JP6341019B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、１燃焼サイクルで燃料噴射弁から内燃機関に複数回噴射する技術に関する。

特許文献１には、燃料を噴射する第１の噴孔群と第２の噴孔群とをそれぞれ異なるニードル弁で独立して開閉する技術が記載されている。特許文献１では、内燃機関の運転状態としてエンジン負荷およびエンジン回転数に応じて設定される予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとにおいて異なる噴孔群から噴射されることにより、各燃焼モードに適した噴射状態になるように噴孔群を選択している。

特開２０１０−２２３１６６号公報

１燃焼サイクルで燃料噴射弁から内燃機関に複数回噴射する多段噴射を実行する場合、後段の噴射による燃焼は前段の噴射による燃焼の影響を受ける。例えば、後段の噴射による燃焼領域が前段の噴射による燃焼領域と重複すると、後段の噴射による燃焼時に酸素不足になるおそれがある。

特許文献１に記載されている技術によると、多段噴射を実行する場合にも、燃焼モードに応じて選択した同じ噴孔群から各段の燃料を噴射すると考えられるので、各段の燃焼領域が重複し、後段の噴射による燃焼時に酸素不足になるおそれがある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、多段噴射において後段の噴射による燃焼時の酸素不足を抑制する技術を提供することを目的としている。

本発明の燃料噴射装置は、複数の噴孔群が形成されたノズルと、複数の噴孔群のそれぞれを開閉する複数の弁部材と、複数の弁部材のそれぞれを独立して開閉駆動する駆動部と、を備える燃料噴射弁と、噴射制御部とを備える。

噴射制御部は、１燃焼サイクルで燃料噴射弁から内燃機関に複数回噴射する多段噴射を実行するときに、複数の噴孔群のうち、メイン噴射を実行する少なくとも一つの噴孔群と、メイン噴射以外の噴射を実行する少なくとも一つの噴孔群とが異なるように駆動部を制御する。

この構成によれば、メイン噴射とメイン噴射以外の噴射とが異なる噴孔群から噴射されるので、メイン噴射とメイン噴射以外の噴射とにおいて、少なくとも一部の噴霧を異なる領域に噴射することができる。これにより、メイン噴射とメイン噴射以外の噴射とにおいて少なくとも一部の噴霧を異なる領域で燃焼させることができるので、後段の噴射による噴霧の燃焼時に酸素不足になることを抑制できる。

尚、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明の第１実施形態による燃料噴射装置を示す模式図。 第１実施形態の噴孔群を図１のノズルの外部底面側から見た図。 第１実施形態の多段噴射を示すタイムチャート。 第１実施形態の多段噴射による燃焼状態を示す模式図。 第２実施形態の噴孔群を図２と同一方向から見た図。 第３実施形態の噴孔群を図２と同一方向から見た図。 第３実施形態の多段噴射による燃焼状態を示す模式図。 第４実施形態の噴孔群を示す模式的断面図。 第４実施形態の多段噴射による燃焼状態を示す模式図。 第５実施形態の噴孔群を示す模式的断面図。 第６実施形態の噴孔群を示す模式的断面図。 第７実施形態の噴孔群を図２と同一方向から見た図。 第７実施形態の多段噴射を示すタイムチャート。 第７実施形態の多段噴射による燃焼状態を示す模式図。

以下、本発明が適用された実施形態について図に基づいて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す燃料噴射システム２は、燃料供給ポンプ１２と、コモンレール２０と、燃料噴射弁３０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３０とを備えている。燃料噴射弁３０と噴射制御部としてのＥＣＵ１３０とは、本発明の燃料噴射装置を構成している。

燃料供給ポンプ１２は、燃料タンク１０から燃料吸入路２００を通って燃料を汲み上げるフィードポンプを内蔵している。燃料供給ポンプ１２は、カムシャフトのカムの回転に伴いプランジャが往復移動することにより、フィードポンプから加圧室に吸入した燃料を加圧して圧送する公知のポンプである。

燃料供給ポンプ１２の燃料吐出量は、燃料供給ポンプ１２の各プランジャが吸入行程で吸入する燃料吸入量、あるいは燃料供給ポンプ１２の各プランジャが圧送行程で圧送を開始するタイミングを、図示しない調量弁が制御することにより調量される。

コモンレール２０は、燃料供給ポンプ１２から吐出される燃料を蓄圧する中空の蓄圧管である。コモンレール２０で蓄圧された燃料は、燃料供給路２０２から燃料噴射弁３０に供給される。

燃料噴射弁３０は、内燃機関の各気筒に設置されており、コモンレール２０で蓄圧された燃料を気筒内に噴射する。燃料噴射弁３０の構成の詳細は後述する。
ＥＣＵ１３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等を備えるマイクロコンピュータにて主に構成されている。ＥＣＵ１３０は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、各種センサから取り込んだセンサ信号に基づき、燃料噴射システム２の各種制御を実行する。

例えば、ＥＣＵ１３０は、図示しない圧力センサが検出するコモンレール２０内の燃料圧力が目標圧力になるように燃料供給ポンプ１２の調量弁への通電量を制御し、燃料供給ポンプ１２の燃料吐出量を調量する。

また、ＥＣＵ１３０は、燃料噴射弁３０の燃料噴射量、燃料噴射時期、ならびにメイン噴射の前にパイロット噴射、メイン噴射の後にポスト噴射等を実施する多段噴射のパターンを制御する。

（燃料噴射弁３０の構成）
燃料噴射弁３０の弁ボディ３２の噴射側先端のノズル１００には、弁ボディ３２の内部と外部とを貫通して複数の噴孔１０２ａ、１０４ａが形成されている。図２は、ノズル１００を図１の外部底面側から見たときの噴孔１０２ａ、１０４ａの位置を示している。４個の噴孔１０２ａは第１の噴孔群１０２を構成し、８個の噴孔１０４ａは第２の噴孔群１０４を構成している。

４個の噴孔１０２ａと８個の噴孔１０４ａとは、それぞれ燃料噴射弁３０の軸に沿ったノズル１００の中心軸線１００ａに対し同心円状に異なる円周上を周方向に配置されている。第２の噴孔群１０４は第１の噴孔群１０２の外周側に配置されている。

図１に示すように、ノズル１００の内部の弁ボディ３２の内周面にインナーニードル４０とアウターニードル５０とが着座する弁座３４が形成されている。インナーニードル４０が弁座３４に着座することにより噴孔１０２ａからの燃料噴射が遮断され、アウターニードル５０が弁座３４に着座することにより噴孔１０４ａからの燃料噴射が遮断される。

コモンレール２０で蓄圧された燃料は燃料供給路２０２を通ってアウターニードル５０の外周側の燃料室１１０に供給される。
インナーニードル４０は、円筒状のアウターニードル５０の内部に軸方向に往復移動自在に収容されている。インナーニードル４０の噴射方向と反対側の端部４２は、円筒状のスリーブ３６の内周面に往復移動自在に案内されている。インナーニードル４０の端部４２のスリーブ３６と軸方向反対側に大径部４４が形成されている。

スリーブ３６と大径部４４との間で端部４２の外周に挿入されたコイルスプリング４６は、スリーブ３６と大径部４４とに互いに離れる方向に弾性力を加えている。コイルスプリング４６が大径部４４に加える弾性力は、弁座３４にインナーニードル４０を着座させる方向に加わる。

インナーニードル４０の端部４２の噴射方向と反対側の端面側に制御室１１２が形成されている。コモンレール２０で蓄圧された燃料は燃料供給路２０２からオリフィス２０４を通り制御室１１２に供給される。制御室１１２は、スリーブ３６とインナーニードル４０の端部４２とにより後述する制御室１１４との連通を遮断されている。

制御室１１２の燃料圧力は、弁座３４にインナーニードル４０を着座させる力として作用する。後述する制御室１１４の燃料圧力は、弁座３４からインナーニードル４０を離座させる力として作用する。

アウターニードル５０は円筒状に形成されている。アウターニードル５０には外部と内部とを連通する貫通孔５０ａが周方向に複数形成されている。コモンレール２０から燃料室１１０に供給される燃料は、貫通孔５０ａを通りインナーニードル４０の外周側に供給される。

アウターニードル５０の噴射方向と反対側の端部５２は、円筒状のスリーブ３８の内周面に往復移動自在に案内されている。アウターニードル５０の端部５２のスリーブ３８と軸方向反対側に大径部５４が形成されている。

スリーブ３８と大径部５４との間で端部５２の外周に挿入されたコイルスプリング５６は、スリーブ３８と大径部５４とに互いに離れる方向に弾性力を加えている。コイルスプリング５６が大径部５４に加える弾性力は、弁座３４にアウターニードル５０を着座させる方向に加わる。

アウターニードル５０の端部５２の噴射方向と反対側の端面側に制御室１１４が形成されている。コモンレール２０で蓄圧された燃料は燃料供給路２０２からオリフィス２０６を通り制御室１１４に供給される。制御室１１４は、スリーブ３８とアウターニードル５０の端部５２とにより燃料室１１０との連通を遮断されている。

制御室１１４の燃料圧力は、弁座３４にアウターニードル５０を着座させる力として作用する。燃料室１１０の燃料圧力は、弁座３４からアウターニードル５０を離座させる力として作用する。

駆動部６０は、ピエゾスタック６２と、大径ピストン６４と、小径ピストン６６、６８と、リング７０と、制御ピストン７２、７４とを備えている。
ピエゾスタック６２はピエゾ素子が積層されて構成されており、充電されると伸び、放電されると縮む。ＥＣＵ１３０がピエゾスタック６２の充放電を制御することにより、ピエゾスタック６２は伸縮する。

大径ピストン６４と、小径ピストン６６およびリング７０との間には図示しないスプリングが設置されており、大径ピストン６４はこのスプリングの弾性力によりピエゾスタック６２に押し付けられている。

リング７０は内部に小径ピストン６６を収容して小径ピストン６６を往復移動自在に支持するとともに、リング７０自体も小径ピストン６６とともに往復移動する。リング７０の外径は大径ピストン６４の外径よりも小さい。小径ピストン６８は小径ピストン６６よりも外径が大きく、小径ピストン６６に対し制御ピストン７２側に設置されている。

制御ピストン７２は小径ピストン６８と接触しており、制御ピストン７２、７４は小径ピストン６８とともに往復移動する。制御ピストン７２は図示しないスプリングの弾性力により小径ピストン６８側に押し付けられている。

大径ピストン６４と、リング７０および小径ピストン６６との間に変位拡大室１２２が形成されている。変位拡大室１２２の大径ピストン６４側の内径は、変位拡大室１２２の小径ピストン６６側の内径よりも大きい。

したがって、ピエゾスタック６２が充電されてピエゾスタック６２が伸びると、ピエゾスタック６２とともに変位する大径ピストン６４の変位量よりも、小径ピストン６６、６８およびリング７０の変位量は大きくなる。

ピエゾスタック６２が伸びて小径ピストン６６、６８およびリング７０が変位して移動すると、リング７０が段差部に移動を止められても変位拡大室１２２の圧力により小径ピストン６６、６８はさらに移動する。そして、小径ピストン６８が段差部に移動を止められると、小径ピストン６６も移動を止められる。

小径ピストン６８が移動すると、制御ピストン７２、７４も移動する。図１に示すように、ピエゾスタック６２が充電されず伸びていない状態では、制御ピストン７４は制御室１１２の燃料圧力により燃料排出路２１０と燃料排出路２１２との連通を遮断する。

この状態では、インナーニードル４０が弁座３４に着座する方向に受ける力が、インナーニードル４０が弁座３４から離座する方向に受ける力よりも大きいので、インナーニードル４０は弁座３４に着座する。これにより、噴孔１０２ａからの燃料の噴射は遮断される。

ピエゾスタック６２が伸びて小径ピストン６８とともに制御ピストン７２、７４が制御室１１２の燃料圧力に抗して移動すると、燃料排出路２１０と燃料排出路２１２とが連通し、制御室１１２の燃料が燃料排出路２１２から燃料排出路２１０を通り燃料タンク１０に排出される。

制御室１１２から燃料排出路２１２、２１０を通って燃料タンク１０に排出される燃料流量は、燃料供給路２０２からオリフィス２０４を通って制御室１１２に流入する燃料流量よりも多いので、制御室１１２の燃料圧力は低下する。

制御室１１２の燃料圧力が低下すると、インナーニードル４０が弁座３４から離座する方向に受ける力が、インナーニードル４０が弁座３４に着座する方向に受ける力よりも大きくなるので、インナーニードル４０は弁座３４から離座する。これにより、噴孔１０２ａから燃料が噴射される。

駆動部８０のピエゾスタック８２と、大径ピストン８４と、小径ピストン８６、８８と、リング９０と、制御ピストン９２、９４とは、それぞれ駆動部６０のピエゾスタック６２と、大径ピストン６４と、小径ピストン６６、６８と、リング７０と、制御ピストン７２、７４とに対応する。また、駆動部８０の変位拡大室１２４は駆動部６０の変位拡大室１２２に対応する。

駆動部８０の構成は駆動部６０の構成と実質的に同一であるから説明を省略し、駆動部８０による噴孔１０４ａの開閉について説明する。
ピエゾスタック８２が充電されてピエゾスタック８２が伸び、小径ピストン８６、８８およびリング９０が変位して移動すると、制御ピストン９２、９４も移動する。図１に示すように、ピエゾスタック８２が充電されず伸びていない状態では、制御ピストン９４は制御室１１４の燃料圧力により燃料排出路２１０と燃料排出路２１４との連通を遮断する。

この状態では、アウターニードル５０が弁座３４に着座する方向に受ける力が、アウターニードル５０が弁座３４から離座する方向に受ける力よりも大きいので、アウターニードル５０は弁座３４に着座する。これにより、噴孔１０４ａからの燃料の噴射は遮断される。

ピエゾスタック８２が伸びて小径ピストン８８とともに制御ピストン９２、９４が制御室１１４の燃料圧力に抗して移動すると、燃料排出路２１０と燃料排出路２１４とが連通する。

すると、制御室１１４の燃料が燃料排出路２１４から燃料排出路２１０を通り燃料タンク１０に排出される。制御室１１４から燃料排出路２１４、２１０を通って燃料タンク１０に排出される燃料流量は、燃料供給路２０２からオリフィス２０６を通って制御室１１４に流入する燃料流量よりも多いので、制御室１１４の燃料圧力は低下する。

制御室１１４の燃料圧力が低下すると、アウターニードル５０が弁座３４から離座する方向に受ける力が、アウターニードル５０が弁座３４に着座する方向に受ける力よりも大きくなるので、アウターニードル５０は弁座３４から離座する。これにより、噴孔１０４ａから燃料が噴射される。

［１−２．多段噴射］
図３に示すように、第１実施形態では、多段噴射を実行する場合、ＥＣＵ１３０はメイン噴射を実行する噴孔群として第１の噴孔群１０２を選択する。ＥＣＵ１３０は駆動部６０への通電を制御して第１の噴孔群１０２の噴孔１０２ａを開閉する。

ＥＣＵ１３０は、パイロット噴射、アフター噴射等のメイン噴射以外の噴射を実行する噴孔群として第２の噴孔群１０４を選択する。ＥＣＵ１３０は駆動部８０への通電を制御して第２の噴孔群１０４の噴孔１０４ａを開閉する。

メイン噴射用の第１の噴孔群１０２の噴孔１０２ａは４個であり、メイン噴射以外の噴射用の第２の噴孔群１０４の噴孔１０４ａは８個であり、噴孔１０２ａと噴孔１０４ａとは同一径である。したがって、１個の噴孔から噴射される燃料の流量は噴孔１０２ａの方が噴孔１０４ａよりも多くなる。

流量が増加すると噴孔から噴射される燃料の噴霧の貫徹力は大きくなり、流量が減少すると噴孔から噴射される燃料の噴霧の貫徹力は小さくなる。したがって、図４の上側に示す噴孔１０２ａから噴射されるメイン噴射による噴霧４００は、図４の下側に示す噴孔１０４ａから噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧４０２よりも、内燃機関の燃焼室３００内の燃料噴射弁３０から遠い領域まで到達して燃焼する。図４の符号３１０は内燃機関のピストンを示している。

［１−３．効果］
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）パイロット噴射はメイン噴射よりも進角側で実行されるので、噴射してから着火するまでの着火遅れが長い。したがって、パイロット噴射による噴霧が遠くまで到達すると、噴霧が拡散して希薄になり過ぎ燃焼不良を起こすことがある。

そこで、第１実施形態のように、噴孔１０４ａからパイロット噴射を噴射することによりパイロット噴射による噴霧が遠くまで到達せず、拡散せずに燃料噴射弁３０の近くで燃焼することにより、燃焼不良を抑制できる。

噴孔１０２ａから噴射されるメイン噴射による噴霧は、パイロット噴射よりも遠く、パイロット噴射による噴霧の燃焼で酸素が消費されていない領域に到達して燃焼するので、燃焼時の酸素不足を抑制できる。これにより、メイン噴射による噴霧が燃焼するときのＰＭ（Particulate Matter）の発生を抑制できる。

噴孔１０４ａから噴射されるアフター噴射による噴霧は、メイン噴射による噴霧の燃焼で酸素が消費されておらず、メイン噴射よりも近い領域で燃焼するので、燃焼時の酸素不足を抑制できる。これにより、アフター噴射による噴霧が燃焼するときのＰＭの発生を抑制するとともに、燃焼室３００に残留している未燃成分およびＰＭの酸化をアフター噴射による噴霧の燃焼で促進できる。

このように、多段噴射において前段の噴射と異なる領域で後段の噴射による噴霧を燃焼させることができるので、後段の噴射による噴霧の燃焼時に酸素不足になることを抑制できる。

（２）第１の噴孔群１０２と第２の噴孔群１０４とにおいて噴孔径が同じであるから、噴孔の製造工程を低減できる。
［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
第２実施形態では、ノズル以外の燃料噴射弁の構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点について説明する。

第２実施形態では、図５に示すように、メイン噴射を実行する第１の噴孔群１４０の内周側にメイン噴射以外の噴射を実行する第２の噴孔群１４２が配置されている。第１の噴孔群１４０の噴孔１４０ａは４個、第２の噴孔群１４２の噴孔１４２ａは４個で噴孔数は同じである。噴孔１４０ａと噴孔１４２ａとはノズル１００の中心軸線１００ａを中心として周方向の同じ位置に配置されている。さらに、噴孔１４０ａの噴孔径は噴孔１４２ａの噴孔径よりも大きい。

噴孔数が同じであれば１個の噴孔から噴射される燃料の流量は噴孔径の大きい噴孔１４０ａの方が噴孔１４２ａよりも多くなるので、噴孔１４０ａから噴射されるメイン噴射による噴霧は、噴孔１４２ａから噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧よりも貫徹力が大きく遠くまで到達する。したがって、メイン噴射による噴霧とメイン噴射以外の噴射による噴霧とは異なる領域で燃焼する。

［２−２．効果］
以上説明した第２実施形態によれば、メイン噴射を実行する第１の噴孔群１４０が噴射する噴霧の貫徹力がメイン噴射以外の噴射を実行する第２の噴孔群１４２が噴射する噴霧の貫徹力よりも大きいために、前述した第１実施形態の効果（１）と同様の効果を得ることができる。

［３．第３実施形態］
［３−１．構成］
第３実施形態では、ノズル以外の燃料噴射弁の構成は第２実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点について説明する。

第３実施形態では、図６に示すように、メイン噴射を実行する第１の噴孔群１５０の噴孔１５０ａとメイン噴射以外の噴射を実行する第２の噴孔群１５２の噴孔１５２ａとは、中心軸線１００ａを中心として異なる周方向位置に配置されている。

これ以外の第１の噴孔群１５０、第２の噴孔群１５２の構成は、第２実施形態の第１の噴孔群１４０、第２の噴孔群１４２の構成と実質的に同一である。
第３実施形態では、図７に示すように、メイン噴射による噴霧４００は、メイン噴射以外の噴射による噴霧４０２よりも遠く、中心軸線１００ａを中心として周方向の異なる領域で燃焼する。

［３−２．効果］
以上説明した第３実施形態によれば、前述した第２実施形態の効果に加え以下の効果を得ることができる。

メイン噴射による噴霧４００とメイン噴射以外の噴射による噴霧４０２とは中心軸線１００ａを中心として周方向の異なる領域で燃焼するので、多段噴射において後段の噴射による噴霧の燃焼時において酸素不足を抑制できる。

［４．第４実施形態］
［４−１．構成］
第４実施形態では、ノズル以外の燃料噴射弁の構成は第２実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点について説明する。

第４実施形態では、図８に示すように、メイン噴射を実行する第１の噴孔群１６０の噴孔１６０ａの噴射方向に沿った噴孔軸線２２０と、メイン噴射以外の噴射を実行する第２の噴孔群１６２の噴孔１６２ａの噴射方向に沿った噴孔軸線２２２とは、噴射方向に向かって互いに離れている。

これ以外の第１の噴孔群１６０、第２の噴孔群１６２の構成は、第２実施形態の第１の噴孔群１４０、第２の噴孔群１４２の構成と実質的に同一である。
第４実施形態では、図９に示すように、メイン噴射による噴霧４００はメイン噴射以外の噴射による噴霧４０２よりも遠く、中心軸線１００ａを含む平面上において異なる方向に噴射される。

［４−２．効果］
以上説明した第４実施形態によれば、前述した第２実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

メイン噴射による噴霧４００とメイン噴射以外の噴射による噴霧４０２とは中心軸線１００ａを含む平面上において異なる方向に噴射されるので、噴霧４００と噴霧４０２とは噴霧の到達距離および噴霧の方向について異なる領域で燃焼する。したがって、多段噴射において後段の噴射による噴霧の燃焼時において酸素不足を抑制できる。

［５．第５実施形態］
［５−１．構成］
第５実施形態では、ノズル以外の燃料噴射弁の構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点について説明する。

第５実施形態では、図１０に示すように、メイン噴射を実行する第１の噴孔群１７０の噴孔１７０ａの流入口径と流出口径とメイン噴射以外の噴射を実行する第２の噴孔群１７２の噴孔１７２ａの流入口径とは同一である。これに対し、噴孔１７２ａの流出口径は流入口径よりも大きく、噴孔１７２ａは噴射方向に向かってテーパ状に広がっている。

第１の噴孔群１７０の外周側に第２の噴孔群１７２が配置されている。第１の噴孔群１７０の噴孔数と第２の噴孔群１７２の噴孔数とは同じであり、噴孔１７０ａと噴孔１７２ａとは中心軸線１００ａを中心にして周方向の同じ位置に配置されている。

第５実施形態では、噴孔１７２ａの流出口径が流入口径よりも大きく、噴孔１７２ａが噴射方向に向かってテーパ状に広がっているので、噴孔１７２ａから噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧の貫徹力は、噴孔１７０ａから噴射されるメイン噴射による噴霧の貫徹力よりも小さい。言い換えれば、噴孔１７０ａから噴射される噴霧の貫徹力は、噴孔１７２ａから噴射される噴霧の貫徹力よりも大きい。

したがって、噴孔１７０ａから噴射されるメイン噴射による噴霧は、噴孔１７２ａから噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧よりも遠い領域まで到達して燃焼する。
［５−２．効果］
以上説明した第５実施形態によれば、第１の噴孔群１７０から噴射されるメイン噴射による噴霧の貫徹力が第２の噴孔群１７２から噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧の貫徹力よりも大きいために、前述した第１実施形態の効果（１）と同様の効果を得ることができる。

［６．第６実施形態］
［６−１．構成］
第６実施形態では、ノズル以外の燃料噴射弁の構成は第５実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点について説明する。

第６実施形態では、図１１に示すように、メイン噴射を実行する第１の噴孔群１８０の噴孔１８０ａの流入口径と流出口径とメイン噴射以外の噴射を実行する第２の噴孔群１８２の噴孔１８２ａの流入口径とは同一である。これに対し、噴孔１８２ａの流出口径は流入口径よりも大きく、噴孔１８２ａは噴射方向に向かって階段状に広がっている。

これ以外の第１の噴孔群１８０、第２の噴孔群１８２の構成は、第５実施形態の第１の噴孔群１７０、第２の噴孔群１７２の構成と実質的に同一である。
第６実施形態では、噴孔１８２ａの流出口径が流入口径よりも大きく、噴孔１８２ａが噴射方向に向かって階段状に広がっているので、噴孔１８２ａから噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧の貫徹力は、噴孔１８０ａから噴射されるメイン噴射による噴霧の貫徹力よりも小さい。言い換えれば、噴孔１８０ａから噴射される噴霧の貫徹力は、噴孔１８２ａから噴射される噴霧の貫徹力よりも大きい。

したがって、噴孔１８０ａから噴射されるメイン噴射による噴霧は、噴孔１８２ａから噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧よりも遠い領域まで到達して燃焼する。
［６−２．効果］
以上説明した第６実施形態によれば、前述した第５実施形態と同様の効果を得ることができる。

［７．第７実施形態］
［７−１．構成］
第７実施形態では、ノズル以外の燃料噴射弁の構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点について説明する。

第７実施形態では、図１２に示すように、第１の噴孔群１９０の内周側に第２の噴孔群１９２が配置されている。噴孔１９０ａと噴孔１９２ａとは同一径である。第１の噴孔群１９０の噴孔１９０ａは４個であり、第２の噴孔群１９２の噴孔１９２ａは４個であり、噴孔数は同じである。噴孔１９０ａと噴孔１９２ａとは、中心軸線１００ａを中心として周方向の同じ位置に配置されている。

第７実施形態では、多段噴射を実行する場合、図１３に示すように、メイン噴射を第１の噴孔群１９０で実行し、メイン噴射以外の噴射を第１の噴孔群１９０と第２の噴孔群１９２との両方で実行する。つまり、メイン噴射を４個の噴孔で実行し、メイン噴射以外の噴射を８個の噴孔で実行する。

噴射する噴孔数が減少すると１個の噴孔から噴射される燃料の流量は増加し、噴射する噴孔数が増加すると１個の噴孔から噴射される燃料の流量は減少する。流量が増加すると噴孔から噴射される燃料の噴霧の貫徹力は大きくなり、流量が減少すると噴孔から噴射される燃料の噴霧の貫徹力は小さくなる。

したがって、図１４に示すように、第１の噴孔群１９０から噴射されるメイン噴射による噴霧４００と、第１の噴孔群１９０と第２の噴孔群１９２との両方から噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧４０２とは同じ方向に噴射されるが、メイン噴射による噴霧４００はメイン噴射以外の噴射による噴霧４０２よりも遠い領域まで到達して燃焼する。

［７−２．効果］
以上説明した第７実施形態によれば、第１の噴孔群１９０から噴射されるメイン噴射による噴霧４００の貫徹力が、第１の噴孔群１９０と第２の噴孔群１９２とから噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧４０２の貫徹力よりも大きいために、前述した第１実施形態の効果（１）と同様の効果を得ることができる。さらに、第１実施形態の（２）と同様の効果を得ることできる。

［８．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を取り得る。

（１）第１実施形態において、メイン噴射を実行する噴孔１０２ａの噴射軸線と、メイン噴射以外の噴射を実行する噴孔１０４ａの噴射軸線とが噴射方向に向かって離れるように噴孔１０２ａ、１０４ａを形成してもよい。

（２）第３実施形態において、噴孔１５０ａと噴孔１５２ａとを同一径にしてもよい。また、第４実施形態〜第６実施形態において、中心軸線１００ａを中心として、第１の噴孔群の噴孔と第２の噴孔群の噴孔とを周方向の異なる位置に配置してもよい。

この場合も、第３実施形態と同様に、第１の噴孔群の噴孔から噴射されるメイン噴射による噴霧と、第２の噴孔群の噴孔から噴射されるメイン噴射以外の噴射による噴霧とが、中心軸線１００ａを中心として周方向の異なる領域に噴射される。

これにより、メイン噴射による噴霧とメイン噴射以外の噴射による噴霧とが中心軸線１００ａを中心として周方向の異なる領域で燃焼するので、多段噴射において後段の噴射による噴霧の燃焼時において酸素不足を抑制できる。

（３）第４実施形態において、噴孔１６０ａと噴孔１６２ａとを同じ噴孔径にしてもよい。この場合も、第４実施形態と同様に、メイン噴射による噴霧とメイン噴射以外の噴射による噴霧とは、中心軸線１００ａを含む平面上において異なる方向に噴射されるので、噴霧の方向について異なる領域で燃焼する。したがって、多段噴射において後段の噴射による噴霧の燃焼時において酸素不足を抑制できる。

（４）上記実施形態では、同心円状の異なる２個の円周上に第１の噴孔群と第２の噴孔群とをそれぞれ配置した。これに対し、同心円状の異なる３個以上の円周上にそれぞれ噴孔群を配置し、多段噴射においてメイン噴射を実行する一つ以上の噴孔群と、メイン噴射以外の噴射を実行する一つ以上の噴孔群とが異なるように、ＥＣＵが燃料噴射弁の駆動部を制御してもよい。

（５）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（６）上述した燃料噴射装置の他、当該燃料噴射装置を構成要素とする燃料噴射システムなど、種々の形態で本発明を実現することもできる。

２：燃料噴射システム、１２：燃料供給ポンプ、２０：コモンレール、３０：燃料噴射弁（燃料噴射装置）、４０：インナーニードル（弁部材）、５０：アウターニードル（弁部材）、６０、８０：駆動部、１００：ノズル、１００ａ：中心軸線、１０２、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０：第１の噴孔群、１０４、１４２、１５２、１６２、１７２、１８２、１９２：第２の噴孔群、１０２ａ、１０４ａ、１４０ａ、１４２ａ、１５０ａ、１５２ａ、１６０ａ、１６２ａ、１７０ａ、１７２ａ、１８０ａ、１８２ａ、１９０ａ、１９２ａ：噴孔、１３０：ＥＣＵ（噴射制御部、燃料噴射装置）、２２０、２２２：噴孔軸線、４００、４０２：噴霧

Claims (7)

1. 複数の噴孔群（１０２、１０４、１４０、１４２、１５０、１５２、１６０、１６２、１７０、１７２、１８０、１８２、１９０、１９２）が形成されたノズル（１００）と、
   前記複数の噴孔群のそれぞれを開閉する複数の弁部材（４０、５０）と、
   前記複数の弁部材のそれぞれを独立して開閉駆動する駆動部（６０、８０）と、
   を備える燃料噴射弁（３０）と、
   １燃焼サイクルで前記燃料噴射弁から内燃機関に複数回噴射する多段噴射を実行するときに、前記複数の噴孔群のうち、メイン噴射を実行する少なくとも一つの噴孔群と、前記メイン噴射以外の噴射を実行する少なくとも一つの噴孔群とが異なるように前記駆動部を制御する噴射制御部（１３０）と、
   を備え、
   前記噴射制御部は、前記駆動部を制御することにより、前記多段噴射において前記メイン噴射による貫徹力が前記メイン噴射以外の噴射による貫徹力よりも大きくなるように、前記複数の噴孔群から前記メイン噴射用の噴孔群（１０２、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０）と前記メイン噴射以外の噴射用の噴孔群（１０４、１４２、１５２、１６２、１７２、１８２、１９０、１９２）とを選択する、
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
   前記複数の噴孔群（１４０、１４２、１５０、１５２、１６０、１６２）のうち前記メイン噴射用の噴孔群（１４０、１５０、１６０）が有する噴孔（１４０ａ、１５０ａ、１６０ａ）の噴孔径は前記メイン噴射以外の噴射用の噴孔群（１４２、１５２、１６２）が有する噴孔（１４２ａ、１５２ａ、１６２ａ）の噴孔径よりも大きい、
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
3. 請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
   前記複数の噴孔群（１７０、１７２、１８０、１８２）のうち前記メイン噴射以外の噴射用の噴孔群（１７２、１８２）が有する噴孔（１７２ａ、１８２ａ）の燃料の流出口径は流入口径よりも大きい、
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置であって、
   前記複数の噴孔群（１６０、１６２）は、前記ノズルの中心軸線（１００ａ）に対し周方向に配置される第１の噴孔群（１６０）と、前記第１の噴孔群の内周側または外周側に周方向に配置される第２の噴孔群（１６２）とを有し、前記第１の噴孔群が有する噴孔（１６０ａ）の噴射方向に沿った噴孔軸線（２２０）と前記第２の噴孔群が有する噴孔（１６２ａ）の噴射方向に沿った噴孔軸線（２２２）とは噴射方向に向かって互いに離れており、
   前記噴射制御部は、前記駆動部を制御することにより、前記メイン噴射用の噴孔群（１６０）として前記第１の噴孔群または前記第２の噴孔群のいずれか一方を選択し、前記メイン噴射以外の噴射用の噴孔群（１６２）として前記第１の噴孔群または前記第２の噴孔群の他方を選択する、
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置であって、
   前記複数の噴孔群（１５０、１５２）は、前記ノズルの中心軸線に対し周方向に配置される第１の噴孔群（１５０）と、前記第１の噴孔群の内周側または外周側に周方向に配置
   される第２の噴孔群（１５２）とを有し、前記第１の噴孔群が有する噴孔（１５０ａ）と前記第２の噴孔群が有する噴孔（１５２ａ）とは周方向の異なる位置に配置されており、
   前記噴射制御部は、前記駆動部を制御することにより、前記メイン噴射用の噴孔群（１５０）として前記第１の噴孔群または前記第２の噴孔群のいずれか一方を選択し、前記メイン噴射以外の噴射用の噴孔群（１５２）として前記第１の噴孔群または前記第２の噴孔群の他方を選択する、
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
6. 請求項１または請求項１を引用する請求項４または５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置であって、
   前記複数の噴孔群（１０２、１０４）は、前記ノズルの中心軸線に対し周方向に配置される第１の噴孔群（１０２）と、前記第１の噴孔群の内周側または外周側に周方向に配置される第２の噴孔群（１０４）とを有し、前記第１の噴孔群が有する噴孔（１０２ａ）の噴孔径と前記第２の噴孔群が有する噴孔（１０４ａ）の噴孔径とは同じであり、前記第１の噴孔群の噴孔数と前記第２の噴孔群の噴孔数とは異なっており、
   前記噴射制御部は、前記駆動部を制御することにより、前記メイン噴射用の噴孔群（１０２）として前記第１の噴孔群または前記第２の噴孔群のうち噴孔数が少ない方を選択し、前記メイン噴射以外の噴射用の噴孔群（１０４）として前記第１の噴孔群または前記第２の噴孔群のうち噴孔数の多い方を選択する、
   ことを特徴とする燃料噴射装置。
7. 請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
   前記複数の噴孔群（１９０、１９２）は、前記ノズルの中心軸線に対し周方向に配置される第１の噴孔群（１９０）と、前記第１の噴孔群の内周側または外周側に周方向に配置される第２の噴孔群（１９２）とを有し、前記第１の噴孔群が有する噴孔（１９０ａ）の噴孔径と前記第２の噴孔群が有する噴孔（１９２ａ）の噴孔径とは同じであり、
   前記噴射制御部は、前記駆動部を制御することにより、前記メイン噴射用の噴孔群（１９０）として前記第１の噴孔群または前記第２の噴孔群のいずれか一方を選択し、前記メイン噴射以外の噴射用の噴孔群（１９０、１９２）として前記第１の噴孔群と前記第２の噴孔群との両方を選択する、
   ことを特徴とする燃料噴射装置。

Images