(57)【要約】【課題】噴孔から噴射される燃料のさらなる微細化を図ることができる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料噴射装置（１０）は、ノズルボディ（２４）と、ニードル（２６）と、を備える燃料噴射弁（２０）を備え、ノズルボディの内周側壁（３４）には、ノズルボディの内周側壁とニードルの外周側壁（３８）との間を通過する燃料をニードルの外周側壁の周りに旋回させるための溝（３６）が設けられ、ニードルにはシート部（４０）から突出した突出部（４２）が設けられ、突出部は、ニードルのリフト量がゼロからゼロより大きい所定の値になるまでの間、噴孔（３２）を挿通してノズルボディの外部に露出し、突出部の内部には気体が通過するための気体通路（４４）が設けられ、突出部のうちノズルボディの外部に露出する部分には気体通路を通過した気体を排出する気体排出口（４８）が設けられていることを特徴とする。【選択図】図２
2013024183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する噴孔が開口したシート面を有するノズルボディと、前記ノズルボディの内部に配置され、前記噴孔からの前記燃料の噴射の停止時に前記シート面に着座するシート部を有するニードルと、を備える燃料噴射弁を備え、
前記ノズルボディの内周側壁には、前記ノズルボディの前記内周側壁と前記ニードルの外周側壁との間を通過する前記燃料を前記ニードルの前記外周側壁の周りに旋回させるための溝が設けられ、
前記ニードルには前記シート部から突出した突出部が設けられ、前記突出部は、前記ニードルのリフト量がゼロからゼロより大きい所定の値になるまでの間、前記噴孔を挿通して前記ノズルボディの外部に露出し、
前記突出部の内部には気体が通過するための気体通路が設けられ、前記突出部のうち前記ノズルボディの外部に露出する部分には前記気体通路を通過した前記気体を排出する気体排出口が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ニードルには、前記噴口から噴射される前の前記燃料の一部を前記気体通路に導く導入路がさらに設けられている請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記ニードルは、前記突出部が設けられた第１のニードルと、前記第１のニードルの外側に前記第１のニードルとは独立してリフト可能に配置された第２のニードルと、を備える請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記気体通路を開閉する開閉装置をさらに備える請求項３記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記開閉装置は、前記気体通路の内部に配置されて、前記気体通路を開閉する開閉弁を備え、
前記開閉弁は、前記気体通路の内部に設けられた収容室に配置されて接続部材を介して前記第２のニードルの内周側壁に接続され、前記気体通路のうち前記気体排出口と前記収容室とを接続する部分の前記気体の流動方向上流側の開口端部に着座することで前記気体通路を閉にし、前記開口端部から離座することで前記気体通路を開にする請求項４記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射装置、特に内燃機関に用いられる燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射装置は、燃料を噴射する噴孔を有するノズルボディと、ノズルボディ内に配置されて噴孔からの燃料の噴射を制御するニードルとを備えた燃料噴射弁を有している。燃料の燃焼性の観点から、噴孔から噴射される燃料は微細であることが好ましい。そこで、噴孔から噴射される燃料の微細化を図る技術が考案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、ニードルの基端（先端とは反対側の端部）側に燃料に気体を供給するための気体供給口を設けることで、燃料に気泡を混入し、この気泡が混入された燃料をノズルボディの内周側壁とニードルの外周側壁との間を通過させてから噴孔から噴射する技術が開示されている。特許文献１に係る技術は、噴孔から噴射される燃料に気泡を混入することで燃料の微細化を図っている。また特許文献１には、噴孔から噴射される燃料に旋回力を付与することで燃料の微細化を促進できることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１７２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る技術においては、燃料がノズルボディの内周側壁とニードルの外周側壁との間の領域に流入する前段階で燃料に気泡を混入しているため、噴孔から噴射される燃料における気体の取り込み度合いは燃料の噴射量の影響を強く受ける。その結果、特に燃料の噴射量が少ない場合には、噴射される燃料に気泡を十分に与えることが困難となるおそれが高くなることから、燃料の微細化を図れなくなるおそれが高くなる。
【０００６】
そこで燃料の微細化を促進するために、特許文献１に係る技術をさらに応用して、ノズルボディの内周側壁に、ノズルボディの内周側壁とニードルの外周側壁との間を通過する燃料をニードルの外周側壁の周りに旋回させるための溝を設けることで、噴孔から噴射される燃料に旋回力を付与して燃料の微細化を促進することが考えられる。
【０００７】
しかしながらこのような対策を施しても、溝とニードルの外周側壁との間の領域を通過することでニードルの外周側壁の周りを旋回した燃料が噴孔から噴射されるまでの間に、その旋回を維持できなくなるおそれがある。特に燃料の噴射量を多くするためにニードルのリフト量を大きくしたときには、燃料が溝とニードルの外周側壁との間の領域を通過してから噴孔に到達するまでの距離が長くなることから、噴孔から噴射されるまでの間に燃料の旋回を維持できなくなるおそれが高くなる。その結果、燃料の微細化を促進できなくなるおそれが高くなる。
【０００８】
本発明は、噴孔から噴射される燃料のさらなる微細化を図ることができる燃料噴射装置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】
【０００９】
本発明に係る燃料噴射装置は、燃料を噴射する噴孔が開口したシート面を有するノズルボディと、前記ノズルボディの内部に配置され、前記噴孔からの前記燃料の噴射の停止時に前記シート面に着座するシート部を有するニードルと、を備える燃料噴射弁を備え、前記ノズルボディの内周側壁には、前記ノズルボディの前記内周側壁と前記ニードルの外周側壁との間を通過する前記燃料を前記ニードルの前記外周側壁の周りに旋回させるための溝が設けられ、前記ニードルには前記シート部から突出した突出部が設けられ、前記突出部は、前記ニードルのリフト量がゼロからゼロより大きい所定の値になるまでの間、前記噴孔を挿通して前記ノズルボディの外部に露出し、前記突出部の内部には気体が通過するための気体通路が設けられ、前記突出部のうち前記ノズルボディの外部に露出する部分には前記気体通路を通過した前記気体を排出する気体排出口が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る燃料噴射装置によれば、突出部の気体排出口から排出された気体によって、燃料に気泡を混入することができる。この場合、突出部を有さない燃料噴射装置に比較して噴孔に近い側から燃料に気泡を混入することができることから、噴孔から噴射される燃料の気体取り込み度合いが受ける燃料噴射量の影響を小さくすることができる。その結果、燃料の噴射量が少ない場合であっても、噴孔から噴射される燃料に十分な量の気泡を混入することができる。また、燃料が溝とニードルの外周側壁との間を通過することで、燃料はニードルの外周側壁の周りを旋回することができる。さらにニードルのリフト量の大小にかかわらず、突出部は、溝とニードルの外周側壁との間を通過した燃料の旋回流の中心軸としての機能を発揮することができる。そのため、溝とニードルの外周側壁との間を通過した燃料の旋回流は噴孔から噴射されるまでの間、その旋回を容易に維持することができる。その結果、ニードルのリフト量の大小にかかわらず、噴孔から噴射される燃料に旋回力を効果的に付与することができる。以上のことから本発明に係る燃料噴射装置によれば、噴孔から噴射される燃料のさらなる微細化を図ることができる。
【００１１】
上記構成において前記ニードルには、前記噴口から噴射される前の前記燃料の一部を前記気体通路に導く導入路がさらに設けられていてもよい。この構成によれば、気体通路内に発生したデポジット等による堆積物を、導入路から気体通路に導かれた燃料によって洗浄することができる。
【００１２】
上記構成において前記ニードルは、前記突出部が設けられた第１のニードルと、前記第１のニードルの外側に前記第１のニードルとは独立してリフト可能に配置された第２のニードルと、を備えていてもよい。この構成によれば、第１のニードルと第２のニードルとを独立して制御することができる。それにより、燃料の微細化が促進されるように第１のニードルおよび第２のニードルを最適制御することができる。
【００１３】
上記構成は、前記気体通路を開閉する開閉装置をさらに備えていてもよい。この構成によれば、例えば燃料噴射が休止している場合に気体通路を閉にすることができる。それにより、噴孔から噴射された燃料の燃焼ガスが気体通路に流入することを抑制できる。その結果、気体通路に流入した燃焼ガスによって気体通路内に堆積物が発生することを抑制できる。
【００１４】
上記構成において前記開閉装置は、前記気体通路の内部に配置されて、前記気体通路を開閉する開閉弁を備え、前記開閉弁は、前記気体通路の内部に設けられた収容室に配置されて接続部材を介して前記第２のニードルの内周側壁に接続され、前記気体通路のうち前記気体排出口と前記収容室とを接続する部分の前記気体の流動方向上流側の開口端部に着座することで前記気体通路を閉にし、前記開口端部から離座することで前記気体通路を開にしてもよい。この構成によれば、第２のニードルを制御することで開閉弁を駆動して気体通路を開閉することができる。それにより、第２のニードルを制御するための機構とは別に気体通路を開閉する開閉弁を制御するための機構を設ける必要がなくなることから、燃料噴射装置をコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、噴孔から噴射される燃料のさらなる微細化を図ることができる燃料噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係る燃料噴射装置が、車両に搭載された内燃機関に配置された状態を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例１に係る燃料噴射弁の詳細を説明するための図である。図２（ｂ）はニードルの先端部近傍を拡大した図である。図２（ｃ）はシート部がシート面に着座した状態を示す図である。
【図３】図３（ａ）は高リフト状態の燃料噴射弁の一例を示す図であり、図３（ｂ）は低リフト状態の燃料噴射弁の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施例１に係る制御装置が燃料噴射弁を高リフト状態および低リフト状態に制御する際のフローチャートの一例を示す図である。
【図５】図５は、実施例１の比較例に係る燃料噴射弁を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）は、実施例２に係る燃料噴射装置の燃料噴射弁を示す模式図である。図６（ｂ）は気体通路のうち堆積物が発生した部分を拡大した図である。図６（ｃ）は溝と気体通路とが導入路によって連通された状態の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施例２に係る制御装置が洗浄処理を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｄ）は、実施例３に係る燃料噴射装置の燃料噴射弁を説明するための図である。
【図９】図９は、実施例３に係る制御装置が燃料噴射弁を第１モードの状態、第２モードの状態および第３モードの状態に制御する際のフローチャートの一例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施例４に係る燃料噴射装置の燃料噴射弁を示す模式図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の通路開閉装置付近を拡大した図である。図１０（ｃ）は、通路開閉装置によって気体通路が閉にされた燃料噴射弁を示す模式図である。図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）の通路開閉装置付近を拡大した図である。
【図１１】図１１は、実施例４に係る制御装置が通路遮断処理を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例５に係るニードルのリフト量と燃料の噴射量との関係の一例を示すマップである。
【図１３】図１３は、実施例５に係る制御装置がリフト量変更処理を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、実施例６に係る燃料噴射装置を説明するための図である。
【図１５】図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、実施例７に係る燃料噴射装置を説明するための図である。
【図１６】図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、実施例８に係る燃料噴射装置を説明するための図である。
【図１７】図１７は、実施例９に係る燃料噴射装置の技術的背景を説明するための図である。
【図１８】図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、実施例９に係る燃料噴射装置の制御装置によるニードルの制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１に係る燃料噴射装置１０について説明する。図１は、燃料噴射装置１０が、車両１００に搭載された内燃機関１１０に配置された状態を示す模式図である。内燃機関１１０は、シリンダブロック１１１と、シリンダブロック１１１の上方に配置されたシリンダヘッド１１２と、シリンダブロック１１１内に配置されたピストン１１３とを備えている。
【００１９】
シリンダブロック１１１とシリンダヘッド１１２とピストン１１３とによって囲まれた領域に、燃焼室１１４が形成されている。シリンダヘッド１１２には、空気を燃焼室１１４に導くための吸気通路１１５と燃焼室１１４から排気を排出するための排気通路１１６とが設けられている。なお、本実施例に係る上方および下方は、必ずしも重力方向における上方および下方と一致している必要はない。例えば、本実施例に係る上方および下方は水平方向であってもよい。
【００２０】
燃料噴射装置１０は、燃料噴射弁２０および制御装置８０を備えている。本実施例に係る燃料噴射弁２０は、燃焼室１１４に燃料を直接噴射する燃料噴射弁である。この場合、燃料噴射弁２０は、燃料を噴射するための噴孔が燃焼室１１４に露出するように内燃機関１１０に配置されている。燃料噴射弁２０の内燃機関１１０における配置箇所は、特に限定されるものではない。本実施例に係る燃料噴射弁２０は、一例として、シリンダブロック１１１の燃焼室１１４の上方部分の中央に配置されている。なお燃料としては、内燃機関１１０がガソリンエンジンの場合にはガソリンを用い、内燃機関１１０がディーゼルエンジンの場合にはディーゼルを用いる。
【００２１】
制御装置８０は燃料噴射弁２０を制御する装置である。制御装置８０として、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を用いることができる。本実施例においては、制御装置８０の一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）８１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）８２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）８３を備える電子制御装置を用いる。ＣＰＵ８１は、燃料噴射弁２０を制御する制御部としての機能を有している。ＲＯＭ８２およびＲＡＭ８３は、ＣＰＵ８１の動作に必要なデータ等を記憶する記憶部としての機能を有している。
【００２２】
車両１００には、制御装置８０の動作に必要な情報を検出するための各種センサが配置されている。図１においては各種センサの一例として、クランクポジションセンサ１２０、アクセルポジションセンサ１２１および空燃比センサ１２２が図示されている。クランクポジションセンサ１２０は、内燃機関１１０のクランク軸の位置を検出し、検出結果を制御装置８０に伝える。制御装置８０は、クランクポジションセンサ１２０の検出結果に基づいて内燃機関１１０のクランク角を取得する。内燃機関１１０の吸気行程、圧縮行程等の各行程、燃料噴射時期、内燃機関１１０の火花点火時期、ピストン１１３の位置等の内燃機関１１０の運転状態を示す指標は、クランク角を基準単位としている。したがって制御装置８０は、クランク角を取得することで内燃機関１１０の運転状態を取得することができる。
【００２３】
アクセルポジションセンサ１２１は、車両１００のアクセル１３０の位置を検出し、検出結果を制御装置８０に伝える。制御装置８０は、アクセルポジションセンサ１２１の検出結果に基づいて内燃機関１１０の負荷を取得する。制御装置８０は、取得した内燃機関１１０の負荷に基づいて燃料噴射弁２０からの燃料噴射量を取得する。すなわち、本実施例に係るアクセルポジションセンサ１２１は、制御装置８０が内燃機関１１０の負荷および燃料噴射量を取得するための情報を検出するセンサとしての機能を有している。但し、内燃機関１１０の負荷および燃料噴射量を取得するための情報を検出するセンサは、アクセルポジションセンサ１２１に限定されるものではなく、例えばスロットルポジションセンサ、エアフロメータ等であってもよい。
【００２４】
空燃比センサ１２２は、内燃機関１１０の排気の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出して、検出結果を制御装置８０に伝える。制御装置８０は、空燃比センサ１２２の検出結果に基づいて内燃機関１１０の排気の空燃比を取得する。制御装置８０は、内燃機関１１０の排気の空燃比が所望の値になるように燃料噴射量等を制御する。空燃比センサ１２２としては、例えば酸素センサ等を用いることができる。
【００２５】
続いて燃料噴射弁２０の詳細について説明する。図２（ａ）は、燃料噴射弁２０の詳細を説明するための図である。燃料噴射弁２０は、駆動部２２と、ノズルボディ２４と、ノズルボディ２４内に配置されたニードル２６とを備えている。本実施例において、ノズルボディ２４の軸線とニードル２６の軸線とは一致している。図２（ａ）においては、ノズルボディ２４の軸線およびニードル２６の軸線が軸線２８によって図示されている。
【００２６】
駆動部２２は、制御装置８０の指示を受けてニードル２６を駆動する装置である。ニードル２６は駆動部２２によって駆動されることで、ノズルボディ２４内をニードル２６の軸線２８の方向に沿って移動する。駆動部２２の具体的構成は、制御装置８０の指示を受けてニードル２６を駆動できる構成であれば、特に限定されるものではない。例えば駆動部２２として、圧電素子、ソレノイド等のアクチュエータを備えた駆動機構を有する装置を用いることができる。
【００２７】
ノズルボディ２４は、シート面３０を先端部に備えている。シート面３０は、ニードル２６の後述するシート部４０が着座するための部位である。シート面３０の形状は特に限定されるものではない。一例として本実施例に係るシート面３０は、ノズルボディ２４の基端側から先端側にかけて徐々に縮径する形状を有している。具体的にはシート面３０は、ノズルボディ２４の軸線２８を中心軸とした円錐形状を有している。なお、基端とは、ニードル２６の先端とは反対側の端部をいう。図２（ａ）においては、基端側は上方側であり、先端側は下方側である。
【００２８】
シート面３０には燃料を噴射する孔である噴孔３２が開口している。本実施例に係る噴孔３２は、ノズルボディ２４の軸線２８を噴孔３２の中心としている。また噴孔３２は、シート面３０に開口した孔の部分から、さらにノズルボディ２４の先端側に突出している。その結果、ノズルボディ２４の先端部の断面はノズル形状になっている。本実施例においては、シート面３０に開口した孔の部分からノズルボディ２４のさらに先端側に突出した部分までを噴孔３２と称する。但し、噴孔３２の形状等はこれに限定されるものではない。例えば噴孔３２の中心は軸線２８に一致していなくてもよい。また噴孔３２は、シート面３０に開口した孔の部分だけを有していてもよく、この孔からノズルボディ２４の先端側に突出した部分を有していなくてもよい。
【００２９】
ノズルボディ２４の内周側壁３４には、溝３６が設けられている。本実施例に係る溝３６は、ノズルボディ２４の軸線２８を螺旋の中心とした螺旋溝である。溝３６がニードル２６の外周側壁３８に覆われた場合、燃料は溝３６を通過しながらニードル２６の外周側壁３８の周りを旋回する。すなわち溝３６は、ノズルボディ２４の内周側壁３４とニードル２６の外周側壁３８との間を通過する燃料をニードル２６の外周側壁３８の周りに旋回させる溝としての機能を有している。
【００３０】
本実施例に係る溝３６の断面は矩形である。また溝３６は、ノズルボディ２４の内周側壁３４のうち、シート面３０よりも所定の距離だけ基端側に位置した部分から形成され、この部分からさらに所定の距離、基端側に位置した部分に至るまで螺旋状に形成されている。但し、ノズルボディ２４の内周側壁３４とニードル２６の外周側壁３８との間を通過する燃料をニードル２６の外周側壁３８の周りに旋回させることができるものであれば、溝３６の形状、ノズルボディ２４の内周側壁３４における溝３６が形成されている範囲の大きさ、溝３６の種類等は上記構成に限定されるものではない。例えば溝３６の断面形状は矩形でなくてもよい。例えばニードル２６のシート部４０がノズルボディ２４のシート面３０に着座したときに燃料が噴孔３２から漏れない態様であれば、溝３６はシート面３０にも設けられていてもよい。
【００３１】
また溝３６は、螺旋溝でなくてもよい。例えば溝３６は、ノズルボディ２４の軸線２８に対して斜めに傾斜した所定長さの溝であってもよい。この所定長さの溝は、例えば軸線２８の方向に所定間隔を有して略平行に複数設けられていてもよい。この場合においても、ノズルボディ２４の内周側壁３４とニードル２６の外周側壁３８との間の隙間を通過した燃料が上記所定長さの溝とニードル２６の外周側壁３８との間の領域を通過することで、燃料はニードル２６の外周側壁３８の周りを旋回することができる。
【００３２】
ニードル２６は、噴孔３２からの燃料噴射を制御するための弁体である。ニードル２６がノズルボディ２４内を軸線２８の方向に沿って先端側および基端側に移動する際、ニードル２６の外周側壁３８のうち所定の領域は、ノズルボディ２４の内周側壁３４に摺動しながら移動する。すなわち、本実施例においてニードル２６の外周側壁３８は、ノズルボディ２４の内周側壁３４に摺動する摺動面としての機能も有している。
【００３３】
図２（ｂ）は、ニードル２６の先端部近傍を拡大した図である。図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して、ニードル２６の先端部にはシート部４０が設けられている。またシート部４０の先端部には、突出部４２が設けられている。シート部４０は、ノズルボディ２４のシート面３０に着座する部位である。シート部４０の形状は特に限定されるものではない。一例として本実施例に係るシート部４０は、ニードル２６の基端側から先端側にかけて徐々に縮径する形状を有している。具体的にはシート部４０は、軸線２８を中心とした円錐形状を有している。
【００３４】
図２（ｃ）は、シート部４０がシート面３０に着座した状態を示す図である。シート部４０がシート面３０に着座することで、噴孔３２への燃料供給は停止される。その結果、噴孔３２からの燃料噴射は停止される。シート部４０がシート面３０から離座することで、噴孔３２からの燃料噴射は開始される。このようにニードル２６は、シート部４０がシート面３０に着座およびシート面３０から離座することで噴孔３２からの燃料の噴射を制御している。
【００３５】
また、ニードル２６のリフト量（シート部４０がシート面３０に着座した状態からのニードル２６の基端側への移動距離（上昇距離））が大きくなることで、シート面３０とシート部４０との間の領域の体積は大きくなる。その結果、この領域に存在する燃料量も大きくなることから、燃料の噴射量も大きくなる。すなわち、燃料噴射弁２０は、ニードル２６のリフト量に応じて燃料の噴射量を制御することができる。
【００３６】
突出部４２は、ニードル２６のシート部４０からさらに噴孔３２側に突出した部分である。突出部４２は、ニードル２６のリフト量がゼロ（シート部４０がシート面３０に着座したときのリフト量）からゼロより大きい所定の値になるまでの間、噴孔３２を挿通してノズルボディ２４の外部に露出する。本実施例に係る突出部４２は、シート部４０の先端部の頂部からニードル２６の軸線２８方向に沿って柱状に延びた形状を有している。また突出部４２の径は、ニードル２６の基端側から先端側に向かって徐々に小さくなっている。但し、突出部４２の形状はこれに限定されるものではない。例えば突出部４２の径は、ニードル２６の基端側から先端側に向かって一様であってもよく、徐々に大きくなってもよい。
【００３７】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、ニードル２６の内部には、気体が通過するための通路（以下、気体通路４４と称する）が形成されている。気体の種類は特に限定されるものではないが、本実施例では一例として空気を用いる。本実施例に係る気体通路４４は、ニードル２６の突出部４２の先端部から軸線２８の方向に沿って基端側に向かって直線状に延びている。但し、気体通路４４の形状はこれに限定されるものではない。例えば気体通路４４は、ニードル２６の内部において屈曲していてもよい。
【００３８】
気体通路４４は、気体を気体通路４４に供給するための気体供給口４６（図２（ａ）に図示されている）と、気体通路４４を通過した気体を気体通路４４から排出するための気体排出口４８とを有している。気体供給口４６の位置は、気体通路４４の外部から気体通路４４に気体を供給できるような位置であれば、特に限定されるものではない。本実施例においては、ニードル２６には、ノズルボディ２４の内周側壁３４に摺動する部分の径よりも小さい径の部分（小径部）が設けられており、この小径部の側面に気体供給口４６が設けられている。
【００３９】
気体排出口４８は、突出部４２が噴孔３２を挿通してノズルボディ２４の外部に露出する部分に設けられている。この一例として、本実施例に係る気体排出口４８は、突出部４２の先端部に設けられている。具体的には気体排出口４８は、突出部４２のうち最も先端側の端部に設けられている。また気体排出口４８の中心線は、ニードル２６の軸線２８と一致している。
【００４０】
続いて、燃料噴射装置１０の動作について説明する。燃料噴射装置１０の制御装置８０は、燃料噴射量（噴孔３２から噴射される燃料の単位時間当りの量）に応じてニードル２６のリフト量を第１の値と第１の値よりも小さい第２の値（第２の値はゼロよりも大きい）とに制御する。ニードル２６のリフト量が第１の値のときの燃料噴射弁２０の状態を高リフト状態と称し、ニードル２６のリフト量が第２の値のときの燃料噴射弁２０の状態を低リフト状態と称する。高リフト状態の方が低リフト状態の場合よりも、燃料噴射量は多い。
【００４１】
図３（ａ）は高リフト状態の燃料噴射弁２０の一例を示す図であり、図３（ｂ）は低リフト状態の燃料噴射弁２０の一例を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）において、燃料が通過する様子が矢印で模式的に図示されている。低リフト状態において突出部４２の先端は、噴孔３２に挿通してノズルボディ２４の外部に突出している。高リフト状態において突出部４２の先端は、噴孔３２に挿通していない。
【００４２】
このように本実施例に係る突出部４２は、低リフト状態のときには噴孔３２を挿通してノズルボディ２４の外部に突出し、高リフト状態のときにはノズルボディ２４の外部に突出していない。その結果、突出部４２は、ニードル２６のリフト量がゼロからゼロより大きい所定の値になるまでの間、噴孔３２を挿通してノズルボディ２４の外部に露出している。なお本実施例に係る突出部４２がノズルボディ２４の外部に露出しなくなるリフト量の所定の値は、低リフト状態のときの第２の値と高リフト状態のときの第１の値との間の値である。また、燃料噴射弁２０の噴孔３２は内燃機関１１０の燃焼室１１４に露出していることから、突出部４２は低リフト状態のときに燃焼室１１４の内部にも露出していることになる。
【００４３】
また低リフト状態において、溝３６の全部はニードル２６の外周側壁３８によって覆われている。高リフト状態において、溝３６のうちニードル２６の先端側の端部から所定距離基端側に至る範囲は、ニードル２６の外周側壁３８によって覆われていない。高リフト状態においてニードル２６の外周側壁３８が溝３６の一部を覆わないことで、高リフト状態においてニードル２６の外周側壁３８が溝３６の全部を覆っている場合に比較して、燃料が溝３６とニードル２６の外周側壁３８との間の部分を通過することに伴う燃料の圧力損失を低減することができる。その結果、燃料噴射弁２０から噴射される燃料の圧力損失を低減することができる。
【００４４】
高リフト状態において、気体通路４４には気体が流動する。その結果、突出部４２の気体排出口４８から排出された気体によって、燃料に気泡が付与される。また高リフト状態において、燃料は、溝３６のうちニードル２６の外周側壁３８によって覆われている部分を通過することで、ニードル２６の外周側壁３８の周りを旋回する。燃料は、溝３６のうちニードル２６の外周側壁３８によって覆われていない部分においては、突出部４２の周りを旋回する。その後燃料は、旋回しながら噴孔３２から噴射される。その結果、高リフト状態において噴孔３２から燃焼室１１４に向けて噴射される燃料には、旋回力が付与されている。
【００４５】
低リフト状態においても気体通路４４には気体が流動する。その結果、突出部４２の気体排出口４８から排出された気体によって噴孔３２から噴射された燃料に気泡が付与される。また低リフト状態において、燃料は溝３６を通過することで、ニードル２６の外周側壁３８の周りを旋回する。溝３６を通過した燃料は、突出部４２の周りを旋回する。その結果、低リフト状態において噴孔３２から噴射される燃料には、旋回力が付与されている。
【００４６】
なお高リフト状態および低リフト状態は、図３（ａ）および図３（ｂ）の形態に限定されるものではない。例えば低リフト状態においてニードル２６は図３（ｂ）よりもさらに基端側または先端側に位置していてもよい。高リフト状態においてニードル２６は、図３（ａ）よりもさらに基端側または先端側に位置していてもよい。
【００４７】
図４は、制御装置８０が燃料噴射弁２０を高リフト状態および低リフト状態に制御する際のフローチャートの一例を示す図である。制御装置８０は、図４のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。まず制御装置８０は、燃料噴射弁２０から噴射すべき燃料の噴射量（燃料噴射量）が所定量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００４８】
ステップＳ１０の具体的な実行態様は、特に限定されるものではない。本実施例に係る制御装置８０は、ステップＳ１０の一例として、内燃機関１１０の負荷に基づいて燃料噴射量が所定量以上であるか否かを判定する。この場合、ＲＯＭ８２等の記憶部は燃料噴射弁２０が噴射すべき燃料噴射量を内燃機関１１０の負荷に関連付けて規定したマップを記憶しておく。制御装置８０は、アクセルポジションセンサ１２１の検出結果に基づいて取得した内燃機関１１０の負荷に基づいて記憶部のマップから燃料噴射弁２０が噴射すべき燃料噴射量を抽出し、この抽出された燃料噴射量が所定量以上であるか否かを判定する。所定量は、記憶部が記憶しておけばよい。
【００４９】
ステップＳ１０において燃料噴射弁２０から噴射すべき燃料噴射量が所定量以上であると判定された場合、制御装置８０は、燃料噴射弁２０を高リフト状態にする（ステップＳ１１）。次いで制御装置８０はフローチャートの実行を終了する。ステップＳ１０において燃料噴射弁２０から噴射すべき燃料噴射量が所定量以上であると判定されなかった場合、制御装置８０は、燃料噴射弁２０を低リフト状態にする（ステップＳ１２）。次いで制御装置８０はフローチャートの実行を終了する。
【００５０】
本実施例に係る燃料噴射装置１０によれば、突出部４２の気体排出口４８から排出された気体によって、燃料に気泡を混入することができる。この場合、突出部４２を有さない燃料噴射装置に比較して噴孔３２に近い側から燃料に気泡を混入することができることから、噴孔３２から噴射される燃料の気体取り込み度合いが受ける燃料噴射量の影響を小さくすることができる。その結果、燃料の噴射量が少ない場合であっても、噴孔３２から噴射される燃料に十分な量の気泡を混入することができる。
【００５１】
また、燃料が溝３６とニードル２６の外周側壁３８との間を通過することで、燃料はニードル２６の外周側壁３８の周りを旋回することができる。さらにニードル２６のリフト量の大小にかかわらず、突出部４２は、溝３６とニードル２６の外周側壁３８との間を通過した燃料の旋回流の中心軸としての機能を発揮することができる。そのため、溝３６とニードル２６の外周側壁３８との間を通過した燃料の旋回流は、噴孔３２から噴射されるまでの間、その旋回を容易に維持することができる。その結果、ニードル２６のリフト量の大小にかかわらず、噴孔３２から噴射される燃料に旋回力を効果的に付与することができる。以上のことから燃料噴射装置１０によれば、突出部４２を有さない燃料噴射装置に比較して、噴孔３２から噴射される燃料のさらなる微細化を図ることができる。
【００５２】
燃料噴射装置１０の作用効果の理解を容易にするために、比較例に係る燃料噴射装置の燃料噴射弁２００を用いて燃料噴射装置１０の作用効果をさらに説明する。図５は、比較例に係る燃料噴射弁２００を示す模式図である。なお、図５に係る燃料噴射弁２００は高リフト状態になっている。燃料噴射弁２００は、ニードル２６に代えてニードル２１０を備えている点において燃料噴射弁２０と異なっている。ニードル２１０は、突出部４２を備えていない点においてニードル２６と異なっている。また、ニードル２１０はシート部４０が円錐形状でなく、軸線２８に対して垂直な形状になっている点においても、ニードル２６と異なっている。
【００５３】
比較例に係る燃料噴射弁２００の場合、ニードル２１０が突出部４２を備えていないため、本実施例に係る燃料噴射弁２０と同一のリフト量で比較した場合、ニードル２１０の気体排出口４８と噴孔３２との距離が長くなっている。その結果、噴孔３２から噴射される燃料に微細な気泡を効果的に付与することが困難となっている。また、ニードル２１０が突出部４２を備えていないため、溝３６とニードル２１０の外周側壁３８との間を通過した燃料の旋回流が噴孔３２から噴射されるまでの間に、その旋回を維持することが困難になっている。特に燃料の噴射量が多くなり高リフト状態となった場合には、燃料が溝３６とニードル２１０の外周側壁３８との間の領域を通過してから噴孔３２に到達するまでの距離が低リフト状態の場合に比較して長くなることから、噴孔３２から噴射されるまでの間に燃料の旋回を維持することが特に困難になる。
【００５４】
これに対して本実施例に係る燃料噴射装置１０によれば、ニードル２６が突出部４２を備えていることから、比較例に係る燃料噴射装置の燃料噴射弁２００に比較して、噴孔３２に近い側から燃料に気泡を混入することができる。その結果、噴孔３２から噴射される燃料に微細な気泡を効果的に付与することが容易にできる。また燃料噴射弁２０の噴孔３２は燃焼室１１４に露出するように配置されていることから、比較例に係る燃料噴射弁２００に比較して、燃焼室１１４に近い側から燃料に気泡を混入することができる。その結果、燃焼室１１４に噴射される燃料に微細な気泡を効果的に付与することができる。
【００５５】
また燃料噴射装置１０によれば、ニードル２６が突出部４２を備えていることから、比較例に係る燃料噴射装置に比較して、ニードル２６のリフト量の大小にかかわらず噴孔３２から噴射される燃料に旋回力を効果的に付与することができる。それにより、噴孔３２から噴射される燃料の微細化を効果的に促進することができる。特に燃料噴射弁２０が低リフト状態のときにおいて、ニードル２６は噴孔３２を挿通してノズルボディ２４の外部に露出していることから、ノズルボディ２４の外部（すなわち燃焼室１１４の内部）に至る部分まで、燃料の旋回を維持させることができる。その結果、燃料噴射量が少ない低リフト状態の場合であっても、噴孔３２から燃焼室１１４に向けて噴射される燃料に旋回力を効果的に付与することができる。以上のことから本実施例に係る燃料噴射装置１０によれば、比較例に係る燃料噴射装置に比較して、噴孔３２から噴射される燃料のさらなる微細化を図ることができる。
【００５６】
なお、本実施例において気体排出口４８は、突出部４２のうち最も先端側の端部に設けられているが、これに限定されるものではない。気体排出口４８は、突出部４２が噴孔３２を挿通してノズルボディ２４の外部に露出したときに、突出部４２のうちノズルボディ２４の外部に露出している部分に設けられていればよい。例えば気体排出口４８は、図３（ｂ）に示す低リフト状態の場合において、突出部４２のうちノズルボディ２４の外部に露出する部分の外周側壁等に設けられていてもよい。
【００５７】
また突出部４２をどの程度ノズルボディ２４から露出させるかは、特に限定されるものではない。突出部４２のノズルボディ２４から露出する部分の長さが長いほど、噴孔３２から噴射された燃料の旋回をより長期間維持することが容易になる点で好ましい。一方、突出部４２のノズルボディ２４から露出する部分の長さが短いほど、突出部４２にデポジットやカーボン等の堆積物が付着することを抑制できる点で好ましい。突出部４２のノズルボディ２４から露出する部分の長さは、適切な値を適宜設定すればよい。
【実施例２】
【００５８】
続いて本発明の実施例２に係る燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置１０ａと称する）について説明する。本実施例に係る説明において、他の実施例に係る燃料噴射装置と同じ部材には同じ符号を付すことで、重複する説明を省略する（この重複説明の省略は、実施例２以降の実施例についても同様である）。燃料噴射装置１０ａは、実施例１に係る燃料噴射弁２０に代えて燃料噴射弁２０ａを備えている点において、実施例１に係る燃料噴射装置１０と異なっている。また燃料噴射装置１０ａは、制御装置の制御内容が実施例１に係る制御装置８０と異なっている。その他の構成は実施例１に係る燃料噴射装置１０と同様である。
【００５９】
図６（ａ）は、燃料噴射装置１０ａの燃料噴射弁２０ａを示す模式図である。燃料噴射弁２０ａは、実施例１に係るニードル２６に代えてニードル２６ａを備えている点において、実施例１に係る燃料噴射弁２０と異なっている。ニードル２６ａは、噴孔３２から噴射される前の燃料の一部を気体通路４４に導くための導入路５０をさらに備えている点において、実施例１に係るニードル２６と異なっている。なお、ニードル２６ａおよびノズルボディ２４の軸線の図示は省略されている。
【００６０】
導入路５０の構成を説明する前に、ニードル２６ａが導入路５０を備えることとなった技術的背景について説明する。燃焼室１１４において異常燃焼が生じた場合等において、高圧の燃焼ガスが気体排出口４８から気体通路４４内に流入するおそれがある。燃焼ガスが気体排出口４８から気体通路４４内に流入した場合、気体通路４４内にデポジットやカーボン等の堆積物３００が発生するおそれがある。図６（ｂ）は、気体通路４４のうち堆積物３００が発生した部分を拡大した図である。気体通路４４内に堆積物３００が発生した場合、気体排出口４８から排出される気体の流量が減少することから、燃料に気泡を十分に付与することが困難になるおそれがある。
【００６１】
そこで、本実施例に係る燃料噴射装置１０ａの制御装置（以下、制御装置８０ａと称する）は、所定の条件が満たされた場合に、噴孔３２から噴射される前の燃料の一部を導入路５０を介して気体通路４４に導入させる。それにより、気体通路４４内に発生した堆積物３００を燃料によって洗浄することができる。以下、この制御装置８０ａによる噴孔３２から噴射される前の燃料の一部を気体通路４４に導入させる制御処理を、洗浄処理と称する。
【００６２】
続いて洗浄処理の詳細について説明する。図６（ｃ）は、溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通された状態の一例を示す図である。本実施例に係る導入路５０は、ニードル２６ａの所定の位置に設けられている。このニードル２６ａの所定の位置は、リフト量が所定の値のときに溝３６の最も基端側の部分と気体通路４４とを導入路５０が連通するような位置である。また導入路５０の流路方向は、軸線２８に垂直な方向となっている。
【００６３】
制御装置８０ａは、溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通された状態（図６（ｃ））と、溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通されていない状態（図６（ａ））とが得られるように、ニードル２６ａのリフト量を制御する。溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通された状態になることで、燃料の一部を導入路５０を介して気体通路４４へ導入することができる。制御装置８０ａは、溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通されるようにニードル２６ａのリフト量を制御することで、洗浄処理を実行する。溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通されていない状態になることで、燃料の一部の気体通路４４への導入を停止することができる。制御装置８０ａは、溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通されないようにニードル２６ａのリフト量を制御することで、洗浄処理の実行を停止する。
【００６４】
図７は、制御装置８０ａが洗浄処理を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。制御装置８０ａは、図７のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。まず制御装置８０ａは、所定の洗浄開始条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２０）。本実施例に係る制御装置８０ａは、洗浄開始条件の一例として気体通路４４内に堆積物３００が存在することを採用する。すなわち制御装置８０ａは、ステップＳ２０において気体通路４４内の堆積物３００の有無を判定する。
【００６５】
制御装置８０ａによる気体通路４４内の堆積物３００の有無の具体的な判定手法は、特に限定されるものではない。本実施例に係る制御装置８０ａは、一例として空燃比を用いて気体通路４４内の堆積物３００の有無を判定する。気体通路４４内に堆積物３００が存在すると、気体排出口４８からの気体の排出量が変化する結果、燃料の微細化状態も変化する。その結果、空燃比も基準となる値から変化する。したがって、空燃比を用いて気体通路４４内の堆積物３００の有無を判定することができる。
【００６６】
この場合、制御装置８０ａは、ＲＯＭ８２等の記憶部にステップＳ２０の判定基準となる空燃比の値を記憶しておく。制御装置８０ａは、空燃比センサ１２２の検出結果に基づいて空燃比を取得し、取得された空燃比と記憶部に記憶された空燃比の判定基準値とを比較することで、気体通路４４内の堆積物３００の有無を判定する。
【００６７】
ステップＳ２０において気体通路４４内に堆積物３００が有ると判定されることで洗浄開始条件が満たされると判定された場合、制御装置８０ａは、溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通されるようにニードル２６ａのリフト量を制御する。それにより、洗浄処理が開始される（ステップＳ２１）。次いで制御装置８０ａは、フローチャートの実行を終了する。
【００６８】
ステップＳ２０において気体通路４４内に堆積物３００が有ると判定されなかったことで洗浄開始条件が満たされると判定されなかった場合、制御装置８０ａは、溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通されないように、ニードル２６ａのリフト量を制御する。それにより、洗浄処理は終了する（ステップＳ２２）。次いで制御装置８０ａは、フローチャートの実行を終了する。
【００６９】
なお、ステップＳ２２における洗浄処理を終了させるか否かの判断基準は、ステップＳ２０において否定判定された場合に限定されるものではない。例えば制御装置８０ａは、ステップＳ２１の洗浄処理が実行されてから所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過したと判定した場合に洗浄処理を終了してもよい。
【００７０】
また、本実施例に係る制御処理が実行された後において、制御装置８０ａは実施例１に係る制御処理を実行する。具体的には制御装置８０ａは図７のフローチャートの実行が終了された後において、実施例１に係る図４のフローチャートを実行する。但し、本実施例に係るフローチャートの実行と実施例１に係るフローチャートの実行との先後は、これに限定されるものではない。例えば制御装置８０ａは、実施例１に係るフローチャートの実行が終了した後に本実施例に係るフローチャートを実行してもよい。
【００７１】
本実施例に係る燃料噴射装置１０ａによれば、導入路５０を備えていることで、気体通路４４の堆積物３００を燃料によって洗浄することができる。それにより、堆積物３００によって気体通路４４からの気体の排出量が減少することを抑制できる。その結果、噴孔３２から噴射される燃料の微細化を効果的に促進することができる。
【００７２】
なお、噴孔３２から噴射される前の燃料の一部を導入路５０を通過させて気体通路４４に導くことができるものであれば、導入路５０の具体的な形態等は図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すものに限定されない。例えば、導入路５０が気体通路４４と連通する溝３６の部位は、溝３６の最も基端側の部位に限定されるものではない。但し、導入路５０の燃料流動方向下流側の開口部（導入路５０の燃料排出口）は、気体通路４４の先端側に設けられている場合よりも、気体通路４４のより基端側に設けられていることが好ましい。気体通路４４の堆積物３００の洗浄効果が高くなるからである。
【００７３】
また仮に洗浄処理の実行および洗浄処理の実行停止を制御装置８０ａによって制御する構成を燃料噴射装置１０ａが備えていない場合には、導入路５０は、例えばシート面３０とシート部４０との間の領域に存在する燃料の一部を気体通路４４に導入するように、突出部４２に設けられていてもよい。この場合、気体通路４４には、気体の他に燃料が常時通過することになる。すなわちこの場合、燃料噴射弁２０ａに燃料が供給されている間、洗浄処理が常に実行されることになる。この場合にも、堆積物３００の洗浄効果を発揮することができる。但し導入路５０が溝３６と気体通路４４とを連通するように設けられている場合の方が、そうでない場合に比較して、制御装置８０ａがニードル２６ａのリフト量を制御することで洗浄処理の実行および洗浄処理の実行停止を制御できる点で好ましい。
【実施例３】
【００７４】
続いて本発明の実施例３に係る燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置１０ｂと称する）について説明する。燃料噴射装置１０ｂは、実施例１に係る燃料噴射弁２０に代えて燃料噴射弁２０ｂを備えている点において、実施例１に係る燃料噴射装置１０と異なっている。また燃料噴射装置１０ｂは、制御装置の制御内容が実施例１に係る制御装置８０と異なっている。その他の構成は実施例１に係る燃料噴射装置１０と同様である。
【００７５】
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、燃料噴射装置１０ｂの燃料噴射弁２０ｂを説明するための図である。燃料噴射弁２０ｂは、実施例１に係るニードル２６に代えて、第１ニードル６０および第２ニードル６２を備えている点において、実施例１に係る燃料噴射弁２０と異なっている。なお図８（ｄ）には、図８（ａ）の第１ニードル６０および第２ニードル６２を軸線２８に垂直な方向で切断した断面を基端側から見た図が示されている。
【００７６】
第１ニードル６０には、突出部４２が設けられている。また第１ニードル６０には、気体通路４４も設けられている。第１ニードル６０の突出部４２および気体通路４４の構成は、実施例１の場合と同様である。第２ニードル６２は、第１ニードル６０の外側に配置されたニードルである。第１ニードル６０の軸線２８と第２ニードル６２の軸線２８とは一致している。また第１ニードル６０および第２ニードル６２は、互いに独立してリフト移動が可能になっている。すなわち、本実施例に係る第２ニードル６２は、第１ニードル６０の外側に第１ニードル６０とは独立してリフト可能に配置されている。
【００７７】
第１ニードル６０および第２ニードル６２を互いに独立してリフト移動させるための構成は、特に限定されるものではない。この構成の一例として、本実施例に係る駆動部２２は、第１ニードル６０を駆動するための第１駆動部と第２ニードル６２を駆動するための第２駆動部との２つの駆動部を備えている。各々の駆動部は、本実施例に係る制御装置（以下、制御装置８０ｂと称する）によって独立して制御される。各々の駆動部として、例えば圧電素子、ソレノイド等のアクチュエータを備えた駆動機構を備えた装置を用いることができる。
【００７８】
制御装置８０ｂが、第１駆動部および第２駆動部を制御することで、第１ニードル６０および第２ニードル６２のリフト量を同じ値に制御した場合、燃料噴射弁２０ｂは図８（ａ）に示すような状態になる。この第１ニードル６０および第２ニードル６２のリフト量が同じ値に制御された状態を、第１モードの状態と称する。制御装置８０ｂが第１ニードル６０のリフト量が第２ニードル６２のリフト量よりも大きくなるように、第１ニードル６０および第２ニードル６２のリフト量を制御した場合、燃料噴射弁２０ｂは図８（ｂ）に示すような状態になる。この第１ニードル６０のリフト量が第２ニードル６２のリフト量よりも大きくなるように制御された状態を、第２モードの状態と称する。制御装置８０ｂが第１ニードル６０のリフト量よりも第２ニードル６２のリフト量が大きくなるように、第１ニードル６０および第２ニードル６２のリフト量を制御した場合、燃料噴射弁２０ｂは図８（ｃ）に示すような状態になる。この第１ニードル６０のリフト量よりも第２ニードル６２のリフト量が大きくなるように制御された状態を、第３モードの状態と称する。
【００７９】
制御装置８０ｂは、噴孔３２から噴射される燃料の圧力（以下、燃圧と称する）に基づいて、第１ニードル６０および第２ニードル６２を第１モードの状態、第２モードの状態および第３モードの状態に制御する。具体的には制御装置８０ｂは、燃圧が通常の圧力（基準圧力）の場合には、燃料噴射弁２０ｂを第１モードの状態にする。制御装置８０ｂは、燃圧が基準圧力よりも高い場合（高圧）には、燃料噴射弁２０ｂを第２モードの状態にする。制御装置８０ｃは、燃圧が基準圧力よりも低い場合（低圧）には、燃料噴射弁２０ｂを第３モードの状態にする。
【００８０】
なお制御装置８０ｂが、燃圧が通常時の基準圧力の場合、高圧の場合および低圧の場合のいずれに該当するかを判断するための具体的手法は、特に限定されるものではない。一例として制御装置８０ｂは、内燃機関１１０の運転状態に基づいてこれらを判断することができる。この場合、例えば制御装置８０ｂは、燃圧を通常時の基準圧力にする領域（通常領域）と、燃圧を高圧にする領域（高圧領域）と、燃圧を低圧にする領域（低圧領域）とに区分けしたマップをＲＯＭ８２等の記憶部に記憶しておく。
【００８１】
上記マップの一例として、通常領域、高圧領域および低圧領域を、内燃機関１１０の運転状態に関する指標に関連付けて規定したマップを用いることができる。内燃機関１１０の運転状態に関する指標の一例として、内燃機関１１０の回転数およびトルクを用いることができる。この場合、制御装置８０ｂは、クランクポジションセンサ１２０の検出結果に基づいて内燃機関１１０の回転数およびトルクを取得し、取得された回転数およびトルクに対応する燃圧の領域をマップから抽出することで、燃圧が通常領域、高圧領域および低圧領域のいずれに該当するかを判定する。
【００８２】
内燃機関１１０の運転状態に基づいて燃圧が通常領域に該当すると判定された場合、制御装置８０ｂは燃圧を通常領域の燃圧（すなわち基準圧力）に設定するとともに燃料噴射弁２０ｂを第１モードの状態に制御する。内燃機関１１０の運転状態に基づいて燃圧が高圧領域に該当すると判定された場合、制御装置８０ｂは燃圧を高圧領域の燃圧（すなわち高圧）に設定するとともに燃料噴射弁２０ｂを第２モードの状態に制御する。内燃機関１１０の運転状態に基づいて燃圧が低圧領域に該当すると判定された場合、制御装置８０ｂは燃圧を低圧領域の燃圧（すなわち低圧）に設定するとともに燃料噴射弁２０ｂを第３モードの状態に制御する。
【００８３】
あるいは制御装置８０ｂは、内燃機関１１０が低温始動時でなく且つ内燃機関１１０が吸気行程にある場合に噴孔３２から燃料を噴射する場合に、内燃機関１１０の運転状態が燃圧を通常時の圧力に設定する状態であると判定し、内燃機関１１０が圧縮行程にある場合において噴孔３２から燃料を噴射する場合に内燃機関１１０の運転状態が燃圧を高圧に設定する状態であると判定し、内燃機関１１０が低温始動時であり且つ内燃機関１１０が吸気行程にある場合に噴孔３２から燃料を噴射する場合に、内燃機関１１０の運転状態が燃圧を低圧に設定する状態であると判定してもよい。なお制御装置８０ｂは、内燃機関１１０が低温始動時であるか否かを、例えば内燃機関１１０の回転数が所定回転数より低く且つ内燃機関１１０の冷却水の水温が所定温度よりも低い状態であるか否かを判定することで、判断することができる。
【００８４】
燃圧は、制御装置８０ｂが例えば燃料噴射弁２０ｂに供給される燃料の圧力の大きさを制御することで調整できる。この一例として制御装置８０ｂは、燃料噴射弁２０ｂの基端側に設けられた燃料噴射弁２０ｂへの燃料の供給口（燃料供給口）の開度を調整することで、燃圧を調整することができる。あるいは、燃料噴射弁２０ｂの燃料供給口よりも燃料の流動方向上流側に、燃料供給口に供給される燃料の圧力を調整するための圧力調整機構（ポンプ、圧力調整弁等）を設け、制御装置８０ｂはこの圧力調整機構を制御することで燃圧を調整することができる。
【００８５】
ここで、仮に第１モードの状態のままで燃圧を高圧にして燃料噴射が行われた場合（以下、燃圧を高圧にして燃料噴射が行われることを高圧場噴射と称する）、燃料に気体が取り込まれ過ぎるおそれがある。この場合、溝３６に気体が絡む、燃料の気泡が粗大化する等の問題が発生するおそれがある。これに対して制御装置８０ｂは、高圧場噴射のときには燃料噴射弁２０ｂを第２モードの状態にすることから、燃料への気体の取り込み量を抑制することができる。その結果、燃料の微細化を効果的に促進することができる。
【００８６】
一方、仮に第１モードの状態で燃圧を低圧にして燃料噴射が行われた場合（以下、燃圧を低圧にして燃料噴射が行われることを低圧場噴射と称する）、燃料の気体への取り込み量が不足するおそれがある場合がある。これに対して制御装置８０ｂは低圧場噴射の場合、燃料噴射弁２０ｂを第３モードの状態にすることから、燃料への気体の取り込み量を多くして、燃料の微細化を促進することができる。さらに第３モードの状態の場合、第１モードの状態および第２モードの状態の場合に比較して、溝３６のうち第２ニードル６２の外周側壁３８によって覆われる領域が少なくなることから、溝３６による燃料への旋回力の付与をなるべく活用しない構成となっている。その結果、燃料が溝３６とニードル２６の外周側壁３８との間を通過することに伴う圧力損失を低減することもできる。
【００８７】
なお、制御装置８０ｂは燃料噴射弁２０ｂを第１モード、第２モードまたは第３モードの状態に制御した後には、実施例１に係る制御処理を実行する。すなわち、図８（ａ）、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示すような第１ニードル６０に対する第２ニードル６２の位置関係を維持しながら、制御装置８０ｂは実施例１に係る制御処理を実行する。
【００８８】
図９は、制御装置８０ｂが燃料噴射弁２０ｂを第１モードの状態、第２モードの状態および第３モードの状態に制御する際のフローチャートの一例を示す図である。制御装置８０ｂは、図９のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。まず制御装置８０ｂは、内燃機関１１０の運転状態が高圧場噴射が実行される状態であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。
【００８９】
ステップＳ３０において内燃機関１１０の運転状態が高圧場噴射が実行される状態であると判定された場合、制御装置８０ｂは燃料噴射弁２０ｂを第２モードの状態に制御する（ステップＳ３１）。次いで制御装置８０ｂは、フローチャートの実行を終了する。
【００９０】
ステップＳ３０において内燃機関１１０の運転状態が高圧場噴射が実行される状態であると判定されなかった場合、制御装置８０ｂは内燃機関１１０の運転状態が低圧場噴射が実行される状態であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２において内燃機関１１０の運転状態が低圧場噴射が実行される状態であると判定された場合、制御装置８０ｂは燃料噴射弁２０ｂを第３モードの状態に制御する（ステップＳ３３）。次いで制御装置８０ｂは、フローチャートの実行を終了する。
【００９１】
ステップＳ３２において内燃機関１１０の運転状態が低圧場噴射が実行される状態であると判定されなかった場合、制御装置８０ｂは燃料噴射弁２０ｂを第１モードの状態に制御する（ステップＳ３４）。次いで制御装置８０ｂは、フローチャートの実行を終了する。
【００９２】
以上のように本実施例に係る燃料噴射装置１０ｂによれば、第１ニードル６０と第２ニードル６２とが独立して制御可能なことから、燃料の微細化が促進されるように第１ニードル６０および第２ニードル６２を最適制御することができる。また燃料噴射装置１０ｂによれば、制御装置８０ｂは燃圧に基づいて第１ニードル６０および第２ニードル６２のリフト量を制御することで、燃料噴射弁２０ｂを第１モードの状態、第２モードの状態および第３モードの状態に制御していることから、燃料の微細化を燃圧に応じて好適に促進することができる。
【００９３】
なお、本実施例に係る燃料噴射装置１０ｂは、実施例２に係る燃料噴射装置１０ａに適用されてもよい。この場合、導入路５０を第１ニードル６０および第２ニードル６２に設ければよい。この一例として、図８（ａ）に示す第１モードの状態において溝３６と気体通路４４とを連通するような導入路５０を第１ニードル６０および第２ニードル６２に設けることで、制御装置８０ｂは実施例２に係る洗浄処理を実行することができる。またこの場合、実施例２に係る図７のフローチャートが実行された後に、本実施例に係る図９のフローチャートが実行されてもよく、本実施例に係るフローチャートが実行された後に実施例２に係るフローチャートが実行されてもよい。
【実施例４】
【００９４】
続いて本発明の実施例４に係る燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置１０ｃと称する）について説明する。燃料噴射装置１０ｃは、実施例３に係る燃料噴射弁２０ｂに代えて燃料噴射弁２０ｃを備えている点において、実施例３に係る燃料噴射装置１０ｂと異なっている。また燃料噴射装置１０ｃは、制御装置の制御内容が実施例３に係る制御装置８０ｂと異なっている。その他の構成は実施例３に係る燃料噴射装置１０ｂと同様である。
【００９５】
図１０（ａ）は、燃料噴射装置１０ｃの燃料噴射弁２０ｃを示す模式図である。燃料噴射弁２０ｃは、気体通路４４を閉閉する通路開閉装置７０をさらに備えている点において、実施例３に係る燃料噴射弁２０ｂと異なっている。なお、第１ニードル６０および第２ニードル６２の軸線の図示は省略されている。
【００９６】
図１０（ａ）において通路開閉装置７０は気体通路４４を開にしている。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の通路開閉装置７０付近を拡大した図である。図１０（ｃ）は、通路開閉装置７０によって気体通路４４が閉にされた燃料噴射弁２０ｃを示す模式図である。図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）の通路開閉装置７０付近を拡大した図である。
【００９７】
通路開閉装置７０の構成は、気体通路４４を開閉できる構成であれば特に限定されるものではない。本実施例に係る通路開閉装置７０は、一例として開閉弁７２および接続部材７４を備えている（図１０（ｂ）、図１０（ｄ））。開閉弁７２は気体通路４４の内部に配置されて、気体通路４４を開閉する弁である。接続部材７４は、開閉弁７２を第２ニードル６２の内周側壁に接続するための部材である。開閉弁７２が接続部材７４を介して第２ニードル６２の内周側壁に接続されていることで、第２ニードル６２を制御することによって開閉弁７２を駆動することができる。その結果、開閉弁７２は、第２ニードル６２と共に基端側および先端側に移動する。なお第１ニードル６０には、接続部材７４が第１ニードル６０に対して基端側および先端側に相対移動可能なように、接続部材７４が通過するための溝が形成されている。
【００９８】
開閉弁７２の気体通路４４の内部への配置態様は、特に限定されるものではない。本実施例においては、一例として気体通路４４の一部には、開閉弁７２を収容するための収容室７６が設けられている。具体的には気体通路４４の一部に他の部位よりも内径の大きな部位を設け、この内径の大きな部位を収容室７６としている。開閉弁７２は、この収容室７６に配置されている。気体通路４４のうち、気体通路４４の収容室７６よりも気体流動方向下流側の部分（これは気体排出口４８と収容室７６とを連通する部分でもある）を第１気体通路部４５ａと称し、気体通路４４の収容室７６よりも気体流動方向上流側の部分（これは気体供給口４６と収容室７６とを連通する部分でもある）を第２気体通路部４５ｂと称し、第１気体通路部４５ａの気体流動方向上流側の開口端部（これは、第１気体通路部４５ａの収容室７６への接続口でもある）を開口端部７７と称する。
【００９９】
開閉弁７２の開口端部７７側の面積は、開口端部７７の面積よりも大きく設定されている。図１０（ｄ）に示すように、開閉弁７２が開口端部７７に着座することで、開閉弁７２は第１気体通路部４５ａを閉にする。その結果、気体通路４４も閉になる。図１０（ｂ）に示すように、開閉弁７２が開口端部７７から離座することで、開閉弁７２は第１気体通路部４５ａを開にする。その結果、気体通路４４も開になる。
【０１００】
なお開閉弁７２の気体通路４４の内部への配置態様は、上記構成に限定されるものではない。また、通路開閉装置７０は気体通路４４の内部に配置された開閉弁７２を備える構成の代わりに、気体通路４４の外部に配置されて気体通路４４を開閉する開閉弁（例えば気体通路４４の気体供給口４６を開閉する開閉弁）を備えていてもよい。
【０１０１】
本実施例に係る制御装置（以下、制御装置８０ｃと称する）は、実施例３に係る制御処理を実行する代わりに、気体通路４４を閉にするための所定の条件（以下、通路閉条件と称する）が満たされた場合に気体通路４４が閉になるように通路開閉装置７０を制御する通路遮断処理を実行する点において、実施例３に係る制御装置８０ｂと異なっている。制御装置８０ｃは通路遮断処理において、第２ニードル６２を第１ニードル６０に対して相対移動させることで開閉弁７２の第１ニードル６０に対する相対位置を制御して、気体通路４４を閉に制御する。
【０１０２】
図１１は、制御装置８０ｃが通路遮断処理を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。制御装置８０ｃは、図１１のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。まず制御装置８０ｃは、通路閉条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ４０）。通路閉条件は特に限定されるものではないが、本実施例においては通路閉条件の一例として、燃料噴射弁２０ｃからの燃料噴射が休止している場合を用いる。この場合、ステップＳ４０において制御装置８０ｃは、噴孔３２からの燃料噴射が休止しているか否かを判定し、燃料噴射が休止していると判定した場合に通路閉条件が満たされたと判定する。なお、燃料噴射が休止している場合とは、噴孔３２からの燃料噴射が行われていない場合をいう。燃料噴射が休止している場合の具体例として、噴孔３２から燃料が噴射された後から次回噴孔３２から燃料が噴射されるまでの間の期間のうちの所定期間を用いることができる。
【０１０３】
ステップＳ４０において通路閉条件が満たされたと判定された場合、制御装置８０ｃは通路遮断処理を実行する（ステップＳ４１）。通路遮断処理が実行されることで、気体通路４４は閉になる。次いで制御装置８０ｃはフローチャートの実行を終了する。ステップＳ４０において通路閉条件が満たされたと判定されなかった場合、制御装置８０ｃは気体通路４４を開にする（ステップＳ４２）。次いで制御装置８０ｃはフローチャートの実行を終了する。
【０１０４】
なお図１１のフローチャートの実行が終了された後において、制御装置８０ｃは実施例１に係る図４のフローチャートを実行する。あるいは制御装置８０ｃは図１１のステップＳ４２において気体通路４４を開に制御した後に、実施例１に係る図４のフローチャートを実行してもよい。なお本実施例に係るフローチャートの実行と実施例１に係るフローチャートの実行との先後は、これに限定されるものではない。例えば制御装置８０ｃは、実施例１に係るフローチャートの実行が終了した後に本実施例に係るフローチャートを実行してもよい。
【０１０５】
本実施例に係る燃料噴射装置１０ｃによれば、通路開閉装置７０によって気体通路４４が閉にされることで、噴孔３２から噴射された燃料の燃焼ガスが気体排出口４８から気体通路４４に流入することを抑制できる。その結果、気体通路４４に流入した燃焼ガスによって気体通路４４内にデポジット、カーボン等の堆積物が発生することを抑制できる。なお、通路開閉装置７０の開閉弁７２の気体通路４４における配置箇所は、気体排出口４８に近い方が好ましい。燃焼ガスの気体通路４４内への流入抑制効果が高くなるからである。
【０１０６】
また本実施例に係る通路開閉装置７０によれば、開閉弁７２は、気体通路４４の内部に設けられた収容室７６に配置されて接続部材７４を介して第２ニードル６２の内周側壁に接続され、気体通路４４のうち気体排出口４８と収容室７６とを接続する部分（第１気体通路部４５ａ）の気体の流動方向上流側の開口端部７７に着座することで気体通路４４を閉にし、開口端部７７から離座することで気体通路４４を開にしている。この構成によれば、第２ニードル６２を制御することで開閉弁７２を駆動して気体通路４４を開閉させることができることから、第２ニードル６２を制御するための機構とは別に気体通路４４を開閉する開閉弁を制御するための機構（例えば開閉弁を駆動するアクチュエータ、このアクチュエータを制御する装置等）を特別に設ける必要がなくなる。その結果、燃料噴射装置１０ｃをコンパクトにすることができる。
【０１０７】
なお制御装置８０ｃは、実施例１に係る制御処理を実行する他に、または実施例１に係る制御処理を実行する代わりに、実施例２および実施例３に係る制御処理の少なくとも一つを実行してもよい。制御装置８０ｃが実施例２に係る制御処理を実行する場合には、第１ニードル６０および第２ニードル６２は実施例２に係る導入路５０を備え、制御装置８０ｃは本実施例に係るフローチャートおよび実施例２に係る図７のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。あるいは制御装置８０ｃは本実施例に係るステップＳ４２において気体通路４４を開に制御した後に、実施例２に係る図７のフローチャートを実行してもよい。
【０１０８】
制御装置８０ｃが実施例３に係る制御処理を実行する場合には、制御装置８０ｃは本実施例に係るフローチャートおよび実施例３に係る図９のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。あるいは制御装置８０ｃは本実施例に係るステップＳ４２において気体通路４４を開に制御した後に、実施例３に係る図９のフローチャートを実行してもよい。なお、燃料噴射弁２０ｃが実施例３に係る第１モード〜第３モードの状態になったときに気体通路４４が開閉弁７２によって閉にならないようにするために、収容室７６の位置および大きさ（特に収容室７６の第１ニードル６０の軸線方向の長さ）を適切に設定することが好ましい。
【実施例５】
【０１０９】
続いて本発明の実施例５に係る燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置１０ｄと称する）について説明する。燃料噴射装置１０ｄは、制御装置の制御内容が実施例１に係る制御装置８０と異なっている。その他の構成は実施例１に係る燃料噴射装置１０と同様である。本実施例に係る制御装置（以下、制御装置８０ｄと称する）は、燃料の噴射タイミングに応じてニードル２６のリフト量を変更するリフト量変更処理をさらに実行する点において、実施例１に係る制御装置８０と異なっている。
【０１１０】
リフト量変更処理の内容を説明する前に、制御装置８０ｄがリフト量変更処理を実行することとなった技術的背景について説明する。通常、燃料は吸気行程の所定時期に噴射される（この噴射タイミングを、通常の噴射タイミングと称する）。しかしながら、圧縮行程において燃料が噴射される場合のように、噴射タイミングを通常の噴射タイミングよりも遅角させることがある。このように噴射タイミングが遅角した場合、実施例３において説明した高圧場噴射のときと同様の問題、すなわち燃料に気体が取り込まれ過ぎるおそれが生じるという問題が発生するおそれがある。
【０１１１】
この問題を解消するために、制御装置８０ｄはリフト量変更処理を実行する。具体的には制御装置８０ｄは、噴射タイミングを通常の噴射タイミングよりも遅角させた場合、通常の場合よりもニードル２６のリフト量が大きくなるようにニードル２６のリフト量を制御する。
【０１１２】
図１２は、本実施例に係るニードル２６のリフト量と燃料の噴射量との関係の一例を示すマップである。縦軸はニードル２６のリフト量を示し、横軸は燃料の噴射量を示している。図１２において、複数のリフト曲線（リフト曲線Ｌ１、リフト曲線Ｌ２、リフト曲線Ｌ３およびリフト曲線Ｌ４）が図示されている。このマップはＲＯＭ８２等の記憶部が記憶しておく。リフト曲線Ｌ１〜リフト曲線Ｌ４を同一の燃料噴射量で比較した場合、リフト量は、リフト曲線Ｌ１、リフト曲線Ｌ２、リフト曲線Ｌ３およびリフト曲線Ｌ４の順で小さくなっている。
【０１１３】
通常の噴射タイミングにおけるリフト曲線がリフト曲線Ｌ３であると仮定して、制御装置８０ｄのリフト量変更処理の一例を具体的に説明する。制御装置８０ｄは、噴射タイミングを通常の噴射タイミングよりも遅角させた場合には、リフト曲線Ｌ３に代えてリフト曲線Ｌ２またはリフト曲線Ｌ１を採用する。それにより、同一の燃料噴射量で比較した場合、ニードル２６のリフト量を大きくすることができる。その結果、噴孔３２から噴射される燃料への気体の取り込み量を減少させることができる。それにより、気泡の粗大化を抑制することができる。
【０１１４】
なお制御装置８０ｄは、遅角量に応じてリフト曲線を選択してもよい。例えば、制御装置８０ｄは、遅角量が大きい程、よりリフト量が大きくなるようなリフト曲線を選択してもよい。具体的には、制御装置８０ｄは、遅角量が相対的に少ない場合にはリフト曲線Ｌ２を選択し、遅角量が相対的に多い場合にはリフト曲線Ｌ１を選択してもよい。また制御装置８０ｄは、進角量に応じてリフト曲線を選択してもよい。例えば制御装置８０ｄは、進角量が大きい程、よりリフト量が小さくなるようなリフト曲線を選択してもよい。具体的には、現在のリフト曲線がリフト曲線Ｌ２であると仮定した場合、制御装置８０ｄは、進角量が相対的に少ない場合にはリフト曲線Ｌ３を選択し、進角量が相対的に多い場合にはリフト曲線Ｌ４を選択してもよい。
【０１１５】
図１３は、制御装置８０ｄがリフト量変更処理を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。制御装置８０ｄは、図１３のフローチャートを所定の周期で繰り返し実行する。まず制御装置８０ｄは、既に燃料の噴射タイミングが通常の噴射タイミングから変更されているか否かを判定する（ステップＳ５０）。具体的にはステップＳ５０において制御装置８０ｄは、燃料の噴射タイミングが通常の噴射タイミングよりも遅角側に既に変更されているか、または進角側に既に変更されているかを判定する。
【０１１６】
なお、制御装置８０ｄが燃料の噴射タイミングを通常の噴射タイミングから変更させるための判断基準は、特に限定されるものではない。例えば制御装置８０ｄは内燃機関１１０の運転状態に基づいて、燃料の噴射タイミングを通常の噴射タイミングから変更させることができる。この一例として、本実施例に係る制御装置８０ｄは内燃機関１１０の運転状態が高圧場噴射が実行される状態の場合に、燃料の噴射タイミングを通常の噴射タイミングよりも遅角させる。また制御装置８０ｄは、内燃機関１１０の運転状態が低圧場噴射が実行される状態の場合に、燃料の噴射タイミングを通常の噴射タイミングよりも進角させる。
【０１１７】
ステップＳ５０において噴射タイミングが変更されていると判定された場合、制御装置８０ｄは、噴射タイミングが通常の噴射タイミングよりも遅角側に変更されているか否かを判定する（ステップＳ５１）。ステップＳ５１において噴射タイミングが遅角側に変更されていると判定された場合、制御装置８０ｄは、リフト曲線として、現在採用しているリフト曲線よりも同一の燃料噴射量で比較してリフト量が大きいリフト曲線を採用する（ステップＳ５２）。次いで制御装置８０ｄは、フローチャートの実行を終了する。
【０１１８】
ステップＳ５０において噴射タイミングが変更されていると判定されなかった場合、制御装置８０ｄはフローチャートの実行を終了する。ステップＳ５１において噴射タイミングが通常の噴射タイミングよりも遅角側に変更されていると判定されなかった場合、制御装置８０ｄは、リフト曲線として、現在採用しているリフト曲線よりも同一の燃料噴射量で比較してリフト量が小さいリフト曲線を採用する（ステップＳ５３）。具体的には、現在採用しているリフト曲線が例えばリフト曲線Ｌ２の場合、制御装置８０ｄはステップＳ５３においてリフト曲線Ｌ３またはリフト曲線Ｌ４を採用する。次いで制御装置８０ｄは、フローチャートの実行を終了する。
【０１１９】
なお制御装置８０ｄは、図１３のフローチャートの実行を終了した後には、図１３のフローチャートの実行によって採用されたリフト曲線（例えばステップＳ５２の実行によって採用されたリフト曲線、ステップＳ５３の実行によって採用されたリフト曲線）に基づいて、実施例１に係る制御処理を実行する。
【０１２０】
本実施例に係る燃料噴射装置１０ｄによれば、リフト量変更処理が実行されることで、気泡の粗大化をより効果的に抑制できる。その結果、燃料の微細化を効果的に促進することができる。
【０１２１】
なお、燃料噴射装置１０ｄは、実施例２〜実施例４に係る燃料噴射装置に適用されてもよい。燃料噴射装置１０ｄを実施例２に係る燃料噴射装置１０ａに適用する場合には、実施例２に係る燃料噴射弁２０ａを用いて、本実施例に係る図１３のフローチャートおよび実施例２に係る図７のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｄを実施例３に係る燃料噴射装置１０ｂに適用する場合には、実施例３に係る燃料噴射弁２０ｂを用いて、本実施例に係る図１３のフローチャートおよび実施例３に係る図９のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｄを実施例４に係る燃料噴射装置１０ｃに適用する場合には、実施例４に係る燃料噴射弁２０ｃを用いて、本実施例に係る図１３のフローチャートおよび実施例４に係る図１１のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。
【実施例６】
【０１２２】
続いて本発明の実施例６に係る燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置１０ｅと称する）について説明する。燃料噴射装置１０ｅは、制御装置の制御内容が実施例１に係る制御装置８０と異なっている。その他の構成は実施例１に係る燃料噴射装置１０と同様である。本実施例に係る制御装置（以下、制御装置８０ｅと称する）は、ニードル２６の突出部４２の外周側壁に堆積したデポジット、カーボン等の堆積物３００を洗浄する制御処理（以下、本実施例に係る洗浄処理と称する）をさらに実行する点において、実施例１に係る制御装置８０と異なっている。
【０１２３】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、燃料噴射装置１０ｅを説明するための図である。図１４（ａ）は、燃料噴射弁２０の突出部４２の外周側壁に堆積物３００が発生した様子を模式的に示している。具体的には図１４（ａ）は、突出部４２の先端付近の外周側壁に堆積物３００が発生した様子を模式的に示している。図１４（ｂ）は、本実施例に係る洗浄処理の様子を模式的に示している。なお、ニードル２６およびノズルボディ２４の軸線の図示は省略されている。
【０１２４】
制御装置８０ｅは、洗浄処理において、ニードル２６のリフト量を所定の値にする。本実施例においては、このニードル２６のリフト量の所定の値の一例として、溝３６の全てがニードル２６の外周側壁３８によって覆われなくなるような位置までニードル２６がリフトしたときのリフト量を用いる。このようにニードル２６がリフトした場合、燃料はニードル２６の外周側壁３８とノズルボディ２４の内周側壁３４との間の領域を通過した後に、ニードル２６の突出部４２の外周側壁に沿って流動することができる。その結果、ニードル２６の突出部４２の外周側壁に沿って流動した燃料によって、突出部４２の堆積物３００を効果的に洗い流すことができる。但し洗浄処理において、ニードル２６を上昇させる位置は、図１４（ｂ）の位置に限定されるものではない。例えば洗浄処理においてニードル２６を上昇させる位置は、図１４（ｂ）の位置よりもさらに先端側の位置であってもよく、図１４（ｂ）の位置よりもさらに基端側の位置であってもよい。
【０１２５】
制御装置８０ｅが洗浄処理を実行するための条件（本実施例に係る洗浄開始条件と称する）は、特に限定されるものではない。例えば制御装置８０ｅは、内燃機関１１０のサイクル数が所定サイクル数に達した場合に本実施例に係る洗浄開始条件が満たされたと判定して、洗浄処理を実行してもよい。あるいは制御装置８０ｅは、実施例２の場合と同様に空燃比センサ１２２の検出結果に基づいて堆積物３００の有無を判定し、堆積物３００があると判定した場合に本実施例に係る洗浄開始条件が満たされたと判定して、洗浄処理を実行してもよい。
【０１２６】
制御装置８０ｅが洗浄処理の実行を終了するための条件は、特に限定されるものではない。例えば制御装置８０ｅは、洗浄処理の実行が開始されてから所定の時間経過後に洗浄処理の実行を終了してもよい。あるいは制御装置８０ｅは、空燃比センサ１２２の検出結果に基づいて堆積物３００の有無を判定し、堆積物３００が無いと判定した場合に洗浄処理の実行を終了してもよい。洗浄処理の実行が終了した場合、制御装置８０ｅは実施例１に係る制御処理を実行する。
【０１２７】
本実施例に係る燃料噴射装置１０ｅによれば、洗浄処理が行われることで突出部４２の外周側壁の堆積物３００を効果的に洗浄することができる。それにより、堆積物３００によって燃料の旋回流が阻害されることを効果的に抑制することができ、燃料の噴射量が低下することを効果的に抑制することができる。その結果、燃料の微細化を効果的に促進することができる。
【０１２８】
なお燃料噴射装置１０ｅは、実施例２〜実施例５のいずれの燃料噴射装置に適用されてもよい。燃料噴射装置１０ｅを実施例２に係る燃料噴射装置１０ａに適用する場合には、実施例２に係る燃料噴射弁２０ａを用いて、本実施例に係る洗浄処理および実施例２に係る図７のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｅを実施例３に係る燃料噴射装置１０ｂに適用する場合には、実施例３に係る燃料噴射弁２０ｂを用いて、本実施例に係る洗浄処理および実施例３に係る図９のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｅを実施例４に係る燃料噴射装置１０ｃに適用する場合には、実施例４に係る燃料噴射弁２０ｃを用いて、本実施例に係る洗浄処理および実施例４に係る図１１のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｅを実施例５に係る燃料噴射装置１０ｄに適用する場合には、本実施例に係る洗浄処理および実施例５に係る図１３のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。
【実施例７】
【０１２９】
続いて本発明の実施例７に係る燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置１０ｆと称する）について説明する。燃料噴射装置１０ｆは、制御装置の制御内容が実施例１に係る制御装置８０と異なっている。その他の構成は実施例１に係る燃料噴射装置１０と同様である。本実施例に係る制御装置（以下、制御装置８０ｆと称する）は、溝３６に堆積したデポジット、カーボン等の堆積物３００を回避するための制御処理（以下、回避処理と称する）をさらに実行する点において、実施例１に係る制御装置８０と異なっている。
【０１３０】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、燃料噴射装置１０ｆを説明するための図である。図１５（ａ）は、本実施例に係る燃料噴射弁２０の溝３６に堆積物３００が発生した様子を模式的に示している。具体的には、堆積物３００は溝３６の燃料の流動方向下流側の端部近傍に特に発生し易いため、図１５（ａ）は溝３６の燃料の流動方向下流側の端部に堆積物３００が発生した様子を模式的に示している。図１５（ｂ）は、本実施例に係る回避処理の様子を模式的に示している。なお、ニードル２６およびノズルボディ２４の軸線の図示は省略されている。
【０１３１】
制御装置８０ｆは、回避処理において、堆積物３００が発生した溝３６の部分をニードル２６の外周側壁３８が覆わなくなる位置に、ニードル２６を制御する。具体的には図１５（ｂ）においてニードル２６は、溝３６の噴孔３２側（先端側）から数えて第１周目の部分がニードル２６の外周側壁３８によって覆われなくなり、それ以外の溝３６はニードル２６の外周側壁３８によって覆われるような位置に制御されている。これにより、堆積物３００が発生した第１周目の溝３６を燃料の旋回力付与に活用しないようにすることができる。その結果、堆積物３００が発生した第１周目の溝３６を燃料の旋回力付与に活用する場合に比較して、堆積物３００によって燃料の旋回流が阻害されることを抑制でき、燃料の噴射量が低下することを抑制できる。
【０１３２】
なお制御装置８０ｆが本実施例に係る回避処理を実行するための条件（回避条件）は、特に限定されるものではない。例えば制御装置８０ｆは、内燃機関１１０のサイクル数が所定サイクル数に達した場合に回避条件が満たされたと判定して、回避処理を実行してもよい。あるいは制御装置８０ｆは、実施例２の場合と同様に空燃比センサ１２２の検出結果に基づいて堆積物３００の有無を判定し、堆積物３００があると判定した場合に回避条件が満たされたと判定して、回避処理を実行してもよい。
【０１３３】
また制御装置８０ｆが回避処理の実行を終了するための条件は、特に限定されるものではない。例えば制御装置８０ｆは、回避処理の実行が開始されてから所定時間経過後に回避処理の実行を終了してもよい。あるいは制御装置８０ｆは、空燃比センサ１２２の検出結果に基づいて堆積物３００の有無を判定し、堆積物３００がないと判定した場合に回避処理の実行を終了してもよい。なお回避処理の実行が終了した場合、制御装置８０ｆは実施例１に係る制御処理を実行する。
【０１３４】
本実施例に係る燃料噴射装置１０ｆによれば、回避処理によって溝３６に発生した堆積物３００を燃料の旋回力付与に活用しないようにすることで、堆積物３００によって燃料の旋回流が阻害されることを抑制でき、燃料の噴射量が低下することを抑制できる。それにより、燃料の微細化を効果的に促進することができる。
【０１３５】
なお燃料噴射装置１０ｆは、実施例２〜実施例６のいずれの燃料噴射装置に適用されてもよい。燃料噴射装置１０ｆを実施例２に係る燃料噴射装置１０ａに適用する場合には、実施例２に係る燃料噴射弁２０ａを用いて、本実施例に係る回避処理および実施例２に係る図７のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｆを実施例３に係る燃料噴射装置１０ｂに適用する場合には、実施例３に係る燃料噴射弁２０ｂを用いて、本実施例に係る回避処理および実施例３に係る図９のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｆを実施例４に係る燃料噴射装置１０ｃに適用する場合には、実施例４に係る燃料噴射弁２０ｃを用いて、本実施例に係る回避処理および実施例４に係る図１１のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｆを実施例５に係る燃料噴射装置１０ｄに適用する場合には、本実施例に係る回避処理および実施例５に係る図１３のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｆを実施例６に係る燃料噴射装置１０ｅに適用する場合には、本実施例に係る回避処理および実施例６に係る洗浄処理のいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。
【実施例８】
【０１３６】
続いて本発明の実施例８に係る燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置１０ｇと称する）について説明する。燃料噴射装置１０ｇは、制御装置の制御内容が実施例２に係る制御装置８０ａと異なっている。その他の構成は実施例２に係る燃料噴射装置１０ａと同様である。本実施例に係る制御装置（以下、制御装置８０ｇと称する）は、実施例２に係る洗浄処理を実行する代わりに、突出部４２を冷却する制御処理（以下、冷却処理と称する）を実行する点において、実施例２に係る制御装置８０ａと異なっている。ここで、実施例１〜実施例７に係る燃料噴射装置において突出部４２の一部が燃焼室１１４に露出した場合、燃焼室１１４の熱によって突出部４２が高温になる結果、突出部４２に焼き付きが生じるおそれがある。この焼き付きを抑制するために、本実施例に係る燃料噴射装置１０ｇは冷却処理を実行する。
【０１３７】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、燃料噴射装置１０ｇを説明するための図である。図１６（ａ）は冷却処理の実行前の状態を模式的に示し、図１６（ｂ）は冷却処理の実行中の状態を模式的に示している。なお、ニードル２６およびノズルボディ２４の軸線の図示は省略されている。制御装置８０ｇは、冷却処理において、噴孔３２から噴射される前の燃料の一部が導入路５０を通過して気体通路４４に流入するように、ニードル２６のリフト量を制御する。具体的には制御装置８０ｇは、溝３６と気体通路４４とが導入路５０によって連通するようにニードル２６のリフト量を制御することで、冷却処理を実行する。この場合、導入路５０を通過して気体通路４４内に流入した燃料が突出部４２内の気体通路４４を通過することで、突出部４２を冷却することができる。
【０１３８】
制御装置８０ｇが冷却処理を実行するための条件（冷却開始条件）は、特に限定されるものではない。例えば制御装置８０ｇは、前回の冷却処理の実行終了後からの内燃機関１１０の累積サイクル数が所定値に達した場合に冷却開始条件が満たされたと判定して冷却処理を実行してもよい。この場合、所定サイクルに１回、冷却処理が実行されることになる。
【０１３９】
また、制御装置８０ｇが冷却処理の実行を終了させるための条件は特に限定されるものではない。例えば制御装置８０ｇは、冷却処理の実行を開始してから所定時間経過後に冷却処理の実行を終了してもよい。なお冷却処理を実行した後において、制御装置８０ｇは実施例１に係る制御処理を実行する。
【０１４０】
本実施例に係る燃料噴射装置１０ｇによれば、冷却処理が実行されることで、突出部４２を冷却できることから、突出部４２の焼き付きを抑制することができる。
【０１４１】
なお燃料噴射装置１０ｇは、実施例２〜７に係る燃料噴射装置に適用されてもよい。燃料噴射装置１０ｇを実施例２に係る燃料噴射装置１０ａに適用する場合には、本実施例に係る冷却処理および実施例２に係る図７のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｇを実施例３に係る燃料噴射装置１０ｂに適用する場合には、実施例３に係る燃料噴射弁２０ｂに本実施例に係る導入路５０を設け、本実施例に係る冷却処理および実施例３に係る図９のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｇを実施例４に係る燃料噴射装置１０ｃに適用する場合には、実施例４に係る燃料噴射弁２０ｃに本実施例に係る導入路５０を設け、本実施例に係る冷却処理および実施例４に係る図１１のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。
【０１４２】
燃料噴射装置１０ｇを実施例５に係る燃料噴射装置１０ｄに適用する場合には、本実施例に係る燃料噴射弁２０ａを用いて、本実施例に係る冷却処理および実施例５に係る図１３のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｇを実施例６に係る燃料噴射装置１０ｅに適用する場合には、本実施例に係る燃料噴射弁２０ａを用いて、本実施例に係る冷却処理および実施例６に係る洗浄処理のいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｇを実施例７に係る燃料噴射装置１０ｆに適用する場合には、本実施例に係る燃料噴射弁２０ａを用いて、本実施例に係る冷却処理および実施例７に係る回避処理のいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。
【実施例９】
【０１４３】
続いて本発明の実施例９に係る燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置１０ｈと称する）について説明する。燃料噴射装置１０ｈは、制御装置の制御内容が実施例１に係る制御装置８０と異なっている。その他の構成は実施例１に係る燃料噴射装置１０と同様である。本実施例に係る制御装置（以下、制御装置８０ｈと称する）は、燃料の噴射開始から所定の期間経過するまでの期間（以下、噴射初期と称する）および燃料の噴射終了から所定の期間遡った期間（以下、噴射終期と称する）には、それ以外の期間に比較して、ニードル２６のリフト量を小さく制御する点において、実施例１に係る制御装置８０と異なっている。
【０１４４】
ここで燃料噴射装置１０ｈの内容を具体的に説明する前に、燃料噴射装置１０ｈが想到される契機となった技術的背景について説明する。図１７は燃料噴射装置１０ｈの技術的背景を説明するための図である。横軸は噴射期間を示し、縦軸は噴孔３２から噴射される燃料の粒径（ザウター平均粒子径：ＳＭＤ）を示している。
【０１４５】
図１７から、噴射初期および噴射終期の粒径は噴射初期および噴射終期以外の期間（定常期間と称する）に比較して大きいことが分る。このことから、噴射初期および噴射終期の場合、定常期間に比較して燃料の微細化のための処理をより強化することが好ましいといえる。そこで、燃料噴射装置１０ｈは、噴射初期および噴射終期の場合における燃料の微細化を効果的に実現するために、噴射初期および噴射終期の場合は定常期間の場合に比較してニードル２６のリフト量を小さく制御する。
【０１４６】
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、燃料噴射装置１０ｈの制御装置８０ｈによるニードル２６の制御を説明するための図である。なお、ニードル２６およびノズルボディ２４の軸線の図示は省略されている。図１８（ａ）は、燃料の噴射が開始される前の燃料噴射弁２０を模式的に示している。図１８（ｂ）は、噴射初期および噴射終期における燃料噴射弁２０を模式的に示している。図１８（ｃ）は、定常期間における燃料噴射弁２０を模式的に示している。噴射初期、噴射終期および定常期間において、実施例１に係る制御処理が実行される。具体的には噴射初期、噴射終期および定常期間において、実施例１の図４で説明した制御処理が実行される。
【０１４７】
図１８（ｂ）および図１８（ｃ）を参照して、制御装置８０ｈは、噴射初期および噴射終期においては、定常期間の場合よりも、ニードル２６のリフト量が小さくなるようにニードル２６のリフト量を制御する。具体的には制御装置８０は、噴射初期および噴射終期の高リフト状態の場合においては定常期間の高リフト状態の場合よりもニードル２６のリフト量を小さく制御する。また制御装置８０は、噴射初期および噴射終期の低リフト状態の場合においては定常期間の低リフト状態の場合よりもニードル２６のリフト量を小さく制御する。
【０１４８】
このように噴射初期および噴射終期において定常期間の場合よりもニードル２６のリフト量が小さくなるようにニードル２６のリフト量が制御されることで、このようなリフト量の制御が行われない場合に比較して、噴射初期および噴射終期の場合において溝３６のうちニードル２６の外周側壁３８によって覆われる部分を多くすることができる。その結果、燃料噴射装置１０ｈによれば、噴射初期および噴射終期における溝３６による旋回力付与機能を積極的に活用することができる。それにより噴射初期および噴射終期において噴孔３２から噴射される燃料の旋回力を増大させることができる。その結果、噴射初期および噴射終期における燃料の微細化を効果的に実現することができる。
【０１４９】
なお、噴射初期および噴射終期をどの程度の長さに設定するかは、特に限定されるものではない。実験、シミュレーション等によって燃料の粒径を測定または推測することで、燃料の微細化をより強化することが好ましいと考えられる期間を噴射初期および噴射終期として設定すればよい。
【０１５０】
また燃料噴射装置１０ｈは、実施例２〜実施例８のいずれの燃料噴射装置にも適用することができる。燃料噴射装置１０ｈを実施例２に係る燃料噴射装置１０ａに適用する場合には、実施例２に係る燃料噴射弁２０ａを用いて、本実施例に係る制御処理と実施例２に係る図７のフローチャートとのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｈを実施例３に係る燃料噴射装置１０ｂに適用する場合には、実施例３に係る燃料噴射弁２０ｂを用いて、本実施例に係る制御処理および実施例３に係る図９のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｈを実施例４に係る燃料噴射装置１０ｃに適用する場合には、実施例４に係る燃料噴射弁２０ｃを用いて、本実施例に係る制御処理および実施例４に係る図１１のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｈを実施例５に係る燃料噴射装置１０ｄに適用する場合には、本実施例に係る制御処理および実施例５に係る図１３のフローチャートのいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。
【０１５１】
燃料噴射装置１０ｈを実施例６に係る燃料噴射装置１０ｅに適用する場合には、本実施例に係る制御処理および実施例６に係る洗浄処理のいずれか一方を先に実行してから他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｈを実施例７に係る燃料噴射装置１０ｆに適用する場合には、本実施例に係る制御処理および実施例７に係る回避処理のいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。燃料噴射装置１０ｈを実施例８に係る燃料噴射装置１０ｇに適用する場合には、実施例８に係る燃料噴射弁２０ａを用いて本実施例に係る制御処理および実施例８に係る冷却処理のいずれか一方を先に実行した後に他方を実行すればよい。
【０１５２】
なお、実施例１〜実施例９において、燃料噴射装置は燃焼室１１４に燃料を直接噴射するように内燃機関１１０に配置された燃料噴射弁を備えているが、これに限定されるものではない。実施例１〜実施例９に係る燃料噴射装置は、例えば吸気通路１１５に燃料を噴射するように内燃機関１１０に配置された燃料噴射弁を備える燃料噴射装置にも適用することができる。
【０１５３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０  燃料噴射装置
２０  燃料噴射弁
２４  ノズルボディ
２６  ニードル
３０  シート面
３２  噴孔
３４  内周側壁
３８  外周側壁
４０  シート部
４２  突出部
４４  気体通路
４８  気体排出口
５０  導入路
６０  第１ニードル
６２  第２ニードル
７０  通路開閉装置
７２  開閉弁
７６  収容室
７７  開口端部
１００  車両
１１０  内燃機関
１２０  クランクポジションセンサ
１２１  アクセルポジションセンサ
１２２  空燃比センサ
【図１】
2013024183.tif 000003
【図２】
2013024183.tif 000004
【図３】
2013024183.tif 000005
【図４】
2013024183.tif 000006
【図５】
2013024183.tif 000007
【図６】
2013024183.tif 000008
【図７】
2013024183.tif 000009
【図８】
2013024183.tif 000010
【図９】
2013024183.tif 000011
【図１０】
2013024183.tif 000012
【図１１】
2013024183.tif 000013
【図１２】
2013024183.tif 000014
【図１３】
2013024183.tif 000015
【図１４】
2013024183.tif 000016
【図１５】
2013024183.tif 000017
【図１６】
2013024183.tif 000018
【図１７】
2013024183.tif 000019
【図１８】
2013024183.tif 000020