JPH04285380A - 電磁弁 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁の開閉を高速で行う
ようにした応答性の良い電磁弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電磁弁の電流制御回路は高価
であり制御ドライバは大型化することから、電磁コイル
への通電により作り出す電磁吸引力により弁の開閉を行
うようにした電磁弁の駆動回路が知られている（特公昭
６３−４０６８号公報）。このような従来の電磁弁は、
開弁動作時と開弁保持期間に電磁コイルに供給される電
流を制御するものである。電磁弁の構造は、通電時にコ
イルが励磁されてこの励磁コイルにより形成された電磁
石によって可動部がリターンスプリングに抗して移動す
ることにより弁部材を開動作または閉動作するものが一
般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、電磁
弁の開閉動作の高速化が求められており、例えば、車両
用内燃機関のように運転状態が時間とともに著しく変化
する場合には、この種の内燃機関の燃料供給装置に適用
される電磁弁においては、特に高速応答性が求められる
。電磁弁の高速応答性を向上するためには、コイル巻線
の線径を大にしコイル抵抗値を少なくして電流供給量を
増大することが一つの手段として考えられる。しかし、
過大電流を供給するとコイル巻線が焼損しやすく電磁弁
の耐久性が劣化するので、コイル巻線の抵抗値を小さく
するためにコイル巻線の線径を大にするには一定の限度
がある。本発明は、このような問題点を解決するために
なされたもので、コイル巻線の焼損を防止し耐久性が良
く高速応答性に優れた電磁弁を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による電磁弁は、往復動可能な弁部材と、前記
弁部材を軸方向に案内する案内孔と前記弁部材の当接可
能な弁座部とを有する弁本体と、前記弁部材を開方向ま
たは閉方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段に抗し
て電磁吸引力により前記弁部材を駆動するコイル巻線で
あって電磁吸引力の方向が互いに同一方向の第１コイル
巻線および第２コイル巻線とを備え、弁初期作動時、第
１コイル巻線および第２コイル巻線に通電し、弁初期作
動終了後の弁保持期間中、第１コイル巻線への通電を停
止することを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明の電磁弁によれば、常開弁であれば、閉
弁動作初期時、第１コイル巻線と第２コイル巻線に一時
的な大電流を供給することにより弁部材の物理的閉弁動
作を速める。次いで、弁部材が閉弁位置に保持された期
間中、第１コイル巻線への電流の供給を停止するが、こ
のとき第２コイル巻線への電流の供給を継続するので、
弁部材の閉弁状態が保持される。その後、閉弁終了時つ
まり開弁動作時、第２コイル巻線への電流の供給を停止
する。これにより、閉弁動作初期時の大電流を必要とす
るときは第１コイル巻線および第２コイル巻線に電流を
流して閉弁動作を速め、その後の閉弁保持期間中は弁保
持力が弁動作力より小さな駆動力で良いから低電流で足
りるため第２コイル巻線のみへの電流供給により閉弁状
態を保持する。そのため、電流供給量の節約が図られる
とともにコイル巻線の焼損も防止されコイル寿命を長く
できる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１は、内燃機関に供給する燃料通路に設けら
れる電磁弁の実施例を示している。この電磁弁は電流供
給時に開弁位置から閉弁位置に移動するタイプのもので
ある。電磁弁１の円筒状ハウジング２の内部には、コイ
ル巻線５を保持するボビン４が保持部材３に固定されて
いる。この保持部材３を固定する円盤状のカバー６は、
Ｏリング７を介してハウジング２の端部にカシメ固定さ
れている。カバー６の頂部に固定されるコネクタ８は、
コイル巻線５からのリード線を保持するための端子２１
、２２、２３を有している。

【０００７】ハウジング２に固定される弁本体１１には
、その中央部に開口される案内孔の内周壁によって案内
されるニードル１２を軸方向に摺動可能に案内している
。ニードル１２の摺動部１２ａの一端は小径部１２ｂに
接続し、この小径部１２ｂの端部に大径の弁部１２ｃが
形成されている。弁部１２ｃは、弁本体１１に形成され
る弁座部１１ｂに当接可能である。図１に示すニードル
１２は、弁座部１１ｂに当接した状態を示している。 弁座部１１ｂに連通する燃料通路１１ａは弁本体１１に
開口されている。弁本体１１の端面１１ｃには燃料通路
１１ａを有する円盤状のストッパ１４が設けられ、その
ストッパ端面に燃料通路１３ａを有する環状のカスケッ
ト１３が取付けられている。ニードル１２の反対側の端
部１２ｄには、圧縮コイルスプリング１６の一端１６ａ
が当接し、他端１６ｂは、カバー６の中央部から突出さ
れる固定鉄芯からなる突起６ａに当接している。なお、
コネクタ８からは後述するコイル５に接続される３本の
端子２１、２２、２３が取り出されている。

【０００８】次に、コイル巻線５の構造について説明す
ると、図３に示すようにコイル巻線５は第１コイル巻線
５ａと第２コイル巻線５ｂとからなり、第１コイル巻線
５ａの線径は、第２コイル巻線５ｂの線径よりも大径に
なっており、それぞれ同一方向に巻かれている。第１コ
イル巻線５ａおよび第２コイル巻線５ｂの端子は、各互
いのコイル巻線の一方の端子が端子２６で接続される。 そして■、■、■の３本の端子が取り出される。この電
磁弁１の電気回路の模式図を示すと図２に示すとおりで
ある。電源２４の正極、負極にリード線によりそれぞれ
接続される端子２５、２６は、その間で第１コイル巻線
５ａと第２コイル巻線５ｂが並列接続される。２７、２
８は、それぞれ第１コイル巻線５ａ、第２コイル巻線５
ｂをオンオフするトランジスタスイッチである。

【０００９】次に、電磁弁１の動作について図１にもと
づいて説明する。まず、第１コイル巻線５ａおよび第２
コイル巻線５ｂに通電されると、各コイル巻線５ａ、５
ｂの励磁により保持部材３、ハウジング２内に磁気回路
が形成され、保持部材３先端の磁気ギャップに生じる吸
引作用によりニードル１２が圧縮コイルスプリング１６
に抗して図１で上方にリフトする。すると、ニードル１
２の弁部１２ｃが弁座部１１ｂに当接し、閉弁する。そ
の後、第１コイル巻線５ａの通電を停止しても第２コイ
ル巻線５ｂの通電が保持される間は、ニードル１２は閉
弁状態を保持する。次いで第２コイル巻線５ｂへの通電
が停止されると、圧縮コイルスプリング１６の付勢力に
よりニードル１２が図１で下方に押し下げられ弁座部１
１ｂからニードル１２の弁部１２ｃが離間される。これ
により開弁される。開弁時、燃料は燃料通路１３ａ、１
４ｂ、小径部１２ｂの周囲を通って燃料通路１１ａから
外部に流出される。

【００１０】電磁弁１の開閉動作時におけるコイル巻線
５への通電状態を図４にもとづいてさらに詳述する。閉
弁初期作動時、図２に示す電気回路を流れる電流ｉ、ｉ
１　、ｉ２　は、図２に示すような特性をとる。閉弁初
期作動開始時（ｔ＝０）、第１コイル巻線５ａおよび第
２コイル巻線５ｂに電流ｉ１　、ｉ２　がそれぞれ供給
されて電流レベルが立ち上がる。電流ｉの立ち上がりは
、２種のコイル巻線５ａ、５ｂへの電流の供給により相
対的に大電流となる。したがって圧縮コイルスプリング
１６に抗してニードル１２が図１で上方にリフトする初
期動作は速い。すなわち開弁状態から閉弁状態に素早く
移行する。その後、閉弁初期作動時間ｔ１　の間に開弁
位置から閉弁位置への移行動作を終了する。時間ｔ１　
の経過後、第１コイル巻線５ａの電流ｉ１　の供給が停
止される。第２コイル巻線５ｂへの電流ｉ２　の供給は
そのまま継続される。時間ｔ１　の経過後、時間ｔ２　
の経過前の間は、閉弁状態が保持される。この閉弁保持
期間中（ｔ１　とｔ２　の中間）、コイル巻線５へ供給
される電流は第２コイル巻線５ｂへの電流のみであるか
ら、閉弁状態が保持されるとともに電流の供給量の節減
が図られる。その後、時間ｔ２　経過後、第２コイル巻
線５ｂへの電流ｉ２　の供給も停止される。すると閉弁
状態から開弁状態に迅速に切替えられる。

【００１１】以上の如く電流制御がなされるから、閉弁
初期作動開始時（ｔ＝０）から初期作動終了時（ｔ＝ｔ
１　）の間、コイルへの電流供給量は相対的に多いがそ
の電流供給時間が短いためコイル巻線５の焼損は防止さ
れる。また初期の大電流ｉの供給により開弁位置から閉
弁位置への移行が迅速になされる。すなわち応答性が良
好となる。また時間ｔ１　の経過後、時間ｔ２　までの
間は、電流供給量が電流ｉ２のみであるがニードル１２
のリフト後、エアギャップが少なくなっていることによ
り保持電流は少量で足りるため、小供給電流量で閉弁状
態が保持される。次いで時間ｔ２　の経過後、閉弁状態
から開弁位置に戻る。このとき電流ｉ２　から電流ｉ＝
０への電流供給量変化が小さいので、閉弁時から開弁時
への弁移動速度が速く応答性が良く、高速移動される。

【００１２】前記実施例では、第１コイル巻線５ａおよ
び第２コイル巻線５ｂの２種のコイル巻線を用い、第１
コイル巻線５ａの線径を第２コイル巻線５ｂの線径より
も大径としたが、同等径のコイル巻線を用いても良いこ
とはもちろんであり、またコイル巻線を３種以上設け、
弁作動時に段階的に電流制御するようにしても良い。ま
た、電磁弁の種類は前記実施例では常開弁を用いたが常
閉弁に適用しても良く、さらに内開弁型、外開弁型のい
ずれのタイプの電磁弁にも使用できる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁弁に
よれば、電磁吸引力を作成するためのコイル巻線を２種
以上のコイル巻線を用い、弁移動開始時のように大駆動
力を必要とするときは２種以上のコイル巻線に大電流を
供給し、弁保持状態のときはコイル巻線に流す電流供給
量を低減する構成にしたため、弁開閉の高速化、応答性
の向上を図ることができるとともに、コイル巻線の焼損
を防止して電磁弁の耐久性を高めることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施例による電磁弁のコネク
タ部を示す平面図である。（Ｂ）はその電磁弁を示す断
面矢視図である。

【図２】本発明の実施例による電気回路を示す模式図で
ある。

【図３】本発明の実施例によるコイル巻線の接続状態を
示す模式図である。

【図４】本発明の実施例による電磁弁の各コイル巻線に
供給する電流供給量を示す特性図である。

【符号の説明】 １　　　　電磁弁 ５　　　　コイル巻線 ５ａ　　第１コイル巻線 ５ｂ　　第２コイル巻線 １１　　　　弁本体 １１ｂ　　弁座部 １１ｄ　　案内孔 １２　　　　ニードル（弁部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復動可能な弁部材と、前記弁部材を軸方
   向に案内する案内孔と前記弁部材の当接可能な弁座部と
   を有する弁本体と、前記弁部材を開方向または閉方向に
   付勢する付勢手段と、前記付勢手段に抗して電磁吸引力
   により前記弁部材を駆動するコイル巻線であって電磁吸
   引力の方向が互いに同一方向の第１コイル巻線および第
   ２コイル巻線とを備え、弁初期作動時、第１コイル巻線
   および第２コイル巻線に通電し、弁初期作動終了後の弁
   保持期間中、第１コイル巻線への通電を停止することを
   特徴とする電磁弁。