JPH0310380Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は燃料噴射弁の噴射時期を検出するため
の回路に関する。

〔従来技術の説明〕

第４図は圧電素子を備えた燃料噴射弁の一例を
示す構成断面図である。

図において、１はノズル１Ａとスペーサ１Ｂと
ノズルホルダ１Ｃとがリテイニングナツト１Ｄに
よつて結合されて構成された弁ボデイで、その内
部に針弁２とスプリング３と圧電素子４とが収納
されている。針弁２は、燃料通路５を通して外部
から供給される燃料の圧力に応じて上下動し、ノ
ズル１Ｃの噴射孔６を開閉する。針弁２の上端は
スプリング３の下部受７に結合されており、スプ
リング３によつて噴射孔６を閉成する方向の付勢
力が針弁２に与えられるようになつている。スプ
リング３の上端は電気的絶縁性を有する樹脂製の
上部受８および電極板９を介して圧電素子４の下
端面に当接し、針弁２の動きに伴なうスプリング
３の収縮による押圧が圧電素子４に与えられるよ
うに構成されている。圧電素子４の上端部はアー
ス板１０を介してノズルホルダ１Ｃに電気的に接
続され、下端面はノズルホルダ１Ｃに絶縁保持さ
れた電極１１に電極板９を介して電気的に接続さ
れて、電極１１とアース部位との間に圧電素子４
の電圧信号が得られるように構成されている。

このような構成で、燃料圧力がスプリング３の付
勢に基づく針弁２の開弁圧以上となることで、針
弁２が上方に動きノズル１Ａの噴射孔６から燃料
が噴射されると同時に、スプリング３が収縮して
圧電素子４が押圧される。燃料圧力が開弁圧以下
になれば、スプリング３の付勢で針弁２が下方に
動き噴射孔６が閉成されると共に、圧電素子４に
対する押圧が解除される。

圧電素子４はスプリング３の押圧に応じて第５
図に示されるような電圧信号を発生するが、この
信号は図から明らかなように多くのノイズを含ん
でいる。従つて、ノイズを燃料噴射時期として誤
認しないようにすることが必要となる。なお、第
５図において針弁２の開弁に対応するのは区間Ｓ
である。

このような観点から、本出願人等は先に特開昭
59−187216号公報に記載のデイーゼル機関の燃料
噴射進角測定装置を提案した。これは、針弁の開
弁に対応する圧電素子の電圧信号間（第５図にお
ける区間Ｎ）をマスクすることによつて、ノイズ
を除去するものである。これによれば、針弁の開
弁に対応する電圧信号のみを残して他を除去する
こができるので、確実な検出が可能となる反面、
回路が複雑化し、製造の容易性を欠くばかりでな
くコスト高になるという問題がある。

〔考案の目的〕

本考案は上記観点に基づいてなされたもので、
その目的は、回路構成が簡単でしかも圧電素子か
ら得られる電圧信号のノイズを除去するのに有効
な燃料噴射時期検出回路を提供することにある。

〔目的を達成するための手段〕

本考案においては、燃料圧力に応動してノズル
を開閉する針弁と、この針弁を閉成方向に付勢す
るスプリングと、このスプリングの弾性変化を検
出する圧電素子とを有する燃料噴射弁の、前記圧
電素子に接続される燃料噴射時期検出回路におい
て、前記圧電素子の出力電圧を処理レベルにリミ
ツテイングすると共にインピーダンス変換を行な
う入力回路と、前記スプリングの固有振動数以下
の遮断周波数を有し前記入力回路の出力側に接続
されるローパスフイルタと、このフイルタの出力
側に接続される波形整形回路とをもうけることに
よつて、上記目的を達成する。

〔考案の実施例〕

第１図は本考案の一実施例を示す回路図であ
る。

図において、２０は圧電素子４の電圧信号を入
力する入力回路、２１は入力回路２０の出力側に
接続されたローパスフイルタ、２２はフイルタ２
１の出力側に接続された波形整形回路である。圧
電素子４は第４図で説明したように燃料噴射弁に
収納されている。

入力回路２０は、圧電素子４に一端が接続され
た入力抵抗２３と、抵抗２３の他端とグラウンド
との間に夫々挿入された整流用のダイオード２４
および別の入力抵抗２５と、抵抗２３の他端と電
源との間に挿入された電圧リミツテイング用のダ
イオード２６と、ダイオード２４，２６および抵
抗２５の接続を経て抵抗２３の他端に接続された
バツフア２７とを備えている。抵抗２３，２５お
よびバツフア２７は圧電素子４との間のインピー
ダンスマツチング用で、これにより圧電素子４の
電圧信号の減衰が防止される。ダイオード２４は
バツフア２７の保護用で、圧電素子４の電圧信号
を半波整流して（−）電圧をカツトする。ダイオ
ード２６は電圧信号の上限を電源に従う処理レベ
ルにリミツテイングする。

ローパスフイルタ２１は、２次型アクテイブフ
イルタで、抵抗２８，２９とコンデンサ３０、３
１とオペレーシヨナルアンプ３２とを備え、フイ
ルタを特性としてチエビシエフ型であることが望
ましい。抵抗２８はその一端がバツフア２７の出
力端子に接続され、他端は抵抗２９を介してアン
プ３２の（＋）入力端子に接続されると共に、コ
ンデンサ３０を介してアンプ３２の出力端子に接
続されている。コンデンサ３１はアンプ３２の
（＋）入力端子とグラウンドとの間に挿入され、
またアンプ３２の（−）入力端子はその出力端子
に接続されている。ローパスフイルタ２１は、そ
の遮断周波数が第４図で説明した燃料噴射弁にお
けるスプリング３の固有振動数以下に設定されて
いる。これは、本考案の重要な特徴で、これによ
つて電圧信号のノイズを大幅に減衰させることが
可能となる。これは、圧電素子４の電圧信号にお
けるノイズ成分がスプリング３の固有振動数の整
数倍の周波数に集中しており、ノイズの殆どがス
プリング３の固有振動が起因することによるから
であり、この事実は本考案者によつて見出された
もので、第２図で説明される。

第２図は第５図の電圧信号の周波数分析図で、
縦軸は大きさ、横軸は周波数である。このスペク
トルに対して、第４図のスプリング３はその固有
振動数が3.2KHzである。図から明らかなように、
スプリング３の固有振動数に対応する周波数でス
ペクトルが極めて大きく、また固有振動数の２倍
に対応する周波数でも同程度で大であり、更に固
有振動数の３倍に対応する周波数にもスペクトル
が現われている。この結果、これらの周波数成分
がスプリング３の固有振動数に起因するノイズ成
分であることが解り、またそれらのスペクトルの
大きさからこれによるノイズが圧電素子４の電圧
信号のノイズの多くを占めていることが解る。

このようなローパスフイルタ２１の出力側に接
続される波形整形回路２２は、オペレーシヨナル
アンプ３２の出力端子に抵抗３３を介して（−）
入力端子が接続されたコンパレータ３４を有し、
その（＋）入力端子は、電源とグラウンドとの間
に挿入された基準抵抗３５と３６との間に接続さ
れていると共に、コンパレータ３４にヒステリシ
スを与えるために抵抗３７を介してその出力端子
に接続されている。コンパレータ３４の出力端子
と電源との間に挿入された抵抗３８はコンパレー
タ３４の出力抵抗である。

第３図は第１図の回路の動作波形図で、ａは入
力回路２０の出力信号、ｂはローパスフイルタ２
１の出力信号、ｃは波形整形回路２２の出力信号
である。以下第３図を併用して第１図の回路動作
を説明する。

圧電素子４から第５図に示される電圧信号が与
えられると、ダイオード２４および２６によつ
て、半波整流される共に、例えば車載バツテリの
電源電圧である12Vにリミツテイングされ後段の
回路素子の処理レベルとされた後、バツフア２７
を介してローパスフイルタ２１に与えられる。圧
電素子４から与えられる電圧信号は内燃機関の回
転数に伴なう燃料の圧力変化で大幅に振幅変動す
るが、圧電素子４との間のインピーダンスマツチ
ングが図られているので、振幅が小さいときでも
減衰による支障を来たすことはない。

入力回路２０を介して得られる電圧信号には、
第３図のａに示されるように、開弁区間Ｓの信号
を認識し難いほどに多くのノイズが含まれてい
る。このノイズは前述したように圧電素子４を押
圧するスプリングの固有振動数に基づくものが殆
どであり、ローパスフイルタ２１を通すことによ
つて、第３図のｂに示されるように、ノイズが殆
ど除去された電圧信号が得られる。本考案者の実
験によれば、フイルタ２１の遮断周波数をスプリ
ングの固有振動数の略28％に設定したところ、ノ
イズが十分に減衰することができ、噴射時期の検
出に問題とならなくなつた。なお、信号ｂに現わ
れている小さなノイズｎはフイルタ２１を通過し
た低周波ノイズである。

フイルタ２１の出力は、波形整形回路２２を介
して波形整形された後、第３図のｃに示される電
圧信号として出力端子OUTに与えられ、噴射時
期検出信号として外部装置に送出される。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、燃料噴射
時期検出のための圧電素子から得られる電圧信号
のノイズの殆どが圧電素子を押圧するスプリング
の固有振動数に起因するものであることを見出
し、ローパスフイルタでその固有振動数に起因す
る周波数成分を取り除くこととしたので、簡単な
構成で圧電素子の電圧信号のノイズを有効に除去
することができ、ノイズを噴射時期として誤認す
るおそれのない燃料噴射時期検出回路を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２
図は本考案の原理を説明するための周波数分析
図、第３図は第１図の回路の動作波形図、第４図
は圧電素子を備えた燃料噴射弁の一例を示す構成
断面図、第５図は第４図の圧電素子から得られる
電圧信号の波形図である。 ２：針弁、３：スプリング、４：圧電素子、２
０：入力回路、２１：ローパスフイルタ、２２：
波形整形回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料圧力に応動してノズルを開閉する針弁と、
   この針弁を閉成方向に付勢するスプリングと、こ
   のスプリングの弾性変化を検出する圧電素子とを
   有する燃料噴射弁の、前記圧電素子に接続される
   燃料噴射時期検出回路において、前記圧電素子の
   出力電圧を処理レベルにリミツテイングすると共
   にインピーダンス変換を行なう入力回路と、前記
   スプリングの固有振動数以下の遮断周波数を有し
   前記入力回路の出力側に接続されるローパスフイ
   ルタと、このフイルタの出力側に接続される波形
   整形回路とを有することを特徴とする燃料噴射時
   期検出回路。