JP2004204795A - ノズル及び燃料インジェクタ及び内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の機関負荷に応じて、好適に高貫徹噴霧あるいは高拡散噴霧に切り換え可能とするノズル及び燃料インジェクタ、及び熱効率の向上を図った内燃機関を提供する。
【解決手段】高貫徹噴霧を行う場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃから離して開弁させた状態とし、流路可変部材１３を、その円錐部１３ｂの底面１３ｄが、ニードル弁１２の平面部１２ｃに突き当たる位置まで移動させる。高拡散噴霧を行う場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃから離して開弁させた状態とし、流路可変部材１３を、その円錐部１３ｂの底面１３ｄが、ニードル弁１２の平面部１２ｃとある程度の間隔を隔てた位置まで移動させる。
【選択図】 図１
【解決手段】高貫徹噴霧を行う場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃから離して開弁させた状態とし、流路可変部材１３を、その円錐部１３ｂの底面１３ｄが、ニードル弁１２の平面部１２ｃに突き当たる位置まで移動させる。高拡散噴霧を行う場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃから離して開弁させた状態とし、流路可変部材１３を、その円錐部１３ｂの底面１３ｄが、ニードル弁１２の平面部１２ｃとある程度の間隔を隔てた位置まで移動させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル及び燃料インジェクタ及び内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特に、ディーゼルエンジンにおいては、燃料インジェクタのノズルから噴射される燃料の噴霧形態は、排気中の有害物質削減等の観点から、内燃機関の機関負荷が中高負荷時には高貫徹噴霧が望ましく、内燃機関の機関負荷が低負荷時には高拡散噴霧が望ましい。なお、高貫徹噴霧とは、噴射される角度が狭く貫徹力が高い噴射形態であり、高拡散噴霧とは、噴射される角度が広く燃料が分散され貫徹力の低い噴射形態である。
【０００３】
内燃機関の機関負荷に応じて、燃料の噴射形態を高貫徹噴霧と高拡散噴霧に切り換える技術としては、例えば、狭角噴霧用の噴孔（噴口）と広角噴霧用の噴孔（噴口）を別々に設けて、噴孔を切り換える技術がある（特許文献１参照）。
【０００４】
このような技術を採用する場合には、使用していない噴孔に燃料が堆積して、場合によっては詰まってしまうという問題が残されている。なお、関連する技術として他に特許文献２，３がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３７２２６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１４５５８６号公報
【特許文献３】
特開平８−４６２５号公開公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、内燃機関の機関負荷が中高負荷時には高貫徹噴霧が望ましく、内燃機関の機関負荷が低負荷時には高拡散噴霧が望ましいが、これらを実現するために、従来技術においては、他の不具合が伴ってしまうなど、未だ改善の余地があった。
【０００７】
本発明の目的は、内燃機関の機関負荷に応じて、好適に高貫徹噴霧あるいは高拡散噴霧に切り換え可能とするノズル及び燃料インジェクタ、及び熱効率の向上を図った内燃機関を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００９】
本発明は、噴孔内に旋回流を発生させる導入路を設け、高拡散噴霧とする場合には、導入路から噴孔への流れを主流とさせ、高貫徹噴霧とする場合には、導入路を通らずに噴孔に流れ込む流れを主流とさせるようにした。これにより、高拡散噴霧と高貫徹噴霧とに切り換えることを可能とした。
【００１０】
そして、本発明においては、上記の切り換え動作を実現するために、噴孔内に旋回流を発生させる導入路を通って噴孔に流れ込む流れを主流とする流路と、導入路を通らずに噴孔内に流れ込む流れを主流とする流路とに変更可能な流路可変手段を設ける構成を採用した。
【００１１】
更に具体的な構成について、ノズルの場合の構成と、燃料インジェクタの場合の構成と、内燃機関の場合の構成について、それぞれ説明する。
【００１２】
まず、本発明のノズルは、噴孔と、燃料を該噴孔に対して該噴孔内に旋回流を形成させる方向に導く導入路と、を有するノズル本体と、
前記噴孔の開口端面に対向する対向面を備え、前記開口端面から該対向面までの間隔が広くなり、前記導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となる第１位置と、前記開口端面から該対向面までの間隔が狭くなり、前記導入路から噴孔への燃料の流れが主流となる第２位置と、に移動される流路可変部材と、該流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ノズル本体の内壁面との間で開弁と閉弁を選択的に行うニードル弁と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このように、本発明の構成においては、第１位置と第２位置に移動される流路可変部材によって、流路が変更されるようにした。これにより、流路可変部材が第１位置にあれば、導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となるため、噴孔から噴き出される燃料を高貫徹噴霧とすることができる。一方、流路可変部材が第２位置にあれば、導入路を通って噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となるため、噴孔から噴き出される燃料を高拡散噴霧とすることができる。
【００１４】
そして、流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ニードル弁が開弁と閉弁を選択的に行うため、流路可変部材を所望の位置に位置決めした後に、ニードル弁により開弁すれば、噴射初期から好適に高貫徹あるいは高拡散噴霧を行うことができる。
【００１５】
つまり、特に高貫徹噴霧を行う場合に、流路可変部材が噴孔の開口端面と対向面との間隔が狭い位置から第１位置へと移動する段階途中で既に燃料を噴射させた場合には、始めのうちは導入路を通る燃料が多くなり、初期の段階では高拡散噴霧となる。そうすると、噴孔付近で燃焼が始まってしまうため、流路可変部材が第１位置に移動したとしても、燃料が遠くまで飛ばされにくい状況となり、良好な高貫徹噴霧が困難となってしまう。これに対して、上記の通り、予め、流路可変部材を第１位置に移動させた後に、ニードル弁により開弁すれば、噴霧初期から良好に高貫徹噴霧を行うことが可能となる。
【００１６】
また、流路可変部材のより具体的な構成としては以下のものが挙げられる。
【００１７】
すなわち、流路可変部材は、該流路可変部材の軸方向の移動によって、前記開口端面との間隔が連続的に変化する単一の面により前記対向面が構成されることができる。例えば、流路可変部材の先端を円錐形状として、ノズル本体側の噴孔を有する部分をこの円錐形状に沿った形状とすることで、流路可変部材が軸方向に移動すれば、噴孔の開口端面と円錐形状部分の外壁面の部分との間隔を変化させることができる。つまり、この円錐形状部分の外壁面の一部を上記対向面とすることができる。
【００１８】
また、前記流路可変部材は、前記開口端面との間隔が各々異なる複数の面を備え、該流路可変部材の軸方向の移動により前記開口端面に対向する面が切り換えられるようにすることも可能である。例えば、流路可変部材の先端を、径の異なる複数の円柱状の部材を軸方向にそれぞれ接合するように構成することで、流路可変部材が軸方向に移動すれば、噴孔の開口端面に対向する円柱状の部材が切り換えられ、噴孔の開口端面と円錐形状部分の外壁面の部分との間隔を変化させることができる。
【００１９】
そして、前記流路可変部材は、前記第１位置及び第２位置のほか、前記噴孔及び導入路を塞ぐ第３位置にも移動されると好適である。このようにすれば、流路可変部材に弁機能を持たせることができる。従って、例えば、閉弁時には、ニードル弁よりも先に流路可変部材によって閉弁することで、デッドボリュームによる燃料の液だれ量を抑制できる。
【００２０】
次に、本発明の燃料インジェクタは、噴孔と、燃料を該噴孔に対して該噴孔内に旋回流を形成させる方向に導く導入路と、を有するノズル本体と、
前記噴孔の開口端面に対向する対向面を備え、前記開口端面から該対向面までの間隔が変更可能に設けられる流路可変部材と、
該流路可変部材を、前記開口端面から前記対向面までの間隔を広くして、前記導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れを主流とさせる第１位置と、前記開口端面から前記対向面までの間隔を狭くして、前記導入路から噴孔への燃料の流れを主流とさせる第２位置に移動させるアクチュエータと、
前記流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ノズル本体の内壁面との間で開弁と閉弁を選択的に行うニードル弁と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
このように、本発明の構成においては、アクチュエータによって流路可変部材を、第１位置と第２位置に移動させることで、流路を変更するようにした。これにより、流路可変部材が第１位置にあれば、導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となるため、噴孔から噴き出される燃料を高貫徹噴霧とすることができる。一方、流路可変部材が第２位置にあれば、導入路を通って噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となるため、噴孔から噴き出される燃料を高拡散噴霧とすることができる。
【００２２】
そして、流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ニードル弁が開弁と閉弁を選択的に行うため、流路可変部材を所望の位置に位置決めした後に、ニードル弁により開弁すれば、噴射初期から好適に高貫徹あるいは高拡散噴霧を行うことができる。
【００２３】
つまり、特に高貫徹噴霧を行う場合に、流路可変部材が噴孔の開口端面と対向面との間隔が狭い位置から第１位置へと移動する段階途中で既に燃料を噴射させた場合には、始めのうちは導入路を通る燃料が多くなり、初期の段階では高拡散噴霧となる。そうすると、噴孔付近で燃焼が始まってしまうため、流路可変部材が第１位置に移動したとしても、燃料が遠くまで飛ばされにくい状況となり、良好な高貫徹噴霧が困難となってしまう。これに対して、上記の通り、予め、流路可変部材を第１位置に移動させた後に、ニードル弁により開弁すれば、噴霧初期から良好に高貫徹噴霧を行うことが可能となる。
【００２４】
そして、前記アクチュエータは、内燃機関の負荷が中高負荷の場合には前記流路可変部材を第１位置に移動させ、低負荷の場合には前記流路可変部材を第２位置に移動させると好適である。これにより、内燃機関の負荷が中高負荷の場合には、高貫徹噴霧を行わせることができ、内燃機関の負荷が低負荷の場合には、高拡散噴霧を行わせることができる。従って、有害物質を削減することができ、また、高貫徹噴霧により出力を十分に上げることができる。
【００２５】
また、内燃機関の負荷が中高負荷の場合には、前記アクチュエータが前記流路可変部材を第１位置に移動させた後に、前記ニードル弁による開弁動作が行われると好適である。これにより、上述のように、噴霧初期から高貫徹噴霧を行わせることができる。
【００２６】
前記ノズル本体には、前記流路可変部材が着座することで、前記噴孔及び導入路が塞がれる弁座が設けられており、前記アクチュエータは、前記流路可変部材を、該流路可変部材が前記弁座に着座する第３位置にも移動させるとよい。これにより、流路可変部材にも弁機能を持たせることができる。
【００２７】
燃料噴射終了時には、前記アクチュエータが前記流路可変部材を第３位置に移動させ、その後に、前記ニードル弁による閉弁が行われるとよい。これにより、噴孔に近い流路可変部材によって先に閉弁するため、デッドボリュームによる燃料の液だれ量を抑制できる。
【００２８】
前記流路可変部材は、該流路可変部材の軸方向の移動によって、前記開口端面との間隔が連続的に変化する単一の面により前記対向面が構成されることができる。例えば、流路可変部材の先端を円錐形状として、ノズル本体側の噴孔を有する部分をこの円錐形状に沿った形状とすることで、流路可変部材が軸方向に移動すれば、噴孔の開口端面と円錐形状部分の外壁面の部分との間隔を変化させることができる。つまり、この円錐形状部分の外壁面の一部を上記対向面とすることができる。
【００２９】
また、前記流路可変部材は、前記開口端面との間隔が各々異なる複数の面を備え、該流路可変部材の軸方向の移動により前記開口端面に対向する面が切り換えられることも可能である。例えば、流路可変部材の先端を、径の異なる複数の円柱を軸方向にそれぞれ接合するように構成することで、流路可変部材が軸方向に移動すれば、噴孔の開口端面に対向する円柱が切り換えられ、噴孔の開口端面と円錐形状部分の外壁面の部分との間隔を変化させることができる。
【００３０】
前記アクチュエータは、前記流路可変部材を前記ニードル弁の動作に連動させて駆動する油圧制御手段により構成されることができる。
【００３１】
また、前記アクチュエータは、前記流路可変部材を前記ニードル弁の動作とは独立に駆動するソレノイドにより構成されることもできる。
【００３２】
ここで、前記ソレノイドに備えられたコイルによる吸引力を受けて移動してくる前記流路可変部材を停止させるストッパと、
前記流路可変部材を前記コイルによる吸引方向とは反対方向に付勢する第１付勢手段と、
前記ストッパを前記コイルによる吸引方向とは反対方向に付勢する第２付勢手段と、
該第２付勢手段により付勢される前記ストッパの該付勢方向への移動を規制する規制部材と、を備え、
前記第１付勢手段による第１付勢力と前記第２付勢手段による第２付勢力は、前記コイルによる第１吸引力が作用した場合には、第１付勢力に抗して前記流路可変部材は移動するが、第２付勢力によって前記規制部材に規制された位置にある前記ストッパによって停止されて、該流路可変部材は前記第２位置で保持され、
かつ、前記コイルによる第１吸引力よりも大きな第２吸引力が作用した場合には、第１付勢力と第２付勢力の合力に抗して前記流路可変部材はストッパと共に前記第１位置まで移動する力関係を満たしているようにすると好適である。
【００３３】
このように構成することで、流路可変部材の位置決め精度を高くすることができる。
【００３４】
また、本発明の内燃機関にあっては、上記のいずれかにより構成される燃料インジェクタと、
機関負荷を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された機関負荷が判断基準値よりも高い場合には、前記流路可変部材を前記第１位置に移動させ、該判断基準値よりも低い場合には、前記流路可変部材を前記第２位置に移動させるように前記アクチュエータを駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００３５】
本発明の構成により、燃料インジェクタから噴射される燃料の噴霧形態を、機関負荷に適した噴霧とすることができるため、有害物質の削減に寄与し、また、熱効率の向上を図れる。
【００３６】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３８】
（第１の実施の形態）
図１〜図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るノズル、及びノズルを備えた燃料インジェクタ、及び、燃料インジェクタを備えた内燃機関について説明する。
【００３９】
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係るノズルの主要部を示す模式的断面図である。ここで、図１は高貫徹噴霧を行う場合における状態を示し、図２は高拡散噴霧を行う場合における状態を示す、図３は噴霧を行っていない場合における状態を示している。
【００４０】
図４〜図６は本発明の第１の実施の形態に係るノズル本体に設けられた噴孔を示している。ここで、図４はノズルの上面から噴孔付近を見た図であり、図５は噴孔の軸線に沿って切断した断面図であり、図６は噴孔の上面側から見た図である。
【００４１】
また、図７は本発明の第１の実施の形態に係る燃料インジェクタを備えた内燃機関のブロック図である。
【００４２】
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係るノズル１０は、ノズル本体１１と、ノズル本体１１内に設けられるニードル弁１２と、ニードル弁１２と同軸上に配設された流路可変部材１３とを備える。
【００４３】
ノズル本体１１には、燃料の噴射口となる噴孔１１ａと、燃料を噴孔１１ａに対して噴孔内に旋回流を形成させるための導入路１１ｂと、ニードル弁１２の弁座となる第１弁座１１ｃと、流路可変部材１３の弁座となる第２弁座１１ｄが設けられている。
【００４４】
ここで、噴孔１１ａ及び導入路１１ｂに関して、図４〜図６を参照して更に詳しく説明する。
【００４５】
図４及び図５に示すように、噴孔１１ａの内部側の開口端に接続して導入路１１ｂが設けられている。この導入路１１ｂは、本実施の形態では切り欠きによって構成されている。そして、この導入路１１ｂは図６に示すように、噴孔１１ａの孔軸に対して偏心する位置に燃料を送り込むように形成されている。
【００４６】
従って、導入路１１ｂを通って流れ込んできた燃料は、図５及び図６に示すように噴孔１１ａ内で旋回流を形成する。これにより、噴孔１１ａから噴射される燃料は旋回されながら噴射されるため、広角に噴射されて高拡散噴霧となる。
【００４７】
ニードル弁１２は、ノズル本体１１内に軸方向に往復動自在に設けられている。このニードル弁１２は、略円筒形状の部材によって構成されており、その先端には先端側に向かうにつれて縮径するテーパが設けられている。そして、最先端には平面部１２ｃが設けられ、この平面部１２ｃとテーパとの境界となるエッジ部１２ａが、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃに着座することによって閉弁するように構成されている。また、ニードル弁１２には、軸心に沿って貫通孔１２ｂが設けられている。
【００４８】
そして、流路可変部材１３は、ニードル弁１２に設けられた貫通孔１２ｂに挿通される軸部１３ａと、軸部１３ａの先端に設けられる円錐部１３ｂとを備えている。円錐部１３ｂの側面１３ｃの一部はノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面に対向する位置に配設されるように設けられている。また、円錐部１３ｂの底面１３ｄは、ニードル弁１２の平面部１２ｃに突き当たるように構成されている。
【００４９】
ここで、上述のニードル弁１２と流路可変部材１３は、図１〜３では不図示のアクチュエータによって、それぞれ軸方向に往復移動されるように構成されている。
【００５０】
以上のように構成されるノズル１０による燃料噴射動作について説明する。まず、特に図１を参照して高貫徹噴霧を行う場合を説明する。図１に示すように、高貫徹噴霧を行う場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃから離して開弁させた状態とする。一方、流路可変部材１３を、その円錐部１３ｂの底面１３ｄが、ニードル弁１２の平面部１２ｃに突き当たる位置まで移動させる。これにより、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面（流路可変部材１３における円錐部１３ｂの側面１３ｃの一部）との間隔は広い状態となる（以下、この状態における流路可変部材１３の位置を説明の便宜上、第１位置と称する。）。
【００５１】
従って、ニードル弁１２の開弁により流れてきた燃料は、導入路１１ｂを通らずに噴孔１１ａに流れ込む流れが主流となるため、噴孔１１ａ内では旋回流が形成されない。つまり、噴孔１１ａの孔軸に沿った流れが主流となるため、噴孔１１ａから噴射される燃料は孔軸方向に飛び出していく。これにより、高貫徹噴霧が可能となる。
【００５２】
次に、特に図２を参照して高拡散噴霧を行う場合を説明する。図２に示すように、高拡散噴霧を行う場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃから離して開弁させた状態とする。一方、流路可変部材１３を、その円錐部１３ｂの底面１３ｄが、ニードル弁１２の平面部１２ｃとある程度の間隔を隔てた位置まで移動させる。これにより、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面（流路可変部材１３における円錐部１３ｂの側面１３ｃの一部）との間隔は狭い状態となる（以下、この状態における流路可変部材１３の位置を説明の便宜上、第２位置と称する。）。
【００５３】
従って、ニードル弁１２の開弁により流れてきた燃料は、導入路１１ｂを通って噴孔１１ａに流れ込む流れが主流となるため、噴孔１１ａ内では旋回流が形成される。これにより、既に図４〜図６を参照して説明した通り高拡散噴霧が可能となる。
【００５４】
次に、特に図３を参照して噴射を停止する場合を説明する。図３に示すように、噴射を停止する場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃに着座させて閉弁させた状態とする。また、流路可変部材１３における円錐部１３ｂの側面１３ｃもノズル本体１１に設けられた第２弁座１１ｄに着座させて、噴孔１１ａ及び導入路１１ｂを塞ぎ閉弁させた状態とする（以下、この状態における流路可変部材１３の位置を説明の便宜上、第３位置と称する。）。従って、燃料は噴孔１１ａから噴射されなくなる。
【００５５】
ここで、ニードル弁１２だけでなく、流路可変部材１３にも開弁と閉弁を選択的に行う機能を持たせたのは、ニードル弁１２のみで開弁と閉弁を選択的に行うと、流路可変部材１３の周囲に比較的大きなデッドボリュームができるため、燃料噴射後にニードル弁１２により閉弁しても、燃料ダレが多くなってしまう。そこで、流路可変部材１３によって噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面を直接塞ぐことによって、燃料噴射後の燃料ダレの低減を図ったものである。
【００５６】
次に、以上のように構成されるノズルを備えた燃料インジェクタが内燃機関に搭載された場合のより具体的な動作について、図７のブロック図を参照して説明する。
【００５７】
図７に示すように、内燃機関の機関負荷を検出する検出手段の主要構成部材であるセンサ５０と、センサ５０によって検出されたデータが入力されて、その入力データに基づいて命令信号を発信する制御手段としてのＥＣＵ６０と、ＥＣＵ６０からの命令信号に応じてニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータ７０とを設ける。
【００５８】
センサ５０は、内燃機関において要求される機関負荷が認識可能なデータを検出できるものであれば良い。すなわち、一般的に、要求される機関負荷を直接的あるいは間接的に検出するのは困難であるので、要求される機関負荷を推定可能なデータを検出できれば良い。一例として、アクセル開度を検出するものを挙げることができる。
【００５９】
そして、ＥＣＵ６０は、センサ５０から送られた入力データに基づいて、要求される機関負荷が中高負荷であるのか低負荷であるのかを判断する。具体的には、ＥＣＵ６０は入力データに基づいて得られた要求される機関負荷が、所定の判断基準値よりも高いか低いかを判断する。
【００６０】
ここで、上述のようにセンサ５０から送られる入力データは、通常、要求される機関負荷の値そのものではないため、入力データから要求される機関負荷を推定し、この推定された値を要求される機関負荷値とする。また、判断基準値は予め設定した固定値であっても良いし、環境条件等に応じて変動する値を用いても良い。
【００６１】
そして、ＥＣＵ６０は、要求される機関負荷が中高負荷であると判断した場合には、高貫徹噴霧を行わせるべく、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を図１に示す位置に移動させるようにアクチュエータ７０に対して命令信号を発信する。
【００６２】
ここで、高貫徹噴霧を行う場合には、図３に示す噴射停止状態から、まず、流路可変部材１３を第１位置まで移動させて、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔を広くした後に、ニードル弁１２を開弁するのが好適である。
【００６３】
何故ならば、先にニードル弁１２を開弁した後に、流路可変部材１３を駆動すると、その初期段階では、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔は狭い状態である。従って、初期段階では、高拡散噴霧が行われることになる。そして、この段階で燃焼が始まると、噴孔１１ａの出口付近でのみ燃焼されることになる。このような状況下においては、その後、流路可変部材１３が更に第１位置まで移動して、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔が広くなり、噴孔１１ａの孔軸に沿って燃料が飛び出したとしても、噴孔１１ａの出口付近で既に燃焼が始まっているため、燃料を遠くに飛ばすことが困難となる。
【００６４】
これに対して、上記の通り、流路可変部材１３を先に駆動して、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔を確保した後に、ニードル弁１２を開弁すれば、初期の段階から高貫徹噴霧となり、燃料を遠くに飛ばすことが可能となる。
【００６５】
このように、要求される機関負荷が中高負荷の場合には、高貫徹噴霧が行われるため、機関室内の空間を十分に利用でき、出力を十分に高めることができると共に、排気中の有害物質を増加させてしまうこともない。
【００６６】
また、ＥＣＵ６０は、要求される機関負荷が低負荷であると判断した場合には、高拡散噴霧を行わせるべく、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を図２に示す位置に移動させるようにアクチュエータ７０に対して命令信号を発信する。
【００６７】
ここで、高拡散噴霧を行う場合には、ニードル弁１２と流路可変部材１３の駆動順序は特に限定されず、いずれかを先に駆動させても良いし、同時に駆動させても良い。
【００６８】
このように、要求される機関負荷が低負荷の場合には、高拡散噴霧が行われるため、燃料が燃焼室内に高分散して均一に分布し、燃焼室の多点で同時に着火させることができる。そして、この場合に、混合気の濃度を理論空燃比よりも薄くしておくことで、排気中のＮＯｘやすすなどの有害物質を削減することができる。
【００６９】
また、ＥＣＵ６０は、燃料噴射を停止させる場合には、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を図３に示す位置に移動させるようにアクチュエータ７０に対して命令信号を発信する。
【００７０】
ここで、燃料噴射を停止する場合には、まず、流路可変部材１３を第３位置まで移動させて閉弁させた後に、ニードル弁１２を閉弁させるのが好適である。
【００７１】
これは、上述のように、ニードル弁１２により閉弁しても、デッドボリュームが大きいことから燃料ダレが多くなってしまうため、流路可変部材１３によって噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面を先に直接塞ぐことによって、燃料噴射後の燃料ダレの低減を図ることができるからである。
【００７２】
以上のように、本実施の形態によれば、ノズル１０から噴射される燃料の噴霧形態を高貫徹噴霧と高拡散噴霧に好適に切り換えることができる。そして、噴霧形態を機関負荷に応じて切り換えることで、排気中の有害物質の削減に寄与し、また、内燃機関の熱効率の向上に寄与することができる。
【００７３】
（第２の実施の形態）
図８〜図１１には、本発明の第２の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータを具体化した実施の形態の一例を説明する。
【００７４】
アクチュエータに命令信号を発信する制御手段（ＥＣＵ）及びノズルについては、上記第１の実施の形態で説明した通りであるのでその説明は省略する。また、上記第１の実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【００７５】
図８〜図１１は本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図である。ここで、図８は燃料噴射停止時の様子を示し、図９は高拡散噴霧時の様子を示し、図１０は高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子を示し、図１１は高貫徹噴霧時の様子を示している。
【００７６】
本実施の形態に係る燃料インジェクタ１００は、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータとして、油圧制御機構２０を採用している。
【００７７】
この油圧制御機構２０は、主としてニードル弁１２の駆動制御を行う第１制御室２１と、主として流路可変部材１３の駆動制御を行う第２制御室２２と、不図示のポンプから噴孔１１ａ側及び第１制御室２１に向けて燃料を送り込む第１通路２３と、第２制御室２２に燃料を送り込む第２通路２４と、第２通路２４の上流側のリフト室２５ａに配設されたフロートバルブ２５と、第１制御室２１内に配設され、ニードル弁１２を開弁方向に引っ張る第１スプリング２６と、第２制御室２２内に配設され、流路可変部材１３を開弁方向に引っ張る第２スプリング２７と、第１通路２３と第１制御室２１との間を連通する第１オリフィス２８と、第２通路２４の上流側のリフト室２５ａと第１制御室２１との間を連通する第２オリフィス２９とを備える。
【００７８】
ここで、第１通路２３には図中上方から不図示の燃料ポンプによって常に高圧の燃料が送られるようになっている。
【００７９】
また、フロートバルブ２５は不図示の駆動手段によって往復移動するように構成されており、２箇所で開弁と閉弁を選択的に行うことができるように構成されている。すなわち、フロートバルブ２５は、リフト室２５ａを通過する燃料の流れ、あるいは第２オリフィス２９を通る燃料の流れを選択的に遮断することができる。また、フロートバルブ２５は、これらの２箇所を同時に開弁状態とすることもできる。
【００８０】
このような構成により、燃料噴射を停止する場合には、図８に示すように、フロートバルブ２５を図中上部に移動させて、リフト室２５ａ内で閉弁し、リフト室２５ａを通過する燃料の流れを遮断する。
【００８１】
この場合、第１通路２３，第１制御室２１，第２通路２４及び第２制御室２２は、第１オリフィス２８及び第２オリフィス２９を通じていずれも連通した状態となる。これにより、第１通路２３から送られる高圧燃料によって、第１制御室２１及び第２制御室２２はいずれも高圧燃料が溜まることになる。従って、第１スプリング２６による引っ張り力、及び第２スプリング２７による引っ張り力に抗して、ニードル弁１２及び流路可変部材１３はいずれも図中下方に移動して、両者とも弁座（それぞれ第１弁座１１ｃ，第２弁座１１ｄ）に着座して閉弁する。
【００８２】
次に、高拡散噴霧を行う場合には、フロートバルブ２５を図８に示す位置から少し図中下方に移動させて、図９に示すように、上述した２箇所の開閉弁部分のいずれをも開弁状態とする。
【００８３】
この場合、リフト室２５ａが開弁状態となることで、第１制御室２１及び第２制御室２２の圧力が抜けて、これらの室内は低圧状態となる。なお、第１通路２３と第１制御室２１は第１オリフィス２８を通じて連通することになるが、第１オリフィス２８によって流体の流れが絞られるため、第１通路２３側は流体圧力が高く、第１制御室２１側は流体圧力が低くなる。
【００８４】
このように、第１制御室２１及び第２制御室２２内の流体圧力は低くなる。従って、第１スプリング２６及び第２スプリング２７によって、それぞれニードル弁１２及び流路可変部材１３は図中上方に移動する。
【００８５】
この時、ニードル弁１２の先端の平面部１２ｃと流路可変部材１３における円錐部１３ｂの底面１３ｄとの間は隙間が設けられた状態で、ニードル弁１２及び流路可変部材１３は移動する。これにより、この隙間にも高圧流体が流れ込むため、この隙間を有しつつ両者は開弁状態を維持する。従って、流路可変部材１３が第２位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高拡散噴霧を行うことができる。
【００８６】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、フロートバルブ２５を図中上部に移動させて、リフト室２５ａ内を閉弁すれば良い。ここで、上記第１の実施の形態でも説明した通り、燃料ダレを抑制するために、流路可変部材１３を先に閉弁させることが望ましい。流路可変部材１３を先に閉弁させるためには、第１オリフィス２８及び第２オリフィス２９による絞り量や、第１スプリング２６及び第２スプリング２７による引っ張り力との関係で調整することで実現可能である。
【００８７】
次に、高貫徹噴霧を行う場合には、フロートバルブ２５を図８に示す位置から図中下方に移動させて、図１０に示すように、リフト室２５ａ内を開弁状態として、第２オリフィス２９側を閉弁状態とする。
【００８８】
この場合、リフト室２５ａが開弁状態となるものの第２オリフィス２９側は閉弁されているため、第１制御室２１の室内は高圧状態を維持する。一方、リフト室２５ａが開弁状態となることで、第２制御室２２の圧力は抜けて、この第２制御室２２の室内は低圧状態となる。
【００８９】
従って、流路可変部材１３のみが第２スプリング２７によって図中上方に移動し、ニードル弁１２は閉弁した状態を維持することになる。そして、流路可変部材１３は、その円錐部１３ｂの底面１３ｄがニードル弁１２の先端の平面部１２ｃに突き当たる位置まで移動する（図１０に示した状態）。
【００９０】
その後、フロートバルブ２５を図１０に示す位置から少し図中上方に移動させて、図１１に示すように、上述した２箇所の開閉弁部分のいずれをも開弁状態とする。そうすると、第１制御室２１の圧力も抜けるため、この第１制御室２１の室内も低圧状態となる。従って、第１スプリング２６によってニードル弁１２は図中上方に移動する。
【００９１】
この時、ニードル弁１２の先端の平面部１２ｃと流路可変部材１３における円錐部１３ｂの底面１３ｄとの間は隙間がない状態であることから、流体の圧力により、この隙間がない状態のまま、ニードル弁１２に伴って流路可変部材１３も移動する。
【００９２】
ここで、流路可変部材１３は２段階に分けて移動することになるが、図１０に示す最初の段階で、流路可変部材１３は、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔が広く、高貫徹噴霧が可能となる位置、すなわち第１位置まで移動している。そして、その後、流路可変部材１３は上記の間隔を更に広くする位置まで移動することになり、この場合も流路可変部材１３は高貫徹噴霧が可能な第１位置にあることには変わりはない。
【００９３】
以上のように、流路可変部材１３が第１位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高貫徹噴霧を行うことができる。
【００９４】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、フロートバルブ２５を図中上部に移動させて、リフト室２５ａ内を閉弁すれば良い。また、燃料ダレを抑制するための駆動に関しても既に説明した通りである。
【００９５】
（第３の実施の形態）
図１２〜図１５には、本発明の第３の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータを具体化した実施の形態の一例を説明する。
【００９６】
アクチュエータに命令信号を発信する制御手段（ＥＣＵ）及びノズルについては、上記第１の実施の形態で説明した通りであるのでその説明は省略する。また、上記第１の実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【００９７】
図１２〜図１５は本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図である。ここで、図１２は燃料噴射停止時の様子を示し、図１３は高拡散噴霧を行う場合の様子を示し、図１４は高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子を示し、図１５は高貫徹噴霧時の様子を示している。
【００９８】
本実施の形態に係る燃料インジェクタ２００は、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータとして、ソレノイド駆動機構（電磁駆動機構）３０を採用している。
【００９９】
本実施の形態では、流路可変部材１３の軸部１３ａの端部（円錐部１３ｂの反対側の端部）に磁性体で構成された平板部１３ｅが設けられている。
【０１００】
そして、ソレノイド駆動機構３０は、この平板部１３ｅにおける円錐部１３ｂとは反対側の面に対向する位置に設けられる第１コイル３１と、ニードル弁１２における円錐部１３ｂとは反対側の底面に対向する位置に設けられる第２コイル３２と、平板部１３ｅを第１コイル３１から引き離す方向に付勢するスプリング３３とを備えている。また、特に図示はしないが、ニードル弁１２を第２コイル３２から引き離す方向に力を及ぼす部材（例えば、上記平板部１３ｅの場合と同様に、ニードル弁１２を付勢するスプリング）も備えている。以下、説明の便宜上、この部材を部材Ａと称する。
【０１０１】
このような構成により、燃料噴射を停止する場合には、第１コイル３１及び第２コイル３２のいずれに対しても通電を行わないようにする。これにより、図１２に示すように、平板部１３ｅにはスプリング３３による付勢力が作用し、ニードル弁１２には部材Ａによる力が作用するため、ニードル弁１２及び流路可変部材１３はいずれも図中下方向に移動して、両者とも弁座（それぞれ第１弁座１１ｃ，第２弁座１１ｄ）に着座して閉弁する。
【０１０２】
次に、高拡散噴霧を行う場合には、まず、第２コイル３２に対して通電を行う。これにより、ニードル弁１２は第２コイル３２による磁気吸引力によって吸引され、部材Ａによる作用力に抗して図中上方に移動する（図１３（Ａ）に示した状態）。
【０１０３】
その後、第１コイル３１に対しても通電を行う。これにより、平板部１３ｅは第１コイル３１による磁気吸引力によって吸引され、流路可変部材１３もスプリング３３による付勢力に抗して図中上方に移動する（図１３（Ｂ）に示した状態）。この時、ニードル弁１２の先端の平面部１２ｃと流路可変部材１３における円錐部１３ｂの底面１３ｄとの間の隙間に、高圧流体が流れ込むため、この隙間を有しつつ両者は開弁状態を維持する。ただし、本実施の形態の場合には、第１コイル３１あるいは第２コイル３２に対する通電量を制御することで、各々吸引力を制御できるため、ニードル弁１２及び流路可変部材１３の位置決めは、通電量によっても制御可能である。
【０１０４】
このようにして、流路可変部材１３が第２位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高拡散噴霧を行うことができる。
【０１０５】
なお、上記の説明においては、第２コイル３２に通電後に第１コイル３１に通電する場合を説明したが、両者に同時に通電して、ニードル弁１２と流路可変部材１３を同時に駆動させるようにしても良い。
【０１０６】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、第１コイル３１及び第２コイル３２への通電を停止すれば良い。ここで、上記第１の実施の形態でも説明した通り、燃料ダレを抑制するために、流路可変部材１３を先に閉弁させることが望ましい。流路可変部材１３を先に閉弁させるためには、第１コイル３１への通電停止を先にすれば良いことは言うまでもない。
【０１０７】
次に、高貫徹噴霧を行う場合には、まず、第１コイル３１に対して通電を行う。これにより、平板部１３ｅは第１コイル３１による磁気吸引力によって吸引され、流路可変部材１３はスプリング３３による付勢力に抗して図中上方に移動する。この時、流路可変部材１３は、その円錐部１３ｂの底面１３ｄがニードル弁１２の先端の平面部１２ｃに突き当たる位置まで移動する（図１４に示した状態）。
【０１０８】
その後、第２コイル３２に対しても通電を行う。これにより、ニードル弁１２は第２コイル３２による磁気吸引力によって吸引され、部材Ａによる作用力に抗して図中上方に移動する（図１５に示した状態）。この時、ニードル弁１２の先端の平面部１２ｃと流路可変部材１３における円錐部１３ｂの底面１３ｄとの間は隙間がない状態であることから、流体の圧力により、この隙間がない状態のまま、ニードル弁１２に伴って流路可変部材１３も移動する。
【０１０９】
ここで、流路可変部材１３は２段階に分けて移動することになるが、図１４に示す最初の段階で、流路可変部材１３は、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔が広く、高貫徹噴霧が可能となる位置、すなわち第１位置まで移動している。そして、その後、流路可変部材１３は上記の間隔を更に広くする位置まで移動することになり、この場合も流路可変部材１３は高貫徹噴霧が可能な第１位置にあることには変わりはない。
【０１１０】
ただし、上述のように、本実施の形態の場合には、第１コイル３１あるいは第２コイル３２に対する通電量を制御することで、各々吸引力を制御できるため、ニードル弁１２及び流路可変部材１３の位置決めは、通電量によっても制御可能である。
【０１１１】
このように、流路可変部材１３が第１位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高貫徹噴霧を行うことができる。
【０１１２】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、第１コイル３１及び第２コイル３２への通電を停止すれば良い。また、燃料ダレを抑制するための駆動に関しても既に説明した通りである。
【０１１３】
（第４の実施の形態）
図１６〜図１９には、本発明の第４の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータを具体化した実施の形態の一例を説明する。
【０１１４】
アクチュエータに命令信号を発信する制御手段（ＥＣＵ）及びノズルについては、上記第１の実施の形態で説明した通りであるのでその説明は省略する。また、上記第１の実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【０１１５】
図１６〜図１９は本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図である。ここで、図１６は燃料噴射停止時の様子を示し、図１７は高拡散噴霧を行う場合の様子を示し、図１８は高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子を示し、図１９は高貫徹噴霧時の様子を示している。
【０１１６】
本実施の形態に係る燃料インジェクタ３００は、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータとして、上記第３の実施の形態と同様に、ソレノイド駆動機構（電磁駆動機構）４０を採用している。基本的な機構は上記第３の実施の形態と同様であるが、本実施の形態では、ニードル弁１２及び流路可変部材１３の位置決め精度を第３の実施の形態の場合と比較して、向上させるべく改良した構成となっている。
【０１１７】
本実施の形態では、流路可変部材１３の軸部１３ａの端部（円錐部１３ｂの反対側の端部）に磁性体で構成された平板部１３ｆが設けられている。また、この平板部１３ｆには、円錐部１３ｂの反対側に向かって突出した凸部１３ｇが設けられている。
【０１１８】
そして、ソレノイド駆動機構４０は、上記平板部１３ｆにおける円錐部１３ｂとは反対側の面に対向する位置に設けられる第１コイル４１と、ニードル弁１２における円錐部１３ｂとは反対側の底面に対向する位置に設けられる第２コイル４２と、流路可変部材１３の位置決めを行うストッパ４３と、平板部１３ｆを第１コイル４１から引き離す方向（第１コイル４１による吸引方向と反対方向）に付勢する第１付勢手段としての第１スプリング４４と、ストッパ４３を円錐部１３ｂ側（第１コイル４１による吸引方向と反対方向）に付勢する第２付勢手段としての第２スプリング４５と、ストッパ４３の円錐部１３ｂ側への移動を所定の位置で規制する規制部４６とを備えている。
【０１１９】
ここで、第２スプリング４５による付勢力は第１スプリング４４による付勢力よりも大きくなるように設定されている。
【０１２０】
また、特に図示はしないが、ニードル弁１２を第２コイル４２から引き離す方向に力を及ぼす部材（例えば、上記平板部１３ｆの場合と同様に、ニードル弁１２を付勢するスプリング）も備えている。以下、説明の便宜上、この部材を部材Ｂと称する。
【０１２１】
このような構成により、燃料噴射を停止する場合には、第１コイル４１及び第２コイル４２のいずれに対しても通電を行わないようにする。これにより、図１６に示すように、平板部１３ｆには第１スプリング４４による付勢力が作用し、ニードル弁１２には部材Ｂによる力が作用するため、ニードル弁１２及び流路可変部材１３はいずれも図中下方向に移動して、両者とも弁座（それぞれ第１弁座１１ｃ，第２弁座１１ｄ）に着座して閉弁する。
【０１２２】
次に、高拡散噴霧を行う場合には、まず、第１コイル４１に対して通電量Ａにて通電を行う。これにより平板部１３ｆは第１コイル４１による磁気吸引力によって吸引され、流路可変部材１３は第１スプリング４４による付勢力に抗して図中上方に移動する。
【０１２３】
そして、流路可変部材１３に設けられた凸部１３ｇがストッパ４３に突き当たる。これにより、凸部１３ｇはストッパ４３に対して押圧力を発生することになるが、第１コイル４１に流す通電量が通電量Ａの場合には、この押圧力が第１スプリング４４の付勢力（第１付勢力）と第２スプリング４５の付勢力（第２付勢力）の合力に抗するまでの磁気吸引力（第１吸引力）は発生していない。従って、ストッパ４３は規制部４６によって規制された位置を保持したままである。このようにして、流路可変部材１３は第２位置に精度良く位置決めされる（図１７（Ａ）に示す状態）。
【０１２４】
その後、第２コイル４２に対しても通電を行う。これにより、ニードル弁１２は第２コイル４２による磁気吸引力によって吸引され、部材Ｂによる作用力に抗して図中上方に移動する（図１７（Ｂ）に示した状態）。このようにして、流路可変部材１３が第２位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高拡散噴霧を行うことができる。
【０１２５】
なお、上記の説明においては、第１コイル４１に通電後に第２コイル４２に通電する場合を説明したが、両者に同時に通電して、ニードル弁１２と流路可変部材１３を同時に駆動させるようにしても良い。
【０１２６】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、第１コイル４１及び第２コイル４２への通電を停止すれば良い。ここで、上記第１の実施の形態でも説明した通り、燃料ダレを抑制するために、流路可変部材１３を先に閉弁させることが望ましい。流路可変部材１３を先に閉弁させるためには、第１コイル４１への通電停止を先にすれば良いことは言うまでもない。
【０１２７】
次に、高貫徹噴霧を行う場合には、まず、第１コイル４１に対して通電量Ｂにて通電を行う。これにより、平板部１３ｆは第１コイル４１による磁気吸引力によって吸引され、流路可変部材１３は第１スプリング４４による付勢力に抗して図中上方に移動する。
【０１２８】
そして、流路可変部材１３に設けられた凸部１３ｇがストッパ４３に突き当たる。これにより、凸部１３ｇはストッパ４３に対して押圧力を発生することになり、第１コイル４１に流す通電量が通電量Ｂの場合には、この押圧力が第１スプリング４４の付勢力（第１付勢力）と第２スプリング４５の付勢力（第２付勢力）の合力に抗する磁気吸引力（第２吸引力）を発生する。従って、ストッパ４３は凸部１３ｇによって押されて図中上方へ移動する。そして、流路可変部材１３は、その平板部１３ｆが第１コイル４１に突き当たる位置（第１位置）まで移動する（図１８に示す状態）。
【０１２９】
その後、第２コイル４２に対しても通電を行う。これにより、ニードル弁１２は第２コイル４２による磁気吸引力によって吸引され、部材Ｂによる作用力に抗して図中上方に移動する（図１９に示した状態）。
【０１３０】
このように、流路可変部材１３が第１位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高貫徹噴霧を行うことができる。
【０１３１】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、第１コイル４１及び第２コイル４２への通電を停止すれば良い。また、燃料ダレを抑制するための駆動に関しても既に説明した通りである。
【０１３２】
以上のように、本実施の形態においては、特に高拡散噴霧を行う場合において、流路可変部材１３の第２位置での位置決め精度を高くすることができる。
【０１３３】
ここで、上記第３の実施の形態の場合に比べて、本実施の形態の場合の方が流路可変部材１３を第２位置でより精度良く位置決め可能である理由について更に詳しく説明する。
【０１３４】
上記第３の実施の形態の場合には、流路可変部材１３を第２位置で位置決めする場合、流路可変部材１３の位置は、第１コイル３１への通電量に基づく第１コイル３１による磁気吸引力と、スプリング３３の付勢力と、油圧とのバランス（合力）によって決まる。
【０１３５】
そして、これらの力の一つでも変化すれば流路可変部材１３の位置は変化することになる。従って、流路可変部材１３を精度良く位置決めするのは困難である。ただし、第２位置とは、高拡散噴霧が行われる流路可変部材１３の位置を意味するものであり、第２位置には、ある程度の幅がある。従って、流路可変部材１３を第２位置にするのが困難という意味ではなく、第２位置であっても、その中で特定の位置に精度良く位置決めするのが困難という意味である。
【０１３６】
これに対して、本実施の形態においては、流路可変部材１３を第２位置で位置決めする場合、上記の通り、ストッパ４３が規制部４６によって規制された位置にある状態で、流路可変部材１３に設けられた凸部１３ｇがストッパ４３に突き当たる状態とすればよい。
【０１３７】
そして、第１コイル４１による磁気吸引力によって流路可変部材１３が第１スプリング４４の付勢力に抗して移動しても、この磁気吸引力が、第１スプリング４４の付勢力と第２スプリング４５の付勢力との合力よりも弱い限り、ストッパ４３は規制部４６によって規制された位置から移動することはない。
【０１３８】
このように、本実施の形態においても、各種力によるバランスによって流路可変部材１３は位置決めされることになるが、第１コイル４１による磁気吸引力が、第１スプリング４４の付勢力よりも大きく、第１スプリング４４の付勢力と第２スプリング４５の付勢力との合力よりも弱い範囲では、流路可変部材１３はストッパ４３によって定まった位置に位置決めされることになる。
【０１３９】
従って、本実施の形態では、流路可変部材１３を第２位置（第２位置の中でも特定の位置）に、精度良く位置決めすることが可能となる。
【０１４０】
（第５の実施の形態）
図２０及び図２１には、本発明の第５の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ノズルの構成の変形例を説明する。なお、ニードル弁及び流路可変部材を駆動するアクチュエータについては、適宜の構成を利用でき、例えば、上記第２〜４の実施の形態で説明した構成を利用可能である。従って、本実施の形態ではアクチュエータの説明は省略する。また、アクチュエータに命令信号を発信する制御手段（ＥＣＵ）についても上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。
【０１４１】
図２０及び図２１は本発明の第５の実施の形態に係るノズルの模式的断面図である。ここで、図２０は燃料噴射停止時の様子を示し、図２１（Ａ）は高拡散噴霧を行う場合の様子を示し、図２１（Ｂ）は高貫徹噴霧を行う場合の様子を示している。
【０１４２】
上記第１〜第４の実施の形態においては、流路可変部材１３を軸方向に移動させることによって、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面を構成する流路可変部材１３における円錐部１３ｂの側面１３ｃとの間隔を変えることによって流路を変えていた。
【０１４３】
つまり、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面に対向する対向面は、流路可変部材１３の軸方向移動によって該開口端面との間隔が連続的に変化する単一の面である円錐部１３ｂの側面１３ｃ（の一部）によって構成していた。
【０１４４】
これに対して、本実施の形態では、流路可変部材に前記開口端面との間隔が異なる複数の面を設けて、開口端面に対向する対向面を切り換える構成とした。
【０１４５】
図示のように、本実施の形態に係るノズル１０ａは、ノズル本体１５と、ノズル本体１５内に設けられるニードル弁１６と、ニードル弁１６と同軸上に配設された流路可変部材１７とを備える。
【０１４６】
ノズル本体１５には、燃料の噴射口となる噴孔１５ａと、燃料を噴孔１５ａに対して噴孔内に旋回流を形成させるための導入路１５ｂと、ニードル弁１６の弁座１５ｃと、流路可変部材１７が挿通される貫通孔１５ｄが設けられている。
【０１４７】
ここで、噴孔１５ａ及び導入路１５ｂに関しては、上記第１の実施の形態において、図４〜図６を参照して説明したものと同一であるので、その説明は省略する。
【０１４８】
ニードル弁１６は、ノズル本体１５内に軸方向に往復動自在に設けられている。このニードル弁１６は、略円筒形状の部材によって構成されており、その先端には先端側に向かうにつれて縮径するテーパが設けられている。そして、このテーパのテーパ角度が途中で異なるようにして、エッジ部１６ａを設けている。このエッジ部１６ａが、ノズル本体１５に設けられた弁座１５ｃに着座することによって閉弁するように構成されている。また、ニードル弁１６には、軸心に沿って貫通孔１６ｂが設けられている。
【０１４９】
そして、流路可変部材１７は、ニードル弁１６に設けられた貫通孔１６ｂに挿通される小径の第１軸部１７ａと、この第１軸部１７ａの先端側に同軸上に設けられて、第１軸部１７ａの径よりも大きな径を有する第２軸部１７ｂと、この第２軸部１７ｂの先端側に同軸上に設けられて、第２軸部１７ｂの径よりも更に大きな径を有する第３軸部１７ｃとを備える。
【０１５０】
この流路可変部材１７は、第１軸部１７ａがニードル弁１６に設けられた貫通孔１６ｂに対して摺動し、かつ第３軸部１７ｃがノズル本体１５に設けられた貫通孔１５ｄに対して摺動しながら往復移動するように構成されている。
【０１５１】
このように、流路可変部材１７は、ノズル本体１５において、その内壁面に噴孔１５ａの開口部が設けられた貫通孔１５ｄに内接する第３軸部１７ｃを有した部材であり、いわゆるスプール弁におけるスプールに類似する部材である。ただし、本実施の形態における流路可変部材１７は開弁と閉弁を選択的に行う機能は備えていない。
【０１５２】
ここで、上述のニードル弁１６と流路可変部材１７は、図２０及び図２１では不図示のアクチュエータによって、それぞれ軸方向に往復移動されるように構成されている。
【０１５３】
以上のように構成されるノズル１０ａによる燃料噴射動作について説明する。まず、高拡散噴霧を行う場合には、図２１（Ａ）に示すように、流路可変部材１７における第２軸部１７ｂが、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面と対向する位置まで流路可変部材１７を移動させる。これにより、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面と、これに対向する対向面（第２軸部１７ｂの外壁面の一部）との間隔は狭い状態となる。
【０１５４】
そして、この状態でニードル弁１６を移動させて開弁させると、ニードル弁１６の開弁部から流れてきた燃料は導入路１５ｂを通って噴孔１５ａに流れ込む流れが主流となるため、噴孔１５ａ内では旋回流が形成されて上記第１の実施の形態で説明したように高拡散噴霧が行われる。
【０１５５】
なお、高拡散噴霧を行う場合には、ニードル弁１６と流路可変部材１７の駆動の順序は特に限定されず、いずれかを先に駆動するようにしても良いし、両者を同時に駆動するようにしても良い。
【０１５６】
これに対して、高貫徹噴霧を行う場合には、図２１（Ｂ）に示すように、流路可変部材１７における第１軸部１７ａが、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面と対向する位置まで流路可変部材１７を移動させる。これにより、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面と、これに対向する対向面（第１軸部１７ａの外壁面の一部）との間隔は広い状態となる。
【０１５７】
そして、この状態でニードル弁１６を移動させて開弁させると、ニードル弁１６の開弁部から流れてきた燃料は導入路１５ｂを通らずに噴孔１５ａに流れ込む流れが主流となるため、噴孔１５ａ内では旋回流が形成されず、上記第１の実施の形態で説明したように高貫徹噴霧が行われる。
【０１５８】
なお、高貫徹噴霧を行う場合には、上記第１の実施の形態でも説明したように、流路可変部材１７を駆動した後に、ニードル弁１６を駆動するほうが良い。
【０１５９】
また、燃料噴射を停止する場合には、高拡散噴霧及び高貫徹噴霧のいずれの場合でも、ニードル弁１６を図中下方に下げて、ニードル弁１６のエッジ部１６ａをノズル本体１５に設けられた弁座１５ｃに着座させて閉弁させれば良い（図２０に示す状態）。
【０１６０】
ここで、本実施の形態においては、流路可変部材１７には弁機能を持たせない場合の構成を説明したが、流路可変部材１７に弁機能を持たせるようにしても好適である。例えば、上述の第３軸部１７ｃによって、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面を塞ぐようにすれば、流路可変部材１７にも弁機能を持たせることが可能である。なお、この場合、流路可変部材１７はスプール弁におけるスプールということができ、ノズルはニードル弁とスプール弁の両者の機能を備えたバルブということができる。
【０１６１】
このように、流路可変部材１７にも弁機能を持たせれば、上記第１の実施の形態でも説明したように、燃料噴射停止時には、流路可変部材１７によって先に閉弁することで、燃料噴射後の燃料ダレを抑制することが可能となる。
【０１６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内燃機関の機関負荷に応じて、好適に高貫徹噴霧あるいは高拡散噴霧に切り換えることができる。これにより、熱効率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るノズルの主要部を示す模式的断面図である（高貫徹噴霧を行う場合）。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るノズルの主要部を示す模式的断面図である（高拡散噴霧を行う場合）。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るノズルの主要部を示す模式的断面図である（噴霧を行っていない場合）。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るノズル本体に設けられた噴孔を示す図（ノズルの上面から噴孔付近を見た図）である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るノズル本体に設けられた噴孔を示す図（噴孔の軸線に沿って切断した断面図）である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るノズル本体に設けられた噴孔を示す図（噴孔の上面側から見た図）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る燃料インジェクタを備えた内燃機関のブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（燃料噴射停止時の様子）である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高拡散噴霧時の様子）である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子）である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧時の様子）である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（燃料噴射停止時の様子）である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高拡散噴霧を行う場合の様子）である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子）である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧時の様子）である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（燃料噴射停止時の様子）である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高拡散噴霧を行う場合の様子）である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子）である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧時の様子）である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係るノズルの模式的断面図（燃料噴射停止時の様子）である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係るノズルの模式的断面図（（Ａ）は高拡散噴霧を行う場合の様子，（Ｂ）は高貫徹噴霧を行う場合の様子）である。
【符号の説明】
１０ ノズル
１０ａ ノズル
１１ ノズル本体
１１ａ 噴孔
１１ｂ 導入路
１１ｃ 第１弁座
１１ｄ 第２弁座
１２ ニードル弁
１２ａ エッジ部
１２ｂ 貫通孔
１２ｃ 平面部
１３ 流路可変部材
１３ａ 軸部
１３ｂ 円錐部
１３ｃ 側面
１３ｄ 底面
１３ｅ 平板部
１３ｆ 平板部
１３ｇ 凸部
１５ ノズル本体
１５ａ 噴孔
１５ｂ 導入路
１５ｃ 弁座
１５ｄ 貫通孔
１６ ニードル弁
１６ａ エッジ部
１６ｂ 貫通孔
１７ 流路可変部材
１７ａ 第１軸部
１７ｂ 第２軸部
１７ｃ 第３軸部
２０ 油圧制御機構
２１ 第１制御室
２２ 第２制御室
２３ 第１通路
２４ 第２通路
２５ フロートバルブ
２５ａ リフト室
２６ 第１スプリング
２７ 第２スプリング
２８ 第１オリフィス
２９ 第２オリフィス
３０ ソレノイド駆動機構
３１ 第１コイル
３２ 第２コイル
３３ スプリング
４０ ソレノイド駆動機構
４１ 第１コイル
４２ 第２コイル
４３ ストッパ
４４ 第１スプリング
４５ 第２スプリング
４６ 規制部
５０ センサ
７０ アクチュエータ
１００ 燃料インジェクタ
２００ 燃料インジェクタ
３００ 燃料インジェクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル及び燃料インジェクタ及び内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特に、ディーゼルエンジンにおいては、燃料インジェクタのノズルから噴射される燃料の噴霧形態は、排気中の有害物質削減等の観点から、内燃機関の機関負荷が中高負荷時には高貫徹噴霧が望ましく、内燃機関の機関負荷が低負荷時には高拡散噴霧が望ましい。なお、高貫徹噴霧とは、噴射される角度が狭く貫徹力が高い噴射形態であり、高拡散噴霧とは、噴射される角度が広く燃料が分散され貫徹力の低い噴射形態である。
【０００３】
内燃機関の機関負荷に応じて、燃料の噴射形態を高貫徹噴霧と高拡散噴霧に切り換える技術としては、例えば、狭角噴霧用の噴孔（噴口）と広角噴霧用の噴孔（噴口）を別々に設けて、噴孔を切り換える技術がある（特許文献１参照）。
【０００４】
このような技術を採用する場合には、使用していない噴孔に燃料が堆積して、場合によっては詰まってしまうという問題が残されている。なお、関連する技術として他に特許文献２，３がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３７２２６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１４５５８６号公報
【特許文献３】
特開平８−４６２５号公開公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、内燃機関の機関負荷が中高負荷時には高貫徹噴霧が望ましく、内燃機関の機関負荷が低負荷時には高拡散噴霧が望ましいが、これらを実現するために、従来技術においては、他の不具合が伴ってしまうなど、未だ改善の余地があった。
【０００７】
本発明の目的は、内燃機関の機関負荷に応じて、好適に高貫徹噴霧あるいは高拡散噴霧に切り換え可能とするノズル及び燃料インジェクタ、及び熱効率の向上を図った内燃機関を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００９】
本発明は、噴孔内に旋回流を発生させる導入路を設け、高拡散噴霧とする場合には、導入路から噴孔への流れを主流とさせ、高貫徹噴霧とする場合には、導入路を通らずに噴孔に流れ込む流れを主流とさせるようにした。これにより、高拡散噴霧と高貫徹噴霧とに切り換えることを可能とした。
【００１０】
そして、本発明においては、上記の切り換え動作を実現するために、噴孔内に旋回流を発生させる導入路を通って噴孔に流れ込む流れを主流とする流路と、導入路を通らずに噴孔内に流れ込む流れを主流とする流路とに変更可能な流路可変手段を設ける構成を採用した。
【００１１】
更に具体的な構成について、ノズルの場合の構成と、燃料インジェクタの場合の構成と、内燃機関の場合の構成について、それぞれ説明する。
【００１２】
まず、本発明のノズルは、噴孔と、燃料を該噴孔に対して該噴孔内に旋回流を形成させる方向に導く導入路と、を有するノズル本体と、
前記噴孔の開口端面に対向する対向面を備え、前記開口端面から該対向面までの間隔が広くなり、前記導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となる第１位置と、前記開口端面から該対向面までの間隔が狭くなり、前記導入路から噴孔への燃料の流れが主流となる第２位置と、に移動される流路可変部材と、該流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ノズル本体の内壁面との間で開弁と閉弁を選択的に行うニードル弁と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このように、本発明の構成においては、第１位置と第２位置に移動される流路可変部材によって、流路が変更されるようにした。これにより、流路可変部材が第１位置にあれば、導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となるため、噴孔から噴き出される燃料を高貫徹噴霧とすることができる。一方、流路可変部材が第２位置にあれば、導入路を通って噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となるため、噴孔から噴き出される燃料を高拡散噴霧とすることができる。
【００１４】
そして、流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ニードル弁が開弁と閉弁を選択的に行うため、流路可変部材を所望の位置に位置決めした後に、ニードル弁により開弁すれば、噴射初期から好適に高貫徹あるいは高拡散噴霧を行うことができる。
【００１５】
つまり、特に高貫徹噴霧を行う場合に、流路可変部材が噴孔の開口端面と対向面との間隔が狭い位置から第１位置へと移動する段階途中で既に燃料を噴射させた場合には、始めのうちは導入路を通る燃料が多くなり、初期の段階では高拡散噴霧となる。そうすると、噴孔付近で燃焼が始まってしまうため、流路可変部材が第１位置に移動したとしても、燃料が遠くまで飛ばされにくい状況となり、良好な高貫徹噴霧が困難となってしまう。これに対して、上記の通り、予め、流路可変部材を第１位置に移動させた後に、ニードル弁により開弁すれば、噴霧初期から良好に高貫徹噴霧を行うことが可能となる。
【００１６】
また、流路可変部材のより具体的な構成としては以下のものが挙げられる。
【００１７】
すなわち、流路可変部材は、該流路可変部材の軸方向の移動によって、前記開口端面との間隔が連続的に変化する単一の面により前記対向面が構成されることができる。例えば、流路可変部材の先端を円錐形状として、ノズル本体側の噴孔を有する部分をこの円錐形状に沿った形状とすることで、流路可変部材が軸方向に移動すれば、噴孔の開口端面と円錐形状部分の外壁面の部分との間隔を変化させることができる。つまり、この円錐形状部分の外壁面の一部を上記対向面とすることができる。
【００１８】
また、前記流路可変部材は、前記開口端面との間隔が各々異なる複数の面を備え、該流路可変部材の軸方向の移動により前記開口端面に対向する面が切り換えられるようにすることも可能である。例えば、流路可変部材の先端を、径の異なる複数の円柱状の部材を軸方向にそれぞれ接合するように構成することで、流路可変部材が軸方向に移動すれば、噴孔の開口端面に対向する円柱状の部材が切り換えられ、噴孔の開口端面と円錐形状部分の外壁面の部分との間隔を変化させることができる。
【００１９】
そして、前記流路可変部材は、前記第１位置及び第２位置のほか、前記噴孔及び導入路を塞ぐ第３位置にも移動されると好適である。このようにすれば、流路可変部材に弁機能を持たせることができる。従って、例えば、閉弁時には、ニードル弁よりも先に流路可変部材によって閉弁することで、デッドボリュームによる燃料の液だれ量を抑制できる。
【００２０】
次に、本発明の燃料インジェクタは、噴孔と、燃料を該噴孔に対して該噴孔内に旋回流を形成させる方向に導く導入路と、を有するノズル本体と、
前記噴孔の開口端面に対向する対向面を備え、前記開口端面から該対向面までの間隔が変更可能に設けられる流路可変部材と、
該流路可変部材を、前記開口端面から前記対向面までの間隔を広くして、前記導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れを主流とさせる第１位置と、前記開口端面から前記対向面までの間隔を狭くして、前記導入路から噴孔への燃料の流れを主流とさせる第２位置に移動させるアクチュエータと、
前記流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ノズル本体の内壁面との間で開弁と閉弁を選択的に行うニードル弁と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
このように、本発明の構成においては、アクチュエータによって流路可変部材を、第１位置と第２位置に移動させることで、流路を変更するようにした。これにより、流路可変部材が第１位置にあれば、導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となるため、噴孔から噴き出される燃料を高貫徹噴霧とすることができる。一方、流路可変部材が第２位置にあれば、導入路を通って噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となるため、噴孔から噴き出される燃料を高拡散噴霧とすることができる。
【００２２】
そして、流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ニードル弁が開弁と閉弁を選択的に行うため、流路可変部材を所望の位置に位置決めした後に、ニードル弁により開弁すれば、噴射初期から好適に高貫徹あるいは高拡散噴霧を行うことができる。
【００２３】
つまり、特に高貫徹噴霧を行う場合に、流路可変部材が噴孔の開口端面と対向面との間隔が狭い位置から第１位置へと移動する段階途中で既に燃料を噴射させた場合には、始めのうちは導入路を通る燃料が多くなり、初期の段階では高拡散噴霧となる。そうすると、噴孔付近で燃焼が始まってしまうため、流路可変部材が第１位置に移動したとしても、燃料が遠くまで飛ばされにくい状況となり、良好な高貫徹噴霧が困難となってしまう。これに対して、上記の通り、予め、流路可変部材を第１位置に移動させた後に、ニードル弁により開弁すれば、噴霧初期から良好に高貫徹噴霧を行うことが可能となる。
【００２４】
そして、前記アクチュエータは、内燃機関の負荷が中高負荷の場合には前記流路可変部材を第１位置に移動させ、低負荷の場合には前記流路可変部材を第２位置に移動させると好適である。これにより、内燃機関の負荷が中高負荷の場合には、高貫徹噴霧を行わせることができ、内燃機関の負荷が低負荷の場合には、高拡散噴霧を行わせることができる。従って、有害物質を削減することができ、また、高貫徹噴霧により出力を十分に上げることができる。
【００２５】
また、内燃機関の負荷が中高負荷の場合には、前記アクチュエータが前記流路可変部材を第１位置に移動させた後に、前記ニードル弁による開弁動作が行われると好適である。これにより、上述のように、噴霧初期から高貫徹噴霧を行わせることができる。
【００２６】
前記ノズル本体には、前記流路可変部材が着座することで、前記噴孔及び導入路が塞がれる弁座が設けられており、前記アクチュエータは、前記流路可変部材を、該流路可変部材が前記弁座に着座する第３位置にも移動させるとよい。これにより、流路可変部材にも弁機能を持たせることができる。
【００２７】
燃料噴射終了時には、前記アクチュエータが前記流路可変部材を第３位置に移動させ、その後に、前記ニードル弁による閉弁が行われるとよい。これにより、噴孔に近い流路可変部材によって先に閉弁するため、デッドボリュームによる燃料の液だれ量を抑制できる。
【００２８】
前記流路可変部材は、該流路可変部材の軸方向の移動によって、前記開口端面との間隔が連続的に変化する単一の面により前記対向面が構成されることができる。例えば、流路可変部材の先端を円錐形状として、ノズル本体側の噴孔を有する部分をこの円錐形状に沿った形状とすることで、流路可変部材が軸方向に移動すれば、噴孔の開口端面と円錐形状部分の外壁面の部分との間隔を変化させることができる。つまり、この円錐形状部分の外壁面の一部を上記対向面とすることができる。
【００２９】
また、前記流路可変部材は、前記開口端面との間隔が各々異なる複数の面を備え、該流路可変部材の軸方向の移動により前記開口端面に対向する面が切り換えられることも可能である。例えば、流路可変部材の先端を、径の異なる複数の円柱を軸方向にそれぞれ接合するように構成することで、流路可変部材が軸方向に移動すれば、噴孔の開口端面に対向する円柱が切り換えられ、噴孔の開口端面と円錐形状部分の外壁面の部分との間隔を変化させることができる。
【００３０】
前記アクチュエータは、前記流路可変部材を前記ニードル弁の動作に連動させて駆動する油圧制御手段により構成されることができる。
【００３１】
また、前記アクチュエータは、前記流路可変部材を前記ニードル弁の動作とは独立に駆動するソレノイドにより構成されることもできる。
【００３２】
ここで、前記ソレノイドに備えられたコイルによる吸引力を受けて移動してくる前記流路可変部材を停止させるストッパと、
前記流路可変部材を前記コイルによる吸引方向とは反対方向に付勢する第１付勢手段と、
前記ストッパを前記コイルによる吸引方向とは反対方向に付勢する第２付勢手段と、
該第２付勢手段により付勢される前記ストッパの該付勢方向への移動を規制する規制部材と、を備え、
前記第１付勢手段による第１付勢力と前記第２付勢手段による第２付勢力は、前記コイルによる第１吸引力が作用した場合には、第１付勢力に抗して前記流路可変部材は移動するが、第２付勢力によって前記規制部材に規制された位置にある前記ストッパによって停止されて、該流路可変部材は前記第２位置で保持され、
かつ、前記コイルによる第１吸引力よりも大きな第２吸引力が作用した場合には、第１付勢力と第２付勢力の合力に抗して前記流路可変部材はストッパと共に前記第１位置まで移動する力関係を満たしているようにすると好適である。
【００３３】
このように構成することで、流路可変部材の位置決め精度を高くすることができる。
【００３４】
また、本発明の内燃機関にあっては、上記のいずれかにより構成される燃料インジェクタと、
機関負荷を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された機関負荷が判断基準値よりも高い場合には、前記流路可変部材を前記第１位置に移動させ、該判断基準値よりも低い場合には、前記流路可変部材を前記第２位置に移動させるように前記アクチュエータを駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００３５】
本発明の構成により、燃料インジェクタから噴射される燃料の噴霧形態を、機関負荷に適した噴霧とすることができるため、有害物質の削減に寄与し、また、熱効率の向上を図れる。
【００３６】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３８】
（第１の実施の形態）
図１〜図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るノズル、及びノズルを備えた燃料インジェクタ、及び、燃料インジェクタを備えた内燃機関について説明する。
【００３９】
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係るノズルの主要部を示す模式的断面図である。ここで、図１は高貫徹噴霧を行う場合における状態を示し、図２は高拡散噴霧を行う場合における状態を示す、図３は噴霧を行っていない場合における状態を示している。
【００４０】
図４〜図６は本発明の第１の実施の形態に係るノズル本体に設けられた噴孔を示している。ここで、図４はノズルの上面から噴孔付近を見た図であり、図５は噴孔の軸線に沿って切断した断面図であり、図６は噴孔の上面側から見た図である。
【００４１】
また、図７は本発明の第１の実施の形態に係る燃料インジェクタを備えた内燃機関のブロック図である。
【００４２】
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係るノズル１０は、ノズル本体１１と、ノズル本体１１内に設けられるニードル弁１２と、ニードル弁１２と同軸上に配設された流路可変部材１３とを備える。
【００４３】
ノズル本体１１には、燃料の噴射口となる噴孔１１ａと、燃料を噴孔１１ａに対して噴孔内に旋回流を形成させるための導入路１１ｂと、ニードル弁１２の弁座となる第１弁座１１ｃと、流路可変部材１３の弁座となる第２弁座１１ｄが設けられている。
【００４４】
ここで、噴孔１１ａ及び導入路１１ｂに関して、図４〜図６を参照して更に詳しく説明する。
【００４５】
図４及び図５に示すように、噴孔１１ａの内部側の開口端に接続して導入路１１ｂが設けられている。この導入路１１ｂは、本実施の形態では切り欠きによって構成されている。そして、この導入路１１ｂは図６に示すように、噴孔１１ａの孔軸に対して偏心する位置に燃料を送り込むように形成されている。
【００４６】
従って、導入路１１ｂを通って流れ込んできた燃料は、図５及び図６に示すように噴孔１１ａ内で旋回流を形成する。これにより、噴孔１１ａから噴射される燃料は旋回されながら噴射されるため、広角に噴射されて高拡散噴霧となる。
【００４７】
ニードル弁１２は、ノズル本体１１内に軸方向に往復動自在に設けられている。このニードル弁１２は、略円筒形状の部材によって構成されており、その先端には先端側に向かうにつれて縮径するテーパが設けられている。そして、最先端には平面部１２ｃが設けられ、この平面部１２ｃとテーパとの境界となるエッジ部１２ａが、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃに着座することによって閉弁するように構成されている。また、ニードル弁１２には、軸心に沿って貫通孔１２ｂが設けられている。
【００４８】
そして、流路可変部材１３は、ニードル弁１２に設けられた貫通孔１２ｂに挿通される軸部１３ａと、軸部１３ａの先端に設けられる円錐部１３ｂとを備えている。円錐部１３ｂの側面１３ｃの一部はノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面に対向する位置に配設されるように設けられている。また、円錐部１３ｂの底面１３ｄは、ニードル弁１２の平面部１２ｃに突き当たるように構成されている。
【００４９】
ここで、上述のニードル弁１２と流路可変部材１３は、図１〜３では不図示のアクチュエータによって、それぞれ軸方向に往復移動されるように構成されている。
【００５０】
以上のように構成されるノズル１０による燃料噴射動作について説明する。まず、特に図１を参照して高貫徹噴霧を行う場合を説明する。図１に示すように、高貫徹噴霧を行う場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃから離して開弁させた状態とする。一方、流路可変部材１３を、その円錐部１３ｂの底面１３ｄが、ニードル弁１２の平面部１２ｃに突き当たる位置まで移動させる。これにより、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面（流路可変部材１３における円錐部１３ｂの側面１３ｃの一部）との間隔は広い状態となる（以下、この状態における流路可変部材１３の位置を説明の便宜上、第１位置と称する。）。
【００５１】
従って、ニードル弁１２の開弁により流れてきた燃料は、導入路１１ｂを通らずに噴孔１１ａに流れ込む流れが主流となるため、噴孔１１ａ内では旋回流が形成されない。つまり、噴孔１１ａの孔軸に沿った流れが主流となるため、噴孔１１ａから噴射される燃料は孔軸方向に飛び出していく。これにより、高貫徹噴霧が可能となる。
【００５２】
次に、特に図２を参照して高拡散噴霧を行う場合を説明する。図２に示すように、高拡散噴霧を行う場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃから離して開弁させた状態とする。一方、流路可変部材１３を、その円錐部１３ｂの底面１３ｄが、ニードル弁１２の平面部１２ｃとある程度の間隔を隔てた位置まで移動させる。これにより、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面（流路可変部材１３における円錐部１３ｂの側面１３ｃの一部）との間隔は狭い状態となる（以下、この状態における流路可変部材１３の位置を説明の便宜上、第２位置と称する。）。
【００５３】
従って、ニードル弁１２の開弁により流れてきた燃料は、導入路１１ｂを通って噴孔１１ａに流れ込む流れが主流となるため、噴孔１１ａ内では旋回流が形成される。これにより、既に図４〜図６を参照して説明した通り高拡散噴霧が可能となる。
【００５４】
次に、特に図３を参照して噴射を停止する場合を説明する。図３に示すように、噴射を停止する場合には、ニードル弁１２のエッジ部１２ａを、ノズル本体１１に設けられた第１弁座１１ｃに着座させて閉弁させた状態とする。また、流路可変部材１３における円錐部１３ｂの側面１３ｃもノズル本体１１に設けられた第２弁座１１ｄに着座させて、噴孔１１ａ及び導入路１１ｂを塞ぎ閉弁させた状態とする（以下、この状態における流路可変部材１３の位置を説明の便宜上、第３位置と称する。）。従って、燃料は噴孔１１ａから噴射されなくなる。
【００５５】
ここで、ニードル弁１２だけでなく、流路可変部材１３にも開弁と閉弁を選択的に行う機能を持たせたのは、ニードル弁１２のみで開弁と閉弁を選択的に行うと、流路可変部材１３の周囲に比較的大きなデッドボリュームができるため、燃料噴射後にニードル弁１２により閉弁しても、燃料ダレが多くなってしまう。そこで、流路可変部材１３によって噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面を直接塞ぐことによって、燃料噴射後の燃料ダレの低減を図ったものである。
【００５６】
次に、以上のように構成されるノズルを備えた燃料インジェクタが内燃機関に搭載された場合のより具体的な動作について、図７のブロック図を参照して説明する。
【００５７】
図７に示すように、内燃機関の機関負荷を検出する検出手段の主要構成部材であるセンサ５０と、センサ５０によって検出されたデータが入力されて、その入力データに基づいて命令信号を発信する制御手段としてのＥＣＵ６０と、ＥＣＵ６０からの命令信号に応じてニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータ７０とを設ける。
【００５８】
センサ５０は、内燃機関において要求される機関負荷が認識可能なデータを検出できるものであれば良い。すなわち、一般的に、要求される機関負荷を直接的あるいは間接的に検出するのは困難であるので、要求される機関負荷を推定可能なデータを検出できれば良い。一例として、アクセル開度を検出するものを挙げることができる。
【００５９】
そして、ＥＣＵ６０は、センサ５０から送られた入力データに基づいて、要求される機関負荷が中高負荷であるのか低負荷であるのかを判断する。具体的には、ＥＣＵ６０は入力データに基づいて得られた要求される機関負荷が、所定の判断基準値よりも高いか低いかを判断する。
【００６０】
ここで、上述のようにセンサ５０から送られる入力データは、通常、要求される機関負荷の値そのものではないため、入力データから要求される機関負荷を推定し、この推定された値を要求される機関負荷値とする。また、判断基準値は予め設定した固定値であっても良いし、環境条件等に応じて変動する値を用いても良い。
【００６１】
そして、ＥＣＵ６０は、要求される機関負荷が中高負荷であると判断した場合には、高貫徹噴霧を行わせるべく、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を図１に示す位置に移動させるようにアクチュエータ７０に対して命令信号を発信する。
【００６２】
ここで、高貫徹噴霧を行う場合には、図３に示す噴射停止状態から、まず、流路可変部材１３を第１位置まで移動させて、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔を広くした後に、ニードル弁１２を開弁するのが好適である。
【００６３】
何故ならば、先にニードル弁１２を開弁した後に、流路可変部材１３を駆動すると、その初期段階では、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔は狭い状態である。従って、初期段階では、高拡散噴霧が行われることになる。そして、この段階で燃焼が始まると、噴孔１１ａの出口付近でのみ燃焼されることになる。このような状況下においては、その後、流路可変部材１３が更に第１位置まで移動して、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔が広くなり、噴孔１１ａの孔軸に沿って燃料が飛び出したとしても、噴孔１１ａの出口付近で既に燃焼が始まっているため、燃料を遠くに飛ばすことが困難となる。
【００６４】
これに対して、上記の通り、流路可変部材１３を先に駆動して、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔を確保した後に、ニードル弁１２を開弁すれば、初期の段階から高貫徹噴霧となり、燃料を遠くに飛ばすことが可能となる。
【００６５】
このように、要求される機関負荷が中高負荷の場合には、高貫徹噴霧が行われるため、機関室内の空間を十分に利用でき、出力を十分に高めることができると共に、排気中の有害物質を増加させてしまうこともない。
【００６６】
また、ＥＣＵ６０は、要求される機関負荷が低負荷であると判断した場合には、高拡散噴霧を行わせるべく、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を図２に示す位置に移動させるようにアクチュエータ７０に対して命令信号を発信する。
【００６７】
ここで、高拡散噴霧を行う場合には、ニードル弁１２と流路可変部材１３の駆動順序は特に限定されず、いずれかを先に駆動させても良いし、同時に駆動させても良い。
【００６８】
このように、要求される機関負荷が低負荷の場合には、高拡散噴霧が行われるため、燃料が燃焼室内に高分散して均一に分布し、燃焼室の多点で同時に着火させることができる。そして、この場合に、混合気の濃度を理論空燃比よりも薄くしておくことで、排気中のＮＯｘやすすなどの有害物質を削減することができる。
【００６９】
また、ＥＣＵ６０は、燃料噴射を停止させる場合には、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を図３に示す位置に移動させるようにアクチュエータ７０に対して命令信号を発信する。
【００７０】
ここで、燃料噴射を停止する場合には、まず、流路可変部材１３を第３位置まで移動させて閉弁させた後に、ニードル弁１２を閉弁させるのが好適である。
【００７１】
これは、上述のように、ニードル弁１２により閉弁しても、デッドボリュームが大きいことから燃料ダレが多くなってしまうため、流路可変部材１３によって噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面を先に直接塞ぐことによって、燃料噴射後の燃料ダレの低減を図ることができるからである。
【００７２】
以上のように、本実施の形態によれば、ノズル１０から噴射される燃料の噴霧形態を高貫徹噴霧と高拡散噴霧に好適に切り換えることができる。そして、噴霧形態を機関負荷に応じて切り換えることで、排気中の有害物質の削減に寄与し、また、内燃機関の熱効率の向上に寄与することができる。
【００７３】
（第２の実施の形態）
図８〜図１１には、本発明の第２の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータを具体化した実施の形態の一例を説明する。
【００７４】
アクチュエータに命令信号を発信する制御手段（ＥＣＵ）及びノズルについては、上記第１の実施の形態で説明した通りであるのでその説明は省略する。また、上記第１の実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【００７５】
図８〜図１１は本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図である。ここで、図８は燃料噴射停止時の様子を示し、図９は高拡散噴霧時の様子を示し、図１０は高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子を示し、図１１は高貫徹噴霧時の様子を示している。
【００７６】
本実施の形態に係る燃料インジェクタ１００は、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータとして、油圧制御機構２０を採用している。
【００７７】
この油圧制御機構２０は、主としてニードル弁１２の駆動制御を行う第１制御室２１と、主として流路可変部材１３の駆動制御を行う第２制御室２２と、不図示のポンプから噴孔１１ａ側及び第１制御室２１に向けて燃料を送り込む第１通路２３と、第２制御室２２に燃料を送り込む第２通路２４と、第２通路２４の上流側のリフト室２５ａに配設されたフロートバルブ２５と、第１制御室２１内に配設され、ニードル弁１２を開弁方向に引っ張る第１スプリング２６と、第２制御室２２内に配設され、流路可変部材１３を開弁方向に引っ張る第２スプリング２７と、第１通路２３と第１制御室２１との間を連通する第１オリフィス２８と、第２通路２４の上流側のリフト室２５ａと第１制御室２１との間を連通する第２オリフィス２９とを備える。
【００７８】
ここで、第１通路２３には図中上方から不図示の燃料ポンプによって常に高圧の燃料が送られるようになっている。
【００７９】
また、フロートバルブ２５は不図示の駆動手段によって往復移動するように構成されており、２箇所で開弁と閉弁を選択的に行うことができるように構成されている。すなわち、フロートバルブ２５は、リフト室２５ａを通過する燃料の流れ、あるいは第２オリフィス２９を通る燃料の流れを選択的に遮断することができる。また、フロートバルブ２５は、これらの２箇所を同時に開弁状態とすることもできる。
【００８０】
このような構成により、燃料噴射を停止する場合には、図８に示すように、フロートバルブ２５を図中上部に移動させて、リフト室２５ａ内で閉弁し、リフト室２５ａを通過する燃料の流れを遮断する。
【００８１】
この場合、第１通路２３，第１制御室２１，第２通路２４及び第２制御室２２は、第１オリフィス２８及び第２オリフィス２９を通じていずれも連通した状態となる。これにより、第１通路２３から送られる高圧燃料によって、第１制御室２１及び第２制御室２２はいずれも高圧燃料が溜まることになる。従って、第１スプリング２６による引っ張り力、及び第２スプリング２７による引っ張り力に抗して、ニードル弁１２及び流路可変部材１３はいずれも図中下方に移動して、両者とも弁座（それぞれ第１弁座１１ｃ，第２弁座１１ｄ）に着座して閉弁する。
【００８２】
次に、高拡散噴霧を行う場合には、フロートバルブ２５を図８に示す位置から少し図中下方に移動させて、図９に示すように、上述した２箇所の開閉弁部分のいずれをも開弁状態とする。
【００８３】
この場合、リフト室２５ａが開弁状態となることで、第１制御室２１及び第２制御室２２の圧力が抜けて、これらの室内は低圧状態となる。なお、第１通路２３と第１制御室２１は第１オリフィス２８を通じて連通することになるが、第１オリフィス２８によって流体の流れが絞られるため、第１通路２３側は流体圧力が高く、第１制御室２１側は流体圧力が低くなる。
【００８４】
このように、第１制御室２１及び第２制御室２２内の流体圧力は低くなる。従って、第１スプリング２６及び第２スプリング２７によって、それぞれニードル弁１２及び流路可変部材１３は図中上方に移動する。
【００８５】
この時、ニードル弁１２の先端の平面部１２ｃと流路可変部材１３における円錐部１３ｂの底面１３ｄとの間は隙間が設けられた状態で、ニードル弁１２及び流路可変部材１３は移動する。これにより、この隙間にも高圧流体が流れ込むため、この隙間を有しつつ両者は開弁状態を維持する。従って、流路可変部材１３が第２位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高拡散噴霧を行うことができる。
【００８６】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、フロートバルブ２５を図中上部に移動させて、リフト室２５ａ内を閉弁すれば良い。ここで、上記第１の実施の形態でも説明した通り、燃料ダレを抑制するために、流路可変部材１３を先に閉弁させることが望ましい。流路可変部材１３を先に閉弁させるためには、第１オリフィス２８及び第２オリフィス２９による絞り量や、第１スプリング２６及び第２スプリング２７による引っ張り力との関係で調整することで実現可能である。
【００８７】
次に、高貫徹噴霧を行う場合には、フロートバルブ２５を図８に示す位置から図中下方に移動させて、図１０に示すように、リフト室２５ａ内を開弁状態として、第２オリフィス２９側を閉弁状態とする。
【００８８】
この場合、リフト室２５ａが開弁状態となるものの第２オリフィス２９側は閉弁されているため、第１制御室２１の室内は高圧状態を維持する。一方、リフト室２５ａが開弁状態となることで、第２制御室２２の圧力は抜けて、この第２制御室２２の室内は低圧状態となる。
【００８９】
従って、流路可変部材１３のみが第２スプリング２７によって図中上方に移動し、ニードル弁１２は閉弁した状態を維持することになる。そして、流路可変部材１３は、その円錐部１３ｂの底面１３ｄがニードル弁１２の先端の平面部１２ｃに突き当たる位置まで移動する（図１０に示した状態）。
【００９０】
その後、フロートバルブ２５を図１０に示す位置から少し図中上方に移動させて、図１１に示すように、上述した２箇所の開閉弁部分のいずれをも開弁状態とする。そうすると、第１制御室２１の圧力も抜けるため、この第１制御室２１の室内も低圧状態となる。従って、第１スプリング２６によってニードル弁１２は図中上方に移動する。
【００９１】
この時、ニードル弁１２の先端の平面部１２ｃと流路可変部材１３における円錐部１３ｂの底面１３ｄとの間は隙間がない状態であることから、流体の圧力により、この隙間がない状態のまま、ニードル弁１２に伴って流路可変部材１３も移動する。
【００９２】
ここで、流路可変部材１３は２段階に分けて移動することになるが、図１０に示す最初の段階で、流路可変部材１３は、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔が広く、高貫徹噴霧が可能となる位置、すなわち第１位置まで移動している。そして、その後、流路可変部材１３は上記の間隔を更に広くする位置まで移動することになり、この場合も流路可変部材１３は高貫徹噴霧が可能な第１位置にあることには変わりはない。
【００９３】
以上のように、流路可変部材１３が第１位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高貫徹噴霧を行うことができる。
【００９４】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、フロートバルブ２５を図中上部に移動させて、リフト室２５ａ内を閉弁すれば良い。また、燃料ダレを抑制するための駆動に関しても既に説明した通りである。
【００９５】
（第３の実施の形態）
図１２〜図１５には、本発明の第３の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータを具体化した実施の形態の一例を説明する。
【００９６】
アクチュエータに命令信号を発信する制御手段（ＥＣＵ）及びノズルについては、上記第１の実施の形態で説明した通りであるのでその説明は省略する。また、上記第１の実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【００９７】
図１２〜図１５は本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図である。ここで、図１２は燃料噴射停止時の様子を示し、図１３は高拡散噴霧を行う場合の様子を示し、図１４は高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子を示し、図１５は高貫徹噴霧時の様子を示している。
【００９８】
本実施の形態に係る燃料インジェクタ２００は、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータとして、ソレノイド駆動機構（電磁駆動機構）３０を採用している。
【００９９】
本実施の形態では、流路可変部材１３の軸部１３ａの端部（円錐部１３ｂの反対側の端部）に磁性体で構成された平板部１３ｅが設けられている。
【０１００】
そして、ソレノイド駆動機構３０は、この平板部１３ｅにおける円錐部１３ｂとは反対側の面に対向する位置に設けられる第１コイル３１と、ニードル弁１２における円錐部１３ｂとは反対側の底面に対向する位置に設けられる第２コイル３２と、平板部１３ｅを第１コイル３１から引き離す方向に付勢するスプリング３３とを備えている。また、特に図示はしないが、ニードル弁１２を第２コイル３２から引き離す方向に力を及ぼす部材（例えば、上記平板部１３ｅの場合と同様に、ニードル弁１２を付勢するスプリング）も備えている。以下、説明の便宜上、この部材を部材Ａと称する。
【０１０１】
このような構成により、燃料噴射を停止する場合には、第１コイル３１及び第２コイル３２のいずれに対しても通電を行わないようにする。これにより、図１２に示すように、平板部１３ｅにはスプリング３３による付勢力が作用し、ニードル弁１２には部材Ａによる力が作用するため、ニードル弁１２及び流路可変部材１３はいずれも図中下方向に移動して、両者とも弁座（それぞれ第１弁座１１ｃ，第２弁座１１ｄ）に着座して閉弁する。
【０１０２】
次に、高拡散噴霧を行う場合には、まず、第２コイル３２に対して通電を行う。これにより、ニードル弁１２は第２コイル３２による磁気吸引力によって吸引され、部材Ａによる作用力に抗して図中上方に移動する（図１３（Ａ）に示した状態）。
【０１０３】
その後、第１コイル３１に対しても通電を行う。これにより、平板部１３ｅは第１コイル３１による磁気吸引力によって吸引され、流路可変部材１３もスプリング３３による付勢力に抗して図中上方に移動する（図１３（Ｂ）に示した状態）。この時、ニードル弁１２の先端の平面部１２ｃと流路可変部材１３における円錐部１３ｂの底面１３ｄとの間の隙間に、高圧流体が流れ込むため、この隙間を有しつつ両者は開弁状態を維持する。ただし、本実施の形態の場合には、第１コイル３１あるいは第２コイル３２に対する通電量を制御することで、各々吸引力を制御できるため、ニードル弁１２及び流路可変部材１３の位置決めは、通電量によっても制御可能である。
【０１０４】
このようにして、流路可変部材１３が第２位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高拡散噴霧を行うことができる。
【０１０５】
なお、上記の説明においては、第２コイル３２に通電後に第１コイル３１に通電する場合を説明したが、両者に同時に通電して、ニードル弁１２と流路可変部材１３を同時に駆動させるようにしても良い。
【０１０６】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、第１コイル３１及び第２コイル３２への通電を停止すれば良い。ここで、上記第１の実施の形態でも説明した通り、燃料ダレを抑制するために、流路可変部材１３を先に閉弁させることが望ましい。流路可変部材１３を先に閉弁させるためには、第１コイル３１への通電停止を先にすれば良いことは言うまでもない。
【０１０７】
次に、高貫徹噴霧を行う場合には、まず、第１コイル３１に対して通電を行う。これにより、平板部１３ｅは第１コイル３１による磁気吸引力によって吸引され、流路可変部材１３はスプリング３３による付勢力に抗して図中上方に移動する。この時、流路可変部材１３は、その円錐部１３ｂの底面１３ｄがニードル弁１２の先端の平面部１２ｃに突き当たる位置まで移動する（図１４に示した状態）。
【０１０８】
その後、第２コイル３２に対しても通電を行う。これにより、ニードル弁１２は第２コイル３２による磁気吸引力によって吸引され、部材Ａによる作用力に抗して図中上方に移動する（図１５に示した状態）。この時、ニードル弁１２の先端の平面部１２ｃと流路可変部材１３における円錐部１３ｂの底面１３ｄとの間は隙間がない状態であることから、流体の圧力により、この隙間がない状態のまま、ニードル弁１２に伴って流路可変部材１３も移動する。
【０１０９】
ここで、流路可変部材１３は２段階に分けて移動することになるが、図１４に示す最初の段階で、流路可変部材１３は、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面との間隔が広く、高貫徹噴霧が可能となる位置、すなわち第１位置まで移動している。そして、その後、流路可変部材１３は上記の間隔を更に広くする位置まで移動することになり、この場合も流路可変部材１３は高貫徹噴霧が可能な第１位置にあることには変わりはない。
【０１１０】
ただし、上述のように、本実施の形態の場合には、第１コイル３１あるいは第２コイル３２に対する通電量を制御することで、各々吸引力を制御できるため、ニードル弁１２及び流路可変部材１３の位置決めは、通電量によっても制御可能である。
【０１１１】
このように、流路可変部材１３が第１位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高貫徹噴霧を行うことができる。
【０１１２】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、第１コイル３１及び第２コイル３２への通電を停止すれば良い。また、燃料ダレを抑制するための駆動に関しても既に説明した通りである。
【０１１３】
（第４の実施の形態）
図１６〜図１９には、本発明の第４の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータを具体化した実施の形態の一例を説明する。
【０１１４】
アクチュエータに命令信号を発信する制御手段（ＥＣＵ）及びノズルについては、上記第１の実施の形態で説明した通りであるのでその説明は省略する。また、上記第１の実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【０１１５】
図１６〜図１９は本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図である。ここで、図１６は燃料噴射停止時の様子を示し、図１７は高拡散噴霧を行う場合の様子を示し、図１８は高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子を示し、図１９は高貫徹噴霧時の様子を示している。
【０１１６】
本実施の形態に係る燃料インジェクタ３００は、ニードル弁１２及び流路可変部材１３を駆動するアクチュエータとして、上記第３の実施の形態と同様に、ソレノイド駆動機構（電磁駆動機構）４０を採用している。基本的な機構は上記第３の実施の形態と同様であるが、本実施の形態では、ニードル弁１２及び流路可変部材１３の位置決め精度を第３の実施の形態の場合と比較して、向上させるべく改良した構成となっている。
【０１１７】
本実施の形態では、流路可変部材１３の軸部１３ａの端部（円錐部１３ｂの反対側の端部）に磁性体で構成された平板部１３ｆが設けられている。また、この平板部１３ｆには、円錐部１３ｂの反対側に向かって突出した凸部１３ｇが設けられている。
【０１１８】
そして、ソレノイド駆動機構４０は、上記平板部１３ｆにおける円錐部１３ｂとは反対側の面に対向する位置に設けられる第１コイル４１と、ニードル弁１２における円錐部１３ｂとは反対側の底面に対向する位置に設けられる第２コイル４２と、流路可変部材１３の位置決めを行うストッパ４３と、平板部１３ｆを第１コイル４１から引き離す方向（第１コイル４１による吸引方向と反対方向）に付勢する第１付勢手段としての第１スプリング４４と、ストッパ４３を円錐部１３ｂ側（第１コイル４１による吸引方向と反対方向）に付勢する第２付勢手段としての第２スプリング４５と、ストッパ４３の円錐部１３ｂ側への移動を所定の位置で規制する規制部４６とを備えている。
【０１１９】
ここで、第２スプリング４５による付勢力は第１スプリング４４による付勢力よりも大きくなるように設定されている。
【０１２０】
また、特に図示はしないが、ニードル弁１２を第２コイル４２から引き離す方向に力を及ぼす部材（例えば、上記平板部１３ｆの場合と同様に、ニードル弁１２を付勢するスプリング）も備えている。以下、説明の便宜上、この部材を部材Ｂと称する。
【０１２１】
このような構成により、燃料噴射を停止する場合には、第１コイル４１及び第２コイル４２のいずれに対しても通電を行わないようにする。これにより、図１６に示すように、平板部１３ｆには第１スプリング４４による付勢力が作用し、ニードル弁１２には部材Ｂによる力が作用するため、ニードル弁１２及び流路可変部材１３はいずれも図中下方向に移動して、両者とも弁座（それぞれ第１弁座１１ｃ，第２弁座１１ｄ）に着座して閉弁する。
【０１２２】
次に、高拡散噴霧を行う場合には、まず、第１コイル４１に対して通電量Ａにて通電を行う。これにより平板部１３ｆは第１コイル４１による磁気吸引力によって吸引され、流路可変部材１３は第１スプリング４４による付勢力に抗して図中上方に移動する。
【０１２３】
そして、流路可変部材１３に設けられた凸部１３ｇがストッパ４３に突き当たる。これにより、凸部１３ｇはストッパ４３に対して押圧力を発生することになるが、第１コイル４１に流す通電量が通電量Ａの場合には、この押圧力が第１スプリング４４の付勢力（第１付勢力）と第２スプリング４５の付勢力（第２付勢力）の合力に抗するまでの磁気吸引力（第１吸引力）は発生していない。従って、ストッパ４３は規制部４６によって規制された位置を保持したままである。このようにして、流路可変部材１３は第２位置に精度良く位置決めされる（図１７（Ａ）に示す状態）。
【０１２４】
その後、第２コイル４２に対しても通電を行う。これにより、ニードル弁１２は第２コイル４２による磁気吸引力によって吸引され、部材Ｂによる作用力に抗して図中上方に移動する（図１７（Ｂ）に示した状態）。このようにして、流路可変部材１３が第２位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高拡散噴霧を行うことができる。
【０１２５】
なお、上記の説明においては、第１コイル４１に通電後に第２コイル４２に通電する場合を説明したが、両者に同時に通電して、ニードル弁１２と流路可変部材１３を同時に駆動させるようにしても良い。
【０１２６】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、第１コイル４１及び第２コイル４２への通電を停止すれば良い。ここで、上記第１の実施の形態でも説明した通り、燃料ダレを抑制するために、流路可変部材１３を先に閉弁させることが望ましい。流路可変部材１３を先に閉弁させるためには、第１コイル４１への通電停止を先にすれば良いことは言うまでもない。
【０１２７】
次に、高貫徹噴霧を行う場合には、まず、第１コイル４１に対して通電量Ｂにて通電を行う。これにより、平板部１３ｆは第１コイル４１による磁気吸引力によって吸引され、流路可変部材１３は第１スプリング４４による付勢力に抗して図中上方に移動する。
【０１２８】
そして、流路可変部材１３に設けられた凸部１３ｇがストッパ４３に突き当たる。これにより、凸部１３ｇはストッパ４３に対して押圧力を発生することになり、第１コイル４１に流す通電量が通電量Ｂの場合には、この押圧力が第１スプリング４４の付勢力（第１付勢力）と第２スプリング４５の付勢力（第２付勢力）の合力に抗する磁気吸引力（第２吸引力）を発生する。従って、ストッパ４３は凸部１３ｇによって押されて図中上方へ移動する。そして、流路可変部材１３は、その平板部１３ｆが第１コイル４１に突き当たる位置（第１位置）まで移動する（図１８に示す状態）。
【０１２９】
その後、第２コイル４２に対しても通電を行う。これにより、ニードル弁１２は第２コイル４２による磁気吸引力によって吸引され、部材Ｂによる作用力に抗して図中上方に移動する（図１９に示した状態）。
【０１３０】
このように、流路可変部材１３が第１位置にある状態で、ニードル弁１２により開弁された状態となるため、上記第１の実施の形態で説明した通り、高貫徹噴霧を行うことができる。
【０１３１】
また、燃料噴射を停止する場合には、上記の通り、再び、第１コイル４１及び第２コイル４２への通電を停止すれば良い。また、燃料ダレを抑制するための駆動に関しても既に説明した通りである。
【０１３２】
以上のように、本実施の形態においては、特に高拡散噴霧を行う場合において、流路可変部材１３の第２位置での位置決め精度を高くすることができる。
【０１３３】
ここで、上記第３の実施の形態の場合に比べて、本実施の形態の場合の方が流路可変部材１３を第２位置でより精度良く位置決め可能である理由について更に詳しく説明する。
【０１３４】
上記第３の実施の形態の場合には、流路可変部材１３を第２位置で位置決めする場合、流路可変部材１３の位置は、第１コイル３１への通電量に基づく第１コイル３１による磁気吸引力と、スプリング３３の付勢力と、油圧とのバランス（合力）によって決まる。
【０１３５】
そして、これらの力の一つでも変化すれば流路可変部材１３の位置は変化することになる。従って、流路可変部材１３を精度良く位置決めするのは困難である。ただし、第２位置とは、高拡散噴霧が行われる流路可変部材１３の位置を意味するものであり、第２位置には、ある程度の幅がある。従って、流路可変部材１３を第２位置にするのが困難という意味ではなく、第２位置であっても、その中で特定の位置に精度良く位置決めするのが困難という意味である。
【０１３６】
これに対して、本実施の形態においては、流路可変部材１３を第２位置で位置決めする場合、上記の通り、ストッパ４３が規制部４６によって規制された位置にある状態で、流路可変部材１３に設けられた凸部１３ｇがストッパ４３に突き当たる状態とすればよい。
【０１３７】
そして、第１コイル４１による磁気吸引力によって流路可変部材１３が第１スプリング４４の付勢力に抗して移動しても、この磁気吸引力が、第１スプリング４４の付勢力と第２スプリング４５の付勢力との合力よりも弱い限り、ストッパ４３は規制部４６によって規制された位置から移動することはない。
【０１３８】
このように、本実施の形態においても、各種力によるバランスによって流路可変部材１３は位置決めされることになるが、第１コイル４１による磁気吸引力が、第１スプリング４４の付勢力よりも大きく、第１スプリング４４の付勢力と第２スプリング４５の付勢力との合力よりも弱い範囲では、流路可変部材１３はストッパ４３によって定まった位置に位置決めされることになる。
【０１３９】
従って、本実施の形態では、流路可変部材１３を第２位置（第２位置の中でも特定の位置）に、精度良く位置決めすることが可能となる。
【０１４０】
（第５の実施の形態）
図２０及び図２１には、本発明の第５の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ノズルの構成の変形例を説明する。なお、ニードル弁及び流路可変部材を駆動するアクチュエータについては、適宜の構成を利用でき、例えば、上記第２〜４の実施の形態で説明した構成を利用可能である。従って、本実施の形態ではアクチュエータの説明は省略する。また、アクチュエータに命令信号を発信する制御手段（ＥＣＵ）についても上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、その説明は省略する。
【０１４１】
図２０及び図２１は本発明の第５の実施の形態に係るノズルの模式的断面図である。ここで、図２０は燃料噴射停止時の様子を示し、図２１（Ａ）は高拡散噴霧を行う場合の様子を示し、図２１（Ｂ）は高貫徹噴霧を行う場合の様子を示している。
【０１４２】
上記第１〜第４の実施の形態においては、流路可変部材１３を軸方向に移動させることによって、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面と、これに対向する対向面を構成する流路可変部材１３における円錐部１３ｂの側面１３ｃとの間隔を変えることによって流路を変えていた。
【０１４３】
つまり、ノズル本体１１の噴孔１１ａ及び導入路１１ｂの開口端面に対向する対向面は、流路可変部材１３の軸方向移動によって該開口端面との間隔が連続的に変化する単一の面である円錐部１３ｂの側面１３ｃ（の一部）によって構成していた。
【０１４４】
これに対して、本実施の形態では、流路可変部材に前記開口端面との間隔が異なる複数の面を設けて、開口端面に対向する対向面を切り換える構成とした。
【０１４５】
図示のように、本実施の形態に係るノズル１０ａは、ノズル本体１５と、ノズル本体１５内に設けられるニードル弁１６と、ニードル弁１６と同軸上に配設された流路可変部材１７とを備える。
【０１４６】
ノズル本体１５には、燃料の噴射口となる噴孔１５ａと、燃料を噴孔１５ａに対して噴孔内に旋回流を形成させるための導入路１５ｂと、ニードル弁１６の弁座１５ｃと、流路可変部材１７が挿通される貫通孔１５ｄが設けられている。
【０１４７】
ここで、噴孔１５ａ及び導入路１５ｂに関しては、上記第１の実施の形態において、図４〜図６を参照して説明したものと同一であるので、その説明は省略する。
【０１４８】
ニードル弁１６は、ノズル本体１５内に軸方向に往復動自在に設けられている。このニードル弁１６は、略円筒形状の部材によって構成されており、その先端には先端側に向かうにつれて縮径するテーパが設けられている。そして、このテーパのテーパ角度が途中で異なるようにして、エッジ部１６ａを設けている。このエッジ部１６ａが、ノズル本体１５に設けられた弁座１５ｃに着座することによって閉弁するように構成されている。また、ニードル弁１６には、軸心に沿って貫通孔１６ｂが設けられている。
【０１４９】
そして、流路可変部材１７は、ニードル弁１６に設けられた貫通孔１６ｂに挿通される小径の第１軸部１７ａと、この第１軸部１７ａの先端側に同軸上に設けられて、第１軸部１７ａの径よりも大きな径を有する第２軸部１７ｂと、この第２軸部１７ｂの先端側に同軸上に設けられて、第２軸部１７ｂの径よりも更に大きな径を有する第３軸部１７ｃとを備える。
【０１５０】
この流路可変部材１７は、第１軸部１７ａがニードル弁１６に設けられた貫通孔１６ｂに対して摺動し、かつ第３軸部１７ｃがノズル本体１５に設けられた貫通孔１５ｄに対して摺動しながら往復移動するように構成されている。
【０１５１】
このように、流路可変部材１７は、ノズル本体１５において、その内壁面に噴孔１５ａの開口部が設けられた貫通孔１５ｄに内接する第３軸部１７ｃを有した部材であり、いわゆるスプール弁におけるスプールに類似する部材である。ただし、本実施の形態における流路可変部材１７は開弁と閉弁を選択的に行う機能は備えていない。
【０１５２】
ここで、上述のニードル弁１６と流路可変部材１７は、図２０及び図２１では不図示のアクチュエータによって、それぞれ軸方向に往復移動されるように構成されている。
【０１５３】
以上のように構成されるノズル１０ａによる燃料噴射動作について説明する。まず、高拡散噴霧を行う場合には、図２１（Ａ）に示すように、流路可変部材１７における第２軸部１７ｂが、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面と対向する位置まで流路可変部材１７を移動させる。これにより、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面と、これに対向する対向面（第２軸部１７ｂの外壁面の一部）との間隔は狭い状態となる。
【０１５４】
そして、この状態でニードル弁１６を移動させて開弁させると、ニードル弁１６の開弁部から流れてきた燃料は導入路１５ｂを通って噴孔１５ａに流れ込む流れが主流となるため、噴孔１５ａ内では旋回流が形成されて上記第１の実施の形態で説明したように高拡散噴霧が行われる。
【０１５５】
なお、高拡散噴霧を行う場合には、ニードル弁１６と流路可変部材１７の駆動の順序は特に限定されず、いずれかを先に駆動するようにしても良いし、両者を同時に駆動するようにしても良い。
【０１５６】
これに対して、高貫徹噴霧を行う場合には、図２１（Ｂ）に示すように、流路可変部材１７における第１軸部１７ａが、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面と対向する位置まで流路可変部材１７を移動させる。これにより、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面と、これに対向する対向面（第１軸部１７ａの外壁面の一部）との間隔は広い状態となる。
【０１５７】
そして、この状態でニードル弁１６を移動させて開弁させると、ニードル弁１６の開弁部から流れてきた燃料は導入路１５ｂを通らずに噴孔１５ａに流れ込む流れが主流となるため、噴孔１５ａ内では旋回流が形成されず、上記第１の実施の形態で説明したように高貫徹噴霧が行われる。
【０１５８】
なお、高貫徹噴霧を行う場合には、上記第１の実施の形態でも説明したように、流路可変部材１７を駆動した後に、ニードル弁１６を駆動するほうが良い。
【０１５９】
また、燃料噴射を停止する場合には、高拡散噴霧及び高貫徹噴霧のいずれの場合でも、ニードル弁１６を図中下方に下げて、ニードル弁１６のエッジ部１６ａをノズル本体１５に設けられた弁座１５ｃに着座させて閉弁させれば良い（図２０に示す状態）。
【０１６０】
ここで、本実施の形態においては、流路可変部材１７には弁機能を持たせない場合の構成を説明したが、流路可変部材１７に弁機能を持たせるようにしても好適である。例えば、上述の第３軸部１７ｃによって、ノズル本体１５の噴孔１５ａ及び導入路１５ｂの開口端面を塞ぐようにすれば、流路可変部材１７にも弁機能を持たせることが可能である。なお、この場合、流路可変部材１７はスプール弁におけるスプールということができ、ノズルはニードル弁とスプール弁の両者の機能を備えたバルブということができる。
【０１６１】
このように、流路可変部材１７にも弁機能を持たせれば、上記第１の実施の形態でも説明したように、燃料噴射停止時には、流路可変部材１７によって先に閉弁することで、燃料噴射後の燃料ダレを抑制することが可能となる。
【０１６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内燃機関の機関負荷に応じて、好適に高貫徹噴霧あるいは高拡散噴霧に切り換えることができる。これにより、熱効率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るノズルの主要部を示す模式的断面図である（高貫徹噴霧を行う場合）。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るノズルの主要部を示す模式的断面図である（高拡散噴霧を行う場合）。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るノズルの主要部を示す模式的断面図である（噴霧を行っていない場合）。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るノズル本体に設けられた噴孔を示す図（ノズルの上面から噴孔付近を見た図）である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るノズル本体に設けられた噴孔を示す図（噴孔の軸線に沿って切断した断面図）である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るノズル本体に設けられた噴孔を示す図（噴孔の上面側から見た図）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る燃料インジェクタを備えた内燃機関のブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（燃料噴射停止時の様子）である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高拡散噴霧時の様子）である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子）である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧時の様子）である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（燃料噴射停止時の様子）である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高拡散噴霧を行う場合の様子）である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子）である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧時の様子）である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（燃料噴射停止時の様子）である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高拡散噴霧を行う場合の様子）である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧を行う場合の準備段階の様子）である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係る燃料インジェクタの主要構成部を示す模式的断面図（高貫徹噴霧時の様子）である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係るノズルの模式的断面図（燃料噴射停止時の様子）である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係るノズルの模式的断面図（（Ａ）は高拡散噴霧を行う場合の様子，（Ｂ）は高貫徹噴霧を行う場合の様子）である。
【符号の説明】
１０ ノズル
１０ａ ノズル
１１ ノズル本体
１１ａ 噴孔
１１ｂ 導入路
１１ｃ 第１弁座
１１ｄ 第２弁座
１２ ニードル弁
１２ａ エッジ部
１２ｂ 貫通孔
１２ｃ 平面部
１３ 流路可変部材
１３ａ 軸部
１３ｂ 円錐部
１３ｃ 側面
１３ｄ 底面
１３ｅ 平板部
１３ｆ 平板部
１３ｇ 凸部
１５ ノズル本体
１５ａ 噴孔
１５ｂ 導入路
１５ｃ 弁座
１５ｄ 貫通孔
１６ ニードル弁
１６ａ エッジ部
１６ｂ 貫通孔
１７ 流路可変部材
１７ａ 第１軸部
１７ｂ 第２軸部
１７ｃ 第３軸部
２０ 油圧制御機構
２１ 第１制御室
２２ 第２制御室
２３ 第１通路
２４ 第２通路
２５ フロートバルブ
２５ａ リフト室
２６ 第１スプリング
２７ 第２スプリング
２８ 第１オリフィス
２９ 第２オリフィス
３０ ソレノイド駆動機構
３１ 第１コイル
３２ 第２コイル
３３ スプリング
４０ ソレノイド駆動機構
４１ 第１コイル
４２ 第２コイル
４３ ストッパ
４４ 第１スプリング
４５ 第２スプリング
４６ 規制部
５０ センサ
７０ アクチュエータ
１００ 燃料インジェクタ
２００ 燃料インジェクタ
３００ 燃料インジェクタ
Claims (15)
- 噴孔と、燃料を該噴孔に対して該噴孔内に旋回流を形成させる方向に導く導入路と、を有するノズル本体と、
前記噴孔の開口端面に対向する対向面を備え、前記開口端面から該対向面までの間隔が広くなり、前記導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れが主流となる第１位置と、前記開口端面から該対向面までの間隔が狭くなり、前記導入路から噴孔への燃料の流れが主流となる第２位置と、に移動される流路可変部材と、該流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ノズル本体の内壁面との間で開弁と閉弁を選択的に行うニードル弁と、を備えることを特徴とするノズル。 - 前記流路可変部材は、該流路可変部材の軸方向の移動によって、前記開口端面との間隔が連続的に変化する単一の面により前記対向面が構成されることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
- 前記流路可変部材は、前記開口端面との間隔が各々異なる複数の面を備え、該流路可変部材の軸方向の移動により前記開口端面に対向する面が切り換えられることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
- 前記流路可変部材は、前記第１位置及び第２位置のほか、前記噴孔及び導入路を塞ぐ第３位置にも移動されることを特徴とする請求項１，２または３に記載のノズル。
- 噴孔と、燃料を該噴孔に対して該噴孔内に旋回流を形成させる方向に導く導入路と、を有するノズル本体と、
前記噴孔の開口端面に対向する対向面を備え、前記開口端面から該対向面までの間隔が変更可能に設けられる流路可変部材と、
該流路可変部材を、前記開口端面から前記対向面までの間隔を広くして、前記導入路を通らずに噴孔に流れ込む燃料の流れを主流とさせる第１位置と、前記開口端面から前記対向面までの間隔を狭くして、前記導入路から噴孔への燃料の流れを主流とさせる第２位置に移動させるアクチュエータと、
前記流路可変部材により変更される流路部分よりも上流側の位置で、ノズル本体の内壁面との間で開弁と閉弁を選択的に行うニードル弁と、を備えることを特徴とする燃料インジェクタ。 - 前記アクチュエータは、内燃機関の負荷が中高負荷の場合には前記流路可変部材を第１位置に移動させ、低負荷の場合には前記流路可変部材を第２位置に移動させることを特徴とする請求項５に記載の燃料インジェクタ。
- 内燃機関の負荷が中高負荷の場合には、前記アクチュエータが前記流路可変部材を第１位置に移動させた後に、前記ニードル弁による開弁動作が行われることを特徴とする請求項５または６に記載の燃料インジェクタ。
- 前記ノズル本体には、前記流路可変部材が着座することで、前記噴孔及び導入路が塞がれる弁座が設けられており、
前記アクチュエータは、前記流路可変部材を、該流路可変部材が前記弁座に着座する第３位置にも移動させることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の燃料インジェクタ。 - 燃料噴射終了時には、前記アクチュエータが前記流路可変部材を第３位置に移動させ、その後に、前記ニードル弁による閉弁が行われることを特徴とする請求項８に記載の燃料インジェクタ。
- 前記流路可変部材は、該流路可変部材の軸方向の移動によって、前記開口端面との間隔が連続的に変化する単一の面により前記対向面が構成されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一つに記載の燃料インジェクタ。
- 前記流路可変部材は、前記開口端面との間隔が各々異なる複数の面を備え、該流路可変部材の軸方向の移動により前記開口端面に対向する面が切り換えられることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一つに記載の燃料インジェクタ。
- 前記アクチュエータは、前記流路可変部材を前記ニードル弁の動作に連動させて駆動する油圧制御手段により構成されることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか一つに記載の燃料インジェクタ。
- 前記アクチュエータは、前記流路可変部材を前記ニードル弁の動作とは独立に駆動するソレノイドにより構成されることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか一つに記載の燃料インジェクタ。
- 前記ソレノイドに備えられたコイルよる吸引力を受けて移動してくる前記流路可変部材を停止させるストッパと、
前記流路可変部材を前記コイルによる吸引方向とは反対方向に付勢する第１付勢手段と、
前記ストッパを前記コイルによる吸引方向とは反対方向に付勢する第２付勢手段と、
該第２付勢手段により付勢される前記ストッパの該付勢方向への移動を規制する規制部材と、を備え、
前記第１付勢手段による第１付勢力と前記第２付勢手段による第２付勢力は、前記コイルによる第１吸引力が作用した場合には、第１付勢力に抗して前記流路可変部材は移動するが、第２付勢力によって前記規制部材に規制された位置にある前記ストッパによって停止されて、該流路可変部材は前記第２位置で保持され、
かつ、前記コイルによる第１吸引力よりも大きな第２吸引力が作用した場合には、第１付勢力と第２付勢力の合力に抗して前記流路可変部材はストッパと共に前記第１位置まで移動する力関係を満たしていることを特徴とする請求項１３に記載の燃料インジェクタ。 - 請求項５〜１４のいずれか一つに記載の燃料インジェクタを備えた内燃機関であって、
機関負荷を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された機関負荷が判断基準値よりも高い場合には、前記流路可変部材を前記第１位置に移動させ、該判断基準値よりも低い場合には、前記流路可変部材を前記第２位置に移動させるように前記アクチュエータを駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関。
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