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JP3925799B2 - Fluid injection valve - Google Patents

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Publication number
JP3925799B2
JP3925799B2 JP2003071684A JP2003071684A JP3925799B2 JP 3925799 B2 JP3925799 B2 JP 3925799B2 JP 2003071684 A JP2003071684 A JP 2003071684A JP 2003071684 A JP2003071684 A JP 2003071684A JP 3925799 B2 JP3925799 B2 JP 3925799B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
coil
coil portions
fluid injection
energization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003071684A
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Japanese (ja)
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JP2004278426A (en
Inventor
英人 武田
豊治 西脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のコイル部で流体噴射を駆動する流体噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
流体噴射弁の噴射量を増やすためには、弁部材と弁座とで形成する弁部のシート径か、弁部材のリフト量を大きくすることが考えられる。シート径を大きくすると流体圧力を受けるシート部の受圧面積が大きくなるので弁部材を付勢するスプリングの荷重が大きくなる。したがって、スプリング荷重に抗して弁部材を吸引する磁気吸引力を大きくする必要がある。また弁部材のリフト量を大きくすると弁部材を吸引するギャップが大きくなるので、磁気吸引力を大きくする必要がある。
【0003】
しかし、磁気吸引力を大きくすると流体噴射弁の電磁駆動部のインダクタンスが大きくなり、コイルに流れる電流の立ち上がりおよびたち下がりが遅くなる。その結果、動的な磁気吸引力の発生および消滅が遅くなるので、流体噴射弁の開閉応答性が低下するという問題がある。
【0004】
そこで、流体噴射弁の開閉応答性を高めるために、複数のコイルを使用することが考えられている(例えば、特許文献1、特許文献2、非特許文献1)。なお、非特許文献1のSAEは’The Society of Automotive Engineers’の略称である。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−326620号公報
【特許文献2】
特開昭60−56137号公報
【非特許文献1】
SAE820203
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1の流体噴射弁では、開弁時には複数のコイルに通電して大きな磁気吸引力で開弁させ、開弁応答性を向上しようとしている。開弁後は開弁状態を保持するため複数のコイルの一部だけに通電している。開弁保持状態で発生している磁気吸引力は開弁開始時よりも小さいので、閉弁時の応答性が向上する。
【0007】
しかし、特許文献1の流体噴射弁では、複数のコイルが共通のコアの周囲に巻回されているので、複数のコイルを使用するときのインダンクタンスは一部のコイルを使用する場合よりも大きくなる。したがって、複数のコイルに通電する開弁時の応答性は低下する。
【0008】
特許文献2または非特許文献1では、それぞれ異なるコアにコイルを巻回する構成が開示されている。一つの共通のコアに複数のコイルを巻回する構成に比べ、コアおよびコイルで構成される1個のコイル部のインダクタンスは小さくなり、複数のコイルに同時に通電しても各コイル部のインダクタンスは変化しないので、開弁時および閉弁時の応答性が向上する。
【0009】
しかしながら、特許文献2および非特許文献1に示されているように異なるコアにコイルを巻回して形成した複数のコイル部を流体噴射弁に使用する場合、流体とコイル部との間をシールする構造が必要である。特許文献2の流体噴射弁では、コイル部と流体との間をシールするためにOリング等のシール部材を使用している。コイル部と流体とのシール箇所が多いとシール部材の部品点数が増え、シール部材の組み付けが煩雑である。非特許文献1には流体とシール部との間をシールする構造が示されていない。非特許文献1において特許文献2と同様にOリング等のシール部材でシールするのであれば、特許文献2と同様の問題が生じる。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、流体噴射の開閉応答性を高め、シールの容易な流体噴射弁を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明によると、異なる巻回コアにコイルが巻回されているコイル部が筒部材の外周に周方向に配置されているので、同じ体格の流体噴射弁であれば、一個のコアに一個のコイルを巻回して電磁駆動部を構成している場合に比べ、1個のコイル部当たりの磁気回路の磁路面積は小さくなり磁気抵抗が大きくなる。したがって、各コイル部のインダクタンスは低下する。同時に通電制御するコイル部の数に関わらず各コイル部のインダクタンスは変化しないので、各コイル部のインダクタンスが低下することで、流体噴射弁の開閉応答性が向上する。
また、筒部材の内周側を流体が流れ、筒部材の外周側に周方向にコイル部が配置されているので、液体と複数のコイル部との間をシールする箇所が少なく、シールが容易である。
【0011】
請求項2記載の発明によると、巻回コアは、その一端からコイルを巻回している巻回部にかけて直線状に形成されているので、治具にコイルを巻回して治具からコイルを抜いた後、治具を抜いた箇所に巻回コアを挿入するようにした場合には、巻回コアを容易に挿入できる。
このように、巻回コアに直接コイルを巻回するのではなく治具に巻回してから巻回コアを挿入できるので、コイルの巻回が容易である。また、治具に巻回するときに断線、巻き崩れ等の不良が発生すると、コイルだけを廃棄できる。したがって、製造部材の廃棄量を低減できる。
【0012】
請求項3記載の発明によると、筒部材は、固定コアおよび可動コアを収容し、弁座側から第1磁性部、磁気抵抗部、第2磁性部をこの順番で有している。筒部材は、シール部材および磁気回路の一部を兼ねているので、部品点数が低減する。
請求項4記載の発明によると、弁ハウジングの反弁座側の内周壁と筒部材の外周壁とは全周溶接されているので、弁ハウジングの反弁座側の内周壁と筒部材の外周壁とをシールするシール部材が不要である。したがって、部品点数が低減する。
【0013】
コイル部への通電を同時に断続しても、各コイル部のインダクタンスは変化しないので、請求項5記載の発明のように同時に複数のコイル部への通電制御を行うことにより、開閉応答性の向上を維持しつつ、磁気吸引力を確保できる。さらに、各コイル部の通電制御が共通であるから、通電制御が容易である。
【0014】
請求項6記載の発明によると、開弁時に全てのコイル部に通電することにより、開弁応答性の向上を維持しつつ、磁気吸引力を確保することができる。また、開弁後、複数のコイル部の一部への通電を継続し残りのコイル部への通電を遮断して開弁状態を保持するので、閉弁開始時に働いている磁気吸引力は小さくなっている。したがって、全てのコイル部に通電されているよりも、閉弁応答性は向上する。
【0015】
請求項7記載の発明によると、開弁に必要な磁気吸引力を下回るように開弁前に複数のコイル部の一部に通電し、次に全てのコイル部に通電して開弁させる。予め通電されていた磁気コイル部により開弁時にすでに磁気吸引力が発生しているので、開弁時に全てのコイル部に通電すると、開弁応答性がさらに向上する。また、開弁後、複数のコイル部の一部への通電を継続し残りのコイル部への通電を遮断して開弁状態を保持するので、閉弁開始時に働いている磁気吸引力は小さくなっている。したがって、全てのコイル部に通電されているよりも、閉弁応答性は向上する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による流体噴射弁としての燃料噴射弁を図1に示す。なお、本実施形態では、燃料噴射弁10をガソリンエンジン用の直噴用燃料噴射弁に適用している。
弁ボディ12は弁ハウジング16の燃料噴射側端部内壁に溶接により固定されている。弁ボディ12は燃料流れ方向の噴孔14側の内周壁に弁座13を有している。弁ボディ12および弁ハウジング16は、特許請求の範囲に記載した弁ハウジングを構成している。
【0017】
図1に示すように、弁部材20は弁座13に着座する当接部21を噴孔14側端部に有している。当接部21が弁座13に着座すると噴孔14からの燃料噴射が遮断され、当接部21が弁座13から離座すると噴孔14から燃料が噴射される。弁座13と弁部材20とは燃料噴射を開閉する弁部を構成している。
【0018】
筒部材30は弁ハウジング16の反弁座側内周壁に挿入されている。筒部材30は全周溶接200により弁ハウジング16に固定されており、全周溶接200により、弁ハウジング16と筒部材と30との間はシールされている。筒部材30は、噴孔14側から第1磁性部32、磁気抵抗部としての非磁性部34および第2磁性部36により構成されている。非磁性部34は第1磁性部32と第2磁性部36との磁気的短絡を防止する。
【0019】
可動コア40は磁性材料で円筒状に形成されており、弁部材20の反噴孔側の端部24と溶接により固定されている。可動コア40は弁部材20とともに往復移動する。可動コア40の筒壁を貫通する流出孔42は、可動コア40の筒内外を連通する燃料通路を形成している。
【0020】
固定コア44は磁性材料で円筒状に形成されている。固定コア44は筒部材30内に挿入されており、筒部材30と全周溶接202により固定されている。筒部材30と固定コア44との間は全周溶接202によりシールされている。固定コア44は可動コア40に対し弁部材20の往復移動方向の一方側である反噴孔側に設置され可動コア40と向き合っている。
【0021】
アジャスティングパイプ46は固定コア44に圧入され、内部に燃料通路を形成している。付勢部材としてのスプリング48は一端部でアジャスティングパイプ46に係止され、他端部で可動コア40に係止されている。アジャスティングパイプ46の圧入量を調整することにより、可動コア40に加わるスプリング48の荷重を変更できる。スプリング48の付勢力により可動コア40および弁部材20は往復移動方向の他方側である弁座13に向けて付勢されている。
【0022】
コイル部50は、コイル51および巻回コア52からなる。各コイルは電気的に並列に接続されている。図2に示すように各巻回コア52は断面円弧状に形成されており、図1に示すように一端からコイル51を巻回している巻回部にかけて巻回コア52は直線状に形成されている。コイル部50は筒部材30の外周側に周方向に3個配置されている。コイル部50は、巻回治具にまずコイル51を巻回し、巻回したコイル51に巻回コア52の直線部を挿入して形成する。
【0023】
ターミナル62は樹脂ハウジング60にインサート成形されており、コイル51と電気的に接続している。コイル51に通電すると、可動コア40と固定コア44との間に磁気吸引力が働き、スプリング48の付勢力に抗し可動コア40は固定コア44側に吸引される。
【0024】
フィルタ70は燃料流入部材72内に収容され、固定コア44の燃料上流側に設置されている。燃料フィルタ70は燃料噴射弁10に供給される燃料中の異物を除去する。燃料流入部材72は筒部材30と全周溶接204により固定されており、全周溶接204により筒部材30と燃料流入部材72との間はシールされている。
【0025】
フィルタ70を通して固定コア44内に流入した燃料は、アジャスティングパイプ46内の燃料通路、可動コア40内の燃料通路、流出孔42、弁ハウジング16の内周壁と弁部材20の外周壁との間を順次通過する。弁部材20が弁座13から離座すると、当接部21と弁座13との間に形成される開口流路を燃料が通過し噴孔14に導かれる。
【0026】
コイル部50に供給する駆動電流は、図3に示すように制御装置であるCPU100で制御される。CPU100は、スイッチングトランジスタ112をスイッチング制御するコントローラ102を有している。コントローラ102がスイッチングトランジスタ112をオン、オフすることにより、各コイル51に流れる駆動電流が断続される。コントローラ102とスイッチングトランジスタ112とはスイッチング回路110を構成している。第1実施形態では、CPU100およびスイッチングトランジスタ112は燃料噴射弁10の外部に設置されている。
【0027】
次に、コイル部50の数(以下、「コイル部50の数」を極数という)と磁気吸引力および電流値との関係について図4から図8に基づいて説明する。図4から図8において、各コイル51の巻数は極数に関わらず同じである。また、極数をnとすると、n極の各コイル51の抵抗値をn倍に設定することにより、各コイル51に供給される電流値を1/nにし、コイル部50に流れる電流の合計を極数に関わらず同じにしている。
【0028】
まず図4に示すように、起電力が同じであれば、極数が増えると可動コア40と固定コア44との間に働く静的吸引力は低下する。これは、本実施形態のように異なる巻回コア52にそれぞれコイル51を巻回し、筒部材30の外周側に周方向にコイル部50を設置する構成では、コイル部50毎に磁束の通る巻回コア52が異なり分割されているので、極数が増えると各コイル部50の磁路面積は小さくなる。磁路面積が小さくなると各コイル部50の磁気抵抗が大きくなるので、図4に示すように、1極当たりの静的吸引力は低下する。しかし、巻数が同じであれば、磁路面積が小さく磁気抵抗が大きいと、各コイル部50のインダクタンスは小さくなる。
【0029】
次に、通電開始時の電流値の変化を図5に示す。前述したように、極数が増えると各コイル部50のインダクタンスが小さくなるので、各コイル51に供給される電流値の立ち上がりが早くなる。すると、図6に示すように各コイル部50が発生する磁気吸引力の立ち上がりが早くなる。ただし、極数が増えると各コイル51の抵抗値を大きくしているので、飽和する電流値および磁気吸引力は低くなる。
【0030】
全コイル部50における電流値および磁気吸引力の動的変化は、各コイル部50における電流値および磁気吸引力の動的変化の合計であるから、図7および図8に示すように、極数が大きいほど電流値および磁気吸引力の立ち上がりは早くなっている。したがって、開弁応答性が向上する。動的吸引力の立ち上がりが早くなれば、動的吸引力の立ち下がりも早くなるので、閉弁応答性が向上する。本実施形態では、必要な磁気吸引力を発生するコイル抵抗、電流値およびコイルの巻数を考慮してコイル部50の数を3個にしている。
【0031】
上述した各コイル51への通電制御では、3個のコイル部50全てへの通電を同時に断続した。これ以外に、例えば、開弁前に3個のコイル部50のうち1個だけに通電しておき、開弁開始時に他の2個のコイル部50に通電してもよい。1個のコイル部50への通電では、開弁に必要な磁気吸引力は発生しない。開弁前に予め1個のコイル部50に通電しておくことにより、開弁開始時において固定コア44と可動コア40との間にすでに磁気吸引力が発生しているので、開弁開始時に他の2個のコイル部50に通電することにより開弁応答性がさらに向上する。開弁前に予め1個のコイル部50に通電せず、開弁時に3個のコイル部50に同時に通電してもよい。
【0032】
また、開弁後は、開弁状態を保持できるだけの磁気吸引力が発生していればよいので、3個のコイル部50のうち1個または2個のコイル部50だけに通電し、残りのコイル部50への通電を遮断する。こうすることにより、閉弁時に働いている磁気吸引力が低下するので、閉弁応答性がさらに向上する。
【0033】
第1実施形態では、一端からコイル51の巻回部にかけて巻回コア52を直線状に形成している。したがって、巻回治具にコイル51を巻回してから、コイル51に巻回コア52を容易に挿入できる。巻回コア52に直接巻回するよりも専用の巻回治具に巻回する方が容易である。また、コイル51の巻回中に断線、巻き崩れ等の不良が発生すると、コイルだけを廃棄できる。したがって、製造途中で廃棄する部材量を低減できる。
【0034】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図9に示す。第1実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。第2実施形態では、図3に示すスイッチング回路110を樹脂ハウジング60内にインサートしている。
【0035】
以上説明した上記複数の実施形態では、コイル部50の数を複数にし、各コイル部50が異なる磁気回路を形成することにより、コイル部50のインダンクタンスを低減し、開閉応答性を向上した。さらに、筒部材30内を燃料が流れ、筒部材30の外周側にコイル部50が配置されているので、燃料とコイル部50とをシールする箇所が少なく、シールが容易である。
上記複数の実施形態ではコイル部5の数を3個にしたが、コイル部50の数を2個または4個以上にしてもよい。必要な磁気吸引力を発生するコイル抵抗、電流値およびコイルの巻数に対し最適なコイル部50の数を設定すればよい。
【0036】
また、巻回コア52と同様に磁気回路を構成する部材を可能であれば周方向に複数配置してもよい。例えば、固定コアおよび可動コアを周方向に複数配置することは可能である。この場合、固定コアおよび可動コアの数はコイル部50の数と同じであってもよいし、異なっていてもよい。固定コアを周方向に複数配置する場合、燃料流入部材72と筒部材30との間の間が溶接によりシールされているので、筒部材30内からコイル部50側に燃料は漏れない。筒部材30および弁ハウジング16は燃料とコイル部50とをシールする部材であるから複数の部材で構成しない。
以上説明した上記複数の実施形態では、ガソリンエンジンの直噴燃料噴射弁に本発明を適用したが、直噴以外にも吸気管内で噴射する燃料噴射弁に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】第1実施形態のコイル部およびスイッチング回路を示す回路図である。
【図4】1極当たりの起磁力と静的吸引力との関係を示す特性図である。
【図5】1極当たりの電流値の変化を示す特性図である。
【図6】1極当たりの動的吸引力の変化を示す特性図である。
【図7】全極合計の電流値の変化を示す特性図である。
【図8】全極合計の動的吸引力の変化を示す特性図である。
【図9】本発明の第2実施形態による燃料噴射弁のスイッチング回路を示す断面図である。
【符号の説明】
10 燃料噴射弁(流体噴射弁)
12 弁ボディ
13 弁座
14 噴孔
16 弁ハウジング
20 弁部材
21 当接部
40 可動コア
44 固定コア
48 スプリング(付勢部材)
50 コイル部
51 コイル(コイル部)
52 巻回コア(コイル部)
100 CPU(制御装置)
102 コントローラ
110 スイッチング回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid ejection valve that drives fluid ejection with a plurality of coil portions.
[0002]
[Prior art]
In order to increase the injection amount of the fluid injection valve, it is conceivable to increase the seat diameter of the valve portion formed by the valve member and the valve seat or the lift amount of the valve member. When the seat diameter is increased, the pressure receiving area of the seat portion that receives the fluid pressure increases, so the load of the spring that biases the valve member increases. Therefore, it is necessary to increase the magnetic attractive force for attracting the valve member against the spring load. Further, when the lift amount of the valve member is increased, the gap for attracting the valve member is increased, so that it is necessary to increase the magnetic attractive force.
[0003]
However, when the magnetic attractive force is increased, the inductance of the electromagnetic drive unit of the fluid injection valve is increased, and the rise and fall of the current flowing through the coil is delayed. As a result, the generation and disappearance of dynamic magnetic attraction force is delayed, and there is a problem that the open / close response of the fluid injection valve is lowered.
[0004]
Therefore, in order to improve the open / close response of the fluid injection valve, it is considered to use a plurality of coils (for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 1). Note that SAE in Non-Patent Document 1 is an abbreviation for “The Society of Automotive Engineers”.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-326620 [Patent Document 2]
JP-A-60-56137 [Non-patent Document 1]
SAE820203
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the fluid injection valve of Patent Literature 1, when the valve is opened, a plurality of coils are energized to open with a large magnetic attractive force to improve the valve opening response. After opening the valve, only a part of the plurality of coils is energized in order to keep the valve open. Since the magnetic attractive force generated in the valve-opening holding state is smaller than that at the start of the valve opening, the responsiveness when the valve is closed is improved.
[0007]
However, in the fluid injection valve of Patent Document 1, since a plurality of coils are wound around a common core, the inductance when using a plurality of coils is greater than when using some coils. growing. Therefore, the responsiveness at the time of valve opening which supplies with electricity to a plurality of coils falls.
[0008]
Patent Document 2 or Non-Patent Document 1 discloses a configuration in which a coil is wound around different cores. Compared to a configuration in which a plurality of coils are wound around one common core, the inductance of a single coil unit composed of the core and the coil is small, and even if a plurality of coils are energized simultaneously, the inductance of each coil unit is Since it does not change, the responsiveness when opening and closing the valve is improved.
[0009]
However, as shown in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, when a plurality of coil parts formed by winding a coil around different cores are used for a fluid injection valve, the gap between the fluid and the coil part is sealed. A structure is needed. In the fluid injection valve of Patent Document 2, a seal member such as an O-ring is used to seal between the coil portion and the fluid. If there are many seal portions between the coil portion and the fluid, the number of parts of the seal member increases, and the assembly of the seal member is complicated. Non-Patent Document 1 does not show a structure for sealing between a fluid and a seal portion. If non-patent document 1 is sealed with a sealing member such as an O-ring as in patent document 2, the same problem as in patent document 2 occurs.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fluid ejection valve that improves the opening / closing response of fluid ejection and is easy to seal.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to invention of Claim 1, since the coil part by which the coil is wound by the different winding core is arrange | positioned in the circumferential direction on the outer periphery of a cylinder member, if it is a fluid injection valve of the same physique, one piece Compared to the case where one coil is wound around the core to form an electromagnetic drive unit, the magnetic path area of the magnetic circuit per coil unit is reduced and the magnetic resistance is increased. Therefore, the inductance of each coil part falls. Since the inductance of each coil portion does not change regardless of the number of coil portions that are energized at the same time, the open / close response of the fluid injection valve is improved by reducing the inductance of each coil portion.
In addition, since fluid flows on the inner peripheral side of the cylindrical member and the coil portion is disposed in the circumferential direction on the outer peripheral side of the cylindrical member, there are few places to seal between the liquid and the plurality of coil portions, and sealing is easy. It is.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, since the winding core is formed in a straight line from one end thereof to the winding portion around which the coil is wound, the coil is wound around the jig and the coil is removed from the jig. After that, when the winding core is inserted into the place where the jig is removed, the winding core can be easily inserted.
In this way, the coil can be easily wound because the coil can be inserted after the coil is wound around the jig instead of being wound directly around the coil. Further, when a defect such as disconnection or collapse occurs when winding on a jig, only the coil can be discarded. Therefore, it is possible to reduce the amount of discarded production members.
[0012]
According to the invention of claim 3, the cylindrical member accommodates the fixed core and the movable core, and has the first magnetic part, the magnetoresistive part, and the second magnetic part in this order from the valve seat side. Since the cylindrical member also serves as a part of the sealing member and the magnetic circuit, the number of parts is reduced.
According to the invention described in claim 4, since the inner peripheral wall of the valve housing on the side opposite to the valve seat and the outer peripheral wall of the cylindrical member are welded all around, the inner peripheral wall of the valve housing on the side opposite to the valve seat and the outer periphery of the cylindrical member A sealing member for sealing the wall is unnecessary. Therefore, the number of parts is reduced.
[0013]
Since the inductance of each coil portion does not change even if the energization to the coil portion is interrupted at the same time, the open / close response is improved by performing the energization control to the plurality of coil portions simultaneously as in the invention of claim 5. The magnetic attractive force can be secured while maintaining the above. Furthermore, since the energization control of each coil part is common, energization control is easy.
[0014]
According to the invention described in claim 6, by energizing all the coil portions at the time of opening the valve, it is possible to secure the magnetic attractive force while maintaining the improvement of the valve opening response. In addition, after the valve is opened, energization of a part of the plurality of coil portions is continued and the energization of the remaining coil portions is interrupted to maintain the valve open state. It has become. Accordingly, the valve closing response is improved as compared with the case where all the coil portions are energized.
[0015]
According to the seventh aspect of the present invention, a part of the plurality of coil parts is energized before the valve opening so that the magnetic attractive force required for the valve opening is lower, and then all the coil parts are energized to be opened. Since a magnetic attractive force has already been generated at the time of valve opening by the magnetic coil portion that has been energized in advance, if all the coil portions are energized at the time of valve opening, the valve opening response is further improved. In addition, after the valve is opened, energization of a part of the plurality of coil portions is continued and the energization of the remaining coil portions is interrupted to maintain the valve open state. It has become. Accordingly, the valve closing response is improved as compared with the case where all the coil portions are energized.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A fuel injection valve as a fluid injection valve according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. In the present embodiment, the fuel injection valve 10 is applied to a direct injection fuel injection valve for a gasoline engine.
The valve body 12 is fixed to the fuel injection side end inner wall of the valve housing 16 by welding. The valve body 12 has a valve seat 13 on the inner peripheral wall on the injection hole 14 side in the fuel flow direction. The valve body 12 and the valve housing 16 constitute a valve housing described in the claims.
[0017]
As shown in FIG. 1, the valve member 20 has a contact portion 21 that sits on the valve seat 13 at the end portion on the injection hole 14 side. When the contact portion 21 is seated on the valve seat 13, the fuel injection from the nozzle hole 14 is cut off, and when the contact portion 21 is separated from the valve seat 13, fuel is injected from the nozzle hole 14. The valve seat 13 and the valve member 20 constitute a valve portion that opens and closes fuel injection.
[0018]
The cylindrical member 30 is inserted in the inner peripheral wall of the valve housing 16 on the side opposite to the valve seat. The cylindrical member 30 is fixed to the valve housing 16 by the all-around welding 200, and the gap between the valve housing 16 and the cylindrical member 30 is sealed by the all-around welding 200. The cylindrical member 30 includes a first magnetic part 32, a nonmagnetic part 34 as a magnetic resistance part, and a second magnetic part 36 from the nozzle hole 14 side. The nonmagnetic part 34 prevents a magnetic short circuit between the first magnetic part 32 and the second magnetic part 36.
[0019]
The movable core 40 is formed of a magnetic material in a cylindrical shape, and is fixed to the end portion 24 of the valve member 20 on the side opposite to the injection hole by welding. The movable core 40 reciprocates together with the valve member 20. The outflow hole 42 that penetrates the cylindrical wall of the movable core 40 forms a fuel passage that communicates the inside and outside of the cylinder of the movable core 40.
[0020]
The fixed core 44 is formed of a magnetic material in a cylindrical shape. The fixed core 44 is inserted into the cylindrical member 30 and is fixed to the cylindrical member 30 by the all-around welding 202. A space between the cylindrical member 30 and the fixed core 44 is sealed by a circumferential weld 202. The fixed core 44 is installed on the side opposite to the injection hole which is one side in the reciprocating direction of the valve member 20 with respect to the movable core 40 and faces the movable core 40.
[0021]
The adjusting pipe 46 is press-fitted into the fixed core 44 and forms a fuel passage therein. A spring 48 as an urging member is locked to the adjusting pipe 46 at one end and locked to the movable core 40 at the other end. By adjusting the press-fitting amount of the adjusting pipe 46, the load of the spring 48 applied to the movable core 40 can be changed. The movable core 40 and the valve member 20 are biased toward the valve seat 13 on the other side in the reciprocating direction by the biasing force of the spring 48.
[0022]
The coil unit 50 includes a coil 51 and a wound core 52. Each coil is electrically connected in parallel. As shown in FIG. 2, each winding core 52 is formed in an arc shape in cross section, and as shown in FIG. 1, the winding core 52 is formed in a straight line from one end to a winding portion around which the coil 51 is wound. Yes. Three coil portions 50 are arranged in the circumferential direction on the outer peripheral side of the cylindrical member 30. The coil part 50 is formed by first winding the coil 51 on a winding jig and inserting the straight part of the winding core 52 into the wound coil 51.
[0023]
The terminal 62 is insert-molded in the resin housing 60 and is electrically connected to the coil 51. When the coil 51 is energized, a magnetic attractive force acts between the movable core 40 and the fixed core 44, and the movable core 40 is attracted toward the fixed core 44 against the urging force of the spring 48.
[0024]
The filter 70 is accommodated in the fuel inflow member 72 and installed on the fuel upstream side of the fixed core 44. The fuel filter 70 removes foreign matters in the fuel supplied to the fuel injection valve 10. The fuel inflow member 72 is fixed to the tubular member 30 by the all-around welding 204, and the space between the tubular member 30 and the fuel inflowing member 72 is sealed by the all-around welding 204.
[0025]
The fuel flowing into the fixed core 44 through the filter 70 flows between the fuel passage in the adjusting pipe 46, the fuel passage in the movable core 40, the outflow hole 42, and the inner peripheral wall of the valve housing 16 and the outer peripheral wall of the valve member 20. Pass through sequentially. When the valve member 20 is separated from the valve seat 13, the fuel passes through an opening flow path formed between the contact portion 21 and the valve seat 13 and is guided to the injection hole 14.
[0026]
The drive current supplied to the coil unit 50 is controlled by the CPU 100, which is a control device, as shown in FIG. The CPU 100 includes a controller 102 that controls switching of the switching transistor 112. When the controller 102 turns the switching transistor 112 on and off, the drive current flowing through each coil 51 is interrupted. The controller 102 and the switching transistor 112 constitute a switching circuit 110. In the first embodiment, the CPU 100 and the switching transistor 112 are installed outside the fuel injection valve 10.
[0027]
Next, the relationship between the number of coil sections 50 (hereinafter, “the number of coil sections 50” is referred to as the number of poles), the magnetic attractive force, and the current value will be described with reference to FIGS. 4 to 8, the number of turns of each coil 51 is the same regardless of the number of poles. When the number of poles is n, the resistance value of each coil 51 with n poles is set to n times, so that the current value supplied to each coil 51 is reduced to 1 / n, and the total current flowing through the coil section 50 is increased. Is the same regardless of the number of poles.
[0028]
First, as shown in FIG. 4, if the electromotive forces are the same, the static attractive force acting between the movable core 40 and the fixed core 44 decreases as the number of poles increases. In the configuration in which the coils 51 are wound around different winding cores 52 as in the present embodiment and the coil portions 50 are installed in the circumferential direction on the outer peripheral side of the cylindrical member 30, the winding through which the magnetic flux passes for each coil portion 50. Since the rotating core 52 is differently divided, the magnetic path area of each coil portion 50 decreases as the number of poles increases. When the magnetic path area is reduced, the magnetic resistance of each coil portion 50 is increased, so that the static attractive force per pole is decreased as shown in FIG. However, if the number of turns is the same, if the magnetic path area is small and the magnetic resistance is large, the inductance of each coil unit 50 is small.
[0029]
Next, a change in current value at the start of energization is shown in FIG. As described above, when the number of poles increases, the inductance of each coil unit 50 decreases, so that the current value supplied to each coil 51 rises earlier. Then, as shown in FIG. 6, the magnetic attraction force generated by each coil unit 50 rises quickly. However, since the resistance value of each coil 51 is increased as the number of poles is increased, the saturation current value and the magnetic attractive force are decreased.
[0030]
Since the dynamic change in the current value and the magnetic attraction force in all the coil portions 50 is the sum of the dynamic change in the current value and the magnetic attraction force in each coil portion 50, as shown in FIGS. The larger the value, the faster the current value and magnetic attraction rise. Therefore, the valve opening response is improved. If the dynamic suction force rises earlier, the dynamic suction force falls faster, and the valve closing response improves. In the present embodiment, the number of coil portions 50 is set to three in consideration of the coil resistance that generates the necessary magnetic attraction force, the current value, and the number of turns of the coil.
[0031]
In the energization control to each coil 51 described above, energization to all three coil portions 50 was interrupted at the same time. In addition to this, for example, only one of the three coil units 50 may be energized before the valve is opened, and the other two coil units 50 may be energized at the start of the valve opening. By energizing one coil unit 50, a magnetic attractive force necessary for opening the valve is not generated. By energizing one coil unit 50 in advance before the valve is opened, a magnetic attractive force is already generated between the fixed core 44 and the movable core 40 at the start of the valve opening. The valve opening response is further improved by energizing the other two coil portions 50. It is possible to energize the three coil units 50 simultaneously when the valve is opened, without energizing one coil unit 50 in advance before the valve is opened.
[0032]
Further, after the valve is opened, it is only necessary to generate a magnetic attractive force sufficient to maintain the valve open state. Therefore, only one or two of the three coil portions 50 are energized, and the remaining The energization to the coil unit 50 is cut off. By doing so, the magnetic attractive force working at the time of closing the valve is reduced, so that the valve closing response is further improved.
[0033]
In the first embodiment, the winding core 52 is linearly formed from one end to the winding portion of the coil 51. Therefore, the winding core 52 can be easily inserted into the coil 51 after the coil 51 is wound around the winding jig. It is easier to wind around a dedicated winding jig than to wind directly around the winding core 52. Further, when a defect such as disconnection or collapse occurs during winding of the coil 51, only the coil can be discarded. Therefore, it is possible to reduce the amount of members discarded during the production.
[0034]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. Components that are substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the second embodiment, the switching circuit 110 shown in FIG. 3 is inserted into the resin housing 60.
[0035]
In the plurality of embodiments described above, the number of the coil portions 50 is made plural, and each coil portion 50 forms a different magnetic circuit, thereby reducing the inductance of the coil portion 50 and improving the open / close response. . Furthermore, since the fuel flows through the cylindrical member 30 and the coil portion 50 is disposed on the outer peripheral side of the cylindrical member 30, there are few places where the fuel and the coil portion 50 are sealed, and sealing is easy.
In the above embodiments, the number of coil portions 5 is three, but the number of coil portions 50 may be two or four or more. What is necessary is just to set the optimal number of the coil parts 50 with respect to the coil resistance which generate | occur | produces a required magnetic attraction force, a current value, and the number of turns of a coil.
[0036]
Further, if possible, a plurality of members constituting the magnetic circuit may be arranged in the circumferential direction similarly to the wound core 52. For example, a plurality of fixed cores and movable cores can be arranged in the circumferential direction. In this case, the number of fixed cores and movable cores may be the same as or different from the number of coil portions 50. When a plurality of fixed cores are arranged in the circumferential direction, the space between the fuel inflow member 72 and the cylindrical member 30 is sealed by welding, so that fuel does not leak from the cylindrical member 30 to the coil portion 50 side. Since the cylindrical member 30 and the valve housing 16 are members that seal the fuel and the coil portion 50, they are not constituted by a plurality of members.
In the plurality of embodiments described above, the present invention is applied to a direct injection fuel injection valve of a gasoline engine. However, the present invention may be applied to a fuel injection valve that injects in an intake pipe in addition to direct injection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a coil section and a switching circuit of the first embodiment.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between magnetomotive force per pole and static attractive force.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change in current value per pole.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in dynamic attractive force per pole.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing changes in the total current value of all poles.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a change in dynamic attractive force of all poles in total.
FIG. 9 is a sectional view showing a switching circuit of a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Fuel injection valve (fluid injection valve)
12 Valve body 13 Valve seat 14 Injection hole 16 Valve housing 20 Valve member 21 Contact part 40 Movable core 44 Fixed core 48 Spring (biasing member)
50 Coil part 51 Coil (Coil part)
52 Winding core (coil part)
100 CPU (control device)
102 Controller 110 Switching circuit

Claims (7)

流体を噴射する弁部と、
巻回コア、および前記巻回コアに巻回したコイルを有し、前記コイルに通電して発生する磁気吸引力により前記弁部を開閉駆動する複数のコイル部と、
前記複数のコイル部が外周側に周方向に配置されており、前記弁部に向け内周側を流れる流体と前記複数のコイル部との間をシールしている筒部材と、
を備え、
複数の前記コイル部の前記コイル同士は電気的に並列接続されていることを特徴とする流体噴射弁。
A valve portion for injecting fluid;
A winding core, and a coil wound around the winding core, and a plurality of coil portions that open and close the valve portion by magnetic attraction generated by energizing the coil; and
The plurality of coil portions are arranged in the circumferential direction on the outer peripheral side, and a cylindrical member that seals between the fluid flowing on the inner peripheral side toward the valve portion and the plurality of coil portions,
With
The fluid injection valve , wherein the coils of the plurality of coil portions are electrically connected in parallel .
前記巻回コアは、その一端から前記コイルを巻回している巻回部にかけて直線状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の流体噴射弁。  The fluid injection valve according to claim 1, wherein the winding core is formed in a straight line from one end thereof to a winding portion around which the coil is wound. 弁座を有する弁ハウジングと、
前記弁座と前記弁部を形成し、前記弁座に着座することにより流体噴射を遮断し、前記弁座から離座することにより流体噴射を許容する弁部材と、
前記弁部材の反弁座側に設置され前記弁部材とともに往復移動する可動コアと、
前記可動コアに対し往復移動方向の一方側に設置され前記可動コアと向き合っている固定コアとを備え、
前記筒部材は、前記固定コアおよび前記可動コアを内周側に収容し、前記弁座側から第1磁性部、磁気抵抗部、第2磁性部をこの順番で有していることを特徴とする請求項1または2記載の流体噴射弁。
A valve housing having a valve seat;
A valve member that forms the valve seat and the valve portion, shuts off fluid injection by sitting on the valve seat, and allows fluid injection by separating from the valve seat;
A movable core installed on the valve seat side of the valve member and reciprocating with the valve member;
A fixed core installed on one side of the reciprocating movement direction with respect to the movable core and facing the movable core;
The cylindrical member houses the fixed core and the movable core on the inner peripheral side, and has a first magnetic part, a magnetoresistive part, and a second magnetic part in this order from the valve seat side. The fluid injection valve according to claim 1 or 2.
前記弁ハウジングの反弁座側の内周壁と前記筒部材の外周壁とは全周溶接されていることを特徴とする請求項3記載の流体噴射弁。  The fluid injection valve according to claim 3, wherein the inner peripheral wall of the valve housing on the side opposite to the valve seat and the outer peripheral wall of the cylindrical member are welded all around. 前記複数のコイル部を通電制御する制御装置を備え、前記制御装置は前記複数のコイル部への通電を同時に断続することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の流体噴射弁。  5. The fluid injection valve according to claim 1, further comprising: a control device that controls energization of the plurality of coil portions, wherein the control device simultaneously interrupts energization of the plurality of coil portions. . 前記複数のコイル部を通電制御する制御装置を備え、前記制御装置は開弁時に全てのコイル部に通電し、開弁後、前記複数のコイル部の一部への通電を継続し残りのコイル部への通電を遮断して開弁状態を保持することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の流体噴射弁。  The controller includes a control device that controls energization of the plurality of coil portions, and the control device energizes all the coil portions when the valve is opened, and continues energization to a part of the plurality of coil portions after the valve is opened. The fluid injection valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the valve opening state is maintained by interrupting energization to the portion. 前記複数のコイル部を通電制御する制御装置を備え、前記制御装置は、開弁に必要な磁気吸引力を下回るように開弁前に前記複数のコイル部の一部に通電し、次に全てのコイル部に通電して開弁させ、開弁後、前記複数のコイル部の一部への通電を継続し残りのコイル部への通電を遮断して開弁状態を保持することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の流体噴射弁。  A control device that controls energization of the plurality of coil portions, and the control device energizes a part of the plurality of coil portions before opening the valve so as to be less than a magnetic attractive force necessary for valve opening; The coil portion is energized to open the valve, and after opening, the energization to a part of the plurality of coil portions is continued and the energization to the remaining coil portions is interrupted to maintain the valve open state. The fluid injection valve according to any one of claims 1 to 4.
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