(57)【要約】【課題】開弁バウンスを抑制することができる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】燃料噴射弁（５）は、ニードル（２０）と一体となってリフトする摺動部（３２）と、ニードルのリフト量を所定量に規制するリフト量規制部（７０）と、摺動部の基端側の面とリフト量規制部の先端側の面との間に存在する第１空間（１３０）に燃料を導く第１燃料通路（１１０ａ〜１１０ｅ）と、摺動部の先端側の面と凹部（１００）の底面との間に存在する第２空間（１３１）と第１空間とを連通するとともに通路途中に断面積が絞られた絞り部（１１５）を有する第２燃料通路（１１０ｆ）と、を備え、ニードルのリフト量が所定量になった場合に摺動部の基端側の面とリフト量規制部の先端側の面との間に隙間（１４０）が形成され、第２燃料通路の第１空間の側の開口部は、隙間が形成される部分に開口していることを特徴とする。【選択図】図２
2014231810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に噴孔を有するボディと、前記ボディの内部に配置されて前記ボディの先端側とは反対の側である基端側にリフトすることで前記噴孔からの燃料噴射を開始させるニードルと、を備える燃料噴射弁において、
前記ボディの内部に形成された凹部の内周面に摺動するように配置されて前記ニードルと一体となってリフトする摺動部と、
前記ニードルのリフト量が所定量になった場合に前記摺動部が当接することで前記ニードルのリフト量を前記所定量に規制するリフト量規制部と、
前記摺動部の前記基端側の面と前記リフト量規制部の前記先端側の面との間に存在する第１空間に燃料を導く第１燃料通路と、
前記摺動部の前記先端側の面と前記凹部の底面との間に存在する第２空間と前記第１空間とを連通するとともに通路途中に断面積が絞られた絞り部を有する第２燃料通路と、を備え、
前記摺動部の前記基端側の前記面および前記リフト量規制部の前記先端側の前記面の少なくとも一方の一部分に段差が設けられることで、前記ニードルのリフト量が前記所定量になった場合に前記摺動部の前記基端側の前記面と前記リフト量規制部の前記先端側の前記面との間に隙間が形成され、
前記第２燃料通路の前記第１空間の側の開口部は、前記隙間が形成される部分に開口していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記ニードルの前記基端側の端部には、アーマチャを有する磁気駆動部によって駆動されるピストンが接続され、
前記摺動部は、前記ピストンの前記アーマチャよりも前記先端側の一部が拡径した拡径部、または前記アーマチャによって構成されている請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第２燃料通路は前記摺動部に形成されている請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記ニードルの前記基端側の端部には、アーマチャを有する磁気駆動部によって駆動されるピストンが接続され、
前記摺動部は、前記ピストンの前記アーマチャよりも前記先端側の一部が拡径した拡径部によって構成されており、
前記第２燃料通路は、前記ボディの前記凹部の周囲を構成する部分と前記リフト量規制部とに形成され、
前記第２燃料通路の前記第１空間の側の開口部が前記リフト量規制部の前記先端側の前記面に開口し、前記第２燃料通路の前記第２空間の側の開口部が前記ボディの前記凹部の前記底面に開口している請求項１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、特に内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射弁として、例えば特許文献１には、噴孔が形成されたボディと、ボディの内部にリフト可能に配置されたニードル（特許文献１ではバルブと称されている）とを備える燃料噴射弁が知られている。特許文献１に係る燃料噴射弁によれば、ニードルの先端部がボディの弁座に当接することで噴孔からの燃料噴射を停止させ、ニードルがリフトすることでニードルの先端部がボディの弁座から離れた場合、噴孔からの燃料噴射が開始される。このようにして特許文献１に係る燃料噴射弁は、噴孔からの燃料噴射の停止および開始を行っている。
【０００３】
また特許文献１には、ニードルの先端部がボディの弁座に勢いよく衝突した場合に生じる反発力によって、ニードルがバウンス（ｂｏｕｎｃｅ）することが開示されている（以下、これを閉弁バウンスと称する）。そして特許文献１には、この閉弁バウンスの抑制を図る技術として、ニードルがボディの弁座に衝突する際の衝突速度を減少させるダンパーとしての機能を有するダンパー室をニードルの先端部近傍に設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ニードルがリフトした場合においても、例えばニードルを駆動するピストン等のようにニードルと一体となってリフトする部材が勢いよくボディの内部の所定箇所に衝突した場合、この衝突時の反発力によってニードルにバウンスが生じることが考えられる（以下、これを開弁バウンスと称する）。前述した特許文献１に係る技術は閉弁バウンスを抑制する技術であるため、この特許文献１に係る技術を応用しても開弁バウンスを抑制することは困難である。
【０００６】
本発明は、開弁バウンスを抑制することができる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】
【０００７】
本発明に係る燃料噴射弁は、先端部に噴孔を有するボディと、前記ボディの内部に配置されて前記ボディの先端側とは反対の側である基端側にリフトすることで前記噴孔からの燃料噴射を開始させるニードルと、を備える燃料噴射弁において、前記ボディの内部に形成された凹部の内周面に摺動するように配置されて前記ニードルと一体となってリフトする摺動部と、前記ニードルのリフト量が所定量になった場合に前記摺動部が当接することで前記ニードルのリフト量を前記所定量に規制するリフト量規制部と、前記摺動部の前記基端側の面と前記リフト量規制部の前記先端側の面との間に存在する第１空間に燃料を導く第１燃料通路と、前記摺動部の前記先端側の面と前記凹部の底面との間に存在する第２空間と前記第１空間とを連通するとともに通路途中に断面積が絞られた絞り部を有する第２燃料通路と、を備え、前記摺動部の前記基端側の前記面および前記リフト量規制部の前記先端側の前記面の少なくとも一方の一部分に段差が設けられることで、前記ニードルのリフト量が前記所定量になった場合に前記摺動部の前記基端側の前記面と前記リフト量規制部の前記先端側の前記面との間に隙間が形成され、前記第２燃料通路の前記第１空間の側の開口部は、前記隙間が形成される部分に開口していることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る燃料噴射弁によれば、ニードルがリフトした場合に、ニードルのリフト量が増大するほど第１空間の容積は減少し、第２空間の容積は増大する。このように、ニードルがリフトした場合に第２空間の容積が増大することで、第１空間の燃料は第２燃料通路を通過して第２空間に導かれる。このとき、第２燃料通路の絞り部によって第２燃料通路を通過する燃料の流量が絞られることから、第２空間の燃料圧力は第１空間の燃料圧力よりも小さくなる。この第２空間の燃料圧力と第１空間の燃料圧力との圧力差により、摺動部は先端側の方向の力を受ける。それにより、ニードルのリフト速度を低下させることができる。また、摺動部がリフト量規制部に当接する直前からリフト量規制部に当接する状態までの間においては、第１空間の容積が極めて小さくなる結果、第１空間の燃料が第２燃料通路に流入し難くなる。すなわち、この場合、第１空間は、絞り部としての機能を発揮することができる。それにより、第１空間による絞り効果と、第２燃料通路の絞り部による絞り効果との相乗効果によって、ニードルのリフト速度を大きく減少させることができる。それにより、摺動部が勢いよくリフト量規制部に衝突することが抑制されることから、開弁バウンスを抑制することができる。
【０００９】
また本発明に係る燃料噴射弁によれば、上述したように、前記摺動部の前記基端側の前記面および前記リフト量規制部の前記先端側の前記面の少なくとも一方の一部分に段差が設けられることで、前記ニードルのリフト量が前記所定量になった場合に前記摺動部の前記基端側の前記面と前記リフト量規制部の前記先端側の前記面との間に隙間が形成され、前記第２燃料通路の前記第１空間の側の開口部は、前記隙間が形成される部分に開口していることから、第１空間の容積が小さくなり過ぎて絞り効果が過大となりダンパー効果が失われてバネ性が強く現れることを防止することができる。
【００１０】
上記構成において、前記ニードルの前記基端側の端部には、アーマチャを有する磁気駆動部によって駆動されるピストンが接続され、前記摺動部は、前記ピストンの前記アーマチャよりも前記先端側の一部が拡径した拡径部、または前記アーマチャによって構成されていてもよい。上記構成において、前記第２燃料通路は前記摺動部に形成されていてもよい。
【００１１】
上記構成において、前記ニードルの前記基端側の端部には、アーマチャを有する磁気駆動部によって駆動されるピストンが接続され、前記摺動部は、前記ピストンの前記アーマチャよりも前記先端側の一部が拡径した拡径部によって構成されており、前記第２燃料通路は、前記ボディの前記凹部の周囲を構成する部分と前記リフト量規制部とに形成され、前記第２燃料通路の前記第１空間の側の開口部が前記リフト量規制部の前記先端側の前記面に開口し、前記第２燃料通路の前記第２空間の側の開口部が前記ボディの前記凹部の前記底面に開口していてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、開弁バウンスを抑制することができる燃料噴射弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は実施例１に係る燃料噴射弁の模式的断面図である。図１（ｂ）は燃料噴射弁の先端部を拡大した模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１に係る燃料噴射弁の第３ボディ部と第４ボディ部との接続部の近傍を拡大した模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）は、比較例に係る燃料噴射弁の制御指令値および比較例に係る燃料噴射弁のニードルのリフト量の時間変化を示す模式図である。図３（ｂ）は、実施例１に係る燃料噴射弁の制御指令値およびニードルのリフト量の時間変化を示す模式図である。
【図４】図４は実施例２に係る燃料噴射弁の模式的断面図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例２に係る燃料噴射弁の第３ボディ部と第４ボディ部との接続部の近傍を拡大した模式的断面図である。
【図６】図６は実施例３に係る燃料噴射弁の模式的断面図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例３に係る燃料噴射弁の第３ボディ部と第４ボディ部との接続部の近傍を拡大した模式的断面図である。
【図８】図８は実施例４に係る燃料噴射弁の模式的断面図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例３に係る燃料噴射弁の第３ボディ部と第４ボディ部との接続部の近傍を拡大した模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１に係る燃料噴射弁５について説明する。図１（ａ）は燃料噴射弁５の模式的断面図である。燃料噴射弁５は内燃機関に配置されている。この内燃機関の燃料としては、ガソリン、軽油、気体燃料（具体的には天然ガス、水素等）等、種々の燃料を用いることができる。本実施例においては、燃料の一例として気体燃料を用いることとする。燃料噴射弁５はボディ１０を備えている。また燃料噴射弁５は、ボディ１０の内部に、ニードル２０と、コマンドピストン３０と、コネクタ４０と、スプリング５０と、磁気駆動部６０と、ストッパプレート７０とを備えている。なお図１（ａ）において下方側はボディ１０の先端側であり、これとは反対側である上方側はボディ１０の基端側である。
【００１６】
ボディ１０は、第１ボディ部１１と、第１ボディ部１１の基端側の端部（以下、基端側の端部を基端部と称する）に接続した第２ボディ部１２と、第２ボディ部１２の基端部に接続した第３ボディ部１３と、第３ボディ部１３の基端部に接続した第４ボディ部１４とを備えている。第１ボディ部１１、第２ボディ部１２、第３ボディ部１３および第４ボディ部１４は、ボルト等の締結部材（図示せず）によって締結されている。第１ボディ部１１の先端側の端部（以下、先端側の端部を先端部と称する）には、ノズル形状を有したノズル部１５が形成されている。図１（ｂ）は燃料噴射弁５の先端部を拡大した模式的断面図である。なお図１（ｂ）はニードル２０が基端側にリフトした状態を示している。ボディ１０は、燃料が噴射される孔である噴孔１６をノズル部１５の先端部に有している。なお本実施例において、噴孔１６の数は複数である。但し噴孔１６の数は複数に限定されるものではなく、例えば一つでもよい。
【００１７】
図１（ａ）を参照して、ボディ１０は、その内部に、燃料溜室８０と、スプリング室９０と、凹部１００とを有している。本実施例に係る燃料溜室８０は、第１ボディ部１１の噴孔１６よりも基端側の部分に設けられている。燃料溜室８０は、噴孔１６から噴射される前の燃料を一時的に貯留する空間である。本実施例に係るスプリング室９０は、第３ボディ部１３の先端部と第２ボディ部１２とに亘る部分に形成されている。スプリング室９０は、スプリング５０およびコネクタ４０が配置される空間である。本実施例に係る凹部１００は、第３ボディ部１３の基端部に形成されている。なお本実施例に係る凹部１００は、有底円筒形状（底を有する円筒形状）を有している。凹部１００には、コマンドピストン３０の後述する拡径部３２が配置されている（この拡径部３２は後述する図２（ａ）等において説明する）。
【００１８】
またボディ１０は、その内部に複数の燃料通路、具体的には燃料通路１１０ａ〜燃料通路１１０ｈを有している。燃料通路１１０ａおよび燃料通路１１０ｂは第３ボディ部１３に設けられている。燃料通路１１０ａは、第３ボディ部１３の側面（図１（ａ）では右側面）に設けられた燃料入口１１１と、スプリング室９０とを連通している。燃料通路１１０ｂはスプリング室９０と燃料通路１１０ｃとを連通している。燃料通路１１０ｃはストッパプレート７０の内部に設けられている。燃料通路１１０ｄは、ストッパプレート７０の基端側の面と磁気駆動部６０の先端側の面との間に設けられた燃料通路である。燃料通路１１０ｅは、ストッパプレート７０とコマンドピストン３０との間に形成された燃料通路である。燃料通路１１０ｆは、コマンドピストン３０の後述する拡径部３２に設けられている。なお燃料通路１１０ｅおよび燃料通路１１０ｆについては、後述する図２（ａ）の説明の中で、改めて説明する。燃料通路１１０ｇは、燃料通路１１０ａの通路途中と、燃料溜室８０とを連通している。燃料通路１１０ｈは、燃料溜室８０と噴孔１６とを連通している。燃料入口１１１からボディ１０の内部に流入した燃料は燃料通路１１０ａを通過して、一部はスプリング室９０に流入し、残りは燃料通路１１０ｇを通過して燃料溜室８０に流入する。
【００１９】
ニードル２０は、ニードル２０の軸線２００に沿った方向（以下、軸線方向と称する）に移動することで噴孔１６からの燃料噴射の停止および開始を行う弁である。なおニードル２０は、後述するコマンドピストン３０によって駆動される。図１（ｂ）を参照して、ニードル２０が噴孔１６よりもボディ１０の基端側にリフトすることでニードル２０の先端部がノズル部１５の弁座１７から離れた場合、燃料通路１１０ｈによって燃料溜室８０と噴孔１６とが連通状態となるため、噴孔１６からの燃料噴射が開始される。一方、図１（ａ）に示すようにニードル２０の先端部が弁座１７に当接した場合（つまりリフト量がゼロとなった場合）、燃料通路１１０ｈが遮断される結果、燃料溜室８０と噴孔１６とが非連通状態となるため、噴孔１６からの燃料噴射は停止される。
【００２０】
コマンドピストン３０はニードル２０を駆動するピストンである。本実施例に係るコマンドピストン３０はニードル２０の基端部に接続している。またコマンドピストン３０の軸線はニードル２０の軸線２００と一致している。コネクタ４０は、ニードル２０とコマンドピストン３０とを連結する連結部としての機能を有する部材である。本実施例に係るニードル２０の基端部はフランジ２１になっており、コマンドピストン３０の先端部もフランジ３１になっている。そしてコネクタ４０は、フランジ２１の基端部の基端側の端面とフランジ３１の先端部の先端側の端面とが接触するようにフランジ２１およびフランジ３１を連結している。このようにコネクタ４０によってニードル２０とコマンドピストン３０とが接続されている結果、本実施例に係るニードル２０は、コマンドピストン３０が軸線方向に移動することでコマンドピストン３０と一体となって軸線方向に移動する。スプリング５０は、スプリング室９０のコネクタ４０よりも基端側に配置されている。スプリング５０は、コネクタ４０を先端側に付勢している。コネクタ４０がスプリング５０によって先端側に付勢される結果、コマンドピストン３０も先端側に付勢され、それによりニードル２０も先端側に付勢される。
【００２１】
磁気駆動部６０は、磁力を利用してコマンドピストン３０を駆動させる（具体的にはリフトさせる）部材である。本実施例に係る磁気駆動部６０は、第４ボディ部１４の内部に配置されている。なお本実施例に係る第４ボディ部１４は非磁性体によって構成されている。それにより、磁気駆動部６０からの磁束が第４ボディ部１４から漏洩することが抑制されている。本実施例に係る磁気駆動部６０は、コイル６１と、コイル６１を保持するボビン６２と、外周ステータ６３と、内部ステータ６４と、固定リング６５と、アーマチャ６６とを備えている。コイル６１は、電気が供給されることで磁気を発生する磁気発生部としての機能を有する部材である。コイル６１への電気供給および電気供給の停止は、制御装置としての機能を有するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：図示せず）が制御する。
【００２２】
内部ステータ６４および外周ステータ６３は、ボビン６２を保持する部材である。具体的には本実施例に係る内部ステータ６４は、外形の大きい大外形部の先端側に外形の小さい小外径部が接続した形状を有している。また外周ステータ６３は、内径の大きい大内径部の先端側に内径の小さい小内径部が接続した形状を有している。内部ステータ６４は、外周ステータ６３よりも基端側に位置している。内部ステータ６４の小外形部の外周面と外周ステータ６３の大内径部の内周面とによって、ボビン６２は保持されている。固定リング６５は、磁気駆動部６０の位置を固定するリングである。具体的には本実施例に係る固定リング６５は、第４ボディ部１４の内周面に固定されており、外周ステータ６３の先端側の面に係合することで外周ステータ６３の軸線方向の位置を固定している。
【００２３】
アーマチャ６６は、鉄心が内蔵された部材である。それによりアーマチャ６６は、コイル６１が磁気を発生した場合に、この磁気の力（すなわち磁力）に引き寄せられることでリフトする。本実施例に係るアーマチャ６６は円板状を有している。またアーマチャ６６は、外周ステータ６３の小内径部の内周面に摺動するように配置されている。コマンドピストン３０の基端部は、アーマチャ６６に接続している。それにより、アーマチャ６６およびコマンドピストン３０は一体となって軸線方向に変位する。コイル６１が磁気を発生することでアーマチャ６６がリフトした場合、アーマチャ６６に接続したコマンドピストン３０およびコマンドピストン３０に接続したニードル２０もリフトする。その結果、噴孔１６から燃料が噴射される。コイル６１による磁気の発生が停止した場合、スプリング５０の付勢力によって、コマンドピストン３０、ニードル２０およびアーマチャ６６は軸線方向で先端側に移動する。その結果、ニードル２０の先端部が弁座１７に当接し、噴孔１６からの燃料噴射が停止される。
【００２４】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、第３ボディ部１３と第４ボディ部１４との接続部の近傍を拡大した模式的断面図である。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）よりもリフト量が増大した状態を示している。図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して、本実施例に係るコマンドピストン３０は、アーマチャ６６に接続している基端部よりも先端側の一部が拡径している。コマンドピストン３０のこの拡径した部分を拡径部３２と称する。具体的には本実施例に係る拡径部３２は、コマンドピストン３０の基端部と先端部との間の部分のうち、第３ボディ部１３の基端部の近傍の箇所に形成されている。また本実施例に係る拡径部３２は、円板状に拡径している。拡径部３２は、凹部１００の内周面１０１に摺動するように配置されている。すなわち拡径部３２は、ボディ１０の凹部１００の内周面１０１に摺動するように配置されて、ニードル２０と一体となってリフトする摺動部としての機能を有する部材に相当する。本実施例に係る拡径部３２の基端側の面３３ａの一部には、段差１２０が設けられている。具体的には本実施例に係る段差１２０は、拡径部３２の面３３ａの外縁部に設けられている。
【００２５】
ストッパプレート７０は、ニードル２０のリフト量が所定量になった場合に、拡径部３２が当接することでニードル２０のリフト量を所定量に規定するリフト量規制部としての機能を有している。したがって本実施例において、拡径部３２がストッパプレート７０に当接したときのリフト量（すなわち所定量）が、リフト量の最大値（すなわち最大リフト量）となる。具体的には本実施例に係るストッパプレート７０は、第４ボディ部１４の先端部に配置されている。またストッパプレート７０は、リング形状を有している。ストッパプレート７０の中心の穴には、コマンドピストン３０が、この穴の内周面との間に所定距離の空間を有しつつ挿通している。このストッパプレート７０の穴の内周面とコマンドピストン３０の外周面との間に設けられた空間が、図１（ａ）において前述した燃料通路１１０ｅとなっている。図２（ｂ）を参照して、ニードル２０のリフト量が前述した所定量になった場合、拡径部３２の段差１２０がストッパプレート７０の先端側の面７１に当接している。このようにして本実施例に係るストッパプレート７０は、ニードル２０のリフト量を所定量に規制している。
【００２６】
図２（ａ）を参照して、拡径部３２の基端側の面３３ａとストッパプレート７０の先端側の面７１との間に存在する空間を第１空間１３０と称する。また拡径部３２の先端側の面３３ｂとボディ１０の凹部１００の底面１０２との間に存在する空間を第２空間１３１と称する。図１（ａ）において前述した燃料通路１１０ｆは、第１空間１３０と第２空間１３１とを連通するように、拡径部３２に形成されている。また燃料通路１１０ｆの通路途中には、断面積が絞られた絞り部１１５が設けられている。この絞り部１１５は、オリフィスとしての機能を有する部位である。
【００２７】
燃料通路１１０ａを通過してスプリング室９０に流入した燃料は、燃料通路１１０ｂ、燃料通路１１０ｃ、燃料通路１１０ｄおよび燃料通路１１０ｅを通過して第１空間１３０に流入する。また第２空間１３１には、第１空間１３０の燃料が燃料通路１１０ｆを通過して導かれる。すなわち、本実施例に係る燃料通路１１０ａ、燃料通路１１０ｂ、燃料通路１１０ｃ、燃料通路１１０ｄおよび燃料通路１１０ｅは、第１空間１３０に燃料を導く第１燃料通路に相当する。また、燃料通路１１０ｆは、第１空間１３０と第２空間１３１と連通するとともに通路途中に断面積が絞られた絞り部１１５を有する第２燃料通路に相当する。
【００２８】
図２（ｂ）を参照して、前述したように本実施例に係る拡径部３２の基端側の面３３ａの一部には段差１２０が設けられているため、ニードル２０のリフト量が所定量（最大リフト量）になった場合（つまり段差１２０がストッパプレート７０に当接した場合）、拡径部３２の基端側の面３３ａとストッパプレート７０の先端側の面７１との間に隙間１４０が設けられている。本実施例において段差１２０の高さは１０μｍ〜２０μｍである。そのため、隙間１４０の高さも１０μｍ〜２０μｍとなっている。また本実施例において、燃料通路１１０ｆの第１空間１３０の側の開口部（図２（ｂ）では基端側の開口部）は、隙間１４０が形成されている部分に開口している。具体的には本実施例に係る燃料通路１１０ｆの第１空間１３０の側の開口部は、拡径部３２の段差１２０が設けられている箇所以外の箇所、より具体的には拡径部３２の段差１２０よりも軸線２００に近い箇所に設けられている。
【００２９】
図２（ａ）を参照して、ニードル２０がリフトした場合、ニードル２０のリフト量が増大するほど第１空間１３０の容積は減少し、第２空間１３１の容積は増大する。このように、ニードル２０がリフトした場合に第２空間１３１の容積が増大することで、第１空間１３０の燃料は燃料通路１１０ｆを通過して第２空間１３１に導かれる。このとき、燃料通路１１０ｆの絞り部１１５によって燃料通路１１０ｆを通過する燃料の流量が絞られることから、第２空間１３１の燃料圧力は第１空間１３０の燃料圧力よりも小さくなる。この第２空間１３１の燃料圧力と第１空間１３０の燃料圧力との圧力差により、拡径部３２は先端側の方向の力を受ける。それにより、ニードル２０のリフト速度を低下させることができる。このように本実施例に係る燃料噴射弁５によれば、ニードル２０のリフト初期から中期においては、燃料通路１１０ｆの絞り部１１５による絞り効果によって、ニードル２０のリフト速度を低下させることができる。
【００３０】
また図２（ｂ）を参照して、ニードル２０のリフト終期の状態、具体的には拡径部３２の段差１２０がストッパプレート７０に当接する直前からストッパプレート７０に当接する状態においては、第１空間１３０の容積が極めて小さくなる結果、第１空間１３０の燃料が燃料通路１１０ｆに流入し難くなる。具体的には、第１空間１３０の高さが５０μｍ以下になると、第１空間１３０の燃料が燃料通路１１０ｆに流入し難くなると考えられる。すなわち、ニードル２０のリフト終期において第１空間１３０の容積が極めて小さくなった場合、第１空間１３０は、絞り部としての機能を発揮することができる。したがって、本実施例に係る燃料噴射弁５によれば、ニードル２０のリフト終期においては、第１空間１３０による絞り効果と、燃料通路１１０ｆの絞り部１１５による絞り効果との相乗効果によって、ニードル２０のリフト速度を大きく減少させることができる。それにより、拡径部３２が勢いよくストッパプレート７０に衝突することが抑制されることから、開弁バウンスを抑制することができる。
【００３１】
ところで、仮にニードル２０のリフト初期から終期の全体にかけてニードル２０のリフト速度を大幅に低下させることによっても、拡径部３２が勢いよくストッパプレート７０に衝突することを抑制できると考えられるため、開弁バウンスの抑制は可能と考えられる。しかしながら、この場合、ニードル２０のリフト速度が全体的に大幅に低下する結果、ニードル２０のリフト時の応答性が全体的に悪化してしまう。これに対して本実施例に係る燃料噴射弁５によれば、上述したように、リフト初期から中期にかけてニードル２０のリフト速度を大幅に減少させることなく、開弁バウンスを抑制することができる。したがって、本実施例に係る燃料噴射弁５によれば、ニードル２０のリフト初期から終期の全体にかけてニードル２０のリフト速度を大幅に低下させる場合に比較して、ニードル２０のリフト速度の低下を抑制しつつ開弁バウンスを抑制することができる。それにより、リフト時の応答性の悪化を抑制しつつ開弁バウンスを抑制することができる。
【００３２】
なお、上述した本実施例に係る燃料噴射弁５の開弁バウンスの抑制効果について、比較例と比較しつつ図を用いて視覚的に説明すると次のようになる。図３（ａ）は、比較例に係る燃料噴射弁の制御指令値および比較例に係る燃料噴射弁のニードルのリフト量の時間変化を示す模式図である。図３（ｂ）は、本実施例に係る燃料噴射弁５の制御指令値およびニードル２０のリフト量の時間変化を示す模式図である。なお比較例に係る燃料噴射弁は、本実施例に係るニードル２０のリフト終期における第１空間１３０による絞り効果が得られない燃料噴射弁である。具体的には比較例に係る燃料噴射弁は、拡径部の段差の高さが２００μｍ以上ある燃料噴射弁である。この場合、ニードルのリフト量が最大となった場合の第１空間の高さ（具体的には隙間の高さ）が２００μｍ以上となるため、比較例に係る第１空間は絞り部としての機能を発揮することができない。
【００３３】
図３（ａ）および図３（ｂ）の横軸（時間）において、ｔ０はニードルのリフトを開始させる（すなわち噴孔を開にする）との制御指令がＥＣＵから磁気駆動部に対して付与された時刻であり、具体的には磁気駆動部のコイルへの通電が開始された時刻である。ｔ１は、ニードルがリフトを開始した時刻（すなわち燃料噴射が開始された時刻）である。ｔ２は、ニードルを先端側に移動させる（つまり噴孔を閉にする）との制御指令がＥＣＵから磁気駆動部に対して付与された時刻であり、具体的にはコイルへの通電が停止された時刻である。ｔ３は、ニードルの先端部が弁座に当接することでリフト量がゼロになった時刻（すなわち燃料噴射が停止した時刻）である。
【００３４】
図３（ａ）を参照して比較例に係る燃料噴射弁の場合、リフト終期における第１空間の絞り効果が得られないため、ニードルのリフト時に拡径部の段差がストッパプレートに勢いよく衝突する結果、開弁バウンスが生じている。これに対して、図３（ｂ）を参照して、本実施例に係る燃料噴射弁５は、第１空間１３０の絞り効果が得られるため、ニードル２０のリフト時において拡径部３２の段差１２０がストッパプレート７０に勢いよく衝突することが抑制される結果、開弁バウンスの発生が抑制されている。
【００３５】
なお本実施例において、段差１２０は拡径部３２の一部に設けられているが、段差１２０の構成はこれに限定されるものではない。例えば段差１２０は、拡径部３２ではなく、ストッパプレート７０の先端側の面７１の一部に設けられていてもよい。あるいは拡径部３２の面３３ａの一部およびストッパプレート７０の面７１の一部の両方に段差１２０が設けられていてもよい（なお、この構成の一例は後述する実施例３で説明する）。すなわち、本実施例に係る燃料噴射弁５は、拡径部３２の基端側の面３３ａおよびストッパプレート７０の先端側の面７１の少なくとも一方の一部分に設けられていればよい。
【００３６】
本実施例に係る燃料噴射弁５によれば、段差１２０を備えることにより、リフト終期において第１空間１３０の絞り効果が過大になってダンパー効果が失われバネ性が強く現れることを防止することができる。
【実施例２】
【００３７】
続いて本発明の実施例２に係る燃料噴射弁５ａについて説明する。図４は燃料噴射弁５ａの模式的断面図である。燃料噴射弁５ａは、実施例１に係る拡径部３２およびストッパプレート７０を備えていない。燃料噴射弁５ａは、実施例１に係るアーマチャ６６に代えてアーマチャ６６ａを備えている。燃料噴射弁５ａは、第１空間１３０に代えて第１空間１３０ａを備え、第２空間１３１に代えて第２空間１３１ａを備えている。燃料噴射弁５ａは、実施例１に係る燃料通路１１０ｂ、燃料通路１１０ｃ、燃料通路１１０ｄおよび燃料通路１１０ｅを備えておらず、代わりに燃料通路１１０ｉを備えている。以上の点において本実施例に係る燃料噴射弁５ａは、主として実施例１に係る燃料噴射弁５と異なっている。
【００３８】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、燃料噴射弁５ａの第３ボディ部１３と第４ボディ部１４との接続部の近傍を拡大した模式的断面図である。なお、図５（ｂ）は図５（ａ）よりもリフト量が増大した状態を示している。図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して、本実施例に係るアーマチャ６６ａは、実施例１に係るアーマチャ６６よりも軸線方向の高さが全体的に厚くなっている。そしてアーマチャ６６ａは、外周ステータ６３の内周面に摺動するのみならず、第３ボディ部１３の凹部１００の内周面１０１にも摺動するように配置されている。すなわち本実施例に係るアーマチャ６６ａは、ボディ１０の凹部１００の内周面１０１に摺動するように配置されて、ニードル２０と一体となってリフトする摺動部としての機能をさらに有している。
【００３９】
また図５（ａ）を参照して、本実施例に係るアーマチャ６６ａの基端側の面６８ａには段差１２０ａが形成されている。図５（ｂ）を参照して、ニードル２０のリフト量が所定量になった場合、アーマチャ６６ａの段差１２０ａは内部ステータ６４の先端側の面６７に当接する。それにより、ニードル２０のリフト量は所定量に規制される。すなわち本実施例に係る内部ステータ６４は、ニードル２０のリフト量が所定量になった場合に摺動部（アーマチャ６６ａ）が当接することでニードル２０のリフト量を所定量に規定するリフト量規制部としての機能を兼務している。
【００４０】
なお、このように本実施例に係る段差１２０ａはアーマチャ６６ａに設けられているが、段差１２０ａの構成はこれに限定されるものではない。例えば段差１２０ａは、アーマチャ６６ａではなく、内部ステータ６４の先端側の面６７の一部に設けられていてもよい。あるいはアーマチャ６６ａの面６８ａの一部および内部ステータ６４の面６７の一部の両方に段差１２０ａが設けられていてもよい。すなわち、本実施例に係る燃料噴射弁５ａは、アーマチャ６６ａの基端側の面６８ａおよび内部ステータ６４の先端側の面６７の少なくとも一方の一部分に設けられていればよい。
【００４１】
図５（ａ）を参照して、本実施例に係る第１空間１３０ａは、アーマチャ６６ａの基端側の面６８ａと内部ステータ６４の先端側の面６７との間に存在する空間である。また本実施例に係る第２空間１３１ａは、アーマチャ６６ａの先端側の面６８ｂと凹部１００の底面１０２との間に存在する空間である。なお本実施例においても、実施例１と同様に、段差１２０ａの高さは１０μｍ〜２０μｍの値である。そのため、図５（ｂ）に示すように、ニードル２０のリフト量が前述した所定量（最大リフト量）になった場合（つまり段差１２０ａが内部ステータ６４に当接した場合）、アーマチャ６６ａの基端側の面６８ａと内部ステータ６４の先端側の面６７との間に隙間１４０が設けられている。
【００４２】
また実施例１においてストッパプレート７０に形成されていた燃料通路１１０ｆは、本実施例においてはアーマチャ６６ａに形成されている。なお本実施例においても燃料通路１１０ｆの第１空間１３０ａの側の開口部は、アーマチャ６６の段差１２０ａが設けられている箇所以外の箇所に設けられており、その結果、この燃料通路１１０ｆの第１空間１３０ａの側の開口部は隙間１４０が形成される部分に開口している。
【００４３】
図４を参照して、燃料通路１１０ｉはコマンドピストン３０の内部に設けられている。具体的には燃料通路１１０ｉは、スプリング室９０の燃料を第１空間１３０ａに導くようにコマンドピストン３０の内部に設けられている。すなわち、本実施例においては、燃料通路１１０ａおよび燃料通路１１０ｉが、燃料を第１空間１３０ａに導く第１燃料通路に相当する。なお本実施例においても、実施例１と同様に、燃料通路１１０ｆは、第１空間１３０ａと第２空間１３１ａとを連通するとともに通路途中に絞り部１１５を有する第２燃料通路に相当する。
【００４４】
本実施例に係る燃料噴射弁５ａにおいても、ニードル２０がリフトした場合に、第１空間１３０ａの燃料は燃料通路１１０ｆを通過して第２空間１３１ａに導かれる。このとき、燃料通路１１０ｆの絞り部１１５によって燃料通路１１０ｆを通過する燃料の流量が絞られることから、第２空間１３１ａの燃料圧力は第１空間１３０ａの燃料圧力よりも小さくなる。それにより、ニードル２０のリフト速度を低下させることができる。すなわち本実施例に係る燃料噴射弁５ａにおいても、ニードル２０のリフト初期から中期においては、燃料通路１１０ｆの絞り部１１５による絞り効果によって、ニードル２０のリフト速度を低下させることができる。また、ニードル２０のリフト終期においては、第１空間１３０ａの容積が極めて小さくなる結果、第１空間１３０ａが絞り部としての機能を発揮することができる。それにより、ニードル２０のリフト終期においては、第１空間１３０ａによる絞り効果と燃料通路１１０ｆの絞り部１１５による絞り効果との相乗効果によって、ニードル２０のリフト速度を大きく減少させることができる。その結果、アーマチャ６６ａが勢いよく内部ステータ６４に衝突することが抑制されることから、開弁バウンスを抑制することができる。
【実施例３】
【００４５】
続いて本発明の実施例３に係る燃料噴射弁５ｂについて説明する。図６は燃料噴射弁５ｂの模式的断面図である。燃料噴射弁５ｂは、ストッパプレート７０に代えてストッパプレート７０ａを備えている点において、実施例１に係る燃料噴射弁５と異なっている。燃料噴射弁５ｂのその他の構成は実施例１に係る燃料噴射弁５と同様である。
【００４６】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、燃料噴射弁５ｂの第３ボディ部１３と第４ボディ部１４との接続部の近傍を拡大した模式的断面図である。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）よりもリフト量が増大した状態を示している。図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して、本実施例に係るストッパプレート７０ａも、リフト量規制部としての機能を有している点は、実施例１に係るストッパプレート７０と同様である。本実施例に係るストッパプレート７０ａは、先端側の面７１の一部に段差１２１をさらに備えている点において、実施例１に係るストッパプレート７０と異なっている。すなわち、本実施例に係る燃料噴射弁５ａは、拡径部３２（摺動部）の基端側の面３３ａの一部分およびストッパプレート７０ａ（リフト量規制部）の先端側の面７１の一部分に段差が設けられた構造となっている点において、図１（ａ）に示す実施例１に係る燃料噴射弁５と異なっている。なお段差１２１は、リフト量が最大となった場合に、段差１２１が段差１２０に当接しないような位置に形成されている。具体的には本実施例に係る段差１２１は、ストッパプレート７０ａの面７１の中心部に形成されている。
【００４７】
また本実施例に係る段差１２０の高さは、段差１２１の高さよりも高くなっている。その結果、図７（ｂ）を参照して、リフト量が所定量（最大リフト量）となった場合、段差１２１と拡径部３２との間に隙間１４０が形成されている。なお、本実施例においても実施例１と同様に、燃料通路１１０ｆの第１空間１３０の側の開口部は隙間１４０が形成される部分に開口している。また本実施例においても、リフト量が所定量（最大リフト量）となった状態で段差１２１と拡径部３２との間に形成される隙間１４０の高さは、１０μｍ〜２０μｍの値になっている。
【００４８】
本実施例に係る燃料噴射弁５ｂにおいても、ニードル２０のリフト初期から中期においては、燃料通路１１０ｆの絞り部１１５による絞り効果によってニードル２０のリフト速度を低減させることができる。また燃料噴射弁５ｂにおいても、ニードル２０のリフト終期においては、第１空間１３０による絞り効果と燃料通路１１０ｆの絞り部１１５による絞り効果との相乗効果によって、ニードル２０のリフト速度を大きく減少させることができる。それにより、開弁バウンスを抑制することができる。
【００４９】
また本実施例に係る燃料噴射弁５ｂによれば、段差１２０の高さと段差１２１の高さとの差によって、リフト量が所定量（最大リフト量）となった状態で段差１２１と拡径部３２との間に形成される隙間１４０を調整することができる。その結果、段差１２０および段差１２１の高さ自体を高くすることができる。すなわち本実施例によれば、段差の高さの設定自由度を大きくすることができる。
【実施例４】
【００５０】
続いて本発明の実施例４に係る燃料噴射弁５ｃについて説明する。図８は燃料噴射弁５ｃの模式的断面図である。燃料噴射弁５ｃは、燃料通路１１０ｆに代えて燃料通路１１０ｊを備えている点において、実施例１に係る燃料噴射弁５と異なっている。燃料噴射弁５ｃのその他の構成は実施例１に係る燃料噴射弁５と同様である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、燃料噴射弁５ｃの第３ボディ部１３と第４ボディ部１４との接続部の近傍を拡大した模式的断面図である。なお、図９（ｂ）は図９（ａ）よりもリフト量が増大した状態を示している。図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して、本実施例に係る燃料通路１１０ｊは、第１空間１３０と第２空間１３１とを連通し且つ通路途中に絞り部１１５を有している点は、実施例１に係る燃料通路１１０ｆと同じである。すなわち、本実施例に係る燃料通路１１０ｊは第２燃料通路に相当する。本実施例に係る燃料通路１１０ｊは、その形成されている箇所が実施例１に係る燃料通路１１０ｆと異なっている。
【００５１】
具体的には燃料通路１１０ｊは、ボディ１０の凹部１００の周囲を構成する部分（より具体的には本実施例においては第３ボディ部１３）、およびストッパプレート７０（すなわちリフト量規制部）の内部に形成されている。また燃料通路１１０ｊの第１空間１３０の側の開口部は、ストッパプレート７０の先端側の面７１に開口し、燃料通路１１０ｊの第２空間１３１の側の開口部は凹部１００の底面１０２に開口している。なお本実施例においても、実施例１に係る燃料通路１１０ｆと同様に、燃料通路１１０ｊの第１空間１３０の側の開口部は、リフト量が所定量（最大リフト量）の場合に拡径部３２の基端側の面３３ａとストッパプレート７０の先端側の面７１との間に形成される隙間１４０が形成される部分に開口している。
【００５２】
本実施例に係る燃料噴射弁５ｃにおいても、ニードル２０がリフトした場合に第２空間１３１の容積が増大することで、第１空間１３０の燃料は燃料通路１１０ｊを通過して第２空間１３１に導かれる。このとき、燃料通路１１０ｊの絞り部１１５によって燃料通路１１０ｊを通過する燃料の流量が絞られることから、第２空間１３１の燃料圧力は第１空間１３０の燃料圧力よりも小さくなる。それにより、ニードル２０のリフト速度を低下させることができる。すなわち本実施例に係る燃料噴射弁５ｃにおいても、ニードル２０のリフト初期から中期においては、燃料通路１１０ｊの絞り部１１５による絞り効果によって、ニードル２０のリフト速度を低下させることができる。また、ニードル２０のリフト終期においては、第１空間１３０の容積が極めて小さくなる結果、第１空間１３０の燃料が燃料通路１１０ｊに流入し難くなる。その結果、第１空間１３０は絞り部としての機能を発揮することができる。したがって、本実施例に係る燃料噴射弁５ｃにおいても、リフト終期においては、第１空間１３０による絞り効果と燃料通路１１０ｊの絞り部１１５による絞り効果との相乗効果によって、ニードル２０のリフト速度を大きく減少させることができる。それにより、拡径部３２が勢いよくストッパプレート７０に衝突することが抑制されることから、開弁バウンスを抑制することができる。
【００５３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
５  燃料噴射弁
１０  ボディ
２０  ニードル
３０  コマンドピストン
３２  拡径部
６０  磁気駆動部
６６  アーマチャ
７０  ストッパプレート
１１０ａ〜１１０ｊ  燃料通路
１１５  絞り部
１３０  第１空間
１３１  第２空間
【図１】
2014231810.tif 000003
【図２】
2014231810.tif 000004
【図３】
2014231810.tif 000005
【図４】
2014231810.tif 000006
【図５】
2014231810.tif 000007
【図６】
2014231810.tif 000008
【図７】
2014231810.tif 000009
【図８】
2014231810.tif 000010
【図９】
2014231810.tif 000011