JPWO2003069153A1

JPWO2003069153A1 - Liquid ejector

Info

Publication number: JPWO2003069153A1
Application number: JP2003568245A
Authority: JP
Inventors: 大西　孝生; 孝生大西; 廣田　寿一; 寿一廣田; 武内　幸久; 幸久武内
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2005-06-02
Also published as: AU2003211239A1; EP1482166A1; WO2003069153A1

Abstract

液体噴射装置１０は、圧電／電歪素子を備えた噴射ユニット１５と、同噴射ユニットに加圧された燃料を吐出する電磁開閉式吐出弁１４と、電気制御装置３０とを含む。電気制御装置は、エンジンの運転状態に基いて電磁開閉式吐出弁に対し電磁弁開閉用信号を発生し、これにより、電磁開閉式吐出弁から噴射ユニットに加圧された液体燃料が供給される。電気制御装置は、少なくとも前記電磁弁開閉用信号の発生又は発生の停止により噴射ユニット内の液体の圧力が増大又は減少しているとき圧電／電歪素子を作動させて噴射燃料の微粒子化を行う。一方、前記電磁弁開閉用信号が消滅して噴射ユニット内の液体圧力が一定の低圧力であるとき圧電／電歪素子を作動させず、電力消費量を抑制する。The liquid injection device 10 includes an injection unit 15 including a piezoelectric / electrostrictive element, an electromagnetic open / close discharge valve 14 that discharges pressurized fuel to the injection unit, and an electric control device 30. The electric control device generates an electromagnetic valve opening / closing signal for the electromagnetic open / close type discharge valve based on the operating state of the engine, whereby the pressurized liquid fuel is supplied from the electromagnetic open / close type discharge valve to the injection unit. . The electric control device activates the piezoelectric / electrostrictive element to atomize the injected fuel when at least the pressure of the liquid in the injection unit is increased or decreased due to generation or stoppage of the electromagnetic valve opening / closing signal. . On the other hand, when the electromagnetic valve opening / closing signal disappears and the liquid pressure in the injection unit is a constant low pressure, the piezoelectric / electrostrictive element is not operated and the power consumption is suppressed.

Description

技術分野
本発明は、液体噴射空間内に液体を微粒子化して噴射する液体噴射装置に関する。
背景技術
この種の液体噴射装置には、内燃機関用燃料噴射装置が知られている。内燃機関用燃料噴射装置は、液体を加圧するための加圧ポンプと電磁式噴射弁とを有してなる所謂電気制御燃料噴射装置であり、広く実用化されている。ところが、電気制御燃料噴射装置においては、加圧ポンプで加圧された燃料が電磁式噴射弁の噴射口より噴射されるようになっているため、特に、電磁式噴射弁の開弁作動時及び閉弁作動時に噴射される液体の速度（噴射速度）が小さい。このため、噴射された燃料の液滴の大きさが大きくなり、またその大きさが均一でない。このような燃料の液滴の大きさや大きさの不均一性は、燃焼時の未燃燃料を増加させることになり、ひいては有害排出ガスの増加をまねいている。
一方、従来より、ピエゾ電歪素子の作動により液体供給通路内の液体を加圧し、同液体を微小液滴として吐出口から吐出する液滴吐出装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。このような装置は、従来のインクジェット吐出装置の原理（例えば、特許文献２参照。）を応用していて、吐出液滴（噴射される燃料の液滴）を上記電気制御燃料噴射装置に比べて小さく、且つ均一とすることができるので、燃料の微粒子化の点で優れた装置であるといえる。
（特許文献１）
特開昭５４−９０４１６号公報（第２頁、第５図）
（特許文献２）
特開平６−４００３０号公報（第２−第３頁、第１図）
ところで、インクジェット吐出装置は、温度、圧力等の変動が少なく、比較的定常的な周囲環境下（例えば、事務所、学校等の室内）で使用された場合、液体を微細な粒子として噴射するという所期の性能を発揮し得る。しかしながら、内燃機関等の様に、運転条件等の変動等により激しく変動する周囲環境下で使用された場合、上記燃料を微粒子化する性能を十分に発揮することは一般に困難である。従って、インクジェット吐出装置の原理を応用した装置であって、内燃機関のように周囲環境が激しく変化する機械装置に対し、液体の微粒子化を十分に達成した上で同液体を噴射し得る液体（燃料）噴射装置は未だ提供できていないのが現状である。
発明の開示
本発明の目的は、液体噴射空間の状況が激しく変動するような場合であっても、粒径の小さい液滴を安定して噴射することができる液体噴射装置を提供することにある。
本発明による液体噴射装置は、液体噴射空間に一端が露呈した液体吐出用ノズル、圧電素子駆動信号により作動される圧電／電歪素子、前記圧電／電歪素子の作動により容積が変化されるとともに前記液体吐出用ノズルの他端が接続されたチャンバー、前記チャンバーに接続された液体供給通路、及び前記液体供給通路と外部とを連通する液体注入口を備えてなる噴射デバイスと、液体を加圧する加圧手段と、前記加圧手段により加圧された液体が供給されるとともに、電磁弁開閉用信号により駆動される電磁式開閉弁と同電磁式開閉弁により開閉される吐出孔とを備えてなり、同電磁式開閉弁が駆動されて同吐出孔を開放したとき前記加圧された液体を同吐出孔を介して前記噴射デバイスの液体注入口に吐出する電磁開閉式吐出弁と、前記圧電素子駆動信号を発生する圧電素子駆動信号発生手段と前記電磁弁開閉用信号を発生する電磁弁開閉用信号発生手段とを含む電気制御装置とを具備し、前記電磁開閉式吐出弁から吐出された液体を前記チャンバーの容積変化により微粒子化して前記液体吐出用ノズルから前記液体噴射空間に液滴として噴射する液体噴射装置であって、前記電気制御装置は、少なくとも前記電磁弁開閉用信号の発生又は同電磁弁開閉用信号の発生の停止により前記液体供給通路内の液体の圧力が増大又は減少しているとき、前記圧電素子駆動信号を発生させて前記圧電／電歪素子を作動させるとともに、前記電磁弁開閉用信号が消滅して前記液体供給通路内の液体の圧力が一定の低圧力であるとき前記圧電素子駆動信号を発生しないように構成されたことを特徴としている。
これによれば、加圧手段で加圧された液体が電磁開閉式吐出弁から噴射デバイスへと吐出され、その液体は噴射デバイスのチャンバーの容積変化により微粒子化された後に液体吐出用ノズルから噴射される。このように、液体噴射空間への液体噴射に必要な圧力は加圧手段により発生されることから、適用する機械の運転条件等の変動などにより、液体噴射空間の環境（例えば、圧力や温度）が激しく変動しても、同液体を所望の微細な粒子として安定して噴射、供給することができる。
また、従来のキャブレター（気化器）は、液滴吐出空間である吸気管内の空間の空気流速に応じて燃料（液体）流量が決定され、霧化の程度も同空気流速に依存して変化したが、上記本発明の液体噴射装置によれば、空気流速に拘らず良好な霧化状態を維持した燃料（液体）を必要量だけ吐出することができる。加えて、本発明による液体噴射装置によれば、従来の燃料噴射用インジェクタのノズル部にアシストエアを供給することで燃料の霧化を促進する装置のように、アシストエアを供給するためのコンプレッサを必ずしも必要としないので、装置を廉価なものとすることができる。
さらに、電気制御装置は、少なくとも電磁弁開閉用信号の発生により液体供給通路内の液体の圧力が増大しているとき、又は電磁弁開閉用信号の発生の停止により液体供給通路内の液体の圧力が減少しているとき、前記圧電素子駆動信号を発生させて前記圧電／電歪素子を作動させる。従って、液体の圧力が増大又は減少中であって同液体の噴射圧力が比較的小さいため、液体の噴射速度が十分ではなく、同液体を十分には微粒子化し難い場合であっても、圧電／電歪素子の作動によるチャンバーの容積変化により同液体を適切に微粒子化することができる。
また、前記電磁弁開閉用信号が消滅して前記液体供給通路内の液体の圧力が一定の低圧力（加圧手段により加圧された液体が液体供給通路内には供給されない状態が継続した場合に収束する圧力であって、変化しても良い。）であるとき、即ち、液体が噴射デバイスの液体吐出用ノズルから液体噴射空間に噴射されることがないとき、噴射デバイスは液体を微粒子化するための作動を行う必要がない。そこで上記電気制御装置は、かかる場合に圧電素子駆動信号を発生しないように構成されている。これにより、液体噴射装置による無駄な電力消費を回避することができる。
この場合、前記電気制御装置は、前記電磁弁開閉用信号の発生により前記液体供給通路内の液体の圧力が前記一定の低圧力から増大を開始する直前の時点から前記圧電素子駆動信号の発生を開始するように構成されることが好適である。
これによれば、前記電磁弁開閉用信号の発生により前記液体供給通路内の液体の圧力が上昇を開始する時点、即ち、噴射デバイスの吐出用ノズルから液滴の噴射が開始される可能性がある時点では、既に前記圧電素子駆動信号により圧電／電歪素子が駆動され、液体に振動エネルギーが加わっているから、液体の噴射当初から確実に微粒子化した液滴を噴射することができる。
また、前記電気制御装置は、前記電磁弁開閉用信号の発生の停止により前記液体供給通路内の液体の圧力が前記一定の低圧力に減少した直後の時点まで前記圧電素子駆動信号の発生を継続するように構成されることが好適である。
前記電磁弁開閉用信号の発生が停止された時点から暫くの間は、前記液体供給通路内の液体の圧力は前記一定の低圧力よりも高い圧力となっているから、噴射デバイスの液体吐出用ノズルから液体の噴射が行われる。従って、上記構成のように、電磁弁開閉用信号の発生の停止により前記液体供給通路内の液体の圧力が前記一定の低圧力に減少した直後の時点まで圧電素子駆動信号を発生させておけば、電磁弁開閉用信号の発生が停止された時点より後の時点であって噴射デバイスの液体吐出用ノズルから液滴の噴射が行われ続けている時点において、圧電素子駆動信号により圧電／電歪素子が駆動されて液体に振動エネルギーを加えておくことができる。この結果、電磁弁開閉用信号の消滅後においても（液体が噴射されなくなるまで）、液体を確実に微粒子化して噴射することができる。
一方、上記何れかの液体噴射装置において、前記電気制御装置は、前記電磁弁開閉用信号により前記液体供給通路内の液体の圧力が一定の高圧力（この圧力は多少変化してもよい。）となっている期間において前記圧電素子駆動信号を発生しないように構成されることも好適である。
電磁弁開閉用信号が発生されることにより液体供給通路内の液体の圧力が十分大きな圧力にまで増大すると、噴射デバイスの吐出用ノズルから液体噴射空間に噴射される液体の速度（噴射速度、或いは、液柱の移動速度）は十分に大きくなり、液体は表面張力により粒径が比較的小さい液滴となる。従って、このような場合は、上記構成のように、圧電素子駆動信号を発生しないようにすることにより液体噴射装置の消費電力を低減することができる。
また、前記電気制御装置は、前記電磁弁開閉用信号により前記液体供給通路内の液体の圧力が前記一定の低圧力よりも高い圧力となっているとき前記圧電素子駆動信号を発生させるとともに、前記電磁弁開閉用信号の発生開始直後において液体供給通路内の液体の圧力が増大し、その後、同圧力の増大時における圧力変化率の絶対値よりも小さい絶対値を有する圧力変化率で同液体供給通路内の液体の圧力が次第に減少するように同電磁弁開閉用信号を発生させてもよい。
これによれば、前記電磁弁開閉用信号の発生開始直後において液体供給通路内の液体の圧力が急激に増大するので、同電磁弁開閉用信号の発生により液滴の噴射が直ちに開始される。また、その後、液体供給通路内の液体の圧力は比較的緩やかに減少し続ける。従って、先に噴射された液滴の速度の方が後に噴射された液滴の速度よりも大きくなる。この結果、液滴同士が衝突して粒径の大きい液滴が形成されてしまう可能性を低減することができる。
また、前記電気制御装置は、前記液体供給通路内の液体の圧力に応じて前記圧電素子駆動信号の周波数を変化させるように構成されることが好適である。
液体供給通路内の液体の圧力の大きさは、液体吐出用ノズルから噴射される液体の速度（噴射速度）を決定付けるので、同液体の圧力が異なれば液体の微粒子化の程度も異なることになる。従って、上記構成のように、液体供給通路内の液体の圧力に応じて前記圧電素子駆動信号の周波数を変化させることにより、所望の粒径の液滴を得ることが可能となる。
この場合、前記電気制御装置は、前記液体供給通路内の液体の圧力が大きいほど前記圧電素子駆動信号の周波数が高くなるように同圧電素子駆動信号を変更することが好適である。
液体供給通路内の液体の圧力が大きいほど、液体吐出用ノズルから噴射される液体の速度は大きく、同液体吐出用ノズルから噴射される流量が大きくなる。従って、液体供給通路内の液体の圧力が大きいほど高い周波数の圧電素子駆動信号を付与することにより、同液体の圧力に拘らず微粒子化される液滴の粒径を均一とすることが可能となる。
さらに、前記電気制御装置は、前記液体供給通路内の液体の圧力が大きいほど前記圧電素子駆動信号による前記チャンバーの容積変化量を小さくするように構成されることが好適である。
液体供給通路内の液体の圧力が大きいほど液体吐出用ノズルから噴射される液体速度は大きくなるので、噴射される液体の粒径は、チャンバーの容積変化量（容積変化量の最大値、即ち、最大容積変化量）を大きくしなくても、同液体の表面張力により比較的小さくなる。従って、液体供給通路内の液体の圧力が大きいときには、チャンバーの容積変化量を小さくしても液体の粒径が過大となることがない。そこで、上記構成のように、液体供給通路内の液体の圧力が大きいほど圧電素子駆動信号による前記チャンバーの容積変化量を小さくすれば、同液体の圧力が大きいときに必要以上の容積変化を発生せしめないようにできるので（即ち、圧電／電歪素子の変形量を必要以上に大きくすることがないので）、液体噴射装置の消費電力を低減することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明による液体噴射装置（液体噴霧装置、液体供給装置、液滴吐出装置）の各実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明による液体噴射装置１０の第１実施形態の構成を概略的に示している。この液体噴射装置１０は、微粒子化された液体を必要とする機械装置としての内燃機関に適用されている。
液体噴射装置１０は、内燃機関の吸気管（又は吸気ポート）２０等により形成される燃料噴射空間２１に、内燃機関の吸気弁２２の背面に向けて、微粒子化された液体（液体燃料、例えばガソリン、以下、単に「燃料」と云うこともある。）を噴射するためのものであって、加圧手段としての加圧ポンプ（燃料ポンプ）１１、同加圧ポンプを介装した液体供給管（燃料配管）１２、液体供給管１２の前記加圧ポンプの吐出側に介装されたプレッシャレギュレータ１３、電磁開閉式吐出弁１４、燃料噴射空間２１に噴射する液体を微粒子化するために少なくともその壁面に圧電／電歪素子を形成したチャンバーと吐出用ノズルとを備えた噴射ユニット（噴霧ユニット）１５、及び電磁開閉式吐出弁１４と噴射ユニット１５とに駆動信号としての電磁弁開閉用信号とチャンバー容積変化用（圧電／電歪素子作動用）の圧電素子駆動信号とをそれぞれ供給する電気制御装置３０を備えている。
加圧ポンプ１１は、液体貯蔵タンク（燃料タンク）２３の底部に連通されるとともに同液体貯蔵タンク２３から燃料が供給される導入部１１ａと、液体供給管１２に接続された吐出部１１ｂとを備えている。この加圧ポンプ１１は、液体貯蔵タンク２３内の燃料を前記導入部１１ａから導入し、この燃料をプレッシャレギュレータ１３と電磁開閉式吐出弁１４と噴射ユニット１５とを介して（仮に、噴射ユニット１５の圧電／電歪素子が作動されていない場合であっても）液体噴射空間２１に対し噴射し得る圧力（この圧力を「加圧ポンプ吐出圧」と云う。）以上にまで加圧し、同加圧した燃料を前記吐出部１１ｂから液体供給管１２内に吐出するようになっている。
プレッシャレギュレータ１３は、図示しない配管により吸気管２１内の圧力が与えられていて、この圧力に基づいて加圧ポンプ１１により加圧された燃料の圧力を減圧（又は、調圧）し、同プレッシャレギュレータ１３と電磁開閉式吐出弁１４との間の液体供給管１２内の燃料の圧力が同吸気管２１内の圧力よりも所定（一定）圧力だけ高い圧力（この圧力を「調整圧」と云う。）となるように調整するように構成されている。この結果、電磁開閉式吐出弁１４が所定時間だけ開弁されると、同所定時間に略比例した燃料量の燃料が吸気管２１内の圧力に拘らず同吸気管２１内に噴射される。
電磁開閉式吐出弁１４は、従来より内燃機関の電気制御式燃料噴射装置に広く採用されている周知のフューエルインジェクタ（電磁開閉式噴射弁）である。図２は、この電磁開閉式吐出弁１４の正面図であって、その先端側部位を同電磁開閉式吐出弁１４の中心線を含む平面にて切断した断面で示すとともに、電磁開閉式吐出弁１４に対して固定された噴射ユニット１５を前記平面と同一の平面にて切断した断面で示している。また、図３は、図２に示された電磁開閉式吐出弁１４の先端部近傍の同電磁開閉式吐出弁１４及び噴射ユニット１５の拡大断面図である。
この電磁開閉式吐出弁１４は、図２に示したように、液体供給管１２が接続された液体導入口１４ａと、同液体導入口１４ａに連通した燃料通路１４ｂを形成する外筒部１４ｃと、電磁式開閉弁として作動するニードル弁１４ｄと、同ニードル弁１４ｄを駆動する図示しない電磁機構とを備えている。図３に示したように、外筒部１４ｃの先端中央部にはニードル弁１４ｄの先端部と略同一形状の円錐形の弁座部１４ｃ−１が設けられるとともに、同弁座部１４ｃ−１の頂部（先端部）近傍には外筒部１４ｃの内部（即ち、燃料通路１４ｂ）と外筒部１４ｃの外部とを連通する複数の吐出孔（貫通孔）１４ｃ−２が設けられている。この吐出孔１４ｃ−２は、ニードル弁１４ｄ（電磁開閉式吐出弁１４）の軸線ＣＬに対して角度θだけ傾斜している。なお、図示しないが、外筒部１４ｃを軸線ＣＬに沿う方向から見た場合、複数の吐出孔１４ｃ−２は、同一円周上において等間隔毎に設けられている。
以上の構成により、電磁開閉式吐出弁１４においては、ニードル弁１４ｄが電磁機構により駆動されて吐出孔１４ｃ−２を開閉し、同吐出孔１４ｃ−２が開放されたとき、燃料通路１４ｂ内の燃料が同吐出孔１４ｃ−２を介して吐出（噴射）される。この状態を「電磁開閉式吐出弁１４が開弁する。」と云い、ニードル弁１４ｄが吐出孔１４ｃ−２を閉鎖した状態を「電磁開閉式吐出弁１４が閉弁する。」と云う。このように吐出される燃料は、吐出孔１４−２ｃがニードル弁１４ｄの軸線ＣＬに対して傾斜していることから、同軸線ＣＬを中心線とする円錐の側面にそって広がるように（コーン状に）噴射される。
噴射ユニット１５は、図２に示したように、噴射デバイス１５Ａと、噴射デバイス固定板１５Ｂと、噴射デバイス固定板１５Ｂを保持する保持ユニット１５Ｃと、電磁開閉式吐出弁１４の先端を固定するためのスリーブ１５Ｄとを含んでいる。
噴射デバイス１５Ａは、その平面図である図４、及び図４の１−１線に沿った平面で同噴射デバイス１５Ａを切断した断面図である図５に示したように、各辺が互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸に平行に延びる略直方体形状を有し、順に積層・圧着される複数のセラミックスの薄板体（以下、「セラミックシート」と称呼する。）１５ａ〜１５ｆと、セラミックシート１５ｆの外側面（Ｚ軸正方向のＸ−Ｙ平面に沿った平面）に固着された複数の圧電／電歪素子１５ｇとからなっている。この噴射デバイス１５Ａは、内部に液体供給通路１５−１と、互いに独立した複数（ここでは各列７個で、合計１４個）のチャンバー１５−２と、各チャンバー１５−２と液体供給通路１５−１とを連通する複数の液体導入孔１５−３と、各チャンバー１５−２と噴射デバイス１５Ａの外部とを連通させるように各一端が液体噴射空間２１に実質的に露呈してなる複数の液体吐出用ノズル１５−４と、液体注入口１５−５とを備えている。
液体供給通路１５−１は、セラミックシート１５ｃに形成され、長軸及び短軸がそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に沿う長円形の切欠き部の側壁面、セラミックシート１５ｂの平面である上面、及びセラミックシート１５ｄの平面である下面により画定された空間である。
複数のチャンバー１５−２の各々は、セラミックシート１５ｅに形成され、長軸及び短軸がそれぞれＹ軸方向及びＸ軸方向に沿う長円形の切欠き部の側壁面、セラミックシート１５ｄの上面、及びセラミックシート１５ｆの下面により画定された長尺空間（長手方向を有する液体の流路部）である。各チャンバー１５−２のＹ軸方向の一の端部は、液体供給通路１５−１の上部にまで延びていて、各チャンバー１５−２は、この一の端部にてセラミックシート１５ｄに設けられた直径ｄを有する中空円筒状の液体導入孔１５−３により液体供給通路１５−１と連通している。なお、以下においては、前記直径ｄを単に「導入孔直径ｄ」とも称呼する。また、各チャンバー１５−２のＹ軸方向の他の端部は、前記液体吐出用ノズル１５−４の他端に接続されている。以上の構成により、前記チャンバー１５−２（流路部）には、液体導入孔１５−３から液体吐出用ノズル１５−４に向けて液体が流れるようになっている。
複数の液体吐出用ノズル１５−４の各々は、セラミックシート１５ａに設けられた直径がＤである中空円筒状の貫通孔であって前記液体噴射空間２１に実質的に露呈した一端（液体噴射口，液体噴射空間に露呈した開口）１５−４ａと、同液体噴射口１５−４ａからチャンバー１５−２に向かって順次大きさ（直径）が大きくなる各セラミックシート１５ｂ〜１５ｄに形成された中空円筒状の連通孔１５−４ｂ〜１５−４ｄとにより形成されている。各液体吐出用ノズル１５−４の軸線はＺ軸と平行となっている。なお、以下においては、前記直径Ｄを単に「ノズル直径Ｄ」とも称呼する。
液体注入口１５−５は、噴射デバイス１５ＡのＸ軸正方向端部でＹ軸方向の略中央部においてセラミックシート１５ｄ〜１５ｆに設けられた円筒形の貫通孔の側壁により形成された空間であり、液体供給通路１５−１と噴射デバイス１５Ａの外部とを連通するようになっている。液体注入口１５−５はセラミックシート１５ｄと１５ｃとの境界平面内にある仮想平面で液体供給通路１５−１の上部と接続されている。この仮想平面と対向する液体供給通路１５−１を構成する部分、即ち、セラミックシート１５ｂの上面は同仮想平面と平行な平面部となっている。
ここで、上記各チャンバー１５−２の形状、及び大きさについて付言すると、各チャンバー１５−２は、それぞれの長手方向（Ｙ軸方向）中央部（流路部）において、液体の流れる方向と直交する平面（Ｘ−Ｚ平面）にて切断した同流路部の断面の形状が略長方形となっている。また、長尺形状である流路部の長軸Ｌ（Ｙ軸に沿った長さ）及び短軸Ｗ（Ｘ軸に沿った長さであって、前記長方形の一辺の長さ）は、それぞれ３．５ｍｍと０．３５ｍｍであり、その高さＴ（Ｚ軸に沿った長さであって、前記長方形の一辺に直交する辺の長さ）は、０．１５ｍｍである。即ち、流路部の断面の形状である長方形において、圧電／電歪素子を備えた一辺（短軸Ｗ）の長さに対する、同一辺に直交する辺の長さ（高さＴ）の比（Ｔ／Ｗ）は、０．１５／０．３５＝０．４３であり、この比（Ｔ／Ｗ）は０より大きく１より小さいことが望ましい。このように、比（Ｔ／Ｗ）を選択すれば、圧電／電歪素子１５ｇの振動エネルギーを、チャンバー１５−２内の燃料に効率良く伝達することができる。
また、液体吐出用ノズルの端部１５−４ａの直径Ｄと、液体導入孔１５−３の直径ｄは、それぞれ０．０３１ｍｍ、０．０２５ｍｍとした。この場合、前記チャンバー１５−２の流路の断面の面積Ｓ１（＝Ｗ×Ｔ）は、液体吐出用ノズルの端部１５−４ａの断面積Ｓ２（＝π・（Ｄ／２）^２）よりも大きく、且つ、液体導入孔１５−３の断面積Ｓ３（＝π・（ｄ／２）^２）よりも大きいことが望ましい。また、液体の微粒子化のためには、断面積Ｓ２は断面積Ｓ３より大きいことが望ましい。
各圧電／電歪素子１５ｇは、平面視で（Ｚ軸正方向から見て）各チャンバー１５−２よりも僅かに小さく、同平面視でチャンバー１５−２の内側に配設されるようにセラミックシート１５ｆの上面（チャンバー１５−２の前記流路部の断面である四角形の一辺を含む壁面）に固着されていて、同各圧電／電歪素子１５ｇの上面及び下面に設けられた図示しない電極間に電気制御装置３０の圧電素子駆動信号発生手段（回路）によって付与される圧電素子駆動信号ＤＶ（圧電／電歪素子駆動信号ＤＶとも云う。）に基づき作動して（駆動されて）、同セラミックシート１５ｆ（チャンバー１５−２の上壁）を変形させ、これにより、チャンバー１５−２の容積をΔＶだけ変化させるようになっている。
上記セラミックシート１５ａ〜１５ｆと、その積層体の形成方法については、下記の方法を採用した。
１；粒径が０．１〜数μｍのジルコニア粉末を用いてセラミックグリーンシートを形成する。
２；このセラミックグリーンシートに対し、金型パンチとダイを用いた打ち抜き加工を施し、図５に示したセラミックシート１５ａ〜１５ｅに対応する切欠き部（チャンバー１５−２、液体導入孔１５−３、液体供給通路１５−１、液体吐出用ノズル１５−４、液体注入口１５−５（図４を参照）に対応する空隙）を形成する。
３；各セラミックグリーンシートを積層、加熱圧着後、１５５０℃−２ｈにて焼成、一体化する。
こうして出来あがったセラミックシートの積層体のチャンバー部分に相当する個所の上面に、電極に挟持された圧電／電歪素子１５ｇを形成する。以上により、噴射デバイス１５Ａが作製される。このように噴射デバイス１５Ａをジルコニアセラミックスで一体的に形成すれば、ジルコニアセラミックスの特性により、圧電／電歪素子１５ｇによる壁面１５ｆの頻繁な変形に対して高い耐久性を維持し得るとともに、複数の液体吐出用ノズル１５−４，１５−４…を有する液体噴射デバイスを、全長で数ｃｍ以下という小ささで実現でき、且つ、安価に容易に製造することが可能になる。
かかる噴射デバイス１５Ａは、図２及び図３に示したように、噴射デバイス固定板１５Ｂに固定されている。この噴射デバイス固定板１５Ｂは、平面視において噴射デバイス１５Ａよりも僅かだけ大きい長方形状を有するとともに、噴射デバイス１５Ａを固定した状態において、同噴射デバイス１５Ａの各液体噴射口１５−４ａに対向する位置に図示しない貫通孔を備え、この貫通孔を介して各液体噴射口１５−４ａを外部に露呈させるようになっている。また、噴射デバイス固定板１５Ｂは、その周辺部において保持ユニット１５Ｃに固定・保持されている。
保持ユニット１５Ｃは、平面視における外形が前記噴射デバイス固定板１５Ｂと同一形状を有し、図１に示したように、その周辺部において図示しないボルトにより内燃機関の吸気管２０に固定されるようになっている。この保持ユニット１５Ｃは、図２に示したように、その中央部に電磁開閉式吐出弁１４の外筒部１４ｃの直径よりも僅かに大きい直径の貫通孔を有していて、その貫通孔に外筒部１４ｃが挿入されるようになっている。
スリーブ（密閉空間形成部材）１５Ｄは、図２及び図３に示したように、その内径が電磁開閉式吐出弁１４の外筒部１４ｃの外径と等しく、その外径が保持ユニット１５Ｃの前記貫通孔の内径と等しい円筒形状を有している。スリーブ１５Ｄの一端は閉塞され、他端は開放されていて、図３に示したように、前記閉塞された端部の中央には噴射デバイス１５Ａの液体注入口１５−５と略等しい径を有する開口１５Ｄ−１が設けられている。また、開口１５Ｄ−１を形成する内周側壁面であって前記閉塞された端部の外側には、Ｏリング溝１５Ｄ−１ａが形成されている。
そして、電磁開閉式吐出弁１４の外筒部１４ｃは、スリーブ１５Ｄの開放端側から同スリーブ１５Ｄの閉塞端の内側に当接するまで圧入され、スリーブ１５Ｄは保持ユニット１５Ｃの前記貫通孔内に圧入される。このとき、前記Ｏリング溝１５Ｄ−１ａに挿入されたＯリング１６は、噴射デバイス１５Ａのセラミックシート１５ｆに当接される。
以上により、電磁開閉式吐出弁１４と噴射ユニット１５とが一体に組み付けられ、電磁開閉式吐出弁１４の吐出孔１４ｃ−２（吐出孔１４ｃ−２が形成されている電磁開閉式噴射弁１４の外筒部１４ｃの閉塞端面（閉塞端面外側）、又は、円筒状の外筒部１４ｃの吐出孔１４ｃ−２形成面外側と言うこともできる部分）と噴射デバイス１５Ａの液体注入口１５−５との間に、中空円筒状の密閉空間が形成される。また、この状態で、スリーブ１５Ｄの開口（中空円筒状密閉空間）１５Ｄ−１の中心軸線は、噴射デバイス１５Ａの液体注入口１５−５の中心軸線と一致せしめられるとともに、ニードル弁１４ｄの中心軸線ＣＬと一致せしめられる。以上、説明したように、スリーブ１５Ｄは、前記電磁開閉式吐出弁１４の吐出孔１４ｃ−２と前記噴射デバイス１５Ａの液体注入口（液体注入部）１５−５との間に配置され、同吐出孔１４ｃ−２と同液体注入口１５−５との間に同液体注入口１５−５と実質的に同径で、同液体注入口１５−５及びニードル弁１４ｄの各中心軸線ＣＬと中心軸線が一致した中空円筒状の密閉空間を形成するようになっている。
また、前述したように、前記吐出孔１４ｃ−２はニードル弁１４ｄの軸線（従って、中空円筒状密閉空間の軸線）ＣＬに対して角度θだけ傾斜しているから、電磁開閉式吐出弁１４から吐出される燃料はスリーブ１５Ｄの開口１５Ｄ−１の内部（即ち、前記中空円筒状の密閉空間）において噴射デバイス１５Ａに近づくにつれて軸線ＣＬに対し角度θを持って広がる。換言すると、吐出孔１４ｃ−２から吐出された燃料の前記中空円筒状密閉空間の中心軸線ＣＬからの距離が、吐出孔１４ｃ−２から前記液体注入口１５−５に向う距離の増大に伴って増大する。
そして、本実施形態においては、そのように吐出される燃料が、スリーブ１５Ｄの開口１５Ｄ−１（即ち、前記中空円筒状の密閉空間）を形成する内周壁面（Ｏリング溝１５Ｄ−１ａの内周壁面を除く）、及びその内周壁面を液体供給通路１５−１の前記平面部（セラミックシート１５ｂの上面）まで仮想的に延長して形成される壁面ＷＰ（図３において二点鎖線の仮想線により示す）に到達する前に、液体供給通路１５−１の同平面部に到達するように、前記角度θが決定されている。
換言すると、前記電磁開閉式吐出弁１４は、前記吐出孔１４ｃ−２から吐出される液体の吐出流線（図３に一点鎖線ＤＬで示す）が、前記スリーブ１５Ｄの密閉空間を構成する中空円筒の側壁１５Ｄ−１及び同側壁１５Ｄ−１を前記液体供給通路１５−１の平面部まで仮想的に延長した側壁ＷＰと交差することなく同液体供給通路１５−１の平面部と直接交差するように配置構成されている。
以上の構成により、電磁開閉式吐出弁１４の吐出孔１４ｃ−２から液体注入口１５−５を介して液体供給通路１５−１に吐出・供給された燃料は、各液体導入孔１５−３を介して各チャンバー１５−２内に導入される。そして、燃料は、各チャンバー１５−２内において振動エネルギーが与えられ、液体吐出用ノズル１５−４を介して液体噴射口１５−４ａから噴射デバイス固定板１５Ｂの貫通孔を介して微細な（微粒子化された）液滴として吸気管２０内に噴射される。
電気制御装置３０は、図６に示したように、エンジン電子制御ユニット３１と、エンジン電子制御ユニット３１に接続された燃料噴射電子制御回路３２とを備えている。
エンジン電子制御ユニット３１は、エンジン回転速度センサ３３、及び吸気管圧力センサ３４等のセンサと接続されていて、これらのセンサからエンジン回転速度Ｎや吸気管圧力Ｐを入力して内燃機関に必要な燃料量及び噴射開始タイミングを決定するとともに、同決定した燃料量及び噴射開始タイミングに関する駆動電圧信号を燃料噴射電子制御回路３２に送出するようになっている。
燃料噴射電子制御回路３２は、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａ、電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂ、及び圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃを備えている。燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、エンジン電子制御ユニット３１からの前記駆動電圧信号を受信し、この受信した駆動電圧信号に基く制御信号を電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂ及び圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃに送出するようになっている。
電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂは、タイムチャートである図７に示したように、矩形波の電磁弁開閉用信号ＩＮＪを電磁開閉式吐出弁１４の図示しない電磁機構に出力するようになっている。電磁弁開閉用信号ＩＮＪが発生されると（即ち、ハイレベル信号（開弁信号）となると）、電磁開閉式吐出弁１４のニードル弁１４ｄが移動せしめられて吐出孔１４ｃ−２を開放するので、電磁開閉式吐出弁１４から噴射デバイス１５Ａの液体注入口１５−５を介して液体供給通路１５−１内に燃料が吐出される。これに対し、電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生が停止されると（即ち、ローレベル信号（閉弁信号）となると）、ニードル弁１４ｄが吐出孔１４ｃ−２を閉鎖するので、燃料の液体供給通路１５−１内への吐出が停止される。
圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃは、図７に示したように、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａからの制御信号に基いて、圧電／電歪素子１５ｇの図示しない電極間に周波数ｆ（周期Ｔ＝１／ｆ）の圧電素子駆動信号ＤＶを出力するようになっている。この圧電素子駆動信号ＤＶは、０（Ｖ）から所定の最大電位Ｖｍａｘ（Ｖ）まで急激に増大し、その後同最大電位Ｖｍａｘを短時間だけ維持した後、急激に０（Ｖ）に向かって減少する波形を有している。
前記圧電素子駆動信号ＤＶの駆動周波数ｆは、チャンバー１５−２の構造、液体吐出用ノズル１５−４の構造、ノズル直径Ｄ、導入孔直径ｄ、圧電／電歪素子１５ｇのセラミックシート１５ｆの変形を発生させる部分の形状、及び液体の種類等により決定される噴射デバイス１５Ａの共振周波数（固有振動数）と等しい、例えば、５０ｋＨｚ近傍の周波数に設定されている。
なお、電磁弁開閉用信号ＩＮＪが発生されている（ハイレベル信号となっている）状態が継続すると、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は一定の高圧力に収束し、液体は液体吐出用ノズル１５−４から噴射され続ける。また、電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生が停止されている（ローレベル信号となっている）状態が継続すると、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は一定の低圧力に収束する。このとき、液体は、液体吐出用ノズル１５−４から噴射されることはない。
ここで、上記電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂ及び上記圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃの構成及び作動について、図７及びこれらの電気回路図である図８を参照しながら詳細に説明する。
電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂは、図８に示したように、２個のシュミットトリガ回路ＳＴ１，ＳＴ２、３個の電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）ＭＳ１〜ＭＳ３、複数の抵抗ＲＳＴ１，ＲＳＴ２，ＲＳ１〜ＲＳ４、及び１個のコンデンサＣＳを含んで構成されている。このうち、抵抗ＲＳＴ１，ＲＳＴ２は、それぞれシュミットトリガ回路ＳＴ１，ＳＴ２の出力電流制限用抵抗である。
図７に示したように、エンジン電子制御ユニット３１から燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに対してローレベル信号からハイレベル信号に変化する駆動電圧信号ＩＮＪが送出されると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａからシュミットトリガ回路ＳＴ１にハイレベル信号からローレベル信号に変化する信号（図示省略）が送出される。また、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａからシュミットトリガ回路ＳＴ２にローレベル信号からハイレベル信号に変化する信号（図示省略）が送出される。
これにより、シュミットトリガ回路ＳＴ１はハイレベル信号を出力する。従って、電界効果トランジスタＭＳ３はオン状態（導通状態）となり、この結果、電界効果トランジスタＭＳ１もオン状態となる。また、シュミットトリガ回路ＳＴ２はローレベル信号を出力するようになるので、電界効果トランジスタＭＳ２はオフ状態（非導通状態）となる。
これにより、電源電圧ＶＰ１がコンデンサＣＳ及び電磁開閉式吐出弁１４（の電磁機構）に印加され、コンデンサＣＳが充電される。このとき、電磁開閉式吐出弁１４には電流が流れ、インダクタ成分による所定の遅れ時間（所謂、無効噴射時間）Ｔｄの経過後にニードル弁１４ｄが移動を開始する。この結果、電磁開閉式吐出弁１４から液体供給通路１５−１への液体の吐出が開始し、液体供給通路１５−１内の液体圧力が一定の低圧力から上昇を開始する。
一方、エンジン電子制御ユニット３１から燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに対してハイレベル信号からローレベル信号に変化する駆動電圧信号ＩＮＪが送出されると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａからシュミットトリガ回路ＳＴ１にローレベル信号からハイレベル信号に変化する信号（図示省略）が送出される。また、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａからシュミットトリガ回路ＳＴ２にハイレベル信号からローレベル信号に変化する信号（図示省略）が送出される。
これにより、シュミットトリガ回路ＳＴ１はローレベル信号を出力する。従って、電界効果トランジスタＭＳ３はオフ状態となるので、電界効果トランジスタＭＳ１はオフ状態となる。また、シュミットトリガ回路ＳＴ２はハイレベル信号を出力するようになるので、電界効果トランジスタＭＳ２はオン状態となる。この結果、電源電圧ＶＰ１がコンデンサＣＳ及び電磁開閉式吐出弁１４（の電磁機構）に印加されなくなるとともに、コンデンサＣＳは電界効果トランジスタＭＳ２を介して接地され、同コンデンサＣＳに充電されていた電荷が放電される。このため、電磁開閉式吐出弁１４の通電が停止され、電界効果トランジスタＭＳ２がオン状態となってから所定の時間後にニードル弁１４ｄが初期位置に向けて移動を開始する。従って、電磁開閉式吐出弁１４から液体供給通路１５−１への液体の吐出量が減少し、この結果、液体供給通路１５−１内の液体圧力が前記一定の高圧力から前記一定の低圧力に向けて減少する。
以上が電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂの作動である。なお、コンデンサＣＳは電磁開閉式吐出弁１４の電磁機構に電源電圧ＶＰ１を印加したとき、同電磁機構に印加される電圧を保持するように機能している。次に、圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃについて説明する。
圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃは、図８に示したように、２個のシュミットトリガ回路ＳＴ１１，ＳＴ１２、３個の電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）ＭＳ１１〜ＭＳ１３、複数の抵抗ＲＳＴ１１，ＲＳＴ１２，ＲＳ１１〜ＲＳ１４、及び２個のコイルＬ１，Ｌ２を含んで構成されている。このうち、抵抗ＲＳＴ１１，ＲＳＴ１２は、それぞれシュミットトリガ回路ＳＴ１１，ＳＴ１２の出力電流制限用抵抗である。
図７に示したように、エンジン電子制御ユニット３１から燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに対してローレベル信号からハイレベル信号に変化する信号が送出されると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、この信号に基いて周期Ｔ（周波数ｆ＝１／Ｔ）の経過毎に、シュミットトリガ回路ＳＴ１１に対し一定幅のパルス（一定の電圧から所定時間だけ０（Ｖ）となり、その後同一定の電圧に復帰する方形波）を制御信号（図示省略）として出力する。また、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、シュミットトリガ回路ＳＴ１２に対し、シュミットトリガ回路ＳＴ１１への制御信号から僅かに遅れて同様なパルスを制御信号として出力する。
いま、シュミットトリガ回路ＳＴ１１に対してパルスが入力されると、シュミットトリガ回路ＳＴ１１はハイレベル信号を出力する。従って、電界効果トランジスタＭＳ１３はオン状態となり、この結果、電界効果トランジスタＭＳ１１もオン状態となる。この時点では、シュミットトリガ回路ＳＴ１２はローレベル信号を出力しているので、電界効果トランジスタＭＳ１２はオフ状態を維持している。これにより、電源電圧ＶＰ２がコイルＬ１及び抵抗ＲＳ１１を介して圧電／電歪素子１５ｇに印加されるので、同圧電／電歪素子１５ｇがセラミックシート１５ｆを変形させ、チャンバー１５−２の容積が減少する。
その後、シュミットトリガ回路ＳＴ１１に入力されているパルスが消滅する。これにより、シュミットトリガ回路ＳＴ１１はローレベル信号を出力するようになるので、電界効果トランジスタＭＳ１３及びＭＳ１１がともにオフ状態となる。この時点でも、シュミットトリガ回路ＳＴ１２にはパルスは入力されない。従って、シュミットトリガ回路ＳＴ１２はローレベル信号を出力しているため、電界効果トランジスタＭＳ１２はオフ状態を維持している。この結果、圧電／電歪素子１５ｇは充電された電荷を保持し、同圧電／電歪素子１５ｇの電極間電位は最大値Ｖｍａｘに維持される。
その後、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、前述したパルスをシュミットトリガ回路ＳＴ１２のみに入力する。これにより、シュミットトリガ回路ＳＴ１２はハイレベル信号を出力するようになるので、電界効果トランジスタＭＳ１２はオン状態となる。この結果、圧電／電歪素子１５ｇは抵抗ＲＳ１２、コイルＬ２、及び電界効果トランジスタＭＳ１２を介して接地され、圧電／電歪素子１５ｇに充電されていた電荷が放電される。このため、圧電／電歪素子１５ｇは初期の形状に復帰し始め、チャンバー１５−２の容積は増大する。
前述したように、このような作動は、周期Ｔ（周波数ｆ＝１／Ｔ）の経過毎に繰り返され、これにより、チャンバー１５−２内の液体に振動エネルギーが伝達される。以上が、圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃの作動である。
なお、本明細書において、「電磁弁開閉用信号ＩＮＪを発生する」とは、電磁弁１４に電界効果トランジスタＭＳ１等を介して電源電圧ＶＰ１を印加することを云い、「電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生を停止する」とは電磁弁１４への同電源電圧ＶＰ１の印加を停止することを云う。また、「圧電素子駆動信号ＤＶを発生する」とは、圧電／電歪素子１５ｇを上記周波数ｆ（周期Ｔ）で充放電することを云い、「圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止する」とは圧電／電歪素子１５ｇに対して繰り返される上記充放電を停止すること（即ち、圧電／電歪素子１５ｇを電界効果トランジスタＭＳ１２を介して接地し続けることを開始すること）を云う。
次に、上記のように構成した液体噴射装置１０の作動について、図９のタイムチャートを参照しながら説明する。エンジン電子制御ユニット３１は、エンジン回転速度Ｎ、及び吸気管圧力Ｐ等のエンジン運転状態に基づいて電磁開閉式吐出弁１４を開弁させている時間（燃料吐出時間Ｔｆｕｅｌ）を決定するとともに、同電磁開閉式吐出弁１４を開弁させ始めるタイミング（開弁タイミング）を決定する。ここでは、今回の開弁タイミングが図９の時点ｔ２であるとする。
そして、エンジン電子制御ユニット３１は、時点ｔ２から僅かな時間（電磁開閉式吐出弁１４の電磁機構が有するインダクタンスに起因する遅れ時間である、所謂、無効噴射時間Ｔｄ）だけ前の時点ｔ１よりも更に所定時間だけ前の時点ｔ０になったとき、圧電／電歪素子１５ｇの作動開始指示信号を燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに送出する。また、時点ｔ１となると、同時点ｔ１から無効噴射時間Ｔｄと上記決定した燃料吐出時間Ｔｆｕｅｌの合計時間が経過するまで、駆動電圧信号を燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに送出する。
燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、前記圧電／電歪素子１５ｇの作動開始指示信号を受信すると、圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃに制御信号を送出し、時点ｔ０から前述した周波数ｆの圧電素子駆動信号ＤＶを圧電／電歪素子１５ｇの電極間に対して発生する。また、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、前記駆動電圧信号を受信すると、電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂに制御信号を送出し、時点ｔ１から電磁弁開閉用信号ＩＮＪ（ハイレベル信号）を電磁開閉式吐出弁１４に対して発生する。
時点ｔ１から僅かに遅れた時点ｔ２となると（即ち、電磁開閉式吐出弁１４の無効噴射時間Ｔｄが経過すると）、ニードル弁１４ｄが移動されるために吐出孔１４ｃ−２が開放され（即ち、電磁開閉式吐出弁１４が開弁され）、燃料通路１４ｂ内の燃料が吐出孔１４ｃ−２からスリーブ１５Ｄの中空円筒状密閉空間、及び噴射デバイス１５Ａの液体注入口１５−５を介して同噴射デバイス１５Ａの液体供給通路１５−１内に吐出・供給され始める。この結果、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は、図９（Ｂ）に示したように上昇を開始する。
そして、時点ｔ２以降において、チャンバー１５−２内の燃料の圧力が十分な圧力（燃料噴射空間２１に燃料を噴射するのに十分な圧力）まで上昇すると、図１０に示したように、燃料は液体噴射口１５−４ａの端面から吸気管２０内の液体噴射空間２１に向けて押し出される（噴射される）。このとき、圧電／電歪素子１５ｇの作動による振動エネルギーが同チャンバ−１５−２内において燃料に加えられているから、同燃料にくびれ部が発生し、同燃料はその先端部において同くびれ部からちぎれるように離脱する。この結果、均一で精細に微粒子化された燃料が吸気管２１内に噴射される。
このように、電気制御装置３０は、電磁弁開閉用信号ＩＮＪを発生させることにより液体供給通路内１５−１の液体の圧力が時点ｔ２にて前記一定の低圧力から増大を開始する直前の時点ｔ０から圧電素子駆動信号ＤＶの発生を開始する。
従って、噴射デバイス１５Ａの液体吐出用ノズル１５−４から液体の噴射が開始される可能性がある時点では、既に圧電素子駆動信号ＤＶにより圧電／電歪素子１５ｇが駆動されて液体に振動エネルギーが加わっている。この結果、液体の噴射当初から確実に微粒子化した液滴を噴射することができる。
時点ｔ１から前記決定された無効噴射時間Ｔｄと燃料吐出時間Ｔｆｕｅｌの合計時間が経過してエンジン電子制御ユニット３１からの駆動電圧信号が消滅する時点ｔ３となると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂに再び制御信号を送出し、同電磁開閉式吐出弁駆動回路３２ｂにより電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生を停止する。
また、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、時点ｔ３よりも所定時間だけ遅れた時点であって、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が電磁開閉式吐出弁１４が閉弁しているときの定常的な圧力である前記一定の低圧力に低下する時点ｔ４（時点ｔ３の直後の時点ｔ４）まで圧電素子駆動信号ＤＶの圧電／電歪素子１５ｇへの印加を継続し、同時点ｔ４にて圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止する。
このように、電気制御装置３０は、電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生の停止により液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記一定の低圧力に減少した直後の時点ｔ４まで圧電素子駆動信号ＤＶの発生を継続する。
電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生が停止された時点ｔ３から暫くの間は、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は前記一定の低圧力よりも高い圧力となっているから、噴射デバイス１５Ａの液体吐出用ノズル１５−４から液体の噴射が行われ続ける。従って、電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生の停止により液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記一定の低圧力に減少した時点の直後の時点ｔ４まで圧電素子駆動信号ＤＶを発生させておく。
これにより、電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生が停止された時点ｔ３より後の時点であって噴射デバイス１５Ａの液体吐出用ノズル１５−４から液体の噴射が行われ続けている時点においては、圧電素子駆動信号ＤＶにより圧電／電歪素子１５ｇが駆動され続けるので、液体に振動エネルギーを加えておくことができる。この結果、電磁弁開閉用信号ＩＮＪの消滅後（発生の停止後）においても液体が液体噴射空間２１に噴射されなくなるまで、同液体を確実に微粒子化して噴射することができる。
なお、上記実施形態において、電磁開閉式吐出弁１４から吐出される液体の単位時間あたりの吐出量（吐出流量）をＱ（ｃｃ／分）とし、電磁開閉式吐出弁１４から噴射デバイス１５Ａの吐出用ノズル１５−４の先端までの間に形成される液体流路の体積をＶ（ｃｃ）とするとき、その比（Ｖ／Ｑ）が０．０３以下となるように構成しておくことが好適である。
ここで、前記体積Ｖは、スリーブ１５Ｄが形成する中空円筒状密閉空間、液体注入口１５−５、液体供給通路１５−１、チャンバー１５−２、液体導入孔１５−３、及び液体吐出用ノズル１５−４の体積の総和である。
また、図９に示したように、電磁弁開閉用信号ＩＮＪがハイレベル信号となっている時間を内燃機関の吸気弁２２が開弁している時間内のみとなるように設定することが好適である。このようにすれば、液体噴射装置１０により噴射された燃料が吸気弁２２に到達したときには同吸気弁２２が開弁しており、同燃料が吸気弁２２の背面などに付着することなく直接的に気筒内に吸入されるように構成することができ、微粒子化して噴射された燃料が直接気筒内に吸入されることになる。この結果、噴射された燃料が吸気弁２２や吸気管２０の壁面に付着することがないので、内燃機関の燃費の向上、及び排出ガス中の未燃ガス量の低減を図ることができる。
なお、液体吐出用ノズル１５−４から噴射される微粒子化された燃料（液滴、噴霧滴）の速度を、吸気弁２２のリフト量、及び／又は吸気管内の吸気流速（風速）に応じて変更することが好適である。これによれば、微粒子化されて噴射された燃料が、壁面に一層付着することなく、直接に気筒内に吸入されるようにすることができる。液体吐出用ノズル１５−４から噴射される微粒子化された燃料の速度は、圧電／電歪素子１５ｇに対する圧電素子駆動信号ＤＶの波形（特に、同信号ＤＶの上昇速度、又は最高電圧）を変更すること、又は、電磁開閉式吐出弁１４に供給される燃料の圧力（燃圧）を変更することにより、変更することができる。また、その燃圧は、プレッシャレギュレータ１３の調整圧を変更すること、あるいは、プレッシャレギュレータ１３を備えない場合等においては、加圧ポンプ吐出圧を変更することにより、変更することができる。
次に、本発明による液体噴射装置１０の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る液体噴射装置１０は、第１実施形態に係る液体噴射装置１０に対して、電磁弁開閉用信号ＩＮＪ及び圧電素子駆動信号ＤＶの発生のさせ方を異ならせた点においてのみ相違している。従って、以下、係る相違点を中心としてタイムチャートである図１１を参照しながら説明する。
第２実施形態においては、電磁開閉式吐出弁１４が開弁することにより、液体供給通路１５−１内の液体圧力が前記一定の高圧力となって安定している期間（図１１の時点ｔ１３〜ｔ１５の期間）、圧電／電歪素子１５ｇの作動（同圧電／電歪素子１５ｇの作動による燃料の微粒子化）を停止する。
より具体的に述べると、図１１の（Ａ）に示したエンジン電子制御ユニットからの駆動電圧信号が時点ｔ１１にて発生されると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂに電磁弁開閉用信号ＩＮＪを発生させる。これにより、上記無効噴射時間Ｔｄの経過後である時点ｔ１２にて電磁開閉式吐出弁１４が開弁するので、図１１（Ｃ）に示したように、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は上昇を開始する。
また、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、時点ｔ１１から無効噴射時間Ｔｄが経過した時点ｔ１２となったか否かをモニターし、同時点ｔ１２になったと判定すると圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃに圧電素子駆動信号ＤＶを発生させる。その後、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記所定の一定の高圧力になる時点ｔ１３となると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃに圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止させる。時点ｔ１２〜ｔ１３の時間は予め定められ、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａ内に記憶されている。
なお、液体供給通路１５−１内の液体圧力を検出する圧電／電歪素子を別途設置するとともに、同圧電／電歪素子の信号を燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに入力し、この圧電／電歪素子の信号に基いて液体供給通路１５−１内の液体圧力が前記所定の高圧力となったことを検出した時点で圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止させるように同燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａを構成してもよい。
その後、時点ｔ１４にてエンジン電子制御ユニットからの駆動電圧信号が消滅すると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂに電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生を停止させる。これにより、時点ｔ１４から僅かな時間だけ後の時点ｔ１５（即ち、コンデンサＣＳの放電が進んで電磁開閉式吐出弁１４が閉弁を開始する時点）にて、電磁開閉式吐出弁１４が閉弁を開始するので、図１１（Ｃ）に示したように、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は減少を開始する。
一方、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、時点ｔ１４から予め定められた所定の時間が経過した時点ｔ１５となったか否かをモニターし、同時点ｔ１５になったと判定すると圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃに圧電素子駆動信号ＤＶを再び発生させる。その後、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記所定の一定の低圧力になる時点ｔ１６となると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃに圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止させる。時点ｔ１５〜ｔ１６の時間は予め定められ、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａ内に記憶されている。
なお、この場合においても、液体供給通路１５−１内の液体圧力を検出する圧電／電歪素子を別途設置するとともに、同圧電／電歪素子の信号を燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに入力し、この圧電／電歪素子の信号に基いて液体供給通路１５−１内の液体圧力が前記一定の低圧力となったことを検出した時点で圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止させるように同燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａを構成してもよい。
以上、説明したように、第２実施形態に係る液体噴射装置１０は、前記電気制御装置３０が電磁弁開閉用信号ＩＮＪにより液体供給通路１５−１内の液体の圧力が一定の高圧力となっている期間（時点ｔ１３〜ｔ１５）において圧電素子駆動信号ＤＶを発生しないように構成されている。
電磁弁開閉用信号ＩＮＪが発生されることにより液体供給通路１５−１内の液体の圧力が十分大きな圧力（前記一定の高圧力）にまで増大すると、噴射デバイス１５Ａの液体吐出用ノズル１５−４から液体噴射空間２１に噴射される液体の速度（噴射速度、或いは、液柱の移動速度）は十分に大きくなり、液体は表面張力により粒径が比較的小さい液滴となる。従って、このような場合（時点ｔ１３〜ｔ１５）は、本第２実施形態のように、圧電素子駆動信号ＤＶを発生しないようにすることで、液体噴射装置１０の消費電力を低減することができる。
次に、本発明による液体噴射装置１０の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る液体噴射装置１０は、第１実施形態に係る液体噴射装置１０に対して、電磁弁開閉用信号ＩＮＪ及び圧電素子駆動信号ＤＶの発生のさせ方を異ならせた点においてのみ相違している。従って、以下、係る相違点を中心としてタイムチャートである図１２を参照しながら説明する。なお、図１２の（Ｂ）は、後述する電磁弁開閉用信号ＩＮＪのデューティ比（又は、平均電流）を示している。
第３実施形態においては、電磁開閉式吐出弁１４の開弁に基いて液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記一定の低圧力よりも高い圧力となっているとき、換言すると、液体吐出用ノズル１５−４から液体が噴射される可能性があるとき、圧電素子駆動信号ＤＶを発生させ続ける。また、電磁弁開閉用信号ＩＮＪは、その発生開始直後において液体供給通路１５−１内の液体の圧力が急激に増大し、その後、同圧力の増大時における圧力変化率の絶対値よりも小さい絶対値を有する圧力変化率で同液体供給通路１５−１内の液体の圧力が次第に（緩やかに、徐々に）減少（暫減）するように、発生せしめられる。
より具体的に述べると、図１２の（Ａ）に示したエンジン電子制御ユニット３１からの駆動電圧信号が時点ｔ２１にて発生されると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂに電磁弁開閉用信号ＩＮＪを発生させる。このとき、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、時点ｔ２１及び時点ｔ２１の直後において、電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂの電界効果トランジスタＭＳ１が連続的にオン状態を維持し、電界効果トランジスタＭＳ２が連続的にオフ状態を維持するように、各シュミットトリガ回路ＳＴ１，ＳＴ２に制御信号を発生する。換言すると、電磁開閉式吐出弁１４に対し、所定の周期Ｔｐの間に０（Ｖ）と電源電圧ＶＰ１（Ｖ）との間で変化するパルス状の電圧であって、そのデューティ比（＝（ＶＰ１（Ｖ）である時間）／Ｔｐ）が１００％である電圧を付与する。以下、このデューティ比を、単に「電磁弁開閉用信号ＩＮＪのデューティ比」と称呼する。
これにより、無効噴射時間Ｔｄの経過後である時点ｔ２２にて電磁開閉式吐出弁１４のニードル弁１４ｄが最大移動位置に向けて移動を開始し、吐出孔１４ｃ−２が開放され始めるので、図１２（Ｃ）に示したように、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は所定の増大率α１で急激に上昇を開始する。また、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、時点ｔ２２から圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃに圧電素子駆動信号ＤＶを発生させる。
その後、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記一定の高圧力になる時点ｔ２３となると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、電磁開閉式吐出弁１４に印加されている電磁弁開閉用信号ＩＮＪの前記デューティ比を次第に減少させる。この結果、電磁式開閉吐出弁１４のニードル弁１４ｄが初期位置に向けて徐々に移動し始めるので、吐出孔１４ｃ−２の開口面積が次第に減少する。従って、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が所定の減少率α２で減少を開始する。このとき減少率α２の絶対値は増大率α１の絶対値よりも小さくなる。
その後、時点ｔ２４にてエンジン電子制御ユニット３１からの駆動電圧信号が消滅すると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは電磁開閉式吐出弁１４に印加されている電磁弁開閉用信号ＩＮＪの前記デューティ比を更に急激に減少させる。そして、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、電磁開閉式吐出弁１４に印加されている電磁弁開閉用信号ＩＮＪの前記デューティ比が０％となる時点ｔ２５にて同電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生を停止する。
この結果、時点ｔ２４から、電磁式開閉吐出弁１４のニードル弁１４ｄが初期位置に向けてより速く移動するので、吐出孔１４ｃ−２の開口面積が急激に減少する。従って、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は、時点ｔ２４より後の時点ｔ２６から前記減少率α２の絶対値よりも大きい絶対値を有する所定の減少率α３で急激な減少を開始し、時点ｔ２７にて前記一定の低圧力となる。なお、時点ｔ２４から時点ｔ２６までの時間は、ニードル弁１４ｄの作動遅れにより生じるである。
一方、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、時点ｔ２２から圧電素子駆動信号ＤＶを発生させ続けていて、時点２４から予め定められている時間が経過する時点ｔ２７にて同圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止する。
なお、この場合においても、液体供給通路１５−１内の液体圧力を検出する圧電／電歪素子を別途設置するとともに、同圧電／電歪素子の信号を燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに入力し、この圧電／電歪素子の信号に基いて液体供給通路１５−１内の液体圧力が前記一定の低圧力となったことを検出した時点で圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止させるように同燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａを構成してもよい。
以上、説明したように、第３実施形態に係る液体噴射装置１０は、前記電気制御装置３０が、電磁弁開閉用信号ＩＮＪにより液体供給通路１５−１内の液体の圧力が一定の低圧力よりも高い圧力となっているとき（時点ｔ２２〜ｔ２７）、圧電素子駆動信号ＤＶを発生させるとともに、電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生開始直後（時点ｔ２２〜ｔ２３）において液体供給通路１５−１内の液体の圧力が増大し、その後、同圧力の増大時における圧力変化率α１の絶対値（｜α１｜）よりも小さい絶対値（｜α２｜）を有する圧力変化率α２で同液体供給通路１５−１内の液体の圧力が次第に減少するように同電磁弁開閉用信号ＩＮＪを発生させるように構成されている。
これによれば、電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生開始直後（時点ｔ２２〜ｔ２３）において液体供給通路１５−１内の液体の圧力が急激に増大するので、同電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生により液滴の噴射が直ちに開始される。また、その後、液体供給通路１５−１内の液体の圧力は比較的緩やかに（減少率α２で）減少し続ける。従って、先に噴射された液滴の速度の方が後に噴射された液滴の速度よりも大きくなる。この結果、液体吐出用ノズル１５−４から噴射された液滴同士が液体噴射空間２１内で衝突して粒径の大きい液滴が形成されてしまう可能性を低減することができる。
次に、本発明による液体噴射装置１０の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る液体噴射装置１０は、第１実施形態に係る液体噴射装置１０に対して、電磁弁開閉用信号ＩＮＪ及び圧電素子駆動信号ＤＶの発生のさせ方を異ならせた点においてのみ相違している。従って、以下、係る相違点を中心としてタイムチャートである図１３を参照しながら説明する。
第４実施形態においては、電磁開閉式吐出弁１４の開弁及び閉弁により液体供給通路１５−１内の液体の圧力が増大及び減少しているときは、同液体の圧力が前記一定の高圧力となっているときよりも、圧電素子駆動信号ＤＶの周波数ｆが低い値に設定される。換言すると、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記一定の高圧力より小さいときは、チャンバー１５−２の容積変化の周期が長い時間に設定される。
より具体的に述べると、エンジン電子制御ユニット３１からの駆動電圧信号が時点ｔ３１にて発生されると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは電磁開閉式吐出弁駆動回路部３２ｂに電磁弁開閉用信号ＩＮＪを発生させる。これにより、無効噴射時間Ｔｄか経過した時点ｔ３２にて液体供給通路１５−１内の液体の圧力が上昇を開始し、時点ｔ３３にて前記一定の高圧力となる。
かかる液体圧力上昇期間（時点ｔ３２〜ｔ３３）において、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、第１の周波数ｆ１の圧電素子駆動信号ＤＶを圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃにより発生させる。つまり、圧電／電歪素子１５ｇに印加されている圧電素子駆動信号ＤＶの周波数ｆを第１の周波数ｆ１に設定する。
その後、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記一定の高圧力になる時点ｔ３３となると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、圧電／電歪素子１５ｇに印加されている圧電素子駆動信号ＤＶの周波数ｆを第１の周波数ｆ１よりも大きい第２の周波数ｆ２に設定する。なお、係る周波数ｆの変更は、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａからシュミットトリガ回路ＳＴ１１，ＳＴ１２に送出されるパルスの周期Ｔ（図７を参照。）を変更する（短くする）ことにより行われる。
その後、時点ｔ３４にてエンジン電子制御ユニット３１からの駆動電圧信号が消滅すると、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは電磁開閉式吐出弁１４に印加されている電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生を停止する。この結果、時点ｔ３４から所定の時間が経過した時点ｔ３５にて、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が減少し始め、時点ｔ３６にて前記一定の低圧力となる。
一方、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、時点ｔ３４から所定の時間が経過して時点ｔ３５となったか否かをモニタしていて、同時点ｔ３５になると圧電／電歪素子駆動回路部３２ｃに印加されている圧電素子駆動信号ＤＶの周波数ｆを第１の周波数ｆ１に再び設定する。また、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、時点ｔ３５〜ｔ３６に相当する時間を予め記憶していて、時点ｔ３５から同記憶している時間が経過した時点ｔ３６にて同圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止する。
なお、この場合においても、液体供給通路１５−１内の液体圧力を検出する圧電／電歪素子を別途設置するとともに、同圧電／電歪素子の信号を燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａに入力し、この圧電／電歪素子の信号に基いて液体供給通路１５−１内の液体圧力が前記一定の高圧力及び低圧力となったことを検出した時点で、それぞれ圧電素子駆動信号ＤＶの周波数を変更させ及び同圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止させるように同燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａを構成してもよい。
以上、説明したように、第４実施形態に係る液体噴射装置１０は、電気制御装置３０が、液体供給通路１５−１内の液体の圧力に応じて圧電素子駆動信号ＤＶの周波数を変化させるように構成されている。即ち、電気制御装置３０は、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が大きくなるほど高い周波数を有する圧電素子駆動信号ＤＶを圧電／電歪素子１５ｇに与え、これによりチャンバー１５−２の容積変化の周波数を高くする。
液体供給通路１５−１内の液体の圧力の大きさは、液体吐出用ノズル１５−４から噴射される液体の速度（噴射速度）を決定付けるので、同液体の圧力が異なれば液体の微粒子化の程度も異なることになる。従って、上記第４実施形態のように、液体供給通路１５−１内の液体の圧力に応じて前記圧電素子駆動信号ＤＶの周波数ｆを変化させることにより、所望の粒径の液滴を得ることが可能となる。
また、上記第４実施形態においては、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が大きいほど圧電素子駆動信号ＤＶの周波数ｆが高くなるように変更されている。このように構成するのは、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が大きいほど、液体吐出用ノズル１５−４から噴射される液体の速度は大きく、同液体吐出用ノズル１５−４から噴射される流量（単位時間あたりに液体吐出用ノズル１５−４から液体噴射空間２１内に押し出される液柱の長さ）が大きくなるので、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が大きいほど高い周波数ｆの圧電素子駆動信号ＤＶを圧電／電歪素子１５ｇに付与することにより、同液体の圧力に拘らず微粒子化される液滴の粒径を均一とすることが可能となるからである。なお、上記実施形態では、圧電素子駆動信号ＤＶの周波数ｆは第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の２段階に変更されていたが、同周波数ｆは液体供給通路１５−１内の液体の圧力に応じて連続的に変更されてもよい。
次に、本発明による液体噴射装置１０の第５実施形態について説明する。第５実施形態に係る液体噴射装置１０は、第１実施形態に係る液体噴射装置１０に対して、電磁弁開閉用信号ＩＮＪ及び圧電素子駆動信号ＤＶの発生のさせ方を異ならせた点においてのみ相違している。従って、以下、係る相違点を中心としてタイムチャートである図１４を参照しながら説明する。
第５実施形態においては、第２実施形態と同様に、電磁開閉式吐出弁１４が開弁することにより、液体供給通路１５−１内の液体圧力が前記一定の高圧力となって安定している期間（図１４の時点ｔ１３〜ｔ１５の期間）、圧電／電歪素子１５ｇの作動（同圧電／電歪素子１５ｇの作動による燃料の微粒子化）を停止する。また、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が増大及び減少している期間（時点ｔ１２〜ｔ１３、時点ｔ１５〜ｔ１６）では、同液体の圧力が大きいほど圧電素子駆動信号ＤＶによるチャンバー１５−２の容積変化量を小さくする。
より具体的に述べると、時点ｔ１２〜ｔ１３の期間においては、時間経過とともに液体供給通路１５−１内の液体の圧力が増大する。従って、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、圧電／電歪素子１５ｇへの電源電圧ＶＰ２の印加開始と次の電源電圧ＶＰ２の印加開始との間の周期Ｔを変えることなく各電圧印加時間を時間経過とともに短くする。
即ち、図１５に示したように、電源電圧ＶＰ２の電圧印加開始タイミング間（時点ｔ４１〜ｔ４５の時間、及び時点ｔ４５〜ｔ４９の時間）の周期Ｔを一定に維持しながら、各電圧印加時間であるシュミットトリガ回路ＳＴ１１の出力信号がハイレベルになっている時間Ｔｐ１，Ｔｐ３，Ｔｐ５を時間経過とともに順に短くする。これにより、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が増大するに従って圧電／電歪素子１５ｇに加わる最大電圧Ｖｍａｘが小さくなるので、圧電／電歪素子の一作動あたりの変位量が小さくなり、チャンバー１５−２の一回の容積変化における容積変化量ΔＶも次第に小さくなる。
同様に、図１４に示した時点ｔ１５〜ｔ１６の期間においては、時間経過とともに液体供給通路１５−１内の液体の圧力が減少する。従って、燃料噴射制御用マイクロコンピュータ３２ａは、圧電／電歪素子１５ｇへの電源電圧ＶＰ２の印加を開始する周期Ｔを変えることなく各電圧印加時間を時間経過とともに長くする。即ち、電圧印加時間であるシュミットトリガ回路ＳＴ１１の出力信号がハイレベルになっている時間を時間経過とともに長くする。これにより、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が減少するにつれて圧電／電歪素子の一作動あたりの変位量が大きくなり、チャンバー１５−２の一回の容積変化における容積変化量ΔＶが次第に大きくなる。
このように、第５実施形態に係る液体噴射装置１０は、電気制御装置３０が、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が大きいほど圧電素子駆動信号ＤＶによるチャンバー１５−１の容積変化量を小さくするように構成されている。
液体供給通路１５−１内の液体の圧力が大きいほど液体吐出用ノズル１５−４から噴射される液体速度は大きくなるので、噴射される液体の粒径は、チャンバーの容積変化量ΔＶ（容積変化量の最大値、即ち、最大容積変化量）を大きくしなくても、同液体の表面張力により比較的小さくなる。従って、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が大きいほど圧電素子駆動信号ＤＶによるチャンバー１５−２の容積変化量ΔＶを小さくする上記第５実施形態によれば、必要以上のチャンバー１５−２の容積変化を発生せしめないようにできるので（即ち、圧電／電歪素子１５ｇの変形量を必要以上に大きくすることがないので）、液体噴射装置１０の消費電力を低減することができる。
なお、上記第５実施形態においては、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が前記一定の高圧力となっているとき（時点ｔ１３〜ｔ１５）、圧電素子駆動信号ＤＶの発生を停止していたが、図１６に示したように、圧電素子駆動信号ＤＶを継続的に発生させてもよい。また、第４実施形態と第５実施形態とを組み合わせ、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が大きいほど圧電素子駆動信号ＤＶの周波数が高く、且つ、同液体の圧力が大きいほど圧電素子駆動信号ＤＶによるチャンバー１５−２の容積変化量ΔＶを小さくするように構成してもよい。
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る各液体噴射装置によれば、燃料が加圧ポンプ１１で加圧され、燃料がその圧力によって吸気管２０内の液体噴射空間２１に噴射されるから、液体噴射空間２１内の圧力（吸気圧）が変動した場合であっても、所望の燃料量の燃料を安定的に噴射することができた。
また、燃料には噴射デバイス１５Ａのチャンバー１５−２の容積変化により振動エネルギーが与えられ、同燃料は微粒子化されるように液体吐出用ノズル１５−４ａから噴射される。この結果、本液体噴射装置は、極めて精細に微細化された液滴を噴射することができた。更に、噴射デバイス１５Ａは、複数のチャンバー１５−２と複数の吐出用ノズル１５−４を備えているから、仮に燃料中に気泡が発生した場合でも、同気泡が細かく分断され易く、その結果、気泡の存在による噴射量の大きな変動を回避することができた。
また、電磁開閉式吐出弁１４の吐出孔１４ｃ−２から液体供給通路１５−１に向う距離が増大するのに伴って、吐出孔１４ｃ−２から吐出される燃料の前記中空円筒状密閉空間の中心軸線ＣＬからの距離が増大するように、吐出孔１４ｃ−２からの燃料吐出方向が定められているから、スリーブ１５Ｄの形成する前記中空円筒状密閉空間の広い部分において吐出される燃料の流れが生じることになる。その結果、特に、前記密閉空間の電磁開閉式吐出弁１４の吐出孔１４ｃ−２近傍の角部（図３において黒塗りの三角印を付すことで示した部分）に気泡が生じ難く、或いは同角部に生じた気泡の排出性能が向上する。従って、上記各液体噴射装置は、燃料の圧力上昇が気泡により阻害され難いので、燃料の圧力を期待通り増大させることができ、内燃機関等の機械装置が要求する噴射量及び噴射タイミングで燃料の液滴を噴射することが可能となった。
また、上記各液体噴射装置は、前記電磁開閉式吐出弁１４から吐出された液体が前記吐出用ノズル１５−４から前記液体噴射空間２１に噴射されるまでの間に、同液体の流れが少なくとも一回（本例においては４回）略直角に曲げられるように構成されている。
即ち、本液体噴射装置においては、電磁開閉式吐出弁１４から吐出された液体の流れは、先ず、液体注入口１５−５と液体供給通路１５−１とが直交しているので、同液体注入口１５−５と同液体供給通路１５−１との接続部で直角に曲げられる。次に、液体供給通路１５−１の長軸方向はＸ軸と平行であり、液体導入孔１５−３の中心軸はＺ軸と平行であるから、液体供給通路１５−１と液体導入孔１５−３の接続部において、液体の流れは直角に曲げられる。
更に、チャンバー１５−２の長軸はＹ軸と平行であり、液体導入孔１５−３の中心軸はＺ軸と平行であるから、チャンバー１５−２と液体導入孔１５−３の接続部において、液体の流れは直角に曲げられる。また、チャンバー１５−２の長軸はＹ軸と平行であり、液体吐出用ノズル１５−４の軸線はＺ軸と平行であるから、チャンバー１５−２と液体吐出用ノズル１５−４の接続部においても液体の流れは直角に曲げられる。
そして、このような構成によれば、電磁開閉式吐出弁１４から吐出された液体の流れが少なくとも一回略直角に曲げられるから、電磁開閉式吐出弁１４の開弁に伴う液体圧力の脈動が低減され、安定した液滴の噴射を行うことが可能となる。換言すると、電磁開閉式吐出弁１４の開弁に伴う液体の動圧が静圧となり、その静圧下で燃料が噴射されることになる。この結果、燃料を各液体吐出用ノズル１５−４から安定して噴射することが可能となった。
特に、上記各液体噴射装置は、噴射デバイス１５Ａが共通の液体供給通路１５−１に接続された複数のチャンバー１５−２，１５−２…を有し、且つ、電磁開閉式吐出弁１４から吐出された液体の流れが液体注入口１５−５と液体供給通路１５−１との接続部で略直角に曲げられるので、液体供給通路１５−１内の液体の圧力が安定する。従って、各チャンバー１５−２，１５−２…内における液体の圧力が静圧となって安定するので、同各チャンバー１５−２，１５−２…に接続された各液体吐出用ノズル１５−４，１５−４…から吐出される液滴を均一なものとすることができた。
また、前記電磁開閉式吐出弁１４は、前記吐出孔１４ｃ−２から吐出される液体（燃料）の吐出流線（図３に一点鎖線ＤＬで示す）が、前記スリーブ１５Ｄの中空円筒状密閉空間を構成する側壁１５Ｄ−１及び同側壁１５Ｄ−１を前記液体供給通路１５−１の平面部（セラミックシート１５ｂの上面）まで仮想的に延長した側壁ＷＰと交差することなく同液体供給通路１５−１の平面部と直接交差するように配置構成されている。
この結果、電磁開閉式吐出弁１４から吐出された液体が、その運動エネルギー（流速）を高い状態に維持しながら、液体供給通路１５−１の平面部に到達するから、液体は前記平面部にて、中空円筒状密閉空間の吐出孔１４ｃ−２側に向けて強く反射される。これにより、反射された液体の流れが中空円筒状密閉空間の吐出孔１４ｃ−２近傍の角部（図３に黒塗りの三角印を付すことで示した部分）に滞留する気泡を排出するので、液体中に存在する気泡の量が減少する。従って、上記各液体噴射装置は、液体の圧力上昇が気泡により一層阻害され難くなり、液体の圧力を期待通り増大させることができるため、内燃機関が要求する噴射量及び噴射タイミングで液滴を噴射することが可能となった。
更に、上記各実施形態の各液体吐出用ノズル１５−４の軸線はＺ軸と平行となっているから、各吐出用ノズル１５−４から液体噴射空間２１に吐出された液滴が飛行中に実質的に互いに交わることがないので、燃料液滴同士が同液体噴射空間２１において衝突して大きな液滴とならない。これにより、均一で霧化状態の良好な燃料噴霧を形成することができた。
また、上記各実施形態に係る液体噴射装置は、電気制御装置３０が、少なくとも電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生又は同電磁弁開閉用信号ＩＮＪの発生の停止により液体供給通路１５−１内の液体の圧力が増大又は減少しているとき、圧電素子駆動信号ＤＶを発生させて圧電／電歪素子１５ｇを作動させるとともに、電磁弁開閉用信号ＩＮＪが消滅して液体供給通路１５−１内の液体の圧力が一定の低圧力であるとき圧電素子駆動信号ＤＶを発生しないように構成されている。
従って、液体供給通路１５−１（及びチャンバー１５−２）内の液体の圧力が増大又は減少中であって同液体の噴射圧力が比較的小さいため、液体の噴射速度が十分ではなく、同液体の噴射速度に依るだけでは同液体を十分には微粒子化し難い場合であっても、圧電／電歪素子１５ｇの作動によるチャンバー１５−２の容積変化により同液体を適切に微粒子化することができた。
また、電気制御装置３０は、電磁弁開閉用信号ＩＮＪが消滅して液体供給通路１５−１内の液体の圧力が一定の低圧力（加圧手段により加圧された液体が液体供給通路１５−１内には供給されない状態が継続した場合に収束する圧力）であるとき、即ち、液体が噴射デバイス１５Ａの液体吐出用ノズル１５−４から液体噴射空間２１に噴射されることがないとき、噴射デバイス１５Ａは液体を微粒子化するための作動を行う必要がないので、圧電素子駆動信号ＤＶを発生しないようになっている。これにより、液体噴射装置による無駄な電力消費を回避することができた。
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態の液体噴射装置は、吸気管（吸気ポート）内に燃料を噴射する形式のガソリン内燃機関に適用されていたが、本発明による液滴噴射装置を、気筒内に燃料を直接噴射する所謂「直噴式ガソリン内燃機関」に適用することもできる。即ち、従来のフューエルインジェクタを用いた電気制御式燃料噴射装置により気筒内に直接的に燃料を噴射すると、シリンダーとピストンとの隙間（クレビス）に燃料が溜まることがあり、未燃ＨＣ（ハイドロカーボン）量が増大する場合があったのに対し、本発明による液体噴射装置を用いて気筒内に直接的に燃料を噴射すると、燃料が微粒子化された状態で気筒内に噴射されるので、気筒内壁面への燃料付着量が低減でき、あるいはシリンダーとピストンとの隙間に侵入する燃料量を低減できるから、未燃ＨＣの排出量を低減することができる。
更に、本発明による液滴噴射装置を、ディーゼルエンジン用の直噴インジェクタとして用いることも有効である。即ち、従来のインジェクタによれば、特にエンジンの低負荷時には燃料圧力が低いことから、微粒子化した燃料を噴射することができないという問題がある。この場合、コモンレール方式の噴射装置を用いれば、エンジン低回転時でもある程度まで燃料圧力を高圧化できるので噴射燃料の微粒子化を促進できるものの、エンジン高回転時に比べれば燃料圧力は低いから、燃料を十分に微粒子できない。これに対し、本発明による液体噴射装置は、エンジンの負荷に拘らず（即ち、エンジンが低負荷時であっても）、圧電／電歪素子１５ｇの作動により燃料を微粒子化するものであるから、十分に微粒子化された燃料を噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、内燃機関に適用した本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の概略を示した図である。
図２は、図１に示した電磁開閉式吐出弁と噴射ユニットを示した図である。
図３は、図２に示した電磁開閉式吐出弁の先端部近傍の同電磁開閉式吐出弁及び噴射ユニットの拡大断面図である。
図４は、図２に示した噴射デバイスの平面図である。
図５は、図４の１−１線に沿った平面にて噴射デバイスを切断した断面図である。
図６は、図１に示した電気制御装置の詳細なブロック図である。
図７は、図６に示した電気制御装置において発生する信号等を示したタイムチャートである。
図８は、図６に示した電気制御装置の詳細回路図である。
図９の（Ａ）は電磁開閉式吐出弁に付与される電磁弁開閉用信号を、図９の（Ｂ）は液体供給通路内の液体圧力を、図９の（Ｃ）は圧電／電歪素子に付与される圧電素子駆動信号を、及び図９の（Ｄ）は吸気弁の開弁時期を示したタイムチャートである。
図１０は、図１に示した液体噴射装置から噴射される液体の状態を示した図である。
図１１は、本発明の第２実施形態に係る液体噴射装置の作動を示したタイムチャートである。
図１２は、本発明の第３実施形態に係る液体噴射装置の作動を示したタイムチャートである。
図１３は、本発明の第４実施形態に係る液体噴射装置の作動を示したタイムチャートである。
図１４は、本発明の第５実施形態に係る液体噴射装置の作動を示したタイムチャートである。
図１５は、第５実施形態に係る液体噴射装置において、液体供給通路内の液体圧力が増大している期間における圧電素子駆動信号等を示したタイムチャートである。
図１６は、本発明の第５実施形態に係る液体噴射装置の変形例の作動を示したタイムチャートである。Technical field
The present invention relates to a liquid ejecting apparatus that ejects liquid by atomizing liquid into a liquid ejecting space.
Background technology
A fuel injection device for an internal combustion engine is known as this type of liquid injection device. BACKGROUND ART A fuel injection device for an internal combustion engine is a so-called electric control fuel injection device including a pressurizing pump for pressurizing a liquid and an electromagnetic injection valve, and is widely put into practical use. However, in the electrically controlled fuel injection device, the fuel pressurized by the pressurizing pump is injected from the injection port of the electromagnetic injection valve. The speed (injection speed) of the liquid ejected when the valve is closed is small. For this reason, the size of the injected fuel droplets is large and the size is not uniform. Such fuel droplet size and non-uniformity in the size of the fuel increase the amount of unburned fuel during combustion, which leads to an increase in harmful exhaust gas.
On the other hand, conventionally, there has been proposed a droplet discharge device that pressurizes a liquid in a liquid supply passage by operating a piezoelectric electrostrictive element and discharges the liquid as fine droplets from a discharge port. (For example, refer to Patent Document 1). Such an apparatus applies the principle of a conventional inkjet discharge device (see, for example, Patent Document 2), and discharges droplets (droplets of fuel to be injected) as compared with the above-described electrically controlled fuel injection device. Since it can be made small and uniform, it can be said that it is an excellent device in terms of fuel atomization.
(Patent Document 1)
JP 54-90416 (2nd page, FIG. 5)
(Patent Document 2)
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-40030 (pages 2 and 3 and FIG. 1)
By the way, the ink jet discharge apparatus has a small fluctuation in temperature, pressure, etc., and when used in a relatively steady ambient environment (for example, indoors of an office, a school, etc.), it is said that the liquid is ejected as fine particles. The expected performance can be demonstrated. However, when used in an ambient environment that fluctuates drastically due to fluctuations in operating conditions or the like, such as an internal combustion engine, it is generally difficult to sufficiently exhibit the ability to atomize the fuel. Therefore, it is a device that applies the principle of an ink jet discharge device, and is a liquid that can sufficiently inject liquid into a mechanical device (such as an internal combustion engine) whose ambient environment changes drastically and can eject the liquid ( (Fuel) injectors are not yet available.
Disclosure of invention
An object of the present invention is to provide a liquid ejecting apparatus capable of stably ejecting a droplet having a small particle diameter even when the state of the liquid ejecting space fluctuates drastically.
The liquid ejecting apparatus according to the present invention includes a liquid ejecting nozzle having one end exposed in the liquid ejecting space, a piezoelectric / electrostrictive element operated by a piezoelectric element drive signal, and a volume changed by the operation of the piezoelectric / electrostrictive element. A chamber to which the other end of the liquid discharge nozzle is connected; a liquid supply passage connected to the chamber; and an injection device including a liquid inlet that communicates the liquid supply passage with the outside; and pressurizes the liquid A pressurizing means; and a liquid pressurized by the pressurizing means is supplied, and an electromagnetic on-off valve driven by an electromagnetic valve on-off signal and a discharge hole opened / closed by the electromagnetic on-off valve are provided. An electromagnetic on-off type discharge valve that discharges the pressurized liquid to the liquid injection port of the ejection device through the discharge hole when the electromagnetic on-off valve is driven to open the discharge hole, An electric control device including a piezoelectric element driving signal generating means for generating an electric element driving signal and an electromagnetic valve opening / closing signal generating means for generating the electromagnetic valve opening / closing signal, and is discharged from the electromagnetic opening / closing discharge valve. A liquid ejecting apparatus that atomizes the liquid by changing the volume of the chamber and ejects the liquid as droplets from the liquid ejection nozzle into the liquid ejecting space, wherein the electric control device generates at least the electromagnetic valve opening / closing signal Alternatively, when the pressure of the liquid in the liquid supply passage is increased or decreased due to the stop of the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal, the piezoelectric / electrostrictive element is activated by generating the piezoelectric element driving signal, The piezoelectric element drive signal is not generated when the electromagnetic valve opening / closing signal disappears and the pressure of the liquid in the liquid supply passage is a constant low pressure. It is a symptom.
According to this, the liquid pressurized by the pressurizing means is ejected from the electromagnetic open / close discharge valve to the ejection device, and the liquid is atomized by the volume change of the chamber of the ejection device and then ejected from the liquid ejection nozzle. Is done. In this way, since the pressure required for liquid ejection to the liquid ejection space is generated by the pressurizing means, the environment (for example, pressure and temperature) of the liquid ejection space is affected by fluctuations in operating conditions of the machine to be applied. Can be stably ejected and supplied as desired fine particles even if the temperature fluctuates drastically.
Further, in the conventional carburetor (vaporizer), the fuel (liquid) flow rate is determined according to the air flow rate in the space in the intake pipe, which is a droplet discharge space, and the degree of atomization also changes depending on the air flow rate. However, according to the liquid ejecting apparatus of the present invention, it is possible to discharge a required amount of fuel (liquid) that maintains a good atomization state regardless of the air flow rate. In addition, according to the liquid ejecting apparatus of the present invention, a compressor for supplying assist air, like a device that promotes atomization of fuel by supplying assist air to the nozzle portion of a conventional fuel injector. Is not necessarily required, and the apparatus can be made inexpensive.
Further, the electric control device is configured so that the pressure of the liquid in the liquid supply passage is increased by at least the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal or the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal is stopped. Is reduced, the piezoelectric element driving signal is generated to operate the piezoelectric / electrostrictive element. Therefore, since the liquid pressure is increasing or decreasing and the liquid injection pressure is relatively small, the liquid injection speed is not sufficient, and even if it is difficult to sufficiently atomize the liquid, the piezoelectric / The liquid can be appropriately finely divided by the change in volume of the chamber due to the operation of the electrostrictive element.
Further, when the electromagnetic valve opening / closing signal disappears and the pressure of the liquid in the liquid supply passage is a constant low pressure (the state where the liquid pressurized by the pressurizing means is not supplied into the liquid supply passage continues. When the liquid is not ejected from the liquid ejection nozzle of the ejection device into the liquid ejection space, the ejection device atomizes the liquid. There is no need to perform an operation to Therefore, the electric control device is configured not to generate a piezoelectric element drive signal in such a case. Thereby, useless power consumption by the liquid ejecting apparatus can be avoided.
In this case, the electric control device generates the piezoelectric element drive signal from the time immediately before the pressure of the liquid in the liquid supply passage starts to increase from the constant low pressure by the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal. It is preferred to be configured to start.
According to this, when the pressure of the liquid in the liquid supply passage starts to rise due to the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal, that is, there is a possibility that the ejection of droplets from the ejection nozzle of the ejection device is started. At a certain point in time, since the piezoelectric / electrostrictive element is already driven by the piezoelectric element drive signal and vibration energy is applied to the liquid, it is possible to reliably eject fine droplets from the beginning of the liquid injection.
Further, the electric control device continues to generate the piezoelectric element drive signal until the time immediately after the pressure of the liquid in the liquid supply passage is reduced to the constant low pressure due to the stop of the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal. It is suitable to be configured.
For a while after the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal is stopped, the pressure of the liquid in the liquid supply passage is higher than the constant low pressure. Liquid is ejected from the nozzle. Therefore, as in the above configuration, the piezoelectric element drive signal should be generated until the time immediately after the pressure of the liquid in the liquid supply passage is reduced to the constant low pressure due to the stop of the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal. The piezoelectric / electrostrictive signal is generated by the piezoelectric element driving signal at a time after the time when the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal is stopped and when the liquid ejection is continuously performed from the liquid ejection nozzle of the ejection device. The element can be driven to apply vibrational energy to the liquid. As a result, even after the electromagnetic valve opening / closing signal disappears (until the liquid is no longer ejected), the liquid can be reliably atomized and ejected.
On the other hand, in any one of the above liquid ejecting apparatuses, the electric control device is configured so that the pressure of the liquid in the liquid supply passage is a constant high pressure (this pressure may vary somewhat) by the electromagnetic valve opening / closing signal. It is also preferable that the piezoelectric element drive signal is not generated during the period.
When the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases to a sufficiently large pressure by generating the electromagnetic valve opening / closing signal, the speed of the liquid ejected from the ejection nozzle of the ejection device into the liquid ejection space (the ejection speed, or , The moving speed of the liquid column) is sufficiently large, and the liquid is a droplet having a relatively small particle diameter due to surface tension. Therefore, in such a case, the power consumption of the liquid ejecting apparatus can be reduced by not generating the piezoelectric element drive signal as in the above configuration.
The electric control device generates the piezoelectric element drive signal when the pressure of the liquid in the liquid supply passage is higher than the constant low pressure by the electromagnetic valve opening / closing signal, and Immediately after the generation of the solenoid valve opening / closing signal, the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases, and then the liquid supply is performed at a pressure change rate having an absolute value smaller than the absolute value of the pressure change rate when the pressure increases. The electromagnetic valve opening / closing signal may be generated so that the pressure of the liquid in the passage gradually decreases.
According to this, since the pressure of the liquid in the liquid supply passage rapidly increases immediately after the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal, the ejection of liquid droplets is immediately started by the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal. Thereafter, the pressure of the liquid in the liquid supply passage continues to decrease relatively slowly. Accordingly, the velocity of the droplet ejected earlier is larger than the velocity of the droplet ejected later. As a result, it is possible to reduce the possibility that droplets collide with each other to form a droplet having a large particle size.
Further, it is preferable that the electric control device is configured to change the frequency of the piezoelectric element drive signal in accordance with the pressure of the liquid in the liquid supply passage.
The magnitude of the pressure of the liquid in the liquid supply passage determines the speed (injection speed) of the liquid ejected from the liquid ejection nozzle, and therefore the degree of liquid atomization varies with the pressure of the liquid. Become. Therefore, as described above, it is possible to obtain droplets having a desired particle diameter by changing the frequency of the piezoelectric element drive signal in accordance with the pressure of the liquid in the liquid supply passage.
In this case, it is preferable that the electric control device changes the piezoelectric element drive signal so that the frequency of the piezoelectric element drive signal increases as the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases.
As the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases, the speed of the liquid ejected from the liquid ejection nozzle increases, and the flow rate ejected from the liquid ejection nozzle increases. Therefore, by applying a piezoelectric element drive signal having a higher frequency as the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases, it is possible to make the particle diameter of the droplets to be made uniform regardless of the pressure of the liquid. Become.
Further, it is preferable that the electric control device is configured to reduce the volume change amount of the chamber by the piezoelectric element drive signal as the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases.
As the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases, the speed of the liquid ejected from the liquid ejection nozzle increases. Therefore, the particle size of the ejected liquid is the volume change amount of the chamber (the maximum value of the volume change amount, that is, Even if the maximum volume change amount is not increased, it becomes relatively small due to the surface tension of the liquid. Therefore, when the pressure of the liquid in the liquid supply passage is large, the particle size of the liquid does not become excessive even if the volume change amount of the chamber is reduced. Therefore, as described above, if the volume change of the chamber by the piezoelectric element drive signal is reduced as the liquid pressure in the liquid supply passage increases, an unnecessarily large volume change occurs when the pressure of the liquid is high. Since it is possible to prevent crushing (that is, the amount of deformation of the piezoelectric / electrostrictive element is not increased more than necessary), the power consumption of the liquid ejecting apparatus can be reduced.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a liquid ejecting apparatus (a liquid spraying apparatus, a liquid supply apparatus, and a droplet discharge apparatus) according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows the configuration of a first embodiment of a liquid ejecting apparatus 10 according to the present invention. The liquid ejecting apparatus 10 is applied to an internal combustion engine as a mechanical device that requires a finely divided liquid.
The liquid injection device 10 has a finely divided liquid (liquid fuel, for example, in a fuel injection space 21 formed by an intake pipe (or intake port) 20 or the like of an internal combustion engine toward a back surface of an intake valve 22 of the internal combustion engine. Gasoline (hereinafter sometimes referred to simply as “fuel”), and a pressurizing pump (fuel pump) 11 as pressurizing means, and a liquid supply pipe provided with the pressurizing pump (Fuel piping) 12, a pressure regulator 13, an electromagnetic on-off type discharge valve 14 interposed on the discharge side of the pressurizing pump of the liquid supply pipe 12, and at least the liquid to be injected into the fuel injection space 21 As a drive signal to the injection unit (spray unit) 15 including a chamber having a piezoelectric / electrostrictive element formed on the wall surface and a discharge nozzle, and the electromagnetic open / close discharge valve 14 and the injection unit 15 Solenoid valve closing signal and a chamber volume change for and a piezoelectric element drive signal and the electric control unit 30 supplies each of the (piezoelectric / electrostrictive element actuation).
The pressurizing pump 11 communicates with the bottom of a liquid storage tank (fuel tank) 23 and has an introduction part 11 a to which fuel is supplied from the liquid storage tank 23, and a discharge part 11 b connected to the liquid supply pipe 12. I have. The pressurizing pump 11 introduces the fuel in the liquid storage tank 23 from the introduction portion 11a, and passes the fuel through the pressure regulator 13, the electromagnetic open / close discharge valve 14, and the injection unit 15 (assuming that the injection unit 15 Even when the piezoelectric / electrostrictive element is not operated, the pressure is increased to a pressure that can be ejected to the liquid ejection space 21 (this pressure is referred to as “pressure pump discharge pressure”). The pressurized fuel is discharged into the liquid supply pipe 12 from the discharge portion 11b.
The pressure regulator 13 is given a pressure in the intake pipe 21 by a pipe (not shown). Based on this pressure, the pressure of the fuel pressurized by the pressure pump 11 is reduced (or regulated), and the pressure is increased. The pressure of the fuel in the liquid supply pipe 12 between the regulator 13 and the electromagnetic open / close discharge valve 14 is higher than the pressure in the intake pipe 21 by a predetermined (constant) pressure (this pressure is called “adjusted pressure”). .) Is configured to be adjusted. As a result, when the electromagnetic open / close discharge valve 14 is opened for a predetermined time, a fuel amount approximately proportional to the predetermined time is injected into the intake pipe 21 regardless of the pressure in the intake pipe 21.
The electromagnetic on-off type discharge valve 14 is a well-known fuel injector (electromagnetic on-off type injection valve) that has been widely used in electric control type fuel injection devices for internal combustion engines. FIG. 2 is a front view of the electromagnetic open / close discharge valve 14, and shows a front end portion of the electromagnetic open / close discharge valve 14 in a cross section cut along a plane including the center line of the electromagnetic open / close discharge valve 14. The cross section which cut | disconnected the injection | spray unit 15 fixed with respect to 14 in the same plane as the said plane is shown. 3 is an enlarged cross-sectional view of the electromagnetic open / close discharge valve 14 and the injection unit 15 in the vicinity of the tip of the electromagnetic open / close discharge valve 14 shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the electromagnetic open / close discharge valve 14 includes a liquid inlet 14a to which the liquid supply pipe 12 is connected, and an outer cylinder portion 14c that forms a fuel passage 14b that communicates with the liquid inlet 14a. A needle valve 14d that operates as an electromagnetic on-off valve, and an electromagnetic mechanism (not shown) that drives the needle valve 14d. As shown in FIG. 3, a conical valve seat portion 14c-1 having substantially the same shape as the tip portion of the needle valve 14d is provided at the center of the tip of the outer cylinder portion 14c, and the valve seat portion 14c-1 A plurality of discharge holes (through holes) 14c-2 are provided in the vicinity of the top portion (tip portion) of the outer cylinder portion 14c to communicate the inside of the outer cylinder portion 14c (that is, the fuel passage 14b) and the outside of the outer cylinder portion 14c. The discharge hole 14c-2 is inclined by an angle θ with respect to the axis CL of the needle valve 14d (electromagnetic switching type discharge valve 14). Although not shown, when the outer cylinder portion 14c is viewed from the direction along the axis CL, the plurality of discharge holes 14c-2 are provided at equal intervals on the same circumference.
With the above configuration, in the electromagnetic open / close discharge valve 14, when the needle valve 14d is driven by an electromagnetic mechanism to open and close the discharge hole 14c-2 and the discharge hole 14c-2 is opened, the inside of the fuel passage 14b is opened. Fuel is discharged (injected) through the discharge hole 14c-2. This state is referred to as “the electromagnetic open / close discharge valve 14 opens”, and the state in which the needle valve 14d closes the discharge hole 14c-2 is referred to as “the electromagnetic open / close discharge valve 14 is closed”. Since the discharge hole 14-2c is inclined with respect to the axis CL of the needle valve 14d, the fuel discharged in this way spreads along the side surface of the cone having the coaxial line CL as the center line (cone Injected).
As shown in FIG. 2, the injection unit 15 fixes the tip of the injection device 15A, the injection device fixing plate 15B, the holding unit 15C that holds the injection device fixing plate 15B, and the electromagnetic open / close discharge valve 14. Sleeve 15D.
As shown in FIG. 4 which is a plan view of the injection device 15A and FIG. 5 which is a cross-sectional view of the injection device 15A cut along a plane along line 1-1 in FIG. 4, the sides are orthogonal to each other. A plurality of ceramic thin plate bodies (hereinafter referred to as “ceramic sheets”) 15a to 15f, which have a substantially rectangular parallelepiped shape extending in parallel to the X, Y, and Z axes, and are sequentially laminated and pressure-bonded, and ceramic sheets 15f. And a plurality of piezoelectric / electrostrictive elements 15g fixed to the outer side surface (a plane along the XY plane in the positive direction of the Z axis). The ejection device 15A includes a liquid supply passage 15-1 therein, a plurality of independent chambers 15 (here, seven in each row, 14 in total), each chamber 15-2, and the liquid supply passage 15 -1 and a plurality of liquid introduction holes 15-3 that communicate with each other, and each of the chambers 15-2 and the outside of the ejection device 15A communicate with the outside of the ejection device 15A. A liquid discharge nozzle 15-4 and a liquid injection port 15-5 are provided.
The liquid supply passage 15-1 is formed in the ceramic sheet 15c, and the major axis and the minor axis are respectively the side walls of the oval cutout portion along the X-axis direction and the Y-axis direction, the upper surface being the plane of the ceramic sheet 15b, And a space defined by a lower surface which is a plane of the ceramic sheet 15d.
Each of the plurality of chambers 15-2 is formed on the ceramic sheet 15e, and the major axis and the minor axis are respectively the side surfaces of the oval cutout portions along the Y-axis direction and the X-axis direction, the upper surface of the ceramic sheet 15d, and This is a long space (liquid channel portion having a longitudinal direction) defined by the lower surface of the ceramic sheet 15f. One end of each chamber 15-2 in the Y-axis direction extends to the upper part of the liquid supply passage 15-1, and each chamber 15-2 is provided on the ceramic sheet 15d at this one end. In addition, a hollow cylindrical liquid introduction hole 15-3 having a diameter d communicates with the liquid supply passage 15-1. In the following, the diameter d is also simply referred to as “introduction hole diameter d”. The other end of each chamber 15-2 in the Y-axis direction is connected to the other end of the liquid discharge nozzle 15-4. With the above configuration, the liquid flows through the chamber 15-2 (flow path portion) from the liquid introduction hole 15-3 toward the liquid discharge nozzle 15-4.
Each of the plurality of liquid discharge nozzles 15-4 is a hollow cylindrical through-hole having a diameter D provided in the ceramic sheet 15a, and one end (liquid injection port) that is substantially exposed to the liquid injection space 21. , Opening exposed to the liquid ejection space) 15-4a, and hollow cylinders formed in the ceramic sheets 15b to 15d, the sizes (diameters) of which gradually increase from the liquid ejection port 15-4a toward the chamber 15-2. It is formed by the shape communication holes 15-4b-15-4d. The axis of each liquid discharge nozzle 15-4 is parallel to the Z axis. In the following description, the diameter D is also simply referred to as “nozzle diameter D”.
The liquid injection port 15-5 is a space formed by the side wall of the cylindrical through-hole provided in the ceramic sheets 15d to 15f at the X-axis positive direction end portion of the ejection device 15A at the substantially central portion in the Y-axis direction. The liquid supply passage 15-1 communicates with the outside of the ejection device 15A. The liquid inlet 15-5 is connected to the upper part of the liquid supply passage 15-1 at a virtual plane within the boundary plane between the ceramic sheets 15d and 15c. A portion constituting the liquid supply passage 15-1 facing the virtual plane, that is, the upper surface of the ceramic sheet 15b is a plane portion parallel to the virtual plane.
Here, if it adds about the shape and magnitude | size of each said chamber 15-2, each chamber 15-2 is orthogonal to the flow direction of a liquid in each longitudinal direction (Y-axis direction) center part (flow-path part). The cross-sectional shape of the flow path section cut along the flat plane (XZ plane) is substantially rectangular. In addition, the long axis L (length along the Y axis) and the short axis W (length along the X axis and the length of one side of the rectangle) of the flow path portion having a long shape are respectively The height T (the length along the Z axis and perpendicular to one side of the rectangle) is 0.15 mm. That is, the ratio of the length (height T) of a side perpendicular to the same side to the length of one side (short axis W) provided with a piezoelectric / electrostrictive element in a rectangle having a cross-sectional shape of the flow path portion ( T / W) is 0.15 / 0.35 = 0.43, and this ratio (T / W) is preferably larger than 0 and smaller than 1. Thus, if the ratio (T / W) is selected, the vibration energy of the piezoelectric / electrostrictive element 15g can be efficiently transmitted to the fuel in the chamber 15-2.
The diameter D of the end 15-4a of the liquid discharge nozzle and the diameter d of the liquid introduction hole 15-3 were 0.031 mm and 0.025 mm, respectively. In this case, the cross-sectional area S1 (= W × T) of the flow path of the chamber 15-2 is equal to the cross-sectional area S2 (= π · (D / 2) of the end 15-4a of the liquid discharge nozzle. ² ) And the cross-sectional area S3 (= π · (d / 2) of the liquid introduction hole 15-3 ² ) Is desirable. In order to make liquid fine particles, the cross-sectional area S2 is preferably larger than the cross-sectional area S3.
Each piezoelectric / electrostrictive element 15g is slightly smaller than each chamber 15-2 in a plan view (viewed from the positive direction of the Z axis), and ceramic is disposed inside the chamber 15-2 in the same plan view. Electrode (not shown) provided on the upper surface and the lower surface of each piezoelectric / electrostrictive element 15g, which is fixed to the upper surface of the sheet 15f (the wall surface including one side of the quadrangle that is the cross section of the flow path portion of the chamber 15-2). In the meantime, it operates (driven) based on a piezoelectric element drive signal DV (also referred to as a piezoelectric / electrostrictive element drive signal DV) applied by a piezoelectric element drive signal generating means (circuit) of the electric control device 30. The ceramic sheet 15f (the upper wall of the chamber 15-2) is deformed, whereby the volume of the chamber 15-2 is changed by ΔV.
The following methods were employed for the ceramic sheets 15a to 15f and the method for forming the laminate.
1: A ceramic green sheet is formed using zirconia powder having a particle size of 0.1 to several μm.
2; This ceramic green sheet is punched using a die punch and a die, and the notches corresponding to the ceramic sheets 15a to 15e shown in FIG. 5 (chamber 15-2, liquid introduction hole 15-3) , A liquid supply passage 15-1, a liquid discharge nozzle 15-4, and a gap corresponding to the liquid inlet 15-5 (see FIG. 4).
3; Laminate ceramic green sheets, heat-press, and then fire and integrate at 1550 ° C.-2 h.
The piezoelectric / electrostrictive element 15g sandwiched between the electrodes is formed on the upper surface of the portion corresponding to the chamber portion of the ceramic sheet laminate thus produced. Thus, the injection device 15A is manufactured. Thus, if the injection device 15A is integrally formed of zirconia ceramics, high durability against frequent deformation of the wall surface 15f by the piezoelectric / electrostrictive element 15g can be maintained due to the characteristics of the zirconia ceramics. The liquid ejecting device having the liquid ejection nozzles 15-4, 15-4,... Can be realized with a total length as small as several centimeters or less, and can be easily manufactured at low cost.
The injection device 15A is fixed to the injection device fixing plate 15B as shown in FIGS. The ejection device fixing plate 15B has a rectangular shape that is slightly larger than the ejection device 15A in plan view, and a position facing each liquid ejection port 15-4a of the ejection device 15A in a state where the ejection device 15A is fixed. Are provided with through holes (not shown), and the liquid ejection ports 15-4a are exposed to the outside through the through holes. Further, the ejection device fixing plate 15B is fixed and held by the holding unit 15C at the periphery thereof.
The holding unit 15C has the same outer shape in plan view as the injection device fixing plate 15B, and as shown in FIG. 1, the holding unit 15C is fixed to the intake pipe 20 of the internal combustion engine with a bolt (not shown) at the periphery thereof. It has become. As shown in FIG. 2, the holding unit 15C has a through hole having a diameter slightly larger than the diameter of the outer cylinder portion 14c of the electromagnetic opening / closing discharge valve 14 at the center thereof. The outer cylinder part 14c is inserted.
As shown in FIGS. 2 and 3, the sleeve (sealed space forming member) 15D has an inner diameter equal to the outer diameter of the outer cylindrical portion 14c of the electromagnetic on-off type discharge valve 14, and the outer diameter of the sleeve 15D of the holding unit 15C. It has a cylindrical shape equal to the inner diameter of the through hole. One end of the sleeve 15D is closed, and the other end is opened. As shown in FIG. 3, the sleeve 15D has a diameter substantially equal to the liquid inlet 15-5 of the ejection device 15A at the center of the closed end. An opening 15D-1 is provided. An O-ring groove 15D-1a is formed on the inner peripheral side wall surface that forms the opening 15D-1 and outside the closed end.
The outer cylinder portion 14c of the electromagnetic open / close discharge valve 14 is press-fitted from the open end side of the sleeve 15D until it contacts the inside of the closed end of the sleeve 15D, and the sleeve 15D is press-fitted into the through hole of the holding unit 15C. Is done. At this time, the O-ring 16 inserted into the O-ring groove 15D-1a comes into contact with the ceramic sheet 15f of the injection device 15A.
As described above, the electromagnetic open / close discharge valve 14 and the injection unit 15 are assembled together, and the discharge hole 14c-2 of the electromagnetic open / close discharge valve 14 (the electromagnetic open / close injection valve 14 in which the discharge hole 14c-2 is formed). A closed end face (outside the closed end face) of the outer cylinder portion 14c, or a portion that can be referred to as an outer side of the discharge hole 14c-2 forming surface of the cylindrical outer cylinder portion 14c), and a liquid inlet 15-5 of the ejection device 15A; Between these, a hollow cylindrical sealed space is formed. In this state, the center axis of the opening (hollow cylindrical sealed space) 15D-1 of the sleeve 15D is made to coincide with the center axis of the liquid injection port 15-5 of the ejection device 15A, and the center axis of the needle valve 14d. It is matched with CL. As described above, the sleeve 15D is disposed between the discharge hole 14c-2 of the electromagnetic open / close discharge valve 14 and the liquid injection port (liquid injection portion) 15-5 of the ejection device 15A. Between the hole 14c-2 and the liquid inlet 15-5, the diameter is substantially the same as that of the liquid inlet 15-5, and the central axis CL and the central axis of the liquid inlet 15-5 and the needle valve 14d. Are formed in a hollow cylindrical sealed space with the same.
Further, as described above, the discharge hole 14c-2 is inclined by the angle θ with respect to the axis of the needle valve 14d (and hence the axis of the hollow cylindrical sealed space) CL. The discharged fuel spreads at an angle θ with respect to the axis CL as it approaches the injection device 15A inside the opening 15D-1 of the sleeve 15D (that is, the hollow cylindrical sealed space). In other words, the distance of the fuel discharged from the discharge hole 14c-2 from the central axis CL of the hollow cylindrical sealed space increases as the distance from the discharge hole 14c-2 toward the liquid inlet 15-5 increases. Increase.
In the present embodiment, the fuel thus discharged is the inner peripheral wall surface (inside the O-ring groove 15D-1a) that forms the opening 15D-1 (that is, the hollow cylindrical sealed space) of the sleeve 15D. And a wall surface WP formed by virtually extending the inner peripheral wall surface to the flat portion of the liquid supply passage 15-1 (the upper surface of the ceramic sheet 15b) (in FIG. 3, a two-dot chain line imaginary). The angle θ is determined so as to reach the same plane portion of the liquid supply passage 15-1 before reaching (indicated by a line).
In other words, the electromagnetic open / close discharge valve 14 has a hollow cylinder in which a discharge flow line (indicated by a one-dot chain line DL in FIG. 3) of the liquid discharged from the discharge hole 14c-2 forms a sealed space of the sleeve 15D. The side wall 15D-1 and the side wall 15D-1 of the liquid supply passage 15-1 are virtually intersected with the flat portion of the liquid supply passage 15-1 without intersecting the side wall WP virtually extending to the flat portion of the liquid supply passage 15-1. Arranged.
With the above configuration, the fuel discharged and supplied from the discharge hole 14c-2 of the electromagnetic open / close discharge valve 14 to the liquid supply passage 15-1 through the liquid inlet 15-5 passes through each liquid introduction hole 15-3. Through each chamber 15-2. The fuel is given vibration energy in each chamber 15-2, and fine (fine particles) from the liquid injection port 15-4a through the liquid discharge nozzle 15-4 and through the through hole of the injection device fixing plate 15B. Are injected into the intake pipe 20 as droplets.
As shown in FIG. 6, the electric control device 30 includes an engine electronic control unit 31 and a fuel injection electronic control circuit 32 connected to the engine electronic control unit 31.
The engine electronic control unit 31 is connected to sensors such as an engine rotation speed sensor 33 and an intake pipe pressure sensor 34. The engine rotation speed N and the intake pipe pressure P are input from these sensors to be necessary for the internal combustion engine. The fuel amount and the injection start timing are determined, and a drive voltage signal related to the determined fuel amount and the injection start timing is sent to the fuel injection electronic control circuit 32.
The fuel injection electronic control circuit 32 includes a fuel injection control microcomputer 32a, an electromagnetic opening / closing discharge valve drive circuit unit 32b, and a piezoelectric / electrostrictive element drive circuit unit 32c. The fuel injection control microcomputer 32a receives the drive voltage signal from the engine electronic control unit 31, and sends a control signal based on the received drive voltage signal to the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit unit 32b and the piezoelectric / electrostrictive element. It is sent to the drive circuit section 32c.
As shown in FIG. 7 which is a time chart, the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit unit 32b outputs a rectangular wave electromagnetic valve open / close signal INJ to an electromagnetic mechanism (not shown) of the electromagnetic open / close discharge valve 14. ing. When the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is generated (that is, when it becomes a high level signal (valve opening signal)), the needle valve 14d of the electromagnetic opening / closing discharge valve 14 is moved to open the discharge hole 14c-2. Then, fuel is discharged from the electromagnetic open / close discharge valve 14 into the liquid supply passage 15-1 via the liquid inlet 15-5 of the injection device 15A. On the other hand, when the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is stopped (that is, when the signal becomes a low level signal (valve closing signal)), the needle valve 14d closes the discharge hole 14c-2. Discharge into the passage 15-1 is stopped.
As shown in FIG. 7, the piezoelectric / electrostrictive element driving circuit 32c has a frequency f (period) between electrodes (not shown) of the piezoelectric / electrostrictive element 15g based on a control signal from the fuel injection control microcomputer 32a. The piezoelectric element drive signal DV of T = 1 / f) is output. The piezoelectric element drive signal DV rapidly increases from 0 (V) to a predetermined maximum potential Vmax (V), and then maintains the maximum potential Vmax for only a short time, and then rapidly decreases toward 0 (V). It has a waveform.
The drive frequency f of the piezoelectric element drive signal DV is the structure of the chamber 15-2, the structure of the liquid discharge nozzle 15-4, the nozzle diameter D, the introduction hole diameter d, and the deformation of the ceramic sheet 15f of the piezoelectric / electrostrictive element 15g. Is set to a frequency that is equal to the resonance frequency (natural frequency) of the ejection device 15 </ b> A determined by the shape of the portion that generates the liquid and the type of liquid, for example, in the vicinity of 50 kHz.
If the state in which the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is generated (high level signal) continues, the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 converges to a constant high pressure, and the liquid is liquid. It continues to be ejected from the discharge nozzle 15-4. If the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is stopped (low level signal) continues, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 converges to a constant low pressure. At this time, the liquid is not ejected from the liquid discharge nozzle 15-4.
Here, the configuration and operation of the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit 32b and the piezoelectric / electrostrictive element drive circuit 32c will be described in detail with reference to FIG. 7 and FIG. 8 which is an electric circuit diagram thereof. .
As shown in FIG. 8, the electromagnetic opening / closing discharge valve drive circuit unit 32b includes two Schmitt trigger circuits ST1, ST2, three field effect transistors (MOS FETs) MS1 to MS3, and a plurality of resistors RST1, RST2, RS1 to RS4 and one capacitor CS are included. Among these, the resistors RST1 and RST2 are output current limiting resistors of the Schmitt trigger circuits ST1 and ST2, respectively.
As shown in FIG. 7, when the drive voltage signal INJ changing from the low level signal to the high level signal is sent from the engine electronic control unit 31 to the fuel injection control microcomputer 32a, the fuel injection control microcomputer. A signal (not shown) that changes from a high level signal to a low level signal is sent from 32a to the Schmitt trigger circuit ST1. Further, a signal (not shown) that changes from a low level signal to a high level signal is sent from the fuel injection control microcomputer 32a to the Schmitt trigger circuit ST2.
As a result, the Schmitt trigger circuit ST1 outputs a high level signal. Accordingly, the field effect transistor MS3 is turned on (conductive state), and as a result, the field effect transistor MS1 is also turned on. Further, since the Schmitt trigger circuit ST2 outputs a low level signal, the field effect transistor MS2 is turned off (non-conductive state).
Thereby, the power supply voltage VP1 is applied to the capacitor CS and the electromagnetic open / close discharge valve 14 (the electromagnetic mechanism thereof), and the capacitor CS is charged. At this time, a current flows through the electromagnetic open / close discharge valve 14, and the needle valve 14d starts moving after a predetermined delay time (so-called invalid injection time) Td due to the inductor component has elapsed. As a result, the discharge of the liquid from the electromagnetic open / close discharge valve 14 to the liquid supply passage 15-1 starts, and the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 starts to rise from a constant low pressure.
On the other hand, when the drive voltage signal INJ changing from the high level signal to the low level signal is sent from the engine electronic control unit 31 to the fuel injection control microcomputer 32a, the Schmitt trigger circuit ST1 is sent from the fuel injection control microcomputer 32a. A signal (not shown) that changes from a low level signal to a high level signal is transmitted. Further, a signal (not shown) that changes from a high level signal to a low level signal is sent from the fuel injection control microcomputer 32a to the Schmitt trigger circuit ST2.
As a result, the Schmitt trigger circuit ST1 outputs a low level signal. Accordingly, since the field effect transistor MS3 is turned off, the field effect transistor MS1 is turned off. Further, since the Schmitt trigger circuit ST2 outputs a high level signal, the field effect transistor MS2 is turned on. As a result, the power supply voltage VP1 is no longer applied to the capacitor CS and the electromagnetic open / close discharge valve 14 (and its electromagnetic mechanism), and the capacitor CS is grounded via the field effect transistor MS2, and the charge charged in the capacitor CS is reduced. Discharged. For this reason, energization of the electromagnetic open / close discharge valve 14 is stopped, and the needle valve 14d starts moving toward the initial position after a predetermined time from when the field effect transistor MS2 is turned on. Accordingly, the discharge amount of the liquid from the electromagnetic open / close discharge valve 14 to the liquid supply passage 15-1 is reduced, and as a result, the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 is changed from the constant high pressure to the constant low pressure. Decrease towards
The above is the operation of the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit 32b. The capacitor CS functions to hold the voltage applied to the electromagnetic mechanism when the power supply voltage VP1 is applied to the electromagnetic mechanism of the electromagnetic open / close discharge valve 14. Next, the piezoelectric / electrostrictive element drive circuit unit 32c will be described.
As shown in FIG. 8, the piezoelectric / electrostrictive element driving circuit unit 32c includes two Schmitt trigger circuits ST11 and ST12, three field effect transistors (MOS FETs) MS11 to MS13, and a plurality of resistors RST11 and RST12, It is configured to include RS11 to RS14 and two coils L1 and L2. Among these, resistors RST11 and RST12 are output current limiting resistors of the Schmitt trigger circuits ST11 and ST12, respectively.
As shown in FIG. 7, when a signal that changes from a low level signal to a high level signal is sent from the engine electronic control unit 31 to the fuel injection control microcomputer 32a, the fuel injection control microcomputer 32a On the basis of this signal, every time the period T (frequency f = 1 / T) elapses, the Schmitt trigger circuit ST11 has a pulse having a constant width (from a constant voltage to 0 (V) for a predetermined time, and thereafter to the same constant voltage. The returning square wave is output as a control signal (not shown). Further, the fuel injection control microcomputer 32a outputs a similar pulse as a control signal to the Schmitt trigger circuit ST12 with a slight delay from the control signal to the Schmitt trigger circuit ST11.
Now, when a pulse is input to the Schmitt trigger circuit ST11, the Schmitt trigger circuit ST11 outputs a high level signal. Therefore, the field effect transistor MS13 is turned on, and as a result, the field effect transistor MS11 is also turned on. At this time, since the Schmitt trigger circuit ST12 outputs a low level signal, the field effect transistor MS12 maintains an off state. Thereby, since the power supply voltage VP2 is applied to the piezoelectric / electrostrictive element 15g via the coil L1 and the resistor RS11, the piezoelectric / electrostrictive element 15g deforms the ceramic sheet 15f, and the volume of the chamber 15-2 decreases. To do.
Thereafter, the pulse input to the Schmitt trigger circuit ST11 disappears. As a result, the Schmitt trigger circuit ST11 outputs a low level signal, so that both the field effect transistors MS13 and MS11 are turned off. Even at this time, no pulse is input to the Schmitt trigger circuit ST12. Therefore, since the Schmitt trigger circuit ST12 outputs a low level signal, the field effect transistor MS12 maintains the off state. As a result, the piezoelectric / electrostrictive element 15g holds the charged electric charge, and the interelectrode potential of the piezoelectric / electrostrictive element 15g is maintained at the maximum value Vmax.
Thereafter, the fuel injection control microcomputer 32a inputs the aforementioned pulse only to the Schmitt trigger circuit ST12. As a result, the Schmitt trigger circuit ST12 outputs a high level signal, so that the field effect transistor MS12 is turned on. As a result, the piezoelectric / electrostrictive element 15g is grounded via the resistor RS12, the coil L2, and the field effect transistor MS12, and the charge charged in the piezoelectric / electrostrictive element 15g is discharged. For this reason, the piezoelectric / electrostrictive element 15g starts to return to the initial shape, and the volume of the chamber 15-2 increases.
As described above, such an operation is repeated every elapse of the period T (frequency f = 1 / T), whereby vibration energy is transmitted to the liquid in the chamber 15-2. The above is the operation of the piezoelectric / electrostrictive element drive circuit unit 32c.
In this specification, “to generate the electromagnetic valve opening / closing signal INJ” means that the power supply voltage VP1 is applied to the electromagnetic valve 14 via the field effect transistor MS1 or the like, and “the electromagnetic valve opening / closing signal INJ”. "Stop the generation of" means to stop the application of the power supply voltage VP1 to the solenoid valve 14. “Generating the piezoelectric element driving signal DV” means charging / discharging the piezoelectric / electrostrictive element 15g at the frequency f (period T), and “stopping the generation of the piezoelectric element driving signal DV”. Is to stop the above-described charging / discharging with respect to the piezoelectric / electrostrictive element 15g (that is, to start grounding the piezoelectric / electrostrictive element 15g via the field effect transistor MS12).
Next, the operation of the liquid ejecting apparatus 10 configured as described above will be described with reference to the time chart of FIG. The engine electronic control unit 31 determines the time (fuel discharge time Tfuel) during which the electromagnetic on-off type discharge valve 14 is opened based on the engine operating state such as the engine speed N and the intake pipe pressure P, and the like. The timing (opening timing) at which the electromagnetic opening / closing discharge valve 14 starts to be opened is determined. Here, it is assumed that the current valve opening timing is the time point t2 in FIG.
Then, the engine electronic control unit 31 is slightly behind the time point t1 before the time point t2 by a slight time (a so-called invalid injection time Td, which is a delay time caused by the inductance of the electromagnetic mechanism of the electromagnetic switching discharge valve 14). Further, when the time point t0 is reached by a predetermined time, an operation start instruction signal for the piezoelectric / electrostrictive element 15g is sent to the fuel injection control microcomputer 32a. At time t1, a drive voltage signal is sent to the fuel injection control microcomputer 32a until the total time of the invalid injection time Td and the determined fuel discharge time Tfuel elapses from the time t1.
Upon receiving the operation start instruction signal for the piezoelectric / electrostrictive element 15g, the fuel injection control microcomputer 32a sends a control signal to the piezoelectric / electrostrictive element drive circuit unit 32c, and the piezoelectric of the frequency f described above from time t0. An element drive signal DV is generated between the electrodes of the piezoelectric / electrostrictive element 15g. Further, when receiving the drive voltage signal, the fuel injection control microcomputer 32a sends a control signal to the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit section 32b, and outputs an electromagnetic valve open / close signal INJ (high level signal) from time t1. Occurs for the electromagnetic open / close discharge valve 14.
At time t2 slightly delayed from time t1 (that is, when the invalid injection time Td of the electromagnetic on-off type discharge valve 14 has elapsed), the needle valve 14d is moved to open the discharge hole 14c-2 (that is, The electromagnetic open / close discharge valve 14 is opened), and the fuel in the fuel passage 14b is injected from the discharge hole 14c-2 through the hollow cylindrical sealed space of the sleeve 15D and the liquid injection port 15-5 of the injection device 15A. The liquid supply passage 15-1 of the device 15A starts to be discharged and supplied. As a result, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 starts to rise as shown in FIG.
Then, after time t2, when the pressure of the fuel in the chamber 15-2 rises to a sufficient pressure (a pressure sufficient to inject the fuel into the fuel injection space 21), as shown in FIG. The liquid is ejected (injected) from the end surface of the liquid ejection port 15-4a toward the liquid ejection space 21 in the intake pipe 20. At this time, since vibration energy due to the operation of the piezoelectric / electrostrictive element 15g is applied to the fuel in the chamber 15-2, a constricted portion is generated in the fuel, and the fuel is in the constricted portion at the tip thereof. Leave to tear off. As a result, uniform and finely atomized fuel is injected into the intake pipe 21.
In this way, the electric control device 30 generates the electromagnetic valve opening / closing signal INJ, thereby causing the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 immediately before starting to increase from the constant low pressure at the time t2. Generation of the piezoelectric element drive signal DV is started from t0.
Therefore, at the time when there is a possibility that liquid ejection may be started from the liquid ejection nozzle 15-4 of the ejection device 15A, the piezoelectric / electrostrictive element 15g is already driven by the piezoelectric element drive signal DV, and vibration energy is applied to the liquid. Have joined. As a result, it is possible to reliably eject droplets that have been atomized from the beginning of the liquid ejection.
When the total time of the determined invalid injection time Td and the fuel discharge time Tfuel elapses from time t1 and the driving voltage signal from the engine electronic control unit 31 disappears at time t3, the fuel injection control microcomputer 32a The control signal is sent again to the open / close discharge valve drive circuit 32b, and the electromagnetic open / close signal INJ is stopped by the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit 32b.
Further, the fuel injection control microcomputer 32a is at a time point delayed by a predetermined time from the time point t3, and the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 is closed by the electromagnetic open / close discharge valve 14. The piezoelectric element drive signal DV is continuously applied to the piezoelectric / electrostrictive element 15g until the time point t4 (time point t4 immediately after the time point t3) at which the pressure is reduced to the constant low pressure, and at the same time point t4. Then, the generation of the piezoelectric element drive signal DV is stopped.
As described above, the electric control device 30 detects the piezoelectric element drive signal until time t4 immediately after the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 is reduced to the constant low pressure due to the stop of the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ. Continue to generate DV.
Since the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 is higher than the predetermined low pressure for a while from the time t3 when the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is stopped, the injection device 15A. The liquid is continuously ejected from the liquid discharge nozzle 15-4. Therefore, the piezoelectric element drive signal DV is generated until time t4 immediately after the time when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 decreases to the constant low pressure due to the stop of the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ. .
Accordingly, at the time after the time t3 when the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is stopped and when the liquid is continuously ejected from the liquid ejection nozzle 15-4 of the ejection device 15A, the piezoelectric Since the piezoelectric / electrostrictive element 15g is continuously driven by the element driving signal DV, vibration energy can be added to the liquid. As a result, even after the electromagnetic valve opening / closing signal INJ disappears (after the generation is stopped), the liquid can be reliably atomized and ejected until the liquid is not ejected into the liquid ejecting space 21.
In the above embodiment, the discharge amount (discharge flow rate) per unit time of the liquid discharged from the electromagnetic open / close discharge valve 14 is Q (cc / min), and the discharge of the injection device 15A from the electromagnetic open / close discharge valve 14 is performed. When the volume of the liquid flow path formed up to the tip of the nozzle 15-4 is V (cc), the ratio (V / Q) may be configured to be 0.03 or less. Is preferred.
Here, the volume V includes a hollow cylindrical sealed space formed by the sleeve 15D, a liquid inlet 15-5, a liquid supply passage 15-1, a chamber 15-2, a liquid introduction hole 15-3, and a liquid discharge nozzle. It is the sum of the volumes of 15-4.
Further, as shown in FIG. 9, it is preferable that the time during which the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is a high level signal is set to be only within the time during which the intake valve 22 of the internal combustion engine is open. It is. In this way, when the fuel injected by the liquid injection device 10 reaches the intake valve 22, the intake valve 22 is opened, and the fuel does not adhere directly to the back surface of the intake valve 22 or the like. The fuel can be configured to be sucked into the cylinder, and the fuel injected after being atomized is directly sucked into the cylinder. As a result, since the injected fuel does not adhere to the wall surfaces of the intake valve 22 and the intake pipe 20, it is possible to improve the fuel consumption of the internal combustion engine and reduce the amount of unburned gas in the exhaust gas.
Note that the speed of the atomized fuel (droplet, spray droplet) ejected from the liquid discharge nozzle 15-4 depends on the lift amount of the intake valve 22 and / or the intake flow velocity (wind speed) in the intake pipe. It is preferable to change. According to this, the fuel that has been atomized and injected can be directly sucked into the cylinder without further adhesion to the wall surface. The speed of the atomized fuel injected from the liquid discharge nozzle 15-4 changes the waveform of the piezoelectric element drive signal DV for the piezoelectric / electrostrictive element 15g (particularly, the rising speed or maximum voltage of the signal DV). Or by changing the pressure (fuel pressure) of the fuel supplied to the electromagnetic open / close discharge valve 14. Further, the fuel pressure can be changed by changing the adjustment pressure of the pressure regulator 13 or by changing the pressure pump discharge pressure when the pressure regulator 13 is not provided.
Next, a second embodiment of the liquid ejecting apparatus 10 according to the present invention will be described. The liquid ejecting apparatus 10 according to the second embodiment is different from the liquid ejecting apparatus 10 according to the first embodiment only in that the generation method of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ and the piezoelectric element driving signal DV is different. It is different. Therefore, the following description will be made with reference to FIG.
In the second embodiment, when the electromagnetic open / close discharge valve 14 is opened, the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 is stabilized at the constant high pressure (time t13 in FIG. 11). During the period of t15), the operation of the piezoelectric / electrostrictive element 15g (fuel atomization by the operation of the piezoelectric / electrostrictive element 15g) is stopped.
More specifically, when a drive voltage signal from the engine electronic control unit shown in FIG. 11A is generated at time t11, the fuel injection control microcomputer 32a operates as an electromagnetic open / close discharge valve drive circuit. An electromagnetic valve opening / closing signal INJ is generated in the part 32b. As a result, the electromagnetic on-off type discharge valve 14 is opened at time t12 after the invalid injection time Td has elapsed, and as shown in FIG. 11C, the liquid in the liquid supply passage 15-1 The pressure begins to rise.
Further, the fuel injection control microcomputer 32a monitors whether or not the invalid injection time Td has elapsed from the time point t11, and determines that the simultaneous point t12 has been reached. A piezoelectric element drive signal DV is generated. Thereafter, at time t13 when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 reaches the predetermined constant high pressure, the fuel injection control microcomputer 32a causes the piezoelectric / electrostrictive element drive circuit unit 32c to drive the piezoelectric element. The generation of the signal DV is stopped. Times from time t12 to time t13 are predetermined and stored in the fuel injection control microcomputer 32a.
A piezoelectric / electrostrictive element for detecting the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 is separately installed, and a signal from the piezoelectric / electrostrictive element is input to the fuel injection control microcomputer 32a. The fuel injection control micro is configured to stop the generation of the piezoelectric element drive signal DV when it is detected that the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 becomes the predetermined high pressure based on the signal from the strain element. The computer 32a may be configured.
Thereafter, when the drive voltage signal from the engine electronic control unit disappears at time t14, the fuel injection control microcomputer 32a causes the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit section 32b to stop generating the electromagnetic valve open / close signal INJ. As a result, the electromagnetic open / close discharge valve 14 is closed at a time t15 (that is, when the discharge of the capacitor CS proceeds and the electromagnetic open / close discharge valve 14 starts closing) after a short time from the time t14. Therefore, as shown in FIG. 11C, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 starts to decrease.
On the other hand, the fuel injection control microcomputer 32a monitors whether or not a predetermined time has elapsed from the time point t14, and determines that the simultaneous time point t15 is reached. The piezoelectric element drive signal DV is generated again in the part 32c. Thereafter, at time t16 when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 reaches the predetermined constant low pressure, the fuel injection control microcomputer 32a drives the piezoelectric / electrostrictive element driving circuit 32c to drive the piezoelectric element. The generation of the signal DV is stopped. Times from the time t15 to t16 are determined in advance and stored in the fuel injection control microcomputer 32a.
Also in this case, a piezoelectric / electrostrictive element for detecting the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 is separately installed, and a signal from the piezoelectric / electrostrictive element is input to the fuel injection control microcomputer 32a. The generation of the piezoelectric element drive signal DV is stopped when it is detected that the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 becomes the constant low pressure based on the signal of the piezoelectric / electrostrictive element. The fuel injection control microcomputer 32a may be configured.
As described above, in the liquid ejecting apparatus 10 according to the second embodiment, the electric control device 30 causes the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 to be a constant high pressure by the electromagnetic valve opening / closing signal INJ. The piezoelectric element drive signal DV is not generated during the period (time points t13 to t15).
When the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases to a sufficiently large pressure (the constant high pressure) by the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ, the liquid discharge nozzle 15-4 of the ejection device 15A. The velocity of the liquid ejected from the liquid ejection space 21 to the liquid ejection space 21 (ejection speed or moving speed of the liquid column) becomes sufficiently large, and the liquid becomes droplets having a relatively small particle diameter due to surface tension. Accordingly, in such a case (time points t13 to t15), the power consumption of the liquid ejecting apparatus 10 can be reduced by not generating the piezoelectric element drive signal DV as in the second embodiment. .
Next, a third embodiment of the liquid ejecting apparatus 10 according to the invention will be described. The liquid ejecting apparatus 10 according to the third embodiment is different from the liquid ejecting apparatus 10 according to the first embodiment only in that the generation method of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ and the piezoelectric element driving signal DV is different. It is different. Therefore, the following description will be made with reference to FIG. FIG. 12B shows a duty ratio (or average current) of a solenoid valve opening / closing signal INJ described later.
In the third embodiment, when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 is higher than the predetermined low pressure based on the opening of the electromagnetic open / close discharge valve 14, in other words, the liquid When there is a possibility that liquid is ejected from the ejection nozzle 15-4, the piezoelectric element drive signal DV is continuously generated. Further, the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is an absolute value smaller than the absolute value of the rate of change in pressure when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 suddenly increases immediately after the generation thereof, and thereafter the pressure increases. It is generated such that the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 gradually decreases (temporarily decreases) at a pressure change rate having a value.
More specifically, when the drive voltage signal from the engine electronic control unit 31 shown in FIG. 12A is generated at time t21, the fuel injection control microcomputer 32a drives the electromagnetic open / close discharge valve. An electromagnetic valve opening / closing signal INJ is generated in the circuit portion 32b. At this time, immediately after time t21 and time t21, the fuel injection control microcomputer 32a maintains the field effect transistor MS1 of the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit unit 32b continuously on, and the field effect transistor MS2 A control signal is generated in each of the Schmitt trigger circuits ST1 and ST2 so as to maintain the OFF state continuously. In other words, the electromagnetic open / close discharge valve 14 is a pulsed voltage that changes between 0 (V) and the power supply voltage VP1 (V) during a predetermined period Tp, and its duty ratio (= ( A voltage having a time VP1 (V)) / Tp) of 100% is applied. Hereinafter, this duty ratio is simply referred to as “duty ratio of electromagnetic valve opening / closing signal INJ”.
As a result, the needle valve 14d of the electromagnetic on-off type discharge valve 14 starts moving toward the maximum movement position at time t22 after the invalid injection time Td has elapsed, and the discharge hole 14c-2 begins to open. As shown in FIG. 12 (C), the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 starts to rise rapidly at a predetermined increase rate α1. Further, the fuel injection control microcomputer 32a causes the piezoelectric / electrostrictive element drive circuit unit 32c to generate the piezoelectric element drive signal DV from time t22.
Thereafter, when the time t23 when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 reaches the constant high pressure, the microcomputer 32a for fuel injection control opens / closes the electromagnetic valve applied to the electromagnetic open / close discharge valve 14. The duty ratio of the signal INJ is gradually decreased. As a result, the needle valve 14d of the electromagnetic open / close discharge valve 14 begins to move gradually toward the initial position, so that the opening area of the discharge hole 14c-2 gradually decreases. Accordingly, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 starts to decrease at a predetermined decrease rate α2. At this time, the absolute value of the decrease rate α2 is smaller than the absolute value of the increase rate α1.
Thereafter, when the drive voltage signal from the engine electronic control unit 31 disappears at time t24, the fuel injection control microcomputer 32a sets the duty ratio of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ applied to the electromagnetic opening / closing discharge valve 14 to the value. Furthermore, it decreases rapidly. The fuel injection control microcomputer 32a generates the electromagnetic valve opening / closing signal INJ at time t25 when the duty ratio of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ applied to the electromagnetic opening / closing discharge valve 14 becomes 0%. To stop.
As a result, from time t24, the needle valve 14d of the electromagnetic open / close discharge valve 14 moves faster toward the initial position, so that the opening area of the discharge hole 14c-2 decreases rapidly. Accordingly, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 starts to rapidly decrease at a predetermined decrease rate α3 having an absolute value larger than the absolute value of the decrease rate α2 from time t26 after time t24, The constant low pressure is reached at time t27. Note that the time from the time point t24 to the time point t26 is caused by a delay in the operation of the needle valve 14d.
On the other hand, the fuel injection control microcomputer 32a continues to generate the piezoelectric element drive signal DV from time t22, and generates the piezoelectric element drive signal DV at time t27 when a predetermined time elapses from time 24. To stop.
Also in this case, a piezoelectric / electrostrictive element for detecting the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 is separately installed, and a signal from the piezoelectric / electrostrictive element is input to the fuel injection control microcomputer 32a. The generation of the piezoelectric element drive signal DV is stopped when it is detected that the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 becomes the constant low pressure based on the signal of the piezoelectric / electrostrictive element. The fuel injection control microcomputer 32a may be configured.
As described above, in the liquid ejecting apparatus 10 according to the third embodiment, the electric control device 30 causes the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 to be lower than a certain low pressure by the electromagnetic valve opening / closing signal INJ. At a high pressure (time t22 to t27), the piezoelectric element drive signal DV is generated, and immediately after the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ (time t22 to t23), The pressure of the liquid increases, and then the liquid supply passage 15- at a pressure change rate α2 having an absolute value (| α2 |) smaller than the absolute value (| α1 |) of the pressure change rate α1 when the pressure increases. The electromagnetic valve opening / closing signal INJ is generated so that the pressure of the liquid in 1 gradually decreases.
According to this, immediately after the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ is started (time t22 to t23), the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 rapidly increases. Droplet ejection starts immediately. Thereafter, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 continues to decrease relatively slowly (with a reduction rate α2). Accordingly, the velocity of the droplet ejected earlier is larger than the velocity of the droplet ejected later. As a result, it is possible to reduce the possibility that droplets ejected from the liquid ejection nozzle 15-4 collide in the liquid ejection space 21 and form droplets having a large particle size.
Next, a fourth embodiment of the liquid ejecting apparatus 10 according to the invention will be described. The liquid ejecting apparatus 10 according to the fourth embodiment is different from the liquid ejecting apparatus 10 according to the first embodiment only in that the generation method of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ and the piezoelectric element driving signal DV is different. It is different. Therefore, the following description will be made with reference to FIG.
In the fourth embodiment, when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases and decreases due to the opening and closing of the electromagnetic open / close discharge valve 14, the pressure of the liquid increases to the predetermined high level. The frequency f of the piezoelectric element drive signal DV is set to a lower value than when the pressure is reached. In other words, when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 is smaller than the constant high pressure, the volume change cycle of the chamber 15-2 is set to a long time.
More specifically, when a drive voltage signal from the engine electronic control unit 31 is generated at time t31, the fuel injection control microcomputer 32a sends an electromagnetic valve open / close signal to the electromagnetic open / close discharge valve drive circuit unit 32b. Generate INJ. As a result, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 starts to rise at the time t32 when the invalid ejection time Td elapses, and reaches the constant high pressure at the time t33.
During the liquid pressure increase period (time points t32 to t33), the fuel injection control microcomputer 32a causes the piezoelectric / electrostrictive element driving circuit unit 32c to generate the piezoelectric element driving signal DV having the first frequency f1. That is, the frequency f of the piezoelectric element drive signal DV applied to the piezoelectric / electrostrictive element 15g is set to the first frequency f1.
Thereafter, at time t33 when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 reaches the constant high pressure, the fuel injection control microcomputer 32a outputs the piezoelectric element drive signal applied to the piezoelectric / electrostrictive element 15g. The DV frequency f is set to a second frequency f2 that is greater than the first frequency f1. The frequency f is changed by changing (shortening) the cycle T (see FIG. 7) of pulses sent from the fuel injection control microcomputer 32a to the Schmitt trigger circuits ST11 and ST12.
Thereafter, when the drive voltage signal from the engine electronic control unit 31 disappears at time t34, the fuel injection control microcomputer 32a stops generating the electromagnetic valve opening / closing signal INJ applied to the electromagnetic opening / closing discharge valve 14. . As a result, the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 starts to decrease at a time t35 when a predetermined time has elapsed from the time t34, and reaches the constant low pressure at the time t36.
On the other hand, the fuel injection control microcomputer 32a monitors whether or not a predetermined time has elapsed from time t34 and reaches time t35, and when it reaches the same time t35, it is applied to the piezoelectric / electrostrictive element driving circuit 32c. The frequency f of the piezoelectric element drive signal DV thus set is set again to the first frequency f1. Further, the fuel injection control microcomputer 32a stores in advance the time corresponding to the time points t35 to t36, and the piezoelectric element drive signal DV is generated at the time point t36 when the stored time has elapsed from the time point t35. To stop.
Also in this case, a piezoelectric / electrostrictive element for detecting the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 is separately installed, and a signal from the piezoelectric / electrostrictive element is input to the fuel injection control microcomputer 32a. When it is detected that the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 becomes the constant high pressure and low pressure based on the signal of the piezoelectric / electrostrictive element, the frequency of the piezoelectric element drive signal DV is respectively set. The fuel injection control microcomputer 32a may be configured to change and stop the generation of the piezoelectric element drive signal DV.
As described above, in the liquid ejecting apparatus 10 according to the fourth embodiment, the electric control device 30 changes the frequency of the piezoelectric element drive signal DV according to the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1. It is configured. That is, the electric control device 30 provides the piezoelectric / electrostrictive element 15g with a piezoelectric element drive signal DV having a higher frequency as the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases, thereby changing the volume of the chamber 15-2. Increase the frequency.
The magnitude of the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 determines the speed (injection speed) of the liquid ejected from the liquid discharge nozzle 15-4. Therefore, if the pressure of the liquid is different, the liquid is atomized. The degree of will also be different. Accordingly, as in the fourth embodiment, by changing the frequency f of the piezoelectric element drive signal DV according to the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1, a droplet having a desired particle diameter can be obtained. Is possible.
In the fourth embodiment, the frequency f of the piezoelectric element drive signal DV is increased as the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases. This configuration is configured such that the larger the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1, the higher the speed of the liquid ejected from the liquid ejection nozzle 15-4, and the ejection from the liquid ejection nozzle 15-4. Since the flow rate (the length of the liquid column pushed out from the liquid ejection nozzle 15-4 into the liquid ejection space 21 per unit time) increases, the higher the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1, the higher the flow rate. This is because by applying the piezoelectric element drive signal DV having the frequency f to the piezoelectric / electrostrictive element 15g, it is possible to make the particle diameter of the droplets to be made uniform regardless of the pressure of the liquid. In the above embodiment, the frequency f of the piezoelectric element drive signal DV is changed in two stages of the first frequency f1 and the second frequency f2, but the frequency f is the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1. It may be changed continuously according to.
Next, a fifth embodiment of the liquid ejecting apparatus 10 according to the invention will be described. The liquid ejecting apparatus 10 according to the fifth embodiment is different from the liquid ejecting apparatus 10 according to the first embodiment only in that the generation method of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ and the piezoelectric element driving signal DV is different. It is different. Therefore, the following description will be made with reference to FIG.
In the fifth embodiment, similarly to the second embodiment, when the electromagnetic open / close discharge valve 14 is opened, the liquid pressure in the liquid supply passage 15-1 becomes the constant high pressure and becomes stable. The operation of the piezoelectric / electrostrictive element 15g (particulation of fuel due to the operation of the piezoelectric / electrostrictive element 15g) is stopped during a certain period (period t13 to t15 in FIG. 14). Further, during a period in which the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases and decreases (time t12 to t13, time t15 to t16), the larger the pressure of the liquid, the more the chamber 15- The volume change amount of 2 is reduced.
More specifically, in the period from time t12 to time t13, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases with time. Therefore, the fuel injection control microcomputer 32a sets each voltage application time without changing the period T between the start of application of the power supply voltage VP2 to the piezoelectric / electrostrictive element 15g and the start of application of the next power supply voltage VP2. Shorten over time.
That is, as shown in FIG. 15, while maintaining the period T between the voltage application start timings of the power supply voltage VP2 (the time from the time t41 to t45 and the time from the time t45 to t49) at each voltage application time. Times Tp1, Tp3, and Tp5 when the output signal of a certain Schmitt trigger circuit ST11 is at a high level are shortened in order with the passage of time. As a result, the maximum voltage Vmax applied to the piezoelectric / electrostrictive element 15g decreases as the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases, so that the displacement amount per operation of the piezoelectric / electrostrictive element decreases. The volume change amount ΔV in a single volume change of the chamber 15-2 also gradually decreases.
Similarly, in the period of time t15 to t16 shown in FIG. 14, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 decreases with time. Therefore, the fuel injection control microcomputer 32a lengthens each voltage application time with time without changing the period T for starting the application of the power supply voltage VP2 to the piezoelectric / electrostrictive element 15g. That is, the time during which the output signal of the Schmitt trigger circuit ST11, which is the voltage application time, is at a high level is lengthened with the passage of time. Thereby, as the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 decreases, the displacement amount per operation of the piezoelectric / electrostrictive element increases, and the volume change amount ΔV in one volume change of the chamber 15-2 is reduced. Gradually grows.
As described above, in the liquid ejecting apparatus 10 according to the fifth embodiment, the electric control device 30 causes the volume change amount of the chamber 15-1 due to the piezoelectric element drive signal DV as the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases. Is configured to be small.
As the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases, the speed of the liquid ejected from the liquid ejection nozzle 15-4 increases. Therefore, the particle size of the ejected liquid has a volume change amount ΔV (volume change of the chamber). Even if the maximum value (that is, the maximum volume change amount) is not increased, it becomes relatively small due to the surface tension of the liquid. Therefore, according to the fifth embodiment in which the volume change amount ΔV of the chamber 15-2 by the piezoelectric element drive signal DV is reduced as the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 increases, the chamber 15-2 is more than necessary. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the liquid ejecting apparatus 10 because the amount of deformation of the piezoelectric / electrostrictive element 15g is not increased more than necessary.
In the fifth embodiment, when the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 is the constant high pressure (time t13 to t15), the generation of the piezoelectric element drive signal DV is stopped. However, as shown in FIG. 16, the piezoelectric element drive signal DV may be continuously generated. Further, the fourth embodiment and the fifth embodiment are combined, and the greater the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1, the higher the frequency of the piezoelectric element drive signal DV, and the greater the pressure of the liquid, the greater the piezoelectric element. You may comprise so that the volume variation | change_quantity (DELTA) V of the chamber 15-2 by the drive signal DV may be made small.
As described above, according to each liquid ejecting apparatus according to the embodiment of the present invention, the fuel is pressurized by the pressurizing pump 11 and the fuel is injected into the liquid ejecting space 21 in the intake pipe 20 by the pressure. Therefore, even when the pressure (intake pressure) in the liquid injection space 21 fluctuates, a desired amount of fuel can be stably injected.
Further, vibration energy is given to the fuel by the volume change of the chamber 15-2 of the injection device 15A, and the fuel is injected from the liquid discharge nozzle 15-4a so as to be atomized. As a result, this liquid ejecting apparatus was able to eject droplets that were very finely made fine. Furthermore, since the injection device 15A includes a plurality of chambers 15-2 and a plurality of discharge nozzles 15-4, even if bubbles are generated in the fuel, the bubbles are easily divided finely. Large fluctuations in the injection amount due to the presence of bubbles could be avoided.
Further, as the distance from the discharge hole 14c-2 of the electromagnetic open / close discharge valve 14 toward the liquid supply passage 15-1 increases, the hollow cylindrical sealed space for the fuel discharged from the discharge hole 14c-2 is increased. Since the fuel discharge direction from the discharge hole 14c-2 is determined so that the distance from the central axis CL increases, the flow of fuel discharged in a wide portion of the hollow cylindrical sealed space formed by the sleeve 15D Will occur. As a result, in particular, bubbles are unlikely to occur at the corners (portions indicated by the black triangles in FIG. 3) near the discharge holes 14c-2 of the electromagnetic open / close discharge valve 14 in the sealed space. The discharge performance of bubbles generated at the corners is improved. Therefore, each of the liquid injection devices can hardly increase the pressure of the fuel due to the bubbles, so that the pressure of the fuel can be increased as expected, and the fuel injection amount and the injection timing required by the mechanical device such as the internal combustion engine can be increased. It became possible to eject droplets.
Each of the liquid ejecting apparatuses has a flow of the liquid at least until the liquid ejected from the electromagnetic open / close discharge valve 14 is ejected from the ejection nozzle 15-4 to the liquid ejecting space 21. It is configured to be bent at a right angle once (four times in this example).
That is, in the present liquid ejecting apparatus, the flow of the liquid discharged from the electromagnetic open / close discharge valve 14 is first because the liquid inlet 15-5 and the liquid supply passage 15-1 are orthogonal to each other. It is bent at a right angle at the connection between the inlet 15-5 and the liquid supply passage 15-1. Next, since the major axis direction of the liquid supply passage 15-1 is parallel to the X axis and the central axis of the liquid introduction hole 15-3 is parallel to the Z axis, the liquid supply passage 15-1 and the liquid introduction hole 15 are provided. At the -3 connection, the liquid flow is bent at a right angle.
Further, since the long axis of the chamber 15-2 is parallel to the Y axis and the central axis of the liquid introduction hole 15-3 is parallel to the Z axis, the connection portion between the chamber 15-2 and the liquid introduction hole 15-3 is used. The liquid flow is bent at a right angle. Further, since the long axis of the chamber 15-2 is parallel to the Y axis and the axis of the liquid discharge nozzle 15-4 is parallel to the Z axis, the connecting portion between the chamber 15-2 and the liquid discharge nozzle 15-4 The liquid flow is also bent at right angles.
According to such a configuration, since the flow of the liquid discharged from the electromagnetic open / close discharge valve 14 is bent at a substantially right angle at least once, the pulsation of the liquid pressure accompanying the opening of the electromagnetic open / close discharge valve 14 is caused. Reduced and stable droplet ejection can be performed. In other words, the dynamic pressure of the liquid accompanying the opening of the electromagnetic on-off type discharge valve 14 becomes a static pressure, and the fuel is injected under the static pressure. As a result, it becomes possible to stably inject fuel from each liquid discharge nozzle 15-4.
In particular, each of the liquid ejecting apparatuses has a plurality of chambers 15-2, 15-2... Connected to a common liquid supply passage 15-1 by the ejecting device 15A, and ejects from the electromagnetic open / close discharge valve 14. Since the flow of the liquid is bent at a substantially right angle at the connection portion between the liquid inlet 15-5 and the liquid supply passage 15-1, the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 is stabilized. Accordingly, the pressure of the liquid in each chamber 15-2, 15-2... Is stabilized as a static pressure, so that each liquid discharge nozzle 15-4 connected to each chamber 15-2, 15-2. , 15-4... Can be made uniform.
Further, in the electromagnetic open / close discharge valve 14, the discharge streamline (indicated by a one-dot chain line DL in FIG. 3) of the liquid (fuel) discharged from the discharge hole 14c-2 is a hollow cylindrical sealed space of the sleeve 15D. The side wall 15D-1 and the side wall 15D-1 that constitute the liquid supply passage 15-1 without intersecting with the side wall WP virtually extending to the flat portion of the liquid supply passage 15-1 (the upper surface of the ceramic sheet 15b). It is arranged and configured so as to directly intersect with one plane portion.
As a result, the liquid discharged from the electromagnetic open / close discharge valve 14 reaches the flat portion of the liquid supply passage 15-1 while maintaining its kinetic energy (flow velocity) in a high state, so that the liquid reaches the flat portion. Thus, it is strongly reflected toward the discharge hole 14c-2 side of the hollow cylindrical sealed space. As a result, the reflected liquid flow discharges bubbles remaining in the corners of the hollow cylindrical sealed space near the discharge hole 14c-2 (the part indicated by the black triangles in FIG. 3). , The amount of bubbles present in the liquid is reduced. Accordingly, each of the liquid ejecting apparatuses described above makes it difficult for the increase in the pressure of the liquid to be hindered by the bubbles and increases the pressure of the liquid as expected. It became possible to do.
Further, since the axis of each liquid discharge nozzle 15-4 of each of the above embodiments is parallel to the Z axis, the liquid droplets discharged from each discharge nozzle 15-4 to the liquid ejection space 21 are in flight. Since the liquid droplets do not substantially intersect with each other, the fuel droplets do not collide in the liquid injection space 21 to form large droplets. As a result, it was possible to form a uniform and atomized fuel spray.
In the liquid ejecting apparatus according to each of the above embodiments, the electric control device 30 causes the liquid in the liquid supply passage 15-1 to be generated by at least the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ or the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal INJ. When the pressure increases or decreases, the piezoelectric / electrostrictive element 15g is activated by generating the piezoelectric element driving signal DV, and the electromagnetic valve opening / closing signal INJ disappears, and the liquid in the liquid supply passage 15-1 disappears. The piezoelectric element drive signal DV is not generated when the pressure is a constant low pressure.
Accordingly, since the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 (and the chamber 15-2) is increasing or decreasing and the injection pressure of the liquid is relatively small, the liquid injection speed is not sufficient, and the same liquid Even if it is difficult to sufficiently atomize the liquid simply by depending on the jet velocity of the liquid, the liquid can be appropriately atomized by the volume change of the chamber 15-2 due to the operation of the piezoelectric / electrostrictive element 15g. It was.
Further, the electric control device 30 is configured such that the electromagnetic valve opening / closing signal INJ disappears and the pressure of the liquid in the liquid supply passage 15-1 is constant low pressure (the liquid pressurized by the pressurizing means is liquid supply passage 15- (Pressure that converges when the state of being not supplied in 1 continues), that is, when the liquid is not ejected from the liquid ejection nozzle 15-4 of the ejection device 15A into the liquid ejection space 21. Since the device 15A does not need to perform an operation for atomizing the liquid, the piezoelectric element drive signal DV is not generated. Thereby, useless power consumption by the liquid ejecting apparatus can be avoided.
In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, the liquid injection device of the above embodiment has been applied to a gasoline internal combustion engine of a type in which fuel is injected into an intake pipe (intake port). However, the liquid droplet injection device according to the present invention is directly applied to a cylinder. It can also be applied to a so-called “direct injection gasoline internal combustion engine” for injection. That is, when fuel is directly injected into a cylinder by an electrically controlled fuel injection device using a conventional fuel injector, the fuel may accumulate in a gap (clevis) between the cylinder and the piston, and unburned HC (hydrocarbon) ) When the fuel is directly injected into the cylinder using the liquid injection device according to the present invention, the fuel is injected into the cylinder in a state of fine particles. Since the amount of fuel adhering to the inner wall surface can be reduced, or the amount of fuel entering the gap between the cylinder and the piston can be reduced, the amount of unburned HC discharged can be reduced.
Furthermore, it is also effective to use the droplet injection device according to the present invention as a direct injection injector for a diesel engine. That is, according to the conventional injector, the fuel pressure is low particularly when the engine is under a low load, and thus there is a problem that the atomized fuel cannot be injected. In this case, if a common rail type injection device is used, the fuel pressure can be increased to a certain extent even when the engine is running at a low speed, so that the atomization of the injected fuel can be promoted. Not enough fine particles. On the other hand, the liquid ejecting apparatus according to the present invention atomizes the fuel by the operation of the piezoelectric / electrostrictive element 15g regardless of the load of the engine (that is, even when the engine is at a low load). A sufficiently fine fuel can be injected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a liquid ejecting apparatus according to a first embodiment of the invention applied to an internal combustion engine.
FIG. 2 is a view showing the electromagnetic open / close discharge valve and the injection unit shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the electromagnetic open / close discharge valve and the injection unit in the vicinity of the tip of the electromagnetic open / close discharge valve shown in FIG.
4 is a plan view of the ejection device shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the ejection device taken along a plane along line 1-1 in FIG.
FIG. 6 is a detailed block diagram of the electric control device shown in FIG.
FIG. 7 is a time chart showing signals and the like generated in the electric control device shown in FIG.
FIG. 8 is a detailed circuit diagram of the electric control device shown in FIG.
9A shows an electromagnetic valve opening / closing signal given to the electromagnetic open / close discharge valve, FIG. 9B shows the liquid pressure in the liquid supply passage, and FIG. 9C shows piezoelectric / electrostrictive. FIG. 9D is a time chart showing the opening timing of the intake valve, and FIG. 9D shows the piezoelectric element driving signal applied to the element.
FIG. 10 is a diagram illustrating a state of the liquid ejected from the liquid ejecting apparatus illustrated in FIG.
FIG. 11 is a time chart illustrating the operation of the liquid ejecting apparatus according to the second embodiment of the invention.
FIG. 12 is a time chart illustrating the operation of the liquid ejecting apparatus according to the third embodiment of the invention.
FIG. 13 is a time chart illustrating the operation of the liquid ejecting apparatus according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 14 is a time chart showing the operation of the liquid ejecting apparatus according to the fifth embodiment of the invention.
FIG. 15 is a time chart showing a piezoelectric element drive signal and the like in a period in which the liquid pressure in the liquid supply passage is increasing in the liquid ejecting apparatus according to the fifth embodiment.
FIG. 16 is a time chart illustrating the operation of a modified example of the liquid ejecting apparatus according to the fifth embodiment of the invention.

Claims

A liquid ejection nozzle having one end exposed in the liquid ejection space, a piezoelectric / electrostrictive element that is activated by a piezoelectric element drive signal, a volume that is changed by the operation of the piezoelectric / electrostrictive element, and the other end of the liquid ejection nozzle An ejection device comprising: a chamber connected to the chamber; a liquid supply passage connected to the chamber; and a liquid inlet that communicates the liquid supply passage with the outside;
A pressurizing means for pressurizing the liquid;
The liquid pressurized by the pressurizing means is supplied, and includes an electromagnetic on-off valve driven by a solenoid valve opening / closing signal and a discharge hole opened / closed by the electromagnetic on-off valve. An electromagnetic on-off type discharge valve that discharges the pressurized liquid to the liquid injection port of the ejection device through the discharge hole when the on-off valve is driven to open the discharge hole;
An electric control device comprising: a piezoelectric element driving signal generating means for generating the piezoelectric element driving signal; and an electromagnetic valve opening / closing signal generating means for generating the electromagnetic valve opening / closing signal.
A liquid ejecting apparatus that atomizes the liquid ejected from the electromagnetic open / close discharge valve by the volume change of the chamber and ejects the liquid as droplets from the liquid ejecting nozzle to the liquid ejecting space;
When the pressure of the liquid in the liquid supply passage is increased or decreased by at least the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal or the stop of the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal, the electric control device And the piezoelectric / electrostrictive element is operated, and the piezoelectric element drive signal is not generated when the electromagnetic valve opening / closing signal disappears and the liquid pressure in the liquid supply passage is a constant low pressure. A liquid ejecting apparatus configured as described above.

A liquid ejecting apparatus according to claim 1,
The electric control device starts generating the piezoelectric element driving signal immediately before the pressure of the liquid in the liquid supply passage starts to increase from the constant low pressure by the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal. A liquid ejecting apparatus configured as described above.

A liquid ejecting apparatus according to claim 1 or claim 2,
The electric control device continues to generate the piezoelectric element drive signal until a time point immediately after the pressure of the liquid in the liquid supply passage decreases to the constant low pressure due to the stop of the generation of the electromagnetic valve opening / closing signal. A liquid ejecting apparatus configured as described above.

A liquid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The electric control device is a liquid ejecting apparatus configured not to generate the piezoelectric element driving signal during a period in which the pressure of the liquid in the liquid supply passage is a constant high pressure by the electromagnetic valve opening / closing signal.

A liquid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The electric control device generates the piezoelectric element drive signal when the pressure of the liquid in the liquid supply passage is higher than the constant low pressure by the electromagnetic valve opening / closing signal, and the electromagnetic valve Immediately after the start of the opening / closing signal, the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases rapidly, and then the liquid is supplied at a pressure change rate having an absolute value smaller than the absolute value of the pressure change rate when the pressure increases. A liquid ejecting apparatus configured to generate the electromagnetic valve opening / closing signal so that the pressure of the liquid in the passage gradually decreases.

A liquid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The electric control apparatus is a liquid ejecting apparatus configured to change a frequency of the piezoelectric element driving signal in accordance with a pressure of the liquid in the liquid supply passage.

The liquid ejecting apparatus according to claim 6,
The electric control device is a liquid ejecting apparatus configured to change the piezoelectric element drive signal so that the frequency of the piezoelectric element drive signal increases as the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases.

A liquid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The electric control apparatus is a liquid ejecting apparatus configured to decrease the volume change amount of the chamber by the piezoelectric element driving signal as the pressure of the liquid in the liquid supply passage increases.