(57)【要約】【課題】弁応答性、特に閉弁応答性が良好な燃料噴射弁を提供することを課題とする。【解決手段】燃料噴射弁（１）は、先端に噴孔（３）を有する弁ボディ（２）を備えている。弁ボディ２の内部にはアーマチャ（５）と一体となったニードル弁（４）が収容されている。また、アーマチャ（５）を開弁側へ吸引するコイル部（６）、ニードル弁（４）を弁ボディ（２）の先端側へ付勢するスプリング（７）が装着されている。さらに、弁ボディ（２）の内部にはコイル部（６）と隣接するサブコイル部（８）を備えている。サブコイル部（８）はニードル弁（４）の開弁状態から閉弁状態への移動の際に、コイル部（６）の残留磁力を低減、消滅させる磁界を発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に噴孔を有する弁ボディと、
当該弁ボディ内に収容され、前記噴孔を開閉するニードル弁と、
当該ニードル弁の基端側に位置し、当該ニードル弁と一体となったアーマチャと、
通電することにより当該アーマチャを開弁側へ吸引するコイル部と、
前記ニードル弁を弁ボディ先端側へ付勢するスプリングと、
前記コイル部に通電することにより生じた磁界を消磁する消磁手段と、
を、備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記消磁手段は、前記コイル部に隣接して設置されたサブコイル部であることを特徴とした燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２記載の燃料噴射弁において、
前記サブコイル部は、その捲線方向を前記コイル部の捲線方向と異なる方向とし、前記コイル部の通電電流と同一方向の電流が供給されることを特徴とした燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項２記載の燃料噴射弁において、
前記サブコイル部は、その捲線方向を前記コイル部の捲線方向と同一方向とし、前記コイル部の通電電流と異なる方向の電流が供給されることを特徴とした燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項２記載の燃料噴射弁において、
前記サブコイル部は、交番電流が供給されることを特徴とした燃料噴射弁。
【請求項６】
先端部に噴孔を有する弁ボディと、
当該弁ボディ内に収容され、前記噴孔を開閉するニードル弁と、
当該ニードル弁の基端側に位置し、当該ニードル弁と一体となったアーマチャと、
通電することにより当該アーマチャを開弁側へ吸引するコイル部と、を備え、
当該コイル部は、前記ニードル弁を開弁状態から閉弁状態に移行させる際に、前記開弁状態を創出した通電電流と異なる方向の電流が供給されることを特徴とした燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を内燃機関に対して噴射供給する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料を内燃機関に対して噴射供給する燃料噴射弁として、図７に概略構成を示すような燃料噴射弁５０が用いられている。燃料噴射弁５０は、弁ボディ５１の内部に形成した燃料通路５２と、この燃料通路５２と連通し、弁ボディ５１の先端に穿設した噴孔５３を備えている。さらに、燃料通路５２内で往復動することにより噴孔５３の開閉を行うニードル弁５４、このニードル弁５４と一体となったアーマチャ５５、通電されることによって磁界を発生し、その磁界によってアーマチャ５５と一体となったニードル弁５４を開弁側へ引き上げるコイル部５６、ニードル弁５４を閉弁側、すなわち先端側へ付勢するスプリング５７を備えている。
【０００３】
このような燃料噴射弁５０の駆動信号、ニードル弁に作用する力の関係、弁挙動について図８を参照しつつ説明する。なお、ニードル弁に作用する力については、図中、プラス（＋）側が開弁方向、マイナス（−）が閉弁方向の力を表している。
まず、駆動信号がＯＦＦの状態ではコイル部５６に通電されていないことから、コイル部による開弁方向への吸引力は作用していない。従って、この時点では、スプリング５７によるスプリング力、燃料通路５２内に充填された燃料の圧力と弁ボディ５１外の圧力との圧力差に基づく差圧力がニードル弁５４に作用してニードル弁を閉弁状態としている。
このような閉弁状態から駆動信号がＯＮとなると、コイル部５６による吸引力がアーマチャ５５に作用してニードル弁５４を開弁方向に引き上げる。ただし、この吸引力も駆動信号ＯＮの入力に伴って即座に垂直に上昇するのものではない。このように、吸引力によって僅かにニードル弁５４が開弁し、噴孔５３が開放されると燃料通路５２内と弁ボディ５１外の圧力差が減少するため、マイナス側すなわち閉弁側に働く差圧力が減少する。これによりニードル弁５４は開弁方向へ移動するが、スプリング５７は縮むことになるので、スプリング力は、この分だけ僅かにマイナス側に作用する力が大きくなる。
燃料噴射弁を構成する各要素には以上のような力が作用することになるが、
これらの力を整理すると、
吸引力＞スプリング力＋差圧力
の関係が成立していれば、ニードル弁５４は、開弁することになる。
【０００４】
しかし、ニードル弁５４が実際に開弁動作を開始するまでにはタイムラグが存在する。すなわち、理想的な弁挙動は図中、点線で示したように駆動信号と完全に同調して開弁を開始するものであるが、実際の弁挙動は、実線で示すようにＯＮの駆動信号からニードル弁５４が動き出すまでにはタイムラグが存在し、動き始めてからも所望の開度に達するまでに多少の時間が必要となる。このような弁挙動の遅れは、駆動信号をＯＮからＯＦＦとしたときにも観察される。
【０００５】
このように従来の燃料噴射弁はその構成上、駆動信号に対する弁挙動の遅れが生じるが、内燃機関における適切な燃焼を実現するためには、燃料噴射量の緻密なコントロールが不可欠となることから、ニードル弁の応答性の改善が求められる。このようなニードル弁の応答遅れを改善する提案が特許文献１にされている。
【０００６】
特許文献１には、燃料噴口部を弁部材と、この弁部材と一体に構成された可動コアと、この可動コアの一端側に設けられ、通電することにより第１の固定コアを磁化し可動コアを開弁方向に吸引する第１のコイル部と、可動コアの他端側に設けられ、通電することにより第２の固定コアを磁化し可動コアを閉弁方向に吸引する第２のコイル部とを備えた燃料噴射装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１６５０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の燃料噴射装置は、電磁弁の開閉応答性を向上できるのものであるが、可動コアの両側にそれぞれコイル部を設けており、可動コアの下流側（噴射口部側）にもコイル部を配置していることから、可動コアと一体となった弁部材が長くなってしまう。可動コアと一体となった弁部材は弁の開閉時に運動するものであるが、弁の応答性を向上させるとの観点からすると運動する物体の重量はできるだけ軽量であることが望ましい。この点を鑑みれば、特許文献１に記載の燃料噴射装置は改良の余地を有している。
【０００９】
そこで、本発明は、特許文献１記載の燃料噴射装置とは異なる構成により応答性の高い燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するための本発明の燃料噴射弁は、先端部に噴孔を有する弁ボディと、当該弁ボディ内に収容され、前記噴孔を開閉するニードル弁と、当該ニードル弁の基端側に位置し、当該ニードル弁と一体となったアーマチャと、通電することにより当該アーマチャを開弁側へ吸引するコイル部と、前記ニードル弁を弁ボディ先端側へ付勢するスプリングと、前記コイル部に通電することにより生じた磁界を消磁する消磁手段と、を、備えたことを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
本発明は、燃料噴射弁を開弁状態から閉弁状態へと移行する際に、アーマチャと一体となったニードル弁を基端側に吸引すべく通電されたコイル部に生じた磁界を迅速に消磁させ、スプリング力により付勢されるニードル弁の応答性を向上させようとするものである。このため、消磁手段は、コイル部に通電することにより生じた磁界を速やかに消磁することができる構成となっていればよい。このような消磁手段はコイル部の渦電流に起因する残留磁力を低減させるべく、コイル部に生じている磁束とは異なる方向の磁束を付加する構成のものが考えられる。
【００１２】
そこで、このような燃料噴射弁における前記消磁手段は、前記コイル部に隣接して設置されたサブコイル部とすることができる（請求項２）。このサブコイル部は、その捲線方向を前記コイル部の捲線方向と異なる方向とし、前記コイル部の通電電流と同一方向の電流が供給される構成としてもよいし（請求項３）、その捲線方向を前記コイル部の捲線方向と同一方向とし、前記コイル部の通電電流と異なる方向の電流が供給される構成としてもよい（請求項４）。また、サブコイル部は、脱磁効果の高い交番電流が供給される構成とすることもできる（請求項５）。
【００１３】
なお、コイル部とサブコイル部との位置関係は、サブコイル部への通電によってコイル部の残留磁力を低減、消滅させることができる位置関係となっていればよいが、例えば、アーマチャに近い側にコイル部を設け、このコイル部と直列させるように弁ボディ内に収容されるサブコイル部は、コイル部よりも基端側に配置された構成とすることができる。また、コイル部とサブコイル部とを径方向に内外二重に配置した構成とすることもできる。この場合、コイル部とサブコイル部のどちらが内側であってもよい。
【００１４】
また、サブコイル部は閉弁時にコイル部と異なる向きの磁束を付加することによって閉弁応答性を向上させるものであるが、開弁時にコイル部と同一方向の磁界を生じるように電流を供給することにより磁束を増強し、開弁応答性の向上を図ることもできる。
【００１５】
次に、本発明の他の燃料噴射弁は、先端部に噴孔を有する弁ボディと、当該弁ボディ内に収容され、前記噴孔を開閉するニードル弁と、当該ニードル弁の基端側に位置し、当該ニードル弁と一体となったアーマチャと、通電することにより当該アーマチャを開弁側へ吸引するコイル部と、を備え、当該コイル部は、前記ニードル弁を開弁状態から閉弁状態に移行させる際に、前記開弁状態を創出した通電電流と異なる方向の電流が供給されることを特徴としている（請求項６）。すなわち、コイル部への通電によりニードル弁を開弁させた状態から、コイル部への通電を停止し、ニードル弁を閉弁させる際に、コイル部のそれまでの通電電流とは異なる方向の電流を短時間流す構成である。このような構成としても開弁を目的とした通電によりコイル部に生じた磁界を速やかに消磁することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コイル部に生じた磁界を速やかに消磁する生じ手段を備え、コイル部の残留磁力を即座に低減、消滅させることができるので特に閉弁応答性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
まず、本発明の燃料噴射弁１の概略構成につき、図１を参照しつつ説明する。燃料噴射弁１は、先端に噴孔３を有する筒状の弁ボディ２を備えている。この弁ボディ２の内部にはニードル弁４を備えている。このニードル弁４の基端側にはニードル弁４と一体となったアーマチャ５が設けられている。また、図示しない制御装置により通電のタイミングが管理されており、通電されることによりアーマチャ５を開弁側へ吸引するコイル部６が配置されている。さらに、ニードル弁４を弁ボディ２の先端側へ付勢するスプリング７が装着されている。
【００１９】
また、弁ボディ２の内部には、図１に示したようにコイル部６の基端側に並列して設置されたサブコイル部８が設けられている。このサブコイル部８の捲線方向は、コイル部６の捲線方向と同一方向である。また、通電方向はコイル部６の通電電流と異なる方向となっている。
【００２０】
以上のように構成される燃料噴射弁１の動作につき、図１、図２を参照しつつ説明する。図２は、コイル部６の駆動信号、サブコイル部８の駆動信号、アーマチャ５に作用する吸引力の変化を示したチャートである。
【００２１】
まず、図２中、符号ａを付して示したタイミングでコイル部６の駆動信号がＯＮ、すなわち通電される。このようにコイル部６の駆動信号がＯＮとなると、コイル部６の周囲に磁界が生じ、アーマチャ５に対する吸引力が発生する。これによりアーマチャ５と一体となったニードル弁４が開弁側に移動し、燃料噴射弁１は図１に示したような開弁状態となる。
【００２２】
このような燃料噴射弁１の開弁状態から図２中、符号ｂを付して示したタイミングでコイル部６の駆動信号をＯＦＦとすると、アーマチャ５と一体となったニードル弁４は、スプリング７のスプリング力によって閉弁側、すなわち先端側へ移動を開始することとなる。ここで、本実施例では、コイル部６の駆動信号ＯＦＦのタイミングとほぼ同じタイミングでサブコイル部８へ、コイル部６へ供給されていた電流とは向きの異なる電流が供給される。
【００２３】
これにより、コイル部６の駆動信号がＯＦＦとされてもなおしばらくの間消滅することのない残留磁力を迅速に低減、消滅させることができる。具体的には、コイル部６の駆動信号をＯＦＦとするのみの場合、残留磁力が存在することにより吸引力が完全に消滅するのは、図２中、符号ｄを付して示した時点となるところ、サブコイル部８に通電したときには符号ｃを付して示した時点とすることができる。このように、吸引力を早期に消滅させることは、閉弁応答性の向上につながる。
【００２４】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００２５】
例えば、サブコイル部８の捲線方向をコイル部６の捲線方向と異なる方向とし、コイル部６の通電電流と同一方向の電流が供給される構成としてもよいし、また、図３に示したように、コイル部６の駆動信号をＯＦＦとするタイミングとほぼ同一のタイミングでサブコイル部８に交番電流を供給する構成としてもよい。さらに、図４に示したように、コイル部６の駆動信号ＯＮのタイミングとほぼ同時にサブコイル部８にコイル部６が発生する磁界と同一方向の磁界を生じる電流を供給するようにしてアーマチャ５の吸引力を増強し、開弁応答性を向上させる構成とすることもできる。
【００２６】
また、図６に示したような駆動信号が与えられるコイル部６を備えた、図５に示したような燃料噴射弁２０とすることもできる。この燃料噴射弁２０は、図１に示した燃料噴射弁１とは異なり、サブコイル部８を備えていない。従って、燃料噴射弁２０の構成自体は、図７に示した従来の燃料噴射弁５０と基本的な構成を共通なものとしている。しかし、この燃料噴射弁２０のコイル部６は、図６中、符号ｂを付して示したタイミングで駆動信号がＯＦＦとされると同時に、瞬間的にそれまでの通電電流とは異なる方向の電流が流される。このような駆動信号を与えることにより早期の残留磁力の消滅、ひいては吸引力の消滅を図り、閉弁応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例の燃料噴射弁の概略構成を示した説明図であり、アーマチャが吸引されニードル弁が基端側に移動した開弁状態を示す図である。
【図２】図１に示した燃料噴射弁におけるコイル部の駆動信号、サブコイル部の駆動信号、アーマチャに作用する吸引力の変化を示したチャートである。
【図３】他の実施例の燃料噴射弁におけるコイル部の駆動信号、サブコイル部の駆動信号、アーマチャに作用する吸引力の変化を示したチャートである。
【図４】さらに他の燃料噴射弁におけるコイル部の駆動信号、サブコイル部の駆動信号、アーマチャに作用する吸引力の変化を示したチャートである。
【図５】他の実施例の燃料噴射弁の概略構成を示した説明図であり、アーマチャが吸引されニードル弁が基端側に移動した開弁状態を示す図である。
【図６】図５に示した燃料噴射弁におけるコイル部の駆動信号、アーマチャに作用する吸引力の変化を示したチャートである。
【図７】従来の一般的な燃料噴射弁の概略構成を示した説明図である。
【図８】従来の燃料噴射弁におけるコイル部の駆動信号、ニードル弁に作用する力の関係、弁挙動を示したチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１、２０  燃料噴射弁
２  弁ボディ
３  噴孔
４  ニードル弁
５  アーマチャ
６  コイル部
７  スプリング
８  サブコイル部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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