JP2000345938A

JP2000345938A - 高圧流体噴射装置

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Publication number: JP2000345938A
Application number: JP11156271A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ito; 猪頭　　敏彦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2000-12-12
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: JP4066561B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧源からインジェクタに高圧流体を噴射お
よび制御用として導く構成の高圧流体噴射装置におい
て、簡単な構成で高圧源の圧力を調整する。【解決手段】複数のインジェクタ１１をそれぞれ、制
御油圧室２０４の高圧をスピル弁１１ｂを介して低圧源
へ開放してニードル３に閉弁方向に作用する油圧を減じ
ニードル３をリフトする構成とし、噴射時には、噴射す
るインジェクタ１１のスピル弁１１ｂを作動せしめるピ
エゾスタック８のみにコンデンサ９２から電荷を供給し
スピル弁１１ｂを大なる開度としてニードル３を開弁
し、高圧源の過昇時には、コンデンサ９２から各インジ
ェクタ１１のピエゾスタック８に電荷を分配供給してニ
ードル３を閉弁状態に保持したままスピル弁１１ｂを小
なる開度にて開き高圧源から低圧源に余剰な高圧流体を
逃がす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高圧流体噴射装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧流体噴射装置はディーゼルエンジン
のコモンレール式燃料噴射装置等として適用されてい
る。コモンレール式燃料噴射装置は、高圧サプライポン
プにより燃料が高圧に蓄圧されたコモンレールから燃料
噴射用のインジェクタに高圧燃料を供給するようにした
ものである。

【０００３】インジェクタの構成は種々あるが、ノズル
先端の噴孔を開閉するノズルニードルをその背圧の増減
により昇降し噴射と遮断とを切り替える構成とし、か
つ、ノズルニードルの背圧を発生する制御油圧室にコモ
ンレールからの高圧を導くとともに制御油圧室の高圧を
スピル弁により燃料タンク等の低圧源に逃がすように構
成して、スピル弁の開閉により制御油圧室の油圧を増減
するようにしたものがある（ＵＳＰ５，６９４，９０３
号等）。

【０００４】コモンレール式燃料噴射装置全体の制御は
ＥＣＵにより行われ、ＥＣＵはスピル弁の開閉制御とと
もにコモンレールへの燃料の圧送量を調整してコモンレ
ールの圧力を運転条件に応じた最適な噴射圧力が与えら
れるように制御する。しかし、運転条件が高圧の噴射圧
力を要求する条件（高速高負荷）から比較的低圧の噴射
圧力を要求する条件（低速低負荷）に急変した場合、コ
モンレールへの上記圧送量を減らすだけでは高すぎるコ
モンレール内圧力を下げることができないので、騒音が
発生したり排気の悪化を招くおそれがある。したがって
コモンレールへの上記圧送量を減らすだけではなく、コ
モンレール内からの高圧燃料の流出を促す必要がある。

【０００５】そこで、コモンレールと低圧源の間を接続
する通路の途中に設定圧調整可能な圧力調整弁を設ける
ことが考えられる。特許第２６５９７１８号の圧力調整
弁は、環状弁座に着座するボール状弁体の閉弁方向の付
勢力を、プッシュロッドを介してコイルスプリングの圧
縮力とともに、電磁アクチュエータの電磁力により与え
る構成となし、電磁アクチュエータの励磁電流の大きさ
を変更することで開弁圧を調整可能としている。

【０００６】また、コモンレール内の圧力を下げる手段
の一つとして、インジェクタのスピル弁に、制御油圧室
を低圧源またはコモンレールのいずれかと選択的に導通
せしめる電磁三方弁を用い、電磁三方弁を、低圧源側に
切り換えた後、ノズルニードルがリフトを開始する前に
コモンレール側に切り換え、さらに低圧源側に切り換え
るように制御して、ノズルニードルが着座したままで、
高圧燃料を低圧源へ逃がしてコモンレール圧を下げるよ
うにしたものがある（特開平２−１９１８６５号公報、
ＵＳ５７１１２７４−Ａ号等）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許第２６５９７１８号のような圧力調整弁を設けるので
は、配管が複雑化する上、大幅な設計変更を伴う。

【０００８】また、上記特開平２−１９１８６５号公報
等の手段では、ノズルニードルのリフトが開始する前に
制御油圧室と低圧源間を遮断して制御油圧室を高圧に戻
しておかねばならないため、低圧源へ高圧燃料を逃がす
ことができるのは僅かな時間であり、１回で低圧源に逃
がすことのできる燃料の量は少ない。したがって、コモ
ンレール内圧力を所定値に低下せしめるまでに多くの回
数の切り換えが必要になり、電磁三方弁の駆動回路は、
電磁三方弁に多くの電気エネルギーを供給できるものが
要求される。特にコンデンサが大容量化して駆動回路の
大規模化が免れない。また、コモンレール圧を所定圧に
低下せしめるのに必要な量の燃料を逃がすにも時間がか
かることになり、結局、その間、エンジンの適正な性能
を損なう。

【０００９】また、電磁三方弁が繰り返し高速で切り換
え作動するので、騒音の増大を招いたり、電磁三方弁の
作動回数が膨大になることで電磁三方弁の耐久寿命を短
くする。

【００１０】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
別途圧力調整弁を設けたりスピル弁を高速で開閉するこ
となく、コモンレール等の高圧源から高圧流体を逃がす
ことのできる高圧流体噴射装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、高圧源からの高圧流体をノズル内に供給し、ノズル
内に挿置されたノズルニードルによりノズル先端に形成
した噴孔を開閉する複数のインジェクタを具備する。各
インジェクタは上記高圧源から供給される高圧流体によ
りノズルニードルに閉弁方向に作用する流体圧を発生せ
しめる制御圧力室と、制御圧力室の流体圧を低圧源に開
放してノズルニードルをリフトせしめるスピル弁と、電
荷の吸収と放出により伸縮しスピル弁の弁体を開閉駆動
する電歪アクチュエータとを有する構成とする。各イン
ジェクタの電歪アクチュエータへの電気エネルギーの供
給量を制御して電歪アクチュエータのストロークを切り
換えスピル弁の弁体の開度を切り換える制御手段を具備
する。該制御手段は、充電により蓄電して電気エネルギ
ーを保持し各インジェクタの電歪アクチュエータに共通
に電荷を供給するコンデンサと、上記各電歪アクチュエ
ータごとに設けられてコンデンサと電歪アクチュエータ
間の導通と遮断とを切り換える複数のスイッチとを具備
し、かつ、いずれかの１つのスイッチを選択的にオンし
コンデンサの電荷を上記スイッチに対応する電歪アクチ
ュエータにのみ供給した時の上記スピル弁の弁体の開度
を、上記ノズルニードルの開弁方向の付勢力が閉弁方向
の付勢力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を
与える第１の開度に設定し、複数のスイッチを同時にオ
ンしコンデンサの電荷を各電歪アクチュエータに分配供
給した時のスピル弁の弁体の開度を第１の開度よりも小
さく上記ノズルニードルの閉弁方向の付勢力が開弁方向
の付勢力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を
与える第２の開度に設定する。

【００１２】選択したインジェクタから高圧流体を噴射
せしめるには、選択されたインジェクタの電歪アクチュ
エータに対応するスイッチのみをオンしその電歪アクチ
ュエータにのみコンデンサの全電荷を供給しスピル弁の
弁体を第１の開度に設定する。選択されたインジェクタ
のノズルニードルがリフトし噴射が行われる。

【００１３】一方、高圧源の圧力を減じるには、複数の
スイッチを同時にオンし電荷を各電歪アクチュエータに
分配供給し１つあたりの電歪アクチュエータへの電荷供
給量を上記噴射時よりも少なくし、スピル弁の弁体の開
度を噴射時よりも小さな第２の開度とする。これによ
り、制御圧力室から低圧源への高圧流体の流出量が噴射
時よりも少なくなり制御圧力室の減圧幅も小さくなるか
ら、ノズルニードルに閉弁方向に作用する流体圧が噴射
時よりも強いものとなる。

【００１４】ここで、上記第２の開度は、上記ノズルニ
ードルの閉弁方向の付勢力が開弁方向の付勢力よりも優
勢となるように制御圧力室に流体圧を与えるものとして
いるから、スピル弁が開いた状態でノズルニードルの着
座状態を保つことができる。しかして、高圧源の高圧流
体が制御圧力室から低圧源へと逃がされ、高圧源の圧力
を減じることができる。高圧流体を低圧源に逃がし高圧
源の圧力を下げている間、スピル弁を「開」と「閉」と
に交互に切り替えなくとも高圧流体の噴射を停止した状
態を維持することができる。しかも圧力調整弁等を別途
設ける必要もない。

【００１５】上記発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室
内に燃料を噴射するインジェクタを備え、インジェクタ
にはコモンレールから高圧燃料を供給する構成のコモン
レール式燃料噴射装置に適用すると、高速高負荷から低
速低負荷へ切り替わった時に、コモンレール内圧力を速
やかに下げることができるので、良好に騒音や排気の悪
化を防止することができる（請求項２）。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明をディーゼルエンジンのコ
モンレール式燃料噴射装置に適用した実施形態につい
て、図１、図２、図３により説明する。以下の説明にお
いてディーゼルエンジンは４気筒として説明する。図２
は、コモンレール式燃料噴射装置１の全体構成を示すも
ので、ディーゼルエンジンの各気筒のインジェクタ１１
と連通する共通のコモンレール１２が設けられ、コモン
レール１２内は高圧サプライポンプ１３から圧送された
高圧燃料により蓄圧される。図例ではインジェクタ１１
は１つのみ図示しているが同じ構成のものが気筒数分設
けられる。そしてＥＣＵ１８がインジェクタ１１の開閉
制御を行い必要な時期に必要な時間だけインジェクタ１
１から各気筒の燃焼室内に略コモンレール内圧力に等し
い噴射圧力で燃料を噴射するようになっている。コモン
レール内圧力は圧力センサ１９によって検出され、その
検出結果に基づいてＥＣＵ１８が吸入調量弁１４を制御
してコモンレール１２への燃料の圧送量を調整し、コモ
ンレール内圧力を、他のセンサ入力等により知られる運
転条件に応じた良好な燃焼を与える最適な噴射圧となる
ように制御する。なお、インジェクタ１１はドレーンラ
イン１７を有す。

【００１７】図１（Ａ）はインジェクタ１１の断面を示
し、インジェクタ１１は棒状のホルダ２がエンジンの図
略の燃焼室壁を貫通し図中下端部が燃焼室内に突出する
ように取り付けられる。ホルダ２は図示しない複数の円
形部材を上下方向に密着嵌合して構成され、その内部に
は縦穴２０が軸心位置に形成されるともに略これに平行
に高圧通路２３およびドレーン通路２５が形成してあ
る。インジェクタ１１は高圧燃料噴射用のノズル部１１
ａと噴射制御用のスピル弁部１１ｂおよびピエゾアクチ
ュエータ部１１ｃを備えている。

【００１８】ホルダ２の下端には高圧流体たる高圧燃料
が噴射される噴孔２１が開口しサック２２を介して縦穴
２０下端部と連通している。ホルダ２の上端部には高圧
ポート２６が設けられ、高圧燃料を保持するコモンレー
ル１２（図２）に通じる高圧燃料ライン１６（図２）と
接続される。インジェクタ１１には高圧ポート２６から
高圧燃料が噴射用および制御用として導入される。ホル
ダ２の上端部にはまた、出口ポート２７が設けられ、低
圧源である燃料タンク１５（図２）に通じるドレーンラ
イン１７（図２）と接続される。

【００１９】ノズル部１１ａについて説明する。ホルダ
２の上記縦穴２０はサック２２との接続端部２０１が上
側ほど拡径するコーン状をなし、後述するノズルニード
ル３が着座する弁座２０１としてある。

【００２０】縦穴２の下側略１／３ほどの部分には棒状
のノズルニードル３が上下動自在に貫通しており、上記
部分の上側半部であるニードルシリンダ２０３がノズル
ニードル３を摺動自在に保持している。ノズルニードル
３は、下端部に下側ほど縮径するコーン状の弁面３１が
形成してあり、弁座２０１に着座するようになってい
る。

【００２１】ニードルシリンダ２０３の下端部にはノズ
ルニードル３外周に環状の油溜まり２０２が形成してあ
る。油溜まり２０２は、上記高圧通路２３と導通してお
り、高圧通路２３の上流端に形成された高圧ポート２６
を介して高圧燃料が供給されている。油溜まり２０２に
供給された高圧燃料はノズルニードル３のリフト時にノ
ズルニードル３の弁面３１と弁座２０１の間の間隙を通
り、サック２２を経て噴孔２１から噴射されるようにな
っている。

【００２２】また、ノズルニードル３の下端面のうち、
弁座２０１と密着しない環状部分には常時高圧燃料が作
用してノズルニードル３を上方すなわち開弁方向に付勢
している。

【００２３】ノズルニードル３の上端面には深穴状の窪
みが形成され、窪み底面とスピル弁部１１ｂの後述する
弁棒５の間にスプリング４が圧縮状態で介設されてお
り、ノズルニードル３を下方すなわち閉弁方向に付勢し
ている。

【００２４】ノズルニードル３の上方にはニードルシリ
ンダ２０３壁面とノズルニードル上端面とで空間が画成
され、制御圧力室たる制御油圧室２０４としてある。制
御油圧室２０４はインオリフィス２４を介して高圧通路
２３と導通し、高圧通路２３から高圧燃料が供給される
ようになっており、ノズルニードル３を下方すなわち閉
弁方向に付勢する背圧を発生する。

【００２５】スピル弁部１１ｂについて説明する。上記
スプリング４の上方には縦穴２０を貫通して弁棒５が設
けてある。弁棒５はロッド部５２の下端部に傘部５１を
設けたもので、ロッド部５２にて縦穴２０の一部である
ピストンシリンダ２０８に摺動自在に保持されている。
縦穴２０はピストンシリンダ２０８直下で拡径し、ロッ
ド部５２の外周に環状の通路２０７が形成されている。
環状通路２０７はドレーン通路２５と導通している。

【００２６】縦穴２０の制御油圧室２０４と環状通路２
０７の間に位置する出口孔２０５は、制御油圧室２０４
側の開口周縁部が下側が拡径するコーン状に形成され、
弁棒５の傘部５１の、下側ほど拡径するコーン状面を弁
面５１１として受ける弁座２０６としてある。すなわち
図例のスピル弁部１１ｂは外開弁であり、弁棒５が制御
油圧室２０４側に変位すると弁面５１１が弁座２０６か
ら離間して出口孔２０５が開き、制御油圧室２０４の高
圧が出口孔２０５、環状通路２０７を介してドレーン通
路２５に逃がされるようになっている。

【００２７】弁棒５には、制御油圧室２０４の油圧およ
び圧縮した上記スプリング４が閉弁方向に付勢してい
る。

【００２８】スピル弁部１１ｂの弁棒５を駆動するピエ
ゾアクチュエータ部１１ｃについて説明する。縦穴２０
のピストンシリンダ２０８よりも上側部分はピストンシ
リンダ２０８よりも大径のアクチュエータ室２０９とし
てあり、ピストンシリンダ２０８およびアクチュエータ
室２０９を貫通して弁棒５の上方にピストン６が挿置し
てある。ピストン６は、大径で上端が開口した筒状の保
持部６２の下端面から細径の軸部６１が延出したもの
で、軸部６１が弁棒５とともにピストンシリンダ２０８
に摺動自在に保持されており、その下端面は弁棒５の上
端面と当接している。

【００２９】ピストン６の上側の保持部６２はアクチュ
エータ室２０９に上下動自在に格納される。保持部６２
の下方にはアクチュエータ室２０９の底面との間に、ピ
ストン６の軸部６１に同軸に皿ばね７が圧縮状態で介設
してあり、ピストン６を上方へ付勢している。

【００３０】アクチュエータ室２０９の天井壁とピスト
ン６の保持部６２の間には棒状のピエゾスタック８が配
設してあり、その上端部は天井壁面に形成した窪みに嵌
入し、下端部は筒状の保持部内に嵌入している。ピエゾ
スタック８は制御用のリード線８１を介してＥＣＵ１８
の後述する制御手段たる駆動回路９と接続してあり、Ｅ
ＣＵ１８からの通電制御により伸縮してピストン６を上
下動せしめ、弁棒５の離座と着座、ならびに開度を切り
替えるようになっている。

【００３１】図１（Ｂ）はピエゾスタック８の駆動系を
示すもので、駆動回路９は、各インジェクタ１１のピエ
ゾスタック８に共通である。バッテリ電圧を所定の大き
さのＤＣ電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ９１と、
ＤＣ−ＤＣコンバータ９１からの充電により電気エネル
ギーを保持するコンデンサ９２を備えている。ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ９１とコンデンサ９２とは充電スイッチ９
４のオンにより接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ９１が
コンデンサ９２を充電する。

【００３２】上記コンデンサ９２は、直列接続のメイン
接続スイッチ９５およびインダクタンスコイル９３を介
して各ピエゾスタック８の正極と接続してある。各ピエ
ゾスタック８の負極にはそれぞれサブ接続スイッチ９６
ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄが接続してあり、メイン接
続スイッチ９５およびサブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄ
をパルス状にオンすることにより、充電状態のコンデン
サ９２がピエゾスタック８を充電する。ピエゾスタック
８の充電電圧は、インダクタンスコイル９３の誘導作用
により電荷供給元の電荷量に略比例する。

【００３３】上記インダクタンスコイル９３の、メイン
接続スイッチ９５との接続点は放電スイッチ９７を介し
て接地してあり、放電スイッチ９７のオンによりピエゾ
スタック８の電荷がインダクタンスコイル９３を介して
放電するようになっている。なお、ピエゾスタック８の
放電は、サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄに並列に接続
されて放電時に順バイアスとなるダイオード９８を通り
行われる。

【００３４】なお、上記各スイッチ９４，９５，９６ａ
〜９６ｄ，９７はＥＣＵ１８を構成する演算部、例えば
マイクロコンピュータにより入切制御可能としてある。

【００３５】本高圧流体噴射装置の作動を説明する。充
電スイッチ９４をパルス状にオンすると、コンデンサ９
２が、ＤＣ−ＤＣコンバータ９１により所定の印加電圧
にて充電される。その後、メイン接続スイッチ９５とと
もに、所定のサブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄをパルス
状にオンする。サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのう
ち、いずれか１つを選択してオンすると、コンデンサ９
２の電荷がインダクタンスコイル９３を介して上記ピエ
ゾスタック８に充電されピエゾスタック８が伸長してピ
ストン６を押し下げスピル弁部１１ｂが「開」となる。

【００３６】また、メイン接続スイッチ９５とともに全
サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄを一時にパルス状にオ
ンするとコンデンサ９２の電荷がインダクタンスコイル
９３を介して各ピエゾスタック８に分配供給されて充電
されるので、各ピエゾスタック８電圧は、サブ接続スイ
ッチ９６ａ〜９６ｄのうちいずれか１つをオンした場合
の１／４であり、したがって、ピエゾスタック８の伸長
量も１／４であり、弁棒５のリフト量も１／４となる。
すなわち弁棒５のリフト量が、サブ接続スイッチ９６ａ
〜９６ｄのうち１つのみのオンで最大値を与えられ、全
サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄの同時のオンで上記最
大値の１／４が与えられる。このようにオンするサブ接
続スイッチ９６ａ〜９６ｄのうち１つだけをオンする
か、または全サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄを同時に
オンするかの選択でスピル弁部１１ｂの弁棒５の開度を
２段階に設定できる。

【００３７】図３は本高圧流体噴射装置の各部の作動状
態を示すタイムチャートで、前半は通常の燃料噴射制御
時を示し、後半は噴射休止期間におけるコモンレール内
圧力低下制御時を示している。

【００３８】通常の燃料噴射制御の場合について説明す
る。まず駆動回路９のメイン接続スイッチ９４ととも
に、サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのうち噴射を行う
インジェクタ１１のピエゾスタック８に対応するもの
（図３の例では９６ａ）を選択しパルス状にオンする
（図３の（Ａ））。これにより、コンデンサ９２の電荷
がサブ接続スイッチ９６ａに対応するピエゾスタック８
に流入しピエゾスタック８はフル充電され、その電圧が
設定された最高値まで上昇する（図３の（Ｆ））。この
電圧に比例してピエゾスタック８が最大量まで伸長し、
スピル弁部１１ｂの弁棒５を最大量下降せしめる。これ
により出口孔２０５が最大の開口面積で開く（第１の開
度）。ここで、ピエゾスタック８の伸長量、ピストン６
の変位、弁棒５のリフト、出口孔２０５の開口面積は、
いずれもピエゾスタック８の電圧波形（図３の（Ｆ））
と同様の台形状波形となる。

【００３９】出口孔２０５が上記のごとく最大開口面積
で開く結果、制御油圧室２０４は急激かつ大きな減圧幅
にて油圧が低下する（図３の（Ｇ））。これにより、ノ
ズルニードル３の背圧が減ぜられ、ノズルニードル３へ
の開弁方向付勢力（ノズルニードル３の下端面に上向き
に作用する油圧力）の方が優勢となって、ノズルニード
ル３が急激に上昇する（図３の（Ｈ））。かくして噴孔
２１から燃料の噴射が開始される（図３の（Ｉ））。

【００４０】そして運転状態から演算される所定のタイ
ミングで放電スイッチ９７をオンする（図３の（Ｅ））
と、ピエゾスタック８の電荷は放出され、その電圧は降
下して充電前の状態に復する（図３の（Ｆ））。これに
よりピエゾスタック８は縮小して元の長さとなり、ピス
トン６、スピル弁部１１ｂの弁棒５は、皿ばね７のばね
力や制御油圧室２０４の油圧、スプリング４のばね力に
より押し上げられ、元の位置まで上昇し、出口孔２０５
は閉じられる。この結果、制御油圧室２０４とドレーン
通路２５の導通は遮断され、制御油圧室２０４は、高圧
通路２３から流入する高圧燃料により油圧が回復し（図
３の（Ｇ））、再びノズルニードル３への閉弁方向付勢
力が優勢となってノズルニードル３は着座位置まで下降
して（図３の（Ｈ））噴孔２１を閉じ燃料噴射を停止す
る（図３の（Ｉ））。かくしてメイン接続スイッチ９５
およびサブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのいずれかをオ
ンするタイミングと放電スイッチ９７をオンするタイミ
ングとにより規定される所定の期間に燃料噴射を行うこ
とができる。

【００４１】次にコモンレール内圧力低下制御について
図３の後半を参照して説明する。これは燃料噴射を行わ
ないタイミングにて実行される。燃料噴射と異なりエン
ジン回転に対して非同期にて行うことができる。

【００４２】コンデンサ９２への充電完了後、メイン接
続スイッチ９５および全サブ接続スイッチ９６ａ〜９６
ｄを同時にパルス状にオンする（図３の（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））と、コンデンサ９２の電荷が
各ピエゾスタック８に分配供給される。この流入電荷量
は各ピエゾスタック８をフル充電するには不足であっ
て、ピエゾスタック８の電圧もサブ接続スイッチ９６ａ
〜９６ｄのうち選択したもののみをオンする燃料噴射時
の約１／４しか上昇せず（図３の（Ｆ））、スピル弁部
１１ｂの弁棒５の下降量が１／４になる。よって、出口
孔２０５の開口面積が、通常の燃料噴射制御時の１／４
位となる（第２の開度）。

【００４３】制御油圧室２０４の油圧は、高圧通路２３
から制御油圧室２０４へのインオリフィス２４により絞
られた高圧燃料の流入量と出口孔２０５からドレーン通
路２５への流出量とが等しくなる最低圧に収束する。出
口孔２０５の開口面積が１／４位になることでドレーン
通路２５への流出量が燃料噴射制御時よりも抑えられる
から、燃料噴射制御時に比して制御油圧室２０４の油圧
の低下は緩やかに進み、かつ減圧幅は小さい（図３の
（Ｇ））。

【００４４】このように、制御油圧室２０４の油圧は燃
料噴射制御時に比して高めであり、したがってノズルニ
ードル３に対する閉弁方向の付勢力も大きい。ここで、
弁棒５のリフト量を規定する各ピエゾスタック８への電
荷供給量は、上記閉弁方向の付勢力が開弁方向の付勢力
に対して優勢となるように予め設定してあり、スピル弁
部１１ｂは「開」となってもノズルニードル３はリフト
せず着座状態を保つ。かくしてコモンレール１２内の高
圧燃料が高圧通路２３から制御油圧室２０４を経てドレ
ーン通路２３へと流出し、コモンレール内圧力を減じる
ことができる。しかもスピル弁部１１ｂやピエゾアクチ
ュエータ部１１ｃを切り換え作動させないので燃料を燃
料タンク１５へ逃がす実効時間が減じられず、コモンレ
ール内圧力は速やかに低下する。

【００４５】コモンレール内圧力が所定値まで低下した
時に放電スイッチ９７をパルス状にオンすると（図３の
（Ｅ））、各ピエゾスタック８の電荷は放出され、電圧
は低下して（図３の（Ｆ））、スピル弁部１１ｂの弁棒
５が出口孔２０５を閉じるので、制御油圧室２０４の油
圧も元の高圧に復する（図３の（Ｇ））。

【００４６】この後で、上記のごとく通常の燃料噴射制
御を行えば、適正な噴射圧力にて燃料噴射を行うことが
できる。

【００４７】なお、本実施形態ではコモンレール圧を低
下せしめるときに４つのピエゾスタックに電荷の分配供
給を行うようにして、弁棒５の開度を、ノズルニードル
３をリフト可能な第１開度よりも小さくノズルニードル
３の着座状態を保つ第２の開度に設定するように構成し
ているが、４つのインジェクタ１１のうち、２つあるい
は３つのインジェクタ１１に分配供給を行うようにして
もピエゾスタック１つあたりの電荷量が少なくなり、ピ
エゾスタック１つのみに電荷供給を行うときのスピル弁
の開度よりも小さな開度に設定することができる。この
ときの開度を、上記ノズルニードルの閉弁方向の付勢力
が開弁方向の付勢力よりも優勢となるように制御油圧室
に圧力を与える開度とすることで、ノズルニードルを着
座させた状態のまま、制御油圧室から高圧燃料を燃料タ
ンクに逃がすことができる。また、エンジンの気筒数は
４気筒に限られず、２気筒以上であればよい。

【００４８】また、上記各実施形態はコモンレール式燃
料噴射装置に適用したものを示したが、本発明は他の用
途にも適用することができ、２以上のインジェクタを備
える高圧流体噴射装置であれば適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の高圧流体噴射装置のインジェ
クタの全体断面図であり、（Ｂ）は本発明の高圧流体噴
射装置のピエゾスタック駆動系の回路図である。

【図２】本発明の高圧流体噴射装置を適用したディーゼ
ルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置の構成図であ
る。

【図３】本発明の高圧流体噴射装置各部の作動を示すタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１コモンレール式燃料噴射装置１１インジェクタ１１ａノズル部１１ｂスピル弁部（スピル弁）１１ｃピエゾアクチュエータ部（電歪アクチュエー
タ）１２コモンレール（高圧源）１５燃料タンク（低圧源）２ホルダ（ノズル）２１噴孔２０４ノズルニードル制御油圧室（制御圧力室）３ノズルニードル５弁棒（弁体）６ピエゾアクチュエータ部（電歪アクチュエータ）８ピエゾスタック９駆動回路（制御手段）９２コンデンサ９３インダクタンスコイル９４充電スイッチ９５メイン接続スイッチ９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄ接続スイッチ９７放電スイッチ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ 55/02 ３５０ 55/02 ３５０ＥＦ１６Ｋ 31/02 Ｆ１６Ｋ 31/02 Ａ // Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 ＭＦターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA12 BA19 BA22 BA23 BA46 CC06T CC08T CC14 CC66 CC67 CC68U CD26 CE27 CE29 DB17 DC18 3G301 HA02 HA06 JA37 LB11 LB16 LC05 LC10 PB08Z 3H062 AA02 AA15 AA16 BB04 BB30 BB33 CC07 DD01 EE06 FF41 HH03 HH10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧源からの高圧流体をノズル内に供給
し、ノズル内に挿置されたノズルニードルによりノズル
先端に形成した噴孔を開閉する複数のインジェクタを具
備し、各インジェクタは上記高圧源から供給される高圧
流体によりノズルニードルに閉弁方向に作用する流体圧
を発生せしめる制御圧力室と、制御圧力室の流体圧を低
圧源に開放してノズルニードルをリフトせしめるスピル
弁と、電荷の吸収と放出により伸縮しスピル弁の弁体を
開閉駆動する電歪アクチュエータとを有し、各インジェ
クタの電歪アクチュエータへの電気エネルギーの供給量
を制御して電歪アクチュエータのストロークを切り換え
スピル弁の弁体の開度を切り換える制御手段を具備し、
該制御手段は、充電により蓄電して電気エネルギーを保
持し各インジェクタの電歪アクチュエータに共通に電荷
を供給するコンデンサと、上記各電歪アクチュエータご
とに設けられてコンデンサと電歪アクチュエータ間の導
通と遮断とを切り換える複数のスイッチとを具備し、か
つ、いずれかの１つのスイッチを選択的にオンしコンデ
ンサの電荷を上記スイッチに対応する電歪アクチュエー
タにのみ供給した時の上記スピル弁の弁体の開度を、上
記ノズルニードルの開弁方向の付勢力が閉弁方向の付勢
力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を与える
第１の開度に設定し、複数のスイッチを同時にオンしコ
ンデンサの電荷を各電歪アクチュエータに分配供給した
時のスピル弁の弁体の開度を第１の開度よりも小さく上
記ノズルニードルの閉弁方向の付勢力が開弁方向の付勢
力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を与える
第２の開度に設定したことを特徴とする高圧流体噴射装
置。
【請求項２】請求項１記載の高圧流体噴射装置におい
て、上記インジェクタはディーゼルエンジンの燃焼室内
に燃料を噴射するインジェクタであり、上記高圧源は高
圧燃料により蓄圧されたコモンレールである高圧流体噴
射装置。