JPH10184498A - Fuel injection device - Google Patents

Fuel injection device

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Publication number
JPH10184498A
JPH10184498A JP8349315A JP34931596A JPH10184498A JP H10184498 A JPH10184498 A JP H10184498A JP 8349315 A JP8349315 A JP 8349315A JP 34931596 A JP34931596 A JP 34931596A JP H10184498 A JPH10184498 A JP H10184498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
pressure
impact
chamber
plunger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8349315A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Kako
淳一 加来
Hiroshi Nozaki
博 野崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP8349315A priority Critical patent/JPH10184498A/en
Publication of JPH10184498A publication Critical patent/JPH10184498A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To atomize the spray of the fuel by injecting fuel at an impact high pressure using an impact stretching element and to feed the fuel by generating a higher impact pressure through a simple constitution. SOLUTION: A fuel injection device comprises a pressure chamber 32 communicated with a fuel feed source; a low pressure pump arranged on a fuel feed route running from the fuel feed source to the pressure chamber 32; an injection nozzle 41 to inject the fuel; an injection passage to guide the fuel from the pressure chamber 32 to the injection nozzle 41; an injection passage to guide the fuel from the pressure chamber 32 to the injection nozzle 41; a high pressure pump to pressurize fuel in the pressure chamber 32 by an impact force by stretching the impact stretching element 17a having a plunger 17b arranged at a tip part making contact with fuel; and a valve means arranged in the vicinity of the injection nozzle and having a valve means opened in correspondence to operation of the high pressure pump. The area of the impact pressure surface of the plunger 17b is larger than that of the impact stretching element 17a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、衝撃的高圧によ
り燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection device for injecting fuel by an impulsively high pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】出願人は燃料噴射装置として、特願平8
−219672号において内燃機関の燃焼室に高圧で燃
料を噴射する燃料噴射装置を提案した。この燃料噴射は
衝撃的な高圧で噴射でき噴霧の微粒化の面で有利であ
る。このような燃料噴射装置で振動(圧力)源部分に圧
電素子あるいは磁歪素子などの衝撃的伸長素子を用いる
と、比較的簡単な構造で燃料を衝撃的に高圧にでき噴霧
の微粒化を得ることができる。
2. Description of the Related Art Applicants have disclosed a fuel injection device as disclosed in Japanese Patent Application No. Hei.
No. 219672 proposes a fuel injection device for injecting fuel at a high pressure into a combustion chamber of an internal combustion engine. This fuel injection can be injected at an impressive high pressure, which is advantageous in atomizing the spray. By using a shock-expanding element such as a piezoelectric element or a magnetostrictive element in the vibration (pressure) source portion of such a fuel injection device, the fuel can be shocked to a high pressure with a relatively simple structure and atomization of the spray can be obtained. Can be.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、 このよう
な衝撃的伸長素子を用いた構成では、衝撃的伸長素子に
より燃料に衝撃力を与えるプランジャの衝撃的加圧面
が、衝撃的伸長素子の断面と同じ大きさであり、プラン
ジャの作動ではより大きな衝撃的圧力を形成しにくい等
の問題がある。
By the way, in the structure using such an impact elongating element, the impact pressing surface of the plunger for applying an impact force to the fuel by the impact elongating element has a cross section of the impact elongating element. It is the same size, and there is a problem that it is difficult to generate a larger impact pressure by operating the plunger.

【0004】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、衝撃的伸長素子を用い衝撃的高圧で燃料を噴射し
噴霧の微粒化を可能にし、しかも簡単な構成でより大き
な衝撃的圧力を得て燃料の供給を可能にする燃料噴射装
置を提供することを目的としている。
[0004] The present invention has been made in view of the above-mentioned point, and makes it possible to inject fuel at an impulsively high pressure by using an impulsively extending element to atomize the spray, and to increase the impulsive pressure with a simple structure. It is an object of the present invention to provide a fuel injection device that can supply fuel.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するため、請求項1記載の発明の燃料噴射装
置は、燃料供給源と連通する加圧室と、燃料供給源から
前記加圧室までの間の燃料供給経路上に設けた低圧ポン
プと、燃料を噴射するための噴射孔と、この噴射孔に前
記加圧室から燃料を導く噴射通路と、燃料に接する先端
部にプランジャを配した衝撃的伸長素子を伸長させるこ
とにより前記加圧室内の燃料を衝撃力で加圧する高圧ポ
ンプと、前記噴射孔近傍に設けられ、高圧ポンプの作動
に対応して開となる弁手段とを有し、前記プランジャの
衝撃的加圧面を前記衝撃的伸長素子の断面より大きくし
たことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection device, comprising: a pressurizing chamber communicating with a fuel supply source; and a fuel supply source. A low-pressure pump provided on the fuel supply path to the pressurizing chamber, an injection hole for injecting fuel, an injection passage for guiding fuel from the pressurizing chamber to the injection hole, and a tip portion in contact with the fuel. A high-pressure pump for pressurizing the fuel in the pressurized chamber by an impact force by extending an impact-elongating element provided with a plunger; and valve means provided near the injection hole and opened in response to the operation of the high-pressure pump. Wherein the impact-pressing surface of the plunger is larger than the cross section of the impact-stretching element.

【0006】高圧ポンプに衝撃的伸長素子を用いること
で、燃料を衝撃的高圧で噴射でき噴霧の微粒化を可能に
することができる。また、衝撃的伸長素子の断面より大
きい衝撃的加圧面を有するプランジャを用いることで、
簡単な構成でより大きな衝撃的圧力を効率よく得て燃料
を供給することができる。
[0006] By using an impact extension element in a high pressure pump, fuel can be injected at an impact high pressure, and atomization of spray can be made possible. Also, by using a plunger having an impact pressure surface larger than the cross section of the impact extension element,
With a simple configuration, a greater impact pressure can be efficiently obtained and fuel can be supplied.

【0007】請求項2記載の発明の燃料燃料噴射装置
は、前記プランジャに、前記衝撃的伸長素子側と加圧室
とを区画するシール部材を備えることを特徴としてい
る。シール部材の位置は、例えばプランジャの途中部、
プランジャと圧電素子あるいは磁歪素子の燃料側端部と
の結合部等に設けられる。シール部材を用いることで、
燃料が外部に漏れるのを防止することができる。
The fuel injection device according to a second aspect of the present invention is characterized in that the plunger is provided with a seal member for partitioning the shock-extending element side and the pressurizing chamber. The position of the seal member is, for example, in the middle of the plunger,
It is provided at a joint or the like between the plunger and the fuel-side end of the piezoelectric element or the magnetostrictive element. By using a sealing member,
It is possible to prevent the fuel from leaking to the outside.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、この発明の燃料噴射装置に
ついて説明する。図1はこの発明に係る燃料噴射装置を
適用した4サイクル内燃機関の構成図である。エンジン
1は、燃焼室43の上部を構成するシリンダヘッド2
と、燃焼室43の筒体を構成するシリンダブロック3
と、クランク室を形成するクランクケース4とにより構
成される。クランク室内のクランク軸5は、クランクピ
ン6及びピストンピン7に連結されたコンロッド100
を介してピストン8に連結される。シリンダヘッド2に
は吸気管9が設けられ、その端部に燃焼室に臨んで吸気
弁10が装着され、吸気管9の開口部を開閉する。ま
た、シリンダヘッド2には、排気管11が設けられ、そ
の端部に燃焼室に臨んで排気弁12が装着され、排気管
11の開口部を開閉する。シリンダヘッド2の中央部に
は点火プラグ13が装着される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a fuel injection device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a four-cycle internal combustion engine to which the fuel injection device according to the present invention is applied. The engine 1 includes a cylinder head 2 that forms an upper part of the combustion chamber 43.
And a cylinder block 3 constituting a cylinder of the combustion chamber 43
And a crankcase 4 forming a crankcase. A crankshaft 5 in the crank chamber is connected to a connecting rod 100 connected to a crankpin 6 and a piston pin 7.
Is connected to the piston 8. An intake pipe 9 is provided in the cylinder head 2, and an intake valve 10 is attached to an end of the cylinder pipe 2 so as to face the combustion chamber, and opens and closes an opening of the intake pipe 9. An exhaust pipe 11 is provided in the cylinder head 2, and an exhaust valve 12 is attached to an end of the cylinder head 2 so as to face the combustion chamber, and opens and closes an opening of the exhaust pipe 11. A spark plug 13 is mounted at the center of the cylinder head 2.

【0009】この実施例では、燃焼室内に直接燃料を噴
射するためのインジェクタ14がシリンダヘッド2の上
面から燃焼室内に臨んで設けられる。このインジェクタ
14は、燃料パイプ15を介して、この発明に係る高圧
ポンプとなる高圧発生装置16に連通している。この高
圧発生装置16は、後述の衝撃的伸長素子の圧電素子、
磁歪素子、圧電素子と磁歪素子を直列に連結したもの等
とプランジャを含むもので構成される衝撃的高圧発生源
17を備えている。この衝撃的高圧発生源17は制御回
路18に連結され所定のタイミングで駆動制御される。
高圧発生装置16には、燃料供給パイプ21を介して低
圧ポンプである燃料ポンプ19により、燃料タンク22
から燃料が導入される。燃料タンク22内の燃料供給パ
イプ21の吸入口には、フィルター20が設けられてい
る。インジェクタ14には圧力逃がしパイプ兼エア抜き
パイプ23が接続され、エア抜きパイプ23には圧力を
調整する調圧弁101が設けられている。エアが存在す
ると、正確な噴射ができないため、エア抜きパイプ23
を設けてエアを抜いているが、エア抜きパイプ23があ
るため、高圧発生装置16を含めてその下流部に安定し
た余圧を負荷することができないため、調圧弁101を
設けて圧力を調整し正確な燃料噴射を行うようにしてい
る。
In this embodiment, an injector 14 for directly injecting fuel into the combustion chamber is provided facing the upper side of the cylinder head 2 into the combustion chamber. The injector 14 is connected via a fuel pipe 15 to a high-pressure generator 16 serving as a high-pressure pump according to the present invention. This high-pressure generating device 16 includes a piezoelectric element of a shock-extending element described later,
An impact high-voltage source 17 is provided which includes a magnetostrictive element, a piezoelectric element and a magnetostrictive element connected in series, and a plunger. The shock high voltage source 17 is connected to a control circuit 18 and is driven and controlled at a predetermined timing.
The high pressure generator 16 is connected to a fuel tank 22 via a fuel supply pipe 21 by a fuel pump 19 which is a low pressure pump.
Fuel is introduced from. A filter 20 is provided at an inlet of the fuel supply pipe 21 in the fuel tank 22. The injector 14 is connected to a pressure release pipe / air release pipe 23, and the air release pipe 23 is provided with a pressure regulating valve 101 for adjusting the pressure. If air is present, accurate injection cannot be performed.
Is provided to remove the air. However, because of the presence of the air release pipe 23, it is not possible to apply a stable residual pressure to the downstream portion including the high-pressure generator 16, so the pressure regulating valve 101 is provided to adjust the pressure. And perform accurate fuel injection.

【0010】低圧ポンプの吐出圧力は、常時あるいはイ
ンジェクタ14が締め切り状態において、調圧弁101
の締め切り圧より高いので燃料パイプ15及びインジェ
クタ内部のエアおよび気化燃料等の気泡は燃料とともに
調圧弁101を通過して不図示のエアベント孔を上部に
持つ燃料タンク側の上部に戻される。燃料タンク22で
気泡が分離され、再び燃料供給パイプ21へ気泡が流れ
ることはない。これにより燃料パイプ15及びインジエ
クタ14内部は燃料で満たされるので、衝撃的高圧波が
確実に伝播するとともに、衝撃的高圧波がインジェクタ
14内の噴射孔直前部に衝突してさらに圧力上昇するの
を可能とする。また、衝撃的高圧波の一部が調圧弁10
1に到達する時にも気泡は調圧弁101を通過する。
[0010] The discharge pressure of the low-pressure pump is always constant or when the injector 14 is shut off.
Is higher than the cutoff pressure, and the air such as air and vaporized fuel inside the fuel pipe 15 and the injector pass through the pressure regulating valve 101 together with the fuel and return to the upper portion on the fuel tank side having an air vent hole (not shown) at the upper portion. Bubbles are separated in the fuel tank 22 and do not flow to the fuel supply pipe 21 again. As a result, the fuel pipe 15 and the inside of the injector 14 are filled with the fuel, so that the shocking high-pressure wave reliably propagates, and the shocking high-pressure wave collides with the portion immediately before the injection hole in the injector 14 to further increase the pressure. Make it possible. In addition, part of the shocking high pressure wave
When the air bubbles reach 1, the air bubbles also pass through the pressure regulating valve 101.

【0011】図2は前記実施例における高圧発生装置1
6とインジェクタ14の詳細構成図である。インジェク
タ14は、先端に噴射孔41を有するケ−ス本体24か
らなり、この噴射孔41に弁25が装着される。弁25
はスプリング26により常に閉方向に付勢される。この
インジェクタ14には、袋ナット27を介して燃料パイ
プ15が接続される。また、ケ−ス本体24には側壁に
エア抜きポート28が形成され、このエア抜きポート2
8にエア抜きパイプ23が接続される。エア抜きポート
28は衝撃的高圧波の進行方向に対向する位置ではな
く、進行方向の側面に設けられており、衝撃的高圧波の
エネルギーはエア抜きポート28から飛散することな
く、確実に噴射孔方向に伝播する。エア抜きポート28
がケ−ス本体24に形成されており、高圧発生装置16
の加圧室32までの広い範囲の気泡を排出することがで
きる。
FIG. 2 shows a high-pressure generator 1 according to the embodiment.
FIG. 6 is a detailed configuration diagram of an injector 6 and an injector 14. The injector 14 comprises a case body 24 having an injection hole 41 at the tip, and a valve 25 is mounted on the injection hole 41. Valve 25
Is always urged in the closing direction by the spring 26. The fuel pipe 15 is connected to the injector 14 via a cap nut 27. An air vent port 28 is formed on the side wall of the case body 24, and the air vent port 2
8 is connected to an air release pipe 23. The air bleeding port 28 is provided not on the position facing the traveling direction of the shocking high-pressure wave but on the side surface in the traveling direction. Propagation in the direction. Air release port 28
Are formed in the case body 24 and the high-pressure generator 16
Can discharge bubbles in a wide range up to the pressure chamber 32.

【0012】このインジェクタ14に、後述のように、
衝撃的高圧波が伝播してくると、弁25の内側面に衝突
しさらに昇圧する。そのエネルギーにより、スプリング
26に抗して弁25が押し開かれ、燃料が噴射される。
即ち、燃料噴射すべき燃焼室側とケース本体24の内部
の圧力差がスプリング26に応じた所定値より小さいと
きには、弁25は閉じた状態に保たれる。一方、衝撃的
高圧波が到達して、この弁内外の圧力差が所定値より大
きくなると弁25が開かれ燃料が噴射される。また、ス
プリング26は、燃料ポンプ19の吐出圧に対抗するの
で、燃料ポンプ19作動中、気泡をエア抜きパイプ23
の方へ排出することができる。
As will be described later, the injector 14
When the shocking high-pressure wave propagates, it collides with the inner surface of the valve 25 and further rises in pressure. The energy pushes the valve 25 open against the spring 26 and fuel is injected.
That is, when the pressure difference between the combustion chamber to be injected with fuel and the inside of the case body 24 is smaller than a predetermined value corresponding to the spring 26, the valve 25 is kept closed. On the other hand, when the shock high pressure wave arrives and the pressure difference between the inside and outside of the valve becomes larger than a predetermined value, the valve 25 is opened and fuel is injected. Further, the spring 26 opposes the discharge pressure of the fuel pump 19, so that air bubbles are removed during the operation of the fuel pump 19.
Can be discharged to

【0013】高圧発生装置16は、例えば筒状の本体3
1からなり、その内部に加圧室32が形成される。この
加圧室32の一方の端部側に、衝撃的伸長素子17a及
びプランジャ17b等を含むもので構成される衝撃的高
圧発生源17が装着される。この衝撃的高圧発生源17
は加圧室32内に衝撃的高圧波を発生させ加圧室32内
の燃料に衝撃的圧力を付与するものである。
The high-pressure generator 16 has, for example, a cylindrical main body 3.
1 and a pressure chamber 32 is formed therein. On one end side of the pressurizing chamber 32, an impact high-pressure source 17 including an impact extension element 17a, a plunger 17b, and the like is mounted. This shocking high pressure source 17
Is to generate an impulsive high-pressure wave in the pressurizing chamber 32 to apply impulsive pressure to the fuel in the pressurizing chamber 32.

【0014】プランジャ17bは、衝撃的伸長素子17
aの断面より大きい衝撃的加圧面17b1を有し、プラ
ンジャ17bは、衝撃的伸長素子17aと別部品であ
り、衝撃的伸長素子17aの燃料側端部等に設けられ
る。衝撃的伸長素子17aは、例えば圧電素子、あるい
は磁歪素子、あるいは圧電素子と磁歪素子を直列あるい
は並列に連結したもの等で構成される。高圧ポンプとし
ての高圧発生装置16に衝撃的伸長素子17aを用いる
ことで衝撃的高圧を発生でき、燃料の噴霧の微粒化を可
能にすることができる。また、衝撃的伸長素子17aの
断面より大きい衝撃的加圧面17b1を有するプランジ
ャ17bを用いることで、簡単な構成でより大きな衝撃
的圧力を得て燃料を供給することができる。また圧電素
子、磁歪素子等により衝撃的伸長素子17aを形成した
ので、印加する電圧波形、電流波形を制御して燃料の計
量精度、ダイナミックレンジを向上することができる。
The plunger 17b is provided with an impact extension element 17
a, the plunger 17b is a separate component from the impact extension element 17a, and is provided at the fuel-side end of the impact extension element 17a. The impact extension element 17a is composed of, for example, a piezoelectric element, a magnetostrictive element, or a piezoelectric element and a magnetostrictive element connected in series or in parallel. By using the impact extension device 17a in the high-pressure generator 16 as a high-pressure pump, an impact high pressure can be generated, and atomization of fuel spray can be made possible. Further, by using the plunger 17b having the impact pressure surface 17b1 larger than the cross section of the impact extension element 17a, it is possible to obtain a greater impact pressure with a simple configuration and supply the fuel. Further, since the shock-stretching element 17a is formed by a piezoelectric element, a magnetostrictive element, or the like, the applied voltage waveform and the current waveform can be controlled to improve the fuel measurement accuracy and the dynamic range.

【0015】また、プランジャ17bには環状の凹部1
7b2が形成され、この凹部17b2に衝撃的伸長素子
17a側と加圧室32とを区画するシール部材102を
備えている。シール部材102は、Oリングまたはメカ
ニカルシールで構成され、このシール部材102の位置
は、プランジャ17bの途中部に設けられる。
The plunger 17b has an annular concave portion 1.
7b2 is formed, and a seal member 102 is provided in the concave portion 17b2 for partitioning the impact expansion element 17a side and the pressurizing chamber 32. The seal member 102 is formed of an O-ring or a mechanical seal, and the position of the seal member 102 is provided in the middle of the plunger 17b.

【0016】シール部材102としてOリングまたはメ
カニカルシールを用いることで、プランジャ17bのス
トローク長は、衝撃的伸長素子17aのストロークや変
形量に対して十分確保でき、反力は燃料圧と摩擦力によ
るもので余分な力は掛からない。また、ケースである筒
状の本体31が熱変形を起こした場合でも作動ストロー
クの変位量は衝撃的伸長素子17aの変位だけとなるた
め計量精度には影響しない。また、加圧室32の形状の
自由度が高く、しかも空気が溜りにくい。
By using an O-ring or a mechanical seal as the seal member 102, the stroke length of the plunger 17b can be sufficiently secured with respect to the stroke and the deformation amount of the impact extension element 17a, and the reaction force depends on the fuel pressure and frictional force. No extra force is applied. Further, even when the cylindrical main body 31 as a case undergoes thermal deformation, the displacement amount of the working stroke is only the displacement of the shock-elongating element 17a, and thus does not affect the measurement accuracy. In addition, the degree of freedom of the shape of the pressurizing chamber 32 is high, and the air hardly accumulates.

【0017】この加圧室内燃料に対する衝撃高圧波を付
与する衝撃的加圧面17b1に対向する側の筒状本体3
1の端部に加圧室32に臨んで燃料吐出ポート33が開
口する。この吐出ポート33には、袋ナット34を介し
て、前述のインジェクタ14に連通する燃料パイプ15
が接続される。この燃料パイプ15の内部通路及びその
端部の吐出ポート33部分により高圧燃料の噴射通路1
5aが構成される。衝撃的高圧発生源17は、シール材
29を介してリード線30により制御回路18(図1)
に連結される。衝撃的高圧発生源17の衝撃的加圧面1
7b1に直交する筒状の本体31の側面、即ち、高圧波
が伝播する進行方向に対する直角な側面には、燃料導入
ポート35が加圧室32に臨んで開口する。この燃料導
入ポート35には袋ナット36を介して前述の燃料ポン
プ19(図1)に連通する燃料供給パイプ21が接続さ
れる。
The cylindrical main body 3 on the side opposed to the shock-pressing surface 17b1 for applying a shock high-pressure wave to the pressurized chamber fuel.
At one end, a fuel discharge port 33 is opened facing the pressurizing chamber 32. A fuel pipe 15 communicating with the injector 14 through a cap nut 34 is connected to the discharge port 33.
Is connected. The high pressure fuel injection passage 1 is formed by the internal passage of the fuel pipe 15 and the discharge port 33 at the end thereof.
5a is configured. The impulsive high-voltage source 17 is connected to a control circuit 18 (FIG. 1) by a lead wire 30 via a sealing material 29.
Linked to Impact pressure surface 1 of impact high pressure source 17
On the side surface of the tubular main body 31 orthogonal to 7b1, that is, the side surface perpendicular to the traveling direction of the high-pressure wave, a fuel introduction port 35 opens toward the pressurization chamber 32. The fuel supply port 35 is connected to the fuel supply pipe 21 communicating with the above-described fuel pump 19 (FIG. 1) via a cap nut 36.

【0018】このような構成の燃料噴射装置において、
加圧室32内に燃料を充填した状態で、衝撃的高圧発生
源17の衝撃的伸長素子17aに駆動電圧を印加する
と、衝撃的伸長素子17aが形状変化する瞬間に衝撃的
高圧波が発生する。この高圧波の発生作用は以下のとお
りである。まず、圧電素子では電圧印加あるいは磁歪素
子では電流供給開始の各瞬間に衝撃的伸長素子17aが
形状変化し、プランジャ17bの衝撃的加圧面17b1
が加圧室側に移動する。この瞬時の移動により、加圧室
32内の燃料粒子を押圧するが、燃料粒子は慣性で静止
状態を保とうとするため、加圧室32内の燃料に対し大
きな圧力が衝撃的に発生する。したがって、この衝撃的
高圧波は、衝撃的加圧面17b1側からその衝撃的加圧
面17b1に対し直角方向に、加圧室32の反対面側の
対向する位置の燃料吐出ポート33に向かって瞬時に伝
播する。この圧力波が加圧室32内を進行中に加圧室の
側面に開口する燃料導入ポート35を通過するが、この
ポート35の開口方向は高圧波の進行方向に対し直角方
向であるため、これを瞬時に通過し高圧波の圧力は、燃
料導入ポート35内の燃料及びこれに連通する燃料供給
パイプ21内の燃料に対し実質上何等作用せず、高圧波
のエネルギーは全く消費されない。したがって、この燃
料導入ポート35に逆止弁等の開口遮断手段を設けても
よいが、設けなくてもそれ程衝撃的高圧が 散失するこ
とはない。燃料導入ポート35は衝撃的加圧面17b1
前方でなければ良く、衝撃的高圧発生源17と並列に加
圧室32内を臨むように配置してもよい。
In the fuel injection device having such a configuration,
When a drive voltage is applied to the shock expanding element 17a of the shock high pressure source 17 while the pressurizing chamber 32 is filled with fuel, a shock high voltage wave is generated at the moment when the shock expanding element 17a changes its shape. . The action of generating this high-pressure wave is as follows. First, the shock-elongating element 17a changes its shape at each moment of voltage application in the piezoelectric element or the start of current supply in the magnetostrictive element, and the shock-pressing surface 17b1 of the plunger 17b.
Moves to the pressure chamber side. This instantaneous movement presses the fuel particles in the pressurizing chamber 32, but the fuel particles try to maintain a stationary state by inertia, so that a large pressure is impulsively applied to the fuel in the pressurizing chamber 32. Therefore, the shocking high-pressure wave instantaneously travels from the shocking pressing surface 17b1 side to the fuel discharge port 33 at a position opposite to the pressing surface 32 in the direction perpendicular to the shocking pressing surface 17b1. Propagate. This pressure wave passes through the fuel introduction port 35 which opens to the side surface of the pressurization chamber while traveling in the pressurization chamber 32. Since the opening direction of this port 35 is perpendicular to the direction of travel of the high-pressure wave, The pressure of the high-pressure wave that passes through it instantaneously has substantially no effect on the fuel in the fuel introduction port 35 and the fuel in the fuel supply pipe 21 communicating therewith, and the energy of the high-pressure wave is not consumed at all. Therefore, the fuel introduction port 35 may be provided with an opening blocking means such as a check valve. However, even without this, the impact high pressure does not dissipate so much. The fuel introduction port 35 is connected to the impact pressurizing surface 17b1.
It may not be located in front, and may be arranged so as to face the inside of the pressurizing chamber 32 in parallel with the impact high-pressure source 17.

【0019】衝撃的高圧発生源17の衝撃的加圧面17
b1から筒状の本体31の対向する端面に到達した衝撃
的高圧波は、この面に唯一形成された燃料吐出ポート3
3内に進入し、噴射通路15a内の燃料を媒介としてイ
ンジェクタ14に向かって伝播する。このとき、燃料吐
出ポート33には、逆止弁等の通路閉塞部材が介在しな
いため、高圧波のエネルギーは消費されずに燃料の噴射
通路15a内に進入する。インジェクタ14に到達した
衝撃的高圧波は、前述のように、スプリング26に抗し
て弁25を開き噴射孔41から高圧燃料を噴射させる。
Impulsive pressing surface 17 of impulsive high-pressure source 17
The high-pressure shock wave reaching the opposite end face of the cylindrical main body 31 from b1 is the only fuel discharge port 3 formed on this face.
3 and propagates toward the injector 14 through the fuel in the injection passage 15a. At this time, since a passage closing member such as a check valve is not interposed in the fuel discharge port 33, the energy of the high-pressure wave enters the fuel injection passage 15a without being consumed. The impulsive high-pressure wave that has reached the injector 14 opens the valve 25 against the spring 26 and injects high-pressure fuel from the injection hole 41 as described above.

【0020】この実施例では、インジェクタ14の位置
は、図示したように、シリンダヘッド2の上面に設けて
筒内噴射構造としているが、これに代えて、一点鎖線で
示したインジェクタ14aのように、吸気管9の途中に
設けてもよい。あるいは、同じく一点鎖線で示したイン
ジェクタ14bのように、シリンダブロック3の側壁に
設けて筒内直接噴射を行ってもよい。また、エア抜きパ
イプ23は、前述の実施例ではインジエク夕14と気液
分離手段である燃料タンク22を連通させているが、こ
の構造に代えて、図1の一点鎖線23aで示したよう
に、インジェクタ14と高圧発生装置16とを連通させ
るように配設してもよい。これにより、燃料パイプ15
及びインジェクタ14内の空気および燃料蒸気を、燃料
の噴射とともに燃焼室内に排出する。そして、複数回の
噴射により空気を噴射排出した後も、燃焼室からの熱伝
播により気化発生する燃料蒸気は、燃焼室内への排出に
加え、弁25が閉じた後なおインジェクタ14内に残留
する残圧により、燃料蒸気を燃焼室から遠く温度の低い
加圧室32内に戻して凝縮させることが可能となる。こ
の場合、図示のエア抜きパイプ23の代わりに加圧室3
2と燃料タンク22を結ぶ戻りパイプを設け、この戻り
パイプの途中に調圧弁を設ける。
In this embodiment, as shown in the figure, the position of the injector 14 is provided on the upper surface of the cylinder head 2 to form an in-cylinder injection structure. Instead, as shown in the injector 14a shown by a dashed line, , May be provided in the middle of the intake pipe 9. Alternatively, direct injection in a cylinder may be performed by providing the injector on the side wall of the cylinder block 3 like an injector 14b indicated by a dashed line. Further, in the above-described embodiment, the air vent pipe 23 connects the fuel tank 22 as the gas-liquid separating means to the fuel tank 14, but instead of this structure, as shown by a dashed line 23a in FIG. , The injector 14 and the high-pressure generator 16 may be arranged to communicate with each other. Thereby, the fuel pipe 15
And, the air and the fuel vapor in the injector 14 are discharged into the combustion chamber together with the fuel injection. Then, even after the air is injected and discharged by a plurality of injections, the fuel vapor generated by vaporization due to the heat propagation from the combustion chamber remains in the injector 14 even after the valve 25 is closed in addition to the discharge into the combustion chamber. The residual pressure allows the fuel vapor to return to the cold pressurized chamber 32 far from the combustion chamber and be condensed. In this case, the pressurizing chamber 3 is used instead of the illustrated air vent pipe 23.
A return pipe connecting the fuel tank 2 and the fuel tank 22 is provided, and a pressure regulating valve is provided in the middle of the return pipe.

【0021】図3は衝撃的高圧発生源の別の実施例の構
成図である。この実施例は、加圧室32の内面に反射面
Rを形成し、衝撃的高圧発生源17からの高圧波を反射
面Rで反射させて方向変更し、燃料吐出ポート33に導
入するものである。したがって、この加圧室32内での
衝撃的加圧面17b1からの高圧波進行経路は、図3の
Lで示すように、反射面Rで屈曲した折れ線状の経路に
なる。反射面Rの角度や位置あるいは数によって、折れ
線状の経路が変り、衝撃的高圧発生源17と燃料吐出ポ
ート33の相対位置を変えて所望のレイアウトにするこ
とができる。インジェクタ14を含むその他の構成及び
作用効果は、前述の図2の実施例と同様である。
FIG. 3 is a block diagram of another embodiment of the high-pressure shock source. In this embodiment, a reflecting surface R is formed on the inner surface of the pressurizing chamber 32, the high-pressure wave from the high-impact high-pressure source 17 is reflected by the reflecting surface R to change the direction, and is introduced into the fuel discharge port 33. is there. Accordingly, the high-pressure wave traveling path from the shocking pressing surface 17b1 in the pressing chamber 32 becomes a broken line path bent at the reflecting surface R as shown by L in FIG. The polygonal path changes depending on the angle, position, or number of the reflecting surfaces R, and the desired layout can be obtained by changing the relative positions of the high-impact high-pressure generation source 17 and the fuel discharge port 33. The other configuration including the injector 14 and the operation and effect are the same as those in the embodiment of FIG. 2 described above.

【0022】図4(A),(B),(C)は、それぞれ
この発明の別の実施例の基本構成図である。各実施例と
も、燃料供給装置550から燃料供給パイプ21及び燃
料導入ポート35を介して加圧室32に燃料が供給され
る。燃料供給装置550は、燃料タンクやこの燃料を圧
送するポンプ及びフィルタを含み、気泡等を除去するた
めのエアブリード等を含む気液分離手段を備えている。
この燃料供給装置550が、例えばエアブリードを備え
た燃料タンク及び燃料ポンプからなる場合には、燃料タ
ンクが気液分離手段を構成する。エア抜きパイプ23
は、燃料タンクの上部に連結され、エア抜きパイプ23
を帰還する燃料中に混入する気泡は、燃料タンク内で分
離される。
FIGS. 4A, 4B and 4C are diagrams each showing a basic configuration of another embodiment of the present invention. In each embodiment, fuel is supplied from the fuel supply device 550 to the pressurizing chamber 32 via the fuel supply pipe 21 and the fuel introduction port 35. The fuel supply device 550 includes a fuel tank, a pump and a filter for pumping the fuel, and a gas-liquid separation unit including an air bleed for removing bubbles and the like.
When the fuel supply device 550 includes, for example, a fuel tank having an air bleed and a fuel pump, the fuel tank constitutes a gas-liquid separation unit. Air release pipe 23
Is connected to the upper part of the fuel tank,
Air bubbles mixed in the fuel returning to the fuel tank are separated in the fuel tank.

【0023】あるいは別の例として、燃料供給装置55
0は、燃料タンクと燃料ポンプを結ぶ燃料供給管に設け
たフロート室を含む。このフロート室は、フロート及び
これに設けたニードル弁により、燃料が減少すると、フ
ロートが下がってニードル弁を開いて燃料を導入し、フ
ロート室の液面を一定に保つように構成したものであ
る。このフロート室にはエアブリード孔が設けられ蒸気
や空気を逃している。燃料供給源が、このようなフロー
ト室を有する場合には、このフロート室が気液分離手段
を構成する。この場合には、エア抜きパイプ23はフロ
ート室の上部に連結されるか、あるいは燃料タンクとフ
ロート室の間の燃料供給管に連結される。これにより、
エア抜きパイプ23を帰還する燃料中に混入する気泡が
フロート室で分離され、燃料のみがフロート室から燃料
ポンプヘ流れることになる。この加圧室32には、前述
の実施例のように、燃料吐出ポート33および噴射通路
15aを介してインジェクタ14が連通する。この場
合、インジェクタ14を前述のように、燃料パイプを介
して連結した分離型としてもよいし、あるいは、後述の
ように、インジェクタと同様の弁手段を高圧発生装置側
に一体的に設けてlつのユニットを構成した一体型とし
てもよい。
Alternatively, as another example, the fuel supply device 55
0 includes a float chamber provided in a fuel supply pipe connecting the fuel tank and the fuel pump. The float chamber is configured such that when the fuel decreases due to the float and the needle valve provided therein, the float lowers and opens the needle valve to introduce the fuel, thereby keeping the liquid level in the float chamber constant. . An air bleed hole is provided in this float chamber to release steam and air. When the fuel supply source has such a float chamber, the float chamber constitutes a gas-liquid separation unit. In this case, the air vent pipe 23 is connected to the upper part of the float chamber or to a fuel supply pipe between the fuel tank and the float chamber. This allows
Air bubbles mixed in the fuel returning to the air release pipe 23 are separated in the float chamber, and only the fuel flows from the float chamber to the fuel pump. The injector 14 communicates with the pressurizing chamber 32 via the fuel discharge port 33 and the injection passage 15a as in the above-described embodiment. In this case, the injector 14 may be of a separate type connected via a fuel pipe as described above, or as described later, a valve means similar to the injector may be provided integrally on the high-pressure generator side, and It may be an integrated type comprising three units.

【0024】この図4において、(A)は、エア抜きポ
ート28を、加圧室32と弁手段であるインジェクタ1
4との間の噴射通路15aの途中に設け、このエア抜き
ポート28に接続されたエア抜きパイプ23を燃料供給
装置550の気液分離手段に連通させ、エア抜きパイプ
23の途中に調整弁101を設けたものである。(B)
は、エア抜きポート28を、加圧室32の上部に設けこ
れを気液分離手段に連通させ、燃料供給装置550側に
調圧弁101を設けた構成である。また(C)は、エア
抜きポート28を、弁手段であるインジェクタ14に設
けこれを気液分離手段に連通させ、インジェクタ14側
に調圧弁101を設けた構成である。なお、(A)、
(B)に示すように調圧弁101上流のエア抜きパイプ
23の容積を大きくすることにより、調圧弁101の上
流のエア抜きパイプ23内に、加圧室32からのエアを
より多く導くことができるので、加圧室32内にエアが
滞留しにくくし、伝播途中のエアに起因する衝撃的圧力
の緩和を低減できる。また、(B)、(C)のように調
圧弁101を直接燃料供給装置550か、高圧発生装置
16に取り付けることにより、エア抜きパイプ23を1
本と最少にすることができる。
4A, the air vent port 28 is connected to the pressurizing chamber 32 and the injector 1 serving as valve means.
The air vent pipe 23 connected to the air vent port 28 communicates with the gas-liquid separation means of the fuel supply device 550. Is provided. (B)
Has a configuration in which an air vent port 28 is provided above the pressurizing chamber 32 and communicates with the gas-liquid separating means, and a pressure regulating valve 101 is provided on the fuel supply device 550 side. (C) shows a configuration in which an air vent port 28 is provided in the injector 14 as a valve means, which is connected to the gas-liquid separation means, and a pressure regulating valve 101 is provided on the injector 14 side. (A),
By increasing the volume of the air vent pipe 23 upstream of the pressure regulating valve 101 as shown in (B), more air from the pressurizing chamber 32 can be guided into the air vent pipe 23 upstream of the pressure regulating valve 101. Therefore, it is possible to make it difficult for the air to stay in the pressurizing chamber 32 and to reduce the relaxation of the impact pressure due to the air in the middle of the propagation. Further, by attaching the pressure regulating valve 101 directly to the fuel supply device 550 or the high pressure generating device 16 as shown in FIGS.
Books and can be minimized.

【0025】図5は調整弁の詳細な構成図である。図1
及び図4に示す調圧弁101は、図5に示すように構成
される。調圧弁101は、例えば金属製のハウジング1
01a,101bからなり、その内部はゴム製のダイヤ
フラム101cによって、スプリング室101dと燃料
室101eに分けられている。燃料は入口101fより
入り、燃料室101eに充満してダイヤフラム101c
を介してバルブ101gをスプリング101hを押し、
設定圧力でスプリング力とつり合う。燃料は出口101
iを経て燃料供給側ヘ戻される。また、調整弁101の
スプリング室101dは、外気と連通され常に大気圧に
対して一定の設定圧力を保持するようにしている。
FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the regulating valve. FIG.
The pressure regulating valve 101 shown in FIG. 4 is configured as shown in FIG. The pressure regulating valve 101 is, for example, a metal housing 1.
The interior is divided into a spring chamber 101d and a fuel chamber 101e by a rubber diaphragm 101c. Fuel enters through the inlet 101f, fills the fuel chamber 101e, and fills the diaphragm 101c.
The spring 101h pushes the valve 101g through the
Balances spring force at set pressure. Fuel exit 101
It is returned to the fuel supply side via i. The spring chamber 101d of the regulating valve 101 is communicated with the outside air so as to always maintain a constant set pressure with respect to the atmospheric pressure.

【0026】図6はインジェクタの別の構成例を示す。
この図6(A)のインジェクタ14は、前述の図2及び
図3と同様にインジェクタが外側に開く外開弁型であ
る。ケ−ス本体24の先端に形成した噴射孔41の内側
に、弁25を駆動するための電磁ソレノイド60を備え
ている。このような構成において、高圧発生装置16か
ら衝撃的高圧波が到達するタイミングで、この電磁ソレ
ノイドに通電して弁25を開とし、燃料を噴射孔41か
ら噴射させる。この開弁のタイミングは、予め実験等に
より、高圧発生装置の衝撃的高圧発生源17に駆動電圧
を印加してから高圧波がインジェクタ14に到達するま
での時間を求めておき、このタイミングで電磁ソレノイ
ド60に通電するように、制御回路を構成しておく。こ
のような構成により、高圧波のエネルギーが弁開放のた
めに消費されないため、さらに大きな噴射エネルギーで
燃料燃料を噴射させることができる。なお、電磁ソレノ
イド60には外周の一部に上方と下方を連通する長手方
向の切欠が設けられており、衝撃的高圧波が噴射孔41
方向に円滑に伝播するようにされている。また、電磁ソ
レノイド60の外周のケース本体24側に長手方向に凹
みを設けてもよい。
FIG. 6 shows another example of the configuration of the injector.
The injector 14 in FIG. 6A is of an external valve type in which the injector opens outward as in FIGS. 2 and 3 described above. An electromagnetic solenoid 60 for driving the valve 25 is provided inside the injection hole 41 formed at the tip of the case body 24. In such a configuration, at the timing when an impulsive high-pressure wave arrives from the high-pressure generator 16, the electromagnetic solenoid is energized to open the valve 25, and fuel is injected from the injection hole 41. The timing of the valve opening is determined in advance by an experiment or the like to determine the time from when the driving voltage is applied to the shocking high-voltage generation source 17 of the high-pressure generator to when the high-pressure wave reaches the injector 14. A control circuit is configured so as to energize the solenoid 60. With such a configuration, since the energy of the high-pressure wave is not consumed for opening the valve, it is possible to inject the fuel with higher injection energy. The electromagnetic solenoid 60 is provided with a notch in the longitudinal direction that communicates the upper part and the lower part in a part of the outer periphery.
It is made to propagate smoothly in the direction. Further, a recess may be provided in the longitudinal direction on the case body 24 side on the outer periphery of the electromagnetic solenoid 60.

【0027】図6(B)のインジェクタ14は、図6
(A)の例と異なり、弁が内側に開く内開弁型の構成で
あり、内開型の弁4を駆動するための電磁ソレノイド6
0を備えている。ケ−ス本体24の先端に形成した噴射
孔41の内側に、弁40がガイドスリーブ37内に沿っ
て摺動可能に配設される。弁40はスプリング39によ
り噴射孔41側に押圧され閉じた状態に付勢される。ガ
イドスリーブ37の根元部には導通孔38が開口し、燃
料パイプ15内の燃料噴射通路15aとケ−ス本体24
内の燃焼通路室24aとを連通させる。スプリング39
は、このガイドスリーブ37内に配設され、スリーブ3
7に固着される上側のシール部材91と下端部のシール
リング(図示しない)により燃料の浸入が防止された密
閉空間内に装着される。ケ−ス本体24にはエア抜きポ
ート28が開口し、エア抜きパイプ23を介して前述の
燃料タンク22(図1)に連通する。このような構成に
おいて、高圧発生装置16側から、噴射通路15a内の
燃料を介して衝撃的高圧波が伝播され、インジェクタ1
4に達すると、導通孔38を通して高圧エネルギーがケ
−ス本体24の内部に導入され、弁40をスプリング3
9に抗して押し上げ、噴射孔41を開いて燃料を噴射さ
せる。衝撃的高圧波はシール部材91の上部の円錐部に
より減衰することなく導通孔38に導かれ、導通孔38
から円筒形状の燃料通路室24a内に入る。衝撃的高圧
波は燃料通路室24aの壁に衝突して燃料通路室24a
上部の圧力を高める。この昇圧部から第2の衝撃的高圧
波が燃料通路室24a内下部の噴射孔41方向に伝播す
る。エア抜きポート28は燃料通路室24aの中間部側
壁に設けられており、第2の衝撃的高圧波のエネルギー
が散逸することはない。
The injector 14 shown in FIG.
Unlike the example of (A), the valve is an inward-opening type in which the valve opens inward, and an electromagnetic solenoid 6 for driving the inward-opening valve 4 is provided.
0 is provided. A valve 40 is slidably disposed inside the guide sleeve 37 inside the injection hole 41 formed at the tip of the case body 24. The valve 40 is pressed by the spring 39 toward the injection hole 41 and urged to a closed state. A conduction hole 38 is opened at the base of the guide sleeve 37, and the fuel injection passage 15a in the fuel pipe 15 and the case body 24 are opened.
And the internal combustion passage chamber 24a. Spring 39
Is disposed in the guide sleeve 37 and the sleeve 3
The upper seal member 91 fixed to the base 7 and a seal ring (not shown) at the lower end are mounted in a sealed space in which fuel is prevented from entering. An air vent port 28 is opened in the case main body 24 and communicates with the above-mentioned fuel tank 22 (FIG. 1) through an air vent pipe 23. In such a configuration, a high-pressure shock wave is propagated from the high-pressure generator 16 side through the fuel in the injection passage 15a, and the injector 1
4, high-pressure energy is introduced into the case body 24 through the through hole 38, and the valve 40 is moved to the spring 3.
Then, the fuel is injected by opening the injection hole 41. The shocking high-pressure wave is guided to the conduction hole 38 without being attenuated by the conical portion on the upper part of the sealing member 91, and the conduction hole 38
From the fuel passage chamber 24a having a cylindrical shape. The shocking high-pressure wave collides with the wall of the fuel passage chamber 24a and
Increase pressure at the top. The second shocking high-pressure wave propagates from the booster toward the injection hole 41 in the lower portion of the fuel passage chamber 24a. The air vent port 28 is provided on the intermediate side wall of the fuel passage chamber 24a, so that the energy of the second shock high-pressure wave does not dissipate.

【0028】この電磁ソレノイド60の構成及び作用は
図6(A)の例と同様であり、この例においても、高圧
波のエネルギーが弁開放のために消費されないため、大
きな噴射エネルギーで燃料燃料を噴射させることができ
る。導通孔38の燃料通路室24a側出口と対向して電
磁ソレノイド60に、外周の一部に上方と下方を連通す
る長手方向の切欠が導通孔38の数と一致した数設けら
れている。そして、電磁ソレノイド60より噴射孔41
側にエア抜きポート28が設けられるので、より噴射孔
41に近い部分までエア抜きすることができる。なお、
電磁ソレノイド60は、衝撃的高圧波が燃料通路15の
内を脈動することにより計量が不正確になるのを防止す
るため、所定のタイミングで弁40を強制的に閉じるの
に使用してもよい。
The structure and operation of the electromagnetic solenoid 60 are the same as those in the example of FIG. 6A. In this example, since the energy of the high-pressure wave is not consumed for opening the valve, the fuel fuel is supplied with a large injection energy. Can be fired. The electromagnetic solenoid 60 faces the outlet of the passage hole 38 on the fuel passage chamber 24a side. Then, the injection hole 41 is provided by the electromagnetic solenoid 60.
Since the air vent port 28 is provided on the side, air can be vented to a portion closer to the injection hole 41. In addition,
The electromagnetic solenoid 60 may be used to forcibly close the valve 40 at a predetermined timing to prevent impulsive high-pressure waves from pulsating in the fuel passage 15 resulting in inaccurate metering. .

【0029】図7は圧電素子を用いた衝撃的高圧発生源
の詳細構成図である。この衝撃的高圧発生源17は、密
閉ケース71内に設けた複数枚の圧電素子73を有し、
各圧電素子73間には、正極板15laと負極板151
bが交互に配設される。これらの圧電素子73、正極板
15la及び負極板15lbは、積層された状態で、保
持具74及びプランジャ152間に挟持され、ボルト7
2により相互に固定保持される。このようにボルト72
で一体的に固定保持された圧電素子73は、その保持具
74を介して、ねじ部材75により、密閉ケース71内
に取付けられる。各正極板15la同士及び負極板15
lb同士は、それぞれ導電板76で連結され、正電荷供
給線303及び負電荷供給線304を介して電圧調整器
302に接続される。密閉ケース71からの各電荷供給
線303、304の取り出し部には、シール用グロメッ
ト77が装着され、ケース内の密封性が保持される。電
圧調整器302はECU95に接続され、後述のように
駆動制御される。300は交流電源、301は交直変換
回路である。
FIG. 7 is a detailed block diagram of a high-voltage shock source using a piezoelectric element. The impact high-pressure source 17 has a plurality of piezoelectric elements 73 provided in a closed case 71,
Between each piezoelectric element 73, a positive electrode plate 15la and a negative electrode plate 151 are provided.
b are alternately arranged. The piezoelectric element 73, the positive electrode plate 15la and the negative electrode plate 15lb are sandwiched between the holder 74 and the plunger 152 in a stacked state, and
2 fixedly hold each other. Thus, the bolt 72
The piezoelectric element 73 integrally fixed and held by the above is mounted in the closed case 71 by the screw member 75 via the holder 74. Each positive electrode plate 15la and the negative electrode plate 15
lbs are connected to each other by a conductive plate 76 and connected to a voltage regulator 302 via a positive charge supply line 303 and a negative charge supply line 304. A sealing grommet 77 is attached to a portion where each of the charge supply lines 303 and 304 is taken out from the sealed case 71 to maintain the hermeticity of the case. The voltage regulator 302 is connected to the ECU 95 and is driven and controlled as described later. Reference numeral 300 denotes an AC power supply, and 301 denotes an AC / DC conversion circuit.

【0030】ここで、圧電素子とは、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ェータであ
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スの一種であるチタン酸ジルコン
酸鉛(PZT)が代表的である。
Here, the piezoelectric element is a known piezoelectric actuator made of an element having a so-called piezoelectric effect. Note that there are various kinds of materials having a piezoelectric effect, from quartz to polymers, and a typical material for a piezoelectric actuator is lead zirconate titanate (PZT), which is a kind of piezoelectric ceramics.

【0031】プランジャ152は、衝撃的伸長素子を構
成する圧電素子73の断面より大きい衝撃的加圧面15
2aを有し、プランジャ152は、圧電素子73と別部
品であり、圧電素子73の燃料側端部に設けられる。圧
電素子73の断面より大きい衝撃的加圧面152aを有
するプランジャ17bを用いることで、簡単な構成でよ
り大きな衝撃的圧力を得て燃料を効率よく供給すること
ができる。
The plunger 152 has an impact pressing surface 15 larger than a cross section of the piezoelectric element 73 constituting the impact elongating element.
2a, the plunger 152 is a separate component from the piezoelectric element 73, and is provided at the fuel-side end of the piezoelectric element 73. By using the plunger 17b having the impact pressing surface 152a larger than the cross section of the piezoelectric element 73, it is possible to obtain a greater impact pressure with a simple configuration and supply fuel efficiently.

【0032】また、プランジャ152外周には環状の凹
部152bが形成され、この凹部152bに圧電素子7
3側と加圧室32とを区画するシール部材153を備え
ている。シール部材153の位置は、プランジャ152
の途中部に設けられる。シール部材153を用いること
で、プランジャ152のストローク長は、圧電素子73
のストロークや変形量に対して十分確保でき、反力は燃
料圧と摩擦力によるもので余分な力は掛からない。ま
た、密閉ケース71が熱変形を起こした場合でも作動ス
トロークの変位量は圧電素子73の変位だけとなるため
計量精度には影響しない。また、シ−ル部材153は高
圧発生装置16から燃料を外部に漏れないようにするこ
とができる。シ−ル用グロメット77はさらに燃料洩れ
防止に寄与する。シ−ル部材153は、圧電素子73を
燃料より隔離し、燃料タンク22内において結露等によ
り燃料中に混入する水分により、圧電素子73が腐食す
るのを防止する。
Further, an annular concave portion 152b is formed on the outer periphery of the plunger 152, and the piezoelectric element 7 is formed in the concave portion 152b.
There is provided a seal member 153 for partitioning the pressure chamber 32 from the third side. The position of the seal member 153 is
Is provided in the middle part of. By using the sealing member 153, the stroke length of the plunger 152 is
The stroke and the deformation amount can be sufficiently secured, and the reaction force is due to the fuel pressure and the frictional force, so that no extra force is applied. Further, even when the sealed case 71 is thermally deformed, the displacement amount of the operation stroke is only the displacement of the piezoelectric element 73, and thus does not affect the measurement accuracy. Further, the seal member 153 can prevent the fuel from leaking from the high pressure generator 16 to the outside. The sealing grommet 77 further contributes to preventing fuel leakage. The seal member 153 separates the piezoelectric element 73 from the fuel, and prevents the piezoelectric element 73 from being corroded by water mixed in the fuel due to dew condensation or the like in the fuel tank 22.

【0033】図7において、複数枚(この例では7枚)
の圧電素子(圧電セラミックス)73及びこれらを挟み
込むように配置され、一体化された正極板151aと負
極板15lbとにより電歪素子が形成される。交流電源
300から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302に入力される。電圧
調整器302は、ECU95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3
04側をアースする。また正極板15laの電圧を下げ
る場合には、正極板15laの電荷の一部をアースさせ
る。正極板15laと負極板15lbの間の圧電セラミ
ックスは、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7のものでは7
つ集積されて大きな変位となる。
In FIG. 7, a plurality of sheets (seven sheets in this example)
The piezoelectric element (piezoelectric ceramic) 73 and the positive electrode plate 151a and the negative electrode plate 15lb which are arranged so as to sandwich them form an electrostrictive element. An AC current from the AC power supply 300 is converted into a DC voltage via the AC / DC conversion circuit 301 and input to the voltage regulator 302. The voltage regulator 302 is controlled by the ECU 95 and adjusts the positive charge supply line 303 side of the two outputs connected to the positive charge supply line 303 or the negative charge supply line 304 to a predetermined positive voltage. On the other hand, the negative charge supply line 3
Ground the 04 side. When lowering the voltage of the positive electrode plate 15la, a part of the electric charge of the positive electrode plate 15la is grounded. The piezoelectric ceramic between the positive electrode plate 15la and the negative electrode plate 15lb is displaced in the direction of the electrode plates in substantially proportion to the magnitude of the electric field generated by the two electrode plates. This displacement is 7 in FIG.
And the displacement becomes large.

【0034】図8は、衝撃的高圧発生源の別の実施例の
構成図である。この実施例は、前述の圧電素子に代え
て、磁歪素子を用いた構成である。この磁歪素子とは、
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、この
磁心の外周に巻かれたコイルからなるものである。コイ
ルヘの通電量(例えば電圧、電流)を制御することによ
り磁心が伸縮する。図8において、磁歪素子79の周囲
にコイル80が巻回され、その周囲に永久磁石84が装
着される。磁歪素子79の端部にはプランジヤ152が
固定される。このプランジヤ152はスプリング82の
作用により常に加圧室32から引込む方向に付勢され
る。コイル80はリード線78を介して電圧調整器に接
続される。
FIG. 8 is a configuration diagram of another embodiment of the high-pressure shock source. This embodiment has a configuration using a magnetostrictive element instead of the above-described piezoelectric element. This magnetostrictive element
Magnetoelectric materials that expand and contract in a magnetic field, such as terbium,
It is composed of a magnetic core using a ternary alloy of dysprosium and lead, and a coil wound around the outer periphery of the magnetic core. The magnetic core expands and contracts by controlling the amount of current (for example, voltage and current) to the coil. 8, a coil 80 is wound around a magnetostrictive element 79, and a permanent magnet 84 is mounted around the coil 80. A plunger 152 is fixed to an end of the magnetostrictive element 79. The plunger 152 is constantly urged by the action of the spring 82 in the direction of being pulled from the pressurizing chamber 32. The coil 80 is connected to a voltage regulator via a lead 78.

【0035】プランジャ152は、衝撃的伸長素子を構
成する磁歪素子79の断面より大きい衝撃的加圧面15
2aを有し、プランジャ152は、磁歪素子79と別部
品であり、磁歪素子79の燃料側端部に設けられる。磁
歪素子79の断面より大きい衝撃的加圧面152aを有
するプランジャ17bを用いることで、簡単な構成で大
きな衝撃的圧力を得て燃料を効率よく供給することがで
きる。
The plunger 152 has an impact-pressing surface 15 larger than a cross section of the magnetostrictive element 79 constituting the impact-expanding element.
2a, the plunger 152 is a separate component from the magnetostrictive element 79, and is provided at the fuel-side end of the magnetostrictive element 79. By using the plunger 17b having the impact pressing surface 152a larger than the cross section of the magnetostrictive element 79, a large impact pressure can be obtained with a simple configuration and fuel can be supplied efficiently.

【0036】また、プランジャ152には凹部152b
が形成され、この凹部152bに圧電素子73側と加圧
室32とを区画するシール部材153を備えている。シ
ール部材153の位置は、プランジャ152の途中部に
設けられる。シール部材153を用いることで、プラン
ジャ152のストローク長は、磁歪素子79のストロー
クや変形量に対して十分確保でき、反力は燃料圧と摩擦
力によるもので余分な力は掛からない。また、密閉ケー
ス71が熱変形を起こした場合でも作動ストロークの変
位量は磁歪素子79の変位だけとなるため計量精度には
影響しない。なお、磁歪素子79の燃料側端部の断面積
を他の部分より大きくし、燃料側端部の端面で衝撃的圧
力を発生させるようにLても良い。すなわち、磁歪素子
79の端部がプランジャを兼ね、端面が衝撃的加圧面と
なる。この場合、シ−ル部材153は地歪素子79の端
部の腐食防止には寄与できないが、磁歪素子79の内部
の腐食を防止し、且つシール用グロメット77の劣化が
あっても、燃料が外部に洩れることを防止できる。
The plunger 152 has a recess 152b.
Is formed, and a seal member 153 for partitioning the piezoelectric element 73 side and the pressure chamber 32 is provided in the concave portion 152b. The position of the seal member 153 is provided in the middle of the plunger 152. By using the seal member 153, the stroke length of the plunger 152 can be sufficiently secured with respect to the stroke and the amount of deformation of the magnetostrictive element 79, and the reaction force is due to the fuel pressure and the frictional force, so that no extra force is applied. Further, even when the sealed case 71 is thermally deformed, the displacement amount of the working stroke is only the displacement of the magnetostrictive element 79, and thus does not affect the measurement accuracy. The cross-sectional area of the fuel-side end portion of the magnetostrictive element 79 may be larger than that of the other portion, and L may be generated so as to generate an impact pressure at the end surface of the fuel-side end portion. That is, the end of the magnetostrictive element 79 also serves as a plunger, and the end surface serves as a shocking pressure surface. In this case, the seal member 153 cannot contribute to the prevention of corrosion of the end of the ground strain element 79, but does not prevent the corrosion of the inside of the magnetostriction element 79, and even if the sealing grommet 77 is deteriorated, the fuel is not removed. Leakage to the outside can be prevented.

【0037】電圧調整器は前述の例と同様にECUに接
続され、コイル80への駆動電流を制御して磁歪素子7
9への印加電圧を調整する。コイル80の駆動電圧を大
きくするとコイル80を流れる駆動電流も大きくなりコ
イルが発生する磁界の大きさも大きくなり、磁歪素子7
9への印加電圧が大きくなって、大きな衝撃的高圧波が
発生する。その他の構成及び作用効果は前述の圧電素子
を用いた実施例と同様である。磁歪素子79の駆動にお
いては、電圧調整器の替わりに電流調整器を配置し、定
電圧ながら大電流をステップ的にコイル80に加えるよ
うにしてもよい。さらに、磁歪素子79の一方の端部を
密閉ケース71の鏡板部にボルト等により固定するよう
にし、スプリング82を廃止するようにしてもよい。
The voltage regulator is connected to the ECU similarly to the above-described example, and controls the drive current to the coil 80 to control the magnetostrictive element 7.
Adjust the applied voltage to 9. When the drive voltage of the coil 80 is increased, the drive current flowing through the coil 80 is also increased, and the magnitude of the magnetic field generated by the coil is increased.
The applied voltage to 9 becomes large, and a large shocking high-pressure wave is generated. Other configurations and operational effects are the same as those of the embodiment using the piezoelectric element. In driving the magnetostrictive element 79, a current regulator may be arranged in place of the voltage regulator, and a large current may be applied to the coil 80 in a stepwise manner while maintaining a constant voltage. Further, one end of the magnetostrictive element 79 may be fixed to the end plate of the sealed case 71 with bolts or the like, and the spring 82 may be omitted.

【0038】図9はこの発明に係る高圧発生装置で発生
する衝撃的高圧とその駆動信号との関係を示すグラフで
ある。グラフaは圧力波形、グラフbは駆動信号を示
す。グラフaにおいて、P1は外開式弁あるいは内開式
弁を持つインジェクタの開弁圧を示し、P0は加圧前の
加圧室内圧力を示す。図示したように、駆動信号をオン
にした直後に、開弁圧を大きく超える高圧が衝撃的に発
生し、その後急激に減衰振動する。前述の各実施例は、
この駆動信号入力直後の衝撃的高圧を燃料中で有効に伝
播して利用するものである。また、図示したように、駆
動信号をオフにした直後に、一旦圧力波形が低下すると
ともにその振動の反作用で圧力が上昇し、開弁圧P1を
超える圧力波が発生する。このような駆動信号オフ時の
圧力ピークをオン時と同様に衝撃的圧力として噴射孔ま
で伝播し燃料噴射に利用することも可能である。なお、
高圧発生装置に図7に示すように圧電素子を使用するも
のでは、駆動信号は所定以上の電圧値を持つパルス電圧
信号であり、図8に示す磁歪素子においては、駆動信号
は所定以上の電流値を持つパルス電流信号、あるいは所
定以上の電圧値を持つパルス電圧信号である。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the impulsive high voltage generated by the high voltage generator according to the present invention and the driving signal. Graph a shows a pressure waveform, and graph b shows a drive signal. In the graph a, P1 indicates the valve opening pressure of an injector having an external or internal valve, and P0 indicates the pressure in the pressurizing chamber before pressurization. As shown in the figure, immediately after the drive signal is turned on, a high pressure that greatly exceeds the valve opening pressure is generated in an impact, and then rapidly attenuates. Each of the above embodiments is
The impulsively high pressure immediately after the input of the drive signal is effectively propagated and used in the fuel. Further, as shown in the drawing, immediately after the drive signal is turned off, the pressure waveform temporarily decreases and the pressure increases due to the reaction of the vibration, and a pressure wave exceeding the valve opening pressure P1 is generated. Such a pressure peak when the drive signal is off can be propagated to the injection hole as an impact pressure as in the case of on and used for fuel injection. In addition,
In a device using a piezoelectric element as shown in FIG. 7 for the high voltage generator, the drive signal is a pulse voltage signal having a voltage value equal to or more than a predetermined value. In the magnetostrictive element shown in FIG. A pulse current signal having a value or a pulse voltage signal having a voltage value equal to or higher than a predetermined value.

【0039】図10はこの発明に係る燃料噴射装置を2
サイクル内燃機関に適用した例を示す。このエンジン1
は、前述の図1のエンジンと同様に、シリンダ内を摺動
するピストン8を有し、クランク室に連通する吸気管9
及びシリンダ内の燃焼室43に連通する排気管11を備
えている。また、クランク室と燃焼室43とを、掃気通
路42で連通している。吸気管9内にはスロットル弁4
8及びリード弁47が設けられる。シリンダヘッド2に
は、燃焼室43に臨んで、燃料噴射ユニット44が設け
られる。この燃料噴射ユニット44は、前述の実施例に
おける高圧発生装置16とインジェクタ14とを一体に
構成したものであり、前述の実施例と同様に、衝撃的高
圧波を利用して燃料を噴射する。
FIG. 10 shows a fuel injection device 2 according to the present invention.
An example applied to a cycle internal combustion engine is shown. This engine 1
1 has a piston 8 that slides in a cylinder, similarly to the engine of FIG.
And an exhaust pipe 11 communicating with the combustion chamber 43 in the cylinder. Further, the crank chamber and the combustion chamber 43 communicate with each other through a scavenging passage 42. Throttle valve 4 in intake pipe 9
8 and a reed valve 47 are provided. The cylinder head 2 is provided with a fuel injection unit 44 facing the combustion chamber 43. The fuel injection unit 44 is configured by integrally forming the high-pressure generator 16 and the injector 14 in the above-described embodiment, and injects fuel by using a shocking high-pressure wave as in the above-described embodiment.

【0040】この燃料噴射ユニット44は、燃料供給パ
イプ21を介して、燃料噴射ユニット44より高い位置
に設けた上部に不図示のブリーザ穴を設けた気液分離フ
ロート室46に連通する。この気液分離フロート室46
は、液面を一定とするためのフロート式弁46a、燃料
ポンプ19A及びフィルタ20を介して、燃料タンク2
2に連通する。燃料噴射ユニット44は、前述の実施例
と同様に、制御回路18に連結され、さらに交流電源及
び交直変換回路からなる電源回路45に接続される。な
お、この燃料噴射ユニット44は、図10の一点鎖線で
示したように、シリンダブロック3の側壁面あるいは吸
気管9に設けてもよい。
The fuel injection unit 44 communicates via a fuel supply pipe 21 with a gas-liquid separation float chamber 46 provided with a breather hole (not shown) at an upper portion provided above the fuel injection unit 44. This gas-liquid separation float chamber 46
Is connected to a fuel tank 2 via a float valve 46a for keeping the liquid level constant, a fuel pump 19A and a filter 20.
Connect to 2. The fuel injection unit 44 is connected to the control circuit 18 similarly to the above-described embodiment, and further connected to a power supply circuit 45 including an AC power supply and an AC / DC conversion circuit. The fuel injection unit 44 may be provided on the side wall surface of the cylinder block 3 or on the intake pipe 9 as shown by the dashed line in FIG.

【0041】この構成により、燃料噴射ユニット44内
の不図示の加圧室、噴射通路、弁手段の気泡は、エンジ
ン1停止中にエア抜きパイプ23へ入り、フロート室4
6方向に浮力により移動する。気泡が加圧室に入るの
は、弁手段より噴射通路が上位にあり、噴射通路より加
圧室が上位にあるからである。また、気泡が加圧室から
エア抜きパイブ23へ入るのは、エア抜きパイプ23の
加圧室側開口が、加圧室の上部にあるからである。エア
抜きパイプ23の加圧室側開口が、燃料供給パイプ21
端部の不図示の導入ポートより上位にあると、確実にエ
ア抜きパイプ23内へ気泡を導くことができる。一方、
燃料供給パイプ21中の気泡は、エンジン1停止中に浮
力によりフロート室46内に移動する。
With this configuration, air bubbles in the pressurizing chamber, the injection passage, and the valve means (not shown) in the fuel injection unit 44 enter the air vent pipe 23 while the engine 1 is stopped, and the float chamber 4
It moves by buoyancy in six directions. The bubbles enter the pressurized chamber because the injection passage is higher than the valve means and the pressurized chamber is higher than the injection passage. The air bubbles enter the air release pipe 23 from the pressure chamber because the opening of the air release pipe 23 on the pressure chamber side is located above the pressure chamber. The opening of the air release pipe 23 on the pressurization chamber side is
If it is higher than an introduction port (not shown) at the end, air bubbles can be surely introduced into the air vent pipe 23. on the other hand,
Bubbles in the fuel supply pipe 21 move into the float chamber 46 by buoyancy while the engine 1 is stopped.

【0042】エンジン1運転中は、燃料噴射ユニット4
4が作動し、衝撃的高圧波発生による噴射、噴射により
加圧室に発生する負圧とフロート室46の燃料油面によ
るヘッド(正圧)とによる加圧室への燃料移動とが交互
に連続して発生する。加圧室への燃料移動時、エア抜き
パイプ23内の加圧室寄り部分に気泡があると、気泡が
再び加圧室内に戻ることになるので、エア抜きパイプ2
3内にフロート室46方向のみに流れを許容する逆止弁
を配置すると、エンジン1運転中にも確実にエア抜きが
できる。衝撃的高圧波は、発生面の法線方向に強い指向
性があるので、燃料噴射時のエア抜きパイプ23内への
燃料押し出し量(噴射洩れ量)は僅かである。この僅か
なエア抜きパイプ23内への燃料押し出し作用により、
エア抜きパイプ23内の気泡は確実にフロート室46へ
移動し分離される。なお、燃料噴射時の燃料供給パイプ
21内への燃料押し戻し量(燃料洩れ量)は僅かではあ
るが、燃料供給パイプ21内に加圧室方向のみに流れを
許容する逆止弁を配置すると、噴射洩れ量を少なくでき
る。
During the operation of the engine 1, the fuel injection unit 4
4 is operated, and the injection by the generation of the high-pressure shock wave, the negative pressure generated in the pressurized chamber by the injection, and the fuel movement to the pressurized chamber by the head (positive pressure) due to the fuel oil level of the float chamber 46 are alternately performed. It occurs continuously. At the time of fuel transfer to the pressurizing chamber, if air bubbles are present in the portion close to the pressurizing chamber in the air releasing pipe 23, the air bubbles will return to the pressurizing chamber again.
If a check valve that allows the flow only in the direction of the float chamber 46 is arranged in the inside 3, the air can be reliably vented even during the operation of the engine 1. Since the shocking high-pressure wave has strong directivity in the normal direction of the generation surface, the amount of fuel pushed out into the air vent pipe 23 during fuel injection (the amount of fuel leakage) is small. Due to this slight fuel pushing action into the air release pipe 23,
The air bubbles in the air vent pipe 23 move to the float chamber 46 without fail and are separated. The amount of fuel pushed back into the fuel supply pipe 21 during fuel injection (the amount of fuel leakage) is small, but if a check valve that allows flow only in the direction of the pressurized chamber is arranged in the fuel supply pipe 21, Injection leakage can be reduced.

【0043】また、燃料供給パイプ21に燃料ポンプ1
9Bを設けることができ、エア抜きパイプ23に調圧弁
101を設ける。この場合には気液分離フロート室46
は、液面を一定とするためのフロート式弁46aが不要
となるが、上限レベル検知センサS1と下限レベル検知
センサS2から構成される燃料レベルメータを設ける。
気液分離フロート室46の燃料レベルが下限レベル検知
センサS2の位置より下がると、燃料ポンプ19Aを駆
動してフィルタ20を介して燃料を燃料タンク22から
供給し、上限レベル検知センサS1が燃料を検知すると
燃料の供給を停止する。
The fuel pump 1 is connected to the fuel supply pipe 21.
9B can be provided, and the pressure control valve 101 is provided in the air vent pipe 23. In this case, the gas-liquid separation float chamber 46
Does not require a float type valve 46a for keeping the liquid level constant, but a fuel level meter including an upper limit level sensor S1 and a lower limit level sensor S2 is provided.
When the fuel level of the gas-liquid separation float chamber 46 falls below the position of the lower limit level detection sensor S2, the fuel pump 19A is driven to supply fuel from the fuel tank 22 via the filter 20, and the upper limit level detection sensor S1 supplies fuel. Upon detection, the supply of fuel is stopped.

【0044】この実施例のエンジン1ではさらに、オイ
ルを供給するために燃料噴射装置を用いている。49は
オイル噴射ユニットであり、前述の実施例の高圧発生装
置16が用いられる。このオイル噴射ユニット49から
オイル配管53、54を介してインジェクタ55からク
ランク室及びシリンダ内にオイルが噴射される。オイル
噴射ユニット49にはストレーナ52を介してオイルタ
ンク51からオイルポンプ50によりオイルが供給され
る。このオイル噴射ユニット49は、前述の各実施例と
同様に、高圧発生源を有し、衝撃的高圧によりインジェ
クタ55からオイルを噴射するものであり、その構成や
衝撃的高圧波の発生原理や作用及び噴射動作は前記各実
施例と同じである。なお、加圧室には一つの衝撃的高圧
発生部に対向した位置にオイル配管53に各々連通する
複数の潤滑油吐出ボートが設けられる。この燃料噴射装
置にも、上記したようなエア抜き手段を配置することに
より、簡単にエア抜きが可能となる。
The engine 1 of this embodiment further uses a fuel injection device to supply oil. An oil injection unit 49 uses the high-pressure generator 16 of the above-described embodiment. Oil is injected from the oil injection unit 49 into the crank chamber and the cylinder from the injector 55 via the oil pipes 53 and 54. Oil is supplied to the oil injection unit 49 from an oil tank 51 via a strainer 52 by an oil pump 50. The oil injection unit 49 has a high-pressure generation source and injects oil from the injector 55 by an impulsively high pressure, as in each of the above-described embodiments. The injection operation is the same as in the above embodiments. The pressurizing chamber is provided with a plurality of lubricating oil discharge boats each communicating with the oil pipe 53 at a position facing one shocking high-pressure generating section. By arranging the above-described air bleeding means also in this fuel injection device, air bleeding can be easily performed.

【0045】図11は燃料噴射ユニットの詳細構成図で
ある。 図11(A),(B),(C)の実施例は、燃
料噴射ユニット44は、高圧発生装置16とインジェク
タ14が、一体にユニットに形成され、燃料噴射の応答
性がよく、かつコンパクトな構造になっている。 図1
1(A)の実施例のインジェクタ14は、先端に噴射孔
41が形成されたケ−ス本体24を有し、この噴射孔4
1に弁25が装着される。弁25はスプリング26によ
り常に閉方向に付勢される。このインジェクタ14に
は、ケース200を介して高圧発生装置16の本体31
に接続され一体になっている。このインジェクタ14
に、衝撃的高圧波が伝播してくると、弁25の内側面に
衝突しさらに昇圧する。そして、そのエネルギーによ
り、スプリング26に抗して弁25が押し開かれ、燃料
が噴射される。
FIG. 11 is a detailed configuration diagram of the fuel injection unit. In the embodiment of FIGS. 11A, 11B, and 11C, the fuel injection unit 44 has the high-pressure generator 16 and the injector 14 integrally formed as a unit, and has good fuel injection responsiveness and is compact. It has a simple structure. FIG.
The injector 14 of the embodiment shown in FIG. 1A has a case body 24 having an injection hole 41 formed at the tip.
1 is equipped with a valve 25. The valve 25 is always biased in the closing direction by a spring 26. The main body 31 of the high-pressure generator 16 is connected to the injector 14 via a case 200.
Are connected to and are integrated. This injector 14
Then, when the shocking high-pressure wave propagates, it collides with the inner surface of the valve 25 and further rises in pressure. The valve 25 is pushed and opened against the spring 26 by the energy, and fuel is injected.

【0046】高圧発生装置16は、本体31の内部に加
圧室32が形成される。この加圧室32の一方の端部側
に、衝撃的伸長素子17a及びプランジャ17b等を含
むもので構成される高圧発生源17が装着され、加圧室
32内に衝撃的高圧波を発生させ加圧室32内の燃料に
衝撃的圧力を付与する。プランジャ17bは、衝撃的伸
長素子17aの断面より大きい衝撃的加圧面17b1を
有し、プランジャ17bは、衝撃的伸長素子17aと別
部品であり、衝撃的伸長素子17aの燃料側端部に圧入
固定して設けられる。衝撃的伸長素子17aは、例えば
圧電素子、磁歪素子、圧電素子と磁歪素子を直列にある
いは並列に連結したもの等で構成される。
The high-pressure generator 16 has a pressurizing chamber 32 formed inside a main body 31. At one end of the pressurizing chamber 32, a high-pressure generating source 17 including a shock-extending element 17a, a plunger 17b, and the like is mounted, and a shocking high-pressure wave is generated in the pressurizing chamber 32. Impulsive pressure is applied to the fuel in the pressurizing chamber 32. The plunger 17b has an impact pressing surface 17b1 larger than the cross section of the impact extension element 17a. The plunger 17b is a separate component from the impact extension element 17a, and is press-fitted and fixed to the fuel-side end of the impact extension element 17a. Provided. The impact extension element 17a is composed of, for example, a piezoelectric element, a magnetostrictive element, a piezoelectric element and a magnetostrictive element connected in series or in parallel, and the like.

【0047】また、プランジャ17bの外周には環状の
凹部17b2が形成され、この凹部17b2に衝撃的伸
長素子17a側と加圧室32とを区画するシール部材1
02を備えている。シール部材102はOリングやメカ
ニカルシールで構成され、シール部材102の位置は、
プランジャ17bの途中部に設けられる。シール部材1
02としてOリングやメカニカルシールを用いること
で、前記したようにプランジャ17bのストローク長
は、衝撃的伸長素子17aのストロークや変形量に対し
て十分確保でき、反力は燃料圧と摩擦力によるもので余
分な力は掛からない。また、ケースである筒状の本体3
1が熱変形を起こした場合でも作動ストロークの変位量
は衝撃的伸長素子17aの変位だけとなるため計量精度
には影響しない。また、加圧室32の形状の自由度が高
く、しかもエアが溜りにくい。なお、この実施の形態に
おいては、加圧室内壁32aを漏斗状にしている。
An annular concave portion 17b2 is formed on the outer periphery of the plunger 17b, and the seal member 1 which partitions the impact extension element 17a side and the pressurizing chamber 32 into the concave portion 17b2.
02. The seal member 102 is configured by an O-ring or a mechanical seal, and the position of the seal member 102 is
It is provided in the middle of the plunger 17b. Seal member 1
By using an O-ring or a mechanical seal as 02, the stroke length of the plunger 17b can be sufficiently secured with respect to the stroke and the amount of deformation of the shock-elongating element 17a as described above, and the reaction force depends on the fuel pressure and frictional force. No extra force is applied. In addition, a cylindrical main body 3 which is a case
Even if 1 is thermally deformed, the displacement amount of the working stroke is only the displacement of the shock-elongating element 17a, and thus does not affect the measurement accuracy. In addition, the degree of freedom of the shape of the pressurizing chamber 32 is high, and the air hardly accumulates. In this embodiment, the inner wall 32a of the pressurized chamber has a funnel shape.

【0048】この加圧室内燃料に対する衝撃高圧波を付
与する衝撃的加圧面17b1に対向する側の加圧室内壁
32aの端部に加圧室32に臨んで燃料吐出ポート33
が開口する。この燃料吐出ポート33は、インジェクタ
14に連通する。
The fuel discharge port 33 faces the pressurizing chamber 32 at the end of the pressurizing chamber wall 32a on the side facing the shocking pressurizing surface 17b1 for applying the high-pressure shock wave to the pressurizing chamber fuel.
Opens. This fuel discharge port 33 communicates with the injector 14.

【0049】衝撃的高圧発生源17の衝撃的伸長素子1
7aは、端部を締め上げるナット403によりケース4
00に固定されている。401はナット締め上げ時の衝
撃的伸長素子17aの回り止めである。衝撃的高圧発生
源17は、ケース400を介して高圧発生装置16の本
体31に接続され一体になっている。衝撃的伸長素子1
7aは、リード線30により制御回路18(図1)に連
結される。衝撃的高圧発生源17の衝撃的加圧面17b
1に直交する筒状の本体31の側面、即ち、高圧波が伝
播する進行方向に対する直角な側面には、燃料導入ポー
ト35が加圧室32に臨んで開口する。この燃料導入ポ
ート35には前述の燃料ポンプ19(図1)に連通する
燃料供給パイプ21が接続される。燃料導入ポート35
の近傍上流部にはスプリングでバックアップされた逆止
弁21aが配置され、エア技きバイプ23の上流側端部
には、調圧弁23aが配置されている。
The impact extension element 1 of the impact high-voltage source 17
7a is a case 4 with a nut 403 for tightening the end.
00 is fixed. Reference numeral 401 denotes a stopper for preventing the impact extension element 17a from rotating when the nut is tightened. The shock high voltage source 17 is connected to the main body 31 of the high voltage generator 16 via the case 400 and is integrated therewith. Shock extension element 1
7a is connected by a lead 30 to the control circuit 18 (FIG. 1). Impact pressure surface 17b of impact high pressure source 17
A fuel introduction port 35 opens on the side surface of the cylindrical main body 31 orthogonal to 1, that is, on the side surface perpendicular to the traveling direction in which the high-pressure wave propagates, facing the pressurizing chamber 32. The fuel supply port 21 is connected to the fuel supply pipe 21 communicating with the fuel pump 19 (FIG. 1). Fuel introduction port 35
A check valve 21a backed up by a spring is disposed at an upstream portion near the valve, and a pressure regulating valve 23a is disposed at an upstream end of the pneumatic vip 23.

【0050】このような構成の燃料噴射装置において、
加圧室32内に燃料を充填した状態で、衝撃的高圧発生
源17の衝撃的伸長素子17aに駆動電圧を印加するあ
るいは駆動電流を供給し始めると、衝撃的伸長素子17
aが形状変化する瞬間に衝撃的高圧波が発生する。この
衝撃的高圧波は、衝撃的加圧面17b1側からその衝撃
的加圧面17b1に対し直角方向に、加圧室32の反対
面側の対向する位置の燃料吐出ポート33に向かって瞬
時に伝播する。この圧力波が加圧室32内を進行中に加
圧室の側面に開口する燃料導入ポート35を通過する
が、このポート35の開口方向は高圧波の進行方向に対
し直角方向であるため、これを瞬時に通過し高圧波の圧
力は、燃料導入ポート35内の燃料及びこれに連通する
燃料供給パイプ21内の燃料に対し実質上何等作用せ
ず、高圧波のエネルギーは全く消費されない。衝撃的高
圧発生源17の衝撃的加圧面17b1から発せられ、漏
斗状の加圧室内壁32aにより集められ、さらに昇圧し
た衝撃的高圧波は、この面に唯一形成された燃料吐出ポ
ート33内に進入し、インジェクタ14に向かって伝播
する。インジェクタ14に到達した衝撃的高圧波は、ス
プリング26に抗して弁25を開き噴射孔41から高圧
燃料を噴射させる。エア抜きパイプ23は、高圧発生装
置16の加圧室32と気液分離手段である燃料タンク2
2を連通させ、加圧室32までの広い範囲の気泡を排出
することができる。
In the fuel injection device having such a configuration,
When the driving voltage is applied or the driving current is started to be supplied to the shock expanding element 17a of the shock high pressure source 17 while the pressurizing chamber 32 is filled with the fuel, the shock expanding element 17
An instantaneous high-pressure wave is generated at the moment when a changes shape. This shock high-pressure wave instantaneously propagates from the shock pressing surface 17b1 side in a direction perpendicular to the shock pressing surface 17b1 toward the fuel discharge port 33 on the opposite surface side of the pressing chamber 32. . This pressure wave passes through the fuel introduction port 35 which opens to the side surface of the pressurization chamber while traveling in the pressurization chamber 32. Since the opening direction of this port 35 is perpendicular to the direction of travel of the high-pressure wave, The pressure of the high-pressure wave that passes through it instantaneously has substantially no effect on the fuel in the fuel introduction port 35 and the fuel in the fuel supply pipe 21 communicating therewith, and the energy of the high-pressure wave is not consumed at all. The high-pressure impulsive wave emitted from the impulsive pressurizing surface 17b1 of the impulsive high-pressure generation source 17, collected by the funnel-shaped pressurized inner wall 32a, and further pressurized is injected into the fuel discharge port 33 formed solely on this surface. And propagates toward the injector 14. The shocking high-pressure wave that has reached the injector 14 opens the valve 25 against the spring 26 and injects high-pressure fuel from the injection hole 41. The air release pipe 23 is connected to the pressurized chamber 32 of the high-pressure generator 16 and the fuel tank 2 serving as a gas-liquid separation unit.
2 can be communicated, and a wide range of bubbles up to the pressurizing chamber 32 can be discharged.

【0051】図11(B)の実施例は、図11(A)の
実施例と同様にプランジャ17bは、衝撃的伸長素子1
7aの断面より大きい衝撃的加圧面17b1を有してい
るが、プランジャ17bは、衝撃的伸長素子17aの燃
料側端部にビス402により締め付け固定して設けられ
る。また、プランジャ17bには衝撃的伸長素子17a
側と加圧室32とを区画するシール部材102が設けら
れ、シール部材102はダイヤフラムで構成されてい
る。シール部材102を構成する金属板からなるダイヤ
フラムは、プランジャ17bと共に衝撃的伸長素子17
aの燃料側端部にビス402により共も締めされ、プラ
ンジャ17bと衝撃的伸長素子17aの間に設けられ、
ダイヤフラムの外周部102aはケースである筒状の本
体31の内壁に固定されている。
In the embodiment of FIG. 11B, similarly to the embodiment of FIG. 11A, the plunger 17b
Although it has an impact pressure surface 17b1 larger than the cross section of 7a, the plunger 17b is provided by being screwed and fixed to the fuel-side end of the impact extension element 17a with screws 402. The plunger 17b has an impact extension element 17a.
A seal member 102 for partitioning the pressure chamber 32 from the side is provided, and the seal member 102 is formed of a diaphragm. The diaphragm made of a metal plate constituting the sealing member 102 is provided together with the plunger 17b and the impact extension element 17.
a, which is also fastened to the fuel side end by a screw 402, and is provided between the plunger 17b and the impact extension element 17a,
An outer peripheral portion 102a of the diaphragm is fixed to an inner wall of a cylindrical main body 31 which is a case.

【0052】図11(C)の実施例は、図11(A)の
実施例と同様にプランジャ17bは、衝撃的伸長素子1
7aの断面より大きい衝撃的加圧面17b1を有してい
るが、プランジャ17bは、衝撃的伸長素子17aの燃
料側端部に接合固定して設けられる。また、プランジャ
17bには衝撃的伸長素子17a側と加圧室32とを区
画するシール部材102が設けられ、シール部材102
はゴム材からなるベローズで構成されている。シール部
材102を構成するベローズは、一端部102bがプラ
ンジャ17bに固定され、他端部102cはケースであ
る筒状の本体31に固定されている。
In the embodiment shown in FIG. 11C, the plunger 17b is provided with the impact extension element 1 similarly to the embodiment shown in FIG.
Although it has an impact pressure surface 17b1 larger than the cross section of 7a, the plunger 17b is provided to be joined and fixed to the fuel-side end of the impact extension element 17a. Further, the plunger 17b is provided with a seal member 102 for partitioning the shock-elongating element 17a side and the pressurizing chamber 32.
Is composed of a bellows made of a rubber material. One end 102b of the bellows forming the seal member 102 is fixed to the plunger 17b, and the other end 102c is fixed to the cylindrical main body 31 as a case.

【0053】図11(B)におけるダイヤフラムからな
るシール部材102も、図11(C)におけるベロ−ズ
からなるシール部材102も、ともにプランジャ17b
の衝撃的加圧面17b1の反対側に配置しており、それ
ぞれ弾性的に変形可能であっても、図11(C)の高圧
発生装置16より噴射性能の低下を防ぐことができる。
Both the seal member 102 made of a diaphragm in FIG. 11B and the seal member 102 made of a bellows in FIG.
11C is disposed on the opposite side of the shock-pressing surface 17b1, and even if each is elastically deformable, the high-pressure generator 16 of FIG.

【0054】図12は、図10のエンジンにおける燃料
噴射ユニットのさらに別の構成例を示す。この燃料噴射
ユニット44は、図11と同様に、高圧発生装置16と
インジェクタ14とを一体化したものである。この例で
は、図示したように、衝撃的高圧発生源17の衝撃的伸
長素子17a及びプランジャ17bを有する加圧室32
に、燃料パイプを介することなく、反射面Rとなる内面
32aを有する加圧室32の直後に噴射通路96を介し
て噴射孔41を設けたものである。この噴射孔41に
は、スプリング26を介して外開式の弁25が装着され
る。反射面Rの位置や角度に応じて高圧発生源17と吐
出ポート33の相対位置が定まる。この例では、反射面
Rは1つであり、高圧波は1回だけ反射して吐出ポート
33に導入される。また、加圧室32の上部にエア抜き
ポート28が形成され、加圧室内エアを有効に排出す
る。衝撃的高圧発生源17の構成および作用効果、なら
びに噴射通路96を介する高圧波の伝播作用や燃料噴射
動作やエア抜き作用等は前記実施例と同様である。
FIG. 12 shows still another configuration example of the fuel injection unit in the engine of FIG. This fuel injection unit 44 integrates the high-pressure generator 16 and the injector 14 as in FIG. In this example, as shown, a pressurizing chamber 32 having an impact extension element 17a and a plunger 17b of the impact high pressure source 17 is shown.
In addition, an injection hole 41 is provided via an injection passage 96 immediately after a pressurizing chamber 32 having an inner surface 32a serving as a reflection surface R without passing through a fuel pipe. An outward-opening valve 25 is attached to the injection hole 41 via a spring 26. The relative position between the high-pressure source 17 and the discharge port 33 is determined according to the position and angle of the reflection surface R. In this example, there is one reflecting surface R, and the high-pressure wave is reflected only once and introduced into the discharge port 33. In addition, an air vent port 28 is formed in the upper part of the pressurizing chamber 32 to effectively discharge air in the pressurizing chamber. The configuration and operation and effect of the high-impact high-pressure generation source 17, and the operation of propagating the high-pressure wave through the injection passage 96, the fuel injection operation, the air release operation, and the like are the same as those in the above-described embodiment.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明の燃料噴射装置では、高圧ポンプに衝撃的伸長素子を
用いることで、衝撃的圧力を発生させ燃料の噴霧の微粒
化を可能にすることができる。また、衝撃的伸長素子の
断面より大きい衝撃的加圧面を有するプランジャを用い
ることで、簡単な構成でより大きな衝撃的圧力を得て燃
料を供給することができる。
As described above, in the fuel injection device according to the first aspect of the present invention, the use of the shock-extending element in the high-pressure pump enables the generation of the shock pressure and the atomization of the fuel spray. can do. Further, by using a plunger having an impact pressure surface larger than the cross section of the impact extension element, a greater impact pressure can be obtained with a simple configuration and fuel can be supplied.

【0056】請求項2記載の発明の燃料噴射装置では、
プランジャに、衝撃的伸長素子側と加圧室とを区画する
シール部材を用いることで、燃料が外部に漏れるのを防
止することができる。
In the fuel injection device according to the second aspect of the present invention,
By using a seal member for partitioning the shock-extending element side and the pressurizing chamber for the plunger, it is possible to prevent fuel from leaking to the outside.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る燃料噴射装置を適用した4サイ
クル内燃機関の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a four-cycle internal combustion engine to which a fuel injection device according to the present invention is applied.

【図2】高圧発生装置とインジェクタの詳細構成図であ
る。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a high-pressure generator and an injector.

【図3】高圧発生源の別の実施例の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of another embodiment of a high-pressure source.

【図4】この発明の別の実施例の基本構成図である。FIG. 4 is a basic configuration diagram of another embodiment of the present invention.

【図5】調整弁の詳細な構成図である。FIG. 5 is a detailed configuration diagram of a regulating valve.

【図6】インジェクタの別の例の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of another example of the injector.

【図7】圧電素子を用いた高圧発生源の詳細構成図であ
る。
FIG. 7 is a detailed configuration diagram of a high-voltage generation source using a piezoelectric element.

【図8】別の衝撃的高圧発生源の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of another impulsive high-pressure source.

【図9】衝撃的高圧波と駆動信号のグラフである。FIG. 9 is a graph of a high voltage shock wave and a drive signal.

【図10】この発明に係る燃料噴射装置を適用した2サ
イクルエンジンの構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a two-cycle engine to which the fuel injection device according to the present invention is applied.

【図11】燃料噴射ユニットの詳細構成図である。FIG. 11 is a detailed configuration diagram of a fuel injection unit.

【図12】燃料噴射ユニットのさらに別の実施例の構成
図である。
FIG. 12 is a configuration diagram of still another embodiment of the fuel injection unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 高圧発生装置 17 衝撃的高圧発生源 17a 衝撃的伸長素子 17b プランジャ 17b1 衝撃的加圧面 32 加圧室 41 噴射孔 Reference Signs List 16 high-pressure generating device 17 shocking high-pressure source 17a shock-elongating element 17b plunger 17b1 shock-pressing surface 32 pressurizing chamber 41 injection hole

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料供給源と連通する加圧室と、燃料供給
源から前記加圧室までの間の燃料供給経路上に設けた低
圧ポンプと、燃料を噴射するための噴射孔と、この噴射
孔に前記加圧室から燃料を導く噴射通路と、燃料に接す
る先端部にプランジャを配した衝撃的伸長素子を伸長さ
せることにより前記加圧室内の燃料を衝撃力で加圧する
高圧ポンプと、前記噴射孔近傍に設けられ、高圧ポンプ
の作動に対応して開となる弁手段とを有し、前記プラン
ジャの衝撃的加圧面を前記衝撃的伸長素子の断面より大
きくしたことを特徴とする燃料噴射装置。
A pressurizing chamber communicating with a fuel supply source; a low-pressure pump provided on a fuel supply path from the fuel supply source to the pressurizing chamber; an injection hole for injecting fuel; An injection passage that guides fuel from the pressurized chamber to the injection hole, and a high-pressure pump that pressurizes the fuel in the pressurized chamber with an impact force by extending an impact-elongating element having a plunger disposed at a tip end in contact with the fuel, A valve means provided in the vicinity of the injection hole, the valve means being opened in response to the operation of a high-pressure pump, wherein an impact-pressing surface of the plunger is made larger than a cross section of the impact-expansion element. Injection device.
【請求項2】前記プランジャに、前記衝撃的伸長素子側
と加圧室とを区画するシール部材を備えることを特徴と
する請求項1記載の燃料噴射装置。
2. The fuel injection device according to claim 1, wherein the plunger is provided with a seal member for partitioning the impact extension element side and the pressurizing chamber.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6915968B2 (en) 2002-02-07 2005-07-12 Hitachi, Ltd. Fuel injector
JP2010096182A (en) * 2008-10-15 2010-04-30 Robert Bosch Gmbh Injection device

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