JPH10196493A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料通路に空気が混入してもあるいは圧力低下
により空気泡あるいは蒸気の気泡が発生しても、早期に
空気あるいは蒸気の気泡を排出可能にし、しかも安定し
た余圧を負荷することが可能であり正確な噴射ができ
る。 【解決手段】燃料供給源と連通する加圧室３２と、燃料
供給源から加圧室３２までの間の燃料供給経路上に設け
た低圧ポンプと、燃料を噴射するための噴射孔４１と、
この噴射孔４１に加圧室３２から燃料を導く噴射通路
と、加圧室３２内の燃料を衝撃的に加圧する衝撃的高圧
発生源と、噴射孔４１近傍に設けられ、衝撃的高圧の到
達に対応して開となる弁手段とを有し、燃料供給源を気
液分離機能を持つ気液分離手段とするか、燃料供給源と
低圧ポンプの間の燃料供給経路上に気液分離手段を設け
る一方、加圧室３２を含めてその下流の噴射孔４１との
間のいずれかの箇所にエア抜き通路を設け、このエア抜
き通路を気液分離手段に連通させ、さらにこのエア抜き
通路に上流側の圧力が所定以上の場合に開となる調圧弁
１０１を配置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高圧により燃料
を噴射する燃料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射装置として、例えば内燃機関の
燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置があり、特開平８
−８２２６６号公報に記載されている。この燃料噴射装
置は、圧電素子を用いて容積型ポンプを構成したもので
あり、円筒状シリンダ内に圧電素子（ＰＺＴアクチュェ
ータ）により駆動されるピストンを設け、ピストン押圧
面側のシリンダ内部を加圧室とし、ピストンの対向面側
の円筒端部に燃料導入ポートと燃料吐出ポートの２つの
ポートを開口させ、両ポートにはともに逆止弁を設けた
構成である。

【０００３】このような構成において、圧電素子への電
圧印加によりその体積を変化させてピストンを駆動しこ
れを加圧室側に移動させ、加圧室の容積を変化させて加
圧室内の燃料圧力を上昇させ、燃料を吐出ポートから押
し出すものである。このようにして、ピストン移動量、
即ち電圧に応じた圧電素子の定常的な体積変化量に応じ
て加圧室内燃料の圧力が上昇し、この昇圧燃料は吐出ポ
ートの逆止弁を通過して押出され、燃料パイプを介して
インジェクタに供給される。

【０００４】しかし、この燃料噴射装置においては圧電
素子へ瞬間的に電圧印荷することにより、瞬間的に圧電
素子が伸長することにより発生する衝撃的高庄を有効に
燃料噴射に利用しておらず、断面積の大きな圧電素子及
びピストンにより燃料を押圧し、断面積の小さな噴射菅
に流出させることにより昇圧している。このため、大き
な圧電素子を必要としていた。

【０００５】この出願人は、衝撃的高庄を利用し噴射す
る燃料噴射装置を特願平８−２１９６７２号において提
案した。この提案された発明において、圧電素子または
磁歪素子の衝撃的伸長素子や圧電素子やあるいは電熱素
子等の衝撃的高圧発生源を加圧室内あるいは加庄室に面
して配置し、衝撃的高圧発生素子により加庄室内に衝撃
的高圧を発生させ、この衝撃的高圧を加圧室から噴射孔
に波として導き、燃料噴射をさせるようにしている。こ
れにより燃料噴霧の微粒化を可能とするとともに、衝撃
的高圧発生源のコンパクト化を可能としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな燃料噴射装置においては、燃料経路内に空気が混入
する場合あるいは圧力低下により燃料中に溶解中の空気
あるいは燃料そのものの蒸発気化する場合、空気あるい
は蒸気の気泡が加圧室あるいは加圧室から下流の燃料通
路に到達すると、衝撃的高圧発生源により加圧室内に発
生した衝撃的高圧が、衝撃的高圧波として噴射孔に伝播
する途中で、空気あるいは上記の気泡が衝撃的高圧波を
反射させてしまい、噴射孔への衝撃的高圧波の到達を阻
害し、正確な燃料噴射ができない等の問題が発生する。

【０００７】このため、例えばエア抜き通路を衝撃的高
圧波を発生させる衝撃的高圧発生素子の下流のいずれか
の箇所に配置することが考えられるが、この場合でもエ
ア抜き通路があるため、圧電素子の下流部に安定した余
圧を負荷することができないため、正確な噴射ができな
い。

【０００８】この発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、燃料通路に空気が混入してもあるいは圧力低下によ
り空気泡あるいは蒸気の気泡が発生しても、早期に空気
あるいは蒸気の気泡を排出可能にし、しかも安定した余
圧を負荷することが可能であり正確な噴射ができる燃料
噴射装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するため、請求項１記載の発明の燃料噴射装
置は、燃料供給源と連通する加圧室と、燃料供給源から
前記加圧室までの間の燃料供給経路上に設けた低圧ポン
プと、燃料を噴射するための噴射孔と、この噴射孔に前
記加圧室から燃料を導く噴射通路と、前記加圧室内の燃
料を衝撃的に加圧する衝撃的高圧発生源と、前記噴射孔
近傍に設けられ、衝撃的高圧の到達に対応して開となる
弁手段とを有し、前記燃料供給源を気液分離機能を持つ
気液分離手段とするか、前記燃料供給源と前記低圧ポン
プの間の燃料供給経路上に気液分離手段を設ける一方、
前記加圧室を含めてその下流の前記噴射孔との間のいず
れかの箇所にエア抜き通路を設け、このエア抜き通路を
前記気液分離手段に連通させ、さらにこのエア抜き通路
に上流側の圧力が所定以上の場合に開となる調圧弁を配
置したことを特徴としている。衝撃的高圧波が到達せず
弁手段が閉となる間中、低圧ポンプにより燃料が加圧室
に送られ、エア抜き通路に配置した調圧弁の上流側の圧
力が所定以上の場合に調圧弁が開となり、エア抜き通路
から気液分離手段に循環する。このため、空気が混入し
てもあるいは気泡が発生しても、エア抜き通路から循環
する燃料と一緒に気泡が気液分離手段に送られ、ここで
燃料中より気泡が分離される。このように、燃料供給経
路に空気が混入してもあるいは圧力低下により空気泡あ
るいは蒸気の気泡が発生しても、早期に空気あるいは蒸
気の気泡を排出することができる。しかも、エア抜き通
路からの循環に拘らず調圧弁により加圧室及びその下流
は所定圧力に維持され、安定した余圧を負荷することが
可能であるため、衝撃的高圧発生源の作動により正確な
噴射ができる。

【００１０】請求項２記載の発明の燃料噴射装置は、燃
料供給源と連通する加圧室と、燃料供給源から前記加圧
室までの間の燃料供給経路上に設けた低圧ポンプと、燃
料を噴射するための噴射孔と、この噴射孔に前記加圧室
から燃料を導く噴射通路と、前記加圧室内の燃料を衝撃
的に加圧する衝撃的高圧発生源と、前記噴射孔近傍に設
けられ、衝撃的高圧の到達に対応して開となる弁手段と
を有し、前記燃料供給源を気液分離機能を持つ気液分離
手段とするか、前記燃料供給源と前記低圧ポンプの間の
燃料供給経路上に気液分離手段を設ける一方、前記加圧
室を含めてその下流の前記噴射孔との間のいずれかの箇
所にエア抜き通路を設け、このエア抜き通路を前記気液
分離手段を連通させ、さらにこのエア抜き通路の途中に
絞りを配置し、前記加圧室の上流あるいは下流、前記加
圧室に調圧弁を配置し、この調圧弁から前記低圧ポンプ
上流側に戻す戻し通路を設けたことを特徴としている。

【００１１】衝撃的高圧波が到達せず弁手段が閉となる
間中、低圧ポンプにより燃料が加圧室に送られ、加圧室
を含めその下流に配置したエア抜き通路から気液分離手
段に循環する。このように、空気が混入してもあるいは
蒸気が発生しても、エア抜き通路から循環する燃料と一
緒に気泡が気液分離手段に送られ、ここで燃料中より気
泡が分離される。加圧室から噴射孔の間の気泡は、噴射
時燃料と―緒に燃焼室に排出されるか、燃料と一緒に噴
射されないものはエア抜き通路により排出されるので、
衝撃的高圧発生源により生み出された衝撃的高圧波は噴
射孔に正確に伝播する。しかも、エア抜き通路の途中に
絞りを配置したことと、加圧室の上流あるいは下流、加
圧室に配置した調圧弁により、加圧室内に所定圧力の余
圧を付加することが可能であり、安定した衝撃的高圧を
発生させることができる。これにより正確な燃料噴射が
可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の燃料噴射装置に
ついて説明する。図１はこの発明に係る燃料噴射装置を
適用した４サイクル内燃機関の構成図である。エンジン
１は、燃焼室４３の上部を構成するシリンダヘッド２
と、燃焼室４３の筒体を構成するシリンダブロック３
と、クランク室を形成するクランクケース４とにより構
成される。クランク室内のクランク軸５は、クランクピ
ン６及びピストンピン７に連結されたコンロッド１００
を介してピストン８に連結される。シリンダヘッド２に
は吸気管９が設けられ、その端部に燃焼室に臨んで吸気
弁１０が装着され、吸気管９の開口部を開閉する。ま
た、シリンダヘッド２には、排気管１１が設けられ、そ
の端部に燃焼室に臨んで排気弁１２が装着され、排気管
１１の開口部を開閉する。シリンダヘッド２の中央部に
は点火プラグ１３が装着される。

【００１３】この実施例では、燃焼室内に直接燃料を噴
射するためのインジェクタ１４がシリンダヘッド２の上
面から燃焼室内に臨んで設けられる。このインジェクタ
１４は、燃料パイプ１５を介して、高圧発生装置１６に
連通している。この高圧発生装置１６は、後述の衝撃的
伸長素子の圧電素子、磁歪素子、圧電素子と磁歪素子を
直列に連結したもの等とプランジャを含むもので構成さ
れる衝撃的高圧発生源１７を備えている。この衝撃的高
圧発生源１７は制御回路１８に連結され所定のタイミン
グで駆動制御される。高圧発生装置１６には、燃料供給
パイプ２１を介して低圧ポンプである燃料ポンプ１９に
より、燃料タンク２２から燃料が導入される。燃料タン
ク２２内の燃料供給パイプ２１の吸入口には、フィルタ
ー２０が設けられている。インジェクタ１４には、圧力
逃がし通路兼エア抜き通路のエア抜きパイプ２３が接続
され、エア抜きパイプ２３には圧力を調整する調圧弁１
０１が設けられている。

【００１４】高圧発生装置１６による衝撃的高圧が到達
せず弁手段であるインジェクタ１４が閉となる間中、低
圧ポンプとなる燃料ポンプ１９により常時燃料が供給さ
れ、エア抜きパイプ２３に配置した調圧弁１０１の上流
側の圧力が所定以上の場合に調圧弁１０１が開となり、
燃料パイプ１５及びインジェクタ１５内部の空気および
気化燃料等の気泡は燃料とともに、調圧弁１０１を通過
して不図示のエアベント孔を上部に持つ燃料タンク側の
上部に戻され循環する。気液分離手段を備えている燃料
タンク２２で気泡が分離され、再び燃料供給パイプ２１
へ気泡が流れることはない。このように、燃料供給経路
に空気が混入してもあるいは圧力低下により空気泡ある
いは蒸気の気泡が発生しても、早期に空気あるいは蒸気
の気泡を排出することができる。これにより、空気が混
入してもあるいは気泡が発生しても、燃料パイプ１５及
びインジエクタ１４内部は燃料で満たされ、しかも、エ
ア抜きパイプ２３からの循環に拘らず調圧弁１０１によ
り燃料供給経路は所定圧力に維持され、安定した余圧を
負荷することが可能であるため、高圧発生装置１６の作
動による衝撃的高圧波が確実に伝播するとともに、衝撃
的高圧波がインジェクタ１４内の噴射孔直前部に衝突し
てさらに圧力上昇するのを可能とし、正確な噴射ができ
る。なお、衝撃的高圧波の一部が調圧弁１０１に到達す
る時にも気泡は、調圧弁１０１を通過する。

【００１５】図２は、前記実施例における高圧発生装置
１６とインジェクタ１４の詳細構成図である。インジェ
クタ１４は、先端に噴射孔４１を有するケ−ス本体２４
からなり、この噴射孔４１に弁２５が装着される。弁２
５はスプリング２６により常に閉方向に付勢される。こ
のインジェクタ１４には、袋ナット２７を介して燃料パ
イプ１５が接続される。また、ケ−ス本体２４には側壁
にエア抜きポート２８が形成され、このエア抜きポート
２８にエア抜きパイプ２３が接続される。エア抜きポー
ト２８は衝撃的高圧波の進行方向に対向する位置ではな
く、進行方向の側面に設けられており、衝撃的高圧波の
エネルギーはエア抜きポート２８から飛散することな
く、確実に噴射孔方向に伝播する。エア抜きポート２８
がケ−ス本体２４に形成されており、高圧発生装置１６
の加圧室３２までの広い範囲の気泡を排出することがで
きる。

【００１６】このインジェクタ１４に、後述のように、
衝撃的高圧波が伝播してくると、弁２５の内側面に衝突
しさらに昇圧する。そのエネルギーにより、スプリング
２６に抗して弁２５が押し開かれ、燃料が噴射される。
即ち、燃料噴射すべき燃焼室側とケ−ス本体２４の内部
の圧力差がスプリング２６に応じた所定値より小さいと
きには、弁２５は閉じた状態に保たれる。一方、衝撃的
高圧波が到達して、この弁内外の圧力差が所定値より大
きくなると弁２５が開かれ燃料が噴射される。また、ス
プリング２６は、燃料ポンプ１９の吐出圧に対抗するの
で、燃料ポンプ１９作動中、空気、気泡をエア抜きパイ
プ２３の方へ排出することができる。

【００１７】高圧発生装置１６は、例えば筒状の本体３
１からなり、その内部に加圧室３２が形成される。この
加圧室３２の一方の端部側に、衝撃的伸長素子１７ａ及
びプランジャ１７ｂ等を含むもので構成される衝撃的高
圧発生源１７が装着される。この衝撃的高圧発生源１７
は加圧室３２内に衝撃的高圧波を発生させ加圧室３２内
の燃料に衝撃的圧力を付与するものである。

【００１８】プランジャ１７ｂは、衝撃的伸長素子１７
ａの断面より大きい衝撃的加圧面１７ｂ１を有し、プラ
ンジャ１７ｂは、衝撃的伸長素子１７ａと別部品であ
り、衝撃的伸長素子１７ａの燃料側端部等に設けられ
る。衝撃的伸長素子１７ａは、例えば圧電素子、あるい
は磁歪素子、あるいは圧電素子と磁歪素子を直列あるい
は並列に連結したもの等で構成される。高圧発生装置１
６に衝撃的伸長素子１７ａを用いることで、衝撃的高圧
を発生できる燃料の計量精度、ダイナミックレンジ、噴
霧の微粒化を可能にすることができる。また、衝撃的伸
長素子１７ａの断面より大きい衝撃的加圧面１７ｂ１を
有するプランジャ１７ｂを用いることで、簡単な構成で
より大きな衝撃的圧力を得て燃料を供給することができ
る。

【００１９】また、圧電素子、磁歪素子等により衝撃的
伸長素子１７ａを形成したので、印荷する電圧波形、電
流波形を制御して燃料の計量精度、ダイナミックレンジ
を向上することができる。なお、衝撃的伸長素子１７ａ
の替わりに、加圧室中に２つの電極を近接挿入し、高電
圧差の電流を供給して加圧室内で放電させ、瞬間的に燃
料を蒸発させ、蒸発泡により燃料を瞬間的に押圧するこ
とにより衝撃的高圧を発生させるようにしても良い。あ
るいは加圧室３２内に電気発熱体を配置し、瞬間的に燃
料を蒸発きせ、蒸発泡により燃料を瞬間的に押圧するこ
とにより衝撃的高圧を発生させても良い。

【００２０】また、プランジャ１７ｂには環状の凹部１
７ｂ２が形成され、この凹部１７ｂ２に衝撃的伸長素子
１７ａ側と加圧室３２とを区画するシール部材１０２を
備えている。シール部材１０２は、Ｏリングあるいはメ
カニカルシールで構成され、このシール部材１０２の位
置は、プランジャ１７ｂの途中部に設けられる。

【００２１】シール部材１０２としてＯリングを用いる
ことで、プランジャ１７ｂのストローク長は、衝撃的伸
長素子１７ａのストロークや変形量に対して十分確保で
き、反力は燃料圧と摩擦力によるもので余分な力は掛か
らない。また、ケースである筒状の本体３１が熱変形を
起こした場合でも作動ストロークの変位量は衝撃的伸長
素子１７ａの変位だけとなるため計量精度には影響しな
い。また、加圧室３２の形状の自由度が高く、しかも空
気が溜りにくい。

【００２２】この加圧室内燃料に対する衝撃高圧波を付
与する衝撃的加圧面１７ｂ１に対向する側の筒状本体３
１の端部に加圧室３２に臨んで燃料吐出ポート３３が開
口する。この吐出ポート３３には、袋ナット３４を介し
て、前述のインジェクタ１４に連通する燃料パイプ１５
が接続される。この燃料パイプ１５の内部通路及びその
端部の吐出ポート３３部分により高圧燃料の噴射通路１
５ａが構成される。衝撃的高圧発生源１７は、シール材
２９を介してリード線３０により制御回路１８（図１）
に連結される。衝撃的高圧発生源１７の衝撃的加圧面１
７ｂ１に直交する筒状の本体３１の側面、即ち、高圧波
が伝播する進行方向に対する直角な側面には、燃料導入
ポート３５が加圧室３２に臨んで開口する。この燃料導
入ポート３５には袋ナット３６を介して前述の燃料ポン
プ１９（図１）に連通する燃料供給パイプ２１が接続さ
れる。

【００２３】このような構成の燃料噴射装置において、
加圧室３２内に燃料を充填した状態で、衝撃的高圧発生
源１７の衝撃的伸長素子１７ａに駆動電圧を印加する
と、衝撃的伸長素子１７ａが形状変化する瞬間に衝撃的
高圧波が発生する。この高圧波の発生作用は以下のとお
りである。まず、圧電素子では、電圧印加、あるいは磁
歪素子では電流供給開始の各瞬間に衝撃的伸長素子１７
ａが形状変化し、プランジャ１７ｂの衝撃的加圧面１７
ｂ１が加圧室側に移動する。この瞬時の移動により、加
圧室３２内の燃料粒子を押圧するが、燃料粒子は慣性で
静止状態を保とうとするため、加圧室３２内の燃料に対
し大きな圧力が衝撃的に発生する。したがって、この衝
撃的高圧波は、衝撃的加圧面１７ｂ１側からその衝撃的
加圧面１７ｂ１に対し直角方向に、加圧室３２の反対面
側の対向する位置の燃料吐出ポート３３に向かって瞬時
に伝播する。この圧力波が加圧室３２内を進行中に加圧
室の側面に開口する燃料導入ポート３５を通過するが、
このポート３５の開口方向は高圧波の進行方向に対し直
角方向であるため、これを瞬時に通過し高圧波の圧力
は、燃料導入ポート３５内の燃料及びこれに連通する燃
料供給パイプ２１内の燃料に対し実質上何等作用せず、
高圧波のエネルギーは全く消費されない。したがって、
この燃料導入ポート３５に逆止弁等の開口遮断手段を設
けても良いが、設けなくてそれ程衝撃的高圧が散失する
ことはない。燃料導入ポート３５は衝撃的加圧面１７ｂ
１前方でなければ良く、衝撃的高圧発生源１７と並列に
加圧室３２内を臨むように配置してもよい。

【００２４】衝撃的高圧発生源１７の衝撃的加圧面１７
ｂ１から筒状の本体３１の対向する端面に到達した衝撃
的高圧波は、この面に唯一形成された燃料吐出ポート３
３内に進入し、噴射通路１５ａ内の燃料を媒介としてイ
ンジェクタ１４に向かって伝播する。このとき、燃料吐
出ポート３３には、逆止弁等の通路閉塞部材が介在しな
いため、高圧波のエネルギーは消費されずに燃料の噴射
通路１５ａ内に進入する。インジェクタ１４に到達した
衝撃的高圧波は、前述のように、スプリング２６に抗し
て弁２５を開き噴射孔４１から高圧燃料を噴射させる。
この実施例では、インジェクタ１４の位置は、図示した
ように、シリンダヘッド２の上面に設けて筒内噴射構造
としているが、これに代えて、一点鎖線で示したインジ
ェクタ１４ａのように、吸気管９の途中に設けてもよ
い。あるいは、同じく一点鎖線で示したインジェクタ１
４ｂのように、シリンダブロック３の側壁に設けて筒内
直接噴射を行ってもよい。また、エア抜きパイプ２３
は、前述の実施例ではインジエク夕１４と気液分離手段
である燃料タンク２２を連通させているが、この構造に
代えて、図１の一点鎖線２３ａで示したように、途中に
逆止弁５０１を設けつつインジェクタ１４から高圧発生
装置１６方向に連通させるように配設してもよい。これ
により、燃料パイプ１５及びインジェクタ１４内の空気
および燃料蒸気を、燃料の噴射とともに燃焼室内に排出
する。そして、複数回の噴射により空気を噴射排出した
後も、燃焼室からの熱伝播により気化発生する燃料蒸気
は、燃焼室内への排出に加え、弁２５が閉じた後なおイ
ンジェクタ１４内に残留する残圧により、燃料蒸気を燃
焼室から遠く温度の低い加圧室３２内に戻して凝縮させ
ることが可能となる。この場合、図示のエア抜きパイプ
２３の配置に替わり、加圧室３２と燃料タンク２２を結
ぶ戻りパイプを設け、この戻りパイプの途中に調圧弁を
設けると良い。

【００２５】図３は衝撃的高圧発生源の別の実施例の構
成図である。この実施例は、加圧室３２の内面に反射面
Ｒを形成し、衝撃的高圧発生源１７からの高圧波を反射
面Ｒで反射させて方向変更し、燃料吐出ポート３３に導
入するものである。したがって、この加圧室３２内での
衝撃的加圧面１７ｂ１からの高圧波進行経路は、図３の
Ｌで示すように、反射面Ｒで屈曲した折れ線状の経路に
なる。反射面Ｒの角度や位置あるいは数によって、折れ
線状の経路が変り、衝撃的高圧発生源１７と燃料吐出ポ
ート３３の相対位置を変えて所望のレイアウトにするこ
とができる。インジェクタ１４を含むその他の構成及び
作用効果は、前述の図２の実施例と同様である。

【００２６】図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ
この発明の別の実施例の基本構成図である。各実施例と
も、燃料供給装置５５０から燃料供給パイプ２１及び燃
料導入ポート３５を介して加圧室３２に燃料が供給され
る。燃料供給装置５５０は、燃料タンクやこの燃料を圧
送するポンプ及びフィルタを含み、気泡等を除去するた
めのエアブリード等を含む気液分離手段を備えている。
この燃料供給装置５５０が、例えばエアブリードを備え
た燃料タンク及び燃料ポンプからなる場合には、燃料タ
ンクが気液分離手段を構成する。エア抜きパイプ２３
は、燃料タンクの上部に連結され、エア抜きパイプ２３
を帰還する燃料中に混入する気泡は、燃料タンク内で分
離される。

【００２７】あるいは別の例として、燃料供給装置５５
０は、燃料タンクと燃料ポンプを結ぶ燃料供給管に設け
たフロート室を含む。このフロート室は、フロート及び
これに設けたニードル弁により、燃料が減少すると、フ
ロートが下がってニードル弁を開いて燃料を導入し、フ
ロート室の液面を一定に保つように構成したものであ
る。このフロート室にはエアブリード孔が設けられ蒸気
や空気を逃している。燃料供給源が、このようなフロー
ト室を有する場合には、このフロート室が気液分離手段
を構成する。この場合には、エア抜きパイプ２３はフロ
ート室の上部に連結されるか、あるいは燃料タンクとフ
ロート室の間の燃料供給管に連結される。これにより、
エア抜きパイプ２３を帰還する燃料中に混入する気泡が
フロート室で分離され、燃料のみがフロート室から燃料
ポンプヘ流れることになる。この加圧室３２には、前述
の実施例のように、燃料吐出ポート３３および噴射通路
１５ａを介してインジェクタ１４が連通する。この場
合、インジェクタ１４を前述のように、燃料パイプを介
して連結した分離型としてもよいし、あるいは、後述の
ように、インジェクタと同様の弁手段を高圧発生装置側
に一体的に設けてｌつのユニットを構成した一体型とし
てもよい。

【００２８】この図４において、（Ａ）は、エア抜きポ
ート２８を、加圧室３２と弁手段であるインジェクタ１
４との間の噴射通路１５ａの途中に設け、このエア抜き
ポート２８に接続されたエア抜きパイプ２３を燃料供給
装置５５０の気液分離手段に連通させ、エア抜きパイプ
２３の途中に調整弁１０１を設けたものである。（Ｂ）
は、エア抜きポート２８を、加圧室３２の上部に設けこ
れを気液分離手段に連通させ、燃料供給装置５５０側に
調圧弁１０１を設けた構成である。また（Ｃ）は、エア
抜きポート２８を、弁手段であるインジェクタ１４に設
けこれを気液分離手段に連通させ、インジェクタ１４側
に調圧弁１０１を設けた構成である。

【００２９】なお、（Ａ）．（Ｂ）に示すように調圧弁
１０１上流のエア抜きパイプ２３の容積を大きくするこ
とにより、調圧弁１０１の上流のエア抜きパイプ２３内
に、加圧室３２からのエアを多く導くことができるので
加圧室３２内にエアが滞留しにくくなり、伝播途中のエ
アに起因する衝撃的圧力の緩和を低減できる。また、
（Ｂ）、（Ｃ）のように調圧弁１０１を直接燃料供給装
置５５０か、高圧発生装置１６か、高圧発生装置１６に
取り付けることにより、エア抜きパイプ２３を１本と最
少にすることができる。

【００３０】図５は調整弁の詳細な構成図である。図１
及び図４に示す調圧弁１０１は、図５に示すように構成
される。調圧弁１０１は、例えば金属製のハウジング１
０１ａ，１０１ｂからなり、その内部はゴム製のダイヤ
フラム１０１ｃによって、スプリング室１０１ｄと燃料
室１０１ｅに分けられている。燃料は入口１０１ｆより
入り、燃料室１０１ｅに充満してダイヤフラム１０１ｃ
を介してバルブ１０１ｇをスプリング１０１ｈを押し、
設定圧力でスプリング力とつり合う。燃料は出口１０１
ｉを経て燃料供給側ヘ戻される。また、調整弁１０１の
スプリング室１０１ｄは、外気と連通され、常に大気圧
に対して一定の設定圧力を保持する用にしている。

【００３１】図６はインジェクタの別の構成例を示す。
この図６（Ａ）のインジェクタ１４は、前述の図２及び
図３と同様にインジェクタが外側に開く外開弁型であ
る。ケ−ス本体２４の先端に形成した噴射孔４１の内側
に、弁２５を駆動するための電磁ソレノイド６０を備え
ている。このような構成において、高圧発生装置１６か
ら衝撃的高圧波が到達するタイミングで、この電磁ソレ
ノイドに通電して弁２５を開とし、燃料を噴射孔４１か
ら噴射させる。この開弁のタイミングは、予め実験等に
より、高圧発生装置の衝撃的高圧発生源１７に駆動電圧
を印加してから高圧波がインジェクタ１４に到達するま
での時間を求めておき、このタイミングで電磁ソレノイ
ド６０に通電するように、制御回路を構成しておく。こ
のような構成により、高圧波のエネルギーが弁開放のた
めに消費されないため、さらに大きな噴射エネルギーで
燃料燃料を噴射させることができる。なお、電磁ソレノ
イド６０には外周の一部に上方と下方を連通する長手方
向の切欠が設けられており、衝撃的高圧波が噴射孔４１
方向に円滑に伝播するようにされている。また、電磁ソ
レノイド６０の外周のケース本体２４側に長手方向に凹
みを設けてもよい。

【００３２】図６（Ｂ）のインジェクタ１４は、図６
（Ａ）の例と同様に、内開型の弁４０からなる構成であ
り、この弁４０を駆動するための電磁ソレノイド６０を
備えている。ケ−ス本体２４の先端に形成した噴射孔４
１の内側に、弁４０がガイドスリーブ３７内に沿って摺
動可能に配設される。弁４０はスプリング３９により噴
射孔４１側に押圧され閉じた状態に付勢される。ガイド
スリーブ３７の根元部には導通孔３８が開口し、燃料パ
イプ１５内の燃料噴射通路１５ａとケ−ス本体２４内の
燃焼通路室２４ａとを連通させる。スプリング３９は、
このガイドスリーブ３７内に配設され、スリーブ３７に
固着される上側のシール部材９１と下端部のシールリン
グ（図示しない）により燃料の浸入が防止された密閉空
間内に装着される。ケ−ス本体２４にはエア抜きポート
２８が開口し、エア抜きパイプ２３を介して前述の燃料
タンク２２（図１）に連通する。このような構成におい
て、高圧発生装置１６側から、噴射通路１５ａ内の燃料
を介して衝撃的高圧波が伝播され、インジェクタ１４に
達すると、導通孔３８を通して高圧エネルギーがケ−ス
本体２４の内部に導入され、弁４０をスプリング３９に
抗して押し上げ、噴射孔４１を開いて燃料を噴射させ
る。衝撃的高圧波はシール部材９１の上部の円錐部によ
り減衰することなく導通孔３８に導かれ、導通孔３８か
ら円筒形状の燃料通路室２４ａ内に入る。衝撃的高圧波
は燃料通路室２４ａの壁に衝突して燃料通路室２４ａ上
部の圧力を高める。この昇圧部から第２の衝撃的高圧波
が燃料通路室２４ａ内下部の噴射孔４１方向に伝播す
る。エア抜きポート２８は燃料通路室２４ａの中間部側
壁に設けられており、第２の衝撃的高圧波のエネルギー
が散逸することはない。

【００３３】この電磁ソレノイド６０の構成及び作用は
図６（Ａ）の例と同様であり、この例においても、高圧
波のエネルギーが弁開放のために消費されないため、大
きな噴射エネルギーで燃料燃料を噴射させることができ
る。導通孔３８の燃料通路室２４ａ側出口と対向して電
磁ソレノイド６０に、外周の一部に上方と下方を連通す
る長手方向の切欠が導通孔３８の数と一致した数設けら
れている。そして、電磁ソレノイド６０より噴射孔４１
側にエア抜きポート２８が設けられるので、より噴射孔
４１に近い部分までエア抜きすることができる。なお、
電磁ソレノイド６０は、衝撃的高圧波が燃料通路１５の
中を脈動することにより計量が不正確になるのを防止す
るため、所定のタイミングで弁４０を強制的に閉じるの
に使用してもよい。

【００３４】図７は圧電素子を用いた衝撃的高圧発生源
の詳細構成図である。この衝撃的高圧発生源１７は、密
閉ケース７１内に設けた複数枚の圧電素子７３を有し、
各圧電素子７３間には、正極板１５ｌａと負極板１５１
ｂが交互に配設される。これらの圧電素子７３、正極板
１５ｌａ及び負極板１５ｌｂは、積層された状態で、保
持具７４及びプランジャ１５２間に挟持され、ボルト７
２により相互に固定保持される。このようにボルト７２
で一体的に固定保持された圧電素子７３は、その保持具
７４を介して、ねじ部材７５により、密閉ケース７１内
に取付けられる。各正極板１５ｌａ同士及び負極板１５
ｌｂ同士は、それぞれ導電板７６で連結され、正電荷供
給線３０３及び負電荷供給線３０４を介して電圧調整器
３０２に接続される。密閉ケース７１からの各電荷供給
線３０３、３０４の取り出し部には、シール用グロメッ
ト７７が装着され、ケース内の密封性が保持される。電
圧調整器３０２はＥＣＵ９５に接続され、後述のように
駆動制御される。３００は交流電源、３０１は交直変換
回路である。

【００３５】ここで、圧電素子とは、いわゆる圧電効果
を有する素子からなる公知の圧電アクチュェータであ
る。なお、圧電効果を有する材料には、水晶から高分子
まで各種のものがあるが、圧電アクチュエータの材料と
しては圧電セラミックスの一種であるチタン酸ジルコン
酸鉛（ＰＺＴ）が代表的である。

【００３６】プランジャ１５２は、衝撃的伸長素子を構
成する圧電素子７３の断面より大きい衝撃的加圧面１５
２ａを有し、プランジャ１５２は、圧電素子７３と別部
品であり、圧電素子７３の燃料側端部に設けられる。圧
電素子７３の断面より大きい衝撃的加圧面１５２ａを有
するプランジャ１７ｂを用いることで、簡単な構成でよ
り大きな衝撃的圧力を得て効率よく燃料を供給すること
ができる。

【００３７】また、プランジャ１５２外周には、環状の
凹部１５２ｂが形成され、この凹部１５２ｂに圧電素子
７３側と加圧室３２とを区画するシール部材１５３を備
えている。シール部材１５３の位置は、プランジャ１５
２の途中部に設けられる。シール部材１５３を用いるこ
とで、プランジャ１５２のストローク長は、圧電素子７
３のストロークや変形量に対して十分確保でき、反力は
燃料圧と摩擦力によるもので余分な力は掛からない。ま
た、密閉ケース７１が熱変形を起こした場合でも作動ス
トロークの変位量は圧電素子７３の変位だけとなるため
計量精度には影響しない。また、シール部材１５３は高
圧発生装置１６から燃料を外部に洩れないようにするこ
とができる。シール用グロメット７７は更に燃料洩れ防
止に寄与する。シール部材１５３は、圧電素子７３を燃
料より隔離し、燃料タンク２２内において結露等により
燃料中に混入する水分により、圧電素子７３が腐食する
のを防止する。

【００３８】図７において、複数枚（この例では７枚）
の圧電素子（圧電セラミックス）７３及びこれらを挟み
込むように配置され、一体化された正極板１５１ａと負
極板１５ｌｂとにより電歪素子が形成される。交流電源
３００からの交流電流は交直変換回路３０１を経て直流
電圧に変換され、電圧調整器３０２に入力される。電圧
調整器３０２は、ＥＣＵ９５により制御され、正電荷供
給線３０３あるいは負電荷供給線３０４とそれぞれ接続
される２つのアウトプットの内、正電荷供給線３０３側
を所定の電圧の正電圧に調整する一方、負電荷供給線３
０４側をアースする。また正極板１５ｌａの電圧を下げ
る場合には、正極板１５ｌａの電荷の一部をアースさせ
る。正極板１５ｌａと負極板１５ｌｂの間の圧電セラミ
ックスは、２つの極板による電界の大きさに略比例し
て、極板方向に変位する。この変位が図７のものでは７
つ集積されて大きな変位となる。

【００３９】図８は、衝撃的高圧発生源の別の実施例の
構成図である。この実施例は、前述の圧電素子に代え
て、磁歪素子を用いた構成である。この磁歪素子とは、
磁場の中で伸び縮みする磁電材料、例えばテルビウム、
ジスプロシウム、鉛の三元系合金を使った磁心と、この
磁心の外周に巻かれたコイルからなるものである。コイ
ルヘの通電量（例えば電圧、電流）を制御することによ
り磁心が伸縮する。図８において、磁歪素子７９の周囲
にコイル８０が巻回され、その周囲に永久磁石８４が装
着される。磁歪素子７９の端部にはプランジヤ１５２が
固定される。このプランジヤ１５２はスプリング８２の
作用により常に加圧室３２から引込む方向に付勢され
る。コイル８０はリード線７８を介して電圧調整器に接
続される。

【００４０】プランジャ１５２は、衝撃的伸長素子を構
成する磁歪素子７９の断面より大きい衝撃的加圧面１５
２ａを有し、プランジャ１５２は、磁歪素子７９と別部
品であり、磁歪素子７９の燃料側端部に設けられる。磁
歪素子７９の断面より大きい衝撃的加圧面１５２ａを有
するプランジャ１７ｂを用いることで、簡単な構成でよ
り大きな衝撃的圧力を得て効率よく燃料を供給すること
ができる。

【００４１】また、プランジャ１５２には凹部１５２ｂ
が形成され、この凹部１５２ｂに圧電素子７３側と加圧
室３２とを区画するシール部材１５３を備えている。シ
ール部材１５３の位置は、プランジャ１５２の途中部に
設けられる。シール部材１５３を用いることで、プラン
ジャ１５２のストローク長は、磁歪素子７９のストロー
クや変形量に対して十分確保でき、反力は燃料圧と摩擦
力によるもので余分な力は掛からない。また、密閉ケー
ス７１が熱変形を起こした場合でも作動ストロークの変
位量は磁歪素子７９の変位だけとなるため計量精度には
影響しない。

【００４２】なお、磁歪素子７９の燃料側端部の断面積
を他の部分より大きくし、燃料側端部の端面で衝撃的圧
力を発生させるようにしても良い。すなわち、磁歪素子
７９の端部がプランジャを兼ね、端面が衝撃的加圧面と
なる。この場合、シール部材１５３は磁歪素子７９の端
部の腐食防止には寄与できないが、磁歪素子７９の内部
の腐食を防止し、且シール用グロメット７７の劣化があ
っても、燃料が外部に洩れることを防止できる。

【００４３】電圧調整器は前述の例と同様にＥＣＵに接
続され、コイル８０への駆動電流を制御して磁歪素子７
９への印加電圧を調整する。コイル８０の駆動電圧を大
きくするとコイル８０を流れる駆動電流も大きくなりコ
イルが発生する磁界の大きさも大きくなり、磁歪素子７
９への印加電圧が大きくなって、大きな衝撃的高圧波が
発生する。その他の構成及び作用効果は前述の圧電素子
を用いた実施例と同様である。磁歪素子７９の駆動にお
いては、電圧調整器の替わりに電流調整器を配置し、定
電圧ながら大電流をステップ的にコイル８０に加えるよ
うにしてもよい。さらに、磁歪素子７９の一方の端部を
密閉ケース７１の鏡板部にボルト等により固定するよう
にし、スプリング８２を廃止するようにしてもよい。

【００４４】図９はこの発明に係る高圧発生装置で発生
する衝撃的高圧とその駆動信号との関係を示すグラフで
ある。グラフａは圧力波形、グラフｂは駆動信号を示
す。グラフａにおいて、Ｐ１は外開式弁あるいは内開式
弁を持つインジェクタの開弁圧を示し、Ｐ０は加圧前の
加圧室内圧力を示す。図示したように、駆動信号をオン
にした直後に、開弁圧を大きく超える高圧が衝撃的に発
生し、その後急激に減衰振動する。前述の各実施例は、
この駆動信号入力直後の衝撃的高圧を燃料中で有効に伝
播して利用するものである。また、図示したように、駆
動信号をオフにした直後に、一旦圧力波形が低下すると
ともにその振動の反作用で圧力が上昇し、開弁圧Ｐ１を
超える圧力波が発生する。このような駆動信号オフ時の
圧力ピークをオン時と同様に衝撃的圧力として噴射孔ま
で伝播し燃料噴射に利用することも可能である。なお、
高圧発生装置に図７に示すように圧電素子を使用するも
のでは、駆動信号は所定以上の電圧値を持つパルス電圧
信号であり、図８に示す磁歪素子においては、駆動信号
は所定以上の電流値を持つパルス電流信号、あるいは所
定以上の電圧値を持つパルス電圧信号である。

【００４５】図１０はこの発明に係る燃料噴射装置を２
サイクル内燃機関に適用した例を示す。このエンジン１
は、前述の図１のエンジンと同様に、シリンダ内を摺動
するピストン８を有し、クランク室に連通する吸気管９
及びシリンダ内の燃焼室４３に連通する排気管１１を備
えている。また、クランク室と燃焼室４３とを、掃気通
路４２で連通している。吸気管９内にはスロットル弁４
８及びリード弁４７が設けられる。シリンダヘッド２に
は、燃焼室４３に臨んで、燃料噴射ユニット４４が設け
られる。この燃料噴射ユニット４４は、前述の実施例に
おける高圧発生装置１６とインジェクタ１４とを一体に
構成したものであり、前述の実施例と同様に、衝撃的高
圧波を利用して燃料を噴射する。

【００４６】この燃料噴射ユニット４４は、燃料供給パ
イプ２１を介して、燃料噴射ユニット４４より高い位置
に設けた上部に不図示のブリーザ穴を設けた気液分離フ
ロート室４６に連通する。この気液分離フロート室４６
は、液面を一定とするためのフロート式弁４６ａ、燃料
ポンプ１９Ａ及びフィルタ２０を介して、燃料タンク２
２に連通する。燃料噴射ユニット４４は、前述の実施例
と同様に、制御回路１８に連結され、さらに交流電源及
び交直変換回路からなる電源回路４５に接続される。な
お、この燃料噴射ユニット４４は、図１０の一点鎖線で
示したように、シリンダブロック３の側壁面あるいは吸
気管９に設けてもよい。

【００４７】この構成により、燃料噴射ユニット４４内
の不図示の加圧室、噴射通路、弁手段の気泡は、エンジ
ン１停止中にエア抜きパイプ２３へ入り、フロート室４
６方向に浮力により移動する。気泡が加圧室に入るの
は、弁手段より噴射通路が上位にあり、噴射通路より加
圧室が上位にあるからである。また、気泡が加圧室から
エア抜きパイブ２３へ入るのは、エア抜きパイプ２３の
加圧室側開口が、加圧室の上部にあるからである。エア
抜きパイプ２３の加圧室側開口が、燃料供給パイプ２１
端部の不図示の導入ポートより上位にあると、確実にエ
ア抜きパイプ２３内へ気泡を導くことができる。一方、
燃料供給パイプ２１中の気泡は、エンジン１停止中に浮
力によりフロート室４６内に移動する。

【００４８】エンジン１運転中は、燃料噴射ユニット４
４が作動し、衝撃的高圧波発生による噴射、噴射により
加圧室に発生する負圧とフロート室４６の燃料油面によ
るヘッド（正圧）とによる加圧室への燃料移動とが交互
に連続して発生する。加圧室への燃料移動時、エア抜き
パイプ２３内の加圧室寄り部分に気泡があると、気泡が
再び加圧室内に戻ることになるので、エア抜きパイプ２
３内にフロート室４６方向のみに流れを許容する逆止弁
を配置すると、エンジン１運転中にも確実にエア抜きが
できる。衝撃的高圧波は、発生面の法線方向に強い指向
性があるので、燃料噴射時のエア抜きパイプ２３内への
燃料押し出し量（噴射洩れ量）は僅かである。この僅か
なエア抜きパイプ２３内への燃料押し出し作用により、
エア抜きパイプ２３内の気泡は確実にフロート室４６へ
移動し分離される。なお、燃料噴射時の燃料供給パイプ
２１内への燃料押し戻し量（燃料洩れ量）は僅かではあ
るが、燃料供給パイプ２１内に加圧室方向のみに流れを
許容する逆止弁を配置すると、噴射洩れ量を少なくでき
る。

【００４９】また、燃料供給パイプ２１に燃料ポンプ１
９Ｂを設けることができ、エア抜きパイプ２３に調圧弁
１０１を設ける。エア抜きパイプ２３からの循環に拘ら
ず調圧弁１０１により燃料供給経路は所定圧力に維持さ
れ、安定した余圧を負荷することが可能であるため、高
圧ポンプの作動により正確な噴射ができる。この場合に
は気液分離フロート室４６は、液面を一定とするための
フロート式弁４６ａが不要となるが、上限レベル検知セ
ンサＳ１と下限レベル検知センサＳ２から構成される燃
料レベルメータを設ける。気液分離フロート室４６の燃
料レベルが下限レベル検知センサＳ２の位置より下がる
と、燃料ポンプ１９Ａを駆動してフィルタ２０を介して
燃料を燃料タンク２２から供給し、上限レベル検知セン
サＳ１が燃料を検知すると燃料の供給を停止する。

【００５０】この実施例のエンジン１ではさらに、オイ
ルを供給するために燃料噴射装置を用いている。４９は
オイル噴射ユニットであり、前述の実施例の高圧発生装
置１６が用いられる。このオイル噴射ユニット４９から
オイル配管５３、５４を介してインジェクタ５５からク
ランク室及びシリンダ内にオイルが噴射される。オイル
噴射ユニット４９にはストレーナ５２を介してオイルタ
ンク５１からオイルポンプ５０によりオイルが供給され
る。このオイル噴射ユニット４９は、前述の各実施例と
同様に、高圧発生源を有し、衝撃的高圧によりインジェ
クタ５５からオイルを噴射するものであり、その構成や
衝撃的高圧波の発生原理や作用及び噴射動作は前記各実
施例と同じである。なお、加圧室には一つの衝撃的高圧
発生部に対向した位置にオイル配管５３に各々連通する
複数の潤滑油吐出ボートが設けられる。この燃料噴射装
置にも、上記したようなエア抜き手段を配置することに
より、簡単にエア抜きが可能となる。

【００５１】図１１は燃料噴射ユニットの詳細構成図で
ある。 図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の実施例は、燃
料噴射ユニット４４は、高圧発生装置１６とインジェク
タ１４が、一体にユニットに形成され、燃料噴射の応答
性がよく、かつコンパクトな構造になっている。 図１
１（Ａ）の実施例のインジェクタ１４は、先端に噴射孔
４１が形成されたケ−ス本体２４を有し、この噴射孔４
１に弁２５が装着される。弁２５はスプリング２６によ
り常に閉方向に付勢される。このインジェクタ１４に
は、ケース２００を介して高圧発生装置１６の本体３１
に接続され一体になっている。このインジェクタ１４
に、衝撃的高圧波が伝播してくると、弁２５の内側面に
衝突しさらに昇圧する。そして、そのエネルギーによ
り、スプリング２６に抗して弁２５が押し開かれ、燃料
が噴射される。

【００５２】高圧発生装置１６は、本体３１の内部に加
圧室３２が形成される。この加圧室３２の一方の端部側
に、衝撃的伸長素子１７ａ及びプランジャ１７ｂ等を含
むもので構成される高圧発生源１７が装着され、加圧室
３２内に衝撃的高圧波を発生させ加圧室３２内の燃料に
衝撃的圧力を付与する。プランジャ１７ｂは、衝撃的伸
長素子１７ａの断面より大きい衝撃的加圧面１７ｂ１を
有し、プランジャ１７ｂは、衝撃的伸長素子１７ａと別
部品であり、衝撃的伸長素子１７ａの燃料側端部に圧入
固定して設けられる。衝撃的伸長素子１７ａは、例えば
圧電素子、磁歪素子、圧電素子と磁歪素子を直列にある
いは並列に連結したもの等で構成される。

【００５３】また、プランジャ１７ｂには環状の凹部１
７ｂ２が形成され、この凹部１７ｂ２に衝撃的伸長素子
１７ａ側と加圧室３２とを区画するシール部材１０２を
備えている。シール部材１０２はＯリングやメカニカル
シールで構成され、シール部材１０２の位置は、プラン
ジャ１７ｂの途中部に設けられる。シール部材１０２と
してＯリングやメカニカルシールを用いることで、前記
したようにプランジャ１７ｂのストローク長は、衝撃的
伸長素子１７ａのストロークや変形量に対して十分確保
でき、反力は燃料圧と摩擦力によるもので余分な力は掛
からない。また、ケースである筒状の本体３１が熱変形
を起こした場合でも作動ストロークの変位量は衝撃的伸
長素子１７ａの変位だけとなるため計量精度には影響し
ない。また、加圧室３２の形状の自由度が高く、しかも
エアが溜りにくい。なお、この実施の形態においては、
加圧室内壁３２ａを漏斗状にしている。

【００５４】この加圧室内燃料に対する衝撃高圧波を付
与する衝撃的加圧面１７ｂ１に対向する側の加圧室内壁
３２ａの端部に加圧室３２に臨んで燃料吐出ポート３３
が開口する。この燃料吐出ポート３３は、インジェクタ
１４に連通する。

【００５５】衝撃的高圧発生源１７の衝撃的伸長素子１
７ａは、端部を締め上げるナット４０３によりケース４
００に固定されている。４０１はナット締め上げ時の衝
撃的伸長素子１７ａの回り止めである。衝撃的高圧発生
源１７は、ケース４００を介して高圧発生装置１６の本
体３１に接続され一体になっている。衝撃的伸長素子１
７ａは、リード線３０により制御回路１８（図１）に連
結される。衝撃的高圧発生源１７の衝撃的加圧面１７ｂ
１に直交する筒状の本体３１の側面、即ち、高圧波が伝
播する進行方向に対する直角な側面には、燃料導入ポー
ト３５が加圧室３２に臨んで開口する。この燃料導入ポ
ート３５には前述の燃料ポンプ１９（図１）に連通する
燃料供給パイプ２１が接続される。燃料導入ポート３５
の近傍上流部にはスプリングでバックアップされた逆止
平２１ａが配置され、エア抜きパイプ２３の上流側端部
には、調圧弁２３ａが配置されている。

【００５６】このような構成の燃料噴射装置において、
加圧室３２内に燃料を充填した状態で、衝撃的高圧発生
源１７の衝撃的伸長素子１７ａに駆動電圧を印加するあ
るいは駆動電流を供給し始めると、衝撃的伸長素子１７
ａが形状変化する瞬間に衝撃的高圧波が発生する。この
衝撃的高圧波は、衝撃的加圧面１７ｂ１側からその衝撃
的加圧面１７ｂ１に対し直角方向に、加圧室３２の反対
面側の対向する位置の燃料吐出ポート３３に向かって瞬
時に伝播する。この圧力波が加圧室３２内を進行中に加
圧室の側面に開口する燃料導入ポート３５を通過する
が、このポート３５の開口方向は高圧波の進行方向に対
し直角方向であるため、これを瞬時に通過し高圧波の圧
力は、燃料導入ポート３５内の燃料及びこれに連通する
燃料供給パイプ２１内の燃料に対し実質上何等作用せ
ず、高圧波のエネルギーは全く消費されない。衝撃的高
圧発生源１７の衝撃的加圧面１７ｂ１から発せられ、漏
斗状の加圧室内壁３２ａにより集められ、昇圧した衝撃
的高圧波は、この面に唯一形成された燃料吐出ポート３
３内に進入し、インジェクタ１４に向かって伝播する。
インジェクタ１４に到達した衝撃的高圧波は、スプリン
グ２６に抗して弁２５を開き噴射孔４１から高圧燃料を
噴射させる。エア抜きパイプ２３は、高圧発生装置１６
の加圧室３２と気液分離手段である燃料タンク２２を連
通させ、加圧室３２までの広い範囲の気泡を排出するこ
とができる。

【００５７】図１１（Ｂ）の実施例は、図１１（Ａ）の
実施例と同様にプランジャ１７ｂは、衝撃的伸長素子１
７ａの断面より大きい衝撃的加圧面１７ｂ１を有してい
るが、プランジャ１７ｂは、衝撃的伸長素子１７ａの燃
料側端部にビス４０２により締め付け固定して設けられ
る。また、プランジャ１７ｂには衝撃的伸長素子１７ａ
側と加圧室３２とを区画するシール部材１０２が設けら
れ、シール部材１０２はダイヤフラムで構成されてい
る。シール部材１０２を構成する金属板からなるダイヤ
フラムは、プランジャ１７ｂと共に衝撃的伸長素子１７
ａの燃料側端部にビス４０２により共も締めされ、プラ
ンジャ１７ｂと衝撃的伸長素子１７ａの間に設けられ、
ダイヤフラムの外周部１０２ａはケースである筒状の本
体３１の内壁に固定されている。

【００５８】図１１（Ｃ）の実施例は、図１１（Ａ）の
実施例と同様にプランジャ１７ｂは、衝撃的伸長素子１
７ａの断面より大きい衝撃的加圧面１７ｂ１を有してい
るが、プランジャ１７ｂは、衝撃的伸長素子１７ａの燃
料側端部に接合固定して設けられる。また、プランジャ
１７ｂには衝撃的伸長素子１７ａ側と加圧室３２とを区
画するシール部材１０２が設けられ、シール部材１０２
はゴム材からなるベローズで構成されている。シール部
材１０２を構成するベローズは、一端部１０２ｂがプラ
ンジャ１７ｂに固定され、他端部１０２ｃはケースであ
る筒状の本体３１に固定されている。

【００５９】図１１（Ｂ）におけるダイヤフラムからな
るシール部材１０２も、図１１（Ｃ）におけるベローズ
からなるシール部材１０２も、共にプランジャ１７ｂの
衝撃的加圧面１７ｂ１の反対側に配置しており、それぞ
れ弾性的に変形可能であっても、図１１（Ｃ）の高圧発
生装置１６より噴射性能の低下を防ぐことができる。

【００６０】図１２は、図１０のエンジンにおける燃料
噴射ユニットのさらに別の構成例を示す。この燃料噴射
ユニット４４は、図１１と同様に、高圧発生装置１６と
インジェクタ１４とを一体化したものである。この例で
は、図示したように、衝撃的高圧発生源１７の衝撃的伸
長素子１７ａ及びプランジャ１７ｂを有する加圧室３２
に、燃料パイプを介することなく、反射面Ｒとなる内面
３２ａを有する加圧室３２の直後に噴射通路９６を介し
て噴射孔４１を設けたものである。この噴射孔４１に
は、スプリング２６を介して外開式の弁２５が装着され
る。反射面Ｒの位置や角度に応じて高圧発生源１７と吐
出ポート３３の相対位置が定まる。この例では、反射面
Ｒは１つであり、高圧波は１回だけ反射して吐出ポート
３３に導入される。また、加圧室３２の上部にエア抜き
ポート２８が形成され、加圧室内エアを有効に排出す
る。衝撃的高圧発生源１７の構成および作用効果、なら
びに噴射通路９６を介する高圧波の伝播作用や燃料噴射
動作やエア抜き作用等は前記実施例と同様である。

【００６１】図１３はこの発明に係る燃料噴射装置を適
用した４サイクル内燃機関の別の実施例の構成図であ
る。この実施例では、エア抜きパイプ２３の途中に絞り
５００を配置し、高圧発生装置１６の下流に調圧弁５０
１を配置し、この調圧弁５０１から低圧ポンプである燃
料ポンプ１９上流側に戻す戻しパイプ５０２を設け、こ
の実施例では、戻しパイプ５０２を燃料タンク２２に接
続している。調圧弁５００は図５に示すように構成され
ている。また、調圧弁５０１は、高圧発生装置１６の上
流でも、あるいは高圧発生装置１６に配置してもよい。

【００６２】衝撃的高庄波が到達せず、弁手段を構成す
るインジェクタ１４が閉となる期間、低圧ポンプである
燃料ポンプ１９により燃料が加圧室２２に送られ、加圧
室２２を含めその下流に配置したエア抜きパイプ２３か
ら絞り５００を経過して気液分離手段である燃料タンク
２２に循環する。このように空気が混入してもあるいは
蒸気が発生しても、エア抜きパイプ２３から循環する燃
料と一緒に気泡が燃料タンク２２に送られ、ここで燃料
中より気泡が分離される。加圧室２２から噴射孔４１の
間の気泡は、噴射時燃料と一緒に燃焼室４３に排出され
るか、燃料と一緒に噴射されないものはエア抜きパイプ
２３により排出されるので、衝撃的高圧発生源１７によ
り生み出された衝撃的高圧波は噴射孔４１に正確に伝播
する。しかも、エア抜きパイプ２３の途中に絞り５００
を配置したことと、加圧室２２の上流あるいは下流、加
圧室２２に配置した調圧弁５０１により、加圧室２２内
に所定圧力の余圧を付加することが可能であり、安定し
た衝撃的高圧を発生させることができる。これにより正
確な燃料噴射が可能となる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明の燃料噴射装置では、衝撃的高圧波が到達せず弁手段
が閉となる間中、低圧ポンプにより燃料が加圧室に送ら
れ、エア抜き通路に配置した調圧弁の上流側の圧力が所
定以上の場合に調圧弁が開となり、エア抜き通路から気
液分離手段に循環するため、空気が混入してもあるいは
気泡が発生しても、エア抜き通路から循環する燃料と一
緒に気泡が気液分離手段に送られ、ここで燃料中より気
泡が分離される。このように、燃料供給経路に空気が混
入してもあるいは圧力低下により空気泡あるいは蒸気の
気泡が発生しても、早期に空気あるいは蒸気の気泡を排
出することができる。しかも、エア抜き通路からの循環
に拘らず調圧弁により加圧室及びその下流は所定圧力に
維持され、安定した余圧を負荷することが可能であるた
め、衝撃的高圧発生源の作動により正確な噴射ができ
る。

【００６４】請求項２記載の発明の燃料噴射装置では、
衝撃的高圧波が到達せず弁手段が閉となる間中、低圧ポ
ンプにより燃料が加圧室に送られ、加圧室を含めその下
流に配置したエア抜き通路から気液分離手段に循環する
から、空気が混入してもあるいは蒸気が発生しても、エ
ア抜き通路から循環する燃料と一緒に気泡が気液分離手
段に送られ、ここで燃料中より気泡が分離される。加圧
室から噴射孔の間の気泡は、噴射時燃料と―緒に燃焼室
に排出されるか、燃料と一緒に噴射されないものはエア
抜き通路により排出されるので、衝撃的高圧発生源によ
り生み出された衝撃的高圧波は噴射孔に正確に伝播す
る。しかも、エア抜き通路の途中に絞りを配置したこと
と、加圧室の上流あるいは下流、加圧室に配置した調圧
弁により、加圧室内に所定圧力の余圧を付加することが
可能であり、安定した衝撃的高圧を発生させることがで
きる。これにより正確な燃料噴射が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る燃料噴射装置を適用した４サイ
クル内燃機関の構成図である。

【図２】高圧発生装置とインジェクタの詳細構成図であ
る。

【図３】高圧発生源の別の実施例の構成図である。

【図４】この発明の別の実施例の基本構成図である。

【図５】調整弁の詳細な構成図である。

【図６】インジェクタの別の例の構成図である。

【図７】圧電素子を用いた高圧発生源の詳細構成図であ
る。

【図８】別の衝撃的高圧発生源の構成図である。

【図９】衝撃的高圧波と駆動信号のグラフである。

【図１０】この発明に係る燃料噴射装置を適用した２サ
イクルエンジンの構成図である。

【図１１】燃料噴射ユニットの詳細構成図である。

【図１２】燃料噴射ユニットのさらに別の実施例の構成
図である。

【図１３】この発明に係る燃料噴射装置を適用した４サ
イクル内燃機関の別の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１６ 高圧発生装置 １７ 衝撃的高圧発生源 １７ａ 衝撃的伸長素子 １７ｂ プランジャ １７ｂ１ 衝撃的加圧面 ２３ エア抜きパイプ ３２ 加圧室 ４１ 噴射孔 １０１ 調圧弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｑ Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０１Ｌ 41/12 41/12 41/08 Ｃ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料供給源と連通する加圧室と、燃料供給
   源から前記加圧室までの間の燃料供給経路上に設けた低
   圧ポンプと、燃料を噴射するための噴射孔と、この噴射
   孔に前記加圧室から燃料を導く噴射通路と、前記加圧室
   内の燃料を衝撃的に加圧する衝撃的高圧発生源と、前記
   噴射孔近傍に設けられ、衝撃的高圧の到達に対応して開
   となる弁手段とを有し、前記燃料供給源を気液分離機能
   を持つ気液分離手段とするか、前記燃料供給源と前記低
   圧ポンプの間の燃料供給経路上に気液分離手段を設ける
   一方、前記加圧室を含めてその下流の前記噴射孔との間
   のいずれかの箇所にエア抜き通路を設け、このエア抜き
   通路を前記気液分離手段に連通させ、さらにこのエア抜
   き通路に上流側の圧力が所定以上の場合に開となる調圧
   弁を配置したことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 【請求項２】燃料供給源と連通する加圧室と、燃料供給
   源から前記加圧室までの間の燃料供給経路上に設けた低
   圧ポンプと、燃料を噴射するための噴射孔と、この噴射
   孔に前記加圧室から燃料を導く噴射通路と、前記加圧室
   内の燃料を衝撃的に加圧する衝撃的高圧発生源と、前記
   噴射孔近傍に設けられ、衝撃的高圧の到達に対応して開
   となる弁手段とを有し、前記燃料供給源を気液分離機能
   を持つ気液分離手段とするか、前記燃料供給源と前記低
   圧ポンプの間の燃料供給経路上に気液分離手段を設ける
   一方、前記加圧室を含めてその下流の前記噴射孔との間
   のいずれかの箇所にエア抜き通路を設け、このエア抜き
   通路を前記気液分離手段を連通させ、さらにこのエア抜
   き通路の途中に絞りを配置し、前記加圧室の上流あるい
   は下流、前記加圧室に調圧弁を配置し、この調圧弁から
   前記低圧ポンプ上流側に戻す戻し通路を設けたことを特
   徴とする燃料噴射装置。