(57)【要約】【課題】燃料噴射の制御性を長期間にわたり良好に維持するように、荷重センサ部の信頼性確保が可能な燃料噴射装置を提供。【解決手段】操作要素と、操作要素１８、３４を駆動するピエゾアクチュエータ２２と、ピエゾアクチュエータを駆動制御する制御装置であって、ピエゾアクチェエータへの充電及び放電する充放電制御によりピエゾアクチュエータの作動状態を切換える制御装置３００とを備え、ピエゾアクチュエータは、制御装置に充放電制御される駆動部７０と、駆動部に発生する荷重を検出する荷重センサ部６０とを有し、制御装置は、荷重センサ部からの検出出力を入力する入力回路３ｂと、荷重センサ部への充電が可能な高電圧印加回路３ｅと、荷重センサ部の出力状態が特定出力状態にあることを切換え条件とし、荷重センサ部に接続する回路を、入力回路３ｂから高電圧印加回路３ｅに切換える切換え手段３ｃ、３ｄとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に搭載される燃料噴射装置であって、
燃料噴射を操作する操作要素と、
前記操作要素を駆動するピエゾアクチュエータと、
前記ピエゾアクチュエータを駆動制御する制御装置であって、前記ピエゾアクチェエータへの充電及び放電する充放電制御により前記ピエゾアクチュエータの作動状態を切換える制御装置と、
を備え、充放電制御される前記ピエゾアクチュエータの作動状態に応じて前記操作要素が操作されて燃料の噴射及び噴射停止をする燃料噴射装置において、
前記ピエゾアクチュエータは、     
前記制御装置に充放電制御される駆動部と、
前記駆動部により操作される前記操作要素に負荷され前記駆動部に発生する荷重を検出する荷重センサ部と、を有し、
前記制御装置は、
前記荷重センサ部からの検出出力を入力する入力回路と、
前記荷重センサ部への充電が可能な高電圧印加回路と、
前記荷重センサ部の出力状態が特定出力状態にあることを切換え条件とし、前記荷重センサ部に接続する回路を、前記入力回路から前記高電圧印加回路に切換える切換え手段と、
を備えていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記特定出力状態とは、
前記ピエゾアクチュエータにおいて前記駆動部への充放電制御を実施するときの環境条件が、分極劣化の判断を許可する許可条件を満足していることを比較条件とし、
前記荷重センサ部から出力される出力と、前記荷重センサ部の初期出力を比較し、前記現在の出力が、前記初期出力に対し設定された限界出力より小さい出力であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記許可条件を満足するとは、前記環境条件が、前記内燃機関の冷間始動状態、及び前記内燃機関の停止状態のいずれかの状態を満足することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記ピエゾアクチュエータ及び前記操作要素は、前記内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応して設けられており、
前記切換え手段は、
前記内燃機関が停止している停止期間、
及び前記内燃機関の運転状態であって複数の前記操作要素のうちのいずれかの操作要素において、噴射及び停止により燃料噴射を実施する噴射期間以外の燃料噴射を休止している停止期間
のいずれかの期間内において、
前記荷重センサ部に接続する回路を、前記入力回路から前記高電圧印加回路に切換えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記駆動部及び前記荷重センサ部は、圧電体層と内部電極層とが積層される圧電体ユニットで構成され、
前記制御装置は、前記ピエゾアクチュエータへ充電電流を供給すると共に、前記ピエゾアクチュエータを供給先とする前記充電電流を、前記ピエゾアクチュエータを供給元として流れる電流に切換える駆動回路を備え、
前記高電圧印加回路は、前記駆動回路において前記駆動部を充電する高電圧発生部より給電されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記圧電体ユニットは、前記荷重センサ部を構成する前記圧電体層及び前記内部電極層と、前記駆動部を構成する前記圧電体層及び前記内部電極層と、を積層させた後、当該積層された前記圧電体層及び前記内部電極層を焼成させることにより、一体化された焼成体としていることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかの一項に記載の燃料噴射装置は、噴孔及び弁座を有するハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記弁座に着座及び離座する弁部材とを有し、高圧燃料供給源から供給される燃料を、前記弁部材が前記弁座から離座及び着座することにより前記噴孔から噴射及び噴射停止する燃料噴射弁を備え、
前記操作要素は、少なくとも前記弁座及び前記弁部材を有し、
前記ピエゾアクチュエータは、前記弁部材を直接または間接的に駆動することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項８】
前記ピエゾアクチュエータと、前記弁部材との間には、油密室を備え、
前記油密室は、前記ピエゾアクチュエータと前記弁部材とを連結する油圧連結要素を構成していることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記ピエゾアクチュエータと前記弁部材との間には、前記弁部材を前記弁座へ着座及び離座させる液圧調整機構であって、前記高圧燃料供給源から燃料が供給され、当該供給される燃料の圧力を減圧制御または増圧制御する液圧調整機構を備え、
前記液圧調機構は、前記ピエゾアクチュエータに直接的に操作される前記操作要素として構成され、
当該ピエゾアクチュエータの直接操作により前記液圧調機構の燃料の圧力が減圧または増圧されることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記荷重センサ部による検出結果に基づいて前記駆動部への充放電制御を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかの一項に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置において、燃料噴射を操作する「操作要素」としての弁部材が、駆動体の駆動により操作されることにより、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。駆動体としては、燃料噴射圧を高圧化するために、圧電素子のように駆動力の大きな素子が伸縮するピエゾアクチュエータを利用する技術が提案されている。このピエゾアクチュエータは、圧電素子からなる圧電駆動部の、伸縮の個体間のばらつきや経時変化によるばらつきを抑制する必要があるとされている。
【０００３】
このような燃料噴射装置の一種として特許文献１に開示の装置では、圧電駆動部に発生する荷重を検出する荷重センサ部を設けるようにしている。この技術は、荷重センサ部の検出結果に基づいて圧電駆動部の充放電制御を、補正することにより、上記圧電駆動部の伸縮の個体間のばらつきや経時変化によるばらつきの抑制を可能とするのである。
【０００４】
なお、上記荷重とは、上記充電及び放電する充放電制御によって圧電駆動部を駆動したとき、圧電駆動部により操作される操作要素に負荷され圧電駆動部に発生する荷重、言い換えると、操作要素を操作する圧電駆動部の操作力である。
【特許文献１】特開平１０−２８８１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１による従来技術では、圧電効果を利用した圧電体からなる荷重センサ部を用いている。そのような荷重センサ部において圧電効果を継続的に使用する間に、上記圧電駆動部の充放電制御を補正する制御信号として、十分な検出出力が得られなくなるという懸念がある。
【０００６】
即ち、圧電駆動部と同様に、圧電体からなる荷重センサ部も経時劣化する。特に、荷重センサ部は、圧電駆動部と異なり、充放電制御を受ける構成つまり高電圧を印加される構成となっていないため、圧電駆動部に比べて分極劣化が生じ易いので、圧電効果が損なわれるのである。
【０００７】
過度な分極劣化が生じてしまうと、圧電駆動部のばらつき抑制すべく補正する補正機能が低下する可能性がある。その結果、噴射時期や噴射量などの燃料噴射特性を精度よく制御する燃料噴射の制御性を長期間にわたり良好に維持することが困難となるおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、燃料噴射を操作する操作要素を駆動する駆動部、及び荷重センサ部を有するピエゾアクチュエータを備えたものにおいて、燃料噴射の制御性を長期間にわたり良好に維持するように、荷重センサ部の信頼性確保が可能な燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
【００１０】
即ち、請求項１乃至１０に記載の発明では、内燃機関に搭載される燃料噴射装置であって、燃料噴射を操作する操作要素と、操作要素を駆動するピエゾアクチュエータと、ピエゾアクチュエータを駆動制御する制御装置であって、ピエゾアクチェエータへの充電及び放電する充放電制御によりピエゾアクチュエータの作動状態を切換える制御装置と、を備え、充放電制御されるピエゾアクチュエータの作動状態に応じて操作要素が操作されて燃料の噴射及び噴射停止をする燃料噴射装置において、
ピエゾアクチュエータは、  制御装置に充放電制御される駆動部と、駆動部により操作される操作要素に負荷され駆動部に発生する荷重を検出する荷重センサ部と、を有し、
制御装置は、荷重センサ部からの検出出力を入力する入力回路と、荷重センサ部への充電が可能な高電圧印加回路と、荷重センサ部の出力状態が特定出力状態にあることを切換え条件とし、荷重センサ部に接続する回路を、入力回路から高電圧印加回路に切換える切換え手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、ピエゾアクチュエータは、制御装置に充放電制御される駆動部と、駆動部に発生する荷重を検出する荷重センサ部とを有すると共に、制御装置は、荷重検出部に接続する回路を、荷重検出部からの検出出力を入力する入力回路から、荷重検出部へ充電が可能な高電圧印加回路に切換える切換え手段を備えるという構成としている。これにより、従来技術のように荷重センサ部において、充電により高電圧が印加される駆動部と異なり、圧電効果を継続的に発揮させるというものではなく、所定の条件において荷重センサ部に、充電により高電圧印加させることが可能となる。それ故に、荷重センサ部において圧電効果の継続的な発揮により分極劣化が過度に生じ、検出機能が低下した場合があっても、荷重センサ部への充電による高電圧印加により分極劣化を補償し、検出機能の回復（以下、検出機能回復処理）が図れる。
【００１２】
さらに、荷重センサ部への充電による高電圧印加を許可する上記所定の条件として、荷重センサ部の出力状態が特定出力状態にあることを切換え条件とするので、加重センサ部は、例えば検出出力が、分極劣化により過度に低下したといった特定状態以外の、通常状態において、駆動部で発生する荷重を検出する荷重検出機能が良好に維持される。少なくとも上記通常状態においては、荷重センサ部の良好な荷重検出機能によってもたらされる検出出力結果に基づいて駆動部の充放電制御が適切に補正されるのである。
【００１３】
以上の請求項１に記載の発明によれば、燃料噴射の制御性を長期間にわたり良好に維持するように、荷重センサ部の信頼性確保が可能な燃料噴射装置を得ることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明では、特定出力状態とは、ピエゾアクチュエータにおいて駆動部への充放電制御を実施するときの環境条件が、分極劣化の判断を許可する許可条件を満足していることを比較条件とし、荷重センサ部から出力される出力と、荷重センサ部の初期出力を比較し、現在の出力が、初期出力に対し設定された限界出力より小さい出力であることを特徴とする。
【００１５】
かかる発明において、荷重センサ部への充電による高電圧印加を許可する切換え条件が比較的広い範囲、言い換えると、分極劣化の度合いが比較的小さい場合でも上記高電圧印加を許可する切換え条件とすると、荷重センサ部の分極劣化を補償し検出機能回復処理をする機会を頻繁に与えることができるが、検出機能回復処理時には駆動部で発生する荷重を検出できなくなるため、燃料噴射装置の燃料噴射の制御性を阻害する可能性があるという懸念がある。
【００１６】
これに対し請求項２に記載の発明によれば、切換え条件の範囲を規定することになる特定状態とは、荷重センサ部から出力される出力が、初期出力に対し設定された限界出力より小さい出力範囲にある場合に限られる。言い換えると、荷重センサ部の荷重検出機能が、初期出力に対し設定された限界出力より小さい出力範囲となるほど過度に分極劣化が生じ、駆動部のばらつきを抑制すべく補正する補正機能が低下する可能性がある場合に限られる。
【００１７】
このような特定状態により、切換え条件が制限され、結果として上記検出機能回復処理を実施する機会が極僅かとなるので、検出機能回復処理時において燃料噴射装置の燃料噴射の制御性を阻害するようなことはない。
【００１８】
さらに上記荷重センサ部から出力される出力と上記限界出力を比較する比較条件として、ピエゾアクチュエータにおいて駆動部への充放電制御を実施する環境条件が、分極劣化の判断を許可する許可条件を満足することとするため、上記荷重センサ部からの出力条件が概ね同じに設定されることになるので、分極劣化の誤判定防止が図れる。
【００１９】
以上の請求項２に記載の発明によれば、燃料噴射の制御性を長期間にわたり良好に維持するように、荷重センサ部の信頼性の確保が確実にできる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明では、許可条件を満足するとは、環境条件が、内燃機関の冷間始動状態、及び内燃機関の停止状態のいずれかの状態を満足することを特徴とする。
【００２１】
ここで、ピエゾアクチュエータの駆動部と同様に、荷重センサ部は、温度変化に対し影響を受け易く、いわゆる温度特性を有しており、荷重センサ部に作用する荷重が同じであっても、温度に応じた出力の大きさが変化する。例えば燃料噴射装置を搭載する内燃機関が運転状態にある場合には、駆動部の作動状態等により駆動部及び荷重センサの温度が一定ではなく、温度の推定が難しいため、荷重センサ部の出力と限界出力との大小関係を安定した比較条件で判定できないという懸念がある。
【００２２】
これに対し請求項３に記載の発明によれば、駆動部への充放電制御を実施するときの環境条件が、内燃機関の冷間始動状態または停止状態のいずれかの状態であるとき、許可条件を満足することとしている。このような環境条件においては、駆動部及び荷重センサ部の温度が、内燃機関の周囲の環境温度と概ね同じ温度となるため、当該温度を基準に、荷重センサ部の出力と限界出力との大小関係を安定して判定することができる。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明では、ピエゾアクチュエータ及び操作要素は、内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応して設けられており、切換え手段は、内燃機関が停止している停止期間、及び内燃機関の運転状態であって複数の操作要素のうち、噴射及び噴射停止する特定操作要素以外のいずれかの操作要素が燃料噴射を休止している休止期間のいずれかの期間内において、荷重センサ部に接続する回路を、入力回路から高電圧印加回路に切換えることを特徴とする。
【００２４】
これによると、上記切換え手段において入力回路から高電圧印加回路への切換え、言い換えると荷重センサ部の検出機能回復処理を、内燃機関が停止している停止期間、及び内燃機関の運転状態であって複数の操作要素のうちのいずれかの操作要素において、噴射及び停止により燃料噴射を実施する噴射期間以外の燃料噴射を休止している停止期間のいずれかの期間内に実施する構成とする。これにより、検出機能回復処理時において、燃料噴射装置の燃料噴射の制御性への阻害を、確実に回避することができる。
【００２５】
また、請求項５に記載の発明では、駆動部及び荷重センサ部は、圧電体層と内部電極層とが積層される圧電体ユニットで構成され、制御装置は、ピエゾアクチュエータへ充電電流を供給すると共に、ピエゾアクチュエータを供給先とする充電電流を、ピエゾアクチュエータを供給元として流れる電流に切換える駆動回路を備え、
高電圧印加回路は、駆動回路において駆動部を充電する高電圧発生部より給電されることを特徴とする。
【００２６】
かかる発明では、荷重センサ部は、駆動部と概ね同様の、圧電体層と内部電極層とが積層される圧電体ユニットで構成されているので、上記荷重センサ部に充電により高電圧印加する高電圧印加回路の高電圧発生部として、駆動部を充放電制御する駆動回路の高電圧発生部を用いることが可能となる。
【００２７】
また、請求項６に記載の発明では、圧電体ユニットは、荷重センサ部を構成する圧電体層及び内部電極層と、駆動部を構成する圧電体層及び内部電極層と、を積層させた後、当該積層された圧電体層及び内部電極層を焼成させることにより、一体化された焼成体としていることを特徴とする。
【００２８】
かかる発明では、上記駆動部と荷重センサ部とを備えるピエゾアクチュエータは、駆動部及び荷重センサ部を一体的な組付構造とするのではなく、駆動部及び荷重センサ部を一つの焼成体として得ることができる。言い換えると、駆動部及び荷重センサ部が同時焼成されて一つの焼成体に形成されるのである。それ故に、例えば駆動部と荷重センサ部とを別々に焼結等により形成しこれらを一体的に組付ける上記組付構造に比べて、上記焼成体内において駆動部と荷重センサ部との物性特性を、実質的に概ね同じに形成することが容易となる。
【００２９】
これにより、荷重センサ部の出力と初期出力の限界出力とを比較する比較条件において両出力に対し温度補正を行なう場合に、駆動部に対する温特補正を活用することにより、荷重センサ部の両出力に対し温特補正が容易に実施可能となる。
【００３０】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１から請求項６のいずれかの一項に記載の燃料噴射装置は、噴孔及び弁座を有するハウジングと、ハウジング内に収容され、弁座に着座及び離座する弁部材とを有し、高圧燃料供給源から供給される燃料を、弁部材が弁座から離座及び着座することにより噴孔から噴射及び噴射停止する燃料噴射弁を備え、
操作要素は、少なくとも弁座及び弁部材を有し、ピエゾアクチュエータは、弁部材を直接または間接的に駆動することを特徴とする。
【００３１】
かかる発明では、操作要素は、少なくとも弁座及び弁部材を備え、ピエゾアクチュエータは、弁部材を直接または間接的に駆動する。これによると、弁部材の弁座からの離座及び着座、言い換えると燃料の噴射及び噴射停止を操作する操作要素を直接または間接的に駆動するピエゾアクチュエータは、駆動部により操作される操作要素に負荷され駆動部に発生する荷重を、荷重センサ部で確実に検出することができる。
【００３２】
また、請求項８に記載の発明では、ピエゾアクチュエータと、弁部材との間には、油密室を備え、油密室は、ピエゾアクチュエータと弁部材とを連結する油圧連結要素を構成していることを特徴とする。
【００３３】
これによると、ピエゾアクチュエータは、油圧連結機能を有する油密室を介して、弁部材を直接駆動することになる。言い換えると、ピエゾアクチュエータにおいて駆動部が弁部材を直接操作すると共に、駆動部により操作される弁部材に負荷され駆動部に発生する荷重を荷重センサ部で検出することができる。
【００３４】
また、請求項９に記載の発明では、ピエゾアクチュエータと弁部材との間には、弁部材を弁座へ着座及び離座させる液圧調整機構であって、高圧燃料供給源から燃料が供給され、当該供給される燃料の圧力を減圧制御または増圧制御する液圧調整機構を備え、液圧調機構は、ピエゾアクチュエータに直接的に操作される操作要素として構成され、当該ピエゾアクチュエータの直接操作により液圧調機構の燃料の圧力が減圧または増圧されることを特徴とする。
【００３５】
これによると、操作要素は、弁座、弁部材、及びピエゾアクチュエータ及び弁部材の間に設けられた液圧調機構を備え、ピエゾアクチュエータは、液圧調機構への直接操作により液圧調機構の燃料の圧力を減圧制御または増圧制御することで、弁部材を弁座へ着座及び離座させることになる。言い換えると、ピエゾアクチュエータにおいて駆動部が液圧調機構を直接操作することにより間接的に弁部材を操作すると共に、駆動部により操作される液圧調機構に負荷され駆動部に発生する荷重を荷重センサ部で検出することができる。
【００３６】
また、請求項１０に記載の発明では、制御装置は、荷重センサ部による検出結果に基づいて駆動部への充放電制御を補正する補正手段を有することを特徴とする。
【００３７】
かかる発明では、荷重センサ部の良好な荷重検出機能によってもたらされる検出結果に基づいて駆動部の伸縮といった作動状態の個体間のばらつきや経時変化によるばらつきの程度を見極めると共に、ばらつきの程度に応じてばらつき抑制すべく充放電制御を補正する補正機能を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符合を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００３９】
（第１実施形態）
図１〜４は、本実施形態による燃料噴射装置を示している。図２〜４は燃料噴射装置に適用する燃料噴射弁の特徴的構成を示している。本発明の燃料噴射装置１は、例えばディーゼルエンジンまたは筒内噴射式火花点火内燃機関の気筒内へ直接的に燃料を噴射供給する。燃料供給装置１が取り扱う燃料は、ディーゼル燃料に限らずガソリン燃料、あるいはジメチルエーテルといったＤＭＥや液化天然ガス（ＬＰＧ）などの液化燃料のいずれであってもよい。
【００４０】
燃料供給装置１は、図示しない高圧燃料供給源、燃料噴射弁２、及び制御装置３００などを備えている。燃料噴射弁２は、多気筒内燃機関の気筒に装着されている。高圧燃料供給源は、燃料タンク１０から燃料を汲み上げ、圧送する圧送ポンプと、圧送ポンプから圧送される燃料を高圧状態で蓄えると共に、当該燃料を各気筒の燃料噴射弁２に分配するコモンレールといった蓄圧器と備える周知の構成である。
【００４１】
燃料噴射弁２は、上記高圧燃料源から燃料が供給される一方、燃料噴射弁２に供給された燃料のうち、燃料噴射に利用されなかった燃料がリターン経路８より燃料タンク１０に戻される。
【００４２】
燃料噴射弁２は、「弁閉鎖体」としてのノズル１１、制御弁１８、およびアクチュエータ部２１とを含んで構成され、これらの構成要素は、棒状を呈するハウジング４０に収容されている。
【００４３】
ハウジング４０は、上記蓄圧器からの高圧燃料が導入される燃料入口部４１、およびリターン経路８に接続する燃料出口部４２を有している。ハウジング４０の軸方向一端側には、収容部４３が形成されており、その収容部４３には、燃料の噴射及び噴射停止を制御する、弁部材を含むノズル１１が収容されている。
【００４４】
ノズル１１は、「弁部材としての」ニードル１２、ノズルスプリング１６、およびノズルシリンダ１７を有している。ニードル１２は、収容部４３内に摺動自在に保持されている。収容部４３の軸方向一端側には、噴孔４４が形成されおり、噴孔４１は、高圧燃料通路４６を介して燃料入口部４１と連通する。この噴孔４４の燃料入口部４１側、即ち上流側には、ニードル１２に形成されているシート部１３が着座する弁座４５が形成されている。
【００４５】
弁座４５にシート部１３が着座することにより、噴孔４４の入口への燃料の流れが閉塞され、噴孔４４からの燃料の噴射が停止する。弁座４５からシート部１３が離座することにより、噴孔４４の入口への燃料の流れが開放され、噴孔４４から燃料が噴射する。
【００４６】
ノズルシリンダ１７は、筒状に形成されており、ニードル１２においてシート部１３とは反対側の端部に形成されているピストン部１４を、内周側に摺動自在に、かつ液密的に挿入している。ノズルシリンダ１７は、ピストン部１４および収容部４３の内壁とともに内部の燃料圧力が高圧と低圧とに切り替えられる制御室５２を形成する。
【００４７】
ニードル１２においてシート部１３とピストン部１４との間には、フランジ部１５が形成され、このフランジ部１５とノズルシリンダ１７との間には、ノズルスプリング１６が設けられている。このノズルスプリング１６は、ニードル１２を、シート部１３が弁座４５に着座する方向、つまり閉弁方向に付勢する。
【００４８】
ニードル１２は、制御室５２内の燃料圧力により閉弁方向に付勢される。また、ニードル１２は、燃料入口部４１から高圧燃料通路４６を介して収容部４３に導かれる高圧燃料によりシート部１３が弁座４５から離座する方向、つまり開弁方向に付勢される。ニードル１２は、制御室５２内の燃料圧力、収容部４３に導かれる高圧燃料の燃料圧力、およびノズルスプリング１６の付勢力のバランスにより、閉弁方向または開弁方向への移動が決定される。
【００４９】
制御弁１８は、ハウジング４０の軸方向中間部に形成されているバルブ室５３内に収容され、制御室５２内の燃料圧力の高圧、低圧を切り替え制御する。バルブ室５３は、制御室５２と常時連通する連絡通路５０、収容部４３から分岐した高圧連絡通路４７、低圧燃料通路４８と接続している。連絡通路５０には、コモンオリフィス５１が設けられている。
【００５０】
制御弁１８は、弁体１９、およびバルブスプリング２０を有している。弁体１９は、制御室５２の内壁における低圧燃料通路４８の開口部の周囲に形成されている低圧側シート面５４に離着座することにより、バルブ室５３と低圧燃料通路４８との間の連通、遮断を制御する。また、弁体１９は、制御室５２の内壁における高圧連絡通路４７の開口部の周囲に形成されている高圧側シート面５５に離着座することにより、バルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通、遮断を制御する。弁体１９は、低圧側シート面５４に着座しているときは、高圧側シート面５５から離座しており、反対に低圧側シート面５４に離座しているときは、高圧側シート面５５に着座する。バルブスプリング２０は、低圧側シート面５４に着座させる向きに弁体１９を付勢する。
【００５１】
アクチュエータ部２１は、ハウジング４０の軸方向他端側に形成されているアクチュエータ室５６に収容されている。アクチュエータ室５６は、低圧連絡通路４９を介して低圧燃料通路４８に接続している。
【００５２】
燃料タンク１０と燃料出口部４２とを接続するリターン経路８には、低圧燃料通路４８側の圧力を制御する背圧弁９が配置されている。蓄圧器内に蓄えられた高圧燃料の圧力が１００ＭＰａ以上であるのに対し、背圧弁９は低圧燃料通路４８側の燃料圧力を１ＭＰａ程度に制御する。ここで、蓄圧器を含む高圧燃料源から供給される燃料の圧力は、燃料噴射圧力相当の圧力であり、コモンレール圧という。また、リターン経路８に連通するアクチュエータ室５６内の燃料の圧力は、リーク燃料圧という。
【００５３】
アクチュエータ部２１は、ピエゾアクチュエータ２２、および変位伝達部３０を有している。ピエゾアクチュエータ２２は、主に圧電体層を複数積層させることにより構成されており、電荷Ｑの充放電により伸縮する。
【００５４】
ピエゾアクチュエータ２２は、圧電体ユニット２３および金属製のケーシング２４を有している。ケーシング２４は圧電体ユニット２３の軸方向一端部側と軸方向他端部側とを伸縮可能に架橋して圧電体ユニット２３の周囲を気密に覆っている。このケーシング２４は圧電体ユニット２３を燃料侵入から保護するものである。
【００５５】
圧電体ユニット２３は、「圧電体層」としてのピエゾ素子層Ｐと内部電極層Ｅとを積層させたものであって、内部電極層Ｅよりピエゾ素子層Ｐに電圧を印加することにより伸長する駆動部７０と、伸長する際に駆動部７０が発生する荷重を検出する荷重センサ部６０を有する。荷重センサ部６０は、ピエゾ素子層Ｐの圧電効果を利用したものである。荷重センサ部６０を構成する内部電極層Ｅから、荷重に応じた電圧が取り出される。
【００５６】
即ち、駆動部７０は、電荷Ｑの充放電により伸縮するという変位の出力が発生すると共に、後述の操作要素を構成する液圧調整機構１８、３０を直接的に操作することで操作される液圧調整機構１８、３４に負荷され荷重が発生するのである。荷重センサ部６０は、駆動部７０を充放電制御するときの、駆動部７０が発生する荷重を検出するのである。
【００５７】
ここで、上記駆動部７０の出力は上記操作要素を操作するものであるから、変位、並びに上記操作要素を操作する駆動力が発生する。充放電制御により駆動部７０に発生する上記変位の出力、並びに上記操作要素を操作する駆動力を、以下単に「操作力」と呼ぶ。
【００５８】
変位伝達部３０は、ピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０の伸縮変位を制御弁１８の弁体１９に伝達する。変位伝達部３０は、アクチュエータシリンダ３１、第１ピストン３２、および第２ピストン３３を有する。第１ピストン３２および第２ピストン３３は、アクチュエータシリンダ３１の内周側に摺動自在に、かつ液密的に挿入されている。第１ピストン３２と第２ピストン３３との間には、燃料が充填された液室３４が形成されている。
【００５９】
第１ピストン３２は、第１スプリング３５によりピエゾアクチュエータ２２側に向かって付勢されている。第１ピストン３２は、ピエゾアクチュエータ２２により実質的に一体に駆動される。ピエゾアクチュエータ２２の伸長時、第１ピストン３２が液室３４に向かって移動するため、液室３４内の燃料圧力が一時的に上昇する。
【００６０】
第２ピストン３３は、第２スプリング３６により制御弁１８の弁体１９側に向かって付勢されており、第２ピストン３３は、弁体１９と実質的に一体的に接続されている。第２ピストン３３は、第２ピストン３３が液室３４内の燃料圧力を受けて、弁体１９に向かって移動することにより弁体１９をバルブ室５３と低圧燃料通路４８との間を連通する方向に移動させる。
【００６１】
ピエゾアクチュエータ２２において駆動部７０の伸長時、第１ピストン３２は液室３４の方向に移動する。第２ピストン３３は、液室３４内の高圧化された燃料圧力を受けて作動し、弁体１９を以下の位置（以下、第１操作位置）へ駆動する。即ち、第２ピストン３３は、バルブ室５３と低圧燃料通路４８との間を連通すると共に、バルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を遮断する位置へ弁体１９を駆動する。
【００６２】
ピエゾアクチュエータ２２において駆動部７０の収縮時、液室３４内の燃料圧力は一時的に低下する。第２ピストン３３は、制御弁１８のバルブスプリング２０の付勢力により、第２スプリング３６に抗して第１ピストン３２側に押し戻される。バルブスプリング２０の付勢力は、第２スプリング３６の付勢力よりも大きく設定されている。これにより、第２ピストン３３は、弁体１９を、バルブ室５３と低圧燃料通路４８との間の連通を遮断すると共に、バルブ室５３と高圧連絡通路４７との間を連通する第２操作位置（図１中の位置）へ駆動する。
【００６３】
ピエゾアクチュエータ２２には、駆動回路３を介して充電電流が供給されるようになっており、この駆動回路３は制御回路４により制御される。なお、本実施形態では、ピエゾアクチュエータ２２において駆動部７０を充放電させる方法として、マルチスイッチング方式（以下、ＭＳ方式という）を採用している。
【００６４】
制御装置３００は、駆動回路３と、制御回路４とを備えている。駆動回路３は、ピエゾアクチュエータ２２に接続しており、ピエゾアクチュエータ２２において駆動部７０に充電電流を供給すべく比較的高い電圧を印加するものである。また、駆動回路３には、制御回路４が接続されている。制御回路４は、各種情報に基づき、駆動回路３に与える充電制御信号及び放電制御信号を生成し、駆動部７０を充放電制御する駆動回路３を制御することにより、ピエゾアクチュエータ２２の伸縮を制御するものである。
【００６５】
駆動回路３は、充放電駆動部３ａを備えている。充放電駆動部３ａは、直流電源（図示せず）からインダクタ（図示せず）を介してピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０に通電する経路中に、直流電源を直接切り離すことができるスイッチング素子（図示せず）を有している。上記ＭＳ方式では、制御回路４からの充電制御信号に基づいて、当該スイッチング素子を複数回オン／オフすることにより、ピエゾアクチュエータ２２において圧駆動部７０を数回に分けて充電する。
【００６６】
上記スイッチング素子がオンしている間は、駆動部７０へ漸増する充電電流が流れる。スイッチング素子がオフされると、フライホイール作用で駆動部７０へ漸減する充電電流が流れる。このように駆動部７０に充電電流が流れる間、駆動部７０のピエゾ素子層Ｐにおけるピエゾ電圧は増加し続ける（図１３参照）。なお、ＭＳ方式の詳細な駆動方法や回路構成などは、例えば特開２００１−５３３４８号公報にて周知である。
【００６７】
また、ピエゾアクチュエータ２２において駆動部７０及び荷重センサ部６０のうち、荷重センサ部６０は、駆動回路３を介して制御回路４に接続されるようにしている。駆動部７０及び荷重センサ部６０の通信伝達手段としては、駆動部７０へ充電電流、並びに放電電流を流す伝送線、及び荷重センサ部６０で出力する荷重Ｑと電圧信号Ｖを伝送する伝送線の双方が共通の駆動回路３を経由する上記構成に限らず、荷重センサ部６０側の伝送線を直接的に制御回路４に接続する構成（図１参照）でもよい。
【００６８】
なお、上記伝送線は、後述の駆動部７０側の外部電極７５ａ、７５ｂに電気的に接続するリード線等で構成される第１伝送線７９と、荷重センサ部６０側の外部電極６５ａ、６５ｂに電気的に接続するリード線等で構成される第２伝送線６９とを有している。両伝送線６９、７９は、荷重センサ部６０側及び駆動部７０側の上記外部電極に接続すると共に、ハウジング４０の固定側５７の部分から気密に外部に取り出されている。
【００６９】
制御回路４は、マイクロプロセッサ（以下、ＭＰＵ）５、ＡＤ変換部６、信号処理用マイクロプロセッサ（以下、ＤＳＰ）７などを有している。また、制御回路４は、図示しないＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびＲＡＭといった記憶並びに読み出しを行なう記憶手段を有している。ＭＰＵ５は、上記記憶手段に記憶したプログラムに従って演算処理を実行する。ＡＤ変換部６及び信号処理用マイクロプロセッサ（以下、ＤＳＰ）７は、荷重検出部６０より入力される電荷Ｑと電圧信号Ｖとを高速Ａ／Ｄ処理する。
【００７０】
また、制御回路４には、吸入空気量、アクセルペダル踏み込み量、内燃機関回転数、蓄圧器内の燃料圧力などを検出する各種センサ（図示せず）とも接続され、これらの各種センサからの信号が入力されるようになっている。
【００７１】
このような制御回路４は、荷重検出部６０からの荷重Ｑと電圧信号Ｖを高速Ａ／Ｄ処理することにより駆動部７０が発生している荷重を算出する一方、当該算出した荷重や、各種センサから入力される信号に基づき、駆動部７０へ与える充電制御信号などを生成する。
【００７２】
ここで、ニードル１２は弁座４５から離座及び着座することにより、燃料の噴射及び噴射停止を制御しており、弁座４５、弁部材１２、及び液圧調整機構１８、３４は請求範囲に記載の操作要素に相当する。本実施形態では、ピエゾアクチュエータ２２は直接的に液圧調整機構１８、３４を駆動し、その結果ニードル１２を間接的に駆動する。
【００７３】
以上、燃料噴射装置１の基本構成について説明した。以下、燃料噴射装置１の特徴的構成について説明する。図１は、燃料噴射装置１において主に制御装置３００の特徴的構成を示しており、図２〜４は燃料噴射装置１のうちの燃料噴射弁２の特徴的構成を示している。
【００７４】
（特徴的構成）
ピエゾアクチュエータ２２において駆動部７０及び荷重センサ部６０は、伝送線６９、７９を介して、図１に示すように、それぞれ、駆動回路３の充放電駆動部３ａ、荷重検出信号入力部３ｂを介して制御回路４に電気的に接続している。なお、ここで、荷重検出信号入力部３ｂは請求範囲に記載の入力回路に相当し、駆動回路３の充放電駆動部３ａは請求範囲に記載の駆動回路に相当する。また、高電圧印加部３ｅは請求範囲に記載の高電圧印加回路に相当し、本実施例では充放電駆動部３ａの充電に係わる高電圧発生部から給電される構成となっている。
【００７５】
即ち、図１に示す通常状態に、制御装置３００は、駆動部７０が駆動回路３の充放電駆動部３ａに第１伝送線７９で接続され、充放電駆動部３ａを介して駆動部７０を充放電制御すると共に、第２伝送線６９で荷重センサ部６０からの荷重Ｑ及び電圧信号Ｖが、荷重検出信号入力部３ｂを介して制御回路４のＡＤ変換部６に入力される。
【００７６】
さらに、制御装置３００は、荷重センサ部６０を、圧電効果を利用した荷重Ｑ及び電圧信号Ｖを出力する上記検出機能を発揮する状態と、分極劣化により低下した検出機能を回復すべく高電圧印加する状態とに、切換える切換え部３ｃ、３ｄを備えている。切換え部３ｃ、３ｄは、スイッチ（以下、ＳＷ）３ｃとＳＷ３ｄとを有しており、両ＳＷ３ｃ、３ｄは制御回路４による制御によって切換え位置が、以下の第１切換え位置と第２切換え位置とに電気的に切換えられる。
【００７７】
即ち、両ＳＷ３ｃ、３ｄの双方において第１切換え位置は、図１のＳＷ中の実線で示されるように、ピエゾアクチュエータ２２の荷重センサ部６０と荷重検出信号入力部３ｂとの間を第２伝送線６９で電気的に接続するようにする。言い換えると、第１切換え位置では、第２伝送線６９において荷重センサ部６０側の伝送線部６９ａと荷重検出信号入力部３ｂ側の伝送線部６９ａとが、両ＳＷ３ｃ、３ｄで接続される。
【００７８】
一方、第２切換え位置では、図１のＳＷ中の破線で示される特定状態のように、第２伝送線６９において荷重センサ部６０側の伝送線部６９ａと荷重検出信号入力部３ｂ側の伝送線部６９ｂとの電気的接続を遮断すると共に、荷重センサ部６０側の伝送線部６９ａを、
高電圧印加部３ｅからの伝送線６９ｅに接続するようにする。言い換えると、第２切換え位置では、荷重センサ部に接続する回路が、荷重検出信号入力部３ｂから高電圧印加部３ｅに切換えられる。この第２切換え位置においては荷重センサ部の検出機能、即ち圧電効果の利用を休止すると共に、荷重センサ部への充電により高電圧を印加するのである。
【００７９】
これにより、従来技術のように荷重センサ部が圧電効果を単に発揮させるというものではなく、本実施形態による荷重センサ部６０に、上記特定状態であることを条件として、充電により高電圧印加させることが可能となる。そのため、荷重センサ部６０において圧電効果の継続的な発揮により分極劣化が過度に生じる場合があっても、荷重センサ部６０への充電による高電圧印加により分極劣化を補償し、検出機能の回復（以下、検出機能回復処理）が図れる。
【００８０】
ここで、「切換え部」としての両ＳＷ３ｃ、３ｄ、及び制御回路４は請求範囲に記載の切換え手段に相当する。なお、切換え手段に相当する制御回路４は、制御回路４に限らず、駆動回路３といった他の回路であってもよく、制御装置３００を構成する回路であって、両ＳＷ３ｃ、３ｄにおいて第１切換え位置と第２切換え位置に切換える制御が行なえる回路であればいずれの回路でもよい。
【００８１】
さらに、本実施形態では、図２に示すように、荷重センサ部６０は、駆動部７０と概ね同様の、ピエゾ素子層Ｐと内部電極層Ｅとが積層される圧電体ユニット２３で構成されている。言い換えると、荷重検出部６０は、圧電体ユニット２３において内部電極層Ｅ間に挟まれたピエゾ素子層Ｐが複数組積層されたユニット区分に形成されている。
【００８２】
即ち、図２に示すように、圧電体ユニット２３は、ピエゾ素子層６１、７１、８１と内部電極層６２ａ、６２ｂ、７２ａ、７２ｂとを積層させたものである。ピエゾアクチュエータ２２の外観は、四角柱の角部を軸方向に切り欠いて八角柱としたものである。
【００８３】
なお、ピエゾ素子層８１は、圧電体ユニット２３の製造工程において分極処理が実施されていない非活性ピエゾ素子層である。ピエゾ素子層８１は荷重センサ部６０及び駆動部７０のいずれも構成しないからである。荷重センサ部６０及び駆動部７０のピエゾ素子層６１、７１については上記製造工程にて分極処理が実施されている。
【００８４】
圧電体ユニット２３の上端部には、複数のピエゾ素子層６１と、それらのピエゾ素子層６１を挟む複数の内部電極層６２ａ、６２ｂからと構成される荷重センサ部６０が形成されている。荷重センサ部６０よりも下方には、複数のピエゾ素子層７１と、それらのピエゾ素子層７１を挟む複数の内部電極層７２ａ、７２ｂとから構成される駆動部７０が、同じくピエゾ素子層８１からなる接続層８０を介して形成されている。
【００８５】
これにより、荷重センサ部６０は、駆動部７０と概ね同様の、ピエゾ素子層Ｐと内部電極層Ｅとが積層される圧電体ユニット２３で構成されるので、上記荷重センサ部に充電により高電圧印加する高電圧印加部３ｅの高電圧発生部として、駆動部７０を充放電制御する充放電駆動部３ａの高電圧発生部を用いることが可能となる。即ち、図１に示すように、高電圧印加部３ｅは、充放電駆動部３ａの充電に係わる高電圧発生部から給電される構成とすることができる。
【００８６】
さらに、荷重センサ部６０への充電による高電圧印加、つまり検出機能回復処理を許可する上記所定の条件として、荷重センサ部６０の出力状態が特定出力状態にあることを切換え条件としている。例えば荷重センサ部６０の検出機能が、分極劣化により過度に低下したといった特定出力状態以外の、通常状態において、駆動部７０で発生する荷重を検出する検出機能が良好に維持される。少なくとも通常状態においては、荷重センサ部６０の良好な荷重検出機能によってもたらされる検出出力結果に基づいて駆動部７０への充放電制御が適切に補正されることになる。
【００８７】
また、本実施形態では、図１に示すように、燃料噴射弁２に内蔵する構成要素を収容するハウジング４０は、軸方向一端部に弁座４５が形成され、「操作要素」としての弁座４５、弁部材１２、及び液圧調整機構１８、３４が軸方向他端部側に順に配置されると共に、軸方向他端部にピエゾアクチュエータ２２が収容されている。
【００８８】
このような燃料噴射弁２において荷重センサ部６０の配置位置としては、以下の配置が好ましい。即ち、図１に示すように、圧電体ユニット２３は、荷重センサ部６０が、ハウジング４０の軸方向他端側に形成されているアクチュエータ室５６の軸方向他端側の固定端５７に直接的に当接するように収容されるようにする。
【００８９】
上記荷重センサ部６０の配置位置により、荷重センサ部６０は検出機能を発揮時において、駆動部７０が発生する荷重をロスなく検出することができる。
【００９０】
なお、上記荷重センサ部６０を固定端５７側に直接的に当接する構成とすることに限定するものではなく、荷重センサ部６０を固定端５７側に直接または間接的に当接するといういずれの構成としてもよい。例えば固定端５７側に直接当接することによる衝撃により、荷重センサ部６０が破損等の懸念がある場合には、上記荷重センサ部６０と固定端５７側の間に中間部材を介在させた構成としてもよい。
【００９１】
また、上述の伝送線６９、７９と駆動部７０及び荷重検出部６０とを電気的に接続する構成として、圧電体ユニット２３は以下のように構成されている。
【００９２】
即ち、図３に示すように、圧電体ユニット２３の一方の側面には、荷重センサ部６０の正極側外部電極６５ａおよび駆動部７０の正極側外部電極７５ａが設けられている。これら正極側外部電極６５ａ、７５ａが設けられている上記一方の側面の反対側の側面である他方の側面には、荷重センサ部６０の負極側外部電極６５ｂおよび駆動部７０の負極側外部電極７５ｂが設けられている。そのような上記圧電体ユニット２３において、図３及び図４に示すように、荷重センサ部６０における内部電極層６２ａ、６２ｂは、それぞれ圧電体ユニット２３の上記一方の側面と上記他方の側面に露出する電極露出部６４ａ、６４ｂを有している。内部電極層６２ａ、６２ｂは、電極露出部６４ａ、６４ｂを介して上記一対の正極側、負極側外部電極６５ａ、６５ｂのいずれか一方に接続する。内部電極層６２ａ、６２ｂは、一層おきに交互にその接続先の外部電極６５ａ、６５ｂを変更する。
【００９３】
一方の駆動部７０における内部電極層７２ａ、７２ｂも、上記荷重センサ部６０における内部電極層６２ａ、６２ｂと同様に、上記一方の側面と上記他方の側面に露出する電極露出部７４ａ、７４ｂを有している。内部電極層７２ａ、７２ｂは、電極露出部７４ａ、７４ｂを介して上記一対の正極側、負極側外部電極７５ａ、７５ｂのいずれか一方に接続する。内部電極層７２ａ、７２ｂは、一層おきに交互にその接続先の外部電極７５ａ、７５ｂを変更する。
【００９４】
なお、荷重センサ部６０の正極側、負極側外部電極６５ａ、６５ｂと駆動部７０の正極側、負極側外部電極７５ａ、７５ｂは、図３においてそれぞれ同一側面上に設ける配置構成としているが、この配置構成に限定するものではない。即ち、同一側面上に設ける必要はない。
【００９５】
また、本実施形態では、圧電体ユニット２３は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などのセラミック原料からなるピエゾ素子層６１、７１、８１と、Ａｇ／Ｐｄ合金からなる内部電極層６２ａ、６２ｂ、７２ａ、７２ｂを上述した配置となるように積層させた後、焼成させることにより一体化した「焼成体」としての、いわゆる一体積層型の焼成物としている。
【００９６】
ここで、圧電体ユニット２３において静電容量体である内部電極層６２ａ、６２ｂ間のピエゾ素子層６１は、その静電容量が、温度変化に対し影響を比較的受け易いという物性特性を有している。荷重センサ部６０の検出機能を確認するため、例えば工場出荷時の初期出力と現在の出力とを比較する場合、両出力間で温度補正をする必要がある。
【００９７】
これに対し本実施形態では、駆動部及び荷重センサ部を一体的な組付構造とするのではなく、駆動部７０及び荷重センサ部６０を一つの焼成体として得ることができる。言い換えると、駆動部７０及び荷重センサ部６０が同時焼成されて一つの焼成体に形成されるのである。それ故に、例えば駆動部と荷重センサ部とを別々に焼結等により形成しこれらを一体的に組付ける上記組付構造に比べて、上記焼成体内において駆動部７０と荷重センサ部６０との物性特性を、実質的に概ね同じに形成することが容易となる。
【００９８】
これにより、荷重センサ部６０の現在の出力と初期出力とを比較する比較条件において両出力に対し温度補正を行なう場合に、駆動部７０に対する温特補正を活用することにより、荷重センサ部６０の両出力に対し温特補正が容易に実施可能となる。
【００９９】
また、本実施形態では、荷重センサ部６０における内部電極層６２ａ、６２ｂのうち、駆動部７０に最も近い荷重センサ部側終端内部電極層６３は、負極側外部電極６５ｂに接続させている。一方、駆動部７０における内部電極層７２ａ、７２ｂのうち、荷重センサ部６０に最も近い駆動部側終端内部電極層７３は、負極側外部電極７５ｂに接続させている。即ち、両終端内部電極層６３、７３がいずれも負極側外部電極層６５ｂ、７５ｂに接続される負極側の電極層となるようにしている。
【０１００】
ここで、本実施形態による駆動部７０及び荷重センサ部６０との間に、従来技術のような非導電性部材からなるスペーサを介在させ、駆動部、スペーサ、及び荷重センサ部を、一体的に組付する組付構造、あるいは一体化された焼成体にする場合が考えられる。駆動部７０の占有スペースの拡大を図るには、上記スペーサをなくすか薄肉化するという方法を採用することが考えられる。しかしながら、駆動部７０及び荷重センサ部６０間の電気的な遮蔽が不十分となり、例えば電界リークにより、荷重センサ部６０の検出機能を発揮時において、その検出出力の検出信号に、駆動部７０側の充放電制御による信号が重畳する可能性がある。そのような場合、荷重センサ部６０の検出精度が低下するという懸念がある。
【０１０１】
これに対し本実施形態によれば、荷重センサ部６０における荷重センサ部側終端内部電極層６３と駆動部７０における駆動部側終端内部電極層７３とは、負極側同士であるので、両終端内部電極層６３、７３間に発生する電位差を一貫して小さく抑制する電極の組合せとすることができる。即ち、本実施形態によるピエゾアクチュエータ２２においては、駆動部７０に充電電流を供給し、荷重センサ部６０に電荷Ｑと電圧信号Ｖが発生した状態であっても、両終端内部電極層６３、７３間の電位差を非常に小さくなるのである。
【０１０２】
このような負極側同士の組合せによる上記両終端内部電極層間６３、７３において、駆動部７０のピエゾ素子層７１の作動状態を例えば伸長すべく、駆動部７０において駆動部側終端内部電極層７３を含む内部電極層７２ａ、７２ｂに高電圧を印加し充電電流を流す場合であったとしても、荷重センサ部７０への電界リークを抑制することができ、荷重センサ部６０の検出精度が向上する。
【０１０３】
なお、上記荷重センサ部側終端内部電極層６３および駆動部側終端内部電極層７３は、いずれも負極側の電極層となっており、かつ両終端内部電極層６３、７３の間には、上記ピエゾ素子８１からなる接続層８０を介在している。両終端内部電極層６３、７３同士が直接的に触れ合うこともないので、電界リークを確実に抑制することができる。
【０１０４】
また、本実施形態による荷重センサ部６０の電圧信号Ｖの出力範囲の一例では、以下の範囲に設定されており、圧電効果による電圧信号Ｖを、荷重検出信号入力部３ｂもしくは制御回路４で増幅する必要がない。言い換えると、荷重センサ部６０の圧電効果による検出出力が比較的大きいのである。
【０１０５】
即ち、荷重センサ部６０は、その出力範囲が、図５に示すように、駆動部７０が発生する荷重に応じて、０Ｖから５０Ｖ程度の電圧信号Ｖを発生する検出出力能力を有している。駆動部７０に充電電流を供給するべく、駆動部７０のピエゾ素子層７１に約１５０Ｖ程度の高電圧を印加すると、ピエゾ素子層７１が積層方向に伸長する。このとき、荷重センサ部６０において複数のピエゾ素子６１が積層方向に圧縮されることにより、電気的なノイズが抑制された数１０Ｖ程度の比較的大きな検出出力が得られるのである。なお、図５において、各特性線はそれぞれｔ１＝−３０℃、ｔ２＝２５℃、ｔ３＝１２０℃の一例を示すものである。
【０１０６】
また、荷重センサ部６０の検出機能において、上述の如く駆動部７０のピエゾ荷重に対し検出精度が向上するので、以下の図６に示すように、駆動部７０により直接的に駆動されることで駆動部７０に特徴的な負荷（ピエゾ荷重）を与える液圧調整機構１８、３０における第１操作位置及び第２操作位置を、検出する精度が格段に向上する。
【０１０７】
即ち、図６は、図１３の燃料噴射装置１の作動を示すタイムチャートにおいて、荷重センサ部６０の検出により検出するピエゾ荷重の変化特性のみを示している。図６中の実線は本実施形態を示しており、破線は比較例を示している。比較例は、本実施形態の一態様による荷重センサ部６０がピエゾアクチュエータ２２の軸方向他端部側に固定端５７に直接的に固定される構成に対し、荷重センサ部６０がピエゾアクチュエータ２２の軸方向行一端部側に配置される程度の構成であり、この比較例では駆動部７０と変位伝達部３０との間に荷重センサ部６０が挟み込まれている。
【０１０８】
第１操作位置は、液圧調整機構１８、３０において駆動部７０により直接的に駆動される制御弁１８の弁体１９が、高圧側シート面５５に当接する位置であり、また、第２操作位置は、弁体１９が、低圧側シート面５５に当接する位置であるので、第１時刻Ｔａが、第２操作位置から弁体１９が離座した時刻に相当し、第３時刻Ｔｃが、第１操作位置に弁体１９が着座した時刻に相当する。
【０１０９】
一方、第２時刻Ｔｂは、第１操作位置に弁体１９が着座する直前の時刻に相当する。
【０１１０】
本実施形態では、比較例に比べて駆動部７０に発生する荷重の損失が抑制されるため、
第２操作位置からの離座時及び第１操作位置への着座時のピエゾ荷重Ｆａ、Ｆｃがいずれも比較例より大きい値を得られると共に、第１操作位置への着座直前のピエゾ荷重Ｆｂが比較例より低い値を得ることができる。これらの本実施形態による荷重センサ部６０によるピエゾ荷重Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃから、第２操作位置からの離座時、第１操作位置への着座直前時、及び第１操作位置への着座時に対応する上記液圧調整機構の各状態を、精度よく検出することができる。
【０１１１】
以上、燃料噴射装置１の特徴的構成について説明した。以下、燃料噴射装置１の作動について説明する。
【０１１２】
ピエゾアクチュエータ２２が伸長していないとき、第２ピストン３３は、制御弁１８のバルブスプリング２０の付勢力により第１ピストン３２側に戻っている。これにより、制御弁１８の弁体１９は、第２操作位置に規制され、バルブ室５３内の燃料圧力を受けて低圧燃料通路４８の方向に移動して低圧側シート面５４に着座する。この弁この第２操作位置に弁体１９があるときには、バルブ室５３と低圧燃料通路４８との間の連通を遮断するとともに、バルブ室５３と高圧連絡通路４７との間を連通する。これにより、バルブ室５３内の燃料圧力は、高圧燃料通路４６の燃料圧力と等しくなり、バルブ室５３と連通している制御室５２内の燃料圧力は、高圧燃料通路４６の燃料圧力、即ちコモンレール圧に等しくなる。
【０１１３】
このとき、高圧燃料通路４６の燃料圧力がニードル１２の周囲に作用することによるニードル１２に発生する開弁方向の力は、制御室５２の燃料圧力がニードル１２のピストン部１４に作用することによるニードル１２に発生する閉弁方向の力、およびノズルスプリング１６の付勢力によるニードル１２に発生する閉弁方向の力の合計よりも小さい。そのため、ニードル１２のシート部１３が弁座４５に着座し、噴孔４４からの燃料の噴射が停止する。
【０１１４】
制御回路４からの指令によりピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０が伸長すると、駆動部７０に伸長にともなって第１ピストン３２は液室３４に向かって移動する。第２ピストン３３は、液室３４内の燃料圧力を受けて弁体１９側に向かって移動する。弁体１９は、伸長した駆動部７０の操作力を受けて、第２操作位置から第１操作位置へ移動する。そして、弁体１９が第１操作位置に規制されると、バルブ室５３と低圧燃料通路４８との間を連通するとともに、バルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を遮断するようにする。すると、制御室５２内の燃料は、コモンオリフィス５１、連絡通路５０、バルブ室５３、および低圧燃料通路４８を介して燃料タンク１０へ戻されることになり、制御室５２内の燃料圧力が低下する。
【０１１５】
このとき、高圧燃料通路４６の燃料圧力がニードル１２の周囲に作用することによるニードル１２に発生する開弁方向の力は、制御室５２の燃料圧力がニードル１２のピストン部１４に作用することによる閉弁方向の力、およびノズルスプリング１６の付勢力による閉弁方向の力の合計よりも大きい。そのため、ニードル１２のシート部１３が弁座４５から離座し、噴孔４４からの燃料の噴射が行われる。
【０１１６】
その後、制御回路４からの指令によりピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０が収縮すると、第２ピストン３３は、バルブスプリング２０の付勢力により第１ピストン３２側に押し戻され、弁体１９は、第１操作位置から第２操作位置へ移動する。そして、弁体１９が第２操作位置に規制されると、バルブ室５３と低圧燃料通路４８との間の連通を遮断するとともに、バルブ室５３と高圧連絡通路４７との間を連通する。これにより、蓄圧器からの高圧燃料が高圧燃料通路４６、高圧連絡通路４７、バルブ室５３、連絡通路５０、およびコモンオリフィス５１を介して制御室５２に導入されるので、制御室５２内の燃料圧力は再び上昇する。このとき、ニードル１２に発生する開弁方向の力は、ニードル１２に発生する閉弁方向の力よりも小さくなる。そのため、ニードル１２のシート部１３が弁座４５に着座し、噴孔４４からの燃料の噴射が停止する。ピエゾアクチュエータ２２の伸縮を繰り返すことにより、噴孔４４からの燃料の噴射が断続される。
【０１１７】
以上、燃料噴射装置１の基本作動について説明した。以下、燃料噴射装置１の特徴的作動について説明する。
【０１１８】
（特徴的作動）
通常状態においては、ピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０及び荷重センサ部６０のうち、上述の如く駆動部７０のみが制御回路４からの指令により充放電制御されると共に、荷重センサ６０の検出機能の発揮により荷重センサ部６０からの検出出力が荷重検出信号入力部３ｂを介して制御回路４へ入力され、制御回路４が当該検出出力結果に基づいた補正による駆動部７０への充放電制御を行なう。
【０１１９】
また、特定出力状態にあるという切換え条件、及び検出機能回復処理を実施する許可条件（以下、分極処理許可条件）を満足する場合においては、荷重センサ部６０の検出機能を一時的に休止し、高電圧印加部３ｅからの充電による高電圧印加によって検出機能回復処理が行なわれる。
【０１２０】
また、本実施形態では、燃料噴射装置１が以下の状態にある場合を、上記分極処理許可条件とする。即ち、上記燃料噴射装置１の状態とは、燃料噴射装置１に設けられた複数のピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０及び荷重センサ部６０のうち、特定の駆動部７０及び荷重センサ部６０が噴射休止期間にあることをいう。このような噴射休止中の特定の荷重センサ部６０に対し、検出機能回復処理を実施するので、燃料噴射装置１において、噴射休止中の特定の荷重センサ部６０に対し、検出機能を休止し、検出機能回復処理をすることと、特定荷重センサ部６０を含む複数の荷重センサ部６０が噴射制御中の駆動部７０の荷重を検出する検出機能を発揮することとを、両立させることができる。なお、詳細の制御方法については後述する。
【０１２１】
次に、上記燃料噴射装置１が上記通常状態、及び特定状態に対応して、荷重検出部６０に、駆動部の荷重を検出する検出機能を発揮させる通常の制御と、分極劣化し特定状態にある検出機能を回復させる検出機能回復制御とに切換えるピエゾアクチュエータ２２の制御について、図８〜図１１に基づいて説明する。図８は、制御装置３００に記憶のプログラムによって実行される、荷重検出部６０の検出機能を発揮させる通常の制御と、分極劣化し特定状態にある検出機能を回復させる検出機能回復制御とを切換える制御処理を示している。図９は、図８中の検出機能確認のために実行する出力検出制御に関する制御処理を示すものであり、また図１０は、分極劣化し特定状態にある特定の荷重センサ部６０に対し、高電圧印加する検出機能回復制御に関する制御処理を示している。
【０１２２】
なお、図１１は駆動部を充放電制御する制御処理の一部であって、荷重センサ部６０の検出機能を発揮し、検出した駆動部７０のピエゾ荷重に基づいて上記充電制御を補正する制御処理を示すものである。
【０１２３】
図７に示すように、Ｓ（Ｓはステップ）１００では、燃料噴射装置１においてエンジンの気筒に対応して設けられている各ピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０及び加重センサ部６０について、その荷重センサ部６０の検出機能確認のために、荷重センサ部６０の出力を検出する。以下説明の簡略のため、複数の荷重センサ部６０のうちの特定の荷重センサ部６０で代表し、説明する。
【０１２４】
具体的には、Ｓ１００の制御処理は、以下の図９に示す制御処理を行なうことにより実行される。図９に示すように、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の制御処理では、エンジンの状態が、冷間始動状態、または当該状態前の停止状態にあるか否かを判断し、当該状態にある場合には、後述の環境条件を満足すると判定するものである。
【０１２５】
即ち、Ｓ１０１では、外気温センサ９１（図１参照）からの出力信号に基づき、エンジンの周囲の外気温Ｔａｔが取得される。Ｓ１０２では、エンジンの冷却水温を検出する冷却水温センサ９２（図１参照）からの出力信号に基づきエンジンの水温Ｔｗを取得する。また、水温Ｔｗの取得に替えて、エンジンの潤滑油温度を検出する潤滑油温センサ９３（図１参照）からの出力信号に基づきエンジンの油温Ｔｏを取得するようにしてもよい。これに限らず、水温Ｔｗと油温Ｔｏの双方を取得するようにしてもよい。なお、以下の説明では、水温Ｔｗを取得したものとして説明する。
【０１２６】
Ｓ１０３では、Ｓ１０２で水温Ｔｗを取得したので、取得した水温Ｔｗが、外気温Ｔａｔとほぼ同じであるか否かを判定する。水温Ｔｗが、外気温Ｔａｔとほぼ同じであると判定される場合には、Ｓ１０４へ移行し、分極劣化判定のための出力検出を実施する環境条件を満足していると判断される。逆に水温Ｔｗが、外気温Ｔａｔとほぼ同じでないと判定される場合には、荷重センサ部６０がエンジンから熱を受け、適正に出力を検出でできないと判断され、Ｓ１００の制御処理は終了する。
【０１２７】
ここで、環境条件を満足する状態は、上記冷間始動状態または停止状態のいずれかである。以下の説明では、冷間始動状態とする。
【０１２８】
Ｓ１０５では、Ｓ１０４にて環境条件を満足すると判断されと、荷重センサ部６０の出力Ｆを検出し、Ｓ１００の制御処理が終了する。
【０１２９】
ここで、上記出力Ｆは、上記冷間始動状態の場合、図７に示すピエゾ荷重Ｆａ、Ｆａｐ、及びＦａａのいずれの荷重部位に対応する出力であってもよい。なお、ピエゾ荷重Ｆａａは高圧側シート面５５に押し付けられ、その後収束する荷重であるので、安定した荷重を荷重センサ部６０に作用させることができる。
【０１３０】
Ｓ２００では、Ｓ１０５で検出した現在の出力Ｆと、工場出荷時に予め測定し記憶手段のＲＯＭなどに記憶している初期出力Ｆｏとを比較する。特定の荷重センサ部６０の現在の出力Ｆが、限界出力ｋ×Ｆｏより小さいか否かを判定する。ここで、限界出力ｋ×Ｆｏは、初期出力Ｆｏに対し設定される出力であって、初期出力Ｆｏと係数ｋの積である。本実施例では、ｋは０．５としている。
【０１３１】
現在の出力Ｆが、限界出力ｋ×Ｆｏより小さいと判定される場合には、Ｓ３００へ移行し、特定の荷重センサ部６０において検出機能が、分極劣化により、駆動部７０のばらつき抑制すべく補正する補正機能が低下する可能性がある限界出力側にあると判断される。
【０１３２】
Ｓ４００では、Ｓ３００にて特定の荷重センサ部６０の検出機能が上記限界出力側にあると判断されると、特定の荷重センサ部６０に対し、検出機能回復制御を行なう。
【０１３３】
具体的には、Ｓ４００の制御処理は、以下の図１０に示す制御処理を行なうことにより実行される。図１０は、特定の荷重センサ部６０において検出機能回復制御を実施する制御処理を示しており、また図１２は図１０中の制御処理を実行したときの燃料噴射装置１の作動を示すタイムチャートである。
【０１３４】
制御回路４は、複数の燃料噴射弁２のうち、特定の燃料噴射弁２からの燃料の噴射を許可する噴射許可信号を生成する。噴射許可信号は、制御回路４が取得する例えば、吸入空気量、アクセルペダル踏み込み量、内燃機関回転数、蓄圧器内の燃料圧力などの各種情報に基づき生成される。噴射許可信号のオン期間は、特定の燃料噴射弁２に対して最適な噴射量でかつ、最適なタイミングで噴射が行えるように設定される。
【０１３５】
なお、図１２においては、燃料噴射弁２からの噴射態様としていわゆるマルチ噴射を行なう噴射許可信号の一例が示されている。エンジンの燃料サイクルは、気筒の順で説明すると、第１気筒（図１２中の＃１）、第３気筒、第４気筒、及び第２気筒の順で燃焼し、噴射許可信号もこれらの気筒順で発生する。
【０１３６】
以下の説明において、特定の荷重センサ部６０は、第１気筒に搭載の燃料噴射弁２のピエゾアクチュエータ２２を構成しているものとする。
【０１３７】
Ｓ４０１では、特定の荷重センサ部６０に対応する特定気筒、つまり第１気筒に対し、噴射順序が次の気筒である第３気筒の燃料噴射弁２への噴射許可信号がオン（ＯＮ）か否かを判定する。第３気筒の燃料噴射弁２への噴射許可信号がオン（ＯＮ）であると判定される場合にはＳ４０２へ移行し、逆に第３気筒の燃料噴射弁２への噴射許可信号がオン（ＯＮ）でないと判定される場合には、第３気筒の燃料噴射弁２への噴射許可信号がオン（ＯＮ）となるまでＳ４０１の判定を繰り返す。
【０１３８】
Ｓ４０２では、特定の荷重センサ部６０への高電圧印加を許可する分極処理許可信号をオン（ＯＮ）に設定し、Ｓ４０３へ移行し、制御装置３００は、装置３００内のＳＷ３ｃ、３ｄの切換え位置を、第１切換え位置から第２切換え位置に切換える。即ち、ＳＷ３ｃ、３ｄの切換えによって、特定の荷重センサ部６０と、制御回路４側の高電圧印加部３ｅとが接続される。これにより、特定の荷重センサ部６０の検出機能は休止され、当該荷重センサ部６０に対し高電圧印加部３ｅより「分極電極」としての高電圧が印加される。この高電圧は、上記圧電ユニットの製造工程での分極処理工程で行なった電圧値（１６０Ｖの直流電圧）と概ね同じ大きさで印加される。
【０１３９】
Ｓ４０５では、Ｓ４０３の制御処理が終了すると、上記第１気筒に対し噴射順序が一つ前の第２気筒の燃料噴射弁２への噴射許可信号がオフ（ＯＦＦ）か否かを判定する。第２気筒の燃料噴射弁２への噴射許可信号がオフ（ＯＦＦ）であると判定される場合にはＳ４０７へ移行し、逆に第２気筒の燃料噴射弁２への噴射許可信号がオフ（ＯＦＦ）でないと判定される場合には、第３気筒の燃料噴射弁２への噴射許可信号がオフ（ＯＦＦ）となるまでＳ４０５の判定を繰り返す。
【０１４０】
Ｓ４０７では、分極処理許可信号をオフ（ＯＦＦ）に設定し、Ｓ４０８へ移行し、制御装置３００は、装置３００内のＳＷ３ｃ、３ｄの切換え位置を、第２切換え位置から第１切換え位置に切換える。即ち、ＳＷ３ｃ、３ｄの切換えによって、特定の荷重センサ部６０と、制御回路４側の荷重検出信号入力部３ｂとが接続される。
【０１４１】
これにより、エンジンの１回の燃焼サイクルにおける特定の荷重センサ部６０に対する検出機能回復制御が終了する。
【０１４２】
なお、ここで、Ｓ１００の出力検出制御及びＳ２００の判定処理にて再びＳ３００にて荷重センサ部６０の検出機能が上記限界出力側にあると判断される場合には、Ｓ４００にて検出機能回復制御が繰り返される。
【０１４３】
また、上記Ｓ２００の判定にて、現在の出力Ｆが、限界出力ｋ×Ｆｏより小さくないと判定される場合には、Ｓ５００へ移行し、駆動部の荷重を検出する検出機能を発揮させる通常の制御を行なう。
【０１４４】
具体的には、Ｓ５００の制御処理は、以下の図１１に示す制御処理を行なうことにより実行される。
【０１４５】
図１１に示すように、噴射許可信号がオンすると、Ｓ５０１では、駆動回路３側の充放電駆動部３ａの作動を制御するための充電制御信号を駆動回路３に出力する。充電制御信号がオンしている間は、充放電駆動部３ａのスイッチング素子がオンされて駆動部７０へ漸増する充電電流が流れ、また充電制御信号がオフになるとスイッチング素子がオフされてフライホイール作用で駆動部７０へ漸減する充電電流が流れる。これにより、ピエゾ電圧は増加し続ける。
【０１４６】
Ｓ５０２では、第１時刻Ｔａと第２時刻Ｔｂにおいて、駆動部７０が発生しているピエゾ荷重を荷重センサ部６０から取得した電荷Ｑと電圧信号Ｖにより検出する。
【０１４７】
ここで、図１３中の時刻Ｔ０は、駆動回路３から駆動部７０へ充電電流の供給が開始された時刻である。以下、時刻Ｔ０を充電開始時刻という。第１時刻Ｔａは、充電開始時刻Ｔ０から所定時間が経過したときであり、弁体１９が低圧側シート面５４から離座するタイミング近傍に予め設定されている。この第１時刻Ｔａは、制御回路４のＲＯＭなどの記憶手段に記憶されている。本実施形態では、この第１時刻Ｔａで検出したピエゾ荷重Ｆａを第１時刻荷重Ｆａという。
【０１４８】
また、第２時刻Ｔｂは、第１時刻Ｔａからさらに所定時間が経過したときであり、弁体１９が高圧側シート面５５に着座する直前のタイミングに予め設定されている。この第２時刻Ｔｂは、制御回路４のＲＯＭなどの記憶手段に記憶されている。本実施形態では、この第２時刻Ｔｂで検出したピエゾ荷重Ｆｂを第２時刻荷重Ｆｂという。
【０１４９】
Ｓ５０３では、第１時刻荷重Ｆａと第２時刻荷重Ｆｂとを比較して、弁体１９が低圧側シート面５４から離座しているか否か、言い換えると弁体１９が第２操作位置から離座しているか否かを判定する。このＳ５０３の判定では、以下の弁体１９の作動が正常作動しているか否かを判定する。
【０１５０】
即ち、弁体１９が低圧側シート面５４に着座している状態では、バルブ室５３と低圧燃料通路４８との圧力差により弁体１９が低圧側シート面５４側に付勢されるのに対し、弁体１９が低圧側シート面５４および高圧側シート面５５のいずれにも着座していない状態では、圧力差により弁体１９が低圧側シート面５４側に付勢される力は発生しない。それ故に、Ｆａ＞Ｆｂの場合、弁体１９が正常に作動していると判断し、Ｓ５０４へ移行する。
【０１５１】
Ｓ５０４では、弁体１９が高圧側シート面５５に着座してバルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を遮断したタイミングＴｃ（以下、高圧側閉時刻という）を検出する。具体的には、弁体１９が、高圧側シート面５５に着座する、即ち第１操作位置に到達するとピエゾ荷重が大きくなるので、第２時刻Ｔｂ以後においてピエゾ荷重が閾値Ｆｃに達したときに、弁体１９が高圧側シート面５５に着座し、バルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を遮断したと推定する。
【０１５２】
弁体１９が高圧側シート面５５に着座した状態では、弁体１９は高圧連絡通路４７からの燃料圧力によって高圧側シート面５５から離座する方向に付勢されるため、バルブ室５３と高圧燃料通路４６との間の連通を確実に遮断するには、燃料圧力が高くなるほど弁体１９を高圧側シート面５５に大きな力で押し付ける必要がある。
【０１５３】
そこで、本実施形態では、閾値Ｆｃは、蓄圧器内の燃料圧力（コモンレール圧）が高くなるほど大きくするようにする。これにより、弁体１９がバルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を実質的に遮断したタイミングを正確に検出することができる。この閾値Ｆｃと、蓄圧器といった高圧燃料供給源からの供給される燃料の圧力（コモンレール圧）との関係を定義したマップは、制御回路４のＲＯＭなどの記憶手段に記憶されている。
【０１５４】
Ｓ５０５では、駆動部７０への充電を開始してから弁体１９がバルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を遮断するまでの時間ΔＴ（以下、制御弁応答時間という）を算出する。具体的には、制御弁応答時間ΔＴは、充電開始時刻Ｔ０から高圧側閉時刻Ｔｃまでの時間（ΔＴ＝Ｔｃ−Ｔ０）である。
【０１５５】
Ｓ５０６では、制御弁応答時間ΔＴが、予め定めた許容範囲内（ΔＴｍｉｎ≦ΔＴ≦ΔＴｍａｘ）にあるか否かを判定する。このＳ５０３の判定では、以下のピエゾ電圧の上昇速度Ｖｃ（以下、充電速度Ｖｃという）が正常か否かを判定する。
【０１５６】
即ち、本実施形態では、ピエゾ電圧の充電速度Ｖｃを適宜補正することにより制御弁応答時間ΔＴを目標制御弁応答時間ΔＴｐに一致させるようにしており、制御弁応答時間ΔＴがそもそも補正可能な範囲にあるか否かを判定する。なお、ピエゾ電圧の充電速度Ｖｃに対し、ΔＴｍｉｎ及びΔＴｍａｘが設定されており、ΔＴｍｉｎは補正可能な制御弁応答時間ΔＴの許容最小値であり、ΔＴｍａｘは補正可能な制御応答時間ΔＴの許容最大値である。
【０１５７】
上記Ｓ５０６の判定にて制御弁応答時間ΔＴが許容範囲内にある場合、ピエゾ電圧の充電速度Ｖｃを補正できると判断し、Ｓ５０７に移行する。
【０１５８】
Ｓ５０７では、次回噴射時の充電速度Ｖｃおよび次回噴射時の充電制御信号を算出する。具体的には、制御弁応答時間ΔＴが目標制御弁応答時間ΔＴｐに一致するように、次回噴射時の充電速度Ｖｃを次回噴射時の目標制御弁応答時間ΔＴｐに基づいて算出する。また、次回噴射時の充電速度Ｖｃを実現するための補正後の充電制御信号を算出する。
【０１５９】
上記Ｓ５０７の算出処理過程において、次回噴射時の目標制御弁応答時間ΔＴｐが今回噴射時の制御弁応答時間ΔＴよりも短い場合には、次回噴射時の充電速度Ｖｃを高くする。具体的には、一点鎖線で示すように、次回噴射時における最初の充電制御信号のオン時間を長くして、駆動部７０へ漸増する充電電流が流れる期間を長くする。この際、次回噴射時の合計の充電エネルギ量が今回噴射時の合計の充電エネルギ量と等しくなるように、次回噴射時における２回目以降の充電制御信号のオン時間を短くする。
【０１６０】
一方、次回噴射時の目標制御弁応答時間ΔＴｐが今回噴射時の制御弁応答時間ΔＴよりも長い場合には、次回噴射時における最初の充電制御信号のオン時間を短くして次回噴射時の充電速度Ｖｃを低くする。充電速度Ｖｃは、制御回路４のＲＯＭなどの記憶手段に記憶された演算式にて算出される。充電速度Ｖｃと充電制御信号との関係を定義したマップは、制御回路４のＲＯＭに記憶されている。制御回路４は、そのマップを用いて、次回噴射時の充電速度Ｖｃに対応する充電制御信号を算出する。
【０１６１】
Ｓ５０８では、駆動部７０の充電完了後、ピエゾ荷重が安定したときの第３時刻Ｔｄにおけるピエゾ荷重Ｆ１（以下、充電後荷重Ｆ１という）を計測する。なお、第３時刻Ｔｄは、制御回路４のＲＯＭなどの記憶手段に記憶されている。
【０１６２】
Ｓ５０９では、充電後荷重Ｆ１と目標充電後荷重Ｆ０との荷重誤差ΔＦ（ΔＦ＝Ｆ１−Ｆ０）を算出する。なお、目標充電後荷重Ｆ０は、制御回路４のＲＯＭなどの記憶手段に記憶されている。
【０１６３】
Ｓ５１０では、荷重誤差ΔＦが所定範囲内（ΔＦｍｉｎ≦ΔＦ≦ΔＦｍａｘ）にあるか否かを判定する。ΔＦｍｉｎは荷重誤差ΔＦの許容最小値であり、ΔＦｍａｘは荷重誤差ΔＦの許容最大値である。これより、本実施形態では、Ｓ５０７で求めた充電制御信号をさらに補正して充電エネルギ量を適宜補正することにより、充電後荷重Ｆ１を適切な大きさにする。
【０１６４】
上記Ｓ５１０の判定にて荷重誤差ΔＦが所定範囲内にある場合、つまり、充電後荷重Ｆ１が許容荷重範囲内にある場合は、駆動部７０への充電エネルギ量を適宜補正し、補正後の充電後荷重Ｆ１が適切な大きさにあると判断し、Ｓ５１１に移行する。Ｓ５１１では、今回の充電エネルギ量Ｅ０の値を保持し、次回噴射時の充電エネルギ量Ｅ１をＥ０とする。したがって、Ｓ５０７にて算出した充電制御信号は補正されず、次回噴射時の充電後荷重Ｆ１は変化しない。
【０１６５】
一方、Ｓ５１０にて荷重誤差ΔＦが所定範囲内に入っていない場合、駆動部７０への充電エネルギ量を適宜補正し、補正後の充電後荷重Ｆ１が適切な大きさになっていないと判断し、Ｓ５１２に移行する。Ｓ５１２では、荷重誤差ΔＦに基づいて、荷重誤差ΔＦの関数である充電エネルギ補正値ΔＥを算出する。荷重誤差ΔＦと充電エネルギ補正値ΔＥとの関係を定義したマップが、制御回路４のＲＯＭなどの記憶手段に記憶されている。制御回路４は、この定義されたマップを用いて充電エネルギ補正値ΔＥを算出する。
【０１６６】
Ｓ５１３では、充電エネルギ補正値ΔＥが、予め規定された範囲内（ΔＥｍｉｎ≦ΔＥ≦ΔＥｍａｘ）にあるか否かを判定する。ΔＥｍｉｎは充電エネルギ補正値ΔＥの許容最小値であり、ΔＥｍａｘは充電エネルギ補正値ΔＥの許容最大値である。このΔＥｍｉｎおよびΔＥｍａｘは、制御回路４のＲＯＭなどの記憶手段に記憶されている。
【０１６７】
上記Ｓ５１３の判定にて充電エネルギ補正値ΔＥが上記範囲内にある場合、Ｓ５１４に移行し、Ｓ５１４では、次回噴射時の充電エネルギ量Ｅ１および次回噴射時の充電制御信号（補正後の充電制御信号）を算出する。具体的には、今回噴射時の充電エネルギ量Ｅ０に充電エネルギ補正値ΔＥを加算した値を、次回噴射時の充電エネルギ量Ｅ１とする。また、次回噴射時の充電エネルギ量Ｅ１を実現するために、Ｓ５０７にて算出した充電制御信号をさらに補正する。
【０１６８】
上記Ｓ５１４の制御処理において、充電エネルギ補正値ΔＥが正の場合は、Ｓ５０７にて算出した充電制御信号における最後の充電制御信号のオン時間を長くする。充電エネルギ補正値ΔＥが負の場合は、Ｓ５０７にて算出した充電制御信号における最後の充電制御信号のオン時間を短くする。
【０１６９】
次回噴射時の充電エネルギ量Ｅ１と充電制御信号の補正量との関係を定義したマップは制御回路４のＲＯＭに記憶されている。制御回路４は、この定義されたマップを用いて充電制御信号の補正量を算出する。次回のＳ５０１では、Ｓ５０７にて算出した充電制御信号、あるいはＳ１４０にてさらに補正した充電制御信号を、駆動回路３に出力する。
【０１７０】
Ｓ５１４にて補正した充電制御信号に基づいて駆動部７０への充電を制御することにより、充電後荷重Ｆ１が許容荷重範囲内に調整されるため、高圧側シート面５５への弁体１９の押し付け荷重が不足することによるシール不良を防止できるとともに、過大な押し付け荷重による弁体１９や高圧側シート面５５の摩耗を防止ないしは抑制することができる。
【０１７１】
Ｓ５１１またはＳ５１４に続いて実行されるＳ５１５では、噴射許可信号がオフとなったか否かが判定される。Ｓ５１５にて噴射許可信号がオフしていないと判定されると、引き続き噴射許可信号がオフされたか否かの判定が繰り返される。Ｓ５１５にて噴射許可信号がオフされたと判定されるとＳ５１６に移行する。
【０１７２】
Ｓ５１６では、放電制御信号を駆動回路３に出力して、駆動部７０に充電された電荷Ｑを周知の方法で放電させる。これにより、弁体１９が高圧側シート面５５から離座してバルブ室５３と高圧連絡通路４７との間が連通するとともに、弁体１９が低圧側シート面５４に着座してバルブ室５３と低圧燃料通路４８との間の連通が遮断され、燃料の噴射が停止する。本フローは、Ｓ５１６の処理を実行後、終了する。
【０１７３】
なお、ここで、上記Ｓ５０３の判定処理の結果がＮＯの場合、すなわちＦａ≦Ｆｂの場合、Ｓ５０６の判定処理の結果がＮＯの場合、すなわちΔＴｍｉｎ＞ΔＴ＞ΔＴｍａｘの場合、Ｓ５１３の判定処理の結果がＮＯの場合、すなわちΔＥｍｉｎ＞ΔＥ＞ΔＥｍａｘの場合は、駆動部７０や変位伝達部３０の異常などによる制御弁１８の作動不良と判定し、Ｓ５１７に移行する。
【０１７４】
Ｓ５１７では、Ｓ５０３、Ｓ５０６、Ｓ５１３で異常と判定した燃料噴射弁２がどの気筒の燃料噴射弁２であるかの情報を、制御回路４のＥＥＰＲＯＭのなどの記憶手段に記憶するとともに、その気筒の燃料噴射を停止する制御処置などの異常処理を実施する。
【０１７５】
このように、Ｓ５０２、Ｓ５０４、Ｓ５０８でのピエゾ荷重の検出精度が格段に向上する。このため、ピエゾアクチュエータ２２の作動状態を確実に把握することが可能となる。その結果、制御弁応答時間ΔＴの検出精度が向上するため、噴射開始時期や噴射量をより精度良く制御することができる。
ここで、駆動部７０への充電を開始してから噴射が開始されるまでの時間のうち、駆動部７０への充電を開始してから弁体１９がバルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を遮断するまでの時間は駆動部７０の特性の影響を受けるが、弁体１９がバルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を遮断してから噴射が開始されるまでの時間は駆動部７０の特性の影響を受けない。
【０１７６】
そこで、本実施形態によるＳ５０７にて算出した充電制御信号に基づいて駆動部７０への充電を制御することにより、駆動部７０の特性の個体間ばらつきや経時劣化にかかわらず、駆動部７０への充電を開始してから弁体１９がバルブ室５３と高圧連絡通路４７との間の連通を遮断するまでの制御弁応答時間ΔＴを目標制御弁応答時間ΔＴｐに一致させることができる。これによれば、駆動部７０の特性の個体間ばらつきや経時劣化にかかわらず、噴射開始時期や噴射量を精度良く制御することができる。
【０１７７】
（第２実施形態）
第２実施形態を図１４に示す。第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態では、上記分極処理許可条件を、エンジンの停止状態とした一例を示すものである。図１４は、特定の荷重センサ部へ充電による高電圧印加制御に関する制御処理を示している。
【０１７８】
Ｓ４１１では、エンジンが停止状態にあるか否かを判定する。即ちエンジンの回転数Ｎｅを取得し、回転数Ｎｅが０ｒｐｍであるか否かを判定する。回転数Ｎｅが０ｒｐｍであると判定される場合には、Ｓ４０２及びＳ４０３へ移行し、分極処理許可信号をオン（ＯＮ）に設定し、ＳＷ３ｃ、３ｄの切換えによって、特定の荷重センサ部６０と、制御回路４側の高電圧印加部３ｅとが接続される。
【０１７９】
Ｓ４１４では、特定の荷重センサ部６０に対し高電圧（分極電圧）を印加する時間（以下、分極処理時間）をカウントし、Ｓ４１５へ移行する。
【０１８０】
Ｓ４１５では、分極処理時間が閾値時間Ｔｚ以上であるか否かを判定する。ここで、閾値時間Ｔｚは、特定の荷重センサ部への高電圧（分極電圧）印加により再分極化が完了する予定時間である。本実施例では、高電圧（分極電圧）を１５０Ｖに対し、閾値時間Ｔｚを、１分間とした。
【０１８１】
分極処理時間が閾値時間Ｔｚ以上であると判定される場合には、Ｓ４０７及びＳ４０８へ移行し、分極処理許可信号をオフ（ＯＦＦ）に設定し、ＳＷ３ｃ、３ｄの切換えによって、特定の荷重センサ部６０と、制御回路４側の荷重検出信号入力部３ｂとが接続される。これにより、Ｓ４００の制御処理が終了する。
【０１８２】
また、Ｓ４１５の判定にて分極処理時間が閾値時間Ｔｚに到達していないと判定される場合には、Ｓ４１６へ移行する。Ｓ４１６では、エンジンの停止状態の継続が終了、つまり運転状態であるか否かを判定する。具体的には、エンジンの回転数Ｎｅを取得し、回転数Ｎｅが０ｒｐｍより大きいか否かを判定する。
【０１８３】
回転数Ｎｅが０ｒｐｍより大きいと判定される場合には、Ｓ４０７及びＳ４０８へ移行し、当該Ｓ４０７及びＳ４０８の制御処理を実行することでＳ４００の制御処理が終了する。また、回転数Ｎｅが０ｒｐｍであると判定される場合には、Ｓ４１４の制御処理に戻り、分極処理時間のカウントを継続し、分極処理時間が閾値時間Ｔｚに到達するまでＳ４１５の判定を繰り返す。
【０１８４】
（第３実施形態）
第３実施形態を図１５に示す。第３実施形態は第１実施形態の変形例である。第３実施形態では、ピエゾアクチュエータ２２が、弁座４５に着座及び離座するニードル１２を直接的に駆動する一例を示すものである。
【０１８５】
図１５に示すように、本実施形態による燃料噴射弁２は、ピエゾアクチュエータ２２で駆動される操作要素として、油密室２２０を有する油圧連結部２１７、２２０、２４６と、ニードル２１２とを備えている。
【０１８６】
油密室２２０を有する油圧連結部２１７、２２０、２４６は、ピエゾアクチュエータ２２とニードル１２との間に設けられており、シリンダ２１７と、固定ピストン２２０と、シリンダ２１７及び固定ピストン２２０間に形成される「油密室」としての制御室２４６とから構成されている。
【０１８７】
シリンダ２１７及び固定ピストン２２０内に形成される制御室２４６は、ピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０が伸長すると、制御室２４６の容積が拡大し、当該制御室２４６の燃料圧力を受けてニードル２１２を駆動部７０側に移動ようにすると共に、駆動部７０が収縮すると、制御室２４６の容積が収縮し、当該制御室２４６の燃料圧力を受けてニードル２１２を弁座２４４側に移動ようにする、いわゆる油圧継手を構成している。
【０１８８】
これにより、ピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０は、ニードル１２が弁座２４４から離座したときのリフト量、即ちシート部２１３及び弁座２４４間の距離を、駆動部７０の変位により制御することができる。
【０１８９】
具体的には、燃料噴射弁２００は、ノズル２１１、シリンダ２１７、固定ピストン２２０、アクチュエータ部２３０などから構成され、これらの部品は、棒状を呈するハウジング２４０に収容されている。
【０１９０】
ハウジング２４０は、蓄圧器からの高圧燃料が導入される燃料入口部２４１を備えている。ハウジング２４０の軸方向一端側には、収容部２４２が形成されており、その収容部２４２には、燃料の噴射及び噴射停止を制御するノズル２１１が収容されている。
【０１９１】
ノズル２１１は、ニードル２１２、ノズルスプリング２１６を有している。ニードル２１２は、収容部２４２内に摺動自在に保持されている。収容部２４２の軸方向一端側には、高圧燃料通路２４５を介して燃料入口部２４１と連通する噴孔２４３が形成されている。
【０１９２】
この噴孔２４３の燃料入口部２４１側には、ニードル２１２に形成されているシート部２１３が着座する弁座２４４が形成されている。弁座２４４にシート部２１３が着座することにより、噴孔２４３への燃料の流れが閉塞され、噴孔２４３からの燃料の噴射が停止する。弁座２４４からシート部２１３が離座することにより、噴孔２４３への燃料の流れが開放され、噴孔２４３から燃料が噴射する。ニードル２１２のシート部２１３とは反対側の端部にはピストン部２１４が形成されている。
【０１９３】
このピストン部２１４は、シリンダ２１７に摺動自在に挿入されている。ニードル２１２のシート部２１３とピストン部２１４との間にはフランジ部２１５が形成され、このフランジ部２１５とシリンダ２１７との間には、ノズルスプリング２１６が設けられている。このノズルスプリング２１６は、ニードル２１２を、シート部２１３が弁座２４４に着座する方向、つまり閉弁方向に付勢する。
【０１９４】
収容部２４２の軸方向他端側には、アクチュエータ部２３０が収容されている。アクチュエータ部２３０は、第１実施形態から第５実施形態にて説明したピエゾアクチュエータ２２と、ピエゾアクチュエータ２２からの変位をシリンダ２１７に伝達するプッシュプレート２３１とを有する。ピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０が伸縮すると、プッシュプレート２３１を介してシリンダ２１７が駆動される。
【０１９５】
シリンダ２１７は、内周面に段付き部を備える段付き円筒状の部材であって、段付き部の一方側に第１シリンダ孔２１８が形成され、段付き部の他方側に、第１シリンダ孔２１８よりも大径の第２シリンダ孔２１９が形成されている。シリンダ２１７は、第１、第２シリンダ孔２１８、２１９がハウジング２４０の軸方向に沿って並んで配置されるように収容部２４２に収容されている。第１シリンダ孔２１８は、第２シリンダ孔２１９よりも噴孔２４３側に配置されている。
【０１９６】
第２シリンダ孔２１９には、固定ピストン２２０が摺動自在に挿入されている。固定ピストン２２０は、固定ピストン部２２１と、固定ピストン部２２１よりも径方向外側に突出するフランジ部２２２を有する。第２シリンダ孔２１９には、固定ピストン部２２１のみが挿入されている。
【０１９７】
固定ピストン部２２１とニードル２１２のピストン部２１４との間には、シリンダ２１７、固定ピストン部２２１、ピストン部２１４にて、制御室２４６が形成される。この制御室２４６には、第１シリンダ孔２１８とピストン部２１４、および第２シリンダ孔２１９と固定ピストン部２２１とのクリアランスを介して一端収容部２４２に連通している。
【０１９８】
図１６は、固定ピストン２２０を噴孔２４３側からXVI方向にみた斜視図である。この図に示すように、固定ピストン２２０のフランジ部２２２は、周方向に沿って三個に分割されており、隣接するフランジ部２２２間に切欠き部２２３が形成されている。図１７に示すように、フランジ部２２２が、収容部２４２の内壁に支持されているスペーサ２３４と、収容部２４２の内壁に支持されている固定スプリング２３５とに挟まれることにより、固定ピストン２２０がハウジング２４０に対して固定される。
【０１９９】
図１７（ａ）はプッシュプレート２３１の正面図であり、図１７（ｂ）はプッシュプレート２３１を下方からみた平面図である。図１７に示すように、プッシュプレート２３１は、円柱状の円板部２３２と、円板部２３２の一端面から軸方向に突出する三個の円柱状の脚部２３３とを備えている。
これら脚部２３３は、プッシュプレート２３１と固定ピストン２２０とを組み合わせたときに、脚部２３３が切欠き部２２３に挿入される位置に周方向に沿って設けられている（図１７を参照）。図１５に示すように、プッシュプレート２３１は、円板部２３２がピエゾアクチュエータ２２の駆動部７０に当接し、脚部２３３がシリンダ２１７に当接するように収容部２４２に収容される。
【０２００】
次に、上記燃料噴射弁２００の作動を説明する。ピエゾアクチュエータ２２の駆動部６０が伸長していないとき、シリンダ２１７はノズルスプリング２１６の付勢力によりピエゾアクチュエータ２２側に移動している。このとき、制御室２４６には、第１シリンダ孔２１８とピストン部２１４とのクリアランス、および第２シリンダ孔２１９と固定ピストン部２２１とのクリアランスを介して、収容部２４２内の高圧燃料が流入し、制御室２４６と収容部２４２との燃料圧力が等しくなっている。
【０２０１】
この状態のとき、ノズルニードル２１２は、制御室２４６内の燃料圧力がピストン部２１４に作用することによるニードル２１２に発生する閉弁方向の力と、ノズルスプリング２１６の付勢力によるニードル２１２に発生する閉弁方向の力の合計が、収容部２４２内の高圧燃料がニードル２１２に作用することによるニードル２１２に発生する開弁方向の力よりも大きい。このため、ニードル２１２のシート部２１３が弁座２４４に着座し、噴孔２４３からの燃料の噴射が停止する（図１５の状態）。
【０２０２】
ピエゾアクチュエータ２２が伸長すると、ピエゾアクチュエータ２２の伸長にともなってシリンダ２１７が噴孔２４３側に移動する。第１シリンダ孔２１８は、第２シリンダ孔２１９よりも径が小さいため、シリンダ２１７が噴孔２４３側に移動すると制御室２４６内の容積が大きくなる。これにより、制御室２４６内の燃料圧力がシリンダ２１７の移動量にともなって低くなる。これにより、上記ニードル２１２に発生する閉弁方向の力の合計が、開弁方向の力よりも小さくなり、ニードル２１２が開弁方向に移動し、シート部２１３が弁座２４４から離座し、噴孔２４３からの燃料の噴射が行われる。
【０２０３】
その後、再びピエゾアクチュエータ２２が収縮すると、シリンダ２１７はノズルスプリング２１６の付勢力により、ピエゾアクチュエータ２２側に移動し、制御室２４６の容積が小さくなる。これにより、制御室２４６内の燃料圧力が上昇し、上記閉弁方向の力の合計が、開弁方向の力よりも大きくなる。これにより、シート部２１３が弁座２４４に着座し、噴孔２４３からの燃料の噴射が停止する。
【０２０４】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。
【０２０５】
（１）以上説明した本実施形態では、圧電ユニット２３において荷重センサ部６０の正極側、負極側外部電極６５ａ、６５ｂと駆動部７０の正極側、負極側外部電極７５ａ、７５ｂは、それぞれ同一側面上に設ける構成とした。これに限らず、正極側、負極側外部電極６５ａ、６５ｂの配置と、正極側、負極側外部電極７５ａ、７５ｂの配置とが９０度ずれて設けられる構成としてもよい。
【０２０６】
（２）以上説明した本実施形態では、圧電ユニット２３において荷重センサ部６０及び駆動部７０間に介在する接続層８０を構成するピエゾ素子層８１を、非活性ピエゾ素子層とした。これに限らず、ピエゾ素子層８１を、分極処理したものであってもよい。この場合、圧電ユニット２３を製造段階において、荷重センサ部６０及び駆動部７０を分極処理する際に、荷重センサ部６０、駆動部７０、及びピエゾ素子層８１を共通に分極処理できるため、生産性の向上が可能となる。
【０２０７】
（３）また、以上説明した本実施形態では、制御装置３００において荷重検出信号入力部３ｂ及び高電圧印加部３ｅを、制御回路４側に配置し、駆動回路３側の充放電駆動部３ａから離した配置とした。これに限らず、図１８に示すように、荷重検出信号入力部３ｂ及び高電圧印加部３ｅを、駆動回路３内に配置する構成としてもよい。これによれば、荷重検出信号入力部３ｂ、各ＳＷ３ｃ、３ｄ、及び高電圧印加部３ｅを、充放電駆動部３ａと共に駆動回路３内に簡素に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射装置の構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１中のピエゾアクチュエータにおける圧電ユニットを示す斜視図である。
【図３】図２に示す圧電ユニットの構成を示す図であって、図２中のIII−III線断面図である。
【図４】図２に示す圧電ユニットの一部を拡大した断面図である。
【図５】図２に示す圧電ユニットにおいて駆動部から発生する荷重と荷重センサ部からの出力との関係を示す特性図である。
【図６】図２に示す圧電ユニットにおいて荷重センサ部をピエゾアクチュエータの固定端側の軸方向一端に配置する構成とする実施形態の一態様の効果を説明するタイムチャートであって、荷重センサ部において操作要素に負荷され駆動部に発生する荷重を検出した荷重検出特性を示すタイムチャートである。
【図７】図１中の荷重センサ部の検出機能確認ために実施する出力の検出部位を説明するための模式図である。
【図８】図１に示す制御装置にて実行される、荷重センサ部の検出機能の分極劣化程度に応じて分極劣化した荷重センサ部に高電圧を印加する機能回復制御と、荷重センサ部の検出機能を発揮し、その検出出力結果に基づく補正による駆動部の充放電制御とを切換える切換え制御に関する制御処理を示すフローチャートである。
【図９】図８中の荷重センサ部の検出機能確認のために実行する出力検出制御に関する制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】図８中の特定の荷重センサ部の検出機能回復制御であって、特定の荷重センサ部へ充電による高電圧印加制御に関する制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】図８中のピエゾアクチュエータの駆動部の充放電制御の一部を示すフローチャートであって、荷重センサ部にて検出した駆動部に発生する荷重に基づいて上記充電制御を補正する補正制御に関する制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１０中の制御処理を実行したときの燃料噴射装置の作動を示すタイムチャートである。
【図１３】図１１中の制御処理を実行したときの燃料噴射装置の作動を示すタイムチャートである。
【図１４】第２実施形態に係わる制御装置にて実行される、特定の荷重センサ部へ充電による高電圧印加制御に関する制御処理を示すフローチャートである。
【図１５】第３実施形態による燃料噴射装置に適用する燃料噴射弁の構成を示す断面図である。
【図１６】図１５中の固定ピストンをXVI方向からみた斜視図である。
【図１７】図１５中のプッシュプレートを示す図であって、図１７（ａ）は正面図、図１７ｂ）は図１７（ａ）のプッシュプレートを下方からみた平面図である。
【図１８】他の実施形態による燃料噴射装置を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【０２０９】
１        燃料噴射装置
２        燃料噴射弁
３００    制御装置
３        駆動回路
３ａ      充放電駆動部（駆動回路）
３ｂ      荷重検出信号入力部（入力回路）
３ｃ、３ｄ  ＳＷ（切換え部、切換え手段）
３ｅ      高電圧印加部（高電圧印加回路）
４        制御回路
５        ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）
６        ＡＤ変換部
７        ＤＳＰ（信号処理用マイクロプロセッサ）
８        リターン経路
９        背圧弁
１０      燃料タンク
１１      ノズル（弁閉鎖体）
１２      ニードル（弁部材）
１６      ノズルスプリング
１７      ノズルシリンダ
１８      制御弁
１９      弁体
２０      バルブスプリング
２１      アクチュエータ部
２２      ピエゾアクチュエータ
２３      圧電体ユニット
３０      変位伝達部
３４      液室
４０      ハウジング
４１      燃料入口部
４３      収容部
４４      噴孔
４５      弁座
４６      高圧燃料通路
４７      高圧連絡通路
４８      低圧燃料通路
４９      低圧連絡通路
５０      連絡通路
５２      制御室
５３      バルブ室
５４      低圧側シート面
５５      高圧側シート面
５６      アクチュエータ室
５７      固定側
６０      荷重センサ部
６１      ピエゾ素子層（圧電体層）
６２ａ、６２ｂ  内部電極層
６３      荷重センサ部側終端内部電極層
６４ａ、６４ｂ  電極露出層
６５ａ    正極側外部電極
６５ｂ    負極側外部電極
６９      第２伝送線
７０      駆動部
７１      ピエゾ素子層（圧電体層）
７２ａ、７２ｂ  内部電極層
７３      駆動部側終端内部電極層
７４ａ、７４ｂ  電極露出層
７５ａ    正極側外部電極
７５ｂ    負極側外部電極
７９      第１伝送線
８０      接続層
８１      ピエゾ素子層（非活性ピエゾ素子層）
８２      内部電極層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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