(57)【要約】【課題】  安定した燃焼を得ることの可能な燃料噴射装置１を提供する。【解決手段】  燃料噴射装置１は、第１ハウジング１０が有する第１噴孔１２から天然ガスを噴射し、第２ハウジング２０が有する第２噴孔２２から軽油を噴射する。固定手段としての溶接部３０は、第１噴孔１２から噴射された天然ガスの噴霧と、第２噴孔２２から噴射された軽油の噴霧とが接触するように、第１噴孔１２と第２噴孔２２の位置を固定する。これにより、軽油の噴霧が内燃機関のシリンダ内の空気の圧縮により自己着火し、天然ガスの噴霧はその自己着火した軽油の火炎から着火することにより燃焼する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の燃料を噴射する第１噴孔（１２）、その第１噴孔に通じる第１燃料通路（１３）、及び、その第１燃料通路の内壁に形成される第１弁座（１５）を有する筒状の第１ハウジング（１０）と、
前記第１ハウジングの内側に軸方向に往復移動可能に収容され、前記第１弁座に着座及び離座することで前記第１噴孔を開閉する第１ニードル弁（１１）と、
前記第１の燃料とセタン価が異なる第２の燃料を噴射する第２噴孔（２２）、その第２噴孔に通じる第２燃料通路（２４）、及び、その第２燃料通路の内壁に形成される第２弁座（２６）を有する筒状の第２ハウジング（２０）と、
前記第２ハウジングの内側に軸方向に往復移動可能に収容され、前記第２弁座に着座及び離座することで前記第２噴孔を開閉する第２ニードル弁（２１）と、
前記第１噴孔から噴射された前記第１の燃料の噴霧と前記第２噴孔から噴射された前記第２の燃料の噴霧とが接触するように前記第１噴孔と前記第２噴孔の位置を固定する固定手段（３０、３１、３５、３６）と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置（１）。
【請求項２】
前記第１の燃料と前記第２の燃料のうち、セタン価の高い方の燃料は内燃機関のシリンダ内で空気の圧縮により自己着火が可能なものであり、セタン価の低い方の燃料は前記セタン価の高い方の燃料の自己着火による火炎から着火することにより燃焼可能なものであ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】
前記第２ハウジングは、筒状に形成された前記第１ニードル弁の径方向内側に設けられ、
前記固定手段は、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの周方向の相対回転を規制することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記第１ハウジングは、複数の前記第１噴孔を有し、
前記第２ハウジングは、複数の前記第２噴孔を有し、
前記第１の燃料と前記第２の燃料のうちセタン価の低い方の燃料の噴霧はいずれも、セタン価の高い方の燃料の噴霧に接触可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
複数の前記第１噴孔の個数と複数の前記第２噴孔の個数とは、同一であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記第１噴孔と前記第２噴孔とは、前記第１ハウジングの軸方向に並び、且つ、前記第１ハウジングの周方向に重なる位置に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記第１噴孔の中心軸（Ａｘ１）と前記第２噴孔の中心軸（Ａｘ２）とは、平行に配置されているか、又は、前記第１噴孔及び前記第２噴孔から遠くなるに従い離れるように配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記第１噴孔の中心軸と前記第２噴孔の中心軸とは、平行に配置されているか、又は、前記第１噴孔の中心軸と前記第２噴孔の中心軸とを前記第１噴孔及び前記第２噴孔から遠くなるに従い離れるように配置した場合におけるエミッションの排出量と同じ程度のエミッションの排出量となるように、前記第１噴孔及び前記第２噴孔から遠くなるに従い近づくように配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記第１噴孔の中心軸と前記第２噴孔の中心軸とのなす角に関し、前記第１噴孔の中心軸と前記第２噴孔の中心軸とが平行である状態を０°とし、前記第１噴孔の中心軸と前記第２噴孔の中心軸とが前記第１噴孔及び前記第２噴孔から遠くなるに従い離れる状態を正の角度とし、近づく状態を負の角度とすると、
前記第１噴孔の中心軸と前記第２噴孔の中心軸とのなす角は、−９°から１９°であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記固定手段は、前記第１ニードル弁よりも反第１噴孔側で、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとを固定する溶接部（３０）であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
前記固定手段は、一端が前記第１ハウジングに設けられた第１凹部（３２）に嵌合し、他端が前記第２ハウジングに設けられた第２凹部（３３）に嵌合する位置決めピン（３１）であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記固定手段は、前記第１ハウジングの径方向内側の壁に設けられた非円形の第１嵌合面（３５）と、前記第２ハウジングの径方向外側の壁に設けられて前記第１嵌合面と嵌合可能な第２嵌合面（３６）であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に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、燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のシリンダ内に燃料を噴射供給する燃料噴射装置が知られている。
特許文献１に記載の燃料噴射装置は、シリンダ内に露出する先端部にパイロット噴射用噴孔が設けられ、そのパイロット噴射用噴孔よりもソレノイド側に気体燃料用噴孔が設けられている。燃料噴射装置は、パイロット噴射用噴孔から液体燃料を噴射し、気体燃料用噴孔から気体燃料を噴射する。この燃料噴射装置は、パイロット噴射用噴孔と気体燃料用噴孔とが周方向に相対回転可能であり、また、パイロット噴射用噴孔の個数と、気体燃料用噴孔の個数とが異なる構成である。これにより、燃料噴射装置は、パイロット噴射用噴孔と気体燃料用噴孔とが周方向に相対回転したとき、複数のパイロット噴射用噴孔のうちいずれかの噴孔から噴射された燃料噴霧（以下「パイロット噴霧」という）と、複数の気体燃料用噴孔のうちいずれかの噴孔から噴射された燃料噴霧（以下「気体燃料噴霧」という）との距離が近い領域が形成されるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４３９１９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料噴射装置は、パイロット噴射用噴孔と気体燃料用噴孔とが周方向に相対回転したとき、パイロット噴霧と気体燃料噴霧との距離が近い領域が生じると共に、遠い領域も生じる。また、この燃料噴射装置は、パイロット噴射用噴孔と気体燃料用噴孔との相対回転により、パイロット噴霧と気体燃料噴霧との距離が近い領域と遠い領域が変化する。そのため、パイロット噴霧と気体燃料噴霧との距離が遠い領域で、気体燃料噴霧の燃焼が悪化するおそれがある。また、パイロット噴霧と気体燃料噴霧との距離が近い領域と遠い領域が変化するので、シリンダ内で燃焼のばらつきが生じ、燃焼が不安定になるおそれがある。したがって内燃機関のトルク変動が大きくなると共に、内燃機関から排出される炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等のエミッションが増加するおそれがある。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、安定した燃焼を得ることの可能な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】
【０００５】
本発明は、第１の燃料を第１噴孔から噴射し、第１の燃料とはセタン価の異なる第２の燃料を第２噴孔から噴射する燃料噴射装置において、第１の燃料の噴霧と第２の燃料の噴霧とが接触するように第１噴孔と第２噴孔の位置を固定したことを特徴とする。
【０００６】
これにより、第１の燃料と第２の燃料のうちセタン価の高い方の燃料噴霧が内燃機関のシリンダ内の空気の圧縮により自己着火し、セタン価の低い方の燃料噴霧はその自己着火した燃料噴霧の火炎から着火することにより燃焼する。そのため、燃料噴射装置は、第１の燃料の噴霧と第２の燃料の噴霧による安定した燃焼を得ることが可能である。したがって、この燃料噴射装置は、内燃機関のトルク変動を抑制すると共に、内燃機関から排出されるエミッションを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の断面図である。
【図２】図１のＩＩ部分の拡大図である。
【図３】図１のＩＩ部分の外観図である。
【図４】図３のＩＶ方向の矢視図である。
【図５】噴霧方向を示す概念図である。
【図６】噴霧方向と熱発生率との関係を示す特性図である。
【図７】噴霧方向と熱発生率との関係を示す特性図である。
【図８】噴霧方向とエミッション排出量との関係を示す特性図である。
【図９】本発明の第２実施形態による燃料噴射装置の断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による燃料噴射装置の断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線の要部断面図である。
【図１２】参考例１の２個の燃料噴射装置を内燃機関に設置した状態の模式図である。
【図１３】参考例１の２個の燃料噴射装置における噴霧方向と熱発生率との関係を示す特性図である。
【図１４】参考例２の２個の燃料噴射装置を内燃機関に設置した状態の模式図である。
【図１５】参考例２の２個の燃料噴射装置における噴霧方向と熱発生率との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図８に示す。第１実施形態の燃料噴射装置１は、セタン価の異なる２種の燃料を内燃機関のシリンダ内に直接噴射供給するものである。第１実施形態では、燃料噴射装置１が噴射する２種の燃料のうち、セタン価の高い燃料として軽油を例として説明し、セタン価の低い燃料として天然ガスを例として説明する。
【０００９】
図１及び図２に示すように、燃料噴射装置１は、第１ハウジング１０、第１ニードル弁１１、第２ハウジング２０、第２ニードル弁２１、固定手段としての溶接部３０、第１駆動手段４０及び第２駆動手段５０などを備える。
第１ハウジング１０は筒状に形成され、内燃機関のシリンダに露出する部分に複数の第１噴孔１２を有する。第１ハウジング１０は、第１噴孔１２側から、第１磁性部１０１、非磁性部１０２及び第２磁性部１０３を有する。非磁性部１０２は、第１磁性部１０１と第２磁性部１０３との間の磁気的な短絡を防止する。第１磁性部１０１と非磁性部１０２と第２磁性部１０３とは溶接等により固定されている。
【００１０】
第１ハウジング１０は、内側に第１燃料通路１３を有する。第１燃料通路１３には、第１ハウジング１０に設けられた第１燃料供給路１４から「第１の燃料」としての天然ガスが供給される。第１燃料通路１３の内壁には、逆テーパ状の第１弁座１５が形成されている。
第１ニードル弁１１は筒状に形成され、第１ハウジング１０の内側に軸方向に往復移動可能に収容されている。第１ニードル弁１１の第１噴孔１２側の端部には、テーパ状の第１弁シート１６が形成されている。第１ニードル弁１１は、第１弁シート１６が第１弁座１５に着座することで複数の第１噴孔１２を閉塞し、第１弁シート１６が第１弁座１５から離座することで複数の第１噴孔１２を開放する。
【００１１】
第２ハウジング２０は筒状に形成され、第１ニードル弁１１の径方向内側に設けられている。図２に示すように、第２ハウジング２０の一方の先端部は、第１ハウジング１０の先端部中央に設けられた孔１８から露出している。
第２ハウジング２０は、第１ハウジング１０の先端部中央に設けられた孔１８よりも軸方向反第２噴孔側の外壁にテーパ面２３を有する。一方、第１ハウジング１０は、そのテーパ面２３に対応する位置の内壁に逆テーパ面１７を有する。第２ハウジング２０のテーパ面２３と、第１ハウジング１０の逆テーパ面１７とは気密または液密に嵌合し、メタルシールを構成している。このメタルシールにより、第１燃料通路１３からの燃料漏れが防がれている。
【００１２】
第２ハウジング２０は、第１ハウジング１０の孔１８から露出した先端部に複数の第２噴孔２２を有する。
第２ハウジング２０は、内側に第２燃料通路２４を有する。第２燃料通路２４には、第２ハウジング２０に設けられた第２燃料供給路２５から「第２の燃料」としての軽油が供給される。第２燃料通路２４の内壁には、逆テーパ状の第２弁座２６が形成されている。
第２ニードル弁２１は、第２ハウジング２０の内側に軸方向に往復移動可能に収容されている。第２ニードル弁２１の第２噴孔２２側の端部には、テーパ状の第２弁シート２１１が形成されている。第２ニードル弁２１は、第２弁シート２１１が第２弁座２６に着座することで複数の第２噴孔２２を閉塞し、第２弁シート２１１が第２弁座２６から離座することで複数の第２噴孔２２を開放する。
【００１３】
図１に示すように、第２ハウジング２０の反第２噴孔側の端部には、径方向に肉厚が大きく形成された第１固定コア部２７が設けられる。第１固定コア部２７は、第１ニードル弁１１よりも反噴孔側に位置している。第１固定コア部２７の反第２噴孔側には、大径筒部２８が設けられる。第１固定コア部２７の外径よりも大径筒部２８の外径が大きい。そのため、第１固定コア部２７と大径筒部２８との間には、段差２９が形成される。この段差２９は、第１ハウジング１０の反第１噴孔側の端面に当接する。そして、第２ハウジング２０の段差２９と、第１ハウジング１０の反第１噴孔側の端面とは、溶接により固定される。図１では、その溶接箇所を溶接部３０として模式的に示している。溶接部３０は、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との周方向の相対回転を規制する。これにより、第１ハウジング１０が有する複数の第１噴孔１２の位置と、第２ハウジング２０が有する複数の第２噴孔２２の位置とが固定される。
第１実施形態の溶接部３０は、特許請求の範囲に記載の「固定手段」の一例に相当する。
【００１４】
第１実施形態の備える第１駆動手段４０と第２駆動手段５０はいずれも電磁式である。
第１駆動手段４０は、第１ニードル弁１１を駆動するものである。第１駆動手段４０は、第１可動コア部４１、第１固定コア部２７、第１スプリング４３及び第１コイル４４等から構成される。
第１可動コア部４１は磁性体であり、第１ニードル弁１１の反第１弁シート側に、第１ニードル弁１１と一体に形成される。第１可動コア部４１は、第１ハウジング１０の内壁に対し摺動可能である。第１固定コア部２７も磁性体であり、第１可動コア部４１よりも反噴孔側で、第２ハウジング２０と一体に形成される。第１可動コア部４１と第１固定コア部２７との間に設けられた第１スプリング４３は、第１可動コア部４１を第１噴孔１２側へ付勢している。第１ハウジング１０の有する非磁性部１０２は、第１可動コア部４１と第１固定コア部２７との間の磁気ギャップの径外側に設けられている。第１ハウジング１０の径外側に第１コイル４４が巻かれている。第１コイル４４の外側にヨーク４５が設けられている。
【００１５】
第１ハウジング１０の外側に設けられたコネクタ４６の端子４７から第１コイル４４に通電されると、第１コイル４４の発生する磁界により、第１固定コア部２７、第１可動コア部４１、第１磁性部１０１、ヨーク４５、第２磁性部１０３等から形成される磁気回路に磁束が流れる。これにより、第１可動コア部４１と第１固定コア部２７との間に磁気吸引力が作用し、第１可動コア部４１は、第１固定コア部２７側へ磁気吸引される。このとき、第１ニードル弁１１の第１弁シート１６が第１弁座１５から離座し、複数の第１噴孔１２から天然ガスが噴射される。
一方、第１コイル４４への通電が停止されると、第１可動コア部４１と第１固定コア部２７との間の磁気吸引力が消滅し、第１スプリング４３の付勢力により第１可動コア部４１は、第１噴孔１２側へ移動する。これにより、第１ニードル弁１１の第１弁シート１６が第１弁座１５に着座し、複数の第１噴孔１２からの燃料噴射が停止する。
【００１６】
第２駆動手段５０は、第２ニードル弁２１を駆動するものである。第２駆動手段５０は、第２可動コア部５１、第２固定コア部５２、第２スプリング５３及び第２コイル５４等から構成される。
第２可動コア部５１は磁性体であり、第２ニードル弁２１の反第２弁シート側に、第２ニードル弁２１と一体に形成される。第２可動コア部５１は、大径筒部２８の内壁に対し摺動可能である。第２固定コア部５２も磁性体であり、第２可動コア部５１よりも反第２噴孔側に設けられる。第２固定コア部５２は、大径筒部２８に固定される。第２固定コア部５２は、第２コイル５４の中央に設けられる軸部５２１と、その軸部５２１の第２可動コア部５１側に設けられる下円盤部５２２と、軸部の反第２可動コア部側に設けられる上円盤部５２３とから構成されている。下円盤部５２２の径方向外側には、環状の第２非磁性部５５が設けられている。第２非磁性部５５は、下円盤部５２２と大径筒部２８との間の磁気的な短絡を防止する。
第２可動コア部５１と第２固定コア部５２との間に設けられた第２スプリング５３は、第２可動コア部５１を第２噴孔２２側へ付勢している。
【００１７】
上円盤部の外側に設けられた第２端子４７から第２コイル５４に通電されると、第２コイル５４の発生する磁界により、第２固定コア部５２、第２可動コア部５１、大径筒部２８等から形成される磁気回路に磁束が流れる。これにより、第２可動コア部５１と第２固定コア部５２との間に磁気吸引力が作用し、第２可動コア部５１は、第２固定コア部５２側へ磁気吸引される。このとき、第２ニードル弁２１の第２弁シート２１１が第２弁座２６から離座し、複数の第２噴孔２２から軽油が噴射される。
一方、第２コイル５４への通電が停止されると、第２可動コア部５１と第２固定コア部５２との間の磁気吸引力が消滅し、第２スプリング５３の付勢力により第２可動コア部５１は、第２噴孔２２側へ移動する。これにより、第２ニードル弁２１の第２弁シート２１１が第２弁座２６に着座し、複数の第２噴孔２２からの燃料噴射が停止する。
【００１８】
次に、複数の第１噴孔１２と複数の第２噴孔２２との位置関係について、図３から図５を参照して説明する。
図３では、複数の第１噴孔１２のうち１個の第１噴孔１２の中心軸を一点鎖線Ａｘ１で示し、その第１噴孔１２から噴射された燃料噴霧を模式的に破線αで示す。
また、複数の第２噴孔２２のうち１個の第２噴孔２２の中心軸を一点鎖線Ａｘ２で示し、その第２噴孔２２から噴射された燃料噴霧を模式的に破線βで示している。
【００１９】
図３及び図４に示すように、複数の第１噴孔１２の個数と複数の第２噴孔２２の個数とは、同一である。複数の第１噴孔１２と複数の第２噴孔２２は、いずれも周方向に等間隔で設けられている。
また、複数の第１噴孔１２と複数の第２噴孔２２とは、第１ハウジング１０の軸方向に並ぶ位置に設けられる。即ち、第１噴孔１２と複数の第２噴孔２２とは、第１ハウジング１０の周方向にずれることなく、周方向に重なる位置に設けられる。
【００２０】
図３では、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と、その第１噴孔１２に対し第１ハウジング１０の軸方向に並ぶ位置に設けられた第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とは、平行に配置されている。なお、全ての第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と、それらに対応する全ての第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とは、いずれも平行に配置されている。
また、図３では、第１噴孔１２から噴射された燃料噴霧αと、第２噴孔２２から噴射された燃料噴霧βとが接触する箇所を斜線γで示している。全ての第１噴孔１２から噴射された燃料噴霧αと、それらの第１噴孔１２に対し第１ハウジング１０の軸方向に並ぶ位置に設けられた全ての第２噴孔２２から噴射された燃料噴霧βとは、いずれも接触可能である。
【００２１】
図５は、第１実施形態の燃料噴射装置１が採用する、複数の第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と複数の第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とのなす角について示している。
なお、以下の説明において、「第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２のなす角」のことを「噴霧方向」ということとする。
第１実施形態では、一点鎖線Ａｘ１とＡｘ２に示すように、複数の第１噴孔１２の中心軸と複数の第２噴孔２２の中心軸とは、全て平行に配置される。
または、一点鎖線Ａｘ１とＡｘ２´に示すように、複数の第１噴孔１２の中心軸と複数の第２噴孔２２の中心軸とは、第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い離れるように配置される。
または、一点鎖線Ａｘ１とＡｘ２´´に示すように、複数の第１噴孔１２の中心軸と複数の第２噴孔２２の中心軸とは、第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い近づくように配置される。
なお、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２との噴霧方向は、内燃機関からのエミッションの排出量を許容可能な程度に、実験などにより設定される。
【００２２】
図５に示すように、第１実施形態では、一点鎖線Ａｘ１とＡｘ２に示すように、第１噴孔１２の中心軸と第２噴孔２２の中心軸とが平行である状態を、噴霧方向が０°であるとする。また、一点鎖線Ａｘ１とＡｘ２´に示すように、第１噴孔１２の中心軸と第２噴孔２２の中心軸とが第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い離れる状態を、噴霧方向が正の角度であるとする。また、一点鎖線Ａｘ１とＡｘ２´´に示すように、第１噴孔１２の中心軸と第２噴孔２２の中心軸とが第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い近づく状態を、噴霧方向が負の角度であるとする。
【００２３】
なお、図５では、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１を固定し、第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２を変化させているが、他の実施形態として、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１を変化させ、第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２を固定してもよい。また、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と、第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２の両方を変化させてもよい。
なお、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と、第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とを変化させる場合、第１ハウジング１０の軸方向に変化させることに代えて、第１ハウジング１０の周方向に変化させてもよい。
【００２４】
続いて、噴霧方向を変えたときの内燃機関の熱発生率と、エミッション排出量について、図６及び図７に示す実験結果を参照して説明する。
なお、図６及び図７に示す実験は、複数の第１噴孔１２からの燃料噴射と、複数の第２噴孔２２からの燃料噴射とを同時に行ったものである。
図６（Ａ）は、噴霧方向を０°としたときの内燃機関の熱発生率を示している。即ち、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とは平行である。
図６（Ａ）では、クランク角Ａｄｅｇで、軽油の燃料噴霧が着火し、その火炎に天然ガスの噴霧が着火して燃焼する。クランク角Ｂｄｅｇで熱発生率が最大となり、クランク角Ｃｄｅｇ近傍で燃焼が終了する。
なお、図６及び図７のグラフでは、軽油の燃料噴霧が着火してから軽油と天然ガスの燃焼が終了するまでの熱発生率の積分値が燃料の燃焼量に対応しているものと考えられる。
【００２５】
図６（Ｂ）は、噴霧方向を−９°としたときの内燃機関の熱発生率を示している。即ち、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とは、第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い近づくように配置されている。
図６（Ｂ）では、クランク角Ｄｄｅｇで、軽油の燃料噴霧が着火し、その火炎に天然ガスの噴霧が着火して燃焼する。クランク角Ｅｄｅｇで熱発生率が最大となり、クランク角Ｆｄｅｇ近傍で燃焼が終了する。
図６（Ｂ）における燃料噴霧の着火タイミングであるクランク角Ｄｄｅｇは、図６（Ａ）で示したクランク角Ａｄｅｇよりも僅かに遅角している。
【００２６】
図６（Ｃ）は、噴霧方向を−４３°としたときの内燃機関の熱発生率を示している。即ち、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とは、第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い図６（Ｂ）に示した条件のものよりもさらに近づくように配置されている。
図６（Ｃ）では、クランク角Ｇｄｅｇで、軽油の燃料噴霧が着火し、その火炎に天然ガスの噴霧が着火して燃焼する。クランク角Ｈｄｅｇで熱発生率が最大となり、クランク角Ｉｄｅｇ近傍で燃焼が終了する。
図６（Ｃ）における燃料噴霧の着火タイミングであるクランク角Ｇｄｅｇは、図６（Ａ）で示したクランク角Ａｄｅｇよりも遅角している。また、図６（Ｃ）のグラフから読み取れる燃料の燃焼量は、図６（Ａ）で示したグラフから読み取れる燃料の燃焼量よりも少ないものと考えられる。
【００２７】
図６（Ａ）−（Ｃ）の結果により、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とを第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い、より近づくように配置するほど、燃料噴霧の着火タイミングが遅角することが示されている。これは、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧とが干渉すると、軽油の噴霧に空気が良好に導入されなくなるため、軽油が噴射されてから自己着火するまでの着火遅れ時間が長くなることがその要因として考えられる。
また、着火タイミングが遅角すると、燃料の燃焼量が少なくなることが示されている。これは、軽油の着火遅れ時間が長くなると、天然ガスが噴射されてから着火するまでに天然ガスに空気が取り込まれる予混合が進み、天然ガスの噴霧が希薄化することにより燃焼が悪化することがその要因として考えられる。
【００２８】
図７（Ａ）は、図６（Ａ）と同一のグラフであるので説明を省略する。
図７（Ｂ）は、噴霧方向を９°としたときの内燃機関の熱発生率を示している。即ち、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とは、第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い離れるように配置されている。
図７（Ｂ）では、クランク角Ｊｄｅｇで、軽油の燃料噴霧が着火し、その火炎に天然ガスの噴霧が着火して燃焼する。クランク角Ｋｄｅｇで熱発生率が最大となり、クランク角Ｌｄｅｇ近傍で燃焼が終了する。
図７（Ｂ）における燃料噴霧の着火タイミングであるクランク角Ｊｄｅｇは、図７（Ａ）で示したクランク角Ａｄｅｇとほぼ同一である。
【００２９】
図７（Ｃ）は、噴霧方向を１９°としたときの内燃機関の熱発生率を示している。即ち、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とは、第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い図７（Ｂ）に示した条件のものよりもさらに離れるように配置されている。
図７（Ｃ）では、クランク角Ｍｄｅｇで、軽油の燃料噴霧が着火し、その火炎に天然ガスの噴霧が着火して燃焼する。クランク角Ｎｄｅｇで熱発生率が最大となり、クランク角Ｏｄｅｇ近傍で燃焼が終了する。
図７（Ｃ）における燃料噴霧の着火タイミングであるクランク角Ｍｄｅｇは、図７（Ａ）で示したクランク角Ａｄｅｇよりも僅かに遅角している。
【００３０】
図７（Ａ）−（Ｃ）の結果により、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２を第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い離れるように配置したとき、燃料噴霧の着火タイミングはほとんど変化しないことが示されている。また、燃料の燃焼量についても大きく変化しないことが示されている。
このことから、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧とが大きく干渉しなければ、軽油の噴霧に空気が良好に導入されるため、軽油の噴霧の着火遅れ時間の変化が殆ど生じないといえる。
また、軽油の噴霧の着火遅れ時間に変化がなければ、天然ガスが噴射されてから着火までにその噴霧に取り込まれる空気の量が少ないので、天然ガスの噴霧が希薄化することなく、良好に燃焼すると考えられる。
【００３１】
図８では、噴霧方向とエミッション排出量との関係を示している。
エミッションのうち、炭化水素（ＨＣ）の排出量は、噴霧方向が０°のときに最も少ない。噴霧方向が０°からマイナス側へ向かう（燃料噴霧同士が平行よりも近づく）に従い炭化水素の排出量は増加する。また、噴霧方向が０°からプラス側へ向かう（燃料噴霧同士が平行よりも離れる）に従い炭化水素の排出量は増加する。但し、噴霧方向が０°からマイナス側へ向かうときの炭化水素の増加率は、噴霧方向が０°からプラス側へ向かうときの炭化水素の増加率よりも大きい。
【００３２】
エミッションのうち、一酸化炭素（ＣＯ）の排出量は、噴霧方向が９°のときに最も少ない。噴霧方向が９°からマイナス側へ向かうに従い一酸化炭素の排出量は増加する。また、噴霧方向が０°からプラス側へ向かうに従い一酸化炭素の排出量は増加する。噴霧方向が１９°のときの一酸化炭素の排出量と、噴霧方向が−９°のときの一酸化炭素の排出量とは近似した値である。
図８の結果により、燃料噴射装置１は、噴霧方向を−９°から１９°とすることで、エミッション排出量を低減することが可能であることが示されている。
ただし、第１実施形態の燃料噴射装置１は、噴霧方向を−９°から１９°の範囲に限ることなく、第１噴孔１２と第２噴孔２２との距離、第１噴孔１２又は第２噴孔２２の形状による燃料噴霧の拡散の大きさ、燃料圧力および噴射時期などの諸条件に基づき、実験などにより設定することが可能である。
【００３３】
第１実施形態の燃料噴射装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態の燃料噴射装置１は、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧とが接触するように第１噴孔１２と第２噴孔２２の位置を固定している。
これにより、軽油の噴霧が内燃機関のシリンダ内の空気の圧縮により自己着火し、天然ガスの噴霧はその自己着火した軽油の火炎から着火することにより燃焼する。そのため、燃料噴射装置１は、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧による安定した燃焼を得ることが可能である。したがって、この燃料噴射装置１は、内燃機関のトルク変動を抑制すると共に、内燃機関から排出されるエミッションを低減することができる。
【００３４】
（２）第１実施形態の燃料噴射装置１は、筒状に形成された第１ニードル弁１１の径方向内側に第２ハウジング２０を備える。固定手段としての溶接部３０は、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との周方向の相対回転を規制する。
これにより、溶接部３０は、簡素な構成で第１噴孔１２と第２噴孔２２の位置を固定することが可能である。
【００３５】
（３）第１実施形態では、複数の第１噴孔１２から噴射された天然ガスの噴霧はいずれも、複数の第２噴孔２２から噴射された軽油の噴霧に接触可能である。
これにより、内燃機関のシリンダ内に燃焼が悪化する領域が形成されることを防ぐことが可能である。したがって、複数の第１噴孔１２から噴射された天然ガスを良好に燃焼させることができる。
【００３６】
（４）第１実施形態では、複数の第１噴孔１２の個数と複数の第２噴孔２２の個数とは、同一である。
これにより、複数の第１噴孔１２から噴射された天然ガスの噴霧をすべて、軽油の噴霧に対応させることが可能である。したがって、複数の第１噴孔１２から噴射された天然ガスの噴霧に対し、自己着火した軽油の火炎を接触させることができる。
【００３７】
（５）第１実施形態では、第１噴孔１２と第２噴孔２２とは、第１ハウジング１０の軸方向に並び、且つ、周方向に重なる位置に設けられる。
これにより、第１噴孔１２と第２噴孔２２との距離を近づけることが可能である。そのため、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧とを容易に接触させることができる。
【００３８】
（６）第１実施形態では、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２Ａｘ２の中心軸とは、平行に配置されているか、又は、第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い離れるように配置されている。
これにより、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧との干渉が抑制されるので、軽油の噴霧に空気が良好に導入される。そのため、軽油の噴霧は噴射されてから自己着火するまでの着火遅れ時間が短くなる。したがって、天然ガスが噴射されてから着火するまでの間に、天然ガスの噴霧に空気が取り込まれることにより天然ガスの噴霧が希薄化することが抑制される。その結果、天然ガスが良好に燃焼するので、内燃機関から排出されるエミッションを低減することができる。
【００３９】
（７）第１実施形態では、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とは、平行に配置されているか、又は、内燃機関からのエミッションの排出量を許容可能な程度に第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い近づくように配置されている。
ここで、「内燃機関からのエミッションの排出量を許容可能な程度」とは、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とを第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い離れるように配置した場合におけるエミッションの排出量と同じ程度のエミッションの排出量をいう。
即ち、第１噴孔１２の中心軸Ａｘ１と第２噴孔２２の中心軸Ａｘ２とを、第１噴孔１２及び第２噴孔２２から遠くなるに従い近づくように配置した場合でも、その角度が小さければ、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧との干渉が大きくなることを回避することが可能である。したがって、そのような構成であれば、内燃機関から排出されるエミッションを低減することができる。
【００４０】
（８）第１実施形態では、噴霧方向を−９°から１９°に設定することが例示される。
第１実施形態では、噴霧方向が−９°よりマイナス側へ向かうと、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧との干渉が大きくなり、エミッション排出量が多くなる。一方、噴霧方向が１９°よりプラス側へ向かうと、軽油の火炎に天然ガスの噴霧が着火しにくくなり、エミッション排出量が多くなる。そのため、噴射方向を−９°から１９°とすることで、エミッション排出量を低減することが可能である。
【００４１】
（９）第１実施形態の燃料噴射装置１は、第１ニードル弁１１よりも反噴孔側で、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０とを溶接部３０で固定することにより、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との周方向の相対回転を規制する。
これにより、簡素な構成で第１ハウジング１０と第２ハウジング２０とを固定することが可能である。
また、第１ニードル弁１１よりも反噴孔側に溶接部３０を設けることにより、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０の肉厚の大きい箇所を確実に溶接することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図９に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の燃料噴射装置１は、固定手段として位置決めピン３１を備えている。位置決めピン３１は、一端が第１ハウジング１０の反第１噴孔側の端面に設けられた第１凹部３２に嵌合し、他端が第２ハウジング２０の大径筒部２８に設けられた第２凹部３３に嵌合している。これにより、位置決めピン３１は、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との周方向の相対回転を規制する。したがって、第１ハウジング１０が有する複数の第１噴孔１２の位置と、第２ハウジング２０が有する複数の第２噴孔２２の位置とが位置決めピン３１により固定される。
第２実施形態では、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との周方向の位置決めを正確に行うことが可能である。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図１０及び図１１に示す。なお、図１１では、第１ハウジング１０の径外側に設けられているコネクタ４６等の図示を省略している。
第３実施形態では、第１ハウジング１０は、反第１噴孔側の端面に、反第１噴孔側に延びる突部３４を有している。突部３４の径内方向の内壁は、第１ハウジング１０の軸に対して平行に形成されている。この突部３４の径内方向の内壁が第１嵌合面３５である。
【００４４】
第２ハウジング２０は、第１固定コア部２７の径方向外側の壁に、第１ハウジング１０の軸に対して平行に形成された第２嵌合面３６を有する。第２嵌合面３６は、第１ハウジング１０の第１嵌合面３５と嵌合可能である。第１ハウジング１０の第１嵌合面３５と、第２ハウジング２０の第２嵌合面３６とが嵌合することにより、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との周方向の相対回転が規制される。
第３実施形態では、第１嵌合面３５と第２嵌合面３６が、特許請求の範囲に記載の「固定手段」の一例に相当する。
【００４５】
第３実施形態では、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０との周方向の位置決めを、部品点数が少ない簡素な構成で、正確に行うことが可能である。
なお、第１嵌合面３５と第２嵌合面３６は、第１ハウジング１０の軸に対して平行な平面に形成されることに限らず、例えば多角形又は楕円形等の非円形であればよく、且つ、第１嵌合面３５と第２嵌合面３６とが嵌合可能であればよい。
【００４６】
（参考例１）
次に、参考例１について、図１２および図１３を参照して説明する。
図１２は、２個の燃料噴射装置２，３を内燃機関のシリンダ４に設置した状態を示している。この２個の燃料噴射装置２，３は、一方の燃料噴射装置２が軽油のみを噴射するものであり、他方の燃料噴射装置３が天然ガスのみを噴射するものである。
また、図１２では、シリンダ４の内側で、一方の燃料噴射装置２から噴射された天然ガスの噴霧αと、他方の燃料噴射装置３から噴射された軽油の噴霧βとが接触する状態を示している。
【００４７】
図１３は、図１２の状態における熱発生率を示したものである。
図１３では、クランク角Ｐｄｅｇで、軽油の燃料噴霧が着火し、その火炎に天然ガスの噴霧が着火して燃焼する。クランク角Ｑｄｅｇで熱発生率が最大となり、クランク角Ｒｄｅｇ近傍で燃焼が終了する。
【００４８】
（参考例２）
次に、参考例２について、図１４および図１５を参照して説明する。
参考例２による２個の燃料噴射装置２，３も、一方の燃料噴射装置２が軽油のみを噴射するものであり、他方の燃料噴射装置３が天然ガスのみを噴射するものである。
図１４では、シリンダ４の内側で、一方の燃料噴射装置２から噴射された天然ガスの噴霧αと、他方の燃料噴射装置３から噴射された軽油の噴霧βとが接触しない状態を示している。
【００４９】
図１５は、図１４の状態における熱発生率を示したものである。
図１５では、クランク角Ｓｄｅｇで、軽油の燃料噴霧が着火し燃焼する。クランク角Ｔｄｅｇで熱発生率が最大となり、クランク角Ｕｄｅｇ近傍で燃焼が終了する。
図１５のグラフから読み取れる燃料の燃焼量は、図１３で示したグラフから読み取れる燃料の燃焼量よりも少ないものと考えられる。
このことは、図１４の状態では、軽油の噴霧と天然ガスの噴霧とが接触しないので、軽油のみが自己着火により燃焼し、天然ガスの噴霧は軽油の火炎から着火することなく、燃焼しないことが原因として考えられる。
参考例１及び２の実験結果により、燃料として軽油と天然ガスを使用する場合、それらの噴霧を接触させることが、安定した燃焼を得るための必須の条件であることが示されている。
【００５０】
（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、セタン価の高い燃料として軽油を例として説明し、セタン価の低い燃料として天然ガスを例として説明した。これに対し、他の実施形態では、セタン価の高い燃料は内燃機関のシリンダ内で空気の圧縮により自己着火が可能なものであればよく、例えばＧＴＬ（Ｇａｓ  Ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄｓ）等が例示される。また、セタン価の低い燃料はセタン価の高い燃料の自己着火による火炎から着火することにより燃焼可能なものであればよく、例えばメタノール、エタノール、ＬＰＧ等が例示される。
なお、燃料噴射装置１が噴射する燃料は、液体燃料であっても、気体燃料であってもよい。
【００５１】
（２）上述した実施形態では、セタン価の低い燃料を第１の燃料として説明し、セタン価の高い燃料を第２の燃料として説明した。これに対し、他の実施形態では、第１の燃料をセタン価の高い燃料とし、第２の燃料をセタン価の低い燃料としてもよい。例えば、燃料噴射装置１は、第１噴孔１２から軽油を噴射し、第２噴孔２２から天然ガスを噴射する構成としてもよい。
【００５２】
（３）上述した実施形態では、燃料噴射装置１は、電磁式の駆動手段４０，５０により第１ニードル弁１１と第２ニードル弁２１を駆動した。これに対し、他の実施形態では、駆動手段として、例えばピエゾアクチュエータ又は油圧式アクチュエータ等を適用してもよい。
【００５３】
（４）上述した実施形態では、燃料噴射装置１は、複数の第１噴孔１２からの燃料噴射と、複数の第２噴孔２２からの燃料噴射とを同時に行った。これに対し、他の実施形態では、例えばセタン価の高い燃料を噴射した後、セタン価の低い燃料を噴射してもよい。即ち、セタン価の高い燃料を噴射した後、その噴霧が自己着火した際にセタン価の低い燃料を噴射すれば、セタン価の低い燃料噴霧が空気と混合して希薄化することを抑制することができる。
【００５４】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせた形態とすることが可能であり、さらにその要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ・・・燃料噴射装置
１０・・・第１ハウジング
１１・・・第１ニードル弁
１２・・・第１噴孔
２０・・・第２ハウジング
２１・・・第２ニードル弁
２２・・・第２噴孔
３０・・・溶接部（固定手段）
３１・・・位置決めピン（固定手段）
３５・・・第１嵌合面（固定手段）
３６・・・第２嵌合面（固定手段）
【図１】
2016017514.tif 000003
【図２】
2016017514.tif 000004
【図３】
2016017514.tif 000005
【図４】
2016017514.tif 000006
【図５】
2016017514.tif 000007
【図６】
2016017514.tif 000008
【図７】
2016017514.tif 000009
【図８】
2016017514.tif 000010
【図９】
2016017514.tif 000011
【図１０】
2016017514.tif 000012
【図１１】
2016017514.tif 000013
【図１２】
2016017514.tif 000014
【図１３】
2016017514.tif 000015
【図１４】
2016017514.tif 000016
【図１５】
2016017514.tif 000017