JP2012202279A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料通路内の燃料を加熱する効果が大きい燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】ニードル３０は、ハウジング２０の燃料通路２２内で軸方向に往復移動可能に設けられ、弁座２３から離座または弁座２３に着座することにより噴孔２１を開閉する。第１コイル４０は、燃料通路２２近傍のうちニードル３０の噴孔２１とは反対側の端部の径外側に設けられ、電流が流れると第１磁束Ｍ１を発生するとともに発熱する。第２コイル５０は、燃料通路２２近傍のうち第１コイル３０の噴孔２１側かつニードル３０の径外側に設けられ、電流が流れると第２磁束Ｍ２を発生するとともに発熱する。スプリング６０はニードル３０を閉弁方向に付勢する。ＥＣＵ７０は、第１コイル４０および第２コイル５０の両方に同時に電流を流すとき、第１磁束Ｍ１の向きと第２磁束Ｍ２の向きとが互いに逆になるよう第１コイル４０および第２コイル５０に流す電流を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関（以下、「エンジン」という。）に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。

従来、コントロールコイルおよびホールドコイルを備え、コントロールコイルの発生する磁束によりニードルを開弁し、ホールドコイルの発生する磁束によりニードルの開弁状態を維持する燃料噴射弁が知られている。特許文献１に開示された燃料噴射弁では、コントロールコイルまたはホールドコイルに流す電流を制御することにより、ニードルの開閉弁を制御するとともに、各コイルを発熱させることによって燃料通路内の燃料を加熱している。燃料通路内の燃料を加熱することにより、噴射する燃料の気化を促進し、エンジンの始動性の向上やＨＣおよびＣＯ等のエミッションの低減を図っている。

特許文献１の燃料噴射弁では、ニードルが閉弁状態のとき、ホールドコイルのみに電流を流すことで、ニードルを開弁することなく、ホールドコイルの発熱によって燃料通路内の燃料を加熱している。このように、ホールドコイルに流れる電流は、「ホールドコイルの発生する磁束のみではニードルを開弁できない程度」の小さな値に設定されている。そのため、ホールドコイルの発熱量は小さく、ホールドコイルの発熱のみでは燃料通路内の燃料を十分に加熱できないおそれがある。

一方、コントロールコイルに流れる電流は、「コントロールコイルの発生する磁束のみでニードルを開弁できる程度」の大きな値に設定されている。そのため、コントロールコイルの発熱量は、ホールドコイルの発熱量よりも大きい。しかしながら、特許文献１の燃料噴射弁では、作動時の全期間のうち、ニードルを閉弁状態から開弁状態に移行させている期間のみしかコントロールコイルに電流が流れない構成となっている。よって、コントロールコイルの発熱によっても燃料通路内の燃料を十分に加熱できないおそれがある。

特開２００１−３４９２６０号公報

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料通路内の燃料を加熱する効果が大きい燃料噴射弁を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ハウジングとニードルと第１コイルと第２コイルと付勢部材と制御部とを備えている。ハウジングは、燃料が噴射される噴孔、当該噴孔に連通する燃料通路、および、噴孔を囲むよう燃料通路に形成される弁座を有している。ニードルは、燃料通路内で軸方向に往復移動可能に設けられ、弁座から離座または弁座に着座することにより噴孔を開閉する。第１コイルは、燃料通路近傍または燃料通路内のうちニードルの噴孔とは反対側の端部の径外側に設けられ、電流が流れると第１磁束を発生するとともに発熱する。第２コイルは、燃料通路近傍または燃料通路内のうち第１コイルの噴孔側かつニードルの径外側に設けられ、電流が流れると第２磁束を発生するとともに発熱する。付勢部材は、ニードルを閉弁方向に付勢する。制御部は、第１コイルおよび第２コイルに流す電流を制御する。本発明では、制御部は、第１コイルおよび第２コイルの両方に同時に電流を流すとき、第１磁束の向きと第２磁束の向きとが互いに逆になるよう第１コイルおよび第２コイルに流す電流を制御する。

上記構成により、本発明では、制御部によって第１コイルのみに電流を流した場合、第１磁束がニードルを流れることにより、ニードルに開弁方向の吸引力が生じる。当該吸引力が、付勢部材による閉弁方向の付勢力より十分に大きければ、ニードルは、開弁方向に移動する。これにより、ニードルが弁座から離座し開弁する。

一方、制御部によって第１コイルおよび第２コイルの両方に同時に電流を流した場合、第１コイルおよび第２コイルは、互いの向きが逆の磁束（第１磁束および第２磁束）を発生する。ここで、例えば第１磁束の大きさと第２磁束の大きさとが略同じになるよう第１コイルおよび第２コイルに電流を流した場合、第１磁束と第２磁束とが互いを打ち消し合い、結果的にニードルに生じる開弁方向の吸引力は、概ねゼロとなる。これにより、ニードルが閉弁方向に移動し、弁座に着座することで閉弁する。このように、本発明では、第１コイルおよび第２コイルに流す電流を制御部によって適宜制御することにより、ニードルの開閉弁制御が可能である。

また、本発明では、第１コイルおよび第２コイルに電流を流すことにより第１コイルおよび第２コイルを発熱させることで燃料通路内の燃料を加熱可能である。これにより、噴射する燃料の気化を促進し、エンジンの始動性の向上やＨＣおよびＣＯ等のエミッションの低減を図ることができる。本発明では、上述のように、ニードルの開弁制御期間（ニードルを閉弁状態から開弁状態に移行させ、開弁状態を維持している期間）および閉弁制御期間（ニードルを開弁状態から閉弁状態に移行させ、閉弁状態を維持している期間）を含む作動時の全期間において、すなわち常に、第１コイルに電流を流すことができる。そのため、第１コイルの発熱によって燃料通路内の燃料を効果的に加熱することができる。また、ニードルの閉弁制御期間には第１コイルに加え第２コイルにも電流を流すことにより、第１コイルおよび第２コイルの２つのコイルの発熱によって燃料通路内の燃料をより効果的に加熱することができる。
なお、本発明では、制御部によって第２コイルのみに電流を流すことによりニードルを開弁し、第１コイルおよび第２コイルの両方に同時に電流を流すことによりニードルに生じる開弁方向の吸引力を小さくすることでニードルを閉弁する構成を考えることもできる。

請求項２に記載の発明では、制御部は、第１コイルおよび第２コイルの両方に同時に電流を流すとき、第１磁束の大きさと第２磁束の大きさとが略同じになるよう第１コイルおよび第２コイルに流す電流を制御する。本発明の構成では、制御部によって第１コイルおよび第２コイルの両方に同時に電流を流した場合、第１磁束の大きさと第２磁束の大きさとが略同じになるため、第１磁束と第２磁束とが互いを打ち消し合うことで、ニードルに生じる開弁方向の吸引力は概ねゼロとなる。そのため、ニードルは、付勢部材による閉弁方向の付勢力により閉弁方向に容易に移動し、弁座に着座することで閉弁する。したがって、ニードルの応答性を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、上述の発明の構成をより具体的に例示するものである。請求項３に記載の発明では、制御部は、第１コイルのみに電流を流すことにより、第１磁束を発生させることでニードルを開弁方向に移動させ、かつ、第１コイルを発熱させることによって燃料通路内の燃料を加熱可能である。また、制御部は、第１コイルおよび第２コイルの両方に同時に電流を流すことにより、第１磁束および第２磁束を同時に発生させることでニードルを開弁方向に移動させることなく付勢部材の付勢力によって閉弁方向に移動させ、かつ、第１コイルおよび第２コイルを発熱させることによって燃料通路内の燃料を加熱可能である。この構成は、請求項１に記載の発明の説明で示した２つの例（第１コイルのみに電流を流すことにより開弁する例、および、第２コイルのみに電流を流すことにより開弁する例）の一方（前者）に相当する。

請求項４および５に記載のそれぞれの発明は、上述の発明の構成をさらに具体的に例示するものである。
請求項４に記載の発明では、第１コイルと第２コイルとは、巻線の巻数が等しく、かつ、巻線の巻き方向が互いに逆になるよう設けられている。この構成では、第１コイルと第２コイルとに同時に同じ向きの電流を流せば、第１磁束の向きと第２磁束の向きとを互いに逆にすることができる。なお、第１コイルと第２コイルとに同時に同じ大きさの電流を流せば、第１磁束の大きさと第２磁束の大きさとを略同じにすることができる。

請求項５に記載の発明では、第１コイルと第２コイルとは、巻線の巻数が等しく、かつ、巻線の巻き方向が同じになるよう設けられている。この構成では、第１コイルと第２コイルとに同時に逆向きの電流を流せば、第１磁束の向きと第２磁束の向きとを互いに逆にすることができる。なお、第１コイルと第２コイルとに同時に同じ大きさの電流を流せば、第１磁束の大きさと第２磁束の大きさとを略同じにすることができる。

本発明の一実施形態による燃料噴射弁が閉弁しているときの状態を示す断面図。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁が開弁しているときの状態を示す断面図。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁の第１コイル、第２コイルおよび制御部の回路構成を示す模式図。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁の作動を説明するためのタイミングチャート。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁の開弁制御期間および閉弁制御期間にニードルに生じる吸引力を示す模式図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による燃料噴射弁を図１および２に示す。燃料噴射弁１は、図示しないガソリンエンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。

図１に示すように、燃料噴射弁１は、ハウジング２０、ニードル３０、第１コイル４０、第２コイル５０、付勢部材としてのスプリング６０、および、制御部としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）７０等を備えている。
ハウジング２０は、例えば鉄等の磁性材料により筒状に形成されている。ハウジング２０の一方の端部には、噴孔２１が形成されている。ハウジング２０の内側には、噴孔２１に連通する燃料通路２２が形成されている。当該燃料通路２２、すなわちハウジング２０の内壁には、噴孔２１を囲むよう環状の弁座２３が形成されている。本実施形態では、燃料通路２２が形成されたハウジング２０の内壁から径内方向に突出する環状の支持部２４が形成されている。なお、ハウジング２０は、噴孔２１側の端部が気筒内もしくは吸気ポート内に露出するようエンジンに設置される。また、ハウジング２０の噴孔２１とは反対側の端部には、図示しない燃料レールが接続される。ハウジング２０の内側すなわち燃料通路２２には、燃料レール内の燃料が供給される。

ニードル３０は、例えば鉄等の磁性材料により棒状に形成されている。ニードル３０は、ニードル本体３１、シート部３２および大径部３３を有している。ニードル本体３１は、円柱状に形成されている。シート部３２は、ニードル本体３１の一方の端部に設けられ、ニードル本体３１と一体に略円錐状に形成されている。シート部３２は、ハウジング２０の弁座２３に当接可能である。大径部３３は、ニードル本体３１の他方の端部に設けられ、ニードル本体３１と一体に形成されている。大径部３３は、ニードル本体３１よりも外径が大きく形成されている。

ニードル本体３１の外径は、ハウジング２０の支持部２４の内径とほぼ同じかやや小さく形成されている。ニードル本体３１は、支持部２４の内壁と摺動可能なよう支持部２４の内側に設けられている。これにより、ニードル３０は、支持部２４を介しハウジング２０によって往復移動可能に支持されている。つまり、ニードル３０は、燃料通路２２内で軸方向に往復移動可能に設けられている。

また、本実施形態では、ハウジング２０は、支持部２４の内壁から径外方向へ凹むようにして形成される通路２４１を有している。通路２４１は、支持部２４の周方向に複数形成されている。ここで、通路２４１は、燃料通路２２の一部を構成している。
ニードル３０のシート部３２が弁座２３から離間すなわち離座すると開弁し、燃料通路２２内の燃料が噴孔２１を経由してハウジング２０の外部へ噴射される。一方、ニードル３０のシート部３２が弁座２３に当接すなわち着座すると閉弁し、燃料通路２２内の燃料の噴孔２１を経由した噴射が遮断される。

以下、適宜、ニードル３０のシート部３２が弁座２３から離座しているときの状態を「開弁状態」といい、シート部３２が弁座２３に着座しているときの状態を「閉弁状態」という。また、ニードル３０が閉弁状態から開弁状態に移行するときのニードル３０の移動方向を「開弁方向」といい、ニードル３０が開弁状態から閉弁状態に移行するときのニードル３０の移動方向を「閉弁方向」という。

第１コイル４０は、例えば略円筒状のボビンの外周に巻線を巻回すことにより略円筒状に形成されている。本実施形態では、第１コイル４０は、ハウジング２０のうち燃料通路２２の径外側、燃料通路２２から所定の距離離れた位置に設けられている。すなわち、第１コイル４０は、燃料通路２２近傍に設けられている。

第１コイル４０はハウジング２０と略同軸に設けられている。弁座２３にシート部３２が当接した状態のニードル３０の大径部３３は、第１コイル４０の径内側に位置している。つまり、第１コイル４０は、ニードル３０の噴孔２１とは反対側の端部の径外側に設けられている。
第１コイル４０は、巻線に電流が流れると磁束を発生する。以下、第１コイル４０が発生する磁束を「第１磁束」とする。また、第１コイル４０は、巻線に電流が流れると発熱する。

第２コイル５０は、第１コイル４０と同様、例えば略円筒状のボビンの外周に巻線を巻回すことにより略円筒状に形成されている。本実施形態では、第２コイル５０は、ハウジング２０のうち燃料通路２２の径外側、燃料通路２２から所定の距離離れた位置に設けられている。すなわち、第２コイル５０は、燃料通路２２近傍に設けられている。

第２コイル５０は、第１コイル４０と同軸に、第１コイル４０の噴孔２１側に設けられている。本実施形態では、第１コイル４０と第２コイル５０とは軸方向の端部同士が当接している。弁座２３にシート部３２が当接した状態のニードル３０のニードル本体３１は、第２コイル５０の径内側に位置している。つまり、第２コイル５０は、ニードル３０の径外側に設けられている。
第２コイル５０は、巻線に電流が流れると磁束を発生する。以下、第２コイル５０が発生する磁束を「第２磁束」とする。また、第２コイル５０は、巻線に電流が流れると発熱する。

なお、本実施形態では、第１コイル４０と第２コイル５０とは、巻線の巻数が等しく、かつ、巻線の巻き方向が互いに逆になるよう設けられている。そのため、第１コイル４０および第２コイル５０に同じ大きさで同じ向きの電流が流れた場合、第１コイル４０および第２コイル５０は、大きさが略同じで向きが互いに逆の第１磁束と第２磁束とを発生する。また、第１コイル４０および第２コイル５０に同じ大きさの電流が流れた場合、第１コイル４０の発熱量と第２コイル５０の発熱量とは略同じになる。

スプリング６０は、コイルスプリングであり、一方の端部がハウジング２０の内側（燃料通路２２）に形成された段差部２５に当接し、他方の端部がニードル３０の大径部３３に当接するよう設けられている。スプリング６０は、段差部２５と大径部３３との間に設けられた状態で、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング６０は、所定の付勢力でニードル３０のシート部３２を弁座２３に押し付けている。すなわち、スプリング６０は、ニードル３０を閉弁方向に付勢している。

ＥＣＵ７０は車両に搭載されている。ＥＣＵ７０は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムやデータを保存するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）や書き込み可能なメモリ（ＲＡＭ）等のメモリを含む記憶装置、入力回路、出力回路および電源回路等からなる小型のコンピュータである。ＥＣＵ７０は、ＲＯＭに格納された各種プログラムに従い作動する。ＥＣＵ７０は、車両に取り付けられた各種センサからの情報等に基づき、車両の各種装置類の作動を制御することで、車両の状態を統合的に制御する。

図３に示すように、ＥＣＵ７０は、マイコン８０、第１スイッチ８１、第２スイッチ８２および電力調整部８３等を有している。マイコン８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等から構成されたＩＣパッケージである。第１スイッチ８１および第２スイッチ８２は、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子である。

本実施形態では、第１コイル４０の巻線は、一方の端部が電力調整部８３を経由して車両のバッテリ１１に接続し、他方の端部が第２コイル５０の巻線の一方の端部に接続している。第１コイル４０の巻線と第２コイル５０の巻線との接続点は、第１スイッチ８１のソース端子に接続している。第２コイル５０の巻線の他方の端部は、第２スイッチ８２のソース端子に接続している。第１スイッチ８１および第２スイッチ８２のドレイン端子は、それぞれグランドに接続している。また、第１スイッチ８１および第２スイッチ８２のゲート端子は、それぞれマイコン８０に接続している。

上記構成により、マイコン８０が第１スイッチ８１にオン信号を伝送すると第１スイッチ８１がオン状態になり、電力調整部８３を経由したバッテリ１１からの電流が第１コイル４０に流れる。また、マイコン８０が第２スイッチ８２にオン信号を伝送すると第２スイッチ８２がオン状態になり、電力調整部８３および第１コイル４０を経由したバッテリ１１からの電流が第２コイル５０に流れる。このように、第２コイル５０は、第１コイル４０に対し電流の流れ方向の下流側に設けられている。ここで、マイコン８０は、電力調整部８３により、第１コイル４０および第２コイル５０に流す電流の大きさを調整可能である。

次に、燃料噴射弁１の作動について、図１および図２に基づき説明する。
図１は、ニードル３０が閉弁状態の燃料噴射弁１を示す図である。図２は、ニードル３０が開弁状態の燃料噴射弁１を示す図である。

ＥＣＵ７０は、車両に取り付けられた各種センサからの情報等に基づきエンジンの運転状態を推定する。ＥＣＵ７０は、推定した運転状態に基づき、エンジンに供給すべき燃料の量を算出する。ＥＣＵ７０は、算出した燃料の量に基づき、燃料噴射弁１の開弁時期および開弁期間を算出する。そして、ＥＣＵ７０は、算出した開弁時期および開弁期間に基づき、開弁要求信号または閉弁要求信号のいずれかをマイコン８０に伝送する。マイコン８０は、伝送された開弁要求信号または閉弁要求信号に基づき、第１コイル４０および第２コイル５０に流す電流を制御する。

（開弁制御時：閉弁状態から開弁状態への移行）
燃料噴射弁１が図１に示す閉弁状態のとき、マイコン８０に開弁要求信号が伝送されると、マイコン８０は、第１スイッチ８１のみにオン信号を伝送する。第１スイッチ８１にオン信号が伝送されると、第１コイル４０に電流が流れる。これにより、第１コイル４０は、図１に示す向きの第１磁束Ｍ１を発生するとともに発熱する。第１コイル４０が発生した第１磁束Ｍ１は、ハウジング２０、ニードル３０の大径部３３、および、大径部３３近傍を流れる。これにより、ニードル３０には開弁方向の吸引力Ｆ１が生じる。

本実施形態では、マイコン８０は、吸引力Ｆ１の大きさがスプリング６０の閉弁方向の付勢力Ｆｓよりも大きくなるよう第１コイル４０に電流を流す。これにより、ニードル３０が開弁方向に移動することでシート部３２が弁座２３から離座し、ニードル３０が開弁する。ニードル３０が開弁すると（図２に示す開弁状態に移行すると）、ハウジング２０の燃料通路２２内の燃料は、噴孔２１を経由してハウジング２０の外部、すなわちエンジンの気筒内に噴射供給される。
なお、このとき（第１コイル４０に電流が流れているとき）、燃料通路２２内の燃料は第１コイル４０の発熱により加熱されている。

（閉弁制御時：開弁状態から閉弁状態への移行）
燃料噴射弁１が図２に示す開弁状態のとき、マイコン８０に閉弁要求信号が伝送されると、マイコン８０は、第１スイッチ８１および第２スイッチ８２の両方に同時にオン信号を伝送する。第１スイッチ８１および第２スイッチ８２にオン信号が伝送されると、第１コイル４０および第２コイル５０に電流が流れる。これにより、第１コイル４０は、図２に示す向きの第１磁束Ｍ１を発生するとともに発熱する。また、第２コイル５０は、図２に示す向きの第２磁束Ｍ２を発生するとともに発熱する。
ここで、第１コイル４０が発生した第１磁束Ｍ１と、第２コイル５０が発生した第２磁束Ｍ２とは、向きが逆のため、互いを打ち消し合う。これにより、ニードル３０には、ごく小さな開弁方向の吸引力Ｆ２が生じることとなる。

本実施形態では、マイコン８０は、第１コイル４０および第２コイル５０に同じ大きさの電流を流す。これにより、ニードル３０に生じる開弁方向の吸引力Ｆ２の大きさは、概ねゼロとなる。すなわち、このときニードル３０には、吸引力がほとんど生じていない。その結果、スプリング６０の付勢力Ｆｓによりニードル３０が閉弁方向に移動することでシート部３２が弁座２３に着座し、ニードル３０が閉弁する。ニードル３０が閉弁すると（図１に示す閉弁状態に移行すると）、燃料通路２２内の燃料の、噴孔２１を経由したエンジンの気筒内への噴射供給が遮断される。
なお、このとき（第１コイル４０および第２コイル５０に電流が流れているとき）、燃料通路２２内の燃料は第１コイル４０および第２コイル５０の発熱により加熱されている。

次に、時間の経過に伴う燃料噴射弁１の作動状態の変化について、図４のタイミングチャートに基づき説明する。
図４に示すように、時刻ｔ０では、マイコン８０には閉弁要求信号が伝送されている。そのため、マイコン８０は、第１スイッチ８１および第２スイッチ８２の両方にオン信号を伝送している。これにより、第１コイル４０および第２コイル５０には、同じ大きさの電流が流れている。よって、第１磁束Ｍ１と第２磁束Ｍ２とが互いを打ち消し合い、ニードル３０には吸引力がほとんど生じていない。したがって、ニードル３０は、シート部３２がスプリング６０の閉弁方向の付勢力により弁座２３に押し付けられ、閉弁状態となっている。

時刻ｔ１で、マイコン８０に開弁要求信号が伝送されると、マイコン８０は、第１スイッチ８１のみにオン信号を伝送する。すなわち、第２スイッチ８２へのオン信号の伝送を停止する。これにより、第２コイル５０への通電が停止し、第１コイル４０のみに電流が流れる。その結果、第１コイル４０が発生する第１磁束Ｍ１によりニードル３０に開弁方向の吸引力が生じる。当該吸引力はスプリング６０の閉弁方向の付勢力より大きいため、ニードル３０は、シート部３２が弁座２３から離座し、開弁方向に移動する。
時刻ｔ２では、ニードル３０は完全に開弁した状態となる。

時刻ｔ３で、マイコン８０に閉弁要求信号が伝送されると、マイコン８０は、第１スイッチ８１および第２スイッチ８２の両方にオン信号を伝送する。すなわち、第１スイッチ８１へのオン信号の伝送を継続しつつ、第２スイッチ８２へもオン信号を伝送する。これにより、第１コイル４０および第２コイル５０には同じ大きさの電流が流れ、第１磁束Ｍ１と第２磁束Ｍ２とが互いを打ち消し合う。その結果、ニードル３０に生じていた開弁方向の吸引力がほぼゼロになり、ニードル３０は、スプリング６０の閉弁方向の付勢力により閉弁方向に移動する。
時刻ｔ４でシート部３２が弁座２３に着座すると、ニードル３０は、閉弁する、すなわち閉弁状態となる。

本実施形態では、上述の一作動例（図４に示す例）において、ニードル３０の閉弁状態のとき（Ｔ＜ｔ１、ｔ４≦Ｔ）以外のとき（ｔ１≦Ｔ＜ｔ４）の状態を開弁状態とする。また、ｔ１≦Ｔ＜ｔ３を開弁制御期間、Ｔ＜ｔ１およびｔ３≦Ｔを閉弁制御期間とする。開弁制御期間または閉弁制御期間においてニードル３０に生じる開弁方向の吸引力（Ｆ１、Ｆ２）の大きさの実験結果を図５に示す。図５に示すように、開弁制御期間においてニードル３０に生じる開弁方向の吸引力Ｆ１は、スプリング６０の閉弁方向の付勢力Ｆｓの大きさよりも大きい。また、閉弁制御期間においてニードル３０に生じる開弁方向の吸引力Ｆ２は、スプリング６０の閉弁方向の付勢力Ｆｓの大きさよりも小さく、ほぼゼロである。

なお、本実施形態では、第２コイル５０のみに電流を流してもニードル３０を開弁方向に移動させることはできない。また、上述のように、第２コイル５０は、第１コイル４０に対し電流の流れ方向の下流側に設けられている。よって、仮に第１コイル４０に断線等の故障が生じた場合、第２コイル５０に電流は流れないため、「燃料通路２２内の燃料が第２コイル５０の発熱により加熱され続ける」といった事態を回避することができる。

以上説明したように、本実施形態では、ＥＣＵ７０によって第１コイル４０のみに電流を流した場合、第１磁束Ｍ１がニードル３０を流れることにより、ニードル３０に開弁方向の吸引力Ｆ１が生じる（図１参照）。本実施形態では、吸引力Ｆ１は、スプリング６０による閉弁方向の付勢力Ｆｓより十分に大きい。そのため、ニードル３０は、開弁方向に移動する。これにより、ニードル３０が弁座２３から離座し開弁する。

一方、ＥＣＵ７０によって第１コイル４０および第２コイル５０の両方に同時に電流を流した場合、第１コイル４０および第２コイル５０は、互いの向きが逆の磁束（第１磁束Ｍ１および第２磁束Ｍ２）を発生する（図２参照）。ここで、本実施形態では、ＥＣＵ７０は、「第１磁束Ｍ１の大きさと第２磁束Ｍ２の大きさとが略同じになるよう」第１コイル４０および第２コイル５０に電流を流す。そのため、第１磁束Ｍ１と第２磁束Ｍ２とが互いを打ち消し合い、結果的にニードル３０に生じる開弁方向の吸引力Ｆ２は、概ねゼロになる。これにより、ニードル３０が閉弁方向に移動し、弁座２３に着座することで閉弁する。このように、本実施形態では、第１コイル４０および第２コイル５０に流す電流をＥＣＵ７０によって適宜制御することにより、ニードル３０の開閉弁制御が可能である。

また、本実施形態では、第１コイル４０および第２コイル５０に電流を流すことにより第１コイル４０および第２コイル５０を発熱させることで燃料通路２２内の燃料を加熱可能である。これにより、噴射する燃料の気化を促進し、エンジンの始動性の向上やＨＣおよびＣＯ等のエミッションの低減を図ることができる。本実施形態では、上述のように、ニードル３０の開弁制御期間（ニードルを閉弁状態から開弁状態に移行させ、開弁状態を維持している期間）および閉弁制御期間（ニードルを開弁状態から閉弁状態に移行させ、閉弁状態を維持している期間）を含む作動時の全期間において、すなわち常に、第１コイル４０に電流を流すことができる（図４参照）。そのため、第１コイル４０の発熱によって燃料通路２２内の燃料を効果的に加熱することができる。また、ニードル３０の閉弁制御期間には第１コイル４０に加え第２コイル５０にも電流を流すことにより、第１コイル４０および第２コイル５０の２つのコイルの発熱によって燃料通路２２内の燃料をより効果的に加熱することができる。

なお、本実施形態では、第１コイル４０の発熱量と第２コイル５０の発熱量とは略同じである。そのため、ニードル３０の閉弁制御期間、第１コイル４０および第２コイル５０は、第１コイル４０単体の発熱量の約２倍の発熱量で燃料通路２２内の燃料を加熱することができる。

また、本実施形態では、上述のように、ＥＣＵ７０は、第１コイル４０および第２コイル５０の両方に同時に電流を流すとき、ニードル３０に生じる開弁方向の吸引力Ｆ２は概ねゼロとなる。そのため、ニードル３０は、スプリング６０による閉弁方向の付勢力Ｆｓにより閉弁方向に容易に移動し、弁座２３に着座することで閉弁する。したがって、ニードル３０の応答性を高めることができる。

また、本実施形態では、第１コイル４０と第２コイル５０とは、巻線の巻数が等しく、かつ、巻線の巻き方向が互いに逆になるよう設けられている。本実施形態では、第１コイル４０と第２コイル５０とに同時に同じ向きの電流を流すため、第１磁束Ｍ１の向きと第２磁束Ｍ２の向きとを互いに逆にすることができる。また、第１コイル４０と第２コイル５０とに同時に同じ大きさの電流を流すため、第１磁束Ｍ１の大きさと第２磁束Ｍ２の大きさとを略同じにすることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、第１コイルが、ハウジングのうち燃料通路の径外側、すなわち燃料通路近傍に設けられる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１コイルは、ニードルの噴孔とは反対側の端部の径外側であれば、燃料通路内に設けられることとしてもよい。また、同様に、第２コイルも燃料通路内に設けられることとしてもよい。

本発明の他の実施形態では、第２コイルのみに電流を流すことでニードルを開弁方向に移動させることができる構成としてもよい。
また、上述の実施形態では、第２コイルを、第１コイルに対し電流の流れ方向の下流側に直列に設ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第２コイルを、第１コイルに対し電流の流れ方向の上流側に直列に設けることとしてもよい。また、第１コイルと第２コイルとを並列に接続することとしてもよい。または、第１コイルと第２コイルとを接続することなく、それぞれのコイルに異なる大きさの電流を流すこととしてもよい。

また、上述の実施形態では、第１コイルと第２コイルとが、巻線の巻数が等しく、かつ、巻線の巻き方向が互いに逆になるよう設けられる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１コイルと第２コイルとの巻線の巻数が異なっていてもよい。また、第１コイルと第２コイルとが、巻線の巻き方向が同じになるよう設けられていてもよい。この構成では、第１コイルと第２コイルとに同時に逆向きの電流を流せば、第１磁束の向きと第２磁束の向きとを互いに逆にすることができる。

また、上述の実施形態では、第１コイルおよび第２コイルの通電制御のために、ＦＥＴからなる第１スイッチおよび第２スイッチを用いる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１スイッチおよび第２スイッチとして、ＦＥＴ以外の半導体スイッチ、あるいは、機械式スイッチ等を用いることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、第１スイッチ、第２スイッチまたはマイコンのうち少なくとも１つをハウジングに設けることとしてもよい。

本発明の燃料噴射弁は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンに適用することもできる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・・燃料噴射弁
２０ ・・・ハウジング
２１ ・・・噴孔
２２ ・・・燃料通路
２３ ・・・弁座
３０ ・・・ニードル
４０ ・・・第１コイル
５０ ・・・第２コイル
６０ ・・・スプリング（付勢部材）
７０ ・・・ＥＣＵ（制御部）
Ｍ１ ・・・第１磁束
Ｍ２ ・・・第２磁束

Claims (5)

1. 燃料が噴射される噴孔、当該噴孔に連通する燃料通路、および、前記噴孔を囲むよう前記燃料通路に形成される弁座を有するハウジングと、
   前記燃料通路内で軸方向に往復移動可能に設けられ、前記弁座から離座または前記弁座に着座することにより前記噴孔を開閉するニードルと、
   前記燃料通路近傍または前記燃料通路内のうち前記ニードルの前記噴孔とは反対側の端部の径外側に設けられ、電流が流れると第１磁束を発生するとともに発熱する第１コイルと、
   前記燃料通路近傍または前記燃料通路内のうち前記第１コイルの前記噴孔側かつ前記ニードルの径外側に設けられ、電流が流れると第２磁束を発生するとともに発熱する第２コイルと、
   前記ニードルを閉弁方向に付勢する付勢部材と、
   前記第１コイルおよび前記第２コイルに流す電流を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記第１コイルおよび前記第２コイルの両方に同時に電流を流すとき、前記第１磁束の向きと前記第２磁束の向きとが互いに逆になるよう前記第１コイルおよび前記第２コイルに流す電流を制御することを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記制御部は、前記第１コイルおよび前記第２コイルの両方に同時に電流を流すとき、前記第１磁束の大きさと前記第２磁束の大きさとが略同じになるよう前記第１コイルおよび前記第２コイルに流す電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記制御部は、
   前記第１コイルのみに電流を流すことにより、前記第１磁束を発生させることで前記ニードルを開弁方向に移動させ、かつ、前記第１コイルを発熱させることによって前記燃料通路内の燃料を加熱可能であり、
   前記第１コイルおよび前記第２コイルの両方に同時に電流を流すことにより、前記第１磁束および前記第２磁束を同時に発生させることで前記ニードルを開弁方向に移動させることなく前記付勢部材の付勢力によって閉弁方向に移動させ、かつ、前記第１コイルおよび前記第２コイルを発熱させることによって前記燃料通路内の燃料を加熱可能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. 前記第１コイルと前記第２コイルとは、巻線の巻数が等しく、かつ、巻線の巻き方向が互いに逆になるよう設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記第１コイルと前記第２コイルとは、巻線の巻数が等しく、かつ、巻線の巻き方向が同じになるよう設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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