JPH028139B2 - - Google Patents

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JPH028139B2
JPH028139B2 JP55102812A JP10281280A JPH028139B2 JP H028139 B2 JPH028139 B2 JP H028139B2 JP 55102812 A JP55102812 A JP 55102812A JP 10281280 A JP10281280 A JP 10281280A JP H028139 B2 JPH028139 B2 JP H028139B2
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JP
Japan
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turns
injector
valve
solenoid coil
core
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JP55102812A
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English (en)
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JPS5726262A (en
Inventor
Shigetaka Takada
Toshiro Makimura
Yukihiro Watanabe
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Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE19813130115 priority patent/DE3130115A1/de
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Publication of JPH028139B2 publication Critical patent/JPH028139B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/13Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures characterised by pulling-force characteristics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • F02M51/0678Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages all portions having fuel passages, e.g. flats, grooves, diameter reductions

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、主として自動車に搭載される内燃
機関(以下エンジンともいう)の燃料供給用イン
ジエクタにおける応答性を改善するバルブ駆動構
造に関する。
(従来の技術) 従来、バルブの駆動にソレノイド・コイルを用
いたインジエクタの場合、強磁性体で形成したイ
ンジエクタ・ケース、固定鉄心、およびバルブに
一体に取付けられた可動鉄心を磁気経路として可
動鉄心に吸引力を付与しており、ソレノイド・コ
イルの消費電力の割に可動鉄心の吸引力を大きく
している。
(発明が解決しようとする問題点) しかしその反面、ソレノイド・コイルのインジ
エクタが大きくなり、ソレノイド・コイルへのパ
ルス通電初期における励磁電流の立上りが遅れ、
これが原因で微小燃料計量時の電磁駆動インジエ
クタの応答は、一般的に2mSecが限界であつ
た。
さらにその使用領域となる1.5〜4.5mSecの開
弁時間における1.5〜2mSecでのインジエクタの
応答性が悪くなる(第1図参照)。したがつて従
来のインジエクタを使用した場合、アイドリング
運転のような微少燃料流量時において、燃料計量
の精度が低下するという問題点があつた。
この発明の目的は、前記従来の問題点を解決す
るため、ソレノイド・コイルのインダクタンスを
最適値に設定することにより、開弁時間が1m
Secを下まわつても高精度で応答できるインジエ
クタにおけるバルブ駆動構造を提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、この発明によるイン
ジエクタにおけるバルブ駆動構造は、ソレノイ
ド・コイルに吸引されかつその吸引方向に対して
逆方向にスプリングによつて付勢された可動鉄心
を有し、この可動鉄心に固定されたバルブの往復
動により液状燃料を間欠噴射するインジエクタに
おいて、可動鉄心および固定鉄心の材質はそれぞ
れ鉄ニツケル系高透磁率合金(パーマロイ)およ
び電磁ステンレス鋼であり、最大開弁時の可動鉄
心と固定鉄心との間の空隙G(mm)は0.04≦G≦
0.1の範囲内にあり、磁気経路の長さl(mm)は45
≦l≦60の範囲内にあり、前記スプリングの圧縮
力W(g)は300≦Wであることを条件として、可
動鉄心と同可動鉄心に対設する固定鉄心との対向
有効面積S(mm2)を10≦S≦40、ソレノイド・コ
イルのコイル巻数N(ターン)を50≦N≦250の範
囲内において、前記対向有効面積S(mm2)とコイ
ル巻数N(ターン)との関係が1×105≦S×N2
≦2×106の条件を満たすことを特徴とする構成
を有する。
(実施例) 以下実施例を示す図面に基づいて、この発明を
説明する。まず単点式燃料噴射装置全体の構成を
第2図に示す。図においてMはマニホールド、E
はエンジン、Tは燃料タンク、Bはバツテリであ
る。ガソリン等の液状燃料は、燃料タンクTから
燃料ポンプ1および燃料フイルタ2を介して燃圧
レギユレータ3に供給される。燃圧レギユレータ
3は、パイプP1により導かれたマニホールドM
内の負圧と燃料圧力との差が常に一定になるよう
に燃料圧力を調整し、ソレノイド・インジエクタ
5へ燃料を供給する。なお、余剰燃料はパイプP
2を介して燃料タンクTに還元される。
一方、ソレノイド・インジエクタ5の制御回路
7には、圧力センサ6によつて検出されるマニホ
ールドM内の負圧と、エンジン回転に同期したイ
グニツシヨン・コイル8からの点火トリガ信号と
が入力される。この両入力によつて制御回路7
は、ソレノイド・インジエクタ5への駆動パルス
幅を決定してパルスを供給する。この結果ソレノ
イド・インジエクタ5は、燃料の計量と共にマニ
ホールドM内へ燃料を噴射して、エアクリーナA
から吸入された空気によつて混合気としてエンジ
ンEへ供給する。
次にソレノイド・インジエクタ5を第3図に示
す。図中、9は強磁性体により形成されたインジ
エクタ・ケースであつて、図示左方にはリテーナ
10を介してバルブ・ハウジング11が固着され
ている。
バルブ・ハウジング11内には、リテーナ10
の端面と噴射孔12のテーパ状弁座面12aとの
間で移動量が制限された状態で、バルブ13が左
右動可能に取り付けられている。従つてバルブ1
3が噴射孔12の方向に移動して、バルブ13の
テーパー状シール面13aが噴射孔12のテーパ
ー状弁座面12aに当接した状態においては、噴
射孔12は閉じている。
一方、バルブ13がリテーナ10の方向に移動
して、バルブ13に形成したフランジ14がリテ
ーナ10端面に当接すると噴射孔12は開口す
る。この開口状態においてリテーナ10に形成し
た割溝15とバルブ13の外周に形成された隙間
16を通路として燃料が流れ、噴射孔12より噴
射される。
ソレノイド・コイル19には、キヤツプ17に
組み付けられた固定鉄心20が燃料漏れ防止用O
リング22を介して挿入されている。
この固定鉄心20の図示左方には、ソレノイ
ド・コイル9の励磁によつて、固定鉄心20に吸
引される可動鉄心21が、バルブ13の一端側に
固着されている。
固定鉄心20および可動鉄心21の材質は、そ
れぞれ電磁ステンレス鋼および鉄ニツケル系高透
磁率合金(例えば45パーマロイ)である。
バルブ13が開方向に移動して、フランジ14
がリテーナ10に当接した状態で、可動鉄心21
と固定鉄心20との間には空隙が残されている。
空隙G(mm)は0.04≦G≦0.1の範囲内に設定され
ている。
インジエクタ・ケース9、固定鉄心20、可動
鉄心21、キヤツプ17の中心線を結んだ磁気経
路の長さl(mm)は、45≦l≦60の範囲に設定さ
れている。
固定鉄心20に形成されたスプリング受承面2
3と可動鉄心21間には、バツク・スプリング2
4が可動鉄心21と共にバルブ13に反吸引方向
の付勢力を付与して、バルブ13のテーパー状弁
座13aを噴射孔12のテーパー状弁座面12a
に当接可能に取り付けられている。
バツク・スプリング24の圧縮力W(g)は、
300≦Wで設定されている。
なお、図中25はキヤツプ17を介して外部へ
引き出されたソレノイド・コイル19の外部配線
用コード、26は燃料供給用ホース(図示しな
い)が接続される固定鉄心20と一体となつたプ
ラグ、27はガソリン・ストレーナである。
上記のような条件において、可動鉄心と同可動
鉄心に対設する固定鉄心との対向有効面積S(mm2
を10≦S≦40、ソレノイド・コイルのコイル巻線
N(ターン)を50≦N≦250の範囲内において、1
×105≦S×N2≦2×106の関係を満足するコイ
ル巻線Nと対向有効面積Sの値が設定されてい
る。
なお、対向有効面積Sは、両鉄心20,21の
加工上およびインジエクタ5の構造上の大きさに
より、10≦S≦40の範囲に設定されている。ま
た、ソレノイド・コイル19は、導体の材質にか
かわりなく、Nターン巻いたときの抵抗値R(Ω)
が0.5≦R≦3.0になるように線径を選択する。
以下S×N2の前記限定範囲およびコイル巻数
Nの範囲の根拠について詳述する。固定鉄心20
の吸引力Fは、ソレノイド・コイル19に電流I
が流れた場合、電磁気学上、 F∝(N・I)2・S である。ここでNはソレノイド・コイル19の巻
数、Sは前記対向有効面積である。
また、電流Iは I=V/R・(1−EXP(−R・t/L)) で表わすことができ、時間tにより過渡的に変化
する。ここで、Rはソレノイド・コイルの抵抗
(Ω)、Vは印加電圧(V)、Lはソレノイド・コ
イルのインダクタンス(H)である。
Rはソレノイド・コイル19の内部抵抗である
のでR∝Nであり、LはL∝N2・Sの関係にあ
るのでL/R∝N・Sとなる。
またEXP(−R・t/L)を級数展開して近似
すると1−R・t/Lであり、前記電流Iの式に
代入すると I=V/R・(1−(1−R・t/L)) となる。L/R∝N・S、R∝N、およびV=一
定であることを考慮すると、 I∝(1/N)・(1−(1−t/N・S)) =t/N2・S となる。
従つて吸引力Fは、 F∝(N・I)2・S=(N・t/N2・S)2・S =t2/N2・S となる。すなわち吸引力Fの時間tによる立ち上
がり特性は、1/N2・Sの値によつて決定され
ることになる。
上記F、t、NおよびSの関係を明確にするた
めに第4図〜第6図によつて説明する。
第4図はNをパラメータとして、吸引力Fと時
間tとの関係を示したものである。このグラフか
らわかるように、ソレノイド・コイル19の巻数
Nが小なるほど、時間tに対する吸引力Fの立ち
上がりが早い。
同様に第5図は、Sをパラメータとして吸引力
Fと時間tとの関係を示したものであり、対向有
効面積Sが小なるほど、時間tに対する吸引力F
の立ち上がりは早い。
第6図は吸引力Fが300gの条件で図示してあ
る。すなわち、F=300gに到達するまでの時間
tをそれぞれ0.1mSec、0.2mSec、0.3mSecに設
定し、各場合における巻数Nと、対向有効面積S
との関係を図示したものである。第6図のグラフ
より同じ応答時間を得るため、コイル巻数Nを変
化させると対向有効面積Sも変化するが、各曲線
上においてS×N2=一定である。
インジエクタの開弁時間が約0.5〜1.0mSecの
範囲内においては、開弁時間に対する燃料流量の
線形性を十分実現させるのに必要な応答時間は実
用上t=0.05〜0.3mSecの範囲でよいことが確認
されている。このとき10≦S≦40の範囲において
S×N2の範囲は1×105≦S×N2≦2×106とな
る。また、コイル巻数Nは従来のインジエクタよ
り十分小さくし、適当な吸引力を有し、かつコイ
ルのインダクタンスを増大させないように巻数N
の上限250ターンを定めた。
なお、コイル巻数Nの下限は発熱の問題を避
け、適当な吸引力を有するのに必要な巻数50ター
ンとした。上記条件を満足する範囲を図示する
と、第6図における点線で囲まれた範囲となる。
次に本実施例の作用について説明する。燃圧レ
ギユレータ3からの一定圧力に調圧された燃料
は、プラグ26に接続された燃料供給用ホースか
らストレーナ27を介してインジエクタ5に圧送
される。一方、制御回路7からはエンジンEの作
動状態に対応したパルス幅をもつパルスが、外部
配線用コード25を介してソレノイド・コイル1
9に供給される。そしてこのパルスによつてソレ
ノイド・コイル19が励磁されると同時に、バツ
ク・スプリング24の付勢力に抗して可動鉄心2
1が固定鉄心20に吸引され、バルブ13のフラ
ンジ面14の面がリテーナ10に当接して噴射孔
12が開く。同時に燃料供給用ホースからの燃料
が、固定鉄心20の端面と可動鉄心21の端面間
に形成された間隙を通つて噴射口12から噴射さ
れる。
この発明では、前述のように対向有効面積S
(mm2)とソレノイド・コイル19のコイル巻数N
(ターン)との積S×N2の範囲を特に限定したこ
とによつて、ソレノイド・コイル19へのパルス
通電初期における可動鉄心21の吸引力不足が解
消され、結果として燃料の高精度かつ微小計量が
できるのである。すなわち、第1図に示すよう
に、インジエクタの動作性向上のために最も必要
な開弁時間1mSec以下での微少計量が可能とな
るのである。
(発明の効果) この発明は、ソレノイド・コイルに吸引され、
かつその吸引方向に対して逆方向にスプリングに
よつて付勢された可動鉄心を有し、この可動鉄心
の一端側に固定されたバルブの往復動により、液
状燃料を間欠噴射するインジエクタにおいて、以
上説明したような設定条件のもとで、可動鉄心と
この可動鉄心に対設する固定鉄心との対向有効面
積S(mm2)を10≦S≦40、ソレノイド・コイルの
コイル巻数N(ターン)を50≦N≦250の範囲内に
おいて、対向有効面積Sとコイル巻数Nとの関係
をが1×105≦S×N2≦2×106内に限定したこ
とにある。このことにより、インジエクタのバル
ブは駆動パルスに対して高速度で応答でき、燃料
の微少計量を可能にする効果がある。したがつ
て、特にアイドリング運転のように微少燃料流量
時においても十分な精度で応答できるインジエク
タを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図はこの発明の実施例の説明図で
ある。第1図は本実施例のインジエクタと従来の
インジエクタとの特性比較図、第2図は本実施例
をエンジンに使用した場合の構成図、第3図はイ
ンジエクタ本体の破断側面図、第4図〜第6図は
本実施例におけるインジエクタの特性図である。 3……燃圧レギユレータ、5……ソレノイド・
インジエクタ、7……制御回路、12……噴射
孔、19……ソレノイド・コイル、20……固定
鉄心、21……可動鉄心、K……混合気供給装
置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ソレノイド・コイルに吸引されかつその吸引
    方向に対して逆方向にスプリングによつて付勢さ
    れた可動鉄心を有し、この可動鉄心に固定された
    バルブの往復動により液状燃料を間欠噴射するイ
    ンジエクタにおいて、 可動鉄心および固定鉄心の材質はそれぞれ鉄ニ
    ツケル系高透磁率合金(パーマロイ)および電磁
    ステンレス鋼であり、 最大開弁時の可動鉄心と固定鉄心との間の空隙
    G(mm)は0.04≦G≦0.1の範囲内にあり、 磁気経路の長さl(mm)は45≦l≦60の範囲内
    にあり、 前記スプリングの圧縮力W(g)は300≦Wであ
    ることを前提条件として、 可動鉄心と同可動鉄心に対設する固定鉄心との
    対向有効面積S(mm2)を10≦S≦40、ソレノイ
    ド・コイルのコイル巻数N(ターン)を50≦N≦
    250の範囲内において、 前記対向有効面積S(mm2)とコイル巻数N(ター
    ン)との関係が1×105≦S×N2≦2×106の条
    件を満たすことを特徴とするインジエクタにおけ
    るバルブ駆動構造。
JP10281280A 1980-07-25 1980-07-25 Valve driving mechanism of injector Granted JPS5726262A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10281280A JPS5726262A (en) 1980-07-25 1980-07-25 Valve driving mechanism of injector
DE19813130115 DE3130115A1 (de) 1980-07-25 1981-07-27 Anordnung zum antrieb eines ventils in einem brennstoffinjektor fuer motoren mit innerer verbrennung

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Publication Number Publication Date
JPS5726262A JPS5726262A (en) 1982-02-12
JPH028139B2 true JPH028139B2 (ja) 1990-02-22

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ID=14337446

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DE3130115A1 (de) 1982-03-25

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