燃料噴射弁
【課題】ニードル弁の開弁作動時における可動コアと固定コアとの衝突力を低減することの可能な燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】ニードル弁３０と共に軸方向へ往復移動可能な可動コア６０は、軸方向に通じる連通路６２、及びこの連通路６２の固定コア５０側で噴孔側に凹む溝部６３を有する。固定コア５０は、可動コア６０側の端面に、溝部６３に入り込むことの可能な突部５２を有する。コイル４０に通電され、可動コア６０が固定コア５０側へ磁気吸引されるとき、突部５２の径方向の外壁５３と溝部６３の径方向の内壁６４との間に絞り流路が形成される。この絞り流路は、その流路断面積が連通路６２の流路断面積より小さい。このため、ニードル弁３０の開弁作動時、可動コア６０と固定コア５０との間のギャップ１８から連通路６２へ流れる燃料の流れが絞り流路によって規制され、可動コア６０の加速が減衰される。
【解決手段】ニードル弁３０と共に軸方向へ往復移動可能な可動コア６０は、軸方向に通じる連通路６２、及びこの連通路６２の固定コア５０側で噴孔側に凹む溝部６３を有する。固定コア５０は、可動コア６０側の端面に、溝部６３に入り込むことの可能な突部５２を有する。コイル４０に通電され、可動コア６０が固定コア５０側へ磁気吸引されるとき、突部５２の径方向の外壁５３と溝部６３の径方向の内壁６４との間に絞り流路が形成される。この絞り流路は、その流路断面積が連通路６２の流路断面積より小さい。このため、ニードル弁３０の開弁作動時、可動コア６０と固定コア５０との間のギャップ１８から連通路６２へ流れる燃料の流れが絞り流路によって規制され、可動コア６０の加速が減衰される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関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、燃料タンクから高圧ポンプによって加圧圧送され、デリバリパイプに蓄圧された燃料を内燃機関に噴射供給する電磁式の燃料噴射弁が知られている。燃料噴射弁は、コイルに通電されると、可動コアを固定コア側に磁力により吸引し、その可動コアと共に移動するニードル弁により噴孔を開閉することで燃料を噴射する。
特許文献１に記載の燃料噴射弁では、可動コアに軸方向に通じる連通路が設けられている。連通路は、可動コアと固定コアとの間のギャップと、可動コアより噴孔側の燃料通路とを連通している。さらに、可動コアには、連通路の固定コア側で噴孔側へテーパ状に凹む凹部が形成されている。
コイルに通電され、可動コアが固定コア側へ磁気吸引されるとき、可動コアと固定コアとの間のギャップ内の燃料は、テーパ状の凹部及び連通路を経由し、可動コアより噴孔側の燃料通路へ流れる。このため、ギャップ内の燃料圧力が速やかに低下することで、ニードル弁の開弁速度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５１７１４１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、従来の燃料噴射弁によると、可動コアと固定コアとが当接する時まで可動コアが加速されることで、可動コアと固定コアとの衝突力が大きくなり、ニードル弁及び可動コアがバウンスするおそれがある。これにより、燃料噴射量の制御が困難になることが懸念される。
また、可動コアと固定コアとが衝突するときの衝突音が大きくなるおそれがある。さらに、可動コアと固定コアとの衝突により、可動コア及び固定コアが損傷するおそれがある。
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、ニードル弁の開弁作動時における可動コアと固定コアとの衝突力を低減することの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】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、筒状のハウジングは、燃料が噴射される噴孔、この噴孔に連通する燃料通路、及び噴孔と燃料通路との間に形成される弁座を有する。このハウジング内に軸方向に往復移動可能に設けられるニードル弁は、弁座に着座又は離座することで噴孔を開閉する。コイルは、通電されることで磁界を発生する。固定コアは、ハウジング内でコイルの発生する磁界内に固定される。可動コアは、固定コアの噴孔側で、ニードル弁と共に軸方向へ往復移動可能に設けられる。
可動コアは、可動コアと固定コアとの間のギャップと可動コアより噴孔側の燃料通路とを連通する連通路、及びこの連通路の固定コア側で噴孔側に凹む溝部を有する。
固定コアは、可動コア側の端面に溝部に入り込むことの可能な突部を有する。コイルへの通電により可動コアが固定コア側へ磁気吸引されるとき、突部の径方向の外壁と溝部の径方向の内壁との間に絞り流路が形成される。この絞り流路の断面積は、連通路の断面積より小さい。
【０００６】
ニードル弁が噴孔を開放する開弁作動時において、可動コアが固定コア側へ磁気吸引されると、可動コアと固定コアとの間のギャップ内の燃料は連通路を経由し、可動コアより噴孔側の燃料通路へ流れる。このとき、可動コアと固定コアとが衝突する前に、突部の径方向の外壁と溝部の径方向の内壁との間に絞り流路が形成され、ギャップから連通路への燃料の流れが規制される。このため、ギャップ内の燃料圧力により、可動コアの移動を妨げる抵抗力が増大する。したがって、可動コアの加速が減衰され、可動コアと固定コアとが衝突するときの衝突力が低減する。この結果、可動コア及びニードル弁のバウンスが抑制されるので、燃料噴射量の制御を精密に行うことができる。また、可動コアと固定コアとの衝突音を低減することができる。さらに、可動コア及び固定コアの衝突による損傷を防ぐことができる。
【０００７】
請求項２に係る発明によると、突部の径方向の外壁は、軸方向に平行に形成された第１平行部を有する。一方、溝部の径方向の内壁は、軸方向に平行に形成された第２平行部を有する。第１平行部と第２平行部により形成される絞り流路の断面積は、連通路の断面積より小さい。第１平行部と第２平行部の軸方向の長さの設定により、ギャップから連通路への燃料の流れを規制する時間を調節することが可能になる。その時間に可動コアの加速が減衰されるので、可動コアと固定コアとが衝突するときの衝突力を確実に低減することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明によると、第１平行部を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積をＳ１、第２平行部をその仮想平面に投影したときの面積をＳ２、連通路をその仮想平面に投影したときの面積をＳ３とすると、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たす。これにより、第１平行部と第２平行部により形成される絞り流路の断面積（Ｓ２−Ｓ１）を、連通路の断面積Ｓ３より小さくすることが可能になる。
【０００９】
請求項４に係る発明によると、突部の軸方向溝部側の壁面は、溝部側に凸状の曲面である。また、溝部の軸方向突部側の壁面は、噴孔側に凹状の曲面である。これにより、突部と溝部との間の流体抵抗が低減され、可動コアより噴孔側の燃料通路とギャップとの間を燃料が速やかに流れる。したがって、開弁応答性及び閉弁応答性を高めることができる。
【００１０】
請求項５に係る発明によると、突部の軸方向溝部側の壁面の曲率半径をＲ１、溝部の軸方向突部側の壁面の曲率半径をＲ２とすると、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たす。これにより、突部と溝部とが線接触するので、可動コアが固定コアから離れるときのリンギング力を低減することができる。したがって、閉弁応答性を高めることができる。
【００１１】
請求項６に係る発明によると、溝部は、ニードル弁の軸の周りに環状に形成される。突部は、溝部の軸方向固定コア側で、環状に形成される。これにより、可動コアが周方向に回転移動した場合、突部が溝部に確実に入り込むことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の要部断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の開弁作動時を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の開弁作動時を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁と従来の燃料噴射弁の特性図である。
【図６】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による燃料噴射弁を示す要部断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態による燃料噴射弁を示す要部断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態による燃料噴射弁を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図１〜図５に示す。燃料噴射弁１は、燃料タンクから高圧ポンプによって加圧圧送され、デリバリパイプに蓄圧された燃料を内燃機関に噴射供給する。
図１に示すように、燃料噴射弁１は、ハウジング１０、ニードル弁３０、コイル４０、固定コア５０及び可動コア６０等を備えている。
ハウジング１０は、第１磁性部１１、非磁性部１２及び第２磁性部１３を有している。第１磁性部１１、非磁性部１２及び第２磁性部１３は、略円筒状に形成され、燃料入口１４側からこの順に接続している。非磁性部１２は、第１磁性部１１と第２磁性部１３との間の磁気的な短絡を防止する。
第１磁性部１１の非磁性部１２と反対側の端部に、燃料入口１４を形成する筒状の入口部材１５が接合している。入口部材１５の径内側には、フィルタ１６が設けられている。燃料入口１４から流入した燃料は、フィルタ１６によって燃料の中の異物が捕獲され、ハウジング１０の内側に形成される燃料通路１７に導入される。
【００１５】
ハウジング１０は、第２磁性部１３の非磁性部１２と反対側の端部にノズルボディ２０を有している。ノズルボディ２０は、有底筒状に形成され、底部２１および筒部２２を有する。筒部２２は、第２磁性部１３の内側に接合している。底部２１には、噴孔２３が形成されている。また、底部２１の内壁には、凹テーパ状の弁座２４が形成されている。
【００１６】
ニードル弁３０は、円柱状に形成され、ハウジング１０内に軸方向へ往復移動可能に収容されている。
ニードル弁３０は、燃料入口１４側の端部から径外方向に環状に延びる鍔部３１を有している。鍔部３１は、可動コア６０の軸方向燃料入口１４側の端面に当接可能である。
ニードル弁３０の鍔部３１側は、中空筒状に形成されている。ニードル弁３０には、中空筒状に形成された部分の内側と外側とを径方向に通じる孔３２が形成されている。この孔３２を通り、燃料が流通可能である。
ニードル弁３０のノズルボディ２０側の端部には、シート部３３が形成されている。シート部３３は、弁座２４に当接可能である。ニードル弁３０には、シート部３３から軸方向に所定の距離離れた位置に摺動部３４が形成されている。摺動部３４は、ノズルボディ２０の筒部２２の内壁と摺動する。摺動部３４の径外側の外壁一部に面取り部３５が設けられる。この面取り部３５と筒部２２の内壁との間を燃料が流通可能である。
ニードル弁３０は、シート部３３が弁座２４に着座することで噴孔２３に通じる燃料通路１７を閉塞し、シート部３３が弁座２４から離座することで噴孔２３に通じる燃料通路１７を開放する。
以下、ニードル弁３０が弁座２４から離座する方向を開弁方向といい、ニードル弁３０が弁座２４に着座する方向を閉弁方向という。
【００１７】
燃料噴射弁１は、ニードル弁３０を駆動する電磁駆動部を有している。電磁駆動部は、コイル４０、固定コア５０及び可動コア６０等から構成される。
ハウジング１０の第１磁性部１１及び非磁性部１２の径外側にスプール４１が設けられる。スプール４１にコイル４０が巻回されている。コイル４０の外側には、磁性材からなる筒状のホルダ４２が設けられている。コイル４０は、コネクタ４３の端子４４と電気的に接続している。コネクタ４３を通じてコイル４０に通電されると、コイル４０は磁界を生じる。
【００１８】
固定コア５０は、磁性材により略円筒状に形成され、ハウジング１０の第１磁性部１１の径内側に固定されている。固定コア５０には、その中心に軸方向に通じる孔５１が設けられている。この孔５１に、第１スプリング７０が挿入されている。第１スプリング７０は、一端がニードル弁３０の鍔部３１に当接し、他端が固定コア５０の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ７１に当接している。アジャスティングパイプ７１の圧入量により、第１スプリング７０の荷重が設定される。第１スプリング７０は、ニードル弁３０を閉弁方向へ付勢している。
【００１９】
可動コア６０は、磁性材から略円筒状に形成され、固定コア５０の噴孔２３側に設けられている。
可動コア６０は、ハウジング１０の内側に軸方向に往復移動可能に設けられている。コイル４０に通電されていない状態で、可動コア６０と固定コア５０との間には、所定のギャップ１８（図２参照）が形成される。
可動コア６０には、その中心に軸方向に通じる孔６１が設けられている。この孔６１にニードル弁３０が挿通される。可動コア６０とニードル弁３０とは軸方向に相対移動可能である。
なお、ニードル弁３０は、可動コア６０の径内側に位置する部分が可動コア６０の孔６１の内壁と摺動する。ニードル弁３０は、ノズルボディ２０側に設けられた摺動部３４と、可動コア６０の内側の摺動箇所との２か所で案内され、ハウジング１０の内側を往復移動可能である。
【００２０】
第２スプリング７２は、一端が可動コア６０の噴孔２３側の凹み６７に当接し、他端が第１磁性部１１に形成された段差面７３に当接している。第２スプリング７２は、可動コア６０を開弁方向に付勢している。
第１スプリング７０の付勢力は、第２スプリング７２の付勢力よりも大きく設定されている。したがって、コイル４０に通電されないとき、ニードル弁３０のシート部３３は、弁座２４に着座する。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴となる構成を図２に基づき説明する。
図２（Ａ）は、本実施形態の燃料噴射弁１の電磁駆動部の模式図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、可動コア６０のみを示すものである。
図２は、コイル４０への通電がオフの状態を示している。
可動コア６０には、軸方向に通じる連通路６２が設けられている。連通路６２は、可動コア６０と固定コア５０との間のギャップ１８と、可動コア６０より噴孔２３側でニードル弁３０とハウジング１０との間に形成される下流側燃料通路１９とを連通する。本実施形態において、連通路６２は、ニードル弁３０の軸の周りに６個設けられている。なお、連通路６２の個数は、適宜設定可能である。
また、可動コア６０は、連通路６２の固定コア５０側で噴孔２３側に凹む溝部６３を有している。溝部６３は、ニードル弁３０の軸の周りに円環状に形成されている。
溝部６３の径方向の内壁は、軸方向に平行な第２平行部６４を有している。また、溝部６３の軸方向固定コア５０側の壁面６５は、噴孔２３側に凹む曲面に形成されている。
【００２２】
固定コア５０は、可動コア６０側の端面に突部５２を有している。突部５２は、溝部６３の軸方向固定コア５０側に位置している。突部５２は、ニードル弁３０の軸の周りに円環状に形成されている。
突部５２の径方向の外壁は、軸方向に平行に形成された第１平行部５３を有している。また、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４は、溝部６３側に凸状の曲面に形成されている。
ここで、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４の曲率半径をＲ１、溝部６３の軸方向突部５２側の壁面６５の曲率半径をＲ２とする。このとき、溝部６３と突部５２は、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすように形成される。これにより、コイル４０に通電され、可動コア６０が固定コア５０に磁気吸引されるとき、突部５２と溝部６３とが線接触することが可能になる。
第１平行部５３を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積をＳ１、第２平行部６４をその仮想平面に投影したときの面積をＳ２、連通路６２をその仮想平面に投影したときの面積をＳ３とする。このとき、溝部６３と突部５２は、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすように形成される。これにより、突部５２が溝部６３に入り込むとき、第１平行部５３と第２平行部６４の間に形成される絞り流路Ｔ（図４、図５参照）の断面積（Ｓ２−Ｓ１）が、連通路６２の断面積Ｓ３より小さくなる。
【００２３】
燃料噴射弁１の作動について説明する。
燃料入口１４からハウジング１０内に流入した燃料は、固定コア５０の中央の孔５１、ニードル弁３０の内側と外側、ギャップ１８及び下流側燃料通路１９などに充満する。
コイル４０に通電されると、コイル４０の発生する磁界により、第１磁性部１１、固定コア５０、可動コア６０および第２磁性部１３などから形成される磁気回路に磁束が流れる。これにより、可動コア６０は、図３の矢印Ｐに示すように、固定コア５０に磁気吸引される。このとき、ニードル弁３０の鍔部３１と可動コア６０とが当接することで、ニードル弁３０は、可動コア６０と共に開弁方向へ移動する。したがって、シート部３３が弁座２４から離座し、噴孔２３から燃料が噴射される。
可動コア６０が固定コア５０側に移動すると、噴孔２３が開放されると共に、下流側燃料通路１９の容積が大きくなるので、下流側燃料通路１９の燃料圧力が低下する。一方、ギャップ１８内の燃料は圧縮される。下流側燃料通路１９の燃料とギャップ１８内の燃料との圧力差により、ギャップ１８内の燃料は矢印Ｑに示すように連通路６２を通り、下流側燃料通路１９へ流れる。このため、ギャップ１８内の燃料圧力が低下するので、可動コア６０が速やかに移動する。
【００２４】
図４（Ａ）に示すように、可動コア６０と固定コア５０との距離が近くなり、突部５２が溝部６３に入り込むと、第１平行部５３と第２平行部６４により絞り流路Ｔが形成される。この絞り流路Ｔの断面積（Ｓ２−Ｓ１）は、連通路６２の断面積Ｓ３より小さい。このため、ギャップ１８から連通路６２への燃料の流れが規制される。このため、ギャップ１８内の燃料圧力の低下が制限され、ギャップ１８内の燃料圧力による可動コア６０の移動を妨げる抵抗力が増大する。したがって、可動コア６０の加速度が小さくなる。
【００２５】
図４（Ｂ）に示すように、可動コア６０が固定コア５０側にさらに移動すると、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４と、溝部６３の軸方向固定コア５０側の壁面６５とが当接する。このとき、可動コア６０と固定コア５０との衝突力が低減されるので、ニードル弁３０は、慣性によりさらに開弁方向へ移動することが抑制される。したがって、ニードル弁３０及び可動コア６０のバウンスを抑制することができる。
【００２６】
一方、コイル４０への通電がオフされると、第１スプリング７０の付勢力により、ニードル弁３０は可動コア６０と共に閉弁方向へ移動する。ニードル弁３０のシート部３３が弁座２４に着座することで、燃料噴射が遮断される。
【００２７】
次に、ニードル弁３０の開弁作動時におけるギャップ１８と下流側燃料通路１９との間の最小流路断面積の変化を図５に示す。
図５では、可動コアのリフト量を横軸とし、ギャップと下流側燃料通路との間に形成される流路の最小流路断面積を縦軸としている。
本実施形態の燃料噴射弁１における最小流路断面積の変化を実線Ａで示し、従来の燃料噴射弁における最小流路断面積の変化を破線Ｂで示す。
ここで、従来の燃料噴射弁とは、可動コアに連通路のみが形成され、溝部と突部が設けられていないものである。
【００２８】
従来の燃料噴射弁の場合、ニードル弁の開弁作動時、ギャップと下流側燃料通路との間に形成される流路の最小流路断面積は、開弁開始から可動コアのリフト量がＬ３になるまで、連通路の断面積Ｓ３である。リフト量がＬ３の時点で、ギャップの流路断面積と連通路の流路断面積とが同じになる。それ以降、ギャップの流路断面積が可動コアのリフトと共に急激に小さくなり、リフト量がＬ５（フルリフト）で、可動コアと固定コアとが当接する。
【００２９】
これに対し、本実施形態の燃料噴射弁１では、開弁開始から可動コア６０のリフト量がＬ１になるまで、ギャップ１８と下流側燃料通路１９との間に形成される流路の最小流路断面積は、連通路６２の断面積Ｓ３である。
リフト量Ｌ１で、突部５２が溝部６３に入り込む。そして、リフト量がＬ２からＬ４までの一定時間、第１平行部５３と第２平行部６４により形成される絞り流路Ｔの断面積（Ｓ２−Ｓ１）が、ギャップ１８と下流側燃料通路１９との間の最小流路断面積となる（図４（Ａ）参照）。
リフト量Ｌ４以降、突部５２の軸方向の壁面５４と溝部６３の軸方向の壁面６５との間の流路の断面積が、絞り流路Ｔの断面積（Ｓ２−Ｓ１）より小さくなる。そして、リフト量がＬ５（フルリフト）で、突部５２と溝部６３とが当接する（図４（Ｂ）参照）。
【００３０】
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
（１）本実施形態では、ニードル弁３０の開弁作動時、可動コア６０のリフト量がＬ２からＬ４に移行する間、第１平行部５３と第２平行部６４により絞り流路Ｔが形成され、ギャップ１８から連通路６２への燃料の流れが規制される。このため、ギャップ１８内の燃料圧力の低下が抑制され、可動コア６０の移動を妨げる抵抗力が増大する。したがって、可動コア６０の加速度が小さくなり、可動コア６０と固定コア５０とが衝突するときの衝突力が低減する。この結果、可動コア６０及びニードル弁３０のバウンスが抑制されるので、燃料噴射量の制御を精密に行うことができる。また、可動コア６０と固定コア５０との衝突音を低減することができる。さらに、可動コア６０及び固定コア５０の衝突による損傷を防ぐことができる。
なお、リフト量Ｌ２からＬ４までの間隔は、第１平行部５３と第２平行部６４の軸方向の長さにより設定可能である。また、絞り流路Ｔの断面積（Ｓ２−Ｓ１）は、第１平行部５３を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積Ｓ１と、第２平行部６４をその仮想平面に投影したときの面積Ｓ２との差により設定可能である。この設定により、可動コア６０と固定コア５０との衝突力を確実に低減することができる。
【００３１】
（２）本実施形態では、可動コア６０のフルリフト時、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４と、溝部６３の軸方向突部５２側の壁面６５とが線接触する。これにより、可動コア６０と固定コア５０とが密着することなく、可動コア６０が固定コア５０から離間するときのリンギング力を低減することができる。したがって、閉弁応答性を高めることができる。
【００３２】
（３）本実施形態では、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４が、溝部６３側に凸状の曲面である。また、溝部６３の軸方向突部５２側の壁面６５が、噴孔２３側に凹状の曲面である。これにより、突部５２と溝部６３との間の流体抵抗が低減され、下流側燃料通路１９とギャップ１８との間を燃料が速やかに流れる。したがって、開弁応答性及び閉弁応答性を高めることができる。
（４）本実施形態では、溝部６３は、ニードル弁３０の軸の周りに環状に形成される。突部５２は、溝部６３の軸方向固定コア５０側に位置し、ニードル弁３０の軸の周りに環状に形成される。これにより、可動コア６０が周方向に回転移動した場合にも、突部５２が溝部６３に確実に入り込むことが可能になる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の燃料噴射弁を図６に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第１実施形態と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。本実施形態では、溝部６３１が各連通路６２ごとに形成されている。溝部６３１は、それぞれ対応する連通路６２の周囲に、連通路６２と略同軸に形成されている。
突部５２１は、各溝部６３１の軸方向固定コア５０側に位置し、固定コア５０の可動コア６０側の端面に複数個設けられている。
なお、可動コア６０の径外側には平面部６６が形成されている。この平面部６６に対応してハウジング１０の内壁に図示しない平面部が形成される。これにより、可動コア６０は、固定コア５０に対し、周方向への回転移動が規制される。したがって、突部５２１は、対応する溝部６３１に確実に入り込むことが可能になる。
【００３４】
突部５２１の第１平行部５３１と、溝部６３１の第２平行部６４１と、連通路６２とは、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすように形成されている。また、突部５２１の軸方向溝部６３１側の壁面５４１と、溝部６３１の軸方向突部５２１側の壁面６５１は、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすように形成されている。これにより、第１平行部５３１と第２平行部６４１の間に形成される絞り流路の断面積（Ｓ２−Ｓ１）は、連通路６２の断面積Ｓ３より小さい。また、突部５２１と溝部６３１とは線接触することが可能である。
本実施形態では、第１実施形態と比較して、連通路６２の断面積Ｓ３と溝部６３１の面積Ｓ２との差が小さい。このため、第１実施形態と比較して、突部５２１の第１平行部５３１と溝部６３１の第２平行部６４１との間の距離を大きく形成することが可能になる。したがって、突部５２１及び溝部６３１を容易に形成することができる。
【００３５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の燃料噴射弁を図７に示す。本実施形態では、溝部６３２の軸方向固定コア５０側の壁面６５２は、軸に垂直な平面状に形成されている。また、突部５２２の軸方向溝部６３２側の壁面５４２は、軸に垂直な平面状に形成されている。
突部５２２の第１平行部５３２と、溝部６３２の第２平行部６４２と、連通路６２とは、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすように形成されている。
【００３６】
本実施形態では、溝部６３２の軸方向固定コア５０側の壁面６５２、及び突部５２２の軸方向溝部６３２側の壁面５４２を軸に垂直な平面状に形成することで、溝部６３２及び突部５２２の加工が容易になる。したがって、加工コストを低減することができる。
また、溝部６３２と突部５２２とが当接する面積は、可動コア６０を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積より小さい。したがって、突部及び溝部を設けていない従来の燃料噴射弁と比較して、可動コア６０が固定コア５０から離間するときのリンギング力を低減することができる。
【００３７】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の燃料噴射弁を図８に示す。図８では、ニードル弁３０がフルリフトした状態を示している。本実施形態では、可動コア６０のフルリフト時、溝部６３３と突部５２３とが当接することなく、可動コア６０の固定コア５０側の端面と、固定コア５０の可動コア６０側の端面とが当接する。
突部５２３の第１平行部５３３と、溝部６３３の第２平行部６４３と、連通路６２とは、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすように形成されている。また、突部５２３の軸方向溝部６３３側の壁面５４３と、溝部６３３の軸方向突部５２３側の壁面６５３は、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすように形成されている。これにより、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、可動コア６０と固定コア５０が当接する面積は、突部及び溝部を設けていない従来の燃料噴射弁と比較して、凹部の面積Ｓ２分小さい。したがって、従来の燃料噴射弁と比較して、可動コア６０が固定コア５０から離間するときのリンギング力を低減することができる。
【００３８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態の燃料噴射弁を図９に示す。本実施形態では、溝部６３４の軸方向固定コア５０側の壁面が、噴孔２３側に凹むテーパ面６５４に形成されている。また、突部５２４の軸方向溝部６３４側の壁面が、溝部６３４側に凸状のテーパ面５４４に形成されている。
本実施形態において、突部５２４の第１平行部５３４とテーパ面５４４とのなす角をθ１とし、溝部６３４の第２平行部６４４とテーパ面６５４とのなす角をθ２とする。このとき、θ１＜θ２、または、θ１＞θ２の関係を満たすように溝部６３４と突部５２４は形成される。これにより、突部５２４と溝部６３４とが線接触することが可能になる。このため、可動コア６０が固定コア５０から離間するときのリンギング力を低減することができる。したがって、閉弁応答性を高めることができる。
また、本実施形態では、突部５２４と溝部６３４のテーパ面５４４、６５４により、突部５２４と溝部６３４との間の流体抵抗が低減され、下流側燃料通路１９とギャップ１８との間を燃料が速やかに流れる。したがって、開弁応答性及び閉弁応答性を高めることができる。
さらに、本実施形態では、溝部６３４の軸方向固定コア５０側の壁面、及び溝部６３４の軸方向固定コア５０側の壁面を曲面に形成することと比較して、溝部６３４及び突部５２４の加工が容易になる。したがって、加工コストを低減することができる。
【００３９】
（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、突部の径方向の外壁に第１平行部を形成し、溝部の径方向の内壁に第２平行部を形成した。これに対し、本発明は、突部の径方向の外壁と溝部の径方向の内壁は、その間に、連通路よりも流路断面積の小さい絞り流路を形成することが可能であれば、軸に平行な面に限らず、例えば曲面またはテーパ状であってもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１ ・・・燃料噴射弁
１０ ・・・ハウジング
１７ ・・・燃料通路
１８ ・・・ギャップ
１９ ・・・下流側燃料通路（燃料通路）
２３ ・・・噴孔
２４ ・・・弁座
３０ ・・・ニードル弁
４０ ・・・コイル
５０ ・・・固定コア
５２，５２１，５２２，５２３，５２４・・・突部
５３ ・・・第１平行部
６０ ・・・可動コア
６２ ・・・連通路
６３，６３１，６３２，６３３，６３４・・・溝部
６４ ・・・第２平行部
Ｔ ・・・絞り流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関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、燃料タンクから高圧ポンプによって加圧圧送され、デリバリパイプに蓄圧された燃料を内燃機関に噴射供給する電磁式の燃料噴射弁が知られている。燃料噴射弁は、コイルに通電されると、可動コアを固定コア側に磁力により吸引し、その可動コアと共に移動するニードル弁により噴孔を開閉することで燃料を噴射する。
特許文献１に記載の燃料噴射弁では、可動コアに軸方向に通じる連通路が設けられている。連通路は、可動コアと固定コアとの間のギャップと、可動コアより噴孔側の燃料通路とを連通している。さらに、可動コアには、連通路の固定コア側で噴孔側へテーパ状に凹む凹部が形成されている。
コイルに通電され、可動コアが固定コア側へ磁気吸引されるとき、可動コアと固定コアとの間のギャップ内の燃料は、テーパ状の凹部及び連通路を経由し、可動コアより噴孔側の燃料通路へ流れる。このため、ギャップ内の燃料圧力が速やかに低下することで、ニードル弁の開弁速度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５１７１４１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、従来の燃料噴射弁によると、可動コアと固定コアとが当接する時まで可動コアが加速されることで、可動コアと固定コアとの衝突力が大きくなり、ニードル弁及び可動コアがバウンスするおそれがある。これにより、燃料噴射量の制御が困難になることが懸念される。
また、可動コアと固定コアとが衝突するときの衝突音が大きくなるおそれがある。さらに、可動コアと固定コアとの衝突により、可動コア及び固定コアが損傷するおそれがある。
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、ニードル弁の開弁作動時における可動コアと固定コアとの衝突力を低減することの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】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、筒状のハウジングは、燃料が噴射される噴孔、この噴孔に連通する燃料通路、及び噴孔と燃料通路との間に形成される弁座を有する。このハウジング内に軸方向に往復移動可能に設けられるニードル弁は、弁座に着座又は離座することで噴孔を開閉する。コイルは、通電されることで磁界を発生する。固定コアは、ハウジング内でコイルの発生する磁界内に固定される。可動コアは、固定コアの噴孔側で、ニードル弁と共に軸方向へ往復移動可能に設けられる。
可動コアは、可動コアと固定コアとの間のギャップと可動コアより噴孔側の燃料通路とを連通する連通路、及びこの連通路の固定コア側で噴孔側に凹む溝部を有する。
固定コアは、可動コア側の端面に溝部に入り込むことの可能な突部を有する。コイルへの通電により可動コアが固定コア側へ磁気吸引されるとき、突部の径方向の外壁と溝部の径方向の内壁との間に絞り流路が形成される。この絞り流路の断面積は、連通路の断面積より小さい。
【０００６】
ニードル弁が噴孔を開放する開弁作動時において、可動コアが固定コア側へ磁気吸引されると、可動コアと固定コアとの間のギャップ内の燃料は連通路を経由し、可動コアより噴孔側の燃料通路へ流れる。このとき、可動コアと固定コアとが衝突する前に、突部の径方向の外壁と溝部の径方向の内壁との間に絞り流路が形成され、ギャップから連通路への燃料の流れが規制される。このため、ギャップ内の燃料圧力により、可動コアの移動を妨げる抵抗力が増大する。したがって、可動コアの加速が減衰され、可動コアと固定コアとが衝突するときの衝突力が低減する。この結果、可動コア及びニードル弁のバウンスが抑制されるので、燃料噴射量の制御を精密に行うことができる。また、可動コアと固定コアとの衝突音を低減することができる。さらに、可動コア及び固定コアの衝突による損傷を防ぐことができる。
【０００７】
請求項２に係る発明によると、突部の径方向の外壁は、軸方向に平行に形成された第１平行部を有する。一方、溝部の径方向の内壁は、軸方向に平行に形成された第２平行部を有する。第１平行部と第２平行部により形成される絞り流路の断面積は、連通路の断面積より小さい。第１平行部と第２平行部の軸方向の長さの設定により、ギャップから連通路への燃料の流れを規制する時間を調節することが可能になる。その時間に可動コアの加速が減衰されるので、可動コアと固定コアとが衝突するときの衝突力を確実に低減することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明によると、第１平行部を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積をＳ１、第２平行部をその仮想平面に投影したときの面積をＳ２、連通路をその仮想平面に投影したときの面積をＳ３とすると、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たす。これにより、第１平行部と第２平行部により形成される絞り流路の断面積（Ｓ２−Ｓ１）を、連通路の断面積Ｓ３より小さくすることが可能になる。
【０００９】
請求項４に係る発明によると、突部の軸方向溝部側の壁面は、溝部側に凸状の曲面である。また、溝部の軸方向突部側の壁面は、噴孔側に凹状の曲面である。これにより、突部と溝部との間の流体抵抗が低減され、可動コアより噴孔側の燃料通路とギャップとの間を燃料が速やかに流れる。したがって、開弁応答性及び閉弁応答性を高めることができる。
【００１０】
請求項５に係る発明によると、突部の軸方向溝部側の壁面の曲率半径をＲ１、溝部の軸方向突部側の壁面の曲率半径をＲ２とすると、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たす。これにより、突部と溝部とが線接触するので、可動コアが固定コアから離れるときのリンギング力を低減することができる。したがって、閉弁応答性を高めることができる。
【００１１】
請求項６に係る発明によると、溝部は、ニードル弁の軸の周りに環状に形成される。突部は、溝部の軸方向固定コア側で、環状に形成される。これにより、可動コアが周方向に回転移動した場合、突部が溝部に確実に入り込むことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の要部断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の開弁作動時を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の開弁作動時を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁と従来の燃料噴射弁の特性図である。
【図６】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による燃料噴射弁を示す要部断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態による燃料噴射弁を示す要部断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態による燃料噴射弁を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁を図１〜図５に示す。燃料噴射弁１は、燃料タンクから高圧ポンプによって加圧圧送され、デリバリパイプに蓄圧された燃料を内燃機関に噴射供給する。
図１に示すように、燃料噴射弁１は、ハウジング１０、ニードル弁３０、コイル４０、固定コア５０及び可動コア６０等を備えている。
ハウジング１０は、第１磁性部１１、非磁性部１２及び第２磁性部１３を有している。第１磁性部１１、非磁性部１２及び第２磁性部１３は、略円筒状に形成され、燃料入口１４側からこの順に接続している。非磁性部１２は、第１磁性部１１と第２磁性部１３との間の磁気的な短絡を防止する。
第１磁性部１１の非磁性部１２と反対側の端部に、燃料入口１４を形成する筒状の入口部材１５が接合している。入口部材１５の径内側には、フィルタ１６が設けられている。燃料入口１４から流入した燃料は、フィルタ１６によって燃料の中の異物が捕獲され、ハウジング１０の内側に形成される燃料通路１７に導入される。
【００１５】
ハウジング１０は、第２磁性部１３の非磁性部１２と反対側の端部にノズルボディ２０を有している。ノズルボディ２０は、有底筒状に形成され、底部２１および筒部２２を有する。筒部２２は、第２磁性部１３の内側に接合している。底部２１には、噴孔２３が形成されている。また、底部２１の内壁には、凹テーパ状の弁座２４が形成されている。
【００１６】
ニードル弁３０は、円柱状に形成され、ハウジング１０内に軸方向へ往復移動可能に収容されている。
ニードル弁３０は、燃料入口１４側の端部から径外方向に環状に延びる鍔部３１を有している。鍔部３１は、可動コア６０の軸方向燃料入口１４側の端面に当接可能である。
ニードル弁３０の鍔部３１側は、中空筒状に形成されている。ニードル弁３０には、中空筒状に形成された部分の内側と外側とを径方向に通じる孔３２が形成されている。この孔３２を通り、燃料が流通可能である。
ニードル弁３０のノズルボディ２０側の端部には、シート部３３が形成されている。シート部３３は、弁座２４に当接可能である。ニードル弁３０には、シート部３３から軸方向に所定の距離離れた位置に摺動部３４が形成されている。摺動部３４は、ノズルボディ２０の筒部２２の内壁と摺動する。摺動部３４の径外側の外壁一部に面取り部３５が設けられる。この面取り部３５と筒部２２の内壁との間を燃料が流通可能である。
ニードル弁３０は、シート部３３が弁座２４に着座することで噴孔２３に通じる燃料通路１７を閉塞し、シート部３３が弁座２４から離座することで噴孔２３に通じる燃料通路１７を開放する。
以下、ニードル弁３０が弁座２４から離座する方向を開弁方向といい、ニードル弁３０が弁座２４に着座する方向を閉弁方向という。
【００１７】
燃料噴射弁１は、ニードル弁３０を駆動する電磁駆動部を有している。電磁駆動部は、コイル４０、固定コア５０及び可動コア６０等から構成される。
ハウジング１０の第１磁性部１１及び非磁性部１２の径外側にスプール４１が設けられる。スプール４１にコイル４０が巻回されている。コイル４０の外側には、磁性材からなる筒状のホルダ４２が設けられている。コイル４０は、コネクタ４３の端子４４と電気的に接続している。コネクタ４３を通じてコイル４０に通電されると、コイル４０は磁界を生じる。
【００１８】
固定コア５０は、磁性材により略円筒状に形成され、ハウジング１０の第１磁性部１１の径内側に固定されている。固定コア５０には、その中心に軸方向に通じる孔５１が設けられている。この孔５１に、第１スプリング７０が挿入されている。第１スプリング７０は、一端がニードル弁３０の鍔部３１に当接し、他端が固定コア５０の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ７１に当接している。アジャスティングパイプ７１の圧入量により、第１スプリング７０の荷重が設定される。第１スプリング７０は、ニードル弁３０を閉弁方向へ付勢している。
【００１９】
可動コア６０は、磁性材から略円筒状に形成され、固定コア５０の噴孔２３側に設けられている。
可動コア６０は、ハウジング１０の内側に軸方向に往復移動可能に設けられている。コイル４０に通電されていない状態で、可動コア６０と固定コア５０との間には、所定のギャップ１８（図２参照）が形成される。
可動コア６０には、その中心に軸方向に通じる孔６１が設けられている。この孔６１にニードル弁３０が挿通される。可動コア６０とニードル弁３０とは軸方向に相対移動可能である。
なお、ニードル弁３０は、可動コア６０の径内側に位置する部分が可動コア６０の孔６１の内壁と摺動する。ニードル弁３０は、ノズルボディ２０側に設けられた摺動部３４と、可動コア６０の内側の摺動箇所との２か所で案内され、ハウジング１０の内側を往復移動可能である。
【００２０】
第２スプリング７２は、一端が可動コア６０の噴孔２３側の凹み６７に当接し、他端が第１磁性部１１に形成された段差面７３に当接している。第２スプリング７２は、可動コア６０を開弁方向に付勢している。
第１スプリング７０の付勢力は、第２スプリング７２の付勢力よりも大きく設定されている。したがって、コイル４０に通電されないとき、ニードル弁３０のシート部３３は、弁座２４に着座する。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴となる構成を図２に基づき説明する。
図２（Ａ）は、本実施形態の燃料噴射弁１の電磁駆動部の模式図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、可動コア６０のみを示すものである。
図２は、コイル４０への通電がオフの状態を示している。
可動コア６０には、軸方向に通じる連通路６２が設けられている。連通路６２は、可動コア６０と固定コア５０との間のギャップ１８と、可動コア６０より噴孔２３側でニードル弁３０とハウジング１０との間に形成される下流側燃料通路１９とを連通する。本実施形態において、連通路６２は、ニードル弁３０の軸の周りに６個設けられている。なお、連通路６２の個数は、適宜設定可能である。
また、可動コア６０は、連通路６２の固定コア５０側で噴孔２３側に凹む溝部６３を有している。溝部６３は、ニードル弁３０の軸の周りに円環状に形成されている。
溝部６３の径方向の内壁は、軸方向に平行な第２平行部６４を有している。また、溝部６３の軸方向固定コア５０側の壁面６５は、噴孔２３側に凹む曲面に形成されている。
【００２２】
固定コア５０は、可動コア６０側の端面に突部５２を有している。突部５２は、溝部６３の軸方向固定コア５０側に位置している。突部５２は、ニードル弁３０の軸の周りに円環状に形成されている。
突部５２の径方向の外壁は、軸方向に平行に形成された第１平行部５３を有している。また、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４は、溝部６３側に凸状の曲面に形成されている。
ここで、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４の曲率半径をＲ１、溝部６３の軸方向突部５２側の壁面６５の曲率半径をＲ２とする。このとき、溝部６３と突部５２は、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすように形成される。これにより、コイル４０に通電され、可動コア６０が固定コア５０に磁気吸引されるとき、突部５２と溝部６３とが線接触することが可能になる。
第１平行部５３を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積をＳ１、第２平行部６４をその仮想平面に投影したときの面積をＳ２、連通路６２をその仮想平面に投影したときの面積をＳ３とする。このとき、溝部６３と突部５２は、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすように形成される。これにより、突部５２が溝部６３に入り込むとき、第１平行部５３と第２平行部６４の間に形成される絞り流路Ｔ（図４、図５参照）の断面積（Ｓ２−Ｓ１）が、連通路６２の断面積Ｓ３より小さくなる。
【００２３】
燃料噴射弁１の作動について説明する。
燃料入口１４からハウジング１０内に流入した燃料は、固定コア５０の中央の孔５１、ニードル弁３０の内側と外側、ギャップ１８及び下流側燃料通路１９などに充満する。
コイル４０に通電されると、コイル４０の発生する磁界により、第１磁性部１１、固定コア５０、可動コア６０および第２磁性部１３などから形成される磁気回路に磁束が流れる。これにより、可動コア６０は、図３の矢印Ｐに示すように、固定コア５０に磁気吸引される。このとき、ニードル弁３０の鍔部３１と可動コア６０とが当接することで、ニードル弁３０は、可動コア６０と共に開弁方向へ移動する。したがって、シート部３３が弁座２４から離座し、噴孔２３から燃料が噴射される。
可動コア６０が固定コア５０側に移動すると、噴孔２３が開放されると共に、下流側燃料通路１９の容積が大きくなるので、下流側燃料通路１９の燃料圧力が低下する。一方、ギャップ１８内の燃料は圧縮される。下流側燃料通路１９の燃料とギャップ１８内の燃料との圧力差により、ギャップ１８内の燃料は矢印Ｑに示すように連通路６２を通り、下流側燃料通路１９へ流れる。このため、ギャップ１８内の燃料圧力が低下するので、可動コア６０が速やかに移動する。
【００２４】
図４（Ａ）に示すように、可動コア６０と固定コア５０との距離が近くなり、突部５２が溝部６３に入り込むと、第１平行部５３と第２平行部６４により絞り流路Ｔが形成される。この絞り流路Ｔの断面積（Ｓ２−Ｓ１）は、連通路６２の断面積Ｓ３より小さい。このため、ギャップ１８から連通路６２への燃料の流れが規制される。このため、ギャップ１８内の燃料圧力の低下が制限され、ギャップ１８内の燃料圧力による可動コア６０の移動を妨げる抵抗力が増大する。したがって、可動コア６０の加速度が小さくなる。
【００２５】
図４（Ｂ）に示すように、可動コア６０が固定コア５０側にさらに移動すると、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４と、溝部６３の軸方向固定コア５０側の壁面６５とが当接する。このとき、可動コア６０と固定コア５０との衝突力が低減されるので、ニードル弁３０は、慣性によりさらに開弁方向へ移動することが抑制される。したがって、ニードル弁３０及び可動コア６０のバウンスを抑制することができる。
【００２６】
一方、コイル４０への通電がオフされると、第１スプリング７０の付勢力により、ニードル弁３０は可動コア６０と共に閉弁方向へ移動する。ニードル弁３０のシート部３３が弁座２４に着座することで、燃料噴射が遮断される。
【００２７】
次に、ニードル弁３０の開弁作動時におけるギャップ１８と下流側燃料通路１９との間の最小流路断面積の変化を図５に示す。
図５では、可動コアのリフト量を横軸とし、ギャップと下流側燃料通路との間に形成される流路の最小流路断面積を縦軸としている。
本実施形態の燃料噴射弁１における最小流路断面積の変化を実線Ａで示し、従来の燃料噴射弁における最小流路断面積の変化を破線Ｂで示す。
ここで、従来の燃料噴射弁とは、可動コアに連通路のみが形成され、溝部と突部が設けられていないものである。
【００２８】
従来の燃料噴射弁の場合、ニードル弁の開弁作動時、ギャップと下流側燃料通路との間に形成される流路の最小流路断面積は、開弁開始から可動コアのリフト量がＬ３になるまで、連通路の断面積Ｓ３である。リフト量がＬ３の時点で、ギャップの流路断面積と連通路の流路断面積とが同じになる。それ以降、ギャップの流路断面積が可動コアのリフトと共に急激に小さくなり、リフト量がＬ５（フルリフト）で、可動コアと固定コアとが当接する。
【００２９】
これに対し、本実施形態の燃料噴射弁１では、開弁開始から可動コア６０のリフト量がＬ１になるまで、ギャップ１８と下流側燃料通路１９との間に形成される流路の最小流路断面積は、連通路６２の断面積Ｓ３である。
リフト量Ｌ１で、突部５２が溝部６３に入り込む。そして、リフト量がＬ２からＬ４までの一定時間、第１平行部５３と第２平行部６４により形成される絞り流路Ｔの断面積（Ｓ２−Ｓ１）が、ギャップ１８と下流側燃料通路１９との間の最小流路断面積となる（図４（Ａ）参照）。
リフト量Ｌ４以降、突部５２の軸方向の壁面５４と溝部６３の軸方向の壁面６５との間の流路の断面積が、絞り流路Ｔの断面積（Ｓ２−Ｓ１）より小さくなる。そして、リフト量がＬ５（フルリフト）で、突部５２と溝部６３とが当接する（図４（Ｂ）参照）。
【００３０】
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
（１）本実施形態では、ニードル弁３０の開弁作動時、可動コア６０のリフト量がＬ２からＬ４に移行する間、第１平行部５３と第２平行部６４により絞り流路Ｔが形成され、ギャップ１８から連通路６２への燃料の流れが規制される。このため、ギャップ１８内の燃料圧力の低下が抑制され、可動コア６０の移動を妨げる抵抗力が増大する。したがって、可動コア６０の加速度が小さくなり、可動コア６０と固定コア５０とが衝突するときの衝突力が低減する。この結果、可動コア６０及びニードル弁３０のバウンスが抑制されるので、燃料噴射量の制御を精密に行うことができる。また、可動コア６０と固定コア５０との衝突音を低減することができる。さらに、可動コア６０及び固定コア５０の衝突による損傷を防ぐことができる。
なお、リフト量Ｌ２からＬ４までの間隔は、第１平行部５３と第２平行部６４の軸方向の長さにより設定可能である。また、絞り流路Ｔの断面積（Ｓ２−Ｓ１）は、第１平行部５３を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積Ｓ１と、第２平行部６４をその仮想平面に投影したときの面積Ｓ２との差により設定可能である。この設定により、可動コア６０と固定コア５０との衝突力を確実に低減することができる。
【００３１】
（２）本実施形態では、可動コア６０のフルリフト時、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４と、溝部６３の軸方向突部５２側の壁面６５とが線接触する。これにより、可動コア６０と固定コア５０とが密着することなく、可動コア６０が固定コア５０から離間するときのリンギング力を低減することができる。したがって、閉弁応答性を高めることができる。
【００３２】
（３）本実施形態では、突部５２の軸方向溝部６３側の壁面５４が、溝部６３側に凸状の曲面である。また、溝部６３の軸方向突部５２側の壁面６５が、噴孔２３側に凹状の曲面である。これにより、突部５２と溝部６３との間の流体抵抗が低減され、下流側燃料通路１９とギャップ１８との間を燃料が速やかに流れる。したがって、開弁応答性及び閉弁応答性を高めることができる。
（４）本実施形態では、溝部６３は、ニードル弁３０の軸の周りに環状に形成される。突部５２は、溝部６３の軸方向固定コア５０側に位置し、ニードル弁３０の軸の周りに環状に形成される。これにより、可動コア６０が周方向に回転移動した場合にも、突部５２が溝部６３に確実に入り込むことが可能になる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の燃料噴射弁を図６に示す。以下、複数の実施形態において、上述した第１実施形態と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。本実施形態では、溝部６３１が各連通路６２ごとに形成されている。溝部６３１は、それぞれ対応する連通路６２の周囲に、連通路６２と略同軸に形成されている。
突部５２１は、各溝部６３１の軸方向固定コア５０側に位置し、固定コア５０の可動コア６０側の端面に複数個設けられている。
なお、可動コア６０の径外側には平面部６６が形成されている。この平面部６６に対応してハウジング１０の内壁に図示しない平面部が形成される。これにより、可動コア６０は、固定コア５０に対し、周方向への回転移動が規制される。したがって、突部５２１は、対応する溝部６３１に確実に入り込むことが可能になる。
【００３４】
突部５２１の第１平行部５３１と、溝部６３１の第２平行部６４１と、連通路６２とは、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすように形成されている。また、突部５２１の軸方向溝部６３１側の壁面５４１と、溝部６３１の軸方向突部５２１側の壁面６５１は、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすように形成されている。これにより、第１平行部５３１と第２平行部６４１の間に形成される絞り流路の断面積（Ｓ２−Ｓ１）は、連通路６２の断面積Ｓ３より小さい。また、突部５２１と溝部６３１とは線接触することが可能である。
本実施形態では、第１実施形態と比較して、連通路６２の断面積Ｓ３と溝部６３１の面積Ｓ２との差が小さい。このため、第１実施形態と比較して、突部５２１の第１平行部５３１と溝部６３１の第２平行部６４１との間の距離を大きく形成することが可能になる。したがって、突部５２１及び溝部６３１を容易に形成することができる。
【００３５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の燃料噴射弁を図７に示す。本実施形態では、溝部６３２の軸方向固定コア５０側の壁面６５２は、軸に垂直な平面状に形成されている。また、突部５２２の軸方向溝部６３２側の壁面５４２は、軸に垂直な平面状に形成されている。
突部５２２の第１平行部５３２と、溝部６３２の第２平行部６４２と、連通路６２とは、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすように形成されている。
【００３６】
本実施形態では、溝部６３２の軸方向固定コア５０側の壁面６５２、及び突部５２２の軸方向溝部６３２側の壁面５４２を軸に垂直な平面状に形成することで、溝部６３２及び突部５２２の加工が容易になる。したがって、加工コストを低減することができる。
また、溝部６３２と突部５２２とが当接する面積は、可動コア６０を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積より小さい。したがって、突部及び溝部を設けていない従来の燃料噴射弁と比較して、可動コア６０が固定コア５０から離間するときのリンギング力を低減することができる。
【００３７】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の燃料噴射弁を図８に示す。図８では、ニードル弁３０がフルリフトした状態を示している。本実施形態では、可動コア６０のフルリフト時、溝部６３３と突部５２３とが当接することなく、可動コア６０の固定コア５０側の端面と、固定コア５０の可動コア６０側の端面とが当接する。
突部５２３の第１平行部５３３と、溝部６３３の第２平行部６４３と、連通路６２とは、Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすように形成されている。また、突部５２３の軸方向溝部６３３側の壁面５４３と、溝部６３３の軸方向突部５２３側の壁面６５３は、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすように形成されている。これにより、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、可動コア６０と固定コア５０が当接する面積は、突部及び溝部を設けていない従来の燃料噴射弁と比較して、凹部の面積Ｓ２分小さい。したがって、従来の燃料噴射弁と比較して、可動コア６０が固定コア５０から離間するときのリンギング力を低減することができる。
【００３８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態の燃料噴射弁を図９に示す。本実施形態では、溝部６３４の軸方向固定コア５０側の壁面が、噴孔２３側に凹むテーパ面６５４に形成されている。また、突部５２４の軸方向溝部６３４側の壁面が、溝部６３４側に凸状のテーパ面５４４に形成されている。
本実施形態において、突部５２４の第１平行部５３４とテーパ面５４４とのなす角をθ１とし、溝部６３４の第２平行部６４４とテーパ面６５４とのなす角をθ２とする。このとき、θ１＜θ２、または、θ１＞θ２の関係を満たすように溝部６３４と突部５２４は形成される。これにより、突部５２４と溝部６３４とが線接触することが可能になる。このため、可動コア６０が固定コア５０から離間するときのリンギング力を低減することができる。したがって、閉弁応答性を高めることができる。
また、本実施形態では、突部５２４と溝部６３４のテーパ面５４４、６５４により、突部５２４と溝部６３４との間の流体抵抗が低減され、下流側燃料通路１９とギャップ１８との間を燃料が速やかに流れる。したがって、開弁応答性及び閉弁応答性を高めることができる。
さらに、本実施形態では、溝部６３４の軸方向固定コア５０側の壁面、及び溝部６３４の軸方向固定コア５０側の壁面を曲面に形成することと比較して、溝部６３４及び突部５２４の加工が容易になる。したがって、加工コストを低減することができる。
【００３９】
（他の実施形態）
上述した複数の実施形態では、突部の径方向の外壁に第１平行部を形成し、溝部の径方向の内壁に第２平行部を形成した。これに対し、本発明は、突部の径方向の外壁と溝部の径方向の内壁は、その間に、連通路よりも流路断面積の小さい絞り流路を形成することが可能であれば、軸に平行な面に限らず、例えば曲面またはテーパ状であってもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１ ・・・燃料噴射弁
１０ ・・・ハウジング
１７ ・・・燃料通路
１８ ・・・ギャップ
１９ ・・・下流側燃料通路（燃料通路）
２３ ・・・噴孔
２４ ・・・弁座
３０ ・・・ニードル弁
４０ ・・・コイル
５０ ・・・固定コア
５２，５２１，５２２，５２３，５２４・・・突部
５３ ・・・第１平行部
６０ ・・・可動コア
６２ ・・・連通路
６３，６３１，６３２，６３３，６３４・・・溝部
６４ ・・・第２平行部
Ｔ ・・・絞り流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が噴射される噴孔、この噴孔に連通する燃料通路、及び前記噴孔と前記燃料通路との間に形成される弁座を有する筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に軸方向に往復移動可能に設けられ、前記弁座に着座又は離座することで前記噴孔を開閉するニードル弁と、
通電されることで磁界を発生するコイルと、
前記ハウジング内で前記コイルの発生する磁界内に固定される固定コアと、
前記固定コアの前記噴孔側に設けられ、前記ニードル弁と共に軸方向へ往復移動可能な可動コアと、を備え、
前記可動コアは、前記可動コアと前記固定コアとの間のギャップと前記可動コアより前記噴孔側の燃料通路とを連通する連通路、及びこの連通路の前記固定コア側で前記噴孔側に凹む溝部を有し、
前記固定コアは、前記可動コア側の端面に溝部に入り込むことの可能な突部を有し、
前記コイルへの通電により前記可動コアが前記固定コア側へ磁気吸引されるとき、前記突部の径方向の外壁と前記溝部の径方向の内壁との間に形成される絞り流路の断面積は、前記連通路の断面積より小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記突部の径方向の外壁は、軸方向に平行に形成された第１平行部を有し、
前記溝部の径方向の内壁は、軸方向に平行に形成された第２平行部を有し、
前記コイルへの通電により前記可動コアが前記固定コア側へ磁気吸引されるとき、前記第１平行部と前記第２平行部により形成される前記絞り流路の断面積は、前記連通路の断面積より小さい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】
前記第１平行部を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積をＳ１、前記第２平行部を前記仮想平面に投影したときの面積をＳ２、前記連通路を前記仮想平面に投影したときの面積をＳ３とすると、
Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記突部の軸方向溝部側の壁面は、前記溝部側に凸状の曲面であり、
前記溝部の軸方向突部側の壁面は、前記噴孔側に凹状の曲面であ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。
【請求項５】
前記突部の軸方向溝部側の壁面の曲率半径をＲ１、前記溝部の軸方向突部側の壁面の曲率半径をＲ２とすると、
Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記溝部は、前記ニードル弁の軸の周りに環状に形成され、
前記突部は、前記溝部の軸方向固定コア側で、環状に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１】
燃料が噴射される噴孔、この噴孔に連通する燃料通路、及び前記噴孔と前記燃料通路との間に形成される弁座を有する筒状のハウジングと、
前記ハウジング内に軸方向に往復移動可能に設けられ、前記弁座に着座又は離座することで前記噴孔を開閉するニードル弁と、
通電されることで磁界を発生するコイルと、
前記ハウジング内で前記コイルの発生する磁界内に固定される固定コアと、
前記固定コアの前記噴孔側に設けられ、前記ニードル弁と共に軸方向へ往復移動可能な可動コアと、を備え、
前記可動コアは、前記可動コアと前記固定コアとの間のギャップと前記可動コアより前記噴孔側の燃料通路とを連通する連通路、及びこの連通路の前記固定コア側で前記噴孔側に凹む溝部を有し、
前記固定コアは、前記可動コア側の端面に溝部に入り込むことの可能な突部を有し、
前記コイルへの通電により前記可動コアが前記固定コア側へ磁気吸引されるとき、前記突部の径方向の外壁と前記溝部の径方向の内壁との間に形成される絞り流路の断面積は、前記連通路の断面積より小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記突部の径方向の外壁は、軸方向に平行に形成された第１平行部を有し、
前記溝部の径方向の内壁は、軸方向に平行に形成された第２平行部を有し、
前記コイルへの通電により前記可動コアが前記固定コア側へ磁気吸引されるとき、前記第１平行部と前記第２平行部により形成される前記絞り流路の断面積は、前記連通路の断面積より小さい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】
前記第１平行部を軸に垂直な仮想平面に投影したときの面積をＳ１、前記第２平行部を前記仮想平面に投影したときの面積をＳ２、前記連通路を前記仮想平面に投影したときの面積をＳ３とすると、
Ｓ２−Ｓ１＜Ｓ３の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記突部の軸方向溝部側の壁面は、前記溝部側に凸状の曲面であり、
前記溝部の軸方向突部側の壁面は、前記噴孔側に凹状の曲面であ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。
【請求項５】
前記突部の軸方向溝部側の壁面の曲率半径をＲ１、前記溝部の軸方向突部側の壁面の曲率半径をＲ２とすると、
Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記溝部は、前記ニードル弁の軸の周りに環状に形成され、
前記突部は、前記溝部の軸方向固定コア側で、環状に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９７７０４（Ｐ２０１２−９７７０４Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８１９９（Ｐ２０１０−２４８１９９）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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