JP2006017101A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数の増大を招くことなく、構造が簡単で可動コアおよび弁部材のバウンドを低減するとともに、燃料噴射特性の変化が少ないインジェクタを提供する。
【解決手段】 可動コア５０とニードル３０とは軸方向へ所定の範囲において自由に相対移動可能である。そのため、ニードル３０の作動時における可動コア５０のバウンドは、可動コア５０とニードル３０との逆方向への移動によって吸収される。また、ニードル３０と可動コア５０との間の相対的な移動は、可動コア５０の筒部５４と第一規制部材６１との間に形成される燃料室５６、および可動コア５０と第二規制部材６２との間に形成される燃料室における燃料のダンパ効果によって緩和される。これらにより、ニードル３０および可動コア５０の一体的な移動を確保しつつ、衝突によって生じる衝撃が緩和される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁を「インジェクタ」という。）に関する。

従来、コイルに通電することにより固定コアと可動コアとの間に発生する磁気吸引力を利用して可動コアと一体の弁部材を駆動するインジェクタが公知である。このようなインジェクタの場合、弁部材はコイルへの通電の断続にともなって軸方向へ往復移動する。そのため、可動コアは、固定コア方向へ移動すると固定コアと衝突し、固定コアとは反対側へ移動すると一体の弁部材が弁座に衝突する。その結果、衝突時の衝撃により可動コアおよび弁部材にはいわゆるバウンドが生じる。

インジェクタの場合、弁部材にバウンドが生じると、バウンドにともなって噴孔が不規則に開閉する。その結果、噴孔からは再現性のない制御不能な燃料の噴射を招く。特に、コイルへの通電パルスの周波数が低いとき、バウンドの影響は大きくなり、燃料噴射量および燃料噴霧の形状を精度よく制御することができない。そこで、弁部材に二つのストッパを設置し、このストッパの間に可動コアを配置したインジェクタが公知である（特許文献１参照）。

特表２００２−５２８６７２号公報

特許文献１に開示されているインジェクタでは、可動コアは二つのストッパの間を軸方向へ移動可能である。これにより、弁部材と他の部材とが衝突するとき、弁部材および可動コアには互いに逆方向の慣性力が生じ、衝突部位における衝撃力が緩和される。さらに、可動コアとストッパの間に緩衝用のばねを設置することにより、衝突による衝撃の緩和を図り、バウンドの発生を低減している。

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、弁部材に二つのストッパを設置するとともに、二つのストッパの間に可動コアを弁部材に対し移動可能に設置する必要がある。さらに、可動コアとストッパとの間には緩衝用のばねを設置する必要がある。そのため、構造の複雑化および部品点数の増大を招くという問題がある。また、長期にわたるインジェクタの作動にともない、ばねのへたりや摩耗などが生じる。そのため、ばねの特性が経時的に変化し、長期間安定した燃料噴射特性の確保が困難になる。

そこで、本発明の目的は、部品点数の増大を招くことなく、構造が簡単で可動コアおよび弁部材のバウンドを低減するとともに、燃料噴射特性の変化が少ないインジェクタを提供することにある。

請求項１または２記載の発明では、可動コアは弁部材に設置されている規制部材の間に挟み込まれており、可動コアと規制部材との間には燃料室が形成されている。そのため、可動コアと規制部材との間に形成された燃料室に蓄えられた燃料は、可動コアと規制部材との間の衝撃を緩和するダンパとして機能する。これにより、例えばストッパや緩衝用のばねなどを設置する必要がない。したがって、部品点数の増大を招くことなく、簡単な構造で可動コアおよび規制部材が設置されている弁部材のバウンドを低減することができる。また、燃料室の燃料によるダンパ効果は、経時的な変化が小さい。したがって、燃料噴射特性の変化を低減することができる。

請求項３記載の発明では、可動コアは噴孔側に突出する筒部を有しており、規制部材のいずれかは筒部とともに燃料室を形成している。これにより、燃料室を形成するために別部材を必要としない。したがって、部品点数の増大を招くことなく、簡単な構造で可動コアおよび弁部材のバウンドを低減することができる。

請求項４記載の発明では、規制部材の径方向外側の端部と筒部の内周面とは燃料絞りを形成している。燃料絞りは、燃料室へ出入りする燃料の流れを絞っている。そのため、規制部材と筒部との間に形成される燃料絞りの開口面積を調整することにより、燃料室に出入りする燃料の流量は容易に調整される。その結果、燃料室の燃料によるダンパ効果の特性は、燃料絞りの開口面積によって調整される。したがって、弁部材および可動コアの作動特性や要求される燃料噴射特性に応じて、バウンドを容易に調整しつつ低減することができる。

請求項５記載の発明では、規制部材は板厚方向に貫く絞り部を有している。絞り部は、規制部材を貫く筒状の孔、または規制部材の径方向外側の端部に形成される切欠状の溝である。この絞り部は、燃料室へ出入りする燃料の流れを絞っている。そのため、絞り部の開口面積を調整することにより、燃料室に出入りする燃料の流量は容易に調整される。その結果、燃料室の燃料によるダンパ効果の特性は、絞り部の開口面積によって調整される。したがって、弁部材および可動コアの作動特性や要求される燃料噴射特性に応じて、バウンドを容易に調整しつつ低減することができる。

請求項６記載の発明では、可動コアは噴孔側の端部に噴孔とは反対側に窪む噴孔側凹部を有しており、規制部材のいずれかは噴孔側凹部とともに燃料室を形成している。これにより、燃料室を形成するために別部材を必要としない。したがって、部品点数の増大を招くことなく、簡単な構造で可動コアおよび弁部材のバウンドを低減することができる。

請求項７記載の発明では、規制部材の径方向外側の端部と噴孔側凹部の内周面とは燃料絞りを形成している。燃料絞りは、燃料室へ出入りする燃料の流れを絞っている。そのため、規制部材と噴孔側凹部との間に形成される燃料絞りの開口面積を調整することにより、燃料室に出入りする燃料の流量は容易に調整される。その結果、燃料室の燃料によるダンパ効果の特性は、燃料絞りの開口面積によって調整される。したがって、弁部材および可動コアの作動特性や要求される燃料噴射特性に応じて、バウンドを容易に調整しつつ低減することができる。

請求項８記載の発明では、規制部材は板厚方向に貫く絞り部を有している。絞り部は、規制部材を貫く筒状の孔、または規制部材の径方向外側の端部に形成される切欠状の溝である。この絞り部は、燃料室へ出入りする燃料の流れを絞っている。そのため、絞り部の開口面積を調整することにより、燃料室に出入りする燃料の流量は容易に調整される。その結果、燃料室の燃料によるダンパ効果の特性は、絞り部の開口面積によって調整される。したがって、弁部材および可動コアの作動特性や要求される燃料噴射特性に応じて、バウンドを容易に調整しつつ低減することができる。

請求項９記載の発明では、可動コアは噴孔とは反対側の端部に噴孔側へ窪む反噴孔側凹部を有しており、端部規制部材は反噴孔側凹部とともに燃料室を形成している。端部規制部材は、規制部材のうち弁部材の噴孔とは反対側の端部に配置されているものである。これにより、燃料室を形成するために別部材を必要としない。したがって、部品点数の増大を招くことなく、簡単な構造で可動コアおよび弁部材のバウンドを低減することができる。

請求項１０記載の発明では、互いに対向する可動コアの底面と端部規制部材の対向面とはいずれも平滑な面である。そのため、対向面と底面との間にはいわゆるスクイズ力が生じる。したがって、部品点数の増大を招くことなく、簡単な構造で可動コアおよび弁部材のバウンドを低減することができる。

請求項１１記載の発明では、互いに対向する可動コアの端面と規制部材の端面とが燃料室を形成している。そのため、可動コアは、例えば凹部などを形成する必要がなく、形状および加工が容易になる。また、可動コアと規制部材との間に形成される燃料室の燃料は、可動コアと規制部材とが離間するとき、離間を妨げるスクイズ力を発生する。これとともに、燃料室の燃料は、可動コアと規制部材とが衝突するとき、可動コアと規制部材との衝突の衝撃を緩和するダンパ力を発生する。したがって、簡単な構造で可動コアおよび弁部材のバウンドを低減することができる。

請求項１２記載の発明では、燃料室へ出入りする燃料の流れは、可動コアの端面と規制部材の端面との径方向外側の端部を経由する。これにより、可動コアの径方向外側において、可動コアの端面と規制部材の端面との距離を調整することにより、燃料室に出入りする燃料の流量は容易に調整される。したがって、弁部材および可動コアの作動特性や要求される燃料噴射特性に応じて、バウンドを容易に調整しつつ低減することができる。

請求項１３記載の発明では、弁部材は内周側に燃料通路を形成している。これにより、固定コア側からの燃料は弁部材の内部を通過する。また、燃料通路を形成することにより、弁部材は筒状となる。そのため、弁部材は軽量化される。したがって、コイルへの通電に対する弁部材の応答性を高めることができる。

請求項１４記載の発明では、弁部材と可動コアとは軸方向へ相対移動可能である。そのため、可動コアと固定コアとが衝突したとき、弁部材はそのまま固定コア方向への移動を継続するため固定コア方向の慣性力を有する。これに対し、可動コアは衝突の衝撃により固定コアとは反対方向への慣性力を有する。この際、可動コアと弁部材とは燃料室を形成しているため、それぞれ逆方向の可動コアおよび弁部材の慣性力は燃料室の燃料によるダンパ効果によって吸収される。これにより、可動コアと固定コアとの衝突時には衝突部位における衝撃力が緩和される。また、可動コアおよび弁部材が固定コアとは反対方向へ移動し、弁部材が弁座と衝突したときも同様に、衝突部位における衝撃力は緩和される。したがって、部品点数の増大を招くことなく簡単な構造で可動コアおよび弁部材のバウンドを低減することができる。

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。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁を「インジェクタ」という。）を図２に示す。第１実施形態によるインジェクタ１０は、例えば直噴式のガソリンエンジンに適用される。なお、インジェクタ１０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、またはディーゼルエンジンなどに適用してもよい。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は図示しないシリンダヘッドに搭載される。

インジェクタ１０のハウジング１１は筒状に形成されている。ハウジング１１は、第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４を有している。非磁性部１３は、第一磁性部１２と第二磁性部１４との磁気的な短絡を防止する。第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４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、ハウジング１１を磁性材料により筒状の一体物に成形し、熱加工することにより非磁性部１３に対応する部分を非磁性化してもよい。

ハウジング１１の軸方向の一方の端部には入口部材１５が設置されている。入口部材１５はハウジング１１の内周側に圧入されている。入口部材１５は燃料入口１６を有している。燃料入口１６には、図示しない燃料ポンプから燃料が供給される。燃料入口１６に供給された燃料は、燃料フィルタ１７を経由してハウジング１１の内周側に流入する。燃料フィルタ１７は、燃料に含まれる異物を除去する。

ハウジング１１の他方の端部には、ノズルホルダ２０が設置されている。ノズルホルダ２０は、筒状に形成され、内側にノズルボディ２１が設置されている。ノズルボディ２１は、筒状に成形され、例えば圧入あるいは溶接などにより、ノズルホルダ２０に固定されている。ノズルボディ２１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２２を有している。ノズルボディ２１は、ハウジング１１とは反対側の端部近傍に、ノズルボディ２１を貫いて内壁面と外壁面とを接続する噴孔２３を有している。

弁部材としてのニードル３０は、ハウジング１１、ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル３０は、ノズルボディ２１と概ね同軸上に配置されている。ニードル３０は、軸部３１およびシール部３２を有している。ニードル３０は、軸部３１の一方の端部側すなわち燃料入口１６とは反対側の端部にシール部３２を有している。シール部３２は、ノズルボディ２１に形成されている弁座２２と接触可能である。ニードル３０は、ノズルボディ２１との間に燃料が流れる燃料通路３３を形成する。

インジェクタ１０は、ニードル３０を駆動する駆動部４０を有している。駆動部４０は、スプール４１、コイル４２、固定コア４３、プレートハウジング４４および可動コア５０を有している。スプール４１は、ハウジング１１の外周側に設置されている。スプール４１は、樹脂で筒状に形成され、外周側にコイル４２が巻かれている。コイル４２は、コネクタ４５の端子部４６に接続している。ハウジング１１を挟んでコイル４２の内周側には固定コア４３が設置されている。固定コア４３は、例えば鉄などの磁性材料により筒状に形成され、ハウジング１１の内周側に例えば圧入などにより固定されている。プレートハウジング４４は、磁性材料から形成され、コイル４２の外周側を覆っている。

可動コア５０は、ハウジング１１の内周側に軸方向へ往復移動可能に設置されている。可動コア５０は、例えば鉄などの磁性材料から筒状に形成されている。可動コア５０は、固定コア４３側の端部において付勢手段であるスプリング１８と接触している。スプリング１８は、一方の端部が可動コア５０に接しており、他方の端部が固定コア４３に圧入されているアジャスティングパイプ１９に接している。スプリング１８は、軸方向へ伸長する方向の力を有している。そのため、可動コア５０およびニードル３０は、スプリング１８により弁座２２に着座する方向へ押し付けられている。固定コア４３に圧入されているアジャスティングパイプ１９の圧入量を調整することにより、スプリング１８の荷重は調整される。コイル４２に通電していないとき、可動コア５０およびニードル３０は弁座２２側へ押し付けられ、シール部３２は弁座２２に着座する。

次に、駆動部４０の可動コア５０およびニードル３０について詳細に説明する。
可動コア５０には、ニードル３０が軸方向へ往復移動可能に挿入されている。可動コア５０は、図１に示すように径方向の中央部に軸方向へ貫く穴部５１を有している。穴部５１の固定コア４３側には、凹部５２が接続している。凹部５２は、可動コア５０の固定コア４３側すなわち噴孔２３とは反対側の端部から噴孔２３側へ窪んで形成されている。凹部５２の内径は、穴部５１の内径よりも大きい。そのため、穴部５１と凹部５２との間には、円環状の段差部５３が形成される。ここで、凹部５２は特許請求の範囲の反噴孔側凹部であり、段差部５３は特許請求の範囲の底面である。また、可動コア５０は、固定コア４３とは反対側の端部すなわち噴孔２３側の端部に、噴孔２３側へ突出する筒部５４を有している。筒部５４は、内径および外径がともに穴部５１よりも大きい。そのため、穴部５１と筒部５４との間には、円環状の段差部５５が形成される。また、筒部５４の外径は、可動コア５０の外径よりも小さい。なお、筒部５４の外径は、可動コア５０と概ね同一であってもよい。筒状の可動コア５０は、凹部５２を形成する内周面と外周面とを連通する燃料通路５０１を形成している。燃料通路５０１は、可動コア５０の周方向へ複数形成されている。

ニードル３０の軸部３１には、第一規制部材６１および第二規制部材６２が設置されている。第一規制部材６１および第二規制部材６２は、ニードル３０の軸方向に離れて設置されている。第一規制部材６１と第二規制部材６２との間には、可動コア５０が挟み込まれている。可動コア５０の穴部５１の内径は、ニードル３０の軸部３１の外径よりもわずかに大きい。これにより、ニードル３０と可動コア５０とは、軸方向に相対移動可能である。

第一規制部材６１は、第二規制部材６２よりも噴孔２３側に位置している。第一規制部材６１は、ニードル３０の軸部３１から径方向外側に突出している。第一規制部材６１は、ニードル３０と一体に形成されている。第一規制部材６１は、ニードル３０から円環状に周方向へ連続して突出している。
一方、第二規制部材６２は、第一規制部材６１よりも噴孔２３とは反対側に位置している。すなわち、第二規制部材６２は、ニードル３０の軸方向においてシール部３２とは反対側の端部に設置されている端部規制部材である。第二規制部材６２は、ニードル３０の軸部３１から径方向外側に突出している。第二規制部材６２は、ニードル３０と別体に形成されている。第二規制部材６２は、ニードル３０の噴孔２３とは反対側の端部に形成されている小径部３４に圧入されている。第二規制部材６２は、ニードル３０の小径部３４に圧入される圧入部６２１と、圧入部６２１から円環状に周方向へ連続して突出している突出部６２２とを有している。第二規制部材６２は、ニードル３０の軸部３１と小径部３４との間に形成される段差３５により軸方向の位置が決められている。スプリング１８は、アジャスティングパイプ１９とは反対側の端部が第二規制部材６２の突出部６２２と接し、可動コア５０を噴孔側へ押し付けている。

可動コア５０の固定コア４３とは反対側からニードル３０を挿入し、ニードル３０に第二規制部材６２を取り付けることにより、可動コア５０は第一規制部材６１と第二規制部材６２との間に挟み込まれる。第二規制部材６２が可動コア５０の段差部５３と接しているとき、可動コア５０の段差部５５と第一規制部材６１とは所定の距離の隙間を形成する。これにより、この隙間の距離に対応して、ニードル３０と可動コア５０とは、軸方向へ相対移動可能となる。

ニードル３０と可動コア５０とが軸方向へ相対移動するとき、第一規制部材６１は可動コア５０の筒部５４の内側を軸方向へ往復移動する。そのため、可動コア５０の段差部５５と、筒部５４の内周面５４ａと、第一規制部材６１の固定コア４３側の面との間には燃料室５６が形成される。ニードル３０および可動コア５０の軸方向への移動にともなって第一規制部材６１が筒部５４の内部を往復移動すると、燃料室５６の容積は変化する。第一規制部材６１の外径は、筒部５４の内径よりもわずかに小さい。これにより、燃料室５６の容積が変化すると、第一規制部材６１の径方向外側の端部と筒部５４の内周面５４ａとの間に形成されるわずかな隙間を経由して燃料が燃料室５６へ出入りする。すなわち、第一規制部材６１の径方向外側の端部と筒部５４の内周面５４ａとは、燃料室５６への燃料の出入りを絞る燃料絞りとしての絞り部５７を形成している。

穴部５１を形成する可動コア５０の内周面とニードル３０の外壁との間に形成される隙間は、絞り部５７よりも小さい。そのため、燃料室５６には、第一規制部材６１と筒部５４との間に形成される絞り部５７を経由して燃料が出入りする。
ニードル３０と可動コア５０とが軸方向へ相対移動するとき、第二規制部材６２は可動コア５０の凹部５２の内側を軸方向へ往復移動する。そのため、図３に示すように可動コア５０の段差部５３と、凹部５２を形成する可動コア５０の内周面と、第二規制部材６２の段差部５３側の面である対向面６２ａとの間には燃料室５８が形成される。ニードル３０および可動コア５０の軸方向の移動にともなって第二規制部材６２が凹部５２の内部を往復移動すると、燃料室５８の容積は変化する。第二規制部材６２の外径は、凹部５２の内径よりもわずかに小さい。これにより、燃料室５８の容積が変化すると、第二規制部材６２の径方向外側の端部と凹部５２を形成する可動コア５０の内周面との間に形成されるわずかな隙間を経由して燃料が燃料室５８へ出入りする。すなわち、第二規制部材６２の径方向外側の端部と凹部５２を形成する可動コア５０の内周面とは、燃料室５８への燃料の出入りを絞る燃料絞りとしての絞り部５９を形成している。可動コア５０の段差部５３、および第二規制部材６２の対向面６２ａは、それぞれ平滑面に形成されている。これにより、ニードル３０と可動コア５０との相対的な移動にともなって、対向面６２ａが段差部５３から離れるとき、対向面６２ａと段差部５３との間には引きつけあう力、すなわちスクイズ力が発生する。

次に、上記の構成によるインジェクタ１０の衝撃緩和について説明する。
固定コア４３に可動コア５０が吸引され、固定コア４３と可動コア５０とが衝突するとき、可動コア５０は衝突の衝撃により固定コア４３とは反対側すなわち噴孔２３側への移動を生じる。一方、固定コア４３と可動コア５０とが衝突したとき、ニードル３０は慣性力により固定コア４３側へ移動するエネルギーを有している。そのため、可動コア５０は固定コア４３とは反対方向へ移動するエネルギーを有しているのに対し、ニードル３０は固定コア４３方向へ移動するエネルギーを有している。すなわち、可動コア５０とニードル３０とは運動方向が逆のエネルギーを有している。その結果、可動コア５０とニードル３０との相対的な移動を許容することにより、固定コア４３と可動コア５０との衝突時における可動コア５０とニードル３０との運動エネルギーは相殺される。

固定コア４３と可動コア５０との衝突にともなって、可動コア５０が固定コア４３とは反対方向へ移動し、ニードル３０が固定コア４３方向へ移動するとき、燃料室５６の容積はニードル３０の移動にともなう第一規制部材６１の移動によって減少する。そのため、燃料室５６の燃料は加圧され、加圧された燃料は絞り部５７を経由して燃料室５６から緩やかに排出される。これにより、燃料室５６の燃料はダンパ効果を生じる。

同様に、燃料室５８はニードル３０の移動にともなう第二規制部材６２の移動によって容積が増大する。そのため、燃料室５８の燃料は減圧され、絞り部５９を経由して燃料室５８へ燃料が緩やかに吸引される。また、第二規制部材６２と可動コア５０との間にはスクイズ力が発生する。これにより、燃料室５８の燃料はダンパ効果を生じる。これらにより、可動コア５０と固定コア４３との衝突による衝撃は、可動コア５０とニードル３０との相対移動、ならびに燃料室５６および燃料室５８によるダンパ効果によって緩和される。その結果、可動コア５０、および可動コア５０とともに移動するニードル３０のバウンドが低減される。

また、スプリング１８の押し付け力により、ニードル３０のシール部３２が弁座２２に着座したとき、ニードル３０は着座時の衝撃により固定コア４３方向への移動を生じる。一方、シール部３２と弁座２２とが衝突したとき、可動コア５０は慣性力により固定コア４３とは反対方向すなわち噴孔２３方向へ移動するエネルギーを有している。そのため、ニードル３０は固定コア４３方向へ移動するエネルギーを有しているのに対し、可動コア５０は固定コア４３とは反対方向へ移動するエネルギーを有している。その結果、可動コア５０とニードル３０との相対的な移動を許容することにより、ニードル３０と弁座２２との衝突時における可動コア５０とニードル３０との運動エネルギーは相殺される。

ニードル３０と弁座２２との衝突にともなって、ニードル３０が固定コア４３方向へ移動し、可動コア５０が固定コア４３とは反対方向へ移動するとき、燃料室５６の容積はニードル３０の移動にともなう第一規制部材６１の移動によって減少する。そのため、燃料室５６の燃料は加圧され、加圧された燃料は絞り部５７を経由して燃料室５６から緩やかに排出される。これにより、燃料室５６の燃料はダンパ効果を生じる。

同様に、燃料室５８はニードル３０の移動にともなう第二規制部材６２の移動によって容積が増大する。そのため、燃料室５８の燃料は減圧され、絞り部５９を経由して燃料室５８へ燃料が緩やかに吸引される。また、第二規制部材６２と可動コア５０との間にはスクイズ力が発生する。これにより、燃料室５８の燃料はダンパ効果を生じる。これらにより、ニードル３０と弁座２２との衝突による衝撃は、可動コア５０とニードル３０との相対移動、ならびに燃料室５６および燃料室５８によるダンパ効果によって緩和される。その結果、可動コア５０、および可動コア５０とともに移動するニードル３０のバウンドが低減される。

次に、上記の構成によるインジェクタ１０の作動について説明する。
コイル４２への通電が停止されているとき、固定コア４３と可動コア５０との間には磁気吸引力が発生しない。そのため、可動コア５０およびニードル３０はスプリング１８の押し付け力により固定コア４３とは反対側に移動している。その結果、コイル４２への通電が停止されているとき、ニードル３０のシール部３２が弁座２２に着座している。したがって、燃料は噴孔２３から噴射されない。

コイル４２に通電されると、コイル４２に発生した磁界によりプレートハウジング４４、第一磁性部１２、可動コア５０、固定コア４３および第二磁性部１４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４３と可動コア５０との間には磁気吸引力が発生する。固定コア４３と可動コア５０との間に発生する磁気吸引力がスプリング１８の押し付け力よりも大きくなると、可動コア５０は固定コア４３側へ移動する。このとき、ニードル３０に設置されている第二規制部材６２は、可動コア５０の段差部５３に接している。そのため、可動コア５０の移動とともにニードル３０も固定コア４３側へ移動する。その結果、ニードル３０のシール部３２は弁座２２から離座する。

燃料入口１６からインジェクタ１０の内部へ流入した燃料は、燃料フィルタ１７、入口部材１５の内周側、アジャスティングパイプ１９の内周側、可動コア５０の燃料通路５０１およびノズルホルダ２０の内周側を経由して燃料通路３３に流入する。燃料通路３３に流入した燃料は、弁座２２から離座したニードル３０とノズルボディ２１との間を経由して噴孔２３へ流入する。これにより、噴孔２３から燃料が噴射される。

コイル４２への通電を停止すると、固定コア４３と可動コア５０との間の磁気吸引力は消滅する。第二規制部材６２は可動コア５０の段差部５３と接しているため、可動コア５０およびニードル３０はスプリング１８の押し付け力により一体となって固定コア４３とは反対側へ移動する。そのため、シール部３２は再び弁座２２に着座し、燃料通路３３と噴孔２３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。

以上、説明したように、第１実施形態では、可動コア５０とニードル３０とは軸方向へ所定の範囲において自由に相対移動可能である。そのため、固定コア４３と可動コア５０との衝突時における可動コア５０のバウンドは、このバウンドと反対方向へのニードル３０の慣性移動によって吸収される。また、ニードル３０と弁座２２との衝突時におけるニードル３０のバウンドは、このバウンドと反対方向への可動コア５０の慣性移動によって吸収される。さらに、ニードル３０と可動コア５０との間の相対的な移動は、ニードル３０に設置される第一規制部材６１または第二規制部材６２と、可動コア５０との間に形成される燃料室５６および燃料室５８における燃料のダンパ効果によって緩和される。これらにより、ニードル３０および可動コア５０の一体的な移動を確保しつつ、衝突によって生じる衝撃が緩和される。したがって、部品点数の増大を招くことなく簡単な構造でニードル３０および可動コア５０の作動時に生じるバウンドを低減することができる。

特に、本実施形態のインジェクタ１０のように、直噴式のガソリンエンジンに適用する場合、インジェクタ１０から噴射される燃料の圧力は５ＭＰａから１３ＭＰａと高圧である。さらに、近年では、噴射される燃料の微粒化を促進するため、さらなる燃料の高圧化が要求されている。燃料が高圧化されると、開弁時は駆動部４０の駆動力すなわち固定コア４３と可動コア５０との間に生じる磁気吸引力の増大が必要であり、閉弁時は付勢手段であるスプリング１８の押し付け力の増大が必要である。そのため、ニードル３０の開弁時における可動コア５０と固定コア４３との衝突の衝撃、およびニードル３０の閉弁時におけるニードル３０と弁座２２との衝突の衝撃はさらに大きくなる。一方、本実施形態のインジェクタ１０の場合、衝突の衝撃が緩和されるため、作動時に生じるバウンドが低減される。これにより、インジェクタ１０からの制御不能な燃料の噴射が低減される。したがって、さらなる燃料の高圧化が図られても、噴孔２３から噴射される燃料の噴射量および噴霧の形状を精密に制御することができる。

また、第１実施形態のインジェクタ１０では、燃料室５６には絞り部５７を経由して、燃料室５８には絞り部５９を経由して燃料が出入りする。そのため、絞り部５７を形成する第一規制部材６１と筒部５４との間隔、または絞り部５９を形成する第二規制部材６２と可動コア５０の内周面との間隔を調整することにより、燃料室５６または燃料室５８のダンパ効果の特性は変化する。したがって、燃料室５６または燃料室５８の燃料によるダンパ効果の特性を容易に調整することができ、ニードル３０のバウンドの最小化を図ることができる。

さらに、第１実施形態のインジェクタ１０では、ニードル３０の作動時における衝突による衝撃は、ニードル３０と可動コア５０との相対的な移動、および燃料室５６および燃料室５８における燃料のダンパ効果によって緩和している。ダンパ効果は、燃料室５６および燃料室５８の燃料によって発生する。そのため、例えばばねなどの弾性部材による衝撃の緩和と比較して、経時的な変化がほとんどない。したがって、衝撃の吸収性能の変化が小さく、インジェクタ１０の燃料噴射特性を長期間安定して得ることができる。

（変形形態）
本発明の第１実施形態によるインジェクタの変形形態を図４および図５に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図４に示す変形形態では、第一規制部材６３はニードル３０と別体に形成されている。一方、第二規制部材６４は、ニードル３０と一体に形成されている。
また、図５に示す変形形態では、第一規制部材６５および第二規制部材６６のいずれもニードル３０と別体に形成されている。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を図６に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図６に示すように、第２実施形態によるインジェクタの可動コア７０は、固定コア４３とは反対側の端部に固定コア４３側へ窪んだ凹部７１を有している。この凹部７１は、特許請求の範囲に記載の噴孔側凹部である。凹部７１の内径は、穴部７２の内径よりも大きい。そのため、凹部７１と穴部７２との間には、段差部７３が形成される。また、可動コア７０は、内周側と外周側とを連通する燃料通路７０１を形成している。

ニードル３０と可動コア７０とが軸方向へ相対移動するとき、ニードル３０と一体に形成されている第一規制部材６１は凹部７１の内側を軸方向へ往復移動する。そのため、可動コア７０の段差部７３と、凹部７１を形成する可動コア７０の内周面と、第一規制部材６１の固定コア４３側の面との間には燃料室７４が形成される。ニードル３０および可動コア７０の軸方向への移動にともなって第一規制部材６１が凹部７１の内部を往復移動すると、燃料室７４の容積は変化する。凹部７１の内径は、第一規制部材６１の外径よりもわずかに大きい。これにより、燃料室７４の容積が変化すると、第一規制部材６１の径方向外側の端部と凹部７１を形成する可動コア７０の内周面７１ａとの間に形成されるわずかな隙間を経由して燃料が燃料室７４へ出入りする。すなわち、第一規制部材６１の径方向外側の端部と可動コア７０の内周面７１ａとは、燃料の出入りを絞る燃料絞りとしての絞り部７５を形成している。

第２実施形態では、可動コア７０の固定コア４３とは反対側の端部から窪んだ凹部７１に燃料室７４を形成している。第２実施形態の構成でも、燃料室７４の燃料はダンパ効果を生じる。そのため、ニードル３０と可動コア７０との間の相対的な移動は、ニードル３０と一体の第一規制部材６１または第二規制部材６２と、可動コア５０との間に形成される燃料室７４における燃料のダンパ効果によって緩和される。これらにより、ニードル３０および可動コア７０の一体的な移動を確保しつつ、衝突により生じる衝撃を緩和している。したがって、部品点数の増大を招くことなく簡単な構造でニードル３０および可動コア７０の作動時に生じるバウンドを低減することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を図７に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図７に示すように、第３実施形態による可動コア８０は、固定コア４３とは反対側の端部に固定コア４３側に窪んだ溝部８１を有している。溝部８１は、可動コア８０の周方向へ連続して円環状に形成されている。また、ニードル３０に設置されている第一規制部材９０は、ニードル３０に圧入される内筒部９１、内筒部９１から径方向外側へ突出する拡大部９２、および拡大部９２の径方向外側から固定コア４３側へ立ち上がる外筒部９３を有している。外筒部９３は、可動コア８０の溝部８１にわずかな隙間を形成して進入可能である。可動コア８０は、内周側と外周側とを連通する燃料通路８０１を形成している。

上記の構成により、外筒部９３と溝部８１を形成する可動コア８０の内周面８０ａとの間には第一燃料室８２が形成される。また、外筒部９３と、可動コア８０と、拡大部９２と、ニードル３０との間に囲まれた空間には第二燃料室８３が形成される。すなわち、第３実施形態では、可動コア８０と第一規制部材９０との間に二つの第一燃料室８２および第二燃料室８３を有している。
第３実施形態では、複数の第一燃料室８２および第二燃料室８３を形成している。そのため、第一燃料室８２または第二燃料室８３のダンパ効果の特性を組み合わせて変化させることにより、任意のダンパ効果の特性を容易に調整することができる。

（第４、第５実施形態）
本発明の第４、第５実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍をそれぞれ図８または図９に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
上述の第１実施形態では、第一規制部材と筒部の間の隙間を利用して燃料絞りを形成する例について説明した。これに対し、第４実施形態では、図８に示すように第一規制部材６１の径方向外側の端部には溝状の切欠６７が形成されている。また、第一規制部材６１には、板厚方向に貫く筒状の孔部６８が形成されている。これらの切欠６７および孔部６８は、特許請求の範囲の絞り部を構成している。これにより、第４実施形態では、切欠６７あるいは孔部６８が燃料室５６へ出入りする燃料の絞り部となる。第４実施形態では、切欠６７または孔部６８の形状、数量または大きさを調整することでダンパ効果の特性を容易に調整することができる。なお、第一規制部材６１に限らず、第二規制部材６２に切欠または孔部を形成してもよい。

第５実施形態では、図９に示すように可動コア５０の筒部５４に燃料室５６と外部とを接続する接続孔５４１を形成している。この場合、接続孔５４１の形状、数量または大きさを調整することでダンパ効果の特性を容易に調整することができる。

（第６、第７実施形態）
本発明の第６、第７実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍をそれぞれ図１０または図１１に示す。なお、第１実施形態または第２実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第６実施形態による可動コア７０は第２実施形態の変形である。また、ニードル３０は、図４に示す変形形態と同一である。

第６実施形態では、図１０に示すように可動コア７０の凹部７１は、固定コア４３から遠ざかるにつれて内径が拡大するテーパ状に形成されている。凹部７１の内径は、固定コア４３側の端部において穴部７２の内径よりも大きい。そのため、凹部７１と穴部７２との間には、段差部７３が形成される。凹部７１をテーパ状に形成する場合、ニードル３０と一体または別体に取り付けられている第一規制部材６９は、凹部７１の内側を移動することができない。また、第一規制部材６９の外径は、凹部７１の固定コア４３と反対側の端部の内径よりも大きく、可動コア７０の外径よりもやや小さい。そのため、第６実施形態では、第一規制部材６９は、固定コア４３とは反対側の端部において可動コア７０の外側を移動する。

ニードル３０と可動コア７０とが軸方向へ相対移動するとき、ニードル３０と一体に形成されている第一規制部材６９は可動コア７０の外側を軸方向へ往復移動する。このとき、可動コア７０の段差部７３と、凹部７１を形成する可動コア７０の内周面と、第一規制部材６９の可動コア７０側の端面６９ａとの間には燃料室７４が形成される。ニードル３０および可動コア７０の軸方向への移動にともなって第一規制部材６９が往復移動すると、燃料室７４の燃料の圧力は変化する。可動コア７０の固定コア４３と反対側の端面７０ａと第一規制部材６９の可動コア７０側の端面６９ａとは、隙間を形成している。これにより、燃料室７４の燃料の圧力が変化すると、燃料は可動コア７０の端面７０ａと第一規制部材６９の端面６９ａとの間に形成される隙間を経由して燃料室７４へ出入りする。すなわち、可動コア７０の端面７０ａと第一規制部材６９の端面６９ａとは、燃料の出入りを絞る燃料絞りとしての絞り部７６を形成している。

第７実施形態では、図１１に示すように第一規制部材６９は可動コア７０の凹部７１の形状に合わせて成形されている。これにより、第７実施形態では、第一規制部材６９は凹部７１の内側を往復移動可能となる。第７実施形態では、可動コア７０の段差部７３と、凹部７１を形成する可動コア７０の内周面と、第一規制部材６９の可動コア７０側の端面６９ａとの間には燃料室７４が形成される。ニードル３０および可動コア７０の軸方向への移動にともなって第一規制部材６９が凹部７１の内側を往復移動すると、燃料室７４の容積は変化する。可動コア７０の内周面と第一規制部材６９の可動コア７０側の端面６９ａとは、隙間を形成している。これにより、燃料室７４の容積が変化すると、燃料は可動コア７０の内周面と第一規制部材６９の端面６９ａとの間に形成される隙間を経由して燃料室７４へ出入りする。すなわち、可動コア７０の端面７０ａと第一規制部材６９の端面６９ａとは、燃料の出入りを絞る燃料絞りとしての絞り部７７を形成している。

第６、第７実施形態では、可動コア７０と第一規制部材６９とは、燃料室７４を形成するとともに、絞り部７６、７７を形成している。これにより、ニードル３０および可動コア７０の一体的な移動を確保しつつ、固定コア４３と可動コア７０との衝突による衝撃が緩和される。したがって、ニードル３０および可動コア７０の作動時に生じるバウンドを低減することができる。
また、第６、第７実施形態では、可動コア７０に凹部７１を形成することにより、可動コア７０の質量が低減される。これにより、固定コア４３に吸引される可動コア７０およびニードル３０の重量が低減される。したがって、コイル４２への通電の断続に対する可動コア７０およびニードル３０の応答性を高めることができる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を図１２に示す。なお、第７実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第８実施形態では、図１２に示すように可動コア７０の固定コア４３とは反対側の端部には凹部が形成されていない。すなわち、第８実施形態の場合、可動コア７０は、噴孔２３側に端面７０ａを有している。端面７０ａは、可動コア７０の軸に対し概ね垂直もしくは軸に対し傾斜している面である。なお、端面７０ａは、例えば段差面または曲面状などであってもよい。これにより、可動コア７０は、端面７０ａと第一規制部材６９の可動コア７０側の端面６９ａとの間に燃料室を形成する。この燃料室に存在する燃料は、可動コア７０と第一規制部材６９とが離間するとき、可動コア７０と第一規制部材６９との離間を妨げる力、いわゆるスクイズ力を発生する。また、この燃料室に存在する燃料は、可動コア７０と第一規制部材６９とが接近するとき、可動コア７０と第一規制部材６９との接近を妨げる力、いわゆるダンパ力を発生する。このように、可動コア７０と第一規制部材６９との燃料室に存在する燃料は、可動コア７０とニードル３０とが軸方向へ相対的に往復移動すると、その相対移動を妨げる力を発生する。そして、この燃料は、径方向外側から対向する可動コア７０と第一規制部材６９との間へ出入りする。すなわち、可動コア７０の端面７０ａと第一規制部材６９の端面６９ａとは、径方向外側の端部に燃料の出入りを絞る燃料絞りとしての絞り部７８を形成している。

第８実施形態では、可動コア７０の固定コア４３とは反対側の端部に凹部を形成しない場合でも、可動コア７０と第一規制部材６９との間の燃料室に存在する燃料によってスクイズ力およびダンパ力が発生する。これにより、可動コア７０の構造および加工を簡単にすることができるとともに、ニードル３０および可動コア７０のバウンドを低減することができる。また、燃料室に出入りする燃料の流量は、絞り部７８を形成する端面７０ａと端面６９ａとの間の距離によって調整される。したがって、可動コア７０と第一規制部材６９との間に働くダンパ力およびスクイズ力を容易に調整することができる。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を図１３に示す。なお、第１実施形態または第８実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図１３に示すように、第９実施形態では、可動コア７０は第８実施形態と同一の形状である。一方、第９実施形態では、ニードル１３０の形状が上述の複数の実施形態と相違している。第９実施形態では、ニードル１３０は中空の筒状に形成されている。これにより、ニードル１３０は、内周側に燃料通路１３１を形成している。ニードル１３０は、軸方向において噴孔２３とは反対側の端部に端部規制部材としてのつば部１３２を有している。つば部１３２は、ニードル１３０の径方向外側に伸びてニードル１３０と一体に形成されている。

ニードル１３０は、燃料通路１３１を形成する側壁を貫く燃料孔１３３を有している。燃料通路１３１を流がれる燃料は、燃料孔１３３を経由してニードル１３０の内周側から外周側へ流出する。これにより、可動コア７０には、内周側と外周側とを連通する燃料通路を形成する必要がない。なお、燃料孔１３３は、ニードル１３０の可動コア７０側に限らず、噴孔２３側の端部近傍に設置してもよい。また、燃料の流量を確保するために、可動コア７０には燃料通路を形成してもよい。

第９実施形態では、ニードル１３０は燃料通路１３１を形成する中空の筒状に形成されている。そのため、ニードル１３０の質量は低減される。これにより、固定コア４３に吸引される可動コア７０およびニードル１３０の重量が低減される。したがって、コイル４２への通電の断続に対する可動コア７０およびニードル３０の応答性を高めることができる。

上述の複数の実施形態では、ニードルの軸方向に二つの規制部材を設置する例について説明した。しかし、規制部材は、軸方向に三つ以上設置してもよい。例えば、ニードルの可動コアを複数の設置する場合、各可動コアをそれぞれ二つの規制部材で挟み込んでもよい。また、上述の複数の実施形態では、各実施形態を個別に適用する例について説明したが、複数の実施形態を組み合わせて適用してもよい。

本発明の第１実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。 本発明の第１実施形態によるインジェクタを示す断面図である。 本発明の第１実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図であって、第二規制部材と可動コアとが離れた状態を示す図である。 本発明の第１実施形態によるインジェクタの変形形態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態によるインジェクタの変形形態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。 本発明の第３実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。 本発明の第４実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。 本発明の第５実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。 本発明の第６実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。 本発明の第７実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。 本発明の第８実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。 本発明の第９実施形態によるインジェクタの可動コアの近傍を示す断面図である。

符号の説明

１０ インジェクタ（燃料噴射弁）、２３ 噴孔、３０、１３０ ニードル（弁部材）、４２ コイル、４３ 固定コア、５０、７０、８０ 可動コア、５２ 凹部（反噴孔側凹部）、５３ 段差部（底面）、５４ａ 内周面、５４ 筒部、５６ 燃料室、５７ 絞り部（燃料絞り）、５８ 燃料室、６１、６３、６５、６９、９０ 第一規制部材、６２ａ 対向面、６２、６４、６６ 第二規制部材（端部規制部材）、６７ 切欠（絞り部）、６８ 孔部（絞り部）、６９ａ 端面、７０ａ 端面、７１ａ 内周面、７１ 凹部（噴孔側凹部）、７４ 燃料室、７５、７６、７７ 絞り部（燃料絞り）、７８ 絞り部（燃料絞り）、８２ 第一燃料室、８３ 第二燃料室、１３１ 燃料通路、１３２ つば部（端部規制部材）

Claims (14)

1. 噴孔を開閉する弁部材と、
   前記弁部材の径方向外側へ突出して、前記弁部材の軸方向へ少なくとも二つ設置されている規制部材と、
   前記規制部材の間に挟み込まれ、前記規制部材の少なくとも一方との間に燃料が蓄えられる燃料室を形成し、コイルへの通電を断続することにより前記弁部材とともに固定コアから離間または前記固定コアに吸引される可動コアと、
   を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記規制部材は、前記弁部材と一体または別体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記可動コアは前記噴孔側の端部に前記噴孔側に突出する筒部を有し、前記規制部材のいずれか一つは前記筒部とともに前記燃料室を形成することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 前記規制部材の径方向外側の端部と前記筒部の内周面とは、前記燃料室に出入りする燃料の流れを絞る燃料絞りを形成していることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁。
5. 前記規制部材は、板厚方向に貫いて前記燃料室に出入りする燃料の流れを絞る絞り部を有することを特徴とする請求項３または４記載の燃料噴射弁。
6. 前記可動コアは前記噴孔側の端部に前記噴孔とは反対側へ窪む噴孔側凹部を有し、前記規制部材のいずれか一つは前記噴孔側凹部とともに前記燃料室を形成することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
7. 前記規制部材の径方向外側の端部と前記噴孔側凹部の内周面とは、前記燃料室に出入りする燃料の流れを絞る燃料絞りを形成していることを特徴とする請求項６記載の燃料噴射弁。
8. 前記規制部材は、板厚方向に貫いて前記燃料室に出入りする燃料の流れを絞る絞り部を有することを特徴とする請求項６または７記載の燃料噴射弁。
9. 前記可動コアは前記噴孔側とは反対側の端部に前記噴孔側へ窪む反噴孔側凹部を有し、前記規制部材のうち前記弁部材の前記噴孔とは反対側の端部に配置されている端部規制部材は前記反噴孔側凹部とともに前記燃料室を形成することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
10. 前記反噴孔側凹部を形成し前記端部規制部材と対向する前記可動コアの底面と、前記底面に対向する前記端部規制部材の対向面とは、いずれも平滑な面であることを特徴とする請求項９記載の燃料噴射弁。
11. 前記可動コアは、前記噴孔側の端面とこの端面に対向する前記規制部材の端面との間に前記燃料室を形成することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
12. 前記可動コアの前記噴孔側の端面と前記規制部材の端面とは、径方向外側の端部に前記燃料室に出入りする燃料の流れを絞る燃料絞りを形成していることを特徴とする請求項１１記載の燃料噴射弁。
13. 前記弁部材は、内周側に燃料通路を形成する筒状に形成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
14. 前記弁部材と前記可動コアとは、軸方向へ相対移動可能であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項記載の燃料噴射弁。

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