JP2005207412A

JP2005207412A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2005207412A
Application number: JP2004307837A
Authority: JP
Inventors: Tatsusuke Yamamoto; 辰介山本; Masaki Akutagawa; 正毅芥川; Koichi Sugiyama; 幸一杉山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-10-22
Also published as: JP4161217B2; DE102004062191A1; CN1637271A; US20050140480A1; CN100374713C; US7344093B2

Abstract

【課題】開弁応答性および閉弁応答性に優れた燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】筒状部材１２は、コイル４４の内周側に設置され、可動コア２４および固定コア３０の外周を覆い、可動コア２４および固定コア３０と磁気回路を形成している。固定コア３０は、可動コア２４との対向側にテーパ部３２を設け、テーパ部３２の反可動コア側に大径部３４を設けている。テーパ部３２の外径は対向端面３３側から大径部３４に向けて大きくなっている。可動コア２４と向き合っている対向部３２の対向端面３３の外径は、可動コア２４の外径とほぼ等しい。固定コア３０の大径部３４の外径は可動コア２４の外径よりも大きく、大径部３４の磁路面積は可動コア２４の固定コア３０との対向側の磁路面積よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

例えば図１６に示す燃料噴射弁３００において、固定コア３０２に可動コア３０４を吸引する磁気吸引力を増加するためには、固定コア３０２および可動コア３０４の磁路面積を大きくし固定コア３０２と可動コア３０４との間を流れる磁束量を増加することが考えられる。また、特許文献１に示すように、固定コアおよび可動コアの外周を磁性パイプで覆う構成の燃料噴射弁においても、固定コアおよび可動コアの磁路面積を大きくすることにより磁気吸引力を増加することが考えられる。

特開２００２−２０６４６８号公報

しかしながら、磁路面積を大きくするために可動コアの断面積を大きくすると可動コアの重量が増加するので、磁気吸引力は増加するが開弁時の応答性が低下することがある。
ここで、電磁駆動式の燃料噴射弁では、コイルの発生する磁束のうち、固定コアと可動コアとの間を流れず磁気吸引力として作用しない磁束も固定コアおよび可動コアに流れている。通常、固定コアの方がコイルと軸方向に重なっている長さが長いので、磁気吸引力として作用しない磁束が流れる割合は可動コアよりも固定コアの方が高い。したがって、固定コアと可動コアの磁路面積が同じであれば、コイルの発生する磁束量が増加すると、可動コアが磁気飽和する前に固定コアが先に磁気飽和に達する。

そこで本出願人は、例えば図１７に示すように、可動コア３１０よりも固定コア３１２の外径を大きくして固定コア３１２の磁路面積を増加し、固定コア３１２の飽和磁束量を増加することを考えた。その結果、磁気吸引力として作用する磁束量が増加するので、可動コアの重量を増加せずに磁気吸引力を増加できる。したがって、開弁応答性が向上する。
また、特許文献１では、可動コアと固定コアの外径はほぼ等しいままで、固定コアの内径を小さくすることで固定コアの磁路面積を増加している。

しかしながら、図１７および特許文献１のように、固定コアの磁路面積を可動コアの磁路面積よりも増加し飽和磁束量を増加すると、可動コアの重量を増加せずに磁気吸引力を増加し開弁応答性を向上できる反面、残存磁束量が増加し閉弁応答性が低下する恐れがある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、開弁応答性および閉弁応答性に優れた燃料噴射弁を提供することを目的とする。

可動コアと向き合っている固定コアの対向側を流れる磁束は、主に可動コアとの間に流れ可動コアを吸引する磁気吸引力として作用する。一方、可動コアとの対向側から反可動コア側に離れた箇所の固定コアを流れる磁束においては、磁気吸引力として作用しない磁束の流れる割合が高くなる。そこで請求項１から７記載の発明では、固定コアの反可動コア側の外径を可動コアの外径よりも大きくすることにより固定コアの反可動コア側の磁路面積を可動コアの固定コアとの対向側の磁路面積よりも大きくしている。その結果、磁気吸引力として作用しない磁束が流れている割合の高い箇所の固定コアの磁路面積が大きくなるので、磁気吸引力として作用する磁束量が増加する。したがって、可動コアを吸引する磁気吸引力が増加し開弁応答性が向上する。

ところで、図１７に示すように、固定コア３１２の外径を可動コア３１４の外径よりも大きくした構成において、可動コア３１０の外周側に磁性部材３１４が設置されていると、固定コア３１２は可動コア３１０および磁性部材３１４の両方と軸方向に向き合う。すると、本来、可動コア３１０と固定コア３１２との間に流れ可動コア３１０を吸引する磁気吸引力として作用する磁束の一部が固定コア３１２と磁性部材３１４との間に流れ、固定コアと可動コアとの間を流れる磁束が減少する。その結果、固定コアの外径を可動コアよりも大きくし固定コアの大径部の磁路面積を増加しても、磁気吸引力の増加が不十分になる。

そこで請求項１から７記載の発明では、可動コアと向き合う対向部の対向端面側、つまり固定コアの可動コアと向き合う対向端面側が固定コアの大径部よりも径方向内側に凹み、固定コアの対向端面の外径が大径部の外径よりも小さくなることにより、固定コアの対向端面が可動コアの外周に設置されている磁性部材と向き合う面積が小さくなっている。したがって、固定コアと可動コアとの間に流れる磁束の一部が可動コアの外周に設置された磁性部材と固定コアとの間に流れることを抑制できる。これにより、固定コアの反可動コア側に可動コアよりも外径の大きい大径部を設けたことにより増加した固定コアと可動コアとの間を流れる磁束の減少を低減できる。したがって、磁気吸引力の増加が妨げられず、開弁応答性が向上する。

また、請求項１から７記載の発明では、可動コアと向き合う固定コアの対向部の対向端側は大径部よりも径方向内側に凹み大径部よりも磁路面積が小さくなっている。つまり、固定コアの対向部は磁気絞りになっているので、固定コアと可動コアとの間で必要量以上の磁束が流れることを防止する。その結果、飽和吸引力が低減し、残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。
また請求項１から７記載の発明では、外径を大きくして固定コアの磁路面積を増加しているので、径の変化量が同じであれば、内径に比べ磁路面積の増加量を大きくすることができる。

また、固定コアの内周に可動コアおよび弁部材を一方向に付勢する付勢部材として例えばコイルスプリングを収容する場合、固定コアの内径が小さくなると固定コアの内周に収容するコイルスプリングの径が小さくなる。その結果、コイルスプリングのばね定数が上昇し付勢力の調整範囲が狭くなるので、付勢力の調整が困難になるという問題が生じる。これに対し請求項１から７記載の発明では、固定コアの内径を変更せず外径を大きくすることにより固定コアの磁路面積を大きくすることができるので、コイルスプリングの小径化を防止し、コイルスプリングのばね定数の上昇を防止できる。したがって、付勢力の調整範囲が広くなり、付勢力の調整が容易である。

請求項２記載の発明では、対向部が可動コアと向き合う対向端面の外径は可動コアの外径とほぼ等しいので、対向部の対向端面は可動コアの外周を覆う磁性部材と殆ど向き合わない。その結果、固定コアと可動コアとの間に流れる磁束の一部が可動コアの外周に設置された磁性部材と固定コアとの間に流れることを抑制できる。したがって、可動コアを吸引する磁気吸引力が増加し開弁応答性が向上する。

請求項３記載の発明では、対向端面側から反可動コア側に離れるにしたがい径が大きくなる対向部の斜面と、可動コアの外周に設置されている磁性部材との間に磁束が流れにくい。その結果、固定コアと可動コアとの間に流れる磁束の一部が可動コアの外周に設置されている磁性部材と固定コアとの間に流れることを抑制できる。したがって、可動コアを吸引する磁気吸引力が増加し開弁応答性が向上する。

請求項４および６記載の発明では、固定コアは可動コアと向き合う対向部として軸方向に磁路面積の小さいストレート部を設けているので、固定コアの対向部全体の磁路面積は固定コアの大径部の磁路面積よりも小さくなり対向部が磁気絞りとして作用する。その結果、ストレート部がない場合に比べ飽和吸引力が低下し残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。

請求項５から７記載の発明では、一体に形成され、固定コアおよび可動コアと磁気回路を形成する筒状部材が固定コアおよび可動コアの外周を覆っているので、筒状部材内における固定コアの軸方向位置を決めることにより可動コアと固定コアとの間に形成されるギャップを調整できる。ここで、筒状部材が一体に形成されているとは、筒状部材を１部材で形成する構成、あるいは複数の部材を結合して筒状部材を形成する構成の両方を意味している。

請求項６記載の発明では、ストレート部と大径部との間にストレート部から大径部に向けて外径が増加するテーパ部を有している。この構成によると、固定コアの可動コアとの対向側の外周面と筒状部材との間隔を大きくするとともに、固定コアがストレート部から急激に筒状部材に近づくことを防止できる。これにより、大径部よりも可動コア側の固定コアの外周を覆っている箇所の筒状部材が磁性材であっても、大径部よりも可動コア側の固定コアから筒状部材に磁束が漏れることを低減できる。したがって、磁気吸引力の低下を防止できる。

請求項７記載の発明では、磁気の短絡を防止するために筒状部材に非磁性部を設けることなく筒状部材を磁性材で一体に形成している。したがって、磁性材と非磁性材とを組合わせたり、磁性材を加熱して非磁性部を形成する必要がない。また、磁性母材からプレス等により磁性パイプを一部材で形成できれば、筒状部材の製造が容易になる。

請求項８記載の発明では、固定コアの厚肉部の少なくとも一部がコイルの内周側に位置しているので、コイルの発生する磁束のうち、固定コアと可動コアとの間を流れず磁気吸引力として作用しない磁束が厚肉部に流れる割合は可動コアよりも高くなる。しかし、厚肉部の磁路面積が可動コアよりも大きいので、厚肉部の飽和磁束量は可動コアよりも増加する。その結果、固定コアと可動コアとの間を流れ磁気吸引力として作用する磁束が増加するので、磁気吸引力が増加し、開弁応答性が向上する。

また、薄肉部は厚肉部よりも磁路面積が小さくなっている。つまり、薄肉部が磁気絞りになっているので、固定コアと可動コアとの間で必要量以上の磁束が流れることを防止する。その結果、飽和吸引力が低減し、残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。
請求項９記載の発明では、薄肉部は厚肉部よりも外周側面を凹ませて形成されているので、内周側面を凹ませるよりも薄肉部を容易に形成できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図２に示す。燃料噴射弁１０は、ガソリンエンジン用の燃料噴射弁である。筒状部材１２は磁性部材および非磁性部材からなる円筒状に形成されている。筒状部材１２には燃料通路６０が形成されており、この燃料通路６０に、弁ボディ２０、弁部材２２、可動コア２４、付勢部材としてのスプリング２６および固定コア３０等が収容されている。

筒状部材１２は、図２において下方の弁ボディ２０側から第１磁性部材１４、磁気抵抗部材としての非磁性部材１６、第２磁性部材１８をこの順で有し、一体に形成されている。筒状部材１２は、コイル４４の内周側に設置され可動コア２４および固定コア３０の外周を覆っている。第１磁性部材１４は特許請求の範囲に記載した磁性部材であり、可動コア２４の外周に設置され可動コア２４の外周を覆っている。第１磁性部材１４と非磁性部材１６、ならびに非磁性部材１６と第２磁性部材１８とは溶接により結合している。溶接は例えばレーザ溶接により行う。筒状部材１２の第１磁性部材１４および第２磁性部材１８は、可動コア２４および固定コア３０と磁気回路を形成している。非磁性部材１６は第１磁性部材１４と第２磁性部材１８との間で磁束が短絡することを防ぐ。非磁性部材１６の第１磁性部材１４側の内周には、可動コア２４と固定コア３０との外径差に合わせて段差１７（図１参照）が形成されている。第１磁性部材１４はこの段差１７に合わせて非磁性部材１６よりも肉厚になっている。筒状部材１２の燃料入口側に燃料フィルタ６２が収容されている。

弁ボディ２０は第１磁性部材１４の噴孔側先端の内部に溶接により固定されている。弁ボディ２０は弁部材２２が着座可能な弁座２１を内周壁に有している。カップ状の噴孔プレート１９は弁ボディ２０の外周壁に溶接により固定されている。噴孔プレート１９は薄板状に形成されており、中央部に複数の噴孔１９ａが形成されている。

弁部材２２は有底円筒状の中空であり、弁部材２２の底側に当接部２３が形成されている。当接部２３は弁ボディ２０に形成されている弁座２１に着座可能である。当接部２３が弁座２１に着座すると、噴孔１９ａが閉塞され燃料噴射が遮断される。当接部２３の上流側に弁部材２２の側壁を貫通する燃料孔２２ａが複数形成されている。弁部材２２内に流入した燃料は、燃料孔２２ａを内から外に通過し、当接部２３と弁座２１とが形成する弁部に向かう。

可動コア２４は弁部材２２の反弁ボディ側に溶接等により固定されている。付勢部材としてのスプリング２６は、弁部材２２が弁座２１に着座する方向に可動コア２４および弁部材２２を付勢している。
固定コア３０は円筒状に形成されており、筒状部材１２内に収容されている。固定コア３０は可動コア２４に対し反弁ボディ側に設置され可動コア２４と向き合っている。固定コア３０は、可動コア２４と向き合う対向側に対向部であるテーパ部３２を設け、テーパ部３２の反可動コア側に大径部３４を設けている。図１に示すように、可動コア２４と向き合っているテーパ部３２の対向端面３３、つまり可動コア２４と向き合っている固定コア３０の対向端面３３の面積は、可動コア２４が固定コア３０と向き合っている対向側の磁路面積とほぼ等しい。そして、テーパ部３２は、対向端面３３から反可動コア側の大径部３４に向けて外径が大きくなる斜面３２ａを有している。テーパ部３２が可動コア２４と向き合う対向端面３３の外径は、可動コア２４の外径と等しい。

固定コア３０の内径ｄ２は可動コア２４の内径ｄ４とほぼ等しく、固定コア３０の大径部３４の外径ｄ１は可動コア２４の外径ｄ３よりも大きい。ここで、固定コア３０の大径部３４の磁路面積ＳｃはＳｃ＝π（ｄ１²−ｄ２²）／４であり、可動コア２４の対向側の磁路面積ＳｎはＳｎ＝π（ｄ３²−ｄ４²）／４である。ｄ１＞ｄ３、ｄ２＝ｄ４であるから、Ｓｃ＞Ｓｎである。つまり、固定コア３０が可動コア２４と向き合っている対向端面３３側の磁路面積は大径部３４よりも小さく、大径部３４の磁路面積は可動コア２４の固定コア３０との対向側の磁路面積よりも大きい。

図２に示すアジャスティングパイプ３６は固定コア３０内に圧入され、スプリング２６の一端を係止している。アジャスティングパイプ３６の圧入量を調整することによりスプリング２６の付勢力を調整する。
磁性部材４０、４２は互いに磁気的に接続してコイル４４の外周側に設置されている。磁性部材４０は第１磁性部材１４と磁気的に接続し、磁性部材４２は第２磁性部材１８と磁気的に接続している。固定コア３０、可動コア２４、第１磁性部材１４、磁性部材４０、４２および第２磁性部材１８は磁気回路を構成している。

コイル４４を巻回しているスプール４６は筒状部材１２の外周に取付けられている。樹脂ハウジング５０は筒状部材１２およびコイル４４の外周を覆っている。ターミナル５２はコイル４４と電気的に接続しており、コイル４４に駆動電流を供給する。
筒状部材１２の図２において上方から燃料通路６０に流入した燃料は、固定コア３０内の燃料通路、可動コア２４内の燃料通路、弁部材２２内の燃料通路、燃料孔２２ａ、当接部２３が弁座２１から離座したときに当接部２３と弁座２１との間に形成される開口を通り、噴孔１９ａから噴射される。

以上のように構成した燃料噴射弁１０において、コイル４４への通電がオフされると、スプリング２６の付勢力によって弁部材２２が図２の下方、つまり閉弁方向に移動して弁部材２２の当接部２３が弁座２１に着座し、噴孔１９ａが閉塞され燃料噴射が遮断される。
コイル４４への通電をオンすると、固定コア３０、可動コア２４、第１磁性部材１４、磁性部材４０、４２および第２磁性部材１８からなる磁気回路を磁束が流れ、固定コア３０と可動コア２４との間に磁気吸引力が発生する。すると、可動コア２４とともに弁部材２２はスプリング２６の付勢力に抗して固定コア３０側に移動し、当接部２３が弁座２１から離座する。これにより、燃料が噴孔１９ａから噴射される。弁部材２２の最大リフト量は、可動コア２４が固定コア３０に係止されることにより規定される。

次に、固定コア３０に流れる磁束について説明する。
可動コア２４と向き合っている対向側である固定コア３０のテーパ部３２を流れる磁束は、主に可動コア２４との間を流れ、可動コア２４を固定コア３０側に吸引する磁気吸引力として作用する。これに対し、固定コア３０の反可動コア側である大径部３４では、可動コア２４との間を流れず磁気吸引力として作用しない磁束の含まれる割合がテーパ部３２よりも高くなっている。したがって、磁束が流れる総量としては、固定コア３０のテーパ部３２よりも大径部３４の方が多い。そこで第１実施形態では、可動コア２４の磁路面積を増加せず、固定コア３０の反可動コア側である大径部３４の外径を可動コア２４よりも大きくし可動コア２４の固定コア３０との対向側よりも磁路面積を大きくしている。これにより、可動コア２４の重量を増加せずに、可動コア２４と固定コア３０との間に流れて磁気吸引力として作用する磁束量を増加し、可動コア２４を固定コア３０に吸引する磁気吸引力を増加できる。したがって、開弁応答性が向上する。

また、テーパ部３２の対向端面３３側は大径部３４よりも径方向内側に凹んでいるので、固定コア３０が可動コア２４と向き合う対向端面３３の面積が小さくなる。したがって、固定コア３０と可動コア２４との間に流れる磁束の一部が可動コア２４の外周を覆う第１磁性部材１４と固定コア３０との間に流れることを抑制できる。これにより、大径部３４を設けたことにより増加した固定コア３０と可動コア２４との間を流れる磁束の減少を低減できる。したがって、可動コア２４を吸引する磁気吸引力が増加し開弁応答性が向上する。
また、筒状部材１２は、可動コア２４と固定コア３０との外径差に合わせて段差１７を形成し可動コア２４の外周を覆う第１磁性部材１４が肉厚になっている。したがって、可動コア２４と第１磁性部材１４とのギャップが小さくなるので、磁気吸引力の低下を防止できる。

また第１実施形態では、テーパ部３２の対向端面３３側は大径部３４よりも径方向内側に凹んでいるので、テーパ部３２の対向端面３３側は大径部３４よりも磁路面積が小さくなっている。その結果、テーパ部３２が磁気絞りとして作用するので、可動コア２４と固定コア３０との間に必要量以上の磁束が流れることを防止し、飽和吸引力を低減できる。これにより、残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。

第１実施形態では、内径を小さくして固定コア３０の磁路面積を増加するのではなく、外径を大きくすることにより固定コア３０の磁路面積を増加した。その結果、スプリング２６の小径化を防止し、スプリング２６のばね定数の上昇を防止できる。これにより、アジャスティングパイプ３６の圧入量に対してスプリング２６の付勢力の変動が大きくならないので、スプリング２６の付勢力を調整するアジャスティングパイプ３６の調整範囲が広くなる。したがって、スプリング２６の付勢力の調整が容易である。

また第１実施形態では、固定コア３０および可動コア２４と磁気回路を形成する筒状部材１２が固定コア３０および可動コア２４の外周を覆い、固定コア３０を支持している。筒状部材１２内で固定コア３０の軸方向位置を調整すれば可動コア２４と固定コア３０とのギャップのばらつきを防止できる。あるいは、筒状部材１２内で固定コア３０の軸方向位置を調整することにより、可動コア２４と固定コア３０とのギャップを調整し、所望の噴射量を得ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第１実施形態では対向部としてのテーパ部３２が可動コア２４と向き合う対向端面３３の外径は可動コア２４の外径と等しかったが、図３に示す第２実施形態のように、固定コア７０の対向部であるテーパ部７２の対向端面７３側が大径部７４よりも径方向内側に凹んでいるのであれば、テーパ部７２の対向端面７３の外径を可動コア２４の外径よりも大きくしてもよい。磁性部材７５は円筒状に形成され可動コア２４の外周を覆っている。この場合も、可動コア２４の外周を覆う磁性部材７５と向き合う固定コア７０の対向端面７３の面積が減少し、固定コア７０と可動コア２４との間を流れる磁束の一部が固定コア７０と磁性部材７５との間に流れることを抑制できる。
（変形形態１、２）
また、図４に示す第２実施形態の変形形態１の固定コア７６、および変形形態２の固定コア７８のように、対向部７７、７９の外周側面を凸曲面状または階段状にしてもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図５に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第３実施形態の燃料噴射弁８０では、可動コア２４および固定コア７０の外周を覆う筒状部材をコイル４４の内周側に設けず、コイル４４の外周を覆う磁性部材８２の端部８３が可動コア２４の外周を覆い固定コア７０と軸方向に向き合っている。磁性部材８２の端部８３は特許請求の範囲に記載した磁性部材である。この構成においても、固定コア７０のテーパ部７２の対向端面７３側が反可動コア側の大径部７４よりも径方向内側に凹んでいるので、可動コア２４と固定コア７０との間に流れる磁束の一部が固定コア７０と端部８３との間に流れることを抑制できる。したがって、可動コア２４を固定コア７０に吸引する磁気吸引力が増加し、開弁応答性が向上する。

（第４実施形態〜第６実施形態）
本発明の第４実施形態を図６〜図８に、第５実施形態を図９に、第６実施形態を図１１に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図６に示す第４実施形態の燃料噴射弁９０では、磁性材から形成した一部材の磁性パイプ９２で筒状部材を形成している。磁性パイプ９２はほぼ均一の厚みで形成されており、燃料入口から弁ボディ１００の底部外壁まで達している。磁性パイプ９２は、弁ボディ１００および可動コア１２０の外周を覆う小径部９４、固定コア１３０の外周を覆う中径部９６、および燃料入口側の大径部９８を有している。小径部９４は特許請求の範囲に記載した磁性部材である。磁性パイプ９２は段付き形状であり、小径部９４と中径部９６との間には可動コア１２０と固定コア１３０との外径差に合わせて段差９５が形成されている。これにより、可動コア１２０と小径部９４とのギャップが小さくなっている。

弁部材１１０は可動コア１２０と結合し可動コア１２０とともに往復移動する。弁部材１１０が弁ボディ１００の内周面と摺動する箇所には、面取り１１２が周方向に４箇所形成されている。これら面取り１１２と弁ボディ１００の内周面との間を燃料が流れ、弁部材１１０が弁ボディ１００から離座すると、弁ボディ１００の底部に設けた噴孔１０２から燃料が噴射される。可動コア１２０と弁部材１１０との結合箇所には固定コア１３０側と連通する連通路１２４が形成されている。可動コア１２０を噴孔１０２の閉塞方向に付勢するスプリング２６は固定コア１３０に直接係止されている。

図７に示すように、固定コア１３０の可動コア１２０と向き合っている対向端面１３３の面積は、可動コア１２０の固定コア１３０と向き合っている対向端面１２２の面積とほぼ等しい。固定コア１３０は、可動コア１２０との対向側から、ストレート部１３２、テーパ部１３４、大径部１３６をこの順に有している。対向部としての軸長Ｌのストレート部１３２の磁路面積は、対向端面１３３側から反可動コア側に向かう軸方向に等しい。テーパ部１３４は、ストレート部１３２から大径部１３６に向けて外径が大きくなっている。大径部１３６の磁路面積は、可動コア１２０の固定コア１３０との対向側の磁路面積よりも大きい。
図６に示すように、磁性部材１４０と磁性部材１４２とは互いに磁気的に接続している。磁性部材１４０は磁性パイプ９２の小径部９４と磁気的に接続し、磁性部材１４２は磁性パイプ９２の中径部９６と磁気的に接続している。

次に、固定コア１３０に設けたテーパ部１３４のテーパ角度痾（図８の（Ａ）参照）と磁気吸引力との関係について説明する。図８の（Ｂ）に示すように、対向端面１３３に対するテーパ部１３４のテーパ角度痾が大きくなるに従い磁気吸引力が増加し、テーパ角度痾が６０・以上になると、磁気吸引力はほぼ一定になる。これは、テーパ角度痾が大きくなると、固定コア１３０の対向端面１３３側の外周側面がストレート部１３２から大径部１３６に向けて急激に磁性パイプ９２の内周面に近づかず、固定コア１３０の可動コア１２０との対向側から磁性パイプ９２に磁束が漏れることを低減するからである。

また、固定コア１３０の可動コア１２０との対向側に大径部１３６よりも径方向内側に凹むストレート部１３２を設けているので、可動コア１２０と固定コア１３０との間を流れる磁束の一部が可動コア１２０の外周を覆っている小径部９４と固定コア１３０との間に流れることを抑制できる。したがって、磁気吸引力が増加する。

また、固定コア１３０の可動コア１２０との対向側に設けたストレート部１３２が磁気絞りとして作用するので、図９に示す第５実施形態のように固定コア１５０にストレート部を設けず可動コア１２０に向けて縮径するテーパ部１５２だけを磁気絞りとする構成に比べ、飽和吸引力を低減できる。その結果、残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。図１０において、符号３２０は第４実施形態の特性曲線であり、符号３２２は第５実施形態の特性曲線である。
図１１に示す第６実施形態では、筒状部材である磁性パイプ１６０の小径部１６２と中径部１６４との間に形成される段差１６６がテーパ状である。この段差１６６により磁性パイプ１６０は段付き形状になっている。これ以外の構成は第４実施形態と実質的に同一である。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を図１２に示す。尚、第４実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図１２に示す燃料噴射弁１７０の筒状部材１７２は磁性材で形成され、弁ボディ１００および可動コア１２０の外周を覆う厚肉部１７４と、固定コア１３０の外周を覆う薄肉部１７６とを有している。厚肉部１７４は特許請求の範囲に記載された磁性部材である。厚肉部１７４と薄肉部１７６との間に肉厚差による段差１７８が形成されている。この段差１７８により筒状部材１７２は段付き形状になっており、厚肉部１７４と可動コア１２０とのギャップが小さくなっている。

以上説明した本発明の上記第１実施形態から第７実施形態では、固定コアの反可動コア側に可動コアよりも外径の大きい大径部を設け、固定コアの反可動コア側の磁路面積を可動コアの固定コアとの対向側の磁路面積よりも大きくしている。これにより、可動コアの重量を増加することなく可動コアを吸引する磁気吸引力が増加するので、開弁応答性が向上する。また、固定コアの可動コアと向き合う対向部の対向面側が反可動コア側の大径部よりも径方向内側に凹んでいるので、固定と可動コアとの間に流れる磁束の一部が、可動コアの外周に設置された磁性部材と固定コアとの間に流れることを抑制できる。その結果、固定コアに可動コアを吸引する磁気吸引力が増加するので、開弁応答性が向上する。

また、可動コアと向き合う固定コアの対向部の対向端側は大径部よりも径方向内側に凹み大径部よりも磁路面積が小さくなっている。つまり、固定コアの対向部は磁気絞りとして作用するので、固定コアと可動コアとの間で必要量以上の磁束が流れることを防止する。その結果、飽和吸引力が低減し、残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態を図１３に示す。尚、第４実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第８実施形態の燃料噴射弁１８０では、非磁性材から形成した一部材の非磁性パイプ１９０内に、弁ボディ１８４、可動コア２００、固定コア２１０等が収容されている。非磁性パイプ１９０は、燃料入口から弁ボディ１８４の側壁まで達している。非磁性パイプ１９０は、弁ボディ１８４および可動コア２００の外周を覆う小径部１９２、および固定コア２１０の外周を覆う大径部１９４を有している。非磁性パイプ１９０は段付き形状であり、小径部１９２と大径部１９４との間には可動コア２００と固定コア２１０との外径差に合わせて段差１９５が形成されている。これにより、非磁性パイプ１９０を介した可動コア２００と磁性部材１９６とのギャップが小さくなっている。

燃料噴射弁１８０の弁部材１８２は可動コア２００と結合し可動コア２００とともに往復移動する。可動コア２００と弁部材１８２との結合箇所には固定コア２１０側と連通する連通路２０２が形成されている。噴孔プレート１８６は弁ボディ１８４の底部外壁に溶接等により固定されている。スプリング２６は、アジャスティングパイプ１９８に一端を係止され、噴孔プレート１８６に設けた噴孔を閉塞する方向に可動コア２００を付勢する。アジャスティングパイプ１９８は薄板で円筒状に形成されている。

固定コア２１０は、厚肉部２１２と、厚肉部２１２よりも可動コア２００との対向側に設けられ、厚肉部２１２よりも外周側面が径方向内側に凹んでいる薄肉部２１４とを有している。厚肉部２１２の外径は可動コア２００よりも大きく、厚肉部２１２の磁路面積は可動コア２００よりも大きい。そして、薄肉部２１４の外径は可動コア２００の外径とほぼ等しく、薄肉部２１４の磁路面積は厚肉部２１２よりも小さい。

また、厚肉部２１２の一部はコイル４４の内周側に位置しており、固定コア２１０が可動コア２００と向き合っている対向面２１５の位置は、コイル４４の可動コア２００側の一端４５とほぼ同じか、一端４５よりも可動コア２００側に位置している。したがって、可動コア２００は、固定コア２１０側に吸引された状態でも、コイル４４の内周から軸方向外側に外れている。

この構成では、コイル４４が発生する磁束は、固定コア２１００側に可動コア２００を吸引する磁気吸引力として作用しない磁束も含め、コイル４４と軸方向に重なっている固定コア２１０に可動コア２００よりも多く流れる。また、可動コア２００の一部がコイル４４の内周側に位置している構成であっても、固定コア２１０の方がコイル４４の内周側でコイル４４と軸方向に重なっている長さが長いので、可動コア２００よりも固定コア２１０に多くの磁束が流れる。

このように第８実施形態では、可動コア２００よりも磁路面積が大きく飽和磁束量が大きい厚肉部２１２が、コイル４４の内周側に位置し可動コア２００よりも多くの磁束が流れる箇所の固定コア２１０に形成されているので、可動コア２００と固定コア２１０との間に流れて磁気吸引力として作用する磁束量が増加する。その結果、固定コア２１０に可動コア２００を吸引する磁気吸引力が増加するので、開弁応答性が向上する。

また第８実施形態では、薄肉部２１４の磁路面積が厚肉部２１２の磁路面積よりも小さくなっている。その結果、薄肉部２１４が磁気絞りとして作用するので、可動コア２００と固定コア２１０との間に必要量以上の磁束が流れることを防止し、飽和吸引力を低減できる。これにより、残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。

（第９、第１０実施形態）
本発明の第９実施形態を図１４に示し、第１０実施形態を図１５に示す。尚、第４実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図１４に示す第９実施形態では、固定コア２３０の薄肉部２３４は、固定コア２３０の可動コア１２０との対向側ではなく、固定コア２３０の軸方向の途中において外周側面を厚肉部２３２よりも径方向内側に凹ませて形成されている。したがって、第９実施形態では、厚肉部２３２が可動コア１２０と向き合っている。厚肉部２３２は可動コア１２０よりも外径および磁路面積が大きく、薄肉部２３４は厚肉部２３２よりも磁路面積が小さい。

厚肉部２３２の一部はコイル４４の内周側に位置しており、可動コア１２０と向き合っている固定コア２３０の対向面２３５の位置は、コイル４４の可動コア１２０側の一端４５よりも可動コア１２０側に位置している。したがって、可動コア１２０は、固定コア２３０側に吸引された状態でも、コイル４４の内周から軸方向外側に外れている。

磁性材から形成した一部材の磁性パイプ２４０は、弁ボディ１００、可動コア１２０、固定コア２３０等を内部に収容している。磁性パイプ２４０は、弁ボディ１００および可動コア１２０の外周を覆う小径部２４２、および固定コア２３０の外周を覆う大径部２４４を有している。磁性パイプ２４０は段付き形状であり、小径部２４２と大径部２４４との間には可動コア１２０と固定コア２３０との外径差に合わせて段差２４５が形成されている。これにより、可動コア２００と小径部２４２とのギャップが小さくなっている。

図１５に示す第１０実施形態では、固定コア２５０の薄肉部２５４は、固定コア２４０の可動コア１２０との対向側ではなく、固定コア２５０の軸方向の途中において内周側面を厚肉部２５２よりも径方向外側に凹ませて形成されている。したがって、第１０実施形態では、厚肉部２５２が可動コア１２０と向き合っている。厚肉部２５２は可動コア１２０よりも外径および磁路面積が大きく、薄肉部２５４は厚肉部２５２よりも磁路面積が小さい。

また、厚肉部２５２の一部はコイル４４の内周側に位置しており、可動コア１２０と向き合っている固定コア２５０の対向面２５５の位置は、コイル４４の可動コア１２０側の一端４５よりも可動コア１２０側に位置している。したがって、可動コア１２０は、固定コア２５０側に吸引された状態でも、コイル４４の内周から軸方向に外れている。
第９、第１０実施形態においても、可動コア１２０よりも磁路面積が大きく飽和磁束量が大きい厚肉部２３２、２５２が、コイル４４の内周側に位置し可動コア１２０よりも多くの磁束が流れる箇所の固定コア２３０、２５０に形成されているので、可動コア１２０と固定コア２３０、２５０との間に流れて磁気吸引力として作用する磁束量が増加する。その結果、固定コア２３０、２５０に可動コア１２０を吸引する磁気吸引力が増加するので、開弁応答性が向上する。

また第９、第１０実施形態では、薄肉部２３４、２５４の磁路面積が厚肉部２３２、２５２の磁路面積よりも小さくなっている。その結果、薄肉部２３４、２５４が磁気絞りとして作用するので、可動コア１２０と固定コア２３０、２５０との間に必要量以上の磁束が流れることを防止し、飽和吸引力を低減できる。これにより、残存磁束量が減少するので、閉弁応答性が向上する。
第１０実施形態では、外周側面を径方向内側に凹ませて薄肉部２３４を形成しているので、内周側面を径方向外側に凹ませるよりも、薄肉部を容易に形成できる。

（他の実施形態）
第４実施形態から第６実施形態では、筒状部材として磁性材から一部材の磁性パイプを形成したが、複数の磁性部材から磁性パイプを形成してもよい。
また第４実施形態では、可動コア１２０との対向側に形成したストレート部１３２と、可動コア１２０の固定コア１３０との対向側よりも磁路面積が大きい大径部１３６との間にテーパ部１３４を形成したが、テーパ部１３４を設けずストレート部１３２の反可動コア側に大径部１３６を直接形成してもよい。
第９、第１０実施形態では、可動コアおよび固定コアの外周を磁性パイプ２４０で覆ったが、非磁性パイプで覆ってもよい。

本発明の第１実施形態による固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面図である。第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。第２実施形態による固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面図である。（Ａ）は第２実施形態の変形形態１の固定コアを示す断面図であり、（Ｂ）は変形形態２の固定コアを示す断面図である。第３実施形態による固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面である。第４実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。第４実施形態による固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面図である。（Ａ）は固定コアの形状を示す模式図であり、（Ｂ）はテーパ角度と磁気吸引力との関係を示す特性図である。第５実施形態による固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面図である。第４実施形態および第５実施形態において、コイルに印加する電圧と磁気吸引力との関係を示す特性図である。第６実施形態による固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面図である。第７実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。第８実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。第９実施形態による固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面図である。第１０実施形態による固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面図である。従来の燃料噴射弁を示す断面図である。従来の他の固定コアと可動コアとの対向箇所を示す断面図である。

符号の説明

１０、８０、９０、１７０、１８０燃料噴射弁、１２、１７２筒状部材、１４第１磁性部材（磁性部材）、１７、９５、１６６、１７８段差、１９噴孔プレート、１９ａ噴孔、２０、１００弁ボディ、２１弁座、２２、１１０弁部材、２３当接部、２４、１２０、２００可動コア、２６スプリング（付勢部材）、３０、７０、７６、７８、１３０、１５０、２１０、２３０、２５０固定コア、３２、７２テーパ部（対向部）、３２ａ斜面、３３、７３、１３３対向端面、３４、１３６大径部、４４コイル、７５磁性部材、７７、７９対向部、８３端部（磁性部材）、９２、１６０磁性パイプ（筒状部材）、９４、１６２小径部（磁性部材）、１３２ストレート部（対向部）、１３４テーパ部、１７４厚肉部（磁性部材）、２３２、２５２厚肉部、２３４、２５４薄肉部

Claims

固定コアと、
前記固定コアと向き合う可動コアと、
前記可動コアとともに往復移動し燃料噴射を断続する弁部材と、
通電することにより前記固定コアと前記可動コアとの間に磁気吸引力を発生させるコイルと、
前記可動コアの外周に設置されている磁性部材と、
を備える燃料噴射弁であって、
前記固定コアは、前記可動コアと向き合う対向部と、前記対向部の反可動コア側に設けられ前記可動コアの外径よりも大きく前記可動コアの前記固定コアとの対向側よりも磁路面積の大きい大径部とを有し、前記対向部の前記可動コアと向き合う対向端面側は前記大径部よりも径方向内側に凹んでいることを特徴とする燃料噴射弁。
前記対向部の前記対向端面の外径は前記可動コアの外径とほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
前記対向部は、前記対向端面側から反可動コア側に離れるにしたがい径が大きくなる斜面を有することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
前記対向部は軸方向に磁路面積の等しいストレート部であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
一体に形成され、前記コイルの内周側に設置され前記固定コアおよび前記可動コアの外周を覆い前記固定コアおよび前記可動コアと磁気回路を形成する筒状部材を備え、前記磁性部材は前記筒状部材の一部であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
一体に形成され、前記コイルの内周側に設置され前記固定コアおよび前記可動コアの外周を覆い前記固定コアおよび前記可動コアと磁気回路を形成する筒状部材を備え、前記磁性部材は前記筒状部材の一部であり、
前記対向部は軸方向に磁路面積の等しいストレート部であり、前記固定コアは、前記ストレート部と前記大径部との間に前記ストレート部から前記大径部に向けて外径が増加するテーパ部を有していることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
前記筒状部材は磁性材で一体に形成された磁性パイプであることを特徴とする請求項５または６記載の燃料噴射弁。
固定コアと、
前記固定コアと向き合う可動コアと、
前記可動コアとともに往復移動し燃料噴射を断続する弁部材と、
通電することにより前記固定コアと前記可動コアとの間に磁気吸引力を発生させるコイルと、
を備える燃料噴射弁であって、
前記固定コアは、前記可動コアよりも磁路面積が大きく少なくとも一部が前記コイルの内周側に位置する厚肉部と、前記厚肉部よりも側面が凹み前記厚肉部よりも磁路面積の小さい薄肉部とを有していることを特徴とする燃料噴射弁。
前記薄肉部は前記厚肉部よりも外周側面を凹ませて形成されていることを特徴とする請求項８記載の燃料噴射弁。