JP5708466B2 - デュアルインジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、潤滑性の高い流体の噴射を行う第１噴射ノズルと、潤滑性の低い流体の噴射を行う第２噴射ノズルとを有するデュアルインジェクタに関する。

（従来技術）
液体燃料（潤滑性の高い流体の一例）の噴射を行う第１噴射ノズルと、気体燃料（潤滑性の低い流体の一例）の噴射を行う第２噴射ノズルとを搭載したデュアルインジェクタが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
なお、特許文献１のデュアルインジェクタは、第１噴射ノズルと第２噴射ノズルを同軸上に配置したものであり、特許文献２のデュアルインジェクタは、第１噴射ノズルと第２噴射ノズルを平行軸上（２軸上）に配置したものである。

（従来技術の問題点１）
特許文献１、２に開示されるデュアルインジェクタは、エンジン気筒内に、液体燃料と気体燃料とを独立噴射するものである。
第１噴射ノズルは、液体燃料を噴射する。このため、第１噴射ノズルにおける第１ニードルと、この第１ニードルが着座する第１弁座とが当接する第１シート部が、液体燃料によって潤滑され、第１シート部の摩耗が防がれる。

一方、第２噴射ノズルは、気体燃料を噴射する。このため、第２噴射ノズルにおける第２ニードルと、この第２ニードルが着座する第２弁座とが当接する第２シート部とは、潤滑油の無い金属同士が繰り返し強く当たることになり、第２シート部の摩耗が進行し易い不具合がある。
即ち、従来技術のデュアルインジェクタは、長期に亘って使用されると、第２シート部の摩耗が進行する懸念がある。

（従来技術の問題点２）
第１噴射ノズルから液体燃料を噴射すると、噴射終了時において、第１噴射ノズルの第１サック室の内部や、第１噴射ノズルの第１噴孔の内部に液体燃料の一部が残留する。
この残留燃料は、気筒内の燃焼エネルギーと気筒内の残留空気によって燃焼する。しかし、残留燃料はノズルボディに付着した状態であり、残留燃料が燃焼することで煤が多く発生し、エミッションの悪化を招く不具合がある。

特表２００２−５２５４７５号公報 米国特許出願公開第２０１０／０１９９９４８号明細書

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
・第１の目的は、長期に亘って摩耗を抑えることのできる信頼性の高いデュアルインジェクタの提供にあり、
・第２の目的は、第１噴射ノズルに液体燃料が残留するのを防いでエミッションを向上できるデュアルインジェクタの提供にある。

［請求項１の手段］
本発明のデュアルインジェクタは、潤滑性の高い流体の一部によって第２噴射ノズルの潤滑を行うため、デュアルインジェクタを長期に亘って使用しても、第２噴射ノズルにおける摩耗を長期に亘って抑制することができ、デュアルインジェクタの信頼性を高めることができる。
また、潤滑性の高い流体の一部を第２噴射ノズルに導く手段は、第１噴射ノズルのシート下流側と、第２噴射ノズルのシート下流側とを連通する連通孔である。
これにより、第１噴射ノズルが作動（燃料噴射）すると、第１シート部の下流側に導かれた潤滑性の高い流体の一部が、連通孔を通って第２シート部の下流側に導かれる。その結果、潤滑性の高い流体によって、第２噴射ノズルの第２シート部を潤滑できる。
このため、デュアルインジェクタを長期に亘って使用しても、第２噴射ノズルにおける第２シート部の摩耗を長期に亘って抑制することができる。
さらに、連通孔の延長上には、第２噴射ノズルにおける第２ニードルの一部が配置される。
これにより、連通孔を通過した潤滑性の高い流体を第２ニードルに付着させて第２シート部に導く効果を高めることができる。即ち、第２シート部の潤滑性を高めることができる。

［請求項６の手段］
潤滑性の高い流体の一部を第２噴射ノズルに導く手段は、第１噴射ノズルのシート下流側と、第２噴射ノズルのシート下流側とを連通する連通孔である。
これにより、第１噴射ノズルが作動（燃料噴射）すると、第１シート部の下流側に導かれた潤滑性の高い流体の一部が、連通孔を通って第２シート部の下流側に導かれる。その結果、潤滑性の高い流体によって、第２噴射ノズルの第２シート部を潤滑できる。
このため、デュアルインジェクタを長期に亘って使用しても、第２噴射ノズルにおける第２シート部の摩耗を長期に亘って抑制することができる。

［請求項７の手段］
連通孔は、第１噴射ノズルの第１サック室（第１シート部の下流側の空間）と、第２噴射ノズルの第２サック室（第２シート部の下流側の空間）とを連通する。
これにより、第１サック室に流入した潤滑性の高い流体の一部が、連通孔を通って第２サック室に導かれ、第２シート部を潤滑することができる。

［請求項２および請求項８の手段］
第２噴射ノズルにおける第２ニードルの先端に、円柱体を設ける。
これにより、第２ニードルの先端部を延長できるとともに、第２ニードルの先端部の表面積を大きくすることができ、連通孔を通過した潤滑性の高い流体を第２ニードルに付着させて第２シート部に導く効果を高めることができる。即ち、第２シート部の潤滑性を高めることができる。

［請求項３および請求項９の手段］
第１噴射ノズルは、液体燃料を噴射する。この液体燃料の一部が、第２噴射ノズルにおける第２サック室の底部に設けた油溜に溜まる。そして、第２ニードルの先端が、油溜に溜まった液体燃料に触れるように設けられる。
これにより、油溜によって第２ニードルの先端を液体燃料によって確実に濡らすことができ、第２シート部の潤滑性を高めることができる。

［請求項４および請求項１０の手段］
第１噴射ノズルは、液体燃料を噴射する。
第２噴射ノズルの第２ニードルに溝を設ける。
第２噴射ノズルに導かれた液体燃料が溝に接すると、溝による毛細管現象によって液体燃料を第２シート部に向けて導くことができ、第２シート部の濡れ性を高め、第２シート部の潤滑性を高めることができる。
あるいは、溝内に液体燃料が保持されることで、第２ニードルにおける液体燃料の濡れ性が高められるため、結果的に第２シート部の潤滑性を高めることができる。

［請求項５および請求項１１の手段］
第１噴射ノズルは、液体燃料を噴射し、第２噴射ノズルは気体（気体燃料や空気）を噴射するものであり、第２噴射ノズルは、第１噴射ノズルの液体噴射後に、気体噴射を実施する。
これにより、第２噴射ノズルの作動時（気体噴射時）に、気体によって第１噴射ノズルに残留した液体燃料を第１噴射ノズルの外部（気筒内等）に吹き飛ばすことができる。
第１噴射ノズルの外部に吹き飛ばされた残留燃料は、周囲の空気と混合して燃焼するため、エミッションを向上することができる。

エンジンの要部断面図である。 デュアルインジェクタの断面図である。 （ａ）第１噴射ノズルと第２噴射ノズルの要部断面図、（ｂ）ノズルボディに設けられる第１噴孔と第２噴孔の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）第２ニードルに設けられる溝の説明図である。 軽負荷時における作動説明用のタイムチャートである。 中負荷時における作動説明用のタイムチャートである。 高負荷時における作動説明用のタイムチャートである。 デュアルインジェクタの制御例を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）デュアルインジェクタの作動説明図である。

図面を参照して実施形態を説明する。
デュアルインジェクタ１は、液体燃料（潤滑性の高い流体の一例）の噴射を行う第１噴射ノズルＡと、気体（気体燃料または空気：潤滑性の低い流体の一例）の噴射を行う第２噴射ノズルＢとが、共通のノズルボディ２に設けられる。このノズルボディ２の内部には、第１噴射ノズルＡを開閉する第１ニードルＡ１と、第２噴射ノズルＢを開閉する第２ニードルＢ１とが設けられている。

第１ニードルＡ１は、第１アクチュエータＡ２（後述する実施例ではピエゾアクチュエータ）を用いて駆動されるものであり、第２ニードルＢ１は、第２アクチュエータＢ２（後述する実施例では電磁アクチュエータ）を用いて駆動されるものである。
第１アクチュエータＡ２の作動により第１ニードルＡ１が第１弁座Ａ３から離座すると、加圧された液体燃料が第１サック室Ａ４を通って第１噴孔Ａ５から噴射される。
同様に、第２アクチュエータＢ２の作動により第２ニードルＢ１が第２弁座Ｂ３から離座すると、加圧された気体が第２サック室Ｂ４を通って第２噴孔Ｂ５から噴射される。

ノズルボディ２には、第１噴射ノズルＡにおける第１シート部Ａ６の下流側と、第２噴射ノズルＢにおける第２シート部Ｂ６の下流側とを連通する連通孔３（潤滑性の高い流体の一部を第２噴射ノズルＢに導く手段の一例）が設けられる。
第１噴射ノズルＡの作動時（燃料噴射時）には、第１シート部Ａ６の下流側に導かれた液体燃料の一部が、連通孔３を通って第２シート部Ｂ６の下流側に導かれる。その結果、液体燃料によって第２ニードルＢ１の先端を濡らすことができ、第２噴射ノズルＢの第２シート部Ｂ６を液体燃料によって潤滑することができる。
これにより、デュアルインジェクタ１を長期に亘って使用しても、第２噴射ノズルＢにおける第２シート部Ｂ６の摩耗を長期に亘って抑制することができ、デュアルインジェクタ１の信頼性を高めることができる。

また、デュアルインジェクタ１の作動を制御する制御装置は、液体噴射の終了後に、第２噴射ノズルＢを作動させて気体噴射を実施する。
この気体噴射により、第２シート部Ｂ６の下流側に導かれた気体の一部が、連通孔３を通って第１噴射ノズルＡの第１シート部Ａ６の下流側に吹き込まれ、第１噴射ノズルＡに残留した液体燃料を外部に吹き飛ばすことができる。
第１噴射ノズルＡの外部に吹き飛ばされた残留燃料は、周囲の空気と混合して燃焼するため、エミッションを向上することができる。

以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。
なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。また、以下では、図２の上側を上、図２の下側を下と称して説明するが、実際のエンジンへの搭載方向を限定するものではない。

この実施例のデュアルインジェクタ１は、直噴型で圧縮点火型（自己着火型）のエンジン（内燃機関）に搭載されるものであり（限定されるものではない）、各気筒毎に搭載される。なお、エンジンは周知なものであり、図１に示すように、各気筒毎には、シリンダ４内で上下方向に往復駆動されるピストン５、吸気ポート６の開閉を行う吸気バルブ７、排気ポート８の開閉を行う排気バルブ９が設けられる。

デュアルインジェクタ１は、加圧された液体燃料（潤滑性の高い流体の一例：ジメチルエーテル、アルコール燃料、軽油、ＧＴＬ、混合液体燃料等：限定されるものではない）の噴射を行う液体燃料インジェクタと、加圧された気体燃料（潤滑性の低い流体の一例：天然ガス、エタン、プロパン、ブタン、混合ガス燃料等：限定されるものではない）の噴射を行う気体燃料インジェクタとを、１つのインジェクタに設けたものである。

具体的に、デュアルインジェクタ１は、液体燃料の噴射を行う第１噴射ノズルＡと、気体燃料の噴射を行う第２噴射ノズルＢとを、共通のノズルボディ２に設けている。
このノズルボディ２の内部には、第１噴射ノズルＡの第１ニードルＡ１と、第２噴射ノズルＢの第２ニードルＢ１とが配置されている。この第１ニードルＡ１および第２ニードルＢ１は、ノズルボディ２に対して上下方向に延びて配置されている。

第１ニードルＡ１の駆動手段として、この実施例では、ピエゾアクチュエータＡ２を用いている。具体的に、デュアルインジェクタ１の内部には、ピエゾ素子を上下方向に多数積層してなるピエゾアクチュエータＡ２の他に、このピエゾアクチュエータＡ２の出力（変位量）を拡大する変位拡大手段Ａ７と、この変位拡大手段Ａ７により駆動される圧力制御バルブＡ８とが配置されている。

この圧力制御バルブＡ８は、第１ニードルＡ１の上端に設けられた背圧室の油圧をコントロールするものであり、ピエゾアクチュエータＡ２が充電（電圧印加）されると、背圧室の油圧を排圧する。すると、第１ニードルＡ１が上昇して第１ニードルＡ１が第１弁座Ａ３から離座し、第１ニードルＡ１の周囲に加圧供給された液体燃料が、第１シート部Ａ６の下流の第１サック室Ａ４に導かれ、第１噴孔Ａ５を通って気筒内に噴射される。
逆に、圧力制御バルブＡ８は、ピエゾアクチュエータＡ２が放電されると、背圧室の排圧を停止する。すると、加圧された液体燃料が排圧室に充填され、第１ニードルＡ１が下降する。そして、第１ニードルＡ１が第１弁座Ａ３に着座すると、加圧された液体燃料が第１シート部Ａ６を通過できなくなり、液体燃料の噴射が停止する。

第２ニードルＢ１の駆動手段として、この実施例では、電磁アクチュエータＢ２を用いている。具体的に、デュアルインジェクタ１の内部には、通電により磁力を発生するコイルＢ７と、このコイルＢ７の通電時に、コイルＢ７の発生する磁力により上方へ磁気吸引される可動コアＢ８とが配置されている。

この可動コアＢ８は、第２ニードルＢ１の上部に固定されるものであり、電磁アクチュエータＢ２が通電されると（即ち、コイルＢ７が通電されると）、可動コアＢ８とともに第２ニードルＢ１が上昇して第２ニードルＢ１が第２弁座Ｂ３から離座する。すると、第２ニードルＢ１の周囲に加圧供給された気体燃料が、第２シート部Ｂ６の下流の第２サック室Ｂ４に導かれ、第２噴孔Ｂ５を通って気筒内に噴射される。
逆に、電磁アクチュエータＢ２の通電が停止されると（即ち、コイルＢ７の通電が停止されると）、図示しないリターンスプリングの付勢力により可動コアＢ８とともに第２ニードルＢ１が下降する。そして、第２ニードルＢ１が第２弁座Ｂ３に着座すると、加圧された気体燃料が第２シート部Ｂ６を通過できなくなり、気体燃料の噴射が停止する。

次に、第１噴射ノズルＡおよび第２噴射ノズルＢを具体的に説明する。
ノズルボディ２には、図３（ａ）に示すように、上方から下方へ向けて燃料を導く第１ノズル孔Ａ９と第２ノズル孔Ｂ９とが平行に穿設されている。

第１ノズル孔Ａ９の下端には、円錐形状を呈する第１弁座Ａ３が設けられている。この第１弁座Ａ３の下部には、図３（ｂ）に示すように、液体燃料を気筒内に噴射するための第１噴孔Ａ５が放射状に設けられている。
第１ニードルＡ１は、上下方向へ延びるシャフト形状を呈するものであり、第１ノズル孔Ａ９の中心部において上下方向へ摺動自在に支持される。
第１ニードルＡ１の下端には、円錐形状を呈する縮径部が設けられており、この縮径部の外縁（角部）に、第１弁座Ａ３に着座する第１シールエッジＡ１０が設けられている。そして、第１シールエッジＡ１０と第１弁座Ａ３とが当接する第１シート部Ａ６によって、液体燃料の噴射を停止するための液密機能部（環状接触部）が設けられる。

第１ノズル孔Ａ９に対して平行に設けられる第２ノズル孔Ｂ９の下端には、円錐形状を呈する第２弁座Ｂ３が設けられている。この第２弁座Ｂ３の下部には、図３（ｂ）に示すように、気体燃料を気筒内に噴射するための第２噴孔Ｂ５が放射状に設けられている。
第２ニードルＢ１は、上下方向へ延びるシャフト形状を呈するものであり、第２ノズル孔Ｂ９の中心部において上下方向へ移動可能に配置される。
第２ニードルＢ１の下部には、円錐形状を呈する縮径部が設けられており、この縮径部の外縁（角部）に、第２弁座Ｂ３に着座する第２シールエッジＢ１０が設けられている。そして、第２シールエッジＢ１０と第２弁座Ｂ３とが当接する第２シート部Ｂ６によって、気体燃料の噴射を停止するための気密機能部（環状接触部）が設けられる。

（実施例の特徴技術１）
この実施例のデュアルインジェクタ１は、液体燃料の一部を第２噴射ノズルＢの第２シート部Ｂ６へ導く手段を備え、第２シート部Ｂ６に導いた液体燃料によって第２シート部Ｂ６の潤滑を行うように設けられている。
液体燃料の一部を第２噴射ノズルＢの第２シート部Ｂ６へ導く手段の具体的な一例として、この実施例では、第１噴射ノズルＡの第１シート部Ａ６の下流側に形成される第１サック室Ａ４（第１シート部Ａ６の下側の空間）と、第２噴射ノズルＢの第２シート部Ｂ６の下流側に形成される第２サック室Ｂ４（第２シート部Ｂ６の下側の空間）とを連通する連通孔３を用いている。

連通孔３は、ノズルボディ２に設けられるものであり、図３（ａ）では、具体的な一例として、連通孔３を水平に設ける例を示すが、限定されるものではなく、第１サック室Ａ４から第２サック室Ｂ４に向かって連通孔３を上り勾配に設けても良いし、逆に第１サック室Ａ４から第２サック室Ｂ４に向かって連通孔３を下り勾配に設けても良い。
また、図３（ａ）では、連通孔３を形成する具体例として、ノズルボディ２の外部からドリル孔によって第１サック室Ａ４と第２サック室Ｂ４を連通させた後、ドリル孔の外端を塞ぐ例を示すが、ドリル孔の外端を塞がずに、燃料の噴射を行う噴孔として利用しても良い。言い換えると、噴孔（第１噴孔Ａ５または第２噴孔Ｂ５の一方）を延長して連通孔３を形成しても良い。

このように、ノズルボディ２に連通孔３を設けて、連通孔３により第１サック室Ａ４と第２サック室Ｂ４とを連通することにより、第１噴射ノズルＡの作動時（液体インジェクタの作動時）に、第１シート部Ａ６の下流側に導かれた液体燃料の一部が、連通孔３を通って第２シート部Ｂ６の下流側に導かれる。その結果、液体燃料によって第２ニードルＢ１の先端を濡らすことができ、第２噴射ノズルＢの第２シート部Ｂ６を液体燃料によって潤滑することができる。

これにより、デュアルインジェクタ１を長期に亘って使用しても、第２噴射ノズルＢにおける第２シート部Ｂ６の摩耗を長期に亘って抑制することができる。このため、第２シート部Ｂ６のシール性を長期に亘って良好に保つことがき、デュアルインジェクタ１の信頼性を高めることができる。

（実施例の特徴技術２）
この実施例のデュアルインジェクタ１は、図３に示すように、連通孔３の延長上に、第２ニードルＢ１の一部を配置している。
具体的には、連通孔３の延長上に「第２ニードルＢ１が第２弁座Ｂ３に着座した状態」における「第２シート部Ｂ６の下側の第２ニードルＢ１」が存在するように、連通孔３が形成されている。

これにより、第１噴射ノズルＡの作動時に、連通孔３を通って第２シート部Ｂ６の下流側に導かれる液体燃料を、第２ニードルＢ１の先端（第２シート部Ｂ６の下側の第２ニードルＢ１）に確実に付着させることができる。このため、第２ニードルＢ１の先端を液体燃料で確実に濡らすことができ、第２シート部Ｂ６を液体燃料によって確実に潤滑することができる。

（実施例の特徴技術３）
この実施例のデュアルインジェクタ１は、図３（ａ）に示すように、第２噴射ノズルＢにおける第２ニードルＢ１の先端（下端）に、円柱体Ｂ１１を設けている。
この円柱体Ｂ１１は、第２ニードルＢ１の先端の中心部に、第２ニードルＢ１の一部として設けられた円柱形状を呈するものである。

このように、第２ニードルＢ１の先端に円柱体Ｂ１１を設けることにより、第２ニードルＢ１の先端の表面積を大きくすることができる。これにより、連通孔３から第２サック室Ｂ４に導かれた液体燃料を確実に第２ニードルＢ１の先端に付着させることができる。このため、第２ニードルＢ１の先端を液体燃料で確実に濡らすことができ、第２シート部Ｂ６を液体燃料によって確実に潤滑することができる。

また、第２ニードルＢ１の先端に円柱体Ｂ１１を設けたことにより、第２ニードルＢ１の先端を下方へ延長することができる。これにより、後述するように、第２ニードルＢ１の先端を第２サック室Ｂ４の底部に設けた油溜Ｂ１２に接触させることが可能になる。

（実施例の特徴技術４）
この実施例のノズルボディ２には、図３（ａ）に示すように、第２サック室Ｂ４の底部に、液体燃料を蓄える油溜Ｂ１２が設けられる。
この油溜Ｂ１２は、「第２ニードルＢ１が第２弁座Ｂ３に着座した状態」において第２シート部Ｂ６の先端（この実施例では円柱体Ｂ１１の下端）が、油溜Ｂ１２に溜まった液体燃料に接触するように設けられている。
これにより、油溜Ｂ１２に溜まった液体燃料によって、第２ニードルＢ１の先端を確実に濡らすことができ、第２シート部Ｂ６を液体燃料によって確実に潤滑することができる。

（実施例の特徴技術５）
この実施例のデュアルインジェクタ１は、図３（ａ）および図４に示すように、第２ニードルＢ１に溝を設けている。
溝は、第２シート部Ｂ６の下側の第２ニードルＢ１に設けられるものであり、この実施例では、上下方向に延びる複数の縦溝Ｂ１３と、水平方向に延びる１つあるいは複数の横溝Ｂ１４とからなる。
なお、この実施例では、溝形状の一例として図４（ｃ）では断面コ字形を示すが、もちろん限定されるものではなく、Ｖ字溝やＵ字溝など他の形状を用いても良い。この実施例では、溝の一例として縦溝Ｂ１３と横溝Ｂ１４を設ける例を示すが、横溝Ｂ１４を廃止しても良い。また、縦溝Ｂ１３は斜めに設けられるものであっても良い。

縦溝Ｂ１３は、円柱体Ｂ１１に付着した液体燃料や油溜Ｂ１２の液体燃料を、毛細管現象によって上方へ吸い上げる溝幅に設けられる。
また、縦溝Ｂ１３は、第２ニードルＢ１の下端（具体的にこの実施例では円柱体Ｂ１１の下端）から、図４（ａ）に示すように、第２シールエッジＢ１０｛図３（ａ）参照｝の近傍（極めて近い部位）まで延びて設けられる。
このように設けることにより、第２シールエッジＢ１０が初期摩耗した際、図４（ｂ）に示すように、縦溝Ｂ１３の上端が第２シート部Ｂ６（第２ニードルＢ１と第２弁座Ｂ３の当接部）に触れて、第２シート部Ｂ６に液体燃料を導くことができ、第２シート部Ｂ６を液体燃料によって確実に潤滑することができる。

一方、横溝Ｂ１４は、各縦溝Ｂ１３に対して水平に交差する環状溝であり、潤滑油を保持するとともに、潤滑油を各縦溝Ｂ１３に分散供給して、各縦溝Ｂ１３にムラなく潤滑油を供給する機能を果たす。
これにより、縦溝Ｂ１３の一部に潤滑油が不足する不具合を回避することができ、第２シート部Ｂ６に偏摩耗が生じる不具合を回避することができる。
また、縦溝Ｂ１３および横溝Ｂ１４に液体燃料が保持されることで、第２ニードルＢ１における液体燃料の濡れ性が高められるため、液体燃料による第２シート部Ｂ６の潤滑性を高めることができる。

（実施例の特徴技術６）
この実施例のデュアルインジェクタ１は、図５〜図７の各タイムチャート（クランク角度に対する「ピストン５の変位状態」、「吸気バルブ７および排気バルブ９の開閉状態」、「第１噴射ノズルＡおよび第２噴射ノズルＢの作動状態」）に示すように、第１噴射ノズルＡによる液体噴射の終了後に、第２噴射ノズルＢによる気体噴射を実施する。

図５は、軽負荷時におけるデュアルインジェクタ１の作動例を示すものであり、液体噴射を複数回実施するマルチ噴射により、液体燃料を微粒化させて、低ＮＯｘおよび低ＰＭ（パーティキュル・マター）燃焼を実施する作動例であり、液体噴射の終了直後に気体噴射を実施するものである。

図６は、中負荷時におけるデュアルインジェクタ１の作動例を示すものであり、先ず気体燃料を噴射し、続いて液体噴射を進角噴射することで、燃料を広域分散させて、ＰＣＣＩ燃焼（予混合圧縮着火燃焼）を実施する作動例であり、液体噴射の終了直後に気体噴射を実施するものである。

図７は、高負荷時におけるデュアルインジェクタ１の作動例を示すものであり、ピストン上昇初期（圧縮工程の初期）から気体燃料を噴射し、その後、点火用の液体噴射を噴射することで、気体燃料の着火を実施する作動例であり、液体噴射の終了直後に気体噴射を実施するものである。

デュアルインジェクタ１は、制御装置（例えば、ＥＣＵ：エンジン・コントロール・ユニットの略）により制御される。制御装置は、マイクロコンピュータを用いたものであり、制御装置に読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジンの運転状態等に応じた信号）に応じて、ピエゾアクチュエータＡ２および電磁アクチュエータＢ２の通電制御を実施する。

即ち、制御装置は、読み込まれた車両の運転状態から、運転状態に応じた噴射形態、噴射タイミング、燃料の噴射量の算出を行うとともに、算出された噴射形態、噴射タイミング、燃料の噴射量が得られるように、ピエゾアクチュエータＡ２および電磁アクチュエータＢ２を通電制御して、第１噴射ノズルＡおよび第２噴射ノズルＢの作動制御を実施するものである。

デュアルインジェクタ１の具体的な制御例を、図８のフローチャートを参照して説明する。
先ず、圧縮工程が開始される前（燃料の噴射タイミングの前）までに、制御装置で算出した液体燃料および気体燃料のそれぞれの噴射指令値を取得する（ステップＳ１）。

次に、ステップＳ１で取得した指令値に従って電磁アクチュエータＢ２を通電制御して、気体燃料を噴射する（ステップＳ２）。このステップＳ２の実行により、第２噴射ノズルＢから気体燃料が噴射されると、気筒内に噴射された気体燃料と空気とが混合して予混合気を形成する。なお、このステップＳ２は、気体燃料を１回噴射させる制御、気体燃料を複数回噴射させる制御の他に、気体燃料を噴射させない制御（例えば、図５に示す軽負荷時等）を含むものである。

続いて、ステップＳ１で取得した指令値に従ってピエゾアクチュエータＡ２を通電制御して、液体燃料を噴射する（ステップＳ３）。このステップＳ３の実行により、気体燃料の予混合気中に液体燃料を分散させることができ、予混合気の着火性を向上できる。また、このステップＳ３の実行により、液体燃料の一部が連通孔３を通って第２シート部Ｂ６の下流側に導かれ、第２ニードルＢ１の下端に液体燃料を吹き付けるとともに、液体燃料を油溜Ｂ１２に供給する。なお、このステップＳ３は、液体燃料を１回噴射させる制御、液体燃料を複数回噴射させる制御の他に、液体燃料を噴射させない制御（例えば、図７に示す高負荷時等）を含むものである。

続いて、ステップＳ１で取得した指令値に従ってピエゾアクチュエータＡ２を通電制御して、点火用の液体燃料を噴射する（ステップＳ４）。このステップＳ４の実行により、圧縮される予混合気中に点火に適した混合気を形成できる。なお、このステップＳ４の噴射による混合気は、着火遅れがあるため、噴射燃料は直ぐに着火しない。

続いて、電磁アクチュエータＢ２を通電制御して、パージ用の気体燃料を噴射する（ステップＳ５）。このステップＳ５の実行により、第２噴射ノズルＡの第１サック室Ａ４および第１噴孔Ａ５に残留した液体燃料を気筒内に吹き飛ばすことができる。気筒内に吹き飛ばされた残留燃料（液体燃料）は、気筒内の空気と混合する。
そして、ステップＳ５の実行後に、点火用に噴射した液体燃料が着火し、予混合気が燃焼する。

次に、図９を参照して、第１噴射ノズルＡに液体燃料が残留する行程と、第１噴射ノズルＡに残留した液体燃料をパージする行程を説明する。
図９（ａ）に示すように、前回の燃焼が完了してから次回の噴射が開始されるまでは、第１噴射ノズルＡおよび第２噴射ノズルＢが閉弁した状態に維持される。

図９（ｂ）に示すように、第１ニードルＡ１が上昇して第１噴射ノズルＡが開弁すると、液体燃料が第１サック室Ａ４を通過して第１噴孔Ａ５から噴射される。この時、第１サック室Ａ４に導かれた液体燃料の一部が連通孔３を通って第２サック室Ｂ４に導かれ、第２ニードルＢ１の先端部に液体燃料を吹き付けるとともに、液体燃料を油溜Ｂ１２に供給する。

図９（ｃ）に示すように、第１ニードルＡ１が下降して第１噴射ノズルＡが閉弁すると、液体燃料が第１サック室Ａ４および第１噴孔Ａ５に残留する。
続いて、図９（ｄ）に示すように、第２ニードルＢ１が上昇して第２噴射ノズルＢが開弁すると、気体燃料が第２サック室Ｂ４を通過して第２噴孔Ｂ５から噴射されるとともに、第２サック室Ｂ４に導かれた気体燃料の一部が連通孔３を通って第１サック室Ａ４に導かれ、第１噴射ノズルＡの第１サック室Ａ４および第１噴孔Ａ５に残留した液体燃料を気筒内に吹き飛ばす。そして、気筒内に吹き飛ばされた残留燃料（液体燃料）は、気筒内の空気と混合する。

このように、液体噴射の終了後に気体噴射を実施することで、「残留燃料がノズルボディ２に付着した状態で燃焼する不具合（従来技術の不具合）」を回避することができ、残留燃料の燃焼性を高めることができる。即ち、残留燃料の燃焼により煤が多く発生する従来技術の不具合を、液体噴射の終了後に気体噴射を実施することで回避することができ、エミッションを向上することができる。
また、第１噴射ノズルＡ内で残留燃料が不完全燃焼することで生じるカーボンの体積による第１噴孔Ａ５の詰まりを、液体噴射の終了後に気体噴射を実施することで回避することができるため、デュアルインジェクタ１の信頼性を高めることができる。

上記の実施例では、第２噴射ノズルＢが加圧された気体燃料を噴射する例を示したが、第２噴射ノズルＢから加圧空気を噴射するように設けても良い。具体的には、「加圧空気を噴射させる第２噴射ノズルＢ」を備えるデュアルインジェクタ（所謂、エアブラストインジェクタ）１に本発明を適用しても良いし、「気筒内に渦流（タンブル流やスワール流等）を発生させる第２噴射ノズルＢ」を備えるデュアルインジェクタ１に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、気筒内に直接燃料を噴射する直噴型のデュアルインジェクタ１に本発明を適用する例を示したが、吸気通路（吸気ポート等）の内部に燃料を噴射するデュアルインジェクタ１に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、圧縮点火型（自己着火型）のエンジンに搭載されるデュアルインジェクタ１に本発明を適用する例を示したが、火花点火型のエンジンに搭載されるデュアルインジェクタ１（例えば、液体燃料としてガソリン等を用いるもの）に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、第１噴射ノズルＡを駆動するアクチュエータの一例としてピエゾアクチュエータＡ２を用いる例を示したが、第１噴射ノズルＡ（具体的には第１ニードルＡ１）を駆動する駆動手段は限定されるものではなく、電磁アクチュエータなど他の駆動手段を用いても良い。

上記の実施例では、第２噴射ノズルＢを駆動するアクチュエータの一例として電磁アクチュエータＢ２を用いる例を示したが、第２噴射ノズルＢ（具体的には第２ニードルＢ１）を駆動する駆動手段は限定されるものではなく、ピエゾアクチュエータなど他の駆動手段を用いても良い。

上記実施例では、潤滑性の高い流体の一例として液体燃料を用い、潤滑性の低い流体の一例として気体（燃料あるいは空気）を用いる例を示したが、潤滑性の高い流体が液体燃料に限定されるものではなく、潤滑性の低い流体が気体に限定されるものではない。
具体的には、
・第１、第２噴射ノズルＡ、Ｂの両方から液体（潤滑性の高い液体と潤滑性の低い液体）を噴射するデュアルインジェクタ１に本発明を適用しても良いし、
・第１、第２噴射ノズルＡ、Ｂの両方から気体（潤滑性の高い気体と潤滑性の低い気体）を噴射するデュアルインジェクタ１に本発明を適用しても良いし、
・第１、第２噴射ノズルＡ、Ｂの一方または両方から「液体として扱われるが噴射ノズル内で気体になる燃料など気体と液体の区別が困難な燃料」を噴射するデュアルインジェクタ１に本発明を適用しても良い。

上記実施例では、潤滑性の高い流体を第２噴射ノズルＢに導く手段として連通孔３を用いる例を示したが、限定されるものではなく、第１噴射ノズルＡが潤滑性の高い流体を第２シート部Ｂ６の上流側に噴射するなど、他の手段を採用しても良い。

１ デュアルインジェクタ
２ ノズルボディ
３ 連通孔
Ａ 第１噴射ノズル
Ａ１ 第１ニードル
Ａ２ ピエゾアクチュエータ（第１アクチュエータ）
Ａ３ 第１弁座
Ａ４ 第１サック室
Ａ５ 第１噴孔
Ａ６ 第１シート部
Ｂ 第２噴射ノズル
Ｂ１ 第２ニードル
Ｂ２ 電磁アクチュエータ（第２アクチュエータ）
Ｂ３ 第２弁座
Ｂ４ 第２サック室
Ｂ５ 第２噴孔
Ｂ６ 第２シート部
Ｂ１１ 円柱体
Ｂ１２ 油溜
Ｂ１３ 縦溝
Ｂ１４ 横溝

Claims (11)

1. 潤滑性の高い流体の噴射を行う第１噴射ノズル（Ａ）と、潤滑性の低い流体の噴射を行う第２噴射ノズル（Ｂ）とを具備するデュアルインジェクタ（１）において、
   このデュアルインジェクタ（１）は、潤滑性の高い流体の一部によって前記第２噴射ノズル（Ｂ）の潤滑を行うものであり、
   潤滑性の高い流体の一部を前記第２噴射ノズル（Ｂ）に導く手段は、
   前記第１噴射ノズル（Ａ）のシート下流側と、前記第２噴射ノズル（Ｂ）のシート下流側とを連通する連通孔（３）であり、
   前記連通孔（３）の延長上に、前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２ニードル（Ｂ１）の一部が配置されることを特徴とするデュアルインジェクタ
2. 潤滑性の高い流体の噴射を行う第１噴射ノズル（Ａ）と、潤滑性の低い流体の噴射を行う第２噴射ノズル（Ｂ）とを具備するデュアルインジェクタ（１）において、
   このデュアルインジェクタ（１）は、潤滑性の高い流体の一部によって前記第２噴射ノズル（Ｂ）の潤滑を行うものであり、
   前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２ニードル（Ｂ１）の先端には、円柱体（Ｂ１１）が設けられることを特徴とするデュアルインジェクタ。
3. 潤滑性の高い流体の噴射を行う第１噴射ノズル（Ａ）と、潤滑性の低い流体の噴射を行う第２噴射ノズル（Ｂ）とを具備するデュアルインジェクタ（１）において、
   このデュアルインジェクタ（１）は、潤滑性の高い流体の一部によって前記第２噴射ノズル（Ｂ）の潤滑を行うものであり、
   潤滑性の高い流体は、液体燃料であり、
   前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２サック室（Ｂ４）の底部には、液体燃料を溜める油溜（Ｂ１２）が設けられ、
   前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２ニードル（Ｂ１）の先端部が前記油溜（Ｂ１２）に溜まった液体燃料に触れることを特徴とするデュアルインジェクタ。
4. 潤滑性の高い流体の噴射を行う第１噴射ノズル（Ａ）と、潤滑性の低い流体の噴射を行う第２噴射ノズル（Ｂ）とを具備するデュアルインジェクタ（１）において、
   このデュアルインジェクタ（１）は、潤滑性の高い流体の一部によって前記第２噴射ノズル（Ｂ）の潤滑を行うものであり、
   潤滑性の高い流体は、液体燃料であり、
   前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２ニードル（Ｂ１）は、溝（Ｂ１３、Ｂ１４）を備えることを特徴とするデュアルインジェクタ。
5. 潤滑性の高い流体の噴射を行う第１噴射ノズル（Ａ）と、潤滑性の低い流体の噴射を行う第２噴射ノズル（Ｂ）とを具備するデュアルインジェクタ（１）において、
   このデュアルインジェクタ（１）は、潤滑性の高い流体の一部によって前記第２噴射ノズル（Ｂ）の潤滑を行うものであり、
   潤滑性の高い流体は、液体燃料であり、
   潤滑性の低い流体は、気体であり、
   前記第２噴射ノズル（Ｂ）は、前記第１噴射ノズル（Ａ）による液体噴射の終了後に、気体を噴射することを特徴とするデュアルインジェクタ。
6. 請求項２〜請求項５のいずれかに記載のデュアルインジェクタ（１）において、
   潤滑性の高い流体の一部を前記第２噴射ノズル（Ｂ）に導く手段は、
   前記第１噴射ノズル（Ａ）のシート下流側と、前記第２噴射ノズル（Ｂ）のシート下流側とを連通する連通孔（３）であることを特徴とするデュアルインジェクタ。
7. 請求項１または請求項６に記載のデュアルインジェクタ（１）において、
   前記連通孔（３）は、前記第１噴射ノズル（Ａ）の第１サック室（Ａ４）と、前記第２噴射ノズル（Ｂ）の第２サック室（Ｂ４）とを連通することを特徴とするデュアルインジェクタ。
8. 請求項１、請求項３〜請求項７のいずれかに記載のデュアルインジェクタ（１）において、
   前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２ニードル（Ｂ１）の先端には、円柱体（Ｂ１１）が設けられることを特徴とするデュアルインジェクタ。
9. 請求項１、請求項２、請求項４〜請求項８のいずれかに記載のデュアルインジェクタ（１）において、
   潤滑性の高い流体は、液体燃料であり、
   前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２サック室（Ｂ４）の底部には、液体燃料を溜める油溜（Ｂ１２）が設けられ、
   前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２ニードル（Ｂ１）の先端部が前記油溜（Ｂ１２）に溜まった液体燃料に触れることを特徴とするデュアルインジェクタ。
10. 請求項１〜請求項３、請求項５〜請求項９のいずれかに記載のデュアルインジェクタ（１）において、
    潤滑性の高い流体は、液体燃料であり、
    前記第２噴射ノズル（Ｂ）における第２ニードル（Ｂ１）は、溝（Ｂ１３、Ｂ１４）を備えることを特徴とするデュアルインジェクタ。
11. 請求項１〜請求項４、請求項６〜請求項１０のいずれかに記載のデュアルインジェクタ（１）において、
    潤滑性の高い流体は、液体燃料であり、
    潤滑性の低い流体は、気体であり、
    前記第２噴射ノズル（Ｂ）は、前記第１噴射ノズル（Ａ）による液体噴射の終了後に、気体を噴射することを特徴とするデュアルインジェクタ。

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