィルタ部材１８を経て、アジャスタパイプ１２の内周を通過し、コイルスプリング４２の配置位置へと到達する。その後、コイルスプリング４２から噴孔１６ａへと向かう軽油は、可動鉄心４１とニードルバルブ４５の接合部４４とにより形成される隙間（即ち、接合部４４の面取りされた位置に形成される隙間）を通過し、ノズルボディー１５へと到達し、燃料噴射装置１内は、軽油で満たされた状態となる。
【００５６】
そして、開閉弁４０がコイルスプリング４２の付勢力に抗して駆動され、噴孔１６ａを開くように当接部４６を離れると、噴孔１６ａを通過した改質燃料が噴射される。
〈電磁駆動部について〉
次に、電磁駆動部５０について説明する。
【００５７】
電磁駆動部５０は、磁界を発生するコイルと、ＥＣＵ６５からの駆動信号をコイルへ伝達するための接続端子６６と、からなる。
コイルは、電流が印加されることにより、磁界を発生するコイル本体５２と、コイル本体５２の巻き芯であるスプール５３と、コイル本体５２およびスプール５３の周囲を覆う金属プレート５４と、から構成されている。
【００５８】
そして、コイル本体５２は、樹脂製のスプール５３に巻装された電磁コイルであり、可動鉄心４１をコイル本体５２内に収めるように配置されている。つまり、コイル、固定鉄心１１、可動鉄心４１、非磁性パイプ１３、磁性パイプ１４、開閉弁４０等により電磁アクチュエータが構成されている。
【００５９】
また、接続端子６６は、ハウジングモールド１９の接続部１９ｂに設けられた金属端子であり、ＥＣＵ６５から入力された電流をコイル本体５２へと伝達する配線を備えている。
【００６０】
このため、電流がコイル本体５２に入力された時には、コイル本体５２が磁界を発生する。この磁界が電磁吸引力を発生させ、可動鉄心４１（即ち、可動鉄心４１に接続されたノズルニードル４３）がコイルスプリング４２の付勢力に抗して、当接部４６から離れるように、上方向（図３に示す矢印Ａ）に移動される。そして、電流が入力されていない時には、開閉弁４０は、コイルスプリング４２の付勢力により、当接部４６に押さえ付けられ、噴孔４６ａを塞いだ状態となる。
【００６１】
つまり、燃料噴射装置１は、燃料ポンプ６１より配送され高圧に加圧された軽油を噴射口へと導く経路上に開閉弁４０が設けられ、ＥＣＵ６５から入力された電流により電磁駆動部５０が磁気吸引力を発生することにより、開閉弁４０が駆動され燃料を噴射するものである。
〈超音波発生部について〉
次に、超音波発生部３０について説明する。
【００６２】
超音波発生部３０は、コイル本体５２が発生させた磁界を用いて振動する振動子３１と、振動子３１の表面を被覆する保護部３２と、超音波を反射するための反射面３３ｂを有した反射部材３３と、から構成されている。
【００６３】
振動子３１は、磁界の影響を受けて変形する磁性材料（即ち、磁歪素子）により形成された円筒状の部材であり、可動鉄心４１の下端に接するように固定されている。ただし、振動子に用いられる磁歪素子は、共振点が１００ｋＨｚ以上（本実施形態では、３５０ｋＨｚ程度）である。
【００６４】
また、保護部３２は、振動子３１の下端面（可動鉄心４１と接する面とは反対側の面）に形成された被覆層である。
このため、コイル本体５２に電流が印加された場合、振動子３１が圧縮（または、引っ張り）されるような磁界が発生し、振動子３１の形状が変形する。そして、コイル本体５２が磁界の発生と停止とを細かく繰り返す（磁界の発生と停止とを高周期で行うこと）ことにより、振動子３１は、圧縮された状態と元に戻った状態（圧縮から開放された状態）とを繰り返すため、高周期で振動し、保護部３２の保護面（下端面）３２ａより超音波を発生する（つまり、軽油を噴射口へと導く経路に沿った方向（即ち、燃料噴射装置１の長手方向）に超音波を照射する）。
【００６５】
なお、振動子３１および保護部３２は、可動鉄心４１の上端面である可動鉄心端面４１ａから保護部３２の保護面３２ａまでの長さが、超音波の波長の１／４または３／４の長さとなるように形成されている。
【００６６】
さらに、保護部３２は、軽油に超音波を照射することを要因とするキャビテーションから振動子３１を保護するため、キャビテーションの浸食に強く、損傷を受けにくいように、振動子３１よりも硬度の高い材料により形成されている。
【００６７】
また、反射部材３３は、ノズルニードル４３が移動可能な内径を有した円筒状の部材であり、改質燃料が通過する通過孔３３ａを備えている。そして、反射部材３３の上端面であり、超音波を反射するための反射面３３ｂは、保護部３２の保護面３２ａと水平となるように配置され、さらに、反射面３３ｂは、保護面３２ａから、予め規定された規定距離（本実施形態では１０ｍｍ）以上かつ超音波の波長の整数倍となる距離に配置されている。なお、反射面３３ｂには、保護面３２ａと同様、キャビテーションの浸食に強く、損傷を受けにくい被覆が施されている。
〈ＥＣＵが実行する処理について〉
次に、ＥＣＵ６５が実行し、開閉弁４０及び振動子３１（即ち、超音波発生部３０）を駆動させるための駆動信号を生成し、出力する駆動信号生成処理について説明する。
【００６８】
この駆動信号生成処理では、後述する燃料噴射改質処理において決定される駆動信号の周波数と燃料噴射時間とに基づき、燃料噴射装置１に入力される駆動信号を生成し、その駆動信号を出力する。そして、この駆動信号生成処理で生成される駆動信号は、図４に示すような駆動信号であり、高周波成分（即ち、電流のオンオフが短い周期で切り替わるような交流成分）と低周波成分（即ち、交流成分の周期よりも長い期間で電流のオンオフが切り替わるような直流成分、図４において点線で示された信号）とが合成されたものである。
【００６９】
そして、図４に示すような駆動信号が燃料噴射装置１に入力された場合、高周波成分の周波数と同じ周波数（より正確には、振動数）で振動子３１が振動し、駆動信号の周波数と同じ周波数の超音波が発生される。さらに、発生された超音波が、磁性パイプ１４、保護部３２、反射部材３３、で囲まれることによって形成された反応室３６に照射されるため、反応室３６内の軽油にキャビテーションが発生し、軽油からＮＯｘの還元剤として適した炭化水素を含む改質燃料へと改質される。
【００７０】
また、図４に示すような駆動信号が燃料噴射装置１に入力された場合、低周波成分のオフの期間（図４において示されるαの期間）では、開閉弁４０が駆動されず当接部４６に維持される。一方、低周波成分のオンの期間（図４において示されるβの期間）では、開閉弁４０が駆動され、当接部４６を離れるため、噴孔１６ａが開放され改質燃料が噴射される。なお、改質燃料が噴射された場合、噴射された改質燃料の量と同じ量の軽油が燃料噴射装置１に流れ込むように、燃料ポンプ６１は、ＥＣＵ６５によって制御されている。
【００７１】
ところで、改質燃料が噴射されるタイミング（即ち、図４において示される期間βとなるタイミング）は、クランク角センサー７６により検知されるディーゼルエンジン６０の排気のタイミングと同期するように制御される。つまり、図４に示された期間αと期間βとを足し合わせた期間が、ディーゼルエンジン６０（即ち、ディーゼルエンジンの一つのシリンダ）の吸気から排気までの行程に要する時間となる。
【００７２】
そして、駆動信号の高周波成分の周波数は、２００ｋＨｚから４００ｋＨｚまたは６００ｋＨｚから８００ｋＨｚの周波数帯に属するものである。ただし、本実施形態では、３５０ｋＨｚまたは７００ｋＨｚのいずれかであり、振動子３１の共振点が３５０ｋＨｚ付近であることから、通常入力される駆動信号の周波数は、３５０ｋＨｚとする。
つまり、開閉弁４０の共振点が２０ｋＨｚ以下であるため、このような周波数帯の駆動信号が入力され、振動子３１が振動しても、開閉弁４０を振動させることが無く、開閉弁４０が不必要に当接部４６を離れ、噴孔１６ａが開かれることがない。
【００７３】
なお、本実施形態における駆動信号の周波数が、３５０ｋＨｚまたは７００ｋＨｚであるため、保護部３２の保護面３２ａと反射部材３３の反射面３３ｂとの距離は、照射される超音波のうち、周波数３５０ｋＨｚの超音波の波長の整数倍となる距離である。さらに、可動鉄心端面４１ａから保護面３２ａまでの距離は、通常入力される周波数３５０ｋＨｚの超音波における波長に応じて設定される。
〈窒素酸化物処理システムの動作について〉
次に、ＥＣＵ６５が実行し、燃料噴射装置１によって改質される改質燃料の成分比率および燃料噴射装置から噴射される改質燃料の量を決定する燃料改質噴射処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７４】
なお、ＥＣＵ６５内のＲＯＭには、実験等により得られた結果に基づいて、ＮＯｘの量や成分に応じて最適な改質燃料が燃料噴射装置から噴射されるように、ＮＯｘの量、排気ガス温度、吸気ガス温度、触媒ユニット６４の温度等の検知結果と、燃料噴射装置１が改質燃料を噴射する噴射量や超音波の周波数と、を対応付けた駆動信号テーブルが記憶されている。
【００７５】
この駆動信号テーブルは、排気ガス中に含まれるＮＯｘの量が増加した場合、燃料噴射装置１から噴射される改質燃料の量を増加させるように、ＮＯｘの量と、燃料噴射装置１が改質燃料を噴射する噴射量と、を対応付けた項目を有している。
【００７６】
さらに、駆動信号テーブルは、触媒ユニット６４の還元効率（即ち、触媒の働き）が低下するような場合、燃料噴射装置１から噴射される改質燃料の量を増加させるように、触媒ユニット６４の還元効率を判断するための指標である触媒ユニット６４の温度と、燃料噴射装置１が改質燃料を噴射する噴射量と、を対応付けた項目を有している。
【００７７】
また、一般的なディーゼルエンジンでは、ディーゼルエンジンの状態によって、排気ガス中に含まれるＮＯｘの成分（即ち、一酸化窒素や二酸化窒素等の比率）が変化する。このような場合、ＮＯｘの成分に応じて還元に用いられる改質燃料の成分比率（即ち、還元剤として適したＣ10からＣ12の炭化水素の比率）も異なるため、燃料噴射装置１で、還元に適した改質燃料へと改質される必要がある。このため、駆動信号テーブルは、排気ガス中に含まれるＮＯｘの成分に応じて、還元に適した改質燃料が改質されるように、ＮＯｘの成分を判断するための指標である排気ガス温度や吸気ガス温度、ディーゼルエンジンに供給される空気の量等と、燃料噴射装置１が照射する超音波の周波数と、を対応付けた項目を有している。
【００７８】
また、駆動信号テーブルは、燃料噴射装置１において軽油から改質燃料へと改質する改質効率が低下するような場合、改質燃料の成分比率をＮＯｘ還元剤として適した改質燃料に維持（即ち、Ｃ10からＣ12の炭化水素の生成量を維持）するように、改質効率を判断するための指標である軽油の温度や外気温等と、燃料噴射装置１が照射する超音波の周波数と、を対応付けた項目を有している。
【００７９】
燃料改質噴射処理は、ディーゼルエンジン６０が始動された時に実行されるものである。そして、燃料改質噴射処理が実行されると、まず、Ｓ２１０では、アクセル開度センサー７５で検知されるアクセル開度、およびクランク角センサー７６で検知されるクランク角（即ち、エンジンの回転数）を取得する。
【００８０】
続く、Ｓ２２０では、Ｓ２１０で取得されたアクセル開度およびクランク角に基づき、エンジンの負荷を算出し、算出されたエンジンの負荷に基づき、ディーゼルエンジン６０から排出される排気ガスの流量を算出する。
【００８１】
そして、Ｓ２３０では、軽油温度センサー７１で検知される軽油の温度、吸入ガス流量センサー７２で検知される空気の流量、吸入ガス温度センサー７３で検知される空気の温度、排出ガス温度センサー７４で検知される排気ガスの温度、触媒温度センサー７７で検知される触媒ユニット６４の温度を取得する。
【００８２】
続く、Ｓ２４０では、ＮＯｘセンサー６９で検知されるＮＯｘの量を取得し、取得されたＮＯｘの量とＳ２２０で算出された排気ガスの流量とに基づき、排気ガス中に含まれるＮＯｘの量を算出する。
【００８３】
そして、Ｓ２５０では、Ｓ２３０で取得された軽油の温度、空気の流量、空気の温度、排気ガスの温度等の検知結果に基づき、ＲＯＭに記憶された駆動信号テーブルから、その検知結果に対応する超音波の周波数が読み込まれる。即ち、このＳ２５０では、駆動信号の高周波成分の周波数が決定される（即ち、本実施形態では、３５０ｋＨｚまたは７００ｋＨｚのいずれかが選択される）。
【００８４】
続く、Ｓ２６０では、Ｓ２４０で算出された排気ガス中に含まれるＮＯｘの量やＳ２３０で取得された触媒ユニット６４の温度等の検知結果に基づき、ＲＯＭに記憶された駆動信号テーブルから、その検知結果に対応する改質燃料の噴射量が読み込まれる。即ち、このＳ２６０では、駆動信号の低周波成分におけるオンの期間（図４における期間β、即ち、改質燃料の噴射時間）が決定される。
【００８５】
そして、Ｓ２５０で決定された駆動信号の周波数と、Ｓ２６０で決定された駆動信号の低周波成分におけるオンの期間を駆動信号生成処理へと受け渡し、その後Ｓ２１０へと戻る。
【００８６】
つまり、燃料改質噴射処理では、ディーゼルエンジン６０が稼動している限り、Ｓ２１０からＳ２６０のステップを繰り返し実行する。
〈第一実施形態の効果〉
以上、説明したように本実施形態における窒素酸化物処理システム５では、燃料噴射装置１が、燃料噴射装置１内において噴射の直前に軽油から改質燃料を生成するように構成されている。このため、燃料噴射装置１を用いた窒素酸化物処理システム５では、改質燃料（即ち、還元剤）を予め貯蔵する貯蔵タンクが不要であり、結果として、その装置構成を小型化することができる。
【００８７】
また、燃料噴射装置１によれば、２００ｋＨｚから４００ｋＨｚ、６００ｋＨｚから８００ｋＨｚの周波数帯の超音波を照射して改質を実行するため、還元剤として適したＣ10からＣ12の炭化水素を含む改質燃料を、軽油から効率よく生成することができる。
【００８８】
さらに、燃料噴射装置１では、軽油に照射する超音波の周波数を３５０ｋＨｚまたは７００ｋＨｚから選択できるように構成されている。このため、燃料噴射装置１を用いた窒素酸化物処理システム５によれば、排気ガス中のＮＯｘの量やＮＯｘの成分に応じて、燃料噴射装置１から噴射される改質燃料の量や成分を制御することができる。そして、結果として、排気ガス中のＮＯｘを確実に低減させることができる。
【００８９】
また、燃料噴射装置１によれば、保護部３２の保護面３２ａから反射部材３３の反射面３３ｂまでの距離が、照射される超音波のうち、周波数の小さい超音波における波長の整数倍にされているため、保護面３２ａと反射面３３ｂとの間に定在波を発生させることができる。この結果、超音波の振動を効率よく軽油へ伝達することができる。
【００９０】
なお、燃料噴射装置１によれば、振動子３１に保護部３２を設けたことにより、振動子３１が直接キャビテーションによる浸食を受けることが無いため、振動子３１の部品寿命を延ばすことができる。
【００９１】
さらに、燃料噴射装置１では、開閉弁４０を駆動するコイルを用いて振動子３１を駆動させるように構成されている。つまり、燃料噴射装置１によれば、従来の燃料噴射装置に、必要最小限の構成を追加するだけで、超音波を発生させる機能を持たせることができる。
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
【００９２】
なお、第一実施形態と同様の構成及び処理については、同一の符号を付して、説明を省略する。
図１２は、車両に搭載された予混合圧縮自着火エンジン制御システムの概略構成を示す説明図である。
【００９３】
この予混合圧縮自着火エンジン制御システムは、燃料タンク６２から燃料ポンプを介して供給される軽油を改質燃料へと改質し、吸気導管８０内を流動する空気に改質燃料を噴射する燃料噴射装置８１と、吸気導管８０内を流動する空気と燃料噴射装置８１が噴射する改質燃料との混合気を吸入し、混合気が圧縮されることにより着火される予混合圧縮自着火エンジン８３と、予混合圧縮自着火エンジン８３においてノッキングの発生を検知するノッキングセンサー８５と、ノッキングセンサー８５の検知結果に基づき、燃料噴射装置８１等を制御するＥＣＵ６５と、を備えている。
【００９４】
燃料噴射装置８１は、第一実施形態に示す燃料噴射装置１と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。
また、予混合圧縮自着火エンジン８３は、燃料と空気とを予め混合した混合気を、燃焼室において圧縮することにより着火させる周知のものである。
【００９５】
そして、ＥＣＵ６５が実行する駆動信号生成処理は、第一実施形態とは異なり、ノッキングセンサー８５の検知結果に基づき、燃料噴射装置８１に改質燃料を生成させ、噴射させるための駆動信号を、生成して出力するものである。ただし、噴射のタイミングは、周知の技術により予混合圧縮自着火エンジン８３のクランクの回転に合わせ、最適なタイミングで実行される。
【００９６】
つまり、本実施形態における駆動信号生成処理では、ノッキングセンサー８５が予混合圧縮自着火エンジン８３におけるノッキングの発生を検知した場合、超音波発生部３０を駆動するための高周波成分（本実施形態では、周波数３５０ｋＨｚとする）と開放弁４０を駆動するための低周波成分とが合成された駆動信号を出力する。そして、駆動信号を受けた燃料噴射装置８１は、Ｃ10からＣ12炭化水素を軽油より多く含む改質燃料（即ち、セタン価の低いまたはオクタン価の高い改質燃料）を生成し、吸気導管８０内に噴射する。
【００９７】
また、本実施形態における駆動信号生成処理では、ノッキングセンサー８５が予混合圧縮自着火エンジン８３におけるノッキングの発生を検知していない場合、開閉弁４０を駆動するための低周波成分のみを有した駆動信号を出力する。つまり、ノッキングが発生していない場合には、燃料タンク６２から供給される燃料を、そのまま吸気導管８０内に噴射する。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態の予混合圧縮自着火エンジンの制御システムでは、予混合圧縮自着火エンジン８３においてノッキングが発生した場合、燃料噴射装置８１にて軽油よりもセタン価が低い改質燃料を生成する。
【００９９】
このため、本実施形態の予混合圧縮自着火エンジンの制御システムによれば、軽油よりもセタン価が低い改質燃料と空気とが混合され、通常の混合気よりもセタン価の低い混合気を予混合圧縮自着火エンジンに供給するため、ノッキングの発生を低減させることができる。
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
【０１００】
なお、第一実施形態および第二実施形態、と同様の構成及び処理については、同一符号を付し、説明を省略する。
図１３は、車両に搭載された予混合圧縮自着火エンジン周辺制御システムの概略構成を示す説明図である。
【０１０１】
この予混合圧縮自着火エンジン周辺制御システムは、燃料タンク６２から燃料ポンプを介して供給される燃料を改質燃料へと改質し、吸気導管８０内を流動する空気に改質燃料を噴射する第一燃料噴射装置８１と、吸気導管８０内を流動する空気と燃料噴射装置８１が噴射する改質燃料との混合気を吸入し、混合気が圧縮されることにより着火される予混合圧縮自着火エンジン８３と、導管６３内を流動する排気ガスに改質燃料を噴射する第二燃料噴射装置１と、改質燃料（即ち、還元剤）の働きを促進させる触媒ユニット６４と、単位流量中のＮＯｘの量を検知するＮＯｘセンサー６９と、予混合圧縮自着火エンジン８３においてノッキングの発生を検知するノッキングセンサー８５と、ＮＯｘセンサー６９の検知結果に基づき、第一燃料噴射装置８１から噴射される改質燃料の成分または量を、ノッキングセンサー８５の検知結果に基づき、第二燃料噴射装置１から噴射される改質燃料の量を、制御するための駆動信号を出力するＥＣＵ６５と、を備えている。
【０１０２】
つまり、予混合圧縮自着火エンジン周辺制御システムは、第一実施形態の窒素酸化物処理システムと、第三実施形態の予混合圧縮自着火エンジン制御システムとを組み合わせたものである。
【０１０３】
このため、本実施形態の予混合圧縮自着火エンジン周辺制御システムによれば、エンジンのノッキングの発生を低減できるうえに、排気ガスに含まれる窒素酸化物を低減することができる。
［第四実施形態］
次に、第四実施形態について説明する。
【０１０４】
図６は、第四実施形態における燃料噴射装置の概略構成を示す断面図である。
第一実施形態で示した燃料噴射装置１及び第二実施形態、第三実施形態で示した燃料噴射装置８１と第四実施形態で説明する燃料噴射装置２とは、電磁駆動部の構成及び駆動信号生成処理が異なるのみである。このため、第一実施形態に示す燃料噴射装置１と同様の構成および処理については、同一の符号を付して、説明を省略し、第一実施形態とは異なる電磁駆動部の構成及び駆動信号生成処理を中心に説明する。
【０１０５】
なお、本実施形態では、燃料噴射装置２を第一実施形態に示す窒素酸化物処理システムに適用した場合を中心に説明するが、燃料噴射装置２を第二実施形態の予混合圧縮自着火エンジン制御システムに適用しても良い。
【０１０６】
本実施形態における電磁駆動部５７は、開閉弁４０を駆動するための磁界を発生する第一コイル５５と、振動子３１を振動するための磁界を発生する第二コイル５６と、第一コイル５５とＥＣＵ６５とを接続するための第一接続端子６７、第二コイル５６とＥＣＵ６５とを接続するための第二接続端子６８とからなる。
【０１０７】
まず、第一コイル５５は、第一実施形態におけるコイル本体５２と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。
また、第二コイル５６は、電流が印加されることにより磁界を発生するものであり、巻き芯であるスプール５３に巻装された電磁コイルである。そして、第二コイル５６は、第二コイル５６の内周に振動子３１が入り込むように配置されている。なお、第二コイル５６は、予め実験等で得られた結果に基づき、振動子３１の特性に合わせた磁界が発生するように、第二コイル５６の巻き数等が調整されている。
【０１０８】
また、第一接続端子６７は、ハウジングモールド１９の接続部１９ｂに設けられた金属端子であり、ＥＣＵ６５から入力された電流を第一コイル５５へと伝達する配線を備えている。
【０１０９】
また、第二接続端子６８は、ハウジングモールド１９の接続部１９ｂに設けられた金属端子であり、ＥＣＵ６５から入力された電流を第二コイル５６へと伝達する配線を備えている。
【０１１０】
次に、本実施形態における駆動信号生成処理について説明する。
まず、燃料噴射装置２が振動子３１を駆動するための第二コイル５６と開閉弁４０を駆動するための第一コイル５５とを備えていることから、ＥＣＵ６５は、第二接続端子６８を介して第二コイル５６に入力される振動子駆動信号と、第一接続端子６７を介して第一コイル５５に入力される開閉弁駆動信号とを生成し出力する。
【０１１１】
図７（Ａ）は、ＥＣＵ６５から出力される振動子駆動信号であり、図７（Ｂ）は、ＥＣＵ６５から出力される開閉弁駆動信号である。
そして、図７（Ａ）に示す振動子駆動信号は、振動子３１を振動させるための高周波の信号であり、燃料改質噴射処理によって決定される。
【０１１２】
つまり、この振動子駆動信号が燃料噴射装置２に入力された場合、燃料噴射装置２の振動子３１は、駆動信号の周波数と同じ振動数で振動するため、同じ周波数の超音波が発生し、軽油から改質燃料へと改質される。
【０１１３】
また、図７（Ｂ）に示す開閉弁駆動信号は、開閉弁４０を駆動させ、改質燃料を噴射するための低周波信号であり、開閉弁４０を駆動させる時間（図７（Ｂ）における期間γ）は、燃料改質噴射処理によって決定される。
【０１１４】
つまり、この開閉弁駆動信号が燃料噴射装置２に入力された場合、燃料噴射装置２の開閉弁４０は、図７（Ｂ）に示す期間δでは、当接部４６に接した状態を維持し、図７（Ｂ）に示す期間γでは、噴孔１６ａを開くように当接部４６を離れるため、改質燃料が噴射される。
【０１１５】
なお、窒素酸化物処理システムおいて燃料噴射装置２から改質燃料を噴射するタイミングは、第一実施形態と同様、ディーゼルエンジン６０の排気のタイミングに同期するように制御される。
【０１１６】
以上説明したように、第四実施形態における燃料噴射装置２は、開閉弁４０と振動子３１とを別々のコイルで駆動するように構成されている。このため、第四実施形態における燃料噴射装置２によれば、振動子３１の性質に合わせて第二コイル５６を設計することや、開閉弁４０の性質に合わせて第一コイル５５を設計することができ、振動子３１や開閉弁４０にとって最適なコイルを選択することにより、小さなエネルギーで振動子３１や開閉弁４０を駆動させることができる。
【０１１７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に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において様々な態様にて実施することが可能である。
【０１１８】
例えば、第一実施形態の燃料噴射装置１には、ＥＣＵ６５から図４に示すような開閉弁４０が駆動される期間にも振動子３１が駆動される駆動信号が入力されたが、図８に示すような開閉弁４０の駆動される期間と振動子の駆動される期間とが分離された駆動信号でも良い。つまり、第一実施形態の燃料噴射装置１に入力される駆動信号は、改質燃料の生成と改質燃料の噴射とを一つの駆動信号により実行できるものであれば、どのような駆動信号であっても良い。
【０１１９】
また、第一実施形態および第四実施形態の燃料噴射装置には、振動子３１を保護する保護部３２が設けられている。しかし、燃料噴射装置は、図９に示すように保護部３２が省略されていても良い。
【０１２０】
また、第一実施形態、第四実施形態における燃料噴射装置において、振動子３１は、可動鉄心４１の下方に配置されているが、振動子３１から照射された超音波（振動子３１が振動することにより発生する超音波）により、キャビテーションが生じ改質燃料が生成される位置であれば、どのような位置に配置されていても良い。つまり、振動子３１の位置は、電磁駆動部が発生する磁界の影響下にあり、超音波の照射される方向にキャビテーションが生じるだけの空間があれば良い。
【０１２１】
特に、第四実施形態における燃料噴射装置２では、振動子３１（即ち、超音波発生部）をアジャスタパイプ１２やコイルスプリング４２の内側に配置し、第二コイル５６を振動子３１に対応する磁性パイプ１１の外側の位置に配置しても良い。そして、この場合、アジャスタパイプ１２の一部を振動子３１としても良い。
【０１２２】
また、第一実施形態、第四実施形態における燃料噴射装置において、超音波を発生する振動子３１は、磁界を受けて形状が変化する磁歪素子により形成したが、圧電素子等のほかの振動素子を用いても良い。
【０１２３】
さらに、第一実施形態における窒素酸化物処理システム５では、燃料噴射装置１から導管６３内を流れる排気ガスに改質燃料を噴射しているが、これに限られるものではない。例えば、ディーゼルエンジン６０に燃料噴射装置１を設け、ディーゼルエンジン６０から排出される前の排気ガス（一般的に言う燃焼行程が終了した状態、つまり、排気行程前のシリンダに残っている排気ガス）に改質燃料を噴射しても良い。
【０１２４】
また、第一実施形態に示す窒素酸化物処理システム５における駆動信号テーブルは、ＮＯｘの量、排気ガス温度、吸気ガス温度、触媒ユニット温度等の検知結果と超音波の照射される周波数および改質燃料の噴射量とが対応付けられているが、これに限られるものではない。例えば、駆動信号条件は、ＮＯｘの量、排気ガス温度、吸気ガス温度、触媒ユニット温度、軽油温度等の検知結果と、超音波の照射時間、超音波の音圧またはデューティー比等とが対応付けられたものでも良い。
【０１２５】
つまり、駆動信号テーブルは、排気ガス中に含まれるほとんど全てのＮＯｘが還元されるように、ＮＯｘの量や排気ガスの温度、触媒の温度等の検知結果と、改質燃料の噴射量や改質燃料の成分比率、改質燃料の量等の制御対象と、が対応付けられたものであれば良い。
【０１２６】
さらに、駆動信号テーブルは、テーブルとして表されていなくとも良い。即ち、ＮＯｘの量等の検知結果と、超音波の照射される周波数および改質燃料の噴射量と、を関係付けた式等によって表されたものでも良い。
【０１２７】
また、第二実施形態に示す予混合圧縮自着火エンジン制御システムでは、予混合圧縮自着火エンジン８３でノッキングの発生が検知されない場合、燃料噴射装置８１から改質していない燃料を噴射したが、これに限るものではない。例えば、エンジンに燃料噴射装置を設け、ノッキングの発生が検知されない場合、予め混合気を生成するのではなく、
エンジンで圧縮した圧縮空気に燃料を噴射して着火するものでも良い。ただし、この場合、エンジンは、ディーゼルエンジンとしても予混合圧縮自着火エンジンとしても使用可能なものであり、燃料は軽油である。
【０１２８】
さらに、第二実施形態に示す予混合圧縮自着火エンジン制御システムでは、ノッキングセンサー８５でノッキングが発生しているか否かを検知しているが、これに限るものではない。例えば、内燃機関の状態を内燃機関の温度や、アクセルの踏み込み量であるアクセル開度等に基づき、ノッキングが発生する可能性が高いか否かを推定し、その推定結果基づいて、ＥＣＵ６５が燃料噴射装置８１を制御するものでも良い。
【０１２９】
なお、第二実施形態に示す予混合圧縮自着火エンジン制御システムでは、燃料として軽油を用いたが、これに限るものではない。例えば、ガソリンを用いて動作する予混合圧縮自着火エンジンに対して適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】窒素酸化物処理システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】窒素酸化物処理システムの制御系を示すブロック図である。
【図３】第一実施形態における燃料噴射装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】第一実施形態において電磁駆動部が磁界を発生する際に入力される駆動信号を示す説明図である。
【図５】改質燃料を生成し、噴射する改質噴射処理のフローチャートである。
【図６】第四実施形態における燃料噴射装置の概略構成を示す説明図である。
【図７】第四実施形態において電磁駆動部が磁界を発生する際に入力される駆動信号を示す説明図である。
【図８】第一実施形態の電磁駆動部に入力される駆動信号の変形例を示す説明図である。
【図９】燃料噴射装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１０】ＮＯｘの還元剤として炭化水素が適していることを示すグラフである。
【図１１】軽油に照射される超音波の周波数とその超音波を照射した時に生成されるＣ10からＣ12の炭化水素の濃度との関係を示す実験結果である。
【図１２】予混合圧縮自着火エンジン制御システムを示す説明図である。
【図１３】予混合圧縮自着火エンジン周辺制御システムの変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１、２…燃料噴射装置  ５…窒素酸化物処理システム  １０…ケーシング  １１…固定鉄心  １２…アジャスタパイプ  １３…非磁性パイプ  １４…磁性パイプ  １５…ノズルボディー  １６…噴孔プレート  １６ａ…噴孔  １７…カップ部材  １８…フィルタ部材  １９…ハウジングモールド  １９ａ…カバー部  １９ｂ…接続部  ３０…超音波発生部  ３１…振動子  ３２…保護部  ３２ａ…保護面  ３３…反射部材  ３３ａ…通過孔  ３６…反応室  ４０…開閉弁  ４１…可動鉄心  ４１ａ…可動鉄心端面  ４２…コイルスプリング  ４３…ノズルニードル  ４４…接合部  ４５…ニードルバルブ  ４６…当接部  ５０…電磁駆動部  ５２…コイル本体（第一コイル）  ５３…スプール  ５４…金属プレート  ５５…第二コイル  ６０…ディーゼルエンジン  ６１…燃料ポンプ  ６２…燃料タンク  ６３…導管  ６４…触媒ユニット  ６６、６７、６８…接続端子  ６９・・・ＮＯｘセンサー  ７０・・・センサー群
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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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３】
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【図６】
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【図９】
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