(57)【要約】【課題】アクチュエータへの投入エネルギーが少なく、小型で、第１ニードルおよび第２ニードルの開閉弁タイミングを独立して制御可能にする。【解決手段】第１制御室２２の圧力により第１ニードル１８が閉弁向きに付勢され、第２制御室２３の圧力により第２ニードル１９が閉弁向きに付勢される燃料噴射弁において、アクチュエータ３９により加圧ピストン３７を駆動して加圧室３０に圧力を発生させ、第１制御室２２の高圧燃料を低圧部に逃がす流路１１２、１２３を開閉する第１弁手段２５、２６、３１、および第２制御室２３の高圧燃料を低圧部に逃がす流路１２２、１３０を開閉する第２弁手段２８、２９、３４を、加圧室３０の圧力にて作動する油圧作動型の弁とする。また、第１弁手段の開閉弁圧と第２弁手段の開閉弁圧を異ならせる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が噴射される第１噴孔（１０１）および第２噴孔（１０２）が設けられたノズルボディ（１０）と、
前記ノズルボディに摺動自在に収容されるとともに前記第１噴孔を開閉する筒状の第１ニードル（１８）と、
前記第１ニードルの反噴口側に位置して燃料が流出入する第１制御室（２２）と、
前記第１ニードルに摺動自在に収容されるとともに前記第２噴孔を開閉する第２ニードル（１９）と、
前記第２ニードルの反噴口側に位置して燃料が流出入する第２制御室（２３）とを備え、
前記第１制御室の燃料の圧力により前記第１ニードルが閉弁向きに付勢されるとともに、前記第２制御室の燃料の圧力により前記第２ニードルが閉弁向きに付勢される燃料噴射弁において、
アクチュエータ（３９）により加圧ピストン（３７）を駆動して加圧室（３０）に圧力を発生させる加圧手段（３７、３９）と、
前記第１制御室の高圧燃料を低圧部に逃がす第１逃がし流路（１１２、１２３）と、
前記第１逃がし流路を開閉するとともに前記加圧室の圧力により開弁向きに付勢される第１弁手段（２５、２６、３１、３２、３３）と、
前記第２制御室の高圧燃料を低圧部に逃がす第２逃がし流路（１２２、１３０）と、
前記第２逃がし流路を開閉するとともに前記加圧室の圧力により開弁向きに付勢される第２弁手段（２８、２９、３４、３５、３６）とを備え、
前記第１弁手段の開弁圧と前記第２弁手段の開弁圧、および前記第１弁手段の閉弁圧と前記第２弁手段の閉弁圧のうち、少なくとも一方が異なることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記第１弁手段（２５、２６、３１、３２、３３）の開弁圧と前記第２弁手段（２８、２９、３４、３５、３６）の開弁圧とが異なり、
前記加圧手段（３７、３９）は、前記加圧室（３０）の圧力を段階的に上昇させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第１弁手段（２５、２６、３１、３２、３３）の閉弁圧と前記第２弁手段（２８、２９、３４、３５、３６）の閉弁圧とが異なり、
前記加圧手段（３７、３９）は、前記加圧室（３０）の圧力を段階的に下降させることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記アクチュエータ（３９）は、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記第１弁手段は、前記第１逃がし流路（１１２、１２３）を開閉する第１弁体（２５）と、前記加圧室（３０）の圧力により前記第１弁体を開弁向きに付勢する第１ピストン（３１）と、前記第１弁体を閉弁向きに付勢する第１弁体スプリング（２６）とを備え、
前記第２弁手段は、前記第１弁手段を開閉する第２弁体（２８）と、前記加圧室の圧力により前記第２弁体を開弁向きに付勢する第２ピストン（３４）と、前記第２弁体を閉弁向きに付勢する第２弁体スプリング（２９）とを備えることを特徴とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのニードルを備える燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示された燃料噴射弁は、ピエゾアクチュエータによりピストンを駆動して圧力を発生させ、その圧力によりニードルを駆動するようになっている。なお、特許文献２〜５にも同様の燃料噴射弁が示されている。
【０００３】
特許文献６に示された燃料噴射弁は、第１噴孔を開閉する筒状の第１ニードルと、第１ニードルを閉弁向きに付勢する燃料が流出入する第１制御室と、第１制御室の高圧燃料を低圧部に逃がす第１逃がし流路と、第１逃がし流路を開閉する第１弁体と、第１弁体を駆動する第１ソレノイドと、第１ニードルに摺動自在に収容されるとともに第２噴孔を開閉する第２ニードルと、第２ニードルを閉弁向きに付勢する燃料が流出入する第２制御室と、第２制御室の高圧燃料を低圧部に逃がす第２逃がし流路と、第２逃がし流路を開閉する第２弁体と、第２弁体を駆動する第２ソレノイドとを備えている。
【０００４】
そして、第１ソレノイドにより第１弁体を駆動すると、第１逃がし流路が開かれて第１制御室の圧力が低下し、第１ニードルが開弁する。また、第２ソレノイドにより第２弁体を駆動すると、第２逃がし流路が開かれて第２制御室の圧力が低下し、第２ニードルが開弁するようになっている。
【０００５】
特許文献７に示された燃料噴射弁は、第１噴孔を開閉する筒状の第１ニードルと、第１ニードルを閉弁向きに付勢する燃料が流出入する第１制御室と、第１ニードルに摺動自在に収容されるとともに第２噴孔を開閉する第２ニードルと、第２ニードルを閉弁向きに付勢する燃料が流出入する第２制御室と、第１制御室および第２制御室の高圧燃料を低圧部に逃がす逃がし流路と、逃がし流路を開閉する弁体と、弁体を駆動するソレノイドとを備えている。そして、ソレノイドにより弁体を駆動すると、逃がし流路が開かれて第１制御室および第２制御室の圧力が低下し、第１ニードルおよび第２ニードルが開弁するようになっている。
【特許文献１】特開２００７−１３８８５２号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０５６５２１号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００５／０４０５９５号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００６／０６３９１８号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００６／０５６５２２号パンフレット
【特許文献６】特開２００７−２３９７３５号公報
【特許文献７】特開２００６−５７４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示された燃料噴射弁は、ピエゾアクチュエータにて発生させた圧力によりニードルを駆動するため、高い圧力を発生させる必要があり、ピエゾアクチュエータへの投入エネルギーが過大になるという問題があった。
【０００７】
特許文献６に示された燃料噴射弁は、ピエゾアクチュエータを用いないため、ピエゾアクチュエータへの投入エネルギーが過大になるという問題は発生しないが、ソレノイドを２つ用いるため、燃料噴射弁の体格が大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
特許文献７に示された燃料噴射弁は、ピエゾアクチュエータを用いないため、ピエゾアクチュエータへの投入エネルギーが過大になるという問題は発生せず、また、用いるソレノイドも１つであるため、燃料噴射弁の体格が大きくなってしまうという問題も発生しない。しかし、第１ニードルおよび第２ニードルの開閉弁タイミングを独立して制御することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、アクチュエータへの投入エネルギーが少なく、小型で、第１ニードルおよび第２ニードルの開閉弁タイミングを独立して制御可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料が噴射される第１噴孔（１０１）および第２噴孔（１０２）が設けられたノズルボディ（１０）と、ノズルボディに摺動自在に収容されるとともに第１噴孔を開閉する筒状の第１ニードル（１８）と、第１ニードルの反噴口側に位置して燃料が流出入する第１制御室（２２）と、第１ニードルに摺動自在に収容されるとともに第２噴孔を開閉する第２ニードル（１９）と、第２ニードルの反噴口側に位置して燃料が流出入する第２制御室（２３）とを備え、第１制御室の燃料の圧力により第１ニードルが閉弁向きに付勢されるとともに、第２制御室の燃料の圧力により第２ニードルが閉弁向きに付勢される燃料噴射弁において、アクチュエータ（３９）により加圧ピストン（３７）を駆動して加圧室（３０）に圧力を発生させる加圧手段（３７、３９）と、第１制御室の高圧燃料を低圧部に逃がす第１逃がし流路（１１２、１２３）と、第１逃がし流路を開閉するとともに加圧室の圧力により開弁向きに付勢される第１弁手段（２５、２６、３１、３２、３３）と、第２制御室の高圧燃料を低圧部に逃がす第２逃がし流路（１２２、１３０）と、第２逃がし流路を開閉するとともに加圧室の圧力により開弁向きに付勢される第２弁手段（２８、２９、３４、３５、３６）とを備え、第１弁手段の開弁圧と第２弁手段の開弁圧、および第１弁手段の閉弁圧と第２弁手段の閉弁圧のうち、少なくとも一方が異なることを特徴とする。
【００１１】
これによると、加圧手段（３７、３９）はその圧力によりニードルを駆動するものではなく、その圧力により第１弁手段（２５、２６、３１、３２、３３）および第２弁手段（２８、２９、３４、３５、３６）を駆動するものであるため、高い圧力を必要とせず、アクチュエータ（３９）への投入エネルギーを抑制することができる。
【００１２】
また、第１弁手段および第２弁手段を駆動するための駆動源としての加圧手段は１つであるため、２つのソレノイドにて第１弁手段および第２弁手段を駆動する場合よりも、燃料噴射弁を小型にすることができる。
【００１３】
さらに、第１弁手段の開弁圧と第２弁手段の開弁圧を異ならせた場合には、第１ニードル（１８）および第２ニードル（１９）の開弁タイミングを独立して制御することができ、第１弁手段の閉弁圧と第２弁手段の閉弁圧を異ならせた場合には、第１ニードルおよび第２ニードルの閉弁タイミングを独立して制御することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射弁において、第１弁手段（２５、２６、３１、３２、３３）の開弁圧と第２弁手段（２８、２９、３４、３５、３６）の開弁圧とが異なり、加圧手段（３７、３９）は、加圧室（３０）の圧力を段階的に上昇させることを特徴とする。
【００１５】
これによると、加圧室（３０）の圧力を段階的に上昇させるため、第１ニードル（１８）および第２ニードル（１９）の開弁タイミングを独立してより正確に制御することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料噴射弁において、  第１弁手段（２５、２６、３１、３２、３３）の閉弁圧と第２弁手段（２８、２９、３４、３５、３６）の閉弁圧とが異なり、加圧手段（３７、３９）は、加圧室（３０）の圧力を段階的に下降させることを特徴とする。
【００１７】
これによると、加圧室（３０）の圧力を段階的に下降させるため、第１ニードル（１８）および第２ニードル（１９）の閉弁タイミングを独立してより正確に制御することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁において、アクチュエータ（３９）は、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータであることを特徴とする。
【００１９】
これによると、アクチュエータ（３９）の充電や放電を段階的に行わせることにより、加圧室（３０）の圧力を段階的に上昇または下降させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射弁において、第１弁手段として、第１逃がし流路（１１２、１２３）を開閉する第１弁体（２５）と、加圧室（３０）の圧力により第１弁体を開弁向きに付勢する第１ピストン（３１）と、第１弁体を閉弁向きに付勢する第１弁体スプリング（２６）とを備え留ものを用い、第２弁手段として、第１弁手段を開閉する第２弁体（２８）と、加圧室の圧力により第２弁体を開弁向きに付勢する第２ピストン（３４）と、第２弁体を閉弁向きに付勢する第２弁体スプリング（２９）とを備えるものを用いることができる。
【００２１】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る燃料噴射弁の断面図、図２は図１のＡ部（先端部）を拡大して示す断面図、図３は図１の燃料噴射弁の要部（中間部）を拡大して示す断面図である。
【００２３】
本実施形態の燃料噴射弁は、コモンレール式燃料噴射装置に用いられる。コモンレール式燃料噴射装置は、図示しない内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン。以下、エンジンという）の各気筒に燃料を噴射するシステムであり、図１に示すように、燃料噴射弁１、コモンレール９００、サプライポンプ９１０、制御装置９２０、燃料タンク９３０等によって構成される。なお、制御装置９２０は、ＥＣＵ９２１とＥＤＵ９２２で構成される。
【００２４】
サプライポンプ９１０は、燃料タンク９３０内の燃料を吸引するフィードポンプ（図示せず）と、このフィードポンプが吸引した燃料を圧縮してコモンレール９００へ吐出する高圧ポンプ（図示せず）とを備えている。フィードポンプおよび高圧ポンプは、エンジンによって駆動される共通のカムシャフト（図示せず）によって駆動される。
【００２５】
コモンレール９００は、サプライポンプ９１０から供給された燃料を燃料噴射圧に相当するコモンレール圧に維持して蓄える蓄圧容器である。
【００２６】
燃料噴射弁１（詳細後述）は、エンジンの各気筒毎に搭載されて、コモンレール９００から供給される高圧燃料を各気筒内に噴射供給するものである。なお、燃料噴射弁１のリーク燃料は燃料タンク９３０に戻される。
【００２７】
制御装置９２０は、上述したように、ＥＣＵ９２１とＥＤＵ９２２より構成される。ＥＣＵ９２１は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（すなわち、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路を含んで構成される周知構造のコンピュータよりなる。
【００２８】
ＥＣＵ９２１は、読み込まれたセンサ類の信号（すなわち、エンジンパラメータ：乗員の操作状態およびエンジンの運転状態に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行う。なお、ＥＣＵ９２１には、エンジンパラメータを検出するセンサ類として、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、エンジン回転数やクランク角を検出する回転数センサ、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ、コモンレール圧を検出するレール圧センサなど、各種のセンサが接続されている。
【００２９】
ＥＣＵ９２１には、燃料噴射弁１の噴射制御を行うための「充放電制御機能」が搭載されている。この充放電制御機能は、現在の運転状態に応じたタイミングで燃料噴射弁１に搭載されたピエゾアクチュエータ（詳細後述）の充放電を制御する機能であり、予め搭載されたプログラムと、ＥＣＵ９２１に読み込まれた各種センサ信号（エンジンパラメータ）とに基づいて、各噴射毎の「噴射開始時期」、各噴射毎の「噴射期間（噴射量）」等を算出し、噴射開始時期、噴射期間等に基づいて、ピエゾアクチュエータの充電時期・量と放電時期・量を制御する。また、ＥＤＵ９２２は、ＥＣＵ９２１の指令に基づいてピエゾアクチュエータの充電と放電を実行する周知の駆動回路である。
【００３０】
燃料噴射弁１のボディは、ノズルボディ１０、第１〜第４中間ボディ１１〜１４、およびピエゾボディ１５の６部品に分割されており、それらのボディ１０〜１５は噴射弁軸方向に直列に配置されて、リテーニングナット１６によって一体的に保持・固定されている。それらのボディ１０〜１５には、コモンレール９００から供給される高圧燃料をノズルボディ１０の先端側まで導く高圧流路１７が形成されている。
【００３１】
図１〜３に示すように、ノズルボディ１０には、その先端側の内面にシート面１００が形成されている。また、ノズルボディ１０の先端側には、燃料が噴射される第１噴孔１０１および第２噴孔１０２が形成されている。第１噴孔１０１および第２噴孔１０２は一端がシート面１００に開口している。また、第２噴孔１０２は第１噴孔１０１よりも内周側に配置されている。
【００３２】
ノズルボディ１０内には、筒状の第１ニードル１８が摺動自在に収容されている。この第１ニードル１８は、その先端部（すなわち、噴口側端部）がシート面１００と接離することにより第１噴孔１０１を開閉するようになっている。また、第１ニードル１８は、ノズルボディ１０内の高圧流路１７の圧力により開弁向きに付勢され、一方、後述する第１制御室２２の圧力および第１ニードルスプリング２０により閉弁向きに付勢されている。第１ニードル１８の後端部（すなわち、反噴口側端部）近傍の外周面には肩部１８０が形成されており、この肩部１８０が第１中間ボディ１１に当接する位置まで第１ニードル１８はリフト可能になっている。
【００３３】
この第１ニードル１８内には、柱状の第２ニードル１９が摺動自在に収容されている。この第２ニードル１９は、その先端部（すなわち、噴口側端部）がシート面１００と接離することにより第２噴孔１０２を開閉するようになっている。また、第２ニードル１９は、ノズルボディ１０内の高圧流路１７の圧力により開弁向きに付勢され、一方、後述する第２制御室２３の圧力および第２ニードルスプリング２１により閉弁向きに付勢されている。第２ニードル１９は、その後端部（すなわち、反噴口側端部）が第３中間ボディ１３に当接する位置までリフト可能になっている。
【００３４】
図３に示すように、ノズルボディ１０に隣接する第１中間ボディ１１には、その径方向中心部に貫通孔１１０が形成されている。その貫通孔１１０に第１ニードル１８の後端部（すなわち、反噴口側端部）が摺動自在に収容されている。また、その貫通孔１１０のうち、第１ニードル１８が収容されていない空間である第１制御室２２には、第１ニードル１８を閉弁向きに付勢する燃料が流出入するようになっている。具体的には、第１中間ボディ１１に形成された第１制御室流入通路１１１を介して高圧流路１７から第１制御室２２に高圧燃料が流入し、第１中間ボディ１１に形成された第１制御室流出通路１１２を介して第１制御室２２の燃料が後述する第１弁室２４に流出するようになっている。さらに、第１制御室２２には、第１ニードルスプリング２０が配置されている。
【００３５】
第１中間ボディ１１に隣接する第２中間ボディ１２には、その径方向中心部に、第２ニードル１９を摺動自在に保持する貫通孔１２０と、第２ニードル１９を閉弁向きに付勢する燃料が流出入する第２制御室２３が形成されている。具体的には、第２中間ボディ１２に形成された第２制御室流入通路１２１を介して高圧流路１７から第２制御室２３に高圧燃料が流入し、第２中間ボディ１２に形成された第２制御室流出通路１２２を介して第２制御室２３の燃料が後述する第２弁室２７に流出するようになっている。さらに、第２制御室２３には、第２ニードルスプリング２１が配置されている。
【００３６】
第２中間ボディ１２には、その径方向中心からずれた位置に第１弁室２４が形成されている。この第１弁室２４は、第１制御室流出通路１１２を介して第１制御室２２からの燃料が流入するとともに、第２中間ボディ１２に形成された第１弁室流出通路１２３等を介して、燃料が低圧部としての燃料タンク９３０に流出するようになっている。なお、第１制御室流出通路１１２および第１弁室流出通路１２３は、本発明の第１逃がし流路を構成している。また、第１弁室２４には、第１弁室流出通路１２３を開閉する第１弁体２５、および、第１弁体２５を閉弁向きに付勢する第１弁体スプリング２６が配置されている。
【００３７】
第２中間ボディ１２に隣接する第３中間ボディ１３には、その径方向中心部からずれた位置に第２弁室２７が形成されている。この第２弁室２７は、第２制御室流出通路１２２を介して第２制御室２３からの燃料が流入するとともに、第３中間ボディ１３に形成された第２弁室流出通路１３０等を介して、燃料が燃料タンク９３０に流出するようになっている。なお、第２制御室流出通路１２２および第２弁室流出通路１３０は、本発明の第２逃がし流路を構成している。また、第２弁室２７には、第２弁室流出通路１３０を開閉する第２弁体２８、および、第２弁体２８を閉弁向きに付勢する第２弁体スプリング２９が配置されている。
【００３８】
第３中間ボディ１３には、その径方向中心部からずれた位置に、第１ピストン挿入孔１３１および第２ピストン挿入孔１３２が形成されている。また、第３中間ボディ１３には、第１ピストン挿入孔１３１および第２ピストン挿入孔１３２に連通する加圧室３０が形成されている。
【００３９】
第１ピストン挿入孔１３１には、第１ピストン３１が摺動自在に挿入されるとともに、第１ピストン３１を加圧室３０側に向かって付勢する第１ピストンスプリング３２が配置されている。第１ピストン３１と第１弁体２５は、第２中間ボディ１２および第３中間ボディ１３を貫通して配置された第１ロッド３３により連絡されている。
【００４０】
そして、第１ピストン３１は、加圧室３０の圧力を受けて第１弁体２５を開弁向きに付勢するように構成されている。具体的には、加圧室３０の圧力が高くなると、第１ピストン３１は、第１弁体スプリング２６および第１ピストンスプリング３２に抗して移動する。この第１ピストン３１の移動により、第１ロッド３３を介して第１弁体２５が駆動され、第１弁体２５は第１弁室流出通路１２３を開くようになっている。なお、第１弁体２５、第１弁体スプリング２６、第１ピストン３１、第１ピストンスプリング３２、および第１ロッド３３は、本発明の第１弁手段を構成している。
【００４１】
第２ピストン挿入孔１３２には、第２ピストン３４が摺動自在に挿入されるとともに、第２ピストン３４を加圧室３０側に向かって付勢する第２ピストンスプリング３５が配置されている。第２ピストン３４と第２弁体２８は、第２中間ボディ１２および第３中間ボディ１３を貫通して配置された第２ロッド３６により連絡されている。
【００４２】
そして、第２ピストン３４は、加圧室３０の圧力を受けて第２弁体２８を開弁向きに付勢するように構成されている。具体的には、加圧室３０の圧力が高くなると、第２ピストン３４は、第２弁体スプリング２９および第２ピストンスプリング３５に抗して移動する。この第２ピストン３４の移動により、第２ロッド３６を介して第２弁体２８が駆動され、第２弁体２８は第２弁室流出通路１３０を開くようになっている。なお、第２弁体２８、第２弁体スプリング２９、第２ピストン３４、第２ピストンスプリング３５、および第２ロッド３６は、本発明の第２弁手段を構成している。
【００４３】
第３中間ボディ１３に隣接する第４中間ボディ１４には、その径方向中心部からずれた位置に、加圧室３０と連通する加圧ピストン挿入孔１４０が形成されている。加圧ピストン挿入孔１４０には、加圧ピストン３７が摺動自在に挿入されるとともに、加圧ピストン３７を後述するアクチュエータ３９側に向かって付勢する加圧ピストンスプリング３８が配置されている。
【００４４】
図１、図３にに示すように、第４中間ボディ１４に隣接するピエゾボディ１５には、アクチュエータ収容孔１５０が形成され、このアクチュエータ収容孔１５０に、加圧ピストン３７を駆動するアクチュエータ３９が配置されている。具体的には、このアクチュエータ３９は、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータである。そして、アクチュエータ３９に充電されてアクチュエータ３９が伸びることにより、加圧ピストン３７が加圧ピストンスプリング３８に抗して駆動されて、加圧室３０の圧力が上昇するようになっている。なお、アクチュエータ３９および加圧ピストン３７は、本発明の加圧手段を構成している。
【００４５】
ここで、第１弁体２５が第１弁室流出通路１２３を開く際の加圧室３０の圧力を、第１弁体２５の開弁圧とする。第１弁体２５が第１弁室流出通路１２３を閉じる際の加圧室３０の圧力を、第１弁体２５の閉弁圧とする。
【００４６】
因みに、第１ピストン３１に作用する加圧室３０の圧力によって、第１弁体２５は開弁向きに付勢される。一方、第１弁体スプリング２６および第１ピストンスプリング３２によって、第１弁体２５は閉弁向きに付勢される。また、閉弁状態においては、第１弁体２５に作用する第１弁室２４の圧力によっても、第１弁体２５は閉弁向きに付勢される。したがって、第１弁体２５の開弁圧は、第１弁体２５の閉弁圧よりも高くなる。また、第１弁体２５の受圧面積、第１ピストン３１の受圧面積、第１弁体スプリング２６のセット荷重、および第１ピストンスプリング３２のセット荷重を、適宜設定することにより、開弁圧や閉弁圧を調整することができる。
【００４７】
また、第２弁体２８が第２弁室流出通路１３０を開く際の加圧室３０の圧力を、第２弁体２８の開弁圧とする。第２弁体２８が第２弁室流出通路１３０を閉じる際の加圧室３０の圧力を、第２弁体２８の閉弁圧とする。
【００４８】
因みに、第２ピストン３４に作用する加圧室３０の圧力によって、第２弁体２８は開弁向きに付勢される。一方、第２弁体スプリング２９および第２ピストンスプリング３５によって、第２弁体２８は閉弁向きに付勢される。また、閉弁状態においては、第２弁体２８に作用する第２弁室２７の圧力によっても、第２弁体２８は閉弁向きに付勢される。したがって、第２弁体２８の開弁圧は、第２弁体２８の閉弁圧よりも高くなる。また、第２弁体２８の受圧面積、第２ピストン３４の受圧面積、第２弁体スプリング２９のセット荷重、および第２ピストンスプリング３５のセット荷重を、適宜設定することにより、開弁圧や閉弁圧を調整することができる。
【００４９】
本実施形態では、第１弁体２５の開弁圧と第２弁体２８の開弁圧とを異ならせており、より詳細には、第１弁体２５の開弁圧は、第２弁体２８の開弁圧よりも低くなっている。また、第１弁体２５の閉弁圧と第２弁体２８の閉弁圧とを異ならせており、より詳細には、第１弁体２５の閉弁圧は、第２弁体２８の閉弁圧よりも低くなっている。
【００５０】
次に、本実施形態に係る燃料噴射弁１の作動を、図１〜図４に基づいて説明する。なお、図４は本実施形態に係る燃料噴射弁１の作動例を示すタイムチャートである。
【００５１】
燃料噴射時には、アクチュエータ３９の充電を第１充電と第２充電の２段階に分けて行い、アクチュエータ３９の伸び量を２段階に制御することにより、加圧室３０の圧力を２段階で上昇させる。なお、第１充電により、加圧室３０に第１弁体２５の開弁圧以上で第２弁体２８の開弁圧未満の圧力が発生するように、第１充電の際の駆動電圧が設定されている。また、第２充電により、加圧室３０に第２弁体２８の開弁圧以上の圧力が発生するように、第２充電の際の駆動電圧が設定されている。
【００５２】
まず、制御装置９２０の作動によりアクチュエータ３９に対して第１充電が行われると（図４中ａ１参照）、アクチュエータ３９がハーフ伸張（一段目伸張）する（図４中ａ２参照）。すると、加圧ピストン３７が加圧ピストンスプリング３８に抗して駆動されて、加圧室３０の圧力が第１弁体２５の開弁圧以上で第２弁体２８の開弁圧未満のレベルまで上昇する。
【００５３】
この加圧室３０の圧力を受けて、第１ピストン３１は、第１ロッド３３を介して第１弁体２５を開弁向きに駆動する。これにより、第１弁室流出通路１２３が開かれ、第１制御室２２の高圧燃料は、第１制御室流出通路１１２、第１弁室２４、第１弁室流出通路１２３等を介して、燃料タンク９３０に流出する。この結果、第１制御室２２の圧力が低下し、第１ニードル１８はノズルボディ１０内の高圧流路１７の圧力を受けて開弁し（図４中ａ３参照）、第１噴孔１０１から高圧燃料が噴射される。すなわち、燃料噴射が開始される。なお、このときには第２噴孔１０２は閉じられているため、噴射率は低くなっている（図４中ａ４参照）。
【００５４】
続いて、制御装置９２０の作動によりアクチュエータ３９に対して第２充電が行われると（図４中ｂ１参照）、アクチュエータ３９が全伸張（二段目伸張）する（図４中ｂ２参照）。すると、加圧ピストン３７が加圧ピストンスプリング３８に抗して駆動されて、加圧室３０の圧力が第２弁体２８の開弁圧以上のレベルまで上昇する。
【００５５】
この加圧室３０の圧力を受けて、第２ピストン３４は、第２ロッド３６を介して第２弁体２８を開弁向きに駆動する。これにより、第２弁室流出通路１３０が開かれ、第２制御室２３の高圧燃料は、第２制御室流出通路１２２、第２弁室２７、第２弁室流出通路１３０等を介して、燃料タンク９３０に流出する。この結果、第２制御室２３の圧力が低下し、第２ニードル１９はノズルボディ１０内の高圧流路１７の圧力を受けて開弁し（図４中ｂ３参照）、第２噴孔１０２からも高圧燃料が噴射される。このように、第１噴孔１０１および第２噴孔１０２の両方から燃料が噴射されるため、噴射率は高くなる（図４中ｂ４参照）。
【００５６】
続いて、制御装置９２０によってアクチュエータ３９が放電されると、アクチュエータ３９が収縮することにより、加圧ピストン３７は加圧ピストンスプリング３８により押し戻され、加圧室３０の圧力が低下する。
【００５７】
この加圧室３０の圧力が第２弁体２８の閉弁圧を下回った時点で、第２弁体２８、第２ピストン３４および第２ロッド３６は、第２弁体スプリング２９および第２ピストンスプリング３５により押し戻され、第２弁体２８が第２弁室流出通路１３０を閉じて、第２制御室２３の燃料の流出が停止される。したがって、高圧流路１７から第２制御室流入通路１２１を介して第２制御室２３に流入する高圧燃料により、第２制御室２３の圧力が上昇し、第２ニードル１９は第２制御室２３の圧力と第２ニードルスプリング２１により押し戻されて閉弁し、第２噴孔１０２からの燃料噴射が停止される。
【００５８】
また、加圧室３０の圧力がさらに低下して第１弁体２５の閉弁圧を下回った時点で、第１弁体２５、第１ピストン３１および第１ロッド３３は、第１弁体スプリング２６および第１ピストンスプリング３２により押し戻され、第１弁体２５が第１弁室流出通路１２３を閉じて、第１制御室２２の燃料の流出が停止される。したがって、第１制御室流入通路１１１を介して第１制御室２２に流入する高圧燃料により、第１制御室２２の圧力が上昇し、第１ニードル１８は第１制御室２２の圧力と第１ニードルスプリング２０により押し戻されて閉弁し、第１噴孔１０１からの燃料噴射も停止される。すなわち、燃料噴射が終了する。
【００５９】
本実施形態は、アクチュエータ３９と加圧ピストン３７にて構成される加圧手段にて発生させた圧力により、第１弁体２５や第１ピストン３１を主体とする第１弁手段、および第２弁体２８や第２ピストン３４を主体とする第２弁手段を駆動するものであるため、加圧手段にて発生させる圧力は高い圧力を必要とせず、アクチュエータ３９への投入エネルギーを抑制することができる。
【００６０】
また、第１弁手段および第２弁手段を駆動するための駆動源としての加圧手段は１つであるため、２つのソレノイドにて第１弁手段および第２弁手段を駆動する場合よりも、燃料噴射弁１を小型にすることができるとともに、コストを低減することができる。
【００６１】
さらに、第１弁体２５の開弁圧と第２弁体２８の開弁圧を異ならせているため、第１ニードル１８および第２ニードル１９の開弁タイミングを独立して制御することができるとともに、加圧室３０の圧力を段階的に上昇させるため、第１ニードル１８および第２ニードル１９の開弁タイミングをより正確に制御することができる。
【００６２】
なお、本実施形態においては、第１弁体２５の閉弁圧と第２弁体２８の閉弁圧とを異ならせているものの、アクチュエータ３９の放電を連続的に且つ急激に行わせて、加圧室３０の圧力を連続的に急激に低下させているため、第１ニードル１８および第２ニードル１９はほぼ同時に閉弁する。これに対し、アクチュエータ３９の放電を段階的に行わせて、加圧室３０の圧力を段階的に低下させるようにすれば、第１ニードル１８および第２ニードル１９の閉弁タイミングを独立して正確に制御することができる。
【００６３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、第１弁体２５の開弁圧と第２弁体２８の開弁圧を異ならせるとともに、第１弁体２５の閉弁圧と第２弁体２８の閉弁圧も異ならせたが、第１弁体２５の開弁圧と第２弁体２８の開弁圧、および第１弁体２５の閉弁圧と第２弁体２８の閉弁圧のうち、いずれか一方のみを異ならせてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、第１弁体２５の開弁圧を第２弁体２８の開弁圧よりも低くするとともに、第１弁体２５の閉弁圧を第２弁体２８の閉弁圧よりも低くしたが、第１弁体２５の開弁圧を第２弁体２８の開弁圧よりも高くして、第２ニードル１９を第１ニードル１８よりも先に開弁させるとともに、第１弁体２５の閉弁圧を第２弁体２８の閉弁圧よりも高くして、第１ニードル１８を第２ニードル１９よりも先に開弁させるようにしてもよい。この場合には、第１ニードル１８が閉弁しているときでも第２ニードル１９の先端部に高圧燃料が供給されるように、ノズルボディ１０内の高圧流路１７と第２ニードル１９の先端部とを連通させる経路を設ける（特許文献６の実施例１のニードル間流路２９および第１ニードル貫通流路３０参照）。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１のＡ部（先端部）を拡大して示す断面図である。
【図３】図１の燃料噴射弁１の要部（中間部）を拡大して示す断面図である。
【図４】図１の燃料噴射弁１の作動例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１０    ノズルボディ
１８    第１ニードル
１９    第２ニードル
２２    第１制御室
２３    第２制御室
２５    第１弁体（第１弁手段）
２６    第１弁体スプリング（第１弁手段）
２８    第２弁体（第２弁手段）
２９    第２弁体スプリング（第２弁手段）
３１    第１ピストン（第１弁手段）
３２    第１ピストンスプリング（第１弁手段）
３３    第１ロッド（第１弁手段）
３４    第２ピストン（第２弁手段）
３５    第２ピストンスプリング（第２弁手段）
３６    第２ロッド（第２弁手段）
３７    加圧ピストン（加圧手段）
３９    アクチュエータ（加圧手段）
１０１  第１噴孔
１０２  第２噴孔
１１２  第１制御室流出通路（第１逃がし流路）
１２３  第１弁室流出通路（第１逃がし流路）
１２２  第２制御室流出通路（第２逃がし流路）
１３０  第２弁室流出通路（第２逃がし流路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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