JP2013217307A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 小さい電流値の電流で駆動するときの燃料噴射量を低減可能な燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 第１磁性部材８１はコイル７０の近傍に設けられ、ニードル４０の軸方向の長さは長さｄ１となるように形成されている。第２磁性部材８２は、第１磁性部材８１のコイル７０側とは反対側に設けられ、軸方向の長さｄ２は長さｄ１より長くなるように形成されている。コイル７０に電流が流れ始めると、第１磁性部材８１を通り磁路長さが短い第１磁路Ｍ１が形成される。電流が大きくなると第１磁性部材８１は磁気飽和するため、第２磁性部材８２を通り磁路長さが長い第２磁気通路Ｍ２が形成される。これにより、電磁吸引力の時間変化が緩やかになりニードル４０のリフト量が最大となるときの電磁吸引力を小さくすることができる。したがって、閉弁動作を開始するときの残留吸引力を小さくすることができ、燃料噴射量を低減することができる。
【選択図】 図３

Description

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。

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する電磁式の燃料噴射弁が知られている。燃料噴射弁は、開弁動作時、コイルへの通電により発生する電磁吸引力により可動コアを固定コア側に吸引し、可動コアとともに移動するニードルが弁座から離間することにより、燃料を噴射する。また、閉弁動作時、コイルへの通電が停止され電磁吸引力がなくなると、ニードルが弁座に当接し、燃料の噴射を停止する。

燃料噴射弁では、閉弁動作時にコイルへの通電停止後に残留する磁束により発生する残留吸引力が可動コアを固定コア側に吸引する。このため、ニードルが弁座から離間した状態が維持され、燃料が余分に噴射されることとなり、１回の開弁で噴射する燃料噴射量が多くなる。特許文献１には、磁路が通る磁気絞り部を備え、コイルに大きい電流値の電流が流れる場合の駆動（以下、「高パルス駆動」という）で発生する残留吸引力を低減する電磁弁が記載されている。

特開２００６−１３８３２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電磁弁では、電磁吸引力を発生する磁路は全て当該磁気絞り部を通るため、磁気絞り部は高パルス駆動にあわせた構成になっている。この場合、コイルに小さい電流値の電流が流れる場合の駆動（以下、「低パルス駆動」という）では、大きな残留吸引力が発生する。このため、ニードルと弁座との距離（以下、「リフト量」という）が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間が長くなり、１回の開弁で噴射する燃料噴射量が多くなる。

本発明の目的は、小さい電流値の電流で駆動するときの燃料噴射量を低減可能な燃料噴射弁を提供することにある。

本発明は、ハウジングの径方向外側でコイルの近傍に設けられる磁気絞り部材を備える燃料噴射弁であって、コイルに通電されるとき、磁気絞り部材を通り磁路長さが相対的に短い短磁路、および、当該短磁路に比べてコイルから離れた位置を通り磁路長さが短磁路の磁路長さより長い長磁路が形成されることを特徴とする。

低パルス駆動において、コイルへの通電が開始されると、最初に磁気絞り部材を通る短磁路が形成され、固定コアと可動コアとの間に電磁吸引力が発生する。コイルに流れる電流が大きくなると磁気絞り部材は磁気飽和し、一定の吸引力を発生する一方、コイルから離れた位置に形成される長磁路により新たに電磁吸引力が発生し、リフト量を最大にする。長磁路による電磁吸引力の時間変化は短磁路による電磁吸引力の時間変化に比べて小さいため、リフト量が最大となったときの電磁吸引力は、従来の燃料噴射弁に比べて小さくなる。また、コイルを流れる電流の電流値が最大値から減少するとき、長磁路の電磁吸引力は短磁路の電磁吸引力に比べて早く減少するため、燃料噴射弁全体の残留吸引力が早く減少する。これにより、従来の燃料噴射弁に比べて、リフト量が最大から０に変化する閉弁動作を早く開始することができる。また、高パルス駆動において、コイルへの通電が開始されると、短磁路に続いて長磁路が形成されるため、可動コアを固定コア側に吸引するための十分な電磁吸引力を発生することができる。
したがって、高パルス駆動において十分な電磁吸引力を発生できるとともに低パルス駆動において閉弁動作を早く開始することができるため、１回の開弁で噴射する燃料噴射量を低減することができる。

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。 本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態による燃料噴射弁に形成される磁路を説明する要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の低パルス駆動の場合の作動の時間変化を示す特性図である。 本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の高パルス駆動の場合の作動の時間変化を示す特性図である。 本発明の第２実施形態による燃料噴射弁の要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態による燃料噴射弁の要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態による燃料噴射弁に形成される磁路を説明する要部拡大断面図である。

以下、本発明の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）
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１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。

燃料噴射弁１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磁性部材８１、第２磁性部材８２、スプリング９１、スプリング９２、などを備える。

ハウジング２０は、図１に示すように、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に配置され、互いに接続する。

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。

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に焼入れ処理が施されている。

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る。

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に焼入れ処理が施される。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の軸方向へ往復移動可能にハウジング２０内に収容されている。ニードル４０は、本体４１、シール部４２、大径部４４、およびスプリング当接部４８などを有している。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。

大径部４４は、本体４１のシール部４２とは反対側に形成される。大径部４４は、本体４１より外径が大きく形成され、本体４１と一体に形成されている。大径部４４と本体４１との間には、大径部４４の軸に対し垂直となるように円環状の第１段差面４５が形成される。

スプリング当接部４８は、大径部４４の本体４１とは反対側に形成されている。スプリング当接部４８は、大径部４４より外径が小さく形成され、大径部４４と一体に形成される。

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。

ニードル４０は、シール部４２が弁座３１２から離間、または弁座３１２に当接することで噴孔３１１を開閉する。以下、図１に示すように、ニードル４０が弁座３１２から離間する方向を開弁方向といい、ニードル４０が弁座３１２に当接する方向を閉弁方向という。なお、ニードル４０の本体４１の大径部４４側の端部および大径部４４は、中空筒状に形成されている。本体４１の大径部４４側の端部には、内壁と外壁とを接続する孔４１１が形成されている。

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。

可動コア５０は、大径内壁面５１、小径内壁面５２、および段差面５３などを有している。固定コア６０側に形成される大径内壁面５１の内径は、ニードル４０の大径部４４の外径より大きい。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る。小径内壁面５２の内径は、大径内壁面５１の内径より小さく、かつ、ニードル４０の本体部４１の外径より大きい。小径内壁面５２の軸に対し垂直となるように小径内壁面５２と大径内壁面５１との間に円環状の段差面５３が形成される。

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。

第１磁性部材８１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、第３筒部材２３の径方向外側に設けられる。より具体的には、コイル７０に対してハウジング２０の軸方向の弁座３１２側とは反対側にコイル７０から離れて設けられる。第１磁性部材８１は略円環状に形成され、ハウジング２０の軸方向の長さは、図２に示すように長さｄ１である。第１磁性部材８１は、特許請求の範囲に記載の「磁気絞り部材」に相当する。

第２磁性部材８２は、第１磁性部材８２と同じ材料、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、第３筒部材２３の径方向外側に設けられる。より具体的には、コイル７０に対してハウジング２０の軸方向の弁座３１２側とは反対側にコイル７０から離れて設けられており、第１磁性部材８１よりさらにコイル７０から離れて設けられている。第２磁性部材８２は、略円環状に形成され、ハウジング２０の軸方向の長さｄ２は、長さｄ１より長い。第１磁性部材８１と第２磁性部材８２とは、第３筒部材２３の径方向外側を覆う樹脂部材により互いに離れて設けられる。第２磁性部材８２は、特許請求の範囲に記載の「磁路形成部材」に相当する。

コイル７０は、略円筒状に形成され、ハウジング２０の第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設けられている。コイル７０は、電流が流れると磁束を発生する。コイル７０が磁束を生じると、燃料噴射弁１には、図３に示すように２つの磁路が形成される。「短磁路」としての第１磁路Ｍ１は、固定コア６０、第３筒部材２３、第１磁性部材８１、ホルダ１７、第１筒部材２１、可動コア５０を通って再び固定コア６０に戻る磁路である。また、「長磁路」としての第２磁路Ｍ２は、固定コア６０、第３筒部材２３、第２磁性部材８２、ホルダ１７、第１筒部材２１、可動コア５０、ニードル４０の大径部４４を通って再び固定コア６０に戻る磁路である。第２磁路Ｍ２の磁路長さは、第１磁路Ｍ１の磁路長さより長い。

スプリング９１は、一端がニードル４０のスプリング当接部４８に当接するよう設けられる。「付勢手段」としてのスプリング９１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の一端に当接する。スプリング９１は、可動コア５０とともにニードル４０を閉弁方向に付勢する。

スプリング９２は、一端が可動コア５０の段差面５４に当接するように設けられる。スプリング９２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に当接する。スプリング９２は、ニードル４０とともに可動コア５０を開弁方向に付勢する。

第１実施形態による燃料噴射弁１では、スプリング９１の弾性による付勢力は、スプリング９２の弾性による付勢力よりも大きく設定されている。したがって、スプリング９１、９２がニードル４０に作用する付勢力は、スプリング９１の弾性による付勢力からスプリング９２の弾性による付勢力を引いた合力（以下、「スプリング付勢力」という）となる。コイル７０に電流が流れていない場合、ニードル４０のシール部４２は、スプリング付勢力により弁座３１２に当接した状態、すなわち閉弁状態となる。

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。

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はコネクタ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。

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のスプリング当接部４８、大径部４４および本体４１の内側、孔４１１、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付近に導かれる。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１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。

次に、燃料噴射弁１の作動について図３〜５に基づいて説明する。ここでは、コイル７０に流れる電流の大きさによって低パルス駆動および高パルス駆動の２つの駆動状態に分けて説明する。

最初に、低パルス駆動でのニードル４０の挙動について主に図４に基づいて説明する。図４（ａ）には、コイル７０に流れる電流の電流値の時間変化を示す。図４（ｂ）には、可動コア５０と固定コア６０との間に作用する電磁吸引力の時間変化を示す。図４（ｃ）には、リフト量の時間変化を示す。図４（ｂ）および（ｃ）には、燃料噴射弁１の電磁吸引力およびリフト量の時間変化を示す実線Ｌ１０、Ｌ２０とともに、比較例の燃料噴射弁における電磁吸引力およびリフト量の時間変化を示す一点鎖線Ｌ１１、Ｌ２１をあわせて示す。比較例の燃料噴射弁は、第１磁性部材８１の代わりにハウジング２０の軸方向に十分な長さを有する磁性部材を備える。

時刻ｔ１０において、コイル７０への通電が開始されると、コイル７０は磁束を発生させ、燃料噴射弁１ではコイル７０の近い位置に形成される第１磁路Ｍ１による電磁吸引力が発生する。第１磁路Ｍ１は、第２磁路Ｍ２に比べて磁路長さが短いため、磁路の形成が早く、また電磁吸引力の時間変化が大きい。なお、比較例の燃料噴射弁においても燃料噴射弁１と同様に電磁吸引力が発生する。コイル７０を流れる電流の電流値は、時刻ｔ１０から時刻ｔ１２まで単調に増加する。

時刻ｔ１１になると、第１磁路Ｍ１が通る第１磁性部材８１が磁束の増加にかかわらず磁化が変化しない状態である「磁気飽和」となるため、第１磁路Ｍ１による電磁吸引力の大きさは作用力Ｆ１の大きさで頭打ちとなる。本実施形態では、作用力Ｆ１の大きさは、燃料を噴孔３１１より噴射する直前の燃料通路１８内の燃料の圧力がシール部４２と弁座３１２とが当接するシートに作用する燃圧力、および、スプリング付勢力の合力の大きさと同じである。
コイル７０に流れる電流の電流値は時刻ｔ１２まで単調に増加するため、第１磁性部材８１の磁気飽和により、第２磁性部材８２を通る第２磁路Ｍ２が形成される。時刻ｔ１１では、可動コア５０が固定コア６０側に移動、すなわち開弁動作を開始し、図４（ｃ）に示すようにリフト量が０から増加する。

時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間では、第１磁路Ｍ１による電磁吸引力の大きさが作用力Ｆ１の大きさと同じままであるのに対して、第２磁路Ｍ２による電磁吸引力が増加する。第２磁路Ｍ２の磁路長さは、第１磁路Ｍ１の磁路長さに比べて長いため、第２磁路Ｍ２による電磁吸引力の時間変化は、第１磁路Ｍ１による電磁吸引力による時間変化ほど大きくない。これにより、図４（ｂ）に示すように時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間ではリフト量は緩やかに増加する。
一方、比較例の燃料噴射弁では、図４（ｂ）の一点鎖線Ｌ１１が示すように磁路が通る磁性部材が磁気飽和しないため、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の間と同様に電磁吸引力は単調に増加し、リフト量も増加する。

時刻ｔ１２になると、電流の電流値が最大である電流値Ａ１となる。燃料噴射弁１では第１磁路Ｍ１および第２磁路Ｍ２による電磁吸引力が最大の吸引力Ｆｍ１となり、リフト量も最大となる。一方、比較例の燃料噴射弁では、時刻ｔ１０から時刻ｔ１２まで電磁吸引力が単調に増加しているため、吸引力Ｆｍ１より大きい吸引力Ｆｍ２となり、リフト量も最大となる。

低パルス駆動では、時刻ｔ１２直後に電流値は減少し始め、０となる。このため、燃料噴射弁１および比較例の燃料噴射弁のいずれも電磁吸引力が減少するため、リフト量も減少する。ここで、リフト量が最大になるように維持するために可動コア５０に作用させなければならない作用力を作用力Ｆ２とする。作用力Ｆ２の大きさは、燃料を噴孔３１１より噴射した後の燃料通路１８内の燃料の圧力がシール部４２と弁座３１２とが当接するシートに作用する燃圧力およびスプリング付勢力の合力の大きさと同じであって、作用力Ｆ１より小さい。

時刻ｔ１２以降、燃料噴射弁１の電磁吸引力の大きさは吸引力Ｆｍ１から徐々に減少し、時刻ｔ１３において作用力Ｆ２の大きさと同じになる。燃料噴射弁１では、時刻ｔ１３においてリフト量が減少を開始、すなわち閉弁動作が開始するため、リフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間は、時刻ｔ１２と時刻１３との間の時間Ｐ１となる。

一方、比較例の燃料噴射弁では、図４（ｂ）に示すように時刻ｔ１４において電磁吸引力の大きさは作用力Ｆ２の大きさと同じになる。比較例の燃料噴射弁では、時刻ｔ１４において閉弁動作が開始するため、リフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間は、時刻ｔ１２と時刻１４との間の時間Ｐ２であって、時間Ｐ１より長い。

その後、燃料噴射弁１は、図４（ｃ）に示す実線Ｌ２０のようにリフト量が減少し、時刻ｔ１５においてリフト量が０となる。また、比較例の燃料噴射弁は、一点鎖線Ｌ２１のようにリフト量が減少し、時刻ｔ１６においてリフト量が０となる。なお、リフト量が最大のときから０となるまでのリフト量の時間変化は、燃料噴射弁１と比較例の燃料噴射弁とは同じである。

次に、高パルス駆動でのニードル４０の挙動について主に図５に基づいて説明する。図５（ａ）には、コイル７０に流れる電流の電流値の時間変化を示す。図５（ｂ）には、可動コア５０と固定コア６０との間に作用する電磁吸引力の時間変化を示す。図５（ｃ）には、リフト量の時間変化を示す。図５（ｂ）および（ｃ）には、燃料噴射弁１の電磁吸引力およびリフト量の時間変化を示す実線Ｌ３０、Ｌ４０とともに、比較例の燃料噴射弁の電磁吸引力の時間変化を示す一点鎖線Ｌ３１、Ｌ４１をあわせて示す。

時刻ｔ２０において、コイル７０への通電が開始されると、コイル７０は磁束を発生させ、燃料噴射弁１にはコイル７０の近い位置に形成される第１磁路Ｍ１による電磁吸引力が発生する。第１磁路Ｍ１の磁路形成が第２磁路Ｍ２の磁路形成に比べて早く、また電磁吸引力の時間変化が第２磁路Ｍ２に比べて第１磁路Ｍ１に方が大きいのは低パルス駆動の場合と同じである。コイル７０を流れる電流の電流値は、時刻ｔ２０から時刻ｔ２２まで単調に増加し、時刻ｔ２２では低パルス駆動で通電する電流値Ａ１より大きい電流値Ａ２の電流がコイル７０を流れる。

時刻ｔ２１になると、燃料噴射弁１では前述した低パルス駆動の場合と同様に第１磁路Ｍ１による電磁吸引力の大きさは作用力Ｆ１の大きさで頭打ちとなり、時刻ｔ２１以降に第２磁路Ｍ２による電磁吸引力が発生する。燃料噴射弁１では、時刻ｔ２１において、可動コア５０が固定コア６０側に移動を開始し、図５（ｃ）に示すようにリフト量が０から増加する。
一方、比較例の燃料噴射弁は、時刻ｔ２１以降にも時刻ｔ２０から時刻ｔ２１の間と同様に増加する。比較例の燃料噴射弁では時刻ｔ２１において電磁吸引力の大きさは作用力Ｆ１の大きさと同じになるため、図５（ｃ）に示すようにリフト量が０から増加する。

時刻ｔ２２になると、コイル７０を流れる電流の電流値は最大である電流値Ａ２となる。燃料噴射弁１では第１磁路Ｍ１および第２磁路Ｍ２による電磁吸引力の大きさは、時刻ｔ２２で最大の吸引力Ｆｍ３となり、リフト量も最大となる。比較例の燃料噴射弁では、時刻ｔ２０から時刻ｔ２２まで電磁吸引力が単調に増加しているため、吸引力Ｆｍ３より大きい吸引力Ｆｍ４となり、リフト量も最大となる。

高パルス駆動では、電流は電流値が最大となる時刻ｔ２２以降、一定の電流値Ａ３に減少し、一定の時間電流値Ａ３の電流をコイル７０に通電し続ける。これにより、開弁状態を維持する。燃料噴射弁１では、電流値の減少により第２磁路Ｍ２が消滅し第１磁路Ｍ１のみによる電磁吸引力が発生する。このときの燃料噴射弁１の電磁吸引力は作用力Ｆ３となる。作用力Ｆ３は、図５（ｂ）に示すように作用力Ｆ１より小さく、かつ作用力Ｆ２より大きい吸引力であって、リフト量は最大を維持可能な吸引力である。また、比較例の燃料噴射弁も同様に作用力Ｆ３となり、最大のリフト量を維持する。

時刻ｔ２３において、コイル７０を流れる電流の電流値が電流値Ａ３から減少するとき、燃料噴射弁１および比較例の燃料噴射弁のいずれも電磁吸引力が低下する。時刻ｔ２４において、可動コア５０と固定コア６０との間の電磁吸引力の大きさが作用力Ｆ２の大きさと同じになったとき、図５（ｃ）の実線Ｌ４０、一点鎖線Ｌ４１が示すように閉弁動作が開始する。
その後、電磁吸引力の減少に応じて燃料噴射弁１および比較例の燃料噴射弁のいずれもリフト量は同じように減少し、電磁吸引力が０になることでリフト量も０となる。高パルス駆動での燃料噴射では、燃料噴射弁１におけるリフト量が最大となった時（時刻ｔ２２）から閉弁動作が開始する時（時刻ｔ２３）までの時間は、比較例の燃料噴射弁におけるリフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間と同じである。

第１実施形態の燃料噴射弁１が備える第１磁性部材８１は、ハウジング２０の軸方向の長さｄ１に依存する磁路面積が相対的に小さいため、磁気飽和になりやすい。第１磁路Ｍ１が磁気飽和した場合、コイル７０に対して第１磁性部材８１より遠くにある第２磁性部材８２を通る第２磁路Ｍ２を形成する。このような磁路の形成順序によって第１磁路Ｍ１による電磁吸引力で弁座３１２から離間したニードル４０のリフト量が最大となるまで時間を確保する。また、第２磁路Ｍ２の磁路長さが第１磁路Ｍ１の磁路長さより長いため、リフト量が最大となったときの電磁吸引力の大きさを従来の燃料噴射弁に比べて小さくする。これにより、コイル７０に流れる電流の電流値が最大値から減少したときに残留する電磁吸引力が小さくなる。したがって、低パルス駆動においてリフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間を短くすることができる。

また、高パルス駆動では、第１磁路Ｍ１に加えて第２磁性部材８２を通る第２磁路Ｍ２が形成されることにより、可動コア５０を固定コア６０側に吸引するために十分な電磁吸引力を発生することができる。したがって、燃料噴射弁１は、高パルス駆動において必要な電磁吸引力を発生できるとともに、低パルス駆動においてリフト量が最大となった時から閉弁動作が開始する時までの時間を短くすることで１回の燃料噴射における噴射量を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による燃料噴射弁を図６に基づいて説明する。第２実施形態は、第１実施形態と異なり、２つの磁性部材を形成する材料の磁気特性がそれぞれ異なる。ここで、「磁気特性」とは、材料が磁化された場合にその材料が示す磁気的な性質を指す。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態の燃料噴射弁２は、図６に示すように第１磁性部材８３および第２磁性部材８４を有する。
第１磁性部材８３は、透磁率が相対的に低い材料から形成され、コイル７０に対してハウジング２０の軸方向の弁座３１２側とは反対側にコイル７０から離れて設けられている。第１磁性部材８３のハウジング２０の軸方向の長さは、図６に示すように長さｄ３である。第１磁性部材８３は、特許請求の範囲に記載の「磁気絞り部材」に相当する。

第２磁性部材８４は、第１磁性部材８３に比べて透磁率が高い材料から形成され、コイル７０に対してハウジング２０の軸方向の弁座３１２側とは反対側に第１磁性部材８３よりコイル７０から離れて設けられている。第２磁性部材８４は、略円環状に形成され、ハウジング２０の軸方向の長さは、第１磁性部材８３と同じ長さｄ３である。第２磁性部材８４は、特許請求の範囲に記載の「磁路形成部材」に相当する。

透磁率が相対的に低い第１磁性部材８３は磁気飽和しやすい。コイル７０に流れる電流の電流値が大きくなると、第１磁性部材８３が磁気飽和した後に第２磁性部材８４を通る磁路が形成される。これにより、第２実施形態の燃料噴射弁２は、第１実施形態の燃料噴射弁１と同様に、リフト量が最大となったときの電磁吸引力の大きさを従来に比べて小さくするため、コイル７０に流れる電流の電流値が最大値から減少したときに残留する電磁吸引力を小さくすることができる。したがって、第２実施形態の燃料噴射弁２は、第１実施形態と同じ効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による燃料噴射弁を図７、８に基づいて説明する。第３実施形態は、第１実施形態と異なり、磁路が通る磁性部材が１つだけ設けられている。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第３実施形態の燃料噴射弁３は、図７に示すように第３磁性部材８５を有する。
第３磁性部材８５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環状に形成され、コイル７０に対してハウジング２０の軸方向の弁座３１２側とは反対側にコイル７０から離れて設けられている。第３磁性部材８５にはエアギャップ８６が形成されている。

エアギャップ８６は、図７に示すように第３磁性部材８５のコイル７０側とは反対側の端部８７から第３磁性部材８５の略中央まで形成されている。第３磁性部材８５は、特許請求の範囲に記載の「磁気絞り部材」に相当する。

コイル７０に電流が流れ磁束が発生すると、燃料噴射弁３には、図８に示すように、仮想的に２つの磁路が形成される。「短磁路」としての第３磁路Ｍ３は、固定コア６０、第３筒部材２３、第３磁性部材８５のコイル７０側の端部８８、ホルダ１７、第１筒部材２１、可動コア５０を通って再び固定コア６０に戻る磁路である。また、「長磁路」としての第４磁路Ｍ４は、固定コア６０、第３筒部材２３、第３磁性部材８５の端部８７、ホルダ１７、第１筒部材２１、可動コア５０、ニードル４０の大径部４４を通って再び固定コア６０に戻る磁路である。

第３実施形態の燃料噴射弁３では、コイル７０に電流が流れると最初に第３磁路Ｍ３が形成される。第３磁路Ｍ３が通る第３磁性部材８５は、エアギャップ８６が形成されているため磁路面積が小さい。コイル７０を流れる電流の電流値が大きくなると、第３磁路Ｍ３が通る端部８８が磁気飽和する。端部８８が磁気飽和すると、端部８７を通る第４磁路Ｍ４が形成され、弁座３１２から離間したニードル４０の移動時間を確保する。これにより、第３実施形態の燃料噴射弁３は、第１実施形態と同じ効果を奏する。

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、磁気飽和したときに発生する電磁吸引力の大きさをニードルが弁座から離間するのに必要な力の大きさと同じであるとした。しかしながら、磁気飽和したときに発生する電磁吸引力の大きさはこれに限定されない。

（イ）上述の第１実施形態および第２実施形態では、磁性部材は２つ設けられるとした。また、第３実施形態では、磁性部材は１つ設けられるとした。しかしながら，設けられる磁性部材の数はこれに限定されない。３つ以上設けられてもよい。このとき、コイルに最も近い磁性部材が特許請求の範囲に記載の「磁気絞り部材」であればよい。

（ウ）上述の実施形態では、磁性部材は、コイルに対してハウジングの軸方向の弁座側とは反対側にコイルから離れて設けられるとした。しかしながら、磁性部材が設けられる位置はこれに限定されない。コイルに対してハウジングの軸方向の弁座側に設けられてもよいし、コイルの径方向外側に設けられてもよい。

（エ）上述の実施形態では、第１磁性部材が磁気飽和する時刻において開弁動作を開始するとした。しかしながら、開弁動作を開始する時刻は、これに限定されない。第１磁性部材が磁気飽和する前に開弁動作を開始してもよいし、第１磁性部材が磁気飽和した後に開弁動作を開始してもよい。

（オ）上述の第２実施形態では、第１磁性部材を形成する材料の透磁率は第２磁性部材を形成する材料の透磁率より低いとした。しかしながら、第１磁性部材を形成する材料の磁気特性はこれに限定されない。第１磁性部材を形成する材料の磁気特性が第２磁性部材を形成する材料の磁気特性より低ければよい。例えば、第１磁性部材を形成する材料の比抵抗が第２磁性部材を形成する材料の比抵抗より高くてもよい。

（カ）上述の第３実施形態では、エアギャップは第３磁性部材の略中央まで形成されているとした。しかしながら、エアギャップが形成される位置はこれに限定されない。エアギャップは、第３磁性部材のコイル側とは反対側の端部に形成されればよい。

以上、本発明はこのような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により実施可能である。

１、２、３ ・・・燃料噴射弁、
２０ ・・・ハウジング、
４０ ・・・ニードル、
５０ ・・・可動コア、
６０ ・・・固定コア、
７０ ・・・コイル、
９１ ・・・スプリング（付勢手段）、
８１、８３ ・・・第１磁性部材（磁気絞り部材）、
８２、８４ ・・・第２磁性部材（磁路形成部材）
８５ ・・・第３磁性部材（磁気絞り部材）、
８６ ・・・エアギャップ、
Ｍ１ ・・・第１磁路（短磁路）、
Ｍ２ ・・・第２磁路（長磁路）、
Ｍ３ ・・・第３磁路（短磁路）、
Ｍ４ ・・・第４磁路（長磁路）。

Claims (9)

1. 軸方向の一端に形成され燃料が噴射される墳孔（３１１）、前記墳孔の反出口側に形成される弁座（３１２）、および前記墳孔への燃料が流通する燃料通路（１８）を形成する筒状のハウジング（２０）と、
   前記ハウジング内で前記ハウジングの軸方向に往復移動可能に設けられ、前記弁座に離間または当接することにより前記噴孔を開閉するニードル（４０）と、
   前記ニードルの前記弁座側に設けられ、前記ニードルとともに前記ハウジングの軸方向に往復移動可能な可動コア（５０）と、
   前記ハウジング内に設けられ、前記可動コアの前記弁座側とは反対側に固定される固定コア（６０）と、
   通電により前記可動コアと前記固定コアとの間に電磁吸引力を発生させ、前記可動コアを開弁方向に吸引するコイル（７０）と、
   前記ニードルを閉弁方向に付勢する付勢手段（９１）と、
   前記ハウジングの径方向外側で前記コイルの近傍に設けられる磁気絞り部材（８１、８３、８５）と、
   を備え、
   前記コイルに通電されるとき、前記磁気絞り部材を通り磁路長さが相対的に短い短磁路（Ｍ１、Ｍ３）、および、前記短磁路に比べて前記コイルから離れた位置を通り磁路長さが前記短磁路の磁路長さより長い長磁路（Ｍ２、Ｍ４）が形成されることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記磁気絞り部材は、前記コイルに対して前記ハウジングの軸方向に設けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記コイルへの通電により前記磁気絞り部材が磁気飽和するとき、前記ニードルが前記弁座から離れ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。
4. 前記ハウジングの径方向外側で前記磁気絞り部材の前記コイル側とは反対側に設けられ、前記長磁路が通る磁路形成部材（８２、８４）を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記磁気絞り部材は、前記磁路形成部材の磁路面積より小さい磁路面積を有していることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
6. 前記磁気絞り部材を形成する材料の磁気特性は、前記磁路形成部材を形成する材料の磁気特性より低いことを特徴とする請求項４または５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記磁気絞り部材を形成する材料の透磁率は、前記磁路形成部材を形成する材料の透磁率より小さいことを特徴とする請求項４または５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
8. 前記磁気絞り部材を形成する材料の比抵抗は、前記磁路形成部材を形成する材料の比抵抗より高いことを特徴とする請求項４または５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
9. 前記磁気絞り部材は、前記コイル側とは反対側の端部にエアギャップ（８６）が形成され、
   前記長磁路は、前記磁気絞り部材の前記エアギャップが形成されている側の端部を通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。

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