JPH1193801A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】衝撃的伸長素子を長時間使用しても温度が上昇
しないように冷却可能な燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】燃料に接する先端部にプランジャ１７ｂを
配置した電歪素子あるいは磁歪素子からなる衝撃的伸長
素子１７ａに直流電源から電力を供給して伸長させるこ
とにより加圧室５０内の燃料を衝撃的に加圧し、噴射通
路から噴射口４１に燃料を導き、この噴射口４１から燃
料を噴射する燃料噴射装置において、燃料タンクから衝
撃的伸長素子１７ａを収納する収納室４３に燃料を導く
燃料供給路と、収納室４３から燃料タンクあるいは燃料
供給路の途中に燃料を戻す燃料戻し路とからなる燃料循
環路Ｋを設け、燃料タンクと燃料供給路の内燃料戻し路
が連結される箇所より下流部、あるいは燃料戻し路の内
少なくとも一方に燃料を循環させる燃料ポンプを設け、
収納室４３と加圧室５０とを連通させる連通路５１を設
けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、衝撃的
伸長素子を充電、放電のサイクルで長時間使用すると衝
撃的伸長素子の温度が上昇し、衝撃的伸長素子の変位特
性が変化することが知られている。このように、衝撃的
伸長素子の変位特性が変化すると燃料の噴***度が損な
われる。

【０００４】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、衝撃的伸長素子を長時間使用しても温度が上昇し
ないように冷却可能な燃料噴射装置を提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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。

【０００６】請求項１記載の発明は、『燃料に接する先
端部にプランジャを配置した電歪素子あるいは磁歪素子
からなる衝撃的伸長素子に直流電源から電力を供給して
伸長させることにより加圧室内の燃料を衝撃的に加圧
し、噴射通路から噴射口に燃料を導き、この噴射口から
燃料を噴射する燃料噴射装置において、燃料タンクから
前記衝撃的伸長素子を収納する収納室に燃料を導く燃料
供給路と、前記収納室から前記燃料タンクあるいは前記
燃料供給路の途中に燃料を戻す燃料戻し路とからなる燃
料循環路を設け、前記燃料タンクと前記燃料供給路の内
前記燃料戻し路が連結される箇所より下流部、あるいは
前記燃料戻し路の内少なくとも一方に燃料を循環させる
燃料ポンプを設け、前記収納室と前記加圧室とを連通さ
せる連通路を設けたことを特徴とする燃料噴射装置。』
である。

【０００７】この請求項１記載の発明によれば、衝撃的
伸長素子を収納する収納室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
伸長素子を冷却することができる。従って、衝撃的伸長
素子を長時間使用しても温度が上昇しないため、衝撃的
伸長素子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。

【０００８】請求項２記載の発明は、『前記加圧室に燃
料を供給する通路に、燃料供給時に前記燃料循環路から
燃料を前記加圧室に供給可能にし、前記加圧室内の燃料
を衝撃的に加圧するときに加圧室内から前記燃料循環路
への燃料の逆流を規制する逆止弁を設けたことを特徴と
する請求項１記載の燃料噴射装置。』である。

【０００９】この請求項２記載の発明によれば、加圧室
内の燃料を衝撃的に加圧するときに加圧室内から燃料循
環路の一部への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。

【００１０】請求項３記載の発明は、『燃料に接する先
端部にプランジャを配置した電歪素子あるいは磁歪素子
からなる衝撃的伸長素子に直流電源から電力を供給する
ことにより加圧室内の燃料を衝撃的に加圧し、噴射通路
から噴射口に燃料を導き、この噴射口から燃料を噴射す
る燃料噴射装置において、前記衝撃的伸長素子を収納す
る収納室と前記加圧室とを連通させる連通路を設けると
ともに、燃料タンクから前記収納室あるいは前記加圧室
の内の一方に燃料を導く燃料供給路と、前記収納室ある
いは前記加圧室の内の他方から前記燃料タンクあるいは
前記燃料供給路の途中に燃料を戻す燃料戻し路とからな
る燃料循環路を設け、前記燃料タンクと前記燃料供給路
の内前記燃料戻し路が連結される箇所より下流部、ある
いは前記燃料戻し路の内少なくとも一方に燃料を循環さ
せる燃料ポンプを設けたことを特徴とする燃料噴射装
置。』である。

【００１１】この請求項３記載の発明によれば、簡単な
構造で衝撃的伸長素子を冷却できるとともに加圧室の空
気抜きを可能とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、『燃料に接する先
端部にプランジャを配置した電歪素子あるいは磁歪素子
からなる衝撃的伸長素子に直流電源から電力を供給して
伸長させることにより加圧室内の燃料を衝撃的に加圧
し、噴射口から燃料を噴射する燃料噴射装置において、
前記加圧室に燃料を供給する燃料循環路を設け、この燃
料循環路の途中に前記衝撃的伸長素子を収納する収納室
を設け、前記燃料循環路の供給側を第１分岐供給側燃料
通路と第２分岐供給燃料通路に分岐し、前記第１分岐供
給側燃料通路を前記加圧室に連通させ、前記第２分岐供
給燃料通路を前記収納室に連通させ、一方前記燃料循環
路の戻り側を第１分岐戻り側燃料通路と第２分岐戻り側
燃料通路に分岐し、前記第１分岐戻り側燃料通路を前記
加圧室に連通させ、前記第２分岐戻り側燃料通路を前記
収納室に連通させたことを特徴とする燃料噴射装置。』
である。

【００１３】この請求項４記載の発明によれば、燃料循
環路を加圧室に燃料を供給する経路と収納室に燃料を供
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を冷却することが
でき、しかも、加圧室内の燃料を衝撃的に加圧するとき
に収納室への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。また、加圧室の空気抜きを可能
とする。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】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、磁歪素子、圧電素子と磁歪素子を直列に連結したも
の等とプランジャを含むもので構成される衝撃的高圧発
生源１７を有する。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。

【００１７】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。

【００１８】この構成により、燃料噴射ユニット４４内
の後述する収納室４３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６４６方向に浮力
により移動する。気泡が収納室４３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、収納室４３の上部にあるからである。戻り燃料パイ
プ２３の収納室４３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。

【００１９】また、燃料供給パイプ２１に本願特許請求
の範囲に記載の燃料ポンプ１９Ｂを設け、戻り燃料パイ
プ２３に調圧弁１０１を設ける。エンジン運転中、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、高圧ポンプの作動によ
り正確な噴射ができる。また、燃料ポンプ１９Ｂによる
燃科の循環により収納室４３内の気泡は戻り燃料パイプ
２３の方に排出され、エンジン運転中確実に収納室４３
内の気泡が排出され、確実な衝撃的伸長素子１７ａの冷
却が可能となる。

【００２０】この場合には気液分離フロート室６４６
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。気液分離フロート室６４６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Ｓ１１が燃料
を検知すると燃料の供給を停止する。なお、調圧弁１０
１とフロート室６４６と収納室４３の間の燃料供給パイ
プ２１の燃料ポンプ１９Ｂを廃止する一方、燃料ポンプ
１９Ｂを戻り燃料パイプ２３の途中に配置するようにし
ても良い。

【００２１】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ポートが設けられる。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。

【００２２】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。

【００２３】一方、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、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
に付勢されている。

【００２４】このインジェクタ１４のケース本体２４と
高圧発生装置１６のケース本体４２とが接合されてお
り、ケース本体２４とケース本体４２とによりシリンダ
２７が形成されている。ケース本体４２には収納室４３
が設けられ、この収納室４３に衝撃的伸長素子１７ａの
圧電素子が収納されている。

【００２５】ケース本体４２には下部に燃料入口４６及
び上部に燃料出口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
衝撃的伸長素子１７ａ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。この時気泡は燃料タンク２２に戻され、燃料中から
分離される。

【００２６】衝撃的伸長素子１７ａ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伸長素子１７ａを冷却す
ることができる。従って、衝撃的伸長素子１７ａを長時
間使用しても温度が上昇しないため、衝撃的伸長素子１
７ａ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。

【００２７】衝撃的伸長素子１７ａの先端部にはプラン
ジャ１７ｂが設けられ、このプランジャ１７ｂはシリン
ダ２７に摺動可能に設けられている。プランジャ１７ｂ
の外周部に環状の凹部４８ａが形成され、この凹部４８
ａに衝撃的伸長素子１７ａ側と加圧室５０とを区画する
シール部材４９が設けられ、シール部材４９によりシリ
ンダ２７の内壁がシールされて加圧室５０が形成され
る。

【００２８】シール部材４９はＯリング等で構成され、
シール部材４９の位置は、プランジャ１７ｂの途中部に
設けられる。シール部材４９としてＯリング等を用いる
ことで、プランジャ１７ｂのストローク長は、衝撃的伸
長素子１７ａのストロークや変形量に対して十分確保で
き、反力は燃料圧と摩擦力によるもので余分な力は掛か
らない。また、ケースである筒状のケース本体４２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。

【００２９】プランジャ１７ｂには、燃料循環路Ｋの一
部の収納室４３と加圧室５０とを連通させる連通路５１
が設けられ、この加圧室５０に燃料を供給する通路であ
る連通路５１には逆止弁５２が設けられている。逆止弁
５２は、連通路５１を開閉する弁体５２ａと、この弁体
５２ａを常に閉じ方向へ付勢するスプリング５２ｂと、
このスプリング５２ｂを支持するストッパー５２ｃとか
ら構成される。燃料供給時に燃料循環路Ｋの一部の収納
室４３から燃料を加圧室５０に供給可能にし、加圧室５
０内の燃料を衝撃的に加圧するときに加圧室５０内から
燃料循環路Ｋの一部への燃料の逆流を規制するから、よ
り燃料の噴射量が増加する。

【００３０】このインジェクタ１４に、噴射通路５３を
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。

【００３１】プランジャ１７ｂは、衝撃的伸長素子１７
ａの断面より大きい衝撃的加圧面４８ｂ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。

【００３２】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によりケース本
体４２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、ケース本体４２を介して高圧発生装置１６
のケース本体４２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により制御装置１８
（図１）に連結される。

【００３３】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
的高圧波が発生する。この衝撃的高圧波は、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、噴射通路５３に向かって伝播する。この噴射
通路５３に導かれた衝撃的高圧波は、スプリング２６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。

【００３４】噴射後、衝撃的伸長素子ｌ７ａへの駆動電
圧の印加がなくなると衝撃的伸長素子１７ａが収縮し、
加圧室５０が負圧となり逆止弁５２が開となり、収納室
４３から燃料が連通路５１を通って供給される。収納室
４３と加圧室５０はプランジャ１７ｂに設けた連通路５
１により結ばれるので、ケース本体２４やケース本体４
２に複雑な形状の連通路５１を設ける必要がなくなり、
構造が簡略にできる。

【００３５】図３は燃料噴射装置の他の実施の形態の概
略構成図である。この実施の形態の燃料噴射ユニット４
４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４３に衝撃的高圧発生源１７が
収納されている。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。シール部
材１５３の位置は、プランジャ１５２の途中部に設けら
れる。プランジャ１５２のストローク長は、圧電素子７
３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。

【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。

【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。

【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り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
３０３の端子ＴＡｌと第２電荷供給線３０４側の端子Ｔ
Ａ２に、端子ＴＡ１が所定の正電圧になり、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１５ｌｂの方向すなわち実線矢印方向に電
界が発生し、第ｌ極板１５ｌａ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
５ｌｂから第１極板１５ｌａ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、電解の大きさに略比例して
収縮する。

【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°づつ反転する。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１
８０°づつ反転して配置しており、第１電荷供給線３０
３側及び第２電荷供給線３０３側ヘの電圧の負荷に応じ
て各圧電セラミックを同時に伸長あるいは収縮させるこ
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。なお、誤った組立を防ぐため、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に伸長する時の電解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
時の電解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、旦つ矢
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°づつ反転
させて並べていることが可能となる。

【００４７】図４は燃料噴射装置のさらに他の実施の形
態の概略構成図であり、図４（ａ）は燃料噴射ユニット
の断面図、図４（ｂ）はプランジャの断面図である。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１
６のケース本体７１ａとインジェクタ１４のケース本体
２４とで圧力室５０が形成されている。

【００４８】高圧発生装置１６には、ケース本体７１ａ
と蓋体７１ｂとで収納室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、衝撃的高圧発生
源１７は前述の圧電素子に代えて、磁歪素子を用いた構
成である。

【００４９】この磁歪素子とは、磁界発生コイル８０
と、その中心部に配置され磁場の中で磁力に対応して伸
び縮みする磁気歪材７９（例えばテレビウム、ジスプロ
シウム、鉛の三元系合金からなるもの）とからなるもの
である。磁界発生コイル８０への通電量（例えば電圧
値、電流値）を制御することにより磁気歪材７９が伸縮
する。図４において、磁気歪材７９の周囲に磁界発生コ
イル８０が巻回され、その周囲に円筒状の鉄心８４が装
着される。鉄心８４、蓋体７１ｂ及びプランジャ１７ｂ
は珪素鋼板製であり、磁気歪材７９とともに磁気回路を
構成する。これにより、ケース本体７１ａより外部への
洩れ磁束を無くし、磁界発生コイル８０の中心部に大き
な磁界を発生させることができる。そして、磁気歪材７
９の一端が蓋体７１ｂに固着され、他端にはプランジヤ
１５２が固定される。このプランジヤ１５２はスプリン
グ８２の作用により常に加圧室５０から引込む方向に付
勢される。磁界発生コイル８０はリード線７８を介して
電圧調整器に接続され、リード線７８はシール用グロメ
ット７７によりシールされ、燃料が外部に洩れることを
防止できる。

【００５０】プランジャ１５２は、磁歪素子からなる衝
撃的伸長素子１７ａを構成する磁気歪材７９の断面より
大きい衝撃的加圧面１５２ａを有し、プランジャ１５２
は、磁気歪材７９と別部品であり、磁気歪材７９の燃料
側端部に設けられる。磁気歪材７９の断面より大きい衝
撃的加圧面１５２ａを有するプランジャ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。

【００５１】また、プランジャ１５２には凹状の連通路
１５２ｂが形成され、この連通路１５２ｂが収納室４３
と圧力室５０とを連通する。連通路１５２ｂにはプラン
ジャ１５２を支持する耐摩耗用リング１７０が配置さ
れ、この耐摩耗用リング１７０はケース本体７１ａの開
口７１ｃに圧接し、連通路１５２ｂとは所定の間隙を有
して配置され、この隙間から燃料が圧力室５０から収納
室４３に流れるようになっている。

【００５２】耐摩耗用リング１７０の位置は、プランジ
ャ１５２の途中部に設けられ、耐摩耗用リング１７０を
用いることで、プランジャ１５２のストローク長は、磁
気歪材７９のストロークや変形量に対して十分確保で
き、反力は燃料圧と摩擦力によるもので余分な力は掛か
らない。また、ケース本体７１ａが熱変形を起こした場
合でも作動ストロークの変位量は磁気歪材７９の変位だ
けとなるため計量精度には影響しない。

【００５３】なお、磁気歪材７９の燃料側端部の断面積
を他の部分より大きくし、燃料側端部の端面で衝撃的圧
力を発生させるようにしても良い。すなわち、磁気歪材
７９の端部がプランジャを兼ね、端面が衝撃的加圧面と
なる。

【００５４】電圧調整器は前述の例と同様にＥＣＵに接
続され、磁界発生コイル８０への駆動電流を制御して磁
歪素子からなる衝撃的伸長素子１７ａへの印加電圧を調
整する。磁界発生コイル８０の駆動電圧を大きくすると
磁界発生コイル８０を流れる駆動電流も大きくなりコイ
ルが発生する磁界の大きさも大きくなり、磁歪素子から
なる衝撃的伸長素子１７ａへの印加電圧が大きくなっ
て、大きな衝撃的高圧波が発生する。その他の構成及び
作用効果は前述の圧電素子を用いた実施例と同様であ
る。磁歪素子からなる衝撃的伸長素子１７ａの駆動にお
いては、電圧調整器の替わりに電流調整器を配置し、定
電圧ながら大電流をステップ的に磁界発生コイル８０に
加えるようにしてもよい。

【００５５】インジェクタ１４のケース本体２４には、
燃料入口４６が設けられ、高圧発生装置１６のケース本
体７１ａには、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から加圧室５０に供給
され、プランジャ１５２の側面に設けられた燃料通路溝
１５２ｂ、１５２ｂを通過して上方の収納室４３に入
り、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。燃料入口４６には、逆止弁１８
０が設けられ、燃料供給時に燃料供給パイプ２１からの
燃料を下方の加圧室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加圧室５０内から燃料
供給パイプ２１への燃料の逆流を規制するから、より燃
料の噴***度が向上する。

【００５６】また、燃料出口４７には、調圧弁１８１が
設けられ、燃料が戻り燃料パイプ２３から収納室４３内
へ逆流することを防止するとともに、スプリング１８１
ａのバネ定数により所定燃料圧に調整することができ、
燃料予圧調整機能を有する。

【００５７】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に燃料を循環させ
るように構成され、収納室４３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。また、加圧室５
０内の空気抜きも可能とする。

【００５８】なお、この実施の形態では、燃料を加圧室
５０から収納室４３に循環するようにしているが、収納
室４３から加圧室５０に循環させてもよく、この場合に
はこの実施例とは逆に逆止弁１８０を収納室４３側に設
け、調圧弁１８１を加圧室５０側に設ける。

【００５９】図５は燃料噴射装置のさらに他の実施の形
態の概略構成図である。この実施の形態では、高圧発生
装置１６とインジェクタ１４が、一体にユニットに形成
され、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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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、イ
ンジェクタ１４に向かって伝播する。インジェクタ１４
に到達した衝撃的高圧波は、スプリング２６に抗して弁
２５を開き噴射口４１から高圧燃料を噴射させる。

【００６７】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。

【００６８】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
の予圧を一定にでき、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。

【００６９】図６乃至図１０は電力供給装置を示し、図
６はエンジンに備えられる発電機の断面図、図７は図６
のVII-VII線に沿う断面図、図８は電力供給装置の回路
図、図９は充電信号、放電信号及び点火信号のタイミン
グを説明する図、図１０は充電信号、放電信号、衝撃的
伸長素子のＴＡ２端子電圧に対するＴＡ１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。

【００７０】エンジン１のクランクケース４とシリンダ
ブロック３に軸受５ａを介してクランク軸５が回動可能
に軸支されている。クランク軸５の先端部には、発電機
６０が配置されている。発電機６０のフライホイール６
１がクランク軸５の先端部にキー６２を介して係合さ
れ、さらにナット６３により締付固定してフライホイー
ル６１がクランク軸５と一体回転可能になっている。フ
ライホイール６１の内側には、永久磁石６４が取り付け
られている。

【００７１】クランクケース４とシリンダブロック３の
端面には、絶縁プレート６５を介してエンジン１の点火
用発電コイルＬ１と、衝撃的伸長素子駆動用発電コイル
Ｌ２が取り付けられている。点火用発電コイルＬ１と衝
撃的伸長素子駆動用発電コイルＬ２は、フライホイール
６１の内側に永久磁石６４に対向して位置している。点
火用発電コイルＬ１から発電され、ダイオードＤ１で直
流にされて、その電荷は点火コンデンサＣ１に充電さ
れ、点火スイッチを構成する点火用サイリスタＳＣＲ１
のＯＮで点火コイル６８により高電圧を発生され、エン
ジン１に設けた点火プラグ１３をスパークさせる。

【００７２】フライホイール６１の開口側の外周には、
磁性体である鉄製のサイリスタ起動コイル発電突起６９
が設けられ、このサイリスタ起動コイル発電突起６９に
対向して残留磁気を有する磁心を配した点火サイリスタ
起動コイルＬ３が設けられ、この点火サイリスタ起動コ
イルＬ３にサイリスタ起動コイル発電突起６９が接近す
ることにより、点火サイリスタ起動コイルＬ３が起電さ
れ点火信号が生み出される。この点火サイリスタ起動コ
イルＬ３の点火信号により点火用サイリスタＳＣＲ１が
ＯＮする。

【００７３】点火サイリスタ起動コイルＬ３は、点火側
可動ベース８１に取り付けられ、点火側可動ベース８１
は、クランクケース４とシリンダブロック３に設けられ
た絶縁リング１８２に対して回動可能に設けれている。
点火側可動ベース８１には点火時期調整用レバー８３が
設けられ、点火時期調整用レバー８３は、スロットルに
連動して操作される。この点火時期調整用レバー８３の
操作により点火サイリスタ起動コイルＬ３の位置を可変
することで、点火信号による点火用サイリスタＳＣＲ１
の動作タイミングを変えて、エンジン１の点火時期を調
整可能になっている。

【００７４】また、発電手段を構成する衝撃的伸長素子
駆動用発電コイルＬ２から発電され、ダイオードＤ２で
直流に変換され、これらで直流電源を構成しており、電
荷は衝撃的伸長素子充電コンデンサＣ２に充電される。
衝撃的伸長素子充電用コンデンサＣ２と、燃料噴射ユニ
ット４４の衝撃的伸長素子１７ａとの間に、充電スイッ
チとしての衝撃的伸長素子充電用サイリスタＳＣＲ２と
抵抗Ｒ１が接続され、図７に示すように、直流電源の第
１電極から衝撃的伸長素子１７ａの第１電極、誘電体で
ある衝撃的伸長素子１７ａ（許しくは誘電体である圧電
素子）を介して衝撃的伸長素子１７ａの第２電極、この
衝撃的伸長素子１７ａの第２電極から直流電源の負極に
到る第１の閉回路Ｋ１を形成している。

【００７５】但し、第１の閉回路Ｋ１内の衝撃的伸長素
子１７ａは直流的には絶縁されたコンデンサを構成して
いる。すなわち、第１の閉回路Ｋｌには充電開始から充
電終了までの間電流が流れるが、充電完了後においては
電圧は付加されてはいるが、衝撃的伸長素子１７ａを通
過して電流は流れない。

【００７６】また、衝撃的伸長素子１７ａとアースとの
間に放電スイッチとしての衝撃的伸長素子放電用サイリ
スタＳＣＲ３、抵抗Ｒ２が接続され、図８に示すよう
に、第１の閉回路Ｋ１と並列に、衝撃的伸長素子１７ａ
の第１電極と第２電極を結ぶ第２の閉回路Ｋ２を形成し
ている。

【００７７】衝撃的伸長素子充電用サイリスタＳＣＲ２
は、サイリスタ起動コイル発電突起６９が接近すること
により、発電しクランク位置検出手段Ｓ２を構成する衝
撃的伸長素子充電サイリスタ起動コイルＬ４からの充電
信号によりＯＮし、この充電信号は、図９に示すように
クランク角下死点Ｂ．Ｄ．Ｃ後に出力される。即ち、充
電波形は、排気口が開く排気タイミングＥｘ及び掃気口
が開く掃気タイミングＳｃの終了後に、所定のクランク
角の衝撃的伸長素子充電サイリスタ起動コイルＬ４の充
電信号により衝撃的伸長素子充電用サイリスタＳＣＲ２
がＯＮすることで立ち上がりｘ１出力され、衝撃的伸長
素子充電用コンデンサＣ２よりの充電が終了し、衝撃的
伸長素子充電用サイリスタＳＣＲ２のアノード、カソー
ド間の電位差がなくなった時にＯＦＦして立ち下がりｘ
２出力が停止される。

【００７８】また、衝撃的伸長素子放電用サイリスタＳ
ＣＲ３は、サイリスタ起動コイル発電突起６９が接近す
ることにより、発電しクランク位置検出手段Ｓ３を構成
する所定のクランク角の衝撃的伸長素子放電サイリスタ
起動コイルＬ５からの放電信号によりＯＮし、この放電
信号は、図９に示すように、充電信号の出力後に出力さ
れる。即ち、放電波形は、充電波形の停止後に衝撃的伸
長素子放電サイリスタ起動コイルＬ５の放電信号により
衝撃的伸長素子放電用サイリスタＳＣＲ３がＯＮするこ
とで立ち上がりｙ１出力され、衝撃的伸長素子１７ａよ
りの放電が終了し、衝撃的伸長素子放電用サイリスタＳ
ＣＲ３のアノード、カソード間の電位差がなくなった時
にＯＦＦして立ち下がりｙ２出力が停止される。

【００７９】これにより図１０に示すように圧電素子か
らなる衝撃的伸長素子１７ａが伸長して燃料噴射ユニッ
ト４４から燃料が噴射される。この燃料が噴射された後
の上死点Ｔ．Ｄ．Ｃ前で、点火信号が出力されて点火プ
ラグ１３がスパークする。

【００８０】即ち、図１０に示すように所定のクランク
角で充電信号と放電信号が出力され、充電信号の出力に
より衝撃的伸長素子１７ａのＴＡ１端子にＴＡ２端子に
対してＴＡ１端子電圧−ＴＡ２端子電圧が印加され、こ
のＴＡ１端子電圧は充電信号がＯＮした後、所定時間ｔ
１遅れて立ち上がる。そして、放電信号が出力される
と、ＴＡ１端子電圧は放電信号がＯＮした後、所定時間
ｔ２遅れて立ち下がる。このＴＡ１端子電圧の印加によ
り衝撃的伸長素子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１０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５０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ａ１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、このときの圧力室５０の圧力変動は調圧器や調圧弁
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、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の圧力が変動し、衝
撃波ａ２が発生する。この圧力変動はその後減衰し同様
に調圧器や調圧弁により調圧Ｐ０になる。

【００８１】また、この衝撃的伸長素子１７ａが縮む時
に圧力室５０に発生する衝撃波ａ２の圧力が、図１０に
示すように噴射弁の開弁圧Ｐ１以上にさせるように設定
すると噴射弁が開き噴射口から燃料が噴射され、２次噴
射を行うことができる。

【００８２】なお、衝撃的伸長素子充電用サイリスタＳ
ＣＲ２を流れる電流は、衝撃的伸長素子１７ａへの充電
が完了すると停止する。且つ、サイリスタ起動コイル発
電突起６９は、衝撃的伸長素子放電サイリスタ起動コイ
ルＬ５に接近する前に、衝撃的伸長素子充電サイリスタ
起動コイルＬ４より離間する。これにより、衝撃的伸長
素子充電用サイリスタＳＣＲ２はオフ状態となる。その
後、サイリスタ起動コイル発電突起６９が衝撃的伸長素
子放電サイリスタ起動コイルＬ５に接近し、衝撃的伸長
素子放電用サイリスタＳＣＲ３がオンとなる。そして、
衝撃的伸長素子放電用サイリスタＳＣＲ３を流れる電流
は、衝撃的伸長素子１７ａからの放電が完了すると停止
する。且つ、サイリスタ起動コイル発電突起６９は、再
び衝撃的伸長素子充電サイリスタ起動コイルＬ４に接近
する遥か前に、衝撃的伸長素子放電サイリスタ起動コイ
ルＬ５より離間する。これにより、衝撃的伸長素子放電
用サイリスタＳＣＲ３はオフ状態となる。なおさらに、
サイリスタ起動コイル発電突起６９を磁性体の一種であ
る永久磁石で構成しても良い。この場合、各コイルＬ
３，Ｌ４，Ｌ５の鉄心を残留磁気のないものとしても良
い。

【００８３】このように、第１の閉回路Ｋ１の途中に、
放電スイッチを構成する衝撃的伸長素子放電用サイリス
タＳＣＲ３のオフより先行において所定のクランク角に
おいてオンする充電スイッチを構成する衝撃的伸長素子
充電用サイリスタＳＣＲ２を配置しているが、直流電源
そのものを所定のクランク角範囲のみ電力を供給し、放
電スイッチを構成する衝撃的伸長素子放電用サイリスタ
ＳＣＲ３は、充電スイッチを構成する衝撃的伸長素子充
電用サイリスタＳＣＲ２がオンした後にオンするように
し、充電スイッチを構成する衝撃的伸長素子充電用サイ
リスタＳＣＲ２は、少なくとも放電スイッチを構成する
衝撃的伸長素子放電用サイリスタＳＣＲ３オフより以前
にオフするように構成してもよい。

【００８４】衝撃的伸長素子充電サイリスタ起動コイル
Ｌ４と、衝撃的伸長素子放電サイリスタ起動コイルＬ５
は、サイリスタ起動コイル発電突起６９に対向して衝撃
的伸長素子側可動ベース８６に取り付けられている。衝
撃的伸長素子充電サイリスタ起動コイルＬ４と、衝撃的
伸長素子放電サイリスタ起動コイルＬ５は、所定間隔を
隔てて配置され、この所定間隔が充電と放電の時間間隔
を設定している。衝撃的伸長素子側可動ベース８６は、
クランクケース４とシリンダブロック３に設けられた絶
縁リング１８２に対して回動可能に設けれている。衝撃
的伸長素子側可動ベース８６には、噴射時期調整用レバ
ー８７が設けられ、噴射時期調整用レバー８７により衝
撃的伸長素子側可動ベース８６を回転させて、燃料の噴
射時期を進角または遅角制御する。

【００８５】なお、衝撃的伸長素子側可動ベース８６
は、図７に示すようにクランク軸５の周りにクランク角
Ｋ５の範囲で回動可能とされる。すなわち、衝撃的伸長
素子１７ａの充電と、充電により発生する衝撃的伸長
と、衝撃的伸長による衝撃的高圧の発生と、衝撃的高圧
による燃料噴射の各タイミングの全てがクランク角Ｋの
範囲で可変とされる。点火サイリスタ起動コイルＬ３よ
り衝撃的伸長素子充電サイリスタ起動コイルＬ４が常に
先行するので、燃料噴射後燃焼室４０内に混合気が形成
後点火することとなる。また、充電のタイミング即ち燃
料噴射のタイミングを可変することにより、圧力が異な
る燃焼室４０内に噴射することとなり、一定の衝撃的高
圧を発生させるように衝撃的伸長素子１７ａを充電させ
ても、燃料噴射量が変化する。すなわち、エンジンの要
求負荷が低負荷時すなわち低アクセル時（さらには低速
低負荷時）、充電のタイミングを遅らせ燃料噴射のタイ
ミングを点火時期に近づけることにより、燃料噴射量を
減らし、且つ噴射から点火までのクランク角を小さくて
成層燃焼とすることができる。また、エンジンの要求負
荷が高負荷時すなわち高アクセル時（さらには高速高負
荷時）、充電のタイミングを進め燃料噴射のタイミング
を点火時期から十分先行させること（例えば掃気口が閉
となる前まで先行させること）と、ＴＡ１端子電圧−Ｔ
Ａ２端子電圧を大きくし、燃料噴射量を増加し、且つ噴
射から点火までのクランク角を大きくすることにより予
混合燃焼とすることができる。

【００８６】次に、この電力供給装置の作動について説
明する。エンジン１の起動時に、キックあるいはリコイ
ルスタータ等によりクランク軸５を回転させると、これ
に連動して発電機６０のフライホイール６１が回転す
る。フライホイール６１内の永久磁石６４が点火用発電
コイルＬ１と、衝撃的伸長素子駆動用発電コイルＬ２を
通過するとそれぞれ発電され、電荷は点火コンデンサＣ
１及び衝撃的伸長素子充電コンデンサＣ２へそれぞれ蓄
えられる。

【００８７】一方、サイリスタ起動コイル発電突起６９
が衝撃的伸長素子充電サイリスタ起動コイルＬ４を通過
すると、衝撃的伸長素子充電サイリスタ起動コイルＬ４
がＯＮとなり、衝撃的伸長素子充電コンデンサＣ２から
衝撃的伸長素子１７ａヘ電荷が流れる。この充電によ
り、前記したように燃料が噴射される。サイリスタ起動
コイル発電突起６９が衝撃的伸長素子放電サイリスタ起
動コイルＬ５を通過すると、衝撃的伸長素子放電用サイ
リスタＳＣＲ３がＯＮとなり、衝撃的伸長素子１７ａの
電荷が抵抗Ｒ２へ流れる。

【００８８】そして、サイリスタ起動コイル発電突起６
９が点火サイリスタ起動コイルＬ３を通過すると、点火
サイリスタ起動コイルＬ３の点火信号により点火用サイ
リスタＳＣＲ１がＯＮして、点火コイル６８により点火
プラグ１３がスパークしてエンジン１が起動する。エン
ジン１が起動後も、この噴射、点火が継続する。

【００８９】このように、バッテリを用いないで直流電
源から簡単な回路構成で、かつ所定のタイミングで衝撃
的伸長素子１７ａへの電力供給を可能にし、クランク軸
５の回転に対応して衝撃的伸長素子１７ａを伸長して燃
料を噴射し、次の噴射に備え適切なタイミングで燃料噴
射を行うことができる。

【００９０】なお、バッテリを用いる場合には、図７あ
るいは図８において衝撃的伸長素子駆動用発電コイルＬ
２は廃止することができる。替わってオルタネータと整
流回路を配置してバッテリを充電するようにし、衝撃的
伸長素子充電コンデンサＣ２の替わりにバッテリを配置
する。この場合でも、所定のタイミングで衝撃的伸長素
子１７ａへの電力供給を可能とし、クランク軸の回転に
対応して衝撃的伸長素子を伸長して燃料を噴射し、次の
噴射に備え、衝撃的伸長素子を収縮させることができ
る。

【００９１】図１１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。

【００９２】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。

【００９３】圧電素子からなる衝撃的伸長素子１７ａで
は、端子ＴＡ１に所定の端子電圧印加することで、衝撃
的伸長素子１７ａを伸長させて噴射口４１からエンジン
１の燃焼室４０に燃料を噴射させる。

【００９４】また、磁歪素子からなる衝撃的伸長素子１
７ａでは、端子ＴＡ１及び端子ＴＡ１の電圧を制御し、
衝撃的伸長素子１７ａの磁界を付与あるいは磁界の方向
を変えることで衝撃的伸長素子１７ａを伸長させて噴射
口４１からエンジン１の燃焼室４０に燃料を噴射させ
る。

【００９５】図１２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。

【００９６】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。

【００９７】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、磁歪素子、圧電素子と磁歪素子を直列に連結したも
の等とプランジャを含むもので構成される衝撃的高圧発
生源１７を有する。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４
０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。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２
３には圧力を調整する調圧弁１０１が設けられている。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】

【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、燃料タンクから衝撃的伸長素子を収納する収納
室に燃料を導く燃料供給路と、収納室から燃料タンクあ
るいは燃料供給路の途中に燃料を戻す燃料戻し路とから
なる燃料循環路を設け、燃料タンクと燃料供給路の内前
記燃料戻し路が連結される箇所より下流部、あるいは燃
料戻し路の内少なくとも一方に燃料を循環させる燃料ポ
ンプを設け、収納室と加圧室とを連通させる連通路を設
け、衝撃的伸長素子を収容する収納室へ燃料を循環させ
ることで、特別な冷却装置を備えることなく、簡単な構
造で衝撃的伸長素子を冷却することができる。従って、
衝撃的伸長素子を長時間使用しても温度が上昇しないた
め、衝撃的伸長素子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。

【０１０１】請求項２記載の発明では、加圧室内の燃料
を衝撃的に加圧するときに加圧室内から燃料循環路の一
部への燃料が逆流することを防止でき、より燃料の噴射
精度が向上する。

【０１０２】請求項３記載の発明では、衝撃的伸長素子
を収納する収納室と加圧室とを連通させる連通路を設け
るとともに、燃料タンクから収納室あるいは加圧室の内
の一方に燃料を導く燃料供給路と、収納室あるいは加圧
室の内の他方から燃料タンクあるいは燃料供給路の途中
に燃料を戻す燃料戻し路とからなる燃料循環路を設け、
燃料タンクと燃料供給路の内燃料戻し路が連結される箇
所より下流部、あるいは燃料戻し路の内少なくとも一方
に燃料を循環させる燃料ポンプを設けたから、簡単な構
造で衝撃的伸長素子を冷却できるとともに加圧室の空気
抜きが可能である。

【０１０３】請求項４記載の発明では、燃料循環路の供
給側を第１分岐供給側燃料通路と第２分岐供給燃料通路
に分岐し、第１分岐供給側燃料通路を加圧室に連通さ
せ、第２分岐供給燃料通路を収納室に連通させ、一方燃
料循環路の戻り側を第１分岐戻り側燃料通路と第２分岐
戻り側燃料通路に分岐し、第１分岐戻り側燃料通路を加
圧室に連通させ、第２分岐戻り側燃料通路を収納室に連
通させ、燃料循環路を加圧室に燃料を供給する経路と収
納室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を
冷却することができ、しかも、加圧室内の燃料を衝撃的
に加圧するときに収納室への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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】燃料噴射装置の概略構成図である。

【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。

【図４】燃料噴射装置のさらに他の実施の形態の概略構
成図である。

【図５】燃料噴射装置のさらに他の実施の形態の概略構
成図である。

【図６】エンジンに備えられる発電機の断面図である。

【図７】図６のVII-VII線に沿う断面図である。

【図８】電力供給装置の回路図である。

【図９】充電信号、放電信号及び点火信号のタイミング
を説明する図である。

【図１０】充電信号、放電信号、衝撃的伸長素子ＴＡ１
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。

【図１１】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。

【図１２】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。

【符号の説明】

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 １７ｂ プランジャ ４１ 噴射口 ４３ 収納室 ５０ 加圧室 ５１ 連通路

───────────────────────────────────────────────────── 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 37/00 ３１１Ｚ 57/02 ３３０Ａ ３３０Ｃ 53/00 Ｅ 55/00 Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料に接する先端部にプランジャを配置し
   た電歪素子あるいは磁歪素子からなる衝撃的伸長素子に
   直流電源から電力を供給して伸長させることにより加圧
   室内の燃料を衝撃的に加圧し、噴射通路から噴射口に燃
   料を導き、この噴射口から燃料を噴射する燃料噴射装置
   において、燃料タンクから前記衝撃的伸長素子を収納す
   る収納室に燃料を導く燃料供給路と、前記収納室から前
   記燃料タンクあるいは前記燃料供給路の途中に燃料を戻
   す燃料戻し路とからなる燃料循環路を設け、前記燃料タ
   ンクと前記燃料供給路の内前記燃料戻し路が連結される
   箇所より下流部、あるいは前記燃料戻し路の内少なくと
   も一方に燃料を循環させる燃料ポンプを設け、前記収納
   室と前記加圧室とを連通させる連通路を設けたことを特
   徴とする燃料噴射装置。
2. 【請求項２】前記加圧室に燃料を供給する通路に、燃料
   供給時に前記燃料循環路から燃料を前記加圧室に供給可
   能にし、前記加圧室内の燃料を衝撃的に加圧するときに
   加圧室内から前記燃料循環路への燃料の逆流を規制する
   逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴
   射装置。
3. 【請求項３】燃料に接する先端部にプランジャを配置し
   た電歪素子あるいは磁歪素子からなる衝撃的伸長素子に
   直流電源から電力を供給することにより加圧室内の燃料
   を衝撃的に加圧し、噴射通路から噴射口に燃料を導き、
   この噴射口から燃料を噴射する燃料噴射装置において、
   前記衝撃的伸長素子を収納する収納室と前記加圧室とを
   連通させる連通路を設けるとともに、燃料タンクから前
   記収納室あるいは前記加圧室の内の一方に燃料を導く燃
   料供給路と、前記収納室あるいは前記加圧室の内の他方
   から前記燃料タンクあるいは前記燃料供給路の途中に燃
   料を戻す燃料戻し路とからなる燃料循環路を設け、前記
   燃料タンクと前記燃料供給路の内前記燃料戻し路が連結
   される箇所より下流部、あるいは前記燃料戻し路の内少
   なくとも一方に燃料を循環させる燃料ポンプを設けたこ
   とを特徴とする燃料噴射装置。
4. 【請求項４】燃料に接する先端部にプランジャを配置し
   た電歪素子あるいは磁歪素子からなる衝撃的伸長素子に
   直流電源から電力を供給して伸長させることにより加圧
   室内の燃料を衝撃的に加圧し、噴射口から燃料を噴射す
   る燃料噴射装置において、前記加圧室に燃料を供給する
   燃料循環路を設け、この燃料循環路の途中に前記衝撃的
   伸長素子を収納する収納室を設け、前記燃料循環路の供
   給側を第１分岐供給側燃料通路と第２分岐供給燃料通路
   に分岐し、前記第１分岐供給側燃料通路を前記加圧室に
   連通させ、前記第２分岐供給燃料通路を前記収納室に連
   通させ、一方前記燃料循環路の戻り側を第１分岐戻り側
   燃料通路と第２分岐戻り側燃料通路に分岐し、前記第１
   分岐戻り側燃料通路を前記加圧室に連通させ、前記第２
   分岐戻り側燃料通路を前記収納室に連通させたことを特
   徴とする燃料噴射装置。