(57)【要約】【課題】実噴射量のばらつきの改善に寄与すること。【解決手段】噴孔が形成されたボディと、上下動により噴孔を開閉するニードルと、ニードルの先端部分が収容されるノズル室と、ノズル室と連通し、供給された流体をノズル室へ導く流路とを備えたインジェクタから、ノズル室の流体を噴射させる流体噴射装置であって、流路の径の変位を検出し、その変位に応じた信号を出力する検出部と、信号を入力する入力部と、信号が出力された時間と、該信号の大きさとに基づいて、実際に噴射された流体の量を算出する算出部と、を備える。【選択図】図２
2018105246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔が形成されたボディと、上下動により前記噴孔を開閉するニードルと、前記ニードルの先端部分が収容されるノズル室と、前記ノズル室と連通し、供給された流体を前記ノズル室へ導く流路とを備えたインジェクタから、前記ノズル室の流体を噴射させる流体噴射装置であって、
前記流路の径の変位を検出し、該変位に応じた信号を出力する検出部と、
前記信号を入力する入力部と、
前記信号が出力された時間と、該信号の大きさとに基づいて、実際に噴射された流体の量を算出する算出部と、
を備える、流体噴射装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記流路の形成部分に対応する前記ボディの表面に設けられる、
請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記検出部は、
静電容量センサ、電磁誘導センサ、または、圧電素子のいずれかである、
請求項１または２に記載の流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される装置として、燃料または還元剤などの流体（液体ともいう）を噴射する流体噴射装置が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、燃料噴射装置に供給される燃料の流量を流量計により計測し、その計測結果に基づいて、燃料の噴射量を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７３５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料噴射装置において、例えば、ニードルを上下動させるスプリングが経年劣化した場合、実際に噴射される燃料の量（以下、実噴射量という）にばらつきがでる。このばらつきを改善するためには、実噴射量を用いて噴射量を制御するフィードバック制御を行うことが考えられる。
【０００６】
しかし、特許文献１の技術では、燃料噴射装置に供給される燃料の流量を計測することはできるが、実噴射量を計測（算出）することはできない。そのため、実噴射量のばらつきを改善することができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、実噴射量のばらつきの改善に寄与できる流体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の流体噴射装置は、噴孔が形成されたボディと、上下動により前記噴孔を開閉するニードルと、前記ニードルの先端部分が収容されるノズル室と、前記ノズル室と連通し、供給された流体を前記ノズル室へ導く流路とを備えたインジェクタから、前記ノズル室の流体を噴射させる流体噴射装置であって、前記流路の径の変位を検出し、該変位に応じた信号を出力する検出部と、前記信号を入力する入力部と、前記信号が出力された時間と、該信号の大きさとに基づいて、実際に噴射された流体の量を算出する算出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、実噴射量のばらつきの改善に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料噴射装置の構成例を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る燃料噴射装置の制御部の構成例を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係る実噴射量の算出処理の説明に供する図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る燃料噴射装置（流体噴射装置の一例）の構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る燃料噴射装置の構成例を示す断面図である。図２は、本実施の形態に係る燃料噴射装置の制御部の構成例を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示す燃料噴射装置は、例えば、車両に搭載される、ディーゼル機関のコモンレール式燃料噴射装置である。
【００１４】
図１に示すように、燃料噴射装置は、燃料タンク１、圧送ポンプ２、噴射ポンプ３、コモンレール４、インジェクタ１０、変位検出部３０、および制御部５を備える。
【００１５】
燃料タンク１は、例えば、軽油、ＤＭＥ等の燃料（流体の一例）を貯留する。
【００１６】
圧送ポンプ２は、燃料タンク１内の燃料を機関側に圧送する。
【００１７】
噴射ポンプ３は、圧送ポンプ２により圧送された燃料を所定の噴射圧（コモンレール圧力、例えば、数十〜数百ＭＰａ程度）まで昇圧する。
【００１８】
コモンレール４は、噴射ポンプ３により昇圧された高圧燃料を蓄圧（貯留）する。コモンレール４は、燃料供給ライン６により燃料タンク１と接続されている。燃料供給ライン６には、上流側から順に、圧送ポンプ２と噴射ポンプ３とが配設される。また、コモンレール４は、高圧管７によりインジェクタ１０と接続されている。
【００１９】
制御部５は、インジェクタ１０の噴射時期、噴射回数、噴射ポンプ３の作動圧（コモンレール圧力）などを制御する。なお、制御部５については、図２を用いて後述する。
【００２０】
変位検出部３０は、インジェクタ１０のボディ１２内部に形成された流路２６の位置に対応して、ボディ１２の表面に設けられる。変位検出部３０の設置位置は、図１に示す範囲Ａであればよい。
【００２１】
燃料の噴射前と噴射後では、流路２６における燃料の流量が変化するため、流路２６の径が変位する。変位検出部３０は、流路２６の径の変位を検出し、その変位に応じた電圧（以下、出力電圧という。信号の一例）を制御部５へ出力する。変位検出部３０としては、例えば、圧電素子、静電容量センサ、または電磁誘導センサなどが挙げられるが、これらに限定されず、流路２６の径の変位を検出可能な手段であればよい。
【００２２】
インジェクタ１０は、ソレノイド駆動型インジェクタであり、コモンレール４から高圧管７を介して分配、供給された燃料を機関の燃焼室内に噴射する。インジェクタ１０は、余剰燃料を戻すための燃料戻しライン８を介して、燃料タンク１と接続されている。燃料戻しライン８には、噴射ポンプ戻し管９を介して噴射ポンプ３が接続されている。
【００２３】
次に、インジェクタ１０の構成について説明する。
【００２４】
インジェクタ１０は、上下方向に延び、下端部（先端部）に噴孔１１が形成されたボディ１２と、ボディ１２内に収容され、上下方向の移動により噴孔１１を開閉するニードル１４と、ニードル１４の先端部分（例えば、弁本体１９）が収容されるノズル室２３と、ノズル室２３と連通し、高圧管７から供給された燃料をノズル室２３へ導く流路２６とを備える。
【００２５】
ニードル１４は、上方から順に、コマンドピストン１５と、ノズルピストン１８と、弁本体１９とを有する。
【００２６】
コマンドピストン１５の上面２０は、制御室２１内の高圧燃料からの圧力（燃料圧）を受け、ニードル１４を下方（閉弁方向）に移動するための閉弁側受圧面として機能する。また、ノズルピストン１８の下面２２（弁本体１９との接続部分を除く）は、ノズル室２３内の燃料圧を受け、ニードル１４を上方（開方向）に移動するための開弁側受圧面として機能する。
【００２７】
コマンドピストン１５とノズルピストン１８の間には、ノズルピストン１８を下方に付勢するスプリング２９が設けられている。
【００２８】
制御室２１は、コマンドピストン１５の上方に形成されている。制御室２１には、入口オリフィス３４および出口オリフィス３５が形成されている。
【００２９】
入口オリフィス３４は、ボディ１２内に形成された流路２６に接続されている。制御室２１には、入口オリフィス３４から、コマンドピストン１５を下方（ニードル１４の閉方向）に移動するための高圧燃料が導入される。
【００３０】
出口オリフィス３５は、制御弁３６（例えば、２ウェイバルブ）により開閉される。また、出口オリフィス３５は、ボディ１２内に形成された戻し油路２７に接続されている。戻し油路２７は、燃料戻しライン８に接続されている。
【００３１】
制御弁３６は、出口オリフィス３５を開閉するアーマチャ３８と、アーマチャ３８を下方（閉方向）に付勢するアーマチャスプリング３９と、アーマチャスプリング３９の付勢力に抗してアーマチャ３８を上方（開方向）に移動するソレノイド（電磁石）４０とを有する。
【００３２】
このように構成されたインジェクタ１０は、制御部５に接続され、制御部５から噴射時期、噴射回数を制御するための制御信号を受信する。具体的には、制御部５は、制御弁３６のソレノイド４０に接続され、インジェクタ１０の開弁時にソレノイド４０を通電状態、閉弁時にソレノイド４０を非通電状態に切り換えて、インジェクタ１０を開閉制御する。
【００３３】
次に、インジェクタ１０の開閉動作について説明する。
【００３４】
インジェクタ１０の無噴射時は、制御弁３６のソレノイド４０が非通電状態であり、アーマチャ３８により制御室２１の出口オリフィス３５が閉じられる。このとき、ニードル１４には、閉弁方向の力として、コマンドピストン１５の上面２０（閉弁側受圧面）が制御室２１内の燃料から受ける下向きの力と、ノズルピストン１８の上面がスプリング２９から受ける下向きの力と、ノズルピストン１８の下面２２（開弁側受圧面）がノズル室２３内の燃料から受ける上向きの力が作用する。無噴射時は、ニードル１４に作用する下向きの力が上向きの力を上回り、ニードル１４は下方に付勢されてニードル１４の弁本体１９がボディ１２の弁座部４７に着座する。弁本体１９によりノズル室２３と噴孔１１とが遮断され、噴孔１１から燃料が噴射されない。
【００３５】
インジェクタ１０の噴射時は、制御弁３６のソレノイド４０が通電状態となり、アーマチャ３８が制御室２１の出口オリフィス３５の出口から離反してリフト（上方に移動）する。これにより、制御室２１内の燃料が出口オリフィス３５から流出し、制御室２１内の圧力が低下し、コマンドピストン１５の上面２０（閉弁側受圧面）が制御室２１内の燃料から受ける下向きの力が低下する。制御室２１内の圧力低下によりニードル１４に作用する下向きの力が低下し、ニードル１４に作用する下向きの力が上向きの力を下回ると、ニードル１４は上向きに付勢されてリフト（上方に移動）する。その結果、ニードル１４の弁本体１９がボディ１２の弁座部４７から離反してノズル室２３と噴孔１１とが連通し、ノズル室２３内の燃料が噴孔１１から噴射される。
【００３６】
次に、図２を用いて、制御部５の構成例について説明する。図２は、制御部５の構成例を示すブロック図である。
【００３７】
制御部５は、入力部５１および算出部５２を有する。図示は省略するが、制御部５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路を有する。入力部５１および算出部５２それぞれの機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００３８】
入力部５１は、変位検出部３０からの出力電圧を受け取り、その出力電圧を算出部５２へ出力する。
【００３９】
算出部５２は、入力部５１からの出力電圧に基づいて、インジェクタ１０が実際に噴射した燃料の量（実噴射量）を算出する。この算出処理の一例について図３を用いて説明する。図３において、縦軸は出力電圧を示し、横軸は経過時間を示している。
【００４０】
例えば、出力電圧が、タイミングｓからタイミングｅまでの間、基準電圧ｄ（算出部５２にとって既知の値）より低下したとする。この場合、算出部５２は、タイミングｓからタイミングｅまでの期間において単位時間ｔ毎に積分を行い、面積ａを算出する。そして、算出部５２は、面積と実噴射量とが予め対応付けられているテーブル等の参照データから、算出された面積ａに対応する実噴射量を特定する。参照データは、制御部５（算出部５２）が記憶していてもよいし、制御部５以外の記憶部（図示略）から制御部５（算出部５２）により読み出されてもよい。
【００４１】
このようにして算出された実噴射量は、例えば、制御部５が行うフィードバック制御に用いられる。または、制御部５は、算出された実噴射量を示す情報を所定の装置へ出力してもよい。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、燃料噴射時における流路２６の変位に応じて出力された電圧の大きさと、その電圧が出力された時間とに基づいて、実噴射量を算出できる。よって、その実噴射量を用いたフィードバック制御等を行うことにより、実噴射量のばらつきの改善に寄与することができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、変位検出部３０はインジェクタ１０のボディ１２の外表面に設けられるため、従来のように流路２６内にセンサを設置するためにボディ１２に孔を開ける必要がない。よって、孔を開けるための加工コストを削減でき、または、孔から流体が漏れる不具合が起こることがない。
【００４４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４５】
例えば、上記実施の形態では、本発明の流体噴射装置の一例として燃料噴射装置を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本発明の流体噴射装置は、例えば、ガソリン、尿素水、または、水を噴射する噴射装置であってもよい。
【００４６】
＜本開示のまとめ＞
本発明の流体噴射装置は、噴孔が形成されたボディと、上下動により前記噴孔を開閉するニードルと、前記ニードルの先端部分が収容されるノズル室と、前記ノズル室と連通し、供給された流体を前記ノズル室へ導く流路とを備えたインジェクタから、前記ノズル室の流体を噴射させる流体噴射装置であって、前記流路の径の変位を検出し、該変位に応じた信号を出力する検出部と、前記信号を入力する入力部と、前記信号が出力された時間と、該信号の大きさとに基づいて、実際に噴射された流体の量を算出する算出部と、を備える。
【００４７】
なお、上記流体噴射装置において、前記検出部は、前記流路の形成部分に対応する前記ボディの表面に設けられてもよい。
【００４８】
また、上記流体噴射装置において、前記検出部は、静電容量センサ、電磁誘導センサ、または、圧電素子のいずれかであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、流体噴射装置に適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  燃料タンク
２  圧送ポンプ
３  噴射ポンプ
４  コモンレール
５  制御部
６  燃料供給ライン
７  高圧管
８  燃料戻しライン
９  噴射ポンプ戻し管
１０  インジェクタ
１１  噴孔
１２  ボディ
１４  ニードル
１５  コマンドピストン
１８  ノズルピストン
１９  弁本体
２０  コマンドピストンの上面
２１  制御室
２２  ノズルピストンの下面
２３  ノズル室
２６  流路
２７  戻し油路
２９  スプリング
３０  変位検出部
３４  入口オリフィス
３５  出口オリフィス
３６  制御弁
３８  アーマチャ
３９  アーマチャスプリング
４０  ソレノイド
４７  弁座部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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