JP2016065539A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力が小さく、燃料の噴射量を増大させることが可能な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】 燃料噴射弁１では、ニードル４０が有する規制部４５と可動コア５０とが当接しているとき、鍔部４３の鍔部端面４３１と可動コア５０の可動コア第一端面５０１との間には隙間４３０が形成される。これにより、コイルが磁界を形成すると可動コア５０は開弁方向に加速しつつ鍔部４３に当接するため、開弁方向の比較的大きな力がニードル４０に作用する。また、ニードル４０は、可動コア５０と固定コア３０とが当接した後、第二スプリング３２の付勢力によってさらに開弁方向に移動する。これにより、ニードル４０のリフト量は、可動コア５０が鍔部４３と当接してから固定コア当接部３０２に当接するまでに移動した距離より長くなる。したがって、コイルに供給する電力を増大させることなくニードル４０のリフト量を大きくすることができる。【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、ハウジングが有する噴孔をニードルの往復移動によって開閉しハウジング内の燃料を外部に噴射する燃料噴射弁が知られている。例えば、特許文献１には、ニードルが噴孔の内側開口の周囲に形成される弁座に当接しているとき、ニードルと可動コアとの間にハウジングの中心軸方向に所定の距離を有する隙間が形成されている燃料噴射弁が記載されている。

特許４６３７９３０号明細書

特許文献１に記載の燃料噴射弁では、可動コアは、固定コアとの間の磁気吸引力によって可動コアとニードルとの間の隙間を利用して加速しつつ開弁方向に移動しニードルに当接する。これにより、特許文献１に記載の燃料噴射弁では、開弁のための比較的大きな力がニードルに作用する。
しかしながら、特許文献１に記載の燃料噴射弁では、開弁時に可動コアがニードルに当接してから移動する距離とニードルが移動する距離（以下、「リフト量」という）とが同じである。このため、リフト量を大きくして燃料の噴射量を多くする場合、可動コアがニードルに当接してから移動する距離を長くしなければならず、磁界を形成するコイルに供給する電力を増大させる必要がある。よって、燃料噴射弁の消費電力が増大するおそれがある。

本発明の目的は、消費電力が小さく、燃料の噴射量を増大させることが可能な燃料噴射弁を提供することにある。

本発明は、燃料噴射弁であって、ハウジング（２０）、固定コア（３０）、ニードル部材（４１）、鍔部（４３）、可動コア（５０）、規制部（４５）、コイル（３５）、第一付勢部材（３１）、及び、第二付勢部材（３２）を備える。
ニードル部材は、ハウジング内で往復移動可能に設けられ、一方の端部（４２）が弁座（２５５）に当接すると閉弁し、一方の端部が弁座から離間すると開弁する。
鍔部は、ニードル部材と一体に往復移動可能なようニードル部材の他方の端部の径方外側に設けられる。
可動コアは、鍔部の弁座側においてニードル部材に対し相対移動可能に設けられる。
規制部は、ニードル部材と一体に往復移動可能なよう鍔部の弁座側においてニードル部材の径方向外側に設けられ、可動コアに当接可能に形成され、可動コアの閉弁方向への移動を規制可能である。
第一付勢部材は、ニードル部材を閉弁方向に付勢する。第二付勢部材は、一端が規制部に当接し、規制部を経由してニードル部材を開弁方向に付勢する。
本発明の燃料噴射弁は、規制部と可動コアとが当接しているとき、鍔部と可動コアとの間には隙間（４３０）が形成されることを特徴とする。

本発明の燃料噴射弁では、規制部と可動コアとが当接しているとき、鍔部と可動コアとの間には隙間が形成される。開弁するとき、コイルに電力が供給されると、可動コアは、当該隙間を利用して開弁方向に加速しつつ移動し鍔部に当接する。これにより、比較的大きな開弁方向の力をニードルに作用させることができる。

また、本発明の燃料噴射弁では、ニードル部材と一体に往復移動するようニードル部材の径方向外側に設けられている規制部に第二付勢部材が当接している。第二付勢部材は、規制部を経由してニードル部材を開弁方向に付勢している。可動コアが固定コアに吸引され燃料噴射弁が開弁するとき、開弁方向に移動する可動コアが鍔部と当接した後、固定コアに当接すると、ニードル部材は、第二付勢部材の付勢力によって可動コアから離間し、さらに開弁方向に移動する。これにより、ニードル部材のリフト量は、可動コアが鍔部と当接してから固定コアに当接するまでに移動した距離より長くなる。したがって、本発明の燃料噴射弁では、コイルに供給する電力を増大させることなく、ニードル部材のリフト量を大きくし、燃料の噴射量を増大することができる。

本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の断面図である。 図１のＩＩ部拡大図である。 図１のＩＩ部拡大図であって、図２とは異なる作用を説明する拡大図である。 図１のＩＩ部拡大図であって、図２、３とは異なる作用を説明する拡大図である。 図１のＩＩ部拡大図であって、図２、３、４とは異なる作用を説明する拡大図である。 本発明の第一実施形態による燃料噴射弁におけるニードルのリフト量とニードルに作用する力の関係を示す特性図である。 本発明の第二実施形態による燃料噴射弁の断面図である。 本発明の第二実施形態による燃料噴射弁の断面図であって、図７とは異なる作用を説明する拡大図である。 本発明の第二実施形態による燃料噴射弁の断面図であって、図７、８とは異なる作用を説明する拡大図である。 本発明の第二実施形態による燃料噴射弁の断面図であって、図７、８、９とは異なる作用を説明する断面図である。 本発明の第三実施形態による燃料噴射弁の断面図である。 本発明の第三実施形態による燃料噴射弁の断面図であって、図１１とは異なる作用を説明する断面図である。 本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による燃料噴射弁１を図１〜６に示す。なお、図１〜５には、ニードル４０が弁座２５５から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル４０が弁座２５５に当接する方向である閉弁方向を図示する。

燃料噴射弁１は、例えば、図示しない直噴式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高圧でエンジンに噴射供給する。燃料噴射弁１は、ハウジング２０、ニードル４０、可動コア５０、固定コア３０、コイル３５、「第一付勢部材」としての第一スプリング３１、「第二付勢部材」としての第二スプリング３２などを備える。なお、本発明の燃料噴射弁が噴射する燃料は、ガソリンに限られない。軽油であってもよい。

ハウジング２０は、図１に示すように、第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３及び噴射ノズル２５から構成されている。第一筒部材２１、第二筒部材２２及び第三筒部材２３は、いずれも円筒状に形成され、第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。

第一筒部材２１及び第三筒部材２３は、例えばフェライト系ステンレスなどの磁性材料により形成され、磁気安定化処理が施されている。第一筒部材２１及び第三筒部材２３は、硬度が比較的低い。一方、第二筒部材２２は、例えばオーステナイト系ステンレスなどの非磁性材料により形成されている。第二筒部材２２の硬度は、第一筒部材２１及び第三筒部材２３の硬度よりも高い。

噴射ノズル２５は、第一筒部材２１の第二筒部材２２とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル２５は、例えばマルテンサイト系ステンレスなどの金属により有底筒状に形成されており、第一筒部材２１に溶接されている。噴射ノズル２５は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。噴射ノズル２５は、噴射部２５１及び筒部２５２から形成されている。

噴射部２５１は、燃料噴射弁１の中心軸と同軸のハウジング２０の中心軸ＣＡ０を対称軸として線対称に形成されている。噴射部２５１の外壁２５３は、噴射ノズル２５の内部から中心軸ＣＡ０の方向に突出するよう形成されている。噴射部２５１には、ハウジング２０の内部と外部とを連通する噴孔２６が複数形成されている。噴射部２５１の内壁２５４に形成されている噴孔の内部側の開口の周囲には、弁座２５５が形成されている。

筒部２５２は、噴射部２５１の径方向外側を囲み、噴射部２５１の外壁２５３が突出する方向とは反対の方向に延びるように設けられている。筒部２５２は、一方の端部が噴射部２５１に接続し、他方の端部が第一筒部材２１に接続している。

ニードル４０は、例えばマルテンサイト系ステンレスなどの金属により形成されている。ニードル４０は、噴射ノズル２５の硬度と同程度の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。

ニードル４０は、ハウジング２０の内部に往復移動可能に収容されている。ニードル４０は、「ニードル部材」としての軸部４１、「ニードル部材の一方の端部」としてのシール部４２、鍔部４３、規制部４５などから形成されている。軸部４１、シール部４２、鍔部４３及び規制部４５は、一体となって往復移動可能なよう形成されている。

軸部４１は、固定コア３０側の端部が筒状に形成されている棒状の部位である。軸部４１の固定コア３０側の端部の内部には、噴射ノズル２５に向かう燃料が流れる流路４００が形成されている。流路４００は、流路４００の弁座２５５側において軸部４１が有する孔４１１と連通している。すなわち、孔４１１は、流路４００と軸部４１の外部とを連通する。

シール部４２は、軸部４１の弁座２５５側の端部に弁座２５５に当接可能に設けられている。ニードル４０は、シール部４２が弁座２５５から離間または弁座２５５に当接すると噴孔２６を開閉し、ハウジング２０の内部と外部とを連通または遮断する。

軸部４１とシール部４２との間には摺接部４４が形成されている。摺接部４４は、円筒状に形成され、外壁４４１の一部が面取りされている。摺接部４４は、外壁４４１の面取りされていない部分が噴射ノズル２５の内壁と摺接可能である。これにより、ニードル４０は、弁座２５５側の先端部での往復移動が案内される。

鍔部４３は、略円環状に形成され、軸部４１の固定コア３０側の端部の径方向外側に設けられている。鍔部４３は、その外径が軸部４１の外径より大きくなるよう形成されている。

規制部４５は、略円環状に形成され、鍔部４３の弁座２５５側であって鍔部４３から所定の距離離れた位置の軸部４１の径方向外側に設けられている。規制部４５は、その外径が軸部４１の外径より大きくなるよう形成されている。規制部４５の固定コア３０側の規制部第一端面４５１と鍔部端面４３１との間には、可動コア５０が往復移動可能に設けられている。

可動コア５０は、例えばフェライト系ステンレスなどの磁性材料により筒状に形成されている。可動コア５０は、固定コア３０の弁座２５５側にハウジング２０に対して往復移動可能に設けられている。
可動コア５０は、軸部４１が挿通される可動コア貫通孔５００を有している。可動コア５０の固定コア３０側の可動コア第一端面５０１は、鍔部端面４３１と当接可能に形成されている。可動コア５０の弁座２５５側の可動コア第二端面５０２は、規制部第一端面４５１と当接可能に形成されている。シール部４２と弁座２５５とが当接し、かつ、規制部第一端面４５１と可動コア第二端面５０２とが当接しているとき、鍔部端面４３１と可動コア第一端面５０１との間には隙間４３０が形成されている。

固定コア３０は、ハウジング２０の第三筒部材２３に溶接され、ハウジング２０の内側に固定されるよう設けられている。固定コア３０は、固定コア本体部３０１及び固定コア当接部３０２を有している。

固定コア本体部３０１は、例えばフェライト系ステンレスなどの磁性材料から筒状に形成されている。固定コア本体部３０１は、磁気安定化処理が施され、後述するコイル３５が形成する磁界内に設けられている。

固定コア当接部３０２は、固定コア本体部３０１の弁座２５５側の内側に設けられている筒状部材である。固定コア当接部３０２は、可動コア５０の硬度と同程度の硬度を有している。固定コア当接部３０２は、弁座２５５側の端面３０３が固定コア本体部３０１の弁座２５５側の端面３０４より弁座２５５側に位置している。これにより、可動コア５０が開弁方向に移動すると、可動コア５０の可動コア第一端面５０１と固定コア当接部３０２の端面３０３とが当接し、可動コア５０の開弁方向への移動が規制される。

コイル３５は、筒状に形成され、主に第二筒部材２２及び第三筒部材２３の径方向外側を囲むよう設けられている。コイル３５は、電力が供給されると周囲に磁界を形成する。磁界が形成されると、固定コア３０、可動コア５０、第一筒部材２１及び第三筒部材２３に磁気回路が形成される。

第一スプリング３１は、一端が可動コア５０の可動コア第一端面５０１に当接するよう設けられている。第一スプリング３１の他端は、固定コア３０の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ１１の弁座２５５側の端面１１１に当接している。第一スプリング３１は、可動コア５０を弁座２５５の方向、すなわち、閉弁方向に付勢している。

第二スプリング３２は、第一筒部材２１が有する「摺動部材」としてのばね座２１１に他端が当接している。第二スプリング３２の一端は、規制部４５の弁座２５５側の規制部第二端面４５２に当接している。第二スプリング３２は、ニードル４０を開弁方向に付勢している。

本実施形態では、第二スプリング３２の付勢力は、第一スプリング３１の付勢力より小さくなるよう設定されている。これにより、コイル３５に電力が供給されていないとき、ニードル４０のシール部４２は、弁座２５５に当接した状態、すなわち、閉弁状態となる。

ばね座２１１は、規制部４５の弁座２５５側であって軸部４１の径方向外側に第一筒部材２１とは別体に設けられている。ばね座２１１は、中心軸ＣＡ０に垂直な方向の断面形状が中心軸ＣＡ０上の点を中心とする円弧形状である複数の部材から構成されている。ばね座２１１は、軸部４１に摺動可能である。

第三筒部材２３の第二筒部材２２側とは反対の端部には、筒状の燃料導入パイプ１２が圧入及び溶接されている。燃料導入パイプ１２の内側には、フィルタ１３が設けられている。フィルタ１３は、燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入した燃料に含まれる異物を捕集する。

燃料導入パイプ１２及び第三筒部材２３の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にはコネクタ１５が形成されている。コネクタ１５には、コイル３５に電力を供給するための端子１６がインサート成形されている。また、コイル３５の径方向外側には、コイル３５を覆うよう筒状のホルダ１７が設けられている。

燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入する燃料は、固定コア３０の内側、アジャスティングパイプ１１の内側、流路４００、孔４１１、第一筒部材２１と軸部４１との間を流れ、噴射ノズル２５の内部に導かれる。すなわち、燃料導入パイプ１２の導入口１４から第一筒部材２１とニードル４０の軸部４１との間までが噴射ノズル２５の内部に燃料を導入する燃料通路１８となる。

次に、燃料噴射弁１の作用について説明する。燃料噴射弁１では、燃料通路１８を流れる燃料の圧力の大きさによって閉弁の状態からニードル４０が移動する距離、すなわち、ニードル４０のリフト量が異なる。ここでは、燃料の圧力が比較的高圧のときと比較的低圧のときとに分けて説明する。

最初に、コイル３５に電力が供給されていないとき、ニードル４０のシール部４２は、弁座２５５に当接している。このとき、ニードル４０、可動コア５０及び固定コア３０は、図２に示す位置関係となっている。具体的には、ニードル４０と可動コア５０とには第一スプリング３１の付勢力と第二スプリング３２の付勢力とが作用しているため、規制部第一端面４５１と可動コア第二端面５０２とが当接している。このとき、可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１との間には隙間４３０が形成されている。また、固定コア３０と可動コア５０との間には磁気吸引力は発生していないため、固定コア当接部３０２の端面３０３と可動コア第一端面５０１との間には隙間が形成されている。

コイル３５に電力が供給され固定コア３０と可動コア５０との間に磁気吸引力が発生すると、可動コア５０は、隙間４３０の中心軸ＣＡ０方向の長さに相当する距離を加速しつつ開弁方向に移動する。図３に示すように、可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接するとき、鍔部４３には加速しつつ開弁方向に移動する可動コア５０が衝突するため、開弁方向の比較的大きな力がニードル４０に作用する。このとき、可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１との間には隙間４５０が形成される。

さらに、可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接したまま可動コア５０が磁気吸引力によって開弁方向に移動すると、シール部４２が弁座２５５から離間し、噴孔２６が開く。噴孔２６が開くと、噴射ノズル２５の内部に導かれている燃料が噴孔２６を通って外部に噴射される。可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接したまま開弁方向に移動する可動コア５０は、図４に示すように、固定コア当接部３０２に当接すると、開弁方向への移動が停止する。

燃料通路１８を流れる燃料が比較的高圧である場合、可動コア５０と固定コア当接部３０２とが当接した後、ニードル４０は開弁方向に移動することなく、固定コア当接部３０２に当接した可動コア５０の可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接したままとなる。これにより、燃料が比較的高圧である場合のニードル４０のリフト量は、図３及び図５に示すように、シール部４２と弁座２５５とが当接しているときのニードル４０の鍔部端面４３１の位置から固定コア当接部３０２の端面３０３の位置までの距離である距離ＤＨ１となる。なお、図５には、シール部４２と弁座２５５とが当接しているときのニードル４０の位置を二点鎖線で示してある。

一方、燃料通路１８を流れる燃料が比較的低圧である場合、可動コア５０と固定コア当接部３０２とが当接した後、ニードル４０は第二スプリング３２の付勢力によって開弁方向にさらに移動する。具体的には、図５に示すように、ニードル４０は、固定コア当接部３０２に当接した可動コア５０の可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接するまで移動する。これにより、燃料が比較的低圧である場合のニードル４０のリフト量は、シール部４２が弁座２５５に当接しているニードル４０の鍔部端面４３１の位置から図５に示す鍔部端面４３１の位置までの距離である距離ＤＬ１となる。図５に示す鍔部端面４３１の位置は、固定コア当接部３０２の端面３０３に比べ弁座２５５から離れた位置にあることから、距離ＤＬ１は距離ＤＨ１より長い。

コイル３５への電力の供給が停止すると、固定コア３０と可動コア５０との間の磁気吸引力が消滅する。
燃料通路１８を流れる燃料が比較的高圧である場合、図４に示す状態から可動コア５０が第一スプリング３１の付勢力によって閉弁方向に移動し、可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接する。可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接した後、可動コア５０及びニードル４０は、第一スプリング３１の付勢力と第二スプリング３２の付勢力との差によって閉弁方向に移動する。
また、燃料通路１８を流れる燃料が比較的低圧である場合、可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接しているため、可動コア５０及びニードル４０は、第一スプリング３１の付勢力と第二スプリング３２の付勢力との差によって閉弁方向に移動する。

閉弁方向に移動するニードル４０のシール部４２が弁座２５５に当接すると、ニードル４０の閉弁方向への移動が停止する。これにより、噴孔２６からの燃料の噴射が停止する。

第一実施形態による燃料噴射弁１では、シール部４２が弁座２５５に当接し、かつ、規制部第一端面４５１と可動コア第二端面５０２とが当接しているとき、鍔部端面４３１と可動コア第一端面５０１との間に隙間４３０が形成されている。燃料噴射弁１では、可動コア５０は、コイル３５に電力が供給されると隙間４３０の中心軸ＣＡ０方向の長さに相当する距離を加速しつつニードル４０に当接する。これにより、燃料噴射弁１では、比較的大きな開弁方向の力をニードル４０に作用させることができる。

また、燃料噴射弁１では、軸部４１と一体に往復移動可能なよう設けられている規制部４５にニードル４０を開弁方向に付勢している第二スプリング３２が当接している。燃料噴射弁１が開弁するとき、開弁方向に移動する可動コア５０が鍔部４３と当接した後、固定コア当接部３０２に当接すると、ニードル４０は第二スプリング３２の付勢力によって可動コア５０から離間し、さらに開弁方向に移動する。これにより、ニードル４０のリフト量は、可動コア５０が鍔部４３と当接してから固定コア当接部３０２に当接するまでに移動した距離よりも長くなる。

従来、特許文献１に記載の燃料噴射弁のように可動コアに支持されているニードルを備える燃料噴射弁では、ニードルのリフト量を大きくし燃料の噴射量を増大させる場合、固定コアと可動コアとの間に発生する磁気吸引力を大きくするためにコイルに供給する電力を増大させる必要があった。一方、本発明の燃料噴射弁１では、上述したように、コイル３５に供給する電力を増やすことなく、ニードル４０のリフト量を大きくすることができる。これにより、燃料噴射弁１では、コイル３５に供給する電力の増大を抑制しつつ燃料の噴射量を増大させることができる。

図６にニードル４０のリフト量とニードル４０に作用する閉弁方向の力（以下、「閉弁力」という）との関係を示す。図６では、横軸はニードル４０のリフト量を示し、縦軸は閉弁力を示す。図６には、燃料通路１８を流れる燃料が比較的高圧の場合を実線ＬＨ１で示し、比較的低圧の場合を実線ＬＬ１で示す。

リフト量が０のとき、ニードル４０には、第一スプリング３１の付勢力と第二スプリング３２の付勢力との差の他にシール部４２と弁座２５５とのシート面積に燃料通路１８を流れる燃料の圧力を掛けた値の力（以下、「燃圧力」という）が閉弁方向に作用する。
燃料通路１８を流れる燃料が比較的高圧の場合、燃圧力が比較的高くなるため、ニードル４０のリフト量が距離ＤＨ１、すなわち、可動コア第一端面５０１と固定コア当接部３０２の端面３０３とが当接するときでもニードル４０に作用する閉弁力は比較的大きい。具体的には、図６に示すように、可動コア第一端面５０１と固定コア当接部３０２の端面３０３とが当接しているときの閉弁力は、第二スプリング３２の付勢力Ｆｓｐ２より大きい。これにより、燃料が比較的高圧の場合、可動コア５０と固定コア当接部３０２とが当接した後、ニードル４０は第二スプリング３２の付勢力によっても開弁方向に移動しないため、ニードル４０のリフト量は、距離ＤＨ１となる。

一方、燃料通路１８を流れる燃料が比較的低圧の場合、燃圧力が比較的低いため、可動コア第一端面５０１と固定コア当接部３０２の端面３０３とが当接しニードル４０のリフト量が距離ＤＨ１となったとき、ニードル４０に作用する閉弁力は、図６に示すように、第二スプリング３２の付勢力Ｆｓｐ２より小さくなる。これにより、燃料が比較的低圧の場合、可動コア５０が固定コア当接部３０２に当接した後、ニードル４０は、第二スプリング３２の付勢力によって開弁方向に移動するため、ニードル４０のリフト量は、距離ＤＨ１より大きい距離ＤＬ１となる。
このように、燃料噴射弁１では、燃料通路１８を流れる燃料の圧力に応じてニードル４０のリフト量が変化する。

燃料噴射弁１は、可動コア５０の硬度と同程度の硬度を有している固定コア当接部３０２を有している。これにより、燃料噴射弁１の開閉において、可動コア５０との当接によって固定コア本体部３０１が摩耗や破損することを防止する。したがって、燃料噴射弁１の性能低下や破損を防止することができる。

第二スプリング３２は、ニードル４０が弁座２５５から離間している状態から弁座２５５に当接するとき、付勢力が徐々に大きくなる。これにより、閉弁方向に移動するニードル４０が弁座２５５に衝突するときの衝撃を小さくすることができる。したがって、シール部４２や弁座２５５の摩耗や変形、破損などを防止することができる。

ニードル４０は、第一筒部材２１の内壁に設けられているばね座２１１に摺動している。これにより、ニードル４０の傾きなど往復移動の不具合による不意の燃料噴射を防止することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による燃料噴射弁を図７〜１０に基づいて説明する。第二実施形態は、鍔部収容部材を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図７〜１０には、ニードル４０が弁座２５５から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル４０が弁座２５５に当接する方向である閉弁方向を図示する。

図７に、コイル３５に電力が供給されていないとき、ニードル４０と弁座２５５とが当接し、かつ、規制部第一端面４５１と可動コア第二端面５０２とが当接している状態の燃料噴射弁２の要部断面図を示す。第二実施形態による燃料噴射弁２では、鍔部４３を往復移動可能に収容する「鍔部収容部材」としての有底筒状部材６０を備えている。

有底筒状部材６０は、可動コア５０の弁座２５５とは反対側であって、固定コア当接部３０２の内側に固定コア３０に対して往復移動可能に設けられている。有底筒状部材６０は、有底筒状に形成され、「底部」としての円板部６１、及び、筒部６２から構成されている。円板部６１と筒部６２とは、一体に形成されている。

円板部６１は、鍔部４３の弁座２５５とは反対側に位置する。円板部６１は、中心軸ＣＡ０に垂直な断面形状が円形状となるよう形成されている。円板部６１には、有底筒状部材６０の内側と外側とを連通する連通路６１２が形成されている。連通路６１２は、燃料通路１８を構成するとともに、鍔部４３の移動によって有底筒状部材６０の内側の燃料を外側に排出する。

筒部６２は、円板部６１の径方向外側から弁座２５５の方向に延びるよう形成されている筒状の部位である。筒部６２の内壁６２１は、鍔部４３の径方向外側の外壁４３３と摺動可能に形成されている。内壁６２１の硬度は、外壁４３３と同じ硬度である。また、筒部６２の外壁６２２は、固定コア当接部３０２の内壁３０５と摺動可能に設けられている。外壁６２２の硬度は、内壁３０５と同じ硬度である。
筒部６２の一端は、円板部６１に固定されている。筒部６２の円板部６１に固定される端部とは反対側の端部は、可動コア５０に当接可能に設けられている。筒部６２は、鍔部４３が有底筒状部材６０の内側を中心軸ＣＡ０の方向に往復移動可能な程度の長さを有している。

第一スプリング３１は、一端が円板部６１の弁座２５５とは反対側の端面６１３に当接するよう設けられている。第一スプリング３１は、有底筒状部材６０を介して可動コア５０を弁座２５５の方向、すなわち、閉弁方向に付勢している。

また、軸部４１には、隙間４３０と流路４００とを連通する連通路４１０を有する。連通路４１０には、隙間４３０の中心軸ＣＡ０方向の長さが変化することによって隙間４３０に流入または流出する燃料が通る。

次に、燃料噴射弁２の作用について図８〜１０を参照して説明する。

コイル３５に電力が供給され固定コア３０と可動コア５０との間に磁気吸引力が発生すると、可動コア５０は、隙間４３０の中心軸ＣＡ０方向の長さに相当する距離を加速しつつ開弁方向に移動する。このとき、筒部６２が可動コア第一端面５０１に当接している有底筒状部材６０は、可動コア５０とともに開弁方向に移動する。
図８に示すように、可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接するとき、鍔部４３には加速しつつ開弁方向に移動する可動コア５０が衝突するため、開弁方向の比較的大きな力がニードル４０に作用する。このとき、可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１との間には隙間４５０が形成される。

さらに、可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接したまま可動コア５０が磁気吸引力によって開弁方向に移動すると、シール部４２が弁座２５５から離間し、噴孔２６が開く。噴孔２６が開くと、噴射ノズル２５の内部に導かれている燃料が噴孔２６を通って外部に噴射される。可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接したまま開弁方向に移動する可動コア５０は、図９に示すように、固定コア当接部３０２に当接すると、開弁方向への移動が停止する。

燃料通路１８を流れる燃料が比較的高圧である場合、シール部４２と弁座２５５とのシート面積に比較的大きな燃圧力が作用するため、ニードル４０は開弁方向に移動することなく、固定コア当接部３０２に当接した可動コア５０の可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接したままとなる。これにより、燃料が比較的高圧である場合のニードル４０のリフト量は、図８及び図１０に示すように、シール部４２と弁座２５５とが当接しているときのニードル４０の鍔部端面４３１の位置から固定コア当接部３０２の端面３０３の位置までの距離である距離ＤＨ１となる。なお、図１０には、シール部４２と弁座２５５とが当接しているときのニードル４０の位置を二点鎖線で示してある。

一方、燃料通路１８を流れる燃料が比較的低圧である場合、シール部４２と弁座２５５とのシート面積に作用する燃圧力は比較的小さくなるため、ニードル４０は第二スプリング３２の付勢力によって開弁方向にさらに移動する。具体的には、図１０に示すように、ニードル４０は、固定コア当接部３０２に当接した可動コア５０の可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接するまで移動する。これにより、燃料が比較的低圧である場合のニードル４０のリフト量は、距離ＤＨ１より長い距離ＤＬ１となる。

コイル３５への電力の供給が停止すると、固定コア３０と可動コア５０との間の磁気吸引力が消滅する。
燃料通路１８を流れる燃料が比較的高圧である場合、第一スプリング３１の付勢力によって図９に示す状態から可動コア５０及び有底筒状部材６０が閉弁方向に移動し、可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接する。可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接した後、可動コア５０、有底筒状部材６０及びニードル４０は、第一スプリング３１の付勢力と第二スプリング３２の付勢力との差によって閉弁方向に移動する。
また、燃料通路１８を流れる燃料が比較的低圧である場合、可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接しているため、可動コア５０、有底筒状部材６０及びニードル４０は、第一スプリング３１の付勢力と第二スプリング３２の付勢力との差によって閉弁方向に移動する。
閉弁方向に移動するニードル４０のシール部４２が弁座２５５に当接すると、ニードル４０の閉弁方向への移動が停止する。これにより、噴孔２６からの燃料の噴射が停止する。

燃料噴射弁２では、燃料通路１８の燃料の圧力が比較的低圧のとき、ニードル４０は、鍔部端面４３１と可動コア第一端面５０１とが当接した後、図１０に示すように、可動コア第二端面５０２と規制部第一端面４５１とが当接するまで移動する。これにより、ニードル４０は、可動コア５０が鍔部４３と当接してから固定コア当接部３０２に当接するまでに移動した距離ＤＨ１より長い距離ＤＬ１を移動することができる。したがって、第二実施形態は第一実施形態と同じ効果を奏する。

また、燃料噴射弁２では、ニードル４０は、外壁４３３と内壁６２１とが摺動しつつ往復移動する。これにより、ニードル４０の往復移動が案内される。また、有底筒状部材６０は、外壁６２２と内壁３０５とが摺動しつつ往復移動する。これにより、有底筒状部材６０の往復移動が案内される。このように、ニードル４０は、有底筒状部材６０及び固定コア３０によって中心軸ＣＡ０の方向の往復移動が案内される。したがって、ニードル４０の傾きなど往復移動の不具合による不意の燃料噴射をさらに防止することができる。

また、燃料噴射弁２では、筒部６２の内壁６２１は、鍔部４３の外壁４３３と同じ硬度となるよう形成されている。これにより、筒部６２と鍔部４３との摺動における摩耗を抑制することができる。
また、筒部６２の外壁６２２と、固定コア当接部３０２の内壁３０５と同じ硬度となるよう形成されている。これにより、筒部６２と固定コア当接部３０２との摺動における摩耗を抑制することができる。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による燃料噴射弁を図１１、１２に基づいて説明する。第三実施形態は、ニードルが最もリフトしたときに当接する部位が第二実施形態と異なる。なお、第二実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図１１、１２には、ニードル４０が弁座２５５から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル４０が弁座２５５に当接する方向である閉弁方向を図示する。また、図１２には、シール部４２と弁座２５５とが当接しているときのニードル４０の位置を二点鎖線で示してある。

第三実施形態による燃料噴射弁３では、有底筒状部材６０の円板部６１が軸部４１及び鍔部４３に当接可能なよう形成されている。
具体的には、円板部６１の弁座２５５側の端面６１１は、軸部４１の弁座２５５とは反対側の端面４１２、及び、鍔部４３の弁座２５５とは反対側の端面４３２と当接可能に形成されている。なお、本実施形態では、端面４１２と端面４３２とは同一平面上に位置しているため、端面６１１は略平面状に形成されている。

また、燃料噴射弁３には、可動コア５０の弁座２５５側に第三スプリング３３が設けられている。第三スプリング３３の一端は、可動コア第二端面５０２に当接している。第三スプリング３３の他端は、第一筒部材２１の内壁２１２に当接している。第三スプリング３３は、可動コア５０を開弁方向に付勢している。

燃料噴射弁３では、コイルへの電力の供給が停止し磁気吸引力が消滅すると、第一スプリング３１の付勢力によってニードル４０及び可動コア５０は閉弁方向に移動する。シール部４２が弁座２５５に当接するとニードル４０の閉弁方向への移動は停止するが、可動コア５０は慣性力によってさらに閉弁方向に移動する。ニードル４０と可動コア５０とが離間したときの慣性力が第三スプリング３３の付勢力より大きいと、可動コア５０は規制部４５に当接し、可動コア５０の閉弁方向への移動が停止する。このとき、鍔部端面４３１と可動コア第一端面５０１との間には隙間４３０が形成される。

燃料噴射弁３では、燃料通路１８の燃料の圧力が比較的低圧のとき、ニードル４０は、鍔部端面４３１と可動コア第一端面５０１とが当接した後、図１２に示すように、ニードル４０の端面４１２、４３２と有底筒状部材６０の端面６１１とが当接するまでさらに開弁方向に移動する。これにより、ニードル４０は、可動コア５０が鍔部４３と当接してから固定コア当接部３０２に当接するまでに移動した距離ＤＨ１より長い距離ＤＬ３を移動することができる。したがって、第三実施形態は第二実施形態と同じ効果を奏する。

また、燃料噴射弁３では、可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接している状態から可動コア５０が閉弁方向に移動するとき、第三スプリング３３の付勢力によって可動コア５０の閉弁方向への移動速度を遅くする。これにより、閉弁方向に移動する可動コア５０が規制部４５に衝突する場合でもその衝撃を小さくすることができる。したがって、可動コア５０及びニードル４０の破損を防止することができる。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による燃料噴射弁を図１３に基づいて説明する。第四実施形態は、第三付勢部材を備えている点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図１３には、ニードル４０が弁座２５５から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル４０が弁座２５５に当接する方向である閉弁方向を図示する。

第四実施形態による燃料噴射弁４では、可動コア５０の弁座２５５側に第三スプリング３３が設けられている。第三スプリング３３の一端は、可動コア第二端面５０２に当接している。第三スプリング３３の他端は、第一筒部材２１の内壁２１２に当接している。第三スプリング３３は、可動コア５０を開弁方向に付勢している。

燃料噴射弁４では、可動コア第一端面５０１と鍔部端面４３１とが当接している状態から可動コア５０が閉弁方向に移動するとき、第三スプリング３３の付勢力によって可動コア５０の閉弁方向への移動速度を遅くし、可動コア５０が規制部４５に衝突するときの衝撃を小さくすることができる。したがって、第四実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、可動コア５０及びニードル４０の破損を防止することができる。

（その他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、軸部の往復移動を案内する摺動部材を備えるとした。しかしながら、摺動部材はなくてもよい。

（イ）上述の実施形態では、固定コアは、固定コア本体部及び固定コア当接部から構成されるとした。しかしながら、固定コア当接部はなくてもよい。

（ウ）第三実施形態では、有底筒状部材は、筒部の内壁が鍔部の外壁と摺動し、筒部の外壁が固定コア当接部の内壁に摺動するとした。しかしながら、筒部の内壁及び外壁はそれぞれ鍔部の外壁及び固定コア当接部の内壁に摺動しなくてもよい。ニードルの開弁方向の移動を停止すればよい。

（エ）上述の実施形態では、鍔部及び規制部は、略円環状に形成されるとした。しかしながら、鍔部や規制部の形状はこれに限定されない。楕円筒状または多角筒状であってもよいし、軸部の周方向の一部に突起状に設けられてもよい。

（オ）上述の実施形態では、第二スプリングの一端が当接し、軸部に摺動可能なばね座を有するとした。しかしながら、ばね座は、軸部に摺動しなくてもよい。

以上、本発明はこのような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、２、３、４・・・燃料噴射弁
３０ ・・・固定コア
３１ ・・・第一スプリング（第一付勢部材）
３２ ・・・第二スプリング（第二付勢部材）
４１ ・・・軸部（ニードル部材）
４３ ・・・鍔部
４３０ ・・・隙間
４３１ ・・・鍔部端面
４５ ・・・規制部
４５１ ・・・規制部第一端面（規制部端面）
５０ ・・・可動コア
５０１ ・・・可動コア第一端面
５０２ ・・・可動コア第二端面

Claims (10)

1. 中心軸（ＣＡ０）方向の一端に形成され燃料を噴射する噴孔（２６）、及び、前記噴孔の内側開口の周囲に形成される弁座（２５５）を有するハウジング（２０）と、
   前記ハウジングの内側に固定される固定コア（３０）と、
   前記ハウジング内で往復移動可能に設けられ、一方の端部（４２）が前記弁座に当接すると閉弁し、一方の端部（４２）が前記弁座から離間すると開弁するニードル部材（４１）と、
   前記ニードル部材と一体に往復移動可能なよう前記ニードル部材の他方の端部の径方向外側に設けられる鍔部（４３）と、
   前記鍔部の前記弁座側において前記ニードル部材に対し相対移動可能に設けられる可動コア（５０）と、
   前記ニードル部材と一体に往復移動可能なよう前記可動コアの前記弁座側において前記ニードル部材の径方向外側に設けられ、前記可動コアに当接可能に形成され、前記可動コアの閉弁方向への移動を規制可能な規制部（４５）と、
   電力が供給されると前記可動コアが前記固定コアに吸引されるよう磁界を形成するコイル（３５）と、
   前記ニードル部材を閉弁方向に付勢する第一付勢部材（３１）と、
   一端が前記規制部に当接し、前記規制部を経由して前記ニードル部材を開弁方向に付勢する第二付勢部材（３２）と、
   を備え、
   前記規制部と前記可動コアとが当接しているとき、前記鍔部と前記可動コアとの間には隙間（４３０）が形成されることを特徴とする燃料噴射弁（１、２、３、４）。
2. 前記弁座側の端部が前記可動コアに当接可能に形成され、前記鍔部を往復移動可能に収容する鍔部収容部材（６０）をさらに備え、
   前記第一付勢部材は、一端が前記鍔部収容部材に当接し、前記鍔部収容部材、前記可動コアおよび前記規制部を経由して前記ニードル部材を閉弁方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記鍔部収容部材は、有底筒状に形成され、
   前記第一付勢部材の一端が当接する底部（６１）と、前記底部から前記弁座の方向に延び前記弁座側の端部が前記可動コアに当接可能に形成される筒部（６２）と、を有することを特徴とする請求項２の記載の燃料噴射弁。
4. 前記筒部は、前記鍔部の径方向外側の外壁（４３３）に摺動する内壁（６２１）を有することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
5. 前記筒部は、内壁の硬度が前記鍔部の外壁の硬度と同じになるよう形成されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
6. 前記筒部は、前記固定コアの内壁（３０５）に摺動する外壁（６２２）を有することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記固定コアは、内壁の硬度が前記筒部の外壁の硬度と同じになるよう形成されていることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射弁。
8. 前記ハウジングは、前記規制部の前記弁座側に設けられ内壁が前記ニードル部材の外壁に摺動する摺動部材（２１１）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
9. 一端が前記可動コアに当接し、他端が前記ハウジングの内壁（２１２）に当接し、前記可動コアを開弁方向に付勢する第三付勢部材（３３）をさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
10. 前記固定コアは、前記可動コアと同じ硬度を有し前記可動コアが当接可能な当接部（３０２）を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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