JPS61252846A - 電気的に付勢される駆動要素を有する燃料噴射弁制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的に付勢される駆動要素を有する燃料噴射
弁制御装置に関する。本発明による装置は内燃機関用燃
料噴射弁に用いられる。

〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕

従来、電歪素子を使って燃料を加圧、噴射する方式の燃
料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は、燃料を加
圧するため、霧化特性が非常によく、燃費向上が期待で
きる。従来の制御方法は、駆動周波数によって噴射量を
コントロールしている。その１サイクルは第５図に示す
とおり、どの駆動周波数でも、はぼ噴射期間（τＣ）の
間だけ駆動電圧Ｖ　（ＡＰＰＬ）を印加するようにして
いる。ところがこのような方法では、噴射弁内に生じる
圧力波によって、２次、３次等の多次噴射がおこり、１
サイクルあたりの噴射量が安定しない。しかも多次噴射
の発生が駆動周波数によって異なるため、駆動周波数に
対する噴射量特性は第３図の破線で示すようにリニアに
ならないばかりか、成る駆動周波数では、噴射量特性が
落ち込むという問題点がある。

本発明の目的は、上記の問題点に対処し、駆動周波数に
対する燃料噴射量特性をリニアにすることにある。

〔問題点を解決するための手段、および作用〕本発明に
おいては、電気信号に応じて燃料を吸入、加圧して噴射
する燃料噴射弁、該燃料噴射弁の駆動要素への付勢を制
御する制御回路、該燃料噴射弁に供給する燃料を蓄積す
る燃料タンク、を具備し該制御回路は燃料を吸入する時
間のみを除き常時燃料加圧状態を維持するよう駆動要素
への付勢を行う制御信号を発生することを特徴とする電
気的に付勢される駆動要素を有する燃料噴射弁制御装置
が提供される。

本発明においては、各サイグルにおいて、駆動電圧を印
加しない期間τｉが一定にされる。このτｉはポンプ室
内が次サイクルの噴射に必要な燃料で充たされるのに要
する極めて短い期間でよい。

電歪素子は長い期間、ピストンを押しつづけ、不要な２
次、３次の多次噴射が回避され、さらに１次噴射のニー
ドルリフトが大きくなる。この結果、噴射量特性は、リ
ニアなものとなる。

〔実施例〕

本発明の一実施例としての電気的に付勢される駆動要素
を有する燃料噴射弁制御装置が第１図に示される第１図
装置においては駆動要素として電歪式アクチュエータが
用いられている。

第１図装置は、燃料噴射弁１、定圧弁３２、フィードポ
ンプ３３、燃料タンク４および制御回路５、を具備する
。

燃料噴射弁１には電歪式アクチュエータ１１が一体的に
組込まれている。噴射弁１は、ねじ部１１４によって互
いに螺合されたアッパケーシング１１６とロアケーシン
グ１１８を有する。これらのケーシング１１６．１１Ｂ
は電歪式アクチュエータ１１のケーシングを兼ねている
。

アッパケーシング１１６には円柱状ボア１２０が形成さ
れている。アッパケーシング１１６の内部には、上から
順に、電気絶縁プレート１２２、円柱状の電歪素子１１
１、電気絶縁プレート１２６が配置されている。プレー
ト１２６の下側において、アッパケーシング１１６のボ
ア１２０にはピストン１２８が摺動自在に精密嵌合され
ている。ピストン１２８の外周に設けた溝には０リング
１３０が嵌合してあり、ピストン１２８の外周とボア１
２０との間をシールしている。ピストン１２８はアッパ
ケーシング１１６とロアケーシング１１８と協働してポ
ンプ室１３２を画成している。このピストン１２８はポ
ンプ室１３２内の燃料を加圧する加圧用ピストンとして
作用すると共に、電歪式アクチュエータ１１の出力部材
を構成するものである。

絶縁プレート１２２と電歪素子１１１と絶縁プレート１
２６とピストン１２８は、ロアケーシング１１８に支承
された皿ばね１３４によって、所定の軸方向の荷重をも
ってアッパケーシング１１６の頂壁１１７に向かって押
し付けられている。

ロアケーシング１１８には、燃料人口１３６、それに連
通ずるチェック弁座１３８、燃料出口１４０、ノズルセ
ット取付部１４２が形成され、チェック弁座１３８には
チェックボール１４４が配置され、ノズルセット取付部
１４２にはノズルセント１５がフクロナツト１５１によ
り締結しである。ポンプ室１３２はノズルセット１５の
開弁圧以下のフィード圧の燃料で満たされる。

電歪素子１１１はチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする
電歪性セラミックから成る厚さ約０．５　ｍ　ｍ以下の
円盤を約１００枚程堆積して構成されている。

各円盤の間には円形の薄い眉間電極が夾持され、これら
の電極は１つおきにプラスリード６１とマイナスリード
線６２に接続されている。これらのリード線６１と６２
の間に約５００ｖの電圧を印加し又は解除すれば、電歪
素子１１１が軸方向に伸縮してピストン１２８を往復動
させ、燃料の加圧と吸込みが行われる。加圧された燃料
はノズルセット１５から噴射される。

制御回路５は、吸入空気量センサ７、吸入空気量・燃料
量変換回路５１、電圧・周波数（Ｖ／Ｆ）コンバータ５
２、一定パルス発生回路５３、反転回路５４、直流・直
流（ＤＣ−ＤＣ）コンバーター５５、および駆動回路５
６を具備する。燃料噴射弁１は、電歪素子１１１に高電
圧が印加された時に、ポンプ室３３に充満していた燃料
を加圧、噴射するタイプのもである。従ってピストン１
２８が押した回数により噴射量が得られ周波数によって
調量される。上記の電圧印加時間の制御は、吸入空気量
センサ７によって検出された吸入空気量が電圧ｖｏとし
て得られる。得られたｖｏは吸入空気量・燃料量変換回
路５１でＶｏに対応する燃料量を演算またはマツプより
求め電圧Ｖ、として出力される。該電圧■、はＶ／Ｆコ
ンバータ５２によって燃料量に対応すべく周波数ｆに変
換され、出力される。

一定パルス発生回路５３では、圧力室への燃料吸入に必
要なパルス幅τｉを発生させ、該周波数ｆの信号にのせ
る。この一定パルス幅τｉの信号は、反転回路５４によ
りオン時間とオフ時間とが反転され、駆動回路５６へ入
力される。ＤＣ・Ｏｃコンバータ５５は、バッテリ等の
電源より得られた低電圧を昇圧し、電歪素子１１１の駆
動に必要な電圧を駆動回路５６へ出力する。信号の波形
が第２図に示される。圧力室への燃料吸入に必要なパル
ス幅τｉ　（第２図（２））が周波数ｆの信号（第２図
（２））にのせられ、この信号τｉはオン時間とオフ時
間とが反転され（第２図（３））駆動回路に出力され、
電歪素子へ電圧印加（第２図（４））が行われる。

それによりニードルリフトＬ　（ＮＤ）が行われる（第
２図（５））。それにより、該燃料噴射弁１等のような
加圧タイプの噴射弁の２次噴射が防止され安定した噴射
量が得られる。

従来の制御方法は、電歪素子に電圧を印加する時間が３
００〜５００μｓ程度であった。原理的には、これだけ
の印加時間で充分であるが、第５図に示すように駆動信
号Ｓ　（［１ＲＶ）に対応する印加電圧Ｖ（ＡＰＰＬ）
を解除した後にすなわち、吸入行程開始後、約１ｍｓ後
に２次、３次の高次噴射が発生する。

第５図に示されるように、駆動信号Ｓ　（ＤＲＶ）が駆
動回路に出力され（第５図（１））、印加電圧Ｖ　（Ａ
ＰＰＬ）が電歪素子へ印加される（第５図（２））。ニ
ードルリフトＬ　（ＮＤ）の波形に示されるように２次
、３次の高次噴射が発生する（第５図（３））。これは
、電歪素子のような高速応答タイプのアクチュエータを
使用しているために生起するもので、吸入行程にはいっ
た時の電歪素子の急峻な収縮によって送り込まれる燃料
が大きな慣性を伴って吸入され、瞬間的な圧力上昇を起
こし高次噴射が生ずるものと思われる。なお第５図（３
）にはニードルリフトしくＮ　Ｄ）が示される。

これに対して、第１図装置においては、電歪素子への電
圧印加時間を出来る限り長く、すなわち、およそ吸入行
程ｔ（ｓｕｃ）に必要な時間τｉだけ印加電圧を解除す
るようにしている。第１図装置においては約５００μｓ
程度である。このため、従来の制御方法で発生した吸入
行程後に発生する圧力上昇も本来の噴射期間内に取り込
むことができ、その結果第２図に示すような単一の大き
なニードルリフト（噴射パターン）とすることが可能と
なり、加えて燃料噴射量Ｑｆは、第３図に示すような、
駆動周波数Ｆ（Ｈｚ）に対してリニアな特性Ｃ−１を得
ることができる。なお第３図においてＣ−２は従来方法
による特性をあられす、燃料噴射弁は、前述のもののほ
か、第４図に示すような内開きタイプの燃料噴射弁１′
であってもよい。また、アクチュエータとしては、ソレ
ノイドを用いる形式のものを用いることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電気的に付勢される駆動要素を有する
燃料噴射弁制御装置において、駆動要素の駆動周波数に
対する燃料噴射量特性をリニアにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての電気的に付勢される
駆動要素を有する燃料噴射弁制御装置を示す図、 第２図は第１図装置における駆動信号とニードルリフト
の関係を示す波形図、 第３図は駆動周波数と燃料噴射量の関係を示す特性図 第４図は他の実施例を示す図、 第５図は従来形における駆動信号とニードルリフトの関
係を示す波形図である。 １：燃料噴射弁、 １１：電歪式アクチュエータ、 １１１：電歪素子、 １２８：ピストン １３２：ポンプ室、 １３６：燃料入口、 １４０：燃料出口、 １５：ノズルセット、 ３２：定圧弁、 ３３：フィードポンプ、 ４：燃料タンク、 ５：制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気信号に応じて燃料を吸入、加圧して噴射する燃
   料噴射弁、該燃料噴射弁の駆動要素への付勢を制御する
   制御回路、該燃料噴射弁に供給する燃料を蓄積する燃料
   タンク、を具備し該制御回路は燃料を吸入する時間のみ
   を除き常時燃料加圧状態を維持するよう駆動要素への付
   勢を行う制御信号を発生することを特徴とする電気的に
   付勢される駆動要素を有する燃料噴射弁制御装置。 ２、該制御回路は、吸入空気量センサからの信号を受け
   吸入空気量、燃料量間の変換を行う吸入空気量、燃料量
   変換回路、該吸入空気量、燃料量変換回路からの電圧信
   号を周波数信号に変換する電圧、周波数コンバータ、該
   電圧、周波数コンバータからの信号を受け一定の幅をも
   つパルスを発生する一定パルス発生回路、該一定パルス
   発生回路の出力信号を反転する反転回路、および該反転
   回路の出力およびＤＣ−ＤＣコンバータの出力を受け電
   歪素子に対する駆動信号を発生させる駆動回路を具備す
   る、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、該燃料タンクと燃料噴射弁の間の通路にフイードポ
   ンプが設けられる、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、該燃料噴射弁と該フイードポンプの間の通路に定圧
   弁が設けられる、特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、駆動要素として電歪素子を用いたアクチュエータが
   用いられ、電気的な信号により生ずる伸縮により燃料を
   吸入、加圧噴射させるようになっている特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ６、電歪素子の伸縮量を増やすために、直流・直流コン
   バータを制御回路に付加し昇圧を行う、特許請求の範囲
   第５項記載の装置。 ７、駆動要素としてソレノイドを用いたアクチュエータ
   とスプリングとの組み合せが用いられ、電気的な信号に
   より生ずる伸縮の伸縮量によって吸入、加圧噴射させる
   ようになっている特許請求の範囲第１項記載の装置。