JPH08200180A

JPH08200180A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH08200180A
Application number: JP7031495A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Yonekura; 光一郎米倉; Shigeki Yoshioka; 茂樹吉岡
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造で安全かつ効率の良い燃料の噴射
装置を提供する。【構成】各シリンダ毎に配される燃料噴射機構８はユ
ニット化されたポンプ部８Ａと噴射弁部８Ｂとからな
る。ポンプ部８Ａには、電磁石１１とこれに空隙１４を
隔てて第１のばねで付勢された第１の可動板１５が収納
され、第１の可動板１５が第１の電磁石１１に吸引され
るとこれに連結されたプランジャ１７がシリンダー部１
８内の燃料を加圧すして噴射弁部８Ｂへ送る。噴射弁部
には、第２の電磁石２１と空隙２４を隔てて第２のばね
２６に付勢された第２の可動板２５が設けられ、第２の
可動板２５が第２の電磁石２１に吸引されることによ
り、第２の可動板２５に連結されたニードル２８が変位
してノズル２９を開き燃料を噴射する。ホンプ部と噴射
弁部が一体となり高圧配管が不要で、機械式ポンプに比
較して出力消費も低くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子制御内燃エンジン
用の燃料噴射装置に関し、特にシリンダ内直接噴射方式
の自動車用ガソリンエンジン用の燃料噴射装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料噴射装置としては、例えば図
１０に示すようなものがある。すなわち、燃料はフュー
エルタンク２０１からフューエルポンプ２０２により高
圧ポンプ２０３に、配管２０４を通じて送られる。高圧
ポンプ２０３は、エンジンルーム内にエンジンに近接し
て設置され、エンジンの回転力によって駆動され、高圧
となった燃料を配管２０５を通じて圧送する。圧送され
た燃料は、フューエルフィルタ２０６で濾過された後、
各シリンダに配管２０７を通じて分配される。

【０００３】分配された燃料は、エンジンのシリンダー
内に向けて設置されている燃料噴射弁２０８に送られ
る。なお、この部分の圧力はプレッシャレギュレータ２
０９により一定圧に保持されている。そして、燃料噴射
量決定装置２１０よりの信号により、シリンダ内に燃料
噴射弁２０８より燃料が噴射される。燃料噴射量決定装
置２１０は、図示しない吸入空気量検出装置、エンジン
回転数検出装置等からの入力信号により適当な燃料噴射
量を算出する。

【０００４】燃料噴射弁２０８の内部を図１１に示す。
燃料噴射量決定装置２１０からの信号により電気コイル
２１２に通電されると、ばね２１３により付勢されて電
磁石２１１と空隙を隔てて配置されている可動板２１４
が該電磁石に吸引される。可動板２１４にはシャフト２
１５を介してニードル２１６が取り付けられているの
で、ノズル２１７が開弁されエンジンシリンダ内に燃料
が噴射される。その後、電気コイル２１２への通電を止
めると、ばね２１３の付勢により可動板２１４が移動
し、その結果ニードル２１６の変位によりノズル２１７
が閉じるので、燃料噴射は中止する。このように、電気
コイル２１２の通電時間を制御することによって燃料噴
射量を制御している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料噴射装置にあっては、高圧ポンプ２０３
をエンジン回転力によって駆動するので、高圧ポンプ２
０３をエンジン近傍に設置しなければならず、また、高
圧ポンプ２０３がエンジン回転中に駆動されることによ
るエンジンの出力損失が大きい。また、高圧ポンプ２０
３から燃料噴射弁２０８の間に、高圧となった燃料を通
す配管２０５、２０７が必要であり、安全性を確保する
ためには配管および結合部に耐圧性の高い部材を使用す
る必要がある。

【０００６】さらに、エンジン始動時に燃料の圧力が規
定値以上になるまでクランキングする必要があるため始
動に時間がかかり、また高圧ポンプ２０３が何等かの理
由によって故障あるいは停止してしまうと、エンジンの
始動ができないおそれがある。したがって、本発明は、
このような従来の問題点に着目し、簡単な構造で安全か
つ効率のよい燃料噴射装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため請求項１に記載
の本発明は、ポンプ部と噴射弁部とを一体に構成した燃
料噴射手段を備えた燃料噴射装置であって、ポンプ部
は、第１の油室と、第１の電磁石と、第１のばねにより
付勢されて第１の電磁石と空隙を隔てて配設された第１
の可動板と、第１の可動板に連結されたプランジャと、
第１の油室と燃料導入口とを連通する油路に配された第
１のワンウェイバルブと、第１の油室と噴射弁部との連
結路に配された第２のワンウェイバルブとを備えるとと
もに、第１の油室はプランジャの変位により容積が変化
するよう構成され、噴射弁部は、連結路に接続する第２
の油室と、第２の電磁石と、第２のばねにより付勢され
て第２の電磁石と空隙を隔てて配設された第２の可動板
と、第２の可動板に連結されたニードルの変位により開
閉するノズルとを備えるものとした。

【０００８】また請求項３に記載の発明は、ポンプ部と
噴射弁部とを一体に構成した燃料噴射手段を備えた燃料
噴射装置であって、ポンプ部は、第１の油室と、第１の
油室内に配設された第１の圧電素子と、第１の油室と燃
料導入口とを連通する油路に配された第１のワンウェイ
バルブと、第１の油室と噴射弁部との連結路に配された
第２のワンウェイバルブとを備え、噴射弁部は、連結路
に接続する第２の油室と、第２の油室内に配設された第
２の圧電素子と、ばねにより付勢されて第２の圧電素子
に接している可動板と、可動板に連結されたニードルの
変位により開閉するノズルとを備えるものとした。

【０００９】さらに請求項４に記載の発明は、ポンプ部
と噴射弁部とを一体に構成した燃料噴射手段を備えた燃
料噴射装置であって、ポンプ部に圧電素子を用いて上記
請求項３記載の発明におけるポンプ部と同構成とし、噴
射弁部に電磁石を用いて上記請求項１記載の発明におけ
る噴射弁部と同構成としたものである。

【００１０】請求項５に記載の発明は、ポンプ部と噴射
弁部とを一体に構成した燃料噴射手段を備えた燃料噴射
装置であって、ポンプ部に電磁石を用いて上記請求項１
記載の発明におけるポンプ部と同構成とし、噴射弁部に
圧電素子を用いて上記請求項３記載の発明における噴射
弁部と同構成としたものである。上記請求項１あるいは
請求項５記載の発明におけるポンプ部の電磁石のヨーク
には、プランジャが挿入されるシリンダー部が穿設さ
れ、第１の油室が該シリンダー部を含むものとするのが
好ましい。

【００１１】また請求項７に記載の発明は、ポンプ部と
噴射弁部とを一体に構成した燃料噴射手段を備えた燃料
噴射装置であって、ポンプ部は、第１の油室と、第１の
油室内に配設された圧電素子と、第１の油室と燃料導入
口とを連通する油路に配された第１のワンウェイバルブ
と、第１の油室と噴射弁部との連結路に配された第２の
ワンウェイバルブとを備え、噴射弁部は、連結路に接続
する第２の油室と、第１の油室に配されたばねに支持さ
れるとともに圧電素子と空隙を隔てて配設された可動板
と、第１の油室および第２の油室を貫通して延びるシャ
フトを介して可動板に連結されたニードルの変位により
開閉するノズルとを備えるものとした。なお、各発明に
おける第２の油室には、該油室内の圧力を規定圧に制限
するリリーフバルブを設けることができる。

【００１２】

【作用】請求項１のものでは、ポンプ部において、第１
の電磁石への通電によって第１の可動板が第１の電磁石
に吸引されて移動すると、プランジャがその移動に伴な
って変位して、第１の油室の容積が変化し当該油室の燃
料を加圧する。加圧された燃料は第２のワンウェイバル
ブを経て噴射弁部の第２の油室へ送られる。第１の電磁
石への通電が止められると第１の油室内は減圧され、第
１のワンウェイバルブを経て燃料導入口から第１の油室
へ燃料が補充される。第１の電磁石のＯＮ、ＯＦＦによ
り上記を繰り返してポンプ部はポンプ作用を発揮する。
噴射弁部では、第２の電磁石のＯＮ、ＯＦＦによって第
２の可動板を移動させ、第２の可動板に連結されたニー
ドルの変位によりノズルが開閉される。これにより第２
の油室内の燃料がノズルからシリンダ内へ噴射される。
ポンプ部と噴射弁部とを一体に構成したこの燃料噴射手
段は、各シリンダ毎に装着される。燃料噴射手段内にポ
ンプ部と噴射弁部とが一体に構成されているので、高圧
配管が不要で、エンジン出力を消費する機械式燃料ポン
プも不要となる。

【００１３】請求項３のものでは、ポンプ部において、
第１の圧電素子は高電圧が印加されると伸長して体積を
増大し、第１の油室内の燃料を加圧する。加圧された燃
料は第２のワンウェイバルブを経て噴射弁部の第２の油
室へ送られる。第１の圧電素子への通電が止められると
圧電素子は原形へ縮小し第１の油室内は減圧され、第１
のワンウェイバルブを経て燃料導入口から第１の油室へ
燃料が補充される。第１の圧電素子のＯＮ、ＯＦＦによ
り上記を繰り返してポンプ部はポンプ作用を発揮する。
噴射弁部では、第２の圧電素子のＯＮ、ＯＦＦにより伸
張、縮小して可動板を移動させ、可動板に連結されたニ
ードルの変位によりノズルが開閉されて燃料が噴射され
る。

【００１４】請求項４、請求項５のものはポンプ部と噴
射弁部のいずれか一方に電磁石を用い、他方に圧電素子
を用いたもので、それぞれ上述と同様のポンプ作用ある
いは燃料噴射作用が行なわれる。

【００１５】また請求項７のものでは、圧電素子への印
加電圧によりポンプ作用と燃料噴射作用が選択的に行な
われる。印加電圧が低く圧電素子の伸長量が可動板との
空隙より小さい範囲でＯＮ、ＯＦＦされると、第１の油
室内の燃料が加圧されて第２の油室へ送られる。印加電
圧を高くして圧電素子の伸長量が可動板との空隙より大
きくなると、圧電素子が可動板を押して移動させ、可動
板に連結されたニードルの変位によりノズルが開閉され
る。これにより第２の油室内の燃料がノズルからシリン
ダ内へ噴射される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は、本発明の第１の実施例の構成を示す全体構成図、
図２は燃料噴射機構を拡大して示す断面図である。図１
において、フューエルタンク１よりフューエルポンプ２
によって配管３を通じて送られた燃料は、フューエルフ
ィルタ４によって濾過された後、フューエルレギュレタ
５により一定圧に保持された状態で、配管６を通じてエ
ンジン７の各シリンダ毎に配設された燃料噴射手段であ
る燃料噴射機構８に送られる。燃料噴射機構８は、図２
に示すように、ポンプ部８Ａと噴射弁部８Ｂとにより構
成されている。燃料噴射機構８は燃料噴射量決定装置９
よりの信号により作動し、まずポンプ部８Ａは各自の燃
料噴射機構８が燃料を噴射する都度必要な分の燃圧を発
生し、噴射弁部８Ｂはその加圧された燃料を噴射するよ
うになっている。

【００１７】燃料噴射機構８のポンプ部８Ａと噴射弁部
８Ｂは、ボデー１０内に組み込まれて互いに一体のユニ
ットに構成されている。ポンプ部８Ａには、円周方向に
巻かれた電気コイル１２と磁性体のヨーク１３とで構成
された第１の電磁石１１が設置されている。そして、磁
性体からなる第１の可動板１５が、ヨーク１３と適当な
空隙１４を隔てて、第１のばね１６により第１の電磁石
１１から離れる方向に付勢されて配設されている。第１
の可動板１５にはプランジャ１７が固定連結されてお
り、プランジャ１７は第１の可動板１５が第１の電磁石
１１に吸引されて移動すると、その移動に伴なってヨー
ク１３に穿設されたシリンダー部１８内を軸方向に変位
して、シリンダー部１８内の燃料を加圧するようになっ
ている。

【００１８】噴射弁部８Ｂは従来例の燃料噴射弁と同様
の構造を有し、円周方向に巻かれた電気コイル２２と磁
性体のヨーク２３とよりなる第２の電磁石２１を備え
る。ヨーク２３と所定の空隙２４を隔てて、第２のばね
２６によって第２の電磁石２１から離れる方向に付勢さ
れた磁性体の第２の可動板２５が配設されている。第２
の可動板２５には、シャフト２７を介してニードル２８
が連結されており、電気コイル２２に通電すると、第２
の可動板２５が第２の電磁石２１に吸引され、これによ
りノズル２９を開き、燃料をシリンダ内に噴射するよう
になっている。

【００１９】そして、ボデー１０内およびヨーク１３を
横切って形成され、燃料導入口３１とシリンダー部１８
とを連通する油路３２には、第１のワンウエィバルブ３
３が設けられ、ポンプ部８Ａと噴射弁部８Ｂを繋ぐ連結
路３４には第２のワンウエィバルブ３５が設けられてい
る。また、ボデー１０内に形成され燃料導入口３１と空
隙２４部を結ぶリリーフ路３６には、リリーフバルブ３
７が設けられている。なお、図２において、ハッチング
してある部分は、燃料で満たされる部分を示している。

【００２０】燃料噴射機構８では、ポンプ部８Ａの電気
コイル１２に通電すると、第１の電磁石１１は第１のば
ね１６の付勢力に打ち勝って、第１の可動板１５を吸引
する。第１の可動板１５にはプランジャ１７が連結され
ているので、プランジャ１７が変位してシリンダー部１
８は容積が小さくなり内部の燃料が加圧される。する
と、加圧された燃料は第２のワンウエィバルブ３５を通
って噴射弁部８Ｂへと流れる。

【００２１】電気コイル１２への通電を止めると、第１
のばね１６の付勢力により第１の可動板１５が押され、
第１の可動板１５の移動に伴なってプランジャ１７が押
し戻されるため、シリンダー部１８の容積は大きくな
り、内部の燃圧は低下する。この場合、第２のワンウエ
ィバルブ３５は閉、第１のワンウエィバルブ３３は開と
なって燃料がシリンダー部１８内に補充される。以上の
動作が繰り返されてポンプ部８Ａはポンプとしての機能
を発揮し、加圧された高圧の燃料を噴射弁部８Ｂへ送る
役割を果たす。

【００２２】噴射弁部８Ｂに送られた燃料は、リリーフ
バルブ３７の規定値に達するまで圧力が上昇し、規定値
を越えるとリリーフバルブ３７が開となり燃料は還流さ
れる。つまり、定常的には、噴射弁部８Ｂの内部には一
定の圧力の燃料が蓄えられることになる。この状態で噴
射弁部８Ｂの電気コイル２２に通電すると、第２の電磁
石２１は、第２のばね２６の付勢力に打ち勝って第２の
可動板２５を吸引する。すると第２の可動板２５に連結
されたシャフト４７およびニードル２８も第２の可動板
２５の動きに合わせて軸方向に変位し、ノズル２９を開
いて燃料を噴射する。電気コイル２２への通電を止める
と、第２のばね２６が第２の可動板２５を押し戻すの
で、ニードル２８も初期位置に戻され、ノズル２９は閉
じられて燃料噴射は終了する。

【００２３】図３は、上に説明した動作のタイミングを
示す。１つの噴射弁については、エンジンのクランクシ
ャフト２回転につき１回の燃料噴射が必要とされる。こ
こで、燃料の噴射タイミング、すなわち、噴射弁部８Ｂ
の電気コイル２２への通電タイミングＴ１に合わせてポ
ンプ部８Ａの電気コイル１２への通電のＯＮ、ＯＦＦを
始めるものとする。噴射弁部８Ｂの電気コイル２２に通
電（ＯＮ）がされ、その結果ノズル２９が開き燃料噴射
が始まる（ＯＮ）と燃圧の低下が起こる。しかし、同時
にポンプ部８Ａも作動を開始（ＯＮ）するので、その変
化は極めて小さく抑えられる。

【００２４】その後、Ｔ２で燃料噴射が終了する。すな
わち、噴射弁部８Ｂの電気コイル２２への電流が遮断
（ＯＦＦ）される。このとき、ポンプ部８Ａのみは作動
を続けるので（ＯＮ）燃圧は急激に回復する。このと
き、リリーフバルブ３７の働きにより、燃圧は規定値以
上に上がることはなく、一定値となる。その状態に達し
たあと、Ｔ３でポンプ部８Ａは作動を中止し、電気コイ
ル１２の電流ＯＮ、ＯＦＦを中止する。そして、次回の
燃料噴射に備える。

【００２５】本実施例は以上のように構成され、ポンプ
部８Ａと噴射弁部８Ｂをボデー１０内に組み込んで一体
のユニットに構成し燃料噴射機構８としたので、エンジ
ンルーム内に高圧配管がなくなり、安全性が向上し、し
かもコストが低くできる。同じく、大型の機械式燃料ポ
ンプがなくなるので、レイアウトの自由度が向上し搭載
性が良くなる。常時回転している従来の機械式ポンプに
比較して本実施例では電磁石を駆動して各燃料噴射機構
の１回分の噴射量をその都度準備すればよいので、エン
ジンの出力消費を少なくすることができる。また、多シ
リンダエンジンにおいて１つの燃料噴射機構が故障して
停止しても、走行不能になることはない等の効果があ
る。

【００２６】図４には、本発明の第２の実施例を示す。
この実施例は第１の実施例の電磁石１１、２１のかわり
に圧電素子を用いたものである。燃料噴射手段である燃
料噴射機構４０は、ボデー５５に組み込まれたポンプ部
４０Ａと噴射弁部４０Ｂとで構成されている。ポンプ部
４０Ａには、第１の油室４１内に電圧をかけると軸方向
に伸長するポンプ駆動用の第１の圧電素子４２が収納さ
れている。また、噴射弁４０Ｂには、第２の油室４３内
に噴射弁駆動用の第２の圧電素子４４が収納されてい
る。第１および第２の圧電素子４２、４４はそれぞれド
ーナツ円盤状の素子を多数重ねて形成されている。

【００２７】また、第２の油室４３には、可動板４５が
第２の圧電素子４４に接し、板ばね４６によって付勢さ
れた状態で設けられている。可動板４５にはシャフト４
７を介してニードル４８が連結固定されており、第２の
圧電素子４４が高電圧発生装置５０によって電圧を印加
され伸長するとノズル４９を開くように構成されてい
る。なお、燃料導入口５１と第１の油室４１の間に第１
のワンウェイバルブ５２が、第１の油室４１と第２の油
室４３の間に第２のワンウェイバルブ５３がそれぞれ設
けられ、また、第２の油室４３と第１の油室４１間には
油室４３内の燃圧を規定値に保つようにばね５４で設定
されたリリーフバルブ５４が設置されている。

【００２８】ポンプ部４０Ａにおけるポンプ駆動用の第
１の圧電素子４２は、高電圧発生装置５０によって電圧
を印加されると軸方向に伸長して、第１の油室４１内の
燃料を加圧する。これにより、燃圧が上昇するので第２
のワンウェイバルブ５３が開弁して噴射弁部４０Ｂの第
２の油室４３へ燃料を圧送する。第１の圧電素子４２へ
の通電を止めると、第１の圧電素子４２は縮小して原形
に戻るため第１の油室４１の燃圧は低下する。すると第
１の油室の燃料導入口５１に配された第１のワンウェイ
バルブ５２が開となって、燃料が第１の油室４１内に補
充される。以上の動作が繰り返され、ポンプ部４０Ａは
ポンプとしての機能を発揮して加圧された高圧燃料を噴
射弁部４０Ｂへ送る。

【００２９】噴射弁部４０Ｂへ送られた燃料は、リリー
フバルブ５４の規定値に達するまで圧力が上昇し、一定
圧の燃圧の燃料が第２の油室４３内に蓄えられる。この
状態で、噴射弁部４０Ｂの噴射弁駆動用の第２の圧電素
子４４に高電圧発生装置５０より電圧を印加すると、第
２の圧電素子４４は伸長して可動板４５を押す。これに
より、可動板４５に連結されたシャフト４７およびニー
ドル４８が変位してノズル４９を開き燃料を噴射する。
ここで、本実施例の動作タイミングは第１の実施例にお
ける図３に示すものと同じである。

【００３０】本実施例によれば第１の実施例と同様の効
果を発揮することができるとともに、さらに全体の構造
を極めて簡単化することができる。また、噴射弁部に圧
電素子を使用することにより、噴射時に圧電素子を高周
波振動させることで燃料の微細化を図ることもできる。

【００３１】図５は、本発明の第３の実施例を示す。こ
の実施例は燃料噴射機構のポンプ部に圧電素子を用い、
噴射弁部に電磁石を用いたものである。燃料噴射機構６
０のポンプ部６０Ａには、ボデー５５’の油室６１内に
電圧をかけると軸方向に伸長するポンプ駆動用の圧電素
子６２が収納されている。また、油室６１の燃料導入口
７５には第１のワンウェイバルブ６３が設けられ、ポン
プ部６０Ａと噴射弁部６０Ｂとの連結路６４には第２の
ワンウェイバルブ６５が配されている。噴射弁部６０Ｂ
には、油室７６内に電気コイル６７とヨーク６８よりな
る電磁石６６が設置され、油室７６はヨーク６８に形成
された貫通穴を介し、上記連結路６４により油室６１と
接続されている。

【００３２】ポンプ部６０Ａでは、圧電素子６２に電圧
を印加すると軸方向に伸長するので、油室６１内の燃料
を加圧する。これにより、燃圧が上昇するので第２のワ
ンウェイバルブ６５が開き、噴射弁部６０Ｂへ燃料を圧
送する。圧電素子６２への通電を止めると、圧電素子６
２は縮小して原形に戻る。これにより油室６１内の燃圧
が低下し、第１のワンウェイバルブ６３が開弁して燃料
が補充される。以上の動作が繰り返され、ポンプ部６０
Ａはポンプとしての機能を発揮して加圧された高圧燃料
を噴射弁部６０Ｂへ送る。

【００３３】噴射弁部６０Ｂでは、磁性体の可動板６９
が、ヨーク６８の貫通穴に配されたばね７０によって電
磁石６６と適当な空隙を隔てて付勢されて配設されてい
る。可動板６９にはシャフト７１を介してニードル７２
が連結されており、電磁石６６により可動板６９が吸引
されると、その移動に伴ってノズル７３を開くようにな
っている。また、ノズル部６０Ａと噴射弁部６０Ｂの間
にはリリーフバルブ７４が設けられ、噴射弁部６０Ｂの
燃圧を規定値に保つようになっている。この実施例で
も、ポンプ部に圧電素子を用いることによって全体構造
を簡単化できるという利点を有する。

【００３４】図６には、本発明の第４実施例を示す。こ
の実施例は燃料噴射機構のポンプ部に電磁石を用い、噴
射弁部に圧電素子を用いたものである。燃料噴射機構８
０のポンプ部８０Ａには、ボデー１０’内に電気コイル
８２とヨーク８３よりなる電磁石８１が設けられ、ばね
８４で付勢された第１の可動板８５に連結されたプラン
ジャ８６が、ヨークに穿設したシリンダー部８７に挿入
されている。また、燃料導入口８８とシリンダー部８７
を連通する油路８９には、第１のワンウェイバルブ９０
が配され、ポンプ部８０Ａと噴射弁８０Ｂとを繋ぐ連結
路９１には第２のワンウェイバルブ９２が配されてい
る。そして、電磁石８１への電圧のＯＮ、ＯＦＦにより
ポンプ作用を行う。

【００３５】噴射弁部８０Ｂには、油室９３内に圧電素
子９４が配設され、板ばね９５で付勢された第２の可動
板９６が圧電素子９４に接した状態で設けられている。
第２の可動板９６にはシャフト９７を介してニードル９
８が連結されており、圧電素子に高電圧を印加すると軸
方向に伸長して、第２の可動板９６が押されて移動し、
この第２の可動板９６の移動によって、ニードルが変位
してノズル９９を開き規定圧の燃料を噴射する。なお、
７９は油室９３と燃料導入口８８を結ぶリリーフ通路に
設けられたリリーフバルブである。本実施例でも噴射弁
部に圧電素子を用いることによって全体構造を簡単化で
きるという利点を有する。そして噴射弁部に圧電素子を
使用することにより、噴射時に圧電素子を高周波振動さ
せることで燃料の微細化を図ることもできる。

【００３６】図７は、本発明の第５の実施例を示す。こ
の実施例は１つの圧電素子を用い、その印加電圧の大小
による伸長の大小を利用して、ポンプ部としての機能と
噴射弁部としての機能を発揮させるようにしたものであ
る。燃料噴射機構１００は、その主油室１０１内に圧電
素子１０２が設置されている。圧電素子１０２は一端を
ボデー１０３に対して固定的に設けられた壁１０４に固
定され、他端は可動板１０５との間に所定距離Ｋの空隙
１０６をおいて設置されている。

【００３７】可動板１０５は板ばね１０７によって支持
されており、シャフト１０８およびニードル１０９が連
結固定され、ニードル１０９が可動板１０５で引かれる
とノズル１１０が開くようになっている。また、壁１０
４によってボデー１０３の内部は２分されて副油室１１
１が形成されており、壁１０４にワンウェイバルブ１１
４が設けられている。なお、１１３は圧電素子駆動用の
高電圧発生装置、１１２は主油室１０１への燃料導入口
１１５に配されたワンウェイバルブである。

【００３８】圧電素子１０２は、高電圧発生装置１１３
より電圧が印加されると伸長し、空隙１０６の距離Ｋに
相当する変位量だけ伸びたところで可動板１０５と接す
る。つまり、圧電素子１０２の伸長による変位がＫ以下
の範囲では、主油室１０１内の燃料を加圧してワンウェ
イバルブ１１４を経て副油室１１１へと圧送し、これを
繰り返してポンプ部１００Ａとして機能する。圧電素子
１０２への通電がＯＦＦされて主油室１０１内が減圧し
たときワンウェイバルブ１１２を経て燃料が主油室へ補
充される。また、変位がＫより大きくなると可動板１０
５を板ばね１０７のばね力に抗して押して移動させ、ノ
ズルを開く噴射弁部１００Ｂとして機能する。

【００３９】この動作を図８および図９により説明す
る。圧電素子１０２の変位がＫに達する電圧をＥ１とす
れば、この燃料噴射機構１００にポンプ部１００Ａとし
ての働きをさせたいときには最大電圧がＥ１以下の範囲
の電圧で圧電素子１０２を往復駆動する。また、燃料を
噴射させる噴射弁部１００Ｂとして働かせるときには、
Ｅ１以上の電圧を加え可動板１０５を押してノズル１１
０を開く。図９はこの動作パターンの一例を示してい
る。本実施例によれば、前記各実施例と同様の効果を得
ることができ、しかも、従来の燃料噴射弁と同等の大き
さでありながら内部にポンプ機能を内蔵することが可能
となるという効果がある。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明は、電磁
石あるいは、圧電素子により駆動するホンプ部と、同じ
く電磁石あるいは圧電素子により駆動する噴射弁部とを
一体に構成した燃料噴射手段を各シリンダ毎に装着す
る。これにより、エンジンルーム内の高圧配管を不要と
することが可能となるので安全性が向上し、コストも低
くすることができる。大型の機械式燃料ポンプが不要と
なるので、レイアウトの自由度が向上し、搭載性がよく
なる。常時回転している従来の機械式ポンプに比較し
て、各燃料噴射手段の１回分の噴射量のみをその都度作
ればよいので、出力消費が低くなる。１つの燃料噴射手
段が何等かの理由により故障、停止しても常に良好な走
行が確保できる。また、とくに噴射弁部に圧電素子を使
用した場合には、噴射時に圧電素子を高周波振動させる
ことで燃料の微細化を図ることができる等の効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の全体構成を示す図であ
る。

【図２】第１の実施例の燃料噴射機構の構成を示す断面
図である。

【図３】第１の実施例の動作タイミングを説明するタイ
ムチャートである。

【図４】本発明の第２の実施例の燃料噴射機構の構成を
示す断面図である。

【図５】第３の実施例の燃料噴射機構の構成を示す断面
図である。

【図６】第４の実施例の燃料噴射機構の構成を示す断面
図である。

【図７】第５の実施例の燃料噴射機構の構成を示す断面
図である。

【図８】第５の実施例の作用を示す説明図である。

【図９】第５実施例の動作タイミングを説明するタイム
チャートである。

【図１０】従来例の全体構成を示す図である。

【図１１】従来の燃料噴射弁の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１フューエルタンク２フューエルポンプ３、６配管４フューエルフィルタ５フューエルレギュレータ７エンジン８、４０、６０、８０、１００燃料噴射機構
（燃料噴射手段）８Ａ、４０Ａ、６０Ａ、８０Ａ、１００Ａポンプ
部８Ｂ、４０Ｂ、６０Ｂ、８０Ｂ、１００Ｂ噴射弁
部９燃料噴射量決定装置１０、１０’、５５、５５’、１０３ボデー１１第１の電磁石１２電気コイル１３ヨーク１４、２４、１０６空隙１５、８５第１の可動板１６、８４第１のばね１７、８６プランジャ１８、８７シリンダー部（第１の油室）２１第２の電磁石２２電気コイル２３ヨーク２５、９６第２の可動板２６第２のばね２７、４７、７１、９７、１０８シャフト２８、４８、７２、９８、１０９ニードル２９、４９、７３、９９、１１０ノズル３１、５１、７５、８８、１１５燃料導入口３２、８９油路３３、５２、６３、９０、１１２第１のワンウェ
イバルブ３４、６４、９１連結路３５、５３、６５、９２、１１４第２のワンウェ
イバルブ３６リリーフ路３７、５４、７４、７９リリーフバルブ４１、６１第１の油室４２第１の圧電素子４３、７６第２の油室４４第２の圧電素子４５、６９、１０５可動板４６、９５、１０７板ばね５０、１１３高電圧発生装置６２、９４、１０２圧電素子６６、８１電磁石６７、８２電気コイル６８、８３ヨーク７０、８４ばね９３油室１０１主油室（第１の油室）１０４壁１１１副油室（第２の油室）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプ部と噴射弁部とを一体に構成した
燃料噴射手段を備えた燃料噴射装置であって、前記ポン
プ部は、第１の油室と、第１の電磁石と、第１のばねに
より付勢されて前記第１の電磁石と空隙を隔てて配設さ
れた第１の可動板と、該第１の可動板に連結されたプラ
ンジャと、前記第１の油室と燃料導入口とを連通する油
路に配された第１のワンウェイバルブと、前記第１の油
室と噴射弁部との連結路に配された第２のワンウェイバ
ルブとを備えるとともに、前記第１の油室は前記プラン
ジャの変位により容積が変化するよう構成され、前記噴
射弁部は、前記連結路に接続する第２の油室と、第２の
電磁石と、第２のばねにより付勢されて前記第２の電磁
石と空隙を隔てて配設された第２の可動板と、該第２の
可動板に連結されたニードルの変位により開閉するノズ
ルとを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】前記第１の電磁石のヨークには前記プラ
ンジャが挿入されるシリンダー部が穿設され、前記第１
の油室が該シリンダー部を含む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】ポンプ部と噴射弁部とを一体に構成した
燃料噴射手段を備えた燃料噴射装置であって、前記ポン
プ部は、第１の油室と、該第１の油室内に配設された第
１の圧電素子と、前記第１の油室と燃料導入口とを連通
する油路に配された第１のワンウェイバルブと、前記第
１の油室と噴射弁部との連結路に配された第２のワンウ
ェイバルブとを備え、前記噴射弁部は、前記連結路に接
続する第２の油室と、該第２の油室内に配設された第２
の圧電素子と、ばねにより付勢されて前記第２の圧電素
子に接している可動板と、該可動板に連結されたニード
ルの変位により開閉するノズルとを備えることを特徴と
する燃料噴射装置。
【請求項４】ポンプ部と噴射弁部とを一体に構成した
燃料噴射手段を備えた燃料噴射装置であって、前記ポン
プ部は、第１の油室と、該第１の油室内に配設された圧
電素子と、前記第１の油室と燃料導入口とを連通する油
路に配された第１のワンウェイバルブと、前記第１の油
室と噴射弁部との連結路に配された第２のワンウェイバ
ルブとを備え、前記噴射弁部は、前記連結路に接続する
第２の油室と、電磁石と、ばねにより付勢されて前記電
磁石と空隙を隔てて配設された可動板と、該可動板に連
結されたニードルの変位により開閉するノズルとを備え
ることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】ポンプ部と噴射弁部とを一体に構成した
燃料噴射手段を備えた燃料噴射装置であって、前記ポン
プ部は、第１の油室と、電磁石と、第１のばねにより付
勢されて前記第１の電磁石と空隙を隔てて配設された第
１の可動板と、該第１の可動板に連結されたプランジャ
と、前記第１の油室と燃料導入口とを連通する油路に配
された第１のワンウェイバルブと、前記第１の油室と噴
射弁部との連結路に配された第２のワンウェイバルブと
を備えるとともに、前記第１の油室は前記プランジャの
変位により容積が変化するよう構成され、前記噴射弁部
は、前記連結路に接続する第２の油室と、該第２の油室
内に配設された圧電素子と、第２のばねにより付勢され
て前記圧電素子に接している第２の可動板と、該第２の
可動板に連結されたニードルの変位により開閉するノズ
ルとを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】前記電磁石のヨークには前記プランジャ
が挿入されるシリンダー部が穿設され、前記第１の油室
が該シリンダー部を含むことを特徴とする請求項４記載
の燃料噴射装置。
【請求項７】ポンプ部と噴射弁部とを一体に構成した
燃料噴射手段を備えた燃料噴射装置であって、前記ポン
プ部は、第１の油室と、該第１の油室内に配設された圧
電素子と、前記第１の油室と燃料導入口とを連通する油
路に配された第１のワンウェイバルブと、前記第１の油
室と噴射弁部との連結路に配された第２のワンウェイバ
ルブとを備え、前記噴射弁部は、前記連結路に接続する
第２の油室と、前記第１の油室に配されたばねに支持さ
れるとともに前記圧電素子と空隙を隔てて配設された可
動板と、前記第１の油室および第２の油室を貫通して延
びるシャフトを介して前記可動板に連結されたニードル
の変位により開閉するノズルとを備えることを特徴とす
る燃料噴射装置。
【請求項８】前記第２の油室には該油室内の圧力を規
定圧に制限するリリーフバルブが設けられていることを
特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載
の燃料噴射装置。