JP3767082B2 - Fuel injection valve manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピエゾアクチュエータを用いた燃料噴射弁の製造装置及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
筒内燃料噴射方式の火花点火式内燃機関に適用する燃料噴射弁には高度の応答性及び開閉精度が求められる。このような要求に応える燃料噴射弁として、多数のピエゾ素子を積層した構成のピエゾアクチュエータに信号電流を供給して伸縮させることにより針弁の開閉を制御するようにしたものが知られている(例えば実開平5−7957号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ピエゾ素子は、その製造時に材質等に応じた分極電圧を印加することで特有の圧電特性を示すようになるが、この特性には経時的変化や製造上の誤差要因によりバラツキを有する。この特性のバラツキに部品精度または組立精度上の誤差が加わって、ピエゾアクチュエータを用いた燃料噴射弁では燃料噴射特性に個体差を生じる。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、ピエゾアクチュエータの変位を圧力に変換し、該圧力変化に基づいて針弁を開閉作動させるようにした燃料噴射弁の製造装置であって、
前記燃料噴射弁に予め定めた圧力を導入した状態で密封する密封手段と、密封された燃料噴射弁の内部圧力を測定する圧力測定手段と、ピエゾアクチュエータに分極電圧を印加する分極電圧印加手段と、測定した内部圧力が予め定めた基準値となるように前記分極電圧を制御する制御手段とを備える。
【0005】
請求項2の発明は、請求項1の燃料噴射弁を、先端部に開口した噴孔を開閉する針弁と、噴射弁内にてこの針弁に連接し前後に燃料室と圧力室とをそれぞれ画成するピストン部と、針弁の背後に位置して印加電圧に応じて圧力室を拡縮するピエゾアクチュエータとを備え、燃料室には外部の燃料供給系統からの燃料を供給する燃料供給口が設けられると共にこの燃料室と圧力室とを連通するオリフィス部が形成されてなるものとし、かつ圧力測定手段は前記燃料室の圧力を測定するように構成したものとする。
【0006】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明の制御手段を、分極電圧の調整過程で内部圧力の測定値が基準値に達する以前に分極電圧が予め定めた許容値を超えたときに燃料噴射弁を不良と判定する手段を備えたものとする。
【0007】
請求項4の発明は、請求項2の密封手段を、燃料噴射弁の噴孔を外部から閉塞する栓体と、燃料供給口に接続する燃料通路の途中に介装される遮断弁とを備えたものとする。
【0008】
請求項5の発明は、請求項1から請求項4の発明において、内部圧力の基準値を、燃料噴射弁の使用圧力値よりも少なくとも2%大きく設定したものとする。
【0009】
請求項6の発明は、請求項1から請求項4の発明において、内部圧力の基準値を、燃料噴射弁の使用圧力値よりも7%以上大きく設定したものとする。
【0010】
請求項7の発明は、ピエゾアクチュエータの変位を圧力に変換し、該圧力変化に基づいて針弁を開閉作動させるようにした燃料噴射弁の製造方法であって、燃料噴射弁内に予め定めた圧力を導入して密封したうえで内部の圧力を測定しながらピエゾアクチュエータに分極電圧を印加し、前記内部圧力が予め定めた基準値に達するように分極電圧を調整するようにした。
【0011】
【作用・効果】
上記各発明によれば、燃料噴射弁の内部に実際の使用状態で生じる圧力に基づいてピエゾアクチュエータに分極電圧を印加する。すなわちアクチュエータはその変位量ではなく使用条件下での圧力を基準として特性が補償される。このため素子製造時の誤差や経時変化等に原因するピエゾアクチュエータの個々の特性上のバラツキや燃料噴射弁の部品・組立精度に原因する誤差要因にかかわらず、所期の噴射特性を有する燃料噴射弁が得られる。
【0012】
ピエゾアクチュエータに欠陥がある場合や燃料噴射弁に組付け不良がある場合には、分極電圧の印加に対して内部圧力が十分に上昇しない。したがって、制御手段に不良判定手段を設けた構成によれば、内部圧力の測定値が基準値に達する以前に分極電圧が予め定めた許容値を超えたことに基づきアクチュエータまたは燃料噴射弁に不良箇所があることを判定することができる。
【0013】
分極電圧を決定する基準となる圧力としては、使用圧力に対して少なくとも2%、好ましくは7%以上大きい値を設定する。これにより主として経時劣化に原因するピエゾアクチュエータの特性変動を有効に補償することができる。なお使用圧力とは、所期の特性を発揮するピエゾアクチュエータを燃料噴射弁に組み込み、これに予め定めた特定の分極電圧を印加したときに噴射弁内部に発生すべき圧力値である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態につき図面を示して説明する。図1において、1は燃料噴射弁、2は制御手段としての制御回路、3は分極電圧印加手段としての分極回路、4は圧力測定手段としての圧力センサである。
【0015】
燃料噴射弁1は、筒状の本体11の内部にアクチュエータ12が収装されるとともに、この本体11の先端部には、内部に針弁13を収装したノズルボディ14が設けられている。
【0016】
アクチュエータ12は、薄板状のピエゾ素子を多数積層して円柱状に形成されている。その背後側の端部に設けられた端板15は、本体11に嵌合したキャップ16に対してボール17を介して位置決めされている。先端側にはピストン18が設けられており、このピストン18は本体内に形成されたシリンダ部19にシールリング20を介して油密的にかつ摺動可能に嵌合している。
【0017】
ピストン18の前方にはシリンダ部19との間に圧力室21が画成されており、この圧力室21に収装された皿ばね22の張力によりピストン18は背後方向に付勢されている。
【0018】
ノズルボディ14にはその先端部に開口した噴孔23を開閉する針弁13が収装されている。この針弁13は、基端部が太径のピストン部24となっており、このピストン部24がホルダ内周に形成されたシリンダ部25に沿って摺動可能に保持されている。ピストン部24の背後部に画成された圧力室26にはコイルスプリング27が介装されており、このスプリング27の張力により針弁13は閉弁方向に付勢されている。
【0019】
ピストン部24よりも前方のノズルボディ14内の空間は燃料室28となっており、この燃料室28には燃料供給口29に接続した燃料通路31を介して所定圧力に調圧された燃料が供給される。また背後の圧力室26は通路30を介してその背後の圧力室21と連通している。
【0020】
この燃料噴射弁では、図示しない燃料噴射制御回路により、例えば内燃機関の回転数及び吸入空気量をパラメータとして燃料噴射量を決定し、該燃料噴射量に相当するパルス幅を有する噴射信号をアクチュエータ12に付与して燃料噴射を行わせる。
【0021】
このような噴射信号が入力したときの燃料噴射弁1の作動の詳細は次のとおりである。まず、この燃料噴射弁1では、非噴射時にはアクチュエータ12に例えば200V程度の電圧が印加されている。このとき、アクチュエータ12は伸張して圧力室21の容積を小さく保っている。燃料室28に供給されている燃料の圧力は、針弁ピストン部24とシリンダ部25との間の摺動間隙を介して圧力室26及び21にも作用しているため、針弁13の前後圧力は平衡しており、したがって針弁13はスプリング27の張力により閉弁保持されている。
【0022】
この状態から電圧の印加を停止するとアクチュエータ12及びピストン19は速やかに初期位置にまで収縮するため、圧力室21はその容積を拡大して圧力を低下させる。この圧力低下は通路30を介して直ちに針弁背後の圧力室26に伝えられるが、このとき針弁ピストン部24とシリンダ部25との間の摺動間隙35がオリフィス部として作用するので、圧力室26の圧力低下に対して燃料室28の圧力変化に遅れを生じ、燃料室28は相対的に高圧になる。このピストン部24の前後圧力差に基づき、針弁13はスプリング27に抗して背後方向にリフト作動し、噴孔23を開放して燃料噴射を行う。
【0023】
そのときの要求燃料噴射量に応じて定められた時間が経過した後に再び駆動電圧を印加すると、アクチュエータ12が再度伸張して圧力室21及び26の圧力を上昇させるため針弁13が閉弁方向に移動して燃料噴射は終了する。非噴射時の針弁13の閉弁状態は上述のようにピストン24前後の圧力平衡状態により保持される。
【0024】
ところで、この種のピエゾ素子を使用したアクチュエータ12は、素子の製造段階でのバラツキにより同一の駆動電圧を印加した場合でも素子の変位量が異なり、圧力室26の圧力変化量がばらついて燃料噴射量に誤差を生じる。また、燃料噴射弁1やアクチュエータ12、端板15、キャップ16、ピストン18の部品・組立精度による誤差によっても、同一の素子変位量の場合でも圧力室26の圧力変化量がばらつき、燃料噴射量に誤差を生じることとなる。
【0025】
さらに、この種のピエゾ素子を使用したアクチュエータ12は、図3に示したように製造段階で分極された後の放置時間が経過するにしたがって静電容量が減少し、特性としては印加電圧に対する歪量(伸縮量)が減少する方向に劣化する。このため、上記燃料噴射弁の構成においては、噴射開始時のアクチュエータ12の収縮量及び圧力室21の圧力低下量が不足して、燃料噴射量が減少方向に誤差を生じることになる。
【0026】
本発明では、このような不具合を解決するために、燃料噴射弁1にピエゾアクチュエータ12を組み込んだ後、燃料噴射弁1に所定圧力を密封した状態でその内部圧力を測定しながらアクチュエータ12に分極電圧を印加することにより誤差を補償するものである。
【0027】
このための実施の形態としては、上述した圧力センサ4、分極回路3、制御回路2に加えて、図1に示したように密封手段としてノズルボディ14に嵌合固定する栓体32を設けると共に、燃料通路31の途中に制御回路2からの信号により開閉作動する電磁遮断弁33を介装する。
【0028】
栓体32はシールリング34を介してノズルボディ14に油密的に嵌合するとともに、この嵌合固定状態でノズルボディ14の噴孔23部分にシール35を密着させて噴孔23からの圧力漏れを阻止する。一方、遮断弁33は圧力計測時に燃料供給口29側を密封するためのものであり、図示しない供給手段により測定用の初期設定圧力に調圧された燃料もしくはオイルが燃料供給口29を介して燃料噴射弁1内部の燃料室28及び圧力室21、26に満たされたのち閉弁される。
【0029】
図2は、このような密封手段を用いて校正を行う燃料噴射弁の製造過程を示した流れ図であり、以下これについて説明する。まず、アクチュエータ12を本体11に組み込んで燃料噴射弁1の組立を完了したのち、上述した密封手段の接続を行う(ステップ201、202)。すなわち、ノズルボディ14に栓体32を嵌装すると共に燃料供給口29に燃料通路31を接続し、噴射弁内に所定圧を供給したのち遮断弁33を閉弁させる。また、圧力センサ4の検出部を燃料通路31に接続して圧力測定の準備をする。
【0030】
次に、分極電圧Vの初期値を設定しこれをアクチュエータ12に印加する(ステップ203、204)。分極電圧Vの初期値としては、アクチュエータ12の製造時における分極電圧より若干低めの、例えば2KV程度に設定する。
【0031】
この分極電圧Vを印加した状態で圧力センサにより燃料室圧力Pを測定する(ステップ205)。分極電圧の印加に応じてアクチュエータ12が伸長することにより燃料室28の圧力Pが上昇するので、この圧力Pを測定して基準値Poと比較するのである(ステップ206)。圧力基準値Poは、使用圧力つまりアクチュエータ12に劣化や誤差がない場合に本来到達すべき圧力値に対して若干大きめに設定しておく。これは、図3に示したようにアクチュエータ12はその最初に分極処理された製造時からの劣化度合いを示す静電容量が時間経過と共に減少するので、これを補うように高めの分極電圧を印加するのである。具体的には、図示したように静電容量は最初の10時間までに−2%程度まで急速に低下し、その後−7%程度まで低下すると時間経過に対する劣化の進み具合は漸減するので、基準値Poとしては少なくとも使用圧力よりも2%大きな電圧値とし、好ましくは7%以上大とすれば、それだけ静電容量を大きく設定できるので、時関経過と共に実際の噴射量が要求噴射量よりも大幅に少なくなるような不具合を防止できる。
【0032】
このようにして予め設定した基準値Poと測定圧力Pとを比較し、P≧Poであればアクチュエータ12が本来の性能を発揮しうる状態にあるので処理を終了する。これに対して、もしP≧Poでなかった場合には、分極電圧Vに所定の増分ΔVを加えたものを新たな分極電圧Vとしてアクチュエータ12に印加し、再び圧力Pを測定する(ステップ207〜204)。このような処理をP≧Poとなるまで繰り返して、アクチュエータ12の製造バラツキ、噴射弁の部品・組立精度による誤差、アクチュエータの劣化分を補償して本来の性能を発揮させることが可能となる。
【0033】
ただし、分極電圧Vが増分ΔVを加算した結果として許容値Vmaxを超過した場合にはアクチュエータ12や燃料噴射弁の組み付けに不良があると判断して交換等の処理を図るものとする(ステップ209)。許容値Vmaxは実験的に定められるが、一例としては初期値にその10%程度を加算したものとする。これは、アクチュエータ12の劣化度合いを示す静電容量は、図3に示したように製造後1000時間以上が経過しても−10%を超えて減少することは通常はないので、分極電圧Vが10%増大しても基準圧力Poに達しない場合には単なる劣化ではなく何らかの異常があると判定することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の概略構成図。
【図2】実施形態に係る燃料噴射弁の製造方法を示す流れ図。
【図3】ピエゾアクチュエータの静電容量の変化特性を片対数表示した特性線図。
【符号の説明】
1 燃料噴射弁
2 制御回路
3 分極回路
4 圧力センサ
11 燃料噴射弁の本体
12 アクチュエータ
13 針弁
14 ノズルボディ
15 端板
16 キャップ
17 ボール
18 ピストン
19 シリンダ部
20 シールリング
21 圧力室
22 皿ばね
23 噴孔
24 ピストン部
25 シリンダ部
26 圧力室
27 コイルスプリング
28 燃料室
29 燃料供給口
30 通路
31 燃料通路
32 栓体
33 電磁遮断弁
35 シール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve manufacturing apparatus and method using a piezo actuator.
[0002]
[Prior art]
High responsiveness and opening / closing accuracy are required for a fuel injection valve applied to a spark ignition internal combustion engine of an in-cylinder fuel injection system. As a fuel injection valve that meets such demands, there is known a fuel injection valve that controls the opening and closing of a needle valve by supplying a signal current to a piezoelectric actuator having a structure in which a large number of piezoelectric elements are stacked to expand and contract ( For example, see Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-7957).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Piezo elements exhibit a specific piezoelectric characteristic by applying a polarization voltage corresponding to the material or the like at the time of manufacture, but this characteristic varies due to changes over time and factors in manufacturing errors. An error in component accuracy or assembly accuracy is added to the variation in the characteristics, and the fuel injection characteristics using the piezoelectric actuator cause individual differences in the fuel injection characteristics.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 is a fuel injection valve manufacturing apparatus that converts displacement of a piezo actuator into pressure and opens and closes a needle valve based on the pressure change.
Sealing means for sealing the fuel injection valve in a state where a predetermined pressure is introduced; pressure measuring means for measuring the internal pressure of the sealed fuel injection valve; and polarization voltage applying means for applying a polarization voltage to the piezoelectric actuator; And a control means for controlling the polarization voltage so that the measured internal pressure becomes a predetermined reference value.
[0005]
According to a second aspect of the present invention, the fuel injection valve according to the first aspect is provided with a needle valve that opens and closes a nozzle hole that opens at the tip, and a fuel chamber and a pressure chamber that are connected to the needle valve in the injection valve before and after. A fuel supply port for supplying fuel from an external fuel supply system to the fuel chamber, each of which includes a piston portion and a piezo actuator that is located behind the needle valve and expands and contracts the pressure chamber according to an applied voltage. And an orifice portion that communicates the fuel chamber with the pressure chamber is formed, and the pressure measuring means is configured to measure the pressure of the fuel chamber.
[0006]
According to the invention of claim 3, the control means of the invention of claim 1 or claim 2 is configured such that the polarization voltage exceeds a predetermined allowable value before the measured value of the internal pressure reaches the reference value in the adjustment process of the polarization voltage. It is sometimes assumed that a means for determining that the fuel injection valve is defective is provided.
[0007]
According to a fourth aspect of the present invention, the sealing means of the second aspect includes a plug for closing the nozzle hole of the fuel injection valve from the outside, and a shutoff valve interposed in the middle of the fuel passage connected to the fuel supply port. Shall be.
[0008]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the internal pressure reference value is set to be at least 2% larger than the operating pressure value of the fuel injection valve.
[0009]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the internal pressure reference value is set to be 7% or more larger than the operating pressure value of the fuel injection valve.
[0010]
The invention according to claim 7 is a method of manufacturing a fuel injection valve in which the displacement of the piezo actuator is converted into pressure, and the needle valve is opened and closed based on the pressure change, and the fuel injection valve is predetermined in the fuel injection valve. After introducing pressure and sealing, a polarization voltage was applied to the piezo actuator while measuring the internal pressure, and the polarization voltage was adjusted so that the internal pressure reached a predetermined reference value.
[0011]
[Action / Effect]
According to each of the above inventions, the polarization voltage is applied to the piezo actuator based on the pressure generated in the actual usage state inside the fuel injection valve. That is, the characteristics of the actuator are compensated based on the pressure under the use conditions rather than the displacement. For this reason, fuel injection with the desired injection characteristics is possible regardless of variations in individual characteristics of the piezo actuator caused by errors during manufacturing of the elements, changes in the characteristics of the piezoelectric actuator, and error factors caused by parts and assembly accuracy of the fuel injection valve. A valve is obtained.
[0012]
When the piezo actuator is defective or the fuel injection valve is not properly assembled, the internal pressure does not rise sufficiently with respect to the application of the polarization voltage. Therefore, according to the configuration in which the failure determination means is provided in the control means, the failure point in the actuator or the fuel injection valve is determined based on the fact that the polarization voltage exceeds the predetermined allowable value before the measured value of the internal pressure reaches the reference value. Can be determined.
[0013]
The pressure that serves as a reference for determining the polarization voltage is set to a value that is at least 2%, preferably 7% or more larger than the working pressure. As a result, it is possible to effectively compensate for fluctuations in the characteristics of the piezo actuator mainly due to deterioration over time. The working pressure is a pressure value that should be generated inside the injection valve when a piezoelectric actuator that exhibits the desired characteristics is incorporated in the fuel injection valve and a predetermined polarization voltage is applied thereto.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a fuel injection valve, 2 is a control circuit as control means, 3 is a polarization circuit as polarization voltage application means, and 4 is a pressure sensor as pressure measurement means.
[0015]
In the fuel injection valve 1, an actuator 12 is accommodated in a cylindrical main body 11, and a nozzle body 14 in which a needle valve 13 is accommodated is provided at a distal end portion of the main body 11.
[0016]
The actuator 12 is formed in a cylindrical shape by laminating a large number of thin plate-like piezoelectric elements. An end plate 15 provided at an end portion on the back side is positioned through a ball 17 with respect to a cap 16 fitted to the main body 11. A piston 18 is provided on the distal end side, and this piston 18 is fitted in a cylinder portion 19 formed in the main body through a seal ring 20 in an oil-tight and slidable manner.
[0017]
A pressure chamber 21 is defined in front of the piston 18 with the cylinder portion 19, and the piston 18 is urged backward by the tension of the disc spring 22 housed in the pressure chamber 21.
[0018]
The nozzle body 14 is provided with a needle valve 13 for opening and closing a nozzle hole 23 opened at the tip thereof. The needle valve 13 has a piston portion 24 having a large base end, and the piston portion 24 is slidably held along a cylinder portion 25 formed on the inner periphery of the holder. A coil spring 27 is interposed in the pressure chamber 26 defined behind the piston portion 24, and the needle valve 13 is urged in the valve closing direction by the tension of the spring 27.
[0019]
A space in the nozzle body 14 in front of the piston portion 24 is a fuel chamber 28, and fuel adjusted to a predetermined pressure via a fuel passage 31 connected to the fuel supply port 29 is stored in the fuel chamber 28. Supplied. Further, the pressure chamber 26 behind is in communication with the pressure chamber 21 behind it through a passage 30.
[0020]
In this fuel injection valve, a fuel injection control circuit (not shown) determines a fuel injection amount using, for example, the rotational speed of the internal combustion engine and an intake air amount as parameters, and sends an injection signal having a pulse width corresponding to the fuel injection amount to the actuator 12. To inject fuel.
[0021]
Details of the operation of the fuel injection valve 1 when such an injection signal is input are as follows. First, in this fuel injection valve 1, a voltage of about 200 V is applied to the actuator 12 during non-injection. At this time, the actuator 12 extends to keep the volume of the pressure chamber 21 small. Since the pressure of the fuel supplied to the fuel chamber 28 also acts on the pressure chambers 26 and 21 via the sliding gap between the needle valve piston portion 24 and the cylinder portion 25, The pressure is balanced, so the needle valve 13 is held closed by the tension of the spring 27.
[0022]
When the application of voltage is stopped from this state, the actuator 12 and the piston 19 quickly contract to the initial position, so that the pressure chamber 21 expands its volume and decreases the pressure. This pressure drop is immediately transmitted to the pressure chamber 26 behind the needle valve via the passage 30. At this time, the sliding gap 35 between the needle valve piston part 24 and the cylinder part 25 acts as an orifice part. The pressure change in the fuel chamber 28 is delayed with respect to the pressure drop in the chamber 26, and the fuel chamber 28 has a relatively high pressure. Based on the pressure difference between the front and rear of the piston portion 24, the needle valve 13 is lifted backward against the spring 27 to open the injection hole 23 and perform fuel injection.
[0023]
When a drive voltage is applied again after a time determined according to the required fuel injection amount at that time, the actuator 12 expands again to increase the pressure in the pressure chambers 21 and 26, so that the needle valve 13 is closed. The fuel injection is terminated. The closed state of the needle valve 13 at the time of non-injection is maintained by the pressure equilibrium state around the piston 24 as described above.
[0024]
By the way, the actuator 12 using this kind of piezo element has different element displacement even when the same drive voltage is applied due to variations in the element manufacturing stage, and the pressure change amount in the pressure chamber 26 varies, resulting in fuel injection. An error occurs in the quantity. In addition, even when the same element displacement amount, the amount of change in pressure in the pressure chamber 26 varies due to errors due to parts and assembly accuracy of the fuel injection valve 1, actuator 12, end plate 15, cap 16, and piston 18. Will cause an error.
[0025]
Further, the actuator 12 using this type of piezo element, as shown in FIG. 3, decreases in capacitance as the standing time after polarization in the manufacturing stage elapses. It deteriorates in the direction that the amount (stretching amount) decreases. For this reason, in the configuration of the fuel injection valve, the contraction amount of the actuator 12 and the pressure drop amount of the pressure chamber 21 at the start of injection are insufficient, and the fuel injection amount causes an error in the decreasing direction.
[0026]
In the present invention, in order to solve such a problem, the piezoelectric actuator 12 is incorporated into the fuel injection valve 1 and then the actuator 12 is polarized while measuring the internal pressure while the fuel injection valve 1 is sealed at a predetermined pressure. The error is compensated by applying a voltage.
[0027]
As an embodiment for this purpose, in addition to the pressure sensor 4, the polarization circuit 3, and the control circuit 2 described above, as shown in FIG. 1, a plug body 32 that is fitted and fixed to the nozzle body 14 as a sealing means is provided. In the middle of the fuel passage 31, an electromagnetic shut-off valve 33 that opens and closes in response to a signal from the control circuit 2 is interposed.
[0028]
The plug body 32 is oil-tightly fitted to the nozzle body 14 via the seal ring 34, and in this fitted and fixed state, the seal 35 is brought into close contact with the nozzle hole 23 portion of the nozzle body 14 to thereby apply pressure from the nozzle hole 23. Prevent leakage. On the other hand, the shut-off valve 33 is for sealing the fuel supply port 29 side during pressure measurement, and fuel or oil adjusted to an initial setting pressure for measurement by a supply means (not shown) is passed through the fuel supply port 29. After the fuel chamber 28 and the pressure chambers 21 and 26 inside the fuel injection valve 1 are filled, the valve is closed.
[0029]
FIG. 2 is a flow chart showing a manufacturing process of a fuel injection valve that performs calibration using such a sealing means, which will be described below. First, after the assembly of the fuel injection valve 1 is completed by incorporating the actuator 12 into the main body 11, the sealing means described above is connected (steps 201 and 202). That is, the plug body 32 is fitted to the nozzle body 14 and the fuel passage 31 is connected to the fuel supply port 29. After supplying a predetermined pressure into the injection valve, the shutoff valve 33 is closed. Further, the detection part of the pressure sensor 4 is connected to the fuel passage 31 to prepare for pressure measurement.
[0030]
Next, an initial value of the polarization voltage V is set and applied to the actuator 12 (steps 203 and 204). The initial value of the polarization voltage V is set to, for example, about 2 KV, which is slightly lower than the polarization voltage at the time of manufacturing the actuator 12.
[0031]
In a state where the polarization voltage V is applied, the fuel chamber pressure P is measured by a pressure sensor (step 205). Since the actuator 12 extends in response to the application of the polarization voltage, the pressure P of the fuel chamber 28 increases. Therefore, the pressure P is measured and compared with the reference value Po (step 206). The pressure reference value Po is set slightly larger than the operating pressure, that is, the pressure value that should be originally reached when there is no deterioration or error in the actuator 12. This is because, as shown in FIG. 3, since the capacitance indicating the degree of deterioration from the time when the actuator 12 was first polarized is decreased with time, a higher polarization voltage is applied to compensate for this. To do. Specifically, as shown in the figure, the capacitance rapidly decreases to about −2% by the first 10 hours, and then gradually decreases to about −7%. The value Po is at least 2% higher than the operating pressure, and preferably 7% or more, so that the capacitance can be set larger. Therefore, the actual injection amount becomes larger than the required injection amount over time. It is possible to prevent problems that are greatly reduced.
[0032]
In this way, the preset reference value Po and the measured pressure P are compared, and if P ≧ Po, the actuator 12 is in a state where it can exhibit its original performance, and the processing is terminated. On the other hand, if P ≧ Po is not satisfied, a value obtained by adding a predetermined increment ΔV to the polarization voltage V is applied to the actuator 12 as a new polarization voltage V, and the pressure P is measured again (step 207). ~ 204). By repeating such processing until P ≧ Po, it is possible to compensate for manufacturing variations of the actuator 12, errors due to injection valve parts and assembly accuracy, and degradation of the actuator, so that the original performance can be exhibited.
[0033]
However, when the polarization voltage V exceeds the allowable value Vmax as a result of adding the increment ΔV, it is determined that the assembly of the actuator 12 or the fuel injection valve is defective and processing such as replacement is performed (step 209). ). The allowable value Vmax is experimentally determined. As an example, it is assumed that about 10% is added to the initial value. This is because the capacitance indicating the degree of deterioration of the actuator 12 does not normally decrease by more than −10% even after 1000 hours or more have elapsed since the manufacture as shown in FIG. This is because it can be determined that there is some abnormality rather than simple deterioration if the reference pressure Po is not reached even if the pressure increases by 10%.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a fuel injection valve according to the embodiment.
FIG. 3 is a characteristic diagram in which a change characteristic of capacitance of a piezo actuator is displayed in semi-logarithm.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve 2 Control circuit 3 Polarization circuit 4 Pressure sensor 11 Fuel injection valve main body 12 Actuator 13 Needle valve 14 Nozzle body 15 End plate 16 Cap 17 Ball 18 Piston 19 Cylinder part 20 Seal ring 21 Pressure chamber 22 Disc spring 23 Injection Hole 24 Piston portion 25 Cylinder portion 26 Pressure chamber 27 Coil spring 28 Fuel chamber 29 Fuel supply port 30 Passage 31 Fuel passage 32 Plug body 33 Electromagnetic shut-off valve 35 Seal

Claims (7)

ピエゾアクチュエータの変位を圧力に変換し、該圧力変化に基づいて針弁を開閉作動させるようにした燃料噴射弁の製造装置であって、
前記燃料噴射弁に予め定めた圧力を導入した状態で密封する密封手段と、密封された燃料噴射弁の内部圧力を測定する圧力測定手段と、ピエゾアクチュエータに分極電圧を印加する分極電圧印加手段と、測定した内部圧力が予め定めた基準値となるように前記分極電圧を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする燃料噴射弁の製造装置。
A fuel injection valve manufacturing apparatus that converts displacement of a piezo actuator into pressure and opens and closes a needle valve based on the pressure change,
Sealing means for sealing the fuel injection valve in a state where a predetermined pressure is introduced; pressure measuring means for measuring the internal pressure of the sealed fuel injection valve; and polarization voltage applying means for applying a polarization voltage to the piezoelectric actuator; And a control means for controlling the polarization voltage so that the measured internal pressure becomes a predetermined reference value.
燃料噴射弁は、先端部に開口した噴孔を開閉する針弁と、噴射弁内にてこの針弁に連接し前後に燃料室と圧力室とをそれぞれ画成するピストン部と、針弁の背後に位置して印加電圧に応じて圧力室を拡縮するピエゾアクチュエータとを備え、燃料室には外部の燃料供給系統からの燃料を供給する燃料供給口が設けられると共にこの燃料室と圧力室とを連通するオリフィス部が形成されてなり、かつ圧力測定手段は前記燃料室の圧力を測定するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁の製造装置。The fuel injection valve includes a needle valve that opens and closes a nozzle hole that is open at the tip, a piston portion that is connected to the needle valve in the injection valve and defines a fuel chamber and a pressure chamber, respectively, and a needle valve. A piezoelectric actuator that is located behind and expands or contracts the pressure chamber according to the applied voltage, and the fuel chamber is provided with a fuel supply port for supplying fuel from an external fuel supply system, and the fuel chamber, the pressure chamber, 2. The fuel injection valve manufacturing apparatus according to claim 1, wherein an orifice part is formed, and the pressure measuring means is configured to measure the pressure of the fuel chamber. 3. 制御手段は、分極電圧の調整過程で内部圧力の測定値が基準値に達する以前に分極電圧が予め定めた許容値を超えたときに燃料噴射弁を不良と判定する手段を備えることを特徴とする請求項1または請求項2の何れかに記載の燃料噴射弁の製造装置。The control means includes means for determining that the fuel injection valve is defective when the polarization voltage exceeds a predetermined allowable value before the measured value of the internal pressure reaches the reference value in the process of adjusting the polarization voltage. An apparatus for manufacturing a fuel injection valve according to any one of claims 1 and 2. 密封手段は、燃料噴射弁の噴孔を外部から閉塞する栓体と、燃料供給口に接続する燃料通路の途中に介装される遮断弁とを備えることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁の製造装置。3. The sealing device according to claim 2, wherein the sealing means includes a plug for closing the nozzle hole of the fuel injection valve from the outside, and a shutoff valve interposed in the middle of the fuel passage connected to the fuel supply port. Fuel injection valve manufacturing equipment. 内部圧力の基準値は、燃料噴射弁の使用圧力値よりも少なくとも2%大きく設定されることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の燃料噴射弁の製造装置。5. The fuel injection valve manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the reference value of the internal pressure is set to be at least 2% larger than the operating pressure value of the fuel injection valve. 内部圧力の基準値は、燃料噴射弁の使用圧力値よりも7%以上大きく設定されることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の燃料噴射弁の製造装置。The fuel injection valve manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the reference value of the internal pressure is set to be 7% or more larger than the operating pressure value of the fuel injection valve. ピエゾアクチュエータの変位を圧力に変換し、該圧力変化に基づいて針弁を開閉作動させるようにした燃料噴射弁の製造方法であって、燃料噴射弁内に予め定めた圧力を導入して密封したうえで内部の圧力を測定しながらピエゾアクチュエータに分極電圧を印加し、前記内部圧力が予め定めた基準値に達するように分極電圧を調整するようにしたことを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。A method of manufacturing a fuel injection valve in which a displacement of a piezo actuator is converted into pressure, and a needle valve is opened and closed based on the pressure change. The fuel injection valve is sealed by introducing a predetermined pressure into the fuel injection valve A method for manufacturing a fuel injection valve, wherein a polarization voltage is applied to a piezo actuator while measuring an internal pressure, and the polarization voltage is adjusted so that the internal pressure reaches a predetermined reference value. .
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