JPH08296523A - 内燃機関の燃料供給装置 - 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内燃機関の燃料供給装置を提供す
る。 【構成】 吸気ポート１９に接続された吸気通路１８ａ
にフロートチャンバ（燃料貯溜室）８０を燃料吐出通路
８７を介して連通させてなり、上記吸気通路１８ａ内と
上記フロートチャンバ８０内との差圧によりフロートチ
ャンバ８０内の燃料を上記燃料吐出通路８７を介して上
記吸気通路１８ａ内に吐出するようにした気化器（第１
燃料供給装置）２と、シリンダボア６ａ内に燃料噴出口
４６を介して連通接続された加圧室４９と、該加圧室４
９内に供給された燃料の逆流を阻止する逆止弁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とを有するインジェクタ（第２燃料供給
装置）３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料供給装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃料供給装置には、吸気通路
の負圧により燃料を吸い出して空気と混合するようにし
た気化器方式のものと、高圧燃料が供給される噴射ケー
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強制噴射方式のものとがある。

【０００３】上記気化器方式の燃料供給装置では、吸気
通路の細径部のいわゆるベンチュリ部に燃料吐出口を開
口させ、該ベンチュリでの吸気流速の増加により発生す
る負圧によってフロートチャンバ（燃料貯溜室）内の燃
料を上記吸気通路内に吸い出し、該燃料と空気とを混合
霧化するようにしている。

【０００４】一方、上記従来の強制噴射方式のもので
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の強
制噴射方式の燃料供給装置の場合、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。

【０００６】また上記気化器方式の燃料供給装置の場
合、ベンチュリ部における吸気流速に応じて発生する負
圧によってフートチャンバ内の燃料を吸い出す方式であ
るので、燃料の計量精度に限度があり、しかも上記吸い
出し量を自由に制御することはできないことから、近年
の空燃比制御の要請に応えることができない。

【０００７】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、燃
料の計量精度を向上できるとともに、精度の高い空燃比
制御を実現できる内燃機関の燃料供給装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、吸気
ポートに接続された吸気通路に燃料貯溜室を燃料吐出通
路を介して連通させてなり、上記吸気通路内と上記燃料
貯溜室内との差圧により燃料貯溜室内の燃料を上記燃料
吐出通路を介して上記吸気通路内に吐出するようにした
気化器方式の第１燃料供給装置と、吸気経路又は気筒内
に燃料噴出口を介して連通接続された加圧室と、該加圧
室内に供給された燃料の逆流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、通電により変
位して上記加圧室の容積を変化させる電磁歪素子あるい
は発熱体素子とを有する強制噴射式の第２燃料供給装置
とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置で
ある。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、燃
料タンク内の燃料を共通の燃料ポンプにより上記第１燃
料供給装置の燃料貯溜室及び上記第２燃料供給装置の加
圧室に供給する外部燃料供給系を備えたことを特徴とし
ている。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１において、燃
料タンクを第１燃料供給装置より高所に配置し、そのヘ
ッド差により燃料タンク内の燃料を第１燃料供給装置の
燃料貯溜室に供給し、該燃料貯溜室内の燃料を燃料ポン
プにより上記第２燃料供給装置の加圧室に供給するとと
もに、余剰燃料を燃料ポンプ一次側に戻すようにした外
部燃料供給系を備えたことを特徴としている。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１ないし３の何
れかにおいて、上記第２燃料供給装置を、燃料噴出口が
シリンダボア内に臨むように配設したことを特徴として
いる。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１ないし３の何
れかにおいて、上記第２燃料供給装置を、燃料噴出口が
上記第１燃料供給装置のスロットル弁より上流側又は下
流側の吸気系路内に臨むように配設したことを特徴とし
ている。

【００１３】請求項６の発明は、請求孔１ないし５の何
れかにおいて、要求燃料供給量に応じて上記電磁歪素子
あるいは発熱体素子への印加電圧，通電時間，通電周期
の少なくとも１つを変化させる通電制御手段を備えたこ
とを特徴としている。

【００１４】請求項７の発明は、請求項６において、上
記通電制御手段が、内燃機関の１サイクル中に上記電磁
歪素子あるいは発熱体素子を１回又は複数回作動させる
ことを特徴としている。

【００１５】請求項８の発明は、請求項１ないし７の何
れかにおいて、第１燃料供給装置が要求燃料供給量の概
ね５０〜９５％を供給し、第２燃料供給装置が残りを供
給することを特徴としている。

【００１６】ここで本発明における電歪素子とは、電圧
を加えると伸縮し、荷重を加えると電圧を発生する、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の一種であるチタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が代表的である。

【００１７】また本発明における磁歪素子とは、磁場の
中で伸び縮みする磁電材料、例えばテルビウム，ジスプ
ロシウム，鉛の三元系合金を使った磁心と、磁心の外周
に巻かれたコイルからなる。コイルへの通電量（例えば
電圧，電流）を制御することにより磁心が伸縮する。

【００１８】

【作用】請求項１の発明に係る内燃機関の燃料供給装置
によれば、要求燃料の一部（好ましくは５０％以上）は
気化器方式の第１燃料供給装置により供給され、残りは
電磁歪素子の変位によりあるいは発熱体素子の発生する
気泡により加圧室容積を減少させることにより加圧室内
の燃料圧力を上昇させて噴射する強制噴射方式の第２燃
料供給装置により供給される。この場合、上記電磁歪素
子の変位量あるいは発熱体素子の気泡容積は、印加電圧
あるいは通電電流の大きさ等に応じて高精度に制御可能
であるので、上記加圧室容積減少量，ひいては燃料噴射
量を高精度に制御可能である。従って、第１供給装置か
らの燃料を第２供給装置からの燃料により要求燃料量と
なるように高精度でもって補正可能であり、燃料の計量
精度を向上できる。

【００１９】また第１燃料供給装置からの燃料量を基本
とすることにより、第２燃料供給装置のダイナミックレ
ンジに余裕が生じ、結果的に全体としてのダイナミック
レンジを大幅に拡大可能である。

【００２０】請求項２の発明よれば、第１，第２燃料供
給装置の両方に１つの共通の燃料ポンプを備えた外部燃
料供給系により燃料を供給するようにしたので、外部燃
料供給系を簡単な構造にでき、かつ燃料タンクの配置位
置上の制約を受けることがない。

【００２１】請求項２の発明によれば、ヘッド差によっ
て第１燃料供給装置の燃料貯溜室に燃料を供給し、該燃
料貯溜室内の燃料を燃料ポンプにより上記第２燃料供給
装置の加圧室のみに供給するようにしたので、燃料ポン
プの吐出容量，調圧器の容量を小さくでき、これらを小
型化できる。

【００２２】また第２燃料供給装置の配設位置について
は、請求項４の発明のように、燃料噴出口がシリンダボ
ア内に臨むように配置することができる。例えば噴出口
が燃焼室からシリンダボア内に臨むようにシリンダヘッ
ドに取り付けた場合には、吸入行程，圧縮行程の何れの
時点でも燃料噴射が可能であり、燃料の噴射タイミング
上の自由度が大きく、また直ちに燃焼室内に燃料が供給
される分だけ燃料の供給応答性が高い。

【００２３】また噴出口がシリンダボア内面に開口する
ように第２燃料供給装置をシリンダブロックに取り付け
た場合には、吸気行程，あるいは圧縮行程の初期という
気筒内圧力の高くない時点で燃料を噴射することから、
必要な噴射圧力が低くて済む。

【００２４】さらにまた第２燃料供給装置の配設位置に
ついては、請求項５の発明のように、スロットル弁上流
側，下流側の何れへの配設も可能であり、これにより必
要な噴射圧力をさらに下げることができ、また爆発圧力
が作用することはないので必要な耐圧性，耐熱性を下げ
ることができる。またスロットル弁上流側に配設した場
合には、空気との混合が良好となり、燃料の霧化性能を
向上できる。

【００２５】請求項６の発明によれば、要求燃料供給量
に応じて上記電磁歪素子あるいは発熱体素子への印加電
圧，電流値，通電時間，通電周期の少なくとも１つを変
化させる通電制御手段を備えたので、燃料供給量を要求
燃料供給量に制御可能である。

【００２６】請求項７の発明によれば、電磁歪素子ある
いは発熱体素子を１サイクル中に１回以上作動作動させ
るようにしたので、要求燃料供給量に対応した燃料供給
量制御が可能となるとともに、ダイナミックレンジを拡
大できる。

【００２７】請求項８の発明によれば、要求燃料供給量
の５０〜９５％を第１燃料供給装置により、残りを第２
燃料供給装置により供給するようにしたので、電磁歪素
子への印加電圧，通電時間を等を制御することにより、
第１燃料供給装置からの燃料量と第２燃料供給装置から
の燃料量との和を要求量に合致するように補正すること
が可能となり、計量精度を向上できる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。なお、本明細書の全ての図において、同一符号は同
一又は相当部分を示す。図１〜図７，図１４〜図１６は
請求項１，２，４〜８の発明に係る一実施例（第１実施
例）による２サイクルエンジンの燃料噴射装置を説明す
るための図であり、図１は本実施例装置を模式的に示す
一部断面構成図、図２は第１燃料供給装置（気化器）を
模式的に示す断面側面図、図３は第２燃料供給装置（イ
ンジェクタ）を模式的に示す断面側面図、図４〜７は本
実施例装置の動作を説明するための特性図、図１４，図
１５，図１６はそれぞれ電歪素子，磁歪素子，発熱体素
子の構成図である。

【００２９】図において、１は第１燃料供給装置（気化
器）２及び第２燃料供給装置（インジェクタ）３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に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。

【００３０】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（図示せず）が接続されている。

【００３１】また上記クランクケース１１に連通する吸
気ポート１９にはリードバルブ７５を介在させて上記気
化器２が接続されており、該気化器２のスロットル弁２
２は、操向ハンドルに装着されたスロットルグリップを
回転させることによりスロットルワイヤを介して開閉駆
動される。

【００３２】上記気化器２は、図２に示すように、上記
吸気ポート１９に接続されたミキシングチャンバ１８
と、該ミキシングチャンバ１８の下面側に接続形成され
たフロートチャンバ（燃料貯溜室）８０と、該フロート
チャンバ８０内に配設され、該チャンバ８０内を上記ミ
キシングチャンバ１８内に連通させるジェットボディ８
１とを備えている。

【００３３】上記ミキシングチャンバ１８は、上記吸気
ポート１９に連通する吸気通路１８ａを有し、該通路１
８ａの途中には他の部分より細径にして通路面積の絞ら
れたベンチュリ部１８ｂが形成されており、該ベンチュ
リ部１８ｂより下流側に通路面積，ひいては吸気量を可
変制御するバタフライ式の上記スロットル弁２２が回動
自在に装着されている。

【００３４】上記フロートチャンバ８０内にはフロート
９９が油面レベルに応じて上下揺動するように配設され
ており、また該フロートチャンバ８０には、後述する外
部燃料供給系１３により燃料が供給される燃料供給菅９
７が接続されている。該燃料供給菅９７の供給開口はニ
ードル弁９８により上記フロート９９の上下揺動に応じ
て開閉され、これにより該フロートチャンバ８０内の油
面が所定レベルに保持されるようになっている。

【００３５】また上記フロートチャンバ８０の油面より
上側部分には大気解放パイプ８９の一端が接続開口して
おり、該パイプ８９の先端は図示しないエアクリーナの
二次側に開口している。これにより上記フロートチャン
バ８０内は略大気圧に保持されている。

【００３６】上記ジェットボディ８１の上端部は上記ミ
キシングチャンバ１８のベンチュリ部１８ｂに挿入固定
され、その下部は上記フロートチャンバ８１内の燃料中
に浸漬されている。該ジェットボディ８１内にはジェッ
ト室８４が形成され、該ジェット室８４内にはメインジ
ェット８６が配設されている。該メインジェット８６に
は絞り孔８６ａが形成されている。このメインジェット
８６は吸気通路１８ａ内への燃料供給量とエンジン負荷
（スロットル開度ひいてはベンチュリ部１８ｂの吸気負
圧）との関係が、例えば図７の第１燃料供給装置による
燃料流量に示す如き特性となるように設定されている。

【００３７】上記ジェット室８４の下部は燃料導入口８
３により上記フロートチャンバ８０内に連通しており、
上部は燃料吐出通路８７により上記吸気通路１８ａ内に
連通している。この吐出通路８７は、上記ジェット室８
４より十分に小径の下部通路８７ａとジェット室８４と
同等径の上部通路８７ｂとからなり、該上部通路８７ｂ
の開口８７ｃは上記ベンチュリ部１８ｂに位置してい
る。

【００３８】上記インジェクタ３は、その燃料噴出口４
６が燃焼室８，ひいてはシリンダボア６ｂ内に臨むよう
に上記シリンダヘッド９に装着されている。このインジ
ェクタ３は、図３に示すように、上記外部燃料供給系１
３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、上記燃料噴出口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。

【００３９】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が螺挿配置されている。

【００４０】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。

【００４１】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外部燃料供給系１３の燃
料ポンプ３２からの燃料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。

【００４２】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。

【００４３】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
れた素子ケース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は伸長方向又は収縮方向通電によ
り図示矢印Ｌ方向に変位して上記プランジャ５２を進退
させる。従って電磁歪素子５１を伸ばす方向の通電があ
るとプランジャ５２が前進する。その結果上記加圧室４
９の容積が変化し、燃料が加圧されるようになってい
る。

【００４４】これにより直ちに噴射弁３９が開き、燃料
が噴射される。電磁歪素子５１への通電を中止するか、
さらに電磁歪素子５１を縮める方向の通電をするとプラ
ンジャ５１が後退し、加圧室４９の容積が増大し、燃料
が減圧される。これにより直ちに噴射弁３９が閉じる一
方、逆止弁３７が開となり、燃料が加圧室４９に供給さ
れる。

【００４５】ここで上記噴射弁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。

【００４６】上記外部燃料供給系１３は、燃料タンク３
３内の燃料を燃料ポンプ３２により燃料供給通路３４，
３４ａ，３４ｂを介して上記インジェクタ３及び気化器
２に供給するようになっている。また燃料ポンプ３２の
吐出側には余剰燃料をポンプ吸込側に戻し、燃料供給圧
力を所定値に保持するための調圧器３５が介設されてお
り、該調圧器３５は戻り通路３６により燃料タンク３３
に連通している。

【００４７】なお、上記燃料タンク３３を上記気化器２
及びインジェクタ３より高所に配設した場合は、そのヘ
ッド差により燃料を該気化器２，及びインジェクタ３に
供給可能であり、このようにすれば上記燃料ポンプ３２
等を不要にすることが可能である。

【００４８】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
ロットル開度信号ａ，エンジン回転数算出用兼点火及び
噴射タイミング用のクランク角信号ｂ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３
に出力する。

【００４９】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、第１燃料供給装置としての気化器
２，及び第２燃料供給装置としてのインジェクタ３に供
給され、余剰の燃料は調圧器３５を介して燃料タンク３
３に戻される。

【００５０】そして気化器２においては、吸気行程（ピ
ストン上昇行程）でのクランク室内圧力の低下によりリ
ード弁７５が開き、空気が吸気通路１８ａを通って吸入
され、ベンチュリ部１８ｂでの流速増加による負圧によ
り、ジェット室８４内の燃料が絞り孔８６ａで規制され
つつ吐出通路８７を通って吸気通路１８ａ内に吐出さ
れ、空気と混合し、霧状の混合気となってクランク室に
供給される。この場合、スロットル弁２２を大きく開く
ほど吸入空気量が増加するとともに、上記ベンチュリ部
１８ｂでの流速が速くなって負圧が大きくなり、吸入空
気量に応じた量の燃料が吸気通路１８ａ内に吸い出され
る（図７の第１燃料供給装置による燃料流量カーブ参
照）。

【００５１】またインジェクタ３においては、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、該電磁歪素子５１が矢印Ｌ方向に
変位（伸長）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、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内に噴射供給され
る。

【００５２】この場合、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，あるいは印加時間に大
略比例するので、図４，５に示すように、印加電圧，あ
るいは印加時間が大きいほど燃料噴射量が増加すること
となる。従って、上記印加電圧，通電時間を制御するこ
とにより、燃料噴射量を高精度に制御することが可能で
ある。また上記印加電圧等を変化させることにより、上
記変位量は例えば１μm 〜６４μm といった非常に広い
範囲で変化し、従ってこの広い範囲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。

【００５３】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、インジェクタ３が気化器２あるいは吸
気通路を構成する吸気マニホールドに設けられる場合、
例えばピストンが上死点位置にある状態をクランク角０
°としてクランク角４５°〜１３５°の間、及び２２５
°〜３４０°の間において、例えば図６（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ＥＣＵ
４より制御される。

【００５４】クランク角２００°〜３６０°はクランク
室内が負圧となり、噴射された燃料が吸気流に乗るので
霧化，気化が促進される。なお、インジェクタ３がシリ
ンダヘッド９に取り付けられ、直接燃焼室８内に燃料が
噴射される場合は、燃料が排気ポート１９へ直接吹き抜
けないようにクランク角１８０°〜３３０°の範囲で噴
射が開始され、且つ点火プラグ２６が点火される前に噴
射が終了する。

【００５５】また、気化器２，インジェクタ３による供
給燃料量の割合については、要求燃料量の５０〜９５％
を気化器２から供給し、残りをインジェクタ３から供給
する。具体的には、例えば図７に示すように、エンジン
負荷が増加するに伴って気化器２からの供給量が増加
し、残りの不足分かインジェクタ３により補われる。即
ち、気化器２の燃料供給特性は、メインジェット８６の
絞り孔８６ａによって決定される所定の特性カーブに固
定される。一方、インジェクタ３から噴射される燃料量
は上述のように印加電圧の大きさ等により自由に制御で
きる。従って、両者を組合わせることにより、燃料供給
量を広い運転域に渡って高精度でもって制御可能とな
る。

【００５６】始動時や加速時、気化器２から燃料を一時
的に増量させても、増量燃料が吸気通路１９から燃焼室
８に到るまで時間が掛かってしまう。しかし、本実施例
においては、気化器２ではなくインジェクタ３から増量
燃料を直接燃焼室３に供給するようにしたから、始動性
や加速性を向上させることができる。また、低速時気化
器２からの燃料供給を停止し、インジェクタ３から供給
しているので、より適切な少量の燃料を供給でき、低速
での安定した運転が得られる。また、低速時における微
妙な加速減速についての応答性も向上する。

【００５７】このように本実施例では、エンジン負荷
（スロットル開度）によって決定される吸気負圧に応じ
た量の燃料を吐出する気化器２と、電磁歪素子５１への
印加電圧等に応じた量の燃料を噴射するインジェクタ３
とを組合わせたので、燃料供給量を広い運転域に渡って
高精度でもって制御することができる。

【００５８】また、インジェクタ３は、印加電圧の大き
さ等により電磁歪素子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
クレンジを拡大できる。しかも本実施例の場合、要求燃
料量の大部分を気化器２により供給し、不足分をインジ
ェクタ３で補充するようにしたので、インジェクタ３の
ダイナミックレンジに余裕が生じ、その結果全体として
のダイナミックレンジをより一層拡大できる。

【００５９】また、インジェクタ３において、上記噴射
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、燃料の霧化性能を向上でき
る。

【００６０】さらにまた、上記逆止弁３７の開弁圧を噴
射弁３９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。

【００６１】また本実施例では、インジェクタ３をシリ
ンダヘッド９に、燃焼室８に噴出口４６が臨むように配
設したので、吸入行程，圧縮行程の何れの時点でも噴射
可能であり、燃料の噴射タイミング上の自由度を拡大で
きる。また噴射された燃料が燃焼室内に直ちに供給され
ることから燃料の供給応答性を向上できる。

【００６２】ここで上記インジェクタ３の構造について
は例えば図８〜１０に示すように各種の変形例が採用可
能である。図８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で付勢した例であ
る。

【００６３】この変形例では、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。

【００６４】図９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
ようにした例である。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構
成されている。

【００６５】この変形例においても上記電磁歪素子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、燃料噴射量を増加できる。

【００６６】図１０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５１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。

【００６７】この変形例では、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。

【００６８】また上記インジェクタ３の配設位置につい
ては各種の変形例が採用可能である。例えば図１に二点
鎖線で示すように、インジェクタ３を、噴出口４６が
シリンダボア６ａ内に臨み、噴射方向がボア軸と直角に
なるように配設する、噴出口４６がスロットル弁２２
より下流側の吸気ポート１９内に臨むように配設する、
噴出口４６がスロットル弁２２より上流側の吸気通路
１８ａ内に臨むように配設する、等の配設構造が採用可
能である。

【００６９】上記のようにシリンダボア６ａ内に臨ま
せた場合には、吸気行程，あるいは圧縮行程の初期とい
う気筒内圧力の高くない時点で燃料を噴射することか
ら、噴射圧力が低くて済む。また，のようにスロッ
トル弁下流側，上流側に配設した場合には、噴射圧力を
さらに下げることができ、また爆発圧力が作用すること
はないので必要な耐圧性，耐熱性を下げることができ
る。さらにまたのようにスロットル弁上流側に配設し
た場合には、空気との混合が良好となり、燃料の霧化性
能を向上できる。

【００７０】さらにまた、上記外部燃料供給系１３につ
いては、図１１に請求項３の発明に係る第２実施例を示
すように構成しても良い。本第２実施例では、燃料タン
ク３３を気化器２より高所に配置し、該燃料タンク２２
内の燃料をヘッド差により燃料供給通路３４ａを介して
フロートチャンバ８０内に供給する。一方、該フロート
チャンバ８０内の燃料を燃料ポンプ３２，調圧器３５，
及び燃料供給通路３４ｂを介してインジェクタ３に供給
する。また余剰燃料は戻り通路３６を介してフロートチ
ャンバ８０内に戻す。

【００７１】本第２実施例の場合には、必要な燃料の大
部分はヘッド差を利用して供給し、インジェクタ３への
燃料のみを燃料ポンプ３２で供給するようにしたので、
該燃料ポンプ３２，調圧器３５が小容量の小型のもので
済む。

【００７２】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１２，図１３は本発明を４サイ
クルエンジンの燃料供給装置に適用した第３実施例を説
明するための図である。

【００７３】図１２に示すように、本実施例のエンジン
１は、カム軸により駆動されて、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３は、シ
リンダヘッド９に燃焼室８内に臨むように配設されてい
るか、気化器２の下流側に配置されている。このように
配置し、且つ上記したように燃料供給を制御することに
より、始動性、過渡応答性を向上することができる。な
お、気化器内の吸気通路に燃料を噴射するようにインジ
ェクタを配置しても良い。特にベンチュリ部に噴射する
場合、噴射燃料の気化が促進される。

【００７４】本実施例エンジンでは、インジェクタ３が
吸気弁５９を指向して吸気ポート１９を構成する吸気マ
ニホールドに設けられた場合、図１３に示すように、ク
ランク角１８０〜３６０°（排気行程）において燃料が
吸気弁５９の裏面にむけて噴射供給される。この場合電
磁歪素子５１に、図１３（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。これにより、噴射された燃料が吸気弁５
９周りに滞留し、クランク角が３６０°から始まる吸気
行程において直ちに吸気とともに燃焼室８内に吸引され
る。これにより気化が促進され、十分空気との予混合が
可能となる。

【００７５】また、気化器２にインジェクタ３を設ける
ものではクランク角が３６０°から５４０°の吸気行程
中に電磁歪素子あるいは発熱体素子への通電が行われ、
吸気流中に噴射されるので霧化気化が促進される。

【００７６】また、シリンダヘッドにインジェクタ３を
設けるものでは、高速回転時にはクランク角が３６０°
から６８０°の吸入行程から圧縮行程の期間中に噴射さ
れ、噴射が終了し予混合が十分なされた時に点火する。
低速回転時には点火時期とされる上死点近傍において燃
料が噴射され、成層燃焼がなされる。

【００７７】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の作用効
果が得られる。

【００７８】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
が採用可能であり、図１２に二点鎖線で示すように、イ
ンジェクタ３を、噴出口４６がシリンダボア６ａ内に
臨み、噴射方向がボア軸と直角になるように配設する、
噴出口４６がスロットル弁２２より下流側の吸気ポー
ト１９内に臨み、かつ吸気弁５９のバルブヘッド裏面に
指向するようにように配設する、噴出口４６がスロッ
トル弁２２より上流側の吸気通路１８ａ内に臨むように
配設する、等の配設構造が採用可能である。

【００７９】ここで、インジェクタ３を構成する電磁歪
素子の作動を、図３の実施例を例に取り発熱体素子の作
動を図１０の実施例を例に説明する。他の実施例におけ
る電磁歪素子あるいは発熱体素子そのものの構成及び作
動は同様である。図１４は電歪素子の構成図、図１５は
磁歪素子の構成図、そして図１６は発熱体素子の構成図
である。

【００８０】図１４において、電歪素子１５１は３つの
圧電セラミックス１５１ａと、これらを挟みこむように
正極板１５１ａと負極板１５１ｂが配置され、一体化さ
れたものである。交流電源３００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３０
２に入力される。

【００８１】電圧調整器３０２はＥＣＵ４により制御さ
れ正電荷供給線３０３あるいは負電荷供給線３０４とそ
れぞれ接続される２つのアウトプットの内、正電荷供給
線３０３側を所定の電圧の正電圧に調整する一方、負電
荷供給線３０４側をアースする。且つ、正電圧の正極板
１５１ａ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１５１ａの電圧を下げる場合には、正
極板１５１ａの電荷の一部をアースさせる。正極板１５
１ａと負極板１５１ｂの間の圧電セラミクスは、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。３０３は正電荷供給線であり、３０４は負電
荷供給線である。

【００８２】図１５は磁歪素子まわりの構成図である。
磁歪素子１５１は本体１５１ｅとこれに巻きつけるよう
に配置されたコイル１５１ｆから構成される。電圧調整
器３０２はコイル１５１ｆ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１
５１ｆへの電流量も増加し、コイル１５１ｆ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１５１ｅ
が変位する３０３，３０４は直流電流供給線である。

【００８３】なお、図１４のものでは極性を逆にする電
荷を負電荷供給線３０４、正電荷供給線３０３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。

【００８４】ここで、図１０において、電磁歪素子５１
の代わりに図１６に示す発熱体素子８６を採用すること
ができる。図１６（ａ）は発熱体の断面図、図１６
（ｂ）は保護膜２０８のコーティング前、且つプレート
２１２が仮止めされた発熱体ユニット２０３の上面図で
ある。

【００８５】上記発熱体ユニット２０３は以下のように
構成されている。片側面中央部に凸状の凸部２０４ａが
形成されたガラス体２０４に、この凸部２０４ａを覆う
ように抵抗体２０５が印刷され、さらに焼結される。凸
部２０４ａの上下方向両側において抵抗体２０５の上か
ら覆うように導通物質が印刷され、さらに焼結されて２
つの電極２０６が形成される。ガラス体２０４，抵抗体
２０５，電極２０６を貫通して銅あるいは銅合金製のピ
ン２０７が設けられ、両端部がかしめられる。抵抗体２
０５，電極２０６及びピン２０７が凸部２０４ａ側表面
に形成されたガラス体２０４にさらに非電導性且つ良熱
電導性の保護膜２０８が抵抗体２０５の範囲を電極２０
６及びピン２０７も覆うように焼き付けられる。被覆２
０９で覆われたリード線２１０を内蔵するコード２１１
の端部を支持するプレート２１２がガラス体２０４に固
着された後、リード線２１０の端部がそれぞれピン２０
７の端部にハンダ付けされる。このようにして発熱体ユ
ニット２０３が形成され、発熱体ユニット２０３が、熱
伝導性の低いセラミックからなるケース本体２０１とケ
ース蓋２０２の中に液密に収容されて発熱体８６が構成
される。

【００８６】上記ケース本体２０２の中央部は窓が明い
た形状をしており、保護膜２０８に燃料が直接触れる。
リード線２１０に直流あるいは交流の電流が供給される
と両電極２０６の間の部分の抵抗体２０５が発熱し、保
護膜２０８上に気泡が発生し、該気泡により燃料を吐出
させる。なお、抵抗体２０５，電極２０６とも膜厚は数
μｍであり、保護膜は０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度である。

【００８７】

【発明の効果】請求項１の発明に係る内燃機関の燃料供
給装置によれば、気化器方式の第１燃料供給装置と、電
磁歪素子あるいは発熱体素子により加圧室容積を減少さ
せることにより加圧室内の燃料圧力を上昇させて噴射す
る強制噴射方式の第２燃料供給装置を設けたので、必要
燃料量の一部を第１燃料供給装置から供給し、残りは印
加電圧の大きさ等に応じて噴射量を高精度で制御可能の
第２燃料供給装置から供給することにより、燃料の計量
精度を向上できるとともにダイナミックレンジを大幅に
拡大できる効果がある。

【００８８】請求項２の発明によれば、共通の外部燃料
供給系により第１，第２燃料供給装置の両方に燃料を供
給でき、また請求項３の発明によれば、ヘッド差等によ
って供給された第１燃料供給装置の燃料貯溜室内の燃料
を外部燃料供給系により第２燃料供給装置の加圧室に供
給するようにしたので、この場合には、燃料ポンプ，調
圧器等の容量を小さくすることが可能である。

【００８９】請求項４の発明によれば、第２燃料供給装
置を燃料噴出口が燃焼室からシリンダボア内に臨むよう
にシリンダヘッドに取り付けた配置した場合には、燃料
の噴射タイミング上の自由度を拡大できるとともに燃料
の供給応答性を向上できる効果があり、また噴出口がシ
リンダボア内面に開口するようにシリンダブロックに取
り付けた場合には、必要な噴射圧力を低くできる効果が
ある。

【００９０】請求項５の発明によれば、第２燃料供給装
置をスロットル弁上流側，又は下流側に配設したので、
必要な噴射圧力をさらに下げることができるとともに、
必要な耐圧性，耐熱性を下げることができ、またスロッ
トル弁上流側に配設した場合には、空気との混合が良好
となり、燃料の霧化性能を向上できる効果がある。

【００９１】請求項６の発明によれば、要求燃料供給量
に応じて上記電磁歪素子あるいは発熱体素子への印加電
圧，通電時間，通電周期の少なくとも１つを制御するよ
うにしたので、燃料供給量を要求燃料供給量に精度良く
制御できる効果がある。

【００９２】請求項７の発明によれば、電磁歪素子ある
いは発熱体素子を１サイクル中に１回以上作動作動させ
るようにしたので、要求燃料供給量に対応した燃料供給
量制御が可能となるとともに、ダイナミックレンジを拡
大できる効果がある。

【００９３】請求項８の発明によれば、要求燃料供給量
の５０〜９５％を第１燃料供給装置により、残りを第２
燃料供給装置により供給するようにしたので、電磁歪素
子への印加電圧，通電時間を等を制御することにより、
第１燃料供給装置からの燃料量を要求量に合致するよう
に補正することが可能となり、計量精度を向上できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２，４〜８の発明に係る第１実施例
の２サイクルエンジンの燃料供給装置を模式的に示す断
面構成図である。

【図２】上記第１実施例装置の第１燃料供給装置（気化
器）を模式的に示す断面構成図である。

【図３】上記第１実施例装置の第２燃料供給装置（イン
ジェクタ）を模式的に示す断面構成図である。

【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実施例装置の印加時間と燃料噴射量と
の関係を示す特性図である。

【図６】上記第１実施例装置のクランク角と印加電圧波
形との関係を示す特性図である。

【図７】上記第１実施例装置のエンジン負荷と燃料流量
との関係を示す特性図である。

【図８】上記第１実施例装置の第２燃料供給装置（イン
ジェクタ）の変形例を模式的に示す断面側面図である。

【図９】上記第１実施例装置の第２燃料供給装置（イン
ジェクタ）の変形例を模式的に示す断面側面図である。

【図１０】上記第１実施例装置の第２燃料供給装置（イ
ンジェクタ）の変形例を模式的に示す断面側面図であ
る。

【図１１】請求項３の発明に係る第２実施例装置を模式
的に示す断面構成図である。

【図１２】本発明を４サイクルエンジンに適用した場合
の第３実施例を模式的に示す断面構成図である。

【図１３】上記第３実施例の動作を説明するためのクラ
ンク角と印加電圧波形との関係を示す特性図である。

【図１４】上記各実施例のインジェクタに使用される電
歪素子の構成図である。

【図１５】上記各実施例のインジェクタに使用される磁
歪素子の構成図である。

【図１６】上記各実施例のインジェクタに使用される発
熱体素子の構成図である。

【符号の説明】

１ エンジン（内燃機関） ２ 気化器（第１燃料供給装置） ３ インジェクタ（第２燃料供給装置） ４ ＥＣＵ（通電制御手段） ６ａ シリンダボア １３ 外部燃料供給系 １８ａ 吸気通路 １９ 吸気ポート ２２ スロットル弁 ３２ 燃料ポンプ ３３ 燃料タンク ３７ 逆止弁 ３９ 噴射弁 ４６ 燃料噴出口 ５１ 電磁歪素子 ８０ フロートチャンバ（燃料貯溜室） ８４ 加圧室 ８６ 発熱体素子 ８７ 燃料吐出通路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気ポートに接続された吸気通路に燃料
   貯溜室を燃料吐出通路を介して連通させてなり、上記吸
   気通路内と上記燃料貯溜室内との差圧により燃料貯溜室
   内の燃料を上記燃料吐出通路を介して上記吸気通路内に
   吐出するようにした気化器方式の第１燃料供給装置と、
   吸気経路又は気筒内に燃料噴出口を介して連通接続され
   た加圧室と、該加圧室内に供給された燃料の逆流を阻止
   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、通電による電界又は磁界の強度の変化により変位
   して上記加圧室の容積を変化させる電歪素子又は磁歪素
   子（以下電磁歪素子と記す）あるいは通電により気泡を
   発生して上記加熱圧室の実質容積を変化させる発熱体素
   子とを有する強制噴射方式の第２燃料供給装置とを備え
   たことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、燃料タンク内の燃料
   を共通の燃料ポンプにより上記第１燃料供給装置の燃料
   貯溜室及び上記第２燃料供給装置の加圧室に供給する外
   部燃料供給系を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料
   供給装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、燃料タンクを第１燃
   料供給装置より高所に配置し、そのヘッド差により燃料
   タンク内の燃料を第１燃料供給装置の燃料貯溜室に供給
   し、該燃料貯溜室内の燃料を燃料ポンプにより上記第２
   燃料供給装置の加圧室に供給するとともに、余剰燃料を
   燃料ポンプ一次側に戻すようにした外部燃料供給系を備
   えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の何れかにおいて、上
   記第２燃料供給装置を、燃料噴出口がシリンダボア内に
   臨むように配設したことを特徴とする内燃機関の燃料供
   給装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３の何れかにおいて、上
   記第２燃料供給装置を、燃料噴出口が上記第１燃料供給
   装置のスロットル弁より上流側又は下流側の吸気系路内
   に臨むように配設したことを特徴とする内燃機関の燃料
   供給装置。
6. 【請求項６】 請求孔１ないし５の何れかにおいて、要
   求燃料供給量に応じて上記電磁歪素子あるいは発熱体素
   子への印加電圧，電流圧，通電時間，通電周期の少なく
   とも１つを変化させる通電制御手段を備えたことを特徴
   とする内燃機関の燃料供給装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、上記通電制御手段
   が、内燃機関の１サイクル中に上記電磁歪素子あるいは
   発熱体素子を１回又は複数回作動させることを特徴とす
   る内燃機関の燃料供給装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７の何れかにおいて、上
   記第１燃料供給装置が、要求燃料供給量の概ね５０〜９
   ５％を供給し、上記第２燃料供給装置が残りを供給する
   ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。