JPH11148439A - 電磁式燃料噴射弁及びその燃料噴射方法 - Google Patents
電磁式燃料噴射弁及びその燃料噴射方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動するときの
応答性を高め得るとともに、開弁した後は低消費電力で
安定して開弁状態を維持できる構造を有する電磁式燃料
噴射弁を提供する。 【解決手段】電磁式燃料噴射弁１０において、弁体１６
を駆動する第一の起磁力発生手段１１と第二の起磁力発
生手段１２とを備え、前記第一の起磁力発生手段１１は
第二の起磁力発生手段１２よりも大きな時間変化率で立
ち上がる起磁力を発生できるように構成し、第二の起磁
力発生手段１２は低消費電力で弁体を開弁状態に維持で
きるよう構成する。
応答性を高め得るとともに、開弁した後は低消費電力で
安定して開弁状態を維持できる構造を有する電磁式燃料
噴射弁を提供する。 【解決手段】電磁式燃料噴射弁１０において、弁体１６
を駆動する第一の起磁力発生手段１１と第二の起磁力発
生手段１２とを備え、前記第一の起磁力発生手段１１は
第二の起磁力発生手段１２よりも大きな時間変化率で立
ち上がる起磁力を発生できるように構成し、第二の起磁
力発生手段１２は低消費電力で弁体を開弁状態に維持で
きるよう構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コイルに通電する
ことによって弁体を駆動し、弁体と弁座との間で燃料通
路の開閉を行って燃料を噴射する技術に関する。
ことによって弁体を駆動し、弁体と弁座との間で燃料通
路の開閉を行って燃料を噴射する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁式燃料噴射弁（以後、インジェクタ
と呼ぶ）は、その内部のコイルに通電し、発生する磁気
力（磁気吸引力）により弁が固定されたプランジャが吸
引されて弁座から離れ、燃料が噴射される。通電が中止
されると磁気吸引力が減衰し、プランジャを閉弁方向に
付勢するリターンスプリングの力によりプランジャが押
し戻され、バルブが閉じる構造となっている。このよう
なインジェクタでは、広いダイナミックレンジを達成す
るために、開弁指令や閉弁指令に対して遅れなく弁を追
従させる必要がある。このとき、ダイナミックレンジは
開弁指令時間と噴射量との間で線形関係（リニアリテ
ィ）が保たれる範囲を示すもので、最大噴射量と最小噴
射量の比で表せる。◆従来、開弁時の立上り特性を改善
するために昇圧回路を設けて高電圧を作り、この高電圧
をインジェクタのコイルに印加することにより、短時間
で大きな電流をコイルに流し込む方法が採用されてき
た。例えば、特開平６−２４１１３７号公報には、燃料
噴射用電磁弁を駆動するための駆動ユニットに昇圧回路
を設け、外部電源から得られる１２Ｖの電圧を７０Ｖに
昇圧して、燃料噴射用電磁弁の作動コイルに印加する燃
料噴射制御装置が開示されている。◆この燃料噴射制御
装置では、弁体を閉弁状態から開弁方向に作動する吸引
初期時（開弁初期段階、開弁動作時）には目標電流値を
高くして作動コイルの励磁電流を制御し、弁体を開弁状
態に保持する吸引保持時（開弁保持時）には作動コイル
を繰り返しオンオフ作動して低い目標電流値で励磁電流
を制御する。高い目標電流値で作動コイルの励磁電流を
制御することによって開弁応答性を高め、低い目標電流
値で作動コイルの励磁電流を制御することによって発熱
を抑えるとともに電力の浪費を回避することができる。
◆また特開平８−３２６６２０号公報には、コイルＡ及
びコイルＢの２つのコイルを設け、開弁動作時の通電開
始から一定期間はコイルＡとコイルＢの両方に通電し、
一定期間経過後はコイルＡへの通電を停止してコイルＢ
のみに通電する電磁式燃料噴射弁が開示されている。こ
の電磁式燃料噴射弁では、通電開始から一定期間、コイ
ルＡとコイルＢの両方に通電することにより、強力な磁
束を発生させることによって素早い開弁動作を行わせる
ことができる。また、開弁保持時には必要最低限の力で
弁体を保持することにより、素早い閉弁動作が可能にな
る。さらに、開弁動作時のみ電流を大きくして開弁保持
時には電流を小さくできるので、噴射弁の発熱を抑制で
きる。◆また特開平６−２４１１３７号公報に開示され
た燃料噴射制御装置では、燃料供給圧（燃圧）を検出す
る検出器を設け、検出した燃圧に基づいて、高く設定し
た目標電流値又はこの目標電流値で制御する時間を変化
させている。これにより、燃料供給圧の変動に対する燃
料噴射用電磁弁の作動劣化を回避している。
と呼ぶ）は、その内部のコイルに通電し、発生する磁気
力（磁気吸引力）により弁が固定されたプランジャが吸
引されて弁座から離れ、燃料が噴射される。通電が中止
されると磁気吸引力が減衰し、プランジャを閉弁方向に
付勢するリターンスプリングの力によりプランジャが押
し戻され、バルブが閉じる構造となっている。このよう
なインジェクタでは、広いダイナミックレンジを達成す
るために、開弁指令や閉弁指令に対して遅れなく弁を追
従させる必要がある。このとき、ダイナミックレンジは
開弁指令時間と噴射量との間で線形関係（リニアリテ
ィ）が保たれる範囲を示すもので、最大噴射量と最小噴
射量の比で表せる。◆従来、開弁時の立上り特性を改善
するために昇圧回路を設けて高電圧を作り、この高電圧
をインジェクタのコイルに印加することにより、短時間
で大きな電流をコイルに流し込む方法が採用されてき
た。例えば、特開平６−２４１１３７号公報には、燃料
噴射用電磁弁を駆動するための駆動ユニットに昇圧回路
を設け、外部電源から得られる１２Ｖの電圧を７０Ｖに
昇圧して、燃料噴射用電磁弁の作動コイルに印加する燃
料噴射制御装置が開示されている。◆この燃料噴射制御
装置では、弁体を閉弁状態から開弁方向に作動する吸引
初期時（開弁初期段階、開弁動作時）には目標電流値を
高くして作動コイルの励磁電流を制御し、弁体を開弁状
態に保持する吸引保持時（開弁保持時）には作動コイル
を繰り返しオンオフ作動して低い目標電流値で励磁電流
を制御する。高い目標電流値で作動コイルの励磁電流を
制御することによって開弁応答性を高め、低い目標電流
値で作動コイルの励磁電流を制御することによって発熱
を抑えるとともに電力の浪費を回避することができる。
◆また特開平８−３２６６２０号公報には、コイルＡ及
びコイルＢの２つのコイルを設け、開弁動作時の通電開
始から一定期間はコイルＡとコイルＢの両方に通電し、
一定期間経過後はコイルＡへの通電を停止してコイルＢ
のみに通電する電磁式燃料噴射弁が開示されている。こ
の電磁式燃料噴射弁では、通電開始から一定期間、コイ
ルＡとコイルＢの両方に通電することにより、強力な磁
束を発生させることによって素早い開弁動作を行わせる
ことができる。また、開弁保持時には必要最低限の力で
弁体を保持することにより、素早い閉弁動作が可能にな
る。さらに、開弁動作時のみ電流を大きくして開弁保持
時には電流を小さくできるので、噴射弁の発熱を抑制で
きる。◆また特開平６−２４１１３７号公報に開示され
た燃料噴射制御装置では、燃料供給圧（燃圧）を検出す
る検出器を設け、検出した燃圧に基づいて、高く設定し
た目標電流値又はこの目標電流値で制御する時間を変化
させている。これにより、燃料供給圧の変動に対する燃
料噴射用電磁弁の作動劣化を回避している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開平６−２４１１３
７号公報の燃料噴射制御装置では、燃料噴射弁に一つの
コイルを備え、開弁開始から開弁終了（閉弁）まで、途
中開弁状態を維持する操作を含めて、この一つのコイル
で弁体の動作を制御している。◆ところで、燃料噴射弁
の発熱や消費電力を少なくするためには、コイル電流を
小さくする必要がある。しかし、小さなコイル電流で開
弁状態を維持できる起磁力を得るためには、コイル巻数
を多くしなければならない。一方、開弁動作の応答性を
高めるためには、コイル電流の立ち上がりを速くする必
要があるが、コイル巻数が多くなるほどコイルへの印加
電圧を大きくしなければならない。換言すれば、できる
だけ低い電圧で駆動して開弁動作の応答性を高めるため
には、コイルの巻数を少なくする必要がある。すなわ
ち、特開平６−２４１１３７号公報の燃料噴射制御装置
は、コイルへの印加電圧について制約を受ける状態で
は、開弁動作の高応答性と低消費電力での開弁状態維持
とを同時に達成するという要求に対して矛盾する構造を
有している。◆また、上述した昇圧回路は高価であり、
高電圧に対する絶縁対策を含めてコストアップに繋が
る。従って、コストを低減するためには、インジェクタ
をより低い電圧で駆動することが望ましく、できれば昇
圧回路を用いず、車両用のインジェクタであればバッテ
リ電圧（約１２Ｖ）で駆動されることが望ましい。ま
た、より低い電圧で駆動される方が安全上の配慮が少な
くて済み、点検調整等の取扱も容易になる。◆また、特
開平８−３２６６２０号公報の電磁式燃料噴射弁では、
コイルＡ及びコイルＢの特性については十分な配慮が成
されていない。このため、開弁動作の高速応答性を確保
しようとすれば開弁状態を維持するために必要な起磁力
を得ることができず、開弁状態保持時の安定性を確保し
ようとすれば開弁動作の高速応答化に限界が有り、将来
的に必要とされる開弁動作の高速応答化、すなわち吸引
力の応答性の改善には限界が生じてしまう可能性があ
る。
７号公報の燃料噴射制御装置では、燃料噴射弁に一つの
コイルを備え、開弁開始から開弁終了（閉弁）まで、途
中開弁状態を維持する操作を含めて、この一つのコイル
で弁体の動作を制御している。◆ところで、燃料噴射弁
の発熱や消費電力を少なくするためには、コイル電流を
小さくする必要がある。しかし、小さなコイル電流で開
弁状態を維持できる起磁力を得るためには、コイル巻数
を多くしなければならない。一方、開弁動作の応答性を
高めるためには、コイル電流の立ち上がりを速くする必
要があるが、コイル巻数が多くなるほどコイルへの印加
電圧を大きくしなければならない。換言すれば、できる
だけ低い電圧で駆動して開弁動作の応答性を高めるため
には、コイルの巻数を少なくする必要がある。すなわ
ち、特開平６−２４１１３７号公報の燃料噴射制御装置
は、コイルへの印加電圧について制約を受ける状態で
は、開弁動作の高応答性と低消費電力での開弁状態維持
とを同時に達成するという要求に対して矛盾する構造を
有している。◆また、上述した昇圧回路は高価であり、
高電圧に対する絶縁対策を含めてコストアップに繋が
る。従って、コストを低減するためには、インジェクタ
をより低い電圧で駆動することが望ましく、できれば昇
圧回路を用いず、車両用のインジェクタであればバッテ
リ電圧（約１２Ｖ）で駆動されることが望ましい。ま
た、より低い電圧で駆動される方が安全上の配慮が少な
くて済み、点検調整等の取扱も容易になる。◆また、特
開平８−３２６６２０号公報の電磁式燃料噴射弁では、
コイルＡ及びコイルＢの特性については十分な配慮が成
されていない。このため、開弁動作の高速応答性を確保
しようとすれば開弁状態を維持するために必要な起磁力
を得ることができず、開弁状態保持時の安定性を確保し
ようとすれば開弁動作の高速応答化に限界が有り、将来
的に必要とされる開弁動作の高速応答化、すなわち吸引
力の応答性の改善には限界が生じてしまう可能性があ
る。
【０００４】そこで、本発明の第一の目的は、弁体を閉
弁状態から開弁方向に駆動するときの応答性を高め得る
とともに、開弁した後は低消費電力で安定して開弁状態
を維持できる構造を有する電磁式燃料噴射弁を提供す
る。◆本発明の第二の目的は、ダイナミックレンジが広
く、消費電力の小さい燃料噴射装置を提供することにあ
る。◆本発明の第三の目的は、少ない燃料噴射で安定し
た運転を維持できる内燃機関を提供することにある。◆
本発明の第四の目的は、低消費電力で応答性の高い燃料
噴射方法を提供することにある。
弁状態から開弁方向に駆動するときの応答性を高め得る
とともに、開弁した後は低消費電力で安定して開弁状態
を維持できる構造を有する電磁式燃料噴射弁を提供す
る。◆本発明の第二の目的は、ダイナミックレンジが広
く、消費電力の小さい燃料噴射装置を提供することにあ
る。◆本発明の第三の目的は、少ない燃料噴射で安定し
た運転を維持できる内燃機関を提供することにある。◆
本発明の第四の目的は、低消費電力で応答性の高い燃料
噴射方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、本発明の電磁式燃料噴射弁は、弁座と、この
弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有
して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、前記燃料通
路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁におい
て、前記駆動手段は第一の起磁力発生手段としてのコイ
ルと第二の起磁力発生手段とを備え、前記第一の起磁力
発生手段は前記第二の起磁力発生手段よりも大きな時間
変化率で立ち上がる起磁力を発生できるように構成され
たものである。◆また本発明の電磁式燃料噴射弁は、弁
座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、
コイルを有して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、
前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料噴射
弁において、前記駆動手段は、第一のコイルと、このコ
イルよりも巻数の多い第二のコイルとを備えたものであ
る。◆また本発明の電磁式燃料噴射弁は、弁座と、この
弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有
して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、前記燃料通
路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁におい
て、前記駆動手段は第一のコイルと第二のコイルとを備
え、前記第一のコイルと前記第二のコイルとは、これら
のコイルに同じ矩形波状の電圧を印加したときに、第二
のコイルに発生する起磁力の立ち上がりが第一のコイル
に発生する起磁力の立ち上がりよりも遅く、第二のコイ
ルに流れる電流の飽和値が第一のコイルに流れる電流の
飽和値よりも小さくなるように構成されたものである。
◆上記第二の目的を達成するために、本発明の燃料噴射
装置は、電磁式燃料噴射弁とこの電磁式燃料噴射弁を制
御する制御手段とを備え、前記電磁式燃料噴射弁に、弁
座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、
コイルを有して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、
前記制御手段で前記コイルへの通電を制御することによ
り前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する燃料噴射装置
において、前記駆動手段は第一の起磁力発生手段として
のコイルと第二の起磁力発生手段とを備え、前記弁体を
閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期においては、
前記コイルと前記第二の起磁力発生手段とは起磁力を互
いに強め合う向きに発生するとともに、前記コイルは前
記第二の起磁力発生手段よりも大きな時間変化率で立ち
上がる起磁力を発生し、開弁状態を保持する状態におい
ては、前記コイルへの通電を停止し、前記第二の起磁力
発生手段が発生する起磁力によって弁体を保持するよう
にしたものである。◆また本発明の燃料噴射装置は、電
磁式燃料噴射弁とこの電磁式燃料噴射弁を制御する制御
手段とを備え、前記電磁式燃料噴射弁に、弁座と、この
弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有
して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、前記制御手
段で前記コイルへの通電を制御することにより前記燃料
通路を開閉して燃料を噴射する燃料噴射装置において、
前記駆動手段は第一のコイルと第二のコイルとを備え、
前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期に
おいては、前記第一のコイルと前記第二のコイルとに通
電して、前記第一のコイル及び前記第二のコイルの起磁
力を互いに強め合う向きに発生させるとともに、前記第
一のコイルに前記第二のコイルよりも大きな時間変化率
で立ち上がる起磁力を発生させ、開弁状態を保持する状
態においては、前記第一のコイルへの通電を停止し、前
記第二のコイルに通電することによって弁体を保持する
ようにしたものである。◆上記第三の目的を達成するた
めに、本発明の内燃機関は、燃料タンクと、この燃料タ
ンクからの燃料を加圧供給する燃料ポンプと、この燃料
ポンプで加圧された燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁
と、燃料の噴射タイミング及び噴射量を決定し、前記電
磁式燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する制御手段とを
備え、前記電磁式燃料噴射弁に、弁座と、この弁座との
間で燃料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有して前記
弁体を駆動する駆動手段とを備え、前記制御手段で前記
コイルへの通電を制御することにより前記燃料通路を開
閉して燃料を噴射する内燃機関において、前記駆動手段
は第一の起磁力発生手段としてのコイルと第二の起磁力
発生手段とを備え、前記弁体を閉弁状態から開弁方向に
駆動する開弁初期においては、前記コイルと前記第二の
起磁力発生手段とは起磁力を互いに強め合う向きに発生
するとともに、前記コイルは前記第二の起磁力発生手段
よりも大きな時間変化率で立ち上がる起磁力を発生し、
開弁状態を保持する状態においては、前記コイルへの通
電を停止し、前記第二の起磁力発生手段が発生する起磁
力によって弁体を保持するようにしたものである。◆ま
た本発明の内燃機関は、燃料タンクと、この燃料タンク
からの燃料を加圧供給する燃料ポンプと、この燃料ポン
プで加圧された燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁と、燃
料の噴射タイミング及び噴射量を決定し、前記電磁式燃
料噴射弁からの燃料噴射を制御する制御手段とを備え、
前記電磁式燃料噴射弁に、弁座と、この弁座との間で燃
料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を
駆動する駆動手段とを備え、前記制御手段で前記コイル
への通電を制御することにより前記燃料通路を開閉して
燃料を噴射する内燃機関において、前記駆動手段は第一
のコイルと第二のコイルとを備え、前記弁体を閉弁状態
から開弁方向に駆動する開弁初期においては、前記第一
のコイルと前記第二のコイルとに通電して、前記第一の
コイル及び前記第二のコイルの起磁力を互いに強め合う
向きに発生させるとともに、前記第一のコイルに前記第
二のコイルよりも大きな時間変化率で立ち上がる起磁力
を発生させ、開弁状態を保持する状態においては、前記
第一のコイルへの通電を停止し、前記第二のコイルに通
電することによって弁体を保持するようにしたものであ
る。◆上記第四の目的を達成するために、本発明の燃料
噴射方法は、コイルに通電して電磁力を発生することに
より弁体を駆動し、前記弁体とこの弁体が着座する弁座
との間で燃料通路の開閉を行って燃料を噴射する電磁式
燃料噴射弁を用いた燃料噴射方法において、前記弁体を
閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期においては、
第一の起磁力発生手段としてのコイルと第二の起磁力発
生手段とに互いに強め合う向きに起磁力を発生させると
ともに、前記コイルで発生する起磁力を前記第二の起磁
力発生手段よりも大きな時間変化率で立ち上げ、開弁状
態を保持する状態においては、前記コイルへの通電を停
止し、前記第二の起磁力発生手段が発生する起磁力によ
って弁体を保持するように制御するものである。◆また
本発明の燃料噴射方法は、コイルに通電して電磁力を発
生することにより弁体を駆動し、前記弁体とこの弁体が
着座する弁座との間で燃料通路の開閉を行って燃料を噴
射する電磁式燃料噴射弁を用いた燃料噴射方法におい
て、前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初
期においては、第一のコイルと第二のコイルとに通電し
て互いに強め合う向きに起磁力を発生させるとともに、
前記第一のコイルで発生する起磁力を前記第二のコイル
よりも大きな時間変化率で立ち上げ、開弁状態を保持す
る状態においては、前記第一のコイルへの通電を停止
し、前記第二のコイルが発生する起磁力によって弁体を
保持するように制御するものである。◆上述の燃料噴射
方法において、電磁式燃料噴射弁に供給される燃料の供
給圧力を検出し、供給圧力が低下したときは第一のコイ
ルに通電する時間を長くするように制御するとよい。◆
また上述の燃料噴射方法において、第一のコイルに印加
される電圧を検出し、この電圧が低下したときは第一の
コイルに通電する時間を長くするように制御するとよ
い。◆上述の電磁式燃料噴射弁、燃料噴射装置、内燃機
関及び燃料噴射方法において、起磁力とは磁場を発生さ
せる力を意味し、コイルを用いる場合には、コイルの巻
数Ｎに流入電流Ｉを掛け合わせたＮ・Ｉで評価できる。
上記の第二の起磁力発生手段は第一の起磁力発生手段よ
りも小さな時間変化率で立ち上がる起磁力を発生すれば
よく、変化しない一定の起磁力を発生する手段を含む。
例えば、永久磁石や開弁時と閉弁時とを通じて一定の電
流が供給されるコイルなどがある。
るために、本発明の電磁式燃料噴射弁は、弁座と、この
弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有
して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、前記燃料通
路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁におい
て、前記駆動手段は第一の起磁力発生手段としてのコイ
ルと第二の起磁力発生手段とを備え、前記第一の起磁力
発生手段は前記第二の起磁力発生手段よりも大きな時間
変化率で立ち上がる起磁力を発生できるように構成され
たものである。◆また本発明の電磁式燃料噴射弁は、弁
座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、
コイルを有して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、
前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料噴射
弁において、前記駆動手段は、第一のコイルと、このコ
イルよりも巻数の多い第二のコイルとを備えたものであ
る。◆また本発明の電磁式燃料噴射弁は、弁座と、この
弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有
して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、前記燃料通
路を開閉して燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁におい
て、前記駆動手段は第一のコイルと第二のコイルとを備
え、前記第一のコイルと前記第二のコイルとは、これら
のコイルに同じ矩形波状の電圧を印加したときに、第二
のコイルに発生する起磁力の立ち上がりが第一のコイル
に発生する起磁力の立ち上がりよりも遅く、第二のコイ
ルに流れる電流の飽和値が第一のコイルに流れる電流の
飽和値よりも小さくなるように構成されたものである。
◆上記第二の目的を達成するために、本発明の燃料噴射
装置は、電磁式燃料噴射弁とこの電磁式燃料噴射弁を制
御する制御手段とを備え、前記電磁式燃料噴射弁に、弁
座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、
コイルを有して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、
前記制御手段で前記コイルへの通電を制御することによ
り前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する燃料噴射装置
において、前記駆動手段は第一の起磁力発生手段として
のコイルと第二の起磁力発生手段とを備え、前記弁体を
閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期においては、
前記コイルと前記第二の起磁力発生手段とは起磁力を互
いに強め合う向きに発生するとともに、前記コイルは前
記第二の起磁力発生手段よりも大きな時間変化率で立ち
上がる起磁力を発生し、開弁状態を保持する状態におい
ては、前記コイルへの通電を停止し、前記第二の起磁力
発生手段が発生する起磁力によって弁体を保持するよう
にしたものである。◆また本発明の燃料噴射装置は、電
磁式燃料噴射弁とこの電磁式燃料噴射弁を制御する制御
手段とを備え、前記電磁式燃料噴射弁に、弁座と、この
弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有
して前記弁体を駆動する駆動手段とを備え、前記制御手
段で前記コイルへの通電を制御することにより前記燃料
通路を開閉して燃料を噴射する燃料噴射装置において、
前記駆動手段は第一のコイルと第二のコイルとを備え、
前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期に
おいては、前記第一のコイルと前記第二のコイルとに通
電して、前記第一のコイル及び前記第二のコイルの起磁
力を互いに強め合う向きに発生させるとともに、前記第
一のコイルに前記第二のコイルよりも大きな時間変化率
で立ち上がる起磁力を発生させ、開弁状態を保持する状
態においては、前記第一のコイルへの通電を停止し、前
記第二のコイルに通電することによって弁体を保持する
ようにしたものである。◆上記第三の目的を達成するた
めに、本発明の内燃機関は、燃料タンクと、この燃料タ
ンクからの燃料を加圧供給する燃料ポンプと、この燃料
ポンプで加圧された燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁
と、燃料の噴射タイミング及び噴射量を決定し、前記電
磁式燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する制御手段とを
備え、前記電磁式燃料噴射弁に、弁座と、この弁座との
間で燃料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有して前記
弁体を駆動する駆動手段とを備え、前記制御手段で前記
コイルへの通電を制御することにより前記燃料通路を開
閉して燃料を噴射する内燃機関において、前記駆動手段
は第一の起磁力発生手段としてのコイルと第二の起磁力
発生手段とを備え、前記弁体を閉弁状態から開弁方向に
駆動する開弁初期においては、前記コイルと前記第二の
起磁力発生手段とは起磁力を互いに強め合う向きに発生
するとともに、前記コイルは前記第二の起磁力発生手段
よりも大きな時間変化率で立ち上がる起磁力を発生し、
開弁状態を保持する状態においては、前記コイルへの通
電を停止し、前記第二の起磁力発生手段が発生する起磁
力によって弁体を保持するようにしたものである。◆ま
た本発明の内燃機関は、燃料タンクと、この燃料タンク
からの燃料を加圧供給する燃料ポンプと、この燃料ポン
プで加圧された燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁と、燃
料の噴射タイミング及び噴射量を決定し、前記電磁式燃
料噴射弁からの燃料噴射を制御する制御手段とを備え、
前記電磁式燃料噴射弁に、弁座と、この弁座との間で燃
料通路の開閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を
駆動する駆動手段とを備え、前記制御手段で前記コイル
への通電を制御することにより前記燃料通路を開閉して
燃料を噴射する内燃機関において、前記駆動手段は第一
のコイルと第二のコイルとを備え、前記弁体を閉弁状態
から開弁方向に駆動する開弁初期においては、前記第一
のコイルと前記第二のコイルとに通電して、前記第一の
コイル及び前記第二のコイルの起磁力を互いに強め合う
向きに発生させるとともに、前記第一のコイルに前記第
二のコイルよりも大きな時間変化率で立ち上がる起磁力
を発生させ、開弁状態を保持する状態においては、前記
第一のコイルへの通電を停止し、前記第二のコイルに通
電することによって弁体を保持するようにしたものであ
る。◆上記第四の目的を達成するために、本発明の燃料
噴射方法は、コイルに通電して電磁力を発生することに
より弁体を駆動し、前記弁体とこの弁体が着座する弁座
との間で燃料通路の開閉を行って燃料を噴射する電磁式
燃料噴射弁を用いた燃料噴射方法において、前記弁体を
閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期においては、
第一の起磁力発生手段としてのコイルと第二の起磁力発
生手段とに互いに強め合う向きに起磁力を発生させると
ともに、前記コイルで発生する起磁力を前記第二の起磁
力発生手段よりも大きな時間変化率で立ち上げ、開弁状
態を保持する状態においては、前記コイルへの通電を停
止し、前記第二の起磁力発生手段が発生する起磁力によ
って弁体を保持するように制御するものである。◆また
本発明の燃料噴射方法は、コイルに通電して電磁力を発
生することにより弁体を駆動し、前記弁体とこの弁体が
着座する弁座との間で燃料通路の開閉を行って燃料を噴
射する電磁式燃料噴射弁を用いた燃料噴射方法におい
て、前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初
期においては、第一のコイルと第二のコイルとに通電し
て互いに強め合う向きに起磁力を発生させるとともに、
前記第一のコイルで発生する起磁力を前記第二のコイル
よりも大きな時間変化率で立ち上げ、開弁状態を保持す
る状態においては、前記第一のコイルへの通電を停止
し、前記第二のコイルが発生する起磁力によって弁体を
保持するように制御するものである。◆上述の燃料噴射
方法において、電磁式燃料噴射弁に供給される燃料の供
給圧力を検出し、供給圧力が低下したときは第一のコイ
ルに通電する時間を長くするように制御するとよい。◆
また上述の燃料噴射方法において、第一のコイルに印加
される電圧を検出し、この電圧が低下したときは第一の
コイルに通電する時間を長くするように制御するとよ
い。◆上述の電磁式燃料噴射弁、燃料噴射装置、内燃機
関及び燃料噴射方法において、起磁力とは磁場を発生さ
せる力を意味し、コイルを用いる場合には、コイルの巻
数Ｎに流入電流Ｉを掛け合わせたＮ・Ｉで評価できる。
上記の第二の起磁力発生手段は第一の起磁力発生手段よ
りも小さな時間変化率で立ち上がる起磁力を発生すれば
よく、変化しない一定の起磁力を発生する手段を含む。
例えば、永久磁石や開弁時と閉弁時とを通じて一定の電
流が供給されるコイルなどがある。
【０００６】上記各手段によって、立ち上がりが速く、
弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動するのに適した駆動
力を発生する第一の力発生手段と、消費するエネルギー
が少なく、弁体を開弁状態に保持するのに適した駆動力
を発生する第二の力発生手段とがそれぞれ独立に設けら
れることになる。このとき、弁体を閉弁状態から開弁方
向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持するときの
低消費電力化とを切り分けて性能向上を図ることができ
る。
弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動するのに適した駆動
力を発生する第一の力発生手段と、消費するエネルギー
が少なく、弁体を開弁状態に保持するのに適した駆動力
を発生する第二の力発生手段とがそれぞれ独立に設けら
れることになる。このとき、弁体を閉弁状態から開弁方
向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持するときの
低消費電力化とを切り分けて性能向上を図ることができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面をもとに、本発明の実
施の形態を示す。
施の形態を示す。
【０００８】まず、図２０を用いて本発明に係る内燃機
関の一実施例を説明する。燃料は、燃料タンク９からフ
ィードポンプ４により燃料ポンプ３に導かれ、チェック
弁を経由し燃料噴射弁１０に加圧された状態で供給され
る。エンジンコントローラ１は燃圧センサ７の出力信号
により燃圧（燃料供給圧力）を把握し、燃圧が運転状況
に応じた設定値となるようにプレッシャレギュレータ
５、燃料ポンプ３を制御する。エンジンコントローラ１
は、噴射タイミングと噴射量を決定し、噴射信号を燃料
噴射弁制御回路１００に出力し、それに基づいて電磁式
燃料噴射弁１０は、燃料を噴射する。本実施例では、電
磁式燃料噴射弁１０は内燃機関本体６の上部に点火プラ
グ６ｇと並べて取り付けられており、シリンダ６ａ内に
燃料を直接噴射するよう構成されている。また、シリン
ダ６ａの上部には吸気管６ｃ，吸気弁６ｄ，排気管６ｅ
及び排気弁６ｆが設けられており、ピストン６ｂのシリ
ンダ内の移動とともに吸排気と、この吸排気の工程に合
わせて空気と混合された燃料の燃焼が行なわれる。ま
た、エンジンコントローラ１は電圧計８によりバッテリ
２の電圧を監視している。
関の一実施例を説明する。燃料は、燃料タンク９からフ
ィードポンプ４により燃料ポンプ３に導かれ、チェック
弁を経由し燃料噴射弁１０に加圧された状態で供給され
る。エンジンコントローラ１は燃圧センサ７の出力信号
により燃圧（燃料供給圧力）を把握し、燃圧が運転状況
に応じた設定値となるようにプレッシャレギュレータ
５、燃料ポンプ３を制御する。エンジンコントローラ１
は、噴射タイミングと噴射量を決定し、噴射信号を燃料
噴射弁制御回路１００に出力し、それに基づいて電磁式
燃料噴射弁１０は、燃料を噴射する。本実施例では、電
磁式燃料噴射弁１０は内燃機関本体６の上部に点火プラ
グ６ｇと並べて取り付けられており、シリンダ６ａ内に
燃料を直接噴射するよう構成されている。また、シリン
ダ６ａの上部には吸気管６ｃ，吸気弁６ｄ，排気管６ｅ
及び排気弁６ｆが設けられており、ピストン６ｂのシリ
ンダ内の移動とともに吸排気と、この吸排気の工程に合
わせて空気と混合された燃料の燃焼が行なわれる。ま
た、エンジンコントローラ１は電圧計８によりバッテリ
２の電圧を監視している。
【０００９】次に、図１を用いて本発明に係る電磁式燃
料噴射弁及び燃料噴射装置の第一実施例について説明す
る。図１（ａ）は図２０の電磁式燃料噴射弁（以下、イ
ンジェクタと呼ぶ）１０の構造を示す断面図、図１
（ｂ）は燃料噴射装置（インジェクタ１０とインジェク
タ制御回路１００）の配線構成を示す模式図である。
料噴射弁及び燃料噴射装置の第一実施例について説明す
る。図１（ａ）は図２０の電磁式燃料噴射弁（以下、イ
ンジェクタと呼ぶ）１０の構造を示す断面図、図１
（ｂ）は燃料噴射装置（インジェクタ１０とインジェク
タ制御回路１００）の配線構成を示す模式図である。
【００１０】まず、図１（ａ）を用いてインジェクタ１
０の構造を説明する。
０の構造を説明する。
【００１１】インジェクタ１０は、燃料ポンプ３から加
圧された燃料が供給されており、弁体を成すボール弁１
６とヨークケーシング１４側に形成されたシート面（弁
座面）１９との間で燃料通路の開閉を行い、燃料噴射孔
１９０からの燃料の噴射量を制御している。ボール弁１
６はプランジャ１５の先端に取り付けられており、シー
ト面１９近傍には燃料微粒化のためのスワーラ１７が具
備されている。
圧された燃料が供給されており、弁体を成すボール弁１
６とヨークケーシング１４側に形成されたシート面（弁
座面）１９との間で燃料通路の開閉を行い、燃料噴射孔
１９０からの燃料の噴射量を制御している。ボール弁１
６はプランジャ１５の先端に取り付けられており、シー
ト面１９近傍には燃料微粒化のためのスワーラ１７が具
備されている。
【００１２】ボール弁１６の駆動力を発生する手段とし
て、インジェクタ１０にはコントロールコイル１１とホ
ールドコイル１２が具備されており、これらのコイルが
通電されると磁束が発生し、コア１３、ヨーク１４とプ
ランジャ１５を磁路として通り、コア１３、ヨーク１４
とプランジャ１５との間に吸引力が発生する。これによ
りプランジャ１５及びボール弁１６がシート面１９から
離れる方向に（図では右側に）変位し、燃料が噴射され
る。またインジェクタ１０には、コントロールコイル１
１とホールドコイル１２による吸引力が無いときは、プ
ランジャ１５及びボール弁１６がシート面１９に押し付
けられて閉弁するように、ばね部材であるリターンスプ
リング１８が設けられている。
て、インジェクタ１０にはコントロールコイル１１とホ
ールドコイル１２が具備されており、これらのコイルが
通電されると磁束が発生し、コア１３、ヨーク１４とプ
ランジャ１５を磁路として通り、コア１３、ヨーク１４
とプランジャ１５との間に吸引力が発生する。これによ
りプランジャ１５及びボール弁１６がシート面１９から
離れる方向に（図では右側に）変位し、燃料が噴射され
る。またインジェクタ１０には、コントロールコイル１
１とホールドコイル１２による吸引力が無いときは、プ
ランジャ１５及びボール弁１６がシート面１９に押し付
けられて閉弁するように、ばね部材であるリターンスプ
リング１８が設けられている。
【００１３】コントロールコイル１１とホールドコイル
１２の一端は、電気的に接続されＢ端子となっている。
また、コントロールコイル１１のもう一端はＣ端子とな
り、ホールドコイル１２のもう一端は、Ｈ端子となって
いる。Ｂ端子にバッテリのプラス端子をつなぎ、Ｃ端
子、Ｈ端子をバッテリのマイナス端子につなぐとコント
ロールコイル１１とホールドコイル１２に等しい向き
（互いに強め合う向き）の磁束が発生するように、２つ
のコイルの巻き方、配線が決定されている。
１２の一端は、電気的に接続されＢ端子となっている。
また、コントロールコイル１１のもう一端はＣ端子とな
り、ホールドコイル１２のもう一端は、Ｈ端子となって
いる。Ｂ端子にバッテリのプラス端子をつなぎ、Ｃ端
子、Ｈ端子をバッテリのマイナス端子につなぐとコント
ロールコイル１１とホールドコイル１２に等しい向き
（互いに強め合う向き）の磁束が発生するように、２つ
のコイルの巻き方、配線が決定されている。
【００１４】尚、図面では、配線の引き回しを模式的に
記述している。
記述している。
【００１５】次に、図１（ｂ）を用いてインジェクタ制
御回路１００の配線構成を説明する。インジェクタ１０
についてはコア１３とコントロールコイル１１とホール
ドコイル１２が記載されている。
御回路１００の配線構成を説明する。インジェクタ１０
についてはコア１３とコントロールコイル１１とホール
ドコイル１２が記載されている。
【００１６】インジェクタ制御回路１００には、バッテ
リ２よりバッテリ電圧が供給されており、エンジンコン
トローラ１からの噴射信号に基づき、コントロールコイ
ル１１、ホールドコイル１２への通電制御を行う。イン
ジェクタ制御回路１００には、ホールドコイル１２への
通電制御を行うホールドコイルトランジスタＯＮ/ＯＦ
Ｆ回路１０４とコントロールコイル１１への通電制御を
行うコントロールコイルトランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路
１１４とがある。それぞれのトランジスタＯＮ/ＯＦＦ
回路は、ホールドコイル電流検出抵抗１０３、コントロ
ールコイル電流検出抵抗１１３で検出された、それぞれ
のコイルへの電流情報を共有し、これらの情報と、エン
ジンコントローラ１からの噴射信号を基準とした信号処
理回路１２０の出力に応じてホールドコイル用パワート
ランジスタ１０２、コントロールコイル用パワートラン
ジスタ１１２に通電信号を送る。ホールドコイル用パワ
ートランジスタ１０２、コントロールコイル用パワート
ランジスタ１１２がオンになると、ホールドコイル１２
とコントロールコイル１１にバッテリ２の電圧が印加さ
れることになる。１０１、１１１は、それぞれホールド
コイル１２とコントロールコイル１１の内部抵抗及び駆
動回路の等価抵抗である。
リ２よりバッテリ電圧が供給されており、エンジンコン
トローラ１からの噴射信号に基づき、コントロールコイ
ル１１、ホールドコイル１２への通電制御を行う。イン
ジェクタ制御回路１００には、ホールドコイル１２への
通電制御を行うホールドコイルトランジスタＯＮ/ＯＦ
Ｆ回路１０４とコントロールコイル１１への通電制御を
行うコントロールコイルトランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路
１１４とがある。それぞれのトランジスタＯＮ/ＯＦＦ
回路は、ホールドコイル電流検出抵抗１０３、コントロ
ールコイル電流検出抵抗１１３で検出された、それぞれ
のコイルへの電流情報を共有し、これらの情報と、エン
ジンコントローラ１からの噴射信号を基準とした信号処
理回路１２０の出力に応じてホールドコイル用パワート
ランジスタ１０２、コントロールコイル用パワートラン
ジスタ１１２に通電信号を送る。ホールドコイル用パワ
ートランジスタ１０２、コントロールコイル用パワート
ランジスタ１１２がオンになると、ホールドコイル１２
とコントロールコイル１１にバッテリ２の電圧が印加さ
れることになる。１０１、１１１は、それぞれホールド
コイル１２とコントロールコイル１１の内部抵抗及び駆
動回路の等価抵抗である。
【００１７】コントロールコイル１１とホールドコイル
１２は、それぞれ異なった電気特性となっている。これ
はコントロールコイル１１とホールドコイル１２が、そ
れぞれ閉弁・開弁・開弁保持・閉弁の各段階においての
役割が違うからである。コントロールコイル１１は、第
１実施例においては、専ら開弁初期状態で使うコイルで
あり、ホールドコイル１２は開弁保持状態で使うコイル
である。以下、それぞれの違いを述べる。
１２は、それぞれ異なった電気特性となっている。これ
はコントロールコイル１１とホールドコイル１２が、そ
れぞれ閉弁・開弁・開弁保持・閉弁の各段階においての
役割が違うからである。コントロールコイル１１は、第
１実施例においては、専ら開弁初期状態で使うコイルで
あり、ホールドコイル１２は開弁保持状態で使うコイル
である。以下、それぞれの違いを述べる。
【００１８】まず、開弁時にコイルに要求される特性を
以下に示す。
以下に示す。
【００１９】開弁時には、前述のリターンスプリング１
８によるセット荷重と、加圧された燃料による燃圧がボ
ール弁に働くため、開弁保持時に比べ大きな力が要求さ
れる。電磁力が、これらの力に打ち勝つ大きさに到達し
た時点で、初めてプランジャ１５が変位を始める。従っ
て、力を発生するのに必要な時間は、開弁遅れに影響を
及ぼすため、出来るだけ短くする必要がある。
８によるセット荷重と、加圧された燃料による燃圧がボ
ール弁に働くため、開弁保持時に比べ大きな力が要求さ
れる。電磁力が、これらの力に打ち勝つ大きさに到達し
た時点で、初めてプランジャ１５が変位を始める。従っ
て、力を発生するのに必要な時間は、開弁遅れに影響を
及ぼすため、出来るだけ短くする必要がある。
【００２０】図２（ａ）は、コイル巻き数Ｎ（Ｔ）と、
バッテリ電圧印加後、微小時間Δｔ（Δｔは、通常の筒
内噴射インジェクタの開弁遅れ時間の半分程度の時間：
通常０．１〜０．５程度）の間に到達できる起磁力Ｕ
（ＡＴ)を駆動回路の内部抵抗をパラメータとして示し
た図である。また、図２（ｂ）はコイル巻き数Ｎ（Ｔ）
と、バッテリ電圧印加後、上記微小時間Δｔの間に到達
できるコイル電流値Ｉ（Ａ)を駆動回路の内部抵抗をパ
ラメータとして示した図である。
バッテリ電圧印加後、微小時間Δｔ（Δｔは、通常の筒
内噴射インジェクタの開弁遅れ時間の半分程度の時間：
通常０．１〜０．５程度）の間に到達できる起磁力Ｕ
（ＡＴ)を駆動回路の内部抵抗をパラメータとして示し
た図である。また、図２（ｂ）はコイル巻き数Ｎ（Ｔ）
と、バッテリ電圧印加後、上記微小時間Δｔの間に到達
できるコイル電流値Ｉ（Ａ)を駆動回路の内部抵抗をパ
ラメータとして示した図である。
【００２１】起磁力は、コイルの巻数Ｎ（Ｔ）に流入電
流Ｉ（Ａ）を掛け合わせた値Ｕ（＝ＮＩ）であり、微少
時間Δｔに到達できる磁気力の評価に適用できる。駆動
回路の内部抵抗がゼロの場合は、巻数を少なくすればす
るほど、インダクタンス成分と抵抗成分が小さくなり、
たくさん電流が流れ、結果として微小時間Δｔの間に到
達できる起磁力は大きくなる。起磁力はコイルの巻数が
減少すれば減少するが、コイルのインダクタンスが巻数
Ｎの２乗に比例するため、巻数の減少による起磁力の減
少よりもインダクタンスの減少による電流の増加が大き
く効いたためこのような結果となった。すなわち、バッ
テリ電圧等、低電圧で駆動して開弁時に大きな磁気力を
得るためには、巻数で起磁力を稼ぐより電流で起磁力を
稼ぐほうが応答性向上には望ましいと考えられる。しか
しながら、実際には駆動回路内部には内部抵抗が存在
し、図２（ａ）のように到達起磁力の最大値に制限を加
えると同時に、最適な巻き数が駆動回路内部抵抗値によ
り変化する。
流Ｉ（Ａ）を掛け合わせた値Ｕ（＝ＮＩ）であり、微少
時間Δｔに到達できる磁気力の評価に適用できる。駆動
回路の内部抵抗がゼロの場合は、巻数を少なくすればす
るほど、インダクタンス成分と抵抗成分が小さくなり、
たくさん電流が流れ、結果として微小時間Δｔの間に到
達できる起磁力は大きくなる。起磁力はコイルの巻数が
減少すれば減少するが、コイルのインダクタンスが巻数
Ｎの２乗に比例するため、巻数の減少による起磁力の減
少よりもインダクタンスの減少による電流の増加が大き
く効いたためこのような結果となった。すなわち、バッ
テリ電圧等、低電圧で駆動して開弁時に大きな磁気力を
得るためには、巻数で起磁力を稼ぐより電流で起磁力を
稼ぐほうが応答性向上には望ましいと考えられる。しか
しながら、実際には駆動回路内部には内部抵抗が存在
し、図２（ａ）のように到達起磁力の最大値に制限を加
えると同時に、最適な巻き数が駆動回路内部抵抗値によ
り変化する。
【００２２】さらに、電流の流れ易さは、インジェクタ
内のコイルのみならず、制御回路側の内部抵抗、スイッ
チングデバイスの抵抗、電圧降下にも影響される。この
ため、制御回路側の内部抵抗、スイッチングデバイスの
抵抗、電圧降下は極力小さくする必要がある。
内のコイルのみならず、制御回路側の内部抵抗、スイッ
チングデバイスの抵抗、電圧降下にも影響される。この
ため、制御回路側の内部抵抗、スイッチングデバイスの
抵抗、電圧降下は極力小さくする必要がある。
【００２３】図２（ａ）より、開弁時のコイル、すなわ
ち本実施例のコントロールコイル１１とこのコイル１１
のパワートランジスタ１１２は、以下のように構成す
る。まず、コントロールコイルの巻線径は、抵抗率の小
さい太い巻線とする。また、パワートランジスタ１１２
はバイポーラ、ＣＭＯＳまたはバイＣＭＯＳとすること
により通電時のＯＮ抵抗を低減し、コントロールコイル
回路の等価内部抵抗１１１を低減する。さらに、そのよ
うな構成に基づき決定される内部抵抗１１１の抵抗値に
応じて到達起磁力が最も大きい近辺の巻き数とする。例
えば、駆動回路内部抵抗が０.２（Ｏｈｍ）の場合は、
巻き数は、３０（Ｔ）近辺が望ましい。
ち本実施例のコントロールコイル１１とこのコイル１１
のパワートランジスタ１１２は、以下のように構成す
る。まず、コントロールコイルの巻線径は、抵抗率の小
さい太い巻線とする。また、パワートランジスタ１１２
はバイポーラ、ＣＭＯＳまたはバイＣＭＯＳとすること
により通電時のＯＮ抵抗を低減し、コントロールコイル
回路の等価内部抵抗１１１を低減する。さらに、そのよ
うな構成に基づき決定される内部抵抗１１１の抵抗値に
応じて到達起磁力が最も大きい近辺の巻き数とする。例
えば、駆動回路内部抵抗が０.２（Ｏｈｍ）の場合は、
巻き数は、３０（Ｔ）近辺が望ましい。
【００２４】この場合、巻線の径はより小さい抵抗率の
線材を用いることができれば、それだけ細くできること
は言うまでもない。
線材を用いることができれば、それだけ細くできること
は言うまでもない。
【００２５】このようにコイルの巻数を決定すれば、起
磁力の時間変化率が大きい、即ち応答性の良いコイル及
び駆動回路が実現でき、開弁時間の短縮に繋がる。
磁力の時間変化率が大きい、即ち応答性の良いコイル及
び駆動回路が実現でき、開弁時間の短縮に繋がる。
【００２６】続いて、開弁保持時にコイルに要求される
特性を以下に示す。
特性を以下に示す。
【００２７】図３（ａ）は、コイル巻き数Ｎ（Ｔ）と、
バッテリ電圧印加後、Ｔh（Ｔhは、通常の筒内噴射イン
ジェクタの標準的な開弁指令時間：通常１ｍｓ程度）の
間に到達できる起磁力Ｕ（ＡＴ)を駆動回路の内部抵抗
をパラメータとして示した図である。また、図３（ｂ）
はコイル巻き数Ｎ（Ｔ）と、バッテリ電圧印加後、Ｔh
の間に到達できるコイル電流値Ｉ（Ａ)を駆動回路の内
部抵抗をパラメータとして示した図である。
バッテリ電圧印加後、Ｔh（Ｔhは、通常の筒内噴射イン
ジェクタの標準的な開弁指令時間：通常１ｍｓ程度）の
間に到達できる起磁力Ｕ（ＡＴ)を駆動回路の内部抵抗
をパラメータとして示した図である。また、図３（ｂ）
はコイル巻き数Ｎ（Ｔ）と、バッテリ電圧印加後、Ｔh
の間に到達できるコイル電流値Ｉ（Ａ)を駆動回路の内
部抵抗をパラメータとして示した図である。
【００２８】通常、開弁保持動作では、開弁時に比べ小
さな起磁力で弁体を開状態に保持できる。これは、開弁
により燃料が噴射されボール弁１６の前後で圧力がバラ
ンスし、燃圧による力が小さくなると同時に、コア１
３、ヨーク１４とプランジャ１５のエアギャップが小さ
くなるため、空間ギャップの磁束密度が上昇し起磁力を
有効に使えるためである。さらに開弁保持に続く閉弁時
は、電圧印加を中止することにより開弁保持時の起磁力
が低下し、磁気力が低下していき、スプリング１８のセ
ット荷重以下になると閉弁動作を始めるのであるが、開
弁保持時の起磁力が大き過ぎると、閉弁遅れに繋がる。
従って開弁保持時には、保持限界に近い、低い起磁力で
保持しておく必要がある。
さな起磁力で弁体を開状態に保持できる。これは、開弁
により燃料が噴射されボール弁１６の前後で圧力がバラ
ンスし、燃圧による力が小さくなると同時に、コア１
３、ヨーク１４とプランジャ１５のエアギャップが小さ
くなるため、空間ギャップの磁束密度が上昇し起磁力を
有効に使えるためである。さらに開弁保持に続く閉弁時
は、電圧印加を中止することにより開弁保持時の起磁力
が低下し、磁気力が低下していき、スプリング１８のセ
ット荷重以下になると閉弁動作を始めるのであるが、開
弁保持時の起磁力が大き過ぎると、閉弁遅れに繋がる。
従って開弁保持時には、保持限界に近い、低い起磁力で
保持しておく必要がある。
【００２９】例えば、開弁保持に必要な起磁力が３００
（ＡＴ）とすると、図３（ａ）に示した駆動回路の内部
抵抗０.４（Ω）までの組み合わせでは、１０（Ｔ）以
下か、２００（Ｔ）よりもはるかに多数の巻数でないと
大きすぎる。しかしながら、１０（Ｔ）以下では、図３
（ｂ）よりわかるように、電流は２０（Ａ）をはるかに
越えており、開弁保持の間投入し続けているとコイルが
焼損してしまい現実的ではない。さらに、巻き数を２０
０（Ｔ）以上にすると、インダクタンスの影響により電
圧印加を中止してもコイルに流れる電流が減衰せず、閉
弁遅れ時間が大きくなってしまう。
（ＡＴ）とすると、図３（ａ）に示した駆動回路の内部
抵抗０.４（Ω）までの組み合わせでは、１０（Ｔ）以
下か、２００（Ｔ）よりもはるかに多数の巻数でないと
大きすぎる。しかしながら、１０（Ｔ）以下では、図３
（ｂ）よりわかるように、電流は２０（Ａ）をはるかに
越えており、開弁保持の間投入し続けているとコイルが
焼損してしまい現実的ではない。さらに、巻き数を２０
０（Ｔ）以上にすると、インダクタンスの影響により電
圧印加を中止してもコイルに流れる電流が減衰せず、閉
弁遅れ時間が大きくなってしまう。
【００３０】図３（ａ）中、駆動回路内部抵 抗が４
（Ω）程度あると、コイル巻き数１００（Ｔ）程度で、
起磁力が３００（ＡＴ）となる。さらに、図３（ｂ）を
見るとこの時の電流も約３（Ａ）となり、リーズナブル
である。
（Ω）程度あると、コイル巻き数１００（Ｔ）程度で、
起磁力が３００（ＡＴ）となる。さらに、図３（ｂ）を
見るとこの時の電流も約３（Ａ）となり、リーズナブル
である。
【００３１】図３（ａ）及び（ｂ）より、開弁保持時の
コイル、すなわち本実施例のホールドコイル１２とこの
ホールドコイル１２のパワートランジスタ１０２は、以
下のように構成する。まず、ホールドコイル１２は一般
にその内部抵抗を特別に小さくする必要はなく、スペー
スファクタを優先して線径を選べばよい。また、パワー
トランジスタ１０２のＯＮ抵抗はことさら低減する必要
は無く、それでもコイルの内部抵抗を加えた抵抗値が十
分でない場合は、内部抵抗１０１に電流制限抵抗を付与
する。さらに、そのような構成に基づき決定される内部
抵抗の抵抗値に応じて、開弁保持に必要な起磁力の巻き
数とする。このようにコイルの巻数を決定すれば、起磁
力の時間変化率が開弁時に必要なコイル特性に比べて小
さいコイル及び駆動回路が実現でき、開弁保持時の電流
が低減でき、閉弁時間の短縮に繋がる。
コイル、すなわち本実施例のホールドコイル１２とこの
ホールドコイル１２のパワートランジスタ１０２は、以
下のように構成する。まず、ホールドコイル１２は一般
にその内部抵抗を特別に小さくする必要はなく、スペー
スファクタを優先して線径を選べばよい。また、パワー
トランジスタ１０２のＯＮ抵抗はことさら低減する必要
は無く、それでもコイルの内部抵抗を加えた抵抗値が十
分でない場合は、内部抵抗１０１に電流制限抵抗を付与
する。さらに、そのような構成に基づき決定される内部
抵抗の抵抗値に応じて、開弁保持に必要な起磁力の巻き
数とする。このようにコイルの巻数を決定すれば、起磁
力の時間変化率が開弁時に必要なコイル特性に比べて小
さいコイル及び駆動回路が実現でき、開弁保持時の電流
が低減でき、閉弁時間の短縮に繋がる。
【００３２】すなわち、開弁保持状態では、電流制御回
路を必要とせず、飽和を利用するサチュレーティッド方
式に用いられるようなコイル特性が望ましい。巻数も多
いため開弁のための消費電流も少なくて済む。
路を必要とせず、飽和を利用するサチュレーティッド方
式に用いられるようなコイル特性が望ましい。巻数も多
いため開弁のための消費電流も少なくて済む。
【００３３】以上のように、開弁時にコイルに要求され
る特性と、開弁保持時にコイルに要求される特性は、全
く相反しており、これを両立させることは難しい。巻き
数の少ないコイルを用い、高電圧を加え、複雑な電流制
御を加えることにより可能となる場合もあるが、バッテ
リなどの低電圧で、安価な回路で駆動することは不可能
である。
る特性と、開弁保持時にコイルに要求される特性は、全
く相反しており、これを両立させることは難しい。巻き
数の少ないコイルを用い、高電圧を加え、複雑な電流制
御を加えることにより可能となる場合もあるが、バッテ
リなどの低電圧で、安価な回路で駆動することは不可能
である。
【００３４】本実施例においては、開弁時にコイルに要
求される特性をコントロールコイル１１に持たせ、開弁
保持時にコイルに要求される特性をホールドコイル１２
に持たせ、単純に切り換えて通電することにより、それ
ぞれの段階において、理想的な動作を可能とする。
求される特性をコントロールコイル１１に持たせ、開弁
保持時にコイルに要求される特性をホールドコイル１２
に持たせ、単純に切り換えて通電することにより、それ
ぞれの段階において、理想的な動作を可能とする。
【００３５】さらに上述のコントロールコイル１１と、
ホールドコイル１２のコア１３、ヨーク１４への配置
は、コントロールコイル１１をプランジャ１５に近いほ
うに配置するほうが望ましい。これは、コア１３、ヨー
ク１４およびプランジャ１５で構成される磁気回路にお
いて、磁束が集中するのはコイル近辺であり、特に大き
な磁気力が要求される開弁時に、大きな起磁力が早期に
投入されるコントロールコイル１１をプランジャ１５に
近い配置にするほうが有利だからである。
ホールドコイル１２のコア１３、ヨーク１４への配置
は、コントロールコイル１１をプランジャ１５に近いほ
うに配置するほうが望ましい。これは、コア１３、ヨー
ク１４およびプランジャ１５で構成される磁気回路にお
いて、磁束が集中するのはコイル近辺であり、特に大き
な磁気力が要求される開弁時に、大きな起磁力が早期に
投入されるコントロールコイル１１をプランジャ１５に
近い配置にするほうが有利だからである。
【００３６】次に、第１実施例のインジェクタ及びイン
ジェクタ制御回路の駆動方式について述べる。ここで述
べる駆動方法は、駆動電圧の低下、コイル温度上昇によ
る抵抗分増加や、燃圧の上昇による弁体への負荷力の増
加等の外乱が無く、通常の運転状態である。また、燃料
については燃圧一定制御、駆動電圧方式として昇圧方式
を用い、電圧外乱が少ない状況で駆動するのであれば、
この駆動方法で十分である。
ジェクタ制御回路の駆動方式について述べる。ここで述
べる駆動方法は、駆動電圧の低下、コイル温度上昇によ
る抵抗分増加や、燃圧の上昇による弁体への負荷力の増
加等の外乱が無く、通常の運転状態である。また、燃料
については燃圧一定制御、駆動電圧方式として昇圧方式
を用い、電圧外乱が少ない状況で駆動するのであれば、
この駆動方法で十分である。
【００３７】図４は、エンジンコントローラ１から出力
される噴射信号に対し、コントロールコイル１１、ホー
ルドコイル１２の通電状況を示す図である。
される噴射信号に対し、コントロールコイル１１、ホー
ルドコイル１２の通電状況を示す図である。
【００３８】噴射信号が入力されるとコントロールコイ
ル制御信号とホールドコイル制御信号の両方が発せられ
る。コントロールコイル用パワートランジスタ１１２
と、ホールドコイル用パワートランジスタ１０２は、オ
ン状態になりコントロールコイル１１とホールドコイル
１２には、バッテリ２電圧が印加されて、電流が流れ磁
束が発生する。
ル制御信号とホールドコイル制御信号の両方が発せられ
る。コントロールコイル用パワートランジスタ１１２
と、ホールドコイル用パワートランジスタ１０２は、オ
ン状態になりコントロールコイル１１とホールドコイル
１２には、バッテリ２電圧が印加されて、電流が流れ磁
束が発生する。
【００３９】このとき、コントロールコイル１１は、上
述のように起磁力の時間変化率が大きいため、ホールド
コイル１２に比べて電流の立上りが早い。２つのコイル
に通電するため、オーバーオールでは各々１つのコイル
に通電するより大きな起磁力を早期に投入することがで
きる。従ってプランジャ１５には開弁方向への吸引力が
早期に作用し、燃圧による力とスプリング１８のセット
荷重に打ち勝つ時間が早められ、開弁遅れ時間の短縮に
繋がる。
述のように起磁力の時間変化率が大きいため、ホールド
コイル１２に比べて電流の立上りが早い。２つのコイル
に通電するため、オーバーオールでは各々１つのコイル
に通電するより大きな起磁力を早期に投入することがで
きる。従ってプランジャ１５には開弁方向への吸引力が
早期に作用し、燃圧による力とスプリング１８のセット
荷重に打ち勝つ時間が早められ、開弁遅れ時間の短縮に
繋がる。
【００４０】上述のように起磁力の時間変化率が大き
く、内部抵抗も小さいので、開弁後もコントロールコイ
ル１１に電圧を印加し続けると過電流が流れコイルが焼
損する恐れがある。さらに開弁が終了し、開弁保持状態
となれば必要以上の吸引力を投入する必要は無く、かえ
って閉弁遅れの原因となるのでコントロールコイル１１
への通電を中止する必要がある。
く、内部抵抗も小さいので、開弁後もコントロールコイ
ル１１に電圧を印加し続けると過電流が流れコイルが焼
損する恐れがある。さらに開弁が終了し、開弁保持状態
となれば必要以上の吸引力を投入する必要は無く、かえ
って閉弁遅れの原因となるのでコントロールコイル１１
への通電を中止する必要がある。
【００４１】このタイミングは、信号処理回路１２０内
で通電開始からの時間を計測して、あらかじめ決定され
たＴｐに到達したときにコントロールコイル用パワート
ランジスタ１１２にオフ信号を送る。またはコントロー
ルコイル電流検出抵抗１１３により電圧降下として検出
された電流値が、あらかじめ設定されたＩmaxに到達し
たときに、コントロールコイル用パワートランジスタ１
１２にオフ信号を送る。あるいは、エンジンコントロー
ラ１により噴射信号に加え、コントロールコイルへの通
電終了時間信号を出力し、信号処理回路１２０内で処理
することにより、指令のタイミングでコントロールコイ
ルへの通電が中断されるようにすることも可能である。
で通電開始からの時間を計測して、あらかじめ決定され
たＴｐに到達したときにコントロールコイル用パワート
ランジスタ１１２にオフ信号を送る。またはコントロー
ルコイル電流検出抵抗１１３により電圧降下として検出
された電流値が、あらかじめ設定されたＩmaxに到達し
たときに、コントロールコイル用パワートランジスタ１
１２にオフ信号を送る。あるいは、エンジンコントロー
ラ１により噴射信号に加え、コントロールコイルへの通
電終了時間信号を出力し、信号処理回路１２０内で処理
することにより、指令のタイミングでコントロールコイ
ルへの通電が中断されるようにすることも可能である。
【００４２】後に示すように駆動電圧の低下、コイル温
度上昇による抵抗分増加や、燃圧の上昇による弁体への
負荷力の増加等の外乱には、この方法で対応する。
度上昇による抵抗分増加や、燃圧の上昇による弁体への
負荷力の増加等の外乱には、この方法で対応する。
【００４３】一方、ホールドコイル１２には通電が続け
られるが、上述のようにホールドコイル１２は、制御回
路全体で内部抵抗が大きい設定となっているため電流が
制限され、開弁保持に必要十分な電流が通電されること
になる。コントロールコイル１１により、最も力が必要
な開弁初期段階において起磁力の補助を受けることがで
きるため、ホールドコイル１２に投入される起磁力は、
小さく設定することができる。
られるが、上述のようにホールドコイル１２は、制御回
路全体で内部抵抗が大きい設定となっているため電流が
制限され、開弁保持に必要十分な電流が通電されること
になる。コントロールコイル１１により、最も力が必要
な開弁初期段階において起磁力の補助を受けることがで
きるため、ホールドコイル１２に投入される起磁力は、
小さく設定することができる。
【００４４】エンジンコントローラ１からの噴射信号の
立ち下がりに応じて、ホールドコイル１２の電圧印加は
中止されるが、必要最低限の電流が通電されているだけ
なので、電流の減衰も早く、早期にプランジャ１５の吸
引に働く磁束も早期に減衰し、結果として閉弁遅れも短
くすることができる。
立ち下がりに応じて、ホールドコイル１２の電圧印加は
中止されるが、必要最低限の電流が通電されているだけ
なので、電流の減衰も早く、早期にプランジャ１５の吸
引に働く磁束も早期に減衰し、結果として閉弁遅れも短
くすることができる。
【００４５】以上のように、本実施例によれば、開弁
時、開弁保持時に、各々の段階に適した特性を持つ２種
類のコイルを使い、高電圧や複雑な制御を用いることな
く弁体の立上り応答、立ち下がり応答を実現することが
でき、ひいてはインジェクタの性能基準となる広いダイ
ナミックレンジを達成することができる。
時、開弁保持時に、各々の段階に適した特性を持つ２種
類のコイルを使い、高電圧や複雑な制御を用いることな
く弁体の立上り応答、立ち下がり応答を実現することが
でき、ひいてはインジェクタの性能基準となる広いダイ
ナミックレンジを達成することができる。
【００４６】ダイナミックレンジ拡大のためには、最小
噴射流量を低く抑える必要がある。噴射量は、噴射信号
のオン時間により制御され、最小噴射流量を与える噴射
信号は極限まで短くなる。この短い噴射信号に対して開
弁、閉弁遅れを低減する必要があるが、第一実施例にお
いては、このような場合、図５に示すような現象が生じ
る。
噴射流量を低く抑える必要がある。噴射量は、噴射信号
のオン時間により制御され、最小噴射流量を与える噴射
信号は極限まで短くなる。この短い噴射信号に対して開
弁、閉弁遅れを低減する必要があるが、第一実施例にお
いては、このような場合、図５に示すような現象が生じ
る。
【００４７】コントロールコイル１１の通電はＴｐにて
中止されるが、ホールドコイル１２の通電は噴射信号が
立ち下がる、すなわちＴｐを過ぎて閉弁指令まで続けら
れる。閉弁開始時においては、各コイル１１及び１２の
電流値が小さいほど磁束の立ち下がりが早く行われ閉弁
遅れの短縮に有利である。特にホールドコイル１２は、
コントロールコイル１１に比べ起磁力の立ち下がりが遅
いので、ホールドコイル１２の電流は、必要最低限とす
ることが望ましい。
中止されるが、ホールドコイル１２の通電は噴射信号が
立ち下がる、すなわちＴｐを過ぎて閉弁指令まで続けら
れる。閉弁開始時においては、各コイル１１及び１２の
電流値が小さいほど磁束の立ち下がりが早く行われ閉弁
遅れの短縮に有利である。特にホールドコイル１２は、
コントロールコイル１１に比べ起磁力の立ち下がりが遅
いので、ホールドコイル１２の電流は、必要最低限とす
ることが望ましい。
【００４８】このような課題は、コントロールコイル１
１の電気特性の調整と、図６に示すようなホールドコイ
ル１２への通電方法により解決することができる。
１の電気特性の調整と、図６に示すようなホールドコイ
ル１２への通電方法により解決することができる。
【００４９】コントロールコイル１１の電圧印加後微小
時間に到達する起磁力が、開弁動作に必要な磁気力を発
生するのに十分であるようにホールドコイル１２の電気
特性を決定する。ホールドコイル１２への通電開始は、
噴射信号入力と同時でなくても良く、Ｔｄｈ遅れてから
でも十分である。ホールドコイル１２の噴射信号立ち下
がり時の到達電流は、噴射信号と同時に通電を開始する
場合より低くすることができる。このように、ホールド
コイル１２への通電を遅らせることにより、噴射信号立
ち下がり時、即ち閉弁指令時の電流を低減することがで
き、閉弁遅れを短縮することができる。
時間に到達する起磁力が、開弁動作に必要な磁気力を発
生するのに十分であるようにホールドコイル１２の電気
特性を決定する。ホールドコイル１２への通電開始は、
噴射信号入力と同時でなくても良く、Ｔｄｈ遅れてから
でも十分である。ホールドコイル１２の噴射信号立ち下
がり時の到達電流は、噴射信号と同時に通電を開始する
場合より低くすることができる。このように、ホールド
コイル１２への通電を遅らせることにより、噴射信号立
ち下がり時、即ち閉弁指令時の電流を低減することがで
き、閉弁遅れを短縮することができる。
【００５０】次に、さらなる性能向上を可能とする本発
明の第２の実施例について述べる。図７は、本発明の第
２の実施例のインジェクタの構成を示す断面図（ａ）
と、インジェクタとインジェクタ制御回路の配線構成図
（ｂ）である。
明の第２の実施例について述べる。図７は、本発明の第
２の実施例のインジェクタの構成を示す断面図（ａ）
と、インジェクタとインジェクタ制御回路の配線構成図
（ｂ）である。
【００５１】第２の実施例のインジェクタ２０と第１の
実施例のインジェクタ１０とは、配線が若干異なるのみ
であり、コントロールとホールドの各コイルの特性も第
１の実施例と同等である。従って、第一実施例と同様の
作用効果を備えている。
実施例のインジェクタ１０とは、配線が若干異なるのみ
であり、コントロールとホールドの各コイルの特性も第
１の実施例と同等である。従って、第一実施例と同様の
作用効果を備えている。
【００５２】コントロールコイル２１の一端はＣ＋、も
う一端はＣ−、ホールドコイル２２の一端はＨ＋、もう
一端はＨ−となっている。それぞれの＋側端子にバッテ
リのプラス端子をつなぎ、−側端子にバッテリのマイナ
ス端子につなぐとコントロールコイル２１とホールドコ
イル２２に等しい向きの磁束が発生するように、２つの
コイルの巻き方、配線が決定されている。尚、図面で
は、配線の引き回しを模式的に記述されている。
う一端はＣ−、ホールドコイル２２の一端はＨ＋、もう
一端はＨ−となっている。それぞれの＋側端子にバッテ
リのプラス端子をつなぎ、−側端子にバッテリのマイナ
ス端子につなぐとコントロールコイル２１とホールドコ
イル２２に等しい向きの磁束が発生するように、２つの
コイルの巻き方、配線が決定されている。尚、図面で
は、配線の引き回しを模式的に記述されている。
【００５３】次に、図７（ｂ）を用いて説明する。イン
ジェクタ２０についてはコア２３とコントロールコイル
２１とホールドコイル２２が記載されている。
ジェクタ２０についてはコア２３とコントロールコイル
２１とホールドコイル２２が記載されている。
【００５４】インジェクタ制御回路２００には、バッテ
リ２よりバッテリ電圧が供給されており、エンジンコン
トローラ１からの噴射信号に基づき、コントロールコイ
ル２１、ホールドコイル２２への通電制御を行う。イン
ジェクタ制御回路２００には、ホールドコイル２２への
通電制御を行うホールドコイルトランジスタＯＮ/ＯＦ
Ｆ回路２２２〜２２５とコントロールコイル２１への通
電制御を行うコントロールコイルトランジスタＯＮ/Ｏ
ＦＦ回路２３２〜２３５とがある。それぞれのトランジ
スタＯＮ/ＯＦＦ回路は、ホールドコイル電流検出抵抗
２４１、コントロールコイル電流検出抵抗２４２で検出
された、それぞれのコイルへの電流情報を共有し、これ
らの情報と、エンジンコントローラ１からの噴射信号を
基準とした信号処理回路２２０の出力に応じてホールド
コイル用パワートランジスタ２０２〜２０５、コントロ
ールコイル用パワートランジスタ２１２〜２１５に通電
信号を送る（煩雑を避けるため、図７（ｂ）では各トラ
ンジスタＯＮ/ＯＦＦ回路、電流検出抵抗、信号処理回
路への配線は省略した）。
リ２よりバッテリ電圧が供給されており、エンジンコン
トローラ１からの噴射信号に基づき、コントロールコイ
ル２１、ホールドコイル２２への通電制御を行う。イン
ジェクタ制御回路２００には、ホールドコイル２２への
通電制御を行うホールドコイルトランジスタＯＮ/ＯＦ
Ｆ回路２２２〜２２５とコントロールコイル２１への通
電制御を行うコントロールコイルトランジスタＯＮ/Ｏ
ＦＦ回路２３２〜２３５とがある。それぞれのトランジ
スタＯＮ/ＯＦＦ回路は、ホールドコイル電流検出抵抗
２４１、コントロールコイル電流検出抵抗２４２で検出
された、それぞれのコイルへの電流情報を共有し、これ
らの情報と、エンジンコントローラ１からの噴射信号を
基準とした信号処理回路２２０の出力に応じてホールド
コイル用パワートランジスタ２０２〜２０５、コントロ
ールコイル用パワートランジスタ２１２〜２１５に通電
信号を送る（煩雑を避けるため、図７（ｂ）では各トラ
ンジスタＯＮ/ＯＦＦ回路、電流検出抵抗、信号処理回
路への配線は省略した）。
【００５５】このような、回路構成とすることにより、
ホールドコイル２２とコントロールコイル２１に正方向
の電圧と逆方向の電圧を印加することができる。例えば
ホールドコイル２２側で考えると、ホールドコイル用パ
ワートランジスタ２０２とホールドコイル用パワートラ
ンジスタ２０５をオンにすると、Ｈ＋端子にはバッテリ
のプラス側端子に接続され、Ｈ−側はバッテリのマイナ
ス側端子に接続され、Ｈ＋端子からＨ−端子へと電流が
流れる。これとは逆に、ホールドコイル用パワートラン
ジスタ２０３とホールドコイル用パワートランジスタ２
０４をオンにすると、Ｈ−端子にはバッテリのプラス側
端子に接続され、Ｈ＋側はバッテリのマイナス側端子に
接続され、先ほどと逆の電流が流れることになる。
ホールドコイル２２とコントロールコイル２１に正方向
の電圧と逆方向の電圧を印加することができる。例えば
ホールドコイル２２側で考えると、ホールドコイル用パ
ワートランジスタ２０２とホールドコイル用パワートラ
ンジスタ２０５をオンにすると、Ｈ＋端子にはバッテリ
のプラス側端子に接続され、Ｈ−側はバッテリのマイナ
ス側端子に接続され、Ｈ＋端子からＨ−端子へと電流が
流れる。これとは逆に、ホールドコイル用パワートラン
ジスタ２０３とホールドコイル用パワートランジスタ２
０４をオンにすると、Ｈ−端子にはバッテリのプラス側
端子に接続され、Ｈ＋側はバッテリのマイナス側端子に
接続され、先ほどと逆の電流が流れることになる。
【００５６】以上のことは、コントロールコイル２１に
ついても同等である。
ついても同等である。
【００５７】もし、Ｈ＋端子からＨ−端子に電流が流れ
ている時に、ホールドコイル用パワートランジスタ２０
３とホールドコイル用パワートランジスタ２０４をオン
にすると、電流を強制的に減衰させるような逆電圧がホ
ールドコイル２２に働くことになる。同様なことが、コ
ントロールコイル２１についても言える。このように、
本発明の第２の実施例のインジェクタ制御回路を用いれ
ば、それまでコントロールコイル２１、ホールドコイル
２２に流れていた電流に対して逆電圧を印加することに
より、電流を急峻に減衰させることができる。従って、
各コイルにて発生する磁束を急速に減衰させることがで
きる。これは、閉弁遅れを短縮するうえで、有効であ
る。
ている時に、ホールドコイル用パワートランジスタ２０
３とホールドコイル用パワートランジスタ２０４をオン
にすると、電流を強制的に減衰させるような逆電圧がホ
ールドコイル２２に働くことになる。同様なことが、コ
ントロールコイル２１についても言える。このように、
本発明の第２の実施例のインジェクタ制御回路を用いれ
ば、それまでコントロールコイル２１、ホールドコイル
２２に流れていた電流に対して逆電圧を印加することに
より、電流を急峻に減衰させることができる。従って、
各コイルにて発生する磁束を急速に減衰させることがで
きる。これは、閉弁遅れを短縮するうえで、有効であ
る。
【００５８】コントロールコイル２１とホールドコイル
２２は、共にコア２３に巻かれている。プランジャ２５
を吸引する力は、コア２３、ヨーク２４とプランジャ２
５を磁気回路の磁路として流れる磁束により発生する。
今、コントロールコイル２１ホールドコイル２２の＋側
端子にバッテリのプラス端子をつなぎ、−側端子にバッ
テリのマイナス端子につなぐとコントロールコイル２１
とホールドコイル２２に等しい向きの磁束が発生するの
で、磁束は強めあうことになる。
２２は、共にコア２３に巻かれている。プランジャ２５
を吸引する力は、コア２３、ヨーク２４とプランジャ２
５を磁気回路の磁路として流れる磁束により発生する。
今、コントロールコイル２１ホールドコイル２２の＋側
端子にバッテリのプラス端子をつなぎ、−側端子にバッ
テリのマイナス端子につなぐとコントロールコイル２１
とホールドコイル２２に等しい向きの磁束が発生するの
で、磁束は強めあうことになる。
【００５９】一方、例えばホールドコイル２２の＋側端
子にバッテリのプラス端子をつなぎ、−側端子にバッテ
リのマイナス端子につなぎ、コントロールコイル２１の
−側端子にバッテリのプラス端子をつなぎ、＋側端子に
バッテリのマイナス端子につなぐと、コントロールコイ
ル２１に発生する磁束は、ホールドコイル２２に発生す
る磁束を弱める方向に働くことになる。
子にバッテリのプラス端子をつなぎ、−側端子にバッテ
リのマイナス端子につなぎ、コントロールコイル２１の
−側端子にバッテリのプラス端子をつなぎ、＋側端子に
バッテリのマイナス端子につなぐと、コントロールコイ
ル２１に発生する磁束は、ホールドコイル２２に発生す
る磁束を弱める方向に働くことになる。
【００６０】例えば、閉弁指令に対し、ホールドコイル
２２によって発生している磁気力を急速に立ち下げたい
場合は、コントロールコイル２１に逆電圧を加えること
により逆の磁束を発生させ、合計の磁束を瞬時に減衰さ
せることができる。これは、閉弁遅れを短縮するうえ
で、特に有効である。
２２によって発生している磁気力を急速に立ち下げたい
場合は、コントロールコイル２１に逆電圧を加えること
により逆の磁束を発生させ、合計の磁束を瞬時に減衰さ
せることができる。これは、閉弁遅れを短縮するうえ
で、特に有効である。
【００６１】以上のような特性を利用した、第２の実施
例のインジェクタ及びインジェクタ制御回路の駆動方式
を図８を用いて説明する。
例のインジェクタ及びインジェクタ制御回路の駆動方式
を図８を用いて説明する。
【００６２】図８は、エンジンコントローラ１から出力
される噴射信号に対し、コントロールコイル２１、ホー
ルドコイル２２の通電状況を示す図である。噴射信号が
入力されるとコントロールコイル２１とホールドコイル
２２の両方に等しい等しい向きの磁束が発生する方向に
電流が流れるように、ホールドコイルトランジスタＯＮ
/ＯＦＦ回路２２２〜２２５とコントロールコイルトラ
ンジスタＯＮ/ＯＦＦ回路２３２〜２３５が作動し、対
象となるパワートランジスタ（２０２、２０５、２１２
及び２１５）をオンにする。
される噴射信号に対し、コントロールコイル２１、ホー
ルドコイル２２の通電状況を示す図である。噴射信号が
入力されるとコントロールコイル２１とホールドコイル
２２の両方に等しい等しい向きの磁束が発生する方向に
電流が流れるように、ホールドコイルトランジスタＯＮ
/ＯＦＦ回路２２２〜２２５とコントロールコイルトラ
ンジスタＯＮ/ＯＦＦ回路２３２〜２３５が作動し、対
象となるパワートランジスタ（２０２、２０５、２１２
及び２１５）をオンにする。
【００６３】コントロールコイル２１の電流は、第１の
実施例と同様に、ＩmaxあるいはＴｐに基づいてコント
ロールコイル用パワートランジスタ２１２か２１５をオ
フにすることによって、供給を停止される。コントロー
ルコイル用パワートランジスタ２１２又は２１５のオフ
は、コントロールコイルトランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路
２３２〜２３５を作動することによって行えばよいが、
エンジンコントローラ１の指令に従ってパワートランジ
スタをオフにしても良い。
実施例と同様に、ＩmaxあるいはＴｐに基づいてコント
ロールコイル用パワートランジスタ２１２か２１５をオ
フにすることによって、供給を停止される。コントロー
ルコイル用パワートランジスタ２１２又は２１５のオフ
は、コントロールコイルトランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路
２３２〜２３５を作動することによって行えばよいが、
エンジンコントローラ１の指令に従ってパワートランジ
スタをオフにしても良い。
【００６４】第２の実施例においては、このとき同時
に、コントロールコイル用パワートランジスタ２１３、
２１４を微小時間Ｔｏｃの間、オンにする。するとコン
トロールコイル２１にはそれまでの印加電圧に対し逆電
圧が印加されることになり、コントロールコイル２１の
電流は急速に減衰する。Ｔｏｃを適当に選ぶことによ
り、その後の電流をゼロに保ち続けることができる。も
ちろん、エンジンコントローラ１の指令に従ってＴｏｃ
を変化させても良い。
に、コントロールコイル用パワートランジスタ２１３、
２１４を微小時間Ｔｏｃの間、オンにする。するとコン
トロールコイル２１にはそれまでの印加電圧に対し逆電
圧が印加されることになり、コントロールコイル２１の
電流は急速に減衰する。Ｔｏｃを適当に選ぶことによ
り、その後の電流をゼロに保ち続けることができる。も
ちろん、エンジンコントローラ１の指令に従ってＴｏｃ
を変化させても良い。
【００６５】噴射信号の立ち下がり、即ち閉弁指令に対
しても、ホールドコイル２２に逆電圧がＴｏｈの間加わ
るようにホールドコイル用パワートランジスタ２０２、
２０５をオフにすると同時に、ホールドコイル用パワー
トランジスタ２０３、２０４を微小時間Ｔｏｈの間、オ
ンにする。これによりホールドコイル２２の電流は急速
に減衰する。さらに、コントロールコイル２１には初期
電流が流れていないので、ここでコントロールコイル用
パワートランジスタ２１３、２１４を微小時間Ｔｏｈｃ
の間、オンにすると、即座に開弁時と逆の方向に電流が
流れ始め、逆の磁束を発生することができ、合計の磁束
を瞬時に減衰させることができる。これにより閉弁遅れ
を大幅に短縮することができる。
しても、ホールドコイル２２に逆電圧がＴｏｈの間加わ
るようにホールドコイル用パワートランジスタ２０２、
２０５をオフにすると同時に、ホールドコイル用パワー
トランジスタ２０３、２０４を微小時間Ｔｏｈの間、オ
ンにする。これによりホールドコイル２２の電流は急速
に減衰する。さらに、コントロールコイル２１には初期
電流が流れていないので、ここでコントロールコイル用
パワートランジスタ２１３、２１４を微小時間Ｔｏｈｃ
の間、オンにすると、即座に開弁時と逆の方向に電流が
流れ始め、逆の磁束を発生することができ、合計の磁束
を瞬時に減衰させることができる。これにより閉弁遅れ
を大幅に短縮することができる。
【００６６】噴射信号がＴｐ近辺の短い入力である場合
は、図８の例でコントロールコイル２１に印加される２
度の逆電圧（ＴｏｃとＴｏｈｃ）が、重なり合い１度だ
け入力することになる。しかし、このような状況でも逆
電圧印加時間をＴｏｃ＋Ｔｏｈｃとするなどして調整
し、コントロールコイル２１、ホールドコイル２２の電
流は急速にゼロへと減衰するように、あるいはホールド
コイル２１の電流が減衰する前に、コントロールコイル
２１に逆電流が流れるように調整することにより閉弁遅
れを短縮することができる。
は、図８の例でコントロールコイル２１に印加される２
度の逆電圧（ＴｏｃとＴｏｈｃ）が、重なり合い１度だ
け入力することになる。しかし、このような状況でも逆
電圧印加時間をＴｏｃ＋Ｔｏｈｃとするなどして調整
し、コントロールコイル２１、ホールドコイル２２の電
流は急速にゼロへと減衰するように、あるいはホールド
コイル２１の電流が減衰する前に、コントロールコイル
２１に逆電流が流れるように調整することにより閉弁遅
れを短縮することができる。
【００６７】本発明の第２の実施例では、逆電圧印加を
時間で管理した例を示したが、ホールドコイル電流検出
抵抗２４１、コントロールコイル電流検出抵抗２４２で
検出された、それぞれのコイルへの電流情報に基づき、
コントロールコイル２１の電流がゼロになるまで、コン
トロールコイル２１に逆電圧を加える、ホールドコイル
２２の電流がゼロになるまで、ホールドコイル２２に逆
電圧を加える、あるいはホールドコイル２２の電流がゼ
ロになるまで、コントロールコイル２２に逆電圧を加え
ても良い。また、コントロールコイルとホールドコイル
の両方に逆電圧を印加したが、どちらか一方でも良い。
時間で管理した例を示したが、ホールドコイル電流検出
抵抗２４１、コントロールコイル電流検出抵抗２４２で
検出された、それぞれのコイルへの電流情報に基づき、
コントロールコイル２１の電流がゼロになるまで、コン
トロールコイル２１に逆電圧を加える、ホールドコイル
２２の電流がゼロになるまで、ホールドコイル２２に逆
電圧を加える、あるいはホールドコイル２２の電流がゼ
ロになるまで、コントロールコイル２２に逆電圧を加え
ても良い。また、コントロールコイルとホールドコイル
の両方に逆電圧を印加したが、どちらか一方でも良い。
【００６８】次に、本発明の第３の実施例について、図
９を用いて説明する。図９は、第３の実施例のインジェ
クタの構成を示す断面図（ａ）と、インジェクタとイン
ジェクタ制御回路の配線構成図（ｂ）である。
９を用いて説明する。図９は、第３の実施例のインジェ
クタの構成を示す断面図（ａ）と、インジェクタとイン
ジェクタ制御回路の配線構成図（ｂ）である。
【００６９】第３の実施例のインジェクタ３０には、弁
体１６の駆動力を発生する手段として、第１の実施例と
同様に、コントロール（＋）コイル１１及びホールドコ
イル１２を備えているほか、コントロール（−）コイル
３１が追加されて、３つのコイルが装備されている。本
実施例では２つのコントロールコイルを有するため、
（＋）及び（−）で区別している。コントロール（−）
コイル３１は、コントロール（＋）コイル１１と同様
に、ホールドコイルに比べ電圧印加時の起磁力の時間変
化率が大きい。
体１６の駆動力を発生する手段として、第１の実施例と
同様に、コントロール（＋）コイル１１及びホールドコ
イル１２を備えているほか、コントロール（−）コイル
３１が追加されて、３つのコイルが装備されている。本
実施例では２つのコントロールコイルを有するため、
（＋）及び（−）で区別している。コントロール（−）
コイル３１は、コントロール（＋）コイル１１と同様
に、ホールドコイルに比べ電圧印加時の起磁力の時間変
化率が大きい。
【００７０】コントロール（＋）コイル１１とホールド
コイル１２とは第１の実施例と同様にＢ，Ｈ，Ｃ＋（第
１の実施例のＣ端子に相当）を構成している。コントロ
ール（−）コイル３１の一端は電気的に接続されＢ端子
に接続され、もう一端はＣ−端子となっている。Ｂ端子
にバッテリのプラス端子をつなぎ、Ｃ＋端子、Ｈ端子、
Ｃ−端子をバッテリのマイナス端子につなぐと、コント
ロール（−）コイルにはコントロール（＋）コイル１１
及びホールドコイル１２とは逆向きの磁束が発生するよ
うに、コイルの巻き方、配線が決定されている。尚、図
面では、配線の引き回しを模式的に記述されている。
コイル１２とは第１の実施例と同様にＢ，Ｈ，Ｃ＋（第
１の実施例のＣ端子に相当）を構成している。コントロ
ール（−）コイル３１の一端は電気的に接続されＢ端子
に接続され、もう一端はＣ−端子となっている。Ｂ端子
にバッテリのプラス端子をつなぎ、Ｃ＋端子、Ｈ端子、
Ｃ−端子をバッテリのマイナス端子につなぐと、コント
ロール（−）コイルにはコントロール（＋）コイル１１
及びホールドコイル１２とは逆向きの磁束が発生するよ
うに、コイルの巻き方、配線が決定されている。尚、図
面では、配線の引き回しを模式的に記述されている。
【００７１】次に、図９（ｂ）を用いて説明する。イン
ジェクタ３０についてはコア１３とこのコア１３に巻装
されたコントロール（＋）コイル１１、コントロール
（−）コイル３１及びホールドコイル１２が記載されて
いる。尚、コントロール（＋）コイル１１及びホールド
コイル１２は第１の実施例と同様であり、以下の説明で
は、第１の実施例と相違する構成を中心に説明する。
ジェクタ３０についてはコア１３とこのコア１３に巻装
されたコントロール（＋）コイル１１、コントロール
（−）コイル３１及びホールドコイル１２が記載されて
いる。尚、コントロール（＋）コイル１１及びホールド
コイル１２は第１の実施例と同様であり、以下の説明で
は、第１の実施例と相違する構成を中心に説明する。
【００７２】インジェクタ制御回路３００には、バッテ
リ２よりバッテリ電圧が供給されており、エンジンコン
トローラ１からの噴射信号に基づき、コントロール
（−）コイル３１の他、各コイル１１、１２への通電制
御を行う。インジェクタ制御回路３００には、第１の実
施例の制御回路１００に対して、コントロール（−）コ
イル３１への通電制御を行うコントロール（−）コイル
トランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路３１４と、コントロール
（−）コイル３１の内部抵抗及び駆動回路の等価抵抗で
ある３１１が追加されている。
リ２よりバッテリ電圧が供給されており、エンジンコン
トローラ１からの噴射信号に基づき、コントロール
（−）コイル３１の他、各コイル１１、１２への通電制
御を行う。インジェクタ制御回路３００には、第１の実
施例の制御回路１００に対して、コントロール（−）コ
イル３１への通電制御を行うコントロール（−）コイル
トランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路３１４と、コントロール
（−）コイル３１の内部抵抗及び駆動回路の等価抵抗で
ある３１１が追加されている。
【００７３】それぞれのトランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路
１０４，１１４，３１４は、各コイル電流検出抵抗１０
３、１１３、３１３で検出された、それぞれのコイルへ
の電流情報を共有している。コントロール（−）コイル
トランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路３１４は、他のトランジ
スタＯＮ/ＯＦＦ回路１０４，１１４と同様に、前述の
電流情報と、エンジンコントローラ１からの噴射信号を
基準とした信号処理回路１２０の出力とに応じて、コン
トロール（−）コイル用パワートランジスタ３１２に通
電信号を送る。
１０４，１１４，３１４は、各コイル電流検出抵抗１０
３、１１３、３１３で検出された、それぞれのコイルへ
の電流情報を共有している。コントロール（−）コイル
トランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路３１４は、他のトランジ
スタＯＮ/ＯＦＦ回路１０４，１１４と同様に、前述の
電流情報と、エンジンコントローラ１からの噴射信号を
基準とした信号処理回路１２０の出力とに応じて、コン
トロール（−）コイル用パワートランジスタ３１２に通
電信号を送る。
【００７４】このとき、第１の実施例に対して、信号処
理回路１２０からはトランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路３１
４への指令が追加されており、コントロール（−）コイ
ル用パワートランジスタ３１２がオンになると、コント
ロール（−）コイル３１にバッテリ２の電圧が印加され
る。
理回路１２０からはトランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路３１
４への指令が追加されており、コントロール（−）コイ
ル用パワートランジスタ３１２がオンになると、コント
ロール（−）コイル３１にバッテリ２の電圧が印加され
る。
【００７５】本実施例においても、各コイル１１、１２
及び３１のコア１３、ヨーク１４への配置は、コントロ
ールコイル（＋）コイル１１をプランジャ１５に近いほ
うに配置するほうが望ましい。これは、第１の実施例と
同じ理由による。同様に、閉弁時の応答遅れを短縮する
ためには、コントロール（−）コイル３１もプランジャ
１５に近い配置にするほうが有利である。従って、プラ
ンジャ１５を吸引する力は、コア１３、ヨーク１４とプ
ランジャ１５を磁気回路の磁路として流れる磁束により
発生する。
及び３１のコア１３、ヨーク１４への配置は、コントロ
ールコイル（＋）コイル１１をプランジャ１５に近いほ
うに配置するほうが望ましい。これは、第１の実施例と
同じ理由による。同様に、閉弁時の応答遅れを短縮する
ためには、コントロール（−）コイル３１もプランジャ
１５に近い配置にするほうが有利である。従って、プラ
ンジャ１５を吸引する力は、コア１３、ヨーク１４とプ
ランジャ１５を磁気回路の磁路として流れる磁束により
発生する。
【００７６】以上のような特性を利用した、本発明の第
３の実施例のインジェクタ及びインジェクタ制御回路の
駆動方式を図１０を用いて説明する。
３の実施例のインジェクタ及びインジェクタ制御回路の
駆動方式を図１０を用いて説明する。
【００７７】図１０は、エンジンコントローラ１から出
力される噴射信号に対し、コントロール（＋）コイル１
１、コントロール（−）コイル３１、ホールドコイル１
２の通電状況を示す図である。
力される噴射信号に対し、コントロール（＋）コイル１
１、コントロール（−）コイル３１、ホールドコイル１
２の通電状況を示す図である。
【００７８】第１の実施例との相違点は、コントロール
（＋）コイル１１とホールドコイル１２の電圧印加を中
断するときに、コントロール（−）コイル用パワートラ
ンジスタ３１２が微小時間（Ｔｏｃ（−）、Ｔｏｈｃ
（−））の間、オン状態になり、コントロール（−）コ
イル３１にバッテリ２電圧が印加されて、コントロール
（−）コイル３１に電流が流れ、コントロールコイル
（＋）コイル１１、ホールドコイル１２と逆の向きの磁
束が発生する（図１０では、磁束の向きを示すように電
流を逆の向きに示している）。これにより、磁気回路に
流れる磁束を急峻にゼロに近付けることができ、閉弁時
関を大幅に短縮できる。
（＋）コイル１１とホールドコイル１２の電圧印加を中
断するときに、コントロール（−）コイル用パワートラ
ンジスタ３１２が微小時間（Ｔｏｃ（−）、Ｔｏｈｃ
（−））の間、オン状態になり、コントロール（−）コ
イル３１にバッテリ２電圧が印加されて、コントロール
（−）コイル３１に電流が流れ、コントロールコイル
（＋）コイル１１、ホールドコイル１２と逆の向きの磁
束が発生する（図１０では、磁束の向きを示すように電
流を逆の向きに示している）。これにより、磁気回路に
流れる磁束を急峻にゼロに近付けることができ、閉弁時
関を大幅に短縮できる。
【００７９】噴射信号がＴｐ近辺の短い入力で有る場合
は、図１０の例でコントロール（−）コイル３１に印加
される２度の電圧（Ｔｏｃ（−）とＴｏｈｃ（−））
が、重なり合い、１度だけ入力することになる。しか
し、このような状況でも逆電圧印加時間をＴｏｃ（−）
＋Ｔｏｈｃ（−）とするなどして調整し、磁気回路全体
の磁束が急速にゼロへと減衰するように、調整すること
により閉弁時関を大幅に短縮できる。
は、図１０の例でコントロール（−）コイル３１に印加
される２度の電圧（Ｔｏｃ（−）とＴｏｈｃ（−））
が、重なり合い、１度だけ入力することになる。しか
し、このような状況でも逆電圧印加時間をＴｏｃ（−）
＋Ｔｏｈｃ（−）とするなどして調整し、磁気回路全体
の磁束が急速にゼロへと減衰するように、調整すること
により閉弁時関を大幅に短縮できる。
【００８０】以上のように、第３の実施例によれば、開
弁時、開弁保持時に、各々の段階に適した特性を持つ２
種類のコイルと閉弁時に磁気回路全体の磁束を急速にゼ
ロへと減衰させる第３のコイルを使い、高電圧や複雑な
制御を用いることなく弁体の立上り応答、立ち下がり応
答を実現することができ、ひいてはインジェクタの性能
基準となる広いダイナミックレンジを達成することがで
きる。
弁時、開弁保持時に、各々の段階に適した特性を持つ２
種類のコイルと閉弁時に磁気回路全体の磁束を急速にゼ
ロへと減衰させる第３のコイルを使い、高電圧や複雑な
制御を用いることなく弁体の立上り応答、立ち下がり応
答を実現することができ、ひいてはインジェクタの性能
基準となる広いダイナミックレンジを達成することがで
きる。
【００８１】次に、本発明の第４の実施例について述べ
る。第４の実施例は、第２、第３の実施例を応用したも
のである。
る。第４の実施例は、第２、第３の実施例を応用したも
のである。
【００８２】もしコントロールコイル１１のみで開弁、
閉弁の促進作用が十分確保できるのであれば、ホールド
コイル１２により開弁保持に必要な磁束を常に発生して
いても、即ちホールドコイル１２は常に（開弁と閉弁を
通じて）通電していても開弁、閉弁が可能である。この
場合、開弁、閉弁を保持するためには、図１１に示すよ
うに、ホールドコイルが発生する磁束により発生する磁
気力と、燃圧、スプリングによる力の合力が閉弁時（プ
ランジャとコアの距離、即ちエアギャップ最大時）に負
（閉弁方向）となり、かつ開弁時（プランジャとコアの
距離、即ちエアギャップ最小時）に正（開弁方向）とな
るように設定する必要がある。合成力のＤＣ成分は、ス
プリングセット力により調整できる。これにより、開
弁、閉弁の促進作用が無い場合は、プランジャは開弁あ
るいは閉弁状態を保持することができる。
閉弁の促進作用が十分確保できるのであれば、ホールド
コイル１２により開弁保持に必要な磁束を常に発生して
いても、即ちホールドコイル１２は常に（開弁と閉弁を
通じて）通電していても開弁、閉弁が可能である。この
場合、開弁、閉弁を保持するためには、図１１に示すよ
うに、ホールドコイルが発生する磁束により発生する磁
気力と、燃圧、スプリングによる力の合力が閉弁時（プ
ランジャとコアの距離、即ちエアギャップ最大時）に負
（閉弁方向）となり、かつ開弁時（プランジャとコアの
距離、即ちエアギャップ最小時）に正（開弁方向）とな
るように設定する必要がある。合成力のＤＣ成分は、ス
プリングセット力により調整できる。これにより、開
弁、閉弁の促進作用が無い場合は、プランジャは開弁あ
るいは閉弁状態を保持することができる。
【００８３】本発明の第４の実施例においては、上述の
ような大きさに設定された磁束を常に発生している、即
ちホールドコイルは常に通電した状態で、開弁時にはコ
ントロールコイルでこれと同じ向きの磁束を発生させ、
開弁動作を促進し、閉弁時には逆電圧、あるいは逆の特
性のコイルを用い、逆の磁束を与える構造とし、閉弁を
促進する構造とする。ここで、ホールドコイルの巻数、
内部抵抗を十分大きくしておけば、少ない電流消費で磁
束を発生し続けることができる。さらに、ホールドコイ
ルのスイッチングのためのパワーデバイスも不必要とな
る。
ような大きさに設定された磁束を常に発生している、即
ちホールドコイルは常に通電した状態で、開弁時にはコ
ントロールコイルでこれと同じ向きの磁束を発生させ、
開弁動作を促進し、閉弁時には逆電圧、あるいは逆の特
性のコイルを用い、逆の磁束を与える構造とし、閉弁を
促進する構造とする。ここで、ホールドコイルの巻数、
内部抵抗を十分大きくしておけば、少ない電流消費で磁
束を発生し続けることができる。さらに、ホールドコイ
ルのスイッチングのためのパワーデバイスも不必要とな
る。
【００８４】本発明の第２の実施例を応用した例で考え
ると、図７（ｂ）において、パワートランジスタ２０
２、２０３、２０４、２０５、トランジスタＯＮ/ＯＦ
Ｆ回路２２２、２２３、２２４、２２５、電流検出抵抗
２４１も不要となり、Ｈ＋端子にバッテリー電圧を印加
し、Ｈ−をグランドに接続した状態のままでよい。
ると、図７（ｂ）において、パワートランジスタ２０
２、２０３、２０４、２０５、トランジスタＯＮ/ＯＦ
Ｆ回路２２２、２２３、２２４、２２５、電流検出抵抗
２４１も不要となり、Ｈ＋端子にバッテリー電圧を印加
し、Ｈ−をグランドに接続した状態のままでよい。
【００８５】本発明の第３の実施例を応用した例で考え
ると、図９（ｂ）において、パワートランジスタ１０
２、トランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路１０４、電流検出抵
抗１０３も不要となり、Ｂ端子にバッテリー電圧を印加
し、Ｈをグランドに接続した状態のままでよい。このよ
うな構成を採用することにより、システムコストの削減
が可能となる。
ると、図９（ｂ）において、パワートランジスタ１０
２、トランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路１０４、電流検出抵
抗１０３も不要となり、Ｂ端子にバッテリー電圧を印加
し、Ｈをグランドに接続した状態のままでよい。このよ
うな構成を採用することにより、システムコストの削減
が可能となる。
【００８６】本発明の第４の実施例に対しては、ホール
ドコイル１２のかわりに、永久磁石を用いても良い。図
１１に示すように、永久磁石が発生する磁束により発生
する磁気力と、燃圧、スプリングによる力の合力が閉弁
時（プランジャとコアの距離、即ちエアギャップ最大
時）に負（閉弁方向）となり、かつ開弁時（プランジャ
とコアの距離、即ちエアギャップ最小時）に正（開弁方
向）となるように永久磁石の磁束密度を設定すると、ホ
ールドコイル無しで、第４の実施例を実現できる。これ
を第２、第３の実施例に適用したのが、図１２、図１３
である。図１２、１３（ａ）中、４２、５２はリング状
の永久磁石であり、コントロールコイル４１、コントロ
ール（＋）コイル５１が開弁時に作る磁束と同方向の磁
束を発生している。このような構成を採ると、図１２、
１３（ｂ）に示すようにホールドコイル駆動用の回路
と、この回路による電力消費が無くなり、システムコス
トの低減と、運転コストの低減につながる。
ドコイル１２のかわりに、永久磁石を用いても良い。図
１１に示すように、永久磁石が発生する磁束により発生
する磁気力と、燃圧、スプリングによる力の合力が閉弁
時（プランジャとコアの距離、即ちエアギャップ最大
時）に負（閉弁方向）となり、かつ開弁時（プランジャ
とコアの距離、即ちエアギャップ最小時）に正（開弁方
向）となるように永久磁石の磁束密度を設定すると、ホ
ールドコイル無しで、第４の実施例を実現できる。これ
を第２、第３の実施例に適用したのが、図１２、図１３
である。図１２、１３（ａ）中、４２、５２はリング状
の永久磁石であり、コントロールコイル４１、コントロ
ール（＋）コイル５１が開弁時に作る磁束と同方向の磁
束を発生している。このような構成を採ると、図１２、
１３（ｂ）に示すようにホールドコイル駆動用の回路
と、この回路による電力消費が無くなり、システムコス
トの低減と、運転コストの低減につながる。
【００８７】以上の第１から第４の実施例は、通常の運
転時について、開弁時のコントロールコイル通電時間終
了タイミングはＴｐあるいは、最大電流Ｉmaxに従って
決定していた。これらの、Ｔｐは以下のように決定する
ことができる。
転時について、開弁時のコントロールコイル通電時間終
了タイミングはＴｐあるいは、最大電流Ｉmaxに従って
決定していた。これらの、Ｔｐは以下のように決定する
ことができる。
【００８８】図１４は、横軸をエンジンコントローラ１
からの噴射指令信号幅、縦軸をインジェクタ噴射量とし
た本発明に係るインジェクタの流量特性の例をＴｐをパ
ラメータとして示した図である。インジェクタのリニア
リティとは噴射指令信号幅に対する、噴射量の線形性の
指標であり、ダイナミックレンジは、線形性の保たれる
範囲での最大噴射量と最小噴射量の比である。図中、噴
射指令信号幅が短い部分では噴射量特性に乱れが生じが
ちである。この部分では、一回の噴射（開弁、開弁保
持、閉弁）において、最も噴射が安定する開弁保持状態
時間が相対的に短いため、不安定になりがちだからであ
る。従来のインジェクタでは、この噴射量特性の調整を
行うことは、インジェクタの機械部分と駆動回路部分を
根本的に見直す必要があり、非常に困難であった。本発
明のインジェクタにおいては、コントロールコイルとホ
ールドコイルが分割されているために、ホールド側（開
弁保持状態）に影響を与えることなくＴｐを大きくする
と、噴射指令信号幅が短い領域に於ける流量特性が凸型
となり、Ｔｐを小さくすると凹型となり、最適特性に簡
単に調整できる。また、最大電流Ｉmaxによる調整もコ
ントロールコイルとホールドコイルが分割されているた
めに、ホールド側（開弁保持状態）に影響を与えること
なく容易に行うことができ、Ｉmaxを増加させると噴射
指令信号幅が短い領域に於ける流量特性が凸型となり、
Ｉmaxを小さくすると凹型となり、最適特性に簡単に調
整できる。
からの噴射指令信号幅、縦軸をインジェクタ噴射量とし
た本発明に係るインジェクタの流量特性の例をＴｐをパ
ラメータとして示した図である。インジェクタのリニア
リティとは噴射指令信号幅に対する、噴射量の線形性の
指標であり、ダイナミックレンジは、線形性の保たれる
範囲での最大噴射量と最小噴射量の比である。図中、噴
射指令信号幅が短い部分では噴射量特性に乱れが生じが
ちである。この部分では、一回の噴射（開弁、開弁保
持、閉弁）において、最も噴射が安定する開弁保持状態
時間が相対的に短いため、不安定になりがちだからであ
る。従来のインジェクタでは、この噴射量特性の調整を
行うことは、インジェクタの機械部分と駆動回路部分を
根本的に見直す必要があり、非常に困難であった。本発
明のインジェクタにおいては、コントロールコイルとホ
ールドコイルが分割されているために、ホールド側（開
弁保持状態）に影響を与えることなくＴｐを大きくする
と、噴射指令信号幅が短い領域に於ける流量特性が凸型
となり、Ｔｐを小さくすると凹型となり、最適特性に簡
単に調整できる。また、最大電流Ｉmaxによる調整もコ
ントロールコイルとホールドコイルが分割されているた
めに、ホールド側（開弁保持状態）に影響を与えること
なく容易に行うことができ、Ｉmaxを増加させると噴射
指令信号幅が短い領域に於ける流量特性が凸型となり、
Ｉmaxを小さくすると凹型となり、最適特性に簡単に調
整できる。
【００８９】さて、上述のように各実施例においては噴
射量特性を最適状態に調整できるが、駆動電圧の低下、
燃圧の上昇による弁体への負荷力の増加等の外乱に対し
ては、上述のＴｐを可変にする必要がある。以下では、
開弁時のコントロールコイル通電時間終了タイミング
（可変）をＴｃと呼ぶことにする。Ｔｃは、基本的には
エンジンコントローラ１からの指令に従って変化する。
エンジン６の高負荷時に大量なガソリンを供給するため
にエンジンコントローラ１が、燃料ポンプ３、プレッシ
ャレギュレータ５に指令を送り、燃圧が急上昇した場合
や、寒地でのエンジン始動時など、バッテリ２の電圧が
大幅に低下したときには、最適流量特性よりも、まず駆
動のための電磁吸引力の確保が重要である。
射量特性を最適状態に調整できるが、駆動電圧の低下、
燃圧の上昇による弁体への負荷力の増加等の外乱に対し
ては、上述のＴｐを可変にする必要がある。以下では、
開弁時のコントロールコイル通電時間終了タイミング
（可変）をＴｃと呼ぶことにする。Ｔｃは、基本的には
エンジンコントローラ１からの指令に従って変化する。
エンジン６の高負荷時に大量なガソリンを供給するため
にエンジンコントローラ１が、燃料ポンプ３、プレッシ
ャレギュレータ５に指令を送り、燃圧が急上昇した場合
や、寒地でのエンジン始動時など、バッテリ２の電圧が
大幅に低下したときには、最適流量特性よりも、まず駆
動のための電磁吸引力の確保が重要である。
【００９０】図１５は、通常燃圧、通常電圧で最適に調
整されたＴｃに対して通常燃圧、通常電圧での駆動状
況、高燃圧下での駆動状況、そしてバッテリ２の電圧が
低下した状態での駆動状況例を示す図である。
整されたＴｃに対して通常燃圧、通常電圧での駆動状
況、高燃圧下での駆動状況、そしてバッテリ２の電圧が
低下した状態での駆動状況例を示す図である。
【００９１】通常燃圧、通常電圧での駆動状況を用い
て、電流波形、合成力、弁変位、噴射量について説明す
る。
て、電流波形、合成力、弁変位、噴射量について説明す
る。
【００９２】まず、電流であるが本例ではＴｃを0.3ms
近辺とし、噴射指令パルス幅は1msとなっている。コン
トロールコイルの通電は、0.3msで中断するが、ホール
ドコイルの通電は、１msまで継続される。コントロール
コイルは、ホールドコイルに比べ、巻き数、抵抗ともに
小さいため、立上りが早い。この現象はつぎの合成力で
示すようにコントロールコイルの吸引力の素早い立上り
に貢献している。
近辺とし、噴射指令パルス幅は1msとなっている。コン
トロールコイルの通電は、0.3msで中断するが、ホール
ドコイルの通電は、１msまで継続される。コントロール
コイルは、ホールドコイルに比べ、巻き数、抵抗ともに
小さいため、立上りが早い。この現象はつぎの合成力で
示すようにコントロールコイルの吸引力の素早い立上り
に貢献している。
【００９３】合成力の図中、正側が開弁方向の力で負側
が閉弁方向の力である。コントロールコイルへの通電
は、Ｔｃで中断され、吸引力も減少する。一方ホールド
コイルの吸引力は徐々に増加していくが最終的にはコン
トロールコイルのピーク時と同等な吸引力を少ない電流
で実現できる。総吸引力はこれら２つの合力となり、立
上りが早く、大きな吸引力を実現している。図中、燃圧
+スプリング力が負荷として閉弁方向に加わっており、
総吸引力とこれらの負荷の差が合成力となり、プランジ
ャの駆動力となる。この合成力が負のうちは、プランジ
ャおよび弁体はシート側に着座しており、弁変位が発生
しない。合成力が０を越えると同時に弁体は開弁方向に
変位を始める。この様子を示したのが、つぎの弁変位で
ある。
が閉弁方向の力である。コントロールコイルへの通電
は、Ｔｃで中断され、吸引力も減少する。一方ホールド
コイルの吸引力は徐々に増加していくが最終的にはコン
トロールコイルのピーク時と同等な吸引力を少ない電流
で実現できる。総吸引力はこれら２つの合力となり、立
上りが早く、大きな吸引力を実現している。図中、燃圧
+スプリング力が負荷として閉弁方向に加わっており、
総吸引力とこれらの負荷の差が合成力となり、プランジ
ャの駆動力となる。この合成力が負のうちは、プランジ
ャおよび弁体はシート側に着座しており、弁変位が発生
しない。合成力が０を越えると同時に弁体は開弁方向に
変位を始める。この様子を示したのが、つぎの弁変位で
ある。
【００９４】弁変位が発生すると燃料噴射が実現し、弁
体の前後で圧力バランスが発生し、合成力の図に示され
る燃圧＋スプリング力の絶対値が若干小さくなる。この
ように負荷が減少し、さらにプランジャとコアの距離も
減少するという相乗効果により弁は、急激に加速され全
開へと到達する。その後、合成力が正を保っているので
弁体は全開状態を維持することができ、安定した噴射を
可能とする。
体の前後で圧力バランスが発生し、合成力の図に示され
る燃圧＋スプリング力の絶対値が若干小さくなる。この
ように負荷が減少し、さらにプランジャとコアの距離も
減少するという相乗効果により弁は、急激に加速され全
開へと到達する。その後、合成力が正を保っているので
弁体は全開状態を維持することができ、安定した噴射を
可能とする。
【００９５】噴射量は、弁体と弁座の開口面積と噴射時
間により決定される。エンジンコントローラ１からの噴
射指令信号が１msで終了すると、吸引力が減少する。そ
して、合成力が負になると同時に弁は、閉弁方向に変位
し始める。この変位によりプランジャとコア間のギャッ
プが増加することにより、吸引力はさらに小さくなり、
閉弁を促進することになる。また、閉弁が近付くと、再
び弁体の前後に燃圧差が生まれ、閉弁方向の力が強ま
り、急速に閉弁し、燃料の噴射も停止する。これが一連
の、開弁、開弁保持、閉弁時の現象である。
間により決定される。エンジンコントローラ１からの噴
射指令信号が１msで終了すると、吸引力が減少する。そ
して、合成力が負になると同時に弁は、閉弁方向に変位
し始める。この変位によりプランジャとコア間のギャッ
プが増加することにより、吸引力はさらに小さくなり、
閉弁を促進することになる。また、閉弁が近付くと、再
び弁体の前後に燃圧差が生まれ、閉弁方向の力が強ま
り、急速に閉弁し、燃料の噴射も停止する。これが一連
の、開弁、開弁保持、閉弁時の現象である。
【００９６】次に、燃圧が上昇した場合には、電流波形
は通常状態とほぼ同じ（弁変位発生によりコイルのイン
ダクタンス成分にやや変化が生じる）であっても燃圧＋
スプリング力が大きいため合成力が正になることができ
ず、開弁することができない。開弁しないから、ギャッ
プ縮小、圧力バランス共に発生せず、駆動力も増加でき
ない。
は通常状態とほぼ同じ（弁変位発生によりコイルのイン
ダクタンス成分にやや変化が生じる）であっても燃圧＋
スプリング力が大きいため合成力が正になることができ
ず、開弁することができない。開弁しないから、ギャッ
プ縮小、圧力バランス共に発生せず、駆動力も増加でき
ない。
【００９７】同様に、バッテリ電圧が低下してしまう
と、コントロールコイル、ホールドコイルの電流が低下
し、それぞれの吸引力が低下し、やはり合成力が正にな
ることができず、開弁することができない。同様に開弁
しないから、ギャップ縮小、圧力バランス共に発生せ
ず、駆動力も増加できない。
と、コントロールコイル、ホールドコイルの電流が低下
し、それぞれの吸引力が低下し、やはり合成力が正にな
ることができず、開弁することができない。同様に開弁
しないから、ギャップ縮小、圧力バランス共に発生せ
ず、駆動力も増加できない。
【００９８】このように、通常燃圧、通常電圧で最適に
調整されたＴｃでは、高燃圧、バッテリ電圧低下には対
応できない。これらの現象は、磁気吸引力不足に起因す
る。上述したように、わずかでも開弁できれば、エアギ
ャップの短縮と弁体前後の圧力バランスにより開弁は促
進される。従って増加すべき磁気吸引力は、通常時の２
倍、３倍というわけではなく、僅かである。
調整されたＴｃでは、高燃圧、バッテリ電圧低下には対
応できない。これらの現象は、磁気吸引力不足に起因す
る。上述したように、わずかでも開弁できれば、エアギ
ャップの短縮と弁体前後の圧力バランスにより開弁は促
進される。従って増加すべき磁気吸引力は、通常時の２
倍、３倍というわけではなく、僅かである。
【００９９】本発明に係るインジェクタにおいては、通
常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃを延長するこ
とにより、通常燃圧、通常電圧で最適な状態からの磁気
吸引力の増加を実現することができる。
常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃを延長するこ
とにより、通常燃圧、通常電圧で最適な状態からの磁気
吸引力の増加を実現することができる。
【０１００】図１６は、通常燃圧、通常電圧で最適に調
整されたＴｃを伸ばすことにより、電流及び吸引力にど
のような現象が生じるかを示す図である。まず、図１６
（ａ）は、コントロールコイルのインダクタンスが大き
く、通常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃ（＝Ｔ
1）では、電流が最大値に到達していない場合を示す。
このような場合は、ＴｃをＴ1からＴ2とすることによ
り、ＴｃをＴ1としていたときよりも、多くの電流が流
れ磁気吸引力が大きくなる。
整されたＴｃを伸ばすことにより、電流及び吸引力にど
のような現象が生じるかを示す図である。まず、図１６
（ａ）は、コントロールコイルのインダクタンスが大き
く、通常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃ（＝Ｔ
1）では、電流が最大値に到達していない場合を示す。
このような場合は、ＴｃをＴ1からＴ2とすることによ
り、ＴｃをＴ1としていたときよりも、多くの電流が流
れ磁気吸引力が大きくなる。
【０１０１】従って、燃圧上昇時にはＴｃを通常燃圧、
通常電圧で最適に調整されたＴ1よりも長いＴ2とするこ
とが効果的である。これは、バッテリ電圧が低下してい
る状態でも同様であり、Ｔｃを通常燃圧、通常電圧で最
適に調整されたＴ1よりも長いＴ2とすることにより、Ｔ
ｃ＝Ｔ1で固定しているときよりも多くの電流が流れ、
磁気吸引力増加に効果的である。
通常電圧で最適に調整されたＴ1よりも長いＴ2とするこ
とが効果的である。これは、バッテリ電圧が低下してい
る状態でも同様であり、Ｔｃを通常燃圧、通常電圧で最
適に調整されたＴ1よりも長いＴ2とすることにより、Ｔ
ｃ＝Ｔ1で固定しているときよりも多くの電流が流れ、
磁気吸引力増加に効果的である。
【０１０２】一般にバッテリ電圧低下が問題となるのは
寒地始動時である。しかしながら、燃料を加圧する燃料
ポンプ自体も、エンジンのカム軸で駆動されていたり、
電動で駆動されているため、始動直後から高燃圧がイン
ジェクタに供給されることは無い。従って、上述のよう
な方法で対応が可能である。
寒地始動時である。しかしながら、燃料を加圧する燃料
ポンプ自体も、エンジンのカム軸で駆動されていたり、
電動で駆動されているため、始動直後から高燃圧がイン
ジェクタに供給されることは無い。従って、上述のよう
な方法で対応が可能である。
【０１０３】次に、図１６（ｂ）は、インダクタンスが
小さく、通常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃが
（＝Ｔ1）では、すでに回路定数で決定される最大値に
到達している場合を示す。このような場合は、ＴｃをＴ
1からＴ2に延長しても電流の変化は見られない。しかし
ながら前述したとおり、電流と電磁力の間には位相遅れ
が存在する。しかも、この時定数は0.2から0.3(ms)に達
し、通常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃと同程
度である。
小さく、通常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃが
（＝Ｔ1）では、すでに回路定数で決定される最大値に
到達している場合を示す。このような場合は、ＴｃをＴ
1からＴ2に延長しても電流の変化は見られない。しかし
ながら前述したとおり、電流と電磁力の間には位相遅れ
が存在する。しかも、この時定数は0.2から0.3(ms)に達
し、通常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃと同程
度である。
【０１０４】図１６（ｃ）は、コントロールコイル電流
と、コントロールコイルによる吸引力を示す図である。
電流がＴ1にてほぼ最大値に到達しているのに対し、磁
気吸引力は位相遅れのため、まだ最大値に到達していな
い。このような状態では、Ｔｃを通常燃圧、通常電圧で
最適に調整されたＴ1よりも長いＴ2とすることにより、
Ｔｃ＝Ｔ1で固定しているときよりも大きな磁気吸引力
の最大値が得られ開弁の可能性が増加する。
と、コントロールコイルによる吸引力を示す図である。
電流がＴ1にてほぼ最大値に到達しているのに対し、磁
気吸引力は位相遅れのため、まだ最大値に到達していな
い。このような状態では、Ｔｃを通常燃圧、通常電圧で
最適に調整されたＴ1よりも長いＴ2とすることにより、
Ｔｃ＝Ｔ1で固定しているときよりも大きな磁気吸引力
の最大値が得られ開弁の可能性が増加する。
【０１０５】駆動電圧の低下、燃圧の上昇による弁体へ
の負荷力の増加が著しい場合は、噴射指令信号と同じ時
間だけＴｃを延長する、すなわちエンジンコントローラ
１からの噴射指令信号の間、コントロールコイルとホー
ルドコイルの両方に通電し続ける方法も効果的である。
図１５を参考にすると、通常の駆動では、コントロール
コイルの通電が終了した段階ではホールドコイルによる
吸引力が完全に立ち上がっていない。ホールドコイル吸
引力が立ち上がるまで、コントロールコイルの通電を延
長することにより、合計として大きな磁気吸引力が発生
し、非常に大きな負荷に対しても対応可能である。
の負荷力の増加が著しい場合は、噴射指令信号と同じ時
間だけＴｃを延長する、すなわちエンジンコントローラ
１からの噴射指令信号の間、コントロールコイルとホー
ルドコイルの両方に通電し続ける方法も効果的である。
図１５を参考にすると、通常の駆動では、コントロール
コイルの通電が終了した段階ではホールドコイルによる
吸引力が完全に立ち上がっていない。ホールドコイル吸
引力が立ち上がるまで、コントロールコイルの通電を延
長することにより、合計として大きな磁気吸引力が発生
し、非常に大きな負荷に対しても対応可能である。
【０１０６】インジェクタコイルや駆動回路の内部抵抗
に加え、配線抵抗は温度上昇に伴い増加する。また、経
年変化も抵抗が増加する方向の変化である。配線抵抗が
増加するとコイルに印加される正味の電圧が低下するこ
とになる。これは、上流側のバッテリ２の電圧を電圧計
８で測定してもエンジンコントローラ１は、把握するこ
とができない。このような場合インジェクタ制御回路
は、電流検出抵抗、信号処理回路を用いてバッテリ２電
圧と、そのときのコイル電流を比較することにより通常
時に比べ駆動系全体の内部抵抗が大きいのか小さいのか
を推定することができる。これにより、内部抵抗が増加
していると判断された場合には、上述の駆動電圧低下時
と同様に、通常電圧で最適に調整されたＴｃを延長する
ような制御を行う。
に加え、配線抵抗は温度上昇に伴い増加する。また、経
年変化も抵抗が増加する方向の変化である。配線抵抗が
増加するとコイルに印加される正味の電圧が低下するこ
とになる。これは、上流側のバッテリ２の電圧を電圧計
８で測定してもエンジンコントローラ１は、把握するこ
とができない。このような場合インジェクタ制御回路
は、電流検出抵抗、信号処理回路を用いてバッテリ２電
圧と、そのときのコイル電流を比較することにより通常
時に比べ駆動系全体の内部抵抗が大きいのか小さいのか
を推定することができる。これにより、内部抵抗が増加
していると判断された場合には、上述の駆動電圧低下時
と同様に、通常電圧で最適に調整されたＴｃを延長する
ような制御を行う。
【０１０７】図１７はコントロールコイル１１の通電時
間Ｔｃ調整のシステム構成の概念図である。本実施例は
２つのコイルの場合を示しているが、３つのコイルを備
えたシステムも同様に実施できる。
間Ｔｃ調整のシステム構成の概念図である。本実施例は
２つのコイルの場合を示しているが、３つのコイルを備
えたシステムも同様に実施できる。
【０１０８】図１７に示すように燃圧センサ７、電圧計
８からの燃圧Ｐｆ、バッテリ電圧Ｖｂはエンジンコント
ローラ１に入力される。エンジンコントローラ１には例
えば、各バッテリ電圧Ｖｂに対して最適なコントロール
コイル１１通電時間Ｔｃの値が記憶されている。同様
に、各燃圧Ｐｆに対して最適なＴｃの値が記憶されてい
る。
８からの燃圧Ｐｆ、バッテリ電圧Ｖｂはエンジンコント
ローラ１に入力される。エンジンコントローラ１には例
えば、各バッテリ電圧Ｖｂに対して最適なコントロール
コイル１１通電時間Ｔｃの値が記憶されている。同様
に、各燃圧Ｐｆに対して最適なＴｃの値が記憶されてい
る。
【０１０９】図１７では、リストとしてそれぞれの燃
圧、バッテリ電圧に対する最適なＴｃが記憶されている
が、勿論、燃圧とバッテリ電圧をパラメータとした３次
元マップとしても良い。
圧、バッテリ電圧に対する最適なＴｃが記憶されている
が、勿論、燃圧とバッテリ電圧をパラメータとした３次
元マップとしても良い。
【０１１０】また、燃圧かバッテリ電圧、あるいはその
両方を変数として、最適なＴｃを演算により求めても良
い。また、図示していないが、エンジンルームの温度な
どもパラメータとして加えていてもよい。
両方を変数として、最適なＴｃを演算により求めても良
い。また、図示していないが、エンジンルームの温度な
どもパラメータとして加えていてもよい。
【０１１１】前述のように燃圧が高くなると、コントロ
ールコイルへの通電時間Ｔｃは長くする必要がある。ま
た、バッテリ電圧が低下した際にも、コントロールコイ
ルへの通電時間Ｔｃは、長くする必要がある。エンジン
コントローラ１にはこのような情報を記憶しているか、
あるいは算出することができる。
ールコイルへの通電時間Ｔｃは長くする必要がある。ま
た、バッテリ電圧が低下した際にも、コントロールコイ
ルへの通電時間Ｔｃは、長くする必要がある。エンジン
コントローラ１にはこのような情報を記憶しているか、
あるいは算出することができる。
【０１１２】エンジンコントローラ１により決定され
た、燃料噴射指令信号Ｔｆと、コントロールコイル１１
通電時間Ｔｃは、インジェクタ制御回路１００に入力さ
れ、信号処理回路１３０がＴｃを計測しコントロールコ
イル１１への通電制御を行うコントロールコイルトラン
ジスタＯＮ/ＯＦＦ回路１１４へとオン・オフ信号を発
生する。結局、コントロールコイル１１にはＴｃの間、
バッテリ電圧が印加されることになる。
た、燃料噴射指令信号Ｔｆと、コントロールコイル１１
通電時間Ｔｃは、インジェクタ制御回路１００に入力さ
れ、信号処理回路１３０がＴｃを計測しコントロールコ
イル１１への通電制御を行うコントロールコイルトラン
ジスタＯＮ/ＯＦＦ回路１１４へとオン・オフ信号を発
生する。結局、コントロールコイル１１にはＴｃの間、
バッテリ電圧が印加されることになる。
【０１１３】また、電流検出抵抗、信号処理回路を用い
てバッテリ２の電圧と、そのときのコイル電流を比較す
ることにより通常時に比べ駆動系全体の内部抵抗が大き
いのか小さいのかを推定することができる。これによ
り、内部抵抗が増加していると判断された場合には、Ｔ
ｃを延長する必要があるが、これは、エンジンコントロ
ーラ１で演算しても、信号処理回路で計算してもよい。
てバッテリ２の電圧と、そのときのコイル電流を比較す
ることにより通常時に比べ駆動系全体の内部抵抗が大き
いのか小さいのかを推定することができる。これによ
り、内部抵抗が増加していると判断された場合には、Ｔ
ｃを延長する必要があるが、これは、エンジンコントロ
ーラ１で演算しても、信号処理回路で計算してもよい。
【０１１４】さらに、閉弁時の逆電圧印加時間も開弁時
のＴｃと同様に、可変としたほうが良い場合は、逆電圧
印加時間用マップをもつか演算式を記憶しておくことに
より、全く同様な方法で対応できる。
のＴｃと同様に、可変としたほうが良い場合は、逆電圧
印加時間用マップをもつか演算式を記憶しておくことに
より、全く同様な方法で対応できる。
【０１１５】次に、上記各実施例において、エンジンコ
ントローラ１からインジェクタ制御回路へ出力される燃
料噴射を指令する信号の実施例について説明する。尚、
以下の説明では、図１の実施例のインジェクタ制御回路
１００を用いて説明するが、その他の実施例でも同様に
実施可能である。
ントローラ１からインジェクタ制御回路へ出力される燃
料噴射を指令する信号の実施例について説明する。尚、
以下の説明では、図１の実施例のインジェクタ制御回路
１００を用いて説明するが、その他の実施例でも同様に
実施可能である。
【０１１６】本実施例では、図１８（ａ）に示すよう
に、エンジンコントローラ１からインジェクタ制御回路
１００へ出力される燃料噴射を指令する信号として、基
本となる噴射指令時間信号Ｔｆと、開弁用電圧印加時間
信号Ｔｃ、さらに閉弁用逆電圧制御が行われる場合に
は、逆電圧印加時間信号Ｔｃｏの最大３つの情報が出力
されることになる。別々にこれらの情報を送ると、配
線、ポートなど３系統必要となり、通信容量の増加、コ
ストアップにつながる。
に、エンジンコントローラ１からインジェクタ制御回路
１００へ出力される燃料噴射を指令する信号として、基
本となる噴射指令時間信号Ｔｆと、開弁用電圧印加時間
信号Ｔｃ、さらに閉弁用逆電圧制御が行われる場合に
は、逆電圧印加時間信号Ｔｃｏの最大３つの情報が出力
されることになる。別々にこれらの情報を送ると、配
線、ポートなど３系統必要となり、通信容量の増加、コ
ストアップにつながる。
【０１１７】このため、本実施例においては、複数のコ
イルへの複数の電圧印加タイミング信号を、図１８
（ｂ）のようなハイブリッド信号とし１系統で通信す
る。インジェクタ制御回路１００内の信号処理回路１２
０では、コンパレータ等を用いて簡単に２つ、あるいは
３つの信号を分類できる。
イルへの複数の電圧印加タイミング信号を、図１８
（ｂ）のようなハイブリッド信号とし１系統で通信す
る。インジェクタ制御回路１００内の信号処理回路１２
０では、コンパレータ等を用いて簡単に２つ、あるいは
３つの信号を分類できる。
【０１１８】図１８（ｃ）は、噴射指令時間信号Ｔｆと
開弁用電圧印加時間信号Ｔｃの２つの信号のハイブリッ
ド信号の例、図１８（ｄ）は、噴射指令時間信号Ｔｆ、
開弁用電圧印加時間信号Ｔｃと逆電圧印加時間信号Ｔｃ
ｏの３つの信号のハイブリッド信号の例を示す。基本的
には電圧印加タイミング信号の数から１を減じた数の立
ち上がりあるいは、立ち下がりを有するタイミング信号
であれば複数の信号を分類でき、通電制御が可能とな
る。
開弁用電圧印加時間信号Ｔｃの２つの信号のハイブリッ
ド信号の例、図１８（ｄ）は、噴射指令時間信号Ｔｆ、
開弁用電圧印加時間信号Ｔｃと逆電圧印加時間信号Ｔｃ
ｏの３つの信号のハイブリッド信号の例を示す。基本的
には電圧印加タイミング信号の数から１を減じた数の立
ち上がりあるいは、立ち下がりを有するタイミング信号
であれば複数の信号を分類でき、通電制御が可能とな
る。
【０１１９】図１９は、図１５でＴｃを固定したままで
は駆動できなかった、高燃圧、バッテリ電圧低下に対し
て、Ｔｃを延長することにより駆動を可能とした例を示
す図である。図１５の例ではＴｃを通常燃圧、通常電圧
で駆動する場合に最もリニアリティが高い0.3(ms)近辺
と固定していたが、図１５ではＴｃを0.5(ms)とするこ
とにより通常時の0.3(ms)同様、駆動可能となった。こ
こで、常にＴｃを0.5(ms)としておくと、通常燃圧、通
常電圧でも高燃圧、バッテリ電圧低下でも駆動できる。
しかしながら、通常時には不必要な電力を投入している
ことになり、消費電力が大きくなる。さらに、Ｔｃを長
くしていることにより、通常運転時では弁体の加速が激
しくなりすぎ、ストッパとの急激な衝突で弁体がバウン
ドしてしまい、噴射パルス長に対する流量リニアリティ
の低下につながる。
は駆動できなかった、高燃圧、バッテリ電圧低下に対し
て、Ｔｃを延長することにより駆動を可能とした例を示
す図である。図１５の例ではＴｃを通常燃圧、通常電圧
で駆動する場合に最もリニアリティが高い0.3(ms)近辺
と固定していたが、図１５ではＴｃを0.5(ms)とするこ
とにより通常時の0.3(ms)同様、駆動可能となった。こ
こで、常にＴｃを0.5(ms)としておくと、通常燃圧、通
常電圧でも高燃圧、バッテリ電圧低下でも駆動できる。
しかしながら、通常時には不必要な電力を投入している
ことになり、消費電力が大きくなる。さらに、Ｔｃを長
くしていることにより、通常運転時では弁体の加速が激
しくなりすぎ、ストッパとの急激な衝突で弁体がバウン
ドしてしまい、噴射パルス長に対する流量リニアリティ
の低下につながる。
【０１２０】上述の各実施例におけるインジェクタ及び
燃料噴射装置では、通常運転状態での流量リニアリティ
を確保しながら、燃圧センサ７と電圧計８により検出さ
れた高燃圧、バッテリ電圧低下等の非定常状態に対して
も、エンジンコントローラ１により求められた、燃料噴
射弁駆動に必要なコントロールコイル通電時間Ｔｃに基
づき燃料噴射弁１０を駆動できる。もちろん、燃圧、バ
ッテリ２の電圧が通常状態に戻ると、Ｔｃも自動的に通
常時の0.3(ms)に戻る。
燃料噴射装置では、通常運転状態での流量リニアリティ
を確保しながら、燃圧センサ７と電圧計８により検出さ
れた高燃圧、バッテリ電圧低下等の非定常状態に対して
も、エンジンコントローラ１により求められた、燃料噴
射弁駆動に必要なコントロールコイル通電時間Ｔｃに基
づき燃料噴射弁１０を駆動できる。もちろん、燃圧、バ
ッテリ２の電圧が通常状態に戻ると、Ｔｃも自動的に通
常時の0.3(ms)に戻る。
【０１２１】上述の各実施例におけるインジェクタ及び
インジェクタ制御回路は、広いダイナミックレンジを実
現でき、さらにインジェクタ内部のスワーラにより平均
粒径が極小となっているため、筒内噴射エンジンで要求
される、均質燃焼、成層燃焼に十分対応できる。
インジェクタ制御回路は、広いダイナミックレンジを実
現でき、さらにインジェクタ内部のスワーラにより平均
粒径が極小となっているため、筒内噴射エンジンで要求
される、均質燃焼、成層燃焼に十分対応できる。
【０１２２】また、上述の各実施例におけるインジェク
タ及びインジェクタ制御回路の適用先は、筒内噴射エン
ジン以外のポート噴射エンジンに対しても広いダイナミ
ックレンジを実現でき、さらにインジェクタ内部のスワ
ーラにより平均粒径が極小となっているため、出力向
上、燃費低減にも大きな効果がある。
タ及びインジェクタ制御回路の適用先は、筒内噴射エン
ジン以外のポート噴射エンジンに対しても広いダイナミ
ックレンジを実現でき、さらにインジェクタ内部のスワ
ーラにより平均粒径が極小となっているため、出力向
上、燃費低減にも大きな効果がある。
【０１２３】
【発明の効果】本発明によれば、弁体を閉弁状態から開
弁方向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持すると
きの低消費電力化とを切り分けて性能向上を図ることが
できるので、弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動すると
きの応答性を高め得るとともに、開弁した後は低消費電
力で安定して開弁状態を維持できる構造を有する電磁式
燃料噴射弁を提供できる。
弁方向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持すると
きの低消費電力化とを切り分けて性能向上を図ることが
できるので、弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動すると
きの応答性を高め得るとともに、開弁した後は低消費電
力で安定して開弁状態を維持できる構造を有する電磁式
燃料噴射弁を提供できる。
【０１２４】また、本発明によれば、弁体を閉弁状態か
ら開弁方向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持す
るときの低消費電力化とを切り分けて性能向上を図るこ
とができるので、開弁時間を短くしても精度良く燃料を
噴射でき、ダイナミックレンジの広い燃料噴射装置を提
供できる。さらに、開弁状態を維持するときの低消費電
力化を図ることができるので、消費電力の少ない燃料噴
射装置を提供できる。
ら開弁方向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持す
るときの低消費電力化とを切り分けて性能向上を図るこ
とができるので、開弁時間を短くしても精度良く燃料を
噴射でき、ダイナミックレンジの広い燃料噴射装置を提
供できる。さらに、開弁状態を維持するときの低消費電
力化を図ることができるので、消費電力の少ない燃料噴
射装置を提供できる。
【０１２５】また、本発明によれば、弁体を閉弁状態か
ら開弁方向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持す
るときの低消費電力化とを切り分けて性能向上を図るこ
とができるので、低い噴射量領域まで精度良く燃料を噴
射でき、少ない燃料噴射で安定した運転を維持できる内
燃機関を提供できる。
ら開弁方向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持す
るときの低消費電力化とを切り分けて性能向上を図るこ
とができるので、低い噴射量領域まで精度良く燃料を噴
射でき、少ない燃料噴射で安定した運転を維持できる内
燃機関を提供できる。
【０１２６】また、本発明によれば、弁体を閉弁状態か
ら開弁方向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持す
るときの低消費電力化とを切り分けて性能向上が図れる
ので、低消費電力で応答性の高い燃料噴射方法を提供で
きる。
ら開弁方向に駆動する時の応答性と、開弁状態を維持す
るときの低消費電力化とを切り分けて性能向上が図れる
ので、低消費電力で応答性の高い燃料噴射方法を提供で
きる。
【図１】本発明に係る電磁式燃料噴射弁及びその制御回
路の配線構成の第一実施例を示す模式図である。
路の配線構成の第一実施例を示す模式図である。
【図２】コイル巻き数と、バッテリ電圧印加後、微小時
間の間に到達できる起磁力及びコイル電流値を駆動回路
の内部抵抗をパラメータとして示した図である。
間の間に到達できる起磁力及びコイル電流値を駆動回路
の内部抵抗をパラメータとして示した図である。
【図３】コイル巻き数と、バッテリ電圧印加後、標準的
な開弁指令時間に到達できる起磁力及びコイル電流値を
駆動回路の内部抵抗をパラメータとして示した図であ
る。
な開弁指令時間に到達できる起磁力及びコイル電流値を
駆動回路の内部抵抗をパラメータとして示した図であ
る。
【図４】本発明の第一実施例のエンジンコントローラか
ら出力される噴射信号に対し、コントロールコイル、ホ
ールドコイルの通電状況を示す図である。
ら出力される噴射信号に対し、コントロールコイル、ホ
ールドコイルの通電状況を示す図である。
【図５】本発明の第一実施例の短い噴射信号に対する電
流波形を示す図である。
流波形を示す図である。
【図６】本発明の第一実施例のホールドコイルへの通電
を遅らせた場合の電流波形を示す図である。
を遅らせた場合の電流波形を示す図である。
【図７】本発明に係る電磁式燃料噴射弁及びその制御回
路の配線構成の第二実施例を示す模式図である。
路の配線構成の第二実施例を示す模式図である。
【図８】エンジンコントローラ１から出力される噴射信
号に対し、コントロールコイル２１、ホールドコイル２
２の通電状況を示す図である。
号に対し、コントロールコイル２１、ホールドコイル２
２の通電状況を示す図である。
【図９】本発明に係る電磁式燃料噴射弁及びその制御回
路の配線構成の第三実施例を示す模式図である。
路の配線構成の第三実施例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第三実施例のエンジンコントローラ
から出力される噴射信号に対しコントロールコイル
（＋）、コントロールコイル（−）、ホールドコイルの
通電状況を示す図である。
から出力される噴射信号に対しコントロールコイル
（＋）、コントロールコイル（−）、ホールドコイルの
通電状況を示す図である。
【図１１】本発明の第四実施例実現に必要な力の釣合を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図１２】本発明の第四実施例のインジェクタ部分の構
造（１コイル）と、インジェクタ制御回路の配線構成を
示す模式図である。
造（１コイル）と、インジェクタ制御回路の配線構成を
示す模式図である。
【図１３】本発明の第三実施例のインジェクタ部分の構
造（２コイル）と、インジェクタ制御回路の配線構成を
示す模式図である。
造（２コイル）と、インジェクタ制御回路の配線構成を
示す模式図である。
【図１４】本発明に係り、インジェクタの流量特性をコ
ントロールコイル通電時間をパラメータとして示した図
である。
ントロールコイル通電時間をパラメータとして示した図
である。
【図１５】本発明のインジェクタの通常燃圧、通常電圧
で最適に調整されたＴｃに対して通常燃圧、通常電圧で
の駆動状況、高燃圧下での駆動状況、そしてバッテリ２
の電圧が低下した状態での駆動状況例を示す図である。
で最適に調整されたＴｃに対して通常燃圧、通常電圧で
の駆動状況、高燃圧下での駆動状況、そしてバッテリ２
の電圧が低下した状態での駆動状況例を示す図である。
【図１６】通常燃圧、通常電圧で最適に調整されたＴｃ
を伸ばすことにより、電流及び吸引力にどのような現象
が生じるかを示す図である。
を伸ばすことにより、電流及び吸引力にどのような現象
が生じるかを示す図である。
【図１７】本発明のコントロールコイル１１通電時間Ｔ
ｃ調整のシステム構成の一実施例を示す概念図である。
ｃ調整のシステム構成の一実施例を示す概念図である。
【図１８】本発明の噴射指令時間信号Ｔｆと、開弁用電
圧印加時間信号Ｔｃ、閉弁用逆電圧制御信号Ｔｃｏの通
信方法の一例を示す図である。
圧印加時間信号Ｔｃ、閉弁用逆電圧制御信号Ｔｃｏの通
信方法の一例を示す図である。
【図１９】本発明の図１５でＴｃを固定したままでは駆
動できなかった、高燃圧、バッテリ電圧低下に対して、
Ｔｃを延長することにより駆動を可能とした例を示す図
である。
動できなかった、高燃圧、バッテリ電圧低下に対して、
Ｔｃを延長することにより駆動を可能とした例を示す図
である。
【図２０】本発明に係る燃料噴射装置を備える内燃機関
の一実施例の全体構成を示す図である。
の一実施例の全体構成を示す図である。
１…エンジンコントローラ、２…バッテリ、３…燃料ポ
ンプ、４…フィードポンプ、５…プレッシャレギュレー
タ、６…エンジン、１０、２０、３０、１０１０…イン
ジェクタ、１１、２１、コントロールコイル、１２、２
２…コントロールコイル、３１…コントロール（＋）コ
イル、３２…コントロール（−）コイル、１３、２３、
３４…コア、１４、２４、３５…ヨーク、１５、２５、
３６…プランジャ、１６、２６、２７…ボール弁、１
７、２７、２８…スワーラ、１８、２８、３９…スプリ
ング、１００、２００、３００、１１００…インジェク
タ制御回路、１０１、１１１、３０１、３１１、３２１
…内部抵抗、１０２、１１２、２０２、２０３、２０
４、２０５、２１２、２１３、２１４、２１５、３０
２、３１２、３２２…パワートランジスタ、１０３、１
１３、２４１、２４２、３０３、３１３、３２３…電流
検出抵抗、１０４、１１４、２２２、２２３、２２４、
２２５、２３２、２３３、２３４、２３５、３０４、３
１４、３２４…トランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路、１２
０、２２０、３３０…信号処理回路。
ンプ、４…フィードポンプ、５…プレッシャレギュレー
タ、６…エンジン、１０、２０、３０、１０１０…イン
ジェクタ、１１、２１、コントロールコイル、１２、２
２…コントロールコイル、３１…コントロール（＋）コ
イル、３２…コントロール（−）コイル、１３、２３、
３４…コア、１４、２４、３５…ヨーク、１５、２５、
３６…プランジャ、１６、２６、２７…ボール弁、１
７、２７、２８…スワーラ、１８、２８、３９…スプリ
ング、１００、２００、３００、１１００…インジェク
タ制御回路、１０１、１１１、３０１、３１１、３２１
…内部抵抗、１０２、１１２、２０２、２０３、２０
４、２０５、２１２、２１３、２１４、２１５、３０
２、３１２、３２２…パワートランジスタ、１０３、１
１３、２４１、２４２、３０３、３１３、３２３…電流
検出抵抗、１０４、１１４、２２２、２２３、２２４、
２２５、２３２、２３３、２３４、２３５、３０４、３
１４、３２４…トランジスタＯＮ/ＯＦＦ回路、１２
０、２２０、３３０…信号処理回路。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ 51/08 51/08 Ｌ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３０５ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３０５Ｃ ３１０ ３１０Ａ (72)発明者 門向 裕三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 荒井 信勝 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 田辺 好之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 生井沢 保夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 久保 博雅 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 田淵 憲司 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 濱田 泰久 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内
Claims (15)
- 【請求項１】弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉
を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆動
手段とを備え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する
電磁式燃料噴射弁において、 前記駆動手段は第一の起磁力発生手段としてのコイルと
第二の起磁力発生手段とを備え、 前記第一の起磁力発生手段は前記第二の起磁力発生手段
よりも大きな時間変化率で立ち上がる起磁力を発生でき
るように構成されたことを特徴とする電磁式燃料噴射
弁。 - 【請求項２】請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁におい
て、前記第二の起磁力発生手段として、永久磁石または
開弁時と閉弁時とを通じて一定の電流が供給されるコイ
ルを備えたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。 - 【請求項３】弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉
を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆動
手段とを備え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する
電磁式燃料噴射弁において、 前記駆動手段は、第一のコイルと、このコイルよりも巻
数の多い第二のコイルとを備えたことを特徴とする燃料
噴射弁。 - 【請求項４】弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉
を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆動
手段とを備え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する
電磁式燃料噴射弁において、 前記駆動手段は第一のコイルと第二のコイルとを備え、 前記第一のコイルと前記第二のコイルとは、これらのコ
イルに同じ矩形波状の電圧を印加したときに、第二のコ
イルに発生する起磁力の立ち上がりが第一のコイルに発
生する起磁力の立ち上がりよりも遅く、第二のコイルに
流れる電流の飽和値が第一のコイルに流れる電流の飽和
値よりも小さくなるように構成されたことを特徴とする
電磁式燃料噴射弁。 - 【請求項５】電磁式燃料噴射弁とこの電磁式燃料噴射弁
を制御する制御手段とを備え、前記電磁式燃料噴射弁
に、弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁
体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆動手段とを
備え、前記制御手段で前記コイルへの通電を制御するこ
とにより前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する燃料噴
射装置において、 前記駆動手段は第一の起磁力発生手段としてのコイルと
第二の起磁力発生手段とを備え、 前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期に
おいては、前記コイルと前記第二の起磁力発生手段とは
起磁力を互いに強め合う向きに発生するとともに、前記
コイルは前記第二の起磁力発生手段よりも大きな時間変
化率で立ち上がる起磁力を発生し、 開弁状態を保持する状態においては、前記コイルへの通
電を停止し、前記第二の起磁力発生手段が発生する起磁
力によって弁体を保持することを特徴とする燃料噴射装
置。 - 【請求項６】請求項５に記載の燃料噴射装置において、
前記第二の起磁力発生手段として、永久磁石または開弁
時と閉弁時とを通じて一定の電流が供給されるコイルを
備えたことを特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項７】電磁式燃料噴射弁とこの電磁式燃料噴射弁
を制御する制御手段とを備え、前記電磁式燃料噴射弁
に、弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁
体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆動手段とを
備え、前記制御手段で前記コイルへの通電を制御するこ
とにより前記燃料通路を開閉して燃料を噴射する燃料噴
射装置において、 前記駆動手段は第一のコイルと第二のコイルとを備え、 前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期に
おいては、前記第一のコイルと前記第二のコイルとに通
電して、前記第一のコイル及び前記第二のコイルの起磁
力を互いに強め合う向きに発生させるとともに、前記第
一のコイルに前記第二のコイルよりも大きな時間変化率
で立ち上がる起磁力を発生させ、 開弁状態を保持する状態においては、前記第一のコイル
への通電を停止し、前記第二のコイルに通電することに
よって弁体を保持することを特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項８】燃料タンクと、この燃料タンクからの燃料
を加圧供給する燃料ポンプと、この燃料ポンプで加圧さ
れた燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁と、燃料の噴射タ
イミング及び噴射量を決定し、前記電磁式燃料噴射弁か
らの燃料噴射を制御する制御手段とを備え、前記電磁式
燃料噴射弁に、弁座と、この弁座との間で燃料通路の開
閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を駆動する駆
動手段とを備え、前記制御手段で前記コイルへの通電を
制御することにより前記燃料通路を開閉して燃料を噴射
する内燃機関において、 前記駆動手段は第一の起磁力発生手段としてのコイルと
第二の起磁力発生手段とを備え、 前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期に
おいては、前記コイルと前記第二の起磁力発生手段とは
起磁力を互いに強め合う向きに発生するとともに、前記
コイルは前記第二の起磁力発生手段よりも大きな時間変
化率で立ち上がる起磁力を発生し、 開弁状態を保持する状態においては、前記コイルへの通
電を停止し、前記第二の起磁力発生手段が発生する起磁
力によって弁体を保持することを特徴とする内燃機関。 - 【請求項９】請求項８に記載の内燃機関において、前記
第二の起磁力発生手段として、永久磁石または開弁時と
閉弁時とを通じて一定の電流が供給されるコイルを備え
たことを特徴とする内燃機関。 - 【請求項１０】燃料タンクと、この燃料タンクからの燃
料を加圧供給する燃料ポンプと、この燃料ポンプで加圧
された燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁と、燃料の噴射
タイミング及び噴射量を決定し、前記電磁式燃料噴射弁
からの燃料噴射を制御する制御手段とを備え、前記電磁
式燃料噴射弁に、弁座と、この弁座との間で燃料通路の
開閉を行う弁体と、コイルを有して前記弁体を駆動する
駆動手段とを備え、前記制御手段で前記コイルへの通電
を制御することにより前記燃料通路を開閉して燃料を噴
射する内燃機関において、 前記駆動手段は第一のコイルと第二のコイルとを備え、 前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期に
おいては、前記第一のコイルと前記第二のコイルとに通
電して、前記第一のコイル及び前記第二のコイルの起磁
力を互いに強め合う向きに発生させるとともに、前記第
一のコイルに前記第二のコイルよりも大きな時間変化率
で立ち上がる起磁力を発生させ、 開弁状態を保持する状態においては、前記第一のコイル
への通電を停止し、前記第二のコイルに通電することに
よって弁体を保持することを特徴とする内燃機関。 - 【請求項１１】コイルに通電して電磁力を発生すること
により弁体を駆動し、前記弁体とこの弁体が着座する弁
座との間で燃料通路の開閉を行って燃料を噴射する電磁
式燃料噴射弁を用いた燃料噴射方法において、 前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期に
おいては、第一の起磁力発生手段としてのコイルと第二
の起磁力発生手段とに互いに強め合う向きに起磁力を発
生させるとともに、前記コイルで発生する起磁力を前記
第二の起磁力発生手段よりも大きな時間変化率で立ち上
げ、 開弁状態を保持する状態においては、前記コイルへの通
電を停止し、前記第二の起磁力発生手段が発生する起磁
力によって弁体を保持するように制御することを特徴と
する燃料噴射方法。 - 【請求項１２】請求項１１に記載の燃料噴射方法におい
て、前記第二の起磁力発生手段で発生する起磁力を、永
久磁石または開弁時と閉弁時とを通じて一定の電流を供
給したコイルで発生することを特徴とする燃料噴射方
法。 - 【請求項１３】コイルに通電して電磁力を発生すること
により弁体を駆動し、前記弁体とこの弁体が着座する弁
座との間で燃料通路の開閉を行って燃料を噴射する電磁
式燃料噴射弁を用いた燃料噴射方法において、 前記弁体を閉弁状態から開弁方向に駆動する開弁初期に
おいては、第一のコイルと第二のコイルとに通電して互
いに強め合う向きに起磁力を発生させるとともに、前記
第一のコイルで発生する起磁力を前記第二のコイルより
も大きな時間変化率で立ち上げ、 開弁状態を保持する状態においては、前記第一のコイル
への通電を停止し、前記第二のコイルが発生する起磁力
によって弁体を保持するように制御することを特徴とす
る燃料噴射方法。 - 【請求項１４】請求項１１乃至１４のいずれか１項に記
載された燃料噴射方法において、前記電磁式燃料噴射弁
に供給される燃料の供給圧力を検出し、供給圧力が低下
したときは前記第一のコイルに通電する時間を長くする
ように制御することを特徴とする燃料噴射方法。 - 【請求項１５】請求項１１乃至１４のいずれか１項に記
載された燃料噴射方法において、前記第一のコイルに印
加される電圧を検出し、この電圧が低下したときは前記
第一のコイルに通電する時間を長くするように制御する
ことを特徴とする燃料噴射方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10057699A JPH11148439A (ja) | 1997-06-26 | 1998-03-10 | 電磁式燃料噴射弁及びその燃料噴射方法 |
| DE19828672A DE19828672A1 (de) | 1997-06-26 | 1998-06-26 | Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil und Steuerverfahren hierfür |
| US09/105,208 US5992391A (en) | 1997-06-26 | 1998-06-26 | Electromagnetic fuel injector and control method thereof |
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