JP2000018126A - コモンレール式燃料噴射装置 - Google Patents
コモンレール式燃料噴射装置Info
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- JP2000018126A JP2000018126A JP10184997A JP18499798A JP2000018126A JP 2000018126 A JP2000018126 A JP 2000018126A JP 10184997 A JP10184997 A JP 10184997A JP 18499798 A JP18499798 A JP 18499798A JP 2000018126 A JP2000018126 A JP 2000018126A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インジェクタの圧電素子の冷却制御を最適に
行う。 【解決手段】 本発明に係るコモンレール式燃料噴射装
置は、加圧燃料が導入・リークされてニードル３に対す
る圧力バランスを制御する圧力制御室６、圧力制御室６
のリーク孔１６を開閉する弁１７及び弁１７を駆動する
圧電素子１９を有するインジェクタ１と、上記圧電素子
１９を冷却するための冷却装置２５と、上記圧電素子１
９が通常の使用温度より高温になっていると判断したと
き上記冷却装置２５を作動させる冷却装置制御手段２０
とを備えたものである。
行う。 【解決手段】 本発明に係るコモンレール式燃料噴射装
置は、加圧燃料が導入・リークされてニードル３に対す
る圧力バランスを制御する圧力制御室６、圧力制御室６
のリーク孔１６を開閉する弁１７及び弁１７を駆動する
圧電素子１９を有するインジェクタ１と、上記圧電素子
１９を冷却するための冷却装置２５と、上記圧電素子１
９が通常の使用温度より高温になっていると判断したと
き上記冷却装置２５を作動させる冷却装置制御手段２０
とを備えたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジ
ン、直噴式ガソリンエンジン等に適用されるコモンレー
ル式燃料噴射装置に関するものである。
ン、直噴式ガソリンエンジン等に適用されるコモンレー
ル式燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にコモンレール式燃料噴射装置では
高圧ポンプで加圧された燃料をコモンレール（蓄圧室）
に一旦貯留しておき、これをインジェクタから所定タイ
ミングで所定量ずつ、各気筒内に噴射するようになって
いる。
高圧ポンプで加圧された燃料をコモンレール（蓄圧室）
に一旦貯留しておき、これをインジェクタから所定タイ
ミングで所定量ずつ、各気筒内に噴射するようになって
いる。
【０００３】インジェクタは、その下端ないし先端に設
けられた噴孔を、ニードル（針弁）の昇降により開閉
し、燃料噴射を実行する。特に、ニードルを高圧燃料中
に浸漬し、いわば浮かせた状態としておいて、ニードル
にバネ部材による下向き（閉弁方向）の力を付与し、ニ
ードル先端部をバルブシートに押し当てて閉弁させてお
くものがある。これにおいてはニードル上端に付加する
下向きの燃圧を圧力制御室（バランスチャンバ）で制御
し、圧力制御室の高圧燃料を適宜リークさせることによ
り、ニードルに対する圧力バランスを崩してニードルを
上昇させ、開弁させるようになっている。
けられた噴孔を、ニードル（針弁）の昇降により開閉
し、燃料噴射を実行する。特に、ニードルを高圧燃料中
に浸漬し、いわば浮かせた状態としておいて、ニードル
にバネ部材による下向き（閉弁方向）の力を付与し、ニ
ードル先端部をバルブシートに押し当てて閉弁させてお
くものがある。これにおいてはニードル上端に付加する
下向きの燃圧を圧力制御室（バランスチャンバ）で制御
し、圧力制御室の高圧燃料を適宜リークさせることによ
り、ニードルに対する圧力バランスを崩してニードルを
上昇させ、開弁させるようになっている。
【０００４】図５は本出願人が先に提案した上記インジ
ェクタの要部を示す（特開平10-77924号公報）。ノズル
ボディ８１内に燃料通路８２が形成され、この燃料通路
８２にはコモンレールから送られてきた加圧ないし高圧
燃料が常時供給されている。この通路内の燃料が図外下
方の噴孔に送られると共に、ニードル８３周囲に回り込
んでニードル８３をいわば浮かせた状態とする。８４が
圧力制御室で、ここには絞り通路となる燃料導入通路８
５を介して燃料通路８２の高圧燃料が常に導入されてい
る。圧力制御室８４内にスプリング８６及びスプリング
受８７が設けられ、スプリング８６はスプリング受８７
を介してニードル８３に下向きの力を常時付与する。
ェクタの要部を示す（特開平10-77924号公報）。ノズル
ボディ８１内に燃料通路８２が形成され、この燃料通路
８２にはコモンレールから送られてきた加圧ないし高圧
燃料が常時供給されている。この通路内の燃料が図外下
方の噴孔に送られると共に、ニードル８３周囲に回り込
んでニードル８３をいわば浮かせた状態とする。８４が
圧力制御室で、ここには絞り通路となる燃料導入通路８
５を介して燃料通路８２の高圧燃料が常に導入されてい
る。圧力制御室８４内にスプリング８６及びスプリング
受８７が設けられ、スプリング８６はスプリング受８７
を介してニードル８３に下向きの力を常時付与する。
【０００５】閉弁時は、ニードル８３が下方のバルブシ
ートに突き当たって噴孔を閉じている。このときニード
ル８３においては、先端のバルブシート内周側の小領域
を除き、ほぼ全体で高圧燃料の圧力を受け、ほぼ圧力バ
ランスされた状態にある。よってニードル８３は比較的
弱いスプリング８６の力で下降し、バルブシートに押し
当てられることができる。
ートに突き当たって噴孔を閉じている。このときニード
ル８３においては、先端のバルブシート内周側の小領域
を除き、ほぼ全体で高圧燃料の圧力を受け、ほぼ圧力バ
ランスされた状態にある。よってニードル８３は比較的
弱いスプリング８６の力で下降し、バルブシートに押し
当てられることができる。
【０００６】一方、圧力制御室８４において弁体８８が
下降し、リーク孔８９が開かれると、圧力制御室８４内
の高圧燃料がリーク孔８９からリークし、ニードル８３
はその外周（ニードルホルダ）に対して軸シール状態に
ある為、室内圧力が下がってニードル８３に対する圧力
バランスが崩れる。こうなるとニードル８３が上昇し、
噴孔が開いて燃料噴射が実行される。このように燃料噴
射制御は弁体８８の昇降移動を制御することにより行わ
れる。このため、プッシュロッド９０の上方に図示しな
いアクチュエータが設けられ、このアクチュエータがエ
ンジン運転状態に基づき電子制御ユニットによって通電
制御される。
下降し、リーク孔８９が開かれると、圧力制御室８４内
の高圧燃料がリーク孔８９からリークし、ニードル８３
はその外周（ニードルホルダ）に対して軸シール状態に
ある為、室内圧力が下がってニードル８３に対する圧力
バランスが崩れる。こうなるとニードル８３が上昇し、
噴孔が開いて燃料噴射が実行される。このように燃料噴
射制御は弁体８８の昇降移動を制御することにより行わ
れる。このため、プッシュロッド９０の上方に図示しな
いアクチュエータが設けられ、このアクチュエータがエ
ンジン運転状態に基づき電子制御ユニットによって通電
制御される。
【０００７】なお、弁体８８は圧力制御室８４内でリー
ク孔８９を開閉するセルフシール弁となっている。つま
り室内圧力が高まるほどに、リーク孔８９の入口周りの
弁座に強力に押し付けられ、そのシール圧を高める。こ
のため、高負荷運転時等において燃圧が高まったときに
も、圧力制御室８４の静的リークを完全に防止できる利
点がある。
ク孔８９を開閉するセルフシール弁となっている。つま
り室内圧力が高まるほどに、リーク孔８９の入口周りの
弁座に強力に押し付けられ、そのシール圧を高める。こ
のため、高負荷運転時等において燃圧が高まったときに
も、圧力制御室８４の静的リークを完全に防止できる利
点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、弁体８８を
駆動するアクチュエータとして圧電素子が知られてい
る。圧電素子は印加電圧に応じた伸縮方向のストローク
を瞬時的に行うので、この種のインジェクタには好適で
ある。実際的には、圧電素子の伸縮ストロークをプッシ
ュロッド９０を介して弁体８８に伝え、弁体８８を昇降
ないし開閉動作させるようにする。
駆動するアクチュエータとして圧電素子が知られてい
る。圧電素子は印加電圧に応じた伸縮方向のストローク
を瞬時的に行うので、この種のインジェクタには好適で
ある。実際的には、圧電素子の伸縮ストロークをプッシ
ュロッド９０を介して弁体８８に伝え、弁体８８を昇降
ないし開閉動作させるようにする。
【０００９】しかし、圧電素子は伸縮動作を繰り返した
り、エンジンから受熱したりするうちに高温となり、こ
れが問題となる。即ち、圧電素子には高温になるにつれ
伸び量が減少するものがあり、過度に高温となると図４
に示すように、圧電素子に所定の印加電圧を与えても伸
びが不十分となり、弁体８８の下降量、下降速度が減少
し、燃料噴射量の減少、噴射時期の遅延等を招いて正常
な燃料噴射を行えなくなる。
り、エンジンから受熱したりするうちに高温となり、こ
れが問題となる。即ち、圧電素子には高温になるにつれ
伸び量が減少するものがあり、過度に高温となると図４
に示すように、圧電素子に所定の印加電圧を与えても伸
びが不十分となり、弁体８８の下降量、下降速度が減少
し、燃料噴射量の減少、噴射時期の遅延等を招いて正常
な燃料噴射を行えなくなる。
【００１０】この場合、圧電素子の冷却構造に関する提
案もなされているが（特公平4-27715 号公報等）、この
冷却方法について好適な提案は従来なされていなかっ
た。
案もなされているが（特公平4-27715 号公報等）、この
冷却方法について好適な提案は従来なされていなかっ
た。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るコモンレー
ル式燃料噴射装置は、加圧燃料が導入・リークされてニ
ードルに対する圧力バランスを制御する圧力制御室、圧
力制御室のリーク孔を開閉する弁及び弁を駆動する圧電
素子を有するインジェクタと、上記圧電素子を冷却する
ための冷却装置と、上記圧電素子が通常の使用温度より
高温になっていると判断したとき上記冷却装置を作動さ
せる冷却装置制御手段とを備えたものである。
ル式燃料噴射装置は、加圧燃料が導入・リークされてニ
ードルに対する圧力バランスを制御する圧力制御室、圧
力制御室のリーク孔を開閉する弁及び弁を駆動する圧電
素子を有するインジェクタと、上記圧電素子を冷却する
ための冷却装置と、上記圧電素子が通常の使用温度より
高温になっていると判断したとき上記冷却装置を作動さ
せる冷却装置制御手段とを備えたものである。
【００１２】ここで、上記冷却装置が、上記インジェク
タ内部に上記圧電素子を取り囲んで設けられた冷却燃料
通路と、冷却燃料通路及びフィードポンプ吐出側の間に
設けられた電磁弁とからなり、上記冷却装置制御手段が
上記電磁弁を開にすることにより上記冷却装置を作動さ
せるのが好ましい。
タ内部に上記圧電素子を取り囲んで設けられた冷却燃料
通路と、冷却燃料通路及びフィードポンプ吐出側の間に
設けられた電磁弁とからなり、上記冷却装置制御手段が
上記電磁弁を開にすることにより上記冷却装置を作動さ
せるのが好ましい。
【００１３】また、上記冷却装置制御手段が、エンジン
運転状態に基づき予め決定されたコモンレール圧降下時
期より実際のコモンレール圧降下時期が遅れた場合に上
記圧電素子が高温になっていると判断するのが好まし
い。
運転状態に基づき予め決定されたコモンレール圧降下時
期より実際のコモンレール圧降下時期が遅れた場合に上
記圧電素子が高温になっていると判断するのが好まし
い。
【００１４】また、上記冷却装置制御手段が、エンジン
運転状態に基づき予め決定されたストロークより実際の
上記圧電素子のストロークが少ない場合に上記圧電素子
が高温になっていると判断するのが好ましい。
運転状態に基づき予め決定されたストロークより実際の
上記圧電素子のストロークが少ない場合に上記圧電素子
が高温になっていると判断するのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】図１は本発明にかかるコモンレール式燃料
噴射装置を示し、図示するように本装置はエンジン（こ
こではディーゼルエンジン）のシリンダ内に燃料噴射を
行うインジェクタ１を備える。インジェクタ１において
は、ノズルボディ２内にニードル３が昇降自在に装入さ
れ、ノズルボディ２の下端ないし先端の噴孔４が複数同
時に開閉されるようになっている。
噴射装置を示し、図示するように本装置はエンジン（こ
こではディーゼルエンジン）のシリンダ内に燃料噴射を
行うインジェクタ１を備える。インジェクタ１において
は、ノズルボディ２内にニードル３が昇降自在に装入さ
れ、ノズルボディ２の下端ないし先端の噴孔４が複数同
時に開閉されるようになっている。
【００１７】ノズルボディ２内において、ニードル３は
高圧燃料中に浸漬されたいわば浮いた状態となってい
る。そしてニードル３にはスプリング５による下向き
（閉弁方向）の力が常時付与され、通常はニードル先端
がノズルボディ先端のバルブシートに突き当たって噴孔
４を閉じている。そしてニードル上端に付加される下向
きの燃圧を、圧力制御室（バランスチャンバ）６で適宜
解放することにより、ニードル３に対する圧力バランス
を崩し、ニードル３を上昇させ、噴孔４を開くようにな
っている。
高圧燃料中に浸漬されたいわば浮いた状態となってい
る。そしてニードル３にはスプリング５による下向き
（閉弁方向）の力が常時付与され、通常はニードル先端
がノズルボディ先端のバルブシートに突き当たって噴孔
４を閉じている。そしてニードル上端に付加される下向
きの燃圧を、圧力制御室（バランスチャンバ）６で適宜
解放することにより、ニードル３に対する圧力バランス
を崩し、ニードル３を上昇させ、噴孔４を開くようにな
っている。
【００１８】ノズルボディ２は、中央ノズルボディ７の
下方に第１ピース８、第２ピース９を順次同軸に取付
け、リテーニングナット１０でこれらを一括保持するよ
うになっている。ニードル３は第２ピース９の中心穴１
１に昇降自在に装入される。ノズルボディ２内に燃料通
路１２が形成され、ここにコモンレール１３から燃料配
管１４を通じて加圧ないし高圧燃料が送られる。燃料通
路１２の燃料は燃料溜り１５に送られ、ニードル３に上
向きの力を付与する。そして燃料溜り１５からニードル
３と中心穴１１の隙間を通って噴孔４に向かって下方に
流れる。
下方に第１ピース８、第２ピース９を順次同軸に取付
け、リテーニングナット１０でこれらを一括保持するよ
うになっている。ニードル３は第２ピース９の中心穴１
１に昇降自在に装入される。ノズルボディ２内に燃料通
路１２が形成され、ここにコモンレール１３から燃料配
管１４を通じて加圧ないし高圧燃料が送られる。燃料通
路１２の燃料は燃料溜り１５に送られ、ニードル３に上
向きの力を付与する。そして燃料溜り１５からニードル
３と中心穴１１の隙間を通って噴孔４に向かって下方に
流れる。
【００１９】図２に詳しく示すように、ニードル４の直
上に圧力制御室６が設けられ、圧力制御室６のリーク孔
１６が弁１７の昇降により開閉される。弁１７はプッシ
ュロッド１８を介して圧電素子１９によって昇降駆動さ
れる。即ち、圧電素子１９に電子制御ユニット２０から
所定の印加電圧が送られると、圧電素子１９が伸長して
弁１７を下降させ、リーク孔１６を開く。こうなると圧
力制御室６から高圧燃料がリークし、ニードル３に対す
る圧力バランスを崩れてニードル３が上昇し、燃料噴射
が実行される。
上に圧力制御室６が設けられ、圧力制御室６のリーク孔
１６が弁１７の昇降により開閉される。弁１７はプッシ
ュロッド１８を介して圧電素子１９によって昇降駆動さ
れる。即ち、圧電素子１９に電子制御ユニット２０から
所定の印加電圧が送られると、圧電素子１９が伸長して
弁１７を下降させ、リーク孔１６を開く。こうなると圧
力制御室６から高圧燃料がリークし、ニードル３に対す
る圧力バランスを崩れてニードル３が上昇し、燃料噴射
が実行される。
【００２０】逆に印加電圧が断たれると、圧電素子１９
が収縮して弁１６が上昇し、リーク孔１５を塞ぐ。する
と圧力制御室６に絞り孔２１を通じて高圧燃料が供給さ
れ、室内圧力が高まってニードル３が下降し、燃料噴射
が停止される。
が収縮して弁１６が上昇し、リーク孔１５を塞ぐ。する
と圧力制御室６に絞り孔２１を通じて高圧燃料が供給さ
れ、室内圧力が高まってニードル３が下降し、燃料噴射
が停止される。
【００２１】なお、ノズルボディ２内に圧電素子１９の
収縮を補助するスプリング３３と、プッシュロッド１８
の上昇を行わせるスプリング３４とが設けられる。
収縮を補助するスプリング３３と、プッシュロッド１８
の上昇を行わせるスプリング３４とが設けられる。
【００２２】図２に示すように、ここではプッシュロッ
ド１８に取付軸２１が一体に設けられ、取付軸２１が弁
１７に挿通されると共に、これらが圧入及びカシメによ
り一体化されている。取付軸２１はリーク孔１６に隙間
をもって挿通され、リーク燃料はこの隙間を通って室外
に排出される。
ド１８に取付軸２１が一体に設けられ、取付軸２１が弁
１７に挿通されると共に、これらが圧入及びカシメによ
り一体化されている。取付軸２１はリーク孔１６に隙間
をもって挿通され、リーク燃料はこの隙間を通って室外
に排出される。
【００２３】弁１７はセルフシール弁の構成が採られ、
即ち圧力制御室６内で昇降し、リーク孔１６を開閉する
ようになっている。これによれば室内圧力が高まるほど
にリーク孔１６を強力に閉じられる。弁１７上端部とリ
ーク孔１６入口とがテーパ状に形成され、互いの着座が
確実に行えるようになっている。スプリング５は圧力制
御室６内に設けられ、スプリング受け２２を介してニー
ドル３を常時押し下げる。
即ち圧力制御室６内で昇降し、リーク孔１６を開閉する
ようになっている。これによれば室内圧力が高まるほど
にリーク孔１６を強力に閉じられる。弁１７上端部とリ
ーク孔１６入口とがテーパ状に形成され、互いの着座が
確実に行えるようになっている。スプリング５は圧力制
御室６内に設けられ、スプリング受け２２を介してニー
ドル３を常時押し下げる。
【００２４】図１に示すように、リーク燃料はノズルボ
ディ２内を通って排出ニップル２２からインジェクタ外
に排出され、リーク配管２３を通じて燃料タンク２４に
戻される。
ディ２内を通って排出ニップル２２からインジェクタ外
に排出され、リーク配管２３を通じて燃料タンク２４に
戻される。
【００２５】特に、ここでは圧電素子１９を冷却するた
めの冷却装置２５が設けられる。冷却装置２５は、ノズ
ルボディ２内に設けられ圧電素子１９の周囲を取り囲む
冷却燃料通路２６と、冷却燃料通路２６に中間通路２７
を介して接続される供給ニップル２８と、供給ニップル
２８及びフィードポンプ２９吐出側を接続する冷却燃料
配管３０と、冷却燃料配管３０の途中に設けられた電磁
弁３１とから構成される。電磁弁３１は電子制御ユニッ
ト２０により開閉制御される。
めの冷却装置２５が設けられる。冷却装置２５は、ノズ
ルボディ２内に設けられ圧電素子１９の周囲を取り囲む
冷却燃料通路２６と、冷却燃料通路２６に中間通路２７
を介して接続される供給ニップル２８と、供給ニップル
２８及びフィードポンプ２９吐出側を接続する冷却燃料
配管３０と、冷却燃料配管３０の途中に設けられた電磁
弁３１とから構成される。電磁弁３１は電子制御ユニッ
ト２０により開閉制御される。
【００２６】このコモンレール式燃料噴射装置では、通
常同様、燃料タンク２４の燃料がフィードポンプ２９に
より１次加圧され、次いで高圧ポンプ３２により所定の
高圧まで２次加圧され、コモンレール（蓄圧室）１３に
貯留される。コモンレール圧がコモンレール圧センサ３
３により検出され、その圧力信号が電子制御ユニット２
０に送られる。
常同様、燃料タンク２４の燃料がフィードポンプ２９に
より１次加圧され、次いで高圧ポンプ３２により所定の
高圧まで２次加圧され、コモンレール（蓄圧室）１３に
貯留される。コモンレール圧がコモンレール圧センサ３
３により検出され、その圧力信号が電子制御ユニット２
０に送られる。
【００２７】電子制御ユニット２０は、冷却装置２５を
制御する冷却装置制御手段をなすと共に、エンジンの燃
料噴射制御を実行するエンジン制御手段を兼ねている。
従って電子制御ユニット２０にはエンジン回転センサ、
アクセル開度センサ（エンジン負荷センサ）、水温セン
サ等が接続され、エンジン運転状態を常時把握できるよ
うになっている。
制御する冷却装置制御手段をなすと共に、エンジンの燃
料噴射制御を実行するエンジン制御手段を兼ねている。
従って電子制御ユニット２０にはエンジン回転センサ、
アクセル開度センサ（エンジン負荷センサ）、水温セン
サ等が接続され、エンジン運転状態を常時把握できるよ
うになっている。
【００２８】さて、ここでは高温時に伸び量が減少する
タイプの圧電素子１９が用いられている。圧電素子１９
の予定されている通常の使用温度は80〜90℃程度で、こ
れ以上の温度になると一定電圧を加えても伸び量が十分
得られない。
タイプの圧電素子１９が用いられている。圧電素子１９
の予定されている通常の使用温度は80〜90℃程度で、こ
れ以上の温度になると一定電圧を加えても伸び量が十分
得られない。
【００２９】そこで、冷却装置２５により圧電素子１９
を燃料冷却するが、ここでは以下のようにして冷却制御
を行っている。
を燃料冷却するが、ここでは以下のようにして冷却制御
を行っている。
【００３０】まず第１の方法は、コモンレール圧の降下
時期を見てこれが通常より遅れたときに、圧電素子１９
を高温と判断して冷却装置２５を作動させる方法であ
る。
時期を見てこれが通常より遅れたときに、圧電素子１９
を高温と判断して冷却装置２５を作動させる方法であ
る。
【００３１】図３に示すように、圧電素子１９が通常温
度の場合において、電子制御ユニット２０が時刻Ｔ0 で
一定時間インジェクタ駆動信号（圧電素子１９への印加
電圧）を送出したとする。そしてΔＴ1 経過後の時刻Ｔ
1 に燃料噴射が開始され、ΔＴ2 経過後の時刻Ｔ2 に燃
料噴射に起因したコモンレール圧の降下が開始したとす
る。
度の場合において、電子制御ユニット２０が時刻Ｔ0 で
一定時間インジェクタ駆動信号（圧電素子１９への印加
電圧）を送出したとする。そしてΔＴ1 経過後の時刻Ｔ
1 に燃料噴射が開始され、ΔＴ2 経過後の時刻Ｔ2 に燃
料噴射に起因したコモンレール圧の降下が開始したとす
る。
【００３２】一方、圧電素子１９の温度が通常使用温度
より上昇し、伸び量が少なくなると、弁１７の下降量、
下降速度が減少し、リーク孔１６の開放面積が減少し開
放タイミングが遅れることから、噴射開始時期がΔＴD
遅れた時刻Ｔ1Dとなり、コモンレール圧降下開始時期も
ΔＴD 遅れた時刻Ｔ2Dとなる。
より上昇し、伸び量が少なくなると、弁１７の下降量、
下降速度が減少し、リーク孔１６の開放面積が減少し開
放タイミングが遅れることから、噴射開始時期がΔＴD
遅れた時刻Ｔ1Dとなり、コモンレール圧降下開始時期も
ΔＴD 遅れた時刻Ｔ2Dとなる。
【００３３】よって、このようにコモンレール圧降下開
始時期が通常より遅れたとき、電子制御ユニット２０が
圧電素子１９を高温と判断し、冷却装置２５を作動させ
ればよい訳である。
始時期が通常より遅れたとき、電子制御ユニット２０が
圧電素子１９を高温と判断し、冷却装置２５を作動させ
ればよい訳である。
【００３４】より詳細に説明すると、インジェクタ駆動
信号の送出開始時期Ｔ0 と、送出時間ΔＴ0 とが、エン
ジン運転状態（主にエンジン回転数とエンジン負荷）に
応じて実機試験によって予め定められ、マップ形式で電
子制御ユニット２０にメモリされているので、電子制御
ユニット２０は、現在のエンジン運転状態に見合ったＴ
0 、ΔＴ0 をマップからルックアップし、これらに応じ
てインジェクタ駆動信号を送出する。
信号の送出開始時期Ｔ0 と、送出時間ΔＴ0 とが、エン
ジン運転状態（主にエンジン回転数とエンジン負荷）に
応じて実機試験によって予め定められ、マップ形式で電
子制御ユニット２０にメモリされているので、電子制御
ユニット２０は、現在のエンジン運転状態に見合ったＴ
0 、ΔＴ0 をマップからルックアップし、これらに応じ
てインジェクタ駆動信号を送出する。
【００３５】このとき圧電素子１９が通常温度なら、最
適時期Ｔ1 で燃料噴射が開始され、予め予定された時刻
Ｔ2 でコモンレール圧の降下が開始するはずである。よ
って電子制御ユニット２０には、実機試験によって決定
されたエンジン運転状態に基づくコモンレール圧降下開
始時期Ｔ2 、具体的にはＴ0 に対するΔＴ2 の値が予め
マップの形でメモリされている。電子制御ユニット２０
は、Ｔ0 及びΔＴ0 の決定時に同時にΔＴ2 もマップか
らルックアップし、インジェクタ駆動信号送出と同時に
内部タイマのカウントを開始する。そしてコモンレール
圧センサ３３の出力からコモンレール圧降下開始を検知
した時、その時のカウント値とマップ値ΔＴ2 との比較
を行う。
適時期Ｔ1 で燃料噴射が開始され、予め予定された時刻
Ｔ2 でコモンレール圧の降下が開始するはずである。よ
って電子制御ユニット２０には、実機試験によって決定
されたエンジン運転状態に基づくコモンレール圧降下開
始時期Ｔ2 、具体的にはＴ0 に対するΔＴ2 の値が予め
マップの形でメモリされている。電子制御ユニット２０
は、Ｔ0 及びΔＴ0 の決定時に同時にΔＴ2 もマップか
らルックアップし、インジェクタ駆動信号送出と同時に
内部タイマのカウントを開始する。そしてコモンレール
圧センサ３３の出力からコモンレール圧降下開始を検知
した時、その時のカウント値とマップ値ΔＴ2 との比較
を行う。
【００３６】こうして、電子制御ユニット２０が時刻Ｔ
2 でコモンレール圧降下開始を検知したならば、圧電素
子１９が通常温度で正常な燃料噴射が行われていると判
断する。なお、時刻Ｔ2 は一定の幅をもたせてもよい。
2 でコモンレール圧降下開始を検知したならば、圧電素
子１９が通常温度で正常な燃料噴射が行われていると判
断する。なお、時刻Ｔ2 は一定の幅をもたせてもよい。
【００３７】一方、時刻Ｔ2 になってもコモンレール圧
降下を検知せず、例えばＴ2 からΔＴD 遅れた時刻Ｔ2D
でコモンレール圧降下を検知した場合は、圧電素子１９
が通常温度より高温で、圧電素子１９の実際の伸び方向
のストロークが通常温度時のストロークより小さいと判
断する。そしてこれにより燃料噴射開始時期が遅れ、正
常な燃料噴射が行われていないと判断する。
降下を検知せず、例えばＴ2 からΔＴD 遅れた時刻Ｔ2D
でコモンレール圧降下を検知した場合は、圧電素子１９
が通常温度より高温で、圧電素子１９の実際の伸び方向
のストロークが通常温度時のストロークより小さいと判
断する。そしてこれにより燃料噴射開始時期が遅れ、正
常な燃料噴射が行われていないと判断する。
【００３８】よってこのときは冷却装置２５を作動さ
せ、コモンレール圧降下開始時期が正常時期に戻るまで
圧電素子１９を冷却し続ける。具体的には電磁弁３１を
開（ON）にする。すると燃料タンク２４の燃料がフィー
ドポンプ２９、電磁弁３１、供給ニップル２８、中間通
路２７を経て冷却燃料通路２６に供給され、ここで圧電
素子１９と熱交換されて排出ニップル２２、リーク配管
２３を通じて燃料タンク２４に戻される。なお、冷却燃
料通路２６以降の下流側が圧力制御室６のリーク燃料の
通路も兼ねており、リーク燃料が圧電素子１９を常時冷
却するようになっている。コモンレール圧降下開始時期
が正常時期に戻ったら、電磁弁３１を閉（OFF ）にし、
冷却を終了する。
せ、コモンレール圧降下開始時期が正常時期に戻るまで
圧電素子１９を冷却し続ける。具体的には電磁弁３１を
開（ON）にする。すると燃料タンク２４の燃料がフィー
ドポンプ２９、電磁弁３１、供給ニップル２８、中間通
路２７を経て冷却燃料通路２６に供給され、ここで圧電
素子１９と熱交換されて排出ニップル２２、リーク配管
２３を通じて燃料タンク２４に戻される。なお、冷却燃
料通路２６以降の下流側が圧力制御室６のリーク燃料の
通路も兼ねており、リーク燃料が圧電素子１９を常時冷
却するようになっている。コモンレール圧降下開始時期
が正常時期に戻ったら、電磁弁３１を閉（OFF ）にし、
冷却を終了する。
【００３９】また、ここでは冷却と同時に燃料噴射時期
の補正も行っている。即ち、コモンレール圧降下開始が
遅れた分（ΔＴD ）だけ、次回のインジェクタ駆動信号
の送出開始時期を早める（図３の仮想線参照）。こうす
れば通常のタイミングで燃料噴射が実行され、正常な燃
料噴射を行うことができる。
の補正も行っている。即ち、コモンレール圧降下開始が
遅れた分（ΔＴD ）だけ、次回のインジェクタ駆動信号
の送出開始時期を早める（図３の仮想線参照）。こうす
れば通常のタイミングで燃料噴射が実行され、正常な燃
料噴射を行うことができる。
【００４０】この方法によれば、特に新たなセンサを設
けることなく、通常装備されるコモンレール圧センサ３
３を冷却制御に利用でき、部品点数の増加を防止してシ
ンプル化、低コスト化が図れる。
けることなく、通常装備されるコモンレール圧センサ３
３を冷却制御に利用でき、部品点数の増加を防止してシ
ンプル化、低コスト化が図れる。
【００４１】次に、第２の方法を説明する。この第２の
方法は、図１に仮想線で示すように圧電素子１９に臨む
温度センサ３５を設け、圧電素子１９の温度を直接検出
するものである。具体的には、温度センサ３５の出力に
基づき、圧電素子温度が通常温度より高温であると電子
制御ユニット２０が判断したとき、圧電素子温度が通常
温度に戻るまで冷却装置２５を作動し続ける。なお燃料
噴射時期の補正は、実際の圧電素子温度から通常使用温
度の最大値を減じたときの差に基づいて行うことができ
る。
方法は、図１に仮想線で示すように圧電素子１９に臨む
温度センサ３５を設け、圧電素子１９の温度を直接検出
するものである。具体的には、温度センサ３５の出力に
基づき、圧電素子温度が通常温度より高温であると電子
制御ユニット２０が判断したとき、圧電素子温度が通常
温度に戻るまで冷却装置２５を作動し続ける。なお燃料
噴射時期の補正は、実際の圧電素子温度から通常使用温
度の最大値を減じたときの差に基づいて行うことができ
る。
【００４２】次に、第３の方法を説明する。この第３の
方法は、図１に仮想線で示すようにプッシュロッド１８
に臨むストロークセンサ３６を設け、プッシュロッド１
８のストローク即ち圧電素子１９の実際のストロークを
検出するものである。具体的には、ストロークセンサ３
６で検出されたストロークが通常温度時のストロークよ
り少ないと電子制御ユニット２０が判断したとき、スト
ロークが通常温度時の値に戻るまで冷却装置２５を作動
し続ける。
方法は、図１に仮想線で示すようにプッシュロッド１８
に臨むストロークセンサ３６を設け、プッシュロッド１
８のストローク即ち圧電素子１９の実際のストロークを
検出するものである。具体的には、ストロークセンサ３
６で検出されたストロークが通常温度時のストロークよ
り少ないと電子制御ユニット２０が判断したとき、スト
ロークが通常温度時の値に戻るまで冷却装置２５を作動
し続ける。
【００４３】ここで、エンジンが高負荷・高回転ほど印
加電圧は増大され、圧電素子１９のストロークも増大さ
れる。これによって圧力制御室６における燃料リークを
速やかに行え、特に初期噴射率を増大できる。このスト
ロークもエンジン運転状態に応じてマップ化され、電子
制御ユニット２０にメモリされている。従って実際のス
トロークがマップ値より少ないと判断したときは、その
差に基づいて燃料噴射時期の補正を行うこととなる。
加電圧は増大され、圧電素子１９のストロークも増大さ
れる。これによって圧力制御室６における燃料リークを
速やかに行え、特に初期噴射率を増大できる。このスト
ロークもエンジン運転状態に応じてマップ化され、電子
制御ユニット２０にメモリされている。従って実際のス
トロークがマップ値より少ないと判断したときは、その
差に基づいて燃料噴射時期の補正を行うこととなる。
【００４４】以上、本発明の好適な実施の形態について
述べたが、他にも本発明は種々の実施の形態を採ること
が可能である。例えば圧電素子の冷却媒体は燃料でなく
てもよい。
述べたが、他にも本発明は種々の実施の形態を採ること
が可能である。例えば圧電素子の冷却媒体は燃料でなく
てもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、インジェ
クタの圧電素子の冷却制御を最適に行えるという、優れ
た効果が発揮される。
クタの圧電素子の冷却制御を最適に行えるという、優れ
た効果が発揮される。
【図１】本発明に係るコモンレール式燃料噴射装置の構
成図で、インジェクタは縦断面で示す。
成図で、インジェクタは縦断面で示す。
【図２】インジェクタの圧力制御室付近の構成を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図３】インジェクタ駆動信号、コモンレール圧及び燃
料噴射率の関係を示すタイムチャートである。
料噴射率の関係を示すタイムチャートである。
【図４】圧電素子の温度変化に伴う燃料噴射特性の違い
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】従来のインジェクタの圧力制御室付近の構成を
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
１ インジェクタ ３ ニードル ６ 圧力制御室 １３ コモンレール １６ リーク孔 １７ 弁 １９ 圧電素子 ２０ 電子制御ユニット ２５ 冷却装置 ２６ 冷却燃料通路 ２９ フィードポンプ ３１ 電磁弁 ３３ コモンレール圧センサ ３５ 温度センサ ３６ ストロークセンサ Ｔ2 ，Ｔ2D コモンレール圧降下開始時期
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G060 AA03 AC08 BC09 DA05 EA02 FA09 GA02 GA03 GA07 3G066 AA02 AA07 AC09 BA41 BA61 CB12 CC01 CE27 DC04 DC09 DC14 3G301 HA02 HA04 JA00 JA20 LB04 LB11 LB13 LC05 NC02 PE01Z PE08Z PF03Z
Claims (4)
- 【請求項１】 加圧燃料が導入・リークされてニードル
に対する圧力バランスを制御する圧力制御室、該圧力制
御室のリーク孔を開閉する弁及び該弁を駆動する圧電素
子を有するインジェクタと、上記圧電素子を冷却するた
めの冷却装置と、上記圧電素子が通常の使用温度より高
温になっていると判断したとき上記冷却装置を作動させ
る冷却装置制御手段とを備えたことを特徴とするコモン
レール式燃料噴射装置。 - 【請求項２】 上記冷却装置が、上記インジェクタ内部
に上記圧電素子を取り囲んで設けられた冷却燃料通路
と、該冷却燃料通路及びフィードポンプ吐出側の間に設
けられた電磁弁とからなり、上記冷却装置制御手段が上
記電磁弁を開にすることにより上記冷却装置を作動させ
る請求項１記載のコモンレール式燃料噴射装置。 - 【請求項３】 上記冷却装置制御手段が、エンジン運転
状態に基づき予め決定されたコモンレール圧降下時期よ
り実際のコモンレール圧降下時期が遅れた場合に上記圧
電素子が高温になっていると判断する請求項１又は２記
載のコモンレール式燃料噴射装置。 - 【請求項４】 上記冷却装置制御手段が、エンジン運転
状態に基づき予め決定されたストロークより実際の上記
圧電素子のストロークが少ない場合に上記圧電素子が高
温になっていると判断する請求項１又は２記載のコモン
レール式燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18499798A JP3791190B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | コモンレール式燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18499798A JP3791190B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | コモンレール式燃料噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018126A true JP2000018126A (ja) | 2000-01-18 |
| JP3791190B2 JP3791190B2 (ja) | 2006-06-28 |
Family
ID=16162985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18499798A Expired - Fee Related JP3791190B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | コモンレール式燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3791190B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010537106A (ja) * | 2007-08-20 | 2010-12-02 | ロバート ボッシュ ゲーエムベーハー | 燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射する方法及び装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8201754B2 (en) | 2009-12-03 | 2012-06-19 | Caterpillar Inc. | Fluid injector with thermal load control |
| KR101195531B1 (ko) * | 2011-03-18 | 2012-10-30 | 숭실대학교산학협력단 | 열전소자를 구비한 피에조 인젝터 |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP18499798A patent/JP3791190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010537106A (ja) * | 2007-08-20 | 2010-12-02 | ロバート ボッシュ ゲーエムベーハー | 燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射する方法及び装置 |
| CN101965449A (zh) * | 2007-08-20 | 2011-02-02 | 罗伯特.博世有限公司 | 一种将燃料喷入内燃机的燃烧室中的方法及装置 |
| KR101234161B1 (ko) | 2007-08-20 | 2013-02-18 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | 내연기관의 연소실로 연료를 분사하는 방법 및 장치 |
| US8708247B2 (en) | 2007-08-20 | 2014-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3791190B2 (ja) | 2006-06-28 |
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