内燃機関の燃料噴射装置
【課題】この発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関し、油圧制御時に作動油のリークを防止しつつ、２種類の燃料を別々に噴射可能とすることを目的とする。
【解決手段】液体燃料用ニードル２０１の上部に設けられた減圧開弁室２０３の圧力を制御する三方弁構造の減圧式油圧制御弁４と、気体燃料用ニードル２０２の上部に設けられた加圧開弁室２０４の圧力を制御する三方弁構造の加圧式油圧制御弁３とを備える。加圧式油圧制御弁３では、バランスリング３１４の油圧面積と、フラットバルブシート部３０６ａの油圧面積（フラットバルブ３１２のシート当接部３１２ａとの接触部位の内側の面積）と、ピストンバルブシート部３１０ａの油圧面積（ピストンバルブ３０５のシート当接部３０５ｅとの接触部位の内側の面積）とが、略等しくなるように構成されている。
【解決手段】液体燃料用ニードル２０１の上部に設けられた減圧開弁室２０３の圧力を制御する三方弁構造の減圧式油圧制御弁４と、気体燃料用ニードル２０２の上部に設けられた加圧開弁室２０４の圧力を制御する三方弁構造の加圧式油圧制御弁３とを備える。加圧式油圧制御弁３では、バランスリング３１４の油圧面積と、フラットバルブシート部３０６ａの油圧面積（フラットバルブ３１２のシート当接部３１２ａとの接触部位の内側の面積）と、ピストンバルブシート部３１０ａの油圧面積（ピストンバルブ３０５のシート当接部３０５ｅとの接触部位の内側の面積）とが、略等しくなるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料噴射装置に係り、特に、２種類の燃料を別々に噴射可能な油圧制御式の内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関の燃焼室内へ気体燃料と液体燃料とを別々に噴射する複式燃料噴射器が開示されている。この従来の燃料噴射器では、気体燃料および液体燃料のそれぞれの噴射を担うニードル弁を駆動するために、作動油の流量を制御する油圧制御弁をそれぞれ備えており、これらの油圧制御弁を二方弁で構成している。
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５０１３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術のように、作動油の流量を制御するための制御弁を二方弁で構成するようにすると、二方弁の構造上、作動油のリーク量が多くなってしまう。より具体的には、二方弁では、開弁時には高圧側の油路と低圧側の油路とが連通状態となるため、開弁時に高圧側から低圧側に作動油が流れ出てしまう。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、油圧制御時に作動油のリークを防止しつつ、２種類の燃料を別々に噴射し得る内燃機関の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】
第１の発明は、内燃機関の燃料噴射装置であって、
第１燃料の噴射を担う第１噴射弁と、
前記第１噴射弁の同心外側に配置され、第２燃料の噴射を担う第２噴射弁と、
前記第１噴射弁を駆動するための油圧を制御する第１油圧制御弁と、
前記第２噴射弁を駆動するための油圧を制御する第２油圧制御弁とを備え、
前記第１油圧制御弁および／または前記第２油圧制御弁は、油圧源からの供給油圧により加圧側で制御する加圧式油圧制御弁であり、
前記加圧式油圧制御弁は、
油圧源から作動油の供給を受ける高圧側油圧室と、
前記高圧側油圧室と連通可能に形成され、前記第１噴射弁および／または前記第２噴射弁に作動油を供給するための制御油圧室と、
前記制御油圧室と連通可能に形成され、前記制御油圧室内から作動油を排出するための低圧側油圧室と、
前記高圧側油圧室と前記制御油圧室との連通および遮断、並びに、前記制御油圧室と前記低圧側油圧室との連通および遮断を担う開閉体と、
前記高圧側油圧室内に作用する油圧力を受けて前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とを閉塞するように付勢される前記開閉体に対して、当該開閉体に作用する油圧力に抗する方向に付勢力を付与可能な付勢力発生手段と、
前記油圧源から作動油の供給を受け、前記付勢力発生手段による前記付勢力と同方向に前記開閉体を付勢する油圧力を発するバランス油圧発生部とを備え、
前記加圧式油圧制御弁は、前記開閉体が前記高圧側油圧室の高圧側シート部に向けて付勢されたことで前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とが閉塞された際に前記制御油圧室と前記低圧側油圧室とが連通され、一方、前記開閉体が前記低圧側油圧室の低圧側シート部に向けて付勢されたことで前記制御油圧室と前記低圧側油圧室が閉塞された際に前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とが連通されるように構成されており、
前記バランス油圧発生部における油圧面積と、前記高圧側シート部の油圧面積と、前記低圧側シート部の油圧面積とが、略等しくなるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記開閉体は、
前記高圧側油圧室内に配置され、前記高圧側油圧室内に作用する油圧力を受けて、前記高圧側シート部に向けて付勢される第１開閉体と、
中央の大径部に比して小径となるように両端側に形成された第１小径部および第２小径部とを有し、前記第１小径部が前記第１開閉体と当接するようにして前記低圧側油圧室側に配置された第２開閉体とを備え、
前記第２開閉体は、
前記大径部と前記第１小径部との間に形成された第１段付き部と、前記大径部と前記第２小径部との間に形成された第２段付き部とを有し、前記付勢力発生手段による付勢力を受けて、当該第１段付き部において前記低圧側シート部に向けて付勢され、
前記バランス油圧発生部は、
前記第２小径部の挿入を受ける環状のバランスリングを備え、当該バランスリングと前記第２段付き部との間で油圧室を構成していることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第２噴射弁と当該第２噴射弁を収納するボディとの嵌合部を挟むようにして、前記第１燃料が流通する第１燃料流路と、前記第２燃料が流通する第２燃料流路とが形成されており、
前記第１燃料は、前記第２燃料よりも高い圧力で供給されており、
前記第２燃料の圧力よりは高くかつ当該第２燃料に近い圧力に設定された前記第１燃料を、前記嵌合部に供給するシール燃料供給手段を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、第１油圧制御弁および第２油圧制御弁の少なくとも一方が、三方弁構造が採用された加圧式油圧制御弁として構成されることになる。このため、制御油圧室が低圧側油圧室と連通されていない状態で、高圧側油圧室側から制御油圧室側に作動油を供給して、制御油圧を高めることができるようになる。このため、従来の二方弁構造が採用されたものと比べ、油圧制御時に作動油のリークを防止しつつ、２種類の燃料を別々に噴射することが可能となる。また、本発明によれば、バランス油圧発生部における油圧面積と、高圧側シート部の油圧面積と、低圧側シート部の油圧面積とが、略等しくなるように構成されている。このため、開閉体に作用する作動油の油圧力を良好にバランス（相殺）させることができる。これにより、加圧式油圧制御弁の駆動時に、付勢力発生手段によって開閉体を押す力を低減させることができ、当該付勢力発生手段の小型化が可能となる。
【００１０】
第２の発明によれば、第１開閉体および第２開閉体からなる開閉体を備えるとともにバランス油圧発生部にバランスリングを備えた構成において、第１開閉体および第２開閉体に作用する作動油の油圧力を良好にバランス（相殺）させることができるようになる。
【００１１】
第３の発明によれば、第１燃料流路側から嵌合部を通って第２燃料流路側に向かって第１燃料がリークしてしまうのを良好に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
［気液燃料噴射弁の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１における気液燃料噴射弁１の全体的な構成を説明するための断面図である。本実施形態における内燃機関の燃料噴射装置は、図１に示す気液燃料噴射弁１として構成されている。気液燃料噴射弁１は、内燃機関の燃焼室内へ気体燃料と液体燃料を別々に噴射可能な燃料噴射弁である。
【００１３】
図１に示すように、気液燃料噴射弁１は、その中心部に、第１ボディ１０１を備えている。第１ボディ１０１には、液体燃料の供給を受ける液体燃料入口１０２、気体燃料の供給を受ける気体燃料入口１０３、およびリターン燃料出口１０４がそれぞれ設けられている。気液燃料噴射弁１では、液体燃料が作動油としても機能するように使用されている。尚、気液燃料噴射弁１には、燃料ポンプ（図示省略）によって気体燃料および液体燃料がそれぞれ供給されるようになっている。
【００１４】
リターン燃料出口１０４は、気液燃料噴射弁１の内部を流通した燃料の排出口であり、ここでは詳細な図示を省略しているが、液体燃料は燃料タンクに戻されるようになっている。尚、図１においては、第１ボディ１０１内における気体燃料流路、液体燃料流路、および、リターン燃料流路の詳細についても省略されている。
【００１５】
また、第１ボディ１０１の一方（図１では下方）には、ダブルニードル駆動部２が設けられている。ダブルニードル駆動部２には、液体燃料の噴射を制御するための液体燃料用ニードル２０１が設けられている。ダブルニードル駆動部２には、当該液体燃料用ニードル２０１の外周側に同心状に設けられ、気体燃料の噴射を制御するため気体燃料用ニードル２０２が設けられている。
【００１６】
更に、第１ボディ１０１の他方（図１では上方）には、加圧式油圧制御弁３と減圧式油圧制御弁４とが設けられている。加圧式油圧制御弁３は、気体燃料用ニードル２０２の後端部周辺に設けられた加圧開弁室２０４内の油圧を、油圧源（上記燃料ポンプが相当）からの供給油圧により加圧側で制御するための制御弁である。減圧式油圧制御弁４は、液体燃料用ニードル２０１の後端部周辺に設けられた減圧開弁室２０３の圧力を、上記油圧源からの供給油圧よりも減圧側で制御するための制御弁である。
【００１７】
［気液燃料噴射弁の各部の構成］
以下、図２乃至図４を参照して、気液燃料噴射弁１の各部の構成について詳述する。
図２は、図１に示すダブルニードル駆動部２の詳細な構造を説明するための断面図である。図２に示すダブルニードル駆動部２は、上記第１ボディ１０１の下方に配置された第２ボディ２０５と、当該第２ボディ２０５の下方に配置された第３ボディ２０６とを備えている。これらの第２ボディ２０５と第３ボディ２０６は、リテーナ２０７によって第１ボディ１０１と締結されている。
【００１８】
（気体燃料の噴射制御に関する構成の説明）
第３ボディ２０６における非第２ボディ２０５側の面には、突起状に形成された突起部２０６ａが形成されている。突起部２０６ａには、気体燃料を噴射するための噴孔２０８が形成されている。また、当該突起部２０６ａの内部には、上述した気体燃料用ニードル２０２が摺動可能に配置されている。気体燃料用ニードル２０２の先端部の外周には、第３ボディ２０６との間で、気体燃料流路２０９が形成されている。
【００１９】
気体燃料流路２０９には、各ボディ１０１等に形成された気体燃料流路２１０を介して、気体燃料入口１０３から気体燃料が供給されるようになっている。また、気体燃料用ニードル２０２の先端部は、テーパー状に形成された段付き部２０２ａを有しており、第３ボディ２０６の突起部２０６ａにも、段付き部２０２ａに対応するようにテーパー状に形成された気体燃料用シート部２０６ｂが形成されている。
【００２０】
気体燃料用ニードル２０２の後端部には、フランジ２０２ｂが形成されている。また、当該ニードル２０２の後端側には、フランジ２１１ａを有するピストン２１１が配置されている。当該ニードル２０２とピストン２１１とは、両者のフランジ２０２ｂ、２１１ａがストッパ２１２によって締結されることによって、一体的に往復運動できるようになっている。
【００２１】
ピストン２１１は、段付き状に形成され、第２ボディ２０５に二重嵌合されている。ピストン２１１における段付き状に形成された部位には、第２ボディ２０５との間で、上述した加圧開弁室２０４が形成されている。加圧開弁室２０４は、絞り２１２が途中に設けられた液体燃料流路２１３を介して、加圧式油圧制御弁３と連通している。このため、加圧開弁室２０４内の油圧は、加圧式油圧制御弁３により制御されることとなる。
【００２２】
ストッパ２１２の周辺部位には、第２ボディ２０５と第３ボディ２０６によって、スプリング室２１４が形成されている。スプリング室２１４には、スプリング２１５が設置されている。スプリング２１５は、ストッパ２１２を介して、着座方向（図２の下方向）に気体燃料用ニードル２０２を付勢している。また、スプリング室２１４は、リターン燃料流路２１６を介してリターン燃料出口１０４に連通している。
【００２３】
以上のように構成された気体燃料用ニードル２０２では、当該ニードル２０２の着座方向（図２の下方向）の作用力としては、第１に、液体燃料用ニードル２０１を介して減圧開弁室２０３内の油圧力が作用し、第２に、スプリング２１５の付勢力が作用する。一方、当該ニードル２０２の離座方向（図２の上方向）の作用力としては、加圧開弁室２０４内の油圧力が作用する。
【００２４】
このため、加圧開弁室２０４内の油圧が上記着座方向の作用力に打ち勝つ程度にまで加圧式油圧制御弁３によって高められていない間は、気体燃料用ニードル２０２の段付き部２０２ａが気体燃料用シート部２０６ｂに着座した状態となり、噴孔２０８から気体燃料が噴射されない。一方、加圧開弁室２０４内の油圧が上記離座方向の作用力に打ち勝つ程度にまで高められた場合には、当該段付き部２０２ａが気体燃料用シート部２０６ｂから離座し、噴孔２０８から気体燃料が噴射される。このように、加圧式油圧制御弁３によって加圧開弁室２０４内の油圧を制御することで、気体燃料用ニードル２０２を用いて気体燃料の噴射を制御することが可能となる。
【００２５】
（液体燃料の噴射制御に関する構成の説明）
気体燃料用ニードル２０２の内部には、液体燃料用ニードル２０１が当該ニードル２０２と同心状かつ摺動可能に嵌合されている。また、気体燃料用ニードル２０２の先端部には、液体燃料を噴射するための噴孔２１７が形成されている。更に、気体燃料用ニードル２０２の内部には、液体燃料用ニードル２０１との間で、液体燃料流路２１８が形成されている。
【００２６】
液体燃料流路２１８には、気体燃料用ニードル２０２に形成された液体燃料流路２１９、更には各ボディ１０１等に形成された液体燃料流路２２０を介して、液体燃料入口１０２から液体燃料が供給されるようになっている。また、液体燃料用ニードル２０１の先端部２０１ａと対向する気体燃料用ニードル２０２の内周面には、液体燃料用シート部２０２ｃが形成されている。
【００２７】
液体燃料用ニードル２０１の後端部は、自動調芯パイプ２２１と摺動可能に嵌合されている。自動調芯パイプ２２１は、自動調芯リング２２２を介して第１ボディ１０１に固定されている。これらの自動調芯パイプ２２１、自動調芯リング２２２、および第１ボディ１０１の下面によって囲まれた空間として、上述した減圧開弁室２０３が形成されている。減圧開弁室２０３は、絞り２２３を介して液体燃料入口１０２と連通しているとともに、絞り２２４を介して減圧式油圧制御弁４と連通している。このため、減圧開弁室２０３内の油圧は、減圧式油圧制御弁４により制御されることとなる。
【００２８】
液体燃料用ニードル２０１の後端部の周辺部位には、第２ボディ２０５、ピストン２１１、および第１ボディ１０１によって、スプリング室２２５が形成されている。スプリング室２２５には、スプリング２２６が設置されている。スプリング２２６は、液体燃料用ニードル２０１の後端部に設けられたフランジ２０１ｂを介して、着座方向（図２の下方向）に液体燃料用ニードル２０１を付勢しているとともに、図２の上方向に自動調芯パイプ２２１および自動調芯リング２２２を付勢している。また、スプリング室２２５は、リターン燃料流路２２７を介してリターン燃料出口１０４に連通している。
【００２９】
以上のように構成された液体燃料用ニードル２０１では、当該ニードル２０１の着座方向の作用力としては、第１に、減圧開弁室２０３内の油圧力が作用し、第２に、スプリング２２６の付勢力が作用する。一方、当該ニードル２０１の離座方向の作用力としては、液体燃料用シート部２０２ｃ周辺の液体燃料流路２１８内の油圧力が作用する。
【００３０】
このため、減圧式油圧制御弁４によって減圧開弁室２０３内の油圧が下げられていない場合には、上記着座方向の作用力が上記離座方向の作用力に打ち勝つので、液体燃料用ニードル２０１が液体燃料用シート部２０２ｃに着座した状態となり、噴孔２１７から液体燃料が噴射されない。一方、減圧式油圧制御弁４によって減圧開弁室２０３内の油圧が下げられた場合には、上記着座方向の作用力が弱まることで、上記離座方向の作用力が上記着座方向の作用力に打ち勝つので、液体燃料用ニードル２０１が液体燃料用シート部２０２ｃから離座し、噴孔２１７から液体燃料が噴射される。このように、減圧式油圧制御弁４によって減圧開弁室２０３内の油圧を制御することで、液体燃料用ニードル２０１を用いて液体燃料の噴射を制御することが可能となる。
【００３１】
（気体燃料側への液体燃料のリーク防止構造）
液体燃料流路２２０に供給される液体燃料の圧力は、１８０ＭＰａ程度と非常に高いのに対し、気体燃料流路２０９に供給される気体燃料の圧力は、２０ＭＰａ程度と液体燃料よりは低くなる。このため、液体燃料流路２２０と気体燃料流路２０９との間の部位における第３ボディ２０６の内周と気体燃料用ニードル２０２の外周との嵌合部２２８では、何らの配慮もなされていなければ、これらの燃料の圧力差により、液体燃料流路２２０側から気体燃料流路２０９側に向かって液体燃料がリークしてしまうことになる。
【００３２】
そこで、本実施形態では、そのような液体燃料のリークを防止すべく、第２ボディ２０５に、気体燃料圧バランス弁２２９を備えている。より具体的には、気体燃料圧バランス弁２２９は、第２ボディ２０５内に摺動可能に配置されたチェック弁ピストン２３０と、第２ボディ２０５内に形成されたチェック弁室２３１内に移動可能に配置されたチェック弁球２３２とを備えている。
【００３３】
チェック弁球２３２は、チェック弁室２３１におけるチェック弁シート部２３１ａに当接するように配置されている。チェック弁シート部２３１ａの中央部には、途中に絞り２３３が設けられたガスシール燃料流路２３４が連通している。ガスシール燃料流路２３４は、上記嵌合部２２８において気体燃料用ニードル２０２に設けられた座ぐり穴２３５に連通している。このため、ガスシール燃料流路２３４には、嵌合部２２８を通って液体燃料流路２２０側からリークしてきた液体燃料が流通することになる。ここでは、この燃料のことを「ガスシール燃料」と称する。
【００３４】
この気体燃料圧バランス弁２２９では、更に、チェック弁ピストン２３０の径方向の面積と、チェック弁球２３２に作用するガスシール圧力の受圧面積とが等しくなるように構成されている。また、チェック弁室２３１は、リターン燃料流路２１６に連通している。
【００３５】
チェック弁ピストン２３０における非チェック弁球２３２側の面には、スプリング室２３６が形成されている。スプリング室２３６には、スプリング２３７が配置されている。スプリング２３７は、チェック弁ピストン２３０を介して、チェック弁球２３２をチェック弁シート部２３１ａに向けて付勢している。また、スプリング室２３６には、気体燃料流路２３８を介して気体燃料が供給されている。更に、チェック弁ピストン２３０は、その胴体部において、ガスシール部材２３９によって気体燃料が気体燃料流路２３８側からチェック弁室２３１側にリークしないようにシールされている。
【００３６】
以上のように構成された気体燃料圧バランス弁２２９では、チェック弁ピストン２３０には、スプリング室２３６内の気体燃料圧力とスプリング２３７の付勢力との合力が、チェック弁球２３２をチェック弁シート部２３１ａに押し付ける力として作用する。一方、チェック弁球２３２には、ガスシール燃料の油圧力がチェック弁ピストン２３０の付勢力に抗する方向に作用する。
【００３７】
上述したように、気体燃料圧バランス弁２２９では、チェック弁ピストン２３０の径方向の面積と、チェック弁球２３２に作用するガスシール圧力の受圧面積とが等しくなるように構成されている。このため、気体燃料圧バランス弁２２９は、ガスシール燃料の油圧力が、スプリング室２３６内の気体燃料圧力とスプリング２３７の付勢力の合力と等しくなった状態でバランスするようになる。また、嵌合部２２８を通ってガスシール燃料流路２３４に流れ出るガスシール燃料が増えたことで、ガスシール燃料の油圧力が高まった場合には、チェック弁球２３２がチェック弁シート部２３１ａから離座することで、ガスシール燃料がリターン燃料流路２１６を通ってリターン燃料出口１０４に逃がされるようになる。
【００３８】
このため、気体燃料圧バランス弁２２９によれば、スプリング２３７の付勢力を所望の値に設定することで、ガスシール燃料流路２３４内の油圧力を所望の値に維持することができるようになる。本実施形態では、ガスシール燃料圧力が、気体燃料圧力よりも僅かに高い圧力となるように、スプリング２３７の付勢力を調整している。このような設定によれば、液体燃料流路２２０側から嵌合部２２８を通って気体燃料流路２０９側に向かって液体燃料がリークしてしまうのを良好に防止することが可能となる。
【００３９】
（加圧式油圧制御弁の詳細構造）
図３は、図１に示す加圧式油圧制御弁３の詳細な構造を説明するための断面図である。
図３に示す加圧式油圧制御弁３は、上記第１ボディ１０１の上方に配置された第４ボディ３０１と、当該第４ボディ３０１の上方に配置された第５ボディ３０２と、当該第５ボディ３０２の上方に配置された第６ボディ３０３とを備えている。これらの第４ボディ３０１、第５ボディ３０２、および第６ボディ３０３は、リテーナ３０４によって第１ボディ１０１と締結されている。
【００４０】
図３に示すように、加圧式油圧制御弁３の中央部には、加圧式油圧制御弁３内の燃料流路を切り替えるためのピストンバルブ３０５が配置されている。ピストンバルブ３０５は、中央の大径部３０５ａと、図３の下方側の第１小径部３０５ｂと、図３の上方側の第２小径部３０５ｃとを有している。ピストンバルブ３０５は、大径部３０５ａにおいて、第４ボディ３０１に摺動可能に嵌合されている。
【００４１】
ピストンバルブ３０５の下方側の第４ボディ３０１の内部には、高圧側油圧室３０６が形成されている。高圧側油圧室３０６は、液体燃料流路３０７を介して液体燃料入口１０２と連通している。また、高圧側油圧室３０６は、バルブ穴３０８を介して制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０とに連通している。制御油圧室３０９は、加圧燃料流路３１１を介してダブルニードル駆動部２の加圧開弁室２０４と連通している。
【００４２】
また、高圧側油圧室３０６の内部には、当該油圧室３０６とバルブ穴３０８との間の連通と遮断を切り替えるためのフラットバルブ３１２が組み込まれている。より具体的には、フラットバルブ３１２の表面には、円周状に突出したシート当接部３１２ａが形成されている。このシート当接部３１２ａとこれに対向する第４ボディ３０１側のフラットバルブシート部３０６ａとが当接した際に、高圧側油圧室３０６とバルブ穴３０８との連通が遮断されるようになっている。
【００４３】
フラットバルブ３１２は、また、高圧側油圧室３０６内に配置されたスプリング３１３によって、フラットバルブシート部３０６ａ側に向けて付勢されている。更に、フラットバルブ３１２は、高圧側油圧室３０６内に作用する液体燃料の油圧によって、フラットバルブシート部３０６ａ側に向けて付勢されている。
【００４４】
ピストンバルブ３０５の第１小径部３０５ｂは、その先端部がフラットバルブ３１２と当接するようにしてバルブ穴３０８に挿入されている。バルブ穴３０８の内周と第１小径部３０５ｂの外周との間には、高圧側油圧室３０６と制御油圧室３０９、または、制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０との連通を許容するクリアランスが設けられている。
【００４５】
ピストンバルブ３０５における第１小径部３０５ｂと大径部３０５ａとの段付き部３０５ｄには、低圧側油圧室３１０側のバルブ穴３０８近傍に設けられたテーパー状のピストンバルブシート部３１０ａと当接するシート当接部３０５ｅが設けられている。シート当接部３０５ｅとピストンバルブシート部３１０ａとが当接することで、制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０との連通が遮断するようになっている。
【００４６】
また、ピストンバルブ３０５の第２小径部３０５ｃは、第４ボディ３０１内に嵌め込まれたバランスリング３１４内に摺動可能に嵌合されている。バランスリング３１４は、ストッパ３１５として機能する第５ボディ３０２によって上方への移動が規制されている。
【００４７】
また、大径部３０５ａと第２小径部３０５ｃとの段付き部３０５ｆとバランスリング３１４との間には、バランス室３１６が形成されている。バランス室３１６は、液体燃料流路３１７を介して液体燃料入口１０２と連通している。このため、ピストンバルブ３０５は、バランス室３１６内の液体燃料の油圧力によって、ピストンバルブシート部３１０ａの方向に付勢されている。
【００４８】
更に、ピストンバルブ３０５の第２小径部３０５ｃ側（図３の上方側）には、ピストンバルブ３０５をピストンバルブシート部３１０ａの方向に付勢するための付勢機構３１８が設置されている。付勢機構３１８は、蓄積される電荷の量に応じて伸縮する圧電素子３１９を利用してピストンバルブ３０５を駆動するための機構である。
【００４９】
第６ボディ３０３の非第５ボディ３０２側端部には、キャップ３２０が固定されている。第６ボディ３０３には、このキャップ３２０およびカラー３２１を介して上記圧電素子３１９が収納されている。圧電素子３１９は、図示省略する電力源から電力の供給を受けられるようになっている。
【００５０】
第６ボディ３０３の内側には、フランジ３２２が形成されている。圧電素子３１９は、そのフランジ３２２によって一端が規制されたスプリング３２３によって、ピストン３２４を介してキャップ３２０の方向に付勢されている。
【００５１】
ピストン３２４の下方側の第６ボディ３０３には、Ｏリング３２５によって第６ボディ３０３の内面とシールされた状態で摺動可能に嵌合された大径ピストン３２６が配置されている。大径ピストン３２６の更に下方には、ピストンバルブ３０５と当接する小径ピストン３２７が第５ボディ３０２によって摺動可能に嵌合されている。
【００５２】
大径ピストン３２６と小径ピストン３２７との間には、液体燃料が充満した変位加圧室３２８が形成されている。上記圧電素子３１９の伸びは、ピストン３２４から大径ピストン３２６に伝達され、これにより、変位加圧室３２８が加圧される。これにより、小径ピストン３２７において、大径ピストン３２６の変位が拡大されたうえで、当該変位がピストンバルブ３０５に伝達される。
【００５３】
小径ピストン３２７とピストンバルブ３０５との当接部の周辺には、第５ボディ３０２、バランスリング３１４、および第４ボディ３０１とによって囲まれたリターン室３２９が形成されている。リターン室３２９は、リターン燃料流路３３０を介して低圧側油圧室３１０と連通している。また、リターン室３２９および低圧側油圧室３１０は、リターン燃料出口１０４と連通している。
【００５４】
更に、本実施形態の加圧式油圧制御弁３は、次のような構成を採用したことに主な特徴を有している。すなわち、本実施形態では、バランスリング３１４の油圧面積と、フラットバルブシート部３０６ａの油圧面積（フラットバルブ３１２のシート当接部３１２ａとの接触部位の内側の面積）と、ピストンバルブシート部３１０ａの油圧面積（ピストンバルブ３０５のシート当接部３０５ｅとの接触部位の内側の面積）とが、略等しくなるように構成されている。
【００５５】
以上のように構成された加圧式油圧制御弁３では、当該制御弁３が駆動していない状態、つまり、圧電素子３１９に電荷が注入されていないために圧電素子３１９の伸びが生じていない状態では、フラットバルブ３１２は、フラットバルブシート部３０６ａに当接（着座）した状態となり、高圧側油圧室３０６と制御油圧室３０９との連通が遮断される。
【００５６】
また、この場合には、ピストンバルブ３０５のシート当接部３０５ｅは、ピストンバルブシート部３１０ａから離座した状態となり、制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０とが連通される。これにより、制御油圧室３０９側から低圧側油圧室３１０側に液体燃料（作動油）が流れることで、制御油圧室３０９内の油圧が低下し、その結果、加圧開弁室２０４内の油圧が下がるようになる。その結果、気体燃料用ニードル２０２を下方向に付勢する力が上方向に付勢する力を上回り、気体燃料用ニードル２０２が着座する。
【００５７】
一方、加圧式油圧制御弁３が駆動された状態、つまり、圧電素子３１９に電荷が注入されていることで圧電素子３１９に伸びが発生した状態では、ピストンバルブ３０５のシート当接部３０５ｅは、ピストンバルブシート部３１０ａに着座した状態となり、制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０との連通が遮断される。
【００５８】
また、この場合には、フラットバルブ３１２は、フラットバルブシート部３０６ａから離座した状態となり、高圧側油圧室３０６と制御油圧室３０９とが連通される。これにより、高圧側油圧室３０６側から制御油圧室３０９側に高圧の液体燃料（作動油）が流れることで、制御油圧室３０９内の油圧が高められる。その結果、加圧開弁室２０４には、高圧の液体燃料が絞り２１２により規制された速度で流入し、加圧開弁室２０４内の油圧が油圧源からの作動油圧力（高圧）方向に高められる。その結果、気体燃料用ニードル２０２を上方向に付勢する力が下方向に付勢する力を上回り、気体燃料用ニードル２０２がリフトする。
【００５９】
以上説明した加圧式油圧制御弁３によれば、三方弁構造を用いたことで、制御油圧室３０９が低圧側油圧室３１０と連通されていない状態で、高圧側油圧室３０６側から制御油圧室３０９側に作動油を供給して、加圧開弁室２０４内の油圧を高めることのできる構成が得られる。このため、従来の二方弁構造が採用されたものと比べ、加圧開弁室２０４内の油圧制御時の液体燃料（作動油）のリークを防止しつつ、気体燃料用ニードル２０２の噴射制御を行うことが可能となる。
【００６０】
液体燃料の圧力は、１８０ＭＰａ程度と非常に高く、上記付勢機構３１８は、この油圧に基づく力に抗して、ピストンバルブ３０５を駆動しなければならなくなる。本実施形態の加圧式油圧制御弁３によれば、バランスリング３１４の油圧面積と、フラットバルブシート部３０６ａの油圧面積と、ピストンバルブシート部３１０ａの油圧面積とが略等しくなるように構成されている。このため、ピストンバルブ３０５に作用する液体燃料の油圧力をバランス（相殺）させることができる。これにより、加圧式油圧制御弁３の駆動時に、付勢機構３１８によってピストンバルブ３０５を押す力を低減させることができ、当該付勢機構３１８の小型化が可能となる。
【００６１】
（減圧式油圧制御弁の詳細構造）
図４は、図１に示す減圧式油圧制御弁４の詳細な構造を説明するための断面図である。
図４に示す減圧式油圧制御弁４は、上記第１ボディ１０１の上方に順に配置された、第７ボディ４０１、第８ボディ４０２、および第９ボディ４０３を備えている。これらの各ボディ４０１等は、リテーナ４０４によって第１ボディ１０１と締結されている。
【００６２】
図４に示すように、第７ボディ４０１の中央部には、液体燃料流路４０５を介して液体燃料の供給を受ける高圧側油圧室４０６が形成されている。また、高圧側油圧室４０６の下方には、リターン燃料流路４０７を介してリターン燃料出口１０４と連通されたスプリング室４０８が形成されている。更に、高圧側油圧室４０６の上方には、減圧燃料流路４０９を介して減圧開弁室２０３と連通された制御油圧室４１０が形成されている。
【００６３】
第７ボディ４０１には、高圧側油圧室４０６と制御油圧室４１０とを仕切るようにして、ピストンバルブ４１１のピストンバルブピラー部４１１ａが嵌合されている。スプリング室４０８の内部には、ピストンバルブピラー部４１１ａを制御油圧室４１０側に向けて付勢するスプリング４１２が配置されている。
【００６４】
ピストンバルブ４１１の中央部には、制御油圧室４１０に設けられたピストンバルブシート部４１０ａと当接するシート当接部４１１ｂが形成されている。また、ピストンバルブ４１１の非ピラー部４１１ａ側の端部には、円周状に突出したシート当接部４１１ｃが形成されている。シート当接部４１１ｃは、ピストンバルブ４１１が上方向に付勢された際に、第８ボディ４０２内に設けられたフラットバルブシート部４０２ａに当接することで、第８ボディ４０２内に形成された低圧側油圧室４１３と制御油圧室４１０とを閉塞させられるようになっている。低圧側油圧室４１３は、リターン燃料流路４１４を介してリターン燃料出口１０４と連通している。
【００６５】
更に、ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｃ側（図４の上方側）には、ピストンバルブ４１１をピストンバルブシート部４１０ａの方向に付勢するための付勢機構４１５が設置されている。付勢機構４１５は、圧電素子４１６を利用した付勢機構３１８と同様の構成を有している。このため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【００６６】
また、減圧式油圧制御弁４では、フラットバルブシート部４０２ａの油圧面積（ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｃとの接触部位の内側の面積）と、ピストンバルブシート部４１０ａの油圧面積（ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｂとの接触部位の内側の面積）と、ピストンバルブピラー部４１１ａの油圧面積とが、略等しくなるように構成されている。これにより、ピストンバルブ４１１に作用する液体燃料の油圧力をバランス（相殺）させることができる。
【００６７】
以上のように構成された減圧式油圧制御弁４では、当該制御弁４が駆動していない状態、つまり、圧電素子４１６に電荷が注入されていないために圧電素子４１６の伸びが生じていない状態では、ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｃは、フラットバルブシート部４０２ａに当接した状態となり、高圧側油圧室４０６と制御油圧室４１０とが連通される。この場合には、その結果、液体燃料用ニードル２０１を下方向に付勢する力が上方向に付勢する力を上回っているので、液体燃料用ニードル２０１が着座する。
【００６８】
一方、減圧式油圧制御弁４が駆動された状態、つまり、圧電素子４１６に電荷が注入されていることで圧電素子４１６に伸びが発生した状態では、ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｂは、ピストンバルブシート部４１０ａに着座した状態となり、高圧側油圧室４０６と制御油圧室４１０との連通が遮断される。
【００６９】
また、この場合には、ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｃは、フラットバルブシート部４０２ａから離座した状態となり、制御油圧室４１０と低圧側油圧室４１３とが連通される。これにより、減圧開弁室２０３には、液体燃料入口１０２から高圧の液体燃料が絞り２２３によって規制された速度で流入すると同時に、減圧開弁室２０３から、絞り２２４により規制された速度で液体燃料の流出が生ずることとなる。その結果、トータルとしては、減圧開弁室２０３からは規制された速度で液体燃料（作動油）が流失することとなる。その結果、液体燃料用ニードル２０１を上方向に付勢する力が下方向に付勢する力を上回り、液体燃料用ニードル２０１がリフトする。
【００７０】
以上説明した減圧式油圧制御弁４によれば、三方弁構造を用いたことで、制御油圧室４１０が高圧側油圧室４０６と連通されていない状態で、制御油圧室４１０側から低圧側油圧室４１３側に作動油を排出して、減圧開弁室２０３内の油圧力を下げることのできる構成が得られる。このため、従来の二方弁構造が採用されたものと比べ、減圧開弁室２０３内の油圧制御時の液体燃料（作動油）のリークを防止しつつ、液体燃料用ニードル２０１の噴射制御を行うことが可能となる。
【００７１】
ところで、上述した実施の形態１においては、液体燃料用ニードル２０１と、当該液体燃料用ニードル２０１の同心外側に配置された気体燃料用ニードル２０２とを備えるようにし、気体燃料と液体燃料を別々に噴射するようにしている。しかしながら、本発明における内燃機関の燃料噴射装置の構成はこれに限定されるものではない。すなわち、上記の構成とは逆に、気体燃料用ニードルと、当該気体燃料用ニードルの同心外側に配置された液体燃料用ニードルとを備えるようにしてもよい。
【００７２】
また、上述した実施の形態１においては、気体燃料用ニードル２０２を駆動するための油圧を加圧式油圧制御弁３で制御するようにするとともに、液体燃料用ニードル２０１を駆動するための油圧を減圧式油圧制御弁４で制御するようにしている。しかしながら、本発明における内燃機関の燃料噴射装置の構成はこれに限定されるものではない。すなわち、上記の構成とは逆に、気体燃料用ニードルを減圧式油圧制御弁で制御するとともに、液体燃料用ニードルを加圧式油圧制御弁で制御するようにしてもよく、更には、双方のニードルを加圧式油圧制御弁で制御するようにしてもよい。
【００７３】
また、上述した実施の形態１においては、第１燃料として液体燃料を使用するとともに、第２燃料として気体燃料を使用するようにしている。しかしながら、本発明における内燃機関の燃料噴射装置に適用可能な燃料の構成は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、双方のニードルから噴射される燃料を異種の液体燃料もしくは異種の気体燃料としてもよい。
【００７４】
尚、上述した実施の形態１においては、液体燃料が前記第１の発明における「第１燃料
」に、液体燃料用ニードル２０１が前記第１の発明における「第１噴射弁」に、気体燃料が前記第１の発明における「第２燃料」に、気体燃料用ニードル２０２が前記第１の発明における「第２噴射弁」に、減圧式油圧制御弁４が前記第１の発明における「第１油圧制御弁」に、加圧式油圧制御弁３が前記第１の発明における「第２油圧制御弁」に、ピストンバルブ３０５およびフラットバルブ３１２が前記第１の発明における「開閉体」に、付勢機構３１８が前記第１の発明における「付勢力発生手段」に、液体燃料の供給を受けるバランス室３１６が前記第１の発明における」「バランス油圧発生部」に、フラットバルブシート部３０６ａが前記第１の発明における「高圧側シート部」に、ピストンバルブシート部３１０ａが前記第１の発明における「低圧側シート部」に、それぞれ相当している。
また、フラットバルブ３１２が前記第２の発明における「第１開閉体」に、ピストンバルブ３０５が前記第２の発明における「第２開閉体」に、シート当接部３０５ｅを含む段付き部３０５ｄが前記第２の発明における「第１段付き部」に、段付き部３０５ｆが前記第２の発明における「第２段付き部」に、バランス室３１６が前記第２の発明における「油圧室」に、それぞれ相当している。
また、第３ボディ２０６が前記第３の発明における「第２噴射弁を収納するボディ」に、液体燃料流路２２０が前記第３の発明における「第１燃料流路」に、気体燃料流路２０９が前記第３の発明における「第２燃料流路」に、それぞれ相当している。また、気体燃料圧バランス弁２２９により圧力調整された液体燃料をガスシール燃料流路２３４を介して嵌合部２２８に供給することにより前記第３の発明における「シール燃料供給手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１における気液燃料噴射弁の全体的な構成を説明するための断面図である。
【図２】図１に示すダブルニードル駆動部の詳細な構造を説明するための断面図である。
【図３】図１に示す加圧式油圧制御弁の詳細な構造を説明するための断面図である。
【図４】図１に示す減圧式油圧制御弁の詳細な構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 気液燃料噴射弁
２ ダブルニードル駆動部
３ 加圧式油圧制御弁
４ 減圧式油圧制御弁
１０１ 第１ボディ
１０２ 液体燃料入口
１０３ 気体燃料入口
１０４ リターン燃料出口
２０１ 液体燃料用ニードル
２０２ 気体燃料用ニードル
２０２ａ 段付き部
２０２ｃ 液体燃料用シート部
２０３ 減圧開弁室
２０４ 加圧開弁室
２０５ 第２ボディ
２０６ 第３ボディ
２０６ｂ 気体燃料用シート部
２０８、２１７ 噴孔
２０９、２１０、２３８ 気体燃料流路
２１３、２１８、２１９、２２０ 液体燃料流路
２１６、２２７ リターン燃料流路
２２８ 嵌合部
２２９ 気体燃料圧バランス弁
２３０ チェック弁ピストン
２３１ チェック弁室
２３１ａ チェック弁シート部
２３２ チェック弁球
２３４ ガスシール燃料流路
２３５ 座ぐり穴
２３７ スプリング
２３９ ガスシール部材
３０１ 第４ボディ
３０２ 第５ボディ
３０３ 第６ボディ
３０５ ピストンバルブ
３０５ａ 大径部
３０５ｂ 小径部
３０５ｃ 小径部
３０５ｄ 段付き部
３０５ｅ シート当接部
３０５ｆ 段付き部
３０６ 高圧側油圧室
３０６ａ フラットバルブシート部
３０７ 液体燃料流路
３０８ バルブ穴
３０９ 制御油圧室
３１０ 低圧側油圧室
３１０ａ ピストンバルブシート部
３１１ 加圧燃料流路
３１２ フラットバルブ
３１２ａ シート当接部
３１３ スプリング
３１４ バランスリング
３１５ ストッパ
３１６ バランス室
３１７ 液体燃料流路
３１８ 付勢機構
３１９ 圧電素子
３２４ ピストン
３２６ 大径ピストン
３２７ 小径ピストン
３２８ 変位加圧室
３２９ リターン室
３３０ リターン燃料流路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料噴射装置に係り、特に、２種類の燃料を別々に噴射可能な油圧制御式の内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関の燃焼室内へ気体燃料と液体燃料とを別々に噴射する複式燃料噴射器が開示されている。この従来の燃料噴射器では、気体燃料および液体燃料のそれぞれの噴射を担うニードル弁を駆動するために、作動油の流量を制御する油圧制御弁をそれぞれ備えており、これらの油圧制御弁を二方弁で構成している。
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５０１３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術のように、作動油の流量を制御するための制御弁を二方弁で構成するようにすると、二方弁の構造上、作動油のリーク量が多くなってしまう。より具体的には、二方弁では、開弁時には高圧側の油路と低圧側の油路とが連通状態となるため、開弁時に高圧側から低圧側に作動油が流れ出てしまう。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、油圧制御時に作動油のリークを防止しつつ、２種類の燃料を別々に噴射し得る内燃機関の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】
第１の発明は、内燃機関の燃料噴射装置であって、
第１燃料の噴射を担う第１噴射弁と、
前記第１噴射弁の同心外側に配置され、第２燃料の噴射を担う第２噴射弁と、
前記第１噴射弁を駆動するための油圧を制御する第１油圧制御弁と、
前記第２噴射弁を駆動するための油圧を制御する第２油圧制御弁とを備え、
前記第１油圧制御弁および／または前記第２油圧制御弁は、油圧源からの供給油圧により加圧側で制御する加圧式油圧制御弁であり、
前記加圧式油圧制御弁は、
油圧源から作動油の供給を受ける高圧側油圧室と、
前記高圧側油圧室と連通可能に形成され、前記第１噴射弁および／または前記第２噴射弁に作動油を供給するための制御油圧室と、
前記制御油圧室と連通可能に形成され、前記制御油圧室内から作動油を排出するための低圧側油圧室と、
前記高圧側油圧室と前記制御油圧室との連通および遮断、並びに、前記制御油圧室と前記低圧側油圧室との連通および遮断を担う開閉体と、
前記高圧側油圧室内に作用する油圧力を受けて前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とを閉塞するように付勢される前記開閉体に対して、当該開閉体に作用する油圧力に抗する方向に付勢力を付与可能な付勢力発生手段と、
前記油圧源から作動油の供給を受け、前記付勢力発生手段による前記付勢力と同方向に前記開閉体を付勢する油圧力を発するバランス油圧発生部とを備え、
前記加圧式油圧制御弁は、前記開閉体が前記高圧側油圧室の高圧側シート部に向けて付勢されたことで前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とが閉塞された際に前記制御油圧室と前記低圧側油圧室とが連通され、一方、前記開閉体が前記低圧側油圧室の低圧側シート部に向けて付勢されたことで前記制御油圧室と前記低圧側油圧室が閉塞された際に前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とが連通されるように構成されており、
前記バランス油圧発生部における油圧面積と、前記高圧側シート部の油圧面積と、前記低圧側シート部の油圧面積とが、略等しくなるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記開閉体は、
前記高圧側油圧室内に配置され、前記高圧側油圧室内に作用する油圧力を受けて、前記高圧側シート部に向けて付勢される第１開閉体と、
中央の大径部に比して小径となるように両端側に形成された第１小径部および第２小径部とを有し、前記第１小径部が前記第１開閉体と当接するようにして前記低圧側油圧室側に配置された第２開閉体とを備え、
前記第２開閉体は、
前記大径部と前記第１小径部との間に形成された第１段付き部と、前記大径部と前記第２小径部との間に形成された第２段付き部とを有し、前記付勢力発生手段による付勢力を受けて、当該第１段付き部において前記低圧側シート部に向けて付勢され、
前記バランス油圧発生部は、
前記第２小径部の挿入を受ける環状のバランスリングを備え、当該バランスリングと前記第２段付き部との間で油圧室を構成していることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第２噴射弁と当該第２噴射弁を収納するボディとの嵌合部を挟むようにして、前記第１燃料が流通する第１燃料流路と、前記第２燃料が流通する第２燃料流路とが形成されており、
前記第１燃料は、前記第２燃料よりも高い圧力で供給されており、
前記第２燃料の圧力よりは高くかつ当該第２燃料に近い圧力に設定された前記第１燃料を、前記嵌合部に供給するシール燃料供給手段を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、第１油圧制御弁および第２油圧制御弁の少なくとも一方が、三方弁構造が採用された加圧式油圧制御弁として構成されることになる。このため、制御油圧室が低圧側油圧室と連通されていない状態で、高圧側油圧室側から制御油圧室側に作動油を供給して、制御油圧を高めることができるようになる。このため、従来の二方弁構造が採用されたものと比べ、油圧制御時に作動油のリークを防止しつつ、２種類の燃料を別々に噴射することが可能となる。また、本発明によれば、バランス油圧発生部における油圧面積と、高圧側シート部の油圧面積と、低圧側シート部の油圧面積とが、略等しくなるように構成されている。このため、開閉体に作用する作動油の油圧力を良好にバランス（相殺）させることができる。これにより、加圧式油圧制御弁の駆動時に、付勢力発生手段によって開閉体を押す力を低減させることができ、当該付勢力発生手段の小型化が可能となる。
【００１０】
第２の発明によれば、第１開閉体および第２開閉体からなる開閉体を備えるとともにバランス油圧発生部にバランスリングを備えた構成において、第１開閉体および第２開閉体に作用する作動油の油圧力を良好にバランス（相殺）させることができるようになる。
【００１１】
第３の発明によれば、第１燃料流路側から嵌合部を通って第２燃料流路側に向かって第１燃料がリークしてしまうのを良好に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
［気液燃料噴射弁の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１における気液燃料噴射弁１の全体的な構成を説明するための断面図である。本実施形態における内燃機関の燃料噴射装置は、図１に示す気液燃料噴射弁１として構成されている。気液燃料噴射弁１は、内燃機関の燃焼室内へ気体燃料と液体燃料を別々に噴射可能な燃料噴射弁である。
【００１３】
図１に示すように、気液燃料噴射弁１は、その中心部に、第１ボディ１０１を備えている。第１ボディ１０１には、液体燃料の供給を受ける液体燃料入口１０２、気体燃料の供給を受ける気体燃料入口１０３、およびリターン燃料出口１０４がそれぞれ設けられている。気液燃料噴射弁１では、液体燃料が作動油としても機能するように使用されている。尚、気液燃料噴射弁１には、燃料ポンプ（図示省略）によって気体燃料および液体燃料がそれぞれ供給されるようになっている。
【００１４】
リターン燃料出口１０４は、気液燃料噴射弁１の内部を流通した燃料の排出口であり、ここでは詳細な図示を省略しているが、液体燃料は燃料タンクに戻されるようになっている。尚、図１においては、第１ボディ１０１内における気体燃料流路、液体燃料流路、および、リターン燃料流路の詳細についても省略されている。
【００１５】
また、第１ボディ１０１の一方（図１では下方）には、ダブルニードル駆動部２が設けられている。ダブルニードル駆動部２には、液体燃料の噴射を制御するための液体燃料用ニードル２０１が設けられている。ダブルニードル駆動部２には、当該液体燃料用ニードル２０１の外周側に同心状に設けられ、気体燃料の噴射を制御するため気体燃料用ニードル２０２が設けられている。
【００１６】
更に、第１ボディ１０１の他方（図１では上方）には、加圧式油圧制御弁３と減圧式油圧制御弁４とが設けられている。加圧式油圧制御弁３は、気体燃料用ニードル２０２の後端部周辺に設けられた加圧開弁室２０４内の油圧を、油圧源（上記燃料ポンプが相当）からの供給油圧により加圧側で制御するための制御弁である。減圧式油圧制御弁４は、液体燃料用ニードル２０１の後端部周辺に設けられた減圧開弁室２０３の圧力を、上記油圧源からの供給油圧よりも減圧側で制御するための制御弁である。
【００１７】
［気液燃料噴射弁の各部の構成］
以下、図２乃至図４を参照して、気液燃料噴射弁１の各部の構成について詳述する。
図２は、図１に示すダブルニードル駆動部２の詳細な構造を説明するための断面図である。図２に示すダブルニードル駆動部２は、上記第１ボディ１０１の下方に配置された第２ボディ２０５と、当該第２ボディ２０５の下方に配置された第３ボディ２０６とを備えている。これらの第２ボディ２０５と第３ボディ２０６は、リテーナ２０７によって第１ボディ１０１と締結されている。
【００１８】
（気体燃料の噴射制御に関する構成の説明）
第３ボディ２０６における非第２ボディ２０５側の面には、突起状に形成された突起部２０６ａが形成されている。突起部２０６ａには、気体燃料を噴射するための噴孔２０８が形成されている。また、当該突起部２０６ａの内部には、上述した気体燃料用ニードル２０２が摺動可能に配置されている。気体燃料用ニードル２０２の先端部の外周には、第３ボディ２０６との間で、気体燃料流路２０９が形成されている。
【００１９】
気体燃料流路２０９には、各ボディ１０１等に形成された気体燃料流路２１０を介して、気体燃料入口１０３から気体燃料が供給されるようになっている。また、気体燃料用ニードル２０２の先端部は、テーパー状に形成された段付き部２０２ａを有しており、第３ボディ２０６の突起部２０６ａにも、段付き部２０２ａに対応するようにテーパー状に形成された気体燃料用シート部２０６ｂが形成されている。
【００２０】
気体燃料用ニードル２０２の後端部には、フランジ２０２ｂが形成されている。また、当該ニードル２０２の後端側には、フランジ２１１ａを有するピストン２１１が配置されている。当該ニードル２０２とピストン２１１とは、両者のフランジ２０２ｂ、２１１ａがストッパ２１２によって締結されることによって、一体的に往復運動できるようになっている。
【００２１】
ピストン２１１は、段付き状に形成され、第２ボディ２０５に二重嵌合されている。ピストン２１１における段付き状に形成された部位には、第２ボディ２０５との間で、上述した加圧開弁室２０４が形成されている。加圧開弁室２０４は、絞り２１２が途中に設けられた液体燃料流路２１３を介して、加圧式油圧制御弁３と連通している。このため、加圧開弁室２０４内の油圧は、加圧式油圧制御弁３により制御されることとなる。
【００２２】
ストッパ２１２の周辺部位には、第２ボディ２０５と第３ボディ２０６によって、スプリング室２１４が形成されている。スプリング室２１４には、スプリング２１５が設置されている。スプリング２１５は、ストッパ２１２を介して、着座方向（図２の下方向）に気体燃料用ニードル２０２を付勢している。また、スプリング室２１４は、リターン燃料流路２１６を介してリターン燃料出口１０４に連通している。
【００２３】
以上のように構成された気体燃料用ニードル２０２では、当該ニードル２０２の着座方向（図２の下方向）の作用力としては、第１に、液体燃料用ニードル２０１を介して減圧開弁室２０３内の油圧力が作用し、第２に、スプリング２１５の付勢力が作用する。一方、当該ニードル２０２の離座方向（図２の上方向）の作用力としては、加圧開弁室２０４内の油圧力が作用する。
【００２４】
このため、加圧開弁室２０４内の油圧が上記着座方向の作用力に打ち勝つ程度にまで加圧式油圧制御弁３によって高められていない間は、気体燃料用ニードル２０２の段付き部２０２ａが気体燃料用シート部２０６ｂに着座した状態となり、噴孔２０８から気体燃料が噴射されない。一方、加圧開弁室２０４内の油圧が上記離座方向の作用力に打ち勝つ程度にまで高められた場合には、当該段付き部２０２ａが気体燃料用シート部２０６ｂから離座し、噴孔２０８から気体燃料が噴射される。このように、加圧式油圧制御弁３によって加圧開弁室２０４内の油圧を制御することで、気体燃料用ニードル２０２を用いて気体燃料の噴射を制御することが可能となる。
【００２５】
（液体燃料の噴射制御に関する構成の説明）
気体燃料用ニードル２０２の内部には、液体燃料用ニードル２０１が当該ニードル２０２と同心状かつ摺動可能に嵌合されている。また、気体燃料用ニードル２０２の先端部には、液体燃料を噴射するための噴孔２１７が形成されている。更に、気体燃料用ニードル２０２の内部には、液体燃料用ニードル２０１との間で、液体燃料流路２１８が形成されている。
【００２６】
液体燃料流路２１８には、気体燃料用ニードル２０２に形成された液体燃料流路２１９、更には各ボディ１０１等に形成された液体燃料流路２２０を介して、液体燃料入口１０２から液体燃料が供給されるようになっている。また、液体燃料用ニードル２０１の先端部２０１ａと対向する気体燃料用ニードル２０２の内周面には、液体燃料用シート部２０２ｃが形成されている。
【００２７】
液体燃料用ニードル２０１の後端部は、自動調芯パイプ２２１と摺動可能に嵌合されている。自動調芯パイプ２２１は、自動調芯リング２２２を介して第１ボディ１０１に固定されている。これらの自動調芯パイプ２２１、自動調芯リング２２２、および第１ボディ１０１の下面によって囲まれた空間として、上述した減圧開弁室２０３が形成されている。減圧開弁室２０３は、絞り２２３を介して液体燃料入口１０２と連通しているとともに、絞り２２４を介して減圧式油圧制御弁４と連通している。このため、減圧開弁室２０３内の油圧は、減圧式油圧制御弁４により制御されることとなる。
【００２８】
液体燃料用ニードル２０１の後端部の周辺部位には、第２ボディ２０５、ピストン２１１、および第１ボディ１０１によって、スプリング室２２５が形成されている。スプリング室２２５には、スプリング２２６が設置されている。スプリング２２６は、液体燃料用ニードル２０１の後端部に設けられたフランジ２０１ｂを介して、着座方向（図２の下方向）に液体燃料用ニードル２０１を付勢しているとともに、図２の上方向に自動調芯パイプ２２１および自動調芯リング２２２を付勢している。また、スプリング室２２５は、リターン燃料流路２２７を介してリターン燃料出口１０４に連通している。
【００２９】
以上のように構成された液体燃料用ニードル２０１では、当該ニードル２０１の着座方向の作用力としては、第１に、減圧開弁室２０３内の油圧力が作用し、第２に、スプリング２２６の付勢力が作用する。一方、当該ニードル２０１の離座方向の作用力としては、液体燃料用シート部２０２ｃ周辺の液体燃料流路２１８内の油圧力が作用する。
【００３０】
このため、減圧式油圧制御弁４によって減圧開弁室２０３内の油圧が下げられていない場合には、上記着座方向の作用力が上記離座方向の作用力に打ち勝つので、液体燃料用ニードル２０１が液体燃料用シート部２０２ｃに着座した状態となり、噴孔２１７から液体燃料が噴射されない。一方、減圧式油圧制御弁４によって減圧開弁室２０３内の油圧が下げられた場合には、上記着座方向の作用力が弱まることで、上記離座方向の作用力が上記着座方向の作用力に打ち勝つので、液体燃料用ニードル２０１が液体燃料用シート部２０２ｃから離座し、噴孔２１７から液体燃料が噴射される。このように、減圧式油圧制御弁４によって減圧開弁室２０３内の油圧を制御することで、液体燃料用ニードル２０１を用いて液体燃料の噴射を制御することが可能となる。
【００３１】
（気体燃料側への液体燃料のリーク防止構造）
液体燃料流路２２０に供給される液体燃料の圧力は、１８０ＭＰａ程度と非常に高いのに対し、気体燃料流路２０９に供給される気体燃料の圧力は、２０ＭＰａ程度と液体燃料よりは低くなる。このため、液体燃料流路２２０と気体燃料流路２０９との間の部位における第３ボディ２０６の内周と気体燃料用ニードル２０２の外周との嵌合部２２８では、何らの配慮もなされていなければ、これらの燃料の圧力差により、液体燃料流路２２０側から気体燃料流路２０９側に向かって液体燃料がリークしてしまうことになる。
【００３２】
そこで、本実施形態では、そのような液体燃料のリークを防止すべく、第２ボディ２０５に、気体燃料圧バランス弁２２９を備えている。より具体的には、気体燃料圧バランス弁２２９は、第２ボディ２０５内に摺動可能に配置されたチェック弁ピストン２３０と、第２ボディ２０５内に形成されたチェック弁室２３１内に移動可能に配置されたチェック弁球２３２とを備えている。
【００３３】
チェック弁球２３２は、チェック弁室２３１におけるチェック弁シート部２３１ａに当接するように配置されている。チェック弁シート部２３１ａの中央部には、途中に絞り２３３が設けられたガスシール燃料流路２３４が連通している。ガスシール燃料流路２３４は、上記嵌合部２２８において気体燃料用ニードル２０２に設けられた座ぐり穴２３５に連通している。このため、ガスシール燃料流路２３４には、嵌合部２２８を通って液体燃料流路２２０側からリークしてきた液体燃料が流通することになる。ここでは、この燃料のことを「ガスシール燃料」と称する。
【００３４】
この気体燃料圧バランス弁２２９では、更に、チェック弁ピストン２３０の径方向の面積と、チェック弁球２３２に作用するガスシール圧力の受圧面積とが等しくなるように構成されている。また、チェック弁室２３１は、リターン燃料流路２１６に連通している。
【００３５】
チェック弁ピストン２３０における非チェック弁球２３２側の面には、スプリング室２３６が形成されている。スプリング室２３６には、スプリング２３７が配置されている。スプリング２３７は、チェック弁ピストン２３０を介して、チェック弁球２３２をチェック弁シート部２３１ａに向けて付勢している。また、スプリング室２３６には、気体燃料流路２３８を介して気体燃料が供給されている。更に、チェック弁ピストン２３０は、その胴体部において、ガスシール部材２３９によって気体燃料が気体燃料流路２３８側からチェック弁室２３１側にリークしないようにシールされている。
【００３６】
以上のように構成された気体燃料圧バランス弁２２９では、チェック弁ピストン２３０には、スプリング室２３６内の気体燃料圧力とスプリング２３７の付勢力との合力が、チェック弁球２３２をチェック弁シート部２３１ａに押し付ける力として作用する。一方、チェック弁球２３２には、ガスシール燃料の油圧力がチェック弁ピストン２３０の付勢力に抗する方向に作用する。
【００３７】
上述したように、気体燃料圧バランス弁２２９では、チェック弁ピストン２３０の径方向の面積と、チェック弁球２３２に作用するガスシール圧力の受圧面積とが等しくなるように構成されている。このため、気体燃料圧バランス弁２２９は、ガスシール燃料の油圧力が、スプリング室２３６内の気体燃料圧力とスプリング２３７の付勢力の合力と等しくなった状態でバランスするようになる。また、嵌合部２２８を通ってガスシール燃料流路２３４に流れ出るガスシール燃料が増えたことで、ガスシール燃料の油圧力が高まった場合には、チェック弁球２３２がチェック弁シート部２３１ａから離座することで、ガスシール燃料がリターン燃料流路２１６を通ってリターン燃料出口１０４に逃がされるようになる。
【００３８】
このため、気体燃料圧バランス弁２２９によれば、スプリング２３７の付勢力を所望の値に設定することで、ガスシール燃料流路２３４内の油圧力を所望の値に維持することができるようになる。本実施形態では、ガスシール燃料圧力が、気体燃料圧力よりも僅かに高い圧力となるように、スプリング２３７の付勢力を調整している。このような設定によれば、液体燃料流路２２０側から嵌合部２２８を通って気体燃料流路２０９側に向かって液体燃料がリークしてしまうのを良好に防止することが可能となる。
【００３９】
（加圧式油圧制御弁の詳細構造）
図３は、図１に示す加圧式油圧制御弁３の詳細な構造を説明するための断面図である。
図３に示す加圧式油圧制御弁３は、上記第１ボディ１０１の上方に配置された第４ボディ３０１と、当該第４ボディ３０１の上方に配置された第５ボディ３０２と、当該第５ボディ３０２の上方に配置された第６ボディ３０３とを備えている。これらの第４ボディ３０１、第５ボディ３０２、および第６ボディ３０３は、リテーナ３０４によって第１ボディ１０１と締結されている。
【００４０】
図３に示すように、加圧式油圧制御弁３の中央部には、加圧式油圧制御弁３内の燃料流路を切り替えるためのピストンバルブ３０５が配置されている。ピストンバルブ３０５は、中央の大径部３０５ａと、図３の下方側の第１小径部３０５ｂと、図３の上方側の第２小径部３０５ｃとを有している。ピストンバルブ３０５は、大径部３０５ａにおいて、第４ボディ３０１に摺動可能に嵌合されている。
【００４１】
ピストンバルブ３０５の下方側の第４ボディ３０１の内部には、高圧側油圧室３０６が形成されている。高圧側油圧室３０６は、液体燃料流路３０７を介して液体燃料入口１０２と連通している。また、高圧側油圧室３０６は、バルブ穴３０８を介して制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０とに連通している。制御油圧室３０９は、加圧燃料流路３１１を介してダブルニードル駆動部２の加圧開弁室２０４と連通している。
【００４２】
また、高圧側油圧室３０６の内部には、当該油圧室３０６とバルブ穴３０８との間の連通と遮断を切り替えるためのフラットバルブ３１２が組み込まれている。より具体的には、フラットバルブ３１２の表面には、円周状に突出したシート当接部３１２ａが形成されている。このシート当接部３１２ａとこれに対向する第４ボディ３０１側のフラットバルブシート部３０６ａとが当接した際に、高圧側油圧室３０６とバルブ穴３０８との連通が遮断されるようになっている。
【００４３】
フラットバルブ３１２は、また、高圧側油圧室３０６内に配置されたスプリング３１３によって、フラットバルブシート部３０６ａ側に向けて付勢されている。更に、フラットバルブ３１２は、高圧側油圧室３０６内に作用する液体燃料の油圧によって、フラットバルブシート部３０６ａ側に向けて付勢されている。
【００４４】
ピストンバルブ３０５の第１小径部３０５ｂは、その先端部がフラットバルブ３１２と当接するようにしてバルブ穴３０８に挿入されている。バルブ穴３０８の内周と第１小径部３０５ｂの外周との間には、高圧側油圧室３０６と制御油圧室３０９、または、制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０との連通を許容するクリアランスが設けられている。
【００４５】
ピストンバルブ３０５における第１小径部３０５ｂと大径部３０５ａとの段付き部３０５ｄには、低圧側油圧室３１０側のバルブ穴３０８近傍に設けられたテーパー状のピストンバルブシート部３１０ａと当接するシート当接部３０５ｅが設けられている。シート当接部３０５ｅとピストンバルブシート部３１０ａとが当接することで、制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０との連通が遮断するようになっている。
【００４６】
また、ピストンバルブ３０５の第２小径部３０５ｃは、第４ボディ３０１内に嵌め込まれたバランスリング３１４内に摺動可能に嵌合されている。バランスリング３１４は、ストッパ３１５として機能する第５ボディ３０２によって上方への移動が規制されている。
【００４７】
また、大径部３０５ａと第２小径部３０５ｃとの段付き部３０５ｆとバランスリング３１４との間には、バランス室３１６が形成されている。バランス室３１６は、液体燃料流路３１７を介して液体燃料入口１０２と連通している。このため、ピストンバルブ３０５は、バランス室３１６内の液体燃料の油圧力によって、ピストンバルブシート部３１０ａの方向に付勢されている。
【００４８】
更に、ピストンバルブ３０５の第２小径部３０５ｃ側（図３の上方側）には、ピストンバルブ３０５をピストンバルブシート部３１０ａの方向に付勢するための付勢機構３１８が設置されている。付勢機構３１８は、蓄積される電荷の量に応じて伸縮する圧電素子３１９を利用してピストンバルブ３０５を駆動するための機構である。
【００４９】
第６ボディ３０３の非第５ボディ３０２側端部には、キャップ３２０が固定されている。第６ボディ３０３には、このキャップ３２０およびカラー３２１を介して上記圧電素子３１９が収納されている。圧電素子３１９は、図示省略する電力源から電力の供給を受けられるようになっている。
【００５０】
第６ボディ３０３の内側には、フランジ３２２が形成されている。圧電素子３１９は、そのフランジ３２２によって一端が規制されたスプリング３２３によって、ピストン３２４を介してキャップ３２０の方向に付勢されている。
【００５１】
ピストン３２４の下方側の第６ボディ３０３には、Ｏリング３２５によって第６ボディ３０３の内面とシールされた状態で摺動可能に嵌合された大径ピストン３２６が配置されている。大径ピストン３２６の更に下方には、ピストンバルブ３０５と当接する小径ピストン３２７が第５ボディ３０２によって摺動可能に嵌合されている。
【００５２】
大径ピストン３２６と小径ピストン３２７との間には、液体燃料が充満した変位加圧室３２８が形成されている。上記圧電素子３１９の伸びは、ピストン３２４から大径ピストン３２６に伝達され、これにより、変位加圧室３２８が加圧される。これにより、小径ピストン３２７において、大径ピストン３２６の変位が拡大されたうえで、当該変位がピストンバルブ３０５に伝達される。
【００５３】
小径ピストン３２７とピストンバルブ３０５との当接部の周辺には、第５ボディ３０２、バランスリング３１４、および第４ボディ３０１とによって囲まれたリターン室３２９が形成されている。リターン室３２９は、リターン燃料流路３３０を介して低圧側油圧室３１０と連通している。また、リターン室３２９および低圧側油圧室３１０は、リターン燃料出口１０４と連通している。
【００５４】
更に、本実施形態の加圧式油圧制御弁３は、次のような構成を採用したことに主な特徴を有している。すなわち、本実施形態では、バランスリング３１４の油圧面積と、フラットバルブシート部３０６ａの油圧面積（フラットバルブ３１２のシート当接部３１２ａとの接触部位の内側の面積）と、ピストンバルブシート部３１０ａの油圧面積（ピストンバルブ３０５のシート当接部３０５ｅとの接触部位の内側の面積）とが、略等しくなるように構成されている。
【００５５】
以上のように構成された加圧式油圧制御弁３では、当該制御弁３が駆動していない状態、つまり、圧電素子３１９に電荷が注入されていないために圧電素子３１９の伸びが生じていない状態では、フラットバルブ３１２は、フラットバルブシート部３０６ａに当接（着座）した状態となり、高圧側油圧室３０６と制御油圧室３０９との連通が遮断される。
【００５６】
また、この場合には、ピストンバルブ３０５のシート当接部３０５ｅは、ピストンバルブシート部３１０ａから離座した状態となり、制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０とが連通される。これにより、制御油圧室３０９側から低圧側油圧室３１０側に液体燃料（作動油）が流れることで、制御油圧室３０９内の油圧が低下し、その結果、加圧開弁室２０４内の油圧が下がるようになる。その結果、気体燃料用ニードル２０２を下方向に付勢する力が上方向に付勢する力を上回り、気体燃料用ニードル２０２が着座する。
【００５７】
一方、加圧式油圧制御弁３が駆動された状態、つまり、圧電素子３１９に電荷が注入されていることで圧電素子３１９に伸びが発生した状態では、ピストンバルブ３０５のシート当接部３０５ｅは、ピストンバルブシート部３１０ａに着座した状態となり、制御油圧室３０９と低圧側油圧室３１０との連通が遮断される。
【００５８】
また、この場合には、フラットバルブ３１２は、フラットバルブシート部３０６ａから離座した状態となり、高圧側油圧室３０６と制御油圧室３０９とが連通される。これにより、高圧側油圧室３０６側から制御油圧室３０９側に高圧の液体燃料（作動油）が流れることで、制御油圧室３０９内の油圧が高められる。その結果、加圧開弁室２０４には、高圧の液体燃料が絞り２１２により規制された速度で流入し、加圧開弁室２０４内の油圧が油圧源からの作動油圧力（高圧）方向に高められる。その結果、気体燃料用ニードル２０２を上方向に付勢する力が下方向に付勢する力を上回り、気体燃料用ニードル２０２がリフトする。
【００５９】
以上説明した加圧式油圧制御弁３によれば、三方弁構造を用いたことで、制御油圧室３０９が低圧側油圧室３１０と連通されていない状態で、高圧側油圧室３０６側から制御油圧室３０９側に作動油を供給して、加圧開弁室２０４内の油圧を高めることのできる構成が得られる。このため、従来の二方弁構造が採用されたものと比べ、加圧開弁室２０４内の油圧制御時の液体燃料（作動油）のリークを防止しつつ、気体燃料用ニードル２０２の噴射制御を行うことが可能となる。
【００６０】
液体燃料の圧力は、１８０ＭＰａ程度と非常に高く、上記付勢機構３１８は、この油圧に基づく力に抗して、ピストンバルブ３０５を駆動しなければならなくなる。本実施形態の加圧式油圧制御弁３によれば、バランスリング３１４の油圧面積と、フラットバルブシート部３０６ａの油圧面積と、ピストンバルブシート部３１０ａの油圧面積とが略等しくなるように構成されている。このため、ピストンバルブ３０５に作用する液体燃料の油圧力をバランス（相殺）させることができる。これにより、加圧式油圧制御弁３の駆動時に、付勢機構３１８によってピストンバルブ３０５を押す力を低減させることができ、当該付勢機構３１８の小型化が可能となる。
【００６１】
（減圧式油圧制御弁の詳細構造）
図４は、図１に示す減圧式油圧制御弁４の詳細な構造を説明するための断面図である。
図４に示す減圧式油圧制御弁４は、上記第１ボディ１０１の上方に順に配置された、第７ボディ４０１、第８ボディ４０２、および第９ボディ４０３を備えている。これらの各ボディ４０１等は、リテーナ４０４によって第１ボディ１０１と締結されている。
【００６２】
図４に示すように、第７ボディ４０１の中央部には、液体燃料流路４０５を介して液体燃料の供給を受ける高圧側油圧室４０６が形成されている。また、高圧側油圧室４０６の下方には、リターン燃料流路４０７を介してリターン燃料出口１０４と連通されたスプリング室４０８が形成されている。更に、高圧側油圧室４０６の上方には、減圧燃料流路４０９を介して減圧開弁室２０３と連通された制御油圧室４１０が形成されている。
【００６３】
第７ボディ４０１には、高圧側油圧室４０６と制御油圧室４１０とを仕切るようにして、ピストンバルブ４１１のピストンバルブピラー部４１１ａが嵌合されている。スプリング室４０８の内部には、ピストンバルブピラー部４１１ａを制御油圧室４１０側に向けて付勢するスプリング４１２が配置されている。
【００６４】
ピストンバルブ４１１の中央部には、制御油圧室４１０に設けられたピストンバルブシート部４１０ａと当接するシート当接部４１１ｂが形成されている。また、ピストンバルブ４１１の非ピラー部４１１ａ側の端部には、円周状に突出したシート当接部４１１ｃが形成されている。シート当接部４１１ｃは、ピストンバルブ４１１が上方向に付勢された際に、第８ボディ４０２内に設けられたフラットバルブシート部４０２ａに当接することで、第８ボディ４０２内に形成された低圧側油圧室４１３と制御油圧室４１０とを閉塞させられるようになっている。低圧側油圧室４１３は、リターン燃料流路４１４を介してリターン燃料出口１０４と連通している。
【００６５】
更に、ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｃ側（図４の上方側）には、ピストンバルブ４１１をピストンバルブシート部４１０ａの方向に付勢するための付勢機構４１５が設置されている。付勢機構４１５は、圧電素子４１６を利用した付勢機構３１８と同様の構成を有している。このため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【００６６】
また、減圧式油圧制御弁４では、フラットバルブシート部４０２ａの油圧面積（ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｃとの接触部位の内側の面積）と、ピストンバルブシート部４１０ａの油圧面積（ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｂとの接触部位の内側の面積）と、ピストンバルブピラー部４１１ａの油圧面積とが、略等しくなるように構成されている。これにより、ピストンバルブ４１１に作用する液体燃料の油圧力をバランス（相殺）させることができる。
【００６７】
以上のように構成された減圧式油圧制御弁４では、当該制御弁４が駆動していない状態、つまり、圧電素子４１６に電荷が注入されていないために圧電素子４１６の伸びが生じていない状態では、ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｃは、フラットバルブシート部４０２ａに当接した状態となり、高圧側油圧室４０６と制御油圧室４１０とが連通される。この場合には、その結果、液体燃料用ニードル２０１を下方向に付勢する力が上方向に付勢する力を上回っているので、液体燃料用ニードル２０１が着座する。
【００６８】
一方、減圧式油圧制御弁４が駆動された状態、つまり、圧電素子４１６に電荷が注入されていることで圧電素子４１６に伸びが発生した状態では、ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｂは、ピストンバルブシート部４１０ａに着座した状態となり、高圧側油圧室４０６と制御油圧室４１０との連通が遮断される。
【００６９】
また、この場合には、ピストンバルブ４１１のシート当接部４１１ｃは、フラットバルブシート部４０２ａから離座した状態となり、制御油圧室４１０と低圧側油圧室４１３とが連通される。これにより、減圧開弁室２０３には、液体燃料入口１０２から高圧の液体燃料が絞り２２３によって規制された速度で流入すると同時に、減圧開弁室２０３から、絞り２２４により規制された速度で液体燃料の流出が生ずることとなる。その結果、トータルとしては、減圧開弁室２０３からは規制された速度で液体燃料（作動油）が流失することとなる。その結果、液体燃料用ニードル２０１を上方向に付勢する力が下方向に付勢する力を上回り、液体燃料用ニードル２０１がリフトする。
【００７０】
以上説明した減圧式油圧制御弁４によれば、三方弁構造を用いたことで、制御油圧室４１０が高圧側油圧室４０６と連通されていない状態で、制御油圧室４１０側から低圧側油圧室４１３側に作動油を排出して、減圧開弁室２０３内の油圧力を下げることのできる構成が得られる。このため、従来の二方弁構造が採用されたものと比べ、減圧開弁室２０３内の油圧制御時の液体燃料（作動油）のリークを防止しつつ、液体燃料用ニードル２０１の噴射制御を行うことが可能となる。
【００７１】
ところで、上述した実施の形態１においては、液体燃料用ニードル２０１と、当該液体燃料用ニードル２０１の同心外側に配置された気体燃料用ニードル２０２とを備えるようにし、気体燃料と液体燃料を別々に噴射するようにしている。しかしながら、本発明における内燃機関の燃料噴射装置の構成はこれに限定されるものではない。すなわち、上記の構成とは逆に、気体燃料用ニードルと、当該気体燃料用ニードルの同心外側に配置された液体燃料用ニードルとを備えるようにしてもよい。
【００７２】
また、上述した実施の形態１においては、気体燃料用ニードル２０２を駆動するための油圧を加圧式油圧制御弁３で制御するようにするとともに、液体燃料用ニードル２０１を駆動するための油圧を減圧式油圧制御弁４で制御するようにしている。しかしながら、本発明における内燃機関の燃料噴射装置の構成はこれに限定されるものではない。すなわち、上記の構成とは逆に、気体燃料用ニードルを減圧式油圧制御弁で制御するとともに、液体燃料用ニードルを加圧式油圧制御弁で制御するようにしてもよく、更には、双方のニードルを加圧式油圧制御弁で制御するようにしてもよい。
【００７３】
また、上述した実施の形態１においては、第１燃料として液体燃料を使用するとともに、第２燃料として気体燃料を使用するようにしている。しかしながら、本発明における内燃機関の燃料噴射装置に適用可能な燃料の構成は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、双方のニードルから噴射される燃料を異種の液体燃料もしくは異種の気体燃料としてもよい。
【００７４】
尚、上述した実施の形態１においては、液体燃料が前記第１の発明における「第１燃料
」に、液体燃料用ニードル２０１が前記第１の発明における「第１噴射弁」に、気体燃料が前記第１の発明における「第２燃料」に、気体燃料用ニードル２０２が前記第１の発明における「第２噴射弁」に、減圧式油圧制御弁４が前記第１の発明における「第１油圧制御弁」に、加圧式油圧制御弁３が前記第１の発明における「第２油圧制御弁」に、ピストンバルブ３０５およびフラットバルブ３１２が前記第１の発明における「開閉体」に、付勢機構３１８が前記第１の発明における「付勢力発生手段」に、液体燃料の供給を受けるバランス室３１６が前記第１の発明における」「バランス油圧発生部」に、フラットバルブシート部３０６ａが前記第１の発明における「高圧側シート部」に、ピストンバルブシート部３１０ａが前記第１の発明における「低圧側シート部」に、それぞれ相当している。
また、フラットバルブ３１２が前記第２の発明における「第１開閉体」に、ピストンバルブ３０５が前記第２の発明における「第２開閉体」に、シート当接部３０５ｅを含む段付き部３０５ｄが前記第２の発明における「第１段付き部」に、段付き部３０５ｆが前記第２の発明における「第２段付き部」に、バランス室３１６が前記第２の発明における「油圧室」に、それぞれ相当している。
また、第３ボディ２０６が前記第３の発明における「第２噴射弁を収納するボディ」に、液体燃料流路２２０が前記第３の発明における「第１燃料流路」に、気体燃料流路２０９が前記第３の発明における「第２燃料流路」に、それぞれ相当している。また、気体燃料圧バランス弁２２９により圧力調整された液体燃料をガスシール燃料流路２３４を介して嵌合部２２８に供給することにより前記第３の発明における「シール燃料供給手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１における気液燃料噴射弁の全体的な構成を説明するための断面図である。
【図２】図１に示すダブルニードル駆動部の詳細な構造を説明するための断面図である。
【図３】図１に示す加圧式油圧制御弁の詳細な構造を説明するための断面図である。
【図４】図１に示す減圧式油圧制御弁の詳細な構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 気液燃料噴射弁
２ ダブルニードル駆動部
３ 加圧式油圧制御弁
４ 減圧式油圧制御弁
１０１ 第１ボディ
１０２ 液体燃料入口
１０３ 気体燃料入口
１０４ リターン燃料出口
２０１ 液体燃料用ニードル
２０２ 気体燃料用ニードル
２０２ａ 段付き部
２０２ｃ 液体燃料用シート部
２０３ 減圧開弁室
２０４ 加圧開弁室
２０５ 第２ボディ
２０６ 第３ボディ
２０６ｂ 気体燃料用シート部
２０８、２１７ 噴孔
２０９、２１０、２３８ 気体燃料流路
２１３、２１８、２１９、２２０ 液体燃料流路
２１６、２２７ リターン燃料流路
２２８ 嵌合部
２２９ 気体燃料圧バランス弁
２３０ チェック弁ピストン
２３１ チェック弁室
２３１ａ チェック弁シート部
２３２ チェック弁球
２３４ ガスシール燃料流路
２３５ 座ぐり穴
２３７ スプリング
２３９ ガスシール部材
３０１ 第４ボディ
３０２ 第５ボディ
３０３ 第６ボディ
３０５ ピストンバルブ
３０５ａ 大径部
３０５ｂ 小径部
３０５ｃ 小径部
３０５ｄ 段付き部
３０５ｅ シート当接部
３０５ｆ 段付き部
３０６ 高圧側油圧室
３０６ａ フラットバルブシート部
３０７ 液体燃料流路
３０８ バルブ穴
３０９ 制御油圧室
３１０ 低圧側油圧室
３１０ａ ピストンバルブシート部
３１１ 加圧燃料流路
３１２ フラットバルブ
３１２ａ シート当接部
３１３ スプリング
３１４ バランスリング
３１５ ストッパ
３１６ バランス室
３１７ 液体燃料流路
３１８ 付勢機構
３１９ 圧電素子
３２４ ピストン
３２６ 大径ピストン
３２７ 小径ピストン
３２８ 変位加圧室
３２９ リターン室
３３０ リターン燃料流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１燃料の噴射を担う第１噴射弁と、
前記第１噴射弁の同心外側に配置され、第２燃料の噴射を担う第２噴射弁と、
前記第１噴射弁を駆動するための油圧を制御する第１油圧制御弁と、
前記第２噴射弁を駆動するための油圧を制御する第２油圧制御弁とを備え、
前記第１油圧制御弁および／または前記第２油圧制御弁は、油圧源からの供給油圧により加圧側で制御する加圧式油圧制御弁であり、
前記加圧式油圧制御弁は、
油圧源から作動油の供給を受ける高圧側油圧室と、
前記高圧側油圧室と連通可能に形成され、前記第１噴射弁および／または前記第２噴射弁に作動油を供給するための制御油圧室と、
前記制御油圧室と連通可能に形成され、前記制御油圧室内から作動油を排出するための低圧側油圧室と、
前記高圧側油圧室と前記制御油圧室との連通および遮断、並びに、前記制御油圧室と前記低圧側油圧室との連通および遮断を担う開閉体と、
前記高圧側油圧室内に作用する油圧力を受けて前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とを閉塞するように付勢される前記開閉体に対して、当該開閉体に作用する油圧力に抗する方向に付勢力を付与可能な付勢力発生手段と、
前記油圧源から作動油の供給を受け、前記付勢力発生手段による前記付勢力と同方向に前記開閉体を付勢する油圧力を発するバランス油圧発生部とを備え、
前記加圧式油圧制御弁は、前記開閉体が前記高圧側油圧室の高圧側シート部に向けて付勢されたことで前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とが閉塞された際に前記制御油圧室と前記低圧側油圧室とが連通され、一方、前記開閉体が前記低圧側油圧室の低圧側シート部に向けて付勢されたことで前記制御油圧室と前記低圧側油圧室が閉塞された際に前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とが連通されるように構成されており、
前記バランス油圧発生部における油圧面積と、前記高圧側シート部の油圧面積と、前記低圧側シート部の油圧面積とが、略等しくなるように構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記開閉体は、
前記高圧側油圧室内に配置され、前記高圧側油圧室内に作用する油圧力を受けて、前記高圧側シート部に向けて付勢される第１開閉体と、
中央の大径部に比して小径となるように両端側に形成された第１小径部および第２小径部とを有し、前記第１小径部が前記第１開閉体と当接するようにして前記低圧側油圧室側に配置された第２開閉体とを備え、
前記第２開閉体は、
前記大径部と前記第１小径部との間に形成された第１段付き部と、前記大径部と前記第２小径部との間に形成された第２段付き部とを有し、前記付勢力発生手段による付勢力を受けて、当該第１段付き部において前記低圧側シート部に向けて付勢され、
前記バランス油圧発生部は、
前記第２小径部の挿入を受ける環状のバランスリングを備え、当該バランスリングと前記第２段付き部との間で油圧室を構成していることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記第２噴射弁と当該第２噴射弁を収納するボディとの嵌合部を挟むようにして、前記第１燃料が流通する第１燃料流路と、前記第２燃料が流通する第２燃料流路とが形成されており、
前記第１燃料は、前記第２燃料よりも高い圧力で供給されており、
前記第２燃料の圧力よりは高くかつ当該第２燃料に近い圧力に設定された前記第１燃料を、前記嵌合部に供給するシール燃料供給手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項１】
第１燃料の噴射を担う第１噴射弁と、
前記第１噴射弁の同心外側に配置され、第２燃料の噴射を担う第２噴射弁と、
前記第１噴射弁を駆動するための油圧を制御する第１油圧制御弁と、
前記第２噴射弁を駆動するための油圧を制御する第２油圧制御弁とを備え、
前記第１油圧制御弁および／または前記第２油圧制御弁は、油圧源からの供給油圧により加圧側で制御する加圧式油圧制御弁であり、
前記加圧式油圧制御弁は、
油圧源から作動油の供給を受ける高圧側油圧室と、
前記高圧側油圧室と連通可能に形成され、前記第１噴射弁および／または前記第２噴射弁に作動油を供給するための制御油圧室と、
前記制御油圧室と連通可能に形成され、前記制御油圧室内から作動油を排出するための低圧側油圧室と、
前記高圧側油圧室と前記制御油圧室との連通および遮断、並びに、前記制御油圧室と前記低圧側油圧室との連通および遮断を担う開閉体と、
前記高圧側油圧室内に作用する油圧力を受けて前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とを閉塞するように付勢される前記開閉体に対して、当該開閉体に作用する油圧力に抗する方向に付勢力を付与可能な付勢力発生手段と、
前記油圧源から作動油の供給を受け、前記付勢力発生手段による前記付勢力と同方向に前記開閉体を付勢する油圧力を発するバランス油圧発生部とを備え、
前記加圧式油圧制御弁は、前記開閉体が前記高圧側油圧室の高圧側シート部に向けて付勢されたことで前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とが閉塞された際に前記制御油圧室と前記低圧側油圧室とが連通され、一方、前記開閉体が前記低圧側油圧室の低圧側シート部に向けて付勢されたことで前記制御油圧室と前記低圧側油圧室が閉塞された際に前記高圧側油圧室と前記制御油圧室とが連通されるように構成されており、
前記バランス油圧発生部における油圧面積と、前記高圧側シート部の油圧面積と、前記低圧側シート部の油圧面積とが、略等しくなるように構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記開閉体は、
前記高圧側油圧室内に配置され、前記高圧側油圧室内に作用する油圧力を受けて、前記高圧側シート部に向けて付勢される第１開閉体と、
中央の大径部に比して小径となるように両端側に形成された第１小径部および第２小径部とを有し、前記第１小径部が前記第１開閉体と当接するようにして前記低圧側油圧室側に配置された第２開閉体とを備え、
前記第２開閉体は、
前記大径部と前記第１小径部との間に形成された第１段付き部と、前記大径部と前記第２小径部との間に形成された第２段付き部とを有し、前記付勢力発生手段による付勢力を受けて、当該第１段付き部において前記低圧側シート部に向けて付勢され、
前記バランス油圧発生部は、
前記第２小径部の挿入を受ける環状のバランスリングを備え、当該バランスリングと前記第２段付き部との間で油圧室を構成していることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記第２噴射弁と当該第２噴射弁を収納するボディとの嵌合部を挟むようにして、前記第１燃料が流通する第１燃料流路と、前記第２燃料が流通する第２燃料流路とが形成されており、
前記第１燃料は、前記第２燃料よりも高い圧力で供給されており、
前記第２燃料の圧力よりは高くかつ当該第２燃料に近い圧力に設定された前記第１燃料を、前記嵌合部に供給するシール燃料供給手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２５０１５６（Ｐ２００９−２５０１５６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０１０１６（Ｐ２００８−１０１０１６）
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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