(57)【要約】【課題】体格を大きくすることなく、弁部材が開弁動作及び閉弁動作の際に周囲の部材に与える衝撃を低減する。【解決手段】可動コア５０は、固定コア６０との間でコア側ダンパ室５６を形成するアッパコア部５１と、ハウジング２０との間でハウジング側ダンパ室５７を形成するロアコア部５２と、アッパコア部５１とロアコア部５２との間に設けられているミドルコア部５３と、を有している。可動コア５０には、アッパコア部５１、ミドルコア部５３、ロアコア部５２を貫通し、コア側ダンパ室５６とハウジング側ダンパ室５７とを繋ぎ、可動コア５０の運動エネルギを減衰させるように燃料を通過させるダンパ流路５４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置であって、
燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔（３０）が設けられたハウジング（２０）と、
前記噴孔を開閉するように駆動される弁部材（４０）と、
前記弁部材を開弁方向に駆動する可動コア（５０，５０Ａ）と、
前記弁部材を閉弁方向に押し付けるスプリング（８１）と、
前記可動コアを前記開弁方向に吸引する固定コア（６０）と、
前記固定コアに吸引力を発生させる電磁気回路（７０）と、を備え
前記可動コアと前記固定コアとの間に設けられたコア側ダンパ室（５６）及び前記可動コアと前記ハウジングとの間に設けられたハウジング側ダンパ室（５７）が設けられており、
前記可動コアは、前記固定コアとの間で前記コア側ダンパ室を形成するアッパコア部（５１，５１Ａ）と、前記ハウジングとの間で前記ハウジング側ダンパ室を形成するロアコア部（５２，５２Ａ）と、前記アッパコア部と前記ロアコア部との間に設けられているミドルコア部（５３，５３Ａ）と、を有しており、
前記可動コアには、前記アッパコア部、前記ミドルコア部、及び前記ロアコア部を貫通し、前記コア側ダンパ室と前記ハウジング側ダンパ室とを繋ぎ、前記可動コアの運動エネルギを減衰させるように燃料を通過させるダンパ流路（５４，５５）が設けられている、燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
前記ロアコア部の一部が前記ミドルコア部及び前記アッパコア部を貫通して前記固定コアに臨むように設けられ、
前記ロアコア部に対して前記ミドルコア部が隙間嵌めで取り付けられ、前記ロアコア部に対して前記アッパコア部が締り嵌めで取り付けられることで、前記ミドルコア部が前記ロアコア部と前記アッパコア部との間で保持されている、燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射装置であって、
前記ロアコア部は、前記ミドルコア部と密接状態となる密接面が形成された鍔部と、前記鍔部の中央側から前記アッパコア部側に延びる円筒部と、を有しており、
前記円筒部が前記ミドルコア部及び前記アッパコア部を貫通するように設けられ、前記円筒部に対して前記ミドルコア部が隙間嵌めで取り付けられ、前記円筒部に対して前記アッパコア部が締り嵌めで取り付けられている、燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射装置であって、
前記アッパコア部は軟磁性材料によって形成され、前記ロアコア部は高硬度材料によって形成されており、
前記円筒部が前記アッパコア部よりも前記固定コア側に突出している、燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置であって、
前記ミドルコア部は高硬度材料によって形成されている、燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料噴射装置であって、
前記ダンパ流路は、前記可動コアが前記開弁方向に駆動される場合と前記可動コアが前記閉弁方向に駆動される場合とで減衰力を異ならせる、燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料噴射装置であって、
前記ダンパ流路に、前記可動コアの前記開弁方向における燃料通過量と前記閉弁方向における燃料通過量とを異ならせる減衰力変更部が設けられている、燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料噴射装置であって、
前記ダンパ流路は、オリフィスのみが設けられた定常ダンパ流路（５４）と、オリフィスと前記減衰力変更部とが設けられた可変ダンパ流路（５５）と、を有する、燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料噴射装置であって、
前記減衰力変更部は、逆止弁（５５３，５５５）を含んでいる、燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に燃料噴射装置には好適な燃料の噴射が求められる。好適な燃料の噴射を妨げる要因としては、燃料噴射装置の開弁動作及び閉弁動作の際に弁部材が他の部材と衝突することによる弁部材の跳ね返りがある。弁部材の跳ね返りは、排気状態の悪化に繋がる噴射量のばらつきを招く可能性がある。
【０００３】
弁部材が、開弁動作時に固定コアに衝突し、閉弁動作時には弁座に衝突することによって、固定コアや弁座へ衝撃荷重が加わることで発生した摩耗に起因する噴射量増加が生じる可能性もある。弁部材の跳ね返りは、弁部材が噴孔を開閉する際に衝突する他の部材に対して与える衝撃を低減することで抑制できる。
【０００４】
弁部材の跳ね返りを抑制する従来技術として、燃料噴射装置内にダンパ室及びオリフィスを設け、弁部材を減速する技術がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９７７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術では、燃料噴射装置の本体部内にダンパ室及びオリフィスが設けられている。ダンパ室及びオリフィスを本体部内に設けると、その設けた分だけ燃料噴射装置の体格増になる。
【０００７】
本開示は、体格を大きくすることなく、弁部材が開弁動作及び閉弁動作の際に周囲の部材に与える衝撃を低減する燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、燃料噴射装置であって、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔（３０）が設けられたハウジング（２０）と、噴孔を開閉するように駆動される弁部材（４０）と、弁部材を開弁方向に駆動する可動コア（５０，５０Ａ）と、弁部材を閉弁方向に押し付けるスプリング（８１）と、可動コアを前記開弁方向に吸引する固定コア（６０）と、固定コアに吸引力を発生させる電磁気回路（７０）と、を備えている。燃料噴射装置には、可動コアと固定コアとの間に設けられたコア側ダンパ室（５６）及び可動コアとハウジングとの間に設けられたハウジング側ダンパ室（５７）が設けられている。可動コアは、固定コアとの間でコア側ダンパ室を形成するアッパコア部（５１，５１Ａ）と、ハウジングとの間でハウジング側ダンパ室を形成するロアコア部（５２，５２Ａ）と、アッパコア部とロアコア部との間に設けられているミドルコア部（５３，５３Ａ）と、を有している。可動コアには、アッパコア部、ミドルコア部、及びロアコア部を貫通し、コア側ダンパ室とハウジング側ダンパ室とを繋ぎ、可動コアの運動エネルギを減衰させるように燃料を通過させるダンパ流路（５４，５５）が設けられている。
【０００９】
可動コアにダンパ流路を設けているので、ダンパ流路を通過する燃料の作用によって可動コアの運動エネルギを直接的に減衰させることができ、燃料噴射装置の体格を大きくすることなく弁部材が周辺部材に与える衝撃を低減することができる。可動コアは、アッパコア部、ミドルコア部、及びロアコア部の３つの部分を含むように構成しているので、それぞれの部分に求められる特性に応じたものとすることができる。アッパコア部は、固定コアと相対すると共に固定コアとの間でコア側ダンパ室を形成するので、固定コアに吸引されやすいような特性とすることができる。ロアコア部は、ハウジングとの間でハウジング側ダンパ室を形成するので、ハウジング側ダンパ室を形成するのに適した特性とすることができる。ミドルコア部は、アッパコア部とロアコア部との間に配置されるので、アッパコア部及びロアコア部と密接しダンパ流路を形成するのに適した特性とすることができる。
【００１０】
本開示では、ロアコア部の一部がミドルコア部及びアッパコア部を貫通して固定コアに臨むように設けられ、ロアコア部に対してミドルコア部が隙間嵌めで取り付けられ、ロアコア部に対してアッパコア部が締り嵌めで取り付けられることで、ミドルコア部がロアコア部とアッパコア部との間で保持されていることも好ましい。
【００１１】
この好ましい態様では、ミドルコア部及びアッパコア部を貫通するようにロアコア部を形成しているので、他の締結部材といったものを用いずに可動コアを形成することができる。アッパコア部は、ロアコア部との間にミドルコア部を配置しつつ締り嵌めでロアコア部に取り付けられるので、圧入といった手法でロアコア部と一体化することができる。ミドルコア部は隙間嵌めで取り付けられるので、ロアコア部との間で共摺りといった手法で、密接度を高めることができる。ミドルコア部とアッパコア部とは、ロアコア部に取り付ける前に共摺りといった手法で密接度を高めることができる。結果、可動コアを構成する３つの部分相互の密接度を高め、ダンパ流路の途中から燃料が漏れてしまうことを低減することができ、ダンパ流路の性能を確保することができる。
【００１２】
本開示では、ロアコア部は、ミドルコア部と密接状態となる密接面が形成された鍔部と、鍔部の中央側からアッパコア部側に延びる円筒部と、を有し、円筒部がミドルコア部及びアッパコア部を貫通するように設けられ、円筒部に対してミドルコア部が隙間嵌めで取り付けられ、円筒部に対してアッパコア部が締り嵌めで取り付けられることも好ましい。
【００１３】
この好ましい態様では、鍔部を設けているので、円筒部にミドルコア部を挿入することでミドルコア部を鍔部と当接させて位置決めをすることができる。鍔部には密接面が形成されているので、ミドルコア部との密接状態を実現することができる。アッパコア部は、ミドルコア部を鍔部との間で挟み込むように円筒部に挿入され、円筒部とは締嵌めで取り付けられるので、ミドルコア部と密接状態を確保しながら確実に取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、体格を大きくすることなく、弁部材が開弁動作及び閉弁動作の際に周囲の部材に与える衝撃を低減する燃料噴射装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態における燃料噴射装置の断面図である。
【図２】図２は、図１に示される可動コアまわりの拡大図である。
【図３】図３は、図２に示される可動コアの分解図である。
【図４】図４は、変形例である燃料噴射装置における可動コアまわりの拡大図である。
【図５】図５は、図４に示される可動コアの分解図である。
【図６】図６は、図４のＶＩ−ＶＩ断面を示す断面図である。
【図７】図７は、図４に示される可動コアをＶＩＩ方向から見た図である。
【図８】図８は、燃料噴射装置の効果を説明するためのグラフである。
【図９】図９は、図８における領域Ａを拡大したグラフである。
【図１０】図１０は、図８における領域Ｂを拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１７】
本実施形態に係る燃料噴射装置１の構成について、図１を参照しながら説明する。燃料噴射装置１は内燃機関の燃焼室に燃料を適切なタイミングで供給するための装置である。燃料噴射装置１は主な構成要素として、ハウジング２０、弁部材４０、可動コア５０、固定コア６０、コイル７０、第１スプリング８１、第２スプリング８２、を備えている。
【００１８】
ハウジング２０は、第１筒部材２１と、第２筒部材２２と、第３筒部材２３と、を有している。弁部材４０は、小径部４１と、大径部４２と、を有している。小径部４１には、シール部４１１と、燃料通路４１２と、孔４１３と、が設けられている。
【００１９】
可動コア５０は、アッパコア部５１と、ロアコア部５２と、ミドルコア部５３と、を有している。固定コア６０は、外側固定コア６１と、内側固定コア６２と、を有している。
【００２０】
第１筒部材２１は、一端の外径が他端に比べて大きくなるように形成されている。外径が小さいほうの端部には噴孔３０が設けられている。第１筒部材２１の中空部には、第１筒部材２１の一端から他端にかけて、小径部４１の一部が収容されている。噴孔３０を囲むように、弁部材４０が当接する弁座３１が設けられている。
【００２１】
第２筒部材２２は、第１筒部材２１の開弁方向側の端部にて第１筒部材２１と当接するように形成されている。第２筒部材２２の外径及び内径は、第１筒部材２１の開弁方向側の端部における外径及び内径とおよそ同一になっている。
【００２２】
第３筒部材２３は第２筒部材２２の開弁方向側の端部にて第２筒部材２２と当接するように形成されている。第３筒部材２３の外径及び内径は、第１筒部材２１の開弁方向側の端部における外径及び内径とおよそ同一になっている。
【００２３】
それぞれの部材の材料は、例えば、第１筒部材２１及び第３筒部材２３はフェライト系ステンレス等の磁性体、第２筒部材２２はオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料である。
【００２４】
弁部材４０は噴孔３０を開閉するように駆動される。噴孔３０へ向かう方向に弁部材４０が移動すると、弁部材４０は噴孔３０を閉じるように移動することから、弁部材４０から噴孔３０へと向かう方向を閉弁方向とする。閉弁方向とは反対の方向を開弁方向とする。  燃料噴射装置１の噴孔３０とは反対の端部には燃料をとりこむための導入口１４が設けられている。導入口１４側を供給側とし、噴孔３０側を噴出側とする。
【００２５】
弁部材４０において、小径部４１は噴出側の端部に設けられている。弁部材４０において、大径部４２は供給側の端部に設けられている。
【００２６】
シール部４１１は、弁座３１と当接する部分である。燃料通路４１２は、小径部４１の内部を供給側から噴出側に至るように形成される内部空間である。燃料通路４１２の噴出側端部に孔４４が設けられている。燃料通路４１２を通った燃料は、孔４４を通って噴孔３０に向かうように構成されている。
【００２７】
可動コア５０について、図２、図３を併せて参照しながら説明する。アッパコア部５１は略円筒状の部材である。ロアコア部５２は、鍔部５２１と、円筒部５２２と、を有している。鍔部５２１は、円筒部５２２の外周面が径方向に拡大されるように形成されている部分である。円筒部５２２は、鍔部５２１の中央側からアッパコア部５１側に延びるように設けられている。ミドルコア部５３は略円筒状の部材である。
【００２８】
ミドルコア部５３は、円筒部５２２に対して隙間嵌めで取り付けられるように形成されている。ミドルコア部５３は、円筒部５２２の外周面と摺動可能なように配置される。
【００２９】
アッパコア部５１は、円筒部５２２に対して締嵌めで取り付けられるように形成されている。アッパコア部５１は、円筒部５２２に対して圧入される。アッパコア部５１が円筒部５２２に取り付けられる態様は、圧入に限られず、いわゆる焼き嵌めや冷やし嵌めといった手法を用いてもよい。また、締嵌めではなく隙間嵌めとした上で、アッパコア部５１を円筒部５２２に対して溶接等で取り付けてもよい。
【００３０】
鍔部５２１には、ミドルコア部５３と密接状態で接する密接面５２３が設けられている。ミドルコア部５３には、鍔部５２１と密接状態で接する密接面５３１が設けられている。ミドルコア部５３には、アッパコア部５１と密接状態で接する密接面５３２が設けられている。密接面５３１と密接面５３２とは、円盤状であるミドルコア部５３のそれぞれ反対側の面として形成されている。アッパコア部５１には、ミドルコア部５３と密接状態で接する密接面５１１が設けられている。
【００３１】
可動コア５０を組み立てるにあたって、密接面５１１と密接面５３２とが密接状態となるように、共摺りといった手法でアッパコア部５１及びミドルコア部５３に対して平面度を上げる加工を行う。同様に、密接面５３１と密接面５２３とが密接状態となるように、共摺りといった手法でミドルコア部５３及びロアコア部５２に対して平面度を上げる加工を行う。
【００３２】
平面度を上げる加工を行った後、ロアコア部５２の円筒部５２２にミドルコア部５３を挿入する。円筒部５２２にミドルコア部５３を挿入した後、円筒部５２２にアッパコア部５１を圧入する。
【００３３】
可動コア５０には、アッパコア部５１、ミドルコア部５３、及びロアコア部５２を貫通するようにダンパ流路５４が設けられている。ダンパ流路５４は、連通路５４１と、連通路５４２と、オリフィス部５４３と、を有している。
【００３４】
連通路５４１は、アッパコア部５１に設けられている。連通路５４１は、アッパコア部５１の供給側と噴出側とを繋ぐように貫通している。
【００３５】
連通路５４２は、ロアコア部５２に設けられている。連通路５４２は、ロアコア部５２の鍔部５２１の供給側と噴出側とを繋ぐように貫通している。
【００３６】
オリフィス部５４３は、ミドルコア部５３に設けられている。オリフィス部５４３は、ミドルコア部５３の供給側と噴出側とを繋ぐように貫通している。オリフィス部５４３は、流路の途中が狭窄されており、燃料の流動抵抗を高めて減衰力を発生するように形成されている。
【００３７】
連通路５４１と、オリフィス部５４３と、連通路５４２とは、互いに連通するように配置され、ダンパ流路５４を形成している。図２及び図３では、１つのダンパ流路５４を例示しているが、ダンパ流路５４の設置数に特に制限は無く、求められる減衰力といった設計要件によって設置数が定められる。
【００３８】
本実施形態では、ミドルコア部５３にオリフィス部５４３を設けているが、設置場所はミドルコア部５３に限られるものではない。オリフィス部５４３は、アッパコア部５１やロアコア部５２の鍔部５２１に設けてもよい。
【００３９】
アッパコア部５１、ミドルコア部５３はフェライト系ステンレス等の軟磁性材料で形成されている。ロアコア部５２は、マルテンサイト系ステンレス等の金属材料で形成されている。ロアコア部５２には硬度を調整するために焼き入れ処理を施している。
【００４０】
固定コア６０は、略円筒状に形成されている。固定コア６０は、外側固定コア６１及び内側固定コア６２を有する。外側固定コア６１は第３筒部材２３と溶接され、ハウジング２０の内側に固定されている。
【００４１】
内側固定コア６２は、外側固定コア６１に対して閉弁方向側から圧入されている。内側固定コア６２の内側面の一部の内径は、弁部材４０の大径部４２の外径よりも大きくなっており、弁部材４０が摺動可能なように構成されている。内側固定コア６２の開弁方向側の端部から、アジャスティングパイプ１１が圧入されている。
【００４２】
外側固定コア６１は、フェライト系ステンレス等の軟磁性材料で形成されている。内側固定コア６２は、マルテンサイト系ステンレス等の金属材料で形成されている。内側固定コア６２は、所定の硬度を有するよう焼き入れ処理が施されている。内側固定コア６２の、ロアコア部５２における円筒部５２２と衝突する部位には窒化処理が施されている。
【００４３】
外側固定コア６１とアッパコア部５１との間には、コア側ダンパ室５６が設けられている。第１筒部材２１とロアコア部５２の鍔部５２１との間には、ハウジング側ダンパ室５７が設けられている。
【００４４】
コイル７０がボビン７１に巻き付けられ、電磁気回路を形成している。コイル７０を覆うように、ホルダ１５が設けられている。第３筒部材２３とホルダ１５の間にはカバー１６が設けられている。ホルダ１５とカバー１６は、フェライト系ステンレス等の磁性体材料によって形成され、電磁気回路の一部をなす。
【００４５】
導入口１４から噴射側に向かって、燃料導入パイプ１２が設けられている。燃料導入パイプ１２の噴射側の端部には、燃料中の異物を捕集するためのフィルタ１３が設けられている。フィルタ１３はアジャスティングパイプ１１と当接する。
【００４６】
第１スプリング８１は、一端が弁部材４０の大径部４２に当接し、他端がアジャスティングパイプ１１の一端に当接している。第１スプリング８１は、弁部材４０に、閉弁方向に押し付ける力を加える。第２スプリング８２は、一端がロアコア部５２の噴射側端面に当接し、他端は第１筒部材２１の内側段差面に当接している。第２スプリング８２は、可動コア５０に、開弁方向に押し付ける力を加える。
【００４７】
続いて、燃料噴射装置１の動作について説明する。燃料噴射装置１によって噴射される燃料は、燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入し、フィルタ１３、アジャスティングパイプ１１を通り、固定コア６０の中空部、弁部材４０の燃料通路４３、第１筒部材２１と弁部材４０との間を流通する。燃料噴射装置１の作動時には、コア側ダンパ室５６、ハウジング側ダンパ室５７は燃料で満たされた状態となる。
【００４８】
弁部材４０が、弁座３１から離隔する状態が開弁状態、弁座３１と当接する状態が閉弁状態である。弁部材４０が、開弁方向に駆動され閉弁状態から開弁状態へと遷移し、開弁方向への移動を終えるまでの動作を開弁動作とする。弁部材４０が、閉弁方向に駆動され開弁状態から閉弁状態へと遷移し、閉弁方向への移動を終えるまでの動作を閉弁動作とする。
【００４９】
弁部材４０は、内側固定コア６２の開弁方向側の端面と当接する位置まで移動することができる。弁部材４０が内側固定コア６２の開弁方向側の端面と当接するまで移動した状態を、フルリフトと称する。
【００５０】
弁部材４０が閉弁状態にある時，第１スプリング８１が弁部材４０を閉弁方向へ押し付けることにより、弁部材４０のシール部４１１と弁座３１が当接し、噴孔３０は閉じられた状態となっている。
【００５１】
コイル７０に電力が供給されると、コイル７０に磁力が生じる。コイル７０に磁力が生じると、外側固定コア６１、アッパコア部５１、第１筒部材２１、及び第３筒部材２３に磁気回路が形成される。これにより、外側固定コア６１とアッパコア部５１との間に、磁気吸引力が発生し、アッパコア部５１は開弁方向へと移動する。
【００５２】
アッパコア部５１の移動によって、ロアコア部５２及びミドルコア部５３も開弁方向へ移動する。ロアコア部５２の円筒部５２２は弁部材４０の大径部４２と当接しているため、ロアコア部５２の移動に伴って弁部材４０は開弁方向へと移動する。
【００５３】
閉弁状態においては、ロアコア部５２の鍔部５２１とハウジング２０の第１筒部材２１とが当接しているため、ハウジング側ダンパ室５７から燃料が押し出された状態になっている。一方、アッパコア部５１と外側固定コア６１とは離隔しているため、コア側ダンパ室５６には燃料が満たされた状態となっている。
【００５４】
弁部材４０の開弁方向への移動時には、コア側ダンパ室５６にある燃料が、ダンパ流路５４を通ってハウジング側ダンパ室５７へと流れる。ダンパ流路５４を通過する燃料が受ける抵抗が、減衰力として可動コア５０に加わる。可動コア５０は、移動方向とは反対方向へ向かう力を受けるので減速する。可動コア５０が減速されることで、可動コア５０の運動エネルギは減衰する。
【００５５】
開弁動作時には、弁部材４０は第１スプリング８１を圧縮しつつ、内側固定コア６２と摺動しながら移動する。弁部材４０の開弁方向への移動によって、開弁状態となり、噴孔３０から燃料噴射装置１内部の燃料が噴射される。可動コア５０の運動エネルギがダンパ流路５４によって減衰するため、弁部材４０の運動エネルギも減衰する。
【００５６】
弁部材４０は内側固定コア６２と衝突するまで開弁方向へと移動し、フルリフトとなり、移動を停止する。弁部材４０の運動エネルギは減衰されているので、弁部材４０が内側固定コア６２に衝突する際の衝撃力は減衰される。弁部材４０がフルリフトとなることで開弁動作が終了する。
【００５７】
閉弁動作時は、コイル７０への通電が停止され、コイル７０による磁気吸引力の発生が停止している。弁部材４０は、第１スプリング８１による閉弁方向への力を受けて閉弁方向へ移動する。弁部材４０は、内側固定コア６２と摺動しつつ、ロアコア部５２を閉弁方向へと押し付けることで、ロアコア部５２を閉弁方向へと移動させる。ロアコア部５２の移動によって、可動コア５０は閉弁方向へ移動する。
【００５８】
可動コア５０が閉弁方向へ移動すると、ハウジング側ダンパ室５７にある燃料が、ダンパ流路５４を通ってコア側ダンパ室５６へと流れる。ダンパ流路５４を通過する燃料が受ける抵抗が、減衰力として可動コア５０に加わる。可動コア５０は、移動方向とは反対方向へ向かう力を受けるので減速する。可動コア５０が減速されることで、可動コア５０の運動エネルギは減衰する。
【００５９】
可動コア５０が減速することで、弁部材４０は減速する。弁部材４０の運動エネルギも減衰する。減速されつつ移動する弁部材４０は、シール部４１１が弁座３１に着座すると、閉弁方向への移動を終える。弁部材４０の運動エネルギの減衰によって、弁部材４０が弁座３１に衝突する際の衝撃力は減衰される。弁座３１への着座により噴孔３０が閉じられ、閉弁状態となる。
【００６０】
本実施形態では、開弁動作時と閉弁動作時のいずれの場合においても、可動コア内に設けた連通路５４１とオリフィス部５４３を有するダンパ流路５４によって、可動コアの運動エネルギを減衰させることが可能となる。可動コアの運動エネルギの減衰によって、弁部材４０の運動エネルギが減衰する。
【００６１】
弁部材４０の運動エネルギが減衰するため、開弁動作時に弁部材４０が内側固定コア６２に衝突する際の衝撃を低減することができる。同様に閉弁動作時には弁部材４０が弁座３１に衝突する際の衝撃を低減することができる。
【００６２】
本実施形態における燃料噴射装置１は、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔３０が設けられたハウジング２０と、噴孔３０を開閉するように駆動される弁部材４０と、弁部材４０を開弁方向に駆動する可動コア５０と、弁部材４０を閉弁方向に押し付ける第１スプリング８１と、可動コア５０を開弁方向に吸引する固定コア６０と、固定コア６０に吸引力を発生させる電磁気回路を構成するコイル７０と、を備えている。燃料噴射装置１には、可動コア５０と固定コア６０との間に設けられたコア側ダンパ室５６及び可動コア５０とハウジング２０との間に設けられたハウジング側ダンパ室５７が設けられている。可動コア５０は、固定コア６０との間でコア側ダンパ室を形成するアッパコア部５１と、ハウジング２０との間でハウジング側ダンパ室５７を形成するロアコア部５２と、アッパコア部５１とロアコア部５２との間に設けられているミドルコア部５３と、を有している。可動コア５０には、アッパコア部５１、ミドルコア部５３、及びロアコア部５２を貫通し、コア側ダンパ室５６とハウジング側ダンパ室５７とを繋ぎ、可動コア５０の運動エネルギを減衰させるように燃料を通過させるダンパ流路５４が設けられている。
【００６３】
可動コア５０にダンパ流路５４を設けているので、ダンパ流路５４を通過する燃料の作用によって可動コア５０の運動エネルギを直接的に減衰させることができ、燃料噴射装置１の体格を大きくすることなく弁部材４０が周辺部材に与える衝撃を低減することができる。可動コア５０は、アッパコア部５１、ミドルコア部５３、及びロアコア部５２の３つの部分を含むように構成しているので、それぞれの部分に求められる特性に応じたものとすることができる。アッパコア部５１は、固定コア６０と相対すると共に固定コア６０との間でコア側ダンパ室５６を形成するので、固定コア６０に吸引されやすいような特性とすることができる。ロアコア部５２は、ハウジング２０との間でハウジング側ダンパ室５７を形成するので、ハウジング側ダンパ室５７を形成するのに適した特性とすることができる。ミドルコア部５３は、アッパコア部５１とロアコア部５２との間に配置されるので、アッパコア部５１及びロアコア部５２と密接しダンパ流路５４を形成するのに適した特性とすることができる。
【００６４】
本実施形態では、ロアコア部５２の一部がミドルコア部５３及びアッパコア部５１を貫通して固定コア６０に臨むように設けられ、ロアコア部５２に対してミドルコア部５３が隙間嵌めで取り付けられ、ロアコア部５２に対してアッパコア部５１が締り嵌めで取り付けられることで、ミドルコア部５３がロアコア部５２とアッパコア部５１との間で保持されている。
【００６５】
ミドルコア部５３及びアッパコア部５１を貫通するようにロアコア部５２を形成しているので、他の締結部材といったものを用いずに可動コア５０を形成することができる。アッパコア部５１は、ロアコア部５２との間にミドルコア部５３を配置しつつ締り嵌めでロアコア部５２に取り付けられるので、圧入といった手法でロアコア部５２と一体化することができる。ミドルコア部５３は隙間嵌めで取り付けられるので、ロアコア部５２との間で共摺りといった手法で、密接度を高めることができる。ミドルコア部５３とアッパコア部５１とは、ロアコア部５２に取り付ける前に共摺りといった手法で密接度を高めることができる。結果、可動コア５０を構成する３つの部分相互の密接度を高め、ダンパ流路５４の途中から燃料が漏れてしまうことを低減することができ、ダンパ流路５４の性能を確保することができる。
【００６６】
本実施形態では、ロアコア部５２は、ミドルコア部５３と密接状態となる密接面５１１が形成された鍔部５２１と、鍔部５２１の中央側からアッパコア部５１側に延びる円筒部５２２と、を有している。円筒部５２２がミドルコア部５３及びアッパコア部５１を貫通するように設けられ、円筒部５２２に対してミドルコア部５３が隙間嵌めで取り付けられ、円筒部５２２に対してアッパコア部５１が締り嵌めで取り付けられている。
【００６７】
鍔部５２１を設けているので、円筒部５２２にミドルコア部５３を挿入することでミドルコア部５３を鍔部５２１と当接させて位置決めをすることができる。鍔部５２１には密接面５２３が形成されているので、ミドルコア部５３との密接状態を実現することができる。アッパコア部５１は、ミドルコア部５３を鍔部５２１との間で挟み込むように円筒部５２２に挿入され、円筒部５２２とは締嵌めで取り付けられるので、ミドルコア部５３と密接状態を確保しながら確実に取り付けることができる。
【００６８】
本実施形態では、アッパコア部５１は軟磁性材料によって形成され、ロアコア部５２は高硬度材料によって形成されており、円筒部５２２がアッパコア部５１よりも固定コア６０側に突出している。
【００６９】
アッパコア部５１を軟磁性材料で形成することで、固定コア６０に引き付けられやすくすることができ、可動コア５０の可動性能が向上する。高硬度材料によって形成されている円筒部５２２がアッパコア部５１を貫通して固定コア６０側に突出するように構成することで、可動コア５０が固定コア６０に引き付けられた場合に、円筒部５２２を固定コア６０に当て、軟磁性材料によって形成されているアッパコア部５１を保護することができる。
【００７０】
本実施形態では、ミドルコア部５３は高硬度材料によって形成されていることも好ましい。
【００７１】
高硬度材料を用いることで、ミドルコア部５３と、アッパコア部５１及びロアコア部５２との密接状態をより高めることができる。密接状態が高まることで、ダンパ流路５４の気密性が高くなり、より確実にダンパ効果を得ることができる。
【００７２】
図１から図３を参照しながら説明した燃料噴射装置１は、開弁動作時と閉弁動作時とでダンパ流路５４が発生する減衰力が変わらないため、開弁動作時に可動コア５０に作用する減衰力と閉弁動作時に可動コア５０に作用する減衰力とが変わらないものである。図４から図７を参照しながら、開弁動作時に可動コアに作用する減衰力と閉弁動作時に可動コアに作用する減衰力が異なる態様について説明する。
【００７３】
図４から図７は、開弁動作時に可動コアに作用する減衰力と閉弁動作時に可動コアに作用する減衰力が異なる燃料噴射装置１Ａを説明するための図である。燃料噴射装置１の変形例である燃料噴射装置１Ａは、燃料噴射装置１にダンパ流路５５を追加したものであるので、この点について主に説明する。
【００７４】
燃料噴射装置１Ａの可動コア５０Ａは、アッパコア部５１Ａと、ロアコア部５２Ａと、ミドルコア部５３Ａと、を有している。可動コア５０Ａは、可動コア５０と同様のダンパ流路５４に加えて、ダンパ流路５５を有している。ダンパ流路５５は、連通路５５１と、オリフィス部５５２と、逆止弁流路５５３と、溝部分５５４と、逆止弁体５５５と、を有している。
【００７５】
図６に示されるように、連通路５５１は、アッパコア部５１Ａに２つ設けられている。連通路５５１は、アッパコア部５１Ａを開閉弁方向に貫通するように設けられている。連通路５５１は、コア側ダンパ室５６とミドルコア部５３Ａとを繋ぐように設けられている。
【００７６】
オリフィス部５５２は、ミドルコア部５３Ａに２つ設けられている。オリフィス部５５２は、ミドルコア部５３Ａを開閉弁方向に貫通するように設けられている。オリフィス部５５２は、連通路５５１との間で燃料を流通させることができるように、連通路５５１が設けられている位置に対応して配置されている。
【００７７】
逆止弁流路５５３は、ロアコア部５２Ａに１つ設けられている。逆止弁流路５５３は、ロアコア部５２Ａを開閉弁方向に貫通するように設けられている。逆止弁流路５５３は、ハウジング側ダンパ室５７とミドルコア部５３Ａとを繋ぐように設けられている。逆止弁流路５５３は、逆止弁体５５５が収まるように、ミドルコア部５３Ａ側が大径化された円錐形状をなしている。
【００７８】
溝部分５５４は、ミドルコア部５３Ａにおいて、ロアコア部５２Ａに対向する面から後退するように設けられている。溝部分５５３は、２つのオリフィス部５５２と逆止弁流路５５３とを繋ぐように設けられている。
【００７９】
逆止弁体５５５は、球状に形成されている。逆止弁体５５５は、ミドルコア部５３Ａとロアコア部５２Ａとの間に配置されている。逆止弁体５５５は、逆止弁流路５５３と溝部分５５４との間に配置されている。逆止弁体５５５は、開閉弁方向に移動可能なように配置されている。
【００８０】
燃料噴射装置１Ａの動作について説明する。弁部材４０が開弁動作を行うとき、可動コア５０Ａは開弁方向へ移動する。可動コア５０Ａが移動するのに伴って、コア側ダンパ室５６にある燃料が、ハウジング側ダンパ室５７へと流れる。
【００８１】
このように流れる燃料によって、逆止弁体５５５は閉弁方向へと押し付けられる。逆止弁体５５５が閉弁方向へと押し付けられ逆止弁流路５５３と当接することによって、ダンパ流路５５を通る燃料の流通が制限される。燃料は、ダンパ流路５４のみを通って可動コア５０Ａ内部を流れる。
【００８２】
可動コア５０Ａは、ダンパ流路５４から、閉弁方向へ向かう減衰力を受けることによって減速する。可動コア５０Ａが減速することで、弁部材４０の運動エネルギが減衰する。弁部材４０は、運動エネルギが減衰されつつ弁座３１に衝突する。
【００８３】
弁部材４０が閉弁動作を行うとき、可動コア５０Ａは閉弁方向へ移動する。可動コア５０Ａが移動するのに伴って、ハウジング側ダンパ室５７にある燃料が、コア側ダンパ室５６へと流れる。
【００８４】
このように流れる燃料によって、逆止弁体５５５は開弁方向へと押し付けられる。逆止弁体５５５が開弁方向へと移動すると、逆止弁流路５５３からは離隔して溝部分５５４に当接し、ダンパ流路５５は燃料が通過可能な状態となる。燃料は、ダンパ流路５４に加えて、ダンパ流路５５も通って可動コア５０Ａ内部を流れる。
【００８５】
可動コア５０Ａは、ダンパ流路５４及びダンパ流路５５から、開弁方向へ向かう減衰力を受けることによって減速する。可動コア５０Ａが減速することで、弁部材４０の運動エネルギが減衰する。弁部材４０は、運動エネルギが減衰されつつ内側固定コア６２の端面に衝突する。
【００８６】
燃料がダンパ流路５４，５５を通過する際に可動コア５０Ａから受ける抵抗の反作用が、弁部材４０を減速させるように作用する力となる。ダンパ流路５４，５５が発生する減衰力は、可動コア５０Ａ内部の燃料通過量に応じて変化する。
【００８７】
開弁動作では、ダンパ流路５４にのみ燃料が流通可能であり、ダンパ流路５５には燃料が流れない。閉弁動作では、ダンパ流路５４及びダンパ流路５５の双方に燃料が流通可能である。
【００８８】
開弁動作の場合、閉弁動作の場合に比較して流路断面積がダンパ流路５５の分だけ小さくなるため、燃料が可動コア５０Ａから受ける抵抗は閉弁動作の場合よりも大きくなる。このため、閉弁動作の場合よりも開弁動作の場合のほうが、可動コア５０Ａが受ける減衰力は大きくなる。
【００８９】
燃料噴射装置１Ａと従来の燃料噴射装置との比較を行う。図８（Ａ）は駆動信号のオンオフを表している。図８（Ｂ）はコイル７０への通電状態を表している。図８（Ｃ）は燃料の噴射率を表している。図８（Ｃ）においては、燃料噴射装置１Ａの燃料噴射率は実線で、従来の燃料噴射装置の燃料噴射率は破線で表している。
【００９０】
噴射率波形は、弁部材４０のリフト量により単位時間当たりの噴射量が決定されるため、弁部材４０のリフト量の波形と同傾向となる。
【００９１】
図９は、図８（Ｃ）の領域Ａを拡大して示す図であって、燃料噴射率の立ち上がりタイミングを合わせるようにし、弁部材４０が開弁動作をするときの燃料噴射率を示すものである。燃料噴射装置１Ａでは、燃料噴射率の増加が従来の燃料噴射装置の燃料噴射率の増加と比べて緩やかになっている。この燃料噴射率の変化は弁部材４０のリフト量が緩やかに上昇していることに起因するので、弁部材４０がダンパ流路５４によって減速されていることがわかる。
【００９２】
図１０は、図８（Ｃ）の領域Ｂを拡大して示す図であって、燃料噴射率の立ち下がりタイミングを合わせるようにし、弁部材４０が閉弁動作をするときの燃料噴射率を示すものである。燃料噴射装置１Ａでは、燃料噴射率の減少が従来の燃料噴射装置の燃料噴射率の減少と比べて緩やかになっている。この燃料噴射率の変化は弁部材４０のリフト量が緩やかに減少していることに起因するので、弁部材４０がダンパ流路５４及びダンパ流路５５によって減速されていることがわかる。
【００９３】
図９及び図１０に示されるように、燃料噴射装置１Ａの燃料噴射率と従来の燃料噴射装置の燃料噴射率との差異を比較すると、開弁動作時の差異のほうが大きくなっている。この差異は、開弁動作時にダンパ流路５４が発生するダンパ効果は、閉弁動作時にダンパ流路５４及びダンパ流路５５が発生するダンパ効果よりも大きいことに起因する。
【００９４】
燃料噴射装置１Ａにおいて、ダンパ流路５４，５５は、可動コア５０Ａが開弁方向に駆動される場合と可動コア５０Ａが閉弁方向に駆動される場合とで減衰力を異ならせることができる。
【００９５】
開弁方向と閉弁方向とで減衰力を異ならせることで、所望の開弁特性及び閉弁特性に合わせて可動コア５０Ａにおけるダンパ流路５４，５５を構成し、所望の開弁特性及び閉弁特性を得ることができる。本実施形態では、開弁方向の減衰力を閉弁方向の減衰力よりも高めるように構成したが、閉弁方向の減衰力を開弁方向の減衰力よりも高めるように構成することも可能である。
【００９６】
燃料噴射装置１Ａにおいては、ダンパ流路５５に、可動コア５０Ａの開弁方向における燃料通過量と閉弁方向における燃料通過量とを異ならせる減衰力変更部を設けている。ダンパ流路５５に減衰力変更部を設けることで、燃料を通過させながら可動コア５０Ａの挙動を所望のものとすることができる。
【００９７】
燃料噴射装置１Ａのダンパ流路は、オリフィスのみが設けられた定常ダンパ流路としてのダンパ流路５４と、オリフィスと減衰力変更部とが設けられた可変ダンパ流路としてのダンパ流路５５と、を有する。オリフィスによって燃料通過量を減少させるので、流路を狭窄するという簡便な手法で減衰力を得ることができる。定常ダンパ流路としてのダンパ流路５４と、可変ダンパ流路としてのダンパ流路５５とを併存させることで、ダンパ流路５４側における燃料流通を常に確保することができ、減衰力の調整が容易なものとなる。
【００９８】
燃料噴射装置１Ａにおいては、逆止弁流路５５３と逆止弁体５５５とを設けることで、減衰力変更部として機能させている。逆止弁流路５５３に逆止弁体５５５が密接することでダンパ流路５５に流れる燃料を実質的にゼロとし、逆止弁流路５５３から逆止弁体５５５が離隔することでダンパ流路５５に流れる燃料を確保することで、方向性に応じた減衰力の調整を確実に行うことができる。
【００９９】
尚、燃料噴射装置１Ａでは、ダンパ流路５５に逆止弁流路５５３及び逆止弁体５５５を設け、ダンパ流路５４と併存させたが、可動コアの減衰力調整はこの態様に限られるものではない。例えば、逆止弁流路５５３に逆止弁体５５５が近づいたとしても燃料流通を完全に遮断するのではなく、逆止弁流路５５３から逆止弁体５５５が離隔した場合よりも燃料流通を減じるようにすることも可能である。このようにすれば、ダンパ流路５４を併存させる必要がなく、ダンパ流路５５のみ設けることも可能である。
【０１００】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
２０：ハウジング
４０：弁部材
５０，５０Ａ：可動コア
５１，５１Ａ：アッパコア部
５２，５２Ａ：ロアコア部
５３，５３Ａ：ミドルコア部
５４，５５：ダンパ流路
６０：固定コア
５６：コア側ダンパ室
５７：ハウジング側ダンパ室
【図１】
2020118142.tif 000003
【図２】
2020118142.tif 000004
【図３】
2020118142.tif 000005
【図４】
2020118142.tif 000006
【図５】
2020118142.tif 000007
【図６】
2020118142.tif 000008
【図７】
2020118142.tif 000009
【図８】
2020118142.tif 000010
【図９】
2020118142.tif 000011
【図１０】
2020118142.tif 000012