JP6782856B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

本技術分野の背景技術として、以下の特許文献１に記載されている燃料噴射弁がある。
この特許文献１には、「簡素な構造で燃料噴射率を変更可能な燃料噴射弁を提供するために、燃料噴射弁は、固定コア、ニードル、可動コア、及び、ニードル及び可動コアと固定コアとの間に電磁吸引力を発生させるコイルを備える。ニードルは、磁性材料から形成され本体より外径が大きいニードル大径部を有する。可動コアは、大径内壁面の内側にニードル大径部が位置し小径内壁面の内側に本体が位置する状態でニードルとともにハウジング内を往復移動可能に固定コアの弁座側に設けられている。可動コアは、シール部と弁座とが当接しているときニードルの第２段差面と固定コアの弁座側の端面との距離が弁座とは反対側の端面と固定コアの端面との距離より長くなるよう形成されている。」との構成が開示されている。

特開2016-118208号公報

内燃機関の有害排気成分低減のためには、エンジン（内燃機関）に所望の量の燃料を正確に噴射する燃料噴射弁が求められている。上記特許文献１に記載の燃料噴射弁は、コイルへの通電によって発生する磁気吸引力を用いて噴孔から燃料を噴射する。このような燃料噴射弁では、コイルに通電すると、磁気コアと可動コアとの間に磁気吸引力が発生する。可動コアと磁気コアの間に発生した磁気吸引力によって可動コアが磁気コア側に引き寄せられると、弁体に力が伝達され、弁体は弁座から離間する方向に移動する。可動コアおよび弁体は、磁気コアと衝突することにより移動が規制され、停止する。この開弁期間に燃料が内燃機関に供給され燃焼に利用される。

その後、コイルへの通電を中止すると、磁気コアと可動コアの間に形成された磁束が消失し、磁気吸引力が弁体を下流方向（閉弁方向）に付勢する力よりも小さくなると、弁体は下流方向（閉弁方向）に移動し始め、その後、閉弁する。

ここで、特許文献１に開示されるような技術では、弁体が可動コアとしても機能し、コイルに通電する電流値を変更することで弁体のリフト量を変更することができるが、弁座に対して閉弁時の弁体の衝撃力が大きい。

一方、燃料噴射量の誤差を低減するため、閉弁後に可動子の位置を素早く所定の位置に静止させたいという要請がある。

本発明の目的は、弁体の衝撃力を低減しつつ、閉弁後に可動子の位置を素早く所定の位置に静止させることができる燃料噴射弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、スリーブを有する弁体と、前記弁体が着座するシート部材と、磁気コアと、前記磁気コアの吸引力により前記弁体をリフトさせる第１可動子と、前記弁体と別体に構成され、前記第１可動子が前記弁体をリフトさせた後、前記磁気コアの吸引力によりさらに前記弁体をリフトさせる第２可動子と、前記弁体が前記シート部材に着座し、前記第２可動子が前記スリーブから離れた後、前記第１可動子の下端面が衝突する衝突受部と、を備える。

本発明によれば、弁体の衝撃力を低減しつつ、閉弁後に可動子の位置を素早く所定の位置に静止させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の断面図である。 本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の弁体の断面図である。 図１に示す第２可動コアの断面図である。 図１に示す第１可動コアの断面図である。 非通電時の可動コア群の位置関係を示す断面図である。 空隙ｇ１だけ第１可動コア及び第２可動コアが変位した状態を示す図である。 図６の状態から空隙ｇ２’だけ第１可動コア及び第２可動コアが変位した状態を示す図である。 図７の状態から空隙ｇ３だけ第２可動コアが変位した状態を示す図である。 小リフト時と大リフト時の駆動電流値と弁体変位を示す図である。 大リフトで弁体を駆動する場合における、弁体の変位、第１可動コアの変位、第２可動コアの変位を示す図である。 固定部材を用いる変形例を説明するための図である。 磁気絞り部を設ける変形例を説明するための図である。

本実施形態の燃料噴射弁（燃料噴射装置）について、図１〜図１２を用いて、以下に説明する。

図１は本実施形態の燃料噴射弁１００の構造を示す断面図である。詳細には、図１は、燃料噴射弁１００の縦断面図並びにその燃料噴射弁１００を駆動するためのＥＤＵ１２１（駆動回路）及びＥＣＵ１２０（エンジンコントロールユニット）の構成の一例を示す図である。なお、本実施形態では、便宜上、燃料噴射弁１００の軸方向１００ａに対して燃料供給口１１２の側を上流側、シート部材１０２（弁座）の側を下流側として説明する。

図１の燃料噴射弁１００は、筒内直接噴射式のガソリンエンジン向けの電磁式燃料噴射弁の例であるが、本発明の効果は、ポート噴射式のガソリンエンジン向けの電磁式燃料噴射弁や、ディーゼルエンジン向けの電磁式燃料噴射弁においても有効である。なお、ＥＣＵ１２０とＥＤＵ１２１は一体の部品として構成されてもよい。少なくとも燃料噴射弁１００の駆動回路は、燃料噴射弁１００の駆動電圧を発生する装置であって、ＥＣＵとＥＤＵとが一体となったものであってもよいし、ＥＤＵ単体であってもよい。

ＥＣＵ１２０は、エンジン（内燃機関）の状態を示す信号を各種センサーから取り込み、エンジンの運転条件に応じて適切な駆動パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。ＥＣＵ１２０より出力された駆動パルスは、信号線１２３を通して燃料噴射弁１００のＥＤＵ１２１に入力される。ＥＤＵ１２１は、コイル１０８に印加する電圧を制御し、電流をコイル１０８に供給する。ＥＣＵ１２０は、通信ライン１２２を通して、ＥＤＵ１２１と通信を行っており、燃料噴射弁１００に供給する燃料の圧力や運転条件によってＥＤＵ１２１によって生成する駆動電流を切替えることが可能である。ＥＤＵ１２１は、ＥＣＵ１２０との通信によって制御定数を変更できるようになっており、制御定数に応じてコイル１０８に供給する電流の電流波形が変化する。

まず、燃料噴射弁１００の全体構成と燃料の流れについて説明する。上記筒内直接噴射式のガソリンエンジン向けの電磁式燃料噴射弁の場合、燃料供給口１１２を形成する金属管が図示しないコモンレールに取り付けられる。

このコモンレールは図示しない高圧燃料ポンプから高圧燃料が送られて、設定された圧力（たとえば３５ＭＰａ）の高圧燃料が溜められるようになっている。そしてコモンレールの高圧燃料は燃料供給口１１２の燃料入口面１１２ａを介して、燃料噴射弁１００の内部に供給される。燃料噴射弁１００は、内部に流路の開閉を行う弁体１０１を有し、弁体１０１の下流側先端部と対向する位置に円錐面を有したシート部材１０２が設けられている。シート部材１０２は、弁体１０１の弁体側シート部１０１ｂが着座することで燃料をシールするシート部１１５が形成されるとともに、このシート部１１５の下流側に燃料が噴射される燃料噴射孔１１６が形成される。換言すれば、シート部材１０２に弁体１０１が着座する。

弁体１０１は、コイル１０８に通電がないときには、第１スプリング１１０によってシート部材１０２に押し付けられ、シート部１１５と接触してシール座を形成し、燃料をシールする構造となっている。

図２に本実施形態の弁体１０１の縦断面図を示す。弁体１０１の上流側先端部にはスリーブ１１３（係合部）が取り付けられている。換言すれば、弁体１０１は、スリーブ１１３を有する。スリーブ１１３は弁体小径部の外径側に取り付けられる円筒部１１３１と、スリーブ１１３の上端において外径側に凸となる凸部１１３２と、を有する。

第１スプリング１１０の付勢力は、スリーブ１１３の凸部上端面１１３ａを介して、弁体１０１に伝えられ、弁体１０１は下流方向（シート部材１０２に向かう方向）に付勢される。

図１に示すように、磁気回路は、可動コア群２００、磁気コア１０７、磁気コア１０７の外周側に位置するコイル１０８およびコイルの外径側に位置するヨーク１０９（ハウジング）により形成され、磁気的な吸引力を磁気コア１０７と可動コア群２００の間で発生することで弁体１０１を駆動する。

可動コア群２００は、第１可動コア２０１（第１可動子：アウターアンカ）と第２可動コア２０２（第２可動子：インナーアンカ）に分割されている。弁体１０１および可動コア群２００（第１可動コア２０１、第２可動コア２０２）は、ノズルホルダ１１１（筒状部材）の収容部１１１ａ（収容凹部）に内包されている。また、第１可動コア２０１又は第２可動コア２０２により開弁される弁体１０１が第１可動コア２０１及び第２可動コア２０２とは別体で独立して構成される。

これにより、後述するように、コイル１０８に通電する電流値を変更することで弁体１０１のリフト量を変更することができるとともに、シート部材１０２に対して弁体１０１の衝撃力を低減することができる。

図３および図４は可動コア群の縦断面図であり、これらを用いて、可動コア群２００の位置関係を示す。ＥＤＵ１２１（駆動回路）よりコイル１０８に駆動電流が流れることで、磁気コア１０７（図１）と第１可動コア２０１及び第２可動コア２０２との間には磁気的な吸引力が生じる。第１可動コア２０１は、第１可動コアの凹部底面２０１ｅと第２可動コア２０２の下端面２０２ｅを介して、第２可動コア２０２と係合し、第１可動コア２０１が磁気コア１０７に向かって移動する際に第２可動コア２０２を磁気コア１０７に向かって駆動させる。

これにより弁体１０１のスリーブ１１３は、第２可動コア２０２と係合し、第１可動コア２０１によって開弁させられる構成となっている。コイル１０８に通電がない状態では、第１可動コア２０１の下端面２０１ｇは、ノズルホルダ１１１の収容部１１１aの収容部下端面１１１ｂと接触し、第１可動コア２０１の動きが規制される。

図５に示すように、第１可動コア２０１は、磁気コア１０７に対向する第１対向面２０１ａを有し、当該第１対向面２０１ａが磁気コア１０７に吸引される。第２可動コア２０２は、第１可動コア２０１と別体で構成され、磁気コア１０７に対向する第２対向面２０２ａを有し、第２対向面２０２ａが磁気コア１０７に吸引されるように構成されている。

本実施形態では第２可動コア２０２の下端面２０２ｅに凹部２０２ｉが形成される。その結果、突起部２０２ｆが形成され、閉弁時においても突起部２０２ｆが第１可動コア２０１の凹部２０１ｃの底面に接触することで第２可動コア２０２と凹部２０１ｃの底面との間に隙間２０２ｇ（図３）が形成される。また、第１可動コア２０１の第１対向面２０１ａに対して第２可動コア２０２の第２対向面２０２ａが内周側に配置されている。

第１可動コア２０１の内周部２０１ｂは、軸方向１００ａと直交する方向において、第２可動コア２０２の外周部２０２ｂと対向するように構成される。第１可動コア２０１は内周側に下流側へ向かって第２可動コア２０２を収容する凹部２０１ｃ（収容凹部）が形成されており、凹部２０１ｃの内部に第２可動コア２０２が内包されていている。軸方向１００ａ（弁体軸方向）において、第１可動コア２０１の凹部底面２０１ｅが第２可動コア２０２の下端面２０２ｅと対向するように構成される。

その際、第１可動コア２０１と第２可動コア２０２の弁体軸方向（軸方向１００ａ）の長さ関係は、第１可動コア２０１の軸方向最大長さＬ１が、第２可動コア２０２の軸方向最大長さＬ２に対して長くなるように構成する。また第１可動コア２０１の凹部２０１ｃの深さＬ３も第２可動コア２０２の軸方向最大長さＬ２に対して長くなるように構成する。

弁体１０１は、上流側係合部２０２ｈと係合して弁体１０１を駆動するスリーブ下端面１１３ｃ（弁体係合部）を第２可動コア２０２よりも上流側に有しており、第２可動コア２０２が上流側に移動した場合にスリーブ下端面１１３ｃにより、弁体１０１を上流側（開弁方向）に移動させる。

第１可動コア２０１は、第２可動コア２０２と係合する第１係合部（凹部底面２０１ｅ）を有し、第１可動コア２０１が上流方向へ移動すると、第１可動コア２０１の第１係合部（凹部底面２０１ｅ）と第２可動コア２０２の第２係合部（下端面２０２ｅ）とが係合することで、第２可動コア２０２が上流方向に移動する。第２可動コア２０２が上流方向に移動すると、上流側係合部２０２ｈとスリーブ１１３の凸部下端面１１３ｂとが係合して、弁体１０１を上流側に移動させる。

第１可動コア２０１および第２可動コア２０２は、移動した際に生ずる流体力を低減するため、それぞれ燃料通路孔２０１ｄ、燃料通路孔２０２ｄを有している。燃料通路孔２０１ｄ、燃料通路孔２０２ｄの孔部の軸方向１００ａ（弁体軸）の垂直方向における面積は、第１可動コア２０１（外径側可動コア）および第２可動コア２０２（内径側可動コア）が動作する際の排除体積による流体力を緩和するのに十分な面積を有している。

図１に示すようにノズルホルダ１１１は、可動コア群２００（可動子群）を収容する収容部１１１ａを有しており、図５に示すように収容部１１１ａの底面側（下流側）には、収容部下端面１１１ｂが設けられている。通電がない状態では、第２スプリング１０３の付勢力により、第１可動コア２０１は、下流側に付勢され、第１可動コア２０１の下端面２０１ｇと収容部下端面１１１ｂが接触するように構成されている。

次に図５〜図９を参考にして、弁体１０１、第１可動コア２０１、第２可動コア２０２間に設けられた空隙の関係と、コイル１０８に電流が印可された際の部材の動作について説明する。

図５はコイル１０８に通電がない状態を示している。図示していないが、この状態において弁体１０１はシート部材１０２に設けられた弁座に接触することで閉弁状態となっている。

第２スプリング１０３は、第２可動コア２０２を弁体１０１に取り付けられたスリーブ１１３のスリーブ下端面１１３ｃから引き離す方向（下方向）に付勢する。第２可動コア２０２は第２スプリング１０３によって下流方向に付勢され、第２スプリング１０３の付勢力は、第２可動コア２０２の下端面２０２ｅと凹部底面２０１ｅ（第１凹部底面）を介して、第１可動コア２０１に伝達される。

下流側に付勢された第１可動コア２０１は、第１可動コア２０１の下端面２０１ｇと収容部下端面１１１ｂが接触するように構成されている。そのため、第２可動コア２０２の下端面２０２ｅと第１可動コア２０１の凹部底面２０１ｅ（第１係合部）とが接触して、第２可動コア２０２を弁体１０１に取り付けられたスリーブ１１３のスリーブ下端面１１３ｃから引き離した状態で維持する。このときの第２可動コア２０２の第２対向面２０２ａとスリーブ下端面１１３ｃとの間には、空隙ｇ１が設けられている。

なお、第２可動コア２０２（第２可動子）は、第１可動コア２０１（第１可動子）に形成される凹部２０１ｃに配置される。閉弁時に、第１可動コア２０１と磁気コア１０７との間の第１隙間（空隙ｇ２）に対して、第２可動コア２０２と磁気コア１０７との間の第２隙間（空隙ｇ２＋空隙ｇ３）の方が大きい。これにより、後述するように、コイル１０８に通電する電流値を変更することで弁体１０１のリフト量を変更することができる。

図５の状態より、コイル１０８に通電されると、磁気回路を構成する磁気コア１０７、ヨーク１０９、第１可動コア２０１と第２可動コア２０２に磁束が生じ、磁気コア１０７と第１可動コア２０１および磁気コア１０７と第２可動コア２０２との間に磁気吸引力が発生する。

式（１）に示すように、第１可動コア２０１と磁気コア１０７の間に作用する磁気吸引力Ｆｏと第２可動コア２０２と磁気コア１０７の間に作用する磁気吸引力Ｆｉの和が、第２スプリング１０３の付勢力Ｆｚよりも大きくなると、第１可動コア２０１と第２可動コア２０２は、磁気コア１０７側に吸引され、運動を開始する。

図６はスリーブ下端面１１３ｃと第２可動コア２０２（内径側可動コア）との間に予め設けられた空隙ｇ１分だけ、第２可動コア２０２（内径側可動コア）及び第１可動コア２０１（外径側可動コア）が変位した状態を示す。図５では磁気コア１０７と第１可動コア２０１（外径側可動コア）の第１対向面２０１ａとの間には空隙ｇ２に設けられていたが、図６ではこれらの間の空隙はｇ２’（ｇ２’＝ｇ２−ｇ１）にまで減少する。弁体１０１のスリーブ１１３のスリーブ下端面１１３ｃ（衝突面）と第２可動コア２０２の第２対向面２０２ａ（上流側端面）が衝突する。

このとき、第１可動コア２０１ならびに第２可動コア２０２に蓄えられた運動エネルギが、弁体１０１の開弁動作に使用される。よって、空隙ｇ１（予備リフト）が設定されていることで運動エネルギを利用でき、開弁動作の応答性を向上させることができる。したがって、高い燃料圧力下でも迅速に開弁することが可能となる。

図６の状態からコイル１０８への通電を継続し、第１可動コア２０１が第１対向面２０１ａと磁気コア１０７との間の空隙ｇ２’だけ変位すると、図７に示す状態となる。図７では、第１可動コア２０１の第１対向面２０１ａが磁気コア１０７に衝突し、第１可動コア２０１が上流方向へ向かう動きが規制される。

このとき、図９（ａ）に示すように、コイル１０８へ通電する最大駆動電流４０１を予め設定した閾値よりも小さくすると、式（２）および式（３）の力の関係を満たす。なお、４０２は最大駆動電流４０１を流した後に第１可動コア２０１（外径側可動コア）が磁気コア１０７に吸引されたまま維持できる保持電流を意味する。

式（２）は第１可動コア２０１の磁気吸引力Ｆｏと第２可動コア２０２の磁気吸引力Ｆｉの和の方が、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１スプリング１１０による付勢力Ｆｓと第２スプリング１０３の付勢力（−Ｆｚ）との和よりも大きくなる条件を示す。また式（３）は第２可動コア２０２の磁気吸引力Ｆｉが、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１スプリング１１０による付勢力Ｆｓとの和よりも小さくなる条件を示す。

つまり、第１可動コア２０１による磁気吸引力Ｆｏ及び第２可動コア２０２による磁気吸引力Ｆｉによって、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１スプリング１１０による付勢力Ｆｓに打ち勝って、第１可動コア２０１が磁気コア１０７に接触するまで移動することが可能となる。しかし、第２可動コア２０２（内径側可動コア）による磁気吸引力Ｆｉだけでは、差圧力Ｆｐ及び第１スプリング１１０による付勢力Ｆｓに打ち勝つことができないことを意味する。そのため図７に示すように、第１可動コア２０１と磁気コア１０７の空隙がなくなり、第２可動コア２０２と磁気コア１０７間の空隙ｇ３のみが残った状態となる。図９（ａ）が図７に対応しており、小リフト状態を示す。

図７の状態（小リフト状態）から、コイル１０８への電流を遮断すると、第１可動コア２０１及び第２可動コア２０２と磁気コア１０７の間に生じている磁束が消失する。そして、磁気吸引力が弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１スプリング１１０による付勢力Ｆｓよりも小さくなると、第１可動コア２０１（外径側可動コア）及び第２可動コア２０２は下流方向への変位を開始する。この動きに伴って弁体１０１は閉弁方向（下流方向）への変位を開始し、その後、シート部材１０２と衝突し、閉弁する。

小リフトの場合に、図９（ａ）に示すように、弁体１０１は第１可動コア２０１と磁気コア１０７との間に設けられた空隙ｇ２から空隙ｇ１を引いた分（ｇ２’＝ｇ２−ｇ１）だけ変位する（弁体変位４０３）となる。換言すれば、第１可動コア２０１（第１可動子）は、磁気コア１０７の吸引力により弁体１０１をリフトさせる（空隙ｇ２’）。

詳細には、第１可動コア２０１（第１可動子）が磁気コア１０７に吸引されると、第１可動コア２０１（第１可動子）が第２可動コア２０２（第２可動子）と係合し、かつ、第２可動コア２０２が弁体１０１と係合することで、弁体１０１をリフトさせる。より詳細には、第１可動コア２０１（第１可動子）が磁気コア１０７に吸引されると、第１可動コア２０１に形成される凹部２０１ｃの凹部底面２０１ｅ（底面）が第２可動コア２０２（第２可動子）の下端面２０２ｅと係合し、かつ、第２可動コア２０２の上流側係合部２０２ｈ（上端面）が弁体１０１のスリーブ１１３のスリーブ下端面１１３ｃ（下端面）と係合することで、弁体１０１をリフトさせる。

このように、第１可動コア２０１（第１可動子）が弁体１０１をリフトさせた後、第２可動コア２０２（第２可動子）の上流側係合部２０２ｈ（上端面）が弁体１０１のスリーブ１１３のスリーブ下端面１１３ｃ（下端面）と係合することで、弁体１０１をリフトさせる。

第１可動コア２０１（外径側可動コア）は、磁気コア１０７、又は磁気コア１０７以外の第１可動コアの運動を規制する部材に衝突することによって軸方向の変位が規制される。これにより、弁体１０１のリフト量を安定させることができるため、安定した噴射量を供給することができる。

一方、図９（ｂ）に示すように、コイル１０８への通電する最大駆動電流４０４（最大駆動電流値）を予め設定した閾値よりも大きくすると、式（４）に示す条件を満たす。なお、４０５は最大駆動電流４０４を流した後に第１可動コア２０１（外径側可動コア）が磁気コア１０７に吸引されたまま維持できる保持電流を意味する。式（４）は、第２可動コア２０２（内径側可動コア）の磁気吸引力Ｆｉが、弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１スプリング１１０による付勢力Ｆｓとの和よりも大きくなるという条件を示す。

図９（ｂ）に示す駆動電流を流すと、図８に示すように、第１可動コア２０１（外径側可動コア）が磁気コア１０７に衝突するまで空隙ｇ２（図５、図９（ａ）参照）の分、移動し、さらにその後、第２可動コア２０２（内径側可動コア）が第２可動コア２０２（内径側可動コア）と磁気コア１０７との間の空隙ｇ３の分だけ変位する。結果として、弁体１０１は、空隙ｇ２’（ｇ２’＝ｇ２−ｇ１）と空隙ｇ３の和だけ変位する（大リフト状態）。

換言すれば、第２可動コア２０２（第２可動子）は、第１可動コア２０１（第１可動子）が弁体１０１をリフトさせた後、磁気コア１０７の吸引力によりさらに弁体１０１をリフトさせる（空隙ｇ３）。ここで、第２可動コア２０２は、弁体１０１と別体に構成される。これにより、特許文献１に開示されるような技術と比較して、シート部材１０２に対する弁体１０１の衝撃力を低減することができる。

第２可動コア２０２の変位は、磁気コア１０７あるいは第２可動コア２０２の運動を規制する部材に衝突することによって変位が規制される。そのため、弁体１０１の挙動は安定し、安定した噴射量を供給することができる。

図８、図９（ｂ）に示す大リフト状態より、コイル１０８への電流が遮断されると、第２可動コア２０２（内径側可動コア）に生じている磁束が消失する。そして磁気吸引力が弁体１０１に作用する流体による差圧力Ｆｐと第１スプリング１１０による付勢力Ｆｓよりも小さくなると、第２可動コア２０２（内径側可動コア）が下流方向へ変位する。

磁束は内径側より消失を開始するのに加え、差圧力Ｆｐと第１スプリング１１０による付勢力Ｆｓにより、第２可動コア２０２（内径側可動コア）の方が第１可動コア２０１（外径側可動コア）に比べて早く閉弁動作に移行する。その結果、第２可動コア２０２（内径側可動コア）は、第１可動コア２０１（外径側可動コア）との空隙ｇ３だけ、下流方向へ移動すると、第１可動コア２０１（外径側可動コア）と衝突し、第１可動コア２０１（外径側可動コア）を叩き落としながら、弁体１０１と第２可動コア２０２は下流方向に変位する。弁体１０１は閉弁動作を開始し、やがてシート部材１０２と衝突し、閉弁する。
結果として、図９（ｂ）に示すように、弁体１０１は大リフト状態の弁変位４０６となる。

弁体１０１の閉弁後、第２可動コア２０２と第１可動コア２０１は、弁体１０１から離間する。これにより、閉弁時に弁体１０１とシート部材１０２に作用する衝突エネルギは、第２可動コア２０２と第１可動コア２０１の質量分だけ減らすことができる。これにより、衝突部位の耐摩耗性の向上と弁体１０１がシート部材１０２へ衝突することに起因して生ずる騒音も低減することが可能となる。

図１０は、大リフトで弁体１０１を駆動する場合における、弁体１０１の変位５０１（リフト量）、第１可動コア２０１の変位５０２、第２可動コア２０２の変位５０３を示す図である。図１０に示すように第１可動コア２０１、第２可動コア２０２が弁体１０１と離間後、第１可動コア２０１の下端面２０１ｇ（下流側端面）が、ノズルホルダ１１１の収容部下端面１１１ｂと係合すると、第１可動コア２０１の運動が規制され、やがて第１可動コア２０１が静止する。

換言すれば、弁体１０１がシート部材１０２に着座し、第２可動コア２０２（第２可動子）がスリーブ１１３から離れた後、第１可動コア２０１（第１可動子）の下端面２０１ｇが収容部下端面１１１ｂ（衝突受部）に衝突する。これにより、第１可動コア２０１と第２可動コア２０２のアンダーシュートが抑制される。

なお、収容部下端面１１１ｂ（衝突受部）は、ノズルホルダ１１１（筒状部材）自体で形成される。これにより、部品点数を少なくすることができる。

第２可動コア２０２は、第１可動コア２０１が収容部下端面１１１ｂと係合する際に生ずる衝突エネルギにより、第２可動コア２０２が上流側に運動するものの、閉弁方向に付勢されている第２スプリング１０３の付勢力により、運動が減衰され、やがて第２可動コア２０２は、第１可動コア２０１と係合し、静止状態となる。

第１可動コア２０１と第２可動コア２０２の質量の比を同程度（２０％以内）としておくことで、第１可動コア２０１と第２可動コア２０２の運動を素早く減衰させることが可能となる。第１可動コア２０１を静止状態に至るまでの時間が短ければ短いほど、次噴射との間隔を短縮した際に生ずる噴射量との誤差を少なくし、安定して噴射量を計量することが可能となる。

また、図５に示すように、第１可動コア２０１と収容部下端面１１１ｂとの係合する幅Ｗは、係合部の隙間を流れる流体によるダンパー効果と、開弁時に運動を妨げない程度の幅とすることで、収容部下端面１１１ｂおよび第１可動コア２０１の下端面２０１ｇの耐摩耗性と、衝突時の低騒音性を確保しつつ、閉弁動作の遅れを短縮することが可能となる。

燃料噴射弁１００に供給する電流により、弁体１０１の変位を大リフト状態と小リフト状態とに切り替え可能にするためには、閉弁状態での第２可動コア２０２の第２対向面２０２ａとスリーブ下端面１１３ｃとの間の空隙ｇ１、第１可動コア２０１の第１対向面２０１ａと磁気コア１０７との間の空隙ｇ２、第１可動コア２０１の第１対向面２０１ａと第２可動コア２０２の第２対向面２０２ａとの間の空隙ｇ３の寸法関係は、大きい順にｇ２、ｇ３、ｇ１となるように設定する。

このように可動コア群２００を第１可動コア２０１と、第２可動コア２０２に分割し、コイル１０８への駆動電流を変えることで、弁体１０１の変位を二段階に可変とすることができる。

なお、本実施形態においては、吸入空気量、内燃機関回転数、燃料噴射圧力、アクセル開度をセンシングし、その閾値によって、燃料噴射弁に通電する電流波形を切り替えることとしたが、他の情報を用いても、同様の効果が得られる場合には、切替えをすることが可能である。

（変形例）
上記実施形態では、図５に示すように閉弁状態において、第１可動コア２０１とノズルホルダ１１１の収容部下端面１１１ｂが係合するような構成を例にとって説明したが、図１１に示すように固定部材６０１を収容部下端面１１１ｂと第１可動コア２０１の間に入れ、第１可動コア２０１と固定部材６０１が係合するような構成をとってもよい。換言すれば、固定部材６０１（衝突受部）は、ノズルホルダ１１１（筒状部材）に取り付けられ、ノズルホルダ１１１と別部材で構成される。これにより、固定部材６０１のみを交換することができる。

固定部材６０１の磁気特性は、磁気回路を形成するノズルホルダ１１１（筒状部材）、第１可動コア２０１（第１可動子）、第２可動コア２０２（第２可動子）、磁気コア１０７（固定コア）の飽和磁束密度よりも小さい飽和磁束密度を有する材料（例えば、オーステナイト系ステンレス（非磁性体）、マルテンサイト系ステンレス等）を用いるとよい。

換言すれば、固定部材６０１（衝突受部）の飽和磁束密度は、磁気回路を構成する部材の飽和磁束密度よりも低い。

これにより、第１可動コア２０１と固定部材６０１との間に生ずる磁気吸引力を低減することができ、可動コア群２００と磁気コア１０７間に作用する磁気吸引力の低減を抑制することが可能となる。なお、ノズルホルダ１１１（筒状部材）も磁気回路を構成する部材（磁性体）とすることで、ヨーク１０９（ハウジング）と第２可動コア２０２（第２可動子）の間で磁束が流れ易くなる。

もしくは、図１２に示すように収容部下端面１１１ｂの上流側(コイル１０８側)に磁気絞り部６０２を設け、第１可動コア２０１とノズルホルダ１１１間を通過する磁束を減らし、可動コア群２００と磁気コア１０７間に作用する磁気吸引力の低減を抑制することも可能である。なお磁気絞り部６０２は、可動コア群２００側に設けてもよいし、ノズルホルダ側に設けても得られる作用効果は変わらず、これに限定されるものではない。

以上説明したように、本実施形態によれば、弁体の衝撃力を低減しつつ、閉弁後に可動子の位置を素早く所定の位置に静止させることができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。

（１）．磁気コアと、前記磁気コアに吸引され弁体をリフトさせる第１可動子（アウターアンカ）と、前記弁体と別体に構成され、前記第１可動子（アウターアンカ）が前記弁体をリフトさせてリフト規制部に衝突した後、さらに前記磁気コアに吸引され、前記弁体をリフトさせる第２可動子（インナーアンカ）と、前記弁体が弁座に衝突した後に前記第１可動子（アウターアンカ）の下流面が衝突する衝突受部と、を備えた燃料噴射弁。

（２）．（１）に記載の燃料噴射弁において、前記弁体の径方向外側に配置され、前記弁体を内包する筒状部材（ノズルホルダ）を備え、前記衝突受部は前記筒状部材（ノズルホルダ）自体で形成された燃料噴射弁。

（３）．（１）に記載の燃料噴射弁において、前記弁体の径方向外側に配置され、前記弁体を内包する筒状部材（ノズルホルダ）を備え、前記衝突受部は前記筒状部材（ノズルホルダ）に取り付けられ、前記筒状部材（ノズルホルダ）と別部材で構成された燃料噴射弁。

（４）．（３）に記載の燃料噴射弁において、前記衝突受部は磁気回路構成部材（ハウジングや磁気コア）よりも飽和磁束密度の低い部材で形成される燃料噴射弁。

（５）．（３）に記載の燃料噴射弁において、前記筒状部材（ノズルホルダ）は前記磁気コアとともに磁気回路を構成するように配置された燃料噴射弁。

（６）．（３）に記載の燃料噴射弁において、軸方向において、前記筒状部材（ノズルホルダ）は第１可動子（アウターアンカ）と重なるように配置された燃料噴射弁。

（７）．（１）に記載の燃料噴射弁において、前記第２可動子（インナーアンカ）は前記第１可動子（アウターアンカ）に形成された凹み部に配置され、閉弁時において前記第１可動子（アウターアンカ）と前記磁気コアとの第１隙間に対して、前記第２可動子（インナーアンカ）と前記磁気コアとの第２隙間の方が大きくなるように配置された燃料噴射弁。

（８）．（１）に記載の燃料噴射弁において、前記第１可動子（アウターアンカ）が前記磁気コアに吸引されると、第１可動子（アウターアンカ）が前記第２可動子（インナーアンカ）と係合し、かつ、前記第２可動子（インナーアンカ）が前記弁体と係合することで、前記弁体をリフトさせる燃料噴射弁。

（９）．（８）に記載の燃料噴射弁において、前記第１可動子（アウターアンカ）が前記磁気コアに吸引されると、第１可動子（アウターアンカ）の凹み部の底面が前記第２可動子（インナーアンカ）の下流面と係合し、かつ、前記第２可動子（インナーアンカ）の上流面が前記弁体の下流面と係合することで、前記弁体をリフトさせる燃料噴射弁。

（１０）．（１）に記載の燃料噴射弁において、前記第１可動子（アウターアンカ）が前記リフト規制部に衝突した後、第２可動子（インナーアンカ）の上流面が前記弁体の下流面と係合することで前記弁体をリフトさせ、前記リフト規制部に衝突するように構成された燃料噴射弁。

（１１）．（１）の燃料噴射弁において、前記第１可動子又は前記第２可動子により開弁される弁体が前記第１可動子及び前記第２可動子とは別体で独立して構成される燃料噴射弁。

上記（１）〜（１１）によれば、閉弁後に可動子の位置を素早く所定の位置に静止させることで、複数回噴射時の燃料噴射量誤差を低減することが可能となる。

１００…燃料噴射弁
１００ａ…軸方向
１０１…弁体
１０１ｂ…弁体側シート部
１０２…シート部材
１０３…第２スプリング
１０７…磁気コア
１０８…コイル
１０９…ヨーク
１１０…第１スプリング
１１１…ノズルホルダ
１１１ａ…収容部
１１１ｂ…収容部下端面
１１２…燃料供給口
１１２ａ…燃料入口面
１１３…スリーブ
１１３ａ…凸部上端面
１１３ｂ…凸部下端面
１１３ｃ…スリーブ下端面
１１５…シート部
１１６…燃料噴射孔
１２０…ＥＣＵ
１２１…ＥＤＵ
１２２…通信ライン
１２３…信号線
２００…可動コア群
２０１…第１可動コア
２０１ａ…第１対向面
２０１ｂ…内周部
２０１ｃ…凹部
２０１ｄ…燃料通路孔
２０１ｅ…凹部底面
２０１ｇ…下端面
２０２…第２可動コア
２０２ａ…第２対向面
２０２ｂ…外周部
２０２ｄ…燃料通路孔
２０２ｅ…下端面
２０２ｆ…突起部
２０２ｇ…隙間
２０２ｈ…上流側係合部
２０２ｉ…凹部
４０１…最大駆動電流
４０３…弁体変位
４０４…最大駆動電流
４０６…弁変位
５０１…変位
５０２…変位
５０３…変位
６０１…固定部材
６０２…磁気絞り部
１１３１…円筒部
１１３２…凸部

Claims (10)

1. スリーブを有する弁体と、
   前記弁体が着座するシート部材と、
   磁気コアと、
   前記磁気コアの吸引力により前記弁体をリフトさせる第１可動子と、
   前記弁体と別体に構成され、前記第１可動子が前記弁体をリフトさせた後、前記磁気コアの吸引力によりさらに前記弁体をリフトさせる第２可動子と、
   前記弁体が前記シート部材に着座し、前記第２可動子が前記スリーブから離れた後、前記第１可動子の下端面が衝突する衝突受部と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記弁体を内包する筒状部材を備え、
   前記衝突受部は、
   前記筒状部材自体で形成される
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記弁体を内包する筒状部材を備え、
   前記衝突受部は、
   前記筒状部材に取り付けられ、前記筒状部材と別部材で構成される
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項３に記載の燃料噴射弁であって、
   前記衝突受部の飽和磁束密度は、
   磁気回路を構成する部材の飽和磁束密度よりも低い
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
5. 請求項３に記載の燃料噴射弁であって、
   前記筒状部材は、
   前記第１可動子、前記第２可動子、及び前記磁気コアとともに磁気回路を構成する
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
6. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記第２可動子は、
   前記第１可動子に形成される凹部に配置され、
   閉弁時に、前記第１可動子と前記磁気コアとの間の第１隙間に対して、前記第２可動子と前記磁気コアとの間の第２隙間の方が大きい
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
7. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記第１可動子が前記磁気コアに吸引されると、前記第１可動子が前記第２可動子と係合し、かつ、前記第２可動子が前記弁体と係合することで、前記弁体をリフトさせる
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
8. 請求項７に記載の燃料噴射弁であって、
   前記第１可動子が前記磁気コアに吸引されると、前記第１可動子に形成される凹部の底面が前記第２可動子の下端面と係合し、かつ、前記第２可動子の上端面が前記弁体のスリーブの下端面と係合することで、前記弁体をリフトさせる
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
9. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記第１可動子が前記弁体をリフトさせた後、前記第２可動子の上端面が前記弁体のスリーブの下端面と係合することで、前記弁体をリフトさせる
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
10. 請求項１の燃料噴射弁であって、
    前記弁体は、
    前記第１可動子及び前記第２可動子と別体である
    ことを特徴とする燃料噴射弁。

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