JP4483940B2

JP4483940B2 - 燃料噴射弁

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Publication number: JP4483940B2
Application number: JP2007330282A
Authority: JP
Inventors: 清考吉丸; 豊治西脇
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: JP2009150346A; US7866577B2; DE102008055015B4; CN101463780B; US20090159729A1; DE102008055015A1; CN101463780A

Description

本発明は、内燃機関等に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。

従来、ニードル（弁部材）を電磁的に駆動させて、内燃機関等に燃料を噴射供給する燃料噴射弁が知られている（特許文献１、２参照）。
このような燃料噴射弁（インジェクタ）９１では、例えば、図１５に示すごとく、内部に燃料通路９６を形成してなるハウジング９１０内において、可動コア９２２及びニードル９４０は一体的に構成されており、軸方向へ往復移動する。また、ニードル９４０は、スプリング９２６によって閉弁状態となる方向に付勢されている。

そして、コイル９５１へ通電すると、ステータ９２１と可動コア９２２との間には磁気吸引力が発生する。これにより、一体の可動コア９２２及びニードル９４０は、スプリング９２６の付勢力に抗してステータ９２１方向へ移動して開弁する。一方、コイル９５１への通電を停止すると、一体の可動コア９２２及びニードル９４０は、スプリング９２６の付勢力によってステータ９２１とは反対方向へ移動して閉弁する。

特開２００５−１７１８４５号公報特開２００６−１７１０１号公報

しかしながら、上記構成の燃料噴射弁では、コイルへ通電した際に、一体の可動コア及びニードルがステータに対して衝突して跳ね返り（バウンス）を起こす。そのため、特に駆動時間が短い場合には、燃料噴射量が駆動時間に対して比例せず、燃料噴射量を制御することが困難となっていた。そして、制御できる最小の燃料噴射量を小さくすることができないという問題があった。

この問題を解決するために、可動コアとステータとの当接面積を増加させ、両者の間に発生するスクィーズ効果によるスクィーズ力を向上させ、コイル通電時（開弁時）のバウンスを低減する燃料噴射弁が提案されている。ところが、このような燃料噴射弁では、スクィーズ力を大きくすることによって、閉弁時におけるニードルの応答性が悪化する。そのため、制御できる最小の燃料噴射量が大きくなってしまう等の燃料噴射特性に問題が生じる。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、開弁時及び閉弁時において、バウンスを低減すると共に弁部材の応答性を高め、燃料噴射特性を向上させることができる燃料噴射弁を提供しようとするものである。

第１の発明は、筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に設けられた筒状のステータと、上記ハウジングの内周側に上記ステータと軸方向に対向して配設され、該ステータとの間に生じる磁気吸引力により該ステータに吸引されて当接する筒状の可動コアと、該可動コアと共に軸方向へ移動し、燃料通路を開閉して噴孔から燃料を噴射させる弁部材と、通電することにより磁界を形成して上記磁気吸引力を発生させるコイルとを有し、上記ステータの内部、上記弁部材の内部及び外部を含む上記ハウジング内に上記燃料通路を形成してなる燃料噴射弁において、
上記可動コアと上記弁部材とは別部品として構成され、該弁部材は上記可動コアの内周側に形成された貫通穴において摺動可能に貫通配置されており、
上記可動コアの上記ステータ側の端面における上記ステータに対向している領域には該ステータに吸引されて当接する当接面と当接しない非当接面とが設けられ、上記可動コアの上記当接面と上記ステータとが当接している状態において上記可動コアの上記非当接面と上記ステータとの間には隙間が形成されるよう構成されており、
上記燃料噴射弁は、上記可動コアよりも上流側の上記燃料通路と上記隙間とを連通するよう上記ステータに設けられたステータ連通路を有し、
該ステータ連通路は、上記ステータの内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする燃料噴射弁にある（請求項１）。
第２の発明は、筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に設けられた筒状のステータと、上記ハウジングの内周側に上記ステータと軸方向に対向して配設され、該ステータとの間に生じる磁気吸引力により該ステータに吸引されて当接する筒状の可動コアと、該可動コアと共に軸方向へ移動し、燃料通路を開閉して噴孔から燃料を噴射させる弁部材と、通電することにより磁界を形成して上記磁気吸引力を発生させるコイルとを有し、上記ステータの内部、上記弁部材の内部及び外部を含む上記ハウジング内に上記燃料通路を形成してなる燃料噴射弁において、
上記可動コアと上記弁部材とは別部品として構成され、該弁部材は上記可動コアの内周側に形成された貫通穴において摺動可能に貫通配置されており、
上記可動コアの上記ステータ側の端面における上記ステータに対向している領域には該ステータに吸引されて当接する当接面と当接しない非当接面とが設けられ、上記可動コアの上記当接面と上記ステータとが当接している状態において上記可動コアの上記非当接面と上記ステータとの間には隙間が形成されるよう構成されており、
上記燃料噴射弁は、上記可動コアよりも下流側の上記燃料通路と上記隙間とを連通するよう上記可動コアに設けられた可動コア連通路を有し、
該可動コア連通路は、上記可動コアの内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする燃料噴射弁にある（請求項３）。

上記第１及び第２の発明の燃料噴射弁は、上記コイルへ通電すると、上記ステータと上記可動コアとの間に磁気吸引力が発生する。そして、上記可動コアは、上記ステータに吸引されて当接する。このとき、上記弁部材は、上記可動コアと共に上記ステータ方向へ移動し、開弁状態となる。

ここで、本発明では、上記可動コアの上記ステータ側の端面における上記ステータに対向している領域（以下、適宜、対向領域という）には、該ステータに吸引されて当接する当接面と当接しない非当接面とが設けられ、該非当接面と上記ステータとの間には、隙間が形成されている。そして、上記可動コアよりも上流側の上記燃料通路と上記隙間とを連通するよう上記ステータに設けられたステータ連通路又は上記可動コアよりも下流側の上記燃料通路と上記隙間とを連通するよう上記可動コアに設けられた可動コア連通路が設けられている。

そのため、開弁時において、上記可動コアが上記ステータに当接したとき、当接するのは上記可動コアの上記当接面のみであり、上記非当接面は上記ステータに当接しない。すなわち、上記可動コアの上記非当接面と上記ステータとの間に形成された上記隙間は、当接時においても隙間（空間）として維持される。よって、上記隙間と該隙間に連通する上記ステータ連通路又は上記可動コア連通路（以下、適宜、両連通路を合わせて単に連通路という）とは、上記可動コアと上記ステータとの間に存在する燃料を上記燃料通路へ逃がす空間として機能することになる。

これにより、上記可動コアが上記ステータに当接することにより両者の間で押し退けられた燃料を上記隙間から上記連通路に流出させることができる。それ故、開弁時に上記可動コアに働く流体抵抗を小さくすることができ、上記可動コアと共に移動する上記弁部材の応答性を向上させることができる。具体的には、開弁時における上記弁部材の移動速度を向上させることができ、開弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる。

また、本発明では、上記可動コアと上記弁部材とは、別部品として構成されている。そして、該弁部材は、上記可動コアの内周側に形成された貫通穴において摺動可能に貫通配置されている。すなわち、上記可動コアと上記弁部材とは、別体で設けられた二体構造となっており、互いに固定されておらず、軸方向に相対移動可能となっている。

そのため、開弁時において、上記可動コア及び上記弁部材が共に上記ステータ方向へ移動し、上記可動コアが上記ステータに当接（衝突）したとき、上記可動コアは、上記ステータとの衝突による衝撃によって上記ステータとは反対方向への慣性力を有する。一方、上記弁部材は、そのまま移動を継続しようとする上記ステータ方向への慣性力を有する。つまり、衝突時に上記ステータに及ぼされる慣性重量は、上記可動コアのみとなる。

これにより、衝突時の慣性重量（衝突エネルギー）は、上記可動コアと上記弁部材とが固定された一体構造である場合に比べて小さくなり、開弁時における部材同士の衝突による跳ね返り、いわゆるバウンスを大幅に低減することができる。それ故、開弁時における燃料噴射量を精度よく制御することができる。

また、上記可動コアが上記ステータに当接したとき、両者の当接部分には燃料によるスクィーズ力が発生する。このスクィーズ力は、大きければ大きいほどバウンスを抑制することができる。しかしながら、上述したように、上記可動コアと上記弁部材とを二体構造としたことにより、開弁時におけるバウンスを大幅に低減することができる。そのため、従来に比べて、燃料噴射特性に影響を与えないバウンス量とするために必要なスクィーズ力を小さくすることができる。また、スクィーズ力の大きさに影響を及ぼす上記可動コアと上記ステータとの当接面積を小さくすることができる。
本発明では、上記可動コアの一部、つまり上記当接面のみが上記ステータと当接する構造を採用し、上記可動コアと上記ステータとの当接面積を小さくすることにより、スクィーズ力を小さくしている。

次いで、上記燃料噴射弁は、上記コイルへの通電を停止すると、当接状態にある上記ステータと上記可動コアとの間に発生していた磁気吸引力が消滅する。そして、上記可動コアは、上記ステータから離れる。このとき、上記弁部材は、上記可動コアと共に上記ステータとは反対方向へ移動し、閉弁状態となる。

ここで、本発明では、上述したように、当接状態の上記可動コアと上記ステータとの間に発生するスクィーズ力を小さくしている。それ故、閉弁時において、上記可動コアと上記ステータとの密着性が低くなり、上記可動コアが上記ステータから離れ易くなる。その結果、上記可動コアと共に移動する上記弁部材の応答性を向上させることができる。具体的には、上記弁部材が閉弁動作を開始するまでの時間を短縮することができる。

また、閉弁時においても、上記連通路を設けたことによる効果が得られる。すなわち、上記可動コアが上記ステータから離れた後、上記連通路から上記隙間を介して、上記可動コアの上記当接面と上記ステータとの間に燃料を流入させることができる。それ故、閉弁時においても、上記可動コアに働く流体抵抗を小さくすることができ、上記可動コアと共に移動する上記弁部材の応答性向上を図ることができる。具体的には、閉弁時における上記弁部材の移動速度を向上させることができ、閉弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる。

また、上記連通路は、上記可動コアの上記非当接面と上記ステータとの間に形成された上記隙間に連通している。すなわち、上記連通路は、スクィーズ力による効果を損なわないように、スクィーズ力に影響を与える上記可動コアの上記ステータに当接する面（当接面）とは関係のない場所に設けられている。そのため、本発明では、スクィーズ力による効果（例えば、開弁時において燃料噴射特性に影響を与えないバウンス量とする）を保持した状態で、上述したような、閉弁時における上記連通路を設けたことによる効果を得ることができる。

また、閉弁時においても、上記可動コアと上記弁部材とを二体構造としたことによる効果が得られる。すなわち、上記可動コア及び上記弁部材が共に上記ステータとは反対方向へ移動し、上記弁部材が弁座等に着座（衝突）したとき、衝突時に弁座等に及ぼされる慣性重量は、上記弁部材のみとなる。これにより、閉弁時におけるバウンスも大幅に低減することができ、閉弁後のバウンスによる余分な燃料噴射（２次噴射）を抑制することができる。

以上のように、本発明の燃料噴射弁によれば、上記可動コアと上記弁部材とを二体構造としたことにより、開弁時におけるバウンスを低減することができる。また、開弁時におけるバウンス低減により、開弁時のバウンス抑制に必要なスクィーズ力を小さくすることができ、閉弁時において上記弁部材が閉弁動作を開始するまでの時間を短縮することができる。そして、上記連通路（可動コア連通路、ステータ連通路）を設けたことにより、閉弁時における上記弁部材の移動速度を向上させることができ、閉弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる。

さらに、これと併せて、上記可動コアと上記弁部材とを二体構造としたことにより、閉弁時におけるバウンスを低減することができる。また、上記連通路を設けたことにより、開弁時における上記弁部材の移動速度を向上させることができ、開弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる。

上記第１及び第２の発明において、上記燃料噴射弁は、上記ステータ連通路及び上記可動コア連通路の少なくともいずれか一方を必ず有する。つまり、一方のみを有する構成としてもよいし、後述するように両方を有する構成としてもよい。

また、上記可動コアは、上記当接面及び上記非当接面を有する。
上記当接面及び上記非当接面は、例えば、上記可動コアの上記ステータ側の端面における対向領域の一部を突出させて上記当接面とし、それ以外の部分を上記非当接面とすることができる（後述する実施例１〜４の図２、図５〜図１２参照）。
また、上記ステータの上記可動コア側の端面の一部を突出させ、上記可動コアの上記ステータ側の端面における対向領域のうち、上記ステータに当接する部分を上記当接面とし、それ以外の部分を上記非当接面とすることもできる（後述する実施例４の図１３参照）。
なお、上記可動コア及び上記ステータの端面において突出させる部分は、その仕様に応じて自由に設定することができる。

上記第１の発明において、上記ステータ連通路は、上記ステータの内部を貫通するよう設けられている構成（後述する実施例３の図８、図９参照）である。
この場合には、上記ステータ連通路を設けたことによる効果、すなわち上記弁部材の応答性を高め、燃料噴射特性を向上させるという効果を充分に得ることができる。

また、上記燃料噴射弁は、上記可動コアよりも下流側の上記燃料通路と上記隙間とを連通するよう上記可動コアに設けられた可動コア連通路を有し、該可動コア連通路は、上記可動コアの内部を貫通するよう設けられている構成（後述する実施例１、２の図２、図５参照）とすることができる（請求項２）。
この場合には、上記可動コア連通路を設けたことによる効果、すなわち上記弁部材の応答性を高め、燃料噴射特性を向上させるという効果を充分に得ることができる。

また、上記ステータの上記可動コア側の端面における上記可動コアに対向している領域の面積に対する上記ステータ連通路が上記隙間に開口している面積の割合であるステータ連通路面積率は、３〜１２％であることが好ましい（請求項４）。
上記ステータ連通路面積率が３％未満の場合には、開弁時及び閉弁時において上記可動コアに働く流体抵抗を充分に小さくすることができないおそれがある。そのため、上記弁部材の応答性が低くなるおそれがある。一方、１２％を超える場合には、上記弁部材が開弁するために必要な磁気吸引力を充分に確保することができないおそれがある。

上記第１及び第２の発明において、上記可動コアの上記ステータ側の端面における上記ステータに対向している領域の面積に対する上記可動コア連通路が上記隙間に開口している面積の割合である可動コア連通路面積率は、３〜１２％であることが好ましい（請求項５）。
上記可動コア連通路面積率が３％未満の場合には、開弁時及び閉弁時において上記可動コアに働く流体抵抗を充分に小さくすることができないおそれがある。そのため、上記弁部材の応答性が低くなるおそれがある。一方、１２％を超える場合には、上記弁部材が開弁するために必要な磁気吸引力を充分に確保することができないおそれがある。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる燃料噴射弁（以下、インジェクタという）について、図１〜図３を用いて説明する。
本例のインジェクタ１は、図１に示すごとく、例えば直噴式のガソリンエンジンに適用されるものである。インジェクタ１は図示しないエンジンヘッドに搭載される。なお、インジェクタ１は、直噴式のガソリンエンジンに限らず、予混合式のガソリンエンジン、又はディーゼルエンジンなどに適用してもよい。
また、本例のインジェクタ１においては、噴孔３４が設けられている側を先端側（燃料通路６に関しては下流側）、その反対側を後端側（上流側）とする。

インジェクタ１は、燃料通路６を形成する筒状のハウジング１０を備えている。ハウジング１０は、パイプ１１、非磁性部１２及びホルダ１３により構成されており、例えばレーザ溶接等により一体的に接続されている。

パイプ１１の内周側には、ステータ２１が圧入により収容されている。ステータ２１は、筒状に形成されている。ステータ２１の内周側には、後述するアジャスティングパイプ２８及び第１スプリング２６が収容されている。なお、パイプ１１及びステータ２１は、磁性材料により形成されている。

パイプ１１の後端部１１２には、外部コネクタ１９が圧入されている。外部コネクタ１９は、後端部に燃料入口１９１を形成している。燃料入口１９１には、図示しない燃料ポンプにより燃料タンクから燃料が供給される。燃料入口１９１に供給された燃料は、外部コネクタ１９の内部に設けられたフィルタ部材１８を経由してパイプ１１の内周側のパイプ燃料通路６１に流入する。フィルタ部材１８は、燃料に含まれる異物を除去する。

パイプ１１の先端側には、非磁性部１２が配設されている。非磁性部１２は、非磁性材料により筒状に形成されている。また、非磁性部１２の先端側には、ホルダ１３が配設されている。ボルダ１３は、磁性材料により筒状に形成されている。非磁性部１２は、磁性材料により形成されているパイプ１１とホルダ１３との間の磁気的な短絡を防止している。

ホルダ１３の先端部１３１には、弁ボディ３１が収容されている。弁ボディ３１は、筒状に形成され、例えば圧入、溶接等によりホルダ１３の先端部１３１に固定されている。弁ボディ３１は、先端に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の内壁面に弁座３２を有している。弁ボディ３１の先端部には、噴孔３４が形成されている。噴孔３４は、弁ボディ３１の内側と外側とを連通している。噴孔３４は、単数又は複数のいずれであってもよい。

ホルダ１３の内周側には、可動コア２２及び弁部材としてのニードル４０が収容されている。可動コア２２は、ホルダ１３の内周側において軸方向へ往復移動可能である。可動コア２２は、磁性材料により筒状に形成されている。ニードル４０は、ホルダ１３の内周側に収容されている。ニードル４０は、可動コア２２と共に軸方向に往復移動可能であり、弁ボディ３１と略同軸上に配置されている。ニードル４０は、先端部にシール部４２を有している。シール部４２は、弁ボディ３１の弁座３２に着座可能である。

また、ニードル４０は、筒状に形成されており、内部にニードル燃料通路６２を形成している。ニードル４０の内部の燃料は、ニードル燃料通路６２から燃料孔４５を経由してニードル４０の外側のホルダ燃料通路６３へ流出する。

また、可動コア２２とニードル４０とは、別部品として構成されている。ニードル４０は、可動コア２２の内周側に形成された貫通穴２２０において摺動可能に貫通配置されている。すなわち、可動コア２２とニードル４０とは、別体で設けられており、互いに固定されておらず、軸方向に相対移動可能となっている。

また、図２（ａ）、（ｂ）に示すごとく、可動コア２２のステータ２１側の端面である可動コア後端面２３０におけるステータ２１に対向している領域（対向領域）には、ステータ２１に吸引されて当接する当接面２３１と当接しない非当接面２３２とが設けられている。可動コア２２の非当接面２３２とステータ２１との間には、隙間２０が形成されている。

本例では、可動コア２２の可動コア後端面２３０における対向領域の一部を突出させて当接面２３１とし、それ以外の部分を非当接面２３２としている。また、可動コア２２の内周部に当接面２３１が設けられ、可動コア２２の外周部に非当接面２３２が設けられている。

また、同図に示すごとく、可動コア２２には、可動コア２２よりも下流側の燃料通路６（ホルダ燃料通路６３）と隙間２０とを連通する可動コア連通路２５が設けられている。
本例では、可動コア連通路２５は、可動コア２２の内部を軸方向に貫通するよう設けられており、非当接面２３２において開口している。可動コア連通路２５は、可動コア２２の外周部に９０°間隔で４箇所設けられており、断面円形状を呈している。

また、図１に示すごとく、ニードル４０は、後端部において弾性部材である第１スプリング２６と接している。第１スプリング２６は、一方の端部がニードル４０の後端部に接しており、他方の端部がアジャスティングパイプ２８に接している。また、可動コア２２は、先端部において弾性部材である第２スプリング２７と接している。なお、上記弾性部材は、スプリングに限らず、例えば板ばね、又は気体や液体のダンパ等を適用可能である。

アジャスティングパイプ２８は、上述のごとく、ステータ２１の内周側に圧入されている。アジャスティングパイプ２８の圧入量を調整することにより、第１スプリング２６の荷重は調整される。第１スプリング２６は、軸方向へ伸びる力を有している。そのため、一体のニードル４０及び可動コア２２は、第１スプリング２６によりシール部４２が弁座３２に着座する方向へ押し付けられている。また、これと同時に、可動コア２２は、第２スプリング２７により可動コア２２の後端部がニードル４０のニードルストッパ４０１に接する方向へ押し付けられている。

パイプ１１の外周側には、コイルアセンブリ５０が配設されている。コイルアセンブリ５０は、コイル５１、モールド成形体５２及び電気コネクタ５３から一体に構成されている。コイル５１は、樹脂で形成されているモールド成形体５２によって被覆されている。コイル５１は、モールド成形体５２によって外周側及び内周側が覆われた状態で円筒状に形成されている。コイル５１は、パイプ１１の外周側を周方向へ連続して覆っている。モールド成形体５２および電気コネクタ５３は、樹脂により一体に形成されている。コイル５１は、配線部材５４により電気コネクタ５３のターミナル５５と接続している。

コイル５１の外周側には、プレートハウジング１４が配設されている。プレートハウジング１４は、筒状に形成されている。プレートハウジング１４は、パイプ１１との間においてモールド成形体５２に覆われたコイル５１を保持している。また、コイル５１の後端側には、カバー１５が配設されている。カバー１５は、コイル５１の後端側を覆っている。プレートハウジング１４及びカバー１５は、磁性材料により形成されている。

次に、上記構成のインジェクタ１の作動について説明する。
コイル５１への通電が停止されているとき、ステータ２１と可動コア２２との間には磁気吸引力は発生しない。そのため、可動コア２２は第１スプリング２６の押し付け力によりステータ２１から離れている（図２（ａ）参照）。その結果、コイル５１への通電が停止されているとき、ニードル４０のシール部４２は弁座３２に着座している（閉弁状態）。よって、燃料は噴孔３４から噴射されない。

コイル５１に通電されると、コイル５１に発生した磁界によりハウジングプレート１４、ホルダ１３、可動コア２２、ステータ２１及びカバー１５に形成された磁気回路に磁束が流れる。そのため、互いに離れているステータ２１と可動コア２２との間には磁気吸引力が発生する。これにより、ステータ２１と可動コア２２との間に発生する磁気吸引力が第１スプリング２６の押し付け力よりも大きくなると、可動コア２２及びニードル４０はステータ２１方向へ移動する。そして、可動コア２２の当接面２３１がステータ２１に当接（衝突）する（図３参照）。その結果、ニードル４０のシール部４２は弁座３２から離座する（開弁状態）。

燃料入口１９１から流入した燃料は、フィルタ部材１８、パイプ１１の内周側のパイプ燃料通路６１、アジャスティングパイプ２８の内周側及びニードル４０の内周側のニードル燃料通路６２を経由して、燃料孔４５からニードル４０の外周側のホルダ燃料通路６３へ流入する。ホルダ燃料通路６３に流入した燃料は、弁座３２から離座したニードル４０と弁ボディ３１との間を経由して噴孔３４から噴射される。

コイル５１への通電を停止すると、ステータ２１と可動コア２２との間の磁気吸引力は消滅する。これにより、可動コア２２及びニードル４０は、第１スプリング２６の押し付け力によりステータ２１とは反対方向へ移動する。そして、可動コア２２は、ステータ２１から離れる（図２（ａ）参照）。その結果、ニードル４０のシール部４２は再び弁座３２に着座する（閉弁状態）。よって、噴孔３４からの燃料の噴射は終了する。

次に、本例のインジェクタ（燃料噴射弁）１における作用効果について説明する。
本例のインジェクタ１は、上述したように、コイル５１へ通電すると、ステータ２１と可動コア２２との間に磁気吸引力が発生する。そして、可動コア２２は、ステータ２１に吸引されて当接する。このとき、ニードル４０は、可動コア２２と共にステータ２１方向へ移動し、開弁状態となる。

ここで、本例では、可動コア２２のステータ２１側の端面である可動コア後端面２３０の対向領域には、ステータ２１に吸引されて当接する当接面２３１と当接しない非当接面２３２とが設けられ、非当接面２３２とステータ２１との間には、隙間２０が形成されている。そして、可動コア２２には、可動コア２２よりも下流側の燃料通路６（ホルダ燃料通路６３）と隙間２０とを連通する可動コア連通路２５が設けられている。

そのため、開弁時において、可動コア２２がステータ２１に当接したとき、当接するのは可動コア２２の当接面２３１のみであり、非当接面２３２はステータ２１に当接しない。すなわち、可動コア２２の非当接面２３２とステータ２１との間に形成された隙間２０は、当接時においても隙間（空間）として維持される。よって、隙間２０と隙間２０に連通する可動コア連通路２５とは、可動コア２２とステータ２１との間に存在する燃料を燃料通路６へ逃がす空間として機能することになる。

これにより、可動コア２２がステータ２１に当接することにより両者の間で押し退けられた燃料を隙間２０から可動コア連通路２５に流出させることができる。それ故、開弁時に可動コア２２に働く流体抵抗を小さくすることができ、可動コア２２と共に移動するニードル４０の応答性を向上させることができる。具体的には、開弁時におけるニードル４０の移動速度を向上させることができ、開弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる。

また、本例では、可動コア２１とニードル４０とは、別部品として構成されている。そして、ニードル４０は、可動コア２２の内周側に形成された貫通穴２２０において摺動可能に貫通配置されている。すなわち、可動コア２２とニードル４０とは、別体で設けられた二体構造となっており、互いに固定されておらず、軸方向に相対移動可能となっている。

そのため、開弁時において、可動コア２２及びニードル４０が共にステータ２１方向へ移動し、可動コア２２がステータ２１に当接（衝突）したとき、可動コア２２は、ステータ２１との衝突による衝撃によってステータ２１とは反対方向への慣性力を有する。一方、ニードル４０は、そのまま移動を継続しようとするステータ２１方向への慣性力を有する。つまり、衝突時にステータ２１に及ぼされる慣性重量は、可動コア２２のみとなる。

これにより、衝突時の慣性重量（衝突エネルギー）は、可動コア２２とニードル４０とが固定された一体構造である場合に比べて小さくなり、開弁時における部材同士の衝突による跳ね返り、いわゆるバウンスを大幅に低減することができる。それ故、開弁時における燃料噴射量を精度よく制御することができる。

また、可動コア２２がステータ２１に当接したとき、両者の当接部分には燃料によるスクィーズ力が発生する。このスクィーズ力は、大きければ大きいほどバウンスを抑制することができる。しかしながら、上述したように、可動コア２２とニードル４０とを二体構造としたことにより、開弁時におけるバウンスを大幅に低減することができる。そのため、従来に比べて、燃料噴射特性に影響を与えないバウンス量とするために必要なスクィーズ力を小さくすることができる。また、スクィーズ力の大きさに影響を及ぼす可動コア２２とステータ２１との当接面積を小さくすることができる。
本例では、可動コア２２の一部、つまり当接面２３１のみがステータ２１と当接する構造を採用し、可動コア２２とステータ２１との当接面積を小さくすることにより、スクィーズ力を小さくしている。

次いで、インジェクタ１は、上述したように、コイル５１への通電を停止すると、当接状態にあるステータ２１と可動コア２２との間に発生していた磁気吸引力が消滅する。そして、可動コア２２は、ステータ２１から離れる。このとき、ニードル４０は、可動コア２２と共にステータ２１とは反対方向へ移動し、閉弁状態となる。

ここで、本例では、上述したように、当接状態の可動コア２２とステータ２１との間に発生するスクィーズ力を小さくしている。それ故、閉弁時において、可動コア２２とステータ２１との密着性が低くなり、可動コア２２がステータ２１から離れ易くなる。その結果、可動コア２２と共に移動するニードル４０の応答性を向上させることができる。具体的には、ニードル４０が閉弁動作を開始するまでの時間を短縮することができる。

また、閉弁時においても、可動コア連通路２５を設けたことによる効果が得られる。すなわち、可動コア２２がステータ２１から離れた後、可動コア連通路２５から隙間２０を介して、可動コア２２の当接面２３１とステータ２１との間に燃料を流入させることができる。それ故、閉弁時においても、可動コア２２に働く流体抵抗を小さくすることができ、可動コア２２と共に移動するニードル４０の応答性向上を図ることができる。具体的には、閉弁時におけるニードル４０の移動速度を向上させることができ、閉弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる。

また、可動コア連通路２５は、可動コア２２の非当接面２３２とステータ２１との間に形成された隙間２０に連通している。すなわち、可動コア連通路２５は、スクィーズ力による効果を損なわないように、スクィーズ力に影響を与える可動コア２２のステータ２１に当接する面（当接面２３１）とは関係のない場所に設けられている。そのため、本例では、スクィーズ力による効果（例えば、開弁時において燃料噴射特性に影響を与えないバウンス量とする）を保持した状態で、上述したような、閉弁時における可動コア連通路２５を設けたことによる効果を得ることができる。

また、閉弁時においても、可動コア２２とニードル４０とを二体構造としたことによる効果が得られる。すなわち、可動コア２２及びニードル４０が共にステータ２１とは反対方向へ移動し、ニードル４０が弁座３２に着座（衝突）したとき、衝突時に弁座３２に及ぼされる慣性重量は、ニードル４０のみとなる。これにより、閉弁時におけるバウンスも大幅に低減することができ、閉弁後のバウンスによる余分な燃料噴射（２次噴射）を抑制することができる。

以上のように、本例のインジェクタ１によれば、可動コア２２とニードル４０とを二体構造としたことにより、開弁時におけるバウンスを低減することができる。また、開弁時におけるバウンス低減により、開弁時のバウンス抑制に必要なスクィーズ力を小さくすることができ、閉弁時においてニードル４０が閉弁動作を開始するまでの時間を短縮することができる。そして、可動コア連通路２５を設けたことにより、閉弁時におけるニードル４０の移動速度を向上させることができ、閉弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる。

ここで、図４は、上記の効果を示したものである。
図４（ａ）は、閉弁時における駆動信号のＯＮ／ＯＦＦを示した図である。横軸に時間をとっている。また、図４（ｂ）は、駆動信号に対してニードル４０のリフト量の波形（リフト波形）を示した図である。縦軸にニードルリフト量、横軸に時間をとっている。

図４（ｂ）に示すごとく、従来のリフト波形ｃは、駆動信号がＯＦＦとなってから閉弁を開始するまで（ニードルリフト量が低下し始めるまで）の時間に大きな遅れが生じ、また閉弁を開始してから終了するまで（ニードルリフト量が０となるまで）に比較的長い時間を要していた。

しかしながら、本例のインジェクタ１では、可動コア２２とニードル４０とを二体構造としたことにより、開弁時におけるバウンスを低減することができる。これにより、開弁時のバウンス抑制に必要なスクィーズ力を小さくすることができ、閉弁時においてニードル４０が閉弁動作を開始するまでの時間を短縮することができる（図４（ｂ）のリフト波形ｂ）。

そして、可動コア連通路２５を設けたことにより、閉弁時におけるニードル４０の移動速度を向上させることができ、閉弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる（図４（ｂ）のリフト波形ａ）。すなわち、本例では、リフト波形ａに示す動作が得られる。

さらに、本例では、上記の効果と併せて、可動コア２２とニードル４０とを別体で設けたことにより、閉弁時におけるバウンスを低減することができる。また、可動コア連通路２５を設けたことにより、開弁時におけるニードル４０の移動速度を向上させることができ、開弁動作を開始してから終了するまでの時間を短縮することができる。

（実施例２）
本例は、図５〜図７に示すごとく、実施例１の可動コア連通路２５の配設位置を変更した実施例及び参考例である。
なお、図５〜図７は、可動コア２２がステータ２１に対して当接している状態を示している。

図５は、実施例１と同様に、可動コア連通路２５が可動コア２２の内部を貫通するよう設けられている実施例である。
図５（ａ）、（ｂ）では、可動コア連通路２５は、可動コア２２の外周部に９０°間隔で４箇所設けられており、断面長方形状を呈している。

また、図６、図７は、可動コア連通路２５が可動コア２２の外周面２２２を切り欠いた部分に設けられている参考例である。
図６（ａ）、（ｂ）では、可動コア連通路２５は、可動コア２２の外周面２２２の４箇所を直線状に切り欠いて設けられている。
図６（ａ）、（ｃ）では、可動コア連通路２５は、可動コア２２の外周面２２２の４箇所を９０°間隔で半円形状に切り欠いて設けられている。
図７（ａ）、（ｂ）では、可動コア連通路２５は、可動コア２２の外周面２２２の８箇所を４５°間隔で凹形状に切り欠いて設けられている。

図５の実施例においては、その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
なお、可動コア連通路２５は、可動コア２２の内周面２２１を切り欠いた部分に設けることもできる。

（実施例３）
本例は、図８〜図１１に示すごとく、実施例１、２の可動コア連通路２５に代えてステータ連通路２４を設けた実施例及び参考例である。
本例では、同図に示すごとく、可動コア２２には、可動コア２２よりも上流側の燃料通路６（パイプ燃料通路６１）と隙間２０とを連通するステータ連通路２４が設けられている。
なお、図８〜図１１は、可動コア２２がステータ２１に対して当接している状態を示している。

図８、図９は、ステータ連通路２４がステータ２１の内部を貫通するよう設けられている実施例である。
図８（ａ）、（ｂ）では、ステータ連通路２４は、ステータ２１の内周面２１１及びステータ２１の可動コア２２側の端面であるステータ先端面２１０において開口するよう設けられている。ステータ連通路２４は、ステータ先端面２１０の外周部に９０°間隔で４箇所設けられており、断面円形状を呈している。
図９（ａ）、（ｂ）では、ステータ連通路２４は、ステータ２１の内周面２１１及びステータ先端面２１０において開口するよう設けられている。ステータ連通路２４は、ステータ先端面２１０の外周部に９０°間隔で４箇所設けられており、断面長方形状を呈している。

また、図１０、図１１は、ステータ連通路２４がステータ２１の内周面２２１を切り欠いた部分に設けられている参考例である。
図１０（ａ）、（ｂ）では、ステータ連通路２４は、ステータ２１の内周面２１１の４箇所を９０°間隔で半円形状に切り欠いて設けられている。
図１１（ａ）、（ｂ）では、ステータ連通路２４は、ステータ２１の内周面２１１の４箇所を９０°間隔で凹形状に切り欠いて設けられている。

図８、図９の実施例においては、その他は、実施例１、２と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。つまり、可動コア連通路２５を設けることによって得られる効果を、ステータ連通路２４を設けることによっても得られる。
なお、実施例１、２で示した可動コア連通路２５と本例で示したステータ連通路２４との両方を設ける構成とすることもできる。

（実施例４）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、実施例１のステータ２１のステータ先端面２１０及び可動コア後端面２３０の形状、可動コア後端面２３０における当接面２３１及び非当接面２３２の配設位置を変更した例である。
なお、図１２、図１３は、可動コア２２がステータ２１に対して当接している状態を示している。

図１２は、実施例１と同様に、可動コア２２の可動コア後端面２３０における対向領域の一部を突出させて当接面２３１とし、それ以外の部分を非当接面２３１としている例である。
図１２（ａ）では、可動コア後端面２３０の外周部を突出させている。そして、可動コア後端面２３０の外周部に当接面２３１が設けられ、内周部に非当接面２３２が設けられている。
図１２（ｂ）では、可動コア後端面２３０の中間部を突出させている。そして、可動コア後端面２３０の中間部に当接面２３１が設けられ、内周部及び外周部に非当接面２３２が設けられている。

また、図１３は、ステータ２１のステータ先端面２１０の一部を突出させ、可動コア２２の可動コア後端面２３０における対向領域のうち、ステータ２１に当接する部分を当接面２３１とし、それ以外の部分を非当接面２３２としている例である。
図１３（ａ）では、ステータ先端面２１０の内周部を突出させている。そして、可動コア後端面２３０の内周部に当接面２３１が設けられ、外周部に非当接面２３２が設けられている。
図１３（ｂ）では、ステータ先端面２１０の外周部を突出させている。そして、可動コア後端面２３０の外周部に当接面２３１が設けられ、内周部に非当接面２３２が設けられている。
図１３（ｃ）では、ステータ先端面２１０の中間部を突出させている。そして、可動コア後端面２３０の中間部に当接面２３１が設けられ、内周部及び外周部に非当接面２３２が設けられている。

図１２、図１３のいずれの例においても、その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、実施例１のインジェクタ（燃料噴射弁）１について、性能評価を行った例である。
本例では、図１〜図３を参照のごとく、可動コア２２の後端面２３０におけるステータ２１に対向している領域（対向領域）の面積に対する可動コア連通路２４が隙間２０に開口している面積の割合を連通路面積率とし、その連通路面積率を変更した場合におけるニードル４０の応答性（開弁時間）及び可動コア２２とステータ２１との間に生じる磁気吸引力を調べた。

その結果を図１４に示す。
同図からわかるように、ニードル４０の応答性（図中の開弁時間ｄ）は、連通路面積率が３％未満の場合には、開弁時間が長くなり、応答性が悪化する。また、磁気吸引力（図中の吸引力ｅ）は、連通路面積が１２％を超えると開弁時に必要な磁気吸引力（図中の開弁必要吸引力ｆ）を下回る。よって、連通路面積率は、３〜１２％であることが好ましい。

実施例１における、インジェクタの構造を示す説明図。実施例１における、閉弁状態を示す説明図（（ａ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図、（ｂ）可動コアを後端側から見た説明図）。実施例１における、開弁状態を示す説明図（可動コア及びステータ周辺を示す拡大図）。実施例１における、（ａ）閉弁時の駆動信号を示す説明図、（ｂ）閉弁時のリフト波形を示す説明図。実施例２における、可動コア連通路の配設位置の例を示す説明図（（ａ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図、（ｂ）可動コアを後端側から見た図）。参考例における、可動コア連通路の配設位置の例を示す説明図（（ａ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図、（ｂ）可動コアを後端側から見た図、（ｃ）可動コアを後端側から見た図）。参考例における、可動コア連通路の配設位置の例を示す説明図（（ａ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図、（ｂ）可動コアを後端側から見た図）。実施例３における、ステータ連通路の配設位置の例を示す説明図（（ａ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図、（ｂ）ステータを先端側から見た図）。実施例３における、ステータ連通路の配設位置の例を示す説明図（（ａ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図、（ｂ）ステータを先端側から見た図）。参考例における、ステータ連通路の配設位置の例を示す説明図（（ａ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図、（ｂ）ステータを先端側から見た図）。参考例における、ステータ連通路の配設位置の例を示す説明図（（ａ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図、（ｂ）ステータを先端側から見た図）。実施例４における、ステータ先端面及び可動コア後端面の形状、当接面２及び非当接面の配設位置の例を示す説明図（（ａ）、（ｂ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図）。実施例４における、ステータ先端面及び可動コア後端面の形状、当接面及び非当接面の配設位置の例を示す説明図（（ａ）〜（ｃ）可動コア及びステータ周辺を示す拡大図）。実施例５における、連通路面積率と開弁時間及び吸引力との関係を示す説明図。従来における、インジェクタの構造を示す説明図。

符号の説明

１インジェクタ（燃料噴射弁）
１０ハウジング
２０隙間
２１ステータ
２２可動コア
２２０貫通穴
２３１当接面
２３２非当接面
２４ステータ連通路
２５可動コア連通路
４０ニードル（弁部材）
５１コイル
６燃料通路

Claims

筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に設けられた筒状のステータと、上記ハウジングの内周側に上記ステータと軸方向に対向して配設され、該ステータとの間に生じる磁気吸引力により該ステータに吸引されて当接する筒状の可動コアと、該可動コアと共に軸方向へ移動し、燃料通路を開閉して噴孔から燃料を噴射させる弁部材と、通電することにより磁界を形成して上記磁気吸引力を発生させるコイルとを有し、上記ステータの内部、上記弁部材の内部及び外部を含む上記ハウジング内に上記燃料通路を形成してなる燃料噴射弁において、
上記可動コアと上記弁部材とは別部品として構成され、該弁部材は上記可動コアの内周側に形成された貫通穴において摺動可能に貫通配置されており、
上記可動コアの上記ステータ側の端面における上記ステータに対向している領域には該ステータに吸引されて当接する当接面と当接しない非当接面とが設けられ、上記可動コアの上記当接面と上記ステータとが当接している状態において上記可動コアの上記非当接面と上記ステータとの間には隙間が形成されるよう構成されており、
上記燃料噴射弁は、上記可動コアよりも上流側の上記燃料通路と上記隙間とを連通するよう上記ステータに設けられたステータ連通路を有し、
該ステータ連通路は、上記ステータの内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
請求項１において、上記燃料噴射弁は、上記可動コアよりも下流側の上記燃料通路と上記隙間とを連通するよう上記可動コアに設けられた可動コア連通路を有し、該可動コア連通路は、上記可動コアの内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
筒状のハウジングと、該ハウジングの内周側に設けられた筒状のステータと、上記ハウジングの内周側に上記ステータと軸方向に対向して配設され、該ステータとの間に生じる磁気吸引力により該ステータに吸引されて当接する筒状の可動コアと、該可動コアと共に軸方向へ移動し、燃料通路を開閉して噴孔から燃料を噴射させる弁部材と、通電することにより磁界を形成して上記磁気吸引力を発生させるコイルとを有し、上記ステータの内部、上記弁部材の内部及び外部を含む上記ハウジング内に上記燃料通路を形成してなる燃料噴射弁において、
上記可動コアと上記弁部材とは別部品として構成され、該弁部材は上記可動コアの内周側に形成された貫通穴において摺動可能に貫通配置されており、
上記可動コアの上記ステータ側の端面における上記ステータに対向している領域には該ステータに吸引されて当接する当接面と当接しない非当接面とが設けられ、上記可動コアの上記当接面と上記ステータとが当接している状態において上記可動コアの上記非当接面と上記ステータとの間には隙間が形成されるよう構成されており、
上記燃料噴射弁は、上記可動コアよりも下流側の上記燃料通路と上記隙間とを連通するよう上記可動コアに設けられた可動コア連通路を有し、
該可動コア連通路は、上記可動コアの内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
請求項１又は２において、上記ステータの上記可動コア側の端面における上記可動コアに対向している領域の面積に対する上記ステータ連通路が上記隙間に開口している面積の割合であるステータ連通路面積率は、３〜１２％であることを特徴とする燃料噴射弁。
請求項２又は３において、上記可動コアの上記ステータ側の端面における上記ステータに対向している領域の面積に対する上記可動コア連通路が上記隙間に開口している面積の割合である可動コア連通路面積率は、３〜１２％であることを特徴とする燃料噴射弁。