JP2017125474A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 低圧から高圧まで燃料の噴射が可能な外開式の燃料噴射弁を提供する。【解決手段】 燃料噴射弁１は、噴孔１１０及び噴孔１１０の外側開口の周囲に形成される弁座１１２を有するノズルボディ１０、固定コア２０の噴孔１１０とは反対側に往復移動可能に設けられる可動コア２４、弁座１１２に当接可能に設けられるニードル３０、可動コア２４と固定コア２０との間に設けられ可動コア２４と当接可能な第二鍔部４２、可動コア２４を噴孔１１０とは反対の方向に付勢可能な第二付勢部５２、及び、可動コア２４を噴孔１１０の方向に付勢可能な第三付勢部５３を備える。可動コア２０がノズルボディ１０内の所定の位置に停止しニードル３０と弁座１１２とが当接しているとき、第二鍔部４２の噴孔１１０とは反対側の端面４２１と可動コア２４の噴孔１１０側の端面２４５との間には隙間Ｓｐ１が形成される。【選択図】 図１

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、噴孔の外側開口の周囲に弁座を有し、当該弁座に当接しているニードルが外部に押し出されると噴孔を開き燃料を噴射する外開式の燃料噴射弁が知られている。例えば、特許文献１には、噴孔及び噴孔の外側開口の周囲に形成される弁座を有するハウジング、ハウジング内に往復移動可能に設けられ弁座に当接可能な円錐台形状のシール部を有するニードル、ニードルを駆動可能な駆動部などを備える外開式の燃料噴射弁が記載されている。

米国特許出願公開第２０１４／０３０６１３６号明細書

近年、窒素酸化物などの環境汚染物質の排出量の低減や燃費の向上を目的として、燃料噴射弁の噴射圧を高くすることが望まれている。特許文献１に記載の燃料噴射弁では、ハウジング内の高圧の燃料がニードルをハウジングの外部に押し出すことを防止するためにニードルのシール部が設けられている側とは反対側の端部に内容積を変更可能な液密室を形成するベローズが設けられている。しかしながら、ハウジング内の燃料圧力を高くするとベローズの強度を強くする必要があるため、開弁するときにニードルを外部に押し出す力、いわゆる、開弁力を大きくしないと開弁できない。また、ベローズを用いない場合、高圧の燃料によってニードルが外部に押し出されないようにニードルを噴孔とは反対の方向に付勢する付勢部材の付勢力を比較的大きくする必要がある。しかしながら、当該付勢部材の付勢力を大きくすると、低圧の燃料を噴射する場合、開弁力を大きくしないと開弁できない。このため、開弁力を発生する駆動部の体格が大きくなるおそれがある。

本発明の目的は、低圧から高圧まで燃料の噴射が可能な外開式の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、固定コア、可動コア、コイル、ニードル部材、第一支持部、当接部、第一付勢部、第二付勢部、及び、第三付勢部を備える。
ハウジングは、燃料を噴射可能な噴孔、及び、噴孔の外側開口の周囲に形成される弁座を有する。
可動コアは、ハウジングに固定される固定コアの噴孔とは反対側に往復移動可能に設けられる。
コイルは、通電されると固定コアと可動コアとを通る磁気回路を形成する。
ニードル部材は、ハウジングに対して往復移動可能に設けられ、噴孔に挿通される軸部及び軸部のハウジングの外部に突出可能な一端に設けられ弁座に当接可能なシール部を有する。ニードル部材は、シール部が弁座に当接すると噴孔を介したハウジングの内部と外部との間の燃料の流れを規制し、シール部が弁座から離間すると噴孔を介したハウジングの内部と外部との間の燃料の流れを許容する。
第一支持部は、固定コアの噴孔側にニードル部材と一体に往復移動可能に設けられる。
当接部は、可動コアと固定コアとの間にニードル部材と一体に往復移動可能に設けられ、可動コアと当接可能である。
第一付勢部は、一端が第一支持部の噴孔側の端面に当接し、ニードル部材を噴孔とは反対の方向に付勢可能である。
第二付勢部は、可動コアと固定コアとの間に設けられ、可動コアを噴孔とは反対の方向に付勢可能である。
第三付勢部は、可動コアを噴孔側の方向に付勢可能である。
本発明の燃料噴射弁では、可動コアがハウジング内の所定の位置に停止しシール部と弁座とが当接しているとき、当接部の噴孔とは反対側の端面と可動コアの噴孔側の端面との間には隙間が形成される。

外開式の燃料噴射弁では、ハウジング内の燃料圧力が比較的高くてもシール部が弁座から離間しないようにするため、ニードル部材を噴孔とは反対方向に付勢する付勢部は比較的大きい付勢力を有している。本発明の燃料噴射弁では、コイルに通電すると可動コアは、当接部の噴孔とは反対側の端面と可動コアの噴孔側の端面との間の隙間を加速しつつ移動する。これにより、可動コアと衝突する当接部に加速による比較的大きな作用力が作用するため、第一付勢部が比較的大きい付勢力を有していても開弁することができる。このように、本発明の燃料噴射弁では、第一付勢部の付勢力を比較的高い燃料圧力に対抗可能な付勢力としつつ、ハウジング内の燃料圧力が比較的低い場合でも隙間を加速する可動コアの慣性力によって第一付勢部の付勢力に抗して開弁することができる。したがって、本発明の燃料噴射弁では、低圧から高圧まで燃料を噴射することができる。

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。 本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作用を説明する断面図である。 本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作用を説明する断面図であって、図２とは異なる作用を説明する断面図である。 本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の作用を説明する断面図であって、図２、３とは異なる作用を説明する断面図である。 本発明の第一実施形態による燃料噴射弁が噴射可能な燃料圧力の範囲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。 本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の断面図である。 本発明の第五実施形態による燃料噴射弁の断面図である。 本発明の第六実施形態による燃料噴射弁の断面図である。 本発明の第七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を図１〜５に基づいて説明する。図１には、第一実施形態による燃料噴射弁１の断面図を示す。なお、図１〜４には、ニードル３０がノズルボディ１０の外部に突出し弁座１１２から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル３０が弁座１１２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、図示しない直噴式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直噴式エンジンのシリンダ内に噴射供給する。燃料噴射弁１は、「ハウジング」としてノズルボディ１０、固定コア２０、可動コア２４、コイル２８、「第一ニードル部材」としてのニードル３０、「第二ニードル部材」としてのロッド３５、「第一支持部」としての第一鍔部４１、「当接部」としての第二鍔部４２、「第一付勢部」としての第一スプリング５１、第二付勢部５２、第三付勢部５３などを備える。ニードル３０及びロッド３５は、特許請求の範囲に記載の「ニードル部材」に相当する。

ノズルボディ１０は、第一筒部材１１、第二筒部材１２、第三筒部材１３、第四筒部材１４、第一ホルダ１５、第二ホルダ１６などを有する。第一筒部材１１、第二筒部材１２、第三筒部材１３及び第四筒部材１４は、いずれも断面が略円形状の部材であって、第一筒部材１１、第二筒部材１２、第三筒部材１３、第四筒部材１４の順に同軸となるよう配置されている。

第一筒部材１１は、有底筒状に形成されている。第一筒部材１１は、燃料噴射弁１の一端に設けられる。第一筒部材１１は、底部１１１に噴孔１１０を有する。第一筒部材１１は、噴孔１１０の外側開口の周囲に弁座１１２を有する。弁座１１２は、第一筒部材１１の内側から外側に向かって内径が大きくなるよう形成されている。
第一筒部材１１は、内径が比較的小さいガイド部１１３を有する。ガイド部１１３は、ニードル３０の外壁が摺動可能な内壁面１１４を有する。
第一筒部材１１は、底部１１１とは反対側の端部１１５の外径が第二筒部材１２の第一筒部材１１側の内径より小さくなるよう形成されている。

第二筒部材１２は、両側に開口を有する略筒状に形成されている。第二筒部材１２は、第一筒部材１１の底部１１１とは反対側に設けられている。第二筒部材１２は、第一筒部材１１側の端部１２１が第一筒部材１１の端部１１５を内部に収容しつつ端部１１５と嵌合可能なよう形成されている。これにより、第一筒部材１１と第二筒部材１２との中心軸合わせを容易に行うことが可能である。
第二筒部材１２は、内径が比較的小さいガイド部１２３を有する。ガイド部１２３は、ニードル３０の外壁が摺動可能な内壁面１２４を有する。
第二筒部材１２は、第二筒部材１２の第一筒部材１１とは反対側の端部１２２の内径が端部１２１の内径に比べ大きくなるよう形成されている。端部１２２には固定コア２０が設けられている。

第三筒部材１３は、固定コア２０の第二筒部材１２とは反対側に設けられる略円環状の部材である。第三筒部材１３は、非磁性材料から形成されている。

第四筒部材１４は、両側に開口を有する筒状に形成されている。第四筒部材１４は、第三筒部材１３の固定コア２０とは反対側に設けられる。第四筒部材１４の固定コア２０側の端部１４１は、内部に可動コア２４を往復移動可能に収容している。
第四筒部材１４は、内径が比較的小さいガイド部１４２を有する。ガイド部１４２は、後述するロッド３５の外壁が摺動可能な内壁面１４４を有する。また、ガイド部１４２は、ガイド部１４２の噴孔１１０とは反対側と噴孔１１０側とを連通する貫通孔１４３を有する。

第四筒部材１４は、固定コア２０とは反対側の端部１４５に通孔１４０を有する。通孔１４０は、ノズルボディ１０内に燃料が流入する流入口となる。端部１４５には、通孔１４０を介してノズルボディ１０内に流入する燃料に含まれる異物を除去可能なフィルタ１４６が設けられている。

第一ホルダ１５は、固定コア２０、第三筒部材１３及び第四筒部材１４の径方向外側に設けられる。第一ホルダ１５は、固定コア２０、第三筒部材１３及び第四筒部材１４が同軸となるようこれらを支持する。第一ホルダ１５は、内部にコイル２８を有する。第一ホルダ１５は、コイル２８に供給される電力を受電可能なコネクタ１５１を有する。

第二ホルダ１６は、第一ホルダ１５及び第二筒部材１２の径方向外側に設けられる。第二ホルダ１６は、第一ホルダ１５及び第二筒部材１２が同軸となるようこれらを支持する。

固定コア２０は、略円柱状に形成され、第二筒部材１２と第三筒部材１３との間に設けられている。固定コア２０は、ノズルボディ１０に固定されている。固定コア２０は、ノズルボディ１０の中心軸ＣＡ１０に沿う方向に固定コア２０を貫通する貫通孔２０１、２０２、２０３を有する。貫通孔２０１は、ロッド３５が挿通されている。貫通孔２０１は、噴孔１１０とは反対側において固定コア２０が有する窪み２０４に連通している。貫通孔２０２、２０３は、貫通孔２０１の径外方向に形成されている。貫通孔２０２、２０３は、固定コア２０の噴孔１１０とは反対側と噴孔１１０側との間を流れる燃料の流路となる。
固定コア２０は、径方向外側の噴孔１１０側の端部２０５の内径が第二筒部材１２の端部１２２の内径に比べ小さくなるよう形成されている。端部２０５は、端部１２２と嵌合可能なよう形成されている。これにより、第二筒部材１２と固定コア２０との中心軸合わせを容易に行うことが可能である。

可動コア２４は、略円柱状に形成され、固定コア２０の噴孔１１０とは反対側において往復移動可能に設けられる。可動コア２４は、ノズルボディ１０の中心軸ＣＡ１０に沿う方向に貫通する貫通孔２４１、２４２、２４３を有する。貫通孔２４１は、ロッド３５が挿通されている。貫通孔２４１は、噴孔１１０とは反対側において可動コア２４が有する窪み２４４と連通している。貫通孔２４２、２４３は、貫通孔２４１の径外方向に形成されている。貫通孔２４２、２４３は、可動コア２４の噴孔１１０とは反対側と噴孔１１０側との間を流れる燃料の流路となる。

コイル２８は、固定コア２０及び可動コア２４の径外方向に設けられる。コイル２８は、コネクタ１５１と電気的に接続している。コイル２８は、通電されると、固定コア２０と可動コア２４との間に磁気吸引力を発生する磁気回路を形成する。

ニードル３０は、第一筒部材１１内及び第二筒部材１２内に往復移動可能に収容されている略棒状の部材である。ニードル３０は、本体部３００及びシール部３１などを有する。
本体部３００は、棒状に形成され、噴孔１１０に挿通されている。本体部３００の噴孔１１０側の一端は、ノズルボディ１０の外部に突出可能に形成されている。
シール部３１は、本体部３００の噴孔１１０側の一端に設けられる。シール部３１は、ノズルボディ１０の外部に位置している。シール部３１は、ノズルボディ１０の内側から外側に向かうにつれて外径が大きくなる略円錐台状に形成されている。シール部３１の円錐面３１１は、弁座１１２に当接可能である。

ニードル３０は、シール部３１の固定コア２０側に大径部３２、３３を有する。大径部３２の径外方向の外壁面３２１は、第一筒部材１１が有するガイド部１１３の内壁面１１４に摺動可能に形成されている。大径部３３の径外方向の外壁面３３１は、第二筒部材１２が有するガイド部１２３の内壁面１２４に摺動可能に形成されている。これらにより、ニードル３０の中心軸ＣＡ１０に沿った方向の移動が案内される。ニードル３０のシール部３１とは反対側の端部３４には第一鍔部４１が設けられている。
ニードル３０は、円錐面３１１と弁座１１２とが当接すると噴孔１１０を介したノズルボディ１０の内部と外部との間の燃料の流れを規制する。また、円錐面３１１と弁座１１２とが離間すると噴孔１１０を介したノズルボディ１０の内部と外部との間の燃料の流れを許容する。

第一鍔部４１は、固定コア２０の噴孔１１０側に設けられる略円環状の部材である。第一鍔部４１は、ニードル３０の端部３４の径外方向にニードル３０と一体に往復移動可能に設けられている。第一鍔部４１の噴孔１１０側の「第一支持部の噴孔側の端面」としての端面４１１には、第一スプリング５１の一端が当接している。

第一スプリング５１は、他端が第二筒部材１２の段差面１２５に当接している。第一スプリング５１は、ニードル３０を噴孔１１０とは反対の方向に付勢可能である。

ロッド３５は、ニードル３０の噴孔１１０とは反対側に設けられる略棒状の部材である。第一実施形態のロッド３５は、燃料噴射弁１の組立時にはニードル３０と別体に形成されているが、実使用時にはニードル３０と一体に往復移動可能となる。すなわち、ロッド３５のニードル３０側の端部３６は、ニードル３０の端部３４と接合されている。ロッド３５は、固定コア２０の貫通孔２０１及び可動コア２４の貫通孔２４１に挿通され、固定コア２０及び可動コア２４に対して往復移動可能である。ロッド３５の噴孔１１０とは反対側の「ニードル部材の噴孔とは反対側の端部」としての端部３７は、径外方向の外壁面３７１がガイド部１４２の内壁面１４４に摺動可能に形成されている。

第二鍔部４２は、ロッド３５の径外方向であって、固定コア２０と可動コア２４との間に位置している。第二鍔部４２は、ロッド３５と一体に移動可能である。第二鍔部４２は、噴孔１１０とは反対側の「当接部の噴孔側の端面」としての端面４２１が可動コア２４の噴孔１１０側の「可動コアの噴孔側の端面」としての端面２４５に当接可能に形成されている。

第二付勢部５２は、「コア当接部材」としてのカップ状部材５２１、及び、「固定コア用付勢部材」としての第二スプリング５２２などを有する。
カップ状部材５２１は、第二鍔部４２の噴孔１１０側に位置する底部５２３、及び、底部５２３の周縁部から可動コア２４の方向に延びるよう形成されている円筒部５２４を有する。カップ状部材５２１は、第二鍔部４２を収容している。
底部５２３は、内底面５２５が第二鍔部４２の噴孔１１０側の「当接部の噴孔側の端面」としての端面４２２に当接可能に形成されている。
円筒部５２４の噴孔１１０とは反対側の端面５２６は、可動コア２４の端面２４５に当接している。円筒部５２４は、中心軸ＣＡ１０に沿う方向の長さが第二鍔部４２の中心軸ＣＡ１０に沿う方向の長さに比べ長くなるよう形成されている。これにより、第二鍔部４２は、カップ状部材５２１の内部を往復移動可能である。
第二スプリング５２２は、一端が底部５２３の噴孔１１０側の外底面５２７に当接している。他端は、固定コア２０の窪み２０４の内底面２０６に当接している。第二スプリング５２２は、カップ状部材５２１を介して可動コア２４を噴孔１１０とは反対の方向に付勢可能である

第三付勢部５３は、「第二支持部」としての第三鍔部５３１、「ニードル用付勢部材」としての噴孔側スプリング５３２、「可動コア用付勢部材」としての通孔側スプリング５３３などを有する。第三付勢部５３は、可動コア２４の固定コア２０とは反対側に設けられている。
第三鍔部５３１は、ロッド３５の径外方向にロッド３５と一体に移動可能に設けられている。
噴孔側スプリング５３２は、一端が第三鍔部５３１の噴孔１１０側の「第二支持部の噴孔側の端面」としての端面５３４に当接している。他端は、可動コア２４の窪み２４４の「固定コアの噴孔とは反対側の端面」としての内底面２４６に当接している。噴孔側スプリング５３２は、可動コア２４を噴孔１１０側に付勢しつつ第三鍔部５３１を介してロッド３５を噴孔１１０とは反対の方向に付勢している。
通孔側スプリング５３３は、一端が第四筒部材１４の段差面１４７に当接している。他端は、第三鍔部５３１の噴孔１１０とは反対側の「第二支持部の噴孔とは反対側の端面」としての端面５３５に当接している。通孔側スプリング５３３は、第三鍔部５３１を介してロッド３５を噴孔１１０側に付勢している。また、通孔側スプリング５３３は、第三鍔部５３１及び噴孔側スプリング５３２を介して可動コア２４を噴孔１１０側に付勢している。通孔側スプリング５３３の付勢力は、第一スプリング５１の付勢力に比べて小さい。

燃料噴射弁１では、通孔１４０からノズルボディ１０の内部に流入する燃料は、第四筒部材１４の貫通孔１４３、第四筒部材１４と可動コア２４との間、可動コア２４の貫通孔２４２、２４３、固定コア２０の貫通孔２０２、２０３、第二筒部材１２の内部、第一筒部材１１の内部を通って噴孔１１０まで流れる。すなわち、これらの燃料が流れる経路が燃料噴射弁１の燃料通路となる。

次に、燃料噴射弁１の作用について図２〜４を参照して説明する。
コイル２８に電力が供給されていないとき、すなわち、コイル２８の周囲に固定コア２０と可動コア２４とを通る磁気回路が形成されていないとき、固定コア２０と可動コア２４との間には磁気吸引力が発生していない。これにより、図２に示すように、可動コア２４は、固定コア２０から離間した位置にある。図２の状態における可動コア２４の位置を特許請求の範囲に記載の「所定の位置」とする。また、ロッド３５は、通孔側スプリング５３３の付勢力によって噴孔１１０側に付勢されている。このとき、第二鍔部４２は、図２に示すように、カップ状部材５２１の内底面５２５に当接しているため、第二鍔部４２の端面４２１と可動コア２４の端面２４５との間には隙間Ｓｐ１が形成されている。

次に、コイル２８に電力が供給されると、コイル２８の周囲に固定コア２０と可動コア２４とを通る磁気回路が形成される。磁気回路が形成されると固定コア２０と可動コア２４との間に磁気吸引力が発生するため、可動コア２４は、固定コア２０の方向（図３の白抜き矢印Ｄ３の方向）に移動する。可動コア２４は、隙間Ｓｐ１の中心軸ＣＡ１０に沿う方向の距離を移動した後、図３に示すように、第二鍔部４２に衝突する。このとき、可動コア２４は、隙間Ｓｐ１の中心軸ＣＡ１０に沿う方向の距離を磁気吸引力によって加速しつつ移動しているため、可動コア２４が第二鍔部４２に衝突するときに第二鍔部４２に作用する力は比較的大きくなる。

図４に示すように、第二鍔部４２に衝突した可動コア２４が固定コア２０との磁気吸引力によってさらに固定コア２０の方向（図４の白抜き矢印Ｄ４１の方向）に移動すると、第二鍔部４２が設けられているロッド３５が噴孔１１０の方向（図４の白抜き矢印Ｄ４２の方向）に移動する。これにより、ロッド３５と接合しているニードル３０は、シール部３１がノズルボディ１０の外部に押し出されるよう移動し、シール部３１の円錐面３１１が弁座１１２から離間する。円錐面３１１と弁座１１２とが離間すると、噴孔１１０の燃料は、弁座１１２に沿ってノズルボディ１０の外部に噴射される。

コイル２８への電力の供給が停止すると、固定コア２０と可動コア２４との間に磁気吸引力がなくなる。カップ状部材５２１と当接している可動コア２４は、カップ状部材５２１を介した第二スプリング５２２の付勢力によって噴孔１１０とは反対の方向に移動する。カップ状部材５２１が噴孔１１０とは反対の方向に移動すると、第二鍔部４２が可動コア２４から離間する。可動コア２４がさらに噴孔１１０とは反対の方向に移動すると、カップ状部材５２１の内底面５２５と第二鍔部４２の端面４２２とが当接する。内底面５２５と端面４２２とが当接したまま可動コア２４がさらに噴孔１１０とは反対の方向に移動すると、ロッド３５が噴孔１１０と反対の方向に移動する。これにより、ロッド３５に接合しているニードル３０が閉弁方向に移動し円錐面３１１と弁座１１２とが当接すると、噴孔１１０からの燃料の噴射が終了する。
このように、燃料噴射弁１では、コイル２８への電力の供給を制御することによって噴孔１１０からの燃料の噴射を制御する。

外開式の燃料噴射弁である燃料噴射弁１では、開弁するとき、可動コア２４は、第二鍔部４２の端面４２１と可動コア２４の端面２４５との間の隙間Ｓｐ１を加速しつつ移動する。
ここで、出願人らによる燃料噴射弁１についての実験結果を図５に示す。図５には、燃料噴射弁１における燃料噴射が可能な燃料圧力の範囲についての実験結果Ｅｘ１を示している。また、図５には、比較例として、可動コアが加速しつつニードルに衝突しない外開式の燃料噴射弁の実験結果Ｅｘ０を示す。図５の縦軸は、燃料圧力を示す。

図５に示す実験結果Ｅｘ０から比較例としての外開式の燃料噴射弁の燃料噴射が可能な燃料圧力は、燃料圧力Ｐ０から燃料圧力Ｐｈ０までの圧力範囲（実験結果Ｅｘ０の斜線部分）となる。これは、比較的高圧での燃料噴射を可能とするためにシール部を有するニードルを噴孔とは反対の方向に付勢する付勢部材の付勢力を大きくしているためである。付勢部材の付勢力を大きくすると、比較的低圧での燃料噴射を行うためにニードルに作用させる作用力、いわゆる、開弁力が当該付勢部材の付勢力に抗することが可能程度に大きくないと開弁することができない。

一方、図５に示す実験結果Ｅｘ１から燃料噴射弁１の燃料噴射が可能な燃料圧力は、燃料圧力Ｐ０より低い燃料圧力Ｐ１から燃料圧力Ｐｈ０までの圧力範囲（実験結果Ｅｘ１の斜線部分）となる。これは、可動コア２４と衝突する第二鍔部４２に可動コア２４の加速による比較的大きな力を作用させることができるためである。可動コア２４との衝突によって第二鍔部４２に作用する力が第一スプリング５１の付勢力などニードル３０を閉弁方向に付勢する作用力に比べ大きくなり、第二鍔部４２と一体に往復移動するロッド３５及びニードル３０を開弁方向に移動することができる。これにより、燃料噴射弁１の燃料噴射が可能な燃料圧力の範囲は、比較例の燃料噴射弁に比べて低圧側に広くなる。
このように、燃料噴射弁１では、第一スプリング５１の付勢力を比較的高い燃料圧力に対抗可能な付勢力としつつ、ノズルボディ１０内の燃料圧力が比較的低い場合でも隙間Ｓｐ１を加速する可動コア２４の慣性力によって第一スプリング５１の付勢力に抗して開弁することができる。したがって、燃料噴射弁１は、低圧から高圧まで燃料を噴射することができる。

また、可動コアが加速しつつニードルに衝突しない燃料噴射弁を燃料噴射弁１と同じ燃料圧力の範囲で駆動させる場合、コイルの大型化などによって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必要がある。これに比べて、燃料噴射弁１では、コイル２８の体格を大きくすることなく低圧でも開弁することができるため、燃料噴射弁１の体格を小さくすることができる。

（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６に基づいて説明する。第二実施形態は、第三付勢部の構成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。

第二実施形態による燃料噴射弁２の断面図を図６に示す。燃料噴射弁２は、ノズルボディ１０、固定コア２０、可動コア２４、コイル２８、ニードル３０、ロッド３５、第一鍔部４１、第二鍔部４２、第一スプリング５１、第二付勢部５２、第三付勢部６３などを備える。

第三付勢部６３は、第三鍔部５３１、噴孔側スプリング５３２、「可動コア用付勢部材」としての通孔側スプリング６３３などを有する。第三付勢部６３は、可動コア２４の固定コア２０とは反対側に設けられている。
通孔側スプリング６３３は、一端が第四筒部材１４の段差面１４７に当接している。他端は、可動コア２４の噴孔１１０とは反対側の端面２４７に当接している。通孔側スプリング６３３は、可動コア２４を噴孔１１０側に直接付勢している。通孔側スプリング６３３の付勢力は、第一スプリング５１の付勢力に比べて小さい。

燃料噴射弁２では、通孔側スプリング６３３が可動コア２４を噴孔１１０の方向に直接付勢している。燃料噴射弁２は、この構成において第二鍔部４２の端面４２１と可動コア２４の端面２４５との間に隙間Ｓｐ１を形成している。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。

（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７に基づいて説明する。第三実施形態は、第三付勢部の構成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。

第三実施形態による燃料噴射弁３の断面図を図７に示す。燃料噴射弁３は、ノズルボディ１０、固定コア２０、可動コア２４、コイル２８、ニードル３０、ロッド３５、第一鍔部４１、第二鍔部４２、第一スプリング５１、第二付勢部５２、第三付勢部７３などを備える。

第三付勢部７３は、第三鍔部５３１、及び、噴孔側スプリング５３２などを有する。すなわち、燃料噴射弁３は、第一実施形態の第三付勢部５３と異なり、第一実施形態の通孔側スプリングを有していない。

燃料噴射弁３では、噴孔側スプリング５３２が可動コア２４を噴孔１１０側に付勢しつつ第三鍔部５３１を介してロッド３５を噴孔１１０とは反対側に付勢している。燃料噴射弁３は、この構成において第二鍔部４２の噴孔１１０とは反対側の端面４２１と可動コア２４の端面２４５との間に隙間Ｓｐ１を形成している。したがって、第三実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
また、第一実施形態と異なり、第三付勢部７３２は、第一実施形態の通孔側スプリングを有していないため、燃料噴射弁３を製造する部品点数を低減することができる。

（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８に基づいて説明する。第四実施形態は、第三付勢部の構成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。

第四実施形態による燃料噴射弁４の断面図を図８に示す。燃料噴射弁３は、ノズルボディ１０、固定コア２０、可動コア２４、コイル２８、ニードル３０、ロッド３５、第一鍔部４１、第二鍔部４２、第一スプリング５１、第二付勢部５２、「第三付勢部」及び「可動コア用付勢部材」としての通孔側スプリング８３３などを備える。すなわち、燃料噴射弁４は、第一実施形態の第三付勢部５３と異なり、第一実施形態の第三鍔部及び噴孔側スプリングを有していない。

通孔側スプリング８３３は、一端が第四筒部材１４の段差面１４７に当接している。他端は、可動コア２４の噴孔１１０とは反対側の端面２４７に当接している。通孔側スプリング８３３は、可動コア２４を噴孔１１０側に付勢している。通孔側スプリング８３３の付勢力は、第一スプリング５１の付勢力に比べて小さい。

燃料噴射弁４では、通孔側スプリング８３３が直接可動コア２４を噴孔１１０の方向に付勢している。燃料噴射弁４は、この構成において第二鍔部４２の端面４２１と可動コア２４の端面２４５との間に隙間Ｓｐ１を形成している。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。
また、第一実施形態と異なり、第一実施形態の第三鍔部及び噴孔側スプリングを有していないため、燃料噴射弁４を製造する部品点数を低減することができる。

（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態による燃料噴射弁を図９に基づいて説明する。第五実施形態は、第二付勢部の構成及びニードルとロッドとの関係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。

第五実施形態による燃料噴射弁５は、ノズルボディ１０、固定コア２０、可動コア２４、コイル２８、ニードル３０、「第二ニードル部材」としてのロッド９５、第一鍔部４１、第二鍔部４２、第一スプリング５１、「固定コア用付勢部材」としての第二スプリング９２２、「第二支持部」としての第三鍔部５６、「第三付勢部材」としての噴孔側スプリング５７、「第四付勢部材」としての通孔側スプリング５８などを備える。すなわち、燃料噴射弁５は、第一実施形態の第二付勢部５２と異なり、第一実施形態のカップ状部材を有していない。

ロッド９５は、ニードル３０の噴孔１１０とは反対側に設けられる略棒状の部材である。第五実施形態のロッド９５は、ニードル３０と別体に往復移動可能に設けられている。ロッド９５の噴孔１１０側の端部９６は、ニードル３０の端部３４が有する「第一ニードル部材の第二ニードル部材側の端面」としての当接面３４１に当接可能な「第二ニードル部材の第一ニードル部材側の端面」としての当接面９６１を有する。
ロッド９５は、固定コア２０の貫通孔２０１及び可動コア２４の貫通孔２４１に挿通され、固定コア２０及び可動コア２４に対して往復移動可能である。ロッド９５の噴孔１１０とは反対側の端部９７は、径外方向の外壁面９７１がガイド部１４２の内壁面１４４に摺動可能に形成されている。ロッド９５の径外方向には、ロッド９５と一体に移動可能な第二鍔部４２及び第三鍔部５６が設けられている。

第二スプリング９２２は、一端が可動コア２４の噴孔１１０側の端面２４５に当接している。他端は、固定コア２０が有する窪み２０４の内底面２０６に当接している。第二スプリング９２２は、可動コア２４を噴孔１１０とは反対の方向に付勢可能である。

第三鍔部５６は、ロッド９５の径外方向にロッド９５と一体に移動可能に設けられている。
噴孔側スプリング５７は、一端が第三鍔部５６の噴孔１１０側の端面に当接している。他端は、可動コア２４が有する窪み２４４の「固定コアの噴孔とは反対側の端面」としての内底面２４６に当接している。噴孔側スプリング５７は、可動コア２４を噴孔１１０側に付勢しつつロッド９５を噴孔１１０とは反対側に付勢している。
通孔側スプリング５８は、一端が第四筒部材１４の段差面１４７に当接している。他端は、第三鍔部５６の噴孔１１０とは反対側の端面に当接している。通孔側スプリング５８は、ロッド９５を噴孔１１０側に付勢している。また、通孔側スプリング５８は、第三鍔部５６及び噴孔側スプリング５７を介して可動コア２４を噴孔１１０側に付勢している。通孔側スプリング５８の付勢力は、第一スプリング５１の付勢力に比べて小さい。

燃料噴射弁５では、コイル２８に電力が供給されておらず、かつ、可動コア２４が固定コア２０から離間した所定の位置にあって円錐面３１１と弁座１１２とが当接しているとき、第二鍔部４２の端面４２１と可動コア２４の端面２４５とは当接している一方、当接面３４１と当接面９６１との間に隙間Ｓｐ２が形成されている。これにより、コイル２８に電力が供給され可動コア２４が噴孔１１０の方向に移動すると、ロッド９５も噴孔１１０の方向に移動する。噴孔１１０の方向に移動するロッド９５は、隙間Ｓｐ２の中心軸ＣＡ１０に沿う方向の距離を磁気吸引力によって加速しつつニードル３０に衝突する。これにより、ニードル３０には比較的大きな開弁力が作用するため、第一スプリング５１の付勢力を比較的高い燃料圧力に対抗可能な付勢力としつつ、燃料圧力が比較的低圧の場合でも開弁することができる。したがって、第五実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
また、燃料噴射弁６は、第一実施形態の第二付勢部５２と異なり、第一実施形態のカップ状部材を有していないため、燃料噴射弁６を製造する部品点数を低減することができる。

（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態による燃料噴射弁を図１０に基づいて説明する。第六実施形態は、第二付勢部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第五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。

第六実施形態による燃料噴射弁６は、ノズルボディ１０、固定コア２０、可動コア２４、コイル２８、ニードル３０、「第二ニードル部材」としてのロッド９５、第一鍔部４１、第二鍔部４２、第一スプリング５１、第二付勢部５２、第三付勢部５３などを備える。

ロッド９５は、第五実施形態による燃料噴射弁５が備えるロッド９５と同じ構成を有する。すなわち、燃料噴射弁６が備えるロッド９５もニードル３０とは別体に往復移動可能に形成され、噴孔１１０側の端部９６は、ニードル３０の端部３４が有する当接面３４１に当接可能に当接面９６１を有する。

燃料噴射弁６では、コイル２８に電力が供給されておらず、かつ、可動コア２４が固定コア２０から離間した所定の位置にあって円錐面３１１と弁座１１２とが当接しているとき、第二鍔部４２の端面４２１と可動コア２４の端面２４５との間に隙間Ｓｐ１、及び、当接面３４１と当接面９６１との間に隙間Ｓｐ２が形成されている。これにより、コイル２８に電力が供給されると、最初に隙間Ｓｐ１の中心軸ＣＡ１０に沿う方向の距離を加速しつつ噴孔１１０の方向に移動する可動コア２４が第二鍔部４２に衝突する。さらに、第二鍔部４２と可動コア２４との衝突によって噴孔１１０の方向に移動するロッド９５は、隙間Ｓｐ２の中心軸ＣＡ１０に沿う方向の距離を加速しつつニードル３０に衝突する。これにより、ニードル３０には第一実施形態や第五実施形態に比べ大きな開弁力が作用するため、第一スプリング５１の付勢力を比較的高い燃料圧力に対抗可能な付勢力としつつ、燃料圧力が比較的低圧の場合でも開弁することができる。したがって、第六実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏するとともにさらに開弁可能な圧力範囲を広げることができる。

（第七実施形態）
次に、本発明の第七実施形態による燃料噴射弁を図１１に基づいて説明する。第七実施形態は、ロッドの形状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。

燃料噴射弁７は、ノズルボディ１０、固定コア２０、可動コア２４、コイル２８、ニードル３０、「第二ニードル部材」としてのロッド８５、第一鍔部４１、第二鍔部４２、第一スプリング５１、第二付勢部５２、第三付勢部５３などを備える。

ロッド８５は、ニードル３０の噴孔１１０とは反対側に設けられる略棒状の部材である。第七実施形態のロッド８５は、燃料噴射弁７の組立時にはニードル３０と別体に形成されているが、実使用時にはニードル３０と一体に往復移動可能に形成されている。すなわち、ロッド８５のニードル３０側の端部８６は、ニードル３０の端部３４と接合されている。ロッド８５は、固定コア２０の貫通孔２０１及び可動コア２４の貫通孔２４１に挿通され、固定コア２０及び可動コア２４に対して往復移動可能である。ロッド８５の噴孔１１０とは反対側の端部８７は、径外方向の外壁面８７１がガイド部１４２の内壁面１４４に摺動可能に形成されている。ロッド８５の径外方向には、ロッド９５と一体に移動可能な第二鍔部４２及び第三付勢部５３の第三鍔部５３１が設けられている。

ロッド８５は、噴孔１１０とは反対側と噴孔１１０側とを連通する「燃料通路」としての連通路８５０を有している。連通路８５０は燃料が流れる燃料流路となる。

燃料噴射弁７では、連通路８５０を介して通孔１４０から流入する燃料が噴孔１１０に向かって流れる。これにより、第七実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔１１０から比較的多くの量の燃料を噴射することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、ニードル及びロッドは、「第一支持部」としての第一鍔部、「当接部」としての第二鍔部、及び、「第二支持部」としての第三鍔部を有するとした。しかしながら、「第一支持部」、「当接部」、及び、「第二支持部」の形状はこれに限定されない。大径部と小径部との組み合わせにおける段差面によってスプリングとの当接や可動コアとの当接などが行われてもよい。

第一〜三実施形態では、ニードルとロッドとは接合されているとした。しかしながら、第五実施形態のように、ニードルとロッドとが別体に形成されていてもよく、この場合、可動コアが固定コアから離間した所定の位置にあって円錐面と弁座とが当接しているとき、ニードルとロッドとの間に隙間が形成されていてもよい。

第二〜六実施形態において、第七実施形態のように、燃料が流れる連通路をロッドが有していてもよい。また、ロッドの連通路と連通しロッドの噴孔とは反対側と第二筒部材の内部とを連通する連通路をニードルが有してもよい。

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、５、６、７・・・燃料噴射弁
２０・・・固定コア
２４・・・可動コア
２４５・・・端面（可動コアの噴孔側の端面）
３０・・・ニードル（ニードル部材、第一ニードル部材）
３５、８５、９５・・・ロッド（ニードル部材、第二ニードル部材）
４２・・・第二鍔部（当接部）
４２２・・・端面（当接部の噴孔とは反対側の端面）
５１・・・第一スプリング（第一付勢部）
５２・・・第二付勢部
５３・・・第三付勢部

Claims (13)

1. 燃料を噴射可能な噴孔（１１０）、及び、前記噴孔の外側開口の周囲に形成される弁座（１１２）を有するハウジング（１０）と、
   前記ハウジングに固定される固定コア（２０）と、
   前記固定コアの前記噴孔とは反対側に往復移動可能に設けられる可動コア（２４）と、
   通電されると前記固定コアと前記可動コアとを通る磁気回路を形成するコイル（２８）と、
   前記ハウジングに対して往復移動可能に設けられ、前記噴孔に挿通される軸部（３００）、及び、前記軸部の前記ハウジングの外部に突出可能な一端に設けられ前記弁座に当接可能なシール部（３１）を有し、前記シール部が前記弁座に当接すると前記噴孔を介した前記ハウジングの内部と外部との間の燃料の流れを規制し、前記シール部が前記弁座から離間すると前記噴孔を介した前記ハウジングの内部と外部との間の燃料の流れを許容するニードル部材（３０、３５、８５、９５）と、
   前記固定コアの前記噴孔側に前記ニードル部材と一体に往復移動可能に設けられる第一支持部（４１）と、
   前記可動コアと前記固定コアとの間に前記ニードル部材と一体に往復移動可能に設けられ前記可動コアと当接可能な当接部（４２）と、
   一端が前記第一支持部の前記噴孔側の端面（４１１）に当接し、前記ニードル部材を前記噴孔とは反対の方向に付勢可能な第一付勢部（５１）と、
   前記可動コアと前記固定コアとの間に設けられ、前記可動コアを前記噴孔とは反対の方向に付勢可能な第二付勢部（５２）と、
   前記可動コアを前記噴孔の方向に付勢可能な第三付勢部（５３、６３、７３、８３３）と、
   を備え、
   前記可動コアが前記ハウジング内の所定の位置に停止し前記シール部と前記弁座とが当接しているとき、前記当接部の前記噴孔とは反対側の端面（４２２）と前記可動コアの前記噴孔側の端面（２４５）との間には隙間（Ｓｐ１）が形成される燃料噴射弁。
2. 前記第二付勢部は、前記可動コアの前記噴孔側の端面に当接しつつ前記当接部の前記噴孔側の端面（４２１）に当接可能なコア当接部材（５２１）、及び、前記固定コアと前記コア当接部材との間に設けられ一端が前記固定コアの前記噴孔とは反対側の端面（２４６）に当接し前記コア当接部材を介して前記可動コア及び前記ニードル部材を前記噴孔とは反対の方向に付勢可能な固定コア用付勢部材（５２２）を有する請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記第三付勢部は、前記ニードル部材の前記噴孔とは反対側の端部（３７）に前記ニードル部材と一体に移動可能に設けられ第二支持部（５３１）、及び、前記第二支持部と前記可動コアとの間に設けられ一端が前記第二支持部の前記噴孔側の端面（５３４）に当接し前記第二支持部と前記可動コアとが離れる方向に前記第二支持部と前記可動コアとを付勢可能なニードル用付勢部材（５３２）を有する請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記第三付勢部は、一端が前記第二支持部の前記噴孔とは反対側の端面（５３５）に当接し前記第二支持部及び前記ニードル用付勢部材を介して前記可動コアを前記噴孔の方向に付勢可能な可動コア用付勢部材（５３３）をさらに有する請求項３に記載の燃料噴射弁。
5. 前記第三付勢部は、一端が前記可動コアの前記噴孔とは反対側の端面（２４７）に当接し前記可動コアを前記噴孔側の方向に付勢可能な可動コア用付勢部材（６３３）をさらに有する請求項３に記載の燃料噴射弁。
6. 前記ニードル部材は、前記シール部を有する第一ニードル部材（３０）と、前記第一ニードル部材とは別体に設けられ前記当接部及び前記第二支持部が設けられる第二ニードル部材（３５、８５、９５）とから形成される請求項３〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記可動コアが前記ハウジング内の所定の位置に停止し前記シール部と前記弁座とが当接しているとき、前記第一ニードル部材の前記第二ニードル部材側の端面（３４１）と前記第二ニードル部材の前記第一ニードル部材側の端面（９６１）との間には隙間（Ｓｐ２）が形成される請求項６に記載の燃料噴射弁。
8. 前記第三付勢部は、一端が前記可動コアの前記噴孔とは反対側の端面に当接している可動コア用付勢部材（８３３）である請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
9. 前記ニードル部材は、前記可動コアの前記噴孔とは反対側と前記固定コアの前記噴孔側とを連通する燃料通路（８５０）を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
10. 燃料を噴射可能な噴孔（１１０）、及び、前記噴孔の外側開口の周囲に形成される弁座（１１２）を有するハウジング（１０）と、
    前記ハウジングに固定される固定コア（２０）と、
    前記固定コアの前記噴孔とは反対側に往復移動可能に設けられる可動コア（２４）と、
    通電されると前記固定コアと前記可動コアとを通る磁気回路を形成するコイル（２８）と、
    前記ハウジング内に往復移動可能に設けられ、前記弁座に当接可能なシール部（３１）を有し、前記シール部が前記弁座に当接すると前記噴孔を介した前記ハウジングの内部と外部との間の燃料の流れを規制し、前記シール部が前記弁座から離間すると前記噴孔を介した前記ハウジングの内部と外部との間の燃料の流れを許容する第一ニードル部材（３０）と、
    前記第一ニードル部材とは別体に前記第一ニードル部材の前記噴孔とは反対側に設けられ、前記第一ニードル部材に対して相対移動可能な第二ニードル部材（９５）と、
    前記固定コアの前記噴孔側に前記第一ニードル部材と一体に往復移動可能に設けられる第一支持部（４１）と、
    前記可動コアと前記固定コアとの間に前記第二ニードル部材と一体に往復移動可能に設けられ前記可動コアに当接可能な当接部（４２）と、
    前記可動コアの前記噴孔とは反対側に前記第二ニードル部材と一体に往復移動可能に設けられる第二支持部（５６）と、
    一端が前記第一支持部の前記噴孔側の端面（４１１）に当接し、前記第一ニードル部材を前記噴孔とは反対の方向に付勢可能な第一付勢部（５１）と、
    前記可動コアと前記固定コアとの間に設けられ、前記可動コアを前記噴孔とは反対の方向に付勢可能な第二付勢部（５２、９２２）と、
    前記第二支持部と前記可動コアとの間に設けられ、一端が前記第二支持部の前記噴孔側の端面に当接し、前記第二支持部と前記可動コアとが離間する方向に前記第二支持部及び前記可動コアを付勢可能な第三付勢部材（５７）と、
    一端が前記可動コアの前記噴孔とは反対側に当接し、前記可動コアを前記噴孔の方向に付勢可能な第四付勢部材（５８）と、
    を備え、
    前記可動コアが前記ハウジング内の所定の位置に停止し前記シール部と前記弁座とが当接しているとき、前記第一ニードル部材の前記第二ニードル部材側の端面（３４１）と前記第二ニードル部材の前記第一ニードル部材側の端面（９６１）との間には隙間（Ｓｐ２）が形成される燃料噴射弁。
11. 前記第二付勢部は、前記可動コアの前記噴孔側の端面に当接しつつ前記当接部の前記噴孔側の端面（４２１）に当接可能なコア当接部材（５２１）、及び、前記固定コアと前記コア当接部材との間に設けられ一端が前記固定コアの前記噴孔とは反対側の端面（２４６）に当接し前記コア当接部材を介して前記可動コア及び前記第二ニードル部材を前記噴孔とは反対の方向に付勢可能な固定コア用付勢部材（５２２）を有する請求項１０に記載の燃料噴射弁。
12. 前記第二付勢部は、一端が前記可動コアの前記噴孔側の端面に当接し、他端が前記固定コアの前記噴孔とは反対側の端面に当接している固定コア用付勢部材（９２２）である請求項１０に記載の燃料噴射弁。
13. 前記第二ニードル部材は、前記第二ニードル部材の前記噴孔とは反対側と前記噴孔側とを連通する燃料通路（８５０）を有する請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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