JPH1061521A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体中で衝撃的な圧力波を発生させ、この衝
撃波を有効に利用してその減衰を極力抑え、圧力波を噴
射孔まで伝播させてそのエネルギーにより液体を噴射さ
せるようにした液体噴射装置を提供するとともにその液
体経路内のエア抜きを確実に行った液体噴射装置を提供
する。 【解決手段】 液体供給源と連通する加圧室３２と、こ
の液体供給源から前記加圧室までの間の液体供給経路２
１上に設けた気液分離手段と、前記液体を噴射するため
の噴射孔４１と、この噴射孔に前記加圧室から液体を導
く噴射通路１５ａと、前記加圧室内の液体に衝撃圧を付
与する衝撃的高圧発生手段１７とを有し、前記噴射通路
内の液体を介して伝播した衝撃圧が到達した時点で開と
なるように構成された弁手段２５を前記噴射孔近傍に配
置し、前記衝撃的高圧発生手段から発生する高圧波の伝
播経路を、直接または反射させて、前記噴射通路の加圧
室側端部の開口部３３に向け、前記加圧室または噴射通
路または弁手段にエア抜きポート２８を設け、このエア
抜きポートを前記気液分離手段に連通させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃的高圧により
液体を噴射する液体噴射装置に関し、特にその液体噴射
経路内のエア抜き構造に関するものである。なお、本明
細書中においては、液体蒸気による気泡や空気など液体
中で発生あるいは混入するガスを総称して「エア」とい
う。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃焼室に燃料を供給するため
の燃料供給ポンプが特開平８−８２２６６号公報に記載
されている。この公報記載の燃料供給ポンプは、圧電素
子を用いて容積型ポンプを構成したものであり、円筒状
シリンダ内に圧電素子（ＰＺＴアクチュエータ）により
駆動されるピストンを設け、ピストン押圧面側のシリン
ダ内部を加圧室とし、ピストンの対向面側の円筒端部に
燃料導入ポートと燃料吐出ポートの２つのポートを開口
させ、両ポートにはともに逆止弁を設けた構成である。

【０００３】このような構成において、圧電素子への電
圧印加によりその体積を変化させてピストンを駆動しこ
れを加圧室側に移動させ、加圧室の容積を変化させて加
圧室内の燃料圧力を上昇させ、燃料を吐出ポートから押
出すものである。このようにして、ピストン移動量、即
ち電圧に応じた圧電素子の定常的な体積変化量に応じて
加圧室内燃料の圧力が上昇し、この昇圧燃料は吐出ポー
トの逆止弁を通過して押出され、燃料パイプを介して高
圧インジェクタに供給される。

【０００４】上記公報記載の技術によれば、圧電素子へ
駆動信号が入力されてから実際に圧電素子が体積変化し
て必要な圧力に達するまでのタイムラグを考慮してイン
ジェクタの駆動信号を制御することにより、圧電素子の
体積変化後の定常状態になった変化量に基づく圧力上昇
に正確に対応させてインジェクタを制御し、噴射特性の
向上を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の燃料噴射装置においては、加圧室及び加圧室か
ら下流の燃料通路に空気抜きが配置されていない。この
ため、燃料経路内に空気が混入する場合あるいは圧力低
下により燃料中に溶解中の空気あるいは燃料そのものの
蒸発気化する場合、空気あるいは蒸気の気泡が加圧室あ
るいは加圧室から下流の燃料通路に到達すると、空気あ
るいは蒸気の気泡が燃料とともに噴射孔から排出される
までの間、加圧室でピストンの移動により加圧しても空
気が圧縮されてしまい、燃料を大きく昇圧することが不
可能となってしまう。

【０００６】なお、上記圧電素子を極めて短い時間で駆
動させれば、加圧室内において衝撃的高圧波を発生させ
ることが可能である。この衝撃的高圧波を噴射孔に導
き、高い圧力で液体を噴射する液体噴射装置を考えるこ
とが可能であるが、この場合でも、空気あるいは蒸気の
気泡が加圧室内にある時には、衝撃的高圧波が空気泡あ
もいは蒸気泡により拡散あるいは減衰してしまい、衝撃
的高圧波を吐出ポートに導くことができなくなる。ま
た、空気あるいは蒸気の気泡が加圧室から下流の燃料通
路にある場合には、空気泡あるいは蒸気の気泡により衝
撃的高圧波が反射あるいは減衰してしまい、噴射孔へ伝
播しなくなる問題が発生する。

【０００７】本発明は上記の点を考慮してなされたもの
であり、燃料噴射装置を含め液体噴射装置において、加
圧室あるいは加圧室から下流の燃料通路に空気が混入し
てもあるいは圧力低下により空気泡あるいは蒸気の気泡
が発生しても、早期に空気あるいは蒸気の気泡を排出可
能とする液体噴射装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、液体供給源と連通する加圧室と、液体
供給源から前記加圧室までの間の液体供給経路上に設け
た低圧ポンプと、前記液体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液体を導く噴射通路と、加
圧室内の燃料を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、前記液体供給源を気液分離機能を持つ気液
分離手段とするか、液体供給源と低圧ポンプの間の液体
供給経路上に気液分離手段を設ける一方、前記加圧室ま
たは噴射通路または弁手段にエア抜きポートを設け、こ
のエア抜きポートと前記気液分離手段を連通させたこと
を特徴とする液体噴射装置を提供する。

【０００９】この様な構成によれば、高圧ポンプが作動
せず弁手段が閉となる間中、低圧ポンプにより燃料が加
圧室に送られ、加圧室あるいは噴射通路あるいは弁手段
に設けられたエア抜きポートから気化器液分離手段に循
環する。加圧室に空気が混入してもあるいは気泡が発生
しても、エア抜きポートから循環する燃料と一緒に空気
が気化器液分離手段に送られ、ここで燃料中より空気が
分離される。

【００１０】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
液体供給源と連通する加圧室と、前記液体を噴射するた
めの噴射孔と、この噴射孔に前記加圧室から液体を導く
噴射通路と、加圧室内の燃料を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
開となる弁手段と有し、前記液体供給源を気液分離機能
を持つ手段とするか、液体供給源と加圧室との間の液体
供給経路上に気化器液分離手段を設け、且つ該気化器液
分離手段を加圧室より上方に配置し、前記加圧室または
噴射通路または弁手段にエア抜きポートを設け、エア抜
きポートと前記気化器液分離手段あるいはその上流とな
る液体供給経路とをエア抜き通路により連通させたこと
を特徴とする。

【００１１】この構成によれば、高圧ポンプを停止中エ
ア抜きポートより下方の加圧室あるいは噴射通路あるい
は弁手段の空気あるいは蒸気の気泡は浮力によりエア抜
きポートから気化器液分離手段あるいはその上流部へ流
れ、排出することができる。さらに別の好ましい実施の
形態においては、前記エア抜き通路の途中に、前記気液
分離手段あるいはその上流となる前記液体供給経路への
流れのみを許容する逆止弁を配置したことを特徴とす
る。

【００１２】この構成によれば、高圧ポンプを停止中エ
ア抜きポートより下方の加圧室あるいは噴射通路あるい
は弁手段の空気あるいは蒸気の気泡を排出することがで
きるのみならず、高圧ポンプを停止中、気液分離手段と
加圧室の間の燃料供給経路上の空気あるいは蒸気の気泡
を、加圧室を経てエア抜き通路に導き排出することがで
きる。

【００１３】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記弁手段は逆止弁からなり、逆止弁を境にして上
流圧力の液体圧力から下流側の圧力を引いた値が、低圧
ポンプの吐出圧力から下流側の最小圧力の差より大なる
所定値以上の場合に開となるように構成したことを特徴
としている。

【００１４】この構成によれば、簡単な構成の弁手段に
より、高圧ポンプを停止中あるいは運転中であっても作
動していない期間、低圧ポンプによりエア抜きが可能と
なる。

【００１５】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記弁手段は逆止弁からなり、逆止弁を境にして上
流側圧力の液体圧力から下流側の圧力を引いた値が、気
液分離手段から逆止弁までの高低差による圧力から下流
側の最小圧力の差より大なる所定値以上の場合に開とな
るように構成したことを特徴とする。

【００１６】この構成によれば、簡単な構成の弁手段に
より、高圧ポンプを停止中あるいは運転中エア抜きが可
能となる。

【００１７】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記弁手段は、高圧ポンプの作動に対応して弁を開
とする弁開閉駆動手段を備えたことを特徴とする。

【００１８】この構成によればエア抜きができることに
加え、高圧ポンプの作動に対応して確実に液体を噴射す
ることができる。

【００１９】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記高圧ポンプは、前記加圧室内の液体に衝撃圧を
付与する衝撃的高圧手段からなることを特徴とする。

【００２０】この構成によれば、エア抜きができること
に加え、衝撃的高圧により液体を噴射可能となり噴射速
度を高めることができる。

【００２１】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記衝撃的高圧手段の衝撃的高圧発生部は、電界の
変化に応じて形状が変化する電歪素子で形成されたこと
を特徴としている。

【００２２】この構成によれば、駆動電流を入力した瞬
間に電歪素子が形状変化して液体方向に移動する。この
瞬間に液体粒子は慣性で溜まろうとするため、エア抜き
ができることに加え、確実に衝撃的高圧を発生させるこ
とができる。

【００２３】さらに別の好ましい実施の形態において
は、前記衝撃的高圧手段の衝撃的高圧発生部は、磁界の
変化に応じて形状が変化する磁歪素子で形成されたこと
を特徴とする。

【００２４】この構成によれば、例えば駆動電流を入力
して電磁コイルの磁界を変化させた瞬間に磁歪素子が形
状変化して液体方向に移動する。この瞬間に液体素子は
慣性で留ろうとするため、エア抜きができることに加
え、確実に衝撃的高圧を発生させることができる。

【００２５】好ましい実施の形態においては、前記液体
噴射装置は、被印刷物にインクを供給するためにインク
を噴射する印刷装置のインク噴射手段として使用された
ことを特徴としている。

【００２６】このような印刷装置のインク噴射手段とし
て用いることにより、インク噴射が、衝撃的高圧を利用
するので噴射速度を大きくすることができ、印刷速度を
速くすることができる。また、噴射孔近傍に弁手段が備
るため、インクの切れがよくなり、印刷の滲みを防止す
ることができる。また、噴射孔と印刷面との間の距離を
大きくすれば、インクの噴射速度が大きいため微粒化が
促進され、広い面をむらなく印刷できる。さらに、この
ような噴射孔と印刷面との間の距離を制御しながら、被
印刷物を噴射方向に対し直角方向に移動すれば、印刷の
むらや滲みのない状態で印刷の幅を制御することができ
る。

【００２７】別の好ましい実施の形態においては、液体
噴射装置は、ボイラーの燃焼室に燃料を供給する燃料噴
射手段として使用されたことを特徴としている。

【００２８】このようなボイラーの燃料噴射手段におい
ては、衝撃的高圧により燃料を噴射するので、燃料の噴
射速度が大きくなり、燃料が充分に微粒化する。したが
って、重油等の低揮発性の燃料であっても確実な燃焼が
可能になり、すすの発生を少なくして熱効率を高めるこ
とができる。

【００２９】別の好ましい実施の形態においては、前記
液体噴射装置は、内燃機関に潤滑油を供給するために潤
滑油を噴射する内燃機関の潤滑油供給手段として使用さ
れたことを特徴としている。

【００３０】このように、内燃機関の潤滑油供給手段と
して用いることにより、潤滑油は衝撃的高圧を利用して
噴射されるため、安定して確実な潤滑油供給ができ、円
滑なエンジン駆動が達成される。

【００３１】別の好ましい実施の形態においては、前記
液体噴射装置は、内燃機関の吸気系または燃焼室に直接
燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射装置として使用され
たことを特徴としている。

【００３２】このように内燃機関の燃料噴射装置として
用いることにより、燃料は衝撃的高圧を利用して噴射さ
れるので、燃焼室内が高圧になっても燃料を噴射するこ
とができる。したがって、ガソリンエンジンにおいて
は、圧縮行程終期の点火直前まで燃料噴射可能になり、
またディーゼルエンジンのように燃焼継続中の高圧の燃
焼室にも燃料を確実に噴射することができる。この場
合、燃料噴射速度が大きくなることにより、燃料が微粒
化し、燃料が確実に気化するので、未燃焼成分の発生が
抑制され、排気浄化性がよくなる。

【００３３】別の好ましい実施の形態においては、本発
明の液体噴射装置を燃料噴射式内燃機関に搭載したこと
を特徴としている。

【００３４】このような内燃機関は、衝撃的高圧を利用
した燃料噴射を行うので、噴射速度を高め微粒化を促進
して、高圧燃焼室内へ確実に燃料を供給することが可能
になる。したがって、２サイクルおよび４サイクルのガ
ソリンエンジンにおける吸気管噴射や筒内噴射だけでな
く、ディーゼルエンジンに対しても充分適用可能にな
り、あらゆる運転状態で確実な燃料噴射が達成され、燃
焼効率が高く未燃ガス成分の発生を抑制して排気エミッ
ションを向上させ、信頼性が高くしかも汎用性の高い燃
料噴射装置が得られる。

【００３５】

【実施例】図１は本発明に係る液体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
焼室上部を構成するシリンダヘッド２と、燃焼室の筒体
を構成するシリンダブロック３と、クランク室を形成す
るオイルパン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およびピストンピン７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、その端部にエンジン内燃焼室に臨
んで吸気弁１０が装着される。また、シリンダヘッド２
には、排気管１１が設けられ、その端部に排気弁１２が
装着される。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。

【００３６】この実施例では、エンジン燃焼室内に直接
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、本発明に係
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、後述の電歪手段（圧電素子）
からなる衝撃的高圧発生源１７を備えている。この高圧
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を介して燃料ポンプ１９により、燃料タンク２
２から燃料が導入される。２０はフィルターである。イ
ンジェクタ１４にはエア抜きパイプ２３が接続され、低
圧ポンプとなる燃料ポンプ１９により常時燃料が供給さ
れ、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およ
びインジェクタ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。

【００３７】図２は、上記実施例における高圧発生装置
１６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を有する弁本体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、弁本体２４には側壁にエア抜
きポート２８が形成され、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が弁本体２４に形成されており、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。

【００３８】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。即ち、燃料噴射すべき燃焼室側と弁本体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の吐出圧の対抗する
ので、燃料ポンプ１９作動中、気泡をエア抜きパイプ２
３の方へ排出することができる。

【００３９】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、例えば後述の圧電素子か
らなる高圧発生源１７が装着される。この高圧発生源１
７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。この加圧
室内燃料に対する衝撃高圧波の付与面１７ａに対向する
側の筒状本体３１の端部に加圧室３２に臨んで高圧波吐
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
内部通路およ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１５ａが構成される。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。高圧発生源１７の衝撃高圧
波付与面１７ａに直交する筒状本体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。

【００４０】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、高圧発生源１７
の圧電素子（図示しない）に駆動電圧を印加すると、圧
電素子が形状変化する瞬間に衝撃的高圧波が発生する。

【００４１】この高圧波の発生作用は以下のとおりであ
る。まず電圧印加の瞬間に圧電素子が形状変化し、高圧
波付与面１７ａが加圧室側に移動する。この瞬時の移動
により、加圧室３２内の液体（燃料）粒子を押圧する
が、液体粒子は慣性で静止状態を保とうとするため、加
圧室３１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、高圧波付与面１
７ａ側からその付与面１７ａに対し直角方向に、加圧室
の反対面側の対向する位置の高圧波吐出ポート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内の燃料およびこれに
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
断手段を設ける必要はない。燃料導入ポート３５は高圧
波付与面１７ａ前方でなければ良く、高圧発生源１７と
並列に加圧室３２内を臨む様に配置してもよい。

【００４２】高圧発生源１７の高圧波付与面１７ａから
筒状本体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３３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１５
ａ内に進入する。

【００４３】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。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１４
ａ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
施例ではインジェクタ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およびインジェクタ１
４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。

【００４４】なお、図１あるいは図２からなる実施例に
おいて、高圧ポンプとして加圧室３２内にピストンを出
し入れするものでもよい。この場合には、燃料導入ポー
ト３５に燃料ポンプ１９から加圧室３２方向の流れのみ
を許容する逆止弁を配置するとともに、エア抜きポート
２８（図１のように加圧室に設けるか、図２のように弁
本体２４に設ける。）あるいはエア抜き通路の途中にオ
リフィスを設ける。ピストンを加圧室３２内に挿入する
ことによりピストンが押退けた量の燃料が、外開式の弁
２５を押し開いて噴射孔４１から噴射するとともに、エ
ア抜き通路２３へも燃料が流入する。このとき、噴射孔
４１での抵抗とオリフィスでの抵抗により、加圧室３２
および燃料パイプ１５内の燃料が昇圧し、高圧が発生す
る。ピストンが加圧室３２から引込むとき、外開式の弁
２５が閉じるとともに、オリフィスでの抵抗により加圧
室３２内が負圧になり、逆止弁が開いて燃料ポンプ１９
から加圧室３２へ燃料が供給される。

【００４５】この構成のものでも、エンジン１停止中に
燃料ポンプ１９の作用により、オリフィスを通って燃料
および気泡が燃料タンク２２に循環するとともに、高圧
ポンプ作動中ピストンが押し込まれるとき、オリフィス
を通って燃料および気泡が燃料タンク２２に流れる。即
ち、エア抜き作用がエンジン１停止中のみならず運転中
にも得られる。なお、オリフィスの代りにエア抜きポー
ト２８かエア抜き通路２３の途中に燃料タンク２２方向
の流れのみを許容する逆止弁を配置してもよい。逆止弁
が開のときの開度を小さくすることにより加圧室３２内
の燃料を昇圧させるとともに、エア抜き通路２３での逆
流を阻止することができる。

【００４６】図３は、本発明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、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、吐出ポート３３に導入するものである。
したがって、この加圧室内での高圧波付与面１７ａから
の高圧波進行経路は、図の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、高圧発生
源１７と吐出ポート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
の他の構成および作用効果は、前述の図２の実施例と同
様である。

【００４７】図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ本発
明の別の実施例の基本構成図である。各実施例とも、液
体供給源５５０から燃料供給パイプ２１および燃料導入
ポート３５を介して加圧室３２に燃料が供給される。液
体供給源５５０は、液体収容タンクやこの液体を圧送す
るポンプおよびフィルタを含み、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
の液体供給源５５０が、例えばエアブリードを備えた燃
料タンクおよ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。あるいは別の例として、液体供給源５５０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、フロートおよびこれに
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。液体供給源が、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。

【００４８】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
ポンプへ流れることになる。

【００４９】この加圧室３２には、前述の実施例のよう
に、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１つ
のユニットを構成した一体型としてもよい。

【００５０】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を液体供給
源５５０の気液分離手段に連通させたものである。
（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た構成
である。

【００５１】図５は、本発明に係るインジェクタの別の
構成例を示す。この例のインジェクタ１４は、前述の図
２および図３のインジェクタが外側に開く外開弁型であ
るのに対し、弁が内側に開く内開弁型の構成である。弁
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と弁本体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３
７内に配設され、スリーブ３７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。弁
本体２４にはエア抜きポート２８が開口し、エア抜き配
管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内の液体燃料を介して衝撃的高圧波
が伝播され、インジェクタ１４に達すると、導通孔３８
を通して高圧エネルギーが弁本体２４の内部に導入さ
れ、弁４０をスプリング３９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２
４ａ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。

【００５２】図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係るインジ
ェクタのさらに別の構成例を示す。これらの例は、弁を
開閉する駆動手段を設けた例である。図６（Ａ）のイン
ジェクタ１４は、図２の例と同様に、外開型の弁２５か
らなる構成であり、この弁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、高圧発生装置の高圧発生源１
７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
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。

【００５３】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
射エネルギーで液体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速
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。

【００５４】図６（Ｂ）のインジェクタ１４は、図５の
例と同様に、内開型の弁４０からなる構成であり、この
弁４０を駆動するための電磁ソレノイド６０を備えてい
る。この電磁ソレノイド６０の構成および作用は図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
噴射エネルギーで液体燃料を噴射させることができる。
なお、導通孔３８は傾斜しており、衝撃的高圧波をでき
るだけ減衰することなく燃料通路室２４ａ内に導くこと
が可能である。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。

【００５５】図７は、圧電素子を用いた高圧発生源１７
の詳細構成図である。この高圧発生源１７は、密閉ケー
ス７１内に設けた複数枚の圧電素子７３からなり、各圧
電素子７３間には、正極板１５１ａと負極板１５１ｂが
交互に配設される。これらの圧電素子７３、正極板１５
１ａおよび負極板１５１ｂは、積層された状態で、保持
具７４およびプランジャ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１５１ａ同士および負極板１
５１ｂ同士は、それぞれ導電板７６で連結され、正電荷
供給線３０３および負電荷供給線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。

【００５６】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。

【００５７】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およびこれらを挟
み込むように配置され一体化された正極板１５１ａと負
極板１５１ｂ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。

【００５８】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３０４側をアースする。また正極板１５１
ａ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１５１ａと負極板１５１ｂ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。この変位が図の
ものでは７つ集積されて大きな変位となる。

【００５９】図８は、高圧発生源１７の別の実施例の構
成図である。この実施例は、前述の電歪素子に代えて、
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。

【００６０】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ャ１５２が固定さ
れる。このプランジャ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。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７９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７９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。その他の構成および作用効果は前述の電歪素子を用
いた実施例と同様である。本磁歪素子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。

【００６１】図９は本発明に係る高圧発生装置のさらに
別の実施例の構成図である。この実施例は、高圧発生源
１７として、電気放熱体（発熱体）を用いたものであ
る。（Ａ）は発熱体の断面図、（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の正面図（Ａ図で右方向からみた
図）である。

【００６２】この発熱体ユニット２０３は以下のように
構成されている。片側面中央部に突出する凸部２０４ａ
が形成されたガラス板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の図で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。これらのガラス体
２０４、抵抗体２０５および電極２０６を貫通して銅あ
るいは銅合金製のピン２０７が設けられ、その両端部が
かしめられる。このように抵抗体２０５、電極２０６お
よびピン２０７が凸部２０４ａ側の表面に形成されたガ
ラス体２０４上に、さらに非導電性且つ良熱伝導性の保
護膜２０８が、電極２０６およびピン２０７を含んで抵
抗体２０５を覆うように焼付けられる。被膜２０９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がガラス板２０４に固着された
後、リード線２１０の端部がそれぞれピン２０７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２
０３が形成される。この発熱体ユニット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高圧発生源１７を構
成する。８１は支持板であり、高圧発生源１７を前記高
圧発生装置の加圧室に臨んで固定する。

【００６３】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、燃
料が気化して保護膜２０８上に気泡が発生する。この気
泡により、前述のように、加圧室内の液体粒子が押圧さ
れ衝撃的高圧が得られる。この衝撃的高圧の伝播による
液体噴射作用は前述の実施例のとおりである。

【００６４】なお、抵抗体２０５および電極２０６とも
に膜厚は数μｍであり、保護膜２０８は０．２ｍｍ〜２
ｍｍ程度である。

【００６５】図１０は、本発明に係る高圧発生源１７の
さらに別の例を示す。（Ａ）図は要部断面構成図であ
り、（Ｂ）図はその駆動回路図である。燃料が充填され
た加圧室３２内に臨んで、絶縁体８６に保持された一対
の対向する放電電極４０１が設けられる。放電電極４０
１間には所定幅の放電ギャップ４０２が形成されてい
る。燃料供給回路４００は、（Ｂ）図に示すように、２
つの電極板からなるコンデンサＣを備え、両電極板を連
結する連結回路４０３の途中に電子スイッチ４０４と昇
圧コイル４０５の一次側を直列に配置し、連結回路４０
３の途中、コンデンサＣの一方の電極板を含め一方の電
極板と電子スイッチ４０４の中間部を直流電源４０６と
連結し、昇圧コイル４０５の二次側の両端を結ぶ第２の
連結回路４０７の途中に前記放電ギャップ４０２を形成
している。

【００６６】電子スイッチ４０４は、制御装置１８の燃
料供給制御信号によってスイッチング作動する。直流電
源４０６からコンデンサＣに必要な燃料供給量に見合っ
た電気エネルギーを電極に印加し、制御装置１８の燃料
供給制御信号によって電子スイッチ４０４がＯＮする
と、コンデンサＣの両側が電子スイッチ、アース、昇圧
コイル４０５の一次側を介して導通し、このコンデンサ
Ｃの放電電極に起因して昇圧コイル４０５の二次側に高
電圧が発生し、加圧室３２内に配置された放電ギャップ
４０２の間で放電が起こり、その熱エネルギーにより燃
料が瞬時に気化成長して気泡が発生する。この気泡によ
り、前述のように、加圧室内の液体粒子が押圧され衝撃
的高圧が得られる。この衝撃的高圧による液体噴射作用
は前述の実施例のとおりである。

【００６７】上記図１０の実施例において、放電ギャッ
プ４０２の間での所定時間内での放電電力量が増大する
と、燃料吐出量も増大する。この放電ギャップ４０２の
間での放電電力量は、コンデンサＣの放電電力量に正の
相関がある。そして放電ギャップ４０２の放電電力量
は、直流電源４０６の電圧が一定とされるので、コンデ
ンサＣの所定時間での充電と放電のサイクル数によって
制御される。このコンデンサＣの充放電の回数は、電子
スイッチ４０４のＯＮ，ＯＦＦのスイッチングによって
行われ、コンデンサＣの充放電のサイクル回数を増加さ
せることにより放電ギャップ４０２での総放電電力量が
増加し、燃料供給量を増加させることができる。制御装
置１８により、エンジン負荷が大きい程コンデンサＣの
充放電のサイクル回数を増加させる。

【００６８】上述のように、熱エネルギーにより液体燃
料中に気泡を発生させ、これにより衝撃的高圧を発生さ
せて噴射孔まで伝播し燃料噴射を行う高圧発生装置のさ
らに別の例として、レーザー光を利用した高圧発生源を
用いることもできる。この場合、加圧室内の液体燃料に
対し、レーザー光を照射すると、前述のように、レーザ
ー光が液体粒子を加振して光エネルギーは容易に熱エネ
ルギーに変換される。これにより液体は瞬間的に気化成
長して体積膨張する。この体積膨張する液蒸気（気泡）
により、蒸気の前面の液体粒子が押される。このとき液
体粒子は慣性で留ろうとするため、大きな衝撃的高圧波
が発生する。

【００６９】図１１は、本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液体中で有効に伝
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。

【００７０】なお、高圧発生装置に図７に示すように電
歪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。図９、図１０に示す素子およびレーザを使用
するものでは、駆動信号は所定以上の電力値を持つパル
ス電力信号であり、パルス幅は電歪磁歪素子よりも短時
間に設定される。これは気泡が発生し成長する瞬間大き
な衝撃的高圧が発生するからであり、連続して気泡が発
生する沸騰状態においては却って衝撃的高圧が発生しに
くいからである。そして、噴射流量の増減は、パルスの
最高値（最高電圧値、最高電流値あるいは最高電力値）
を変化させ、あるいはパルス数を変化させることにより
可能である。

【００７１】図１２は、本発明に係る液体噴射装置を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
およ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
管４２で連通している。吸気管９内にはスロットル弁４
８およびリード弁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、本発明に係る高圧燃料噴射
装置４４が設けられる。この高圧燃料噴射装置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ものであ
る。

【００７２】この高圧燃料噴射装置４４は、燃料供給パ
イプ２１を介して、噴射装置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１
９およびフィルタ２０を介して、燃料タンク２２に連通
する。高圧燃料噴射装置４４は、前述の実施例と同様
に、制御回路１８に連結され、さらに交流電源および交
直変換回路からなる電源回路４５に接続される。なお、
この高圧燃料噴射装置４４は、図の一点鎖線で示したよ
うに、シリンダブロックの側壁面あるいは吸気管９に設
けてもよい。

【００７３】この構成により、高圧燃料噴射装置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停止中エア抜きパイプ２３へ入り、フロート室４６
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
抜きパイプ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停止中浮力によ
りフロート室４６内に移動する。

【００７４】エンジン１運転中は、高圧燃料噴射装置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と、逆止
弁の作用により、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。

【００７５】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。

【００７６】この実施例のエンジンではさらに、オイル
を供給するために本発明の高圧発生装置を用いている。
４９はこの高圧オイル供給装置であり、前述の実施例の
高圧発生装置１６が用いられる。このオイル供給装置４
９からオイル配管５３、５４を介してインジェクタ５５
からクランク室およびシリンダ内にオイルが噴射され
る。オイル供給装置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。このオイル供給装置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および噴射動作は前記
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供給管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。

【００７７】この高圧オイル供給装置にも、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。

【００７８】図１３は、図１２のエンジンにおける高圧
燃料噴射装置４４の構成例を示す。この燃料噴射装置４
４は、高圧発生装置とインジェクタとを一体化したもの
であり、図示したように、高圧発生源１７を有する加圧
室３２に、燃料パイプを介することなく、加圧室３２の
直後に縮径する噴射通路９６を介して噴射孔４１を設け
たものである。加圧室３２の高圧発生源１７の側部上方
はエア抜きポート２８が設けられ、エア抜きパイプ２３
が連結される。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。高圧発生源１７の
構成および作用効果、および縮径する噴射通路９６の昇
圧作用ならびに高圧波の伝播作用や燃料噴射動作そして
エア抜き作用等は前記実施例と同様である。

【００７９】図１４は、インジェクタを一体に構成した
高圧発生装置からなる燃料噴射装置４４の別の例の構成
図である。この例の高圧発生源１７は、加圧室３２に対
し高圧波付与面１７ａが凹面を形成する圧電素子で構成
される。加圧室３２の直後には縮径する噴射通路９６が
形成されその端部に内開式の弁４０が装着される。凹面
形状の高圧波付与面１７ａの集束作用ならびに高圧発生
源１７の構成および作用効果、および縮径する噴射通路
９６の昇圧作用ならびに高圧波の伝播作用や燃料噴射動
作そしてエア抜き作用等は前記実施例と同様である。

【００８０】図１５は、図１２のエンジンにおける高圧
燃料噴射装置４４のさらに別の構成例を示す。この燃料
噴射装置４４は、図１３、１４と同様に、高圧発生装置
と噴射弁とを一体化したものである。この例では、図示
したように、高圧発生源１７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２
８が形成され、加圧室内エアを有効に排出する。

【００８１】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。

【００８２】図１６は、噴射弁を一体に構成した高圧発
生装置からなる燃料噴射装置４４のさらに別の例の構成
図である。この例では、加圧室３２の内壁面に２つの反
射面Ｒ１、Ｒ２を形成し、衝撃的高圧波をこれら２つの
反射面Ｒ１、Ｒ２で順次２回反射させて、吐出ポート３
３に導き、さらに噴射通路９６を介して噴射孔４１に伝
播させる。高圧発生源１７の構成および作用効果、およ
び噴射通路９６を介する高圧波の伝播作用や燃料噴射動
作、エア抜きの構成、作用等は前記実施例と同様であ
る。

【００８３】図１７は、本発明のさらに別の実施例の構
成図である。この例では、高圧発生装置はフロート室５
５１からなり、内部に加圧室３２が形成され、燃料５５
２が所定レベルまで収容される。５５３はフロートであ
り、ニードル弁５５４を備え、燃料ポート５５５をフロ
ート５５３の高さに応じて開閉する。フロート室５５１
の液面の上部にはエアブリード孔５５６が開口する。燃
料ポート５５５にはポンプ５５７により燃料タンク（図
示しない）から燃料が送られる。このフロート室５５１
の燃料収容部である加圧室３２には、前記各実施例と同
様の高圧発生源１７が設けられ、その対向面に吐出ポー
ト３３が開口する。吐出ポート３３は、前記実施例と同
様に、噴射通路１５ａを介してインジェクタ１４に連通
する。このインジェクタ１４にエア抜きポート２８が開
口し、エア抜きパイプ２３を介して加圧室３２を構成す
るフロート室５５１に接続される。この例では、加圧室
３２（フロート室５５１）そのものが気液分離手段を構
成して、噴射燃料系のエア抜き手段を構成する。このよ
うな構成により、燃料供給系内に設けた、例えば図１２
に示すフロート室４６に、高圧発生源１７を組込んで高
圧発生装置を形成することが可能になる。これにより、
密閉された加圧室を別に設ける必要がなくなり、構成の
簡素化が図られる。その他の構成および高圧波の伝播作
用やエア抜きの作用効果等は、前記各実施例と同様であ
る。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ピストン式や衝撃的高圧波を利用した高圧ポンプを
有する液体噴射装置において、噴射燃料系内のエア抜き
を確実に行って、噴射中の昇圧を確実にし、あるいは高
圧波の伝播経路内を非圧縮性の液体のみで満たし、圧縮
性のエアによる伝播中の衝撃的高圧波のもつエネルギー
の損失を抑えることができる。

【００８５】したがって、例えば圧電素子に電圧を負荷
したときに発生する高圧波を、高圧波として減衰させず
に噴射通路内を伝播させ、途中のエネルギー損失を少な
くして、噴射孔に到達した高圧波のエネルギーを効率よ
く噴射孔で液体の運動エネルギーに変換して噴射孔から
液体を噴射することができる。この場合、噴射通路内を
伝播中のエネルギー損失が少ないため、その分噴射量を
多くすることができる。また、高圧波が減衰することな
く噴射孔に到達するため、噴射圧力が高くなり、噴射速
度が大きくなる。

【００８６】このような液体噴射装置を例えば印刷装置
のインク噴射手段として用いることにより、インク噴射
が、衝撃的高圧を利用するので噴射速度を大きくするこ
とができ、印刷速度を速くすることができる。また、噴
射孔近傍に弁手段が備るため、インクの切れがよくな
り、印刷の滲みを防止することができる。また、噴射孔
と印刷面との間の距離を大きくすれば、インクの噴射速
度が大きいため微粒化が促進され、広い面をむらなく印
刷できる。さらに、このような噴射孔と印刷面との間の
距離を制御しながら、被印刷物を噴射方向に対し直角方
向に移動すれば、印刷のむらや滲みのない状態で印刷の
幅を制御することができる。

【００８７】また、本発明をボイラーの燃料噴射手段に
適用すれば、衝撃的高圧により燃料を噴射するので、燃
料の噴射速度が大きくなり、燃料が充分に微粒化する。
したがって、重油等の低揮発性の燃料であっても確実な
燃焼が可能になり、すすの発生を少なくして熱効率を高
めることができる。

【００８８】また、本発明を内燃機関の潤滑油供給手段
に適用すれば、潤滑油は衝撃的高圧を利用して噴射され
るため、安定して確実な潤滑油供給ができ、円滑なエン
ジン駆動が達成される。

【００８９】さらに、本発明を内燃機関の燃料噴射装置
に適用すれば、燃料は衝撃的高圧を利用して噴射される
ので、燃焼室内が高圧になっても燃料を噴射することが
できる。したがって、ガソリンエンジンにおいては、圧
縮行程終期の点火直前まで燃料噴射可能になり、またデ
ィーゼルエンジンのように燃焼継続中の高圧の燃焼室に
も燃料を確実に噴射することができる。この場合、燃料
噴射速度が大きくなることにより、燃料が微粒化し、燃
料が確実に気化するので、未燃焼成分の発生が抑制さ
れ、排気浄化性がよくなる。

【００９０】このような内燃機関は、衝撃的高圧を利用
した燃料噴射を行うので、噴射速度を高め微粒化を促進
して、高圧燃焼室内へ確実に燃料を供給することが可能
になる。したがって、２サイクルおよび４サイクルのガ
ソリンエンジンにおける吸気管噴射や筒内噴射だけでな
く、ディーゼルエンジンに対しても充分適用可能にな
り、あらゆる運転状態で確実な燃料噴射が達成され、燃
焼効率が高く未燃ガス成分の発生を抑制して排気エミッ
ションを向上させ、信頼性が高くしかも汎用性の高い燃
料噴射装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した４サイクルエンジンの構成
図である。

【図２】 本発明に係る液体噴射装置の実施例の構成図
である。

【図３】 本発明に係る液体噴射装置の別の実施例の構
成図である。

【図４】 実施例に係るエア抜きポートの配置例の説明
図である。

【図５】 本発明に係るインジェクタの構成図である。

【図６】 本発明に係るインジェクタの別の例の構成図
である。

【図７】 本発明に係る高圧発生源の詳細構成図であ
る。

【図８】 本発明に係る別の高圧発生源の構成図であ
る。

【図９】 本発明に係るさらに別の高圧発生源の構成説
明図である。

【図１０】 本発明に係るさらに別の高圧発生源の構成
説明図である。

【図１１】 本発明に係る衝撃的高圧波と駆動信号のグ
ラフである。

【図１２】 本発明を適用した２サイクルエンジンの構
成図である。

【図１３】 本発明に係る噴射弁一体型の燃料噴射装置
の構成図である。

【図１４】 一体型燃料噴射装置の別の実施例の構成図
である。

【図１５】 一体型燃料噴射装置のさらに別の実施例の
構成図である。

【図１６】 一体型燃料噴射装置のさらに別の実施例の
構成図である。

【図１７】 本発明の別の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１４：インジェクタ、１５：燃料パイプ、１５ａ：燃料
噴射通路、１６：高圧発生装置、１７：高圧発生源、１
７ａ：高圧波（衝撃波）付与面、２２：燃料タンク、２
３：エア抜きパイプ、２５：弁、２８：エア抜きポー
ト、３２：加圧室、３３：吐出ポート、３５：燃料導入
ポート、Ｒ：反射面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 51/04 Ｆ０２Ｍ 51/04 Ｌ 55/00 55/00 Ａ 63/00 63/00 Ｌ Ｑ 63/06 63/06 Ｆ２３Ｋ 5/08 Ｆ２３Ｋ 5/08 Ｂ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体供給源と連通する加圧室と、液体供
   給源から前記加圧室までの間の液体供給経路上に設けた
   低圧ポンプと、前記液体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液体を導く噴射通路と、加圧
   室内の燃料を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、 前記液体供給源を気液分離機能を持つ気液分離手段とす
   るか、液体供給源と低圧ポンプの間の液体供給経路上に
   気液分離手段を設ける一方、前記加圧室または噴射通路
   または弁手段にエア抜きポートを設け、このエア抜きポ
   ートと前記気液分離手段を連通させたことを特徴とする
   液体噴射装置。
2. 【請求項２】 液体供給源と連通する加圧室と、前記液
   体を噴射するための噴射孔と、この噴射孔に前記加圧室
   から液体を導く噴射通路と、加圧室内の燃料を加圧する
   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、 前記液体供給源を気液分離機能を持つ気液分離手段とす
   るか、液体供給源と加圧室との間の液体供給経路上に気
   液分離手段を設け、且つ該気液分離手段を加圧室より上
   方に配置し、前記加圧室または噴射通路または弁手段に
   エア抜きポートを設け、このエア抜きポートと前記気液
   分離手段あるいはその上流となる液体供給通路とをエア
   抜き通路により連通させたことを特徴とする液体噴射装
   置。
3. 【請求項３】 前記エア抜き通路の途中に、前記気液分
   離手段あるいはその上流となる前記液体供給経路への流
   れのみを許容する逆止弁を配置したことを特徴とする請
   求項２に記載の液体噴射装置。
4. 【請求項４】 前記弁手段は逆止弁からなり、逆止弁を
   境にして上流側圧力から下流側の圧力を引いた値が、低
   圧ポンプの吐出圧力から下流側の最小圧力の差より大な
   る所定値以上の場合に開となるように構成したことを特
   徴とする請求項１に記載の液体燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 前記弁手段は逆止弁からなり、逆止弁を
   境にして上流側圧力の液体圧力から下流側の圧力を引い
   た値が、気液分離手段から逆止弁までの高低差による圧
   力からの下流側の最小圧力の差より大なる所定値以上の
   場合に開となるように構成したことを特徴とする請求項
   ２あるいは３に記載の液体燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 前記弁手段は高圧ポンプの作動に対応し
   て弁を開とする弁開閉駆動手段を備えたことを特徴とす
   る請求項１から３のいずれかに記載の液体燃料噴射装
   置。
7. 【請求項７】 前記高圧ポンプは前記加圧室内の液体に
   衝撃圧を付与する衝撃的高圧手段からなることを特徴と
   する請求項１から６のいずれかに記載の液体燃料噴射装
   置。
8. 【請求項８】 前記衝撃的高圧手段の衝撃的高圧発生部
   は、電界の変化に応じて形状が変化する電歪素子で形成
   されたことを特徴とする請求項７に記載の液体燃料噴射
   装置。
9. 【請求項９】 前記衝撃的高圧手段の衝撃的高圧発生部
   は、磁界の変化に応じて形状が変化する磁歪素子で形成
   されたことを特徴とする請求項７に記載の液体燃料噴射
   装置。
10. 【請求項１０】 前記液体噴射装置は、被印刷物にイン
    クを供給するためにインクを噴射する印刷装置のインク
    噴射手段として使用されたことを特徴とする請求項１か
    ら９までのいずれかに記載の液体噴射装置。
11. 【請求項１１】 前記液体噴射装置は、ボイラーの燃料
    室に燃料を供給する燃料噴射手段として使用されたこと
    を特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載の液
    体噴射装置。
12. 【請求項１２】 前記液体噴射装置は、内燃機関に潤滑
    油を供給するために潤滑油を噴射する内燃機関の潤滑油
    供給手段として使用されたことを特徴とする請求項１か
    ら９までのいずれかに記載の液体噴射装置。
13. 【請求項１３】 前記液体噴射装置は、内燃機関の吸気
    系または燃焼室に直接燃料を噴射する内燃機関の燃料噴
    射装置として使用されたことを特徴とする請求項１から
    ９までのいずれかに記載の液体噴射装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３の液体噴射装置を搭載した
    ことを特徴とする燃料噴射式内燃機関。