JP2009103050A

JP2009103050A - 電磁駆動装置

Info

Publication number: JP2009103050A
Application number: JP2007275456A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mitsumata; 直樹三俣; Tetsuya Aoki; 哲也青木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-05-14
Also published as: DE102008042801A1

Abstract

【課題】電磁駆動装置の大型化を回避しつつ、応答性の向上を図る。
【解決手段】ステータコア８６のうちアーマチャ８３と対向する面でアーマチャ８３に最も近接している部位の外径をＤｃ、アーマチャ８３のうちステータコア８６と対向する面でステータコア８６に最も近接している部位の外径をＤａとしたとき、Ｄｃ／Ｄａを０．８５〜１に設定した場合、アーマチャ開弁応答時間開が短くなることを見つけ出した。したがって、Ｄｃ／Ｄａを０．８５〜１に設定することにより、ステータコア８６の外径を大きくすることなく、すなわち、減圧弁８の大型化を回避しつつ、コイル９０に通電した際の応答性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気吸引力によりアーマチャを駆動する電磁駆動装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置は、減速時に減圧弁を開弁させて蓄圧器内の高圧燃料を燃料タンクに排出し、蓄圧器内の圧力を目標値まで急速に低下させるようになっている。

そして、近年、減圧弁は制御回路のコストダウンを目的にバッテリ駆動となるなかで高応答の圧力制御性が要求されており、その要求達成のため、本発明者らは新規な電磁駆動装置を備える減圧弁を、特願２００６−１８６６６５にて提案した。

そして、更なる応答性の向上を図るには、一般的にはアーマチャとステータコア間の磁路面積を大きくする、すなわち、アーマチャ外径を大きくすることで対応してきた。しかしながら、その手法では電磁駆動装置の体格が大きくなり商品性が劣るものとなってしまう。因みに、減圧弁に限らず、一般的な電磁弁の電磁駆動装置においても、同様に応答性の向上が望まれている。

本発明は上記点に鑑みて、電磁駆動装置の大型化を回避しつつ、応答性の向上を図ることを目的とする。

本発明は、ステータコア（８６）のうちアーマチャ（８３）と対向する面でアーマチャ（８３）に最も近接している部位の外径をＤｃ、アーマチャ（８３）のうちステータコア（８６）と対向する面でステータコア（８６）に最も近接している部位の外径をＤａとしたとき、Ｄｃ／Ｄａが０．８５〜１であることを特徴とする。

本発明者は、コイル（９０）に通電した際の応答性向上の観点から、アーマチャ（８３）とステータコア（８６）間に最適な外径比（Ｄｃ／Ｄａ）が存在することをみつけだした。そして、外径比をその最適な外径比に設定することにより、ステータコア外径を大きくすることなく、すなわち、電磁駆動装置の大型化を回避しつつ、コイル（９０）に通電した際の応答性を向上させることができる。

この場合、ステータコア（８６）のうちアーマチャ（８３）に対向する面の全域をフラットにすることができる。

このようにすれば、ステータコア（８６）のうちアーマチャ（８３）に対向する面の外周側に面取り部がある場合と比較して、面取り部からの磁束洩れが防止できるため、コイル（９０）に通電した際の応答性をさらに向上させることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電磁駆動装置を備える蓄圧式燃料噴射装置の全体構成を示す図である。

図１に示すように、燃料噴射システムは、高圧燃料が蓄圧される蓄圧器１を備え、この蓄圧器１には図示しない内燃機関（より詳細には、ディーゼルエンジン）の各気筒毎に設けられるインジェクタ２が接続されている。インジェクタ２は、図示しない電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）によって制御されて、所定の時期に所定の期間開弁して、蓄圧器１から供給される高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する。

蓄圧器１に蓄圧される高圧燃料は、燃料供給手段から供給される。この燃料供給手段は、燃料を加圧して蓄圧器１に吐出する高圧ポンプ３、燃料タンク４から吸入した燃料を高圧ポンプ３へ供給する低圧ポンプ５、および、この低圧ポンプ５から高圧ポンプ３へ供給される燃料の流量を調整する吸入調量弁６を備えている。高圧ポンプ３は、吸入調量弁６にて燃料の吸入量が調整されることにより燃料の吐出量が調整される形式のポンプである。

蓄圧器１は、リークパイプ７を介して燃料タンク４に接続されている。また、蓄圧器１における長手方向の一端側には、蓄圧器１内部からリークパイプ７に至る排出流路を開閉する減圧弁８が装着されている。減圧弁８は、ＥＣＵによって内燃機関の運転状態に応じて制御され、開弁時に蓄圧器１内の高圧燃料を排出流路を介して燃料タンク４に戻すことにより、蓄圧器１の圧力を目標値まで低減するものである。

ＥＣＵは、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。ＥＣＵには、蓄圧器１内の圧力を検出する燃料圧センサ９からの信号が入力されるとともに、各種センサからエンジン回転数、アクセル開度等の種々の情報が随時入力され、ＥＣＵは、それらの情報に基づいて、インジェクタ２、吸入調量弁６、および減圧弁８の作動を制御する。

次に、減圧弁８について図２に基づいて説明する。図２は図１の減圧弁８の構成を示す断面図である。

減圧弁８は、蓄圧器１（図１参照）に締結される磁性体金属製の筒状のバルブボデー８０を備えている。このバルブボデー８０には、筒状の第１筒部８００と、第１筒部８００よりも径が大きい筒状の第２筒部８０１とが、軸方向に連続して形成されている。そして、第１筒部８００内には、球状のボール弁８１、円柱状の弁棒８２、および円柱状のアーマチャ８３が収納されている。また、第１筒部８００内には、弁棒８２を摺動自在に支持する円筒状のガイド８４が挿入されている。なお、アーマチャ８３は磁性体金属よりなり、弁棒８２とアーマチャ８３は、圧入もしくは溶接により接合されている。

第１筒部８００の端部には、バルブシート８５がかしめまたは圧入により固定されている。このバルブシート８５にはテーパ状のシート面８５０が形成されており、このシート面８５０と弁棒８２との間に、シート面８５０と接離するボール弁８１が配置されている。

第２筒部８０１内には、磁性体金属（例えば、３ＬＳＳ）製のステータコア８６がアーマチャ８３と対向して配置されている。そして、バルブボデー８０とステータコア８６は、非磁性金属（例えば、ＳＵＳ３０３）製の環状の接合部材８７にて接合されている。具体的には、バルブボデー８０と接合部材８７は、溶接またはろう付け等で気密的に接合され、ステータコア８６と接合部材８７も、溶接またはろう付け等で気密的に接合されている。

ステータコア８６は、スプリング収納穴８６０を有する有底円筒状であり、スプリング収納穴８６０内にはスプリング８８およびスプリングシート８９が配置されている。そして、スプリング８８により、ボール弁８１、弁棒８２、およびアーマチャ８３がバルブシート８５側に付勢されている。また、アーマチャ８３がステータコア８６側に吸引された際には、弁棒８２がスプリングシート８９に当接することにより、弁棒８２およびアーマチャ８３のステータコア８６側への移動範囲が規制される。

第２筒部８０１内で且つステータコア８６の外周側には、通電時に磁界を形成する円筒状のコイル９０が配置されている。また、第２筒部８０１の端部には、磁性体製のプレート９１が設けられている。なお、アーマチャ８３、ステータコア８６、およびコイル９０は、本発明の電磁駆動装置の主要部を構成する。

アーマチャ８３とガイド８４との間に形成された第１空間９２は、バルブシート８５に形成された貫通穴８５１によって蓄圧器１の内部に接続されている。また、第１空間９２は、ガイド８４に形成された貫通穴８４０、第１筒部８００に形成された貫通穴８００ａ、および蓄圧器１の貫通穴（図示せず）を介して、リークパイプ７（図１参照）に接続されている。

ガイド８４とバルブシート８５とによって区画形成された第２空間９３は、第１筒部８００とガイド８４との隙間を介して第１空間９２と連通している。スプリング収納穴８６０と第２空間９３は、スプリングシート８９に形成された溝８９０、および弁棒８２に形成された連通穴８２０を介して連通している。

ガイド８４とバルブシート８５との間に配置された第１シム９４により、コイル９０への通電が断たれているときの、アーマチャ８３とステータコア８６との間のエアギャップが調整されるようになっている。

ステータコア８６とスプリングシート８９との間に配置された第２シム９５により、コイル９０に通電されてアーマチャ８３がステータコア８６側に吸引されているときの、アーマチャ８３とステータコア８６との間のエアギャップが調整されるようになっている。

スプリング８８とスプリングシート８９との間に配置された第３シム９６により、スプリング８８のセット荷重が調整されるようになっている。

上記構成になる蓄圧式燃料噴射装置は、内燃機関の減速時以外は、減圧弁８のコイル９０への通電が断たれており、スプリング８８によってボール弁８１、弁棒８２、およびアーマチャ８３がバルブシート８５側に付勢され、ボール弁８１がバルブシート８５のシート面８５０に当接して貫通穴８５１が閉じられる。

一方、アクセルペダルの踏み込み量が急激に減少した場合、すなわち内燃機関の減速時には、ＥＣＵが減圧弁８を開弁させ、これにより、蓄圧器１内の高圧燃料を燃料タンク４に排出し、蓄圧器１内の圧力を目標値まで急速に低下させる。

具体的には、コイル９０に通電されてステータコア８６とアーマチャ８３との間に吸引力が発生することにより、スプリング８８のばね力に抗して弁棒８２およびアーマチャ８３がステータコア８６側に向かって変位する。そして、蓄圧器１内の高圧燃料の圧力によりボール弁８１が押されて、ボール弁８１がバルブシート８５のシート面８５０から離れ、バルブシート８５の貫通穴８５１が開かれる。これにより、蓄圧器１内の高圧燃料が、バルブシート８５の貫通穴８５１、ガイド８４の貫通穴８４０、バルブボデー８０の貫通穴８００ａ、蓄圧器１の貫通穴、およびリークパイプ７を介して燃料タンク４に排出される。

ここで、ステータコア８６のうちアーマチャ８３と対向する面でアーマチャ８３に最も近接している部位の外径（以下、コア外径という）をＤｃ、アーマチャ８３のうちステータコア８６と対向する面でステータコア８６に最も近接している部位の外径（以下、アーマチャ外径という）をＤａ、Ｄｃ／Ｄａを外径比とする。そして、外径比を適宜に設定することにより、アーマチャ開弁応答時間を短縮できることを見いだした。

なお、図３に示すように、ステータコア８６のうちアーマチャ８３と対向する面の外周側に面取り部８６１がある場合は、面取り部８６１を除いた部位がアーマチャ８３に最も近接している部位となるため、面取り部８６１を除いた部位がコア外径Ｄｃである。同様に、アーマチャ８３のうちステータコア８６と対向する面の外周側に面取り部がある場合は、面取り部を除いた部位がアーマチャ外径Ｄａである。また、アーマチャ開弁応答時間は、コイル９０への通電開始から、アーマチャ８３が全開弁する（すなわち、弁棒８２がスプリングシート８９に当たる）までの時間である。

図４は、外径比をパラメータとして、本実施形態の減圧弁８のアーマチャ開弁応答時間を評価した結果を示すものである。図４に示すように、外径比を０．８５〜１に設定した場合、アーマチャ開弁応答時間開が短くなる。したがって、外径比を０．８５〜１に設定することにより、ステータコア８６の外径を大きくすることなく、すなわち、減圧弁８の大型化を回避しつつ、コイル９０に通電した際の応答性を向上させることができる。

なお、ステータコア８６のうちアーマチャ８３に対向する面の全域をフラットにすることにより、すなわち、図３に示すような面取り部８６１をなくすことにより、面取り部からの磁束洩れが防止できるため、コイル９０に通電した際の応答性をさらに向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電磁駆動装置を備える蓄圧式燃料噴射装置の全体構成を示す図である。図１の減圧弁８の構成を示す断面図である。図２のステータコア８６の要部を示す断面図である。図２の減圧弁８の応答性を評価した結果を示す図である。

符号の説明

８３…アーマチャ、８６…ステータコア、９０…コイル。

Claims

通電時に磁界を形成する筒状のコイル（９０）と、前記コイル（９０）内に収納されて磁気回路を形成するステータコア（８６）と、磁気吸引力により前記ステータコア（８６）側に吸引されるアーマチャ（８３）とを備え、
前記ステータコア（８６）のうち前記アーマチャ（８３）と対向する面で前記アーマチャ（８３）に最も近接している部位の外径をＤｃ、前記アーマチャ（８３）のうち前記ステータコア（８６）と対向する面で前記ステータコア（８６）に最も近接している部位の外径をＤａとしたとき、Ｄｃ／Ｄａが０．８５〜１であることを特徴とする電磁駆動装置。
前記ステータコア（８６）のうち前記アーマチャ（８３）に対向する面の全域がフラットであることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。