JPH04318274A - 燃料噴射弁 - Google Patents
燃料噴射弁Info
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- JPH04318274A JPH04318274A JP11092291A JP11092291A JPH04318274A JP H04318274 A JPH04318274 A JP H04318274A JP 11092291 A JP11092291 A JP 11092291A JP 11092291 A JP11092291 A JP 11092291A JP H04318274 A JPH04318274 A JP H04318274A
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Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射弁、特に内燃機
関に燃料を供給するために用いる燃料噴射弁に関する。
関に燃料を供給するために用いる燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用内燃機関に燃料を供給するため
の装置として、従来よりキャブレタを用いたものが広く
用いられている。このキャブレタ方式の内燃機関では、
ピストンの動きによって空気を吸い込み、その空気の動
きによって生ずる圧力に応じて、燃料をエンジンに供給
している。このキャブレタ方式では、燃料の稀薄限界が
低く、その空燃比はA/F=20〜25が限界であるた
め、ポンピングロスが発生し、燃費の改善に問題があっ
た。
の装置として、従来よりキャブレタを用いたものが広く
用いられている。このキャブレタ方式の内燃機関では、
ピストンの動きによって空気を吸い込み、その空気の動
きによって生ずる圧力に応じて、燃料をエンジンに供給
している。このキャブレタ方式では、燃料の稀薄限界が
低く、その空燃比はA/F=20〜25が限界であるた
め、ポンピングロスが発生し、燃費の改善に問題があっ
た。
【0003】このキャブレタ方式に代わるものとして、
燃料噴射弁を用いた燃料供給システムの開発実用化が行
なわれている。
燃料噴射弁を用いた燃料供給システムの開発実用化が行
なわれている。
【0004】この燃料噴射システムには、インテークマ
ニホールドに噴射する間接噴射方式と、燃焼室に直接噴
射する直接噴射方式とがある。特に、燃費向上の観点か
ら、筒内直噴成層燃焼エンジンなどの直接噴射型のエン
ジンについて従来から種々の検討が行なわれている。
ニホールドに噴射する間接噴射方式と、燃焼室に直接噴
射する直接噴射方式とがある。特に、燃費向上の観点か
ら、筒内直噴成層燃焼エンジンなどの直接噴射型のエン
ジンについて従来から種々の検討が行なわれている。
【0005】この筒内直噴成層燃焼エンジンは、燃焼室
としてのシリンダの内圧が上昇し5〜10気圧程度にな
ったとき、燃料噴射弁からプラグ近くに燃料を噴射し、
燃焼させるようになっている。このため、ポンピングロ
スが極めて小さくなり、稀薄限界が上がり、ノッキング
が起こりにくくなる。従って、圧縮比を上げることがで
きることから、その燃費を前記キャブレタ方式に比べ大
幅に向上させることができる。
としてのシリンダの内圧が上昇し5〜10気圧程度にな
ったとき、燃料噴射弁からプラグ近くに燃料を噴射し、
燃焼させるようになっている。このため、ポンピングロ
スが極めて小さくなり、稀薄限界が上がり、ノッキング
が起こりにくくなる。従って、圧縮比を上げることがで
きることから、その燃費を前記キャブレタ方式に比べ大
幅に向上させることができる。
【0006】ところで、このような直接噴射型のエンジ
ンに用いられる燃料噴射システムには、■高圧で燃料の
噴射ができること、■噴射制御が簡単にできること、■
応答性および耐久性がよいことが望まれる。
ンに用いられる燃料噴射システムには、■高圧で燃料の
噴射ができること、■噴射制御が簡単にできること、■
応答性および耐久性がよいことが望まれる。
【0007】しかし、従来の燃料噴射システムは、この
ような条件を満足することができず、特に、電子制御式
燃料噴射弁の機能不足が問題となっていた。
ような条件を満足することができず、特に、電子制御式
燃料噴射弁の機能不足が問題となっていた。
【0008】図6には、従来の電子制御式燃料噴射弁の
一例が示されている。
一例が示されている。
【0009】この燃料噴射弁は、ハウジング10内にロ
ッド挿通孔12を設け、このロッド挿通孔12内にニー
ドル14が上下方向へ移動自在に収納されている。この
ニードル14は、ニードルロッド16aの先端側にニー
ドル弁16bが形成され、その他端側にアーマチャ16
cが設けられ、通常はスプリング16の付勢力によりニ
ードル弁16bの先端が燃料噴射口18を閉塞するよう
になっている。そして、開駆動用コイル20を通電励磁
することにより、スプリング16の付勢力に抗してアー
マチャ16cがニードル弁16bと共に上方へ移動し、
燃料噴射口18を開制御する。これにより、燃料注入口
22から供給される燃料(通常は2〜3気圧の燃料)が
ロッド挿通孔12を介して噴射口18から噴射されるこ
とになる。
ッド挿通孔12を設け、このロッド挿通孔12内にニー
ドル14が上下方向へ移動自在に収納されている。この
ニードル14は、ニードルロッド16aの先端側にニー
ドル弁16bが形成され、その他端側にアーマチャ16
cが設けられ、通常はスプリング16の付勢力によりニ
ードル弁16bの先端が燃料噴射口18を閉塞するよう
になっている。そして、開駆動用コイル20を通電励磁
することにより、スプリング16の付勢力に抗してアー
マチャ16cがニードル弁16bと共に上方へ移動し、
燃料噴射口18を開制御する。これにより、燃料注入口
22から供給される燃料(通常は2〜3気圧の燃料)が
ロッド挿通孔12を介して噴射口18から噴射されるこ
とになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図7には、開駆動用コ
イル20を通電励磁した際におけるニードル14(アー
マチャ16c)の動作のタイミングチャートが示されて
いる。■ 燃料噴射を行なうために、開駆動用コイル
20に励磁電流を通電すると、この通電開始からニード
ル14が上方へ移動を開始まで、(T1+T2 )の時
間遅れが発生する。T1 は、開駆動用コイル20に励
磁電流を通電してから、磁気力が実際に発生するまでの
時間遅れである。T2 は、アーマチャ16cに作用す
る磁気力が、スプリング16の付勢力と燃料圧力の加算
値を上回り、ニードル14が実際に上方へ移動を開始す
るまでの時間遅れである。また、開駆動用コイル20の
通電励磁を停止しても、今度は磁気力の消滅遅れのため
一定時間T3だけ遅れてニードル14が下方へ移動し噴
射口18を閉塞する。
イル20を通電励磁した際におけるニードル14(アー
マチャ16c)の動作のタイミングチャートが示されて
いる。■ 燃料噴射を行なうために、開駆動用コイル
20に励磁電流を通電すると、この通電開始からニード
ル14が上方へ移動を開始まで、(T1+T2 )の時
間遅れが発生する。T1 は、開駆動用コイル20に励
磁電流を通電してから、磁気力が実際に発生するまでの
時間遅れである。T2 は、アーマチャ16cに作用す
る磁気力が、スプリング16の付勢力と燃料圧力の加算
値を上回り、ニードル14が実際に上方へ移動を開始す
るまでの時間遅れである。また、開駆動用コイル20の
通電励磁を停止しても、今度は磁気力の消滅遅れのため
一定時間T3だけ遅れてニードル14が下方へ移動し噴
射口18を閉塞する。
【0011】このように、従来の燃料噴射弁は、開駆動
用コイル20を通電励磁してから、(T1 +T2 )
だけ遅れて燃料噴射が開始され、さらにコイル20の通
電励磁を停止してから、時間T3 だけ遅れて燃料噴射
が停止されるため、電子制御式の燃料噴射に用いられる
燃料噴射弁としては、その応答性が極めて低いという問
題があった。■ さらに、この従来の燃料噴射弁は、
開駆動用コイル20を通電励磁し、またその励磁を停止
する際、一旦動き出したニードル14はその勢いのため
図7においてA,Bで示すよう衝突して跳ね返るダンピ
ング現象が発生するため、燃料噴射が安定しないという
問題があった。■ さらに、この燃料噴射弁では、燃
料圧力が高くなると、ニードル14にはスプリング16
の付勢力に加えて、同じ方向に向けこの燃料圧力が加わ
ることになる。従って、ニードル14を上方に移動させ
るためには、開駆動用コイル20に大きな電流を通電し
、スプリング16の付勢力と燃料圧力の加算値を上回る
極めて大きな電磁力を発生させなければならない。この
ため、燃料噴射弁自体の形状が大きくなり、しかも必要
とする電気エネルギーも大きくなるという問題があった
。
用コイル20を通電励磁してから、(T1 +T2 )
だけ遅れて燃料噴射が開始され、さらにコイル20の通
電励磁を停止してから、時間T3 だけ遅れて燃料噴射
が停止されるため、電子制御式の燃料噴射に用いられる
燃料噴射弁としては、その応答性が極めて低いという問
題があった。■ さらに、この従来の燃料噴射弁は、
開駆動用コイル20を通電励磁し、またその励磁を停止
する際、一旦動き出したニードル14はその勢いのため
図7においてA,Bで示すよう衝突して跳ね返るダンピ
ング現象が発生するため、燃料噴射が安定しないという
問題があった。■ さらに、この燃料噴射弁では、燃
料圧力が高くなると、ニードル14にはスプリング16
の付勢力に加えて、同じ方向に向けこの燃料圧力が加わ
ることになる。従って、ニードル14を上方に移動させ
るためには、開駆動用コイル20に大きな電流を通電し
、スプリング16の付勢力と燃料圧力の加算値を上回る
極めて大きな電磁力を発生させなければならない。この
ため、燃料噴射弁自体の形状が大きくなり、しかも必要
とする電気エネルギーも大きくなるという問題があった
。
【0012】特に、この燃料噴射弁では、噴射口18を
開放している間は、開駆動用コイル20を通電し続けな
ければならないため、この面からも消費する電気エネル
ギーが大きくなるという問題があった。
開放している間は、開駆動用コイル20を通電し続けな
ければならないため、この面からも消費する電気エネル
ギーが大きくなるという問題があった。
【0013】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、応答性が良く、しかも
小さな電磁力で燃料噴射口の開閉を行なうことができる
燃料噴射弁を提供することにある。
されたものであり、その目的は、応答性が良く、しかも
小さな電磁力で燃料噴射口の開閉を行なうことができる
燃料噴射弁を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、ニードル弁を燃料噴射口方向へ付勢する付
勢手段と、前記ニードル弁により閉塞された前記燃料噴
射口へ向け高圧燃料を供給する燃料供給路と、前記付勢
力に抗して、ニードル弁を移動させ燃料噴射口を開放す
る開駆動用コイルと、前記高圧燃料の圧力に抗して、ニ
ードル弁を移動させ燃料噴射口を閉塞する閉駆動用コイ
ルと、を含み、前記付勢手段は、その付勢力F1 が、
燃料噴射口の閉塞時、開放時において高圧燃料がその圧
力により前記ニードル弁を押し上げる力F2 ,F3
に対し、F2 <F1 <F3 となるように形成され
たことを特徴とする。
、本発明は、ニードル弁を燃料噴射口方向へ付勢する付
勢手段と、前記ニードル弁により閉塞された前記燃料噴
射口へ向け高圧燃料を供給する燃料供給路と、前記付勢
力に抗して、ニードル弁を移動させ燃料噴射口を開放す
る開駆動用コイルと、前記高圧燃料の圧力に抗して、ニ
ードル弁を移動させ燃料噴射口を閉塞する閉駆動用コイ
ルと、を含み、前記付勢手段は、その付勢力F1 が、
燃料噴射口の閉塞時、開放時において高圧燃料がその圧
力により前記ニードル弁を押し上げる力F2 ,F3
に対し、F2 <F1 <F3 となるように形成され
たことを特徴とする。
【0015】ここにおいて、本発明は、前記燃料噴射口
の閉塞時に、前記閉駆動用コイルを所定の短時間通電励
磁するとともに、前記燃料噴射口の開放時に、前記開駆
動用コイルを所定の短時間通電励磁する通電制御手段を
含むよう形成することが好ましい。
の閉塞時に、前記閉駆動用コイルを所定の短時間通電励
磁するとともに、前記燃料噴射口の開放時に、前記開駆
動用コイルを所定の短時間通電励磁する通電制御手段を
含むよう形成することが好ましい。
【0016】
【作用】本発明は以上の構成からなり、次にその作用を
説明する。
説明する。
【0017】本発明の燃料噴射弁は、付勢手段を用いて
ニードル弁を燃料噴射口方向へ付勢し、燃料噴射口を閉
塞している。
ニードル弁を燃料噴射口方向へ付勢し、燃料噴射口を閉
塞している。
【0018】本発明の第1の特徴は、従来のようにニー
ドル14が移動するロッド挿通孔12を介して燃料噴射
口へ燃料を供給するのではなく、ディーゼルエンジンに
用いられている燃料噴射弁のように、高圧の燃料を前記
ロッド挿通孔とは別の系統で燃料噴射口へ供給するよう
にしたことにある。すなわち、ニードル弁により閉塞さ
れた燃料噴射口へ向け、高圧燃料を供給する燃料供給路
を、ロッド挿通孔とは別に形成したことを特徴とする。
ドル14が移動するロッド挿通孔12を介して燃料噴射
口へ燃料を供給するのではなく、ディーゼルエンジンに
用いられている燃料噴射弁のように、高圧の燃料を前記
ロッド挿通孔とは別の系統で燃料噴射口へ供給するよう
にしたことにある。すなわち、ニードル弁により閉塞さ
れた燃料噴射口へ向け、高圧燃料を供給する燃料供給路
を、ロッド挿通孔とは別に形成したことを特徴とする。
【0019】これにより、ニードル弁には、付勢手段に
よる付勢力と、高圧燃料の圧力とが互いに相殺するよう
逆方向に働くため、ニードル弁を極めて小さな力で移動
させることができる。
よる付勢力と、高圧燃料の圧力とが互いに相殺するよう
逆方向に働くため、ニードル弁を極めて小さな力で移動
させることができる。
【0020】また、本発明の第2の特徴は、燃料噴射口
の閉塞時、開放時に、高圧燃料がニードル弁を移動させ
るよう作用する力F2 ,F3 に対し、付勢手段の付
勢力F1 を、F2 <F1 <F3 となるように形
成したことにある。これにより、燃料噴射口閉塞時には
、付勢手段の付勢力F1 のほうが高圧燃料により与え
られる力F2 より高いため、(F1 ーF2 )の自
己保持力が働き、燃料噴射口は外力を与えないかぎりそ
のまま閉塞状態に保たれることになる。
の閉塞時、開放時に、高圧燃料がニードル弁を移動させ
るよう作用する力F2 ,F3 に対し、付勢手段の付
勢力F1 を、F2 <F1 <F3 となるように形
成したことにある。これにより、燃料噴射口閉塞時には
、付勢手段の付勢力F1 のほうが高圧燃料により与え
られる力F2 より高いため、(F1 ーF2 )の自
己保持力が働き、燃料噴射口は外力を与えないかぎりそ
のまま閉塞状態に保たれることになる。
【0021】また、燃料噴射口が開放されると、高圧燃
料により与えられる力F3 が付勢手段の付勢力F1
を上回るため、(F3 ーF1 )の自己保持力が働き
、燃料噴射口は外力を与えないかぎりそのまま開放状態
に保たれることになる。
料により与えられる力F3 が付勢手段の付勢力F1
を上回るため、(F3 ーF1 )の自己保持力が働き
、燃料噴射口は外力を与えないかぎりそのまま開放状態
に保たれることになる。
【0022】また、本発明の第3の特徴は、ニードル弁
を持ち上げ燃料噴射口を開制御する開駆動用コイルと、
ニードル弁を押し下げ燃料噴射口を閉塞制御する閉駆動
用コイルとを設けたことにある。
を持ち上げ燃料噴射口を開制御する開駆動用コイルと、
ニードル弁を押し下げ燃料噴射口を閉塞制御する閉駆動
用コイルとを設けたことにある。
【0023】これにより、本発明の燃料噴射弁では、燃
料噴射時には、開駆動用コイルを通電励磁し前記自己保
持力(F1 ーF2 )を上回る力を作用させるのみで
ニードル弁を移動させることができ、これとは逆に燃料
噴射を停止する場合には、閉駆動用コイルを通電励磁し
前記自己保持力(F3 ーF1 )を上回る力を作用さ
せるのみでニードル弁を移動させることができる。この
ように、本発明では、開駆動用コイル、閉駆動用コイル
が小さな電磁力を発生するのみで、ニードル弁を移動さ
せることができるため、燃料噴射弁全体を小型にするこ
とができ、しかも使用する電気エネルギーも小さくてす
むという効果がある。
料噴射時には、開駆動用コイルを通電励磁し前記自己保
持力(F1 ーF2 )を上回る力を作用させるのみで
ニードル弁を移動させることができ、これとは逆に燃料
噴射を停止する場合には、閉駆動用コイルを通電励磁し
前記自己保持力(F3 ーF1 )を上回る力を作用さ
せるのみでニードル弁を移動させることができる。この
ように、本発明では、開駆動用コイル、閉駆動用コイル
が小さな電磁力を発生するのみで、ニードル弁を移動さ
せることができるため、燃料噴射弁全体を小型にするこ
とができ、しかも使用する電気エネルギーも小さくてす
むという効果がある。
【0024】さらに、本発明では、燃料噴射口を閉状態
、開状態に自己保持する機能を有するため、燃料噴射時
または燃料噴射停止時にのみ一時的に開駆動用コイルま
たは閉駆動用コイルを通電励磁するだけでよい。このた
め、従来の燃料噴射弁に比べ、使用する電気エネルギー
を大幅に低減することができる。
、開状態に自己保持する機能を有するため、燃料噴射時
または燃料噴射停止時にのみ一時的に開駆動用コイルま
たは閉駆動用コイルを通電励磁するだけでよい。このた
め、従来の燃料噴射弁に比べ、使用する電気エネルギー
を大幅に低減することができる。
【0025】また、本発明では、燃料噴射を開始するた
め、開駆動用コイルを通電励磁すると燃料噴射口付近の
ハウジング内部において、燃料圧力の加わる面積が増大
する。すなわち、ニードル弁が燃料噴射口から遠ざかる
方向に移動するにつれ、ハウジング内部における燃料圧
力の加わる面積がその分増大し、ニードル弁に作用する
力も増大していく。このため、ニードルがストッパにあ
たって跳ね返ろうとしても、高圧燃料の圧力によってこ
の跳ね返りが抑えられるため、燃料噴射開始時における
ニードル弁の跳ね返りを防止できる。
め、開駆動用コイルを通電励磁すると燃料噴射口付近の
ハウジング内部において、燃料圧力の加わる面積が増大
する。すなわち、ニードル弁が燃料噴射口から遠ざかる
方向に移動するにつれ、ハウジング内部における燃料圧
力の加わる面積がその分増大し、ニードル弁に作用する
力も増大していく。このため、ニードルがストッパにあ
たって跳ね返ろうとしても、高圧燃料の圧力によってこ
の跳ね返りが抑えられるため、燃料噴射開始時における
ニードル弁の跳ね返りを防止できる。
【0026】これとは逆に、燃料噴射を停止するため、
閉駆動用コイルを通電励磁すると、ニードル弁は燃料噴
射口に近付いていきこれを閉塞する。この際、ニードル
弁は燃料噴射口にあたって跳ね返ろうとしても、この跳
ね返りが起こる時間内に閉駆動用コイルの電磁力を引き
続き加えることによって、ニードル弁の跳ね返りを効果
的に防止することができる。
閉駆動用コイルを通電励磁すると、ニードル弁は燃料噴
射口に近付いていきこれを閉塞する。この際、ニードル
弁は燃料噴射口にあたって跳ね返ろうとしても、この跳
ね返りが起こる時間内に閉駆動用コイルの電磁力を引き
続き加えることによって、ニードル弁の跳ね返りを効果
的に防止することができる。
【0027】このように、本発明では、燃料噴射の開始
時および停止時におけるニードル弁の跳ね返り現象(ダ
ンピング現象)を効果的に防止することができるため、
燃料噴射を安定して行なうことができる。
時および停止時におけるニードル弁の跳ね返り現象(ダ
ンピング現象)を効果的に防止することができるため、
燃料噴射を安定して行なうことができる。
【0028】さらに、本発明では、開駆動用コイルと閉
駆動用コイルを用いてニードル弁を移動させ、燃料噴射
口の開閉制御を行なっている。従って、各コイルへの電
流を通電してから、磁束が発生するまでの遅れを予め予
測制御し、各コイルをそれぞれ独立に通電制御すること
ができる。このため、磁束の発生の遅れを補償し、燃料
噴射を応答性よく高速に制御することができる。
駆動用コイルを用いてニードル弁を移動させ、燃料噴射
口の開閉制御を行なっている。従って、各コイルへの電
流を通電してから、磁束が発生するまでの遅れを予め予
測制御し、各コイルをそれぞれ独立に通電制御すること
ができる。このため、磁束の発生の遅れを補償し、燃料
噴射を応答性よく高速に制御することができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型で応答性が良く、しかも安定した噴射が可能な燃料
噴射弁を提供できるという効果がある。
小型で応答性が良く、しかも安定した噴射が可能な燃料
噴射弁を提供できるという効果がある。
【0030】
【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。
細に説明する。
【0031】第1実施例
図1には、本発明が適用された燃料噴射弁の好適な一例
が示されている。実施例の燃料噴射弁は、ハウジング3
0にロッド挿通孔32が形成され、このロッド挿通孔3
2の下方にニードル40が上下方向へ移動自在に収納さ
れている。
が示されている。実施例の燃料噴射弁は、ハウジング3
0にロッド挿通孔32が形成され、このロッド挿通孔3
2の下方にニードル40が上下方向へ移動自在に収納さ
れている。
【0032】前記ニードル40は、ニードルロッド44
と、このニードルロッド44の先端側に設けられ燃料噴
射口34を閉塞するニードル弁42と、前記ニードルロ
ッド44の他端側に設けられた電磁吸引板46とを有す
る。そして、このニードル40は、その上方からノズル
スプリング38を用いて付勢され、この付勢力によりニ
ードル弁42が噴射口34を閉塞するようになっている
。
と、このニードルロッド44の先端側に設けられ燃料噴
射口34を閉塞するニードル弁42と、前記ニードルロ
ッド44の他端側に設けられた電磁吸引板46とを有す
る。そして、このニードル40は、その上方からノズル
スプリング38を用いて付勢され、この付勢力によりニ
ードル弁42が噴射口34を閉塞するようになっている
。
【0033】本実施例の特徴の一つは、ハウジング30
に、前記ロッド挿通孔32とは別に燃料供給路36を設
け、この燃料供給路36を介して燃料噴射口34近傍に
燃料供給をするようにしたことにある。
に、前記ロッド挿通孔32とは別に燃料供給路36を設
け、この燃料供給路36を介して燃料噴射口34近傍に
燃料供給をするようにしたことにある。
【0034】これにより、燃料供給路36を介して高圧
燃料を供給した際、この高圧燃料の圧力によりニードル
40に対してはこれを上方に押し上げるような力が作用
する。従って、ノズルスプリング38によりニードル4
0を押し下げるように作用する付勢力と、高圧燃料の圧
力によりニードル40を押し上げるように作用する力が
互いに相殺し、その差以上の力を、ニードル40に作用
させることにより、ニードル40を小さな力で上方、下
方向に移動させることができる。
燃料を供給した際、この高圧燃料の圧力によりニードル
40に対してはこれを上方に押し上げるような力が作用
する。従って、ノズルスプリング38によりニードル4
0を押し下げるように作用する付勢力と、高圧燃料の圧
力によりニードル40を押し上げるように作用する力が
互いに相殺し、その差以上の力を、ニードル40に作用
させることにより、ニードル40を小さな力で上方、下
方向に移動させることができる。
【0035】本発明者は、高圧燃料がニードル40を上
方に押し上げるように作用する力が、ニードル40が燃
料噴射口34を閉塞している状態と、燃料噴射口34が
開いている状態とでは異なることに着目し、ニードル4
0が燃料噴射口34を開状態もしくは閉状態に自己保持
するように形成したことをその特徴の一つとする。
方に押し上げるように作用する力が、ニードル40が燃
料噴射口34を閉塞している状態と、燃料噴射口34が
開いている状態とでは異なることに着目し、ニードル4
0が燃料噴射口34を開状態もしくは閉状態に自己保持
するように形成したことをその特徴の一つとする。
【0036】図3には、開弁前、開弁中、閉弁時にニー
ドル40に作用する力が順に示されている。
ドル40に作用する力が順に示されている。
【0037】例えば、燃料供給路36から圧力10MP
a(100kg/cm2 =1kg/mm2 )の高圧
燃料を供給した場合を想定する。このとき、ロッド挿通
孔32の先端側の内径を4mm,ニードル弁42の先端
のシート径を2.5mmとすると、図3に示すように燃
料噴射口32の閉塞時にニードル40に上向きに作用す
る力はF2 =7.6kgとなり、燃料噴射口34の開
放時にニードル40に上向きに作用する力はF3 =1
2.6kgとなる。このように、燃料噴射口34の開弁
前に作用する力F3 は、開弁中に作用する力F2 に
比べ、F2 <F3 の関係を有する。
a(100kg/cm2 =1kg/mm2 )の高圧
燃料を供給した場合を想定する。このとき、ロッド挿通
孔32の先端側の内径を4mm,ニードル弁42の先端
のシート径を2.5mmとすると、図3に示すように燃
料噴射口32の閉塞時にニードル40に上向きに作用す
る力はF2 =7.6kgとなり、燃料噴射口34の開
放時にニードル40に上向きに作用する力はF3 =1
2.6kgとなる。このように、燃料噴射口34の開弁
前に作用する力F3 は、開弁中に作用する力F2 に
比べ、F2 <F3 の関係を有する。
【0038】本発明者は、このような点に着目し、ノズ
ルスプリング38の付勢力F1 を、前記F2 、F3
に対し、F2 <F1 <F3 の関係を持つように
形成した。実施例では、ノズルスプリング38の付勢力
はF1 =10kgに設定されている。
ルスプリング38の付勢力F1 を、前記F2 、F3
に対し、F2 <F1 <F3 の関係を持つように
形成した。実施例では、ノズルスプリング38の付勢力
はF1 =10kgに設定されている。
【0039】これにより、燃料噴射口34の閉塞時には
、 (F1 −F2 )=(10−7.6)=2.4kgの
押し付力が自己保持力としてニードル弁42に作用する
ことになる。
、 (F1 −F2 )=(10−7.6)=2.4kgの
押し付力が自己保持力としてニードル弁42に作用する
ことになる。
【0040】これとは逆に、燃料噴射口34の開放時に
は、 (F3 −F1 )=(12.6−10)=2.6kg
の押上力が自己保持力としてニードル弁42に作用する
ことになる。
は、 (F3 −F1 )=(12.6−10)=2.6kg
の押上力が自己保持力としてニードル弁42に作用する
ことになる。
【0041】このように、本実施例では、ノズルスプリ
ング38の付勢力とF1 と、高圧燃料がニードル40
に作用する力F2 、F3との関係を前述したように設
定することにより、燃料噴射口34が開状態,閉状態に
自己保持されることになるため、この間コイルに励磁電
流を通電する必要がなく、消費電力を大幅に低減するこ
とが可能となる。
ング38の付勢力とF1 と、高圧燃料がニードル40
に作用する力F2 、F3との関係を前述したように設
定することにより、燃料噴射口34が開状態,閉状態に
自己保持されることになるため、この間コイルに励磁電
流を通電する必要がなく、消費電力を大幅に低減するこ
とが可能となる。
【0042】また、実施例の燃料噴射弁には電磁吸引板
46を挾んでその上側および下側に電磁石54,56が
設けられている。上方に位置する電磁石54は、鉄芯5
8aと、この鉄芯に巻回された開駆動用コイル50とを
含む。下方に位置する電磁石56は、鉄芯58bと、こ
れに巻回された閉駆動用コイル52とを含む。前記鉄芯
58a,58bは、珪素鋼板などの薄板を積層して構成
し、磁束の立上がりを急俊にするように、すなわち磁束
の発生の遅れを少なくするよう配慮されている。そして
、開駆動用コイル50を通電励磁することにより、電磁
吸引板46を上方に持ち上げ燃料噴射口34を開制御し
、閉駆動用コイル52を通電励磁することにより、電磁
吸引板46を下方向に押し下げ燃料噴射口34を閉塞制
御するようになっている。なお、前記両駆動用コイル5
0,52は、電磁吸引板46を0.2mmの移動ストロ
ークで上下に移動可能に形成されている。
46を挾んでその上側および下側に電磁石54,56が
設けられている。上方に位置する電磁石54は、鉄芯5
8aと、この鉄芯に巻回された開駆動用コイル50とを
含む。下方に位置する電磁石56は、鉄芯58bと、こ
れに巻回された閉駆動用コイル52とを含む。前記鉄芯
58a,58bは、珪素鋼板などの薄板を積層して構成
し、磁束の立上がりを急俊にするように、すなわち磁束
の発生の遅れを少なくするよう配慮されている。そして
、開駆動用コイル50を通電励磁することにより、電磁
吸引板46を上方に持ち上げ燃料噴射口34を開制御し
、閉駆動用コイル52を通電励磁することにより、電磁
吸引板46を下方向に押し下げ燃料噴射口34を閉塞制
御するようになっている。なお、前記両駆動用コイル5
0,52は、電磁吸引板46を0.2mmの移動ストロ
ークで上下に移動可能に形成されている。
【0043】次に、この燃料噴射弁を制御する通電制御
回路100について説明する。
回路100について説明する。
【0044】この通電制御回路100は、電源端子+V
と、一対のスイッチング用トランジスタ60,62と、
このトランジスタ60,62を駆動するための一対のフ
リップフロップ64,66と、一対の充放電用のコンデ
ンサ68,70とを含む。
と、一対のスイッチング用トランジスタ60,62と、
このトランジスタ60,62を駆動するための一対のフ
リップフロップ64,66と、一対の充放電用のコンデ
ンサ68,70とを含む。
【0045】そして、前記各コイル50,52は、その
一端側が電源端子+Vに接続され、その他端側がスイッ
チング用のトランジスタ60,62を介しアースと接続
されている。また、前記各コイル50,52には、並列
に充放電用のコンデンサ68,70が接続され、電磁石
を構成するコイル50,52に印加する電流をコンデン
サ充放電式とし、電磁石の動作を急俊にするように形成
されている。
一端側が電源端子+Vに接続され、その他端側がスイッ
チング用のトランジスタ60,62を介しアースと接続
されている。また、前記各コイル50,52には、並列
に充放電用のコンデンサ68,70が接続され、電磁石
を構成するコイル50,52に印加する電流をコンデン
サ充放電式とし、電磁石の動作を急俊にするように形成
されている。
【0046】また、前記フリップフロップ64は、入力
端子Aから制御パルスが入力されると、その立上がりに
同期して一定時間トランジスタ60をオンし、他方のフ
リップフロップ66は、前記制御パルスの立下がりに同
期して一定時間トランジスタ62をオンするよう構成さ
れている。
端子Aから制御パルスが入力されると、その立上がりに
同期して一定時間トランジスタ60をオンし、他方のフ
リップフロップ66は、前記制御パルスの立下がりに同
期して一定時間トランジスタ62をオンするよう構成さ
れている。
【0047】本実施例は以上の構成からなり、次にその
作用を説明する。
作用を説明する。
【0048】図2には、本実施例の燃料噴射弁の動作を
示すタイミングチャートが示されている。
示すタイミングチャートが示されている。
【0049】実施例の燃料噴射弁では、燃料供給路36
を介し10MPaの高圧燃料が燃料噴射口34の近傍に
供給されている。
を介し10MPaの高圧燃料が燃料噴射口34の近傍に
供給されている。
【0050】そして、実施例の装置では、ニードル弁4
2が燃料噴射口34を閉塞している状態では、高圧燃料
によりニードル40は上方へF2 =7.6Kgの力で
押し上げられている。しかし、ノズルスプリング38の
付勢力は、F1 =10Kgに設定されているため、ニ
ードル弁42には (F1 −F2 )=(10−7
.6)=2.4kgの押し付力が自己保持力として作用
し、外力を加えない限り燃料噴射口34は閉塞状態に制
御される。
2が燃料噴射口34を閉塞している状態では、高圧燃料
によりニードル40は上方へF2 =7.6Kgの力で
押し上げられている。しかし、ノズルスプリング38の
付勢力は、F1 =10Kgに設定されているため、ニ
ードル弁42には (F1 −F2 )=(10−7
.6)=2.4kgの押し付力が自己保持力として作用
し、外力を加えない限り燃料噴射口34は閉塞状態に制
御される。
【0051】この状態で、入力端子Aから図2に示すよ
うな制御パルスが入力されると、一方のフリップフロッ
プ64はその立上がりに同期してパルス信号を出力しト
ランジスタ60を一定時間通電状態に制御する。これに
より、開駆動用コイル50には通電電流I1が流れ、電
磁吸引板46を上方に引上げるように電磁力が作用する
。この時の電磁力は、前記自己保持力を上回る5Kgに
設定されているため、ニードル40は上方に引上げられ
、燃料噴射口34は開状態に制御されることになる。
うな制御パルスが入力されると、一方のフリップフロッ
プ64はその立上がりに同期してパルス信号を出力しト
ランジスタ60を一定時間通電状態に制御する。これに
より、開駆動用コイル50には通電電流I1が流れ、電
磁吸引板46を上方に引上げるように電磁力が作用する
。この時の電磁力は、前記自己保持力を上回る5Kgに
設定されているため、ニードル40は上方に引上げられ
、燃料噴射口34は開状態に制御されることになる。
【0052】この一連の開動作中に、ニードル40がス
トッパにぶつかると、ダンピングとよばれる跳返り現象
が発生するが、本実施例では、この跳返り現象は高圧燃
料の圧力により十分に抑制されることになる。すなわち
、ニードル40は上方に移動するに従い、前述したよう
にニードル40に作用する力がF2 からF3 に増大
していく。このため、ニードル40がストッパに当って
跳返ろうとしても、その跳返りは効果的に防止される。
トッパにぶつかると、ダンピングとよばれる跳返り現象
が発生するが、本実施例では、この跳返り現象は高圧燃
料の圧力により十分に抑制されることになる。すなわち
、ニードル40は上方に移動するに従い、前述したよう
にニードル40に作用する力がF2 からF3 に増大
していく。このため、ニードル40がストッパに当って
跳返ろうとしても、その跳返りは効果的に防止される。
【0053】そして一旦ニードル40が上方に引上げら
れると、開駆動用コイル50はオフされる。このとき、
高圧燃料がニードル40を上方に持上げるように作用す
る力は、F3 =12.6Kgとなり、スプリング38
の付勢力F1 =10Kgを上回る。従って、ニードル
40には、(F3 −F1 )=(12.6−10)=
2.6kgの押上力が自己保持力として作用し、外力を
加えない限り燃料噴射口34は開放状態に制御される。
れると、開駆動用コイル50はオフされる。このとき、
高圧燃料がニードル40を上方に持上げるように作用す
る力は、F3 =12.6Kgとなり、スプリング38
の付勢力F1 =10Kgを上回る。従って、ニードル
40には、(F3 −F1 )=(12.6−10)=
2.6kgの押上力が自己保持力として作用し、外力を
加えない限り燃料噴射口34は開放状態に制御される。
【0054】この状態で、入力端子Aから入力される制
御パルスが、図2に示すよう立ち下がると、フリップフ
ロップ66はその立下がりに同期してパルス信号を出力
しトランジスタ62を一定時間通電状態に制御する。こ
れにより、閉駆動用コイル52には通電電流I2が流れ
、電磁吸引板46を下方に押し付けるように電磁力が作
用する。この時の電磁力は、前記自己保持力を上回る5
Kgに設定されているため、ニードル40は下方に押し
付けられ、燃料噴射口34は閉状態に制御されることに
なる。
御パルスが、図2に示すよう立ち下がると、フリップフ
ロップ66はその立下がりに同期してパルス信号を出力
しトランジスタ62を一定時間通電状態に制御する。こ
れにより、閉駆動用コイル52には通電電流I2が流れ
、電磁吸引板46を下方に押し付けるように電磁力が作
用する。この時の電磁力は、前記自己保持力を上回る5
Kgに設定されているため、ニードル40は下方に押し
付けられ、燃料噴射口34は閉状態に制御されることに
なる。
【0055】このとき、ニードル弁42が燃料噴射口3
4にあたって跳ね返ろうとしても、この跳ね返りが起こ
る時間内に、閉駆動用コイル52からニードル弁42に
電磁力を引き続き加えることによって、ニードル弁42
の跳ね返りを効果的に防止することができる。その後、
開駆動用コイル52は、オフされる。
4にあたって跳ね返ろうとしても、この跳ね返りが起こ
る時間内に、閉駆動用コイル52からニードル弁42に
電磁力を引き続き加えることによって、ニードル弁42
の跳ね返りを効果的に防止することができる。その後、
開駆動用コイル52は、オフされる。
【0056】このように本実施例の燃料噴射弁によれば
、燃料噴射の開始時、停止時のみ開駆動用コイル50,
閉駆動用コイル52を通電励磁し、それ以外は無駄な励
磁電流を通電する必要がないため、従来の燃料噴射弁に
比べ消費電力を大幅に低減し、しかも小さな励磁電流で
燃料噴射口34の開閉を行うことが可能となる。
、燃料噴射の開始時、停止時のみ開駆動用コイル50,
閉駆動用コイル52を通電励磁し、それ以外は無駄な励
磁電流を通電する必要がないため、従来の燃料噴射弁に
比べ消費電力を大幅に低減し、しかも小さな励磁電流で
燃料噴射口34の開閉を行うことが可能となる。
【0057】さらに、前置したように、ニードル40の
移動時における跳返りが十分に抑制されるため、従来に
比べ燃料の噴射を安定して行うことが可能となる。
移動時における跳返りが十分に抑制されるため、従来に
比べ燃料の噴射を安定して行うことが可能となる。
【0058】また、本実施例の燃料噴射弁では、開駆動
用コイル50および閉駆動用コイル52をそれぞれ独立
に設け、これら各コイル50,52を用いて燃料噴射口
34の開閉制御を行っている。このとき、コイル50,
52に流れる電流I1 ,I2 と、それによって発生
する磁束Ф1 ,Ф 2との間には、時間遅れが発生す
る。これは物理現象でありやむを得ない遅れであるが、
本実施例では、燃料噴射口34の開制御と閉制御に別々
のコイル50,52を用いているため、磁束Ф1 ,Ф
2の発生の遅れを予め考慮した上で制御信号を出すこ
とができる。 従って、磁束Ф1 ,Ф 2の発生の遅れを予測補償す
ることができ、応答性の良い燃料噴射を行うことができ
る。 例えば、エンジンのシリンダー内の圧力が高圧になり、
しかも点火される前の短時間(1〜2msec)の間に
、燃料の噴射、停止を行なうよう燃料噴射弁を制御でき
る。
用コイル50および閉駆動用コイル52をそれぞれ独立
に設け、これら各コイル50,52を用いて燃料噴射口
34の開閉制御を行っている。このとき、コイル50,
52に流れる電流I1 ,I2 と、それによって発生
する磁束Ф1 ,Ф 2との間には、時間遅れが発生す
る。これは物理現象でありやむを得ない遅れであるが、
本実施例では、燃料噴射口34の開制御と閉制御に別々
のコイル50,52を用いているため、磁束Ф1 ,Ф
2の発生の遅れを予め考慮した上で制御信号を出すこ
とができる。 従って、磁束Ф1 ,Ф 2の発生の遅れを予測補償す
ることができ、応答性の良い燃料噴射を行うことができ
る。 例えば、エンジンのシリンダー内の圧力が高圧になり、
しかも点火される前の短時間(1〜2msec)の間に
、燃料の噴射、停止を行なうよう燃料噴射弁を制御でき
る。
【0059】従って、本実施例の燃料噴射弁は、電子制
御式燃料噴射弁としても、また高速応答が要求されるデ
ィーゼル用の噴射弁としても極めて好適なものとなり、
特に従来の燃料噴射弁では、燃料圧力が低い為に対応で
きなかった筒内直噴燃焼エンジン用の燃料噴射弁として
も使用することができる。
御式燃料噴射弁としても、また高速応答が要求されるデ
ィーゼル用の噴射弁としても極めて好適なものとなり、
特に従来の燃料噴射弁では、燃料圧力が低い為に対応で
きなかった筒内直噴燃焼エンジン用の燃料噴射弁として
も使用することができる。
【0060】即ち、本実施例の燃料噴射弁は、圧力10
〜20MPaの高圧燃料の噴射を高速で、しかも高い応
答性を持って行うことができるため、燃費特性に優れた
筒内噴射エンジンを実現することができる。
〜20MPaの高圧燃料の噴射を高速で、しかも高い応
答性を持って行うことができるため、燃費特性に優れた
筒内噴射エンジンを実現することができる。
【0061】第2実施例
図4には本発明に係る燃料噴射弁の好適な第2実施例が
示され、図5にはそのタイミングチャートが示されてい
る。
示され、図5にはそのタイミングチャートが示されてい
る。
【0062】本実施例の特徴は、燃料噴射口34の開制
御、閉制御時における開駆動用コイル50,閉駆動用コ
イル52の通電を複数回に分けて行い、ニードル40の
跳返り、即ちダンピングをより効果的に防止することに
ある。
御、閉制御時における開駆動用コイル50,閉駆動用コ
イル52の通電を複数回に分けて行い、ニードル40の
跳返り、即ちダンピングをより効果的に防止することに
ある。
【0063】実施例の通電制御回路100は、MPU8
0と、このMPU80からの制御信号に基づきトランジ
スタ60,62を駆動するドライバ82,84とを含む
。
0と、このMPU80からの制御信号に基づきトランジ
スタ60,62を駆動するドライバ82,84とを含む
。
【0064】そして、MPU80は、燃料噴射口34を
開制御する場合には、制御パルスA1を2回に別けて出
力して、トランジスタ60を断続的にオン制御する。こ
れにより、開駆動用コイル50は最初の通電励磁により
ニードル40をストッパの手前まで引寄せ、次の通電励
磁でニードル40をストッパに当接するまで引寄せると
いう二段階の引寄せ動作を行うため、前記第1実施例に
比べニードル40の跳返りをより効果的に防止すること
ができる。
開制御する場合には、制御パルスA1を2回に別けて出
力して、トランジスタ60を断続的にオン制御する。こ
れにより、開駆動用コイル50は最初の通電励磁により
ニードル40をストッパの手前まで引寄せ、次の通電励
磁でニードル40をストッパに当接するまで引寄せると
いう二段階の引寄せ動作を行うため、前記第1実施例に
比べニードル40の跳返りをより効果的に防止すること
ができる。
【0065】同様に、燃料噴射口34を閉制御する場合
には、MPU80から2個の制御パルスA2が2回に分
けて出力され、トランジスタ62を断続的にオン制御す
る。これにより、閉駆動用コイル52は、最初の通電励
磁によりニードル40を燃料噴射口34の手前まで引き
寄せ、2回目の通電励磁により燃料噴射口34を閉塞制
御する。これにより、燃料噴射口34の閉塞時における
ニードル40のダンピングをより効果的に防止すること
ができる。
には、MPU80から2個の制御パルスA2が2回に分
けて出力され、トランジスタ62を断続的にオン制御す
る。これにより、閉駆動用コイル52は、最初の通電励
磁によりニードル40を燃料噴射口34の手前まで引き
寄せ、2回目の通電励磁により燃料噴射口34を閉塞制
御する。これにより、燃料噴射口34の閉塞時における
ニードル40のダンピングをより効果的に防止すること
ができる。
【0066】なお本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が可能
である。
ではなく本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が可能
である。
【0067】例えば前記実施例では、ニードル40を付
勢する手段としてスプリング38を用いる場合を例にと
り説明したが、本発明はこれに限らずこれ以外の付勢手
段、例えば高圧燃料の一部を付勢手段として機能するよ
うに形成してもよい。
勢する手段としてスプリング38を用いる場合を例にと
り説明したが、本発明はこれに限らずこれ以外の付勢手
段、例えば高圧燃料の一部を付勢手段として機能するよ
うに形成してもよい。
【図1】本発明に係る燃料噴射弁の好適な第1実施例の
説明図である。
説明図である。
【図2】図1に示す燃料噴射弁の動作を示すタイミング
チャート図である。
チャート図である。
【図3】図1に示す燃料噴射弁の動作説明図である。
【図4】本発明に係る燃料噴射弁の好適な第2実施例の
説明図である。
説明図である。
【図5】図4に示す燃料噴射弁の動作を示すタイミング
チャート図である。
チャート図である。
【図6】従来の燃料噴射弁の説明図である。
【図7】図6に示す燃料噴射弁の動作を示すタイミング
チャート図である。
チャート図である。
34 燃料噴射口
36 燃料供給路
40 ニードル
42 ニードル弁
50 開駆動用コイル
52 閉駆動用コイル
100 通電制御回路
TC00620
1
TC00620
1
Claims (1)
- 【請求項1】 ニードル弁を燃料噴射口方向へ付勢す
る付勢手段と、前記ニードル弁により閉塞された前記燃
料噴射口へ向け高圧燃料を供給する燃料供給路と、前記
付勢力に抗して、ニードル弁を移動させ燃料噴射口を開
放する開駆動用コイルと、前記高圧燃料の圧力に抗して
、ニードル弁を移動させ燃料噴射口を閉塞する閉駆動用
コイルと、を含み、前記付勢手段は、その付勢力F1
が、燃料噴射口の閉塞時、開放時において高圧燃料がそ
の圧力により前記ニードル弁を押し上げる力F2 ,F
3 に対し、F2 <F1 <F3 となるように形成
されたことを特徴とする燃料噴射弁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11092291A JPH04318274A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11092291A JPH04318274A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 燃料噴射弁 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04318274A true JPH04318274A (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=14548030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11092291A Withdrawn JPH04318274A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 燃料噴射弁 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04318274A (ja) |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP11092291A patent/JPH04318274A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |