JPS63500732A - 燃料噴射監視デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料噴射監視デバイス 本発明は、内燃機関、特に圧縮点火内燃機関の燃料噴射に関する。

例えば西ドイツ国特許明細書第３，１３１．５４１号に記載されているように、 エンジンのシリンダー内に燃料が噴射され始めたことを監視するために、燃料噴 射装置に圧電磁器センサーを組み込むことが提案されている。しかしながら、そ のような装置には多くの欠点がある。例えば、センサーと噴射装置バルブアッセ ンブリとの間の機械的な結合の構造が相当複雑であり、それ故高価であり、デバ イスのメインテナンスおよび修理に時間を要することがある。

１つの要旨では、本発明は、燃料噴射装置によりシリンダーに燃料が噴射される 内燃機関の燃料噴射を監視するための装置を提供し、該装置は、燃料噴射装置内 に存在するか、または噴射装置と連絡している燃料に浸っているか、または浸る ように配置されているポリマー圧電性圧力センサーを有して成り、それにより燃 料の圧力変化を感知する。

本発明の装置は、燃料の圧力変化を検知するために圧電性センサーが配置されて いるので、センサーとバルブアッセンブリのような噴射装置の機械的部分との間 の多くの機械的結合装置を省略することが可能であり、それにより装置のコスト を下げるという利点を有する。また、装置の信頼性は、機械的結合装置を除くこ とにより改善され、噴射装置のメインテナンスは、圧電性要素に比較的近づき易 く、多くの機械的部分が減少しているので、容易にすることができる。圧力感知 要素は、燃料噴射装置内に配置されることは必ずしも必要ではなく、燃料ライン が噴射装置と直接つながっている限り、燃料を噴射装置に送る高圧ラインまｆこ は過剰の燃料が噴射装置から戻る低圧ラインのいずれかにある１つの燃料ライン に配置してよい。

センサーが燃料噴射装置内に配置されない場合、高圧ラインで得ることができる 信号のノイズに対する比が低圧ラインにおける比より大きいので、高圧ライン、 即ち、噴射装置に燃料を送るラインにセンサーを配置するのが好ましい。燃料ラ インの１つに組み込むのが適当であるか、または燃料噴射装置自体にセンサーを 組み込むのが適当であるかということは、センサーを永久的に装着するかどうか 、またはエンジンの最初の調整のためだけに使用するのかどうか、センサーを新 しいエンジンもしくは現存するエンジンに組み込むのかどうか、センサーが遭遇 する最高温度、および他の理由のために噴射装置の変更ができるのかまたはでき ないのかということを包含する多くの考察に依存する。

センサーが燃料噴射装置内に少なくとも部分的に配置されている本発明の好まし い要旨では、内燃機関の燃料噴射を監視する１こめの装置を提供し、該装置は、 燃料が噴射される噴射オリフィスを有する噴射装置ハウジング、噴射オリフィス を通る燃料の流竜を調節するためのバルブ要素、および過剰の燃料をバルブ要素 から除くｆこめのドレン通路を有して成り、装置は、過剰の燃料に浸されて、過 剰燃料の圧力変化を感知するように配置された長いポリマー圧電性圧力感知要素 を含む。

過剰燃料を除くためのドレン通路は、過剰燃料回収ラインに取り外しできるよう に接続され、圧力感知要素は燃料回収ラインから伸びているか、または少なくと もその端は噴射装置のドレン通路内に伸びている。

圧電性圧力センサーは、多くの構造のいずれを有してもよい。好ましくは長い形 態であり、例えば薄いリボンまたは同軸ケーブルの形態であってよく、ある長さ または連続した不定の長さで使用してよい。センサー全体を燃料ラインの１つに 配置する場合、要すればラインの主ボデイ内に配置してよいが、ラインに沿った 燃料の流れを妨げないように、ラインの盲側延長部に配置するのが好ましい。

センサーを燃料噴射装置に配置する場合、全体をドレン通路内に配置してよく、 また場合により燃料回収ラインに配置してよく、少なくとも一方の電極またはそ れとつながっている導電ラインは燃料回収ラインの壁を通ってその外側まで伸び 、他方の電極または導電ラインも回収ラインの壁を通って伸びるか、あるいは噴 射装置ハウジングに接地されている。感知要素を連続した長さのものとして使用 する場合、感知要素は、燃料回収ラインの壁を通り、その外部まで伸びていてよ い。

圧電性感知要素は、圧電性誘電体を有する同軸ケーブルの形態であるのが好まし い。多くのそのようなケーブルが提案され、本発明の装置に使用するのに好まし いケーブルは、イギリス国特許出願第２．１５０，３４５Ａ号および第２，１５ ０，３４６号に記載されており、本発明ではそれらの開示事項を参照している。

これらのケーブルは、ケーブルを製造する場合に誘電体を配向することができる ように、圧電性ポリマーの溶融点または軟化点以下またはその温度に実質的に等 しい温度において融点を有する金属を意味する、低融点金属から形成された中央 導体を有するのが好ましい。圧電性感知要素を形成するために好ましいポリマー には、ビニリデンフルオリドホモおよびコポリマー、特にポリビニリデンフルオ リド（Ｐ　Ｖ　Ｆ　、）が包含される。そのような圧電性圧力感知要素は、例え ば噴射装置のドレン通路内 またはドレン通路と回収ラインとの間の結合要素により支持され、それにより感 知要素に容易に接近することができ、まｆコ感知要素を容易に除くことができる という利点を有し、更に、要素がドレンチャンネルに沿って相当距離延びて噴射 装置ハウジング内に入っていてよい。

噴射装置の最も通常の形態において、ドレン通路は、噴射装置ハウジング内のチ ャンバーおよびチャンバーから延びている燃料回収コンジッ）・を有して成り、 チャンバーはバルブアッセンブリを閉じ１こ状態にしておくためのスプリングを 包囲している。噴射装置のこの形態において、圧力感知要素は、メインテナンス を容易にするために回収コンジット内に配置するのが好ましいが、バルブアッセ ンブリに向かってできるだけ長く伸びているのが好ましい。感知要素は、実質的 にチャンバーまで伸びているのが通常であるが、適当な変更をハウジングに行う 場合、感知要素がチャンバー内に延びていることが可能である。

例えば西ドイツ国特許明細書第３，１３１．５４１号およびモトールテヒニッシ エ・ツァイトシュリフト（ＭｏｔｏｒｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅＺｅｉＬｓｃｈｒｉ ｒｔ）４３　（１９８２）　１０に記載されているような以前に提案されている 噴射装置とは対照的に、燃料の圧力変動を監視することにより、燃料噴射の開始 および継続の正確な測定を行うことが可能になり、それにより感知要素をバルブ アッセンブリに機械的に結合する必要性を除くことができ、また装置の複雑性を 相当減少させることができることが見出されｆこ。このように燃料噴射を監視で きる性能は、一つには圧電磁器と比較して改善されたポリマー圧電性センサーの 感度のためであり、また一つにはポリマー圧電性材料が燃料と一致する相当良好 な音響インピーダンスを示すためであると考えられ、一方、圧電磁器は燃料との 一致に乏しい音響インピーダンスを示し、それによりセンサー／燃料界面におい て音響信号の反射が生じる。感知要素により得られる信号を改善し、噴射装置ハ ウジングにより伝達されるノイズのレベルを下げるために、せいぜい要素の小さ い部分だけが噴射装置のハウジングと接触する、特に要素のどの部分もハウジン グと実質的に接触しないのが好ましい。

従って、本発明の最も広い要旨において、感知要素は、ドレン通路内で自由にぶ ら下がっていてよいが、支持部材によりドレン通路内に配置されているのが好ま しい。支持部材は、いずれかの適当な形態、即ち、感知要素をハウジングから離 し、燃料が感知要素１こ接触できるようにする形態を採ってよい。支持部材の好 ましい形態は、圧力感知要素またはその一部分が配置される中空金属チューブま たはビンを有して成ってよく、金属チューブまたはビンは、過剰燃料と感知要素 とが連絡できるように、少なくとも１つの開口部を有するのが好ましい。

そのようなポリマー圧電性材料は、圧Ｎ磁器材料よりも高温に対して相当敏感で あり、通常内燃機関の使用と関連する温度１三おいて減極するという問題点があ るが、燃料の冷却効果のために圧力センザーの温度上昇は許容範囲内に維持でき ることが判った。

使用する圧電センサーの数は、データ処理ユニットおよびフィードバック制御の 特定の性質を包含する種々の要因に依存する。時には、エンジンの各燃料噴射装 置にセンサーを使用するのが望ましいが、多くの場合、１つの燃料噴射装置だけ を監視するだけでよい。

また、ニードル・リフトが生じる点を決定するだけでなく、噴射装置のニードル ・リフトの継続に関する情報を得るために、高圧燃料ラインのセンサー７こ加え て過剰燃料ライン？二〇センサーを使用することも可能である。

本発明の幾つかの態様を、添付図面を参照して例により説明する。

第１図は、本発明の燃料噴射装置の側断面図である。

第２図は、第１図の燃料噴射装置に使用する感知要素のための支持部材の図面で ある。

第３図は、本発明の噴射装置の別の形態を示す。

第４図は、高圧燃料ラインに挿入したセンサーおよび付随マウンティングを示す 。

添付図面について説明すると、燃料噴射装置Ｉ；す、燃料ライン４へのカップリ ング３を有するハウジング２を有して成る。ハウジングは、燃料ライン４から噴 射オリフィス６へ通じる噴射燃料通路５を有する。噴射オリフィス６は、ハウジ ング内で滑動的に取り付けられているニードル７を有して成るバルブアッセンブ リにより通常閉じられる。ニードル７は、ニードルの上方向の動きを制限するた めにハウジング内でカラー９に衝接する上側のショルダー８、およびニードルの 下方向の動きを制限するためにハウジング内の対応する内側シート１１に衝接す るシーテイング・ンヨルダー１０を有する（図面では、ニードルが２つの極端な 位置の間の中間的な位置にある場合を示している。）。ニードル７は、一方の端 がニードル７に接続されたバルブディスクＩ３を押して、他方の端が噴射装置ハ ウジング内の内側表面またはニードル７のスプリング■２の偏りを調節するため に存在してよいもう１つのディスク１４を押している螺旋状スプリング１２によ り噴射オリフィス６を閉じる下の位置に偏っている。

スプリング１２はニードル７を通って漏れる過剰の燃料を収容し、燃料回収ライ ン１６につながっている燃料回収コンノット１５と連絡している噴射装置ハウジ ング内のチャンバー１９内に配置されている。

圧電性ポリビニリデンフルオリド誘電体を有する同軸ケーブルの一部を切断した 長さの形態の圧電性感知要素１７は、燃料回収コンリフトＩ５内に配置され、コ ンノットと回収ライン１６との間にある接続ピース１８から実質的にチャンバー １９まで延びており、また接続ピース１８は、圧力感知要素１７の内側導体およ び外側導体に接続されたワイヤー２０が回収ライン１６の壁を通過できるように するフィードスルーとしても機能する。感知要素は、第２図に示すようなスヂー ルピン支持部材２１により回収コンジット１５内に位置される。スヂールビンは 好ましくは長さ約４０．５ｍｍ、外径１　、９１！ｐ、肉ｆ１０．２ｍｍであり 、長さ３ｕ、幅１ｒｎｍの少なくとも２つの開口部が壁に供給されている。

使用に際して、燃料は、燃料ポンプ（図示せず）により燃料ライン４を通って燃 料噴射装置１に送られる。燃料ライン４の燃料圧力は、燃料圧力が増加すると、 ニードル７上のスプリング１２の偏りより燃料圧力が大きくなり、ニードル７を 持ち上げて噴射オリフィス６を開くように、噴射のタイミングと対応するように 周期的に変化する。ニードル７およびディスク１３の動きは、チャンバーおよび 回収コンジット内の過剰燃料の圧力を変え、燃料圧力の変化は、処理ユニット（ 図示せず）に信号を送る圧電性感知要素７により監視される。

燃料噴射装置の別の形態を第３図に示す。燃料噴射装置のこの形態は、圧力感知 要素１７が噴射装置ハウジング内のチャンバー９と連絡している盲デユープ２３ 内に配置されている以外は第１図と同様である。この装置では、過剰燃料は別の コンジット２４により回収される。

第４図は、盲側方延長部４１が、ディストリビュータ−・ポンプから燃料噴射装 置に燃料を送る高圧燃料ライン４２内に形成されている別の装置を示している。

側方延長部は、「Ｔ字型」ピース４３および延長バイブ４４により形成され、金 属プラグ４５により端で閉じられている。低融点中央導体、ポリビニリデンフロ リド誘電体および銀塗料外側導体を存する圧電性同軸ケーブル４６は、延長パイ プ４４内に配置され、主燃料ライン４２まて伸びている。同軸ケーブルの中央電 極および周囲電極は、ヨーロッパ特許出願第８６３０５５７１．１号に記載され ており、樹脂５２により包囲されているクリンプコネクターにより一対のターミ ナル４７および４８に接続され、一対のハンダジヨイント４９および５０ならび にクリンプコネクターの端は、燃料の圧力パルスのために一対のハンダジヨイン ト４９および５０に作用する歪を除去するために、プラグ４５に衝接している。

ターミナル４７および４８は、プラグ４５を通過して延び、ガラスまたは硬化樹 脂絶縁材５１によりプラグから絶縁されている。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＩ（ＲＥ ＰＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、 　ＰＣＴ／ＣＢ　８６７００５２０　（ＳＡ　１４４１５）ＤＥ−Ａ−２４０１ ５３５１７１０７／７５　ＮｏｎｅＤＥ−Ａ、−２５２５５２４１６／１２／７ ６　Ｎｏｎｅ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．燃料噴射装置によりシリンダー内に燃料を噴射する内燃機関において燃料噴 射を監視するための装置であって、該装置は、燃料噴射装置内に存在するか、ま たは連絡している燃料に浸っているか、または浸るように配置されているポリマ ー圧電性圧力センサーを有して成り、それにより燃料の圧力変化を感知する装置 。
2. ２．圧電性圧力センサーが、長い圧力センサーである請求の範囲第１項記載の装 置。
3. ３．圧力センサーが、燃料噴射装置に向かって流れる燃料に浸っているか、また は浸るように配置されている請求の範囲第１項または第２項記載の装置。
4. ４．圧力センサーが、ラインに沿った燃料の流れを妨げないように、燃料ライン の盲側延長部に配置されている請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の装置。
5. ５．圧力センサーが、燃料噴射装置内に配置されている請求の範囲第１項または 第２項記載の装置。
6. ６．圧力センサーが、過剰燃料中に浸るように配置されている請求の範囲第５項 記載の装置。
7. ７．内燃機関の燃料の噴射を監視するための装置であって、該装置は、燃料が噴 射される噴射オリフィスを有するハウジング、噴射オリフィスを通過する燃料の 流量を調節するためのバルブ要素、およびバルブ要素から過剰の燃料を除くため のドレン通路を有して成り、過剰燃料に浸って過剰燃料の圧力変化を感知するよ うに配置されている長いポリマー圧電性圧力感知要素を含む装置。
8. ８．圧力感知要素がドレン通路内に配置されている請求の範囲第７項記載の装置 。
9. ９．過剰燃料を除くためのドレン通路が、取り外しできるように過剰燃料回収ラ インに取り付けられ、圧力感知要素が燃料回収ラインから噴射装置のドレン通路 内に延びている請求の範囲第８項記載の装置。
10. １０．圧力感知要素とつながっている少なくとも１つの電極が、燃料回収ライン の壁を通ってその外側に延びている請求の範囲第９項記載の装置。
11. １１．圧力感知要素が、燃料回収ラインの壁を通ってその外側へ延びている請求 の範囲第９項記載の装置。
12. １２．噴射装置のドレン通路が、ハウジング内のチャンバーおよびチャンバーか ら延びている燃料回収コンジットを有して成り、圧力感知要素または圧力感知要 素の少なくとも一部分が回収コンジット内に配置されている請求の範囲第７〜１ １項のいずれかに記載の装置。
13. １３．圧力感知要素が、コンジットに沿って実質的にチャンバーまで延びている 請求の範囲第１２項記載の装置。
14. １４．圧力感知要素が実質的に噴射装置ハウジングと接触しないように配置され ている請求の範囲第７〜１３項のいずれかに記載の装置。
15. １５．圧力感知要素が、支持部材によりドレン通路内に配置されている請求の範 囲第７〜１４項のいずれかに記載の装置。
16. １６．支持部材が、圧力感知要素または少なくともその一部分が挿入される中空 金属ピンまたはチューブの形態である請求の範囲第１５項記載の装置。
17. １７．過剰燃料と圧力感知要素との連絡を可能にするために、支持部材が壁に少 なくとも１つの開口部を有する請求の範囲第１６項記載の装置。
18. １８．圧力感知要素が、圧電性誘電体を有する同軸ケーブルの形態である請求の 範囲第１〜１７項のいずれかに記載の装置。
19. １９．同軸ケーブルが低融点金属から形成されている中央導体を有する請求の範 囲第１８項記載の装置。
20. ２０．圧力感知要素がポリビニリデンフルオリドホモまたはコポリマーを含んで 成る請求の範囲第１〜１９項のいずれかに記載の装置。
21. ２１．圧力感知要素が、ポリビニリデンフルオリドを含んで成る請求の範囲第２ ０項記載の装置。