JP2021188509A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、燃料噴射量のばらつきを低減した燃料噴射弁を提供することにある。
【解決手段】
本実施例の燃料噴射弁２００は、流路の開閉を行う弁体２０１と、電磁力を生成する固定コア２０７と、固定コア２０７と対向するアンカー２０６と、を有する。アンカー２０６は、アンカー２０６を弁体軸方向に貫通する燃料通路穴３２ａと、アンカー２０６を弁体軸方向に貫通する補助穴３３ａと、が形成される。補助穴３３ａは、入口面におけるアンカー２０６の最内径側に位置する最内径側端部が、固定コア２０７に形成される貫通孔２０７ｄの燃料出口面の最外径３４と同位置に位置するように、又は最外径３４よりも径方向外側に位置するように、配置される。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射弁に関する。

燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンでは、燃料噴射弁に、噴射量のばらつきを小さくすることが求められる。噴射量のばらつきを低減する従来技術として、特許文献１に記載の燃料噴射弁がある。

特許文献１の燃料噴射弁は、ボディの軸方向に沿って形成され噴口（噴孔）を開閉弁する弁体と、弁体の外周に配置され電磁コイルへの通電によって固定コアに吸引され電磁コイルへの通電の停止によって固定コアから離反するアンカーと、を備え、弁体とアンカーとがボディの軸方向に相対移動できる構成である（要約参照）。特許文献１の燃料噴射弁は、開弁時に生じる弁体のオーバーシュートを抑制することを目的として、弁体とアンカーとの間には燃料溜りが形成されると共に、アンカーには燃料溜りと燃料通路とを連通させる制限流路が形成されており、制限流路はアンカーが固定コアに吸引されたときに燃料通路との連通が遮断される（要約参照）。

さらに特許文献１の燃料噴射弁は、アンカーの外径がボディの大径孔部の内径と略同径であり、アンカーは大径孔部の内周面を摺動しながらボディの軸方向に沿って移動する（段落００１６参照）。

特開２０１５−１２４６１２号公報

特許文献１の燃料噴射弁では、弁体とアンカーとがボディの軸方向に相対移動できる構成であり、またアンカーはボディの大径孔部の内周面を摺動しながらボディの軸方向に沿って移動する。この場合、弁体とアンカーとの接触状態やアンカーとボディの大径孔部の内周面との接触状態が変化することにより、弁体やアンカーの挙動が変化する。特に、アンカーとボディの大径孔部の内周面との接触状態が変化すると、弁体の開閉弁動作時におけるアンカーの挙動が変化し、燃料噴射量にばらつきが生じる。

さらに燃料噴射弁が開弁動作を繰り返すうちに、アンカーとボディの大径孔部の内周面との接触部が摩耗し、アンカーとボディの大径孔部の内周面との接触状態に経年変化が生じる。その結果、燃料の噴射量を含む燃料の流量特性にも経年変化しが生じる。

特許文献１では、アンカーとボディの大径孔部の内周面との接触状態が変化する現象や、弁体の開閉弁動作時におけるアンカーの挙動変化による燃料噴射量のばらつきに関して配慮がない。なお特許文献１では、アンカー及び弁体を含む弁部（以下、可動部という）の移動をボディの大径孔部の内周面でガイドする構成であるが、可動部をガイドする構成（ガイド構成）にはこれ以外にも種々の構成があり、本発明が対象とするガイド構成は特許文献１のガイド構成に限定される訳ではない。

本発明の目的は、燃料噴射量のばらつきを低減した燃料噴射弁を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の燃料噴射弁は、
流路の開閉を行う弁体と、電磁力を生成する固定コアと、前記固定コアと対向するアンカーと、を有する燃料噴射弁において、
前記アンカーは、当該アンカーを軸方向に貫通する燃料通路穴と、当該アンカーを軸方向に貫通する補助穴と、が形成され、
前記補助穴は、入口面における前記アンカーの最内径側に位置する最内径側端部が、前記固定コアに形成される貫通孔の燃料出口面の最外径と同位置に位置するように、又は前記最外径よりも径方向外側に位置するように、配置される。

本発明によれば、アンカーに加わる横力を低減し、アンカーの偏心を抑制することによって、弁体及びアンカーを含む可動部の挙動変化を安定化させることができる。その結果、燃料噴射量のばらつきを低減すると共に、燃料噴射量の経年変化を低減することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る燃料噴射弁が適用される内燃機関の一実施例について、その構成の概要を示す概略構成図である。 本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、その構成の概要を示す断面図である。 本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁のアンカーを、上流側から見た上面図である。 本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁について、アンカーと固定コアとの対向部の近傍を拡大して示す断面図（図３ＡのIIIＡ−IIIＡ断面図）である。 アンカーが図３Ａに示す状態から偏心した状態を示す上面図である。 図４ＡのIVＢ−IVＢ断面を示す断面図である。 図４Ａとは異なる偏心状態を示すアンカーの上面図である。 本発明の第２実施例に係る燃料噴射弁について、図４Ｂと同様な偏心状態を示すアンカーの断面図である。 本発明の第３実施例に係る燃料噴射弁のアンカーを、上流側から見た上面図である。 図７ＡのVIIＢ−VIIＢ断面を示す断面図である。

以下、図面を用いて本発明に係る実施例を説明する。

本発明に係る燃料噴射弁２００とこの燃料噴射弁２００が適用される内燃機関の一実施例について、図１及び図２を用いて説明する。

図１は、本発明に係る燃料噴射弁が適用される内燃機関の一実施例について、その構成の概要を示す概略構成図である。
図１において、シリンダヘッド１０１と、シリンダブロック１０２と、シリンダブロック１０２に挿入されたピストン１０３と、により燃焼室１０４が形成され、燃焼室１０４に向けて吸気管１０５と排気管１０６とがそれぞれ２つに分岐して接続されている。吸気管１０５の開口部には吸気弁１０７が、排気管１０６の開口部には排気弁１０８がそれぞれ設けられ、カム動作方式により開閉するように動作する。

ピストン１０３はコンロッド１１４を介してクランク軸１１５と連結されており、クランク軸１１５の近傍に配置されたクランク角センサ１１６によりエンジン回転数が検知される。エンジン回転数の値はＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１１８に送られる。クランク軸１１５には図示しないセルモータが連結され、エンジン始動時にはセルモータによりクランク軸１１５を回転させ始動することができる。シリンダブロック１０２には水温センサ１１７が備えられ、図示しないエンジン冷却水の温度を検知できる。エンジン冷却水の温度はＥＣＵ１１８に送られる。

図１は１気筒のみを図示しているが、吸気管１０５の上流には図示しないコレクタが備えられ、複数設けられた気筒ごとに空気を分配する。コレクタの上流には図示しないエアフローセンサとスロットル弁が備えられ、燃焼室１０４に吸入される空気量をスロットル弁の開度によって調節できる。

燃料は燃料タンク１０９に貯蔵され、フィードポンプ１１０によって高圧燃料ポンプ１１１に送られる。フィードポンプ１１０は燃料を０．３ＭＰａ程度まで昇圧して高圧燃料ポンプ１１１に送る。高圧燃料ポンプ１１１により昇圧された燃料はコモンレール１１２に送られる。高圧燃料ポンプ１１１は燃料を３０ＭＰａ程度まで昇圧してコモンレール１１２に送る。コモンレール１１２には燃圧センサ１１３が設けられ、燃料圧力（燃圧）を検知する。燃圧の値はＥＣＵ１１８に送られ、燃圧が所定の値になるよう高圧燃料ポンプ１１１の燃料吐出量が制御される。

コモンレール１１２には、燃料噴射弁２００が取り付けられており、コモンレール１１２に送られた燃料は燃料噴射弁２００から燃焼室１０４内に噴射される。燃料噴射弁２００による燃料噴射はＥＣＵ１１８により制御される。本実施例では、燃料噴射弁２００は筒内噴射用の燃料噴射弁としているが、吸気管１０５内に燃料を噴射する燃料噴射弁であってもよい。しかし、燃圧値が大きい筒内噴射用燃料噴射弁の方が、大きな燃圧値を利用でき、大きな効果が得られる。

図２は、本発明に係る燃料噴射弁２００の一実施例について、その構成の概要を示す断面図である。

燃料噴射弁２００は、中心軸線２００aに沿う方向における一端部（基端部）に燃料供給口２１４が設けられ、他端部（先端部）に燃料噴射孔２１６が設けられる。この場合、燃料供給口２１４が設けられる基端部が燃料の流れ方向における上流端となり、燃料噴射孔２１６が設けられる先端部が下流端となる。以下の説明においては、上下方向を指定して説明する場合があるが、この上下方向は図１における上下方向に基づいており、燃料噴射弁２００の実装状態における上下方向を指定するものではない。

また本実施例では、弁体２０１、アンカー２０６、固定コア２０７の各中心軸線は、燃料噴射弁２００の中心軸線２００ａに一致するように配置されている。従って、弁体１１３の移動方向である開閉弁方向は、中心軸線１００ａに沿う。

本実施例の燃料噴射弁２００は、内燃機関の燃焼室１０４に直接、燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁である。燃料は燃料供給口２１４から供給され、燃料噴射弁２００の内部に供給される。図２に示す燃料噴射弁２００は、通常時閉型の電磁駆動式の燃料噴射弁（電磁式燃料噴射弁）であって、コイル２０８に通電がないときには、弁体２０１がスプリング（第１スプリング）２１０によって閉弁方向に付勢され、ノズル体２０４に溶接などで接合されたシート部材２０２に押し付けられ、燃料がシールされるようになっている。このとき、筒内噴射用の燃料噴射弁２００では、供給される燃料圧力がおよそ１０ＭＰａから５０ＭＰａの範囲である。

コイル２０８が通電されていない閉弁状態においては、固定コア（磁気コア）２０７とアンカー（可動コア）２０６との間には弁体２０１の軸方向（弁体軸方向）に所定の大きさの空隙が形成される。アンカー２０６は上面から下面側（下流側）に向かって凹む凹み部２０６ａが形成され、凹み部２０６ａの底面と弁体２０１の大径部（鍔部）２０１ａの下面とが係合した状態になっている。本実施例の燃料噴射弁２００では、弁体２０１とアンカー２０６とは弁体軸方向に相対変位可能に構成されており、開閉弁時には、アンカー２０６の凹み部２０６ａの底面と弁体２０１の大径部（鍔部）２０１ａの下面とが係合した状態で、一体となって動作するように構成されている。

そして、弁体２０１を閉弁方向に付勢するスプリング２１０の付勢力は、アンカー付勢ばね２１３の付勢力よりも大きく、閉弁状態においては、アンカー２０６はアンカー付勢ばね（第２スプリング）２１３により下流側から上流側に向かう方向（開弁方向）に付勢されることで、アンカー２０６の凹み部２０６ａの底面と弁体２０１の大径部（鍔部）２０１ａの下面とが係合した状態で、静止する。

コネクタ２１１を介してコイル２０８に通電されると、電磁弁の磁気回路を構成する固定コア２０７、ヨーク２０９及びアンカー２０６に磁束密度が生じ、固定コア２０７とアンカー２０６との間に磁気吸引力を生じる。磁気吸引力が、スプリング２１０の付勢力と燃料圧力とを合わせた力よりも大きくなると、アンカー２０６が固定コア２０７に向かって吸引され、これによりアンカー２０６は上記した弁体軸方向の空隙の大きさが０となるように移動する。このときアンカー２０６の凹み部２０６ａの底面が弁体２０１の大径部２０１ａの下面と係合し、弁体２０１を押し上げる。これにより、弁体２０１のロッド部２０１ｂは、下流側のガイド部材２０３及び上流側の弁体ガイド２０５にガイドされながら上流方向（開弁方向）に駆動され、開弁状態となる。開弁状態となると、シート部材２０２のシート部２０２ａと弁体２０１の弁体側シート部２０１ｃとの間に隙間が生じ、燃料の噴射が開始される。燃料の噴射が開始されると、燃料圧力として与えられたエネルギーは運動エネルギーに変換され、燃料は燃料噴射弁２００の下端部に設けられた燃料噴射孔２１６に至り噴射される。

［実施例１］
図３Ａ乃至図５を用いて、本発明の第１実施例について説明する。以下に説明する本発明に係る構成は、上述した燃料噴射弁２００に適用することができる。

図３Ａは、本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁２００のアンカー２０６を、上流側から見た上面図である。図３Ｂは、本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁２００について、アンカー２０６と固定コア２０７との対向部の近傍を拡大して示す断面図（図３ＡのIIIＡ−IIIＡ断面図）である。なお、図３Ａは、燃料噴射弁２００のアンカー２０６を水平方向（中心軸線２００ａに垂直な方向）に切った断面図であり、固定コア２０７側からアンカー２０６を見た図を示す。図３Ａでは、アンカー２０６が偏心していない状態（非偏心状態）を示している。また図３Ｂは、燃料噴射弁２００を燃料通路穴３２aの中心とアンカー中心２０６ｘとを含む面で切った断面図であり、アンカー２０６の上面２０６ｄの近傍を拡大している。

図３Ｂでは、弁体２０１及びアンカー２０６に係る構成の一部を、図２に示す燃料噴射弁２００と異なる構成にしている。ここで、弁体２０１及びアンカー２０６の構成について、図３Ｂを用いて詳細に説明する。

アンカー２０６は、貫通孔２０６ｃを有し、弁体２０１のロッド部２０１ｂが貫通孔２０６ｃを挿通するように構成される。これにより、アンカー２０６と弁体２０１とは弁体軸方向に相対変位可能に構成されている。

弁体２０１は、上流側端部に、ロッド部２０１ｂの直径よりも大きい外径を有する大径部２０１ａを有する。アンカー２０６は、上流側端面２０６ｄが大径部２０１ａの下端面（下流側端面）２０１ａｂと対向し、相対変位時に上流側端面２０６ｄが大径部２０１ａの下端面２０１ａｂに当接することで、弁体２０１に対する上流側（開弁方向）への相対変位が規制される。

大径部２０１ａの上端面（上流側端面）２０１ａａから上部は大径部２０１ａよりも小径の突起部２０１ｄが設けられており、突起部２０１ｄの上端部にはロッドヘッド３０２が設けられている。ロッドヘッド３０２の最外径は、ロッド部２０１ｂの直径よりも大きい。

弁体２０１の大径部２０１ａの上流側には、中間部材３０８が設けられている。中間部材３０８の下端面（下流側端面）３０８ｂには上流側（上面３０８ａ側）に向けて凹部３０８ｃが形成されており、凹部３０８ｃは大径部２０１ａが収まる直径（内径）と深さを有している。すなわち、凹部３０８ｃの直径（内径）は大径部２０１ａの直径（外径）よりも大きく、凹部３０８ｃの深さ寸法は大径部２０１ａの上端面２０１ａａと下端面２０１ａｂとの間の寸法（高さ寸法又は厚み寸法）よりも大きい。凹部３０８ｃの底面３０８ｅには弁体軸方向の貫通孔３０８ｄが形成されている。貫通孔３０８ｄには、突起部２０１ｄが挿通される。

中間部材３０８の上流側には中間部材付勢ばね（第３スプリング）３０７が支持されており、中間部材３０８の上端面３０８ａは中間部材付勢ばね３０７の下流側端部が当接するばね座を構成する。中間部材付勢ばね３０７の上流側端部はロッドヘッド３０２の下端面に当接している。ロッドヘッド３０２は上方（上流側）からスプリング２１０の付勢力を受け、下方（下流側）から中間部材付勢ばね３０７の付勢力を受ける。この場合、スプリング２１０の付勢力は中間部材付勢ばね３０７の付勢力よりも大きい。

閉弁状態では、中間部材３０８は中間部材付勢ばね３０７の付勢力を受けて、凹部３０８ｃの底面３０８ｅが弁体２０１の大径部２０１ａの上端面２０１ａａに当接している。

一方、アンカー２０６は中間部材付勢ばね３０７の付勢力を受けて固定コア２０７側に向けて付勢される。このため、アンカー２０６の上流側端面２０６ｄが中間部材３０８の下端面３０８ｂに当接する。アンカー付勢ばね２１３の付勢力は中間部材付勢ばね３０７の付勢力よりも小さいため、アンカー２０６は中間部材付勢ばね３０７により付勢された中間部材３０８を押し返すことはできず、中間部材３０８と中間部材付勢ばね３０７とにより開弁方向への動きを止められる。このとき、中間部材３０８は、底面３０８ｃが弁体２０１の大径部２０１ａの上端面２０１ａａに当接した状態で下端面３０８ｂがアンカー２０６の上流側端面２０６ｄと当接することにより、弁体２０１の大径部２０１ａの下端面２０１ａｂとアンカー２０６の上流側端面２０６ｄとの間に間隙が形成される。

コイル２０８に通電されると、アンカー２０６は固定コア２０７に向かって吸引され、最初に中間部材３０８を持ち上げて弁体２０１の大径部２０１ａの下端面２０１ａｂに当接する。さらにアンカー２０６が固定コア２０７に向かって吸引されると、アンカー２０６は弁体２０１を持ち上げる。このとき、弁体２０１の弁体側シート部２０１ｃとシート部材２０２のシート部２０２ａとの間に隙間が生じ始める。このようにアンカー２０６は、開弁時に、運動量を有する状態で弁体２０１に係合して弁体２０１を開弁動作させることができ、弁体２０１の開弁動作を速めることができる。

なお、この構成においては、ロッドヘッド３０２の最外径が固定コア２０７のコア内壁２０７ｃに摺接し、弁体２０１は弁体軸方向の移動をガイドされる。この場合、図２で説明した弁体ガイド２０５は設けられない。

アンカー２０６は、燃料を燃料噴射孔２１６側に流す役割を持った燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、アンカー２０６が偏心した際に復元力を発生する役割を持つ補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、を有している。そして、例えば補助穴３３ｂの入口のアンカー径方向における最内径側端部３０１と、固定コア内径３４との最短距離３５が、アンカー２０６に許容される最大偏心量３６よりも小さくなるように構成される。この最大偏心量３６は、例えば弁体２０１のロッドヘッド３０２の最外径部と固定コア２０７の貫通孔２０７ｃの最内径部との間の径方向長さと、弁体２０１のロッド部２０１ｂとアンカー２０６の貫通孔２０６ｃの内径との間の最大距離と、の和である。

特に本実施例では、アンカー２０６は補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃが複数形成される。複数の補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、アンカー２０６の中心軸２０６ｘを中心とする一つの円３８に沿って配置されると共に、円３８の周方向に等間隔に配置される。

またアンカー２０６は、燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃが複数個形成される。複数の燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、アンカー２０６の中心軸２０６ｘを中心とする一つの第１円３７に沿って配置される。複数の補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、アンカー２０６の中心軸２０６ｘを中心とする一つの第２円３８に沿って配置される。第１円３７の半径は第２円３８の半径よりも大きい。

複数の補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、第２円３８の周方向に等間隔に配置され、複数の燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、第１円３７の周方向に等間隔に配置される。これにより、燃料がアンカー２０６の周方向に均一に分散して流れ、アンカー２０６が偏心した場合に、復元力を安定して発生することができる。

図３Ａに示すように、アンカー２０６の非偏心時において、燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、入口（入口開口面）の一部分が固定コア内径３４よりも径方向内側（貫通孔２０７ｃの内側）に位置している。その一方で、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの入口（入口開口面）は、すべて固定コア内径３４よりも径方向外側に位置している。図３Ｂにおいて、燃料は、固定コア２０７の内壁（貫通孔）２０７ｃと、弁体２０１の大径部２０１ａを覆う中間部材３０８とによって、流れを制限される。そのため、燃料噴射弁２００から燃料を噴射した場合、燃料は固定コア内壁２０７ｃに沿ってアンカー２０６に流れる。そして、燃料の多くが燃料通路穴３２ａから下流の燃料噴射孔２１６側に流れる。一方で、補助穴３３ａの入口は固定コア２０７の下端面２０７ｄと対面しており、かつアンカー２０６の上面２０６ｄと固定コア下端面２０７ｄとの距離が小さい。そのため、補助穴３３ａに流れ込む燃料の量は、燃料通路穴３２ａに流れ込む燃料の量と比較して少ない。燃料通路穴３２ａ及び補助穴３３ａに流れ込む燃料の量の関係は、燃料通路３２ｂ，３２ｃ及び補助穴３３ｂ，３３ｃでも同様であり、アンカー２０６の非偏心時において、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃを通る燃料量は燃料通路３２ａ，３２ｂ，３２ｃを通る燃料量に比べて少ない。

なお本実施例では、燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃは同一の配置円上において周方向に等間隔に配置され、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃは同一の配置円上において周方向に等間隔に配置され、燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃが配置される配置円と補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃが配置される配置円とは異なる半径（直径）を有する。また燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、燃料通路穴と補助穴とが周方向に交互に並ぶように、配置される。

ここで、図４Ａ及び図４Ｂを用いて、アンカー２０６が偏心した場合について、説明する。図４Ａは、アンカー２０６が図３Ａに示す状態から偏心した状態を示す上面図である。図４Ｂは、図４ＡのIVＢ−IVＢ断面を示す断面図である。

まず、アンカー２０６が偏心した図４Ａの状態においても、偏心方向Ｅ側に位置する燃料通路３２ａは、符号４１で示す上流側入口（入口開口面）の一部が固定コア内径３４よりも径方向内側に露出しており、アンカー２０６が偏心した場合でも、全ての燃料通路３２ａ，３２ｂ，３２ｃは燃料通路として機能する。一方で、偏心方向Ｅ側とは反対側に位置する補助穴３３ａは、アンカー２０６が偏心方向Ｅ側に偏心することで、符号４２で示す入口開口面の一部が固定コア内径３４よりも径方向内側に露出することになる。これにより補助穴３３ａは、開口部４２が燃料通路を形成することになる。図４Ｂでは、この状態における燃料噴射弁２００について、燃料通路穴３２ａの中心とアンカー中心（中心軸）２０６ｘとを含む面で切った断面を示している。

ここで、固定コア内径３４は、アンカー２０６の上面２０６ｄと対向する、固定コア２０７の下端面２０７ｄの内周縁２０７ｄａ、またはその直径である。言い換えれば、固定コア内径３４は、固定コア２０７の貫通孔２０７ｃの出口面（出口開口面）の最外径（外周縁）である。

図４Ｂでは、アンカー２０６が紙面左方向に偏心したことによって、補助穴３３ａが固定コア２０７の内径３４の内側に移動し、固定コア下端面２０７ｄから露出する開口部４２（図４Ａ参照）を形成している。このとき、補助穴３３ａには開口部４２を通して燃料が流れ込む。そして、開口部４２において、燃料流れＦ１の剥離が生じる。この結果、図４Ｂに示すように、補助穴３３ａにおいて、他の部分よりも圧力が低下した低圧部ＬＰが生じる。この低圧部ＬＰの存在によって、補助穴３３ａの内側壁面に加わる流体力のバランスが変化し、補助穴３３ａは偏心前の位置に移動する方向に、つまりアンカー２０６が偏心方向Ｅ側とは反対側（図４Ｂにおける紙面右側）に移動する方向に、流体力ＦＦを受けることになる。このとき、ほかの補助穴３３ｂおよび３３ｃはアンカー２０６の偏心によって移動するものの、それらの入口はその全体が固定コア下端面２０７ｄに対向しており、補助穴３３ａの開口部４２のような開口部を形成しない。このため、補助穴３３ａで起きるような燃料流れの剥離は発生せず、アンカー２０６の偏心を助長する向きの流体力は発生しない。この結果、アンカー２０６は偏心方向Ｅと逆方向に力を受け、アンカー２０６を偏心させる横力が低減する。

次に、アンカー２０６が図４Ａとは逆方向に偏心した場合にアンカー２０６に加わる流体力ＦＦについて、図５を用いて説明する。図５は、図４Ａとは異なる偏心状態を示すアンカー２０６の上面図である。

ここでは、アンカー２０６が偏心することによって補助穴３３ｂと３３ｃとが固定コア内径３４よりも径方向内側に露出し、図４Ａの補助穴３３ａの開口部４２と同様に補助穴３３ｂと３３ｃとに開口部４３と４４とがそれぞれ形成される。その結果、上記と同様に、補助穴３３ｂ及び３３ｃにはそれぞれ、開口部４３及び４４を通して燃料が流れ込む。そして補助穴３３ｂ及び３３ｃの開口部４３及び４４において、燃料流れＦ１の剥離が生じ、ほかの部分よりも圧力の低下した低圧部ＬＰが生じる。低圧部ＬＰの存在により、補助穴３３ｂ及び３３ｃの内側壁面に加わる流体力のバランスが変化し、補助穴３３ｂと補助穴３３ｃとをそれぞれ径方向外側に移動させるような流体力ＦＦ３３ｂとＦＦ３３ｃとが発生する。実際にアンカー２０６に加わる流体力ＦＦは補助穴３３ｂ及び３３ｃで生じた流体力ＦＦ３３ｂとＦＦ３３ｃとの合力であるから、アンカー２０６は、図５に示すように紙面上方向に力ＦＦを受ける。また、補助穴３３ａの入口はすべて固定コア下端面２０７ｄに対向しており、開口部４３及び４４のような開口部を形成しないため、燃料流れの剥離による流体力は補助穴３３ａでは発生しない。そのため、アンカー２０６の偏心を助長する向きの流体力は発生しない。したがって、アンカー２０６は偏心方向の逆方向に力を受け、アンカー２０６を偏心させた横力が低減する。

以上のように、本実施例では、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃにおける燃料流れの剥離強度をアンカー２０６の偏心によって変化させ、各補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃに発生する流体力のバランスを崩すことにより、アンカー２０６に復元力を発生させる。ただし、各補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの入口には面取り加工を施してもよく、面取り部分は固定コア内径３４よりも径方向内側に露出していてもよい。

すなわち、本実施例の燃料噴射弁２００は、流路の開閉を行う弁体２０１と、電磁力を生成する固定コア２０７と、固定コア２０７と対向するアンカー２０６と、を有する。アンカー２０６は、アンカー２０６を弁体軸方向に貫通する燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、アンカー２０６を弁体軸方向に貫通する補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、が形成される。補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、入口面におけるアンカー２０６の最内径側に位置する最内径側端部３０１が、固定コア２０７に形成される貫通孔２０７ｄの燃料出口面の最外径３４と同位置に位置するように、又は最外径３４よりも径方向外側に位置するように、配置される。

この場合、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、入口面の最内径側端部３０１と固定コア２０７の貫通孔２０７ｃの燃料出口面の最外径３４との間の径方向距離３５がアンカー２０６の最大偏心量３６よりも小さくなるように構成される。

これにより、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃにおける燃料流れの剥離強度をアンカー２０６の偏心によって変化させ、各補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃに発生する流体力のバランスを崩すことにより、アンカー２０６に復元力を発生させることができる。さらに、各補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの、貫通孔２０７ｃの出口面に対する開口部における燃料流れの剥離強度を上げることによって、より大きな流体力を補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃに発生させることができる。また、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの入口面の面積を出口面の面積より小さく構成することで、燃料の剥離強度を上昇させることが可能となる。

本実施例では、３つの補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃを設けているが、補助穴が１つの場合でも、アンカー２０６の復元力となる流体力を発生させることができる。そのため、アンカー２０６の偏心方向が決まっている場合には、補助穴は１つでもよい。また、本実施例では燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの断面形状は円形としているが、円形に限定される訳ではなく、その他の形状であってもよい。

なお、３６０°すべてのアンカー偏心方向において復元力となる流体力を得たい場合には、アンカー２０６がどの方向に偏心しても、複数の補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃのうち最低一つが固定コア内径３４よりも径方向内側に露出するように、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃを配置する必要がある。この場合、複数の補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃがアンカー２０６の中心軸２０６ｘに対して同心円状に配置され、かつ周方向に等間隔に配置されることが好ましい。これにより、すべてのアンカー偏心方向に対して復元力を発生させることができる。

また、補助穴の数はいくつでもよいが、１つの補助穴で発生させることのできる復元力の向きは１方向のみであるため、アンカー２０６の偏心方向すべてに対する復元力を発生させるためには、本実施例のように最低３つの補助穴が必要である。すなわち、アンカー２０６は補助穴が３個以上形成される。これによって、アンカー２０６の偏心方向すべてに対して、復元力を発生させることが可能となる。さらにアンカー２０６は、補助穴が３個だけ形成されることが好ましい。

アンカー２０６に多くの補助穴を構成した場合、アンカー偏心時に補助穴に流れ込む燃料が複数の補助穴に分散して、補助穴に流体力を発生させるのに十分な燃料流れの剥離が発生しにくくなると考えられる。またアンカー２０６に多くの穴を設けることは、固定コア２０７による磁気吸引面の面積を減らすことになり、燃料噴射弁２００の高速動作を阻害することになる。よって、アンカー２０６に構成する補助穴は最低限にとどめることが好ましい。すなわち、補助穴を３つ有することによって、補助穴で生じる燃料流れの剥離強度を上げて、アンカー３１に発生する流体力を大きくすることができる。

また、これらの流体力の変化は、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃが固定コア内径３４よりも径方向内側に露出した際に最も大きくなるため、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃのうち少なくともいずれか１つが、アンカー２０６の最大偏心時に必ず固定コア内径３４よりも径方向内側に露出している必要がある。上述した様に、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの入口面の最内径側端部が固定コア２０７の貫通孔２０７ｃの出口面における最外径３４と同位置、又は最外径３４よりも径方向外側にあるように配置され、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの入口面の最内径側端部から固定コア２０７の貫通孔２０７ｃの出口面における最外径３４までの径方向長さがアンカー２０６の最大偏心量３６より小さくなるようにすることで、アンカー２０６が偏心した際に大きな復元力を発生させることができる。

弁体２０１と固定コア２０７とが摩耗する原因としては、弁体２０１を駆動するアンカー２０６に径方向の力（横力）が加わることで、アンカー２０６が偏心して弁体２０１と衝突することがあげられる。この横力には、アンカー２０６を駆動する磁力、アンカー２０６を付勢するばね力などが関係する。弁体２０１のロッドヘッド３０２が偏心したアンカー２０６によって固定コア２０７の内壁２０７ｃに押し付けられ、ロッドヘッド３０２と固定コア２０７との間の摩擦力が増加することによって、固定コア２０７の内壁２０７ｃが摩耗する。摩耗が進展すると、弁体２０１が径方向に偏心しやすくなり、結果として弁体２０１の閉弁が遅れる。加えて、燃料噴射弁２００の高燃圧対応のためには、アンカー２０６を駆動させる磁力を大きくする必要があり、アンカー２０６に加わる横力の増大によりに弁体２０１が偏心して摩耗の要因となりうる。本実施例では、補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃによりアンカー２０６に偏心からの復元力を発生することができ、このような課題を解決することができる。

以上説明したように、本実施例によってアンカー２０６を偏心させる横力を低減し、燃料噴射弁２００の電磁弁を構成する部品の摩耗を抑制することができる。

［実施例２］
図６を用いて、第２実施例に係るアンカー２０６について説明する。図６は、本発明の第２実施例に係る燃料噴射弁２００について、図４Ｂと同様な偏心状態を示すアンカー２０６の断面図である。

以下、図６に示す第２実施例の補助穴６０について、第１実施例と異なる点を説明する。なお、第１実施例と同じ符号は、第１実施例と同一の機能物を示すものであって、重複する説明を省略する。

本実施例は、補助穴６０の入口６１における燃料流れＦ１の剥離強度を上げ、アンカー２０６の偏心を復元させる流体力ＦＦを増加させる。本実施例では、補助穴６０の出口６３の最内径側端部６２を補助穴６０の入口６１の最内径側端部６４よりもアンカー２０６の内径側（中心側）に構成している。その他の構成は、第１実施例で説明したのと同様に構成することができる。

本構成においても、アンカー２０６の偏心時に、補助穴６０の入口６１が固定コア内径３４よりも径方向内側（中心側）に移動し、開口部６５を形成する。これによってアンカー２０６の偏心時において、開口部６５を通して補助穴６０に燃料が流れ込む。そして開口部６５に燃料流れＦ１の剥離が生じ、ほかの部分よりも圧力の低い低圧部ＬＰが発生する。ただし本実施例では、補助穴６０の入口６１で燃料流れＦ１の剥離が起きた後、燃料流れＦ１が再付着するまでの距離が大きくなるため、低圧部ＬＰの領域が第１実施例よりも大きくなる。そのため補助穴６０に加わる流体力が第１実施例よりもさらに大きくなり、結果としてアンカー２０６の偏心を復元する向きの流体力ＦＦが増加する。

本実施例のような補助穴６０の構成でも、補助穴６０の入口６１が固定コア下端面２０７ｄに対向している場合には、補助穴６０に流入する燃料の量が少ないため、燃料流れＦ１の剥離は生じない。また、第１実施例と同様に、補助穴６０が複数配置されたアンカー２０６においても、固定コア下端面２０７ｄから補助穴６０の入口６１の一部分が径方向内側に露出していない場合には、燃料流れＦ１の剥離による流体力ＦＦは生じない。

しかし本実施例では、アンカー２０６が偏心した際に補助穴６０の入口６１の一部分が固定コア下端面２０７ｄから径方向内側に露出することにより、その偏心を復元する向きに流体力ＦＦが加わり、かつ第１実施例に比べて大きな流体力ＦＦを得ることが期待できる。

すなわち本実施例の燃料噴射弁２００では、補助穴６０は、アンカー２０６の中心軸２０６ｘと当該補助穴６０の出口面におけるアンカー２０６の最内径側に位置する最内径側端部との間の径方向距離６７が、アンカー２０６の中心軸２０６ｘと入口面の最内径側端部３０１との径方向距離６６よりも短く構成される。これにより、低圧部ＬＰの領域を大きくすることができ、アンカー２０６が偏心した際にアンカー２０６の偏心に対する大きな復元力を発生させることができる。

以上から、本実施例によってアンカー２０６を偏心させる横力を低減し、燃料噴射弁２００の電磁弁を構成する部品の摩耗を抑制することができる。

［実施例３］
図７Ａ及び図７Ｂを用いて、第３実施例に係るアンカー２０６について説明する。図７Ａは、本発明の第３実施例に係る燃料噴射弁２００のアンカー２０６を、上流側から見た上面図である。図７Ｂは、図７ＡのVIIＢ−VIIＢ断面を示す断面図である。なお、図７Ａはアンカー２０６が偏心していない状態を図示しており、図７Ｂはアンカー２０６が偏心している状態を図示している。

以下、図７Ａ及び図７Ｂに示す第３実施例の補助穴７１ａ，７１ｂ，７１ｃについて、第１実施例と異なる点を説明する。なお、第１実施例と同じ符号は、第１実施例と同一の機能物を示すものであって、重複する説明を省略する。

本実施例において、例えば図７Ａの補助穴７１ａは、アンカー２０６の径方向における最内径側端部７２ａと最外径側端部７２ｂとの間の距離が、燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの、アンカー２０６の径方向における最内径側端部７３ａと最外径側端部７３ｂとの間の距離よりも小さくなるように構成される。

本実施例においても、アンカー２０６の偏心時に、補助穴７１ａ，７１ｂ，７１ｃにおいて燃料流れＦ１の剥離が生じ、アンカー２０６に偏心を復元する向きの流体力ＦＦを発生させる。図７Ｂに示すように、アンカー２０６が偏心した場合、補助穴７１ａは入口の一部分が第１実施例と同様に固定コア内径３４よりも径方向内側に露出し、開口部７４を形成する。開口部７４を通して補助穴７１ａに燃料が流れ込み、補助穴７１ａの入口におけるアンカー径方向内側部分において、燃料流れＦ１の剥離が生じ、補助穴７１ａにおいて、ほかの部分よりも圧力の低い低圧部ＬＰが発生する。

本実施例では、剥離した燃料流れＦ１が補助穴７１ａのアンカー外径側の壁に衝突するため、燃料流れＦ１の剥離による低圧部ＬＰとは別に、燃料流れＦ１の衝突による高圧部ＨＰが補助穴７１ａのアンカー外径側に形成される。そのため、第１実施例で説明した流体力に加えて、剥離した燃料流れＦ１が補助穴７１ａをアンカー外径側に押す力が発生する。低圧部ＬＰによって補助穴７１ａに加わる流体力と高圧部ＨＰによって補助穴７１ａに発生する流体力とは、双方とも、補助穴７１ａをアンカー径方向において同じ向きに移動させるように作用することから、アンカー２０６の偏心を復元する流体力ＦＦは第１実施例よりも増加する。偏心方向Ｅが図７Ａと逆の場合でも同様である。

すなわち本実施例の燃料噴射弁２００では、補助穴７１ａ，７１ｂ，７１ｃは、入口面の最内径側端部７２ａとアンカー２０６の最外径側に位置する最外径側端部７２ｂとの間の径方向距離が、燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの入口面におけるアンカー２０６の最内径側に位置する最内径側端部７３ａとアンカー２０６の最外径側に位置する最外径側端部７３ｂとの間の径方向距離よりも小さくなるように構成される。

特に本実施例では、燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び補助穴７１ａ，７１ｂ，７１ｃはそれぞれの断面が円形の穴で形成され、補助穴７１ａ，７１ｂ，７１ｃの直径は燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの直径よりも小さい。

この場合、燃料流れＦ１の剥離によって生じる負圧ＬＰに加えて、燃料流れＦ１が、偏心しようとするアンカー２０６を押し戻す流体力を発生させることができ、アンカー２０６の偏心に対する大きな復元力ＦＦを発生させることができる。

以上から、本実施例によってアンカー２０６を偏心させる横力を低減し、燃料噴射弁２００の電磁弁を構成する部品の摩耗を抑制することができる。

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…燃料通路穴、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…補助穴、３４…固定コア内径（貫通孔２０７ｄの燃料出口面の最外径）、３５…補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの入口面の最内径側端部３０１と固定コア内径３４との間の径方向距離、３６…アンカー２０６の最大偏心量、３７…第１円、３８…第２円、６０…補助穴、６６…アンカー２０６の中心軸２０６ｘと補助穴６０の入口面の最内径側端部３０１との径方向距離、６７…アンカー２０６の中心軸２０６ｘと補助穴６０の出口面におけるアンカー２０６の最内径側に位置する最内径側端部との間の径方向距離、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ…補助穴、７２ａ…補助穴７１ａ，７１ｂ，７１ｃの入口面の最内径側端部、７２ｂ…補助穴７１ａ，７１ｂ，７１ｃの入口面の最外径側端部、７３ａ…燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの入口面における最内径側端部、７３ｂ…燃料通路穴３２ａ，３２ｂ，３２ｃの入口面の最外径側端部、２００…燃料噴射弁、２０１…弁体、２０６…アンカー、２０６ｘ…アンカー２０６の中心軸、２０７…固定コア、３０１…補助穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの最内径側端部。

Claims (11)

1. 流路の開閉を行う弁体と、電磁力を生成する固定コアと、前記固定コアと対向するアンカーと、を有する燃料噴射弁において、
   前記アンカーは、当該アンカーを軸方向に貫通する燃料通路穴と、当該アンカーを軸方向に貫通する補助穴と、が形成され、
   前記補助穴は、入口面における前記アンカーの最内径側に位置する最内径側端部が、前記固定コアに形成される貫通孔の燃料出口面の最外径と同位置に位置するように、又は前記最外径よりも径方向外側に位置するように、配置される燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記補助穴は、前記入口面の前記最内径側端部と前記固定コアの前記貫通孔の前記燃料出口面の最外径との間の径方向距離が前記アンカーの最大偏心量よりも小さくなるように構成される燃料噴射弁。
3. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記アンカーは前記補助穴が複数形成され、
   複数の前記補助穴は、前記アンカーの中心軸を中心とする一つの円に沿って配置されると共に、前記円の周方向に等間隔に配置された燃料噴射弁。
4. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記補助穴は、前記アンカーの中心軸と当該補助穴の出口面における前記アンカーの最内径側に位置する最内径側端部との間の径方向距離が、前記アンカーの中心軸と前記入口面の前記最内径側端部との径方向距離よりも短く構成された燃料噴射弁。
5. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記補助穴は、前記入口面の前記最内径側端部と前記アンカーの最外径側に位置する最外径側端部との間の径方向距離が、前記燃料通路穴における前記アンカーの最内径側に位置する最内径側端部と前記アンカーの最外径側に位置する最外径側端部との間の径方向距離よりも小さくなるように構成された燃料噴射弁。
6. 請求項５に記載の燃料噴射弁において、
   前記燃料通路穴及び前記補助穴は、それぞれ断面が円形の穴で形成され、
   前記補助穴の直径は前記燃料通路穴の直径よりも小さい燃料噴射弁。
7. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記アンカーは、前記補助穴が３個以上形成された燃料噴射弁。
8. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記アンカーは、前記補助穴が３個だけ形成された燃料噴射弁。
9. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記アンカーは、前記燃料通路穴及び前記補助穴がそれぞれ複数個形成され、
   複数の前記燃料通路穴は、前記アンカーの中心軸を中心とする一つの第１円に沿って配置され、
   複数の前記補助穴は、前記アンカーの中心軸を中心とする一つの第２円に沿って配置され、
   前記第１円の半径は前記第２円の半径よりも大きい燃料噴射弁。
10. 請求項９に記載の燃料噴射弁において、
    複数の前記補助穴は、前記第２円の周方向に等間隔に配置された燃料噴射弁。
11. 請求項９に記載の燃料噴射弁において、
    複数の前記補助穴は、前記第２円の周方向に等間隔に配置され、
    複数の前記燃料通路穴は、前記第１円の周方向に等間隔に配置された燃料噴射弁。

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