(57)【要約】【課題】  大型の電磁手段（一般的には、性能の高い手段）を用いる必要のない燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  燃料噴射孔１０と、該燃料噴射孔への燃料の流入を遮断するニードル２と、該ニードルを燃料噴射孔から離れる方向へ移動させて燃料噴射孔へ燃料を流入させるニードル移動手段４とを具備する燃料噴射弁において、前記ニードル移動手段によってニードルが燃料噴射孔から離れる方向へ移動せしめられるときに上記ニードルが燃料噴射孔から離れている程度が予め定められた程度よりも小さい間でのみ該ニードルを燃料噴射孔から離す方向に該ニードルに力を加える印加手段を具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射孔と、該燃料噴射孔への燃料の流入を遮断するニードルと、該ニードルを燃料噴射孔から離れる方向へ移動させて燃料噴射孔へ燃料を流入させるニードル移動手段とを具備する燃料噴射弁において、前記ニードル移動手段によってニードルが燃料噴射孔から離れる方向へ移動せしめられるときに上記ニードルが燃料噴射孔から離れている程度が予め定められた程度よりも小さい間でのみ該ニードルを燃料噴射孔から離す方向に該ニードルに力を加える印加手段を具備することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
上記印加手段がニードルを燃料噴射孔から離す方向へ力を発生する弾性体を有し、ニードルが燃料噴射孔への燃料の流入を遮断した状態から燃料噴射孔から上記予め定められた程度だけ離れた状態になるまでの間は上記弾性体が発生する力がニードルに印加され、ニードルが燃料噴射孔から上記予め定められた程度以上離れると上記弾性体が発生する力のニードルへの印加が遮断されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
上記印加手段がニードルを燃料噴射孔から離す方向へ燃料から力を受ける受圧部材を有し、ニードルが燃料噴射孔への燃料の流入を遮断した状態から燃料噴射孔から上記予め定められた程度だけ離れた状態になるまでの間は上記受圧部材が燃料から受ける力がニードルに印加され、ニードルが燃料噴射孔から上記予め定められた程度以上離れると上記受圧部材が燃料から受ける力のニードルへの印加が遮断されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
ニードルを収容するハウジングをさらに具備し、ニードルが燃料噴射孔への燃料の流入を遮断しているときにはニードルが該ハウジングの内壁面に当接しており、ニードルが該ハウジングの内壁面から離されると燃料噴射孔へ燃料が流入せしめられ、ニードルがハウジング内壁面から離されたとき、ニードルとハウジング内壁面との間を通ってニードルの先端近傍に燃料が回り込む請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、上記予め定められた程度がニードルがハウジング内壁面から離されたときにニードルとハウジング内壁面との間を流れる燃料に対する絞り作用が生じるか否かを分ける境界に相当する程度であることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁が開示されている。この燃料噴射弁は、燃料噴射孔（特許文献１では、「燃料噴射孔部」と称され、参照符号８が付されている）と、該燃料噴射孔を閉鎖するための部材（特許文献１では、プランジャ４とロッド５と弁体６とからなる可動部４Ａであり、以下この部材を特許文献１と同じく「可動部」という）とを具備する。この燃料噴射弁では、燃料噴射孔を開放する方向（以下「開弁方向」という）に可動部に働く燃料の圧力から生じる力（以下「燃圧による開弁力」という）と、燃料噴射孔を閉鎖する方向（以下「閉弁方向」と称す）に可動部に働く燃料の圧力から生じる力（以下「燃圧力による閉弁力」という）と、閉弁方向に可動部に働くスプリングから生じる力（以下「スプリングによる閉弁力」という）とが可動部にかかっている。また、この燃料噴射弁は、開弁方向に可動部に働く力を電磁的に発生させる手段（以下「電磁手段」という）を具備している。
【０００３】
特許文献１では、上記２つの閉弁力（すなわち、燃圧による閉弁力とスプリングによる閉弁力）の合計が上記燃圧による開弁力よりも大きいことから、上記電磁手段からの力（以下「電磁手段による開弁力」という）が発生されていないときには、可動部は燃料噴射孔を閉鎖している。一方、上記電磁手段による開弁力と上記燃圧による開弁力との合計は上記２つの閉弁力の合計よりも大きいことから、上記電磁手段により力が発生されたときには、可動部は燃料噴射孔から離れるように移動せしめられ、これにより、燃料噴射孔が開放され、該燃料噴射孔から燃料が噴射される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５７５３４号公報
【特許文献２】特許第２６０１９７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、上記電磁手段により力が発生され、可動部が燃料噴射孔から離れるように移動せしめられるとき、上記燃圧による開弁力は、可動部の移動量の増大に伴って増大する。そして、可動部が燃料噴射孔から最も離れたところまで移動せしめられたときには、上記燃圧による開弁力は最大となって、燃圧による閉弁力にほぼ等しくなっている。ここで、電磁手段による開弁力の発生が停止されると、可動部は燃料噴射孔を閉鎖することになるのであるが、このとき、上述したように、燃圧による開弁力は閉弁力にほぼ等しく、燃圧を制御しても全体的な閉弁力を増大させることはできないから、可動部に燃料噴射孔を良好に閉鎖させるためには、スプリングによる閉弁力を相応に大きくしておかなければならない。
【０００６】
ところが、可動部が燃料噴射孔を閉鎖しているときの燃圧による開弁力は小さいので、スプリングによる閉弁力が過剰に大きくされている場合に、可動部を良好に移動させるためには、性能の高い電磁手段（すなわち、より大きな開弁力を発生し得る電磁手段）を用いる必要がある。そして、一般的に、性能の高い電磁手段は、大型の電磁手段であることが多い。したがって、性能の高い電磁手段を用いる場合、大型の電磁手段を利用せざるをえず、燃料噴射弁が大型化し、例えば、燃料噴射弁を内燃機関に搭載する場合、内燃機関への燃料噴射弁の搭載性が悪くなる。また、一般的に、大型の電磁手段は応答性が悪いことが多い。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、大型の電磁手段（一般的には、性能の高い手段）を用いる必要のない燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、燃料噴射孔と、該燃料噴射孔への燃料の流入を遮断するニードルと、該ニードルを燃料噴射孔から離れる方向へ移動させて燃料噴射孔へ燃料を流入させるニードル移動手段とを具備する燃料噴射弁において、前記ニードル移動手段によってニードルが燃料噴射孔から離れる方向へ移動せしめられるときに上記ニードルが燃料噴射孔から離れている程度が予め定められた程度よりも小さい間でのみ該ニードルを燃料噴射孔から離す方向に該ニードルに力を加える印加手段を具備する。
２番目の発明では、１番目の発明において、上記印加手段がニードルを燃料噴射孔から離す方向へ力を発生する弾性体を有し、ニードルが燃料噴射孔への燃料の流入を遮断した状態から燃料噴射孔から上記予め定められた程度だけ離れた状態になるまでの間は上記弾性体が発生する力がニードルに印加され、ニードルが燃料噴射孔から上記予め定められた程度以上離れると上記弾性体が発生する力のニードルへの印加が遮断される。
３番目の発明では、１番目の発明において、上記印加手段がニードルを燃料噴射孔から離す方向へ燃料から力を受ける受圧部材を有し、ニードルが燃料噴射孔への燃料の流入を遮断した状態から燃料噴射孔から上記予め定められた程度だけ離れた状態になるまでの間は上記受圧部材が燃料から受ける力がニードルに印加され、ニードルが燃料噴射孔から上記予め定められた程度以上離れると上記受圧部材が燃料から受ける力のニードルへの印加が遮断される。
４番目の発明では、ニードルを収容するハウジングをさらに具備し、ニードルが燃料噴射孔への燃料の流入を遮断しているときにはニードルが該ハウジングの内壁面に当接しており、ニードルが該ハウジングの内壁面から離されると燃料噴射孔へ燃料が流入せしめられ、ニードルがハウジング内壁面から離されたとき、ニードルとハウジング内壁面との間を通ってニードルの先端近傍に燃料が回り込む１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、上記予め定められた程度がニードルがハウジング内壁面から離されたときにニードルとハウジング内壁面との間を流れる燃料に対する絞り作用が生じるか否かを分ける境界に相当する程度である。ここでのハウジングは、後述する本発明の実施の形態では、ノズルに相当する。
【発明の効果】
【０００９】
一般的に、燃料噴射弁では、ニードルが燃料噴射孔から離れる方向に移動せしめられると、ニードル先端に流れ込む燃料の圧力によって、ニードルには、該ニードルが燃料噴射孔から離れる方向に力（燃圧による開弁力）が加わる。そして、この燃圧による開弁力は、燃料噴射孔からニードルが離れている程度が大きくなると大きくなる傾向にある。したがって、この燃圧による開弁力は、ニードルが燃料噴射孔から最も離れたときに最も大きくなる。このため、ニードルを燃料噴射孔に向けて移動させてニードルによって燃料噴射孔への燃料の流入を良好に遮断するために、ニードルには、上述した燃圧による開弁力に見合った閉弁力（すなわち、ニードルを燃料噴射孔に向けて移動させる力）がかけられている。ところが、上述から判るように、燃圧による開弁力は、ニードルが燃料噴射孔から離れる程度が小さくなると小さくなり、特に、ニードルが燃料噴射孔への燃料の流入を遮断しているときには最も小さくなる。このため、燃料噴射孔への燃料の流入を遮断している状態にあるニードルを燃料噴射孔から離れる方向へ移動させるためには、比較的大きな開弁力を加えなければならない。この力を加える手段が本発明におけるニードル移動手段であるが、このニードル移動手段により比較的大きな開弁力を加えるためには、一般的には、性能の高いニードル移動手段（例えば、大型のニードル移動手段）を利用しなければならなくなる。
ところが、本発明によれば、ニードル移動手段によってニードルを燃料噴射孔から離れる方向へ移動させるとき、ニードルが燃料噴射孔から離れている程度が予め定められた程度よりも小さい間、印加手段によって、ニードルには、ニードルを燃料噴射孔から離す方向に力が加えられる。このことから、燃料噴射孔への燃料の流入を遮断しているニードルを燃料噴射孔から離れる方向へ移動させるために上記ニードル移動手段によりニードルに加えなければならない力は小さくてすむ。すなわち、本発明によれば、性能の高い開放手段（例えば、大型の開放手段）を利用しなくてすむようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁を示している。図１において、１はノズル、２はニードル、３はアーマチャ、４はソレノイド、５はバランスロッド、６はコイルスプリングを夫々示している。
【００１１】
図２はノズル１を示している。図２に示されているように、ノズル１内には、燃料噴射弁の長手軸線（以下単に「長手軸線」という）に沿って空間７が形成されている。この空間７は、ノズル１の先端側（以下、図面において下側を「先端側」といい、上側を「基端側」という）で細くなり、その空間７を画成する内壁面９が円錐状をなしている。また、ノズル１の先端には、燃料噴射孔１０が設けられている。燃料噴射孔１０は空間７に連通している。
【００１２】
また、図３はニードル２を示している。詳細は後述するが、ニードル２は燃料噴射孔１０への燃料の流入を遮断したり許可したりするものである。図３に示されているように、ニードル２内には、長手軸線に沿って延びる基端側の空間１１と、同様に長手軸線に沿って延びる先端側の空間１２とが形成されている。これら空間１１，１２は互いに連通しており、基端側の空間１１の径は、先端側の空間１２の径よりも大きくなっている。また、ニードル２の空間１２の先端側には、長手軸線に対して垂直に延びる通路１３が形成されている。この通路１３は空間１２と連通している。また、ニードル２の先端は細くなってその外壁面１４が略円錐状をなしている。また、ニードル２の径は基端側の部分１５と先端側の部分１６とこれら部分間の部分（以下「中間部分」ともいう）１７とで異なり、基端側の部分１５で最も大きく、先端側の部分１６で最も小さく、中間部分１７でこれら部分１５，１６の径の中間の径となっている。
【００１３】
また、図４はバランスロッド５を示している。図４に示されているように、バランスロッド５内には、長手軸線に沿って該バランスロッド５を貫通する空間１８が形成されている。
【００１４】
図１に示されているように、ニードル２は、その中間部分１７から先端部分１６にかけて、ノズル１の空間７（以下「ノズル空間７」という）内に収容されている。ニードル２は、ノズル空間７内で長手軸線に沿ってノズル１に対して摺動可能となっている。また、ニードル２の中間部分１７の径は、ノズル空間７の径に略等しい。したがって、ニードル２の中間部分１７の外壁面とノズル空間７を画成する壁面（以下単に「ノズル内壁面」ともいう）との間に、隙間はほとんどない。一方、ニードル２の先端部分１６の径は、ノズル空間７の径よりも小さい。したがって、ニードル２の先端部分１６の外壁面とノズル内壁面との間には、隙間１９が形成されている。また、隙間１９は、その基端側で比較的広くなって室（以下「ノズル室」という）２０となっている。このノズル室２０にニードル２の通路１３が開口している。また、ニードル２の略円錐状の先端部分の外壁面１４は、ノズル空間７の先端領域を画成する円錐状の内壁面９に当接可能となっている。以下の説明では、上記ニードル２の略円錐状の外壁面１４を「ニードルシート壁面１４」と称し、上記ノズル１の円錐状の内壁面９を「ノズルシート壁面９」と称し、ノズルシート壁面９に当接するニードルシート壁面１４の部分（これは、ニードルシート壁面１４を一周する部分）を「シート部」と称する。ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９に当接しているとき、燃料噴射孔１０への燃料の流入が遮断されている。この場合、燃料噴射弁から燃料は噴射されない。一方、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離れると、燃料噴射孔１０への燃料の流入が許可される。この場合、燃料噴射弁から燃料が噴射される。
【００１５】
また、図１に示されているように、バランスロッド５の先端部分が、ニードル２の基端側の空間１１内に収容されているが、ニードル２は、バランスロッド５に対して摺動可能となっている。また、バランスロッド５とニードル２との間には、参照符号２１を付した室（以下「圧力室」という）が形成されている。
【００１６】
また、図１に示されているように、アーマチャ３は、ニードル２の基端に取り付けられている。また、ソレノイド４は、アーマチャ３に近接して配置されている。ソレノイド４には、電力が供給されるようになっている。ソレノイド４に電力が供給されると、ソレノイド４から電磁力が発生する。この電磁力は、アーマチャ３を基端側へと引っ張る。本実施形態では、これにより、ニードル２が燃料噴射孔１０から離れる方向に移動せしめられる。すなわち、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離される。
【００１７】
また、コイルスプリング６は、バランスロッド５に設けられた先端側を向いた壁面と、アーマチャ３に設けられた基端側を向いた壁面との間に配置されている。コイルスプリング６は、ニードル２を燃料噴射孔１０に向かって先端側へと移動させる方向（以下「閉弁方向」という）にニードル２を付勢している。
【００１８】
また、燃料噴射弁は、管状の部材２４と、弾性体２５と、リング部材２６とを具備する。図５は管状の部材２４を示し、図６は弾性体２５を示し、図７はリング部材２６を示している。管状の部材２４は弾性体２５の弾性力をニードル２に伝達するためのものであり、以下、これを「伝達部材」と称す。リング部材２６は弾性体２５の弾性力を調整する部品である。図５に示されているように、伝達部材２４は、管状の本体部分２４ａと、本体部分２４ａの中心軸線から離れる方向へと該本体部分２４ａの下方外壁面から該本体部分２４ａの中心軸線（長手軸線）に対して垂直に延びるフランジ部分２４ｂとを有する。また、伝達部材２４は、ニードル２の中間部分１７を収容する形で、径方向で見てニードル２と燃料噴射弁の本体２７との間に配置される。また、伝達部材２４の内周面とニードル２の中間部分１７の外周面との間には隙間がある。一方、伝達部材２４の外周面と燃料噴射弁の本体２７の内周面との間には隙間がなく、伝達部材２４の外周面は燃料噴射弁の本体２７の内周面に接触しているが、伝達部材２４は燃料噴射弁の本体２７に対して摺動可能となっている。さらに、図１に示した状態では、長手軸線方向で見て、伝達部材２４の基端側を向いた壁面（詳細には、フランジ部分２４の基端側を向いた壁面）２４ｃと、燃料噴射弁の本体２７の先端側を向いた壁面２７ａとの間には、隙間が開いている（詳細は、図９参照）。
【００１９】
また、弾性体２５は、本実施形態では、環状の皿ばねであるが、波ばねなどの弾性のある部材でもよい。弾性体２５は、ニードル２の中間部分１７を包囲する形で、径方向で見てニードル２と燃料噴射弁の本体２７との間に配置される。また、リング部材２６も、ニードル２の中間部分１７を包囲する形で、径方向で見てニードル２と燃料噴射弁の本体２７との間に配置される。
【００２０】
図１を参照すると判るように、長手軸線で見て、リング部材２６はノズル１の基端面上に載置され、このリング部材２６上に弾性体２５が載置され、この弾性体２５とニードル２の先端側を向いた面との間に伝達部材２４が配置されている。図１に示した状態（すなわち、ニードル２によって燃料噴射孔１０への燃料の流入が遮断されている状態）では、ニードル２によって伝達部材２４が先端側へと押され、したがって、この伝達部材２４とリング部材２６との間で弾性体２５が圧縮されている。言い換えれば、この状態では、伝達部材２４を介して弾性体２５によりニードル２に該ニードル２が燃料噴射孔１０から離れる方向（以下「開弁方向」と称す）の力が加えられている。
【００２１】
次に、燃料噴射弁内における燃料の流れについて説明する。燃料噴射弁には、バランスロッド５の基端側の開口２２から燃料が流入する。開口２２からバランスロッド５の空間１８に流入した燃料は、バランスロッド５の先端側の開口２３から圧力室２１に流入する。圧力室２１に流入した燃料は、ニードル２の空間１２内に流入し、ニードル２の通路１３を介してノズル室２０に流入する。ノズル室２０に流入した燃料は、隙間１９内を流れて、ニードルシート壁面１４を備えた先端部分（以下単に「ニードルの先端部分」という）付近に到達する。ここで、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離れていれば、ニードル２の先端部分に到達した燃料は、これらニードルシート壁面１４とノズルシート壁面９との間を通ってニードル２の先端部分に回り込み、燃料噴射孔１０を介して燃料噴射弁から噴射される。
【００２２】
次に、燃料噴射弁の動作について概略説明する。本実施形態では、ソレノイド４に電力が供給されると、燃料噴射弁から燃料が噴射される。すなわち、ソレノイド４に電力が供給されると、該ソレノイド４から電磁力が発生する。この電磁力により、アーマチャ３が基端側へ引っ張られる。ここで、アーマチャ３はニードル２に取り付けられているので、アーマチャ３が基端側へ引っ張られると、ニードル２も基端側へ引っ張られる。これにより、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離される。斯くして、ニードル２の先端部分付近に到達している燃料が、ニードル２の先端部分に回り込み、燃料噴射孔１０から噴射される。一方、ソレノイド４への電力供給が停止されると、ソレノイド４からの電磁力の発生が停まる。このときには、主に、コイルスプリング６の付勢力によって、ニードル２が燃料噴射孔１０に向かって先端側へと移動せしめられ、最終的には、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９に当接することになる。斯くして、燃料噴射孔１０からの燃料の噴射が停止する。
【００２３】
次に、燃料噴射弁の動作を詳細に説明する。図１および図３を参照して説明すると、閉弁方向（ニードル２を燃料噴射孔１０に向けて移動させる方向）に該ニードル２に働く力には、燃圧（これは、例えば、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の平均値であって、以下同様である）に起因する力（以下「燃圧による閉弁力」という）と、コイルスプリング６に起因する力（以下「コイルスプリングによる閉弁力」という）とがある。ここで、より詳細には、燃圧による開弁力とは、空間１１の直径（図３において、Ｄ１で示した直径）に燃圧を掛けて求まる力であり、コイルスプリング６による閉弁力とは、コイルスプリング６の付勢力である。そして、燃圧による開弁力は、ニードル２のリフト量（これは、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離れている距離を意味する）に関係なく、ほぼ一定である。また、コイルスプリング６による閉弁力は、ニードル２のリフト量に応じて若干変化するもののその変化の程度は比較的小さく、ニードル２のリフト量に関係なく、概ね一定であると言える。図８（Ａ）は、ニードル２のリフト量Ｄとニードル２に働く力Ｆとの関係を示しているが、ここで、実線Ｆ１が燃圧による閉弁力を示し、実線Ｆ２がコイルスプリング６による閉弁力を示している。
【００２４】
一方、開弁方向（ニードル２を燃料噴射孔１０から離す方向）に該ニードル２に働く力には、燃圧に起因する力（以下「燃圧による開弁力」という）と、弾性体２５に起因する力（以下「弾性体による開弁力」という）とがある。ここで、より詳細には、燃圧による開弁力とは、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９に当接しているとき（すなわち、燃料噴射弁が閉弁しているとき）には、中間部分１７の外径（図３において、Ｄ２で示した直径）からシート部の径（図３において、Ｄ３で示した直径）に燃圧を掛けて求まる力である。一方、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離れているとき（すなわち、燃料噴射弁が開弁しているとき）には、燃圧による開弁力とは、中間部分１７の外径Ｄ２に燃圧を掛けて求まる力である。図８（Ａ）において、一点鎖線Ｆ３が燃圧による開弁力を示している。
【００２５】
なお、図８（Ａ）を参照しても判るように、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離れたことによってニードルシート壁面１４とノズルシート壁面９との間を流れてシート部よりもニードル２の先端側のノズルシート壁面１４に達した燃料がノズルシート壁面１４に加える力はニードル２のリフト量が大きくなるほど大きくなるので、燃料噴射弁が開弁しているときにおける燃圧による開弁力は、ニードル２のリフト量が大きくなるほど大きくなる。別の云い方をすれば、ニードル２のリフト量が小さいときには、ニードルシート壁面１４とノズルシート壁面９との間を流れる燃料に絞り作用が及ぶので、燃圧による開弁力は、ニードル２のリフト量が大きくなるほど大きくなる。
【００２６】
また、弾性体２５による開弁力とは、弾性体２５の付勢力である。以下、この弾性体２５による開弁力について図９〜図１１を参照して説明する。図９〜図１１は、弾性体２５周辺の拡大図である。そして、特に、図９は、燃料噴射弁が閉弁しているときにおける弾性体２５等の状態を示している。また、図１０は、燃料噴射弁が或る所定の程度に開弁したとき（すなわち、ニードル２のリフト量が或る所定量になったとき）における弾性体２５等の状態を示している。さらに、図１１は、燃料噴射弁が最大に開弁したとき（すなわち、ニードル２のリフト量が最大値となっているとき）における弾性体２５等の状態を示している。
【００２７】
図９に示した状態では、ニードル２の先端を向いた端面２ａによって、伝達部材２４が先端側へと押され、したがって、弾性体２５も先端側へと押されて圧縮されている。したがって、このとき、弾性体２５は伝達部材２４を介してニードル２を開弁方向へ付勢している。なお、このときの弾性体２５の圧縮の程度は最も大きい。
【００２８】
ここで、ソレノイド４に電力が供給されると、アーマチャ３を開弁方向に移動させる電磁力がソレノイド４から発せられ、したがって、アーマチャ３を介してニードル２を開弁方向に移動させる力がニードル２に働くことになる。このときに、ソレノイド４から発せられる電磁力は、ニードル２を開弁させるのに十分な値に設定されているので、ソレノイド４に電力が供給されることによって、燃料噴射弁が開弁し始めることになる。これに伴って、ニードル２が開弁方向に移動し始めるのであるが、ニードル２が開弁方向に移動し始めてから暫くは、弾性体２５は伝達部材２４を介してニードル２に開弁方向への付勢力を提供し続ける。このとき、リフト量が大きくなるにつれて、弾性体２５がニードル２に提供する付勢力は徐々に小さくなる。そして、ニードル２のリフト量が或る所定量（図８におけるＤｌ）になったところで、伝達部材２４のフランジ部分２４ｂが燃料噴射弁の本体２７の先端側を向いた壁面２７ａに当接する。このときの状態が図１０に示されている。
【００２９】
そして、ニードル２のリフト量が上記所定量を超えると、伝達部材２４がニードル２から離れるので、弾性体２５はもはやニードル２に開弁方向への付勢力を提供しなくなる。このときの状態が図１１に示されている。
【００３０】
以上をまとめると、弾性体２５による開弁力は、ニードル２のリフト量が零から或る所定量に達するまで（すなわち、伝達部材２４のフランジ部分２４ｂが燃料噴射弁の本体２７の壁面２７ａに当接するまで）の間は、ニードル２のリフト量が大きくなるほど小さくなり、ニードル２のリフト量が上記所定量を超えた後（すなわち、伝達部材２４のフランジ部分２４ｂが燃料噴射弁の本体２７の壁面２７ａに当接した後）は、零となる。図８（Ａ）では、一点鎖線Ｆ４が弾性体２５による開弁力を示している。
【００３１】
本実施形態では、弾性体２５によりこうした開弁力がニードル２に働く。これによれば、ニードル２に働くトータルの閉弁力Ｆｃとニードル２のリフト量Ｄとの関係は、図８（Ｂ）に示したようになる。すなわち、本実施形態では、トータルの閉弁力Ｆｃは、ニードル２のリフト量Ｄに応じて若干変化するものの、概ね一定の値である。そして、ニードル２のリフト量Ｄが零近傍にあるときにおけるトータルの閉弁力Ｆｃが、ニードル２のリフト量Ｄが比較的大きいときにおけるトータルの閉弁力Ｆｃとほぼ同じ程度の力となっている。これによれば、ソレノイド４に電力を供給して燃料噴射弁を開弁させようとしたときに、ソレノイド４から発生させるべき電磁力が比較的小さくてすむことになる。一般的に、大きな電磁力を発生させるためには、大型のソレノイドを採用しなければならないので、本実施形態によれば、ソレノイドは小型のものであり、結果的に、燃料噴射弁を小型化できる。したがって、燃料噴射弁の内燃機関への搭載性が良くなる。また、一般的に、ソレノイドが大型であるほどその応答性が低くなるので、本実施形態によれば、応答性の高いソレノイドを採用できるので、結果的に、燃料噴射弁の開閉弁応答性が良くなる。なお、小型のソレノイドでは、ソレノイドへの電力供給が停止されてからニードル２へ開弁力が切れる（なくなる）までにかかる時間も非常に短くなる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１２に、第２の実施形態の燃料噴射弁を示した。図１２においても、１はノズル、２はニードル、３はアーマチャ、４はソレノイド、５はバランスロッド、６はコイルスプリングを夫々示している。
【００３３】
図１３は、第２の実施形態のノズル１を示している。図１３においても、７は空間、９はノズルシート壁面、１０は燃料噴射孔を示している。また、図１４は、第２の実施形態のニードル２を夫々示している。図１４においても、１１および１２は空間、１３は通路、１４はニードルシート壁面、１５はニードル２の基端側の部分、１６はニードル２の先端側の部分、１７は中間部分を夫々示している。
【００３４】
図１２を参照すると、第２の実施形態の燃料噴射弁は、第１の実施形態における伝達部材１４、弾性体２５、および、リング部材２６の代わりに、概ね管状の部材２８と、環状のスペーサ２９とを具備する。概ね管状の部材２８は燃圧を受けて該燃圧をニードル２に伝達するためのものであり、以下、これを「受圧部材」と称す。図１５に示されているように、受圧部材２８は、管状の本体部分２８ａと、本体部分２８ａの中心軸線から離れる方向へと該本体部分２８ａの下方外壁面から該本体部分２８ａの中心軸線（長手軸線）に対して垂直に延びるフランジ部分２８ｂとを有する。受圧部材２８は、ニードル２の先端側の部分１６の比較的基端側の部分を収容する形で、径方向で見てニードル２と燃料噴射弁の本体２７との間に配置される。また、受圧部材２８の内周面とニードル２の外周面との間には隙間はなく、受圧部材２８の内周面はニードル２の外周面に接触しているが、受圧部材２８はニードル２に対して摺動可能となっている。また、受圧部材２８の外周面と燃料噴射弁の本体２７の内周面との間にも隙間はなく、受圧部材２８の外周面は燃料噴射弁の本体２７の内周面に接触しているが、受圧部材２８は燃料噴射弁の本体に対して摺動可能となっている。さらに、図１２に示した状態では、長手軸線方向で見て、受圧部材２８の基端側を向いた壁面（詳細には、フランジ部分２８ｂの基端側を向いた壁面）２８ｃと、燃料噴射弁の本体２７の先端側を向いた壁面２７ａとの間には、隙間が開いている（詳細は、図１７参照）。
【００３５】
一方、長手軸線方向で見ると、受圧部材２８は、ニードル２の先端を向いた端面３１とノズル１の基端を向いた端面３２との間に配置されており（詳細は、図１７〜図１９参照）、図１２に示されている状態では、受圧部材２８は、後述する空間３０の燃料の圧力により、ニードル２の先端を向いた端面３１に押し付けられ、フランジ部分２８ｂの先端を向いた壁面とノズル１の基端を向いた端面３２との間には、隙間が開いている。
【００３６】
また、スペーサ２９は、燃料噴射弁の本体２７とノズル１との間に挟まれて配置されている。
【００３７】
また、ニードル２の外周面とノズル１の内周面との間には、空間３０が画成されている。受圧部材２８の先端側の端面３３はこの空間３０に露出している。燃料は、バランスロッド５の基端側の開口２２から空間１８に流入し、この燃料が圧力室２１を介してニードル２の通路１３から空間３０に流出する。したがって、空間３０に露出している受圧部材２８の先端側の端面３３には、開弁方向に燃圧がかかることになる。もちろん、通路１３から空間３０に流出した燃料は、ニードル２の先端部分付近に到達し、ここで、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離れていれば、これらニードルシート壁面１４とノズルシート壁面９との間を通ってニードル２の先端部分に回り込み、燃料噴射孔１０を介して燃料噴射弁から噴射される。
【００３８】
次に、第２の実施形態の燃料噴射弁の動作について概略説明する。本実施形態においても、ソレノイド４に電力が供給されると、該ソレノイド４から発生する電磁力により、アーマチャ３が基端側へと引っ張られる。これにより、ニードル２も基端側へ引っ張られ、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離される。斯くして、ニードル２の先端部分付近に到達している燃料が、ニードル２の先端部分に回り込み、燃料噴射孔１０から噴射される。一方、ソレノイド４への電力供給が停止されると、ソレノイド４からの電磁力の発生も停まる。このときには、主に、コイルスプリング６の付勢力によって、ニードル２が燃料噴射孔１０に向かって先端側へと移動せしめられ、最終的には、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９に当接することになる。斯くして、燃料噴射孔１０からの燃料の噴射が停止する。
【００３９】
次に、第２の実施形態の燃料噴射弁の動作を詳細に説明する。第１の実施形態と同様に、ニードル２には、燃圧による閉弁力と、コイルスプリング６による閉弁力とがかかっている。図１６（Ａ）は、ニードル２のリフト量Ｄとニードル２に働く力Ｆとの関係を占めているが、ここで、実線Ｆ１が燃圧による閉弁力を示し、実線Ｆ２がコイルスプリング６による閉弁力を示している。図１６（Ａ）を参照すると判るように、燃圧による閉弁力Ｆ１は、ニードル２のリフト量Ｄに関係なく、ほぼ一定である。また、コイルスプリング６による閉弁力は、ニードル２のリフト量Ｄに応じて若干は変化するもののその変化の程度は比較的小さく、したがって、ニードル２のリフト量Ｄに関係なく、概ね一定である。
【００４０】
一方、ニードル２には、第１の実施形態と同様の燃圧による開弁力がかかっている。図１６（Ａ）において、一点鎖線Ｆ３が燃圧による開弁力を示している。そして、第２の実施形態では、ニードル２には、受圧部材２８が開弁方向に燃料から受ける燃圧（以下「受圧部材からの開弁力」という）がかかっている。次に、この受圧部材２８からの開弁力について図１７〜図１９を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図１７〜図１９は、受圧部材２８周辺の拡大図である。そして、特に、図１７は、燃料噴射弁が閉弁しているときにおける受圧部材２８等の状態を示している。また、図１８は、燃料噴射弁が或る所定の程度に開弁したとき（すなわち、ニードル２のリフト量が或る所定量になったとき）における受圧部材２８等の状態を示している。さらに、図１９は、燃料噴射弁が最大に開弁したとき（すなわち、ニードル２のリフト量が最大値となっているとき）における受圧部材２８等の状態を示している。
【００４２】
図１７に示した状態では、受圧部材２８には燃圧がかかっており、したがって、このとき、受圧部材２８はニードル２を開弁方向へ付勢している。ここで、ソレノイド４に電力が供給されると、ニードル２が開弁方向へ移動せしめられ、斯くして、燃料噴射弁が開弁し始めることになる。ニードル２が開弁方向に移動し始めてから暫くは、受圧部材２８にかかる燃圧がニードル２に伝達され続ける。そして、ニードル２のリフト量が或る所定量（図１６におけるＤｌ）になったところで、受圧部材２８のフランジ部分２８ｂが燃料噴射弁の本体の先端側を向いた壁面２７ａに当接する。このときの状態が図１８に示されている。
【００４３】
そして、ニードル２のリフト量が上記所定量を超えると、受圧部材２８がニードル２から離れるので、ニードル２にはもはや受圧部材２８を介しては燃圧が印加されない。このときの状態が図１９に示されている。
【００４４】
以上をまとめると、受圧部材２８からの開弁力は、ニードル２のリフト量が零から或る所定量に達するまで（すなわち、受圧部材２８のフランジ部分２８ｂが燃料噴射弁の本体２７の壁面２７ａに当接するまで）の間は、ニードル２に印加せしめられるが、ニードル２のリフト量が上記所定量を超えた後（すなわち、受圧部材２８のフランジ部分２８が燃料噴射弁の本体の壁面２７ａに当接した後）は、零となる。図１６（Ａ）では、一点鎖線Ｆ４が受圧部材２８からの開弁力を示している。
【００４５】
本実施形態では、受圧部材２８からこうした開弁力がニードル２に働く。これによれば、ニードル２に働くトータルの閉弁力Ｆｃとニードル２のリフト量Ｄとの関係は、図１６（Ｂ）に示したようになる。すなわち、本実施形態では、トータルの閉弁力Ｆｃは、ニードル２のリフト量Ｄが所定値Ｄｌ近傍にあるときを除けば、概ね一定の値である。そして、ニードル２のリフト量Ｄが零近傍にあるときにおけるトータルの閉弁力Ｆｃが、ニードル２のリフト量Ｄが比較的大きいときにおけるトータルの閉弁力Ｆｃとほぼ同じ程度の力となっている。これによれば、ソレノイド４に電力を供給して燃料噴射弁を開弁させようとしたときに、ソレノイド４から発生させるべき電磁力が比較的小さくすむことになる。これによれば、第１の実施形態と同様に、燃料噴射弁を小型化できるので、燃料噴射弁の内燃機関への搭載性が良くなる。また、燃料噴射弁の開閉弁応答性も良くなる。なお、小型のソレノイドでは、ソレノイドへの電力供給が停止されてからニードル２へ開弁力が切れる（なくなる）までにかかる時間も非常に短くなる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態の燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した燃料噴射弁のノズルを示す縦断面図である。
【図３】図１に示した燃料噴射弁のニードルを示す縦断面図である。
【図４】図１に示した燃料噴射弁のバランスロッドを示す図である。
【図５】図１に示した燃料噴射弁の伝達部材を示す縦断面図である。
【図６】図１に示した弾性体を示す縦断面図である。
【図７】図１に示したリング部材を示す縦断面図である。
【図８】（Ａ）はニードルのリフト量Ｄとニードルにかかる力Ｆ（Ｆ１〜Ｆ４）との関係を示す図であり、（Ｂ）はニードルのリフト量Ｄとニードルにかかるトータルの閉弁力Ｆｃとの関係を示す図である。
【図９】図１に示した燃料噴射弁が閉弁状態にあるときの燃料噴射弁の各構成要素を示す縦断面図である。
【図１０】図１に示した燃料噴射弁が第１の開弁状態にあるときの燃料噴射弁の各構成要素を示す縦断面図である。
【図１１】図１に示した燃料噴射弁が第２の開弁状態にあるときの燃料噴射弁の各構成要素を示す縦断面図である。
【図１２】第２の実施形態の燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図１３】図１２に示した燃料噴射弁のノズルを示す縦断面図である。
【図１４】図１２に示した燃料噴射弁のニードルを示す縦断面図である。
【図１５】図１２に示した燃料噴射弁の受圧部材の縦断面図である。
【図１６】（Ａ）はニードルのリフト量Ｄとニードルにかかる力Ｆ（Ｆ１〜Ｆ４）との関係を示す図であり、（Ｂ）はニードルのリフト量Ｄとニードルにかかるトータルの閉弁力Ｆｃとの関係を示す図である。
【図１７】図１２に示した燃料噴射弁が閉弁状態にあるときの燃料噴射弁の各構成要素を示す縦断面図である。
【図１８】図１２に示した燃料噴射弁が第１の開弁状態にあるときの燃料噴射弁の各構成要素を示す縦断面図である。
【図１９】図１２に示した燃料噴射弁が第２の開弁状態にあるときの燃料噴射弁の各構成要素を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…ノズル
２…ニードル
３…アーマチャ
４…ソレノイド
５…バランスロッド
６…コイルスプリング
１０…燃料噴射孔
２５…弾性体
２８…受圧部材
【図１】
2005106018.tif 000003
【図２】
2005106018.tif 000004
【図３】
2005106018.tif 000005
【図４】
2005106018.tif 000006
【図５】
2005106018.tif 000007
【図６】
2005106018.tif 000008
【図７】
2005106018.tif 000009
【図８】
2005106018.tif 000010
【図９】
2005106018.tif 000011
【図１０】
2005106018.tif 000012
【図１１】
2005106018.tif 000013
【図１２】
2005106018.tif 000014
【図１３】
2005106018.tif 000015
【図１４】
2005106018.tif 000016
【図１５】
2005106018.tif 000017
【図１６】
2005106018.tif 000018
【図１７】
2005106018.tif 000019
【図１８】
2005106018.tif 000020
【図１９】
2005106018.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月11日(2004.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
次に、燃料噴射弁の動作を詳細に説明する。図１および図３を参照して説明すると、閉弁方向（ニードル２を燃料噴射孔１０に向けて移動させる方向）に該ニードル２に働く力には、燃圧（これは、例えば、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の平均値であって、以下同様である）に起因する力（以下「燃圧による閉弁力」という）と、コイルスプリング６に起因する力（以下「コイルスプリングによる閉弁力」という）とがある。ここで、より詳細には、燃圧による閉弁力とは、空間１１の直径（図３において、Ｄ１で示した直径）に燃圧を掛けて求まる力であり、コイルスプリング６による閉弁力とは、コイルスプリング６の付勢力である。そして、燃圧による閉弁力は、ニードル２のリフト量（これは、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離れている距離を意味する）に関係なく、ほぼ一定である。また、コイルスプリング６による閉弁力は、ニードル２のリフト量に応じて若干変化するもののその変化の程度は比較的小さく、ニードル２のリフト量に関係なく、概ね一定であると言える。図８Ａは、ニードル２のリフト量Ｄとニードル２に働く力Ｆとの関係を示しているが、ここで、実線Ｆ１が燃圧による閉弁力を示し、実線Ｆ２がコイルスプリング６による閉弁力を示している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
一方、開弁方向（ニードル２を燃料噴射孔１０から離す方向）に該ニードル２に働く力には、燃圧に起因する力（以下「燃圧による開弁力」という）と、弾性体２５に起因する力（以下「弾性体による開弁力」という）とがある。ここで、より詳細には、燃圧による開弁力とは、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９に当接しているとき（すなわち、燃料噴射弁が閉弁しているとき）には、中間部分１７の外径（図３において、Ｄ２で示した直径）からシート部の径（図３において、Ｄ３で示した直径）を引いた値に燃圧を掛けて求まる力である。一方、ニードルシート壁面１４がノズルシート壁面９から離れているとき（すなわち、燃料噴射弁が開弁しているとき）には、燃圧による開弁力とは、中間部分１７の外径Ｄ２に燃圧を掛けて求まる力である。図８Ａにおいて、一点鎖線Ｆ３が燃圧による開弁力を示している。