JP5644819B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（以下、単にエンジンという）へ燃料を供給する燃料噴射弁に関する。

可動コアと、弁部材とを相対移動可能とし、可動コアが固定コアから離れる方向に、可動コアおよび弁部材を押し付ける第一付勢部材と、可動コアを固定コア側に押し付ける第二付勢部材と、を備え、可動コアが、固定コアが発生する磁気吸引力により吸引され、可動コアが最大リフトに至ったときの可動コアおよび弁部材のバウンシングを抑制する燃料噴射弁が知られている（特許文献１を参照）。

実用新案登録公報第２５６８５１５号公報

上記特許文献１の燃料噴射弁では、上記第二付勢部材における基端側の端部を支持する構造が、可動コアの先端側の端部から突出した突出部の根元に形成される段差部にて支持する構造となっている。

この支持構造では、第二付勢部材が傾くと、第二付勢部材の内周側の側部と突出部の側壁とが接触する可能性がある。第二付勢部材の内周側の側部と突出部の側壁とが接触した状態で可動コアが固定コア側に移動すると、第二付勢部材より可動コアの移動方向と交差する径方向（以下、ラジアル方向という）の力が可動コアに付与されてしまう。

また、両要素が接触した状態で可動コアが固定コア側に移動すると、可動コアは、第二付勢部材が突出部に擦りながら移動するので、当該付勢部材より可動コアの突出部に摺動抵抗が付与され、可動コアの移動が妨げられる。上記径方向の力や摺動抵抗の影響により可動コアの挙動が不安定となる。

可動コアの挙動が不安定となると弁部材の挙動も不安定となり、噴孔から噴射される燃料の噴射特性の再現性が悪化し、噴射性能が低下するという問題がある。

また、可動コアの挙動を安定させるのに、第一、第二付勢部材が可動コアを押し付ける力が作用する位置の距離を極力小さくしたいという要望がある。

本発明は、上述の問題点および要望に鑑みてなされたものであって、その目的は、可動コアの挙動を安定させ、高い噴射性能が得られる燃料噴射弁を提供することである。

請求項１に記載の発明では、内部に基端側から先端に向かって燃料が流れる燃料通路が形成されるとともに、先端に燃料通路と連通する噴孔が形成されているボデーと、ボデーの燃料通路内に往復移動可能に設置され、燃料通路を断続することにより、噴孔からの燃料の噴射と停止を制御する弁部材と、ボデーに装着され、弁部材を往復移動させる電磁アクチュエータと、を備える燃料噴射弁において、
弁部材は、先端側に燃料通路の内壁に離着座することにより燃料通路を断続する弁部と、弁部よりも基端側において径方向外側に突出する規制部と、を備え、
電磁アクチュエータは、規制部と弁部との間に、弁部材と相対移動可能に設けられる可動コアであって、基端側の端部に、規制部と接触することにより、弁部材と可動コアとが互いに離れる方向の相対移動を規制する接触部を有する可動コアと、可動コアよりも基端側に設けられ、通電されることにより磁界を発生するコイルと、可動コアよりも基端側に設けられ、コイルにて発生した磁界により可動コアとの間に磁気吸引力を発生する固定コアと、可動コアよりも基端側に設けられ、可動コアが固定コアから離れる方向へ、弁部材および可動コアを押し付ける第一付勢部材と、可動コアよりも先端側に設けられ、可動コアを固定コア側へ押し付ける第二付勢部材と、を備え、
可動コアは、先端側の端部に固定コアに向かって凹むように形成され、底部に第二付勢部材の基端側の端部を支持する第一座部を有する凹部を備え、凹部は、可動コアが固定コアに引き付けられ、弁部が燃料通路の内壁から離座し、最大リフトに至るまでの間、第二付勢部材の側部と凹部の側壁との非接触状態が維持されるような形状となっており、ボデーは、内壁に、先端に向かって凹むように形成され、底部に第二付勢部材の先端側の端部を支持する第二座部を有する収容凹部を備え、凹部および収容凹部は、筒状に形成されており、凹部の内径は、収容凹部の内径よりも大きく設定され、可動コアは、弁部材が挿通され、弁部材と相対移動可能に支持する支持孔を備えるとともに、当該可動コアの外壁がボデーの内壁と摺動可能に接しており、弁部材の内部には、燃料通路と連通する連通路が形成され、連通路は、弁部材の軸心線に沿って延びる第一連通路、および第一連通路から径方向に延びて燃料通路へ燃料を排出する第二連通路を有し、第二連通路は凹部の外に配置されていることを特徴としている。

この発明では、可動コアは先端側の端部に固定コア側に向かって凹み、底部に第二付勢部材の基端側の端部を支持する座部を有する凹部を備えている。

そして、この凹部は、可動コアが固定コアに引き付けられ、弁部が燃料通路の内壁から離座し、最大リフトに至るまでの間、第二付勢部材の側部と凹部の側壁との非接触状態が維持されるような形状となっている。このため、第二付勢部材が傾いて配置されていたとしても、第二付勢部材が傾くことによるラジアル方向の力が可動コアに作用し難くなる。

また、上記両要素の非接触状態が維持されるので、第二付勢部材より可動コアへの摺動抵抗がなくなり、可動コアの移動が妨げられ難くなる。このため、可動コアの挙動が安定する。

また、この発明では、可動コアは先端側の端部に固定コアに向かって凹み、底部に第二付勢部材の基端側の端部を支持する座部を備える凹部を有している。これにより、第二付勢部材が可動コアを押し付ける力は座部に作用する。

また、可動コアは基端側の端部に弁部材の規制部が接触する接触部を有している。これにより、第一付勢部材が弁部材および可動コアを押し付ける力は規制部を介して接触部に作用する。この構成によれば、可動コアにおける第一、第二付勢部材の力の作用点の距離を極力小さくすることができる。このため、さらに可動コアの挙動が安定する。以上のことにより、この発明の構成を採用した燃料噴射弁によれば、可動コアの挙動を安定させることができ、噴射性能を高めることができる。

さらに、請求項１に記載の発明では、ボデーは、内壁に、先端に向かって凹むように形成され、底部に第二付勢部材の先端側の端部を支持する座部を有する収容凹部を備えている。これにより、第二付勢部材を所定の位置に配置させることが可能となる。このため、第二付勢部材が可動コアに対して偏った位置に配置されることを抑制できるため、可動コアの挙動を安定させることができ、噴射性能を高めることができる。

さらに、請求項１に記載の発明では、凹部および収容凹部は、筒状に形成されており、凹部の内径は、収容凹部の内径よりも大きいことを特徴としている。この発明では、凹部の内径は収容凹部の内径よりも大きいため、第二付勢部材の側部と凹部の側壁との非接触状態の維持が確実となる。

なお、請求項１とは別の発明について、以下に説明する。すなわち、可動コアは、弁部材が挿通され、弁部材と相対移動可能に支持する支持孔を備えており、凹部は、支持孔の同軸上に設置されており、凹部に、凹部の座部より先端側に突出する支持孔の延長部が形成されていることを特徴としている。

この発明では、凹部に、凹部の座部より先端側に突出する可動コアが備えている支持孔の延長部が形成されているため、弁部材を支持する可動コアにおける支持長さを容易に確保することができる。

本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の構造を示す断面図である。 図１に示す燃料噴射弁の要部を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による燃料噴射弁の要部を示す断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
（基本構成）
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の構造を示す。図２は、図１に図示する燃料噴射弁の要部を示す。

図１に示す燃料噴射弁１０は、直噴式ガソリンエンジンに搭載される噴射弁である。なお、燃料噴射弁１０は、直噴式ガソリンエンジンに限らず、ポート噴射式ガソリンエンジン、またはディーゼルエンジンなどに搭載させても良い。直噴式ガソリンエンジンに搭載させる場合、燃料噴射弁１０は図示しないシリンダヘッドに搭載される。

燃料噴射弁１０は、ボデー２０、ニードル７０および電磁アクチュエータ８０などから構成されている。

ボデー２０は、棒状に形成され、燃料噴射制御に必要な機能部品を保持する。ボデー２０の内部に基端側から先端に向かって燃料が流れる燃料通路２１が形成されている。そして、ボデー２０の先端に燃料通路２１と連通する噴孔２２が形成されている。

ニードル７０は、ボデー２０の燃料通路２１内に往復移動可能に設置されており、燃料通路２１を断続することにより、噴孔２２からの燃料の噴射を制御する。ニードル７０が燃料通路２１の内壁から離座すると、燃料通路２１が開通し、噴孔２２から燃料が噴射される。ニードル７０が燃料通路２１の内壁に着座すると、燃料通路２１が遮断され、噴孔２２からの燃料の噴射は停止する。

電磁アクチュエータ８０は、ボデー２０に装着され、通電・非通電を切替えることにより動力を発生し、発生したその動力にてニードル７０を往復移動させるアクチュエータである。電磁アクチュエータ８０に通電されることにより、電磁アクチュエータ８０はニードル７０を基端側に移動させ、ニードル７０を燃料通路２１の内壁から離座させる。電磁アクチュエータ８０への通電を停止することにより、電磁アクチュエータ８０はニードル７０を先端側に移動させ、ニードル７０を燃料通路２１の内壁に着座させる。

以下、各要素を詳細に説明する。

ボデー２０は、パイプ３０、ノズルホルダ４０およびノズルボデー５０などから構成されている。パイプ３０、ノズルホルダ４０およびノズルボデー５０はいずれも筒状に形成されており、各要素の軸心が一つの軸上に配置されるように組み付けられている。

パイプ３０は軸方向へ概ね内径が同一に形成された金属製の筒状部材である。パイプ３０は内側に燃料通路２１の一部を形成する。パイプ３０は、基端側より先端側に向かって、磁性部３１および非磁性部３２を有している。磁性部３１および非磁性部３２は、例えばレーザ溶接などにより一体に接続されている。なお、パイプ３０は、筒状の一体物を熱加工などにより、筒状物の一部を磁性化または非磁性化させることにより形成しても良い。また、パイプ３０を磁性材料のみで形成し、上記非磁性部３２に相当する位置の断面積を他の部分よりも小さくするような構造としても良い。

パイプ３０の基端側の端部に入口部材１００が設置されている。入口部材１００は図示しない燃料配管に接続され、燃料を燃料通路２１に導入する。本実施形態では、４ＭＰａ〜２０ＭＰａに圧力が高められた燃料が燃料配管を介して入口部材１００に導入される。入口部材１００はパイプ３０の内壁に圧入され、その後、溶接されることによりパイプ３０に固定されている。入口部材１００は燃料中に含まれる異物を捕らえるフィルタ１０１を有している。また、入口部材１００の外周側に燃料配管と隙間を埋めるＯリング１０２が設けられている。

パイプ３０の先端側の端部にノズルホルダ４０が設置されている。ノズルホルダ４０は磁性材料にて筒状に形成されている。ノズルホルダ４０の基端側の内径はパイプ３０の内径とほぼ同じである。ノズルホルダ４０は溶接などによりパイプ３０に固定されている。

ノズルホルダ４０の先端側の内径は基端側の内径よりも小さくなっている。ノズルホルダ４０の先端側の端部にノズルボデー５０が設置されている。ノズルホルダ４０およびノズルボデー５０は内側に燃料通路２１の一部を形成する。パイプ３０にて形成される燃料通路２１およびノズルホルダ４０およびノズルボデー５０にて形成される燃料通路２１は連通している。

ノズルボデー５０は、底部を有する筒状部材であり、圧入または溶接のいずれか、または圧入後に溶接することによりノズルホルダ４０の内壁に固定されている。ノズルボデー５０の底部は先端に向かうほど内径が小さくなるような円錐面を形成している。円錐面にニードル７０が着座する弁座５１が形成されている。また、円錐面には弁座５１よりも先端側に噴孔２２が形成されている。噴孔２２は燃料通路２１と連通している。

ニードル７０は、本体部７１、弁部７２および規制部７３から構成されている。ニードル７０は金属材料より棒状に形成されており、パイプ３０、ノズルホルダ４０およびノズルボデー５０の軸心上に往復移動可能に設置されている。

弁部７２は本体部７１の先端側の端部に設けられ、基端側から弁座５１に着座可能な形状となっている。弁部７２が弁座５１から離座すると、燃料通路２１が開通され、燃料通路２１と噴孔２２とが連通し、噴孔２２より燃料が噴射される。弁部７２が弁座５１に着座すると、燃料通路２１が遮断され、燃料通路２１と噴孔２２との連通が断たれ、噴孔２２からの燃料の噴射が停止する。

規制部７３は本体部７１の基端側の端部に設けられ、本体部７１より径方向外側に突出する部位である。規制部７３は、後述する可動コア８１の接触部８３と接触可能となっており、可動コア８１とニードル７０との相対移動を規制する部位である。

本体部７１および規制部７３にパイプ３０部分に形成されている燃料通路２１とノズルホルダ４０部分に形成されている燃料通路２１とを連通する連通路７４が形成されている。連通路７４は、規制部７３の基端側の端部より本体部７１の途中までニードル７０の軸心線に沿って延びる第一連通路７５と、第一連通路７５から径方向に延び、第一連通路７５と本体部７１の外壁とを連通する第二連通路７６とを有している。これにより、入口部材１００からパイプ３０部分の燃料通路２１に導入された燃料は、この連通路７４を介して、ノズルホルダ４０部分の燃料通路２１に流れる。

電磁アクチュエータ８０は、可動コア８１、コイル８７、固定コア８８、第一スプリング９１、第二スプリング９２、ハウジング９０およびアッパハウジング９５などから構成されている。

可動コア８１は、磁性材料にて筒状に形成され、パイプ３０およびノズルホルダ４０の内側に往復移動可能に、かつニードル７０の規制部７３と弁部７２との間に設置されている。可動コア８１は、可動コア８１の外壁がパイプ３０およびノズルホルダ４０の内壁と摺動可能に接している。これにより、可動コア８１はパイプ３０およびノズルホルダ４０内で軸方向に往復移動可能となる。

可動コア８１は、中央部に相対移動可能にニードル７０を支持する支持孔８２を有している。支持孔８２の内径は、ニードル７０の本体部７１の外径よりも大きく、規制部７３の外径よりも小さい。これにより、ニードル７０は、可動コア８１内で軸方向に往復移動可能となる。

また、可動コア８１は基端側の端部に、規制部７３と接触することにより、ニードル７０と可動コア８１とが互いに離れる方向の相対移動を規制する接触部８３を有している。ニードル７０の弁部７２が弁座５１に着座している状態では、可動コア８１は規制部７３よりも先端側で相対移動可能となっている。可動コア８１の接触部８３にニードル７０の規制部７３が接触してもなお、可動コア８１が基端側に移動すると、ニードル７０は可動コア８１とともに基端側に移動する。これにより、ニードル７０の弁部７２が弁座５１から離座する。

コイル８７は、樹脂製の筒状部材であるボビンの外周に電線をボビンの軸心を中心に周回させることにより形成され、この電線に通電することにより磁界を発生する。コイル８７は、パイプ３０の外側に設置されている。電線の端部は、コイル８７の基端側に設けられたコネクタ１１０のターミナル１１１に接続されている。ターミナル１１１は、外部の制御装置と電気的に接続されており、コイル８７への通電は、このターミナル１１１を介して行われる。

固定コア８８は、磁性材料にて筒状に形成され、可動コア８１の基端側に設置されている。固定コア８８は、パイプ３０の内壁に圧入などにより固定されている。本実施形態では、固定コア８８は、パイプ３０の内壁に圧入された後、溶接によって強固に固定されている。固定コア８８の中央部には、軸方向に延びる縦孔８９が形成されている。この縦孔８９は入口部材１００から導入された燃料が流れるようになっている。

ニードル７０の規制部７３よりも基端側に第一スプリング９１が設置されている。第一スプリング９１は、線状の弾性材料を周回させて螺旋状に巻いたスプリングであり、固定コア８８の縦孔８９内に収容されている。第一スプリング９１の先端側の端部は、規制部７３の基端側の端部に形成されている座部７７に支持されている。

第一スプリング９１の基端側の端部は、縦孔８９内に圧入されている筒状のアジャスタパイプ１１３に支持されている。第一スプリング９１は軸方向に圧縮された状態で規制部７３とアジャスタパイプ１１３との間に設置されており、ニードル７０および可動コア８１を、可動コア８１が固定コア８８から離れる方向、つまり弁部７２が弁座５１に着座する方向へ押し付けている。以下、弁部７２が弁座５１に着座する方向を閉弁方向といい、その反対の方向を開弁方向と規定する。

可動コア８１よりも先端側に第二スプリング９２が設置されている。第二スプリング９２は、線状の弾性材料を周回させて螺旋状に巻いたスプリングであり、ノズルホルダ４０内に収容されている。

ノズルホルダ４０は、ノズルホルダ４０の内壁に、先端側に向かって凹むように形成され、底部に第二スプリング９２の先端側の端部を支持する座部４２を有している収容凹部４１を備えている。収容凹部４１は筒状に形成され、その収容凹部４１の内径ｄ２は第二スプリング９２の外径とほぼ同じかそれよりも大きく形成されている。このため、第二スプリング９２は収容凹部４１の側壁４３にて径方向への移動が規制される。第二スプリング９２の基端側の端部は、可動コア８１に形成されている凹部８４の底部に形成されている座部８５にて支持されている。

この凹部８４は、可動コア８１の先端側の端部より固定コア８８に向かって凹むように形成されている。凹部８４は筒状に形成されており、その内径ｄ１は収容凹部４１の内径ｄ２よりも大きく形成されている。第二スプリング９２は軸方向に圧縮された状態で可動コア８１の凹部８４とノズルホルダ４０の収容凹部４１との間に設置されており、可動コア８１を固定コア８８側へ押し付けている。

ここで、第一スプリング９１の押し付け力は第二スプリング９２の押し付け力よりも大きい。このため、コイル８７に通電されていない状態では、第一スプリング９１により、ニードル７０および可動コア８１は閉弁方向に常時、押し付けられる。このとき、第二スプリング９２の押し付け力により可動コア８１の接触部８３は、ニードル７０の規制部７３に接触している。

入口部材１００に流入した燃料は、固定コア８８の縦孔８９およびアジャスタパイプ１１３を経由してニードル７０の連通路７４に流入する。そして、連通路７４に流入した燃料は、第二連通路７６よりニードル７０の外部にあるノズルホルダ４０部分の燃料通路２１に排出され、噴孔２２に至る。

ハウジング９０は磁性材料にて筒状に形成され、パイプ３０およびノズルホルダ４０の外側に設置されている。ハウジング９０の内径は、パイプ３０およびノズルホルダ４０の外径よりも大きく、ハウジング９０とパイプ３０およびノズルホルダ４０との間に隙間が形成されるほどの大きさとなっている。形成される隙間には、コイル８７が設置される。

ハウジング９０の軸方向の長さは、パイプ３０の非磁性部３２を跨げる程度の大きさとなっている。ハウジング９０の先端側の端部は、溶接などによりノズルホルダ４０に固定されている。

アッパハウジング９５は磁性材料にて円盤状に形成されている。アッパハウジング９５の一部は切欠かれており、その切欠かれている部分にコネクタ１１１の一部が配置される。アッパハウジング９５はコイル８７の基端側に設置されており、外周側がハウジング９０に接し、内周側がパイプ３０の磁性部３１に接している。

ここで、コイル８７に通電されると、コイル８７の内部および外部には、コイル８７の電線に流れる電流の向きに応じた磁界が発生する。コイル８７の周囲に磁界が発生すると、固定コア８８、可動コア８１、ノズルホルダ４０、ハウジング９０、アッパハウジング９５、および磁性部３１に磁束が流れ、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８８と可動コア８１との間に、固定コア８８が可動コア８１を引き付ける力である磁気吸引力が発生する。

以上、燃料噴射弁１０の構成について説明した。次に、燃料噴射弁１０の作動について説明する。

コイル８７が通電されると、固定コア８８と可動コア８１との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力と第二スプリング９２の押し付け力との和が、第一スプリング９１の押し付け力、燃料圧力による先端側へのニードル押し付け力、可動コア８１の自重、および可動コア８１とパイプ３０との摺動抵抗力の和よりも大きくなると、可動コア８１が固定コア８８に向かって移動する。このとき、可動コア８１の接触部８３がニードル７０の規制部７３に接触しているため、ニードル７０も可動コア８１とともに固定コア８８に向かって、つまり開弁方向に移動する。

その結果、ニードル７０の弁部７２が弁座５１から離座する。開弁方向への移動は、可動コア８１が固定コア８８に接するまで移動する。このとき、ニードル７０は最大リフト位置まで移動している。

可動コア８１が固定コア８８に引き付けられ、ニードル７０の弁部７２が弁座５１から離座すると、燃料通路２１と噴孔２２とが連通し、燃料通路２１内の燃料が噴孔２２より噴射される。

コイル８７へ通電状態から通電しない状態にすると、固定コア８８と可動コア８１との間には磁気吸引力が発生していない。このため、ニードル７０は第一スプリング９１の押し付け力によって閉弁方向に移動する。このとき、可動コア８１の接触部８３はニードル７０の規制部７３に接触している。そのため、可動コア８１も閉弁方向に移動する。ニードル７０が閉弁方向に移動するため、弁部７２は弁座５１に着座し、燃料通路２１が遮断され、噴孔２２から燃料が噴射されない。

本実施形態では、可動コア８１とニードル７０とは、相対移動可能となっている。さらに、可動コア８１およびニードル７０は、接触部８３が規制部７３に接触することにより、一体となって開弁方向に移動する。これらは、可動コア８１が固定コア８８に接するまで移動する。可動コア８１が固定コア８８に接すると、可動コア８１は閉弁方向に跳ね返る。

可動コア８１とニードル７０とは、相対移動可能であるため、可動コア８１は閉弁方向に跳ね返るものの、ニードル７０は慣性力によって開弁方向への移動を継続する。これにより、ニードル７０の閉弁方向への跳ね返りは抑制され、ニードル７０が跳ね返ることによる弁部７２と弁座５１との距離の不規則な変化が低減する。その結果、噴孔２２からの燃料の噴射が安定し、噴射性能が高まる。

また、可動コア８１が固定コア８８にて閉弁方向に跳ね返ると、接触部８３が規制部７３から離れる。このため、ニードル７０に可動コア８１を介して作用する第二スプリング９２の押し付け力が作用しなくなる。このとき、ニードル７０には第一スプリング９１の押し付け力のみが作用することとなる。

つまり、可動コア８１とニードル７０とが離れると、ニードル７０に作用する力が第一スプリング９１の押し付け力のみとなり、ニードル７０を閉弁方向に移動させようとする力が増す。したがって、ニードル７０の開弁方向への過剰な移動が抑制される。

さらに、ニードル７０に作用する力が第一スプリング９１の押し付け力のみとなると、ニードル７０は開弁方向への移動が抑制されるとともに、閉弁方向への移動を開始する。一方、閉弁方向に跳ね返った可動コア８１は、磁気吸引力および第二スプリング９２の押し付け力により、再び開弁方向への移動を開始する。このため、閉弁方向に移動するニードル７０と開弁方向に移動する可動コア８１とが衝突する。この衝突により、ニードル７０および可動コア８１が有していた運動量が相殺され、ニードル７０の閉弁方向への移動が規制される。

このように、可動コア８１とニードル７０とを相対移動可能とした構造とすることにより、可動コア８１およびニードル７０が一体物となっている形式のものに比べて開弁時のニードル７０の跳ね返りを素早く収束させることができる。その結果、噴孔２２からの燃料の噴射を安定し、噴射性能が高まる。

コイル８７への通電が停止されると、磁気吸引力が消滅するため、第一スプリング９１にてニードル７０および可動コア８１が閉弁方向に移動する。その結果、ニードル７０の弁部７２が弁座５１に着座し、噴孔２２からの燃料の噴射が停止する。

このとき、可動コア８１およびニードル７０は第一スプリング９１の押し付け力によって、第二スプリング９２の押し付け力に抗して閉弁方向に移動する。ニードル７０の弁部７２が弁座５１に着座すると、ニードル７０は着座時の衝撃によって開弁方向に跳ね返ろうとする。

ここで、可動コア８１とニードル７０とは相対移動可能であるため、弁部７２が弁座５１に着座しても、可動コア８１は慣性力によって閉弁方向への移動を継続する。このとき、可動コア８１の接触部８３はニードル７０の規制部７３より離れる。そのため、ニードル７０に作用する力が第一スプリング９１の押し付け力のみとなる。これにより、第一スプリング９１が作用する可動部分の質量がニードル７０のみとなり、減少する。

可動部分の慣性力が小さくなるため、ニードル７０の開弁方向への跳ね返りは抑制される。したがって、閉弁時においてもニードル７０の跳ね返りを素早く収束させることができる。

以上説明した構成によれば、開弁時および閉弁時においてニードル７０の動作を安定させることができ、噴孔２２からの燃料の噴射を安定させることができ、噴射性能を高めることができる。

（特徴部分）
次に、本実施形態の特徴部分を、図２を用いて詳細に説明する。

可動コア８１の先端側の端部に、固定コア８８に向かって凹むような凹部８４が形成されている。その凹部８４の底部に、第二スプリング９２の基端側の端部を支持する座部８５が形成されている。第二スプリング９２の押し付け力は、座部８５に作用する。凹部８４および収容凹部４１は、同軸上に配置されている。さらに、この凹部８４の内径ｄ１は、収容凹部４１の内径ｄ２よりも大きくなっている。

また、この凹部８４は、可動コア８１が固定コア８８に引き付けられ、ニードル７０の弁部７２が弁座５１から離座し、最大リフトに至るまでの間、第二スプリング９２の外側の側部９３と凹部８４の側壁８６との非接触状態が維持されるような形状となっている。つまり、燃料噴射弁１０の開弁時、弁部７２が弁座５１から離座し、最大リフトに至るまでの間、第二スプリング９２の外側の側部９３は、可動コア８１における凹部８４の側壁８６に一切触れない。

以上説明した本実施形態によれば、可動コア８１は、上述したような形状の凹部８４を有しているため、パイプ３０およびノズルホルダ４０の内部に第二スプリング９２が径方向に傾いて設置されたり、第二スプリング９２が径方向に傾いていたりしても、第二スプリング９２が傾くことによる、ラジアル方向の力が凹部８４の側壁８６を介して可動コア８１に作用し難くなる。

また、両者８１、９２の非接触状態が維持されるので、第二スプリング９２と凹部８４とが接触することにより可動コア８１に付与される摺動抵抗がなくなり、可動コア８１の軸方向の移動が妨げられ難くなる。このため、可動コア８１の挙動が安定する。

加えて、本実施形態よれば、第二スプリング９２の基端側の端部は、可動コア８１における凹部８４の底部に形成されている座部８５にて支持されている。このため、座部８５に第二スプリング９２の押し付け力が作用する。一方、第一スプリング９１の先端側の端部は、ニードル７０の規制部７３の基端側に形成されている座部７７にて支持されている。

また、可動コア８１の接触部８３とニードル７０の規制部７３とが接触した状態では、第一スプリング９１の押し付け力は規制部７３を介して可動コア８１の接触部８３に作用する。この構成によれば、可動コア８１に作用する第一、第二スプリング９１、９２の各作用点の距離を極力小さくすることができる。このため、さらに可動コア８１の挙動が安定する。

以上のことにより、本実施形態にて説明したような構造を備える可動コア８１を採用した燃料噴射弁１０によれば、可動コア８１の挙動を安定させることができるので、可動コア８１とともに移動するニードル７０の挙動も安定させることができ、可動コア８１およびニードル７０の動作の再現性を確保することができる。その結果、噴孔２２から噴射される燃料の噴射量、噴射率、噴射時期などの噴射特性を安定させることができ、燃料噴射弁１０の噴射性能が高まる。

また、本実施形態では、第一、第二スプリング９１、９２の押し付け力の可動コア８１への作用点間の距離の短縮化は、可動コア８１の基端側の端部に凹部を形成することによって行うのではなく、可動コア８１の先端側の端部に形成されている凹部８４にて行っている。これによれば、可動コア８１における固定コア８８と対向する面積を確保しつつ、当該距離を小さくさせることができる。加えて、可動コア８１に凹部８４を形成することにより、可動コア８１の質量が減少するため、ニードル７０の作動応答性が向上する。

ここで、当該距離を小さくすべく、可動コア８１に凹部８４の深さ方向の長さを大きくしすぎると、必然的に支持孔８２の長さが小さくなる。この長さが小さくなると、可動コア８１がニードル７０を支える長さが小さくなるので、却ってニードル７０の挙動が不安定となるおそれがある。したがって、可動コア８１に形成する凹部８４の深さはある程度の深さに留める必要がある。

本実施形態では、凹部８４は可動コア８１の先端側の端部に形成されている。凹部８４の深さ方向の長さを大きくすること無く内径を大きくすれば、支持孔８２の長さと固定コア８８に対向する可動コア８１の面積とを犠牲にすることなくある程度の体積を凹部８４より除去することができる。つまり、ニードル７０の安定と磁気吸引力を低下させることなく可動コア８１の軽量化を実現できる。

また、ノズルホルダ４０に、第二スプリング９２の先端側の端部を収容する収容凹部４１が形成されているため、第二スプリング９２を所定の位置、例えば、第二スプリング９２の軸心と可動コア８１の軸心とが重なるような位置に配置させることができる。

これによれば、第二スプリング９２の押し付け力が均等に可動コア８１に作用する。このため、可動コア８１の挙動が安定する。その結果、燃料噴射弁１０の噴射性能が高まる。また、凹部８４の内径ｄ１は、収容凹部４１の内径ｄ２よりも大きいため、第二スプリング９２の外側の側部９３と凹部８４の側壁８６との非接触状態の維持が確実となる。

なお、本実施形態では、ニードル７０が特許請求の範囲に記載の「弁部材」に相当する。また、本実施形態では、第一スプリング９１が特許請求の範囲に記載の「第一付勢部材」に相当し、第二スプリング９２が特許請求の範囲に記載の「第二付勢部材」に相当する。また、凹部８４の座部８５が特許請求の範囲に記載の「第一座部」に相当し、収容凹部４１の座部４２が特許請求の範囲に記載の「第二座部」に相当する。また、本実施形態のボデー２０は、パイプ３０、ノズルホルダ４０およびノズルボデー５０より構成され、特許請求の範囲に記載の「ボデー」に相当する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。第２実施形態では、図３に示すように、可動コア８１の凹部８４に支持孔８２を先端側に延長する延長部８２ａが形成されている点で、第１実施形態と異なる。また、この実施形態においても、第二スプリング９２の外側の側部９３および内側の側部９４は、それぞれ凹部８４の側壁８６および延長部８２ａの外側の側壁８２ｂと非接触状態を維持している。

これにより、可動コア８１におけるニードル７０を支持する長さは、凹部８４の深さによらず、ある程度の長さが容易に確保されることとなる。このため、固定コア８８に向かって凹むような凹部８４を可動コア８１に形成したとしても、ニードル７０および可動コア８１の挙動が不安定とならない。

１０ 燃料噴射弁、２０ ボデー、２１ 燃料通路、２２ 噴孔、３０ パイプ、４０ ノズルホルダ、４１ 収容凹部、４２ 座部（第二座部）、４３側壁、５０ノズルボデー、５１ 弁座、７０ニードル（弁部材）、７２ 弁部、７３ 規制部、７７ 座部、８０ 電磁アクチュエータ、８１ 可動コア、８２ 支持孔、８２ａ 延長部、８３ 接触部、８４ 凹部、８５ 座部（第一座部）、８６ 側壁、８７ コイル、８８ 固定コア、９０ ハウジング、９１ 第一スプリング（第一付勢部材）、９２ 第二スプリング（第二付勢部材）、９３ 側部、１００ 入口部材、１１０ コネクタ、１１３ アジャスタパイプ

Claims (1)

1. 内部に基端側から先端に向かって燃料が流れる燃料通路が形成されるとともに、先端に前記燃料通路と連通する噴孔が形成されているボデーと、
   前記ボデーの前記燃料通路内に往復移動可能に設置され、前記燃料通路を断続することにより、前記噴孔からの燃料の噴射と停止を制御する弁部材と、
   前記ボデーに装着され、前記弁部材を往復移動させる電磁アクチュエータと、を備える燃料噴射弁において、
   前記弁部材は、
   先端側に前記燃料通路の内壁に離着座することにより前記燃料通路を断続する弁部と、
   前記弁部よりも基端側において径方向外側に突出する規制部と、を備え、
   前記電磁アクチュエータは、
   前記規制部と前記弁部との間に、前記弁部材と相対移動可能に設けられる可動コアであって、基端側の端部に、前記規制部と接触することにより、前記弁部材と可動コアとが互いに離れる方向の相対移動を規制する接触部を有する可動コアと、
   前記可動コアよりも基端側に設けられ、通電されることにより磁界を発生するコイルと、
   前記可動コアよりも基端側に設けられ、前記コイルにて発生した磁界により前記可動コアとの間に磁気吸引力を発生する固定コアと、
   前記可動コアよりも基端側に設けられ、前記可動コアが前記固定コアから離れる方向へ、前記弁部材および前記可動コアを押し付ける第一付勢部材と、
   前記可動コアよりも先端側に設けられ、前記可動コアを前記固定コア側へ押し付ける第二付勢部材と、を備え、
   前記可動コアは、先端側の端部に前記固定コアに向かって凹むように形成され、底部に前記第二付勢部材の基端側の端部を支持する第一座部を有する凹部を備え、
   前記凹部は、前記可動コアが前記固定コアに引き付けられ、前記弁部が前記燃料通路の内壁から離座し、最大リフトに至るまでの間、前記第二付勢部材の側部と前記凹部の側壁との非接触状態が維持されるような形状となっており、
   前記ボデーは、内壁に、先端に向かって凹むように形成され、底部に前記第二付勢部材の先端側の端部を支持する第二座部を有する収容凹部を備え、
   前記凹部および前記収容凹部は、筒状に形成されており、
   前記凹部の内径は、前記収容凹部の内径よりも大きく設定され、
   前記可動コアは、前記弁部材が挿通され、前記弁部材と相対移動可能に支持する支持孔を備えるとともに、当該可動コアの外壁が前記ボデーの内壁と摺動可能に接しており、
   前記弁部材の内部には、前記燃料通路と連通する連通路が形成され、
   前記連通路は、前記弁部材の軸心線に沿って延びる第一連通路、および前記第一連通路から径方向に延びて前記燃料通路へ燃料を排出する第二連通路を有し、
   前記第二連通路は前記凹部の外に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。

Images