(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射ボディ内のサック部に形成された燃料噴射用噴孔を開閉するニードル弁を設け、前記ニードル弁が、先端部を備えた内側部材とその内側部材の外側に配置された外側部材とを有する燃料噴射弁において、燃料噴射弁の開弁期間中における前記外側部材に対する前記先端部の突出量を選択する突出量選択手段を設け、前記突出量選択手段により前記突出量が大きくされる時には、前記突出量が小さくされる時に比較して、燃料噴射弁の開弁期間中の前記先端部は、前記サック部内へ大きく突出し、前記先端部と前記サック部の内壁との間を通過する燃料流れは前記サック部の内壁の抵抗によって大きく運動量が減衰せしめられ、前記燃料噴射用噴孔から噴射される燃料噴霧の貫徹力が弱められ、燃料噴射弁の開弁期間中における燃料流路の最小断面積は、前記サック部の上流側における前記燃料噴射ノズルボディの内壁面と前記ニードル弁の前記外側部材とにより画定されることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記外側部材がその全長にわたって中空に形成され、前記突出量選択手段が、前記内側部材を隔てて前記先端部の反対側であって前記外側部材の外側に配置されている請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
燃料噴射用噴孔を開閉する噴孔開閉弁を具備する燃料噴射弁において、前記噴孔開閉弁のリフト量だけに応じて前記燃料噴射用噴孔の形状を変更するようにするために、噴射すべき燃料が内側を流れるように前記噴孔開閉弁を中空形状に形成し、前記噴孔開閉弁の内側を流れた燃料が前記噴孔開閉弁の外側に流出するための貫通開口を前記噴孔開閉弁に形成し、前記噴孔開閉弁の貫通開口を通過した燃料が前記燃料噴射弁の外側に流出するための貫通開口を燃料噴射ノズルボディに形成し、前記燃料噴射用噴孔の形状が、前記噴孔開閉弁の貫通開口と前記燃料噴射ノズルボディの貫通開口との重複部分により画定され、前記噴孔開閉弁へ燃料を流入させるために前記貫通開口より上流側に形成された燃料流入口は、燃料噴射弁の開弁期間中における燃料流路の最小断面積を画定することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
ニードル弁と、スリット状噴孔を備えた燃料噴射ノズルボディとを具備する燃料噴射弁において、前記ニードル弁を中空に形成し、前記ニードル弁には、噴射すべき燃料を前記ニードル弁の内側に流入せしめるための第一開口が燃料シール部よりも下流側に形成されると共に、前記第一開口から流入せしめられた燃料を前記ニードル弁の外側に流出せしめるための第二開口が前記第一開口よりも下流側に形成され、第二開口の上流側幅寸法が、第二開口の下流側幅寸法よりも小さくかつ前記スリット状噴孔の幅寸法よりも小さくされ、前記ニードル弁のリフト量が増加することにより前記スリット状噴孔と前記第二開口との重複部分が増加せしめられることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
前記ニードル弁が開弁された後には、燃料流路の最小断面積が前記第一開口により画定され、一定に維持されることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
第二開口の幅寸法が下流側から上流側に向かって徐々に小さくなるように前記第二開口が形成されている請求項４又は５に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記第二開口の横断面をとった時、前記第二開口の左側壁の壁面の延長線と前記第二開口の右側壁の壁面の延長線との交点が、前記ニードル弁の中心軸線を隔てて前記第二開口の反対側に配置されている請求項４又は５に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更するためにニードル弁の開弁期間中のリフト量を変更する燃料噴射弁が知られている。この種の燃料噴射弁の例としては、例えば特開平７−２５９７０５号公報に記載されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平７−２５９７０５号公報に記載された燃料噴射弁では、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更するためにニードル弁の開弁期間中のリフト量が変更されるため、燃料噴射率を一定に維持しつつ噴射すべき目標噴霧形状を変更することができない。
【０００４】
また、燃料噴射用噴孔を開閉するニードル弁を設け、そのニードル弁が、先端部を備えた内側部材とその内側部材の外側に配置された外側部材とを有する燃料噴射弁が知られている。この種の燃料噴射弁の例としては、例えば特開平８−１７７６７７号公報、実開昭６０−１５９８８２号公報及び特開昭６３−２４８９６６号公報に記載されたものがある。
【０００５】
ところが、特開平８−１７７６７７号公報の図２に記載された燃料噴射弁、実開昭６０−１５９８８２号公報に記載された燃料噴射弁、及び特開昭６３−２４８９６６号公報に記載された燃料噴射弁では、外側部材に対する先端部の相対位置が変更されるものの、その相対位置の変更は、燃料噴射弁への供給燃料圧の変化に伴って行われるものであり、噴射すべき燃料の目標噴霧形状に応じて行われるものではない。つまり、それらの燃料噴射弁では、噴射すべき燃料の目標噴霧形状に応じて外側部材に対する先端部の相対位置を変更することができず、また、燃料噴射弁への供給燃料圧が変化しない時に外側部材に対する先端部の相対位置を変更することができない。
【０００６】
また、特開平８−１７７６７７号公報の図６に記載された燃料噴射弁でも、外側部材に対する先端部の相対位置が変更されるものの、その相対位置の変更は、燃料噴射弁全閉時に噴孔内に残留する燃料を噴孔から押し出すことを目的として行われるものであり、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更することを目的として行われるものではない。つまり、特開平８−１７７６７７号公報には、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更するために外側部材に対する先端部の相対位置を変更することについて開示されていない。
【０００７】
更に上記公報のいずれにも、噴射される燃料の噴霧形状を変更するためにニードル弁のリフト量に応じて燃料噴射用噴孔の形状を変更することについて開示されていない。
【０００８】
前記問題点に鑑み、本発明は、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更するためにニードル弁の外側部材に対する内側部材の先端部の相対位置を変更することができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００９】
更に本発明は、噴射される燃料の噴霧形状を変更するためにニードル弁のリフト量に応じて燃料噴射用噴孔の形状を変更することができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、燃料噴射ボディ内のサック部に形成された燃料噴射用噴孔を開閉するニードル弁を設け、前記ニードル弁が、先端部を備えた内側部材とその内側部材の外側に配置された外側部材とを有する燃料噴射弁において、燃料噴射弁の開弁期間中における前記外側部材に対する前記先端部の突出量を選択する突出量選択手段を設け、前記突出量選択手段により前記突出量が大きくされる時には、前記突出量が小さくされる時に比較して、燃料噴射弁の開弁期間中の前記先端部は、前記サック部内へ大きく突出し、前記先端部と前記サック部の内壁との間を通過する燃料流れは前記サック部の内壁の抵抗によって大きく運動量が減衰せしめられ、前記燃料噴射用噴孔から噴射される燃料噴霧の貫徹力が弱められ、燃料噴射弁の開弁期間中における燃料流路の最小断面積は、前記サック部の上流側における前記燃料噴射ノズルボディの内壁面と前記ニードル弁の前記外側部材とにより画定されることを特徴とする燃料噴射弁が提供される。
【００１３】
請求項１に記載の燃料噴射弁では、燃料噴射弁の開弁期間中におけるニードル弁の外側部材に対する内側部材の先端部の突出量が突出量選択手段により選択される。つまり、外側部材に対する先端部の突出量の変更が、突出量選択手段により行われ、燃料噴射弁への供給燃料圧とは無関係に行われる。そのため、燃料噴射弁への供給燃料圧が変化しない場合であっても、ニードル弁の外側部材に対する内側部材の先端部の突出量を変更することができる。突出量選択手段により突出量が大きくされる時には、突出量が小さくされる時に比較して、燃料噴射弁の開弁期間中の先端部は、燃料噴射用噴孔が形成されたサック部内へ大きく突出し、先端部とサック部の内壁との間を通過する燃料流れはサック部の内壁の抵抗によって大きく運動量が減衰せしめられ、燃料噴射用噴孔から噴射される燃料噴霧の貫徹力が弱められる。燃料噴射弁の開弁期間中における燃料流路の最小断面積は、サック部の上流側における燃料噴射ノズルボディの内壁面とニードル弁の外側部材とにより画定され、燃料噴射率は一定に維持される。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、前記外側部材がその全長にわたって中空に形成され、前記突出量選択手段が、前記内側部材を隔てて前記先端部の反対側であって前記外側部材の外側に配置されている請求項１に記載の燃料噴射弁が提供される。
【００１５】
請求項２に記載の燃料噴射弁では、突出量選択手段が、内側部材を隔てて先端部の反対側であって外側部材の外側に配置される。そのため、噴射すべき燃料が突出量選択手段に衝突することにより燃料噴霧の形成が妨げられてしまうのを回避することができると共に、ニードル弁の外側部材を小さくすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、燃料噴射用噴孔を開閉する噴孔開閉弁を具備する燃料噴射弁において、前記噴孔開閉弁のリフト量だけに応じて前記燃料噴射用噴孔の形状を変更するために、噴射すべき燃料が内側を流れるように前記噴孔開閉弁を中空形状に形成し、前記噴孔開閉弁の内側を流れた燃料が前記噴孔開閉弁の外側に流出するための貫通開口を前記噴孔開閉弁に形成し、前記噴孔開閉弁の貫通開口を通過した燃料が前記燃料噴射弁の外側に流出するための貫通開口を燃料噴射ノズルボディに形成し、前記燃料噴射用噴孔の形状が、前記噴孔開閉弁の貫通開口と前記燃料噴射ノズルボディの貫通開口との重複部分により画定され、前記噴孔開閉弁へ燃料を流入させるために前記貫通開口より上流側に形成された燃料流入口は、燃料噴射弁の開弁期間中における燃料流路の最小断面積を画定することを特徴とする燃料噴射弁が提供される。
【００１８】
請求項３に記載の燃料噴射弁では、噴孔開閉弁のリフト量だけに応じて燃料噴射用噴孔の形状が変更される。そのため、従来とは異なる方法により、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更することができる。また、燃料噴射率を一定にすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、ニードル弁と、スリット状噴孔を備えた燃料噴射ノズルボディとを具備する燃料噴射弁において、前記ニードル弁を中空に形成し、前記ニードル弁には、噴射すべき燃料を前記ニードル弁の内側に流入せしめるための第一開口が燃料シール部よりも下流側に形成されると共に、前記第一開口から流入せしめられた燃料を前記ニードル弁の外側に流出せしめるための第二開口が前記第一開口よりも下流側に形成され、第二開口の上流側幅寸法が、第二開口の下流側幅寸法よりも小さくかつ前記スリット状噴孔の幅寸法よりも小さくされ、前記ニードル弁のリフト量が増加することにより前記スリット状噴孔と前記第二開口との重複部分が増加せしめられることを特徴とする燃料噴射弁が提供される。
請求項５に記載の発明によれば、前記ニードル弁が開弁された後には、燃料流路の最小断面積が前記第一開口により画定され、一定に維持されることを特徴とする燃料噴射弁が提供される。
【００２０】
請求項４に記載の燃料噴射弁では、ニードル弁のリフト量が増加することにより、燃料噴射ノズルボディのスリット状噴孔とニードル弁の第二開口との重複部分が増加せしめられる。そのため、ニードル弁のリフト量を変更してスリット状噴孔と第二開口との重複部分を変更することにより、噴射される燃料の噴霧形状を変更することができる。また、請求項５に記載の燃料噴射弁では、燃料噴射弁の開弁期間中、つまり、ニードル弁が開弁された後における燃料流路の最小断面積が、ニードル弁の第一開口により画定され、スリット状噴孔と第二開口との重複部分の大きさの影響を受けない。そのため、ニードル弁のリフト量を変更してスリット状噴孔と第二開口との重複部分を変更することにより、噴射される燃料の噴霧形状を変更しつつ、燃料噴射率を一定に維持することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、第二開口の幅寸法が下流側から上流側に向かって徐々に小さくなるように前記第二開口が形成されている請求項４又は５に記載の燃料噴射弁が提供される。
【００２２】
請求項６に記載の燃料噴射弁では、第二開口の幅寸法が下流側から上流側に向かって徐々に小さくなるように前記第二開口が形成されているため、ニードル弁のリフト量が増加するに従い、スリット状噴孔と第二開口との重複部分の幅寸法が増加せしめられる。それゆえ、ニードル弁のリフト量を徐々に増加せしめることにより、噴射される燃料噴霧の広がり角度を徐々に増加せしめることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、前記第二開口の横断面をとった時、前記第二開口の左側壁の壁面の延長線と前記第二開口の右側壁の壁面の延長線との交点が、前記ニードル弁の中心軸線を隔てて前記第二開口の反対側に配置されている請求項４又は５に記載の燃料噴射弁が提供される。
【００２４】
請求項７に記載の燃料噴射弁では、第二開口の横断面をとった時、第二開口の左側壁の壁面の延長線と第二開口の右側壁の壁面の延長線との交点が、ニードル弁の中心軸線を隔てて第二開口の反対側に配置される。そのため、その交点がニードル弁の中心軸線よりも第二開口の側に配置されている場合に比べ、ニードル弁内を流れる燃料が第二開口内に容易に流入せしめられる。それゆえ、その交点がニードル弁の中心軸線よりも第二開口の側に配置されている場合に比べ、乱れの少ない燃料噴霧を形成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１及び図２は本発明の燃料噴射弁の第一の実施形態の部分断面側面図である。詳細には、図１はニードル弁の外側部材に対する内側部材の先端部の突出量を大きくした時の図であり、図２はニードル弁の外側部材に対する内側部材の先端部の突出量を小さくした時の図である。図３はニードル弁の内側部材及び外側部材をそれぞれ示した図である。図１〜図３において、１は燃料噴射用噴孔、２は噴孔を開閉するニードル弁、３はニードル弁２を構成するための内側部材、４は内側部材の先端部、５はニードル弁２を構成するために内側部材３の外側に配置された外側部材である。６は燃料噴射ノズルボディ、７は燃料流路、１１は内側部材３の先端部４が外側部材５に対し突出する量を小さくするための内側部材用ソレノイド、１２は内側部材３の先端部４が外側部材５に対し突出する方向に内側部材３を付勢する内側部材用ばねである。１３はニードル弁２を開弁方向に付勢するため、詳細には、外側部材５を上側（図１及び図２）に付勢するための外側部材用ソレノイド、１４はニードル弁２を閉弁方向に付勢するため、詳細には、外側部材５を下側（図１及び図２）に付勢するための外側部材用ばねである。１５は非磁性部分、１６はサック部である。
【００２７】
図１に示すようにニードル弁２の開弁期間中に外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量を大きくすべき時、内側部材用ソレノイド１１への通電が遮断されるか、又は、通電量が小さくされる。その結果、内側部材３は内側部材用ばね１２により下側に付勢され、外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量が大きくされる。その場合、噴孔１内を通過する燃料の流れのうち、燃料噴射弁の中心軸線に平行な流れが強められ、噴孔１から噴射された燃料噴霧の広がり角度が小さくされる。また、サック部１６（図２）内における燃料噴射ノズルボディ６内壁面の抵抗により、燃料流れの運動量が減衰せしめられ、噴孔１から噴射された燃料噴霧の貫徹力が弱められる。
【００２８】
一方、図２に示すようにニードル弁２の開弁期間中に外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量を小さくすべき時、内側部材用ソレノイド１１への通電量が図１の場合に比べて大きくされる。その結果、内側部材３は、内側部材用ソレノイド１１により上側に付勢され、外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量が小さくされる。その場合、噴孔１内を通過する燃料の流れのうち、燃料噴射弁の中心軸線に交差する流れが強められ、噴孔１から噴射された燃料噴霧の広がり角度が大きくされる。また、サック部１６内において、燃料が燃料噴射ノズルボディ６内壁面に沿って流れないため、燃料流れの運動量が燃料噴射ノズルボディ６内壁面の抵抗により減衰されず、それゆえ、噴孔１から噴射された燃料噴霧の貫徹力が図１の場合に比べて強められる。
【００２９】
図示しないが、噴孔１から噴射された燃料噴霧の広がり角度、及び噴孔１から噴射された燃料噴霧の貫徹力を変更するために、外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量を変更すべき時、内側部材用ソレノイド１１への通電量が変更される。つまり、外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量が小さくなるように変更すべき時に、内側部材用ソレノイド１１への通電量が大きくなるようにシフトされ、一方、外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量が大きくなるように変更すべき時に、内側部材用ソレノイド１１への通電量が小さくなるようにシフトされる。すなわち、内側部材用ソレノイド１１への通電量をリニアに変更することにより、外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量をリニアに変更することができる。
【００３０】
本実施形態によれば、燃料噴射弁の開弁期間中におけるニードル弁２の外側部材５に対する内側部材３の先端部４の相対位置が、噴射すべき燃料の目標噴霧形状に応じて決定され、決定されたその位置に先端部４が配置される。つまり、外側部材５に対する先端部４の相対位置の変更が、噴射すべき燃料の目標噴霧形状に応じて行われ、燃料噴射弁への供給燃料圧とは無関係に行われる。そのため、燃料噴射弁への供給燃料圧が変化しない場合であっても、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更するためにニードル弁２の外側部材５に対する内側部材３の先端部４の相対位置を変更することができる。
【００３１】
また、燃料噴射弁の開弁期間中における燃料流路の最小断面積は、燃料噴射ノズルボディ６の内壁面とニードル弁２の外側部材５の外壁面とにより画定され、ニードル弁２の内側部材３の影響を受けない。そのため、ニードル弁２の外側部材５に対する内側部材３の先端部４の相対位置を変更することにより、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更しつつ、燃料噴射率を一定に維持することができる。
【００３２】
更に本実施形態によれば、燃料噴射弁の開弁期間中におけるニードル弁２の外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量が内側部材用ソレノイド１１への通電量により選択される。つまり、外側部材５に対する先端部４の突出量の変更が、内側部材用ソレノイド１１への通電量の変更により行われ、燃料噴射弁への供給燃料圧とは無関係に行われる。そのため、燃料噴射弁への供給燃料圧が変化しない場合であっても、ニードル弁２の外側部材５に対する内側部材３の先端部４の突出量を変更することができる。
【００３３】
また本実施形態によれば、内側部材用ソレノイド１１が、内側部材３を隔てて先端部４の反対側であって外側部材５の外側に配置される。そのため、噴射すべき燃料が内側部材用ソレノイド１１に衝突することにより燃料噴霧の形成が妨げられてしまうのを回避することができると共に、ニードル弁２の外側部材５を小さくすることができる。
【００３４】
図４及び図５は本発明の燃料噴射弁の第二の実施形態の部分断面側面図である。詳細には、図４は燃料噴射弁の全閉時の図であり、図５は燃料噴射弁の全開時の図である。図６は燃料噴射ノズルボディの側面図、図７はニードル弁を示した図である。詳細には、図７（ａ）はニードル弁の半部分断面側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図８はニードル弁のリフト量と燃料噴霧の広がり角度との関係を示した図である。図４〜図８において、１０１は中空に形成されたニードル弁、１０２は燃料噴射ノズルボディ、１０３は燃料噴射ノズルボディ１０２に形成されたスリット状噴孔、１０４はニードル弁１０１のシール部である。１０５はスリット状噴孔１０３から噴射すべき燃料をニードル弁１０１の内側に流入せしめるためにシール部１０４よりも下流側（図４の下側）に形成された第一開口、１０６は第一開口１０５から流入せしめられた燃料をニードル弁２の外側に流出せしめるためのほぼ台形状の第二開口である。１０７は第二開口１０６の左側壁、１０８は第二開口１０６の右側壁、１２０は第二開口１０６とスリット状噴孔１０３との重複部分である。Ｗ１は第二開口１０６の上流側幅寸法、Ｗ２は第二開口１０６の下流側幅寸法、Ｗ３はスリット状噴孔１０３の幅寸法である。Ｏ１は第二開口１０６の左側壁１０７の壁面の延長線と右側壁１０８の壁面の延長線との交点、Ｏ２はニードル弁１０１の中心軸線、θ１〜θ３は燃料噴霧の広がり角度である。図示しないが、ニードル弁１０１のリフト量は図１に示したようなソレノイド１３により制御される。
【００３５】
ニードル弁１０１が全閉位置に位置する時、図４に示すように燃料の流れはシール部１０４において遮断され、それゆえ、燃料は噴孔１０３から噴射されない。次いでニードル弁リフト用ソレノイドへの通電量が増加されていくと、ニードル弁１０１が上側に移動せしめられる。燃料の流れがシール部１０４において遮断されなくなると、図５に示すように、燃料は、第一開口１０５を通過して中空ニードル弁１０１の内側に流入し、次いで第二開口１０６及びスリット状噴孔１０３を通過し、燃料噴射弁の外側に噴射される。
【００３６】
図６及び図７に詳細に示すように、第二開口１０６の上流側幅寸法Ｗ１は、第二開口１０６の下流側幅寸法Ｗ２よりも小さくされると共に、燃料噴射ノズルボディ１０２のスリット状噴孔１０３の幅寸法Ｗ３よりも小さくされている。そのため、図８に示すように、ニードル弁１０１のリフト量が大きくなっていくに従い、第二開口１０６とスリット状噴孔１０３との重複部分１２０（図８の斜線部分）の幅寸法が次第に大きくなっていき、噴孔１０３から噴射された燃料噴霧の広がり角度θ１〜θ３が次第に大きくなっていく（図８（ａ）→図８（ｂ）→図８（ｃ））。
【００３７】
本実施形態によれば、ニードル弁１０１のリフト量に応じて第二開口１０６とスリット状噴孔１０３との重複部分１２０（図８の斜線部分）の形状が変更される。そのため、従来とは異なる方法により、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更することができる。詳細には、ニードル弁１０１のリフト量が増加することにより、燃料噴射ノズルボディ１０２のスリット状噴孔１０３とニードル弁１０１の第二開口１０６との重複部分１２０が増加せしめられる。そのため、ニードル弁１０１のリフト量を変更してスリット状噴孔１０３と第二開口１０６との重複部分１２０を変更することにより、噴射される燃料の噴霧形状を変更することができる。
【００３８】
更に本実施形態によれば、燃料噴射弁の開弁期間中、つまり、ニードル弁１０１が開弁された後における燃料流路の最小断面積が、ニードル弁１０１の第一開口１０５により画定され、スリット状噴孔１０３と第二開口１０６との重複部分１２０の大きさの影響を受けない。つまり、本実施形態では、第一開口１０５（２個）の総断面積は、スリット状噴孔１０３と第二開口１０６との重複部分１２０が最も小さい時（図４）のその重複部分１２０の面積よりも小さく設定されている。そのため、ニードル弁１０１のリフト量を変更してスリット状噴孔１０３と第二開口１０６との重複部分１２０を変更することにより、噴射される燃料の噴霧形状を変更しつつ、燃料噴射率を一定に維持することができる。
【００３９】
また本実施形態によれば、第二開口１０６の幅寸法が下流側から上流側に向かって徐々に小さくなるように第二開口１０６が形成されているため、ニードル弁１０１のリフト量が増加するに従い、スリット状噴孔１０３と第二開口１０６との重複部分１２０の幅寸法が増加せしめられる。それゆえ、ニードル弁１０１のリフト量を徐々に増加せしめることにより、噴射される燃料噴霧の広がり角度θ１〜θ３を滑らかに増加せしめることができる。
【００４０】
また本実施形態によれば、図７（ｂ）に示すように、第二開口１０６の左側壁１０７の壁面の延長線と第二開口１０６の右側壁１０８の壁面の延長線との交点Ｏ１が、ニードル弁１０１の中心軸線Ｏ２を隔てて第二開口１０６の反対側に配置される。そのため、その交点Ｏ１がニードル弁１０１の中心軸線Ｏ２よりも第二開口１０６の側に配置されている場合に比べ、ニードル弁１０１内を流れる燃料が第二開口１０６内に容易に流入せしめられる。それゆえ、その交点Ｏ１がニードル弁１０１の中心軸線Ｏ２よりも第二開口１０６の側に配置されている場合に比べ、乱れの少ない燃料噴霧を形成することができる。
【００４１】
以下、本発明の燃料噴射弁の第三の実施形態について説明する。上述した第二の実施形態は、ニードル弁のリフト量がゼロリフト量から最大リフト量まで変更される時にスリット状噴孔１０３と第二開口１０６との重複部分１２０の大きさが変更されるものであるが、本実施形態は、ニードル弁の最大リフト量が変更される時にスリット状噴孔と第二開口との重複部分の大きさが変更されるものであり、特に示さない点について第二の実施形態の構成と本実施形態の構成とはほぼ同様である。
【００４２】
図９はニードル弁の最大リフト量と燃料噴霧の広がり角度との関係を示した図である。図９において、２０３は燃料噴射ノズルボディに形成されたスリット状噴孔、２０６は第一開口から流入せしめられた燃料をニードル弁の外側に流出せしめるためのほぼ台形状の第二開口である。２２０は第二開口２０６とスリット状噴孔２０３との重複部分である。図示しないが、ニードル弁の最大リフト量は、ニードル弁の上側端の突き当て位置をカムによって変更することにより制御される。他の実施形態では、ニードル弁を開弁側に付勢するソレノイドへの通電量を変更することにより、ニードル弁の最大リフト量を変更してもよい。
【００４３】
図９（ａ）に示すように、ニードル弁の最大リフト量が小さい時、第二開口２０６とスリット状噴孔２０３との重複部分２２０（図９の斜線部分）の幅寸法が比較的小さく、噴孔２０３から噴射された燃料噴霧の広がり角度θ１１は比較的小さい。図９（ｂ）に示すように、ニードル弁の最大リフト量が大きくされると、第二開口２０６とスリット状噴孔２０３との重複部分２２０（図９の斜線部分）の幅寸法が大きくされ、噴孔２０３から噴射された燃料噴霧の広がり角度θ１１も大きくされる。
【００４４】
図１０は内燃機関の運転条件が成層運転領域にある時のエンジン回転数、エンジン負荷及び燃料噴霧の広がり角度の関係を示したグラフである。図１０に示すように、本実施形態では、エンジン回転数が増加するに従い、ニードル弁の最大リフト量が増加せしめられ、燃料噴霧の広がり角度θが増加せしめられる。また、エンジン負荷が増加するに従い、ニードル弁の最大リフト量が増加せしめられ、燃料噴霧の広がり角度θが増加せしめられる。つまり、低エンジン回転数、低エンジン負荷時に燃料噴霧の広がり角度θを小さくすることにより、プラグギャップ付近のオーバーリーンを回避し、アイドル運転時の失火を回避することができる。また、高エンジン回転数、高エンジン負荷時に燃料噴霧の広がり角度θを大きくすることにより、プラグギャップ付近のオーバーリッチを回避し、空燃比を局所的に安定させることができる。その結果、燃焼の安定性が向上せしめられる。
【００４５】
図１１は内燃機関の運転条件が均質運転領域にある時のエンジン回転数、エンジン負荷及び燃料噴霧の広がり角度の関係を示したグラフである。図１１に示すように、本実施形態では、エンジン回転数にかかわらずニードル弁の最大リフト量が最大に維持され、燃料噴霧の広がり角度θが最大に維持される。また、エンジン負荷にかかわらずニードル弁の最大リフト量が最大に維持され、燃料噴霧の広がり角度θが最大に維持される。つまり、エンジン回転数及びエンジン負荷にかかわらず燃料噴霧の広がり角度θが最大に維持されることにより、空気と燃料との混合が促進され、全てのエンジン回転数及びエンジン負荷において空気利用率が向上せしめられる。その結果、燃費及び出力が向上せしめられる。
【００４６】
図１２はニードル弁リフト量とサック部内圧力との関係を示したグラフである。図１２に示すように、本実施形態の場合のように第二開口２０６とスリット状噴孔２０３との重複部分２２０の面積がニードル弁リフト量の増加に従って増加する場合、ニードル弁リフト量が小さい時には重複部分２２０の面積が比較的小さくされる。そのため、サック部内の圧力が早期に上昇せしめることができる（図中実線）。一方、従来の場合のように噴孔面積が固定されている場合、ニードル弁リフト量が小さい時にも噴孔面積が比較的大きい。そのため、サック部内の圧力が上昇するのに時間を要してしまう（図中破線）。本実施形態の場合のようにサック部内の圧力を早期に上昇せしめることにより、燃料噴射の初期段階から噴霧の微粒化を達成することができる。
【００４７】
本実施形態によれば、上述した効果に加え、第二の実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、燃料噴射弁への供給燃料圧が変化しない場合であっても、ニードル弁の外側部材に対する内側部材の先端部の突出量を変更することができる。突出量が大きくされる時には、突出量が小さくされる時に比較して、燃料噴射弁の開弁期間中の先端部は、燃料噴射用噴孔が形成されたサック部内へ大きく突出し、先端部とサック部の内壁との間を通過する燃料流れはサック部の内壁の抵抗によって大きく運動量が減衰せしめられ、燃料噴射用噴孔から噴射される燃料噴霧の貫徹力が弱められる。また、燃料噴射率は一定に維持される。
【００５０】
請求項２に記載の発明によれば、噴射すべき燃料が突出量選択手段に衝突することにより燃料噴霧の形成が妨げられてしまうのを回避することができると共に、ニードル弁の外側部材を小さくすることができる。
【００５１】
請求項３に記載の発明によれば、従来とは異なる方法により、噴射すべき燃料の目標噴霧形状を変更することができる。また、燃料噴射率を一定に維持することができる。
【００５２】
請求項４に記載の発明によれば、ニードル弁のリフト量を変更してスリット状噴孔と第二開口との重複部分を変更することにより、噴射される燃料の噴霧形状を変更することができる。請求項５に記載の発明によれば、さらに、燃料噴射率を一定に維持することができる。
【００５３】
請求項６に記載の発明によれば、ニードル弁のリフト量を徐々に増加せしめることにより、噴射される燃料噴霧の広がり角度を徐々に増加せしめることができる。
【００５４】
請求項７に記載の発明によれば、第二開口の左側壁の壁面の延長線と第二開口の右側壁の壁面の延長線との交点がニードル弁の中心軸線よりも第二開口の側に配置されている場合に比べ、ニードル弁内を流れる燃料が第二開口内に容易に流入せしめられる。それゆえ、その交点がニードル弁の中心軸線よりも第二開口の側に配置されている場合に比べ、乱れの少ない燃料噴霧を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ニードル弁の外側部材に対する内側部材の先端部の突出量を大きくした時の図である。
【図２】ニードル弁の外側部材に対する内側部材の先端部の突出量を小さくした時の図である。
【図３】ニードル弁の内側部材及び外側部材をそれぞれ示した図である。
【図４】燃料噴射弁の全閉時の図である。
【図５】燃料噴射弁の全開時の図である。
【図６】燃料噴射ノズルボディの側面図である。
【図７】ニードル弁を示した図である。
【図８】ニードル弁のリフト量と燃料噴霧の広がり角度との関係を示した図である。
【図９】ニードル弁の最大リフト量と燃料噴霧の広がり角度との関係を示した図である。
【図１０】内燃機関の運転条件が成層運転領域にある時のエンジン回転数、エンジン負荷及び燃料噴霧の広がり角度の関係を示したグラフである。
【図１１】内燃機関の運転条件が均質運転領域にある時のエンジン回転数、エンジン負荷及び燃料噴霧の広がり角度の関係を示したグラフである。
【図１２】ニードル弁リフト量とサック部内圧力との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１…噴孔
２…ニードル弁
３…内側部材
４…先端部
５…外側部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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