JP2006144733A - 弁バウンス防止装置付き燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、弁部材の開閉弁バウンスを積極的に低減すると共に、安定噴射量の下限値を低減する燃料噴射弁を提供することにある。
【解決手段】 本発明に係る弁部材は、噴孔を閉塞する閉弁位置と噴孔を開放する開弁位置との間を往復動しており、往復動時の前記弁部材速度を、前記弁部材近傍に配置された可変粘性流体の粘度を変化させることにより制御する、弁部材速度制御手段を備え、前記弁部材速度制御手段は、前記弁部材が前記閉弁位置と前記開弁位置との間を往復動している時に、前記可変粘性流体の粘度を増大させることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という）の燃料噴射弁に関する。

従来、コイル部により発生する磁束を利用して固定コアに対し可動コアを吸引及び離間させることで、その可動コアと一体に動く弁部材により噴孔を開放及び閉塞する燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁では、筒状の弁ボディ内に、可動コアが弁部材と一体となった状態で、往復動可能に収容されており、また固定コアが弁ボディ内に移動不能に収容され、その固定コアの下流側端面が可動コアの上流側端面に対向している。そしてこの燃料噴射弁では、コイル部への通電を行って固定コア、可動コア及び弁ボディを通る磁束を発生させることで、可動コアが固定コアに吸引駆動され、噴孔が開放され噴射が開始する。また、コイル部への通電を停止することで、可動コアが固定コアから離れて、噴孔が閉塞され噴射が終了する。以下、燃料噴射弁において、弁部材により噴孔が開放されることを「開弁」といい、弁部材により噴孔が閉塞されることを「閉弁」という。

ところで、車両のエンジンに搭載される燃料噴射弁においては、コイル部への通電に応じて安定して得ることのできる噴射量（以下、「安定噴射量」という）について、その下限値（安定最小噴射量）の低減化が求められている。これは、エンジン駆動摩擦馬力の日進月歩の低減と相まって、特にアイドル時の燃費および排ガス低減や滑らかな車両の加減速及び定速走行を得るために要求されるものである。一方、エンジンの高出力化のため、最大噴射量の増加も求められている。すなわち、現在、車両用エンジンの燃料噴射弁に対する第１のニーズは、いわゆるダイナミックレンジを大きくすることである。なお、ダイナミックレンジとは、ここでは安定最大噴射量と安定最小噴射量の比をいうこととする。又、開弁（閉弁）が完了するには一定時間を要し、その一定時間においては、弁シート部近傍の燃料通路が十分に開き（閉じ）きっていないため、その一定時間における燃料噴霧が不完全な（燃料霧化、貫徹力、分布等に関して）ものとなり、燃費、排ガスに悪影響を及ぼしている。これは、特に、筒内直接噴射において顕著である。このため、第２のニーズは、開閉弁作動に要する時間を短縮することである。

しかし、上記燃料噴射弁には、開閉弁時に弁部材がストッパ部材に衝突してバウンスする宿命的問題が存在する。開閉弁時のバウンスは、安定最小噴射量の低減に重大な障害となる。また、特に閉弁時のバウンスにより噴孔が開くと、噴孔から流出する燃料は噴霧が形成されにくく液体状で燃焼室へ放出されるため、燃焼悪化による黒煙、カーボンデポジット（噴孔まわりの炭素付着物）の要因となる。このバウンスを抑制するため、緩やかに弁を開閉することも考えられるが、そうすると、第２のニーズに逆行することとなる。すなわち、上記燃料噴射弁においては、ダイナミックレンジを大きくすることと開閉弁作動に要する時間を短縮することとは二律背反の関係となっている。

この問題（特に第１のニーズに関する）を解決するために、例えば特許文献１に、固定コアに対向する可動コアの上流側端面の最外周縁に凹み部を設け更に外周壁をテーパ状にすることが考えられている。このような凹み部を設けることで開弁時には、固定コアと可動コアとの間に形成される空間（以下、「コア室」という）に燃料が滞留するため、そのコア室内燃料の油圧ダンピング効果により可動コアの固定コアへの衝突速度が抑制され、弁部材の開弁バウンスが低減される。

又、上記可動コアの外周壁は、弁ボディの内周壁との間にテーパ状のサイドギャップを形成している。可動コアの下流側端部外周におけるサイドギャップの間隔は、上流側端部外周における間隔よりも拡大している。そのため閉弁時には、可動コアの下流側端部外周において、サイドギャップからコア室に燃料が流入し易くなる。これにより閉弁時には、可動コアが固定コアから離れ易くなり、弁部材が噴孔を閉塞するまでに掛かる時間が短縮するので、閉弁応答性が向上する。

ちなみに、特許文献２においても同じ問題が扱われている。

なお、技術分野、技術課題が異なるが、本願発明の特徴となっている可変粘性流体の１つである磁性流体を使用して地震時の防振装置を開示したものとして、特許文献３がある。

特開２００３−３２８８９１号公報 特開２００３−２１４２８６号公報 特開２００３−２１４４８０号公報

しかし、上記公報（特許文献１、特許文献２）記載の技術では、第１ニーズと第２ニーズの両者を満足するには不完全であり、特に、閉弁時のバウンスには何ら対策が取られていない。又、開弁時間（弁部材がリフトし始めてから完全にリフトし終わるまでの時間）の短縮に関しては、逆に悪化する方向となる。

本発明の目的は、弁部材の開閉弁バウンスを積極的に低減すると共に、安定噴射量の下限値を低減することにより、ダイナミックレンジを大きくすることと開閉弁作動に要する時間を短縮することとを両立させた燃料噴射弁を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、
噴孔と、該噴孔に連通する燃料通路を形成する弁ボディと、該弁ボディ内に配置され、前記噴孔を閉塞する閉弁位置と前記噴孔を開放する開弁位置との間を往復動可能な弁部材と、前記弁部材を前記閉弁位置と前記開弁位置との間で往復動させる弁駆動手段と、を備える燃料噴射弁であって、
前記閉弁位置と前記開弁位置との間の往復動時の前記弁部材速度を、前記弁部材近傍に配置された可変粘性流体の粘度を変化させることにより制御する、弁部材速度制御手段を備え、
前記弁部材速度制御手段は、前記弁部材が前記閉弁位置と前記開弁位置との間を往復動している時に、前記可変粘性流体の粘度を増大させることを特徴とする、燃料噴射弁が提供される。
従来技術では、制御不能な油圧ダンピング機能により弁バウンスを防止している。これに対し、請求項１記載の燃料噴射弁により、弁部材の開閉作動に伴う弁部材速度を積極的に制御することが可能となり、弁部材の開閉作動時のバウンスを積極的に抑制可能となり、安定噴射量の下限値を低減することができる。これにより、ダイナミックレンジを大きくできる。又、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射弁に幅広く本発明を利用できる。

請求項２記載の発明によれば、
請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
前記弁部材速度制御手段は、燃料噴射開始時において、前記弁部材が前記閉弁位置から前記開弁位置への移動を完了する直前に、前記可変粘性流体の粘度を増大させることを特徴とする、燃料噴射弁が提供される。
このように請求項２に記載の燃料噴射弁によれば、磁気吸引力を増加させて開弁速度を増加させ、開弁終了直前に可変粘性流体の粘度を増大させることで弁バウンスを積極的に防止可能となるので、請求項１に記載の燃料噴射弁の効果を有しつつ、開弁作動に要する時間を短縮することが可能となり、開弁時の不完全な燃料噴霧を低減でき、燃費、排ガスを改善できる。

請求項３記載の発明によれば、
請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁であって、
前記弁部材速度制御手段は、燃料噴射終了時において、前記弁部材が前記開弁位置から前記閉弁位置への移動を完了する直前に、前記可変粘性流体の粘度を増大させることを特徴とする、燃料噴射弁が提供される。
このように請求項３に記載の燃料噴射弁によれば、リターンスプリング荷重を増加させて閉弁速度を増加させ、閉弁終了直前に可変粘性流体の粘度を増大させることで弁バウンスを積極的に防止可能となるので、請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁の効果を有しつつ、閉弁作動に要する時間を短縮することが可能となり、閉弁時の不完全な燃料噴霧を低減でき、燃費、排ガスを改善できる。更には黒煙、カーボンデポジットを防止できる。

請求項４記載の発明によれば、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁であって、
前記弁部材速度制御手段は、前記弁部材に設けられたピストン部と、該ピストン部を囲繞しながら前記弁ボディに固定されているダンパケーシングと、該ダンパケーシング内に充填された前記可変粘性流体と、を備えることを特徴とする、燃料噴射弁が提供される。
このように請求項４に記載の燃料噴射弁によれば、簡単な構造を採用しているので、従来の燃料噴射弁を一部改変するのみで済み、開発費、製造費を抑制することができ信頼性を確保することも可能となる。

請求項５記載の発明によれば、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁であって、
前記可変粘性流体は、磁性流体であり、前記弁部材速度制御手段は、磁性流体に磁界を加えるためのコイルを備えることを特徴とする、燃料噴射弁が提供される。

請求項６記載の発明によれば、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁であって、
前記可変粘性流体は、電気粘性流体であり、前記弁部材速度制御手段は、電気粘性流体に電界を加えるための電極を備えることを特徴とする、燃料噴射弁が提供される。
このように請求項５及び請求項６に記載の燃料噴射弁によれば、可変粘性流体として磁性流体や電気粘性流体が使用可能である。

本発明によれば、弁部材の開閉弁バウンスを積極的に低減すると共に、安定噴射量の下限値を低減することにより、ダイナミックレンジを大きくすることと開閉弁作動に要する時間を短縮することとを両立させた燃料噴射弁を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図面に基づいて説明する。本発明の実施例に係る燃料噴射弁を図１から図３に示す。又、参考として従来の燃料噴射弁を図６に示す。
燃料噴射弁１０のハウジング１１はストレートな円筒状に形成されている。ハウジング１１は第一磁性筒部１１ａ、非磁性筒部１１ｂ及び第二磁性筒部１１ｃから構成されている。非磁性筒部１１ｂは、軸方向において第一磁性筒部１１ａと第二磁性筒部１１ｃとに挟まれると共に、固定コア１２の下流側端部１３及び可動コア１４の上流側端部１５の外周側に配置されている。これにより、可動コア駆動用コイル部（以下「第１コイル」という）４３が形成する磁束の漏れが防止される。

固定コア１２は磁性材料で円筒状に形成され、内部に燃料通路を形成している。固定コア１２は、ハウジング１１の上流側部分に同軸上に収容固定され、ハウジング１１に対し相対移動不能である。固定コア１２の下流側端部１３の外周壁はハウジング１１の内周壁に密着している。固定コア１２の下流側端面１３ａは、固定コア１２の中心軸に垂直な平坦面状に形成されている。

可動コア１４は磁性材料で円筒状に形成され、内部に燃料通路を形成している。可動コア１４は、上流側端面１５ａが固定コア１２の下流側端面１３ａに対向するようにハウジング１１に同軸上に収容され、軸方向に往復動可能である。可動コア１４の筒壁を貫通する流出孔２３は、筒内外を連通する燃料通路を形成している。可動コア１４の下流側端部１６側には、接合スリーブ２２が一体に設けられている。

可動コア１４の上流側端面５６は、可動コア１４の中心軸に垂直な平坦面状に形成されている。端面５６は、弁部材２０が上流側へフルリフトしたとき図３に示すように固定コア１２の下流側端面１３ａに当接し、それ以外のときには固定コア１２の下流側端面１３ａに間隔をおいて対向する。

弁ボディ１７は円筒状に形成されている。ハウジング１１は弁ボディ１７に同軸上に固定されている。弁ボディ１７の下流側端部に円筒状の弁座体１８が同軸上にかしめられている。弁座体１８の下流側端部に噴孔１８ｂが形成されている。さらに弁座体１８には、噴孔１８ｂの上流側において弁座１８ａが形成されている。

弁部材２０は、ハウジング１１、弁ボディ１７及び弁座体１８に往復動可能に同軸上に収容されている。弁部材２０はそれの上流側端部において可動コア１４の接合スリーブ２２に接合固定され、可動コア１４と一体に往復動をする。ハウジング１１、弁ボディ１７及び弁座体１８は各々の内周壁と弁部材２０の外周壁との間に燃料通路を形成している。又、１７ａは、ハウジング１１内の燃料を弁ボディ１７の内周壁内の燃料溜りへ供給するための燃料通路である。弁部材２０の下流側端部に設けられたシート部２１は、弁座体１８の弁座１８ａに着座可能である。可動コア１４が固定コア１２から離れる下流側に弁部材２０が移動してシート部２１が弁座１８ａに着座することで、噴孔１８ｂが閉塞される。一方、可動コア１４が固定コア１２に接近する上流側に弁部材２０が移動してシート部２１が弁座１８ａから離れることで、噴孔１８ｂが開く。弁部材２０は、これと一体となった可動コア１４の上流側端面５６が固定コア１２の下流側端面１３ａに当接すると、その移動が終了する。ハウジング１１、弁ボディ１７及び弁座体１８が特許請求の範囲に記載された「弁ボディ」を構成している。

アジャスティングパイプ３２は固定コア１２内に圧入固定され、内部に燃料通路を形成している。付勢手段であるリターンスプリング３１は、その一端部でアジャスティングパイプ３２に係止され、他端部で可動コア１４に係止されている。これによりリターンスプリング３１は可動コア１４及び弁部材２０を下流側に向かって付勢している。固定コア１２へのアジャスティングパイプ３２の圧入量を調整することでリターンスプリング３１の荷重を変更できる。

なお、本実施例では、開閉弁時のバウンスを積極的に防止可能であるため、リターンスプリング３１の荷重を従来例より大きくし、更に固定コアと可動コアの間の磁気吸引力も従来例より大きくしている。これにより、弁部材の開閉弁時の応答性を従来例より向上させている。ちなみにこの磁気吸引力を大きくすることは、第１コイル駆動電流を上昇させたり、第１コイル巻数を増やしたりすることにより可能となる。

円筒状のコネクタ３６はハウジング１１の上流側端部に固定され、内部に燃料通路を形成している。コネクタ３６内の燃料通路はアジャスティングパイプ３２内の燃料通路に連通している。フィルタ３５はコネクタ３６内の燃料通路に収容されている。フィルタ３５は、高圧ポンプで圧送されコネクタ３６内に流入する燃料中の異物を除去する。フィルタ３５を通過した燃料は、アジャスティングパイプ３２内の燃料通路、固定コア１２内の燃料通路、可動コア１４内の燃料通路、流出孔２３が形成する燃料通路、弁部材２０の外周壁とハウジング１１との間の燃料通路、連通孔１７ａ、弁部材２０の外周壁とハウジング１１との間の燃料通路、弁ボディ１７及び弁座体１８の各内周壁との間の燃料通路を順次通過し、弁部材２０が弁座１８ａから離れたときにシート部２１と弁座１８ａとの間に形成される開口を通過して噴孔１８ｂに導かれる。

可動コア駆動装置４０は、ハウジング１１の外周に固定されている。可動コア駆動装置４０は、スプール４１、第１コイル部４３、コネクタ４５、ターミナル４６等を有している。スプール４１は樹脂で円筒状に形成され、ハウジング１１の外周壁に装着されている。第１コイル部４３はスプール４１に巻かれ、ハウジング１１の第一磁性筒部１１ａ及び非磁性筒部１１ｂの外周側を囲んでいる。スプール４１及び第１コイル部４３の外周を樹脂モールドしたコネクタ４５が覆っている。ターミナル４６はコネクタ４５に埋設されており、第１コイル部４３と電気的に接続されている。

ここで、図１と図２を参照しながら、本発明に係る要部である弁バウンス防止装置６０の構造の説明をする。
図１に示すように、弁バウンス防止装置６０が、ハウジング１１の真下で、弁ボディ１７内に、弁部材２０と同軸に配置されている。又、弁部材２０は、下流側端部であるシート部２１と、接合スリーブ２２に接合固定されている上流側端部２４との間に弁バウンス防止装置６０の一部を形成するピストン部２５を有している。

弁バウンス防止装置６０は、可変粘性流体用コイル（以下、「第２コイル」という）６１、ダンパケース６２、キャップ６３、流体室７０、流体室７０内に封入されている可変粘性流体である磁性流体、弁部材２０のピストン部２５、ピストン部２５に貫通して設けられているオリフィス２６を備えている。第２コイル６１、ダンパケース６２、キャップ６３、流体室７０は、いずれも円筒形である。ダンパケース６２、キャップ６３は、それぞれが少なくとも部分的に磁性材料から成っており、第２コイル６１が通電されることにより磁界を発生させる。第２コイル６１には、通電電流を調節して磁界を変化させることにより、第２コイル回りに発生する磁束密度を調節することが可能な磁界制御装置（図示せず）が、ターミナル６５を介して電気的に接続されている。

キャップ６３は、ダンパケース６２内に可変粘性流体である磁性流体を充填し、弁部材２０をダンパケース６２と係合した後に、ダンパケース６２に圧入、ねじ締結等により固定される。
ダンパケース６２内に充填する可変粘性流体として磁性流体に替えて、電気粘性流体を使用する場合は、上記第２コイル６１に替えて電極（図示せず）が設置され、該電極に電界制御装置（図示せず）が、電気的に接続される。
なお本明細書では、可変粘性流体とは、何らかの制御手段によりその粘度を増減可能な流体を意味し、例えば磁性流体や電気粘性流体が含まれる。磁性流体とは、磁界を加えると、粘度が増す流体であって、磁界中で磁化されるコロイド懸濁液等をいう。一方、電気粘性流体とは、電界を加えると、粘性が増す流体であって、絶縁性油の中に微細に分散したコロイド懸濁液等をいう。
本実施形態では、磁性流体として、高濃度のコロイド懸濁液中に１〜１０μｍ程度の粒子径をもつ強磁性金属微粒子を分散させてなる磁界強度の大きさによって粘度が変化する磁気粘性流体を使用することが望ましい。

ピストン部２５は、円筒形をしており、ピストン機能を持つものである。ピストン部２５の外周部２５ａとダンパケース６２の内周部６２ａとの間の直径間隙は、例えば０.５から１０μｍとなっており、磁性流体が通過しにくくなっており、磁性流体の移動はもっぱらオリフィス２６を通じて可能となる。もちろん、このオリフィス２６を廃止して、ピストン部外周部２５ａとダンパケース内周部６２ａとの間の間隙を上記寸法より大きくして、この間隙にオリフィス機能を持たせても良い。

弁部材２０は、２０ａ、２０ｂにおいてダンパケースのシール部６２ｂ、６２ｃと対向しており、これらの間は、非常に微小な隙間（例えば０.５から１０μｍ）となっており、磁性流体が漏れにくくなっている。あるいは、弁部材の対向個所２０ａ、２０ｂ又はシール部６２ｂ、６２ｃのいずれかにポリテトラフルオロエチレン等の耐摩耗性樹脂を付着して磁性流体をシールしても良い。

次に、弁バウンス防止装置６０の作用の説明をする。
磁界が加えられていない時は、磁性流体の粘度は低い。このため、例えば、弁部材２０が上方へ移動する時（開弁時）には、ダンパオリフィス２６を通じて流体室の上部室７０ａの磁性流体が、流体室の上部室７０ａから下部室７０ｂへ抵抗無く流入するので、ピストン部上面２５ｂに圧力を与えることは無く、上昇速度に影響を与えることは無い。
なお、弁部材２０が下方へ移動する時（閉弁時）にも同様の作用となる。

一方、磁性流体において磁界が発生すると、磁性流体の粘度が上昇する。ちなみに、第２コイル６１の電流値を調節することにより、磁界強度（すなわち磁束密度）が調節され、磁性流体の粘度を調節することが可能となる。そして、弁部材２０が上方へ移動している時に、第２コイルに電流が流れると、流体室７０内の磁性流体の粘度が上昇する。このため、ダンパオリフィス２６を通じて流体室７０の上部室７０ａの磁性流体が、上部室７０ａから下部室７０ｂへ流入しにくくなり、上部室７０ａ内の磁性流体がピストン部上面２５ｂにより圧縮を受けるため、この反作用でピストン部上面２５ｂに圧力を与え、弁部材２０の上昇速度を減速させることとなる。又、ピストン外周部２５ａとケース内周部６２ａとの微小隙間に存在する磁性流体も粘度が上昇するのでピストン摺動抵抗が増加し、弁部材２０の上昇速度を減速させることとなる。
なお、弁部材２０が下方へ移動する時（閉弁時）にも同様の作用となる。

ここで、本発明に係る燃料噴射弁１０の作動について、図４を参照しながら説明する。
ちなみに、図４（ａ）は、従来装置の時間に対する弁部材のリフト量を表しており、図４（ｂ）は、本発明に係る装置の時間に対する弁部材のリフト量を、図４（ｃ）は、本発明に係る装置の時間に対する第２コイルへの通電を、図４（ｄ）は、本発明に係る装置の時間に対する第１コイルへの通電を表している。図４（ｂ）〜（ｄ）に関しては、時間軸は完全に共通のものであるが、図４（ａ）の時間軸と図４（ｂ）〜（ｄ）の時間軸とは、弁部材がリフトし始める時刻Ｔ₁で時間軸を合わせている。開弁時間を比較容易にするためである。

（１）制御装置から可動コア駆動回路に駆動パルスが入力され、その可動コア駆動回路により、時刻Ｔ₀に、可動コア駆動装置４０の第１コイル部４３が通電されると、第１コイル部４３の作る磁束によってコア１２，１４間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力がリターンスプリング３１の付勢力に打ち勝つと、時刻Ｔ₁に、可動コア１４が固定コア１２に向かって吸引され上流側に駆動される。これにより、弁部材２０が上流側にリフトしてシート部２１が弁座１８ａから離れるため、燃料がシート部２１と弁座１８ａとの間から噴孔１８ｂに流入して燃料が噴孔１８ｂから噴射される。

（２）そして、弁部材２０が完全に移動し終わる直前、すなわち可動コア１４が固定コア１２に衝突する直前（時刻Ｔ₂）に、第２コイルに通電する。すると、第２コイル回りに磁界Ｍが発生し、ダンパハウジング６２の流体室７０内に封入されている磁性流体の粘度が上昇する。このため、ダンパオリフィス２６を通じて流体室７０の上部室７０ａの磁性流体が、上部室７０ａから下部室７０ｂへ流入しにくくなり、上部室７０ａ内の磁性流体がピストン部上面２５ｂにより圧縮を受けるため、この反作用でピストン部上面２５ｂに圧力を与え、弁部材２０の上昇速度を減速させることとなる。又、ピストン外周部２５ａとケース内周部６２ａとの微小隙間に存在する磁性流体も粘度が上昇するのでピストン摺動抵抗が増加し、弁部材２０の上昇速度を減速させることとなる。このため、弁部材２０と一体化された可動コア１４は、時刻Ｔ₃に、固定コアの端面１３ａに対して衝突することなくじわりと当接する。こうして開弁時における弁部材２０のバウンスが抑制されることとなる。

（３）一方、従来の燃料噴射弁の弁部材の作動を、図４（ａ）に示すが、前述したように、制御不能な油圧ダンピング機能を有していること、第１コイルにより発生する磁気吸引力が本発明に係る燃料噴射弁より小さいこと、などから開弁応答性は、本発明に係る装置より悪くなっている。すなわち時間Δｔ₃だけ、本発明に係る装置より遅く開弁しており、バウンスも抑えきれていない。

（４）本発明に係る燃料噴射弁１０の作動の説明に戻る。弁部材２０と一体化された可動コア１４が、時刻Ｔ₃に、固定コアの端面１３ａに対して当接した後、一定時間後の時刻Ｔ₄に、第２コイルの通電を停止する。通電の停止により、ダンパハウジング６２の流体室７０内に封入されている磁性流体が消磁されて、磁性流体の粘度は低い状態に戻る。

（５）次に、時刻Ｔ₅に、制御装置から可動コア駆動回路への駆動パルスの入力が停止され、その可動コア駆動回路による第１コイル部４３への通電が停止されると、第１コイル部４３の作る磁束密度の減少に伴って、コア１２，１４間に働く磁気吸引力が低下する。すると、可動コア１４が固定コア１２から離れることが可能となり、リターンスプリング３１の付勢力により可動コア１４が下流側に駆動される。これにより弁部材２０が下流側に移動して、時刻Ｔ₇に、シート部２１が弁座１８ａに着座するため、噴孔１８ｂからの燃料噴射が遮断される。

（６）シート部２１が弁座１８ａに着座（衝突）する直前（時刻Ｔ₆）に、第２コイルに再び通電する。すると、第２コイル回りに磁界Ｍが発生し、ダンパハウジング６２の流体室７０内に封入されている磁性流体が再び磁化されることにより、磁性流体の粘度が上昇する。このため、ダンパオリフィス２６を通じて流体室７０の下部室７０ｂの磁性流体が、下部室７０ｂから上部室７０ａへ流入しにくくなり、下部室７０ｂ内の磁性流体が、ピストン部下面２５ｃにより圧縮を受けるため、この反作用でピストン部下面２５ｃに圧力を与え、弁部材２０の下降速度を減速させることとなる。又、ピストン外周部２５ａとケース内周部６２ａとの微小隙間に存在する磁性流体も粘度が上昇するのでピストン摺動抵抗が増加し、弁部材２０の下降速度を減速させることとなる。このため、弁部材２０のシート部２１は、時刻Ｔ₇に、弁座１８ａに対して衝突することなくじわりと当接する。こうして閉弁時における弁部材２０のバウンスが抑制されることとなる。

（７）一方、従来の燃料噴射弁の弁部材の作動は、図４（ａ）にも表されているが、前述したように、リターンスプリングの荷重が本発明に係る燃料噴射弁より小さいことから、閉弁応答性は、本発明に係る装置より悪くなっている。すなわち時間Δｔ₇だけ、本発明に係る装置より遅く閉弁しており、バウンスも抑えきれていない。

（８）本発明に係る燃料噴射弁１０の作動の説明に戻る。弁部材２０のシート部２１が、弁座１８ａに対して当接した後、一定時間後の時刻Ｔ₈に、第２コイルの通電を停止する。通電の停止により、流体室７０内に封入されている磁性流体が消磁されて、磁性流体の粘度は低い状態に戻る。
こうして、本発明に係る燃料噴射弁１０の作動の１サイクルが終了する。後は、このサイクルが繰り返される。

図５は、上記（１）から（８）の作動により本発明に係る燃料噴射弁１０から噴射される燃料噴射量について、第１コイルの駆動パルスのパルス幅（すなわち通電時間）との関係を実線で表している。実線の直線部分で示すように駆動パルスのパルス幅と燃料噴射量とが正比例関係にあるということは、第１コイル部４３への通電に応じ燃料噴射量が安定して得られることを意味する。また、安定噴射量の下限値（安定最小噴射量）とは、燃料噴射量が正比例するパルス幅のうち最小幅Ｗ_minに対応した噴射量ｑを意味する。

又、従来装置の燃料噴射量と上記駆動パルス幅との関係を一点鎖線で表す。図５より、従来装置は、開閉弁時の弁部材のバウンスにより安定噴射量の下限値ｑ’付近で直線比例関係が崩れていることが分かる。本発明に係る装置の安定最小噴射量ｑは、従来装置の安定最小噴射量ｑ’よりΔｑだけ少なくなっていることが分かる。
このように、この開閉弁バウンスの抑止効果は、燃料噴射量を高精度に制御することを可能にする。

本発明に係る実施例による燃料噴射弁の断面図である。 図１の燃料噴射弁の要部である弁バウンス防止装置を示す拡大断面図である。 図１の燃料噴射弁の固定コアと可動コアの相対関係を示す拡大断面図である。 図１の燃料噴射弁の作動を説明する図である。 図１の燃料噴射弁の燃料噴射量を説明するための特性図である。 従来の燃料噴射弁の断面図である。

符号の説明

１０ 燃料噴射弁
１１ ハウジング（弁ボディ）
１２ 固定コア
１３ 固定コアの下流側端部
１３ａ 固定コアの下流側端面
１４ 可動コア
１５ 可動コアの上流側端部
１５ａ 可動コアの上流側端面
１６ 可動コアの下流側端部
１７ 弁ボディ
１８ 弁座体（弁ボディ）
１８ａ 弁座
１８ｂ 噴孔
２０ 弁部材
２５ ピストン部
４０ 可動コア駆動装置
４３ 第１コイル部
６０ 弁バウンス防止装置
６１ 第２コイル
６５ ターミナル
７０ 流体室

Claims (6)

1. 噴孔と、該噴孔に連通する燃料通路を形成する弁ボディと、該弁ボディ内に配置され、前記噴孔を閉塞する閉弁位置と前記噴孔を開放する開弁位置との間を往復動可能な弁部材と、前記弁部材を前記閉弁位置と前記開弁位置との間で往復動させる弁駆動手段と、を備える燃料噴射弁であって、
   前記閉弁位置と前記開弁位置との間の往復動時の前記弁部材速度を、前記弁部材近傍に配置された可変粘性流体の粘度を変化させることにより制御する、弁部材速度制御手段を備え、
   前記弁部材速度制御手段は、前記弁部材が前記閉弁位置と前記開弁位置との間を往復動している時に、前記可変粘性流体の粘度を増大させることを特徴とする、燃料噴射弁。
2. 前記弁部材速度制御手段は、燃料噴射開始時において、前記弁部材が前記閉弁位置から前記開弁位置への移動を完了する直前に、前記可変粘性流体の粘度を増大させることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記弁部材速度制御手段は、燃料噴射終了時において、前記弁部材が前記開弁位置から前記閉弁位置への移動を完了する直前に、前記可変粘性流体の粘度を増大させることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記弁部材速度制御手段は、前記弁部材に設けられたピストン部と、該ピストン部を囲繞しながら前記弁ボディに固定されているダンパケーシングと、該ダンパケーシング内に充填された前記可変粘性流体と、を備えることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記可変粘性流体は、磁性流体であり、前記弁部材速度制御手段は、磁性流体に磁界を加えるためのコイルを備えることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記可変粘性流体は、電気粘性流体であり、前記弁部材速度制御手段は、電気粘性流体に電界を加えるための電極を備えることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。

Images