(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニードル弁が移動することにより、噴射する燃料の量を変化させるノズルの、燃料が噴射された時点を検出する噴射時期検出装置であって、
少なくとも第１コイルおよび容量素子を備えた共振回路と、
該共振回路の共振周波数を、前記ニードル弁の位置に連動して変化させる共振周波数変更部と、
電磁誘導により前記第１コイルに電力を供給する第２コイルと、
該第２コイルに所定の周波数の電圧を供給する発振器と、
前記第２コイルに流れる電流の変化を検出する検出手段と、
を備え、しかも
前記発振器が前記第２コイルに供給する電力の周波数が、
燃料の噴射が開始される位置まで前記ニードル弁が移動した状態における前記共振回路の共振周波数に設定されていること
を特徴とする噴射時期検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の噴射時期検出装置において、
前記共振周波数変更部が、
前記ニードル弁と一体に移動され、該移動により前記第１コイル内への挿入量が変化されることにより、前記第１コイルのインダクタンスを変化させる棒状部材
であることを特徴とする噴射時期検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ニードル弁が移動することにより、噴射する燃料の量を変化させるノズルの、燃料が噴射された時点を検出する噴射時期検出装置に関し、特に、ディーゼルエンジンの燃料噴射の時期を検出するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射の時期を精密に検出することにより、噴射制御を適切に行なうことが可能となる。特に、ディーゼルエンジンの排ガス規制強化に対応するために、より精密な検出装置が切望されている。
【０００３】
こうした、噴射時期検出装置として、従来より、渦電流を利用したもの（実開昭５８−７５９５５号公報）、ホール素子を利用したもの、コイルによる発電を利用したものなどが提案されている。
実開昭５８−７５９５５号公報に記載された技術では、ニードル弁のリフト位置の検出が可能にされている。この技術によれば、噴射時のニードル弁の位置に相当する信号が出る。この信号の強度がある閾値を上回ったときに、ニードル弁が燃料を噴射する位置までリフトした、つまり燃料が噴射された、と判定する。
【０００４】
ホール素子を利用したものは、ニードル弁の一部に磁石を設置して、この磁気変化をホール素子にて検出することによりニードル弁の位置を検出しようとするものである。
コイルによる発電を利用した技術はニードル弁の速度に比例した電圧を出力するもので、この出力結果に基づいてニードル弁の位置を推定する。
【０００５】
こうして推定されたニードル弁の位置が、燃料が噴射される位置になった時点を噴射が為された時期として検出する。なお、これらの検出装置によれば、同様にして噴射が停止した時点も知ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方式には夫々欠点がある。例えば、渦電流を用いたものでは、噴射時期制御に必要な、開始、終了時期検出には、不要な情報が多い。
また、回路構成が複雑となり、信頼性の点で不安がある。しかも信号レベルが一定でないので、前記閾値の設定が困難である。
【０００７】
ホール素子を用いたものは、ニードル弁の一部に設置される磁石が、ニードル弁の動きや他から伝わる振動により脱落する虞がある。
コイルによる発電を利用したものはニードル弁が動いているときには必ず信号が出るので、本来検出したい開始、終了以外の信号も出力され、識別が困難である。また、ニードル弁が低速の時には信号レベルが低下し、検出できなくなる。しかも、検出感度を上げようとすると、極細の線を数百ターンも巻く必要があり、構成の複雑化やコストアップ、信頼性の低下などの問題を引き起こす。また、この方式では、ニードル弁のどこかに着磁をする必要があるが、高温などが原因となって減磁が起こり、信号レベルの低下を引き起こす心配もある。
【０００８】
本発明は掛かる課題に鑑みなされたものであり、これらの問題を引き起こさない噴射時期検出装置を簡素な構成にて提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
請求項１に記載の発明においては、共振回路、共振周波数変更部、第２コイル、発振器、検出手段を備えることにより以上の課題を解決するものである。
【００１０】
共振周波数変更部は、ニードル弁の位置に連動して、共振回路の共振周波数を変化させるものである。
発振器は、ある周波数の電圧を発生し、第２コイルに印加している。すると、共振回路の備える第１コイルに、電磁誘導により、電流が流れる。発振器の周波数は、燃料の噴射が開始されるときの位置にニードル弁がある場合の周波数を発振するようにされている。なお、ほとんどの場合、燃料の噴射が開始されるときのニードル弁の位置は、その噴射が停止される位置でもある。
【００１１】
このように共振現象を利用すると、ニードル弁の位置に対して検出手段の検出結果がピークをなす箇所は１箇所のみとなる。これはすなわち、検出結果が、噴射開始（開弁）の時点およびその噴射が停止される（閉弁）時点のみを示すこととなる。
【００１２】
従って、噴射時期制御に必要な噴射開始および噴射停止の時期のみを検出することができる。また、これにより、閾値の設定も非常に容易となる。
更に、開弁と閉弁の双方を、出力結果を示す時系列データにおけるピークのペアとして検出できるので、噴射ポンプ異常による無噴射（信号無し）、常時噴射（開始信号の後の終了信号が無い）の検出が容易に行なえる。
【００１３】
しかも、ニードル弁の速度ではなく、位置に応じて共振周波数が変化するため、低速でニードル弁が移動する際にも、開弁位置及び閉弁位置を検出することができる。
そして共振周波数の設定如何では、第１、第２コイルとも巻数が数十ターンですみ、太い巻線を使用することができる。また、ニードル弁の位置検出に磁石を用いないため、磁石が脱落する心配や、減磁による出力減少の心配もない。
【００１４】
また、共振周波数変更部として、共振回路の共振周波数を変化させるには、第１コイルのインダクタンスを変化させるもの、容量素子の静電容量を変化させることが考えられる。そして、この変化をニードル弁の位置に応じたものとするには様々な機構や、位置を一旦電気信号に変化させる等、様々な態様が考えられる。
【００１５】
簡素に実現する態様として、請求項２に記載のようなものが提案できる。
すなわち、共振周波数変更部を、ニードル弁と一体に移動され、移動により第１コイル内への挿入量が変化されることにより、第１コイルのインダクタンスを変化させる棒状部材とする。
【００１６】
こうすると、ニードル弁の動きが直接、第１コイルのインダクタンス変化となるため、構成が非常に簡素となる。
なお「一体に移動」とは、棒状部材とニードル弁とを一体形成する、という態様に限定しているのではない。両者を別体にして接続した構成や、更に両者を接続せず、バネなどを用いて棒状部材を介して閉弁方向にニードル弁を付勢し、開弁方向への移動は、燃料の圧力によって行なわれる構成としてもよい。
【００１７】
更に具体的な態様としては、以下に示す実施の形態のようにするとよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［実施の形態］
以下、本発明の一実施の形態として、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用した例を示す。
【００１９】
まず図１は、当該装置の機構部分を示す説明図であり、一部断面にして内部構造を示している。本図に示す燃料噴射装置は、ノズル１と、ニードル弁２と、プレッシャピン３と、本体４と、つる巻ばね５（以下、単にバネ５と記す）と、第１コイルＡと、第２コイルＢと、キャップ９と、Ｏリング１０と、コンデンサ１１と、リード線１４とを主要部として構成されている。なお、本図の上下方向が、燃料噴射装置の実際の上下方向に一致しているものとして説明する。
【００２０】
プレッシャピン３が本発明の棒状部材に相当するもので、その下端はニードル弁２に当接されている。プレッシャピン３の下部には、鍔部１８が形成されており、バネ室６に入れられたバネ５が鍔部１８を下方へ押すことにより、プレッシャピン３を介してニードル弁２を本図の下方に付勢している。図示しない噴射ポンプにより経路１６中の燃料の圧力が一定の値以上に上昇すると、バネ５の付勢力に抗してニードル弁２およびプレッシャピン３が上方に移動して、開弁するようにされている。
【００２１】
図２（ａ）に、燃料噴射装置の上部の拡大図、図２（ｂ）に、その回路構成の概略を示す。
本図に示すように、プレッシャピン３が上昇すると、第１コイルＡへのプレッシャピン３の挿入量が変化し、第１コイルＡのインダクタンスを変化させる。また図２（ｂ）に示すように、第１コイルＡは、コンデンサ１１と直列接続されることにより共振回路を構成しており、インダクタンスが変化されることにより、この共振回路の共振周波数が変化される。
【００２２】
第２コイルＢは第１コイルＡと同軸になるよう配置され、電磁気的に結合されている。図２（ｂ）に示す発振器１２は、リード線１４を介して第２コイルＢに交流電圧を供給するもので、本発明の発振器に相当する。その周波数は、プレッシャピン３が上昇した位置における共振回路の共振周波数と一致するように調節されている。なお、検波器１３は、第２コイルＢを流れる電流の波形を検出するものであり、本発明の検出手段に相当する。
【００２３】
このように構成すると、開弁・閉弁の時期を精度よく検出することができる。これについて図３を用いて説明する。
図３（ａ）は、プレッシャピン３が図３（ｂ）の位置にあるとき（閉弁状態）の第２コイルＢを流れる電流の波形を示すもので、図３（ｃ）は、プレッシャピン３が図３（ｄ）の位置にあるとき（燃料噴射が始まった状態）の第２コイルＢを流れる電流の波形を示すもので、図３（ｅ）は、ニードル弁２が閉弁状態から開弁し、閉弁状態に戻ったときの、プレッシャピン３のリフト量および検波器１３の出力信号を示したグラフである。
【００２４】
図３（ｂ）の閉弁状態においては、第１コイルＡとコンデンサ１１とでなる共振回路の共振周波数と、図示しない発振器１２の出力する周波数が異なるため、図示しない第２コイルＢを流れる電流の振幅は大きい（図３（ａ））。
燃料の噴射が始まると、図３（ｄ）に示す位置までプレッシャピン３が移動し、共振回路の共振周波数と、発振器１２の出力する周波数とが一致し、図３（ｃ）に示すように第２コイルＢを流れる電流の振幅が小さくなる。
【００２５】
実際の噴射動作と検波器１３の出力を示すと図３（ｅ）のグラフの様になる。このグラフは横軸に時間をとり、縦軸に、上のグラフではプレッシャピン３の移動（本グラフではリフトと表記）量、下のグラフでは検波器１３の出力をとったものである。なお、上のグラフで一点鎖線で示したのが開弁したことを示すリフト量である。
【００２６】
このグラフに示すように、プレッシャピン３が、ニードル弁２の開弁および閉弁に相当するリフト量になると、検波器１３の出力が急減し、開弁時にピークＰ1 、閉弁時にピークＰ2 を呈する。そしてそれ以外の位置では、検波器１３の出力はほぼ一定値となる。
【００２７】
このように、噴射時期制御に必要な噴射開始時期（Ｐ1 ）および噴射停止時期（Ｐ2 ）のみを検出することができる。また、これにより、閾値の設定も非常に容易となる。
しかも、他の信号が検出されないため、Ｐ1、Ｐ2のピークのペアを開弁と閉弁として検出できる。従って、噴射ポンプの異常による無噴射（信号無し）、常時噴射（開始信号の後の終了信号が無い）の検出が容易に行なえる。
【００２８】
また、ニードル弁２の速度ではなく、リフト量に応じて共振周波数が変化するため、低速でニードル弁２が移動する際にも、開弁位置及び閉弁位置を検出することができる。
そして共振周波数の設定如何では、第１、第２コイルとも巻数が数十ターンですみ、太い巻線を使用することができる。
【００２９】
また、第２コイルＢはキャップ９に設けられ、外部検出側は図１に示されてない部分に構成され、いずれも本体４と別体にされているため、交換や保守が容易である。
［参考例］
噴射時期検出装置は、図４のように構成されてもよい。図４（ａ）は当該参考例における燃料噴射装置の上部を示す断面図、図４（ｂ）に、その回路構成の概略を示す。
【００３０】
この態様では、発振器１２によって、第１コイルＡに直接、所定の周波数の電圧を印加している。この周波数は、プレッシャピン３が、燃料がノズル１から噴射される位置までリフトしたときの第１コイルＡのインダクタンスと、コンデンサ１１、発振器１２、検波器１３にて定まる共振周波数と一致されている。
【００３１】
この場合の検波器１３の出力は、例えば、図５のようになる。本図を図３（ｅ）と比較すると、検波器１３のピークＰ3 、Ｐ4 と極性が異なることを除いてほぼ同様である。こうすると、上記の実施の形態に係る構成と略同様の効果を奏する。
【００３２】
［その他］
本発明の技術を応用すると、燃料の噴射開始時期や停止時期以外のニードル弁２の位置も検出できる。
このように、本発明は、様々な態様に応用しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る燃料噴射装置の機構部分を示す説明図である。
【図２】  実施の形態に係る燃料噴射装置を示す拡大図および回路構成の概略説明図である。
【図３】  実施の形態に係る燃料噴射装置の検出原理を示す説明図および検出結果を示すグラフである。
【図４】  参考例に係る燃料噴射装置を示す説明図である。
【図５】  参考例に係る燃料噴射装置の検出結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ノズル                ２…ニードル弁
３…プレッシャピン（棒状部材）  ４…本体
５…バネ                  ６…バネ室
９…キャップ            １０…Ｏリング
１１…コンデンサ          １２…発振器
１３…検波器              １８…鍔部
Ａ…第１コイル            Ｂ…第２コイル
【図１】
0003899660.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003899660.tif 000004
【図４】
0003899660.tif 000005
【図５】
0003899660.tif 000006