特許 7152274 燃料噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-03

(45)【発行日】2022-10-12

(54)【発明の名称】燃料噴射装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 51/06 20060101AFI20221004BHJP

   F02M 61/10 20060101ALI20221004BHJP

   F02M 61/16 20060101ALI20221004BHJP

【ＦＩ】

F02M51/06 J

F02M51/06 B

F02M61/10 N

F02M61/16 X

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018214088

(22)【出願日】2018-11-14

(65)【公開番号】P2020084760

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100170058

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 拓真

(72)【発明者】

【氏名】橋本 雄太

(72)【発明者】

【氏名】藤野 友基

(72)【発明者】

【氏名】青地 高伸

(72)【発明者】

【氏名】高木 二郎

【審査官】楠永 吉孝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３４６８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８９４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５１１６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６１３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０５２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２０４２８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第２９８５４４５（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ５１／０６

Ｆ０２Ｍ ６１／００～６１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料噴射装置であって、
燃料を内燃機関の燃焼室に噴射する噴孔が設けられたハウジング（２０）と、
前記噴孔を開閉するように前記噴孔の周囲に設けられたシート部から離隔する開弁状態と、前記シート部に当接する閉弁状態との間で駆動される弁部材（４０，４０Ｆ，４０Ｇ）と、
前記弁部材を前記開弁状態とする開弁方向に駆動する可動コア（５０，５０Ｈ）と、
前記弁部材を前記閉弁状態とする閉弁方向に押し付ける押付力を発生させるスプリング（８１）と、
前記可動コアを前記開弁方向に吸引する固定コア（６０）と、
前記固定コアに吸引力を発生させる電磁気回路（２１，２３，５１，５１Ｄ，５１Ｈ，６１，７０）と、
前記弁部材が前記閉弁方向に駆動されることによって互いに接近する面であって、前記可動コアに設けられたコア側対向面（５２１）と前記ハウジングに設けられたハウジング側対向面（２１１）との間に配置されるダンパ部（９０）と、を備え、
前記ダンパ部は、スクイズ力を発生させるスクイズ面（９１１ａ，９１２ａ，．．．，９１ｎａ、９１１ｂ，９１２ｂ，．．．，９１ｎｂ）が互いに沿うように設けられた複数のスクイズ板（９１１，９１２，．．．，９１ｎ）と、複数の前記スクイズ板相互間に配置され、前記弁部材が前記開弁状態と前記閉弁状態との間を遷移した場合に前記スクイズ面間の距離である面間距離が変化するように弾性変形する弾性部材（９２１，９２２，．．．，９２ｍ）と、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、
前記ダンパ部は、前記閉弁状態にあるとき、前記面間距離が更に減少可能なように構成されている燃料噴射装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の燃料噴射装置であって、
前記コア側対向面の前記スクイズ板に対向する位置に、前記コア側対向面と前記スクイズ板とが接触している状態でも燃料流通可能な溝部分（５６，５７）が設けられている、燃料噴射装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置であって、
前記弁部材（４０Ｆ，４０Ｇ）は、
前記可動コアと当接することによって前記開弁方向に駆動される第１弁部材（４０１）と、
前記シート部と当接することで前記噴孔を閉じる第２弁部材（４０２）と、
前記第１弁部材と前記第２弁部材との間に配置される弁部材間スプリング（４０３）と、
前記第２弁部材と前記ハウジングとの間に配置されるハウジング間スプリング（４０４）と、を有し、
前記第１弁部材よりも前記第２弁部材の質量が小さく、前記弁部材間スプリングのばね定数よりも前記ハウジング間スプリングのばね定数が小さい、燃料噴射装置。

【請求項5】

請求項４に記載の燃料噴射装置であって、
前記第１弁部材には、前記可動コアよりも前記第２弁部材側の側面に、前記ハウジングの側面と当接しながら摺動する摺動部（４０１１，４０１２）が設けられている、燃料噴射装置。

【請求項6】

請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置であって、
前記固定コアは、径方向内側に配置された内側固定コア（６２）と、前記内側固定コアよりも径方向外側に配置された外側固定コア（６１）と、有し、
前記可動コア（５０Ｈ）は、前記内側固定コアに対応するように径方向内側に配置された内側可動コア（５２）と、前記内側可動コアよりも外側且つ前記外側固定コア側に配置された外側上可動コア（５１１）と、前記内側可動コアよりも外側且つ前記外側上可動コアを挟んで前記外側固定コアとは反対側に配置された外側下可動コア（５１２）と、を有しており、
前記内側可動コアは、前記外側下可動コアと相対的な位置関係が変化しないように構成され、
前記外側上可動コアと前記外側固定コアとの間にコア間スプリング（８５）が設けられ、
前記外側上可動コアと前記外側固定コアとの接触面積よりも、前記外側上可動コアと前記外側下可動コアとの接触面積が少なくなるように構成されている、燃料噴射装置。

【請求項7】

請求項６に記載の燃料噴射装置であって、前記外側上可動コアは、前記外側下可動コアと接触する凸部（５１１１）を有する燃料噴射装置。

【請求項8】

請求項７に記載の燃料噴射装置であって、前記凸部は、前記外側下可動コアの底面の中心に関して点対称である、燃料噴射装置。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の燃料噴射装置であって、前記内側可動コアと前記外側固定コアとの当接面が互いに平滑である、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】

内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置は、燃料を噴射するための孔部である噴孔がハウジングに設けられ、燃料噴射装置内部において移動可能な弁部材が燃料噴射装置の長手方向へ移動することによって噴孔を開閉し、内燃機関へ燃料を供給するものである。

【0003】

燃料噴射装置の具体的な構成の一例としては、噴孔の開閉に磁力を用いるために、電磁気回路であるコイルと、燃料噴射装置に固定された磁性体である固定コアと、コイル並びに固定コアによって生じた磁力によって固定コアに吸引される磁性体である可動コアと、を設けたものが知られている（下記特許文献１参照）。この燃料噴射装置は、コイルへの通電が固定コアに磁力を発生させ、固定コアからの磁力が可動コアを吸引し、可動コアと接する弁部材が可動コアの移動に伴って動くことによって、噴孔の開閉を行うものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－２６１３９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

内燃機関の燃料噴射装置には、燃料の好適な燃焼を実現するために、燃料の的確な噴射が求められる。的確な噴射は、燃料噴射装置の開弁動作時と閉弁動作時のそれぞれにおいて、弁部材が燃料噴射装置内の他の部材と接触し跳ね返ることによって妨げられる。弁部材が他の部材との接触によって跳ね返った場合、噴孔の開閉状態が不安定になり、燃料の噴射量のばらつきが生じるからである。

【0006】

開弁動作時の弁部材の跳ね返りを抑制するために、特許文献１の中では、可動コアが固定コアに接触した後の跳ね返りを抑制する発明が開示されている。可動コアの跳ね返り抑制のために、特許文献１では、可動コアまたは固定コアに溝部分を形成する。溝部分は開弁動作の際、可動コアと固定コアとの間の流体に、溝部分を設けない場合より大きいスクイズ力を発生させ、可動コアと弁部材を減速することで、可動コアの固定コアへの衝突による弁部材の跳ね返りを抑制する。

【0007】

一方、燃料噴射装置の閉弁動作時においても、スクイズ力は可動コアとハウジングとの接近によっても生じているため、特許文献１のように溝部分を設けることで、弁部材の跳ね返りを抑制することが考えられる。

【0008】

しかし、燃料流体が気体である場合は、気体燃料の粘性係数が液体燃料に比べて小さいため、スクイズ力も粘性係数に比例して小さくなる。このため、気体燃料を噴射する燃料噴射装置では、閉弁動作時において、可動コアとハウジングとに挟まれる燃料流体から生じるスクイズ力は、弁部材が弁座に接触するまでに弁部材の移動速度を減少するには不十分である。スクイズ力の不足により弁部材が十分に減速されないため、接触による衝撃が十分に低減せず、結果として弁部材の跳ね返りを適切に抑制できないという解決すべき課題がある。

【0009】

本開示は、気体燃料を噴射する燃料噴射装置において、閉弁時に弁部材の跳ね返りを適切に抑制する燃料噴射装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

燃料噴射装置の弁部材が閉弁動作の際に弁座へ与える衝撃を低減するために、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射する噴孔が設けられたハウジングと、噴孔を開閉するように噴孔の周囲に設けられたシート部から離隔する開弁状態と、前記シート部に当接する閉弁状態との間を駆動される弁部材と、弁部材を開弁状態とする開弁方向に駆動する可動コアと、弁部材を閉弁状態とする閉弁方向に押し付ける押付力を発生させるスプリングと、可動コアを開弁方向に吸引する固定コアと、固定コアに吸引力を発生させる電磁気回路と、弁部材が閉弁方向に駆動されることによって互いに接近する、可動コアに設けられたコア側対向面とハウジングに設けられたハウジング側対向面との間に配置されるダンパ部と、を備え、ダンパ部は、スクイズ力を発生させるスクイズ面が互いに沿うように設けられた複数のスクイズ板と、複数のスクイズ板相互間に配置され、弁部材が開弁状態と閉弁状態との間を遷移した場合にスクイズ面間の距離である面間距離が変化するように弾性変形する弾性部材と、を有する、燃料噴射装置とする。

【0011】

弁部材が閉弁状態から開弁状態に遷移する場合や開弁状態から閉弁状態に遷移する場合に、面間距離が変化するようにスクイズ板及び弾性部材が配置されている。スクイズ板及び弾性部材を有するダンパ部は、弁部材が閉弁方向に駆動されることによって接近するコア側対向面とハウジング側対向面との間に配置されているので、弁部材の閉弁方向への駆動によって面間距離が減少する。面間距離の減少によって面間距離が減少することに抵抗する方向にスクイズ力が発生するので、弁部材の閉弁方向への駆動に抵抗するスクイズ力を発生させることができ、シート部に向かう弁部材を減速させることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、気体燃料を噴射する燃料噴射装置において、閉弁時に弁部材の跳ね返りを適切に抑制する燃料噴射装置を得られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、燃料噴射装置の構造を示す断面図である。

【図2】図２は、ダンパ部の構成を示す分解図である。

【図3】図３は、スクイズ板によるスクイズ力の説明に用いる図である。

【図4】図４は、複数のスクイズ板によるスクイズ力の説明に用いる図である。

【図5】図５は、ダンパ部付近の断面図である。

【図6】図６は、内側可動コアを噴孔側から見た図である。

【図7】図７は、変形例としての内側可動コアを噴孔側から見た図である。

【図8】図８は、第２実施形態における、ダンパ部付近の断面図である。

【図9】図９は、第３実施形態における、ダンパ部付近の断面図である。

【図10】図１０は、第４実施形態における、ダンパ部付近の断面図である。

【図11】図１１は、第５実施形態における、ダンパ部付近の断面図である。

【図12】図１２は、ダンパ部の層数別の、スクイズ力とリフト量との関係を示すグラフである。

【図13】図１３（Ａ）は、閉弁時のリフト量をダンパ部の有無で比較するグラフである。図１３（Ｂ）は、閉弁時の閉弁速度をダンパ部の有無で比較するグラフである。

【図14】図１４は、第６実施形態における、燃料噴射装置の構成を示す断面図である。

【図15】図１５は、摺動部に３面カットを施した燃料噴射装置の断面図である。

【図16】図１６は、第７実施形態における、燃料噴射装置の構成を示す断面図である。

【図17】図１７は、第７実施形態において、開弁時の燃料噴射装置の動作を説明する断面図である。

【図18】図１８は、第７実施形態において、閉弁時の燃料噴射装置の動作を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0015】

第１実施形態に係る燃料噴射装置１の構成について、図１を参照しながら説明する。燃料噴射装置１は、ＥＣＵ（不図示）からの制御信号に応じて内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する装置である。燃料噴射装置１は、ハウジング２０と、弁部材４０と、可動コア５０と、固定コア６０と、コイル７０と、スプリング８１，８２と、ダンパ部９０と、を備えている。

【0016】

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、及び噴射ノズル２４を有する。ハウジング２０の燃料が噴射される噴射端部側に噴射ノズル２４が配置されている。ハウジング２０の燃料が供給される供給端部側に向かって、噴射ノズル２４、第１筒部材２１、第２筒部材２２、第３筒部材２３が順に配置されている。

【0017】

噴射ノズル２４には、噴孔２４１、シート部２４２、及びノズル摺動部２４３が設けられている。噴孔２４１は、燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するために設けられている孔である。

【0018】

シート部２４２は、弁部材４０が当接及び離隔する部分である。シート部２４２に弁部材４０が当接している場合、噴孔２４１が閉塞される。シート部２４２から弁部材４０が離隔している場合、噴孔２４１の閉塞状態が解除されて燃料が噴射される。ノズル摺動部２４３は、弁部材４０と当接する部分であって、弁部材４０の対応部分と摺動するように構成されている。

【0019】

噴射ノズル２４は、マルテンサイト系ステンレスといった金属材料により形成され、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。シート部２４２及びノズル摺動部２４３には、窒化処理が施されている。

【0020】

第１筒部材２１は、中空部が設けられた筒状の部材である。第１筒部材２１の噴射端部側には、噴射ノズル２４が取り付けられている。第１筒部材２１は、供給端部側の外径が噴射端部側の外径に比べて大きくなるように形成されている。第１筒部材２１の中空部には、噴射端部側から供給端部側にかけて、弁部材４０の一部が収容されている。第１筒部材２１は、フェライト系ステンレスといった磁性材料によって形成されている。

【0021】

第２筒部材２２は、中空部が設けられた筒状の部材である。第２筒部材２２は、第１筒部材２１の供給端部側に繋がれている。第２筒部材２２の外径及び内径は、第１筒部材２１の供給端部側における外径及び内径と略同一になっている。第２筒部材２２の中空部には、噴射端部側から供給端部側にかけて、弁部材４０の一部が収容されている。第２筒部材２２は、オーステナイト系ステンレスといった非磁性材料によって形成されている。

【0022】

第３筒部材２３は、中空部が設けられた筒状の部材である。第３筒部材２３は、第２筒部材２２の供給端部側に繋がれている。第３筒部材２３の外径及び内径は、第２筒部材２２の供給端部側における外径及び内径と略同一になっている。第３筒部材２３の中空部には、噴射端部側から供給端部側にかけて、弁部材４０の一部が収容されている。第３筒部材２３は、フェライト系ステンレスといった磁性材料によって形成されている。

【0023】

第３筒部材２３の供給端部には、略円筒状の燃料導入パイプ１２が圧入によって取り付けられている。燃料導入パイプ１２の供給端部には、燃料をハウジング２０内に導入するための導入口１４が形成されている。燃料導入パイプ１２の内側には、導入口１４から流入した燃料中の異物を捕集するためのフィルタ１３が設けられている。

【0024】

弁部材４０は、ニードル弁を構成する部材である。弁部材４０は、シール部４１、弁摺動部４２、及び大径部４３を有している。シール部４１は、噴射ノズル２４に設けられたシート部２４２と当接及び離隔する部分である。シール部４１がシート部２４２に当接している場合、噴孔２４１が閉塞される。シール部４１がシート部２４２から離隔している場合、噴孔２４１の閉塞状態が解除されて燃料が噴射される。

【0025】

噴射ノズル２４へ向かう方向に弁部材４０が移動すると、弁部材４０は噴孔２４１を閉じるように移動することから、弁部材４０から噴射ノズル２４へと向かう方向を閉弁方向とも称する。また、閉弁方向とは反対の方向を開弁方向とも称する。

【0026】

弁摺動部４２は、噴射ノズル２４に設けられたノズル摺動部２４３と当接する部分である。弁摺動部４２は、ノズル摺動部２４３と当接しながら摺動するように構成されている。弁摺動部４２の一部が面取りされており、ノズル摺動部２４３との間において燃料通路を形成している。

【0027】

大径部４３は、弁部材４０の供給端部側に設けられている部分であって、弁部材４０の他の部分よりも外径が大きくなるように構成されている。大径部４３は、スプリング８１と当接し、閉弁方向へ向かう外力を受ける部分である。大径部４３は、固定コア６０の内部に入り込むように構成されている。

【0028】

弁部材４０には、燃料通路４４及び孔４５が設けられている。燃料通路４４は、弁部材４０の内部を通る中空の通路として形成されており、供給端部側から噴射端部側に向けて延びている。燃料通路４４は、供給端部側から弁部材４０の中程まで伸びるように形成されている。

【0029】

燃料通路４４の噴射端部側の端部には、孔４５が形成されている。供給端部側から燃料通路４４に導入された燃料は、孔４５を経由して第１筒部材２１と弁部材４０との間の空間に流れ込む。尚、図１では燃料通路４４及び孔４５が確認できるように、弁部材４０の一部を切り欠いた状態を表示している。

【0030】

弁部材４０は、マルテンサイト系ステンレスといった金属材料によって形成され、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。更に、シール部４１、弁摺動部４２、及び大径部４３には、窒化処理が施されている。弁摺動部４２及び大径部４３には更に、ダイヤモンドライクカーボンによるコーティングが施されている。

【0031】

第１筒部材２１の供給端部側から第２筒部材２２及び第３筒部材２３にかけての中空部には、弁部材４０を囲繞するように、ダンパ部９０、可動コア５０、及び固定コア６０が配置されている。

【0032】

弁部材４０とダンパ部９０との間の空間であって、第１筒部材２１に設けられた段部と可動コア５０との間にはスプリング８２が配置されている。

【0033】

可動コア５０は、弁部材４０を囲繞するように略円筒状に形成されている。可動コア５０は、外側可動コア５１及び内側可動コア５２を有する。

【0034】

内側可動コア５２は、弁部材４０の側面に沿うように、弁部材４０の軸方向に連続して一体的に設けられている。内側可動コア５２の噴射端部側は、外側可動コア５１の外周部と同等位置まで到達するように拡径されている。

【0035】

内側可動コア５２の中央に設けられた穴部に、弁部材４０が挿通されている。内側可動コア５２の供給端部側は、弁部材４０の大径部４３と当接するように配置されている。内側可動コア５２が固定コア６０側に動くと、大径部４３もそれに伴って動くので、弁部材４０が開弁方向に駆動される。

【0036】

内側可動コア５２は、マルテンサイト系ステンレスといった金属材料によって形成され、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。更に、内側可動コア５２は、弁部材４０の大径部４３と当接する部位、及び固定コア６０と衝突する部位に窒化処理が施されている。この処理に対応するように、大径部４３において内側可動コア５２に当接する部位にも窒化処理が施されている。

【0037】

内側可動コア５２の中央に設けられた穴部は、弁部材４０に沿って摺動する部分でもあるので、この部位にも窒化処理が施されている。この処理に対応するように、弁部材４０が内側可動コア５２と接しながら摺動する部分にも窒化処理とダイヤモンドライクカーボンによるコーティングが施されている。

【0038】

外側可動コア５１は、内側可動コア５２の小径部を囲繞するように略円筒状に形成されている。外側可動コア５１は、内側可動コア５２の小径部側面に嵌め合わせて設けられている。外側可動コア５１及び内側可動コア５２は、可動コア５０として一体的に動くように構成されている。外側可動コア５１は、フェライト系ステンレスといった磁性材料によって形成されている。

【0039】

可動コア５０には、弁部材４０の長手方向に沿って、外側可動コア５１及び内側可動コア５２を貫通する連通孔５３が複数本設けられている。連通孔５３を通じて、可動コア５０の内部を燃料が流通可能となる。

【0040】

固定コア６０は、弁部材４０を囲繞するように略円筒状に形成されている。固定コア６０は、外側固定コア６１及び内側固定コア６２を有する。外側固定コア６１は、第３筒部材２３と溶接され、ハウジング２０の内側に固定されている。内側固定コア６２は、外側固定コア６１に対して噴射端部側から圧入等により打ち込まれ、外側固定コア６１と一体化されている。内側固定コア６２の内側面の噴射端部側における一部の内径は、弁部材４０の大径部４３の外径よりも大きくなっており、その部分において弁部材４０が摺動可能ように構成されている。

【0041】

外側固定コア６１は、フェライト系ステンレスといった磁性材料によって形成されている。内側固定コア６２は、マルテンサイト系ステンレスといった金属材料によって形成され、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。内側固定コア６２は、内側可動コア５２と衝突する部位、及び弁部材４０が接しながら摺動する部位に窒化処理が施されている。

【0042】

コイル７０がボビン７１に巻き付けられ、電磁気回路の一部を形成している。コイル７０を覆うようにして、ホルダ１７が設けられている。第３筒部材２３とホルダ１７との間にはカバー１８が設けている。ホルダ１７とカバー１８は、フェライト系ステンレスといった磁性材料によって形成され、電磁気回路の一部をなす。

【0043】

樹脂材料によって、燃料導入パイプ１２、第３筒部材２３、ボビン７１、コイル７０及びカバー１８の外周は覆われている。ホルダ１７の端部近傍に、コネクタ１５が設けられている。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。

【0044】

コイル７０に通電され、電力が供給されると磁力が発生する。コイル７０に磁力が発生すると、外側固定コア６１、外側可動コア５１、第１筒部材２１、及び第３筒部材２３に電磁気回路が形成される。この電磁気回路の形成によって、外側固定コア６１と、外側可動コア５１との間に磁気吸引力が発生し、外側可動コア５１は外側固定コア６１に吸引される。外側可動コア５１を含む可動コア５０は一体化され、外側固定コア６１を含む固定コア６０も一体化されている。従って、可動コア５０が固定コア６０に吸引される。可動コア５０が磁気吸引力によって固定コア６０側に吸引されると、内側可動コア５２の供給端部側が内側固定コア６２に衝突する。この衝突によって可動コア５０は、更に開弁する方向への移動が規制される、内側固定コア６２は、可動コア５０のストッパとして機能する。

【0045】

内側可動コア５２の供給端部側は、弁部材４０の大径部４３に当接する。内側可動コア５２が外側可動コア５１と一体的に固定コア６０に吸引されると、弁部材４０も固定コア６０側に移動する。弁部材４０が固定コア６０側に移動すると、シール部４１がシート部２４２から離れ、噴孔２４１が開放される。

【0046】

スプリング８１は、一端が弁部材４０の大径部４３に当接し、他端が固定コア６０の内側に圧入により設置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、弁部材４０に、閉弁方向へ向かう力を付勢力として加える。

【0047】

スプリング８２は、一端が内側可動コア５２の閉弁方向側の端面に当接し、他端は第１筒部材２１に当接している。スプリング８２は、可動コア５０に、開弁方向へ向かう力を付勢力として加える。

【0048】

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なるように設定されている。コイル７０に通電されていない状態では、スプリング８１の付勢力が優勢となり、弁部材４０が閉弁方向へ向かう力を受ける。弁部材４０が閉弁方向に向かうことで、シール部４１がシート部２４２に当接し、噴孔２４１が閉じられる。

【0049】

導入口１４から導入された燃料は、フィルタ１３を通って、燃料導入パイプ１２、アジャスティングパイプ１１を通って燃料通路４４に至る。燃料通路４４に導入された燃料は、孔４５から第１筒部材２１と弁部材４０の間に流れ込み、噴孔２４１に導かれる。尚、燃料噴射装置１の作動時においては、可動コア５０及びダンパ部９０の周囲は燃料で満たされた状態となる。

【0050】

ダンパ部９０は、内側可動コア５２に設けられたコア側対向面５２１と、第１筒部材２１に設けられたハウジング側対向面２１１との間に配置されている。

【0051】

続いて、図２、図３及び図４を参照しながら、ダンパ部９０に関して説明する。図２に示されるように、ダンパ部９０は、複数のスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎと、複数のウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍと、を有している。複数のスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎと、複数のウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍとは、交互に重ねられている。

【0052】

スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎには、それぞれ、スクイズ力を発生させるための一対のスクイズ面９１１ａ，９１２ａ，．．．，９１ｎａ及びスクイズ面９１１ｂ，９１２ｂ，．．．，９１ｎｂが設けられている。スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎは、隣接するスクイズ板のスクイズ面９１１ａ，９１２ａ，．．．，９１ｎａとスクイズ面９１１ｂ，９１２ｂ，．．．，９１ｎｂとが対向するように配置されている。

【0053】

スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎには、それぞれ、弁部材４０及びスプリング８２が貫通できるように、貫通孔９１１ｃ，９１２ｃ，．．．，９１ｎｃが設けられている。

【0054】

スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎは、それぞれ、厚さ０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度の薄板材によって構成されている。

【0055】

ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍは、それぞれ、スクイズ面９１１ｂ，９１２ｂ，．．．，９１ｎ－ｂに当接する頂部９２１ａ，９２２ａ，．．．，９２ｍａと、スクイズ面９１１ａ，９１２ａ，．．．，９１ｎａに当接する頂部９２１ｂ，９２２ｂ，．．．，９２ｍｂとが設けられている。頂部９２１ａ，９２２ａ，．．．，９２ｍａと、頂部９２１ｂ，９２２ｂ，．．．，９２ｍｂとはウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍの円周周りにおいて交互に形成されている。ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍは、頂部９２１ａ，９２２ａ，．．．，９２ｍａと、頂部９２１ｂ，９２２ｂ，．．．，９２ｍｂとがスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎの間の距離を確保することが可能なように捻じれた形状をなしており、積み重ね方向において圧縮力が働くことでスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎの間の距離が縮小するように弾性変形する。

【0056】

ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍには、それぞれ、弁部材４０及びスプリング８２が貫通できるように、貫通孔９２１ｃ，９２２ｃ，．．．，９２ｍｃが設けられている。

【0057】

ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍは、それぞれ厚さ０．０４ｍｍから０．０６ｍｍ程度の薄板材を捩じり加工することで構成されている。

【0058】

スクイズ板の枚数を示すｎは、２以上の整数であって、好ましくは５から１５である。ウェーブワッシャの枚数を示すｍは、２以上の整数であって、好ましくは５から１５である。尚、ダンパ部９０の両端にスクイズ板が配置されることから、ウェーブワッシャの枚数はスクイズ板の枚数よりも１枚少なくなり、ｍ＝ｎ－１となる。

【0059】

図４を参照しながら、ダンパ部９０が発生するスクイズ力について説明する。図４では平面Ｐに対向する１枚のスクイズ板９１１を示している。スクイズ板９１１と平面Ｐとの面間距離はｈであり、スクイズ板９１１は速度Ｖで平面Ｐに接近しているとする。μは粘性係数、ｒ０はスクイズ板９１１の外周半径、ｒ１は貫通孔９１１ｃの半径とすると、スクイズ力Ｆは、式（ｆ１）で求められる。

【数1】

【0060】

スクイズ板９１１が平面Ｐへと移動した場合、両者に挟まれる流体が圧縮されることへの抵抗としてスクイズ力Ｆが発生する。スクイズ力Ｆはスクイズ板９１１の移動方向とは反対方向に加わる力であるため、スクイズ板９１１の速度Ｖは減少する。スクイズ力Ｆの大きさは、流体の粘性係数μに比例し、スクイズ板９１１の速度Ｖに比例し、面間距離ｈの３乗に反比例する。

【0061】

一般に気体の粘性係数は液体の粘性係数に比べて非常に小さいため、図３に示されるような構成では気体燃料に対しては液体燃料に対するような大きさのスクイズ力を得ることができない。

【0062】

そこで、スクイズ板を複数枚重ねることで、圧縮される流体層を複数層形成し、大きなスクイズ力を発生させる。よ本実施形態のダンパ部９０は、このような技術思想に基づいてなされたものである。図４を参照しながら、ダンパ部９０が発生させるスクイズ力について説明する。

【0063】

スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎはｎ枚重ねられているので、各スクイズ板の板厚が十分薄い場合、スクイズ板９１１と平面Ｐとの間の面間距離をｈとすると、スクイズ板９１ｎと平面Ｐの面間距離はｈ／ｎとなる。スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎはｎ枚重ねられているので、スクイズ板９１１が平面Ｐに接近する速度をＶとすると、隣接するスクイズ板９１２との相対速度は１／ｎ＊Ｖとなり、スクイズ板９１２が平面Ｐに接近する速度は（ｎ－１）／ｎ＊Ｖとなる。スクイズ板９１ｎが平面Ｐに接近する速度は１／ｎ＊Ｖとなる。

【0064】

多層スクイズダンパとしてダンパ部９０が発生させるスクイズ力Ｆｍは、単層のスクイズ力Ｆを求める式（１）においてＶをＶ／ｎとし、ｈをｈ／ｎとすることで求められる。Ｆｍ＝ｎ²＊Ｆとなる。例えばｎ＝１０とすれば、ダンパ部９０が発生するスクイズ力は１００倍に増加するため、気体に対しても、単層スクイズダンパが液体に対して発生するのと同等のスクイズ力を得ることができる。

【0065】

図４を参照しながらした説明では、多層化によってスクイズ力を増加させることを説明するために、スクイズ板のみをｎ枚重ねた構成としている。本実施形態のようにスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎとウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍを交互に重ねた場合でも、上記のように流体を圧縮するように運動するため、同様にスクイズ力を増加させることができる。

【0066】

図５を参照しながら、ダンパ部９０周辺について説明を加える。ハウジング２０を構成する第１筒部材２１の内周面と、外側可動コア５１の外周面、内側可動コア５２の拡径部の外周面、及びダンパ部９０の外周部との間には、燃料が流通可能なように隙間が確保されている。ダンパ部９０の内周部とスプリング８２の外周部との間には、両者の接触を防ぐための隙間が確保されている。

【0067】

ダンパ部９０の厚みは、閉弁時にシール部４１がシート部２４２を塞いだ状態で、可動コア５０が５から１５μｍといった微小距離を移動可能な寸法に設定される。例えば、可動コア５０が１０μｍ移動可能な場合に、弁部材４０のリフト量を２００μｍ、ダンパ部９０の層数を１０層とする。この条件の下では、スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ同士の間隔（正確には、ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍと隣接するスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎとの間隔）は、弁部材４０のフルリフトでの２０μｍから閉弁状態での１μｍまで変化する。

【0068】

ダンパ部９０の厚み寸法は、開弁時に弁部材４０が移動した場合に確実にシール部４１がシート部２４２から離れることができるように設定される。併せて、ダンパ部９０の厚み寸法は、閉弁時においてはスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ同士の間隔（正確には、ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍと隣接するスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎとの間隔）ができるだけ小さくなるように設定することで、開閉弁に支障をきたさないようにしつつ、大きなスクイズ力を発生することを両立させることができる。

【0069】

上記説明したように、本実施形態における燃料噴射装置１は、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射する噴孔２４１が設けられたハウジング２０と、噴孔２４１を開閉するように噴孔２４１の周囲に設けられたシート部２４２から離隔する開弁状態と、シート部２４２に当接する閉弁状態との間で駆動される弁部材４０と、弁部材４０を開弁状態とする開弁方向に駆動する可動コア５０と、弁部材４０を閉弁状態とする閉弁方向に押し付ける押付力を発生させるスプリング８１と、可動コア５０を開弁方向に吸引する固定コア６０と、固定コア６０に吸引力を発生させる電磁気回路を構成するコイル７０、外側固定コア６１、外側可動コア５１、第１筒部材２１、及び第３筒部材２３と、弁部材４０が閉弁方向に駆動されることによって互いに接近する面であって、可動コア５０に設けられたコア側対向面５２１とハウジング２０に設けられたハウジング側対向面２１１との間に配置されるダンパ部９０と、を備える。

【0070】

ダンパ部９０は、スクイズ力を発生させるスクイズ面９１１ａ，９１２ａ，．．．，９１ｎａ及び９１１ｂ，９１２ｂ，．．．，９１ｎｂが互いに沿うように設けられた複数のスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎと、複数のスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ相互間に配置され、弁部材４０が開弁状態と閉弁状態との間を遷移した場合にスクイズ面間の距離である面間距離が変化するように弾性変形する弾性部材としてのウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍと、を有する。

【0071】

本実施形態では、電磁気回路を構成するコイル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。弁部材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４１がシート部２４２から離座する。これにより、噴孔２４１は開放された開弁状態となる。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４４を流通し、噴孔２４１から噴射される。コイル７０への通電がオフされると弁部材４０は閉弁動作を開始し、閉弁動作終了間際にダンパ部９０の作用でその閉弁速度を減少した後、弁部材４０のシール部４１がシート部２４２に着座し、閉弁する。閉弁動作によって燃料噴射が遮断される際に、弁部材４０のシート部２４２への衝突エネルギーはダンパ部９０の働きで小さく抑えられ、シール部４１及びシート部２４２の耐久性が向上する。

【0072】

弁部材４０が閉弁状態から開弁状態に遷移する場合や開弁状態から閉弁状態に遷移する場合に、面間距離が変化するようにスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ及び弾性部材としてのウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍが配置されている。スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ及び弾性部材としてのウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍを有するダンパ部９０は、弁部材４０が閉弁方向に駆動されることによって接近するコア側対向面５２１とハウジング側対向面２１１との間に配置されているので、弁部材４０の閉弁方向への駆動によって面間距離が減少する。面間距離の減少によって面間距離が減少することに抵抗する方向にスクイズ力が発生するので、弁部材４０の閉弁方向への駆動に抵抗するスクイズ力を発生させることができ、シート部２４２に向かう弁部材４０を減速させることができる。

【0073】

ダンパ部９０は、閉弁状態にあるとき、面間距離が更に減少可能なように構成されていることも好ましい。弁部材４０が開弁状態から閉弁状態に遷移する場合、ダンパ部９０は、面間距離が減少してスクイズ力を発生させる。閉弁状態にあるときに、面間距離の減少が不可能な設定になっていると、弁部材４０が閉弁状態になるまでの全域に渡ってスクイズ力を発生させることができなくなる場合も想定される。そこで、閉弁状態にあるときに面間距離を更に減少可能なように構成することで、弁部材４０が閉弁状態になる直前に面間距離がゼロになってスクイズ力が発生できないようになることを回避することができ、シート部２４２に向かう弁部材４０を確実に減速させることができる。

【0074】

図５に示されるように、本実施形態では連通孔５３に繋がるように、内側切欠き５４、外側切欠き５５が設けられ、燃料の流通が確保されている。連通孔５３、内側切欠き５４、及び外側切欠き５５を繋ぐように円周溝５６が設けられている。

【0075】

図６を参照しながら、連通孔５３、内側切欠き５４、外側切欠き５５、及び円周溝５６の配置関係について説明する。図６は、内側可動コア５２を噴孔２４１側から見た平面図である。連通孔５３は、外側可動コア５１を貫通できる位置に４つ設けられている。４つの連通孔５３は、内側可動コア５２の中心から見て９０°ごとに設けられている。

【0076】

内側切欠き５４は、４つの連通孔５３から内側可動コア５２の中心に向かうように設けられている。外側切欠き５５は、各連通孔５３を挟んで内側切欠き５４とは反対側の外周面方向に延びるように設けられている。円周溝５６は、各連通孔５３を結ぶように、内側可動コア５２の内周面と同心円状に設けられている。

【0077】

内側可動コアに設けられる溝の態様は、図６に例示するものに限られない。図７に示されるように、放射状に設けられた複数の直線溝５７を設けた内側可動コア５２Ａとしてもよい。直線溝５７は、内側可動コア５２Ａを噴孔２４１側から見た場合の半径方向に沿って設けられている。

【0078】

これらの円周溝５６や直線溝５７が形成されていない場合、ダンパ部９０において最も供給端部側に位置するスクイズ板９１１と、内側可動コア５２における拡径部の噴射端部側面であるコア側対向面５２１との間にリンキング力が作用する。開弁時にはこの両者の隙間が小さい（例えば１μｍ）ため、両者の間には非常に大きなリンキング力が作用し、可動コア５０の開弁動作が阻害され開弁応答性が悪化する。一方、円周溝５６や直線溝５７といった溝が形成されていると、最も供給端部側のスクイズ板９１１と可動コア５０における拡径部の噴射端部側面との間に溝を通じて容易に燃料が供給される。この燃料の供給により、開弁時にリンキング力が発生しにくく、可動コア５０は応答性良く開弁動作を開始することができる。

【0079】

開弁時にはダンパ部９０と可動コア５０とは一旦離れることになるが、ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍの作用でスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ同士の間隔は開いていき、再度ダンパ部９０と可動コアとが接触する。ただし、噴射期間が短い場合には、ダンパ部９０と可動コアとが接触する前に閉弁動作が開始する場合もありうる。この場合にも、大きなスクイズ力が発生するのは、スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ同士の間隔が小さい（代表的に５μｍ以下）ときに限られるため、閉弁開始時にスクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ同士の間隔が大きければ（代表的には６－２０μｍ）スクイズ力は小さく、閉弁挙動に影響を与えない。

【0080】

上記したように、本実施形態では、コア側対向面５２１のスクイズ板９１１に対向する位置に、コア側対向面５２１とスクイズ板９１１とが接触している状態でも燃料流通可能な溝部分としての円周溝５６や直線溝５７が設けられている。

【0081】

閉弁状態において、内側可動コア５２とスクイズ板９１１とは接触している。開弁動作が始まると、内側可動コア５２は開弁方向へと移動する。円周溝５６や直線溝５７には燃料が流通するため、リンキング力を低下させることが可能となり、開弁応答性の悪化を抑制することができる。

【0082】

第２実施形態における燃料噴射装置について説明する。第２実施形態における燃料噴射装置１Ｂの断面図を図８に示す。

【0083】

燃料噴射装置１Ｂでは、第４筒部材２５がダンパ部９０の径方向外側の外側面の周囲に設けられている。第４筒部材２５の供給端部側端面と当接するように第５筒部材２６が設けられている。また、第４筒部材２５の噴射端部側端面は第１筒部材２１と当接している。

【0084】

内側可動コア５２Ｂは、連通孔５３、内周切欠き５４および円周溝５６を有している。内側可動コア５２に設けられている外側切欠き５５は、内側可動コア５２Ｂには設けられていない。内側可動コア５２Ｂは、第４筒部材２５と摺動可能な程度に密着して設置されている。

【0085】

第４筒部材２５はマルテンサイト系ステンレスなどの金属により形成され、所定の硬度を有するように焼き入れ処理がなされ、内面には窒化処理が施されている。内側可動コア５２Ｂが第４筒部材２５と接触する部分には窒化処理およびダイヤモンドライクカーボンによるコーティングが施されている。

【0086】

燃料噴射装置１Ｂの特徴は、ダンパ部９０の外側面から流出する燃料の流出量を制限することにある。燃料噴射装置１Ｂの閉弁動作時において、ダンパ部９０は、内部の燃料がダンパ部９０の外部に押し出されることへの抵抗としてスクイズ力を発生する。本実施形態のように、ダンパ部９０の外側面からの燃料の流出が第４筒部材２５によって制限されるようにすると、閉弁動作時にダンパ部９０から燃料が流れ出しにくくなる。圧縮に対する抵抗が増加するため、第２実施形態におけるダンパ部９０は第１実施形態の場合と比較して大きなスクイズ力を発生させることができる。スクイズ力Ｆは、式（ｆ２）で求められる。式（ｆ１）と式（ｆ２）とを比較すると分かるように、式（ｆ２）のスクイズ力Ｆは式（ｆ１）のスクイズ力Ｆにくらべて約５倍の大きさになっている。

【数2】

【0087】

ダンパ部９０が発生するスクイズ力を増加させることで、弁部材４０をより大きい力で減速することが可能となり、弁部材４０が閉弁動作時に発生する衝撃をより小さくすることが可能となる。

【0088】

第３実施形態における燃料噴射装置について説明する。第３実施形態における燃料噴射装置１Ｃの断面図を図９に示す。

【0089】

燃料噴射装置１Ｃでは、第１実施形態の内側可動コア５２に替えて内側可動コア５２Ｃが設けられている。内側可動コア５２Ｃは、内側可動コア５２と比較して、噴射端部側の一部が弁部材４０に沿って閉弁方向に伸びるように形成されている。この延伸された部分は、延伸部５２２を成している。内側可動コア５２Ｃには、連通孔５３、外周切欠き５５、円周溝５６、延伸部５２２が設けられている。

【0090】

第１筒部材２１Ｃの内側に、開弁方向側端面がダンパ部９０と当接するように第６筒部材２７が圧入等により設置されている。延伸部５２２の外側面はダンパ部９０の径方向内側の内側面と摺動可能な程度に密着している。また、内側固定コア６２Ｃの噴射端部側に切欠き６２１を設けており、可動コア５０の供給端部側の空間からの燃料の出入りを確保している。

【0091】

第６筒部材２７はマルテンサイト系ステンレスなどの金属により形成され、所定の硬度を有するように焼き入れ処理がなされ、内面には窒化処理が施されている。内側可動コア５２Ｃがダンパ部９０の内側面と接触する部分には窒化処理およびダイヤモンドライクカーボンによるコーティングが施されている。

【0092】

燃料噴射装置１Ｃの特徴は、ダンパ部９０の内側面から流出する燃料の流出量を制限することにある。燃料噴射装置１Ｃの閉弁動作時において、ダンパ部９０は、内部の燃料がダンパ部９０の外部に押し出されることへの抵抗としてスクイズ力を発生する。本実施形態のように、ダンパ部９０のうち側面からの燃料の流出が延伸部５２２によって制限されるようにすると、閉弁動作時にダンパ部９０から燃料が流れ出しにくくなる。圧縮に対する抵抗が増加するため、第３実施形態におけるダンパ部９０は第１実施形態の場合と比較して大きなスクイズ力を発生させることができる。スクイズ力Ｆは、式（ｆ３）で求められる。式（ｆ１）と式（ｆ３）とを比較すると分かるように、式（ｆ３）のスクイズ力Ｆは式（ｆ１）のスクイズ力Ｆにくらべて約３倍の大きさになっている。

【数3】

【0093】

ダンパ部９０の内側面から流出する燃料の流出量を制限することで、発生するスクイズ力を増加させ、弁部材４０をより大きい力で減速することが可能となり、弁部材４０が閉弁動作時に発生する衝撃をより小さくすることが可能となる。

【0094】

第４実施形態における燃料噴射装置について説明する。第４実施形態における燃料噴射装置１Ｄの断面図を図１０に示す。燃料噴射装置１Ｄは可動コア内部にダンパ効果を生じさせるオリフィスを設けることで、弁部材の跳ね返りを抑制するものである。

【0095】

燃料噴射装置１Ｄでは、第２実施形態における燃料噴射装置１Ｂにおいて、外側可動コア５１および内側可動コア５２Ｂに設けられる連通孔５３の本数を減らしたものである。外側可動コア５１Ｄ及び内側可動コア５２Ｄには、連通孔５３Ｄが形成されており、連通孔５３Ｄにはオリフィス５３１が設けられている。連通孔の本数の減少に伴って、内周切欠き５４の個数も減少させている。

【0096】

連通孔５３Ｄを設けた場合、外側可動コア５１Ｄと固定コア６０が作る空間をダンパ室として機能させることができ、ダンパ室からの燃料の出入りがオリフィス５３１で調整されるオリフィスダンパが形成される。オリフィスダンパによって、外側可動コア５１Ｄは、連通孔５３Ｄおよびオリフィス５３１を通過する燃料から、外側可動コア５１Ｄの移動方向と反対の方向へと力を受ける。

【0097】

閉弁動作の場合は、外側可動コア５１Ｄは閉弁方向へと移動し、オリフィスダンパから開弁方向へと力を受けることで減速する。外側可動コア５１Ｄを減速させると、内側可動コア５２Ｄと弁部材４０を減速させることが可能となり、弁部材が閉弁動作時に発生する衝撃をより小さくすることが可能となる。

【0098】

第５実施形態における燃料噴射装置について説明する。第５実施形態における燃料噴射装置１Ｅの断面図を図１１に示す。燃料噴射装置１Ｅでは、第３実施形態における燃料噴射装置１Ｃにおいて、外側可動コア５１および内側可動コア５２Ｃに設けられる連通孔５３の本数を減らしたものである。

【0099】

外側可動コア５１Ｄ及び内側可動コア５２Ｅには、連通孔５３Ｄが形成されており、連通孔５３Ｄにはオリフィス５３１が設けられている。このとき、連通孔の本数の減少に伴って、内周切欠き５４、外周切欠き５５の個数も減少している。

【0100】

第５実施形態においても、第４実施形態と同様にオリフィスダンパを形成することができ、弁部材４０を減速させ、閉弁動作時に発生する衝撃をより低減することが可能となる。閉弁終了間際に作用するダンパ部９０の働きと相まって、シール部４１のシート部２４２への衝突エネルギーは抑制される。

【0101】

ここまで、ダンパ部９０を備える燃料噴射装置の実施形態について説明を行ってきた。ここで、ダンパ部を備える燃料噴射装置の効果を説明するためのグラフを図１２と図１３に示す。

【0102】

図１２は、ダンパ部９０の層数ごとの、弁部材４０のリフト量と、ダンパ部９０が発生するスクイズ力の関係を示すグラフである。リフト量は噴孔の開閉状態に対応している。リフト量がゼロになった場合は、弁部材４０が閉弁方向への移動を終了して閉弁状態となったことを意味する。弁部材４０のリフト量が小さくなるにつれ、発生するスクイズ力が大きく増加していることおよびダンパ部９０の層数が多いほど発生するスクイズ力は大きくなることが示されている。

【0103】

図１３はダンパ部９０を有する燃料噴射装置とダンパ部９０を有しない燃料噴射装置について、弁部材４０のリフト量と弁部材４０の閉弁速度について比較を行ったものである。なお、この比較で用いたダンパ部９０の層数は１０層である。閉弁速度は弁部材が閉弁方向へ向かって移動する速度である。

【0104】

図１３は横軸として経過時間を、縦軸として図１３（Ａ）では弁部材のリフト量を、図１３（Ｂ）では弁部材の閉弁速度をとったものである。図１３（Ａ）のＡ、図１３（Ｂ）のＤで示される実線はダンパ部９０を有する燃料噴射装置の結果を示し、図１３（Ａ）のＢ、図１３（Ｂ）のＣで示される破線はダンパ部９０を有しない燃料噴射装置の結果を示している。

【0105】

図１３（Ａ）にてリフト量がゼロに近づく閉弁間際の時間における閉弁速度を図１３（Ｂ）で比較すると、図１３（Ｂ）には、ダンパ部９０を有する燃料噴射装置はダンパ部９０を有しない燃料噴射装置と比較して、閉弁間際の閉弁速度が低減することが示されている。

【0106】

第６実施形態における燃料噴射装置について説明する。図１４に、燃料噴射装置１Ｆの断面図を示す。燃料噴射装置１Ｆでは、弁部材４０Ｆが第１弁部材４０１と第１弁部材４０１よりも質量が小さくなるような第２弁部材４０２から構成されている。第１弁部材４０１の第２弁部材４０２側の側面には第１筒部材２１と当接しながら摺動する摺動部４０１１が設けられている。

【0107】

第１弁部材４０１は開弁方向側の端部に大径部４３Ｆを有している。第１弁部材４０１と第２弁部材４０２には中空部が設けられ、それぞれの中空部によって燃料通路４４Ｆを形成している。また、第２弁部材４０２の外側面から燃料通路４４Ｆの方向へ向かう孔４５Ｆが設けられる。

【0108】

また、第１弁部材４０１と第２弁部材４０２の間には弁部材間スプリング４０３が配置され、第２筒部材２２と第１筒部材２１の間にはハウジング間スプリング４０４が配置されている。弁部材間スプリング４０３のバネ定数よりも、ハウジング間スプリング４０４のバネ定数は小さくなるようにしている

【0109】

続いて、燃料噴射装置１Ｆの動作を述べる。第６実施形態においては、第２弁部材４０２が噴孔２４１のシート部２４２から離隔する状態を開弁状態とし、シート部２４２と当接する状態を閉弁状態とする。第１弁部材４０１及び第２弁部材４０２の状態をまとめて表すために、第１弁部材４０１及び第２弁部材４０２が噴孔２４１に対して最も近い位置にある状態を初期状態とする。初期状態において、第２弁部材４０２は閉弁状態にある。

【0110】

このように初期状態をおいた理由は、燃料噴射装置１Ｆでは、第１弁部材４０１と第２弁部材４０２とでは移動の開始及び終了のタイミングが異なるからである。移動の詳細については後述する。

【0111】

第２弁部材４０２が、開弁方向に駆動され閉弁状態から開弁状態へと遷移し、開弁方向への移動を終えるまでの動作を開弁動作とし、閉弁方向に駆動され開弁状態から閉弁状態へと遷移し、閉弁方向への移動を終えるまでの動作を閉弁動作とする。

【0112】

初期状態から、第２弁部材４０２が、開弁動作によって閉弁状態から開弁状態へと遷移し、閉弁動作によって開弁状態から閉弁状態へと遷移し、再び初期状態に至るまでの燃料噴射装置１Ｆの一連の動作を説明する。

【0113】

初期状態においては、第１弁部材４０１は、スプリング８１によって閉弁方向へと押し付けられており、弁部材間スプリング４０３を閉弁方向へと押し付けている。第２弁部材４０２は、弁部材間スプリング４０３から閉弁方向へ、ハウジング間スプリング４０４から開弁方向へとバネ力を受けている。

【0114】

バネ定数は、弁部材間スプリング４０３のほうがハウジング間スプリング４０４より大きいため、第２弁部材４０２は閉弁方向への力を受け、噴射ノズル２４のシート部２４２と当接するように押し付けられている。この時、ダンパ部９０は圧縮されている。ここまでが初期状態についての説明である。

【0115】

次に開弁動作について説明する。開弁動作を行うために、コイル７０に電力を供給すると、可動コア５０を開弁方向へと駆動する吸引力が発生する。可動コア５０の駆動によって、第１弁部材４０１の大径部４３Ｆと当接する内側可動コア５２が開弁方向へ移動を開始するため、第１弁部材４０１も開弁方向へ移動を開始する。第１弁部材４０１は摺動部４０１１において第１筒部材２１と摺動しつつ移動する。

【0116】

第１弁部材４０１の開弁方向への移動にともない、弁部材間スプリング４０３は伸びるため、弁部材間スプリング４０３によるバネ力は低下していく。弁部材間スプリング４０３の閉弁方向へのバネ力が、ハウジング間スプリング４０４の開弁方向へのバネ力を下回ると、第２弁部材４０２が開弁方向へと移動する。第２弁部材４０２の開弁方向への移動開始により開弁動作が開始する。

【0117】

第２弁部材４０２が開弁方向へ移動することで、第２弁部材４０２は閉弁状態から開弁状態へと遷移する。第１弁部材４０１が開弁方向へと移動している間は、第２弁部材４０２も開弁方向へと移動する。第１弁部材４０１および第２弁部材４０２が所定の移動量だけ開弁方向に移動した後に、コイル７０への通電は停止される。コイル７０への通電を停止すると、可動コア５０への吸引力の発生が停止し、スプリング８１による力を受けて、第１弁部材４０１は開弁方向への移動を停止する。第１弁部材４０１の開弁方向への移動が停止すると、弁部材間スプリング４０３のバネ力によって第２弁部材４０２の開弁方向への移動は停止し、開弁動作は終了する

【0118】

開弁動作時のダンパ部９０は、第１実施形態の場合と同様に、スクイズ板とウェーブワッシャの間に燃料を蓄える。蓄えられた燃料はダンパ部９０が圧縮された際にスクイズ力を発生する。

【0119】

続いて、閉弁動作について説明する。コイル７０への通電を停止すると、第１弁部材４０１はスプリング８１による力を受けて、閉弁方向へと移動を開始する。第１弁部材４０１は摺動部４０１１において第１筒部材２１と摺動しつつ移動する。

【0120】

第１弁部材４０１は弁部材間スプリング４０３を圧縮するように移動するため、弁部材間スプリング４０３のバネ力は増加する。弁部材間スプリング４０３のバネ力が、ハウジング間スプリング４０４のバネ力を上回ると、第２弁部材４０２は閉弁方向へと移動を開始する。第２弁部材４０２の閉弁方向への移動開始により閉弁動作が開始する。

【0121】

第２弁部材４０２は、弁部材間スプリング４０３のバネ力によって閉弁方向へ移動し、噴射ノズル２４のシート部２４２と当接するまで閉弁動作を行う。第２弁部材４０２は、シート部２４２と当接することで、開弁状態から閉弁状態へ遷移する。

【0122】

第２弁部材４０２が閉弁動作を終えると、第１弁部材４０１の移動によって、ダンパ部９０の圧縮が開始する。ダンパ部９０が圧縮されることによってスクイズ力が発生し、第１弁部材４０１が減速される。

【0123】

第２弁部材４０２の移動が停止した後に、第１弁部材４０１は、ダンパ部９０によるスクイズ力および弁部材間スプリング４０３によるバネ力を受けることで、移動が停止する。第１弁部材４０１の移動の停止によって、第１弁部材４０１、第２弁部材４０２が初期状態となる。

【0124】

第６実施形態に係る燃料噴射装置１Ｆでは、第１弁部材４０１よりも質量が小さい第２弁部材４０２によって噴孔２４１が閉じられるので、閉弁時における衝撃力は第１弁部材４０１と第２弁部材４０２を合わせた質量による衝撃力よりも小さくなり、噴孔２４１を開閉する弁部材４０Ｆの跳ね返りを抑制することができる。

【0125】

また、燃料噴射装置１Ｆでは、質量の大きい第１弁部材４０１に摺動部４０１１を設けている。摺動部４０１１によって、両端をスプリングによって挟まれることによる第１弁部材４０１の軸ぶれを抑制することができる。

【0126】

摺動部の形状については、図１５に示す燃料噴射装置１Ｇに含まれる弁部材４０Ｇのように、３面カットを施した摺動部４０１２を用いることもできる。摺動部４０１２を用いることによって、第１弁部材４０１を貫通する燃料通路を設けなくても、燃料の流通が可能なようにすることができる。

【0127】

次に第７実施形態に係る燃料噴射装置について説明する。図１６に、第７実施形態に係る燃料噴射装置１Ｈの断面図を示す。燃料噴射装置１Ｈは、閉弁時に可動コアの質量を分割することで、弁部材の跳ね返りを抑制するものである。

【0128】

燃料噴射装置１Ｈには、固定コア６０及び可動コア５０Ｈが設けられている。固定コア６０は、外側固定コア６１と内側固定コア６２とを有している。可動コア５０Ｈは、外側可動コア５１Ｈと内側可動コア５２とを有している。外側可動コア５１Ｈは、外側上可動コア５１１と外側下可動コア５１２とを有している。

【0129】

外側固定コア６１は、略円筒状の部材であり、第３筒部材２３に固定されている。外側固定コア６１の開弁方向側の一部分が開弁方向へ向かって円筒状に突き出しており、第２筒部材２２との間に空間が形成されている。

【0130】

内側固定コア６２は、略円筒状の部材であり、外側固定コア６１の内側面に配置されている。内側固定コア６２の開弁方向側の端面は、外側固定コア６１の開弁方向側端面よりも開弁方向に突出している。

【0131】

外側上可動コア５１１は、略円筒状に形成されており、内側可動コア５２よりも外側かつ外側固定コア６１側に配置されている。外側上可動コア５１１には、内側固定コア６２が突出している部分との接触を避けるための逃がし部５１１２が形成されている。外側上可動コア５１１の供給端部側端面は、内側可動コア５２の供給端部側端面よりも供給端部側に位置するように形成されている。

【0132】

外側上可動コア５１１は、内側可動コア５２に対して摺動可能なように設けられている。外側固定コア６１と外側上可動コア５１１とが、第２筒部材２２の内側面の近くに形成する空間には、コア間スプリング８５が設けられている。

【0133】

外側下可動コア５１２は、略円筒状に形成されており、内側可動コア５２よりも外側かつ外側上可動コア５１１を挟んで外側固定コア６１とは反対側に配置されている。外側下可動コア５１２は、内側可動コア５２に圧入等により取り付けられることで相対的な位置関係が変化しないようにしている。

【0134】

外側上可動コア５１１の外側下可動コア５１２側には、凸部５１１１が設けられている。外側上可動コア５１１が凸部５１１１において外側下可動コア５１２と接触するようにすることで、外側上可動コア５１１と外側固定コア６１との接触面積よりも、外側上可動コア５１１と外側下可動コア５１２との接触面積を小さくすることができる。

【0135】

次に、燃料噴射装置１Ｈの動作について説明する。第７実施形態における開弁方向、閉弁方向、開弁状態、閉弁状態は、第１実施形態におけるものと同じ意味として説明する。動作についての説明は図１７、図１８を適宜参照しつつ行う。

【0136】

図１７は開弁動作時におけるダンパ部９０付近の拡大図である。図１８は閉弁動作時におけるダンパ部９０付近の拡大図である。図１７、図１８には、図１７（Ａ）のダンパ部９０の開弁方向側の端部の位置を基準とするように、基準線Ｌ１が共通して示してある。

【0137】

開弁動作について説明する。図１７（Ａ）は開弁動作の開始時の状態である。このとき、外側上可動コア５１１はコア間スプリング８５によって閉弁方向へと押し付けられており、凸部５１１１において外側下可動コア５１２と接触している。また、ダンパ部９０は圧縮されており、ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍ（図２参照）は弾性変形している。

【0138】

図１７（Ｂ）は開弁動作によって、弁部材４０が開弁方向に最大量移動したフルリフト時の状態である。内側可動コア５２は内側固定コア６２と当接しており、開弁方向への移動が制限されている。また、ダンパ部９０は、スクイズ板９１１，９１２，．．．，９１ｎ（図２参照）の面間距離が長くなるように変形し、ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍが弾性変形していない状態に復元して、内部に燃料を蓄えている。

【0139】

図１７（Ｂ）において、外側上可動コア５１１は、逃がし部５１１２によって内側固定コアとは接触しないようにしてあるため、開弁方向への移動は制限されていない。また、外側上可動コア５１１の供給端部側端面は、内側可動コア５２の供給端部側端面よりも噴射端部側に位置しているため、外側上可動コア５１１と外側固定コア６１との間には、外側上可動コア５１１が移動し得る空間が存在している。

【0140】

図１７（Ｃ）はフルリフト後の外側上可動コア５１１が移動した状態である。外側上可動コア５１１は、フルリフト時に開弁方向への移動が可能な空間があるため、開弁方向への移動を継続し、コア間スプリング８５を圧縮しつつ、外側固定コア６１と当接する。

【0141】

続いて閉弁動作について説明する。図１８（Ａ）は弁部材４０が閉弁方向へと移動を開始し、内側可動コア５２がダンパ部９０と接触した状態である。閉弁動作において、弁部材４０は閉弁方向へ移動を開始する。

【0142】

外側上可動コア５１１の供給端部側端面と外側固定コア６１の噴射端部側端面との間には互いに引き合うリンキング力が発生する。一方、外側上可動コア５１１の噴射端部側端面と外側下可動コア５１２の供給端部側端面は凸部５１１１のみが当接するため、接触面積が小さく発生するリンキング力も小さい。リンキング力の差により、外側上可動コア５１１の閉弁方向への移動は、内側可動コア５２および外側下可動コア５１２の移動よりも遅れる。これにより、可動コア全体の質量が外側上可動コア５１１と外側下可動コア５１２とに分散する。

【0143】

図１８（Ｂ）は弁部材４０が閉弁状態に遷移した状態である。このとき、弁部材４０は噴射ノズル２４のシート部２４２と当接しており、移動は停止している。一方、内側可動コア５２と外側下可動コア５１２は一体となってダンパ部９０を圧縮するように移動を継続する。

【0144】

図１８（Ｃ）は、外側上可動コア５１１が、外側固定コア６１側から、外側下可動コア５１２側へと移動している状態である。閉弁動作では外側下可動コア５１２と分離していた外側上可動コア５１１は、コア間スプリング８５によって閉弁方向への力を受けて、外側下可動コア５１２へと向かう。ダンパ部９０は、内側可動コア５２と外側下可動コア５１２とによって圧縮されている。

【0145】

図１８（Ｄ）は、図１７（Ａ）の開弁動作の開始時の状態と同じ状態である。外側上可動コア５１１は、外側下可動コア５１２側へと移動した後に、外側下可動コア５１２と接触する。その後、ダンパ部９０が内側可動コア５２、外側下可動コア５１２、外側上可動コア５１１に対してスクイズ力を発生させ、適切に減速する。減速を終えた後、ウェーブワッシャ９２１，９２２，．．．，９２ｍ（図２参照）による復元力によって、ダンパ部９０の開弁方向側の端部が基準線Ｌ１に復帰することで、閉弁動作が終了する。

【0146】

第７実施形態に係る燃料噴射装置１Ｈでは、弁部材４０の外側上可動コア５１１の質量を分離することで、閉弁時における衝撃力を小さくすることが可能となり、噴孔を開閉する弁部材４０の跳ね返りを抑制することができる。

【0147】

また、外側上可動コア５１１に形成される凸部５１１１の形状を、内側可動コア５２の閉弁方向側端面である底面の中心に関して、点対称とすることもできる。点対称とすることで、リンキング力のアンバランスが解消され、外側上可動コア５１１と外側下可動コア５１２の移動時の姿勢不安定化を抑制できる。

【0148】

外側上可動コア５１１と外側固定コア６１との当接面を互いに平滑とすることもできる。平滑にすることで、外側上可動コア５１１と外側固定コア６１との間に発生するリンキング力を大きくすることができる。リンキング力を適切に確保することで、より確実に外側上可動コア５１１を分離することができるようになる。

【0149】

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【符号の説明】

【0150】

２０：ハウジング
２１：第１筒部材（電磁気回路）
２１１：ハウジング側対向面
２３：第３筒部材（電磁気回路）
４０，４０Ｆ，４０Ｇ：弁部材
５０，５０Ｈ：可動コア
５１，５１Ｄ，５１Ｈ：外側可動コア（電磁気回路）
５２：内側可動コア
５２１：コア側対向面
６０：固定コア
６１：外側固定コア（電磁気回路）
７０：コイル（電磁気回路）
８１：スプリング
９０：ダンパ部
９１１，９１２，．．．，９１ｎ：スクイズ板
９１１ａ，９１２ａ，．．．，９１ｎａ、９１１ｂ，９１２ｂ，．．．，９１ｎｂ：スクイズ面
９２１，９２２，．．．，９２ｍ：ウェーブワッシャ（弾性部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】