JPH04501754A - 特に燃料噴射ポンプの電磁弁 - 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】 特に燃料噴射ポンプの電磁弁 従来の技術 本発明は電磁弁、特許請求の範囲第１項の前文に記載された分野の燃料噴射ポン プの電磁弁に関するものである。

この種の電磁弁は、燃料噴射ポンプに使用する場合燃料噴射ポンプの高圧通路内 に挿入され、ポンプ行程毎に噴射される燃料量の制御に用いられる。電磁弁の閉 鎖時間に従って噴射期間が定められ、噴射ノズルの口径が定められている場合に は燃料噴射量が定まる。電磁弁は一般に、構造によって決まる一定の切り替え時 間を有する。従って例えば電磁石の駆動が終了してから実際に弁が開放するまで に遅延時間が生じ、その間にさらに燃料が噴射されてしまう。従って燃料噴射期 間の終了は、弁が開放する際に経過する一定の切り替え時間だけ、制御装置によ って定められる遮断時点よりも後になる。

さらに、電磁弁の個々のばらつきや長期間の間に発生するドリフトなどによって も電磁石の励磁の終了から実際の電磁石の開放までの時間が異なり、それによっ て噴射期間における正確な燃料供給に影響が出る。従ってこの種の電磁弁の場合 には、切り替え位置センサを設けて、それによって弁ニードルの両方の位置、す なわち弁座に着座する（弁閉鎖）位置と行程ストッパに当接する（弁開放）位置 とを検出する。弁ニードルのこの切り替え位置を識別することによって噴射され る燃料量をより正確に調節することができる。

冒頭で述べた種類の燃料噴射ポンプの公知の電磁弁においテハ（ＤＥ３６３３１ ０７Ａ１）、切り替え位置センサには、行程ストッパに組み込まれた圧電材料か らなる円盤が設けられている。電磁石の励磁終了後に電磁弁が開放する際に、弁 開放ばねの作用を受けて弁座から持ち上がる弁ニードルが圧電盤に打撃を与える 。それによって電圧が発生し、この電圧が弁開放信号として制御装置に入力され 、処理される。そのために圧電盤の２つの出力端子は、弁ハウジングを通して絶 縁されて導かれている２芯ケーブルに接続されている。このことがら、弁ハウジ ングにおいてさらに作業工程が必要になることがわかる。すなわち電磁石励磁コ イルと電気的に接続するための電気的なリード線とそれを取り付ける作業が必要 になる。

発明の利点 それに対して請求の範囲第１項に記載の特徴を有する本発明の電磁弁によれば、 弁ニードルが当接した際に圧電セラミックスから生じる電気信号を他の伝送経路 なしに制御装置へ入力することができるという利点が得られる。そのために、本 発明方法によればすでに設けられており、電磁石の励磁に用・いる電磁石の励磁 コイルと制御装置との接続に必要な２芯ケーブルを使用することができる。一般 に制御装置内に出力段トランジスタとして形成されている切り替え素子が開放す ることによって、電磁石の励磁が終了すると、２芯接続ケーブルの帰還線がアー スから切り離される。

弁ニードルが圧電セラミックスを打撃する際に生じる電荷によって、励磁コイル の前段に接続されたダイオードと、制御装置の出力段トランジスタと、制御装置 と電磁石間のり一ド線の寄生容量に電圧パルスが発生する。この電圧パルスは帰 還線と接続された制御装置の出力端子から取り出すことができる。この電圧パル スは弁開放位置を識別する信号となる。

電圧パルスを直接制御装置の出力端子からでなく、コンデンサを介して取り出す 場合には、重畳されている直流電源電圧を除去し、弁開放信号をゼロ電位を越え る特徴のある電圧信号として取り出すことができる。

請求の範囲第２項に記載されている特徴によつて、請求の範囲第１項に記載の電 磁弁の好ましい実施例が得られる。

図面 図面に示す実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、弁切り替えを行う制御装置を有する電磁弁の縦断面図である。

第２図は、制御装置を有する電磁弁の電気回路図である。

第３図は、時間に関する種々の線図であって、制御装置の出力段トランジスタの 駆動パルス（ａ）と、電磁弁の励磁コイルの電流値（ｂ）と、電磁弁の弁ニード ルの行程（ｃ）と、制御装置の一方の出力端子の電圧（ｄ上方）ないしこの出力 端子に接続された弁開放信号の取り出し点における電圧（ｄ下方）を示す。

実施例の説明 第１図に縦断面で示される２／２位置の電磁弁はねじ込みプラグ１１を備えた弁 ハウジングＩＯを有し、このねじ込みプラグ１１によって弁ハウジング１０は分 配型燃料噴射ポンプのハウジングに形成されたブツシュに取り付けることができ 、それによって弁は噴射ポンプのポンプ作業室を区画する。電磁弁を組み込んだ この種の分配型燃料噴射弁は、例えばＤＥ３６３３１０７Ａ１に記載されている 。ねじ込みプラグ１１内で高圧通路１２が弁入口１３から弁座１４に包囲された 弁開口部１５まで続いている。

弁開口部１５の上側に設けられた弁室１６は弁出口１８と連通している。

弁ニードル２０の円錐状あるいはきのこ状に形成された部分１９と弁座１４が共 働し、弁ニードルの円筒状部分２１は弁室１６に続（ガイド通路２２内で軸方向 に移動できるように案内されている。ガイド通路２２は弁ハウジング１０と一体 に形成された中央コア２３の内部に設けられており、このコア２３は電磁石２５ の磁気コイル２４により取り囲まれている。弁ニードル２０のきのこ状部分１９ と反対の端部は電磁石２５の接極プレート２６と接続されている。接極プレート ２６と弁ハウジング１０のコア２３間には弁開口部方向に作用する圧縮ばね２７ が弾装されており、この圧縮ばねは磁気コイル２４が励磁されていない場合に接 極プレート２６を弁ニードル２０の行程を制限するストッパ２８に当接させる。

磁気コイル２４はコイル支持体２９上に巻回され、弁ハウジングＩＯのコア２３ を同心状に包囲する磁気ケース３０に挿入されている。磁気ケース３０はプレー ト状のヨーク３１によって覆われており、弁ニードル２０の行程に対応するエア ギャップでヨークと接極プレート２６が対向する。ヨーク３１はストッパ２８を 支持するつぼ状の中間フランジ３２によって弁ハウジング１０に接する磁気ケー ス３０に押圧される。中間フランジ３２は、弁ハウジング１０上にかぶせられた ハウジングカバー３３によって動かないように保持される。

２芯の電気的な接続ケーブル３４はハウジングカバー３３、中間フランジ３２及 びヨーク３１を通して絶縁状態で案内されており、２芯ケーブルの両接続端縁３ ５．３６（第２図）はそれぞれ磁気コイル２４の巻線端部３７ないし３８と接続 されている。

供給線４８と帰還線４９を有する接続ケーブル３４は制御装置４０と接続される 。制御装置には一般に自動車バッテリー３９と接続された直流電圧が印加される 。制御装置４０は電磁弁の切り替え、すなわち弁閉鎖と弁開放に用いられ、その ために磁気コイル２４には直流が供給され、ないしは直流電圧から切り離される 。なお、電磁弁の閉鎖期間は磁気コイル２４の励磁期間によってほぼ決定される 。

制御装置４０には接続ケーブル３４に接続するための２つの出力端子４１．４２ と自動車バッテリー３９のプラス極を接続するための入力端子４３が設けられて いる。なお、出力端子４１は入力端子４３と直接接続され、出力端子４２は図中 スイッチで示される出力段トランジスタ４４を介してアースないしゼロ電位に接 続される。出力段トランジスタ４４の駆動は、制御装置４０の電子制御回路４５ によって燃料噴射ポンプを有する内燃機関の種々の運転パラメータ、例えば負荷 、回転数、温度などに従って、かつ（電磁弁の構造による特有の切り替え時間を 補償するために）弁の切り替え位置、従って弁ニードル２０の位置に従って行な われる。

第３図の線図においてａは電子制御回路４５から出力段トランジスタ４４に供給 される制御パルスを示す。このパルスの続く間出力段トランジスタ４４は閉鎖し 、電磁石２５の磁気コイル２４は自動車バッテリーに接続される。磁気コイル２ ４には、第３図の線図にｂで示す電流が流れる。接極プレート２６はヨーク３１ に吸引され、弁ニードルの部分１９は弁座１４に着座し、弁開口部１５が閉鎖さ れる。電磁弁は閉鎖される。時点１０で駆動パルスがなくなり、出力段トランジ スタ４４は開放する。

磁気コイル２４内の電流は時間的に遅延してゼロになる。

磁気コイル２４の励磁が終了すると、弁ニードル２０は圧縮ばね２７の作用を受 けて弁座１４から持ち上げられ、時点ｔＶで中間フランジ３２に設けられたスト ッパ２８に打撃を与える。弁ニードル行程Ｓが時間的に変化する状態が第３図の 線図にＣで示されている。時点ｔＶにおいて弁ニードル２０の行程カーブが再度 ゼロ点に達し、電磁弁が完全に開放するので、高圧通路１２と逃げ通路１７が互 いに連通される。時点１０によって設定された燃料噴射ポンプの噴射期間はこの 時点ｔＶまで延長され、それによって燃料噴射量が意図に反して増加する。従っ て時点ｔＶを知ることは、噴射量の補正に非常に重要である。

この時点ｔＶを検出するために、ストッパ２８に配置された圧電盤４７を有する 切り替え位置センサ４６が設けられる。弁ニードル２０が時点ｔＶで圧電盤４７ に打撃を与えると、圧電盤に電荷が発生し、それによって電圧パルスが形成され 、この電圧パルスは電子制御回路４５において弁開口位置を示す量（弁開放信号 ）として処理され時点１０の補正に用いられる。

電磁弁からの電圧パルスを制御装置４０へ入力するために接続ケーブル３４が用 いられるので、別の信号線を設ける必要はない。そのために接続ケーブル４８の 出力端子４１を有する供給線４８の接続端部３５と磁気コイル２４の接続ケーブ ルと接続された巻線端部３７との間にダイオード５０が接続されており、ダイオ ードの極はその順方向が磁気コイル２４方向となるように設定される。圧電盤４ ７の２つの出力端子５１．５２のうち高い方の電位を導く出力５１が磁気コイル ２４の巻線端部３８と接続され、この巻線端部は接続ケーブル３４の帰還線４９ を介して制御装置４０の第２の出力端子４２と接続される。圧電盤４７の低い方 の電位を導く出力５２は供給線４８の接続端部３５ないしはダイオード５０のア ノードと接続される。あるいはまた、第２図に破線で示すように出力４１を直接 アースないしゼロ電位と接続することもできる。

制御装置４０において第２の出力端子４２はコンデンサ５３と増幅器５４を介し て電子制御回路４５と接続される。電圧を制限するために、２つの出力端子４１ ．４２間にはさらにツェナーダイオード５５と阻止ダイオード５６からなる直列 回路が設けられている。なお、ツェナーダイオード５５の順方向は第２の出力端 子４２方向であり、阻止ダイオード５６の順方向は第１の出力端子４１方向であ る。

時点ｔＶで弁ニードル２０ないし接極プレート２６がストッパ４８に設けられた 圧電盤４７に当接すると、この打撃によって圧電盤４７に電荷が発生し、この電 荷によってダイオード５０と、出力段トランジスタ４４と、接続ケーブル３４の 両方の線４８．４２の寄生容量に電圧パルスが発生する。第２の出力端子４２に 発生する電圧値が第３図のｄの上方に示され、増幅器５４の出力ないし電子制御 回路の入力５７に入力される電圧値が第３図のｄの下方に示されている。磁気コ イル２４の巻線のインダクタンスによって出力段トランジスタ４４が開放時する と時点ｔｏにおいてはっきりと電圧パルスが見られる。この電圧パルスは急激に 消滅し、しかも弁ニードル２０がストッパ２８に当接する前に消滅する。弁ニー ドル２０の反跳によって時点ｔＶにおいてすでに説明した第２の電圧パルスが発 生し、この第２の電圧パルスは電子制御回路４５で弁開放信号として処理される 。出力端子４２における電圧をコンデンサ５３と増幅器を用いて微分した後に電 子制御回路４５の入力５７には第３図の下方に示す電圧特性が生じる。第２の隆 起が弁開放信号である。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年５月１０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）弁入口と弁出口間に配置され弁座によって包囲された弁開口部と、 弁座と共働して弁開口部を閉鎖及び開放し、弁閉鎖位置においては弁座に着座し 、弁開放位置においては弁開放ばねの作用によって行程ストッパに当接する弁ニ ードルと、巻線接続端子を備えた励磁コイルを有し、弁ニードルを閉鎖方向へ駆 動する電磁石と、 供給線及び帰還線からなる接続ケーブルを介して励磁コイルの両巻線端子と接続 される２つの出力端子を備え、励磁コイルを駆動する制御装置と、 弁ニードル位置を検出する切り替え位置センサとを有し、切り替え位置センサに は弁ニードルの行程内の行程ストッパに配置された圧電セラミックが設けられ、 圧電セラミックの電気的な出力信号が弁開放信号として制御装置に供給される、 特に内燃機関の燃料噴射ポンプの電磁弁において、供給線（４８）と接続された 制御装置（４０）の第１の出力端子（４１）が直流電圧電位（３９）と接続され 、帰還線（４９）と接続された制御装置（４０）の第２の出力端子（４２）が切 り替え素子、好ましくは出力段トランジスタ（４４）を介してアースないしゼロ 電位と接続され、 供給線（４８）の励磁コイル側の端子（３５）と励磁コイル（２４）の巻線端子 （３７）との間に順方向が励磁コイル（２４）方向のダイオード（５０）が接続 され、 圧電セラミック（４７）の高い方の電位を導く電気的な出力（５１）が帰還線（ ４９）と接続された励磁コイル（２４）の巻線端子（３８）に接続され、 圧電セラミック（４７）の他方の電気的な出力（５２）が供給線（４８）の励磁 コイル側端子（３５）あるいはアースないしゼロ電位と接続され、 帰還線（４９）と接続された制御装置（４０）の第２の出力端子（４２）から弁 開放信号が直接あるいけ間接的に取り出されることを特徴とする電磁弁。 ２）制御装置（４０）の第２の出力端子（４２）と弁開放信号の取り出し位置（ ５７）との間にコンデンサ（５３）が接続されることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の電磁弁。