JP2010174864A - 液体噴射供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁１の中に、燃料供給ポンプ５６から供給されてきた燃料の圧力を上昇させうる加圧蓄圧機構を設け、この燃料噴射弁１から燃料を噴射する車両用燃料噴射供給装置として使用できる液体噴射供給装置を提供する
【解決手段】インジェクタ部３とポンプ部２とが燃料噴射弁（１）内に内蔵され、ポンプ部２は、圧電素子からなる加圧部材９と、加圧部材９の変位で圧縮される蓄圧室６と、該蓄圧室６の圧縮時に蓄圧室内の燃料を蓄圧室内に保持する逆止弁７を有し、ポンプ部２によって噴射の直前に燃料噴射弁１内で昇圧された燃料を、インジェクタ部３による弁体の開閉により、所定の噴射圧力で噴霧する。これにより、燃料供給ポンプ５６は、より低圧タイプを使用でき、エネルギ効率が改善される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を加圧して供給する供給ポンプの吐出側に設けられた噴射弁から、上記液体を噴射する液体噴射供給装置に関するものである。特に、自動車のエンジンに燃料を噴射する燃料噴射供給装置に使用することが出来る。

従来、特許文献１が知られている。この特許文献１には、燃料噴射弁が記載されている。この燃料噴射弁は、ケースの先端にノズル部を備え、ノズル部の後方（エンジンから離れる方向）に、弁室を備えている。そして、弁室の更に後方には、ピストンが設けられている。

そして、ピストンが、圧電素子を使用した加圧部材（圧電アクチュエータまたはピエゾスタックとも呼ばれる）で駆動されることにより、上記弁室内のニードル弁が駆動されて、ノズル部からの燃料の噴霧が制御される。

この燃料噴射弁によれば、燃料タンク内の燃料が、電動式や機械式の燃料供給ポンプによって加圧されて、上記燃料噴射弁のニードル弁の開閉によって、所定のタイミングで、噴霧となって、エンジン内に供給される。

また、特許文献２が知られている。これはニードル弁の背圧を切替えるために、ピエゾスタックを使用するものである。そして、インダクター回路を介してピエゾスタックに充電または放電することにより、ニードル弁が、開弁または閉弁状態に切り替えられるものである。そして、インダクター回路のインダクタンスを自在に補正して、ピエゾスタックの作動速度を加減して、ニードル弁の応答性を調整し、噴射量の調整を行っている。

実開昭６３−１５６４６１号公報 特開２００１−８２２８１号公報

このような燃料噴射弁は、燃料噴射弁自身に、燃料を高圧化する加圧蓄圧機構を備えておらず、燃料噴霧の微粒化のためには、燃料噴射弁の外部に、高圧燃料を吐出できる燃料供給ポンプを必要とする。

即ち、この燃料供給ポンプで、必要な燃料圧を確保しなければならない。このような高圧燃料の吐出に燃料ポンプを使用すると、大きな消費電流を流すことが必要になり、大型の車載発電機やバッテリが必要で、自動車の場合、総合的な燃費が悪化するという問題が生じている。

一方、燃料供給ポンプの消費電流、または機械式燃料供給ポンプの必要動力を低減するために、単に、これらの燃料供給ポンプのポンプ吐出圧を下げると、燃料噴射弁から噴き出される噴霧の状態が悪化する。この結果、排ガスの状態が悪化し、クリーンな排ガスの排出がなされない結果となり、環境問題に影響を及ぼす。

ところが、近年、排ガスの更なるクリーン化、及び自動車燃費向上の要望が高まっている。この為、燃料噴射弁とは別構成のポンプ吐出圧力を高くする構成（例えば、第２のポンプで燃料ポンプの圧力を昇圧すること）が考えられるが、これによっても、上述の様に消費電力の増大や、必要動力上昇を伴い、自動車の総合燃費向上が出来ない。

同様の問題は自動車のみでなく、内燃機関全般に言えることである。更には、薬剤の様な液体を噴霧する液体噴射供給装置に対しても、当てはまる。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、噴射弁自身の中に、供給ポンプから供給されてきた液体の圧力を上昇させうる加圧蓄圧機構を設けた液体噴射供給装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。即ち、請求項１に記載の発明では、タンク（５２）内の液体が供給ポンプ（５６）で加圧されて供給され、液体を噴射弁（１）で噴霧する液体噴射供給装置であって、インジェクタ部（３）とポンプ部（２）とが噴射弁（１）内に内蔵され、ポンプ部（２）は、噴射弁（１）内で液体を昇圧し、インジェクタ部（３）により所定の噴射圧力で液体が噴射されることにより減圧された液体を再度昇圧することを繰り返す往復運動を行うことを特徴としている。

この発明によれば、噴射弁（１）内で、昇圧された液体を、噴射弁（１）内のインジェクタ部（３）で噴霧するから、液体の昇圧のために運転し続ける供給ポンプ（５６）の動力が削減できる。

請求項２に記載の発明では、ポンプ部（２）は、加圧部材（９）と、該加圧部材（９）の変位で圧縮される蓄圧室（６）と、該蓄圧室（６）の圧縮時に蓄圧室（６）内の液体を蓄圧室（６）内に保持する逆止弁（７）を有することを特徴としている。

この発明によれば、ポンプ部（２）は、加圧部材（９）と、該加圧部材（９）の変位で圧縮される蓄圧室（６）と、該蓄圧室（６）の圧縮時に蓄圧室（６）内の液体を蓄圧室（６）内に保持する逆止弁（７）を有することにより、噴射直前に昇圧され、圧力が正常に保持された液体を噴射でき、噴霧性能が低下しない。

請求項３に記載の発明では、加圧部材（９）は、圧電素子の伸縮により往復運動する圧電式の加圧部材（９）、または電磁式に往復運動する電磁式の加圧部材（９）から成ることを特徴としている。

この発明によれば、加圧部材（９）が、往復運動する圧電式の加圧部材（９）、または電磁式の加圧部材（９）から成ることにより、消費電力を少なくして、必要な分だけの液体の昇圧が可能となる。

請求項４に記載の発明では、噴射弁（１）内の蓄圧室（６）は、蓄圧室（６）内の液体の圧力により、弾性的に膨張する弾性部材で構成された室より成ることを特徴としている。

この発明によれば、昇圧された液体を有効に噴射弁（１）内で蓄圧できる。

請求項５に記載の発明では、供給ポンプ（５６）の吐出圧が、噴射弁（１）の噴射圧力より低く設定されていることを特徴としている。

この発明によれば、タンク（５２）内の液体を加圧して噴射弁（１）に供給する供給ポンプ（５６）の消費電力または動力を低減することが出来る。

請求項６に記載の発明では、タンク（５２）内の液体を加圧して噴射弁（１）に供給する供給ポンプ（５６）の吐出側の圧力が、圧力調整弁（６１）により噴射弁（１）の噴射圧力より低く設定されることを特徴としている。

この発明によれば、圧力調整弁（６１）により供給ポンプ（５６）の吐出側の圧力が、噴射弁（１）の噴射圧力より低く設定でき、供給ポンプ（５６）の消費電力または動力を低減することが出来る。

請求項７に記載の発明では、蓄圧室（６）には、該蓄圧室（６）内の圧力を一定に保つ定圧弁（１２０）が設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、蓄圧室（６）内の圧力が、定圧弁（１２０）で一定に保たれるため、均一な液体の噴霧が行える。

請求項８に記載の発明では、インジェクタ部（３）は、電磁コイル（１０）の電磁力によりニードル（１１）を駆動して、噴射弁（１）の開弁及び閉弁作動を行う電磁式のインジェクタ部（３）からなることを特徴としている。

この発明によれば、公知の電磁式噴射弁（１）として実績のある電磁式で、インジェクタ部（３）を形成できる。これにより、正確な液体量の噴霧が供給できる。

請求項９に記載の発明では、噴射弁（１）には、加圧部材（９）を駆動する駆動パルス（７０）と、インジェクタ部（３）を駆動する噴射パルス（７２）とが電気信号として印加され、加圧部材（９）に駆動パルス（７０）が印加されると加圧部材（９）が伸張し、蓄圧室（６）内の圧力を昇圧させると共に、噴射パルス（７２）の印加により蓄圧室（６）内の圧力で噴射弁（１）先端から液体が噴射されることを特徴としている。

この発明によれば、駆動パルス（７０）が蓄圧室（６）内の圧力を昇圧させるから、噴射パルス（７２）の印加により、昇圧された蓄圧室（６）内の圧力で、噴射弁（１）から液体が噴射される。

請求項１０に記載の発明では、ポンプ部（２）は、駆動パルス（７０）が印加された加圧部材（９）の伸張で液体を加圧するものから成り、噴射弁（１）から液体が噴射されて、加圧部材（９）の駆動パルス（７０）の印加がなくなると、加圧部材（９）が収縮し、逆止弁（７）を開弁させて、蓄圧室（６）内に供給ポンプ（５６）からの液体を吸引することを特徴としている。

この発明によれば、逆止弁（７）を活用して、次の液体の噴射のために、供給ポンプ（５６）から液体を蓄圧室（６）内に吸引することができる。

請求項１１に記載の発明では、液体は燃料から成り、供給ポンプ（５６）は燃料供給ポンプ（５６）から成り、噴射弁（１）は、エンジン内に燃料を噴霧する燃料噴射弁（１）から成り、ポンプ部（２）によって昇圧された燃料を、インジェクタ部（３）によりエンジン内に所定の噴射圧力で噴霧することを特徴としている。

この発明によれば、燃料噴射弁（１）内で、噴霧の直前に昇圧された燃料を、噴射弁（１）内のインジェクタ部（３）で噴射するから、燃料の昇圧のために作動し続ける燃料供給ポンプ（５６）の消費動力が削減できる。よって、エンジンの燃費が向上する。

なお、特許請求の範囲及び上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の第１実施形態における燃料噴射弁の縦断面図である。 上記実施形態における車両用燃料噴射供給装置の全体模式図である。 上記実施形態における燃料噴射弁に印加する駆動パルスと蓄圧室内圧力と噴射パルスとの関係を示す波形図である。 上記実施形態における燃料噴射供給装置の高流量型と低流量型の燃料供給ポンプの特性図である。 本発明の第２実施形態における燃料噴射弁の縦断面図である。 本発明の第３実施形態における燃料噴射弁の一部拡大縦断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１乃至図４を用いて詳細に説明する。図１は、車両用燃料噴射供給装置の燃料噴射弁１の縦断面図である。燃料噴射弁1は、大きく分けて、ポンプ室２とインジェクタ部３で構成されている。そして、ハウジングと成る合成樹脂製の筒部４でポンプ室２と電磁式のインジェクタ部３を液封しながら結合している。

この燃料噴射弁１内には、燃料の加圧蓄圧機構を備える。具体的には、この加圧蓄圧機構の一部品を成すベローズ５の変位で、燃料を圧縮して貯える蓄圧室６を有している。

そして、ベローズ５の圧縮時に、蓄圧室６内の燃料を蓄圧室６内に保持する逆止弁（アンブレラバルブ）７を有する。この逆止弁７は、傘状に開いたゴムの先端部で、燃料が通る燃料通過孔８を閉じて、燃料が逆漏れするのを防止する。また、燃料が蓄圧室６内に供給される時には、逆止弁７が下に下がって、燃料通過孔８から燃料が蓄圧室６内に供給される。

この蓄圧室６には、蓄圧室６内の圧力により、弾性的に自身が膨張する部材が採用される。例えば、ゴム製のベローズ５や、金属製アコーディオン状の伸縮容器が採用される。金属製の容器の場合は、フレキシブルな薄肉の金属円筒体で、蓄圧室が形成される。この第１実施形態は、ゴム製のベローズ５で伸縮容器が構成された例として、以下説明する。

インジェクタ部３は、電磁式のインジェクタ部３として、この実施形態では構成されている。このインジェクタ部３は、電磁コイル１０、中空のニードル１１、スプリング１２、及び磁性体の金属からなるボディー１３から主に構成されている。

電磁コイル１０は、外部の駆動回路に、コネクタ端子１４により接続され、外部の電気回路から電気信号（噴射パルス）が入力される。そして、この電気信号により励磁されて電磁コイル１０の電磁力とスプリング１２の作用により、ニードル１１が上下に往復運動を行い、燃料噴射弁１の開弁及び閉弁が行われる。

次に、更に詳しく、図１の細部構成について説明する。上端の２０は、Ｏリングであり、燃料を供給する図示されない燃料配管が、このＯリングによってシールされる。この燃料配管を介して燃料が燃料噴射弁１内に供給される。

この供給された燃料は、フィルタ２１を通過して、圧電素子を積層した圧電アクチュエータから成る加圧部材９内部の空間２２内に入り、更に、逆止弁７部分の燃料通過孔８を通過して、ベローズ５内の蓄圧室６に入る。

燃料噴射弁１の、最外層の筒部４は、合成樹脂で形成されており、その内側には圧電素子の積層体からなる上記加圧部材９との間に、金属筒部２５を有している。この金属筒部２５は、ポンプ室２からインジェクタ部３部分まで延在している。

ベローズ５の一端は、この金属筒部２５の端面２６に当接して支持され、他端は、燃料通過孔８が形成された封止板２７に結合されている。そして、ベローズ５の外周には、コイルスプリング２８が設けられている。

圧電素子からなる加圧部材９にコネクタ端子２９から電圧パルス（駆動パルス）が印加されると、加圧部材９が伸張して、コイルスプリング２８に抗して、封止板２７が、ベローズ５と共に図１中下方向に下がり、逆止弁７が、燃料通過孔８を塞いでいるため、蓄圧室６内の圧力が上昇する。

即ち、加圧蓄圧機構は、ベローズ５と逆止弁７と蓄圧室６と圧電素子の加圧部材９によって構成されている。上端の３０は、Ｏリング２０の抜け止め用の樹脂製リングである。また、金属筒部２５の上端部２５ａ、及び２５ｂは溶接されている。

次に、インジェクタ部３の詳細について説明する。３１は磁性体から成るパイプ状のコアであり、このコア３１内部に、圧入ピン３２が圧入されている。この圧入ピン３２は中空であり、圧入ピン３２の下端には、コイルスプリング１２が、密接している。

磁性体からなるコア部３３が、電磁コイル１０を包み込んでいる。電磁コイル１０は、コイル１０ａと、このコイル１０ａが巻回されたコイルボビン１０ｂからなる。

３５は、磁束通路を成す金属部であり、この金属部３５の内部に、磁性体から成る可動部３６が設けられている。３７は、数１０ミクロンのエアーギャップであり、このエアーギャップ３７は、磁性体から成る可動体３６と、磁性体のパイプ状のコア３１の下端との間に形成されている。

そして、電磁コイル１０が励磁されると、流れる磁束によって、可動体３６がエアーギャップ３７を介して、コア３１の下端に吸引され、ニードル１１が上方に変位して、ニードル１１の先端部の弁体が開弁する構造になっている。そして、ニードル１１の先端には、燃料通路孔４０と、４箇所に設けられた小判状の横孔４１とが設けられている。

４２は、合成樹脂製のカバーである。また、上記ニードル１１と協働して燃料をシールするシール用ボディー４３が、上記金属部３５に溶接され固定されている。更に、薄板に複数の噴射孔が空けられたノズルプレート４４が、上記シール用ボディー４３の先端に溶接され固定されている。そして、これらの噴射孔を介して、燃料が噴射されるようになっている。即ち、このインジェクタ部３自体の構成は、従来の電磁式のインジェクタと同等の構成である。

図２は、燃料供給装置全体の構成を示す模式図である。燃料噴射弁１は、４気筒エンジンに４本設けられており、この４本の燃料噴射弁１から、それぞれ噴霧５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄが、エンジン内に供給される。

５１は燃料配管であり、５２は燃料タンクである。５５は、燃料タンク５２内のガソリンの液面である。５６は、電動式の燃料供給ポンプであり、５７は、吸込口側のフィルタである。また、５８は、燃料の吐出側となる高圧側に設けられたフィルタである。

この高圧側のフィルタ５８から燃料配管５１に燃料が流れ、燃料配管５１の途中は、分岐部６０によって分岐され、圧力調整弁６１を介して、余分な燃料が燃料タンク５２内にリターンするようになっている。６２はリターン配管である。

この図２の燃料供給ポンプ５６から吐出された燃料は、図１の燃料噴射弁１の上部に燃料配管５１（図２）により供給される。そして、上述したように、加圧部材９の伸長により、ベローズ５が弾性的に変位し、ベローズ５内の容積が縮小して、ベローズ５内の内部圧力が高まり、燃料が加圧される。この加圧された燃料は、逆止弁７で逆流が防止される。

そして、逆止弁７から、ニードル１１より下の最下端の図示されない噴射孔までが、蓄圧室６の領域である。即ち、蓄圧室６は、ベローズ５の内部のみでなく、ニードル１１下端の噴射孔までの空間を蓄圧室と称している。

この図１に示した燃料噴射弁１は、コネクタ端子１４及び２９を介して、それぞれ電気信号が供給されて作動する。この供給される電気信号の波形を示したのが、図３である。図３は、この実施形態における作動タイミングを図示している。図３の７０は、圧電素子を積層した加圧部材９（図１）に印加する駆動パルスの波形である。（なお、圧電素子による加圧部材の代わりに、電磁式の加圧部材を採用した場合は、電磁式の加圧部材の電磁コイルに印加する電圧となる。）
７１は、加圧部材９に駆動パルス７０が印加された場合の、蓄圧室６内の燃料圧力の波形を示している。加圧部材９に駆動パルス７０が印加されると、加圧部材７が伸長する。即ち、圧電スタックが伸長して、ベローズ５を圧縮する。ベローズ５の圧縮によって、蓄圧室６内が昇圧する。この昇圧と共に、ベローズ５自体も膨張し、このベローズ５の膨張により、蓄圧室６内の圧力が略一定に保たれる。

このようにして、蓄圧室６内の圧力が略一定の高い圧力値Ｐｈに到達する。この高い圧力値Ｐｈに到達後、図１のインジェクタ部３の電磁コイル１０に、噴射パルス７２（図３）が、印加される。この電磁コイル１０の電磁力により、前述したように、ニードル１１を上方に吸引し、その結果、ニードル１１先端部分が周知のように開弁して、図示されない噴射孔より、高圧の燃料がエンジン内に噴射される。

なお、Ｐｓは、燃料供給ポンプ５６（図２）によって加圧された吐出圧Ｐｓであり、Ｐｉは燃料噴射弁１内のベローズ５によって加圧された圧力Ｐｉである。よって、上記圧力値Ｐｈ＝Ｐｓ＋Ｐｉの関係が成立する。

噴射終了後、加圧部材９（図１）の駆動パルス７０（図３）が、オンからオフに切り替わると、加圧部材９の圧電スタックが収縮し、コイルスプリング２８（図１）の働きで、ベローズ５、及び封止板２７が上方に移動する。

これによって、逆止弁７が開弁し、燃料通過孔８から、蓄圧室６内に燃料配管５１（図２）からの燃料が吸引され、新しい燃料が蓄圧室６内に補充される。そして、この補充が完了した後に、次の駆動パルスが印加される。エンジン運転中には、このような作動が繰り返し行われる。

なお、燃料を噴射するタイミングになると、最初に、蓄圧室６の圧力を上昇させるために、図３の駆動パルス７０が燃料噴射弁１に印加され、その後、所定時間Ｔｄだけ遅れて、燃料を噴射させるための噴射パルス７２が燃料噴射弁１に印加される。

また、噴射パルス７２がオフした後に、駆動パルス７０が遅れてオフするように構成されている。なお、厳密には、蓄圧室６内の燃料圧力波形７１は、燃料噴射後に、噴射量に従って若干低下する。

次に、図２に示した燃料供給装置全体の構成について更に説明する。前述したように、この燃料供給装置は、燃料タンク５２内に、燃料供給ポンプ５６を備え、燃料を加圧してから、燃料噴射弁１に供給し、更に、燃料噴射弁１内のベローズ５等により加圧されてから、燃料を噴射している。

図４は、電動式の燃料供給ポンプ５６（図２）の特性図を示している。横軸に、燃料供給ポンプ５６の吐出圧Ｐをとり、縦軸の一方に吐出量Ｑをとっている。この吐出量Ｑは、燃料供給ポンプ５６から吐出される燃料の流量を表す。

また、縦軸の他方には、燃料供給ポンプ５６に流れる電流ｉの値を示している。この電流ｉの値が大きいほど、燃料供給ポンプ５６の消費電力が大きい。この燃料供給ポンプ５６は、例えば、直流モータで駆動される再生ポンプからなるタービンポンプである。

そして、ポンプの吐出圧の上昇と共に、電流ｉの量が増え、かつ吐出量Ｑが低下していく傾向にある。図４において、８０が高流量タイプの電流特性、８１が高流量タイプの吐出量特性である。これを見て判明するように、吐出圧Ｐの上昇と共に、吐出量Ｑが低下し、電流ｉが増加していく。

従来の、燃料噴射弁１内に上記加圧蓄圧機構が付属していない燃料供給装置を、第１比較例と称することにして、以下に説明する。この第１比較例では、燃料噴射弁１内に、図１のベローズ５等よりなる加圧蓄圧機構を備えていないために、高流量タイプの燃料供給ポンプ５６が使用されている。

図４の８２で示す吐出量Ｑ0のレベルは、自動車のエンジンに供給する燃料供給ポンプ５６の要求吐出量Ｑ0である。この要求吐出量Ｑ0は、自動車のエンジンが使用する最大使用量にプラスα分の燃料量を加算しただけの流量である。

そして、この電動式の燃料供給ポンプ５６は、この最大使用流量＋α分の要求吐出量Ｑ0を、吐出圧Ｐ0で供給しているのである。従って、このような吐出圧Ｐ0を確保するために、電流ｉ0が、電動式燃料供給ポンプ５６に流れることになる。

しかしながら、上述の第１実施形態においては、燃料噴射弁１内に燃料圧力を加圧する加圧蓄圧機構が付属しているため、燃料供給ポンプ５６の吐出圧を低減することが可能になる。即ち、このように、燃料供給ポンプ５６からの圧力を低減しても、燃料噴射弁１内で、圧力が更に上昇するために、最終的に噴霧される圧力は、充分な高圧となるのである。

このような圧力低減が可能になったことにより、上記第１比較例の高流量タイプの燃料供給ポンプ５６を使用し続けた場合でも、電流低減が可能になる。

以下、燃料噴射弁１内に燃料圧力を加圧する加圧蓄圧機構が付属しているが、高流量タイプの燃料供給ポンプ５６を使用し続けた場合を、第２比較例と称する。以下、この第２比較例について説明する。

上記圧力低減幅を図４のＰ2として、吐出圧Ｐ1で高流量タイプの燃料供給ポンプ５６を作動させた場合、吐出量はＱ1となり、要求吐出量Ｑ0以上の吐出量を確保できる。このときの電流は、高流量タイプの電流特性８０上のｉ1である。

よって、電流を矢印ｉ2だけ低減することが可能になる。このように、燃料噴射弁１内に燃料圧力を加圧する上記加圧蓄圧機構が付属されて、燃料供給ポンプ５６の圧力低減（圧力低減幅Ｐ2）が可能になったことにより、高流量タイプのポンプを使用しても、電流低減が可能になり、電流低減量はｉ2となる。

しかし、この第２比較例の場合は、要求吐出量Ｑ0に対し、吐出量Ｑ1が多すぎ、無駄に燃料がリターンすることになる。

そこで、本件実施形態では、燃料供給ポンプ５６として、低流量タイプのポンプを使用している。図４において、上述したように、８３が低流量タイプの電流特性、８４が低流量タイプの吐出量特性である。

この低流量タイプの燃料供給ポンプ５６の場合は、吐出圧Ｐ1まで低下させても、必要な要求吐出量Ｑ0のレベル８２は確保できる。Ｐ2は、上記第１比較例と比較した場合の圧力低減幅（Ｐ2＝Ｐ0−Ｐ1）を表している。

この圧力Ｐ1及び吐出量Ｑ0のときの必要電流量は、低流量タイプの電流特性８３上の、ｉ3となり、ｉ０からｉ3のように、電流が低減される。ｉ4はこのときの電流低減量を表している。

この低流量タイプの燃料供給ポンプ５６を使用することによって、従来の上記第１比較例に比べると、電流低減幅がｉ4のようになって、大幅な電流低減がなされる。これによって、燃料供給ポンプ５６への供給電流、即ち消費電力を大幅に少なくすることが出来る。

このような考え方は、電動式の燃料供給ポンプでなく、機械式の燃料供給ポンプであっても同じことである。従来に比べ、より低流量の機械式燃料供給ポンプを使用することが可能になる結果、機械式燃料供給ポンプに供給する動力の大幅な低減が可能になる。なお、ここで言う機械式燃料供給ポンプとは、エンジンの動力によって機械的にポンプ内のタービン等を駆動するポンプである。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、加圧部材を圧電素子を積層した圧電スタックを積層して構成したが、この第２実施形態は、電磁コイルによってベローズを駆動するものである。

図５は、第２実施形態での燃料供給ポンプの縦断面図である。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。

図５は、燃料噴射弁１のポンプ室２に電磁式に作動する加圧部材９とベローズ５を用いた方式を示す。図３の駆動パルス７０が、コネクタ端子２９を介して電磁コイル部１００に印加される。そうすると、可動コア１０１は、スプリング２８に抗して、ステータ部１０２に吸引される。

このため、ベローズ５が圧縮される。この結果、逆止弁７が閉じ、蓄圧室６内の圧力が上昇する。そして、蓄圧室６内の圧力によって、ベローズ５自体が膨張する。このベローズ５の膨張によって、蓄圧室６内は略一定圧力に維持される。このとき、逆止弁７が閉じており、燃料の逆流は防止されている。つまり、蓄圧室６内の圧力により、風船のようにベローズ５自体も膨張して、このベローズ５の膨張によって、実質的に一定圧力に、蓄圧室６内の圧力が維持される。

上記ステータ部１０２は、磁性体からなる金属である。また、電磁コイル部１００の内側にステンレスからなる非磁性体金属の筒１０３、及び筒状の磁性体金属の筒１０４が固定されている。また、１０５は磁性体から成るヨークである。

１０６はエアーギャップであり、このエアーギャップ１０６分だけ仕切板を兼ねる可動コア１０１が、ステータ部１０２側にスプリング２８の弾性力に抗して吸引される。これにより、上述のように、ベローズ５が収縮する。

そして、電磁コイル部１００に印加された駆動パルス７０（図３）がオフすると、スプリング２８の弾性力により、可動コア１０１が上方に変位し、当接部１０７に可動コア１０１が当接して停止する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図６は、第３実施形態での燃料噴射弁の一部拡大断面図である。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。この実施形態は、蓄圧室６内の圧力を所定の圧力に制御するために、定圧弁１２０を設けたものである。定圧弁１２０は、スプリング１２１とシート１２２で構成される。

蓄圧室６の圧力が、スプリング１２１で決まる圧力以上になると、シート１２２が上昇する。即ち、蓄圧室６内の燃料圧力は仕切板２７に設けられた外側燃料通過孔８ａを通過して、シート１２２の下方に侵入する。蓄圧室６の圧力が上昇すると、上記外側燃料通過孔８ａを通ってシート１２２の下方に形成された空間部１２５の圧力も上昇する。

このため、シート１２２がスプリング１２１に抗して上昇し、シート１２２の突起部１２２ａと仕切板２７との間に、隙間が生じる。このため、蓄圧室６内の圧力が、外側燃料通過孔８ａから空間部１２５に入り、更に、上記隙間からシート１２２の貫通孔１２２ｂを介して上方に流れ、蓄圧室６内の圧力が下がる。

また、蓄圧室６内の圧力が所定圧力以下になると、スプリング１２１の力でシート１２２が、図６のように、元の位置に戻る。このため、シート１２２の突起１２２ａと仕切板２７との間の上記隙間が無くなり、蓄圧室６内の圧力が漏れることが無くなる。

これを繰り返して、蓄圧室６内の圧力が所定の一定圧力に保持される。即ち、この定圧弁１２０は、蓄圧室６内を一定の圧力に保持するための圧力調整弁として機能する。

（その他の実施形態）
本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の各実施形態では、自動車の燃料をエンジンに噴射する電子式燃料噴射装置について説明した。この電子式燃料噴射装置は、特に、ガソリンを比較的低圧でエンジン内に噴射するシステムについて説明したが、ガソリンを高圧でシリンダ内に直接噴射する直噴タイプに使用することも出来る。

また、ディーゼルエンジンへの適用も可能である。更に、燃料供給装置以外に化学工場等で薬剤等をタンク内に噴霧する装置に応用することも出来る。

また、蓄圧室を形成するベローズは、ベローズに限らず加圧機構の往復運動によって体積が収縮及び膨張し、蓄圧されたときに、ゴム風船のように弾性的に内部容積が増加するものであれば、その他の構造を採用することが出来る。例えば、金属で構成された蛇腹や、ピストンとシリンダとコイルスプリングで蓄圧室を構成することも出来る。

１…燃料噴射弁
２…ポンプ部
３…インジェクタ部
５…ベローズ
６…蓄圧室
７…逆止弁
９…圧電素子の積層体からなる加圧部材
１０…電磁コイル
１１…ニードル
５６…燃料供給ポンプ
７０…ポンプ部の加圧部材への駆動パルス
７１…蓄圧室内の圧力波形
７２…インジェクタ部の電磁コイルへの噴射パルス
８０…高流量型ポンプの電流特性
８１…高流量型ポンプの吐出量特性
８４…低流量型ポンプの吐出量特性
１００…ポンプ部の加圧手段となる電磁コイル部
１０１…可動コア
１２０…定圧弁
１２２…シート

Claims (11)

1. タンク（５２）内の液体が供給ポンプ（５６）で加圧され、この加圧された前記液体を噴射弁（１）で噴霧する液体噴射供給装置であって、
   インジェクタ部（３）とポンプ部（２）とが前記噴射弁（１）内に内蔵され、
   前記ポンプ部（２）は、前記噴射弁（１）内で前記液体を昇圧し、前記インジェクタ部（３）により所定の噴射圧力で前記液体が噴射されることにより減圧された前記液体を再度昇圧することを繰り返す往復運動を行うことを特徴とする液体噴射供給装置。
2. 前記ポンプ部（２）は、加圧部材（９）と、該加圧部材（９）の変位で圧縮される蓄圧室（６）と、該蓄圧室（６）の圧縮時に蓄圧室（６）内の前記液体を蓄圧室（６）内に保持する逆止弁（７）を有することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射供給装置。
3. 前記加圧部材（９）は、圧電素子の伸縮により往復運動する圧電式の加圧部材（９）、または電磁式に往復運動する電磁式の加圧部材（９）から成ることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射供給装置。
4. 前記噴射弁（１）内の前記蓄圧室（６）は、前記蓄圧室（６）内の前記液体の圧力により、弾性的に膨張する弾性部材で構成された室より成ることを特徴とすれ請求項２または３に記載の液体噴射供給装置。
5. 前記供給ポンプ（５６）の吐出圧が、前記噴射弁（１）の前記噴射圧力より低く設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置。
6. タンク（５２）内の液体を加圧して前記噴射弁（１）に供給する前記供給ポンプ（５６）の吐出側の圧力が、圧力調整弁（６１）により前記噴射弁（１）の前記噴射圧力より低く設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置。
7. 前記蓄圧室（６）には、該蓄圧室（６）内の圧力を一定に保つ定圧弁（１２０）が設けられていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置。
8. 前記インジェクタ部（３）は、電磁コイル（１０）の電磁力によりニードル（１１）を駆動して、前記噴射弁（１）の開弁及び閉弁作動を行う電磁式のインジェクタ部（３）からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置。
9. 前記噴射弁（１）には、前記加圧部材（９）を駆動する駆動パルス（７０）と、前記インジェクタ部（３）を駆動する噴射パルス（７２）とが電気信号として印加され、前記加圧部材（９）に前記駆動パルス（７０）が印加されると前記加圧部材（９）が伸張し、前記蓄圧室（６）内の圧力を昇圧させると共に、前記噴射パルス（７２）の印加により前記蓄圧室（６）内の圧力で前記噴射弁（１）先端から前記液体が噴射されることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射供給装置。
10. 前記ポンプ部（２）は、駆動パルス（７０）が印加された加圧部材（９）の伸張で前記液体を加圧するものから成り、
    前記噴射弁（１）から前記液体が噴射されて、前記加圧部材（９）の前記駆動パルス（７０）の印加がなくなると、前記加圧部材（９）が収縮し、前記逆止弁（７）を開弁させて、前記蓄圧室（６）内に前記供給ポンプ（５６）からの前記液体を吸引することを特徴とする請求項９に記載の液体噴射供給装置。
11. 前記液体は燃料から成り、前記供給ポンプ（５６）は燃料供給ポンプ（５６）から成り、前記噴射弁（１）は、エンジン内に前記燃料を噴霧する燃料噴射弁（１）から成り、
    前記ポンプ部（２）によって昇圧された前記燃料を、前記インジェクタ部（３）により前記エンジン内に所定の噴射圧力で噴霧することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体噴射供給装置。

Images