(57)【要約】【課題】変位拡大率を変化させる直動式の燃料噴射弁を、ピエゾアクチュエータの伸長に伴って（すなわち、電荷を充電して）開弁させる方式で実現して、エネルギ効率を良くしつつ、ピエゾアクチュエータの信頼性を向上させる。【解決手段】開弁初期には、ピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴って、シリンダ２２は第２ガイド孔２２１がピストン部２１０から遠ざかる向きに駆動され、第１油密室２５の圧力が低下する。この第１油密室２５の圧力低下により、引き上げ部材２３がノズルニードル１３を開弁向きに駆動する。引き上げ部材２３の移動に伴って第２油密室２７の圧力が低下するため、引き上げ部材２３は移動しにくくなる。したがって、開弁後のノズルリフト時には、ノズルニードル１３は引き上げ部材２３から分離して第１油密室５の圧力低下により全開位置まで移動する。【選択図】図１
2010223195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料が流通する高圧燃料通路（１００、１１０）およびこの高圧燃料通路（１００、１１０）に接続された噴孔（１０１）がボデー（１０、１１ａ、１１ｂ）に形成され、前記噴孔（１０１）をノズルニードル（１３）の先端面にて開閉する燃料噴射弁であって、
電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ（１４）と、
シリンダ第１ガイド孔（２２０）および前記シリンダ第１ガイド孔（２２０）よりも小径のシリンダ第２ガイド孔（２２１）が形成されるとともに、前記ピエゾアクチュエータ（１４）にて駆動されるシリンダ（２２）と、
前記ボデー（１０、１１ａ、１１ｂ）に対する位置が固定されるとともに、円柱状のピストン部（２１０）が前記シリンダ第１ガイド孔（２２０）に摺動自在に挿入されたピストン（２１）と、
引き上げ部材ガイド孔（２３２）が形成された筒状の部材であって、前記シリンダ第２ガイド孔（２２１）に摺動自在に挿入された引き上げ部材（２３）とを備え、
前記ノズルニードル（１３）の後端部が前記引き上げ部材ガイド孔（２３２）に摺動自在に挿入され、
前記シリンダ（２２）、前記ピストン（２１）、前記引き上げ部材（２３）、および前記ノズルニードル（１３）によって第１油密室（２５）が区画形成されるとともに、前記第１油密室（２５）は前記ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長に伴って減圧されるように構成され、
前記第１油密室（２５）の圧力低下による前記引き上げ部材（２３）の移動に対して抵抗となる負荷を前記引き上げ部材（２３）に作用させる抵抗手段（２７、３０）を備え、
前記ピエゾアクチュエータ（１４）が伸長する過程において、前記ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長初期には、前記引き上げ部材（２３）は前記ノズルニードル（１３）に係合して前記ノズルニードル（１３）を開弁向きに駆動し、前記ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長後期には、前記ノズルニードル（１３）は前記引き上げ部材（２３）から分離して前記第１油密室（２５）の圧力低下により開弁向きに移動するように構成され、
さらに、前記シリンダ（２２）のうち前記第１油密室（２５）の圧力を受ける部位の面積を第１受圧面積Ａ１、前記引き上げ部材（２３）のうち前記第１油密室（２５）の圧力を受ける部位の面積を第２受圧面積Ａ２、前記ノズルニードル（１３）のうち前記第１油密室（２５）の圧力を受ける部位の面積を第３受圧面積Ａ３、Ａ１／（Ａ２＋Ａ３）を第１変位拡大率、Ａ１／Ａ３を第２変位拡大率としたとき、第１変位拡大率よりも第２変位拡大率が大きく設定されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記抵抗手段は、前記第１油密室（２５）の圧力低下による前記引き上げ部材（２３）の移動に伴って減圧される第２油密室（２７）であ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】
前記抵抗手段はスプリング（３０）であることを特徴とする請求項１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、燃料を内燃機関に噴射するための燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピエゾアクチュエータの駆動力を油圧もしくは機械的な機構を介してノズルニードルへ伝えることでノズルニードルを駆動する燃料噴射弁を、直動式と称している。そして、直動式の燃料噴射弁においては、開弁開始時にはノズルニードルを駆動するために大きな力を必要とする。また、開弁後のノズルリフト時には、ノズルニードルを閉弁向きに付勢する圧力とノズルニードルを開弁向きに付勢する圧力とがバランスするため、大きな駆動力は必要がないが、ノズルニードルの大きな変位量を確保する必要がある。
【０００３】
特許文献１に示された燃料噴射弁は、直動式の燃料噴射弁であり、電荷を充電してピエゾアクチュエータを伸長させることによりノズルニードルを閉弁向きに駆動し、電荷を放電させてピエゾアクチュエータを収縮させることによりノズルニードルを開弁向きに駆動するようになっている。
【０００４】
また、この特許文献１に示された燃料噴射弁は、開弁開始時の変位拡大率（但し、変位拡大率＝ノズルニードルの変位量／ピエゾアクチュエータの伸縮量）よりも開弁後の変位拡大率が大きくなるようにしているため、開弁開始時には大きな駆動力が得られ、開弁後のノズルリフト時にはノズルニードルの大きな変位量を確保することができる。その結果、変位拡大率が一定の燃料噴射弁よりも、ピエゾアクチュエータへの充電エネルギを少なくすることができる。すなわち、エネルギ効率を良くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６７７６３５４号明細書
【発明の概要】
【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のように電荷を充電して閉弁させる方式の場合、内燃機関の運転中には、ピエゾアクチュエータが高電圧になっている時間が、ピエゾアクチュエータが低電圧になっている時間よりも長くなるため、ピエゾアクチュエータが絶縁破壊を生じやすく、ピエゾアクチュエータの信頼性（耐久性等）の面で望ましくない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、変位拡大率を変化させてエネルギ効率を良くする直動式の燃料噴射弁において、ピエゾアクチュエータの信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ（１４）と、シリンダ第１ガイド孔（２２０）およびシリンダ第１ガイド孔（２２０）よりも小径のシリンダ第２ガイド孔（２２１）が形成されるとともに、ピエゾアクチュエータ（１４）にて駆動されるシリンダ（２２）と、ボデー（１０、１１ａ、１１ｂ）に対する位置が固定されるとともに、円柱状のピストン部（２１０）がシリンダ第１ガイド孔（２２０）に摺動自在に挿入されたピストン（２１）と、引き上げ部材ガイド孔（２３２）が形成された筒状の部材であって、シリンダ第２ガイド孔（２２１）に摺動自在に挿入された引き上げ部材（２３）とを備え、ノズルニードル（１３）の後端部が引き上げ部材ガイド孔（２３２）に摺動自在に挿入され、シリンダ（２２）、ピストン（２１）、引き上げ部材（２３）、およびノズルニードル（１３）によって第１油密室（２５）が区画形成されるとともに、第１油密室（２５）はピエゾアクチュエータ（１４）の伸長に伴って減圧されるように構成され、第１油密室（２５）の圧力低下による引き上げ部材（２３）の移動に対して抵抗となる負荷を引き上げ部材（２３）に作用させる抵抗手段（２７、３０）を備え、ピエゾアクチュエータ（１４）が伸長する過程において、ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長初期には、引き上げ部材（２３）はノズルニードル（１３）に係合してノズルニードル（１３）を開弁向きに駆動し、ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長後期には、ノズルニードル（１３）は引き上げ部材（２３）から分離して第１油密室（２５）の圧力低下により開弁向きに移動するように構成され、さらに、シリンダ（２２）のうち第１油密室（２５）の圧力を受ける部位の面積を第１受圧面積Ａ１、引き上げ部材（２３）のうち第１油密室（２５）の圧力を受ける部位の面積を第２受圧面積Ａ２、ノズルニードル（１３）のうち第１油密室（２５）の圧力を受ける部位の面積を第３受圧面積Ａ３、Ａ１／（Ａ２＋Ａ３）を第１変位拡大率、Ａ１／Ａ３を第２変位拡大率としたとき、第１変位拡大率よりも第２変位拡大率が大きく設定されていることを特徴とする。
【０００９】
これによると、変位拡大率を変化させる直動式の燃料噴射弁を、ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長に伴って（すなわち、電荷を充電して）開弁させる方式で実現させているため、エネルギ効率を良くしつつ、ピエゾアクチュエータ（１４）の信頼性を向上させることができる。
【００１０】
なお、この欄および特許請求の範囲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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁の構成を示す正面断面図である。
【図２】（ａ）は図１のプッシュプレート２０の正面図、（ｂ）は（ａ）の下面図である。
【図３】図１のピストン２１の下面図である。
【図４】ノズルニードルに対して開弁向きに作用する荷重とノズルニードルの変位量との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁の構成を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１３】
（第１実施形態）
本実施形態の燃料噴射弁は、内燃機関（より詳細にはディーゼルエンジン、図示せず）のシリンダヘッドに装着され、蓄圧器（図示せず）内に蓄えられた高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するものである。
【００１４】
図１に示すように、燃料噴射弁のボデーは、略円筒状のノズルボデー１０と略円筒状の第１ピエゾボデー１１ａと略円筒状の第２ピエゾボデー１１ｂに分割されており、それらのボデー１０、１１ａ、１１ｂは噴射弁軸方向に直列に配置されて、略円筒状のリテーニングナット１２によって一体的に保持されている。
【００１５】
ピエゾボデー１１ａ、１１ｂには、蓄圧器から供給される高圧燃料が流通する上流側高圧燃料通路１１０が形成されている。ノズルボデー１０には、上流側高圧燃料通路１１０を介して供給される高圧燃料をノズルボデー１０の先端側まで導く下流側高圧燃料通路１００が形成されている。
【００１６】
ノズルボデー１０の先端側には、下流側高圧燃料通路１００を介して供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴出させる噴孔１０１が形成されている。また、ノズルボデー１０の先端側には、噴孔１０１の上流側にボデーシート部１０２が形成されている。
【００１７】
ノズルボデー１０の反噴孔側には、ノズルボデー後端面１０３から突出する円筒状のノズルボデーシリンダ１０４が形成されている。このノズルボデーシリンダ１０４の内部には、ノズルボデー第１ガイド孔１０５が形成されている。
【００１８】
噴孔１０１を開閉する略円柱状のノズルニードル１３は、円柱状のニードルピストン部１３０がノズルボデー１０のノズルボデー第２ガイド孔１０６に摺動自在に保持されている。ノズルニードル１３には、噴孔１０１側の端部（すなわち先端部）にテーパ状のニードルシート部１３１が形成されており、ノズルニードル１３の往復動に伴ってニードルシート部１３１がボデーシート部１０２に接離することにより噴孔１０１が開閉される。
【００１９】
ノズルニードル１３の反噴孔側端部（すなわち後端部）は、ノズルボデーシリンダ１０４から突出しており、このノズルニードル１３の反噴孔側端部には、径方向外側に突出するニードルフランジ部１３２が形成されている。
【００２０】
上流側高圧燃料通路１１０には、ピエゾ素子が多数積層されて電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ１４が収容されている。また、上流側高圧燃料通路１１０には、プッシュプレート２０、ピストン２１、シリンダ２２、および引き上げ部材２３が配置されている。
【００２１】
図２に示すように、プッシュプレート２０は、円柱状の円板部２００と、この円板部２００の一端面から軸方向に突出する円柱状の脚部２０１とを備えている。この脚部２０１は、周方向に沿って３個設けられている。
【００２２】
図３に示すように、ピストン２１は、円柱状のピストン部２１０、およびピストン部２１０から径方向外側に突出するフランジ部２１１を備えている。このフランジ部２１１には、脚部通し孔２１２が周方向に沿って３個所に形成されている。尚、第１ピエゾボデー１１ａ内の上流側高圧燃料通路１１０と第２ピエゾボデー１１ｂ内の上流側高圧燃料通路１１０は、脚部通し穴２１２によって連通している。
【００２３】
図１に示すように、ピストン２１は、フランジ部２１１の外周部が第１ピエゾボデー１１ａと第２ピエゾボデー１１ｂとによって挟持され、これによりピエゾボデー１１ａ、１１ｂに対してピストン２１が位置決め固定されている。
【００２４】
プッシュプレート２０は、円板部２００がピエゾアクチュエータ１４に当接している。また、脚部２０１は、ピストン２１の脚部通し孔２１２を貫通して先端部がシリンダ２２に当接している。そして、ピエゾアクチュエータ１４の伸長時には、ピエゾアクチュエータ１４によりプッシュプレート２０を介してシリンダ２２が駆動されるようになっている。
【００２５】
シリンダ２２は円筒状であり、シリンダ２２には、シリンダ第１ガイド孔２２０、およびシリンダ第１ガイド孔２２０よりも小径のシリンダ第２ガイド孔２２１が形成されている。そして、ピストン２１のピストン部２１０が、シリンダ第１ガイド孔２２０に摺動自在に挿入されている。シリンダ２２とノズルボデーシリンダ１０４との間には、第１スプリング２４が挟持されており、この第１スプリング２４は、シリンダ２２をピエゾアクチュエータ１４に向かって付勢している。
【００２６】
引き上げ部材２３は円筒状であり、引き上げ部材２３には、第１円筒部２３０、および第１円筒部２３０よりも大径の第２円筒部２３１が形成されている。また、引き上げ部材２３の内部には、引き上げ部材ガイド孔２３２が形成されている。そして、第１円筒部２３０が、シリンダ２２のシリンダ第２ガイド孔２２１に摺動自在に挿入されている。また、第２円筒部２３１が、ノズルボデー第１ガイド孔１０５に摺動自在に挿入されている。さらに、ノズルニードル１３の後端部が、引き上げ部材ガイド孔２３２に摺動自在に挿入されている。
【００２７】
シリンダ２２とピストン２１のピストン部２１０と引き上げ部材２３の第１円筒部２３０とノズルニードル１３の後端部とによって、第１油密室２５が形成されている。この第１油密室２５には、ニードルフランジ部１３２が配置されていて、引き上げ部材２３の第１円筒部２３０がニードルフランジ部１３２と係合可能になっている。また、第１油密室２５には第２スプリング２６が配置されており、この第２スプリング２６は、ピストン部２１０とニードルフランジ部１３２との間に挟持されて、ノズルニードル１３を閉弁向きに付勢している。
【００２８】
引き上げ部材２３の第２円筒部２３１とノズルボデーシリンダ１０４とノズルボデー後端面１０３とによって、抵抗手段としての第２油密室２７が形成されている。この第２油密室２７には第３スプリング２８が配置されており、この第３スプリング２８は、引き上げ部材２３の第２円筒部２３１とノズルボデー後端面１０３との間に挟持されて、引き上げ部材２３をニードルフランジ部１３２に向かって付勢している。
【００２９】
ここで、シリンダ第１ガイド孔２２０の内径（＝ピストン部２１０の外径）をｄ１、シリンダ第２ガイド孔２２１の内径（＝第１円筒部２３０の外径）をｄ２、引き上げ部材ガイド孔２３２の内径（＝ニードルピストン部１３０の外径）をｄ３とする。
【００３０】
また、シリンダ２２のうち第１油密室２５の圧力を受ける部位の面積を第１受圧面積Ａ１、引き上げ部材２３のうち第１油密室２５の圧力を受ける部位の面積を第２受圧面積Ａ２、ノズルニードル１３のうち第１油密室２５の圧力を受ける部位の面積を第３受圧面積Ａ３とする。因みに、Ａ１＝π／４×（ｄ１2−ｄ２2）、Ａ２＝π／４×（ｄ２2−ｄ３2）、Ａ３＝π／４×ｄ３2、である。さらに、Ａ１／（Ａ２＋Ａ３）を第１変位拡大率λ１、Ａ１／Ａ３を第２変位拡大率λ２とする。本実施形態では、第１変位拡大率λ１よりも第２変位拡大率λ２が大となる。
【００３１】
次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。図１は燃料噴射弁の閉弁状態を示している。このときには、ピエゾアクチュエータ１４は電荷が放電されて収縮している。そして、ノズルニードル１３は、第１油密室２５の圧力および第２スプリング２６により閉弁向きに付勢され、ニードルシート部１３１がボデーシート部１０２に当接して噴孔１０１を閉じている。
【００３２】
次に、ピエゾアクチュエータ１４に電荷が充電されると、ピエゾアクチュエータ１４が伸長し、プッシュプレート２０を介してシリンダ２２が駆動される。より詳細には、ピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴って、シリンダ２２はシリンダ第２ガイド孔２２１がピストン部２１０から遠ざかる向きに駆動される。
【００３３】
そして、シリンダ第１ガイド孔２２０の内径ｄ１よりもシリンダ第２ガイド孔２２１の内径ｄ２が小さいため、このシリンダ２２の移動に伴って第１油密室２５の容積が拡大されて第１油密室２５の圧力が低下する。
【００３４】
この第１油密室２５の圧力低下により、引き上げ部材２３はピストン部２１０側に向かって駆動される。そして、引き上げ部材２３の第１円筒部２３０がニードルフランジ部１３２と係合し、この引き上げ部材２３の移動に伴ってノズルニードル１３が開弁向きに駆動され、ニードルシート部１３１がボデーシート部１０２から離れて噴孔１０１が開かれ、内燃機関の気筒内への燃料噴射が開始される。このときは、引き上げ部材２３およびノズルニードル１３がともに移動するため、変位拡大率は第１変位拡大率λ１となる。
【００３５】
この開弁開始時（すなわち、ピエゾアクチュエータ１４の伸長初期）の引き上げ部材２３の移動に伴って第２油密室２７の容積が拡大されて第２油密室２７の圧力が低下する。この第２油密室２７の圧力低下は、第１油密室２５の圧力低下による引き上げ部材２３の移動に対して抵抗となるため、引き上げ部材２３は移動しにくくなる。
【００３６】
一方、ノズルニードル１３が開弁して燃料噴射が開始されると、ニードルシート部１３１に高圧燃料の圧力が作用するため、ノズルニードル１３は小さな力で開弁向きに移動可能になる。
【００３７】
このように、開弁後のノズルリフト時（すなわち、ピエゾアクチュエータ１４の伸長後期）には、引き上げ部材２３が移動しにくくなることと、ノズルニードル１３は小さな力で開弁向きに移動可能になることにより、ノズルニードル１３は引き上げ部材２３から分離して第１油密室５の圧力低下により全開位置まで移動する。このときは、引き上げ部材２３はほぼ停止状態になるため、変位拡大率は第２変位拡大率λ２となる。
【００３８】
その後、ピエゾアクチュエータ１４から電荷が放電されると、ピエゾアクチュエータ１４が収縮し、プッシュプレート２０およびシリンダ２２が第１スプリング２４によりピエゾアクチュエータ１４側に押し戻される。これにより、第１油密室２５の容積が縮小されて第１油密室２５の圧力が上昇し、ノズルニードル１３は閉弁向きに駆動され、ニードルシート部１３１がボデーシート部１０２に当接して噴孔１０１が閉じられ、燃料噴射が終了する。また、引き上げ部材２３は反ピストン部側に向かって駆動され、この引き上げ部材２３の移動に伴って第２油密室２７の容積が縮小されて第２油密室２７の圧力が上昇する。
【００３９】
次に、ピエゾアクチュエータ１４に充電した際の、ノズルニードル１３に対して開弁向きに作用する荷重（開弁駆動力）とノズルニードル１３の変位量とに関する特性について、変位拡大率を変化させる燃料噴射弁の場合の特性と、変位拡大率が一定の燃料噴射弁の場合の特性を説明する。
【００４０】
図４に示すように、開弁開始時には点ａのように大きな荷重が要求され、開弁後のノズルリフト時には点ｂのようにノズルニードル１４の大きな変位量が要求される。
【００４１】
本実施形態の燃料噴射弁においては、ピエゾアクチュエータ１４への充電エネルギを所定値に制御した場合、開弁開始時には第１変位拡大率λ１となるため線ｃのような大きな荷重が得られる特性となり、開弁後のノズルリフト時には第２変位拡大率λ２となるため線ｄのようなノズルニードル１４の大きな変位量が得られる特性となる。そして、第１変位拡大率λ１および第２変位拡大率λ２を適宜に設定することにより、点ａを通る特性と点ｂを通る特性とを設定することができる。
【００４２】
一方、変位拡大率が一定の燃料噴射弁の場合は、ピエゾアクチュエータへの充電エネルギを本実施形態の場合と同じ値にすると、線ｅのように、開弁開始時の要求荷重および開弁後のノズルリフト時の要求変位量のいずれも達成できない。そして、変位拡大率が一定の燃料噴射弁において、点ａ、ｂをともに通る特性ｆを得ようとすると、ピエゾアクチュエータへの充電エネルギを本実施形態の場合よりも多くしなければならない。
【００４３】
したがって、変位拡大率を変化させる燃料噴射弁の方が、変位拡大率が一定の燃料噴射弁よりも、ピエゾアクチュエータ１４への充電エネルギを少なくすることができる。
【００４４】
以上述べたように、本実施形態では、第１変位拡大率λ１よりも第２変位拡大率λ２が大きくなるため、開弁開始時には大きな駆動力が得られ、また、開弁後のノズルリフト時にはノズルニードル１３の変位量を十分に確保することができる。その結果、変位拡大率が一定の燃料噴射弁よりも、ピエゾアクチュエータ１４への充電エネルギを少なくすることができる。すなわち、エネルギ効率を良くすることができる。
【００４５】
また、変位拡大率を変化させる直動式の燃料噴射弁を、ピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴って（すなわち、電荷を充電して）開弁させる方式で実現しているため、エネルギ効率を良くしつつ、ピエゾアクチュエータ１４の信頼性を向上させることができる。
【００４６】
（第２実施形態）
本実施形態は、抵抗手段としてスプリングを用いる点が第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
図５に示すように、引き上げ部材２３のピエゾアクチュエータ１４側に、径方向外側に突出する引き上げ部材フランジ部２３３が形成されている。また、引き上げ部材２３のノズルニードル１３側に円盤状のスプリングシート２３４が設置されるとともに、スプリングシート２３４とシリンダ２２との間に、抵抗手段としての第４スプリング３０が挟持されている。
【００４８】
この第４スプリング３０は、第１油密室２５の圧力低下による引き上げ部材２３の移動に対して抵抗となる向きに引き上げ部材２３を付勢しており、これにより閉弁時は、シリンダ２２の第１ガイド孔２２０と第２ガイド孔２２１との段差部に引き上げ部材フランジ部２３３が係合している。第４スプリング３０を設けたことにより、第１実施形態におけるノズルボデーシリンダ１０４、第２油密室２７、および第３スプリング２８が廃止されている。
【００４９】
ノズルニードル１３は、噴孔１０１を開閉する略円柱状のニードル第１部材１３ａと、ニードル第２部材１３ｂとに分割されている。ニードル第１部材１３ａの反噴孔側端部（すなわち後端部）には、引き上げ部材ガイド孔２３２に摺動自在に挿入されるニードル第２ピストン部１３３が形成されている。ニードル第２部材１３ｂは、引き上げ部材２３と係合可能なニードルフランジ部１３２、および引き上げ部材２３に摺動自在に挿入されるニードル第３ピストン部１３４を備えている。また、ニードル第１部材１３ａと、ニードル第２部材１３ｂと、引き上げ部材２３にて、第３油密室３５が区画形成されている。
【００５０】
ニードルピストン部１３０には円盤状のスプリングシート３１が組み付けられており、このスプリングシート３１とシリンダ２２との間に、第５スプリング３２が挟持されている。この第５スプリング３２は、シリンダ２２をピエゾアクチュエータ１４に向かって付勢する。また、第１実施形態における第２スプリング２６が廃止され、代わりにニードル第２部材を閉弁方向に付勢するため第１油密室２５内に皿ばねよりなる第６スプリング３４を設置している。
【００５１】
次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。ピエゾアクチュエータ１４に電荷が充電されると、ピエゾアクチュエータ１４が伸長し、プッシュプレート２０を介してシリンダ２２が駆動される。このシリンダ２２の移動に伴って第１油密室２５の容積が拡大されて第１油密室２５の圧力が低下する。
【００５２】
この第１油密室２５の圧力低下により、引き上げ部材２３はピストン部２１０側に向かって駆動され、この引き上げ部材２３の移動に伴ってニードル第２部材１３ｂがピストン部２１０側に向かって駆動される。このニードル第２部材１３ｂの移動に伴って第３油密室３５の圧力が低下し、この第３油密室３５の圧力低下によりニードル第１部材１３ａが開弁向きに駆動され、ニードルシート部１３１がボデーシート部１０２から離れて噴孔１０１が開かれ、内燃機関の気筒内への燃料噴射が開始される。このときは、引き上げ部材２３およびノズルニードル１３がともに移動するため、変位拡大率は第１変位拡大率λ１となる。
【００５３】
この開弁開始時の引き上げ部材２３の移動に伴って第４スプリング３０のばね力が増加し、このばね力の増加は、第１油密室２５の圧力低下による引き上げ部材２３の移動に対して抵抗となるため、引き上げ部材２３は移動しにくくなる。
【００５４】
一方、ノズルニードル１３が開弁して燃料噴射が開始されると、ニードルシート部１３１に高圧燃料の圧力が作用するため、ノズルニードル１３は小さな力で開弁向きに移動可能になる。
【００５５】
このように、開弁後のノズルリフト時には、引き上げ部材２３が移動しにくくなることと、ノズルニードル１３は小さな力で開弁向きに移動可能になることにより、ニードル第２部材１３ｂは、第１油密室５の圧力低下により引き上げ部材２３から分離してピストン部２１０側に向かって駆動される。このニードル第２部材１３ｂの移動に伴う第３油密室３５の圧力低下により、ニードル第１部材１３ａは全開位置まで移動する。このときは、引き上げ部材２３はほぼ停止状態になるため、変位拡大率は第２変位拡大率λ２となる。
【００５６】
以上述べたように、本実施形態では、第１変位拡大率λ１よりも第２変位拡大率λ２が大きくなるため、開弁開始時には大きな駆動力が得られ、また、開弁後のノズルリフト時にはノズルニードル１３の変位量を十分に確保することができる。その結果、変位拡大率が一定の燃料噴射弁よりも、ピエゾアクチュエータ１４への充電エネルギを少なくすることができる。すなわち、エネルギ効率を良くすることができる。
【００５７】
また、変位拡大率を変化させる直動式の燃料噴射弁を、ピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴って（すなわち、電荷を充電して）開弁させる方式で実現しているため、エネルギ効率を良くしつつ、ピエゾアクチュエータ１４の信頼性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０    ノズルボデー
１３    ノズルニードル
１４    ピエゾアクチュエータ
２１    ピストン
２２    シリンダ
２３    引き上げ部材
２５    第１油密室
２７    第２油密室（抵抗手段）
３０    第４スプリング（抵抗手段）
１００  下流側高圧燃料通路
１０１  噴孔
１１０  上流側高圧燃料通路
２１０ピストン部
２２０シリンダ第１ガイド孔
２２１シリンダ第２ガイド孔
２３２引き上げ部材ガイド孔
１１ａ  第１ピエゾボデー
１１ｂ  第２ピエゾボデー
【図１】
2010223195.tif 000003
【図２】
2010223195.tif 000004
【図３】
2010223195.tif 000005
【図４】
2010223195.tif 000006
【図５】
2010223195.tif 000007