JP2010138886A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】可動コアと弁部材が相対変位可能な構成であって、可動コアのアンダーシュートを抑制することができる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】インジェクタ１０は、可動コア３６とニードル１４とが相対変位可能に構成される。可動コア３６の穴部４１は、ニードル１４の外周面部４２と接触する。また可動コア３６の外周面部４３は、筒部材１１の内周面部４４と接触し、軸方向Ｚに沿って変位する。したがって可動コア３６が軸方向Ｚに沿って変位する場合、ニードル１４と筒部材１１とに接触しながら変位する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。

内燃機関の燃料噴射装置として、燃料の流れる通路に設けたニードルの開閉を電磁石で制御する燃料噴射弁がある。従来技術の燃料噴射弁は、ニードルに電磁力を作用させて、ニードルが固定コアに当接することで開弁状態における停止位置を決定しているが、ニードルが固定コアへ衝突するとニードルが固定コアから跳ね返る（バウンスする）。このようにニードルが固定コアから跳ね返ったタイミングで電磁力の作用を停止すると、跳ね返りの慣性力が作用しているので、閉弁時間が短くなる。したがって電磁石の駆動時間が短いと、ニードルに跳ね返りの慣性力が作用しているので、噴射量が駆動時間に対して比例しないという問題がある。

この問題を解決する従来技術として、可動コアとニードルとが相対運動可能となるような構造（二体化構造）の燃料噴射弁が開示されている（たとえば特許文献１参照）。
実開平６−４３６７号公報

図４は、前述の特許文献１に開示される従来技術の構成における電磁石の通電時間と、可動コアの位置と関係を示すタイミングチャートである。図４（１）に示すように、電磁石に時刻ｔ１１で通電すると、図４（２）に示すように、時刻ｔ１２に可動コアに磁気吸引力が作用し、可動コアとニードルが一体となって変位を開始し、開弁する。

時刻ｔ１３に電磁石への通電を停止すると、時刻ｔ１４にてニードルを閉弁方向に付勢する閉弁用スプリングによって、可動コアとニードルが一体となって閉弁方向に変位する。ニードルが時刻ｔ１５にて着座すると、ニードルに対して相対変位可能な可動コアは、閉弁方向への慣性力によって、可動コアを開弁方向に付勢する開弁用スプリングの押圧力に打ち勝ち、さらに閉弁方向に変位、すなわちアンダーシュートする。このようなアンダーシュートにより可動コアの動きが時刻ｔ１５から時刻ｔ１６まで安定しない。可動コアの位置が不安定な状態で電磁石を制御すると、開弁時間を高精度に制御することができないので、可動コアの位置が基準位置に戻るまで電磁石を駆動することができない。したがって噴射周期Ｔ１を短くすることができないという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、可動コアと弁部材が相対変位可能な構成であって、可動コアのアンダーシュートを抑制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。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、燃料が噴射される噴孔が形成される筒状のハウジングと、
ハウジング内に設けられ、往復変位することによって噴孔を開閉して、噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
ハウジング内に設けられ、弁部材に対して相対変位する可動コアと、
ハウジング内の予め定める位置に固定される固定コアと、
通電されることによって固定コアに可動コアを吸引する磁力を発生するコイルと、
噴孔を開弁状態から閉弁状態にする場合に、弁部材が変位する閉弁方向に向かって弁部材を押し付ける第１弾性部材と、
第１弾性部材の押し付け力より小さい押し付け力によって、噴孔を閉弁状態から開弁状態にする場合に、弁部材が変位する開弁方向に向かって可動コアを押し付ける第２弾性部材と、を含み、
可動コアには、弁部材が貫通するように配置される挿通孔が形成され、
開弁方向に位置する弁部材の端部には、開弁方向への可動コアの変位を規制するストッパが設けられ、
可動コアの外周面部とハウジングの内周面部とは、接触しており、
挿通孔が形成される可動コアの内周面部と弁部材の挿通孔に貫通している外周面部とは、接触していることを特徴とする燃料噴射弁である。

請求項１に記載の発明に従えば、可動コアと弁部材とが相対変位可能な構成であり、可動コアはハウジングの内周面部と弁部材の外周面部とに接触するように設けられる。したがって可動コアに主に作用する３つの力、すなわちコイルによる磁気吸引力、第１弾性部材による押し付け力、および第２弾性部材による押し付け力の大小関係によって、開弁方向および閉弁方向に沿って可動コアが変位するとき、可動コアはハウジングおよび弁部材と接触しながら変位する。したがって可動コアが変位する場合、ハウジングおよび弁部材との間に摺動抵抗（摩擦力）が発生する。

可動コアは、弁部材と相対変位可能であるが、可動コアが変位する際に前述のように摺動抵抗が発生するので、可動コアと弁部材およびハウジングとの間に隙間がある従来技術の構成に比べて、可動コアの自由な挙動は抑制される。したがって可動コアがアンダーシュートする場合に、摺動抵抗によって挙動が抑制されるのでアンダーシュート量を小さくすることができる。これによってコイルへの通電を停止してから、可動コアが所定の位置に停止するまでの時間を短くすることができるので、噴射周期を短くすることができる。

また請求項２に記載の発明では、固定コアは、筒状に形成され、
ストッパは、開弁方向に位置する可動コアの端面部よりも開弁方向の位置であって、固定コア内に位置することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に従えば、ストッパは可動コアの端面部よりも開弁方向の位置であって、固定コア内に位置するので、可動コアにストッパを収容する収容部を形成するような構成に比べて、挿通孔が延びる方向における長さ寸法を大きくすることができる。これによって挿通孔の内周面部と弁部材の外周面部とが接触する領域を大きくすることができるので、摺動抵抗を大きくすることができる。したがって可動コアのアンダーシュート量をより小さくすることができる。

さらに請求項３に記載の発明では、弁部材には、内部に燃料が流通する供給通路が形成され、
供給通路の上流端は、開弁方向に位置する弁部材の端部に形成される開口部であり、
供給通路の下流端は、往復変位に伴う弁部材の変位位置に係わらず、閉弁方向に位置する可動コアの端部よりも噴孔側となる部位に形成される開口部であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明に従えば、弁部材には、内部に燃料が流通する供給通路が形成されるので、弁部材の一端部に設けられる開口部から燃料が流入し、可動コアの端部よりも噴孔側の部位に設けられる開口部から燃料が流出する。したがって燃料は、可動コアと弁部材とが接触する部位、および可動コアとハウジングとが接触する部位には流れることなく、いわば接触部位を迂回するように燃料が流下する。これによって可動コアと弁部材およびハウジングとが接触する部位に燃料が供給されることによって燃料が潤滑剤として機能し、摺動抵抗が小さくなることを防止することができ、摺動抵抗を確実に発生させることができる。したがって可動コアのアンダーシュート量を確実に小さくすることができる。

さらに請求項４に記載の発明では、ハウジングのうち、可動コアの外周面部と接触する部分は、磁性が残余の部位より小さい非磁性部であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明に従えば、ハウジングのうち、可動コアの外周面部と接触する部分は非磁性部であるため、ハウジングと可動コアとの間に発生する磁気吸引力を小さくすることができる。これによって可動コアと固定コアとの間の磁気吸引力を発生させて可動コアを開弁方向に変位させることがで、可動コアの開弁方向の変位に不所望な磁気吸引力が発生することを防止することができる。したがって可動コアを開弁方向に沿って安定して変位させることができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図３を用いて説明する。図１は、第１実施形態のインジェクタ１０を示す断面図である。インジェクタ１０は、燃料噴射弁であって、たとえば直噴式のガソリンエンジンに適用される。直噴式のガソリンエンジンにインジェクタ１０を適用する場合、インジェクタ１０はエンジンヘッド（図示せず）に搭載される。

インジェクタ１０は、予め定める軸方向Ｚ（開閉方向）に延びる筒部材１１、筒部材１１の軸方向Ｚ一端部（図１における上端部）に設けられる入口部材１２、筒部材１１の軸方向Ｚ他端部（図１における下端部）に設けられるノズルホルダ１３、インジェクタ１０内部に軸方向Ｚへ往復変位可能に収容されるニードル１４、およびニードル１４を駆動する駆動部１５を有している。

以下、インジェクタ１０の方向として、筒部材１１が延びる方向を軸方向Ｚ（図１における上下方向）と称し、軸方向Ｚの一方を開弁方向Ｚ１（図１における上方）と称し、軸方向Ｚの他方を閉弁方向Ｚ２（図１における下方）と称することがある。

筒部材１１は、軸方向Ｚへ概ね内径が同一の筒状に形成されている。筒部材１１は、磁性を有する磁性部１６および磁性を有しない非磁性部１７を有している。磁性部１６は、非磁性部１７よりも開弁方向Ｚ１に位置する。したがって閉弁方向Ｚ２に位置する筒部材１１の端部は、非磁性部１７となる。このような非磁性部１７は、磁性部１６とノズルホルダ１３との磁気的な短絡を防止する。磁性部１６および非磁性部１７は、たとえばレーザ溶接などにより一体に接続されている。また筒部材１１は、たとえば一体に成形した後、熱加工などにより一部を磁性化または非磁性化してもよい。

入口部材１２は、開弁方向Ｚ１に位置する筒部材１１の端部に設けられる。入口部材１２は、筒部材１１の内周側に圧入されている。入口部材１２は軸方向Ｚに貫通する燃料入口１８を有する。燃料入口１８には、燃料ポンプ（図示せず）から燃料が供給される。燃料入口１８には、燃料フィルタ１９が設けられる。燃料フィルタ１９は、燃料に含まれる異物を除去する。したがって燃料入口１８に供給された燃料は、燃料フィルタ１９を経由して筒部材１１の内周側に流入する。

ノズルホルダ１３は、閉弁方向Ｚ２に位置する筒部材１１の端部に設けられる。したがって筒部材１１とノズルホルダ１３は、協働して筒状のハウジングを構成する。またノズルホルダ１３は、磁性を有する。したがって筒部材１１の非磁性部１７は、軸方向Ｚに関して、磁性部１６と磁性を有するノズルホルダ１３との間に位置する。ノズルホルダ１３は、筒状に形成される。ノズルホルダ１３は、略同軸であり内径が互いに異なる大径部２０、中径部２１、小径部２２および取付部２３を有している。３つの径部２０〜２２のうち、大径部２０は、最も内径が大きく、次に中径部２１の内径が大きく、小径部２２は最も内径が小さい。また３つの径部２０〜２２の位置関係は、大径部２０が開弁方向Ｚ１の端部に位置し、小径部２２が閉弁方向Ｚ２の端部に位置し、中径部２１が軸方向Ｚの中央、すなわち大径部２０と小径部２２との間に位置する。大径部２０の内径は、筒部材１１の内径と略等しく、筒部材１１と略同軸となるように配置される。取付部２３は、閉弁方向Ｚ２に位置する小径部２２の端部に設けられる。したがってノズルホルダ１３の閉弁方向Ｚ２の端部は、取付部２３となる。取付部２３には、ノズルボディ２４が設けられる。

ノズルボディ２４は、筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などによりノズルホルダ１３の取付部２３に固定されている。ノズルボディ２４の内壁面は、閉弁方向Ｚ２に向かうにつれて内径が小さくなるように傾斜し、いわゆる尖鋭状に形成される。このようなノズルボディ２４の先端部には、ノズルボディ２４を軸方向Ｚに貫いて内壁面と外壁面とを連通する噴孔２５が形成される。噴孔２５が形成される内壁面は、弁座２９として機能する。

ニードル１４は、弁部材であって、筒部材１１、ノズルホルダ１３およびノズルボディ２４の内周側に軸方向Ｚへ往復変位可能に収容されている。ニードル１４は、軸方向Ｚへ往復変位することによって噴孔２５を開閉して、噴孔２５からの燃料の噴射を断続する。ニードル１４は、ノズルボディ２４と概ね同軸上に配置されている。ニードル１４は、軸部２６、ストッパ２７およびシール部２８を有している。ニードル１４は、軸部２６の一方の端部側すなわち燃料入口１８側の端部にストッパ２７を有している。また、ニードル１４は、軸部２６の他方の端部側すなわち燃料入口１８とは反対側の端部にシール部２８を有している。シール部２８は、ノズルボディ２４に形成されている弁座２９に着座可能である。

またニードル１４には、内部に燃料が流通する供給通路が形成される。供給通路は、具体的には、互いに連通する流入孔３０と連通孔３１とから形成される通路である。流入孔３０は、ストッパ２７から軸方向Ｚに沿って延びるように形成される。したがって開弁方向Ｚ１に位置する流入孔３０の上端部、すなわち供給通路の上流端は、開弁方向Ｚ１に開口する開口部となる。また閉弁方向Ｚ２に位置する流入孔３０の下端部は、閉塞している。流入孔３０の下端部の内壁には、ニードル１４の径方向に延び、流入孔３０と外方空間とを連通する連通孔３１が形成される。連通孔３１の下流端は、往復変位に伴うニードル１４の変位位置に係わらず、閉弁方向Ｚ２に位置する可動コア３６の端部４８（以下、「可動コア３６の下端面部４８」ということがある）よりも噴孔２５側となる部位に開口する。したがって連通口３１は、供給通路の下流端の開口部である。

これにより、燃料フィルタ１９を経由して筒部材１１の内周側に流下した燃料は、ニードル１４に形成される流入孔３０に流入し、さらに流入孔３０の下端部に形成される連通孔３１から、ニードル１４の外方に導かれる。その後、燃料は、ニードル１４とノズルホルダ１３との間に形成される燃料通路３２を流下し、噴孔２５側へ流入する。

次に、ニードル１４を駆動する駆動部１５に関して説明する。図２は、ニードル１４が着座している閉弁状態にあるインジェクタ１０の一部を拡大して示す断面図である。駆動部１５は、ニードル１４を軸方向Ｚに沿って駆動する。駆動部１５は、スプール３３、コイル３４、固定コア３５、磁性プレート５０、可動コア３６、コネクタ３７、第１スプリング３９および第２スプリング４６を有している。スプール３３は、筒部材１１の外周側に設置されている。スプール３３は、樹脂で筒状に形成され、外周側にコイル３４が巻かれている。

コイル３４は、通電されることによって固定コア３５に可動コア３６を吸引する磁力を発生する。コイル３４は、コネクタ３７の端子部３８に電気的に接続している。端子部３８は、コネクタ３７に装着される外部電気回路（図示せず）と電気的に接続され、外部電気回路によってコイル３４への通電状態が制御される。閉弁方向Ｚ２に位置するコイル３４の端部は、軸方向Ｚに関して、非磁性部１７よりも閉弁方向Ｚ２に位置する。したがって閉弁方向Ｚ２に位置するコイル３４の端部は、軸方向Ｚに関して、ノズルホルダ１３が存在する位置に配置される。また開弁方向Ｚ１に位置するコイル３４の端部は、軸方向Ｚに関して、磁性部１６が存在する位置に配置される。したがってコイル３４は、軸方向Ｚに関して、磁性部１６と非磁性部１７とにわたって位置するように設けられる。

固定コア３５は、筒部材１１を挟んでコイル３４の内周側であって、予め定める位置に固定される。固定コア３５は、例えば鉄などの磁性材料により筒状に形成され、筒部材１１の内周側に例えば圧入などにより固定されている。閉弁方向Ｚ２に位置する固定コア３５の端部４９（以下、「固定コア３５の下端面部４９」ということがある）は、軸方向Ｚに関して、非磁性部１７が存在する位置に配置される。換言すると、開弁方向Ｚ１に位置する非磁性部１７の端部は、軸方向Ｚに関して、固定コア３５の下端面部４９よりも開弁方向Ｚ１に位置し、閉弁方向Ｚ２に位置する非磁性部１７の端部は、軸方向Ｚに関して、固定コア３５の下端面部４９よりも閉弁方向Ｚ２に位置する。固定コア３５の下端面部４９は、軸方向Ｚに関して、閉弁方向Ｚ２に位置するコイル３４の端部よりも開弁方向Ｚ１に位置する。また固定コア３５の下端面部４９は、可動コア３６に対向するように露出している。

磁性プレート５０は、磁性材料から形成され、コイル３４の外周側を覆っている。開弁方向Ｚ１に位置する磁性プレート５０の端部は、軸方向Ｚに関して、開弁方向Ｚ１に位置するコイル３４の端部よりも開弁方向Ｚ１に位置する。また閉弁方向Ｚ２に位置する磁性プレート５０の端部は、軸方向Ｚに関して、閉弁方向Ｚ２に位置するコイル３４の端部よりも閉弁方向Ｚ２に位置する。またまた閉弁方向Ｚ２に位置する磁性プレート５０の端部は、軸方向Ｚに関して、可動コア３６の下端面部４８と略同位置である。

可動コア３６は、筒部材１１の内周側、およびノズルホルダ１３の大径部２０の内周側に軸方向Ｚへ往復変位可能に設置されている。可動コア３６は、例えば鉄などの磁性材料によって筒状に形成されている。可動コア３６の下端面部４８は、軸方向Ｚに関して、非磁性部１７よりも閉弁方向Ｚ２に位置する。詳細は後述するが、開弁方向Ｚ１に位置する可動コア３６の端面部４５（以下、「可動コア３６の上端面部４５」ということがある）と固定コア３５の下端面部４９とが接触している状態は、開弁状態である。

第１弾性部材としての第１スプリング３９は、一方の端部がニードル１４のストッパ２７に接しており、他方の端部がアジャスティングパイプ４０と接している。第１スプリング３９は、軸方向Ｚへ伸長する力を有している。そのためニードル１４は、第１スプリング３９により弁座２９に着座する閉弁方向Ｚ２へ押し付けられる。アジャスティングパイプ４０は、固定コア３５の内周側に圧入されている。これにより、第１スプリング３９の荷重は、アジャスティングパイプ４０の圧入量を調整することにより調整される。コイル３４に通電していないとき、可動コア３６およびニードル１４は、閉弁方向Ｚ２へ押し付けられ、シール部２８は弁座２９に着座する。

このように駆動部１５は、固定コア３５および可動コア３６を有している。可動コア３６には、ニードル１４が挿入されている。可動コア３６は、径方向の中央部に軸方向Ｚへ貫く挿通孔が形成される。挿通孔の内周面部４１（以下、「穴部４１」ということがある）は、内径がニードル１４の軸部２６の外径よりもやや大きく、ニードル１４の軸部２６が挿通された状態（貫通している状態）で、軸部２６の外周面部４２と接触するように形成されている。ニードル１４は、穴部４１の内周側を軸方向Ｚへ移動可能である。したがってニードル１４は、可動コア３６と接触した状態で軸方向Ｚに変位するので、ニードル１４と可動コア３６とは摺動する。これにより、ニードル１４は、可動コア３６との接触によって常に摺動抵抗（摩擦力）が生じた状態で、可動コア３６によって軸方向Ｚの移動が案内される。

また可動コア３６の径方向外側の外周面部の一部４３は、筒部材１１の内周面部４４と接触している。本実施の形態では、筒部材１１の内周面部４４と接触する可動コア３６の外周面部の一部４３は、残余の面部よりも径方向外方に突出する凸部４３である。凸部４３は、開弁方向Ｚ１に位置する可動コア３６の端部に設けられる。また凸部４３が筒部材１１と接触部分は、非磁性部１７から成る部位である。

したがって可動コア３６の凸部４３は、非磁性部１７の内周面部４４と接触した状態で軸方向Ｚに変位するので、可動コア３６と非磁性部１７とは摺動する。これにより、可動コア３６は、常に摺動抵抗（摩擦力）が生じた状態で、非磁性部１７によって軸方向Ｚの移動が案内される。

ニードル１４に設けられるストッパ２７は、開弁方向Ｚ１への可動コア３６の変位を規制する。ストッパ２７の外径は、穴部４１の内径よりも大きい。そのため、ニードル１４のストッパ２７は、可動コア３６の上端面部４５と接する。可動コア３６の上端面部４５は、平坦状である。ストッパ２７と可動コア３６の上端面部４５とが接することにより、可動コア３６とニードル１４との間におけるニードル１４の弁座２９側（閉弁方向Ｚ２）への移動および可動コア３６の固定コア３５側への相対的な移動は制限される。またストッパ２７は、筒状の固定コア３５の内方側にて軸方向Ｚに沿って往復変位する。したがってストッパ２７の外径は、固定コア３５の内径よりも小さい。

また可動コア３６の下端面部４８は、第２弾性部材としての第２スプリング４６と接している。第２スプリング４６は、軸方向Ｚへ伸長する力を有している。第２スプリング４６は、開弁方向Ｚ１に位置する端部が可動コア３６と接し、閉弁方向Ｚ２に位置する端部がノズルホルダ１３と接している。第２スプリング４６は、ノズルホルダ１３の中径部２１に収容されている。中径部２１と小径部２２との接続部分には、内径が互いに異なる段差があるので、閉弁方向Ｚ２に位置する第２スプリング４６の端部が当接する段差面部４７が形成される。中径部２１の内径は、第２スプリング４６の外径よりもやや大きくなるように選択される。このような中径部２１によって、第２スプリング４６の傾きおよび曲がりが低減される。したがって、第２スプリング４６の押し付け力を精密に維持することができる。

第２スプリング４６は、軸方向Ｚへ伸長する力を有しているので、可動コア３６は固定コア３５側（開弁方向Ｚ１）へ押し付けられている。したがって可動コア３６がストッパ２７と当接している状態では、図２に示すように、第１スプリング３９からニードル１４を経由して閉弁方向Ｚ２への閉弁力ｆ１が加わり、第２スプリング４６から開弁方向Ｚ１への開弁力ｆ２が加わる。図２では、理解を容易にするため、実際に閉弁力ｆ１および開弁力ｆ２が作用する部位には図示せず、閉弁力ｆ１および開弁力ｆ２が作用する方向を図示する。

第１スプリング３９の押し付け力である閉弁力ｆ１は、第２スプリング４６の押し付け力である開弁力ｆ２よりも大きく設定される。そのため、コイル３４への通電が停止されている閉弁状態では、第１スプリング３９に接するニードル１４は、ストッパ２７に接する可動コア３６とともに第２スプリング４６の開弁力ｆ２に抗して噴孔２５側（閉弁方向Ｚ２）へ移動している。その結果、コイル３４への通電が停止されている閉弁状態では、ニードル１４のシール部２８は弁座２９に着座している。

次に、上記の構成によりインジェクタ１０の作動について説明する。図３は、コイル３４の通電時間と、可動コア３６の位置と関係を示すタイミングチャートである。図３（１）は、コイル３４の通電状態を示し、図３（２）は、可動コア３６の位置を示す。

先ず、開弁時の動作に関して説明する。コイル３４への通電が停止されているとき、固定コア３５と可動コア３６との間には磁気吸引力は発生しない。したがってニードル１４は、第１スプリング３９の押し付け力ｆ１によって、可動コア３６は固定コア３５と離れている。このとき、ニードル１４のストッパ２７は、可動コア３６の上端面部４５に接している。そのため、可動コア３６は、第１スプリング３９の押し付け力ｆ１によってニードル１４とともに開弁状態のときよりも閉弁方向Ｚ２へ移動している。このようにニードル１４が開弁状態のときよりも閉弁方向Ｚ２へ移動することにより、ニードル１４のシール部２８は弁座２９に着座している。したがって、燃料は噴孔２５から噴射されない。また閉弁状態では、可動コア３６の下端面部４８は、段差面部４７とは離間した基準位置Ｐ０に停止している状態である。

図３（１）に示すように、閉弁状態からコイル３４に時刻ｔ１で通電すると、コイル３４に発生した磁界により磁性プレート５０、磁性部１６、可動コア３６、固定コア３５およびノズルホルダ１３には磁束が流れ、磁気回路が形成される。これにより、固定コア３５と可動コア３６との間には磁気吸引力が発生する。固定コア３５と可動コア３６との間に発生する磁気吸引力と第２スプリング４６の開弁力ｆ２との和が第１スプリング３９の閉弁力ｆ１よりも大きくなると、図３（２）に示すように、時刻ｔ２にて可動コア３６は開弁方向Ｚ１への移動を開始する。このとき、可動コア３６の上端面部４５にストッパ２７が接しているニードル１４は、可動コア３６とともに開弁方向Ｚ１へ移動する。その結果、ニードル１４のシール部２８は、弁座２９から離れる。

燃料入口１８からインジェクタ１０の内部へ流入した燃料は、前述したように燃料フィルタ１９、入口部材１２の内周側、アジャスティングパイプ４０の内周側、固定コア３５の内周側、流入孔３０、連通孔３１、中径部２１の内周側、小径部２２の内周側を順次経由して、ノズルボディ２４の内周側に流入する。ノズルボディ２４に流入した燃料は、弁座２９から離れたニードル１４とノズルボディ２４との間を経由して噴孔２５へ流入する。これにより、噴孔２５から燃料が噴射される。

このように、可動コア３６には、磁気吸引力だけでなく第２スプリング４６の開弁力ｆ２も加わっている。そのため、コイル３４へ通電すると、発生した磁気吸引力により可動コア３６およびニードル１４は迅速に開弁方向Ｚ１へ移動する。したがって、コイル３４の通電に対するニードル１４の作動応答性を高めることができる。また、可動コア３６およびニードル１４を駆動するために必要な電磁吸引力は低減される。したがって、コイル３４など駆動部１５の小型化を図ることができる。

このように閉弁状態から磁気吸引力が作用すると、可動コア３６およびニードル１４は、可動コア３６の上端面部４５とストッパ２７とが接することによって一体となって開弁方向Ｚ１へ移動する。可動コア３６は、可動コア３６の上端面部４５が固定コア３５の下端面部４９と衝突する時刻ｔ３まで開弁方向Ｚ１へ移動する。可動コア３６が固定コア３５に時刻ｔ３にて衝突すると、可動コア３６とニードル１４とは軸方向Ｚへ相対移動可能であるので、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への慣性力によって、ストッパ２７が可動コア３６の上端面部４５から離間して、さらに開弁方向Ｚ１への移動を継続する。このようにストッパ２７が離間しても、ストッパ２７は第１スプリング３９と接触している状態が維持されるので、なんら他の部材にストッパ２７が衝突することはない。したがってニードル１４がバウンドすることなく、噴孔２５からの不規則な燃料の噴射は低減される。

また、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への慣性力によって開弁方向Ｚ１への移動を継続して、可動コア３６とストッパ２７とが離れると、ニードル１４には可動コア３６を経由した第２スプリング４６の開弁力ｆ２が加わらない。そのため、ニードル１４には、第１スプリング３９の押し付け閉弁力ｆ１のみが加わる。すなわち可動コア３６とニードル１４とが離れると、ニードル１４に対し閉弁方向Ｚ２へ加わる力が大きくなる。したがって、ニードル１４の開弁方向Ｚ１への過剰な移動が制限され、いわゆるオーバーシュートは低減される。

同様に、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への慣性力によって開弁方向Ｚ１への移動を継続して、可動コア３６とニードル１４とが離れると、可動コア３６には第２スプリング４６の開弁力ｆ２および磁気吸引力が加わり、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１が加わらない。すなわち可動コア３６とストッパ２７とが離れると、可動コア３６に対し開弁方向Ｚ１へ加わる力が大きくなる。したがって、可動コア３６が固定コア３５に衝突すると、その衝撃により可動コア３６は閉弁方向Ｚ２へ跳ね返ることなく、図３（２）に示すように、時刻ｔ３から少なくともコイル３４が通電されている期間は固定コア３５に接触した状態が維持される。

さらに、ニードル１４がオーバーシュートして、ニードル１４に加わる力が第１スプリング３９の閉弁力ｆ１のみとなると、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への移動速度が減少し、停止し、次は閉弁力ｆ１によって閉弁方向Ｚ２へ移動を開始する。一方、可動コア３６は、磁気吸引力および第２スプリング４６の開弁力ｆ２によって固定コア３５に接触した状態であるので、ニードル１４が閉弁方向Ｚ２へ移動するとき、固定コア３５と接触している可動コア３６によって閉弁方向Ｚ２への移動が規制される。その結果、ニードル１４には再び磁気吸引力および第２スプリング４６の開弁力ｆ２が加わるので、ニードル１４は開弁状態を維持することができる。このように、可動コア３６とニードル１４とは相対的に移動可能であるため、ニードル１４のバウンドにともなう噴孔２５からの不規則な燃料の噴射は低減される。したがって、コイル３４の通電時間が短期間でも、噴孔２５から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。

次に閉弁時の動作に関して説明する。図３（１）に示すように、開弁状態からコイル３４への通電を時刻ｔ４で停止すると、固定コア３５と可動コア３６との間の磁気吸引力は消滅する。これにより、ニードル１４は、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１によって可動コア３６とともに時刻ｔ５から閉弁方向Ｚ２へ移動を開始する。したがってニードル１４のシール部２８は再び弁座２９に着座し、燃料通路３２と噴孔２５との間の燃料の流れは遮断される。したがって、燃料の噴射は終了する。

時刻ｔ４にてコイル３４への通電を停止したとき、可動コア３６およびニードル１４は第１スプリング３９の閉弁力ｆ１によって第２スプリング４６の開弁力ｆ２に抗して閉弁方向Ｚ２へ移動する。ニードル１４のシール部２８が弁座２９に着座すると、ニードル１４は衝突の衝撃によって開弁方向Ｚ１へ跳ね返ろうとする。ここで、可動コア３６とニードル１４とは相対移動可能であるため、ニードル１４のシール部２８が弁座２９に着座しても、可動コア３６は閉弁方向Ｚ２へ向かう慣性力によって、そのまま閉弁方向Ｚ２への移動を継続し、可動コア３６とニードル１４とは離れる。

そのため、ニードル１４には第１スプリング３９の閉弁力ｆ１のみが加わり、可動コア３６には第２スプリング４６の開弁力ｆ２のみが加わる。したがって可動コア３６とニードル１４とが離れることによって、ニードル１４に作用する合力が閉弁力ｆ１のみになり、ニードル１４の開弁方向Ｚ１への跳ね返りが防止される。これにより、コイル３４への通電を停止すると、噴孔２５からの燃料の噴射は迅速に停止される。したがって、不規則な燃料の噴射が低減され、噴孔２５から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。

また図３に示すようにニードル１４が時刻ｔ６にて着座すると、ニードル１４の相対変位可能な可動コア３６は、閉弁方向Ｚ２への慣性力によって、可動コア３６を開弁方向Ｚ１に付勢する第２スプリング４６の開弁力ｆ２に打ち勝ち、さらに閉弁方向Ｚ２に変位、すなわちアンダーシュートする。このようなアンダーシュート時に本実施の形態では、接触部位があるので、接触部位に摺動抵抗（摩擦力）が発生する。

可動コア３６は、ニードル１４と相対変位可能であるが、可動コア３６が変位する際に前述のように摺動抵抗が発生するので、可動コア３６とニードル１４およびハウジングとの間に隙間がある従来技術の構成に比べて、可動コア３６の自由な挙動は抑制される。したがって図３（２）に示すように、摺動抵抗によって可動コア３６のアンダーシュート量を小さくすることができる。これによって可動コア３６の基準位置Ｐ０にて安定する時刻ｔ７までの時間を、従来技術に比べて短くすることができる。したがって噴射周期Ｔを短くすることができる。

以上説明したように、本実施の形態のインジェクタ１０では、可動コア３６の穴部４１とニードル１４の外周面部４２とは接触し、可動コア３６の凸部４３と非磁性部１７とは接触している。したがってニードル１４の外周面部４２は穴部４１でガイドされる構造であり、可動コア３６の凸部４３はニードル１４の傾きを受けて、可動コア３６が傾いた状態になったとき、姿勢を正すように非磁性部１７でガイドされる構造である。したがって可動コア３６はニードル１４と非磁性部１７に挟まれた位置関係となる。

可動コア３６はこれらの接触部位に挟まれた構成であるので、可動コア３６がニードル１４に対して相対変位するとき、特にアンダーシュートするときには、接触部位が摺動抵抗となって、ニードル１４に対する過度な変位を抑制することができる。また本実施の形態では、可動コア３６はニードル１４と非磁性部１７に挟まれた位置関係にあるので、いずれか一方だけと接触している構成に比べて、接触領域が大きい。これによって確実に摺動抵抗を発生させつつ、可動コア３６を軸方向Ｚに沿ってガイドすることができる。

接触領域の面積は、各インジェクタ１０の動作環境によって個別に設定され、開閉動作を実行でき、かつ可動コア３６のアンダーシュート量が最も小さくなるように設定される。したがって摺動抵抗が大きすぎて、可動コア３６とニードル１４と常に一体に変位して、相対変位しないような場合には、接触領域が小さくなるように設定される。また穴部４１と軸部２６との寸法関係（はめあい）が適宜設定される。さらに凸部４３の軸方向Ｚの長さ寸法を調整することによって、非磁性部１７との接触面積を調整することができる。また接触部位の両者の表面形状、たとえば表面粗さを変更することによって、接触面積を調整してもよい。

また本実施の形態では、ストッパ２７は、可動コア３６の上端面部４５よりも開弁方向Ｚ１の位置であって、固定コア３５内に位置するので、可動コア３６にストッパ２７を収容する収容部を形成するような構成に比べて、挿通孔の軸方向Ｚにおける長さ寸法を大きくすることができる。これによって穴部４１とニードル１４の外周面部４２とが接触する領域を大きくすることができるので、摺動抵抗を大きくすることができる。したがって可動コア３６のアンダーシュート量をより小さくすることができる。

さらに本実施の形態では、ニードル１４には、内部に燃料が流通する供給通路が形成されるので、燃料フィルタ１９を経由して筒部材１１の内周側に流下した燃料は、ニードル１４に形成される流入孔３０に流入し、さらに流入孔３０の下端部に形成される連通孔３１から、ニードル１４の外方に導かれる。したがって燃料は、可動コア３６とニードル１４とが接触する部位、および可動コア３６と非磁性部１７とが接触する部位には流れることなく、いわば接触部位を迂回するように燃料が流下する。このような供給通路の構成とすることにより、可動コア３６とニードル１４および非磁性部１７とが接触する部位に燃料が供給されることによって燃料が潤滑剤として機能し、摺動抵抗が小さくなることを防止することができ、摺動抵抗を確実に発生させることができる。したがって可動コア３６のアンダーシュート量を確実に小さくすることができる。

また本実施の形態では、筒部材１１のうち、可動コア３６の外周面部４３と接触する部分は非磁性部１７であるので、筒部材１１と可動コア３６との間に発生する磁気吸引力を小さくすることができる。これによって可動コア３６と固定コア３５との間の磁気吸引力を発生させて可動コア３６を軸方向Ｚに変位させることができ、可動コア３６の軸方向Ｚの変位に不所望な磁気吸引力が発生することを防止することができる。したがって可動コア３６を軸方向Ｚに沿って安定して変位させることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の実施の形態では、インジェクタ１０は、直噴式のガソリンエンジンに適用されているが、直噴式のガソリンエンジンに限るものではなく、ポート噴射式のガソリンエンジン、またはディーゼルエンジンなどに適用してもよい。

第１実施形態のインジェクタ１０を示す断面図である。 ニードル１４が着座している閉弁状態にあるインジェクタ１０の一部を拡大して示す断面図である。 コイル３４の通電時間と、可動コア３６の位置と関係を示すタイミングチャートである。 従来技術における電磁石の通電時間と、可動コアの位置と関係を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０…インジェクタ（燃料供給装置）
１１…筒部材（ハウジング）
１３…ノズルホルダ（ハウジング）
１４…ニードル（弁部材）
１６…磁性部
１７…非磁性部
２５…噴孔
２７…ストッパ
３０…流入孔
３１…連通孔
３４…コイル
３５…固定コア
３６…可動コア
３９…第１スプリング（第１弾性部材）
４１…穴部（挿通孔の内周面部）
４２…軸部の外周面部（弁部材の挿通孔に貫通している外周面部）
４３…凸部（可動コアの外周面部）
４６…第２スプリング（第２弾性部材）

Claims (4)

1. 燃料が噴射される噴孔が形成される筒状のハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられ、往復変位することによって前記噴孔を開閉して、前記噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
   前記ハウジング内に設けられ、前記弁部材に対して相対変位する可動コアと、
   前記ハウジング内の予め定める位置に固定される固定コアと、
   通電されることによって前記固定コアに前記可動コアを吸引する磁力を発生するコイルと、
   前記噴孔を開弁状態から閉弁状態にする場合に、前記弁部材が変位する閉弁方向に向かって前記弁部材を押し付ける第１弾性部材と、
   前記第１弾性部材の押し付け力より小さい押し付け力によって、前記噴孔を前記閉弁状態から前記開弁状態にする場合に、前記弁部材が変位する開弁方向に向かって前記可動コアを押し付ける第２弾性部材と、を含み、
   前記可動コアには、前記弁部材が貫通するように配置される挿通孔が形成され、
   前記開弁方向に位置する前記弁部材の端部には、前記開弁方向への前記可動コアの変位を規制するストッパが設けられ、
   前記可動コアの外周面部と前記ハウジングの内周面部とは、接触しており、
   前記挿通孔が形成される前記可動コアの内周面部と前記弁部材の前記挿通孔に貫通している外周面部とは、接触していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記固定コアは、筒状に形成され、
   前記ストッパは、前記開弁方向に位置する前記可動コアの端面部よりも前記開弁方向の位置であって、前記固定コア内に位置することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記弁部材には、内部に燃料が流通する供給通路が形成され、
   前記供給通路の上流端は、前記開弁方向に位置する前記弁部材の端部に形成される開口部であり、
   前記供給通路の下流端は、往復変位に伴う前記弁部材の変位位置に係わらず、前記閉弁方向に位置する前記可動コアの端部よりも前記噴孔側となる部位に形成される開口部であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記ハウジングのうち、前記可動コアの外周面部と接触する部分は、磁性が残余の部位より小さい非磁性部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。

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