JPH03138432A - 燃料噴射装置の制御回路 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料噴射装置の制御回路に関する。

〔従来の技術〕

機関により駆動されるプランジャと、燃料で満たされか
つプランジャにより加圧される燃料加圧室と、燃料加圧
室内の燃料圧に応動してこの燃料圧が予め定められた圧
力を越えたときに開弁するニードルと、燃料加圧室内の
燃料を溢流させる燃料溢流通路と、アクチュエータによ
って駆動されかつ燃料溢流通路内に配置された溢流弁と
を具備し、溢流弁が燃料溢流通路を遮断したときに燃料
噴射が行われるユニットインジェクタが公知である（特
開昭６３−６５１６７号公報参照）。このようにアクチ
ュエータによって噴射燃料を制御するようにしたユニッ
トインジェクタでは燃料加圧室の容積、および燃料加圧
室からノズル口に至る燃料通路の容積が小さいために溢
流弁が開弁して燃料加圧室から燃料の溢流が開始される
と燃料加圧室、およ（１） （２） び燃料加圧室からノズル口に至る燃料通路内の燃料圧は
急速に低下する。特にこのユニットインジェクタのよう
にアクチュエータとして応答性のよいピエゾ圧電素子を
用いると溢流弁が急速度で開弁するために燃料加圧室内
の燃料圧は急激に低下せし必られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこのようなユニットインジェクタでは通常ニー
ドルはばね力により閉弁状態に保持され、ニードルの外
周面上に形成された円錐状のニードル受圧面に高圧の燃
料圧を作用させることによりニードルを持ち上げて燃料
噴射が行われる。次いで溢流弁が開弁じて燃料加圧室内
の燃料圧が急激に低下せしめられるとそれと同時にニー
ドル受圧面に作用する燃料圧も急激に低下するのでニー
ドルがばね力により閉弁方向に移動してノズル口を閉鎖
せしめる。ところがこのように燃料加圧室内の燃料圧が
急激に低下せしめられるとニードル受圧面からノズル口
間のニードル周りに充填されていた高圧の燃料全体が燃
料加圧室に向けて移動し、その結果ノズル口近くのニー
ドル周りの圧力が一時的にかなり低い圧力、例えば大気
圧以下に低下してしまう。ところがこのようにノズル口
近くのニードル周りの圧力がかなり低い圧力となるとノ
ズル口近くのニードル周りには多数の微少な気泡が発生
する。従って次にニードルが開弁せしめられたどきには
最初にこれらの気泡を含んだ燃料が噴出せしめられるた
めに燃料噴射率の立上りが悪くなるという問題を生ずる
。

また、ニードルはそれ自身の慣性によりおよび周囲との
摩擦によって応答性がさほどよくなく、従ってニードル
受圧面に作用する燃料圧が急激に低下してもニードルが
ノズル口をただちに閉弁せず、暫らくしてからニードル
がノズル口を閉弁する。従ってニードル受圧面に作用す
る燃料圧が急激に低下して燃焼室内の圧力よりも低くな
るとニードルが閉弁するまでの間に燃焼室内の燃焼ガス
がノズル口を介してニードル周りに流入するという問題
がある。

（３） （４） 〔課題を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために本発明によれば機関により
駆動されるプランジャと、燃料で満たされかつプランジ
ャにより加圧される燃料加圧室と、燃料カロ圧室内の燃
料圧に応動してこの燃料圧が予め定められた圧力を越え
たときに開弁するニードルと、燃料加圧室内の燃料を溢
流させる燃料溢流通路と、圧電素子によって駆動されか
つ燃料溢流通路内に配置された溢流弁とを具備し、圧電
素子が充電されたときに溢流弁が閉弁方向に駆動されて
燃料噴射が開始され、圧電素子が放電されたときに溢流
弁が開弁方向に駆動されて燃料噴射が停止される燃料噴
射装置において、圧電素子の放電時に圧電素子から燃料
噴射を停止させるのに必要な電荷量のみを部分的に放電
させる放電回路を具備している。

〔作　用〕

圧電素子の放電時に圧電素子に充電された電荷が部分的
に放電されるので溢流弁は半開状態となり、燃料加圧室
内の燃料圧およびニードル周りの燃料圧は一定圧まで低
下した後に一定圧に維持される。従ってニードル周りの
燃料圧が急激に低い圧力まで低下しないのでニードル周
りに気泡が発生することがなく、また燃焼室内の燃焼ガ
スがニードル周りに流入することがない。

〔実施例〕

第１図から第８図は本発明をユニットインジェクタに適
用した場合を示しており、まず初めに第３図から第８図
を参照してユニットインジェクタの構造について説明す
る。

第３図から第６図を参照すると、１はハウジング本体、
２はその先端部にノズル口３を形成したノズル、４はス
ペーサ、５はスリーブ、６はこれらノズル２、スペーサ
４、スリーブ５をハウジング本体１に固締するためのノ
ズルホルダを夫々示す。ノズル２内にはノズル口３の開
閉制御を行うニードル７が摺動可能に挿入され、ニード
ル７の頂部は加圧ピン８を介してスプリングリテーナ９
（５） （６） に連結される。このスプリングリテーナ９は圧縮ばね１
０により常時下方に向けて押圧され、この押圧力は加圧
ピン８を介してニードル７に伝えられる。従ってニード
ル７は圧縮ばね１０によって常時閉弁方向に付勢される
ことになる。

一方、ハウジング本体１内にはニードル７と共軸的にプ
ランジャ孔１１が形成され、このプランジャ孔１１内に
プランジャ１２が摺動可能に挿入される。

プランジャ１２の上端部はタペット１３に連結され、こ
のタベッ）１３は圧縮ばね１４により常時上方に向けて
付勢される。このタペット１３は機関駆動のカム（図示
せず）により上下動せしめられ、それによってプランジ
ャ１２がプランジャ孔１１内において上下動せしめられ
る。一方、プランジャ１２下方のプランジャ孔１１内に
はプランジャ１２の下端面１２Ｈによって画定された燃
料加圧室１５が形成される。

この燃料加圧室１５は棒状フィルタ１６および燃料通路
１７（第６図）を介してニードル加圧室１８に連結され
、このニードル加圧室１８はニードル７周りの環状燃料
通路１９を介してノズル口３に連結される。

また、プランジャ孔１１の内壁面上には第５図に示すよ
うにプランジャ１２が上方位置にあるときに燃料加圧室
１５内に開口する燃料供給ポー）２０が形成され、この
燃料供給ポー）２０から燃料加圧室１５内に２〜３ｋｇ
／ｃｕｔ程度のフィード圧の燃料が供給される。この燃
料供給ボート２０は燃料供給ポート２０から直角方向に
延びる燃料排出通路２０ａおよび開弁圧が２〜３ｋｇ／
ｃ＋＋ｆ程度のリリーフ弁（図示せず）を介して例えば
燃料タンク（図示せず）に接続される。また、第５図に
示されるようにプランジャ孔１１に対して燃料供給ポー
ト２０と反対側には燃料供給ポート２０の穿設作業上必
然的に形成される燃料ボート２１が形成され、この燃料
ボート２１の外端部は盲栓２２によって閉鎖される。こ
の燃料ボート２１は゛燃料供給ボート２０と共軸的に延
びてプランジャ孔１１内に開口する。プランジャ孔１１
の内壁面上には燃料供給ポート２０から燃料ボート２１
に向けて延びる円周溝２３が形成される。従ってプラン
ジャ１２が下降してプランジャ１２が燃料供給ポート２
０および燃料ボート２１を閉鎖したときに燃料供給ポー
（７） （８） ト２０と燃料ボート２１とは円周溝２３を介して互いに
連通せしめられ、従って燃料ボート２１内の燃料圧は燃
料供給ボート２０内と同じフィード圧に維持される。ニ
ードル７を押圧するための圧縮ばね１０を収容する圧縮
ばね収容室２４は燃料返戻通路２５を介して燃料供給ポ
ート２０に連結され、圧縮ばね収容室２４内に漏洩した
燃料は燃料返戻通路２５を介して燃料供給ボート２０内
に返戻される。一方、プランジャ下端面１２ａよりもわ
ずかばかり上方のプランジャ１２の外周面上には円周溝
２６が形成され、この円周溝２６はプランジャ１２内に
穿設された燃料逃し孔２７を介して燃料加圧室１５内に
連通せしめられる。

一方、ハウジング本体１内にはプランジャ孔１１内の側
方近傍において横方向に延びる摺動孔３０が形成される
。従ってこの摺動孔３０はその軸線がプランジャ１２と
ニードル７の共通軸線にほぼ直交する直線に対し間隔を
隔てて平行をなすように形成される。この摺動孔３０内
には溢流弁３１が摺動可能に挿入される。第３図および
第４図に示されるように摺動孔３０は互いに共軸的に配
置された小径孔３２と大径孔３３からなり、これら小径
孔３２と大径孔３３の間には段部３４が形成される。一
方、小径孔３２に関して大径孔３３と反対側のハウジン
グ本体１内には小径孔３２と共軸的に円錐孔３５が形成
され、この円錐孔３５内には円錐状外周面を有する弁シ
ート部材３６が嵌着される。この弁シート部材３６はハ
ウジング本体１に螺着されたナツト３７によって円錐孔
３５内に固定される。小径孔３２に対面した弁シート部
材３６の端面３８上には凹溝３９が形成され、凹溝３９
の内周面上にはほぼ円錐状をなす弁シート部４０が形成
される。一方、溢流弁３１の一端部は凹溝３９内に突出
し、この溢流弁３１の一端部の外周部４１は円錐状に形
成される。円錐状弁シート部４ｏを形成する円錐の頂角
は溢流弁３１の円錐状外周部４１を形成する円錐の頂角
よりも小さく、従って溢流弁３１０円錐状外周部４１の
外周縁が円錐状弁シート部４０上に着座する。従ってこ
のとき溢流弁３１は弁シート部４０と線接触することに
なる。

溢流弁３１が弁シート部材３６上に着座したときに溢流
弁３１の外周面と凹溝３９の内壁面とハウジング（９） （ｌＯ） 本体１間には環状の加圧燃料導入室４２が形成され、溢
流弁３１の先端面と凹溝３９の内周面間には第１の燃料
溢流室４３が形成される。一方、摺動孔３０の大径孔３
３内には第２の燃料溢流室４４が形成され、第１燃料溢
流室４３と第２燃料溢流室４４とは溢流弁３１内に形成
された燃料通路４５を介して互いに連通せしめられる。

第２燃料溢流室４４内には溢流弁３１の拡大端部３１ａ
と段部３４間に溢流弁３１を右方に向けて付勢する圧縮
ばね４６が挿入される。この第２燃料溢流室４４は第８
図に示すように燃料排出通路４７を介して例えば燃料タ
ンク（図示せず）に連結される。

第６図に示されるようにハウジング本体１内には燃料通
路１７から上方に延びて常時加圧燃料導入室４２内に開
口する燃料溢流路４８が形成される。この燃料溢流路４
８は常時燃料加圧室１５に連通しており、従って加圧燃
料導入室４２は常時燃料加圧室１５に連通している。

第３図および第４図に示されるように摺動孔３０の大径
孔３３の外端部にはロッド５０を案内支持するロッドガ
イド５１が嵌着され、このロッドガイド５１はその内部
にロッド孔５２を具備する。ロッド５０はロッド孔５２
内に摺動可能に挿入された中空円筒状の小径部５３と、
大径孔３３内に位置する大径部５４からなり、大径部５
４の端面が溢流弁３１の端面に当接せしめられる。大径
部５４と反対側のロッド５０の端部には小径部５３の端
面により画定された圧力制御室５５が形成される。この
圧力制御室５５の上方にはアクチュエータ６０が配置さ
れる。第３図および第４図に示されるようにロッド５０
は中空円筒状をなしており、従ってロッド５０の質量は
かなり小さくなる。

第３図および第７図に示されるようにアクチユエータ６
０はハウジング本体１と一体形成されかつその内部にピ
ストン孔６１を形成したアクチュエータハウジング６２
と、ピストン孔６１内に摺動可能に挿入されたピストン
６３と、アクチュエータハウジング６２の頂部を覆う端
板６４と、端板６４をアクチュエータハウジング６２の
頂部に固定するための端板ホルダ６５と、端板６４の上
端部を覆う合成樹脂製キ（１１） （１２） ャップ６６とを具備する。ピストン６３と端板６４間に
は多数の圧電素子板を積層したピエゾ圧電素子６７が挿
入され、ピストン６３下方のピストン孔６１内にはピス
トン６３の下端面によって画定された可変容積室６８が
形成される。この可変容積室６８は燃料通路６９を介し
て圧力制御室５５に連通ずる。ピストン６３とアクチュ
エータハウジング６２間には環状の冷却室７０が形成さ
れ、この冷却室７０内にはピストン６３を常時上方に向
けて付勢する圧縮ばね７１が挿入される。ピエゾ圧電素
子６７に電荷を充電するとピエゾ圧電素子６７は軸方向
に伸長し、その結果可変容積室６８の容積が減少する。

一方、ピエゾ圧電素子６７に充電された電荷を放電する
とピエゾ圧電素子６７は軸方向に収縮し、その結果可変
容積室６８の容積が増大する。

第７図に示されるようにハウジング本体ｌには逆止弁７
２が挿入される。この逆止弁７２は弁ポート７３の開閉
制御をするボール７４と、ボール７４のリフト量を規制
するロッド７５と、ボール７４およびロッド７５を常時
下方に向けて押圧する圧縮ばね７６とを具備し、従って
弁ポート７３は通常ボール７４によって閉鎮される。逆
止弁７２の弁ボート７３は燃料流入通路７７を介して例
えば低圧燃料ポンプ（図示せず）に連結され、２〜３ｋ
ｇ／ｃｕｔの低圧の燃料が燃料流入通路７７から供給さ
れる。逆止弁７２は可変容積室６８に向けてのみ流通可
能であり、従って可変容積室６８内の燃料圧が２〜３　
ｋｇ　／　ｃｒｌよりも低下すると燃料が逆止弁７２を
介して可変容積室６８内に補給される。従って可変容積
室６８内は常時燃料によって満たされている。一方、第
７図に示されるように冷却室７０の下端部は燃料流入通
路７８を介して例えば低圧燃料ポンプ（図示せず）に連
結され、２〜３ｋｇ／ｃｕｔの低圧の燃料が燃料流入通
路７８から冷却室７０内に供給される。この燃料によっ
てピエゾ圧電素子６７が冷却される。また、第５図に示
されるように冷却室７０の下端部は燃料流出通路７９を
介して燃料供給ボート２０に連結され、この燃料供給ボ
ート２０内に冷却室７０から燃料供給ボート２０に向け
てのみ流通可能な逆止弁８０が配置される。この逆止弁
８０は弁ボート８１の開閉制御をするボール８２と、（
１３） （１４） ボール８２のリフト量を規制するロッド８３と、ボール
８２およびロッド８３を常時上方に向けて押圧する圧縮
ばね８４からなる。冷却室７０内の燃料はピエゾ圧電素
子６７を冷却した後、燃料流出通路７９を介して燃料供
給ボート２０に供給される。

次に第１図を参照してピエゾ圧電素子６７の駆動制御回
路について説明する。

第１図を参照するとこの駆動制御回路はピエゾ圧電素子
６７の駆動回路１００と、この駆動回路１００を制御す
る電子制御ユニット２００からなる。

第１図を参照すると駆動回路１００は比較的小さな電圧
を発生する第１の高電圧発生回路１０１と、比較的大き
な電圧を発生する第２の高電圧発生回路１０２と、比較
的小さな電圧を発生する第３の高電圧発生回路１０３と
、比較的大きな電圧を発生する第４の高電圧発生回路１
０４を具備する。第１高電圧発生回路１０１の出力端子
間には第１のコンデンサ１０５が接続され、この第１コ
ンデンサ１０５は第１高電圧発生回路１０１の出力電圧
によって充電される。一方、第２高電圧発生回路１０２
の出力端子間には第２のコンデンサ１０６が接続され、
この第２コンデンサ１０６は第２高電圧発生回路１０２
の出力電圧によって充電される。また、第３高電圧発生
回路１０３の出力端子間には第３のコンデンサ１０７が
接続され、この第３コンデンサ１０７は第３高電圧発生
回路１０３の出力電圧によって充電される。第４高電圧
発生回路１０４の出力端子間には第４のコンデンサ１０
８が接続され、この第４コンデンサ１０８は第４高電圧
発生回路１０４の出力電圧によって充電される。第３コ
ンデンサ１０７にはツェナーダイオード１０９が並列接
続され、このツェナーダイオード１０９に逆流防止用の
ダイオード１１０と抵抗１１１　とが直列接続される。

これらの第３コンデンサ１０７およびツェナーダイオー
ド１０９は定電圧維持回路を構成する。

一方、駆動回路１００は充電用コイル１１２ａと放電用
コイル１１２ｂとを具備し、これらコイル１１２　ａ、
　１１２　ｂの一端がピエゾ圧電素子６７に接続される
。充電用コイル１１２ａの他端と第１コンデンサ１０５
間には第１のサイリスタ１１３が配置され、（１５） （１６〉 充電用コイル１１２ａの他端と第２コンデンサ１０６間
には第２のサイリスタ１１４が配置される。また、充電
用コイル１１２ａの他端と第３コンデンサ１０７間には
第３のサイリスタ１１５が配置され、充電用コイル１１
２ａの他端と第４コンデンサ１０８間には第４のサイリ
スタ１１６が配置される。一方、放電用コイル１１２ｂ
の他端と第３コンデンサ１０７間には第５のサイリスタ
１１７が配置される。また、放電用コイル１１２ｂの他
端は第６のサイリスク１１８を介して第４コンデンサ１
０８と第４サイリスク１１６間に接続され、更にこの第
６サイリスク１１８と並列に第７のサイリスタ１１９が
接続される。各サイリスク１１３．　１１４．　１１５
．　１１６．　１１７．　１１８．　１１９は電子制御
ユニット２００の出力信号によって制御され、また第４
高電圧発生回路１０４も電子制御ユニット２００の出力
信号によって制御される。

電子制御ユニット２００はディジタルコンピュータから
なり、双方向性バス２０１によって相互に接続されたＲ
ＯＭ　（リードオンメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ　（マイクロプロセッ
サ）２０４、入力ポート２０５および出カポ−）２０６
を具備する。入力ポート２０５にはいずれかの気筒が上
死点位置であることを検出する上死点検出センサ２０７
、およびクランクシャフト（図示せず）が例えば３０度
回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２
０８が接続される。また、負荷センサ２０９はアクセル
ペダル（図示せず）の踏込み量に比例した出力電圧を発
生し、この出力電圧がＡＤ変換器２１０を介して入力ポ
ート２０５に入力される。一方、出力ボート２０６は対
応するサイリスク駆動回路２１１を介して各サイリスク
１１３、１１４．１１５．１１６．１１７．１１８．１
１９のゲート端子に接続され、各サイリスク１１３．１
１４．　１１５．　１１６゜１１７、１１８．１１９は
サイリスタ駆動回路２１１から出力されるサイリスク制
御信号によって制御される。

また、出力ボート２０６は駆動回路２１２を介して第４
高電圧発生回路１０４に接続される。電子制御ユニット
２００では上死点検出センサ２０７　とクランク角セン
サ２０８の出力信号から現在の機関クランク角が計算さ
れ、負荷センサ２０９の出力信号からパ（１７） （１８） イロット燃料噴射時間およびメイン燃料噴射時間、場合
によってはメイン燃料噴射時間のみが計算される。出力
ボート２０６にはこれらの計算結果に基いてパイロット
噴射およびメイン噴射の、場合によってはメイン噴射の
みの燃料噴射開始時期および燃料噴射完了時期を示すデ
ータが出力され、このデータに基いて各サイリスク１１
３．　１１４．１１５゜１１６、１１７．１１８．１１
９が制御される。

次に第２図に示すタイムチャートを参照しつつユニット
インジェクタの駆動制御方法について説明する。

前述したように燃料は燃料流入通路７８を介して冷却室
７０内に供給され、次いでこの燃料はピエゾ圧電素子６
７を冷却した後、燃料流出通路７０および逆止弁８０を
介して燃料供給ボート２０内に供給される。第５図に示
すようにプランジャ１２が上方位置にあるときには燃料
供給ボート２０から燃料加圧室１５内に燃料が供給され
、従ってこのときには燃料加圧室１５内は２〜３ｋｇ／
ｃｆｆｌ程度の低圧にな−っている。一方、このときピ
エゾ圧電素子６７は最大収縮位置にあり、このどき可変
容積室６８および圧力制御室５５内の燃料圧は２〜３ｋ
ｇ／ｃｉ程度の低圧になっている。従ってこのとき溢流
弁３１は圧縮ばね４６のばね力により第３図および第４
図において右方に移動して弁シート部４０から離れてい
る、即ち溢流弁３１が開弁している。従って燃料加圧室
１５内の低圧の燃料は燃料溢流路４８、加圧燃料導入室
４２、第１燃料溢流室４３および溢流弁３１内の燃料通
路４５を介して第２燃料溢流室４４内に供給され、第２
燃料溢流室４４内に供給された燃料は燃料流出通路４７
から排出される。従ってこのとき加圧燃料導入室４２、
第１燃料溢流室４３および第２燃料溢流室４４内も２〜
３ｋｇ／ａｎｔの低圧の燃料で満たされている。

次いでプランジャ１２が下降すると燃料供給ボート２０
および燃料ボート２１がプランジャ１２によって閉鎮さ
れるが溢流弁３１が開弁しているために燃料加圧室１５
内の燃料は燃料溢流路４８および加圧燃料導入室４２を
介して第２燃料溢流室４４内に流出する。

従ってこのときも燃料加圧室１５内の燃料圧は２〜３ｋ
ｇ／ｃｆｆｌ程度の低圧となっている。

（１９） （２０） 次いで第２図に示されるようにパイロット噴射を開始す
べく第１サイリスタ１１３がオンになると第１コンデン
サ１０５に充８週された電荷が充電用コイル１１２ａを
介してピエゾ１．型素子６７に充電される。ピエゾ圧電
素子６７に電荷が充電されるどピエゾ圧電素子６７は軸
線方向に伸長し、その結果ピストン６３が下降するため
に可変容積室６８および圧力制御室５５内の燃料圧が急
激に上昇する。圧力制御室５５内の燃料圧が上昇すると
ロッド５０が第３図および第４図において左方に移動す
るためにそれに伴って溢流弁３１も左方に移動し、溢流
弁３１の端部が弁シート部４０に当接して溢流弁３１が
閉弁せしめられる。なお、このときピエゾ圧電素子６７
に充電される電荷量は溢流弁３１が弁シート部４０に比
較的軽く押圧される電荷量となっている。従ってこのと
き溢流弁３１は比較的低速度で弁シート部４０に衝接す
るので溢流弁３１が弁シート部４０に衝接後はね返り、
再び溢流弁３１が開弁するのが阻止される。

次いで第２サイリスタ１１４がオンになると第２コンデ
ンサ１０６に充電されている電荷が充電用コイル１１２
ａを介してピエゾ圧電素子６７に充電されるためにピエ
ゾ圧電素子６７が更に伸長する。その結果、溢流弁３１
が弁シート部４０に強力に押圧されるので溢流弁３１が
強固に閉弁状態に保持される。溢流弁３１が閉弁すると
燃料加圧室１５内の燃料圧はプランジャ１２の下降運動
により急激に上昇し、燃料加圧室１５内の燃料圧が予め
定められた圧力、例えば３００ｋｇ／ｃｎｆ以上の一定
圧を越えるとニードル７が開弁してノズル口３からパイ
ロット燃料が噴射される。このとき燃料溢流路４８を介
して加圧燃料導入室４２内にも高圧が加わるがこの高圧
によって溢流弁３１に駆動力が作用しない。

次いで第２図に示すように第３ザイリスタ１１７がオン
になるとピエゾ圧電素子６７に充電された電荷は放電用
コイル１１２　ｂ　、および第３コンデンサ１０７とツ
ェナーダイオード１０９からなる定電圧維持回路を介し
て放電される。ところでツェナーダイオード１０９は逆
方向電圧がツェナー電圧以上のときにはオン状態となり
、逆方向電圧がツェナー電圧以下になるとオフ状態とな
る。従って第３コ（２１） （２２） ンデンサ１０７の端子電圧がツェナー電圧を越えると第
３高電圧発生回路１０３によって第３コンデンサ１０７
に充電された電荷の一部がツェナーダイオード１０９を
介して放電され、従って第３コンデンサ１０７の端子電
圧はツェナーダイオード１０９により定まる一定電圧に
維持される。なお、抵抗１１１は第３コンデンサ１０７
からの放電時間を制御して各ダイオード１０９．１１０
に過電流が流れるのを防止するために設けられており、
従ってこの抵抗１１１の抵抗値はかなり小さい。

従って第３サイリスク１１７がオンになるとピエゾ圧電
素子６７に充電された電荷は放電用コイル１１２ａを介
してピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖが第３コンデンサ
１０７の端子電圧Ｖ１（第２図）になるまで急速に放電
せしめられ、次いでピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖは
第３コンデンサ１０７の端子電圧ＶＩに維持される。こ
のようにピエゾ圧電素子６７に充電された電荷が放電せ
しめられるとピエゾ圧電素子６７が収縮する。その結果
、ピストン６３が圧縮ばね７１のばね力により上昇せし
められるために可変容積室６８および圧力制御室５５内
の燃料圧が低下する。前述したようにロッド５０の質量
は小さく、従って圧力制御室５５内の燃料圧が低下する
とロッド５０および溢流弁３１が圧縮ばね４６のばね力
によりただちに第３図および第４図において右方に移動
し、溢流弁３１が弁シート部４０から離れて溢流弁３１
が即座にわずかばかり開弁する。溢流弁３１がわずかば
かり開弁すると燃料加圧室１５内の高圧の燃料が燃料溢
流路４８および加圧燃料導入室４２を介して第２燃料溢
流室４４内に噴出し、その結果燃料加圧室１５内の燃料
圧Ｐは急速に低下する。その結果、ニードル７が下降し
てパイロット噴射が停止せしめられる。なお、このとき
溢流弁３１がわずかばかり開弁せしめられるので燃料加
圧室１５内の燃料圧Ｐは溢流弁３１が開弁した当初は急
速に低下するが燃料圧Ｐが低くなると燃料圧Ｐの低下が
鈍くなり、斯くしてピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖが
第３コンデンサ１０７の端子電圧ＶＩに達したときには
燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐは依然として比較的高い圧
力になっている。比較的高い圧力とは（２３） （２４） 言ってもニードル７が圧縮ばね１０のばね力により閉弁
するのに十分な燃料圧Ｐである。言い換えると第３コン
デンサ１０７の端子電圧Ｖ、はニードル７が閉弁して燃
料噴射が停止せしめられる燃料圧よりも低いが比較的高
い燃料圧Ｐとなるように定められている。このように燃
料加圧室１５内の燃料圧Ｐが比較的高い圧力に維持され
るのでニードル加圧室１８および環状燃料通路１９内の
燃料圧も比較的高い圧力に維持される。ところでニード
ル７はニードル加圧室１８内の燃料圧が成る程度低下す
るとノズル口３を閉弁するがこのときニードル加圧室１
８および環状燃料通路１９内の燃料圧は比較的高く、即
ち燃焼室（図示せず）内の圧力よりも高くなっており、
従ってパイロット噴射完了時に燃焼室内の燃焼ガスがノ
ズル口３を介して環状燃料通路１９内に流入するのが阻
止される。また、溢流弁３１が開弁すると燃料加圧室１
５内の燃料圧が急激に低下するために環状燃料通路１９
内の燃料全体が燃料加圧室１５に向けて移動するが燃料
加圧室１５内の燃料圧が比較的高い一定圧までしか急激
に低下しないために環状燃料通路１９内の圧力はさほど
低下せず、斯くしてパイロット噴射完了時に微少な気泡
が発生するのが阻止される。

次いで第２図に示されるようにメイン燃料噴射を開始す
べく第４サイリスタ１１６がオンにされると第１コンデ
ンサ１０８に充電された電荷が充電用コイル１１２ａを
介してピエゾ圧電素子６７に充電される。ピエゾ圧電素
子６７に電荷が充電されるとピエゾ圧電素子６７は軸線
方向に伸長し、その結果溢流弁３１の端部が弁シート部
４０に当接して溢流弁３１が閉弁せしめられる。前述し
たようにパイロット噴射が完了したときには溢流弁３１
はわずかじか開弁していないのでピエゾ圧電素子６７が
伸長せしめられたときに溢流弁３１の端部は比較的低速
度で弁シート部４０に衝接する。その結果、溢流弁３１
が弁シート部４０に衝接後はね返り、再び溢流弁３１が
開弁するのが阻止される。溢流弁３１が閉弁すると燃料
加圧室１５内の燃料圧はプランジャ１２の下降運動によ
り急激に上昇し、燃料加圧室１５内の燃料圧が再び予め
定められた圧力、例えば３００ｋｇ／ｃｎ１以上（２５
） （２６） の一定圧を越えるとニードル７が開弁してノズル口３か
らメイン燃料が噴射される。

一方、第２図に示されるように第４コンデンザ１０８に
充電されている電荷が放電されてピエゾ圧電素子６７に
充電されると第４コンデンサ１０８の端子電圧■が低下
する。このとき第４高電圧発生回路１０４による第４コ
ンデンサ１０４への充電作用が停止せしめられているた
めに第４コンデンサ１０８の端子電圧Ｖは低下したまま
維持される。

次いで第２図に示すように第６サイリスク１１８がオン
になるとピエゾ圧電素子６７に充電された電荷は放電用
コイル１１２　ｂを介して放電され、その結果第４コン
デンサ１０８の端子電圧Ｖが上昇する。

このときピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖは第４コンデ
ンサ１０８の静電容量で決まる一定電圧Ｖ　２　（第２
図）まで急速に放電せしめられる。ピエゾ圧電素子６７
に充電された電荷が放電せしめられるとピエゾ圧電素子
６７が収縮する。その結果、溢流弁３１が弁シート部４
０から離れて溢流弁３１が即座にわずかばかり開弁する
。溢流弁３１がわずかばかり開弁すると燃料加圧室１５
内の高圧の燃料が燃料溢流路４８および加圧燃料導入室
４２を介して第２燃料溢流室４４内に噴出し、その結果
燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐは急速に低下する。その結
果、ニードル７が下降してメイン噴射が停止せしめられ
る。なお、このとき溢流弁３１がわずかばかり開弁せし
められているので燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐは溢流弁
３１が開弁した当初は急速に低下するが燃料圧Ｐが低く
なると燃料圧Ｐの低下が鈍くなり、斯くしてピエゾ圧電
素子６７の端子電圧Ｖが第４コンデンサ１０８の静電容
量で決まる一定電圧Ｖ２に達したときには燃料加圧室１
５内の燃料圧Ｐは依然として比較的高い圧力になってい
る。比較的高い圧力とは言ってもニードル７が圧縮ばね
１０のばね力により閉弁するのに十分な燃料圧Ｐである
。言い換えると第４コンデンサ１０８の静電容量で決ま
る一定電圧Ｖ２はニードル７が閉弁して燃料噴射が停止
せしめられる燃料圧よりも低いが比較的高い燃料圧Ｐと
なるように定められている。このように燃料加圧室１５
内の燃料圧Ｐが比較的高い圧力に維持され（２７） （２８） るのでニードル加圧室１８および環状燃料通路１９内の
燃料圧も比較的高い圧力に維持される。前述したように
ニードル７はニードル加圧室１８内の燃料圧が成る程度
低下するとノズル口３を閉弁するがこのときニードル加
圧室１８および環状燃料通路１９内の燃料圧は比較的高
く、即ち燃焼室（図示せず）内の圧力よりも高くなって
おり、従ってメイン噴射完了後に燃焼室内の燃焼ガスが
ノズル口３を介して環状燃料通路１９内に流入するのが
阻止される。

また、前述したように溢流弁３１が開弁すると燃料加圧
室１５内の燃料圧が急激に低下するために環状燃料通路
１９内の燃料全体が燃料加圧室１５に向けて移動するの
が燃料加圧室１５内の燃料圧が比較的高い一定圧までし
か急速に低下しないために環状燃料通路１９内の圧力は
さほど低下せず、斯くしてメイン噴射完了後に微少な気
泡が発生するのが阻止される。

次いで第２図に示されるように第７サイリスタ１１９が
オンにされるとピエゾ圧電素子６７に充電されている残
りの電荷が放電せしめられる。その結果、溢流弁３１が
全開せしめられるために燃料加圧室１５内の燃料圧がフ
ィード圧まで低下する。一方、溢流弁３１を開弁するた
めにピエゾ圧電素子６７が収縮せしめられて可変容積室
６８の燃料圧が低下せしめられたときに可変容量室６８
の燃料圧が燃料流入通路７７（第７図）内の燃料圧より
も低くなれば逆止弁７２を介して低圧の燃料が可変容積
室６８内に補給される。

次いでプランジャ１２が更に降下するとプランジャ１２
の外周面上に形成された円周溝２６が燃料供給ボート２
０および燃料ボート２１に連通ずる。このとき燃料加圧
室１５内の燃料圧が燃料供給ポート２０および燃料ボー
ト２１内の燃料圧よりも高いときは燃料加圧室１５内の
燃料がプランジャ１２内に形成された燃料逃し孔２７お
よび円周溝２６を介して燃料供給ポート２０および燃料
ボート２１内に排出される。次いでプランジャ１２が上
昇して上端位置まで戻り、再び下降を開始する。

一方、メイン噴射が完了して暫らくすると第４高電圧発
生回路１０４による第４コンデンサ１０８へ（２９） （３０） の充電作用が開始されるために第２図に示すように第４
コンデンサ１０８の端子電圧Ｖが徐々に増大せしめられ
る。次いで第４コンデンサ１０８の端子電圧Ｖが予め定
められた電圧に達すると第４高電圧発生回路１０４によ
る第４コンデンサ１０８へノ充電作用が停止せしめられ
る。な右、上述したように第４コンデンサ１０８にはピ
エゾ圧電素子６７から放電された電荷の一部が充電され
るので電力消費量が低減せしめられる。

メイン噴射のみを行なう場合には第１サイリスク１１３
および第２ザイリスタ１１４は作動せしめられない。こ
の場合、燃料噴射を開始すべきときにはまず初めに第３
サイリスタ１１５がオンとされてピエゾ圧電素子６７へ
の一段目の充電が行われ、次いで第４サイリスタ１１６
がオンとされてピエゾ圧電素子６７への二段目の充電が
行われる。一方、燃料噴射を停止すべきときにはまず初
めに第６サイリスク１１８がオンとされ、暫らくしてか
ら第７サイリスタ１１９がオンとされる。

第９図から第１１図に別の実施例を示す。なお、これか
ら説明する種々の実施例において第１図から第８図に示
す実施例と同様の構成要素は同一の符号で示す。

第９図を参照すると駆動回路１００は比較的小さな電圧
を発生する第１の高電圧発生回路１０１と、比較的大き
な電圧を発生する第２の高電圧発生回路１０２を具備す
る。第１高電圧発生回路１０１の出力端子間には第１コ
ンデンサ１０５が接続され、第１のコンデンサ１０５は
第１高電圧発生回路１０１の出力電圧によって充電され
る。一方、第２高電圧発生回路１０２の出力端子間には
第２のコンデンサ１０６が接続され、この第２コンデン
サ１０６は第２高電圧発生回路１０２の出力電圧によっ
て充電される。また、駆動回路１００は充電用コイル１
１２ａと放電用コイル１１２ｂとを具備し、これらコイ
ル１１２ａ、１１２ｂの一端がピエゾ圧電素子６７に接
続される。充電用コイル１１２ａの他端と第１コンデン
サ１０５間には第１のサイリスク１１３が配置され、充
電用コイル１１２ａの他端と第２コンデンサ１０６間に
は第２のサイリスタ１１４が配置される。一方、（３１
） （３２） 放電用コイル１１２ｂの他端は例えばトランジスタから
なるスイッチング素子１２０に接続され、このスイッチ
ング素子１２０に逆流防止用ダイオード１２１が直列接
続される。また、放電用コイル１１２ｂにも逆流防止用
ダイオード１２２が並列接続される。

電子制御ユニット２００の出力ポート２０６は対応する
駆動回路２１１を介して各サイリスク１１３．１１４お
よびスイッチング素子１２０のゲート端子に接続され、
各サイリスク１１３．　１１４およびスイッチング素子
１２０は駆動回路２１１から出力される制御信号によっ
て制御される。電子制御ユニット２００では上死点検出
センサ２０７とクランク角センサ２０８の出力信号から
現在の機関クランク角が計算され、負荷センサ２０９の
出力信号から燃料噴射時間が計算される。出力ポート２
０６にはこれらの計算結果に基いて燃料噴射開始時期お
よび燃料噴射完了時期を示すデータが出力され、このデ
ータに基いて各サイリスク１１３．１１４およびスイッ
チング素子１２０が制御される。

次に第１０図に示すタイムチャートを参照しつつユニッ
トインジェクタの駆動制御方法について説明する。

次いで第１０図に示されるようにパイロット噴射を開始
すべく第１サイリスタ１１３がオンになると第１コンデ
ンサ１０５に充電された電荷が充電用コイル１１２ａを
介してピエゾ圧電素子６７に充電される。ピエゾ圧電素
子６７に電荷が充電されるとピエゾ圧電素子６７は軸線
方向に伸長し、その結果ピストン６３が下降するために
可変容積室６８および圧力制御室５５内の燃料圧が急激
に上昇する。圧力制御室５５内の燃料圧が上昇するとロ
ット５０が第３図および第４図において左方に移動する
ためにそれに伴って溢流弁３１も左方に移動し、溢流弁
３１の端部が弁シート部４０に当接して溢流弁３１が閉
弁せしめられる。なお、このときピエゾ圧電素子６７に
充電される電荷量は溢流弁３１が弁シート部４０に比較
的軽く押圧される電荷量となっている。従ってこのとき
溢流弁３１は比較的低速度で弁シート部４０に衝接する
ので溢流弁３１が弁シート部４０に衝接後はね返り、再
び溢流弁３１が開弁するのが阻止される。

（３３） （３４） 次いで第２サイリスタ１１４がオンになると第２コンデ
ンサ１０６に充電されている電荷が充電用コイル１１２
ａを介してピエゾ圧電素子６７に充電されるためにピエ
ゾ圧電素子６７が更に伸長する。その結果、溢流弁３１
が弁シート部４０に強力に押圧されるので溢流弁３１が
強固に閉弁状態に保持される。溢流弁３１が閉弁すると
燃料加圧室１５内の燃料圧はプランジャ１２の下降運動
により急激に上昇し、燃料加圧室１５内の燃料圧が予め
定められた一定圧を越えるとニードル７が開弁じてノズ
ル口３からパイロット燃料が噴射される。

次いで第１０図に示すようにスイッチング素子１２０が
オンになるとピエゾ圧電素子６７に充電された電荷は放
電用コイル１１２ｂを介して放電される。このときピエ
ゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖはピエゾ圧電素子６７の静
電容量と放電用コイル１１２ｂのりアクタンスにより定
まる一定の時定数でもってスイッチング素子１２０がオ
ンとなっている間、徐々に低下する。次いでスイッチン
グ素子１２０がオフになると放電作用が停止せしめられ
るためにピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖは一定電圧Ｖ
１に維持される。従って放電作用が停止せし約られたと
きのピエゾ圧電素子６７の電圧Ｖ１　はスイッチング素
子１２０のオン時間ｔ、によって制御することができる
。

このようにピエゾ圧電素子６７に充電された電荷が放電
せしめられるとピエゾ圧電素子６７が収縮する。その結
果、ピストン６３が圧縮ばね７１のばね力により上昇せ
しめられるために可変容積室６８および圧力制御室５５
内の燃料圧が低下する。圧力制御室５５内の燃料圧が低
下するとロッド５０および溢流弁３１が圧縮ばね４６の
ばね力によりただちに第３図および第４図において右方
に移動し、溢流弁３１が弁シート部４０から離れて溢流
弁３１がわずかばかり開弁する。溢流弁３１がわずかば
かり開弁すると燃料加圧室１５内の高圧の燃料が燃料溢
流路４８および加圧燃料導入室４２を介して第２燃料溢
流室４４内に噴出し、その結果燃料加圧室１５内の燃料
圧Ｐは急速に低下する。その結果、ニードル７が下降し
てパイロット噴射が停止せしめられる。なお、この（３
５） （３６） とき溢流弁３１がわずかばかり開弁せしめられるので燃
料加圧室１５内の燃料圧Ｐは溢流弁３１が開弁した当初
は急速に低下するが燃料圧Ｐが低くなると燃料圧Ｐの低
下が鈍くなり、斯くしてピエゾ圧電素子６７の端子電圧
Ｖが一定電圧Ｖ１に達したときには燃料加圧室１５内の
燃料圧Ｐは依然として比較的高い圧力になっている。比
較的高い圧力とは言ってもニードル７が圧縮ばね１０の
ばね力により閉弁するのに十分な燃料圧Ｐである。言い
換えるとスイッチング素子１２０のオン時間１Ｇはニー
ドル７が閉弁して燃料噴射が停止せしめられる燃料圧よ
りも低いが比較的高い燃料圧Ｐとなる一定電圧Ｖ１まで
ピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖが低下するように定め
られている。

ところで機関回転数ＮＥが高くなるとプランジャ１２に
よる燃料加圧時間が短かくなり、斯くして加圧作用中に
燃料加圧室１５から漏洩する燃料量が減少するために機
関回転数ＮＥが高くなるほど燃料加圧室１５内の燃料圧
Ｐが高くなる。従ってスイッチング素子１２０がオフに
されたときの燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐを機関回転数
ＮＥにかかわらずに一定に維持するためには機関回転数
ＮＥが高くなるほどスイッチング素子１２０のオン時間
ｔ。を長くしなければならない。スイッチング素子１２
０がオフにされたときの燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐを
ニードル７が閉弁して燃料噴射が停止せしめられる燃料
圧よりも低いが比較的高い一定圧に維持するのに必要な
機関回転数ＮＥとスイッチング素子１２０　との関係は
第１１図に示すように予め実験により求められており、
第１１図に示す関係は予めＲＯＭ２０２内に記憶されて
いる。従ってスイッチング素子１２０のオン時間ｔ、は
機関回転数ＮＥに応じてＲＯＭ２０２に記憶された関係
から求められる。

このようにパイロット噴射が停止せしめられたとき燃料
加圧室１５内の燃料圧Ｐが比較的高い圧力に維持される
のでニードル加圧室１８および環状燃料通路１９内の燃
料圧も比較的高い圧力に維持され、斯くしてパイロット
噴射完了時に燃焼室内の燃焼ガスがノズル口３を介して
環状燃料通路１９内に流入するのが阻止される。また、
燃料加圧室１５内の（３７） （３８） 燃料圧が比較的高い一定圧までしか急激に低下しないた
めに環状燃料通路１９内の圧力はさほど低下せず、斯く
してパイロット噴射完了時に微少な気泡が発生するのが
阻止される。

次いで第１０図に示されるようにメイン燃料噴射を開始
すべく第２サイリスク１１４が再びオンにされると第２
コンデンサ１１４に充電された電荷が充電用コイル１１
２ａを介してピエゾ圧電素子６７に充電される。ピエゾ
圧電素子６７に電荷が充電されるとピエゾ圧電素子６７
は軸線方向に伸長し、その結果溢流弁３１の端部が弁シ
ート部４０に当接して溢流弁３１が閉弁せしめられる。

前述したようにパイロット噴射が完了したときには溢流
弁３１はわずかじか開弁していないのでピエゾ圧電素子
６７が伸長せしめられたときに溢流弁３１の端部は比較
的低速度で弁シート部４０に衝接する。その結果、溢流
弁３１が弁シート部４０に衝接後はね返り、再び溢流弁
３１が開弁するのが阻止される。溢流弁３１は閉弁する
と燃料加圧室１５内の燃料圧はプランジャ１２の下降運
動により急激に上昇し、燃料加圧室１５内の燃料圧が再
び予め定められた一定圧を越えるとニードル７が開弁し
てノズル口３からメイン燃料が噴射される。

次いで第１０図に示されるようにスイッチング素子１２
０が再び１．時間だけオンにされる。その結果ピエゾ圧
電素子６７に充電された電荷が放電用コイル１１２ｂを
介して放電され、ピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖは一
定電圧Ｖ２まで低下する。この電圧Ｖ２は電圧Ｖ１とほ
ぼ等しい。ピエゾ圧電素子６７に充電された電荷が放電
せしめられるとピエゾ圧電素子６７が収縮する。その結
果、溢流弁３１が弁シート部４０から離れて溢流弁３１
が即座にわずかばかり開弁する。溢流弁３１がわずかば
かり開弁すると燃料加圧室１５内の高圧の燃料が燃料溢
流路４８および加圧燃料導入室４２を介して第２燃料溢
流室４４内に噴出し、その結果燃料加圧室１５内の燃料
圧Ｐは急速に低下する。その結果、ニードル７が下降し
てメイン噴射が停止せしめられる。なお、このとき溢流
弁３１がわずかばかり開弁せしめられているので燃料加
圧室１５内の燃料圧Ｐは溢流弁３１が（３９〉 （４０） 開弁した当初は急速に低下するが燃料圧Ｐが低くなると
燃料圧Ｐの低下が鈍くなり、斯くしてピエゾ圧電素子６
７の端子電圧Ｖが一定電圧ｖ２に達したときには燃料加
圧室１５内の燃料圧Ｐは依然として比較的高い圧力にな
っている。その結果、メイン噴射完了時に燃焼室内の燃
焼ガスがノズル口３を介して環状燃料通路１９内に流入
するのが阻止され、またメイン噴射完了後に微少な気泡
が発生するのが阻止される。

次いで暫らくするとスイッチング素子１２０が再びオン
とされ、ピエゾ圧電素子６７に充電されている残りの電
荷が放電せしめられる。その結果、溢流弁３１が全開せ
しめられるために燃料加圧室１５内の燃料圧がフィード
圧まで低下する。

第１２図および第１３図に更に別の実施例を示す。

この実施例では第１２図に示されるように駆動回路１０
０が比較的小さな電圧を発生する第１の高電圧発生回路
１０１と、比較的大きな電圧を発生する第２の高電圧発
生回路１０２を具備する。第１高電圧発生回路１０１の
出力端子間には第１のコンデンサ１０５が接続され、こ
の第１コンデンサ１０５は第１高電圧発生回路１０１の
出力電圧によって充電される。一方、第２高電圧発生回
路１０２の出力端子間には第２のコンデンサ１０６が接
続され、この第２コンデンサ１０６は第２高電圧発生回
路１０２の出力電圧によって充電される。また、駆動回
路１００は充電用コイル１１２ａと放電用コイル１１２
ｂとを具備し、これらコイル１１２ａ、　　１１２ｂの
一端がピエゾ圧電素子６７に接続される。充電用コイル
１１２ａの他端と第１コンデンサ１０５間には第１のサ
イリスタ１１３が配置され、充電用コイル１１２ａの他
端と第２コンデンサ１０６間には第２のサイリスタ１１
４が配置される。一方、放電用コイル１１２ｂの他端は
第３のサイリスタ１３０を介して定電圧維持回路１３１
に接続され、更に放電用コイル１１２ｂの他端には第３
サイリスタ１３０と並列に第４のサイリスタ１３２が接
続される。定電圧維持回路１３１　は第３サイリスク１
３０　と直列に接続された第３のコンデンサ１３３　と
、この第３コンデンサ１３３を充電するための第３の高
電圧発生回路１３４と、（４１） （４２） コンデンサ１３３と並列接続されたツェナーダイオード
１３６からなり、ツェナーダイオード１３６には逆流防
止用のダイオード１３７および抵抗１３８が直列接続さ
れる。

電子制御ユニット２００の出力ポート２０６は対応する
サイリスク駆動回路２１１を介して各サイリスク１１３
．１１４．１３０．１３２のゲート端子に接続され、各
サイリスク１１３．　１１４．１３０．１３２はサイリ
スク駆動回路２１１から出力されるサイリスク制御信号
によって制御される。電子制御ユニット２００では上死
点検出センサ２０７　とクランク角センサ２０８の出力
信号から現在の機関クランク角が計算され、負荷センサ
２０９の出力信号から燃料噴射時間が計算される。出力
ポート２０６にはこれらの計算結果に基いて燃料噴射開
始時期および燃料噴射完了時期を示すデータが出力され
、このデータに基いて各サイリスク１１３．１１４．１
３０．１３２が制御される。

次に第１３図に示すタイムチャートを参照しつつユニッ
トインジェクタの駆動制御方法について説明する。

第１３図に示されるように燃料噴射を開始すべく第１サ
イリスタ１１３がオンにされると第１コンデンサ１０５
に充電された電荷が充電用コイル１１２ａを介してピエ
ゾ圧電素子６７に充電される。ピエゾ圧電素子６７に電
荷が充電されるとピエゾ圧電素子６７は軸線方向に伸長
し、その結果ピストン６３が下降するために可変容積室
６８および圧力制御室５５内の燃料圧が急激に上昇する
。圧力制御室５５内の燃料圧が上昇するとロッド５０が
第３図および第４図において左方に移動するためにそれ
に伴って溢流弁３１も左方に移動し、溢流弁３１の端部
が弁シート部４０に当接して溢流弁３１が閉弁せしめら
れる。なお、このときピエゾ圧電素子６７に充電される
電荷量は溢流弁３１が弁シート部４０に比較的軽く押圧
される電荷量となっている。従ってこのとき溢流弁３１
は比較的低速度で弁シート部４０に衝接するので溢流弁
３１が弁シート部４０に衝接後はね返り、再び溢流弁３
１が開弁するのが阻止される。次いで第２サイリスタ１
１４がオンになると第２コンデンサ１０６に充電されて
いる電荷が充電用コイル１１２ａを介（４３） （４４） してピエゾ圧電素子６７に充電されるためにピエゾ圧電
素子６７が更に伸長する。その結果、溢流弁３１が弁シ
ート部４０に強力に押圧されるので溢流弁３１が強固に
閉弁状態に保持される。溢流弁３１が閉弁すると燃料加
圧室１５内の燃料圧はプランジャ１２の下降運動により
急激に上昇し、燃料加圧室１５内の燃料圧が予め定めら
れた一定圧を越えるとニードル７が開弁じてノズル口３
から燃料が噴射される。

次いで第１３図に示すように第３サイリスク１３０がオ
ンになるとピエゾ圧電素子６７に充電された電荷は放電
用コイル１１２ｂおよび定電圧維持回路１３１を介して
放電される。ところでツェナーダイオード１３６は逆方
向電圧がツェナー電圧以上のときにはオン状態となり、
逆方向電圧がツェナー電圧以下になるとオフ状態となる
。従って第３コンデンサ１３３の端子電圧がツェナー電
圧を越えると第３高電圧発生回路１３４によって第３コ
ンデンサ１３３に充電された電荷の一部がツェナーダイ
オード１３Ｇを介して放電され、従って第３コンデンサ
１３３の端子電圧はツェナーダイオード１３６により定
まる一定電圧に維持される。なお、抵抗１３８は第３コ
ンデンサ１３３からの放電時間を制御して各ダイオード
１３６．１３７に過電流が流れるのを防止するために設
けられており、従ってこの抵抗１３８の抵抗値はかなり
小さい。

斯くして第３サイリスタ１３０がオンになるとピエゾ圧
電素子６７に充電された電荷は放電用コイル１１２ｂを
介してピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖが第３コンデン
サ１３３の端子電圧Ｖ。（第１３図）になるまで急速に
放電せしめられ、次いでピエゾ圧電素子６７の端子電圧
Ｖは第３コンデンサ１３３の端子電圧Ｖ。に維持される
。このように、ピエゾ圧電素子６７に充電された電荷が
放電せしめられるとピエゾ圧電素子６７が収縮する。そ
の結果、ピストン６３が圧縮ばね７１のばね力により上
昇せしめられるために可変容積室６８および圧力制御室
５５内の燃料圧が低下する。圧力制御室５５内の燃料圧
が低下するとロッド５０および溢流弁３１が圧縮ばね４
６のばね力によりただちに第３図および第４図において
右方に移動し、溢流弁３１が弁シート部４０から離れて
（４５） （４６） 溢流弁３１が即座にわずかばかり開弁する。溢流弁３１
がわずかばかり開弁すると燃料加圧室１５内の高圧の燃
料が燃料溢流路４Ｂおよび加圧燃料導入室４２を介して
第２燃料溢流室４４内に噴出し、その結果燃料加圧室１
５内の燃料圧Ｐは急速に低下する。その結果、ニードル
７が下降して燃料噴射が停止せしめられる。なお、この
とき溢流弁３１がわずかばかり開弁せしめられるので燃
料加圧室１５内の燃料圧Ｐは溢流弁３１が開弁した当初
は急速に低下するが燃料圧Ｐが低くなると燃料圧Ｐの低
下が鈍くなり、斯くしてピエゾ圧電素子６７の端子電圧
Ｖが第３コンデンサ１３３の端子電圧Ｖｏに達したとき
には燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐは依然として比較的高
い圧力になっている。その結果、燃焼室内の燃焼ガスが
ノズル口３を介して環状燃料通路１９内に流入するのが
阻止され、また環状燃料通路１９内に微少な気泡が発生
するのが阻止される。

次いで第１３図に示されるように第４サイリスタ１３２
がオンになるとピエゾ圧電素子６７に充電されている残
りの電荷が急速に放電せしめられる。その結果、溢流弁
３１が全開せしめられ、燃料加圧室１５内の燃料圧がフ
ィード圧まで低下する。

第１４図および第１５図は第１２図および第１３図に示
す実施例の変形例を示している。この実施例においても
放電用コイル１１２ｂの他端には第３サイリスク１３０
および第４サイリスタ１３２が接続されているがこの実
施例では第３サイリスク１３０が第２コンデンサ１０６
と第２サイリスタ１１４の間に接続されている。また、
この実施例では第１高電圧発生回路１０１および第２高
電圧発生回路１０２が対応する駆動回路２１２を介して
出力ポート２０６に接続されており、これらの各高電圧
発生回路１０１．１０２は電子制御ユニット２００の出
力信号に基いて燃料噴射の完了後に各コンデンサ１０５
．１０６への充電を開始するように制御される。

次に第１５図に示すタイムチャートを参照しつつユニッ
トインジェクタの駆動制御方法について説明する。

燃料噴射を開始すべきときにはまず初めに第１サイリス
タ１１３がオンとされ、次いで第２サイリ（４７） （４８） スタ１１４がオンとされる。従ってこのときには第１３
図に示す実施例と同様にピエゾ圧電素子６７に対し２段
階の充電が行われる。なお、第１サイリスタ１１３およ
び第２サイリスク１１４がオンになると第１５図に示す
ように第１コンデンサ１０５および第２コンデンサ１０
６の端子電圧Ｖが低下するがこのとき各コンデンサ１０
５．１０６に対して高電圧発生回路１０１．１０２から
の充電作用が停止されているために第１コンデンサ１０
５および第２コンデンサ１０６の端子電圧Ｖは低下した
状態で保持される。

次いで燃料の噴射を停止すべく第３サイリスタ１３０が
オンにされるとピエゾ圧電素子６７に充電された電荷の
放電が開始され、このときピエゾ圧電素子６７の端子電
圧Ｖは第２コンデンサ１０６の容量で決まる一定電圧Ｖ
。になるまで急速に低下し、その後この一定電圧Ｖｏに
保持される。この一定電圧Ｖ０は第１３図に示す電圧Ｖ
ｏと同じであり、従ってこの実施例では第２コンデンサ
１０６が定電圧維持回路の役割りを果す。次いで第４サ
イリスタ１３２がオンにされるとピエゾ圧電素子６７に
充電されている残りの電荷が急速に放電せしめられる。

次いで各高電圧発生回路１０１．１０２から第１コンデ
ンサ１０５および第２コンデンサ１０６への充電が開始
され、従って各コンデンサ１０５．１０６の端子電圧Ｖ
が次第に上昇する。

この実施例ではピエゾ圧電素子６７から放電された電荷
の一部を第２コンデンサ１０６に充電し、この第２コン
デンサ１０６に充電された電荷を次の燃料噴射時にピエ
ゾ圧電素子６７に充電するようにしているので電力消費
量を低減できるという利点があるばかりでなく、駆動回
路１００の放電回路の回路構成が簡単になるという利点
がある。また、第２コンデンサ１０６に充電された電荷
は次の燃料噴射時に放電せしめられるので第１２図に示
すようにツェナーダイオード１３６を含む過電圧放電回
路を設ける必要がない。

第１６図および第１７図に更に別の実施例を示す。

この実施例では第１６図に示されるように駆動回路１０
０が比較的小さな電圧を発生する第１の高電圧発生回路
１０１と、比較的大きな電圧を発生する（４９） （５０） 第２の高電圧発生回路１０２を具備する。第１高電圧発
生回路１０１の出力端子間には第１コンデンサ１０５が
接続され、第１のコンデンサ１０５は第１高電圧発生回
路１０１の出力電圧によって充電される。

一方、第２高電圧発生回路１０２の出力端子間には第２
のコンデンサ１０６が接続され、この第２コンデンサ１
０６は第２高電圧発生回路１０２の出力電圧によって充
電される。また、駆動回路１００は充電用コイル１１２
ａと放電用コイル１１２ｂとを具備し、これらコイル１
１２ａ、１１２ｂの一端がピエゾ圧電素子６７に接続さ
れる。充電用コイル１１２ａの他端と第１コンデンサ１
０５間には第１のサイリスク１１３が配置され、充電用
コイル１１２ａの他端と第２コンデンザ１０６間には第
２のサイリスタ１１４が配置される。一方、放電用コイ
ル１１２ｂの他端は第３のサイリスタ１４０を介して放
電時定数制御回路１４１に接続される。この放電時定数
制御回路１４１は並列接続されたコイル１４２とツェナ
ーダイオード１４３からなり、ツェナーダイオード１４
３には逆流防止用のダイオード１４４が直列接続される
。

電子制御ユニット２００の出力ポート２０６は対応する
サイリスク駆動回路２１１を介して各サイリスク１１３
．１１４．１４０のゲート端子に接続され、各サイリス
ク１１３．１１４．　１４０はサイリスク駆動回路２１
１から出力されるサイリスク制御信号によって制御され
る。電子制御ユニット２００では」二元点検出センサ２
０７とクランク角センサ２０８の出力信号から現在の機
関クランク角が計算され、負荷センサ２０９の出力信号
から燃料噴射時間が計算される。出力ポート２０６には
これらの計算結果に基いて燃料噴射開始時期および燃料
噴射完了時期を示すデータが出力され、このデータに基
いて各サイリスク１１３、１１４．１４０が制御される
。

次に第１７図に示すタイムチャートを参照しつつユニッ
トインジェクタの駆動制御方法について説明する。

第１７図に示されるように燃料噴射を開始すべく第」サ
イリスタ１１３がオンにされると第」コンデンサ１０５
に充電された電荷が充電用コイル１１２ａを介してピエ
ゾ圧電素子６７に充電される。ピエゾ（５１） （５２） 圧電素子６７に電荷が充電されるとピエゾ圧電素子６７
は軸線方向に伸長し、その結果ピストン６３が下降する
ために可変容積室６８および圧力制御室５５内の燃料圧
が急激に上昇する。圧力制御室５５内の燃料圧が上昇す
るとロッド５０が第３図および第４図において左方に移
動するためにそれに伴って溢流弁３１も左方に移動し、
溢流弁３１の端部が弁シート部４０に当接して溢流弁３
１が閉弁せしめられる。なお、このときピエゾ圧電素子
６７に充電される電荷量は溢流弁３１が弁シート部４ｏ
に比較的軽く押圧される電荷量となっている。従ってこ
のとき溢流弁３１は比較的低速度で弁シート部４ｏに衝
接するので溢流弁３１が弁シート部４ｏに衝接後はね返
り、再び溢流弁３１が開弁するのが阻止される。次いで
第２サイリスタ１１４がオンになると第２コンデンサ１
０６に充電されている電荷が充電用コイル１１２ａを介
してピエゾ圧電素子６７に充電されるためにピエゾ圧電
素子６７が更に伸長する。その結果、溢流弁３１が弁シ
ート部４０に強力に押圧されるので溢流弁３１が強固に
閉弁状態に保持される。溢流弁３１が閉弁すると燃料加
圧室１５内の燃料圧はプランジャ１２の下降運動により
急激に上昇し、燃料加圧室１５内の燃料圧が予め定めら
れた一定圧を越えるとニードル７が開弁してノズル口３
から燃料が噴射される。

次いで第１７図に示すように第３サイリスタ１４０がオ
ンになるとピエゾ圧電素子６７にチャージされた電荷は
放電用コイル１１２ｂを介して放電される。

ところでツェナーダイオード１４３は逆方向電圧がツェ
ナー電圧以上のときにはオン状態になり、逆方向電圧が
ツェナー電圧以下になるとオフ状態となる。従って第３
ザイリスタ１４０がオンになるとピエゾ圧電素子６７に
充電された電荷は放電用コイル１１２ａによって定まる
第１の放電時定数でもってツェナーダイオード１４３を
介しピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖがツェナー電圧Ｖ
。（第１７図）になるまで急速に放電せしめられる。ピ
エゾ圧電素子６７に充電された電荷が放電せしめられる
とピエゾ圧電素子６７が収縮する。その結果、ピストン
６３が圧縮ばね７１のばね力により上昇せしめられるた
めに可変容積室６８および圧力制御室５５内の燃料圧が
（５３） （５４） 低下する。圧力制御室５５内の燃料圧が低下するとロッ
ド５０および溢流弁３１が圧縮ばね４６のばね力により
ただちに第３図および第４図において右方に移動し、溢
流弁３１が弁シート部４０から離れて溢流弁３１が即座
にわずかばかり開弁する。溢流弁３１がわずかばかり開
弁すると燃料加圧室１５内の高圧の燃料が燃料溢流路４
８および加圧燃料導入室４２を介して第２燃料溢流室４
４内に噴出し、その結果燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐは
急速に低下する。その結果、ニードル７が下降して燃料
噴射が停止せしめられる。なお、このとき溢流弁３１が
わずかばかり開弁せしめられるので燃料加圧室１５内の
燃料圧Ｐは溢流弁３１が開弁した当初は急速に低下する
が燃料圧Ｐが低くなると燃料圧Ｐの低下が鈍くなり、斯
くしてピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖがツェナー電圧
Ｖ。に達したときには燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐは依
然として比較的高い圧力になっている。

ピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖがツェナー電圧Ｖｏま
で低下するとツェナーダイオード１４３はオフ状態とな
るためにピエゾ圧電素子６７に充電されている電荷はコ
イル１４２を介して充電用コイル１１２ｂおよびコイル
１４２により定まる第２の放電時定数でもってコイル１
４２を介し放電せしめられる。この第２放電時定数は放
電用コイル１１２ｂのみによって定まる第１放電時定数
よりも大きく、従ってピエゾ圧電素子６７の端子電圧Ｖ
は比較的ゆっくりと低下する。その結果、溢流弁３１の
開弁量がゆっくりと増大し、斯くして燃料加圧室１５内
の燃料圧Ｐがゆっくりと低下する。

このようにこの実施例では燃料噴射を停止すべく溢流弁
３１が開弁せしめられた当初は燃料加圧室１５内の燃料
圧Ｐは急速に低下するがその後一定圧に達した後は徐々
に低下する。即ち、燃料加圧室１５内の燃料圧Ｐは急速
に低下した後、−時的に比較的高い圧力に維持されるの
でニードル加圧室１８および環状燃料通路１９内の燃料
圧も比較的高い圧力に維持される。その結果、燃焼室内
のガスがノズル口３を介して環状燃料通路１９内に流入
するのが阻止され、また環状燃料通路１９内に微少な気
泡が発生するのが阻止される。

（５５） （５６） なお、これまで本発明をユニットインジェクタに適用し
た場合について説明してきたが本発明を分配型燃料噴射
ポンプに適用することもできる。

〔発明の効果〕

溢流弁の開弁時に燃料加圧室内の燃料圧が成る一定圧ま
でしか低下しないのでニードル周りの燃料通路内に燃焼
ガスが流入するのを阻止することができ、しかもニード
ル周りの燃料通路内に微少な気泡が発生するのを阻止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はユニットインジェクタの駆動制御回路図、第２
図はタイムチャート、第３図は第６図の■−■線に沿っ
てみたユニットインジェクタの側面断面図、第４図は第
３図の一部拡大側面断面図、第５図は第６図の■−■線
に沿ってみた側面断面図、第６図は第３図のＩＶ−ＩＶ
線に沿ってみた側面断面図、第７図は第３図および第８
図の■−■線に沿ってみた側面断面図、第８図は第３図
の■■線に沿ってみた平面断面図、第９図はユニットイ
ンジェクタの別の実施例を示す駆動制御回路図、第１０
図は第９図の駆動制御回路を用いた場合のタイムチャー
ト、第１１図はスイッチング素子のオン時間１Ｇと機関
回転数ＮＥの関係を示す線図、第１２図はユニットイン
ジェクタの更に別の実施例を示す駆動制御回路図、第１
３図は第１２図の駆動制御回路を用いた場合のタイムチ
ャート、第１４図はユニットインジェクタの更に別の実
施例を示す駆動制御回路図、第１５図は第１４図の駆動
制御回路を用いた場合のタイムチャート、第１６図はユ
ニットインジェクタの更に別の実施例を示す駆動制御回
路図、第１７図は第１６図の駆動制御回路を用いた場合
のタイムチャートである。 ３・・・ノズル口、 １１・・・プランジャ孔、 １５・・・燃料加圧室、 ３０・・・摺動孔、 ５５・・・圧力制御室、 ６９・・・可変容積室、 １０５、１０６．１０７．１０８゜ ７・・・ニードノペ １２・・・プランジャ、 ２０・・・燃料供給ボート、 ３１・・・溢流弁、 ６７・・・ピエゾ圧電素子、 １００・・・駆動回路、 １３３・・・コンデンサ、 （５７） （５８） １１２ａ　、　　１１２ｂ　、１４２−・・コイル、１
１３．　１１４．　１１５．　１１６．　１１７．　１
１８゜１４０・・・サイリスク、 １２０・・・スイッチング素子。 １１９゜ １３０゜ １３２゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関により駆動されるプランジャと、燃料で満たされか
   つプランジャにより加圧される燃料加圧室と、燃料加圧
   室内の燃料圧に応動して該燃料圧が予め定められた圧力
   を越えたときに開弁するニードルと、燃料加圧室内の燃
   料を溢流させる燃料溢流通路と、圧電素子によって駆動
   されかつ該燃料溢流通路内に配置された溢流弁とを具備
   し、該圧電素子が充電されたときに溢流弁が閉弁方向に
   駆動されて燃料噴射が開始され、該圧電素子が放電され
   たときに溢流弁が開弁方向に駆動されて燃料噴射が停止
   される燃料噴射装置において、上記圧電素子の放電時に
   該圧電素子から燃料噴射を停止させるのに必要な電荷量
   のみを部分的に放電させる放電回路を具備した燃料噴射
   装置の制御回路。