JP2006152964A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関へ燃料を噴射供給する噴孔などの噴射部を有するものにおいて、燃焼中の火炎もしくは燃焼ガスの影響による噴射部へのデポジット付着を抑制することができる燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】 気筒内に燃焼室１０６を有し、燃焼室１０６内に燃料を直接噴射供給されるエンジン１００に用いられ、気筒に設けられ、燃料の噴射および停止する燃料噴射弁２とを備え、燃料噴射弁２から燃焼室１０６に向かって燃料を噴射する燃料噴射装置１において、
燃料噴射弁２と燃焼室１０６との間を燃焼時に遮蔽する遮蔽部材３ａが設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料噴射装置に関し、例えば内燃機関の燃料噴射装置において、燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁のデポジットの付着等を抑制する装置に適用して好適なものである。

燃料噴射装置としては、例えば内燃機関の燃焼室に直接あるいは間接的に燃料噴射する燃料噴射弁が知られている。燃料噴射弁から供給される燃料は、吸気管あるいは燃焼室において空気と混合され、燃焼室内に可燃混合気を形成する。燃焼室内の可燃混合気はピストン運動により圧縮された後、点火装置により着火燃焼し、内燃機関の動力として利用されている。この種の燃料噴射弁は、弁ボディと、弁ボディの弁座に離座および着座可能なニードルと、燃料を噴射する噴孔とを有しており、ニードルが弁座より離座および着座することにより、噴孔からの燃料の噴射および噴射停止が行なわれる。

燃料噴射弁、特に噴孔などの噴射部は、吸気弁の開時の噴射あるいは燃焼室への直接噴射において、燃焼中の火炎もしくは未燃燃料を含む燃焼ガスによりデポジットが生成され、そのデポジットが堆積するおそれがある。場合によって噴孔の内部または周辺部に堆積すると、燃料噴射量の低下、噴霧形状の変化などの噴射および噴霧に係わる燃料噴射特性の低下が生じる。その結果、空気と燃料の混合割合等が変化し、内燃機関の性能が低下する可能性があるので、燃料噴射弁における燃料噴射特性等の性能低下を抑制することが重要となっている。

特許文献１では、噴孔周りにフルオロアルキル基などを含む撥液膜を形成し、デポジットの付着を抑制する技術が開示されている。なお、撥液膜を噴孔の表面に形成する方法としては、例えばゾル−ゲル方法により撥液膜を焼成してその表面に撥液性を持たせている。
特開平１０−１５９６８８号公報

しかしながら、特許文献１等の従来技術では、撥液膜が形成された噴孔であったとしても、比較的高温な火炎等に繰り返し被曝されることで、熱劣化によりデポジット付着を抑制する効果が薄れるおそれがあり、デポジット付着を完全に抑制することができないという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、内燃機関へ燃料を噴射供給する噴孔などの噴射部を有するものにおいて、燃焼中の火炎もしくは燃焼ガスの影響による噴射部へのデポジット付着を抑制することができる燃料噴射装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至１０記載の発明では、気筒内に燃焼室を有し、燃焼室内に燃料を直接噴射供給される内燃機関に用いられ、気筒に設けられ、燃料の噴射の供給および停止をする燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁から燃焼室に向かって燃料を噴射する燃料噴射装置において、燃焼室内の燃焼時に前記燃料噴射弁を保護する遮蔽機構が設けられていることを特徴としている。

これによると、空気と燃料が混合した可燃混合気等の燃焼時に燃焼室内に発生する火炎もしくは燃焼ガスから、遮蔽機構による燃料噴射弁の保護が図れる。したがって、燃料噴射弁の噴孔などの噴射部でのデポジットの生成および付着を防止または抑制が図れる。

なお、燃料噴射弁の燃料を噴射する噴射部は、例えば噴孔を有するものに限らず、いわゆる外開弁の弁部から噴射されるように構成されているものであってもよい。

また、請求項２に記載の発明では、遮蔽機構は、燃料噴射弁と燃焼室との間を燃焼時に遮蔽する遮蔽部材を備えていることを特徴としている。

これによると、燃焼時に燃焼室内で発生する火炎もしくは燃焼ガスを例えば機械的な遮蔽部材などの遮蔽機構によって遮蔽し、火炎および燃焼ガスから燃料噴射弁を保護することができる。したがって、燃料噴射弁の噴孔等、噴射部でのデポジットの生成および付着を防止または抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明では、気筒内には、燃料噴射弁と燃焼室を連通する連通孔が形成されており、遮蔽部材は、連通孔を閉塞および開放する切換手段を備えていることを特徴としている。

これによると、気筒に燃料噴射弁が装着される方法として、例えば気筒内に形成され、燃焼室に向って連通する連通孔に、燃料噴射弁の弁部などの噴射部側が装着される場合において、遮蔽部材は、連通孔を閉塞および開放する切換手段を備えているので、切換手段による遮蔽部材の動作によって、燃料噴射弁から燃料を噴射する燃料噴射時には連通孔を開放する開放状態と、燃焼室内の燃焼時には連通孔を閉塞する遮蔽状態を、内燃機関の運転状態に応じて切換えられる。したがって、燃焼噴射装置の燃料噴射機能と、デポジットが噴射部に生成もしくは付着するのを防止する防止機能とを、効果的に両立させることが可能である。

また、請求項４または請求項５に記載の発明では、連通孔を閉塞および開放する切換え方法として、軸方向往復動により連通孔の閉塞および開放を行なえるようにするもの、あるいは連通孔に対して回転方向に往復動することにより連通孔の閉塞および開放を行なえるように構成される。なお、請求項４に記載の燃料噴射装置では、例えばソレノイドによる駆動などの電気駆動、または、オイルあるいはエアなどの膨張、圧縮を利用した流体駆動による軸方向駆動装置で構成できる。請求項５に記載の燃料噴射装置では、例えばカムなどの回転体を用いた回転方向駆動装置で構成できる。

また、請求項６に記載の発明では、遮蔽機構は、燃料噴射弁と燃焼室との間に高圧の気体を噴射する気体噴射装置を備えていることをことを特徴としている。

これによると、気体噴射装置から噴出する気体によって燃料噴射弁を燃焼室から分離する気体空間を形成することが可能である。したがって、燃焼時に燃焼室内で発生する火炎および燃焼ガスからその気体で燃料噴射弁を保護することができる。

なお、気体噴射装置から噴出する気体は、空気に限らず、不活性ガスや燃焼室から排出される排気等から構成されているものであってもよい。

また、請求項７に記載の発明では、気筒内には、燃料噴射弁と燃焼室を連通する連通孔が形成されており、気体噴出装置は、連通孔内に気体を充填するように、気体を噴出することを特徴としている。

これによると、気体噴射装置から噴出される気体は、燃焼時に燃焼室内で発生する火炎もしくは燃焼ガスから燃料噴射弁を分離するように連通孔内に充填させられる。したがって、連通孔内に充填され、形成される気体空間によって、火炎および燃焼ガスから燃料噴射弁が分離され、保護される。

また、請求項８に記載の発明では、気体は、不活性ガス、酸素をほとんど含まない不活性ガス、および燃焼室内から排出される排気のうち少なくともいずれか一方であることを特徴としている。

これによると、気体は、不活性ガス、酸素をほとんど含まない不活性ガス、および燃焼室から排出される排気ガスのうち少なくともいずれか一方であることが好ましい。これにより、燃焼ガスと燃焼反応する酸素を含む空気に比べて、前記ガスはデポジット生成の抑制が図れる。また前記ガスは燃焼状態への影響とならない噴射量と噴射圧力とする。

また、請求項９に記載の発明では、気体の噴出圧力は、燃焼室内に生じる燃焼ガスの圧力以上であることを特徴としている。

これによると、気体の噴出圧力は、燃焼室内に生じる燃焼ガスの圧力以上であることが好ましい。これにより、気体噴射装置から気体が噴射されると、その気体の圧力によって火炎および燃焼ガスを燃料噴射弁に近付けないようにすることができる。

また、請求項１０に記載の発明では、遮蔽機構は、内燃機関の運転期間のうち、燃料噴射弁から燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射期間以外の他の全期間において、燃料噴射弁を保護することを特徴としている。

これによると、遮蔽機構は、内燃機関の運転期間のうち、燃料噴射弁から燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射期間以外の他の全期間において、燃料噴射弁を保護することが好ましい。一般に、内燃機関の運転状態において、減速時等のエンジンブレーキを利かせたい運転状態や全気筒のうち特定気筒の運転を休止するいわゆる減筒運転状態などの運転状態では、燃焼サイクル中であっても燃料噴射弁の燃料噴射動作を停止させたい場合がある。これに対して請求項１０に記載の発明では、燃料噴射期間以外の他の全期間において、燃料噴射弁を遮蔽機構により保護するので、燃焼時に生じた火炎や燃焼ガスが燃焼室内に残留する場合があったとしても、火炎や燃焼ガスから燃料噴射弁を保護することことができる。

また、請求項１１に記載の発明では、気筒内を往復移動するピストンと、ピストンの往復移動により容積が増減する燃焼室と、燃料に着火するための点火装置とを有し、燃焼室内に燃料を直接噴射供給される内燃機関に用いられ、気筒に設けられ、燃料の噴射および停止をする燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁から燃焼室に向かって燃料を噴射する燃料噴射装置において、
ピストンには、燃焼室に向かって燃料を噴射する燃焼噴射弁の噴射部を燃焼時に覆うように、燃焼室内に延出されている遮蔽部材が設けられていることを特徴としている。

これによると、気筒に燃料噴射弁が装着される方法として、例えば燃料噴射弁の弁部などの噴射部側が燃焼室内に僅かに突出している場合、あるいは燃焼室に向かって連通する連通孔内がその噴射部側でほぼ埋めつくされているなどの場合において、燃焼時に噴射部を覆うように、燃焼室に向って延出される遮蔽部材がピストン側に設けられていることが好ましい。これにより、デポジット生成もしくは付着の可能性が比較的高い燃焼時に、燃料噴射弁の噴射部を、ピストンから延出する遮蔽部材が覆おうことにより、火炎もしくは燃焼ガスの直接被曝の防止が図れる。したがって、燃焼噴射弁の噴孔などの噴射部へのデポジットの生成および付着を防止または抑制することができる。

また、請求項１２に記載の発明では、燃料噴射弁の噴射動作を制御する燃料噴射制御手段と、点火装置の点火動作を制御する点火制御手段と、ピストンの位置または内燃機関の吸気、圧縮および燃焼行程などの燃焼サイクルの過程を検出する検出手段とを有する制御手段を備え、
制御手段は、ピストンが下死点位置側にあるときには、燃料噴射弁から燃料の噴射をし、ピストンが略上死点位置にあるときに、点火装置を点火することを特徴としている。

これによると、制御手段により、ピストンが下死点位置側にあるときには遮蔽部材が燃料噴射弁を覆わないいわゆる開放状態であり、燃料噴射弁からの燃料噴射を実行させ、ピストンが略上死点位置にあるときには遮蔽部材が燃料噴射弁を覆ういわゆる遮蔽状態であり、点火装置の点火を実行させるようにすることができる。

以下、本発明の燃料噴射装置を、ガソリンエンジンに燃料を噴射するものに適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係わる燃料噴射弁と燃焼室の間を遮蔽する遮蔽機構周りを示す模式的部分横断面図である。図２は、本実施形態の燃料噴射装置の内燃機関への装着状態を示す模式的縦断面図である。図３は、図１中の遮蔽機構を示す模式図である。図４は、図３中の遮蔽機構の動作状態の過程を示す模式図であって、図４（ａ）は連通孔を閉塞する遮蔽状態を、図４（ｂ）は連通孔を開放する開放状態を示す図である。図５は、本実施形態の燃焼噴射装置および内燃機関の作動状態を示す模式図であって、図５（ａ）は内燃機関への燃料噴射状態、図５（ｂ）は内燃機関の着火および燃焼状態を示す図である。なお、図１４は、本実施形態に適用する燃料噴射弁の一実施例を示す断面図である。

図２に示すように、燃料噴射装置１は、内燃機関１００、特にガソリンエンジンに用いられ、例えば多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）１００の各気筒に燃料を噴射する。図３に示すように、エンジン１００は、シリンダブロック１０１と、シリンダヘッド１０２と、ピストン１０４と、シリンダブロック（以下、シリンダと呼ぶ）１０１の内周壁、ピストン１０４、およびシリンダヘッド１０２の天井内壁とで区画される燃焼室１０６と、燃料に着火する点火プラグ等の点火装置１０５とを備える周知の内燃機関である。なお、ピストン１０４のシリンダ１０１内周壁内における往復運動はコンロッド（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）の連続回転運動に変換される。燃焼室１０６は、ピストン１０４の往復移動により容積が増減する。なお、ここで、図１および図２では、図面作図上、４気筒のうちの１気筒のみを示しており、図９では、図２に示す気筒に設けられる燃料噴射弁を示している。

シリンダヘッド１０２は、図２に示すように、図示しない吸気管に接続し、吸入吸気が導かれる吸気ポート１０２ｉと、図示しない排気管に接続し、排気を排出する排気ポート１０２ｅとを備えている。図２に示すように、吸気弁（以下、吸気バルブと呼ぶ）１０７は、吸気ポート１０２ｉの内壁に着座、および離座することで、吸気ポート１０２ｉに導かれた吸入空気または燃料と空気の混合気の燃焼室１０４への流れを遮断、および許容する。なお、詳しくは、図２に示すように、吸気バルブ１０７は、例えば図示しない吸気カムシャフトにより往復移動する軸部と、軸部に固定され、吸気ポート１０２ｉの内壁（詳しくは内壁のシート部）１０２ｉｓに着座および離座するフェイス部１０７ａとを有しており、吸気バルブ１０７の移動するバルブリフト量に応じて、シート部１０７ｉｓとフェイス部１０７ａの間に所定の隙間が形成される。また、排気弁（以下、排気バルブと呼ぶ）１０９は、同様に、図示しない排気カムシャフトにより往復移動する軸部と、軸部に固定され、排気ポート１０２ｅの内壁（詳しくは内壁のシート部）１０２ｅｓに着座および離座するフェイス部１０９ａとを有しており、例えば離座することで開弁し、吸気バルブ１０９の移動するバルブリフト量に応じて、シート部１０２ｅｓとフェイス部１０９ａの間に所定の隙間が形成される。

なお、吸気バルブ１０７、吸気カムシャフト、排気バルブ１０９、および排気カムシャフトは、周知構造の駆動弁装置であればいずれの構造であってもよい。駆動弁装置は、例えばエンジン１００の吸気行程において吸気バルブ１０７を開弁し、排気バルブ１０９を閉弁する。また、圧縮行程および燃焼行程では、吸気バルブ１０７および排気バルブ１０９を開弁する。なお、吸気バルブ１０７および排気バルブ１０９は、１気筒に各２つ配置されるものでも、各１つ配置されるものであってもよい。

なお、以下に説明するエンジン１００は、燃焼室１０６内に燃料を直接噴射されるガソリン直噴エンジンとする。なお、燃料噴射弁２から噴射される燃料は、燃焼室１０６、特にピストン１０４の頂部に形成されるキャビティ１０４ａに向けて噴射される。

燃料噴射装置１は、燃料の噴射を行なう燃料噴射弁２と、燃焼中の火炎もしくは燃焼ガスから燃料噴射弁２を保護する遮蔽機構３とを含んで構成されている。

燃料噴射弁２は、図２に示すように、シリンダヘッド１０２の吸気ポート１０２ｉ側に設けられている。なお詳しくは、吸気バルブ１０７のうち、フェイス部１０７ａに近い側の吸気ポート１０２ｉ側に設けられている。吸気ポート１０２ｉ側には、燃焼室１０６に連通する連通孔１０２ｊが形成されており、連通孔１０２ｊは、燃料噴射弁２の弁部Ｂが燃焼室１０６に向かって装着可能である（図１および図２参照）。なお、燃料噴射弁２のエンジン１００への搭載位置は、上記シリンダヘッド１０２の吸気ポート１０２ｉ側に設けるようないわゆる斜め搭載に限らず、シリンダヘッド１０２の燃焼室１０６に対する壁面の略中央に設けるいわゆるセンター搭載であってもよく、排気ポート１０２ｅ側に設けるように搭載するものなど、いずれの搭載位置であってもよい。

燃料噴射弁２は、図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料が、燃料分配管（図示せず）を介して供給される。燃料噴射弁２は図１４の一実施例に示すように略円筒形状であり、一端から燃料を受け、他端から燃料を噴射する。燃料噴射弁２は、燃料の噴射および噴射停止する弁部Ｂと、弁部Ｂを駆動する電磁駆動部Ｓとを含んで構成されている。燃料噴射弁２の一端側の燃料入口部には内部に内孔が形成されており、燃料噴射弁１０内の弁部Ｂへ燃料を供給する内部燃料通路と連通している。内孔にはフィルタ（図示せず）が取付けられており、異物が除去される。なお、エンジン１００が直噴用エンジンの場合には、燃料噴射弁２は気筒の燃焼室１０６に燃料を直接噴射供給する。この場合、燃焼室１０６へ供給する燃料の圧力を約２ＭＰａ以上とするために、燃料ポンプによって燃料タンクから吸上げられた所定の低圧（例えば０．２ＭＰａ）の燃料を、図示しない高圧ポンプでさらに加圧し、この加圧された所定の高圧の燃料（例えば、２〜１３ＭＰａの範囲内の所定圧の燃料）が、燃料分配管を介して燃料噴射弁２に供給される。燃料ポンプから吐出される燃料、高圧ポンプからさらに加圧されて吐出される燃料は、それぞれ図示しない燃料調圧装置としてのプレッシャレギュレータによって所定の圧力に調圧されている。

弁部Ｂは、図１４に示すように、弁ボディ１２と、ノズルニードル３０と、ハウジング１６とを含んで構成されている。弁ボディ１２はハウジング（以下、弁ハウジングと呼ぶ）１６の燃料噴射側端部の内壁に溶接により固定されている。弁ボディ１２は燃料流れ方向の噴孔２１側に向けて縮径する内周面としての円錐面１３を有している。円錐面１３には、ノズルニードル３０が離座および着座可能である。なお、ここで、円錐面１３は、ノズルニードル３０が離座および着座可能な弁座１４を構成する。具体的には、弁座１４には、ノズルニードル３０の当接部３１が離座および着座する。ノズルニードル３０は略軸状に形成され、弁ボディ１２内を軸方向に往復移動可能である。なお、ここで、弁座１４と当接部３１は、弁部が燃料の噴射を停止するための油密機能の働きをするシート部を構成している。

弁座の中央側には、図１４に示すように、弁座１４の燃料流れの下流側に向って、内部燃料通路と連通可能な噴孔２１が配置されている。この噴孔２１は、要求される燃料の噴霧の形状、方向、数などに応じて、その大きさ、噴孔軸線の方向、噴孔配列等が決定される。また、噴孔の開口面積は、開弁時の流量を規定する。なお、燃料噴射弁２の燃料噴射量は、開弁している噴孔の開口面積と、ノズルニードル３０のリフト量と、開弁期間とによって計量されている。ノズルニードル３０が弁座１４に着座すると噴孔２１からの燃料の噴射が遮断され、ノズルニードル３０が弁座１４から離座すると噴孔２１から燃料が噴射される。

電磁駆動部Ｓは、図１４に示すように、筒部材４０、可動コア（以下、アーマチャと呼ぶ）５０、固定コア（以下、吸引部材と呼ぶ）５４、コイル６０、および圧縮スプリング５８とを有する。筒部材４０は、弁ハウジング１６の反噴孔側の内周壁に挿入され、溶接により弁ハウジング１６に固定されている。また、筒部材４０は、噴孔２１側から第１磁性筒部４２、非磁性筒部４４、および第２磁性筒部４６により構成されている。非磁性筒部４４は第１磁性筒部４２と第２磁性筒部４６との磁気的短絡を防止する。この磁気的短絡防止により、コイル６０の通電により発生する電磁力による磁束を、アーマチャ５０と吸引部材５４に効率的に流れるようにしている。アーマチャ５０は磁性材料で略円筒状に形成されており、ノズルニードル３０の反噴孔側の端部３４と溶接により固定されている。アーマチャ５０はノズルニードル３０とともに往復移動する。アーマチャ５０の筒壁を貫通する流出孔５２は、アーマチャ５０の筒内外を連通する燃料通路を形成している。吸引部材５４は磁性材料で略円筒状に形成されている。吸引部材５４は筒部材４０内に挿入されており、筒部材４０と溶接により固定されている。吸引部材５４はアーマチュア５０に対し反噴孔側に設置されアーマチャア５０に向きあっている。アジャスティングパイプ５６は吸引部材５４の内周に圧入され、内部に燃料通路を形成している。スプリング５８は一端部でアジャスティングパイプ５６に係止され、他端部でアーマチャ５０に係止されている。アジャスティングパイプ５６の圧入量を調整することにより、アーマチャ５０に付勢するスプリング５８の荷重が変更される。スプリング５８の付勢力によりアーマチャ５０およびノズルニードル３０は弁座１４に向けて付勢されている。コイル６０はスプール６２に巻回されている。ターミナル６５はコネクタ６４にインサート成形されており、コイル６０と電気的に接続している。コイル６０に通電すると、アーマチャ５０と吸引部材５４との間に磁気吸引力が働き、スプリング５８の付勢力に抗してアーマチャ５０は吸引部材５４側に吸引される。

なお、ここで、弁ボディ１２とノズルニードル３０とは弁部Ｂを構成する。弁部Ｂのうち、弁座１４と当接部３１はシート部を構成する。噴孔２１は燃料を微粒化し、噴霧を形成する燃料噴霧形成手段を構成する。上述の構成を有する燃料噴射弁２は、コネクタ６４からコイル６０に供給する電流を制御することでノズルニードル３０のリフトを制御し、前記燃料通路に流入した燃料を弁部Ｂからエンジン１００の気筒に噴射する。燃料噴射弁２は、ノズルニードル３０を着座方向に付勢するスプリング５８を有しており、コイルへ６０の電流供給の停止時には、弁部Ｂが閉弁して噴射を終了する。

遮蔽機構３は、図１、図２に示すように、連通孔１０２ｊを閉塞および開放する遮蔽部材３ａと、遮蔽部材３ａを駆動する駆動装置３ｂとを備えている。詳しくは、図３に示すように、遮蔽部材３ａは、略軸状に形成されており、噴弁孔１０２ｊにほぼ直交する駆動孔１０２ｋ内に、往復移動可能に収容されている。図３に示すように、遮蔽部材３ａの先端部は、略半円状に形成され、連通孔１０２ｊの内周と当接することで、連通孔１０２を閉塞する（図４（ａ）参照）。なお、遮蔽部材３ａの往復移動の範囲としては、図４（ａ）に示す連通孔１０２ｊを閉塞する閉塞位置と、図４（ｂ）に示す連通孔１０２ｊを開口する開口位置とを往復動するものであれば、いずれの往復移動範囲であってもよい。

駆動装置３ｂは、連通孔１０２ｊを閉塞する閉塞位置と、連通孔１０２ｊを開口する開口位置とを切換える切換手段を有する。この様な切換え手段を有するものであれば、遮蔽部材３ａをどのように駆動するものであってもよい。なお、本実施例では、駆動装置３ｂは、閉塞位置（図４（ａ）参照）と、開口位置（図４（ｂ）参照）との間を図３に示す矢印方向に往復動する軸方向駆動可能なもの（以下、軸方向駆動装置と呼ぶ）である。詳しくは、駆動装置３ｂは、遮蔽部材３ａと協働する可動コア３ｂａと、可動コア３ｂａを磁気吸引力で駆動するコイル３ｂｃとからなる周知構造の電磁駆動装置（以下、ソレノイドと呼ぶ）である。なお、駆動装置３ｂは、ソレノイド３ｂ、３ｂｃによる駆動など電気駆動に限らず、例えばエンジン１００に使用するオイルあるいはエアなどの作動流体の一部を用い、作動流体の膨張、圧縮を利用した流体駆動によるオイルシリンダなどの軸方向駆動装置であってもよい。

なお、ここで、駆動装置３ｂは、燃料噴射弁２の弁部Ｂ等が装着されている連通孔１０２ｊを閉塞および開放する切換手段を構成する。

制御手段としてのＥＣＵ９０は、図示しないリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。このＥＣＵ９０は、バッテリ等の電源を用いて、燃料噴射弁２のターミナル６５への通電開始および通電停止を行なうことで、燃料噴射弁２への通電期間を制御する。エンジン１００の回転速度、吸気管圧力（または吸入空気量）、冷却水温等のエンジンの運転状態を検出する図示しない各種センサの信号９１、９２、９３、９４、９５、９６を読み込み、エンジン用の各種プログラム（図示せず）に従って、燃料噴射弁２の電磁駆動部Ｓの動作を制御する。なお、詳しくは、クランクシャフトの回転状態に応じて７２０°ＣＡ毎にパルス信号を出力する基準位置センサ９１と、より細かなクランク角毎（例えば、３０°ＣＡ毎）にパルス信号を出力する回転角センサ９２とが設けられている。シリンダ１０１（ウォータジャケット）などには、冷却水温を検出するための水温センサ９３が配設されている。吸気管には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ９４などが配設されている。排気管には、排ガス中の酸素濃度等に比例し、空燃比信号を出力する空燃比センサなどが設けられている。また、運転者の要求等を検出するためのアクセルペダルセンサ９５、スロットル開度センサ９６等が設けられている。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ９０は、遮蔽機構３の遮蔽部材３ａの軸方向往復動位置を、エンジン１００の運転状態に応じて変更する。エンジン１００の運転状態は、各種信号９１〜９６、特に信号９１および信号９２に基づいてエンジン１００の燃焼サイクルにおける吸気行程、圧縮行程、および燃焼行程の各過程を検出する。なお、ピストン１０４の位置（詳しくは上死点位置から下死点位置までの間の位置）を直接または間接的に検出するものであってもよい。ＥＣＵ９０は、各種センサから検出したエンジン１００の運転状態に応じて遮蔽機構３を駆動制御して連通孔１０２ｊの閉塞および開放タイミングを制御する。そして、検出した運転状態に基づいて燃焼状態にある前に遮蔽機構３の駆動装置３ｂを駆動制御し、燃焼時には燃料噴射弁２と燃焼室１０６との間を遮蔽するようにする。

なお、ここで、ＥＣＵ９０は、上記プログラムで実行する機能を主な手段で示すと、燃料噴射弁２の噴射動作を制御する燃料噴射制御手段と、点火装置１０５の点火動作を制御する点火制御手段と、遮蔽機構３（詳しくは遮蔽部材３ａ）における閉塞位置と開口位置間の往復動作を制御する遮蔽部材制御手段とから構成されている。

次に、上述した構成を有する本実施形態の燃料噴射装置１の作動を説明する。車両のエンジンキーをＩＧ位置にして、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）すると、燃料ポンプが駆動され、燃料タンク内に燃料が燃料ポンプにより吸い上げられる。吸い上げられた燃料は、プレッシャレギュレータにより調圧され、所定の低圧燃料が高圧ポンプへ供給される。高圧ポンプによって所定の低圧燃料は加圧され、加圧された燃料が燃料分配管へ供給される。燃料分配管へ供給された燃料は、プレッシャレギュレータにより所定の高圧燃料に調圧されて、燃料分配管内の各分配口から燃料噴射弁２へ供給される。

（燃料噴射弁２の動作）
燃料噴射弁２の燃料噴射時には、燃料噴射弁２のコイル６０に電流が供給され、ノズルニードル３０が開始すると、弁部Ｂは開弁され燃料の噴射を開始する。このとき、遮蔽機構３（詳しくは遮蔽部材３ａ）は連通孔１０２ｊを開放しており連通孔１０２ｊが開口しているので、噴射した燃料は、図５（ａ）に示すように、噴孔２１から連通孔１０２ｊを経由して燃焼室１０６へ供給される。一方、燃料噴射停止時には、コイル６０への電流供給が停止され、スプリング５８によりノズルニードル３０のリフトが減少する。そして、ノズルニードル３０が弁座１４に着座すると、噴射が終了する。コイル６０への通電期間を調節することにより、燃料噴射弁２から噴射される燃料（燃料噴霧）の噴射期間つまり燃料噴射量が調節される（図５（ａ）参照）。

（燃料噴射装置１、特に遮蔽機構３の作動と、エンジン１００の燃焼サイクル過程、特に着火および燃焼行程の作動関係）
エンジン１００の着火および燃焼行程では、遮蔽機構３（詳しくは遮蔽部材３ａ）は連通孔１０２ｊを閉塞している。その結果、燃料噴射弁２の噴孔２１を含む弁部Ｂは、燃焼室１０６から隔離されているので、燃焼中の火炎もしくは燃焼ガスの噴孔２１への被曝を防止することができる（図５（ｂ）参照）。一方、エンジン１００（詳しくは燃焼室１０６）への燃料噴射状態では、遮蔽機構３（詳しくは遮蔽部材３ａ）は連通孔１０２ｊを開放しており連通孔１０２ｊが開口されているので、噴孔２１から燃焼室１０６に向かって燃料が供給される（図５（ａ）参照）。

なお、エンジン１００の燃焼サイクル過程において、遮蔽機構３を駆動動作させて連通孔１０２ｊを閉塞する期間（以下、連通孔１０２ｊの閉塞期間と呼ぶ）は、着火および燃焼行程に限らず、圧縮行程などの他の行程であってもよい。なお、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、および排気行程中の期間のうち、燃料噴射弁２から燃焼室１０６に向かって燃料を噴射供給する噴射期間を除く他の期間を、連通孔１０２ｊの閉塞期間とすることが好ましい。これにより、噴孔２１は、燃焼時における火炎および燃焼ガスの直接被曝が防止されるとともに、未燃燃料などを含む燃焼ガスが着火および燃焼後も燃焼室１０６に滞留している場合において滞留する残留燃焼ガスによる間接被曝が防止または抑制される。なお、この場合、ＥＣＵ９０は、エンジン１００の運転状態に基づいて燃料噴射弁２の噴射開始時期および噴射期間を算出し、燃料噴射弁２の開閉を駆動制御するとともに、噴射開始時期および噴射期間の情報に基づいて遮蔽機構３の閉塞位置、開口位置を駆動制御する。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）本実施形態では、燃料噴射弁２と燃焼室１０６との間を燃焼時に遮蔽する遮蔽部材３ａが設けられている。これにより、エンジン１００の燃焼時に燃焼室１０６内で発生する火炎もしくは未燃燃料などを含む燃焼ガスを遮蔽部材３ａによって遮蔽し、火炎および燃焼ガスから燃料噴射弁２を保護することができる。したがって、燃料噴射弁２の噴孔２１などの噴射部でのデポジットの生成および付着を防止または抑制することができる。

（２）噴孔は、一般に、要求される燃料の噴霧の形状、方向、および数などに応じて、その大きさ、噴孔の軸線の方向、噴孔の配列などが決定されている。燃焼時の火炎等の被曝により噴孔にデポジットが付着すると、要求される噴霧形状等の燃料噴射特性が損なわれるおそれがある。例えば噴孔は燃料（噴霧）の微粒化を促進するために、噴孔の大きさが微細な孔に形成されている。

これに対して、本実施形態では、噴孔２１が弁部Ｂもしくはその先端部側つまり燃料噴射弁２の先端側に設けられているものであったとしても、遮蔽部材３ａは、常に燃焼室１０６と噴孔２１の間を燃焼時において遮蔽し、燃焼時の火炎および燃焼ガスから噴孔２１を確実に隔離することができる。

（３）なお、本実形態では、気筒内（詳しくはシリンダヘッド１０２）には、燃料噴射弁２と燃焼室１０６を連通する連通孔１０２ｊが形成されており、遮蔽部材３ａは、燃料噴射弁２の弁部Ｂ等が装着されている連通孔１０２ｊを閉塞および開放する駆動装置３ｂを備えている。これにより、駆動装置３ｂによる遮蔽部材３ａの閉塞、開放動作によって、燃料噴射弁２から燃料を噴射する燃料噴射時には連通孔１０２ｊを開放する開放状態と、燃焼室１０６内の燃焼時には連通孔１０２ｊを閉塞する遮蔽状態を、エンジン１００の運転状態に応じて切換えられる。したがって、燃焼噴射装置１（詳しくは燃料噴射弁２）の燃料噴射機能と、デポジットが噴孔２１等の噴射部に生成もしくは付着するのを防止する防止機能とを、効果的に両立させることが可能である。

（４）なお、駆動装置３ｂは、具体的には、図３に示すソレノイド３ｂ、３ｂｃによる駆動など電気駆動に限らず、例えばエンジン１００に使用するオイルあるいはエアなどの作動流体の一部を用い、作動流体の膨張、圧縮を利用した流体駆動によるオイルシリンダなどの軸方向駆動装置で構成することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２実施形態では、第１の実施形態で説明した遮蔽機構３において、閉塞位置と開口位置の間で遮蔽部材３ａを軸方向に往復移動する軸方向駆動装置３ｂに代えて、図６に示すように、遮蔽部材２０３ａを回転方向に往復移動する回転方向駆動装置２０３ｂとする。図６は、本実施形態に係わる遮蔽機構を示す模式図である。図７は、図６中の遮蔽機構の動作状態の過程を示す模式図であって、図７（ａ）は連通孔を閉塞する遮蔽状態を、図７（ｂ）は連通孔を開放する開放状態を示す図である。

図６に示すように、遮蔽機構２０３は、噴射弁１０２ｊを閉塞および開放する遮蔽部材２０３ａと、遮蔽部材３ａを駆動する駆動装置２０３ｂとを有している。

図６に示すように、遮蔽部材２０３ａは、略平板状に形成されており、噴弁孔１０２ｊの外側から内部に向かって周方向にほぼ直交する駆動溝（図示せず）内に、往復移動可能に収容されている。図６に示すように、遮蔽部材２０３ａの先端部は、略半円状に形成され、連通孔１０２ｊの内周と当接することで、連通孔１０２ｊを閉塞する（図７（ａ）参照）。なお、遮蔽部材２０３ａの往復移動の範囲としては、図５（ａ）に示す連通孔１０２ｊを閉塞する閉塞位置と、図７（ｂ）に示す連通孔１０２ｊを開口する開口位置とを往復動するものであれば、いずれの往復移動範囲であってもよい。

駆動装置２０３ｂは、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、連通孔１０２ｊを閉塞する閉塞位置と、連通孔１０２ｊを開口する開口位置と間を回転方向に往復動する軸方向駆動可能なものである。なお、具体的には、遮蔽部材２０３ａを例えばカムなどの回転体として用い、その回転体を図５（ａ）に示す閉塞位置と図５（ｂ）に示す開口位置とを回転方向に移動する回転駆動装置である。

以上説明した本実施形態は、上記の様な遮蔽機構２０３を有する構成であっても、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明した遮蔽機構３において、遮蔽部材３ａと遮蔽部材３ａを駆動する駆動装置３ｂを有するものに代えて、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、燃焼室１０６内部のピストン１０４側に設ける遮蔽部材３０３とする。図８は、本実施形態の燃料噴射装置の内燃機関への装着状態を示す模式的図であって、図８（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）は部分横断面図である。図９は、本実施形態に係わる燃料噴射および点火の動作を制御する制御処理を示すフローチャートである。図１０は、本実施形態の燃焼噴射装置および内燃機関の作動状態を示す模式図であって、図１０（ａ）は内燃機関への燃料噴射状態、図１０（ｂ）は内燃機関の着火および燃焼状態を示す図である。

図８（ａ）に示すように、燃料噴射弁２は連通孔１０２ｊに装着されている。詳しくは燃料噴射弁２の先端部側つまり弁部Ｂの一部が燃焼室１０６内に僅かに突出している。なお、連通孔１０２ｊへの燃料噴射弁２の装着状態としては、弁部Ｂの一部が燃焼室１０６内に僅かに突出している場合に限らず、連通孔１０２ｊ内を弁部Ｂなどの噴射部でほぼ埋めつくされている場合であってもよい。

図８（ｂ）に示すように、遮蔽部材３０３は、噴孔２１等を含む弁部Ｂの外周を覆うことが可能なように、ピストン１０４の頂部側から燃焼室１０６に向かって延出されている。詳しくは、遮蔽部材３０３は、弁部Ｂの外周に沿って半円筒状（図８（ｂ）参照）に形成されている。また、遮蔽部材３０３は、弁部Ｂとキャビティ１０４ａとの間に配置されている。

燃焼室１０６に向かって延出されている遮蔽部材３０３の延出高さは、吸気行程などにおいて燃料噴射弁２の噴孔２１から噴射される燃料（噴霧）の流れを阻害しない程度の高さに形成されている。なお、ピストン１０４の位置が略上死点位置にあるときには、遮蔽部材３０３により燃料噴射弁２の弁部Ｂは確実に覆われている。本実施形態では、例えば第１の実施形態の遮蔽機構３のように遮蔽部材３ａを独立して駆動可能な駆動装置３ｂを設ける必要がないので、燃焼時の火炎および燃焼ガス等から、燃料噴射弁２の噴孔２１などの噴射部を遮蔽して保護する手段を、簡素に構成することができる。

なお、ここで、遮蔽部材３０３が燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部を覆っている状態を遮蔽状態と呼ぶ。また、遮蔽部材３０３が燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部を覆っておらず、燃料噴射弁２の噴孔２１からの燃料の噴射が可能な状態を開放状態と呼ぶ。

次に上述した構成を有する本実施形態に係わる燃料噴射および点火制御の制御方法について、図９に従って説明する。図９に示すように、Ｓ５０１（Ｓはステップ）では、エンジン１００などに取付けられたエンジン１００の運転状態を検出するための各種センサ９１、９２、９３、９４、９５、９６からの信号をＥＣＵ９０に読み込む。ＥＣＵ９０は、読み込んだ各種センサ９１、９２からの信号によりエンジン１００の燃焼サイクルの過程うちの吸気行程を検出し、Ｓ５０２へ移行する。

なお、ＥＣＵ９０は、読み込んだ各種センサ９１、９２、９４、９５、９６からの信号によりエンジン１００の運転状態を検出し、運転状態に最適な燃料噴射量を決定する。最適燃料噴射量から燃料噴射弁２の噴射期間が算出される。

Ｓ５０２からＳ５０４の制御処理では、ピストン１０４が下死点位置側にあるときには、燃料噴射弁２の弁部Ｂ等噴射部が遮蔽部材３０３によって覆われておらず開放状態にあることを推定または確認し、燃料噴射弁２からの燃料噴射を実行する（図１０（ａ）参照）。詳しくは、Ｓ５０２では、ピストン１０４位置が下死点位置側にあるか否かを判定する。ピストン１０４位置が下死点位置側にあるならば、Ｓ５０３へ移行し、逆にピストン１０４位置が下死点位置側にないならば、ピストン１０４位置が下死点位置側になるまでＳ５０２の判定を繰返す。なお、ＥＣＵ９０は、センサ９１、９２に基づいて１燃焼サイクル中の吸気行程に対応するクランク角度が認識することが可能であるため、センサ９１、９２から求めたクランク角度に応じてピストン位置を推定できる。なお、ピストン位置は、ピストン１０４の位置を非接触などによる検出センサを用いて直接検出するようにしてもよい。

Ｓ５０３では、Ｓ５０２でピストン１０４位置が下死点位置側にあると判断されると、遮蔽部材３０３により燃料噴射弁２が開放状態であるか否かを判定する。クランク角度からピストン１０４位置を推定し遮蔽部材３０３が弁部Ｂ等の噴射部を覆っていないならば、燃料噴射弁２が開放状態にあると判断し、Ｓ５０４へ移行する。逆に推定したピストン１０４位置から遮蔽部材３０３が弁部Ｂ等の噴射部を覆っているならば、燃料噴射弁２が遮蔽状態にあると判断し、燃料噴射弁２が開放状態にあると判断されるまでＳ５０３の判定を繰返す。

Ｓ５０４では、Ｓ５０２からＳ５０３の制御処理にてピストン１０４が下死点位置側にあり、燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部が開放状態にあることを推定または確認されると、ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁２からの燃料噴射を実行し、Ｓ５０５へ移行する。

Ｓ５０５からＳ５０６の制御処理では、Ｓ５０４で燃料噴射弁２の燃料噴射を開始し、所定の噴射期間が経過すると、燃料噴射弁２からの燃料の噴射を停止させる。このとき、エンジン１００の運転状態に要求される燃料噴射量に相当する燃料が燃料噴射弁２から噴射されたことを確認する。詳しくは、Ｓ５０５では、燃料噴射弁２からの燃料噴射を実行中において、ピストン１０４位置が上昇を継続していることを確認し、Ｓ５０６へ移行する。

Ｓ５０６では、燃料噴射弁２からの燃料噴射が停止されているか否かを判定する。燃料噴射が停止されているならば、Ｓ５０７へ移行する。逆に燃料噴射が継続されているならば、燃料噴射が停止されるまでＳ５０６の判定を繰返す。

Ｓ５０７からＳ５０９の制御処理では、ピストン１０４がほぼ上死点位置にあるときに、点火装置１０５の点火を実行する（図１０（ｂ）参照）。詳しくは、Ｓ５０７では、ピストン１０４位置がほぼ上死点位置にあるか否かを判定する。ピストン１０４位置がほぼ上死点位置にあるならば、Ｓ５０８へ移行する。逆にピストン１０４位置がほぼ上死点位置にないならば、ピストン１０４位置がほぼ上死点位置に到達するまでＳ５０７の判定を繰返す。

Ｓ５０８では、Ｓ５０７でピストン１０４位置がほぼ上死点位置にあると判断されると、遮蔽部材３０３により燃料噴射弁２が遮蔽状態であるか否かを判定する。遮蔽部材３０３が弁部Ｂ等の噴射部を覆っているならば、燃料噴射弁２が遮蔽状態にあると判断し、Ｓ５０９へ移行する。逆に遮蔽部材３０３が弁部Ｂ等の噴射部を覆っていないならば、遮蔽部材３０３が弁部Ｂ等の噴射部を覆う状態になるまでＳ５０８の判定を繰返す。

Ｓ５０９では、Ｓ５０７およびＳ５０８の制御処理にてピストン１０４がほぼ上死点位置にあり、燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部が遮蔽状態にあることを推定または確認されると、ＥＣＵ９０は、点火装置１０５の点火を実行し、Ｓ５１０へ移行する。このとき、点火装置１０５の点火により燃料が着火される。燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部が遮蔽状態にあるので、燃焼時の火炎および燃焼ガスから弁部Ｂ等の噴射部が保護される。したがって、燃焼時の火炎および燃焼ガスにより弁部Ｂ等の噴射部が直接被曝されるのを防止または抑制する。その結果、燃焼時の火炎および燃焼ガスの被曝により弁部Ｂ等の噴射部にデポジットが生成または付着するのを防止または抑制することができる。

Ｓ５１０では、ピストン位置がさらに下死点側に下降され、遮蔽部材３０３により燃料噴射弁２が開放され、Ｓ５１１では、排気バルブ１０９が開弁され、燃焼室１０６内の燃焼ガスが排気ポート１０２を通じて排気される。

なお、ここで、ＥＣＵ９０は、燃料噴射制御手段と、点火制御手段と、ピストン１０４位置、またはエンジン１００の燃焼サイクル過程としての吸気、圧縮および燃焼行程の各過程を検出する検出手段とから構成されている。

以上説明した本実施形態では、ピストン１０４には、燃焼室１０６に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部を燃焼時に覆うように、燃焼室１０６内に延出されている遮蔽部材３０３が設けられている。

これにより、燃料噴射弁２がエンジン１００の気筒に装着される方法、特に連通孔１０２ｊへの燃料噴射弁２の装着状態として、弁部Ｂの一部が燃焼室１０６内に僅かに突出している場合、あるいは連通孔１０２ｊ内を弁部Ｂなどの噴射部でほぼ埋めつくされている場合などにおいて、デポジット生成もしくは付着の可能性が比較的高い燃焼時に、燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部を、ピストン１０４から延出する遮蔽部材３０３で覆おうことにより、火炎もしくは燃焼ガスの直接被曝の防止が図れる。したがって、燃料噴射弁２の噴孔２１などの噴射部へのデポジットの生成および付着を防止または抑制することができる。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁２の噴射動作を制御する燃料噴射制御手段と、点火装置１０５の点火動作を制御する点火制御手段と、ピストン１０４位置またはエンジン１００の吸気、圧縮および燃焼行程の各過程を検出する検出手段とを有しているので、ＥＣＵ９０により、ピストン１０４が下死点位置側にあるときには燃料噴射弁２からの燃料噴射を実行させ、ピストン１０４が略上死点位置にあるときに点火装置１０５の点火を実行させるようにすることができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、第１の実施形態で説明した遮蔽機構において、連通孔１０２ｊを機械的に遮蔽する遮蔽機構３に代えて、図１１に示すように、連通孔１０２ｊ内に気体を噴射供給する遮蔽機構４０３とする。図１１は、本実施形態の燃料噴射装置の内燃機関への装着状態を示す模式的縦断面図である。図１２は、本実施形態に係わる燃料噴射および点火の動作を制御する制御処理を示すフローチャートである。図１３は、本実施形態の燃焼噴射装置および内燃機関の作動状態を示す模式図であって、図１２（ａ）は内燃機関への燃料噴射状態、図１３（ｂ）は内燃機関の着火および燃焼状態を示す図である。なお、図１２において、第３の実施形態で説明した制御処理と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付している。

図１１に示すように、遮蔽機構４０３は、連通孔１０２ｊ内に高圧の気体を噴射する気体噴射装置とから構成されている。遮蔽機構４０３は、燃料噴射弁２と燃焼室１０６との間に高圧の気体を噴射する。遮蔽機構４０３は、気体を圧縮する圧縮ポンプ、あるいは高圧気体を貯蔵するガスタンク等の高圧気体の供給源４０４を有している。なお、ここで、遮蔽機構４０３は気体噴射装置の本体部を構成している。遮蔽機構４０３は、高圧気体の噴射の供給および停止をする周知構造の電磁弁を備えている。

遮蔽機構４０３から噴射する気体は、入手が容易な空気に限らず、窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスや燃焼室１０６から排出される排気、あるいは再循環排気などの気体状態の流体であればいずれのものであってもよい。なお、気体は、エンジン１００の燃焼サイクルの排気行程で排気とともに排出される。

なお、本実施形態では、気体は、不活性ガス、酸素をほとんど含まない不活性ガス、および排気ガスもしくは再循環排気ガスのうち少なくともいずれかからなる気体で構成されていることが好ましい。これにより、燃焼ガスと燃焼反応する酸素を含む空気に比べて、前記ガスはデポジット生成の抑制が図れる。なお、前記ガスは燃焼状態への影響とならない噴射量と噴射圧力とする。

さらになお、遮蔽機構４０３から噴射する気体の圧力は、その噴射時に燃焼室内に生じる燃焼ガスの圧力以上の大きさであることが好ましい。これにより、遮蔽機構４０３から気体が噴射されると、その気体の圧力によって火炎および燃焼ガスを燃料噴射弁２（詳しくは噴孔２１など噴射部）に近付けないようにすることができる。

さらになお、遮蔽機構４０３は、気体を噴射する際に、連通孔１０２ｊ内に気体を充填するように噴射することが好ましい。これにより、遮蔽機構４０３から噴出される気体は、燃焼時に燃焼室１０６内で発生する火炎もしくは燃焼ガスから、燃料噴射弁２を分離するように連通孔１０２ｊ内に充填させられる。したがって、連通孔内に充填され、形成される気体空間によって、火炎および燃焼ガスから燃料噴射弁が分離され、保護される。

次に上述した構成を有する本実施形態に係わる燃料噴射、および点火制御の制御方法について、図１２に従って説明する。なお、第３の実施形態で説明した制御処理については説明を省略する。

図１２に示すように、Ｓ６０３では、Ｓ５０２でピストン１０４位置が下死点位置側にあると判断されると、遮蔽機構４０３の気体の噴出動作により燃料噴射弁２を開放状態であるか否かを判定する。言い換えると遮蔽機構４０３の気体の噴出動作が停止しているか否かを判定する。なお、ここで、遮蔽機構４０３の気体の噴射動作中は、燃料噴射弁２の遮蔽状態と呼び、遮蔽機構４０３の気体の噴射停止中は、燃料噴射弁２の開放状態と呼ぶ。クランク角度からピストン１０４位置を推定し、遮蔽機構４０３の気体の噴出動作の停止状態にならば、燃料噴射弁２が開放状態にあると判断し、Ｓ５０４へ移行する。逆に推定したピストン１０４位置から推定し遮蔽機構４０３の気体の噴出動作中ならば、燃料噴射弁２が遮蔽状態にあると判断し、燃料噴射弁２が開放状態にあると判断されるまでＳ６０３の判定を繰返す。なお、Ｓ５０４では、Ｓ５０２およびＳ６０３の制御処理にてピストン１０４が下死点位置側にあり、燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部が開放状態にあることを推定または確認されると、ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁２からの燃料噴射を実行し、Ｓ５０５へ移行する。

Ｓ６０８では、Ｓ５０７でピストン１０４位置がほぼ上死点位置にあると判断されると、遮蔽機構４０３の気体の噴出動作により燃料噴射弁２を遮蔽状態であるか否かを判定する。言い換えると遮蔽機構４０３の気体の噴出動作により高圧気体が噴出されているか否かを判定する。クランク角度からピストン１０４位置を推定し、遮蔽機構４０３の気体の噴出動作中にならば、燃料噴射弁２が遮蔽状態にあると判断し、Ｓ５０９へ移行する。逆に推定したピストン１０４位置から推定し遮蔽機構４０３の気体の噴出動作の停止状態ならば、燃料噴射弁２が開放状態にあると判断し、燃料噴射弁２が遮蔽状態にあると判断されるまでＳ６０８の判定を繰返す。なお、Ｓ５０９では、Ｓ５０７およびＳ６０８の制御処理にてピストン１０４がほぼ上死点位置にあり、燃料噴射弁２の弁部Ｂ等の噴射部が遮蔽状態にあることを推定または確認されると、ＥＣＵ９０は、点火装置１０５の点火を実行し、Ｓ５１０へ移行する。なお、Ｓ５１０では、ピストン位置がさらに下死点側に下降され、遮蔽機構４０３の気体噴出動作の停止により燃料噴射弁２の遮蔽状態が解除される。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）本実施形態では、遮蔽機構４０３は、燃料噴射弁２と燃焼室１０６との間に高圧の気体を噴射する機能を有するので、遮蔽機構４０３から噴出する気体によって燃料噴射弁２を燃焼室１０６から分離する気体空間を形成することが可能である。したがって、燃焼時に燃焼室１０６内で発生する火炎および燃焼ガスからその気体で燃料噴射弁２を保護することができる。

なお、その気体は、入手が容易な空気に限らず、窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスや燃焼室１０６から排出される排気、あるいは再循環排気などの気体状態の流体であればいずれのものであってもよい。

（２）なお、本実施形態では、気体は、不活性ガス、酸素をほとんど含まない不活性ガス、および排気ガスもしくは再循環排気ガスのうち少なくともいずれかからなる気体で構成されていることが好ましい。これにより、燃焼ガスと燃焼反応する酸素を含む空気に比べて、前記ガスはデポジット生成の抑制が図れる。また前記ガスは燃焼状態への影響とならない噴射量と噴射圧力とする。

（３）さらになお、遮蔽機構４０３は、気体を噴射する際に、連通孔１０２ｊ内に気体を充填するように噴射することが好ましい。これにより、遮蔽機構４０３から噴出される気体は、燃焼時に燃焼室１０６内で発生する火炎もしくは燃焼ガスから、燃料噴射弁２を分離するように連通孔１０２ｊ内に充填させられる。したがって、連通孔内に充填され、形成される気体空間によって、火炎および燃焼ガスから燃料噴射弁が分離され、保護される。

（４）さらになお、遮蔽機構４０３から噴射する気体の圧力は、その噴射時に燃焼室内に生じる燃焼ガスの圧力以上の大きさであることが好ましい。これにより、遮蔽機構４０３から気体が噴射されると、その気体の圧力によって火炎および燃焼ガスを燃料噴射弁２（詳しくは噴孔２１など噴射部）に近付けないようにすることができる。

（他の実施形態）
なお、以上説明した第１、第２および第４の実施形態において、遮蔽機構３、４０３は、エンジン１００の運転期間のうち、燃料噴射弁２から燃焼室１０６に向けて燃料を噴射する燃料噴射期間以外の他の全期間において、燃料噴射弁２を保護することが好ましい。一般に、エンジン１００の運転状態において、減速時等のエンジンブレーキを利かせたい運転状態や全気筒のうち特定気筒の運転を休止するいわゆる減筒運転状態などの運転状態では、燃焼サイクル中であっても燃料噴射弁２の燃料噴射動作を停止させたい場合がある。これに対してこの様に構成するものでは、燃料噴射期間以外の他の全期間において、燃料噴射弁２を遮蔽機構３、４０３により保護するので、燃焼時に生じた火炎や燃焼ガスが燃焼室１０６内に残留する場合があったとしても、火炎や燃焼ガスから燃料噴射弁２を保護することことができる。

なお、以上説明した第１から第４の実施形態では、燃料の噴射および噴射停止する弁部Ｂと、弁部Ｂの先端側に設けられ、弁部Ｂの開閉動作により開閉される噴孔２１とを有する構成で説明したが、噴孔２１を有するものに限らず、いわゆる外開弁の弁部から噴射されるように構成されているものであってもよい。この場合、外開弁の弁部では、弁部自体が噴射部を構成する。

なお、以上説明した第１から第４の実施形態では、弁ボディ１２の弁座１４の下流側に噴孔２１が配置される構成で説明したが、弁ボデイと、噴孔プレート２０とを有するものであってもよい。なお、この場合、噴孔プレートは略有底筒状に形成されており、例えば弁ハウジング１６の底部と弁ボディ１２の底部との間に挟持されている。噴孔プレートには複数の噴孔２１が配置されている。噴孔プレートは燃料を微粒化し、噴霧を形成する燃料噴霧形成手段を構成する。

なお、以上説明した第４の実施形態において、Ｓ５１０では、ピストン位置がさらに下死点側に下降され、遮蔽機構４０３の気体噴出動作の停止により燃料噴射弁２の遮蔽状態が解除されるように構成したが、Ｓ５１０ではピストン位置がさらに下死点側に下降され、Ｓ５１１にて排気バルブ１０９が開弁され、燃料室１０６内の燃焼ガスが排気ポート１０２ｅを排気されるとき、遮蔽機構４０３の気体噴出動作の停止により燃料噴射弁２の遮蔽状態が解除されるようにしてもよい。

なお、以上説明した第３の実施形態において、Ｓ５１０では、ピストン位置がさらに下死点側に下降され、遮蔽部材３０３により燃料噴射弁２が開放されように構成したが、Ｓ５１０ではピストン位置がさらに下死点側に下降され、Ｓ５１１にて排気バルブ１０９が開弁され、燃料室１０６内の燃焼ガスが排気ポート１０２ｅを排気されるとき、遮蔽部材３０３により燃料噴射弁２が開放されようにする場合があってもよい。

本発明の第１の実施形態に係わる燃料噴射弁と燃焼室の間を遮蔽する遮蔽機構周りを示す模式的部分横断面図である。 第１の実施形態の燃料噴射装置の内燃機関への装着状態を示す模式的縦断面図である。 図１中の遮蔽機構を示す模式図である。 図３中の遮蔽機構の動作状態の過程を示す模式図であって、図４（ａ）は連通孔を閉塞する遮断状態を、図４（ｂ）は連通孔を開放する開放状態を示す図である。 第１の実施形態の燃焼噴射装置および内燃機関の作動状態を示す模式図であって、図５（ａ）は内燃機関への燃料噴射状態、図５（ｂ）は内燃機関の着火および燃焼状態を示す図である。 第２の実施形態に係わる遮蔽機構を示す模式図である。 図６中の遮蔽機構の動作状態の過程を示す模式図であって、図７（ａ）は連通孔を閉塞する遮断状態を、図７（ｂ）は連通孔を開放する開放状態を示す図である。 第３の実施形態の燃料噴射装置の内燃機関への装着状態を示す模式的図であって、図８（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）は部分横断面図である。 第３の実施形態に係わる燃料噴射および点火の動作を制御する制御処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態の燃焼噴射装置および内燃機関の作動状態を示す模式図であって、図１０（ａ）は内燃機関への燃料噴射状態、図１０（ｂ）は内燃機関の着火および燃焼状態を示す図である。 第４の実施形態の燃料噴射装置の内燃機関への装着状態を示す模式的縦断面図である。 第４の実施形態に係わる燃料噴射および点火の動作を制御する制御処理を示すフローチャートである。 第４の実施形態の燃焼噴射装置および内燃機関の作動状態を示す模式図であって、図１２（ａ）は内燃機関への燃料噴射状態、図１３（ｂ）は内燃機関の着火および燃焼状態を示す図である。 本実施形態に適用する燃料噴射弁の一実施例を示す断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射装置
２ 燃料噴射弁
３ 遮蔽機構
３ａ 遮蔽部材
３ｂ 駆動装置
１２ 弁ボディ
１３ 円錐面（内周面）
１４ 弁座
２１ 噴孔
３０ ノズルニードル（弁部材）
３１ 当接部
５０ アーマチャ（可動コア）
５４ 吸引部材（固定コア）
６０ コイル
１００ エンジン（内燃機関）
１０１ シリンダ（シリンダブロック）
１０２ シリンダヘッド
１０２ｉ 吸気ポート
１０２ｉｓ 壁面のシート部（吸気バルブ１０７が着座および離座する壁面）
１０２ 連通孔
１０２ｅ 排気ポート
１０５ 点火プラグ（点火装置）
１０７ 吸気バルブ（吸気弁）
１０９ 排気バルブ（排気弁）
Ｂ 弁部
Ｓ 電磁駆動部

Claims (12)

1. 気筒内に燃焼室を有し、前記燃焼室内に燃料を直接噴射供給される内燃機関に用いられ、
   前記気筒に設けられ、燃料の噴射の供給および停止をする燃料噴射弁とを備え、
   前記燃料噴射弁から前記燃焼室に向かって燃料を噴射する燃料噴射装置において、
   前記燃焼室内の燃焼時に前記燃料噴射弁を保護する遮蔽機構が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記遮蔽機構は、前記燃料噴射弁と前記燃焼室との間を燃焼時に遮蔽する遮蔽部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記気筒内には、前記燃料噴射弁と前記燃焼室を連通する連通孔が形成されており、
   前記遮蔽部材は、前記連通孔を閉塞および開放する切換手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記切換手段は、前記連通孔を閉塞する閉塞位置と、前記連通孔を開口する開口位置との間を往復移動可能な軸方向駆動装置を備えていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
5. 前記切換手段は、前記連通孔を閉塞する閉塞位置と、前記連通孔を開口する開口位置との間を回転移動可能な回転方向駆動装置を備えていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
6. 前記遮蔽機構は、前記燃料噴射弁と前記燃焼室との間に高圧の気体を噴射する気体噴射装置を備えていることをことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
7. 前記気筒内には、前記燃料噴射弁と前記燃焼室を連通する連通孔が形成されており、
   前記気体噴出装置は、前記連通孔内に前記気体を充填するように、前記気体を噴出することを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射装置。
8. 前記気体は、不活性ガス、酸素をほとんど含まない不活性ガス、および前記燃焼室から排出される排気のうち少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の燃料噴射装置。
9. 前記気体の噴出圧力は、前記燃焼室内に生じる燃焼ガスの圧力以上であることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
10. 前記遮蔽機構は、前記内燃機関の運転期間のうち、前記燃料噴射弁から燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射期間以外の他の全期間において、前記燃料噴射弁を保護することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
11. 気筒内を往復移動するピストンと、前記ピストンの往復移動により容積が増減する燃焼室と、燃料に着火するための点火装置とを有し、前記燃焼室内に燃料を直接噴射供給される内燃機関に用いられ、
    前記気筒に設けられ、燃料の噴射および停止をする燃料噴射弁とを備え、
    前記燃料噴射弁から前記燃焼室に向かって燃料を噴射する燃料噴射装置において、
    前記ピストンには、前記燃焼室に向かって燃料を噴射する前記燃焼噴射弁の噴射部を燃焼時に覆うように、前記燃焼室内に延出されている遮蔽部材が設けられていることを特徴とする燃料噴射装置。
12. 前記燃料噴射弁の噴射動作を制御する燃料噴射制御手段と、前記点火装置の点火動作を制御する点火制御手段と、前記ピストンの位置または前記内燃機関の燃焼サイクルの過程を検出する検出手段とを有する制御手段を備え、
    前記制御手段は、
    前記ピストンが下死点位置側にあるときには、前記燃料噴射弁から燃料の噴射をし、
    前記ピストンが略上死点位置にあるときに、前記点火装置を点火することを特徴とする請求項１１に記載の燃料噴射装置。

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