JP2003111446A

JP2003111446A - ピエゾインジェクタの充電装置および放電装置

Info

Publication number: JP2003111446A
Application number: JP2001294618A
Authority: JP
Inventors: Noboru Nagase; 昇長瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＣＵの噴射開始信号の発生から開弁までに
温度変化する開弁タイムラグがあり、噴射開始精度が低
下してしまう。同様に、噴射停止信号の発生から閉弁ま
でに温度変化する閉弁タイムラグがあり、噴射停止精度
が低下してしまう。【解決手段】ピエゾ素子１の充放電装置は、充電スイ
ッチ４１のON後、ピエゾ素子１の負荷電圧が開弁電圧に
達するとＥＣＵ４に開弁信号を与える。すると、ＥＣＵ
４は開弁タイムラグを知ることができ、開弁タイムラグ
を用いて噴射信号ＴＱのONを補正することで、高い噴射
開始制御が実現できる。また、充放電装置は、放電スイ
ッチ４２がONした後、ピエゾ素子１の負荷電圧が閉弁電
圧に低下すると、ＥＣＵ４に閉弁信号を与える。する
と、ＥＣＵ４は、閉弁タイムラグを知ることができ、閉
弁タイムラグを用いて噴射信号ＴＱのOFF を補正するこ
とで、高い噴射停止制御が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾインジェク
タにおけるピエゾ素子の充電装置および放電装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ピエゾ素子は、温度等によって容量負荷
が変動する。このため、ピエゾ素子を一定電流で一定時
間充電しても、ピエゾ素子に蓄えられる充電エネルギー
が温度によって変動してしまい、ピエゾ素子の出力（伸
び等）が一定にならない。そこで、ピエゾ素子に一定の
エネルギーを充電させるには、温度補償を行う必要があ
る。

【０００３】温度特性を補償するピエゾ素子の充電方法
としてマルチスイッチング方式が知られている。この充
電方法は、図８に示すように、エンジンコントロールユ
ニット（以下、ＥＣＵ）からピエゾ素子を充電する噴射
開始信号が与えられると（例えば噴射信号ＴＱのON）、
先ず、充電スイッチをONしてピエゾ素子を通電する。ピ
エゾ素子の通電電流Ipztが所定電流（例えば２５Ａ）に
達したら、充電スイッチをOFF する。この１回目の充電
スイッチのON時間を記憶しておく。充電スイッチのOFF
後、エネルギー蓄積コイルに蓄えられたエネルギーがダ
イオードを介してピエゾ素子に与えられ、ピエゾ素子の
充電が継続する。１回目の充電スイッチのOFF 後に電流
Ipztが０Ａまで低下すると、１回目で記憶されたON時間
だけ充電スイッチをONし、その後に電流Ipztが０Ａに低
下すると再び１回目で記憶されたON時間だけ充電スイッ
チをONすることを複数回繰り返す。このように、１回目
で記憶したON時間で充電スイッチを繰り返してONするこ
とにより、時間当たりの充電エネルギーが一定となり、
ピエゾ素子の温度補償充電が可能となる。

【０００４】一方、放電も従来では図８に示すようにマ
ルチスイッチング方式によって実行されている。この放
電方法は、ＥＣＵからピエゾ素子を放電する噴射停止信
号が与えられると（例えば噴射信号ＴＱのOFF ）、先
ず、放電スイッチをONしてピエゾ素子に蓄えられた電気
エネルギーをエネルギー蓄積コイルを介して放電させ
る。放電電流Ipztが所定の遮断電流（例えば２０Ａ）に
達したら、放電スイッチをOFF する。すると、エネルギ
ー蓄積コイルに蓄えられたエネルギーがダイオードを介
して電源に回収される。１回目の放電スイッチのOFF 後
に放電電流Ipztが０Ａまで低下すると、放電スイッチを
ONし、上記の作動を複数回繰り返す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記に示した充電方法
は、充電スイッチの多数のON-OFFによって充電を行うた
め、１回のON-OFFに要する時間のズレがマルチスイッチ
ングによって大きくなり、ピエゾ素子の定エネルギー充
電の精度が悪くなってしまう。つまり、ピエゾインジェ
クタの開弁精度が悪くなってしまう。同様に、従来の放
電方法も、放電スイッチの多数のON-OFFによって放電を
行うため、１回のON-OFFに要する時間のズレがマルチス
イッチングによって大きくなり、ピエゾ素子から定エネ
ルギーを放出させる精度が悪くなってしまう。つまり、
ピエゾインジェクタの閉弁精度が悪くなってしまう。ま
た、マルチスイッチング方式では、多数のスイッチング
によってノイズの発生量も多くなってしまう。

【０００６】上記の不具合を解決する手段として、充電
スイッチを１回ON-OFFさせるのみでピエゾ素子の充電を
完了させる充電方法と、放電スイッチを１回ON-OFFさせ
るのみでピエゾ素子の放電を完了させる放電方法とを開
発した（この方法は周知な技術ではない）。

【０００７】この周知ではない充電方法は、フライバッ
クトランスを用いたもので、ＥＣＵから噴射開始信号が
与えられると（例えば噴射信号ＴＱのON）、充電スイッ
チを所定の１次コイル通電時間だけONさせ、フライバッ
クトランスに電気エネルギーを蓄えさせる。充電スイッ
チがOFF すると、フライバックトランスに蓄えられた電
気エネルギーが、２次コイルに与えられてピエゾ素子を
充電するものである。

【０００８】この充電方法は、ＥＣＵから噴射開始信号
が与えられた時から、ピエゾ素子の充電が完了してピエ
ゾインジェクタが開弁する時までに、開弁タイムラグ
（充電スイッチがONする時間＋フライバックトランスに
蓄えられた電気エネルギーによってピエゾ素子が充電さ
れるまでの時間）がある。この充電方法では、充電時間
はピエゾ素子の容量と、フライバックトランスの共振回
路で決定されるため、温度によってピエゾ素子の容量が
変動すると、上記開弁タイムラグが変動してしまう。こ
のため、噴射開始信号を発生するＥＣＵ側では、温度に
よって変化する開弁タイムラグによって開弁時期が判り
難く、高い精度の噴射制御の妨げになってしまう。

【０００９】周知でない放電方法も、上記充電方法と同
様に、ＥＣＵから噴射停止信号が与えられた時から、ピ
エゾ素子の放電が完了してピエゾインジェクタが閉弁す
る時までに、閉弁タイムラグ（フライバックトランスに
電気エネルギーが蓄えられるまでの時間）がある。この
放電方法でも、放電時間はピエゾ素子の容量と、フライ
バックトランスの共振回路で決定されるため、温度によ
ってピエゾ素子の容量が変動すると、上記閉弁タイムラ
グが変動してしまう。このため、噴射停止信号を発生す
るＥＣＵ側では、温度によって変化する閉弁タイムラグ
があるために閉弁時期が判り難く、高い精度の噴射制御
の妨げになってしまう。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであり、第１の目的は、充電スイッチを１回ON-OFF
させるのみでピエゾ素子の充電を完了させる充電装置に
おいて、高い精度の噴射開始制御を可能とするピエゾイ
ンジェクタの充電装置の提供にある。また、本発明の第
２の目的は、放電スイッチを１回ON-OFFさせるのみでピ
エゾ素子の放電を完了させる放電装置において、高い精
度の噴射停止制御を可能とするピエゾインジェクタの放
電装置の提供にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕ＥＣ
Ｕから噴射開始信号が与えられると、充電スイッチが所
定の１次コイル通電時間だけONする。この時に、フライ
バックトランスに電気エネルギーが蓄えられる。充電ス
イッチのOFF 後、フライバックトランスに蓄えられた電
気エネルギーが、２次コイルからピエゾインジェクタの
ピエゾ素子に与えられ、このピエゾ素子の充電が１回の
１次コイル通電作動で完了する。

【００１２】このピエゾインジェクタの充電装置は、こ
の充電時にピエゾ素子の負荷電圧が開弁電圧に達したこ
とを検出し、この検出信号をＥＣＵに与える。ＥＣＵに
与えられる検出信号は、ピエゾインジェクタの開弁信号
であるため、ＥＣＵにおいて、噴射開始信号を発生して
から実際に開弁するまでの開弁タイムラグを知ることが
できる。このようにＥＣＵにおいて、開弁タイムラグを
把握できるため、開弁タイムラグを加味することで、開
弁時期に応じた時期に噴射開始信号をＥＣＵから発生さ
せることができ、結果的に高い噴射開始制御の実現がで
きる。

【００１３】〔請求項２の手段〕請求項１の手段で示し
たように、請求項２の手段を採用した発明でも、ピエゾ
素子の充電が１回の１次コイル通電作動で完了する。ピ
エゾインジェクタの充電装置は、この充電時に２次コイ
ルを流れる２次電流が開弁電流に低下したことを検出
し、この検出信号をＥＣＵに与える。ＥＣＵに与えられ
る検出信号は、ピエゾインジェクタの開弁信号であるた
め、ＥＣＵにおいて、噴射開始信号を発生してから実際
に開弁するまでの開弁タイムラグを知ることができる。
このようにＥＣＵにおいて、開弁タイムラグを把握でき
るため、開弁タイムラグを加味することで、開弁時期に
応じた時期に噴射開始信号をＥＣＵから発生させること
ができ、結果的に高い噴射開始制御の実現ができる。

【００１４】〔請求項３の手段〕ＥＣＵから噴射停止信
号が与えられると、放電スイッチが所定の２次コイル通
電時間だけONする。この時に、ピエゾ素子に蓄えられた
電気エネルギーが２次コイルに与えられ、ピエゾ素子の
放電が１回の２次コイル通電作動で完了する。なお、放
電スイッチのオフ後、フライバックトランスに蓄えられ
た電気エネルギーはフライバックトランスの１次コイル
から直流電源に回生される。

【００１５】このピエゾインジェクタの放電装置は、放
電時にピエゾ素子の負荷電圧が閉弁電圧に低下したこと
を検出し、その検出信号をＥＣＵに与える。ＥＣＵに与
えられる検出信号は、ピエゾインジェクタの閉弁信号で
あるため、ＥＣＵにおいて、噴射停止信号を発生してか
ら実際に閉弁するまでの閉弁タイムラグを知ることがで
きる。このようにＥＣＵにおいて、閉弁タイムラグを把
握できるため、閉弁タイムラグを加味することで、閉弁
時期に応じた時期に噴射停止信号をＥＣＵから発生させ
ることができ、結果的に高い噴射停止制御の実現ができ
る。

【００１６】〔請求項４の手段〕請求項３の手段で示し
たように、請求項４の手段を採用した発明でも、ピエゾ
素子の放電が１回の２次コイル通電作動で完了する。

【００１７】ピエゾインジェクタの放電装置は、放電時
に２次コイルを流れる放電電流が閉弁電流に達したこと
を検出し、その検出信号をＥＣＵに与える。ＥＣＵに与
えられる検出信号は、ピエゾインジェクタの閉弁信号で
あるため、ＥＣＵにおいて、噴射停止信号を発生してか
ら実際に閉弁するまでの閉弁タイムラグを知ることがで
きる。このようにＥＣＵにおいて、閉弁タイムラグを把
握できるため、閉弁タイムラグを加味することで、閉弁
時期に応じた時期に噴射停止信号をＥＣＵから発生させ
ることができ、結果的に高い噴射停止制御の実現ができ
る。

【００１８】〔請求項５の手段〕請求項５の手段を採用
し、充電スイッチをONしてから、１次コイルを流れる電
流が所定電流に達するまでの時間を、所定の１次コイル
通電時間としても良い。

【００１９】〔請求項６の手段〕請求項６の手段を採用
し、放電スイッチをONしてから、ピエゾ素子の負荷電圧
が、零に近い所定の負荷電圧に低下するまでの時間を、
所定の２次コイル通電時間としても良い。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、複数の実
施例を用いて説明する。〔第１実施例〕図１〜図５を参照して第１実施例（ピエ
ゾインジェクタに搭載されたピエゾ素子の充放電装置）
を説明する。ピエゾ素子１は、図４、図５に示すよう
に、各気筒に取り付けられるピエゾインジェクタ２に取
り付けられて燃料の噴射と停止を切り替えるアクチュエ
ータとして作動するものであり、複数の板状ピエゾが電
極を介して多数積層された構造を呈する。このピエゾ素
子１は、充電に応動して伸長し、放電に応動して収縮す
るものである。

【００２１】ピエゾ素子１が搭載されるピエゾインジェ
クタ２は、例えばコモンレール式のエンジン燃料噴射シ
ステムに適用される。この燃料噴射システムの一例を図
４を参照して説明する。ピエゾインジェクタ２は、エン
ジンの各気筒に対応して取り付けられている（図４では
ピエゾインジェクタ２を１つのみ図示）。各ピエゾイン
ジェクタ２のピエゾ素子１の充放電を制御する充放電回
路３は、ＥＣＵ（上述したように、エンジンコントロー
ルユニットの略）４から与えられる噴射信号ＴＱによっ
てピエゾ素子１の充放電を行うように設けられている。

【００２２】つまり、ＥＣＵ４から与えられる噴射開始
信号（噴射信号ＴＱのON）によって充放電回路３がピエ
ゾインジェクタ２内に搭載されたピエゾ素子１を充電す
ると、ピエゾ素子１が伸長してピエゾインジェクタ２が
開いてコモンレール５に蓄えられた高圧燃料を各気筒の
燃焼室内に噴射する。噴射後、ＥＣＵ４から与えられる
噴射停止信号（噴射信号ＴＱのOFF ）によって充放電回
路３がピエゾインジェクタ２内に搭載されたピエゾ素子
１を放電すると、ピエゾ素子１が収縮してピエゾインジ
ェクタ２が閉じて燃料噴射が停止する。

【００２３】コモンレール５には、燃料タンク６の燃料
が高圧サプライポンプ７により圧送されており、コモン
レール５の内部に高圧燃料が蓄えられる。また、コモン
レール５からピエゾインジェクタ２に供給される燃料
は、燃焼室への噴射の他に、ピエゾインジェクタ２の制
御油圧としても用いられるものであり、ピエゾインジェ
クタ２から低圧のドレーンライン８を経て燃料タンク６
に還流するようになっている。コモンレール５には、燃
料圧力を検出するための圧力センサ９が取り付けられて
いる。ＥＣＵ４は、圧力センサ９の出力に基づいて調整
弁１０の開度を制御してコモンレール５への燃料の圧送
量を調整し、コモンレール５の内圧を適正な圧力に保っ
ている。

【００２４】ピエゾインジェクタ２の構造を図５を参照
して説明する。ピエゾインジェクタ２は、棒状体を呈す
るもので、図中下側がエンジンの燃焼室壁を貫通し、先
端部が燃焼室内に突出するものである。ピエゾインジェ
クタ２は、下側から上に向かって順に、ノズル部１１、
背圧制御部１２、ピエゾ駆動部１３となっている。

【００２５】ノズル部１１は、ニードル１４の大径部１
５がノズルホルダー１６内に摺動自在に支持されるもの
であり、ニードル１４の先端円錐部１７がノズルホルダ
ー１６の先端部に形成された環状シート１８に着座また
は離座する。ニードル１４の先端側の外周空間１９に
は、上述したコモンレール５から高圧通路２０を介して
高圧燃料が導入され、ニードル１４の離座時に噴孔２１
から燃料が噴射される。ニードル１４の先端側の外周空
間１９に供給される高圧燃料は、大径部１５の段差面１
５ａに作用して、ニードル１４を上向き（離座方向）に
リフトするように作用している。

【００２６】大径部１５の上側の背圧室２２には、高圧
通路２０からインオリフィス２３を介して燃料が供給さ
れており、背圧室２２に供給される高圧燃料は大径部１
５の上面１５ｂに作用して、スプリング２４とともにニ
ードル１４を下向き（着座方向）に押しつけるように作
用している。背圧室２２の背圧は、背圧制御部１２で切
り替えられるものであり、その背圧制御部１２はピエゾ
駆動部１３によって駆動される。

【００２７】背圧室２２は、アウトオリフィス２５を介
して、背圧制御部１２の弁室２６に連通している。この
弁室２６は、天井面２６ａが上向きの円錐形状に形成さ
れており、天井面２６ａの最上部で低圧室２７とつなが
っている。この低圧室２７は、低圧通路２８を介して上
述したドレーンライン８に通じている。

【００２８】また、弁室２６の底面２６ｂには、高圧通
路２０と分岐する高圧制御通路２９が開口している。さ
らに、弁室２６内には、下面が水平にカットされたボー
ル弁３０が配置されている。このボール弁３０は、上下
動可能な弁体であり、下降時にはカット面が弁室２６の
底面２６ｂに着座して弁室２６と高圧制御通路２９の連
通を閉じ、上昇時には上の球面で弁室２６の天井面２６
ａに着座して弁室２６と低圧室２７の連通を閉じる。

【００２９】このように、ボール弁３０が下降して弁室
２６と高圧制御通路２９の連通が閉じられると、背圧室
２２が弁室２６、低圧室２７、低圧通路２８を介してド
レーンライン８に連通し、結果的に背圧室２２の圧力が
下がり、ニードル１４が離座する。逆に、ボール弁３０
が上昇して弁室２６と低圧室２７の連通が閉じられる
と、背圧室２２と低圧室２７の連通が遮断されて、背圧
室２２が高圧通路２０のみと連通し、ニードル１４の背
圧が高まり、ニードル１４が着座する。

【００３０】ピエゾ駆動部１３は、ピエゾ素子１の伸長
によってボール弁３０を押し下げるものであり、低圧室
２７の上方に形成された変位拡大室３１の上側に大径ピ
ストン３２、変位拡大室３１の下側に小径ピストン３３
を備え、大径ピストン３２の上側に多数積層されたピエ
ゾ素子１が配置されている。大径ピストン３２は、その
下方に配置したスプリング３４によってピエゾ素子１に
押しつけられており、積層されたピエゾ素子１の伸縮量
と同じだけ上下方向に変位する。

【００３１】変位拡大室３１には、燃料が充填されてお
り、ピエゾ素子１の伸長によって上側の大径ピストン３
２が下降し、変位拡大室３１の燃料が加圧されると、そ
の加圧力によって下側の小径ピストン３３が下方へ押し
下げられる。この時、小径ピストン３３は大径ピストン
３２よりも小径となっているため、ピエゾ素子１の伸長
量が拡大されて小径ピストン３３に伝えられる。

【００３２】噴射開始時は、先ず、ピエゾ素子１が充電
されてピエゾ素子１が伸長する。すると、大径ピストン
３２および小径ピストン３３が下降してボール弁３０が
押し下げられ、背圧室２２の背圧が低下する。これによ
り、ニードル１４が離座して燃料の噴射が開始される。
噴射停止時は、先ず、ピエゾ素子１が放電されてピエゾ
素子１が収縮する。すると、大径ピストン３２および小
径ピストン３３が上昇してボール弁３０の押し下げを解
除する。ボール弁３０には、高圧制御通路２９から高圧
燃料が作用しているため、ボール弁３０が上昇して、弁
室２６と低圧室２７の連通を遮断する。すると、背圧室
２２の背圧が上昇し、ニードル１４が着座して燃料の噴
射が停止する。

【００３３】図３にピエゾ素子１の充放電回路３を示
す。充放電回路３は、直流電源４０と、ピエゾ素子１を
充電させるための充電スイッチ４１と、ピエゾ素子１を
放電させるための放電スイッチ４２と、充放電されるピ
エゾ素子１を選択するための選択スイッチ４３と、フラ
イバックトランス４４と、複数のダイオード４５とから
構成されている。

【００３４】直流電源４０は、車載のバッテリ４６から
数十〜数百Ｖの直流電圧を発生させるＤＣ／ＤＣコンバ
ータ４７、このＤＣ／ＤＣコンバータ４７に並列接続さ
れたバッファコンデンサ４８を備える。このバッファコ
ンデンサ４８は、比較的静電容量の大きなもので、ピエ
ゾ素子１の充電作動時にも一定の電圧を保つようになっ
ている。

【００３５】充電スイッチ４１、放電スイッチ４２およ
び選択スイッチ４３は、充放電コントローラ５０によっ
てON-OFF制御されるものであり、ＭＯＳＦＥＴ等の半導
体スイッチング素子でも良いし、機械的なリレースイッ
チであっても良い。フライバックトランス４４は、１次
コイル４４ａおよび２次コイル４４ｂを備えるものであ
り、１次コイル４４ａは充電スイッチ４１のONによって
直流電源４０と電気的に接続され、２次コイル４４ｂは
放電スイッチ４２のONによってピエゾ素子１と電気的に
接続されるものである。

【００３６】先ず、ピエゾ素子１の充電について、図
１、図２を参照して説明する。ＥＣＵ４から充放電コン
トローラ５０へ与えられる噴射信号ＴＱがONすると、充
放電コントローラ５０は、充電スイッチ４１をONする。
すると、図１、図２に示すように、１次コイル４４ａ
に電流が流れる。充放電コントローラ５０は、１次コイ
ル４４ａの電流をモニタしており、１次コイル４４ａ
の電流が所定電流Ｉ1 に達したら充電スイッチ４１を
OFF する。

【００３７】充電スイッチ４１がOFF すると、フライバ
ックトランス４４に蓄えられた電気エネルギーによっ
て、図１、図２に示すように、２次コイル４４ｂに充
電電流が流れる。この充電電流がピエゾインジェクタ
２のピエゾ素子１に与えられて、このピエゾ素子１の充
電が完了する。このように、１回の１次コイル通電作動
（一回の充電スイッチ４１のON作動）でピエゾ素子１の
充電が完了する。

【００３８】次に、ピエゾ素子１の放電について説明す
る。ＥＣＵ４から充放電コントローラ５０へ与えられる
噴射信号ＴＱがONからOFFへ反転すると、充放電コント
ローラ５０は、放電スイッチ４２をONする。すると、図
１、図２に示すように、ピエゾ素子１に蓄えられた電
気エネルギーが２次コイル４４ｂへ流れる。充放電コン
トローラ５０は、ピエゾ素子１の負荷電圧をモニタし
ており、ピエゾ素子１の負荷電圧が所定の閉弁電圧Ｖ
0 （≒０Ｖ）に低下したら放電スイッチ４２をOFF す
る。

【００３９】放電スイッチ４２がOFF すると、フライバ
ックトランス４４に蓄えられた電気エネルギーによっ
て、図１、図２に示すように、１次コイル４４ａに放
電電流が流れる。この放電電流が直流電源４０のバッ
ファコンデンサ４８に回生される。このように、１回の
２次コイル通電作動（一回の放電スイッチ４２のON作
動）でピエゾ素子１の放電が完了する。

【００４０】この実施例の充放電装置には、ピエゾ素子
１の充電時に、ピエゾ素子１の充電電圧がピエゾインジ
ェクタ２の開弁値に達したことを、ＥＣＵ４へ知らせる
開弁検出手段５１が設けられている。この開弁検出手段
５１は、ピエゾ素子１の負荷電圧をモニタする電圧モニ
タ５２を備え、充電スイッチ４１がONした後、ピエゾ素
子１の負荷電圧が開弁電圧Ｖ1 に達したことを検出する
ものであり、ピエゾ素子１の負荷電圧が開弁電圧Ｖ1に
達すると、ＥＣＵ４に開弁信号を与えるものである。

【００４１】このように、ピエゾインジェクタ２の開弁
した信号がＥＣＵ４に与えられるため、ＥＣＵ４におい
て、噴射開始信号（噴射信号ＴＱのON）を発生してから
実際に開弁するまでの開弁タイムラグＬ1 を知ることが
できる。ＥＣＵ４において、開弁タイムラグＬ1 を把握
できると、開弁タイムラグＬ1を考慮して噴射開始信号
（噴射信号ＴＱのON）を発生することができる。つま
り、開弁タイムラグＬ1 を用いて噴射開始信号（噴射信
号ＴＱのON）を補正することにより、高い噴射開始制御
の実現ができる。

【００４２】一方、この実施例の充放電装置は、ピエゾ
素子１の放電時に、ピエゾ素子１の電圧がピエゾインジ
ェクタ２の閉弁値に達したことを、ＥＣＵ４へ知らせる
閉弁検出手段５３が設けられている。この閉弁検出手段
５３は、放電スイッチ４２がONした後、電圧モニタ５２
によって検出されるピエゾ素子１の負荷電圧が閉弁電圧
Ｖ0 に低下したことを検出するものであり、ピエゾ素子
１の負荷電圧が閉弁電圧Ｖ0 に低下すると、ＥＣＵ４に
閉弁信号を与えるものである。

【００４３】このように、ピエゾインジェクタ２の閉弁
した信号がＥＣＵ４に与えられるため、ＥＣＵ４におい
て、噴射停止信号（噴射信号ＴＱのOFF ）を発生してか
ら実際に閉弁するまでの閉弁タイムラグＬ2 を知ること
ができる。ＥＣＵ４において、閉弁タイムラグＬ2 を把
握できると、閉弁タイムラグＬ2を考慮して噴射停止信
号（噴射信号ＴＱのOFF ）を発生することができる。つ
まり、閉弁タイムラグＬ2 を用いて噴射停止信号（噴射
信号ＴＱのOFF ）を補正することにより、高い噴射停止
制御の実現ができる。

【００４４】〔第２実施例〕第１実施例の開弁検出手段
５１は、ピエゾインジェクタ２の開弁をピエゾ素子１の
負荷電圧が開弁電圧に達したか否かで検出した例を示し
た。しかるに、この第２実施例の開弁検出手段５１は、
ピエゾ素子１の充電時に、２次コイル４４ｂに発生した
２次電流が、開弁電流に低下したことを検出するもので
ある。第２実施例の開弁検出手段５１は、図６に示すよ
うに、２次コイル４４ｂを流れる２次電流をモニタする
電流モニタ５４を備え、充電スイッチ４１がOFF した直
後に、２次コイル４４ｂを流れる２次電流が開弁電流Ｉ
2 （図２参照）に達したことを検出するものであり、２
次コイル４４ｂを流れる２次電流が開弁電流Ｉ2 に達す
ると、ＥＣＵ４に開弁信号を与えるものである。このよ
うに設けても、第１実施例と同様の効果を得ることがで
きる。

【００４５】〔第３実施例〕第１実施例の閉弁検出手段
５３は、ピエゾインジェクタ２の閉弁をピエゾ素子１の
負荷電圧が閉弁電圧に達したか否かで検出した例を示し
た。しかるに、この第３実施例の閉弁検出手段５３は、
ピエゾ素子１の放電時に、２次コイル４４ｂに発生する
２次電流が、閉弁電流に達したことを検出するものであ
る。第２実施例の閉弁検出手段５３は、図７に示すよう
に、２次コイル４４ｂを流れる２次電流をモニタする電
流モニタ５４を備え、放電スイッチ４２がONした直後
に、２次コイル４４ｂを流れる２次電流が閉弁電流Ｉ3
（図２参照）に達したことを検出するものであり、２次
コイル４４ｂを流れる２次電流が閉弁電流Ｉ3に達する
と、ＥＣＵ４に開弁信号を与えるものである。このよう
に設けても、第１実施例と同様の効果を得ることができ
る。

【００４６】なお、第２実施例と第３実施例とを組み合
わせても良い。つまり、開弁時期と閉弁時期の両方を、
２次コイル４４ｂを流れる２次電流によって検出するよ
うに設けても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピエゾインジェクタの充放電装置の概略回路図
である（第１実施例）。

【図２】充放電の作動を示すタイムチャートである（第
１実施例）。

【図３】充放電回路の電気回路図である（第１実施
例）。

【図４】燃料噴射システムの概略図である（第１実施
例）。

【図５】ピエゾインジェクタの断面図である（第１実施
例）。

【図６】ピエゾインジェクタの充放電装置の概略回路図
である（第２実施例）。

【図７】ピエゾインジェクタの充放電装置の概略回路図
である（第３実施例）。

【図８】ピエゾ素子を流れる電流の説明図である（従来
例）。

【符号の説明】

１ピエゾ素子２ピエゾインジェクタ４ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４０直流電源４１充電スイッチ４２放電スイッチ４４フライバックトランス４４ａ１次コイル４４ｂ２次コイル５０充放電コントローラ５１開弁検出手段５２電圧モニタ５３閉弁検出手段５４電流モニタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源の電流をフライバックトランスの
１次コイルに与えるための充電スイッチを具備し、エンジンコントロールユニットから噴射開始信号が与え
られてから前記充電スイッチを所定の１次コイル通電時
間だけオンさせ、前記充電スイッチのオフ後、前記フライバックトランス
に蓄えられた電気エネルギーが、前記フライバックトラ
ンスの２次コイルからピエゾインジェクタのピエゾ素子
に与えられて、このピエゾ素子の充電が１回の１次コイ
ル通電作動で完了するピエゾインジェクタの充電装置で
あって、このピエゾインジェクタの充電装置は、前記充電スイッチのオン後、前記ピエゾ素子の負荷電圧
が開弁電圧に達したことを検出し、この検出信号を前記
エンジンコントロールユニットに与える開弁検出手段を
備えることを特徴とするピエゾインジェクタの充電装
置。
【請求項２】直流電源の電流をフライバックトランスの
１次コイルに与えるための充電スイッチを具備し、エンジンコントロールユニットから噴射開始信号が与え
られてから前記充電スイッチを所定の１次コイル通電時
間だけオンさせ、前記充電スイッチのオフ後、前記フライバックトランス
に蓄えられた電気エネルギーが、前記フライバックトラ
ンスの２次コイルからピエゾインジェクタのピエゾ素子
に与えられて、このピエゾ素子の充電が１回の１次コイ
ル通電作動で完了するピエゾインジェクタの充電装置で
あって、このピエゾインジェクタの充電装置は、前記充電スイッチのオフ後、前記２次コイルを流れる２
次電流が開弁電流に低下したことを検出し、この検出信
号を前記エンジンコントロールユニットに与える開弁検
出手段を備えることを特徴とするピエゾインジェクタの
充電装置。
【請求項３】ピエゾインジェクタのピエゾ素子に蓄えら
れた電気エネルギーをフライバックトランスの２次コイ
ルに与えるための放電スイッチを具備し、エンジンコントロールユニットから噴射停止信号が与え
られてから前記放電スイッチを所定の２次コイル通電時
間だけオンさせて、前記ピエゾ素子に蓄えられた電気エ
ネルギーを前記２次コイルに与えて前記ピエゾ素子の放
電を１回の２次コイル通電作動で完了し、前記放電スイッチのオフ後、前記フライバックトランス
に蓄えられた電気エネルギーを前記フライバックトラン
スの１次コイルから直流電源に回生するピエゾインジェ
クタの放電装置であって、このピエゾインジェクタの放電装置は、前記放電スイッチのオン後、前記ピエゾ素子の負荷電圧
が閉弁電圧に低下したことを検出し、この検出信号を前
記エンジンコントロールユニットに与える閉弁検出手段
を備えることを特徴とするピエゾインジェクタの放電装
置。
【請求項４】ピエゾインジェクタのピエゾ素子に蓄えら
れた電気エネルギーをフライバックトランスの２次コイ
ルに与えるための放電スイッチを具備し、エンジンコントロールユニットから噴射停止信号が与え
られてから前記放電スイッチを所定の２次コイル通電時
間だけオンさせて、前記ピエゾ素子に蓄えられた電気エ
ネルギーを前記２次コイルに与えて前記ピエゾ素子の放
電を１回の２次コイル通電作動で完了し、前記放電スイッチのオフ後、前記フライバックトランス
に蓄えられた電気エネルギーを前記フライバックトラン
スの１次コイルから直流電源に回生するピエゾインジェ
クタの放電装置であって、このピエゾインジェクタの放電装置は、前記放電スイッチのオン後、前記２次コイルを流れる放
電電流が閉弁電流に達したことを検出し、この検出信号
を前記エンジンコントロールユニットに与える閉弁検出
手段を備えることを特徴とするピエゾインジェクタの放
電装置。
【請求項５】請求項１または請求項２のピエゾインジェ
クタの充電装置において、前記所定の１次コイル通電時間は、前記充電スイッチを
オンしてから、前記１次コイルの通電電流が所定電流に
達するまでの時間であることを特徴とするピエゾインジ
ェクタの充電装置。
【請求項６】請求項３または請求項４のピエゾインジェ
クタの放電装置において、前記所定の２次コイル通電時間は、前記放電スイッチを
オンしてから、前記ピエゾ素子の負荷電圧が、零に近い
所定の負荷電圧に低下するまでの時間であることを特徴
とするピエゾインジェクタの放電装置。