JP2001349250A - 燃料噴射器、及び高速閉成時間をデュアルコイル型燃料噴射器において実現するための方法 - Google Patents
燃料噴射器、及び高速閉成時間をデュアルコイル型燃料噴射器において実現するための方法Info
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- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
- F02M51/0614—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature
- F02M51/0617—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets
- F02M51/0621—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of electromagnets or fixed armature having two or more electromagnets acting on one mobile armature
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高速応答時間及び相応の低い有効インダクタ
ンスを有する、高性能デュアルコイル型噴射器を提供す
ること。 【解決手段】 接続点１から２まで巻かれた巻線がコイ
ル１６であり、接続点２から３まで巻かれた巻線がコイ
ル１８である。低抵抗の一次コイル１６は、例えば、Ａ
ＷＧ２８号の銅線を約１３０回巻くことによって構成す
ることができ、銅線は、全体の直流抵抗が約１．２Ωで
ある。二次保持コイル１８は、例えばＡＷＧ３４号の銅
線を約３３８回巻くことによって構成され、銅線は全体
の直流抵抗が、１２Ωの全体の直流抵抗に対して約１
０．８Ωである。低抵抗の一次コイルの巻線は、高抵抗
の二次コイル巻線の一部または全部を、低抵抗の一次コ
イル巻線方向に対して逆転させるこによって効果的に取
り消される。
ンスを有する、高性能デュアルコイル型噴射器を提供す
ること。 【解決手段】 接続点１から２まで巻かれた巻線がコイ
ル１６であり、接続点２から３まで巻かれた巻線がコイ
ル１８である。低抵抗の一次コイル１６は、例えば、Ａ
ＷＧ２８号の銅線を約１３０回巻くことによって構成す
ることができ、銅線は、全体の直流抵抗が約１．２Ωで
ある。二次保持コイル１８は、例えばＡＷＧ３４号の銅
線を約３３８回巻くことによって構成され、銅線は全体
の直流抵抗が、１２Ωの全体の直流抵抗に対して約１
０．８Ωである。低抵抗の一次コイルの巻線は、高抵抗
の二次コイル巻線の一部または全部を、低抵抗の一次コ
イル巻線方向に対して逆転させるこによって効果的に取
り消される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して機械電気式
アクチュエータに関し、とりわけ内燃機関用燃料噴射器
等の、高速応答電磁弁に関する。より明確には、本発明
は、デュアルコイル構造を有する高速応答電磁弁に関す
る。
アクチュエータに関し、とりわけ内燃機関用燃料噴射器
等の、高速応答電磁弁に関する。より明確には、本発明
は、デュアルコイル構造を有する高速応答電磁弁に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料噴射器等の電磁アクチュエータは、
通常ソレノイドを有する。ソレノイドは、絶縁された導
電性ワイヤを巻くことによって、らせん状のタイトなコ
イルを形成したものである。電流がワイヤを流れると、
磁界が、コイル内にコイルの軸に対して平行に発生す
る。コイル内に発生した磁界の方向は、ワイヤを流れる
電流の方向及びワイヤが巻かれている方向（例えば、時
計回りまたは反時計回り）に依存する。コイルを付勢す
ると、結果として生じる磁界は、コイル内に配置されて
いる可動かつ強磁性の電機子に力を及ぼし、それによっ
て電機子が第１の位置から第２の位置に、戻しばねによ
って発生する力に対抗して移動する。電機子に及ぼす力
は磁界の強度に比例する。つまり、磁界の強度は、コイ
ルの巻数及び該コイルを流れる電流の量に依存してい
る。
通常ソレノイドを有する。ソレノイドは、絶縁された導
電性ワイヤを巻くことによって、らせん状のタイトなコ
イルを形成したものである。電流がワイヤを流れると、
磁界が、コイル内にコイルの軸に対して平行に発生す
る。コイル内に発生した磁界の方向は、ワイヤを流れる
電流の方向及びワイヤが巻かれている方向（例えば、時
計回りまたは反時計回り）に依存する。コイルを付勢す
ると、結果として生じる磁界は、コイル内に配置されて
いる可動かつ強磁性の電機子に力を及ぼし、それによっ
て電機子が第１の位置から第２の位置に、戻しばねによ
って発生する力に対抗して移動する。電機子に及ぼす力
は磁界の強度に比例する。つまり、磁界の強度は、コイ
ルの巻数及び該コイルを流れる電流の量に依存してい
る。
【０００３】燃料噴射器のサイクルには、通常３つのフ
ェーズがある。つまり、開放フェーズ、開放維持フェー
ズ、閉成フェーズの３つである。効率上及び機能上の理
由から、開放フェーズ及び閉成フェーズをできるだけ高
速にすることが所望される。また、電流をインジェクタ
コイルを介して、インジェクタサイクルの全てのフェー
ズにおいて制御することによって、噴射器内で熱として
消失するエネルギーの量を最小にすることが所望され
る。通常、開放フェーズの間は、磁界は、開放時間を最
小にするためにできるだけ迅速に形成されなければなら
ない。開放維持フェーズが必要とする力は開放フェーズ
より小さいので、開放維持フェーズの間は、磁界の強度
は、弁が開放状態を維持することを保証するのに十分な
最小レベルまで減少させ、その後、閉成フェーズが機関
制御ユニット（ＥＣＵ）によって開始されなければなら
ない。必要な保持電流の最小レベルを開放維持フェーズ
の間に選択することによって、開放保持レベルから「解
離」レベルまでの磁界の減衰時間は最小になる。「解
離」レベルは磁界の強度であり、該強度において、電機
子がポールピースから分離し、機械的な閉成が戻しばね
手段が与える力によって開始される。
ェーズがある。つまり、開放フェーズ、開放維持フェー
ズ、閉成フェーズの３つである。効率上及び機能上の理
由から、開放フェーズ及び閉成フェーズをできるだけ高
速にすることが所望される。また、電流をインジェクタ
コイルを介して、インジェクタサイクルの全てのフェー
ズにおいて制御することによって、噴射器内で熱として
消失するエネルギーの量を最小にすることが所望され
る。通常、開放フェーズの間は、磁界は、開放時間を最
小にするためにできるだけ迅速に形成されなければなら
ない。開放維持フェーズが必要とする力は開放フェーズ
より小さいので、開放維持フェーズの間は、磁界の強度
は、弁が開放状態を維持することを保証するのに十分な
最小レベルまで減少させ、その後、閉成フェーズが機関
制御ユニット（ＥＣＵ）によって開始されなければなら
ない。必要な保持電流の最小レベルを開放維持フェーズ
の間に選択することによって、開放保持レベルから「解
離」レベルまでの磁界の減衰時間は最小になる。「解
離」レベルは磁界の強度であり、該強度において、電機
子がポールピースから分離し、機械的な閉成が戻しばね
手段が与える力によって開始される。
【０００４】従来のピークホールド型の燃料噴射器は単
一の駆動コイルを使用しており、該駆動コイルは、低抵
抗、固定インダクタンス及び固定巻数を有している。開
放フェーズの間、ECUはシステム電圧（通常１２〜１４
V）をコイルに印加すると、低抵抗であるため、電流が
コイルに迅速に生じる。コイル内の電流が所定値に達し
た後、該電流は、電圧を調整することによってホールド
値まで低下させることができる。この構成によって、噴
射器内の起磁力（MMF）を高レベルまで非常に迅速に生
じさせることができ、その結果として高速の開放時間を
実現する一方、コイル内で保持フェーズの間消失するエ
ネルギーを最小にする。MMFは、コイルを流れる電流の
大きさにコイルワイヤの巻数を乗じたものに比例する。
一般的に、複合電子回路は、シングルコイル型噴射器の
電流を変調することによって、上記の低電力消失を達成
しなければならない。その理由は、大抵のECUは飽和型
スイッチドライバを提供するために備えられているに過
ぎず、シングルコイル型噴射器を流れる電流を上記の方
法で変調することによって、低電力消失を保持フェーズ
の間に行うようには構成されていないからである。
一の駆動コイルを使用しており、該駆動コイルは、低抵
抗、固定インダクタンス及び固定巻数を有している。開
放フェーズの間、ECUはシステム電圧（通常１２〜１４
V）をコイルに印加すると、低抵抗であるため、電流が
コイルに迅速に生じる。コイル内の電流が所定値に達し
た後、該電流は、電圧を調整することによってホールド
値まで低下させることができる。この構成によって、噴
射器内の起磁力（MMF）を高レベルまで非常に迅速に生
じさせることができ、その結果として高速の開放時間を
実現する一方、コイル内で保持フェーズの間消失するエ
ネルギーを最小にする。MMFは、コイルを流れる電流の
大きさにコイルワイヤの巻数を乗じたものに比例する。
一般的に、複合電子回路は、シングルコイル型噴射器の
電流を変調することによって、上記の低電力消失を達成
しなければならない。その理由は、大抵のECUは飽和型
スイッチドライバを提供するために備えられているに過
ぎず、シングルコイル型噴射器を流れる電流を上記の方
法で変調することによって、低電力消失を保持フェーズ
の間に行うようには構成されていないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】デュアルコイル型噴射
器は、熱の発生を抑制するものとして公知である。デュ
アルコイル型噴射器は、通常低抵抗の一次段及び高抵抗
の二次段を有する。低抵抗の一次段は、開放フェーズ中
に作動させることができる。その結果、（コイルの直流
抵抗が低いため）電流が迅速に発生し、それに応じて磁
界がコイル内に迅速に発生する。コイル内で所定のピー
ク電流値に達した後、高抵抗の二次コイルは、該二次コ
イルを低抵抗の一次コイルと直列に接続することによっ
て作動させることができる。コイルを直列に接続するこ
とは、コイル対の有効直流抵抗を増加させるという所望
の効果を生じさせ、従って、巻線を流れる電流を減少さ
せ、また結果として生じる磁界の巻数１回毎の強度を減
少させる。しかしながら、二次コイルのターンが付加さ
れることもまた、保持フェーズ中に電機子に作用するMM
Fに寄与するという不所望の効果を生じさせる。
器は、熱の発生を抑制するものとして公知である。デュ
アルコイル型噴射器は、通常低抵抗の一次段及び高抵抗
の二次段を有する。低抵抗の一次段は、開放フェーズ中
に作動させることができる。その結果、（コイルの直流
抵抗が低いため）電流が迅速に発生し、それに応じて磁
界がコイル内に迅速に発生する。コイル内で所定のピー
ク電流値に達した後、高抵抗の二次コイルは、該二次コ
イルを低抵抗の一次コイルと直列に接続することによっ
て作動させることができる。コイルを直列に接続するこ
とは、コイル対の有効直流抵抗を増加させるという所望
の効果を生じさせ、従って、巻線を流れる電流を減少さ
せ、また結果として生じる磁界の巻数１回毎の強度を減
少させる。しかしながら、二次コイルのターンが付加さ
れることもまた、保持フェーズ中に電機子に作用するMM
Fに寄与するという不所望の効果を生じさせる。
【０００６】従って、たとえ電流が減少しても、保持フ
ェーズの間に電機子に作用するMMF全体は、高抵抗巻線
の巻数が最小となるように維持された場合のみ減少する
のである。これは、付加された各ターンが抵抗を増加さ
せる結果、それに応じて巻線の電流を減少させる一方
で、各ターンはまた電機子に作用するMMFを増加させる
という結果になるためである。従って、真鍮ワイヤ等の
高抵抗ワイヤを高抵抗の二次巻線のために使用し、それ
によって所望の抵抗を得るために必要とされる巻数を最
小にすることが所望される。銅、真鍮及びそれらの合金
は、通常燃料噴射器のコイル巻線において使用される。
真鍮合金は、同一の横断面面積に対して、銅の２〜４倍
の抵抗を有することもある。しかしながら、真鍮巻線は
多くの場合製造が困難であり、このワイヤは、相応のサ
イズの銅ワイヤに比べて高価かつ一般に入手困難であ
る。高抵抗のワイヤを使用した時でさえ、高抵抗二次コ
イルの多くの有効巻線は、所望の抵抗及び相応の電流の
減少を達成しなければならない。
ェーズの間に電機子に作用するMMF全体は、高抵抗巻線
の巻数が最小となるように維持された場合のみ減少する
のである。これは、付加された各ターンが抵抗を増加さ
せる結果、それに応じて巻線の電流を減少させる一方
で、各ターンはまた電機子に作用するMMFを増加させる
という結果になるためである。従って、真鍮ワイヤ等の
高抵抗ワイヤを高抵抗の二次巻線のために使用し、それ
によって所望の抵抗を得るために必要とされる巻数を最
小にすることが所望される。銅、真鍮及びそれらの合金
は、通常燃料噴射器のコイル巻線において使用される。
真鍮合金は、同一の横断面面積に対して、銅の２〜４倍
の抵抗を有することもある。しかしながら、真鍮巻線は
多くの場合製造が困難であり、このワイヤは、相応のサ
イズの銅ワイヤに比べて高価かつ一般に入手困難であ
る。高抵抗のワイヤを使用した時でさえ、高抵抗二次コ
イルの多くの有効巻線は、所望の抵抗及び相応の電流の
減少を達成しなければならない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】さらに、コイルの有効イ
ンダクタンスは有効巻数の２乗に比例するので、噴射器
のインダクタンスは、さらにターンが付加されるにつれ
て増加する。噴射器の閉成時間は、その他の要因の中で
もコイルの有効インダクタンスに依存しているので、イ
ンジェクタコイルの有効インダクタンスを最小にするこ
とが所望される。従って、高速応答時間及び相応の低い
有効インダクタンスを有する、高性能デュアルコイル型
噴射器の構成が必要とされる。
ンダクタンスは有効巻数の２乗に比例するので、噴射器
のインダクタンスは、さらにターンが付加されるにつれ
て増加する。噴射器の閉成時間は、その他の要因の中で
もコイルの有効インダクタンスに依存しているので、イ
ンジェクタコイルの有効インダクタンスを最小にするこ
とが所望される。従って、高速応答時間及び相応の低い
有効インダクタンスを有する、高性能デュアルコイル型
噴射器の構成が必要とされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、電機子及び該電機子を
第１の位置の方向にバイアスするための手段を有する燃
料噴射器を提供する。低抵抗の一次コイルは第１の方向
に巻かれており、その結果、付勢されると、該一次コイ
ルは、バイアス手段に対抗する磁力を発生させ、また電
機子を第１の位置から第２の位置に移動させる。高抵抗
の二次コイルは、低抵抗の一次コイルと同軸に位置決め
される。高抵抗の二次コイルは少なくとも一部が逆方
向、つまり第１の方向とは反対の第２の方向に巻かれた
部分を有し、その結果、前記少なくとも一部が逆方向に
巻かれた部分によって発生した磁界は、低抵抗の一次コ
イルの磁界を少なくとも一部打ち消すのである。
第１の位置の方向にバイアスするための手段を有する燃
料噴射器を提供する。低抵抗の一次コイルは第１の方向
に巻かれており、その結果、付勢されると、該一次コイ
ルは、バイアス手段に対抗する磁力を発生させ、また電
機子を第１の位置から第２の位置に移動させる。高抵抗
の二次コイルは、低抵抗の一次コイルと同軸に位置決め
される。高抵抗の二次コイルは少なくとも一部が逆方
向、つまり第１の方向とは反対の第２の方向に巻かれた
部分を有し、その結果、前記少なくとも一部が逆方向に
巻かれた部分によって発生した磁界は、低抵抗の一次コ
イルの磁界を少なくとも一部打ち消すのである。
【０００９】
【実施例】本明細書において引用され、また本明細書の
一部を構成する添付の図面は、本発明の目下有利な実施
例を示す。また、前記図面は、上記の一般的記述及び以
下の詳細な記述とともに、本発明の特徴事項を説明する
目的を有する。
一部を構成する添付の図面は、本発明の目下有利な実施
例を示す。また、前記図面は、上記の一般的記述及び以
下の詳細な記述とともに、本発明の特徴事項を説明する
目的を有する。
【００１０】図１は、本発明の有利な実施例による燃料
噴射器を示す。当業者には理解されるであろうが、例示
した本実施例は、主にガソリン用燃料噴射器に関して記
載される一方で、液体プロパン、ディーゼルまたは圧縮
天然ガス用燃料噴射器としても使用できる。燃料噴射器
１０は、上部燃料注入部１２を備えたハウジング１４、
下部ノズル部２４、及び電気コネクタ２８を備えた配線
ハーネスコネクタ部２６を有する。磁気回路はハウジン
グ１４内に配置されている。この磁気回路は、ピーク電
流を発生させるための、一定の抵抗を有する一次コイル
１６、及び保持電流を発生させるためのピークコイル１
６の抵抗より大きい抵抗を有する二次コイル１８を有す
る。図２に示すように、一次コイル１６及び二次コイル
１８は、シリンダボビン３０に同軸に巻きつけることが
でき、二次コイル１８の全部または一部は、一次コイル
１６の巻線方向に対して逆方向に巻かれている。
噴射器を示す。当業者には理解されるであろうが、例示
した本実施例は、主にガソリン用燃料噴射器に関して記
載される一方で、液体プロパン、ディーゼルまたは圧縮
天然ガス用燃料噴射器としても使用できる。燃料噴射器
１０は、上部燃料注入部１２を備えたハウジング１４、
下部ノズル部２４、及び電気コネクタ２８を備えた配線
ハーネスコネクタ部２６を有する。磁気回路はハウジン
グ１４内に配置されている。この磁気回路は、ピーク電
流を発生させるための、一定の抵抗を有する一次コイル
１６、及び保持電流を発生させるためのピークコイル１
６の抵抗より大きい抵抗を有する二次コイル１８を有す
る。図２に示すように、一次コイル１６及び二次コイル
１８は、シリンダボビン３０に同軸に巻きつけることが
でき、二次コイル１８の全部または一部は、一次コイル
１６の巻線方向に対して逆方向に巻かれている。
【００１１】図１及び図３に示すように、目下有利な実
施例によれば、２２において概略を示す回路構成はハウ
ジング１４内に配置され、またコイルを選択的に励磁す
るためにコイル１６及び１８に電気的に接続されてい
る。回路構成２２は回路盤３４を有し、該回路盤３４
は、目下有利な実施例においては、３６において概略を
示すスマートスイッチ回路構成要素を含むことができ
る。スイッチ回路構成要素３６は、前もって設定した閾
値に基づいて、ピーク電流を保持電流に変化させるよう
に構成することができる。図４は、スマートスイッチ２
２を有する目下有利な実施例を示す。接地信号がＥＣＵ
によって印加されると、スマートスイッチ２２は、高抵
抗の二次コイルの両端を効果的に短絡し、電流を低抵抗
の一次コイル１６に迅速に生じさせることができる。電
流が所定の閾値に達すると、スマートスイッチ２２が開
き、コイル１６及び１８を効果的に直列状態にし、また
コイルを流れる電流のレベルを低下させることによっ
て、噴射器の電機子を開放状態に保持するのに十分なレ
ベルであるが、ただし所定の閾値以下のレベルとする。
通常のピーク電流値を約２〜６Ａとし、通常の保持電流
値を約０．５〜１．５Ａとすることができる。
施例によれば、２２において概略を示す回路構成はハウ
ジング１４内に配置され、またコイルを選択的に励磁す
るためにコイル１６及び１８に電気的に接続されてい
る。回路構成２２は回路盤３４を有し、該回路盤３４
は、目下有利な実施例においては、３６において概略を
示すスマートスイッチ回路構成要素を含むことができ
る。スイッチ回路構成要素３６は、前もって設定した閾
値に基づいて、ピーク電流を保持電流に変化させるよう
に構成することができる。図４は、スマートスイッチ２
２を有する目下有利な実施例を示す。接地信号がＥＣＵ
によって印加されると、スマートスイッチ２２は、高抵
抗の二次コイルの両端を効果的に短絡し、電流を低抵抗
の一次コイル１６に迅速に生じさせることができる。電
流が所定の閾値に達すると、スマートスイッチ２２が開
き、コイル１６及び１８を効果的に直列状態にし、また
コイルを流れる電流のレベルを低下させることによっ
て、噴射器の電機子を開放状態に保持するのに十分なレ
ベルであるが、ただし所定の閾値以下のレベルとする。
通常のピーク電流値を約２〜６Ａとし、通常の保持電流
値を約０．５〜１．５Ａとすることができる。
【００１２】スマート電子スイッチ２２は、低抵抗の一
次コイル１６及び高抵抗の二次コイル１８を、前もって
設定した閾値に基づいて選択的に励磁することができ、
このスマート電子スイッチ２２の例は、１９９８年９月
２２日になされた米国特許出願第０９／１５８，６３７
号、「スマート電子スイッチを有するデュアルコイル型
燃料噴射器」に開示されている。前記米国特許出願の内
容は、その全体が本明細書に参考用に引用されている。
次コイル１６及び高抵抗の二次コイル１８を、前もって
設定した閾値に基づいて選択的に励磁することができ、
このスマート電子スイッチ２２の例は、１９９８年９月
２２日になされた米国特許出願第０９／１５８，６３７
号、「スマート電子スイッチを有するデュアルコイル型
燃料噴射器」に開示されている。前記米国特許出願の内
容は、その全体が本明細書に参考用に引用されている。
【００１３】コイル巻線１６及び１８は図２に詳細に示
されており、図２はコイルの有利な巻線を概略的に示
す。図２に示すように、接続点１から２まで巻かれた巻
線がコイル１６であり、接続点２から３まで巻かれた巻
線がコイル１８である。目下有利な実施例において、低
抵抗の一次コイル１６は、例えば、ＡＷＧ２８号の銅線
を約１３０回巻くことによって構成することができ、該
銅線は、全体の直流抵抗が約１．２Ωである。目下有利
な実施例において、二次保持コイル１８は、例えばＡＷ
Ｇ３４号の銅線を約３３８回巻くことによって構成さ
れ、該銅線は全体の直流抵抗が、１２Ωの全体の直流抵
抗に対して約１０．８Ωである。目下有利な実施例にお
いて、低抵抗の一次コイルの巻線は、高抵抗の二次コイ
ル巻線の一部または全部を、低抵抗の一次コイル巻線方
向に対して逆転させることによって効果的に取り消され
る。例えば、低抵抗の一次コイル巻線を時計回りに巻い
た場合、高抵抗の二次コイル巻線の一部または全部は反
時計回りに巻くことができる。
されており、図２はコイルの有利な巻線を概略的に示
す。図２に示すように、接続点１から２まで巻かれた巻
線がコイル１６であり、接続点２から３まで巻かれた巻
線がコイル１８である。目下有利な実施例において、低
抵抗の一次コイル１６は、例えば、ＡＷＧ２８号の銅線
を約１３０回巻くことによって構成することができ、該
銅線は、全体の直流抵抗が約１．２Ωである。目下有利
な実施例において、二次保持コイル１８は、例えばＡＷ
Ｇ３４号の銅線を約３３８回巻くことによって構成さ
れ、該銅線は全体の直流抵抗が、１２Ωの全体の直流抵
抗に対して約１０．８Ωである。目下有利な実施例にお
いて、低抵抗の一次コイルの巻線は、高抵抗の二次コイ
ル巻線の一部または全部を、低抵抗の一次コイル巻線方
向に対して逆転させることによって効果的に取り消され
る。例えば、低抵抗の一次コイル巻線を時計回りに巻い
た場合、高抵抗の二次コイル巻線の一部または全部は反
時計回りに巻くことができる。
【００１４】有利な実施例においては、二次コイル１８
の巻線は約１０％が逆方向に巻かれている。別の有利な
実施例においては、二次コイル１８の巻線は約２０％が
逆方向に巻かれている。さらに別の有利な実施例におい
ては、二次コイル１８の巻線は約３０％が逆方向に巻か
れている。さらに別の有利な実施例においては、二次コ
イル１８の巻線は約４０％が逆方向に巻かれている。さ
らに別の有利な実施例においては、二次コイル１８の巻
線は約５０％が逆方向に巻かれている。さらに別の有利
な実施例においては、二次コイル１８の巻線は約６０％
が逆方向に巻かれている。さらに別の有利な実施例にお
いては、二次コイル１８の巻線は約７０％が逆方向に巻
かれている。さらに別の有利な実施例においては、二次
コイル１８の巻線は約８０％が逆方向に巻かれている。
さらに別の有利な実施例においては、二次コイル１８の
巻線は約９０％が逆方向に巻かれている。
の巻線は約１０％が逆方向に巻かれている。別の有利な
実施例においては、二次コイル１８の巻線は約２０％が
逆方向に巻かれている。さらに別の有利な実施例におい
ては、二次コイル１８の巻線は約３０％が逆方向に巻か
れている。さらに別の有利な実施例においては、二次コ
イル１８の巻線は約４０％が逆方向に巻かれている。さ
らに別の有利な実施例においては、二次コイル１８の巻
線は約５０％が逆方向に巻かれている。さらに別の有利
な実施例においては、二次コイル１８の巻線は約６０％
が逆方向に巻かれている。さらに別の有利な実施例にお
いては、二次コイル１８の巻線は約７０％が逆方向に巻
かれている。さらに別の有利な実施例においては、二次
コイル１８の巻線は約８０％が逆方向に巻かれている。
さらに別の有利な実施例においては、二次コイル１８の
巻線は約９０％が逆方向に巻かれている。
【００１５】評価できる点は、多くの異なるコイル巻線
の組合せを採用し、それによって燃料噴射器１０のデュ
アルコイル構成を形成することができることである。例
えば、別の有利な実施例においては、二次コイル１８全
体は、低抵抗の一次コイル１６に対して逆方向に巻くこ
とができる。コイルに使用されるワイヤは、銅線に限定
される必要はなく、例えば真鍮のような適当な物質から
できているものでもよい。さらに、ワイヤの巻数及びワ
イヤのゲージは、噴射器の所望の性能を提供するため
に、所望の回数及びゲージを選択することができる。一
次コイル及び二次コイルを全く同一の方向に巻く従来の
方法と比較して、一次コイルに対して二次コイルの一部
または全部を逆に巻く本発明による方法によって、ＭＭ
Ｆ、インダクタンス及び直流抵抗をコイルの構成におい
て独立して制御することができる。
の組合せを採用し、それによって燃料噴射器１０のデュ
アルコイル構成を形成することができることである。例
えば、別の有利な実施例においては、二次コイル１８全
体は、低抵抗の一次コイル１６に対して逆方向に巻くこ
とができる。コイルに使用されるワイヤは、銅線に限定
される必要はなく、例えば真鍮のような適当な物質から
できているものでもよい。さらに、ワイヤの巻数及びワ
イヤのゲージは、噴射器の所望の性能を提供するため
に、所望の回数及びゲージを選択することができる。一
次コイル及び二次コイルを全く同一の方向に巻く従来の
方法と比較して、一次コイルに対して二次コイルの一部
または全部を逆に巻く本発明による方法によって、ＭＭ
Ｆ、インダクタンス及び直流抵抗をコイルの構成におい
て独立して制御することができる。
【００１６】下の表１に示すとおり、高抵抗の二次コイ
ルを、目下有利な実施例に従って低抵抗の一次コイルの
巻線方向に対して反対方向に巻くことによって、直列に
組み合わせたコイルの有効巻数及び前記直列に組み合わ
せたコイルの有効インダクタンスを減らすことができ
る。従って、コイルの付勢を停止した時、急速な電流の
減少及び相応の急速な磁界の減衰を生じさせることがで
き、それによって燃料噴射器の応答を改善する。
ルを、目下有利な実施例に従って低抵抗の一次コイルの
巻線方向に対して反対方向に巻くことによって、直列に
組み合わせたコイルの有効巻数及び前記直列に組み合わ
せたコイルの有効インダクタンスを減らすことができ
る。従って、コイルの付勢を停止した時、急速な電流の
減少及び相応の急速な磁界の減衰を生じさせることがで
き、それによって燃料噴射器の応答を改善する。
【００１７】
【表１】
【００１８】コイル巻線の巻数を減少または一部減少さ
せることの利点は、噴射器を、最適な低電力の開放保持
ＭＭＦ用に設計でき、結果的にインダクタンスの増加を
維持する必要がないことである。逆方向に巻く方法によ
っても、設計者がコイルの全体の有効直列インダクタン
スを選択できる。
せることの利点は、噴射器を、最適な低電力の開放保持
ＭＭＦ用に設計でき、結果的にインダクタンスの増加を
維持する必要がないことである。逆方向に巻く方法によ
っても、設計者がコイルの全体の有効直列インダクタン
スを選択できる。
【００１９】以下の表２に示すとおり、類似のコイルの
組合せが、従来の方法で二次コイルの巻線方向を逆にせ
ずに巻かれており、該コイルの組合せは、１２Ωの有効
抵抗、８．０ｍＨのインダクタンス及び３８０の有効巻
数を有する。この理由は、コイルのインダクタンスがコ
イルの巻数の二乗に比例して増加するからである。
組合せが、従来の方法で二次コイルの巻線方向を逆にせ
ずに巻かれており、該コイルの組合せは、１２Ωの有効
抵抗、８．０ｍＨのインダクタンス及び３８０の有効巻
数を有する。この理由は、コイルのインダクタンスがコ
イルの巻数の二乗に比例して増加するからである。
【００２０】
【表２】
【００２１】噴射器のハウジング１４内の温度上昇を効
果的に制御するための有利な構成によって、二次コイル
１８としての内部巻線及び一次コイル１６のとしての外
部巻線が確定する。この構成は、コイルと噴射燃料との
間における比較的大規模な熱交換を促進する。従って、
目下有利な実施例においては、コイル１６及び１８は、
オーバーラップ構成で巻かれる。図４に示すとおり、評
価することができるのは、コイルは、オーバーラップ構
成の代わりに端と端をつないで構成することもできる点
である。
果的に制御するための有利な構成によって、二次コイル
１８としての内部巻線及び一次コイル１６のとしての外
部巻線が確定する。この構成は、コイルと噴射燃料との
間における比較的大規模な熱交換を促進する。従って、
目下有利な実施例においては、コイル１６及び１８は、
オーバーラップ構成で巻かれる。図４に示すとおり、評
価することができるのは、コイルは、オーバーラップ構
成の代わりに端と端をつないで構成することもできる点
である。
【００２２】図５は、燃料噴射器のサイクルの開放フェ
ーズ中の電流（Ｉ）の方向及び磁界（Ｂ）の方向を示
す。開放フェーズ中、電機子２５の動作を開始させ、ノ
ズル部２４（図１参照）を開くため、一次コイル１６は
電流ＩＰｅａｋによって付勢され、磁界ＢＰｅａｋが発
生する。結果として発生する磁界ＢＰｅａｋは、電機子
２５に影響を与えることによって、該電機子２５を、機
械的戻しばね手段２０の反対方向に、開放位置に向かっ
て移動させる。このフェーズ中、一部逆方向に巻かれた
二次コイル１８から、回路に分路が生じる。
ーズ中の電流（Ｉ）の方向及び磁界（Ｂ）の方向を示
す。開放フェーズ中、電機子２５の動作を開始させ、ノ
ズル部２４（図１参照）を開くため、一次コイル１６は
電流ＩＰｅａｋによって付勢され、磁界ＢＰｅａｋが発
生する。結果として発生する磁界ＢＰｅａｋは、電機子
２５に影響を与えることによって、該電機子２５を、機
械的戻しばね手段２０の反対方向に、開放位置に向かっ
て移動させる。このフェーズ中、一部逆方向に巻かれた
二次コイル１８から、回路に分路が生じる。
【００２３】図６に示すとおり、電機子が開放位置に到
達した後、一部逆方向に巻かれている二次コイル１８
は、一次コイル１６と直列状態になる。これは、次の２
つの効果を生じさせる。つまり、コイルを流れる電流を
ＩＨｏｌｄまで減少させ、この場合（二次コイル１８に
よって抵抗が増加するため）ＩＨｏｌｄ＜ＩＰｅａｋで
あり、また、（逆向きの磁界ＢＲｅｖｅｒｓｅが、二次
コイル１８の逆方向の巻線によって発生するため）一次
コイル１６によって発生した磁場の一部を打ち消すこと
である。コイルの付勢を停止すると、有効磁界はＢ
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＝ＢＨｏｌｄ−ＢＲｅｖｅｒｓｅと
なり、コイルの直列結合の有効インダクタンスが減少す
るため、該有効磁界は急速に減衰し、従って、電機子を
迅速に閉成位置に戻すことができる。
達した後、一部逆方向に巻かれている二次コイル１８
は、一次コイル１６と直列状態になる。これは、次の２
つの効果を生じさせる。つまり、コイルを流れる電流を
ＩＨｏｌｄまで減少させ、この場合（二次コイル１８に
よって抵抗が増加するため）ＩＨｏｌｄ＜ＩＰｅａｋで
あり、また、（逆向きの磁界ＢＲｅｖｅｒｓｅが、二次
コイル１８の逆方向の巻線によって発生するため）一次
コイル１６によって発生した磁場の一部を打ち消すこと
である。コイルの付勢を停止すると、有効磁界はＢ
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＝ＢＨｏｌｄ−ＢＲｅｖｅｒｓｅと
なり、コイルの直列結合の有効インダクタンスが減少す
るため、該有効磁界は急速に減衰し、従って、電機子を
迅速に閉成位置に戻すことができる。
【００２４】本発明は、いくつかの有利な実施例を参照
して開示されているが、記載された実施例に対する多く
の修正及び変更は可能であり、該修正及び変更は、付随
する請求項に定義される本発明の範囲から逸脱すること
はない。従って、本発明は、記載された実施例に限定さ
れないだけでなく、前記請求項の言語及び該請求項に対
応するものによって定義された、完全な範囲を有する。
して開示されているが、記載された実施例に対する多く
の修正及び変更は可能であり、該修正及び変更は、付随
する請求項に定義される本発明の範囲から逸脱すること
はない。従って、本発明は、記載された実施例に限定さ
れないだけでなく、前記請求項の言語及び該請求項に対
応するものによって定義された、完全な範囲を有する。
【図１】図１は、本発明の原理を具体化する燃料噴射器
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明によるデュアルコイル型巻線の
構成の有利な実施例を示す概略図である。
構成の有利な実施例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の有利な実施例によるスマート
電子スイッチの実施例を示す図である。
電子スイッチの実施例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の有利な実施例によるコイル及
びスマート電子スイッチを示す概略図である。
びスマート電子スイッチを示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の有利な実施例による、インジ
ェクタサイクルの開放フェーズ中のコイルの電流及び磁
界を示す。
ェクタサイクルの開放フェーズ中のコイルの電流及び磁
界を示す。
【図６】図６は、本発明の有利な実施例における、イン
ジェクタサイクルの保持フェーズ中のコイルの電流及び
磁界を示す。
ジェクタサイクルの保持フェーズ中のコイルの電流及び
磁界を示す。
１、２、３ 接続点、 １０ 燃料噴射器、 １２ 上
部燃料注入部、 １４ハウジング、 １６ 一次コイ
ル、 １８ 二次コイル、 ２０ 機械的戻しばね手
段、 ２２ 回路構成、 ２４ 下部ノズル部、 ２６
配線ハーネスコネクタ部、 ２８ 電気コネクタ、
３０ シリンダボビン、 ３４ 回路盤、３６ スマー
トスイッチ回路構成要素
部燃料注入部、 １４ハウジング、 １６ 一次コイ
ル、 １８ 二次コイル、 ２０ 機械的戻しばね手
段、 ２２ 回路構成、 ２４ 下部ノズル部、 ２６
配線ハーネスコネクタ部、 ２８ 電気コネクタ、
３０ シリンダボビン、 ３４ 回路盤、３６ スマー
トスイッチ回路構成要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 38/12 Ｈ０１Ｆ 7/16 Ａ 31/00 ５０１Ｃ (72)発明者 ダニー オーレン ライト アメリカ合衆国 ヴァージニア コブス クリーク ピー．オー．ボックス 27 ホ ジンズ ポイント エステーツ 109 Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AA07 AB02 AB05 BA19 CC06 CD28 CE25 CE31 5E048 AB01 AD01
Claims (20)
- 【請求項１】 電機子と、 該電機子を第１の位置にバイアスするための手段と、 第１の方向に巻かれた一次コイルと、 前記一次コイルは付勢されると磁力を発生させ、該磁力
は前記バイアス手段に対抗し、かつ電機子を第１の位置
から第２の位置に向かって移動させ、 二次コイルと、を有する燃料噴射器であって、 前記二次コイルは、前記一次コイルと同軸に位置決めさ
れ、少なくとも一部が逆方向に巻かれた部分を有してお
り、該逆方向とは第１の方向とは反対の第２の方向であ
り、少なくとも一部が逆方向に巻かれた部分によって発
生した磁界は、一次コイルによって発生した磁界の少な
くとも一部を打ち消すことを特徴とする燃料噴射器。 - 【請求項２】 一次コイルと二次コイルとの直列結合の
インダクタンスは、一次コイルと、逆方向に巻かれてい
ない二次コイルとの直列結合のインダクタンスより小さ
く、前記逆方向に巻かれていない二次コイルは、前記二
次コイルと実質的に同一の物理的特徴を有しており、た
だし前記逆方向に巻かれていない二次コイルは、一次コ
イルと全く同じ方向に巻かれている、請求項１記載の燃
料噴射器。 - 【請求項３】 コイルは自動トリガ駆動回路によって付
勢される、請求項２記載の燃料噴射器。 - 【請求項４】 燃料噴射器は液体プロパン用燃料噴射器
である、請求項２記載の燃料噴射器。 - 【請求項５】 燃料噴射器はガソリン用燃料噴射器であ
る、請求項２記載の燃料噴射器。 - 【請求項６】 燃料噴射器はディーゼル燃料噴射器であ
る、請求項２記載の燃料噴射器。 - 【請求項７】 燃料噴射器は圧縮天然ガス用燃料噴射器
である、請求項２記載の燃料噴射器。 - 【請求項８】 少なくとも一部が逆方向に巻かれた部分
は、二次コイル巻線全体の１〜３０％である、請求項２
記載の燃料噴射器。 - 【請求項９】 少なくとも一部が逆方向に巻かれた部分
は、二次コイル巻線全体の３０〜７０％である、請求項
２記載の燃料噴射器。 - 【請求項１０】 少なくとも一部が逆方向に巻かれた部
分は、二次コイル巻線全体の７０〜１００％である、請
求項２記載の燃料噴射器。 - 【請求項１１】 高速閉成時間をデュアルコイル型燃料
噴射器において実現するための方法であって、 一次コイルを第１の方向に巻くステップと、 二次コイルを、少なくとも一部を第２の方向に巻くステ
ップと、 一次コイルと二次コイルとを同軸に一直線に並べるステ
ップと、 可動の電機子をコイル内で位置決めするステップと、 一次コイルに第１の電流を発生させ、相応の第１の磁力
を電機子に発生させるステップと、 電機子を、第１の磁力によって第１の位置から第２の位
置へ移動させるステップと、 第２の電流を一次コイル及び二次コイルに発生させ、相
応の第２の磁力を電機子に発生させるステップと、 ただし、前記ステップでは、第２の方向に巻かれたコイ
ル巻線によって発生した磁界が、第１の方向に巻かれた
コイル巻線によって発生した磁界の少なくとも一部を打
ち消し、 電機子を、第２の磁力によって第２の位置に保持するス
テップと、 電流をコイルから取り除くステップと、 電機子を、機械的ばね手段によって第１の位置に戻すス
テップと、を有する高速閉成時間をデュアルコイル型燃
料噴射器において実現するための方法。 - 【請求項１２】 一次コイルと二次コイルとの直列結合
のインダクタンスは、一次コイルと逆方向に巻かれてい
ない二次コイルとの直列結合のインダクタンスより小さ
く、前記逆方向に巻かれていない二次コイルは、前記二
次コイルと実質的に同一の物理的特徴を有しており、た
だし、前記逆方向に巻かれていない二次コイルは、一次
コイルと全く同じ方向に巻かれている、請求項１１記載
の高速閉成時間をデュアルコイル型燃料噴射器において
実現するための方法。 - 【請求項１３】 コイルは自動トリガ駆動回路によって
付勢される、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 燃料噴射器は液体プロパン用燃料噴射
器である、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 燃料噴射器はガソリン用燃料噴射器で
ある、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１６】 燃料噴射器はディーゼル燃料噴射器で
ある、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１７】 燃料噴射器は圧縮天然ガス用燃料噴射
器である、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１８】 少なくとも一部が逆方向に巻かれた部
分は、二次コイル巻線全体の１〜３０％である、請求項
１２記載の方法。 - 【請求項１９】 少なくとも一部が逆方向に巻かれた部
分は、二次コイル巻線全体の３０〜７０％である、請求
項１２記載の方法。 - 【請求項２０】 少なくとも一部が逆方向に巻かれた部
分は、二次コイル巻線全体の７０乃〜１００％である、
請求項１２記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/538,964 US6392865B1 (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | High-speed dual-coil electromagnetic valve and method |
| US09/538964 | 2000-03-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001349250A true JP2001349250A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=24149182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001103984A Pending JP2001349250A (ja) | 2000-03-31 | 2001-04-02 | 燃料噴射器、及び高速閉成時間をデュアルコイル型燃料噴射器において実現するための方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6392865B1 (ja) |
| EP (1) | EP1138934B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001349250A (ja) |
| DE (1) | DE60105080T2 (ja) |
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| WO2014077103A1 (ja) * | 2012-11-16 | 2014-05-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電磁スイッチ |
| JP2021106244A (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-26 | ダイヤモンド電機株式会社 | 点火装置 |
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| US7596445B2 (en) | 2007-02-26 | 2009-09-29 | Ford Global Technologies, Llc | Method for improving the operation of electrically controlled actuators for an internal combustion engine |
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- 2000-03-31 US US09/538,964 patent/US6392865B1/en not_active Expired - Lifetime
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2001
- 2001-03-29 DE DE60105080T patent/DE60105080T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-29 EP EP01201224A patent/EP1138934B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-02 JP JP2001103984A patent/JP2001349250A/ja active Pending
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