JP2002202019A

JP2002202019A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2002202019A
Application number: JP2000400888A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Maeda; 真一前田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP4154857B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コモンレール式燃料噴射装置において、ピエ
ゾアクチエータにより作動するインジェクタを使ったコ
モンレール圧力の減圧を安定的に行うことである。【解決手段】インジェクタ１のニードル１２１の背圧
を低圧源にリリーフする弁体１２３をピエゾスタック１
２７により押圧駆動してハーフリフトせしめることで、
ニードル１２１が着座状態のまま背圧室１０６から燃料
を逃がしてコモンレール圧力を減圧する構成とし、か
つ、減圧時には、所定の制御周期でピエゾスタック電圧
がハーフリフト可能な値に立ち上がるように、かつ、コ
モンレール圧力が高く噴射開始電圧の低下速度が速いほ
ど、制御周期内における充電状態期間の割合を減じるよ
うにすることで、噴射開始電圧の低下速度が速くとも噴
射開始電圧が実際のピエゾスタック電圧を下回らないよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射装置のコモ
レール内燃料圧力の減圧制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】コモンレール式の燃料噴射装置は、高圧
サプライポンプにより昇圧した燃料をコモンレールに蓄
え、該コモンレールから燃料噴射用のインジェクタに燃
料を供給するものである。

【０００３】インジェクタの構成は種々あるが、ノズル
部の噴孔を開閉するニードルをその背圧の増減により昇
降して、噴射とその停止とを切り換え、前記背圧を前記
コモンレールからの燃料により得る構成としたものがあ
る。背圧の増減は次の手段でなされる。すなわち、コモ
ンレールから燃料が導入されて背圧を発生せしめる背圧
室と燃料タンク等の低圧源の間に弁室を介設するととも
に、弁室内に、その低圧源側のポートを開閉する弁体を
配設し、この弁体がリフトすることで背圧室と低圧源が
連通し、背圧を低下させる。これにより、ニードルがリ
フトして燃料噴射が開始されることになる。この弁室お
よび弁体を有する背圧増減手段としては二方弁や三方弁
が用いられ得る。

【０００４】弁体を駆動するアクチュエータとしては、
近年、ＰＺＴ等の圧電材料の圧電作用を利用したピエゾ
アクチュエータが考えられている。ピエゾアクチュエー
タは充放電により伸縮するピエゾスタックが押圧力を発
生するものであり、例えばピエゾスタックが充電で伸長
して、前記ポートを閉鎖状態の弁体を押圧駆動して弁座
からリフトせしめる。ピエゾアクチュエータの作動切り
換えは、ピエゾスタックの充電と放電とを行う通電手段
をマイクロコンピュータ等の制御手段が制御することで
なされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コモンレー
ル式の燃料噴射装置では、燃料噴射制御とともに、運転
条件に応じた最適な噴射圧力が得られるようにコモンレ
ールへの燃料の圧送量を調整してコモンレール内燃料圧
力を制御する。しかし、運転条件が高圧の噴射圧力を要
求する条件（高圧高負荷）から比較的低圧の噴射圧力を
要求する条件（低圧低負荷）に急変した場合にはコモン
レール内燃料圧力を下げることができないので、この圧
力状態のままで燃料が噴射されると騒音が発生したり排
気の悪化を招く恐れがある。したがって、コモンレール
の前記圧送量を減らすだけではなく、コモンレール内か
ら高圧燃料を積極的に流出する必要がある。

【０００６】前記のごとくインジェクタが前記コモンレ
ールからの燃料を制御油として用いる構成において、コ
モンレール内燃料圧力を下げるべく、ニードルが着座し
たままで弁体をリフトし、背圧室の燃料を逃がすように
したものがある（特開２０００−１６１１７０）。閉弁
状態のニードルの背圧はニードルが開弁可能な圧力より
も十分に高く、ある程度、背圧を減じても着座状態を維
持する。一方、弁体をニードル開閉制御時のようにフル
リフトに達しないリフト状態（ハーフリフト）にすれば
背圧室の圧力の低下幅は小さい。したがって、ニードル
の背圧がニードル開弁可能圧力を下回らない範囲で弁体
をハーフリフトにすることで、コモンレール内の燃料が
インジェクタを介して燃料タンクに還流し、コモンレー
ル内燃料圧力が低下することになる。

【０００７】インジェクタが前記ピエゾアクチュエータ
を搭載したものにおいて、弁体のハーフリフトを実現す
るには、弁体を着座状態からリフトせしめるべくコモン
レール内燃料圧力に等しい弁室内の燃料圧に抗し得る充
電量まで充電する一方、ニードルがリフトし燃料の噴射
が開始する充電量（噴射開始充電量）を越えないように
する必要がある。

【０００８】しかしながら、弁体は着座状態では弁室内
の燃料圧力がリフト方向に作用する弁体の受圧面の面積
が少なく、また弁室内の燃料圧力がコモンレール内燃料
圧力に略等しいことから、着座方向に作用する力が圧倒
的に優勢なアンバランスな圧力状態となっている。これ
に対し、弁体が一旦リフトすると、弁室内の燃料圧力が
低下するとともに、燃料圧力がリフト方向に作用する弁
体の受圧面が増大するから、着座方向に作用する力がリ
フト方向に作用する力に近づき、前記アンバランスな圧
力状態が緩和される。

【０００９】この、アンバランスな圧力状態の緩和は、
ピエゾスタックの伸長を促す方向に作用するから、弁体
がリフトし背圧室から燃料が燃料タンクへの戻りを開始
する充電量（リーク開始充電量）を僅かに越えただけ
で、弁体のリフト量は比較的大きく、リーク開始充電量
と噴射開始充電量の差はあまりない。

【００１０】また、減圧が進むにつれて弁体に着座方向
に作用する付勢力が弱まるから、噴射開始充電量も低下
する。

【００１１】このため、弁体のハーフリフトによりコモ
ンレールの減圧を図る場合に、ピエゾスタックの充電量
を設定するのは必ずしも容易ではない。

【００１２】本発明は前記実情に鑑みなされたもので、
ピエゾスタックの充電量を適正値に設定して、弁体のハ
ーフリフトによりコモンレールの減圧を良好に行うこと
のできる燃料噴射装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、噴孔を開閉するニードルを有し、コモンレールに蓄
えられた高圧の燃料が供給されて該燃料を前記噴孔から
噴射するノズル部と、前記コモンレールから燃料が導入
され前記ニードルの背圧を発生せしめる背圧室と、該背
圧室と低圧源の間に介設された弁室内に弁体を前記低圧
源側のポートを閉鎖可能に配設してなり該弁体のリフト
量が大きくなるに応じて前記背圧室の圧力を低下せしめ
る背圧増減手段と、前記弁体を押圧駆動するピエゾスタ
ックを有し該ピエゾスタックの充電量が多いほど前記弁
体のリフト量を増大せしめるピエゾアクチュエータとを
備えたインジェクタと、前記ピエゾスタックに通電し該
ピエゾスタックの充電と放電とを行う通電手段と、コモ
ンレール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、前記
通電手段による通電を制御し、燃料の噴射指令に対して
は、前記弁体を着座状態とフルリフト状態との間で切り
換えて前記ニードルを開閉し、前記コモンレール内の燃
料圧力の減圧指令に対しては、検出された燃料圧力に応
じて目標充電量を設定し前記ニードルが着座状態のまま
で前記弁体をリフト状態とする制御手段とを有する燃料
噴射装置であって、前記制御手段を、所定の周期で、検
出された燃料圧力に応じて設定された目標充電量にてピ
エゾスタックが充電状態に立ち上がるように、かつ、前
記減圧指令に対する通電制御において、検出された燃料
圧力が高いほど前記ピエゾスタックが充電状態にある期
間の長さが短くなるように設定する。

【００１４】コモンレール内の燃料圧力が低下すると、
弁体に着座方向に作用する力が減じられて弁体のリフト
量が増大する。したがって、前記燃料圧力が高く減圧速
度が高いときには噴射開始充電量が低下するのも早い。
本発明では前記燃料圧力が高いほど、ピエゾスタックが
充電状態にある期間の長さが短くなり、噴射開始充電量
が実際のピエゾスタックの充電量を下回ってしまうのを
回避することができる。

【００１５】請求項２記載の発明では、噴孔を開閉する
ニードルを有し、コモンレールに蓄えられた高圧の燃料
が供給されて該燃料を前記噴孔から噴射するノズル部
と、前記コモンレールから燃料が導入され前記ニードル
の背圧を発生せしめる背圧室と、該背圧室と低圧源の間
に介設された弁室内に弁体を前記低圧源側のポートを閉
鎖可能に配設してなり該弁体のリフト量が大きくなるに
応じて前記背圧室の圧力を低下せしめる背圧増減手段
と、前記弁体を押圧駆動するピエゾスタックを有し該ピ
エゾスタックの充電量が多いほど前記弁体のリフト量を
増大せしめるピエゾアクチュエータとを備えたインジェ
クタと、前記ピエゾスタックに通電し該ピエゾスタック
の充電と放電とを行う通電手段と、コモンレール内の燃
料圧力を検出する圧力検出手段と、前記通電手段による
通電を制御し、燃料の噴射指令に対しては、前記弁体を
着座状態とフルリフト状態との間で切り換えて前記ニー
ドルを開閉し、前記コモンレール内の燃料圧力の減圧指
令に対しては、検出された燃料圧力に応じて目標充電量
を設定し前記ニードルが着座状態のままで前記弁体をリ
フト状態とする制御手段とを有する燃料噴射装置であっ
て、前記制御手段を、前記減圧指令に対する通電制御に
おいて、所定の周期で、検出された燃料圧力に応じて設
定された目標充電量にてピエゾスタックが充電状態に立
ち上がるように、かつ、ピエゾスタックが充電状態にあ
る期間の充電量が目標充電量を初期値として漸減するよ
うに設定する。

【００１６】コモンレール圧力の低下とともにピエゾス
タックの充電量が漸減することで、噴射開始充電量まで
の余裕ができる。なお、弁体に閉弁方向に作用する力が
弱まることでリーク開始充電量も低下するから、このリ
ーク開始充電量に対する余裕は確保される。

【００１７】請求項３記載の発明では、請求項１または
２の発明の構成において、前記制御手段を、前記減圧指
令に対する通電制御において、前記コモンレール内の燃
料圧力の減圧速度が大きいほど前記目標充電量が低くな
るように設定する。

【００１８】燃料性状等の変動やインジェクタの個体差
等の要因でコモンレール内の燃料圧力の減圧速度がばら
つくと、コモンレール内の燃料圧力が同じでも噴射開始
充電量がピエゾスタックの充電量を下回るまでの時間的
な余裕が小さいことになる。本発明では、コモンレール
内の燃料圧力の減圧速度が大きいほど目標充電量が小さ
く設定されるから、ハーフリフト可能な充電量とコモン
レール圧力の対応関係が変動しても、噴射開始充電量が
ピエゾスタックの充電量を下回るまでの時間的な余裕を
確保することができる。

【００１９】請求項４記載の発明では、噴孔を開閉する
ニードルを有し、コモンレールに蓄えられた高圧の燃料
が供給されて該燃料を前記噴孔から噴射するノズル部
と、前記コモンレールから燃料が導入され前記ニードル
の背圧を発生せしめる背圧室と、該背圧室と低圧源の間
に介設された弁室内に弁体を前記低圧源側のポートを閉
鎖可能に配設してなり該弁体のリフト量が大きくなるに
応じて前記背圧室の圧力を低下せしめる背圧増減手段
と、前記弁体を押圧駆動するピエゾスタックを有し該ピ
エゾスタックの充電量が多いほど前記弁体のリフト量を
増大せしめるピエゾアクチュエータとを備えたインジェ
クタと、前記ピエゾスタックに通電し該ピエゾスタック
の充電と放電とを行う通電手段と、コモンレール内の燃
料圧力を検出する圧力検出手段と、前記通電手段による
通電を制御することにより前記ピエゾスタックの充電量
を調整し、燃料の噴射指令に対しては、前記弁体を着座
状態とフルリフト状態との間で切り換えて前記ニードル
を開閉し、前記コモンレール内の燃料圧力の減圧指令に
対しては、検出された燃料圧力に応じて目標充電量を設
定し前記ニードルが着座状態のままで前記弁体をリフト
状態とする制御手段とを有する燃料噴射装置であって、
前記制御手段を、前記減圧指令に対する通電制御におい
て、検出された燃料圧力に基づいて前記ニードルが着座
状態のままで前記弁体をリフト状態（ハーフリフト）と
し得るピエゾスタックの充電量を推定し、推定された充
電量よりも低い充電量を初期値として、検出された燃料
圧力が低下を開始するまで目標充電量が漸次上昇するよ
うに設定する。

【００２０】目標充電量をハーフリフトとし得る推定さ
れた充電量よりも低い充電量から漸次上昇せしめること
で、燃料性状等の変動やインジェクタの個体差等の要因
で噴射開始充電量が変動しても、誤噴射を回避しつつハ
ーフリフト可能な充電量に設定することができる。

【００２１】請求項５記載の発明では、請求項４の発明
の構成において、前記制御手段を、前記減圧指令に対す
る通電制御において、前記コモンレール内の燃料圧力が
高いほど前記充電状態にある期間の長さが短くなるよう
に設定する。

【００２２】減圧を開始する時のコモンレール内の燃料
圧力が高いほど、減圧開始時における減圧速度が高く噴
射開始充電量が低下するのも早い。本発明では前記燃料
圧力が高いほど、ピエゾスタックが充電状態にある期間
の長さが短くなり、噴射開始充電量が実際のピエゾスタ
ックの充電量を下回ってしまうのを回避することができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図２に本発明を
適用したディーゼルエンジンのコモンレール式の燃料噴
射装置の構成を示す。ディーゼルエンジンの気筒数分の
インジェクタ１が各気筒に対応して設けられ（図例では
インジェクタ１は１つのみ図示）、供給ライン５５を介
して連通する共通のコモンレール５４から燃料の供給を
受け、インジェクタ１から各気筒の燃焼室内に略コモン
レール５４内の燃料圧力（以下、コモンレール圧力とい
う）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５４には燃料タンク５１の燃料が高圧
サプライポンプ５３により圧送されて高圧で蓄えられ
る。

【００２４】また、コモンレール５４からインジェクタ
１に供給された燃料は、上記燃焼室への噴射用の他、イ
ンジェクタ１の制御油圧等としても用いられ、インジェ
クタ１から低圧のドレーンライン５６を経て燃料タンク
５１に還流するようになっている。

【００２５】ＣＰＵ３１はクランク角度等の検出信号に
基づいて燃料の噴射時期と噴射量を演算し、これに応じ
た噴射指令である噴射信号を各インジェクタ１に搭載さ
れたピエゾアクチュエータを駆動するためのピエゾアク
チュエータ駆動回路２に出力する。噴射信号は「Ｈ」と
「Ｌ」からなる二値信号で、インジェクタ１から所定の
期間、燃料を噴射せしめる。

【００２６】また、ＣＰＵ３１は他のセンサ入力等によ
り知られる運転条件に応じた適正な噴射圧となるように
制御する。圧力検出手段である圧力センサ４がコモンレ
ール５４に設けられており、コモンレール圧力の検出信
号がＡＤ変換器３２でデジタル化されてＣＰＵ３１に入
力している。ＣＰＵ３１はコモンレール圧力に基づいて
調量弁５２を制御してコモンレール５４への燃料の圧送
量を調整する。また、コモンレール圧力の急な減圧が必
要になると、ＣＰＵ３１は内部で減圧指令を発生し、ピ
エゾアクチエータ駆動回路２に対し燃料噴射時とは異な
る通電制御を行い、後述するようにインジェクタ１の制
御油としての燃料を燃料タンク５１に戻してコモンレー
ル圧力を減圧させる。

【００２７】図１に前記インジェクタ１の構造を示す。
インジェクタ１は棒状体で、図中下側部分がエンジンの
図略の燃焼室壁を貫通して燃焼室内に突出するように取
り付けられている。インジェクタ１は下側から順にノズ
ル部１ａ、背圧制御部１ｂ、ピエゾアクチュエータ１ｃ
となっている。

【００２８】ノズル部１ａのスリーブ状の本体１０４内
にニードル１２１がその後端部にて摺動自在に保持され
ており、ニードル１２１はノズル本体１０４の先端部に
形成された環状シート１０４１に着座または離座する。
ニードル１２１の先端部の外周空間１０５には高圧通路
１０１を介してコモンレール５４から高圧燃料が導入さ
れ、ニードル１２１のリフト時に噴孔１０３から燃料が
噴射される。ニードル１２１にはその環状段面１２１１
に前記高圧通路１０１からの燃料圧がリフト方向（上向
き）に作用している。

【００２９】ニードル１２１の後方には高圧通路１０１
からインオリフィス１０７を介して制御油としての燃料
が導入されており、ニードル１２１の背圧を発生する背
圧室１０６が形成される。この背圧は、背圧室１０６に
配設されたスプリング１２２とともにニードル１２１の
後端面１２１２に着座方向（下向き）に作用する。

【００３０】前記背圧は背圧制御部１ｂで増減され、背
圧制御部１ｂは前記ピエゾスタック１２７を備えたピエ
ゾアクチュエータ１ｃにより駆動される。

【００３１】前記背圧室１０６はアウトオリフィス１０
９を介して常時、背圧制御部１ｂの弁室１１０と連通し
ている。弁室１１０は天井面１１０１が上向きの円錐状
に形成されており、天井面１１０１の最上部に、低圧室
１１１と連通する低圧ポート１１０ａが開口しており、
低圧室１１１はドレーンライン５６に通じる低圧通路１
０２と連通している。弁室１１０の底面には高圧制御通
路１０８を介して高圧通路１０１と連通する高圧ポート
１１０ｂが開口している。

【００３２】弁室１１０内には、下側部分を水平にカッ
トしたボール１２３が配設されている。ボール１２３は
上下動可能な弁体であり、下降時には、上記カット面で
弁座としての弁室底面（以下、高圧側シートという）１
１０２に着座して高圧ポート１１０ｂを閉鎖することに
より弁室１１０を高圧制御通路１０８と遮断し、上昇時
には弁座としての上記天井面（以下、低圧側シートとい
う）１１０１に着座して低圧ポート１１０ａを閉鎖する
ことにより弁室１１０を前記低圧室１１１から遮断す
る。これにより、ボール１２３下降時には背圧室１０６
がアウトオリフィス１０９、弁室１１０を経て低圧室１
１１と連通し、ニードル１２１の背圧が低下してニード
ル１２１が離座する。一方、ボール１２３の上昇時には
背圧室１０６が低圧室１１１と遮断されて高圧通路１０
１のみと連通し、ニードル１２１の背圧が上昇してニー
ドル１２１が着座する。

【００３３】ボール１２３はピエゾアクチュエータ１ｃ
により押圧駆動される。ピエゾアクチュエータ１ｃは、
低圧室１１１の上方に上下方向に形成された縦穴１１２
に径の異なる２つのピストン１２４，１２５が摺動自在
に保持され、上側の大径のピストン１２５の上方にピエ
ゾスタック１２７が上下方向を伸縮方向として配設され
ている。

【００３４】大径ピストン１２５はその下方に設けられ
たスプリング１２６によりピエゾスタック１２７と当接
状態を維持しており、ピエゾスタック１２７の伸縮量と
同じだけ上下方向に変位するようになっている。

【００３５】ボール１２３と対向する下側の小径ピスト
ン１２４と大径ピストン１２５と縦穴１１２とで画され
た空間には燃料が充填されて変位拡大室１１３が形成さ
れており、ピエゾスタック１２７の伸長で大径ピストン
１２５が下方変位して変位拡大室１１３の燃料を押圧す
ると、その押圧力が変位拡大室１１３の燃料を介して小
径ピストン１２４に伝えられる。ここで、小径ピストン
１２４は大径ピストン１２５よりも小径としているの
で、ピエゾスタック１２７の伸長量が拡大されて小径ピ
ストン１２４の変位に変換される。

【００３６】燃料噴射時には、先ず、ピエゾスタック１
２７が充電されてピエゾスタック１２７が伸長すること
により、小径ピストン１２４が下降してボール１２３を
押し下げる。これによりボール１２３が低圧側シート１
１０１からリフトするとともに高圧側シート１１０２に
着座して背圧室１０６が低圧通路１０２と連通するの
で、背圧室１０６の燃料圧が低下する。これにより、ニ
ードル１２１に離座方向に作用する力の方が着座方向に
作用する力よりも優勢となって、ニードル１２１が離座
して燃料噴射が開始される。

【００３７】噴射停止は反対にピエゾスタック１２７の
放電によりピエゾスタック１２７を縮小してボール１２
３への押し下げ力を解除する。この時、弁室１１０内は
低圧となっており、またボール１２３の底面には高圧制
御通路１０８から高圧の燃料圧力が作用しているから、
ボール１２３には全体としては上向きの燃料圧が作用し
ている。そして、前記ボール１２３への押し下げ力の解
除により、ボール１２３が高圧側シート１１０２から離
間するとともに再び低圧側シート１１０１に着座して弁
室１１０の燃料圧力が上昇するため、ニードル１２１が
着座し噴射が停止する。

【００３８】また、インジェクタ１は後述するようにニ
ードル１２１を着座状態のままボール１２３をリフトし
て燃料を燃料タンク５１に戻し、コモンレール圧力の急
な減圧にも用いられる。

【００３９】図３にピエゾスタック１２７の充電と放電
とを行う通電手段であるピエゾアクチュエータ駆動回路
２の構成を示す。なお、説明の便宜のため、適宜、ピエ
ゾスタック１２７を４つの気筒に対応してピエゾスタッ
ク１２７Ａ、ピエゾスタック１２７Ｂ、ピエゾスタック
１２７Ｃ、ピエゾスタック１２７Ｄと表すものとする。
ピエゾアクチュエータ駆動回路２は車載バッテリの給電
（＋Ｂ）で数十〜数百Ｖの直流電圧を発生するＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２１１、およびその出力端に並列に接続さ
れたバッファコンデンサ２１２により直流電源２１を構
成し、ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄの充電用の電
圧を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１１は一般的な
降圧チョッパ型の回路で、スイッチング素子２１１２の
オン時にインダクタ２１１１にエネルギーを蓄積して、
スイッチング素子２１１２のオフ時に逆起電力を発生す
るインダクタ２１１１からダイオード２１１３を介して
バッファコンデンサ２１２に充電される。バッファコン
デンサ２１２は十分静電容量の大きなもので構成され、
ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄへの充電作動時にも
略一定の電圧値を保つようになっている。

【００４０】直流電源２１のバッファコンデンサ２１２
からピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄにインダクタ２
３を介して通電する第１の通電経路２２ａが設けてあ
り、通電経路２２ａには、バッファコンデンサ２１２と
インダクタ２３間にこれらと直列に第１のスイッチング
素子２４ａが介設されている。第１のスイッチング素子
２４ａはＭＯＳＦＥＴで構成され、その寄生ダイオード
（以下、第１の寄生ダイオードという）２４１ａがバッ
ファコンデンサ２１２の両端間電圧に対して逆バイアス
となるように接続される。また、インダクタ２３とピエ
ゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄは第２の通電経路２２ｂ
を形成している。この通電経路２２ｂは、インダクタ２
３と第１のスイッチング素子２４ａの接続中点に接続さ
れる第２のスイッチング素子２４ｂを有し、インダクタ
２３、ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄおよび第２の
スイッチング素子２４ｂを含む閉回路を形成している。
第２のスイッチング素子２４ｂもＭＯＳＦＥＴで構成さ
れ、その寄生ダイオード（以下、第２の寄生ダイオード
という）２４１ｂがバッファコンデンサ２１２の両端間
電圧に対して逆バイアスとなるように接続される。

【００４１】通電経路２２ａ，２２ｂはピエゾスタック
１２７Ａ〜１２７Ｄのそれぞれに共通であり、また、次
のように駆動対象としてのピエゾスタック１２７Ａ〜１
２７Ｄが選択できる。ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７
Ｄのそれぞれには直列にスイッチング素子（以下、適
宜、選択スイッチング素子という）２５Ａ，２５Ｂ，２
５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆが接続されており、この
うち第１の種類の選択スイッチング素子２５Ａ〜２５Ｄ
はそれぞれピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄと１対１
に対応して接続されて、噴射気筒のインジェクタのピエ
ゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄに対応する選択スイッチ
ング素子２５Ａ〜２５Ｄがオンされる。

【００４２】また、第２の種類の選択スイッチング素子
２５Ｅ，２５Ｆは選択スイッチング素子２５Ｅがピエゾ
スタック１２７Ａとピエゾスタック１２７Ｂとに共通
に、また、選択スイッチング素子２５Ｆがピエゾスタッ
ク１２７Ｃとピエゾスタック１２７Ｄとに共通に接続さ
れる。第２の種類の選択スイッチング素子２５Ｅ，２５
Ｆは、ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄのいずれかに
おいて選択スイッチング素子２５Ａ〜２５Ｄにより制御
不能な状態が出来しても当該ピエゾスタック１２７Ａ〜
１２７Ｄを含む２つのピエゾスタック１２７Ａ，１２７
Ｂまたはピエゾスタック１２７Ｃ，１２７Ｄをピエゾア
クチュエータ駆動回路２から切り離して残りの２つのピ
エゾスタック１２７Ｃ，１２７Ｄまたはピエゾスタック
１２７Ａ，１２７Ｂの作動を確保するためのものである
（リンプフォーム）。

【００４３】各選択スイッチング素子２５Ａ〜２５Ｆは
ＭＯＳＦＥＴが用いられており、その寄生ダイオード
（以下、選択寄生ダイオードという）２５１Ａ，２５１
Ｂ，２５１Ｃ，２５１Ｄ，２５１Ｅ，２５１Ｆは、バッ
ファコンデンサ２１２に対して逆バイアスとなるように
接続されている。

【００４４】スイッチング素子２４ａ，２４ｂ，２５Ａ
〜２５Ｆの各ゲートにはコントローラ２９からそれぞれ
制御信号が入力しており、前記のごとく選択スイッチン
グ素子２５Ａ〜２５Ｄのいずれかをオンして駆動対象の
ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄが選択されるととも
に、スイッチング素子２４ａ，２４ｂのゲートにはパル
ス状の制御信号が入力してスイッチング素子２４ａ，２
４ｂをオンオフし、ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄ
の充電制御および放電制御を行うようになっている。

【００４５】また、ピエゾスタック１２７Ａとピエゾス
タック１２７Ｂとに共通に直列に比較的低抵抗の抵抗器
２７Ｅが、ピエゾスタック１２７Ｃとピエゾスタック１
２７Ｄとに共通に直列に前記抵抗器２７Ｅと同じ抵抗器
２７Ｆが設けてある。その両端間電圧はコントローラ２
９に入力し、ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄの充電
電流が検出されるようになっている。

【００４６】また、第２のスイッチング素子２４ｂには
直列に比較的低抵抗の抵抗器２８が設けてある。その両
端間電圧はコントローラ２９に入力し、ピエゾスタック
１２７Ａ〜１２７Ｄの放電電流が検出されるようになっ
ている。

【００４７】また、コントローラ２９には、充電量であ
る各ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄの両端端電圧
（以下、ピエゾスタック電圧という）が入力している。

【００４８】コントローラ２９は、充電制御時には、第
１のスイッチング素子２４ａのオン期間とオフ期間とを
次のように設定し、第１のスイッチング素子２４ａの制
御信号を出力する。すなわち、第１のスイッチング素子
２４ａをオンして第１の通電経路２２ａに漸増する充電
電流を流す。充電電流が予め設定した上限の電流値にな
るとスイッチング素子２４ａをオフしてオフ期間に入
る。この時、インダクタ２３に発生する逆起電力は第２
のスイッチング素子２４ｂの寄生ダイオード２４１ｂに
対して順バイアスであるから、インダクタ２３に蓄積さ
れたエネルギーにより第２の通電経路２２ｂに漸減する
フライホイール電流が流れ、ピエゾスタック１２７Ａ〜
１２７Ｄの充電が進行する。充電電流が下限の電流値
（略０）になると再び第１のスイッチング素子２４ａを
オンしてオン期間に入り、これを繰り返す（多重スイッ
チング方式）。そして、ピエゾスタック電圧が予め設定
した電圧に達するとスイッチング素子２４ａをオフに固
定し、充電は完了となる。このようにピエゾスタック１
２７Ａ〜１２７Ｄを充電することで、ピエゾスタック１
２７Ａ〜１２７Ｄが伸長して変位拡大室１１３を介して
ボール１２３を押圧しリフトせしめる。

【００４９】また、放電制御時には、第２のスイッチン
グ素子２４ｂのオン期間とオフ期間とを次のように設定
し、第２のスイッチング素子２４ｂの制御信号を出力す
る。すなわち、第２のスイッチング素子２４ｂをオンし
て第２の通電経路２２ｂに漸増する放電電流を流す。放
電電流が予め設定した電流値（以下、上限電流値とい
う）になるとスイッチング素子２４ｂをオフしてオフ期
間に入る。この時、インダクタ２３に大きな逆起電力が
発生し、インダクタ２３に蓄積されたエネルギーにより
フライホイール電流を第１の通電経路２２ａに流しバッ
ファコンデンサ２１２にエネルギーを回収する。放電電
流が下限の電流値（略０）になると再び第２のスイッチ
ング素子２４ｂをオンして、これを繰り返す。そして、
ピエゾスタック電圧が０に達するとスイッチング素子２
４ｂをオフに固定し、放電は完了となる。このようにピ
エゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄを放電することで、ピ
エゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄが縮小して変位拡大室
１１３の燃料圧力によるボール１２３への押圧力が解除
されてボール１２３が着座する。

【００５０】なお、ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄ
とピエゾアクチュエータ駆動回路２とを接続する線路の
断線等でピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄが放電不能
となると、インジェクタ１が噴射信号で規定される燃料
噴射期間が終了しても燃料が噴射し続けることになる
が、図１に示した前記インジェクタ１ではピエゾスタッ
ク１２７が充電状態にある時間が一定時間を越えると閉
弁する機械的なフェイルセーフ機構を備えている。すな
わち、インジェクタ１はピエゾスタック１２７の伸長で
変位拡大室１１３内の燃料を圧縮して加圧し、ボール１
２３を押圧する押圧力を発生しており、その燃料圧力は
ボール１２３がリフト状態のときはボール１２３に作用
する上向きの付勢力に抗し得る圧力となっている。この
ため、変位拡大室１１３内の加圧した燃料はピストン１
２４，１２５の摺動部から僅かずつ低圧室１１１等の低
圧部にリークし、ボール１２３のリフト量が低下して背
圧室１０６から低圧室１１１に抜ける燃料の流量が減少
し、これにより背圧が漸次上昇し、終にはニードル１２
１が着座して燃料の噴射が停止することになる。

【００５１】コントローラ２９は、燃料噴射制御全体を
司るＣＰＵ３１からの種々の制御用の信号により、ピエ
ゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄを所定の時期に充電およ
び放電せしめる。かかる制御用信号として充電時期と放
電時期とを規定する充放電時期設定信号が入力してい
る。充放電時期設定信号は、「Ｌ」と「Ｈ」よりなる二
値信号であり、その立ち上がりでピエゾスタック１２７
Ａ〜１２７Ｄの充電を開始し、立ち下がりでピエゾスタ
ック１２７Ａ〜１２７Ｄを放電する。充放電時期設定信
号は噴射指令に対しては噴射期間を規定する。

【００５２】また、制御用信号として目標充電量である
目標のピエゾスタック電圧（以下、目標電圧という）に
比例した目標電圧設定信号が入力しており、コントロー
ラ２９はピエゾスタック電圧が目標電圧に達するとスイ
ッチング素子２４ａを前記のごとくオフに固定する。目
標電圧設定信号は、噴射指令に対しては、ボール１２３
がフルリフト可能な十分なピエゾスタック電圧が与えら
れるように設定される。

【００５３】また、ＣＰＵ３１は、減圧指令に対して
は、次のようにピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄの充
電時期および放電時期、目標電圧を決定し、該目標圧力
までコモンレール圧力を減圧する。

【００５４】また、制御対象となる気筒を選択するため
の制御信号もＣＰＵ３１から出力され、選択スイッチン
グ素子２５Ａ〜２５Ｆのうち、選択された気筒に対応す
るピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄのものがオンす
る。

【００５５】図４はＣＰＵ３１で実行される減圧制御時
のフローチャートで、先ず、検出されたコモンレール圧
力に基づいてハーフリフトとし得るピエゾスタック電圧
を推定する（ステップＳ１０１）。これはＣＰＵ３１の
ＲＯＭに予めコモンレール圧力とピエゾスタック電圧を
対応させたハーフリフト可能電圧推定マップを記憶して
おき、このマップに基づいて推定する。マップのデータ
は、予め実験等で各コモンレール圧力における、ボール
１２３がリフトを開始しインジェクタ１から燃料が燃料
タンク５１に還流し始める時のピエゾスタック電圧（リ
ーク開始電圧）と燃料の噴射が開始される時のピエゾス
タック電圧（噴射開始電圧）とを求めて、この両電圧で
挟まれた電圧範囲に、推定電圧が入るように作成する。
この電圧範囲は、図５に示すように、右上がりの帯状の
範囲となる。推定電圧は、マップに代えて、コモンレー
ル圧力に対してピエゾスタック電圧が対応する関数式で
与えてもよいのは勿論である。

【００５６】次いでピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄ
の目標充電量としてのピエゾスタック電圧の目標電圧を
この推定されたピエゾスタック電圧（以下、ハーフリフ
ト可能推定電圧という）から予め設定した下方修正値を
減算して得る（ステップＳ１０２）。下方修正値は図例
では２０Ｖである。そして、前記スイッチング素子２４
ａのオンオフによりピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄ
を目標電圧になるまで充電する（ステップＳ１０３）。
ここで、ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄが充電状態
である期間（以下、ピエゾスタック充電状態期間とい
う）はコモンレール圧力の取り込み周期（以下、制御周
期という）よりも短く、一旦放電して非充電状態とな
り、前記制御周期で繰り返し充電状態に立ち上がるよう
になっている。また、その時のピエゾスタック電圧の目
標電圧は後述するステップＳ１０６〜Ｓ１０９において
演算され、更新される。また、ピエゾスタック充電状態
期間の制御周期の長さに対する割合（以下、ＯＮデュー
ティという）は後述するデューティ設定マップに基づい
て設定され、目標電圧が高いほど小さな値が与えられ
る。

【００５７】なお、制御周期は例えば４ｍｓであり、前
記フェイルセーフ機構により前記ボール１２３がリフト
状態を保持可能な時間よりも短く設定される。

【００５８】ステップＳ１０４ではコモンレール圧力が
減圧したか否かを判定する。これは前回取り込まれたコ
モンレール圧力との差分に基づいて行う。減圧していな
ければ、前記目標電圧に所定のステップ値を加算して目
標電圧を更新し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０
３に戻る。

【００５９】前記のごとく目標電圧の初期値は推定電圧
よりも低く設定されているから、リーク開始電圧よりも
低いことは十分考えられるが、燃料性状等の条件によっ
てハーフリフト可能な電圧範囲が上下にずれていても、
噴射開始電圧を越えにくくなっている。このような条件
になり得るか否かは、目標電圧を下げる下方修正値に依
存するが、予め、燃料性状等の条件を変えてハーフリフ
ト可能な電圧範囲の高低ずれ幅を求めておけば、かかる
条件を成立させ得る前記下方修正値を求めることができ
る。

【００６０】そして、最初の充電（ステップＳ１０３）
でピエゾスタック電圧がリーク開始電圧よりも低くと
も、ステップＳ１０４，Ｓ１０５を１回もしくは複数回
実行することで、ピエゾスタック電圧をハーフリフト可
能な電圧範囲に入れることができ、燃料の誤噴射を回避
しつつコモンレール圧力の減圧を開始せしめることがで
きる。

【００６１】コモンレール圧力が減圧を開始していれば
（ステップＳ１０４）、コモンレール圧力が目標圧力に
到達したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ステ
ップＳ１０６が否定判断されると、ピエゾスタック電圧
を減圧に伴う噴射開始電圧の低下に見合う値とするのに
適正な補正値としての、ピエゾスタック電圧の減少量
を、１制御周期におけるコモンレール圧力の減圧量に基
づいて推定する（ステップＳ１０７）。これはＣＰＵの
ＲＯＭに予め減圧量とピエゾスタック電圧減少量とを対
応させた電圧減少量推定マップを記憶しておき、このマ
ップに基づいて推定する。マップのデータは、予め実験
等でコモンレール圧力の減圧量に対するハーフリフト可
能なピエゾスタック電圧の減少量を求めて作成する。こ
のピエゾスタック電圧の減少量は、コモンレール圧力の
減圧速度が速いほどピエゾスタック電圧が噴射開始電圧
を早く下回るから、図６に示すように、右上がりの傾向
を示す。

【００６２】続くステップＳ１０８では目標電圧から、
推定された減少量を減算することで目標電圧を更新す
る。

【００６３】また、ＯＮデューティを目標電圧に基づい
て設定する（ステップＳ１０９）。これはＣＰＵ３１の
ＲＯＭに予めＯＮデューティと目標電圧とを対応させた
ＯＮデューティ設定マップを記憶しておき、このマップ
に基づいて推定する。マップのデータは、予め実験等で
各目標電圧においてピエゾスタック電圧をハーフリフト
可能電圧に設定した時の、噴射開始電圧がピエゾスタッ
ク電圧を下回るまでの時間を求めておき、これに基づい
て作成する。ＯＮデューティは、コモンレール圧力が高
く目標電圧が高いほど、ピエゾスタック電圧が噴射開始
電圧を早く下回るから、図７に示すように、右下がりの
傾向を示す。

【００６４】目標電圧およびＯＮデューティを更新した
（ステップＳ１０８，１０９）後、ステップＳ１０３に
戻り、ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄの充電が行わ
れる。

【００６５】ＣＰＵ３１はコントローラ２９に、前記Ｏ
Ｎデューティに制御周期を乗じた長さで、前記制御周期
に同期して、充放電時期設定信号を出力する。また、目
標電圧に比例した大きさの目標電圧設定信号を出力する
ことで、コモンレール圧力の減圧を実現する。

【００６６】これによりコモンレール圧力が減圧を開始
した後、目標値に達するまで、ピエゾスタック１２７Ａ
〜１２７Ｄは４ｍｓごとに充電状態に立ち上がり、ＯＮ
デューティで規定される時間、充電状態を持続する。ピ
エゾスタック電圧は、充電状態に立ち上がるごとにステ
ップＳ１０７，Ｓ１０８が実行されて、階段状に漸減
し、一方、ＯＮデューティは漸増する。図８には、ピエ
ゾスタック電圧の経時変化の一例を示す。前半が噴射指
令に対する場合で、後半が減圧指令に対する場合であ
る。

【００６７】本燃料噴射装置によれば次の効果を奏す
る。図９は減圧制御時におけるコモンレール圧力の経時
変化を示すもので、図中には破線でＯＮデューティ一定
の場合を比較例として併せて示している。減圧するのは
ピエゾスタック１２７Ａ〜１２７Ｄが充電状態にある期
間だけであり、詳細には減圧する期間と一定圧力の期間
とが交互に繰り返されることになるが、図は概略の傾向
を示している。比較例では充電状態期間の長さが一定な
ので、コモンレール圧力の高い減圧初期においてはコモ
ンレール圧力は急激に低下し、最後は緩やかになる。

【００６８】一方、本発明では、コモンレール圧力が高
い減圧初期においてはＯＮデューティが小さく設定され
るから、コモンレール圧力の減圧速度は平均化する。

【００６９】なお前記減圧制御において、設定された目
標電圧がリーク開始電圧よりも低かった場合はステップ
Ｓ１０４からステップＳ１０５に進むことになるから、
あらためてハーフリフト可能な目標電圧が再設定される
ので、減圧は滞りなく行われる。

【００７０】図１０は減圧制御時にコモンレール圧力の
減圧とともにピエゾスタック電圧が辿る経路を示すもの
で、本発明の場合と前記比較例とを併せて示している。
ＯＮデューティ一定の比較例では、前記のごとくコモン
レール圧力が高くその低下速度が速いときに噴射開始電
圧がピエゾスタック電圧を下回ってしまうおそれがある
のに対して、本発明ではコモンレール圧力が高ければＯ
Ｎデューティが小さく抑えられるから、噴射開始電圧が
ピエゾスタック電圧を下回ってしまうことが回避され、
ハーフリフト状態を安定して実現できる。

【００７１】なお、ＯＮデューティ一定の比較例におい
て、ＯＮデューティを小さくすれば噴射開始電圧がピエ
ゾスタック電圧を越えるのは回避することができるが、
コモンレール圧力が目標圧力に近づいて減圧速度が低く
なった時に１制御周期当たりの減圧量が十分とはいえ
ず、減圧制御が長引くという問題がある。本発明ではコ
モンレール圧力が目標圧力に近づくほどＯＮデューティ
が大きくなるので１制御周期の間に十分な減圧量を得る
ことができる。

【００７２】なお、ＯＮデューティ設定マップは目標電
圧ではなく、検出されたコモンレール圧力に対して与え
られるようにしてもよい。

【００７３】（第２実施形態）図１１に本発明の第２実
施形態になる燃料噴射装置のピエゾアクチュエータ駆動
回路を中心とする構成図を示す。第１実施形態におい
て、ＣＰＵで実行される制御プログラムを別の設定に代
えたもので、図１２にＣＰＵで実行される制御内容を示
す。図中、第１実施形態と実質的に同じ作動をする部分
には第１実施形態と同じ番号を付して説明する。

【００７４】第１実施形態ではＯＮデューティを可変と
したが、本実施形態では固定であり、例えば、７５％に
設定される。そしてコントローラ２９Ａは、図１３に示
すように、ピエゾスタック充電状態期間において、各制
御周期の初めに目標電圧まで立ち上がった後、噴射停止
時のごとくスイッチング素子１４ｂのオンオフを繰り返
して低い放電電流で放電してピエゾスタック電圧を漸減
せしめる。コントローラ２９Ａは、スイッチング素子１
４ｂのオンからオフに切り換えるタイミングを規定する
放電電流の前記電流上限値が可変となっており、この電
流上限値を下げることで放電電流が下がることになる。
ＣＰＵ３１Ａからは電流上限値に比例した電流上限値設
定信号が入力する。

【００７５】そして、ステップＳ１０９に代わるステッ
プＳ１１０は、ピエゾスタック充電状態期間中にも漸減
するコモンレール圧力に対して目標電圧をさらに適正化
すべく、ピエゾスタック充電状態期間の最初と最後のピ
エゾスタック電圧の差（以下、放電量という）を目標電
圧に基づいて設定する（ステップＳ１０９）。これはＣ
ＰＵ３１ＡのＲＯＭに予め放電量と目標電圧とを対応さ
せた放電量設定マップを記憶しておき、このマップに基
づいて設定するようになっている。マップのデータは、
予め前記実験等から、ハーフリフト可能な電圧範囲がコ
モンレール圧力の低下とともに低電圧側にシフトする経
時変化を求めておき、これに基づいて作成する。前記図
９より知られるようにコモンレール圧力の減圧速度はコ
モンレール圧力が高いほど大きいから、前記電圧範囲の
低電圧側へのシフト量も大きい。したがって、放電量
は、図１４に示すごとく右上がりの傾向を示す。

【００７６】ピエゾスタック１２７は容量性素子である
から、ＣＰＵ３１Ａではこの放電量に基づいてピエゾス
タック１２７の放電速度、したがって前記電流上限値を
演算する。

【００７７】しかして、ピエゾスタック充電状態期間に
おいてピエゾスタック電圧が前記放電量で規定される速
度で漸減する。これにより、前記ピエゾスタック充電状
態期間中に、コモンレール圧力の低下で噴射開始電圧が
制御周期の初期に与えられるピエゾスタック電圧を下回
っても噴射開始電圧までの余裕度が確保され、安定した
ハーフリフト状態が得られる。

【００７８】図１５は本燃料噴射装置においてコモンレ
ール圧力の減圧とともにピエゾスタック電圧の辿る経路
を示すもので、ピエゾスタック電圧はピエゾスタック充
電状態期間において漸次低下するので、ピエゾスタック
電圧が噴射開始電圧との余裕度を保ちつつコモンレール
圧力が低下していく。

【００７９】なお、本実施形態では、放電量をピエゾス
タック目標電圧に基づいて設定しているが、検出された
コモンレール圧力に基づいて設定してもよい。この場
合、コモンレール圧力が高いほど放電量が大きくなるよ
うに設定する。コモンレール圧力と放電量の対応関係は
予め実験等で求めればよい。

【００８０】また、コモンレール圧力が高く噴射開始電
圧の低下も速い減圧初期において放電量を大きくしてあ
るので、より、噴射開始電圧に対する余裕度を十分にと
ることができるが、放電量を固定とするのもよい。この
場合、コモンレール圧力が高い側でピエゾスタック電圧
が噴射開始電圧を越えないようにピエゾスタック充電状
態期間を短めに設定するか、第１実施形態のごとく、Ｏ
Ｎデューティを漸減せしめるのがよい。なお、放電量を
固定とするから、前記電流上限値は、噴射停止時の放電
用と、このコモンレール圧力の減圧時の放電用の、２種
類出力可能に構成すればよい。

【００８１】また、コモンレール圧力の減圧が開始され
るまでのＯＮデューティについても、ピエゾスタック目
標電圧が高いほど小さくなるように設定し、減圧が開始
された時の誤噴射を回避しているが、減圧が開始された
か否かが知られる程度にＯＮデューティを固定とするの
もよい。

【００８２】また、減圧制御開始時にはピエゾスタック
目標電圧をハーフリフト可能と推定した電圧よりも低い
電圧に設定して、減圧が開始されなければ徐々に上げて
いくことで、燃料性状等の変動による誤噴射を回避して
いる（ステップＳ１０１〜Ｓ１０５）が、ハーフリフト
可能なピエゾスタック電圧の電圧範囲の高低変動が小さ
いものであれば、ステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０
５を省略し、マップ等からハーフリフト可能と推定した
ピエゾスタック電圧にて減圧制御を開始するのもよい。

【００８３】この場合、ピエゾスタック目標電圧をコモ
ンレール圧力減圧量に基づいて設定するのではなく、ピ
エゾスタック目標電圧を前記ステップＳ１０１で示した
マップにしたがってコモンレール圧力に基づいて設定し
てもよい。

【００８４】また、ピエゾスタックの充電量はピエゾス
タック電圧ではなく、ピエゾスタックに供給された電力
量を指標としてもよい。

【００８５】また、インジェクタはピエゾスタックが発
生した駆動力が変位拡大室の燃料圧力を介してボールに
伝達される構成としているが、本発明は、変位拡大室が
なくピエゾスタックが押圧する単一のピストンが直接に
ボールを押圧駆動する構成のインジェクタを備えた燃料
噴射装置にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した燃料噴射装置の、インジェク
タを中心とする構成図である。

【図２】前記燃料噴射装置の全体構成図である。

【図３】前記インジェクタに搭載されたピエゾアクチュ
エータを駆動するピエゾアクチュエータ駆動回路の回路
図である。

【図４】前記燃料噴射装置を構成するＣＰＵにおける制
御を示すフローチャートである。

【図５】前記燃料噴射装置を構成するＣＰＵにおける制
御を示す第１のグラフである。

【図６】前記燃料噴射装置を構成するＣＰＵにおける制
御を示す第２のグラフである。

【図７】前記燃料噴射装置を構成するＣＰＵにおける制
御を示す第３のグラフである。

【図８】前記燃料噴射装置の作動を示すタイミングチャ
ートである。

【図９】前記燃料噴射装置の作動を示す第１のグラフで
ある。

【図１０】前記燃料噴射装置の作動を示す第２のグラフ
である。

【図１１】本発明を適用した別の燃料噴射装置の、イン
ジェクタに搭載されたピエゾアクチュエータを駆動する
ピエゾアクチュエータ駆動回路の回路図である。

【図１２】前記燃料噴射装置を構成するＣＰＵにおける
制御を示すフローチャートである。

【図１３】前記燃料噴射装置の作動を示すタイミングチ
ャートである。

【図１４】前記燃料噴射装置を構成するＣＰＵにおける
制御を示すグラフである。

【図１５】前記燃料噴射装置の作動を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１インジェクタ１ａノズル部１ｂ背圧制御部（背圧増減手段）１ｃピエゾアクチュエータ１１０弁室１１０ａ低圧ポート１２３ボール（弁体）１２７，１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃ，１２７Ｄピ
エゾスタック２ピエゾアクチュエータ駆動回路３１，３１ＡＣＰＵ（制御手段）４圧力センサ（圧力検出手段）

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 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｎ 55/02 ３５０ 55/02 ３５０Ｅ 61/10 61/10 ＤＳＦ１６Ｋ 31/02 Ｆ１６Ｋ 31/02 Ａ 37/00 37/00 ＪＦターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 AD07 BA00 BA12 BA22 CC01 CC05T CC08T CC08U CC14 CC53 CC64U CC67 CC68U CC70 CE13 CE27 CE34 CE35 DA06 DC06 DC18 3G301 HA02 JA11 JA37 KA17 LB11 LC05 LC06 LC10 MA28 PB08Z PG02Z 3H062 AA02 AA16 BB10 BB33 CC07 DD01 EE06 FF41 HH10 3H065 AA01 BA01 CA01 CA03 CA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】噴孔を開閉するニードルを有し、コモン
レールに蓄えられた高圧の燃料が供給されて該燃料を前
記噴孔から噴射するノズル部と、前記コモンレールから
燃料が導入され前記ニードルの背圧を発生せしめる背圧
室と、該背圧室と低圧源の間に介設された弁室内に弁体
を前記低圧源側のポートを閉鎖可能に配設してなり該弁
体のリフト量が大きくなるに応じて前記背圧室の圧力を
低下せしめる背圧増減手段と、前記弁体を押圧駆動する
ピエゾスタックを有し該ピエゾスタックの充電量が多い
ほど前記弁体のリフト量を増大せしめるピエゾアクチュ
エータとを備えたインジェクタと、前記ピエゾスタックに通電し該ピエゾスタックの充電と
放電とを行う通電手段と、コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、前記通電手段による通電を制御し、燃料の噴射指令に対
しては、前記弁体を着座状態とフルリフト状態との間で
切り換えて前記ニードルを開閉し、前記コモンレール内
の燃料圧力の減圧指令に対しては、検出された燃料圧力
に応じて目標充電量を設定し前記ニードルが着座状態の
ままで前記弁体をリフト状態とする制御手段とを有する
燃料噴射装置であって、前記制御手段を、所定の周期で、検出された燃料圧力に
応じて設定された目標充電量にてピエゾスタックが充電
状態に立ち上がるように、かつ、前記減圧指令に対する
通電制御において、検出された燃料圧力が高いほど前記
ピエゾスタックが充電状態にある期間の長さが短くなる
ように設定したことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】噴孔を開閉するニードルを有し、コモン
レールに蓄えられた高圧の燃料が供給されて該燃料を前
記噴孔から噴射するノズル部と、前記コモンレールから
燃料が導入され前記ニードルの背圧を発生せしめる背圧
室と、該背圧室と低圧源の間に介設された弁室内に弁体
を前記低圧源側のポートを閉鎖可能に配設してなり該弁
体のリフト量が大きくなるに応じて前記背圧室の圧力を
低下せしめる背圧増減手段と、前記弁体を押圧駆動する
ピエゾスタックを有し該ピエゾスタックの充電量が多い
ほど前記弁体のリフト量を増大せしめるピエゾアクチュ
エータとを備えたインジェクタと、前記ピエゾスタックに通電し該ピエゾスタックの充電と
放電とを行う通電手段と、コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、前記通電手段による通電を制御し、燃料の噴射指令に対
しては、前記弁体を着座状態とフルリフト状態との間で
切り換えて前記ニードルを開閉し、前記コモンレール内
の燃料圧力の減圧指令に対しては、検出された燃料圧力
に応じて目標充電量を設定し前記ニードルが着座状態の
ままで前記弁体をリフト状態とする制御手段とを有する
燃料噴射装置であって、前記制御手段を、前記減圧指令に対する通電制御におい
て、所定の周期で、検出された燃料圧力に応じて設定さ
れた目標充電量にてピエゾスタックが充電状態に立ち上
がるように、かつ、ピエゾスタックが充電状態にある期
間の充電量が目標充電量を初期値として漸減するように
設定したことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】請求項１または２いずれか記載の燃料噴
射装置において、前記制御手段を、前記減圧指令に対す
る通電制御において、前記コモンレール内の燃料圧力の
減圧速度が大きいほど前記目標充電量が低くなるように
設定した燃料噴射装置。
【請求項４】噴孔を開閉するニードルを有し、コモン
レールに蓄えられた高圧の燃料が供給されて該燃料を前
記噴孔から噴射するノズル部と、前記コモンレールから
燃料が導入され前記ニードルの背圧を発生せしめる背圧
室と、該背圧室と低圧源の間に介設された弁室内に弁体
を前記低圧源側のポートを閉鎖可能に配設してなり該弁
体のリフト量が大きくなるに応じて前記背圧室の圧力を
低下せしめる背圧増減手段と、前記弁体を押圧駆動する
ピエゾスタックを有し該ピエゾスタックの充電量が多い
ほど前記弁体のリフト量を増大せしめるピエゾアクチュ
エータとを備えたインジェクタと、前記ピエゾスタックに通電し該ピエゾスタックの充電と
放電とを行う通電手段と、コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、前記通電手段による通電を制御することにより前記ピエ
ゾスタックの充電量を調整し、燃料の噴射指令に対して
は、前記弁体を着座状態とフルリフト状態との間で切り
換えて前記ニードルを開閉し、前記コモンレール内の燃
料圧力の減圧指令に対しては、検出された燃料圧力に応
じて目標充電量を設定し前記ニードルが着座状態のまま
で前記弁体をリフト状態とする制御手段とを有する燃料
噴射装置であって、前記制御手段を、前記減圧指令に対する通電制御におい
て、検出された燃料圧力に基づいて前記ニードルが着座
状態のままで前記弁体をリフト状態とし得るピエゾスタ
ックの充電量を推定し、推定された充電量よりも低い充
電量を初期値として、検出された燃料圧力が低下を開始
するまで目標充電量が漸次上昇するように設定したこと
を特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】請求項４記載の燃料噴射装置において、
前記制御手段を、前記減圧指令に対する通電制御におい
て、前記コモンレール内の燃料圧力が高いほど前記充電
状態にある期間の長さが短くなるように設定した燃料噴
射装置。