JP2000002163A - 燃料噴射装置及び電磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射弁において、その制御回路が高速の
動弁動作を達成した上で、安価で小型な回路を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 燃料噴射弁の針弁１１に固定された磁性
体からなるプランジャ１１ｂと、前記プランジャ１１ｂ
を閉弁方向に付勢するスプリング４と、前記スプリング
４の発生する閉弁方向の力に抗してプランジャ１１ｂを
開弁方向に吸引する磁性体及び電気コイル１０ａからな
る第１電磁石と、前記プランジャ１１ｂを閉弁方向に吸
引する磁性体及び電気コイル１０ｂからなる第２電磁石
とを有する。燃料噴射弁が閉弁状態の時に第２電磁石の
電気コイル１０ｂの通電を開始し、この後に第１電磁石
の電気コイル１０ａの通電を開始し、燃料噴射弁を開弁
するタイミングで第２電磁石の電気コイル１０ｂの通電
を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
などの燃料噴射装置及び電磁石装置の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジン燃料噴射弁の開弁応答性
を改善するものとして、例えば特開平６−２９９８９０
公報あるいは特開平８−３２６６２０公報に開示された
ものがある。

【０００３】これについて説明すると、前者は駆動回路
内部に設けた昇圧装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）により
通常の自動車用電源の電圧である１２Ｖ前後から高電圧
を作り出し、その高電圧を燃料噴射弁の電磁コイルの開
弁動作を開始する際、短期間印加し、開弁動作にかかる
時間を短縮し、応答性を高めている。

【０００４】一方後者は燃料噴射弁を駆動する電磁コイ
ルを複数に分割し、それぞれを電源に対して並列に接続
した上で、開弁開始時には全てのコイルに通電して、電
磁吸引力を大きくし、針弁の移動を高速化し、開弁状態
を保持する状態では前記複数個あるコイルのうち、一部
の通電を停止することで効率の低下を避けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料噴射弁にあって、前者では用いられてい
る駆動回路のうち特にＤＣ／ＤＣコンバータが回路を構
成する上で複雑になるとともに、結果的に高電圧と通常
の１２Ｖという２つの電源を切り換える必要があること
から部品数が増加し、それとともにコストが高くなると
いう問題があり、一方後者では開弁動作を高速にするた
めにコイルの巻数を極端に少なくし、コイルのコンダク
タンスを下げた上で、開弁動作に十分な起磁力を確保す
るために大きな電流をコイルに流す必要があり、この大
電流をスイッチングする回路素子が高価になるととも
に、また回路も小型化するのが難しくなるという問題点
があった。

【０００６】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、比較的低い電圧で、高速、高応答の開弁動作
を実現可能な燃料噴射装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、燃料噴射
弁の針弁に固定された磁性体からなるプランジャと、前
記プランジャを閉弁方向に付勢するスプリングと、前記
スプリングの発生する閉弁方向の力に抗してプランジャ
を開弁方向に吸引する磁性体及び電気コイルからなる第
１電磁石とを有する燃料噴射装置において、前記プラン
ジャを閉弁方向に吸引する磁性体及び電気コイルからな
る第２電磁石と、燃料噴射弁が閉弁状態の時に第２電磁
石の電気コイルの通電を開始し、この後に第１電磁石の
電気コイルの通電を開始し、燃料噴射弁を開弁するタイ
ミングで第２電磁石の電気コイルの通電を停止する制御
回路を有する。

【０００８】第２の発明は、第１の発明において、前記
第１電磁石の吸引力よりも、前記第２電磁石の吸引力の
方が大きくなるように第１及び第２電磁石の吸引力を設
定する。

【０００９】第３の発明は、第１又は２の発明におい
て、前記第１，第２電磁石の電気コイルのスイッチング
素子と並列にツェナーダイオードを介装した。

【００１０】第４の発明は、第１又は２のいずれか一つ
の発明において、前記第１，第２電磁石の電気コイルの
スイッチング素子と並列に抵抗とコンデンサの直列回路
を介装した。

【００１１】第５の発明は、第１から４のいずれか一つ
の発明において、前記第２電磁石の電気コイルに通電を
開始した後、前記第１電磁石の電気コイルへの通電開始
までの時間が、第２電磁石の電気コイルの電気的な時定
数の少なくとも４倍以上となるようにする。

【００１２】第６の発明は、第１から５のいずれか一つ
の発明において、前記第１電磁石の電気コイルに通電を
開始した後、前記第２電磁石の電気コイルへの通電停止
までの時間が、第１電磁石の電気コイルの電気的な時定
数の少なくとも４倍以上となるようにする。

【００１３】第７の発明は、第１から６のいずれか一つ
の発明において、前記プランジャを開弁方向に吸引する
第１電磁石の電気コイルへの通電開始時期が、４サイク
ルエンジンの燃焼行程以降かつ燃料噴射開始時期以前と
なるようにする。

【００１４】第８の発明は、第１から７のいずれか一つ
の発明において、第１及び第２電磁石が、その磁気回路
中の空隙部の長さよりも大きい間隙を有して設置され
る。

【００１５】第９の発明は、磁性体からなる可動部と、
前記可動部を磁力によって一方向に所定の距離だけ変位
させる第１電磁石とで構成される電磁石装置において、
前記第１電磁石と反対方向に前記可動部を移動させる第
２電磁石と、前記第１電磁石の電気コイルへの通電より
所定時間先だって第２電磁石の電気コイルへの通電を開
始し、その後に前記第１電磁石の電気コイルへの通電開
始後、所定時間経過した後に第２電磁石の電気コイルへ
の通電を停止することで可動部の変位を制御する制御回
路とを備えた。

【００１６】

【発明の作用および効果】第１の発明では、燃料噴射弁
の針弁に固定された磁性体からなるプランジャと、前記
プランジャを閉弁方向に付勢するスプリングと、前記ス
プリングの発生する閉弁方向の力に抗してプランジャを
開弁方向に吸引する磁性体及び電気コイルからなる第１
電磁石とを有する燃料噴射装置において、前記プランジ
ャを閉弁方向に吸引する磁性体及び電気コイルからなる
第２電磁石と、燃料噴射弁が閉弁状態の時に第２電磁石
の電気コイルの通電を開始し、この後に第１電磁石の電
気コイルの通電を開始し、燃料噴射弁を開弁するタイミ
ングで第２電磁石の電気コイルの通電を停止するので、
双方の電磁石に通電されているときに、第２電磁石の電
気コイルへの通電が急激に遮断されることにより、プラ
ンジャに第１電磁石の吸引力がステップ上に作用したの
と同等の効果が得られるので、プランジャが高速、高応
答の開弁動作を可能となり、結果として、昇圧回路を不
要とし、かつ比較的小さな吸引力で確保できるだけの巻
数を持った電気コイルを使用した電磁石であるにもかか
わらず、針弁の高速移動、即ち燃料噴射弁の高速開弁を
可能にすることができる。

【００１７】第２の発明では、前記第１電磁石の吸引力
よりも、前記第２電磁石の吸引力の方が大きくなるよう
に第１及び第２電磁石の吸引力を設定するので不要な開
弁を防ぐことができる。

【００１８】第３の発明は、前記第１，第２電磁石の電
気コイルのスイッチング素子と並列にツェナーダイオー
ドを介装したので閉弁側スイッチング素子への過剰な電
圧を規制し、かつ電流を急激に遮断できる。

【００１９】第４の発明は、前記第１，第２電磁石の電
気コイルのスイッチング素子と並列に抵抗とコンデンサ
の直列回路を介装したのでコイル、抵抗およびコンデン
サで構成される直列ＲＬＣ回路の共振作用により、電気
コイルの電流を急激に遮断できる。

【００２０】第５の発明では、前記第２電磁石の電気コ
イルに通電を開始した後、前記第１電磁石の電気コイル
への通電開始までの時間が、第２電磁石の電気コイルの
電気的な時定数の少なくとも４倍以上であるとしたの
で、プランジャを閉弁方向に吸引する第２電磁石の吸引
力が十分大きくなる前にプランジャを開弁方向に吸引す
る第１電磁石の吸引力が作用することを防ぐことがで
き、弁の閉作動が安定する。

【００２１】第６の発明では、前記第１電磁石の電気コ
イルに通電を開始した後、前記第２電磁石の電気コイル
への通電停止までの時間が、第１電磁石の電気コイルの
電気的な時定数の少なくとも４倍以上であるとしたの
で、プランジャを開弁方向に吸引する第１電磁石の吸引
力が十分に大きくなる前に、プランジャを閉弁方向に吸
引する第２電磁石の通電が停止されるのを防ぐことがで
きる。

【００２２】第７の発明では、前記プランジャを開弁方
向に吸引する第１電磁石の電気コイルへの通電開始時期
が、４サイクルエンジンの燃焼行程以降かつ燃料噴射開
始時期以前であるとしたので、燃焼行程の時に最大とな
るエンジンの筒内圧による開弁圧力が作用しているとき
に第１電磁石の電気コイルへの通電が遮断されているた
め、結果としてプランジャを閉弁方向に吸引する第２電
磁石の吸引力を小さくすることができ、第２電磁石の小
型化や消費電力の低減を可能としている。

【００２３】第８の発明では、第１及び第２電磁石が、
その磁気回路中の空隙部の長さよりも大きい間隙を有す
るので、不必要な磁力の発生及びそれに伴う不要な吸引
力が発生することを防止することができる。

【００２４】第９の発明では、磁性体からなる可動部
と、前記可動部を磁力によって一方向に所定の距離だけ
変位させる第１電磁石とで構成される電磁石装置におい
て、前記第１電磁石と反対方向に前記可動部を移動させ
る第２電磁石と、前記第１電磁石の電気コイルへの通電
より所定時間先だって第２電磁石の電気コイルへの通電
を開始し、その後に前記第１電磁石の電気コイルへの通
電開始後、所定時間経過した後に第２電磁石の電気コイ
ルへの通電を停止することで可動部の変位を制御する制
御回路を設けたので、双方の電磁石に通電されていると
きに、第２電磁石の電気コイルへの通電が急激に遮断さ
れることにより、プランジャに第１電磁石の吸引力がス
テップ上に作用したのと同等の効果が得られるので、プ
ランジャが高速、高応答の開弁動作を可能とし、結果と
して、昇圧回路を不要とし、かつ比較的小さな吸引力で
確保できるだけの巻数を持った電気コイルを使用した電
磁石であるにもかかわらず、可動部の高速移動を可能に
することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用の燃料噴
射弁に適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明す
る。

【００２６】図１に示す第１の実施形態において、円筒
状の中空部１ａを設けた磁性体からなる開弁用コア１の
外周に第１外周ヨーク２が固定されており、開弁用コア
１と第１外周ヨーク２との間に開弁用コア１とともに第
１電磁石を構成する電気コイル１０ａが巻回される。開
弁用コア１の中空部１ａにはスプリング４が配置され、
その一端が開弁用コア１の中空部１ａに嵌合されたスプ
リング受け３の端面に位置決めされ、スプリング４の他
端は針弁１１と一体成型されたプランジャ１１ｂに当接
し、針弁１１をスプリング４のばね力によって閉弁方向
に付勢する。

【００２７】第１外周ヨーク２の下方に同軸的に非磁性
体からなる環状の磁束遮蔽材６を介して第２外周ヨーク
５が結合され、この第２外周ヨーク５の内側には、電気
コイル１０ｂを外周に巻回した閉弁用コア７が固定さ
れ、これらにより第２電磁石を構成する。そして第１電
磁石は通電されるとプランジャ１１ｂを上方に吸引し針
弁１１を開弁方向に駆動するのに対し、第２電磁石はプ
ランジャ１１ｂを下方に吸引し閉弁方向に駆動する。

【００２８】第２外周ヨーク５の先端側にはノズル９が
固定され、この内部に前記針弁１１が摺動自由に配設さ
れる。ノズル９の先端部には噴孔９ａが設けられるとと
もに、閉弁用コア７とストッパー部材８を貫通する針弁
１１の先端に固定されたボール弁体１２がノズル９に当
接する部位にはテーパ部９ｂが設けられ、ボール弁体１
２がテーパ部９ｂに当接することで噴孔９ａが閉じられ
る。

【００２９】また針弁１１にはストッパー部材８との間
に軸方向への所定間隔の位置につば部１１ａが設けられ
ており、針弁１１が開弁方向に移動したときにつば部１
１ａが、ストッパー部材８に当接することによって針弁
１１の最大リフト量を規制する。ノズル９の内部空間９
ｃには、図示しない通路を介して、加圧燃料が供給さ
れ、針弁１１のリフトに伴って、噴孔９ａから燃料が噴
射される。

【００３０】一方電気コイル１０ａ及び１０ｂはそれぞ
れの一端を自動車用バッテリー電圧である１２Ｖ電源に
接続され、他端は電気コイル１０ａ、１０ｂへの通電を
制御するスイッチング素子１４、１５を介して接地され
ており、スイッチング素子１４、１５はＣＰＵ（コント
ローラ）１３により後述するようにオンオフ制御され
る。さらに電気コイル１０ａ、１０ｂのスイッチング素
子側端部は、スイッチング素子１４、１５と並列なスイ
ッチング素子への電圧を制限するツェナーダイオード１
６、１７を介して接地される。

【００３１】次に第１の実施形態の作用について図２を
用いて説明する。

【００３２】前記電気コイル１０ａ、１０ｂの両方に通
電されていない場合、針弁１１はスプリング４のばね力
によって閉弁方向に付勢されているため、針弁１１の先
端のボール弁体１２はノズル９のテーパ部９ｂに当接
し、噴孔９ａを閉じる。

【００３３】この時のスプリング４が針弁１１を閉弁方
向に押す付勢力をＦｓとして、実際には所定の圧力で加
圧された燃料が噴射弁内部空間９ｃに供給されているた
め、針弁１１にはスプリング４の付勢力Ｆｓの他に、加
圧された燃料による閉弁方向の付勢力Ｆｆが作用してい
る。

【００３４】ここでこの燃料噴射弁を筒内直噴式エンジ
ンに適用する場合には、エンジンの燃焼行程で筒内圧が
最大となる場合において、その圧力がボール弁体１２を
開弁方向に押す力Ｆｅ（ｍａｘ）が作用するため、これ
よりもＦｓとＦｆの和が大きくなるようにしなければな
らない。即ち、 Ｆｓ + Ｆｆ ＞ Ｆｅ（ｍａｘ） ・・・（１） となるように、付勢力としてのスプリング４のセット荷
重Ｆｓ及び加圧燃料による燃圧作用力Ｆｆを決定しなけ
ればならない。

【００３５】この状態において、図２のｔ１のタイミン
グでＣＰＵ１３がスイッチング素子１５をオンさせ、第
２電磁石の電気コイル１０ｂに通電を開始すると、電気
コイル１０ｂには電源電圧である１２Ｖが印加されるた
め、抵抗値とインダクタンスによって定まる時定数によ
って電流が流れることになる。この電流の作用により、
閉弁用コア７、プランジャ１１ｂ、外周ヨーク５を経て
閉弁用コア７へ帰還するループを描いた磁束が生じ、閉
弁用コア７の吸引面７ａとプランジャ面１１ｅの間に吸
引力が作用する。通電開始から十分な時間が経過し、電
気コイル１０ｂの電流値が定常状態になったときの閉弁
用コア７とプランジャ１１ｂ間に作用する力をＦ２とす
ると、針弁１１にはスプリング４のばね力Ｆｓと燃圧に
よる閉弁力Ｆｆ、さらに第２電磁石の作用による力Ｆ２
の和が閉弁方向に作用することになる。針弁１１にはそ
れまで作用していた閉弁方向の力Ｆｓ、Ｆｆに加え、さ
らに閉弁方向に力Ｆ２が働いたことになるので閉弁状態
のまま変化はない。

【００３６】ここでｔ２のタイミングでＣＰＵ１３がス
イッチング素子１４をオンさせると、第１電磁石の電気
コイル１０ａに１２Ｖが印加されることになるため、そ
の電流は開弁用コア１からプランジャ１１ｂ、外周ヨー
ク２を経て開弁用コア１に帰還する磁束を生じさせ、開
弁用コア１の吸引面１ａとプランジャ面１１ｄ間に吸引
力を発生させる。電気コイル１０ａの通電開始から十分
な時間の後の、開弁用コア１の吸引面１ａとプランジャ
面１１ｄ間の吸引力をＦ１とすると、針弁１１には次式
のＦｃなる閉弁方向の力が作用することになる。

【００３７】 Ｆｃ ＝ Ｆｓ + Ｆｆ + Ｆ２ - Ｆ１ ・・・（２） この場合、上式からも明らかなように第１電磁石の発生
する力Ｆ１がある値よりも大きくなるとＦｃが負とな
り、針弁１１には開弁方向の力が作用し、噴射弁が開弁
してしまうことが考えられる。また上式のＦｃが負にな
らなくても、エンジンの筒内圧が最大になる場合におい
ては、 Ｆｃ ＜ Ｆｅ（ｍａｘ） ・・・（３） となり、結果として筒内圧による開弁力Ｆｅ（ｍａｘ）
にて噴射弁が開弁してしまうことが考えられる。

【００３８】そこで噴射弁が閉弁状態にある時のプラン
ジャ位置において、第２電磁石の発生する力Ｆ２が、第
１電磁石の発生する力Ｆ１よりも大きくなるように、即
ち、 Ｆ２ ＞ Ｆ１ ・・・（４） となるように、電気コイル１０ａ、１０ｂの巻数や流す
電流値を決めることによって、両方の電気コイルに通電
した状態では常に Ｆｃ ＞ Ｆｓ + Ｆｆ ・・・（５） が成立し、不要な開弁を防ぐことができる。具体的には
噴射弁が閉弁状態にあるとき、プランジャ１１ｂの位置
は第２電磁石側にあるため、例えば両方の電磁石につい
て磁気回路に関する寸法やコイル巻き数など、双方が同
程度の特性となるように設計しておけば、上記の条件は
満たされることになる。

【００３９】また第２電磁石の電気コイル１０ｂに通電
を開始してから、第１電磁石の電気コイル１０ａに通電
を開始するまでの時間、即ち図２の（ｔ２-ｔ１）が、
第２電磁石の電気コイル１０ｂの時定数τ２の４倍以上
になるようにしている。一般に電気コイルでは、電気コ
イルのインダクタンスと抵抗値で決まる時定数の約４倍
の時間で電流が定常状態に達することが知られているた
め、上記のように通電開始のタイミングを決定しておく
ことで、第２電磁石の吸引力Ｆ２が十分大きくなる前に
第１電磁石の吸引力Ｆ１が作用してしまうことを防ぐこ
とができるのである。

【００４０】この状態において、噴射弁の開弁を行うに
あたり、ＣＰＵ１３がスイッチング素子１５をオフにす
る（図２のｔ３の状態）。通常、誘導性負荷に流れる電
流を急激に遮断しようとした場合、逆起電力により高電
圧がスイッチング素子１５に加わるが、本実施形態では
ツェナーダイオード１７により、その高電圧からスイッ
チング素子１５を保護するとともに、電流の消滅をきわ
めて急峻に行うことができる。具体的には、図３及び図
４を用いて説明する。

【００４１】コイル１０ｂに定常的に電流ｉ２が流れて
いる状態で、スイッチング素子１５をオフに転じると、
図３のＰ１の電圧は急激に上昇するが、その値はツェナ
ーダイオード１７のツェナー電圧Ｖｚにより規制され
る。ここでスイッチング素子１５の耐圧性能が、ツェナ
ーダイオード１７のツェナー電圧Ｖｚよりも高くなるよ
うにスウィッチング素子を選定しておくことにより、ス
イッチング素子１５に耐圧性能以上の電圧が加わること
を回避できる。と同時に、コイル１０ｂの端子間電圧に
着目すると、Ｐ１の電圧がそれまでの０Ｖから瞬時にＶ
ｚまで上昇することにより、（Ｖｚ−Ｖｂ）Ｖの、それ
までとは逆向きの電圧がコイル１０ｂに印加されること
になる。そのため、コイル１０ｂの電流は急激に減少
し、０Ａなったところで、Ｐ１がＶｂと等電位になり、
安定する。

【００４２】この部位の回路構成は、図５に示すような
第２の実施形態による構成でも良く、図３のツェナーダ
イオード１７の代わりに抵抗Ｒｓ、コンデンサＣｓを直
列に接続する。本構成ではスイッチング素子１５を遮断
すると、コイル１０ｂの電流ｉ２が、コイル１０ｂ、抵
抗ＲｓおよびコンデンサＣｓで構成される直列ＲＬＣ回
路の共振作用により、図６のように振動的に減衰するこ
とになり、速やかに電流を減少させることができる。

【００４３】こうして電気コイル１０ｂの電流が減少、
消滅すると、閉弁用コア７の吸引面７ａからプランジャ
１１ｂの吸着面１１ｅに作用していた閉弁用の吸引力Ｆ
２が０になるため、結果、針弁１１に作用する閉弁力Ｆ
ｃは Ｆｃ ＝ Ｆｓ + Ｆｆ - Ｆ１ ・・・（６） となる。

【００４４】 Ｆ１ ＞ Ｆｓ + Ｆｆ ・・・（７） であれば、Ｆｃは負となり、即ちこれは針弁１１のプラ
ンジャ部１１ｂが第１電磁石の作用により開弁方向に吸
引され、ボール弁体１２がノズル９のテーパ部９ｂから
離間し燃料の噴射が行われることを意味している。

【００４５】ここで第１電磁石の電気コイル１０ａへの
通電を開始してから、第２電磁石の電気コイル１０ｂへ
の通電を停止するまでの時間、即ち図２の（ｔ３−ｔ
２）を、第１電磁石の電気コイル１０ａの時定数τ１の
４倍以上になるようにする。

【００４６】このため、第１電磁石の吸引力Ｆ１が十分
に大きくなる前に、第２電磁石の通電が停止されるのを
防ぐことができる。

【００４７】そして燃料噴射を終了する場合には、ＣＰ
Ｕ１３がスイッチング素子１４の電流を遮断することに
より、第１電磁石の磁力を消磁し、（６）式におけるＦ
１を０とし、スプリング４の閉弁力Ｆｓなどの作用によ
り閉弁が行われるのである。

【００４８】このように本発明においては、第２電磁石
の電気コイル１０ｂの電流が極めて急峻に遮断されるこ
とにより、プランジャ１１ｂについて言えば、第１電磁
石の吸引力がステップ状に作用したのと同等の効果が得
られ、従来の方式が、開弁方向の力が０から徐々に大き
くなり、閉弁方向の力を上回ったときに初めて開弁動作
を開始するのに比較して極めて高速、高応答の動作が可
能になるのである。

【００４９】なお、図２中の針弁変位を示す点線はスイ
ッチング素子１５を用いず、スイッチング素子１４のみ
で駆動した場合（すなわち第１電磁石のみによる駆動）
を示す。

【００５０】ちなみに、図７は従来の方式（特開平６−
２９９８９０号公報）による燃料噴射弁の針弁の変位を
経過時間との関係で示した概略図であり、高圧電流の印
加により応答性を高めているが、本発明によれば高圧電
流を使用せずに図中（ｅ）と同等かより高速な針弁の変
位を可能にできる。

【００５１】図８は本発明を４サイクル４気筒エンジン
に適用したときの説明図である。構成、動作原理は前記
第１の実施形態と同じであるが、本実施形態によれば、
図示しないエンジンのクランク角センサの信号を、ＣＰ
Ｕ１３に入力し、エンジンの各気筒が、吸気、圧縮、燃
焼、排気の４行程中どの行程にあるかを判別し、ＣＰＵ
１３が前記第１電磁石の開弁用コイル１０ａに通電を開
始するタイミング、即ちスイッチング素子１４をオンす
るタイミングを、燃焼行程以降かつ燃料噴射開始時期以
前となるようにしている。

【００５２】このためボール弁体１２がエンジンの筒内
圧によって開弁方向に押される力Ｆｅが最大になる燃焼
行程では、第１電磁石による力Ｆ１が０となり、前述の
（２）式において、針弁１１に閉方向に作用する力Ｆｃ
が負になることがなくなる。よって（４）式の条件がな
くなり、代わりに Ｆｓ + Ｆｆ + Ｆ２ ＞ Ｆ１ ・・・（８） であればよいことになる。

【００５３】結果として、第２電磁石の吸引力Ｆ２が第
１の実施形態の場合よりも小さくて良いことになり、第
２電磁石の小型化や消費電力の低減を可能にしている。

【００５４】図９は本発明の第３の実施形態を示すもの
である。

【００５５】図９は針弁１１が閉弁状態にあるときに開
弁用コイル１０ａに通電を行った場合に、その電流によ
って発生する磁力線を模式的に表している。図９のよう
に開弁用コア１からプランジャ１１ｂ、ヨーク５が十分
に離間していない場合には、Ａ１で示す磁力線の他に図
中Ａ２のような、コア１からプランジャ１１ｂを縦貫し
てコア７に入り、ヨーク５、ヨーク２を経由してコア１
に戻るような磁力線が発生する。この磁力線Ａ２はコア
１の吸引面１ａとプランジャ１１ｂの吸引面１１ｄ間に
吸引力を発生するものの、図のようなプランジャ位置に
おいては、それよりも大きい吸引力を吸引面１１ｅと閉
弁用コアの吸引面７ａの間に発生してしまうことにな
り、トータルで開弁用コイル１０ａに通電しているにも
かかわらず、閉弁力を発生してしまい、好ましくない。

【００５６】そこで磁束遮蔽材６の厚さｄ１を、第１電
磁石が構成すべき磁気回路、即ち磁力線Ａ１の経路上の
空隙部分の合計値よりも大きな値とすることで、磁力線
Ａ２の発生を防いでいる。具体的には、コア１とプラン
ジャ１１ｂの吸引面間の距離をＸ１，プランジャ１１ｂ
の外側面１１ｃとヨーク２のクリアランスをＸｃとした
ときに、 ｄ１ ＞ Ｘ１（ｍａｘ） + Ｘｃ ・・・（９） となるように、ｄ１を決定する。さらに閉弁用コイル側
についても同様なことが考えられるので、プランジャの
吸引面１１ｅとコア７の吸引面７ａの距離をＸ２とした
ときに、 ｄ１ ＞ Ｘ２（ｍａｘ） + Ｘｃ ・・・（１０） が成立するように決定する。上記（９）、（１０）式を
同時に満たすようなｄ１を決定することにより、不要な
吸引力が発生することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す構成図。

【図２】同じくスイッチング素子、コイルおよび針弁の
タイミングチャート。

【図３】同じく電気コイルの電流制御状態の動作説明回
路図で、（ａ）は通電時、（ｂ）は遮断時を示す。

【図４】同じく電流遮断時のスイッチング素子の動作、
Ｐ１の電圧および第２電磁石の電気コイルの電圧、電流
のタイミングチャート。

【図５】第２の実施形態の電気コイルの電流制御状態の
動作説明回路図で、（ａ）は通電時、（ｂ）は遮断時を
示す。

【図６】同じく電流遮断時のスイッチング素子の動作お
よび第２電磁石の電気コイルの電圧、電流のタイミング
チャート。

【図７】従来の方式による針弁の動作概略図で（ａ）か
ら（ｃ）は従来技術によるもの、（ｄ）と（ｅ）は従来
技術に対し高電圧を用いて、針弁の変位を高速化したも
の（特開平６−２９９８９０号公報による）を示す。

【図８】本発明を４サイクル４気筒エンジンに適用した
ときの概要説明図。

【図９】第３の実施形態の針弁が閉弁状態にあるときの
磁力線の模式図。

【符号の説明】

１ 開弁用コア １ａ 開弁用コアの吸引面 ２ 第１外周ヨーク ３ スプリング受け ４ スプリング ５ 第２外周ヨーク ６ 磁束遮蔽材 ７ 閉弁用コア ７ａ 閉弁用コアの吸引面 ８ ストッパ部材 ９ ノズル ９ａ 噴孔 ９ｂ テーパ部 ９ｃ 内部空間 １０ａ 開弁用電気コイル １０ｂ 閉弁用電気コイル １１ 針弁 １１ａ 凸部 １１ｂ プランジャ １１ｃ プランジャの外側面 １１ｄ プランジャの吸引面 １１ｅ プランジャの吸引面 １２ ボール弁体 １３ ＣＰＵ １４ スイッチング素子 １５ スイッチング素子 １６ ツェナーダイオード １７ ツェナーダイオード ｄ１ 磁束遮蔽材６の厚さ Ｘ１ コア１とプランジャ１１ｂの吸引面間の距離 Ｘ２ プランジャ面１１ｅとコア７の吸引面７ａの距離 Ｘｃ プランジャ１１ｂの外側面１１ｃとヨーク２のク
リアランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 孝之 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 榊田 明宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD12 BA17 BA19 BA61 BA67 CC05U CC06U CC14 CC15 CC51 CD28 CE22 CE24 CE25 CE26 CE29 DA04 DC05 3H106 DA07 DA13 DA25 DB02 DB12 DB23 DB32 DC06 DC17 DD03 EE04 FA02 FA08 FB32 KK18

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁の針弁に固定された磁性体か
   らなるプランジャと、前記プランジャを閉弁方向に付勢
   するスプリングと、前記スプリングの発生する閉弁方向
   の力に抗してプランジャを開弁方向に吸引する磁性体及
   び電気コイルからなる第１電磁石とを有する燃料噴射装
   置において、前記プランジャを閉弁方向に吸引する磁性
   体及び電気コイルからなる第２電磁石と、燃料噴射弁が
   閉弁状態の時に第２電磁石の電気コイルの通電を開始
   し、この後に第１電磁石の電気コイルの通電を開始し、
   燃料噴射弁を開弁するタイミングで第２電磁石の電気コ
   イルの通電を停止する制御回路とを有することを特徴と
   する燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記第１電磁石の吸引力よりも、前記第
   ２電磁石の吸引力の方が大きくなるように第１及び第２
   電磁石の吸引力を設定することを特徴とする請求項１に
   記載の燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 前記第１，第２電磁石の電気コイルのス
   イッチング素子と並列にツェナーダイオードを介装した
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射装
   置。
4. 【請求項４】 前記第１，第２電磁石の電気コイルのス
   イッチング素子と並列に抵抗とコンデンサの直列回路を
   介装したことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料
   噴射装置。
5. 【請求項５】 前記第２電磁石の電気コイルに通電を開
   始した後、前記第１電磁石の電気コイルへの通電開始ま
   での時間が、第２電磁石の電気コイルの電気的な時定数
   の少なくとも４倍以上であることを特徴とする請求項１
   から４のいずれか一つに記載の燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 前記第１電磁石の電気コイルに通電を開
   始した後、前記第２電磁石の電気コイルへの通電停止ま
   での時間が、第１電磁石の電気コイルの電気的な時定数
   の少なくとも４倍以上であることを特徴とする請求項１
   から５のいずれか一つに記載の燃料噴射装置。
7. 【請求項７】 前記プランジャを開弁方向に吸引する第
   １電磁石の電気コイルへの通電開始時期が、４サイクル
   エンジンの燃焼行程以降かつ燃料噴射開始時期以前であ
   ることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記
   載の燃料噴射装置。
8. 【請求項８】 第１及び第２電磁石が、その磁気回路中
   の空隙部の長さよりも大きい間隙を有して設置されてい
   ることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記
   載の燃料噴射装置。
9. 【請求項９】 磁性体からなる可動部と、前記可動部を
   磁力によって一方向に所定の距離だけ変位させる第１電
   磁石とで構成される電磁石装置において、前記第１電磁
   石と反対方向に前記可動部を移動させる第２電磁石と、
   前記第１電磁石の電気コイルへの通電より所定時間先だ
   って第２電磁石の電気コイルへの通電を開始し、その後
   に前記第１電磁石の電気コイルへの通電開始後、所定時
   間経過した後に第２電磁石の電気コイルへの通電を停止
   することで可動部の変位を制御する制御回路とを備えた
   ことを特徴とする電磁石装置。