(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一端に形成され燃料が噴射される噴孔、当該噴孔の周囲に形成される弁座、および、前記噴孔への燃料が流通する燃料通路を有する筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に往復移動可能に設けられ、棒状の本体、当該本体の前記弁座側の端部に形成されるシール部、前記本体の前記シール部とは反対側の端部に形成される円筒状の小径部、当該小径部の前記シール部とは反対側に形成され前記小径部より外径が大きい円筒状の大径部、および、当該大径部の軸に対し垂直となるよう前記大径部と前記小径部との間に形成される円環状のニードル段差面を有し、前記シール部が前記弁座から離座または前記弁座に着座することで前記噴孔を開閉するニードルと、
前記大径部の外径より内径が大きい大径内壁面、当該大径内壁面より内径が小さく前記小径部の外径より内径が大きい小径内壁面、および、当該小径内壁面の軸に対し垂直となるよう前記小径内壁面と前記大径内壁面との間に形成される円環状のコア段差面を有し、前記小径内壁面の内側に前記小径部が位置し前記大径内壁面の内側に前記大径部が位置する状態で前記ニードルに対し軸方向に相対移動可能に設けられる可動コアと、
前記ハウジング内に固定されるようにして設けられる筒状の固定コアと、
通電により前記可動コアと前記固定コアとの間に磁気吸引力を発生させることで、前記可動コアを前記ニードルとともに開弁方向に吸引するコイルと、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、を備え、
前記ニードルおよび前記可動コアは、前記大径部と前記大径内壁面との間に円筒状の第１隙間を形成し、前記小径部と前記小径内壁面との間に円筒状の第２隙間を形成し、前記ニードル段差面と前記コア段差面との間に前記第１隙間と前記第２隙間とに接続する容積可変の円環状のダンパ室を形成し、当該ダンパ室の容積が最小となるときの前記第１隙間の軸方向の長さが前記第２隙間の軸方向の長さよりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記大径部は、外径が前記固定コアの内径より小さく形成さ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】
前記ニードルは、前記小径部と前記大径部とを接続し前記小径部よりも外径が小さい円筒状の接続部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記可動コアを前記ニードルとともに開弁方向に付勢する第２付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項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、内燃機関（以下、「エンジン」という。）に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動コアをニードルに対し相対移動可能に設けた構成の燃料噴射弁が知られている。例えば特許文献１および２に記載の燃料噴射弁では、可動コアとニードルとの間に容積可変のダンパ室を形成しダンパ効果を奏することにより、ニードルが弁座に着座した後、および、可動コアが固定コアに衝突した後、可動コアおよびニードルが過度にオーバーシュートするのを抑制しようとしている。ここで、ダンパ室には、ニードルの小径部と可動コアの内壁との間に形成される円筒状の隙間と、ニードルの大径部と可動コアの内壁との間に形成される円筒状の隙間とが接続している。
【０００３】
ところで、円筒状の隙間を流れる流体の量、すなわち隙間流量は、隙間の内径の１乗、および、隙間の径方向の幅の３乗に比例し、隙間の軸方向の長さに反比例する。特許文献１および２の燃料噴射弁は、いずれも、大径部側の隙間のほうが小径部側の隙間よりも短い構成の燃料噴射弁である。そのため、ダンパ室によるダンパ効果を効率的に発揮させるためには、円筒状の隙間のうち特に大径部側の隙間の径方向の幅を厳密に管理しなければならないという問題があった。
【０００４】
また、特許文献１の燃料噴射弁では、ニードルの大径部がニードルの本体（小径部）とは別体に設けられている。また、特許文献２の燃料噴射弁では、可動コアの内壁をなすスリーブは、可動コアの本体とは別体に設けられている。そのため、構成が複雑であり、加工および組付コストが増大するとともに、円筒状の隙間の幅等を管理するのが困難になるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５０９１４１号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５６８５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成でダンパ効果を効率的に機能させることが可能な燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ハウジングとニードルと可動コアと固定コアとコイルと第１付勢部材とを備えている。ハウジングは、筒状に形成され、軸方向の一端に形成され燃料が噴射される噴孔、当該噴孔の周囲に形成される弁座、および、噴孔への燃料が流通する燃料通路を有している。ニードルは、ハウジング内に往復移動可能に設けられている。ニードルは、棒状の本体、当該本体の弁座側の端部に形成されるシール部、本体のシール部とは反対側の端部に形成される円筒状の小径部、当該小径部のシール部とは反対側に形成され小径部より外径が大きい円筒状の大径部、および、当該大径部の軸に対し垂直となるよう大径部と小径部との間に形成される円環状のニードル段差面を有している。ここで、「円筒状」とは、厳密な円筒状に限らず、内径または外径が軸方向で多少異なるもの、および、内壁または外壁の軸方向視形状が真円から多少歪んだもの等、略円筒状のものも含むことを意味する。また、「垂直」とは、厳密な垂直に限らず、所定角度傾斜している状態である略垂直の場合も含むことを意味する。また、「円環状」とは、内縁部または外縁部の形状が真円から多少歪んだもの等、略円環状のものも含むことを意味する。以下、「円筒状」、「垂直」および「円環状」との表記は、同様の意味で用いることとする。ニードルは、シール部が弁座から離座または弁座に着座することで噴孔を開閉する。
【０００８】
可動コアは、ニードルの大径部の外径より内径が大きい大径内壁面、当該大径内壁面より内径が小さくニードルの小径部の外径より内径が大きい小径内壁面、および、当該小径内壁面の軸に対し垂直となるよう小径内壁面と大径内壁面との間に形成される円環状のコア段差面を有している。可動コアは、小径内壁面の内側にニードルの小径部が位置し大径内壁面の内側にニードルの大径部が位置する状態でニードルに対し軸方向に相対移動可能に設けられている。固定コアは、筒状に形成され、ハウジング内に固定されるようにして設けられている。コイルは、通電により可動コアと固定コアとの間に磁気吸引力を発生させることで、可動コアをニードルとともに開弁方向に吸引する。第１付勢部材は、ニードルを閉弁方向に付勢する。
【０００９】
本発明では、ニードルおよび可動コアは、大径部と大径内壁面との間に円筒状の第１隙間を形成し、小径部と小径内壁面との間に円筒状の第２隙間を形成し、ニードル段差面とコア段差面との間に第１隙間と第２隙間とに接続する容積可変の円環状のダンパ室を形成する。当該ダンパ室のダンパ効果によって、ニードルが弁座に着座した後、可動コアが閉弁方向に過度にオーバーシュートするのを抑制することができる。したがって、ニードル閉弁後の可動コアのオーバーシュート量を減少させることができ、多段噴射時の噴射間隔を短くすることができる。さらに、ニードル閉弁後の可動コアのオーバーシュート量を減少させ、再上昇時にさらに可動コアの速度を低減できるため、再衝突時に生じ得る不整噴射や、衝突による部材の摩耗を抑制することができる。その結果、燃料噴射弁の耐久に関する信頼性を向上することができる。
【００１０】
また、本発明では、ニードルおよび可動コアは、ダンパ室の容積が最小となるときの第１隙間の軸方向の長さが第２隙間の軸方向の長さよりも大きくなるよう形成されている。ところで、円筒状の隙間を流れる流体の量、すなわち隙間流量は、隙間の内径の１乗、および、隙間の径方向の幅の３乗に比例し、隙間の軸方向の長さに反比例する。よって、本発明ではダンパ室の容積が最小となるとき、第１隙間の軸方向の長さが第２隙間の軸方向の長さよりも大きくなる構成のため、特に第１隙間の径方向の幅を厳密に管理することなく、第１隙間の隙間流量と第２隙間の隙間流量とを同等にすることができる。これにより、ダンパ室によるダンパ効果を効率的に発揮させることができる。また、本発明は、可動コアおよびニードルの２部材でダンパ室を形成する構成である。よって、簡単な構成で、ダンパ効果を効率的に発揮させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、ニードルの大径部は、外径が固定コアの内径より小さく形成されている。そのため、可動コアが固定コアに衝突した後、大径部が固定コアの内側に入り込むようニードルを開弁方向にオーバーシュートさせることができる。これにより、可動コアと固定コアとの衝突に伴う衝撃荷重を抑制できる。その結果、燃料噴射弁の作動音や衝突による可動コアおよび固定コアの摩耗を抑制することができる。
また、本発明では、ダンパ室のダンパ効果によって、可動コアが固定コアに衝突した後、ニードルが開弁方向に過度にオーバーシュートするのを抑制することができる。したがって、本発明では、可動コアが固定コアに衝突した後に生じ得るニードルおよび可動コアのバウンスを緩衝することで、噴射量のリニアリティを改善することができる。
【００１２】
ところで、ニードルの小径部と大径部とが直接接続するよう一体に形成される構成の場合、小径部の大径部側端部のうち特に大径部近傍の外壁を、軸方向に外径が均一になるよう高精度に加工することは難しい。
そこで、請求項３に記載の発明では、ニードルは、小径部と大径部とを接続し小径部よりも外径が小さい円筒状の接続部を有している。これにより、小径部と大径部との間には、円環状のリセス（溝）が形成される。この構成では、小径部と大径部とが前記リセスにより隔てられているため、小径部の大径部側端部の外壁を、軸方向に外径が均一になるよう加工するのが容易になる。よって、ニードルを加工するとき、第２隙間の内径および幅を容易に調整することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、可動コアをニードルとともに開弁方向に付勢する第２付勢部材をさらに備えている。第２付勢部材の付勢力により、可動コアとニードルとの位置関係、および、ダンパ室の容積変化を安定させることができる。これにより、燃料噴射弁を安定して作動させることができるとともに、作動音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図。
【図２】（Ａ）は本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の要部を示す部分断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の要部を示す部分断面図であって、ニードルが開弁方向にオーバーシュートしている状態を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の要部を示す部分断面図であって、可動コアが閉弁方向にオーバーシュートしている状態を示す図。
【図５】円筒状の隙間を流れる流体の量を説明するための模式図であって、（Ａ）は外側部材と内側部材とが同心となっている状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は外側部材と内側部材とが偏心している状態を示す図、（Ｄ）は（Ｃ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図６】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁の要部を示す部分断面図。
【図７】本発明の第３実施形態による燃料噴射弁の要部を示す部分断面図。
【図８】本発明の第４実施形態による燃料噴射弁の要部を示す部分断面図。
【図９】本発明の第５実施形態による燃料噴射弁の要部を示す部分断面図。
【図１０】本発明の第６実施形態による燃料噴射弁の要部を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図１に示す。燃料噴射弁１０は、例えば図示しない直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。
【００１６】
燃料噴射弁１０は、ハウジング２０、ニードル４０、可動コア５０、固定コア６０、コイル７０、第１付勢部材としてのスプリング８１、および、第２付勢部材としてのスプリング８２等を備えている。
図１に示すように、ハウジング２０は、第１筒部材２１、第２筒部材２２、第３筒部材２３および噴射ノズル３０から構成されている。第１筒部材２１、第２筒部材２２および第３筒部材２３は、いずれも略円筒状に形成され、第１筒部材２１、第２筒部材２２、第３筒部材２３の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。
【００１７】
第１筒部材２１および第３筒部材２３は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成され、磁気安定化処理が施されている。第１筒部材２１および第３筒部材２３は、硬度が比較的低い。一方、第２筒部材２２は、例えばオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料により形成されている。第２筒部材２２の硬度は、第１筒部材２１および第３筒部材２３の硬度よりも高い。
【００１８】
噴射ノズル３０は、第１筒部材２１の第２筒部材２２とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル３０は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により形成されている。噴射ノズル３０は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。
【００１９】
噴射ノズル３０は、略有底筒状に形成され、底部３１および筒部３２を有する。底部３１は、筒部３２の一方の端部を塞いでいる。底部３１には、内壁と外壁とを接続する噴孔３１１が形成されている。また、底部３１の内壁には、噴孔３１１を囲むようにして環状の弁座３１２が形成されている。筒部３２は、外壁が第１筒部材２１の内壁に嵌合するようにして第１筒部材２１に接続している。筒部３２と第１筒部材２１との嵌合箇所は溶接されている。
【００２０】
ニードル４０は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により棒状に形成されている。ニードル４０は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ニードル４０の硬度は、噴射ノズル３０の硬度とほぼ同等に設定されている。
ニードル４０は、ハウジング２０内に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル４０は、本体４１、シール部４２、小径部４３、大径部４４およびニードル段差面４５等を有している。本体４１は、略円筒の棒状に形成されている。シール部４２は、本体４１の弁座３１２側の端部に形成され、弁座３１２に当接可能である。小径部４３は、本体４１のシール部４２とは反対側に形成されている。大径部４４は、小径部４３のシール部４２とは反対側に形成されている。大径部４４は、小径部４３より外径が大きく形成されている。また、本実施形態では、大径部４４は、小径部４３に接するようにして小径部４３と一体に形成されている（図２参照）。これにより、大径部４４の軸に対し垂直となるよう大径部４４と小径部４３との間に円環状のニードル段差面４５が形成されている。すなわち、大径部４４のシール部４２側の端面のうちの露出する部分がニードル段差面４５を形成している。
【００２１】
また、本体４１のシール部４２近傍には、摺接部４６が形成されている。摺接部４６は、略円筒状に形成され、外壁４６１の一部が面取りされている。摺接部４６は、外壁４６１の面取りされていない部分が、噴射ノズル３０の筒部３２の内壁３２１と摺接可能である。これにより、ニードル４０は、噴孔３１１側先端部の往復移動が案内される。
【００２２】
ニードル４０は、シール部４２が弁座３１２から離座（離間）または弁座３１２に着座（当接）することで噴孔３１１を開閉する。以下、適宜、ニードル４０が弁座３１２から離座する方向を開弁方向といい、ニードル４０が弁座３１２に着座する方向を閉弁方向という。なお、ニードル４０の小径部４３および大径部４４は、中空筒状に形成されている。小径部４３には、内壁と外壁とを接続する孔４７が形成されている。
【００２３】
可動コア５０は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成されている。可動コア５０は、磁気安定化処理が施されている。可動コア５０の硬度は比較的低く、ハウジング２０の第１筒部材２１および第３筒部材２３の硬度と概ね同等である。
【００２４】
可動コア５０は、大径内壁面５１、小径内壁面５２、および、コア段差面５３等を有している。大径内壁面５１は、可動コア５０のシール部４２とは反対側の端部の内壁に形成されている。大径内壁面５１は、ニードル４０の大径部４４の外径より内径が大きく形成されている。小径内壁面５２は、可動コア５０の内壁のうち大径内壁面５１に対しシール部４２側の内壁に形成されている。小径内壁面５２は、大径内壁面５１より内径が小さく、かつ、ニードル４０の小径部４３の外径より内径が大きく形成されている。これにより、小径内壁面５２の軸に対し垂直となるよう小径内壁面５２と大径内壁面５１との間に円環状のコア段差面５３が形成されている。
可動コア５０は、小径内壁面５２の内側に小径部４３が位置し大径内壁面５１の内側に大径部４４が位置する状態でニードル４０に対し軸方向に相対移動可能に設けられている。
【００２５】
ニードル４０および可動コア５０は、ニードル段差面４５とコア段差面５３とが当接可能に設けられている。ここで、ニードル４０および可動コア５０は、大径部４４と大径内壁面５１との間に円筒状の第１隙間１０１を形成し、小径部４３と小径内壁面５２との間に円筒状の第２隙間１０２を形成する（図２（Ａ）および（Ｂ）参照）。なお、可動コア５０がニードル４０に対し偏心した状態で軸方向に相対移動するとき、大径内壁面５１および小径内壁面５２と大径部４４および小径部４３の外壁とは摺接し得る。
なお、本実施形態では、ニードル４０の大径部４４の軸方向の長さは、可動コア５０の大径内壁面５１の軸方向の長さと略同じである。そのため、ニードル段差面４５とコア段差面５３とが当接している状態では、大径部４４の噴射ノズル３０とは反対側の端面、および、可動コア５０の噴射ノズル３０とは反対側の端面は、略同一平面上に位置する。
【００２６】
図３および４に示すように、ニードル段差面４５とコア段差面５３とが互いに離間した状態では、ニードル段差面４５とコア段差面５３と大径内壁面５１と小径部４３の外壁とに囲まれた円環状の空間が形成される。この空間をダンパ室１０３とする。ダンパ室１０３は、ニードル段差面４５とコア段差面５３との距離、すなわち、ニードル４０と可動コア５０との相対位置に応じて、容積が変化する。つまり、ニードル４０および可動コア５０は、ニードル段差面４５とコア段差面５３との間に、容積可変の円環状のダンパ室１０３を形成している。なお、ニードル段差面４５とコア段差面５３とが当接した状態のとき、ダンパ室１０３の容積は０である。
【００２７】
図２に示すように、可動コア５０は、外径がハウジング２０の内径、すなわち第１筒部材２１の第２筒部材２２側端部、および、第２筒部材２２の内径より小さく形成されている。また、可動コア５０のシール部４２側端部は、内径が大径内壁面５１および小径内壁面５２の内径より大きく形成されている。これにより、小径内壁面５２の軸に対し垂直となるよう小径内壁面５２のシール部４２側に環状の段差面５４が形成されている。また、可動コア５０には、シール部４２側の端面と、シール部４２とは反対側の端面とを接続する通孔５５が複数形成されている。また、可動コア５０は、外壁から径外方向に環状に突出するよう形成された環状突出部５６を有している。
【００２８】
固定コア６０は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア６０は、磁気安定化処理が施されている。固定コア６０の硬度は比較的低く、可動コア５０の硬度と概ね同等である。固定コア６０は、ハウジング２０の内側に固定されるようにして設けられている。固定コア６０とハウジング２０の第３筒部材２３とは溶接されている。
【００２９】
コイル７０は、略円筒状に形成され、ハウジング２０の特に第２筒部材２２および第３筒部材２３の径方向外側を囲むようにして設けられている。コイル７０は、電力が供給（通電）されると磁力を生じる。コイル７０に磁力が生じると、固定コア６０、可動コア５０、第１筒部材２１および第３筒部材２３に磁気回路が形成される。これにより、固定コア６０と可動コア５０との間に磁気吸引力が発生し、可動コア５０は、固定コア６０に吸引される。このとき、可動コア５０のコア段差面５３はニードル４０のニードル段差面４５に当接するため、ニードル４０は、可動コア５０とともに固定コア６０側、すなわち開弁方向へ移動する。これにより、シール部４２が弁座３１２から離座し、噴孔３１１が開放される。
【００３０】
スプリング８１は、一端がニードル４０の大径部４４側の端部に当接するよう設けられている。スプリング８１の他端は、固定コア６０の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ１１の一端に当接している。スプリング８１は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング８１は、ニードル４０を可動コア５０とともに閉弁方向に付勢している。
【００３１】
スプリング８２は、一端が可動コア５０の段差面５４に当接するよう設けられている。スプリング８２の他端は、ハウジング２０の第１筒部材２１の内側に形成された環状の段差面２１１に当接している。スプリング８２は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング８２は可動コア５０をニードル４０とともに開弁方向に付勢している。
本実施形態では、スプリング８１の付勢力は、スプリング８２の付勢力よりも大きく設定されている。そのため、コイル７０に電力が供給（通電）されていない状態では、ニードル４０のシール部４２は、弁座３１２に着座した状態、すなわち閉弁状態となる。
【００３２】
図１に示すように、第３筒部材２３の第２筒部材２２とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ１２が圧入および溶接されている。燃料導入パイプ１２の内側には、フィルタ１３が設けられている。フィルタ１３は、燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入した燃料の中の異物を捕集する。
【００３３】
燃料導入パイプ１２および第３筒部材２３の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にコネクタ１５が形成されている。コネクタ１５には、コイル７０へ電力を供給するための端子１６がインサート成形されている。また、コイル７０の径方向外側には、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。
【００３４】
燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入した燃料は、固定コア６０、アジャスティングパイプ１１、ニードル４０の大径部４４および小径部４３の内側、孔４７、第１筒部材２１とニードル４０との間、噴射ノズル３０とニードル４０との間を流通し、噴孔３１１に導かれる。つまり、ハウジング２０の内側には、燃料が流通する燃料通路１８が形成されている。なお、燃料噴射弁１０の作動時、可動コア５０の周囲は燃料で満たされた状態となる。また、燃料噴射弁１０の作動時、可動コア５０の通孔５５を燃料が流通する。そのため、可動コア５０は、ハウジング２０の内側で軸方向に円滑に移動可能である。
【００３５】
上述のように、ニードル４０は、ハウジング２０内で往復移動するとき、摺接部４２（シール部４２側の端部）が噴射ノズル３０の筒部３２によって支持される。
また、上述のように、可動コア５０の外径は、ハウジング２０の内径、すなわち第１筒部材２１の第２筒部材２２側端部、および、第２筒部材２２の内径より小さく形成されている。可動コア５０は、ハウジング２０内で往復移動するとき、環状突出部５６が、ハウジング２０の内壁、特に第２筒部材２２の内壁と摺接し得る。また、このとき、可動コア５０の大径内壁面５１および小径内壁面５２は、ニードル４０の大径部４４および小径部４３の外壁と摺接し得る。
【００３６】
このように、本実施形態では、ニードル４０は、摺接部４２（シール部４２側の端部）がハウジング２０（噴射ノズル３０）の内壁により支持され、大径部４４側の端部が可動コア５０を介してハウジング２０（第２筒部材２２）の内壁により支持されつつ、ハウジング２０の内側を往復移動する。
また、可動コア５０は、磁気吸引力により固定コア６０側（開弁方向）に吸引されると、固定コア６０側の端面が固定コア６０の可動コア５０側の端面に衝突する。これにより、可動コア５０は、開弁方向への移動が規制される（図３参照）。すなわち、固定コア６０は、可動コア５０のストッパとして機能する。
【００３７】
本実施形態では、ニードル４０および可動コア５０は、ダンパ室１０３の容積が最小となるとき（図２参照）の第１隙間１０１の軸方向の長さＬ１が第２隙間１０２の軸方向の長さＬ２よりも大きくなるよう形成されている。
図２〜４に示すように、第１隙間１０１および第２隙間１０２は、ダンパ室１０３に接続している。可動コア５０とニードル４０とが、コア段差面５３とニードル段差面４５とが離間する方向に相対移動するとき（図３および４参照）、ダンパ室１０３の容積は増大する。よって、このとき、可動コア５０の固定コア６０側の空間の燃料は、第１隙間１０１を経由してダンパ室１０３に流入する。一方、可動コア５０の固定コア６０とは反対側の空間の燃料は、第２隙間１０２を経由してダンパ室１０３に流入する。
【００３８】
ここで、円筒状の隙間を流れる流体の量、すなわち隙間流量について、図５に基づき説明する。
図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、円筒状の外側部材２００と円筒状の内側部材２０１とが同心となっているとき、外側部材２００と内側部材２０１との間に形成される円筒状の隙間２０２の径方向の幅は、周方向に一定である。当該隙間２０２の径方向の幅（外側部材２００の内径と内側部材２０１の外径との差を２で割った値）をｈ、隙間２０２の内径（内側部材２０１の外径）をｄ、隙間２０２の軸方向の長さをｌ、隙間２０２の両端に接続する空間２０３と空間２０４との差圧をΔｐ、流体の粘性係数をμとすると、空間２０３から空間２０４に向かって隙間２０２を流れる流体の量Ｑは、下記式１により導かれる。
Ｑ＝π×ｄ×ｈ3／（１２×μ×ｌ）×Δｐ  ・・・式１
【００３９】
一方、図５（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、円筒状の外側部材２００と円筒状の内側部材２０１とが偏心しているとき、円筒状の隙間２０２の径方向の幅は、周方向で異なる。このときの外側部材２００に対する内側部材２０１の偏心量をｅとすると、空間２０３から空間２０４に向かって隙間２０２を流れる流体の量Ｑは、下記式２により導かれる。
Ｑ＝π×ｄ×ｈ3／（１２×μ×ｌ）×Δｐ｛１＋１．５（ｅ／ｈ）2｝  ・・・式２
式１および２から、一般に円筒状の隙間の隙間流量は、隙間の内径の１乗、および、隙間の径方向の幅の３乗に比例し、隙間の軸方向の長さに反比例することがわかる。
【００４０】
よって、本実施形態では、少なくとも、ダンパ室１０３の容積が最小となるとき（図２参照）、第１隙間１０１の軸方向の長さＬ１は第２隙間１０２の軸方向の長さＬ２よりも大きいため、特に第１隙間１０１の径方向の幅（大径部４４の外径、および、大径内壁面５１の内径）を厳密に管理することなく、第１隙間１０１の隙間流量と第２隙間１０２の隙間流量とを同等にすることができる。
【００４１】
次に、燃料噴射弁１０の作動について説明する。
コイル７０に通電されると、可動コア５０は固定コア６０に吸引される。これにより、ニードル４０は、可動コア５０とともに固定コア６０側へ移動し、シール部４２が弁座３１２から離座する。これにより、噴孔３１１は開放された状態（開弁状態）となる。燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入した燃料は、燃料通路１８を流通し、噴孔３１１から噴射される。
【００４２】
可動コア５０は、コイル７０により吸引されて固定コア６０側へさらに移動すると、固定コア６０に衝突し、開弁方向への移動が規制される。可動コア５０が固定コア６０に衝突すると、ニードル４０は、慣性により、スプリング８１の付勢力に抗しつつ、大径部４４が固定コア６０の内側に入り込むよう開弁方向にオーバーシュートする（図３参照）。このとき、ダンパ室１０３の容積が増大するため、可動コア５０の固定コア６０側の空間の燃料が、第１隙間１０１を経由してダンパ室１０３に流入する。同時に、可動コア５０の固定コア６０とは反対側の空間の燃料が、第２隙間１０２を経由してダンパ室１０３に流入する。このとき生じるダンパ効果により、ニードル４０が開弁方向に過度にオーバーシュートするのを抑制することができる。
【００４３】
続いて、コイル７０への通電がオフされると、ニードル４０のシール部４２が弁座３１２に着座し、閉弁する。これにより、燃料噴射が遮断される。
コイル７０への通電がオフされることによりニードル４０が閉弁すると、可動コア５０は、慣性により、スプリング８２の付勢力に抗しつつ、閉弁方向にオーバーシュートする（図４参照）。このとき、ダンパ室１０３の容積が増大するため、可動コア５０の固定コア６０側の空間の燃料が、第１隙間１０１を経由してダンパ室１０３に流入する。同時に、可動コア５０の固定コア６０とは反対側の空間の燃料が、第２隙間１０２を経由してダンパ室１０３に流入する。このとき生じるダンパ効果により、可動コア５０が閉弁方向に過度にオーバーシュートするのを抑制することができる。
なお、ダンパ効果は、燃料が第１隙間１０１および第２隙間１０２を経由してダンパ室１０３から流出するとき（ダンパ室１０３の容積が減少するとき）にも生じる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態では、ニードル４０および可動コア５０は、大径部４４と大径内壁面５１との間に円筒状の第１隙間１０１を形成し、小径部４３と小径内壁面５２との間に円筒状の第２隙間１０２を形成し、ニードル段差面４５とコア段差面５３との間に容積可変の円環状のダンパ室１０３を形成する。当該ダンパ室１０３のダンパ効果によって、ニードル４０が弁座３１２に着座した後、可動コア５０が閉弁方向に過度にオーバーシュートするのを抑制することができる。したがって、ニードル４０閉弁後の可動コア５０のオーバーシュート量を減少させることができ、多段噴射時の噴射間隔を短くすることができる。さらに、ニードル４０閉弁後の可動コア５０のオーバーシュート量を減少させ、再上昇時にさらに可動コア５０の速度を低減できるため、再衝突時に生じ得る不整噴射や、衝突による部材の摩耗を抑制することができる。その結果、燃料噴射弁１０の耐久に関する信頼性を向上することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、ニードル４０および可動コア５０は、ダンパ室１０３の容積が最小となるときの第１隙間１０１の軸方向の長さＬ１が第２隙間１０２の軸方向の長さＬ２よりも大きくなるよう形成されている。円筒状の隙間の隙間流量は、隙間の内径の１乗、および、隙間の径方向の幅の３乗に比例し、隙間の軸方向の長さに反比例する。よって、本実施形態では、特に第１隙間１０１の径方向の幅を厳密に管理することなく、第１隙間１０１の隙間流量と第２隙間１０２の隙間流量とを同等にすることができる。これにより、ダンパ室１０３によるダンパ効果を効率的に発揮させることができる。また、本実施形態は、可動コア５０およびニードル４０の２部材でダンパ室１０３を形成する構成である。よって、簡単な構成で、ダンパ効果を効率的に発揮させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ニードル４０の大径部４４は、外径が固定コア６０の内径より小さく形成されている。そのため、可動コア５０が固定コア６０に衝突した後、大径部４４が固定コア６０の内側に入り込むようニードル４０を開弁方向にオーバーシュートさせることができる。これにより、可動コア５０と固定コア６０との衝突に伴う衝撃荷重を抑制できる。その結果、燃料噴射弁１０の作動音や衝突による可動コア５０および固定コア６０の摩耗を抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、ダンパ室１０３のダンパ効果によって、可動コア５０が固定コア６０に衝突した後、ニードル４０が開弁方向に過度にオーバーシュートするのを抑制することができる。したがって、本実施形態では、可動コア５０が固定コア６０に衝突した後に生じ得るニードル４０および可動コア５０のバウンスを緩衝することで、噴射量のリニアリティを改善することができる。
【００４８】
また、本実施形態は、可動コア５０をニードル４０とともに開弁方向に付勢するスプリング８２をさらに備えている。スプリング８２の付勢力により、可動コア５０とニードル４０との位置関係、および、ダンパ室１０３の容積変化を安定させることができる。これにより、燃料噴射弁１０を安定して作動させることができるとともに、作動音を抑制することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料噴射弁を図６に基づき説明する。第２実施形態では、ニードル４０の大径部４４の大きさ（外径）が第１実施形態と異なる。
【００５０】
第２実施形態では、大径部４４は、外径が固定コア６０の内径より大きく形成されている。つまり、第２実施形態の大径部４４は、第１実施形態の大径部４４と比べ外径が大きく形成されている。また、第２実施形態の大径内壁面５１も、第１実施形態の大径内壁面５１と比べ内径が大きく形成されている。そのため、第２実施形態では、ニードル段差面４５およびコア段差面５３も、第１実施形態と比べ面積が大きい。
【００５１】
本実施形態では、ニードル４０は、コイル７０により可動コア５０とともに吸引されると、大径部４４が固定コア６０に衝突するため、開弁方向にオーバーシュートすることはない。しかしながら、第１実施形態と比べ、ニードル段差面４５およびコア段差面５３の面積が大きいため、ニードル４０に対する可動コア５０の相対移動量あたりのダンパ室１０３の容積変化率を大きくすることができる。よって、ダンパ効果をより効率的に発揮することができる。
【００５２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料噴射弁を図７に基づき説明する。第３実施形態では、ニードル４０の構成が第１実施形態と異なる。
【００５３】
第３実施形態では、ニードル４０は、小径部４３と大径部４４とを接続し小径部４３よりも外径が小さい円筒状の接続部４８を有している。これにより、小径部４３と大径部４４との間には、円環状のリセス（溝）４９が形成される。この構成では、小径部４３と大径部４４とがリセス４９により隔てられているため、小径部４３の大径部４４側端部の外壁を、軸方向に外径が均一になるよう加工するのが容易になる。よって、ニードル４０を加工するとき、第２隙間１０２の内径および径方向の幅を容易に調整することができる。なお、本実施形態においても、ダンパ室１０３の容積が最小となるとき（図７参照）の第１隙間１０１の軸方向の長さＬ１は、第２隙間１０２の軸方向の長さＬ２よりも大きい。
【００５４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による燃料噴射弁を図８に基づき説明する。第４実施形態では、ニードル４０の大径部４４の大きさ（軸方向の長さ）が第１実施形態と異なる。
【００５５】
第４実施形態では、ニードル４０の大径部４４の軸方向の長さは、可動コア５０の大径内壁面５１の軸方向の長さより小さい。そのため、ニードル段差面４５とコア段差面５３とが当接している状態では、大径部４４の燃料導入パイプ１２側の端面は、可動コア５０の燃料導入パイプ１２側の端面よりも噴射ノズル３０側に位置する。なお、本実施形態においても、ダンパ室１０３の容積が最小となるとき（図８参照）の第１隙間１０１の軸方向の長さＬ１は、第２隙間１０２の軸方向の長さＬ２よりも大きい。
本実施形態では、燃料噴射弁の作動中、スプリング８１の端部が径方向にずれることで可動コア５０の固定コア６０側の端面を閉弁方向に付勢してしまうのを抑制することができる。
【００５６】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による燃料噴射弁を図９に基づき説明する。第５実施形態では、ニードル４０の大径部４４の大きさ（軸方向の長さ）が第１実施形態および第４実施形態と異なる。
【００５７】
第５実施形態では、ニードル４０の大径部４４の軸方向の長さは、可動コア５０の大径内壁面５１の軸方向の長さより大きい。そのため、ニードル段差面４５とコア段差面５３とが当接している状態では、大径部４４の燃料導入パイプ１２側の端面は、可動コア５０の固定コア６０側の端面よりも燃料導入パイプ１２側に位置する。また、ニードル４０が閉弁した状態において、大径部４４の燃料導入パイプ１２側の端部は、固定コア６０の内側に位置する。なお、本実施形態においても、ダンパ室１０３の容積が最小となるとき（図９参照）の第１隙間１０１の軸方向の長さＬ１は、第２隙間１０２の軸方向の長さＬ２よりも大きい。
本実施形態では、第４実施形態と同様、燃料噴射弁の作動中、スプリング８１の端部が径方向にずれることで可動コア５０の固定コア６０側の端面を閉弁方向に付勢してしまうのを抑制することができる。
【００５８】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による燃料噴射弁を図１０に基づき説明する。第６実施形態では、ニードル４０の大径部４４の大きさ（外径）が第５実施形態と異なる。
【００５９】
第６実施形態では、大径部４４は、外径が固定コア６０の内径と同等、または、固定コア６０の内径よりやや小さく形成されている。そのため、ニードル４０は、ハウジング２０の内側で往復移動するとき、大径部４４の外壁が固定コア６０の内壁に摺接する。つまり、ニードル４０は、大径部４４側の端部を固定コア６０により往復移動可能に支持されている。よって、ニードル４０は、往復移動時の姿勢が安定する。その結果、ニードル４０と可動コア５０との相対移動に伴う、大径部４４の外壁および小径部４３の外壁と大径内壁面５１および小径内壁面５２との摺接による局所的な摩耗を抑制することができる。
【００６０】
また、本実施形態ではニードル４０の大径部４４側の端部が固定コア６０により支持されているため、可動コア５０の外壁（環状突出部５６）がハウジング２０の内壁に摺接するのを抑制できる。よって、可動コア５０とハウジング２０との摺接による摩耗を抑制できる。
【００６１】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第２付勢部材としてのスプリング８２を備えない構成としてもよい。
【００６２】
上述の実施形態では、ハウジング、ニードル、可動コアおよび固定コアをステンレスで形成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ハウジング、ニードル、可動コアおよび固定コアを例えば鉄等、ステンレス以外の金属で形成することとしてもよい。また、各部材の硬度は、どのように設定してあってもよい。また、第１筒部材と噴射ノズルとは、同一の材料で一体に形成されていてもよい。
【００６３】
また、上述の実施形態では、ニードルの小径部、大径部および接続部が中空円筒状に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ニードルの小径部、大径部および接続部は中実円筒状に形成されていてもよい。
【００６４】
本発明の燃料噴射弁は、直噴式のガソリンエンジンに限らず、例えばポート噴射式のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  ・・・・燃料噴射弁
１８  ・・・・燃料通路
２０  ・・・・ハウジング
２１  ・・・・第１筒部材（ハウジング）
２２  ・・・・第２筒部材（ハウジング）
２３  ・・・・第３筒部材（ハウジング）
３０  ・・・・噴射ノズル（ハウジング）
３１１  ・・・噴孔
３１２  ・・・弁座
４０  ・・・・ニードル
４１  ・・・・本体
４２  ・・・・シール部
４３  ・・・・小径部
４４  ・・・・大径部
４５  ・・・・ニードル段差面
５０  ・・・・可動コア
５１  ・・・・大径内壁面
５２  ・・・・小径内壁面
５３  ・・・・コア段差面
６０  ・・・・固定コア
７０  ・・・・コイル
８１  ・・・・スプリング（第１付勢部材）
１０１  ・・・第１隙間
１０２  ・・・第２隙間
１０３  ・・・ダンパ室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005839228.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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