JPS5976862A

JPS5976862A - 自動車の燃料噴射用電磁弁

Info

Publication number: JPS5976862A
Application number: JP18697682A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sano; 雅章佐野; Katsuya Mitsuoka; 光岡　勝也; Masayoshi Momono; 桃野　正吉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-10-25
Filing date: 1982-10-25
Publication date: 1984-05-02
Also published as: JPH0512423B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は内燃機関に燃料音供給する燃料噴射弁に係り、
特に、燃料噴射用電磁弁の磁気回路材に関するものであ
る。

〔従来技術〕

最近は過給機搭載車の需要が増加する傾向にあるが、そ
れには高速応答性の燃料噴射弁が必要となる。従来の燃
料噴射弁に用いられていた電磁弁はその磁気回路に１ｚ
ｓ；−ＦＣ合金、或いは１３０［系の電磁ステンレスが
主として用いられていた。しかし、前者の１　％　Ｓ　
＋−Ｆｅ合金は磁束密度は高いが電気抵抗は２０μΩＣ
ｍと低いので、実際の稼動状態にあるときのパルス状駆
動電流に対して磁束の応答性が悪い。寸だ、後者の１３
Ｃｒ系の電磁ステンレスは電気抵抗は７０μΩＱｎと高
いが寸だ十分とはいえない。特にターボ過給機搭載車に
対しては性能不足で未だ実用化されていなかった。

第１図は自動車用燃料噴射弁の断面図である。

コア１．プランジャ２およびヨーク３で磁気回路は構成
されており、励磁コイル４に電流が流れたときはプラン
ジャ２と共に弁棒５およびボール弁６を引き付けて弁座
８より離す。しだがって、１゛記ボール弁６の周囲に供
給されている加圧燃料はノズル９より噴出し、励磁コイ
ル４への通電を停止したときはスプリング７のばね力で
プランジャ２が押し出され、ボール弁６が弁座８を閉止
して燃料の噴出を停止する。

このような燃料噴射弁による噴射惜は、励磁コイル４に
流す駆動パルス電流のパルス幅によって制御されるので
、磁気回路の磁束が駆動パルス電流に対して良く追従す
ることが必要である。したがって、磁気回路部組は高電
気抵抗でしかも高磁束密度な性質をもっていなければな
らない。しかし、従来用いられていた軟質磁性材料では
電気抵抗を高めると磁束密度は低下するという相反する
性質があるので、両者を同時に高めることは困難であっ
た。

そこで従来は比較的電気抵抗及び磁束密度の高い１３　
Ｃｒ系の電磁ステンレスを選択して使用していた。この
材料は工業的には電気抵抗が７０μΩｍ、磁場の強さ１
０００ｅにおける磁束密度ＢＩＯ（１は１、５　’Ｔ’
　（テスラ）程度であるが、上記高速制御を満足するに
は不十分であるという欠点を（っていた。

〔発明の目的〕本発明は」二記従来技術の欠点を解消し、燃料噴射の応
答性を大幅に向上させることができる燃料噴射用電磁弁
を」Ｕ供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、磁場の強さ１０００　ｅ
における磁束密度が１．３テスラ以上、室温における比
抵抗が１００μΩｏｎ以上の合金材料を用いて磁気回路
を構成したことにある。

燃料噴射用電磁弁のように急激な磁化と減磁を行う場合
に磁気回路に発生ずる磁束は、次に示ずうず電流１の影
響で遅れを生じる。

但し、δ；材相打板厚 ρ；材相打電気抵抗ｄＩ／ｄｔｉ磁化の時間的変化である。しだがって、ｄ■／ｄｔの大きな駆動パルス電
流によってＯＮ〜ＯＦＦさせようとすると、うず電流ｌ
が犬となるし、ρが小さいときもうず電流ｌは犬となる
。即ち、磁気回路部材は高電気抵抗で高磁束密度の磁性
材でなければならない。

一般には月料の電気抵抗には限度があるので、交番磁界
或いはパルス磁界で使用する場合には材料の板厚を薄く
して積層する所謂変圧器鉄心のような構造を採用してい
た。しかし燃料噴射用電磁弁の場合はこのような構造と
することはできないので、何等かの方法で電気抵抗を大
きくすることが要求されていだが、本発明では特殊合金
を使用することによってこれを解決しようとするもので
ある。

〔発明の実施例〕

第１表に示す組成の合金を真空溶解炉で溶解し、得られ
た鋼塊から熱間鍛造で直径８調、長さ１５０ｍｍの試験
片を作製した。この試験片を９０００で１時間水素焼鈍
し、磁界１００Ｑｅにおける磁束密度Ｉ（１ｏｏと、電
気抵抗Ω及びパルス磁化（パ／ｌ／ス幅１．５ｍ５）に
おける磁束の応答性を測定した。

なお、磁束応答性は後程説明する第４図に示す方法で行
い、最大磁束密度Ｂ’ｌｌｌ及びパルス電流が切れてか
ら磁束が１／２に減衰するまでの時間ｔΦ （））で評価した。その結果を第２表に示す。

第　　２　表 ※　従来材　１３Ｃｒ電磁ステンレス鋼」二記第１表と
第２表より次のような結論が得られる。

（１）合金番号１〜１１の合金はいずれも電気抵抗が１
００μΩａｒ１以上で高抵抗であり、しかも１０００ｅ
における磁束密度は１．３テスラ以上の高磁束密度を示
している。

（２）特に合金属４，６及び１１は電気抵抗が１１３μ
Ωｃｔｎ以上もあり、ＬＯＯＯｅにおける磁束密度は１
．３５　’Ｉ”以」二と優れている。この値は扁１２の
従来の１３Ｃ［電磁ステンレス鋼に比べて約８％低い。

一方、高速応答特性を表わしている磁束応答性を比較す
るとＢｍは０．８４〜０．８６テスラと扁１２に比較し
て約２０％も増加している。まだ、磁束の半減時間ｔ（
（Ａ２）についてもＡ６】３に比べて４０係程度短縮さ
れているので、高速応答性が得られる材料であることが
判る。

第２図は素材中のＣｒ含有量と電気抵抗ρ及び磁束密度
１３との関係を示す線図である。一般にＣｒは合金の電
気抵抗を高めると共に配食性をＪｊえるために必要な元
素であるが、これが多すぎると磁束密度ｒ３＋００の低
下が顕著となる。また、パルス磁化で励磁するような場
合は、普通磁束密度を高めるよりも電気抵抗を高める方
が効果が大きいので、その」二限と下限は電気抵抗を更
に高めるだめに添加するＳ１或いはＡｔの含有量に依存
する。

この８１及びＡ４の含有量は多過ぎると加工性を損なう
だめ、いずれも６重量％以下にしである。

その時Ｃ［含有量が６重量％以下では磁束密度は高くな
るが電気抵抗は１００μΩｃＴ１１を割って高電気抵抗
材料としての性能を発揮しない。まだ、１３重量係以−
１−になると電気抵抗は高くなるが磁束密度は１，５Ｔ
を割り、高磁束密度材料としての性能を発揮しないし加
工性が低下して量産性を損なう。しだがって、Ｃｒ含有
量は第２図の破線の範囲である６〜１３重量％に限定す
るのが適切で、それにＳ’或いはＡｔ又は両者を混入さ
せるのがよい。

一方、高電気抵抗材料としての性能を更に発揮させるた
めには、」二記の如く、Ｃ「含有量を６〜１３重量％に
抑えだ上で８１或いはＡ４を夫々単独に、若しくは複合
添加することが必要である。−その成分範囲は単独の場
合はＳＩとＡｔは同等で１重＠φ以下ではＣｒ含有量が
最も多い１３重量％の場合でも電気抵抗が１００μΩａ
ｎを割ってしまうので、高電気抵抗材料としての性能を
発揮しない。まだ、６重量係以上では電気抵抗は高くな
るが磁束密度が低下して１．３Ｔを割り、高磁束密度と
しての性能を発揮しない。しかも加工性が悪くなり、特
に、熱間加工時の鍛造時に割れを生じ易い。

したがって、Ｓｌ及びＡ４の含有量は単独添加の場合は
夫々１〜６重量係に限定する。但し、Ｃ［含有量とＳＩ
或いはＡ４含有量の総和が１２２重量％以下なると電気
抵抗が１００μΩｃｔｎを割り、ま−た、１７重量％を
越えると磁束密度が低下して１，３Ｔを割ると共に加工
性を損なうので、Ｓｌ或いはＡｒとＣｒの含有量の総和
は１２〜１７重量％の範囲が適当である。まだ、Ｓｉ及
びＡｔを複合添加しても効果は同じであり、その場合の
含有量は（Ｓｉ＋Ａｔ）の総和で１〜６重量％に限定す
る。なお、加工性に対してはＳｌよりもＡｔの方が良好
である。

其の他の事項としては、結晶粒を微細化して熱間加工性
を改善すること、パルス磁化による磁束応答性を改善す
るだめにＪ、’　Ｉ　、　Ｚｌ　、　Ｎｌ）等を小量添
加すること、切削性を改善するためにＳ。

Ｍ　ｎ等を複合添加することもある。寸だ、Ｃの量が多
すぎると炭化物を形成し電気抵抗を低下させて保磁力等
の磁気特性を増すので、この状態になる以前の０．０５
％以下に制御するのが望才しい。

第３図は第１表の本発明の合金の組織を示す顕微鏡写真
で、倍率は１００倍である。これらの合金は添加元素が
全てＦｅ中に固溶してフェライト組織を作っており、そ
の結晶粒度はＡ、Ｓ、Ｔ、Ｍ、オーステナイト結晶粒度
で＆１程度であった。なお、各結晶粒の中での色の濃淡
は結晶の方向が異なることによって生じだものであり、
一般には結晶粒度は細かい方が好寸しいといわれている
。

第４図は第２表の磁束応答性の測定装置のブロック図で
ある。各合金番号の棒状試験片１１を作り、その中間部
にサーチコイル１２を巻回してコイル１３中に挿入する
。電源１６の電流をパルス発生器１５に供給し、電流プ
ローブ１４を介してコイル１３に通電する。その電流波
形はシンクロスコープ１７の下側に表示されているよう
に段階状に変化させているが、そのときサーチコイル２
で検知される磁束波形を上側の山脈状の曲線で示してい
る。即ち、Ｂｍは最大磁束であり、ｔ（９）の価を１１
１８で実測する。その値は上記第２表に示されており、
Ｂｍは太きくｔ（！Ｌ）は小さい程磁束応答性は良好で
ある。

第５図は第１表、第２表の扁４の合金を用いて燃料噴射
用電磁弁を組立て、その流量特性を測定した線図で、実
線１８は扁４合金の特性を示し、破線１９は従来の１３
（、＋−電磁ステンレス使用時め特性を示している。実
線１８はパルス電流に対する磁束の応答性が良いのでそ
の直線性は良好で低パルス幅の所までパルス幅と燃料噴
射流量の比例性は改善されている。なお、扁４以外の扁
６゜１（ｒ、　Ｌ　１等においても同様な特性を示すこ
とが推定できる。

本実施例の燃料噴射用電磁弁は、Ｓｉ及びＡ４の少なく
とも一方が１〜６重量％、Ｃｒが６〜１３重量％、その
合計が１２〜１７重量−を含むフエＦｅＯもライト組織の合金で磁器回路部材を構成してい
るので、燃料噴射用電磁弁として好適な特性が得られる
という効果をもっている。

〔発明の効果〕

本発明の燃料噴射用電磁弁は、高電気抵抗・高磁束密度
の合金で磁気回路が構成されているので、燃料の応答特
性は良好であるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用燃料噴射弁の断面図、第２図は素材中
のＣ［含有量と電気抵抗ρ及び磁束密度Ｂとの関係を示
す線図、第３図は本発明の合金の組織を示す顕微鏡写真
、第４図は第２表の磁束応答性測定装置のブロック図、
第５図はパルス幅と燃料噴射流量との関係を従来のもの
と比較して示す線図である。 ■・・・コア、２・・・プランジャ、３・・・ヨーク、
４・・・励磁コイル、５・・・弁棒、６・・・ボール弁
、７・・・スプリング、８・・・弁座、９・・・ノズル
、１０・・・磁束応答性の測定装置、１１・・・試験片
、１２・・・サーチコイル、１３・・・コイル、１４・
・・電流プローブ、１５・・・パルス発生器、１６・・
・電源、１７・・・シンクロスコープ、ギｌ　目芽２　目索へす杓Ｃｒ＠有量＜Ｗｔ’／−）

Claims

【特許請求の範囲】 ■、磁気回路を構成する材料が、磁場の強さ１０００ｅ
における磁束密度が１，３テスラ以上、室温における比
抵抗が１００μΩ口以」二の合金材料である燃料噴射用
電磁弁。２、Ｓｌ及びＡＡの少なくとも一方を１〜６重量有する
合金を用いて磁気回路を構成した特許請求の範囲第１項
記載の燃料噴射用電磁弁。