JP2001355537A - 燃料噴射弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータとして形状記憶素子を備えた
燃料噴射弁において、冷間始動時など燃料温度が低い状
態での燃料噴射時に、燃料への放熱により形状記憶素子
の作動特性が変動して噴射応答および噴射精度が低下す
る。 【解決手段】 冷間始動時などの燃料温度が形状記憶素
子６の変態温度に比較して低い場合に、コントローラ３
０から形状記憶素子に通電して加熱し、その周囲に導入
した燃料の温度を形状記憶素子の変態点よりわずかに低
い温度にまで上昇させておくことにより、形状記憶素子
と燃料とのあいだの温度勾配を小さくしておく。これに
より燃料噴射時の形状記憶素子の応答が改善され、燃料
噴射量および噴射時期の制御性を向上させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関等に用いら
れる燃料噴射弁に関し、特に形状記憶素子の伸縮により
噴射制御を行う構成の燃料噴射弁装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術と解決すべき課題】形状記憶素子をアクチ
ュエータとして作動する燃料噴射弁が提案されている
（例えば本出願人による特願平１１−３５８６１４号参
照）。これは、先端に燃料噴射孔を有する弁本体に正ま
たは負の電圧を印加すると伸縮する形状記憶素子を収装
し、この形状記憶素子の伸縮変位によって針弁を駆動す
る構成となっている。形状記憶素子はピエゾ素子の１０
倍以上の変位率を持ち、単体で増圧し燃料を噴射できる
ことから、小型軽量かつ低コストの燃料噴射弁を実現す
ることができる。

【０００３】しかしながら、この種の燃料噴射弁におい
ては、冷間始動時などの燃料温度が低い条件下で形状記
憶素子を通電加熱した場合に、形状記憶素子を取り巻く
燃料に熱が伝達し、その際の素子細線近傍の温度勾配が
極めて大きくなる。また素子間隔のばらつきなども加わ
り、細線同志または細線内における温度のばらつきが生
じ、形状記憶素子の変態点前後の微妙な温度を制御する
ことが難しい。このため、噴射タイミングや噴射量を目
標値通りに正確に制御することが困難であるという問題
が生じる。本発明は、このような問題点を解消すること
を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、燃料を加
圧するアクチュエータとして形状記憶素子を備えた燃料
噴射弁と、前記形状記憶素子への通電を制御する噴射制
御手段とを有する燃料噴射弁装置において、前記形状記
憶素子の周囲に導入した燃料の温度を燃料噴射前に予め
定めた温度にまで上昇させておく予熱制御手段を設け
た。

【０００５】第２の発明は、前記第１の発明において、
燃料の予熱制御を、弁体が変位しない限度内で形状記憶
素子に通電することにより行うものとした。

【０００６】第３の発明は、前記第１の発明の予熱制御
手段を、燃料の予熱を、燃料噴射制御の開始時期に対し
て可及的に近い時期に行うように構成した。

【０００７】第４の発明は、前記第１の発明の前記燃料
噴射弁を、外部から燃料が導入される本体内に形状記憶
素子が収装されると共に、形状記憶素子に連接したピス
トンにより収縮する圧力室と、この圧力室の内圧上昇に
伴い開弁する針弁とを備え、前記ピストンが退避位置か
ら圧縮方向に所定量Ｌｘだけ変位したときに圧力室への
燃料供給孔をピストンにより閉塞するように構成した。

【０００８】第５の発明は、前記第４の発明において、
燃料の予熱制御を、ピストンが圧力室の燃料供給孔を塞
ぐまでの変位量Ｌｘに達する限度内で形状記憶素子に通
電することにより行うものとした。

【０００９】第６の発明は、前記第５の発明において、
燃料の予熱制御を、燃料または形状記憶素子の温度を検
出し、この検出温度が変位量Ｌｘに相当する温度以下の
所定の温度Ｔｂに達するまで通電を行うものとした。

【００１０】第７の発明は、前記第４の発明の燃料噴射
弁を、ピストン変位が変位量Ｌｘより所定量だけ大きい
範囲内では、圧力室の圧力が噴射圧力に達しないように
設定したものとした。

【００１１】第８の発明は、前記第７の発明の予熱制御
手段を、燃料噴射後に放熱による形状記憶素子の変位量
低下が開始する温度Ｔｄにおいて形状記憶素子への通電
を停止するように構成した。

【００１２】第９の発明は、前記第１または第４の発明
の予熱制御手段を、機関回転数に応じて形状記憶素子へ
の予熱通電の複数回に１回の割合で燃料を噴射するよう
制御するものとした。

【００１３】第１０の発明は、前記第４の発明の燃料噴
射弁を、前記燃料供給孔よりも針弁側に位置する第２の
燃料供給孔と、この第２の燃料供給孔を開閉する第２燃
料供給孔開閉手段とを備えるものとした。

【００１４】第１１の発明は、前記第１０の発明の第２
燃料供給孔開閉手段は、圧力室内にて第２の燃料供給孔
を開閉する弁体と、この弁体を開弁位置に付勢するばね
と、このばねに抗して弁体を閉じ位置に変位させる形状
記憶素子とを備えるものとした。

【００１５】第１２の発明は、前記第１１の発明におい
て、第２燃料供給孔開閉手段の形状記憶素子の変態点
を、圧力室を加圧する形状記憶素子よりも低く設定し
た。

【００１６】

【作用・効果】上記第１の発明以下の各発明において、
冷間始動時などの燃料温度が形状記憶素子の変態温度に
比較して低い場合に、予熱手段により形状記憶素子の周
囲に導入した燃料の温度を燃料噴射前に予め定めた温
度、例えば形状記憶素子の変態点よりわずかに低い温度
にまで上昇させておくことにより、形状記憶素子と燃料
とのあいだの温度勾配を小さくすることができる。これ
により燃料噴射時の素子の応答が改善され、燃料噴射量
および噴射時期の制御性を向上させることができる。

【００１７】前記予熱制御において形状記憶素子に付与
する電流量は、例えば第２の発明に示したように弁体が
変位しない限度内で行うことにより大きな加熱効果が得
られる。

【００１８】また、このような予熱制御は、第３の発明
の発明として示したように、燃料噴射制御の開始時期に
対して可及的に近い時期に行うようにすれば、燃料の冷
却による損失を抑えて予熱の効果を保持したまま精度の
高い燃料噴射制御に移行できる。

【００１９】このような予熱制御が適用可能な燃料噴射
弁の具体的な構成としては、例えば第４の発明に示した
ように、形状記憶素子に連接したピストンにより収縮す
る圧力室と、この圧力室の内圧上昇に伴い開弁する針弁
とを備え、前記ピストンが退避位置から圧縮方向に所定
量Ｌｘだけ変位したときに圧力室への燃料供給孔をピス
トンにより閉塞するように構成したものとすることがで
きる。

【００２０】このような燃料噴射弁の構成においては、
ピストンが退避位置から変位して燃料供給孔を閉塞する
位置に達し、その位置からさらにピストンが変位すると
圧力室の内圧が急上昇して燃料噴射が可能な状態とな
る。そこで、第５の発明として示したように、ピストン
が圧力室の燃料供給孔を塞ぐまでの変位量Ｌｘに達する
限度内で形状記憶素子に通電するように予熱制御を行う
ことにより、燃料噴射を行うことなく形状記憶素子を充
分に加熱して速やかに予熱を完了させることができる。
なお、この予熱制御を行うとき、第６の発明として示し
たように、燃料または形状記憶素子の温度を検出し、こ
の検出温度が変位量Ｌｘに相当する温度以下の所定の温
度Ｔｂに達するまで通電を行うものとすれば、正確に形
状記憶素子または燃料の温度管理を行うことができる。

【００２１】前記第４の発明の燃料噴射弁は、第７の発
明として示したように、ピストン変位が変位量Ｌｘより
所定量だけ大きい範囲内では、圧力室の圧力が噴射圧力
に達しないように、つまり前記範囲を超えたときに初め
て噴射が開始されるように、例えば針弁のばね荷重等に
より設定することができる。この場合、第８の発明とし
て示したように、燃料噴射後に放熱による形状記憶素子
の変位量低下が開始する温度において形状記憶素子への
通電を停止するように構成することができる。形状記憶
素子の変位特性には若干のヒステリシスがあるので、通
電終了後しばらくしてから素子の冷却により変位は小さ
くなり圧力は低下をはじめる。この間のピークとなる圧
力は噴射圧力に対して低いので燃料噴射は行なわれな
い。そこで、このようにして燃料圧力が噴射圧力付近に
達するがすぐに変位が小さくなるように制御するのであ
り、これにより噴射までの応答期間を最小にして燃料噴
射弁の噴射応答性をより改善することができる。

【００２２】前記第１または第４の発明において、第９
の発明として示したように、機関回転数に応じて形状記
憶素子への予熱通電の複数回に１回の割合で燃料を噴射
するよう制御するものとすれば、冷間時に予熱制御を行
いながら機関に燃料を噴射供給して運転を行わせること
ができる。

【００２３】第１０の発明によれば、前記第４の発明の
燃料噴射弁において、その燃料供給孔よりも針弁側に位
置する第２の燃料供給孔と、この第２の燃料供給孔を開
閉する第２燃料供給孔開閉手段とを備えるものとするこ
とができる。この第２燃料供給孔開閉手段の具体的構成
としては、例えば第１１の発明として示したように、圧
力室内にて第２の燃料供給孔を開閉する弁体と、この弁
体を開弁位置に付勢するばねと、このばねに抗して弁体
を閉じ位置に変位させる形状記憶素子とを備えるものと
する。前記第２の燃料供給孔を開閉手段により開いた状
態としておくことにより、ピストンが第１の燃料供給孔
を閉ざす位置よりもさらに変位した状態においても圧力
室の圧力の上昇を抑えることができるので、それだけピ
ストンを駆動する形状記憶素子への通電量を大きくして
燃料の温度上昇をより速やかに行い、予熱を早期に完了
させることができる。予熱完了後は第２の燃料供給孔を
閉ざすことにより通常の燃料噴射が可能な状態となる。

【００２４】前記第１１の発明において、第１２の発明
として示したように、第２燃料供給孔開閉手段の形状記
憶素子の変態点を、圧力室を加圧する形状記憶素子より
も低く設定することにより、前記形状記憶素子を通電加
熱する制御を行わなくとも予熱終了時に自動的に第２の
燃料供給孔を閉ざすことができ、これにより弁体駆動用
の形状記憶素子を通電加熱するための手段が不要となる
ので装置構成の簡略化を図ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面に基
づいて説明する。図１は本発明を適用可能な燃料噴射弁
として自己昇圧型のユニットインジェクタの概略構成例
を示している。図において、円筒状の本体１の先端噴孔
部には外開き形式の針弁２が設けられており、針弁２は
ばね３により閉じ方向に付勢されている。本体１の他端
部には円筒状のアクチュエータ保持部１２が嵌装され、
ボルト１３により固定されている。この保持部１２は、
燃料昇圧用のアクチュエータとして作動する円筒状に形
成された形状記憶素子６を保持している。

【００２６】形状記憶素子６の先端部（針弁側）は固定
リング１１を介して保持部１２および本体１に固定され
ており、後端部にはプッシュロッド１０の基端が固定さ
れている。プッシュロッド１０の先端にはピストン９が
固定されている。ピストン９は本体１内にて軸方向に摺
動可能に嵌合しており、その前面側には針弁２との間に
圧力室２６を、背面側には保持部１２との間に燃料室２
７をそれぞれ画成している。

【００２７】形状記憶素子６の両端部にはそれぞれ正ま
たは負の電荷を印加できる電極７，８が取り付けられて
おり、この電極に電圧をかけることにより形状記憶素子
６の素子温度は自己発熱により急速に上昇し、素子温度
が形状記憶素子６に固有の変態点を超えると形状記憶素
子６は収縮する。これに伴い、プッシュロッド１０を介
してピストン９が針弁側に移動する。

【００２８】形状記憶素子６の周囲（燃料室２７）には
本体１に設けられた燃料入口４および燃料出口５に接続
する燃料系統２８を介して常に燃料が導入されており、
この燃料はさらにピストン９を迂回するように形成され
た燃料供給通路１４を介してピストン９前面の圧力室２
６に導入される。燃料供給通路１４の入口部１４ａは燃
料室２７に面して開口し、出口部である燃料供給孔１４
ｂは圧力室２６においてピストン９が退避位置からある
変位量Ｌｘだけ右方すなわち針弁側に変位するとピスト
ン９によって塞がれる位置に開口している（図２参
照）。

【００２９】燃料系統２８には電磁バルブ２５が介装さ
れており、このバルブ２８を開閉することで燃料室２７
への燃料の循環を制御可能としている。また、３０は機
関回転速度などの各種状態信号に基づいて前記形状記憶
素子６への通電と電磁バルブ２８の開閉を制御するコン
トローラであり、本発明の噴射制御手段および予熱制御
手段の機能を備えている。

【００３０】コントローラ３０による形状記憶素子６へ
の通電によりピストン９が変位して燃料供給孔１４ｂが
塞がれ、そこからさらにピストン９が変位すると圧力室
２６内の圧力は急速に高くなる。この圧力上昇に伴い、
ばね３に抗して針弁２が開くと圧力室２６内の燃料が外
部に噴射される。通電を停止すると周囲の燃料への放熱
により形状記憶素子６の温度が速やかに低下して変位が
戻り、針弁２は再び弁本体１に着座して燃料噴射は終了
する。

【００３１】より詳細には、冷間始動時などの低温条件
下では、燃料は形状記憶素子６の変態点に比べてずっと
低い温度となっている。そこで、形状記憶素子６に通電
を行い変態の始まる温度Ｔａに達するまで電流を流し、
さらに通電を行ない形状記憶素子６を加熱することによ
り形状記憶素子６は変位を開始する。これによりピスト
ン９が針弁側に移動するが、燃料供給孔１４ｂが塞がれ
るまでの変位量Ｌｘの間はピストン９が移動しても燃料
供給通路１４を通り圧力室２６から燃料室２７へと燃料
が移動できるため圧力室２６内に圧力上昇は起こらな
い。

【００３２】そこで、図３に示したように、形状記憶素
子６の変位がＬｘ以下になるような加熱温度Ｔｂを指定
しておくことにより、すなわち温度Ｔｂに達するまで通
電および加熱をすることにより、形状記憶素子６の変位
はＬｘ以下となり燃料は噴射されない。この後、燃料温
度が依然としてＴａより低い場合さらに同じサイクルを
繰り返ことにより、燃料温度を短時間で上昇させること
ができる。なお、図３においてＬｍａｘはピストン９の
最大変位量である。

【００３３】冷間始動時などの燃料温度が低い条件下で
形状記憶素子６を通電加熱したとき、予熱を行わない場
合には形状記憶素子６を取り巻く燃料に熱が伝達して、
図４のａ図に示したように、形状記憶素子６の素子細線
６ａ〜６ｃ近傍の温度勾配が極めて大きくなること、お
よび素子各素子細線間の間隔がばらついていることなど
に原因して、燃料噴射時期および燃料噴射量に制御誤差
が生じる。これに対して、予熱制御により燃料温度を変
態点に近づけることにより、図４のｂ図に示したように
素子細線６ａ〜６ｃと燃料との間の温度勾配が減少し、
これにより形状記憶素子６の全体が温度変化に対して均
一かつ速やかに反応して変位するようになるため、燃料
噴射制御の精度が大きく向上する。

【００３４】また、冷間始動時においても比較的短い時
間で燃料の加熱を行なえるため燃料の気化が促進し、燃
料微粒化の効果も得られる。これにより冷間時における
内燃機関の排出ＨＣ量をも低減することができる。ま
た、始動直後から高回転運転を行なうといった、応答性
を必要とする場合には、温度Ｔａより変態温度までわず
かにだけ温度上昇させることになり、変態をさせるため
に制御する電流が小さくてすむことから、コントローラ
３０の回路構成を簡略化してコスト低減が可能となる。

【００３５】コントローラ３０によって行われる上記予
熱制御の動作内容を表す流れ図を図５に示す。なお、こ
の予熱制御では、制御開始の際に、燃料への放熱による
熱損失を最小限にするために燃料出口５に接続したバル
ブ２５を閉じて燃料の循環を停止し、予熱制御を終了し
た後にバルブ２５を開いて燃料室２７への燃料循環を再
開させるようにしている。以下、図５のステップ（以下
「Ｓ」で表す）を順を追って説明する。 Ｓ１１：燃料室２７の燃料温度Ｔを検出する。燃料温度
は燃料室２７に温度センサを設けて直接的に検出するほ
か、形状記憶素子６の抵抗値から算出することもでき
る。 Ｓ１２：検出した燃料温度Ｔを開始判定温度Ｔａと比較
する。Ｔ≧Ｔａのときは予熱は不要であるのでＳ１７以
下の終了処理に移行する。Ｔ＜ＴａのときはＳ１３以下
の予熱処理に移行する。 Ｓ１３：電磁バルブ２５を閉じて燃料室２７への燃料の
循環を停止する。 Ｓ１４：形状記憶素子６への通電を開始する。 Ｓ１５：燃料温度Ｔを予熱判定温度Ｔｂと比較する。Ｔ
≧ＴｂのときはＳ１６にて形状記憶素子６への通電を終
了し、Ｓ１１に戻る。Ｔ＜Ｔｂのときは通電を継続す
る。 Ｓ１７：バルブ２５を開き、燃料室２７への燃料の循環
を再開させる。

【００３６】図６〜図８に本発明の第２の実施形態を示
す。適用する燃料噴射弁の構造は図１と同様である。た
だし、この実施形態では、図６または図７に示したよう
に、形状記憶素子６の温度がＴｄ、ピストン９の変位量
がＬｘに達した状態では燃料は噴射されず、ばね３の荷
重等により針弁２に設定した特性に基づいてそのとき以
上の噴射圧力となったときに燃料を噴射する設定となっ
ている。ここでは、形状記憶素子６の温度がＴｄ以上で
あって噴射圧力に達する以前の所定の温度Ｔｅ（図７参
照）となったときに通電を中止する。形状記憶素子の変
位特性には若干のヒステリシスがあるので、通電終了後
しばらくしてから素子の冷却により変位は小さくなり圧
力は低下をはじめる。ピークとなる圧力は噴射圧力に対
して低いので燃料噴射は行なわれない。このようにして
燃料圧力が噴射圧力付近に達するがすぐに変位が小さく
なるように制御するのであり、これにより噴射までの応
答期間を実質的にゼロに近づけることができる。

【００３７】図８はこのような制御の内容を表す流れ図
である。処理内容としては予熱開始後の燃料温度の判定
基準が異なる点（Ｓ２５）を除いて図５と同様である。 Ｓ２１：燃料室２７の燃料温度Ｔを検出する。 Ｓ２２：検出した燃料温度Ｔを開始判定温度Ｔａと比較
する。Ｔ≧Ｔａのときは予熱は不要であるのでＳ２７以
下の終了処理に移行する。Ｔ＜ＴａのときはＳ２３以下
の予熱処理に移行する。 Ｓ２３：電磁バルブ２５を閉じて燃料室２７への燃料の
循環を停止する。 Ｓ２４：形状記憶素子６への通電を開始する。 Ｓ２５：燃料温度Ｔを予熱判定温度Ｔｅと比較する。Ｔ
≧ＴｅのときはＳ２６にて形状記憶素子６への通電を終
了し、Ｓ２１に戻る。Ｔ＜Ｔｅのときは通電を継続す
る。 Ｓ２７：バルブ２５を開き、燃料室２７への燃料の循環
を再開させる。

【００３８】図９には予熱制御に関する第３の実施形態
の制御内容を示す。この実施形態では暖機完了前の負荷
運転に対応するために、予熱の過程で燃料噴射を行うよ
うにしたものである。この処理では機関回転数を入力条
件とし、形状記憶素子６の駆動周波数を整数倍ｉに設定
する。最初にｊ＝１としておき、サイクル毎にｊに１ず
つ足してゆき、ｊ＝ｉとなった条件にて燃料を噴射する
まで通電を行い、それ以外では噴射しないように、つま
り既述の実施形態のように予熱のみを行なう。燃料温度
がＴａに達したら、本予熱制御を解除し、通常の燃料噴
射制御に移行する。なお、通常の燃料噴射制御において
も、バルブ２５を用いて燃料入口４および燃料出口５の
流量を制御することにより、形状記憶素子６内の温度Ｔ
をＴａになるように制御するようにしてもよく、その場
合、噴射する周波数の割に燃料噴射量が多いとき、つま
り高回転高負荷時には燃料の温度は冷えてゆくので、こ
の予熱制御を用いて燃料温度ＴをＴａに維持することが
できる。 Ｓ３０１：機関回転数を検出し、噴射周波数ｎを算出す
る。 Ｓ３０２：形状記憶素子６への予熱通電の周波数を、噴
射周波数ｎに所定の整数ｍを乗じて整数倍ｉに設定す
る。 Ｓ３０３：噴射判定カウンタ値ｊを１に初期化する。 Ｓ３０４：カウンタ値ｊがｉに達したか否か判定する。
ｊ＝ｉとなったときはＳ３０５にて燃料噴射を行い、Ｓ
３３に戻りカウンタ値ｊを初期化する。 Ｓ３０６：燃料室２７の燃料温度Ｔを検出する。 Ｓ３０７：検出した燃料温度Ｔを開始判定温度Ｔａと比
較する。Ｔ≧Ｔａのときは予熱は不要であるのでＳ３１
３以下の終了処理に移行する。Ｔ＜ＴａのときはＳ３８
以下の予熱処理に移行する。 Ｓ３０８：電磁バルブ２５を閉じて燃料室２７への燃料
の循環を停止する。 Ｓ３０９：形状記憶素子６への予熱通電を開始する。 Ｓ３１０：燃料温度Ｔを予熱判定温度Ｔｅと比較する。
Ｔ≧ＴｅのときはＳ３１１にて形状記憶素子６への通電
を終了する。Ｔ＜Ｔｅのときは通電を継続する。ここで
の予熱判定温度Ｔｅの意味は第２の実施形態（図８）と
同様である。 Ｓ３１２：カウンタ値に１を加算し、Ｓ３４に戻る。 Ｓ３１３：バルブ２５を開き、燃料室２７への燃料の循
環を再開させる。

【００３９】図１０〜図１３には本発明の第４の実施形
態を示す。図１０〜図１２はこの実施形態に適用する燃
料噴射弁の要部構造、図１３はその予熱制御の内容を表
す流れ図である。図１０〜図１２において図示しない部
分の構成は図１と同様である。

【００４０】この実施形態では燃料供給通路１４を途中
で分岐し、ピストン９が最大に変位してもピストン９に
よっては閉塞されない位置に第２の燃料供給孔１６を開
口させている。また、この燃料供給孔１６と重複しうる
位置に、前記第２燃料供給孔１６の開閉手段として、連
通孔２２を開口させた環状の弁体２０を圧縮室２６の内
面に対して摺動自由に設けると共に、この弁体２０をば
ね１９を介して非通電時（図１０の状態）には前記第２
の燃料供給孔１６と連通孔２２とが連通する位置に付勢
している。ばね１９の背面に介装した固定リング１８と
弁体２０との間には、図１２にも示したように、弁体駆
動用の形状記憶素子１７が設けられている。形状記憶素
子１７は、その電極２３、２４を介して通電加熱する収
縮し、これにより弁体２０を針弁２方向に若干量移動さ
せ、そのとき燃料供給孔１６は弁体２０の外周面にて閉
塞される（図１１の状態）。なお、図において２１は燃
料供給孔１６と連通孔２２との間のシールを図るための
Ｏリングである。

【００４１】本実施形態の燃料噴射弁では、第２の燃料
供給孔１６が閉ざされている状態ではピストン９が第１
のの燃料供給孔１４ｂを閉ざす位置よりも変位したとき
に圧力室２６の圧力が上昇して噴射が行われる。これに
対して、第２の燃料供給孔１６が開いている状態では、
ピストン９が最大限に変位しても圧力室２６の燃料は燃
料供給通路１４を介して燃料室２７へと移動することか
ら、圧力室２６の圧力は上昇せず噴射は行われない。そ
こで、図１３に示した予熱制御では、低温時には第２燃
料供給孔１６を開いた状態で形状記憶素子６に充分に電
流を供給し、これにより燃料温度を速やかに上昇させ、
予熱完了の後に第２の形状記憶素子１７に電流を供給し
て第２燃料供給孔１６を閉ざすことにより燃料噴射をで
きるようにしている。ただし予熱のために形状記憶素子
６に連続的に大きな電流を供給すると素子が破損するお
それがあるため、周期的な通電により冷却のための時間
を設けるようにしている。

【００４２】なお、弁体２０またはその駆動手段として
は他の形式のものを採用することもできるが、この実施
形態のように第２の燃料供給孔１６の開閉を形状記憶素
子１７により行う構成とすることによりその制御を第１
の形状記憶素子６と共通のコントローラで行うことがで
き、それだけ構成の単純化と低コスト化を図ることがで
きる。 Ｓ４１：燃料室２７の燃料温度Ｔを検出する。 Ｓ４２：検出した燃料温度Ｔを開始判定温度Ｔａと比較
する。Ｔ≧Ｔａのときは予熱は不要であるのでＳ４７以
下の終了処理に移行する。Ｔ＜ＴａのときはＳ４３以下
の予熱処理に移行する。 Ｓ４３：電磁バルブ２５を閉じて燃料室２７への燃料の
循環を停止する。 Ｓ４４：弁体２０を開き位置に保持して第２の燃料供給
孔１６を開状態とする（形状記憶素子１７には非通
電）。 Ｓ４５：形状記憶素子６にピストン９の最大変位に相当
する電流を所定時間供給して加熱する。 Ｓ４６：通電を終了し、形状記憶素子６に若干の冷却時
間を与えた後Ｓ４１に戻る。 Ｓ４７：第２の形状記憶素子１７に通電して弁体２０を
閉じ位置に変位させ、第２の燃料供給孔１６を閉ざす。 Ｓ４８：バルブ２５を開き、燃料室２７への燃料の循環
を再開させる。

【００４３】なお、この実施形態では、燃料噴射および
予熱のための第１の形状記憶素子６と弁体２０を駆動す
るための第２の形状記憶素子１７として、それぞれ図１
４に示すように変態温度の異なる２つの形状記憶素子を
適用することにより、燃料供給孔１６の開閉制御を燃料
温度に応じて自動的に制御することも可能である。すな
わち形状記憶素子６に図中ＳＭＡ１の特性を有するもの
と適用し、これに対して形状記憶素子１７には変態点の
低いＳＭＡ２を適用することにより、燃料温度がＴａに
達した後に自動的に弁体２０を閉じ位置に駆動して燃料
噴射を可能とする制御を行うことができる。

【００４４】図１５に本発明の予熱制御に関する第５の
実施形態を示す。これは前記第４の実施形態による予熱
制御の間に、第３の実施形態と同様に燃料噴射を行いう
るようにしたものである。 Ｓ５０１：機関回転数を検出し、噴射周波数ｎを算出す
る。 Ｓ５０２：形状記憶素子６への予熱通電の周波数を、噴
射周波数ｎに所定の整数ｍを乗じて整数倍ｉに設定す
る。 Ｓ５０３：噴射判定カウンタ値ｊを１に初期化する。 Ｓ５０４：カウンタ値ｊがｉに達したか否か判定する。
ｊ＝ｉとなったときはＳ５０５にて第２燃料供給孔１６
を閉じ、形状記憶素子６に噴射用の信号電流を供給して
燃料噴射を行い、Ｓ５０３に戻りカウンタ値ｊを初期化
する。 Ｓ５０６：燃料室２７の燃料温度Ｔを検出する。 Ｓ５０７：検出した燃料温度Ｔを開始判定温度Ｔａと比
較する。Ｔ≧Ｔａのときは予熱は不要であるのでＳ４３
以下の終了処理に移行する。Ｔ＜ＴａのときはＳ３８以
下の予熱処理に移行する。 Ｓ５０８：電磁バルブ２５を閉じて燃料室２７への燃料
の循環を停止する。 Ｓ５０９：弁体２０を開き位置に保持して第２の燃料供
給孔１６を開状態とする（形状記憶素子１７には非通
電）。 Ｓ５１０：形状記憶素子６にピストン９の最大変位に相
当する電流を所定時間供給して加熱する。 Ｓ５１１：通電を終了し、形状記憶素子６に若干の冷却
時間を与える。 Ｓ５１２：カウンタ値に１を加算し、Ｓ５０４に戻る。 Ｓ５１３：第２の形状記憶素子１７に通電して弁体２０
を閉じ位置に変位させ、第２の燃料供給孔１６を閉ざ
す。 Ｓ５１４：バルブ２５を開き、燃料室２７への燃料の循
環を再開させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射弁の概
略縦断面図。

【図２】同じく要部縦断面図。

【図３】前記第１の実施形態の制御による温度特性を示
す特性線図。

【図４】形状記憶素子の素子細線間の燃料温度分布を示
す説明図。

【図５】前記第１の実施形態に係る制御内容を表す流れ
図。

【図６】本発明の第２の実施形態の制御による温度特性
を示す第１の特性線図。

【図７】同じく第２の特性線図。

【図８】前記第２の実施形態に係る制御内容を表す流れ
図。

【図９】本発明の第３の実施形態に係る制御内容を表す
流れ図。

【図１０】本発明の第４の実施形態に係る燃料噴射弁の
要部縦断面図。

【図１１】同じく異なる状態を示す要部縦断面図。

【図１２】第２燃料供給孔開閉手段の概略構成図。

【図１３】本発明の第５の実施形態に係る制御内容を表
す流れ図。

【図１４】第２燃料供給孔開閉手段に適用する形状記憶
素子の特性例を示す特性線図。

【図１５】本発明の第６の実施形態に係る制御内容を表
す流れ図。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁本体 ２ 針弁 ３ ばね ４ 燃料入口 ５ 燃料出口 ６ ピストン駆動用の形状記憶素子 ７ 電圧印加用の端子 ８ 電圧印加用の端子 ９ ピストン １０ ロッド １１ 形状記憶素子固定用プレート １２ 保持部材 １３ ボルト １４ 燃料供給通路 １４ｂ 燃料供給孔 １６ 第２の燃料供給孔 １７ 弁体駆動用の形状記憶素子 １８ 固定リング １９ ばね ２０ 弁体 ２１ シール用Ｏリング ２２ 連通孔 ２３ 形状記憶素子の電極 ２４ 形状記憶素子の電極 ２５ 電磁バルブ ２６ 圧力室 ２７ 燃料室 ２８ 燃料系統 ３０ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── 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 53/06 Ｆ０２Ｍ 53/06 57/02 ３３０ 57/02 ３３０Ａ Ｆ０３Ｇ 7/06 Ｆ０３Ｇ 7/06 Ｆ (72)発明者 榊田 明宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 伊藤 泰之 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AB02 AC07 BA08 BA19 BA23 BA26 BA51 BA61 CA01S CA01U CA04S CA04U CA08 CA09 CC06T CC14 CC40 CC66 CC68S CD22 CD23 CD26 CE21 CE27 CE31 CE34 DA01 DA04 DB01 DC13 DC15 3G301 HA02 JA03 KA01 LB12 MA11 MA18 PB01Z

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を加圧するアクチュエータとして形状
   記憶素子を備えた燃料噴射弁と、前記形状記憶素子への
   通電を制御する噴射制御手段とを有する燃料噴射弁装置
   において、 前記形状記憶素子の周囲に導入した燃料の温度を燃料噴
   射前に予め定めた温度にまで上昇させておく予熱制御手
   段を設けた燃料噴射装置。
2. 【請求項２】前記燃料の予熱制御は、弁体が変位しない
   限度内で形状記憶素子に通電することにより行う請求項
   １に記載の燃料噴射弁装置。
3. 【請求項３】前記予熱制御手段は、燃料の予熱を、燃料
   噴射制御の開始時期に対して可及的に近い時期に行うよ
   うに構成されている請求項１に記載の燃料噴射弁装置。
4. 【請求項４】前記燃料噴射弁は、外部から燃料が導入さ
   れる本体内に形状記憶素子が収装されると共に、形状記
   憶素子に連接したピストンにより収縮する圧力室と、こ
   の圧力室の内圧上昇に伴い開弁する針弁とを備え、前記
   ピストンが退避位置から圧縮方向に所定量Ｌｘだけ変位
   したときに圧力室への燃料供給孔をピストンにより閉塞
   するように構成されている請求項１に記載の燃料噴射弁
   装置。
5. 【請求項５】前記燃料の予熱制御は、ピストンが圧力室
   の燃料供給孔を塞ぐまでの変位量Ｌｘに達する限度内で
   形状記憶素子に通電することにより行うようにした請求
   項４に記載の燃料噴射弁装置。
6. 【請求項６】前記燃料の予熱制御は、燃料または形状記
   憶素子の温度を検出し、この検出温度が変位量Ｌｘに相
   当する温度以下の所定の温度Ｔｂに達するまで通電を行
   うようにした請求項５に記載の燃料噴射弁装置。
7. 【請求項７】前記燃料噴射弁は、ピストン変位が変位量
   Ｌｘより所定量だけ大きい範囲内では、圧力室の圧力が
   噴射圧力に達しないように設定されている請求項４に記
   載の燃料噴射弁装置。
8. 【請求項８】前記予熱制御手段は、燃料噴射後に放熱に
   よる形状記憶素子の変位量低下が開始する温度Ｔｄにお
   いて形状記憶素子への通電を停止するように構成されて
   いる請求項７に記載の燃料噴射弁装置。
9. 【請求項９】前記予熱制御手段は、機関回転数に応じて
   形状記憶素子への予熱通電の複数回に１回の割合で燃料
   を噴射するよう制御する請求項１または４に記載の燃料
   噴射弁装置。
10. 【請求項１０】前記燃料噴射弁は、前記燃料供給孔より
    も針弁側に位置する第２の燃料供給孔と、この第２の燃
    料供給孔を開閉する第２燃料供給孔開閉手段とを備える
    請求項４に記載の燃料噴射弁装置。
11. 【請求項１１】前記第２燃料供給孔開閉手段は、圧力室
    内にて第２の燃料供給孔を開閉する弁体と、この弁体を
    開弁位置に付勢するばねと、このばねに抗して弁体を閉
    じ位置に変位させる形状記憶素子とを備える請求項１０
    に記載の燃料噴射弁装置。
12. 【請求項１２】前記第２燃料供給孔開閉手段の形状記憶
    素子は、その変態点が、圧力室を加圧する形状記憶素子
    よりも低く設定されている請求項１１に記載の燃料噴射
    弁装置。