JPH1182223A - Fuel injection system - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To spray fuel sufficiently without being enlarged in size, and also to feed a piezoelectric impulsive extension element with power repeatedly at the specified timing. SOLUTION: In this fuel injection system, spraying fuel to a combustion chamber by a fuel injection unit 44 which is equipped with a pressurized chamber 50 to be communicated by a liquid fuel supply source and a fuel inlet, an impulsive extension element, generating an impulsive high pressure wave, consisting of a piezoelectric element 73 set up with a first electrode in one side of both sides of at least one piezoelectric body and a second electrode at the other side, and an injection valve being opened in time of arrival of the impulsive high pressure wave and injecting the fuel to the combustion chamber, respectively. In addition, this fuel injection system is equipped with a supply energy controlling means controlling a supply of electric charge, and this supply energy controlling means sets the second electrode to the positive potential in relation to the first electrode and, after the impulsive extension element is contracted, it sets the first electrode to the positive potential in relation to the second electrode and thereby the fuel is injected by extending the impulsive extension element as specified.

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ており、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加圧源部分に圧電素子
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.
Japanese Patent No. 219672 proposes a fuel injection device for injecting fuel at a high pressure into a combustion chamber of an internal combustion engine, and this fuel injection can be injected at a shocking high pressure, which is advantageous in atomizing spray. When a shock-extending element such as a piezoelectric element or a magnetostrictive element is used as a pressurizing source in such a fuel injection device, the fuel can be shocked to a high pressure with a relatively simple structure, and atomization of spray can be obtained. .

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、衝撃的
伸長素子への電圧付加開始あるいは電流供給開始の方
法、電圧付加解除あるいは電流供給停止の方法について
具体的に開示していない。しかも、この従来の方法によ
っては、十分に燃料を噴射するようにするために燃料噴
射装置が大型化してしまう問題がある。However, it does not specifically disclose a method for starting voltage application or current supply to the shock-elongating element, a method for releasing voltage application or a method for stopping current supply. In addition, according to the conventional method, there is a problem that the size of the fuel injection device is increased in order to sufficiently inject the fuel.

【０００４】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、大型化することなく、十分に燃料を噴射可能と
し、かつ所定のタイミングで圧電式の衝撃的伸長素子へ
繰り返し電力供給を可能と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 points, and has been made capable of sufficiently injecting fuel without increasing the size, and capable of repeatedly supplying power to a piezoelectric shock-elongating element at a predetermined timing. It is an object of the present invention to provide a fuel injection device that performs the following.

【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、この発明は以下のように構成され
る。In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object, the present invention is configured as follows.

【０００６】請求項１記載の発明は、『燃焼室に臨むよ
うに燃料噴射ユニットを備え、この燃料噴射ユニットに
より燃料を前記燃焼室に噴射する燃料噴射装置におい
て、前記燃料噴射ユニットは、液体燃料供給源と燃料入
口により連通する加圧室と、少なくとも一つの圧電体の
両側の一方に第１の電極と他方に第２の電極を配置した
圧電素子からなり、前記第２の電極に対して第１の電極
を正電位とする電力供給を受けて短時間で伸長すること
により加圧室に臨む端部近傍に衝撃的高圧波を発生させ
る衝撃的伸長素子と、衝撃的高圧波の到達時開となり前
記燃焼室に燃料を噴射可能とする噴射弁を配置した噴射
口と、この噴射口と前記加圧室を連通する噴射通路とを
備え、前記燃料噴射装置はさらに、電荷の供給を制御す
る供給エネルギー制御手段を備え、この供給エネルギー
制御手段は、前記第１の電極に対して第２の電極を正電
位として前記衝撃的伸長素子を収縮した後、第２の電極
に対して第１の電極を正電位として前記衝撃的伸長素子
を伸長させるようにしたことを特徴とする燃料噴射装
置。』である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection apparatus having a fuel injection unit facing a combustion chamber, wherein the fuel injection unit injects fuel into the combustion chamber. A pressure chamber communicating with a supply source and a fuel inlet, and a piezoelectric element having a first electrode on one side and a second electrode on the other side of at least one piezoelectric body; A shock-elongating element that generates a shock high-pressure wave near the end facing the pressurization chamber by receiving a power supply with the first electrode having a positive potential and expanding in a short time; The fuel injection device further includes an injection port provided with an injection valve that is opened to allow fuel to be injected into the combustion chamber and that communicates the injection port with the pressurization chamber. Supply energy system Means for supplying energy, wherein the supply energy control means sets the second electrode to a positive potential with respect to the first electrode, contracts the impact extension element, and then sets the first electrode to positive with respect to the second electrode. A fuel injection device characterized in that the impact extension element is extended as an electric potential. ].

【０００７】この請求項１記載の発明によれば、逆方向
の電界が作用するエネルギーを圧電体に弾性エネルギー
として蓄えることができるので、圧電体の弾性エネルギ
ーと、大きな電界の変化量の両方により、より大きな運
動エネルギーをアーマチャに与えることができ、衝撃的
伸長素子により大きな衝撃的高圧を発生でき、装置を大
型化することなく燃料の噴射量を増大できる。According to the first aspect of the present invention, the energy acting on the electric field in the opposite direction can be stored as elastic energy in the piezoelectric body. Therefore, both the elastic energy of the piezoelectric body and the large amount of change in the electric field can be obtained. Thus, a larger kinetic energy can be given to the armature, a large shock high pressure can be generated by the shock expansion element, and the fuel injection amount can be increased without increasing the size of the device.

【０００８】請求項２記載の発明は、『前記請求項１記
載の燃料噴射装置において、供給エネルギー制御手段
は、所定のクランク角において、前記第１の電極に対し
て第２の電極を正電位に保持した状態から第２の電極に
対して第１の電極を正電位に変化させ、この変化後所定
時間あるいは所定のクランク角を経過する間前記第２の
電極に対する第１の電極の正電位状態を保持した後、前
記第１の電極に対して第２の電極を正電位に変化させ、
この変化後前記第１の電極に対する第２の電極の正電位
状態を、次の燃料噴射サイクルにおける所定のクランク
角まで保持するようにしたことを特徴とする燃料噴射装
置。』である。According to a second aspect of the present invention, there is provided the fuel injection device according to the first aspect, wherein the supply energy control means applies a positive potential to the second electrode with respect to the first electrode at a predetermined crank angle. The first electrode is changed to a positive potential with respect to the second electrode from the state where the first electrode is held, and the positive potential of the first electrode with respect to the second electrode is changed after a predetermined time or a predetermined crank angle elapses after the change. After maintaining the state, the second electrode is changed to a positive potential with respect to the first electrode,
After the change, the positive potential state of the second electrode with respect to the first electrode is maintained until a predetermined crank angle in the next fuel injection cycle. ].

【０００９】この請求項２記載の発明によれば、所定の
クランク角において衝撃的伸長素子が大きく伸長し、こ
の伸長により所定のタイミングでより多くの燃料を噴射
できるとともに、所定時間あるいは所定クランク角経過
後大きな収縮によっても噴射が可能となる。According to the second aspect of the present invention, the impact extension element greatly extends at a predetermined crank angle, and by this extension, more fuel can be injected at a predetermined timing, and at the same time, a predetermined time or a predetermined crank angle. After the passage, the injection can be performed even by a large contraction.

【００１０】請求項３記載の発明は、『前記請求項１記
載の燃料噴射装置において、供給エネルギー制御手段
は、前記第１の電極に対して第２の電極を正電位に保持
した状態から、第２の電極に対して第１の電極を正電位
に変化させる行程と、第１の電極に対して第２の電極を
正電位に変化させる行程からなる衝撃的伸長素子の伸縮
行程を所定のクランク角において開始し且つ複数回実施
した後、前記第１の電極に対する第２の電極の正電位状
態を、次の燃料噴射サイクルにおける所定のクランク角
まで保持するようにしたことを特徴とする燃料噴射装
置。』である。According to a third aspect of the present invention, there is provided the fuel injection device according to the first aspect, wherein the supply energy control means changes a state in which the second electrode is held at a positive potential with respect to the first electrode. The expansion and contraction stroke of the shock-elongating element, which includes the step of changing the first electrode to a positive potential with respect to the second electrode and the step of changing the second electrode to a positive potential with respect to the first electrode, Starting at a crank angle and performing a plurality of times, the positive potential state of the second electrode with respect to the first electrode is maintained until a predetermined crank angle in a next fuel injection cycle. Injection device. ].

【００１１】この請求項３記載の発明によれば、請求項
２の特徴に加え、所定のタイミングで衝撃的伸長素子へ
繰り返し大きな電力を供給し、衝撃的伸長素子の伸縮に
よる噴射が複数回可能となり、噴射量を増大できる。According to the third aspect of the present invention, in addition to the features of the second aspect, a large amount of power is repeatedly supplied to the shock-elongating element at a predetermined timing, and the injection by expansion and contraction of the shock-elongation element can be performed plural times. And the injection amount can be increased.

【００１２】請求項４記載の発明は、『前記請求項１記
載の燃料噴射装置において、供給エネルギー制御手段
は、所定のクランク角より先行して前記第１の電極と第
２の電極とが同電位の状態から前記第１の電極に対して
第２の電極を正電位にし、その後前記所定のクランク角
において前記第１の電極に対して第２の電極を正電位に
保持した状態から第２の電極に対して第１の電極を正電
位に変化させ、この変化後所定時間あるいは所定クラン
ク角経過する間前記第２の電極に対する第１の電極の正
電位状態を保持した後、前記第１の電極と第２の電極と
を同電位にするようにするか、一旦前記第１の電極に対
して第２の電極を正電位に変化させた後、前記第１の電
極と第２の電極とを同電位にするようにし、次の燃料噴
射サイクルまで前記第１の電極と第２の電極とが同電位
の状態を保持するようにしたことを特徴とする燃料噴射
装置。』である。According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel injection device according to the first aspect, the supply energy control means determines that the first electrode and the second electrode are the same before the predetermined crank angle. From the state of potential, the second electrode is set to a positive potential with respect to the first electrode, and then, at the predetermined crank angle, the second electrode is set to the second potential with respect to the first electrode at the predetermined potential. The first electrode is changed to a positive potential with respect to the second electrode, and after the change is maintained for a predetermined time or a predetermined crank angle, the positive potential state of the first electrode with respect to the second electrode is maintained. The first electrode and the second electrode are made to have the same potential, or after the second electrode is once changed to the positive potential with respect to the first electrode, the first electrode and the second electrode And the same potential, and the above until the next fuel injection cycle A fuel injection apparatus characterized by the first electrode and the second electrode is to hold the state of the same potential. ].

【００１３】この請求項４記載の発明によれば、衝撃的
伸長素子を伸縮する直前に、第１の電極と第２の電極を
同電位の状態から第１の電極に対して第２の電極を正電
位に変化させるとともに、衝撃的伸長素子の伸縮終了
後、再び第１の電極と第２の電極とが同電位の状態にし
ている。これにより、噴射に必要な期間以外において
は、圧電素子には電界は作用せず、衝撃的伸長素子は収
縮あるいは伸長される状態にないので、衝撃的伸長素子
がクリープを起こしたり、電圧の変化に対する衝撃的伸
長素子の伸縮特性が変化する等の不具合は発生しにく
い。According to the fourth aspect of the present invention, the first electrode and the second electrode are brought into the same potential from the second electrode with respect to the first electrode immediately before the expansion and contraction of the shock-elongating element. Is changed to a positive potential, and after the expansion and contraction of the shock-elongating element is completed, the first electrode and the second electrode are brought into the same potential state again. As a result, the electric field does not act on the piezoelectric element except during the period required for injection, and the shock-elongating element is not in a state of contraction or expansion, so that the shock-elongating element creeps or changes in voltage. Inconveniences such as a change in the expansion and contraction characteristics of the shock-elongating element are unlikely to occur.

【００１４】請求項５記載の発明は、『前記請求項１記
載の燃料噴射装置において、供給エネルギー制御手段
は、前記第１の電極に対して第２の電極を正電位となる
状態から、第２の電極に対して第１の電極を正電位に変
化させる行程と、第２の電極に対して第１の電極を正電
位となる状態から、第１の電極に対して第２の電極を正
電位に変化させる行程からなる衝撃的伸長素子の伸縮行
程を、所定のクランク角において開始し且つ複数回実施
した後、第１の電極と第２の電極を同電位となるように
変化させるか、複数回の前記伸縮行程の内最後の伸縮行
程において、第２の電極に対して第１の電極を正電位と
なる状態から、直接第１の電極と第２の電極を同電位と
なるように変化させた後、次の燃料噴射サイクルまで前
記第１の電極と第２の電極とが同電位の状態を保持する
ようにするとともに、前記所定のクランク角より先行し
て前記第１の電極と第２の電極とが同電位の状態から前
記第１の電極に対して第２の電極を正電位にするように
したことを特徴とする燃料噴射装置。』である。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fuel injection device according to the first aspect, wherein the supply energy control means changes a state in which the second electrode has a positive potential with respect to the first electrode. The process of changing the first electrode to a positive potential with respect to the second electrode, and the process of changing the first electrode to the positive potential with respect to the second electrode, After the expansion and contraction process of the shock-elongating element, which is a process of changing to a positive potential, is started at a predetermined crank angle and performed a plurality of times, whether the first electrode and the second electrode are changed to have the same potential. In the last expansion / contraction process of the plurality of expansion / contraction processes, the first electrode and the second electrode are directly set to the same potential from the state where the first electrode is set to the positive potential with respect to the second electrode. And then the first electrode and the second electrode until the next fuel injection cycle. The electrode and the first electrode are kept at the same potential, and the first electrode and the second electrode are moved from the same potential to the first electrode with respect to the first electrode before the predetermined crank angle. A fuel injection device wherein the two electrodes are set to a positive potential. ].

【００１５】この請求項５記載の発明によれば、所定の
クランク角において衝撃的伸長素子が大きく伸長し、こ
の伸長により所定のタイミングでより多くの燃料を噴射
できるとともに、所定時間あるいは所定クランク角経過
後大きな収縮によっても噴射が可能となり、所定のタイ
ミングで衝撃的伸長素子へ繰り返し大きな電力を供給
し、衝撃的伸長素子の伸縮による噴射が複数回可能とな
り、噴射量を増大できる。また、噴射に必要な期間以外
においては、衝撃的伸長素子には電界は作用せず、衝撃
的伸長素子は収縮あるいは伸長される状態にないので、
衝撃的伸長素子がクリープを起こしたり、電圧の変化に
対する衝撃的伸長素子の伸縮特性が変化する等の不具合
は発生しにくい。According to the fifth aspect of the present invention, the impact extension element greatly extends at a predetermined crank angle, and by this extension, more fuel can be injected at a predetermined timing and a predetermined time or a predetermined crank angle. After the lapse of time, injection becomes possible even by a large contraction, and a large amount of power is repeatedly supplied to the shock-elongating element at a predetermined timing, so that injection by expansion and contraction of the shock-elongation element becomes possible a plurality of times, thereby increasing the injection amount. Also, except for the period required for injection, no electric field acts on the shock-elongating element, and the shock-elongation element is not in a contracted or expanded state.
Problems such as creeping of the shock-elongating element and change in the expansion / contraction characteristic of the shock-elongation element with respect to a change in voltage hardly occur.

【００１６】[0016]

【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
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、燃焼室４０の上部を構成するシリンダヘッド２、
燃焼室４０の筒体を構成するシリンダブロック３、クラ
ンク室を形成するクランクケース４等により構成され
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 shows an example in which a fuel injection device according to the present invention is applied to a two-cycle internal combustion engine. The engine 1 includes a cylinder head 2 that forms an upper part of a combustion chamber 40,
The combustion chamber 40 includes a cylinder block 3 that forms a cylinder, a crankcase 4 that forms a crank chamber, and the like. The crankshaft 5 in the crank chamber is connected to the piston 8 via a connecting rod 100 connected to the crankpin 6 and the piston pin 7. A spark plug 13 is mounted at the center of the cylinder head 2.

【００１７】また、エンジン１は、クランク室に連通す
る吸気通路９及びシリンダ内の燃焼室４０に連通する排
気通路１１を備えている。クランク室と燃焼室４０と
を、掃気通路６４２で連通している。吸気通路９内には
スロットル弁６４８及び吸気の逆流阻止のためのリード
弁６４７が設けられる。シリンダヘッド２には、燃焼室
４０に臨んで、燃料噴射ユニット４４が設けられる。The engine 1 has an intake passage 9 communicating with the crank chamber and an exhaust passage 11 communicating with the combustion chamber 40 in the cylinder. The crank chamber and the combustion chamber 40 communicate with each other via a scavenging passage 642. A throttle valve 648 and a reed valve 647 for preventing intake air from flowing backward are provided in the intake passage 9. The cylinder head 2 is provided with a fuel injection unit 44 facing the combustion chamber 40.

【００１８】この燃料噴射ユニット４４は、インジェク
タ１４と高圧発生装置１６が一体化されており、高圧発
生装置１６は、後述の衝撃的伸長素子１７ａの圧電素子
を直列に連結したもの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を有する。この衝撃的高圧発
生源１７は制御装置１８に連結され所定のタイミングで
駆動制御される。In the fuel injection unit 44, the injector 14 and the high-pressure generator 16 are integrated, and the high-pressure generator 16 includes a series connection of a piezoelectric element of an impact extension element 17a described later and a plunger. It has a shocking high-pressure source 17 composed of a material. The shock high voltage source 17 is connected to a controller 18 and is driven and controlled at a predetermined timing.

【００１９】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６４６に連通する。この気液分離フロート室６
４６は、液面を一定とするためのフロート式弁６４６
ａ、燃料ポンプ１９Ａ及びフィルタ２０を介して、燃料
タンク２２に連通する。燃料噴射ユニット４４は、制御
装置１８により制御され、制御装置１８は交流電源及び
交直変換回路からなる電源回路６４５に接続される。な
お、この燃料噴射ユニット４４は、図１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
通路９に設けてもよい。さらに、燃料噴射ユニット４４
と気液分離フロート室６４６の上部を結ぶ戻り燃料パイ
プ２３が設けられる。The fuel injection unit 44 communicates via a fuel supply pipe 21 with a gas-liquid separation float chamber 646 provided with a breather hole (not shown) at an upper portion provided above the fuel injection unit 44. This gas-liquid separation float chamber 6
46 is a float type valve 646 for keeping the liquid level constant.
a, it communicates with the fuel tank 22 via the fuel pump 19A and the filter 20. The fuel injection unit 44 is controlled by the control device 18, and the control device 18 is connected to a power supply circuit 645 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 passage 9 as shown by the dashed line in FIG. Further, the fuel injection unit 44
And a return fuel pipe 23 connecting the upper part of the gas-liquid separation float chamber 646.

【００２０】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停止中に戻り燃料パイプ２３へ入り、フロート室６
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
戻り燃料パイプ２３へ入るのは、戻り燃料パイプ２３の
加圧室側開口が、加圧室の上部にあるからである。戻り
燃料パイプ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、確実に戻
り燃料パイプ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６４６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 return to the fuel pipe 23 while the engine 1 is stopped, and enter the float chamber 6.
It moves by buoyancy in 46 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. In addition, the reason why air bubbles enter the return fuel pipe 23 from the pressurizing chamber is that the opening of the return fuel pipe 23 on the pressurizing chamber side is located above the pressurizing chamber. The opening of the return fuel pipe 23 on the pressurization chamber side is
If it is higher than the introduction port (not shown) at the end, it is possible to reliably return air bubbles into the fuel pipe 23. on the other hand,
Bubbles in the fuel supply pipe 21 move into the float chamber 646 by buoyancy while the engine 1 is stopped.

【００２１】エンジン１の運転中は、燃料噴射ユニット
４４が作動し、衝撃的高圧波発生による噴射と、噴射に
より加圧室に発生する負圧とフロート室６４６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、戻
り燃料パイプ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、戻り燃料パ
イプ２３内にフロート室６４６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、燃料噴射時の戻り燃料パイプ２
３内への燃料押し出し量（噴射洩れ量）は僅かである。
この僅かな戻り燃料パイプ２３内への燃料押し出し作用
により、戻り燃料パイプ２３内の気泡は確実にフロート
室６４６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 operation of the engine 1, the fuel injection unit 44 is operated to perform injection by generation of a shocking high-pressure wave, a negative pressure generated in the pressurization chamber by the injection, and a head (positive pressure) by the fuel oil level of the float chamber 646. ) And the fuel transfer to the pressurized chamber occurs alternately and continuously. At the time of fuel transfer to the pressurizing chamber, if air bubbles are present in the return fuel pipe 23 near the pressurizing chamber,
Since the air bubbles return to the pressurized chamber again, if a check valve allowing flow only in the direction of the float chamber 646 is arranged in the return fuel pipe 23, air can be reliably released even during the operation of the engine 1. Since the shocking high-pressure wave has a strong directivity in the normal direction of the generation surface, the return fuel pipe 2 during fuel injection
The amount of fuel extruded into 3 (injection leakage amount) is small.
Due to this slight pushing action of the fuel into the return fuel pipe 23, the air bubbles in the return fuel pipe 23 are reliably moved to the float chamber 646 and 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.

【００２２】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、戻り燃料パイプ２３に調圧弁
１０１を設ける。調圧弁１０１により燃料循環経路Ｋは
所定圧力に維持され、安定した余圧を負荷することが可
能であるため、燃料噴射ユニット４４の作動により正確
な噴射ができる。この場合には気液分離フロート室６４
６は、液面を一定とするためのフロート式弁６４６ａが
不要となるが、上限レベル検知センサＳ１１と下限レベ
ル検知センサＳ２１から構成される燃料レベルメータを
設けるようにする。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Ｓ２１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Ｓ
１１が燃料を検知すると燃料の供給を停止する。The fuel supply pipe 21 is connected to the fuel pump 1
9B can be provided, and the pressure regulating valve 101 is provided in the return fuel pipe 23. The fuel circulation path K is maintained at a predetermined pressure by the pressure regulating valve 101, and a stable residual pressure can be applied. Therefore, accurate injection can be performed by operating the fuel injection unit 44. In this case, the gas-liquid separation float chamber 64
6 does not require the float type valve 646a for keeping the liquid level constant, but is provided with a fuel level meter composed of the upper limit level detection sensor S11 and the lower limit level detection sensor S21. When the fuel level in the gas-liquid separation float chamber 46 falls below the position of the lower limit level detection sensor S21,
The fuel pump 19A is driven to supply fuel from the fuel tank 22 through the filter 20, and the upper limit level detection sensor S
When the fuel is detected, the fuel supply is stopped.

【００２３】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潤滑油噴射装置を用いている。６４
９はオイル噴射ユニットであり、前述の高圧発生装置１
６が用いられる。このオイル噴射ユニット６４９からオ
イル配管６５３、６５４を介してインジェクタ６５５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６４９にはストレーナ６５２を介して
オイルタンク６５１からオイルポンプ６５０によりオイ
ルが供給される。このオイル噴射ユニット６４９は、前
述と同様に、高圧発生源を有し、衝撃的高圧によりイン
ジェクタ６５５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６５３に各々
連通する複数の潤滑油吐出ボートが設けられる。この潤
滑油噴射装置にも、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 lubricating oil injection device to supply oil. 64
Reference numeral 9 denotes an oil injection unit,
6 is used. Oil is injected from the oil injection unit 649 into the crank chamber and the cylinder from the injector 655 via the oil pipes 653 and 654. Oil is supplied to the oil injection unit 649 from an oil tank 651 via a strainer 652 by an oil pump 650. The oil injection unit 649 has a high-pressure generation source and injects oil from the injector 655 by a shocking high pressure, as described above, and its configuration, generation principle, action, and injection operation of the shocking high-pressure wave are as follows. This is the same as the above embodiments. The pressurizing chamber is provided with a plurality of lubricating oil discharge boats each communicating with the oil pipe 653 at a position facing one shocking high-pressure generating section. By arranging the above-described air bleeding means also in this lubricating oil injection device, air bleeding can be easily performed.

【００２４】以下、この発明の燃料噴射装置について説
明する。図２は燃料噴射装置の実施の形態の概略構成図
である。この実施の形態では、図１で示す気液分離フロ
ート室６４６は廃止され、燃料タンク２２から直接燃料
が燃料ポンプ１９により導かれて燃料噴射ユニット４４
に送られるようにされる。また、燃料噴射ユニット４４
からの戻し燃料パイプ２３は燃料タンク２２の上部に連
結される。Hereinafter, the fuel injection device of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the fuel injection device. In this embodiment, the gas-liquid separation float chamber 646 shown in FIG. 1 is eliminated, and the fuel is directly guided from the fuel tank 22 by the fuel pump 19 and the fuel injection unit 44 is provided.
To be sent to Further, the fuel injection unit 44
The return fuel pipe 23 is connected to the upper part of the fuel tank 22.

【００２５】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、この燃料噴射ユニット４４
は、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。インジェクタ１４は、先端に噴射口４１が
形成されたケース本体２４を有し、この噴射口４１に噴
射弁２５が装着される。噴射弁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を介してケース本体３１に接続され一
体になっている。インジェクタ１４において、衝撃的高
圧波が伝播してくると、噴射弁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に抗して噴射弁２５が押し開かれ、燃料が噴射
される。The high-pressure generator 16 and the injector 14 are
The fuel injection unit 44 is integrally formed as a unit.
Has a compact structure with good fuel injection responsiveness. The injector 14 has a case main body 24 having an injection port 41 formed at the tip, and the injection valve 25 is attached to the injection port 41. The injection valve 25 is always urged by the spring 26 in the closing direction. The injector 14 is connected to the case main body 31 via a case 200 and is integrated therewith. In the injector 14, when the shocking high-pressure wave propagates, it collides with the inner surface of the injection valve 25, and the pressure is further increased. Then, the fuel is injected by pushing the injection valve 25 open against the spring 26 by the energy.

【００２６】ケース本体３１の内部に加圧室５０が形成
される。この加圧室５０の一方の端部側には、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がケース４００及びケース
本体３１により形成される収納室４３に配置され、加圧
室５０内に衝撃的高圧波を発生させ加圧室５０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、圧電
素子で構成される。A pressure chamber 50 is formed inside the case body 31. On one end side of the pressurizing chamber 50, a storage chamber 43 in which a shock high-pressure generation source 17 including a shock expansion element 17a and a plunger 17b is formed by the case 400 and the case main body 31 is formed. And generates an impulsive high-pressure wave in the pressurization chamber 50 to apply impulsive pressure to the fuel in the pressurization chamber 50. The plunger 17b has an impact pressure 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 provided by press-fitting and fixed to the fuel-side end of the impact extension element 17a. The shock-elongating element 17a is composed of a piezoelectric element.

【００２７】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側の収納室４３と加圧室５０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
リング等で構成され、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。An annular recess 17b2 is formed on the outer periphery of the plunger 17b. The recess 17b2 is provided with a seal member 102 for partitioning the storage chamber 43 and the pressurizing chamber 50 on the side of the impact extension element 17a. The sealing member 102 is O
The position of the seal member 102 is provided in the middle of the plunger 17b.

【００２８】また、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、筒状のケース本体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５０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５０ａを漏斗状にしている。Further, 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, 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 cylindrical case body 31 is thermally deformed, the displacement amount of the operation 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 50 is high, and air hardly accumulates. In this embodiment, the inner wall 50a of the pressurized chamber has a funnel shape.

【００２９】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.

【００３０】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を介してケース本体３１に接続
され一体になっている。衝撃的伸長素子１７ａは、リー
ド線３０により電源制御回路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１７ｂ１に直
交する筒状のケース本体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、燃料入口４６
ａが加圧室５０に臨んで開口する。この燃料入口４６ａ
には燃料供給パイプ２１に連通する第１分岐供給側燃料
通路２１ａが接続される。燃料入口４６ａ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２１ａ１が
配置される。The shock extension element 1 of the shock 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-pressure source 17 is connected to the case body 31 via the case 400 and is integrated therewith. The shock expanding element 17a is connected to the power supply control circuit 18 (FIG. 1) by a lead wire 30. The fuel inlet 46 is provided on a side surface of the cylindrical case body 31 orthogonal to the shocking pressurizing surface 17b1 of the shocking high-pressure source 17, that is, a side surface perpendicular to the traveling direction in which the high-pressure wave propagates.
a opens toward the pressure chamber 50. This fuel inlet 46a
Is connected to a first branch supply-side fuel passage 21 a communicating with the fuel supply pipe 21. A check valve 21a1 backed up by a spring is disposed at an upstream portion near the fuel inlet 46a.

【００３１】また、ケース本体３１の側面には、燃料出
口４７ａが加圧室５０に臨んで開口する。この燃料出口
４７ａには戻り燃料パイプ２３に連通する第１分岐戻り
側燃料通路２３ａが接続される。燃料出口４７ａの近傍
上流部にはスプリングでバックアップされた調圧弁２３
ａ１が配置されている。Further, a fuel outlet 47a is opened on the side surface of the case body 31 so as to face the pressurizing chamber 50. The first branch return-side fuel passage 23a communicating with the return fuel pipe 23 is connected to the fuel outlet 47a. The pressure regulating valve 23 backed up by a spring is located upstream of the fuel outlet 47a.
a1 is arranged.

【００３２】このような構成の燃料噴射装置において、
加圧室５０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に駆動電圧を印加し始め
ると、衝撃的伸長素子１７ａが形状変化する瞬間に衝撃
的加圧面１７ｂ１直近の燃料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５
０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５０内を進
行中に加圧室の側面に開口する燃料入口４６ａを通過す
るが、この燃料入口４６ａ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、燃料入口４６ａ内の燃料及び調圧弁２３ａ
１に対し実質上何等作用せず、高圧波のエネルギーはほ
とんど消費されない。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５０ａ
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、噴
射通路３３ａに到達した衝撃的高圧波は、スプリング２
６に抗して噴射弁２５を開き噴射口４１から高圧燃料を
噴射させる。In the fuel injection device having such a configuration,
When the driving voltage is started to be applied to the shock expanding element 17a of the shock high pressure source 17 in a state where the pressurizing chamber 50 is filled with the fuel, the shock pressing surface 17b1 is instantaneously changed when the shock expanding element 17a changes its shape. An impressive high-pressure wave is generated in the nearest fuel. The shocking high-pressure wave is applied to the pressing chamber 5 from the shocking pressing surface 17b1 side in a direction perpendicular to the shocking pressing surface 17b1.
The light is instantaneously propagated toward the fuel discharge port 33 at the opposite position on the side opposite to the zero. This pressure wave passes through the fuel inlet 46a that opens to the side of the pressurizing chamber while traveling in the pressurizing chamber 50. However, since the opening direction of the fuel inlet 46a is perpendicular to the direction of travel of the high-pressure wave, The pressure of the high-pressure wave passing through this instantaneously changes the fuel in the fuel inlet 46a and the pressure regulating valve 23a.
1 has virtually no effect and little energy is consumed in the high pressure wave. The funnel-shaped pressurized interior wall 50a emitted from the impulsive pressurizing surface 17b1 of the impulsive high-pressure source 17
The high-pressure shock wave that has been collected and further increased in pressure enters the fuel discharge port 33 formed solely on this surface, and the high-pressure shock wave that has reached the injection passage 33a is released by the spring 2
6, the high pressure fuel is injected from the injection port 41 by opening the injection valve 25.

【００３３】ケース４００の一端側には、燃料入口４６
ｂが形成され、この燃料入口４６ｂには燃料供給パイプ
２１に連通する第２分岐供給側燃料通路２１ｂが接続さ
れる。また、ケース４００の他端側には、燃料出口４７
ｂが形成され、この燃料出口４７ｂには戻り燃料パイプ
２３に連通する第２分岐戻り側燃料通路２３ｂが接続さ
れている。ケース４００には、燃料出口４７ｂより外側
の位置にシール部材１９０が設けられ、収納室４３内の
燃料が外部に漏れないようになっている。At one end of the case 400, a fuel inlet 46 is provided.
A second branch supply side fuel passage 21b communicating with the fuel supply pipe 21 is connected to the fuel inlet 46b. The other end of the case 400 has a fuel outlet 47.
A second branch return-side fuel passage 23b communicating with the return fuel pipe 23 is connected to the fuel outlet 47b. The case 400 is provided with a seal member 190 at a position outside the fuel outlet 47b so that the fuel in the storage chamber 43 does not leak to the outside.

【００３４】このように、この実施の形態では、燃料循
環路Ｋの供給側を第１分岐供給側燃料通路２１ａと第２
分岐供給燃料通路２１ｂに分岐し、第１分岐供給側燃料
通路２１ａは逆止弁２１ａ１及び燃料入口４６ａを介し
て加圧室５０に連通させ、第２分岐供給燃料通路２１ｂ
は燃料入口４６ｂを介して収納室４３に連通させてい
る。一方燃料循環路Ｋの戻り側を第１分岐戻り側燃料通
路２３ａと第２分岐戻り側燃料通路２３ｂに分岐し、第
１分岐戻り側燃料通路２３ａは調圧弁２３ａ１及び燃料
出口４７ａを介して加圧室５０に連通させ、第２分岐戻
り側燃料通路２３ｂは燃料出口４７ｂを介して収納室４
３に連通させている。このように、燃料循環路Ｋを加圧
室５０に燃料を供給する経路と収納室４３に燃料を供給
する経路に分岐したから、特別な冷却装置を備えること
なく、簡単な構造で衝撃的伸長素子１７ａを冷却するこ
とができ、しかも、調圧弁２３ａ１により加圧室５０内
の余圧を一定にでき、且つ加圧室５０内の燃料を衝撃的
に加圧するときに収納室４３に燃料が逆流することを防
止でき、より燃料の噴***度が向上する。As described above, in this embodiment, the supply side of the fuel circulation passage K is connected to the first branch supply side fuel passage 21a and the second branch supply side fuel passage 21a.
The first branch supply fuel passage 21a is branched into a branch supply fuel passage 21b, and the first branch supply fuel passage 21a communicates with the pressurizing chamber 50 via a check valve 21a1 and a fuel inlet 46a.
Is connected to the storage chamber 43 through the fuel inlet 46b. On the other hand, the return side of the fuel circulation path K is branched into a first branch return side fuel passage 23a and a second branch return side fuel passage 23b, and the first branch return side fuel passage 23a is pressurized through a pressure regulating valve 23a1 and a fuel outlet 47a. The second branch return-side fuel passage 23b communicates with the pressure chamber 50 via the fuel outlet 47b.
It is connected to 3. As described above, the fuel circulation path K is branched into a path for supplying fuel to the pressurizing chamber 50 and a path for supplying fuel to the storage chamber 43. Therefore, the fuel circulation path K is shock-extended with a simple structure without a special cooling device. The element 17a can be cooled, and the excess pressure in the pressurizing chamber 50 can be made constant by the pressure regulating valve 23a1, and when the fuel in the pressurizing chamber 50 is shock-pressurized, the fuel is stored in the storage chamber 43. Backflow can be prevented, and the fuel injection accuracy is further improved.

【００３５】図３は燃料噴射装置の他の実施の形態の衝
撃的高圧発生源１７回りの詳細構成図である。この実施
の形態の燃料噴射ユニット４４は、高圧発生装置１６と
インジェクタ１４が一体化され、高圧発生装置１６の密
閉ケース７１には収納室４３が設けられ、この収納室４
３に衝撃的高圧発生源１７が収納されている。FIG. 3 is a detailed configuration diagram around the impact high-pressure source 17 in another embodiment of the fuel injection device. In the fuel injection unit 44 of this embodiment, the high-pressure generator 16 and the injector 14 are integrated, and a storage chamber 43 is provided in a closed case 71 of the high-pressure generator 16.
An impact high-pressure source 17 is housed in 3.

【００３６】密閉ケース７１には燃料入口４６及び燃料
出口４７が設けられ、燃料供給パイプ２１からの燃料が
燃料入口４６から収納室４３に供給され、収納室４３か
らの燃料が燃料出口４７から戻り燃料パイプ２３へ戻さ
れる。このように、燃料循環路Ｋの途中に衝撃的高圧発
生源１７を収納する収納室４３を設け、この収納室４３
に燃料を循環させるように構成されている。The sealed case 71 is provided with a fuel inlet 46 and a fuel outlet 47. Fuel from the fuel supply pipe 21 is supplied from the fuel inlet 46 to the storage chamber 43, and fuel from the storage chamber 43 returns from the fuel outlet 47. It is returned to the fuel pipe 23. Thus, the storage chamber 43 for storing the high-impact high-pressure generation source 17 is provided in the middle of the fuel circulation path K.
It is configured to circulate the fuel through.

【００３７】衝撃的高圧発生源１７を収納する収納室４
３へ燃料を循環させることで、特別な冷却装置を備える
ことなく、簡単な構造で衝撃的高圧発生源１７を冷却す
ることができる。従って、衝撃的高圧発生源１７を長時
間使用しても温度が上昇しないため、衝撃的高圧発生源
１７の変位特性が変化することがなく燃料の噴***度が
向上する。A storage room 4 for storing the shocking high-pressure source 17
By circulating the fuel to 3, the impact high-pressure source 17 can be cooled with a simple structure without a special cooling device. Therefore, the temperature does not rise even if the high-impact high-pressure source 17 is used for a long time, so that the displacement characteristics of the high-impact high-pressure source 17 do not change and the fuel injection accuracy is improved.

【００３８】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７
３間には、第１極板１５ｌａと第２極板１５１ｂが交互
に配設される。これらの圧電素子７３、第１極板１５ｌ
ａ及び第２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７２に
より相互に固定保持される。The high-pressure shock source 17 includes a closed case 71.
And a plurality of piezoelectric elements 73 provided therein.
Between the three, the first polar plate 15la and the second polar plate 151b are alternately arranged. These piezoelectric element 73, first electrode plate 15l
a and the second electrode plate 15lb are sandwiched between the holder 74 and the plunger 152 in a stacked state, and are fixedly held to each other by the bolt 72.

【００３９】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
第１極板１５ｌａ同士及び第２極板１５ｌｂ同士は、そ
れぞれ導電板７６で連結され、第１電荷供給線３０３及
び第２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。シール用グロ
メット７７は更に燃料洩れ防止に寄与する。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。The piezoelectric element 73 integrally fixed and held by the bolts 72 is mounted in the closed case 71 by the screw member 75 via the holder 74. The first polar plates 15la and the second polar plates 15lb are connected to each other by a conductive plate 76, and are connected to a voltage regulator 302 via a first charge supply line 303 and a second charge supply line 304. Each charge supply line 303 from the sealed case 71,
A grommet 77 for sealing is attached to the take-out portion of 304, and the sealing property in the case is maintained. The sealing grommet 77 further contributes to preventing fuel leakage. 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.

【００４０】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。Here, the piezoelectric element is a known piezoelectric actuator composed 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.

【００４１】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１５２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効率よく燃料を供給すること
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 152 having the impact pressing surface 152a larger than the cross section of the piezoelectric element 73, it is possible to obtain a higher impact pressure with a simple configuration and supply fuel efficiently.

【００４２】また、プランジャ１５２の外周には、環状
の凹部１５２ｂが形成され、この凹部１５２ｂに密閉ケ
ース７１に対するプランジャ１５２の摺動を円滑にし、
摩耗を防止する摺動部材１５３を備えている。摺動部材
１５３の位置は、プランジャ１５２の途中部に設けられ
る。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するようにする
とともに、摺動部材１５３によりプランジャ１５２の移
動を円滑にして衝撃的高圧を発生しやすくする。An annular concave portion 152b is formed on the outer periphery of the plunger 152, and the concave portion 152b allows the plunger 152 to slide smoothly with respect to the closed case 71.
A sliding member 153 for preventing wear is provided. The position of the sliding member 153 is provided in the middle of the plunger 152. The stroke length of the plunger 152 is
In addition to ensuring a sufficient stroke and deformation amount, the sliding member 153 facilitates the movement of the plunger 152 to easily generate an impact high pressure.

【００４３】プランジャ１５２には、燃料循環路Ｋの一
部を構成する収納室４３と加圧室５０とを連通させる連
通路１６０が設けられ、この連通路１６０は、加圧室５
０が負圧となる燃料供給時に燃料循環路Ｋの一部を構成
する収納室４３から燃料を加圧室５０に供給可能にし、
加圧室５０内の燃料を衝撃的に加圧するときには絞りと
なり加圧室５０内から収納室４３への燃料の逆流を軽減
するように機能する。The plunger 152 is provided with a communication path 160 for communicating the storage chamber 43, which forms a part of the fuel circulation path K, with the pressurizing chamber 50.
The fuel can be supplied to the pressurizing chamber 50 from the storage chamber 43 which forms a part of the fuel circulation path K when supplying the fuel in which 0 is a negative pressure,
When the fuel in the pressurization chamber 50 is shockedly pressurized, it functions as a throttle to reduce the backflow of the fuel from the pressurization chamber 50 to the storage chamber 43.

【００４４】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、一体化された第１極板１５１ａと第２極板１５ｌ
ｂ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３０
２は、ＥＣＵ９５により制御され、第１電荷供給線３０
３あるいは第２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、第１電荷供給線３０３側を所
定の電圧の正電圧に調整する一方、第２電荷供給線３０
４側をアースする。あるいは、第１電荷供給線３０３側
をアースする一方、第２電荷供給線３０４側を所定の正
電圧に調整したり、第１電荷供給線３０３側及び第２電
荷供給線３０４側の両方をアースしたりする。A plurality of (seven in this example) piezoelectric elements (piezoelectric ceramics) 73 and a first electrode plate 151a and a second electrode plate 151 which are arranged so as to sandwich them and are integrated.
b forms 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. Voltage regulator 30
2 is controlled by the ECU 95 and the first charge supply line 30
Among the two outputs respectively connected to the third charge supply line 304 or the second charge supply line 304, the first charge supply line 303 side is adjusted to a predetermined positive voltage while the second charge supply line 30 is adjusted.
Ground the 4 side. Alternatively, while the first charge supply line 303 is grounded, the second charge supply line 304 is adjusted to a predetermined positive voltage, or both the first charge supply line 303 and the second charge supply line 304 are grounded. Or

【００４５】このように、燃料噴射ユニット４４は、液
体燃料供給源と燃料入口により連通する加圧室５０と、
少なくとも一つの圧電体の両側の一方に第１の電極と他
方に第２の電極を配置した圧電素子７３からなり、この
圧電素子７３は複数配置されるが、第１電荷供給線３０
３側の端子ＴＡ１と第２電荷供給線３０４側の端子ＴＡ
２に、端子ＴＡ１が所定の正電圧値になり、端子ＴＡ２
がアースするように電圧印加すると、第１極板１５１ａ
から第２極板１５１ｂの方向すなわち実線矢印方向に電
界が発生し、第１極板１５１ａと第２極板１５１ｂの間
の圧電セラミックは、電界の大きさに略比例して伸長す
る。一方、第１電荷供給線３０３側をアースし、第２電
荷供給線３０４側を所定の正電圧にすると、第２極板１
５１ｂから第１極板１５１ａの方向すなわち破線矢印方
向に電界が発生し、第１極板１５１ａと第２極板１５１
ｂの間の圧電セラミックは、電界の大きさに略比例して
収縮する。As described above, the fuel injection unit 44 includes the pressurizing chamber 50 communicating with the liquid fuel supply source through the fuel inlet,
The piezoelectric element 73 includes a first electrode on one side of at least one piezoelectric body and a second electrode on the other side, and a plurality of the piezoelectric elements 73 are arranged.
Terminal TA1 on the third side and terminal TA on the second charge supply line 304 side
2, the terminal TA1 has a predetermined positive voltage value, and the terminal TA2
When the voltage is applied to ground the first electrode plate 151a
, An electric field is generated in the direction of the second electrode plate 151b, that is, in the direction of the solid arrow, and the piezoelectric ceramic between the first electrode plate 151a and the second electrode plate 151b expands substantially in proportion to the magnitude of the electric field. On the other hand, when the first charge supply line 303 side is grounded and the second charge supply line 304 side is set to a predetermined positive voltage, the second electrode plate 1
An electric field is generated from 51b in the direction of the first polar plate 151a, that is, in the direction of the dashed arrow, and the first polar plate 151a and the second polar plate 151 are generated.
The piezoelectric ceramic during b shrinks substantially in proportion to the magnitude of the electric field.

【００４６】図３において、第１極板１５１ａと第２極
板１５１ｂは交互に配置されるため、各圧電セラミック
に作用する電界の方向は、圧電セラミックの配列の順に
１８０度ずつ反転する。このため、この実施の形態にお
いては、同一板状の圧電セラミックを配列の順に表裏を
１８０度ずつ反転して配置しており、第１電荷供給線３
０３側及び第２電荷供給線３０４側への電圧の負荷に応
じて全ての圧電セラミックを同時に伸長あるいは同時に
収縮させることが可能となる。各圧電セラミックの変位
は集積されて（図３のものでは７つの変位が集積され
て）大きな変位となる。In FIG. 3, since the first polar plates 151a and the second polar plates 151b are alternately arranged, the direction of the electric field acting on each piezoelectric ceramic is reversed by 180 degrees in the order of the arrangement of the piezoelectric ceramics. For this reason, in this embodiment, the same plate-shaped piezoelectric ceramics are arranged by inverting the front and back sides by 180 degrees in the order of arrangement.
All the piezoelectric ceramics can be simultaneously expanded or contracted in accordance with the voltage load on the 03 side and the second charge supply line 304 side. The displacements of the respective piezoelectric ceramics are integrated (in FIG. 3, seven displacements are integrated) to be a large displacement.

【００４７】なお、誤った組み立てを防ぐため、同一の
圧電素子７３の側面外周に２種の色を塗布し、且つ一方
の色の圧電素子７３に伸長する時の電界の方向と同じ方
向の矢印を側面外周に付け、他方の色の圧電素子７３に
収縮する時の電界の方向と同じ方向の矢印を側面外周に
付け、これらを端部の第１極板１５１ａにまず指定色の
ものを配置し、その後は順に色の違うものを交互に並
べ、且つ矢印が所定の一定方向を向くように組み立てる
ことにより、確実に各圧電素子７３を配列順に１８０度
ずつ反転させて並べていることが可能となる。In order to prevent erroneous assembly, two colors are applied to the outer periphery of the side surface of the same piezoelectric element 73, and an arrow in the same direction as the direction of the electric field when the piezoelectric element 73 of one color is extended. Are attached to the outer periphery of the side surface, and arrows in the same direction as the direction of the electric field when the piezoelectric element 73 of the other color contracts are attached to the outer periphery of the side surface. Then, by sequentially arranging the different colors in order, and assembling the arrows so as to point in a predetermined direction, it is possible to surely invert and arrange the piezoelectric elements 73 by 180 degrees in the arrangement order. Become.

【００４８】図４は電力供給装置の他の実施の形態を示
す概略構成図である。制御装置５００には、パルサーコ
イル５０１あるいはクランク角センサからクランク角情
報が、スロットル開度センサ５０２からスロットル開度
情報が、エンジン回転数センサ５０３からエンジン回転
数情報がそれぞれ入力される。これらの情報に基づき制
御装置５００は、メモリ５１０に予め記憶されている点
火制御マップにより点火制御回路５２０に制御指令を送
り、エンジンの運転状態に応じた点火タイミングで点火
プラグをスパークさせる。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the power supply device. The control device 500 receives crank angle information from the pulsar coil 501 or the crank angle sensor, throttle opening information from the throttle opening sensor 502, and engine speed information from the engine speed sensor 503. Based on the information, the control device 500 sends a control command to the ignition control circuit 520 according to an ignition control map stored in the memory 510 in advance, and causes the spark plug to spark at an ignition timing according to the operating state of the engine.

【００４９】また、御装置５００は、メモリ５１０に予
め記憶されている衝撃的伸長素子制御マップにより衝撃
的伸長素子端子電圧制御回路５３０に制御指令を送る。
この衝撃的伸長素子端子電圧制御回路５３０には、電源
回路５３１から所定の電源電圧が与えられている。衝撃
的伸長素子端子電圧制御回路５３０では、制御指令に基
づき衝撃的伸長素子１７ａの端子ＴＡ１及び端子ＴＡ１
の電圧を制御して所定のタイミングで衝撃的伸長素子１
７ａを伸長させて噴射口４１からエンジン１の燃焼室４
０に燃料を噴射させる。The control device 500 sends a control command to the shock-extension element terminal voltage control circuit 530 according to the shock-expansion element control map stored in the memory 510 in advance.
A predetermined power supply voltage is supplied from the power supply circuit 531 to the shock-stretching element terminal voltage control circuit 530. In the shock expanding element terminal voltage control circuit 530, the terminal TA1 and the terminal TA1 of the shock expanding element 17a are controlled based on the control command.
To control the voltage of the shock-elongating element 1 at a predetermined timing.
7a to extend the combustion chamber 4 of the engine 1 from the injection port 41.
Inject fuel into zero.

【００５０】次に、衝撃的伸長素子１７ａの端子電圧制
御を図５乃至図８に基づいて説明する。図５は衝撃的伸
長素子の具体的な駆動回路図、図６は圧電素子の変位特
性を説明する図、図７は端子電圧及び点火信号のタイミ
ングを説明する図、図８は端子電圧の波形及び衝撃的伸
長素子の作動による圧力変動を示す図である。Next, the control of the terminal voltage of the shock expanding element 17a will be described with reference to FIGS. 5 is a specific drive circuit diagram of the shock-elongating element, FIG. 6 is a view for explaining the displacement characteristics of the piezoelectric element, FIG. 7 is a view for explaining the timing of the terminal voltage and the ignition signal, and FIG. 8 is a waveform of the terminal voltage. FIG. 4 is a diagram showing pressure fluctuations caused by the operation of the shock-elongating element.

【００５１】図５に示すように衝撃的伸長素子の駆動回
路は、図４の制御装置５００、衝撃的伸長素子端子電圧
制御回路５３０及び電源回路５３１をさらに具体的に構
成したものであり、電荷の供給を制御する供給エネルギ
ー制御手段を構成している。衝撃的伸長素子端子電圧制
御回路５３０は、ＰＮＰトランジスタＡ、ＰＮＰトラン
ジスタＢ、ＮＰＮトランジスタＣ及びＮＰＮトランジス
タＤを有している。ＰＮＰトランジスタＡのコレクタと
ＮＰＮトランジスタＣのコレクタが抵抗Ｒ１，Ｒ２を介
して接続され、ＰＮＰトランジスタＢのコレクタとＮＰ
ＮトランジスタＤのコレクタが抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して
接続され、この抵抗Ｒ１，Ｒ２の間と、抵抗Ｒ３，Ｒ４
の間に圧電素子からなる衝撃的伸長素子１７ａが接続さ
れ、この接続点を端子ＴＡ１，ＴＡ２としている。As shown in FIG. 5, the driving circuit of the shock-stretching element has a more specific configuration of the control device 500, the shock-stretching element terminal voltage control circuit 530 and the power supply circuit 531 of FIG. And a supply energy control means for controlling the supply of water. The shock extension element terminal voltage control circuit 530 has a PNP transistor A, a PNP transistor B, an NPN transistor C, and an NPN transistor D. The collector of PNP transistor A and the collector of NPN transistor C are connected via resistors R1 and R2, and the collector of PNP transistor B and NP
The collector of the N-transistor D is connected via resistors R3 and R4, and between the resistors R1 and R2 and between the resistors R3 and R4.
The shock-elongating element 17a formed of a piezoelectric element is connected between the terminals TA1 and TA2.

【００５２】ＰＮＰトランジスタＡのエミッタ及びＰＮ
ＰトランジスタＢのエミッタには、電源回路５３１から
所定の電圧が印加され、この実施の形態ではＰＮＰトラ
ンジスタＡのエミッタに＋４００Ｖが、ＰＮＰトランジ
スタＢのエミッタに＋２００Ｖが印加される。ＮＰＮト
ランジスタＣのエミッタ及びＮＰＮトランジスタＤのエ
ミッタはアースされている。The emitter of the PNP transistor A and the PN
A predetermined voltage is applied from the power supply circuit 531 to the emitter of the P transistor B. In this embodiment, +400 V is applied to the emitter of the PNP transistor A, and +200 V is applied to the emitter of the PNP transistor B. The emitter of the NPN transistor C and the emitter of the NPN transistor D are grounded.

【００５３】ＰＮＰトランジスタＡ、ＰＮＰトランジス
タＢ、ＮＰＮトランジスタＣ及びＮＰＮトランジスタＤ
のそれぞれのベースには、御装置５００から所定のタイ
ミングで制御信号が入力される。PNP transistor A, PNP transistor B, NPN transistor C and NPN transistor D
A control signal is input from the control device 500 to each base at a predetermined timing.

【００５４】圧電素子からなる衝撃的伸長素子１７ａ
は、一般に図６に示すような変位特性を有している。即
ち、第２極板１５１ｂに対する第１極板１５１ａの印加
電圧を＋５００Ｖから−５００Ｖまで減少し、その後−
５００Ｖから＋５００Ｖ増加するときの圧電素子の変位
量は、実線部と破線部からなる蝶形を矢印で示す方向に
変化する。実線部に沿って印加電圧を減少していくと、
これに連れて圧電素子は伸長量が減少しさらには収縮し
ていく。実線部を越えて印加電圧をさらに減少していく
と、圧電素子は収縮量の増加から反転して収縮量が減少
するようになり、さらには伸長する。印加電圧が−５０
０Ｖで圧電素子が伸長した状態から、印加電圧を増加し
ていくと、これに連れて圧電素子はさらに伸長するので
はなく伸長量が減少しさらには収縮していく。そして、
印加電圧が＋３００Ｖを越えると、圧電素子は収縮量の
増加から反転して収縮量が減少するようになり、さらに
は伸長する。Shock extension element 17a made of a piezoelectric element
Generally has a displacement characteristic as shown in FIG. That is, the applied voltage of the first electrode plate 151a to the second electrode plate 151b is reduced from + 500V to -500V, and then-
The amount of displacement of the piezoelectric element when the voltage increases from 500 V to +500 V changes in a direction indicated by an arrow in a butterfly shape including a solid line portion and a broken line portion. As the applied voltage decreases along the solid line,
As a result, the amount of extension of the piezoelectric element decreases, and the piezoelectric element further contracts. As the applied voltage further decreases beyond the solid line, the piezoelectric element reverses the increase in the amount of contraction, decreases in amount of contraction, and further expands. The applied voltage is -50
When the applied voltage is increased from the state where the piezoelectric element is expanded at 0 V, the piezoelectric element does not expand further, but the amount of expansion decreases and contracts further. And
When the applied voltage exceeds +300 V, the piezoelectric element reverses from the increase in the amount of contraction, the amount of contraction decreases, and the piezoelectric element further expands.

【００５５】なお、第２極板１５１ｂに対する第１極板
１５１ａの印加電圧を減少していく時、−３００Ｖを越
えない例えば−２００Ｖで印加電圧の減少を止め、逆に
印加電圧を増加して行く時には一点鎖線上を矢印で示す
方向に圧電素子が収縮した状態から収縮量が減少し、さ
らには伸長するようになる。そして＋４００Ｖで一点鎖
線上が実線部と重なるようになる。この＋４００Ｖの電
圧印加状態から印加電圧を減少していく時、再び実線に
戻って変位量が減少し、再び−２００Ｖで印加電圧の減
少を止め、逆に印加電圧を増加していく時には一点鎖線
上を矢印で示す方向に圧電素子の変位量が増加するよう
になる。即ち、ヒステリシスを持つが、印加電圧が正で
大なる程圧電素子が収縮する特性が得られる。このヒス
テリシスを持つ変位曲線がＱ１となる。When the applied voltage of the first electrode plate 151a to the second electrode plate 151b is reduced, the applied voltage is stopped at, for example, -200V which does not exceed -300V, and conversely, the applied voltage is increased. When going, the contraction amount decreases from the state in which the piezoelectric element contracts in the direction indicated by the arrow on the alternate long and short dash line, and further, the piezoelectric element expands. Then, at +400 V, the dashed line overlaps the solid line. When the applied voltage is reduced from the voltage applied state of +400 V, the amount of displacement returns to a solid line again, and the amount of displacement decreases. The decrease of the applied voltage is stopped again at -200 V. The displacement of the piezoelectric element increases in the direction indicated by the arrow on the line. That is, although the filter has a hysteresis, the characteristic that the piezoelectric element contracts as the applied voltage is positive and large is obtained. A displacement curve having this hysteresis is Q1.

【００５６】一方、第２極板１５１ｂに対する第１極板
１５１ａの印加電圧を正の範囲内で印加電圧０Ｖと４０
０Ｖの間で増減する場合の圧電素子の変位量曲線はヒス
テリシスを持つ変位曲線がＱ２となる。On the other hand, the voltage applied to the first electrode plate 151a with respect to the second electrode plate 151b is set within a positive range between 0V and 40V.
The displacement curve of the piezoelectric element when the voltage increases or decreases between 0 V is a displacement curve having hysteresis is Q2.

【００５７】従って、本出願人が提案した従来の方法に
よる場合、正電圧のみを印加して衝撃的伸長素子１７ａ
を伸長させており、変位曲線Ｑ２により分る通り正電圧
の印加であるため変位量が少なく、十分に燃料を噴射す
るようにするために燃料噴射装置が大型化してしまう問
題がある。この問題を解決するため、図５に示す衝撃的
伸長素子の駆動回路により第２極板１５１ｂに対する第
１極板１５１ａの印加電圧として負電圧を使用して印加
させることにより、例えば−２００Ｖから０Ｖまでの電
圧を追加して使用すると衝撃的伸長素子１７ａの変位量
が増加し、装置を大型化することなく十分に燃料を噴射
可能とすることができる。Therefore, in the case of the conventional method proposed by the present applicant, only the positive voltage is applied to the shock-absorbing extension element 17a.
Since the positive voltage is applied as can be seen from the displacement curve Q2, the amount of displacement is small, and there is a problem that the fuel injection device becomes large in order to sufficiently inject fuel. In order to solve this problem, a negative voltage is applied as a voltage applied to the first electrode plate 151a to the second electrode plate 151b by the driving circuit of the shock-elongating element shown in FIG. When the voltage up to and including the voltage is used, the displacement of the shock-elongating element 17a increases, and the fuel can be sufficiently injected without increasing the size of the device.

【００５８】従って、図５の衝撃的伸長素子の駆動回路
では、印加電圧が衝撃的伸長素子１７ａの端子ＴＡ１−
端子ＴＡ２間に図７の（Ａ）に示すように印加される。
即ち、所定のクランク角θ１までは−２００Ｖが印加さ
れ、クランク角θ１から所定のクランク角θ２の間に＋
４００Ｖが印加される。所定のクランク角θ２の後は−
２００Ｖが印加される。従って、クランク角θ１におい
て大きく、衝撃的伸長素子１７ａを伸長させることが可
能となる。Therefore, in the driving circuit for the shock-stretching element shown in FIG.
The voltage is applied between the terminals TA2 as shown in FIG.
That is, -200 V is applied up to the predetermined crank angle θ1, and +200 V is applied between the crank angle θ1 and the predetermined crank angle θ2.
400V is applied. After the predetermined crank angle θ2,
200 V is applied. Therefore, the impact extension element 17a can be extended at a large crank angle θ1.

【００５９】燃焼室４０に直接燃料を噴射する２サイク
ルエンジンにおいて、この所定のクランク角θ１のタイ
ミングは、掃気口が閉じた後で、排気口が閉じる前の排
気タイミングＥｘのときであるが、場合によっては低負
荷（小スロットル開度）において排気口が閉じた後でも
あるいは高負荷（大スロットル開度）において排気口が
閉じる前でもよい。所定のクランク角θ２は所定のクラ
ンク角θ１に所定クランク角位置αが加えられてもので
ある。In a two-cycle engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber 40, the timing of the predetermined crank angle θ1 is at the exhaust timing Ex after the scavenging port is closed but before the exhaust port is closed. In some cases, it may be after the exhaust port is closed at a low load (small throttle opening) or before the exhaust port is closed at a high load (large throttle opening). The predetermined crank angle θ2 is obtained by adding the predetermined crank angle position α to the predetermined crank angle θ1.

【００６０】なお、図７の（Ｂ）に示すように、クラン
ク角θ１より僅かに先行するクランク角θ０で印加電圧
を０Ｖから−２００Ｖに変化させた後、クランク角θ１
で印加電圧を−２００Ｖから＋４００Ｖに変化させ、ク
ランク角θ２で印加電圧を＋４００Ｖから０Ｖに変化さ
せるか、図中で示すように＋４００Ｖから−２００Ｖに
一旦変化させた後０Ｖに戻すようにしても良い。これに
よると、燃料噴射に係る短い期間において、圧電素子の
両側の極板に負及び正の電圧を印加するが、その他の長
い期間においては、印加電圧は０Ｖとされるので、圧電
素子には電界が作用せず、圧電素子は収縮あるいは伸長
される状態にないので、圧電素子がクリープを起こした
り、電圧の変化に対する圧電素子の伸縮特性が変化する
等の不具合は発生しにくくすることができる。As shown in FIG. 7B, after the applied voltage is changed from 0 V to -200 V at a crank angle θ0 slightly preceding the crank angle θ1, the crank angle θ1
To change the applied voltage from -200 V to +400 V, and to change the applied voltage from +400 V to 0 V at the crank angle θ2, or to change from +400 V to -200 V once and return to 0 V as shown in the figure. good. According to this, negative and positive voltages are applied to the pole plates on both sides of the piezoelectric element in the short period related to fuel injection, but in the other long periods, the applied voltage is set to 0 V. Since the electric field does not act and the piezoelectric element is not in a state of contraction or expansion, problems such as creeping of the piezoelectric element and change in expansion and contraction characteristics of the piezoelectric element with respect to a change in voltage can be suppressed. .

【００６１】次に、衝撃的伸長素子の駆動回路の制御
を、図７の（Ａ）に対応して図８に基づき説明する。所
定のクランク角θ１までは、ＰＮＰトランジスタＡ及び
ＮＰＮトランジスタＣにはベース電流が与えられずにＯ
ＦＦ状態にあり、ＰＮＰトランジスタＢ及びＮＰＮトラ
ンジスタＤにはベース電流が与えられてＯＮ状態にある
ため、端子ＴＡ１の電圧が０Ｖで、端子ＴＡ２の電圧が
＋２００Ｖである。Next, the control of the drive circuit of the shock-stretching element will be described with reference to FIG. 8 corresponding to FIG. Until the predetermined crank angle θ1, the base current is not applied to the PNP transistor A and the NPN transistor C, and
In the FF state, the base current is applied to the PNP transistor B and the NPN transistor D, and the transistors are in the ON state. Therefore, the voltage of the terminal TA1 is 0 V and the voltage of the terminal TA2 is +200 V.

【００６２】このときの端子ＴＡ１−端子ＴＡ２間の電
圧は、−２００Ｖであり、逆充電状態期間ａ１であるた
め、衝撃的伸長素子１７ａは伸長しないで収縮状態にあ
る。このため加圧室５０の圧力はＰ０状態にある。At this time, the voltage between the terminal TA1 and the terminal TA2 is -200 V, and the reverse charging state period a1, so that the shock expanding element 17a is in a contracted state without being expanded. Therefore, the pressure in the pressurizing chamber 50 is in the P0 state.

【００６３】所定のクランク角θ１から所定のクランク
角θ２の間は、所定のクランク角θ１において、ＰＮＰ
トランジスタＡ及びＮＰＮトランジスタＣにはベース電
流が与えられてＯＮ状態になり、ＰＮＰトランジスタＢ
及びＮＰＮトランジスタＤにはベース電流が与えられな
いでＯＦＦ状態に切り替わるため、端子ＴＡ１の電圧が
＋４００Ｖで、端子ＴＡ２の電圧が０Ｖになり、この状
態が所定のクランク角θ２まで保持される。Between the predetermined crank angle θ1 and the predetermined crank angle θ2, the PNP
The base current is applied to the transistor A and the NPN transistor C to turn on, and the PNP transistor B
Since the base state is not supplied to the NPN transistor D and the NPN transistor D is switched to the OFF state, the voltage at the terminal TA1 is +400 V and the voltage at the terminal TA2 is 0 V, and this state is maintained until a predetermined crank angle θ2.

【００６４】この所定のクランク角θ１のタイミング
で、端子ＴＡ２電圧及び端子ＴＡ１−端子ＴＡ２間の電
圧は、逆充電状態からの放電が行われ、この逆充電状態
からの放電期間ａ２経過後に端子ＴＡ１の電圧は正充電
が開始される。端子ＴＡ１の電圧及び端子ＴＡ１−端子
ＴＡ２間の電圧は、正充電期間ａ３経過後に＋４００Ｖ
になり、所定のクランク角θ２のタイミングまで正充電
状態ａ４を保持する。At the timing of the predetermined crank angle θ1, the terminal TA2 voltage and the voltage between the terminal TA1 and the terminal TA2 are discharged from the reverse charge state, and after the discharge period a2 from the reverse charge state, the terminal TA1 The positive charging of the voltage of is started. The voltage at the terminal TA1 and the voltage between the terminal TA1 and the terminal TA2 are +400 V after the positive charging period a3 has elapsed.
, And the positive charge state a4 is held until the timing of the predetermined crank angle θ2.

【００６５】所定のクランク角θ２のタイミングでは、
端子ＴＡ１電圧及び端子ＴＡ１−端子ＴＡ２間の電圧
は、正充電状態からの放電が行われ、この正充電状態か
らの放電期間ａ５経過後に端子ＴＡ２の電圧は逆充電が
開始される。端子ＴＡ２の電圧及び端子ＴＡ１−端子Ｔ
Ａ２間の電圧は、逆充電期間ａ６経過後に−２００Ｖに
なり、その後端子ＴＡ１の電圧が０Ｖで、端子ＴＡ２の
電圧が＋２００Ｖである。At the timing of the predetermined crank angle θ2,
The terminal TA1 voltage and the voltage between the terminal TA1 and the terminal TA2 are discharged from the positive charge state, and after the elapse of the discharge period a5 from the positive charge state, the reverse charge of the voltage at the terminal TA2 is started. Terminal TA2 voltage and terminal TA1-terminal T
The voltage between A2 becomes -200V after the reverse charging period a6 elapses, after which the voltage at the terminal TA1 is 0V and the voltage at the terminal TA2 is + 200V.

【００６６】所定のクランク角θ１のタイミングから応
答遅れｔ１で、衝撃的伸長素子１７ａに電圧が印加され
て伸長し、伸長状態を維持して所定のクランク角θ２の
タイミングから応答遅れｔ２で収縮し、その後収縮状態
を維持する。この衝撃的伸長素子１７ａが伸長して加圧
室５０が加圧されて噴射口から燃料を噴射させるが、圧
力室５０内の圧力は、図８の（Ａ）に示すように変動す
る。即ち、衝撃的伸長素子１７ａの伸長により圧力室５
０内の圧力が噴射弁の開弁圧Ｐ１以上になると噴射可能
とする衝撃波ｂ１，ｂ２が発生し、これにより噴射弁が
開き噴射口から燃料が噴射され、この後圧力室５０の圧
力変動は減衰し調圧弁により調圧Ｐ０になる。また、燃
料を噴射した後、次の燃料噴射にそなえるために、クラ
ンク角θ２で放電信号を出力するが、この放電信号によ
りＴＡ１端子電圧が立ち下がり衝撃的伸長素子１７ａが
縮む時に圧力室５０の圧力が変動するが、この圧力変動
は同様に減衰し調圧弁により調圧Ｐ０になり、噴射弁の
開閉時の圧力変動を最小限に抑えることができる。At a response delay t1 from the timing of the predetermined crank angle θ1, a voltage is applied to the shock-elongating element 17a to expand, and the expanded state is maintained and contracted at a response delay t2 from the timing of the predetermined crank angle θ2. Then, the contracted state is maintained. The shock-extending element 17a extends to pressurize the pressurizing chamber 50 to inject fuel from the injection port, but the pressure in the pressure chamber 50 fluctuates as shown in FIG. That is, the pressure chamber 5 is expanded by the expansion of the shock-elongating element 17a.
When the pressure in 0 becomes equal to or higher than the valve opening pressure P1 of the injection valve, shock waves b1 and b2 enabling injection are generated, whereby the injection valve is opened and fuel is injected from the injection port. The pressure is attenuated and the pressure becomes P0 by the pressure regulating valve. After the fuel is injected, a discharge signal is output at the crank angle θ2 in order to prepare for the next fuel injection. When the TA1 terminal voltage falls due to the discharge signal and the shock-elongating expansion element 17a contracts, the pressure chamber 50 is closed. Although the pressure fluctuates, this pressure fluctuation is similarly attenuated and is adjusted to P0 by the pressure regulating valve, so that the pressure fluctuation at the time of opening and closing the injection valve can be minimized.

【００６７】また、この衝撃的伸長素子１７ａが縮む時
に圧力室５０の圧力が、図８に示すように噴射弁の開弁
圧Ｐ１以上にさせる衝撃波ｂ３が発生するように設定す
ると噴射弁２５が開き噴射口４１から燃料が噴射され、
２次噴射を行うことができる。When the pressure in the pressure chamber 50 is set so as to generate a shock wave b3 that causes the pressure in the pressure chamber 50 to be equal to or higher than the valve opening pressure P1 of the injection valve as shown in FIG. Fuel is injected from the opening injection port 41,
Secondary injection can be performed.

【００６８】なお、抵抗をＲ３をＲ１と等しいかあるい
はそれ以上とするとともに、Ｒ２をＲ４と等しいかある
いはそれ以上とすることにより、図８の圧力（Ｂ）に示
すように衝撃波ｂ１の発生後の圧力室５０の圧力変動を
急激に減衰させることが可能となる。これにより、燃料
噴射を衝撃波ｂ１のみで実施させることができる。By setting the resistance R3 equal to or greater than R1 and R2 equal to or greater than R4, the resistance after the shock wave b1 is generated as shown in the pressure (B) of FIG. , The pressure fluctuation in the pressure chamber 50 can be rapidly attenuated. Thereby, fuel injection can be performed only by the shock wave b1.

【００６９】このように衝撃的伸長素子１７ａは、圧電
体の両側の一方に第１の電極と他方に第２の電極を配置
した圧電素子からなり、第２の電極に対して第１の電極
を正電位とする電力供給を受けて短時間で伸長すること
により加圧室５０に臨む端部近傍に衝撃的高圧波を発生
させ、衝撃的高圧波の到達時開となり燃焼室４０に燃料
を噴射可能とする噴射弁２５を配置した噴射口４１と、
この噴射口４１と加圧室５０を連通する噴射通路２６
と、電荷の供給を制御する供給エネルギー制御手段とを
備えている。As described above, the shock-extending element 17a is composed of a piezoelectric element in which the first electrode is disposed on one side of the piezoelectric body and the second electrode is disposed on the other side, and the first electrode is arranged with respect to the second electrode. Is supplied with electric power having a positive potential and elongates in a short time to generate a shocking high-pressure wave near the end facing the pressurizing chamber 50, which is opened when the shocking high-pressure wave arrives and fuel is injected into the combustion chamber 40. An injection port 41 in which an injection valve 25 capable of injection is arranged;
The injection passage 26 that connects the injection port 41 and the pressurizing chamber 50
And supply energy control means for controlling the supply of electric charges.

【００７０】この供給エネルギー制御手段は、第１の電
極に対して第２の電極を正電位として衝撃的伸長素子１
７ａを収縮した後、第２の電極に対して第１の電極を正
電位として衝撃的伸長素子１７ａを伸長させるように
し、逆方向の電界が作用するエネルギーを圧電体に蓄え
ることができるので、圧電体の弾性エネルギーと、大き
な電界の変化量の両方により、より大きな運動エネルギ
ーをアーマチャに与えることができ、衝撃的伸長素子１
７ａにより大きな衝撃的高圧を発生でき、装置を大型化
することなく燃料の噴射量を増大できる。This supply energy control means sets the second electrode to a positive potential with respect to the first electrode,
After contracting 7a, the first electrode is made to have a positive potential with respect to the second electrode so that the shock-elongating element 17a is extended, and the energy acting on the electric field in the opposite direction can be stored in the piezoelectric body. A larger kinetic energy can be given to the armature by both the elastic energy of the piezoelectric body and the large electric field change.
7a can generate a large shocking high pressure, and can increase the fuel injection amount without increasing the size of the device.

【００７１】また、供給エネルギー制御手段は、所定の
クランク角θ１において、第１の電極に対して第２の電
極を正電位に保持した状態から第２の電極に対して第１
の電極を正電位に変化させ、この変化後所定時間あるい
は所定のクランク角θ２を経過する間第２の電極に対す
る第１の電極の正電位状態を保持した後、第１の電極に
対して第２の電極を正電位に変化させ、この変化後第１
の電極に対する第２の電極の正電位状態を、次の所定の
クランク角θ２まで保持するようにしており、所定のク
ランク角θ１において衝撃的伸長素子が大きく伸長し、
この伸長により噴射できるとともに、所定時間あるいは
所定クランク角経過後大きな収縮によっても噴射が可能
となる。At a predetermined crank angle θ1, the supply energy control means changes the state in which the second electrode is held at a positive potential with respect to the first electrode and the first electrode with respect to the second electrode.
Is changed to a positive potential. After the change, the positive potential state of the first electrode with respect to the second electrode is maintained for a predetermined time or a predetermined crank angle θ2. The second electrode is changed to a positive potential, and after this change, the first
The positive potential state of the second electrode with respect to the second electrode is maintained until the next predetermined crank angle θ2, and at a predetermined crank angle θ1, the shock-elongating element greatly expands,
Injection is possible by this extension, and injection is also possible by a large contraction after a predetermined time or a predetermined crank angle has elapsed.

【００７２】なお、図５に示す衝撃的伸長素子の駆動回
路を用いて図７の（Ｂ）のように印加電圧を変化させる
には、クランク角θ１に所定角先行するクランク角θ０
より前のクランク角において、ＰＮＰトランジスタＡと
ＰＮＰトランジスタＢをＯＦＦとし、ＮＰＮトランジス
タＣとＮＰＮトランジスタＤをＯＮとし、クランク角θ
０において先行する状態からＰＮＰトランジスタＢをＯ
Ｎ、ＮＰＮトランジスタＣをＯＦＦにするようにする。
そして、クランク角θ１において、ＰＮＰトランジスタ
ＡをＯＮ、ＰＮＰトランジスタＢをＯＦＦ、ＮＰＮトラ
ンジスタＣをＯＮ、ＮＰＮトランジスタＤをＯＦＦに変
化させる。そしてさらにクランク角θ２において、ＰＮ
ＰトランジスタＡをＯＮ、ＰＮＰトランジスタＢをＯＦ
Ｆ、ＮＰＮトランジスタＣをＯＮ、ＮＰＮトランジスタ
ＤをＯＦＦの先行する状態から、ＰＮＰトランジスタＡ
をＯＦＦに変化させるとともに、ＮＰＮトランジスタＤ
をＯＮに変化させる。In order to change the applied voltage as shown in FIG. 7B by using the driving circuit of the shock-extending element shown in FIG. 5, the crank angle θ0 preceding the crank angle θ1 by a predetermined angle is used.
At an earlier crank angle, the PNP transistor A and the PNP transistor B are turned off, the NPN transistor C and the NPN transistor D are turned on, and the crank angle θ
0, the PNP transistor B is changed from the preceding state to O.
The N and NPN transistors C are turned off.
Then, at the crank angle θ1, the PNP transistor A is turned on, the PNP transistor B is turned off, the NPN transistor C is turned on, and the NPN transistor D is turned off. Further, at the crank angle θ2, PN
P transistor A ON, PNP transistor B OF
F, the NPN transistor C is turned on and the NPN transistor D is turned off.
Is turned off and the NPN transistor D
Is changed to ON.

【００７３】図９は衝撃的伸長素子の端子電圧の他の出
力を示す図である。この実施の形態では、（Ａ）に示す
様に所定のクランク角θ１から所定のクランク角θ２の
間に複数回衝撃的伸長素子１７ａに電圧を印加するよう
にしている。この場合、所定のクランク角θ１から所定
のクランク角θ２の間に、衝撃的伸長素子１７ａが複数
回伸長と収縮を繰り返して噴射可能とする衝撃波を発生
し、これにより噴射弁２５が開き噴射口４１から燃料が
噴射される。FIG. 9 is a diagram showing another output of the terminal voltage of the shock expanding element. In this embodiment, as shown in (A), a voltage is applied to the shock-elongating element 17a a plurality of times between a predetermined crank angle θ1 and a predetermined crank angle θ2. In this case, between the predetermined crank angle θ1 and the predetermined crank angle θ2, the shock-extending element 17a generates a shock wave capable of repeatedly injecting by repeatedly expanding and contracting a plurality of times, thereby opening the injection valve 25 and opening the injection port. Fuel is injected from 41.

【００７４】この実施の形態では、供給エネルギー制御
手段は、第１の電極に対して第２の電極を正電位に保持
した状態から、第２の電極に対して第１の電極を正電位
に変化させる行程と、第１の電極に対して第２の電極を
正電位に変化させ行程からなる衝撃的伸長素子１７ａの
伸縮行程を所定のクランク角θ１において開始し且つ複
数回実施した後、第１の電極に対する第２の電極の正電
位状態を、次の所定のクランク角θ２まで保持するよう
にしており、所定のタイミングで衝撃的伸長素子１７ａ
へ繰り返し電力を供給し、衝撃的伸長素子１７ａの伸縮
による噴射が複数回可能となり、噴射量を増大できる。In this embodiment, the supply energy control means sets the first electrode to the positive potential with respect to the second electrode from the state where the second electrode is maintained at the positive potential with respect to the first electrode. After changing the stroke and changing the second electrode to a positive potential with respect to the first electrode, the expansion / contraction stroke of the shock-elongating element 17a is started at a predetermined crank angle θ1 and performed a plurality of times. The positive potential state of the second electrode with respect to the first electrode is maintained until the next predetermined crank angle θ2, and the impact extension element 17 a
Power can be repeatedly supplied to the device to perform multiple injections by expansion and contraction of the shock-elongating element 17a, thereby increasing the injection amount.

【００７５】なお、図９の（Ｂ）に示すように、クラン
ク角θ１より僅かに先行するクランク角θ０で印加電圧
を０Ｖから−２００Ｖに変化させた後、クランク角θ１
で印加電圧を−２００Ｖから＋４００Ｖに変化させ、複
数回印加電圧を反転させた後、クランク角θ２で印加電
圧を＋４００Ｖから０Ｖに変化させるか、図中破線で示
すように＋４００Ｖから−２００Ｖに一旦変化させた後
０Ｖに戻すようにしても良い。これによると、複数回の
圧電素子の伸縮により、複数回の衝撃波ｂ１を発生させ
て噴射量を増大でき、より燃料噴射ユニット４４をコン
パクトにできるとともに、燃料噴射に係わらない長い期
間において印加電圧は０Ｖとされるので、圧電素子には
電界が作用せず、圧電素子は収縮あるいは伸長される状
態にないので、圧電素子がクリープを起こしたり、電圧
の変化に対する圧電素子の伸縮特性が変化する等の不具
合は発生しにくくすることができる。As shown in FIG. 9B, after the applied voltage is changed from 0 V to -200 V at a crank angle θ0 slightly preceding the crank angle θ1, the crank angle θ1
After changing the applied voltage from -200 V to +400 V and inverting the applied voltage a plurality of times, the applied voltage is changed from +400 V to 0 V at the crank angle θ2, or once from +400 V to -200 V as shown by the broken line in the figure. After the change, the voltage may be returned to 0V. According to this, a plurality of times of expansion and contraction of the piezoelectric element can generate a plurality of shock waves b1 to increase the injection amount, make the fuel injection unit 44 more compact, and apply an applied voltage in a long period not related to fuel injection. Since the voltage is set to 0 V, no electric field acts on the piezoelectric element, and the piezoelectric element is not in a state of contraction or expansion. Therefore, the piezoelectric element causes creep, and the expansion and contraction characteristics of the piezoelectric element with respect to a change in voltage change. Can be less likely to occur.

【００７６】図１０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４０の上部を構成するシリンダヘッド２と、
燃焼室４０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
通路９が設けられ、その端部に燃焼室４０に臨んで吸気
弁１０が装着され、吸気通路９の開口部を開閉する。ま
た、シリンダヘッド２には、排気通路１１が設けられ、
その端部に燃焼室４０に臨んで排気弁１２が装着され、
排気通路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。FIG. 10 is a configuration diagram of a four-cycle internal combustion engine to which the fuel injection device according to the present invention is applied. Engine 1
Is a cylinder head 2 forming the upper part of the combustion chamber 40,
The combustion chamber 40 includes a cylinder block 3 that forms a cylinder, and a crankcase 4 that forms a crank chamber. The crankshaft 5 in the crank chamber is connected to the piston 8 via a connecting rod 100 connected to the crankpin 6 and the piston pin 7. An intake passage 9 is provided in the cylinder head 2, and an intake valve 10 is attached to an end of the cylinder head 2 so as to face the combustion chamber 40, and opens and closes an opening of the intake passage 9. Further, an exhaust passage 11 is provided in the cylinder head 2,
The exhaust valve 12 is attached to the end portion facing the combustion chamber 40,
The opening of the exhaust passage 11 is opened and closed. A spark plug 13 is mounted at the center of the cylinder head 2.

【００７７】この実施の形態では、燃焼室４０内に直接
燃料を噴射するための燃料噴射ユニット４４がシリンダ
ヘッド２の上面から燃焼室４０内に臨んで設けられる
が、燃料噴射ユニット４４を吸気通路９に燃料を噴射す
るように設けてもよく、あるいはシリンダブロック３か
ら気筒内に燃料を噴射するように設けてもよい。In this embodiment, a fuel injection unit 44 for directly injecting fuel into the combustion chamber 40 is provided facing the combustion chamber 40 from the upper surface of the cylinder head 2. 9 may be provided to inject fuel, or may be provided to inject fuel from the cylinder block 3 into the cylinder.

【００７８】この燃料噴射ユニット４４は、インジェク
タ１４と高圧発生装置１６が一体化されており、高圧発
生装置１６は、後述の衝撃的伸長素子１７ａの圧電素子
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を有する。この衝撃的高圧
発生源１７は制御装置１８に連結され所定のタイミング
で、例えば燃焼室４０内に直接燃料を噴射するもので
は、爆発膨張、排気、吸気、圧縮の４行程の内、吸気行
程あるいは圧縮行程において噴射すべく、駆動制御され
る。In the fuel injection unit 44, the injector 14 and the high-pressure generator 16 are integrated, and the high-pressure generator 16 includes a plunger and a unit in which a piezoelectric element of an impact extension element 17a described later is connected in series. It has an impact high pressure source 17 composed of The shock high-pressure source 17 is connected to the control device 18 and injects fuel at a predetermined timing, for example, directly into the combustion chamber 40. Among the four strokes of explosion expansion, exhaust, intake, and compression, the intake stroke or Drive control is performed to inject during the compression stroke.

【００７９】燃料噴射ユニット４４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。燃料噴射ユニット４４には、戻り燃料パイプ２３が
接続され、戻り燃料パイプ２３には圧力を調整する調圧
弁１０１が設けられている。The fuel injection unit 44 is connected to the fuel tank 22 by the fuel pump 19 through the fuel supply pipe 21.
Fuel is introduced from. A filter 20 is provided at an inlet of the fuel supply pipe 21 in the fuel tank 22. The return fuel pipe 23 is connected to the fuel injection unit 44, and the return fuel pipe 23 is provided with a pressure regulating valve 101 for adjusting the pressure.

【００８０】燃料噴射ユニット４４が閉となる間中、燃
料ポンプ１９により常時燃料が供給され、戻り燃料パイ
プ２３に配置した調圧弁１０１の上流側の圧力が所定以
上の場合に調圧弁１０１が開となり、燃料供給パイプ２
１及び燃料噴射ユニット４４内部の空気および気化燃料
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
され循環し、燃料を供給する燃料循環路Ｋが形成され
る。While the fuel injection unit 44 is closed, fuel is always supplied by the fuel pump 19, and when the pressure on the upstream side of the pressure regulating valve 101 disposed in the return fuel pipe 23 is higher than a predetermined value, the pressure regulating valve 101 is opened. And the fuel supply pipe 2
1 and air bubbles such as vaporized fuel inside the fuel injection unit 44, together with the fuel, pass through the pressure regulating valve 101, return to the upper portion on the fuel tank side having an air vent hole (not shown) at the upper portion, circulate, and supply the fuel. A fuel circulation path K is formed.

【００８１】気液分離手段を兼ねる燃料タンク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。このように、燃料循環路Ｋ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す
ることができる。これにより、空気が混入してもあるい
は気泡が発生しても、燃料供給パイプ２１及び燃料噴射
ユニット４４内部は燃料で満たされ、しかも、戻り燃料
パイプ２３からの循環に拘らず調圧弁１０１により燃料
循環路Ｋは所定圧力に維持され、安定した余圧を負荷に
することが可能であるため、燃料噴射ユニット４４の作
動による衝撃的高圧波が確実に伝播するとともに、衝撃
的高圧波が燃料噴射ユニット４４内の噴射口直前部に衝
突してさらに圧力上昇するのを可能とし、正確な噴射が
できる。なお、衝撃的高圧波の一部が調圧弁１０１に到
達する時にも気泡は、調圧弁１０１を通過する。The bubbles are separated by the fuel tank 22 which also functions as the gas-liquid separating means, and the bubbles do not flow to the fuel supply pipe 21 again. As described above, even if air is mixed into the fuel circulation path K or air bubbles or vapor bubbles are generated due to a decrease in pressure, air or vapor bubbles can be discharged early. Thus, even if air is mixed in or air bubbles are generated, the inside of the fuel supply pipe 21 and the fuel injection unit 44 is filled with fuel, and the fuel is regulated by the pressure regulating valve 101 regardless of circulation from the return fuel pipe 23. Since the circulation path K is maintained at a predetermined pressure and a stable residual pressure can be used as a load, the shock high-pressure wave caused by the operation of the fuel injection unit 44 is surely propagated, and the shock high-pressure wave is generated by the fuel injection. The pressure can be further increased by colliding with the portion immediately before the injection port in the unit 44, and accurate injection can be performed. When a part of the high-pressure shock wave reaches the pressure regulating valve 101, the air bubbles also pass through the pressure regulating valve 101.

【００８２】[0082]

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明では、電荷の供給を制御する供給エネルギー制御手段
により、第１の電極に対して第２の電極を正電位として
衝撃的伸長素子を収縮した後、第２の電極に対して第１
の電極を正電位として衝撃的伸長素子を伸長させるよう
にしたから、逆方向の電界が作用するエネルギーを圧電
体に弾性エネルギーとして蓄えることができるので、圧
電体の弾性エネルギーと、大きな電界の変化量の両方に
より、より大きな運動エネルギーをアーマチャに与える
ことができ、衝撃的伸長素子により大きな衝撃的高圧を
発生でき、装置を大型化することなく燃料の噴射量を増
大できる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the supply energy control means for controlling the supply of electric charges makes the second electrode a positive potential with respect to the first electrode, thereby making the impact extension element. After contracting, the first electrode is
Since the shock-elongating element is extended with the positive electrode as the positive potential, the energy of the action of the electric field in the opposite direction can be stored as elastic energy in the piezoelectric body. With both quantities, greater kinetic energy can be imparted to the armature, greater impact high pressure can be generated by the impact extension element, and fuel injection can be increased without increasing the size of the device.

【００８３】請求項２記載の発明では、所定のクランク
角において、第１の電極に対して第２の電極を正電位に
保持した状態から第２の電極に対して第１の電極を正電
位に変化させ、この変化後所定時間あるいは所定のクラ
ンク角を経過する間第２の電極に対する第１の電極の正
電位状態を保持した後、第１の電極に対して第２の電極
を正電位に変化させ、この変化後第１の電極に対する第
２の電極の正電位状態を、次の燃料噴射サイクルにおけ
る所定のクランク角まで保持するようにしたから、所定
のクランク角において衝撃的伸長素子が大きく伸長し、
この伸長により所定のタイミングでより多くの燃料を噴
射できるとともに、所定時間あるいは所定クランク角経
過後大きな収縮によっても噴射が可能となる。According to the second aspect of the present invention, at a predetermined crank angle, the state in which the second electrode is maintained at a positive potential with respect to the first electrode is changed to the state in which the first electrode is maintained at a positive potential with respect to the second electrode. After a predetermined time or a predetermined crank angle elapses after this change, the positive potential state of the first electrode with respect to the second electrode is maintained, and then the second electrode is positively charged with respect to the first electrode. And after this change, the positive potential state of the second electrode with respect to the first electrode is maintained until a predetermined crank angle in the next fuel injection cycle. Greatly expanded,
Due to this extension, more fuel can be injected at a predetermined timing, and injection can be performed by a large contraction after a predetermined time or a predetermined crank angle has elapsed.

【００８４】請求項３記載の発明では、供給エネルギー
制御手段が第１の電極に対して第２の電極を正電位に保
持した状態から、第２の電極に対して第１の電極を正電
位に変化させる行程と、第１の電極に対して第２の電極
を正電位に変化させ行程からなる衝撃的伸長素子の伸縮
行程を所定のクランク角において開始し且つ複数回実施
した後、第１の電極に対する第２の電極の正電位状態
を、次の燃料噴射サイクルにおける所定のクランク角ま
で保持するようにしたから、請求項２の特徴に加え、所
定のタイミングで衝撃的伸長素子へ繰り返し大きな電力
を供給し、衝撃的伸長素子の伸縮による噴射が複数回可
能となり、噴射量を増大できる。According to the third aspect of the present invention, the state in which the supply energy control means holds the second electrode at a positive potential with respect to the first electrode is changed from the state in which the first electrode is set at a positive potential with respect to the second electrode. After the step of changing the second electrode to a positive potential with respect to the first electrode and the step of extending and contracting the shock-elongating element consisting of the step are started at a predetermined crank angle and performed a plurality of times, the first step is performed. The positive potential state of the second electrode with respect to the second electrode is maintained until a predetermined crank angle in the next fuel injection cycle. By supplying electric power, injection by expansion and contraction of the shock-elongating element becomes possible a plurality of times, and the injection amount can be increased.

【００８５】請求項４記載の発明では、衝撃的伸長素子
を伸縮する直前に、第１の電極と第２の電極を同電位の
状態から第１の電極に対して第２の電極を正電位に変化
させるとともに、衝撃的伸長素子の伸縮終了後、再び第
１の電極と第２の電極とが同電位の状態にし、噴射に必
要な期間以外においては、圧電素子には電界は作用せ
ず、衝撃的伸長素子は収縮あるいは伸長される状態にな
いので、衝撃的伸長素子がクリープを起こしたり、電圧
の変化に対する衝撃的伸長素子の伸縮特性が変化する等
の不具合は発生しにくい。According to the fourth aspect of the present invention, immediately before the expansion and contraction of the shock-elongating element, the first electrode and the second electrode are changed from the same potential state to the first electrode and the second electrode is set to the positive potential state. And after the expansion and contraction of the shock-elongating element has been completed, the first electrode and the second electrode are again brought into the same potential state, and the electric field does not act on the piezoelectric element except during the period required for ejection. Since the shock-elongating element is not in a contracted or expanded state, problems such as creep of the shock-elongating element and a change in the expansion / contraction characteristic of the shock-elongating element with respect to a change in voltage hardly occur.

【００８６】請求項５記載の発明では、所定のクランク
角において衝撃的伸長素子が大きく伸長し、この伸長に
より所定のタイミングでより多くの燃料を噴射できると
ともに、所定時間あるいは所定クランク角経過後大きな
収縮によっても噴射が可能となり、所定のタイミングで
衝撃的伸長素子へ繰り返し大きな電力を供給し、衝撃的
伸長素子の伸縮による噴射が複数回可能となり、噴射量
を増大できる。また、噴射に必要な期間以外において
は、衝撃的伸長素子には電界は作用せず、衝撃的伸長素
子は収縮あるいは伸長される状態にないので、衝撃的伸
長素子がクリープを起こしたり、電圧の変化に対する衝
撃的伸長素子の伸縮特性が変化する等の不具合は発生し
にくい。According to the fifth aspect of the present invention, the impact extension element greatly extends at a predetermined crank angle, so that more fuel can be injected at a predetermined timing due to the extension, and a large amount of fuel can be injected at a predetermined time or after a lapse of a predetermined crank angle. Injection is also possible by contraction, a large amount of power is repeatedly supplied to the shock-elongating element at a predetermined timing, and injection by expansion and contraction of the shock-elongation element becomes possible a plurality of times, so that the injection amount can be increased. During periods other than those required for injection, no electric field acts on the shock-elongating element, and the shock-elongation element is not in a contracted or expanded state. Problems such as a change in the expansion and contraction characteristics of the shock-elongating element due to the change hardly occur.

【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２サイ
クル内燃機関の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a two-cycle internal combustion engine to which a fuel injection device according to the present invention is applied.

【図２】燃料噴射装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fuel injection device.

【図３】燃料噴射装置の他の実施の形態の概略構成図で
ある。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the fuel injection device.

【図４】電力供給装置の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a power supply device.

【図５】衝撃的伸長素子の具体的な駆動回路図である。FIG. 5 is a specific drive circuit diagram of an impact extension element.

【図６】圧電素子の変位特性を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating displacement characteristics of a piezoelectric element.

【図７】端子電圧及び点火信号のタイミングを説明する
図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the timing of a terminal voltage and an ignition signal.

【図８】端子電圧の波形及び衝撃的伸長素子の作動によ
る圧力変動を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a waveform of a terminal voltage and a pressure fluctuation due to an operation of an impact extension element.

【図９】衝撃的伸長素子の端子電圧の他の出力を示す図
である。FIG. 9 is a diagram showing another output of the terminal voltage of the shock-elongating element.

【図１０】この発明に係る燃料噴射装置を４サイクル内
燃機関に適用した例を示す。FIG. 10 shows an example in which the fuel injection device according to the present invention is applied to a four-cycle internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

５ クランク軸 １６ 高圧発生装置 １７ 衝撃的高圧発生源 １７ａ 衝撃的伸長素子 ３３ａ 噴射通路 ４０ 燃焼室 ４１ 噴射口 ４４ 燃料噴射ユニット ５０ 加圧室 ７３ 圧電素子 Reference Signs List 5 crankshaft 16 high-pressure generating device 17 shocking high-pressure generating source 17a shocking extension element 33a injection passage 40 combustion chamber 41 injection port 44 fuel injection unit 50 pressurizing chamber 73 piezoelectric element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｎ 57/02 57/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code FI F02M 51/06 F02M 51/06 N 57/02 57/02

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】燃焼室に臨むように燃料噴射ユニットを備
え、この燃料噴射ユニットにより燃料を前記燃焼室に噴
射する燃料噴射装置において、前記燃料噴射ユニット
は、液体燃料供給源と燃料入口により連通する加圧室
と、少なくとも一つの圧電体の両側の一方に第１の電極
と他方に第２の電極を配置した圧電素子からなり、前記
第２の電極に対して第１の電極を正電位とする電力供給
を受けて短時間で伸長することにより加圧室に臨む端部
近傍に衝撃的高圧波を発生させる衝撃的伸長素子と、衝
撃的高圧波の到達時開となり前記燃焼室に燃料を噴射可
能とする噴射弁を配置した噴射口と、この噴射口と前記
加圧室を連通する噴射通路とを備え、前記燃料噴射装置
はさらに、電荷の供給を制御する供給エネルギー制御手
段を備え、この供給エネルギー制御手段は、前記第１の
電極に対して第２の電極を正電位として前記衝撃的伸長
素子を収縮した後、第２の電極に対して第１の電極を正
電位として前記衝撃的伸長素子を伸長させるようにした
ことを特徴とする燃料噴射装置。1. A fuel injection device having a fuel injection unit facing a combustion chamber and injecting fuel into the combustion chamber by the fuel injection unit, wherein the fuel injection unit communicates with a liquid fuel supply source and a fuel inlet. And a piezoelectric element in which a first electrode is disposed on one side of at least one piezoelectric body and a second electrode is disposed on the other side, and the first electrode has a positive potential with respect to the second electrode. A shock-extending element that generates a shocking high-pressure wave near the end facing the pressurized chamber by receiving power supply and expanding in a short time; And an injection passage communicating the injection port with the pressurizing chamber. The fuel injection device further includes a supply energy control unit that controls supply of electric charge. This supply The energy control means sets the second electrode to a positive potential with respect to the first electrode and contracts the shock-extending element, and then sets the first electrode to a positive potential with respect to the second electrode to perform the shock-extending. A fuel injection device characterized in that the element is extended. 【請求項２】前記請求項１記載の燃料噴射装置におい
て、供給エネルギー制御手段は、所定のクランク角にお
いて、前記第１の電極に対して第２の電極を正電位に保
持した状態から第２の電極に対して第１の電極を正電位
に変化させ、この変化後所定時間あるいは所定のクラン
ク角を経過する間前記第２の電極に対する第１の電極の
正電位状態を保持した後、前記第１の電極に対して第２
の電極を正電位に変化させ、この変化後前記第１の電極
に対する第２の電極の正電位状態を、次の燃料噴射サイ
クルにおける所定のクランク角まで保持するようにした
ことを特徴とする燃料噴射装置。2. The fuel injection device according to claim 1, wherein the supply energy control means changes a state in which a second electrode is held at a positive potential with respect to the first electrode at a predetermined crank angle. The first electrode is changed to a positive potential with respect to the second electrode, and after maintaining the positive potential state of the first electrode with respect to the second electrode for a predetermined time or a predetermined crank angle after this change, The second for the first electrode
Wherein the positive electrode is changed to a positive potential, and after this change, the positive potential of the second electrode with respect to the first electrode is maintained until a predetermined crank angle in the next fuel injection cycle. Injection device. 【請求項３】前記請求項１記載の燃料噴射装置におい
て、供給エネルギー制御手段は、前記第１の電極に対し
て第２の電極を正電位に保持した状態から、第２の電極
に対して第１の電極を正電位に変化させる行程と、第１
の電極に対して第２の電極を正電位に変化させる行程か
らなる衝撃的伸長素子の伸縮行程を所定のクランク角に
おいて開始し且つ複数回実施した後、前記第１の電極に
対する第２の電極の正電位状態を、次の燃料噴射サイク
ルにおける所定のクランク角まで保持するようにしたこ
とを特徴とする燃料噴射装置。3. The fuel injection device according to claim 1, wherein the supply energy control means changes a state in which the second electrode is kept at a positive potential with respect to the first electrode and a state in which the second electrode is moved with respect to the second electrode. A step of changing the first electrode to a positive potential;
After starting and extending a plurality of times at a predetermined crank angle, the expansion / contraction stroke of the shock-elongating element comprising the step of changing the second electrode to a positive potential with respect to the first electrode, the second electrode with respect to the first electrode Wherein the positive potential state is maintained up to a predetermined crank angle in the next fuel injection cycle. 【請求項４】前記請求項１記載の燃料噴射装置におい
て、供給エネルギー制御手段は、所定のクランク角より
先行して前記第１の電極と第２の電極とが同電位の状態
から前記第１の電極に対して第２の電極を正電位にし、
その後前記所定のクランク角において前記第１の電極に
対して第２の電極を正電位に保持した状態から第２の電
極に対して第１の電極を正電位に変化させ、この変化後
所定時間あるいは所定クランク角経過する間前記第２の
電極に対する第１の電極の正電位状態を保持した後、前
記第１の電極と第２の電極とを同電位にするようにする
か、一旦前記第１の電極に対して第２の電極を正電位に
変化させた後、前記第１の電極と第２の電極とを同電位
にするようにし、次の燃料噴射サイクルまで前記第１の
電極と第２の電極とが同電位の状態を保持するようにし
たことを特徴とする燃料噴射装置。4. The fuel injection device according to claim 1, wherein the supply energy control means changes the first electrode and the second electrode from a state in which the first electrode and the second electrode have the same potential prior to a predetermined crank angle. The second electrode is set to a positive potential with respect to the
Thereafter, at the predetermined crank angle, the first electrode is changed to a positive potential with respect to the second electrode from a state in which the second electrode is maintained at a positive potential with respect to the first electrode, and a predetermined time after the change. Alternatively, after maintaining the positive potential state of the first electrode with respect to the second electrode for a predetermined crank angle, the first electrode and the second electrode are set to the same potential, or After changing the second electrode to a positive potential with respect to the one electrode, the first electrode and the second electrode are set to the same potential, and the first electrode and the second electrode are connected until the next fuel injection cycle. A fuel injection device wherein the second electrode and the second electrode maintain the same potential. 【請求項５】前記請求項１記載の燃料噴射装置におい
て、供給エネルギー制御手段は、前記第１の電極に対し
て第２の電極を正電位となる状態から、第２の電極に対
して第１の電極を正電位に変化させる行程と、第２の電
極に対して第１の電極を正電位となる状態から、第１の
電極に対して第２の電極を正電位に変化させる行程から
なる衝撃的伸長素子の伸縮行程を、所定のクランク角に
おいて開始し且つ複数回実施した後、第１の電極と第２
の電極を同電位となるように変化させるか、複数回の前
記伸縮行程の内最後の伸縮行程において、第２の電極に
対して第１の電極を正電位となる状態から、直接第１の
電極と第２の電極を同電位となるように変化させた後、
次の燃料噴射サイクルまで前記第１の電極と第２の電極
とが同電位の状態を保持するようにするとともに、前記
所定のクランク角より先行して前記第１の電極と第２の
電極とが同電位の状態から前記第１の電極に対して第２
の電極を正電位にするようにしたことを特徴とする燃料
噴射装置。5. The fuel injection device according to claim 1, wherein the supply energy control means changes a state in which the second electrode has a positive potential with respect to the first electrode and a second energy with respect to the second electrode. From the step of changing the first electrode to a positive potential and the step of changing the first electrode to a positive potential with respect to the second electrode, and from the step of changing the second electrode to a positive potential with respect to the first electrode Starting and extending a plurality of times at a predetermined crank angle, the first electrode and the second
Is changed to have the same potential, or in the last expansion / contraction step of the plurality of expansion / contraction steps, the first electrode is directly changed to the first electrode from the state where the first electrode has the positive potential with respect to the second electrode. After changing the electrode and the second electrode to have the same potential,
The first electrode and the second electrode are kept at the same potential until the next fuel injection cycle, and the first electrode and the second electrode are From the state of the same potential with respect to the first electrode
A fuel injection device characterized in that the electrode of (1) is set to a positive potential.