JPS59220906A - ソレノイド弁 - 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】 発明の技術分野 本発明はソレノイド弁に関し、たとえばディーゼル機関
の燃料噴射ポンプに用いられるソレノイド弁に関する。

従来技術と問題点 最近、ディーゼル機関においては、マイクロコンビーー
タにより溶料噴射時期、燃料噴射惜等が制御されている
が、この場合、実際には、炉剥噴射デンゾ内に設けられ
た電磁弁（ソレノイド弁）が制御される。従来のソレノ
イド弁はアーマチュアおよびアーマチュアに巻回された
コイルを基本的構成要紫としている。このようなソレノ
イド弁の応答速度を高めるためには、ソレノイド弁のコ
イルを小巻数としてそのインダクタンスを小さくすれば
よいが、この場合には、その後のアーマチュアの吻引力
を保持するのに大電流が消費され、消費電力延いてはソ
レノイド弁の寿命の点で不利となる。従って、応答速度
と消費電力との両方の兼合いからソレノイド弁のコイル
は適切な大きさのインダクタンスを有するように設計さ
１１ていた。

発明の目的 本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
応答速度が高く且つ濯費電力が少々いソレノイド弁を提
供することＫある。

発明の構成 上述の目的を達成するために本発明によれば、１つのア
ーマチュアに対してインダクタンスの小さい（小巻数コ
イル）およびインダクタンスの大きい（大巻数コイル）
の２３類を設けである。そして、アーマチュアの吸引動
作時にあっては、その初期の炉時間のみ大電流を小巻数
コイルに供給して応答速度を高める一方、その後は（も
しくは吸引動作開始直後から）小電流を大巻数コイルに
供給してアーマチュアの吸引を保持する。この結果、過
渡時のみ大電流が必要であるので、アーマチュアの保持
電流は小力く、従って、消費電力は少なくなる。

発明の実施例 以下、し１面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係るソレノイド弁の第１の実施例が適
用されるディーゼル機関の分配型（ＶＥ型）燃料噴射２
ｊ？ンゾの断面図である。第１図において、プランジャ
１は梗・関のに回転に同期して回転しながら往復運動を
行う。プランジャ１の回転はドライブシャフト２と共に
行われ、ドライブシャフト２の回転はギアまたはタイミ
ングベルト（図示せず）に介して機関によって行われる
。プランジャ１の往復運動はプランジャ１と一体に形成
されたフェイスカム３によりて行われる。すなワチ、フ
ェイスカム３はスプリング５によって常時左方へ付勢さ
れてローラ４に係合している。従って、プランジャ１が
回転すると、そのフェイスカム３のカム面の形状に従い
プランジャ１は規定量の往復運動を行うことになる。ロ
ーラ４はローラリング４１に支持されている。このロー
ラリング４１は１ツバ−６によって回ＩＩＩ可能であり
、従って、ローシリング４１とポンプケーシング７との
相対的位置が変更可能でを）す、これにより、プランジ
ャ１の往復運動の時期が胛整可能となる。ローラリング
４１の回転力すなわちレバー６０回転力はタイマピスト
ン８によって与えられる。なお、タイマピストン８は９
０°展υ；１図によりし１示しであるＯ プランジャ１の外周には機関の気筒数と同数の吸入ポー
ト】０２および１個の分配ｙｌ？−）１．０１が設けら
れている。シランジャ１が右方ヘト１〈とき、すなわち
その先端に形成されたポンプ室９が圧縮行程にあるとき
、分配ポート１０１は機関の気筒数と同数ある分配通路
１０の１つと導通して溶料の逆出を行う。なお、分配通
路１０は１つのみを図示しである。他方、プランジャ１
が左方へ動くとき、すなわち２ンゾ室９が吸入行程にあ
るとき、吸入ポート１０２の１つが吸入通路１１と導通
して燃料の吸入を行う。各吸入通路１０はデリバリ弁１
２を介して外部の噴射弁１３と導通可能に構成されてい
る。このデリバリ弁１２はスプリング１２１に抗して開
き、従って、逆止弁および吸戻し弁の両機能を有する。

吸入通路１１はポンプケーシング７に囲まれた定圧室７
１に開口している。なお、分配通路１０および吸入通路
１１は共にポンプケーシング７内に加工されて設けられ
るものである。

スピル槽棲１４は列ポンプ室９の油圧をスピルさせるた
めのものであって、ポンプ室９とスピル通路１５との間
を連通もしくはしゃ断を行うソレノイド弁１６を中心と
して構成されている。ソレノイド弁１６は、ソレノイド
１７、弁体１６１、弁棒１６２、アーマチュア１６３よ
シ構成されてシシ、スプリングが用いられていない。ソ
レノイド１７は、インダクタンスの小さ−いコイル（す
下、小巻数コイル）１７２、インダクタンスの大キいコ
イル（以下、大巻数コイル）１７３、およびこれらのコ
イルに共通な？ビン１７１により構成されている。つま
シ、小巻数コイル１７２と犬老斂コイル１７３とは共通
なボビン１７１に巻回されてあシ、各々は制御回路２０
に接続された独立の端子（図１示せず）を有する。弁棒
１６２けアーマチュア１６３Ｋかしめられて一体化され
でおり、また、アーマチュア１６３はボビン１７１内の
軸方向に摺ｆｆ１ｌ＋する。アーマチュア１６３は、図
示のコトく、右端はＨビン１７１よシ右方に突出してい
るが左端はビーン１フ１内に位置している。従っテ、ソ
レノイド１７が？’ＦＩｆされると、アーマチュア１６
３け左方への駆動力を受りる。アーマチュア１６３が左
方へ駆動すると、弁棒１６２り弁体１６１と共に左方へ
駆動され、この紀？、弁体１６１によってポンプ室９と
スピル通路１５とを連通ずる小孔１９はしヤ髄される。

他方、ソレノイド１７は通電されず且つポンプ室９に高
圧が発生しているときには、弁体１６１はその圧力によ
って右方へ押されて開弁する、っマシ、ポンプ室９はス
ピル通路１５に導通する。

タイマ機構２５はアクチュエータとして油圧制御弁を用
すている。油圧制御弁は、シリンダ３゜内を摺動可能な
スプール２７と該スプール２７をスプリング２８に抗し
て吸引するりニアソレノイド２９とからなっている。ス
プール２７の外周にｔ／′ｉ坦状の溝２７１があり、こ
の溝２７１にはシリンダ３０を貫通して外部の電動式フ
ィードポンプ３１より燃料油が供給される。シリンダ３
ｏには、溝２７１をはさむようにして２個の環状溝３０
１゜３０２を設けている。溝２７１は溝３０１　、３０
２のいずれとも７７ｉなシ合う部分を有しているが、ス
プール２７がソレノイド２９に吸引される程、溝３０２
と定な９合う面積が大きくなシ同時に溝３０１と重なシ
合う面積が小さくなる。溝３０１はタイマピストン８の
一端に形成される油圧室８１に連通し、溝３０２は他端
に形成される油圧室８２に導通している。油圧室８１に
はスプリング８３を設けておシ、タイマピストン８の端
面に作用させている。また、油圧室８１はオリフィス８
４を介して定圧室７１に導通する。油圧室８２はオリフ
ィス８５を介して定圧室７１　Ｋ　渚、通する。

これらのオリフィス８４と８５とは同径である。

よっテソレノイド２９に通電すればスプール２７が吸引
され、タイマピストン８は油圧室８２を拡大するように
動く。この結果ローラリング５が回動し、前述したよう
に、噴射時期を変えることができる。なお定圧室７１内
の油圧はり′−シングアに設けたＩＪ　ＩＪ−フパルプ
３２によって、一定圧例えば３に９／ｌｙｒ？に保たれ
ている。

制御回路２０はアクセル開度信号およびポンプ回転速度
に応じてソレノイド１７およびリニアソレノイド２９を
制御するものであって、たとえばマイクロコンピュータ
にょ勺打°成される。この場合、アクセル開度信号はア
クセル硬ダル２１Ｆ￥）けられたポテンショメータ２１
１によって発ａ−ｔ、、ポンプ回転速度および時期を得
るための枠間位相の信号はポンプケーシング７に設けた
２個のＭＲＥ（磁気抵抗素子）センサ２２，２３によっ
て発生する。センサ２２，２３はドライブシャフト２に
固定されて回転する円盤２４の凹凸を検出するものであ
って、センサ２３は円盤２４の円周に５°間隔に設けた
凹凸を検出し、センサ２２は円盤２４の外周近傍の側面
に設けた１個の突起２４１を検出する。

制御回路２０はアクセル開度および機関の回転速度によ
り予め定められた正流をリニアソレノイド２９に併給す
ることによってプランジャ１が図の右方へ移動を開始す
る時期すなわち噴射開始時期を制衝１する。そして、プ
シンジャ１が右方へ移動するとポンプ室９の燃料は圧縮
され分配逆路１０、デリバリ弁１２を経て機関の１つの
気筒の噴射弁１３にグｌ−給され、気筒内に噴射される
。この時、ソレノイド弁１６が閉じたままであれば弁体
１６１ｉＪ：ポンプ室の小孔１９を閉じたままなので、
プランジャ１の行程容積に相当する燃料は全Ｗ噴射弁１
３に供給される。しかし、実際には、プランジャ１が右
方へ移動中の適当な時期にソレノイド弁１６への通電が
停止され、この結果、力を失なった弁体１６１はポンプ
室９の油圧によって右方へ押されて小孔１９け開口して
ポンプ室９の燃料はスピル通路１５へ流れるので、Ｉ’
Ｒ４弁１３への燃料◇Ｉ給は停止される。つまり、ｆｔ
ｉ制御回路２０は噴射弁１３への燃料供給の開始時期を
リニアソレノイド２９への電流値によってｆｔ１ｌ　Ｉ
ｌｌ　（、、また、燃料供給の停止時期をソレノイド弁
１６への逆電停止時期によって制御し、これにより、間
接的に燃料供給斧が制御されることになる。

また、匍制御回路２０はＭＲｇ２２．２３の出力信号に
より適正な時期を選び、シランジャ１が再び右方へ移動
開始する前にソレノイド弁１６へ通？１）して小孔１９
をしゃ断しなければならない。このような小孔１９のし
ゃ断に要求される時間は、たとえげ機関の回転速度が６
００ＯｒＦＴ＋且つ種間の気筒数が４り筒であれば、高
々２ｍ就程度である。このような短かい時間内に、ソレ
ノイド弁１６に約１胴のストロークを発生させるために
、小巻数コイル１７２および大巻数コイル１７３の組合
せが有効である。

次に、制御回路２０の構成および動作について説明する
。

第２図は第１図の制御回路２０の詳細なブロック回路図
であシ、第３図に第２図の駆動回路２０７０の詳細な回
路図、第１図Ａ−Ｐは第２図および第３図の各部の信号
波形図である。

第１整形回路２００１はドライブシャフト２と一体に回
転する円盤２４０基準位置を検出するＭＲＥを用いた基
準位置センサ２２の出力信号を波形整形し、基準信号セ
ンサ２２の出力信号の立下シに同期したパルス幅の短か
い″′１＃レベルの基準位置パルスを出力する（第４図
人）。第２整形回路２００２は円盤２４の円周上に例え
ば５°間隔に設けられた凹凸を検出するＭＲＥを用いた
角度センサ２３の出力信号を整形し、その信号周波数を
５０逓倍し０．１°あたり１パルスの角度パルスを出力
する（第４図Ｂ）。なお、例えば前記基準位置センサ２
２、角度センサ２３にフォトトランジスタ等を用い、前
記円盤２４に０１°間隔のフリット円板を用いることに
より逓倍部分をなくすこともできる。ＡＤ変換回路２０
０３はアクセルペダル２１に設けたＩテンシワメータ２
１１の出力をＡＤ変換し例えばフルスケール１２ビツト
のデジタル信号に褒換してパスライン２０５３に接続す
る。この出力をＶｃｐ　１とする。

クロック発生回路２００４は、周波数の安定したクロッ
ク信号φｌを発生する。１２ビツトの第１バイナリカウ
ンタ２００５は前記基準位置ノ４ルスでラッチあるいは
リセットさル、上記クロック信号φ１によってアップカ
ウントされる。すなわちカウンタ２００５の内容は基準
信号パルスの周期に対応した値となる。この値はラッチ
されてパスライン２０５３に接続される。こｉ’ＬをＴ
Ｎｉとする。

１２ビツトの第２バイナリカウンタ２０１１は、そのリ
セット入力には基準位置・ぐルスが、クロック入力には
角度パルスが供給される。従って、カウンタ２０１１の
内容は基準位置からの時々刻々の回転角度を示している
ことになる。これをθとする。１２ビツトの第１ラツチ
２０１２は、後述するＣＰＵ２０５０の演算したソレノ
イド弁１６への通電終了時期θ１、をラッチして出力す
る。１２ビツトの第１コンパレータ２０１３は、前記基
準位置からの回転角度θと電磁弁通電終了時期θａｌと
を比較し、θ＝Ｏａ＆となった時点で″１＃レベルの一
致信号を出力する（第４図Ｄ）。

１２ビツトの第２ラツチ２０１５は後述するＣＰＵ　２
０５０によシ演算されたソレノイド弁１６への通電開始
時期θ、１をラッチして出力する。この他θ、１はポン
プの吐出行程（第４図Ｃ）が終了した後でなけ几ばなら
ない。この吐出行程の終了時期はローラ４の位置に応じ
て変化するので、ＣＰＵ２０５０により最適な値θ５、
が演算される。

なお、ソレノイド弁１６の応答に時間的な余裕があれば
、噴射時期の遅角を最大にしたときよりも後の適当な値
にθ、ｉを固定してもよい。１２ビツトの第２コンノ９
レータ２０１６は基準位置からの回転角度θとソレノイ
ド弁通電開始時期θ５、とを比較し、θ＝θ、１のとき
に１”レベルの一致信号を出力する（第４図Ｅ）。

ＲＳフリップフロップ２０１７は第４図りに示す第１コ
ンパレータ２０１３の出力信号によってセットされ、第
４図Ｅに示す第２コンパレータ２０１６の出力信号によ
ってリセットされる。従って、ＲＳフリップフロッゾ２
ｏ１７の出力すは、第４図Ｆに示すように、θ＝０１で
ｏ”レベルにされ、またθ＝θｂｉで１”レベルにされ
る。

この出力Ｑは駆動回路２ｏ７０に供給されるが、駆動回
路２０７０については後述する。

１２ビツトのＤＡ、変換回路２０２１はＣＰＵ２０５０
によシ演算されたタイマー位置データｄＩをＤＡ変換し
て電圧電流変換回路２０２２に供給する。

この結果、電圧電流変換回路２０２２はリニアソレノ・
イド２９を付勢する。

１２ビツトのＣＰＵ２０５０は第４図Ａに示す第１整形
回路２００１からの基準位置パルスを受信する割込み端
子１１ｆｌを有する。この割込み端子ｌＮＴｌに割込み
要求信号が供給されると、ＣＰＵ２０５０はアクセル開
度のＡＤ変換値ｖ９．ｉとカウンタ２００５の内容ＴＮ
Ｉをパスライン２０５３を介して取込み、最適な燃料噴
射時期および期間を演算して第１ラツチ２０１２、第２
ラツチ２０１５およびＤＡ変換回路２０２１にデータθ
ａｌ　’θｂｌ　ｌ　ｄｌをセットする。

ＲＯＭ２０５１はＣＰＵ　２０５０に対するプログラム
たとえば上述の割込みルーチン、各種データを予め記憶
してお、９、ＲＡＭ２０５２は処理途中のデータを記憶
する。

電源回路２０６０はバッテリ２０６１からイグニッショ
ンスイッチ２０６２を介して供給された電圧を安定化さ
せた後に、駆動回路２０７０を含む各部に供給するもの
である。

次に、駆動回路２０７０について第３図を参照して詳細
に説明する。第３図において、要素２０７１〜２０７９
および２０８０は小巻数コイル１７２に大きい過渡特電
流を供給するためのものであり、要素２０８１〜２０９
０、および２０８０は大巻数コイル１７３に小さい保持
電流を供給するゾζめのものであり、要素２０９１〜２
０９９もまた大巻数コイル１７３に小さい保持電流を供
給するためのものである。すなわち、この場合、保持電
流は２段階に分けて供給される。

始めに、要素２０７１〜２０８０について説明する。第
１ワンシヨツトマルチパイプレーク２０７１はフリップ
フロップ２０１７の出力信号（第４図Ｆ）の立上りに同
期して約２０μ１ｌｅｅの“０”レベル信号をその出力
益に出力する。この０”レベル信号は抵抗２０７２．２
０７３を介してトランジスタ２０７４のペースに印加さ
れ、トランジスタ２０７４はオンとなる。この結果、パ
ルストランス２０７５の１次側に電流が流れ、従って、
２次側に′１”レベルのトリガ信号が誘起される（第４
図Ｇ）。このトリが信号は、ダイオード２０７６、抵抗
２０７７およびコンデンサ２０７８よシ構成されるノイ
ズ防止回路を介して第１ザイリスタ２０７９をトリガす
る。この結果、第１サイリスタ２０７９がオンとなシ、
電源供給回路２０６０、第１サイリスク２０７９、小巻
数コイル１７２、コンデンサ２０８０、および接地端子
よシなる第１閉ループが形成される。この第１閉ループ
は直列ＬＣ共振回路であるので電気的に共振して第４図
Ｈに示すような正弦波状の電流が小巻数コイル１７２に
流れる。この場合の共振周期および電流値は小巻数コイ
ル１７２のインダクタンスＬ、とコンデンサ２０８０の
容量Ｃによって決定される。たとえば、小巻数コイル１
７２のインダクタンスＬｔ　を１００μＨ１コンデン？
２０８０の答ｔａｃを１００μＦとずれば、時間幅ｔｌ
＝ｈ１口で＝３１４μｓｅｃであシ、電流ピーク値る。

すなわち、３１４μＳｅｅの短時間に２４Ａの大電流が
小巻数コイル１７２に流れることになる。

従って、ソレノイド１７は強大な吸引力を発生し、この
結果、ソレノイド弁１６の応答は高速となる。

なお、小巻数コイル１７２の電流値が０となった瞬間に
、第１サイリスタ２０７９は自動的にオフとなるので特
別の転流回路を必要としない。このとき、コンデンサ２
０８０の端子電圧は電源電圧の約１．５倍となる。

次に、要素２０８１〜２０９０１および２０８０につい
て説明する。第２ワンシヨツ）　−ｒ　ルチバイブレー
タ２０８１はフリッゾフロッ７’２０．１７の出力信号
（第４図Ｆ）の立上シに同期して約３１５μｓｅｃの″
１″レベル信号をその出力Ｑに出力する（第４図■）。

このパ１”レベル信号の時間幅は小巻数コイル１７２の
通電時間ｔ１よシ若干長く設定される。従って、後述す
るように、大巻数コイル１７３は小巻数コイル１７２の
通電終了直後に通電さｎることになる。第３ワンシヨツ
トマルチバイブレータ２ｏ８２は第２ワンシヨツトマル
チバイブレータ２ｏ８１の出力Ｑの立下シに同期して約
２０μｓｅｃの０”レベル信号をその出力司に出力する
。この“０”レベル信号は抵抗２０８３．２０８４を介
してトランジスタ２０８０ベースに印加され、トランジ
スタ２０８はオンとなる。従って、パルストランス２０
８６の１次側に電流が流れ、この結果、パルストランス
２０８６の２次側に１１＃レベルのトリガ信号が誘起さ
れる（第４図Ｊ）。このトリガ信号は、ダイオード２０
８７、抵抗２ｏ８８およびコンデンサ２０８９より構成
されるノイズ防止回路を介して第２サイリスタ２０９０
をトリガする。この結果、第２サイリスタ２０９０はオ
ンとなシ、コンデンサ２０８０゜第２サイリスク２０９
０および大巻数コイル１７３よシなる第２閉ループが形
成される。この第２閉ループもまた直列ＬＣ共振回路で
あるので電気的に共振して第４図Ｋに示すような正弦波
状の電流が大巻数コイル１７３に流れる。この場合の共
振周期および電流値は大巻数コイル１７３のインダクタ
ンスＬ２とコンデンサ２０８の容量Ｃによって決定され
る。たとえば、大巻数コイル１７３のインダクタンスし
２を３　ｍＨとすれば時間幅ｔ２”　１．７　ｍ　ｓｅ
ｃであり、電流ピーク値Ｉｐ！＝３．３Ａとなる。この
ようにして、前述の小巻数コイル１７２への大電流の通
電終了直後において大巻数コイル１７３に流れる小電流
はソレノイド弁１６の吸引状態を保持するのに役立つも
のである。なお、この保持電流も時間ｔ　２　（＝１．
７　ｍ　ｓｅｃ　）後にはＯとなり、第２サイリスタ２
０９０は自動的に転流してオフとなる。このとき、コン
デンサ２０８０の端子電圧は電源電圧の約１倍の負電圧
となる。

さらに、上述のコンデンサ２０８０の放電電流がソレノ
イド弁１６の保持電流として作用しなくなる前に、要素
２０９１〜２０９９による保持電流が供給されるように
しである。すなわち、第４ワンシヨツトマルチパイプレ
ーク２０９１Ｕフリツゾフロツプ２０１７の立上りに同
期して時間幅ｔ３（＝約２　ｍ　ｓｅｃ　）のＯ”レベ
ル信号をその出力司に出力する（第４図Ｌ）。この時間
幅ｔ３は小巻数コイル１７２の通電時間ｔ１および大巻
数コイル１７３の通電時間ｔ１１のオロより少し短かく
設定されるものとする。従って後述のように、コンデン
サ２０８０の放電電流による大巻数コイル１７３の通電
が終了する前に、電源供給回路２０６０から継続して保
持電流が大巻数コイル１７３に流れることになる。つｔ
、ｂ、フリップフロッグ２０７１の出力信号（第４図Ｆ
）と第４ワンシヨツトマルチバイブレータ２０９１の出
力信号（第４図Ｌ）とが共に１”レベルのとき、アンド
ｆ−ト２０９２は１”レベル信号を出方する（第４図Ｍ
）。この″１＃レベル信号は抵抗２０９３．２０９４を
介してｌ・ランジスタ２ｏ９５のペースに印加され、ト
ランジスタ２０９５はオンとなる。さらに、トランジス
タ２０９５のコレクタには抵抗２０９６　。

２０９７を介してトランジスタ２０９８のベースが接続
されているので、トランジスタ２０９８もオンとなる。

従って、電源供給回路２０６０がらトランジスタ２０９
８、抵抗２０９９、大巻数コイル１７３、接地端子への
ループへ電流が流れる。

この電流が大巻数コイル１７３の保持電流の作用を行う
。なお、この場合、抵抗２０９９は電流制限用であり、
従って、上述の保持電流は小さくでき、しかも、この小
さな保持電流によってソレノイド弁１６の吸引状態を保
持できる。第４図Ｎは大巻数コイル１７３に流れる保持
電流を示す。このようにして、フリップフロラ７’２０
１７の立上シ後約２ｍ５ｅｅ後から再び立上るまでは、
トランシｙ、夕２０９８がオンとなシ、保持電流が流れ
る。

この結果、第４図Ｏに示すように、ソレノイド弁１６は
全閉状態を保持することになる。なお、燃料圧力は第３
図Ｐのごとく変化する。すなわち、フリツプフロツプ２
０１７の出力信号（第３図Ｆ）が′０”ルベルとなると
、大巻数コイル１７３の保持電流はＯとなシ、ソレノイ
ド１７の吸引力はなくなりてｙＪｅンゾ吐出圧によりソ
レノイド１６は全開とｆＪ：、シ、この結果、燃料がＩ
Ｊ　ＩＪ−フするので、燃料圧力は大気圧となシ噴射は
停止する（第４図Ｐ）。

なお、上述の第１実施例においては、説明の簡略化のた
めに、１気筒の場合について説明したが、これを多気筒
の場合に拡張できることははうまでもない。

以上説明したように第１の実施例によれば、ソレノイド
弁１６の吸引動作時にあっては、その初期にに高速応答
を得るために小巻数コイル１７２に大電流を流し、ソレ
ノイド弁１６の吸引動作後にはその吸引動作を保持する
だけの小電流を大巻数コイル１７３に流している。従っ
て、吸引動作とその動持励作という両立しにくい特性を
共にマツチングできるという効果を奏する。

第５図は本発明に係るソレノイド弁の第２の実施例が適
用されるディーゼル機関のスプール弁型燃料噴射ポンプ
の断面図である。第５図においては、２つのソレノイド
を対向して設け、交互にスプールを吸引して燃料噴射の
開始および停止を行う。すなわち、噴射弁１３はスプー
ル弁５０によって高圧源６０と低圧源３５とに交互に導
通し、高圧源６０との導通期間だけ燃料噴射が行われる
。

高圧源６０としてはポンプ、定圧弁等（図示せず）によ
って２００気圧に維持されている。噴射弁１３は１５０
気圧で開弁する自動弁であシ、従って、高圧源６０と導
通すれば噴射弁１３は開弁じて機関の燃焼室に燃料を噴
射する。低圧源３５としては第１図と同様の燃料タンク
を用いる。スプール弁５０は、スプール５１、高圧側ソ
レノイド５２、低圧側ソレノイド５３およびケーシング
５４によシ構成されている。高圧側ソレノイド５２と低
圧側ソレノイド５３とは全く同一の構造テアシ、スプー
ル５１をアーマチュアとしてその両端部に対向するよう
に位置して各々ケーシング５４に収納固定される。ケー
シング５４には両端の閉じたシリンダ５４１が形成され
、シリンダ５４１内をスプール５１が摺動して往復する
。スプール５１に働く力は両ソレノイド５２．５３の磁
力だけであってスプリングは用いられていない。

スプール５１には２ケのリング状溝５１１　＋　５１２
が設けてあシ、シリンダ５４１には３ケのリング状溝５
４２，５４３，５４４が設けである。リング状溝５４２
はケーシング５４に設けた噴射ポート５４５と導通し７
ておシ、噴射ポート５４５は噴射弁１３と導通している
。リング状溝５４３はケーシング５４に設けた高圧ポー
ト５４６と導通してお勺、高圧ポート５４６はアキュム
レータ６０と導通している。リング状溝５４４はケーシ
ング５４に設けた低圧ポート５４７と導通しておシ、低
圧ポート５４７は燃料タンク３５と導通している。スプ
ール５１が高圧側ソレノイド５２に吸引されると、スプ
ール５１のリング状溝５１１はシリンダ５４１のリング
状溝５４２と５４３とを導通させ、噴射ポート５４５を
高圧ポート５４６に接続する。他方、スプール５１が低
圧側ソレノイド５３に吸引さＪすると、スプール５１の
リング状溝５１２はシリンダ５４１のリング状溝５４２
と５４４とを導通させ、噴射ポート５５４を低圧ボー）
５４７に接続する。

高圧側ンレノイド５２においては、２つのコイル、すな
わち小巻数コイル５２２および大巻数コイル５２３が共
通のボビン５２１に巻回されておシ、ボビン５２１の軸
中心に設けられた袋状の穴５２４がシリンダ５４１と接
続している。この場合、小巻数コイル５２２０巻数は１
０〜２０ターンであり、大巻数コイル５２３０巻数は２
００〜３００ターンであり、その比は１／１０以下であ
る。

小巻数コイル５２２は端子５２５，５２６を有し、大巻
数コイル５２３は５２７．５２８を有する。

低圧側ソレノイド５３も高圧側ソレノイド５２と同一構
成であり、つまシ、ボビン５３１、小巻数コイル５３２
、大巻数コイル５３３、ボビン５３１に設けた袋状の穴
５３４、小巻数コイルの端子５３５．５３６、大巻数コ
イルの端子５３７，５３８を有する。また、ボビンの袋
状の穴５２４　、５３４はスプール５１の端面によって
塞がれてし甘わないようにスプール５１の軸方向に貫通
孔５１３が設けてあシ、また、貫通孔５１３をリング状
ｔｔ’ｆ５１２に導通して常に低圧に保つために半径方
向の貫通孔５１４も設けである。噴射弁１３力・らの噴
射期間は高々ｉｎ＋（８）であり、スプール５１の移動
に許される時間は高々０．５ｎＴｓｅｃである。従って
、このような短かい時間にスプール５１のストローク２
閣を移動し終えねばならない。このために、小巻数コイ
ルおよび大巻数コイルの組合せが後述のごとく有効とな
る。

なお、第５図においては、第１図と同様に、基準ｆ０置
および角度検出用信号を取出すだめの円恭２４　、　Ｍ
ＲＥセンセン２，２３　、アクセルペタ゛ル２１に設け
られたポテンショメーク２１１、制御回路２０も設けで
あるが、図示省略されておシ、これらのｆｆｇは第６図
において図示しで２・７る。

第６図は第５図の装置に用いられる制御１回路の詳細な
ブロック回路図であシ、紀７図は第６図の駆動回路２０
７０’の詳細な一路図、第８図Ａ−Ｍは第６図および第
７図の各部信号波形図である。

第６図においては、第２図の構成要素と同一な要素に同
一参照番号を付しである。すなわち、第１の実施例にお
いては、噴射開始時期の制御はタイマ機構２５の制御、
すなわちリニアソレノイド２９によるローラリング５の
位置の制御によって行い、噴射終了時期の制御のみをソ
レノイド弁１６の通電をしゃ断してポンプ室９の圧力を
リリーフすることに行っている。これに対し、第２の実
施例においては、噴射開始時期および噴射終了時期の制
御は共にスプール弁５０によって行われる。従って、タ
イマ機構２５は設けられておらず、第６図に示すように
、そのためＯＤＡ変換回路２０２１、電圧電流変換回路
２０２２は設けられていない。

第１の実施例では、θａｌは噴射終了時期を示し、θｂ
ｔはソレノイド弁１６の通電開始時期を示していたのに
対し、第２の実施例では、θａｔは噴射開始時期を示し
、θｂｉは噴射終了時期を示す。

第８図Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは第４図Ａ、Ｂ、Ｄ、ＥＫそれぞ
れ対応する。同様に、Ｒｓフリッゾフロツノ２０１７は
第８図Ｃに示す第１コンパレーク２０１３の出力信号に
よってセットされ、第８図りに示す第２コンパレータ２
０１６の出力信号によってリセットされる。第２図の場
合と異なシ、フリップフロッグ２ｏ１７の出カ互ではな
く、第８図Ｅに示す出力Ｑが駆動回路２０７０’に供給
される。

次に、駆動回路２０７０’について第７図を参照して説
明する。第７図において、要素７０７１〜７０７９、お
よび７０８０は低圧側ンレノイド５３の小巻数コイル５
３２に大きい過渡時電流を供給するだめのものであり、
要素７０８２〜７０８８は低圧側ソレノイド５３の大巻
数コイル５３３に小さい保持電流を供給するためのもの
である。他方、要素７０８９〜７ｏ９７、および７０８
０は高圧側ンレノイド５２の小巻数コイル５２２に大き
い過渡時電流を供給するだめのものであシ、要２７０９
８〜７１０５は高圧側ンレノイド５２の大巻数コイル５
２３に小さい保持電流を供給するだめのものである。

なお、低圧側ソレノイド５３の小巻数コイル５３２を高
圧側ソレノイド５２の小巻数コイル５２２よシミ源側す
なわち電源供給回路２０６０側に接続しであるのは、機
関の性能向上の点から噴射開始時よシも噴射終了時の方
が応答迅速性が要求されるからである。

以下金白 始めに、妥素７０７１〜７０８０について説明する。第
１ワンシヨツトマルチバイブレータ７０７１はフリップ
フロラ７°２０１７の出力信号（ｇｊ’、　８図Ｅ）の
立下シに同期して約２０　Ａｃｃの゛０．１″レベルイ
３号をその出力Ｑに出力する。この゛０″レベル信号は
抵抗７０７２．７０７３を介してトランジスタ７０７４
０ペースに印加され、トランジスタ７０７４はオンとな
る。この結果、パルストランス７０７５の１次側に電流
が流れ、従って、２次側に“１”レベルのトリガ１ば号
が酵起される（第８図Ｆ）。このトリガ信号は、ダイオ
ード７０７６、抵抗７０７７およびコンデンサ７０７８
よシ構成されるノイズ防止回路を介して第１サイリスク
７０７９′ｆｆ：）リガする。この結果、第１サイリス
ク７０７９がオンとなＣ１’ｆ乱源供和回路７０６０、
第１サイリスタ７０７９、小巻似コイ／１１５３２、コ
ンデンサ７０８０、および接地端子よシなる第１閉ルー
ツが形成される。この第１閉ループは直列ＬＣ共振回路
であるので、亀気旧に共振して第８図Ｇに示すような正
弦波状のＩＩＬ流が小巻数コイル５３２に流れる。この
場合の共撤周期および電流値は小巻数コイル５３２のイ
ンダクタンスＬ１　とコンデンサ７０８０の容量Ｃによ
って決定される。たとえば、第１の実施例と同様に、小
巻数コイル５３２のインダクタンスし１を１００μＨ１
コンデンサ２０８０の容量Ｃを１００μＦとすれば、時
間’ｌ’（Ａ　ｔ　１　”　３１４恕であシ、゛電流ビ
ーク値Ｉｐ１＝　２４　Ａとなる。すなわち、３１４μ
官の短時間に２４Ａの犬゛１ｈ流が小巻数コイル５３２
に０１シれることになる。従って、ソレノイド５３は強
大なｇ引力音発生し、この結果、スプール弁５０の応答
は高速となる。なお、小巻数コイル５３２の′電流値が
Ｏとなった瞬間に）、第１サイリスタ７０７９は自動的
にオフとなるので、特別の転流回路を必牧としない。こ
のとき、コンデンサ７０８０の端子電圧は電源電圧の約
１．５倍となる。

さらに、フリップフロツノ２０１７の出力信号（第８図
Ｅ　）が”　Ｏ″レベルあれは、抵抗７０８２　。

７０８３を介してトランジスタ７０８４がオンとなシ、
この結果、抵抗７０８５．７０８６を介してトランジス
タ７０８７がドライブされる。従って、電源供給回路２
０６０、低圧側大巷叔コイル５３３、抵抗７０８８、ト
ランジスタ７０８７、接地端子の第２閉ループが形成さ
れて小′１１元流が大巻数コイル５３３に流れる。なお
、抵抗７０８８は゛「扛流制限用であり、これにより、
大巻数コイル５３３に流れる′電流は小さくなる（＠８
図Ｈ）。

このように、フリッゾフロッ：７’２０１７出力Ｑ（Ｊ
８図ｇ　）カ”　１　Ｎレベルから″０＃レベルに変化
すると、すなわち、スプール５１葡商圧側から低圧側に
切替える駆動信号が発生すると、その最初に低圧側小巻
数コイル５３２へ大ＭＥ、ＵＩＬを流して高速の吸引動
作応答を速成すると同時に、低圧側大巻数コイル５３３
に比較的小さい保持Ｔｒｉ、Ｍｕを流して吸引動作を保
持している。

他方、フリップフロツノ２０１７の出力Ｑ（第８図Ｅ）
が”０″レベル７ノ・う”１″Ｌ／　ヘ）レニ変化する
と、すなわち、スプール５１を低圧側刃・ら旨圧側に切
替える駆動信号が発生ずると、安素７０８９〜７０９７
．７０８０が動作する。すなわち、第２ワンシヨツトマ
ルチバイブレータ７０８９はフリップフロップ２０１７
の出力信号（第８図Ｅ）の立上りに同期して約２０　ｋ
ｅｔの“０″レベル信をその出力点に出力する。この“
０″レベル信は抵抗７０９０．７０９１を介してトラン
ジスタ７０９２のベースに印加され、トランジスタ７０
９２はオンとなる。この結果、ノ旬レストランスフ０９
３の１次１（りにｉｕＬ流が流れ、従って、２次側に゛
１″レベルのトリガ信号が訪起される（第８図■）。こ
のトリガ信号は、ダイオード７０９４、抵抗７０９５お
よびコンデンサ７０９６よ多構成されるノイズ防止回路
を介して第２サイリスタ７０９７　ｆｅ　Ｉ・リガする
。この結果、第２サイリスタ７０９７がオンとなり、第
２サイリスク７０９７、高圧側小巻数コイル５２２、コ
ンデンサ７０８０よシなる第３閉ループが形成される。

この第３閉ループも直列ＬＣ共振回路であるので、電気
的に共振して第８図Ｊに示すような正弦波状の電流が小
巻数コイル５２２に流れる。との場合の共振周期および
電流値は小巻数コイル５２２のインダクタンスＬ２とコ
ンデンサ７０８０の容猾Ｃによって決定される。たとえ
ば小巻数コイル５２２のインダクタンスＬ２を１００μ
Ｈとずれは、肋間中１４ｔ　２　＝３１４　μＳ８Ｃで
あシ、′山、流ビーク１直ｌ、２は１８Ａである。なお
、小巻数コイル５２２の′６ｂ流値が０となった瞬間に
第２ザイリスタ７０９７は自動的にオフとなシ、この場
合、コンデンサ７０８゜の端子筆圧は電源′電圧とほぼ
同じ員電圧となる。

さらに、フリツノフロップ２０１７の出力信号（第８図
Ｅ）が”１＃レベルであれば、インバータ７０９８、抵
抗７０９９．７１００を介してトランジスタ７１０がオ
ンとなり、この結果、抵抗７１０２．７１０３を介して
トランジスタ７１０４がドライブされる。従って、電蝕
供給回路２１）　６０、高圧側大巻数コイル５２３、抵
抗７１０５、トランジスタ７１０４、接地端子の第４閉
ルーツが形成されて小電流が大巻数コイル５２３に流れ
る。

なお、抵抗７１０５は電流制限用であり、これにより、
大巻数コイル５２３に流れる’Ｉｔｌ；　ＭＣ，は小さ
くなる（第８図Ｋ）。

このように、フリップフロップ２０１７の出力Ｑ（第８
ｍ１Ｅ）が“１″レベルカラ”０”レベルに変化すると
、やはシ、その最初に高圧側小巻数コイル５２２へ犬ｌ
）Ｌ流を流して高速の吸引動作応答を達成すると同Ｈ，
ｔに、高圧側大巻数コイル５２３に比較的小さい保持電
流を流して吸引動作を保持している。従って、第８図り
に示すように、スプール弁５０はフリップフロップ２０
１７の出力Ｑが“１＃レベル間だけ高圧側にされ、従っ
て、燃料圧力は第８図Δ１に示すごとくなる。

なお、上述のごとく、低圧側小巻数コイル５３２の電流
ピーク値Ｉ、１（−２４Ａ）が高圧細小＠数コイル５２
２の電流ビーク値Ｉ、２（＝１８Ａ）よシ大きい。この
理由は、低圧側小巻数コイル５３２の連成は電源供給回
路２０６０によるコンデンサ２０８０を充電することに
よって行われるのに対し、高圧側小巻数コイル５２２の
通電はコンデンサ２０８０に畜えられた電荷を放電する
ことによって行われるからである。従って、スプール弁
５０においては、高圧側から低圧側へ切替わる方が低圧
側から高圧側へ切替わるよシ応答速度は早い。これによ
シ、噴射終了の力を噴射開始より早く行うことができ、
機関の性能向上に寄与できる。

発明の効果 以上説り」したように本発明によれは、ソレノイド弁も
しくはスプール弁の吸引動作時にあって（仮、その初期
に高速応答を得るだめに小巻数コイルに大′＃１ｉ流を
流し、その吸引動作と同時もしくはその後に吸引動作を
保持するのに十分な小電υＩＬを大巻数コイルに流して
いるので、吸引動作とそのＩＨ？動作という両立しにく
い特性をマツチングでき、つまり、応答速度を高くでき
ると共に消１六°−力葡少なくできる。

以下♀臼

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るソレノイド弁の第１の実施例が適
用されるディーゼル機関の分配型（ＶＥ型）燃料噴射ポ
ンプの断面図、第２図は第１図の制御回路の詳細なブロ
ック回路図、第３図は第２図の駆動回路の回路図、第４
図Ａ−Ｐは第２図および第３図の各部の信号波形図、第
５図は本発明に係るソレノイド弁の第２の実施例が適用
されるディーゼル機関のスプール型燃料噴射ポンプの断
面図、第６図は第５図の装置に用いられる制御回路の詳
細なブロック回路図、第７図は第６図の駆動回路の回路
図、第８図Ａ−Ｍは第６図および第７図の各部の信号波
形図である。 １６：アーマチュア、２０：制御回路、５１ニスゾール
（アーマチュア）、１７２，５２２゜５３２：小巻数コ
イル（過渡時用コイル）、１７３．５２３，５３３：大
巻数コイル（保持用コイル）。 第４図 Ｐ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アーマチュアと、該アーマチュアに巻回された小イ
   ンダクタンスの過渡時用コイルと、前記アーマチュアに
   巻回された大インダクタンスの保持用コイルと、前記ア
   ーマチュアの吸引動作期間にあってその初期の短時間の
   み大電流を前記過渡時用コイルに（Ｉ給すると同時もし
   くは供給した後に小箱２流を前記保持用コイルに供給す
   るための駆動回路とを具備するソレノイド弁。 ２　前記駆動回路が、前記過渡時用コイルに直列接続さ
   れ月つ前記保持用コイルに並列接続されたコンデンサ、
   前記過渡時用コイルに直列接続された第１のスイッチ手
   段、前記保持用コイルに直列接続された第２のスイッチ
   手段、および、前記保持用コイルと％、源との間に直列
   接続された第３のスイッチ手段および電流制限手段、を
   具備する特許請求の範囲第１項に記載のソレノイド弁。 ３、アーマチュアと、該アーマチュアに巻回された小イ
   ンダクタンスの第１の過渡時用コイルと、前記アーマチ
   ュアに巻回された大インダクタンスの第１の保持用コイ
   ルと、前記アーマチュアの第１の吸引動作期間にあって
   その初期の短時間のみ大電流を前記第１の過渡時用コイ
   ルに供給すると同時もしくは供給した後に小電流を前記
   鎮１の保持用コイルに供給するための第１の駆動回路と
   、Ｍｊｌ記アーマチュアに噴口された小インダクタンス
   の第２の禍渡時用コイルと、前記アーマチーアに巻回さ
   れた大インダクタンスの第２の保持用コイルと、前記ア
   ーマチュアの第２の吸引ル；！作肋間にあってその初期
   の短時間のみ大電流を前Ｈビ産２のＭｌつ渡時用コイル
   に供給すると同時もし、くけ供給した後に小電流を前記
   第２の保持用コイルに仲給するための第２の駆動回路と
   を具備し、前記アーマチュアの第１の吸引動作と該アー
   マチュアのが２の吸引動作とが該アーマチーアに対して
   互い反対方向の動作であるソレノイド弁。 ４、前記第１および第２のか動回路が、前記紀１の過渡
   時用コイルに直列接続され且つ前記第２の過渡時用コイ
   ルに並列接続されたコンデンサ、前記第１および第２の
   過渡時コイルに直列接続された第１および第２のスイッ
   チ手段、前記第１の保持用コイルと電源との間に直列接
   続された第３のスイッチ手段および第４の電流制限手段
   、および、前記第２の保持用コイルと電源との間に直列
   接続された第４のスイッチ手段および第２０゛厄流制限
   手段、を具備する特許請求の範囲第３項に記載のソレノ
   イド９弁。