JP3991526B2

JP3991526B2 - ピエゾインジェクタおよびピエゾインジェクタの噴射量調整方法

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Publication number: JP3991526B2
Application number: JP26000099A
Authority: JP
Inventors: 猪頭　　敏彦; 昭和小島; 義広楢原; 利雄近藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2019-09-14
Also published as: JP2001082281A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はピエゾインジェクタおよびピエゾインジェクタの噴射量調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピエゾインジェクタは開弁と閉弁との切り替えに圧電効果を利用したピエゾスタックを用いるもので、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置等に用いられている。ピエゾインジェクタは、ノズル先端の噴孔がノズル内に挿置されたノズルニードルの昇降により開閉し、ノズルニードルはその背圧の増減により昇降する構成となっており、ノズルニードルの背圧を高圧または低圧に切り替える背圧制御部に、背圧の切り替え手段としてピエゾスタックを備えている。ピエゾスタックはインダクタ回路を介して充電するか放電するかで伸長状態と縮小状態とが切り替わり、ノズルニードルの背圧を高圧または低圧に切り替える。
【０００３】
背圧制御部の方式には、背圧室を画成するピストンをピエゾスタックの伸縮により変位せしめて背圧室の圧力を高低に切り替える方式のものや、背圧室を絞りを介して高圧源と連通する構成とするとともに二方弁を介して低圧源と連通する構成として二方弁の弁棒をピエゾスタックの伸縮により開閉し背圧室の圧力を高低に切り替える方式のものがある。また、背圧室を三方弁を介して高圧源と低圧源と連通する構成とし、三方弁の弁棒をピエゾスタックの伸縮により背圧室を高圧源と低圧源とのいずれかと連通するように切り替える方式のものがある（特開平９−１８４４６３号公報）。背圧制御部がいずれの構成であっても、ピエゾスタックの制御信号によりピエゾスタックの伸長タイミングと縮小タイミングとの間隔が規定され、ピエゾインジェクタの噴射時間すなわち噴射量を制御する。
【０００４】
ピエゾインジェクタの噴射開始の応答性等の噴射特性はピエゾインジェクタの基本的な構成が同じであってもインジェクタ各部の形状等の細かい仕様により異なる。例えば、上記特開平９−１８４４６３号公報記載の、背圧制御部に三方弁を用いたピエゾインジェクタは、高圧源から三方弁への高圧流体の流入路、三方弁から低圧源への高圧流体の流出路、三方弁からノズルニードルの背圧室に到る流路等に絞りを設け、これら流路の流量を変えることで背圧制御部の作動特性を調整しピエゾインジェクタの噴射特性を設定している。また積極的に絞りを設けない場合でもこれらの流路の形状は流量を規定し噴射特性に著しい影響を与える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、同一仕様のインジェクタであっても製造ばらつきに起因して個体差が存在する。かかる個体差は個体間で噴射特性の不均一となって現れる。個体間で噴射特性を均一にするには、ピエゾインジェクタの製造工程の最後に、ピエゾインジェクタ個々の目標噴射量に対する実噴射量の誤差に基づいてピエゾインジェクタを手直しすることができればよい。例えば、上記背圧制御部の作動特性を規定する流路の絞り等を手直しできればよい。
【０００６】
しかしながら、実噴射が可能になるまで組立が進むと、ピエゾインジェクタ各部の形状を修正することは実質的に不可能である。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、第１に、簡単な構成で噴射量を調整可能なピエゾインジェクタを提供することを目的とする。第２に、正確かつ容易に個体間の噴射量ばらつきを低減することのできるピエゾインジェクタの噴射量調整方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、インダクタ回路を介して充電するか放電するかでノズルニードルを開弁と閉弁とに切り替えるピエゾスタックの充電経路上もしくは放電経路上でピエゾスタックと直列に調整用インダクタを接続せしめて、ピエゾスタックの充電時若しくは放電時のインダクタ回路のインダクタンスをピエゾインジェクタ個々に補正自在とする。
【０００９】
調整用インダクタによりインダクタ回路のインダクタンスが増量補正されるので、その分、ピエゾスタックの充電電流もしくは放電電流は小さくなり、ピエゾスタックの作動は遅くなる。しかして、調整用インダクタのインダクタンスに応じてノズルニードルの開弁または閉弁が遅れ、噴孔からの噴射量を増減できる。ピエゾインジェクタの製造工程が実噴射可能な段階まで進んでいても、流路等の各部の形状の変更を伴わずに噴射量の調整が可能である。
【００１０】
請求項２記載の発明では、ピエゾスタックとインダクタ回路との間を接続する端子として、ピエゾスタックの一方の極と導通する第１の端子と、ピエゾスタックの他方の極と導通する第２の端子と、ピエゾスタックの一方の極と上記調整用インダクタを介して導通する第３の端子とを設ける。
【００１１】
第３の端子を介して電流が流れるときは、インダクタ回路のインダクタンスをピエゾスタックの調整用インダクタのインダクタンスに応じて増加補正することができる。しかして、そのピエゾインジェクタの噴射量が調整用インダクタのインダクタンスに応じて補正される。
【００１２】
請求項３記載の発明では、上記調整用インダクタを、上記充電経路上もしくは放電経路上のうち、開弁時に電流が流れる方の経路上でピエゾスタックと直列に接続する。
【００１３】
ノズルニードルの開弁時と閉弁時とのうち、閉弁時におけるピエゾスタックの作動速度はピエゾインジェクタの個体間で変わらないので、個体によらずシャープカットとし得る。内燃機関の燃料噴射用として好適である。
【００１４】
請求項４記載の発明では、噴射量が不足するときは、開弁時のインダクタ回路のインダクタンスが小さくなるように、または閉弁時のインダクタ回路のインダクタンスが大きくなるように上記調整用インダクタのインダクタンスを増減して噴射量を多くする。噴射量が過剰なときは、開弁時のインダクタ回路のインダクタンスが大きくなるように、または閉弁時のインダクタ回路のインダクタンスが小さくなるように上記調整用インダクタのインダクタンスを増減して噴射量を少なくする。
【００１５】
ピエゾインジェクタの製造ばらつき等に起因してピエゾインジェクタ個体間で噴射量がばらついても、目標噴射量に対する実噴射量の誤差が相殺され、噴射量のばらつきを低減することができる。調整用インダクタを手直しするだけなので、調整が容易である。
【００１６】
請求項５記載の発明では、上記調整用インダクタのインダクタンスをコイル部材の巻き数を変えて増減する。
【００１７】
インダクタンスを大きくするにはコイルの巻き数を多くしインダクタンスを小さくするにはコイルの巻き数を少なくすればよいので、噴射量の調整がさらに容易である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のピエゾインジェクタ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。コモンレール式燃料噴射装置の全体構成を示す図２において、コモンレール式燃料噴射装置１は、ディーゼルエンジンの各気筒のピエゾインジェクタ（以下、単にインジェクタ）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基本構成のものが気筒数分設けられる。インジェクタ１１は、ＥＣＵ１８を構成する駆動回路７がケーブルを介してインジェクタ１１の後述するピエゾスタックを充放電し、必要な時期に必要な時間だけインジェクタ１１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。
【００１９】
インジェクタ１１の全体断面を示す図３において、インジェクタ１１は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。インジェクタ１１は棒状のホルダ２を備え、ホルダ２に高圧燃料噴射用のノズル部１１ａと噴射制御用の背圧制御部１１ｂとが形成される。ホルダ２は具体的には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。
【００２０】
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。
【００２１】
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３１が着座する弁座２０１としてある。
【００２２】
縦穴２０の下側略１／３ほどの部分には棒状のノズルニードル３１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３１を摺動自在に保持している。ノズルニードル３１は、下端部に下側ほど縮径するコーン状の弁面３１１が形成してあり、弁座２０１に着座するようになっている。
【００２３】
ニードルシリンダ２０３の下端部にはノズルニードル３１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の上流端に位置する高圧ポート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３１のリフト時にノズルニードル３１の弁面３１１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。
【００２４】
また、ノズルニードル３１のコーン状下端面のうち、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３１を上方すなわち開弁方向に付勢している。
【００２５】
ノズルニードル３１の上端面には深穴状の窪みが形成され、窪み底面と後述するスピル弁部１１１ｂの弁棒３３との間にスプリング３２が圧縮状態で介設されており、ノズルニードル３１を下方すなわち閉弁方向に付勢している。
【００２６】
ノズルニードル３１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、背圧室である制御油圧室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３１を下方すなわち閉弁方向に付勢する背圧を発生する。
【００２７】
ノズルニードル３１の背圧を制御する背圧制御部１１ｂについて説明する。背圧制御部１１ｂはスピル弁部１１１ｂとピエゾアクチュエータ部１１２ｂとから構成される。スピル弁部１１１ｂは、上記スプリング３２の上方に縦穴２０を貫通して弁棒３３が設けてある。弁棒３３はロッド部３３２の下端部に傘部３３１を設けたもので、ロッド部３３２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３３２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。
【００２８】
縦穴２０の制御油圧室２０４と環状通路２０７の間は出口孔２０５としてあり出口孔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３３の傘部３３１の、下側ほど拡径するコーン状面を弁面３３１１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１１１ｂは外開弁であり、弁棒３３が下方すなわち制御油圧室２０４側に変位すると弁面３３１１が弁座２０６から離間して出口孔２０５を開き、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。
【００２９】
弁棒３３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３２が閉弁方向に付勢している。
【００３０】
ピエゾアクチュエータ部１１２ｂについて説明する。ピエゾアクチュエータ部１１２ｂはスピル弁部１１ｂの弁棒３３を駆動する部分である。縦穴２０のピストンシリンダ２０８よりも上側部分がピストンシリンダ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３３の上方にピストン３４が挿置してある。ピストン３４は、大径で上端が開口した筒状の保持部３４２の下端面から細径の軸部３４１が延出したもので、軸部３４１が弁棒３３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３３の上端面と当接している。
【００３１】
ピストン３４の上側の保持部３４２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３４２とアクチュエータ室２０９の底面との間には、ピストン３４の軸部３４１の外周に皿ばね３５が圧縮状態で介設してあり、ピストン３４を上方へ付勢している。
【００３２】
ピストン３４の筒状保持部３４２内にはピエゾスタック５が嵌入せしめてある。ピエゾスタック５は上下方向に伸縮可能で、その伸長時にピストン３４を押し下げるようになっている。
【００３３】
インジェクタ１１の上端部には、ピエゾスタック５の充放電用のケーブルを受けるコネクタ部１１ｃが設けられている。
【００３４】
インジェクタ１１のピエゾスタック５付近の断面を示す図１（Ａ）において、ホルダ２の縦孔２０上端部には、ピエゾスタック５の上方に、ピエゾスタック５の頂面から伸びる一対のリード線５１，５２を保持する円形部材３６が嵌入し、その上側小径部は筒状部材３７を介してホルダ２と螺結しており、ピエゾスタック５の上端位置が固定される。ホルダ２、円形部材３６、筒状部材３７の上部は樹脂製の蓋部３８により被覆されている。
【００３５】
蓋部３８の頂面には筒状の突出部が形成され、上記ケーブル端のコネクタを受ける受け口３８１としてある。受け口３８１に囲まれて３つの端子４１，４２，４３が蓋部３８から突出し、受け口３８１とともにコネクタ部１１ｃを構成する。各端子４１〜４３は、受け口３８１とケーブル端コネクタとが嵌合すると、それぞれ対となる上記ケーブル端コネクタの端子と接触導通するようになっている。
【００３６】
第１の端子４１はピエゾスタック５の正極から引き出される第１のリード線５１と導通し、第２の端子４２はピエゾスタック５の負極から引き出される第２のリード線５２と導通している。第３の端子４３は、上記円形部材３６の上方に配設された調整用インダクタたる調整用インダクタンスコイル６を介して上記第１のリード線５１と導通している。
【００３７】
調整用インダクタンスコイル６はリング状のコア６１にコイル部材６２を数ターン巻回してなる。調整用インダクタンスコイル６の巻き数はインジェクタ１１の最終製造工程において、実噴射可能となった状態でインジェクタ１１個々に調整され、調整用インダクタンスコイル６に所定のインダクタンスが与えられる。調整終了後、調整用インダクタンスコイル６は樹脂モールドされて機械的に固定される。蓋部材３８はこのとき成形される。調整用インダクタンスコイル６の巻き数については後述する。
【００３８】
ピエゾスタック５の駆動系の回路を示す図１（Ｂ）において、駆動回路７は、各インジェクタ１１のピエゾスタック５に共通で、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７０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０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７１を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０とコンデンサ７１とはメインスイッチ７６のオンにより接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０がコンデンサ７１を充電する。
【００３９】
上記コンデンサ７１はインダクタ回路７ａを介してピエゾスタック５と接続される。インダクタ回路７ａは２つのインダクタであるインダクタンスコイル７２，７３を備えており、ピエゾスタック５の充電経路と放電経路とを形成する。充電経路は、コンデンサ７１から直列接続の第１の充電スイッチ７７および充電用インダクタンスコイル７２を通り、各インジェクタ１１の上記第３の端子４３を介してピエゾスタック５の正極に到る。放電経路は、各インジェクタ１１のピエゾスタック５の正極から上記第１の端子４１を介して直列接続の放電用インダクタンスコイル７３および放電スイッチ７８を通り、コンデンサ７１に到る。
【００４０】
各インジェクタ１１のピエゾスタック５の負極と導通する第２の端子４２には第２の充電スイッチ７９および放電用ダイオード７４が接続され、ピエゾスタック５の負極がこれらを介して接地される。第２の充電スイッチ７９により充電経路の接地側を形成し、放電用ダイオード７４により放電経路の接地側を形成する。
【００４１】
第１の充電スイッチ７７および噴射気筒に対応するインジェクタ１１の第２の充電スイッチ７９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７１から充電用インダクタンスコイル７２および調整用インダクタンスコイル６を経てピエゾスタック５に充電電流が流れる。ピエゾスタック５の充電でピエゾスタック５は伸長する。ピエゾスタック５の充電電圧は、充電用インダクタンスコイル７２および調整用インダクタンスコイル６の誘導作用により電荷供給元の電荷量に略比例する。
【００４２】
また、ピエゾスタック５が充電状態のとき、放電スイッチ７８をパルス状にオンすることにより、ピエゾスタック５から放電用インダクタンスコイル７３を経て上記充電電流とは逆方向に放電電流が流れ、ピエゾスタック５が放電する。ピエゾスタック５の放電は、放電時に順バイアスとなる放電用ダイオード７４を通り行われる。なお、このピエゾスタック５の充放電に伴うエネルギー損失はメインスイッチ７６のオンにより補充され、次の噴射気筒に対応するインジェクタ１１の燃料噴射に備えられる。
【００４３】
なお、図のごとく直列接続されたピエゾスタック５および放電用ダイオード７４に並列に、全インジェクタ１１に共通に、ピエゾスタック５の正極側がアノードとなるように負電圧防止ダイオード７５が設けてある。この負電圧防止ダイオード７５はピエゾスタック５が過放電となってピエゾスタック５の電圧が負にならないようにするためのもので、放電によりピエゾスタック５の電圧が常に０Ｖに復するようになっている。
【００４４】
なお、上記各スイッチ７６〜７９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。
【００４５】
本インジェクタの作動を説明する。充電スイッチ７７，７９をパルス状にオンすると、ピエゾスタック５が伸長してピストン３４を押し下げ、スピル弁部１１１ｂが「開」となる。
【００４６】
出口孔２０５が開くと制御油圧室２０４は油圧が低下し、これによりノズルニードル３１の背圧が減ぜられ、ノズルニードル３１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３１が上昇する。かくして噴孔２１から燃料の噴射が開始される。
【００４７】
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７８をオンすると、ピエゾスタック５の電荷は放出されてその電圧は降下して充電前の状態（０Ｖ）に復する。これによりピエゾスタック５は縮小して元の長さとなり、ピストン３４、スピル弁部１１１ｂの弁棒３３は、皿ばね３５のばね力や制御油圧室２０４の油圧、スプリング３２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、再びノズルニードル３１への閉弁方向付勢力が優勢となってノズルニードル３１は着座位置まで下降して噴孔２１を閉じ燃料噴射を停止する。かくして充電スイッチ７７，７９をオンするタイミングと放電スイッチ７８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。
【００４８】
さて、調整用インダクタンスコイル６は巻き数が多いほどインダクタンスが大きく、ピエゾスタック５への充電電流が小さくなりピエゾスタック５の伸長速度が低下し、スピル弁部１１１ｂの作動速度が低下し、上記充電スイッチ７７，７９の作動に対するノズルニードル３１の開弁応答が遅れる。これにより、噴射時間が短くなって噴射量が少なくなる。調整用インダクタンスコイル６は各インジェクタ１１ごとに設けられるから、その巻き数をインジェクタ１１個々に調整することで、他のインジェクタ１１とは無関係に噴射量を補正することができる。
【００４９】
この調整用インダクタンスコイル６の巻き数の加減は、製造工程においてノズル部１１ａ、スピル弁部１１１ｂ等のインジェクタ本体部分ができ実噴射が可能となった後、上記樹脂モールド前に、実噴射量に基づいて行えばよい。したがって、例えばスピル弁部１１１ｂを構成しその作動特性を規定する要素の形状（例えばインオリフィス２４の断面積）を手直しすることなく噴射量の補正が可能となる。
【００５０】
ここで、実噴射量が目標噴射量に足りない場合は、開弁時のインダクタ回路７ａのインダクタンスすなわち充電経路のインダクタンスが小さくなるように調整用インダクタンスコイル６の巻き数を小さくしてインダクタンスを小さくし、噴射量を多くする。実噴射量が目標噴射量よりも過剰な場合は、開弁時のインダクタ回路７ａのインダクタンスすなわち充電経路のインダクタンスが大きくなるように調整用インダクタンスコイル６の巻き数を大きくしてインダクタンスを大きくし、噴射量を少なくする。これにより、インジェクタ１１の噴射量の個体差が相殺されて噴射量の均一性が向上する。
【００５１】
なお、調整前の初期巻き数は、インダクタンスの減少幅を規定するので噴射量ばらつきを考慮して設定しておくのがよい。
【００５２】
なお、本実施形態では調整用インダクタンスコイルはコアに巻くコイル部材の巻き数によりインダクタンスを調整するようになっているが、コアを、材質（透磁率）や形状（断面積、径）の異なるものに代えることで調整してもよい。
【００５３】
また、本実施形態のインジェクタは、調整用インダクタがホルダ内に樹脂でモールドされる構成となっているが、ピエゾスタックの両極と導通する一対の端子しか備えていない従来の構造のピエゾインジェクタ（以下、インジェクタ本体部という）のコネクタ部に、該コネクタ部と充放電用ケーブルとを中継する調整用コネクタを嵌合せしめる構成とし、調整用コネクタ内に調整用インダクタンスコイルを格納してもよい。すなわち、調整用コネクタには、インジェクタ本体部側に、ピエゾインジェクタ本体部のコネクタ部の端子と導通をとるための正極端子、負極端子を設け、充放電用ケーブル側に、ケーブル端コネクタの端子と導通をとるための３つの端子を設ける。そして、調整用コネクタ内で、３つの端子のうち、第１の端子とピエゾスタックの正極と導通する正極端子とを結線し、第２の端子とピエゾインジェクタの負極と導通する負極端子とを結線し、第３の端子と上記正極端子とを調整用インダクタンスコイルにより結線する。調整用インダクタンスコイルのインダクタンスの調整は、上記のごとく巻き数で行ってもよいし、調整用インダクタンスコイルのインダクタンスが異なる調整用コネクタを複数種類用意しておき、噴射量の必要な調整量に応じて調整用コネクタを付け替えることで行ってもよい。
【００５４】
かかる構成でも、調整用インダクタンスコイルのインダクタンスに応じてノズルニードルの開弁応答を変えることができる。
【００５５】
また、本実施形態では調整用インダクタンスコイルを充電用インダクタンスコイルと直列に接続してノズルニードルの開弁応答を調整するようにしている。これは、調整用インダクタンスコイルの調整量によらずシャープカットを損なわないので本実施形態のように燃料噴射の場合には望ましいためであるが、勿論、調整用インダクタンスコイルを放電用インダクタンスコイルと直列に接続してノズルニードルの閉弁応答を個体間で調整するようにしてもよい。すなわち、噴射量の増加が必要なインジェクタに対しては調整用インダクタンスコイルのインダクタンスを大きくすることでピエゾスタックの放電速度を遅くしてスピル弁の作動速度を減じ、放電スイッチの作動に対するノズルニードルの閉弁タイミングを遅らせる。このようにしても噴射時間が長くなって噴射量を多くすることができる。逆に噴射量が過剰なインジェクタに対しては調整用インダクタンスコイルのインダクタンスを小さくすることで噴射量を少なくする。
【００５６】
また、ノズルニードルはピエゾスタックの充電でスピル弁が開いて背圧が低下しリフトする構成となっているが、特別な事情によってはピエゾスタックの放電でノズルニードルがリフトする構成でもよい。この場合、放電用インダクタンスコイルと直列に調整用インダクタンスコイルを接続し、調整用インダクタンスコイルをインダクタンスの大きなものにするほど、開弁タイミングを遅らせ噴射量を少なくすることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、駆動回路のインダクタ回路は充電用インダクタンスコイルと放電用インダクタンスコイルとの２つのインダクタを備えているが、充放電共通のインダクタを備えた構成のものでもよい。この場合、本ピエゾインジェクタはコネクタ部に上記３つの端子を備えているので、駆動回路に、共通のインダクタが、インジェクタの直接ピエゾスタック正極に通じる第１の端子と、調整用インダクタを介してピエゾスタック正極に通じる第３の端子とのいずれかと接続する切り替えスイッチを設ければよい。
【００５８】
また、本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、本発明は他の用途のインジェクタにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明のピエゾインジェクタの要部断面図であり、（Ｂ）はピエゾスタック駆動系の回路図である。
【図２】本発明のピエゾズタック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】本発明のピエゾインジェクタの一部断面側面図である。
【符号の説明】
１１ピエゾインジェクタ
１１ａノズル部
１１ｂ背圧制御部
１１ｃコネクタ部
１２コモンレール（高圧源）
２ホルダ（ノズル）
２１噴孔
３１ノズルニードル
４１，４２，４３端子
５ピエゾスタック
６調整用インダクタンスコイル（調整用インダクタ）
６１コア
６２コイル部材
７駆動回路
７ａインダクタ回路

Claims

高圧源からの高圧流体が供給されるノズルと、ノズル内に挿置され、ノズル先端に形成した噴孔を開閉するノズルニードルと、インダクタ回路を介して充放電するピエゾスタックの伸縮でノズルニードルの背圧を高圧と低圧とに切り替え制御しノズルニードルを開閉弁作動せしめる背圧制御部とを有するピエゾインジェクタにおいて、ピエゾスタックの充電経路上若しくは放電経路上でピエゾスタックと直列に調整用インダクタを接続せしめて、ピエゾスタックの充電時若しくは放電時のインダクタ回路のインダクタンスをピエゾインジェクタ個々に補正自在となしたピエゾインジェクタ。
請求項１記載のピエゾインジェクタにおいて、ピエゾインジェクタとインダクタ回路との間を接続する端子として、ピエゾスタックの一方の極と導通する第１の端子と、ピエゾスタックの他方の極と導通する第２の端子と、ピエゾスタックの一方の極と上記調整用インダクタを介して導通する第３の端子とを設けたピエゾインジェクタ。
請求項１または２いずれか記載のピエゾインジェクタにおいて、上記調整用インダクタを、上記充電経路上もしくは放電経路上のうち、開弁時に電流が流れる方の経路上でピエゾスタックと直列に接続したピエゾインジェクタ。
請求項１ないし３いずれか記載のピエゾインジェクタの噴射量調整方法であって、噴射量が不足するときは、開弁時のインダクタ回路のインダクタンスが小さくなるように、または閉弁時のインダクタ回路のインダクタンスが大きくなるように上記調整用インダクタのインダクタンスを増減して噴射量を多くし、噴射量が過剰なときは、開弁時のインダクタ回路のインダクタンスが大きくなるように、または閉弁時のインダクタ回路のインダクタンスが小さくなるように上記調整用インダクタのインダクタンスを増減して噴射量を少なくするピエゾインジェクタの噴射量調整方法。
請求項４記載のピエゾインジェクタの噴射量調整方法において、上記調整用インダクタのインダクタンスをコイル部材の巻き数を変えて増減するピエゾインジェクタの噴射量調整方法。