JPS62191662A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は燃料噴射弁、特に積層型圧電素子を用いた燃料
噴射弁に関するしのである。

（従来の技術） 一般に、内燃機関用の燃料噴射弁を高速に駆動するアク
チュエータとして、積層型圧電素子を用いたものが種々
提案されている（例えば特開昭５９−２３１１７０号）
。ここで積層型圧電素子は、セラミック材にて形成され
た薄い板状の単位からなり、各単位薄板に電圧を印加す
ると、各単位薄板は厚さ方向に伸長する性質を有してい
る。従って、これらを複数個積層して個々の単位に電圧
を印加ずれば、結果として夫々の伸長弁が加算されて大
きくなり、この大きさを利用して燃料噴射弁を駆動させ
るようにしたものである。なお、ｆａ層梨型圧電素子形
状は円柱型、円筒型、角柱型等がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、積層型圧電素子は熱膨張及び経時変化等
によって印加電圧−ストローク特性が変化する。更に前
記した通り、これらの素子はセラミック材から構成され
ているため、温Ｉ′ｆ膨張係数が金属に比べて極めて小
さい。

一方、燃料噴射弁の構成部材は鉄系の金属等が用いられ
ている。従って、前記アクチュエータのストロークを直
接バルブストロークとして伝える構造の燃料噴射弁では
、前記要因によりバルブス１−〇−りの変動は避けられ
ず、性能劣化をＩＣ（り虞れがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、バルブス］へローフを常に一定に保ち得る燃わ１
噴射弁を提供することを目的としている。

［発明の構成１ （問題点を解決するための手段） 本発明では積層型圧電素子を２測置列に配置し、１個は
バルブ駆動用に用い、他の１１１！ｉｌはスト口−り補
償用に用いることにより、開弁時のバルブシー１−の衝
撃を示す発生電圧に応じて、ス１〜口−り補償用の積層
型圧電素子に印加するバイアス電圧を調整する構成とし
ている。

（作用） 先ず、バルブ駆動用のｇ５層型圧電素子は駆動回路から
の信号により作動させる。この時、ストローク補償用の
積層型圧電素子には所定のバイアス市圧を印加しておく
。この場合、ストロークに変化があると弁閉路の都度、
その衝撃電圧が変化し、これがバイアス電圧に重畳して
検出される。

この検出電圧はストロークの変化に対応するものである
ため、この検出電圧に応じてス［−ローフ補償用の積層
型圧電素子に印加するバイアス電圧を制御するようにし
ている。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は、本発明による燃料噴射弁の一実施例の構成図
である。第１図において、ボディ１内にＧｅｔリターン
スプリング２を介してバルブ３が設けられる。バルブ３
の下方には、バルブホルダー４が配設され、このバルブ
ホルダー４とバルブ３の鍔部５との間に、バルブ駆動用
の積層型圧電素子６（以下素子６と言う）とストローク
補償用の積層型圧電素子７（以下素子７と言う）が直列
配置されている。８はパツキン、９は噴射口である。

第２図は駆動装置を示すブロック図であり、バイアス電
圧制御回路１１と駆動回路１２とからなっている。なお
、バイアス電圧制御回路の詳細図は第３図に示す。そし
て、第３図に示される如く、バイアス電圧制御回路は電
圧変化検知回路１１−１、バイアス電圧選定回路１１−
２及びバイアス電圧供給回路１１−３からなり、更に電
圧変化検知回路１１−１は微分回路１１１−１及び極性
選択回路１１１−２から構成されている。

次に、動作説明をする。先ず、第２図において駆動回路
１２からの制御信号は素子６に印加され、この信号が開
弁信号である場合は、素子６は伸長してバルブ３を開方
向にストロークさせる。又、信号が閉弁信号である場合
は、素子６は縮小してバルブ３を開方向にストロークさ
せる。この場合、伸長する時は、リターンスプリング２
に抗して１、又、縮小する場合は、リターンスプリング
２の力も加わって動作する。

ここで確実にバルブが閉じたか否かは索子７に発生する
電荷量又は電圧の変化をモニタすることにより検知づる
。

即ち、素子７には所定のバイアス電圧を印加しておき、
素子７に外部から力が加わると、予め加えであるバイア
ス電圧に対して力の変化分に応じて発生する電圧が加算
される。従って、素子７はアクチュエータ兼センサーと
して使用できる。要するに力の変化分に応じて発生ずる
電圧を検知することは、バルブのシート時の衝撃力を検
知することになり、この電圧値の大小に応じて閉弁状態
が適切になるように素子７へのバイアス電圧を制御する
ことになる。

上記一連の動作を第３図によって説明する。

先ず、素子７はバイアス電圧供給回路１１−３から供給
された電圧に相当する変位をする。この場合、素子６又
はバルブシートによって受けた力により発生した電圧は
、素子７のバイアス電圧に重畳される。従って、電圧検
知回路内の微分回路ｌＮ−１は、この重畳された電圧の
大さざから、バルブシート時の衝撃を検出し、これを極
性選択回路１１１−２へ入力して、弁の開閉の種別を検
出し、更にバイアス電圧選定回路１１−２に導入する。

一方、バイアス電圧選定回路１１−２では、バルブが正
常に閉弁した時の発生電圧の大きさと、検出された衝撃
に応じた電圧値とを比較してバイアス電圧の上下を決め
、設定値バイアス電圧供給回路１１−３に入力し、バイ
アス電圧供給回路１１−３は指示されたバイアス電圧を
素子７に供給する。

第４図は動作説明のタイムチャートであり、これにＪ：
って更に具体的に説明する。なお、図に示したΔ■はバ
ルブが確実に閉弁した場合に発生する電圧変化分であり
、この電圧変化分以内又は以上の場合は、閉弁状態が適
切でなく、従ってバイアス電圧を調整しなければならな
いことを意味している。

先ず、■のケースは、時刻ｔ、にてバルブが開弁じ、こ
の時発生した電圧パルスはバルブが聞く時の反力によっ
て発生したものである。時刻ｔ２にてバルブが閉弁した
時には逆方向の電圧パルスが発生するが、これは前記し
たΔＶより小さいため、バイアス電圧を調整する必要が
ある。従って、時刻ｔ２〜６３間にてバイアス電圧をｖ
ｌから■３に変化する。

■のケースは、時刻６］にてバルブが開弁し、時＆’ｌ
　ｔ＜にて閉弁した場合であるが、この場合は閉弁時の
廟撃が大きいために、電圧パルスがΔＶ以トとなった場
合である。従って、この時はバイアス電圧をｖ３から■
１へ、高くして索子７を伸長し、調整する。

■のケースは、時刻Ｃ５にて聞弁じ、時刻ｔ６にて閉弁
した場合であるが、閉弁時に発生する電圧パルスはΔ■
であって、閉弁状態が適切であることを示している。

上記説明から明らかなように、ストローク補償用の積層
型圧電索子７によって素子の特性の変化等によるバルブ
ストロークを一定に保つことが出来る。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によればバルブ駆動用の素子
とストローク補償用の素子とを直列に配置し、閉弁時の
衝撃に応じてストローク補償用素子を調整するよう構成
したので、圧電電歪素子アクチュエータの物性と弁の構
成部材の物性に起因する欠点が解決でき、その結果、バ
ルブストロ−りが安定し、高精度の燃料噴射弁を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料噴射弁の一実施例の構成図、
第２図は燃料噴射弁の駆動装置図、第３図はバイアス電
圧発生回路の詳細ブロック図、第４図は動作説明のタイ
ムチャートである。 １・・・ボディ　　　　　２・・・リターンスプリング
３・・・バルブ　　　　　４・・・バルブホルダー５・
・・鍔部 ６・・・バルブ駆動用の積層型圧電素子７・・・ストロ
ーク補償用の積層型圧電素子８・・・パツキン　　　　
９・・・噴射口１０・・・駆動装置 １１・・・バイアス電圧制御回路 １２・・・駆動回路 １１−１・・・電圧変化検知回路 １１−２・・・バイアス電圧選定回路 １１−３・・・バイアス電圧供給回路 １１１−１・・・微分回路　　１１１−２・・・極性選
択回路馬１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　積層型圧電素子を制御することにより、スプリングに
   抗してバルブを駆動し、燃料ポンプを介して供給される
   燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記積層型圧電素
   子はバルブ駆動用とストローク補償用とを夫々分離して
   バルブ駆動位置にて直列配置し、前記ストローク補償用
   積層型圧電素子の発生電圧を検出し、この検出電圧に応
   じて前記ストローク補償用積層型圧電素子に印加する制
   御電圧を調整することを特徴とする燃料噴射弁。