JP7323444B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本開示は、燃料噴射弁に関する。

特許文献１には、ハウジングと可動コアとに囲まれたダンパ室を有する燃料噴射弁が記載されている。この燃料噴射弁では、可動コアの移動に伴うダンパ室内の燃料の圧力変化を用いて可動コアを減速させることによって、開弁時の可動コアと固定コアとの衝突による衝撃や閉弁時のニードルと弁座との衝突による衝撃を低減している。

特開２０１８－１８９００２号公報

燃料噴射弁では、例えば、外部から燃料の供給を受ける際や、エンジン等に装着される際に、ハウジングのうちの固定コアが固定された部分に長手方向に沿った軸力が作用する場合がある。この場合、ハウジングのうちの可動コアが摺動する部分にひずみが生じて、当該部分と可動コアとの間の隙間の大きさが変化する可能性がある。そのため、ダンパ室内の燃料に対して可動コアを減速するための圧力変化を狙い通りに生じさせることができなくなって、ダンパ室による衝撃低減効果が低下する可能性がある。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の第１の形態によれば、燃料噴射弁（１００，１００ｃ）が提供される。この燃料噴射弁は、長手方向（Ｚ）を有し、燃料を噴射するための噴孔（３１）が前記長手方向における一端に設けられた筒状のハウジング（２０，２０ｃ）と、前記ハウジング内に固定された固定コア（６０）と、前記固定コアよりも前記一端側に配置され、前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動可能な可動コア（５０）と、前記可動コアの移動に伴って前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動することによって前記噴孔を開閉するニードル（４０）と、前記可動コアを移動させる磁界を発生させるコイル（７０）と、を備える。前記ハウジングは、前記一端側から順に、前記ニードルが前記長手方向に沿って摺動する第１内側面（１２１）と、前記第１内側面よりも前記長手方向に交差する径方向の外側に設けられ、前記可動コアが前記長手方向に沿って摺動する第２内側面（１２２，１２２ｃ）と、前記固定コアが固定された第３内側面（１２３）と、を有し、前記ハウジング内における前記第１内側面と前記第２内側面との間に設けられた段差面（１２４，１２６）を有し、前記第２内側面と前記段差面と前記ニードルと前記可動コアとによって、前記燃料が封入されるダンパ室（２５，２５ｃ）が区画され、前記第２内側面は、前記第３内側面よりも前記径方向の内側に設けられている。

この形態の燃料噴射弁によれば、ハウジングには、固定コアが固定された第３内側面よりも径方向の内側に可動コアが摺動する第２内側面が設けられているので、第３内側面に長手方向に沿った軸力が作用した場合に第２内側面と可動コアとの間の隙間の大きさが変化することを抑制できる。そのため、ダンパ室による衝撃低減効果が低下することを抑制できる。

本開示の第２の形態によれば、燃料噴射弁（１００ｂ）が提供される。この燃料噴射弁は、長手方向（Ｚ）を有し、燃料を噴射するための噴孔（３１）が前記長手方向における一端に設けられた筒状のハウジング（２０ｂ）と、前記ハウジング内に固定された筒状の固定コア（６０ｂ）と、前記固定コアよりも前記一端側に配置され、前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動可能な可動コア（５０）と、前記可動コアの移動に伴って前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動することによって前記噴孔を開閉するニードル（４０ｂ）と、前記可動コアを移動させる磁界を発生させるコイル（７０）と、を備える。前記ニードルは、前記一端側から順に、前記長手方向に沿って設けられた軸部（４１）と、前記軸部の外径よりも大きな外径を有する拡径部（４３）と、前記長手方向に沿って設けられ、前記拡径部の外径よりも小さな外径を有する延長部（４６）と、を有し、前記固定コアは、前記拡径部が摺動する第１コア内側面（１６１）と、前記第１コア内側面の内径よりも小さな内径を有し、前記延長部が摺動する第２コア内側面（１６２）と、前記固定コア内における前記第１コア内側面と前記第２コア内側面との間に設けられたコア段差面（１６３）と、を有し、前記拡径部と前記延長部と前記第１コア内側面と前記コア段差面によって、前記燃料が封入されるダンパ室（２５ｂ）が区画される。

この形態の燃料噴射弁によれば、固定コアの内側にダンパ室が設けられているので、ハウジングに長手方向に沿った軸力が作用した場合に、ニードルの拡径部と固定コアの第１コア内側面との間の隙間の大きさ、および、ニードルの延長部と固定コアの第２コア内側面との間の隙間の大きさが変化することを抑制できる。そのため、ダンパ室による衝撃低減効果が低下することを抑制できる。

第１実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す第１の説明図。 図１におけるＡ部の部分拡大図。 第１実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す第２の説明図。 第２実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す説明図。 図４におけるＢ部の部分拡大図。 第３実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す説明図。 図６におけるＣ部の部分拡大図。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、第１実施形態における燃料噴射弁１００は、ハウジング２０と、ニードル４０と、可動コア５０と、固定コア６０と、コイル７０と、第１付勢部材８１と、第２付勢部材８２とを備えている。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。燃料噴射弁１００は、燃料を噴射する。本実施形態では、燃料噴射弁１００は、気体燃料である水素ガスを噴射する。尚、燃料噴射弁１００は、水素ガスではなく、例えば、石炭ガスやアセチレンガスやプロパンガスや天然ガス等の気体燃料を噴射してもよい。燃料噴射弁１００は、気体燃料ではなく、例えば、ガソリンや軽油等の液体燃料を噴射してもよい。

ハウジング２０は、Ｚ方向に沿った長手方向を有している。ハウジング２０は、＋Ｚ方向側に向かって、噴射ノズル３０と、第１筒部材２１と、第２筒部材２２と、第３筒部材２３と、第４筒部材２４とが、この順に連接されて構成されている。噴射ノズル３０および各筒部材２１～２４は、それぞれ、Ｚ方向に沿った中心軸ＣＬを中心とした円筒形状を有している。噴射ノズル３０の－Ｚ方向側の端部には、燃料を噴射するための噴孔３１が設けられている。噴射ノズル３０の噴孔３１の周縁部には、ニードル４０の弁部４２が接触する弁座３２が設けられている。本実施形態では、噴射ノズル３０と第１筒部材２１との間と、第１筒部材２１と第２筒部材２２との間と、第２筒部材２２と第３筒部材２３との間と、第３筒部材２３と第４筒部材２４との間とは、それぞれ、溶接や圧入等によって互いに固定されている。噴射ノズル３０と第１筒部材２１とは、金属材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼によって形成されており、かつ、所定の硬度を有するように焼入れ処理が施されている。第２筒部材２２と第４筒部材２４とは、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。第３筒部材２３は、非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼によって形成されている。

第４筒部材２４には、燃料導入パイプ１２が接続されている。本実施形態では、第４筒部材２４と燃料導入パイプ１２との間は、溶接によって互いに固定されている。燃料導入パイプ１２は、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状を有している。燃料導入パイプ１２の＋Ｚ方向側の端部には、燃料を導入するための導入口１４が設けられている。燃料導入パイプ１２には、燃料噴射弁１００に燃料を供給するための供給パイプが接続される。燃料導入パイプ１２の外周部には、バックアップリング９１が設けられている。燃料導入パイプ１２と供給パイプとの間は、バックアップリング９１の＋Ｚ方向側の面に設けられたＯリング９２によってシールされる。燃料導入パイプ１２内には、フィルタ１３が設けられている。フィルタ１３は、導入口１４から流入した燃料に混入した異物を捕集して、ハウジング２０内に異物が流入することを抑制する。

ニードル４０は、ハウジング２０内に、中心軸ＣＬに沿って移動可能に配置されている。ニードル４０は、軸部４１と、弁部４２と、拡径部４３とを有している。軸部４１は、中心軸ＣＬを中心とした円柱形状を有している。弁部４２は、軸部４１の－Ｚ方向側の端部に設けられている。弁部４２が弁座３２に接触することによって噴孔３１が閉塞され、弁部４２が弁座３２から離れることによって噴孔３１が開放される。本実施形態では、拡径部４３は、軸部４１の＋Ｚ方向側の端部に設けられている。拡径部４３の外径は、軸部４１の外径よりも大きい。拡径部４３は、可動コア５０の＋Ｚ方向側の端面に接触する。軸部４１と拡径部４３との内部には、中心軸ＣＬに沿って燃料が流れる燃料通路４４が設けられている。燃料通路４４は、拡径部４３の＋Ｚ方向側の端面に開口部を有している。軸部４１の側面には、燃料通路４４に連通する連通孔４５が設けられている。

可動コア５０は、ハウジング２０内に、中心軸ＣＬに沿って移動可能に配置されている。可動コア５０は、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状を有している。可動コア５０の内側には軸部４１が貫通しており、可動コア５０の内壁面にはＺ方向に沿って軸部４１が摺動する。摺動とは、２つの物体同士が接触した状態で一方の物体が他方の物体の面を滑って移動することだけでなく、近接した２つの物体同士の間に流体が介在した状態で一方の物体が他方の物体の面を滑って移動することをも意味する。可動コア５０は、大径部５６と、小径部５７とを有している。大径部５６の外径は、小径部５７の外径よりも大きい。小径部５７は、大径部５６から－Ｚ方向側に向かって突き出すように設けられている。大径部５６の＋Ｚ方向側の端面には、拡径部４３が接触する。

本実施形態では、可動コア５０は、磁性材料によって形成された第１可動コア部材５１と、第１可動コア部材５１の硬度よりも高い硬度を有する第２可動コア部材５２とによって構成されている。第１可動コア部材５１の硬度と第２可動コア部材５２の硬度とは、ビッカース硬さ試験（ＪＩＳ Ｚ ２２４４）によって調べることができる。可動コア５０の本体部分は、第１可動コア部材５１によって構成されている。可動コア５０のうちの、ハウジング２０に接触または摺動する部分と、ニードル４０が接触または摺動する部分と、固定コア６０に接触する部分とは、第２可動コア部材５２によって構成されている。本実施形態では、第１可動コア部材５１は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。第２可動コア部材５２は、金属材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼によって形成され、かつ、所定の硬度を有するように焼入れ処理が施されている。第１可動コア部材５１と第２可動コア部材５２とは、圧入や溶接等によって互いに固定されている。

固定コア６０は、ハウジング２０内の可動コア５０よりも＋Ｚ方向側に固定されている。本実施形態では、固定コア６０は、第４筒部材２４に溶接等によって固定されている。固定コア６０は、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状を有している。固定コア６０の内壁面には、ニードル４０の拡径部４３が摺動する。固定コア６０の－Ｚ方向側の端面には、中心軸ＣＬに沿って移動する可動コア５０が接触する。固定コア６０の内側における＋Ｚ方向側の部分には、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状を有するアジャスティングパイプ１１が圧入によって固定されている。

本実施形態では、固定コア６０は、磁性材料によって形成された第１固定コア部材６１と、第１固定コア部材６１の硬度よりも高い硬度を有する第２固定コア部材６２とによって構成されている。第１固定コア部材６１の硬度と第２固定コア部材６２の硬度とは、ビッカース硬さ試験（ＪＩＳ Ｚ ２２４４）によって調べることができる。第１可動コア部材５１に対向する固定コア６０の本体部分は、第１固定コア部材６１によって構成されている。固定コア６０のうちの拡径部４３が摺動する部分は、第２固定コア部材６２によって構成されている。本実施形態では、第１固定コア部材６１は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。第２固定コア部材６２は、金属材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼によって形成されており、所定の硬度を有するように焼入れ処理が施されている。第１固定コア部材６１と第２固定コア部材６２とは、圧入によって互いに固定されている。

第１付勢部材８１は、固定コア６０の内側におけるアジャスティングパイプ１１と拡径部４３との間に配置されている。第１付勢部材８１は、－Ｚ方向側に向かってニードル４０を付勢する。本実施形態では、第１付勢部材８１は、Ｚ方向に沿って伸縮するコイルばねによって構成されている。第１付勢部材８１の＋Ｚ方向側の端部は、アジャスティングパイプ１１に接触しており、第１付勢部材８１の－Ｚ方向側の端部は、拡径部４３に接触している。アジャスティングパイプ１１のＺ方向における位置を調節することによって、第１付勢部材８１がニードル４０を付勢する力を調節できる。本実施形態では、第１付勢部材８１がニードル４０を付勢する力の方が、後述する第２付勢部材８２が可動コア５０を付勢する力よりも大きくなるように、アジャスティングパイプ１１の位置が調節されている。

第２付勢部材８２は、第１筒部材２１と大径部５６との間に配置されている。第２付勢部材８２は、＋Ｚ方向側に向かって可動コア５０を付勢する。本実施形態では、第２付勢部材８２は、Ｚ方向に沿って伸縮するコイルばねによって構成されている。第２付勢部材８２の－Ｚ方向側の端部は、第１筒部材２１に接触しており、第２付勢部材８２の＋Ｚ方向側の端部は、大径部５６に接触している。

ハウジング２０の外壁面には、コイル７０が巻回されたボビン７１が配置されている。本実施形態では、第３筒部材２３の外壁面と第４筒部材２４の外壁面とに跨ってボビン７１が配置されている。第４筒部材２４の外壁面のうちのボビン７１が配置されていない部分と、燃料導入パイプ１２の外壁面の一部とは、樹脂材料によって被覆されている。第４筒部材２４の側方には、第４筒部材２４の外壁面から突き出すように、コネクタ１５が設けられている。コネクタ１５には、コイル７０に電気的に接続された端子１６が設けられている。本実施形態では、インサート成形によって、樹脂製のコネクタ１５に金属製の端子１６が設けられている。端子１６には、スイッチング素子等を介して、バッテリ等の電源が電気的に接続される。

コイル７０は、電源から電流の供給を受けることによって磁界を発生させる。コイル７０の発生させる磁界によって、第２筒部材２２と、第１固定コア部材６１と、第１可動コア部材５１と、第４筒部材２４とを通る磁気回路が形成される。そのため、可動コア５０と固定コア６０との間に磁気吸引力が発生する。コイル７０の外周には、コイル７０を覆うようにして筒状のホルダ１７が設けられている。第４筒部材２４とホルダ１７との間には、環状のカバー１８が設けられている。ホルダ１７とカバー１８とは、それぞれ、磁性材料によって形成されており、上述した磁気回路の一部を構成する。

図２に示すように、ハウジング２０は、－Ｚ方向側から順に、第１内側面１２１と、第２内側面１２２と、第３内側面１２３とを有している。本実施形態では、第１内側面１２１と第２内側面１２２とは、第１筒部材２１に設けられている。第３内側面１２３は、第１筒部材２１と第２筒部材２２と第３筒部材２３と第４筒部材２４とに跨がって設けられている。第１内側面１２１にはニードル４０の軸部４１がＺ方向に沿って摺動し、第２内側面１２２には可動コア５０の小径部５７がＺ方向に沿って摺動する。第３内側面１２３には固定コア６０が固定されている。第３内側面１２３内における固定コア６０よりも－Ｚ方向側には、可動コア５０の大径部５６が移動可能に配置されている。第１内側面１２１と第２内側面１２２と第３内側面１２３とは、それぞれ、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状を有している。第２内側面１２２の内径は、第１内側面１２１の内径よりも大きい。第３内側面１２３の内径は、第２内側面１２２の内径よりも大きい。ハウジング２０内における第１内側面１２１と第２内側面１２２との間には、第１内側面１２１と第２内側面１２２とを接続する第１段差面１２４が設けられている。ハウジング２０内における第２内側面１２２と第３内側面１２３との間には、第２内側面１２２と第３内側面１２３との間を接続する第２段差面１２５が設けられている。第１段差面１２４と第２段差面１２５とは、中心軸ＣＬを中心とした円環形状を有している。燃料噴射弁１００がエンジン等の装着対象物ＯＢに装着された状態のことを装着状態と呼ぶ。燃料噴射弁１００は、装着状態において装着対象物ＯＢに－Ｚ方向側から支持される支持面９０を有している。本実施形態では、支持面９０は、ホルダ１７の外表面に設けられている。第１内側面１２１と第２内側面１２２とは、支持面９０よりも－Ｚ方向側に設けられている。

ハウジング２０内には、第２内側面１２２と第１段差面１２４と軸部４１と小径部５７とによって区画されたダンパ室２５が設けられている。ダンパ室２５内には燃料が封入される。燃料が封入されるとは、燃料が完全に封じ込められることを意味するのではなく、燃料の自由な出入りが制限される程度に燃料が封じ込められることを意味する。ダンパ室２５は、第１内側面１２１と軸部４１との間の隙間と、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間と、軸部４１と可動コア５０の内壁面との間の隙間とを介してダンパ室２５の外部に連通している。本実施形態では、第１内側面１２１と軸部４１との間の隙間と、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間と、軸部４１と可動コア５０の内壁面との間の隙間とが、それぞれ、数マイクロメートルから数十マイクロメートルになるようにハウジング２０と可動コア５０とニードル４０とが設けられているため、燃料の自由な出入りが制限される。

本実施形態では、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間よりも第３内側面１２３と大径部５６との間の隙間の方が大きくなるようにハウジング２０と可動コア５０とが設けられている。そのため、第３内側面１２３に大径部５６が摺動するように、第３内側面１２３と大径部５６との間の隙間を第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間と同様に、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間と同じ大きさに加工する場合に比べて、ハウジング２０と可動コア５０との加工を容易化できる。

燃料噴射弁１００を図１に表された閉弁状態から図３に表された開弁状態に切替えるための開弁動作について説明する。図１に表されたように、閉弁状態では、弁部４２が弁座３２に接触しているため、噴孔３１は閉塞されている。閉弁状態では、コイル７０には電流が供給されていない。ニードル４０は、第１付勢部材８１によって－Ｚ方向側に向かって付勢されており、可動コア５０は、第２付勢部材８２によって＋Ｚ方向側に向かって付勢されている。そのため、拡径部４３と大径部５６とが接触した状態で、ニードル４０と可動コア５０とは静止している。可動コア５０と固定コア６０との間には、開弁動作において可動コア５０が移動可能なように隙間が設けられている。導入口１４から流入した燃料は、燃料導入パイプ１２、固定コア６０の内側、燃料通路４４、連通孔４５の順に流れて、噴孔３１に導かれる。導入口１４から流入した燃料の一部は、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間や、第１内側面１２１と軸部４１との間の隙間や、軸部４１と可動コア５０の内壁面との間の隙間を介してダンパ室２５内に流入する。そのため、ダンパ室２５内には燃料が充満している。

コイル７０への電流の供給が開始されることによって、固定コア６０と可動コア５０との間に磁気吸引力が発生して、可動コア５０は、固定コア６０に向かって＋Ｚ方向側に移動する。拡径部４３が大径部５６に押されることによって、ニードル４０は、可動コア５０とともに移動する。ニードル４０の移動によって、弁部４２が弁座３２から離れて、噴孔３１からの燃料の噴射が開始される。

可動コア５０の＋Ｚ方向側への移動に応じてダンパ室２５の容積が拡大されることによって、ダンパ室２５内の燃料の圧力は低下する。そのため、可動コア５０には、可動コア５０とニードル４０とを減速させる力が働く。可動コア５０が固定コア６０に衝突することによって、可動コア５０の移動は停止される。換言すれば、固定コア６０によって、＋Ｚ方向側への可動コア５０の移動は規制される。ダンパ室２５によって可動コア５０が減速されるため、可動コア５０が固定コア６０に衝突する際の衝撃力は低減される。

可動コア５０が固定コア６０に衝突した後、ニードル４０は、可動コア５０から独立して、慣性によって＋Ｚ方向側への移動を継続する。ニードル４０の移動に応じて第１付勢部材８１が拡径部４３に押されて縮むことによって、第１付勢部材８１には弾性エネルギが蓄えられる。その後、ニードル４０は、第１付勢部材８１に蓄えられた弾性エネルギによって、可動コア５０に向かって－Ｚ方向側に押し戻される。拡径部４３が大径部５６に衝突することによって、ニードル４０の移動は停止される。ニードル４０は、可動コア５０とともに移動する際にダンパ室２５によって減速されたので、第１付勢部材８１に蓄えられる弾性エネルギは低減される。そのため、拡径部４３が大径部５６に衝突する際の衝撃力は低減される。可動コア５０の移動が停止された後、ダンパ室２５内には、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間等を介して燃料が流入する。以上で説明した一連の動作によって、燃料噴射弁１００は、図３に表された開弁状態になる。開弁状態では、噴孔３１から所定量の燃料が噴射される。コイル７０への電流の供給が継続されている間、燃料噴射弁１００は、開弁状態に保たれる。

燃料噴射弁１００を図３に表された開弁状態から図１に表された閉弁状態に切替えるための閉弁動作について説明する。コイル７０への電流の供給が停止されることによって、固定コア６０と可動コア５０との間の磁気吸引力が消失する。そのため、ニードル４０は、第１付勢部材８１に押されて－Ｚ方向側に向かって移動する。大径部５６が拡径部４３に押されることによって、可動コア５０は、ニードル４０とともに－Ｚ方向側に向かって移動する。

可動コア５０の－Ｚ方向側への移動に応じてダンパ室２５の容積が縮小されることによって、ダンパ室２５内の燃料の圧力は上昇する。そのため、可動コア５０には、可動コア５０とニードル４０とを減速させる力が働く。ダンパ室２５内の燃料の圧力が上昇すると、ダンパ室２５内の燃料は、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間等を介して、徐々にダンパ室２５外に流出する。弁部４２が弁座３２に衝突することによって、ニードル４０の移動は停止される。換言すれば、弁座３２によって、－Ｚ方向側へのニードル４０の移動が規制される。ダンパ室２５によってニードル４０が減速されるため、弁部４２が弁座３２に衝突する際の衝撃力は低減される。弁部４２が弁座３２に接触することによって噴孔３１が閉塞されるため、噴孔３１からの燃料の噴射が停止される。

ニードル４０が弁座３２に衝突した後、可動コア５０は、ニードル４０から独立して、慣性によって－Ｚ方向側への移動を継続する。可動コア５０の移動によってダンパ室２５の容積がさらに縮小されるため、可動コア５０には、可動コア５０を減速させる力が働く。可動コア５０の移動に応じて第２付勢部材８２が可動コア５０に押されて縮むことによって、第２付勢部材８２には弾性エネルギが蓄えられる。その後、可動コア５０は、第２付勢部材８２に蓄えられた弾性エネルギによって、＋Ｚ方向側に向かって押し戻される。大径部５６が拡径部４３に接触することによって、可動コア５０の移動は停止される。ダンパ室２５によって可動コア５０が減速されるので、第２付勢部材８２に蓄えられる弾性エネルギは低減される。そのため、大径部５６が拡径部４３に接触する際の衝撃が低減される。以上で説明した一連の動作によって、燃料噴射弁１００は、図１に表された閉弁状態になる。閉弁状態では、噴孔３１からの燃料の噴射は停止される。

以上で説明した本実施形態の燃料噴射弁１００によれば、ハウジング２０の第１内側面１２１とニードル４０の軸部４１との間の隙間、ハウジング２０の第２内側面１２２と可動コア５０の小径部５７との間の隙間、および、軸部４１と可動コア５０の内壁面との間の隙間を介して燃料が出入りするダンパ室２５によって開閉弁時の衝撃が低減される。ハウジング２０には種々のひずみが生じ得る。例えば、燃料噴射弁１００に対して供給パイプから燃料が供給される際に、バックアップリング９１は、Ｏリング９２を介して燃料からの圧力を受けるので、ハウジング２０のうちの第３内側面１２３が設けられた部分にはＺ方向に沿った軸力が作用して、ハウジング２０に弾性ひずみが生じ得る。他にも、燃料噴射弁１００がエンジン等の装着対象物ＯＢに装着される際に、作業者等によってホルダ１７が保持されて、支持面９０が装着対象物ＯＢに押し当てられることによって、ハウジング２０のうちの第３内側面１２３が設けられた部分にＺ方向に沿った軸力が作用して、ハウジング２０に塑性ひずみが生じ得る。本実施形態では、ハウジング２０には、第３内側面１２３よりも半径方向の内側に第１内側面１２１および第２内側面１２２が設けられているので、ハウジング２０の第３内側面１２３が設けられた部分に上述した軸力が作用した場合であっても、第１内側面１２１と軸部４１との間の隙間の大きさ、および、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間の大きさが変化することを抑制できる。そのため、ダンパ室２５による衝撃低減効果が低下することを抑制できる。特に、本実施形態のように、燃料噴射弁１００が気体燃料である水素ガスを噴射する形態である場合には、液体燃料に比べて粘度が低いので、開閉弁時の衝撃が大きくなりやすい。そのため、ダンパ室２５による衝撃低減効果の低下を抑制することによって、可動コア５０等の摩耗や故障等を効果的に抑制できる。

また、本実施形態では、ハウジング２０には、第１内側面１２１および第２内側面１２２が上述した軸力を受け持つ支持面９０よりも－Ｚ方向側に設けられているので、ハウジング２０のうちの第１内側面１２１が設けられた部分および第２内側面１２２が設けられた部分にひずみが生じることをより効果的に抑制できる。そのため、第１内側面１２１と軸部４１との間の隙間の大きさ、および、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間の大きさが変化することをより効果的に抑制できる。

尚、第３内側面１２３と可動コア５０の大径部５６との間の隙間は、ダンパ室２５による衝撃低減効果を確保するための隙間ではないため、第３内側面１２３と大径部５６との間の隙間の大きさが変化しても、ダンパ室２５による衝撃低減効果にはほとんど影響を及ぼさない。第３内側面１２３と大径部５６との間の隙間は、第２内側面１２２と小径部５７との間の隙間に比べて大きく設けられているので、大径部５６が第３内側面１２３に干渉して可動コア５０がＺ方向に沿って移動できなくなることや、大径部５６と第３内側面１２３とが擦れ合って摩耗すること等が抑制される。ニードル４０や可動コア５０には上述した軸力が伝達されないため、軸部４１と可動コア５０の内壁面との間の隙間の大きさは変化しにくい。

Ｂ．第２実施形態：
図４に示すように、第２実施形態の燃料噴射弁１００ｂでは、ニードル４０ｂの形状、固定コア６０ｂの形状、および、ダンパ室２５ｂの配置が第１実施形態と異なる。その他の構成や開閉弁動作は、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。

ニードル４０ｂは、拡径部４３から＋Ｚ方向側に突き出した延長部４６を有している。延長部４６は、中心軸ＣＬを中心とした円柱形状を有している。延長部４６の外径は、拡径部４３の外径よりも小さい。燃料通路４４ｂは、延長部４６の＋Ｚ方向側の端面に開口部を有している。

図５に示すように、固定コア６０ｂは、－Ｚ方向側から順に、拡径部４３がＺ方向に沿って摺動する第１コア内側面１６１と、延長部４６がＺ方向に沿って摺動する第２コア内側面１６２とを有している。第１コア内側面１６１と第２コア内側面１６２とは、それぞれ、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状を有している。第１コア内側面１６１の内径は、第２コア内側面１６２の内径よりも大きい。固定コア６０ｂは、第１コア内側面１６１と第２コア内側面１６２との間を接続するコア段差面１６３を有している。コア段差面１６３は、中心軸ＣＬを中心とした円環形状を有している。本実施形態では、第１コア内側面１６１と第２コア内側面１６２とコア段差面１６３とは、第２固定コア部材６２に設けられている。

ダンパ室２５ｂは、拡径部４３と第１コア内側面１６１とコア段差面１６３と延長部４６とによって区画されている。ダンパ室２５ｂ内は、第１コア内側面１６１と拡径部４３との間の隙間と、第２コア内側面１６２と延長部４６との間の隙間とを介してダンパ室２５ｂ外に連通している。

本実施形態では、ハウジング２０ｂの第１筒部材２１ｂの第２内側面１２２ｂと可動コア５０の小径部５７との間の隙間は、第１実施形態におけるハウジング２０の第１筒部材２１の第２内側面１２２と可動コア５０の小径部５７との間の隙間よりも広く設けられている。そのため、第２内側面１２２ｂと第１段差面１２４と軸部４１と小径部５７とによって区画された空間は、ダンパ室としての機能を有しない。本実施形態では、第２付勢部材８２は、この空間に配置されている。尚、ハウジング２０ｂ、第１実施形態と同じ構成であってもよい。つまり、第２内側面１２２ｂと第１段差面１２４と軸部４１と小径部５７とによって囲まれた空間は、第１実施形態と同じくダンパ室としての機能を有してもよいし、第２付勢部材８２は、第１実施形態と同じ位置に設けられてもよい。

燃料噴射弁１００ｂの開弁動作では、可動コア５０とニードル４０ｂとが＋Ｚ方向側に移動する際に、ダンパ室２５ｂの容積が縮小されるので、ダンパ室２５ｂによって可動コア５０とニードル４０ｂとが減速される。そのため、可動コア５０が固定コア６０ｂに衝突する際の衝撃が低減される。可動コア５０が固定コア６０ｂに衝突した後、ニードル４０ｂが可動コア５０から独立して移動する際に、ダンパ室２５ｂの容積がさらに縮小されて、ニードル４０ｂはさらに減速される。そのため、第１付勢部材８１に蓄えられる弾性エネルギは低減される。また、第１付勢部材８１によってニードル４０ｂが－Ｚ方向側に押し戻される際に、ダンパ室２５ｂの容積が拡大されるので、ニードル４０ｂは減速される。そのため、拡径部４３が可動コア５０の大径部５６に衝突する際の衝撃は低減される。

燃料噴射弁１００ｂの閉弁動作では、ニードル４０ｂと可動コア５０とが－Ｚ方向側に移動する際に、ダンパ室２５ｂの容積が拡大されるので、ダンパ室２５ｂによってニードル４０ｂと可動コア５０とは減速される。ニードル４０ｂが減速されるため、弁部４２が弁座３２に衝突する際の衝撃が低減される。可動コア５０が減速されるため、第２付勢部材８２に蓄えられる弾性エネルギは低減される。可動コア５０が第２付勢部材８２によって＋Ｚ方向側に押し戻されて大径部５６が拡径部４３に接触する際の衝撃が低減される。

この形態の燃料噴射弁１００ｂによれば、固定コア６０ｂの第１コア内側面１６１とニードル４０ｂの拡径部４３との間の隙間、および、固定コア６０ｂの第２コア内側面１６２とニードル４０ｂの延長部４６との間の隙間を介して燃料が出入りするダンパ室２５ｂによって開閉弁時の衝撃が低減される。ハウジング２０ｂにひずみが生じた場合であっても、ニードル４０ｂおよび固定コア６０ｂにはひずみがほとんど生じない。そのため、ハウジング２０にひずみが生じた場合であっても、第１コア内側面１６１と拡径部４３との間の隙間の大きさや、第２コア内側面１６２と延長部４６との間の隙間の大きさが変化して、ダンパ室２５ｂによる衝撃低減効果が低下することを抑制できる。

Ｃ．第３実施形態：
図６に示すように、第３実施形態の燃料噴射弁１００ｃでは、ハウジング２０ｃ内にシム２６が設けられており、ハウジング２０ｃの第１段差面１２４ｃではなく、シム２６の端面１２６によってダンパ室２５ｃが区画されていることが第１実施形態と異なる。その他の構成や開閉弁動作は、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。

図７に示すように、シム２６は、ハウジング２０ｃの第１筒部材２１ｃの第２内側面１２２ｃとニードル４０の軸部４１との間に設けられている。シム２６は、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状を有している。シム２６の内側には軸部４１が貫通しており、シム２６の内壁面には軸部４１が摺動する。本実施形態では、シム２６は、第２内側面１２２ｃに圧入によって固定されている。シム２６の＋Ｚ方向側の端面１２６は、可動コア５０の小径部５７の－Ｚ方向側の端面に対向する。ハウジング２０ｃの半径方向において、端面１２６は、ハウジング２０ｃ内における第１内側面１２１と第２内側面１２２ｃとの間に設けられている。端面１２６は、ハウジング２０ｃの第２内側面１２２ｃとシム２６の内壁面との間に生じる段差を接続するように設けられている。そのため、以下の説明では、端面１２６のことを第３段差面１２６と呼ぶ。

ダンパ室２５ｃは、第２内側面１２２ｃと第３段差面１２６と軸部４１と小径部５７とによって区画されている。ダンパ室２５ｃ内は、第２内側面１２２ｃと小径部５７との間の隙間と、軸部４１と可動コア５０の内壁面との間の隙間と、シム２６の内壁面と軸部４１との間の隙間とを介してダンパ室２５ｃ外に連通している。

この形態の燃料噴射弁１００ｃによれば、Ｚ方向におけるシム２６の位置を調節することによって、ダンパ室２５ｃの容積を容易に調節できる。そのため、ダンパ室２５ｃによる衝撃低減効果を簡易に調節できる。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ－１）上述した各実施形態の燃料噴射弁１００～１００ｃでは、第１内側面１２１と第２内側面１２２～１２２ｃとは、支持面９０よりも－Ｚ方向側に設けられている。これに対して、第２内側面１２２～１２２ｃが支持面９０と交差する位置に設けられ、第１内側面１２１が支持面９０よりも－Ｚ方向側に設けられてもよい。第２内側面１２２～１２２ｃが支持面９０よりも＋Ｚ方向側に設けられ、第１内側面１２１が支持面９０よりも－Ｚ方向側に設けられてもよい。第２内側面１２２～１２２ｃが支持面９０よりも＋Ｚ方向側に設けられ、第１内側面１２１が支持面９０と交差する位置に設けられてもよい。第１内側面１２１と第２内側面１２２～１２２ｃとが支持面９０よりも＋Ｚ方向側に設けられてもよい。

（Ｄ－２）上述した第１実施形態の燃料噴射弁１００、および、第３実施形態の燃料噴射弁１００ｃでは、第２付勢部材８２は、ダンパ室２５，２５ｃ外に配置されている。これに対して、第２付勢部材８２は、ダンパ室２５，２５ｃ内に配置されてもよい。

（Ｄ－３）上述した各実施形態の燃料噴射弁１００～１００ｃでは、ハウジング２０～２０ｃの第１筒部材２１～２１ｃと噴射ノズル３０とが別部材によって構成されている。これに対して、第１筒部材２１～２１ｃと噴射ノズル３０とが一つの部材で構成されてもよい。この場合、第１筒部材２１～２１ｃの－Ｚ方向側の端部に、噴孔３１と弁座３２とが設けられてもよい。

（Ｄ－４）上述した各実施形態の燃料噴射弁１００～１００ｃでは、可動コア５０は、互いに外径の異なる大径部５６と小径部５７とを有している。これに対して、可動コア５０は、互いに外径の異なる部分を有しなくてもよい。つまり、可動コア５０の外径は一定であってもよい。

（Ｄ－５）上述した各実施形態の燃料噴射弁１００～１００ｃでは、可動コア５０は、第１可動コア部材５１と第２可動コア部材５２とによって構成されている。これに対して、可動コア５０は、第１可動コア部材５１のみによって構成されてもよい。

（Ｄ－６）上述した各実施形態の燃料噴射弁１００～１００ｃでは、固定コア６０，６０ｂは、第１固定コア部材６１と第２固定コア部材６２とによって構成されている。これに対して、固定コア６０，６０ｂは、第１固定コア部材６１のみによって構成されてもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１１…アジャスティングパイプ、１２…燃料導入パイプ、１３…フィルタ、１４…導入口、１５…コネクタ、１６…端子、１７…ホルダ、１８…カバー、２０…ハウジング、２１…第１筒部材、２２…第２筒部材、２３…第３筒部材、２４…第４筒部材、２５…ダンパ室、２６…シム、３０…噴射ノズル、３１…噴孔、３２…弁座、４０…ニードル、４１…軸部、４２…弁部、４３…拡径部、４４…燃料通路、４５…連通孔、４６…延長部、５０…可動コア、５１…第１可動コア部材、５２…第２可動コア部材、５６…大径部、５７…小径部、６０…固定コア、６１…第１固定コア部材、６２…第２固定コア部材、７０…コイル、７１…ボビン、８１…第１付勢部材、８２…第２付勢部材、９０…支持面、９１…バックアップリング、９２…Ｏリング、１００…燃料噴射弁、１２１…第１内側面、１２２…第２内側面、１２３…第３内側面、１２４…第１段差面、１２５…第２段差面、１２６…第３段差面、１６１…第１コア内側面、１６２…第２コア内側面、１６３…コア段差面

Claims (6)

1. 燃料噴射弁（１００，１００ｃ）であって、
   長手方向（Ｚ）を有し、燃料を噴射するための噴孔（３１）が前記長手方向における一端に設けられた筒状のハウジング（２０，２０ｃ）と、
   前記ハウジング内に固定された固定コア（６０）と、
   前記固定コアよりも前記一端側に配置され、前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動可能な可動コア（５０）と、
   前記可動コアの移動に伴って前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動することによって前記噴孔を開閉するニードル（４０）と、
   前記可動コアを移動させる磁界を発生させるコイル（７０）と、
   を備え、
   前記ハウジングは、前記一端側から順に、前記ニードルが前記長手方向に沿って摺動する第１内側面（１２１）と、前記第１内側面よりも前記長手方向に交差する径方向の外側に設けられ、前記可動コアが前記長手方向に沿って摺動する第２内側面（１２２，１２２ｃ）と、前記固定コアが固定された第３内側面（１２３）と、を有し、
   前記ハウジング内における前記第１内側面と前記第２内側面との間に設けられた段差面（１２４，１２６）を有し、
   前記第２内側面と前記段差面と前記ニードルと前記可動コアとによって、前記燃料が封入されるダンパ室（２５，２５ｃ）が区画され、
   前記第２内側面は、前記第３内側面よりも前記径方向の内側に設けられている、燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
   前記燃料噴射弁が装着対象物（ＯＢ）に装着された装着状態において前記一端側から前記装着対象物に支持される支持面（９０）を有し、
   前記第２内側面は、前記長手方向において前記支持面と前記噴孔との間に設けられている、燃料噴射弁。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁（１００）であって、
   前記第２内側面と前記可動コアとの間に固定された筒状のシム（２６）を備え、
   前記段差面は、前記シムに設けられている、燃料噴射弁。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁であって、
   前記燃料は、気体燃料である、燃料噴射弁。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁であって、
   前記燃料は、水素燃料である、燃料噴射弁。
6. 燃料噴射弁（１００ｂ）であって、
   長手方向（Ｚ）を有し、燃料を噴射するための噴孔（３１）が前記長手方向における一端に設けられた筒状のハウジング（２０ｂ）と、
   前記ハウジング内に固定された筒状の固定コア（６０ｂ）と、
   前記固定コアよりも前記一端側に配置され、前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動可能な可動コア（５０）と、
   前記可動コアの移動に伴って前記ハウジング内を前記長手方向に沿って移動することによって前記噴孔を開閉するニードル（４０ｂ）と、
   前記可動コアを移動させる磁界を発生させるコイル（７０）と、
   を備え、
   前記ニードルは、前記一端側から順に、前記長手方向に沿って設けられた軸部（４１）と、前記軸部の外径よりも大きな外径を有する拡径部（４３）と、前記長手方向に沿って設けられ、前記拡径部の外径よりも小さな外径を有する延長部（４６）と、を有し、
   前記固定コアは、前記拡径部が摺動する第１コア内側面（１６１）と、前記第１コア内側面の内径よりも小さな内径を有し、前記延長部が摺動する第２コア内側面（１６２）と、前記固定コア内における前記第１コア内側面と前記第２コア内側面との間に設けられたコア段差面（１６３）と、を有し、
   前記拡径部と前記延長部と前記第１コア内側面と前記コア段差面によって、前記燃料が封入されるダンパ室（２５ｂ）が区画される、燃料噴射弁。

Images