JPH08284774A - 燃料噴射装置及び燃料噴射装置を備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 計量精度を向上できるとともにダイナミック
レンジを拡大できる燃料噴射装置及び該装置を備えた内
燃機関を提供する。 【構成】 燃料供給系３により燃料が供給される加圧室
４９と、該加圧室４９内の燃料が上記燃料供給系３側に
逆流するのを阻止する逆止弁３７と、上記加圧室４９の
燃料噴出口４６を開閉する噴射弁３９と、通電により変
位して上記加圧室の容積を変化させる電磁歪素子５１と
を備えたインジェクタ（燃料噴射装置）１４。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射装置及び該噴
射装置を備えた内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射
装置は、従来、噴射ケース内に噴射口を開閉する弁体を
閉側にリターンスプリングで付勢して配置し、該弁体を
電磁コイルにより開側に駆動するようにした燃料噴射弁
と、該燃料噴射弁に燃料タンク内の燃料を高圧ポンプに
より常時加圧供給するとともに余剰燃料を燃料タンク側
にリターンさせる燃料供給系とを備えている。この従来
装置では、上記電磁コイルへの印加電圧を制御すること
により、上記電磁コイルにより上記弁体を後退させて上
記噴射口を開き、該噴射口が開いている期間に応じた量
の燃料を噴射するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の燃
料噴射装置の場合、１噴射当たりの最大量と最小量との
比（ダイナミックレンジ）をあまり増大できないという
問題がある。上記従来の燃料噴射装置では、上記電磁コ
イルへの印加電圧のパルス長により１回の噴射量が決定
されるのであるが、弁体の応答性に限度があるので、弁
の開時間をあまり短くすることができず、結局上記ダイ
ナミックレンジに制約が生じる。なお、上記リターンス
プリングを強力にすれは閉時の応答性は向上するが、開
時の応答性が低下する。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、ダイナミックレンジを大幅に拡大でき、ま
た噴射される燃料の計量精度を向上できる燃料噴射装置
及び該装置を備えた内燃機関を提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、燃料
供給系により燃料が供給される加圧室と、該加圧室内の
燃料が上記燃料供給系側に逆流するのを阻止する逆止弁
と、上記加圧室の燃料噴出口を開閉する噴射弁と、通電
により電界の強さを変化させることにより変位して上記
加圧室の容積を変化させる電歪素子、又は通電により磁
界の強さを変化させることにより変位して上記加圧室の
容積を変化させる磁歪素子（以下電磁歪素子と記す）と
を備えたことを特徴とする燃料噴射装置である。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、上
記電磁歪素子を上記加圧室内に、該電磁歪素子の一端が
加圧室内壁に当接するように配設するか、あるいは、上
記電磁歪素子を加圧室壁を貫通し一端を上記加圧室内へ
突出させる一方、他端を加圧室壁に連結固定される支持
部材に固着するように配置し、且つ電磁歪素子の加圧室
壁貫通部にシール部材を配置したことを特徴としてい
る。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１において、上
記加圧室にプランジャを該加圧室内への進入量を可変に
取り付け、該プランジャの進入量を加圧室外に設置され
た上記電磁歪素子の変位により変化させることを特徴と
している。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１において、上
記加圧室に蛇腹状金属筒を該加圧室への進入量を可変に
取り付け、該蛇腹状金属筒の進入量を加圧室外に設置さ
れた上記電磁歪素子の変位により変化させることを特徴
としている。

【０００９】請求項５の発明は、請求項３又は４におい
て、上記電磁歪素子とプランジャ又は蛇腹状金属板との
間に上記電磁歪素子の変位を所定比率で変化させて上記
プランジャ又は蛇腹状金属板に伝達する増幅機構を備え
たことを特徴としている。

【００１０】請求項６の発明は、請求項２ないし５の何
れかにおいて、上記噴射弁の最大開面積を上記電磁歪素
子，プランジャ，蛇腹状金属板の何れかの変位方向と直
角な断面積より小さく設定したことを特徴としている。

【００１１】請求項７の発明は、請求項１ないし６の何
れかにおいて、上記逆止弁の開弁圧を上記噴射弁の開弁
圧より低く設定したことを特徴としている。

【００１２】請求項８の発明は、請求項１ないし７の何
れかにおいて、要求燃料噴射量に応じて上記電磁歪素子
への印加電圧，通電時間の少なくとも一方を変化させる
噴射量制御手段を備えたことを特徴としている。

【００１３】請求項９の発明は、請求項１ないし７の何
れかの燃料噴射装置と、エンジン回転数検出センサ及び
エンジン負荷検出センサの少なくとも何れか一方と、検
出エンジン回転数に応じて電磁歪素子への通電周期を変
化させる第１給電制御手段及び検出エンジン負荷に応じ
て電磁歪素子への印加電圧あるいは通電時間を変化させ
る第２給電制御手段の少なくとも何れか一方とを備えた
ことを特徴とする内燃機関である。

【００１４】請求項１０の発明は、請求項９において、
上記燃料噴射装置をシリンダヘッドに上記噴出口が燃焼
室内に臨むように取り付けたことを特徴としている。

【００１５】請求項１１の発明は、請求項９において、
上記燃料噴射装置をシリンダブロックに上記噴出口がシ
リンダボア内に臨むように取り付けたことを特徴として
いる。

【００１６】請求項１２の発明は、請求項９において、
上記燃料噴射装置を吸気通路のスロットル弁より下流側
に上記噴出口が吸気通路内に臨むように取り付けたこと
を特徴としている。

【００１７】

【作用】請求項１の発明に係る燃料噴射装置によれば、
加圧室内には燃料供給系により燃料が供給されており、
電磁歪素子に通電されると、該電磁歪素子が変位して加
圧室の容積を減少させ、該容積減少による圧力増加によ
り逆止弁が閉じるとともに噴射弁の噴出口が開き、上記
容積減少量に対応した量の燃料が噴出口から噴射され
る。

【００１８】この場合、上記電磁歪素子の変位量は、印
加電圧の大きさ等に応じて高精度に制御可能であるの
で、上記容積減少量，ひいては燃料噴射量を高精度に制
御可能である。また上記電磁歪素子の変位量は、印加電
圧の大きさ等に応じて極めて広い範囲で変化可能である
ので、上記減少量の変化幅，燃料噴射量のダイナミック
レンジを大幅に拡大可能である。

【００１９】請求項２の発明によれば、体積変化あるい
は変位する上記電磁歪素子により直接加圧室内の燃料を
加圧するようにしたので、加圧室の容積を変化させるた
めの構造が極めて簡単である。しかも、上記電磁歪素子
を上記加圧室内に配置したものではシール部材が不要と
なり、電磁歪素子の一端を加圧室内に突出させるもので
は、加圧室の容積を大きく変化させることができる。

【００２０】請求項３，４の発明によれば、上記加圧室
にプランジャ，蛇腹状金属筒を取り付け、該プランジ
ャ，蛇腹状金属筒を加圧室外に設置された上記電磁歪素
子により変位させるようにしたので、電磁歪素子の配
置，配線，保守点検等が容易である。

【００２１】請求項５の発明によれば、上記電磁歪素子
の変位を所定比率で変化させて上記プランジャ又は蛇腹
状金属板に伝達する増幅機構を備えたので、電磁歪素子
の変位量を十分に大きく確保できない場合でも必要な燃
料噴射量を確保できる。

【００２２】請求項６の発明によれば、上記噴射弁の最
大開面積を上記電磁歪素子，プランジャ，蛇腹状金属板
の何れかの変位方向と直角な断面積より小さく設定した
ので、燃料が噴射弁の比較的狭い噴射口を通過する際に
微粒化される。

【００２３】請求項７の発明によれば、上記逆止弁の開
弁圧を上記噴射弁の開弁圧より低く設定したので、加圧
室への燃料流入口が比較的低圧で開き、従って燃料噴射
により加圧室内の燃料量が減少すると、燃料供給系によ
り加圧室内に燃料が直ちに補給され、燃料の追従性が向
上する。

【００２４】請求項８の発明によれば、噴射量制御手段
が要求燃料噴射量に応じて上記電磁歪素子への印加電
圧，通電時間の少なくとも一方を制御するので、要求に
応じた量の燃料を噴射可能である。

【００２５】請求項９の発明によれば、第１給電制御手
段かエンジン回転数に応じて電磁歪素子への通電周期を
制御し、又は第２給電制御手段かエンジン負荷に応じて
電磁歪素子への通電周期あるいは通電時間を制御するの
で、エンジン運転状態に応じた燃料噴射量を確保でき
る。

【００２６】請求項１０の発明によれば、上記燃料噴射
装置をシリンダヘッドに装着したので、燃料の供給応答
性を向上できる。

【００２７】請求項１１の発明によれば、上記燃料噴射
装置をシリンダブロックに装着したので、燃料の供給応
答性を向上できるとともに、燃料噴射装置に必要な耐圧
性，耐熱性を下げることができる。

【００２８】請求項１２の発明によれば、上記燃料噴射
装置を吸気通路のスロットル弁より下流側に装着したの
で、燃料噴射装置に必要な耐圧性，耐熱性をより一層下
げることができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１〜図４は請求項１，３，６〜９，１１の発明に
係る一実施例（第１実施例）による燃料噴射装置を備え
た内燃機関を説明するための図であり、図１は本実施例
装置が採用された２サイクルエンジンを模式的に示す一
部断面構成図、図２は本実施例装置を模式的に示す一部
断面構成図、図３は本実施例装置のクランク角と印加電
圧（パルス波形）との関係を示す特性図、図４は本実施
例装置の印加電圧と燃料噴射量との関係を示す特性図で
ある。

【００３０】図において、１は燃料供給装置２を備えた
２サイクルエンジンであり、該エンジン１は、シリンダ
ボア６ｂ内にピストン５が摺動自在に挿入配置されたシ
リンダブロック６と、該ブロック６の上面にヘッドボル
ト７により結合されて燃焼室８を形成するシリンダヘッ
ド９と、上記シリンダブロック６が結合された変速機ケ
ース一体型のクランクケース１１とを備え、上記ピスト
ン５がコンロッド１２を介して上記クランクケース１１
内に配置されたクランク軸１０に連結されている。な
お、２６は点火プラグ、２５は点火回路である。

【００３１】上記上記クランクケース１１内とシリンダ
ボア６ｂの軸方向中間付近とは掃気通路２０により連通
されており、またシリンダボア６ｂに開口する排気ポー
ト１７には排気菅１６が接続されている。

【００３２】また上記シリンダブロック６にはシリンダ
ボア６ｂの排気ポート１７開口よりシリンダヘッド９寄
り部分及び排気ポート１７の途中部分に連通孔により連
通する燃焼ガス室６ａが形成されている。該両連通孔
は、爆発行程において吹き抜けガスをほとんど含まない
燃焼ガスが上記燃焼ガス室６ａ内に導入されるように設
定されている。そして上記燃焼ガス室６ａ内には燃焼ガ
ス中のＯ₂ 濃度を検出するＯ₂ センサ１５が取り付けら
れている。なお、燃焼ガス室６ａへの導入部，排気ポー
ト７への排出部には不図示の逆止弁が配置され、それぞ
れ逆方向の流れを阻止する。

【００３３】また上記クランクケース１１に連通する吸
気ポート１９にはクランク室圧縮時逆流を阻止するリー
ドバルブ７５を介して吸気通路３が接続されており、該
吸気通路３に介設されたスロットル弁２２は、操向ハン
ドル２１に装着されたスロットルグリップ１８を回転さ
せることによりスロットルワイヤ２３を介して開閉駆動
される。なお、２４はスロットルグリップ開度（スロッ
トル弁開度と連動）を検出するスロットルセンサであ
る。

【００３４】上記燃料供給装置２は、上記シリンダブロ
ック６に装着されたインジェクタ（燃料噴射装置）１４
と、該インジェクタ１４に燃料を供給する燃料供給系３
とを備えている。この燃料供給系３は、上記インジェク
タ１４と燃料タンク３３とを接続する燃料通路３４の途
中に燃料ポンプ３２を介設し、該燃料ポンプ３２から吐
出された燃料の余剰分をレギュレータ３５により戻り通
路３６を介してポンプ一次側に戻すように構成されてい
る。なお戻し通路３６は燃料タンクに戻しても良い。

【００３５】なお、上記燃料タンク３３をインジェクタ
１４より高所に取り付けた場合、そのヘッド差より燃料
をインジェクタ１４に供給可能であり、このようにすれ
ば上記燃料ポンプ３２を不要にすることが可能である。

【００３６】上記インジェクタ１４は、図２に示すよう
に、上記燃料ポンプ３２から供給された燃料の逆流を防
止する逆止弁３７を内蔵する上部ケース３８と、噴出口
４６を開閉する噴射弁３９を内蔵する下部ケース４０と
を結合して、上記供給された燃料を加圧する加圧室４９
を形成し、該加圧室４９内への進入量を変化可能に該加
圧室４９の壁に挿入配置されたプランジャ５２と、該プ
ランジャ５２を進退駆動する電磁歪素子５１とを備えて
いる。

【００３７】上記逆止弁３７は、燃料流入口４３を弁球
４４で開閉可能とするとともに、該弁球４４をスプリン
グ４５で閉方向に付勢した構造のものであり、該逆止弁
３７内は底板４２に形成された連通孔４１により上記加
圧室４９内に連通している。また上記逆止弁３７の最高
所付近には空気抜き弁５６が挿入配置されている。

【００３８】上記噴射弁３９は、噴出口４６を弁棒４７
の弁体４７ａで開閉可能とするとともに、該弁棒４７を
スプリング４８で閉方向に付勢した構造のものである。
なお、上記弁棒４７は支持板４７ｂに該支持板４７ｂと
上記弁体４７ａとの間隔を可変に固定されており、上記
間隔を調整することにより最大開面積を調整可能となっ
ている。

【００３９】ここで上記逆止弁３７の開弁圧は、上記噴
射弁３９の開弁圧より低く設定されている。逆止弁３７
の開弁圧が比較的低いことから上記燃料供給系３からの
圧力により上記燃料流入口４３が容易に開き、燃料の上
記加圧室４９内への流入応答性を高めている。また噴射
弁３９の開弁圧が比較的高いことから、噴射終了時の応
答性を高めている。

【００４０】上記プランジャ５２は、上記下部ケース４
０の側壁に形成された挿入孔４０ａ内に進退可能に配設
され、その先端部は上記加圧室４９内に位置しており、
また上記挿入孔４０ａとの間はシール部材５３でシール
されている。

【００４１】また上記プランジャ５２の外端面には上記
電磁歪素子５１の先端面が接続されており、該電磁歪素
子５１の後端面は上記下部ケース４０の外壁面に形成さ
れた支持ケース５０の内面に当接固定されている。これ
により電磁歪素子５１は通電により図示矢印Ｌ方向に変
位して上記プランジャ５２を進退させ、その結果上記加
圧室４９の容積が変化し、燃料が加圧されるようになっ
ている。

【００４２】ここで上記噴出弁３９の開弁時における上
記噴出口４６の最大開口面積は上記プランジャ５２の上
記進退方向Ｌと直角の断面積より小さく設定されてい
る。

【００４３】本実施例装置は、点火時期制御、燃料噴射
制御を行うＥＣＵ４を備えている。このＥＣＵ４は、ス
ロットルセンサ２４，ピストンの上死点に対する位置を
検出するためのクランク角センサ２８，エンジン回転数
センサ２９からの各検出信号ａ〜ｃが入力され、エンジ
ン運転状態に応じた点火時期制御信号Ａ，燃料噴射制御
信号Ｂをそれぞれ上記点火回路２５，インジェクタ１４
の電磁歪素子５１に出力する。

【００４４】次に、本実施例装置の作用効果について説
明する。本実施例では、燃料タンク３３内の燃料が燃料
ポンプ３２によりインジェクタ１４の加圧室４９内に供
給され、余剰の燃料はレギュレータ３５を介してポンプ
一次側に戻される。そして上記インジェクタ１４の電磁
歪素子５１に、ＥＣＵ４からの燃料噴射制御信号Ｂに応
じた駆動電圧が印加されると、該電磁歪素子５１が矢印
Ｌ方向に変位してプランジャ５２を加圧室４９内に進入
させ、これにより加圧室４９内の容積が減少してその圧
力が上昇し、これにより逆止弁３７が閉じるとともに、
噴射弁３９の弁体４７ａが外方に移動して噴出口４６を
開き、その結果上記プランジャ進入容積に対応した量の
燃料がシリンダブロック６のシリンダボア６ｂ内に供給
される。

【００４５】この場合、図４に示すように、上記電磁歪
素子５１の矢印Ｌ方向の変位量は印加電圧の大きさに略
比例するので、印加電圧が大きいほど燃料噴射量が増加
することとなる。従って印加電圧を変化させることによ
り、燃料噴射量を高精度に制御することができる。また
上記変位量は印加電圧の大きさにより、例えば１μm〜
６４μm の範囲で変化し、従ってこの比率で燃料噴射量
を変化させることが可能であり、ダイナミックレンジが
大幅に拡大される。

【００４６】なお、上記印加電圧の制御方法には各種の
態様が採用可能であり、例えば図３（ａ）に示すように
複数回通電する、同図（ｂ）に示すように１回通電する
等、エンジン回転数，エンジン負荷（スロットル開度）
に応じた最適の燃料噴射量となるように上記ＥＣＵ４よ
り制御される。

【００４７】図２３は積層型電歪素子まわりの構成図で
ある。電歪素子５１は３つの圧電セッラミックス５１ｃ
と、これらを挟みこむように正極板５１ａと負極板５１
ｂが配置され、一体化されたものである。交流電源１０
０の交流電流は交直変換回路１０１を経て直流電圧に変
換され、電圧調整器１０２に入力される。

【００４８】電圧調整器１０２はＥＣＵ４により制御さ
れ正電荷供給線１０３あるいは負電荷供給線１０４とそ
れぞれ接続される２つのアウトプットの内、正電荷供給
線１０３側を所定の電圧の正電圧に調整する一方、負電
荷供給線１０４側をアースする。且つ、正電圧の正極板
５１ａへの所定電圧の電荷供給量以上の電流をアースす
る。また正極板５１ａの電圧を下げる場合には、正極板
５１ａの電荷の一部をアースさせる。正極板５１ａと負
極板５１ｂの間の圧電セラミクス５１ｃは、２つの極板
による電界の大きさに略比例して、極板方向に変位す
る。この変位が図のものでは３つ集積されて大きな変位
となる。

【００４９】図２４は磁歪素子まわりの構成図である。
磁歪素子５１は本体５１ｅとそれを巻きつけるように配
置されたコイル５１ｆから構成される。電圧調整器１０
２はコイル５１ｆへ常時直流電流を供給し（電流供給０
を含め）、この直流電流の電圧がＥＣＵ４により制御さ
れる。直流電流の電圧が大きくなるとコイル５１ｆへの
電流量も増加し、コイル５１ｆが発生する磁界の大きさ
も大きくなる。これに連れて本体５１ｅが変位する。１
０３，１０４は直流電流供給線である。

【００５０】なお、図２３のものでは極性を逆にする電
荷を負電荷供給線１０４、正電荷供給線１０３から供給
する場合には、その逆電圧量に比例して積層型電歪素子
に逆方向への変化量を与えることができる。

【００５１】また、図２４のものでもコイル５１ｆへ逆
方向の直流電流を付加すれば、その電圧量に比例して磁
歪素子に逆方向への変化量を与えることができる。すな
わち、供給線１０３への電圧の付加を正から０へ、０か
ら正へ変化させる一方、供給線１０４への電圧の付加を
０から正へ、正から０へ変化させることにより、電歪素
子及び磁歪素子の両方でより大きな燃料噴射量を与える
ことができる。このことは本願における他の全ての実施
例においても同様に可能である。

【００５２】このように本実施例では、電磁歪素子５１
によりプランジャ５２を進退駆動して加圧室４９の容積
を変化させ、該容積変化量に応じた量の燃料を噴出する
ようにしたので、簡単な構造により燃料噴射を行うこと
ができる。この場合、印加電圧の制御により電磁歪素子
５１の変位量を高精度でもって制御でき、その結果噴射
燃料の計量精度を向上できる。

【００５３】また、印加電圧の大きさにより電磁歪素子
５１の変位量を広い範囲で（本実施例の場合は１μm 〜
６４μm ）変化させることができ、従って燃料噴射量の
最大，最小比であるダイナミックレンジの極めて大きい
燃料噴射が可能である。

【００５４】また、上記噴出弁３９の開弁時における噴
出口４６の最大開口面積を上記プランジャ５２の断面積
より小さくしたので、燃料を噴出口４６で絞りながら噴
出することにより噴射燃料の微粒化を図ることができ
る。

【００５５】また、上記逆止弁３７の開弁圧を噴射弁３
９の開弁圧より低く設定したので、加圧室４９内への燃
料の追従性を向上でき、燃料の供給遅れを回避できる。

【００５６】なお、プランジャ５４の替わりに、電歪素
子５１を挿入口４０ａから突出させるようにしても良
い。この場合も電歪素子５１の他端は支持部材となる支
持ケース５０に固着される。電歪素子５１の挿入口４０
ａへの挿入部の断面積は挿入口４０ａの開口断面積より
小さくし、電磁歪素子５１の長さが縮む時の断面積の増
加を許容させる。また逆にシール部材５３は、電磁歪素
子５１の長さが伸びる時の断面積の減少に追従する弾性
を持つゴム等の材質から形成される。

【００５７】図５は上記第１実施例の変形例を説明する
ための図であり、図中、図２と同一符号は同一、又は相
当部分を示す。本変形例では、プランジャ５４の矢印Ｌ
方向と直角の横断面積を電磁歪素子５１の同横断面積よ
り大きく設定するとともに、該プランジャ５４を圧力室
４９の容積が大きくなる方向にスプリング５５で付勢し
ている。

【００５８】このように本変形例では、電磁歪素子５１
より断面積が大きいプランジャ５４を用いたので、上記
素子５１の同一変位量に対する加圧室４９の容積変化量
を上記第１実施例と比べて大きくすることができる。

【００５９】図６は、請求項１，４の発明に係る一実施
例（第２実施例）を説明するための図であり、図中、図
２と同一符号は同一又は相当部分を示す。

【００６０】本第２実施例では、上記プランジャの代わ
りに蛇腹状の金属筒７３を加圧室４９内への進入量を可
変に配設し、該金属筒７３の進入量を電磁歪素子５１で
制御するようにしている。なお、上記蛇腹状金属筒７３
は、加圧室４９内の圧力によって変形することのないよ
うになっている。

【００６１】本第２実施例の場合にも、上記第１実施例
と同様に効果が得られ、また上記変形例と同様に、上記
電磁歪素子５１の変形量以上に上記加圧室４９の容積を
変化させることができる。

【００６２】図７は請求項１，２の発明に係る一実施例
（第３実施例）を説明するための図であり、図中、図２
と同一符号は同一又は相当部分を示す。本第３実施例で
は、上記電磁歪素子５１を、その全体が上記加圧室４９
内に位置するように配置するとともに、該電磁歪素子５
１の後端面を支持板５７に固定している。なお、該支持
板５７は加圧室４９の壁面の一部を構成していいる。

【００６３】本第３実施例では、電磁歪素子５１の全体
を上記加圧室４９内に配置したので、上記素子５１の変
形量の全てを上記加圧室４９の容量の変化に利用でき
る。またプランジャを加圧室内に挿入する場合のような
シール部分が存在しないので、電磁歪素子５１の配置構
造が簡単である。

【００６４】なお、印加電圧を変化させると、電磁歪素
子５１は長さ方向に変化する一方、幅方向には逆に、つ
まり長さが長くなる場合には細く、短くなる場合は太く
なるように変化する。しかし、幅方向の変化の方が小さ
いので、長さ方向の変化に正相関して電磁歪素子５１全
体として体積が僅かに変化する。これにより加圧室４９
内の加圧が可能となる。

【００６５】上記各実施例では、電磁歪素子を１個設け
た場合を説明したが、この電磁歪素子は複数設けても良
い。図８，９は電磁歪素子５１を２個設けた場合の例
（第３実施例の変形例）であり、両電磁歪素子５１を、
その全体が上記加圧室４９内に位置するように配置して
いる。なお、図８中、図７と同一符号は同一又は相当部
分を示す。

【００６６】上記電磁歪素子５１を２個備えている場合
の通電制御では、各電磁歪素子５１，５１に、図９
（ａ）に示すように所定の時間間隔を開けて印加しても
良いし、図９（ｂ）に示すように同時に印加しても良
い。このように電磁歪素子５１を２個備えた場合には噴
射量を増大できる。

【００６７】ここで上記プランジャ式の場合，及び蛇腹
状金属筒式の場合においても上記電磁歪素子５１を複数
備えることができる。図１０は上記第１実施例の変形例
であり、プランジャ５２，５２を対向配置し、該各プラ
ンジャを電磁歪素子５１，５１で進退させるようにして
おり、図１１は上記第２実施例の変形例であり、蛇腹状
金属筒７３を対向配置し、該各金属筒を電磁歪素子５
１，５１で進退させるようにしている。なお図１０，図
１１中、図２，図６と同一符号は同一、又は相当部分を
示す。

【００６８】図１２は請求項１，５の発明に係る一実施
例（第４実施例）を説明するための図であり、図中、図
２と同一符号は同一又は相当部分を示す。本第４実施例
では、上記電磁歪素子５１とプランジャ５２との間にリ
ンク機構（増幅機構）７４を備えている。

【００６９】上記リンク機構７４は、電磁歪素子５１の
変位量をリンク７４ａの支点からのアーム長さの比ａ／
ｂでもって増大してプランジャ５２に伝達する。これに
より本実施例では電磁歪素子５１の変位量に較べてプラ
ンジャ５２の移動量を大きくでき、燃料噴射量を増加で
きる。

【００７０】なお、上記リンク機構７４は、図１３に第
５実施例を示すように、上記蛇腹状金属筒７３を備えて
いる場合にも適用できる。この場合にはプランジャ５
２′を蛇腹状金属筒７３内に配設し、該プランジャ５
２′をリンク機構７４で駆動するように構成すれば良
い。この場合にも上記図１２の場合と同様の効果が得ら
れる。

【００７１】ここで、上記各実施例では、上記インジェ
クタ１４をシリンダブロック６に、噴出口４６がシリン
ダボア６ｂ内に臨むように配設したが、このインジェク
タ１４の配設位置には例えば図１４〜図１６に示すよう
に各種の態様が採用可能である。なお、図中、図２と同
一符号は同一又は相当部分を示す。

【００７２】図１４は、インジェクタ１４をシリンダヘ
ッド９に噴出口４６が燃焼室８内に臨むように装着した
例であり、このようしたのが請求項１０の発明である。

【００７３】図１５はインジェクタ１４をスロットル弁
２２より下流側に位置するリード弁７５よりさらに下流
側に噴出口４６が吸気ポート１９内に臨むように装着し
た例であり、このようにしたのが請求項１２の発明であ
る。なお、図１６はインジェクタ１４を吸気通路３のス
ロットル２２より上流側に装着した例である。

【００７４】なお、上記各実施例では２サイクルエンジ
ンの場合を説明したが、本願発明は勿論４サイクルエン
ジンにも適用できる。図１７，図１８は４サイクルエン
ジンの場合を説明するための図であり、図中、図１と同
一符号は同一又は相当部分を示す。

【００７５】以下、主に上記第１実施例における２サイ
クルエンジンと異なる部分について説明する。図１７に
示すように、本実施例のエンジン１は、カム軸５８によ
り駆動されて、上記吸気ポート１９，排気ポート１７の
燃焼室開口を開閉する吸気弁５９，排気弁６０を備えて
いる。そして、インジェクタ１４は、上記吸気ポート１
９に、噴射口４６が上記吸気ポート１９のバルブヘッド
裏面に指向するように装着されている。

【００７６】なお、６１はカム軸５８の角度位置を検出
するカム角センサ、６２はエンジン温度を検出する温度
センサ、６３はエアクリーナ２１に装着され吸入空気温
度を検出する温度センサ、６４は吸入空気量を検出する
空気量センサ、６８は吸気圧力を検出する圧力センサで
ある。また６５はスロットル弁２２をバイパスするバイ
パス通路、６６はバイパス流量調整弁である。また６
９，７０は排気菅１６に配設され触媒、マフラである。
さらにまた７１は上記ＥＣＵ４を始動させるキースイッ
チである。

【００７７】本実施例エンジンでは、図１８に示すよう
に、クランク角１８０〜３６０°（排気行程）におい
て、閉位置にある吸気弁５９のバルブヘッドの裏面に噴
射されて霧化し、これに続く吸気行程においてシリンダ
内に吸入される。この場合電磁歪素子５１に、図１８
（ａ）に示すように複数回（３回）通電しても良いし、
同図（ｂ）に示すように１回通電しても良い。

【００７８】このように、４サイクルエンジンの場合に
おいても上記２サイクルエンジンの場合と同様作用効果
が得られる。

【００７９】なお、インジェクタ１４の配置位置につい
ては上記２サイクルエンジンの場合と同様に各種の態様
が採用可能である。図１９はインジェクタ１４をシリン
ダヘッドに噴出口４６が燃焼室８に臨むように配置した
例、図２０はインジェクタ１４をシリンダブロック６に
噴出口４６がシリンダボア６ｂ内に臨むように配置した
例、図２１はインジェクタ１４を吸気菅３のスロットル
弁２２より下流側部分に噴出口４６が該吸気菅３内に臨
むように配置した例、図２２はインジェクタ１４を吸気
菅３のスロットル弁２２より上流側部分に噴出口４６が
該吸気菅３内に臨むように配置した例である。

【００８０】

【発明の効果】請求項１の発明に係る燃料噴射装置によ
れば、電磁歪素子の変位により加圧室の容積を変化さ
せ、該容積変化による圧力上昇を利用して燃料を噴射す
るようにしたので、上記電磁歪素子の変位量が印加電圧
の大きさ等に応じて高精度に制御可能であることから噴
射燃料の計量精度を向上でき、また上記電磁歪素子の変
位量が印加電圧の大きさ等に応じて極めて広い範囲で変
化可能であることから燃料噴射量のダイナミックレンジ
を大幅に拡大できる効果がある。

【００８１】請求項２の発明によれば、体積変化あるい
は変位する上記電磁歪素子により直接加圧室内の燃料を
加圧するようにしたので、加圧室の容積を変化させるた
めの構造が極めて簡単である。しかも、上記電磁歪素子
を上記加圧室内に配置したものではシール部材が不要と
なり、電磁歪素子の一端を加圧室内に突出させるもので
は、加圧室の容積を大きく変化させることができる効果
がある。

【００８２】請求項３，４の発明によれば、上記加圧室
にプランジャ，蛇腹状金属筒を取り付け、該プランジ
ャ，蛇腹状金属筒を加圧室外に設置された上記電磁歪素
子により変位させるようにしたので、電磁歪素子の配
置，配線，保守点検等を容易に行うことができる効果が
ある。

【００８３】請求項５の発明によれば、上記電磁歪素子
の変位を所定比率で変化させて上記プランジャ又は蛇腹
状金属板に伝達する増幅機構を備えたので、電磁歪素子
の変位量を十分に大きく確保できない場合でも必要な燃
料噴射量を確保できる効果がある。

【００８４】請求項６の発明によれば、上記噴射弁の最
大開面積を上記電磁歪素子，プランジャ，蛇腹状金属板
の何れかの変位方向と直角な断面積より小さく設定した
ので、燃料を微粒化できる効果がある。

【００８５】請求項７の発明によれば、上記逆止弁の開
弁圧を上記噴射弁の開弁圧より低く設定したので、加圧
室への燃料流入口が比較的低圧で開くことから加圧室内
に供給される燃料の追従性を向上できる効果がある。

【００８６】請求項８の発明によれば、噴射量制御手段
が要求燃料噴射量に応じて上記電磁歪素子への印加電
圧，通電時間の少なくとも一方を制御するので、要求に
応じた量の燃料を噴射可能である。

【００８７】請求項９の発明によれば、第１給電制御手
段かエンジン回転数に応じて電磁歪素子への通電周期を
制御し、又は第２給電制御手段かエンジン負荷に応じて
電磁歪素子への通電周期あるいは通電時間を制御するの
で、エンジン運転状態に応じた燃料噴射量を確保できる
効果がある。

【００８８】請求項１０の発明によれば、上記燃料噴射
装置をシリンダヘッドに装着したので、燃料の供給応答
性を向上できる効果がある。

【００８９】請求項１１の発明によれば、上記燃料噴射
装置をシリンダブロックに装着したので、燃料の供給応
答性を向上できるとともに、燃料噴射装置に必要な耐圧
性，耐熱性を下げることができる効果がある。

【００９０】請求項１２の発明によれば、上記燃料噴射
装置を吸気通路のスロットル弁より下流側に装着したの
で、燃料噴射装置に必要な耐圧性，耐熱性をより一層下
げることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，３，６〜９，１１の発明に係る第１
実施例の２サイクルエンジンを模式的に示す一部断面構
成図である。

【図２】上記第１実施例の燃料噴射装置を模式的に示す
一部断面構成図である。

【図３】上記第１実施例装置のクランク角と通電電圧と
の関係を示す特性図である。

【図４】上記第１実施例装置の印加電圧と燃料噴射量と
の関係を示す特性図である。

【図５】上記第１実施例装置の変形例の要部を示す断面
側面図である。

【図６】請求項１，４の発明に係る第２実施例装置の要
部を示す断面側面図である。

【図７】請求項１，２の発明に係る第３実施例装置の要
部を示す断面側面図である。

【図８】上記第３実施例の変形例装置の要部を示す断面
側面図である。

【図９】上記変形例装置のクランク角と通電電圧との関
係を示す特性図である。

【図１０】上記第１実施例の変形例装置の要部を示す断
面図である。

【図１１】上記第２実施例の変形例装置の要部を示す断
面側面図である。

【図１２】請求項１，５の発明に係る第４実施例装置の
要部を示す断面側面図である。

【図１３】請求項１，５の発明に係る第５実施例装置の
要部を示す断面側面図である。

【図１４】燃料噴射装置（インジェクタ）の配置位置の
変形例を示す模式図である。

【図１５】燃料噴射装置（インジェクタ）の配置位置の
変形例を示す模式図である。

【図１６】燃料噴射装置（インジェクタ）の配置位置の
変形例を示す模式図である。

【図１７】上記第１実施例の燃料噴射装置を備えた４サ
イクルエンジンの断面構成図である。

【図１８】上記４サイクルエンジンの場合のクランク角
と通電電圧との関係を示す特性図である。

【図１９】燃料噴射装置（インジェクタ）の配置位置の
変形例を示す模式図である。

【図２０】燃料噴射装置（インジェクタ）の配置位置の
変形例を示す模式図である。

【図２１】燃料噴射装置（インジェクタ）の配置位置の
変形例を示す模式図である。

【図２２】燃料噴射装置（インジェクタ）の配置位置の
変形例を示す模式図である。

【図２３】上記実施例装置に使用される電歪素子まわり
の構成図である。

【図２４】上記実施例装置に使用される磁歪素子まわり
の構成図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 燃料供給系 ３ 吸気菅（吸気通路） ４ ＥＣＵ（噴射量制御手段， ６ シリンダブロック ６ａ シリンダボア ８ 燃焼室 ９ シリンダヘッド １４ インジェクタ（燃料噴射弁） ２２ スロットル弁 ２４ スロットルセンサ（エンジン負荷検出センサ，第
１給電制御手段，第２給電制御手段） ２９ エンジン回転数検出センサ ３７ 逆止弁 ３９ 噴射弁 ４９ 加圧室 ５１ 電磁歪素子 ５２ プランジャ ７３ 蛇腹状金属筒 ７４ リンク機構（増幅機構）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給系により燃料が供給される加圧
   室と、該加圧室内の燃料が上記燃料供給系側に逆流する
   のを阻止する逆止弁と、上記加圧室の燃料噴出口を開閉
   する噴射弁と、通電により電界の強さを変化させること
   により変位して上記加圧室の容積を変化させる電歪素
   子、又は通電により磁界の強さを変化させることにより
   変位して上記加圧室の容積を変化させる磁歪素子（以下
   電磁歪素子と記す）とを備えたことを特徴とする燃料噴
   射装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記電磁歪素子を上
   記加圧室内に、該電磁歪素子の一端が加圧室内壁に当接
   するように配設するか、あるいは、上記電磁歪素子を加
   圧室壁を貫通し一端を上記加圧室内へ突出させる一方、
   他端を加圧室壁に連結固定される支持部材に固着するよ
   うに配置し、且つ電磁歪素子の加圧室壁貫通部にシール
   部材を配置したことを特徴とする燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記加圧室にプラン
   ジャを該加圧室内への進入量を可変に取り付け、該プラ
   ンジャの進入量を加圧室外に設置された上記電磁歪素子
   の変位により変化させることを特徴とする燃料噴射装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１において、上記加圧室に蛇腹状
   金属筒を該加圧室への進入量を可変に取り付け、該蛇腹
   状金属筒の進入量を加圧室外に設置された上記電磁歪素
   子の変位により変化させることを特徴とする燃料噴射装
   置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４において、上記電磁歪素
   子とプランジャ又は蛇腹状金属板との間に上記電磁歪素
   子の変位を所定比率で変化させて上記プランジャ又は蛇
   腹状金属板に伝達する増幅機構を備えたことを特徴とす
   る燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 請求項２ないし５の何れかにおいて、上
   記噴射弁の最大開面積を上記電磁歪素子，プランジャ，
   蛇腹状金属板の何れかの変位方向と直角な断面積より小
   さく設定したことを特徴とする燃料噴射装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６の何れかにおいて、上
   記逆止弁の開弁圧を上記噴射弁の開弁圧より低く設定し
   たことを特徴とする燃料噴射装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７の何れかにおいて、要
   求燃料噴射量に応じて上記電磁歪素子への印加電圧，通
   電時間の少なくとも一方を変化させる噴射量制御手段を
   備えたことを特徴とする燃料噴射装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし７の何れかの燃料噴射装
   置と、エンジン回転数検出センサ及びエンジン負荷検出
   センサの少なくとも何れか一方と、検出エンジン回転数
   に応じて電磁歪素子への通電周期を変化させる第１給電
   制御手段及び検出エンジン負荷に応じて電磁歪素子への
   印加電圧あるいは通電時間を変化させる第２給電制御手
   段の少なくとも何れか一方とを備えたことを特徴とする
   内燃機関。
10. 【請求項１０】 請求項９において、上記燃料噴射装置
    をシリンダヘッドに上記噴出口が燃焼室内に臨むように
    取り付けたことを特徴とする内燃機関。
11. 【請求項１１】 請求項９において、上記燃料噴射装置
    をシリンダブロックに上記噴出口がシリンダボア内に臨
    むように取り付けたことを特徴とする内燃機関。
12. 【請求項１２】 請求項９において、上記燃料噴射装置
    を吸気通路のスロットル弁より下流側に上記噴出口が吸
    気通路内に臨むように取り付けたことを特徴とする内燃
    機関。