JP2002048031A

JP2002048031A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2002048031A
Application number: JP2000229906A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sugiyama; 幸一杉山; Masaru Nekita; 勝根北; Yoshinori Yamashita; 義典山下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】開弁時間および閉弁時間を短縮し、燃料噴射
量を高精度に制御する小型の燃料噴射装置を提供する。【解決手段】弁部材２０の往復移動方向において、コ
イル４０の長さをＬａ、コイル４０の噴孔側端面と非磁
性部１３の噴孔側端面との距離をＬｂ、コイル４０の噴
孔側端面と固定コア３０の噴孔側端面との距離をＬｃ、
非磁性部１３の長さをＬｄ、第２磁性部１４の厚みをＬ
ｅとすると、５≦Ｌａ≦１０かつ０≦Ｌｂ≦１．０かつ
Ｌｂ＜Ｌｃかつ０≦Ｌｃ≦１．０かつ０．５≦Ｌｄ／Ｌ
ａ≦１．５かつ０．５≦Ｌｅ≦２．０である。非磁性部
１３、可動コア２２、固定コア３０およびコイル４０の
配置および長さを調整したことにより、燃料噴射装置の
開弁時間および閉弁時間が短くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関（以下、エ
ンジンという）の電磁式燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁式燃料噴射装置において、エンジン
製御装置等からコイルに印加するパルス信号の長さに比
例して燃料噴射量を制御できることが望ましい。そのた
めには、燃料噴射装置の噴射率特性がコイルに印加する
パルス波形に近づくことが要求される。つまり、コイル
への通電オン時に燃料噴射装置の開弁時間を短縮し、コ
イルへの通電オフ時に燃料噴射装置の閉弁時間を短縮す
る必要がある。

【０００３】弁部材とともに往復移動する可動コアを固
定コア側に吸引する磁気吸引力を高めれば、開弁速度が
上昇し開弁時間が短縮する。しかし、磁気吸引力を高め
るためにコイルの巻数を増やすと、燃料噴射装置が大型
化するという問題がある。

【０００４】また、弁部材を閉弁方向に付勢するスプリ
ング荷重を増加すれば閉弁速度が上昇し閉弁時間が短縮
する。しかし、スプリング荷重を増加すると、スプリン
グ荷重に抗して固定コア側に吸引される可動コアおよび
弁部材の開弁速度が低下するという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平１１−１４８４
３７号公報に開示される燃料噴射弁では、可動コア、固
定コアおよびコイルの配置を調整することにより、コイ
ルの巻数を増加せず燃料噴射弁を大型化することなく磁
気吸引力を増加して開弁速度を上昇し、開弁時間を短縮
しようとしている。

【０００６】しかし、磁気吸引力が増加すると、コイル
への通電をオフしたときに磁気吸引力が減少する時間が
長くなる。つまり、閉弁時間が長くなる。前述したよう
に、スプリング荷重を増加することにより閉弁速度が上
昇し閉弁時間は短くなる。しかし、前述したようにスプ
リング荷重を増加するとスプリング荷重に抗して可動コ
アを吸引するために磁気吸引力を増加する必要がある。
可動コア、固定コアおよびコイルの配置を調整して増加
した磁気吸引力の一部がスプリング荷重の増加を相殺す
るために用いられるので、開弁速度を上昇することが困
難である。

【０００７】開弁時間または閉弁時間が長くなると、燃
料噴射率の特性とコイルに印加する駆動信号、例えばパ
ルス信号の信号幅とが比例せず、燃料噴射量が増減する
ので燃料噴射量制御が困難になる。特にアイドル運転時
のようにコイルに印加する駆動信号幅が短い場合、燃料
噴射量制御が困難になる。そこで、必要量の燃料噴射量
を確保するため、駆動信号幅を長くし過剰に燃料を噴射
している。これにより、燃費が低下し、排ガス中に含ま
れる有害物質が増加する。本発明の目的は、開弁時間お
よび閉弁時間を短縮し、燃料噴射量を高精度に制御する
小型の燃料噴射装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射装置によると、弁部材の往復移動方向におい
て、コイルの長さをＬａ、コイルの噴孔側端面と磁気抵
抗部の噴孔側端面との距離をＬｂ、コイルの噴孔側端面
と固定コアの噴孔側端面との距離をＬｃ、磁気抵抗部の
長さをＬｄとすると、５≦Ｌａ≦１０かつ０≦Ｌｂ≦
１．０かつＬｂ＜Ｌｃかつ０．５≦Ｌｄ／Ｌａ≦１．５
である。

【０００９】０．５≦Ｌｄ／Ｌａ≦１．５と設定してい
るので、コイル内に位置する磁気抵抗部の長さがコイル
長の半分以上あり長い。この構成により、コイルのイン
ダクタンスが小さくなるので、コイルへの通電をオンす
ると、コイルに流れる電流値が素早く上昇し、弁部材が
弁座から離座する。また、コイルへの通電をオフすると
コイルに流れる電流値が素早く低下するので、付勢手段
の付勢力を増加することなく弁部材が弁座に素早く着座
する。さらに、コイル長を短くしているので、コイルを
囲む磁気回路長が短くなり磁気損失が小さい。コイルに
流れる電流値が素早く上昇し、コイルに流れる電流が素
早く低下する。

【００１０】燃料噴射装置の開弁時間および閉弁時間が
短かくなると、燃料噴射率の特性がコイルに印加する駆
動信号の波形に近づくので、駆動信号の信号幅と燃料噴
射量とがほぼ比例し、燃料噴射量を高精度に制御でき
る。特にアイドル運転時のように燃料噴射量が少ない場
合、過剰に燃料を噴射する必要がない。したがって、燃
費が向上し、排ガス中に含まれる有害物質量が減少す
る。

【００１１】本発明の請求項２記載の燃料噴射装置によ
ると、０≦Ｌｃ≦１．０と設定しているので、磁束密度
を高くし磁気吸引力を増加したい固定コアと可動コアと
のエアギャップ位置がコイルの噴孔側端部に近づいてい
る。この構成によりコイルのインダクタンスが小さくな
るので、コイルに流れる電流値が素早く上昇し、コイル
に流れる電流値が素早く低下する。したがって、燃料噴
射装置の開弁時間および閉弁時間が短かくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。本発明の一実施例によ
る燃料噴射装置を図２に示す。弁ハウジング１１は磁性
部と非磁性部とからなる円筒状に形成されており、例え
ば複合磁性材で形成されている。弁ハウジング１１には
燃料通路５０が形成されており、この燃料通路５０に、
弁ボディ１５、弁部材２０、付勢手段としてのスプリン
グ２５、固定コア３０、アジャスティングパイプ３１、
フィルタ３９が収容されている。

【００１３】弁ハウジング１１は、図２において下方の
燃料噴射側から第１磁性部１２、磁気抵抗部としての非
磁性部１３、第２磁性部１４の順で一体成形されてい
る。第１磁性部１２および第２磁性部１４は磁性化され
ており、非磁性部１３は弁ハウジング１１の一部を加熱
して非磁性化されている。非磁性部１３は第１磁性部１
２と第２磁性部１４との間で磁束が短絡することを防
ぐ。図１に示すように、第１磁性部１２の噴孔側内部に
弁ボディ１５および噴孔プレート１６が収容されてい
る。

【００１４】カップ状の噴孔プレート１６はカップ状の
支持部材１７とともに弁ボディ１５の外周壁にレーザ溶
接により固定され、弁ボディ１５と支持部材１７との間
に挟持されている。噴孔プレート１６は薄板状に形成さ
れており、中央部に複数の噴孔１６ａが形成されてい
る。

【００１５】弁部材２０は有底円筒状に形成されてお
り、弁部材２０の底側に当接部２１が形成されている。
当接部２１は弁ボディ１５の内周壁に形成されている弁
座１５ａに着座可能である。当接部２１が弁座１５ａに
着座すると、噴孔１６ａが閉塞され燃料噴射が遮断され
る。弁部材２０の反噴孔側に可動コア２２がレーザ溶接
等により固定されている。当接部２１の上流側に弁部材
２０の側壁を貫通する燃料孔２０ａが複数形成されてい
る。弁部材２０内に流入した燃料は、燃料孔２０ａを内
から外に通過し、当接部２１と弁座１５ａとが形成する
弁部に向かう。

【００１６】固定コア３０は円筒状に形成されており、
非磁性部１３および第２磁性部１４の内部に収容され、
可動コア２２の反噴孔側で可動コア２２と向き合ってい
る。アジャスティングパイプ３１は固定コア３０内に圧
入されている。付勢手段としてのスプリング２５は一方
の端部をアジャスティングパイプ３１に係止され、他方
の端部を可動コア２２に係止されている。アジャスティ
ングパイプ３１の圧入量を調整することによりスプリン
グ２５の荷重を変更できる。スプリング２５は弁座１５
ａに向け弁部材２０を付勢している。

【００１７】磁性部材３５、３６はコイル４０の外周側
に配置され、それぞれ第１磁性部１２と第２磁性部１４
とに接触している。固定コア３０、可動コア２２、第１
磁性部１２、第２磁性部１４および磁性部材３５、３６
は磁気回路を構成している。フィルタ３９は弁ハウジン
グ１１の図２において上方の上流側に取付けられてお
り、燃料中の異物を除去する。

【００１８】コイル４０を巻回しているスプール４１は
弁ハウジング１１の外周に取付けられている。樹脂モー
ルドしたコネクタ４５がコイル４０およびスプール４１
の外周を覆っている。ターミナル４６はコネクタ４５に
埋設されており、コイル４０と電気的に接続している。
フィルタ３９を通り弁ハウジング１１の燃料通路５０に
流入した燃料は、アジャスティングパイプ３１内の燃料
通路、固定コア３０内の燃料通路、弁部材２０内の燃料
通路、燃料孔２０ａ、当接部２１が弁座１５ａから離座
したときに当接部２１と弁座１５ａとの間に形成される
開口を通り、噴孔１６ａから噴射される。

【００１９】以上のように構成した燃料噴射装置１０に
おいて、コイル４０への通電がオフされると、スプリン
グ２５によって弁部材２０が図２の下方、つまり閉弁方
向に移動して弁部材２０の当接部２１が弁座１５ａに着
座し、噴孔１６ａが閉塞され燃料噴射が遮断される。

【００２０】コイル４０への通電をオンすると、コイル
４０に発生した磁束がコイル４０の周囲を取り囲む磁気
回路を流れ、固定コア３０と可動コア２２との間に磁気
吸引力が発生する。すると、弁部材２０は固定コア３０
側に吸引され、当接部２１が弁座１５ａから離座する。
これにより、燃料が噴孔から噴射される。

【００２１】次に、非磁性部１３、可動コア２２、固定
コア３０およびコイル４０を配置する位置および長さの
設定値について説明する。弁部材２０の往復移動方向に
おいて、コイル４０の長さをＬａ、コイル４０の噴孔側
端面と非磁性部１３の噴孔側端面との距離をＬｂ、コイ
ル４０の噴孔側端面と固定コア３０の噴孔側端面との距
離をＬｃ、非磁性部１３の長さをＬｄ、固定コア３０の
厚みをＬｅとすると、５≦Ｌａ≦１０かつ０≦Ｌｂ≦
１．０かつＬｂ＜Ｌｃかつ０≦Ｌｃ≦１．０かつ０．５
≦Ｌｄ／Ｌａ≦１．５かつ０．５≦Ｌｅ≦２．０であ
る。

【００２２】０．５≦Ｌｄ／Ｌａ≦１．５としたことに
より、コイル４０内の非磁性部１３の長さが長くなって
いるので、コイル４０のインダクタンスが小さい。した
がって、図３および図４に示すように、コイル４０に印
加するパルス信号がオンになると、コイル４０に流れる
電流値および吸引力が素早く上昇し、開弁時間が短くな
る。また、コイル４０に印加するパルス信号がオフにな
ると、コイル４０に流れる電流値および吸引力が素早く
低下し、閉弁時間が短かくなる。さらに、閉弁時間が短
くなり消弧エネルギーが小さくなるので、駆動回路の消
費電力を低下させることができ、エンジンを高回転域ま
で使用できる。

【００２３】また、５≦Ｌａ≦１０としたことによりコ
イル４０の長さが短かくなっているので、磁気回路長が
短くなり磁気損失が小さくなる。この構成によりコイル
４０に流れる電流値および吸引力が素早く上昇し、かつ
素早く低下する。さらに、０≦Ｌｃ≦１．０としたこと
により、磁束密度を高くしたい可動コア２２と固定コア
３０との間のエアギャップ位置を極力コイル４０の端部
に近づけている。コイル４０のインダクタンスが小さく
なるので、コイル４０に流れる電流値および吸引力が素
早く上昇し、かつ素早く低下する。

【００２４】コイル４０に流れる電流値および吸引力が
素早く上昇し、かつ素早く低下すると、燃料噴射装置１
０の開弁時間および閉弁時間が短くなるので、燃料噴射
装置１０の燃料噴射率の特性がコイル４０に印加するパ
ルス信号の波形に近づく。したがって、コイル４０に印
加するパルス時間と燃料噴射量とがほぼ比例し、噴射量
制御を高精度に行うことができる。特にアイドル運転時
のように燃料噴射量が少ない場合、過剰に燃料を噴射す
る必要がない。したがって、燃費が向上し、排ガス中に
含まれる有害物質量が減少する。以上の設定値のうち、
０≦Ｌｃ≦１．０および０．５≦Ｌｅ≦２．０が満たさ
れていなくても、燃料噴射装置の開弁時間および閉弁時
間を短縮できる。

【００２５】以上説明した本発明の上記実施例では、非
磁性部１３、可動コア２２、固定コア３０およびコイル
４０の配置を調整することにより、開弁時間を短縮し、
かつスプリングの付勢力を増加することなく閉弁時間を
短縮している。さらに、スプリングの付勢力を増加せ
ず、スプリングの付勢力に抗するためにコイルの巻回数
を増やして磁気吸引力を増加する必要がないので、燃料
噴射装置を小型化できる。また本実施例では、複合磁性
材の一部を加熱して磁気抵抗部としての非磁性部１３を
形成した。これ以外に、磁性材の厚みを薄くして磁気抵
抗部を形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料噴射装置のコイル
周囲を示す拡大断面図である。

【図２】本実施例による燃料噴射装置を示す断面図であ
る。

【図３】パルス信号とコイル電流との関係を示す特性図
である。

【図４】パルス信号と吸引力との関係を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０燃料噴射装置１１弁ハウジング（弁ボディ）１２第１磁性部１３非磁性部（磁気抵抗部）１４第２磁性部１５弁ボディ１５ａ弁座１６噴孔プレート１６ａ噴孔２０弁部材２１当接部２２可動コア２５スプリング（付勢手段）３０固定コア４０コイル

フロントページの続き (72)発明者山下義典愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3G066 BA06 BA09 BA17 BA19 BA26 BA67 CC06U CC14 CC20 CC24 CC26 CC51 CD30 CE23 CE24 CE25 CE26 DB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射側から第１磁性部、磁気抵抗
部、第２磁性部をこの順番で有している筒部材と、前記筒部材の前記第１磁性部側に配置され、噴孔の燃料
上流側に弁座を有する弁ボディと、前記筒部材内に往復移動可能に収容され、前記弁座に着
座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座に着座す
ることにより前記噴孔を閉塞し、前記弁座から離座する
ことにより前記噴孔を開放する弁部材と、前記弁部材の反噴孔側に配置され前記弁部材とともに往
復移動する可動コアと、前記可動コアの反噴孔側の前記筒部材内に前記可動コア
と向き合って配置されている固定コアと、前記弁部材を前記弁座に向け付勢する付勢手段と、前記筒部材の外周側に配置され、通電することにより前
記固定コア側に前記可動コアを吸引する磁力を発生する
コイルとを備え、前記弁部材の往復移動方向において、前記コイルの長さ
をＬａ、前記コイルの噴孔側端面と前記磁気抵抗部の噴
孔側端面との距離をＬｂ、前記コイルの噴孔側端面と前
記固定コアの噴孔側端面との距離をＬｃ、前記磁気抵抗
部の長さをＬｄとすると、５≦Ｌａ≦１０かつ０≦Ｌｂ
≦１．０かつＬｂ＜Ｌｃかつ０．５≦Ｌｄ／Ｌａ≦１．
５であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】前記固定コアは筒状に形成されており、
前記固定コアの厚みをＬｅとすると、０．５≦Ｌｅ≦
２．０かつ０≦Ｌｃ≦１．０であることを特徴とする請
求項１記載の燃料噴射装置。