JP4066561B2

JP4066561B2 - 高圧流体噴射装置

Info

Publication number: JP4066561B2
Application number: JP15627199A
Authority: JP
Inventors: 猪頭　　敏彦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: JP2000345938A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高圧流体噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧流体噴射装置はディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置等として適用されている。コモンレール式燃料噴射装置は、高圧サプライポンプにより燃料が高圧に蓄圧されたコモンレールから燃料噴射用のインジェクタに高圧燃料を供給するようにしたものである。
【０００３】
インジェクタの構成は種々あるが、ノズル先端の噴孔を開閉するノズルニードルをその背圧の増減により昇降し噴射と遮断とを切り替える構成とし、かつ、ノズルニードルの背圧を発生する制御油圧室にコモンレールからの高圧を導くとともに制御油圧室の高圧をスピル弁により燃料タンク等の低圧源に逃がすように構成して、スピル弁の開閉により制御油圧室の油圧を増減するようにしたものがある（ＵＳＰ５，６９４，９０３号等）。
【０００４】
コモンレール式燃料噴射装置全体の制御はＥＣＵにより行われ、ＥＣＵはスピル弁の開閉制御とともにコモンレールへの燃料の圧送量を調整してコモンレールの圧力を運転条件に応じた最適な噴射圧力が与えられるように制御する。しかし、運転条件が高圧の噴射圧力を要求する条件（高速高負荷）から比較的低圧の噴射圧力を要求する条件（低速低負荷）に急変した場合、コモンレールへの上記圧送量を減らすだけでは高すぎるコモンレール内圧力を下げることができないので、騒音が発生したり排気の悪化を招くおそれがある。したがってコモンレールへの上記圧送量を減らすだけではなく、コモンレール内からの高圧燃料の流出を促す必要がある。
【０００５】
そこで、コモンレールと低圧源の間を接続する通路の途中に設定圧調整可能な圧力調整弁を設けることが考えられる。特許第２６５９７１８号の圧力調整弁は、環状弁座に着座するボール状弁体の閉弁方向の付勢力を、プッシュロッドを介してコイルスプリングの圧縮力とともに、電磁アクチュエータの電磁力により与える構成となし、電磁アクチュエータの励磁電流の大きさを変更することで開弁圧を調整可能としている。
【０００６】
また、コモンレール内の圧力を下げる手段の一つとして、インジェクタのスピル弁に、制御油圧室を低圧源またはコモンレールのいずれかと選択的に導通せしめる電磁三方弁を用い、電磁三方弁を、低圧源側に切り換えた後、ノズルニードルがリフトを開始する前にコモンレール側に切り換え、さらに低圧源側に切り換えるように制御して、ノズルニードルが着座したままで、高圧燃料を低圧源へ逃がしてコモンレール圧を下げるようにしたものがある（特開平２−１９１８６５号公報、ＵＳ５７１１２７４−Ａ号等）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第２６５９７１８号のような圧力調整弁を設けるのでは、配管が複雑化する上、大幅な設計変更を伴う。
【０００８】
また、上記特開平２−１９１８６５号公報等の手段では、ノズルニードルのリフトが開始する前に制御油圧室と低圧源間を遮断して制御油圧室を高圧に戻しておかねばならないため、低圧源へ高圧燃料を逃がすことができるのは僅かな時間であり、１回で低圧源に逃がすことのできる燃料の量は少ない。したがって、コモンレール内圧力を所定値に低下せしめるまでに多くの回数の切り換えが必要になり、電磁三方弁の駆動回路は、電磁三方弁に多くの電気エネルギーを供給できるものが要求される。特にコンデンサが大容量化して駆動回路の大規模化が免れない。また、コモンレール圧を所定圧に低下せしめるのに必要な量の燃料を逃がすにも時間がかかることになり、結局、その間、エンジンの適正な性能を損なう。
【０００９】
また、電磁三方弁が繰り返し高速で切り換え作動するので、騒音の増大を招いたり、電磁三方弁の作動回数が膨大になることで電磁三方弁の耐久寿命を短くする。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、別途圧力調整弁を設けたりスピル弁を高速で開閉することなく、コモンレール等の高圧源から高圧流体を逃がすことのできる高圧流体噴射装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、高圧源からの高圧流体をノズル内に供給し、ノズル内に挿置されたノズルニードルによりノズル先端に形成した噴孔を開閉する複数のインジェクタを具備する。各インジェクタは上記高圧源から供給される高圧流体によりノズルニードルに閉弁方向に作用する流体圧を発生せしめる制御圧力室と、制御圧力室の流体圧を低圧源に開放してノズルニードルをリフトせしめるスピル弁と、電荷の吸収と放出により伸縮しスピル弁の弁体を開閉駆動する電歪アクチュエータとを有する構成とする。各インジェクタの電歪アクチュエータへの電気エネルギーの供給量を制御して電歪アクチュエータのストロークを切り換えスピル弁の弁体の開度を切り換える制御手段を具備する。該制御手段は、充電により蓄電して電気エネルギーを保持し各インジェクタの電歪アクチュエータに共通に電荷を供給するコンデンサと、上記各電歪アクチュエータごとに設けられてコンデンサと電歪アクチュエータ間の導通と遮断とを切り換える複数のスイッチとを具備し、かつ、いずれかの１つのスイッチを選択的にオンしコンデンサの電荷を上記スイッチに対応する電歪アクチュエータにのみ供給した時の上記スピル弁の弁体の開度を、上記ノズルニードルの開弁方向の付勢力が閉弁方向の付勢力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を与える第１の開度に設定し、複数のスイッチを同時にオンしコンデンサの電荷を各電歪アクチュエータに分配供給した時のスピル弁の弁体の開度を第１の開度よりも小さく上記ノズルニードルの閉弁方向の付勢力が開弁方向の付勢力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を与える第２の開度に設定する。
【００１２】
選択したインジェクタから高圧流体を噴射せしめるには、選択されたインジェクタの電歪アクチュエータに対応するスイッチのみをオンしその電歪アクチュエータにのみコンデンサの全電荷を供給しスピル弁の弁体を第１の開度に設定する。選択されたインジェクタのノズルニードルがリフトし噴射が行われる。
【００１３】
一方、高圧源の圧力を減じるには、複数のスイッチを同時にオンし電荷を各電歪アクチュエータに分配供給し１つあたりの電歪アクチュエータへの電荷供給量を上記噴射時よりも少なくし、スピル弁の弁体の開度を噴射時よりも小さな第２の開度とする。これにより、制御圧力室から低圧源への高圧流体の流出量が噴射時よりも少なくなり制御圧力室の減圧幅も小さくなるから、ノズルニードルに閉弁方向に作用する流体圧が噴射時よりも強いものとなる。
【００１４】
ここで、上記第２の開度は、上記ノズルニードルの閉弁方向の付勢力が開弁方向の付勢力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を与えるものとしているから、スピル弁が開いた状態でノズルニードルの着座状態を保つことができる。しかして、高圧源の高圧流体が制御圧力室から低圧源へと逃がされ、高圧源の圧力を減じることができる。高圧流体を低圧源に逃がし高圧源の圧力を下げている間、スピル弁を「開」と「閉」とに交互に切り替えなくとも高圧流体の噴射を停止した状態を維持することができる。しかも圧力調整弁等を別途設ける必要もない。
【００１５】
上記発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタを備え、インジェクタにはコモンレールから高圧燃料を供給する構成のコモンレール式燃料噴射装置に適用すると、高速高負荷から低速低負荷へ切り替わった時に、コモンレール内圧力を速やかに下げることができるので、良好に騒音や排気の悪化を防止することができる（請求項２）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明をディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用した実施形態について、図１、図２、図３により説明する。以下の説明においてディーゼルエンジンは４気筒として説明する。図２は、コモンレール式燃料噴射装置１の全体構成を示すもので、ディーゼルエンジンの各気筒のインジェクタ１１と連通する共通のコモンレール１２が設けられ、コモンレール１２内は高圧サプライポンプ１３から圧送された高圧燃料により蓄圧される。図例ではインジェクタ１１は１つのみ図示しているが同じ構成のものが気筒数分設けられる。そしてＥＣＵ１８がインジェクタ１１の開閉制御を行い必要な時期に必要な時間だけインジェクタ１１から各気筒の燃焼室内に略コモンレール内圧力に等しい噴射圧力で燃料を噴射するようになっている。コモンレール内圧力は圧力センサ１９によって検出され、その検出結果に基づいてＥＣＵ１８が吸入調量弁１４を制御してコモンレール１２への燃料の圧送量を調整し、コモンレール内圧力を、他のセンサ入力等により知られる運転条件に応じた良好な燃焼を与える最適な噴射圧となるように制御する。なお、インジェクタ１１はドレーンライン１７を有す。
【００１７】
図１（Ａ）はインジェクタ１１の断面を示し、インジェクタ１１は棒状のホルダ２がエンジンの図略の燃焼室壁を貫通し図中下端部が燃焼室内に突出するように取り付けられる。ホルダ２は図示しない複数の円形部材を上下方向に密着嵌合して構成され、その内部には縦穴２０が軸心位置に形成されるともに略これに平行に高圧通路２３およびドレーン通路２５が形成してある。インジェクタ１１は高圧燃料噴射用のノズル部１１ａと噴射制御用のスピル弁部１１ｂおよびピエゾアクチュエータ部１１ｃを備えている。
【００１８】
ホルダ２の下端には高圧流体たる高圧燃料が噴射される噴孔２１が開口しサック２２を介して縦穴２０下端部と連通している。ホルダ２の上端部には高圧ポート２６が設けられ、高圧燃料を保持するコモンレール１２（図２）に通じる高圧燃料ライン１６（図２）と接続される。インジェクタ１１には高圧ポート２６から高圧燃料が噴射用および制御用として導入される。ホルダ２の上端部にはまた、出口ポート２７が設けられ、低圧源である燃料タンク１５（図２）に通じるドレーンライン１７（図２）と接続される。
【００１９】
ノズル部１１ａについて説明する。ホルダ２の上記縦穴２０はサック２２との接続端部２０１が上側ほど拡径するコーン状をなし、後述するノズルニードル３が着座する弁座２０１としてある。
【００２０】
縦穴２の下側略１／３ほどの部分には棒状のノズルニードル３が上下動自在に貫通しており、上記部分の上側半部であるニードルシリンダ２０３がノズルニードル３を摺動自在に保持している。ノズルニードル３は、下端部に下側ほど縮径するコーン状の弁面３１が形成してあり、弁座２０１に着座するようになっている。
【００２１】
ニードルシリンダ２０３の下端部にはノズルニードル３外周に環状の油溜まり２０２が形成してある。油溜まり２０２は、上記高圧通路２３と導通しており、高圧通路２３の上流端に形成された高圧ポート２６を介して高圧燃料が供給されている。油溜まり２０２に供給された高圧燃料はノズルニードル３のリフト時にノズルニードル３の弁面３１と弁座２０１の間の間隙を通り、サック２２を経て噴孔２１から噴射されるようになっている。
【００２２】
また、ノズルニードル３の下端面のうち、弁座２０１と密着しない環状部分には常時高圧燃料が作用してノズルニードル３を上方すなわち開弁方向に付勢している。
【００２３】
ノズルニードル３の上端面には深穴状の窪みが形成され、窪み底面とスピル弁部１１ｂの後述する弁棒５の間にスプリング４が圧縮状態で介設されており、ノズルニードル３を下方すなわち閉弁方向に付勢している。
【００２４】
ノズルニードル３の上方にはニードルシリンダ２０３壁面とノズルニードル上端面とで空間が画成され、制御圧力室たる制御油圧室２０４としてある。制御油圧室２０４はインオリフィス２４を介して高圧通路２３と導通し、高圧通路２３から高圧燃料が供給されるようになっており、ノズルニードル３を下方すなわち閉弁方向に付勢する背圧を発生する。
【００２５】
スピル弁部１１ｂについて説明する。上記スプリング４の上方には縦穴２０を貫通して弁棒５が設けてある。弁棒５はロッド部５２の下端部に傘部５１を設けたもので、ロッド部５２にて縦穴２０の一部であるピストンシリンダ２０８に摺動自在に保持されている。縦穴２０はピストンシリンダ２０８直下で拡径し、ロッド部５２の外周に環状の通路２０７が形成されている。環状通路２０７はドレーン通路２５と導通している。
【００２６】
縦穴２０の制御油圧室２０４と環状通路２０７の間に位置する出口孔２０５は、制御油圧室２０４側の開口周縁部が下側が拡径するコーン状に形成され、弁棒５の傘部５１の、下側ほど拡径するコーン状面を弁面５１１として受ける弁座２０６としてある。すなわち図例のスピル弁部１１ｂは外開弁であり、弁棒５が制御油圧室２０４側に変位すると弁面５１１が弁座２０６から離間して出口孔２０５が開き、制御油圧室２０４の高圧が出口孔２０５、環状通路２０７を介してドレーン通路２５に逃がされるようになっている。
【００２７】
弁棒５には、制御油圧室２０４の油圧および圧縮した上記スプリング４が閉弁方向に付勢している。
【００２８】
スピル弁部１１ｂの弁棒５を駆動するピエゾアクチュエータ部１１ｃについて説明する。縦穴２０のピストンシリンダ２０８よりも上側部分はピストンシリンダ２０８よりも大径のアクチュエータ室２０９としてあり、ピストンシリンダ２０８およびアクチュエータ室２０９を貫通して弁棒５の上方にピストン６が挿置してある。ピストン６は、大径で上端が開口した筒状の保持部６２の下端面から細径の軸部６１が延出したもので、軸部６１が弁棒５とともにピストンシリンダ２０８に摺動自在に保持されており、その下端面は弁棒５の上端面と当接している。
【００２９】
ピストン６の上側の保持部６２はアクチュエータ室２０９に上下動自在に格納される。保持部６２の下方にはアクチュエータ室２０９の底面との間に、ピストン６の軸部６１に同軸に皿ばね７が圧縮状態で介設してあり、ピストン６を上方へ付勢している。
【００３０】
アクチュエータ室２０９の天井壁とピストン６の保持部６２の間には棒状のピエゾスタック８が配設してあり、その上端部は天井壁面に形成した窪みに嵌入し、下端部は筒状の保持部内に嵌入している。ピエゾスタック８は制御用のリード線８１を介してＥＣＵ１８の後述する制御手段たる駆動回路９と接続してあり、ＥＣＵ１８からの通電制御により伸縮してピストン６を上下動せしめ、弁棒５の離座と着座、ならびに開度を切り替えるようになっている。
【００３１】
図１（Ｂ）はピエゾスタック８の駆動系を示すもので、駆動回路９は、各インジェクタ１１のピエゾスタック８に共通である。バッテリ電圧を所定の大きさのＤＣ電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ９１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ９１からの充電により電気エネルギーを保持するコンデンサ９２を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ９１とコンデンサ９２とは充電スイッチ９４のオンにより接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ９１がコンデンサ９２を充電する。
【００３２】
上記コンデンサ９２は、直列接続のメイン接続スイッチ９５およびインダクタンスコイル９３を介して各ピエゾスタック８の正極と接続してある。各ピエゾスタック８の負極にはそれぞれサブ接続スイッチ９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄが接続してあり、メイン接続スイッチ９５およびサブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄをパルス状にオンすることにより、充電状態のコンデンサ９２がピエゾスタック８を充電する。ピエゾスタック８の充電電圧は、インダクタンスコイル９３の誘導作用により電荷供給元の電荷量に略比例する。
【００３３】
上記インダクタンスコイル９３の、メイン接続スイッチ９５との接続点は放電スイッチ９７を介して接地してあり、放電スイッチ９７のオンによりピエゾスタック８の電荷がインダクタンスコイル９３を介して放電するようになっている。なお、ピエゾスタック８の放電は、サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄに並列に接続されて放電時に順バイアスとなるダイオード９８を通り行われる。
【００３４】
なお、上記各スイッチ９４，９５，９６ａ〜９６ｄ，９７はＥＣＵ１８を構成する演算部、例えばマイクロコンピュータにより入切制御可能としてある。
【００３５】
本高圧流体噴射装置の作動を説明する。充電スイッチ９４をパルス状にオンすると、コンデンサ９２が、ＤＣ−ＤＣコンバータ９１により所定の印加電圧にて充電される。その後、メイン接続スイッチ９５とともに、所定のサブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄをパルス状にオンする。サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのうち、いずれか１つを選択してオンすると、コンデンサ９２の電荷がインダクタンスコイル９３を介して上記ピエゾスタック８に充電されピエゾスタック８が伸長してピストン６を押し下げスピル弁部１１ｂが「開」となる。
【００３６】
また、メイン接続スイッチ９５とともに全サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄを一時にパルス状にオンするとコンデンサ９２の電荷がインダクタンスコイル９３を介して各ピエゾスタック８に分配供給されて充電されるので、各ピエゾスタック８電圧は、サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのうちいずれか１つをオンした場合の１／４であり、したがって、ピエゾスタック８の伸長量も１／４であり、弁棒５のリフト量も１／４となる。すなわち弁棒５のリフト量が、サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのうち１つのみのオンで最大値を与えられ、全サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄの同時のオンで上記最大値の１／４が与えられる。このようにオンするサブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのうち１つだけをオンするか、または全サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄを同時にオンするかの選択でスピル弁部１１ｂの弁棒５の開度を２段階に設定できる。
【００３７】
図３は本高圧流体噴射装置の各部の作動状態を示すタイムチャートで、前半は通常の燃料噴射制御時を示し、後半は噴射休止期間におけるコモンレール内圧力低下制御時を示している。
【００３８】
通常の燃料噴射制御の場合について説明する。まず駆動回路９のメイン接続スイッチ９４とともに、サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのうち噴射を行うインジェクタ１１のピエゾスタック８に対応するもの（図３の例では９６ａ）を選択しパルス状にオンする（図３の（Ａ））。これにより、コンデンサ９２の電荷がサブ接続スイッチ９６ａに対応するピエゾスタック８に流入しピエゾスタック８はフル充電され、その電圧が設定された最高値まで上昇する（図３の（Ｆ））。この電圧に比例してピエゾスタック８が最大量まで伸長し、スピル弁部１１ｂの弁棒５を最大量下降せしめる。これにより出口孔２０５が最大の開口面積で開く（第１の開度）。ここで、ピエゾスタック８の伸長量、ピストン６の変位、弁棒５のリフト、出口孔２０５の開口面積は、いずれもピエゾスタック８の電圧波形（図３の（Ｆ））と同様の台形状波形となる。
【００３９】
出口孔２０５が上記のごとく最大開口面積で開く結果、制御油圧室２０４は急激かつ大きな減圧幅にて油圧が低下する（図３の（Ｇ））。これにより、ノズルニードル３の背圧が減ぜられ、ノズルニードル３への開弁方向付勢力（ノズルニードル３の下端面に上向きに作用する油圧力）の方が優勢となって、ノズルニードル３が急激に上昇する（図３の（Ｈ））。かくして噴孔２１から燃料の噴射が開始される（図３の（Ｉ））。
【００４０】
そして運転状態から演算される所定のタイミングで放電スイッチ９７をオンする（図３の（Ｅ））と、ピエゾスタック８の電荷は放出され、その電圧は降下して充電前の状態に復する（図３の（Ｆ））。これによりピエゾスタック８は縮小して元の長さとなり、ピストン６、スピル弁部１１ｂの弁棒５は、皿ばね７のばね力や制御油圧室２０４の油圧、スプリング４のばね力により押し上げられ、元の位置まで上昇し、出口孔２０５は閉じられる。この結果、制御油圧室２０４とドレーン通路２５の導通は遮断され、制御油圧室２０４は、高圧通路２３から流入する高圧燃料により油圧が回復し（図３の（Ｇ））、再びノズルニードル３への閉弁方向付勢力が優勢となってノズルニードル３は着座位置まで下降して（図３の（Ｈ））噴孔２１を閉じ燃料噴射を停止する（図３の（Ｉ））。かくしてメイン接続スイッチ９５およびサブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのいずれかをオンするタイミングと放電スイッチ９７をオンするタイミングとにより規定される所定の期間に燃料噴射を行うことができる。
【００４１】
次にコモンレール内圧力低下制御について図３の後半を参照して説明する。これは燃料噴射を行わないタイミングにて実行される。燃料噴射と異なりエンジン回転に対して非同期にて行うことができる。
【００４２】
コンデンサ９２への充電完了後、メイン接続スイッチ９５および全サブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄを同時にパルス状にオンする（図３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））と、コンデンサ９２の電荷が各ピエゾスタック８に分配供給される。この流入電荷量は各ピエゾスタック８をフル充電するには不足であって、ピエゾスタック８の電圧もサブ接続スイッチ９６ａ〜９６ｄのうち選択したもののみをオンする燃料噴射時の約１／４しか上昇せず（図３の（Ｆ））、スピル弁部１１ｂの弁棒５の下降量が１／４になる。よって、出口孔２０５の開口面積が、通常の燃料噴射制御時の１／４位となる（第２の開度）。
【００４３】
制御油圧室２０４の油圧は、高圧通路２３から制御油圧室２０４へのインオリフィス２４により絞られた高圧燃料の流入量と出口孔２０５からドレーン通路２５への流出量とが等しくなる最低圧に収束する。出口孔２０５の開口面積が１／４位になることでドレーン通路２５への流出量が燃料噴射制御時よりも抑えられるから、燃料噴射制御時に比して制御油圧室２０４の油圧の低下は緩やかに進み、かつ減圧幅は小さい（図３の（Ｇ））。
【００４４】
このように、制御油圧室２０４の油圧は燃料噴射制御時に比して高めであり、したがってノズルニードル３に対する閉弁方向の付勢力も大きい。ここで、弁棒５のリフト量を規定する各ピエゾスタック８への電荷供給量は、上記閉弁方向の付勢力が開弁方向の付勢力に対して優勢となるように予め設定してあり、スピル弁部１１ｂは「開」となってもノズルニードル３はリフトせず着座状態を保つ。かくしてコモンレール１２内の高圧燃料が高圧通路２３から制御油圧室２０４を経てドレーン通路２３へと流出し、コモンレール内圧力を減じることができる。しかもスピル弁部１１ｂやピエゾアクチュエータ部１１ｃを切り換え作動させないので燃料を燃料タンク１５へ逃がす実効時間が減じられず、コモンレール内圧力は速やかに低下する。
【００４５】
コモンレール内圧力が所定値まで低下した時に放電スイッチ９７をパルス状にオンすると（図３の（Ｅ））、各ピエゾスタック８の電荷は放出され、電圧は低下して（図３の（Ｆ））、スピル弁部１１ｂの弁棒５が出口孔２０５を閉じるので、制御油圧室２０４の油圧も元の高圧に復する（図３の（Ｇ））。
【００４６】
この後で、上記のごとく通常の燃料噴射制御を行えば、適正な噴射圧力にて燃料噴射を行うことができる。
【００４７】
なお、本実施形態ではコモンレール圧を低下せしめるときに４つのピエゾスタックに電荷の分配供給を行うようにして、弁棒５の開度を、ノズルニードル３をリフト可能な第１開度よりも小さくノズルニードル３の着座状態を保つ第２の開度に設定するように構成しているが、４つのインジェクタ１１のうち、２つあるいは３つのインジェクタ１１に分配供給を行うようにしてもピエゾスタック１つあたりの電荷量が少なくなり、ピエゾスタック１つのみに電荷供給を行うときのスピル弁の開度よりも小さな開度に設定することができる。このときの開度を、上記ノズルニードルの閉弁方向の付勢力が開弁方向の付勢力よりも優勢となるように制御油圧室に圧力を与える開度とすることで、ノズルニードルを着座させた状態のまま、制御油圧室から高圧燃料を燃料タンクに逃がすことができる。また、エンジンの気筒数は４気筒に限られず、２気筒以上であればよい。
【００４８】
また、上記各実施形態はコモンレール式燃料噴射装置に適用したものを示したが、本発明は他の用途にも適用することができ、２以上のインジェクタを備える高圧流体噴射装置であれば適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の高圧流体噴射装置のインジェクタの全体断面図であり、（Ｂ）は本発明の高圧流体噴射装置のピエゾスタック駆動系の回路図である。
【図２】本発明の高圧流体噴射装置を適用したディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置の構成図である。
【図３】本発明の高圧流体噴射装置各部の作動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１コモンレール式燃料噴射装置
１１インジェクタ
１１ａノズル部
１１ｂスピル弁部（スピル弁）
１１ｃピエゾアクチュエータ部（電歪アクチュエータ）
１２コモンレール（高圧源）
１５燃料タンク（低圧源）
２ホルダ（ノズル）
２１噴孔
２０４ノズルニードル制御油圧室（制御圧力室）
３ノズルニードル
５弁棒（弁体）
６ピエゾアクチュエータ部（電歪アクチュエータ）
８ピエゾスタック
９駆動回路（制御手段）
９２コンデンサ
９３インダクタンスコイル
９４充電スイッチ
９５メイン接続スイッチ
９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄ接続スイッチ
９７放電スイッチ

Claims

高圧源からの高圧流体をノズル内に供給し、ノズル内に挿置されたノズルニードルによりノズル先端に形成した噴孔を開閉する複数のインジェクタを具備し、各インジェクタは上記高圧源から供給される高圧流体によりノズルニードルに閉弁方向に作用する流体圧を発生せしめる制御圧力室と、制御圧力室の流体圧を低圧源に開放してノズルニードルをリフトせしめるスピル弁と、電荷の吸収と放出により伸縮しスピル弁の弁体を開閉駆動する電歪アクチュエータとを有し、各インジェクタの電歪アクチュエータへの電気エネルギーの供給量を制御して電歪アクチュエータのストロークを切り換えスピル弁の弁体の開度を切り換える制御手段を具備し、該制御手段は、充電により蓄電して電気エネルギーを保持し各インジェクタの電歪アクチュエータに共通に電荷を供給するコンデンサと、上記各電歪アクチュエータごとに設けられてコンデンサと電歪アクチュエータ間の導通と遮断とを切り換える複数のスイッチとを具備し、かつ、いずれかの１つのスイッチを選択的にオンしコンデンサの電荷を上記スイッチに対応する電歪アクチュエータにのみ供給した時の上記スピル弁の弁体の開度を、上記ノズルニードルの開弁方向の付勢力が閉弁方向の付勢力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を与える第１の開度に設定し、複数のスイッチを同時にオンしコンデンサの電荷を各電歪アクチュエータに分配供給した時のスピル弁の弁体の開度を第１の開度よりも小さく上記ノズルニードルの閉弁方向の付勢力が開弁方向の付勢力よりも優勢となるように制御圧力室に流体圧を与える第２の開度に設定したことを特徴とする高圧流体噴射装置。
請求項１記載の高圧流体噴射装置において、上記インジェクタはディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタであり、上記高圧源は高圧燃料により蓄圧されたコモンレールである高圧流体噴射装置。