JP4218224B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁を具備し、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによってシール部が形成され、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔及び第二噴孔が開閉され得る燃料噴射装置が知られている。この種の燃料噴射装置の例としては、例えば特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載されたものがある。特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、噴孔開閉弁のリフト量が小さい時には、噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔が閉じられ、その第一噴孔から燃料が噴射されず、噴孔開閉弁のリフト量が大きい時には、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態であるものの、噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔が閉じられなくなり、その第一噴孔から燃料が噴射されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、噴孔開閉弁の先端部により、噴孔開閉弁のリフト量に応じて第一噴孔が開閉されるものの、噴孔開閉弁の先端部がサック部内を摺動するように構成されているため、噴孔開閉弁の先端部とサック部の壁面との間には所定のクリアランスが設けられている。従って、噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔が閉じられている時であっても、シール部（噴孔開閉弁の最先端から第一噴孔までの部分）の長さが比較的短い場合には、そのシール部を介して燃料が第一噴孔まで漏れてしまうおそれがある。一方で、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、そのシール部の長さは、噴孔開閉弁のフルリフト量に相当する長さよりも短い長さになる。従って、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置においては、燃料噴射装置の構造上、そのシール部の長さを長くすることが困難である。
【０００４】
また従来、第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁とを具備する燃料噴射装置が知られている。この種の燃料噴射装置の例としては、例えば特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載されたものがある。特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、第一の機関運転条件下においては、噴孔開閉弁のリフト量が大きくされ、第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される。また、第二の機関運転条件下においては、噴孔開閉弁のリフト量が小さくされ、第一噴孔からは燃料が噴射されず、第二噴孔のみから燃料が噴射される。つまり、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、噴孔開閉弁がリフトされるときには、常に第二噴孔から燃料が噴射されるようになっている。
【０００５】
ところが、機関運転条件に応じて最適な燃料噴射を実行するためには、第二噴孔から燃料を噴射せず、第一噴孔のみから燃料を噴射することが要求される場合もあり得る。しかしながら、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、噴孔開閉弁がリフトされるときには常に第二噴孔から燃料が噴射されるため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置によっては、第二噴孔から燃料を噴射することなく第一噴孔のみから燃料を噴射し、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができない。
【０００６】
前記問題点に鑑み、本発明は噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによって形成されるシール部の長さを長くし、そのシール部を介して燃料が噴孔まで漏れてしまうおそれを低減す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。
【０００７】
更に本発明は第二噴孔から燃料を噴射することなく第一噴孔のみから燃料を噴射し、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行す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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁を具備し、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによってシール部が形成され、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔及び第二噴孔が開閉され得る燃料噴射装置において、シール部を隔てて第一噴孔と第二噴孔とを配置し、第一噴孔を開閉する第一噴孔開閉弁と第二噴孔を開閉する第二噴孔開閉弁とを設け、第一噴孔開閉弁の閉弁時に第一噴孔開閉弁が着座する第一シート位置と第二噴孔開閉弁の閉弁時に第二噴孔開閉弁が着座する第二シート位置とをシール部とは別個に設け、第一噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第一制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第一制御室と、第二噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第二制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第二制御室と、第一制御室とリターン通路との接続及び遮断並びに第二制御室とリターン通路との接続及び遮断を制御することにより第一制御室内及び第二制御室内の圧力を制御するための圧力制御弁と、を設け、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路から遮断されると第一制御室内の圧力が上昇することにより第一噴孔開閉弁が閉弁されて第一噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路に接続されると第一制御室内の圧力が低下することにより第一噴孔開閉弁が開弁されて第一噴孔から燃料が噴射され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路から遮断されると第二制御室内の圧力が上昇することにより第二噴孔開閉弁が閉弁されて第二噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路に接続されると第二制御室内の圧力が低下することにより第二噴孔開閉弁が開弁されて第二噴孔から燃料が噴射されることを特徴とする燃料噴射装置が提供される。
【０００９】
請求項１に記載の燃料噴射装置では、第一噴孔開閉弁又は第二噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによって形成されるシール部を隔てて第一噴孔と第二噴孔とが配置され、第一噴孔開閉弁の閉弁時に第一噴孔開閉弁が着座する第一シート位置と第二噴孔開閉弁の閉弁時に第二噴孔開閉弁が着座する第二シート位置とがシール部とは別個に設けられている。つまり、請求項１に記載の燃料噴射装置では、第一噴孔開閉弁又は第二噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔が閉じられるのではなく、第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座することによって第一噴孔が閉じられる。また、第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座するか否かによって第一噴孔が開閉されるようになっているため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置のように噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔を開閉できるようにするためにシール部の長さを短くする必要もない。そのため、例えばシール部の長さを長く設定しておくことにより、シール部を介して燃料が第一噴孔又は第二噴孔まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一噴孔開閉弁又は第二噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによって形成されるシール部の長さを長くし、そのシール部を介して燃料が第一噴孔又は第二噴孔まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、第一噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔が開閉され得るように第一噴孔開閉弁及び第一噴孔を形成し、第一噴孔開閉弁及び第二噴孔開閉弁を閉弁すべきとき、最初に第一噴孔開閉弁を第一シート位置に着座させ、次いで第二噴孔開閉弁を第二シート位置に着座させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置が提供される。
【００１１】
請求項２に記載の燃料噴射装置では、第一噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔が開閉され得るように第一噴孔開閉弁及び第一噴孔が形成され、第一噴孔開閉弁及び第二噴孔開閉弁を閉弁すべきときには、最初に第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられ、次いで第二噴孔開閉弁が第二シート位置に着座せしめられる。そのため、最初に第二噴孔開閉弁が第二シート位置に着座せしめられ、次いで第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられるのに伴い、第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられる時にサック部内の燃料が第二噴孔を介して押し出されてしまうのを回避することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁とを具備する燃料噴射装置において、第一噴孔を開閉するための第一噴孔開閉弁と、第二噴孔を開閉するために第一噴孔開閉弁の内側に配置された第二噴孔開閉弁とが設けられ、第一の機関運転条件下では、第二噴孔から燃料が噴射されることなく第一噴孔から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では、第一噴孔から燃料が噴射されることなく第二噴孔から燃料が噴射され、第一噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第一制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第一制御室と、第二噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第二制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第二制御室と、第一制御室とリターン通路との接続及び遮断並びに第二制御室とリターン通路との接続及び遮断を制御することにより第一制御室内及び第二制御室内の圧力を制御するための圧力制御弁と、を設け、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路から遮断されると第一制御室内の圧力が上昇することにより第一噴孔開閉弁が閉弁されて第一噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路に接続されると第一制御室内の圧力が低下することにより第一噴孔開閉弁が開弁されて第一噴孔から燃料が噴射され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路から遮断されると第二制御室内の圧力が上昇することにより第二噴孔開閉弁が閉弁されて第二噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路に接続されると第二制御室内の圧力が低下することにより第二噴孔開閉弁が開弁されて第二噴孔から燃料が噴射されることを特徴とする燃料噴射装置が提供される。
【００１３】
請求項３に記載の燃料噴射装置では、機関運転条件に応じて最適な燃料噴射を実行するためには第二噴孔から燃料を噴射せず第一噴孔のみから燃料を噴射することが要求される場合もあり得る点に鑑み、第一噴孔を開閉するための第一噴孔開閉弁と、第二噴孔を開閉するために第一噴孔開閉弁の内側に配置された第二噴孔開閉弁とが設けられ、第一の機関運転条件下では第二噴孔から燃料が噴射されることなく第一噴孔から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では第一噴孔から燃料が噴射されることなく第二噴孔から燃料が噴射される。そのため、第二噴孔から燃料を噴射することなく第一噴孔のみから燃料を噴射できるようにすることにより、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の燃料噴射装置の第一の実施形態の部分断面側面図である。図１に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図１において、１は第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔、２は第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁、３は第一ニードル弁２の閉弁時に第一ニードル弁２が着座する第一シート位置である。４は第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔、５は第二噴孔４を開閉するために第一ニードル弁２の内側に配置された第二ニードル弁、６は第二ニードル弁５の閉弁時に第二ニードル弁５が着座する第二シート位置である。第一の実施形態では、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５は上側にリフトするように配置されている。
【００１６】
７は第一噴孔１に燃料を供給するための第一燃料供給通路である。第一燃料供給通路７内の燃料により、第一ニードル弁２は開弁側（図１の上側）に付勢される。８は第一ニードル弁２を閉弁側（図１の下側）に付勢するための第一制御室、９は第一ニードル弁２を閉弁側（図１の下側）に付勢するためのスプリング、１０は第一制御室８内に流入する燃料量を設定するための第一インレットオリフィス、１１は第一制御室８から流出する燃料量を設定するための第一アウトレットオリフィスである。１２は第二噴孔４に燃料を供給するための第二燃料供給通路である。第二燃料供給通路１２内の燃料により、第二ニードル弁５は開弁側（図１の上側）に付勢される。１３は第二ニードル弁５を閉弁側（図１の下側）に付勢するための第二制御室、１４は第二ニードル弁５を閉弁側（図１の下側）に付勢するためのスプリング、１５は第二制御室１３内に流入する燃料量を設定するための第二インレットオリフィス、１６は第二制御室１３から流出する燃料量を設定するための第二アウトレットオリフィスである。
【００１７】
１７は第一制御室８内の圧力及び第二制御室１３内の圧力を制御するための圧力制御弁である。第一の実施形態では、圧力制御弁１７は下側にリフトするように配置されている。１８は圧力制御弁１７を収容する制御弁室、１９は制御弁室１７内に流入する燃料量を設定するための第三インレットオリフィスである。第三インレットオリフィス１９は第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５の閉弁速度を確保するために設けられているが、他の実施形態では、この第三インレットオリフィス１９を排除することも可能である。２０は圧力制御弁１７を駆動するためのピエゾ式アクチュエータである。第一の実施形態では、圧力制御弁１７を駆動するためにピエゾ式アクチュエータが用いられているが、他の実施形態では、圧力制御弁１７を駆動するために他の任意のアクチュエータを使用可能である。
【００１８】
２１は第一ニードル弁２の先端部、２２はサック部である。第一の実施形態では、第一ニードル弁２がリフトしても、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入ったままになるように、第一ニードル弁２の先端部２１及びサック部２２は形成されている。つまり、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５は、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入った状態のまま第一噴孔１及び第二噴孔４を開閉することができる。２３は第一ニードル弁２の先端部２１とサック部２２の内壁面とにより形成されるシール部である。つまり、このシール部２３は、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入ることにより形成される。図１に示すように、第一噴孔１と第二噴孔４とはシール部２３を隔てて配置されている。また、シール部２３とは別個に第一シート位置３と第二シート位置６とが設けられている。
【００１９】
図１に示す第一噴孔１及び第二噴孔４から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室８及び第二制御室１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が閉弁側（図１の下側）に付勢され、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５のリフト量はゼロになっている。
【００２０】
図２は第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図１と同様の図である。図２に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射され第二噴孔４から燃料が噴射されない第二モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。そのため、図１に示した場合と同様に、第二制御室１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第二制御室１３内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第二ニードル弁５のリフト量がゼロのまま維持され、第二噴孔４から燃料は噴射されない。一方、第一制御室８内の燃料は第一アウトレットオリフィス１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁２はリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。図２に示した第二モードは、例えば燃費を向上させるための実用モード域において使用され、微粒化のよい噴霧が提供される。
【００２１】
図３は第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される第三モードを示した図１と同様の図である。図３に示すように、第一噴孔１及び第二噴孔４の両方から燃料が噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。そのため、図２に示した場合と同様に、第一制御室８内の燃料が第一アウトレットオリフィス１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室８内の圧力が減少する。その結果、図２に示した場合と同様に、第一ニードル弁２がリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。更に、第二制御室１３内の燃料も第二アウトレットオリフィス１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５がリフトせしめられ、第二噴孔４から燃料が噴射される。図３に示した第三モードは、例えば高出力が要求される出力域において使用され、高噴射率の噴射が行われる。
【００２２】
図示しないが、図３に示した第三モードから図１に示した第一モードに切換えられるとき、つまり、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が開弁された状態から第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が閉弁された状態に切換えられるとき、最初に第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられ、次いで第二ニードル弁５が第二シート位置６に着座せしめられるように、第一インレットオリフィス１０、第一アウトレットオリフィス１１、第二インレットオリフィス１５及び第二アウトレットオリフィス１６は設定されている。
【００２３】
第一の実施形態によれば、図１〜図３に示したように、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３を隔てて第一噴孔１と第二噴孔４とが配置され、第一ニードル弁２の閉弁時に第一ニードル弁２が着座する第一シート位置３と第二ニードル弁５の閉弁時に第二ニードル弁５が着座する第二シート位置６とがシール部２３とは別個に設けられている。つまり、第一ニードル弁２の先端部２１によって第一噴孔１が閉じられるのではなく、第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座することによって第一噴孔１が閉じられる。また、第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座するか否かによって第一噴孔１が開閉されるようになっているため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置のようにニードル弁の先端部によって第一噴孔を開閉できるようにするためにシール部の長さを短くする必要もない。そのため、例えばシール部２３の長さを長く設定しておくことにより、シール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３の長さを長くし、そのシール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００２４】
更に第一の実施形態によれば、図１〜図３に示したように、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入った状態のまま第一噴孔１が開閉され得るように第一ニードル弁２及び第一噴孔１が形成され、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５を閉弁すべきとき（図１）には、最初に第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられ、次いで第二ニードル弁５が第二シート位置６に着座せしめられる。そのため、最初に第二ニードル弁５が第二シート位置６に着座せしめられ、次いで第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられるのに伴い、第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられる時にサック部２２内の燃料が第一ニードル弁２の先端部２１によって第二噴孔４を介して押し出されてしまうのを回避することができる。
【００２５】
以下、本発明の燃料噴射装置の第二の実施形態について説明する。図４は本発明の燃料噴射装置の第二の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。図４に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図４において、図１〜図３に示した参照番号と同一の参照番号は図１〜図３に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。２１１は第一制御室８から流出する燃料量を設定するための第一アウトレットオリフィスである。２１６は第二制御室１３から流出する燃料量を設定するための第二アウトレットオリフィスである。
【００２６】
図４に示す第一噴孔１及び第二噴孔４から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室８及び第二制御室１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が閉弁側（図４の下側）に付勢され、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５のリフト量はゼロになっている。
【００２７】
図５は第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第二モードを示した図４と同様の図である。図５に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射されず第二噴孔４から燃料が噴射される第二モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置されると、第一制御室８内の燃料は第一アウトレットオリフィス２１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第一制御室８内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第一ニードル弁２のリフト量がゼロのまま維持され、第一噴孔１から燃料は噴射されない。一方、第二制御室１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス２１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５はリフトせしめられ、第二噴孔４から燃料が噴射される。図５に示した第二モードは、例えば燃費を向上させるための実用モード域において使用され、微粒化のよい噴霧が提供される。
【００２８】
図６は第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される第三モードを示した図４と同様の図である。図６に示すように、第一噴孔１及び第二噴孔４の両方から燃料が噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置されると、第二制御室１３内の燃料が第二アウトレットオリフィス２１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５がリフトせしめられ、第二噴孔４から燃料が噴射される。更に、第一制御室８内の燃料も第一アウトレットオリフィス２１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁２がリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。つまり、第一噴孔１及び第二噴孔４の両方から燃料が噴射される。図６に示した第三モードは、例えば高出力が要求される出力域において使用され、高噴射率の噴射が行われる。
【００２９】
図示しないが、図６に示した第三モードから図４に示した第一モードに切換えられるとき、つまり、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が開弁された状態から第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が閉弁された状態に切換えられるとき、最初に第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられ、次いで第二ニードル弁５が第二シート位置６に着座せしめられるように、第一インレットオリフィス１０、第一アウトレットオリフィス２１１、第二インレットオリフィス１５及び第二アウトレットオリフィス２１６は設定されている。
【００３０】
第二の実施形態によれば、第一の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００３１】
以下、本発明の燃料噴射装置の第三の実施形態について説明する。図７は本発明の燃料噴射装置の第三の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。図７に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図７において、図１〜図６に示した参照番号と同一の参照番号は、図１〜図６に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。３０２は第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁、３０５は第二噴孔４を開閉するために第一ニードル弁２の内側に配置された第二ニードル弁である。第三の実施形態では、第一ニードル弁３０２及び第二ニードル弁３０５は上側にリフトするように配置されている。
【００３２】
第一燃料供給通路７内の燃料により、第一ニードル弁３０２は開弁側（図７の上側）に付勢される。３０８は第一ニードル弁３０２を閉弁側（図７の下側）に付勢するための第一制御室、３０９は第一ニードル弁３０２を閉弁側（図７の下側）に付勢するためのスプリング、３１０は第一制御室３０８内に流入する燃料量を設定するための第一インレットオリフィス、３１１は第一制御室３０８から流出する燃料量を設定するための第一アウトレットオリフィスである。第二燃料供給通路１２内の燃料により、第二ニードル弁３０５は開弁側（図７の上側）に付勢される。３１３は第二ニードル弁３０５を閉弁側（図７の下側）に付勢するための第二制御室、３１４は第二ニードル弁３０５を閉弁側（図７の下側）に付勢するためのスプリング、３１５は第二制御室３１３内に流入する燃料量を設定するための第二インレットオリフィス、３１６は第二制御室３１３から流出する燃料量を設定するための第二アウトレットオリフィスである。
【００３３】
図７に示す第一噴孔１及び第二噴孔４から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室３０８及び第二制御室３１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁３０２及び第二ニードル弁３０５が閉弁側（図７の下側）に付勢され、第一ニードル弁３０２及び第二ニードル弁３０５のリフト量はゼロになっている。
【００３４】
図８は第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図７と同様の図である。図８に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射され第二噴孔４から燃料が噴射されない第二モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。そのため、第一制御室３０８内の燃料は第一アウトレットオリフィス３１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室３０８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁３０２はリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。一方、第二制御室３１３内の燃料も第二アウトレットオリフィス３１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるように圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置されているものの、第一制御室３０８内の燃料よりも第二制御室３１３内の燃料の方が流出しづらいように第二アウトレットオリフィス３１６が形成されている。そのため、第一ニードル弁３０２がリフトせしめられた時点において、第二ニードル弁３０５はリフトすることができないようになっている。その結果、第二モードにおいては、第一噴孔１のみから燃料が噴射され、第二噴孔４からは燃料が噴射されない。図８に示した第二モードは、例えば高出力が要求される出力域において使用され、高噴射率の噴射が行われる。そのために、第一噴孔１の直径は比較的大きくされている。
【００３５】
図９は第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第三モードを示した図７と同様の図である。図９に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射されず第二噴孔４から燃料が噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。そのため、図７に示した場合と同様に、第一制御室３０８内の燃料が第一アウトレットオリフィス３１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第一制御室３０８内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第一ニードル弁３０２のリフト量がゼロのまま維持され、第一噴孔１から燃料は噴射されない。一方、第二制御室３１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス３１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室３１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁３０５はリフトせしめられ、第二噴孔４から燃料が噴射される。図９に示した第三モードは、例えばエミッションを向上させるための実用モード域において使用され、微粒化のよい噴霧が提供される。そのために、第二噴孔４の直径は比較的小さくされている。
【００３６】
第三の実施形態によれば、図７〜図９に示したように、第一ニードル弁３０２の先端部２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３を隔てて第一噴孔１と第二噴孔４とが配置され、第一ニードル弁３０２の閉弁時に第一ニードル弁３０２が着座する第一シート位置３と第二ニードル弁３０５の閉弁時に第二ニードル弁３０５が着座する第二シート位置６とがシール部２３とは別個に設けられている。つまり、第一ニードル弁３０２の先端部２１によって第一噴孔１が閉じられるのではなく、第一ニードル弁３０２が第一シート位置３に着座することによって第一噴孔１が閉じられる。また、第一ニードル弁３０２が第一シート位置３に着座するか否かによって第一噴孔１が開閉されるようになっているため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置のようにニードル弁の先端部によって第一噴孔を開閉できるようにするためにシール部の長さを短くする必要もない。そのため、例えばシール部２３の長さを長く設定しておくことにより、シール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一ニードル弁３０２の先端部２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３の長さを長くし、そのシール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００３７】
更に第三の実施形態によれば、機関運転条件に応じて最適な燃料噴射を実行するためには第二噴孔４から燃料を噴射せず第一噴孔１のみから燃料を噴射することが要求される場合もあり得る点に鑑み、第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁３０２と、第二噴孔４を開閉するために第一ニードル弁３０２の内側に配置された第二ニードル弁３０５とが設けられ、第一の機関運転条件下では図８に示したように第二噴孔４から燃料が噴射されることなく第一噴孔１から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では図９に示したように第一噴孔１から燃料が噴射されることなく第二噴孔４から燃料が噴射される。そのため、第二噴孔４から燃料を噴射することなく第一噴孔１のみから燃料を噴射できるようにすることにより、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができる。
【００３８】
以下、本発明の燃料噴射装置の第四の実施形態について説明する。図１０は本発明の燃料噴射装置の第四の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。図１０に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図１０において、図１〜図９に示した参照番号と同一の参照番号は、図１〜図９に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。４０２は第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁、４０４は第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔、４２１は第一ニードル弁３０２の先端部である。図１１は第一ニードル弁の先端部の断面図である。図１１に示すように、第一ニードル弁３０２の先端部４２１には、スワールを形成するための穴４４０が設けられている。
【００３９】
図１０に示す第一噴孔１及び第二噴孔４０４から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室３０８及び第二制御室３１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁４０２及び第二ニードル弁３０５が閉弁側（図１０の下側）に付勢され、第一ニードル弁４０２及び第二ニードル弁３０５のリフト量はゼロになっている。
【００４０】
図１２は第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図１０と同様の図である。図１２に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射され第二噴孔４０４から燃料が噴射されない第二モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。そのため、第一制御室３０８内の燃料は第一アウトレットオリフィス３１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室３０８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁３０２はリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。一方、第二制御室３１３内の燃料も第二アウトレットオリフィス３１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるように圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置されているものの、第一制御室３０８内の燃料よりも第二制御室３１３内の燃料の方が流出しづらいように第二アウトレットオリフィス３１６が形成されている。そのため、第一ニードル弁４０２がリフトせしめられた時点において、第二ニードル弁３０５はリフトすることができないようになっている。その結果、第二モードにおいては、第一噴孔１のみから燃料が噴射され、第二噴孔４０４からは燃料が噴射されない。図１２に示した第二モードは、例えば高出力が要求される出力域において使用される。この第二モードでは、高噴射率の噴射が行われ、貫徹力の高い噴霧が形成される。そのために、第一噴孔１の直径は比較的大きくされている。
【００４１】
図１３は第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第三モードを示した図１０と同様の図である。図１３に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射されず第二噴孔４０４から燃料が噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。そのため、図１０に示した場合と同様に、第一制御室３０８内の燃料が第一アウトレットオリフィス３１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第一制御室３０８内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第一ニードル弁３０２のリフト量がゼロのまま維持され、第一噴孔１から燃料は噴射されない。一方、第二制御室３１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス３１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室３１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁３０５はリフトせしめられ、第二噴孔４０４から燃料が噴射される。図１３に示した第三モードは、例えば予混合圧縮着火燃焼を実現し、エミッションを向上させるためのモード域において使用され、貫徹力が低く拡散度合いが高い噴霧が提供される。そのために、第二噴孔４の直径は比較的小さくされている。図１３に示すように、第四の実施形態では、貫徹力が低く拡散度合いが高い噴霧を、インジェクタの下側であってピストン（図示せず）の上部空間内に形成可能である。
【００４２】
第四の実施形態によれば、図１０〜図１３に示したように、第一ニードル弁４０２の先端部４２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３を隔てて第一噴孔１と第二噴孔４０４とが配置され、第一ニードル弁４０２の閉弁時に第一ニードル弁４０２が着座する第一シート位置３と第二ニードル弁３０５の閉弁時に第二ニードル弁３０５が着座する第二シート位置６とがシール部２３とは別個に設けられている。つまり、第一ニードル弁４０２の先端部４２１によって第一噴孔１が閉じられるのではなく、第一ニードル弁４０２が第一シート位置３に着座することによって第一噴孔１が閉じられる。また、第一ニードル弁４０２が第一シート位置３に着座するか否かによって第一噴孔１が開閉されるようになっているため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置のようにニードル弁の先端部によって第一噴孔を開閉できるようにするためにシール部の長さを短くする必要もない。そのため、例えばシール部２３の長さを長く設定しておくことにより、シール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一ニードル弁４０２の先端部４２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３の長さを長くし、そのシール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００４３】
更に第四の実施形態によれば、機関運転条件に応じて最適な燃料噴射を実行するためには第二噴孔４０４から燃料を噴射せず第一噴孔１のみから燃料を噴射することが要求される場合もあり得る点に鑑み、第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁４０２と、第二噴孔４０４を開閉するために第一ニードル弁４０２の内側に配置された第二ニードル弁３０５とが設けられ、第一の機関運転条件下では図１２に示したように第二噴孔４０４から燃料が噴射されることなく第一噴孔１から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では図１３に示したように第一噴孔１から燃料が噴射されることなく第二噴孔４０４から燃料が噴射される。そのため、第二噴孔４０４から燃料を噴射することなく第一噴孔１のみから燃料を噴射したり、第一噴孔１から燃料を噴射することなく第二噴孔４０４のみから燃料を噴射したりすることにより、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができる。
【００４４】
以下、本発明の燃料噴射装置の第五の実施形態について説明する。第五の実施形態は、上述した第一の実施形態又は第二の実施形態を改良したものである。図１４は本発明の燃料噴射装置の第五の実施形態の一部を示した部分断面側面図である。図１４に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図１４において、第二噴孔は省略されており、また、図１〜図６に示した参照番号と同一の参照番号は図１〜図６に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。５０２は第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁、５５０は第二シート位置６を通って第一噴孔１内に流入する燃料量を設定するためのオリフィスである。図１４に示すように、第五の実施形態では、第一及び第二の実施形態に設けられていたシール部２３が設けられていない。
【００４５】
図１４に示す第一噴孔１及び第二噴孔から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室８及び第二制御室１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁５０２及び第二ニードル弁５が閉弁側（図１４の下側）に付勢され、第一ニードル弁５０２及び第二ニードル弁５のリフト量はゼロになっている。
【００４６】
図１５は第一噴孔から燃料が低噴射圧で噴射される第二モードを示した図１４と同様の図である。図１５に示すように、第一噴孔１から燃料が低噴射圧で噴射される第二モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置されると、第一制御室８内の燃料は第一アウトレットオリフィス２１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第一制御室８内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第一ニードル弁５０２のリフト量がゼロのまま維持され、第一シート位置３を介して第一噴孔１に燃料は供給されない。一方、第二制御室１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス２１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５はリフトせしめられ、第二シート位置６及びオリフィス５５０を介して第一噴孔１に燃料が供給され、第一噴孔１から燃料が低噴射圧で噴射される。図１５に示した第二モードは、例えばパイロット噴射を噴射すべきときに使用され、貫徹力が低く、噴射率が低いパイロット噴霧が提供される。
【００４７】
図１６は第一噴孔から燃料が高噴射圧で噴射される第三モードを示した図１４と同様の図である。図１６に示すように、第一噴孔１から燃料が高噴射圧で噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置されると、第二制御室１３内の燃料が第二アウトレットオリフィス２１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５がリフトせしめられ、第二シート位置６及びオリフィス５５０を介して第一噴孔１に燃料が供給される。更に、第一制御室８内の燃料も第一アウトレットオリフィス２１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁５０２がリフトせしめられ、第一シート位置３を介して第一噴孔１に燃料が供給される。つまり、第一シート位置３及び第二シート位置６の両方を介して第一噴孔１に燃料が供給され、第一噴孔１から燃料が高噴射圧で噴射される。図１６に示した第三モードは、例えばメイン噴射を噴射すべきときに使用され、貫徹力が高く、噴射率が高いメイン噴霧が提供される。
【００４８】
第五の実施形態の変形例では、第一ニードル弁５０２の作動タイミングと第二ニードル弁５の作動タイミングとをずらし、初期噴射率が低い所謂ブーツ噴射を実行し、騒音を低減し、エミッションを向上させることも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、例えばシール部の長さを長く設定しておくことにより、シール部を介して燃料が第一噴孔又は第二噴孔まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一噴孔開閉弁又は第二噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによって形成されるシール部の長さを長くし、そのシール部を介して燃料が第一噴孔又は第二噴孔まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明によれば、最初に第二噴孔開閉弁が第二シート位置に着座せしめられ、次いで第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられるのに伴い、第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられる時にサック部内の燃料が第二噴孔を介して押し出されてしまうのを回避することができる。
【００５１】
請求項３に記載の発明によれば、第二噴孔から燃料を噴射することなく第一噴孔のみから燃料を噴射できるようにすることにより、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射装置の第一の実施形態の部分断面側面図である。
【図２】第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図１と同様の図である。
【図３】第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される第三モードを示した図１と同様の図である。
【図４】本発明の燃料噴射装置の第二の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。
【図５】第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第二モードを示した図４と同様の図である。
【図６】第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される第三モードを示した図４と同様の図である。
【図７】本発明の燃料噴射装置の第三の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。
【図８】第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図７と同様の図である。
【図９】第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第三モードを示した図７と同様の図である。
【図１０】本発明の燃料噴射装置の第四の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。
【図１１】第一ニードル弁の先端部の断面図である。
【図１２】第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図１０と同様の図である。
【図１３】第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第三モードを示した図１０と同様の図である。
【図１４】本発明の燃料噴射装置の第五の実施形態の一部を示した部分断面側面図である。
【図１５】第一噴孔から燃料が低噴射圧で噴射される第二モードを示した図１４と同様の図である。
【図１６】第一噴孔から燃料が高噴射圧で噴射される第三モードを示した図１４と同様の図である。
【符号の説明】
１…第一噴孔
２…第一ニードル弁
３…第一シート位置
４…第二噴孔
５…第二ニードル弁
６…第二シート位置
７…第一燃料供給通路
８…第一制御室
１２…第二燃料供給通路
１３…第二制御室
１７…圧力制御弁
１８…制御弁室
２０…ピエゾ式アクチュエータ
２１…第一ニードル弁の先端部
２２…サック部
２３…シール部
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁を具備し、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによってシール部が形成され、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔及び第二噴孔が開閉され得る燃料噴射装置が知られている。この種の燃料噴射装置の例としては、例えば特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載されたものがある。特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、噴孔開閉弁のリフト量が小さい時には、噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔が閉じられ、その第一噴孔から燃料が噴射されず、噴孔開閉弁のリフト量が大きい時には、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態であるものの、噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔が閉じられなくなり、その第一噴孔から燃料が噴射されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、噴孔開閉弁の先端部により、噴孔開閉弁のリフト量に応じて第一噴孔が開閉されるものの、噴孔開閉弁の先端部がサック部内を摺動するように構成されているため、噴孔開閉弁の先端部とサック部の壁面との間には所定のクリアランスが設けられている。従って、噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔が閉じられている時であっても、シール部（噴孔開閉弁の最先端から第一噴孔までの部分）の長さが比較的短い場合には、そのシール部を介して燃料が第一噴孔まで漏れてしまうおそれがある。一方で、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、そのシール部の長さは、噴孔開閉弁のフルリフト量に相当する長さよりも短い長さになる。従って、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置においては、燃料噴射装置の構造上、そのシール部の長さを長くすることが困難である。
【０００４】
また従来、第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁とを具備する燃料噴射装置が知られている。この種の燃料噴射装置の例としては、例えば特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載されたものがある。特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、第一の機関運転条件下においては、噴孔開閉弁のリフト量が大きくされ、第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される。また、第二の機関運転条件下においては、噴孔開閉弁のリフト量が小さくされ、第一噴孔からは燃料が噴射されず、第二噴孔のみから燃料が噴射される。つまり、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、噴孔開閉弁がリフトされるときには、常に第二噴孔から燃料が噴射されるようになっている。
【０００５】
ところが、機関運転条件に応じて最適な燃料噴射を実行するためには、第二噴孔から燃料を噴射せず、第一噴孔のみから燃料を噴射することが要求される場合もあり得る。しかしながら、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置では、噴孔開閉弁がリフトされるときには常に第二噴孔から燃料が噴射されるため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置によっては、第二噴孔から燃料を噴射することなく第一噴孔のみから燃料を噴射し、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができない。
【０００６】
前記問題点に鑑み、本発明は噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによって形成されるシール部の長さを長くし、そのシール部を介して燃料が噴孔まで漏れてしまうおそれを低減す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。
【０００７】
更に本発明は第二噴孔から燃料を噴射することなく第一噴孔のみから燃料を噴射し、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行す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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁を具備し、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによってシール部が形成され、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔及び第二噴孔が開閉され得る燃料噴射装置において、シール部を隔てて第一噴孔と第二噴孔とを配置し、第一噴孔を開閉する第一噴孔開閉弁と第二噴孔を開閉する第二噴孔開閉弁とを設け、第一噴孔開閉弁の閉弁時に第一噴孔開閉弁が着座する第一シート位置と第二噴孔開閉弁の閉弁時に第二噴孔開閉弁が着座する第二シート位置とをシール部とは別個に設け、第一噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第一制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第一制御室と、第二噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第二制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第二制御室と、第一制御室とリターン通路との接続及び遮断並びに第二制御室とリターン通路との接続及び遮断を制御することにより第一制御室内及び第二制御室内の圧力を制御するための圧力制御弁と、を設け、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路から遮断されると第一制御室内の圧力が上昇することにより第一噴孔開閉弁が閉弁されて第一噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路に接続されると第一制御室内の圧力が低下することにより第一噴孔開閉弁が開弁されて第一噴孔から燃料が噴射され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路から遮断されると第二制御室内の圧力が上昇することにより第二噴孔開閉弁が閉弁されて第二噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路に接続されると第二制御室内の圧力が低下することにより第二噴孔開閉弁が開弁されて第二噴孔から燃料が噴射されることを特徴とする燃料噴射装置が提供される。
【０００９】
請求項１に記載の燃料噴射装置では、第一噴孔開閉弁又は第二噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによって形成されるシール部を隔てて第一噴孔と第二噴孔とが配置され、第一噴孔開閉弁の閉弁時に第一噴孔開閉弁が着座する第一シート位置と第二噴孔開閉弁の閉弁時に第二噴孔開閉弁が着座する第二シート位置とがシール部とは別個に設けられている。つまり、請求項１に記載の燃料噴射装置では、第一噴孔開閉弁又は第二噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔が閉じられるのではなく、第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座することによって第一噴孔が閉じられる。また、第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座するか否かによって第一噴孔が開閉されるようになっているため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置のように噴孔開閉弁の先端部によって第一噴孔を開閉できるようにするためにシール部の長さを短くする必要もない。そのため、例えばシール部の長さを長く設定しておくことにより、シール部を介して燃料が第一噴孔又は第二噴孔まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一噴孔開閉弁又は第二噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによって形成されるシール部の長さを長くし、そのシール部を介して燃料が第一噴孔又は第二噴孔まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、第一噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔が開閉され得るように第一噴孔開閉弁及び第一噴孔を形成し、第一噴孔開閉弁及び第二噴孔開閉弁を閉弁すべきとき、最初に第一噴孔開閉弁を第一シート位置に着座させ、次いで第二噴孔開閉弁を第二シート位置に着座させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置が提供される。
【００１１】
請求項２に記載の燃料噴射装置では、第一噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔が開閉され得るように第一噴孔開閉弁及び第一噴孔が形成され、第一噴孔開閉弁及び第二噴孔開閉弁を閉弁すべきときには、最初に第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられ、次いで第二噴孔開閉弁が第二シート位置に着座せしめられる。そのため、最初に第二噴孔開閉弁が第二シート位置に着座せしめられ、次いで第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられるのに伴い、第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられる時にサック部内の燃料が第二噴孔を介して押し出されてしまうのを回避することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁とを具備する燃料噴射装置において、第一噴孔を開閉するための第一噴孔開閉弁と、第二噴孔を開閉するために第一噴孔開閉弁の内側に配置された第二噴孔開閉弁とが設けられ、第一の機関運転条件下では、第二噴孔から燃料が噴射されることなく第一噴孔から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では、第一噴孔から燃料が噴射されることなく第二噴孔から燃料が噴射され、第一噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第一制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第一制御室と、第二噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第二制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第二制御室と、第一制御室とリターン通路との接続及び遮断並びに第二制御室とリターン通路との接続及び遮断を制御することにより第一制御室内及び第二制御室内の圧力を制御するための圧力制御弁と、を設け、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路から遮断されると第一制御室内の圧力が上昇することにより第一噴孔開閉弁が閉弁されて第一噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路に接続されると第一制御室内の圧力が低下することにより第一噴孔開閉弁が開弁されて第一噴孔から燃料が噴射され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路から遮断されると第二制御室内の圧力が上昇することにより第二噴孔開閉弁が閉弁されて第二噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路に接続されると第二制御室内の圧力が低下することにより第二噴孔開閉弁が開弁されて第二噴孔から燃料が噴射されることを特徴とする燃料噴射装置が提供される。
【００１３】
請求項３に記載の燃料噴射装置では、機関運転条件に応じて最適な燃料噴射を実行するためには第二噴孔から燃料を噴射せず第一噴孔のみから燃料を噴射することが要求される場合もあり得る点に鑑み、第一噴孔を開閉するための第一噴孔開閉弁と、第二噴孔を開閉するために第一噴孔開閉弁の内側に配置された第二噴孔開閉弁とが設けられ、第一の機関運転条件下では第二噴孔から燃料が噴射されることなく第一噴孔から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では第一噴孔から燃料が噴射されることなく第二噴孔から燃料が噴射される。そのため、第二噴孔から燃料を噴射することなく第一噴孔のみから燃料を噴射できるようにすることにより、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の燃料噴射装置の第一の実施形態の部分断面側面図である。図１に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図１において、１は第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔、２は第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁、３は第一ニードル弁２の閉弁時に第一ニードル弁２が着座する第一シート位置である。４は第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔、５は第二噴孔４を開閉するために第一ニードル弁２の内側に配置された第二ニードル弁、６は第二ニードル弁５の閉弁時に第二ニードル弁５が着座する第二シート位置である。第一の実施形態では、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５は上側にリフトするように配置されている。
【００１６】
７は第一噴孔１に燃料を供給するための第一燃料供給通路である。第一燃料供給通路７内の燃料により、第一ニードル弁２は開弁側（図１の上側）に付勢される。８は第一ニードル弁２を閉弁側（図１の下側）に付勢するための第一制御室、９は第一ニードル弁２を閉弁側（図１の下側）に付勢するためのスプリング、１０は第一制御室８内に流入する燃料量を設定するための第一インレットオリフィス、１１は第一制御室８から流出する燃料量を設定するための第一アウトレットオリフィスである。１２は第二噴孔４に燃料を供給するための第二燃料供給通路である。第二燃料供給通路１２内の燃料により、第二ニードル弁５は開弁側（図１の上側）に付勢される。１３は第二ニードル弁５を閉弁側（図１の下側）に付勢するための第二制御室、１４は第二ニードル弁５を閉弁側（図１の下側）に付勢するためのスプリング、１５は第二制御室１３内に流入する燃料量を設定するための第二インレットオリフィス、１６は第二制御室１３から流出する燃料量を設定するための第二アウトレットオリフィスである。
【００１７】
１７は第一制御室８内の圧力及び第二制御室１３内の圧力を制御するための圧力制御弁である。第一の実施形態では、圧力制御弁１７は下側にリフトするように配置されている。１８は圧力制御弁１７を収容する制御弁室、１９は制御弁室１７内に流入する燃料量を設定するための第三インレットオリフィスである。第三インレットオリフィス１９は第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５の閉弁速度を確保するために設けられているが、他の実施形態では、この第三インレットオリフィス１９を排除することも可能である。２０は圧力制御弁１７を駆動するためのピエゾ式アクチュエータである。第一の実施形態では、圧力制御弁１７を駆動するためにピエゾ式アクチュエータが用いられているが、他の実施形態では、圧力制御弁１７を駆動するために他の任意のアクチュエータを使用可能である。
【００１８】
２１は第一ニードル弁２の先端部、２２はサック部である。第一の実施形態では、第一ニードル弁２がリフトしても、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入ったままになるように、第一ニードル弁２の先端部２１及びサック部２２は形成されている。つまり、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５は、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入った状態のまま第一噴孔１及び第二噴孔４を開閉することができる。２３は第一ニードル弁２の先端部２１とサック部２２の内壁面とにより形成されるシール部である。つまり、このシール部２３は、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入ることにより形成される。図１に示すように、第一噴孔１と第二噴孔４とはシール部２３を隔てて配置されている。また、シール部２３とは別個に第一シート位置３と第二シート位置６とが設けられている。
【００１９】
図１に示す第一噴孔１及び第二噴孔４から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室８及び第二制御室１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が閉弁側（図１の下側）に付勢され、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５のリフト量はゼロになっている。
【００２０】
図２は第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図１と同様の図である。図２に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射され第二噴孔４から燃料が噴射されない第二モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。そのため、図１に示した場合と同様に、第二制御室１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第二制御室１３内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第二ニードル弁５のリフト量がゼロのまま維持され、第二噴孔４から燃料は噴射されない。一方、第一制御室８内の燃料は第一アウトレットオリフィス１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁２はリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。図２に示した第二モードは、例えば燃費を向上させるための実用モード域において使用され、微粒化のよい噴霧が提供される。
【００２１】
図３は第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される第三モードを示した図１と同様の図である。図３に示すように、第一噴孔１及び第二噴孔４の両方から燃料が噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。そのため、図２に示した場合と同様に、第一制御室８内の燃料が第一アウトレットオリフィス１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室８内の圧力が減少する。その結果、図２に示した場合と同様に、第一ニードル弁２がリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。更に、第二制御室１３内の燃料も第二アウトレットオリフィス１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５がリフトせしめられ、第二噴孔４から燃料が噴射される。図３に示した第三モードは、例えば高出力が要求される出力域において使用され、高噴射率の噴射が行われる。
【００２２】
図示しないが、図３に示した第三モードから図１に示した第一モードに切換えられるとき、つまり、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が開弁された状態から第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が閉弁された状態に切換えられるとき、最初に第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられ、次いで第二ニードル弁５が第二シート位置６に着座せしめられるように、第一インレットオリフィス１０、第一アウトレットオリフィス１１、第二インレットオリフィス１５及び第二アウトレットオリフィス１６は設定されている。
【００２３】
第一の実施形態によれば、図１〜図３に示したように、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３を隔てて第一噴孔１と第二噴孔４とが配置され、第一ニードル弁２の閉弁時に第一ニードル弁２が着座する第一シート位置３と第二ニードル弁５の閉弁時に第二ニードル弁５が着座する第二シート位置６とがシール部２３とは別個に設けられている。つまり、第一ニードル弁２の先端部２１によって第一噴孔１が閉じられるのではなく、第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座することによって第一噴孔１が閉じられる。また、第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座するか否かによって第一噴孔１が開閉されるようになっているため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置のようにニードル弁の先端部によって第一噴孔を開閉できるようにするためにシール部の長さを短くする必要もない。そのため、例えばシール部２３の長さを長く設定しておくことにより、シール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３の長さを長くし、そのシール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００２４】
更に第一の実施形態によれば、図１〜図３に示したように、第一ニードル弁２の先端部２１がサック部２２に入った状態のまま第一噴孔１が開閉され得るように第一ニードル弁２及び第一噴孔１が形成され、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５を閉弁すべきとき（図１）には、最初に第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられ、次いで第二ニードル弁５が第二シート位置６に着座せしめられる。そのため、最初に第二ニードル弁５が第二シート位置６に着座せしめられ、次いで第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられるのに伴い、第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられる時にサック部２２内の燃料が第一ニードル弁２の先端部２１によって第二噴孔４を介して押し出されてしまうのを回避することができる。
【００２５】
以下、本発明の燃料噴射装置の第二の実施形態について説明する。図４は本発明の燃料噴射装置の第二の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。図４に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図４において、図１〜図３に示した参照番号と同一の参照番号は図１〜図３に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。２１１は第一制御室８から流出する燃料量を設定するための第一アウトレットオリフィスである。２１６は第二制御室１３から流出する燃料量を設定するための第二アウトレットオリフィスである。
【００２６】
図４に示す第一噴孔１及び第二噴孔４から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室８及び第二制御室１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が閉弁側（図４の下側）に付勢され、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５のリフト量はゼロになっている。
【００２７】
図５は第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第二モードを示した図４と同様の図である。図５に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射されず第二噴孔４から燃料が噴射される第二モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置されると、第一制御室８内の燃料は第一アウトレットオリフィス２１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第一制御室８内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第一ニードル弁２のリフト量がゼロのまま維持され、第一噴孔１から燃料は噴射されない。一方、第二制御室１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス２１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５はリフトせしめられ、第二噴孔４から燃料が噴射される。図５に示した第二モードは、例えば燃費を向上させるための実用モード域において使用され、微粒化のよい噴霧が提供される。
【００２８】
図６は第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される第三モードを示した図４と同様の図である。図６に示すように、第一噴孔１及び第二噴孔４の両方から燃料が噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置されると、第二制御室１３内の燃料が第二アウトレットオリフィス２１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５がリフトせしめられ、第二噴孔４から燃料が噴射される。更に、第一制御室８内の燃料も第一アウトレットオリフィス２１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁２がリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。つまり、第一噴孔１及び第二噴孔４の両方から燃料が噴射される。図６に示した第三モードは、例えば高出力が要求される出力域において使用され、高噴射率の噴射が行われる。
【００２９】
図示しないが、図６に示した第三モードから図４に示した第一モードに切換えられるとき、つまり、第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が開弁された状態から第一ニードル弁２及び第二ニードル弁５が閉弁された状態に切換えられるとき、最初に第一ニードル弁２が第一シート位置３に着座せしめられ、次いで第二ニードル弁５が第二シート位置６に着座せしめられるように、第一インレットオリフィス１０、第一アウトレットオリフィス２１１、第二インレットオリフィス１５及び第二アウトレットオリフィス２１６は設定されている。
【００３０】
第二の実施形態によれば、第一の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００３１】
以下、本発明の燃料噴射装置の第三の実施形態について説明する。図７は本発明の燃料噴射装置の第三の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。図７に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図７において、図１〜図６に示した参照番号と同一の参照番号は、図１〜図６に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。３０２は第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁、３０５は第二噴孔４を開閉するために第一ニードル弁２の内側に配置された第二ニードル弁である。第三の実施形態では、第一ニードル弁３０２及び第二ニードル弁３０５は上側にリフトするように配置されている。
【００３２】
第一燃料供給通路７内の燃料により、第一ニードル弁３０２は開弁側（図７の上側）に付勢される。３０８は第一ニードル弁３０２を閉弁側（図７の下側）に付勢するための第一制御室、３０９は第一ニードル弁３０２を閉弁側（図７の下側）に付勢するためのスプリング、３１０は第一制御室３０８内に流入する燃料量を設定するための第一インレットオリフィス、３１１は第一制御室３０８から流出する燃料量を設定するための第一アウトレットオリフィスである。第二燃料供給通路１２内の燃料により、第二ニードル弁３０５は開弁側（図７の上側）に付勢される。３１３は第二ニードル弁３０５を閉弁側（図７の下側）に付勢するための第二制御室、３１４は第二ニードル弁３０５を閉弁側（図７の下側）に付勢するためのスプリング、３１５は第二制御室３１３内に流入する燃料量を設定するための第二インレットオリフィス、３１６は第二制御室３１３から流出する燃料量を設定するための第二アウトレットオリフィスである。
【００３３】
図７に示す第一噴孔１及び第二噴孔４から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室３０８及び第二制御室３１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁３０２及び第二ニードル弁３０５が閉弁側（図７の下側）に付勢され、第一ニードル弁３０２及び第二ニードル弁３０５のリフト量はゼロになっている。
【００３４】
図８は第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図７と同様の図である。図８に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射され第二噴孔４から燃料が噴射されない第二モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。そのため、第一制御室３０８内の燃料は第一アウトレットオリフィス３１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室３０８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁３０２はリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。一方、第二制御室３１３内の燃料も第二アウトレットオリフィス３１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるように圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置されているものの、第一制御室３０８内の燃料よりも第二制御室３１３内の燃料の方が流出しづらいように第二アウトレットオリフィス３１６が形成されている。そのため、第一ニードル弁３０２がリフトせしめられた時点において、第二ニードル弁３０５はリフトすることができないようになっている。その結果、第二モードにおいては、第一噴孔１のみから燃料が噴射され、第二噴孔４からは燃料が噴射されない。図８に示した第二モードは、例えば高出力が要求される出力域において使用され、高噴射率の噴射が行われる。そのために、第一噴孔１の直径は比較的大きくされている。
【００３５】
図９は第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第三モードを示した図７と同様の図である。図９に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射されず第二噴孔４から燃料が噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。そのため、図７に示した場合と同様に、第一制御室３０８内の燃料が第一アウトレットオリフィス３１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第一制御室３０８内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第一ニードル弁３０２のリフト量がゼロのまま維持され、第一噴孔１から燃料は噴射されない。一方、第二制御室３１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス３１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室３１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁３０５はリフトせしめられ、第二噴孔４から燃料が噴射される。図９に示した第三モードは、例えばエミッションを向上させるための実用モード域において使用され、微粒化のよい噴霧が提供される。そのために、第二噴孔４の直径は比較的小さくされている。
【００３６】
第三の実施形態によれば、図７〜図９に示したように、第一ニードル弁３０２の先端部２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３を隔てて第一噴孔１と第二噴孔４とが配置され、第一ニードル弁３０２の閉弁時に第一ニードル弁３０２が着座する第一シート位置３と第二ニードル弁３０５の閉弁時に第二ニードル弁３０５が着座する第二シート位置６とがシール部２３とは別個に設けられている。つまり、第一ニードル弁３０２の先端部２１によって第一噴孔１が閉じられるのではなく、第一ニードル弁３０２が第一シート位置３に着座することによって第一噴孔１が閉じられる。また、第一ニードル弁３０２が第一シート位置３に着座するか否かによって第一噴孔１が開閉されるようになっているため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置のようにニードル弁の先端部によって第一噴孔を開閉できるようにするためにシール部の長さを短くする必要もない。そのため、例えばシール部２３の長さを長く設定しておくことにより、シール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一ニードル弁３０２の先端部２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３の長さを長くし、そのシール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００３７】
更に第三の実施形態によれば、機関運転条件に応じて最適な燃料噴射を実行するためには第二噴孔４から燃料を噴射せず第一噴孔１のみから燃料を噴射することが要求される場合もあり得る点に鑑み、第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁３０２と、第二噴孔４を開閉するために第一ニードル弁３０２の内側に配置された第二ニードル弁３０５とが設けられ、第一の機関運転条件下では図８に示したように第二噴孔４から燃料が噴射されることなく第一噴孔１から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では図９に示したように第一噴孔１から燃料が噴射されることなく第二噴孔４から燃料が噴射される。そのため、第二噴孔４から燃料を噴射することなく第一噴孔１のみから燃料を噴射できるようにすることにより、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができる。
【００３８】
以下、本発明の燃料噴射装置の第四の実施形態について説明する。図１０は本発明の燃料噴射装置の第四の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。図１０に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図１０において、図１〜図９に示した参照番号と同一の参照番号は、図１〜図９に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。４０２は第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁、４０４は第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔、４２１は第一ニードル弁３０２の先端部である。図１１は第一ニードル弁の先端部の断面図である。図１１に示すように、第一ニードル弁３０２の先端部４２１には、スワールを形成するための穴４４０が設けられている。
【００３９】
図１０に示す第一噴孔１及び第二噴孔４０４から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室３０８及び第二制御室３１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁４０２及び第二ニードル弁３０５が閉弁側（図１０の下側）に付勢され、第一ニードル弁４０２及び第二ニードル弁３０５のリフト量はゼロになっている。
【００４０】
図１２は第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図１０と同様の図である。図１２に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射され第二噴孔４０４から燃料が噴射されない第二モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。そのため、第一制御室３０８内の燃料は第一アウトレットオリフィス３１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室３０８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁３０２はリフトせしめられ、第一噴孔１から燃料が噴射される。一方、第二制御室３１３内の燃料も第二アウトレットオリフィス３１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるように圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置されているものの、第一制御室３０８内の燃料よりも第二制御室３１３内の燃料の方が流出しづらいように第二アウトレットオリフィス３１６が形成されている。そのため、第一ニードル弁４０２がリフトせしめられた時点において、第二ニードル弁３０５はリフトすることができないようになっている。その結果、第二モードにおいては、第一噴孔１のみから燃料が噴射され、第二噴孔４０４からは燃料が噴射されない。図１２に示した第二モードは、例えば高出力が要求される出力域において使用される。この第二モードでは、高噴射率の噴射が行われ、貫徹力の高い噴霧が形成される。そのために、第一噴孔１の直径は比較的大きくされている。
【００４１】
図１３は第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第三モードを示した図１０と同様の図である。図１３に示すように、第一噴孔１から燃料が噴射されず第二噴孔４０４から燃料が噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。そのため、図１０に示した場合と同様に、第一制御室３０８内の燃料が第一アウトレットオリフィス３１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第一制御室３０８内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第一ニードル弁３０２のリフト量がゼロのまま維持され、第一噴孔１から燃料は噴射されない。一方、第二制御室３１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス３１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室３１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁３０５はリフトせしめられ、第二噴孔４０４から燃料が噴射される。図１３に示した第三モードは、例えば予混合圧縮着火燃焼を実現し、エミッションを向上させるためのモード域において使用され、貫徹力が低く拡散度合いが高い噴霧が提供される。そのために、第二噴孔４の直径は比較的小さくされている。図１３に示すように、第四の実施形態では、貫徹力が低く拡散度合いが高い噴霧を、インジェクタの下側であってピストン（図示せず）の上部空間内に形成可能である。
【００４２】
第四の実施形態によれば、図１０〜図１３に示したように、第一ニードル弁４０２の先端部４２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３を隔てて第一噴孔１と第二噴孔４０４とが配置され、第一ニードル弁４０２の閉弁時に第一ニードル弁４０２が着座する第一シート位置３と第二ニードル弁３０５の閉弁時に第二ニードル弁３０５が着座する第二シート位置６とがシール部２３とは別個に設けられている。つまり、第一ニードル弁４０２の先端部４２１によって第一噴孔１が閉じられるのではなく、第一ニードル弁４０２が第一シート位置３に着座することによって第一噴孔１が閉じられる。また、第一ニードル弁４０２が第一シート位置３に着座するか否かによって第一噴孔１が開閉されるようになっているため、特開平２０００−７３９０５号公報の図１３に記載された燃料噴射装置のようにニードル弁の先端部によって第一噴孔を開閉できるようにするためにシール部の長さを短くする必要もない。そのため、例えばシール部２３の長さを長く設定しておくことにより、シール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一ニードル弁４０２の先端部４２１がサック部２２に入ることによって形成されるシール部２３の長さを長くし、そのシール部２３を介して燃料が第一噴孔１又は第二噴孔４まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００４３】
更に第四の実施形態によれば、機関運転条件に応じて最適な燃料噴射を実行するためには第二噴孔４０４から燃料を噴射せず第一噴孔１のみから燃料を噴射することが要求される場合もあり得る点に鑑み、第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁４０２と、第二噴孔４０４を開閉するために第一ニードル弁４０２の内側に配置された第二ニードル弁３０５とが設けられ、第一の機関運転条件下では図１２に示したように第二噴孔４０４から燃料が噴射されることなく第一噴孔１から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では図１３に示したように第一噴孔１から燃料が噴射されることなく第二噴孔４０４から燃料が噴射される。そのため、第二噴孔４０４から燃料を噴射することなく第一噴孔１のみから燃料を噴射したり、第一噴孔１から燃料を噴射することなく第二噴孔４０４のみから燃料を噴射したりすることにより、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができる。
【００４４】
以下、本発明の燃料噴射装置の第五の実施形態について説明する。第五の実施形態は、上述した第一の実施形態又は第二の実施形態を改良したものである。図１４は本発明の燃料噴射装置の第五の実施形態の一部を示した部分断面側面図である。図１４に示す燃料が噴射されない第一モードにおいては、噴孔開閉弁としての第一ニードル弁及び第二ニードル弁のリフト量がゼロになっている。図１４において、第二噴孔は省略されており、また、図１〜図６に示した参照番号と同一の参照番号は図１〜図６に示した部品又は部分と同一の部品又は部分を示している。５０２は第一噴孔１を開閉するための第一ニードル弁、５５０は第二シート位置６を通って第一噴孔１内に流入する燃料量を設定するためのオリフィスである。図１４に示すように、第五の実施形態では、第一及び第二の実施形態に設けられていたシール部２３が設けられていない。
【００４５】
図１４に示す第一噴孔１及び第二噴孔から燃料が噴射されない第一モードにおいては、圧力制御弁１７のリフト量がゼロとされ、そのため、制御弁室１８内の燃料がリターン通路に流出できなくなり、制御弁室１８、第一制御室８及び第二制御室１３内の圧力が上昇する。その結果、第一ニードル弁５０２及び第二ニードル弁５が閉弁側（図１４の下側）に付勢され、第一ニードル弁５０２及び第二ニードル弁５のリフト量はゼロになっている。
【００４６】
図１５は第一噴孔から燃料が低噴射圧で噴射される第二モードを示した図１４と同様の図である。図１５に示すように、第一噴孔１から燃料が低噴射圧で噴射される第二モードにおいては、圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置される。圧力制御弁１７がフルリフト位置に配置されると、第一制御室８内の燃料は第一アウトレットオリフィス２１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出することができず、第一制御室８内の圧力が高い状態のまま維持される。その結果、第一ニードル弁５０２のリフト量がゼロのまま維持され、第一シート位置３を介して第一噴孔１に燃料は供給されない。一方、第二制御室１３内の燃料は第二アウトレットオリフィス２１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５はリフトせしめられ、第二シート位置６及びオリフィス５５０を介して第一噴孔１に燃料が供給され、第一噴孔１から燃料が低噴射圧で噴射される。図１５に示した第二モードは、例えばパイロット噴射を噴射すべきときに使用され、貫徹力が低く、噴射率が低いパイロット噴霧が提供される。
【００４７】
図１６は第一噴孔から燃料が高噴射圧で噴射される第三モードを示した図１４と同様の図である。図１６に示すように、第一噴孔１から燃料が高噴射圧で噴射される第三モードにおいては、圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置される。圧力制御弁１７が中間リフト位置に配置されると、第二制御室１３内の燃料が第二アウトレットオリフィス２１６及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第二制御室１３内の圧力が減少する。その結果、第二ニードル弁５がリフトせしめられ、第二シート位置６及びオリフィス５５０を介して第一噴孔１に燃料が供給される。更に、第一制御室８内の燃料も第一アウトレットオリフィス２１１及び制御弁室１８を介してリターン通路に流出できるようになり、第一制御室８内の圧力が減少する。その結果、第一ニードル弁５０２がリフトせしめられ、第一シート位置３を介して第一噴孔１に燃料が供給される。つまり、第一シート位置３及び第二シート位置６の両方を介して第一噴孔１に燃料が供給され、第一噴孔１から燃料が高噴射圧で噴射される。図１６に示した第三モードは、例えばメイン噴射を噴射すべきときに使用され、貫徹力が高く、噴射率が高いメイン噴霧が提供される。
【００４８】
第五の実施形態の変形例では、第一ニードル弁５０２の作動タイミングと第二ニードル弁５の作動タイミングとをずらし、初期噴射率が低い所謂ブーツ噴射を実行し、騒音を低減し、エミッションを向上させることも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、例えばシール部の長さを長く設定しておくことにより、シール部を介して燃料が第一噴孔又は第二噴孔まで漏れてしまうおそれを低減することができる。つまり、第一噴孔開閉弁又は第二噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによって形成されるシール部の長さを長くし、そのシール部を介して燃料が第一噴孔又は第二噴孔まで漏れてしまうおそれを低減することができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明によれば、最初に第二噴孔開閉弁が第二シート位置に着座せしめられ、次いで第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられるのに伴い、第一噴孔開閉弁が第一シート位置に着座せしめられる時にサック部内の燃料が第二噴孔を介して押し出されてしまうのを回避することができる。
【００５１】
請求項３に記載の発明によれば、第二噴孔から燃料を噴射することなく第一噴孔のみから燃料を噴射できるようにすることにより、機関運転条件に応じた最適な燃料噴射を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射装置の第一の実施形態の部分断面側面図である。
【図２】第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図１と同様の図である。
【図３】第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される第三モードを示した図１と同様の図である。
【図４】本発明の燃料噴射装置の第二の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。
【図５】第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第二モードを示した図４と同様の図である。
【図６】第一噴孔及び第二噴孔の両方から燃料が噴射される第三モードを示した図４と同様の図である。
【図７】本発明の燃料噴射装置の第三の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。
【図８】第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図７と同様の図である。
【図９】第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第三モードを示した図７と同様の図である。
【図１０】本発明の燃料噴射装置の第四の実施形態の図１と同様の部分断面側面図である。
【図１１】第一ニードル弁の先端部の断面図である。
【図１２】第一噴孔から燃料が噴射され第二噴孔から燃料が噴射されない第二モードを示した図１０と同様の図である。
【図１３】第一噴孔から燃料が噴射されず第二噴孔から燃料が噴射される第三モードを示した図１０と同様の図である。
【図１４】本発明の燃料噴射装置の第五の実施形態の一部を示した部分断面側面図である。
【図１５】第一噴孔から燃料が低噴射圧で噴射される第二モードを示した図１４と同様の図である。
【図１６】第一噴孔から燃料が高噴射圧で噴射される第三モードを示した図１４と同様の図である。
【符号の説明】
１…第一噴孔
２…第一ニードル弁
３…第一シート位置
４…第二噴孔
５…第二ニードル弁
６…第二シート位置
７…第一燃料供給通路
８…第一制御室
１２…第二燃料供給通路
１３…第二制御室
１７…圧力制御弁
１８…制御弁室
２０…ピエゾ式アクチュエータ
２１…第一ニードル弁の先端部
２２…サック部
２３…シール部
Claims (3)
- 第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁を具備し、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入ることによってシール部が形成され、噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔及び第二噴孔が開閉され得る燃料噴射装置において、シール部を隔てて第一噴孔と第二噴孔とを配置し、第一噴孔を開閉する第一噴孔開閉弁と第二噴孔を開閉する第二噴孔開閉弁とを設け、第一噴孔開閉弁の閉弁時に第一噴孔開閉弁が着座する第一シート位置と第二噴孔開閉弁の閉弁時に第二噴孔開閉弁が着座する第二シート位置とをシール部とは別個に設け、第一噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第一制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第一制御室と、第二噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第二制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第二制御室と、第一制御室とリターン通路との接続及び遮断並びに第二制御室とリターン通路との接続及び遮断を制御することにより第一制御室内及び第二制御室内の圧力を制御するための圧力制御弁と、を設け、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路から遮断されると第一制御室内の圧力が上昇することにより第一噴孔開閉弁が閉弁されて第一噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路に接続されると第一制御室内の圧力が低下することにより第一噴孔開閉弁が開弁されて第一噴孔から燃料が噴射され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路から遮断されると第二制御室内の圧力が上昇することにより第二噴孔開閉弁が閉弁されて第二噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路に接続されると第二制御室内の圧力が低下することにより第二噴孔開閉弁が開弁されて第二噴孔から燃料が噴射されることを特徴とする燃料噴射装置。
- 第一噴孔開閉弁の先端部がサック部に入った状態のまま第一噴孔が開閉され得るように第一噴孔開閉弁及び第一噴孔を形成し、第一噴孔開閉弁及び第二噴孔開閉弁を閉弁すべきとき、最初に第一噴孔開閉弁を第一シート位置に着座させ、次いで第二噴孔開閉弁を第二シート位置に着座させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
- 第一の機関運転条件下で燃料が噴射される第一噴孔と、第二の機関運転条件下で燃料が噴射される第二噴孔と、第一噴孔及び第二噴孔を開閉する噴孔開閉弁とを具備する燃料噴射装置において、第一噴孔を開閉するための第一噴孔開閉弁と、第二噴孔を開閉するために第一噴孔開閉弁の内側に配置された第二噴孔開閉弁とが設けられ、第一の機関運転条件下では、第二噴孔から燃料が噴射されることなく第一噴孔から燃料が噴射され、第二の機関運転条件下では、第一噴孔から燃料が噴射されることなく第二噴孔から燃料が噴射され、第一噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第一制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第一制御室と、第二噴孔開閉弁を閉弁側に付勢するための第二制御室であってコモンレール及びリターン通路にそれぞれ連結された第二制御室と、第一制御室とリターン通路との接続及び遮断並びに第二制御室とリターン通路との接続及び遮断を制御することにより第一制御室内及び第二制御室内の圧力を制御するための圧力制御弁と、を設け、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路から遮断されると第一制御室内の圧力が上昇することにより第一噴孔開閉弁が閉弁されて第一噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第一制御室がリターン通路に接続されると第一制御室内の圧力が低下することにより第一噴孔開閉弁が開弁されて第一噴孔から燃料が噴射され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路から遮断されると第二制御室内の圧力が上昇することにより第二噴孔開閉弁が閉弁されて第二噴孔からの燃料噴射が停止され、圧力制御弁により第二制御室がリターン通路に接続されると第二制御室内の圧力が低下することにより第二噴孔開閉弁が開弁されて第二噴孔から燃料が噴射されることを特徴とする燃料噴射装置。
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