JPH01303389A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は電磁弁に関し、詳しくは、電磁弁における開閉
動作の応答性を向上させる技術に関する。

〈従来の技術〉 従来、電磁石の磁気吸引力によって開弁動作させるよう
構成された電磁弁として、実開昭６１−１７５５６５号
公報等に記載されるような内燃機関用の電磁式燃料噴射
弁がある。

かかる内燃機関用燃料噴射弁の一例を第３図及び第４図
に示す。

燃料噴射弁ｌは、基端部に余剰燃料排出用の燃料ポート
２が形成されたハウジング３と、ハウジング３の先端部
に連結して保持されたノズルボディ４に嵌挿される弁体
としてのニードルバルブ５と、ニードルバルブ５基端部
に取付けられてハウジング３内に保持された電磁コイル
６によって磁気吸引されることによりニードルバルブ５
を開弁させる磁性体からなるアンカー７と、アンカー７
先端側近傍のハウジング３内に備えられニードルバルブ
５が当接することによって開弁リフト量を規制するスト
ッパプレート８と、を有している。

また、ハウジング３内の前記アンカー７周囲の空間に連
通ずる連通孔９を該ハウジング３先端部に形成し、この
連通孔９に燃料導入用の燃料ボート１０を有する燃料供
給部材１１を連通接続しである。

一方、アンカー７の基端側には断面逆Ｔ字状の連通孔１
２が形成されており、ハウジング３内に備えられ余剰燃
料をハウジング３後端部の余剰燃料排出用燃料ボート２
に返送する返送路１３に接続している。前記返送路１３
は、鉄心１５の中空部に嵌挿された筒状部材１９の中空
部を経て燃料排出用燃料ボート２に連通している。

また、燃料供給部材１１に形成されている燃料導入用の
燃料ポート１０には燃料ポンプ２１の吐出口からの配管
が接続され、一方、ハウジング３の後端部に形成された
余剰燃料排出用の燃料ボート２には、プレンシャレギュ
レータ２２を介して燃料タンク２３に接続する配管が接
続される。

ところで、ノズルボディ４内のニードルバルブ５はスプ
リング１４によって図の下方に付勢されている。これに
より、ニードルバルブ５の先端のシート部５ａがノズル
ボディ４のシート部４ａに着座させられており、この状
態が閉弁状態となる。

また、電磁コイル６に通電されると鉄心１５がアンカー
７を磁気吸引し、これによりニードルバルブ５は、その
鍔部５ｂがストッパブレート８に当接する位置までリフ
トさせられて、開弁リフトｉが規制される。このリフト
させられた状態が開弁状態となる。

尚、１６は燃料フィルタ、１８は電気端子を示す。

そして、燃料供給部材１１に形成された燃料導入用の燃
料ポート１０から液体燃料を連通孔９を介して燃料噴射
弁１内に燃料ポンプ２１により加圧供給する。供給され
た燃料は、ハウジング３内を通ってノズルボディ４内に
達し、更にニードルバルブ５とノズルボディ４との間か
ら内燃機関の吸気通路内に噴射される。かかる噴射によ
る燃料供給量は、前記電磁コイル６への通電時間を制御
することにより機関運転条件に応じて可変制御される。

また、余剰の燃料は、アンカー７の基端側に形成された
断面逆Ｔ字状の連通孔１２からハウジング３内に備えら
れた筒状部材１９の中空部で構成される前記返送路１３
を経由してハウジング３後端部の余剰燃料排出用燃料ボ
ート２からプレッシャレギュレータ２２を介して燃料タ
ンク２３に返送される。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このような電磁式の燃料噴射弁１における単
位時間当たりの噴射量を増大させて、機関要求の最大燃
料噴射量の増大に対応できるようすると、要求噴射量が
少なく電磁コイル６への通電時間が短いときに噴射量を
管理できなくなる惧れがあった。

即ち、第５図に示すように、電磁コイル６への通電を開
始してスプリング１４の閉弁付勢力に抗してニードルバ
ルブ５をリフトさせ、ニードルバルブ５が最大開度（有
効開弁状態）になるまでに遅れ時間が存在し、また、電
磁コイル６への通電を遮断してスプリング１４の閉弁付
勢力によってニードルバルブ５が閉弁状態になるまでに
も遅れ時間が存在する。このため、かかる開弁時と閉弁
時における遅れ時間を見込んで電磁コイル６への通電時
間を設定して、通電時間によって燃料噴射量を管理でき
るようにしている。しかしながら、要求噴射量が多く通
電時間が開弁遅れ時間よりも長いときには、有効開弁時
間（安定開度時間）が確保されて流量制御を行えるが、
要求噴射量が少なく通電時間が開弁遅れ時間よりも短く
なってしまうと、ニードルバルブ５が最大リフトされる
前に電磁コイル６への通電が絶たれてしまい、有効開弁
時間が確保されず、途中開度で燃料が噴射されることに
なって噴射流量が通電時間とリニアな関係でなくなって
しまうものである。

かかる問題点を解消するためには、ニードルバルブ５の
開閉動作の応答性を向上させて遅れ時間を短くすれば良
いが、ニードルバルブ５等の質量（慣性重量）の軽減や
摺動抵抗の軽減による応答性の向上対策では限界があっ
て、燃料噴射弁ｌの大流量化に充分対応できなかった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、弁体の
質量・摺動抵抗の軽減によって実現不可能な電磁弁の応
答性を実現できるようにすることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明にかかる電磁弁では、弁体の基端部に連
結され弁体の開閉方向に極性を有する永久磁石により形
成されたアンカーと、前記弁体を閉弁方向に付勢する弾
性体と、前記弁体の基端側に固定された電磁石と、を備
えて構成され、開弁駆動時には前記電磁石に前記アンカ
ーを吸引する方向の電磁力を発生させる一方、閉弁駆動
時には前記電磁石に前記アンカーを斥ける方向の電磁力
を発生させるように構成した。

〈作用〉 かかる構成の電磁弁によれば、弁体の基端部に連結され
電磁石の磁気力を受けるアンカーが永久磁石により形成
され、然も、永久磁石の極性が弁体の開閉方向となって
いる。

ここで、電磁石の極性が永久磁石の極性と同方向となる
よう制御すれば、電磁石とアンカーとの間に磁気吸引力
が働いて、アンカーが連結された弁体は弾性体の閉弁付
勢力に抗してリフトされて開弁する。また、電磁石の極
性が永久磁石の極性と逆方向の極性となるよう制御すれ
ば、電磁石とアンカーとの間に磁気斥力が働いて、アン
カーが連結された弁体は弾性体の閉弁付勢力と前記磁気
斥力とによって閉弁する。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、
第３図に示した従来例と同一要素には同一符号を付して
あり、全体構成は第３図を参照する。

第１図において、弁体としてのニードルバルブ５の基端
部に取りつけられたアンカー７は、永久磁石により形成
されており、その極性方向は開弁方向（図で上方）がＮ
極、閉弁方向（図で下方）がＳ極となるようにしである
。また、アンカー７の基端面と筒状部材１９との間に弾
性体としてのスプリング１４を張設してあり、筒状部材
１９側を固定端とするこのスプリング１４はその弾性力
によってアンカー７、即ち、ニードルバルブ５を閉弁方
向に付勢する。

一方、電磁コイル６と鉄心１５とによって電磁石が構成
されており、電磁コイル６に対して順方向に電流を流し
たときには鉄心１５の図で下方側がＳ極となり、逆方向
に電流を流したときには鉄心１５の上方がＳ極となるよ
うにコイルの巻方向及び電流の向きを設定してあり、前
記順方向の通電時間によって噴射量が決定されるように
しである（第２図参照）。

即ち、ニードルバルブ５がスプリング１４の弾性付勢力
によって閉弁している状態から開弁動作させるときには
、電磁コイル６に順方向の電流を流し、鉄心１５の下方
がＳ極となるようにする。すると、アンカー７の上方が
Ｎ極に設定されているため両極に引力が発生して、アン
カー７及びニードルバルブ５がリフトして開弁される。

一方、上記のようにして開弁じている状態から閉弁動作
させるときには、電磁コイル６に対して逆方向に電流を
流す。すると、鉄心１５の下方がＮ極となってアンカー
７の上方のＮ極との間に斥力が発生し、スプリング１４
の閉弁付勢力とあいまって閉弁動作が行われる。

このように本実施例によると、アンカー７が単なる磁性
体ではなく永久磁石によって形成されて開閉動作方向に
極性を有する構成であるから、開弁動作時には永久磁石
の磁力によってより強いリフト力が発生して速やかにニ
ードルバルブ５をリフトさせることができ、開弁遅れ時
間を短縮することができる。また、閉弁動作時には、単
に電（ｎコイル６による吸引力を遮断するのではなく、
永久磁石であるアンカー７との間に磁気斥力を発生させ
てスプリング１４による閉弁動作を助けるようにするの
で、閉弁遅れ時間を短縮することができる。

このように開弁・閉弁遅れ時間が短縮されると、ニード
ルバルブ５の中間開度時間が短くなって有効開弁時間を
長くすることができる。このため、燃料噴射弁ｌの単位
時間当たりの噴射量を増大して、低流量側で開弁動作時
間が短く設定されるようになっても、その短い開弁動作
時間内に有効開弁時間を確保することができ、開方向通
電時間に対する噴射量の関係をリニアに保つことができ
るものである。

即ち、開弁・閉弁遅れ時間が長いと、この遅れ時間内の
中間開度状態で噴射される燃料量が多くなるため、同じ
要求噴射量であると遅れ時間が長いほど有効開弁時間（
全開時間）が短くなってしまい（要求噴射量−遅れ時間
噴射量＝有効開弁噴射量）、要求噴射量が少なくなると
有効開弁状態となる前に閉弁させる必要がでてくるが、
ニードルバルブ５を中間開度までリフトさせて閉弁させ
るようにすると、流量制御が精度良く行えなくなってし
まう。

しかしながら、本実施例のように開弁・閉弁遅れ時間を
短縮することができれば、たとえ燃料噴射弁１を大流量
化して低流量域−での開弁動作時間が短くなっても、そ
の短い時間内で有効開弁状態を確保することができる。

換言すれば、遅れ時間内における噴射量が少なくなって
、要求噴射量が少なくても有効開弁状態を発生させるこ
とができ、通電時間に基づく精度の良い流量制御が可能
となるものである。

尚、本実施例では、電磁コイル６への通電方向を逆転す
ることによってアンカー７に対する引力と斥力とを交互
に発生させるようにしたが、巻方向の異なる開弁用電磁
コイルと閉弁用電磁コイルとを両方備え、開弁動作時と
閉弁動作時とで電磁コイルを使い分けるようにしても良
い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、弁体の基端部に
弁体開閉方向に極性を有する永久磁石で形成したアンカ
ーを連結し、該アンカーと電磁石との間に引力と斥力と
を発生させて開弁動作と閉弁動作とを行わせるようにし
たので、永久磁石の磁力によって開弁動作時のリフト力
を強くし、また、閉弁動作時には磁気斥力によって弾性
体による閉弁付勢力を助長することができ、開弁・閉弁
遅れ時間を短縮することができる。このため、内燃機関
の燃料噴射弁として用いた場合には、機関要求最大噴射
量の増大に対応すべく単位時間当たりの噴射量を増大さ
せても低流量域での有効開弁時間を確保することができ
、開弁動作時間に対する噴射流量の特性をリニアに保つ
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す燃料噴射弁の部分断面
拡大図、第２図は同上実施例における電磁コイルの通電
特性を示すタイムチャート、第３図は従来例を示す燃料
噴射弁の全体断面図、第４図は第３図の燃料噴射弁を含
む内燃機関の燃料供給系を示す概略図、第５図は従来の
燃料噴射弁の問題点を説明するためのタイムチャートで
ある。 １・・・燃料噴射弁　　５・・・ニードルバルブ６・・
・電磁コイル　　７・・・アンカー　　１４・・・スプ
リング　　１５・・・鉄心 特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第１図 第２図 （関） （閘）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　弁体の基端部に連結され弁体の開閉方向に極性を有す
   る永久磁石により形成されたアンカーと、前記弁体を閉
   弁方向に付勢する弾性体と、前記弁体の基端側に固定さ
   れた電磁石と、を備えて構成され、開弁駆動時には前記
   電磁石に前記アンカーを吸引する方向の電磁力を発生さ
   せる一方、閉弁駆動時には前記電磁石に前記アンカーを
   斥ける方向の電磁力を発生させるように構成されたこと
   を特徴とする電磁弁。