JP6800238B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に用いられ、主に燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１１−１３７４４２号公報（特許文献１）がある。この公報には、燃料噴射ノズルにおいて、可動鉄心と弁体の双方と摺動し、閉弁状態では可動鉄心と弁体の間に変位方向の隙間を形成させる中間部材を設けている。このことにより、開弁時に可動鉄心が弁体に衝突するため、噴孔を開くのに必要な距離分の移動時間を短縮でき、開閉弁後に可動鉄心と弁の相対運動が可能となり噴射量の制御性が向上する。

特開２０１１−１３７４４２号公報

燃料噴射装置では、噴霧の微粒化促進と噴射量の安定化が要求される。噴霧微粒化の悪化要因は、弁体の開き始めの低リフト期間で、燃料流速が遅くなることである。噴射量安定化の悪化要因は、開弁後の弁動作の収束が遅いことである。そのため、燃料噴射装置には、開き始めを急峻にすると同時に、開弁後の弁体の動作を素早く収束させる事が必要となる。特許文献１では、可動鉄心と弁体に変位方向の隙間を設けることにより、通電開始前に可動鉄心のみを動作させ、開弁時に弁体へ衝突時点での衝撃力を作用させ、低リフト機関を短縮し、可動鉄心の弁体の間に中間部材を設けることにより、弁体と可動鉄心の相対運動を可能にし、噴射量が安定化することができるとしている。

しかしながら、閉弁後に中間部材が閉弁方向へ変位を続け、閉弁待機状態への復帰時するまでの間に、噴射が行われる場合に、上記変位方向の隙間が小さい状態が発生し、開弁挙動が安定しないという課題があった。

そこで、本発明の目的は、開弁時に弁体が可動鉄心から衝撃力を受け、開弁時の低リフト期間を短縮することができる燃料噴射装置において、噴射間隔が短くなった場合でも、開弁時の弁体の動作の安定性を向上し、噴射量の安定化を促進する構造を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射装置は、流路の開閉を行う弁体と、磁気吸引力により前記弁体を開弁方向に動かす可動鉄心と、閉弁状態において前記可動鉄心と前記弁体との間に予備ストローク隙間（ｇ１）を形成するように構成される中間部材と、前記可動鉄心を開弁方向に付勢する可動鉄心用ばねと、前記中間部材を閉弁方向に付勢する中間部材用ばねと、を備え、前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に衝突した場合に前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定された。

本発明の構成によれば、閉弁動作中の中間部材の変位量を低減し予備ストローク隙間が小さくなる期間を抑制する事が可能となり、燃料の噴射量の安定化を促進することができる。本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。

本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置の構造を示す断面図であり、中心軸線１００ａに平行な切断面を示す縦断面図である。 図１に示す燃料噴射装置の電磁駆動部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施例における、噴射指令パルスに対応した、ばね力を設定した場合の可動部の動作を説明した図である。 本発明の実施例における、噴射指令パルスに対応した、ばね力を設定していない場合の可動部の動作を説明した図である。 本発明の第２実施例に係る燃料噴射装置の構造を示す断面図であり、中心軸線１００ａに平行な切断面を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る実施例について説明する。

図１から図４を用いて、本発明に係る第１実施例である燃料噴射装置１００の構成について説明する。図１は本発明の１実施例に係る燃料噴射装置の構造を示す断面図であり、中心軸線１００ａに平行な切断面を示す縦断面図である。図２は図１に示す電磁駆動部４００を拡大して示す断面図である。図３は可動鉄心４０４の動作を説明した図である。図３（ａ）と図４（ａ）は噴射指令パルスのＯＮ−ＯＦＦ状態を示し、図３（ｂ）と図４（ｂ）はプランジャロッド１０２の閉弁状態を変位０として、可動鉄心４０４と中間部材４１４の変位を示している。なお、図３（ｂ）と図４（ｂ）に示す可動鉄心４０４と中間部材４１４のｔ０からｔ６までの動作は同様である。

燃料噴射装置１００は、燃料を供給する燃料供給部２００と、燃料の流通を許したり遮断したりする弁部３００ａが先端部に設けられたノズル部３００と、弁部３００ａを駆動する電磁駆動部４００とで、構成される。本実施例では、ガソリンを燃料とする内燃機関用の電磁式燃料噴射装置を例にとり、説明する。なお、燃料供給部２００、弁部３００ａ、ノズル部３００及び電磁駆動部４００は、図１に記載した断面に対して該当する部分を指示しており、単一の部品を示す物ではない。

本実施例の燃料噴射装置１００では、図面の上端側に燃料供給部２００が、下端側にノズル部３００が構成され、燃料供給部２００とノズル部３００との間に電磁駆動部４００が構成されている。すなわち、中心軸線１００ａ方向に沿って、燃料供給部２００、電磁駆動部４００及びノズル部３００がこの順に配置されている。

燃料供給部２００は、ノズル部３００に対して反対側の端部が図示しない燃料配管に連結される。ノズル部３００は、燃料供給部２００に対して反対側の端部が、図示しない吸気管或いは内燃機関の燃焼室形成部材（シリンダブロック、シリンダヘッド等）に形成された取付穴（挿入孔）に挿入される。電磁式燃料噴射装置１００は燃料供給部２００を通じて燃料配管から燃料の供給を受け、ノズル部３００の先端部から吸気管或いは燃焼室内に燃料を噴射する。燃料噴射装置１００の内部には、燃料供給部２００の前記端部からノズル部３００の先端部まで、燃料がほぼ電磁式燃料噴射装置１００の中心軸線１００ａ方向に沿って流れるように、燃料通路１０１（１０１ａ〜１０１ｆ）が構成されている。

以下の説明においては、燃料噴射装置１００の中心軸線１００ａに沿う方向の両端部について、ノズル部３００に対して反対側に位置する燃料供給部２００の端部或いは端部側を基端部或いは基端側と呼び、燃料供給部２００に対して反対側に位置するノズル部３００の端部或いは端部側を先端部或いは先端側と呼ぶことにする。また、図１の上下方向を基準として、電磁式燃料噴射装置を構成する各部に「上」又は「下」を付けて説明する。
これは、説明を分かり易くするために行うものであり、内燃機関に対する電磁式燃料噴射装置の実装形態をこの上下方向に限定するものではない。

（構成説明）
以下、燃料供給部２００、電磁駆動部４００及びノズル部３００の構成について、詳細に説明する。

燃料供給部２００は、燃料パイプ２０１によって構成される。燃料パイプ２０１の一端部（上端部）には、燃料供給口２０１ａが設けられ、燃料パイプ２０１の内側には燃料通路１０１ａが中心軸線１００ａに沿う方向に貫通するように形成されている。燃料パイプ２０１の他端部（下端部）は固定鉄心４０１の一端部（上端部）に接合されている。

燃料パイプ２０１の上端部の外周側には、Ｏリング２０２とバックアップリング２０３とが設けられている。
Ｏリング２０２は、燃料供給口２０１ａが燃料配管に取り付けられた際に、燃料漏れを防止するシールとして機能する。また、バックアップリング２０３はＯリング２０２をバックアップするためのものである。バックアップリング２０３は複数のリング状部材が積層されて構成される場合もある。燃料供給口２０１ａの内側には燃料に混入した異物を濾しとるフィルタ２０４が配設されている。
ノズル部３００は、ノズル体３００ｂを備え、ノズル体３００ｂの先端部（下端部）に弁部３００ａが構成されている。ノズル体３００ｂは中空の筒状体であり、弁部３００ａの上流側に燃料通路１０１ｆを構成している。また、電磁駆動部４００の下方燃料通路部１０１ｅ部に可動鉄心受部３１１が構成されている。尚、ノズル体３００ｂの先端部外周面には、内燃機関に搭載される際に気密を維持するチップシール１０３が設けられている。

弁部３００ａは、噴射孔形成部材３０１と、ガイド部材３０２と、プランジャロッド１０２の一端部（下端側先端部）に設けられた弁体３０３とを備えている。
噴射孔形成部材３０１には弁体３０３と接して燃料を封止する弁座３０１ａ、燃料を噴射する燃料噴射孔３０１ｂから構成される。噴射孔形成部材３０１は、ノズル体３００ｂの先端部に形成された凹部内周面３００ｂａに挿入されて固定されている。このとき、噴射孔形成部材３０１の先端面の外周とノズル体３００ｂの先端面内周とが溶接され、燃料をシールしている。

ガイド部３０２は噴射孔形成部材３０１の内周側にあり、プランジャロッド１０２の先端側（下端側）のガイド面を構成し、中心軸線１００ａに沿う方向（開閉弁方向）におけるプランジャロッド１０２の移動を案内する。

電磁駆動部４００は、固定鉄心４０１と、コイル４０２と、ハウジング４０３と、可動鉄心４０４と、中間部材４１４と、プランジャキャップ４１０と、第１ばね部材４０５と、第３ばね部材４０６と、第２ばね部材４０７とで構成されている。固定鉄心４０１は固定コアとも呼ばれる。可動鉄心４０４は可動コア、可動子やアマーチャと呼ばれる。

固定鉄心４０１は、中心部に燃料通路１０１ｃ、燃料パイプ２０１との接合部４０１ａを有する。固定鉄心４０１の外周面４０１ｂはノズル体３００ｂの大径内周部３００ｃと嵌合接合され、外周面４０１ｂよりも大径となる外周面４０１ｅにて、外周側固定鉄心４０１ｄと嵌合接合されている。固定鉄心４０１及び筒状部材の大径部３００ｃの外周側にはコイル４０２が巻回されている。

ハウジング４０３はコイル４０２の外周側を囲むように設けられ、電磁式燃料噴射装置１００の外周を構成している。ハウジング４０３の上端側内周面４０３ａは固定鉄心４０１の外周面４０１ｅと接合される、外周側固定鉄心４０１ｄの外周面４０１ｆに接続されている。

固定鉄心４０１の下端面４０１ｇ側には、可動鉄心４０４が配置されている。可動鉄心４０４の上端面４０４ｃは、閉弁状態において、固定鉄心４０１の下端面４０１ｇと隙間ｇ２を有して対向している。また、可動鉄心４０４の外周面はノズル体３００ｂの大径部３００ｃの内周面と僅かな隙間を介して対向しており、可動鉄心４０４は筒状部材の大径部３００ｃの内側で中心軸線１００ａに沿う方向に移動可能に設けられている。

固定鉄心４０１、可動鉄心４０４、ハウジング４０３、筒状部材の大径部３００ｃへ、磁束が周回するように磁路が形成される。固定鉄心４０１の下端面４０１ｇと可動鉄心４０４の上端面４０４ｃとの間を流れる磁束によって発生する磁気吸引力によって可動鉄心４０４を固定鉄心４０１方向へ吸引する。

可動鉄心４０４の中央部には、上端面４０４ｃ側から下端面４０４ａ側に窪んだ凹部４０４ｂが形成されている。上端面４０４ｃと凹部４０４ｂの底面４０４’には、中心軸線１００ａに沿う方向に下端面４０４ａ側まで貫通する燃料通路１０１ｄとして燃料通路孔４０４ｄが形成されている。また、凹部４０４ｂの底面４０４’には、中心軸線１００ａに沿う方向に下端面４０４ａ側まで貫通する貫通孔４０４ｅが構成されている。貫通孔４０４ｅを挿通するようにプランジャロッド１０２が設けられている。

プランジャロッド１０２には、プランジャキャップ４１０が嵌合により固定されており、太径部１０２ａを有する。中間部材４１４は、内外周に段差となる凹部４０４ｂを有する筒状部材であり、内周側の面４１４ａをプランジャロッド太径部１０２ａ上面１０２ｂと当接し、外周側の面４１４ｂを可動鉄心４０４の凹部４０４ｂの底面４０４ｂ’と当接している。プランジャロッド太径部の下面１０２ｃと可動鉄心４０４凹部４０４ｂの底面４０４ｂ’の間には隙間ｇ１を有している。中間部材４１４の凹部段差の高さ４１４ｈからプランジャロッド太径部１０２ａ上面１０２ｂと下面１０２ｃのなす高さｈを引いた長さが、上記隙間ｇ１となっている。
第１ばね部材４０５の上端部は、ばね力調整部材１０６の下端面に当接し、第１ばね部材４０５の下端部は、プランジャキャップ４１０の上部ばね受け４１０ａに当接しプランジャキャップ４１０を介し、プランジャロッド１０２を下方に付勢している。第３ばね部材４０６の上端部は、プランジャキャップ４１０の下方ばね受け部４１０ｂと当接し、第３ばね部材４０６の下端部は、中間部材４１４の上面４１４ｃに当接し中間部材４１４を閉弁方向に付勢している。

第２ばね４０７の上端部は、可動鉄心４０４の下面４０４ａに当接し、第２ばね４０７の下端部はノズル体３００ｂの段差部３００ｄと当接し可動鉄心４０４を開弁方向に付勢している。すなわち、本実施例の電磁弁（燃料噴射装置１００）は、弁体３０３を閉弁方向に向かって付勢する第１ばね部材４０５と、ストッパ部４１０ｃ又は前記弁体３０３に取り付けられ、予備ストローク隙間（ｇ１）を大きくする方向に前記中間部材４１４を付勢する第３ばね部材４０６と、可動鉄心４０４を開弁方向に付勢する第２ばね部材４０７と、を備え、第１ばね部材４０５のばね力＞第３ばね部材４０６のばね力＞第２ばね部材４０７のばね力であることを特徴とする。これにより、閉弁状態において予備ストローク隙間（ｇ１）が形成される。

コイル４０２はボビンに巻かれた状態で固定鉄心４０１及び筒状部材大径部３００ｂの外周側に組み付けられ、その周囲には樹脂材がモールドされている。このモールドに使用される樹脂材により、コイル４０２から引き出されたターミナル１０４を有するコネクタ１０５が一体的に成形されている。

（動作説明）
次に本実施例における燃料噴射装置１００の動作について説明する。主に電磁駆動部４００の拡大図である図２と可動部の動作を説明した図３、図４を用いて説明する。なお、図３（ａ）、図４（ａ）は同様で図３（ｂ）、図４（ｂ）はｔ０からｔ６までの可動鉄心４０４と中間部材４１４の動作は同様である。

（閉弁状態定義、隙間説明）
コイル４０２に通電されていない閉弁状態では、プランジャロッド１０２を第１ばね部材４０５により閉弁方向に付勢する。一方で、第２ばね部材４０７との付勢力から第３のばね部材４０６の付勢力を引いた力が開弁方向に働いており、上記の第１ばね部材４０５の付勢力がこの開弁方向への付勢力より大きいことから、プランジャロッド１０２が弁座３０１ａに当接して閉弁している。この状態を閉弁静止状態という。このとき、可動鉄心４０４は中間部材４１４の外周側段差部４１４ｂと当接し閉弁位置に配置されている。なお、本実施例の燃料噴射装置の閉弁状態において、開弁動作に関わる、可動部品に関係する隙間は下記のように構成されている。可動鉄心４０４の凹部４０４ｂの底面４０４ｂ’とプランジャロッド太径部１０２ａ下面１０２ｃとの間には隙間ｇ１を有する。

（通電後動作）
コイル４０２への通電後（Ｐ１）、固定鉄心４０１、コイル４０２及びハウジング４０３によって構成された電磁石により起磁力が発生する。この起磁力により、コイル４０２を囲むように構成された固定鉄心４０１、ハウジング４０３、ノズル体の太径部３００ｄ、可動鉄心４０４によって構成される磁路を周回する磁束が流れる。このとき、可動鉄心４０４の上端面４０４ｃと固定鉄心４０１の下端面４０１ｇとの間に磁気吸引力が作用し、可動鉄心４０４と中間部材４１４が固定鉄心４０１に向けて変位する。その後、可動鉄心４０４は、プランジャロッド太径部１０２ａ下面１０２ｃに当接するまでｇ１だけ変位する（ｔ０からｔ１の間）。なお、この際、プランジャロッド１０２は動かない。

その後、ｔ１のタイミングにおいて可動鉄心４０４がプランジャロッド１０２の太径部下面１０２ｃに当接すると、プランジャロッド１０２は可動鉄心４０４から衝撃力を受け引き上げられ、プランジャロッド１０２は弁座３０１ａから離れる。これにより弁座部に隙間が構成され、燃料通路が開く。衝撃力を受け開弁を開始するため、プランジャロッド１０２の立ち上がりが急峻になる（３Ａ）。このとき、可動鉄心と中間部材４１４はプランジャロッド１０２と同じ動作をしている。

その後、プランジャロッド１０２が、ｇ３だけ変位し、ｔ２のタイミングで可動鉄心４０４の上面４０４ｃが、固定鉄心４０１の下面４０１ｇと当接すると、中間部材４１４は上方へ変位し（３Ｂ）、可動鉄心４０４は下方へ変位する（３Ｂ’）し、再度接触した後（３Ｃ）再度離間しプランジャロッド１０２は上方へ（３Ｄ）可動鉄心４０４は下方へ（３Ｄ’）変位しその後ｇ３の変位に安定する（３Ｅ）。

（作用、効果）
本発明において、可動鉄心４０４とプランジャロッド１０２にばね力を発生させる第３のばね４０６の下方に中間部材４１４があり、可動鉄心４０４の凹部４０４ｂの底面４０４ｂ’とプランジャロッド１０２の太径部の上面１０２ｂに当接して配置されている。そのため、可動鉄心４０４、プランジャロッド１０２、中間部材４１４が開弁動作をし、タイミングｔ２において、可動鉄心４０４と固定鉄心４０１が衝突した際に、可動鉄心４０４は閉弁方向へ運動するが、中間部材４１４及びプランジャロッド１０２は開弁方向へ運動を続ける。この状態においては、可動鉄心４０４とプランジャロッド１０２の間に作用するばね力は発生せず、ばね力が切り離された状態となる。そのために、可動鉄心４０４の運動に伴って変化するばね力をプランジャロッド１０２には伝達せず、逆にプランジャロッド１０２の運動に伴って変化するばね力を可動鉄心４０４に伝達する事が無く、互いが独立して衝突に伴った振動をする（３Ｂ、３Ｂ’）。また、再度衝突をする際（３Ｃ）にも再度可動鉄心４０４は閉弁方向に（３Ｄ’）、プランジャロッド１０２は開弁方向に（３Ｄ）にバウンドするが、互いが力を授受せず、互いの運動に伴って変化するばね力を作用させること無く運動をすると共にプランジャロッド１０２と可動鉄心４０４が有する力が小さい。そのため、互いの運動に伴って変化するばね力が作用されている場合に比べ、可動部品のバウンドの収束が早くなる（３Ｅ）。この効果によって、燃料噴射量を安定化することが可能となる。
また、閉弁状態において、可動鉄心４０４が変位する隙間ｇ１を、中間部材４１４の凹部高さ４１４ｈとプランジャロッド太径部１０２ａの高さｈ（１０２ａの上面１０２ｂと下面１０２ｃのなす高さｈ）の差分によって構成するため、部品寸法により決定するため、組み立て工程での調整が不要となり、組み立て工程を簡素化する事ができる。

タイミングｔ３において、コイル４０２への通電が遮断（Ｐ２）されると、磁気力が消失しはじめ、閉弁方向のばねの付勢力により閉弁動作をする。ｔ４のタイミングにてプランジャロッド１０２の変位が０になった後は、プランジャロッド１０２は弁座３０１ａに当接して閉弁を完了する。また、中間部材４１４はプランジャロッド太径部１０２ａの上面１０２ｂと当接しているため、変位は０より小さくなることはない。

一方で、可動鉄心４０４はｔ４のタイミングで中間部材４１４の変位が０となった後もさらに閉弁方向へ変位する。ｔ５のタイミングで可動鉄心４０４が最も閉弁方向へ変位した後は第２のばね部材により再び変位０となるよう開弁方向へ変位する。ｔ６のタイミングでは再び変位が０となり、可動鉄心４０４と中間部材４１４は衝突する。

図４には閉弁動作における予備ストローク隙間（ｇ１）を確保するための第２のばね部材４０７、及び第３のばね部材４０６のばね力が設定していない場合における可動鉄心４０４と中間部材４１４の変位を示している。ここで、ｔ６のタイミングで可動鉄心４０４と中間部材４１４は衝突して変位が０となった後に、可動鉄心４０４と中間部材４１４は開弁方向に移動する。その後、可動鉄心４０４と中間部材４１４は予備ストローク隙間（ｇ１）が無くなる方向に動作し、ｔ７’のタイミングで可動鉄心４０４の底面４０４ｂ’がプランジャロッド太径部の下面１０２ｃに衝突する。このタイミングｔ７’では予備ストローク隙間（ｇ１）が無くなる。

中間部材４１４と中間部材４１４はｔ７’からｔ８の間で予備ストローク隙間（ｇ１）よりさらに開弁方向へ変位し、予備ストローク隙間（ｇ１）がない状態が一定時間継続する状態となる。この状態において、次のパルス信号が送られると、予備ストローク隙間（ｇ１）が無いため、可動鉄心４０４がプランジャロッド１０２を開弁することができず、燃料噴射ができなくなる虞がある。

一方で、図３には閉弁動作における予備ストローク隙間（ｇ１）を確保するための第２のばね部材４０７、及び第３のばね部材４０６のばね力が設定してある場合を示している。中間部材４１４はｔ６からｔ７の間、予備ストローク隙間（ｇ１）より開弁方向へ変位することなく第３のばね部材４０６のばね力により中間部材４１４が再び閉弁方向に変位し、結果として可動鉄心４０４の予備ストローク隙間（ｇ１）を確保することができる。

すなわち、本実施例の電磁弁（燃料噴射装置１００）は、流路の開閉を行う弁体３０３と、磁気吸引力により弁体３０３を開弁方向に動かす可動鉄心４０４と、閉弁状態において可動鉄心４０４と弁体３０３との間に予備ストローク隙間（ｇ１）を形成するように構成される中間部材４１４と、を備えている。また電磁弁（燃料噴射装置１００）は、可動鉄心４０４を開弁方向に付勢する可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）と、中間部材４１４を閉弁方向に付勢する中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）と、を備えている。

そして、中間部材４１４が予備ストローク隙間（ｇ１）を小さくする方向に移動した場合に予備ストローク隙間（ｇ１）を確保するための中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力を設定されている。より具体的には弁体３０３が閉弁した後に可動鉄心４０４が中間部材４１４に衝突した場合に中間部材４１４の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）及び中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力が設定されている。特に、弁体３０３が閉弁した後に可動鉄心４０４が最大速度で中間部材４１４に衝突した場合に中間部材４１４の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）及び中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力が設定されている。

また電磁弁（燃料噴射装置１００）が取り付けられる図示しないコモンレールは目標とする燃料圧力が設定されている。そして、想定されるコモンレールの燃料圧力が最大の場合で、本実施例の電磁弁（燃料噴射装置１００）は、弁体３０３が閉弁した後に可動鉄心４０４が中間部材４１４に衝突した場合に中間部材４１４の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）及び中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力が設定されている。特に最大速度で衝突した場合であることが望ましい。これにより、閉弁初期状態への復帰が早くなり燃料噴射量の安定性が向上する。

なお、本発明者らは閉弁動作において予備ストローク隙間（ｇ１）を確保するために、閉弁動作における可動鉄心４０４が中間部材４１４に衝突する最大衝突速度Ｖが以下の数式１に示す関係にある場合に、第３のばね部材のばね力Ｆ３が以下の数式２の関係を満たす必要があることを見出した。そこで、本実施例の電磁弁（燃料噴射装置１００）は、以下の数式１、数式２の関係が成り立つようにプランジャロッド用ばね、可動鉄心用ばね、中間部材用ばねのばね力が設定される。

数式１、数式２においては、プランジャロッド用ばね（第１のばね部材４０５）のばね力をＦ１、可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）のばね力をＦ２、中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力をＦ３、可動鉄心４０４の上流側と可動鉄心４０４の下流側の差圧力をＦ４、プランジャロッド用ばね（第１のばね部材４０５）のばね定数をｋ１、可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）のばね定数をｋ２、中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね定数をｋ３、中間部材４１４の質量をｍ１、可動鉄心４０４の質量をｍ２、弁体３０３の質量をｍ３とした。なお、ｇ１、ｇ２は前記の通り以下の関係となっている。

ｇ１は閉弁時におけるプランジャロッド太径部１０２ａの下面１０２ｃと可動鉄心４０４の凹部４０４ｂの底面４０４ｂ’の間の隙間、ｇ２は可動鉄心４０４の上端面４０４ｃと固定鉄心４０１の下端面４０１ｇとの間の隙間である。
V={(k1-k3)＊g2^2+(F1-F3+F4)＊g2}/(m2+m3)・・・(1)
F2>{(1/2*(m1+m2)*V^2-1/2*(k2-k3)*G1^2)/G1}+F3・・・(2)
なお、可動鉄心４０４には流路が形成されているが、これが絞りとなって圧力損失が生じるため、上流側と下流側とで差圧が生じる。そして、可動鉄心４０４の差圧力をＦ４とは、閉弁動作における可動鉄心４０４が中間部材４１４に衝突する最大衝突速度Ｖにおいて、生じる差圧力を示す。

したがって、予備ストローク隙間ｇ１よりも閉弁動作における可動鉄心４０４の上方変位量が小さくなるように可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）のばね力Ｆ２及び中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力Ｆ３を設定することで、隙間ｇ１が短くなる状態が抑制されるため、開弁動作の安定性が向上する。

また、本実施例の構成において、中間部材４１４の外径４１４Ｄは、固定鉄心の内径４０１Ｄよりも小さくしている。そのために、燃料噴射装置を組立時、隙間ｇ１を中間部材４１４の段差高さ４１４ｈとプランジャロッド太径部１０２ａの高さｈとで決めた後に、ばね力調整部材１０６と第１のばね部材４０５が挿入されていない状態で、プランジャキャップ４１０、プランジャロッド１０２、第３のばね部材４０６、中間部材４１４を予め一体にして燃料噴射装置内に組み入れることができるために、組立を容易にしながらも安定した隙間ｇ１の管理が可能となる。本実施例においては、中間部材４１４の太径部４１４Ｄが固定鉄心４０１の内径４０１Ｄよりも小さくなるようにしたが、予め組立てる部材の最外径が小さくなっていればよく、プランジャキャップ４１０の最外径が中間部材４１４の最外径４１４Ｄよりも大きい場合は、前記プランジャキャップ４１０の最外径を固定鉄心４０１の内径４０１Ｄよりも小さくすれば良い。

なお、本実施例において、可動鉄心４０４凹部４０４ｂが無く４０４ｃと同一の面であっても、本実施例と同一の作用効果を得ることが出来る。可動鉄心４０４の凹部４０４ｂを設けることによって、中間部材４１４をより下側に配置する事が可能となり、プランジャロッド１０２の開閉弁方向の長さを短くする事が可能となり、精度の良いプランジャロッド１０２を構成する事が可能になるためである。

図５を用いて、本発明の第２の実施例の構成について説明する。図中、第１実施例と付与される数字が同じ部品については構成作用効果に差異はないため説明を省略する。

閉弁状態において、可動鉄心４０４は中央部の下端面側から上端面側に窪んだ凹部４０４ｂ’が形成されている、凹部４０４ｂ’の底面４０４ｅには、中心軸線１００ａに沿う方向に可動鉄心４０４の上端面側まで貫通する貫通孔４０４ｅが構成されている。また、貫通孔４０４ｆには凸形状の中間部材４１４が下流側から挿入され太径部の上面４１４ｂが可動鉄心４０４の凹部４０４ｂ’と当接する。さらに中間部材４１４には中心軸線１００ａに沿う方向に貫通する貫通孔４１４ｅが構成されており、貫通孔４１４ｅには挿通するようにプランジャロッド１０２が設けられている。閉弁状態において、中間部材４１４の上端面４１４ｃとプランジャロッド太径部１０２ｆの下端面１０２ｇは当接している。

中間部材４１４の太径部上面４１４ｂから上端面４１４ｆまでの高さは可動鉄心４０４の凹部の底面４０４ｅから上端面４０４ｃまでの高さよりもｇ１だけ大きい。

ここで、第３ばね部材４０６の構成についても説明しておく。
第３ばね部材４０６は可動鉄心４０４の凹部４０４’に収容されている。第３ばね部材４０６の一端部は可動鉄心４０４の凹部４０４ｂ’に収納されているストッパ４１５の中央部の上端側から下端面側に窪んだ凹部の底面４１５ｂに係止され、第３ばね部材４０６の他端面は中間部材４１４の下端面４１４ｃに係止されている。すなわち、本実施例の電磁弁（燃料噴射装置１００）は、中間部材４１４を開弁方向に付勢する第３ばね部材４０６を備え、第３ばね部材４０６により中間部材４１４は弁体３０３及び可動鉄心４０４を開弁方向に付勢することで、閉弁状態における予備ストローク隙間（ｇ１）が形成されることを特徴とする。

本実施例では、ストッパ４１５の下端面４１５ｃとノズル体３００ｂの段差部３００ｄは当接しているが、ストッパ４１５は可動鉄心４０４に固定され、ノズル体３００ｂの段差部３００ｄと隙間を形成している場合もある。
また、中間部材４１４の下端面４１４ｃに対して予備ストローク隙間（ｇ１）よりも大きい隙間（ｇ２）を介してストッパ４１５のストッパ部４１５ａが配置されている。

本実施例においても、実施例１と同様に弁体３０３が閉弁した後に可動鉄心４０４が中間部材４１４に衝突した場合に中間部材４１４の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）及び中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力が設定されている。特に、弁体３０３が閉弁した後に可動鉄心４０４が最大速度で中間部材４１４に衝突した場合に中間部材４１４の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）及び中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力が設定されている。

また電磁弁（燃料噴射装置１００）は想定されるコモンレールの燃料圧力が最大の場合で、本実施例の電磁弁（燃料噴射装置１００）は、弁体３０３が閉弁した後に可動鉄心４０４が中間部材４１４に衝突した場合に中間部材４１４の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように可動鉄心用ばね（第２のばね部材４０７）及び中間部材用ばね（第３のばね部材４０６）のばね力が設定されている。特に最大速度で衝突した場合であることが望ましい。これにより、閉弁初期状態への復帰が早くなり燃料噴射量の安定性が向上する。

さらに電磁弁（燃料噴射装置１００）は閉弁動作における可動鉄心４０４が中間部材４１４に衝突する最大衝突速度Ｖが実施例の数式１、数式２の関係を満たすように設定される。

なお、本発明は上記した各実施例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、上記した実施例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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例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。

１００・・・燃料噴射装置
１０１・・・燃料通路
１０２・・・プランジャロッド
２００・・・燃料供給部
３００・・・ノズル部
３０１ａ・・・弁座
３０１ｂ・・・燃料噴射孔
３１１・・・可動鉄心受部
４００・・・電磁駆動部
４０１・・・固定鉄心
４０２・・・コイル
４０３・・・ハウジング
４０４・・・可動鉄心
４０５・・・第１ばね部材
４０６・・・第３ばね部材
４０７・・・第２ばね部材
４１４・・・中間部材

Claims (5)

1. 流路の開閉を行う弁体と、
   磁気吸引力により前記弁体を開弁方向に動かす可動鉄心と、
   閉弁状態において前記可動鉄心と前記弁体との間に予備ストローク隙間（ｇ１）を形成するように構成される中間部材と、
   前記可動鉄心を開弁方向に付勢する可動鉄心用ばねと、
   前記中間部材を開弁方向に付勢する中間部材用ばねと、
   前記中間部材用ばねの一端を支持するストッパと、を備え、
   前記ストッパは、前記可動鉄心に対して前記弁体の開閉方向に相対移動可能となっており、
   前記中間部材用ばねは、前記弁体の開閉方向において前記ストッパと前記中間部材との間に配置されており、
   前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に衝突した場合に前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定されたことを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１に記載の電磁弁において、
   前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に最大速度で衝突した場合に前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定されたことを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１に記載の電磁弁において、
   当該電磁弁が取り付けられるコモンレールの燃料圧力が最大の場合で、かつ前記弁体が閉弁した後に前記可動鉄心が前記中間部材に衝突した場合に、前記中間部材の移動距離が予備ストローク隙間（ｇ１）未満となるように前記可動鉄心用ばね及び前記中間部材用ばねのばね力が設定されたことを特徴とする電磁弁。
4. 請求項１に記載の電磁弁において、
   前記中間部材は、前記弁体の閉弁方向側側面と当接するとともに、前記可動鉄心の閉弁方向側側面と当接し、前記中間部材用ばねにより前記弁体及び前記可動鉄心を開弁方向に付勢するようになっていることを特徴とする電磁弁。
5. 請求項１に記載の電磁弁において、
   前記ストッパと、前記弁体が接離する弁部を有するノズル体とは当接していることを特徴とする電磁弁。

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