JP6922592B2 - Fuel injection device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device.
従来、ニードル弁の動作によって噴孔を開き、内燃機関の燃焼室に高圧燃料を噴射する燃料噴射装置が知られている。 Conventionally, there is known a fuel injection device that opens a injection hole by the operation of a needle valve and injects high-pressure fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
例えば特許文献1には、一つの弁部材の段階的なリフト作動により、第1圧力室及び第2圧力室の圧力を変化させて第1ピストン及び第2ピストンを段階的にリフトさせる燃料噴射弁が開示されている。第1ピストン及び第2ピストンは弁部材と協働し、弁部材のリフトを段階的に制御することで噴射率の切り替え制御が可能である。 For example, in Patent Document 1, a fuel injection valve that changes the pressures of the first pressure chamber and the second pressure chamber to gradually lift the first piston and the second piston by the stepwise lift operation of one valve member. Is disclosed. The first piston and the second piston cooperate with the valve member, and the injection rate can be switched and controlled by controlling the lift of the valve member stepwise.
特許文献1の構成では、駆動電流の大きさによる電磁弁の吸引力とストッパのバネ力とのバランスで、中間リフト量が決められるため、以下のような問題がある。
(1)中間リフト状態が不安定となる(言い換えれば、リフトが振動する)ため、振動の振幅、周期、位相違いに伴う閉弁タイミングのバラつきが生じやすい。
(2)電流のバラつきに起因するソレノイド吸引力のバラつきにより、リフト量のバラつきが生じやすい。
その結果、圧力制御室から流出する燃料流量のバラつきによって噴射率のバラつきが大きくなる。
The configuration of Patent Document 1 has the following problems because the intermediate lift amount is determined by the balance between the suction force of the solenoid valve and the spring force of the stopper depending on the magnitude of the drive current.
(1) Since the intermediate lift state becomes unstable (in other words, the lift vibrates), the valve closing timing tends to vary due to the amplitude, period, and phase difference of the vibration.
(2) The lift amount tends to vary due to the variation in the solenoid suction force caused by the variation in the current.
As a result, the variation in the injection rate increases due to the variation in the flow rate of the fuel flowing out of the pressure control chamber.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、圧力制御室の燃料圧力によるニードル弁の駆動制御によって噴射率を変更する燃料噴射装置において、噴射率のバラつきを低減する燃料噴射装置を提供することにある。 The present invention was created in view of these points, and an object of the present invention is to reduce the variation in the injection rate in a fuel injection device that changes the injection rate by controlling the drive of the needle valve by the fuel pressure in the pressure control chamber. The purpose is to provide a fuel injection device that reduces fuel injection.
本発明は、圧力制御室(31)の燃料圧力によるニードル弁(21)の駆動制御によって噴射率を変更可能な燃料噴射装置である。この燃料噴射装置は、ハウジング(10)と、第1バルブ(60)と、第2バルブ(70、79)と、第1バルブ付勢部材(66)及び第2バルブ付勢部材(76)と、一つ以上のソレノイド(81、82、83)と、一つ以上の永久磁石(84、85、86、87)と、を備える。
ハウジングは、圧力制御室に連通する第1燃料流出経路(47)、及び、第1燃料流出経路とは異なる位置に配置され圧力制御室に連通する第2燃料流出経路(48)が形成されている。
The present invention is a fuel injection device capable of changing the injection rate by driving control of the needle valve (21) by the fuel pressure of the pressure control chamber (31). This fuel injection device includes a housing (10), a first valve (60), a second valve (70, 79), a first valve urging member (66), and a second valve urging member (76). , One or more solenoids (81, 82, 83) and one or more permanent magnets (84, 85, 86, 87).
The housing is formed with a first fuel outflow path (47) communicating with the pressure control chamber and a second fuel outflow path (48) arranged at a position different from the first fuel outflow path and communicating with the pressure control chamber. There is.
第1バルブは、磁性体で形成され、ハウジングに収容され、基端側にフランジ部(63)を有し、第1燃料流出経路を開閉する。
第2バルブは、磁性体で形成され、第1バルブと同軸にハウジングに収容され、基端側にフランジ部(73)を有し、第2燃料流出経路を開閉する。
第1バルブ付勢部材及び第2バルブ付勢部材は、典型的にはスプリングであり、第1バルブ及び第2バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する。
一つ以上のソレノイドは、ハウジングに固定され、通電により電磁力を生成し、且つ、正方向及び逆方向の通電方向の切り替えが可能である。
The first valve is made of a magnetic material, is housed in a housing, has a flange portion (63) on the proximal end side, and opens and closes the first fuel outflow path.
The second valve is made of a magnetic material, is housed in the housing coaxially with the first valve, has a flange portion (73) on the proximal end side, and opens and closes the second fuel outflow path.
The first valve urging member and the second valve urging member are typically springs, urging the first valve and the second valve in the valve closing direction, respectively.
One or more solenoids are fixed to the housing, generate an electromagnetic force by energization, and can switch the energization direction in the forward direction and the reverse direction.
一つ以上の永久磁石は、環状に形成され、軸方向の一方がN極、軸方向の他方がS極となるように着磁されている。
永久磁石は、第1バルブ又は第2バルブの少なくとも一方のフランジ部よりも先端側においてハウジングに設けられているか、又は、第1バルブ及び第2バルブにそれぞれ搭載されている。
One or more permanent magnets are formed in an annular shape and are magnetized so that one in the axial direction has an N pole and the other in the axial direction has an S pole.
The permanent magnet is provided in the housing on the tip side of at least one flange portion of the first valve or the second valve, or is mounted on the first valve and the second valve, respectively.
この燃料噴射装置は、ソレノイドの通電方向の切り替えにより、少なくとも、ソレノイドの電磁力、永久磁石の磁力、並びに、第1バルブ付勢部材及び第2バルブ付勢部材の付勢力の関係に基づき、「第1バルブのみの開弁状態」、「第2バルブのみの開弁状態」、並びに、「第1バルブ及び第2バルブの両方の開弁状態」のうち少なくとも2通りを切り替え可能である。燃料噴射装置の態様によっては、さらに、第1燃料流出経路及び第2燃料流出経路から流出する燃料の油圧力の関係が条件に含まれる。 By switching the energizing direction of the solenoid, this fuel injection device is based on at least the relationship between the electromagnetic force of the solenoid, the magnetic force of the permanent magnet, and the urging force of the first valve urging member and the second valve urging member. It is possible to switch at least two of "the valve open state of only the first valve", "the valve open state of only the second valve", and "the valve open state of both the first valve and the second valve". Depending on the mode of the fuel injection device, the condition further includes the relationship between the oil pressure of the fuel flowing out from the first fuel outflow path and the second fuel outflow path.
永久磁石が固定側であるハウジングに設けられる構成では、永久磁石の磁束に対しソレノイドの磁束が逆向きに発生する場合、永久磁石の吸引力がソレノイドの電磁力に相殺される。一方、永久磁石の磁束に対しソレノイドの磁束が同じ向きに発生する場合、永久磁石の吸引力がソレノイドの電磁力に重畳される。
そこで、例えば燃料噴射装置は、相殺された閉弁方向の吸引力とバルブ付勢部材の付勢力との和が油圧力を上回るとバルブが開弁し、重畳された閉弁方向の吸引力とバルブ付勢部材の付勢力との和が油圧力を下回るとバルブが開弁するように構成される。
In the configuration in which the permanent magnet is provided in the housing on the fixed side, when the magnetic flux of the solenoid is generated in the opposite direction to the magnetic flux of the permanent magnet, the attractive force of the permanent magnet is canceled by the electromagnetic force of the solenoid. On the other hand, when the magnetic flux of the solenoid is generated in the same direction as the magnetic flux of the permanent magnet, the attractive force of the permanent magnet is superimposed on the electromagnetic force of the solenoid.
Therefore, for example, in a fuel injection device, when the sum of the offset suction force in the valve closing direction and the urging force of the valve urging member exceeds the oil pressure, the valve opens and the superimposed suction force in the valve closing direction is applied. The valve is configured to open when the sum of the urging force of the valve urging member and the urging force falls below the hydraulic pressure.
永久磁石が可動側であるバルブに搭載される構成では、永久磁石の磁束に対し、通電方向によってソレノイドが発生する磁束の向きを切り替えることで、各バルブの永久磁石と、対向するハウジングとの間に吸引力又は反発力が生成される。この吸引力又は反発力を用いて、各バルブの開閉動作を切り替えることができる。 In a configuration in which a permanent magnet is mounted on a valve on the movable side, the direction of the magnetic flux generated by the solenoid is switched according to the direction of energization with respect to the magnetic flux of the permanent magnet, so that the permanent magnet of each valve and the facing housing are used. A suction force or a repulsive force is generated in the magnet. The opening / closing operation of each valve can be switched by using this suction force or repulsive force.
本発明では、二つのバルブによる第1燃料流出経路及び第2燃料流出経路の開閉により圧力制御室の燃料圧力を制御して噴射率を切り替える。特許文献1の燃料噴射弁のように不安定なバルブ中間リフト状態が用いられないため、噴射率のバラつきを低減することができる。また、ソレノイドへの通電方向を正方向及び逆方向に切り替える離散的な操作により噴射率を切り替えるため、バラつきの影響を小さくすることができる。 In the present invention, the fuel pressure in the pressure control chamber is controlled by opening and closing the first fuel outflow path and the second fuel outflow path by the two valves to switch the injection rate. Since the unstable valve intermediate lift state as in the fuel injection valve of Patent Document 1 is not used, the variation in the injection rate can be reduced. Further, since the injection rate is switched by a discrete operation of switching the energizing direction to the solenoid in the forward direction and the reverse direction, the influence of variation can be reduced.
以下、燃料噴射装置の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
本実施形態の燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の気筒に取り付けられ、コモンレールに蓄えられた高圧燃料を、先端に形成された噴孔から気筒に噴射する。
Hereinafter, embodiments of the fuel injection device will be described with reference to the drawings. In the description of the plurality of embodiments, substantially the same configuration will be described with the same reference numerals. The present embodiment includes a plurality of embodiments.
The fuel injection device of the present embodiment is attached to a cylinder of an internal combustion engine such as a diesel engine, and injects high-pressure fuel stored in a common rail into the cylinder from an injection hole formed at the tip.
[燃料噴射装置の全体構成]
図1、図2に燃料噴射装置100の全体構成を示す。なお、図1は、本明細書で言及する構成や機能を説明するため部分的に誇張又は省略した模式図である。例えば図1では、ハウジング10は便宜的に4つの部分に分けて記載されているが、必ずしも実際の製品の構成を反映するものではない。説明上、ハウジング10は、先端側から順に、ノズルハウジング12、制御室プレート13、オリフィスプレート14、ボディハウジング15を含むものとする。また、電磁弁部501の各プレートもハウジング10を構成する。なお、図1では、第1実施形態の電磁弁部501の構成を代表として示す。
[Overall configuration of fuel injection system]
1 and 2 show the overall configuration of the
まず、燃料噴射装置100の構成の概要を簡単に説明する。
ノズルハウジング12には、ニードル弁21が収容されるノズル室26が形成される。
制御室プレート13には、圧力制御室31が形成される。圧力制御室31の燃料圧力の制御によってニードル弁21の駆動が制御される。
オリフィスプレート14には、圧力制御室31に連通する第1燃料流出経路47の一部や第2燃料流出経路48等が形成される。正確には第1燃料流出経路47は、オリフィスプレート14に形成される流路、及び、圧力制御プレート35に形成される流路を含む。
ボディハウジング15には、電磁弁部501が設けられる。電磁弁部501は、ECU80からの指令に基づくソレノイド83への通電によって第1バルブ60及び第2バルブ70を動作させることにより、第1燃料流出経路47及び第2燃料流出経路48を開閉する。
First, an outline of the configuration of the
The
A
A part of the first
The
ハウジング10には、ボディハウジング15からノズルハウジング12まで縦断しノズル室26に連通する燃料流路25が形成されている。燃料流路25には、コモンレール90から供給される高圧燃料が流入する。また、オリフィスプレート14には、燃料流路25から分岐した燃料流入経路49が形成される。圧力制御プレート35が開方向に移動したとき、高圧燃料は、燃料流路25から燃料流入経路49を経由して圧力制御室31に導入される。
The
続いて、各部の構成を詳しく説明する。
ノズルハウジング12は、有底筒状であり、ノズル室26の先端に噴孔27が形成されている。噴孔27は、例えば周方向に所定の間隔で複数形成されている。噴孔27の開口面積は燃料噴射率を決定する要因となる。ノズル室26の噴孔27の周囲は、ニードル弁21の先端部が着座可能な弁座を構成する。
Subsequently, the configuration of each part will be described in detail.
The
ニードル弁21は、ニードル軸Oを中心軸としてノズル室26に収容されており、ガイド22の内壁に沿って摺動可能である。ニードル弁21は、常時、ニードルスプリング23によって、噴孔27を閉じる方向に付勢されている。
ニードル弁21は、先端側にテーパ状の受圧面211を有し、基端側に背圧面212を有する。受圧面211は、ノズル室26に流入する高圧燃料により、ニードル弁21が噴孔27を開く方向に作用する圧力を受ける。背圧面212は、圧力制御室31から連通路32を経由して背圧室24に流入する燃料により、ニードル弁21が噴孔27を閉じる方向に作用する圧力を受ける。
The
The
圧力制御室31の圧力とニードルスプリング23の付勢力の圧力換算値との和がノズル室26の圧力よりも大きいとき、ニードル弁21は噴孔27を閉じる。
後述の電磁弁部501の動作によって圧力制御室31の圧力が低下し、圧力制御室31の圧力とニードルスプリング23の付勢力の圧力換算値との和がノズル室26の圧力を下回ると、ニードル弁21は背圧室24側に移動し噴孔27を開く。これにより、ノズル室26の燃料が噴孔27から噴射される。
When the sum of the pressure in the
When the pressure in the
このとき、圧力制御室31の圧力変化の程度によってニードル弁21の移動速度が変わり、その結果、燃料噴射率が制御される。すなわち、ニードル弁21が相対的に高速で開弁すれば噴射率は大きくなり、相対的に低速で開弁すれば噴射率は小さくなる。したがって、供給される高圧燃料の圧力が同一である前提において、圧力制御室31の圧力変化を2水準以上に変化させることにより、噴射率の可変制御が実現される。
At this time, the moving speed of the
制御室プレート13には、オリフィスプレート14側に開口する圧力制御室31、及び、圧力制御室31の底部と背圧室24とを連通する連通路32が形成されている。
圧力制御室31には、軸方向に貫通する第1アウトオリフィス36を有する圧力制御プレート35が収容されている。第1燃料流出経路47の一部を構成する第1アウトオリフィス36は、圧力制御プレート35の中央付近で流路径が絞られており、通過する流量が制御される。ここで、圧力制御プレート35のオリフィスプレート14側の端面を上端面といい、圧力制御室31の底側の端面を下端面という。下端面には、制御プレートスプリング37の一端が当接する。また、圧力制御プレート35の上端面がオリフィスプレート14に近接する方向を閉方向といい、圧力制御プレート35の上端面がオリフィスプレート14から離れる方向を開方向という。
The
The
圧力制御プレート35の上端面がオリフィスプレート14に当接した状態でオリフィスプレート14及び圧力制御プレート35に跨る梨地模様で示す範囲に、第1アウトオリフィス36に連通し第1燃料流出経路47の中間部を構成する中間室475が形成される。また、オリフィスプレート14における第1燃料流出経路47の圧力制御室31とは反対側の端部は、径が絞られたサブアウトオリフィス41をなしている。サブアウトオリフィス41の流量は、第1アウトオリフィス36の流量を上回るように設定されている。
また、オリフィスプレート14には、圧力制御室31に連通する第2燃料流出経路48が形成されている。図2に示すように、第2燃料流出経路48は、図1の断面とは直交方向に形成されているため破線で記載される。第2燃料流出経路48の圧力制御室31とは反対側の端部は、径が絞られた第2アウトオリフィス42をなしている。
また、オリフィスプレート14には、燃料流入経路49が形成されており、燃料流入経路49の圧力制御室31側の端部は、径が絞られたインオリフィス490をなしている。
In a state where the upper end surface of the
Further, the
A
燃料噴射装置100の静止時、燃料流入経路49、圧力制御室31及び中間室475の圧力は同等である。
ニードル弁21の閉弁時、コモンレール圧相当である燃料流入経路49の圧力は、圧力制御室31の圧力よりも高く、且つ、圧力制御室31の圧力は中間室475の圧力よりも高くなる。このとき、圧力制御プレート35の下端面に作用する力と制御プレートスプリング37の付勢力との和が、圧力制御プレート35の上端面に作用する力を上回る。そのため、圧力制御プレート35の上端面がオリフィスプレート14に当接し、燃料流入経路49が閉じられた状態が維持される。
When the
When the
ニードル弁21の開弁時、すなわち燃料噴射中、コモンレール圧相当である燃料流入経路49の圧力は、圧力制御室31の圧力よりも高くなる。すると、燃料流入経路49から流入する燃料圧力による力が大きくなり、圧力制御室31と中間室475との圧力差が無くなる。このとき、圧力制御プレート35の上端面に作用する力が、圧力制御プレート35の下端面に作用する力と制御プレートスプリング37の付勢力との和を上回る。そのため、圧力制御プレート35は、圧力制御室31の底側へ移動する。
When the
サブアウトオリフィス41及び第2アウトオリフィス42は、オリフィスプレート14の電磁弁部501側に開口し、電磁弁部501のバルブ60、70の動作によって開閉される。なお、図2において、断面視方向の手前にあるバルブ60、70の外形線は、仮想線として二点鎖線で記載される。
第1バルブ60が開弁したとき、サブアウトオリフィス41は、オリフィスプレート14の端面に凹設された低圧室流路45に連通し、サブアウトオリフィス41から燃料が流出する。同様に、第2バルブ70が開弁したとき、第2アウトオリフィス42は低圧室流路45に連通し、第2アウトオリフィス42から燃料が流出する。
The
When the
サブアウトオリフィス41又は第2アウトオリフィス42から流出した燃料は、低圧室流路45を経由してボディハウジング15の低圧室58に導入される。さらに低圧室58の燃料は、図示しない排出流路を経由して外部に排出される。
本実施形態では、第1燃料流出経路47のサブアウトオリフィス41から流出される燃料流量と、第2燃料流出経路48の第2アウトオリフィス42から流出される燃料流量とが異なるように、各オリフィスの開口面積や長さが設定されている。
The fuel flowing out from the
In the present embodiment, each orifice is such that the fuel flow rate flowing out from the
電磁弁部501は、第1燃料流出経路47を開閉する第1バルブ60、第2燃料流出経路48を開閉する第2バルブ70、並びに、バルブ60、70を駆動するスプリング66、76、ソレノイド83、永久磁石84等を含む。各実施形態の電磁弁部に共通し、第1バルブ60及び第2バルブ70は、中心軸V上に同軸に設けられている。なお、本実施形態では、中心軸Vはニードル軸Oとオフセットしている。
ここで、「第1バルブ60」及び「第2バルブ70」の用語は、スプリング66、76の付勢力やソレノイド83又は永久磁石84の吸引力によって駆動される「弁体」を意味する。また、第1スプリング66は、「第1バルブ付勢部材」に相当し、第2スプリング76は、「第2バルブ付勢部材」に相当する。
The
Here, the terms "
本実施形態では、ECU80からの指令に基づき、ソレノイド83への通電方向が正方向及び逆方向に切り替えられる。したがって、非通電時、正方向通電時、逆方向通電時の少なくとも3通りの動作モードが実行される。
また、永久磁石84の配置に関し、例えば電磁弁部501では、永久磁石84は、第1バルブ60のフランジ部63よりもバルブ先端側に設けられているため、スペースを効率的に利用することができる。
このような電磁弁部501の詳細な構成や動作については、詳しく後述する。
In the present embodiment, the direction of energization of the
Further, regarding the arrangement of the
The detailed configuration and operation of such a
上述の通り、本実施形態では、第1燃料流出経路47の開弁時と第2燃料流出経路48の開弁時とにおける圧力制御室31からの流出流量が異なり、開弁する燃料流出経路47、48の選択によって噴射率が可変となるように設定されている。
以上の構成に基づく本実施形態の概念図を図3に示す。図3には、圧力制御室31への燃料の流出入を中心とする燃料の流れ、及び、ニードル弁21の作動の様子が示される。なお、図1の連通路32及び背圧室24は、図3では圧力制御室31に包含されるものと解釈する。
As described above, in the present embodiment, the outflow flow rate from the
FIG. 3 shows a conceptual diagram of the present embodiment based on the above configuration. FIG. 3 shows the flow of fuel centered on the inflow and outflow of fuel into the
高圧燃料は、コモンレール90側の油圧従動弁であるインバルブ91から燃料流路25に流入し、燃料流路25から分岐した燃料流入経路49のインオリフィス490を通って圧力制御室31に流入する。
圧力制御室31の燃料は、第1アウトオリフィス36を有する第1燃料流出経路47、及び、第2アウトオリフィス42を有する第2燃料流出経路48の2通りの経路を通って低圧室58に流出する。第1燃料流出経路47は第1バルブ60により開閉され、第2燃料流出経路48は第2バルブ70により開閉される。なお、サブアウトオリフィス41の図示を省略する。
The high-pressure fuel flows into the
The fuel in the
例えば第1バルブ60が開弁したとき、白抜きブロック矢印で示すように、ニードル弁21は低速で開弁方向にリフトする。一方、第1バルブ60及び第2バルブ70の両方が開弁したとき、斜線のブロック矢印で示すように、ニードル弁21は高速で開弁方向にリフトする。
このように、本実施形態では、第1バルブ60及び第2バルブ70の動作を切り替えることにより、ニードル弁21の背圧を調整し、リフト速度を切り替える。その結果、2水準以上の噴射率を切り替え可能である。
For example, when the
As described above, in the present embodiment, the back pressure of the
以上のように、本実施形態の燃料噴射装置100は、二つのバルブ60、70により第1燃料流出経路47及び第2燃料流出経路48の開閉状態を操作し、圧力制御室31の燃料圧力を制御することで噴射量の可変制御が実現される。
特に本実施形態では、特許文献1のように不安定なバルブ中間リフト状態が用いられないため、噴射率のバラつきを低減することができる。また、ソレノイドへの通電方向を正方向及び逆方向に切り替える離散的な操作により噴射率を切り替えるため、バラつきの影響を小さくすることができる。
As described above, the
In particular, in the present embodiment, since the unstable valve intermediate lift state as in Patent Document 1 is not used, the variation in the injection rate can be reduced. Further, since the injection rate is switched by a discrete operation of switching the energizing direction to the solenoid in the forward direction and the reverse direction, the influence of variation can be reduced.
次に、図4〜図24を参照し、第1〜第7実施形態の電磁弁部501〜507の構成、動作について、順に説明する。電磁弁部の符号は、「50」に続く3桁目に実施形態の番号を付す。各図において、中心軸Vの左側に主に磁束、磁力を図示し、中心軸Vの右側に主に符号を記載する。
最初に、各実施形態の分類の観点、及び、全体に共通する事項について説明する。
Next, with reference to FIGS. 4 to 24, the configurations and operations of the
First, the viewpoint of classification of each embodiment and the matters common to the whole will be described.
[A]バルブ配置
全ての実施形態に共通に、第1バルブ60と第2バルブ70、79とは、中心軸V上に同軸に配置される。ただし、第1〜第4実施形態では、第2バルブ70は、第1バルブ60の軸部61の径方向外側に位置する同心円筒状に形成されている。径方向内側の第1バルブ60と径方向外側の第2バルブ70とは同じ方向に動作し、ほぼ同一平面に形成されたサブアウトオリフィス41及び第2アウトオリフィス42を開閉する。このバルブ配置を「並列型」という。
[A] Valve Arrangement Common to all embodiments, the
一方、第5〜第7実施形態では、第1バルブ60と第2バルブ79とは、基端側(すなわち反先端側)が互いに対向し、先端側が互いに反対方向を向くように、いわゆる「背中合わせ」の状態で配置される。第1バルブ60及び第2バルブ79は、互いに反対方向に動作し、180°方向に配置されたサブアウトオリフィス41及び第2アウトオリフィス42を開閉する。このバルブ配置を「対向型」という。
On the other hand, in the fifth to seventh embodiments, the
[B]永久磁石の固定側又は可動側設置
本実施形態の各永久磁石は、中心軸Vの周りに環状に形成され、軸方向の一方がN極、軸方向の他方がS極となるように着磁されている。なお、複数の分割磁石が周方向に複数に配列され、一つの環状永久磁石をなすように構成されてもよい。その構成においても、環状に配置された一群の分割磁石群を一つの永久磁石として定義する。
ソレノイドは、配線の都合上、可動側への設置が現実的に困難であるのに対し、永久磁石は、固定側に設置されてもよいし、可動側であるバルブに搭載されてもよい。第1、第2、第5実施形態の永久磁石84、85は、固定側に設置される。すなわち、ハウジングの一部である電磁弁部501、502、505のいずれかのプレートに固定される。一方、第3、第4、第6、第7実施形態の永久磁石86、87は、可動側である第1バルブ60及び第2バルブ70、79にそれぞれ搭載される。
[B] Installation of permanent magnets on the fixed side or movable side Each permanent magnet of the present embodiment is formed in an annular shape around the central axis V so that one in the axial direction has an N pole and the other in the axial direction has an S pole. Is magnetized in. It should be noted that a plurality of divided magnets may be arranged in a plurality in the circumferential direction to form one annular permanent magnet. Also in that configuration, a group of divided magnets arranged in a ring shape is defined as one permanent magnet.
The solenoid may be practically difficult to install on the movable side due to wiring reasons, whereas the permanent magnet may be installed on the fixed side or mounted on the valve on the movable side. The
固定側に設置される永久磁石84、85は、対応するバルブ60、70のフランジ部63、73よりもバルブ先端側に設けられる。フランジ部63、73よりもバルブ基端側に永久磁石を設ける場合、軸方向のスペースが余計に必要となるのに対し、この構成によりスペースを効率的に利用することができる。一方、可動側のバルブ60、79に永久磁石86、87が搭載される構成でも、スペースを効率的に利用することができる。
The
さらに自明の前提として、永久磁石は、永久磁石の磁束が生成される範囲と、通電時にソレノイドの磁束が生成される範囲とがオーバーラップする位置に配置されているものとする。好ましくは、ソレノイド通電時に磁束密度が最大となる点がオーバーラップ領域内に存在するように永久磁石が配置されている。
この配置を前提とすることで、ソレノイド通電時の磁束と、永久磁石の磁束との関係を利用して、第1バルブ60及び第2バルブ70、79に作用する駆動力を制御することができる。本実施形態の電磁弁部501〜507は、ソレノイドの通電方向の切り替えによって2段階以上のバルブ駆動力を発生させ、第1バルブ60及び第2バルブ70、79の開閉を切り替える。そして、噴射率の可変制御を実現するものである。
Further, as a self-evident premise, it is assumed that the permanent magnet is arranged at a position where the range in which the magnetic flux of the permanent magnet is generated and the range in which the magnetic flux of the solenoid is generated when energized overlap. Preferably, the permanent magnets are arranged so that the point where the magnetic flux density is maximized when the solenoid is energized exists in the overlap region.
By assuming this arrangement, it is possible to control the driving force acting on the
[C]ソレノイド及び永久磁石の数
固定側に一つ又は二つの永久磁石84、85が設置される実施形態では、一つのソレノイド83の通電時に生成される磁束が永久磁石の磁束に重畳又は相殺する。
可動側に二つの永久磁石86、87が搭載される実施形態では、一つのソレノイド83又は二つのソレノイド81、82の通電時に生成される磁束と、永久磁石86、87の磁束との関係により、吸引力又は反発力が生成される。
[C] Number of solenoids and permanent magnets In the embodiment in which one or two
In the embodiment in which the two
各実施形態の電磁弁部501〜507は、ECU80からの指令に基づき、ソレノイドの通電方向を正方向と逆方向とに切り替えることにより、第1バルブ60及び第2バルブ70、79の開閉動作を切り替える。
ここで、「正方向」及び「逆方向」の用語は、互いに反対方向であることを示すに過ぎず、絶対的な方向を意味するものではない。ただし、以下の各実施形態では便宜的に、少なくとも第1バルブ60が開弁する通電方向を正方向とし、少なくとも第2バルブ70、79が開弁する通電方向を逆方向として説明する。つまり、そのような作用が生じるように、ソレノイドの巻線方向や電源の正極及び負極の向きが設定されるものとする。なお、以下の実施形態に対し永久磁石の磁極を逆に配置した構成では、ソレノイドにより生成される磁束が同様の作用を奏するように、適宜、通電方向を変更すればよい。
The
Here, the terms "forward" and "reverse" merely indicate that they are opposite to each other, and do not mean an absolute direction. However, in each of the following embodiments, for convenience, at least the energizing direction in which the
以下、各実施形態について、「非通電時」、「正方向通電時」、「逆方向通電時」の3つの図を参照して動作を説明する。
図中、第1スプリング66の付勢力をFsp1、第2スプリング76の付勢力をFsp2と記す。また、サブアウトオリフィス41及び第2アウトオリフィス42から流出しバルブ60、70先端のシート面に作用する燃料の油圧力をFfと記す。なお、圧力制御プレート35の第1アウトオリフィス36を通過してサブアウトオリフィス41に流入する燃料の油圧力と、圧力制御室31から第2アウトオリフィス42に直接流入する燃料の油圧力とは厳密には同じではないが、ここではその区別を省略する。
Hereinafter, the operation of each embodiment will be described with reference to the three figures of "when not energized", "when energized in the forward direction", and "when energized in the reverse direction".
In the figure, the urging force of the
また、固定側の永久磁石84、85による磁束の記号をφm1、φm2とする。ソレノイド83の正方向通電により生じる磁束の記号をφepとし、負方向通電により生じる磁束の記号をφenとする。ソレノイド83の磁束は一点鎖線で示す。永久磁石84、85の磁束は、非通電時、又は、ソレノイド83の磁束が重畳する場合に実線で示し、ソレノイド83の磁束により相殺される場合に破線で示す。
また、第1バルブ60又は第2バルブ70、79に作用する駆動力について、永久磁石84、85の吸引力の記号をFm1、Fm2とし、ソレノイド83の正方向、負方向通電により生じる電磁吸引力の記号をFep、Fenとする。
Further, the symbols of the magnetic flux generated by the
Further, regarding the driving force acting on the
さらに第1、第2実施形態の通電時については、サブアウトオリフィス41及び第2アウトオリフィス42から流出される燃料の油圧力Ffが作用している状態を前提とする。
第1、第2実施形態の非通電時については、原則として、油圧力Ffが作用していないか、油圧力Ffが比較的小さい状態であって、第1バルブ60及び第2バルブ70が閉弁しているものとする。
Further, when the first and second embodiments are energized, it is assumed that the hydraulic pressure Ff of the fuel flowing out from the
In the non-energized state of the first and second embodiments, as a general rule, the hydraulic pressure Ff is not acting or the hydraulic pressure Ff is relatively small, and the
加えて、電磁弁部501〜507において、磁気吸引力が伝達される範囲を必要な部位に限定するため、一部のプレートが非磁性体で形成される等、電磁弁分野の周知の磁気遮断技術が適宜採用されてもよい。
各実施形態では、非磁性体で形成されることを想定したプレートを破線ハッチングで示す。ただし、この構成は一例に過ぎず、他の手段を用いて、所望の磁界分布になるようにコントロールされてもよい。
In addition, in the
In each embodiment, a plate assumed to be formed of a non-magnetic material is indicated by dashed line hatching. However, this configuration is only an example, and other means may be used to control the desired magnetic field distribution.
(第1実施形態)
まず、第1実施形態の図4を参照し、並列型バルブ配置の電磁弁部に共通する構成について説明する。電磁弁部501は、オリフィスプレート14側から順に、下部プレート51、上部プレート52、カバープレート53の3つの部分に分けて図示される。なお、図1のハウジング10の図示と同様に、この図示は説明上の便宜的なものである。
以下、図示の方向に準じて、オリフィスプレート14側を「下」と表し、カバープレート53側を「上」と表す。上部プレート52の下部プレート51側の端面を下端面524と記し、下部プレート51のオリフィスプレート14側の端面を下端面514と記す。また、オリフィスプレート14の下部プレート54側の端面を端面141と記す。
(First Embodiment)
First, with reference to FIG. 4 of the first embodiment, a configuration common to the solenoid valve portions of the parallel type valve arrangement will be described. The
Hereinafter, according to the direction shown in the drawing, the
サブアウトオリフィス41は、オリフィスプレート14の中心軸V上に形成され、オリフィスプレート14の端面に開口する。
第2アウトオリフィス42は、オリフィスプレート14の中心軸Vからオフセットした位置に形成され、オリフィスプレート14の端面に開口する。
The
The
第1バルブ60は、磁性体で形成され、軸部61及びフランジ部63を有する。
軸部61は、中心軸V上で上部プレート52及び下部プレート51を貫通する。
フランジ部63は、上部プレート52の凹部に収容され、第1スプリング66によってカバープレート53側から凹部底面523に向かって付勢されている。軸部61先端のシート面65がオリフィスプレート14の端面141に当接したとき、サブアウトオリフィス41を閉塞する。
The
The
The
第2バルブ70は、磁性体で形成され、本体筒部72及びフランジ部73を有する。
本体筒部72は、下部プレート51の中心軸V上に形成された孔に収容され、内壁を摺動する。本体筒部72に形成された摺動孔726に、第1バルブ60の軸部61が挿通される。すなわち、第2バルブ70の本体筒部72は、第1バルブ60の軸部61の径方向外側に位置する筒状に形成されている。
フランジ部63は、下部プレート51の凹部に収容され、第2スプリング76によって上部プレート52側から下部プレート51の凹部底面513に向かって付勢されている。本体筒部72下端のシート面75がオリフィスプレート14の端面141に当接したとき、第2アウトオリフィス42を閉塞する。
以上が、第1〜第4実施形態に共通する並列型バルブ配置の基本構成である。
The
The main
The
The above is the basic configuration of the parallel type valve arrangement common to the first to fourth embodiments.
続いて、第1実施形態について、図4〜図6を参照する。
第1実施形態の電磁弁部501は、一つの永久磁石84が、固定側である上部プレート52の凹部底面523の直下、すなわち、第1バルブ60のフランジ部63よりもバルブ先端側に設けられている。図の例では、永久磁石84は、凹部底面523側がS極であり、下端面524側がN極である。
一つのソレノイド83は、上部プレート52に設けられている。
下部プレート51及びカバープレート53は、例えば非磁性体で形成されている。
Subsequently, FIGS. 4 to 6 will be referred to with respect to the first embodiment.
In the
One
The
図4に示す非通電時には、第1バルブ60は、第1スプリング66の付勢力Fsp1及び永久磁石84の吸引力により閉弁している。第2バルブ70は、第2スプリング76の付勢力Fsp2により閉弁している。
When not energized as shown in FIG. 4, the
図5に示す正方向通電時には、第1バルブ60のフランジ部63側がN極、第2バルブ70側がS極となる磁界が生成される。
ソレノイド83の磁束φepは永久磁石84の磁束φm1と逆向きであるため、永久磁石84の吸引力Fm1は、ソレノイド83の電磁力Fepにより相殺される。そして、式(1)のように、相殺された吸引力(Fm1−Fep)と第1スプリング66の付勢力Fsp1との和が油圧力Ffを下回ると、第1バルブ60は開弁する。
(Fm1−Fep)+Fsp1<Ff ・・・(1)
第2バルブ70は、少なくとも第2スプリング76の付勢力Fsp2を含む閉弁方向の力が油圧力Ffを下回り、開弁する。
When energized in the forward direction shown in FIG. 5, a magnetic field is generated in which the
Since the magnetic flux φep of the
(Fm1-Fep) + Fsp1 <Ff ... (1)
The
図6に示す逆方向通電時には、第1バルブ60のフランジ部63側がS極、第2バルブ70側がN極となる磁界が生成される。
ソレノイド83の磁束φenは永久磁石84の磁束φm1と同じ向きであるため、永久磁石84の吸引力Fm1は、ソレノイド83の電磁力Fenにより重畳される。そして、式(2)のように、重畳された吸引力(Fm1+Fen)と第1スプリング66の付勢力Fsp1との和が油圧力Ffを上回ると、第1バルブ60は閉弁する。
(Fm1+Fen)+Fsp1>Ff ・・・(2)
第2バルブ70は、少なくとも第2スプリング76の付勢力Fsp2を含む閉弁方向の力が油圧力Ffを下回り、開弁する。
When energized in the reverse direction shown in FIG. 6, a magnetic field is generated in which the
Since the magnetic flux φen of the
(Fm1 + Fen) + Fsp1> Ff ... (2)
The
このように、第1実施形態では、ソレノイド83の通電方向の切り替えにより、永久磁石84の吸引力Fm1に対し、ソレノイド83の電磁力を重畳又は相殺させることで、第1バルブ60の開閉を切り替える。一方、第2バルブ70は、いずれの通電方向においても開弁する。したがって、第1バルブ60及び第2バルブ70の両方の開弁状態と、第2バルブ70のみの開弁状態とが切り替えられる。
As described above, in the first embodiment, the opening / closing of the
(第2実施形態)
第2実施形態について、図7〜図9を参照する。
第2実施形態の電磁弁部502は、第1実施形態と同様の永久磁石84に加え、もう一つの永久磁石85が、固定側である下部プレート51の凹部底面513の直下、すなわち、第2バルブ70のフランジ部73よりもバルブ先端側に設けられている。図の例では、永久磁石85は、凹部底面513側がN極であり、下端面514側がS極である。
一つのソレノイド83は、第1実施形態と同様に上部プレート52に設けられている。
カバープレート53は、例えば非磁性体で形成されている。
(Second Embodiment)
Refer to FIGS. 7 to 9 for the second embodiment.
In the
One
The
図7に示す非通電時には、第1バルブ60は、第1スプリング66の付勢力Fsp1及び第1永久磁石84の吸引力Fm1により閉弁している。第2バルブ70は、第2スプリング76の付勢力Fsp2及び第2永久磁石85の吸引力Fm2により閉弁している。
When not energized as shown in FIG. 7, the
図8に示す正方向通電時には、上部プレート52の凹部底面523側がN極、上部プレート52の下端面524側がS極となる磁界が形成される。
第1バルブ60は、第1実施形態と同様の相殺作用により開弁する。
一方、ソレノイド83の磁束φepは永久磁石85の磁束φm2と同じ向きであるため、永久磁石85の吸引力Fm2は、ソレノイド83の電磁力Fepにより重畳される。そして、式(3)のように、重畳された吸引力(Fm2+Fep)と第2スプリング76の付勢力Fsp2との和が油圧力Ffを上回ると、第2バルブ70は閉弁する。
(Fm2+Fep)+Fsp2>Ff ・・・(3)
When energized in the forward direction shown in FIG. 8, a magnetic field is formed in which the
The
On the other hand, since the magnetic flux φep of the
(Fm2 + Fep) + Fsp2> Ff ... (3)
図9に示す逆方向通電時には、上部プレート52の凹部底面523側がS極、上部プレート52の下端面524側がN極となる磁界が形成される。
第1バルブ60は、第1実施形態と同様の重畳作用により閉弁する。
一方、ソレノイド83の磁束φenは永久磁石85の磁束φm2と逆向きであるため、永久磁石85の吸引力Fm2は、ソレノイド83の電磁力Fenにより相殺される。そして、式(4)のように、相殺された吸引力(Fm2−Fen)と第2スプリング76の付勢力Fsp2との和が油圧力Ffを下回ると、第2バルブ70は開弁する。
(Fm2−Fen)+Fsp2<Ff ・・・(4)
When energized in the reverse direction shown in FIG. 9, a magnetic field is formed in which the
The
On the other hand, since the magnetic flux φen of the
(Fm2-Fen) + Fsp2 <Ff ... (4)
このように、第2実施形態では、ソレノイド83の通電方向の切り替えにより、永久磁石84、85の吸引力Fm1、Fm2に対し、ソレノイド83の電磁力を重畳又は相殺させることで、第1バルブ60及び第2バルブ70の開閉を切り替える。したがって、第1バルブ60のみの開弁状態と、第2バルブ70のみの開弁状態とが切り替えられる。
As described above, in the second embodiment, the electromagnetic force of the
(第3実施形態)
第3実施形態について、図10〜図12を参照する。
第3実施形態の電磁弁部503は、二つの永久磁石86、87が可動側である第1バルブ60及び第2バルブ70にそれぞれ搭載されており、また、一つのソレノイド83が設けられている。
第1永久磁石86は、第1バルブ60のフランジ部63のバルブ先端側の面に搭載されており、第2永久磁石87は、第2バルブ70のフランジ部73のバルブ基端側の面に搭載されている。図の例では、第1永久磁石86は、フランジ部63に接する側がN極であり、バルブ先端側がS極である。第2永久磁石87は、フランジ部73に接する側がS極であり、バルブ基端側がN極である。
(Third Embodiment)
Refer to FIGS. 10 to 12 for the third embodiment.
The
The first
第2バルブ70のガード面74は、開弁時に、第2永久磁石87よりも先に上部プレート52の下端面524に当接することで、第2永久磁石87の破損を防止する。
ソレノイド83は、上部プレート52の凹部底面523と下端面524との間に設けられている。
下部プレート51及びカバープレート53は、例えば非磁性体で形成されている。
When the valve is opened, the
The
The
永久磁石86、87が可動側に搭載される第3、第4実施形態の動作説明では、永久磁石84、85が固定側に設けられる第1、第2実施形態とは、説明の仕方を少し変える。すなわち、第3、第4実施形態では、バルブ60、70の永久磁石86、87と、対向する相手側プレートとの間に発生する「吸引力」または「反発力」をキーワードとしてバルブ60、70の開閉動作を説明する。通電時の図において、先端が互いに向かい合う矢印は吸引力を表し、先端が互いに反対方向を向く矢印は反発力を表す。非通電時における永久磁石86、87単独の吸引力については、矢印の図示を省略する。
In the operation explanation of the third and fourth embodiments in which the
ただし、ソレノイドによって生成される磁束の向きと、永久磁石の磁束の向きとが同じであるか逆であるかということに着目する点では、磁束の重畳又は相殺の原理に基づく説明と本質的な違いはない。
また、第3、第4実施形態では油圧力Ffに関する言及を省略する。バルブ閉弁方向に作用する力は、基本的に油圧力Ffより大きいものとする。
However, in terms of focusing on whether the direction of the magnetic flux generated by the solenoid and the direction of the magnetic flux of the permanent magnet are the same or opposite, the explanation based on the principle of superimposition or cancellation of magnetic flux is essential. There is no difference.
Further, in the third and fourth embodiments, the reference to the hydraulic pressure Ff is omitted. The force acting in the valve closing direction is basically larger than the hydraulic pressure Ff.
図10に示す非通電時には、第1バルブ60は、第1スプリング66の付勢力Fsp1及び第1永久磁石86の吸引力により閉弁している。第2バルブ70は、第2スプリング76の付勢力Fsp2により閉弁している。
When not energized as shown in FIG. 10, the
図11に示す正方向通電時には、第1バルブ60のフランジ部63側がS極、第2バルブ70側がN極となる磁界が生成される。
ソレノイド83の磁束φepは第1永久磁石86の磁束φm1と逆向きであり、S極同士が対向するため、第1バルブ60は反発力によって開弁する。
また、ソレノイド83の磁束φepは第2永久磁石87の磁束φm2と逆向きであり、N極同士が対向するため、第2バルブ70は反発力によって閉弁する。
When energized in the forward direction shown in FIG. 11, a magnetic field is generated in which the
Since the magnetic flux φep of the
Further, the magnetic flux φep of the
図12に示す逆方向通電時には、第1バルブ60のフランジ部63側がN極、第2バルブ70側がS極となる磁界が生成される。
ソレノイド83の磁束φenは第1永久磁石86の磁束φm1と同じ向きであり、ソレノイド83のN極と第1永久磁石86のS極とが対向するため、第1バルブ60は吸引力によって閉弁する。
また、ソレノイド83の磁束φenは第2永久磁石87の磁束φm2と同じ向きであり、ソレノイド83のS極と第2永久磁石87のN極とが対向するため、第2バルブ70は吸引力によって開弁する。
以下、「N極とS極とが対向する」の文脈では、先に記載する磁極がソレノイドの磁極を示し、後に記載する磁極が永久磁石の磁極を示すものとし、都度の記載を省略する。
When energized in the reverse direction shown in FIG. 12, a magnetic field is generated in which the
The magnetic flux φen of the
Further, the magnetic flux φen of the
Hereinafter, in the context of "the north pole and the south pole face each other", it is assumed that the magnetic pole described first indicates the magnetic pole of the solenoid and the magnetic pole described later indicates the magnetic pole of the permanent magnet, and the description is omitted each time.
このように第3実施形態の電磁弁部503において、一つのソレノイド83は、第1永久磁石86の磁束φm1及び第2永久磁石87の磁束φm2に対し、共通に重畳又は相殺する磁束を通電時に発生する。電磁弁部503は、永久磁石86、87と、対向する上部プレート52との間に生成される吸引力又は反発力を用いて、第1バルブ60及び第2バルブ70の一方を開弁させ、他方を閉弁させるように動作する。
As described above, in the
(第4実施形態)
第4実施形態について、図13〜図15を参照する。
第4実施形態の電磁弁部504は、二つの永久磁石86、87が可動側である第1バルブ60及び第2バルブ70にそれぞれ搭載されており、また、二つのソレノイド81、82が設けられている。
第1永久磁石86は、第1バルブ60のフランジ部63のバルブ基端側の面に搭載されており、第2永久磁石87は、第2バルブ70のフランジ部73のバルブ先端側の面に搭載されている。図の例では、第1永久磁石86は、フランジ部63に接する側がS極であり、バルブ基端側がN極である。第2永久磁石87は、フランジ部73に接する側がN極であり、バルブ先端側がS極である。
(Fourth Embodiment)
Reference is made to FIGS. 13 to 15 for the fourth embodiment.
The
The first
第1バルブ60のガード面64は、開弁時に、第1永久磁石86も先にカバープレート53の下端面534に当接することで、第1永久磁石86の破損を防止する。
第1ソレノイド81はカバープレート53に設けられている。第2ソレノイド82は下部プレート51の凹部底面513に対しバルブ先端側に設けられている。
上部プレート52は、例えば非磁性体で形成されている。
The
The
The
図13に示す非通電時には、第1バルブ60は、第1スプリング66の付勢力Fsp1により閉弁している。第2バルブ70は、第2スプリング76の付勢力Fsp2及び第2永久磁石87の吸引力により閉弁している。
When the power is not supplied as shown in FIG. 13, the
図14に示す正方向通電時には、第1ソレノイド81により、カバープレート53の下端面534側がS極となる磁界が生成され、且つ、第2ソレノイド82により、凹部底面513側がN極となる磁界が生成される。
第1ソレノイド81の磁束φep1は第1永久磁石86の磁束φm1と同じ向きであり、S極とN極とが対向するため、第1バルブ60は吸引力によって開弁する。
第2ソレノイド82の磁束φep2は第2永久磁石87の磁束φm2と同じ向きであり、N極とS極とが対向するため、第2バルブ70は吸引力によって閉弁する。
When energized in the forward direction shown in FIG. 14, the
Since the magnetic flux φep1 of the
The magnetic flux φep2 of the
図15に示す逆方向通電時には、第1ソレノイド81により、カバープレート53の下端面534側がN極となる磁界が生成され、且つ、第2ソレノイド82により、凹部底面513側がS極となる磁界が生成される。
第1ソレノイド81の磁束φep1は第1永久磁石86の磁束φm1と逆向きであり、N極同士が対向するため、第1バルブ60は反発力によって閉弁する。
第2ソレノイド82の磁束φep2は第2永久磁石87の磁束φm2と逆向きであり、S極同士が対向するため、第2バルブ70は反発力によって開弁する。
When energized in the reverse direction shown in FIG. 15, the
Since the magnetic flux φep1 of the
Since the magnetic flux φep2 of the
このように第4実施形態の電磁弁部504において、二つのソレノイド81、82は、第1永久磁石86の磁束φm1及び第2永久磁石87の磁束φm2に対し、個別に重畳又は相殺する磁束を通電時に発生する。電磁弁部504は、永久磁石86、87と、対向するカバープレート53及び下部プレート51との間に生成される吸引力又は反発力を用いて、第1バルブ60及び第2バルブ70の一方を開弁させ、他方を閉弁させるように動作する。
As described above, in the
(第5実施形態)
次に、第5〜第7実施形態は、電磁弁部において二つのバルブ60、79のフランジ部63、73が互いに対向するように同軸に配置された「対向型」の実施形態である。
まず、第5実施形態の図16を参照し、対向型バルブ配置の電磁弁部に共通する構成について説明する。電磁弁部505は、オリフィスプレート19側から順に、第1プレート54、中間プレート55、第2プレート56、転向プレート57の4つの部分に分けて図示される。第1プレート54のオリフィスプレート19側の端面を下端面544と記す。また、オリフィスプレート19の第1プレート54側の端面を端面191と記し、転向プレート57の第2プレート56側の端面を端面571と記す。
(Fifth Embodiment)
Next, the fifth to seventh embodiments are "opposed type" embodiments in which the
First, with reference to FIG. 16 of the fifth embodiment, a configuration common to the solenoid valve portions of the opposed valve arrangement will be described. The
サブアウトオリフィス41は、並列型と同様にオリフィスプレート19の中心軸V上に形成され、オリフィスプレート19の端面に開口する。
第2アウトオリフィス42は、オリフィスプレート19の中心軸Vからオフセットした位置において、導入部420を始点として第1プレート54、中間プレート55及び第2プレート56を貫通する。さらに、第2アウトオリフィス42は、最上段の転向プレート57で上向きから下向きに180°転向して第3プレート56側に開口する開口部429に連通する。
The
The
第1バルブ60は、磁性体で形成され、並列型と同様に、軸部61及びフランジ部63を有し、第1プレート54に収容される。
軸部61は、中心軸Vに形成された第1プレート54の摺動孔の内壁を摺動する。フランジ部63は、第1スプリング66によって中間プレート55側から第1プレート54の凹部端面543に向かって付勢されている。軸部61先端のシート面65がオリフィスプレート19の端面191に当接したときサブアウトオリフィス41を閉塞する。
The
The
第2バルブ79は、磁性体で形成され、第1バルブ60と同様に軸部71及びフランジ部73を有し、第2プレート56に収容される。
軸部71は、中心軸Vに形成された第2プレート56の摺動孔の内壁を摺動する。フランジ部73は、第2スプリング76によって中間プレート55側から第2プレート56の凹部端面563に向かって付勢されている。軸部71先端のシート面75が転向プレート57の端面571に当接したとき第2アウトオリフィス42を閉塞する。第2バルブ79の閉弁方向は、第1バルブ60の閉弁方向とは反対に図の上に向かう方向となる。
要するに、電磁弁部505の第1バルブ60及び第2バルブ79は、中間プレート55を中心として、ほぼ上下対称に配置されている。以上が、第5〜第7実施形態に共通する対向型バルブ配置の基本構成である。
The
The
In short, the
続いて第5実施形態について、図16〜図18を参照する。第5実施形態は、上記実施形態とは着眼点が少し異なり、ソレノイドの通電時発生磁束を基準とし、永久磁石の磁束によって生成される「バイアス磁束」に基づいて、バルブ60、79の動作を説明する。第5実施形態では油圧力Ffに関する言及を省略する。
第5実施形態の電磁弁部505は、一つの永久磁石84が固定側である第1プレート54の凹部端面543に形成された環状溝部545に収容されている。永久磁石84の開口側端面は、凹部端面543から突出しない程度に、少し下がった位置に配置されている。つまり、永久磁石84は、第1バルブ60のフランジ部63よりもバルブ先端側に設けられている。図の例では、永久磁石84は、凹部底面543側がN極であり、下端面544側がS極である。
第1プレート54及び第2プレート56は、例えば非磁性体で形成されている。
Subsequently, FIGS. 16 to 18 will be referred to with respect to the fifth embodiment. The fifth embodiment has a slightly different point of view from the above embodiment, and operates the
The
The
図16に示す非通電時には、第1バルブ60は、第1スプリング66の付勢力Fsp1及び永久磁石84の吸引力により閉弁している。第2バルブ79は、第2スプリング76の付勢力Fsp2により閉弁している。
When not energized as shown in FIG. 16, the
図17に示す正方向通電時には、第1バルブ60側がS極、第2バルブ79側がN極となる磁界が生成される。ソレノイド83の電磁力Fepは、基本的にフランジ部63、73を中間プレート55側に吸引し、第1バルブ60及び第2バルブ79を開弁させる方向に働く。電磁力Fepが第2スプリング76の付勢力Fsp2を上回ることにより、第2バルブ79は開弁する。
一方、第1バルブ60については、ソレノイド83の磁束φepと永久磁石84の磁束φm1とが同じ向きであり、永久磁石84の磁束φm1は、ソレノイド83の磁束を増加させるバイアス磁束として作用する。そのため、より大きな電磁力Fep+が作用する。
つまり、同じ向きのバイアス磁束の影響により、第1バルブ60を開弁させる必要駆動力が、第2バルブ79を開弁させる必要駆動力よりも相対的に小さくなり、第1バルブ60は第2バルブ79に比べて小さな電流で開弁する。
結果的に、正方向通電時には第1バルブ60及び第2バルブ79の両方が開弁する。
When energized in the forward direction shown in FIG. 17, a magnetic field is generated in which the
On the other hand, with respect to the
That is, due to the influence of the bias magnetic flux in the same direction, the required driving force for opening the
As a result, both the
図18に示す逆方向通電時には、第1バルブ60側がN極、第2バルブ79側がS極となる磁界が生成される。ソレノイド83の電磁力Fenは、基本的にフランジ部63、73を中間プレート55側に吸引し、第1バルブ60及び第2バルブ79を開弁させる方向に働く。電磁力Fenが第2スプリング76の付勢力Fsp2を上回ることにより、第2バルブ79は開弁する。
一方、第1バルブ60については、ソレノイド83の磁束φenと永久磁石84の磁束φm1とが逆向きであり、永久磁石84の磁束φm1は、ソレノイド83の磁束を減少させるバイアス磁束として作用する。そのため、低下した電磁力Fen-は、第1スプリング66の付勢力Fsp1を下回る。
つまり、逆向きのバイアス磁束の影響により、第1バルブ60を開弁させる必要駆動力が、第2バルブ79を開弁させる必要駆動力よりも相対的に大きくなる。このときの通電電流では第1バルブ60の必要駆動力に達せず、第1バルブ60は閉弁状態を維持する。
結果的に、逆方向通電時には第1バルブ60が閉弁し、第2バルブ79が開弁する。
When energized in the reverse direction shown in FIG. 18, a magnetic field is generated in which the
On the other hand, with respect to the
That is, due to the influence of the bias magnetic flux in the opposite direction, the required driving force for opening the
As a result, the
第5実施形態に対し、第2プレート56側に永久磁石を設けることで、いずれの通電方向においても第1バルブ60を開弁させつつ、通電方向に応じて第2バルブ79の開閉を切り替える構成とすることができる。
また、第1プレート54及び第2プレート56にそれぞれ永久磁石を設けることで、第1バルブ60又は第2バルブ79の一方を開弁させ、他方を閉弁させる構成とすることができる。
これらの構成は、第5実施形態の図から容易に類推可能であるため図示を省略する。
In contrast to the fifth embodiment, by providing a permanent magnet on the side of the
Further, by providing permanent magnets on the
Since these configurations can be easily inferred from the drawings of the fifth embodiment, the illustration will be omitted.
(第6実施形態)
第6実施形態について、図19〜図21を参照する。第6実施形態は並列型の第3実施形態と対応し、記号の注記等は第3実施形態に準ずる。
第6実施形態の電磁弁部506は、二つの永久磁石86、87が可動側である第1バルブ60及び第2バルブ79にそれぞれ搭載されており、また、一つのソレノイド83が設けられている。
(Sixth Embodiment)
Refer to FIGS. 19 to 21 for the sixth embodiment. The sixth embodiment corresponds to the third embodiment of the parallel type, and the notes of symbols and the like correspond to the third embodiment.
The
第1永久磁石86は、第1バルブ60のフランジ部63のバルブ先端側の面に搭載されており、第2永久磁石87は、第2バルブ79のフランジ部73のバルブ先端側の面に搭載されている。図の例では、第1永久磁石86及び第2永久磁石87は、いずれもフランジ部63、73に接する側がN極であり、バルブ先端側がS極である。
第1プレート54及び第2プレート56は、例えば非磁性体で形成されている。
The first
The
図19に示す非通電時には、第1バルブ60は、第1スプリング66の付勢力Fsp1及び第1永久磁石86の吸引力により閉弁している。第2バルブ79は、第2スプリング76の付勢力Fsp2及び第2永久磁石87の吸引力により閉弁している。
When not energized as shown in FIG. 19, the
図20に示す正方向通電時には、第1バルブ60側がS極、第2バルブ79側がN極となる磁界が生成される。
ソレノイド83の磁束φepは第1永久磁石86の磁束φm1と同じ向きであり、S極とN極とが対向するため、第1バルブ60は吸引力によって開弁する。
また、ソレノイド83の磁束φepは第2永久磁石87の磁束φm2と逆向きであり、N極同士が対向するため、第2バルブ79は反発力によって閉弁する。
When energized in the forward direction shown in FIG. 20, a magnetic field is generated in which the
Since the magnetic flux φep of the
Further, since the magnetic flux φep of the
図21に示す逆方向通電時には、第1バルブ60側がN極、第2バルブ79側がS極となる磁界が生成される。
ソレノイド83の磁束φenは第1永久磁石86の磁束φm1と逆向きであり、N極同士が対向するため、第1バルブ60は反発力によって閉弁する。
また、ソレノイド83の磁束φenは第2永久磁石87の磁束φm2と同じ向きであり、S極とN極とが対向するため、第2バルブ79は吸引力によって開弁する。
第6実施形態は、並列型の第3実施形態と同様の動作を対向型の構成で実現する。
When energized in the reverse direction shown in FIG. 21, a magnetic field is generated in which the
Since the magnetic flux φen of the
Further, since the magnetic flux φen of the
The sixth embodiment realizes the same operation as the parallel type third embodiment with the opposed type configuration.
(第7実施形態)
第7実施形態について、図22〜図24を参照する。第7実施形態は並列型の第4実施形態と対応し、記号の注記等は第3、第4実施形態に準ずる。
第7実施形態の電磁弁部507は、二つの永久磁石86、87が可動側である第1バルブ60及び第2バルブ79にそれぞれ搭載されており、また、二つのソレノイド81、82が設けられている。
第1バルブ60及び第2バルブ79への第1永久磁石86及び第2永久磁石87の搭載構成は、第6実施形態と同様である。
第1ソレノイド81は第1プレート54の凹部底面543に対しバルブ先端側に設けられている。第2ソレノイド82は第2プレート56の凹部底面563に対しバルブ先端側に設けられている。
中間プレート55は、例えば非磁性体で形成されている。
(7th Embodiment)
See FIGS. 22-24 for the seventh embodiment. The seventh embodiment corresponds to the fourth embodiment of the parallel type, and the notes and the like of the symbols conform to the third and fourth embodiments.
The
The mounting configuration of the first
The
The
図22に示す非通電時には、第1バルブ60は、第1スプリング66の付勢力Fsp1及び第1永久磁石86の吸引力により閉弁している。第2バルブ79は、第2スプリング76の付勢力Fsp2及び第2永久磁石87の吸引力により閉弁している。
When not energized as shown in FIG. 22, the
図23に示す正方向通電時には、第1ソレノイド81により、凹部底面543側がS極となる磁界が生成され、且つ、第2ソレノイド82により、凹部底面563側がN極となる磁界が生成される。
第1ソレノイド81の磁束φep1は第1永久磁石86の磁束φm1と逆向きであり、S極同士が対向するため、第1バルブ60は反発力によって開弁する。
第2ソレノイド82の磁束φep2は第2永久磁石87の磁束φm2と同じ向きであり、N極とS極とが対向するため、第2バルブ79は吸引力によって閉弁する。
When energized in the forward direction shown in FIG. 23, the
Since the magnetic flux φep1 of the
The magnetic flux φep2 of the
図24に示す逆方向通電時には、第1ソレノイド81により、凹部底面543側がN極となる磁界が生成され、且つ、第2ソレノイド82により、凹部底面563側がS極となる磁界が生成される。
第1ソレノイド81の磁束φen1は第1永久磁石86の磁束φm1と同じ向きであり、N極とS極とが対向するため、第1バルブ60は吸引力によって閉弁する。
第2ソレノイド82の磁束φen2は第2永久磁石87の磁束φm2と逆向きであり、S極同士が対向するため、第2バルブ79は反発力によって開弁する。
第7実施形態は、並列型の第4実施形態と同様の動作を対向型の構成で実現する。
When energized in the reverse direction shown in FIG. 24, the
The magnetic flux φen1 of the
Since the magnetic flux φen2 of the
The seventh embodiment realizes the same operation as the fourth embodiment of the parallel type in a facing type configuration.
(その他の実施形態)
(a)上記実施形態では、並列型及び対向型のバルブ配置について、それぞれ永久磁石84、85が固定側に設けられる例と、永久磁石86、87が可動側に搭載される例とが示される。その他、永久磁石を固定側及び可動側の両方に設けてもよい。また、上記実施形態を適宜組み合わせて得られる種々の構成を採用してもよい。
(Other embodiments)
(A) In the above embodiment, for the parallel type and opposed type valve arrangements, an example in which the
(b)上記実施形態では、基本的に2通りの開弁状態が切り替えられ、2水準の噴射率が可変制御される。その他の実施形態では、両方のバルブの開弁状態、第1バルブ60のみの開弁状態、及び、第2バルブ70、79のみの開弁状態の3通りの開弁状態を切り替えることで、3水準の噴射率を可変とするようにしてもよい。
(B) In the above embodiment, basically two types of valve opening states are switched, and two levels of injection rate are variably controlled. In another embodiment, by switching between three valve open states: a valve open state of both valves, a valve open state of only the
(c)本実施形態では、第1燃料流出経路47を開閉する第1バルブ60、及び、第2燃料流出経路48を開閉する第2バルブ70、79の二つのバルブが設けられることが必須の構成要件となる。ただし、この二つのバルブ以外に、別の用途のバルブがさらに設けられてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(C) In the present embodiment, it is essential that two valves, a
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the invention.
10(11、12、13、14)・・・ハウジング、
21・・・ニードル弁、 31・・・圧力制御室、
36・・・第1アウトオリフィス(第1燃料流出経路)、
41・・・サブアウトオリフィス(第1燃料流出経路)、
42・・・第2アウトオリフィス(第2燃料流出経路)、
47・・・第1燃料流出経路、
48・・・第2燃料流出経路、
60・・・第1バルブ、 66・・・第1スプリング(第1バルブ付勢部材)、
70、79・・・第2バルブ、 76・・・第2スプリング(第2バルブ付勢部材)、
81、82、83・・・ソレノイド、
84、85、86、87・・・永久磁石。
10 (11, 12, 13, 14) ... housing,
21 ... Needle valve, 31 ... Pressure control chamber,
36 ... 1st out orifice (1st fuel outflow path),
41 ... Sub-out orifice (first fuel outflow path),
42 ... 2nd out orifice (2nd fuel outflow path),
47 ... First fuel outflow route,
48 ... Second fuel outflow route,
60 ... 1st valve, 66 ... 1st spring (1st valve urging member),
70, 79 ... 2nd valve, 76 ... 2nd spring (second valve urging member),
81, 82, 83 ... Solenoid,
84, 85, 86, 87 ... Permanent magnets.
Claims (8)
前記圧力制御室に連通する第1燃料流出経路(47)、及び、前記第1燃料流出経路とは異なる位置に配置され前記圧力制御室に連通する第2燃料流出経路(48)が形成されたハウジング(10)と、
磁性体で形成され、前記ハウジングに収容され、基端側にフランジ部(63)を有し、前記第1燃料流出経路を開閉する第1バルブ(60)と、
磁性体で形成され、前記第1バルブと同軸に前記ハウジングに収容され、基端側にフランジ部(73)を有し、前記第2燃料流出経路を開閉する第2バルブ(70、79)と、
前記第1バルブ及び前記第2バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する第1バルブ付勢部材(66)及び第2バルブ付勢部材(76)と、
前記ハウジングに固定され、通電により電磁力を生成し、且つ、正方向及び逆方向の通電方向の切り替えが可能である一つ以上のソレノイド(81、82、83)と、
環状に形成され、軸方向の一方がN極、軸方向の他方がS極となるように着磁された一つ以上の永久磁石(84、85、86、87)と、を備え、
前記永久磁石は、前記第1バルブ又は前記第2バルブの少なくとも一方の前記フランジ部よりも先端側において前記ハウジングに設けられているか、又は、前記第1バルブ及び前記第2バルブにそれぞれ搭載されており、
前記ソレノイドの通電方向の切り替えにより、少なくとも、前記ソレノイドの電磁力、前記永久磁石の磁力、並びに、前記第1バルブ付勢部材及び前記第2バルブ付勢部材の付勢力の関係に基づき、前記第1バルブのみの開弁状態、前記第2バルブのみの開弁状態、並びに、前記第1バルブ及び前記第2バルブの両方の開弁状態のうち少なくとも2通りを切り替え可能である燃料噴射装置。 A fuel injection device capable of changing the injection rate by driving control of the needle valve (21) by the fuel pressure of the pressure control chamber (31).
A first fuel outflow path (47) communicating with the pressure control chamber and a second fuel outflow path (48) communicating with the pressure control chamber were formed at positions different from the first fuel outflow path. Housing (10) and
A first valve (60) formed of a magnetic material, housed in the housing, having a flange portion (63) on the proximal end side, and opening and closing the first fuel outflow path.
With the second valve (70, 79) which is formed of a magnetic material, is housed in the housing coaxially with the first valve, has a flange portion (73) on the proximal end side, and opens and closes the second fuel outflow path. ,
A first valve urging member (66) and a second valve urging member (76) that urge the first valve and the second valve in the valve closing direction, respectively.
One or more solenoids (81, 82, 83) that are fixed to the housing, generate electromagnetic force by energization, and can switch the energization direction in the forward direction and the reverse direction.
It comprises one or more permanent magnets (84, 85, 86, 87) formed in an annular shape and magnetized so that one axial direction is the north pole and the other axial direction is the south pole.
The permanent magnet is provided in the housing on the tip side of at least one of the flange portions of the first valve or the second valve, or is mounted on the first valve and the second valve, respectively. Ori,
By switching the energizing direction of the solenoid, the first valve urging member and the urging force of the second valve urging member are based on at least the relationship between the electromagnetic force of the solenoid, the magnetic force of the permanent magnet, and the urging force of the first valve urging member and the second valve urging member. A fuel injection device capable of switching at least two of a valve open state of only one valve, a valve open state of the second valve only, and a valve open state of both the first valve and the second valve.
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