JP2010265855A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２種類の燃料をそれぞれ異なるタイミングで噴射可能な燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射装置１０の第１制御弁１００は、第１制御圧力室１５０とリターン燃料ラインＲ１が連通し、且つ第２制御圧力室１６０とリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断された場合に、第１弁体１０１が加圧位置にあり、第１制御圧力室１５０とリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断され、且つ第２制御圧力室１６０とリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断された場合と、第１制御圧力室１５０とリターン燃料ラインＲ１が連通し、且つ第２制御圧力室１６０とリターン燃料ラインＲ１が連通する場合に、第１弁体１０１を減圧位置に操作する。第２制御弁２００は、制御圧力室２４０とリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断された場合に、第２弁体２０２が加圧位置にあり、制御圧力室２４０とリターン燃料ラインＲ１が連通する場合に、第２弁体２０２を減圧位置に操作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用の燃料噴射装置に関し、特に、２種類の燃料を、それぞれ異なるタイミングで噴射可能な燃料噴射装置に関する。

内燃機関用の燃料噴射装置（インジェクタ）には、異なる２種類の燃料を、それぞれ異なるタイミングで噴射可能なものが知られている。例えば、下記の特許文献１には、内燃機関の燃焼室内に気体燃料と液体燃料とを、それぞれ異なるタイミングで噴射可能な内燃機関用燃料噴射装置（燃料噴射器）が開示されている。

特表２００４−５０１３０６号公報

ところで、特許文献１に記載の燃料噴射器においては、気体燃料制御用と、パイロット燃料（液体燃料）制御用との２つのソレノイド駆動弁（電磁弁）を用いているため、燃料噴射装置のコストが高くなるという問題がある。複数のソレノイド駆動弁を用いることなく、２つのノズルニードルを個別にリフトさせて、２種類の燃料（例えば、気体燃料と液体燃料）を、それぞれ異なるタイミングで噴射可能な燃料噴射装置が要望されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のソレノイド駆動バルブを用いることなく、２種類の燃料をそれぞれ異なるタイミングで噴射可能な燃料噴射装置を提供する。

本発明に係る燃料噴射装置は、低圧側通路に連通する加圧開弁室が、高圧側通路に連通することにより加圧されて第１ノズルニードルがリフトし、且つ高圧側通路に連通する減圧開弁室が、低圧側通路に連通することにより減圧されて第２ノズルニードルがリフトする燃料噴射装置であって、加圧開弁室と高圧側通路とを連通させて加圧開弁室を加圧する加圧位置と、加圧開弁室と高圧側通路との連通を遮断して加圧開弁室を減圧する減圧位置との、いずれか一方に第１弁体が操作されて、加圧開弁室の加圧／減圧を制御可能な第１制御弁と、減圧開弁室と低圧側通路との連通を遮断して減圧開弁室を加圧する加圧位置と、減圧開弁室と低圧側通路とを連通させて減圧開弁室を減圧する減圧位置との、いずれか一方に第２弁体が操作されて、減圧開弁室の加圧／減圧を制御可能な第２制御弁と、を有し、第１制御弁は、高圧側通路に連通しており、且つ第１ポートが開放されている場合に当該第１ポートから低圧側通路に連通する第１制御圧力室と、高圧側通路に連通しており、且つ第２ポートが開放されている場合に当該第２ポートから低圧側通路に連通する第２制御圧力室と、第１制御圧力室と第２制御圧力室の圧力変化に応じて第１弁体を操作可能な第１ピストンと、を備え、第１制御圧力室と低圧側通路が連通し、且つ第２制御圧力室と低圧側通路との連通が遮断された場合に、第１弁体が加圧位置にあり、一方、第１制御圧力室と低圧側通路との連通が遮断され、且つ第２制御圧力室と低圧側通路との連通が遮断された場合と、第１制御圧力室と低圧側通路が連通し、且つ第２制御圧力室と低圧側通路が連通する場合に、第１ピストンが第１弁体を減圧位置に操作するよう構成されており、第２制御弁は、高圧側通路に連通しており、且つ第２ポートが開放されている場合に当該第２ポートから低圧側通路に連通する制御圧力室と、制御圧力室の圧力変化に応じて第２弁体を操作可能な第２ピストンと、を備え、制御圧力室と低圧側通路との連通が遮断された場合に、第２弁体は加圧位置にあり、一方、制御圧力室と低圧側通路が連通する場合に、第２ピストンが第２弁体を減圧位置に操作するよう構成されていることを特徴とする。

上記の燃料噴射装置において、第１ポートと低圧側通路との連通を遮断すると共に第２ポートと低圧側通路との連通を遮断する第１位置と、第１ポートと低圧側通路とを連通させると共に第２ポートと低圧側通路とを連通させる第２位置と、第１ポートと低圧側通路とを連通させると共に第２ポートと低圧側通路との連通を遮断する第３位置との、いずれかに弁体が操作される３位置弁を、さらに備えるものとすることができる。

上記の燃料噴射装置において、第１ノズルニードルは、リフトすることにより気体燃料用噴孔から気体燃料が噴射される気体燃料用ノズルニードルであり、第２ノズルニードルは、リフトすることにより液体燃料用噴孔から液体燃料が噴射される液体燃料用ノズルニードルであり、高圧側通路は、昇圧された液体燃料を燃料噴射装置に供給する管路である液体燃料供給ラインであり、低圧側通路は、燃料噴射装置において噴射されなかった液体燃料を燃料タンクに向けて戻す管路であるリターン燃料ラインであるものとすることができる。

本発明によれば、第１ポートの開放／閉止と、第２ポートの開放／閉止とを制御するだけで、第１ノズルニードルのリフト／着座と、第２ノズルニードルの着座／リフトとを、それぞれ別個に制御することができ、複数のソレノイド駆動弁を用いることなく、２つのノズルニードルを、それぞれ別個に制御して、２種類の燃料を、それぞれ異なるタイミングで噴射することができる。

図１は、本実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す断面図である。 図２は、本実施形態に係る燃料噴射装置のうちノズルニードルの周辺構成を示す拡大断面図である。 図３は、本実施形態に係る燃料噴射装置のうち第１制御弁及び第２制御弁の周辺構成を示す拡大断面図である。 図４は、本実施形態に係る燃料噴射装置のうち３位置弁の構成を説明する拡大断面図である。 図５は、本実施形態に係る３位置弁の弁体が「第１位置」に操作された「ゼロリフト」状態を説明する模式図である。 図６は、本実施形態に係る３位置弁の弁体が「第２位置」に操作された「中間リフト」状態を説明する模式図である。 図７は、本実施形態に係る３位置弁の弁体が「第３位置」に操作された「フルリフト」状態を説明する模式図である。

以下に、本発明を実施するための形態（以下、実施形態と記す）について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。

まず、本実施形態に係る燃料噴射装置の構成について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る燃料噴射装置の全体構成を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る燃料噴射装置のうちノズルニードルの周辺構成を示す拡大断面図である。図３は、本実施形態に係る燃料噴射装置のうち第１制御弁及び第２制御弁の周辺構成を示す拡大断面図である。図４は、本実施形態に係る燃料噴射装置のうち３位置弁の構成を説明する拡大断面図である。

本実施形態に係る燃料噴射装置が適用される内燃機関は、圧縮着火式の内燃機関、すなわちディーゼル機関であり、当該内燃機関は、原動機として自動車に搭載される。本実施形態に係る燃料噴射装置は、当該内燃機関に設けられ、噴孔が燃焼室に面している。燃料噴射装置は、圧縮されて高温となった燃焼室内の雰囲気に燃料を噴射する。

燃料噴射装置１０は、異なる２種類の燃料、すなわち第１燃料及び第２燃料を、それぞれ対する噴孔１１，１２から噴射可能であり、本実施形態においては、第１燃料として気体燃料を噴射し、第２燃料として液体燃料を噴射する。気体燃料には、例えば、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等が用いられ、液体燃料には、例えば、軽油が用いられる。

内燃機関には、図示しない気体燃料用タンクからの気体燃料を、燃料噴射装置１０に供給する管路（以下、気体燃料供給ラインと記す）Ｇ１が設けられている。気体燃料供給ラインＧ１から燃料噴射装置１０に供給される気体燃料は、図示しない圧力調整弁により所定の圧力（例えば、２０ＭＰａ）に調圧されている。

加えて、内燃機関には、液体燃料タンクから供給され、図示しない高圧燃料供給ポンプにより昇圧された液体燃料を、燃料噴射装置１０に供給する管路（以下、液体燃料供給ラインと記す）Ｆ１が設けられている。液体燃料供給ラインＦ１から燃料噴射装置１０に供給される液体燃料は、図示しない圧力調整弁により、所定圧力に調圧されている。なお、以下の説明において、燃料噴射装置１０において、昇圧された液体燃料が流れる燃料通路を「液体燃料通路」と記す。液体燃料供給ライン及び液体燃料通路の燃料圧力は、例えば、１８０ＭＰａに設定されている。

また、内燃機関には、燃料噴射装置１０において液体燃料用噴孔１２から噴射されなかった液体燃料を、液体燃料タンクに向けて戻す管路（以下、リターン燃料ラインＲ１と記す）が設けられている。なお、以下の説明において、液体燃料供給ラインＦ１から燃料噴射装置１０に供給されたものの、液体燃料用噴孔１２から噴射されずに、燃料噴射装置１０からリターン燃料ラインＲ１を通って液体燃料タンクに戻される液体燃料を、特に「リターン燃料」と記す。また、燃料噴射装置１０に設けられたリターン燃料が流れる液体燃料通路を、特に「リターン燃料通路」と記す。リターン燃料ライン及びリターン燃料通路の圧力は、大気圧程度となっている。

このように、液体燃料供給ラインＦ１は、リターン燃料ラインＲ１に比べて（例えば、１８０ＭＰａ程度）圧力が高い燃料通路となっており、本実施形態において、「高圧側通路」は、液体燃料供給ラインＦ１であり、「低圧側通路」は、リターン燃料ラインＲ１である。

燃料噴射装置１０は、第１燃料としての気体燃料が噴射される第１噴孔として、気体燃料用噴孔１１が設けられており、これとは別個に、第２燃料としての液体燃料が噴射される第２噴孔として、液体燃料用噴孔１２が設けられている。気体燃料用噴孔１１は、燃料噴射装置１０の外装をなすインジェクタボデーのうち最も燃焼室側のボデーである第１ボデーＢ１に設けられている。インジェクタボデーは、第１ボデーＢ１、第２ボデーＢ２、第３ボデーＢ３、第４ボデーＢ４、第５ボデーＢ５、第６ボデーＢ６、第７ボデーＢ７、第８ボデーＢ８が積層されて構成されている。これら第１ボデーＢ１〜第８ボデーＢ８は、図示しないボルト等の締結部材により一体に結合されている。気体燃料用噴孔１１は、インジェクタボデーのうち最も燃焼室側を構成する第１ボデーＢ１のうち燃焼室側に突出して設けられた部分（以下、突出部と記す）Ｂ１ａに形成されている。

一方、液体燃料用噴孔１２は、図２に示すように、第１ノズルニードルとしての気体燃料用ノズルニードル１５に形成されている。気体燃料用ノズルニードル１５は、底を有する筒状をなす弁体であり、第１ボデーＢ１に収容されている。気体燃料用ノズルニードル１５の底部１６は、燃焼室に面しており、当該底部１６に液体燃料用噴孔１２が形成されている。一方、気体燃料用ノズルニードル１５の筒状部１７の径方向内側の内部空間には、底部１６に形成された液体燃料用噴孔１２（第２噴孔）を塞ぐ第２ノズルニードルとしての液体燃料用ノズルニードル２０が収容されている。

液体燃料用ノズルニードル２０は、針状の弁体であり、気体燃料用ノズルニードル１５の径方向内側の内部空間に同軸に配置されている。液体燃料用ノズルニードル２０の軸心は、気体燃料用ノズルニードル１５の軸心と一致している。液体燃料用ノズルニードル２０及び気体燃料用ノズルニードル１５の軸心を、図に一点鎖線Ｃで示し、以下の説明において、単に「軸心」と記す。このように、気体燃料用ノズルニードル１５及び液体燃料用ノズルニードル２０のうち、液体燃料用ノズルニードル２０が、径方向内側を構成する「内側ノズルニードル」であり、気体燃料用ノズルニードル１５が、径方向外側を構成する「外側ノズルニードル」である。液体燃料用ノズルニードル２０は、気体燃料用ノズルニードル１５の底部１６に対して軸方向上側にリフトして、当該底部１６から離間することにより、液体燃料用噴孔１２が開口する（開放される）。

なお、以下の説明において、液体燃料用ノズルニードル２０及び気体燃料用ノズルニードル１５の軸心Ｃが延びている方向を、単に「軸方向」と記す。これに対して、軸心Ｃに直交する方向を、単に「径方向」と記す。当該「軸方向」のうち液体燃料用ノズルニードル２０が、気体燃料用ノズルニードル１５から離間する方向、すなわち液体燃料用ノズルニードル２０及び気体燃料用ノズルニードル１５がリフトする方向を「軸方向上側」又は「軸方向上向き」と記す。一方、液体燃料用ノズルニードル２０が、気体燃料用ノズルニードル１５に当接する向きを「軸方向下側」又は「軸方向下向き」と記す。

加えて、気体燃料用ノズルニードル１５が、第１ボデーＢ１に対して軸方向上側に移動すること、及び液体燃料用ノズルニードル２０が、気体燃料用ノズルニードル１５の底部１６に対して軸方向に離間することを「リフト」と記す。一方、気体燃料用ノズルニードル１５及び液体燃料用ノズルニードル２０が、軸方向下側に移動して、それぞれ対応するバルブシート（弁座）１３，１４に当接している状態を「着座」と記す。

液体燃料用ノズルニードル２０の径方向外側、すなわち気体燃料用ノズルニードル１５と液体燃料用ノズルニードル２０との間には、液体燃料用噴孔１２から噴射される液体燃料が充填される燃料室（以下、液体燃料室と記す）２２が設けられている。液体燃料室２２は、後述する液体燃料通路２１，Ｆ２等を介して液体燃料供給ラインＦ１に連通しており、液体燃料の供給を受けている。液体燃料用ノズルニードル２０がリフトすると、液体燃料用噴孔１２は、当該液体燃料室２２及び液体燃料供給ラインＦ１と連通して、液体燃料用噴孔１２から燃焼室に液体燃料が噴射される。液体燃料用ノズルニードル２０が着座すると、液体燃料室２２と液体燃料用噴孔１２との間における液体燃料の流通が遮断される、すなわち液体燃料室２２と液体燃料用噴孔１２との「連通が遮断される」。

気体燃料用ノズルニードル１５の筒状部１７の径方向外側、すなわち第１ボデーＢ１の突出部Ｂ１ａと気体燃料用ノズルニードル１５の筒状部１７との間には、筒状の気体燃料室１８が構成されている。気体燃料室１８は、第１ボデーＢ１〜第５ボデーに形成された気体燃料通路Ｇ２を介して気体燃料供給ラインＧ１に連通しており、当該気体燃料供給ラインＧ１から気体燃料の供給を受けている。気体燃料用ノズルニードル１５がリフトすると、気体燃料用噴孔１１は、当該気体燃料室１８を介して気体燃料通路Ｇ２及び気体燃料供給ラインＧ１と連通して、気体燃料用噴孔１１から燃焼室に気体燃料が供給される。気体燃料用ノズルニードル１５が着座すると、気体燃料室１８と気体燃料用噴孔１１との連通が遮断される。

気体燃料用ノズルニードル１５と、第１ボデーＢ１との間には、気体燃料室１８の気密を確保するために環状のガスシール部材３０が設けられている。ガスシール部材３０の軸方向上側には、ガスシール部材３０と同様に環状をなしており、当該ガスシール部材３０を保持する部材であるリング４０が、気体燃料用ノズルニードル１５と第１ボデーＢ１との間に所定の嵌め合い隙間を以って嵌挿されている。

リング４０の径方向内側の壁面（以下、リング４０の内壁面と記す）には、溝底が径方向内側に面する環状の溝（以下、リング内側環状溝と記す）４２が形成されており、径方向外側の壁面には、溝底が径方向外側に面する環状の溝（以下、リング外側環状溝と記す）４４が形成されている。加えて、リング４０には、リング内側環状溝４２と、リング外側環状溝４４とを連通させる貫通した通路（以下、リング貫通通路と記す）４６が設けられている。

これに対して、気体燃料用ノズルニードル１５の筒状部１７の径方向外側の壁面（以下、筒状部１７の外壁面と記す）には、リング内側環状溝４２に対向する環状の溝（以下、筒状部外側環状溝と記す）５０が形成されており、筒状部１７の径方向内側の壁面にも、環状の溝（以下、筒状部内側環状溝と記す）５２が形成されている。加えて、気体燃料用ノズルニードル１５には、筒状部外側環状溝５０と、筒状部内側環状溝５２とを連通させる貫通した通路（以下、筒状部貫通通路と記す）５４が設けられている。

液体燃料用ノズルニードル２０の径方向外側の壁面には、筒状部内側環状溝５２に対向する環状の溝（以下、液体ノズルニードル環状溝と記す）２４が設けられている。液体ノズルニードル環状溝２４は、軸方向に延びている液体燃料通路２１を介して液体燃料室２２に連通している。

このように構成された燃料噴射装置１０において、液体燃料供給ラインＦ１からの液体燃料は、液体燃料通路Ｆ２、リング４０に形成されたリング外側環状溝４４、リング貫通通路４６、リング内側環状溝４２、および気体燃料用ノズルニードル１５に形成された筒状部外側環状溝５０、筒状部貫通通路５４、筒状部内側環状溝５２、液体ノズルニードル環状溝２４、液体燃料通路２１を通って、液体燃料室２２に供給される。気体燃料用ノズルニードル１５の内部において、液体燃料用ノズルニードル２０が着座している場合、液体燃料供給ラインＦ１から液体燃料室２２に供給された液体燃料は、気体燃料用ノズルニードル１５の底部１６に形成されたバルブシート１４において封止される。

また、リング４０のうち、上述したリング貫通通路４６より軸方向下側の壁面には、溝底が径方向内側に面する環状の溝である第２リング内側環状溝４３が形成されており、径方向外側の壁面には、溝底が径方向外側に面する環状の溝である第２リング外側環状溝４５が形成されている。第２リング外側環状溝４５は、リターン燃料通路Ｒ２ｃ，Ｒ２を介してリターン燃料ラインＲ１に連通している。加えて、リング４０には、第２リング内側環状溝４３と、リング外側環状溝４５とを連通させる貫通した通路である第２リング貫通通路４７が設けられている。

このように構成された燃料噴射装置１０は、リング内側環状溝４２から筒状部外側環状溝５０に流れる液体燃料のうち、リング４０の内壁面と筒状部１７の外壁面との隙間からスプリング室７５に漏れ出た液体燃料を、リターン燃料通路Ｒ２からリターン燃料ラインＲ１に戻すと共に、リング４０の内壁面と筒状部１７の外壁面との隙間から第２リング内側環状溝４３に漏れ出た液体燃料を、第２リング貫通通路４７、第２リング外側環状溝４５、及びリターン燃料通路Ｒ２ｃ，Ｒ２からリターン燃料ラインＲ１に戻す。

気体燃料用ノズルニードル１５の軸方向上側には、後述する「加圧開弁室」の圧力を受けて軸方向上側に駆動されるピストン（以下、加圧開弁ピストンと記す）６２が結合されている。加圧開弁ピストン６２は、液体燃料用ノズルニードル２０の径方向外側の壁面を囲う略円筒状をなしており、第１ボデーＢ１の軸方向上側に隣接する第２ボデーＢ２に収容されている。加圧開弁ピストン６２は、その軸方向上側の部分６３が、他の部分に比べて外径が大きく構成されており、以下に「大径部」６３と記す。大径部６３の軸方向下側には、大径部６３に比べて外径の小さい「小径部」６４が設けられている。

加圧開弁ピストン６２の大径部６３の軸方向下側であって小径部６４の径方向外側には、第２ボデーＢ２との間において、加圧開弁ピストン６２が軸方向上側に移動するに従って容積が増大する空間（以下、加圧開弁室と記す）６０が形成される。当該加圧開弁室６０を加圧すると、加圧開弁ピストン６２には、軸方向上向きの力が作用して、加圧開弁ピストン６２と一体に気体燃料用ノズルニードル１５がリフトする。加圧開弁ピストン６２は、小径部６４より径方向外側にあって大径部６３の軸方向下側を構成しており、大径部６３のうち加圧開弁室６０に向いている面で、加圧開弁室６０の圧力を受けて軸方向上側に駆動される。加圧開弁室６０は、常時、制御圧力通路Ｃ２、リターン燃料通路Ｒ４，Ｒ３，Ｒ２を介してリターン燃料ラインＲ１に連通している。加圧開弁室６０における圧力すなわち加圧開弁室６０の加圧／減圧は、後述する第１制御弁１００により制御される。

加圧開弁ピストン６２の軸方向下側の端には、フランジ（以下、下端フランジと記す）６６が設けられており、当該下端フランジ６６に対向して、気体燃料用ノズルニードル１５の軸方向上側の端にも、フランジ（以下、上端フランジと記す）６８が設けられている。加圧開弁ピストン６２の下端フランジ６６と、気体燃料用ノズルニードル１５の上端フランジ６８は、これらフランジを軸方向の両側から挟みこむストッパ７０により結合される。これにより、加圧開弁ピストン６２と、気体燃料用ノズルニードル１５は、軸方向に一体に動作する。

なお、ストッパ７０と、当該ストッパ７０より軸方向上側にある第２ボデーＢ２の壁面との間には、加圧開弁ピストン６２及び気体燃料用ノズルニードル１５を、ストッパ７０を介して軸方向下側に付勢するコイルスプリング７４が設けられている。

液体燃料用ノズルニードル２０の軸方向上側には、軸心Ｃを中心とする環状の部材である自動調芯リング８０が、第３ボデーＢ３の軸方向下側の端面に接して設けられている。自動調芯リング８０は、軸方向下側の端面が、径方向内側に向かうに従って軸方向下側に位置するよう構成されている。さらに、自動調芯リング８０に隣接して、軸心Ｃを中心として軸方向に延びる円筒状の部材である自動調芯パイプ８４が設けられている。自動調芯パイプ８４は、その内部空間に、液体燃料用ノズルニードル２０の軸方向上側の端部２０ｅが挿し込まれ、これを支持する。

液体燃料用ノズルニードル２０は、自動調芯パイプ８４と加圧開弁ピストン６２との間において、径方向外側に突出する突出部２０ｃを有している。当該突出部２０ｃと自動調芯パイプ８４との間には、液体燃料用ノズルニードル２０を軸方向下側に付勢すると共に、自動調芯パイプ８４及び自動調芯リング８０を軸方向上側に付勢するコイルスプリング８６が設けられている。当該コイルスプリングが収容される空間であるスプリング室８８は、リターン燃料通路Ｒ２ａ，Ｒ２を介してリターン燃料ラインＲ１に連通しており、リターン燃料が充填される。

第３ボデーＢ３の軸方向下側の端面と液体燃料用ノズルニードル２０の軸方向上側の端面との間であって、自動調芯パイプ８４及び自動調芯リング８０の径方向内側には、液体燃料用ノズルニードル２０が軸方向上側に変位するに従って容積が減少する内部空間（以下、減圧開弁室と記す）９０が形成される。当該減圧開弁室９０を所定圧力まで減圧すると、液体燃料用ノズルニードル２０は、軸方向上向きの力が作用して、軸方向上側にリフトする。減圧開弁室９０は、常時、液体燃料通路Ｆ４，Ｆ５を介して、液体燃料供給ラインＦ１に連通しており、液体燃料が充填されている。減圧開弁室９０の圧力、すなわち減圧開弁室９０の加圧／減圧は、後述する第２制御弁２００により制御される。

以上のように構成された燃料噴射装置１０において、液体燃料供給ラインＦ１の圧力を受けて、減圧開弁室が加圧されている場合、液体燃料用ノズルニードル２０には、軸方向下向きの力として、減圧開弁室９０の燃料圧力による力（油圧力）と、コイルスプリング８６の付勢力との合力が作用しており、軸方向上向きの力としては、液体燃料室２２の燃料圧力よる力（油圧力）が作用しており、液体燃料用ノズルニードル２０は着座する。この状態から、減圧開弁室９０がリターン燃料ラインＲ１に連通して減圧されると、液体燃料用ノズルニードル２０に作用する軸方向上向きの力が軸方向下向きの力を上回って、液体燃料用ノズルニードル２０がリフトする。

また、燃料噴射装置１０において、リターン燃料ラインＲ１と連通すると共に液体燃料供給ラインＦ１との連通が遮断されて、加圧開弁室が減圧されている場合、気体燃料用ノズルニードル１５には、軸方向下向きの力として、液体燃料用ノズルニードル２０を介して減圧開弁室９０の圧力による力と、コイルスプリング８６の付勢力が作用しており、加えて、スプリング室７５に収容されたコイルスプリング７４の付勢力がストッパ７０を介して作用している。一方、軸方向上向きの力として、気体燃料室１８の圧力による力と、加圧開弁室６０の圧力による力が作用しており、気体燃料用ノズルニードル１５は着座する。この状態から、加圧開弁室６０が、液体燃料供給ラインＦ１と連通して、当該液体燃料供給ラインＦ１の圧力を受けて加圧されると、気体燃料用ノズルニードル１５に作用する軸方向上向きの力が、軸方向下向きの力を上回って、気体燃料用ノズルニードル１５がリフトする。

第３ボデーＢ３及び第４ボデーＢ４には、加圧開弁室６０の加圧／減圧を制御する加圧開弁室用の制御弁（以下、第１制御弁と記す）１００が設けられている。第１制御弁１００は、３つのポート（燃料室）のうち連通するポートを切換える３ポート弁（three port connection valve、いわゆる三方弁）であり、球状の弁体（以下、第１弁体１０１と記す）を有している。この３つのポートすなわち燃料室には、リターン燃料ラインＲ１に常時連通しており、圧力がリターン燃料ラインＲ１の圧力と略同一である低圧室１０４と、液体燃料供給ラインＦ１に常時連通しており、圧力が液体燃料供給ラインＦ１と略同一である高圧室１０８と、加圧開弁室６０に常時連通しており、第１弁体の位置に応じて圧力が変化する制御室１０６がある。第１制御弁１００は、第１弁体１０１が低圧室１０４側（軸方向上側）に移動することで、制御室１０６と高圧室１０８が連通する。一方、第１弁体１０１が高圧室１０８側（軸方向下側）に移動することで、制御室１０６と低圧室１０４が連通する。

第１制御弁１００には、制御室１０６と高圧室１０８とを連通させ、且つ制御室１０６と低圧室１０４とを連通させない位置である「加圧位置」に、第１弁体１０１を付勢するために、当該第１弁体１０１に当接するピストン（以下、付勢ピストンと記す）１１０と、第１弁体１０１及び付勢ピストン１１０を低圧室１０４側に付勢するコイルスプリング１１２が設けられている。付勢ピストン１１０及びコイルスプリング１１２は、液体燃料通路Ｆ３と高圧室１０８との間に設けられたスプリング室１１４に収容されている。付勢ピストン１１０には、高圧室１０８とスプリング室１１２とを連通させる液体燃料通路１１１が設けられている。

また、第１制御弁１００には、制御室１０６と低圧室１０４と連通させ、且つ制御室１０６と高圧室１０８とを連通させない位置である「減圧位置」に、第１弁体１０１を操作するために、当該第１弁体１０１に当接して、これを操作するピストン（以下、第１ピストンと記す）１２０が設けられている。第１ピストン１２０は、低圧室１０４内を延びており、その先端が第１弁体１０１に当接する先端部１２１と、当該先端部１２１に比べて外径が大きく設定された小径部１２２と、当該小径部１２２に比べて外径が大きく設定された大径部１２４から構成されている。

第１制御弁１００において、高圧室１０８は、スプリング室１１４と液体燃料通路Ｆ３，Ｆ２を介して液体燃料供給ラインＦ１と連通している。低圧室１０４は、リターン燃料通路Ｒ３，Ｒ２を介してリターン燃料ラインＲ１と連通している。制御室１０６は、制御圧力通路Ｃ１，Ｃ２を介して加圧開弁室６０に連通している。当該制御圧力通路Ｃ１，Ｃ２は、リターン燃料通路Ｒ４，Ｒ３，Ｒ２を介してリターン燃料ラインＲ１とも連通している。制御室１０６と加圧開弁室６０とを連通させる制御圧力通路Ｃ１，Ｃ２の途中には、流路断面積を減少させて液体燃料の流れに流路抵抗を付与する「絞り」Ｓ１が設けられている。また、制御圧力通路Ｃ１と制御圧力通路Ｃ２との合流部１１６とリターン燃料通路Ｒ３とを連通させるリターン燃料通路Ｒ４の途中にも、同様の絞りＳ２が設けられている。

第１制御弁１００において、コイルスプリング１１２の付勢力とスプリング室１１４の燃料圧力による力との合力により、第１弁体１０１が付勢されて、低圧室１０４側のバルブシートである「低圧側シート」１３０に当接する位置に操作されることで、制御室１０６と高圧室１０８が連通する。制御室１０６と高圧室１０８が連通すると、加圧開弁室６０は、液体燃料供給ラインＦ１と連通すると共に、リターン燃料ラインＲ１にも連通する。液体燃料供給ラインＦ１からの燃料は、高圧室１０８及び制御室１０６を経て、加圧開弁室６０に流れる。このとき、加圧開弁室６０とリターン燃料通路Ｒ４との間には、「絞り」Ｓ２が設けられているため、その分、加圧開弁室６０は、圧力を受けて加圧される。

このように、第１弁体１０１が低圧側シート１３０に当接して制御室１０６と高圧室１０８が連通する位置、すなわち加圧開弁室６０と高圧側通路である液体燃料供給ラインＦ１とを連通させる位置に操作されることで、加圧開弁室６０は、常時リターン燃料ラインＲ１に連通しているものの、加圧される。この弁***置が、第１制御弁１００において「加圧位置」となる。第１制御弁１００において、加圧開弁室６０と高圧側通路である液体燃料供給ラインＦ１とを連通させて加圧開弁室６０が加圧される「加圧位置」に第１弁体１０１が操作されることにより、それまでインジェクタボデーに着座していた気体燃料用ノズルニードル１５がリフトする。

一方、第１制御弁１００において、第１ピストン１２０が、コイルスプリング１１２の付勢力とスプリング室１１４の燃料圧力による力（油圧力）との合力に抗して、第１弁体１０１を高圧室１０８側に押して、当該第１弁体１０１を高圧室１０８側のバルブシート（以下、高圧側シートと記す）１３２に当接する位置に操作することで、制御室１０６と低圧室１０４が連通する。制御室１０６と低圧室１０４が連通すると、加圧開弁室６０は、液体燃料供給ラインＦ１との連通が遮断される共に、リターン燃料ラインＲ１と連通して減圧される。

このように、第１弁体１０１が高圧側シート１３２に当接して制御室１０６と低圧室１０４が連通する位置、すなわち加圧開弁室６０と液体燃料供給ラインＦ１との連通を遮断する位置に操作されることで、常時リターン燃料ラインＲ１に連通している加圧開弁室６０は、減圧される。この弁***置が、第１制御弁１００において「減圧位置」となる。つまり、第１制御弁１００において、第１ピストン１２０が、加圧開弁室６０と液体燃料供給ラインＦ１との連通を遮断して加圧開弁室６０が減圧される「減圧位置」に第１弁体１０１を操作することにより、気体燃料用ノズルニードル１５は、インジェクタボデーに着座する。なお、第１制御弁１００において、第１弁体１０１を操作するための構成については後述する。

一方、第３ボデーＢ３及び第４ボデーＢ４には、減圧開弁室９０の加圧／減圧を制御する減圧開弁室用の制御弁（以下、第２制御弁と記す）２００が設けられている。第２制御弁２００は、３つのポート（燃料室）のうち連通させるポートを切換える３ポート弁（three port connection valve、いわゆる三方弁）であり、球状の弁体（以下、第２弁体と記す）２０２を有している。この３つのポートすなわち燃料室には、常時、リターン燃料ラインＲ１に常時連通しており、圧力がリターン燃料ラインＲ１の圧力と略同一である低圧室２０４と、液体燃料供給ラインＦ１に常時連通しており、圧力が液体燃料ラインの圧力と略同一である高圧室２０８と、減圧開弁室９０に常時連通しており、第２弁体の位置に応じて圧力が変化する制御室２０６がある。第２制御弁２００は、低圧室２０４側（軸方向上側）に第２弁体２０２が移動することで、制御室２０６と高圧室２０８が連通し、高圧室２０８側（軸方向下側）に第２弁体２０２が移動することで、制御室２０６と低圧室２０４が連通する。

第２制御弁２００には、制御室２０６と高圧室２０８とを連通させ、且つ制御室２０６と低圧室２０４とを連通させない位置に、第２弁体２０２を付勢するために、当該第２弁体２０２に当接するピストン（以下、付勢ピストンと記す）２１０と、当該第２弁体２０２及び付勢ピストン２１０を低圧室２０４側に付勢するコイルスプリング２１２が設けられている。付勢ピストン２１０及びコイルスプリング２１２は、液体燃料通路Ｆ４，Ｆ５と高圧室２０８との間に設けられたスプリング室２１４に収容されている。付勢ピストン２１０には、高圧室２０８とスプリング室２１４とを連通させる液体燃料通路２１１が設けられている。

また、第２制御弁２００には、制御室２０６と低圧室２０４とを連通させ、且つ制御室２０６と高圧室２０８とを連通させない位置に、第２弁体２０２を操作するために、当該第２弁体２０２に当接して、これを操作する操作用のピストン（以下、第２ピストンと記す）２２０が設けられている。第２ピストン２２０は、上述した低圧室２０４内を延びており、その先端が第２弁体２０２に当接する先端部２２１と、当該先端部２２１に比べて外径が大きく設定された小径部２２２と、当該小径部２２２に比べて外径が大きく設定された大径部２２４から構成されている。

第２制御弁２００において、高圧室２０８は、スプリング室２１４と液体燃料通路を介して液体燃料供給ラインＦ１と連通しており、且つスプリング室２１４と液体燃料通路Ｆ４を介して減圧開弁室９０と連通している。スプリング室２１４と減圧開弁室９０とを連通させる液体燃料通路Ｆ４の途中には、絞りＳ４が設けられている。制御室２０６は、制御圧力通路Ｃ３を介して減圧開弁室９０と連通している。制御室２０６と減圧開弁室９０とを連通させる制御圧力通路Ｃ３の途中には、絞りＳ３が設けられている。低圧室２０４は、リターン燃料通路Ｒ３，Ｒ２を介して、リターン燃料ラインＲ１に連通している。

第２制御弁２００において、コイルスプリング２１２の付勢力とスプリング室２１４の燃料圧力による力（油圧力）との合力により、当該第２弁体２０２が付勢されて、低圧室２０４側のバルブシートである「低圧側シート」２３０に当接する位置に操作されることで、制御室２０６と低圧室２０４との連通が遮断される。制御室２０６と低圧室２０４との連通が遮断されると、液体燃料供給ラインＦ１に連通する減圧開弁室９０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力を受けて加圧される。

このように、第２弁体２０２が低圧側シート２３０に当接して制御室２０６と低圧室２０４との連通が遮断される位置、すなわち減圧開弁室９０とリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断される位置に操作されることで、減圧開弁室９０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力を受けて加圧される。この弁***置が、第２制御弁２００において「加圧位置」となる。第２制御弁２００において、減圧開弁室９０と液体燃料供給ラインＦ１とを連通させると共に、減圧開弁室９０とリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断して減圧開弁室９０が加圧される「加圧位置」に第２弁体２０２が操作されることにより、液体燃料用ノズルニードル２０は着座する。

一方、第２制御弁２００において、第２ピストン２２０が、コイルスプリング２１２の付勢力及びスプリング室２１４の燃料圧力による力（油圧力）との合力に抗して、第２弁体２０２を高圧室２０８側に押して、当該第２弁体２０２を高圧室２０８側のバルブシート（以下、高圧側シートと記す）２３２に当接する位置に操作することで、制御室２０６と低圧室２０４が連通する。制御室２０６と低圧室２０４が連通すると、液体燃料供給ラインＦ１と常時連通する減圧開弁室９０は、リターン燃料ラインＲ１にも連通する。液体燃料供給ラインＦ１から液体燃料通路Ｆ４にある絞りＳ４を通って減圧開弁室９０に流入した液体燃料は、制御圧力通路Ｃ３に設けられた絞りＳ３を通って制御室２０６から低圧室２０４に流出し、リターン燃料通路Ｒ３，Ｒ２を通ってリターン燃料ラインＲ１に流れる。これにより、減圧開弁室９０の圧力は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力に比べて減圧される。

このように、第２弁体２０２が、高圧側シート２３２に当接して制御室２０６と低圧室２０４が連通する位置、すなわち減圧開弁室９０と低圧側通路であるリターン燃料ラインＲ１とを連通させる位置に操作されることで、常時液体燃料供給ラインＦ１に連通している減圧開弁室９０は、減圧される。この弁***置が、第２制御弁２００において「減圧位置」となる。つまり、第２制御弁２００においては、第２ピストン２２０が、減圧開弁室９０とリターン燃料通路を連通させて減圧開弁室９０が減圧位置される「減圧位置」に第２弁体２０２を操作することにより、液体燃料用ノズルニードル２０は、バルブシートからリフトする。なお、第２制御弁２００において、第２弁体２０２を操作するための構成については後述する。

以上のように構成された燃料噴射装置１０は、第２制御弁２００の第２弁体２０２の位置を操作する第２ピストン２２０と、第１制御弁１００の第１弁体１０１の位置を操作する第１ピストン１２０とを、それぞれ別個に駆動するため、弁体の位置が、第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３と、３つある切換弁である「３位置弁（three position valve）」３００が設けられている。３位置弁３００には、第１ポートＡ及び第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１が接続されている。３位置弁３００は、第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通と遮断、及び第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１との連通と遮断とを、それぞれ別個に切換可能に構成されている。

なお、以下の説明において、３位置弁３００において、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断すると共に第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断する弁体の位置を「第１位置」Ｐ１と記し、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１とを連通させると共に第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１とを連通させる弁体の位置を「第２位置」Ｐ２と記し、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１とを連通させると共に第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断する弁体の位置を「第３位置」Ｐ３と記す。本実施形態に係る３位置弁３００の詳細な構成については、後述する。

次に、第１制御弁１００において第１弁体１０１を操作するための構成について図３を用いて説明する。

第４ボデーＢ４のうち第１ピストン１２０の大径部１２４の軸方向上側（すなわち第１弁体１０１が設けられている側とは反対側）には、常時、液体燃料供給ラインＦ１と連通しており、且つ第１ポートＡから３位置弁３００を介してリターン燃料ラインＲ１に連通可能な燃料室（以下、第１制御圧力室と記す）１５０が設けられている。第１制御圧力室１５０は、リターン燃料ラインＲ１と連通することにより減圧され、リターン燃料ラインＲ１との連通を遮断することにより加圧される。第１制御圧力室１５０の加圧／減圧は、３位置弁３００の弁体３０３（図４参照）の位置に応じて制御される。

第１制御圧力室１５０は、第１ピストン１２０の大径部１２４の軸方向上側の端面である「上側端面」１２８に面している。第１制御圧力室１５０は、液体燃料通路Ｆ６，Ｆ７を介して液体燃料供給ラインＦ１に連通している。液体燃料供給ラインＦ１と第１制御圧力室１５０とを連通させる液体燃料通路Ｆ６の途中には、絞り１５１が設けられている。加えて、第１制御圧力室１５０は、制御圧力通路Ｃ５を介して第１ポートＡに連通している。第１ポートＡと第１制御圧力室１５０とを連通させる制御圧力通路Ｃ５にも、同様に絞り１５２が設けられている。

３位置弁３００の弁体が第１位置Ｐ１に制御されて、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断されると、液体燃料供給ラインＦ１から第１制御圧力室１５０に流入した液体燃料は、第１制御圧力室１５０から流動しない。第１制御圧力室１５０は、液体燃料供給ラインＦ１と略同一の圧力を受けて加圧される。

一方、３位置弁３００の弁体が第２位置Ｐ２又は第３位置Ｐ３に制御されて、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１とを連通させると、液体燃料供給ラインＦ１から絞り１５１を通って第１制御圧力室１５０に流入した液体燃料は、制御圧力通路Ｃ５の絞り１５２を通って、第１ポートＡからリターン燃料ラインＲ１に排出される。これにより、第１制御圧力室１５０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力に比べて減圧される。

また、第１制御弁１００において、第４ボデーＢ４のうち第１ピストン１２０の大径部１２４の軸方向下側（すなわち第１弁体１０１が設けられている側）であって、小径部１２２の径方向外側には、常時液体燃料供給ラインＦ１と連通しており、第２ポートＢから３位置弁３００を介してリターン燃料ラインＲ１に連通可能な燃料室（以下、第２制御圧力室と記す）１６０が設けられている。第２制御圧力室１６０、リターン燃料ラインＲ１と連通することにより減圧され、リターン燃料ラインＲ１との連通が遮断されることにより加圧される。第２制御圧力室１６０の加圧／減圧は、３位置弁３００の弁体の位置に応じて制御される。

第２制御圧力室１６０は、第１ピストン１２０の小径部１２２の軸心を中心とする環状に構成されている。第２制御圧力室１６０は、液体燃料通路Ｆ８，Ｆ７，Ｆ２を介して液体燃料供給ラインＦ１に連通している。液体燃料供給ラインＦ１と第２制御圧力室１６０とを連通させる液体燃料通路Ｆ８の途中には、絞り１６１が設けられている。加えて、第２制御圧力室１６０は、制御圧力通路Ｃ６を介して第２ポートＢに連通している。第２制御圧力室１６０と第２ポートＢとを連通させる制御圧力通路Ｃ６にも同様に、絞り１６２が設けられている。

３位置弁３００の弁体が第１位置Ｐ１又は第３位置Ｐ３に制御されて、第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断されると、液体燃料供給ラインＦ１から第２制御圧力室１６０に流入した液体燃料は、当該第２制御圧力室１６０から流動しない。第２制御圧力室１６０は、液体燃料供給ラインＦ１と略同一の圧力を受けて加圧される。

一方、３位置弁３００の弁体が第２位置Ｐ２に制御されて、第２ポートＢがリターン燃料ラインＲ１に連通すると、液体燃料供給ラインＦ１から絞り１６１を通って第２制御圧力室１６０に流入した液体燃料は、制御圧力通路Ｃ６の絞り１６２を通って、第２ポートＢからリターン燃料ラインＲ１に排出される。これにより、第２制御圧力室１６０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力に比べて減圧される。

また、第５ボデーＢ５及び第４ボデーＢ４には、第１制御弁１００の第１弁体１０１が減圧位置となる向き（軸方向下側）に第１ピストン１２０を押すピストン（以下、加圧ピストンと記す）１４０が、第１ピストン１２０の大径部１２４の上側端面１２８に当接して設けられている。加圧ピストン１４０は、その軸心が第１ピストン１２０と一致しており、略円柱状に構成されている。加圧ピストン１４０は、その軸方向下側の端が、第１ピストン１２０の大径部１２４の上側端面１２８に当接している。第５ボデーＢ５のうち加圧ピストン１４０の軸方向上側（第１弁体１０１が加圧位置となる向き）には、当該加圧ピストン１４０の軸方向上側の端面１４４に、液体燃料供給ラインＦ１の圧力を作用させるための燃料室（以下、加圧室と記す）１７０が形成されている。加圧室１７０には、液体燃料通路Ｆ７を介して液体燃料供給ラインＦ１が連通しており、常時、液体燃料供給ラインＦ１と略同一の圧力が作用している。

加圧ピストン１４０及び加圧室１７０の軸方向（第１弁体１０１の操作方向）に直交する断面の断面積は、第１ピストン１２０の小径部の断面積と略同一となるよう設定されている。加えて、加圧室１７０内には、加圧ピストン１４０の軸方向上側の端面１４４に当接して、加圧ピストン１４０を軸方向下向きに付勢するコイルスプリング１７７が、設けられている。コイルスプリング１７７の軸方向上側の端が、第５ボデーＢ５の加圧室１７０を規定する壁面に当接しており、軸方向下側の端が、加圧ピストン１４０の軸方向上側の端面に当接している。

次に、第２制御弁２００の第２弁体２０２を操作するための構成について図３を用いて説明する。

第４ボデーＢ４のうち第２ピストン２２０の大径部２２４の軸方向下側（すなわち第２弁体２０２が設けられている側）であって、小径部２２２の径方向外側には、常時、液体燃料供給ラインＦ１と連通しており、且つ第２ポートＢから３位置弁３００を介してリターン燃料ラインＲ１に連通可能な燃料室（以下、制御圧力室と記す）２４０が設けられている。制御圧力室２４０は、リターン燃料ラインＲ１と連通することにより減圧され、リターン燃料ラインＲ１との連通を遮断することにより加圧される。制御圧力室２４０の加圧／減圧は、３位置弁３００の弁体の位置に応じて制御される。

制御圧力室２４０は、第２ピストン２２０の小径部２２２の軸心を中心とする環状に構成されている。制御圧力室２４０は、液体燃料通路Ｆ９，Ｆ５を介して液体燃料供給ラインＦ１と連通している。制御圧力室２４０と液体燃料供給ラインＦ１とを連通させる液体燃料通路Ｆ９の途中には、絞り２４１が設けられている。加えて、制御圧力室２４０は、制御圧力通路Ｃ７，Ｃ６を介して第２ポートＢに連通している。制御圧力室２４０と第２ポートＢを連通させる制御圧力通路Ｃ７にも同様に絞り２４２が設けられている。

３位置弁３００の弁体が第１位置Ｐ１又は第３位置Ｐ３に制御されて、第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断されると、液体燃料供給ラインＦ１から制御圧力室２４０に流入した液体燃料は、制御圧力室２４０から流動しない。制御圧力室２４０は、液体燃料供給ラインＦ１と略同一の圧力を受けて加圧される。

一方、３位置弁３００の弁体が第２位置Ｐ２に制御されて、第２ポートＢがリターン燃料ラインＲ１に連通すると、液体燃料供給ラインＦ１から絞り２４１を通って制御圧力室２４０に流入した液体燃料は、制御圧力通路Ｃ７の絞り２４２を通って、第２ポートＢからリターン燃料ラインＲ１に排出される。これにより、制御圧力室２４０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力に比べて減圧されている。

また、第４ボデーＢ４のうち第２ピストン２２０の大径部２２４の軸方向上側（すなわち第２弁体２０２が設けられている側とは反対側）には、常時、液体燃料供給ラインＦ１と連通しており、液体燃料供給ラインＦ１と略同一の圧力を受ける燃料室（以下、加圧室と記す）２７０が設けられている。加圧室２７０には、第２ピストン２２０の大径部２２４の軸方向上側の端面（以下、上側端面と記す）２２８が面している。加圧室２７０は、液体燃料通路Ｆ１０，Ｆ５を介して液体燃料供給ラインＦ１と連通しており、液体燃料供給ラインＦ１と略同一の圧力が作用している。

次に、本実施形態に係る３位置弁３００の構成例について図４〜図７を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る燃料噴射装置１０のうち３位置弁３００の構成を説明する拡大断面図である。図５は、本実施形態に係る３位置弁３００の弁体が「第１位置」に操作された「ゼロリフト」状態を説明する模式図である。図６は、本実施形態に係る３位置弁３００の弁体が「第２位置」に操作された「中間リフト」状態を説明する模式図である。図７は、本実施形態に係る３位置弁３００の弁体が「第３位置」に操作された「フルリフト」状態を説明する模式図である。

図４に示すように、３位置弁３００は、略円柱状の弁体３０３を有しており、第６ボデーＢ６には、当該弁体３０３が収容されている。弁体３０３を収容する燃料室には、３位置弁３００の弁体３０３が当接する（着座する）テーパ状且つ環状の弁座３０６が形成されている。３位置弁３００は、いわゆるバランス型の三方弁（three port connection valve）として構成されており、３つの燃料室（ポート）の間で連通する２つの燃料室を切替えるものである。３つの燃料室は、後述する第１ポートＡに連通する第１制御室３１１と、第２ポートＢに連通する第２制御室３１２と、リターン燃料ラインＲ１に連通するリターン燃料室３２０である。燃料噴射装置１０において、３位置弁３００の弁体３０３を駆動するための構成については、後述する。

なお、以下の説明において、３位置弁３００の弁体３０３の軸心の延びる方向、すなわち弁体３０３の移動方向を「弁体移動方向」と記す。弁体移動方向のうち弁体３０３が、第６ボデーＢ６に形成された弁座３０６に当接する向きを「下側」と記す。これに対して、弁体移動方向のうち第６ボデーＢ６に形成された弁座３０６から離間する向きを「上側」と記す。

第６ボデーＢ６の弁体移動方向上側には、後述する小径ピストン３４０及びリターン燃料室３２０を収容する第７ボデーＢ７が、第６ボデーＢ６に隣接して設けられている。加えて、第７ボデーＢ７の弁体移動方向上側には、後述する大径ピストン３５０及びピエゾスタック３６０を収容する第８ボデーＢ８が設けられている。これら、第６ボデーＢ６、第７ボデーＢ７及び第８ボデーＢ８は、図示しないボルト等の締結部材により一体に結合されている。

第６ボデーＢ６には、３位置弁３００の弁体３０３が弁座３０６に着座した状態において、弁座３０６より弁体移動方向上側において、制御圧力通路Ｃ８を介して第１ポートＡと連通する環状の燃料室である「第１制御室」３１１が設けられている。一方、弁座３０６より弁体移動方向下側においては、制御圧力通路Ｃ９を介して第２ポートＢと連通する環状の燃料室である「第２制御室」３１２が設けられている。３位置弁３００の弁体３０３が着座すると、第１制御室３１１と第２制御室３１２との連通が遮断される。一方、３位置弁３００の弁体３０３がリフトすると、第１制御室３１１と第２制御室３１２が連通する、すなわち第１ポートＡと第２ポートＢが連通する。

３位置弁３００の弁体３０３のうち、弁体移動方向上側の端面（以下、弁体上側端面と記す）３０４には、弁体移動方向上側に弁体の軸心を中心とする環状に突出する部分（以下、環状突出部と記す）３０５が設けられている。当該環状突出部３０５は、３位置弁３００の弁体３０３がリフトすると、第７ボデーＢ７の弁体移動方向下側の端面３１０に当接する。以下の説明において、３位置弁３００の弁体３０３の環状突出部３０５が当接する弁体移動方向下側の端面を「シート面」３１０と記す。

第７ボデーＢ７には、リターン燃料通路Ｒ５を介してリターン燃料ラインＲ１に連通する燃料室である「リターン燃料室」３２０が、３位置弁３００の弁体３０３に対向して設けられている。詳細には、弁体上側端面３０４のうち３位置弁３００の弁体３０３は、環状突出部３０５より径方向内側の部分が、リターン燃料室３２０に面している。

３位置弁３００の弁体３０３より、弁体移動方向下側には、当該弁体を弁体移動方向上側に付勢する付勢部材としてコイルスプリング（以下、弁体付勢用スプリングと記す）３３０が設けられている。弁体付勢用スプリング３３０は、第６ボデーＢ６のうち３位置弁３００の弁体３０３の弁体移動方向下側に形成された燃料室（以下、スプリング収容室と記す）３３３に収容されている。当該スプリング収容室３３３は、後述する中間圧生成弁４００から、所定圧力の液体燃料が供給されている。

３位置弁３００の弁体３０３は、弁体付勢用スプリング３３０により弁体移動方向上側に付勢されて、弁体上側端面３０４にある環状突出部３０５が、第７ボデーＢ７のシート面３１０に当接する。これにより、第１制御室３１１と第２制御室３１２が連通すると共に、第１制御室３１１とリターン燃料室３２０との連通が遮断される。なお、３位置弁３００の弁体３０３は、後述する、小径ピストン３４０、大径ピストン３５０、及びピエゾスタック３６０等により弁体移動方向下側に駆動されて、弁体３０３の環状突出部３０５と第７ボデーＢ７のシート面３１０が離間する。

図５に示すように、３位置弁３００の弁体３０３が第６ボデーＢ６の弁座３０６から離間しており、且つ３位置弁３００の弁体３０３の環状突出部３０５が、第７ボデーＢ７のシート面３１０に当接して着座している場合、第１制御室３１１とリターン燃料室３２０との間における液体燃料の流通は遮断されると共に、第１制御室３１１と第２制御室３１２は連通する。すなわち、３位置弁３００の第１ポートＡと第２ポートＢは、連通しており、且つ第１ポートＡ及び第２ポートＢは、リターン燃料ラインＲ１と連通が遮断される。なお、以下の説明において、３位置弁３００の弁体３０３が第６ボデーＢ６の弁座３０６から離間しており、且つ弁体の環状突出部３０５が第７ボデーＢ７のシート面３１０に当接している状態を「ゼロリフト」と記す。３位置弁３００の弁体を「ゼロリフト」に操作することで、３位置弁３００の弁体３０３の位置を、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断すると共に第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断する「第１位置」Ｐ１にすることができる。

図６に示すように、３位置弁３００の弁体３０３が第６ボデーＢ６の弁座３０６から離間しており、且つ３位置弁３００の弁体３０３の環状突出部３０５が、第７ボデーＢ７のシート面３１０から離間している場合、第１制御室３１１と第２制御室３１２が連通しており、且つ第１制御室３１１とリターン燃料室３２０が連通する。すなわち、３位置弁３００の第１ポートＡと第２ポートＢが連通しており、且つ第１ポートＡ及び第２ポートＢが、リターン燃料ラインＲ１と連通する。なお、以下の説明において、３位置弁３００の弁体３０３が第６ボデーＢ６の弁座３０６から離間しており、且つ弁体の環状突出部３０５が第７ボデーＢ７のシート面３１０からも離間している状態を「中間リフト」と記す。３位置弁３００の弁体３０３を「中間リフト」に操作することで、３位置弁３００の弁体３０３の位置を、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１とを連通させると共に、第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１とを連通させる「第２位置」Ｐ２にすることができる。

図７に示すように、３位置弁３００の弁体３０３が第６ボデーＢ６の弁座３０６に当接して着座している場合、すなわち、弁体の環状突出部３０５と、第７ボデーＢ７のシート面３１０が離間している場合、当該シート面３１０と弁体の環状突出部３０５との間を通って、第１制御室３１１とリターン燃料室３２０が連通する。すなわち、３位置弁３００の第１ポートＡがリターン燃料ラインＲ１と連通する。この状態においては、上述したように、第１制御室３１１と第２制御室３１２との間における液体燃料の流通は、遮断される。このため、３位置弁３００の第２ポートＢは、リターン燃料ラインＲ１とは連通しなくなり、３位置弁３００の弁体３０３により閉止された状態となる。以下の説明において、３位置弁３００の弁体３０３が、第６ボデーＢ６の弁座３０６に着座しており、弁体の環状突出部３０５がシート面３１０から離間している状態を、３位置弁３００の弁体３０３の「フルリフト」と記す。３位置弁３００の弁体３０３を「フルリフト」に操作することで、３位置弁３００の弁体３０３の位置を、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１とを連通させると共に第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断する「第３位置」Ｐ３にすることができる。

次に、３位置弁３００の弁体３０３を操作するための構成について図４を用いて説明する。第７ボデーＢ７のうち弁体移動方向上側には、当該第７ボデーＢ７に隣接して第８ボデーＢ８が設けられており、３位置弁３００を駆動する小径ピストン３４０、大径ピストン３５０、及びピエゾスタック３６０は、当該第７ボデーＢ７及び第８ボデーＢ８に各部品が収容されている。

第７ボデーＢ７の内部には、３位置弁３００の弁体３０３の弁体上側端面３０４に当接して設けられ、後述する大径ピストンの変位に応じて増大する圧力を受けて、弁体移動方向下側に変位する小径ピストン３４０が設けられている。小径ピストン３４０のうち弁体移動方向下側の先端が、弁体３０３の弁体上側端面３０４に当接する。小径ピストン３４０より、弁体移動方向上側には、大径ピストン３５０の弁体移動方向下側への変位に応じて圧力が増大する燃料室である「変位拡大室」３４５が設けられている。小径ピストン３４０は、弁体移動方向上側の端面３４２が、変位拡大室３４５に面しており、当該変位拡大室３４５の圧力を受けて、弁体移動方向下側に付勢される。変位拡大室３４５は、逆止弁３８０を介して後述する中間圧室４１０から液体燃料の供給を受けている。

第８ボデーＢ８の内部には、後述するピエゾスタック３６０の伸長に応じて弁体移動方向下側に変位することにより、変位拡大室３４５にある液体燃料を加圧可能な大径ピストン３５０と、大径ピストン３５０を弁体移動方向上側に付勢する付勢部材であるコイルスプリング（以下、大径ピストン用スプリングと記す）３５６が設けられている。

また、第８ボデーＢ８の内部には、大径ピストン３５０を弁体移動方向下側に変位させるピエゾスタック３６０が第８ボデーＢ８に設けられている。ピエゾスタック３６０は、複数の圧電素子が積層されて構成されており、燃料噴射装置１０用の電子制御装置（以下、単に「ＥＣＵ」と記す）により、印加される電圧、すなわち供給される電荷量が制御されることにより、当該電荷量に応じて弁体移動方向下側に伸長する。ピエゾスタック３６０の弁体移動方向下側の端３６１は、大径ピストン３５０に当接して設けられており、ピエゾスタック３６０の伸長量に応じて、大径ピストン３５０は、弁体移動方向下側に変位する。

また、第８ボデーＢ８の内部には、大径ピストン用スプリング３５６を収容する燃料室（以下、大径スプリング収容室と記す）３５８が設けられている。大径スプリング収容室３５８は、大径ピストン３５０の外周を囲うように形成されており、リターン燃料通路Ｒ６を介してリターン燃料ラインＲ１に連通している。大径ピストン３５０の外周と第８ボデーＢ８との間には、Ｏリング３５９が設けられており、大径スプリング収容室３５８にある液体燃料が、ピエゾスタック３６０側に浸入することを防止している。

変位拡大室３４５は、第８ボデーＢ８側すなわち大径ピストン３５０側に形成された燃料室（以下、大径側変位拡大室と記す）３４６と、第７ボデーＢ７側すなわち小径ピストン３４０側に形成された燃料室（以下、小径側変位拡大室と記す）３４４から構成されている。大径側変位拡大室３４６の弁体移動方向（すなわち大径ピストン３５０が変位する方向）に直交する断面の断面積は、小径側変位拡大室３４４の断面積に比べて大きく設定されている。以下に、大径側変位拡大室３４６と小径側変位拡大室３４４との断面積の比率を、以下に「変位拡大率」と記す。

以上のように構成された３位置弁３００は、ピエゾスタック３６０が伸長して、大径ピストン３５０を弁体移動方向下側に変位させると、大径側変位拡大室３４６の液体燃料が加圧され、当該圧力が小径側変位拡大室３４４に伝達されて、小径ピストン３４０に弁体移動方向下側の力が作用する。大径ピストン３５０を弁体移動方向下側に変位させると、大径側変位拡大室３４６の容積が減少した分、小径側変位拡大室３４４の容積が増大して、小径ピストン３４０を弁体移動方向下側に変位させることができる。つまり、小径ピストン３４０の変位すなわち３位置弁３００の弁体３０３の変位を、変位拡大率の分だけ、大径ピストン３５０の変位すなわちピエゾスタック３６０の伸長量に比べて増大させることができる。

また、第６ボデーＢ６の内部には、上述した変位拡大室３４５に液体燃料を供給する中間圧室４１０の圧力を所定の圧力に調圧する圧力制御弁（以下、中間圧生成弁と記す）４００が設けられている。中間圧生成弁４００は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力に比べて低く、且つリターン燃料ラインＲ１の圧力に比べて高い圧力（以下、中間圧と記す）に調圧する。本実施形態において、中間圧は、例えば、約１ＭＰａに設定されている。

中間圧生成弁４００は、略円柱状をなす弁体４０４と、当該弁体４０４を弁体移動方向下側に付勢するコイルスプリング４２０とを有している。第６ボデーＢ６には、当該コイルスプリング４２０を収容するスプリング室４２２が形成されている。当該スプリング室４２２は、リターン燃料通路Ｒ７、リターン燃料室３２０を介して、リターン燃料ラインＲ１に連通している。

また、第６ボデーＢ６には、中間圧生成弁４００の弁体４０４に対して、スプリング室４２２とは反対側（すなわち弁体移動方向下側）には、逆止弁３８０を介して変位拡大室３４５に中間圧に調圧された燃料を供給可能な燃料室である「中間圧室」４１０が形成されている。なお、以下の説明において、中間圧生成弁４００により中間圧に調圧され、中間圧室４１０と連通する液体燃料通路を、特に「中間圧通路」と記す。中間圧室４１０は、第６ボデーＢ６及び第７ボデーＢ７に形成された中間圧通路Ｍ１及び液体燃料通路Ｆ１１を介して液体燃料供給ラインＦ１と連通している。

中間圧通路Ｍ１と液体燃料通路Ｆ１１との間には、中間圧ピン４３０が嵌挿されている。中間圧室４１０には、液体燃料供給ラインＦ１にある液体燃料が、中間圧通路Ｍ１と中間圧ピン４３０との嵌め合い隙間を通って中間圧通路Ｍ１に流れ出て、中間圧室４１０に供給される。

また、第６ボデーＢ６及び第７ボデーＢ７には、上述した変位拡大室３４５と中間圧室４１０とを連通させる中間圧通路Ｍ３が形成されている。変位拡大室３４５と中間圧室４１０とを連通させる中間圧通路Ｍ３の変位拡大室３４５側の端には、中間圧室４１０から変位拡大室３４５に向かう方向にのみ液体燃料の流れを許す逆止弁３８０（チェックバルブ）が設けられている。変位拡大室３４５の圧力が、中間圧を下回るときに、中間圧室４１０からの液体燃料が、逆止弁３８０を通って変位拡大室３４５に供給される。

加えて、第６ボデーＢ６には、中間圧室４１０と、上述した３位置弁３００の弁体３０３の弁体移動方向下側に形成されたスプリング収容室３３３とを連通させる中間圧通路Ｍ４が形成されている。スプリング収容室３３３は、中間圧に調圧された液体燃料の供給を受ける。スプリング収容室３３３の中間圧を受けて、３位置弁３００の弁体３０３には、弁体移動方向上向きの力が作用する。

中間圧生成弁４００の弁体４０４は、スプリング室４２２側（すなわち弁体移動方向上側）において、弁体４０４の径方向外側に突出して、第６ボデーＢ６に形成された弁座４０１に当接する部分（以下、上側突出部と記す）４０２と、上側突出部４０２より中間圧室４１０側（すなわち弁体移動方向下側）に設けられ、第６ボデーＢ６に形成されたシリンダ穴に摺接する部分（以下、下側ピストン部と記す）４０６とを有している。下側ピストン部４０６とシリンダ穴とのには数μｍの隙間（クリアランス）が設定されている。なお、中間圧生成弁４００において、第６ボデーＢ６のうち、上側突出部４０２が当接する弁座４０１となる部分を、以下の説明において「シート部」４０１と記す。

下側ピストン部４０６は、略円柱状をなしており、その外周壁には、全周に亘って環状の溝（以下、外周溝と記す）４０７が形成されている。加えて、下側ピストン部４０６の外周壁には、弁体移動方向に延びて、外周溝４０７と中間圧室４１０とを連通させる溝（以下、縦溝と記す）が形成されている。つまり、外周溝４０７は、縦溝４０８を介して中間圧室４１０と連通している。

中間圧生成弁４００において、下側ピストン部４０６と上側突出部４０２との間であって、当該弁体４０４と第６ボデーＢ６との間には、燃料室（以下、第２中間圧室と記す）４１２が設けられている。中間圧生成弁４００の弁体４０４の上側突出部４０２が第６ボデーＢ６のシート部４０１に当接している（着座している）場合、第２中間圧室４１２とスプリング室４２２との連通は、遮断されており、且つ第２中間圧室４１２と、外周溝４０７及び縦溝４０８との間の連通も遮断されている。

中間圧室４１０の圧力が、所定圧力（例えば、１ＭＰａ）を上回り、中間圧生成弁４００の弁体４０４に作用する力が、コイルスプリング４２０の付勢力を上回ると、当該弁体４０４は、弁体移動方向上側に変位し、弁体の上側突出部４０２と第６ボデーＢ６のシート部４０１が離間すると共に、第２中間圧室４１２と外周溝４０７が連通する。このとき、中間圧室４１０は、縦溝４０８、外周溝４０７、第２中間圧室４１２を介して、スプリング室４２２と連通するため、中間圧室４１０にある液体燃料は、スプリング室４２２に流出する。スプリング室４２２に流出した液体燃料は、リターン燃料室３２０を経てリターン燃料ラインＲ１に戻される。これにより、中間圧室４１０、及び当該中間圧室４１０に連通する中間圧通路の圧力は、その圧力変動が抑制されると共に、所定の中間圧に保たれる。

次に、本実施形態に係る燃料噴射装置１０の動作について、図１及び図５〜図７を用いて説明する。

図１に示すように、燃料噴射装置１０は、３位置弁３００の弁体３０３が、第１位置Ｐ１（図５参照）又は第３位置Ｐ３（図７参照）に操作された場合、第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断される。すなわち第２ポートＢが閉止された状態となる。この場合、第２制御弁２００において、制御圧力室２４０の圧力は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力となり、加圧室２７０、制御圧力室２４０、制御室２０６、及び高圧室２０８の圧力は、等しくなる。低圧側シート２３０の開口断面積が、第２ピストン２２０の小径部２２２の断面積に比べて大きく設定されているため、第２ピストン２２０及び第２弁体２０２は、燃料圧力により軸方向上向きに付勢されて、第２弁体２０２が低圧側シート２３０に当接し、制御室２０６と高圧室２０８が連通する。これにより、液体燃料供給ラインＦ１に連通する減圧開弁室９０は、リターン燃料ラインＲ１との連通が遮断され、液体燃料供給ラインＦ１の圧力を受けて加圧されて、液体燃料用ノズルニードル２０は、リフトせずに着座する。

一方、３位置弁３００の弁体３０３が、第２位置Ｐ２（図６参照）に操作された場合、第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１が連通する。すなわち第２ポートＢが開放された状態となる。この場合、第２制御弁２００において、制御圧力室２４０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力から減圧されて、第２ピストン２２０に作用する軸方向上向きの力が減少する。これにより、第２ピストン２２０が、第２弁体２０２を軸方向下向きに操作して、低圧側シート２３０と面積が等しい高圧側シート２３２に当接させて、制御室２０６と低圧室２０４が連通する。これにより、液体燃料供給ラインＦ１に連通する減圧開弁室９０は、さらに、リターン燃料ラインＲ１と連通することで減圧されて、液体燃料用ノズルニードル２０は、リフトする。

また、燃料噴射装置１０は、３位置弁３００の弁体３０３が、第１位置Ｐ１（図５参照）に操作された場合、第１ポートＡ及び第２ポートＢは、双方共にリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断される。すなわち第１ポートＡと第２ポートＢが双方共に閉止された状態となる。この場合、第１制御弁１００において、第１制御圧力室１５０及び第２制御圧力室１６０の圧力は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力となり、加圧室１７０、第１制御圧力室１５０、第２制御圧力室１６０、及び高圧室１０８の圧力は等しくなる。第１ピストン１２０の小径部１２２の断面積が、高圧側シート１３２の開口断面積より大きく設定されているため、加圧ピストン１４０、第１ピストン１２０及び第１弁体１０１は、燃料圧力により軸方向下向きに付勢されて、第１弁体１０１が高圧側シート１３２に当接して、制御室１０６と低圧室１０４が連通する。これにより、リターン燃料ラインＲ１に連通する加圧開弁室６０は、液体燃料供給ラインＦ１との連通が遮断されており、リターン燃料ラインＲ１の圧力に維持（すなわち減圧）されて、気体燃料用ノズルニードル１５は、リフトせずに着座する。

加えて、３位置弁３００の弁体３０３が、第２位置Ｐ２（図６参照）に操作された場合、第１ポートＡ及び第２ポートＢは、双方共にリターン燃料ラインＲ１と連通する。すなわち第１ポートＡと第２ポートＢが双方共に開放された状態となる。この場合、第１制御弁１００において、第１制御圧力室１５０及び第２制御圧力室１６０の圧力は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力から減圧される。加圧ピストン１４０の断面積が第１ピストン１２０の小径部の断面積と略等しく、且つ高圧側シート１３２の開口断面積に比べて大きく設定されているため、加圧ピストン１４０、第１ピストン１２０、及び第１弁体１０１は、燃料圧力により軸方向下向きに付勢されて、第１弁体１０１が高圧側シート１３２に当接し、制御室１０６と低圧室１０４が連通する。これにより、リターン燃料ラインＲ１に連通する加圧開弁室６０は、液体燃料供給ラインＦ１との連通が遮断されており、リターン燃料ラインＲ１の圧力に維持（すなわち減圧）されて、気体燃料用ノズルニードル１５は、リフトせずに着座する。

一方、３位置弁３００の弁体３０３が、第３位置Ｐ３（図７参照）に操作された場合、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１が連通すると共に、第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断される。すなわち第１ポートＡが開放された状態となり、且つ第２ポートＢが閉止された状態となる。この場合、第１制御弁１００において、第１制御圧力室１５０の圧力は、液体燃料供給ラインＦ１から減圧されると共に、第２制御圧力室１６０の圧力は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力となる。低圧側シート１３０の開口断面積が、高圧側シート１３２の開口断面積に略等しく設定されており、且つ第１ピストン１２０の小径部１２２の断面積が、加圧ピストン１４０の断面積と略等しく設定されているため、加圧ピストン１４０、第１ピストン１２０、及び第１弁体１０１は、燃料圧力により軸方向上向きに付勢されて、第１弁体１０１が低圧側シート１３０に当接し、制御室１０６と高圧室１０８が連通する。これにより、リターン燃料ラインＲ１に連通する加圧開弁室６０は、液体燃料供給ラインＦ１と連通して、加圧されて、気体燃料用ノズルニードル１５は、リフトする。

このようにして、燃料噴射装置１０は、３位置弁３００の弁体３０３が、第１位置Ｐ１に操作された場合は、気体燃料用ノズルニードル１５と、液体燃料用ノズルニードル２０は、双方共にリフトせずに着座する。また、３位置弁３００の弁体３０３が、第２位置Ｐ２に操作された場合は、気体燃料用ノズルニードル１５が着座した状態で、液体燃料用ノズルニードル２０がリフトする。また、３位置弁３００の弁体３０３が、第３位置Ｐ３に操作された場合は、液体燃料用ノズルニードル２０が、気体燃料用ノズルニードル１５の底部１５に形成されたバルブシート１４に着座した状態で、気体燃料用ノズルニードル１５がリフトする。

以上に説明したように本実施形態に係る燃料噴射装置１０は、低圧側通路（リターン燃料ラインＲ１）に連通する加圧開弁室６０が、高圧側通路（液体燃料供給ラインＦ１）に連通することにより加圧されて第１ノズルニードル（気体燃料用ノズルニードル１５）がリフトし、且つ高圧側通路（液体燃料供給ラインＦ１）に連通する減圧開弁室９０が、低圧側通路（リターン燃料ラインＲ１）に連通することにより減圧されて第２ノズルニードル（液体燃料用ノズルニードル２０）がリフトするものである。なお、燃料噴射装置１０は、第１ノズルニードルである気体燃料用ノズルニードル１５がリフトすることで、第１噴孔である気体燃料用噴孔１１から第１燃料である気体燃料を噴射し、第２ノズルニードルである液体燃料用ノズルニードル２０がリフトすることで、第２噴孔である液体燃料用噴孔１２から液体燃料を噴射する。

燃料噴射装置１０は、加圧開弁室６０と液体燃料供給ラインＦ１とを連通させて加圧開弁室６０を加圧する加圧位置と、加圧開弁室６０と液体燃料供給ラインＦ１との連通を遮断して加圧開弁室６０を減圧する減圧位置との、いずれかに一方に第１弁体１０１が操作されることで、加圧開弁室６０の加圧／減圧を制御可能な第１制御弁１００と、減圧開弁室９０とリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断して減圧開弁室を加圧する加圧位置と、減圧開弁室９０とリターン燃料ラインＲ１とを連通させて減圧開弁室を減圧する減圧位置との、いずれか一方に第２弁体２０２が操作されることで、減圧開弁室９０の加圧／減圧を制御可能な第２制御弁２００とを有している。

第１制御弁１００は、液体燃料供給ラインＦ１に（常時）連通しており、且つ第１ポートＡが開放されている場合に当該第１ポートＡからリターン燃料ラインＲ１に連通する第１制御圧力室１５０と、液体燃料供給ラインＦ１に（常時）連通しており、且つ第２ポートＢが開放されている場合に第２ポートＢからリターン燃料ラインＲ１に連通する第２制御圧力室１６０と、第１制御圧力室１５０と第２制御圧力室１６０の圧力変化に応じて第１弁体１０１を操作可能な第１ピストン１２０とを備えている。第１制御弁１００は、第１制御圧力室１５０とリターン燃料ラインＲ１が連通し、且つ第２制御圧力室１６０とリターン燃料ラインＲ１との連通が第２ポートＢにおいて遮断された場合に、第１弁体１０１が加圧位置にあり、一方、第１制御圧力室１５０とリターン燃料ラインＲ１との連通が第１ポートＡにおいて遮断され、且つ第２制御圧力室１６０とリターン燃料ラインＲ１との連通が第２ポートＢにおいて遮断された場合と、第１制御圧力室１５０とリターン燃料ラインＲ１が連通し、且つ第２制御圧力室１６０とリターン燃料ラインＲ１が連通する場合に、第１ピストン１２０が第１弁体１０１を減圧位置に操作するよう構成されている。

第２制御弁２００は、液体燃料供給ラインＦ１に（常時）連通しており、且つ第２ポートＢが開放されている場合に第２ポートＢからリターン燃料ラインＲ１に連通する制御圧力室２４０と、制御圧力室２４０の圧力変化に応じて第２弁体２０２を操作可能な第２ピストン２２０とを備えている。第２制御弁２００は、制御圧力室２４０とリターン燃料ラインＲ１との連通が第２ポートＢにおいて遮断された場合に、第２弁体２０２が加圧位置にあり、一方、制御圧力室２４０とリターン燃料ラインＲ１が連通する場合に、第２ピストン２２０が第２弁体２０２を減圧位置に操作するよう構成されている。

このように構成された燃料噴射装置１０は、第１ポートＡ及び第２ポートＢを、第１制御弁１００及び第２制御弁２００とは別のバルブ等により双方共に閉止することにより、第１制御弁１００においては、第１制御圧力室１５０及び第２制御圧力室１６０とリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断され、第１制御圧力室１５０と第２制御圧力室１６０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力となり、第１ピストン１２０が第１弁体１０１を減圧位置に操作する。一方、第２制御弁２００においては、制御圧力室２４０とリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断されて、制御圧力室２４０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力となり、当該圧力を受けて第２弁体２０２が加圧位置となる。これにより、減圧開弁室９０を加圧して液体燃料用ノズルニードル２０をリフトさせない状態にする、すなわち着座させると共に、加圧開弁室６０を減圧して気体燃料用ノズルニードル１５を着座させることができる。

一方、燃料噴射装置１０は、第１ポートＡ及び第２ポートＢを双方共に開放することにより、第１制御弁１００においては、第１制御圧力室１５０及び第２制御圧力室１６０は、リターン燃料ラインＲ１と連通して、液体燃料供給ラインＦ１の圧力から減圧されて、第１ピストン１２０が第１弁体１０１を減圧位置に操作する。一方、第２制御弁２００においては、制御圧力室２４０とリターン燃料ラインＲ１が連通して、制御圧力室２４０は、液体燃料供給ラインＦ１の圧力から減圧されて、第２ピストン２２０が第２弁体２０２を減圧位置に操作する。これにより、加圧開弁室６０を減圧して気体燃料用ノズルニードル１５を着座させる共に、減圧開弁室９０を減圧して液体燃料用ノズルニードル２０を（気体燃料用ノズルニードル１５に対して）リフトさせることができる。

また、燃料噴射装置１０は、第１ポートＡを開放すると共に第２ポートＢを閉止することにより、第１制御弁１００においては、第１制御圧力室１５０は、リターン燃料ラインＲ１に連通して減圧され、第２制御圧力室１６０は、リターン燃料ラインＲ１との連通が遮断されて、液体燃料供給ラインＦ１の圧力となり、この場合、第１弁体１０１は加圧位置となる。一方、第２制御弁２００においては、制御圧力室２４０とリターン燃料ラインＲ１との連通が遮断され、液体燃料供給ラインＦ１の圧力となり、第２弁体２０２は、加圧位置となる。これにより、加圧開弁室６０が加圧されて気体燃料用ノズルニードル１５がリフトさせることと共に、減圧開弁室９０を加圧して液体燃料用ノズルニードル２０を（気体燃料用ノズルニードル１５に）着座させることができる。

このように本実施形態に係る燃料噴射装置１０は、第１ポートＡの開放／閉止、すなわち第１制御弁１００の第１制御圧力室１５０とリターン燃料ラインＲ１（低圧側通路）との連通／遮断と、第２ポートＢの開放／閉止、すなわち第１制御弁１００の第２制御圧力室１６０、及び第２制御弁２００の制御圧力室２４０と、リターン燃料ラインＲ１（低圧側通路）との連通／遮断とを制御するだけで、第１制御弁１００による加圧開弁室の加圧／減圧、すなわち第１ノズルニードルとしての気体燃料用ノズルニードル１５のリフト／着座と、第２制御弁２００による減圧開弁室の加圧／減圧、すなわち第２ノズルニードルとしての液体燃料用ノズルニードル２０の着座／リフトとを、それぞれ別個に制御することができる。これにより、燃料噴射装置１０は、複数のソレノイド駆動弁を用いることなく、２つのノズルニードルを、それぞれ別個に制御して、気体燃料と液体燃料を、それぞれ異なるタイミングで噴射することができる。

また、本実施形態に係る燃料噴射装置１０は、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断すると共に第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断する第１位置Ｐ１と、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１とを連通させると共に第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１とを連通させる第２位置Ｐ２と、第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１とを連通させると共に第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１との連通を遮断する第３位置Ｐ３との、いずれかに弁体が操作される３位置弁３００をさらに備えるものとした。第１ポートＡとリターン燃料ラインＲ１（低圧側通路）との連通／遮断と、第２ポートＢとリターン燃料ラインＲ１（低圧側通路）との連通／遮断とを、１つの３位置弁を用いるだけで実現することができる。

また、本実施形態に係る燃料噴射装置１０において、第１ノズルニードルは、リフトすることにより気体燃料用噴孔１１から気体燃料が噴射される気体燃料用ノズルニードル１５であり、第２ノズルニードルは、リフトすることにより液体燃料用噴孔１２から液体燃料が噴射される液体燃料用ノズルニードル２０であり、高圧側通路は、昇圧された液体燃料を燃料噴射装置１０に供給する管路である液体燃料供給ラインＦ１であり、低圧側通路は、燃料噴射装置１０において噴射されなかった液体燃料を燃料タンクに向けて戻す管路であるリターン燃料ラインＲ１であるものとした。昇圧されて燃料噴射装置１０に供給されて液体燃料用噴孔１２から噴射される高圧の液体燃料と、液体燃料用噴孔１２から噴射されずに燃料噴射装置１０から燃料タンク（図示せず）に向けて戻される低圧の液体燃料（リターン燃料）の圧力差を利用して、上述した第１制御弁１００の第１弁体１０１と、第２制御弁２００の第２弁体２０２とをそれぞれ操作することができる。

なお、本実施形態に係る燃料噴射装置１０においては、第１ポートＡの開放／閉止、すなわち第１制御圧力室１５０とリターン燃料ラインＲ１（低圧側通路）との連通／遮断と、第２ポートＢの開放／閉止、すなわち第２制御圧力室１６０とリターン燃料ラインＲ１との連通／遮断とを、１つの３位置弁の弁***置を切換えることにより、それぞれ制御するものとしたが、第１ポートＡ及び第２ポートＢの開放／閉止を制御する手法は、３位置弁に限定されるものではない。第１ポートＡ及び第２ポートＢの開放／閉止をそれぞれ別個に制御可能な弁機構であれば、本発明に適用することができる。

また、本実施形態に係る燃料噴射装置１０において、第１ノズルニードルは、リフトすることにより気体燃料用噴孔１１から気体燃料が噴射される気体燃料用ノズルニードル１５であり、第２ノズルニードルは、リフトすることにより液体燃料用噴孔１２から液体燃料が噴射される液体燃料用ノズルニードル２０であるものとしたが、燃料噴射装置１０の態様は、これに限定されるものではない。２つのノズルニードルを備えた燃料噴射装置であれば良く、例えば、第１及び第２ノズルニードルのリフトによりそれぞれ異なる種類の液体燃料を噴射する燃料噴射装置にも本発明を適用することができる。

また、本実施形態に係る燃料噴射装置１０において、低圧側通路は、リターン燃料ラインＲ１であり、高圧側通路は、液体燃料供給ラインＦ１であるものとしたが、本発明に係る低圧側通路及び高圧側通路の態様は、これに限定されるものではない。低圧側通路と高圧側通路は、これら通路間の圧力差が、減圧開弁室の加圧／減圧と加圧開弁室の加圧／減圧によりそれぞれ対応するノズルニードルをリフトさせることが可能なものであれば良く、このような圧力差を有する２つの燃料通路（管路）や、２つの油圧通路（管路）を備えた燃料噴射装置であれば、本発明を適用することができる。

１０ 燃料噴射装置
１１ 気体燃料用噴孔（第１噴孔）
１２ 液体燃料用噴孔（第２噴孔）
１５ 気体燃料用ノズルニードル（第１ノズルニードル、外側ノズルニードル）
２０ 液体燃料用ノズルニードル（第２ノズルニードル、内側ノズルニードル）
６０ 加圧開弁室
９０ 減圧開弁室
１００ 第１制御弁（加圧開弁室用制御弁）
１０１ 第１弁体（加圧開弁室用制御弁の弁体）
１２０ 第１ピストン
１５０ 第１制御圧力室
１６０ 第２制御圧力室
２００ 第２制御弁（減圧開弁室用制御弁）
２０２ 第２弁体（減圧開弁室用制御弁の弁体）
２２０ 第２ピストン
２４０ 制御圧力室
３００ ３位置弁
３０３ ３位置弁の弁体
４００ 中間圧生成弁
Ｆ１ 液体燃料供給ライン（高圧側通路）
Ｆ２〜Ｆ１１ 液体燃料通路（高圧側通路）
Ｒ１ リターン燃料ライン（低圧側通路）
Ｒ２〜Ｒ５ リターン燃料通路（低圧側通路）

Claims (3)

1. 低圧側通路に連通する加圧開弁室が、高圧側通路に連通することにより加圧されて第１ノズルニードルがリフトし、且つ高圧側通路に連通する減圧開弁室が、低圧側通路に連通することにより減圧されて第２ノズルニードルがリフトする燃料噴射装置であって、
   加圧開弁室と高圧側通路とを連通させて加圧開弁室を加圧する加圧位置と、加圧開弁室と高圧側通路との連通を遮断して加圧開弁室を減圧する減圧位置との、いずれか一方に第１弁体が操作されて、加圧開弁室の加圧／減圧を制御可能な第１制御弁と、
   減圧開弁室と低圧側通路との連通を遮断して減圧開弁室を加圧する加圧位置と、減圧開弁室と低圧側通路とを連通させて減圧開弁室を減圧する減圧位置との、いずれか一方に第２弁体が操作されて、減圧開弁室の加圧／減圧を制御可能な第２制御弁と、
   を有し、
   第１制御弁は、
   高圧側通路に連通しており、且つ第１ポートが開放されている場合に当該第１ポートから低圧側通路に連通する第１制御圧力室と、
   高圧側通路に連通しており、且つ第２ポートが開放されている場合に当該第２ポートから低圧側通路に連通する第２制御圧力室と、
   第１制御圧力室と第２制御圧力室の圧力変化に応じて第１弁体を操作可能な第１ピストンと、
   を備え、
   第１制御圧力室と低圧側通路が連通し、且つ第２制御圧力室と低圧側通路との連通が遮断された場合に、第１弁体が加圧位置にあり、
   一方、第１制御圧力室と低圧側通路との連通が遮断され、且つ第２制御圧力室と低圧側通路との連通が遮断された場合と、第１制御圧力室と低圧側通路が連通し、且つ第２制御圧力室と低圧側通路が連通する場合に、第１ピストンが第１弁体を減圧位置に操作するよう構成されており、
   第２制御弁は、
   高圧側通路に連通しており、且つ第２ポートが開放されている場合に当該第２ポートから低圧側通路に連通する制御圧力室と、
   制御圧力室の圧力変化に応じて第２弁体を操作可能な第２ピストンと、
   を備え、
   制御圧力室と低圧側通路との連通が遮断された場合に、第２弁体は加圧位置にあり、
   一方、制御圧力室と低圧側通路が連通する場合に、第２ピストンが第２弁体を減圧位置に操作するよう構成されている
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   第１ポートと低圧側通路との連通を遮断すると共に第２ポートと低圧側通路との連通を遮断する第１位置と、第１ポートと低圧側通路とを連通させると共に第２ポートと低圧側通路とを連通させる第２位置と、第１ポートと低圧側通路とを連通させると共に第２ポートと低圧側通路との連通を遮断する第３位置との、いずれかに弁体が操作される３位置弁を、さらに備える燃料噴射装置。
3. 請求項１又は２に記載の燃料噴射装置において、
   第１ノズルニードルは、リフトすることにより気体燃料用噴孔から気体燃料が噴射される気体燃料用ノズルニードルであり、
   第２ノズルニードルは、リフトすることにより液体燃料用噴孔から液体燃料が噴射される液体燃料用ノズルニードルであり、
   高圧側通路は、昇圧された液体燃料を燃料噴射装置に供給する管路である液体燃料供給ラインであり、
   低圧側通路は、燃料噴射装置において噴射されなかった液体燃料を、液体燃料タンクに向けて戻す管路であるリターン燃料ラインである
   燃料噴射装置。

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