(57)【要約】【課題】弁部材の開弁応答性を高めることの可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】コイル３０の発生する磁界内に設けられる固定コア４０と第１可動コア５０及び第２可動コア６０により１つの磁気回路が形成され、この磁気回路内に第１吸引部と第２吸引部が設けられる。第２吸引部に生じる吸引力によって固定コア４０側へ吸引される第２可動コア６０の移動領域内に生じる流体圧力が管部材７０の内側通路７１によって圧力室５４へ伝達されることで、第１可動コア５０は移動方向へ付勢される。この第１可動コア５０に連動する弁部材２０が弁座１５から離座し、噴孔１４から燃料が噴射される。第２吸引部に生じる吸引力を管部材７０及び圧力室５４によって第１可動コア５０に作用させ、第１可動コア５０の移動をアシストすることで、弁部材２０の開弁応答性を高めることができる。【選択図】図１
2011052658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電されることで磁界を発生するコイルと、
前記コイルの発生する磁界内に設けられる固定コアと、
前記固定コアと相対運動可能に設けられ、前記固定コアと共に磁気回路を形成する第１可動コアと、
前記第１可動コアと前記固定コアとの間に生じる吸引力によって前記固定コア側へ移動する前記第１可動コアと連動する弁部材と、
前記固定コアと相対運動可能に設けられ、前記第１可動コア及び前記固定コアと共に前記磁気回路を形成する第２可動コアと、
前記第２可動コアと前記固定コアとの間に生じる吸引力によって前記固定コア側へ移動する前記第２可動コアの移動領域内に生じる流体圧力を前記第１可動コアの前記固定コアとは反対側に設けられる圧力室へ伝達し、この圧力室の流体圧力によって前記第１可動コアを前記固定コア側へ付勢する付勢手段と、を備えた電磁駆動弁。
【請求項２】
前記第１可動コアは、前記固定コアの軸方向の一端側に設けられ、前記固定コアと共に第１吸引部を構成し、
前記第２可動コアは、前記固定コアの軸方向の他端側に設けられ、前記固定コアと共に第２吸引部を構成することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁。
【請求項３】
前記固定コアは、前記コイルの径方向内側に設けられる第１固定コアと、前記コイルの径方向外側に設けられる第２固定コアとを有し、
前記第１可動コアは、前記第１固定コアと共に第１吸引部を構成し、
前記第２可動コアは、前記第２固定コアと共に第２吸引部を構成することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁。
【請求項４】
前記付勢手段は、前記固定コア及び前記第１可動コアを軸方向に通り、前記第２可動コアの移動領域内の流体を前記圧力室に導く管部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁駆動弁。
【請求項５】
前記付勢手段は、前記第２可動コアの移動領域内の流体を、前記コイルの径方向外側に設けた連絡通路により前記圧力室に導くことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁駆動弁。
【請求項６】
前記付勢手段は、前記固定コアを軸方向に通じる上通孔、この上通孔と同軸に設けられ前記第１可動コアを軸方向に通じる下通孔、並びに前記第２可動コアの前記固定コア側の外壁から延びて前記上通孔及び前記下通孔に挿入されるピストンを有することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁駆動弁。
【請求項７】
通電されることで磁界を発生するコイルと、
前記コイルの発生する磁界内に設けられる固定コアと、
前記固定コアと相対運動可能に設けられ、前記固定コアと共に磁気回路を形成する第１可動コアと、
前記第１可動コアと前記固定コアとの間に生じる吸引力によって前記固定コア側へ移動する前記第１可動コアと共に移動する弁部材と、
前記固定コアと相対運動可能に設けられ、前記第１可動コア及び前記固定コアと共に前記磁気回路を形成する第２可動コアと、
前記第２可動コアと前記固定コアとの間に生じる吸引力によって前記固定コア側へ移動する前記第２可動コアの移動領域内に生じる流体圧力を前記弁部材の移動方向の反対側に設けられる第２圧力室へ伝達し、この第２圧力室の流体圧力によって弁部材を移動方向へ付勢する第２付勢手段と、を備えることを特徴とする電磁駆動弁。
【請求項８】
前記第２付勢手段は、前記弁部材の内側に設けられた加圧室、前記弁部材の内部で前記加圧室と前記第２圧力室とを連通する連通路、及び前記第２可動コアの前記固定コア側の外壁から軸方向に延びて前記加圧室に挿入される軸部材を有することを特徴とする請求項７に記載の電磁駆動弁。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電磁駆動弁を用いた燃料噴射装置であって、
燃料の供給される燃料通路及びこの燃料通路を流通する燃料を外気へ噴射する噴孔の上流側に設けられる弁座を有する弁ボディを備え、
前記弁ボディの内側に設けられる前記弁部材は、前記コイルに通電されると前記弁座から離座することで前記燃料通路を開放し、
前記コイルの通電が遮断されると前記弁座に着座することで前記燃料通路を閉塞することを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルの磁力により弁部材を駆動する電磁駆動弁及びこれを用いた燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コイルに通電することで固定コアと可動コアとの間に吸引力を発生させ、この可動コアと共に駆動する弁部材を弁座に離座及び着座することで、燃料通路を開閉する燃料噴射装置が知られている（特許文献１、２参照）。
この種の燃料噴射装置では、可動コアの吸引に必要な電流以上の大電流を投入し、電流値の立ち上がり速度を大きくすることで、弁部材の開弁応答性を良くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８９９０号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の燃料噴射装置は、可動コアと固定コアに流れる磁束が飽和すると、大電流をコイルに供給しても吸引力はそれ以上発生しない。このため、磁束の飽和条件以上に弁部材の駆動力を高めることが困難となっていた。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁部材の動作をアシストすることで弁部材の駆動力を高めることの可能な電磁駆動弁を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記電磁駆動弁を用いることで弁部材の応答性を高めることの可能な燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、通電されることで磁界を発生するコイルの発生する磁界内に固定コア、第１可動コア及び第２可動コアが設けられ、磁気回路を形成する。第２可動コアの移動領域内に生じる流体圧力を付勢手段が圧力室へ伝達し、第１可動コアを固定コア側へ付勢する。１つの磁気回路内に固定コア、第１可動コア及び第２可動コアによって２か所の吸引部を形成することで、コイルに投入される電気エネルギーを吸引力に高効率に変換することが可能となる。そして、付勢手段が第２可動コアの移動領域内に生じる流体圧力を圧力室へ伝達し、第１可動コアを付勢することで、弁部材の動作がアシストされ、弁部材の駆動力を高めることができる。
【０００６】
請求項２に係る発明によると、第１可動コアは、固定コアの軸方向の一端側に設けられ、第２可動コアは、固定コアの軸方向の他端側に設けられる。固定コアの両端に形成される磁極を使用することで、第１、第２吸引部に大きな吸引力が得られ、弁部材の駆動力を高めることができる。
【０００７】
請求項３に係る発明によると、コイルの径方向内側に第１吸引部が設けられ、コイルの径方向外側に第２吸引部が設けられる。第１吸引部と第２吸引部とがコイルを挟んで径方向に設けられることにより、第２可動コアの移動領域内に生じる流体圧力を短距離で圧力室へ直接伝達することができる。
【０００８】
請求項４に係る発明によると、付勢手段は、固定コア及び第１可動コアを軸方向に通る管部材により、第２可動コアの移動領域内の流体を圧力室に導く。これにより、電磁駆動弁の径方向の体格を大きくすることなく、第２可動コアの移動領域内に生じる流体圧力を圧力室へ確実に伝達することができる。
【０００９】
請求項５に係る発明によると、付勢手段は、第２可動コアの移動領域内の流体を、コイルの径方向外側に設けた連絡通路により圧力室に導く。これにより、連絡通路から流体がリークする箇所を少なくすることができる。
【００１０】
請求項６に係る発明によると、付勢手段は、固定コアを軸方向に通じる上通孔、この上通孔と同軸に設けられ第１可動コアを軸方向に通じる下通孔、並びに第２可動コアから延びて上通孔及び下通孔に挿入されるピストンを有する。第２可動コアと共に駆動するピストンにより、圧力室の流体圧力を直接高めることができる。
【００１１】
請求項７に係る発明によると、コイルの発生する磁界内に固定コア、第１可動コア及び第２可動コアが設けられ、磁気回路を形成する。第２可動コアの移動領域内に生じる燃料圧力を第２付勢手段が弁部材の移動方向の反対側に設けられる第２圧力室へ伝達し、この第２圧力室の流体圧力によって弁部材を移動方向へ付勢する。第１可動コアを介在することなく、第２付勢手段によって弁部材の動作が直接アシストされ、弁部材の駆動力を高めることができる。
【００１２】
請求項８に係る発明によると、第２付勢手段は、弁部材の内側に設けられた加圧室、弁部材の内部で加圧室と第２圧力室とを連通する連通路、及び第２可動コアから軸方向に延びて加圧室に挿入される軸部材を有する。軸部材が加圧室の流体を連通路を経由して第２圧力室へ押し出すことで、加圧室の流体圧力を第２圧力室へ確実に伝達することができる。
【００１３】
請求項９に係る発明によると、燃料の供給される燃料通路及び弁座を有する弁ボディの内側に設けられる弁部材は、コイルに通電されると弁座から離座することで燃料通路を開放し、コイルの通電が遮断されると弁座に着座することで燃料通路を閉塞する。弁部材の駆動力が高い電磁駆動弁を燃料噴射装置に用いることで、短時間に指定噴射量を噴射することが可能になるので、噴射量制御を確実に行うことができる。したがって、１燃焼サイクルに指令噴射量を複数回噴射するマルチ噴射等に好適であり、燃焼効率を高めることができる。
【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装置の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の作動図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の作動図である。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の作動図である。
【図５】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の作動図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第１実施形態による燃料噴射装置に対応するモデルの断面図であり、（Ｂ）は従来の燃料噴射装置に対応するモデルの断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置とを比較した特性図である。
【図８】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の模式図である。
【図９】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置と従来の燃料噴射装置とを比較した特性図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による燃料噴射装置の断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による燃料噴射装置の断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による燃料噴射装置の断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による燃料噴射装置の断面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態による燃料噴射装置の作動図である。
【図１５】本発明の第５実施形態による燃料噴射装置の作動図である。
【図１６】本発明の第６実施形態による燃料噴射装置の作動図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は、請求項１、２、４及び９に記載の発明に対応するものである。
本実施形態による燃料噴射装置は、例えば直噴式のガソリンエンジンに適用され、燃料ポンプで昇圧された燃料を蓄積する燃料レールから供給された高圧燃料を直接燃焼室内へ噴射供給する。
【００１６】
燃料噴射装置は、図１に示すように、弁ボディ１０、弁部材２０、コイル３０、固定コア４０、第１可動コア５０、第２可動コア６０及び管部材７０等を備えている。
弁ボディ１０は、筒状に形成され、内側に燃料通路１１を有している。弁ボディ１０の軸方向の一端に、燃料の供給される燃料入口１２が設けられている。弁ボディ１０は、燃料入口１２側から第１磁性部１０１、第１非磁性部１０２、第２磁性部１０３、第２非磁性部１０４及び第３磁性部１０５をこの順に有している。第１非磁性部１０２は第１磁性部１０１と第２磁性部１０３との間で磁束が短絡することを防ぎ、第２非磁性部１０４は第２磁性部１０３と第３磁性部１０５との間で磁束が短絡することを防いでいる。
【００１７】
弁ボディ１０は、軸方向の他端にノズル部１３を有している。ノズル部１３は、先端に燃料を外気へ噴射する噴孔１４、及びこの噴孔１４の上流側の内壁に弁座１５を有している。
弁ボディ１０の内側に略円柱状に形成された弁部材２０が軸方向へ往復移動可能に収容されている。弁部材２０は、噴孔１４側の端部に円錐状のシート部２１を有している。シート部２１が弁座１５に着座及び離座することでノズル部１３の内側の燃料通路１６が開閉され、噴孔１４から燃料噴射が断続する。
【００１８】
コイル３０は、弁ボディ１０の径方向の外側に巻回されている。コイル３０の周囲には磁性材料から形成されるヨーク３１が設けられている。ヨーク３１は、第１磁性部１０１と第３磁性部１０５とを磁気的に接続している。
固定コア４０は、磁性材料から筒状に形成され、コイル３０の径方向内側で弁ボディ１０の内壁に圧入等により固定されている。固定コア４０には、軸方向に燃料を通す燃料通路４１が設けられている。この燃料通路４１の噴孔１４側には内径の大きい第１凹部４２が設けられ、第１スプリング４３を収容している。また、燃料通路４１の燃料入口１２側には内径の大きい第２凹部４４が設けられ、第２スプリング４５を収容している。
【００１９】
第１可動コア５０は、磁性材料から筒状に形成され、固定コア４０の噴孔１４側で軸方向に往復移動可能に設けられている。固定コア４０と第１可動コア５０との間に第１ギャップ５５が設けられ、固定コア４０、第１可動コア５０及び第１ギャップ５５を含んで第１吸引部が構成される。第１可動コア５０には、軸方向に弁部材２０を通す軸孔５１が設けられている。弁部材２０の燃料入口１２側の端部には、フランジ２２が設けられている。フランジ２２は、第１スプリング４３に付勢され、第１可動コア５０の燃料入口１２側の外壁に当接している。
第１可動コア５０の噴孔１４側の端部の径方向外側には、噴孔１４側に突出する環状の外側リング５２が設けられている。第１可動コア５０の噴孔１４側の端部の軸孔５１周りには、噴孔１４側に突出する環状の内側リング５３が設けられている。外側リング５２と内側リング５３は、弁ボディ１０の内壁に設けられた外側凹部１７と内側凹部１８にそれぞれ液密に摺動可能である。これにより、第１可動コア５０の噴孔１４側の外壁、外側リング５２の内壁、内側リング５３の外壁、及び弁ボディ１０の内壁により圧力室５４が形成される。
【００２０】
第２可動コア６０は、磁性材料から筒状に形成され、固定コア４０の燃料入口１２側で軸方向に往復移動可能に設けられている。固定コア４０と第２可動コア６０との間に第２ギャップ６５が設けられ、固定コア４０、第２可動コア６０及び第２ギャップ６５を含んで第２吸引部が構成される。第２可動コア６０には、軸方向に燃料を通す燃料通路６１が設けられている。第２可動コア６０の噴孔１４側の端部の燃料通路６１周りには、噴孔１４側に突出する環状の内側リング６２が設けられている。内側リング６２の外壁は、固定コア４０の第２凹部４４の内壁と液密に摺動可能である。
第２可動コア６０は、内側リング６２の端部が第２スプリング４５に付勢されている。第２可動コア６０は、弁ボディ１０の内壁に設けられたストッパ１９によって、第２可動コア６０の燃料入口１２側への移動が制限されている。
【００２１】
管部材７０は、固定コア４０と第１可動コア５０に設けられた孔に挿入され、周方向に例えば６箇所設けられている。管部材７０は、固定コア４０の孔の内壁に圧入等により固定され、第１可動コア５０の孔の内壁と液密に摺動可能である。管部材７０は、軸方向に通じる内側通路７１により、第２ギャップ６５と圧力室５４とを連通している。
なお、本実施形態では、管部材７０、第２ギャップ６５及び圧力室５４が特許請求の範囲に記載の付勢手段に相当する。
【００２２】
次に、燃料噴射装置１の作動について説明する。
コイル３０への通電が停止されているとき、弁部材２０は、燃料通路内の燃料圧力がシート部２１の横断面に相当する面積に作用する力と、第１スプリング４３の弾性力によって噴孔１４側に付勢されている。このため、第１可動コア５０は、弁部材２０のフランジ２２によって付勢され、外側リング５２及び内側リング５３の噴孔１４側の外壁がそれぞれ弁ボディ１０の外側凹部１７及び内側凹部１８の内壁に当接している。
一方、第２可動コア６０は、第２スプリング４５の弾性力によって、燃料入口１２側に付勢されている。このため、第２可動コア６０は、燃料入口１２側の外壁がストッパ１９の外壁に当接している。
弁部材２０のシート部２１が弁座１５に着座し、燃料通路１６を閉塞しているので、噴孔１４からの燃料噴射は遮断されている。
【００２３】
コイル３０に通電されると、図２に示すように、コイル３０の発生する磁界により、ヨーク３１、第３磁性部１０５、第１可動コア５０、固定コア４０、第２可動コア６０及び第１磁性部１０１から形成される磁気回路に磁束が矢印Ａに示すように流れる。これにより、第１吸引部と第２吸引部に吸引力が発生する。このとき、第２吸引部に生じる吸引力Ｂが第２スプリング４５の弾性力よりも大きくなると、第２可動コア６０は固定コア４０側に移動を開始する。これにより、第２可動コア６０の移動領域となる第２ギャップ６５内の燃料は第２可動コア６０に圧縮されることで加圧される。
【００２４】
第２ギャップ６５内の燃料圧力が大きくなるに伴い、管部材７０で連通されている圧力室５４内の燃料圧力が大きくなる。図３に示すように、圧力室５４内の燃料圧力が第１可動コアの圧力室５４側の面に作用する力Ｃと第１吸引部に生じる吸引力Ｄとの合力が、燃料通内の燃料圧力が弁部材２０のシート部２１の横断面に相当する面積及び第１可動コア５０の燃料入口１２側の面に作用する力、並びに第１スプリング４３の弾性力の合力よりも大きくなると、第１可動コア５０は固定コア４０側に移動する。これに伴って弁部材２０が燃料入口１２側へ移動し、シート部２１が弁座１５から離座することで燃料通路１６が開放され、噴孔１４から燃料が噴射される。
【００２５】
コイル３０への通電を停止すると、第１吸引部と第２吸引部の吸引力が消失する。このため、図４に示すように、第１可動コア５０は第１スプリング４３の弾性力Ｅにより噴孔１４側へ移動し、第２可動コア６０は第２スプリング４５の弾性力Ｆにより燃料入口１２側へ移動する。このとき、第１可動コア５０は圧力室５４の燃料圧力によって噴孔１４側への移動を抑制される。一方、第２可動コア６０は、第２可動コア６０に圧縮されていた第２ギャップ６５内の燃料圧力Ｇによって、燃料入口１２側への移動が加速される。このため、第２可動コア６０は第１可動コア５０よりも早く移動する。
【００２６】
弁部材２０が噴孔１４側へ移動するにつれて、シート部２１と弁座１５との距離が小さくなり、噴孔１４側へ向けて弁部材２０に作用する燃料圧力が大きくなる。図５に示すように、シート部２１が弁座１５に着座すると、燃料通路内の燃料圧力が弁部材２０に作用する力Ｈと第１スプリング４３の弾性力Ｅにより燃料通路１６が閉塞され、一回の燃料噴射が終了する。
【００２７】
次に、本実施形態の燃料噴射装置と、１つの可動コアを備えた従来の燃料噴射装置との駆動性能を比較する。
図６（Ａ）に示す本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデルと、図６（Ｂ）に示す従来の燃料噴射装置に相当するモデルについて、各可動コアに作用する電磁力を解析した。
本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデルには、本実施形態の燃料噴射装置の構成と同一の符号を付してある。また、従来の燃料噴射装置に相当するモデルには、本実施形態の燃料噴射装置の構成に対応する構成に「ａ」を加えた符号を付してある。なお、この解析では、燃料圧力等による影響は考慮されていない。
【００２８】
図７（Ａ）に示すように、本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデル及び従来の燃料噴射装置に相当するモデルの各コイル３０、３０ａに同一の回路設定による電流を供給した。本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデルのコイル３０に供給した電流値を点線Ｉに示し、従来の燃料噴射装置に相当するモデルのコイル３０ａに供給した電流値を実線Ｊに示す。
高圧燃料に対応し、開弁速度を高めるため、時刻約０．６ｍｓから約１．３ｍｓの間に最大約１０Ａの大電流を供給した。その後、弁部材を開弁状態に保持するため、時刻約３ｍｓまで約２Ａの電流を供給した。本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデルと従来の燃料噴射装置に相当するモデルの形状の違いにより、電流値に僅かな差が見られた。
【００２９】
図６（Ａ）、（Ｂ）及び図７（Ａ）に示した条件において、本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデルの第１可動コア５０、第２可動コア６０、及び従来の燃料噴射装置に相当するモデルの可動コア５０ａに作用する電磁力を図７（Ｂ）に示す。本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデルの第２可動コア６０に作用する電磁力を点線Ｋに示し、第１可動コア５０に作用する電磁力を一点鎖線Ｌに示す。従来の燃料噴射装置に相当するモデルの可動コア５０ａに作用する電磁力を実線Ｍに示す。
時刻約１．３ｍｓにおいて、各コイル３０、３０ａには磁束の飽和条件以上の余剰電流が供給されているので、本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデルの第１可動コア５０に作用する電磁力、第２可動コア６０に作用する電磁力、及び従来の燃料噴射装置の可動コア５０ａに作用する電磁力は、それぞれ最大値で約１００Ｎであった。
また、時刻約３ｍｓにおいて、２つの可動コアを有する本実施形態の燃料噴射装置に相当するモデルには余剰電流が無いので、第１可動コア５０、第２可動コア６０に作用する電磁力はそれぞれ約４５Ｎであった。一方、従来の燃料噴射装置に相当するモデルには余剰電流があるので、可動コア５０ａに作用する電磁力は約６０Ｎであった。
【００３０】
上記試験結果に基づき、本実施形態の燃料噴射装置１において、第２可動コア６０に作用する吸引力が第１可動コア５０の作用をアシストするアシスト力について検討する。
コイル３０に通電されていない状態の第２ギャップ６５、管部材の内側通路７１、及び圧力室５４の断面の模式図を図８に示す。なお、管部材の内側通路７１は周方向に６箇所設けられているものとする。
【００３１】
第２ギャップ６５に面する第２可動コア６０の表面積は、
（４2−２．５2）π≒３０．６（ｍｍ2）  である。
圧力室５４に面する第１可動コア５０の表面積は、
（４2−２2）π−０．５2π・６≒３２．９（ｍｍ2）  である。
したがって、第２可動コア６０に作用する吸引力を１００Ｎとすると、第１可動コア５０に作用するアシスト力は、下記の式により算出される。なお、第２ギャップ６５、内側通路７１及び圧力室５４の燃料のリークは考慮しないものとする。
【数１】
2011052658.tif 000003
【００３２】
したがって、第１可動コア５０に作用するアシスト力は、１０７．７Ｎである。
上記結果から導き出される本実施形態の燃料噴射装置１と従来の燃料噴射装置の駆動性能との比較を図９に示す。本実施形態の燃料噴射装置１の駆動力を点線Ｎに示し、従来の燃料噴射装置の駆動力を実線Ｏに示す。
上述したように、本実施形態の燃料噴射装置１では、第２可動コア６０は、第２スプリング４５の弾性力により燃料入口１２側に付勢されている。一方、第１可動コア５０は、燃料通路内の燃料圧力が弁部材２０のシート部２１の横断面に相当する面積に作用する力と、第１スプリング４３の弾性力により噴孔１４側に付勢されている。このため、コイル３０に通電されると、第２可動コア６０は、第１可動コア５０よりも先に移動を開始する。このため、時刻約１．３ｍｓにおいて、第１可動コア５０は第２可動コア６０によるアシスト力、及び第１吸引部に生じる吸引力により２００Ｎ以上の駆動力が得られる。したがって、第１可動コア５０と共に動作する弁部材２０は、従来の燃料噴射装置と比較して、開弁動作が速くなり、かつ、約２倍の駆動力を得ることができる。
なお、駆動力のピーク時以降、第１可動コア５０が弁部材２０を開弁状態に保持する力は、圧力室５４内の燃料のリーク等を考慮すると、従来の燃料噴射装置のものとほぼ同じものとなる。
【００３３】
本実施形態では、１つの磁気回路内に第１吸引部及び第２吸引部が設けられている。このため、従来の燃料噴射装置において余剰に投入されていた電気エネルギーを吸引力に高効率に変換することができる。第２ギャップ６５と圧力室５４とを管部材７０の内側通路７１が連通することで、第２吸引部に生じる吸引力を、第１可動コア５０のアシスト力として用いることができる。これにより、弁部材２０の開弁応答性及び駆動力を高めることができる。したがって、短時間に指定噴射量を噴射することが可能となり、噴射量制御を確実に行うことができる。
なお、弁部材２０の駆動力を高めることで、第１スプリング４３の荷重を大きくすることが可能となり、閉弁応答性を高めることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料噴射装置を図１０に示す。本実施形態は、請求項３及び９に記載の発明に対応するものである。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の燃料噴射装置２では、ヨーク３１の径方向外側に、筒部材８０、第２可動コア６６、ハウジング８１及び第２固定コア８２が設けられている。
筒部材８０は、第４磁性部８４、第３非磁性部８３、第５磁性部８５を有している。第３非磁性部８３は、第４磁性部８４と第５磁性部８５との磁気的な短絡を防いでいる。
【００３５】
筒部材８０の径方向外側に第２可動コア６６を挟んで筒状のハウジング８１が設けられている。第２可動コア６６は、磁性材料から筒状に形成され、筒部材８０とハウジング８１との間に軸方向に往復移動可能に収容されている。
第２可動コア６６の軸方向の噴孔１４側には、磁性材料から形成された筒状の第２固定コア８２が筒部材８０の外壁に固定されている。
第２可動コア６６と第２固定コア８２との間には、第２スプリング６７が設けられ、第２可動コア６６を燃料入口１２側へ付勢している。第２可動コア６６は、ハウジング８１の内壁に設けられたストッパ１９により軸方向の移動を制限されている。
【００３６】
第２可動コア６６と第２固定コア８２との間に設けられた第２ギャップ６８と、圧力室５４との間を連絡通路７２が連通している。連絡通路７２は、第２ギャップ６８から第２固定コアを通り、さらに弁ボディ１０、ヨーク３１及び筒部材８０を径方向に通って圧力室５４に通じている。
【００３７】
コイル３０に通電されると、コイル３０の発生する磁界により、ヨーク３１、第３磁性部１０５、第１可動コア５０、固定コア４０、第２磁性部１０３、ヨーク３１、第４磁性部８４、第２可動コア６６、第２固定コア８２及び第５磁性部８５から形成される磁気回路に磁束が流れる。これにより、第１可動コア５０、固定コア４０及び第１ギャップ５５から構成される第１吸引部、並びに第２可動コア６６、第２固定コア８２及び第２ギャップ６８から構成される第２吸引部に吸引力が発生する。このとき、第２スプリング６７の弾性力よりも第２吸引部に生じる吸引力が大きくなると、第２可動コア６６は第２固定コア８２側に移動を開始する。これにより、第２ギャップ６８内の燃料が加圧される。
【００３８】
第２ギャップ６８内の燃料圧力が大きくなるに伴い、連絡通路７２で連通されている圧力室５４内の燃料圧力が大きくなる。圧力室５４内の燃料圧力が第１可動コア５０の圧力室側の面に作用する力と第１吸引部に生じる吸引力との合力が、燃料通路内の燃料圧力が弁部材２０のシート部２１の横断面に相当する面積及び第１可動コア５０の燃料入口１２側の面に作用する力、並びに第１スプリング４３の弾性力との合力よりも大きくなると、第１可動コア５０は固定コア４０側に移動する。これに伴って弁部材２０が燃料入口１２側へ移動し、シート部２１が弁座１５から離座することで燃料通路１６が開放され、噴孔１４から燃料が噴射される。
【００３９】
本実施形態では、連絡通路７２が、弁ボディ１０、ヨーク３１及び筒部材８０を径方向に通り、さらに第２固定コアを軸方向に通り、圧力室５４と第２ギャップ６８とを連通している。このため、第２ギャップ６８と圧力室５４との間の燃料圧力の伝達距離を短くすることで、第１可動コア５０のアシスト力を高めることができる。したがって、弁部材２０の開弁応答性及び駆動力を高めることができる。
【００４０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料噴射装置を図１１に示す。本実施形態は、請求項５及び９に記載の発明に対応するものである。
本実施形態の燃料噴射装置３では、第２ギャップ６５と圧力室５４とを連通する連絡通路７４が、コイル３０の径方向外側に設けられている。連絡通路７４は、第２ギャップ６５から弁ボディ１０の第１非磁性部１０２、ヨーク３１内部及び第２非磁性部１０４を通り、圧力室５４に通じている。このため、連絡通路７４から燃料がリークする箇所を少なくすることができるので、第２ギャップ６５内の燃料圧力を圧力室５４へ確実に伝達することができる。
【００４１】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による燃料噴射装置を図１２に示す。本実施形態は、請求項６及び９に記載の発明に対応するものである。
本実施形態の燃料噴射装置４では、固定コア４０を軸方向に通じる上通孔４６が周方向に例えば６箇所設けられている。また、第１可動コア５０を軸方向に通じる下通孔５６が上通孔４６と同軸に周方向に６箇所設けられている。
第２可動コア６０は、噴孔１４側の外壁から軸方向に延びる６本のピストン７５を有している。ピストン７５は、上通孔４６の内壁と摺動可能であり、下通孔５６の内壁と液密に摺動可能である。
なお、第２可動コア６０の軸方向に設けられた通孔６９は、第２ギャップと燃料通路１１を連通し、第２可動コア６０の作動性を高めている。
本実施形態では、コイル３０に通電されると、第２可動コア６０と共にピストン７５が噴孔１４側へ移動する。このため、圧力室５４の燃料がピストン７５によって直接加圧される。したがって、第１可動コア５０の移動がアシストされ、弁部材２０の開弁応答性及び駆動力を高めることができる。
【００４２】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による燃料噴射装置を図１３に示す。本実施形態は、請求項７、８及び９に記載の発明に対応するものである。
本実施形態の燃料噴射装置５では、固定コア４０の燃料入口１２側に設けられる第２凹部４４内へ弁部材２０が延びている。弁部材２０の燃料入口１２側の端部には、外径の大きい円筒状の大径部２３が設けられている。大径部２３の径方向の外壁は、第２凹部４４の内壁と液密に摺動する。このため、大径部２３の軸方向の噴孔１４側の外壁と、第２凹部４４の内壁との間に第２圧力室２４が形成される。
【００４３】
大径部２３には、燃料入口１２側の外壁から噴孔１４側へ凹む凹溝２５が設けられている。一方、第２可動コア６０は、噴孔１４側の外壁から軸方向に延びる軸部材９０を有している。軸部材９０は、噴孔１４側の端部が凹溝２５に挿入され、凹溝２５の内壁と液密に摺動する。このため、軸部材９０の外壁と凹溝２５の内壁との間に加圧室２６が形成される。加圧室２６と第２圧力室２４とは、弁部材２０の内部に設けられた連通路２７によって連通している。
【００４４】
コイル３０への通電が停止されているとき、弁部材２０は、第２スプリング９１の弾性力、及び燃料通路内の燃料圧力がシート部２１の横断面に相当する面積に作用する力により噴孔１４側へ付勢され、シート部２１が弁座１５に着座している。
一方、第２可動コア６０は、第２スプリング９１の弾性力によって燃料入口１２側へ付勢され、燃料入口１２側の外壁がストッパ１９に当接している。
第１可動コア５０は、第３スプリング９３により燃料入口１２側へ付勢され、弁部材２０のフランジ２２により燃料入口１２側への移動を規制されている。
【００４５】
コイル３０に通電されると、コイル３０の発生する磁界により、ヨーク３１、第３磁性部１０５、第１可動コア５０、固定コア４０、第２可動コア６０及び第１磁性部１０１から形成される磁気回路に磁束が流れ、第１吸引部及び第２吸引部に吸引力が発生する。このとき、図１４に示すように、第２可動コア６０が固定コア４０側に移動を開始すると、第２可動コア６０と共に移動する軸部材９０により、加圧室２６内の燃料が加圧される。加圧室２６内の燃料圧力の上昇に伴い、連通路２７で連通されている第２圧力室２４内の燃料圧力が大きくなる。
【００４６】
図１５に示すように、第２圧力室２４内の燃料圧力が大径部２３の第２圧力室２４側の面に作用する力Ｐと第１吸引部に生じる吸引力Ｑの合力が、燃料通路内の燃料圧力が弁部材２０のシート部２１の横断面に相当する面積に作用する力と第２スプリング９１の弾性力との合力よりも大きくなると、第１可動コア５０と共に弁部材２０は燃料入口１２側へ移動する。弁部材２０のシート部２１が弁座１５から離座することで燃料通路１６が開放され、噴孔１４から燃料が噴射される。
【００４７】
コイル３０への通電を停止すると、第１吸引部と第２吸引部の吸引力が消失する。第２スプリング９１の弾性力により、第１可動コア５０と弁部材２０は噴孔１４側へ移動し、第２可動コア６０は燃料入口１２側へ移動する。シート部２１が弁座１５に着座すると、燃料通路１６が閉塞され、一回の燃料噴射が終了する。
【００４８】
本実施形態では、第２可動コアと共に移動する軸部材９０によって加圧室２６内の燃料が加圧され、加圧室２６と連通する第２圧力室２４内の燃料圧力が大きくなる。これにより、第１可動コア５０を介在することなく、第２吸引部に生じる吸引力によるアシスト力を弁部材２０に直接作用させることができる。したがって、アシスト力の損失を低減し、弁部材２０の開弁応答性及び駆動力を高めることができる。
【００４９】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による燃料噴射装置を図１６に示す。本実施形態は、請求項１〜４、７〜９に記載の発明に対応するものである。また、本実施形態は、第２実施形態と第５実施形態とを組み合わせたものである。
本実施形態の燃料噴射装置６では、コイル３０の径方向内側に第１固定コア４０が設けられ、外側に第３固定コア８２１が設けられている。第１固定コア４０の軸方向の噴孔１４側に第１可動コア５０が設けられ、燃料入口１２側に第２可動コア６０が設けられている。また、第３固定コア８２１の軸方向の燃料入口１２側に第３可動コア６６１が設けられている。
【００５０】
コイル３０に通電されると、コイル３０の発生する磁界により、ヨーク３１、第３磁性部１０５、第１可動コア５０、固定コア４０、第２可動コア６０、第１磁性部１０１、ヨーク３１、第４磁性部８４、第３可動コア６６１、第３固定コア８２１及び第５磁性部８５から形成される磁気回路に磁束が流れる。これにより、第１可動コア５０、固定コア４０及び第１ギャップ５５から構成される第１吸引部、第２可動コア６０、固定コア４０及び第２ギャップ６５から構成される第２吸引部、並びに第３可動コア６６１、第３固定コア８２１及び第３ギャップ６８１から構成される第３吸引部に吸引力が発生する。
第３吸引部に生じる吸引力により、第３可動コア６６１が第３固定コア８２１側に移動を開始すると、第３ギャップ６８１内の燃料が加圧される。この第３ギャップ６８１内の燃料圧力が大きくなるに伴い、連絡通路７２で連通されている圧力室５４内の燃料圧力が大きくなる。
第２吸引部に生じる吸引力により、第２可動コア６０が第１固定コア４０側に移動を開始すると、軸部材９０により加圧室２６内の燃料が加圧される。加圧室２６内の燃料圧力の上昇に伴い、連通路２７で連通されている第２圧力室２４内の燃料圧力が大きくなる。
【００５１】
圧力室５４内の燃料圧力が第１可動コア５０の圧力室５４側の面に作用する力、第２圧力室２４内の燃料圧力が大径部２３の第２圧力室側の面に作用する力、及び第１吸引部に生じる吸引力の合力が、燃料通路内の燃料圧力が弁部材２０のシート部２１の横断面に相当する面積及び第１可動コア５０の燃料入口１２側の面に作用する力、並びに第２スプリング９１の弾性力の合力よりも大きくなると、第１可動コア５０と共に弁部材２０は燃料入口１２側へ移動する。弁部材２０のシート部２１が弁座１５から離座することで燃料通路１６が開放され、噴孔１４から燃料が噴射される。
【００５２】
コイル３０への通電を停止すると、第１吸引部、第２吸引部及び第３吸引部の吸引力が消失する。第２スプリング９１の弾性力により、第１可動コア５０と弁部材２０は噴孔１４側へ移動し、第２可動コア６０は燃料入口１２側へ移動する。第３スプリング６７１の弾性力により、第３可動コア６６１は燃料入口１２側へ移動する。シート部２１が弁座１５に着座すると、燃料通路１６が閉塞され、一回の燃料噴射が終了する。
【００５３】
本実施形態では、１つの磁気回路内に３か所の吸引部を形成することで、コイルに投入される電気エネルギーを吸引力に高効率に変換することができる。第２ギャップに生じる吸引力は、連絡通路７２及び圧力室５４を経由し、第１可動コア５０に作用する。第１可動コア５０は、第１吸引力に生じる吸引力、及び圧力室５４の燃料圧力が第１可動コア５０の圧力室５４側の面に作用する力により弁部材２０を駆動する。さらに、第３吸引力に生じる吸引力は、加圧室２６、連通路２７及び第２圧力室２４を経由し、弁部材２０に直接作用する。これにより、弁部材２０の動作がアシストされ、弁部材２０の開弁応答性及び駆動力を高めることができる。
【００５４】
（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、直噴式の燃料噴射装置について説明した。これに対し、本発明は、ポート噴射式等の燃料噴射装置に適用しても良い。
上述した複数の実施形態では、電磁駆動弁を燃料噴射装置に用いたものについて説明した。これに対し、本発明の電磁駆動弁は、吸気バルブ又は排気バルブの駆動装置等、種々の弁部材を駆動する駆動装置に適用することができる。
このように、本発明は上述した複数の実施形態を組み合わせることに加え、本発明の本旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態にすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１：燃料噴射装置、１０：弁ボディ、１４：噴孔、１５：弁座、２０：弁部材、３０：コイル、４０：固定コア、５０：第１可動コア、５４：圧力室（付勢手段）、５５：第１ギャップ、６０：第２可動コア、６５：第２ギャップ（付勢手段）、７０：管部材（付勢手段）、７１：内側通路（付勢手段）
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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