特開 2024-156466 燃料噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024156466

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】燃料噴射装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/10 20060101AFI20241029BHJP

   F02M 45/04 20060101ALI20241029BHJP

   F02M 47/02 20060101ALI20241029BHJP

   F02M 47/00 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

F02M61/10 S

F02M45/04

F02M47/02

F02M61/10 D

F02M61/10 F

F02M61/10 K

F02M61/10 L

F02M47/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023070951

(22)【出願日】2023-04-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】吉冨 和宣

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066BA51

3G066CC01

3G066CC08T

(57)【要約】

【課題】初期噴射率を可変とするに際して、制御性及び消費電力を改善可能な燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射装置１は、制御室２４ａにおける燃料Ｆの圧力を調整するための調整機構１０を備える。調整機構１０は、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂによって制御室２４ａに連通された弁室２７と、弁室２７に収容され第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの開閉を行うためのコントロールバルブ４と、弾性部材４１の弾性力に抗してコントロールバルブ４を移動させる第１ソレノイド５ａ及び第２ソレノイド５ｂと、を有する。第１ソレノイド５ａは、第１移動量だけコントロールバルブ４を移動させて第１燃料路７ａを開放させる。第２ソレノイド５ｂは、第１移動量よりも大きな第２移動量だけコントロールバルブ４を移動させて第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂを開放させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの燃焼室に向けて燃料を噴射するための燃料噴射装置であって、
前記燃料の噴射孔が形成され、前記燃料が導入される本体と、
前記本体に収容され、前記噴射孔の開閉を行うための第１弁体と、
前記燃料が導入されることで当該燃料の圧力を前記第１弁体に付加する制御室と、
前記制御室における前記燃料の圧力を調整するための調整機構と、
を備え、
前記調整機構は、
前記制御室に連通すると共に前記燃料が流通する第１燃料路及び第２燃料路と、
前記第１燃料路及び前記第２燃料路の開口が形成された底面を有し、前記第１燃料路及び前記第２燃料路によって前記制御室に連通された弁室と、
前記弁室に収容され、前記底面に交差する第１方向に沿って移動することにより、前記第１燃料路及び第２燃料路の開閉を行うための第２弁体と、
前記底面に向けて前記第２弁体を付勢する弾性部材と、
前記弾性部材の弾性力に抗して前記第２弁体を磁力により前記底面から離れるように移動させる第１ソレノイド及び第２ソレノイドと、
を有し、
前記第１ソレノイドは、第１移動量だけ前記第２弁体を前記底面から離れるように移動させて前記第１燃料路を開放させ、
前記第２ソレノイドは、前記第１移動量よりも大きな第２移動量だけ前記第２弁体を前記底面から離れるように移動させて前記第１燃料路及び前記第２燃料路を開放させる、
燃料噴射装置。

【請求項2】

前記第２弁体は、前記第１方向に沿って配列され、前記第２燃料路に介在する第１部分及び第２部分を含み、
前記第２部分には、溝部が形成されており、
前記第１部分は、前記第２弁体の移動量が前記第２移動量未満であるときに、前記第２燃料路に介在して前記第２燃料路を閉塞し、
前記第２部分は、前記第２弁体の移動量が前記第２移動量となったときに、前記第２燃料路に介在し、前記溝部を前記第２燃料路に一致させて前記第２燃料路を開放する、
請求項１に記載の燃料噴射装置。

【請求項3】

前記第２弁体は、
前記第１方向に沿って延在する軸部と、
前記第１方向における前記底面側の前記軸部の一端部において前記軸部から突出するように前記軸部に設けられた第１フランジと、
前記第１方向における前記底面と反対側の前記軸部の一端部において前記軸部から突出するように前記軸部に設けられた第２フランジと、
を含み、
前記調整機構は、前記第１フランジと前記第２フランジとの間において、前記第１方向に沿って前記軸部に対して摺動可能に前記軸部に取り付けられたプレートを有し、
前記弾性部材は、
前記第１フランジと前記プレートとの間に介在された第１スプリングと、
前記第２フランジの前記第１フランジと反対側の面上に配置された第２スプリングと、
を含み、
前記第１ソレノイドは、前記第２スプリングの弾性力に抗して前記プレートを引き付けることにより、前記プレート及び前記第２弁体を移動させ、
前記第２ソレノイドは、前記第１スプリング及び前記第２スプリングの弾性力に抗して前記第２弁体を引き付けることにより、前記プレート及び前記第２弁体を移動させる、
請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃料噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、燃料噴射装置が記載されている。この燃料噴射装置は、噴孔を開閉するニードル弁を開駆動させる電磁吸引力を通電に応じて発生する第１及び第２電磁ソレノイドを有している。これら第１及び第２電磁ソレノイドへの通電制御を行う電子制御装置は、噴射初期の噴射率の増加速度を最大とするときにはニードル弁の開駆動中に第１及び第２電磁ソレノイドへの通電を維持する。また、電子制御装置は、噴射初期の噴射率の増加速度を抑制するときにはニードル弁の開駆動中に第２電磁ソレノイドへの通電を維持したまま、第１電磁ソレノイドへの通電を停止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－３０７７５８号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の燃料噴射装置のように、当該技術分野にあっては、噴射初期の噴射率（初期噴射率）を可変とする要求がある。これに対して、特許文献１に記載の燃料噴射装置では、第１ソレノイド及び第２ソレノイドの両方に使用する場合と、第２ソレノイドのみを使用する場合とで、初期噴射率の可変化を図っている。しかし、特許文献１に記載の燃料噴射装置では、初期噴射率の増加速度を最大とする場合には、第１ソレノイド及び第２ソレノイドの両方に通電を行う必要があることから、制御性及び消費電力に改善の余地がある。

【0005】

本開示は、初期噴射率を可変とするに際して、制御性及び消費電力を改善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】

【0006】

本開示に係る燃料噴射装置は、エンジンの燃焼室に向けて燃料を噴射するための燃料噴射装置であって、燃料の噴射孔が形成され、燃料が導入される本体と、本体に収容され、噴射孔の開閉を行うための第１弁体と、燃料が導入されることで当該燃料の圧力を第１弁体に付加する制御室と、制御室における燃料の圧力を調整するための調整機構と、を備え、調整機構は、制御室に連通すると共に燃料が流通する第１燃料路及び第２燃料路と、第１燃料路及び第２燃料路の開口が形成された底面を有し、第１燃料路及び第２燃料路によって制御室に連通された弁室と、弁室に収容され、底面に交差する第１方向に沿って移動することにより、第１燃料路及び第２燃料路の開閉を行うための第２弁体と、底面に向けて第２弁体を付勢する弾性部材と、弾性部材の弾性力に抗して第２弁体を磁力により底面から離れるように移動させる第１ソレノイド及び第２ソレノイドと、を有し、第１ソレノイドは、第１移動量だけ第２弁体を底面から離れるように移動させて第１燃料路を開放させ、第２ソレノイドは、第１移動量よりも大きな第２移動量だけ第２弁体を底面から離れるように移動させて第１燃料路及び第２燃料路を開放させる。

【0007】

この燃料噴射装置では、本体に収容された第１弁体が、制御室内の燃料の圧力が付加されることで、燃料の噴射孔が閉塞されている状態とされる。また、調整機構が、制御室内の燃料の圧力を低減させることで、第１弁体の押圧力が低減されて第１弁体による噴射孔の閉塞が解除され、燃料噴射が行われる。調整機構は、第１燃料路及び第２燃料路によって制御室に連通する弁室と、弁室に収容されて第１燃料路及び第２燃料路の開閉を行うための第２弁体を有する。したがって、第２弁体が第１燃料路のみを開放し、第１燃料路を介して制御室から弁室に燃料を導出させて制御室内の圧力を低減させる場合と、第２弁体が第１燃料路及び第２燃料路の両方を開放し、第１燃料路及び第２燃料路を介して制御室から弁室に燃料を導出させて制御室内の圧力を低減させる場合とで、初期噴射率が可変とされる。特に、この調整機構では、第１ソレノイドが、第１移動量だけ第２弁体を移動させて第１燃料路を開放させ、第２ソレノイドが、第１移動量よりも大きな第２移動量だけ第２弁体を移動させて第１燃料路及び第２燃料路を開放させる。つまり、この燃料噴射装置では、第１ソレノイド及び第２ソレノイドのいずれか一方の通電により、初期噴射率が可変とされる。よって、制御性が向上されると共に、消費電力が低減される。

【0008】

本開示に係る燃料噴射装置では、第２弁体は、第１方向に沿って配列され、第２燃料路に介在する第１部分及び第２部分を含み、第２部分には、溝部が形成されており、第１部分は、第２弁体の移動量が第２移動量未満であるときに、第２燃料路に介在して第２燃料路を閉塞し、第２部分は、第２弁体の移動量が第２移動量となったときに、第２燃料路に介在し、溝部を第２燃料路に一致させて第２燃料路を開放してもよい。

【0009】

この場合、第２弁体の第１方向に沿った移動量の増減に応じて、第１燃料路のみが開放された状態と、第１燃料路及び第２燃料路が開放された状態とを、簡単な構成により容易に切り替えることが可能となる。

【0010】

本開示に係る燃料噴射装置では、第２弁体は、第１方向に沿って延在する軸部と、第１方向における底面側の軸部の一端部において軸部から突出するように軸部に設けられた第１フランジと、第１方向における底面と反対側の軸部の一端部において軸部から突出するように軸部に設けられた第２フランジと、を含み、調整機構は、第１フランジと第２フランジとの間において、第１方向に沿って軸部に対して摺動可能に軸部に取り付けられたプレートを有し、弾性部材は、第１フランジとプレートとの間に介在された第１スプリングと、第２フランジの第１フランジと反対側の面上に配置された第２スプリングと、を含み、第１ソレノイドは、第２スプリングの弾性力に抗してプレートを引き付けることにより、プレート及び第２弁体を移動させ、第２ソレノイドは、第１スプリング及び第２スプリングの弾性力に抗して第２弁体を引き付けることにより、プレート及び第２弁体を移動させてもよい。

【0011】

この場合、第１ソレノイドの磁力が作用する部材（プレート）と、第２ソレノイドの磁力が作用する部材（第２弁体）とを異ならせることで、第１燃料路のみが開放された状態と、第１燃料路及び第２燃料路が開放された状態とを、簡単な構成により容易に切り替えることが可能となる。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、初期噴射率を可変とするに際して、制御性及び消費電力を改善可能な燃料噴射装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、一実施形態に係るエンジンの一部を示す模式的な断面図である。

【図2】図２は、図１に示された燃料噴射装置を示す概略断面図である。

【図3】図３は、図２に示された調整機構による圧力調整の様子を示す部分的な断面図である。

【図4】図４は、図２に示された燃料噴射装置の効果を説明するためのグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して一実施形態に係る燃料噴射装置について説明する。なお、各図において、同一の要素又は相当する要素には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0015】

図１は、一実施形態に係るエンジンの一部を示す模式的な断面図である。図１に示されるように、エンジン１００は、例えば車両に搭載されている。エンジン１００は、シリンダブロック１０２と、シリンダブロック１０２の上側に配置されたシリンダヘッド１０３と、シリンダブロック１０２に圧入された複数（図１では１つのみ図示）のシリンダライナ１０４と、シリンダライナ１０４内に往復昇降可能に配置されたピストン１０５と、を備えている。シリンダヘッド１０３とシリンダライナ１０４とピストン１０５とで囲まれる空間は、燃焼室１０６を画成している。

【0016】

シリンダヘッド１０３には、燃焼室１０６と連通された吸気ポート１０７及び排気ポート１０８が設けられている。吸気ポート１０７は、吸気バルブ１０９により開閉される。排気ポート１０８は、排気バルブ１１０により開閉される。また、シリンダヘッド１０３には、燃焼室１０６に燃料を噴射するための燃料噴射装置１が取り付けられている。

【0017】

図２は、図１に示された燃料噴射装置を示す概略断面図である。図２に示される燃料噴射装置１は、エンジン１００の燃焼室１０６に燃料Ｆを噴射する装置である。燃料Ｆは、例えば、ガソリン、軽油、又は水素等、任意である。

【0018】

燃料噴射装置１は、ニードル（第１弁体）３を備えている。ニードル３は、本体２の内部に収容されている。ニードル３は、噴射孔２１ｐの開閉を行うと共に、燃料Ｆを噴射孔２１ｐから噴射させるための弁体として機能する。ニードル３は、例えば、円柱状に形成される。本体２は、円筒状に形成され、ニードル３を軸方向に対し摺動可能に収容している。ニードル３は、先端側からバルブ部３１（第１弁体）、拡径部３２及びピストン部３３を形成している。

【0019】

バルブ部３１は先端を先細りとした形状に形成され、その先端が弁体として機能する。バルブ部３１は、バルブ部３１より大きく形成される第１室２２に収容されている。噴射孔２１ｐは、第１室２２の先端に形成されている。拡径部３２は、バルブ部３１の基端側に形成され、バルブ部３１より拡径した形状となっている。拡径部３２は、第１室２２に収容されている。拡径部３２の外径は、第１室２２の内径と同じ又はほぼ同じ径とされている。拡径部３２の外周面と第１室２２の内周面の間に隙間ができないように、拡径部３２が形成されている。

【0020】

拡径部３２にはスプリング２３が掛止されている。スプリング２３は、本体２に反力をとってニードル３を先端側へ付勢する付勢部材である。拡径部３２の基端側には、ピストン部３３が形成されている。ピストン部３３は、円柱状に形成され、第２室２４に収容されている。ピストン部３３の外径は、第２室２４の内径と同じ又はほぼ同じ径とされている。ピストン部３３の外周面と第２室２４の内周面の間に隙間ができないように、ピストン部３３が形成されている。第２室２４には、制御室２４ａが形成されている。制御室２４ａは、第２室２４のうちピストン部３３の端面３３ａで区画される領域である。

【0021】

本体２には、燃料Ｆの供給路２６が形成されている。供給路２６は、本体２の外部から注入された燃料Ｆを本体２の先端側へ供給するための燃料供給路である。例えば、燃料Ｆは、図示しない燃料タンクからフィルタ、ポンプ及びコモンレールを介して燃料噴射装置１に供給され、高圧状態となっている。供給路２６は、途中で分岐しており、第１室２２及び制御室２４ａに連通している。

【0022】

本体２の先端部２１には、噴射孔２１ｐ及びサック部２１ａが形成されている。噴射孔２１ｐは、燃料噴射装置１から燃料Ｆを噴射させるための孔である。噴射孔２１ｐは、例えば複数形成される。サック部２１ａは、噴射孔２１ｐに連通する領域である。サック部２１ａ及び噴射孔２１ｐは、バルブ部３１の閉弁動作により第１室２２から遮断され、且つ、バルブ部３１の開弁動作により第１室２２と連通される。このように、本体２の先端部２１は、弁体としてのバルブ部３１と対を成す弁座部として機能する。

【0023】

本体２には、制御室２４ａにおける燃料Ｆの圧力を調整する調整機構１０が設けられている。調整機構１０は、コントロールバルブ４（第２弁体）及び弁室２７を含む。コントロールバルブ４は、制御室２４ａの燃料Ｆの圧力を調整してニードル３を移動させる弁体である。コントロールバルブ４は、弁室２７に収容されている。弁室２７は、制御室２４ａと連通路２７ａを通じて連通している。また、調整機構１０は、弁室２７に収容された弾性部材４１及びソレノイド５を含む。コントロールバルブ４は、弾性部材４１の弾性力により付勢され、連通路２７ａの入り口に押し付けられている。

【0024】

また、調整機構１０は、制御室２４ａに連通すると共に、制御室２４ａからの燃料Ｆが流通する第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂを有している。第１燃料路７ａは、一端が制御室２４ａに開口すると共に、他端が弁室２７に開口している。第２燃料路７ｂは、一端が第１燃料路７ａに接続され（第１燃料路７ａから分岐され）、他端が制御室２４ａに開口している。すなわち、弁室２７は、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの開口が形成された底面２７ｓを有している。コントロールバルブ４は、弾性部材４１により付勢されることにより、当該底面２７ｓに押し付けられ、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの開口を閉塞している。

【0025】

コントロールバルブ４は、第１軸部４ａ（軸部）、第２軸部４ｂ、第１フランジ４ｃ、及び、第２フランジ４ｄを有している。第１軸部４ａは、弁室２７内に配置されて底面２７ｓに交差（直交）する第１方向に延在している。第１フランジ４ｃは、第１軸部４ａにおける底面２７ｓ側の一端部において第１軸部４ａから突出するように第１軸部４ａに設けられている。第２フランジ４ｄは、第１軸部４ａにおける底面２７ｓと反対側の他端部において第１軸部４ａから突出するように第１軸部４ａに設けられている。

【0026】

さらに、調整機構１０は、第１フランジ４ｃと第２フランジ４ｄとの間において、第１方向に沿って第１軸部４ａに対して摺動可能に第１軸部４ａに取り付けられたプレート６を有している。プレート６は、少なくとも第２フランジ４ｄよりも大きく構成されており、第１軸部４ａに対して底面２７ｓから離れるように摺動したときに、第２フランジ４ｄに突き当てられて係止される。

【0027】

第２軸部４ｂは、弁室２７における制御室２４ａとの連通路２７ａ内に配置されている。第１軸部４ａ及び第２軸部４ｂは、第１方向に沿って配列されている。第２燃料路７ｂは、連通路２７ａを跨ぐように形成されており、第２軸部４ｂは、連通路２７ａにおいて第２燃料路７ｂに介在している。より具体的には、第２軸部４ｂは、第１方向に沿って配列され、第２燃料路７ｂに介在する第１部分４ｂａ及び第２部分４ｂｂを含む。第２部分４ｂｂは、第１部分４ｂａよりも制御室２４ａ側に位置している。そして、第１部分４ｂａ及び第２部分４ｂｂのうちの第２部分４ｂｂには、溝部４ｇ（外周面の溝であってもよいし、貫通孔であってもよい）が形成されている。この溝部４ｇが第２燃料路７ｂに一致させられると、第２燃料路７ｂにおける連通路２７ａの一方側と他方側とが溝部４ｇを介して連通される。

【0028】

弾性部材４１は、第１スプリング４１ａ及び第２スプリング４１ｂを含む。第１スプリング４１ａは、第１フランジ４ｃとプレート６との間に介在されている。第２スプリング４１ｂは、第２フランジ４ｄにおける第１フランジ４ｃと反対側の面上に配置されている。

【0029】

ソレノイド５は、図示しない電子制御ユニットからの制御信号に従って作動する。ソレノイド５は、第１ソレノイド５ａ及び第２ソレノイド５ｂを含む。第１ソレノイド５ａ及び第２ソレノイド５ｂは、弾性部材４１の弾性力に抗してコントロールバルブ４を磁力により底面２７ｓから離れるように移動させる。

【0030】

より具体的には、第１ソレノイド５ａは、プレート６における第１方向からみたときに第２フランジ４ｄから外側に延出する部分上に配置されている。第１ソレノイド５ａは、第２スプリング４１ｂの弾性力に抗してプレート６を引き付けることにより、プレート６及びコントロールバルブ４を一体的に移動させる。

【0031】

第２ソレノイド５ｂは、第２フランジ４ｄ上において第２スプリング４１ｂ内に配置されている。第２ソレノイド５ｂは、第１スプリング４１ａ及び第２スプリング４１ｂの弾性力に抗してコントロールバルブ４を引き付けることにより、プレート６及びコントロールバルブ４を一体的に移動させる。調整機構１０では、第１ソレノイド５ａ及び第２ソレノイド５ｂによってコントロールバルブ４の移動量を互いに異ならせることにより、制御室２４ａの燃料Ｆの圧力調整の態様を変化させる。この点について、より具体的に説明する。

【0032】

図３は、図２に示された調整機構による圧力調整の様子を示す部分的な断面図である。図３の（ａ）は、第１ソレノイド５ａのみが通電されている状態を示し、図３の（ｂ）は、第２ソレノイド５ｂのみが通電されている状態を示す。図３の（ａ）に示されるように、第１ソレノイド５ａが通電されると、第１ソレノイド５ａが、第２スプリング４１ｂの弾性力に抗してプレート６を引き付けることにより、プレート６及びコントロールバルブ４を底面２７ｓから離れるように一体的に移動させる。このときのコントロールバルブ４の第１方向への移動量を第１移動量とする。

【0033】

これにより、コントロールバルブ４の第１フランジ４ｃが弁室２７の底面２７ｓから離間し、底面２７ｓにおける第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの開口が開放される。この結果、制御室２４ａからの燃料Ｆが第１燃料路７ａを流通して弁室２７に導出される。これにより、制御室２４ａの圧力が低減され、ニードル３が制御室２４ａ側へ移動し、バルブ部３１が第１室２２の壁面から離間する。そして、燃料Ｆが第１室２２からサック部２１ａへ流入し、噴射孔２１ｐから噴射される。

【0034】

一方で、このとき、第２燃料路７ｂには、連通路２７ａにおいてコントロールバルブ４の第２軸部４ｂの第１部分４ｂａが介在されている。したがって、弁室２７における第２燃料路７ｂの開口は開放されるものの、第２燃料路７ｂは、連通路２７ａにおいて閉塞（断絶）されている。この結果、制御室２４ａからの燃料Ｆが第２燃料路７ｂを流通して弁室２７に導出されることはない。

【0035】

他方、第２ソレノイド５ｂが通電されると、第２ソレノイド５ｂは、第１スプリング４１ａ及び第２スプリング４１ｂの弾性力に抗してコントロールバルブ４を引き付けることにより、プレート６及びコントロールバルブ４を一体的に移動させる。このときのコントロールバルブ４の第１方向への移動量は、第１移動量よりも大きな第２移動量となる。

【0036】

これにより、コントロールバルブ４の第１フランジ４ｃが弁室２７の底面２７ｓから離間し、底面２７ｓにおける第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの開口が開放される。また、このとき、第２燃料路７ｂには、連通路２７ａにおいてコントロールバルブ４の第２軸部４ｂの第２部分４ｂｂが介在され、溝部４ｇが第２燃料路７ｂに一致させられる。これにより、第２燃料路７ｂが、溝部４ｇを介して連通路２７ａを跨いで連通される。

【0037】

この結果、制御室２４ａからの燃料Ｆが第２燃料路７ｂを流通して弁室２７に導出される。すなわち、この場合には、制御室２４ａからの燃料Ｆが、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの両方を通じて弁室２７に導出される。これにより、制御室２４ａの圧力がより迅速に低減され、より早い初速でニードル３が制御室２４ａ側へ移動し、バルブ部３１が第１室２２の壁面から離間する。そして、燃料Ｆが第１室２２からサック部２１ａへ流入し、噴射孔２１ｐから噴射される。

【0038】

このように、調整機構１０では、第１ソレノイド５ａが、第１移動量だけコントロールバルブ４を底面２７ｓから離れるように移動させて第１燃料路７ａを開放させ、第２ソレノイド５ｂが、第１移動量よりも大きな第２移動量だけコントロールバルブ４を底面２７ｓから離れるように移動させて第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂを開放させる。

【0039】

換言すれば、調整機構１０では、コントロールバルブ４の第１部分４ｂａが、コントロールバルブ４の移動量が第２移動量未満であるときに、第２燃料路７ｂに介在して第２燃料路７ｂを閉塞し、第２部分４ｂｂが、コントロールバルブ４の移動量が第２移動量となったときに、第２燃料路７ｂに介在し、溝部４ｇを第２燃料路７ｂに一致させて第２燃料路７ｂを開放する。

【0040】

調整機構１０では、以上のように、第１ソレノイド５ａを用いることで第１燃料路７ａのみを開放して制御室２４ａの圧力を相対的に遅く低減させる第１の態様と、第２ソレノイド５ｂを用いることで第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの双方を開放して制御室２４ａの圧力を相対的に早く低減させる第２の態様とが可能とされている。

【0041】

なお、本体２には、リターン路２８が形成されている。リターン路２８は、弁室２７と連通している。リターン路２８は、供給路２６に流入した燃料Ｆのうちの一部を燃料タンクへ戻すための流路である。つまり、リターン路２８は、供給路２６に流入し、噴射孔２１ｐから噴射されなかった燃料Ｆを燃料タンクへ戻す。

【0042】

また、コントロールバルブ４により第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂが閉じられている状態では、制御室２４ａから弁室２７への燃料Ｆの流入はない。したがって、制御室２４ａと第１室２２は、同じ圧力となっており、ニードル３は、スプリング２３の付勢により先端側へ移動し閉弁した状態となっている。このように、制御室２４ａは、燃料Ｆが導入されることでニードル３に圧力を付加している。

【0043】

図４の（ａ）は、第１の態様（グラフＧ１）での燃料噴射率と第２の態様（グラフＧ２）の燃料噴射率とを示すグラフである。図４の（ａ）に示されるように、第１の態様と第２の態様とで、初期噴射率を可変とすることが可能となる。

【0044】

以上説明したように、本実施形態に係る燃料噴射装置１では、本体２（第１室２２）に収容されたニードル３が、制御室２４ａ内の燃料Ｆの圧力が付加されることで、燃料Ｆの噴射孔２１ｐが閉塞されている状態とされる。また、調整機構１０が、制御室２４ａ内の燃料Ｆの圧力を低減させることで、ニードル３の押圧力が低減されてニードル３による噴射孔２１ｐの閉塞が解除され、燃料噴射が行われる。

【0045】

調整機構１０は、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂによって制御室２４ａに連通する弁室２７と、弁室２７に収容されて第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの開閉を行うためのコントロールバルブ４とを有する。したがって、コントロールバルブ４が第１燃料路７ａのみを開放し、第１燃料路７ａを介して制御室２４ａから弁室２７に燃料を導出させて制御室２４ａ内の圧力を低減させる場合（第１の態様）と、コントロールバルブ４が第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの両方を開放し、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂを介して制御室２４ａから弁室２７に燃料を導出させて制御室２４ａ内の圧力を低減させる場合（第２の態様）とで、初期噴射率が可変とされる。

【0046】

特に、この調整機構１０では、第１ソレノイド５ａが、第１移動量だけコントロールバルブ４を移動させて第１燃料路７ａを開放させ、第２ソレノイド５ｂが、第１移動量よりも大きな第２移動量だけコントロールバルブ４を移動させて第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂを開放させる。つまり、燃料噴射装置１では、第１ソレノイド５ａ及び第２ソレノイド５ｂのいずれか一方の通電により、初期噴射率が可変とされる。よって、制御性（噴射精度）が向上されると共に、消費電力が低減される。

【0047】

特に、燃料噴射装置１によれば、噴射精度の向上に伴い、次のような効果を奏することが可能となる。すなわち、図４の（ｂ）の上部に示されるように、噴射精度が向上されることで、多段噴射における各段の噴射率（例えばグラフＰ１～Ｐ４に示されるように）を変更できる。これにより、筒内容積の変化に合わせた熱量を連続的に精度よく投入でき、上死点付近での圧力上昇を一定値に抑えることができる（例えば、図４の（ｃ）の下部のグラフＰ５参照）。これを等圧燃焼のための制御とする。なお、グラフＰ１，Ｐ３は、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂの両方を開放した場合の噴射率を示し、グラフＰ２，Ｐ４は、第１燃料路７ａのみを開放した場合の噴射率を示す。また、グラフＲ１は、従来の噴射パターンによる噴射率を示す。グラフＲ２に示される従来の噴射パターンによると、上死点付近での圧力上昇が顕著となる。

【0048】

また、等圧燃焼が成立した際の効果として、図４の（ｂ）の下部の実施形態に係るグラフＰ６と従来のグラフＲ３との比較により示されるように、熱発生時期を進角側から開始できること、その際、ピストンが上死点付近にあるものの、少ない噴射量をパターンを変えて噴射しているので、燃焼室壁面に当たりにくい。また、噴射最後の量が多い段数では、ピストンが上死点から離れ始めており、噴射量が多くても壁面に当たる火炎が少ない。これらから、図４の（ｃ）に示されるように、冷却損失の低減も加わり、進角効果とともに熱効率向上に寄与している。また、燃焼室内の空間を十分に活用できているため、スモークも低減する。

【0049】

ここで、本実施形態に係る燃料噴射装置１では、コントロールバルブ４は、第１方向に沿って配列され、第２燃料路７ｂに介在する第１部分４ｂａ及び第２部分４ｂｂを含み、第２部分４ｂｂには、溝部４ｇが形成されている。第１部分４ｂａは、コントロールバルブ４の移動量が第２移動量未満であるときに、第２燃料路７ｂに介在して第２燃料路７ｂを閉塞し、第２部分４ｂｂは、コントロールバルブ４の移動量が第２移動量となったときに、第２燃料路７ｂに介在し、溝部４ｇを第２燃料路７ｂに一致させて第２燃料路７ｂを開放する。

【0050】

この構成によって、コントロールバルブ４の第１方向に沿った移動量の増減に応じて、第１燃料路７ａのみが開放された状態と、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂが開放された状態とを、簡単な構成により容易に切り替えることが可能となる。

【0051】

また、本実施形態に係る燃料噴射装置１では、コントロールバルブ４は、第１方向に沿って延在する第１軸部４ａと、第１方向における底面２７ｓ側の第１軸部４ａの一端部において第１軸部４ａから突出するように設けられた第１フランジ４ｃと、第１方向における底面２７ｓと反対側の第１軸部４ａの一端部において第１軸部４ａから突出するように設けられた第２フランジ４ｄと、を含む。また、調整機構１０は、第１フランジ４ｃと第２フランジ４ｄとの間において、第１方向に沿って第１軸部４ａに対して摺動可能に第１軸部４ａに取り付けられたプレート６を有する。また、弾性部材４１は、第１フランジ４ｃとプレート６との間に介在された第１スプリング４１ａと、第２フランジ４ｄの第１フランジ４ｃと反対側の面上に配置された第２スプリング４１ｂと、を含む。そして、第１ソレノイド５ａは、第２スプリング４１ｂの弾性力に抗してプレート６を引き付けることにより、プレート６及びコントロールバルブ４を移動させ、第２ソレノイド５ｂは、第１スプリング４１ａ及び第２スプリング４１ｂの弾性力に抗してコントロールバルブ４を引き付けることにより、プレート６及びコントロールバルブ４を移動させてもよい。

【0052】

このように、第１ソレノイド５ａの磁力が作用する部材（プレート６）と、第２ソレノイド５ｂの磁力が作用する部材（コントロールバルブ４）とを異ならせることで、第１燃料路７ａのみが開放された状態と、第１燃料路７ａ及び第２燃料路７ｂが開放された状態とを、簡単な構成により容易に切り替えることが可能となる。

【0053】

以上の実施形態は、本発明に係る燃料噴射装置の一態様を説明したものである。したがって、本発明に係る燃料噴射装置は、上記実施形態に係る燃料噴射装置１に限定されることなく、任意に変形され得る。

【0054】

例えば、上記実施形態では、コントロールバルブ４の移動量に応じて、第２燃料路７ｂの中途に介在されたコントロールバルブ４の一部が第２燃料路７ｂの開閉が切り替えられる構造について説明した。しかし、第１燃料路７aのみが開放された状態と第１燃料路７a及び第２燃料路７ｂの両方が開放された状態とを切り替える構造については、上記構造に限定されない。第１ソレノイド５ａを使用したときのコントロールバルブ４の移動量と、第２ソレノイド５ｂを使用したときのコントロールバルブ４の移動量との相違に基づいて、第１燃料路７aのみが開放された状態と第１燃料路７a及び第２燃料路７ｂの両方が開放された状態とを切り替える任意の構造が採用され得る。

【符号の説明】

【0055】

１…燃料噴射装置、３…ニードル（第１弁体）、４…コントロールバルブ（第２弁体）、４ａ…第１軸部（軸部）、４ｂａ…第１部分、４ｂｂ…第２部分、４ｃ…第１フランジ、４ｄ…第２フランジ、５ａ…第１ソレノイド、５ｂ…第２ソレノイド、６…プレート、７ａ…第１燃料路、７ｂ…第２燃料路、１０…調整機構、２４ａ…制御室、２７…弁室、２７ｓ…底面、４１…弾性部材、４１ａ…第１スプリング、４１ｂ…第２スプリング。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】