(57)【要約】【課題】開弁応答性および閉弁応答性を確実に向上することが可能な燃料噴射弁を提供すること。【解決手段】可動コア３６に設けられコア間空間５２と燃料通路３２２とを連通する連通路５３の通路断面積の総和が、固定コア３５の内周面部３５１とニードル１４のストッパ２７の外周面部２７１との間に形成される隙間部５４の断面積よりも大きくなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングと、
前記ハウジング内の予め定める位置に固定させる筒状の固定コアと、
前記ハウジング内に設けられ、軸方向に往復変位することにより噴孔を開閉して前記噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
前記ハウジング内の前記固定コアより噴孔側において前記弁部材の周囲に筒状に設けられ、外周面部が前記ハウジングの内周面部に接しており、コイルに通電されることにより前記固定コアに磁気吸引される可動コアと、
前記弁部材の反噴孔側の端部において径外方向に鍔状に突設され、前記固定コアの内側にあって、前記可動コアの反噴孔側の面と接触可能なストッパと、を備え、
前記ハウジング内では、前記固定コアの内側の空間、前記弁部材の内部に形成された通路空間、および前記可動コアよりも噴孔側において前記ハウジングと前記弁部材との間に形成された空間、を含む空間が、前記噴孔に向かう燃料通路となっており、
前記固定コアの噴孔側の面および前記可動コアの反噴孔側の面の少なくともいずれかに軸方向に突出した凸部が設けられて、前記固定コアと前記可動コアとの間にコア間空間が形成されており、
前記固定コアおよび前記可動コアの少なくともいずれかには、前記コア間空間と前記燃料通路とを連通する連通路が形成され、
前記連通路の通路断面積が、前記固定コアの内周面部と前記ストッパの外周面部との間に形成される隙間部の断面積よりも大きいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記連通路は、前記可動コアに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記連通路は、複数設けられ、前記複数の連通路の通路断面積の総和が、前記隙間部の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記複数の連通路は、前記連通路が形成されたコアの軸を中心とする円周上に均等に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された燃料噴射弁がある。この燃料噴射弁は、筒状をなすハウジングである筒部材と、筒部材内に固定させる固定コアと、筒部材内の固定コアより噴孔側に設けられ、コイルに通電されることにより固定コアに磁気吸引される可動コアとを備えている。可動コアには、噴孔側に弁部材であるノズルニードルが固定されるとともに、反噴孔側の面には環状の突部が設けられており、可動コアと固定コアとの間には、突部の外周側にコア間空間である対向空間が形成されている。可動コアには、軸方向に貫通する連通路が形成されており、この連通路は、筒部材とノズルニードルとの間に形成される燃料通路と、上記対向空間とを連通している。
【０００３】
そして、コイルに通電されて可動コアが固定コアに吸引されると、対向空間内の燃料が連通路を通って燃料通路に流出するので、可動コアが固定コアに衝突する際の対向空間の圧力上昇が抑制され、可動コアが固定コアに速やかに当接して噴孔を全開状態とするノズルニードルの移動が速やかに完了するようになっている。一方、コイルへの通電が遮断されて可動コアが固定コアから離れる際には、対向空間内に燃料通路の燃料が連通路を通って流入するので、対向空間の圧力低下が抑制され、噴孔全開状態から閉状態に向かうノズルニードルの移動が速やかに開始されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１６８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、弁部材が可動コアを貫通して弁部材の反噴孔側の端部において径外方向に鍔状に突出したストッパが設けられ、ストッパが固定コアの内側にあって可動コアの反噴孔側の面と接触可能となっているとともに、弁部材の内部に燃料通路が形成されている燃料噴射弁に、上記従来技術のような可動コアに連通路を設ける構成を採用したときに、弁部材および可動コアの移動速度を充分に向上できない不具合を発生する場合があり、開弁応答性および閉弁応答性を確実に向上できないという問題がある。
【０００６】
本発明者らは、上記問題点に関して鋭意検討を行い、弁部材に設けたストッパが固定コアの内側にあることにより、弁部材および可動コアの移動位置に係わらず固定コアの内周面部とストッパの外周面部との間に比較的狭い隙間部が形成されることに着目し、この隙間部の影響を発現し難い連通路を設ければ、弁部材および可動コアの移動速度を確実に向上することが可能であることを見出した。
【０００７】
具体的には、弁部材および可動コアが閉弁位置から噴孔を全開状態とする全開位置にまで移動するとき、弁部材および可動コアが全開位置近傍にある開弁動作の終了時には、可動コアは固定コアに比較的速やかに当接して開弁動作を完了できるものの、閉弁位置から全開位置にまで移動するときには、連通路のサイズが小さいと隙間部を通って燃料通路に流出する燃料の流通抵抗が影響して、弁部材および可動コアの移動速度が充分に上昇しないことを見出した。
【０００８】
また、弁部材および可動コアが噴孔を全開状態とする全開位置から閉弁位置にまで移動するとき、弁部材および可動コアが全開位置近傍にある閉弁動作の開始時には、可動コアは固定コアから比較的速やかに離れて閉弁動作を開始できるものの、全開位置から閉弁位置にまで移動するときには、連通路のサイズが小さいと隙間部を通って燃料通路に流入する燃料の流通抵抗が影響して、弁部材および可動コアの移動速度が充分に上昇しないことを見出した。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、開弁応答性および閉弁応答性を確実に向上することが可能な燃料噴射弁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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
筒状のハウジングと、
ハウジング内の予め定める位置に固定させる筒状の固定コアと、
ハウジング内に設けられ、軸方向に往復変位することにより噴孔を開閉して噴孔からの燃料の噴射を断続する弁部材と、
ハウジング内の固定コアより噴孔側において弁部材の周囲に筒状に設けられ、外周面部がハウジングの内周面部に接しており、コイルに通電されることにより固定コアに磁気吸引される可動コアと、
弁部材の反噴孔側の端部において径外方向に鍔状に突設され、固定コアの内側にあって、可動コアの反噴孔側の面と接触可能なストッパと、を備え、
ハウジング内では、固定コアの内側の空間、弁部材の内部に形成された通路空間、および可動コアよりも噴孔側においてハウジングと弁部材との間に形成された空間、を含む空間が、噴孔に向かう燃料通路となっており、
固定コアの噴孔側の面および可動コアの反噴孔側の面の少なくともいずれかに軸方向に突出した凸部が設けられて、固定コアと可動コアとの間にコア間空間が形成されており、
固定コアおよび可動コアの少なくともいずれかには、コア間空間と燃料通路とを連通する連通路が形成され、
連通路の通路断面積が、固定コアの内周面部とストッパの外周面部との間に形成される隙間部の断面積よりも大きいことを特徴としている。
【００１１】
これによると、弁部材および可動コアが噴孔閉弁位置から全開位置まで移動するときには、隙間部よりも通路断面積が大きい連通路を介してコア間空間の燃料を燃料通路に流出させることができる。また、弁部材および可動コアが噴孔全開位置から閉弁位置まで移動するときには、隙間部よりも通路断面積が大きい連通路を介して燃料通路の燃料をコア間空間に流入させることができる。したがって、隙間部の燃料流通抵抗が大きくても、隙間部の燃料流通抵抗の影響を受け難く、弁部材および可動コアの移動速度を上昇させることができる。このようにして、開弁応答性および閉弁応答性を確実に向上することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、連通路は、可動コアに設けられていることを特徴としている。
【００１３】
これによると、可動コアが反噴孔側に移動してコア間空間の容積が減少するときには、可動コアよりも噴孔側の燃料通路容積が増大するので、連通路を介してコア間空間の燃料を燃料通路に流出させることが容易である。また、可動コアが噴孔側に移動してコア間空間の容積が増大するときには、可動コアよりも噴孔側の燃料通路容積が減少するので、連通路を介して燃料通路の燃料をコア間空間に流入させることが容易である。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明のように、連通路は、複数設けられ、複数の連通路の通路断面積の総和が、前記隙間部の断面積よりも大きいものとすることができる。連通路を複数設けることにより、連通路が単数の場合よりも連通路を設けたコアを小型化することが可能である。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明では、複数の連通路は、連通路が形成されたコアの軸を中心とする円周上に均等に配置されていることを特徴としている。
【００１６】
これによると、均等配置された複数の連通路を介してコア間空間と燃料通路との間での燃料の移動を速やかに行うことができるとともに、連通路を設けたコアを確実に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した一実施形態における燃料噴射弁であるインジェクタ１０の構造を示す断面図である。
【図２】インジェクタ１０の要部構造を示す断面図である。
【図３】可動コア３６の上面図である。
【図４】コイルへの通電状態とニードルおよび可動コア位置との関係を示すタイムチャートであり、（ａ）がコイル通電状態、（ｂ）がニードル・可動コア位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用した一実施形態のインジェクタ１０を示す断面図である。また、図２は、インジェクタ１０の要部構造を示す断面図であり、図３は、インジェクタ１０の可動コアの構造を示す上面図である。また、図４は、コイルへの通電状態とニードルおよび可動コア位置との関係を示すタイムチャートであり、（ａ）がコイル通電状態、（ｂ）がニードル・可動コア位置を示している。
【００２０】
図１に示すインジェクタ１０は、燃料噴射弁であって、たとえば直噴式のガソリンエンジンに適用される。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はエンジンヘッド（図示せず）に搭載される。
【００２１】
インジェクタ１０は、予め定める軸方向Ｚ（開閉方向）に延びる筒部材１１、筒部材１１の軸方向Ｚ一端部に設けられる入口部材１２、筒部材１１の軸方向Ｚ他端部に設けられるノズルホルダ１３、インジェクタ１０内部を軸方向Ｚへ往復移動可能に収容されるニードル１４、およびニードル１４を駆動する駆動部１５を有している。
【００２２】
以下、インジェクタ１０の方向として、筒部材１１が延びる方向を軸方向Ｚ（図１における上下方向）と称し、軸方向Ｚの一方を開弁方向Ｚ１（図１における上方、反噴孔側）と称し、軸方向Ｚの他方を閉弁方向Ｚ２（図１における下方、噴孔側）と称することがある。
【００２３】
筒部材１１は、軸方向Ｚへ概ね内径が同一の筒状に形成されている。筒部材１１は、磁性を有する磁性部１６および磁性を有しない非磁性部１７を有している。磁性部１６は、非磁性部１７よりも開弁方向Ｚ１に位置する。したがって閉弁方向Ｚ２に位置する筒部材１１の端部は、非磁性部１７となる。このような非磁性部１７は、磁性部１６とノズルホルダ１３との磁気的な短絡を防止する。磁性部１６および非磁性部１７は、たとえばレーザ溶接などにより一体に接続されている。また筒部材１１は、たとえば一体に成形した後、熱加工などにより一部を磁性化または非磁性化してもよい。
【００２４】
入口部材１２は、開弁方向Ｚ１に位置する筒部材１１の端部に設けられる。入口部材１２は、筒部材１１の内周側に圧入されている。入口部材１２は軸方向Ｚに貫通する燃料入口１８を有する。燃料入口１８には、燃料ポンプ（図示せず）から燃料が供給される。燃料入口１８には、燃料フィルタ１９が設けられる。燃料フィルタ１９は、燃料に含まれる異物を除去する。したがって燃料入口１８に供給された燃料は、燃料フィルタ１９を経由して筒部材１１の内周側に流入する。
【００２５】
ノズルホルダ１３は、閉弁方向Ｚ２に位置する筒部材１１の端部に設けられる。したがって筒部材１１とノズルホルダ１３とは、協働して筒状のハウジングを構成する。またノズルホルダ１３は、磁性を有する。したがって筒部材１１の非磁性部１７は、軸方向Ｚに関して、磁性部１６と磁性を有するノズルホルダ１３との間に位置する。ノズルホルダ１３は、筒状に形成される。
【００２６】
ノズルホルダ１３は、略同軸であり内径が互いに異なる大径部２０、中径部２１、小径部２２および取付部２３を有している。３つの径部２０〜２２のうち、大径部２０は、最も内径が大きく、次に中径部２１の内径が大きく、小径部２２は最も内径が小さい。また３つの径部２０〜２２の位置関係は、大径部２０が開弁方向Ｚ１の端部に位置し、小径部２２が閉弁方向Ｚ２の端部に位置し、中径部２１が軸方向Ｚの中央、すなわち大径部２０と小径部２２との間に位置する。大径部２０の内径は、筒部材１１の内径と略等しく、筒部材１１と略同軸となるように配置される。取付部２３は、閉弁方向Ｚ２に位置する小径部２２の端部に設けられる。したがってノズルホルダ１３の閉弁方向Ｚ２の端部は、取付部２３となる。取付部２３には、ノズルボディ２４が設けられる。
【００２７】
ノズルボディ２４は、筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などによりノズルホルダ１３の取付部２３に固定されている。ノズルボディ２４の内壁面は、閉弁方向Ｚ２に向かうにつれて内径が小さくなるように傾斜し、いわゆる尖鋭状に形成される。このようなノズルボディ２４の先端部には、ノズルボディ２４を軸方向Ｚに貫いて内壁面と外壁面とを連通する噴孔２５が形成される。また噴孔２５の周囲の内壁面は、弁座２９として機能する。
【００２８】
ニードル１４は、弁部材であって、筒部材１１、ノズルホルダ１３およびノズルボディ２４の内周側に軸方向Ｚへ往復移動可能に収容されている。ニードル１４は、軸方向Ｚへ往復変位することによって噴孔２５を開閉して、噴孔２５からの燃料の噴射を断続する。ニードル１４は、ノズルボディ２４と概ね同軸上に配置されている。ニードル１４は、軸部２６、ストッパ２７およびシール部２８を有している。ニードル１４は、軸部２６の一方の端部側すなわち燃料入口１８側（反噴孔側）の端部において径外方向に鍔状に（フランジ状に）突出するように設けられたストッパ２７を有している。また、ニードル１４は、軸部２６の他方の端部側すなわち燃料入口１８とは反対側（噴孔側）の端部にシール部２８を有している。シール部２８は、ノズルボディ２４に形成されている弁座２９に着座可能である。
【００２９】
また、ニードル１４には、内部に燃料が流通する流入孔３０および連通孔３１が形成される。具体的には、ニードル１４には、上流側通路である流入孔３０と、流入孔３０の下流側に接続する下流側通路である連通孔３１とが形成される。流入孔３０および連通孔３１からなる構成が、噴孔２５へ向かう燃料通路３２２に供給される燃料の供給通路である。
【００３０】
流入孔３０は、ニードル１４のストッパ２７形成位置から軸方向Ｚに沿って延びるように形成される。したがって開弁方向Ｚ１に位置する流入孔３０の上端部、すなわち供給通路の上流端は、開弁方向Ｚ１に開口する。また閉弁方向Ｚ２に位置する流入孔３０の下端部は、閉塞している。流入孔３０の下端部に臨む内壁には、ニードル１４の径方向に延び、流入孔３０と外方空間とを連通する連通孔３１が形成される。
【００３１】
ハウジングをなす筒部材１１およびノズルホルダ１３の内側では、後述する固定コア３５の内側の空間である燃料通路３２１、弁部材であるニードル１４の内部に形成された通路空間である流入孔３０および連通孔３１、および可動コア３６よりも噴孔側においてノズルホルダ１３とニードル１４との間に形成された空間である燃料通路３２２、を含む空間が、燃料入口１８から噴孔２５に向かう燃料の通路である燃料通路３２となっている。
【００３２】
これにより、燃料フィルタ１９を経由して筒部材１１の内周側に流下した燃料は、固定コア３５内側の燃料通路３２１を介してニードル１４に形成される流入孔３０に流入し、さらに流入孔３０の下端部に形成される連通孔３１から、ニードル１４の外方に導かれる。その後、燃料は、ニードル１４とノズルホルダ１３との間に形成される燃料通路３２２を流下し、噴孔２５側へ流入する。流入孔３０および連通孔３１からなる供給通路の構成については後述する。
【００３３】
次に、ニードル１４を駆動する駆動部１５に関して説明する。図２は、ニードル１４が着座している閉弁状態にあるインジェクタ１０の一部を拡大している断面図である。駆動部１５は、ニードル１４を軸方向Ｚに沿って駆動する。駆動部１５は、スプール３３、コイル３４、固定コア３５、磁性プレート５０、可動コア３６、コネクタ３７、第１スプリング３９および第２スプリング４６を有している。
【００３４】
スプール３３は、筒部材１１の外周側に設置されている。スプール３３は、樹脂で筒状に形成され、外周側にコイル３４が巻かれている。コイル３４は、通電されることによって固定コア３５に可動コア３６を吸引する磁力を発生する。コイル３４は、コネクタ３７の端子部３８に電気的に接続している。端子部３８は、コネクタ３７に装着される外部電気回路（図示せず）と電気的に接続され、外部電気回路によってコイル３４への通電状態が制御される。
【００３５】
固定コア３５は、筒部材１１を挟んでコイル３４の内周側であって、予め定める設置位置に固定される。固定コア３５は、例えば鉄などの磁性材料により筒状に形成され、筒部材１１の内周側に例えば圧入などにより固定されている。磁性プレート５０は、磁性材料から形成され、コイル３４の外周側を覆っている。
【００３６】
可動コア３６は、筒部材１１の内周側、およびノズルホルダ１３の大径部２０の内周側に軸方向Ｚへ往復移動可能に設置されている。可動コア３６は、例えば鉄などの磁性材料から筒状に形成されている。固定コア３５内には第１スプリング３９が配置されている。第１スプリング３９は、一方の端部がニードル１４に接しており、他方の端部がアジャスティングパイプ４０と接している。第１スプリング３９は、軸方向Ｚへ伸長する力を有している。そのため、可動コア３６およびニードル１４は、第１スプリング３９により弁座２９に着座する閉弁方向Ｚ２へ押し付けられる。アジャスティングパイプ４０は、固定コア３５の内周側に圧入されている。これにより、第１スプリング３９の荷重は、アジャスティングパイプ４０の圧入量を調整することにより調整される。コイル３４に通電していないとき、可動コア３６およびニードル１４は、閉弁方向Ｚ２へ押し付けられ、シール部２８は弁座２９に着座する。
【００３７】
このように駆動部１５は、固定コア３５および可動コア３６を有している。可動コア３６には、ニードル１４が挿入されている。すなわち、可動コア３６は、弁部材であるニードル１４の周囲に筒状に設けられている。可動コア３６は、径方向の中央部に軸方向Ｚへ貫く挿通孔が形成される。挿通孔に臨む内周面部（以下、「穴部」ということがある）４１は、内径がニードル１４の軸部２６の外径よりもやや大きく形成されている。そのため、ニードル１４は、穴部４１の内周側を軸方向Ｚへ移動可能である。
【００３８】
またニードル１４の軸部２６の外周面部４２は、可動コア３６の穴部４１と接触する。したがってニードル１４は、可動コア３６と接触した状態で軸方向Ｚに変位するので、ニードル１４と可動コア３６とは摺動する。これにより、ニードル１４は、可動コア３６との接触によって常に摺動抵抗（摩擦力）が生じた状態で、可動コア３６によって軸方向Ｚの移動が案内される。
【００３９】
また可動コア３６の径方向外側の外周面部４３は、筒部材１１の内周面部４４と接触している。本実施の形態では、筒部材１１の内周面部４４と接触する可動コア３６の外周面部４３は、残余の面部より径方向外方に突出する凸部４３である。凸部４３は、開弁方向Ｚ１に位置する可動コア３６の端部に設けられる。また凸部４３が筒部材１１と接触部分は、非磁性部１７から成る部位である。
【００４０】
したがって可動コア３６の凸部４３は、非磁性部１７の内周面部４４と接触した状態で軸方向Ｚに変位するので、可動コア３６と非磁性部１７とは摺動する。これにより、可動コア３６は、常に摺動抵抗（摩擦力）が生じた状態で、非磁性部１７によって軸方向Ｚの移動が案内される。
【００４１】
ニードル１４に設けられるストッパ２７は、開弁方向Ｚ１への可動コア３６の変位を規制する。ストッパ２７の外径は、穴部４１の内径よりも大きい。そのため、ニードル１４のストッパ２７は、開弁方向Ｚ１に位置する可動コア３６の端面部４５（以下、「可動コア３６の上端面部４５」ということがある）と接する。ストッパ２７と可動コア３６の上端面部４５とが接することにより、可動コア３６とニードル１４との間におけるニードル１４の弁座２９側（閉弁方向Ｚ２）への移動および可動コア３６の固定コア３５側への相対的な移動は制限される。これにより、ニードル１４のストッパ２７は、可動コア３６とニードル１４との過剰な相対移動を制限する。
【００４２】
またストッパ２７は、筒状の固定コア３５の内方側にて軸方向Ｚに沿って往復変位する。したがってストッパ２７の外径は、固定コア３５の内径よりも若干小さい。したがって、固定コア３５の内周面部３５１とストッパ２７の外周面部２７１との間には、円筒形状の隙間部５４が形成される。
【００４３】
可動コア３６の反噴孔側の面である上端面部４５には、内周側縁部に軸方向Ｚの開弁方向Ｚ１に突出した凸部５１が環状に設けられている。固定コア３５側に突出した凸部５１が設けられることによって、凸部５１の外周側には、固定コア３５の下端面部４９と可動コア３６の上端面部４５との間に、可動コア３５の変位位置に係わらずコア間空間５２が形成される。凸部５１を設けることによって固定コア３５と可動コア３６とが当接する際の当接面積を低減し、所謂スクイズ力を低減するようになっている。
【００４４】
そして、可動コア３６には、コア間空間５３と燃料通路３２２（ノズルホルダ１３とニードル１４との間の空間）とを連通する通路断面が円形状の連通路５３が形成されている。連通路５３は、可動コア３６に複数（本例では６つ）設けられており、それぞれの連通路５３は、可動コア３６を軸方向Ｚに貫通している。図３に上面図（図２図示上方から見た図）を示すように、複数の連通路５３は、可動コア３６の軸を中心とする円周状に均等に配置されている。連通路は４〜８個設けることが好ましい。
【００４５】
そして、連通路５３の通路断面積（軸方向Ｚに直交する断面の面積、本例では、複数の連通路５３の通路断面積の総和、本例では７．３ｍｍ２）が、固定コア３５の内周面部３５１とストッパ２７の外周面部２７１との間に形成される隙間部５４の断面積（軸方向Ｚに直交する断面の面積、本例では２．２ｍｍ２）よりも大きくなっている。
【００４６】
可動コア３６は、閉弁方向Ｚ２に位置する端部４８（以下、「可動コア３６の下端面部４８」ということがある）が弾性部材である第２スプリング４６と接している。第２スプリング４６は、軸方向Ｚへ伸長する力を有している。第２スプリング４６は、開弁方向Ｚ１に位置する端部が可動コア３６と接し、閉弁方向Ｚ２に位置する端部がノズルホルダ１３と接している。第２スプリング４６は、ノズルホルダ１３の大径部２０および中径部２１に収容されている。中径部２１と小径部２２との接続部分には、内径が互いに異なるので段差があり、閉弁方向Ｚ２に位置する第２スプリング４６の端部が当接する段差面部４７が形成される。中径部２１の内径は、第２スプリング４６の外径よりもやや大きくなるように選択される。このような中径部２１によって、第２スプリング４６の傾きおよび曲がりが低減される。したがって、第２スプリング４６の押し付け力を精密に維持することができる。
【００４７】
第２スプリング４６は、軸方向Ｚへ伸長する力を有している。そのため、可動コア３６は、第２スプリング４６によって応力を付勢され固定コア３５側（開弁方向Ｚ１）へ押し付けられている。可動コア３６には、第１スプリング３９からニードル１４を経由して閉弁方向Ｚ２への閉弁力ｆ１が加わり、第２スプリング４６から開弁方向Ｚ１への開弁力ｆ２が加わる。図２では、理解を容易にするため、実際に閉弁力ｆ１および開弁力ｆ２が作用する部位には図示せず、閉弁力ｆ１および開弁力ｆ２が作用する方向を図示する。
【００４８】
第１スプリング３９の押し付け力である閉弁力ｆ１は、第２スプリング４６の押し付け力である開弁力ｆ２よりも大きく設定される。そのため、コイル３４への通電が停止されている閉弁状態では、第１スプリング３９に接するニードル１４は、ストッパ２７に接する可動コア３６とともに第２スプリング４６の開弁力ｆ２に抗して噴孔２５側（閉弁方向Ｚ２）へ移動している。その結果、コイル３４への通電が停止されている閉弁状態では、ニードル１４のシール部２８は弁座２９に着座している。
【００４９】
前述したように、本実施形態のインジェクタ１０において、図２に示すように、ハウジングの一部をなすノズルホルダ１３は、大径部２０、中径部２１、小径部２２を有しており、大径部２０の内側に可動コア３６が配設されている。また、第２スプリング４６は、ノズルホルダ１３の大径部２０および中径部２１の内側に配設され、反噴孔側（開弁方向Ｚ１側）の端部が可動コア３６の下端面部４８に接して支持され、噴孔側（閉弁方向Ｚ２側）の端部がノズルホルダ１３の中径部２１と小径部２２との間の段差面部４７に接して支持されている。
【００５０】
ここで、大径部２０および中径部２１が大内径部であり、小径部２２が小内径部である。したがって、ハウジングの一部をなすノズルホルダ１３は、小内径部である小径部２２と、この小径部２２より反噴孔側に小径部２２よりも内径が大きい大内径部である中径部２１および大径部２０とを有し、小径部２２と弁部材であるニードル１４との間に噴孔２５に向かう燃料通路３２２が形成されるとともに、大内径部の一部である中径部２１と小内径部である小径部２２との間の段差面部４７が弾性部材である第２スプリング４６の噴孔側の端部を支持する座面となっている。
【００５１】
ニードル１４には、内部に燃料の供給通路である流入孔３０および連通孔３１が形成されている。上流側通路である流入孔３０は軸方向Ｚに延びており、流入孔３０の下流側に接続する下流側通路である連通孔３１は流入孔３０に対して交差する方向（本例では直交する方向）に延びている。連通孔３１は複数設けられており、本例ではニードル１４に連通孔３１を軸対称位置に２つ設けている。ニードル１４には、図２に図示した連通孔３１と、この連通孔３１に対して紙面表側に配設された図２では図示を省略した連通孔（図示した連通孔３１と同一形状の連通孔）とが形成されている。
【００５２】
図２から明らかなように、断面円形状の連通孔３１の直径（例えば１．４ｍｍ）は断面円形状の流入孔３０の直径（例えば１．６ｍｍ）より小さいものの、連通孔３１を複数設けることにより、流入孔３０断面積よりも連通孔３１の総断面積の方が大きくなっている。すなわち、供給通路は下流側通路の断面積が上流側通路の断面積よりも大きくなっている。
【００５３】
そして、複数の連通孔３１の下流端は、いずれも、軸方向Ｚにおけるノズルホルダ１３の段差面部４７と可動コア３６の噴孔２５側の端面（下端面部４８）との間となる部位に開口している。ニードル１４の連通孔３１は、弁開閉のための軸方向Ｚの往復変位に伴うニードル１４の変位位置に係わらず、下流端開口位置が、ノズルホルダ１３の段差面部４７と可動コア３６の噴孔２５側の端面（下端面部４８）との間となるように形成されている。
【００５４】
次に、上記の構成によりインジェクタ１０の作動について図４も参照して説明する。
【００５５】
先ず、開弁時の動作に関して説明する。コイル３４への通電が停止されているとき、固定コア３５と可動コア３６との間には磁気吸引力は発生しない。したがって、ニードル１４は、第１スプリング３９の押し付け力である閉弁力ｆ１によって閉弁方向Ｚ２に押圧されている。このとき、ニードル１４のストッパ２７は、可動コア３６の上端面部４５（本例では凸部５１のうち内周側の部分）に接している。そのため、可動コア３６は、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１と第２スプリング４６の押し付け力である開弁力ｆ２との差によってニードル１４とともに開弁状態のときよりも閉弁方向Ｚ２へ移動して、可動コア３６は固定コア３５と離れている。このようにニードル１４が開弁状態のときよりも閉弁方向Ｚ２へ移動することにより、ニードル１４のシール部２８は弁座２９に着座している。したがって、燃料は噴孔２５から噴射されない。この閉弁状態では、可動コア３６の下端面部４８は、段差面部４７とは離間した位置に停止している。
【００５６】
図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１で閉弁状態からコイル３４に通電すると、コイル３４に発生した磁界により磁性プレート５０、磁性部１６、可動コア３６、固定コア３５およびノズルホルダ１３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３５と可動コア３６との間には磁気吸引力が発生する。固定コア３５と可動コア３６との間に発生する磁気吸引力と第２スプリング４６の開弁力ｆ２との和が第１スプリング３９の閉弁力ｆ１よりも大きくなると、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ２にて可動コア３６は開弁方向Ｚ１への移動を開始する。このとき、可動コア３６の上端面部４５にストッパ２７が接しているニードル１４は、可動コア３６とともに開弁方向Ｚ１へ移動する。その結果、ニードル１４のシール部２８は、弁座２９から離れる。
【００５７】
燃料入口１８からインジェクタ１０の内部へ流入した燃料は、前述したように燃料フィルタ１９、入口部材１２の内周側、アジャスティングパイプ４０の内周側、固定コア３５の内周側（燃料通路３２１）、流入孔３０、連通孔３１、中径部２１の内周側（燃料通路３２２）、小径部２２の内周側（燃料通路３２２）を順次経由して、ノズルボディ２４の内周側に流入する。ノズルボディ２４に流入した燃料は、弁座２９から離れたニードル１４とノズルボディ２４との間を経由して噴孔２５へ流入する。これにより、噴孔２５から燃料が噴射される。
【００５８】
このように、可動コア３６には、磁気吸引力だけでなく第２スプリング４６の開弁力ｆ２も加わっている。そのため、コイル３４へ通電すると、発生した磁気吸引力により可動コア３６およびニードル１４は迅速に開弁方向Ｚ１へ移動する。
【００５９】
可動コア３６およびニードル１４が開弁方向Ｚ１へ移動しているとき、コア間空間５２の容積は徐々に減少していくが、可動コア３６よりも噴孔側の燃料通路３２２の容積が徐々に増大していくので、隙間部５４よりも通路断面積が大きい連通路５３を介して、コア間空間５２の燃料を燃料通路３２２に容易に流出させることができる。
【００６０】
したがって、コイル３４の通電に対するニードル１４の作動応答性を高めることができる。また、可動コア３６およびニードル１４を駆動するために必要な電磁吸引力は低減される。したがって、コイル３４など駆動部１５の小型化を図ることができる。
【００６１】
上述したように、閉弁状態から磁気吸引力が作用すると、可動コア３６およびニードル１４は、可動コア３６の上端面部４５とストッパ２７とが接することによって一体となって開弁方向Ｚ１へ移動する。可動コア３６およびニードル１４は、可動コア３６の上端面部４５（本例では凸部５１のうち外周側の部分）が固定コア３５の下端面部４９と衝突して噴孔２５を全開（最大開度）とする時刻ｔ３まで開弁方向Ｚ１へ移動する。可動コア３６が固定コア３５に衝突すると、可動コア３６とニードル１４とは軸方向Ｚへ相対移動可能であるので、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への慣性力によって、ストッパ２７が可動コア３６の上端面部４５から離間して、さらに開弁方向Ｚ１への移動を継続する。このようにストッパ２７が離間しても、ストッパ２７は第１スプリング３９と接触している状態が維持されるので、なんら他の部材にストッパ２７が衝突することはない。したがってニードル１４がバウンドすることなく、噴孔２５からの不規則な燃料の噴射は低減される。
【００６２】
また、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への慣性力によって開弁方向Ｚ１への移動を継続して、可動コア３６とストッパ２７とが離れると、ニードル１４には可動コア３６を経由した第２スプリング４６の開弁力ｆ２が加わらない。そのため、ニードル１４には、第１スプリング３９の押し付け閉弁力ｆ１のみが加わる。すなわち可動コア３６とニードル１４とが離れると、ニードル１４に対し閉弁方向Ｚ２へ加わる力が大きくなる。したがって、ニードル１４の開弁方向Ｚ１への過剰な移動が制限され、いわゆるオーバーシュートは低減される。
【００６３】
同様に、ニードル１４が開弁方向Ｚ１への慣性力によって開弁方向Ｚ１への移動を継続して、可動コア３６とニードル１４とが離れると、可動コア３６には第２スプリング４６の開弁力ｆ２および磁気吸引力が加わり、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１が加わらない。すなわち可動コア３６とストッパ２７とが離れると、可動コア３６に対し開弁方向Ｚ１へ加わる力が大きくなる。したがって、可動コア３６が固定コア３５に衝突すると、その衝撃により可動コア３６は閉弁方向Ｚ２へ跳ね返ることなく、時刻ｔ３から少なくともコイル３４が通電されている期間は固定コア３５に接触した状態が維持される。
【００６４】
可動コア３６が固定コア３５に衝突する時の衝撃力は、衝撃力に寄与する重量が低減されるため（可動コア３６分の重量のみとなるため）小さくなる。このように衝撃力が小さいために、可動コア３６は極めて跳ね返り難い。
【００６５】
さらに、ニードル１４がオーバーシュートして、ニードル１４に加わる力が第１スプリング３９の閉弁力ｆ１のみとなると、ニードル１４は開弁方向Ｚ１への移動速度が減少し、オーバーシュート量が最大となった後、閉弁力ｆ１によって閉弁方向Ｚ２へ移動を開始する。一方、可動コア３６は、磁気吸引力および第２スプリング４６の開弁力ｆ２によって固定コア３５に接触した状態であるので、ニードル１４が閉弁方向Ｚ２へ移動するとき、固定コア３５と接触している可動コア３６によって閉弁方向Ｚ２への移動が規制される。その結果、ニードル１４には再び磁気吸引力および第２スプリング４６の開弁力ｆ２が加わるので、ニードル１４は開弁状態を維持することができる。このように、可動コア３６とニードル１４とは相対的に移動可能であるため、ニードル１４のバウンドにともなう噴孔２５からの不規則な燃料の噴射は低減される。したがって、コイル３４への通電時間が短期間でも、噴孔２５から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。
【００６６】
次に閉弁時の動作に関して説明する。図４（ａ）に示すように、開弁状態（全開状態）からコイル３４への通電を時刻ｔ４で停止すると、固定コア３５と可動コア３６との間の磁気吸引力は消滅する。これにより、図４（ｂ）に示すように、ニードル１４は、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１によって可動コア３６とともに時刻ｔ５から閉弁方向Ｚ２へ移動を開始する。したがってニードル１４のシール部２８は再び弁座２９に着座し、燃料通路３２と噴孔２５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。
【００６７】
時刻ｔ４にてコイル３４への通電を停止したとき、可動コア３６およびニードル１４は第１スプリング３９の閉弁力ｆ１によって第２スプリング４６の開弁力ｆ２に抗して閉弁方向Ｚ２へ迅速に移動する。
【００６８】
可動コア３６およびニードル１４が閉弁方向Ｚ２へ移動しているとき、コア間空間５２の容積は徐々に増大していくが、可動コア３６よりも噴孔側の燃料通路３２２の容積が徐々に減少していくので、隙間部５４よりも通路断面積が大きい連通路５３を介して、燃料通路３３２の燃料をコア間空間５２に容易に流入させることができる。
【００６９】
ニードル１４のシール部２８が弁座２９に着座すると、ニードル１４は衝突の衝撃によって開弁方向Ｚ１へ跳ね返ろうとする。ここで、可動コア３６とニードル１４とは相対移動可能であるため、ニードル１４のシール部２８が弁座２９に着座しても、可動コア３６は閉弁方向Ｚ２へ向かう慣性力によって、そのまま閉弁方向Ｚ２への移動を継続し、可動コア３６とニードル１４とは離れる。
【００７０】
そのため、ニードル１４には第１スプリング３９の閉弁力ｆ１のみが加わり、可動コア３６には第２スプリング４６の開弁力ｆ２のみが加わる。したがって可動コア３６とニードル１４とが離れることによって、ニードル１４に作用する合力が閉弁力ｆ１のみになり、ニードル１４の開弁方向Ｚ１への跳ね返りが防止される。これにより、コイル３４への通電を停止すると、噴孔２５からの燃料の噴射は迅速に停止される。したがって、不規則な燃料の噴射が低減され、噴孔２５から噴射される燃料の噴射量を精密に制御することができる。
【００７１】
ニードル１４が弁座２９に衝突する時の衝撃力は、衝撃力に寄与する重量が低減されるため（ニードル１４分の重量のみとなるため）小さくなる。このように衝撃力が小さいために、ニードル１４は極めて跳ね返り難い。
【００７２】
また図４（ｂ）に示すように、ニードル１４が時刻ｔ６にて着座すると、ニードル１４に対して相対変位可能な可動コア３６は、閉弁方向Ｚ２への慣性力によって、可動コア３６を開弁方向Ｚ１に付勢する第２スプリング４６の開弁力ｆ２に打ち勝ち、さらに閉弁方向Ｚ２に過剰に変位、いわゆるアンダーシュートする。
【００７３】
可動コア３６がアンダーシュートして、可動コア３６に加わる力が第２スプリング４６の開弁力ｆ２のみとなると、可動コア３６は閉弁方向Ｚ２への移動速度が減少し、アンダーシュート量が最大となった後、開弁力ｆ２によって開弁方向Ｚ１へ移動を開始する。一方、ニードル１４は、第１スプリング３９の閉弁力ｆ１によってシール部２８が弁座２９に着座した状態である。開弁力ｆ２によって開弁方向Ｚ１へ移動する可動コア３６は、ニードル１４のストッパ２７により移動が規制されて停止し、次の開弁動作が開始可能な閉弁状態となる。
【００７４】
上述の構成および作動によれば、連通路５３の通路断面積の総和が、固定コア３５の内周面部３５１とニードル１４のストッパ２７の外周面部２７１との間に形成される隙間部５４の断面積よりも大きくなっている。したがって、ニードル１４および可動コア３６が噴孔２５閉弁位置から全開位置まで移動するときには、隙間部５４よりも通路断面積が大きい連通路５３を介して、コア間空間５２の燃料を燃料通路３２２に流出させることができる。また、ニードル１４および可動コア３６が噴孔２５全開位置から閉弁位置まで移動するときには、隙間部５４よりも通路断面積が大きい連通路５３を介して、燃料通路３２２の燃料をコア間空間５２に流入させることができる。このように、隙間部５４の通路断面積が比較的小さくて燃料流通抵抗が大きくても、隙間部５４の燃料流通抵抗の影響を受けずに、ニードル１４および可動コア３６を速やかに移動させることででき、開弁応答性および閉弁応答性を極めて向上することができる。
【００７５】
可動コア３６に連通路を設けていない場合には、コア間空間５２は、主に隙間部５４を介して燃料通路３２１と連通しているだけなので、ニードル１４および可動コア３６が移動するときには、隙間部５４の燃料流通抵抗の影響を受けて、例えば図４（ｂ）に破線で示す比較例のように移動速度が低下する。これに加えて、可動コア３６が噴孔全開位置近傍から固定コア３５に衝突する際には、可動コア３６と固定コア３５との当接部の通路断面積が隙間部５４の通路断面積より小さくなるため、コア間空間５２のダンパ効果により、図４（ｂ）に破線で示すようにニードル１４および可動コア３６が全開位置に到達するのに比較的時間を要する。可動コア３６が固定コア３５から離れる際には、可動コア３６と固定コア３５との当接部の通路断面積が隙間部５４の通路断面積より小さい状態が続くため、コア間空間５２のダンパ効果により、図４（ｂ）に破線で示すようにニードル１４および可動コア３６が全開位置から移動速度を上昇するまでに比較的時間を要する。
【００７６】
これに対して、本実施形態によれば、連通路５３の効果により、ニードル１４および可動コア３６が噴孔２５閉弁位置と全開位置との間で移動するときの移動速度を向上できるばかりでなく、可動コア３６が固定コア３５に当接する際や可動コア３６が固定コア３５から離れる際のコア間空間５２のダンパ効果を抑止して、開弁応答性および閉弁応答性を極めて向上することができる。
【００７７】
一方、可動コア３６に隙間部５４よりも通路断面積が小さい連通路（例えば、通路断面積の総和が隙間部５４よりも小さい複数の連通路）を設けた場合には、コア間空間５２は、隙間部５４および連通路を介して燃料通路３２１、３２２と連通しているが、ニードル１４および可動コア３６が移動するときには、隙間部５４および隙間部より通路断面積が小さい連通路の燃料流通抵抗の影響を受けて、例えば図４（ｂ）に二点鎖線で示す比較例のように移動速度が低下する。これに対して、本実施形態によれば、隙間部５４よりも通路断面積が大きい連通路５３の効果により、ニードル１４および可動コア３６が噴孔２５閉弁位置と全開位置との間で移動するときの移動速度を向上でき、開弁応答性および閉弁応答性を向上することができる。
【００７８】
また、可動コア３６が反噴孔側に移動してコア間空間５２の容積を減少するときには、減少する容積と同等の容積を可動コア３６よりも噴孔側の燃料通路３２２で増大し、可動コア３６が噴孔側に移動してコア間空間５２の容積を増大するときには、増大する容積と同等の容積を可動コア３６よりも噴孔側の燃料通路３２２で減少する。したがって、連通路５３を可動コア３６に設けることにより、連通路５３を介する燃料の流通移動が容易である。
【００７９】
また、可動コア３６に連通路５３を形成することで、可動コア３６の軸方向Ｚから見た投影面積を減少することができる。したがって、燃料油中で可動コア３６が軸方向Ｚに移動する際の抵抗を低減することができる。
【００８０】
また、連通路５３を複数設け、複数の連通路５３を可動コア３６の軸を中心に均等に配置している。したがって、連通路の１つあたりの直径を低減することによって可動コア３６の外径を小さくすることが可能であり、均等配置された複数の連通路５３を介してコア間空間５２と燃料通路３２２との間での燃料の移動を速やかに行うことができるとともに、可動コア３６の磁気特性を均一にすることが可能である。
【００８１】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００８２】
上記一実施形態では、連通路５３を可動コア３６に設けていたが、固定コア３５に設けるものであってもよいし、両コアに設けるものであってもよい。連通路は、コア間空間５２と燃料通路３２とを連通するものであればよい。例えば、固定コア３５に連通路を設ける場合には、連通路はコア間空間５２と燃料通路３２１とを連通するものであってもよいし、コア間空間５２と燃料通路３２１よりも上流側の燃料通路３２とを連通するものであってもよい。
【００８３】
また、上記一実施形態では、連通路５３は、可動コア３６に複数設けられて、軸中心に均等配置されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、コア外径寸法、燃料流通性、磁気特性等を満足するものであれば、単数であってもよいし、複数を不均等に配置するものであってもかまわない。
【００８４】
また、上記一実施形態では、連通孔は、可動コア３６に軸に平行に延びる貫通孔をなすように設けられていたが、これに限定されるものではない。例えば、軸に傾斜して設けられるものであってもよい。また、貫通孔構造ではなく、例えば、コアの外周面に溝構造として形成されるものであってもよい。
【００８５】
また、上記一実施形態では、凸部５１を可動コア３６の反噴孔側の面に設けて固定コア３５と可動コア３６との間にコア間空間５２を形成していたが、凸部を固定コア３５の噴孔側の面および可動コア３６の反噴孔側の面の少なくともいずれかに設けるものであればよい。
【００８６】
また、上記一実施形態では、筒部材１１とノズルホルダ１３とでハウジングを構成するものとしていたが、これに限定されるものではなく、例えば３部材以上でハウジングを構成するものであってもよい。
【００８７】
また、上記一実施形態では、インジェクタ１０は、直噴式のガソリンエンジンに適用されるものとしていたが、直噴式のガソリンエンジンに限るものではなく、ポート噴射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。
【符号の説明】
【００８８】
１０  インジェクタ（燃料噴射弁）
１１  筒部材（ハウジングの一部）
１３  ノズルホルダ（ハウジングの一部）
１４  ニードル（弁部材）
２５  噴孔
２７  ストッパ
３２  燃料通路
３４  コイル
３５  固定コア
３６  可動コア
５１  凸部
５２  コア間空間
５３  連通路
５４  隙間部
２７１  外周面部（ストッパ２７の外周面部）
３２２  燃料通路（燃料通路３２の一部）
３５１  内周面部（固定コア３５の内周面部）
【図１】
2010159677.tif 000003
【図２】
2010159677.tif 000004
【図３】
2010159677.tif 000005
【図４】
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