JP5853093B2 - Electromagnetic force equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電磁力を用いて、電力を力学的な力に変換して動作する機器に関する。 The present invention relates to a device that operates by converting electric power into dynamic force using electromagnetic force.
特許文献1には、ノズルボディ内のニードルの移動方向の歪みを検出する歪み検出器を前記ノズルボディの外周に設けた燃料噴射タイミングの検出技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a fuel injection timing detection technique in which a distortion detector that detects distortion in the moving direction of a needle in a nozzle body is provided on the outer periphery of the nozzle body.
特許文献2には、ソレノイドコイルの近傍に設定した漏れ磁束検出コイルでソレノイドコイルの周囲に生じる漏れ磁束を検出し、電磁制御弁の作動状態を判定する技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses a technique for detecting an electromagnetic flux generated around a solenoid coil with a leakage flux detection coil set in the vicinity of the solenoid coil and determining an operating state of the electromagnetic control valve.
電磁力を用いて、電力を力学的な力に変換して動作させる技術や製品は広く知られ、アクチュエータや動力機器に用いられている。電磁力を利用する方法としては、コイルの中心に鉄心などの磁性材料を配置し、この鉄心とは別の可動部材として設けられる磁性材料部材と鉄心との間に生じる磁気吸引力を取り出す方法が一般的である。 Technologies and products that operate by converting electric power into dynamic force using electromagnetic force are widely known and used in actuators and power equipment. As a method of using electromagnetic force, there is a method in which a magnetic material such as an iron core is arranged at the center of a coil and a magnetic attraction force generated between a magnetic material member provided as a movable member different from the iron core and the iron core is taken out. It is common.
このような機器の鉄心として用いられる磁性材料(必ずしも鉄に限らない)は、その材料組成のばらつきや、コイルに与える電流のばらつき、および部品の寸法ばらつきが、機器の動作ばらつきを生じさせてしまうという問題がある。 Magnetic materials (not necessarily iron) used for the iron cores of such devices cause variations in device operation due to variations in material composition, currents applied to the coils, and component dimensional variations. There is a problem.
このような動作ばらつきの主要因は、機器内にある鉄心と可動部材との間に作用する磁気吸引力のばらつきである。磁気吸引力は、コイルに供給する電流の他に、材料の組成や熱処理による組織の状態や、部品の寸法が影響する。また、磁気吸引力はコイルに与えた電流に対して必ずしもリニアに発生しない。すなわち、磁気吸引力は材料の持つ非線形性と、材料の形状、および渦電流の発生や減衰による過渡現象の影響をうけ、コイルに与えた電流に対して必ずしもリニアに発生しない場合がある。 The main cause of such operation variation is variation in magnetic attractive force acting between the iron core in the device and the movable member. In addition to the current supplied to the coil, the magnetic attractive force is influenced by the composition of the material, the state of the structure by heat treatment, and the dimensions of the parts. Further, the magnetic attractive force is not necessarily generated linearly with respect to the current applied to the coil. That is, the magnetic attraction force is not necessarily generated linearly with respect to the current applied to the coil due to the nonlinearity of the material, the shape of the material, and the influence of a transient phenomenon caused by the generation and attenuation of the eddy current.
このため、コイルに通電する電流波形を同一にしても、必ずしも同一の磁気吸引力が得られるとは限らず、このために機器の動作がばらついてしまうことがある。 For this reason, even if the current waveform applied to the coil is the same, the same magnetic attractive force is not always obtained, and the operation of the device may vary.
特許文献1及び特許文献2に開示された燃料噴射弁は、電磁力によって動作するソレノイド・アクチュエータである。燃料噴射弁では、開閉動作を行う弁体が開いている時間や弁体のリフト量によって噴射量が決定されるため、動作のばらつきが噴射量のばらつきになってしまう。このため、特許文献1及び特許文献2では、弁体の動作をモニタする方法が開示されている。 The fuel injection valves disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are solenoid actuators that operate by electromagnetic force. In the fuel injection valve, since the injection amount is determined by the opening time of the valve body for performing the opening / closing operation and the lift amount of the valve body, the operation variation becomes the injection amount variation. For this reason, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a method of monitoring the operation of the valve body.
特許文献1は弁の動作に伴うボディの応力変化を捉えるものであり、燃料噴射のタイミングを検知することができる。しかしながら、歪み検出器は磁路を構成する部位から遠く離れて設けられており、弁体の動作を決定しているソレノイド・アクチュエータの内部に作用している磁気吸引力や磁束を検知することについて配慮がない。このため、ソレノイドが動作した結果として弁体が受ける力を間接的に検知することはできるが、ソレノイドそのものの動作を制御するための信号として用いるのには、必ずしも十分ではなかった。 Patent Document 1 captures changes in the stress of the body accompanying the operation of the valve, and can detect the timing of fuel injection. However, the strain detector is provided far away from the parts constituting the magnetic path, and detects the magnetic attraction force and magnetic flux acting inside the solenoid actuator that determines the operation of the valve element. There is no consideration. For this reason, although the force which a valve body receives as a result of operation of a solenoid can be detected indirectly, it was not necessarily enough to use as a signal for controlling operation of a solenoid itself.
特許文献2はソレノイドに生じている磁束を漏れ磁束から検知する方法が開示されている。しかしながら、大きい磁気吸引力を発生させるソレノイド・アクチュエータにおいては、アクチュエータの外側を磁性体で覆って磁気抵抗を減らすのが一般的であり、この場合には外側を覆った磁性体のために漏れ磁束が発生しない。あるいは、漏れ磁束が発生するように外側を覆った磁性体に空隙を設けると、アクチュエータとして発生させられる力が減じてしまうという課題があった。 Patent Document 2 discloses a method of detecting magnetic flux generated in a solenoid from leakage magnetic flux. However, in a solenoid actuator that generates a large magnetic attractive force, it is common to reduce the magnetic resistance by covering the outside of the actuator with a magnetic material. Does not occur. Alternatively, if a gap is provided in the magnetic body that covers the outside so as to generate a leakage magnetic flux, there is a problem that the force generated as an actuator is reduced.
本発明の目的は、電磁力を発生させる機器において、磁束を検出する方法を提供することにある。また、電磁力を発生させる機器として、ソレノイド・アクチュエータの一つである燃料噴射弁においては、正確な弁動作を行わせ、微小な噴射量を精密に制御可能にすることにある。 An object of the present invention is to provide a method for detecting magnetic flux in a device that generates electromagnetic force. Further, as a device for generating electromagnetic force, a fuel injection valve, which is one of solenoid actuators, is to perform an accurate valve operation so that a minute injection amount can be precisely controlled.
上記の目的を達成するために、本発明では磁気回路を構成している部材に、磁束の通過方向のひずみを検出するひずみ検出手段を設ける。 In order to achieve the above object, in the present invention, the members constituting the magnetic circuit are provided with strain detecting means for detecting strain in the magnetic flux passing direction.
磁気回路を構成する磁性部材には、自らを貫く磁束によって力が作用しており、この力によって内部に応力を生じる。この応力によって生じたひずみを検出することによって、機器内に発生している磁束を測定することができ、磁束に応じて発生する磁気吸引力をモニタすることが可能になる。 A force is applied to the magnetic member constituting the magnetic circuit by a magnetic flux penetrating itself, and stress is generated inside by this force. By detecting the strain caused by this stress, the magnetic flux generated in the device can be measured, and the magnetic attractive force generated according to the magnetic flux can be monitored.
また、検知した磁気吸引力や磁束を用いて、機器を駆動する電流波形にフィードバックすることによって、機器の動作のばらつきを低減し、より精密かつ微小な動作をさせることが可能になる。 Further, by using the detected magnetic attraction force and magnetic flux to feed back to the current waveform for driving the device, it is possible to reduce the variation in the operation of the device and to perform more precise and minute operation.
本発明によれば、電磁力によって動作する機器の磁気回路中に生じている磁束をモニタすることができる。測定された磁束によって、機器中に生じている電磁力をモニタすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnetic flux which has arisen in the magnetic circuit of the apparatus which operate | moves with an electromagnetic force can be monitored. With the measured magnetic flux, the electromagnetic force generated in the device can be monitored.
磁束もしくは電磁力をモニタすることによって、この値や検出された電圧を用いて、機器を駆動する電流波形を制御することが可能になる。 By monitoring the magnetic flux or electromagnetic force, the current waveform for driving the device can be controlled using this value or the detected voltage.
電磁力によって動作するソレノイド・アクチュエータである燃料噴射弁においては、より正確な動作を行わせることができ、微小噴射量の制御が可能になる。 In a fuel injection valve that is a solenoid actuator that operates by electromagnetic force, more accurate operation can be performed, and a minute injection amount can be controlled.
以下本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図1は、本発明の第一の実施形態のシステム構成を示す図である。第一の実施形態は、電磁力を利用する機器として、内燃機関に用いる燃料噴射弁に本発明を適用した形態である。燃料噴射弁はソレノイドによる電磁力を利用して内部の弁を動作させる装置であり、その構造は図2のようになっている。燃料噴射弁101には、ひずみ検出器104が備えられている。
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of the first embodiment of the present invention. The first embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a fuel injection valve used in an internal combustion engine as a device using electromagnetic force. The fuel injection valve is a device that operates an internal valve using electromagnetic force generated by a solenoid, and its structure is as shown in FIG. The
燃料噴射弁101への通電制御は、駆動回路102が行っている。駆動回路102は燃料噴射弁101と接続されており、ECU106とも信号の授受ができるように接続されている。なお、駆動回路102は、ECU106の同一筺体中、あるいは同一回路基板中に構成されていてもよい。
The
ECU106からの噴射指令パルスは配線109を介して駆動IC103に伝えられる。駆動IC103は噴射指令パルスに基づいて、配線108を介して燃料噴射弁101に通電する。通電する電流波形は駆動IC103によって制御されている。
An injection command pulse from the ECU 106 is transmitted to the drive IC 103 via the
本願発明では、駆動IC103から燃料噴射弁101に供給する駆動電流波形の決定に、燃料噴射弁101に取り付けられたひずみ検出器104の情報を用いる。ひずみ検出器104から得られる信号は、駆動回路内でひずみの値を示すアナログ信号に変換され、駆動IC103に伝えられる。
In the present invention, information of the
例えば図1にあるように、ひずみ量を表わすアナログ信号が、駆動回路102中に供えられたコンパレータ105に入力され、コンパレータ105にはECU(エンジンコントロールユニット)106から入力される所定の電圧値が入力されて、その結果が駆動IC103に伝えられるようになっていると、駆動IC103はひずみ検出器104が検出したひずみの値に基づいて、配線108に送出する燃料噴射弁101の駆動電流波形を決定することができる。
For example, as shown in FIG. 1, an analog signal representing the amount of distortion is input to a
ひずみ検出器104によって得られる信号は、ソレノイドである燃料噴射弁101の磁気回路中に生じる磁束を検出する信号として使用することができ、そのために燃料噴射弁101の駆動状態を改善する駆動波形を、駆動回路102から送出できるようになる。
The signal obtained by the
以下に、燃料噴射弁101の基本的動作、磁束を検出するためのひずみ検出器104の設置方法、磁束を検出できる原理、およびそれを用いた駆動波形の決定方法の順序で説明する。
Hereinafter, the basic operation of the
まず、図2を用いて燃料噴射弁101の基本的動作について説明する。図2に示された燃料噴射弁101は、端子211から電流を供給されるコイル204が備えられており、コイル204に通電すると、磁気コア202、可動子203、筒状部材214、ヨーク201からなる磁気回路に磁束が生じる。磁束が生じると、磁気コア202と可動子203の間に磁気吸引力が作用し、この磁気吸引力によって付勢ばね206の付勢力で付勢された可動子203は磁気コア202の方向へ吸引される。このときに、可動子203と弁体205は一体となって動くため、弁体205も磁気コア202の方向へ変位し、弁体205は弁座との間に隙間を生じ、燃料供給口213から加圧されて供給された燃料は、ノズルに設けられた噴射孔207から噴射される。
First, the basic operation of the
燃料噴射弁101の噴射量は、コイル204に通電する時間によって制御される。すなわち、通電時間が長ければ多くの燃料が噴射される。しかしながら、一般的な燃料噴射弁では、前記の磁気回路に生じる磁束の応答が通電した電流に対して遅れるために、通電時間を短くしても微小な噴射量をコントロールしながら噴射することが難しい場合がある。また、前記の磁束の応答遅れは、磁気回路を構成する部品の寸法の影響や、材料特性のばらつきの影響を受ける。
The injection amount of the
磁束は磁気吸引力を決定し、磁気吸引力が弁体205の動作を決定し、燃料噴射弁101による噴射量は、弁体205の動作の影響を受けるため、燃料噴射弁101から噴射される燃料量が微小な場合には、磁束のばらつきによって噴射量のコントロールやばらつきの抑制が困難になり易い。
The magnetic flux determines the magnetic attractive force, the magnetic attractive force determines the operation of the
内燃機関においては、微小な噴射量まで制御できることで、より低負荷の条件下でも燃焼させることができるようになり、例えばエンジンブレーキを使用するような場面において、燃料の噴射停止が可能な範囲が低負荷側にまで広がり、より低燃費な内燃機関にすることができる。あるいは、1行程中に複数回の燃料噴射を行うことで、燃料の混合を促進させて排気中に含まれる未燃燃料成分や窒素酸化物、およびすすの発生を抑制することができる。 In an internal combustion engine, it can be controlled to a minute injection amount, so that it can be burned even under a lower load condition. For example, in a scene where an engine brake is used, there is a range in which fuel injection can be stopped. An internal combustion engine that extends to the low load side and has a lower fuel consumption can be obtained. Alternatively, by performing fuel injection a plurality of times during one stroke, it is possible to promote the mixing of the fuel and suppress the generation of unburned fuel components, nitrogen oxides, and soot contained in the exhaust.
図2に示した本発明に係る実施形態では、ひずみ検出器104が、ソレノイドを構成するヨーク201の側面に平面を設けた上で取り付けられ、ひずみ信号取り出しコネクタ210に、配線209を介して接続されている。ひずみ検出器104が検出するひずみの方向は、ヨーク201のひずみ検出器104の取付位置における磁束の通過方向になるように取り付けられている。このように取り付けることで、ひずみ検出器104によって得られた信号から、磁束を検出することができるようになる。
In the embodiment according to the present invention shown in FIG. 2, the
ここで、ヨーク201は、コイル204の線材の方向を法線方向とする断面(図2のような断面)上で、コイル204の周囲を覆うように構成されている部材である。
Here, the
次に、図3を用いて、ひずみによって磁束を検出できる原理について説明する。図3(a)は、コイル301の中心に鉄心302及び鉄心303が挿入され、鉄心302と303の間には空隙304があるような一般的なソレノイドである。
Next, the principle that magnetic flux can be detected by strain will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows a general solenoid in which an
このような構成のソレノイドのコイル301に通電すると、鉄心302、303中には磁束を生じ、空隙304の部分では鉄心302、303に、下式のような力Fが作用する。但し、Bは通電によって発生した磁束密度、Sは鉄心302、303の空隙部分の断面積、μ0は真空の透磁率である。
F=B2S/2μ0 …(数1)When the
F = B 2 S / 2μ 0 (Expression 1)
すなわち、力Fは空隙304の大きさは直接的には関係しない。力Fは空隙304の存在によって作用するのではなく、磁束密度Bが生じることによって作用する。したがって上式は、図3(b)に示すように、空隙304が無い場合においても力Fは発生していることを示しており、鉄心302、303のいかなる断面をとっても、その部位における磁束密度Bに応じた力が生じている。
That is, the force F is not directly related to the size of the
このため、鉄心302、303は力Fによって内部に応力を生じ、したがって鉄心302、303にはひずみを生じる。このひずみは、結晶格子中の原子核を周回する電子の周回半径の異方性によって発生するいわゆる磁歪現象とは異なり、力学的なメカニズムによって発生するため、鉄心302、303が特殊な材料でなくとも検出することができる。
For this reason, the
また、この原理は、図4に示すように磁性体で構成されるヨーク402を有するようなソレノイド・アクチュエータにおいても利用できる。ヨーク402は、磁気吸引力を発生させる部位を通過した磁束が、再び磁気吸引力を発生させる部位に向かうようにコイル401の周囲を覆う部材である。
This principle can also be used in a solenoid actuator having a
ヨーク402を有するソレノイドでは、磁束は矢印405のように磁性体を貫いており、その磁束密度に応じて、ヨーク402、鉄心403、鉄心404にはひずみが生じる。したがって、ヨークを有するソレノイドでは、ひずみ検出器104をヨークに取り付けることで磁束を検出できるようになる。
In the solenoid having the
図4の例では、ヨーク402の側面に平面部を設け、ひずみ検出器104を側面406に取り付けることが有効である。また、磁束はヨークの上面407、及び下面408部においても通過しているので、これらの部分にひずみ検出器104を取り付けることにより磁束を検出することができる。ここで、いずれの場合も、ひずみ検出器104が検出するひずみは、ひずみ検出器104を取り付けた部材を磁束が貫く方向であるように、ひずみ検出器104を取り付けることで、効率よく磁束によって生じたひずみを検出できるようになる。また、一般的には、ヨーク402を有するソレノイドでは、ヨーク402がコイル401を覆うことが多いため、ひずみ検出器104をヨーク402の外側に設置すると良い。このようにすることで、設置が容易になるばかりでなく、配線の引き出しも容易になり、外側から樹脂モールドなどによって固定しやすくなる。
In the example of FIG. 4, it is effective to provide a flat portion on the side surface of the
ここで用いるひずみ検出器104には、一般的な抵抗式のひずみゲージを用いることもできるが、特開2006−220574号公報で開示されているような、半導体式のセンサを用いると特に良い。半導体式のセンサは磁界の影響を受けにくいため、ひずみ検出器104の取付部に漏れる磁束の影響を受けにくく、磁気吸引力を発生する磁束成分を正確に測定できる。
As the
図5は燃料噴射弁におけるひずみ検出器104の取付位置501、502、503、504を示した断面図である。燃料噴射弁101のヨーク201にひずみ検出器104を取り付けることで、磁束を検出することができる。また、燃料噴射弁101には、燃料が外側に漏洩することを防止するために、筒状部材214が設けられている場合がある。筒状部材214はヨーク201との間で磁束を通過させる必要があるため、軟磁性を有する材料であることが望ましい。したがって、筒状部材214も磁束の通過部位であることから、筒状部材214にひずみ検出器104を取り付けても、磁束を検出することができる。特に、図示した位置504のように、鉄心に相当する磁気コア202と可動子203の間にある空隙に平行してひずみ検出器104を設けるとよい。このように、鉄心の空隙に並行してひずみ検出器104を設けることにより、空隙から漏洩した磁束が先行して筒状部材214を貫く過程で生じるひずみを検出することができ、高感度である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing mounting
このように、ヨーク201や筒状部材214にひずみ検出器104を取り付けることによって、磁束の検出が可能になる。また、いずれの取付位置も燃料から隔離された部位に取り付けて磁束を検出できるため、ひずみ検出手段からの配線を燃料から隔離して行うことができる。すなわち、燃料噴射弁に孔をあけるなどの手段を用いることなく、ひずみ検出手段を取り付け可能である。
Thus, by attaching the
図6は、本発明に係る燃料噴射弁101への通電方法を示すタイムチャートである。図6(a)は一般的な筒内直接噴射用燃料噴射弁の通電方法を示す図であり、ECUからの噴射指令パルス及び駆動電流波形と、磁気コア202と可動子203の間に生じる磁気吸引力と弁体205の動作の関係を示している。
FIG. 6 is a time chart showing a method of energizing the
通電の開始は、図6(a)のように噴射パルスの開始に伴って開始される。通電開始からタイミング606に至る初期の駆動電流601は、エンジンのバッテリ電圧よりも高く昇圧された電圧源から供給され、したがって駆動電流は急激に上昇する。この過程で、磁気吸引力は一定のしきい値604を超え、このタイミング605で弁体は開弁動作を開始する。
The start of energization is started with the start of the injection pulse as shown in FIG. The initial drive current 601 from the start of energization to the
一般的な方法では、昇圧された電圧はタイミング606まで印加される。このタイミング606は、駆動電流の値が予め定められた所定のしきい値607に達したことを駆動IC103が判別して決定されるか、または噴射パルスの開始から予め定められた所定の時間後のタイミングとして決定される。
In a general method, the boosted voltage is applied until
このような電流がピークとなるタイミング606の後には、バッテリ電圧をスイッチングすることによって、電流値が所定の範囲610から609の間に収まるように電流値が制御される。この結果、磁気吸引力は、磁気吸引力608で示すようになだらかに減少して一定値に近づく。
After the
そして噴射パルスが終了すると、磁気吸引力は減少し、やがてあるしきい値604を磁気吸引力が下回ると閉弁が開始される。噴射パルスの終了から、弁体が閉弁完了するまでの時間が、閉弁遅れ623である。
When the injection pulse ends, the magnetic attractive force decreases, and when the magnetic attractive force falls below the
このように、一般的な通電方法では、駆動電流のプロファイルが所定の状態になるように制御される。その一方で、弁体の動作を決定しているのは磁気吸引力のプロファイルである。磁気吸引力は、ソレノイドを構成している部品の寸法や材料物性の影響を受けると共に、渦電流の発生のために駆動電流プロファイルとの関係は定数倍ではない。このため、一般的な方法では部品の寸法や材料物性のばらつきや、環境条件の変化による電気抵抗や磁気特性の変化があった場合には、同じ駆動電流波形を与えても磁気吸引力は所定のプロファイルにはならず、したがって弁体205の動作がばらつき易い場合がある。
Thus, in a general energization method, the drive current profile is controlled to be in a predetermined state. On the other hand, it is the magnetic attractive force profile that determines the operation of the valve element. The magnetic attraction force is affected by the dimensions and material properties of the parts constituting the solenoid, and the relationship with the drive current profile is not a constant multiple because of the generation of eddy current. For this reason, in general methods, if there is a variation in the dimensions or material properties of the parts, or a change in electrical resistance or magnetic characteristics due to a change in environmental conditions, the magnetic attraction force is predetermined even if the same drive current waveform is given. Therefore, the operation of the
また、噴射指令パルス幅を小さくしていくと、駆動電流波形は磁気吸引力608のように磁気吸引力が減少していく過程で打ち切られることになり、パルス幅の変化によって打ち切られるタイミングでの磁気吸引力が変化し、閉弁遅れ時間623が変化する。このため、パルス幅の変化によって実質的な開弁時間がリニアには変化できず、短いパルス幅での噴射量制御が困難になり易い。
Further, when the injection command pulse width is reduced, the drive current waveform is cut off in the process of decreasing the magnetic attraction force like the
弁体205の保持動作を行っている状態では、様々なばらつきを考慮して電流制御の範囲609から610が決定されるため、実際に必要な最小限の力604に対して余裕を持たせることになる。このため、閉弁遅れ時間623が長くなり易く、同じ噴射パルス幅に対して噴射量が多くなってしまう。
In the state where the holding operation of the
このように、一般的な方法で駆動電流波形の制御を行った場合には、微小噴射量を正確に制御することに困難がある。 As described above, when the drive current waveform is controlled by a general method, it is difficult to accurately control the minute injection amount.
本実施例による駆動電流の制御方法は、図6(b)に示すような方法である。本実施例では、駆動電流波形の制御を電流値ではなく磁気吸引力によって行う。 The driving current control method according to this embodiment is a method as shown in FIG. In this embodiment, the drive current waveform is controlled not by the current value but by the magnetic attractive force.
磁気吸引力は燃料噴射弁101に取り付けたひずみ検出器104の値から知ることができる。磁気吸引力Fmagは、ひずみ検出器104の取付部材のヤング率をE、ひずみ検出器104取付部の断面積をA、吸引面積をS、検出されたひずみの値をεとすると、下式のように計算できる。Kは定数であるので、ひずみεの値から磁気吸引力のプロファイルを知ることができる。
Fmag=KA2Eε/S …(数2)The magnetic attractive force can be known from the value of the
Fmag = KA 2 Eε / S (Equation 2)
図6(b)に示した駆動電流の制御方法では、昇圧電圧による通電を打ち切るタイミングを、磁気吸引力が所定の値617を超えてから所定の時間621経過後として決定する。磁気吸引力が所定の値を超えるタイミングを検知して昇圧電圧の印加を停止タイミングを決定することにより、磁気吸引力がソレノイドを構成する部品のばらつきや材料物性のばらつき、あるいは環境条件の変化によって変化してしまった場合でも、これに応じて昇圧電圧の印加時間が自動的に調整される。この結果、通電時間が不足して弁の動作が緩慢になってしまうような状態を避けることができ、その上で必要最小限の昇圧電圧の印加で燃料噴射弁101を駆動できるようになる。
In the drive current control method shown in FIG. 6B, the timing at which the energization with the boosted voltage is stopped is determined as a predetermined time 621 after the magnetic attraction force exceeds a
昇圧電圧による通電を打ち切った後には、駆動電流波形は電流622のように下降する。ここで、磁気吸引力が所定の電流値619に達するまで通電を打ち切るか、または逆電圧を印加することによって、磁気吸引力を素早く所定の値に収束させることができる。通電の打ち切りから磁気吸引力が低下していく曲線618は、使用される材料の磁気的・電気的特性のばらつきや、寸法のばらつき、あるいは温度などの環境条件の影響を受け易いため、通電の停止期間を、時間や電流値に基づいて決定した場合には、磁気吸引力が十分低下しなかったり、あるいは磁気吸引力が望ましい値よりも小さくなってしまって、弁体205の運動のばらつきを大きくする要因になってしまう場合がある。本実施例のように、磁気吸引力が所定の値619に到達したことを検知して通電を開始する方法によれば、このような問題を回避できる。
After the energization with the boosted voltage is stopped, the drive current waveform drops like a current 622. Here, the magnetic attraction force can be quickly converged to a predetermined value by stopping the energization until the magnetic attraction force reaches a predetermined
また、図6(b)で示した駆動電流の制御方法では、磁気吸引力が範囲619乃至620の間に収まるように電流を制御する。例えば、磁気吸引力が所定の値620を上回った時には通電を停止し、所定の値619を下回った時には通電を行うような、スイッチング制御をすることによって、磁気吸引力を所定の値の範囲内でほぼ一定に保つ制御ができる。このように、磁気吸引力がほぼ一定値になることによって、噴射パルス幅が変化した場合にも閉弁遅れ時間624の変化は少なく済み、したがって噴射パルス幅の変化に対して噴射量はリニアに変化するようになる。また、磁気吸引力が一定に保たれるため、閉弁遅れ時間624の個体毎のばらつきや環境変化に伴う変化も小さく抑えることができる。
In the driving current control method shown in FIG. 6B, the current is controlled so that the magnetic attractive force falls within the
このように磁気吸引力が一定値になるように駆動電流を制御することによって、図6(a)の磁気吸引力608のように磁気吸引力が過剰になることを避けることができ、したがって図6(b)に示した閉弁遅れ時間624を図6(a)に示した閉弁遅れ時間623よりも短く設定できるようになる。この結果、同一パルス幅であってもより微小な噴射量の制御ができるようになる。
By controlling the drive current so that the magnetic attractive force becomes a constant value in this way, it is possible to avoid an excessive magnetic attractive force like the magnetic
このように本実施例によれば、磁気吸引力を検知して制御にフィードバックすることができるようになり、磁気吸引力をフィードバックすることによって弁体の動作のばらつきが抑制されると共に、動作遅れを低減して、より微小な噴射量の制御を行えるようになる。 As described above, according to this embodiment, the magnetic attraction force can be detected and fed back to the control. By feeding back the magnetic attraction force, variation in the operation of the valve body is suppressed, and the operation delay is caused. This makes it possible to control a finer injection amount.
101 燃料噴射弁
102 駆動回路
103 駆動IC
104 ひずみ検出器
105 コンパレータ
106 ECU
107 ひずみ信号
108、601、622 駆動電流用配線
109 駆動パルス用配線
110 所定電圧値
111 制御信号
201、402 ヨーク
202 磁気コア
203 可動子
204、301、401 コイル
205 弁体
206 付勢ばね
207 噴射孔
209 配線
210 コネクタ
211 端子
213 燃料供給口
214 筒状部材
302、303、403、404 鉄心
304 空隙
405 磁束の方向
406、407、408、501、502、503、504 取付位置
602、608、612、618 磁気吸引力
603、613 弁体の変位
604、614、617、619、620 所定の値
605、615 開弁開始時期
606 昇圧電圧印加停止時期
607、609、610 所定の電流値
611 電流値
616 タイミング
621 所定の時間
623、624 閉弁遅れ時間101
104
107 Strain signals 108, 601, 622 Drive
Claims (7)
前記第一の芯部材、前記第二の芯部材又は前記磁気回路部材のうち少なくともいずれかの部材の少なくとも1カ所に、磁束の通過方向のひずみを検出するひずみ検出器を設けたことを特徴とする電磁力利用機器。A first core member having magnetism, a coil wound so as to surround the first core member, and a second core for applying an electromagnetic force between the first core member when the coil is energized. In an electromagnetic force utilization device that uses a magnetic member having a core member and a magnetic circuit member that transmits magnetic flux to the first core member and the second core member,
A strain detector for detecting a strain in the passage direction of magnetic flux is provided in at least one of the first core member, the second core member, or the magnetic circuit member. Equipment that uses electromagnetic force.
前記第一の芯部材と前記第二の芯部材とは対向して設けられ、
前記磁気回路部材が、前記コイルを構成する線材の方向を法線方向とする断面上で前記コイルの周囲を覆う部材の一部を構成するヨークとして作用するソレノイドであって、
第一の芯部材と前記第二の芯部材のいずれかが可動部品として設けられ、
前記ひずみ検出器は固定された部材に設けられたことを特徴とする電磁力利用機器。In the electromagnetic force utilization apparatus according to claim 1,
The first core member and the second core member are provided to face each other,
The magnetic circuit member is a solenoid that acts as a yoke that constitutes a part of a member that covers the periphery of the coil on a cross section in which the direction of the wire constituting the coil is a normal direction.
Either the first core member or the second core member is provided as a movable part,
An apparatus using electromagnetic force, wherein the strain detector is provided on a fixed member.
前記ひずみ検出器は、前記ヨークの外周部分に取り付けられたことを特徴とする電磁力利用機器。In the electromagnetic force utilization apparatus according to claim 2,
The apparatus using electromagnetic force, wherein the strain detector is attached to an outer peripheral portion of the yoke.
ソレノイドの内部に燃料通路を有し、前記可動部品が弁部材と接続されて該弁部材が開閉動作する燃料噴射弁として構成され、
前記ひずみ検出器が燃料の通過部位とは異なる部分に取り付けられたことを特徴とする電磁力利用機器。In the electromagnetic force utilization apparatus according to claim 2 or 3,
A fuel passage is provided inside the solenoid, the movable part is connected to a valve member, and the valve member is configured as a fuel injection valve that opens and closes.
An apparatus using electromagnetic force, wherein the strain detector is attached to a part different from a fuel passage part.
前記コイルに通電される電流の波形の少なくとも一部分が、前記ひずみ検出器によって検出されたひずみの値に基づいて決定されることを特徴とする通電装置。In the electricity supply apparatus which supplies electricity to the electromagnetic force utilization apparatus of any one of Claims 1 thru | or 4,
An energizing apparatus, wherein at least a part of a waveform of a current energized to the coil is determined based on a strain value detected by the strain detector.
前記燃料噴射弁に取り付けられた前記ひずみ検出器の信号の入力部を備え、
入力されたひずみの信号に基づいて前記燃料噴射弁に通電する駆動電流波形の少なくとも1カ所を決定する機能を有することを特徴とする通電装置。In the electricity supply apparatus which supplies with electricity to the electromagnetic force utilization apparatus of Claim 4,
Comprising an input part of a signal of the strain detector attached to the fuel injection valve;
An energizing apparatus having a function of determining at least one portion of a drive current waveform energized to the fuel injection valve based on an input strain signal.
前記ひずみ検出器から得られたひずみに係る信号が、一定値になるように通電電流を制御することを特徴とする通電装置。The energization device according to claim 6,
An energization device that controls an energization current so that a signal related to strain obtained from the strain detector becomes a constant value.
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