JPH1066904A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体中で衝撃的な圧力波を発生させ、この衝
撃波を有効に利用するとともにさらに昇圧を図り、この
圧力波を噴射孔まで伝播させてそのエネルギーにより液
体を噴射させ、さらに高圧波発生源と吐出ポートとの相
対的な位置関係の自由度を高めた液体噴射装置を提供す
る。 【解決手段】 液体導入ポート３５および吐出ポート３
３を有する加圧室３２と、前記液体を噴射するための噴
射孔４１と、この噴射孔に前記加圧室の吐出ポートから
液体を導く噴射通路１５ａと、前記加圧室内の液体に衝
撃圧を付与する衝撃的高圧発生手段１７とを有し、前記
噴射通路内の液体を介して伝播した衝撃圧が到達した時
点で開となるように構成された弁手段２５を前記噴射孔
近傍に配置し、前記加圧室内に、前記衝撃的高圧発生手
段による液体に対する衝撃圧付与方向を前記吐出ポート
３３方向に向けるための反射面Ｒを設けて、この加圧室
内に屈曲した折れ線状の高圧波進行経路Ｌを形成し、前
記噴射孔近傍の噴射通路断面積より、前記吐出ポートの
開口面積を大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃的高圧により
液体を噴射する液体噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃焼室に燃料を供給するため
の燃料供給ポンプが特開平８−８２２６６号公報に記載
されている。この公報記載の燃料供給ポンプは、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アクチュエータ）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
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高
圧インジェクタに供給される。

【０００４】上記公報記載の技術によれば、圧電素子へ
駆動信号が入力されてから実際に圧電素子が体積変化し
て必要な圧力に達するまでのタイムラグを考慮してイン
ジェクタの駆動信号を制御することにより、圧電素子の
体積変化後の定常状態になった変化量に基づく圧力上昇
に正確に対応させてインジェクタを制御し、噴射特性の
向上を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子を駆動する場合、実際には、駆動信号入力直後に大き
な衝撃的圧力波を発生し、これが振動しながら減衰して
定常状態の圧力に達する。この衝撃的圧力波の圧力は圧
電素子の体積変化が定常状態に達したときの圧力よりも
充分に大きいが、過渡的な圧力であるため前述の公報記
載技術を含め従来これを利用した液体噴射技術は開発さ
れていなかった。

【０００６】すなわち、前記公報記載技術においては、
圧電素子に対向する位置に吐出ポートを配置しており、
ピストン表面で発生する衝撃的な高圧波の極一部は、加
圧室の吐出ポートに設けた逆止弁に到達するが、吐出ポ
ートと対向しないピストン表面で発生する衝撃的な高圧
波は、燃料加圧室の構成壁とピストン表面との間を往復
するのみで、吐出ポートに設けた逆止弁に到達すること
なく減衰してしまう。したがって、ピストン表面で発生
する衝撃的な高圧波のほとんどは、燃料噴射には利用さ
れなかった。

【０００７】また、圧電素子の取り付け位置の自由度を
増すため、吐出ポートを圧電素子と対向しない加圧室の
側面に設けようとすれば、ピストンストロークを越えて
加圧室を長くしてその長くした部分に吐出ポートを設け
なければならず、構造が大型化する。また、単に加圧室
側面に吐出ポートを設けただけでは、圧電素子から発生
する衝撃的高圧波は圧電素子とその対向壁面間を往復
し、しだいに減衰して消滅する。従って、衝撃的高圧波
を吐出ポートに導くことができず、これを有効に利用す
ることができない。

【０００８】また、本発明においては、瞬時に発生する
衝撃的高圧波のエネルギーを利用するため、発生した高
圧波をできる限り全て有効に利用し、さらに圧力を高め
て大きなエネルギーとして噴射孔に伝播させることが望
ましい。

【０００９】なお、前記公報記載技術において、逆止弁
に到達する極一部の高圧波は、この逆止弁を押し開く時
減衰されるので、燃料パイプを伝播し噴射孔に到達して
も、噴射孔から燃料を高圧で噴射させることはできなか
った。

【００１０】本発明は上記の点を考慮してなされたもの
であって、液体中で衝撃的な圧力波を発生させ、この衝
撃波を有効に噴射孔まで導き、この衝撃波のエネルギー
により液体を噴射させる燃料噴射装置の提供を目的とす
る。さらに高圧波発生装置と吐出ポートとの相対的な位
置関係の自由度を高めた燃料噴射装置の提供を目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明においては、吐出ポートを有する加圧室と、
前記液体を噴射するための噴射孔と、この噴射孔に前記
加圧室の吐出ポートから液体を導く噴射通路と、該噴射
通路あるいは加圧室に設けられる液体導入ポートと、前
記加圧室内の液体に衝撃圧を付与する衝撃的高圧発生手
段とを有し、前記加圧室内に、前記衝撃的高圧発生手段
による液体に対する衝撃圧付与方向を前記吐出ポート方
向に向けるための反射面を設けて、この加圧室内に屈曲
した折れ線状の高圧波進行経路を形成し、前記噴射孔近
傍の噴射通路断面積より、前記吐出ポートの開口面積を
大きくしたことを特徴とする液体噴射装置を提供する。

【００１２】上記構成によれば、衝撃的高圧発生手段の
衝撃的高圧発生部を構成する例えば圧電素子に電圧を印
加したときに発生する高圧波を、加圧室内で反射させて
吐出ポートへ導く反射面を設け、この反射面を加圧室内
の適当な箇所に配置することにより衝撃的高圧発生手段
のレイアウトの自由度を増加させることができる。ま
た、吐出ポートの開口面が大きく噴射孔方向に向かって
徐々に断面積が減少する縮径部を有するため、この縮径
部を高圧波が進行する間にその圧力がさらに高められ
る。このようにして昇圧された高圧波は、高圧波として
減衰させずに噴射通路内を伝播させることができ、途中
のエネルギー損失を少なくすることができ、高い噴射エ
ネルギーが得られるため、高圧空間内に向けて噴射可能
になる。噴射孔に到達した高圧波のエネルギーは、小面
積の噴射孔で圧力がさらに高まり液体の運動エネルギー
に変換され噴射孔から液体が噴射される。噴射圧力が高
くなると、噴射速度が大きくなって噴射流が充分微粒化
し、ムラのない噴射が達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記噴射孔の大きさは、これに連続する部分の噴射通路
の断面積より小さくしたことを特徴としている。

【００１４】この構成により、噴射通路を伝播して噴射
孔に到達した高圧波は、噴射孔の断面積が噴射通路の断
面積より小さいため、圧力がさらに高められ、高い噴射
エネルギーとなって、高圧力の空間に対し液体噴射が可
能になる。

【００１５】さらに好ましい実施の形態においては、前
記衝撃的高圧発生手段の高圧波付与面に対向する位置に
前記吐出ポートを設け、この高圧波付与面の周囲に凹曲
面状の反射面を設け、前記高圧波付与面からその周囲に
放射される衝撃的高圧波を前記反射面で反射させて前記
吐出ポート方向に向けるように構成したことを特徴とし
ている。

【００１６】この構成により、高圧発生手段の高圧波付
与面からその面に直角方向に直進する圧力波だけでな
く、周囲に発散する圧力波の成分まで有効に吐出方向に
伝播させることができ、効率よく高いエネルギーの高圧
波が得られる。

【００１７】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記衝撃的高圧発生手段の高圧波付与面の大きさ
を、前記吐出ポートの開口面の大きさより小さくしたこ
とを特徴としている。

【００１８】この構成により、高圧波付与面から発生す
る大部分が直進成分である高圧波のほとんど全てを無駄
なく吐出ポート内に導入することができ、発生した衝撃
的高圧波の高圧エネルギーを最大限に利用して高い噴射
エネルギーを得ることができる。

【００１９】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記吐出ポートに連続して前記噴射孔方向に断面積
が徐々に減少する縮径部を設けたことを特徴としてい
る。

【００２０】この構成により、吐出ポート内に進入した
高圧波は、縮径部を進行中に圧力がさらに高められ、高
い噴射エネルギーを得ることができる。

【００２１】別の好ましい実施の形態においては、前記
噴射孔近傍に逆止弁を設け、該逆止弁は、逆止弁を境に
して上流側の液体圧力から、下流側の圧力を引いた値が
所定値以上の場合に開となるように構成したことを特徴
としている。

【００２２】この構成により、噴射孔近傍の逆止弁は、
弁前後の圧力差が小さいときには閉状態であり、圧力差
が所定値を越えると開となって、圧力差に応じた噴射速
度で、高圧波の持続時間だけ液体を噴射することができ
る。

【００２３】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記噴射孔近傍に弁手段を設け、この弁手段に液体
の衝撃的高圧が到達するタイミングで弁を開とする弁駆
動手段を備えたことを特徴としている。

【００２４】この構成によれば、噴射孔の弁手段は弁開
閉手段により開けられ、高圧波のエネルギーはこの弁を
開くためには消費されない。従って、噴射孔において、
衝撃的高圧はそのまま維持され、大きな噴射速度が得ら
れる。また、圧力の高い空間に対して液体を噴射するこ
とが可能になる。

【００２５】別の好ましい実施の形態においては、前記
液体噴射装置は、被印刷物にインクを供給するためにイ
ンクを噴射する印刷装置のインク噴射手段として使用さ
れたことを特徴としている。

【００２６】このような印刷装置のインク噴射手段とし
て用いることにより、インク噴射が、衝撃的高圧を利用
するので噴射速度を大きくすることができ、印刷速度を
速くすることができる。また、噴射孔近傍に弁手段が備
るため、インクの切れがよくなり、印刷の滲みを防止す
ることができる。また、噴射孔と印刷面との間の距離を
大きくすれば、インクの噴射速度が大きいため微粒化が
促進され、広い面をむらなく印刷できる。さらに、この
ような噴射孔と印刷面との間の距離を制御しながら、被
印刷物を噴射方向に対し直角方向に移動すれば、印刷の
むらや滲みのない状態で印刷の幅を制御することができ
る。

【００２７】別の好ましい実施の形態においては、前記
液体噴射装置は、ボイラーの燃焼室に燃料を供給する燃
料噴射手段として使用されたことを特徴としている。

【００２８】このようなボイラーの燃料噴射手段におい
ては、衝撃的高圧により燃料を噴射するので、燃料の噴
射速度が大きくなり、燃料が充分に微粒化する。したが
って、重油等の低揮発性の燃料であっても確実な燃焼が
可能になり、すすの発生を少なくして熱効率を高めるこ
とができる。

【００２９】別の好ましい実施の形態においては、前記
液体噴射装置は、内燃機関に潤滑油を供給するために潤
滑油を噴射する内燃機関の潤滑油供給手段として使用さ
れたことを特徴としている。

【００３０】このように、内燃機関の潤滑油供給手段と
して用いることにより、潤滑油は衝撃的高圧を利用して
噴射されるため、安定して確実な潤滑油供給ができ、円
滑なエンジン駆動が達成される。

【００３１】別の好ましい実施の形態においては、前記
液体噴射装置は、内燃機関の吸気系または燃焼室に直接
燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射装置として使用され
たことを特徴としている。

【００３２】このように内燃機関の燃料噴射装置として
用いることにより、燃料は衝撃的高圧を利用して噴射さ
れるので、燃焼室内が高圧になっても燃料を噴射するこ
とができる。したがって、ガソリンエンジンにおいて
は、圧縮行程終期の点火直前まで燃料噴射可能になり、
またディーゼルエンジンのように燃焼継続中の高圧の燃
焼室にも燃料を確実に噴射することができる。この場
合、燃料噴射速度が大きくなることにより、燃料が微粒
化し、燃料が確実に気化するので、未燃焼成分の発生が
抑制され、排気浄化性がよくなる。

【００３３】別の好ましい実施の形態においては、本発
明の液体噴射装置を燃料噴射式内燃機関に搭載したこと
を特徴としている。

【００３４】このような内燃機関は、衝撃的高圧を利用
した燃料噴射を行うので、噴射速度を高め微粒化を促進
して、高圧燃焼室内へ確実に燃料を供給することが可能
になる。したがって、２サイクルおよび４サイクルのガ
ソリンエンジンにおける吸気管噴射や筒内噴射だけでな
く、ディーゼルエンジンに対しても充分適用可能にな
り、あらゆる運転状態で確実な燃料噴射が達成され、燃
焼効率が高く未燃ガス成分の発生を抑制して排気エミッ
ションを向上させ、信頼性が高くしかも汎用性の高い燃
料噴射装置が得られる。

【００３５】

【実施例】図１は本発明に係る液体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
焼室上部を構成するシリンダヘッド２と、燃焼室の筒体
を構成するシリンダブロック３と、クランク室を形成す
るオイルパン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およびピストンピン７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、その端部にエンジン内燃焼室に臨
んで吸気弁１０が装着される。また、シリンダヘッド２
には、排気管１１が設けられ、その端部に排気弁１２が
装着される。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。

【００３６】この実施例では、エンジン燃焼室内に直接
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、本発明に係
る高圧発生装置１６に連通している。この高圧発生装置
１６は、後述の電歪手段（圧電素子）からなる衝撃的高
圧発生源１７を備えている。この高圧発生源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。２０はフィルターである。インジェクタ１４
にはエア抜きパイプ２３が接続され、燃料ポンプ１９に
より常時燃料が供給され、燃料パイプ１５及びインジェ
クタ内部のエアおよび気化燃料等の気泡は燃料とともに
不図示のエアベント孔を上部に持つ燃料タンク側に戻さ
れる。これにより燃料パイプ１５およびインジェクタ１
４内部は燃料で満たされるので、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
とする。

【００３７】図２は、上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を有する弁本体２４から
なり、この噴射孔４１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、袋ナット２７を介して燃料パイプ
１５が接続される。また、弁本体２４には側壁にエア抜
きポート２８が形成され、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。

【００３８】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。即ち、燃料噴射すべき燃焼室側と弁本体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。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に連結される。

【００３９】高圧発生装置１６は、例えば内部空間を加
圧室３２として形成した筐体状の本体３１からなる。こ
の本体３１には、前記加圧室３２を構成する内面のうち
の一面から加圧室内に臨んで、例えば後述の圧電素子か
らなる高圧発生源１７が装着される。この高圧発生源１
７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。この加圧
室内燃料に対する衝撃高圧波の付与面１７ａに対向する
側の本体３１の加圧室３２の傾斜した内壁に衝撃高圧波
の反射面Ｒが形成される。この反射面Ｒにより前記衝撃
高圧波が９０°曲げられ、屈曲した反射経路Ｌを形成す
る。この反射後の高圧波進行方向に対向して加圧室３２
に高圧波吐出ポート３３が開口する。即ち、吐出ポート
３３は、高圧発生源１７に直接対向する位置ではなく、
これと直角な方向に面して設けられている。この吐出ポ
ート３３には、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
路およ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１５ａが構成される。

【００４０】本実施例においては、吐出ポート３３の開
口面の範囲Ｗ１は、高圧波付与面１７ａの面積範囲Ｗ２
より大きく、かつ高圧波付与面１７ａから９０°屈曲し
た反射経路Ｌを介して進行する高圧波の範囲が吐出ポー
ト３３の開口範囲内に含まれるように、高圧発生源１
７、反射面Ｒおよび吐出ポート３３の位置、大きさ、角
度等を定めておく。また、この吐出ポート３３は、高圧
波の進行方向に向って円錐状に縮径してその端部で燃料
パイプ１５に接続されている。

【００４１】このような構成により、後述のように、高
圧波付与面１７ａから発生する大部分が直進成分の衝撃
的高圧波は、反射面Ｒで直角に反射し、反射後の進行方
向に対向する位置に設けられた、高圧波付与面１７ａの
範囲Ｗ２を含む大きな範囲Ｗ１を有する吐出ポート３３
内にほとんど全て進入する。この吐出ポート３３内に進
入した高圧波は、これに連続する円錐状縮径部を進行す
る間に圧力が高められ、さらに大きなエネルギーとなっ
て、噴射通路１５ａ内をインジェクタ１４に向って伝播
する。

【００４２】この高圧発生源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。高圧発生源１７の衝撃高圧波付与面１７ａに直交
する筒状本体３１の側面、即ち、反射前の高圧波が伝播
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（図示しない）等の適当な手段を介
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。

【００４３】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、高圧発生源１７
の圧電素子（図示しない）に駆動電圧を印加すると、圧
電素子が形状変化する瞬間に衝撃的高圧波が発生する。

【００４４】この高圧波の発生作用は以下のとおりであ
る。まず電圧印加の瞬間に圧電素子が形状変化し、高圧
波付与面１７ａが加圧室側に移動する。この瞬時の移動
により、加圧室３２内の液体（燃料）粒子を押圧する
が、液体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。この衝撃的高圧波は、高圧波付与面１７ａ側からこ
れに対向する加圧室内の反射面Ｒに向かい、この反射面
Ｒで直角に反射されて、高圧波吐出ポート３３に向かっ
て瞬時に伝播する。従って、図２の点線で示すように、
加圧室内に直角に屈曲した折れ線状の高圧波進行経路Ｌ
が形成される。この圧力波が加圧室３２内を進行中に加
圧室の内壁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内の燃料およびこれに連通す
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
を設ける必要はない。燃料導入ポート３５は高圧波付与
面１７ａからの直進高圧波の進行経路Ｌに対向する前方
でなければ良く、高圧発生源１７と並列に加圧室３２内
を臨むように、あるいは反射後の高圧波進行方向に対す
る側面に配置してもよい。

【００４５】高圧発生源１７の高圧波付与面１７ａか
ら、屈曲した反射経路を介して、燃料吐出ポート３３が
開口する本体３１の加圧室の内壁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３３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。吐出ポート３３内の噴射通路１５
ａに進入した高圧波は、円錐状縮径部を進行する間に圧
力が高められ、さらに大きなエネルギーとなって、噴射
通路１５ａ内をインジェクタ１４に向って伝播する。

【００４６】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に抗して逆止弁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
（図１）、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ェクタ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、インジ
ェクタ１４と高圧発生装置１６とを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およびイン
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。

【００４７】図３は、高圧発生装置１６の別の例を示す
断面構成図である。この例では、反射面Ｒを有する反射
壁５０３を本体３１に固定している。この反射面Ｒによ
り、高圧波付与面１７ａから発生した高圧波が、吐出ポ
ート３３に向かって反射するように、反射面Ｒの角度を
設定しておく。このように、反射面Ｒの角度を適宜選定
することにより、高圧発生源１７と吐出ポート３３との
相対位置や角度が自由に設定可能になる。反射面Ｒは、
高圧波付与面１７ａからの高圧波を全て反射できるよう
に、充分大きな面積としておく。また、前記実施例と同
様に、高圧波付与面１７ａからの高圧波が反射して吐出
ポート３３内に全て進入するように、高圧波付与面１７
ａの範囲Ｗ２および吐出ポート３３の開口面の範囲Ｗ１
の大きさおよび相対位置を定めておく。この例では、吐
出ポート３３の開口に連続する縮径部を有するポート部
材３３Ｐをナット５０４で固定し、この部材３３Ｐの端
部に燃料パイプ１５を接続している。その他の構成およ
び衝撃的高圧波の発生作用や伝播作用および縮径部での
昇圧作用等は、前記実施例と同様である。

【００４８】図４は、高圧発生装置１６のさらに別の例
の断面構造図である。この例では、高圧発生装置１６に
おいては、内部に加圧室３２を形成した本体３１に第
１、第２の反射壁５０１、５０２が設けられる。これら
の第１、第２反射壁５０１、５０２はそれぞれ第１、第
２の反射面Ｒ１、Ｒ２を有する。また、前記加圧室３２
の内面のうちの同一面に、高圧発生源１７と吐出ポート
３３が並列に装着される。この加圧室内燃料に対する衝
撃高圧波の付与面１７ａに対向する位置に衝撃高圧波を
直角方向に反射する第１反射壁５０１が設けられる。こ
の第１反射壁５０１の反射面Ｒ１で反射された衝撃高圧
波をさらに直角方向に反射する第２反射壁５０２が第１
反射面Ｒ１からの反射波に対向する位置に設けられる。
この反射壁５０２の反射面Ｒ２からの反射波に対向する
位置に吐出ポート３３が開口する。圧電素子の移動で発
生した前記衝撃高圧波は、第１反射壁５０１により９０
°曲げられ、さらに第２反射壁５０２で９０°曲げられ
て、加圧室３２に開口した高圧波吐出ポート３３に導か
れる。また、図２の実施例と同様に、高圧発生源１７の
衝撃高圧波付与面１７ａからの高圧波進行方向に対する
直角な位置に、燃料導入ポート３５が加圧室３２に臨ん
で開口する。従って、加圧室内において、高圧波付与面
１７ａからの高圧波は、図示したように、２回直角方向
に屈曲した折れ線状の経路Ｌを形成する。

【００４９】このような構成の高圧発生装置１６によれ
ば、機器設置スペースや配管レイアウト等の必要に応じ
て高圧発生源１７と吐出ポート３３とを高圧発生装置１
６の同一面側に設けることができる。

【００５０】また、前記実施例と同様に、噴射通路１５
ａを加圧室３２の吐出ポート３３から噴射孔方向に断面
積が減少するように形成している。このような構成によ
り、噴射通路１５ａを伝播する高圧波が、噴射孔に向か
って通路断面積が徐々に狭まる部分を進む間に圧力が高
められ、噴射孔においてさらに大きな噴射速度が得られ
る。

【００５１】なお、図示した第１、第２反射面Ｒ１、Ｒ
２は凹面状に形成してあるが、これは反射波を効果的に
集束させるためであり、このような凹面に代えて平面状
の反射面としてもよい。

【００５２】図５は、高圧発生装置１６のさらに別の例
の断面構造図である。この例では、加圧室３２の内壁３
２ａをほぼ楕円曲面形状の反射壁とし、この楕円曲面を
有する加圧室３２の頂部に高圧発生源１７が装着され、
この高圧発生源１７の近傍の側面に燃料導入ポート３５
が開口する。この例では、吐出ポート３３は高圧波付与
面１７ａに対向する位置に設けられ、その外側周縁部に
反射曲面が形成される。高圧波は加圧室内で複数回の反
射を繰り返し、屈曲した経路を形成して吐出ポート３３
内に導入される。

【００５３】この場合、楕円曲面の反射壁３２ａの２つ
の楕円中心の一方に高圧波付与面１７ａを他方に吐出ポ
ート３３を配置すると、効率良く衝撃的高圧波を収束し
て吐出ポート３３から燃料パイプ１５へ導くことができ
る。なお、衝撃的高圧波のエネルギーは直進する成分が
大きく、燃料導入ポート３５を高圧発生源１７の近傍の
反射壁３２ａの側面に設けても、燃料供給パイプ２１か
ら燃料ポンプ１９方向に僅かなエネルギーの衝撃的高圧
波しか伝播しない。

【００５４】このような構成の高圧発生装置１６によれ
ば、衝撃高圧波の付与面１７ａから四方に発散する高圧
波を効率良く集束させて吐出ポートに導き、多くの衝撃
高圧波を噴射に利用でき、噴射量の増大を図ることがで
きる。

【００５５】また、図４の例と同様に、噴射通路１５ａ
を加圧室３２の吐出ポート３３から噴射孔方向に断面積
が減少するように形成したので、噴射通路１５ａを伝播
する高圧波が、噴射孔に向かって通路断面積が徐々に狭
まる部分を進む間に圧力が高められ、噴射孔においてさ
らに大きな噴射速度が得られる。

【００５６】図６は、本発明に係るインジェクタの別の
構成例を示す。この例のインジェクタ１４は、前述の図
２のインジェクタが外側に開く外開弁型であるのに対
し、弁が内側に開く内開弁型の構成である。弁本体２４
の先端に形成した噴射孔４１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１
５ａと弁本体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９
１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。弁本体２４
にはエア抜きポート２８が開口し、エア抜き配管２３を
介して前述の燃料タンク２２（図１）に連通する。

【００５７】このような構成において、高圧発生装置１
６側から、噴射通路１５ａ内の液体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弁本体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。

【００５８】図７（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係るインジ
ェクタのさらに別の構成例を示す。これらの例は、弁を
開閉する駆動手段を設けた例である。図７（Ａ）のイン
ジェクタ１４は、図２の例と同様に、外開型の弁２５か
らなる構成であり、この弁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、高圧発生装置の高圧発生源１
７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
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。

【００５９】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
射エネルギーで液体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速
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。

【００６０】図７（Ｂ）のインジェクタ１４は、図６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。この電磁ソレノイド６０の構成および作用は図７
（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
噴射エネルギーで液体燃料を噴射させることができる。
なお、導通孔３８は傾斜しており、衝撃的高圧波をでき
るだけ減衰することなく燃料通路室２４ａ内に導くこと
が可能である。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。

【００６１】図８は、圧電素子を用いた高圧発生源１７
の詳細構成図である。この高圧発生源１７は、密閉ケー
ス７１内に設けた複数枚の圧電素子７３からなり、各圧
電素子７３間には、正極板１５１ａと負極板１５１ｂが
交互に配設される。これらの圧電素子７３、正極板１５
１ａおよび負極板１５１ｂは、積層された状態で、保持
具７４およびプランジャ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１５１ａ同士および負極板１
５１ｂ同士は、それぞれ導電板７６で連結され、正電荷
供給線３０３および負電荷供給線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。

【００６２】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エータであ
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。

【００６３】図８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およびこれらを挟
み込むように配置され一体化された正極板１５１ａと負
極板１５１ｂ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。

【００６４】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３０４側をアースする。また正極板１５１
ａの電圧を下げる場合には、正極板１５１ａの電荷の一
部をアースさせる。正極板１５１ａと負極板１５１ｂ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。この変位が図の
ものでは７つ集積されて大きな変位となる。

【００６５】図９は、高圧発生源１７の別の実施例の構
成図である。この実施例は、前述の電歪素子に代えて、
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。コイルへ
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。

【００６６】図９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ャ１５２が固定さ
れる。このプランジャ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。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７９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７９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。その他の構成および作用効果は前述の電歪素子を用
いた実施例と同様である。本磁歪素子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。

【００６７】図１０は本発明に係る高圧発生装置のさら
に別の実施例の構成図である。この実施例は、高圧発生
源１７として、電気放熱体（発熱体）を用いたものであ
る。（Ａ）は発熱体の断面図、（Ｂ）は保護膜２０８の
コーティング前、且つプレート２１２が仮止めされた発
熱体ユニット２０３の正面図（Ａ図で右方向からみた
図）である。

【００６８】この発熱体ユニット２０３は以下のように
構成されている。

【００６９】片側面中央部に突出する凸部２０４ａが形
成されたガラス板２０４に、この凸部２０４ａを覆うよ
うに抵抗体２０５が印刷され、さらに焼結される。凸部
２０４ａの図で上下方向両側において抵抗体２０５の上
から覆うように導通物質が印刷され、さらに焼結されて
２つの電極２０６が形成される。これらのガラス体２０
４、抵抗体２０５および電極２０６を貫通して銅あるい
は銅合金製のピン２０７が設けられ、その両端部がかし
められる。このように抵抗体２０５、電極２０６および
ピン２０７が凸部２０４ａ側の表面に形成されたガラス
体２０４上に、さらに非導電性且つ良熱伝導性の保護膜
２０８が、電極２０６およびピン２０７を含んで抵抗体
２０５を覆うように焼付けられる。被膜２０９で覆われ
たリード線２１０を内蔵するコード２１１の端部を支持
するプレート２１２がガラス板２０４に固着された後、
リード線２１０の端部がそれぞれピン２０７の端部にハ
ンダ付けされる。このようにして発熱体ユニット２０３
が形成される。この発熱体ユニット２０３が、熱伝導性
の低いセラミックからなるケース本体２０１とケース蓋
２０２の中に液密に収容されて高圧発生源１７を構成す
る。８１は支持板であり、高圧発生源１７を前記高圧発
生装置の加圧室に臨んで固定する。

【００７０】上記ケース本体２０２の中央部は窓が明い
た形状をしており、保護膜２０８に燃料が直接触れる。
リード線２１０に直流あるいは交流の電流が供給される
と両電極２０６の間の部分の抵抗体２０５が発熱し、燃
料が気化して保護膜２０８上に気泡が発生する。この気
泡により、前述のように、加圧室内の液体粒子が押圧さ
れ衝撃的高圧が得られる。この衝撃的高圧の伝播による
液体噴射作用は前述の実施例のとおりである。

【００７１】なお、抵抗体２０５および電極２０６とも
に膜厚は数μｍであり、保護膜２０８は０．２ｍｍ〜２
ｍｍ程度である。

【００７２】図１１は、本発明に係る高圧発生源１７の
さらに別の例を示す。（Ａ）図は要部断面構成図であ
り、（Ｂ）図はその駆動回路図である。燃料が充填され
た加圧室３２内に臨んで、絶縁体８６に保持された一対
の対向する放電電極４０１が設けられる。放電電極４０
１間には所定幅の放電ギャップ４０２が形成されてい
る。燃料供給回路４００は、（Ｂ）図に示すように、２
つの電極板からなるコンデンサＣを備え、両電極板を連
結する連結回路４０３の途中に電子スイッチ４０４と昇
圧コイル４０５の一次側を直列に配置し、連結回路４０
３の途中、コンデンサＣの一方の電極板を含め一方の電
極板と電子スイッチ４０４の中間部を直流電源４０６と
連結し、昇圧コイル４０５の二次側の両端を結ぶ第２の
連結回路４０７の途中に前記放電ギャップ４０２を形成
している。

【００７３】電子スイッチ４０４は、制御装置１８の燃
料供給制御信号によってスイッチング作動する。直流電
源４０６からコンデンサＣに必要な燃料供給量に見合っ
た電気エネルギーを電極に印加し、制御装置１８の燃料
供給制御信号によって電子スイッチ４０４がＯＮする
と、コンデンサＣの両側が電子スイッチ、アース、昇圧
コイル４０５の一次側を介して導通し、このコンデンサ
Ｃの放電電極に起因して昇圧コイル４０５の二次側に高
電圧が発生し、加圧室３２内に配置された放電ギャップ
４０２の間で放電が起こり、その熱エネルギーにより燃
料が瞬時に気化成長して気泡が発生する。この気泡によ
り、前述のように、加圧室内の液体粒子が押圧され衝撃
的高圧が得られる。この衝撃的高圧による液体噴射作用
は前述の実施例のとおりである。

【００７４】上記図１１の実施例において、放電ギャッ
プ４０２の間での所定時間内での放電電力量が増大する
と、燃料吐出量も増大する。この放電ギャップ４０２の
間での放電電力量は、コンデンサＣの放電電力量に正の
相関がある。そして放電ギャップ４０２の放電電力量
は、直流電源４０６の電圧が一定とされるので、コンデ
ンサＣの所定時間での充電と放電のサイクル数によって
制御される。このコンデンサＣの充放電の回数は、電子
スイッチ４０４のＯＮ，ＯＦＦのスイッチングによって
行われ、コンデンサＣの充放電のサイクル回数を増加さ
せることにより放電ギャップ４０２での総放電電力量が
増加し、燃料供給量を増加させることができる。制御装
置１８により、エンジン負荷が大きい程コンデンサＣの
充放電のサイクル回数を増加させる。

【００７５】上述のように、熱エネルギーにより液体燃
料中に気泡を発生させ、これにより衝撃的高圧を発生さ
せて噴射孔まで伝播し燃料噴射を行う高圧発生装置のさ
らに別の例として、レーザー光を利用した高圧発生源を
用いることもできる。この場合、加圧室内の液体燃料に
対し、レーザー光を照射すると、前述のように、レーザ
ー光が液体粒子を加振して光エネルギーは容易に熱エネ
ルギーに変換される。これにより液体は瞬間的に気化成
長して体積膨張する。この体積膨張する液蒸気（気泡）
により、蒸気の前面の液体粒子が押される。このとき液
体粒子は慣性で留ろうとするため、大きな衝撃的高圧波
が発生する。

【００７６】図１２は、本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は図２の外開式弁２５ある
いは図６の内開式弁４０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
高圧を液体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。

【００７７】なお、高圧発生装置に図８に示すように電
歪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９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。図１０、図１１に示す素子およびレーザを使
用するものでは、駆動信号は所定以上の電力値を持つパ
ルス電力信号であり、パルス幅は電歪磁歪素子よりも短
時間に設定される。これは気泡が発生し成長する瞬間大
きな衝撃的高圧が発生するからであり、連続して気泡が
発生する沸騰状態においては却って衝撃的高圧が発生し
にくいからである。そして、噴射流量の増減は、パルス
の最高値（最高電圧値、最高電流値あるいは最高電力
値）を変化させ、あるいはパルス数を変化させることに
より可能である。

【００７８】図１３は、本発明に係る液体噴射装置を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
およ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
管４２で連通している。吸気管９内にはスロットル弁４
８およびリード弁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、本発明に係る高圧燃料噴射
装置４４が設けられる。この高圧燃料噴射装置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ものであ
る。

【００７９】この高圧燃料噴射装置４４は、燃料供給パ
イプ２１を介して、噴射装置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１
９およびフィルタ２０を介して、燃料タンク２２に連通
する。高圧燃料噴射装置４４は、前述の実施例と同様
に、制御回路１８に連結され、さらに交流電源および交
直変換回路からなる電源回路４５に接続される。なお、
この高圧燃料噴射装置４４は、図の一点鎖線で示したよ
うに、シリンダブロックの側壁面あるいは吸気管９に設
けてもよい。

【００８０】この実施例のエンジンではさらに、オイル
を供給するために本発明の高圧発生装置を用いている。
４９はこの高圧オイル供給装置であり、前述の実施例の
高圧発生装置１６が用いられる。このオイル供給装置４
９からオイル配管５３、５４を介してインジェクタ５５
からクランク室およびシリンダ内にオイルが噴射され
る。オイル供給装置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。このオイル供給装置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および噴射動作は前記
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あるいは反射面に対応して
オイル供給管５３に各々連通する複数の潤滑油吐出ポー
トが設けられる。

【００８１】図１４は、図１３のエンジンにおける高圧
燃料噴射装置４４の構成例を示す。この燃料噴射装置４
４は、高圧発生装置とインジェクタとを一体化したもの
であり、図示したように、高圧発生源１７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を有する加圧室本体３２ｂにインジェクタ
ボディ１４ｃを固着しインジェクタボディ１４ａ内に噴
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。

【００８２】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。

【００８３】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
射動作等は前記実施例と同様である。

【００８４】図１５は、インジェクタを一体に構成した
高圧発生装置からなる燃料噴射装置４４の別の例の構成
図である。この例では、加圧室３２の内壁面に２つの反
射面Ｒ１、Ｒ２を形成し、衝撃的高圧波をこれら２つの
反射面Ｒ１、Ｒ２で順次２回反射させて、吐出ポート３
３に導き、さらに噴射通路９６を介して噴射孔４１に伝
播させる。高圧発生源１７の構成および作用効果、およ
び噴射通路９６を介する高圧波の伝播作用や燃料噴射動
作、エア抜きの構成、作用等は前記実施例と同様であ
る。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
衝撃的高圧波を利用して、例えば圧電素子に電圧を印加
したときに発生する高圧波を、加圧室内の反射面で反射
させて屈曲した高圧波進行経路を形成することにより、
高圧発生源と吐出ポートとの相対位置を相互に対向する
位置だけでなく、反射面に対応して所望の位置に配置す
ることができ、高圧発生装置のレイアウトの自由度が大
きくなる。これにより、狭いスペース内や、複雑な構成
の各種装置内に効率良くコンパクトに液体噴射装置を組
み込むことができる。また、吐出ポートの開口面が大き
く噴射孔方向に向かって徐々に断面積が減少する縮径部
を有するため、この縮径部を高圧波が進行する間にその
圧力がさらに高められる。このようにして昇圧された高
圧波は、高圧波として噴射通路内を伝播させることがで
き、高い噴射エネルギーが得られるため、高圧空間内に
向けて噴射可能になる。噴射孔に到達した高圧波のエネ
ルギーは、小面積の噴射孔で圧力がさらに高まり液体の
運動エネルギーに変換され噴射孔から液体が噴射され
る。この場合、噴射通路内を伝播中のエネルギー損失が
少ないため、その分噴射エネルギーを大きくすることが
できる。また、高圧波をより有効に噴射孔に到達させ
て、噴射圧力を高めることができ、噴射速度が大きくな
って噴射流が充分微粒化し、ムラのない噴射が達成され
る。

【００８６】このような液体噴射装置を例えば印刷装置
のインク噴射手段として用いることにより、インク噴射
が、衝撃的高圧を利用するので噴射速度を大きくするこ
とができ、印刷速度を速くすることができる。また、噴
射孔近傍に弁手段が備るため、インクの切れがよくな
り、印刷の滲みを防止することができる。また、噴射孔
と印刷面との間の距離を大きくすれば、インクの噴射速
度が大きいため微粒化が促進され、広い面をむらなく印
刷できる。さらに、このような噴射孔と印刷面との間の
距離を制御しながら、被印刷物を噴射方向に対し直角方
向に移動すれば、印刷のむらや滲みのない状態で印刷の
幅を制御することができる。

【００８７】また、本発明をボイラーの燃料噴射手段に
適用すれば、衝撃的高圧により燃料を噴射するので、燃
料の噴射速度が大きくなり、燃料が充分に微粒化する。
したがって、重油等の低揮発性の燃料であっても確実な
燃焼が可能になり、すすの発生を少なくして熱効率を高
めることができる。

【００８８】また、本発明を内燃機関の潤滑油供給手段
に適用すれば、潤滑油は衝撃的高圧を利用して噴射され
るため、安定して確実な潤滑油供給ができ、円滑なエン
ジン駆動が達成される。

【００８９】さらに、本発明を内燃機関の燃料噴射装置
に適用すれば、燃料は衝撃的高圧を利用して噴射される
ので、燃焼室内が高圧になっても燃料を噴射することが
できる。したがって、ガソリンエンジンにおいては、圧
縮行程終期の点火直前まで燃料噴射可能になり、またデ
ィーゼルエンジンのように燃焼継続中の高圧の燃焼室に
も燃料を確実に噴射することができる。この場合、燃料
噴射速度が大きくなることにより、燃料が微粒化し、燃
料が確実に気化するので、未燃焼成分の発生が抑制さ
れ、排気浄化性がよくなる。

【００９０】このような内燃機関は、衝撃的高圧を利用
した燃料噴射を行うので、噴射速度を高め微粒化を促進
して、高圧燃焼室内へ確実に燃料を供給することが可能
になる。したがって、２サイクルおよび４サイクルのガ
ソリンエンジンにおける吸気管噴射や筒内噴射だけでな
く、ディーゼルエンジンに対しても充分適用可能にな
り、あらゆる運転状態で確実な燃料噴射が達成され、燃
焼効率が高く未燃ガス成分の発生を抑制して排気エミッ
ションを向上させ、信頼性が高くしかも汎用性の高い燃
料噴射装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した４サイクルエンジンの構成
図である。

【図２】 本発明に係る液体噴射装置の実施例の構成図
である。

【図３】 本発明に係る高圧発生装置の別の例を示す断
面図である。

【図４】 本発明に係る高圧発生装置のさらに別の例の
断面図である。

【図５】 本発明に係る高圧発生装置のさらに別の例の
断面図である。

【図６】 本発明に係るインジェクタの構成図である。

【図７】 本発明に係るインジェクタの別の例の構成図
である。

【図８】 本発明に係る高圧発生源の詳細構成図であ
る。

【図９】 本発明に係る別の高圧発生源の構成図であ
る。

【図１０】 本発明に係るさらに別の高圧発生源の構成
説明図である。

【図１１】 本発明に係るさらに別の高圧発生源の構成
説明図である。

【図１２】 本発明に係る衝撃的高圧波と駆動信号のグ
ラフである。

【図１３】 本発明を適用した２サイクルエンジンの構
成図である。

【図１４】 本発明に係る噴射弁一体型の燃料噴射装置
の構成図である。

【図１５】 噴射弁一体型の燃料噴射装置の別の実施例
の構成図である。

【符号の説明】

１４：インジェクタ、１５：燃料パイプ、１５ａ：燃料
噴射通路、１６：高圧発生装置、１７：高圧発生源、１
７ａ：高圧波（衝撃波）付与面、２２：燃料タンク、２
３：エア抜きパイプ、２５：弁、２８：エア抜きポー
ト、３２：加圧室、３３：吐出ポート、３５：燃料導入
ポート、５０１，５０２，５０３：反射壁、Ｒ，Ｒ１，
Ｒ２：反射面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 61/20 Ｆ０２Ｍ 63/06 63/06 Ｆ２３Ｄ 11/34 Ｂ D0087 Ｆ２３Ｄ 11/34 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ｂ D0086

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吐出ポートを有する加圧室と、 前記液体を噴射するための噴射孔と、 この噴射孔に前記加圧室の吐出ポートから液体を導く噴
   射通路と、 該噴射通路あるいは、加圧室に設けられる液体導入ポー
   トと前記加圧室内の液体に衝撃圧を付与する衝撃的高圧
   発生手段とを有し、 前記加圧室内に、前記衝撃的高圧発生手段による液体に
   対する衝撃圧付与方向を前記吐出ポート方向に向けるた
   めの反射面を設けて、この加圧室内に屈曲した折れ線状
   の高圧波進行経路を形成し、 前記噴射孔近傍の噴射通路断面積より、前記吐出ポート
   の開口面積を大きくしたことを特徴とする液体噴射装
   置。
2. 【請求項２】 前記噴射孔の大きさは、これに連続する
   部分の噴射通路の断面積より小さくしたことを特徴とす
   る請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 【請求項３】 前記衝撃的高圧発生手段の高圧波付与面
   に対向する位置に前記吐出ポートを設け、この高圧波付
   与面の周囲に凹曲面状の反射面を設け、前記高圧波付与
   面からその周囲に放射される衝撃的高圧波を前記反射面
   で反射させて前記吐出ポート方向に向けるように構成し
   たことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
4. 【請求項４】 前記衝撃的高圧発生手段の高圧波付与面
   の大きさを、前記吐出ポートの開口面の大きさより小さ
   くしたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装
   置。
5. 【請求項５】 前記吐出ポートに連続して前記噴射孔方
   向に断面積が徐々に減少する縮径部を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載の液体噴射装置。
6. 【請求項６】 前記噴射孔近傍に逆止弁を設け、該逆止
   弁は、逆止弁を境にして上流側の液体圧力から、下流側
   の圧力を引いた値が所定値以上の場合に開となるように
   構成したことを特徴とする請求項１から５までのいずれ
   かに記載の液体燃料噴射装置。
7. 【請求項７】 前記噴射孔近傍に逆止弁を設け、この弁
   手段に液体の衝撃的高圧が到達するタイミングで弁を開
   とする弁駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１か
   ら５までのいずれかに記載の液体燃料噴射装置。
8. 【請求項８】 前記液体噴射装置は、被印刷物にインク
   を供給するためにインクを噴射する印刷装置のインク噴
   射手段として使用されたことを特徴とする請求項１から
   ７までのいずれかに記載の液体噴射装置。
9. 【請求項９】 前記液体噴射装置は、ボイラーの燃焼室
   に燃料を供給する燃料噴射手段として使用されたことを
   特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の液体
   噴射装置。
10. 【請求項１０】 前記液体噴射装置は、内燃機関に潤滑
    油を供給するために潤滑油を噴射する内燃機関の潤滑油
    供給手段として使用されたことを特徴とする請求項１か
    ら７までのいずれかに記載の液体噴射装置。
11. 【請求項１１】 前記液体噴射装置は、内燃機関の吸気
    系または燃焼室に直接燃料を噴射する内燃機関の燃料噴
    射装置として使用されたことを特徴とする請求項１から
    ７までのいずれかに記載の液体噴射装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１の液体噴射装置を搭載した
    ことを特徴とする燃料噴射式内燃機関。