(57)【要約】【課題】燃料噴射装置９０において、ニードル５０や固定コア４１や可動コアの摩耗を抑制する。【解決手段】燃料噴射装置９０は、ハウジング３０と固定コア４１と第１可動コア４２と第２可動コア４３とコイル４４とニードル５０とスプリング６１とを備える。第１可動コアは、第２可動コアに対して軸方向ＡＸにおける噴孔３２側から固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され、第２可動コアは、ニードルに対して軸方向における噴孔側から固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され、第１可動コアと固定コアとの少なくとも一方は、第１可動コアが固定コアに軸方向において接触した状態で、第２可動コアがニードルとともに軸方向に沿って移動可能な空間４２２を有する。【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（９０，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ）であって、
燃料を噴射する噴孔（３２）および前記噴孔に連通する第１流路（１０１）が形成された筒状のハウジング（３０）と、
前記ハウジング内に固定され、前記第１流路に連通する第２流路（１０２）が形成された筒状の固定コア（４１）と、
前記固定コアよりも前記噴孔側における前記第１流路内を前記ハウジングの軸方向（ＡＸ）に沿って往復移動可能に設けられ、前記固定コアの内径よりも大きな外径を有し、第１貫通孔（４２１）を有する第１可動コア（４２）と、
前記固定コアと前記第１可動コアとの間における前記第１流路内を前記ハウジングの軸方向に沿って往復移動可能に設けられ、前記第１可動コアの外径よりも小さな外径を有し、第２貫通孔（４３１）を有する第２可動コア（４３）と、
通電によって、前記第１可動コアと前記第２可動コアとを前記固定コア側に向かって移動させる磁界を発生するコイル（４４）と、
前記第１貫通孔および前記第２貫通孔を前記軸方向に通る軸部（５１）と、前記軸部の前記噴孔側の端部に形成され、前記噴孔を開閉可能な弁部（５２）と、を有するニードル（５０，５０Ｂ）と、
前記ニードルを前記噴孔側に向かって付勢するスプリング（６１）と、
を備え、
前記第１可動コアは、前記第２可動コアに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され、
前記第２可動コアは、前記ニードルに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され、
前記第１可動コアと前記固定コアとの少なくとも一方は、前記第１可動コアが前記固定コアに前記軸方向において接触した状態で、前記第２可動コアが前記ニードルとともに前記軸方向に沿って移動可能な空間（４２２，４２３）を有する、
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、
前記ニードルと前記第２可動コアとが固定された固定部（５３，５４）を有し、
前記第２可動コアは、前記固定部を介して、前記ニードルに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達する、燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
前記軸部は、前記第２可動コアよりも前記固定コア側に、径方向に前記第２貫通孔の径よりも大きく突き出した突出部（５４）を有し、
前記第２可動コアは、前記突出部に前記軸方向において接触することによって、前記ニードルに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達する、燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置であって、
前記第１可動コアが前記通電によって前記固定コア側に向かって移動する第１距離よりも、前記第１可動コアが前記固定コアに前記軸方向において接触した状態から、前記第２可動コアが前記通電によって前記固定コア側に向かって移動する第２距離の方が長い、燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置であって、
前記燃料としてガスを噴射する、燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置であって、
さらに、前記コイルへの前記通電を制御する制御部（８０）を備え、
前記制御部は、前記コイルに対して、前記第１可動コアと前記第２可動コアとを前記噴孔側から前記固定コア側に向かって移動させる第１電流を供給した後、前記第１電流よりも小さな第２電流を供給する、
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】
例えば、特許文献１には、噴孔を開閉するニードルと、ニードル弁とは別体として設けられた可動コアとを備える燃料噴射弁が開示されている。この燃料噴射弁では、ニードル弁は、固定コアからの磁気吸引力を受けた可動コアとともに開弁方向へ移動する。可動コアが固定コアに接触した後、ニードル弁は、慣性によって可動コアから離脱してさらに開弁方向へ移動する。その後、ニードル弁は、スプリングに押し戻されて閉弁方向へ移動し、再度、可動コアに接触する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−６５５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した燃料噴射弁（燃料噴射装置）では、ニードルがスプリングによって押し戻されて可動コアに接触する際に、大きな衝撃力が発生して、ニードルと可動コアとの接触部が摩耗する可能性がある。接触部における摩耗を抑制することは、液体燃料を噴射する燃料噴射装置であるか、気体燃料を噴射する燃料噴射装置であるかにかかわらず重要な課題である。特に、気体燃料を噴射する燃料噴射装置では、液体燃料を噴射する燃料噴射装置に比べて、ニードルと可動コアとが接触する際に接触部が受ける燃料によるスクイズ力が小さくなり、衝撃力が大きくなるため、上述した問題がより顕著となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本開示の一形態によれば、燃料噴射装置（９０，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ）が提供される。この燃料噴射装置は、燃料を噴射する噴孔（３２）および前記噴孔に連通する第１流路（１０１）が形成された筒状のハウジング（３０）と；前記ハウジング内に固定され、前記第１流路に連通する第２流路（１０２）が形成された筒状の固定コア（４１）と；前記固定コアよりも前記噴孔側における前記第１流路内を前記ハウジングの軸方向（ＡＸ）に沿って往復移動可能に設けられ、前記固定コアの内径よりも大きな外径を有し、第１貫通孔（４２１）を有する第１可動コア（４２）と；前記固定コアと前記第１可動コアとの間における前記第１流路内を前記ハウジングの軸方向に沿って往復移動可能に設けられ、前記第１可動コアの外径よりも小さな外径を有し、第２貫通孔（４３１）を有する第２可動コア（４３）と；通電によって、前記第１可動コアと前記第２可動コアとを前記固定コア側に向かって移動させる磁界を発生するコイル（４４）と；前記第１貫通孔および前記第２貫通孔を前記軸方向に通る軸部（５１）と、前記軸部の前記噴孔側の端部に形成され、前記噴孔を開閉可能な弁部（５２）と、を有するニードル（５０，５０Ｂ）と；前記ニードルを前記噴孔側に向かって付勢するスプリング（６１）と；を備える。前記第１可動コアは、前記第２可動コアに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され；前記第２可動コアは、前記ニードルに対して前記軸方向における前記噴孔側から前記固定コア側に向かう力を伝達可能に構成され；前記第１可動コアと前記固定コアとの少なくとも一方は、前記第１可動コアが前記固定コアに前記軸方向において接触した状態で、前記第２可動コアが前記ニードルとともに前記軸方向に沿って移動可能な空間（４２２，４２３）を有する。
【０００７】
この形態の燃料噴射装置によれば、第１可動コアが固定コアに軸方向において接触した状態で、第１可動コアとは独立して、第２可動コアがニードルとともに軸方向に沿って移動可能に構成されているため、第２可動コアと固定コアとが衝突する際の衝撃力は低減される。そのため、第２可動コアと固定コアとの接触部における摩耗を抑制できる。
【０００８】
本開示は、燃料噴射装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、インジェクタや、燃料噴射方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における燃料噴射装置の概略構成を示す説明図。
【図２】第１実施形態における燃料噴射装置の開弁動作を示す第１の説明図。
【図３】第１実施形態における燃料噴射装置の開弁動作を示す第２の説明図。
【図４】第１実施形態における燃料噴射装置の閉弁動作を示す説明図。
【図５】燃料噴射装置における駆動電流の波形の一例を示すタイムチャート。
【図６】第２実施形態における燃料噴射装置の概略構成を示す説明図。
【図７】第２実施形態における燃料噴射装置の開弁動作を示す説明図。
【図８】第３実施形態における燃料噴射装置の概略構成を示す説明図。
【図９】他の実施形態における燃料噴射装置の概略構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、第１実施形態の燃料噴射装置９０は、インジェクタ２０と制御部８０とを備えている。本実施形態の燃料噴射装置９０は、インジェクタ２０によって気体燃料である水素ガスを噴射する。インジェクタ２０からの水素ガスの噴射は、制御部８０によって制御される。インジェクタ２０は、ハウジング３０と、固定コア４１と、第１可動コア４２と、第２可動コア４３と、コイル４４と、ニードル５０と、第１スプリング６１と、第２スプリング６２とを備えている。
【００１１】
ハウジング３０は、燃料を噴射する噴孔３２、および、噴孔３２に連通する第１流路１０１が形成された筒状部材である。本実施形態のハウジング３０は、噴孔３２側から順に、噴孔３２が形成されたノズルチップ部３１と、第１磁性部３４と、非磁性部３６と、第２磁性部３５と、入口部３７とによって構成されている。ノズルチップ部３１のハウジング３０内側の面には、噴孔３２の周りに弁座３３が設けられている。ノズルチップ部３１と第１磁性部３４との間、第１磁性部３４と非磁性部３６との間、非磁性部３６と第２磁性部３５との間、第２磁性部３５と入口部３７との間は、それぞれ、溶接部３８において溶接されている。本実施形態では、ノズルチップ部３１は、非磁性材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼によって形成されている。第１磁性部３４および第２磁性部３５は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。非磁性部３６は、非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼によって形成されている。
【００１２】
入口部３７には、インジェクタ２０に燃料を供給するための供給管（図示省略）が接続される。供給管は、入口部３７に設けられたバックアップリング７２に接触するように接続される。供給管と入口部３７との間は、バックアップリング７２上に設けられたＯリング７３によってシールされる。入口部３７内には、入口流路１０３が形成されている。入口流路１０３内には、フィルタ７１が設けられている。フィルタ７１は、供給管から供給される燃料に含まれる異物を捕集し、ハウジング３０内に異物が流入することを抑制する。
【００１３】
固定コア４１は、ハウジング３０内に固定された筒状部材である。固定コア４１内には、第１流路１０１に連通する第２流路１０２が形成されている。第２流路１０２における第１流路１０１とは反対側は、入口流路１０３に連通している。本実施形態では、固定コア４１は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。
【００１４】
第１可動コア４２は、固定コア４１よりも噴孔３２側における第１流路１０１内をハウジング３０の軸方向ＡＸに沿って往復移動可能に設けられた筒状部材である。第１可動コア４２は、固定コア４１の内径よりも大きな外径を有している。第１可動コア４２は、固定コア４１の内径よりも小さな第１貫通孔４２１を有している。第１可動コア４２の固定コア４１側の面は、第１貫通孔４２１の周りに第１凹部４２２を有している。第１凹部４２２は、第１可動コア４２の固定コア４１側の面に形成された円形の窪みである。第１可動コア４２と固定コア４１とは、軸方向ＡＸにおいて接触可能に構成されている。本実施形態では、第１可動コア４２は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。
【００１５】
第２可動コア４３は、固定コア４１と第１可動コア４２との間における第１流路１０１内を軸方向ＡＸに沿って往復移動可能に設けられた筒状部材である。第２可動コア４３は、固定コア４１の内径よりも大きく、かつ、第１可動コア４２の第１凹部４２２の径よりも小さな外径を有している。第２可動コア４３は、固定コア４１の内径よりも小さな第２貫通孔４３１を有している。第２可動コア４３と固定コア４１とは、軸方向ＡＸにおいて接触可能に構成されている。また、第２可動コア４３は、第１可動コア４２の第１凹部４２２に収容可能に構成されている。本実施形態では、第２可動コア４３は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されている。
【００１６】
コイル４４は、ハウジング３０の外周に巻回されている。コイル４４の外周は、磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼によって形成されたヨーク４５によって覆われている。コイル４４は、通電によって、第１可動コア４２と第２可動コア４３とを固定コア４１側に向かって移動させる磁界を発生する。第１可動コア４２と第２可動コア４３とを移動させるための駆動電流は、例えば、バッテリー等の電力供給源（図示省略）からコイル４４に供給される。電力供給源からコイル４４に供給される駆動電流は、例えば、エンジンＥＣＵ等によって構成された制御部８０によって制御される。
【００１７】
ニードル５０は、軸部５１と、弁部５２と、ストッパ部５３と、フランジ部５４とを備えている。軸部５１は、第１貫通孔４２１内を軸方向ＡＸに沿って往復移動可能に設けられている。軸部５１の中心軸は、固定コア４１の中心軸と第１可動コア４２の中心軸と第２可動コア４３の中心軸と同じである。軸部５１の内部には、第２流路１０２から第１流路１０１に向かって燃料が流通する連通流路１０４が形成されている。
【００１８】
弁部５２は、軸部５１の噴孔３２側の端部に形成されている。弁部５２は、ノズルチップ部３１に設けられた弁座３３と接触可能に構成されており、軸部５１が軸方向ＡＸに沿って往復移動することによって噴孔３２を開閉する弁体である。入口流路１０３、第２流路１０２、連通流路１０４、第１流路１０１の順にハウジング３０内を流れた燃料は、噴孔３２が開弁されることによって、噴孔３２から噴射される。
【００１９】
ストッパ部５３は、軸部５１における弁部５２側に位置する円盤状の部材である。ストッパ部５３は、軸部５１の径方向に、第１可動コア４２の第１貫通孔４２１の径や第２可動コア４３の第２貫通孔４３１の径よりも大きく、かつ、第１可動コア４２の第１凹部４２２の径よりも小さく突き出している。そのため、第２可動コア４３は、第１可動コア４２の第１凹部４２２に収容可能に構成されている。本実施形態では、ストッパ部５３は、非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼によって形成されており、軸部５１に圧入されている。
【００２０】
フランジ部５４は、軸部５１における固定コア４１側に位置する円盤状の部材である。フランジ部５４は、軸部５１の径方向に、第２可動コア４３の第２貫通孔４３１の径よりも大きく、かつ、固定コア４１の内径よりも小さく突き出している。本実施形態では、軸部５１と弁部５２とフランジ部５４とは、一体として形成されている。軸部５１と弁部５２とフランジ部５４とは、非磁性材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼によって形成されている。
【００２１】
本実施形態では、第２可動コア４３は、軸部５１から突き出したフランジ部５４に溶接され、さらに、フランジ部５４と、軸部５１に圧入されたストッパ部５３とによって挟み込まれることによって、ニードル５０に固定されている。そのため、第２可動コア４３は、ニードル５０に対して軸方向ＡＸにおける噴孔３２側から固定コア４１側に向かう力を伝達可能となっている。尚、本明細書において、ストッパ部５３とフランジ部５４とのことを固定部と呼ぶこともある。
【００２２】
本実施形態では、第１可動コア４２に設けられた第１凹部４２２は、第２可動コア４３およびストッパ部５３を収容可能に構成されており、第１可動コア４２が固定コア４１に軸方向ＡＸにおいて接触した状態で、第２可動コア４３がニードル５０とともに軸方向ＡＸに沿って移動可能な空間を形成する。
【００２３】
第１スプリング６１は、第２流路１０２内に配置されている。第１スプリング６１は、フランジ部５４を固定コア４１側から噴孔３２側に向かって付勢する。本実施形態では、第１スプリング６１は、コイルばねである。第２流路１０２における第１スプリング６１よりも上流側には、アジャスティングパイプ６３が設けられている。第１スプリング６１がフランジ部５４を押す力は、アジャスティングパイプ６３の噴孔３２側における端部の位置を調節することによって、調節可能に構成されている。
【００２４】
第２スプリング６２は、第１流路１０１内に配置され、第１可動コア４２を噴孔３２側から固定コア４１側に向かって付勢する。本実施形態の第２スプリング６２は、コイルばねである。閉弁状態では、第１可動コア４２が第２スプリング６２に押されて、ストッパ部５３と第１可動コア４２とが接触する。
【００２５】
図１から図４を用いて、本実施形態の燃料噴射装置９０において行われる開弁動作を説明する。図１に示すように、閉弁状態では、弁部５２は弁座３３に接触している。閉弁状態では、コイル４４への通電は行われていない。フランジ部５４は、第１スプリング６１によって固定コア４１側から噴孔３２側に向かって押されている。第１可動コア４２は、第２スプリング６２によって、噴孔３２側から固定コア４１側に向かって押されている。そのため、第１可動コア４２と第２可動コア４３とが接触した状態となっている。尚、本明細書において、この状態を初期状態とも呼ぶ。初期状態では、軸方向ＡＸにおける第１可動コア４２の固定コア４１側の面と固定コア４１の噴孔３２側の面との間に、第１間隔ｄ１が確保されている。軸方向ＡＸにおける第２可動コア４３の固定コア４１側の面と第１可動コア４２の噴孔３２側の面との間に、第２間隔ｄ２が確保されている。第２間隔ｄ２の方が、第１間隔ｄ１よりも長い。第１間隔ｄ１と第２間隔ｄ２との合計が、開弁状態においてニードル５０が噴孔３２側から固定コア４１側に持ち上げられる合計リフト量Ｌ２となる。
【００２６】
図２に示すように、制御部８０によって、コイル４４への通電が開始されると、固定コア４１からの磁気吸引力によって、第１可動コア４２が第２可動コア４３およびニードル５０とともに噴孔３２側から固定コア４１側に向かって移動して、第１可動コア４２は固定コア４１に衝突する。初期状態から固定コア４１に衝突するまでの間に、第１可動コア４２が固定コア４１からの磁気吸引力によって加速されながら移動する距離は、第１間隔ｄ１と同じであるため、合計リフト量Ｌ２よりも短い。そのため、第１可動コア４２が固定コア４１からの磁気吸引力によって合計リフト量Ｌ２を移動する形態よりも、固定コア４１に衝突する際の第１可動コア４２の速度が小さくなり、第１可動コア４２と固定コア４１とが衝突する際の衝撃力は低減される。初期状態から第１可動コア４２が固定コア４１に衝突するまでの間、ニードル５０が第１可動コア４２とともに第１間隔ｄ１と同じ距離を移動するため、ニードル５０は噴孔３２側から固定コア４１側に向かって、第１間隔ｄ１と同じ中間リフト量Ｌ１だけ持ち上げられる。そのため、弁部５２が弁座３３から離れて、噴孔３２からの燃料の噴射が開始される。尚、本明細書において、初期状態からニードル５０が噴孔３２側から固定コア４１側に向かって中間リフト量Ｌ１だけ移動した状態のことを、第１開弁状態とも呼ぶ。ニードル５０の移動に伴い、第１スプリング６１は、フランジ部５４に押されて縮むため、第１スプリング６１には弾性エネルギが蓄えられる。
【００２７】
図３に示すように、第１可動コア４２が固定コア４１に衝突した後、固定コア４１からの磁気吸引力によって、第２可動コア４３がニードル５０とともに、噴孔３２側から固定コア４１側に向かってさらに移動して、第２可動コア４３は固定コア４１に衝突する。第１開弁状態から固定コア４１に衝突するまでの間、第２可動コア４３およびニードル５０は、第１可動コア４２から独立して移動可能に構成されているため、第２可動コア４３と固定コア４１とが衝突する際の衝撃力は低減される。第１開弁状態から第２可動コア４３が固定コア４１に衝突するまでの間、ニードル５０が第２可動コア４３とともに第２間隔ｄ２と同じ距離を移動するため、ニードル５０は初期状態から、噴孔３２側から固定コア４１側に向かって、第１間隔ｄ１と第２間隔ｄ２との合計と同じ合計リフト量Ｌ２だけ持ち上げられる。そのため、弁部５２が弁座３３からさらに離れることによって、噴孔３２から噴射される燃料は増加する。尚、本明細書において、初期状態からニードル５０が噴孔３２側から固定コア４１側に向かって合計リフト量Ｌ２だけ移動した状態のことを、第２開弁状態とも呼ぶ。また、本明細書において、第１可動コア４２が固定コア４１側に向かって移動する距離のことを第１距離と呼ぶこともあり、第１可動コア４２が固定コア４１に軸方向ＡＸにおいて接触した状態から、第２可動コア４３が固定コア４１側に向かって移動する距離のことを第２距離と呼ぶこともある。第２可動コア４３は、固定コア４１からの磁気吸引力によって、固定コア４１に接触した状態で停止して、第２開弁状態が維持される。以上で説明した一連の動作によって、燃料噴射装置９０における開弁動作が完了する。
【００２８】
図４を用いて、本実施形態の燃料噴射装置９０において行われる閉弁動作を説明する。図４示すように、制御部８０によって、コイル４４への通電が停止されると、固定コア４１からの磁気吸引力が除荷されて、第１スプリング６１に付勢されたニードル５０が第１可動コア４２および第２可動コア４３とともに固定コア４１側から噴孔３２側に向かって移動して、弁部５２と弁座３３とが衝突する。そのため、閉弁状態となり、噴孔３２からの燃料の噴射が停止される。弁部５２と弁座３３とが衝突した後、第１可動コア４２は、慣性によってさらに固定コア４１側から噴孔３２側に向かって移動可能に構成されている。そのため、弁部５２と弁座３３とが衝突する際の衝撃力は低減される。その後、第１可動コア４２は第２スプリング６２に支持されて、初期状態に戻る。以上で説明した一連の動作によって、燃料噴射装置９０における閉弁動作が完了する。
【００２９】
図５には、制御部８０からコイル４４に供給される駆動電流の波形の一例をタイムチャート上に表している。図５における上から順に、駆動電流Ｉは、コイル４４に流れる電流を表している。磁気吸引力Ｆは、コイル４４に駆動電流Ｉが流れることによって固定コア４１が発生させる磁気吸引力を表している。変位Ｘは、初期状態からの第１可動コア４２の軸方向ＡＸにおける変位を表している。変位Ｙは、初期状態からの第２可動コア４３の軸方向ＡＸにおける変位を表している。燃料噴射率Ｒは、インジェクタ２０における単位時間当たりの燃料の噴射量を表している。
【００３０】
タイミングｔ０からタイミングｔ１の間において、制御部８０はコイル４４に対して、駆動電流Ｉを供給していない（駆動電流Ｉ０）。そのため、固定コア４１からの磁気吸引力Ｆは発生しておらず（磁気吸引力Ｆ０）、第１可動コア４２の変位Ｘおよび第２可動コア４３の変位Ｙは、初期状態のままであるため（変位Ｘ０，変位Ｙ０）、燃料は噴射されていない（燃料噴射率Ｒ０）。
【００３１】
タイミングｔ１からタイミングｔ２の間において、制御部８０は、まず、コイル４４に対して、大きな駆動電流Ｉ１を供給する。尚、本明細書において、駆動電流Ｉ１のことを第１電流と呼ぶこともある。駆動電流Ｉ１によって、固定コア４１からの大きな磁気吸引力Ｆ１が発生する。磁気吸引力Ｆ１によって、第１可動コア４２と第２可動コア４３とがともに移動して、第１可動コア４２は変位Ｘ１となり、第２可動コア４３は変位Ｙ１となる。第１可動コア４２の変位Ｘ１と、第２可動コア４３の変位Ｙ１とは、ともに中間リフト量Ｌ１と同じである。そのため、ニードル５０が中間リフト量Ｌ１だけ持ち上げられて、中間リフト量Ｌ１に応じた燃料噴射率Ｒ１となる。燃料噴射率Ｒ１となった後、制御部８０は、コイル４４に対して駆動電流Ｉ１よりも小さな駆動電流Ｉ２を供給する。駆動電流Ｉ２によって、磁気吸引力Ｆ１よりも小さな磁気吸引力Ｆ２が発生する。弁部５２が弁座３３から離されるためには、第１スプリング６１による力と、燃圧による力に応じた大きな磁気吸引力Ｆ１が必要である。一方、弁部５２が弁座３３から離された後は、第１スプリング６１による力に応じた磁気吸引力Ｆ２があれば、第１可動コア４２の変位Ｘ１と第２可動コア４３の変位Ｙ１とを、中間リフト量Ｌ１に応じた変位にすることができるため、燃料噴射率Ｒ１を確保できる。そのため、制御部８０がコイル４４に対して供給する駆動電流Ｉを小さくすることによって、省電力化を図ることができる。
【００３２】
タイミングｔ２からタイミングｔ３の間において、制御部８０は、コイル４４に対して、駆動電流Ｉ２よりも大きく、かつ、駆動電流Ｉ１よりも小さな駆動電流Ｉ３を供給する。尚、本明細書において、駆動電流Ｉ３のことを第２電流と呼ぶこともある。駆動電流Ｉ３によって、磁気吸引力Ｆ２よりも大きく、かつ、磁気吸引力Ｆ１よりも小さな磁気吸引力Ｆ３が発生する。第１可動コア４２は、軸方向ＡＸにおいて固定コア４１と接触しているため、第１可動コア４２の変位は、変位Ｘ１のままとなる。一方、第２可動コア４３が第１可動コア４２とは独立してさらに移動して、第２可動コア４３の変位は、変位Ｙ１よりも大きな変位Ｙ２となる。この際、第２可動コア４３が磁気吸引力Ｆ１よりも小さな磁気吸引力Ｆ３によって、噴孔３２側から固定コア４１側に向かって移動するため、第２可動コア４３が固定コア４１に衝突する際の速度は低減される。そのため、第２可動コア４３が固定コア４１に衝突する際の衝撃力は低減される。第２可動コア４３の変位Ｙ２は、合計リフト量Ｌ２と同じである。そのため、ニードル５０が合計リフト量Ｌ２だけ持ち上げられて、合計リフト量Ｌ２に応じた燃料噴射率Ｒ２となる。
【００３３】
タイミングｔ３以降において、制御部８０は、コイル４４に対して駆動電流Ｉ３とは逆向きの駆動電流Ｉ４を供給した後、駆動電流の供給を停止する。駆動電流Ｉ４を供給することによって、固定コア４１からの磁気吸引力Ｆは応答よく除荷される。磁気吸引力Ｆが除荷されることによって、ニードル５０は第１スプリング６１に押し戻される。ニードル５０が押し戻されることによって、第１可動コア４２の変位Ｘおよび第２可動コア４３の変位Ｙは、初期状態に戻り、燃料の噴射は停止される。
【００３４】
以上で説明した本実施形態の燃料噴射装置９０によれば、第１可動コア４２が初期状態から固定コア４１に衝突するまでの間に移動する距離は、第２可動コア４３が初期状態から固定コア４１に衝突するまでの間に移動する距離よりも短い。そのため、第１可動コア４２の加速が抑制されることによって、固定コア４１に衝突する際の第１可動コア４２の速度が低減され、第１可動コア４２と固定コア４１とが衝突する際の衝撃力は低減される。また、第１開弁状態から固定コア４１に衝突するまでの間、ニードル５０および第２可動コア４３は、第１可動コア４２から独立して移動するため、第２可動コア４３と固定コア４１とが衝突する際の衝撃力は低減される。そのため、第１可動コア４２と固定コア４１との接触部、および、第２可動コア４３と固定コア４１との接触部における摩耗を抑制できる。
【００３５】
特に、本実施形態のように、燃料噴射装置９０が気体燃料を噴射する形態である場合、液体燃料を噴射する形態に比べて、第１可動コア４２と固定コア４１との接触部、第２可動コア４３と固定コア４１との接触部、および、ストッパ部５３と第１可動コア４２との接触部が衝突する際の燃料によるスクイズ力が小さいため、各接触部における衝撃力が大きくなる。そのため、各接触部の摩耗が抑制される効果が大きい。
【００３６】
また、本実施形態では、第１可動コア４２が固定コア４１に衝突した後、制御部８０がコイル４４に供給する駆動電流を小さくすることによって、固定コア４１からの磁気吸引力を小さくする。そのため、第２可動コア４３が固定コア４１に衝突する際の速度は低減されて、第２可動コア４３と固定コア４１とが衝突する際の衝撃力をさらに低減できる。特に、本実施形態のように、第１可動コア４２が固定コア４１側に向かって移動する第１距離よりも、第１可動コア４２が固定コア４１に軸方向ＡＸにおいて接触した状態から、第２可動コア４３が固定コア４１側に向かって移動する第２距離の方が長い場合、第２可動コア４３が固定コア４１からの磁気吸引力によって加速される距離が長くなるため、制御部８０がコイル４４に供給する駆動電流を小さくすることによって衝撃を低減する効果は大きい。
【００３７】
また、本実施形態では、必要な燃焼噴射率に応じて、制御部８０がコイル４４に供給する駆動電流を調節することによって、燃料噴射率を多段階に調節できる。
【００３８】
Ｂ．第２実施形態：
図６に示すように、第２実施形態の燃料噴射装置９０Ｂでは、インジェクタ２０Ｂの構成が第１実施形態と異なる。具体的には、第２可動コア４３とニードル５０Ｂとが固定されておらず、第２可動コア４３は、フランジ部５４に軸方向ＡＸにおいて接触することによって、ニードル５０Ｂに対して軸方向ＡＸにおける噴孔３２側から固定コア４１側に向かう力を伝達可能に構成されている。そのため、ニードル５０Ｂの軸部５１は、第２貫通孔４３１内を軸方向ＡＸに沿って往復移動可能となっている。また、ニードル５０Ｂには、ストッパ部５３が設けられていない。第２可動コア４３の噴孔３２側の面は、ＤＬＣコーティングが施されることによって、固定コア４１からの磁気吸引力を受けた第２可動コア４３が第１可動コア４２から離れやすくなっている。その他の構成は、第１実施形態と同じである。尚、本明細書において、フランジ部５４のことを、突出部と呼ぶこともある。
【００３９】
第２実施形態の燃料噴射装置９０Ｂにおける、開弁動作について説明する。第２可動コア４３が固定コア４１に衝突するまでの開弁動作は、第１実施形態と同様である。図７に示すように、第２可動コア４３が固定コア４１に衝突した後、ニードル５０は慣性によってさらに噴孔３２側から固定コア４１側に向かって移動して、第１スプリング６１によって押し戻されることによって、再度、第２可動コア４３と衝突する。その後、ニードル５０が第２可動コア４３に支持されることによって、合計リフト量Ｌ２が確保される。
【００４０】
この形態の燃料噴射装置９０Ｂによれば、第１可動コア４２が固定コア４１に衝突する際の衝撃力は、第２可動コア４３およびニードル５０が第１可動コア４２から離脱することによって低減される。また、第２可動コア４３が固定コア４１に衝突する際の衝撃力は、ニードル５０が第２可動コア４３から離脱することによって低減される。そのため、第１可動コア４２と固定コア４１との接触部、第２可動コア４３と固定コア４１との接触部、および、ニードル５０と第２可動コア４３との接触部における摩耗を抑制できる。
【００４１】
また、本実施形態では、第１可動コア４２が固定コア４１に衝突した後、制御部８０がコイル４４に供給する駆動電流を小さくすることによって、第２可動コア４３が固定コア４１に衝突する際の速度は低減される。第２可動コア４３が固定コア４１に衝突する際の速度が低減されることによって、第１スプリング６１に蓄えられる弾性エネルギは低減される。そのため、第２可動コア４３と固定コア４１とが衝突する際の衝撃力、および、ニードル５０と第２可動コア４３とが衝突する際の衝撃力をさらに低減できる。
【００４２】
Ｃ．第３実施形態：
図８に示すように、第３実施形態の燃料噴射装置９０Ｃでは、インジェクタ２０Ｃによって液体燃料が噴射されることが第１実施形態と異なる。液体燃料としては、例えば、ガソリンや軽油である。また、ノズルチップ部３１Ｃに複数の噴孔３２が設けられていることが第１実施形態と異なる。その他の構成や開閉動作は、第１実施形態と同じである。
【００４３】
この形態の燃料噴射装置９０Ｃによれば、インジェクタ２０Ｃが液体燃料を噴射する形態であるため、インジェクタ２０Ｃが気体燃料を噴射する形態に比べて、第１可動コア４２と固定コア４１との接触部、第２可動コア４３と固定コア４１との接触部、および、ストッパ部５３と第１可動コア４２との接触部が衝突する際の燃料によるスクイズ力が大きくなり、各接触部における衝撃力が小さくなる。
【００４４】
Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ−１）上述した各実施形態における燃料噴射装置９０では、第１可動コア４２の固定コア４１側の面に設けられた第１凹部４２２が設けられ、第２可動コア４３およびストッパ部５３が第１凹部４２２収容可能に構成されていることによって、第１可動コア４２が固定コア４１に軸方向ＡＸにおいて接触した状態で、第２可動コア４３がニードル５０とともに軸方向ＡＸに沿って移動可能な空間が形成される。これに対して、図９に示す燃料噴射装置９０Ｄのように、固定コア４１の噴孔３２側の面に第２凹部４２３が設けられ、第２可動コア４３およびストッパ部５３が第２凹部４２３収容可能に構成されてもよい。この形態であっても、第１可動コア４２が固定コア４１に軸方向ＡＸにおいて接触した状態で、第２可動コア４３がニードル５０とともに軸方向ＡＸに沿って移動可能な空間が形成される。
【００４５】
（Ｄ−２）上述した各実施形態における燃料噴射装置９０では、制御部８０は、コイル４４に対して、第１可動コア４２が固定コア４１に衝突した後、第１電流（駆動電流Ｉ１）よりも小さな第２電流（駆動電流Ｉ３）を供給している。これに対して、制御部８０は、コイル４４に対して、第１可動コア４２が固定コア４１に衝突した後も、第１電流（駆動電流Ｉ１）を供給してもよい。
【００４６】
（Ｄ−３）上述した第１実施形態における燃料噴射装置９０、および、第３実施形態における燃料噴射装置９０Ｃでは、第２可動コア４３は、フランジ部５４とストッパ部５３とによって挟み込まれることによって、ニードル５０に固定されている。これに対して、第２可動コア４３は、フランジ部５４とストッパ部５３とによって挟み込まれて固定されるのではなく、軸部５１等に溶接されることによってニードル５０に固定されてもよい。
【００４７】
（Ｄ−４）上述した各実施形態における燃料噴射装置９０では、第１可動コア４２が固定コア４１側に向かって移動する第１距離よりも、第１可動コア４２が固定コア４１に軸方向ＡＸにおいて接触した状態から、第２可動コア４３が固定コア４１側に向かって移動する第２距離の方が長い。これに対して、第１距離は第２距離以下であってもよい。
【００４８】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
２０，２０Ｂ，２０Ｃ  インジェクタ、３０  ハウジング、３１，３１Ｃ  ノズルチップ部、３２  噴孔、３３  弁座、３４  第１磁性部、３５  第２磁性部、３６  非磁性部、３７  入口部、３８  溶接部、４１  固定コア、４２  第１可動コア、４３  第２可動コア、４４  コイル、４５  ヨーク、５０，５０Ｂ  ニードル、５１  軸部、５２  弁部、５３  ストッパ部、５４  フランジ部、６１  第１スプリング、６２  第２スプリング、６３  アジャスティングパイプ、７１  フィルタ、７２  バックアップリング、７３  Ｏリング、８０  制御部、９０，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ  燃料噴射装置、１０１  第１流路、１０２  第２流路、１０３  入口流路、１０４  連通流路、４２１  第１貫通孔、４２２  第１凹部、４２３  第２凹部、４３１  第２貫通孔、ＡＸ  軸方向、ｄ１  第１間隔、ｄ２  第２間隔、Ｌ１  中間リフト量、Ｌ２  合計リフト量。
【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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