JP5251468B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適なものである。

従来技術として、下記特許文献１に開示された燃料噴射弁がある。この燃料噴射弁は、噴出孔を開閉する弁体と、この弁体に対し軸方向に相対移動可能に設けられコイルに通電されることにより反噴出孔側に向かって磁気吸引される可動コアと、弁体の反噴出孔側の端部において径外方向に突設され可動コアの反噴孔側への後退限界位置を規制する規制手段と、弁体を噴出孔側に付勢する第１ばねと、第１ばねよりも小さいばね荷重を以て可動コアを反噴出孔側に付勢する第２ばねと、これらの構成部材を収納するハウジングとを備えている。

ハウジング内の噴孔側の部分には、弁体との間に噴出孔に向かう燃料通路が形成されており、弁体内には、この燃料通路に上流側の燃料通路から燃料を供給するための供給通路としての連通路が形成されている。そして、連通路の下流端は、第２ばねの噴出孔側座面よりも噴出孔側となる燃料通路に開口している。
実用新案登録第２５６８５１５号公報

しかしながら、上記従来技術の燃料噴射弁では、連通路の下流端が比較的容積が小さい燃料通路に開口しているので、弁体が噴出孔を開弁、閉弁する際に燃料噴射弁内の燃料圧力に脈動を発生し易いという問題がある。燃料圧力に脈動が発生すると、燃料噴射量や燃料噴霧形状の安定性や再現性が得難いという不具合を発生する。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、内部の燃料圧力の脈動を低減することが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
軸方向に往復変位して弁座に対して離着座することにより、噴孔を開閉して噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
弁部材の反噴孔側の端部に、弁部材に対し軸方向に相対移動可能に設けられ、コイルに通電されることにより軸方向の反噴孔側の固定コアに向かって磁気吸引される可動コアと、
弁部材の反噴孔側の端部において径外方向に突設され、可動コアの反噴孔側の面と接触可能なストッパと、
可動コアの噴孔側に設けられ、可動コアを反噴孔側に向かって付勢する弾性部材と、
可動コアを軸方向に移動可能に収容するハウジングと、を備え、
ハウジングは、小内径部と、小内径部より反噴孔側に設けられて小内径部よりも内径が大きい大内径部とを有し、小内径部と弁部材との間に噴孔に向かう燃料通路が形成されるとともに、互いに直接に連通する大内径部と小内径部との間の段差面部が弾性部材の噴孔側の端部を支持する座面となっており、
弁部材には、内部に燃料通路に供給される燃料の供給通路が形成されている燃料噴射弁であって、
開弁時に固定コアに衝突した可動コアに対して弁部材が反噴孔側に相対移動することを、オーバーシュートと定義し、
閉弁時に弁座に着座した弁部材に対して可動コアが噴孔側に相対移動することを、アンダーシュートと定義し、
供給通路の下流端は、往復変位に伴う弁部材の軸方向の変位位置に係わらず、オーバーシュート時にもアンダーシュート時にも、弁部材の軸方向における段差面部と可動コアの噴孔側の端面との間となる部位に開口していることを特徴としている。

これによると、弁部材内に形成された供給通路の下流端の開口位置は、弁部材の変位位置に係わらず、常に段差面部と可動コアの噴孔側の端面との間となる。すなわち、供給通路の下流端は、常にハウジングの大内径部の内側の弾性部材収納空間に向かって開口することになる。このように、小内径部の内側の燃料通路よりも容積が大きい大内径部の内側の弾性部材収納空間に供給通路の下流端を開口させることによって、弁部材が開閉弁する際の燃料圧力の脈動を低減することができる。

また、請求項２に記載の発明では、弁部材内の供給通路は、軸方向に延びる上流側通路と、上流側通路に対し交差するように接続して下流端まで延びる複数の下流側通路とを有し、それら下流側通路の総断面積が上流側通路の断面積より大きいことを特徴としている。

これによると、供給通路は弁部材内で屈曲する構造であるが、上流側通路と複数の下流側通路との接続点において、それら下流側通路の総断面積の方が上流側通路の断面積より大きくなっている。したがって、弁体が開閉弁する際の燃料圧力の脈動を一層低減することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、供給通路が複数の下流側通路を有することにより、それら下流側通路の総断面積が上流側通路の断面積より大きい構成を容易に形成することができる。

以下、本発明を適用した実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明を適用した一実施形態のインジェクタ１０を示す断面図である。また、図２は、インジェクタ１０の要部構造を示す断面図であり、図３は、コイルへの通電状態とニードル位置、可動コア位置との関係を示すタイムチャートであり、（ａ）がコイル通電状態、（ｂ）がニードル位置、（ｃ）が可動コア位置を示している。

図１に示すインジェクタ１０は、燃料噴射弁であって、たとえば直噴式のガソリンエンジンに適用される。直噴式のガソリンエンジンにインジェクタ１０を適用する場合、インジェクタ１０はエンジンヘッド（図示せず）に搭載される。

インジェクタ１０は、予め定める軸方向Ｚ（開閉方向）に延びる筒部材１１、筒部材１１の軸方向Ｚ一端部に設けられる入口部材１２、筒部材１１の軸方向Ｚ他端部に設けられるノズルホルダ１３、インジェクタ１０内部を軸方向Ｚへ往復移動可能に収容されるニードル１４、およびニードル１４を駆動する駆動部１５を有している。

以下、インジェクタ１０の方向として、筒部材１１が延びる方向を軸方向Ｚ（図１における上下方向）と称し、軸方向Ｚの一方を開弁方向Ｚ１（図１における上方、反噴孔側）と称し、軸方向Ｚの他方を閉弁方向Ｚ２（図１における下方、噴孔側）と称することがある。

筒部材１１は、軸方向Ｚへ概ね内径が同一の筒状に形成されている。筒部材１１は、磁性を有する磁性部１６および磁性を有しない非磁性部１７を有している。磁性部１６は、非磁性部１７よりも開弁方向Ｚ１に位置する。したがって閉弁方向Ｚ２に位置する筒部材１１の端部は、非磁性部１７となる。このような非磁性部１７は、磁性部１６とノズルホルダ１３との磁気的な短絡を防止する。磁性部１６および非磁性部１７は、たとえばレーザ溶接などにより一体に接続されている。また筒部材１１は、たとえば一体に成形した後、熱加工などにより一部を磁性化または非磁性化してもよい。

入口部材１２は、開弁方向Ｚ１に位置する筒部材１１の端部に設けられる。入口部材１２は、筒部材１１の内周側に圧入されている。入口部材１２は軸方向Ｚに貫通する燃料入口１８を有する。燃料入口１８には、燃料ポンプ（図示せず）から燃料が供給される。燃料入口１８には、燃料フィルタ１９が設けられる。燃料フィルタ１９は、燃料に含まれる異物を除去する。したがって燃料入口１８に供給された燃料は、燃料フィルタ１９を経由して筒部材１１の内周側に流入する。

ノズルホルダ１３は、閉弁方向Ｚ２に位置する筒部材１１の端部に設けられる。したがって筒部材１１とノズルホルダ１３は、協働して筒状のハウジングを構成する。またノズルホルダ１３は、磁性を有する。したがって筒部材１１の非磁性部１７は、軸方向Ｚに関して、磁性部１６と磁性を有するノズルホルダ１３との間に位置する。ノズルホルダ１３は、筒状に形成される。

ノズルホルダ１３は、略同軸であり内径が互いに異なる大径部２０、中径部２１、小径部２２および取付部２３を有している。３つの径部２０〜２２のうち、大径部２０は、最も内径が大きく、次に中径部２１の内径が大きく、小径部２２は最も内径が小さい。また３つの径部２０〜２２の位置関係は、大径部２０が開弁方向Ｚ１の端部に位置し、小径部２２が閉弁方向Ｚ２の端部に位置し、中径部２１が軸方向Ｚの中央、すなわち大径部２０と小径部２２との間に位置する。大径部２０の内径は、筒部材１１の内径と略等しく、筒部材１１と略同軸となるように配置される。取付部２３は、閉弁方向Ｚ２に位置する小径部２２の端部に設けられる。したがってノズルホルダ１３の閉弁方向Ｚ２の端部は、取付部２３となる。取付部２３には、ノズルボディ２４が設けられる。

ノズルボディ２４は、筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などによりノズルホルダ１３の取付部２３に固定されている。ノズルボディ２４の内壁面は、閉弁方向Ｚ２に向かうにつれて内径が小さくなるように傾斜し、いわゆる尖鋭状に形成される。このようなノズルボディ２４の先端部には、ノズルボディ２４を軸方向Ｚに貫いて内壁面と外壁面とを連通する噴孔２５が形成される。また噴孔２５の周囲の内壁面は、弁座２９として機能する。

ニードル１４は、弁部材であって、筒部材１１、ノズルホルダ１３およびノズルボディ２４の内周側に軸方向Ｚへ往復移動可能に収容されている。ニードル１４は、軸方向Ｚへ往復変位することによって噴孔２５を開閉して、噴孔２５からの燃料の噴射を断続する。ニードル１４は、ノズルボディ２４と概ね同軸上に配置されている。ニードル１４は、軸部２６、ストッパ２７およびシール部２８を有している。ニードル１４は、軸部２６の一方の端部側すなわち燃料入口１８側（反噴孔側）の端部に径外方向に突出するように設けられたストッパ２７を有している。また、ニードル１４は、軸部２６の他方の端部側すなわち燃料入口１８とは反対側（噴孔側）の端部にシール部２８を有している。シール部２８は、ノズルボディ２４に形成されている弁座２９に着座可能である。

また、ニードル１４には、内部に燃料が流通する流入孔３０および連通孔３１が形成される。具体的には、ニードル１４には、上流側通路である流入孔３０と、流入孔３０の下流側に接続する下流側通路である連通孔３１とが形成される。流入孔３０および連通孔３１からなる構成が、噴孔２５へ向かう燃料通路３２に供給される燃料の供給通路である。

流入孔３０は、ニードル１４のストッパ２７形成位置から軸方向Ｚに沿って延びるように形成される。したがって開弁方向Ｚ１に位置する流入孔３０の上端部、すなわち供給通路の上流端は、開弁方向Ｚ１に開口する。また閉弁方向Ｚ２に位置する流入孔３０の下端部は、閉塞している。流入孔３０の下端部に臨む内壁には、ニードル１４の径方向に延び、流入孔３０と外方空間とを連通する連通孔３１が形成される。

これにより、燃料フィルタ１９を経由して筒部材１１の内周側に流下した燃料は、ニードル１４に形成される流入孔３０に流入し、さらに流入孔３０の下端部に形成される連通孔３１から、ニードル１４の外方に導かれる。その後、燃料は、ニードル１４とノズルホルダ１３との間に形成される燃料通路３２を流下し、噴孔２５側へ流入する。流入孔３０および連通孔３１からなる供給通路の構成については後で詳述する。

次に、ニードル１４を駆動する駆動部１５に関して説明する。図２は、ニードル１４が着座している閉弁状態にあるインジェクタ１０の一部を拡大している断面図である。駆動部１５は、ニードル１４を軸方向Ｚに沿って駆動する。駆動部１５は、スプール３３、コイル３４、固定コア３５、磁性プレート５０、可動コア３６、コネクタ３７、第１スプリング３９および第２スプリング４６を有している。

スプール３３は、筒部材１１の外周側に設置されている。スプール３３は、樹脂で筒状に形成され、外周側にコイル３４が巻かれている。コイル３４は、通電されることによって固定コア３５に可動コア３６を吸引する磁力を発生する。コイル３４は、コネクタ３７の端子部３８に電気的に接続している。端子部３８は、コネクタ３７に装着される外部電気回路（図示せず）と電気的に接続され、外部電気回路によってコイル３４への通電状態が制御される。

固定コア３５は、筒部材１１を挟んでコイル３４の内周側であって、予め定める設置位置に固定される。固定コア３５は、例えば鉄などの磁性材料により筒状に形成され、筒部材１１の内周側に例えば圧入などにより固定されている。磁性プレート５０は、磁性材料から形成され、コイル３４の外周側を覆っている。

可動コア３６は、筒部材１１の内周側、およびノズルホルダ１３の大径部２０の内周側に軸方向Ｚへ往復移動可能に設置されている。可動コア３６は、例えば鉄などの磁性材料から筒状に形成されている。固定コア３５内には第１スプリング３９が配置されている。第１スプリング３９は、一方の端部がニードル１４に接しており、他方の端部がアジャスティングパイプ４０と接している。第１スプリング３９は、軸方向Ｚへ伸長する力を有している。そのため、可動コア３６およびニードル１４は、第１スプリング３９により弁座２９に着座する閉弁方向Ｚ２へ押し付けられる。アジャスティングパイプ４０は、固定コア３５の内周側に圧入されている。これにより、第１スプリング３９の荷重は、アジャスティングパイプ４０の圧入量を調整することにより調整される。コイル３４に通電していないとき、可動コア３６およびニードル１４は、閉弁方向Ｚ２へ押し付けられ、シール部２８は弁座２９に着座する。

このように駆動部１５は、固定コア３５および可動コア３６を有している。可動コア３６には、ニードル１４が挿入されている。可動コア３６は、径方向の中央部に軸方向Ｚへ貫く挿通孔が形成される。挿通孔に臨む内周面部（以下、「穴部」ということがある）４１は、内径がニードル１４の軸部２６の外径よりもやや大きく形成されている。そのため、ニードル１４は、穴部４１の内周側を軸方向Ｚへ移動可能である。

またニードル１４の軸部２６の外周面部４２は、可動コア３６の穴部４１と接触する。したがってニードル１４は、可動コア３６と接触した状態で軸方向Ｚに変位するので、ニードル１４と可動コア３６とは摺動する。これにより、ニードル１４は、可動コア３６との接触によって常に摺動抵抗（摩擦力）が生じた状態で、可動コア３６によって軸方向Ｚの移動が案内される。

また可動コア３６の径方向外側の外周面部４３は、筒部材１１の内周面部４４と接触している。本実施の形態では、筒部材１１の内周面部４４と接触する可動コア３６の外周面部４３は、残余の面部より径方向外方に突出する凸部４３である。凸部４３は、開弁方向Ｚ１に位置する可動コア３６の端部に設けられる。また凸部４３が筒部材１１と接触部分は、非磁性部１７から成る部位である。

したがって可動コア３６の凸部４３は、非磁性部１７の内周面部４４と接触した状態で軸方向Ｚに変位するので、可動コア３６と非磁性部１７とは摺動する。これにより、可動コア３６は、常に摺動抵抗（摩擦力）が生じた状態で、非磁性部１７によって軸方向Ｚの移動が案内される。

ニードル１４に設けられるストッパ２７は、開弁方向Ｚ１への可動コア３６の変位を規制する。ストッパ２７の外径は、穴部４１の内径よりも大きい。そのため、ニードル１４のストッパ２７は、開弁方向Ｚ１に位置する可動コア３６の端面部４５（以下、「可動コア３６の上端面部４５」ということがある）と接する。ストッパ２７と可動コア３６の上端面部４５とが接することにより、可動コア３６とニードル１４との間におけるニードル１４の弁座２９側（閉弁方向Ｚ２）への移動および可動コア３６の固定コア３５側への相対的な移動は制限される。これにより、ニードル１４のストッパ２７は、可動コア３６とニードル１４との過剰な相対移動を制限する。またストッパ２７は、筒状の固定コア３５の内方側にて軸方向Ｚに沿って往復変位する。したがってストッパ２７の外径は、固定コア３５の内径よりも小さい。

可動コア３６は、閉弁方向Ｚ２に位置する端部４８（以下、「可動コア３６の下端面部４８」ということがある）が弾性部材である第２スプリング４６と接している。第２スプリング４６は、軸方向Ｚへ伸長する力を有している。第２スプリング４６は、開弁方向Ｚ１に位置する端部が可動コア３６と接し、閉弁方向Ｚ２に位置する端部がノズルホルダ１３と接している。第２スプリング４６は、ノズルホルダ１３の大径部２０および中径部２１に収容されている。中径部２１と小径部２２との接続部分には、内径が互いに異なるので段差があり、閉弁方向Ｚ２に位置する第２スプリング４６の端部が当接する段差面部４７が形成される。中径部２１の内径は、第２スプリング４６の外径よりもやや大きくなるように選択される。このような中径部２１によって、第２スプリング４６の傾きおよび曲がりが低減される。したがって、第２スプリング４６の押し付け力を精密に維持することができる。

第２スプリング４６は、軸方向Ｚへ伸長する力を有している。そのため、可動コア３６は、第２スプリング４６によって付勢され固定コア３５側（開弁方向Ｚ１）へ押し付けられている。可動コア３６には、第１スプリング３９からニードル１４を経由して閉弁方向Ｚ２への閉弁力ｆ１が加わり、第２スプリング４６から開弁方向Ｚ１への開弁力ｆ２が加わる。図２では、理解を容易にするため、実際に閉弁力ｆ１および開弁力ｆ２が作用する部位には図示せず、閉弁力ｆ１および開弁力ｆ２が作用する方向を図示する。

第１スプリング３９の押し付け力である閉弁力ｆ１は、第２スプリング４６の押し付け力である開弁力ｆ２よりも大きく設定される。そのため、コイル３４への通電が停止されている閉弁状態では、第１スプリング３９に接するニードル１４は、ストッパ２７に接する可動コア３６とともに第２スプリング４６の開弁力ｆ２に抗して噴孔２５側（閉弁方向Ｚ２）へ移動している。その結果、コイル３４への通電が停止されている閉弁状態では、ニードル１４のシール部２８は弁座２９に着座している。

前述したように、本実施形態のインジェクタ１０において、図２に示すように、ハウジングの一部をなすノズルホルダ１３は、大径部２０、中径部２１、小径部２２を有しており、大径部２０の内側に可動コア３６が配設されている。また、第２スプリング４６は、ノズルホルダ１３の大径部２０および中径部２１の内側に配設され、反噴孔側（開弁方向Ｚ１側）の端部が可動コア３６の下端面部４８に接して支持され、噴孔側（閉弁方向Ｚ２側）の端部がノズルホルダ１３の中径部２１と小径部２２との間の段差面部４７に接して支持されている。

ここで、大径部２０および中径部２１が大内径部に相当し、小径部２２が小内径部に相当する。したがって、ハウジングの一部をなすノズルホルダ１３は、小内径部である小径部２２と、この小径部２２より反噴孔側に小径部２２よりも内径が大きい大内径部である中径部２１および大径部２０とを有し、小径部２２と弁部材であるニードル１４との間に噴孔２５に向かう燃料通路３２が形成されるとともに、大内径部の一部である中径部２１と小内径部である小径部２２との間の段差面部４７が弾性部材である第２スプリング４６の噴孔側の端部を支持する座面となっている。

ニードル１４には、内部に供給通路に相当する流入孔３０および連通孔３１が形成されている。上流側通路である流入孔３０は軸方向Ｚに延びており、流入孔３０の下流側に接続する下流側通路である連通孔３１は流入孔３０に対して交差する方向（本例では直交する方向）に延びている。連通孔３１は複数設けられており、本例ではニードル１４に連通孔３１を軸対称位置に２つ設けている。ニードル１４には、図２に図示した連通孔３１と、この連通孔３１に対して紙面表側に配設された図２では図示を省略した連通孔（図示した連通孔３１と同一形状の連通孔）とが形成されている。

図２から明らかなように、断面円形状の連通孔３１の直径（例えば１．４ｍｍ）は断面円形状の流入孔３０の直径（例えば１．６ｍｍ）より小さいものの、連通孔３１を複数設けることにより、流入孔３０断面積よりも連通孔３１の総断面積の方が大きくなっている。すなわち、供給通路は下流側通路の総断面積（以下、単に「下流側通路の断面積」という）が上流側通路の断面積よりも大きくなっている。

そして、複数の連通孔３１の下流端は、いずれも、軸方向Ｚにおけるノズルホルダ１３の段差面部４７と可動コア３６の噴孔２５側の端面（下端面部４８）との間となる部位に開口している。ニードル１４の連通孔３１は、弁開閉のための軸方向Ｚの往復変位に伴うニードル１４の変位位置に係わらず、下流端開口位置が、ノズルホルダ１３の段差面部４７と可動コア３６の噴孔２５側の端面（下端面部４８）との間となるように形成されている。

次に、上記の構成によりインジェクタ１０の作動について図３も参照して説明する。

先ず、開弁時の動作に関して説明する。コイル３４への通電が停止されているとき、固定コア３５と可動コア３６との間には磁気吸引力は発生しない。したがって、ニードル１４は、第１スプリング３９の押し付け力である閉弁力ｆ１によって閉弁方向Ｚ２に押圧されている。このとき、ニードル１４のストッパ２７は、可動コア３６の上端面部４５に接している。そのため、可動コア３６は、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１と第２スプリング４６の押し付け力である開弁力ｆ２との差によってニードル１４とともに開弁状態のときよりも閉弁方向Ｚ２へ移動して、可動コア３６は固定コア３５と離れている。このようにニードル１４が開弁状態のときよりも閉弁方向Ｚ２へ移動することにより、ニードル１４のシール部２８は弁座２９に着座している。したがって、燃料は噴孔２５から噴射されない。この閉弁状態では、可動コア３６の下端面部４８は、段差面部４７とは離間した位置に停止している。

図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１で閉弁状態からコイル３４に通電すると、コイル３４に発生した磁界により磁性プレート５０、磁性部１６、可動コア３６、固定コア３５およびノズルホルダ１３には磁束が流れ、磁気回路が形成される。これにより、固定コア３５と可動コア３６との間には磁気吸引力が発生する。固定コア３５と可動コア３６との間に発生する磁気吸引力と第２スプリング４６の開弁力ｆ２との和が第１スプリング３９の閉弁力ｆ１よりも大きくなると、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、時刻ｔ２にて可動コア３６は開弁方向Ｚ１への移動を開始する。このとき、可動コア３６の上端面部４５にストッパ２７が接しているニードル１４は、可動コア３６とともに開弁方向Ｚ１へ移動する。その結果、ニードル１４のシール部２８は、弁座２９から離れる。

燃料入口１８からインジェクタ１０の内部へ流入した燃料は、前述したように燃料フィルタ１９、入口部材１２の内周側、アジャスティングパイプ４０の内周側、固定コア３５の内周側、流入孔３０、連通孔３１、中径部２１の内周側、小径部２２の内周側を順次経由して、ノズルボディ２４の内周側に流入する。ノズルボディ２４に流入した燃料は、弁座２９から離れたニードル１４とノズルボディ２４との間を経由して噴孔２５へ流入する。これにより、噴孔２５から燃料が噴射される。

このように、可動コア３６には、磁気吸引力だけでなく第２スプリング４６の開弁力ｆ２も加わっている。そのため、コイル３４へ通電すると、発生した磁気吸引力により可動コア３６およびニードル１４は迅速に開弁方向Ｚ１へ移動する。したがって、コイル３４の通電に対するニードル１４の作動応答性を高めることができる。また、可動コア３６およびニードル１４を駆動するために必要な電磁吸引力は低減される。したがって、コイル３４など駆動部１５の小型化を図ることができる。

上述したように、閉弁状態から磁気吸引力が作用すると、可動コア３６およびニードル１４は、可動コア３６の上端面部４５とストッパ２７とが接することによって一体となって開弁方向Ｚ１へ移動する。可動コア３６は、可動コア３６の上端面部４５が固定コア３５の下端面部４９と衝突する時刻ｔ３まで開弁方向Ｚ１へ移動する。可動コア３６が固定コア３５に衝突すると、可動コア３６とニードル１４とは軸方向Ｚへ相対移動可能であるので、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への慣性力によって、ストッパ２７が可動コア３６の上端面部４５から離間して、さらに開弁方向Ｚ１への移動を継続する。このようにストッパ２７が離間しても、ストッパ２７は第１スプリング３９と接触している状態が維持されるので、なんら他の部材にストッパ２７が衝突することはない。したがってニードル１４がバウンドすることなく、噴孔２５からの不規則な燃料の噴射は低減される。

また、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への慣性力によって開弁方向Ｚ１への移動を継続して、可動コア３６とストッパ２７とが離れると、ニードル１４には可動コア３６を経由した第２スプリング４６の開弁力ｆ２が加わらない。そのため、ニードル１４には、第１スプリング３９の押し付け閉弁力ｆ１のみが加わる。すなわち可動コア３６とニードル１４とが離れると、ニードル１４に対し閉弁方向Ｚ２へ加わる力が大きくなる。したがって、ニードル１４の開弁方向Ｚ１への過剰な移動が制限され、いわゆるオーバーシュートは低減される。

同様に、ニードル１４が開弁方向Ｚ１への慣性力によって開弁方向Ｚ１への移動を継続して、可動コア３６とニードル１４とが離れると、可動コア３６には第２スプリング４６の開弁力ｆ２および磁気吸引力が加わり、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１が加わらない。すなわち可動コア３６とストッパ２７とが離れると、可動コア３６に対し開弁方向Ｚ１へ加わる力が大きくなる。したがって、可動コア３６が固定コア３５に衝突すると、その衝撃により可動コア３６は閉弁方向Ｚ２へ跳ね返ることなく、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ３から少なくともコイル３４が通電されている期間は固定コア３５に接触した状態が維持される。

可動コア３６が固定コア３５に衝突する時の衝撃力は、衝撃力に寄与する重量が低減されるため（可動コア３６分の重量のみとなるため）小さくなる。このように衝撃力が小さいために、可動コア３６は極めて跳ね返り難い。

さらに、ニードル１４がオーバーシュートして、ニードル１４に加わる力が第１スプリング３９の閉弁力ｆ１のみとなると、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への移動速度が減少し、時刻ｔ１１で停止してオーバーシュート量が最大となった後、閉弁力ｆ１によって閉弁方向Ｚ２へ移動を開始する。一方、可動コア３６は、磁気吸引力および第２スプリング４６の開弁力ｆ２によって固定コア３５に接触した状態であるので、ニードル１４が閉弁方向Ｚ２へ移動するとき、固定コア３５と接触している可動コア３６によって閉弁方向Ｚ２への移動が規制される。その結果、ニードル１４には再び磁気吸引力および第２スプリング４６の開弁力ｆ２が加わるので、ニードル１４は開弁状態を維持することができる。このように、可動コア３６とニードル１４とは相対的に移動可能であるため、ニードル１４のバウンドにともなう噴孔２５からの不規則な燃料の噴射は低減される。したがって、コイル３４への通電時間が短期間でも、噴孔２５から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。

次に閉弁時の動作に関して説明する。図３（ａ）に示すように、開弁状態からコイル３４への通電を時刻ｔ４で停止すると、固定コア３５と可動コア３６との間の磁気吸引力は消滅する。これにより、ニードル１４は、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１によって可動コア３６とともに時刻ｔ５から閉弁方向Ｚ２へ移動を開始する。したがってニードル１４のシール部２８は再び弁座２９に着座し、燃料通路３２と噴孔２５との間の燃料の流れは遮断される。したがって、燃料の噴射は終了する。

時刻ｔ４にてコイル３４への通電を停止したとき、可動コア３６およびニードル１４は第１スプリング３９の閉弁力ｆ１によって第２スプリング４６の開弁力ｆ２に抗して閉弁方向Ｚ２へ移動する。ニードル１４のシール部２８が弁座２９に着座すると、ニードル１４は衝突の衝撃によって開弁方向Ｚ１へ跳ね返ろうとする。ここで、可動コア３６とニードル１４とは相対移動可能であるため、ニードル１４のシール部２８が弁座２９に着座しても、可動コア３６は閉弁方向Ｚ２へ向かう慣性力によって、そのまま閉弁方向Ｚ２への移動を継続し、可動コア３６とニードル１４とは離れる。

そのため、ニードル１４には第１スプリング３９の閉弁力ｆ１のみが加わり、可動コア３６には第２スプリング４６の開弁力ｆ２のみが加わる。したがって可動コア３６とニードル１４とが離れることによって、ニードル１４に作用する合力が閉弁力ｆ１のみになり、ニードル１４の開弁方向Ｚ１への跳ね返りが防止される。これにより、コイル３４への通電を停止すると、噴孔２５からの燃料の噴射は迅速に停止される。したがって、不規則な燃料の噴射が低減され、噴孔２５から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。

ニードル１４が弁座２９に衝突する時の衝撃力は、衝撃力に寄与する重量が低減されるため（ニードル１４分の重量のみとなるため）小さくなる。このように衝撃力が小さいために、ニードル１４は極めて跳ね返り難い。

また図３（ｂ）に示すように、ニードル１４が時刻ｔ６にて着座すると、図３（ｃ）に示すように、ニードル１４の相対変位可能な可動コア３６は、閉弁方向Ｚ２への慣性力によって、可動コア３６を開弁方向Ｚ１に付勢する第２スプリング４６の開弁力ｆ２に打ち勝ち、さらに閉弁方向Ｚ２に過剰に変位、いわゆるアンダーシュートする。

可動コア３６がアンダーシュートして、可動コア３６に加わる力が第２スプリング４６の開弁力ｆ２のみとなると、可動コア３６は閉弁方向Ｚ２への移動速度が減少し、時刻ｔ１２で停止してアンダーシュート量が最大となった後、開弁力ｆ２によって開弁方向Ｚ１へ移動を開始する。一方、ニードル１４は、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１によってシール部２８が弁座２９に着座した状態である。開弁力ｆ２によって開弁方向Ｚ１へ移動する可動コア３６は、ニードル１４のストッパ２７により移動が規制されて停止し、次の開弁動作が開始可能な閉弁状態となる。

前に、ニードル１４の連通孔３１は、弁開閉のための軸方向Ｚの往復変位に伴うニードル１４の変位位置に係わらず、下流端開口位置が、ノズルホルダ１３の段差面部４７と可動コア３６の噴孔２５側の端面（下端面部４８）との間となるように形成されている、と説明した。これは、上述した弁開閉動作に伴い、図３（ｂ）、（ｃ）に例示したようにニードル１４および可動コア３６が変位した場合のいずれの状態においても、ニードル１４の連通孔３１は、その下流端開口位置が、ノズルホルダ１３の段差面部４７と可動コア３６の噴孔２５側の端面（下端面部４８）との間となるように形成されているということである。換言すれば、時刻ｔ１１のニードル１４オーバーシュート時や時刻ｔ１２の可動コア３６アンダーシュート時においても、ニードル１４の連通孔３１は、その下流端開口位置が、ノズルホルダ１３の段差面部４７と可動コア３６の噴孔２５側の端面（下端面部４８）との間となるように形成されているということである。

上述の構成および作動によれば、ニードル１４内に形成された燃料の供給通路の下流端は、往復変位に伴うニードル１４の軸方向の変位位置に係わらず、軸方向におけるノズルホルダ１３の段差面部４７と可動コア３６の噴孔２５側の端面との間となる部位に開口している。したがって、供給通路の下流端は、常にノズルホルダ１３内側の第２スプリング４６収納空間（いわゆるスプリング室）に向かって開口している。このように、下流側の燃料通路３２よりも断面積が大きい大容積の第２スプリング４６収納空間に供給通路の下流端を開口させることによって、ニードル１４が開弁、閉弁する際の燃料圧力の脈動を低減することができる。

ニードル１４が開弁した際には、噴孔２５からの燃料噴射開始に伴い燃料通路３２内の燃圧が降下し、ニードル１４が閉弁した際には、噴孔２５からの燃料噴射停止に伴い燃料通路３２内の燃圧が上昇する。本実施形態のように比較的容積が大きい第２スプリング４６収納空間を介さずに、燃料通路３２にニードル１４内の供給通路の下流端が直接開口している場合には、開閉弁に伴う燃圧の下降や上昇は速やかに収束し難く、脈動が発生し易い。これに対し、本実施形態によれば、燃料通路３２よりも供給通路の方が断面積が小さいものの、燃料通路３２と供給通路とは第２スプリング４６収納空間を介して通じているので、開閉弁に伴う燃料通路３２内での燃圧の下降や上昇は、第２スプリング４６収納空間が緩衝空間となって速やかに収まり、脈動となり難い。

また、ニードル１４内の供給通路は、下流側通路である連通孔３１の断面積が上流側通路である流入孔３０の断面積よりも大きくなっている。したがって、燃料通路３２よりも上流側の通路断面積は、第２スプリング４６収納空間、連通孔３１、流入孔３０の順に、上流側に向かって漸次減少している。これにより、上流側に向かって通路断面積が急峻に絞られる部位が形成されていないので、燃料圧力の脈動を確実に低減することができる。また、供給通路はニードル１４内で折れ曲がる構造であるが、流入孔３０と連通孔３１との接続点において下流側通路の断面積の方が上流側通路の断面積より大きくなっている。したがって、燃料圧力の脈動を一層確実に低減することができる。

また、供給通路の下流側通路を複数の連通孔３１により構成している。したがって、ニードル１４内の供給通路における下流側通路の断面積が上流側通路の断面積より大きい構成を容易に形成することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記一実施形態では、ニードル１４内の燃料供給通路は、下流側通路である連通孔３１の断面積が上流側通路である流入孔３０の断面積よりも大きくなっていたが、燃料圧力の脈動が所望のレベルにまで低減できるのであれば、これに限らず、上流側通路と下流側通路とが同一断面積を有するものであってもよいし、下流側通路の断面積が上流側通路の断面積よりも小さいものであってもよい。

また、上記一実施形態では、ニードル１４内の燃料供給通路は、上流側通路である流入孔３０と下流側通路である連通孔３１とからなり、連通孔３１を２つ有していたが、１つもしくは３つ以上でもかまわない。

また、上記一実施形態では、ニードル１４内の燃料供給通路は、上流側通路である流入孔３０と下流側通路である連通孔３１とが直交していたが、これに限らず、交差するものであればよい。例えば、上流側通路である流入孔３０がニードル軸方向に延び、下流側通路である連通孔３１が軸方向とも径方向とも傾斜する方向に延びるものであってもよい。

また、上記一実施形態では、ノズルホルダ１３は、大径部２０、中径部２１、小径部２２を有し、大径部２０および中径部２１の内部に第２スプリング４６収納空間が形成され、小径部２２の内側に燃料通路３２が形成されて、大径部２０および中径部２１が本発明で言うところの大内径部に相当し、小径部２２が本発明で言うところの小内径部に相当すると説明していた。しかしながら、ノズルホルダ１３は３種類の径部を有するものに限定するものではない。例えば、ノズルホルダ１３を大内径部に相当する大径部と小内径部に相当する小径部とを有する構造とし、大径部の内部に第２スプリング４６収納空間を形成し、小径部の内側に燃料通路３２を形成するものであってもよい。

また、上記一実施形態では、筒部材１１とノズルホルダ１３とでハウジングを構成するものとしていたが、これに限定されるものではなく、例えば３部材以上でハウジングを構成するものであってもよい。

また、上記一実施形態では、インジェクタ１０は、直噴式のガソリンエンジンに適用されるものとしていたが、直噴式のガソリンエンジンに限るものではなく、ポート噴射式のガソリンエンジン、またはディーゼルエンジンなどに適用してもよい。

本発明を適用した一実施形態における燃料噴射弁であるインジェクタ１０の構造を示す断面図である。 インジェクタ１０の要部構造を示す断面図である。 コイルへの通電状態とニードル位置、可動コア位置との関係を示すタイムチャートであり、（ａ）がコイル通電状態、（ｂ）がニードル位置、（ｃ）が可動コア位置を示す。

符号の説明

１０ インジェクタ（燃料噴射弁）
１１ 筒部材（ハウジングの一部）
１３ ノズルホルダ（ハウジングの一部）
１４ ニードル（弁部材）
２０ 大径部（大内径部の一部）
２１ 中径部（大内径部の一部）
２２ 小径部（小内径部）
２５ 噴孔
２７ ストッパ
３０ 流入孔（供給通路の一部、上流側通路）
３１ 連通孔（供給通路の一部、下流側通路）
３２ 燃料通路
３４ コイル
３６ 可動コア
４６ 第２スプリング（弾性部材）
４７ 段差面部
４８ 端部（下端面部、可動コアの噴孔側の端面）

Claims (2)

1. 軸方向に往復変位して弁座に対して離着座することにより、噴孔を開閉して前記噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
   前記弁部材の反噴孔側の端部に、前記弁部材に対し前記軸方向に相対移動可能に設けられ、コイルに通電されることにより前記軸方向の反噴孔側の固定コアに向かって磁気吸引される可動コアと、
   前記弁部材の反噴孔側の端部において径外方向に突設され、前記可動コアの反噴孔側の面と接触可能なストッパと、
   前記可動コアの噴孔側に設けられ、前記可動コアを反噴孔側に向かって付勢する弾性部材と、
   前記可動コアを前記軸方向に移動可能に収容するハウジングと、を備え、
   前記ハウジングは、小内径部と、前記小内径部より反噴孔側に設けられて前記小内径部よりも内径が大きい大内径部とを有し、前記小内径部と前記弁部材との間に前記噴孔に向かう燃料通路が形成されるとともに、互いに直接に連通する前記大内径部と前記小内径部との間の段差面部が前記弾性部材の噴孔側の端部を支持する座面となっており、
   前記弁部材には、内部に前記燃料通路に供給される燃料の供給通路が形成されている燃料噴射弁であって、
   開弁時に前記固定コアに衝突した前記可動コアに対して前記弁部材が反噴孔側に相対移動することを、オーバーシュートと定義し、
   閉弁時に前記弁座に着座した前記弁部材に対して前記可動コアが噴孔側に相対移動することを、アンダーシュートと定義し、
   前記供給通路の下流端は、往復変位に伴う前記弁部材の前記軸方向の変位位置に係わらず、前記オーバーシュート時にも前記アンダーシュート時にも、前記弁部材の前記軸方向における前記段差面部と前記可動コアの噴孔側の端面との間となる部位に開口していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記供給通路は、前記軸方向に延びる上流側通路と、前記上流側通路に対し交差するように接続して前記下流端まで延びる複数の下流側通路とを有し、それら下流側通路の総断面積が前記上流側通路の断面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。

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