JP2010223084A - 電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁駆動装置の応答性を簡単な電気回路の追加により向上させ、例えば燃料噴射弁１先端の噴射孔１２の開閉の応答性を高める。
【解決手段】燃料噴射弁１上部の電磁弁２の電磁コイル３２の励磁によって、アーマチャ３０を復帰用バネ力に抗して吸引するものにおいて、電磁コイル３２と対向する位置に誘導コイル５６を設け、電磁コイル３２の励磁時に磁束の一部が誘導コイル５６と鎖交するようにして、誘導コイル５６の誘起起電力によりコンデンサ６０を充電する。この充電電流で誘導コイル５６がアーマチャ３０に誘起する磁極と反発する磁極を発生して、アーマチャ３０を電磁コイル３２方向に駆動するのを助勢する。また、電磁コイル３２の消勢時に、コンデンサ６０の放電電流で誘導コイル５６が復帰用バネ力を助勢する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁コイルの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ものである。特に、ディーゼルエンジン内に燃料を噴射する燃料噴射弁内の燃料噴射制御用の電磁弁に使用して有益である。

近年、地球温暖化が深刻化する中、ＣＯ２排出量の少ないディーゼルエンジンが着目されている。一方、ディーゼルエンジンは、ＰＭ（粒子状物質）、ＮＯｘ等の有害物質の排出量が多く、それら排出量の規制は年々厳しくなっている。

対策として、ディーゼルエンジンでは、高圧燃料噴射による燃料の微粒化、噴射特性の高精度化、多段噴射化、排気再循環技術（ＥＧＲ）、及び尿素触媒還元システムの開発が進んでいる。

ディーゼルエンジンの燃料効率向上のための噴射特性の高精度化は検討されているが、燃料噴射時の背圧に対する噴射特性の依存性が大きく、噴射特性の高精度化は、未だ達成できていない。

これまでのディーゼルエンジンの燃料噴射弁において、特許文献１等に示される構造が公知である。この特許文献１等に開示された燃料噴射弁は、電磁弁の電磁力に関連して、燃料噴射弁の先端の噴射孔を開弁し、電磁弁の通電を終了した後、バネ力により上記噴射孔の閉弁を行っている。

具体的には、電磁弁のアーマチャのバネ力による下降により、圧力制御室と燃料の排出通路との連通を遮断して、圧力制御室内の燃料圧を高くし、一方、アーマチャの電磁コイルによる吸引により、アーマチャを上昇させて、圧力制御室と燃料の排出通路とを連通させて、圧力制御室内の燃料圧を低くしている。

また、上記圧力制御室内の圧力で、コマンドピストンならびにニードルを上下させ、燃料噴射弁先端の噴射孔の開閉を行っている。この噴射孔の開閉の応答性は、電磁弁のアーマチャの応答性に依存している。

特開２００２−１４７３１０号公報

噴射特性の高精度化の実現には、上記特許文献１等に示される構造において、アーマチャの応答性を高め、これによって燃料噴射弁先端の噴射孔の開閉の応答性を高める必要がある。このためには、電磁弁を駆動する駆動電流を大きくすることと、スプリング荷重を大きくすることが効果的だが、駆動電流を大きくするには制約があり、アーマチャの応答性は、これ以上向上させることが困難であるという問題がある。従って、上記電磁弁のような電磁駆動装置の応答性を向上させる新たな工夫が求められている。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、電磁駆動装置の応答性を簡単な電気回路の追加により向上させることにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、電磁コイル（３２）の励磁によってアーマチャ（３０）をバネ部材（３１）のバネ力に抗して吸引し、電磁コイル（３２）の非励磁によってバネ力でアーマチャ（３０）を元の位置に復帰させる電磁駆動装置において、アーマチャ（３０）を挟んで電磁コイル（３２）と対向する位置に誘導コイル（５６）を設け、電磁コイル（３２）の励磁時に電磁コイル（３２）からの磁束がアーマチャ（３０）を通るようにアーマチャ（３０）を磁路内に配置すると共に、磁束の一部が誘導コイル（５６）と鎖交するように誘導コイル（５６）を磁路内に配置し、誘導コイル（５６）の誘起起電力による充電電流で充電されるコンデンサ（６０）を設け、充電電流で誘導コイル（５６）がアーマチャ（３０）に誘起する磁極と反発する磁極を発生してアーマチャ（３０）を電磁コイル（３２）方向に駆動することを特徴としている。

この発明によれば、電磁コイル（３２）が励磁されアーマチャ（３０）に磁束が流れて該アーマチャ（３０）を電磁コイル（３２）側に吸引するときに、誘導コイル（５６）に電流が流れてコンデンサ（６０）を充電する。この充電電流によって誘導コイル（５６）に発生する磁極がアーマチャ（３０）に誘起する磁極と反発してアーマチャ（３０）を電磁コイル（３２）方向に駆動するから、アーマチャ（３０）の吸引速度が向上する。

請求項２に記載の発明では、電磁コイル（３２）の非励磁によってバネ部材（３１）のバネ力でアーマチャ（３０）が元の位置に復帰するときに、誘導コイル（５６）に放電するコンデンサ（６０）の電流によって、誘導コイル（５６）に発生する磁極がアーマチャ（３０）に誘起する磁極と吸引し合って、アーマチャ（３０）を誘導コイル（５６）方向に駆動することを特徴としている。

この発明によれば、誘導コイル（５６）に放電するコンデンサ（６０）の電流によって、誘導コイル（５６）に発生する磁極が、アーマチャ（３０）に誘起する磁極と吸引し合って、アーマチャ（３０）を誘導コイル（５６）方向に駆動するから、アーマチャ（３０）のバネ力による復帰速度も向上する。

請求項３に記載の発明では、誘導コイル（５６）とコンデンサ（６０）の間に充電または放電の時定数を調整する調整用抵抗（１００）が設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、調整用抵抗（１００）の抵抗値を調整することで、コンデンサ（６０）の充電または放電の時定数を調整できるから、アーマチャ（３０）の吸引及び復帰の速度に合致したコンデンサ（６０）の充電または放電の時定数を選定出来る。

請求項４に記載の発明では、電磁駆動装置は、燃料噴射弁（１）内に設けられた燃料噴射制御用の電磁弁（２）からなり、電磁コイル（３２）、バネ部材（３１）、誘導コイル（５６）及びコンデンサ（６０）は、燃料噴射弁（１）の電磁弁（２）内に収納され、アーマチャ（３０）は、電磁コイル（３２）に吸引されたときに、燃料を噴射するように燃料噴射弁（１）における弁体を開弁し、かつ、電磁コイル（３２）が消勢してアーマチャ（３０）がバネ部材（３１）のバネ力により移動するときに、燃料噴射弁（１）における弁体を閉弁することを特徴としている。

この発明によれば、電磁コイル（３２）の励磁により誘導コイル（５６）に誘導された磁界により、燃料噴射弁（１）の開弁を加速できる。かつ、この電磁コイル（３２）の励磁により、誘導コイル（５６）を介して、コンデンサ（６０）に電力を蓄積する。一方、電磁コイル（３２）の消勢時には、コンデンサ（６０）に蓄積された電力により誘導コイル（５６）に磁界を発生させ、燃料噴射弁（１）の閉弁を加速させることが出来る。これにより燃料噴射弁（１）の開弁及び閉弁の応答性を向上することが出来る。

請求項５に記載の発明では、電磁弁（２）は、該電磁弁（２）を包むハウジング（６３、３３及び４）と、該ハウジング（６３、３３及び４）内に電気信号を供給するターミナル（５０）と、該ターミナル（５０）から電磁コイル（３２）に給電する給電配線部（５１）と、電磁コイル（３２）と、該電磁コイル（３２）の外周に設けられた外周側コア（５２ａ）と、電磁コイル（３２）の内周側に設けられた内周側コア（５２ｂ）と、給電配線部（５１）が貫通するハウジング（６３、３３及び４）内の上部ハウジング（６３）と、電磁コイル（３２）に対向するアーマチャ（３０）と、上部ハウジング（６３）に一端が保持され、他端がアーマチャ（３０）に連結されたバネ部材（３１）と、該バネ部材（３１）によってアーマチャ（３０）が押し付けられ、中央にアーマチャ（３０）の摺動部（３０ａ）が貫通しているバルブボデー（５５）と、該バルブボデー（５５）内に設けられ、電磁コイル（３２）の磁束と鎖交する誘導コイル（５６）と、バルブボデー（５５）内に設けられ、誘導コイル（５６）に並列に接続されたコンデンサ（６０）から成ることを特徴としている。

この発明によれば、燃料噴射弁（１）のハウジング（６３、３３及び４）内に電磁弁（２）の各部品をコンパクトに収納することが出来る。

請求項６に記載の発明では、コンデンサ（６０）は誘導コイル（５６）の反アーマチャ（３０）側に設けられた誘導側コア（５７）内の空間（５８）内に収納されていることを特徴としている。

この発明によれば、電磁コイル（３２）と誘導コイル（５６）間の配線の距離を小さくすることが出来る。

請求項７に記載の発明では、コンデンサ（６０）と誘導コイル（５６）との間の誘導側コア（５７）内に、コンデンサ（６０）と誘導コイル（５６）との間の配線が設けられた磁気抵抗の大きいギャップ（５７ｃ）、及び該ギャップに対向した突起部（５７ａ及び５７ｂ）が存在し、該突起部（５７ａ及び５７ｂ）からギャップに磁束を流し、突起部（５７ａ及び５７ｂ）によって誘導コイル（５６）の磁束が流れ易くされていることを特徴としている。

この発明によれば、突起部（５７ａ及び５７ｂ）によって磁気抵抗の大きいギャップ（５７ｃ）を小さく出来るから、コンデンサ（６０）によって誘導コイル（５６）の磁束の流れを阻害しないようにすることが出来る。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、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一例である。

本発明の電磁駆動装置の一実施形態と成る燃料噴射弁の縦断面図である。 上記実施形態における燃料噴射弁の電磁弁部分の拡大断面図である。 上記実施形態における電磁弁内の電磁コイルの磁束の流れを説明する模式構成図である。 上記実施形態における電磁弁開弁時に電磁コイルが通電されたときの作動を説明する説明図である。 上記実施形態における電磁弁開弁時における誘導コイルの作用を説明する説明図である。 上記実施形態における電磁コイルの駆動パルス電圧がオフしたときの状態を説明する説明図である 上記実施形態における電磁弁閉弁時における誘導コイルの作用を説明する説明図である。 上記実施形態における電磁弁の閉弁が完了したときの状態を説明する説明図である。 上記実施形態における誘導コイルとコンデンサの接続状態を示す電気接続図である。

（一実施形態）
以下、本発明の電磁駆動装置を燃料噴射弁内の電磁弁に応用した実施形態について説明する。この燃料噴射弁は、ディーゼル機関用燃料噴射システムとしてのコモンレール式燃料噴射装置に適用して、具体化したものである。

図１は、上記燃料噴射弁１の縦断面図、図２は図１の電磁弁２部分の拡大断面図である。図１に示すように、燃料噴射弁１は、ノズル部３と、電磁弁２のハウジングを成すノズルホルダ４と、コマンドピストン５と、圧力制御室６を含んで構成されている。

なお、ノズル部３は、下部リテーニングナット７によりノズルホルダ４の下部に結合されている。この燃料噴射弁１は、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射するものである。

ノズル部３は、ノズルボデー８と、ニードル９とを含んで構成されている。ニードル９は、上記ノズルボデー８の内部に軸方向に往復摺動可能に組み付けられている。

ノズルボデー８は、有底の略中空円筒状体であって、内部に案内孔１０、弁座１１、及び噴射孔１２が形成されている。

弁座１１は、円錐台面を有し、この弁座１１にニードル９の当接部が当接および離間可能に配置されている。燃料溜り室１３は、ノズルボデー８の案内孔１０を形成する内壁中途部に存在し、環状の凹部から成る。この燃料溜り室１３には、高圧燃料が供給される燃料供給孔１４が接続されている。

ニードル９は、中実円柱状形状で、大径円柱部９ａ及び小径円柱部９ｂを含んで構成されている。大径円柱部９ａは、外形が略同一径で形成され、所定の隙間を介して案内孔１０に遊嵌されている。そのため、大径円柱部９ａは、軸方向に往復移動することが可能である。小径円柱部９ｂと案内孔１０の内壁との隙間が燃料通路になる。

大径円柱部９ａと小径円柱部９ｂのテーパ状の連結部は、受圧部を構成する。受圧部は、燃料溜り室内１３に存在する。この燃料溜り室１３に導かれた高圧燃料によって、上記当接部が、弁座１１から離座する方向、つまりニードル９を開弁させる方向に押圧される。

ノズルホルダ４には、コマンドピストン５を挿入するシリンダ１５、コモンレールから供給された高圧燃料をノズル部３の燃料供給孔１４側へ導く第１燃料通路１６とオリフィスプレート１７側へ導く第２燃料通路１８、及び高圧燃料を低圧側へ排出する排出通路１９等が形成されている。

シリンダ１５と挿通部２０の間の空間２１は、排出通路１９に連通する排出口２２に連通している。また、上記空間２１は、ニードル９の背圧空間を形成しており、リターン燃料つまり燃料タンク側の燃料に接続されている。

コマンドピストン５は、ノズルホルダ４のシリンダ１５に摺動自在に挿入され、同じくシリンダ１５に挿入された規制部材２２を介してニードル９に連接されている。

規制部材２２は、コマンドピストン５とニードル９（詳しくは、ニードル９の上端の大径円柱部９ａのピン）との間に介在している。そして規制部材２２の周囲に配設されたスプリング２５に付勢されてニードル９を閉弁方向（図１の下方）へ押圧している。規制部材２２は略円筒状に形成されており、下端部に形成された図示されない有底孔には、上記大径円柱部９ａのピンが挿入されている。

規制部材２２は、コマンドピストン５とニードル９と協働して移動可能である。燃料噴射弁１の作動状態において、圧力制御室６内に所定の圧力の駆動力が発生し、その駆動力によりコマンドピストン５を介してニードル９をノズルボデー８先端に押し付ける。

オリフィスプレート１７は、シリンダ１５の上端が開口するノズルホルダ４の端面上に配置され、シリンダ１５と連通する圧力制御室６が形成されている。このオリフィスプレート１７には、圧力制御室６の上流側と下流側とにそれぞれオリフィス（入口側オリフィスと出口側オリフィス）が設けられ、出口側オリフィスの方が入口側オリフィスより流路径（内径）が大きく設定されている。なお、圧力制御室６の上端部が出口側オリフィスに相当する。

入口側オリフィスは、オリフィスプレート１７に形成され、圧力制御室６と第２燃料通路１８の間に設けられている。この入口側オリフィスのオリフィス開口が圧力制御室６の内周面（テーパ面）に開口している。出口側オリフィスは、上述のように圧力制御室６の上方に形成され、電磁弁２を介して排出通路１９と連通可能に設けられている。圧力制御室６には、ノズルホルダ４に設けられた第２燃料通路１８が連通しており、この第２燃料通路１８を介して高圧燃料が供給される。電磁弁２は、上記出口側オリフィスと排出通路１９との間を断続する。

電磁弁２には上記出口側オリフィスと排出通路１９との間を断続する部材となるアーマチャ３０と、このアーマチャ３０を閉弁方向（図２の下方）へ付勢するバネ部材となるスプリング３１、及びアーマチャ３０を開弁方向へ駆動する電磁コイル３２等を内蔵する。そして、電磁弁２は、ノズルホルダ４の上部に、オリフィスプレート１７を介して組付けられ、電磁弁２のハウジングを成す上部リテーニングナット３３により結合されている。

アーマチャ３０は、摺動部３０ａを有し、電磁コイル３２が通電されると、スプリング３１の付勢力に抗して図１の上方へ吸引されて、上記オリフィスプレート１７内の出口側オリフィスを開く。また、電磁コイル３２への通電が停止すると、スプリング３１の付勢力により押し戻されて上記出口側オリフィスを閉じる。

なお、ここで、圧力制御室６と電磁弁２は、コマンドピストン５を駆動する圧力発生源であって、コマンドピストン５を介してニードル９の当接部を弁座１１に着座させる。

次に、上記構成を有する燃料噴射弁１の作動を説明する。図示されないコモンレールから燃料噴射弁１に供給される高圧燃料は、図１の第１燃料通路１６を介してノズル部３の燃料供給孔１４側に導かれる。また、上記燃料噴射弁１に供給される高圧燃料は、第２燃料通路１８を介して圧力制御室６に導かれる。

このとき、電磁弁２が閉弁状態（図２のアーマチャ３０が出口側オリフィスを閉じている状態）であると、圧力制御室６に導入された高圧燃料の圧力がコマンドピストン５及びニードル９に作用し、スプリング２５を軸方向に縮小させて、ニードル９を閉弁方向へ付勢する。

一方、ノズル部３の燃料供給孔１４に導入された高圧燃料は、燃料溜り室１３に導入され、ニードル９の受圧面に作用してニードル９を開弁方向へ付勢している。なお、電磁弁２が閉弁状態では、ニードル９を閉弁方向に付勢する力が開弁方向に付勢する力を上回っているため、ニードル９がリフトすることはなく、ニードル９は、弁座１１に着座している。従って噴射孔１２を閉じているので、燃料は噴射されない。

電磁弁２の電磁コイル３２が通電されて開弁する（アーマチャ３０が出口側オリフィスを開く）と、出口側オリフィスがノズルホルダ４に設けられた排出通路１９と連通するため、圧力制御室６の燃料が出口側オリフィスを通って排出通路１９より排出される。なお、電磁弁２が開弁しても、高圧燃料は引き続き入口側オリフィスを通って圧力制御室６に補給され続けるが、入口側オリフィスより出口側オリフィスの方が、流路径が大きいので、コマンドピストン５に作用する圧力制御室６の燃料圧力は低下する。

その結果、圧力制御室６の燃料圧力と、ニードル９を開弁方向へ押し上げる力と、ニードル９を閉弁方向に押し下げるスプリング２５の力とのバランスが崩れ、ニードル９を開弁方向に付勢する力が閉弁方向に付勢する力を上回った時点でニードル９が弁座１１から離座する。そして、ニードル９がリフトして噴射孔１２を開くことにより燃料が噴射される。なお、リフト量は、当接部が弁座１１から離間した隙間量に相当する。

その後、電磁弁２内の電磁コイル３２への通電停止により、アーマチャ３０が下降して、出口側オリフィスを閉じると、再び圧力制御室６の燃料圧力が上昇し、ニードル９を閉弁方向に付勢する力が開弁方向に付勢する力を上回った時点で、ニードル９が押し下げられて着座し、噴射孔１２を閉じることにより、噴射が終了する。

図２は図１に示した電磁弁２部分の拡大図である。以下、これについて説明する。電磁弁２には上記出口側オリフィスと排出通路１９（図１）との間を断続する部材となるアーマチャ３０と、このアーマチャ３０を閉弁方向（図２の下方）へ付勢するスプリング３１、及びアーマチャ３０を開弁方向へ駆動する電磁コイル３２等を内蔵する。そして、電磁弁２は、ノズルホルダ４の上部に、オリフィスプレート１７を介して組付けられ、上部リテーニングナット３３によりノズルホルダ４に結合されている。

アーマチャ３０は、電磁コイル３２が通電されると、スプリング３１の付勢力に抗して図２上方へ吸引されて、上記オリフィスプレート１７内の出口側オリフィスを開く。また、電磁コイル３２への通電が停止すると、スプリング３１の付勢力により押し戻されて上記出口側オリフィスを閉じる。

電磁コイル３２はエポキシ樹脂のスプールにコイルが巻回されたものであり、ターミナル５０から、カバー６４及び電磁弁２のハウジングを成す上部ハウジング６３内を貫通する給電配線部を成す内部配線５１を介して、電磁弁駆動用の駆動パルスが印加される。ステータ５２は、電磁コイル３２から発生した磁束の通路を成す略円柱状に形成され、外周側コア５２ａと内周側コア５２ｂから構成されている。

ステータ５２の中央には縦穴５３が設けられ、この縦穴５３内部に筒状のストッパ５３ａを介してスプリング３１が収納されている。このスプリング３１は、縦穴の上部と断面Ｔ字状のアーマチャ３０の上部との間に設けられ、アーマチャ３０を下方に付勢している。

このため、電磁コイル３２に駆動パルスが印加されていない消勢時には、図２のように、アーマチャ３０は、バルブボデー５５内の誘導コイル５６側の誘導側コア５７側に当接している。誘導コイル５６の下部のリング状の空間５８内には、コンデンサ６０が配設され、このコンデンサ６０は、誘導コイル５６に接続されている。また、空間５８の出入口は、エポキシ樹脂の充填剤６１及び６２で密封されている。なお、上記誘導コイル５６は、アーマチャ３０を挟んで電磁コイル３２と対向する位置に設けられている。

また、誘導側コア５７内に磁気抵抗の大きいギャップ５７ｃに対向する突起部５７ａ及び５７ｂが設けられ、この突起部５７ａと突起部５７ｂの間に、コンデンサ６０と誘導コイル５６との間の配線が設けられている。また、対向する突起部５７ａ及び５７ｂによって、磁気抵抗の大きなギャップ５７ｃの幅が極力小さくされることで、誘導コイル５６の磁束が流れ易くされている。

以下、電磁弁２の作動について説明する。なお、詳細は後述するが、作動の概要は、以下のとおりである。電磁弁２の開弁時は、電磁コイル３２に駆動パルス電圧が印加されて通電されることにより、電磁コイル３２内に発生した磁界の影響を受けて、アーマチャ３０は、電磁コイル３２の端面７０へと上昇し始める。次に、誘導コイル５６の誘起起電力による磁界の影響を受けて、アーマチャ３０の上昇速度は加速される。

この誘起起電力によって、コンデンサ６０に充電電流が流れており、該コンデンサ６０に電力が蓄積されている。

電磁弁２の閉弁時は、駆動パルス電圧がオフし、電磁コイル３２の電流が少なくなり、電磁コイル３２内の磁界が少なくなったときである。この時、アーマチャ３０は、スプリング３１のバネ力により、バルブボデー５５側に下降する。同時に、電磁コイル３２の磁束の減少により誘導コイル５６には、逆向きの誘起起電力が生じる。

この誘起起電力によって、コンデンサ６０の放電電流が流れる。この放電電流によって、磁界が発生し、この磁界の影響を受けて、アーマチャ３０の下降速度が加速される。

以下、更に詳しく、図３乃至図８を用いて説明する。図３は、電磁弁２内の電磁コイル３２における磁束の流れを説明する模式構成図である。図３において、電磁弁２の開弁時は、電磁コイル３２に駆動パルス電圧が印加されて通電される。この駆動パルス電圧には、種々の波形が採用できるが、ここでは説明の便宜上、矩形パルスであるとして、以下に説明する。

駆動パルス電圧が印加されると、電磁コイル３２には、インダクタンスの影響を受けて徐々に大きくなる電流が流れる。これにより電磁コイル３２内に発生した磁束部分８０の影響を受けて、アーマチャ３０が上昇し始める。同時に、電磁コイル３２の磁束部分８１と鎖交する誘導コイル５６には、磁束部分８１の増加につれて、この磁束部分８１を打ち消そうとする誘起起電力が生じる。

この誘起起電力によって、コンデンサ６０に充電電流が流れ、該コンデンサ６０に電力が蓄積されるとともに、誘導コイル５６も磁束部分８１を打ち消そうとする磁束が流れて、誘導コイル５６に磁極が発生し、アーマチャ３０の上昇をアシスト（助勢）する。

電磁弁２の閉弁時は、駆動パルス電圧がオフし、電磁コイル３２の電流が徐々に減少し、電磁コイル３２からの磁束部分８０が減少していく。この結果、ついにはアーマチャ３０は、スプリング３１のバネ力により、下降を開始する。

同時に、電磁コイル３２の磁束部分８１も減少していく。この減少の過程で、磁束部分８１の減少を阻止する方向の逆向きの誘起起電力が誘導コイル５６に発生し、コンデンサ６０が放電し、誘導コイル５６の磁極が反転する。そのために、アーマチャ３０の下降がアシストされる。

以下、更に、図４乃至図８を用いて説明する。図４は、電磁弁２の開弁時に電磁コイル３２が通電されたときの作動を説明する説明図である。この図４において、電磁弁２の開弁時は、電磁コイル３２に駆動パルス電圧が印加されて通電される。

これにより、電磁コイル３２内に磁界が発生する。この磁界の影響を受けてアーマチャ３０の上にＳ極が発生し、下にＮ極が誘起する。これにより、電磁コイル３２の磁極のＮ極とアーマチャ３０の分極された磁極（アーマチャ３０に誘起された磁極）であるＳ極とが、吸引力９１のように吸引し合って、アーマチャ３０が上昇し始め、電磁弁２が開弁を開始する。なお、このときに誘導コイル５６にも電流が流れて磁極が発生しているが、図４では図示を省略している。

図５は、電磁弁２が開弁を開始したときにおける誘導コイル５６の作用を説明する説明図である。図５において、電磁弁２が開弁を開始したときに、電磁コイル３２の磁束部分８１（図３）と鎖交している誘導コイル５６には、磁束部分８１の増加につれて、この磁束部分８１を打ち消そうとする磁界が発生する。

この発生した磁界の磁極であるＮ極とアーマチャ３０の分極した磁極であるＮ極とが反発し、電磁弁開弁アシスト力９３が発生する。このように、誘導コイル５６の磁界の影響を受けて、アーマチャ３０の上昇速度は加速される。

次に、図６は、電磁コイル３２の駆動パルス電圧がオフし、駆動電流が減少する直前の状態を説明する説明図である。この図６において、電磁コイル３２の駆動パルス電圧がオフし、この図６以後から、駆動電流が減少し始めて、アーマチャ３０の磁気分極が減少していく。これによって、スプリング３１のバネ力９６の方が、電磁コイル３２におけるアーマチャ３０の吸引力より強くなる。このため、アーマチャ３０が下降を開始し、電磁弁２の閉弁が開始される。なお、図６において、電磁コイル３２とアーマチャ３０の磁極は省略して図示している。

図７は、電磁弁２の閉弁が開始されたときの誘導コイル５６の作用を説明する説明図である。電磁弁２の閉弁が開始されたとき、誘導コイル５６内には、電磁コイル３２の磁束部分８１（図３）の減少を阻止する方向の逆向きの誘起起電力が発生する。

それにより、コンデンサ６０内に蓄積されていた電力で、放電電流が誘導コイル５６に流れ、誘導コイル５６に磁界が発生する。そして、図７のように、この発生した磁界で、アーマチャ３０に磁気分極が生じ、Ｎ極とＳ極が吸引し合って、電磁弁閉弁アシスト力９７が、図７の下方向に発生する。

次に、図８は、放電の進行によりコンデンサ６０内からの放電電流が実質的にゼロとなったときの状態を説明する説明図である。このように、コンデンサ６０の放電電流が実質的にゼロとなると、上記電磁弁閉弁アシスト力９７（図７）が消滅する。これにより、図８のように電磁弁閉弁動作が完了する。以下、再び、駆動パルスが電磁コイル３２に印加されると、上述の図４からの作動を繰り返す。

図９は、誘導コイル５６とコンデンサ６０の接続状態を示している。１００は、時定数調整用の調整用抵抗であり、コンデンサ６０と同じく、図２のバルブボデー５５の誘導コイル５６の下部のリング状の空間５８内に配設されている。これにより、コンデンサ６０の充放電の時定数を調整できるから、アーマチャ３０の吸引及び復帰の速度に合致したコンデンサの充放電の時定数を選定出来る。

（その他の実施形態）
本発明は上述した一実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の一実施形態では、図９のように調整用抵抗１００として調整後は固定された抵抗を用いたが、この抵抗１００を電子回路で可変抵抗回路として構成し、図示しないエンジンＥＣＵ（電子的演算装置）からのエンジン回転数を表す信号に基づいて、可変抵抗回路の抵抗値が、エンジン回転数が大きくなるにつれて、抵抗値が小さくなるように変化させ、充放電の時定数がエンジン回転数に合わせて変更されるようにしても良い。

また、コンデンサ６０の充放電のタイミングを制御するスイッチ手段が、コンデンサ６０と電磁コイル５６の間において、調整用抵抗１００と直列に設けられても良い。そして、アーマチャ３０の動きに連動して、上記スイッチ手段がオンオフを繰り返すようにして、充電開始または放電開始のタイミングが制御されるようにしても良い。

また、図２において、突起部５７ａ及び５７ｂは、相対抗する一対の突起部で構成したが、片方のみの突起部で構成しても良い。

また、本発明は、燃料をエンジン内に噴射する燃料噴射弁のみでなく、さまざまな電磁アクチュエータに利用することが出来る。

１ 燃料噴射弁
２ 電磁弁
１７ オリフィスプレート
３０ アーマチャ
３１ スプリング
３２ 電磁コイル
５５ バルブボデー
５６ 誘導コイル
５７ａ及び５７ｂ 突起部
５８リング状の空間
６０ コンデンサ
１００ 調整用抵抗

Claims (7)

1. 電磁コイル（３２）の励磁によってアーマチャ（３０）をバネ部材（３１）のバネ力に抗して吸引し、前記電磁コイル（３２）の非励磁によってバネ力で前記アーマチャ（３０）を元の位置に復帰させる電磁駆動装置において、
   前記アーマチャ（３０）を挟んで前記電磁コイル（３２）と対向する位置に誘導コイル（５６）を設け、
   前記電磁コイル（３２）の励磁時に前記電磁コイル（３２）からの磁束が前記アーマチャ（３０）を通るように前記アーマチャ（３０）を磁路内に配置すると共に、前記磁束の一部が前記誘導コイル（５６）と鎖交するように前記誘導コイル（５６）を前記磁路内に配置し、前記誘導コイル（５６）の誘起起電力による充電電流で充電されるコンデンサ（６０）を設け、前記充電電流で前記誘導コイル（５６）が前記アーマチャ（３０）に誘起する磁極と反発する磁極を発生して前記アーマチャ（３０）を前記電磁コイル（３２）方向に駆動することを特徴とする電磁駆動装置。
2. 前記電磁コイル（３２）の非励磁によって前記バネ部材（３１）のバネ力で前記アーマチャ（３０）が元の位置に復帰するときに、前記誘導コイル（５６）に放電する前記コンデンサ（６０）の電流によって、前記誘導コイル（５６）に発生する磁極が前記アーマチャ（３０）に誘起する磁極と吸引し合って、前記アーマチャ（３０）を前記誘導コイル（５６）方向に駆動することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
3. 前記誘導コイル（５６）と前記コンデンサ（６０）の間に充電または放電の時定数を調整する調整用抵抗（１００）が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁駆動装置。
4. 前記電磁駆動装置は、燃料噴射弁（１）内に設けられた燃料噴射制御用の電磁弁（２）からなり、前記電磁コイル（３２）、前記バネ部材（３１）、前記誘導コイル（５６）及び前記コンデンサ（６０）は、前記燃料噴射弁（１）の電磁弁（２）内に収納され、前記アーマチャ（３０）は、前記電磁コイル（３２）に吸引されたときに、燃料を噴射するように前記燃料噴射弁（１）における弁体を開弁し、かつ、前記電磁コイル（３２）が消勢して前記アーマチャ（３０）が前記バネ部材（３１）のバネ力により移動するときに、前記燃料噴射弁（１）における弁体を閉弁することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電磁駆動装置。
5. 前記電磁弁（２）は、
   該電磁弁（２）を包むハウジング（６３、３３及び４）と、
   該ハウジング（６３、３３及び４）内に電気信号を供給するターミナル（５０）と、
   該ターミナル（５０）から前記電磁コイル（３２）に給電する給電配線部（５１）と、
   前記電磁コイル（３２）と、
   該電磁コイル（３２）の外周に設けられた外周側コア（５２ａ）と、
   前記電磁コイル（３２）の内周側に設けられた内周側コア（５２ｂ）と、
   前記給電配線部（５１）が貫通する前記ハウジング（６３、３３及び４）内の上部ハウジング（６３）と、
   前記電磁コイル（３２）に対向する前記アーマチャ（３０）と、
   前記上部ハウジング（６３）に一端が保持され、他端が前記アーマチャ（３０）に連結された前記バネ部材（３１）と、
   該バネ部材（３１）によって前記アーマチャ（３０）が押し付けられ、中央に前記アーマチャ（３０）の摺動部（３０ａ）が貫通しているバルブボデー（５５）と、
   該バルブボデー（５５）内に設けられ、前記電磁コイル（３２）の磁束と鎖交する誘導コイル（５６）と、
   前記バルブボデー（５５）内に設けられ、前記誘導コイル（５６）に並列に接続された前記コンデンサ（６０）から成ることを特徴とする請求項４記載の電磁駆動装置。
6. 前記コンデンサ（６０）は前記誘導コイル（５６）の反アーマチャ（３０）側に設けられた誘導側コア（５７）内の空間（５８）内に収納されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電磁駆動装置。
7. 前記コンデンサ（６０）と前記誘導コイル（５６）との間の前記誘導側コア（５７）内に、前記コンデンサ（６０）と前記誘導コイル（５６）との間の配線が設けられた磁気抵抗の大きいギャップ（５７ｃ）、及び該ギャップに対向した突起部（５７ａ及び５７ｂ）が存在し、該突起部（５７ａ及び５７ｂ）から前記ギャップに磁束を流し、前記突起部（５７ａ及び５７ｂ）によって前記誘導コイル（５６）の磁束が流れ易くされていることを特徴とする請求項６に記載の電磁駆動装置。

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