JP2018105246A - Fluid injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体噴射装置に関する。 The present invention relates to a fluid ejecting apparatus.
従来、車両に搭載される装置として、燃料または還元剤などの流体(液体ともいう)を噴射する流体噴射装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fluid ejecting apparatus that ejects a fluid (also referred to as a liquid) such as fuel or a reducing agent is known as an apparatus mounted on a vehicle.
例えば特許文献1には、燃料噴射装置に供給される燃料の流量を流量計により計測し、その計測結果に基づいて、燃料の噴射量を制御する技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for measuring the flow rate of fuel supplied to a fuel injection device with a flow meter and controlling the fuel injection amount based on the measurement result.
燃料噴射装置において、例えば、ニードルを上下動させるスプリングが経年劣化した場合、実際に噴射される燃料の量(以下、実噴射量という)にばらつきがでる。このばらつきを改善するためには、実噴射量を用いて噴射量を制御するフィードバック制御を行うことが考えられる。 In a fuel injection device, for example, when a spring that moves a needle up and down deteriorates over time, the amount of fuel actually injected (hereinafter referred to as an actual injection amount) varies. In order to improve this variation, it is conceivable to perform feedback control for controlling the injection amount using the actual injection amount.
しかし、特許文献1の技術では、燃料噴射装置に供給される燃料の流量を計測することはできるが、実噴射量を計測(算出)することはできない。そのため、実噴射量のばらつきを改善することができなかった。 However, with the technique of Patent Document 1, the flow rate of the fuel supplied to the fuel injection device can be measured, but the actual injection amount cannot be measured (calculated). Therefore, the variation in the actual injection amount could not be improved.
本発明の目的は、実噴射量のばらつきの改善に寄与できる流体噴射装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a fluid ejecting apparatus that can contribute to improvement in variation in actual ejection amount.
本発明の流体噴射装置は、噴孔が形成されたボディと、上下動により前記噴孔を開閉するニードルと、前記ニードルの先端部分が収容されるノズル室と、前記ノズル室と連通し、供給された流体を前記ノズル室へ導く流路とを備えたインジェクタから、前記ノズル室の流体を噴射させる流体噴射装置であって、前記流路の径の変位を検出し、該変位に応じた信号を出力する検出部と、前記信号を入力する入力部と、前記信号が出力された時間と、該信号の大きさとに基づいて、実際に噴射された流体の量を算出する算出部と、を備える。 The fluid ejection device according to the present invention communicates with a body in which a nozzle hole is formed, a needle that opens and closes the nozzle hole by vertical movement, a nozzle chamber in which a tip portion of the needle is accommodated, and the nozzle chamber. A fluid ejecting apparatus for ejecting fluid in the nozzle chamber from an injector having a flow path for guiding the fluid to the nozzle chamber, and detecting a displacement of the diameter of the flow path and a signal corresponding to the displacement A detection unit that outputs the signal, an input unit that inputs the signal, a calculation unit that calculates the amount of fluid actually ejected based on the time when the signal was output, and the magnitude of the signal, Prepare.
本発明によれば、実噴射量のばらつきの改善に寄与できる。 According to the present invention, it is possible to contribute to improvement in variation in the actual injection amount.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施の形態に係る燃料噴射装置(流体噴射装置の一例)の構成について、図1および図2を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係る燃料噴射装置の構成例を示す断面図である。図2は、本実施の形態に係る燃料噴射装置の制御部の構成例を示すブロック図である。 A configuration of a fuel injection device (an example of a fluid injection device) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of the fuel injection device according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a control unit of the fuel injection device according to the present embodiment.
図1に示す燃料噴射装置は、例えば、車両に搭載される、ディーゼル機関のコモンレール式燃料噴射装置である。 The fuel injection device shown in FIG. 1 is, for example, a common rail fuel injection device for a diesel engine mounted on a vehicle.
図1に示すように、燃料噴射装置は、燃料タンク1、圧送ポンプ2、噴射ポンプ3、コモンレール4、インジェクタ10、変位検出部30、および制御部5を備える。
As shown in FIG. 1, the fuel injection device includes a fuel tank 1, a
燃料タンク1は、例えば、軽油、DME等の燃料(流体の一例)を貯留する。 The fuel tank 1 stores fuel (an example of fluid) such as light oil and DME.
圧送ポンプ2は、燃料タンク1内の燃料を機関側に圧送する。
The
噴射ポンプ3は、圧送ポンプ2により圧送された燃料を所定の噴射圧(コモンレール圧力、例えば、数十〜数百MPa程度)まで昇圧する。
The injection pump 3 boosts the fuel pumped by the
コモンレール4は、噴射ポンプ3により昇圧された高圧燃料を蓄圧(貯留)する。コモンレール4は、燃料供給ライン6により燃料タンク1と接続されている。燃料供給ライン6には、上流側から順に、圧送ポンプ2と噴射ポンプ3とが配設される。また、コモンレール4は、高圧管7によりインジェクタ10と接続されている。
The common rail 4 accumulates (stores) the high-pressure fuel boosted by the injection pump 3. The common rail 4 is connected to the fuel tank 1 by a fuel supply line 6. A
制御部5は、インジェクタ10の噴射時期、噴射回数、噴射ポンプ3の作動圧(コモンレール圧力)などを制御する。なお、制御部5については、図2を用いて後述する。 The controller 5 controls the injection timing of the injector 10, the number of injections, the operating pressure (common rail pressure) of the injection pump 3, and the like. The control unit 5 will be described later with reference to FIG.
変位検出部30は、インジェクタ10のボディ12内部に形成された流路26の位置に対応して、ボディ12の表面に設けられる。変位検出部30の設置位置は、図1に示す範囲Aであればよい。
The
燃料の噴射前と噴射後では、流路26における燃料の流量が変化するため、流路26の径が変位する。変位検出部30は、流路26の径の変位を検出し、その変位に応じた電圧(以下、出力電圧という。信号の一例)を制御部5へ出力する。変位検出部30としては、例えば、圧電素子、静電容量センサ、または電磁誘導センサなどが挙げられるが、これらに限定されず、流路26の径の変位を検出可能な手段であればよい。
Before and after fuel injection, the flow rate of fuel in the flow path 26 changes, so the diameter of the flow path 26 is displaced. The
インジェクタ10は、ソレノイド駆動型インジェクタであり、コモンレール4から高圧管7を介して分配、供給された燃料を機関の燃焼室内に噴射する。インジェクタ10は、余剰燃料を戻すための燃料戻しライン8を介して、燃料タンク1と接続されている。燃料戻しライン8には、噴射ポンプ戻し管9を介して噴射ポンプ3が接続されている。 The injector 10 is a solenoid-driven injector, and injects fuel distributed and supplied from the common rail 4 through the high-pressure pipe 7 into the combustion chamber of the engine. The injector 10 is connected to the fuel tank 1 via a fuel return line 8 for returning surplus fuel. An injection pump 3 is connected to the fuel return line 8 via an injection pump return pipe 9.
次に、インジェクタ10の構成について説明する。 Next, the configuration of the injector 10 will be described.
インジェクタ10は、上下方向に延び、下端部(先端部)に噴孔11が形成されたボディ12と、ボディ12内に収容され、上下方向の移動により噴孔11を開閉するニードル14と、ニードル14の先端部分(例えば、弁本体19)が収容されるノズル室23と、ノズル室23と連通し、高圧管7から供給された燃料をノズル室23へ導く流路26とを備える。
The injector 10 extends in the vertical direction, has a
ニードル14は、上方から順に、コマンドピストン15と、ノズルピストン18と、弁本体19とを有する。
The
コマンドピストン15の上面20は、制御室21内の高圧燃料からの圧力(燃料圧)を受け、ニードル14を下方(閉弁方向)に移動するための閉弁側受圧面として機能する。また、ノズルピストン18の下面22(弁本体19との接続部分を除く)は、ノズル室23内の燃料圧を受け、ニードル14を上方(開方向)に移動するための開弁側受圧面として機能する。
The
コマンドピストン15とノズルピストン18の間には、ノズルピストン18を下方に付勢するスプリング29が設けられている。
A
制御室21は、コマンドピストン15の上方に形成されている。制御室21には、入口オリフィス34および出口オリフィス35が形成されている。
The
入口オリフィス34は、ボディ12内に形成された流路26に接続されている。制御室21には、入口オリフィス34から、コマンドピストン15を下方(ニードル14の閉方向)に移動するための高圧燃料が導入される。
The
出口オリフィス35は、制御弁36(例えば、2ウェイバルブ)により開閉される。また、出口オリフィス35は、ボディ12内に形成された戻し油路27に接続されている。戻し油路27は、燃料戻しライン8に接続されている。
The
制御弁36は、出口オリフィス35を開閉するアーマチャ38と、アーマチャ38を下方(閉方向)に付勢するアーマチャスプリング39と、アーマチャスプリング39の付勢力に抗してアーマチャ38を上方(開方向)に移動するソレノイド(電磁石)40とを有する。
The
このように構成されたインジェクタ10は、制御部5に接続され、制御部5から噴射時期、噴射回数を制御するための制御信号を受信する。具体的には、制御部5は、制御弁36のソレノイド40に接続され、インジェクタ10の開弁時にソレノイド40を通電状態、閉弁時にソレノイド40を非通電状態に切り換えて、インジェクタ10を開閉制御する。
The injector 10 configured as described above is connected to the control unit 5 and receives a control signal for controlling the injection timing and the number of injections from the control unit 5. Specifically, the control unit 5 is connected to the solenoid 40 of the
次に、インジェクタ10の開閉動作について説明する。 Next, the opening / closing operation of the injector 10 will be described.
インジェクタ10の無噴射時は、制御弁36のソレノイド40が非通電状態であり、アーマチャ38により制御室21の出口オリフィス35が閉じられる。このとき、ニードル14には、閉弁方向の力として、コマンドピストン15の上面20(閉弁側受圧面)が制御室21内の燃料から受ける下向きの力と、ノズルピストン18の上面がスプリング29から受ける下向きの力と、ノズルピストン18の下面22(開弁側受圧面)がノズル室23内の燃料から受ける上向きの力が作用する。無噴射時は、ニードル14に作用する下向きの力が上向きの力を上回り、ニードル14は下方に付勢されてニードル14の弁本体19がボディ12の弁座部47に着座する。弁本体19によりノズル室23と噴孔11とが遮断され、噴孔11から燃料が噴射されない。
When the injector 10 is not injecting, the solenoid 40 of the
インジェクタ10の噴射時は、制御弁36のソレノイド40が通電状態となり、アーマチャ38が制御室21の出口オリフィス35の出口から離反してリフト(上方に移動)する。これにより、制御室21内の燃料が出口オリフィス35から流出し、制御室21内の圧力が低下し、コマンドピストン15の上面20(閉弁側受圧面)が制御室21内の燃料から受ける下向きの力が低下する。制御室21内の圧力低下によりニードル14に作用する下向きの力が低下し、ニードル14に作用する下向きの力が上向きの力を下回ると、ニードル14は上向きに付勢されてリフト(上方に移動)する。その結果、ニードル14の弁本体19がボディ12の弁座部47から離反してノズル室23と噴孔11とが連通し、ノズル室23内の燃料が噴孔11から噴射される。
At the time of injection of the injector 10, the solenoid 40 of the
次に、図2を用いて、制御部5の構成例について説明する。図2は、制御部5の構成例を示すブロック図である。 Next, a configuration example of the control unit 5 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the control unit 5.
制御部5は、入力部51および算出部52を有する。図示は省略するが、制御部5は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)等の記憶媒体、RAM(Random Access Memory)等の作業用メモリ、および通信回路を有する。入力部51および算出部52それぞれの機能は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。
The control unit 5 includes an
入力部51は、変位検出部30からの出力電圧を受け取り、その出力電圧を算出部52へ出力する。
The
算出部52は、入力部51からの出力電圧に基づいて、インジェクタ10が実際に噴射した燃料の量(実噴射量)を算出する。この算出処理の一例について図3を用いて説明する。図3において、縦軸は出力電圧を示し、横軸は経過時間を示している。
The
例えば、出力電圧が、タイミングsからタイミングeまでの間、基準電圧d(算出部52にとって既知の値)より低下したとする。この場合、算出部52は、タイミングsからタイミングeまでの期間において単位時間t毎に積分を行い、面積aを算出する。そして、算出部52は、面積と実噴射量とが予め対応付けられているテーブル等の参照データから、算出された面積aに対応する実噴射量を特定する。参照データは、制御部5(算出部52)が記憶していてもよいし、制御部5以外の記憶部(図示略)から制御部5(算出部52)により読み出されてもよい。
For example, it is assumed that the output voltage is lower than the reference voltage d (a value known to the calculation unit 52) from timing s to timing e. In this case, the
このようにして算出された実噴射量は、例えば、制御部5が行うフィードバック制御に用いられる。または、制御部5は、算出された実噴射量を示す情報を所定の装置へ出力してもよい。 The actual injection amount calculated in this way is used for feedback control performed by the control unit 5, for example. Alternatively, the control unit 5 may output information indicating the calculated actual injection amount to a predetermined device.
以上説明したように、本実施の形態によれば、燃料噴射時における流路26の変位に応じて出力された電圧の大きさと、その電圧が出力された時間とに基づいて、実噴射量を算出できる。よって、その実噴射量を用いたフィードバック制御等を行うことにより、実噴射量のばらつきの改善に寄与することができる。 As described above, according to the present embodiment, the actual injection amount is determined based on the magnitude of the voltage output according to the displacement of the flow path 26 during fuel injection and the time when the voltage is output. It can be calculated. Therefore, by performing feedback control using the actual injection amount, it is possible to contribute to improvement in variation in the actual injection amount.
また、本実施の形態によれば、変位検出部30はインジェクタ10のボディ12の外表面に設けられるため、従来のように流路26内にセンサを設置するためにボディ12に孔を開ける必要がない。よって、孔を開けるための加工コストを削減でき、または、孔から流体が漏れる不具合が起こることがない。
In addition, according to the present embodiment, since the
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、本発明の流体噴射装置の一例として燃料噴射装置を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本発明の流体噴射装置は、例えば、ガソリン、尿素水、または、水を噴射する噴射装置であってもよい。 For example, in the above embodiment, the fuel injection device has been described as an example of the fluid injection device of the present invention, but the present invention is not limited to this. The fluid ejection device of the present invention may be, for example, gasoline, urea water, or an ejection device that ejects water.
<本開示のまとめ>
本発明の流体噴射装置は、噴孔が形成されたボディと、上下動により前記噴孔を開閉するニードルと、前記ニードルの先端部分が収容されるノズル室と、前記ノズル室と連通し、供給された流体を前記ノズル室へ導く流路とを備えたインジェクタから、前記ノズル室の流体を噴射させる流体噴射装置であって、前記流路の径の変位を検出し、該変位に応じた信号を出力する検出部と、前記信号を入力する入力部と、前記信号が出力された時間と、該信号の大きさとに基づいて、実際に噴射された流体の量を算出する算出部と、を備える。
<Summary of this disclosure>
The fluid ejection device according to the present invention communicates with a body in which a nozzle hole is formed, a needle that opens and closes the nozzle hole by vertical movement, a nozzle chamber in which a tip portion of the needle is accommodated, and the nozzle chamber. A fluid ejecting apparatus for ejecting fluid in the nozzle chamber from an injector having a flow path for guiding the fluid to the nozzle chamber, and detecting a displacement of the diameter of the flow path and a signal corresponding to the displacement A detection unit that outputs the signal, an input unit that inputs the signal, a calculation unit that calculates the amount of fluid actually ejected based on the time when the signal was output, and the magnitude of the signal, Prepare.
なお、上記流体噴射装置において、前記検出部は、前記流路の形成部分に対応する前記ボディの表面に設けられてもよい。 In the fluid ejecting apparatus, the detection unit may be provided on a surface of the body corresponding to a portion where the flow path is formed.
また、上記流体噴射装置において、前記検出部は、静電容量センサ、電磁誘導センサ、または、圧電素子のいずれかであってもよい。 In the fluid ejecting apparatus, the detection unit may be a capacitance sensor, an electromagnetic induction sensor, or a piezoelectric element.
本発明は、流体噴射装置に適用できる。 The present invention can be applied to a fluid ejecting apparatus.
1 燃料タンク
2 圧送ポンプ
3 噴射ポンプ
4 コモンレール
5 制御部
6 燃料供給ライン
7 高圧管
8 燃料戻しライン
9 噴射ポンプ戻し管
10 インジェクタ
11 噴孔
12 ボディ
14 ニードル
15 コマンドピストン
18 ノズルピストン
19 弁本体
20 コマンドピストンの上面
21 制御室
22 ノズルピストンの下面
23 ノズル室
26 流路
27 戻し油路
29 スプリング
30 変位検出部
34 入口オリフィス
35 出口オリフィス
36 制御弁
38 アーマチャ
39 アーマチャスプリング
40 ソレノイド
47 弁座部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記流路の径の変位を検出し、該変位に応じた信号を出力する検出部と、
前記信号を入力する入力部と、
前記信号が出力された時間と、該信号の大きさとに基づいて、実際に噴射された流体の量を算出する算出部と、
を備える、流体噴射装置。 A body in which an injection hole is formed, a needle that opens and closes the injection hole by vertical movement, a nozzle chamber in which a tip portion of the needle is accommodated, and a fluid supplied to the nozzle chamber. A fluid ejecting apparatus that ejects fluid in the nozzle chamber from an injector including a flow path for guiding;
A detector that detects a displacement of the diameter of the flow path and outputs a signal corresponding to the displacement;
An input unit for inputting the signal;
A calculation unit that calculates the amount of fluid actually ejected based on the time when the signal was output and the magnitude of the signal;
A fluid ejection device comprising:
前記流路の形成部分に対応する前記ボディの表面に設けられる、
請求項1に記載の流体噴射装置。 The detector is
Provided on the surface of the body corresponding to the formation part of the flow path,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1.
静電容量センサ、電磁誘導センサ、または、圧電素子のいずれかである、
請求項1または2に記載の流体噴射装置。 The detector is
Either a capacitance sensor, an electromagnetic induction sensor, or a piezoelectric element,
The fluid ejection device according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
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JP2016252977A JP2018105246A (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Fluid injection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016252977A JP2018105246A (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Fluid injection device |
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JP2016252977A Pending JP2018105246A (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Fluid injection device |
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