(57)【要約】【課題】火花点火式かつ直噴式の内燃機関において、ＥＤＵの廃止または小型化の実現を図る。【解決手段】火花点火式かつ直噴式のエンジン１０において、燃料噴射弁３０を、エンジンのシリンダブロック１２に取り付ける。さらに、エンジンのピストン１３が上死点ＴＤＣ位置に在る時にはピストンの外周面１３ａにより燃料噴射弁の噴孔３１ｂが封鎖される封鎖状態となり、かつ、ピストン１３が上死点ＴＤＣ位置から所定距離Ｌ以上離れた位置に在る時には、噴孔３１ｂが外周面１３ａから開放された開放状態となるよう、燃料噴射弁３０を配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式の内燃機関であって、燃料噴射弁の噴孔から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用され、
前記燃料噴射弁は、前記内燃機関のシリンダブロックに取り付けられており、
さらに、前記内燃機関のピストンが上死点位置に在る時には前記ピストンの外周面により前記噴孔が封鎖される封鎖状態となり、かつ、前記ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る時には前記噴孔が前記外周面から開放された開放状態となるよう、前記燃料噴射弁は配置されていることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２】
前記シリンダブロックには、前記燃料噴射弁が複数取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
複数の前記燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧と、他方の燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧とが、燃焼室の壁面に到達する前に互いに衝突することとなるよう、複数の前記燃料噴射弁は配置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
火花点火式の内燃機関であって、燃料噴射弁の噴孔から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用され、
前記内燃機関のシリンダヘッドまたはシリンダブロックには、前記燃料噴射弁を収容する収容室が形成されており、
前記収容室のうち前記燃焼室と連通する連通口を開閉する開閉弁を備え、
前記燃焼室が所定圧力以上である高圧時には前記開閉弁を閉弁作動させ、
前記燃焼室が所定圧力未満である低圧時には、前記開閉弁を開弁作動させるとともに前記連通口を通じて前記噴孔から前記燃焼室へ燃料を直接噴射させることを特徴とする燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式かつ直噴式の内燃機関に適用された、燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
点火式エンジンに搭載されている一般的な燃料噴射弁は、ボデーに形成された噴孔を弁体が開閉することで、噴孔からの燃料噴射と噴射停止とが切り替えられる。弁体は、電動アクチュエータの駆動力により開弁作動し、スプリングの弾性力により閉弁作動する。したがって、電動アクチュエータの駆動力はスプリングの弾性力よりも大きい力に設定されている。
【０００３】
但し、燃焼室へ直接燃料を噴射する直噴式の場合には、噴孔が燃焼室内に露出しているので、燃焼室内の高い圧力（筒内圧）が開弁力として弁体に作用する。そのため、電動アクチュエータの通電オフ時において、弁体を確実に閉弁位置に保持させるべく、スプリングの弾性力（セット荷重）を高く設定する必要がある。
【０００４】
すると、電動アクチュエータにも大きい駆動力が要求されるようになるので、電動アクチュエータへ供給する電力量が大きくなる。その結果、通電オンオフの指令信号を出力する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とは別に、その指令信号に基づき電動アクチュエータへの供給電力を制御する駆動回路（ＥＤＵ：Electric Driver Unit）が必要になる（特許文献１、２参照）。
【０００５】
ちなみに、吸気ポート内へ燃料を噴射するポート式の場合には、セット荷重を小さく設定できるので、電動アクチュエータへの供給電力量を小さくできる。よって、ＥＤＵを用いることなく電動アクチュエータへ電力供給するのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−７３８４０号公報
【特許文献２】特開２００６−３４８８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、火花点火式かつ直噴式の内燃機関において、ＥＤＵの廃止または小型化の実現を図るべく、燃料噴射弁のスプリングセット荷重の低下を可能にした燃料噴射システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１記載の発明では、火花点火式の内燃機関であって、燃料噴射弁の噴孔から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用されることを前提とする。そして、前記燃料噴射弁は、前記内燃機関のシリンダブロックに取り付けられており、さらに、前記内燃機関のピストンが上死点位置に在る時には前記ピストンの外周面により前記噴孔が封鎖される封鎖状態となり、かつ、前記ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る時には前記噴孔が前記外周面から開放された開放状態となるよう、前記燃料噴射弁は配置されていることを特徴とする。
【００１０】
上記発明によれば、圧縮行程の後期や燃焼行程の前期等、筒内圧が高くなる高圧期間には、ピストンの外周面により噴孔が封鎖される封鎖状態となる。そのため、高圧期間における筒内圧が燃料噴射弁の弁体に作用しなくなるので、先述したセット荷重（スプリングの弾性力）を低く設定するようにでき、ひいては、先述したＥＤＵ（駆動回路）の廃止または小型化を図ることができる。その一方で、ピストンが上死点位置から所定距離以上離れた位置に在る時（つまり筒内圧が低くなっている低圧期間）には、噴孔がピストン外周面から開放された開放状態となるので、噴孔から燃焼室へ直接燃料を噴射（直噴）することが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記シリンダブロックには、前記燃料噴射弁が複数取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
ここで、上述の如く封鎖状態および開放状態を実現するよう燃料噴射弁を配置すると、封鎖状態の期間には燃料を噴射できなくなるので、燃料を噴射できる期間が開放状態時に制限されることとなる。つまり、燃料噴射弁の開弁時間を長くして噴射量を増大させることが制限される。そのため、特に機関回転速度が速く、１燃焼サイクル中における開放状態の期間が短くなると、１燃焼サイクル中に所望する量の燃料を噴射できなくなることが懸念される。
【００１３】
この懸念に対し上記発明では、封鎖状態および開放状態を実現するよう配置された燃料噴射弁を複数取り付けるので、１燃焼サイクル中に所望量の燃料を燃焼室へ噴射できなくなるといった上記懸念を解消できる。
【００１４】
請求項３記載の発明では、複数の前記燃料噴射弁のうち一方の燃料噴射弁から噴射された燃料と、他方の燃料噴射弁から噴射された燃料とが、燃焼室の壁面に到達する前に互いに衝突することとなるよう、複数の前記燃料噴射弁は配置されていることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、一方の燃料噴射弁から噴射された燃料と、他方の燃料噴射弁から噴射された燃料とが、燃焼室の壁面に到達する前に燃焼室内の空間で互いに衝突するようにできる。そのため、噴射燃料の貫徹力が低減されてシリンダ壁面（燃焼室壁面）への燃料付着量を低減できる。その結果、排気中に含まれる未燃焼燃料の低減を図ることができ、また、シリンダ壁面の付着燃料がピストン潤滑油に混入していく量を低減できる。ちなみに、上記発明の実施にあたり、複数の燃料噴射弁を、図４に例示するように対向配置してもよいし、図５に例示するように隣り合うように配置してもよい。
【００１６】
請求項４記載の発明では、火花点火式の内燃機関であって、燃料噴射弁の噴孔から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用されることを前提とする。そして、前記内燃機関のシリンダヘッドまたはシリンダブロックには、前記燃料噴射弁を収容する収容室が形成されており、前記収容室のうち前記燃焼室と連通する連通口を開閉する開閉弁を備え、前記燃焼室が所定圧力以上である高圧時には前記開閉弁を閉弁作動させ、前記燃焼室が所定圧力未満である低圧時には、前記開閉弁を開弁作動させるとともに前記連通口を通じて前記噴孔から前記燃焼室へ燃料を直接噴射させることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、要するに、収容室と燃焼室との連通口を開閉する開閉弁を備え、燃焼室が所定圧力以上である高圧時には開閉弁を閉弁作動させる。そのため、高圧時における筒内圧が燃料噴射弁の弁体に作用しなくなるので、先述したセット荷重（スプリングの弾性力）を低く設定するようにでき、ひいては、先述したＥＤＵ（駆動回路）の廃止または小型化を図ることができる。その一方で、低圧時には、開閉弁を開弁作動させるとともに連通口を通じて噴孔から燃焼室へ燃料を直接噴射させるので、噴孔から燃焼室へ直接燃料を噴射（直噴）することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射システムを示す図。
【図２】図１の燃料噴射弁を示す断面図。
【図３】第１実施形態における噴射時期を説明するタイムチャート。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる燃料噴射システムを示す図。
【図５】第２実施形態の変形例を示す図。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる燃料噴射システムにおいて、噴孔が封鎖された状態を示す図。
【図７】第３実施形態において、噴孔が開放された状態を示す図。
【図８】第３実施形態における噴射時期を説明するタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明にかかる燃料噴射システムを具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態が適用されるエンジン１０（内燃機関）を模式的に示す断面図である。このエンジン１０は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、点火プラグ２０を有した火花点火式のガソリンエンジンであるとともに、燃焼室１０ａへ燃料を直接噴射する直噴式のエンジンである。さらに当該エンジン１０は、シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２、およびピストン１３等を有して構成されたレシプロ式のエンジンである。
【００２１】
シリンダヘッド１１は、燃焼室１０ａのうち反ピストン側の壁面を形成するものであり、このシリンダヘッド１１には、点火プラグ２０、吸気弁２１および排気弁２２等が取り付けられている。シリンダブロック１２は、ピストン１３を内部で摺動させるシリンダを形成するものであり、このシリンダブロック１２には、燃焼室１０ａへ燃料を噴射する燃料噴射弁３０が取り付けられている。
【００２２】
点火プラグ２０および燃料噴射弁３０の作動は、電子制御装置（ＥＣＵ４０）により制御される。ＥＣＵ４０は、エンジン回転速度やエンジン負荷等の検出値に基づき、１燃焼サイクルあたりに燃焼室１０ａへ噴射させる燃料の量（燃料噴射量）、燃料噴射時期、および点火プラグ２０による点火時期等を制御する。これにより、エンジン出力や排気エミッションが最適となるようにエンジン運転状態が制御される。
【００２３】
図１（ａ）は、ピストン１３が上死点ＴＤＣに在る時の状態を示す。このように、ピストン１３が上死点位置から所定範囲に在る時には、燃料噴射弁３０の噴孔３１ｂがピストン１３の外周面１３ａにより噴孔３１ｂが封鎖される封鎖状態となる。つまり、ピストン頂面１３ｂが噴孔３１ｂの位置まで下降した位置から上死点位置までの範囲（所定距離Ｌの範囲）において、噴孔３１ｂが外周面１３ａで覆われる。
【００２４】
図１（ｂ）は、ピストン１３が下死点ＢＤＣに在る時の状態を示す。このように、ピストン１３が上死点位置から所定距離Ｌ以上下降した位置に在る時には、ピストン１３の外周面１３ａから噴孔３１ｂが開放された開放状態となる。要するに、封鎖状態では噴孔３１ｂが燃焼室１０ａの外部に位置し、開放状態では噴孔３１ｂが燃焼室１０ａに露出していると言える。
【００２５】
図２は、燃料噴射弁３０の構造を示す断面図であり、この燃料噴射弁３０は、内部に燃料通路３１ａを形成するとともに先端部に噴孔３１ｂが形成された筒形状のボデー３１と、ボデー３１内部に収容される弁体３２と、弁体３２を駆動させる電動アクチュエータ３３と、を備えて構成されている。ボデー３１の内周面に形成されているシート面３１ｃから弁体３２が離座すると、高圧ポート３４から供給される高圧燃料が、燃料通路３１ａを通じて噴孔３１ｂから噴射される。一方、弁体３２がシート面３１ｃに着座すると噴孔３１ｂからの燃料噴射が停止される。
【００２６】
電動アクチュエータ３３は、電磁ソレノイド３３ａを有するステータ３３ｂ及びアーマチャ３３ｃを備えて構成されている。ＥＣＵ４０から電磁ソレノイド３３ａへ電力供給されると、アーマチャ３３ｃはステータ３３ｂに吸引される。すると、アーマチャ３３ｃと連結された弁体３２は、スプリング３５の弾性力に抗してリフトアップ作動してシート面３１ｃから離座する。つまり、電磁ソレノイド３３ａへ電力供給している期間は噴孔３１ｂから噴射される。よって、１回の開弁により噴射される燃料の噴射量は、電力供給時間により制御される。一方、前記電力供給を停止させると、スプリング３５の弾性力により弁体３２はリフトダウン作動してシート面３１ｃに着座し、噴孔３１ｂからの燃料噴射が停止される。
【００２７】
なお、図示しない燃料タンク内の燃料が、ポンプにより蓄圧容器（デリバリパイプ）へ圧送され、その後、蓄圧容器に蓄圧された高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁３０の高圧ポート３４へ分配されるよう構成されている。そして、各気筒の燃料噴射弁３０による燃料噴射は、所定のクランク角度の位相差でもって噴射開始される。
【００２８】
弁体３２には、スプリング３５の弾性力が閉弁する向きに付与されている。また、電磁ソレノイド３３ａを通電オンすると、電動アクチュエータ３３の駆動力が、弁体３２を開弁させる向きに付与される。また、弁体３２のうち噴孔３１ｂに対向する下端面には、燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）が、弁体３２を開弁させる向きに付与される。したがって、通電オフ時に弁体３２が開弁しないように、スプリング３５の弾性力が筒内圧による開弁力よりも大きくなるように、前記弾性力（セット荷重）が設定されている。
【００２９】
但し、図１（ａ）に示す如く、筒内圧が高くなっている時には封鎖状態になるので、セット荷重を設定するにあたり封鎖状態時における筒内圧を想定する必要はなく、筒内圧が低くなっている開放状態時における筒内圧を想定してセット荷重を設定すればよい。
【００３０】
図３は、封鎖状態および開放状態が切り替わるタイミングと、筒内圧の変化との関係を示すタイムチャートであり、（ａ）は吸気弁２１の開弁時期、（ｂ）は排気弁２２の開弁時期、（ｃ）は前記切り替わるタイミング、（ｄ）は筒内圧の変化を示す。
【００３１】
図中の（１）は、ピストン１３が上死点ＴＤＣ位置から下降して吸気行程が開始した状態を示す。この状態（１）では封鎖状態であるが、所定距離Ｌ以上ピストン１３が下降したｔ１時点以降では、図中の（２）に示す如く開放状態となる。その後、ピストン１３が下死点ＢＤＣ位置から上昇して圧縮行程が開始すると、ｔ２時点で開放状態（２）から封鎖状態（３）に切り替わる。
【００３２】
したがって、ｔ１時点からｔ２時点までの期間が、燃焼室１０ａへ燃料を噴射することが可能な期間であり、この期間ｔ１〜ｔ２において、目標噴射量に対応する時間（噴射期間Ｔｑ）だけ弁体３２を開弁作動させて燃料を噴射させる。ちなみに、噴射期間Ｔｑの終了時期は封鎖状態となっている高圧期間ｔ２〜ｔ３の終了時期と一致させており、噴射期間Ｔｑの開始時期を調節することで噴射期間Ｔｑの長さ（噴射量に相当）を調節している。
【００３３】
その後、ＴＤＣ近傍のタイミングで点火プラグ２０により混合気を点火着火させて、燃焼行程に移行する。封鎖状態に切り替わったｔ２時点の後、ピストン１３が上死点ＴＤＣ位置から所定距離Ｌ以上下降したｔ３時点で、封鎖状態（３）から開放状態（４）に切り替わる。その後、ピストン１３が下死点ＢＤＣ位置から上昇して排気行程が開始すると、ｔ４時点で開放状態（４）から封鎖状態（５）に切り替わる。
【００３４】
以上により、図１の構成による燃料噴射システムによれば、圧縮行程から燃焼行程にかけての筒内圧が高くなる期間ｔ２〜ｔ３には封鎖状態に切り替わる。そのため、高圧期間ｔ２〜ｔ３における筒内圧が弁体３２に作用しなくなるので、スプリング３５のセット荷重を低く設定できる。よって、従来の直噴式エンジンの燃料噴射システムで必要となっていたＥＤＵ（駆動回路）の廃止または小型化を図ることができる。また、セット荷重を低く設定することにより、電動アクチュエータ３３の小型化を図ることもできる。
【００３５】
また、図１の構成による燃料噴射システムによれば、吸気行程から圧縮行程にかけての筒内圧が低い期間ｔ１〜ｔ２には開放状態に切り替わる。そのため、低圧期間ｔ１〜ｔ２においては弁体３２を開弁作動させて、噴孔３１ｂから燃焼室１０ａへ直接燃料を噴射（直噴）することが可能となる。
【００３６】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、１つの気筒に対して１つの燃料噴射弁３０が設けられているのに対し、図４に示す本実施形態では、複数（図４の例では２つ）の燃料噴射弁３０が設けられている。いずれの燃料噴射弁３０においても、上記第１実施形態と同様にして、ピストン１３の外周面１３ａにより開放状態と封鎖状態に切り替わるように配置されている。
【００３７】
なお、この切り替わるタイミングは、複数の燃料噴射弁３０について同じタイミングとなるように設定される。つまり、複数の燃料噴射弁３０がシリンダブロック１２に取り付けられる位置は、ピストン１３の作動方向（図４の上下方向）において同じ位置となっている。
【００３８】
さらに本実施形態では、複数の燃料噴射弁３０の噴孔３１ｂ同士が互いに対向するように配置されている。例えば、一方の燃料噴射弁３０の噴霧中心線Ｊ１と、他方の燃料噴射弁３０の噴霧中心線Ｊ２とが、燃焼室１０ａ内で交差するように、複数の燃料噴射弁３０が配置されている。或いは、互いの噴霧中心線Ｊ１，Ｊ２が一致するように配置されている。
【００３９】
ここで、封鎖状態と開放状態に切り替わる構成を実現させると、前記高圧期間ｔ２〜ｔ３（封鎖状態の期間）には燃料を噴射できなくなるので、燃料を噴射できる期間が低圧期間ｔ１〜ｔ２（開放状態の期間）に制限されることとなる。つまり、弁体３２の開弁時間を長くして噴射量を増大させることが制限される。そのため、特にエンジン回転速度が速く、１燃焼サイクル中における低圧期間ｔ１〜ｔ２が短くなると、１燃焼サイクル中に所望する量の燃料を噴射できなくなることが懸念される。なお、この懸念に対して、単純に噴孔３１ｂの開口面積を大きくしただけでは、開放状態時において弁体３２が受ける筒内圧の受圧面積が大きくなってしまうので、セット荷重を小さくすることの妨げとなる。
【００４０】
この懸念に対し本実施形態では、燃料噴射弁３０を複数取り付けるので、噴孔３１ｂの開口面積を大きくすることなく、１燃焼サイクル中に所望量の燃料を燃焼室１０ａへ噴射させることを実現できる。よって、低圧期間ｔ１〜ｔ２内に所望量の燃料を噴射できなくなるといった上記懸念を解消できる。
【００４１】
さらに本実施形態によれば、互いの噴霧中心線Ｊ１，Ｊ２が交差または一致するように複数の燃料噴射弁３０を配置するので、互いの噴霧が、シリンダブロック１２の壁面に到達する前に、燃焼室１０ａ内の空間で互いに衝突するようにできる。そのため、噴霧の貫徹力が低減されてシリンダ壁面への燃料付着量を低減できる。その結果、排気中に含まれる未燃焼燃料の低減を図ることができ、また、シリンダ壁面の付着燃料がピストン潤滑油に混入していく量を低減できる。
【００４２】
（第２実施形態の変形例）
図４に示す上記第２実施形態では、２つの燃料噴射弁３０を、シリンダブロック１２の周方向において互いに反対側に位置するように対向配置されている。これに対し本変形例では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、シリンダブロック１２の周方向において互いに隣り合うように並列して配置されている。なお、図５（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【００４３】
但し、本変形例においても、互いの噴霧中心線Ｊ１，Ｊ２が交差するように噴孔３１ｂの向きが設定されている。そのため、上記第２実施形態と同様にして、互いの噴霧がシリンダブロック１２の壁面に到達する前に、燃焼室１０ａ内の空間で互いに衝突するようにできる。よって、噴霧の貫徹力が低減されてシリンダ壁面への燃料付着量を低減できる。その結果、排気中に含まれる未燃焼燃料の低減を図ることができ、また、シリンダ壁面の付着燃料がピストン潤滑油に混入していく量を低減できる。
【００４４】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、シリンダブロック１２に燃料噴射弁３０を取り付けており、ピストン１３の外周面１３ａにより開放状態と封鎖状態とを切り替えている。これに対し、図６〜図８に示す本実施形態では、シリンダヘッド１１に燃料噴射弁３０を取り付けており、後述する開閉弁５０により開放状態と封鎖状態とを切り替えている。
【００４５】
より詳細に説明すると、シリンダヘッド１１には、燃料噴射弁３０の噴孔３１ｂ部分を収容する収容室１０ｂが形成されており、収容室１０ｂには、燃焼室１０ａと連通する連通口１０ｃが形成されている。噴孔３１ｂは収容室１０ｂの内部に位置しており、開閉弁５０により連通口１０ｃが開閉される。
【００４６】
図６は、開閉弁５０が連通口１０ｃを閉弁して噴孔３１ｂを封鎖する封鎖状態を示し、図７は、開閉弁５０が連通口１０ｃを開弁して開閉弁５０から噴孔３１ｂが開放された開放状態を示す。そして、この開放状態の時に噴孔３１ｂから燃料を噴射させる。図７中の符号Ｈは、噴孔３１ｂから噴射された燃料の噴霧パターンを示しており、噴霧Ｈが連通口１０ｃに接触しないように、噴孔３１ｂは連通口１０ｃの近傍に配置されている。
【００４７】
図６（ａ）のＡ矢視図である図６（ｂ）に示すように、開閉弁５０は燃焼室の中央に配置されている。また、開閉弁５０は、吸気弁２１および排気弁２２と同様にしてエンジン１０のクランクシャフトの回転力により機械的に駆動されており、電動アクチュエータにより駆動するものではない。したがって、１燃焼サイクル中の予め設定された所定期間において、連通口１０ｃは開口する。なお、開閉弁５０は、燃焼室１０ａの側へ作動することで開弁する構造である。そのため、開閉弁５０が受ける筒内圧の力は、閉弁する側へ付与されることとなる。
【００４８】
図８は、封鎖状態および開放状態が切り替わるタイミング（開閉弁５０による開閉タイミング）と、筒内圧の変化との関係を示すタイムチャートであり、（ａ）は吸気弁２１の開弁時期、（ｂ）は排気弁２２の開弁時期、（ｃ）は前記切り替わるタイミング、（ｄ）は筒内圧の変化を示す。
【００４９】
燃焼室１０ａが所定圧力以上である高圧時（例えば図３における高圧期間ｔ１〜ｔ２）には開閉弁５０を閉弁作動させ、燃焼室１０ａが所定圧力未満である低圧時には開閉弁５０を開弁作動させるよう、開閉弁５０の開弁期間ｔ５〜ｔ６は設定されている。具体的には、ピストン１３の吸気行程から圧縮行程にかけての所定期間に開弁期間ｔ５〜ｔ６は設定されている。
【００５０】
したがって、ｔ５時点からｔ６時点までの期間が、燃焼室１０ａへ燃料を噴射することが可能な期間であり、この期間ｔ５〜ｔ６において、目標噴射量に対応する時間（噴射期間Ｔｑ）だけ弁体３２を開弁作動させて燃料を噴射させる。ちなみに、噴射期間Ｔｑの終了時期は封鎖状態となっている前記期間ｔ５〜ｔ６の終了時期と一致させており、噴射期間Ｔｑの開始時期を調節することで噴射期間Ｔｑの長さ（噴射量に相当）を調節している。
【００５１】
以上により、図６の構成による燃料噴射システムによれば、少なくとも、圧縮行程から燃焼行程にかけての筒内圧が高くなる期間には、開閉弁５０を閉弁作動させて封鎖状態に切り替える。そのため、高圧期間における筒内圧が弁体３２に作用しなくなるので、スプリング３５のセット荷重を低く設定できる。よって、従来の直噴式エンジンの燃料噴射システムで必要となっていたＥＤＵ（駆動回路）の廃止または小型化を図ることができる。また、セット荷重を低く設定することにより、電動アクチュエータ３３の小型化を図ることもできる。
【００５２】
また、図６の構成による燃料噴射システムによれば、筒内圧が低い期間ｔ５〜ｔ６には、開閉弁５０を開弁作動させて開放状態に切り替える。そのため、低圧期間ｔ５〜ｔ６においては弁体３２を開弁作動させて、噴孔３１ｂから燃焼室１０ａへ直接燃料を噴射（直噴）することが可能となる。しかも、噴霧Ｈが連通口１０ｃに接触しないように、噴孔３１ｂを連通口１０ｃの近傍に配置しているので、収容室１０ｂ内の壁面に燃料が付着することを抑制できる。
【００５３】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００５４】
・上記各実施形態では、ＥＤＵ（駆動回路）を廃止してＥＣＵ４０が電動アクチュエータ３３の作動を直接制御しているが、前記ＥＤＵを備えさせて、ＥＤＵにより電動アクチュエータ３３の作動を制御するようにしてもよい。この場合であっても、セット荷重を低く設定することで電動アクチュエータ３３を小型化できるといった効果が発揮されるとともに、電動アクチュエータ３３に要求される供給電力が低くなることにより、ＥＤＵの小型化を図ることができる。
【００５５】
・上記各実施形態では、電動アクチュエータ３３が弁体３２を直接駆動させる構成の燃料噴射弁３０を対象としている。これに対し、背圧室の背圧を弁体３２の閉弁力として作用させるとともに、背圧室内の燃料流れを制御する制御弁を電動アクチュエータ３３により駆動させる構成の燃料噴射弁を対象としてもよい。
【００５６】
具体的には、弁体３２の反噴孔側に背圧室を形成し、背圧室内の燃料圧力（背圧）が、スプリング３５の弾性力とともに閉弁力として弁体３２に付与されるように構成する。そして、背圧室内の燃料流れを制御する制御弁を電動アクチュエータ３３により駆動させる。そして、電動アクチュエータ３３への通電をオンさせて制御弁を開弁作動させると、背圧が低下して弁体３２が開弁作動し、噴孔３１ｂから燃料が噴射される。一方、電動アクチュエータ３３への通電をオフさせて制御弁を閉弁作動させると、背圧が上昇して弁体３２が閉弁作動し、噴孔からの燃料噴射が停止される。
【００５７】
・上記第３実施形態では、燃料噴射弁３０および開閉弁５０をシリンダヘッド１１に取り付けているが、これらをシリンダブロック１２に取り付けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０…エンジン（内燃機関）、１０ａ…燃焼室、１０ｂ…収容室、１０ｃ…連通口、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダブロック、１３…ピストン、１３ａ…ピストンの外周面、３０…燃料噴射弁、３１ｂ…噴孔、５０…開閉弁、Ｌ…所定距離。
【図１】
2012241521.tif 000003
【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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