JP4111106B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射装置に関する。

流体噴射装置としては、例えば燃料を直接、内燃機関の筒内すなわち燃焼室に噴射する燃料噴射弁が知られている。この種の燃料噴射弁から供給された燃料は、燃焼室において空気と混合され、燃焼室内に可燃混合気を形成する。燃焼室内の可燃混合気はピストン運動により圧縮された後、点火装置により着火燃焼し、内燃機関の動力として利用されている。燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射・噴霧特性の一つとして、噴霧ペネトレーション（噴霧先端到達距離）および噴射率があり、噴霧ペネトレーションおよび噴射率は内燃機関の運転状態により最適な状態がある。

その実現手段として、特許文献１は、噴霧形状を２段階に切換える技術を開示している。特許文献１の開示による従来技術によると、ノズルニードルのリフト量の切換えにより噴霧形状を２段階に切換えることで、運転状態による噴射率の最適な状態への考慮がなされている。そのノズルニードルのリフト量を２段階に切換える手段として、従来の噴射用ソレノイドとは別のストッパ用ソレノイドを有している。別のソレノイドを作動させることによりノズルニードルのリフト量を制限するストッパの軸方向位置を制御する。詳しくは、噴射用ソレノイドはノズルニードルと一体となったアーマチャを駆動する。一方、ストッパ用ソレノイドは、アーマチャのリフトが増加する側つまりニードルリフト量を増加させる側に、ストッパを駆動する。なお、ストッパには、リフトが小さくなる側にストッパを付勢する第２のスプリングが、リフトが小さくなる側にアーマチャを付勢する第１のスプリングとは別に、設けられている。
特開２００１−１５３００３号公報

しかしながら、上記従来技術では、噴射用ソレノイドを作動させて内燃機関の各気筒へ燃料噴射を繰り返している期間中に、ニードルリフトを小さくさせたい場合に、ストッパ用ソレノイドを通電状態から非通電に切換えても、消磁が促進されず、ストッパ軸方向移動の応答性もしくは閉弁応答性が低下するおそれがある。

また、上記従来技術では、噴射用ソレノイドとは別にもう一つのソレノイドを設ける必要となるため、システムの複雑化を招き、コストアップは避けられないという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、噴射率等の噴射・噴霧特性を切換える機能を有するもので、切換え応答性の向上が図れることを目的とする。

また、別の目的は、噴射率等の噴射・噴霧特性を切換えもしくは変化させる機能を有するための構成を簡素化することが可能な燃料噴射装置を提供することにある。

さらに、別の目的は、噴射率等の噴射・噴霧特性を切換えもしくは変化させる機能を有するための構成の簡素化が図れるとともに、燃料噴射装置を駆動する消費電力量の低減が可能な燃料噴射装置を提供することにある。

本発明の請求項１、２、および５によると、噴孔の上流側に弁座を有するノズルボディと、ノズルボディに軸方向移動可能に収容され、弁座に当接、離間する当接部を有するノズルニードルと、ノズルニードルに協働する可動コアと、可動コアに軸方向に対峙し、磁性体からなるコアと、駆動コイルとを備え、コアあるいは可動コアの極性を逆転させ、単位時間当りの噴射量を増減させるようにコアあるいは可動コアを変位可能としたことを特徴とする。

これにより、可動コアに軸方向に対峙するコアあるいは可動コアにおける磁化される極性つまり磁極を逆転させ、単位時間当りの噴射量を増減させるようにコアあるいは可動コアを変位させることが可能である。例えば駆動コイルへの通電方向を切換えることで、コアあるいは可動コアの極性を逆転させられる。駆動コイルの巻回方向に従って流れる電流は軸方向の一方方向に作用する磁界を発生する。コアあるいは可動コアの極性を逆転させるように通電方向を切換えると、コアおよび可動コアに加わる磁界の方向つまり磁力の方向は反転する。磁力の反転に従い例えばコアの軸方向変位が可能である。したがって、コアを変位させ、コアに軸方向に対峙する可動コアの変位量つまり可動コアに協働するノズルニードルのリフト量を変化させることが可能である。その結果、単位時間当りの噴射量つまり噴射率等の噴射・噴霧特性を変化させる機能を持たせることが可能である。

さらに、従来のようにソレノイドつまり駆動コイルを例えば二つ設けてストッパ用駆動コイルを非通電、通電することでノズルニードルのリフト量を切換えるのではなく、駆動コイルの通電方向を切換えることでノズルニードルのリフト量を切換えることが可能である。したがって、非通電状態つまり消磁がなされてリフト量が切換えられる従来構成に比べて、リフト量切換えの応答性の向上が図れる。

本発明の請求項１によると、コアの極性を逆転させたときに、コアを反可動コア側に吸引可能な磁化部材を備えていることが好ましい。これにより、コアおよび可動コアのうち少なくともいずれか一方の極性が逆転、例えばコアの磁極が逆転すると、コアには、磁極の逆転前に比べて、バイアスした磁力が作用つまり定常磁力を加えた磁力が作用、あるいは定常磁力に反発する磁力のいずれかが作用する。バイアスした磁力が作用する場合には、コアは定常磁力の発生源側の軸方向に吸引され、定常磁力に反発する磁力が作用する場合には、コアは反発生源側の軸方向へ押し戻される。その結果、コアの変位動作により可動コアの変位量、つまりノズルニードルのリフト量を変化させることが容易となる。さらに、単位時間当りの噴射量つまり噴射率等の噴射・噴霧特性を変化させる機能を、従来に比べて構成を簡素化させて提供することが可能である。

なお、定常磁力の発生源は、例えば所定の磁力が発生するように磁化された磁化部材であれば、いずれの部材であってもよい。

本発明の請求項１によると、磁化部材は、コアの反可動側に配置された永久磁石である。これにより、磁化部材としては、コアの反可動側に配置された永久磁石で安価に設けることができる。

さらに、永久磁石は常に所定の磁力を発生させられるため、従来技術のソレノイドのように磁力発生のための電流供給が不要となる。したがって、噴射率等の噴射・噴霧特性を変化させる機能を有する燃料噴射装置を駆動するための消費電力量の低減が図れる。

本発明の請求項１によると、コアと永久磁石との間には、磁性体が配設されていることを特徴とする。

これによると、コアの極性を逆転させたときに、コアを反可動コア側に吸引可能な磁化部材として、常時磁力を発生する永久磁石を用いる場合には、コアと永久磁石との間に磁性体を設けることが好ましい。例えば駆動コイルへの通電により可動コアおよびコアに発生する磁界（磁力の方向）を永久磁石の磁界と逆方向にするとき、駆動コイルの磁束の流れは、その磁束の流れに対して磁気抵抗となる永久磁石自身に直接作用せず、永久磁石トコアとの間に設けられた磁性体に作用するため、駆動コイルの磁束の流れは、永久磁石の磁束により妨げられることを防止される。したがって、駆動コイルに発生する電磁力を効率的に利用することができる。

本発明の請求項２によると、コアあるいは可動コアの極性を逆転させ、コアあるいは可動コアを周方向に変位可能としたことを特徴とする。これにより、コアあるいは可動コアの周方向の変位に同期してノズルニードルのリフト量を変化させる構成を有する燃料噴射装置に好適である。例えば可動コアの周方向の変位に同期して、ノズルニードルのリフト量を低リフトに制限する状態を解除する構成とすることで、ノズルニードルのリフト量を低リフトおよび高リフトに切換えることが可能である。

本発明の請求項３によると、コアおよび可動コアのいずれか一方には空隙部または非磁性体部が配置され、空隙部または非磁性体部に軸方向に対峙する他方の位置には、第１の永久磁石と、第１の永久磁石に対して磁極を反転する第２の永久磁石とが周方向に所定の角度離間して配置されている。

これにより、コアおよび可動コアのいずれか一方、例えばコアの磁極を逆転させたとき、軸方向に対峙する可動コアのコア側の磁極はコアの磁極と異なって、可動コアはコアに吸引される。このとき、第１の永久磁石と第２の永久磁石のいずれかは、軸方向に対峙したコアあるいは可動コアの磁極と同じとなるため、反発し合うことで回転力が発生する。例えば、コアに空隙を形成し、可動コアに第１の永久磁石および第２の永久磁石を設け、コアに対峙する可動コアの端面側の第１の永久磁石および第２の永久磁石の磁極がそれぞれＳ極、Ｎ極を配置される場合において、駆動コイルへの通電による電磁力によって、コアの可動コア側端が例えばＮ極に磁化されると、コアは磁化されたことで得た磁力によって可動コアを吸引する。このとき、可動コアのコア側はＳ極に磁化されようとする。可動コアにある第２の永久磁石とコアとは互いにＮ極同士の関係となるため、互いに反発し合って離れようとする力が働く。その結果、例えば可動コアに回転力を与える。

したがって、コアあるいは可動コアの極性を逆転させ、コアあるいは可動コアを周方向に変位させることが可能である。

さらに、第１の永久磁石と第２の永久磁石のいずれかに空隙部あるいは非磁性体が軸方向に対峙する回転位置になると、回転力の解除が可能となる。例えばコアにコアには磁極を有しない空隙部があるため、第２の永久磁石を有する可動コアは、空隙部と第２の永久磁石とが軸方向に対峙する周方向の位置まで回転して停止する。これにより、周方向の変位を可能とするとともに、周方向の所定の位置へ誘導することが可能である。

本発明の請求項４によると、コアおよび可動コアは、外周側に駆動コイルが配置された略円筒部材の内周に収容され、可動コアまたはノズルニードルには、内周に設けられた係止穴に対して周方向の所定位置では係止穴との係止を解除する係止部を有する。これにより、コアあるいは可動コアの周方向への変位動作と組合せることで、ノズルニードルのリフト量を変化させることが可能である。

本発明の請求項５によると、コアと可動コアとの間には、回転可能で回転に従い軸方向に変位可能なストッパを備え、ストッパには、コアあるいは可動コアの極性を逆転させたときに、コアあるいは可動コアに対して周方向に回転可能な反発部材を有していることが好ましい。これにより、コアあるいは可動コアの極性を逆転させたとき、ストッパに設けられた反発部材によって、ストッパを、コアあるいは可動コアに対して周方向に回転することが可能である。

本発明の請求項６によると、コアおよび可動コアのいずれか一方には空隙部または非磁性体部が配置され、反発部材は、空隙部または非磁性体部に軸方向に対峙する、第１の永久磁石と、第１の永久磁石に対して磁極を反転し、周方向に所定の角度離間して配置された第２の永久磁石とを備えている。これにより、コアおよび可動コアのいずれか一方、例えばコアの磁極を逆転させたとき、軸方向に対峙するストッパのコア側の磁極はコアの磁極と異なる磁極に磁化されようとする。このとき、第１の永久磁石と第２の永久磁石のいずれかは、軸方向に対峙するコアあるいは可動コアの磁極と同じとなるため、反発し合うので、ストッパに回転力を与えることが可能である。

さらに、第１の永久磁石と第２の永久磁石のいずれかに空隙部あるいは非磁性体が軸方向に対峙する回転位置になると、回転力の解除が可能となる。これにより、ストッパは、回転動作における所定の回転角に従い所定の軸方向変位が可能である。
本発明の請求項７によると、噴孔の上流側に弁座を有するノズルボディと、ノズルボディに軸方向移動可能に収容され、弁座に当接、離間する当接部を有するノズルニードルと、ノズルニードルに協働する可動コアと、可動コアに軸方向に対峙し、磁性体からなるコアと、駆動コイルとコアおよび可動コアを内周側に収容し、外周側に駆動コイルが配置された略円筒部材と、略円筒部材の壁部内に設けられ、内周側の燃料の流れから分岐した燃料が弁座側へ流れる分岐燃料流路と、コアと可動コアとの間に設けられ、分岐燃料流路の閉塞、開口が可能な流路遮断部を有する回転可能なストッパとを備え、ストッパには、コアあるいは可動コアの極性を逆転させたときに、コアあるいは可動コアに対して周方向に回転可能な反発部材を有している。

これにより、コアあるいは可動コアの極性を逆転させたときに、ストッパに設けられた反発部材によって、ストッパを、コアあるいは可動コアに対して周方向に回転動作させることが可能である。その結果、ストッパの回転動作により流路遮断部を介して分岐燃料流路を閉塞、開口することが可能である。

さらに、ストッパの回転動作によって分岐燃料流路の開口、閉塞を切換えられることで、略円筒部材の内周側を流れる燃料の主流に対して、例えば弁座の直前へ分岐燃料流路を流れる燃料の分流を供給、供給停止することができる。主流の燃料に分流の燃料が供給される場合には、分流の燃料による主流の燃料への衝突により噴孔から噴射される燃料噴霧にスワール等を発生させることが可能である。また、主流の燃料噴射の噴射方向を、分流の燃料による衝突で、主流の燃料噴射の噴射方向を変化させることも可能である。

したがって、コアあるいは可動コアの極性を逆転させることで、ストッパの回転動作により流路遮断部を介して分岐燃料流路の閉塞、開口を切換えるため、スワール等による噴霧形状を変化させること、つまり噴射・噴霧特性を変化させることが可能となる。

本発明の請求項８によると、コアおよび可動コアのいずれか一方には空隙部または非磁性体部が配置され、反発部材は、空隙部または非磁性体部に軸方向に対峙する、第１の永久磁石と、第１の永久磁石に対して磁極を反転し、周方向に所定の角度離間して配置された第２の永久磁石とを備えている。これにより、コアおよび可動コアのいずれか一方、例えばコアの磁極を逆転させたとき、軸方向に対峙するストッパのコア側の磁極はコアの磁極と異なる磁極に磁化されようとする。このとき、第１の永久磁石と第２の永久磁石のいずれかは、軸方向に対峙するコアあるいは可動コアの磁極と同じとなるため、反発し合うので、ストッパに回転力を与えることが可能である。

さらに、第１の永久磁石と第２の永久磁石のいずれかに空隙部あるいは非磁性体が軸方向に対峙する回転位置になると、回転力の解除が可能となる。これにより、ストッパは回転動作により流路遮断部を介して分岐燃料流路の閉塞、開口を切換えることができる。

本発明の請求項９によると、駆動コイルへの通電方向を切換える切換手段を備えている。これにより、駆動コイルへの通電方向を切換えることで、コアあるいは可動コアの極性を逆転することができる。

以下、本発明の燃料噴射装置を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。図２は、本実施形態に係わる電気的構成を示す模式的回路図である。図３は、図２中の電磁コイルへの通電方向を切換える切換手段の切換動作を表す図である。図４、図５、および図６は、図１の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、それぞれ、駆動コイルの非通電状態を示す部分的断面図、駆動コイルへの通電方向の正方向状態を示す部分的断面図、駆動コイルへの通電方向の逆方向状態を示す部分的断面図である。

燃料噴射装置１は、内燃機関（エンジン）、特にガソリンエンジンに用いられる。燃料噴射装置１は、エンジンの燃焼室（図示せず）に燃料噴射する燃料噴射弁２と、燃料噴射弁２の噴射動作等を制御する制御手段（以下、ＥＣＵと呼ぶ）１００とを含んで構成されている。燃料噴射弁２は、エンジンの各気筒の燃焼室に取付けられて、図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料を供給される。燃料噴射弁２から噴射された燃料は、吸入空気とともに、エンジンの燃焼室へ供給される。燃料噴射弁２は、略円筒形状であり、一端から燃料を受け、他端から燃料を噴射する。

まず、燃料噴射弁２について以下図１に従って説明する。燃料噴射弁２は、図１に示すように、燃料噴射を断続する弁部２ａと、弁部を駆動する電磁駆動部２ｂとを有する。燃料噴射弁２の燃料入口には、フィルタ１１が取付けられており、異物が除去される。なお、弁部２ａは、噴射燃料を流通、遮断することで、燃料噴射を断続する。電磁駆動部２ｂは、弁部２ａの流通動作、遮断動作を切換える。

電磁駆動部２ｂは、図１に示すように、コイル３１、略円筒部材としての金属内筒部材１４、可動体としての可動コア（以下、アーマチャと呼ぶ）２５、アーマチャ２５に軸方向に対峙するコア２３、および磁化部材２２を有する。燃料噴射弁２は、電磁駆動部２ｂに通電されると弁部２ａが開弁し、電磁駆動部２ｂへの通電が遮断されると弁部２ａが閉弁する。コイル３１は、樹脂製のスプール（図示せず）の外周に所定方向に巻回されている。コイル３１の端部は２つのターミナル（図示せず）として引き出されている。ターミナルは、外部電源等からの電流をコイル３１へ供給する。スプールは、金属内筒部材１４の外周に装着されている。

なお、ここで、コイル３１、スプール、ターミナルは、駆動コイルを構成している。

金属内筒部材１４の外周には、樹脂モールド１３が配置され、ターミナルを収容するコネクタ部（図示せず）が設けられている。金属内筒部材１４は、磁性材料からなるパイプ材で形成されている。金属内筒部材１４の内周には、アーマチャ収容孔１４ｅが設けられており、アーマチャ２５が収容されている。なお、金属内筒部材１４は、図１の上端側から燃料が導かれ、弁部２ｂへ燃料を供給する。アーマチャ収容孔１４ｅは、この燃料の流れ経路（以下、燃料流れ経路と呼ぶ）の一部を構成している。金属内筒部材１４は、コイル３１に通電した際に起きる磁束が流れる磁気回路の一つを形成する。なお、金属内筒部材１４の外側には、図示しない磁性部材が設けてもよい。磁性部材は横断面が略Ｃ字状の板であって、コイル３１の外周の一部を覆っている。磁性部材の外周の一部（図示せず）および内周には、樹脂モールド１３が形成される。

アーマチャ２５は、磁性ステンレス等の強磁性材料からなる段付きの略筒状体である。アーマチャ２５は、弁部材としてのノズルニードル２６に固定されている。アーマチャ２５は、金属内筒部材１４の内周を軸方向に移動可能であって、ノズルニードル２６と協働する。

コア２３は、磁性ステンレス等の強磁性材料からなる略円筒体である。図１に示すように、コア２３は、金属内筒部材１４の内周を軸方向に移動可能である。コア２３の外周、およびコアを収容する金属内筒部材１４の内周には、図１に示すように、コア２３の軸方向移動幅を規制する段差部が設けられている。これら段差部は、コア２３の軸方向移動を規制する係止手段を構成している。なお、金属内筒部材１４の内周側の段差部は、アーマチャ収容孔１４ｅより大きい内径の内周１４ｆに固定された係止部材１５、１６で形成されている。係止部材１５、１６はコア２３の軸方向移動を制限することが可能であれば、形状は略Ｃ字状、あるいは略リング状等のいずれであってもよい。

磁化部材（以下、永久磁石と呼ぶ）２２は、フェライト磁石、稀土類磁石、あるいはアルニコ磁石等の磁化された磁性体である。図１に示すように、永久磁石２２は、略円筒体に形成されている。この永久磁石２２は、コア２３の反アーマチャ側に、コア２３に軸方向に対峙して配置され、金属内筒部材１４の内周１４ｆに固定されている。

永久磁石２２の磁極としては、図１に示すコア２３側の端面をＳ極、反コア２３側の端面をＮ極とする磁極配置に限らず、コア２３側の端面をＮ極、反コア２３側の端面をＳ極とする磁極配置であってもよい。なお、コア２３側の端面をＳ極、反コア２３側の端面をＮ極とする磁極配置の前者に代えて、コア２３側の端面をＮ極、反コア２３側の端面をＳ極とする磁極配置の後者する場合には、永久磁石２２による磁力と駆動コイルによる電磁力の関係が前者と同じになるように、後者におけるＥＣＵ１００による駆動コイルへの通電方向を反転させる。

なお、以下本実施形態で説明する永久磁石２２の磁極配置は、コア２３側の端面をＳ極、反コア２３側の端面をＮ極とする。

コア２３の内周に形成された段差部２３ｓとアーマチャ２５のスプリング座２５ｓとの間には、圧縮スプリング２４が配置されている。この圧縮スプリング２４は、アーマチャ２５を弁ボディ２９に向けて付勢する。なお、段差部２３ｓは、コア２３の内周に固定され、軸方向位置が調整可能なアジャスティングパイプ２１であることが好ましい。例えばアジャスティングパイプ２１の圧入量により圧縮スプリング２４の付勢力を調整可能である。

なお、ここで、金属内筒部材１４、アーマチャ２５、およびコア２３は、磁気回路を構成している。

さらになお、永久磁石２２の内周と、アジャスティングパイプ２１の内周と、コア２３の内周のうち、アジャスティングパイプ２１が固定された内周を除く内周部と、アーマチャ２５のスプリング座２５ｓを含む内部空間２５ｅから連絡孔２５ｆを介して連絡するアーマチャ収容孔１４ｅとは、燃料流れ経路を構成している。

金属内筒部材１４の下端側には、図１に示すように、ノズルボディ２９が固定されている。なお、金属内筒部材１４とノズルボディ２９の固定方法としては、例えばレーザ溶接等によって外側から全周に溶接される。

弁部２ａは、ノズルボディ（以下、弁ボディと呼ぶ）２９と、ノズルニードル２６とを有する。弁ボディ２９の内側には、ノズルニードル２６の当接部２６ａが当接、離間する弁座２９ａが形成されている。弁ボディ２９の内周には、上記燃料流れ経路内の燃料が導かれている。

ノズルニードル２６は、弁ボディ２９に軸方向移動可能に収容されている。ノズルニードル２６は、電磁駆動部２ｂの駆動動作によって軸方向に移動する。なお以下、ノズルニードル２６における軸方向に移動することを、リフトするという。弁座２９ａは、ノズルニードル２６と協働して、弁部２ａとしての開弁、閉弁を実行する。なお、弁座２９ａの下流側には、噴孔２８が設けられている。なお、弁座２９ａの形状としては、当接部２６ａと弁座２９ａが当接、離間することで、噴孔２８から噴射される燃料噴射の流通、遮断を行なうことが可能な形状であれば、円錐斜面であっても、円筒孔の端面側の円形稜線部であってもいずれでもよい。

噴孔２８は、要求される燃料の噴霧の形状、方向、数などに応じて、その大きさ、噴孔軸線の方向、噴孔配列等が決定されている。また、噴孔２８の開口面積は、ノズルニードル２６が所定のリフト量以上のとき、開弁時の流量を規定する。したがって、燃料噴射弁２の燃料噴射量は、噴孔の開口面積と、開弁期間とによって計量される。なお、ノズルニードル２６（詳しくは当接部２６ａ）と弁ボディ２９（詳しくは弁座２９ａ）によるリフト量−開口面積の関係において、リフト量が増加しても開口面積が増加しない所定のリフト量（以下、開口面積上限側リフト量と呼ぶ）がある。

ＥＣＵ１００は、図示しないリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。このＥＣＵ１００は、バッテリ等の電源を用いて、燃料噴射弁２のターミナルへの通電開始および通電停止を行なうことで、燃料噴射弁２への通電期間を制御する。エンジンの回転速度、吸気管圧力（または吸入空気量）、冷却水温等のエンジンの運転状態を検出する図示しない各種センサの信号を読み込み、エンジン用の各種プログラム（図示せず）に従って、燃料噴射弁２の電磁駆動部２ｂの動作を制御する（図１参照）。

本実施形態の燃料噴射装置における電気的構成を、図２および図３に従って説明する。ＥＣＵ１００は、エンジンの運転状態を検出する各種センサの信号に基づいて、燃料噴射弁２（詳しくは駆動コイル）の二つのターミナルに所定の方向の電流を供給する。ＥＣＵ１００は、図２に示すように、制御部１００ａと、通電方向切換え回路１００ｂとを有する。なお、制御部１００ａは上記説明のマイクロコンピュータであるので説明を省略する。

通電方向切換え回路１００ｂは、燃料噴射弁２の駆動コイル（詳しくはコイル３１）を中心とし、四つのスイッチング素子（以下、トランジスタと呼ぶ）ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４によりＨブリッジ回路を組んだ構成となっている。所定方向に巻回されたコイル３１の一端側は、直列接続された、バッテリ電源電圧Ｖｂ側の第１のトランジスタＴＲ１と、接地側の第２のトランジスタＴＲ１との中間点に接続されている。また、コイル３１の他端側は、直列接続された、バッテリ電源電圧Ｖｂ側の第３のトランジスタＴＲ３と、接地側の第４のトランジスタＴＲ４との中間点に接続されている。この通電方向切換え回路１００ｂでは、図３に示すように、第１のトランジスタＴＲ１のベース端子と第４のトランジスタＴＲ４のベース端子に対する通電のみをＯＮにすることにより、コイル３１へ流れる電流の方向が所定方向となる。また、第２のトランジスタＴＲ２のベース端子と第３のトランジスタＴＲ３のベース端子に対する通電のみをＯＮにすることにより、コイル３１へ流れる電流の方向が、所定方向とは逆転し、反所定方向となる。なお、以下の本実施形態の説明では、所定電流方向を正方向、反所定電流方向を逆方向と呼ぶ。

なお、ここで、ＥＣＵ１００は、システムを制御する手段の一つとして、
燃料噴射弁２の駆動コイルへの通電方向を切換える切換手段を有する。この切換え手段は、通電方向を切換えることで、コイル３１に流れる電流方向を正方向から逆方向へ、あるいは逆方向から正方向へ切換えられる。

上述の構成を有する燃料噴射装置１の動作、特に燃料噴射弁２の作動について以下図４から図６に従って説明する。図４から図６はＥＣＵ１００から駆動コイル（詳しくはコイル３１）へ供給されるバッテリ電源の電流の方向を、電池の向きで模式的に表す。まず、駆動コイルへの非通電状態（図４参照）、駆動コイルへの通電方向が正方向状態（図５参照）、駆動コイルへの通電方向が逆方向状態（図６参照）についてそれぞれ説明する。

（１）図４に示す駆動コイルへの非通電状態では、永久磁石２２に対峙するコア２３は、永久磁石２２による磁力により磁化され、永久磁石２２のコア２３側端面に吸引される。このとき、永久磁石２２のコア２３側端面の磁極のＳ極に対して、磁化されたコア２３におけるアーマチャ２５側端面、および反アーマチャ２５側端面すなわち永久磁石２２側端面の磁極はそれぞれＳ極、Ｎ極となる。一方、駆動コイルすなわちコイル３１は非通電状態にあるため、コイル３１には電磁力は生じず、ノズルニードル２６が、圧縮スプリング２４によって、弁座２９ａに向けて押される。その結果、燃料噴射弁２は閉弁し、燃料噴射されることはない。

（２）図５に示す駆動コイルへの通電方向が正方向状態では、コイル３１に通電され、コイル３１には電磁力が生じる。さらに、駆動コイルへの通電方向が正方向であるため、図５に示すように、永久磁石２２に常に生じる磁界の方向とコイル３１に生じる磁界の方向が同じとなる。このとき、永久磁石２２による磁力（以下、定常磁力と呼ぶ）に加えてコイル３１の電磁力をバイアスされた磁力がコア２３に作用する。その結果、バイアスされた磁力によって磁化されたコア２３はアーマチャ２５を引きつけ、アーマチャ２５に協働するノズルニードル２６が弁座２９ａから離間する。このとき、コア２３は永久磁石２２に吸着され、係止部材１６によって規制されているため、ノズルニードル２６のリフト量Ｈは高リフト状態にある（Ｈ＝ＨＤ２）。なお、図５および図６に示す矢印方向は磁界の方向つまり磁力線を表す。なお、図５において、コイル３１の電磁力による磁力線と永久磁石２２の磁力による磁力線とを便宜的に別々に表したが、これら磁力線の磁力はバイアスされるため、コイル３１と永久磁石２２の磁力線は一つの大きな磁力線となる。

（３）図６に示す駆動コイルへの通電方向が逆方向状態では、駆動コイルへの通電方向が逆方向であるため、図６に示すように、永久磁石２２に常に生じる磁界の方向とコイル３１に生じる磁界の方向が逆方向となる。このとき、永久磁石２２による定常磁力に対して反発するコイル３１の電磁力がコア２３に作用する。コア２３がコイル３１の電磁力によって磁化されると、コア２３の永久磁石２２側端面の磁極がＳ極となって、図５におけるコア２３の永久磁石２２側端面の磁極のＮ極とは逆となり、コア２３の磁極の極性は逆転する。永久磁石２２のコア２３側端面の磁極のＳ極と反発する。その結果、コア２３は、ノズルニードル２６側の係止部材１５へ移動し、係止部材１５によって規制される。一方、コイル３１によって磁化されたコア２３はアーマチャ２５を引きつけ、アーマチャ２５に協働するノズルニードル２６が弁座２９ａから離間する。このとき、コア２３は永久磁石２２の磁力の反発力によって弁座２９側に押出され、係止部材１５によって規制されているため、ノズルニードル２６のリフト量Ｈは低リフト状態にある（Ｈ＝ＨＤ１であって、ＨＤ１＜ＨＤ２）。

なお、駆動コイルへの通電方向を正方向状態あるいは逆方向状態に設定する際、コイル３１に巻回方向に従って流れる電流は軸方向の一方方向に作用する磁界を発生する。正方向状態から逆方向状態に駆動コイルへの通電方向を切換えると、コアに加わる磁界の方向つまり磁力の方向は反転する。この磁力の反転によってもコア２３を軸方向に変位するように作用することは可能である。なお、上述のように永久磁石２２をコア２３の反アーマチャ２５側に配置することが好ましい。永久磁石２２とコイル３１の磁力をバイアスした磁力、あるいは永久磁石２２に反発するコイル３１の磁力を、コア２３に作用させることができるので、コア２３を軸方向に変位させることが容易である。

なお、上記リフト量Ｈ＝ＨＤ２（ＨＤ２＞ＨＤ１）は、上述の開口面積上限側リフト量より小さいか僅かに大きい程度に設定することが好ましい。係止部材１５、１６によって規制されるコア２３の軸方向位置に応じて、開口面積を可変にすることが可能である。

次に燃料噴射装置１の全体動作を説明する。ＥＣＵ１００は各種センサの信号からエンジンの運転状態を判断する。そして、判断したエンジンの運転状態に基いて、燃料噴射弁２の燃料噴射時におけるノズルニードル２６のリフト量Ｈが高リフト状態（Ｈ＝ＨＤ２）にあるとＥＣＵ１００が判断した場合には、ＥＣＵ１００は通電方向切変え回路１００ｂの第１および第４のトランジスタＴＲ１、ＴＲ４をオン動作させ、駆動コイルへの通電方向を正方向にする。その結果、燃料噴射時におけるノズルニードル２６のリフト量ＨをＨ＝ＨＤ２に制御する。一方、ノズルニードル２６のリフト量Ｈが低リフト状態（Ｈ＝ＨＤ１）にあるとＥＣＵ１００が判断した場合には、ＥＣＵ１００は通電方向切変え回路１００ｂの第２および第３のトランジスタＴＲ２、ＴＲ３をオン動作させ、駆動コイルへの通電方向を逆方向にする。その結果、燃料噴射時におけるノズルニードル２６のリフト量ＨをＨ＝ＨＤ１に制御する。

この様に、ＥＣＵ１００によって駆動コイルへの通電方向が切換えられ、コア２３の極性が逆転する。コア２３の極性が逆転すると、永久磁石２２の定常磁力とコイル３１の電磁力がバイアスした磁力、あるいは永久磁石２２の定常磁力に反発するコイル３１の電磁力のいずれかがコア２３に作用する。コア２３にバイアスした磁力が作用する場合には、永久磁石２２側に吸引され、係止部材１６による軸方向位置に規制される。一方、永久磁石２２に反発するコイル３１の電磁力がコア２３に作用する場合には、コア２３は反永久磁石２２側つまり弁座２９ａ側に押出され、係止部材１５による軸方向位置に規制される。その結果、コア２３の変位動作によりアーマチャ２５の変位量つまりノズルニードル２６のリフト量Ｈを、ＨＤ２からＨＤ１へ、あるいはＨＤ１からＨＤ２へ変化させることができる。なお、リフト量を変化させることで、例えば開口面積が変わるため、単位時間当りの噴射量を変化させることが可能である。

高リフト状態（図５参照）および低リフト状態（図６参照）のいずれも、コイル３１へ通電し、コイル３１に電磁力を発生する。この電磁力によってアーマチャ２５を引きつけ、ノズルニードル２６の当接部２６ａを弁座２９ａから離間させる。その結果、燃料噴射弁２は開弁し、燃料が噴孔２８を通して噴射される。コイル３１への通電が停止されると、コイル３１に生じていた電磁力は消失する。ノズルニードル２６が圧縮スプリング２４により弁座２９ａに向けて押され、燃料噴射弁２は閉弁し、燃料噴射が遮断される。

その結果、コイル３１への通電期間を調節することで燃料噴射弁２から噴射される噴射量が調整される。さらに、コイル３１への通電期間が同一であっても、ノズルニードル２６のリフト量Ｈを、Ｈ＝ＨＤ１あるいはＨ＝ＨＤ２のいずれかに設定することによって噴射量を変化させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、従来のようにソレノイドつまり駆動コイル（詳しくはコイル３１）を二つも設けてそれぞれに電磁力を発生するように駆動制御することなく、コア２３における磁化された極性つまり磁極を逆転させ、単位時間当りの噴射量を増減させるようにコア２３を変位させることが可能である。

したがって、単位時間当りの噴射量つまり噴射率等の噴射・噴霧特性を変化させる機能を、従来技術に比べて構成を簡素化させて提供することが可能である。

なお、コア２３の極性を逆転するために、駆動コイルへの通電方向を切換える切換手段を、例えば制御手段としてのＥＣＵ１００に持たせる必要はあるが、通電方向切換え回路１００ｂを構成する四つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４が増える程度である。従来の二つの駆動コイルを有する構成に比べて、駆動コイルをそれぞれ駆動制御する制御回路の個数、駆動コイルの個数が低減できるとともに、安価な燃料噴射装置１を提供することができる。

また、磁化部材２２として、永久磁石を用いるので、常に所定の磁力を発生させられるため、従来技術のソレノイドのように磁力発生するための電力供給が不要である。したがって、噴射率等の噴射・噴霧特性を変化させる機能を有する燃料噴射装置１を駆動するための消費電力量の低減が図れる。

さらに、以上説明した本実施形態によれば、高リフト状態（図５参照）および低リフト状態（図６参照）のいずれも、コイル３１へ通電し、コイル３１に電磁力を発生するので、従来のようにソレノイドつまり駆動コイルを例えば二つ設けてストッパ用駆動コイルを非通電、通電することでノズルニードルのリフト量を切換えることはない。したがって、非通電状態つまり消磁がなされてリフト量が切換えられる従来構成に比べて、リフト量切換えの応答性の向上が図れる。

さらになお、以上説明した本実施形態において、駆動コイル３１の通電方向を切換えることで、ノズルニードル２６のリフト量を高リフト状態（図５参照）、低リフト状態（図６参照）に設定することが可能なこと、そのリフト量を高リフト、低リフトに切換えることで単位時間当りの噴射量を増減させられることを説明した。さらに、単位時間当りの噴射量つまり単位時間当りの燃料流量を増減することで、燃料噴射弁２から噴射される燃料の運動エネルギを増、減するができるので、燃焼室において空気と混合するため形成される噴霧の到達距離を変化（詳しくは増、減）させることが可能である。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を、図７から図９に従って説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。図７は、本実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。図８および図９は、図７の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、それぞれ、駆動コイルへの通電方向の正方向状態を示す部分断面図、駆動コイルへの通電方向の逆方向状態を示す部分断面図である。

第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した永久磁石２２の配置位置を、燃料噴射弁２の内部に代えて、図７に示すように、燃料噴射弁２の外部側に配置する。なお、図８および図９に示す矢印方向は磁界の方向つまり磁力線を表す。図８において、コイル３１の電磁力による磁力線と永久磁石２２の磁力による磁力線とを便宜的に別々に表したが、これら磁力線の磁力はバイアスされるため、コイル３１と永久磁石２２の磁力線は一つの大きな磁力線となる。この様な構成にしても、永久磁石２２に生じる磁力が、コイル２３の変位動作に影響を及ぼすものであれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。コイル２３の変位動作に影響を及ぼす永久磁石２２の磁力とは、ＥＣＵ１００によって駆動コイルへの通電方向が逆方向に切換えられたとき（図９参照）、駆動コイルの電磁力によって磁化されたコア２３に反発し、コア２３を弁座２９ａ側に向けて押し出し、コア２３を係止部材１５へ到達させることが可能な磁力以上の大きさであればよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明したコア２３と永久磁石２２との間に、図１０に示すように、磁性体１９を設ける。図１０は、本実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。図１１、図１２、および図１３は、本実施形態の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、それぞれ、駆動コイルの非通電状態を示す部分的断面図、駆動コイルへの通電方向の正方向状態を示す部分的断面図、駆動コイルへの通電方向の逆方向状態を示す部分的断面図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態で説明した永久磁石２２の磁極配置に対して、図１１に示すように、コア２３側の端面をＮ極、反コア２３側の端面をＳ極に逆配置している。この永久磁石２２の磁極の逆配置に伴い、コイル３１の巻回方向を逆転させている。この様に構成することで、ＥＣＵ１００（詳しくは通電方向切換え回路１００ｂ）の切換えによる駆動コイル（詳しくはコイル３１）への通電方向（電流）特性（図３参照）をそれぞれ反転させる必要はなくなる。

磁性体１９は、磁性材料よりなり、外部磁界を取り去れば磁力を失う軟磁性材料が好ましい。なお、比較的磁化され易く、残留磁気が比較的少ない磁性材料であれば、硬磁性材料あるいは強磁性材料等であってもよい。なお、以下、本実施形態で説明する磁性体１９は、軟磁性材料とする。

図１０に示すように、磁性体１９は、コア２３の永久磁石２２側方向（図１０では軸方向上方）への移動量を規制する機能を有する。なお、磁性体１９は、コア２３側端面が、コア２３にほぼ全面で当接する略平面形状に限らず、コア２３の磁性体１９側の端面の一部に当接するように略円環状の段差（図示せず）を有する段付平面のものであってもよい。磁性体１９のコア２３側端面を、コア２３の磁性体１９側の端面の一部に当接するように構成することで、コア２３が磁性体１９に磁力によって一旦は連結しても、コア２３の磁性を逆転させたとき、磁性体１９からコア２３を連結を解除して離脱させ易くすることが可能である。

さらになお、本実施形態では、コア２３を弁ボディ２９に向けて付勢する付勢手段（以下、スプリング）４２を有するように構成することが好ましい。具体的には、スプリング４２は、図１０に示すように、燃料噴射弁の燃料通路内に固定されたブッシュ４１と、コア２３の間に挟み込まれており、コア２３を係止部材１５に向けて所定の付勢力で付勢する。

上述の構成を有する燃料噴射装置１における燃料噴射弁２の作動について以下図１１から図１３に従って説明する。

（１）図１１に示す駆動コイル（詳しくはコイル３１）の非通電状態では、永久磁石２２の磁束の流れは、磁性体１９を通って閉回路を形成する。永久磁石２２の磁力は、磁性体１９を通じてコア２３に及ばないため、コア２３を永久磁石２２に吸引する吸引力は生じない。一方、駆動コイルは非通電状態にあるため、コイル３１には電磁力は生じず、ノズルニードル２６は、圧縮スプリング２４によって弁座２９ａへ押付けられる。その結果、燃料噴射弁１は閉弁し、燃料噴射されることはない。

なお、スプリング４２の付勢力によってコア２３が係止部材１５に向けて付勢される場合には、この付勢力によって係止部材１５つまりリフト量Ｈが低リフト状態に設定される。

（２）図１２に示す駆動コイルへの通電方向が正方向状態では、コイル３１に通電され、コイル３１には電磁力が発生する。このとき、コイル３１の巻回方向が第１の実施形態とは逆方向に巻回されているため、永久磁石２２に常に生じる磁界の方向とコイルに生じる磁界の方向が逆方向となる。具体的には、コア２３の永久磁石２３側端面の磁極がＮ極となって、永久磁石２２のコア２３側端面の磁極のＮ極と反発する関係となる。

このとき、コア２３には、永久磁石２２による定常磁力に対して反発するコイル３１の電磁力が作用する。このコイル３１の電磁力すなわち磁束の流れは、図１２に示すように、永久磁石２２自体に直接作用せず、磁性体１９に作用する。その結果、コイル３１の磁束の流れは、その磁束の流れに対して磁気抵抗となる永久磁石２２の磁束の流れに妨げられない。そのため、第１の実施形態の燃料噴射弁に比べて、コイル３１に発生する電磁力を約半分程度にしても、同等以上の動作力を得ることが可能である。

その結果、コア２３は、ノズルニードル２６側の係止部材１５へ移動し、係止部材１５によって規制される。一方、コイル３１によって磁化されたコア２３はアーマチャ２５を引きつけ、ノズルニードル２６を弁座２９ａから離間させる。このとき、係止部材１５によってノズルニードル２６のリフト量の最大リフト量が規制されているため、噴射が開始された燃料噴射弁におけるノズルニードル２６のリフト量Ｈは低リフト状態（Ｈ＝ＨＤ１）に制限される。

なお、ここで、永久磁石２２で作る磁気回路とコイル３１で作る磁気回路は、永久磁石２２とコア２３との間に挟まれた磁性体１９を通じて、それぞれ閉回路を形成する。

（３）図１３に示す駆動コイルへの通電方向が逆方向状態では、駆動コイルへの通電方向を正方向から逆方向に切換えられるため、コイル３１に発生する電磁力による磁界の方向は、永久磁石２２に常に生じる磁界の方向と同じとなる。このとき、コア２３には、永久磁石２２による定常磁力に加えてコイル３１の電磁力をバイアスされた磁力が作用する。その結果、コア２３は磁性体１９側に引きつけられ、磁性体１９に規制されるため、ノズルニードル２６のリフト量は高リフト状態（Ｈ＝ＨＤ２）となる。一方、コイル３１と永久磁石２２によって磁化されたコア２３はアーマチャ２５を引きつけ、ノズルニードル２６を弁座２９ａから離間させる。噴射が開始された燃料噴射弁におけるノズルニードル２６のリフト量Ｈは高リフト状態（Ｈ＝ＨＤ２）に制限される。

以上説明した本実施形態によれば、コア２３と永久磁石との間に磁性体１９を設けるので、コイル３１の電磁力によりコア２３（詳しくはコア２３およびアーマチャ２５）に生じる磁界の方向が永久磁石２３の磁界の方向と逆方向となる駆動コイルへの通電方向が逆方向状態において、駆動コイルの磁束の流れは、その磁束の流れに対して磁気抵抗となる永久磁石２２自身に直接作用せず、磁性体１９に作用する。そのため、駆動コイルの磁束の流れは、永久磁石２２の磁束により妨げられることを防止される。したがって、駆動コイルに発生する電磁力を効率的に利用することができる。

例えば永久磁石２２で作る磁気回路とコイル３１で作る磁気回路が磁性体１９を配置することなく直接対向してこれらの磁束が相殺し合う現象の発生を防止できる。アーマチャ２５をコア２３側へ移動させる必要な動作力を得るために、コイル３１へ通電する電流を増加する等電磁力を増加させる必要はない。そのため、駆動コイルの高電流化、あるいは電磁駆動部の大型化が避けられ、小型化することが可能となる。

なお、本実施形態では、ほぼ同等以上の必要な動作力を得るのに、コイル３１に発生する電磁力を略半減させて対応可能とした。

なお、以上説明した本実施形態において、コア２３を係止部材１５に向けて付勢するスプリング４１を設けることで、駆動コイルの非通電状態および通電方向が正方向状態において、反アーマチャ２５側の磁性体１９に規制されるのではなく、アーマチャ２５側の係止部材１５に規制されるため、アーマチャ２５とコア２３のエアギャップを小さくするができる。したがって、駆動コイルの非通電状態および通電方向が正方向状態となってノズルニードル２６のリフト量Ｈが低リフト状態にあるとき、コア２３によってアーマチャ２５を吸引する吸引力の向上が図れる。

さらに、コア２３を係止部材１５に規制する作用力として、コイル３１に発生する電磁力に加えて、スプリング４２による付勢力を、コア２３に作用させられるので、低リフト状態での燃料噴射時に生じるおそれがあるノズルニードル２６のいわゆるバウンズ現象を防止することが可能である。例えばバウンズ現象を防止できるため、低リフト状態の噴射時でのノズルニードル２６のオーバーシュートの防止または抑制、あるいは微小噴射量を制御することを容易に行なえる。

さらになお、以上説明した本実施形態によれば、磁性体１９を追加しても、磁性体１９は第１の実施形態で説明した係止部材１６と同じ機能を有するので、係止部材１６を廃止することができる。したがって、部品点数を増加させることなく、燃料噴射弁２の機能の向上が図れる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、図１４および図１６に示すように、アーマチャ１２５に反発部材としての二つの永久磁石１２２ａ、１２２ｂを設けるとともに、コア１２３に、これら永久磁石１２２ａ、１２２ｂに軸方向に対峙可能な位置に空隙部または非磁性体部１２３ｋ（本実施例の図１６（ａ）では、空隙部）を設ける。図１４は、実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。図１５は、図１４の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、図１５（ａ）は駆動コイルへの通電方向の正方向状態を示す模式図、図１５（ｂ）は駆動コイルへの通電方向の逆方向状態を示す模式図である。図１６は、図１４中のコアおよび可動コアに係わる動作を説明する説明図あって、図１６（ａ）はコアおよび可動コア周りを示す軸方向断面図、図１６（ｂ）および図１６（ｇ）はそれぞれコアの径方向断面図、略円筒部材の内周の径方向断面図、図１６（ｃ）および図１６（ｄ）はそれぞれ可動コア、ノズルニードルにおける通電方向の正方向状態を示す径方向断面図、図１６（ｅ）および図１６（ｆ）はそれぞれ可動コア、ノズルニードルにおける通電方向の逆方向状態を示す径方向断面図である。なお、図１６において、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＡ−Ａからみた断面図、図１６（ｃ）および図１６（ｅ）は図１６（ａ）のＢ−Ｂからみた断面図、図１６（ｄ）および図１６（ｄ）は図１６（ａ）のＣ−Ｃからみた断面図、図１６（ｇ）は図１６（ａ）中のＣ−Ｃからみた断面図である。

第１の永久磁石１２２ａと第２の永久磁石１２２ｂとは、図１６（ｃ）および図１６（ｅ）に示すように、周方向に所定の角度θ離間して配置されている。また、第１の永久磁石１２２ａと第２の永久磁石１２２ｂとは、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、磁極が反転している。図１６（ｃ）に示すアーマチャ１２５にように、アーマチャ１２５のコア１２３側端面において、第１の永久磁石１２２ａの磁極がＮ極、第２の永久磁石１２２ｂの磁極がＳ極に配置される。

さらに、ノズルニードル１２６には、金属内筒部材１１４のアーマチャ収容孔１１４ｅ内に設けられた係止め穴１１４ｋ（図１６（ｇ）参照）に対して、周方向の所定位置では係止め穴１１４ｋとの軸方向の係止を解除可能な係止部１２６ｋを有する。本実施例では、係止穴１１４ｋは略矩形形状（図１６（ｇ）参照）、係止部１２６ｋは、係止穴１１４ｋの略矩形形状に対応して、図１６（ｄ）に示すように略水平に配置したとき、挿通可能な略矩形形状を有する。なお、係止穴１１４ｋはアーマチャ収容孔１１４ｅ内に一体的に形成されていても、アーマチャ収容孔１１４ｅに固定されたリフト制限用係止部材１７に形成されていてもよい。

コア１２３は、金属内筒部材１１４に固定されている。

ここで、空隙部１２３ｋを有するコア１２３と、二つの上記関係の永久磁石１２２ａ、１２２ｂを有するアーマチャ１２５の作動について、以下図１５（ａ）および図１５（ｂ）に従って説明する。図１５（ａ）に示す駆動コイルへの通電方向が正方向状態では、コイル３１が通電されると、コイル３１に生じた電磁力によってコア１２３が磁化され、コア１２３のアーマチャ１２５側端面の磁極がＳ極となる。このとき、アーマチャ１２５のコア１２３側端面は、磁化されたコア１２３の磁力によって磁極をＮ極化されようとする。アーマチャ１２５の第２の永久磁石１２２ｂとコア１２３とは互いにＳ極同士の関係となるため、互いに反発し合って離れようとする力が働く。その結果、図１５（ａ）の右方向にアーマチャ１２５が回転する。そしてアーマチャ１２５が回転して第２の永久磁石１２２ｂが空隙部１２３ｋの軸方向に対峙する位置まで回転して停止する。これにより、係止穴１１４ｋと係止部１２６ｋとの配置関係は図１６（ｃ）および図１６（ｄ）の関係となり、係止部１２６ｋは係止穴１１４ｋに挿通可能となって、係止穴１１４ｋと係止部１２６ｋの軸方向の係止が解除される。その結果、ノズルニードル１２６の燃料噴射時のリフト量ＨはＨ＝ＨＤ２となる。一方、図１５（ｂ）に示す駆動コイルへの通電方向が逆方向状態では、コア１２３のアーマチャ１２５側端面の磁極がＮ極となる。このとき、アーマチャ１２５のコア１２３側端面は、磁化されたコア１２３の磁力によって磁極をＳ極化されようとする。アーマチャ１２５の第１の永久磁石１２２ａとコア１２３とは互いにＮ極同士の関係となるため、互いに反発し合って離れようとする力が働く。その結果、図１５（ｂ）の左方向にアーマチャ１２５が回転する。そしてアーマチャ１２５が回転して第１の永久磁石１２２ａが空隙部１２３ｋの軸方向に対峙する位置まで回転して停止する。これにより、係止穴１１４ｋと係止部１２６ｋとの配置関係は図１６（ｅ）および図１６（ｆ）の関係となり、係止部１２６ｋは係止穴１１４ｋに挿通不可能となって、係止穴１１４ｋと係止部１２６ｋが軸方向の係止される。その結果、図１４に示すように、ノズルニードル１２６の燃料噴射時のリフト量ＨはＨ＝ＨＤ１となる。

以上説明した本実施形態によれば、コア１２３には空隙部１２３ｋを設け、アーマチャ１２５には、空隙部１２３ｋに軸方向に対峙する位置に、第１の永久磁石１２２ａと、第１の永久磁石１２２ａに対して磁極を反転する第２の永久磁石１２２ｂとを周方向に所定の角度θ離間して配置するので、コア１２３の磁極を逆転させ、アーマチャ１２５を周方向に変位させることが可能である。さらに、空隙部（非磁性体部）１２３ｋが、第１の永久磁石１２２ａおよび第２の永久磁石１２２ｂに軸方向に対峙可能に配置されているので、コア１２３の磁化した磁極の極性が逆転したとときに、コア１２３と第１の永久磁石１２２ａの反発、あるいはコア１２３と第２の永久磁石１２２ｂの反発のいずれかによる回転力に従って回転し、周方向の所定位置へ誘導することが可能である。

以上説明した本実施形態において、コア１２３に空隙部１２３ｋ、アーマチャ１２５に二つの上記関係の永久磁石１２２ａ、１２２ｂとして説明したが、コア１２３およびアーマチャ１２５のいずれか一方に空隙部（または非磁性体部）を設け、空隙部（または非磁性体部）に軸方向に対峙する他方の位置には、第１の永久磁石と、第１の永久磁石に対して磁極を反転する第２の永久磁石とが周方向に所定の角度離間して配置されていれば、本実施形態と同様な効果を得ることができる。

以上説明した本実施形態によれば、コア１２３の磁極を逆転させ、アーマチャ１２５を周方向に変位させることが可能であるので、アーマチャ１２５の周方向の変位に同期してノズルニードル１２６のリフト量Ｈを変化させる構成を有する燃料噴射装置に好適である。

（第５の実施形態）
第５の実施形態では、第４の実施形態で説明した第１および第２の永久磁石をアーマチャ１２５に配置する構成に代えて、図１７に示すように、ストッパ１８に設ける。図１７は、本実施形態の燃料噴射装置を示す部分的断面図であって、図１７（ａ）は軸方向断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）中のコアの径方向断面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）中のストッパの径方向断面図である。なお、図１７において、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＤ−Ｄからみた断面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のＥ−Ｅからみた断面図である。

図１７（ａ）に示すように、ストッパ１８は、コア１２３とアーマチャ２５との間に配置され、回転可能で回転に従い軸方向に変位可能である。このストッパ１８としては、図１７（ａ）に示すように、コア１２３の外周側と金属内筒部材２１４のアーマチャ収容孔２１４ｅとが螺合可能なねじ等で形成されている。このストッパ１８は、ノズルニードル２６のリフトを規制し、ストッパ１８の軸方向の変位に応じてリフト量Ｈを制限する。

ストッパ１８には、コア１２３に配置された空隙部１２３ｋに軸方向に対峙可能な第１の永久磁石２２２ａと、第１の永久磁石２２２ａに対して磁極を反転する第２の永久磁石２２２ｂとが周方向に所定の角度離間して配置されている。

この様な構成にしても、第４の実施形態と同様に、コア１２３の磁極を逆転させ、ストッパ１８を周方向に変位させることが可能である。さらに、空隙部（非磁性体部）１２３ｋが、第１の永久磁石２２２ａおよび第２の永久磁石２２２ｂに軸方向に対峙可能に配置されているので、コア１２３の磁化した磁極の極性が逆転したとときに、コア１２３と第１の永久磁石２２２ａの反発力、あるいはコア１２３と第２の永久磁石２２２ｂの反発力のいずれかを利用した回転力に従って、周方向の所定角度だけストッパ１８を回転させて停止することが可能である。その結果、ストッパ１８は、回転動作における所定回転角に従い所定の軸方向変位が可能である。したがって、コア１２３の磁極を逆転させ、ストッパ１８の軸方向の変位に応じて、アーマチャ２５の軸方向の変位量つまりノズルニードル２６のリフト量Ｈを、ＨＤ２からＨＤ１へ、あるいはＨＤ１からＨＤ２へ変化させることができる。

なお、上記二つの永久磁石２２２ａ、２２２ｂに限らず、コア１２３の磁化された磁極の極性を逆転させ、コア１２３に対してストッパ１８を周方向に回転可能な反発部材であればいずれの部材であってもよい。

（第６の実施形態）
第６の実施形態では、第５の実施形態で説明したストッパ１８に、図１８に示すように、燃料流路を閉塞、開口可能な流路遮断部１８ｆを設ける。なお、この場合、ストッパ１８は、回転のみ可能とし、ねじ等の螺合部が必要な回転に従い軸方向変位可能な機能はない。図１８は、本実施形態の燃料噴射装置を示す部分的断面図であって、図１８（ａ）は軸方向断面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のコアの径方向断面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）中のストッパの径方向断面図である。なお、図１８において、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＦ−Ｆからみた断面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）のＧ−Ｇからみた断面図である。

金属内筒部材３１４の壁部には、図１８（ａ）に示すように、金属内筒部材３１４の壁部の内周側を流れて弁座２９へ延出する燃料流れ経路から分岐して、燃料が別経路で弁座２９ａ側へ流れる分岐燃料流路３１４ｆを備えている。分岐燃料流路３１４ｆの開口端は、弁座２９ａの略近傍の上流側に設けられている。ストッパ１８は、図１６（ｃ）に示すように所定の回転角の範囲で回動することで、分岐燃料流路３１４ｆを閉塞、開口を行なう。なお、金属内筒部材３１４の壁部はアーマチャ収容孔３１４ｅを形成する。

この様な構成においても、第５の実施形態と同様に、コア１２３の磁極を逆転させ、ストッパ１８を周方向に変位させることが可能である。その結果、ストッパ１８の回転動作により流路遮断部１８ｆを介して分岐燃料流路３１４ｆを閉塞、開口することが可能である。

さらに、ストッパ１８の回転動作によって分岐燃料流路３１４ｆの開口、閉塞を切換えられることで、燃料流れ経路を流れる燃料の主流に対して、弁座２９ａの直前へ分岐燃料流路４１４ｆを流れる燃料の分流を供給、供給停止することができる。主流の燃料に分流の燃料が供給される場合には、分流の燃料による主流の燃料への衝突により噴孔２８から噴射される燃料噴霧にスワール等を発生させることが可能である。また、主流の燃料噴射の噴射方向を、分流の燃料による衝突で、主流の燃料噴射の噴射方向を変化させることも可能である。

したがって、コア１２３の極性を逆転させることで、ストッパ１８の回転動作により流路遮断部１８ｆを介して分岐燃料流路３１４ｆの閉塞、開口を切換えるため、スワール等による噴霧形状を変化させること、つまり噴射・噴霧特性を変化させることが可能となる。

以上説明した実施形態において、コア２３、１２３が駆動コイルの通電により生じた電磁力によって磁化される場合、磁化されたコア２３、１２３の磁力によって、アーマチャ２５、１２５もコア２３、１２３と同じ極性で磁化され、吸引される。したがって、コアあるいはアーマチャの極性を逆転させ、コアあるいはアーマチャを変位させることが可能である。コアあるいはアーマチャを変位動作させて単位時間当りの噴射量を増減させることが可能である。単位時間当りの噴射量つまり噴射率等の噴射・噴霧特性を変化させることが可能である。また、コアあるいはアーマチャの極性を逆転させ、燃料噴射弁２内を流れる燃料流れ経路のうち一部の分岐燃料流路等の経路を閉塞、開口することで、スワール等による噴霧形状を変化させること、つまり噴射・噴霧特性を変化させることが可能となる。

（第７の実施形態）
以上説明した第１の実施形態から第６の実施形態では、ＥＣＵ１００によって通電方向が切換えられる駆動コイル（詳しくはコイル３１）と、永久磁石２２、１２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ、２２２ｂとを有する燃料噴射弁２で説明した。これら永久磁石は、強磁性材が磁化され常時磁力を発生するものに限らず、磁力を発生するものであればいずれでもよい。

第７の実施形態では、図１９に示すように、ＥＣＵ１００によって通電方向が切換えられるコイル３１と、ＥＣＵ１００によって通電可能な第２の駆動コイル（詳しくはコイル５１）とを備える。図１９は、本実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。

第２の駆動コイルは、コイル５１、スプール、およびターミナルとで構成されている。コイル５１はコイル３１と同様に通電、通電停止により、電磁力を発生、消失する。コイル５１がＥＣＵ１００によって通電され電磁力を発生したときの磁極は、第２の実施形態における図８、図９に示す永久磁石２２の磁極と同じになる。

この様に構成しても、ＥＣＵ１００によってコイル３１の通電方向が切換えられることでノズルニードル２６のリフト量が切換えられる。従来構成のように駆動コイルを二つ有するが、ストッパ用駆動コイルを非通電、通電することでノズルニードルのリフト量を切換えることはない。したがって、非通電状態つまり消磁がなされてリフト量が切換えられる従来構成に比べて、リフト量切換えの応答性の向上が図れる。

さらに、従来構成ではノズルニードルのリフト量が小さくなる側に付勢するスプリングが二つ必要であったが、リフトが小さくなる側にアーマチャ２５を付勢する圧縮スプリング２４だけでよい。したがって、単位時間当りの噴射量つまり噴射率等の噴射・噴霧特性を切換えもしくは変化させる機能を、従来に比べて構成を簡素化させて提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。 第１の実施形態に係わる電気的構成を示す模式的回路図である。 図２中の電磁コイルへの通電方向を切換える切換手段の切換動作を表す図である。 図１の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、駆動コイルの非通電状態を示す部分的断面図である。 図１の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、駆動コイルへの通電方向の正方向状態を示す部分的断面図である。 図１の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、駆動コイルへの通電方向の逆方向状態を示す部分的断面図である。 第２の実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。 図７の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、駆動コイルへの通電方向の正方向状態を示す部分断面図である。 図７の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、駆動コイルへの通電方向の逆方向状態を示す部分断面図である。 第３の実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。 図１０の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、駆動コイルの非通電状態を示す部分的断面図である。 図１０の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、駆動コイルへの通電方向の正方向状態を示す部分的断面図である。 図１０の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、駆動コイルへの通電方向の逆方向状態を示す部分的断面図である。 第４の実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。 図１４の燃料噴射装置の作動状態を示す模式的断面図であって、図１５（ａ）は駆動コイルへの通電方向の正方向状態を示す模式図、図１５（ｂ）は駆動コイルへの通電方向の逆方向状態を示す模式図である。 図１４中のコアおよび可動コアに係わる動作を説明する説明図あって、図１６（ａ）はコアおよび可動コア周りを示す軸方向断面図、図１６（ｂ）および図１６（ｇ）はそれぞれコアの径方向断面図、略円筒部材の内周の径方向断面図、図１６（ｃ）および図１６（ｄ）はそれぞれ可動コア、ノズルニードルにおける通電方向の正方向状態を示す径方向断面図、図１６（ｅ）および図１６（ｆ）はそれぞれ可動コア、ノズルニードルにおける通電方向の逆方向状態を示す径方向断面図である。 第５の実施形態の燃料噴射装置を示す部分的断面図であって、図１７（ａ）は軸方向断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）中のコアの径方向断面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）中のストッパの径方向断面図である。 第６の実施形態の燃料噴射装置を示す部分的断面図であって、図１８（ａ）は軸方向断面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のコアの径方向断面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）中のストッパの径方向断面図である。 第７の実施形態の燃料噴射装置の構成を表す部分的断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射装置
２ 燃料噴射弁
２ａ 弁部
２ｂ 電磁駆動部
１４ 金属内筒部材（略円筒部材）
１５、１６ 係止部材
２２ 永久磁石（磁化部材）
２３ コア
２５ アーマチュア（可動コア）
２５ｅ アーマチュア収容孔
２６ ノズルニードル
２６ａ 当接部
２８ 噴孔
２９ 弁ボディ
２９ａ 弁座
３１ コイル（駆動コイルの一部）
１００ ＥＣＵ（制御手段）
１００ａ 制御部
１００ｂ 通電方向切換え回路
ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４ トランジスタ（スイッチング素子）

Claims (9)

1. 噴孔の上流側に弁座を有するノズルボディと、前記ノズルボディに軸方向移動可能に収容され、前記弁座に当接、離間する当接部を有するノズルニードルと、ノズルニードルに協働する可動コアと、前記可動コアに軸方向に対峙し、磁性体からなるコアと、駆動コイルとを備え、
   前記コアあるいは前記可動コアの極性を逆転させ、単位時間当りの噴射量を増減させるように前記コアあるいは前記可動コアを変位可能とする燃料噴射装置において、
   前記コアの極性を逆転させたときに、前記コアを反可動コア側に吸引可能な磁化部材を備え、
   前記磁化部材が前記コアの反可動側に配置された永久磁石であり、
   前記コアと前記永久磁石との間には、磁性体が配設されていることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 噴孔の上流側に弁座を有するノズルボディと、前記ノズルボディに軸方向移動可能に収容され、前記弁座に当接、離間する当接部を有するノズルニードルと、ノズルニードルに協働する可動コアと、前記可動コアに軸方向に対峙し、磁性体からなるコアと、駆動コイルとを備え、
   前記コアあるいは前記可動コアの極性を逆転させ、単位時間当りの噴射量を増減させるように前記コアあるいは前記可動コアを変位可能とする燃料噴射装置において、
   前記コアあるいは前記可動コアの極性を逆転させ、前記コアあるいは前記可動コアを周方向に変位可能としたことを特徴とする燃料噴射装置。
3. 前記コアおよび前記可動コアのいずれか一方には空隙部または非磁性体部が配置され、
   前記空隙部または前記非磁性体部に軸方向に対峙する他方の位置には、第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石に対して磁極を反転する第２の永久磁石とが周方向に所定の角度離間して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記コアおよび前記可動コアは、外周側に前記駆動コイルが配置された略円筒部材の内周に収容され、
   前記可動コアまたは前記ノズルニードルには、前記内周に設けられた係止穴に対して周方向の所定位置では前記係止穴との係止を解除する係止部を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の燃料噴射装置。
5. 噴孔の上流側に弁座を有するノズルボディと、前記ノズルボディに軸方向移動可能に収容され、前記弁座に当接、離間する当接部を有するノズルニードルと、ノズルニードルに協働する可動コアと、前記可動コアに軸方向に対峙し、磁性体からなるコアと、駆動コイルとを備え、
   前記コアあるいは前記可動コアの極性を逆転させ、単位時間当りの噴射量を増減させるように前記コアあるいは前記可動コアを変位可能とする燃料噴射装置において、
   前記コアと前記可動コアとの間には、回転可能で回転に従い軸方向に変位可能なストッパを備え、
   前記ストッパには、前記コアあるいは前記可動コアの極性を逆転させたときに、前記コアあるいは前記可動コアに対して周方向に回転可能な反発部材を有していることを特徴とする燃料噴射装置。
6. 前記コアおよび前記可動コアのいずれか一方には空隙部または非磁性体部が配置され、
   前記反発部材は、前記空隙部または前記非磁性体部に軸方向に対峙する、第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石に対して磁極を反転し、周方向に所定の角度離間して配置された第２の永久磁石とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射装置。
7. 噴孔の上流側に弁座を有するノズルボディと、前記ノズルボディに軸方向移動可能に収容され、前記弁座に当接、離間する当接部を有するノズルニードルと、ノズルニードルに協働する可動コアと、前記可動コアに軸方向に対峙し、磁性体からなるコアと、駆動コイルと、前記コアおよび前記可動コアを内周側に収容し、外周側に前記駆動コイルが配置された略円筒部材と、前記略円筒部材の壁部内に設けられ、前記内周側の燃料の流れから分岐した燃料が前記弁座側へ流れる分岐燃料流路と、前記コアと前記可動コアとの間に設けられ、前記分岐燃料流路の閉塞、開口が可能な流路遮断部を有する回転可能なストッパとを備え、
   前記ストッパには、前記コアあるいは前記可動コアの極性を逆転させたときに、前記コアあるいは前記可動コアに対して周方向に回転可能な反発部材を有していることを特徴とする燃料噴射装置。
8. 前記コアおよび前記可動コアのいずれか一方には空隙部または非磁性体部が配置され、
   前記反発部材は、前記空隙部または前記非磁性体部に軸方向に対峙する、第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石に対して磁極を反転し、周方向に所定の角度離間して配置された第２の永久磁石とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
9. 前記駆動コイルへの通電方向を切換える切換手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。

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