JPH11324849A - 燃料噴射装置 - Google Patents
燃料噴射装置Info
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- JPH11324849A JPH11324849A JP10127923A JP12792398A JPH11324849A JP H11324849 A JPH11324849 A JP H11324849A JP 10127923 A JP10127923 A JP 10127923A JP 12792398 A JP12792398 A JP 12792398A JP H11324849 A JPH11324849 A JP H11324849A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】衝撃的伸長素子を短時間で伸長させることによ
り発生する気泡が原因で高速での出力不足を生じること
がないようにし、低速から高速あるいは低負荷から高負
荷にわたって十分なエンジン出力を発揮できる。 【解決手段】燃料を収容する加圧室50と、伸長させる
ことによ加圧室50内の燃料を衝撃的に加圧する衝撃的
伸長素子17とからなる高圧ポンプと、燃料を噴射する
ための噴射口41と、この噴射口41に加圧室50から
燃料を導く噴射通路15と、噴射口近傍に設けられ、高
圧ポンプの作動に対応して開となる弁手段を有する燃料
噴射装置において、衝撃的伸長素子17を、伸縮する衝
撃的伸長素子本体17aと、この衝撃的伸長素子本体1
7aを収納するとともに加圧室50を構成する収納室4
3内を、衝撃的伸長素子本体側と加圧室50とに区画す
るとともに、収納室43内に摺動可能に保持されるプラ
ンジャ17bと、このプランジャ17bと衝撃的伸長素
子本体17aの端部の間に充填される非圧縮性流体17
cとで構成している。
り発生する気泡が原因で高速での出力不足を生じること
がないようにし、低速から高速あるいは低負荷から高負
荷にわたって十分なエンジン出力を発揮できる。 【解決手段】燃料を収容する加圧室50と、伸長させる
ことによ加圧室50内の燃料を衝撃的に加圧する衝撃的
伸長素子17とからなる高圧ポンプと、燃料を噴射する
ための噴射口41と、この噴射口41に加圧室50から
燃料を導く噴射通路15と、噴射口近傍に設けられ、高
圧ポンプの作動に対応して開となる弁手段を有する燃料
噴射装置において、衝撃的伸長素子17を、伸縮する衝
撃的伸長素子本体17aと、この衝撃的伸長素子本体1
7aを収納するとともに加圧室50を構成する収納室4
3内を、衝撃的伸長素子本体側と加圧室50とに区画す
るとともに、収納室43内に摺動可能に保持されるプラ
ンジャ17bと、このプランジャ17bと衝撃的伸長素
子本体17aの端部の間に充填される非圧縮性流体17
cとで構成している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、衝撃的高圧によ
り燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものである。
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】出願人は、燃焼室あるいは燃焼室への新
気の供給路にインジェクタを取り付け、このインジェク
タに連通する加圧室内に、電歪素子あるいは磁歪素子か
らなる衝撃的伸長素子を燃料中に臨ませ、所定のタイミ
ングで衝撃的伸長素子を伸長させることにより、衝撃的
伸長素子の端部に接する燃料に衝撃的高圧を生じさせ、
この衝撃的高圧がインジェクタの噴射弁に伝達して、燃
料をインジェクタから燃焼室あるいは供給路外部へ燃料
を噴射するようにし、その後次の噴射に備え、衝撃的伸
長素子を収縮させるようにする燃料噴射装置を提案し
た。
気の供給路にインジェクタを取り付け、このインジェク
タに連通する加圧室内に、電歪素子あるいは磁歪素子か
らなる衝撃的伸長素子を燃料中に臨ませ、所定のタイミ
ングで衝撃的伸長素子を伸長させることにより、衝撃的
伸長素子の端部に接する燃料に衝撃的高圧を生じさせ、
この衝撃的高圧がインジェクタの噴射弁に伝達して、燃
料をインジェクタから燃焼室あるいは供給路外部へ燃料
を噴射するようにし、その後次の噴射に備え、衝撃的伸
長素子を収縮させるようにする燃料噴射装置を提案し
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この衝撃的伸長素子を
短時間で伸長あるいは収縮させる場合には、衝撃的伸長
素子の端部に接する燃料は伸長あるいは収縮に起因して
時間の経過とともに圧力変動し、且つこの圧力変動が衝
撃的伸長素子の燃料に接する端部から噴射口を開閉する
噴射弁に向かって時間の経過とともに伝播していく。
短時間で伸長あるいは収縮させる場合には、衝撃的伸長
素子の端部に接する燃料は伸長あるいは収縮に起因して
時間の経過とともに圧力変動し、且つこの圧力変動が衝
撃的伸長素子の燃料に接する端部から噴射口を開閉する
噴射弁に向かって時間の経過とともに伝播していく。
【0004】図9及び図10は衝撃的伸長素子を短時間
で伸長させた時の圧力変動の経過を示す図である。図9
及び図10においてp0は絶対圧0気圧を示し、p1は
伸長動作に入る寸前におけるもの、すなわち、各部の圧
力で予圧状態を示し、p2はインジェクタの開弁圧を示
し、p3は燃料蒸気圧を示す。
で伸長させた時の圧力変動の経過を示す図である。図9
及び図10においてp0は絶対圧0気圧を示し、p1は
伸長動作に入る寸前におけるもの、すなわち、各部の圧
力で予圧状態を示し、p2はインジェクタの開弁圧を示
し、p3は燃料蒸気圧を示す。
【0005】すなわち、大気圧下において沸騰温度(沸
点)が低い液体程、所定温度における燃料蒸気圧p3
は、(液体の圧力がこの圧力より低くなると液体の気化
が促進されるところの圧力)高くなり、気化し易くな
る。逆に大気圧下において沸騰温度(沸点)が高い液体
程、所定温度における燃料蒸気圧p3は低くなり、より
燃料圧が低くならないと気化が促進されず、気化しにく
くなる。
点)が低い液体程、所定温度における燃料蒸気圧p3
は、(液体の圧力がこの圧力より低くなると液体の気化
が促進されるところの圧力)高くなり、気化し易くな
る。逆に大気圧下において沸騰温度(沸点)が高い液体
程、所定温度における燃料蒸気圧p3は低くなり、より
燃料圧が低くならないと気化が促進されず、気化しにく
くなる。
【0006】左方向に示す圧力波形は時間の経過ととも
に、衝撃的伸長素子の伸長により端部に接する燃料がど
のように圧力変動するかを示すものである。
に、衝撃的伸長素子の伸長により端部に接する燃料がど
のように圧力変動するかを示すものである。
【0007】端部に接する液体の燃料粒子は、端部に押
されて移動しつつ密度が上昇して圧力が上昇する。端部
が静止する瞬間、最高圧力となりこれが第1の衝撃圧
(pw1)となる。この第1の衝撃圧pw1は、衝撃的
伸長素子の伸長速度(伸長距離Lを伸長時間tで割った
もの)が大きい程、大きい。すなわち、伸長時間tが短
い程、伸長距離Lが長い程第1の衝撃圧pw1は大き
い。端部が静止した後は、燃料粒子に強制力は作用せ
ず、密度の高い位置の燃料粒子は前方の低密度の部位に
移動する。この移動には慣性が伴うため、端部に接する
部分の燃料粒子の密度が疎となる。この疎の程度は、移
動速度(最初の第1の衝撃圧pw1が大きい程大きい)
が大きい程、より燃料粒子の密度が疎となる。この疎状
態による圧力が第1の疎圧(nwl=予圧p1より小)
である。この後、端部に接する燃料粒子の密度が疎とな
る部分には、前方から燃料粒子が移動し、この移動には
慣性が伴うため、端部に接する部分は再び燃料粒子の密
度が密となる。この密状態による圧力が第2の衝撃圧p
w2となる。以後、端部に接する部分には、第2の疎圧
nw2、第3の衝撃圧pw3の順に圧力が変動する。こ
の圧力変動は、端部が静止した以降の固有振動であり、
その振動の周期Tは、固有振動を惹起させる端部の移動
速度や移動時間tには関係なく、予圧p1(振動前の燃
料粒子の密度に相関あり)が大きい程短い。時間の経過
とともに、圧力波形を右方向に移動させれば、各部の圧
力状態が分かり、移動速度は音速となる。
されて移動しつつ密度が上昇して圧力が上昇する。端部
が静止する瞬間、最高圧力となりこれが第1の衝撃圧
(pw1)となる。この第1の衝撃圧pw1は、衝撃的
伸長素子の伸長速度(伸長距離Lを伸長時間tで割った
もの)が大きい程、大きい。すなわち、伸長時間tが短
い程、伸長距離Lが長い程第1の衝撃圧pw1は大き
い。端部が静止した後は、燃料粒子に強制力は作用せ
ず、密度の高い位置の燃料粒子は前方の低密度の部位に
移動する。この移動には慣性が伴うため、端部に接する
部分の燃料粒子の密度が疎となる。この疎の程度は、移
動速度(最初の第1の衝撃圧pw1が大きい程大きい)
が大きい程、より燃料粒子の密度が疎となる。この疎状
態による圧力が第1の疎圧(nwl=予圧p1より小)
である。この後、端部に接する燃料粒子の密度が疎とな
る部分には、前方から燃料粒子が移動し、この移動には
慣性が伴うため、端部に接する部分は再び燃料粒子の密
度が密となる。この密状態による圧力が第2の衝撃圧p
w2となる。以後、端部に接する部分には、第2の疎圧
nw2、第3の衝撃圧pw3の順に圧力が変動する。こ
の圧力変動は、端部が静止した以降の固有振動であり、
その振動の周期Tは、固有振動を惹起させる端部の移動
速度や移動時間tには関係なく、予圧p1(振動前の燃
料粒子の密度に相関あり)が大きい程短い。時間の経過
とともに、圧力波形を右方向に移動させれば、各部の圧
力状態が分かり、移動速度は音速となる。
【0008】図9に示すように伸長速度が特に早く短い
伸長時間t1であると、第1の衝撃圧(pwl)が極め
て大きくなるので、以降の固有振動の振幅は大きくな
り、第1の疎圧(nw1)が予圧p1より大きく下回っ
て燃料蒸気圧p3より低くなってしまう。すなわち、気
泡が発生する。
伸長時間t1であると、第1の衝撃圧(pwl)が極め
て大きくなるので、以降の固有振動の振幅は大きくな
り、第1の疎圧(nw1)が予圧p1より大きく下回っ
て燃料蒸気圧p3より低くなってしまう。すなわち、気
泡が発生する。
【0009】一方、図10のように伸長速度がゆっくり
で伸長時間t2が大きい(t2>t1)と、第1の衝撃
圧(pw1)が十分大きくならず、以降の固有振動の振
幅は小さくなり、第1の疎圧(nw1)が予圧p1より
大きくは下回わらず燃料蒸気圧p3より大きくなり、気
泡の発生はない。気泡の発生がないことは噴射のために
重要であるが伸長速度が小さいと、噴射口の弁に到達す
る第1の衝撃圧(pw1)は小さく、インジェクタの開
弁圧p2より大だと燃料を噴射するが、噴射速度を大き
くとれず、噴射量も少なくなる。
で伸長時間t2が大きい(t2>t1)と、第1の衝撃
圧(pw1)が十分大きくならず、以降の固有振動の振
幅は小さくなり、第1の疎圧(nw1)が予圧p1より
大きくは下回わらず燃料蒸気圧p3より大きくなり、気
泡の発生はない。気泡の発生がないことは噴射のために
重要であるが伸長速度が小さいと、噴射口の弁に到達す
る第1の衝撃圧(pw1)は小さく、インジェクタの開
弁圧p2より大だと燃料を噴射するが、噴射速度を大き
くとれず、噴射量も少なくなる。
【0010】図11は衝撃的伸長素子を短時間で収縮さ
せた時の圧力変動の経過を示す図である。図12におい
てp0は絶対圧0気圧を示し、p1は伸長動作に入る寸
前におけるもの、すなわち、各部の圧力で予圧状態を示
し、p2はインジェクタの開弁圧を示し、p3は燃料蒸
気圧を示す。
せた時の圧力変動の経過を示す図である。図12におい
てp0は絶対圧0気圧を示し、p1は伸長動作に入る寸
前におけるもの、すなわち、各部の圧力で予圧状態を示
し、p2はインジェクタの開弁圧を示し、p3は燃料蒸
気圧を示す。
【0011】左方向に示す圧力波形は時間の経過ととも
に、衝撃的伸長素子の収縮により端部に接する燃料がど
のように圧力変動を示すものである。端部に接する液体
の燃料粒子は、衝撃的伸長素子が収縮し端部が移動する
につれて密度が低下して圧力が低下する。端部が静止す
る瞬間、最低圧力となりこれが第1の疎圧(nwl)と
なる。この第1の疎圧nwlは、衝撃的伸長素子の収縮
速度(収縮距離Lを収縮時間t3で割ったもの、端部の
移動速度と等しい)が大きい程、小さい。すなわち、収
縮時間t3(=端部の移動時間)が短い程、収縮距離L
(=端部の移動距離)が長い程第1の疎圧nWlは小さ
い。端部が静止した後は、燃料粒子に強制力は作用せ
ず、密度の疎の位置へは前方の高密度の燃料粒子が移動
してくる。この慣性を伴う移動により端部に接する部分
の燃料粒子の密度が高くなる。この密状態による圧力が
第1の衝撃圧pw1となる。この密の程度(圧力の高
さ)は、移動速度(最初の第1の疎圧nw1が小さい程
大きい)が大きい程、より燃料粒子の密度が高くなる。
に、衝撃的伸長素子の収縮により端部に接する燃料がど
のように圧力変動を示すものである。端部に接する液体
の燃料粒子は、衝撃的伸長素子が収縮し端部が移動する
につれて密度が低下して圧力が低下する。端部が静止す
る瞬間、最低圧力となりこれが第1の疎圧(nwl)と
なる。この第1の疎圧nwlは、衝撃的伸長素子の収縮
速度(収縮距離Lを収縮時間t3で割ったもの、端部の
移動速度と等しい)が大きい程、小さい。すなわち、収
縮時間t3(=端部の移動時間)が短い程、収縮距離L
(=端部の移動距離)が長い程第1の疎圧nWlは小さ
い。端部が静止した後は、燃料粒子に強制力は作用せ
ず、密度の疎の位置へは前方の高密度の燃料粒子が移動
してくる。この慣性を伴う移動により端部に接する部分
の燃料粒子の密度が高くなる。この密状態による圧力が
第1の衝撃圧pw1となる。この密の程度(圧力の高
さ)は、移動速度(最初の第1の疎圧nw1が小さい程
大きい)が大きい程、より燃料粒子の密度が高くなる。
【0012】この密状態の後、燃料粒子は前方の密度の
低い部分に移動する。この移動には慣性が伴うため、端
部に接する部分は再ぴ燃料粒子の密度が疎となる。この
疎状態による圧力が第2の疎圧nw2となる。以後、端
部に接する部分には、第2の衝撃圧pw3、第3の疎圧
nW3の順に圧力が変動する。この圧力変動は、衝撃的
伸長素子が収縮に続いて静止するに伴って、端部が移動
し静止した以降の固有振動であり、その振動の周期T
は、固有振動を惹起させる端部の移動速度や移動時間t
3には関係なく、予圧p1(振動前の燃料粒子の密度に
相関あり)が大きい程短い。
低い部分に移動する。この移動には慣性が伴うため、端
部に接する部分は再ぴ燃料粒子の密度が疎となる。この
疎状態による圧力が第2の疎圧nw2となる。以後、端
部に接する部分には、第2の衝撃圧pw3、第3の疎圧
nW3の順に圧力が変動する。この圧力変動は、衝撃的
伸長素子が収縮に続いて静止するに伴って、端部が移動
し静止した以降の固有振動であり、その振動の周期T
は、固有振動を惹起させる端部の移動速度や移動時間t
3には関係なく、予圧p1(振動前の燃料粒子の密度に
相関あり)が大きい程短い。
【0013】時間の経過とともに、この圧力波形を右方
向に移動させれば、各部の圧力状態が分かり、移動速度
は音速である。
向に移動させれば、各部の圧力状態が分かり、移動速度
は音速である。
【0014】図9及び図10に示すように、端部から加
圧室出口、インジェクタ等の各部への圧力波の圧力伝播
は、伸長時は第1の衝撃圧pw1、第1の疎圧nw1、
第2の衝撃圧pw2、第2の疎圧nw2の順に順々に伝
播する。
圧室出口、インジェクタ等の各部への圧力波の圧力伝播
は、伸長時は第1の衝撃圧pw1、第1の疎圧nw1、
第2の衝撃圧pw2、第2の疎圧nw2の順に順々に伝
播する。
【0015】インジェクタに第1の衝撃圧pw1が到達
すると噴射が開始され、燃料圧がインジェクタの開弁圧
より低下した時点で噴射は終了する。その直ぐ後に第1
の疎圧nwlが到達して、この第1の疎圧nw1は閉じ
たインジェクタにて反射し、逆方向に伝播していく。こ
の伝播に伴い、各部の燃料が順次蒸発して気泡化し、そ
して気泡が潰れる液化がおこる。すなわち、あたかも気
泡が逆方向に移動していく如くになる。伝播の途中減衰
により第1の疎圧nw1の絶対圧が大きくなり、燃料の
蒸気圧以上になる時点で気泡は消滅する。
すると噴射が開始され、燃料圧がインジェクタの開弁圧
より低下した時点で噴射は終了する。その直ぐ後に第1
の疎圧nwlが到達して、この第1の疎圧nw1は閉じ
たインジェクタにて反射し、逆方向に伝播していく。こ
の伝播に伴い、各部の燃料が順次蒸発して気泡化し、そ
して気泡が潰れる液化がおこる。すなわち、あたかも気
泡が逆方向に移動していく如くになる。伝播の途中減衰
により第1の疎圧nw1の絶対圧が大きくなり、燃料の
蒸気圧以上になる時点で気泡は消滅する。
【0016】このように加圧室とインジェクタの間に気
泡が消えず、存在している時、次の伸長により生まれる
第1の衝撃圧pw1が伝播し、気泡と衝突すると干渉を
起こして減衰し、気泡を通過後の第1の衝撃圧pw1が
小さくなってしまう。この第1の衝撃圧pw1の値がイ
ンジェクタの開弁圧p2より小さいと、噴射不能とな
る。
泡が消えず、存在している時、次の伸長により生まれる
第1の衝撃圧pw1が伝播し、気泡と衝突すると干渉を
起こして減衰し、気泡を通過後の第1の衝撃圧pw1が
小さくなってしまう。この第1の衝撃圧pw1の値がイ
ンジェクタの開弁圧p2より小さいと、噴射不能とな
る。
【0017】同様に、図11に示す収縮時の各部への圧
力伝播は、第1の疎圧nw1、第1の衝撃圧pw1、第
2の疎圧nw2、第2の衝撃圧pw2の順に順々に伝播
する。インジェクタに第1の疎圧nw1が到達して、こ
の第1の疎圧nw1は閉じたインジェクタにて反射し、
逆方向に伝播していく。これに伴い、気泡が逆方向に移
動していく。この逆流する気泡に、インジェクタの弁方
向に伝播する第1の衝撃圧pw1が干渉して減衰し、イ
ンジェクタの弁に到達前に小さくなり、インジェクタの
開弁圧p2より小さいと、噴射不能となってしまう。
力伝播は、第1の疎圧nw1、第1の衝撃圧pw1、第
2の疎圧nw2、第2の衝撃圧pw2の順に順々に伝播
する。インジェクタに第1の疎圧nw1が到達して、こ
の第1の疎圧nw1は閉じたインジェクタにて反射し、
逆方向に伝播していく。これに伴い、気泡が逆方向に移
動していく。この逆流する気泡に、インジェクタの弁方
向に伝播する第1の衝撃圧pw1が干渉して減衰し、イ
ンジェクタの弁に到達前に小さくなり、インジェクタの
開弁圧p2より小さいと、噴射不能となってしまう。
【0018】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、衝撃的伸長素子を短時間で伸長させることにより
発生する気泡が原因で高速での出力不足を生じることが
ないようにし、低速から高速あるいは低負荷から高負荷
にわたって十分なエンジン出力を発揮できる燃料噴射装
置を提供することを目的としている。
ので、衝撃的伸長素子を短時間で伸長させることにより
発生する気泡が原因で高速での出力不足を生じることが
ないようにし、低速から高速あるいは低負荷から高負荷
にわたって十分なエンジン出力を発揮できる燃料噴射装
置を提供することを目的としている。
【0019】
【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、この発明は、以下のように構成し
た。
目的を達成するため、この発明は、以下のように構成し
た。
【0020】請求項1記載の発明は、『燃料を収容する
加圧室と、伸長させることによ前記加圧室内の燃料を衝
撃的に加圧する衝撃的伸長素子とからなる高圧ポンプ
と、燃料を噴射するための噴射口と、この噴射口に前記
加圧室から燃料を導く噴射通路と、前記噴射口近傍に設
けられ、高圧ポンプの作動に対応して開となる弁手段を
有する燃料噴射装置において、前記衝撃的伸長素子を、
伸縮する衝撃的伸長素子本体と、この衝撃的伸長素子本
体を収納するとともに前記加圧室を構成する収納室内
を、衝撃的伸長素子本体側と前記加圧室とに区画すると
ともに、前記収納室内に摺動可能に保持されるプランジ
ャと、このプランジャと前記衝撃的伸長素子本体の端部
の間に充填される非圧縮性流体とで構成したことを特徴
とする燃料噴射装置。』である。
加圧室と、伸長させることによ前記加圧室内の燃料を衝
撃的に加圧する衝撃的伸長素子とからなる高圧ポンプ
と、燃料を噴射するための噴射口と、この噴射口に前記
加圧室から燃料を導く噴射通路と、前記噴射口近傍に設
けられ、高圧ポンプの作動に対応して開となる弁手段を
有する燃料噴射装置において、前記衝撃的伸長素子を、
伸縮する衝撃的伸長素子本体と、この衝撃的伸長素子本
体を収納するとともに前記加圧室を構成する収納室内
を、衝撃的伸長素子本体側と前記加圧室とに区画すると
ともに、前記収納室内に摺動可能に保持されるプランジ
ャと、このプランジャと前記衝撃的伸長素子本体の端部
の間に充填される非圧縮性流体とで構成したことを特徴
とする燃料噴射装置。』である。
【0021】この請求項1記載の発明によれば、衝撃的
伸長素子を伸長させて非圧縮性流体を介してプランジャ
により加圧室内の端部に接する燃料を衝撃的に高圧にす
ることで、燃料が加圧室から噴射通路を介して噴射口に
導かれて燃料圧力で弁手段が開いて燃料を噴射するが、
衝撃的伸長素子が短時間で伸長しても非圧縮性流体によ
りプランジャの移動が遅くなり大きな第1の衝撃圧が発
生せず、続いて極めて小さな第1の疎圧の発生を防止
し、燃料に気泡が発生するのを軽減することができ、気
泡が原因で高速での出力不足を生じることがないように
できるので、低速から高速あるいは低負荷から高負荷に
わたって十分なエンジン出力を発揮できる。
伸長素子を伸長させて非圧縮性流体を介してプランジャ
により加圧室内の端部に接する燃料を衝撃的に高圧にす
ることで、燃料が加圧室から噴射通路を介して噴射口に
導かれて燃料圧力で弁手段が開いて燃料を噴射するが、
衝撃的伸長素子が短時間で伸長しても非圧縮性流体によ
りプランジャの移動が遅くなり大きな第1の衝撃圧が発
生せず、続いて極めて小さな第1の疎圧の発生を防止
し、燃料に気泡が発生するのを軽減することができ、気
泡が原因で高速での出力不足を生じることがないように
できるので、低速から高速あるいは低負荷から高負荷に
わたって十分なエンジン出力を発揮できる。
【0022】請求項2記載の発明は、『前記衝撃的伸長
素子本体の端部の前記非圧縮性流体を加圧する断面積
を、前記プランジャの前記非圧縮性流体により加圧され
る断面積より大きくしたことを特徴とする請求項1記載
の燃料噴射装置。』である。
素子本体の端部の前記非圧縮性流体を加圧する断面積
を、前記プランジャの前記非圧縮性流体により加圧され
る断面積より大きくしたことを特徴とする請求項1記載
の燃料噴射装置。』である。
【0023】この請求項2記載の発明によれば、衝撃的
伸長素子本体の端部の非圧縮性流体を加圧する断面積
が、プランジャの燃料に接する断面積より大きいため、
プランジャの移動量が大きくて燃料の加圧力が大きく、
しかも応答性が向上する。
伸長素子本体の端部の非圧縮性流体を加圧する断面積
が、プランジャの燃料に接する断面積より大きいため、
プランジャの移動量が大きくて燃料の加圧力が大きく、
しかも応答性が向上する。
【0024】請求項3記載の発明は、『前記プランジャ
を常に前記非圧縮性流体方向へ付勢する付勢手段を備え
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の燃料
噴射装置。』である。
を常に前記非圧縮性流体方向へ付勢する付勢手段を備え
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の燃料
噴射装置。』である。
【0025】この請求項3記載の発明によれば、伸長し
た衝撃的伸長素子が収縮するとき、衝撃的伸長素子の本
体がプランジャから遊離して収縮し、プランジャは衝撃
的伸長素子の収縮より遅く付勢手段により移動し、この
ときプランジャの移動速度が遅くなり燃料に発生する気
泡を軽減することができ、気泡が原因で高速での出力不
足を生じることがないようにし、低速から高速あるいは
低負荷から高負荷にわたって十分なエンジン出力を発揮
できる。
た衝撃的伸長素子が収縮するとき、衝撃的伸長素子の本
体がプランジャから遊離して収縮し、プランジャは衝撃
的伸長素子の収縮より遅く付勢手段により移動し、この
ときプランジャの移動速度が遅くなり燃料に発生する気
泡を軽減することができ、気泡が原因で高速での出力不
足を生じることがないようにし、低速から高速あるいは
低負荷から高負荷にわたって十分なエンジン出力を発揮
できる。
【0026】
【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40の上部を構成するシリンダヘッド2
と、燃焼室40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
は吸気通路9が設けられ、その端部に燃焼室40に臨ん
で吸気弁10が装着され、吸気通路9の開口部を開閉す
る。また、シリンダヘッド2には、排気通路11が設け
られ、その端部に燃焼室40に臨んで排気弁12が装着
され、排気通路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。
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40の上部を構成するシリンダヘッド2
と、燃焼室40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
は吸気通路9が設けられ、その端部に燃焼室40に臨ん
で吸気弁10が装着され、吸気通路9の開口部を開閉す
る。また、シリンダヘッド2には、排気通路11が設け
られ、その端部に燃焼室40に臨んで排気弁12が装着
され、排気通路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。
【0027】この実施の形態では、燃焼室40内に直接
燃料を噴射するための燃料噴射ユニット44がシリンダ
ヘッド2の上面から燃焼室40内に臨んで設けられる
が、燃料噴射ユニット44を吸気通路9に燃料を噴射す
るように設けてもよく、あるいはシリンダブロック3か
ら気筒内に燃料を噴射するように設けてもよい。
燃料を噴射するための燃料噴射ユニット44がシリンダ
ヘッド2の上面から燃焼室40内に臨んで設けられる
が、燃料噴射ユニット44を吸気通路9に燃料を噴射す
るように設けてもよく、あるいはシリンダブロック3か
ら気筒内に燃料を噴射するように設けてもよい。
【0028】この燃料噴射ユニット44は、インジェク
タ14と高圧発生装置16が一体化されている。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
で構成される衝撃的高圧発生源を備えている。この衝撃
的高圧発生源は制御回路18に連結され所定のタイミン
グで、例えば燃料室40内に直接燃料を噴射するもので
は、爆発膨張、排気、吸気、圧縮の4行程の内、吸気行
程あるいは圧縮行程において噴射すべく、駆動制御され
る。
タ14と高圧発生装置16が一体化されている。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
で構成される衝撃的高圧発生源を備えている。この衝撃
的高圧発生源は制御回路18に連結され所定のタイミン
グで、例えば燃料室40内に直接燃料を噴射するもので
は、爆発膨張、排気、吸気、圧縮の4行程の内、吸気行
程あるいは圧縮行程において噴射すべく、駆動制御され
る。
【0029】燃料噴射ユニット44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。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。また、燃料供給パイプ21の下流側には、調整弁1
01が設けられ、燃料噴射ユニット44に供給される燃
料に予圧を与え、正確な燃料噴射を行うようにしてい
る。調整弁101には、戻り燃料パイプ23が接続さ
れ、戻り燃料パイプ23は燃料タンク22に接続されて
いる。
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。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。また、燃料供給パイプ21の下流側には、調整弁1
01が設けられ、燃料噴射ユニット44に供給される燃
料に予圧を与え、正確な燃料噴射を行うようにしてい
る。調整弁101には、戻り燃料パイプ23が接続さ
れ、戻り燃料パイプ23は燃料タンク22に接続されて
いる。
【0030】燃料噴射ユニット44が閉となる間中、燃
料ポンプ19により燃料供給パイプ21を介して常時燃
料が供給され、燃料供給パイプ21に配置した調整弁1
01の上流側の圧力が所定以上の場合に調整弁101が
開となり、燃料が戻り燃料パイプ23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
れ循環する燃料循環経路Kが形成される。
料ポンプ19により燃料供給パイプ21を介して常時燃
料が供給され、燃料供給パイプ21に配置した調整弁1
01の上流側の圧力が所定以上の場合に調整弁101が
開となり、燃料が戻り燃料パイプ23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
れ循環する燃料循環経路Kが形成される。
【0031】図2は前記実施の形態における燃料噴射ユ
ニットの詳細構成図、図3は燃料噴射ユニットの要部の
拡大断面図である。この実施の形態では、燃料タンク2
2から直接燃料が燃料ポンプ19により導かれて燃料噴
射ユニット44に送られるようにされる。
ニットの詳細構成図、図3は燃料噴射ユニットの要部の
拡大断面図である。この実施の形態では、燃料タンク2
2から直接燃料が燃料ポンプ19により導かれて燃料噴
射ユニット44に送られるようにされる。
【0032】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、この燃料噴射ユニット44
は、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。インジェクタ14は、先端に噴射口41が
形成されたケース本体24を有し、噴射口41に噴射弁
25が装着される。噴射弁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は、ケ
ース本体24を介してケース本体31に接続され一体に
なっている。インジェクタ14において、衝撃的高圧波
が伝播してくると、噴射弁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に抗して噴射弁25が押し開かれ、燃料が噴射され
る。
一体にユニットに形成され、この燃料噴射ユニット44
は、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。インジェクタ14は、先端に噴射口41が
形成されたケース本体24を有し、噴射口41に噴射弁
25が装着される。噴射弁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は、ケ
ース本体24を介してケース本体31に接続され一体に
なっている。インジェクタ14において、衝撃的高圧波
が伝播してくると、噴射弁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に抗して噴射弁25が押し開かれ、燃料が噴射され
る。
【0033】この実施の形態では、噴射弁25は、外側
(燃焼室40側)に開く外開弁としているが、内側に開
く内開弁としてもよく、あるいは所定のタイミングで強
制的に開く強制開閉弁してもよい。
(燃焼室40側)に開く外開弁としているが、内側に開
く内開弁としてもよく、あるいは所定のタイミングで強
制的に開く強制開閉弁してもよい。
【0034】ケース本体24の内部に加圧室50が形成
される。この加圧室50の一方の端部側には、衝撃的伸
長素子本体17a及びプランジャ17b等を含むもので
構成される衝撃的伸長素子17がケース本体24及びケ
ース本体31により形成される収納室43に配置され、
加圧室50内に衝撃的高圧波を発生させ加圧室50内の
燃料に衝撃的圧力を付与する。衝撃的高圧発生源である
衝撃的伸長素子17の衝撃的伸長素子本体17aは、締
付ボルト230によりケース本体31に締付固定され、
衝撃的伸長素子本体17aは、リード線30により制御
装置18に接続される。
される。この加圧室50の一方の端部側には、衝撃的伸
長素子本体17a及びプランジャ17b等を含むもので
構成される衝撃的伸長素子17がケース本体24及びケ
ース本体31により形成される収納室43に配置され、
加圧室50内に衝撃的高圧波を発生させ加圧室50内の
燃料に衝撃的圧力を付与する。衝撃的高圧発生源である
衝撃的伸長素子17の衝撃的伸長素子本体17aは、締
付ボルト230によりケース本体31に締付固定され、
衝撃的伸長素子本体17aは、リード線30により制御
装置18に接続される。
【0035】衝撃的伸長素子本体17аは収納室43の
内ケース本体3l側に配置され、プランジャ17bは収
納室43の内ケース本体24側に摺動可能に保持され
る。プランジャ17bの中央部にはシール部材102が
設けられている。プランジャ17bの中央外周には、環
状の凹部17b1が形成され、この凹部17b1にはシ
ール部材102が設けられ、シール部材102のシール
により、移動中にあっても収納室43内が、衝撃的伸長
素子本体17a側の液室17dと、噴射弁25側となる
加圧室50とに区画されている。シール部材102はO
リング等で構成される。
内ケース本体3l側に配置され、プランジャ17bは収
納室43の内ケース本体24側に摺動可能に保持され
る。プランジャ17bの中央部にはシール部材102が
設けられている。プランジャ17bの中央外周には、環
状の凹部17b1が形成され、この凹部17b1にはシ
ール部材102が設けられ、シール部材102のシール
により、移動中にあっても収納室43内が、衝撃的伸長
素子本体17a側の液室17dと、噴射弁25側となる
加圧室50とに区画されている。シール部材102はO
リング等で構成される。
【0036】また、プランジャ17bのストローク長
は、衝撃的伸長素子本体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。
は、衝撃的伸長素子本体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。
【0037】プランジャ17bと衝撃的伸長素子本体1
7aの端部17a1との間に、燃料同一温度における蒸
発圧力が燃料より高い非圧縮性流体17cを充填してい
る。この実施の形態では、非圧縮性流体17cとしてシ
リコンオイルを用いている。非圧縮性流体17cは、衝
撃的伸長素子本体17aとプランジャ17bとを組み付
けた状態で、ケース本体24と金属膜からなるダイヤフ
ラム103に形成された液室17dに注入される。
7aの端部17a1との間に、燃料同一温度における蒸
発圧力が燃料より高い非圧縮性流体17cを充填してい
る。この実施の形態では、非圧縮性流体17cとしてシ
リコンオイルを用いている。非圧縮性流体17cは、衝
撃的伸長素子本体17aとプランジャ17bとを組み付
けた状態で、ケース本体24と金属膜からなるダイヤフ
ラム103に形成された液室17dに注入される。
【0038】ダイヤフラム103は、外周部がケース本
体24とケース本体31の間に挟持され、内周部が端部
17a1を構成する第1挟持部材17a11と第2挟持
部材17а12の間に、端部17а1を構成する締付ス
クリュー17a13により挟持される。非圧縮性流体1
7cの注入は、ケース本体24に形成した注入口104
から注入し、供給通路105から液室17dに供給し、
供給終了後に止め栓106を行なう。液室17dは止め
栓106とダイヤフラム103により密閉される。
体24とケース本体31の間に挟持され、内周部が端部
17a1を構成する第1挟持部材17a11と第2挟持
部材17а12の間に、端部17а1を構成する締付ス
クリュー17a13により挟持される。非圧縮性流体1
7cの注入は、ケース本体24に形成した注入口104
から注入し、供給通路105から液室17dに供給し、
供給終了後に止め栓106を行なう。液室17dは止め
栓106とダイヤフラム103により密閉される。
【0039】加圧室50には、アジャスター220が設
けられ、このアジャスター220の位置によってアジャ
スター220とプランジャ17bとの間に付勢手段22
1であるリターンスプリングが配置され、アジャスター
220によって付勢手段221のスプリング荷重が設定
される。
けられ、このアジャスター220の位置によってアジャ
スター220とプランジャ17bとの間に付勢手段22
1であるリターンスプリングが配置され、アジャスター
220によって付勢手段221のスプリング荷重が設定
される。
【0040】燃料吐出ポート33には、逆止弁33aが
設けられ、この逆止弁33aはスプリング33bにより
常に閉じ方向に付勢されている。ケース本体24には加
圧室50に開口して燃料入口46aが形成され、この燃
料入口46aの近傍上流部にはスプリング210でバッ
クアップされた逆止弁21a1が配置される。
設けられ、この逆止弁33aはスプリング33bにより
常に閉じ方向に付勢されている。ケース本体24には加
圧室50に開口して燃料入口46aが形成され、この燃
料入口46aの近傍上流部にはスプリング210でバッ
クアップされた逆止弁21a1が配置される。
【0041】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
源即ち衝撃的伸長素子17の衝撃的伸長素子本体17a
に駆動電圧を印加すると、衝撃的伸長素子本体17aが
形状変化し、加圧室50内の燃料に高圧波が発生する。
加圧室32内に燃料を充填した状態で、衝撃的高圧発生
源即ち衝撃的伸長素子17の衝撃的伸長素子本体17a
に駆動電圧を印加すると、衝撃的伸長素子本体17aが
形状変化し、加圧室50内の燃料に高圧波が発生する。
【0042】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本体17aが形
状変化し、端部17a1及び非圧縮性流体17cを介し
てプランジャ17bが付勢手段221に抗して押動さ
れ、その衝撃的加圧面17b2が加圧室側に移動する。
この瞬時の移動により、加圧室50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50内の燃料に対し大きな圧力が衝撃的に発
生する。
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本体17aが形
状変化し、端部17a1及び非圧縮性流体17cを介し
てプランジャ17bが付勢手段221に抗して押動さ
れ、その衝撃的加圧面17b2が加圧室側に移動する。
この瞬時の移動により、加圧室50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50内の燃料に対し大きな圧力が衝撃的に発
生する。
【0043】したがって、この衝撃的高圧波は、衝撃的
加圧面17b2側からその衝撃的加圧面17b2に対し
法線方向に、加圧室50の反対面側の対向する位置の噴
射通路15に向かって瞬時に伝播する。インジェクタ1
4の燃料吐出ポート33に配置された逆止弁33aを開
き、噴射通路15からさらに噴射口41に導かれて衝撃
的高圧波は、スプリング26に抗して噴射弁25を開き
噴射口41から高圧燃料を噴射させる。
加圧面17b2側からその衝撃的加圧面17b2に対し
法線方向に、加圧室50の反対面側の対向する位置の噴
射通路15に向かって瞬時に伝播する。インジェクタ1
4の燃料吐出ポート33に配置された逆止弁33aを開
き、噴射通路15からさらに噴射口41に導かれて衝撃
的高圧波は、スプリング26に抗して噴射弁25を開き
噴射口41から高圧燃料を噴射させる。
【0044】伸長した衝撃的伸長素子本体17aが収縮
するとき、衝撃的伸長素子本体17aの端部が非圧縮性
流体17cを介してプランジャ17bから遊離して収縮
し、プランジャ17bは付勢手段221によりプランジ
ャ17bの収縮より遅く移動する。
するとき、衝撃的伸長素子本体17aの端部が非圧縮性
流体17cを介してプランジャ17bから遊離して収縮
し、プランジャ17bは付勢手段221によりプランジ
ャ17bの収縮より遅く移動する。
【0045】図4は衝撃的伸長素子を伸長させた時の圧
力変動の経過を示す図である。図4においてp0は絶対
圧0気圧を示し、p1は伸長動作に入る寸前におけるも
ので調整弁101により与えられる。すなわち、p1
は、噴射口41の噴射弁25の各部の圧力で予圧状態を
示し、p2はインジェクタ14の噴射弁25の開弁圧を
示し、p3は燃料蒸気圧を示す。
力変動の経過を示す図である。図4においてp0は絶対
圧0気圧を示し、p1は伸長動作に入る寸前におけるも
ので調整弁101により与えられる。すなわち、p1
は、噴射口41の噴射弁25の各部の圧力で予圧状態を
示し、p2はインジェクタ14の噴射弁25の開弁圧を
示し、p3は燃料蒸気圧を示す。
【0046】左方向に示す圧力波形は時間の経過ととも
に、衝撃的伸長素子本体17aによるプランジャ17b
に接する燃料がどのように圧力変動を示すものであり、
この圧力変動の周期Tは予圧P1に関連し、予圧P1が
高い程短くなる。時間の経過とともに、この圧力波形を
右方向に移動させれば、各部の圧力状態が分かり、移動
速度は音速となる。
に、衝撃的伸長素子本体17aによるプランジャ17b
に接する燃料がどのように圧力変動を示すものであり、
この圧力変動の周期Tは予圧P1に関連し、予圧P1が
高い程短くなる。時間の経過とともに、この圧力波形を
右方向に移動させれば、各部の圧力状態が分かり、移動
速度は音速となる。
【0047】この実施の形態では図4のような伸長速度
であり、第1の衝撃圧(pw1)は大きいが、第1の疎
圧(nw1)が燃料蒸気圧p3より低くなることがな
く、すなわち、気泡の発生がない。
であり、第1の衝撃圧(pw1)は大きいが、第1の疎
圧(nw1)が燃料蒸気圧p3より低くなることがな
く、すなわち、気泡の発生がない。
【0048】ここで、衝撃的伸長素子本体17aが圧電
素子の場合には電界の強さ即ち印加電圧、磁歪素子の場
合には磁界の強さすなわちフィールドコイル電流が大き
い程、伸長値Lが大きくなる。伸長速度は伸長値Lを、
圧電素子の場合には印加充電するまでの時間t4、ある
いは磁歪素子の場合にはフィールドコイル電流が最大に
なるまでの時間t4で割ったものになり、この伸長速度
が大きい程第1の衝撃圧(pw1)がより大きくなると
ともに、第1の疎圧(nw1)が小さくなる。このた
め、圧電素子の場合には印加電圧が大きいか印加充電す
るまでの時間t4が短く、伸長速度が大きくなると、気
泡の発生が有る。
素子の場合には電界の強さ即ち印加電圧、磁歪素子の場
合には磁界の強さすなわちフィールドコイル電流が大き
い程、伸長値Lが大きくなる。伸長速度は伸長値Lを、
圧電素子の場合には印加充電するまでの時間t4、ある
いは磁歪素子の場合にはフィールドコイル電流が最大に
なるまでの時間t4で割ったものになり、この伸長速度
が大きい程第1の衝撃圧(pw1)がより大きくなると
ともに、第1の疎圧(nw1)が小さくなる。このた
め、圧電素子の場合には印加電圧が大きいか印加充電す
るまでの時間t4が短く、伸長速度が大きくなると、気
泡の発生が有る。
【0049】特に、予圧p1が小さい場合には気泡が発
生しやすい。しかし、プランジャ17bの衝撃的加圧面
17b2近傍の燃料に気泡が発生しても、この気泡すな
わち第1の疎圧(nw1)が加圧室50内を伝播してい
く途中において、燃料入口46аから燃料が供給されて
気泡が直ちに消減する。さらに加圧室50の出口となる
燃料吐出ポート33の逆止弁33аにより、例え気泡が
発生しても気泡が逆止弁33aより下流の噴射通路15
ヘ進入することはない。すなわち、逆止弁33aの開弁
圧は少なくとも燃料蒸気圧p3よりは高く設定される。
噴射弁25の開弁圧は予圧p1より高く設定されるが、
逆止弁33aの開弁圧も予圧p1より高く設定しても良
い。
生しやすい。しかし、プランジャ17bの衝撃的加圧面
17b2近傍の燃料に気泡が発生しても、この気泡すな
わち第1の疎圧(nw1)が加圧室50内を伝播してい
く途中において、燃料入口46аから燃料が供給されて
気泡が直ちに消減する。さらに加圧室50の出口となる
燃料吐出ポート33の逆止弁33аにより、例え気泡が
発生しても気泡が逆止弁33aより下流の噴射通路15
ヘ進入することはない。すなわち、逆止弁33aの開弁
圧は少なくとも燃料蒸気圧p3よりは高く設定される。
噴射弁25の開弁圧は予圧p1より高く設定されるが、
逆止弁33aの開弁圧も予圧p1より高く設定しても良
い。
【0050】なお、衝撃的伸長素子本体17aが伸長し
て停止する時、端部17a1の非圧縮性流体側表面に第
1の衝撃圧が発生し、この第1の衝撃圧がプランジャ1
7bに伝えられるとともに、その後端部17a1の非圧
縮性流体側表面に第1の疎圧が発生するが、非圧縮性流
体は蒸気圧力p3が低く気化しにくい。すなわち、非圧
縮性流体はプランジヤ17bに衝撃力を伝播してプラン
ジャ17bを移動させるが、第1の疎圧が伝播しプラン
ジャ17bに到達しても、プランジャ17bは逆方向に
戻ることはなく、プランジャ17bの燃料加圧機能を低
下させることがない。
て停止する時、端部17a1の非圧縮性流体側表面に第
1の衝撃圧が発生し、この第1の衝撃圧がプランジャ1
7bに伝えられるとともに、その後端部17a1の非圧
縮性流体側表面に第1の疎圧が発生するが、非圧縮性流
体は蒸気圧力p3が低く気化しにくい。すなわち、非圧
縮性流体はプランジヤ17bに衝撃力を伝播してプラン
ジャ17bを移動させるが、第1の疎圧が伝播しプラン
ジャ17bに到達しても、プランジャ17bは逆方向に
戻ることはなく、プランジャ17bの燃料加圧機能を低
下させることがない。
【0051】図5は衝撃的伸長素子を収縮させた時の圧
力変動の経過を示す図である。図5においてp0は絶対
圧0気圧を示し、p1は伸長動作に入る寸前におけるも
ので調整弁101により与えられる。すなわち、p1
は、燃料吐出ポート33、噴射口41の噴射弁25の各
部の圧力で予圧状態を示し、p2はインジェクタ14の
噴射弁25の開弁圧を示し、p3は燃料蒸気圧を示す。
力変動の経過を示す図である。図5においてp0は絶対
圧0気圧を示し、p1は伸長動作に入る寸前におけるも
ので調整弁101により与えられる。すなわち、p1
は、燃料吐出ポート33、噴射口41の噴射弁25の各
部の圧力で予圧状態を示し、p2はインジェクタ14の
噴射弁25の開弁圧を示し、p3は燃料蒸気圧を示す。
【0052】左方向に示す圧力波形は時間の経過ととも
に、衝撃的伸長素子によるプランジャ17bがどのよう
に圧力変動を示すものであり、この圧力変動の周期Tは
予圧P1に関連し、予圧P1が高い程短くなる。
に、衝撃的伸長素子によるプランジャ17bがどのよう
に圧力変動を示すものであり、この圧力変動の周期Tは
予圧P1に関連し、予圧P1が高い程短くなる。
【0053】時間の経過とともに、この圧力波形を右方
向に移動させれば、各部の圧力状態が分かり、移動速度
は音速である。ここで、衝撃的伸長素子本体17aが圧
電素子の場合には電界の強さ即ち印加電圧最大の状態か
ら放電により印加電圧0状態に時間t4で変化させる
時、衝撃的伸長素子本体17aがLだけ速度L/t4で
収縮する。同様に、衝撃的伸長素子本体17aが磁歪素
子の場合には磁界の強さすなわちフィールドコイル電流
が最大の状態から電流を時間t4で0とする時衝撃的伸
長素子本体17aがLだけ速度L/t4で収縮する。
向に移動させれば、各部の圧力状態が分かり、移動速度
は音速である。ここで、衝撃的伸長素子本体17aが圧
電素子の場合には電界の強さ即ち印加電圧最大の状態か
ら放電により印加電圧0状態に時間t4で変化させる
時、衝撃的伸長素子本体17aがLだけ速度L/t4で
収縮する。同様に、衝撃的伸長素子本体17aが磁歪素
子の場合には磁界の強さすなわちフィールドコイル電流
が最大の状態から電流を時間t4で0とする時衝撃的伸
長素子本体17aがLだけ速度L/t4で収縮する。
【0054】図5に示すように、収縮速度はL/t4が
大きくても、衝撃的伸長素子本体17aと端部17a1
が遊離可能であり、さらに非圧縮性流体を介してプラン
ジャ17bが端部17a1から遊離可能であり、プラン
シャ17bが急激に移動することはない。プランジャ1
7bは付勢手段221であるリターンスプリングの付勢
力により移動するのみであり、衝撃的加圧面17b2近
傍の燃科に燃料蒸気圧力より小さな第1の疎圧nw1を
発生させないので、燃料に気泡を発生させない。
大きくても、衝撃的伸長素子本体17aと端部17a1
が遊離可能であり、さらに非圧縮性流体を介してプラン
ジャ17bが端部17a1から遊離可能であり、プラン
シャ17bが急激に移動することはない。プランジャ1
7bは付勢手段221であるリターンスプリングの付勢
力により移動するのみであり、衝撃的加圧面17b2近
傍の燃科に燃料蒸気圧力より小さな第1の疎圧nw1を
発生させないので、燃料に気泡を発生させない。
【0055】このように圧力波のプランジャ17bから
加圧室50の燃料吐出ポート33、インジェクタ14の
各部への圧力伝播は、伸長時は第1の衝撃圧pw1、第
1の疎圧nw1、第2の衝撃圧pw2、第2の負圧nw
2の順に順々に伝播する。
加圧室50の燃料吐出ポート33、インジェクタ14の
各部への圧力伝播は、伸長時は第1の衝撃圧pw1、第
1の疎圧nw1、第2の衝撃圧pw2、第2の負圧nw
2の順に順々に伝播する。
【0056】噴射弁25に第1の衝撃圧pw1が到達す
ると噴射が開始され、燃料圧が噴射弁25の開弁圧より
低下した時点で噴射は終了する。その直ぐ後に第1の疎
圧nwlが到達して、この第1の疎圧nw1は閉じた噴
射弁25にて反射し、逆方向に伝播していく。
ると噴射が開始され、燃料圧が噴射弁25の開弁圧より
低下した時点で噴射は終了する。その直ぐ後に第1の疎
圧nwlが到達して、この第1の疎圧nw1は閉じた噴
射弁25にて反射し、逆方向に伝播していく。
【0057】同様に、各部への圧力伝播は、収縮時は第
1の疎圧nw1、第1の衝撃圧pw1、第2の疎圧nw
2、第2の衝撃圧pw2の順に順々に伝播する。噴射弁
25に第1の疎圧nw1が到達して、この第1の疎圧n
w1は閉じた噴射弁25にて反射し、逆方向に伝播して
いく。この噴射弁25方向に伝播する第1の衝撃圧pw
1が干渉して減衰し、噴射弁25に到達前に小さくな
り、噴射弁25の開弁圧p2より小さいと、噴射不能と
なる。
1の疎圧nw1、第1の衝撃圧pw1、第2の疎圧nw
2、第2の衝撃圧pw2の順に順々に伝播する。噴射弁
25に第1の疎圧nw1が到達して、この第1の疎圧n
w1は閉じた噴射弁25にて反射し、逆方向に伝播して
いく。この噴射弁25方向に伝播する第1の衝撃圧pw
1が干渉して減衰し、噴射弁25に到達前に小さくな
り、噴射弁25の開弁圧p2より小さいと、噴射不能と
なる。
【0058】このように、衝撃的伸長素子本体17aを
伸長させて非圧縮性流体17cを介してプランジャ17
bにより加圧室50内の端部に接する燃料を衝撃的に高
圧にすることで、燃料が加圧室50から噴射通路15を
介して噴射口41に導かれて燃料圧力で弁手段である噴
射弁25が開いて燃料を噴射するが、衝撃的伸長素子本
体17aが短時間で伸長しても非圧縮性流体17cによ
りプランジャ17bの移動が遅くなり大きな第1の衝撃
圧が発生せず、続いて極めて小さな第1の疎圧は発生せ
ず、燃料に気泡の発生するのを軽減することができ、燃
料を衝撃的高圧で噴射でき噴霧の微粒化を可能にするこ
とができる。
伸長させて非圧縮性流体17cを介してプランジャ17
bにより加圧室50内の端部に接する燃料を衝撃的に高
圧にすることで、燃料が加圧室50から噴射通路15を
介して噴射口41に導かれて燃料圧力で弁手段である噴
射弁25が開いて燃料を噴射するが、衝撃的伸長素子本
体17aが短時間で伸長しても非圧縮性流体17cによ
りプランジャ17bの移動が遅くなり大きな第1の衝撃
圧が発生せず、続いて極めて小さな第1の疎圧は発生せ
ず、燃料に気泡の発生するのを軽減することができ、燃
料を衝撃的高圧で噴射でき噴霧の微粒化を可能にするこ
とができる。
【0059】また、伸長した衝撃的伸長素子本体17a
が収縮するとき、衝撃的伸長素子本体17aの端部17
a1が非圧縮性流体17cによりプランジャ17bから
遊離して移動し、プランジャ17bは衝撃的伸長素子本
体17aの収縮より遅れて付勢手段221により移動す
るため、燃料に気泡が発生するのを防止することがで
き、気泡が原因で高速での出力不足を生じることがない
ようにし、低速から高速あるいは低負荷から高負荷にわ
たって十分なエンジン出力を発揮できる。
が収縮するとき、衝撃的伸長素子本体17aの端部17
a1が非圧縮性流体17cによりプランジャ17bから
遊離して移動し、プランジャ17bは衝撃的伸長素子本
体17aの収縮より遅れて付勢手段221により移動す
るため、燃料に気泡が発生するのを防止することがで
き、気泡が原因で高速での出力不足を生じることがない
ようにし、低速から高速あるいは低負荷から高負荷にわ
たって十分なエンジン出力を発揮できる。
【0060】また、衝撃的伸長素子本体17aの非圧縮
性流体17cを加圧する断面積S1が、図3に示すよう
に、プランジャ17bの非圧縮性流体17cにより加圧
される断面積S2より大きくしており、プランジャ17
bの移動量が大きくて燃料の加圧力が大きく、しかも応
答性が向上する。
性流体17cを加圧する断面積S1が、図3に示すよう
に、プランジャ17bの非圧縮性流体17cにより加圧
される断面積S2より大きくしており、プランジャ17
bの移動量が大きくて燃料の加圧力が大きく、しかも応
答性が向上する。
【0061】図6は燃料噴射装置の他の実施の形態の燃
料噴射ユニットの断面図である。この実施の形態の燃料
噴射ユニット44は、高圧発生装置16とインジェクタ
14が一体化され、高圧発生装置16の密閉ケース71
には衝撃的伸長素子17が収納されている。インジェク
タ14は図2及び図3の実施の形態と同様に形成される
ので図面及び説明を省略する。
料噴射ユニットの断面図である。この実施の形態の燃料
噴射ユニット44は、高圧発生装置16とインジェクタ
14が一体化され、高圧発生装置16の密閉ケース71
には衝撃的伸長素子17が収納されている。インジェク
タ14は図2及び図3の実施の形態と同様に形成される
ので図面及び説明を省略する。
【0062】衝撃的伸長素子17は、密閉ケース71内
に設けた衝撃的伸長素子を構成する複数枚の圧電素子7
3を有し、各圧電素子73間には、第1極板151aと
第2極板151bが交互に配設される。これらの圧電素
子73、第1極板151a及び第2極板151bは、積
層された状態で、保持具74及びハンマー154の間に
挟持され、ボルト72により相互に固定保持される。
に設けた衝撃的伸長素子を構成する複数枚の圧電素子7
3を有し、各圧電素子73間には、第1極板151aと
第2極板151bが交互に配設される。これらの圧電素
子73、第1極板151a及び第2極板151bは、積
層された状態で、保持具74及びハンマー154の間に
挟持され、ボルト72により相互に固定保持される。
【0063】ハンマー154には受皿155が設けら
れ、受皿155には液室17dを構成するダイヤフラム
103が設けられている。液室17dには、非圧縮性流
体17cが注入されている。受皿155は第1受皿15
5a、第2受皿155b及びこの両者を締付けてダイヤ
フラム103を挟持するスクリュー155cからなる。
れ、受皿155には液室17dを構成するダイヤフラム
103が設けられている。液室17dには、非圧縮性流
体17cが注入されている。受皿155は第1受皿15
5a、第2受皿155b及びこの両者を締付けてダイヤ
フラム103を挟持するスクリュー155cからなる。
【0064】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。各第1極板1
51a同士及び第2極板151b同士は、それぞれ導電
板76で連結され、第1電荷供給線303及び第2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。シール用グロメット77
は更に燃料洩れ防止に寄与する。電圧調整器302はE
CU95に接続され、後述のように駆動制御される。3
00は交流電源、301は交直変換回路である。
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。各第1極板1
51a同士及び第2極板151b同士は、それぞれ導電
板76で連結され、第1電荷供給線303及び第2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。シール用グロメット77
は更に燃料洩れ防止に寄与する。電圧調整器302はE
CU95に接続され、後述のように駆動制御される。3
00は交流電源、301は交直変換回路である。
【0065】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。
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。
【0066】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、一体化された第1極板151aと第2極板151
b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30
2は、ECU95により制御され、第1電荷供給線30
3あるいは第2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、第1電荷供給線303側を所
定の電圧の正電圧に調整する一方、第2電荷供給線30
4側をアースする。あるいは、第1電荷供給線303側
をアースする一方、第2電荷供給線304側を所定の正
電圧に調整したり、第1電荷供給線303側及び第2電
荷供給線304側の両方をアースしたりする。
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、一体化された第1極板151aと第2極板151
b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30
2は、ECU95により制御され、第1電荷供給線30
3あるいは第2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、第1電荷供給線303側を所
定の電圧の正電圧に調整する一方、第2電荷供給線30
4側をアースする。あるいは、第1電荷供給線303側
をアースする一方、第2電荷供給線304側を所定の正
電圧に調整したり、第1電荷供給線303側及び第2電
荷供給線304側の両方をアースしたりする。
【0067】このように、燃料噴射ユニット44は、少
なくとも一つの圧電体の両側の一方に第1の電極と他方
に第2の電極を配置した圧電素子73からなり、この圧
電素子73は複数配置されるが、第1電荷供給線303
側の端子TA1と第2電荷供給線304側の端子TA2
に、端子TA1が所定の正電圧値になり、端子TA2が
アースするように電圧印加すると、第1極板151aか
ら第2極板151bの方向すなわち実線矢印方向に電界
が発生し、第1極板151aと第2極板151bの間の
圧電セラミックは、電界の大きさに略比例して伸長す
る。一方、第1電荷供給線303側をアースし、第2電
荷供給線304側を所定の正電圧にすると、第2極板1
51bから第1極板151aの方向すなわち破線矢印方
向に電界が発生し、第1極板151aと第2極板151
bの間の圧電セラミックは、電界の大きさに略比例して
収縮する。
なくとも一つの圧電体の両側の一方に第1の電極と他方
に第2の電極を配置した圧電素子73からなり、この圧
電素子73は複数配置されるが、第1電荷供給線303
側の端子TA1と第2電荷供給線304側の端子TA2
に、端子TA1が所定の正電圧値になり、端子TA2が
アースするように電圧印加すると、第1極板151aか
ら第2極板151bの方向すなわち実線矢印方向に電界
が発生し、第1極板151aと第2極板151bの間の
圧電セラミックは、電界の大きさに略比例して伸長す
る。一方、第1電荷供給線303側をアースし、第2電
荷供給線304側を所定の正電圧にすると、第2極板1
51bから第1極板151aの方向すなわち破線矢印方
向に電界が発生し、第1極板151aと第2極板151
bの間の圧電セラミックは、電界の大きさに略比例して
収縮する。
【0068】図6において、第1極板151aと第2極
板151bは交互に配置されるため、各圧電セラミック
に作用する電界の方向は、圧電セラミックの配列の順に
180度ずつ反転する。このため、この実施の形態にお
いては、同一板状の圧電セラミックを配列の順に表裏を
180度ずつ反転して配置しており、第1電荷供給線3
03側及び第2電荷供給線304側への電圧の負荷に応
じて全ての圧電セラミックを同時に伸長あるいは同時に
収縮させることが可能となる。各圧電セラミックの変位
は集積されて(図6のものでは7つの変位が集積され
て)大きな変位となる。
板151bは交互に配置されるため、各圧電セラミック
に作用する電界の方向は、圧電セラミックの配列の順に
180度ずつ反転する。このため、この実施の形態にお
いては、同一板状の圧電セラミックを配列の順に表裏を
180度ずつ反転して配置しており、第1電荷供給線3
03側及び第2電荷供給線304側への電圧の負荷に応
じて全ての圧電セラミックを同時に伸長あるいは同時に
収縮させることが可能となる。各圧電セラミックの変位
は集積されて(図6のものでは7つの変位が集積され
て)大きな変位となる。
【0069】なお、誤った組み立てを防ぐため、同一の
圧電素子73の側面外周に2種の色を塗布し、且つ一方
の色の圧電素子73に伸長する時の電界の方向と同じ方
向の矢印を側面外周に付け、他方の色の圧電素子73に
収縮する時の電界の方向と同じ方向の矢印を側面外周に
付け、これらを端部の第1極板151aにまず指定色の
ものを配置し、その後は順に色の違うものを交互に並
べ、且つ矢印が所定の一定方向を向くように組み立てる
ことにより、確実に各圧電素子73を配列順に180度
ずつ反転させて並べていることが可能となる。
圧電素子73の側面外周に2種の色を塗布し、且つ一方
の色の圧電素子73に伸長する時の電界の方向と同じ方
向の矢印を側面外周に付け、他方の色の圧電素子73に
収縮する時の電界の方向と同じ方向の矢印を側面外周に
付け、これらを端部の第1極板151aにまず指定色の
ものを配置し、その後は順に色の違うものを交互に並
べ、且つ矢印が所定の一定方向を向くように組み立てる
ことにより、確実に各圧電素子73を配列順に180度
ずつ反転させて並べていることが可能となる。
【0070】この実施の形態では、圧電素子73の伸長
によりハンマー154が、受皿155及び液室17dに
注入された非圧縮性流体17cを介してプランジャを叩
き、プランジャが付勢手段に抗して移動し、加圧室内の
燃料に衝撃力を与え、衝撃的高圧波を発生させ燃料を衝
撃的高圧で噴射でき噴霧の微粒化を可能にすることがで
きる。また、伸長した圧電素子73が収縮するとき、ハ
ンマー154の端部が非圧縮性流体17cによりプラン
ジャから遊離しあるいは受皿155から遊離して収縮
し、プランジャは圧電素子73の収縮より遅く付勢手段
により遅れて移動する。このときプランジャの移動速度
が遅くなり燃料に気泡が発生するのを防止することがで
き、気泡が原因で高速での出力不足を生じることがない
ようにし、低速から高速あるいは低負荷から高負荷にわ
たって十分なエンジン出力を発揮できる。
によりハンマー154が、受皿155及び液室17dに
注入された非圧縮性流体17cを介してプランジャを叩
き、プランジャが付勢手段に抗して移動し、加圧室内の
燃料に衝撃力を与え、衝撃的高圧波を発生させ燃料を衝
撃的高圧で噴射でき噴霧の微粒化を可能にすることがで
きる。また、伸長した圧電素子73が収縮するとき、ハ
ンマー154の端部が非圧縮性流体17cによりプラン
ジャから遊離しあるいは受皿155から遊離して収縮
し、プランジャは圧電素子73の収縮より遅く付勢手段
により遅れて移動する。このときプランジャの移動速度
が遅くなり燃料に気泡が発生するのを防止することがで
き、気泡が原因で高速での出力不足を生じることがない
ようにし、低速から高速あるいは低負荷から高負荷にわ
たって十分なエンジン出力を発揮できる。
【0071】図7は燃料噴射装置のさらに他の実施の形
態の燃料噴射ユニットの断面図である。この実施の形態
の燃料噴射ユニット44は、高圧発生装置16とインジ
ェクタ14が一体化され、高圧発生装置16の密閉ケー
ス71には衝撃的伸長素子17が収納されている。イン
ジェクタ14は図2及び図3の実施の形態と同様に形成
されるので図面及び説明を省略する。
態の燃料噴射ユニットの断面図である。この実施の形態
の燃料噴射ユニット44は、高圧発生装置16とインジ
ェクタ14が一体化され、高圧発生装置16の密閉ケー
ス71には衝撃的伸長素子17が収納されている。イン
ジェクタ14は図2及び図3の実施の形態と同様に形成
されるので図面及び説明を省略する。
【0072】衝撃的高圧発生源である衝撃的伸長素子1
7は、衝撃的伸長素子本体17aを備え、衝撃的伸長素
子本体17aは、磁歪素子を用いた構成である。この磁
歪素子とは、磁界発生コイル80と、その中心部に配置
され磁場の中で磁力に対して伸び縮みする磁気歪部材7
9(例えばテルビウム、ジスプロシウム、鉛の三元系合
金からなるもの)とからなるものである。磁界発生コイ
ル80への通電量(例えば電圧、電流)を制御すること
により磁気歪部材79が伸縮する。
7は、衝撃的伸長素子本体17aを備え、衝撃的伸長素
子本体17aは、磁歪素子を用いた構成である。この磁
歪素子とは、磁界発生コイル80と、その中心部に配置
され磁場の中で磁力に対して伸び縮みする磁気歪部材7
9(例えばテルビウム、ジスプロシウム、鉛の三元系合
金からなるもの)とからなるものである。磁界発生コイ
ル80への通電量(例えば電圧、電流)を制御すること
により磁気歪部材79が伸縮する。
【0073】磁気歪部材79の周囲に磁界発生コイル8
0が巻回され、その周囲に円筒状の鉄心84が装着され
る。磁気歪部材79は、鉄心84とともに、保持具74
にボルト310により取り付けられ、この保持具74は
ボルト401により密閉ケース71に取り付けられてい
る。また、磁気歪部材79には、ハンマー154がボル
ト211により取り付けられ、このハンマー154には
受皿155が設けられ、受皿155には液室17dを構
成するダイヤフラム103が挟持せられている。液室1
7dには、非圧縮性流体17cが注入されている。
0が巻回され、その周囲に円筒状の鉄心84が装着され
る。磁気歪部材79は、鉄心84とともに、保持具74
にボルト310により取り付けられ、この保持具74は
ボルト401により密閉ケース71に取り付けられてい
る。また、磁気歪部材79には、ハンマー154がボル
ト211により取り付けられ、このハンマー154には
受皿155が設けられ、受皿155には液室17dを構
成するダイヤフラム103が挟持せられている。液室1
7dには、非圧縮性流体17cが注入されている。
【0074】鉄心84、保持具74及びハンマー154
はケイ素剛板製であり、磁気歪部材79とともに磁気回
路を構成する。これにより、密閉ケース71より外部へ
の洩れ磁束をなくし、磁界発生コイル80の中心部に大
きな磁界を発生させることができる。
はケイ素剛板製であり、磁気歪部材79とともに磁気回
路を構成する。これにより、密閉ケース71より外部へ
の洩れ磁束をなくし、磁界発生コイル80の中心部に大
きな磁界を発生させることができる。
【0075】磁界発生コイル80は第1及び第2の端子
TA1,TA2を介して供給エネルギー制御手段に接続
され、第1及び第2の端子TA1,TA2はシール用グ
ロメット677によりシールされ、燃料が外部に洩れる
ことを防止できる。
TA1,TA2を介して供給エネルギー制御手段に接続
され、第1及び第2の端子TA1,TA2はシール用グ
ロメット677によりシールされ、燃料が外部に洩れる
ことを防止できる。
【0076】この衝撃的伸長素子本体17aは、磁界発
生コイル80の芯部空間に配置され一端がユニットケー
シングである密閉ケース71に固着され、他端がハンマ
154に固着された磁気歪部材79からなり、この磁界
発生コイル80の両端の内、第2の端子TA2に対して
第1の端子TA1を正電位とする電力供給を受けて芯部
空間に磁界を発生させ、短時間で磁気歪部材79を伸長
させ、ハンマ154から受皿155及び非圧縮性流体1
7cを介してプランジャの衝撃的加圧面に衝撃的高圧波
を発生させ、燃料を噴射させるように構成されている。
生コイル80の芯部空間に配置され一端がユニットケー
シングである密閉ケース71に固着され、他端がハンマ
154に固着された磁気歪部材79からなり、この磁界
発生コイル80の両端の内、第2の端子TA2に対して
第1の端子TA1を正電位とする電力供給を受けて芯部
空間に磁界を発生させ、短時間で磁気歪部材79を伸長
させ、ハンマ154から受皿155及び非圧縮性流体1
7cを介してプランジャの衝撃的加圧面に衝撃的高圧波
を発生させ、燃料を噴射させるように構成されている。
【0077】この実施の形態では磁気歪部材79の伸長
により非圧縮性流体17cを介してプランジャが押圧さ
れ、プランジャが付勢手段に抗して移動し、燃料に衝撃
力を与え、燃料を衝撃的高圧で噴射でき噴霧の微粒化を
可能にすることができる。そして、伸長した磁気歪部材
79が収縮するとき、磁気歪部材79の端部であるハン
マ154が受皿155から遊離するか、非圧縮性流体1
7cによりプランジャから遊離して収縮し、プランジャ
は磁気歪部材79の収縮より遅く付勢手段により移動す
る。このときプランジャの移動速度が遅くなり燃料に気
泡が発生するのを防止することができ、気泡が原因で高
速での出力不足を生じることがないようにし、低速から
高速あるいは低負荷から高負荷にわたって十分なエンジ
ン出力を発揮できる。
により非圧縮性流体17cを介してプランジャが押圧さ
れ、プランジャが付勢手段に抗して移動し、燃料に衝撃
力を与え、燃料を衝撃的高圧で噴射でき噴霧の微粒化を
可能にすることができる。そして、伸長した磁気歪部材
79が収縮するとき、磁気歪部材79の端部であるハン
マ154が受皿155から遊離するか、非圧縮性流体1
7cによりプランジャから遊離して収縮し、プランジャ
は磁気歪部材79の収縮より遅く付勢手段により移動す
る。このときプランジャの移動速度が遅くなり燃料に気
泡が発生するのを防止することができ、気泡が原因で高
速での出力不足を生じることがないようにし、低速から
高速あるいは低負荷から高負荷にわたって十分なエンジ
ン出力を発揮できる。
【0078】図8は燃料噴射装置に備えられる電力供給
装置の実施の形態を示す概略構成図である。制御装置5
00には、パルサーコイル501あるいはクランク角セ
ンサからクランク角情報が、スロットル開度センサ50
2からスロットル開度情報が、エンジン回転数センサ5
03からエンジン回転数情報がそれぞれ入力される。こ
れらの情報に基づき制御装置500は、メモリ510に
予め記憶されている点火制御マップにより点火制御回路
540に制御指令を送り、エンジンの運転状態に応じた
点火タイミングで点火プラグをスパークさせる。
装置の実施の形態を示す概略構成図である。制御装置5
00には、パルサーコイル501あるいはクランク角セ
ンサからクランク角情報が、スロットル開度センサ50
2からスロットル開度情報が、エンジン回転数センサ5
03からエンジン回転数情報がそれぞれ入力される。こ
れらの情報に基づき制御装置500は、メモリ510に
予め記憶されている点火制御マップにより点火制御回路
540に制御指令を送り、エンジンの運転状態に応じた
点火タイミングで点火プラグをスパークさせる。
【0079】また、制御装置500は、メモリ510に
予め記憶されている衝撃的伸長素子制御マップにより衝
撃的伸長素子本体17aが図6の圧電素子の場合、充電
スイッチ520及び放電スイッチ521を制御する。衝
撃的伸長素子本体17aの端子TA1及び端子TA2に
は、電源回路530から所定の電源電圧が与えられてお
り、所定のタイミングで充電スイッチ520及び放電ス
イッチ521をオン・オフ制御することで衝撃的伸長素
子本体17aの端子TA1及び端子TA2の電圧を制御
して所定のタイミングで衝撃的伸長素子本体17aを伸
長させて噴射口41からエンジン1の燃焼室40に燃料
を噴射させる。
予め記憶されている衝撃的伸長素子制御マップにより衝
撃的伸長素子本体17aが図6の圧電素子の場合、充電
スイッチ520及び放電スイッチ521を制御する。衝
撃的伸長素子本体17aの端子TA1及び端子TA2に
は、電源回路530から所定の電源電圧が与えられてお
り、所定のタイミングで充電スイッチ520及び放電ス
イッチ521をオン・オフ制御することで衝撃的伸長素
子本体17aの端子TA1及び端子TA2の電圧を制御
して所定のタイミングで衝撃的伸長素子本体17aを伸
長させて噴射口41からエンジン1の燃焼室40に燃料
を噴射させる。
【0080】衝撃的伸長素子本体17aが図7の磁歪素
子の場合、端子TA1から端子TA2への電流量を所定
値にすることで、衝撃的伸長素子本体17aを伸長させ
て噴射口41からエンジン1の燃焼室40に燃料を噴射
させる。そして、次の噴射に備えて前記電流量を0とし
て衝撃的伸長素子本体17aを元の長さに収縮させる。
子の場合、端子TA1から端子TA2への電流量を所定
値にすることで、衝撃的伸長素子本体17aを伸長させ
て噴射口41からエンジン1の燃焼室40に燃料を噴射
させる。そして、次の噴射に備えて前記電流量を0とし
て衝撃的伸長素子本体17aを元の長さに収縮させる。
【0081】前記実施の形態においては、非圧縮性流体
を燃料より所定圧力における沸点が高く、すなわち、同
一温度における蒸発圧力が燃料より低い潤滑油、さらに
は、粘度が高いグリース等とするのが望ましい。しか
し、非圧縮性流体を燃料より所定圧力における沸点が低
く、粘度が低いものであっても、プランジャ17bと端
部17a1との間に充填するだけでプランジャ17bを
境として燃料側において気泡を発生しにくくでき、本願
目的を達成することができる。また、加圧室50の断面
積を小さくし、側面に燃料入口46aを設け予圧するこ
とにより、例え気泡が加圧室50内に発生しても、予圧
により気泡を消滅することができるので、同様に本願目
的を達成することができる。燃料入口46aの断面積は
加圧室50の断面積と同様か、小さくても10分の1よ
りは大きくすると良い。
を燃料より所定圧力における沸点が高く、すなわち、同
一温度における蒸発圧力が燃料より低い潤滑油、さらに
は、粘度が高いグリース等とするのが望ましい。しか
し、非圧縮性流体を燃料より所定圧力における沸点が低
く、粘度が低いものであっても、プランジャ17bと端
部17a1との間に充填するだけでプランジャ17bを
境として燃料側において気泡を発生しにくくでき、本願
目的を達成することができる。また、加圧室50の断面
積を小さくし、側面に燃料入口46aを設け予圧するこ
とにより、例え気泡が加圧室50内に発生しても、予圧
により気泡を消滅することができるので、同様に本願目
的を達成することができる。燃料入口46aの断面積は
加圧室50の断面積と同様か、小さくても10分の1よ
りは大きくすると良い。
【0082】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明では、衝撃的伸長素子を伸長させて非圧縮性流体を介
してプランジャにより加圧室内の端部に接する燃料を衝
撃的に高圧にすることで、燃料が加圧室から噴射通路を
介して噴射口に導かれて燃料圧力で弁手段が開いて燃料
を噴射するが、衝撃的伸長素子が短時間で伸長しても非
圧縮性流体によりプランジャの移動が遅くなり大きな第
1の衝撃圧が発生せず、続いて極めて小さな第1の疎圧
の発生を防止し、燃料に気泡が発生するのを軽減するこ
とができ、気泡が原因で高速での出力不足を生じること
がないようにできるので、低速から高速あるいは低負荷
から高負荷にわたって十分なエンジン出力を発揮でき
る。
明では、衝撃的伸長素子を伸長させて非圧縮性流体を介
してプランジャにより加圧室内の端部に接する燃料を衝
撃的に高圧にすることで、燃料が加圧室から噴射通路を
介して噴射口に導かれて燃料圧力で弁手段が開いて燃料
を噴射するが、衝撃的伸長素子が短時間で伸長しても非
圧縮性流体によりプランジャの移動が遅くなり大きな第
1の衝撃圧が発生せず、続いて極めて小さな第1の疎圧
の発生を防止し、燃料に気泡が発生するのを軽減するこ
とができ、気泡が原因で高速での出力不足を生じること
がないようにできるので、低速から高速あるいは低負荷
から高負荷にわたって十分なエンジン出力を発揮でき
る。
【0083】請求項2記載の発明では、衝撃的伸長素子
本体の非圧縮性流体を加圧する断面積が、プランジャの
燃料に接する断面積より大きいため、プランジャの移動
量が大きくて燃料の加圧力が大きく、しかも応答性が向
上する。
本体の非圧縮性流体を加圧する断面積が、プランジャの
燃料に接する断面積より大きいため、プランジャの移動
量が大きくて燃料の加圧力が大きく、しかも応答性が向
上する。
【0084】請求項3記載の発明では、伸長した衝撃的
伸長素子が収縮するとき、衝撃的伸長素子の本体がプラ
ンジャから遊離して収縮し、プランジャは衝撃的伸長素
子の収縮より遅く付勢手段により移動し、このときプラ
ンジャの移動速度が遅くなり燃料に気泡が発生するのを
軽減することができ、気泡が原因で高速での出力不足を
生じることがないようにし、低速から高速あるいは低負
荷から高負荷にわたって十分なエンジン出力を発揮でき
る。
伸長素子が収縮するとき、衝撃的伸長素子の本体がプラ
ンジャから遊離して収縮し、プランジャは衝撃的伸長素
子の収縮より遅く付勢手段により移動し、このときプラ
ンジャの移動速度が遅くなり燃料に気泡が発生するのを
軽減することができ、気泡が原因で高速での出力不足を
生じることがないようにし、低速から高速あるいは低負
荷から高負荷にわたって十分なエンジン出力を発揮でき
る。
【図1】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。
構成図である。
【図2】前記実施の形態における燃料噴射ユニットの詳
細構成図である。
細構成図である。
【図3】燃料噴射ユニットの要部の拡大断面図である。
【図4】衝撃的伸長素子を伸長させた時の圧力変動の経
過を示す図である。
過を示す図である。
【図5】衝撃的伸長素子を収縮させた時の圧力変動の経
過を示す図である。
過を示す図である。
【図6】燃料噴射装置の他の実施の形態の燃料噴射ユニ
ットの断面図である。
ットの断面図である。
【図7】燃料噴射装置のさらに他の実施の形態の燃料噴
射ユニットの断面図である。
射ユニットの断面図である。
【図8】燃料噴射装置に備えられる電力供給装置の実施
の形態を示す概略構成図である。
の形態を示す概略構成図である。
【図9】衝撃的伸長素子を短時間で伸長させた時の圧力
変動の経過を示す図である。
変動の経過を示す図である。
【図10】衝撃的伸長素子を長時間で伸長させた時の圧
力変動の経過を示す図である。
力変動の経過を示す図である。
【図11】衝撃的伸長素子を短時間で収縮させた時の圧
力変動の経過を示す図である。
力変動の経過を示す図である。
15 噴射通路 16 高圧発生装置 17 衝撃的伸長素子 17a 衝撃的伸長素子本体 17b プランジャ 17c 非圧縮性流体 41 噴射口 50 加圧室
Claims (3)
- 【請求項1】燃料を収容する加圧室と、伸長させること
によ前記加圧室内の燃料を衝撃的に加圧する衝撃的伸長
素子とからなる高圧ポンプと、燃料を噴射するための噴
射口と、この噴射口に前記加圧室から燃料を導く噴射通
路と、前記噴射口近傍に設けられ、高圧ポンプの作動に
対応して開となる弁手段を有する燃料噴射装置におい
て、前記衝撃的伸長素子を、伸縮する衝撃的伸長素子本
体と、この衝撃的伸長素子本体を収納するとともに前記
加圧室を構成する収納室内を、衝撃的伸長素子本体側と
前記加圧室とに区画するとともに、前記収納室内に摺動
可能に保持されるプランジャと、このプランジャと前記
衝撃的伸長素子本体の端部の間に充填される非圧縮性流
体とで構成したことを特徴とする燃料噴射装置。 - 【請求項2】前記衝撃的伸長素子本体の端部の前記非圧
縮性流体を加圧する断面積を、前記プランジャの前記非
圧縮性流体により加圧される断面積より大きくしたこと
を特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。 - 【請求項3】前記プランジャを常に前記非圧縮性流体方
向へ付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項
1または請求項2記載の燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10127923A JPH11324849A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10127923A JPH11324849A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 燃料噴射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11324849A true JPH11324849A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=14971986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10127923A Pending JPH11324849A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 燃料噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11324849A (ja) |
-
1998
- 1998-05-11 JP JP10127923A patent/JPH11324849A/ja active Pending
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