(57)【要約】【課題】燃料流出に伴う制御室の減圧を利用して噴孔を開弁させる開弁作動においても、ノズルニードルの変位の態様を変更可能な燃料噴射装置の提供。【解決手段】燃料噴射装置１０は、弁ボデー２０、ニードルシリンダ６０、ピエゾアクチュエータ、ノズルニードル５０、制御弁体１１０及びピストン１２０を備えている。制御弁体１１０は、ピエゾアクチュエータの伸長作動によって弁室２５と低圧燃料通路２２とを接続し、制御室２７の燃料を低圧燃料通路２２へ流出させ、制御室２７を減圧させる。ピストン１２０は、ピエゾアクチュエータの伸長作動によって制御弁体１１０と当接し、制御室２７の減圧によってノズルニードル５０が開弁方向への変位を開始する以前に、弁室２５の容積を増加させる拡大方向に変位する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する噴孔（２３）が形成され、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、前記第一圧力よりも低い第二圧力の燃料が供給される第二室（２２）、前記第一室及び第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、
前記弁室に接続される制御室（２７）が設けられた制御室部材（６０）と、
前記制御室の燃料圧力によって前記噴孔を閉じる方向に押圧され、前記制御室の減圧によって前記噴孔を開ける開弁方向に変位するニードル（５０）と、
前記開弁方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と
前記アクチュエータが縮んだ状態で前記第二室と前記弁室との接続を遮断し且つ前記第一室と前記制御室とを接続し、前記アクチュエータの伸長作動によって前記弁室と前記第二室とを接続する弁体（１１０）と、
前記アクチュエータの伸長作動によって前記弁体と当接し、前記制御室の減圧によって前記ニードルが前記開弁方向への変位を開始する以前に、前記弁室の容積を増加させる拡大方向に変位するピストン（１２０）と、を備える燃料噴射装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記ニードルが前記開弁方向への変位を開始する以前に、前記ピストンの前記拡大方向への変位を完了させる請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記アクチュエータに駆動エネルギが投入される充電開始時刻（ｔ０）から充電が完了する充電完了時刻（ｔ１）までの昇圧完了時間（Ｔｕ）は、前記充電開始時刻（ｔ０）から前記ニードルの開弁開始時刻（ｔ２）までの開弁時間（Ｔｓ）よりも短い請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記本体は、前記拡大方向への前記ピストンの変位を規制するストッパ部（２０ｓ）を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記弁室と前記第二室との接続を遮断する方向へ向けて前記弁体を付勢する弁体付勢部材（１４０）、をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記ピストンには、前記第一室から前記弁室に燃料を流入させる流入流路（１２２）が形成されており、
前記弁体は、前記ピストンへの当接により、前記弁室に臨む前記流入流路の流入開口（１２２ａ）を閉じる請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記ピストンには、前記制御室及び前記弁室の間を連通する連通路（１２７）が形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書による開示は、噴孔から燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧サーボ方式の燃料噴射装置とニードル直動方式の燃料噴射装置とが知られている。油圧サーボ方式の燃料噴射装置では、アクチュエータは、制御室への燃料の流入及び流出を制御する弁体を駆動する。弁体の作動によって制御室が減圧されると、ニードルは、噴孔を開く開弁方向に変位する。
【０００３】
一方、ニードル直動方式の燃料噴射装置では、例えば特許文献１に開示されているように、アクチュエータは、ニードルを直接的に変位させる。詳記すると、特許文献１の燃料噴射装置のボデーには、カプラ室と制御室とが区画されている。カプラ室及び制御室は、カプラピストンの両側に位置しており、カプラピストンに形成された燃料通路によって互いに接続されている。アクチュエータの作動によってカプラピストンが変位すると、カプラ室の容積が増加する一方で、カプラ室に接続された制御室では減圧が生じる。その結果、ニードルは、噴孔を開く開弁方向に変位する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２９６０４８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、ニードル直動方式の燃料噴射装置では、アクチュエータの伸長作動の態様を制御すれば、ニードルの開弁方向への変位の態様を変更可能である。しかし、ニードル直動方式の燃料噴射装置にてニードルの変位に必要な駆動エネルギは、油圧サーボ方式の燃料噴射装置よりも、高くなる傾向にある。故に、油圧サーボ方式の燃料噴射装置であっても、ニードル直動方式の燃料噴射装置のように、ニードルの開弁方向への変位の態様を可変にすることを、本開示の発明者らは検討した。
【０００６】
本開示は、燃料流出に伴う制御室の減圧を利用して噴孔を開弁させる開弁作動においても、ニードルの変位の態様を変更可能な燃料噴射装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、燃料を噴射する噴孔（２３）が形成され、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、第一圧力よりも低い第二圧力の燃料が供給される第二室（２２）、第一室及び第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、弁室に接続される制御室（２７）が設けられた制御室部材（６０）と、制御室の燃料圧力によって噴孔を閉じる方向に押圧され、制御室の減圧によって噴孔を開ける開弁方向に変位するニードル（５０）と、開弁方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）とアクチュエータが縮んだ状態で第二室と弁室との接続を遮断し且つ第一室と制御室とを接続し、アクチュエータの伸長作動によって弁室と第二室とを接続する弁体（１１０）と、アクチュエータの伸長作動によって弁体と当接し、制御室の減圧によってニードルが開弁方向への変位を開始する以前に、弁室の容積を増加させる拡大方向に変位するピストン（１２０）と、を備える燃料噴射装置とされる。
【０００８】
この態様では、弁体の変位によって弁室と第二室とが接続されると、弁室と接続された制御室の燃料は、弁室を通じて、第二室に流出する。第二室への燃料流出に伴う制御室の減圧により、ニードルは、開弁方向への変位を開始し、制御室の容積を減少させる。その後、容積減少に伴って制御室の圧力が回復すると、ニードルの閉弁方向への変位速度が低下する。
【０００９】
ここで、制御室の容積を増加させれば、ニードルの開弁方向への変位に伴う制御室の圧力回復が生じ難くなる。そこでこの態様では、アクチュエータの伸長作動により、弁体と当接したピストンが、弁室の容積を増加させる拡大方向に変位する。弁室が制御室と接続された構成であり、且つ、ニードルが開弁方向への変位を開始する以前に弁室の容積が拡大されれば、燃料噴射装置は、弁室の容積の拡縮により、ニードルの変位速度が低下するタイミングを調整し得る。したがって、燃料流出に伴う制御室の減圧を利用してニードルを開弁方向に変位させる作動においても、燃料噴射装置は、ニードルの変位の態様を変更できる。
【００１０】
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料噴射装置及び制御装置を含む燃料供給システムの全体構成を示す図である。
【図２】燃料噴射装置の縦断面図である。
【図３】圧力制御機構の詳細な構成を示す縦断面図である。
【図４】低速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。
【図５】高速開弁モードでの圧力制御機構の詳細を示す図である。
【図６】高速開弁モードでの圧力制御機構の詳細を示す図である。
【図７】閉弁期間での圧力制御機構の詳細を示す図である。
【図８】高速開弁モードの詳細を示すタイムチャートである。
【図９】低速開弁モードでのニードルリフト量の推移と、高速開弁モードでのニードルリフト量との推移とを比較して示す図である。
【図１０】低速開弁モードでの噴射率の推移と、高速開弁モードでの噴射率の推移とを比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示すように、本開示の一実施形態による燃料噴射装置１０は、燃料供給システム１に用いられている。燃料噴射装置１０は、内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、「エンジン２」）の各燃焼室２ｂに、燃料タンク４に貯留された燃料を供給する。燃料供給システム１は、フィードポンプ５、高圧燃料ポンプ６、コモンレール３、及び制御装置７０等を、燃料噴射装置１０と共に備えている。
【００１３】
フィードポンプ５は、例えばトロコイド式の電動ポンプである。フィードポンプ５は、高圧燃料ポンプ６に内蔵されている。フィードポンプ５は、燃料タンク４に貯留された燃料としての軽油を、高圧燃料ポンプ６に圧送する。フィードポンプ５は、高圧燃料ポンプ６と別体で、例えば燃料タンク４の内部に配置される構成であってもよい。
【００１４】
高圧燃料ポンプ６は、例えばプランジャ式のポンプである。高圧燃料ポンプ６は、エンジン２の出力軸によって駆動される。高圧燃料ポンプ６は、燃料配管６ａによってコモンレール３と接続されている。高圧燃料ポンプ６は、フィードポンプ５により供給された燃料をさらに昇圧し、高圧燃料としてコモンレール３に供給する。
【００１５】
コモンレール３は、高圧燃料配管３ｂを介して複数の燃料噴射装置１０と接続されている。コモンレール３は、余剰燃料配管８ａを介して燃料タンク４と接続されている。コモンレール３は、高圧燃料ポンプ６から供給される高圧燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま各燃料噴射装置１０に分配する。コモンレール３には、圧力センサ３ａ及び減圧弁８が備えられている。圧力センサ３ａはコモンレール３に蓄えられた燃料圧力を検出する。減圧弁８は、圧力センサ３ａによる検出値が目標圧力よりも高い場合に、余剰になった燃料を余剰燃料配管８ａへ排出する。
【００１６】
制御装置７０は、図１及び図２に示すＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０ａ及びＥＤＵ（Electronic Driver Unit）７０ｂを含む電子制御ユニットである。制御装置７０は、燃料噴射装置１０と共に燃料噴射システム９０を構成する。制御装置７０は、各燃料噴射装置１０と電気的に接続されている。制御装置７０は、エンジン２の稼動状態に応じて、各燃料噴射装置１０による燃料の噴射を制御する。
【００１７】
ＥＣＵ７０ａは、マイクロコンピュータ又はマイクロコントローラを主体に構成された演算回路を備えている。演算回路には、プロセッサ、ＲＡＭ、及び書き換え可能な不揮発性のメモリ装置が含まれている。ＥＤＵ７０ｂは、ＥＣＵ７０ａから入力される指令信号に基づき、燃料噴射装置１０の駆動部３０に駆動電圧を印加する。
【００１８】
ＥＣＵ７０ａには、噴射圧取得部７１及び充電制御部７２が設けられている。噴射圧取得部７１及び充電制御部７２は、噴射制御プログラムに基づいて構築される機能ブロックであってもよく、複数の集積回路及び受動素子等を組み合わせてなる専用の電気回路部であってもよい。
【００１９】
噴射圧取得部７１は、燃料噴射装置１０における噴射圧を取得する。噴射圧は、コモンレール３から燃料噴射装置１０の間のいずれの箇所で検出されてもよい。例えば噴射圧は、圧力センサ３ａによって取得される燃料圧力であってよい。噴射圧は、各燃料噴射装置１０に内蔵された圧力センサにて検出される燃料圧力の値であってもよい。
【００２０】
充電制御部７２は、後述するピエゾアクチュエータ３１の充放電を制御する。充電制御部７２は、ＥＤＵ７０ｂに出力する指令信号の値（以下「指令値」）の増減により、ＥＤＵ７０ｂからピエゾアクチュエータ３１に投入される駆動エネルギの大きさを増減させる。充電制御部７２は、噴射圧取得部７１にて取得される噴射圧に基づき、ＥＤＵ７０ｂへ向けて出力する指令値を調整可能である。
【００２１】
燃料噴射装置１０は、燃焼室２ｂを形成するヘッド部材２ａの挿入孔に挿入された状態で、ヘッド部材２ａに取り付けられている。燃料噴射装置１０は、高圧燃料配管３ｂを介して供給される高圧燃料を、噴孔２３から燃焼室２ｂへ向けて直接的に噴射する。燃料噴射装置１０は、噴孔２３からの燃料の噴射を制御する弁構造を備えている。燃料噴射装置１０は、高圧燃料の一部を、噴孔２３の開閉に使用する。燃料噴射装置１０に供給された燃料の一部は、戻り配管８ｂ及び余剰燃料配管８ａを通じて燃料タンク４へ戻される。
【００２２】
燃料噴射装置１０は、図２及び図３に示すように、弁ボデー２０、ノズルニードル５０、ニードルシリンダ６０、駆動部３０、並びに制御弁体１１０及びピストン１２０を有する圧力制御機構１００を備えている。
【００２３】
弁ボデー２０は、インジェクターボデー部材２０ａ、流路形成部材２０ｂ、バルブボデー部材２０ｃ、ノズルボデー部材２０ｄ、リテーニングナット２０ｅ等の複数の金属部材を組み合わせることによって構成されている。弁ボデー２０の内部には、高圧燃料通路２１、低圧燃料通路２２、高圧室２１ａ、弁室２５、及び制御室２７が設けられている。加えて弁ボデー２０には、噴孔２３が形成されている。
【００２４】
高圧燃料通路２１は、インジェクターボデー部材２０ａ、流路形成部材２０ｂ、及びバルブボデー部材２０ｃに形成されている。高圧燃料通路２１は、高圧燃料配管３ｂ（図１参照）と接続されている。高圧燃料通路２１は、高圧燃料配管３ｂを通じてコモンレール３（図１参照）から供給される高圧燃料を、高圧室２１ａに供給する。
【００２５】
低圧燃料通路２２は、流路形成部材２０ｂに形成されている。低圧燃料通路２２は、燃料噴射装置１０に供給された燃料を戻り配管８ｂ（図１参照）に流出させる通路である。低圧燃料通路２２は、流路形成部材２０ｂの中央を軸方向に貫通するピン収容孔２０ｆと接続されており、ピン収容孔２０ｆに対して傾斜した姿勢で延伸している。ピン収容孔２０ｆに臨む低圧燃料通路２２の入口部分には、アウトオリフィス２２ａが形成されている。アウトオリフィス２２ａは、ピン収容孔２０ｆから低圧燃料通路２２に流出する燃料の流量を制限する。アウトオリフィス２２ａの通過によって低圧燃料通路２２に供給される燃料は、高圧燃料通路２１を流通する高圧燃料よりも低圧となる。
【００２６】
高圧室２１ａは、ノズルボデー部材２０ｄに円柱状に形成された空間である。高圧室２１ａには、ノズルニードル５０及びニードルシリンダ６０が収容されている。高圧室２１ａは、高圧燃料通路２１と接続されている。高圧室２１ａは、高圧燃料通路２１を通じて供給される高圧燃料で満たされている。高圧室２１ａは、高圧燃料を噴孔２３まで流通させる。尚、高圧室２１ａの燃料圧力が「第一圧力」であり、第一圧力よりも低圧な低圧燃料通路２２の燃料圧力が「第二圧力」である。
【００２７】
弁室２５には、燃料が充填されている。弁室２５は、高圧室２１ａ及び低圧燃料通路２２に接続可能である。弁室２５は、駆動部３０と制御室２７との間に位置している。弁室２５は、制御弁体１１０によって上下に区分けされている。弁室２５のうちで、圧力制御機構１００及び流路形成部材２０ｂの間に形成されている空間が、上弁室部２５ｂである。弁室２５のうちで、圧力制御機構１００の内部に区画されている空間が、下弁室部２５ａである。上弁室部２５ｂ及び下弁室部２５ａは、互いに接続されている。
【００２８】
制御室２７には、弁室２５を通じて燃料が供給される。制御室２７は、弁室２５に接続されている。制御室２７は、弁室２５を介して高圧室２１ａ及び低圧燃料通路２２にそれぞれ接続可能である。制御室２７には、燃料が充填されている。制御室２７は、ピストン１２０、ノズルニードル５０、及びニードルシリンダ６０によって区画された扁平な円柱状の空間である。制御室２７は、ノズルニードル５０を挟んで噴孔２３の反対側に位置している。
【００２９】
噴孔２３は、ヘッド部材２ａ（図１参照）へ挿入される弁ボデー２０において、挿入方向の先端部に形成されている。噴孔２３は、燃焼室２ｂ（図１参照）に露出している。弁ボデー２０の先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔２３は、弁ボデー２０の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。各噴孔２３は、燃焼室２ｂへ向けて高圧燃料を噴射する。高圧燃料は、噴孔２３を通過することによって霧化され、空気と混合し易い状態となる。
【００３０】
ノズルニードル５０は、金属材料により円柱形に形成されている。ノズルニードル５０の噴孔２３側の先端は円錐形に形成されている。ノズルニードル５０は、高圧室２１ａに収容されており、高圧室２１ａの高圧燃料から噴孔２３を開く方向（以下、「開弁方向」）の力を受ける。ノズルニードル５０には、ニードル受圧面５１、スプリングシート部５３、及びニードル摺動面５４が形成されている。
【００３１】
ニードル受圧面５１は、制御室２７に臨むノズルニードル５０の円状の端面である。ニードル受圧面５１は、制御室２７に充填された燃料から、噴孔２３を閉じる方向（以下、「閉弁方向」）の力を受ける。ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料圧力によって閉弁方向に押圧されている。ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料圧力の変動により、軸方向に沿って弁ボデー２０に対し相対変位し、噴孔２３の開閉を行う。
【００３２】
スプリングシート部５３は、ノズルニードル５０に鍔状に設けられている。スプリングシート部５３及びニードルシリンダ６０の間には、ニードルスプリング５２が軸方向に押し縮められた状態で設置されている。ニードルスプリング５２は、円筒螺旋状に形成されたコイルスプリングである。ニードルスプリング５２は、噴孔２３を閉じる方向への付勢力をスプリングシート部５３に印加している。
【００３３】
ニードル摺動面５４は、ノズルニードル５０の外周壁面のうちで、ニードルシリンダ６０に内嵌される部分である。ニードル摺動面５４は、ニードルシリンダ６０に対し摺動可能に支持されている。ニードル摺動面５４は、ニードルシリンダ６０の内周壁面との間で、制御室２７及び高圧室２１ａの間の油密を形成している。
【００３４】
以上のノズルニードル５０は、制御室２７の減圧により、高圧室２１ａの燃料に押し上げられ、開弁方向へ向けて変位する。その結果、高圧室２１ａに充填された高圧燃料は、噴孔２３から燃焼室２ｂ（図１参照）へ向けて噴射される。一方、制御室２７の圧力回復によれば、ノズルニードル５０は閉弁方向に押し下げられる。その結果、噴孔２３からの燃料噴射は、停止される。尚、開弁方向及び閉弁方向は、共にノズルニードル５０の変位方向である。
【００３５】
ニードルシリンダ６０は、金属材料等により円筒状に形成されている。ニードルシリンダ６０は、ニードル摺動面５４に外嵌される。ニードルシリンダ６０は、ニードル摺動面５４との間で油密を形成している。ニードルシリンダ６０は、ニードルスプリング５２の付勢力により、ピストン１２０の下端面に押し当てられている。ニードルシリンダ６０は、ニードルスプリング５２の付勢力をピストン１２０に伝達する。
【００３６】
駆動部３０は、圧力制御機構１００を駆動する。駆動部３０は、ピエゾアクチュエータ３１及び駆動伝達ピン３２を有している。ピエゾアクチュエータ３１は、ピエゾ素子によって構成された層と薄い電極層とが交互に積まれた積層体である。ピエゾアクチュエータ３１には、指令信号に基づいて規定された駆動電圧がＥＤＵ７０ｂによって印加される。ピエゾアクチュエータ３１は、ＥＤＵ７０ｂによって投入される駆動エネルギの充電により、ピエゾ素子の特性である逆電圧効果によって伸長する。ピエゾアクチュエータ３１は、投入された駆動エネルギの放電により、縮んだ状態となる。以上のように、ピエゾアクチュエータ３１は、ノズルニードル５０の変位方向に沿った伸縮作動を行う。
【００３７】
駆動伝達ピン３２は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動を圧力制御機構１００に伝達する押圧軸部である。駆動伝達ピン３２は、流路形成部材２０ｂに形成されたピン収容孔２０ｆに収容されている。駆動伝達ピン３２の先端部は、制御弁体１１０に突き当てられる。駆動部３０は、電荷の蓄積によって伸長したピエゾアクチュエータ３１により、駆動伝達ピン３２を弁室２５に突き出す方向へ変位させる。一方、駆動部３０は、電荷の放出によるピエゾアクチュエータ３１の収縮により、駆動伝達ピン３２をピン収容孔２０ｆへと引き戻す。
【００３８】
圧力制御機構１００は、バルブボデー部材２０ｃに形成された機構収容孔２０ｇに収容されている。圧力制御機構１００は、全体として円柱状を呈しており、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面に内嵌されている。機構収容孔２０ｇは、円柱状を呈するバルブボデー部材２０ｃの径方向の中央に形成され、バルブボデー部材２０ｃを軸方向に貫通する貫通孔である。機構収容孔２０ｇは、円柱状の収容空間を形成している。機構収容孔２０ｇには、ストッパ部２０ｓが形成されている。ストッパ部２０ｓは、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面に設けられた径方向の段差部である。ストッパ部２０ｓは、ピストン１２０の下端面の外縁と対向している。
【００３９】
圧力制御機構１００は、駆動部３０によって閉弁方向に押圧されることにより、制御室２７の燃料圧力を増減させる機構である。圧力制御機構１００は、駆動伝達ピン３２の変位により、制御室２７に燃料を流入させる流入状態と制御室２７からの燃料を流出させる流出状態とを切り替える三方弁の機能を有している。加えて圧力制御機構１００は、駆動伝達ピン３２の変位により、制御室２７及び弁室２５の総容積を増減させる容積可変機構の機能を有している。
【００４０】
圧力制御機構１００は、制御弁体１１０、ピストン１２０、及びバルブスプリング１４０等によって構成されている。制御弁体１１０は、金属材料によって形成された閉弁部材１１１及び伝達部材１１３等を組み合わせてなる。ピストン１２０は、金属材料によって形成されたメインピストン部材１２０ａ及びサブピストン部材１３０等を組み合わせてなる。
【００４１】
制御弁体１１０は、全体として円柱状を呈しており、弁室２５に収容されている。制御弁体１１０は、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態で、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出を停止させる。制御弁体１１０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動による変位で制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出を可能にする。
【００４２】
閉弁部材１１１は、弁室２５に臨むピン収容孔２０ｆの流出開口２６を開閉する部材である。閉弁部材１１１は、弁室２５のうちで上弁室部２５ｂに配置されている。閉弁部材１１１は、閉塞部１１２ａ及び球状面部１１２ｂを有している。
【００４３】
閉塞部１１２ａは、流出開口２６よりも直径の大きい円形の平面状に形成されている。閉塞部１１２ａは、流出開口２６の周囲を円環状に囲む第一シート面部２８と対向している。閉塞部１１２ａの中央には、駆動伝達ピン３２が当接している。駆動伝達ピン３２を通じて閉弁部材１１１にピエゾアクチュエータ３１の伸長作動が伝達されることで、閉塞部１１２ａは、第一シート面部２８から離座する。その結果、流出開口２６が開状態となる。一方、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態で、閉塞部１１２ａは、第一シート面部２８に着座している。その結果、流出開口２６が閉じられる。球状面部１１２ｂは、閉塞部１１２ａの外縁と連続した部分球面状に形成されている。
【００４４】
伝達部材１１３は、大径部１１３ａ及び小径部１１３ｂを有する二段円柱状に形成されている。小径部１１３ｂは、大径部１１３ａに対しメインピストン部材１２０ａ側に位置している。伝達部材１１３には、弁体摺動面１１４、接触部１１５、及び弁連通路１１７が形成されている。
【００４５】
弁体摺動面１１４は、大径部１１３ａの外周壁面である。弁体摺動面１１４は、円筒面状に形成されている。弁体摺動面１１４は、サブピストン部材１３０の内周壁面に内嵌されている。弁体摺動面１１４は、サブピストン部材１３０に対して摺動可能である。
【００４６】
接触部１１５は、軸方向にてバルブボデー部材２０ｃと対向する伝達部材１１３の上端面に設けられた凹部である。接触部１１５は、上端面の径方向の中央に位置しており、閉弁部材１１１を収容している。接触部１１５は、凹球面状に形成されており、球状面部１１２ｂに面接触している。接触部１１５及び球状面部１１２ｂの間の摺動により、伝達部材１１３は、閉弁部材１１１に対する相対的な傾きを許容される。
【００４７】
弁連通路１１７は、伝達部材１１３を軸方向に沿って貫通する貫通孔によって形成されている。弁連通路１１７は、接触部１１５の外周側に配置されている。弁連通路１１７は、下弁室部２５ａと上弁室部２５ｂとを連通する燃料通路である。弁連通路１１７は、制御弁体１１０の位置に係らず、下弁室部２５ａ及び上弁室部２５ｂの間を常に連通している。
【００４８】
ピストン１２０は、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面に摺動可能に支持されている。ピストン１２０は、ノズルニードル５０の変位方向に沿って変位可能である。ピストン１２０は、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態で、制御弁体１１０との間に変位方向の隙間ＧＰを形成している。隙間ＧＰの大きさは、例えば１０〜３０μｍ程度である。隙間ＧＰは、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動に伴う制御弁体１１０の閉弁方向への変位によって消失する。ピストン１２０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動によって変位した制御弁体１１０と当接する。ピストン１２０は、制御弁体１１０から伝達される力によって閉弁方向に変位することで、上弁室部２５ｂの容積を増加させる。その結果、ピストン１２０は、制御室２７に減圧を生じさせる。
【００４９】
メインピストン部材１２０ａは、円柱状に形成され、サブピストン部材１３０及びニードルシリンダ６０の間に位置している。メインピストン部材１２０ａの両端面のうちで制御弁体１１０に対向する上端面には、サブピストン部材１３０及びバルブスプリング１４０が載置されている。メインピストン部材１２０ａの下端面は、制御室２７及び高圧室２１ａに臨んでいる。メインピストン部材１２０ａの下端面は、ピストン１２０の閉弁方向への変位によってストッパ部２０ｓに当接し、ピストン１２０の閉弁方向への変位を制限する。メインピストン部材１２０ａには、流入流路１２２、ピストン連通路１２７、ピストン摺動面１２４、及び第二シート面部１２８が形成されている。
【００５０】
流入流路１２２は、メインピストン部材１２０ａの下端面の外縁部分から、上端面の中央へ向けて延伸する貫通孔によって形成されている。流入流路１２２は、高圧室２１ａと弁室２５との連通を形成している。弁室２５に臨む流入流路１２２の流入開口１２２ａは、上端面の中央に開口している。流入開口１２２ａは、高圧室２１ａから下弁室部２５ａに燃料を流入させる。流入開口１２２ａは、メインピストン部材１２０ａへの制御弁体１１０の当接によって閉じられる。流入開口１２２ａの閉塞によれば、高圧室２１ａと弁室２５との接続が遮断される。流入流路１２２には、インオリフィス１２３が形成されている。インオリフィス１２３は、流入開口１２２ａが開状態の場合にて、高圧室２１ａから弁室２５に流入する燃料の流量を制限する。
【００５１】
ピストン連通路１２７は、サブピストン部材１３０を軸方向に沿って貫通する貫通孔によって形成されている。ピストン連通路１２７は、サブピストン部材１３０の中心から外れた位置に設けられている。ピストン連通路１２７は、制御室２７と下弁室部２５ａとを連通する燃料通路である。ピストン連通路１２７は、制御弁体１１０の位置に係らず、制御室２７及び下弁室部２５ａの間を常に連通している。ピストン連通路１２７及び弁連通路１１７により、制御室２７は、上弁室部２５ｂと常に連通されている。
【００５２】
ピストン摺動面１２４は、メインピストン部材１２０ａの外周壁面である。ピストン摺動面１２４は、円筒面状に形成されている。ピストン摺動面１２４は、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面に内嵌されている。ピストン摺動面１２４は、バルブボデー部材２０ｃに対して摺動可能である。
【００５３】
第二シート面部１２８は、軸方向にて制御弁体１１０の下端面と対向するメインピストン部材１２０ａの上端面に設けられている。第二シート面部１２８は、平坦な平面状に形成されている。第二シート面部１２８は、流入開口１２２ａを囲む円環状である。ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態にて、第二シート面部１２８と制御弁体１１０の下端面との間には、上述の隙間ＧＰが形成される。制御弁体１１０のピストン１２０への当接により、第二シート面部１２８は、制御弁体１１０の下端面との間で油密を形成する。
【００５４】
サブピストン部材１３０は、円筒状に形成され、メインピストン部材１２０ａとバルブボデー部材２０ｃとの間にメインピストン部材１２０ａと同軸配置されている。サブピストン部材１３０の外径は、メインピストン部材１２０ａの外径と実質同一である。サブピストン部材１３０には、ピストン受圧面１３１及び円筒壁部１３２が形成されている。
【００５５】
ピストン受圧面１３１は、軸方向にて流路形成部材２０ｂと対向するサブピストン部材１３０の上端面である。ピストン受圧面１３１は、円環状に形成されている。ノズルニードル５０の変位方向に沿って見たピストン受圧面１３１の投影面積は、当該変位方向に沿って見たニードル受圧面５１の投影面積よりも大きい。ピストン受圧面１３１は、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態でニードルスプリング５２の付勢力によって流路形成部材２０ｂの下端面に押し当てられている。
【００５６】
ピストン受圧面１３１は、ピストン１２０及び制御弁体１１０の閉弁方向への変位によって流路形成部材２０ｂの下端面から離間し、上弁室部２５ｂの容積を拡大させる。一方で、ピストン１２０の閉弁方向への変位によれば、制御室２７の容積が減少する。上述したように、ピストン受圧面１３１の投影面積がニードル受圧面５１の投影面積よりも大きいため、上弁室部２５ｂの容積の増加分は、制御室２７の容積の減少分よりも大きくなる。その結果、ピストン１２０及び制御弁体１１０の閉弁方向への変位によれば、弁室２５及び制御室２７の総容積が増加する。
【００５７】
円筒壁部１３２は、制御弁体１１０の大径部１１３ａを軸方向に変位可能に支持し、且つ、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面によって変位可能に支持されている。円筒壁部１３２の軸方向の長さは、伝達部材１１３の軸方向の長さよりも、隙間ＧＰの間隔分だけ、長くされている。円筒壁部１３２及び小径部１１３ｂの間には、円筒状の下弁室部２５ａが形成されている。
【００５８】
バルブスプリング１４０は、円筒螺旋状に形成されたコイルスプリングである。バルブスプリング１４０は、軸方向に押し縮められた状態で、大径部１１３ａとメインピストン部材１２０ａとの間に配置されている。バルブスプリング１４０は、下弁室部２５ａに収容されており、小径部１１３ｂの外周側に位置している。バルブスプリング１４０は、流出開口２６へ向けて制御弁体１１０を付勢している。
【００５９】
ここまで説明した燃料噴射装置１０は、燃料噴射における噴射率の推移の態様を変更可能である。一例として、燃料噴射装置１０は、噴射率を標準的に立ち上げる低速開弁モードでの燃料噴射と、低速開弁モードよりも噴射率を急峻に立ち上げる高速開弁モードでの燃料噴射とを行うことができる。以下、低速開弁モード及び高速開弁モードを比較しつつ、燃料噴射装置１０による燃料噴射の作動の詳細を、図３〜図７に基づき、図２を参照しつつ説明する。
【００６０】
図３には、ピエゾアクチュエータ３１の無通電時、即ち、ピエゾアクチュエータ３１の縮んだ状態が示されている。この状態における制御弁体１１０は、初期位置として、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させている。初期位置の制御弁体１１０は、低圧燃料通路２２と弁室２５との接続を遮断している。故に、弁室２５及び制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料の流出は、中断されている。
【００６１】
一方、制御弁体１１０の下端面は、第二シート面部１２８から離座しており、第二シート面部１２８との間に微小な隙間ＧＰを形成している。こうした制御弁体１１０の初期位置では、弁室２５と高圧室２１ａとが連通状態となり、制御室２７は、弁室２５を介して高圧室２１ａと接続される。そのため制御室２７の燃料圧力は、高圧室２１ａの燃料圧力と実質同一となる。ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料から受ける油圧力により、噴孔２３の閉弁状態を維持する。
【００６２】
ピストン１２０は、初期位置として、ピストン受圧面１３１を流路形成部材２０ｂの下端面に当接させている。一方で、ピストン１２０の下端面は、ストッパ部２０ｓから離座している。ピストン１２０の下端面とストッパ部２０ｓとの間には、微小な隙間（以下、「変位区間ＤＧＰ」）が形成されている。ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態にて、変位区間ＤＧＰとして確保されている距離は、隙間ＧＰとして確保されている距離よりも小さい。尚、変位区間ＤＧＰは、隙間ＧＰより大きくてもよく、又は隙間ＧＰと実質同一であってもよい。
【００６３】
図４に示す低速開弁モードでは、ピエゾアクチュエータ３１に第一駆動エネルギが投入される。第一駆動エネルギは、制御弁体１１０を変位させる一方で、ピストン１２０の変位を実質的に生じさせない駆動エネルギである。故に、低速開弁モードでは、圧力制御機構１００による弁室２５の容積拡大は、実施されない。
【００６４】
低速開弁モードにおける駆動部３０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動により、駆動伝達ピン３２によって制御弁体１１０を押し下げる。制御弁体１１０の変位に伴う流出開口２６の開弁により、上弁室部２５ｂは、ピン収容孔２０ｆを介して、低圧燃料通路２２と連通する。制御室２７及び弁室２５の間がピストン連通路１２７によって互いに接続されているため、制御弁体１１０の変位によって弁室２５と低圧燃料通路２２とが接続されると、制御室２７の燃料は、弁室２５を通じて、低圧燃料通路２２に流出する。
【００６５】
低圧燃料通路２２への燃料流出に伴う制御室２７の減圧により、ニードル受圧面５１に作用する閉弁方向の油圧力が減少する。制御室２７の燃料圧力が開弁圧Ｐｏ（図８参照）を下回ると、ノズルニードル５０は、高圧燃料の油圧力によって開弁方向への変位を開始する。以上により、噴孔２３が開弁状態となる。
【００６６】
そして、ノズルニードル５０の開弁方向への変位によれば、制御室２７の容積が減少する。故に、燃料流出によって減少した制御室２７の燃料圧力が回復する。ノズルニードル５０の変位量が特定のリフト量（以下、「バランスリフト量」）に到達すると、容積減少に伴う制御室２７の圧力回復により、ノズルニードル５０に作用する閉弁方向の油圧力と開弁方向の油圧力とが釣り合うようになる。その結果、開弁方向へ変位するノズルニードル５０の変位速度が低下する。ノズルニードル５０は、バランスリフト量への到達後、アウトオリフィス２２ａを流通する燃料の流出量に応じて、実質的に一定の速度で開弁方向への変位を継続する。
【００６７】
低速閉弁モードにおける駆動部３０は、制御弁体１１０の下端面を第二シート面部１２８に押し付けて、流入開口１２２ａを閉じる。その結果、高圧室２１ａと弁室２５との接続が遮断される。故に、高圧室２１ａから低圧燃料通路２２への燃料リークが抑制される。尚、高圧室２１ａと弁室２５との接続遮断によれば、高圧室２１ａと制御室２７との接続も遮断状態となる。
【００６８】
図５及び図６に示す高速開弁モードでは、ピエゾアクチュエータ３１に第二駆動エネルギが投入される。第二駆動エネルギは、第一駆動エネルギよりも大きな駆動エネルギである。駆動部３０は、低速開弁モードよりも大きな伸長作動をピエゾアクチュエータ３１に生じさせることで、駆動伝達ピン３２によって制御弁体１１０をさらに押し下げる。その結果、制御弁体１１０は、ピストン１２０との間の隙間ＧＰを消失させ、当接したピストン１２０を拡大方向へ向けて変位させる。尚、拡大方向は、閉弁方向と実質同一の方向である。また、高速開弁モードでも、低速開弁モードと同様に、制御弁体１１０の初期位置からの変位によって、制御室２７の燃料の低圧燃料通路２２への流出が開始される。
【００６９】
図５に示すように、制御弁体１１０及びピストン１２０は、燃料流出に伴う制御室２７の減圧でノズルニードル５０が開弁方向への変位を開始する以前に、ニードルシリンダ６０を押し下げつつ、拡大方向へ向かう一体的な変位を開始する。ピストン１２０は、変位区間ＤＧＰを消失させつつ、ストッパ部２０ｓに下端面を当接させる位置まで変位する。その結果、流路形成部材２０ｂの下端面と圧力制御機構１００の上端面との間の上弁室部２５ｂが拡張される。こうして、ノズルニードル５０の変位が開始される以前に、弁室２５の容積、ひいては弁室２５及び制御室２７の総容積が、拡大された状態となる。
【００７０】
制御室２７の圧力は、弁室２５及び制御室２７の総容積の拡大と、低圧燃料通路２２への燃料流出とにより、降下する。そして、制御室２７の圧力が開弁圧Ｐｏ（図８参照）を下回ると、図６に示すように、ノズルニードル５０の開弁方向への変位が開始され、噴孔２３は開弁状態となる。上述した弁室２５及び制御室２７の総容積の増加によれば、バランスリフト量が拡大されるため、ノズルニードル５０の変位速度を高く維持可能な期間（以下、「加速開弁期間」）が長く調整される。
【００７１】
詳記すると、バランスリフト量は、ノズルニードル５０の開弁方向への変位に伴う制御室２７の圧力復帰により、ノズルニードル５０に作用する軸方向の油圧力が釣り合うリフト量である。故に、制御室２７の容積が大きくなるほど、ノズルニードル５０の上昇に伴う制御室２７の圧力復帰が抑制されるため、バランスリフト量が大きくなる。弁室２５が制御室２７と接続された構成では、弁室２５及び制御室２７の総容積を増加させても、バランスリフト量が拡大される。以上のように、ピエゾアクチュエータ３１に投入する駆動エネルギの調整により、弁室２５及び制御室２７の総容積を増減させれば、バランスリフト量、ひいては加速開弁期間の調整が可能になる。故に、例えば噴射率の立ち上がりを急峻する等、燃料噴射における噴射率の推移の態様が変更可能となる。
【００７２】
図７に示す閉弁期間では、ピエゾアクチュエータ３１への通電が遮断される。通電停止後、ピエゾアクチュエータ３１に蓄えられていた電荷が放出されると、ピエゾアクチュエータ３１は、軸方向に収縮する。高速開弁モードにおける閉弁期間では、駆動部３０の駆動力の消失に伴い、ピストン１２０は、ニードルシリンダ６０によって伝達されるニードルスプリング５２の復元力及びピストン１２０に作用する油圧力等に押され、流出開口２６へ向けて変位する。これにより、ピストン１２０の下端面及びストッパ部２０ｓの間には、変位区間ＤＧＰが確保される。
【００７３】
加えて、各開弁モードの閉弁期間にて、制御弁体１１０は、バルブスプリング１４０の復元力及び制御弁体１１０に作用する油圧力等により、ピストン１２０に対し流出開口２６へ向けて変位する。制御弁体１１０は、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させ、流出開口２６を閉弁する。以上により、上弁室部２５ｂと低圧燃料通路２２との接続が遮断され、弁室２５及び制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出が停止される。
【００７４】
さらに、制御弁体１１０は、第二シート面部１２８から下端面を離座させ、流入開口１２２ａを開弁する。これにより、制御弁体１１０の下端面及びメインピストン部材１２０ａの上端面の間には、隙間ＧＰが確保される。その結果、弁室２５を介して高圧室２１ａと接続された制御室２７には、流入流路１２２、隙間ＧＰ、及びピストン連通路１２７を通じて、高圧室２１ａの燃料が流入する。以上により、制御室２７の燃料圧力が高圧室２１ａと同程度の初期圧力まで回復し、ノズルニードル５０は、ニードルスプリング５２の復元力及び油圧力等によって閉弁方向に押し下げられ、噴孔２３を閉弁状態とする。
【００７５】
次に、高速開弁モードにおける燃料噴射装置１０の作動の推移を、図８のタイムチャートを用いて、図５及び図２を参照しつつ説明する。
【００７６】
時刻ｔ０にて、充電制御部７２は、ＥＤＵ７０ｂへ向けた指令値の出力により、第二駆動エネルギのピエゾアクチュエータ３１への投入を開始させる。時刻ｔ０は、駆動エネルギのピエゾアクチュエータ３１への投入を開始する時刻であり、ピエゾアクチュエータ３１の充電を開始する充電開始時刻である。
【００７７】
時刻ｔ０にて開始された充電に伴う伸長作動により、制御弁体１１０の変位が開始される。そして、隙間ＧＰに相当する弁体空走距離だけ変位した制御弁体１１０は、ピストン１２０と当接し、ピストン１２０と一体的な変位を開始する。さらに、制御弁体１１０に押されることで、変位区間ＤＧＰに相当するピストン空走距離だけ変位したピストン１２０は、時刻ｔ１にて、ストッパ部２０ｓに当接する。これにより、制御弁体１１０及びピストン１２０の拡大方向への変位は完了する。加えて、ピエゾアクチュエータ３１の充電も時刻ｔ１にて完了する。即ち、時刻ｔ１は、ピエゾアクチュエータ３１の充電完了時刻である。そして、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間が、昇圧完了時間Ｔｕである。
【００７８】
時刻ｔ１の後も継続される制御室２７の減圧により、時刻ｔ２にて、制御室２７の圧力は、ノズルニードル５０の開弁圧Ｐｏに到達する。その結果、時刻ｔ２にて、ノズルニードル５０は、開弁方向へのリフト変位を開始する。即ち、時刻ｔ２は、ノズルニードル５０の開弁開始時刻である。そして、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの時間が、開弁時間Ｔｓである。
【００７９】
以上のように、昇圧完了時間Ｔｕが開弁時間Ｔｓよりも短く設定される構成により、制御弁体１１０及びピストン１２０の拡大方向への変位は、ノズルニードル５０が開弁方向へのリフト変位を開始する以前に開始され、且つ、完了される。こうした昇圧完了時間Ｔｕは、例えば０．１ミリ秒程度に設定される。一方、開弁時間Ｔｓは、０．２５〜０．３ミリ秒程度に設定される。
【００８０】
ここまで説明した本実施形態では、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動により、制御弁体１１０と当接したピストン１２０が、弁室２５の容積を増加させる拡大方向に変位する。弁室２５が制御室２７と接続された構成であり、且つ、ノズルニードル５０の開弁方向への変位開始以前に弁室２５の容積が拡大されれば、燃料噴射装置１０は、弁室２５の容積の拡縮により、ノズルニードル５０の変位速度が低下するタイミングを調整し得る。したがって、燃料噴射装置１０は、燃料流出に伴う制御室の減圧を利用してノズルニードル５０を開弁作動させる構成であっても、ノズルニードル５０の変位の態様を変更できる。
【００８１】
具体的に、図９に示すように、弁室２５の容積が拡大されない低速開弁モードでは、ノズルニードル５０の変位量は、開弁開始後すぐにバランスリフト量に到達する。そのため、加速開弁期間は、短くなる。一方で、弁室２５の容積が拡大される高速開弁モードでは、バランスリフト量の拡大により、加速開弁期間が低速開弁モードよりも長く確保される。以上のように、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動によって弁室２５の容積を可変にできる圧力制御機構１００の採用によれば、ノズルニードル５０の開弁速度を可変にする構成が実現可能となる。
【００８２】
そして、図１０に示すように、ノズルニードル５０の開弁速度の可変化によれば、噴射率の推移の態様が変更可能となる。高速開弁モードでは、加速開弁期間が長く継続されることにより、噴射率は、低速開弁モードよりも急速に立ち上げられる。故に、噴射率の波形は、矩形に近似した高矩形（ブーツ型）な形状となる。一方で、低速開弁モードでは、加速開弁期間の早期の終了により、噴射率は、高速開弁モードよりも緩やかな立ち上がりとなる。故に、噴射率の波形は、低矩形な形状となる。
【００８３】
加えて本実施形態では、ノズルニードル５０の変位の開始される開弁開始時刻ｔ２よりも前に、拡大方向へのピストン１２０の変位が完了される。故に、ノズルニードル５０のリフト変位は、弁室２５及び制御室２７の総容積が拡大された状態で開始される。以上によれば、開弁方向に変位するノズルニードル５０の挙動を安定化できるため、噴射量の精度及び制御性を確保することが可能となる。
【００８４】
また本実施形態では、昇圧完了時間Ｔｕが開弁時間Ｔｓよりも短く設定されている。開弁時間Ｔｓは、制御室２７の容積によって概ね決定される。故に、制御室２７の容積から開弁時間Ｔｓを測定又は算出し、昇圧完了時間Ｔｕは、当該開弁時間Ｔｓよりも短くなるよう調整される。このような設定によれば、ピストン１２０の変位は、ノズルニードル５０の変位開始前に完了される。したがって、噴射量の精度及び制御性は、いっそう確保され易くなる。
【００８５】
ここで、ピエゾアクチュエータ３１の変位量は、投入される駆動エネルギによって制御可能であるものの、温度による影響及び個体間でのばらつき等が不可避的に存在し得る。そこで本実施形態では、拡大方向へのピストン１２０の変位が、ストッパ部２０ｓによって機械的に規制される。こうした構成であれば、ピストン１２０の最大変位量は、一定に維持され得る。このように、投入される駆動エネルギの制御棚がストッパ部２０ｓによって規定されることで、弁室２５の容積を拡大させる高速開弁モードでのノズルニードル５０の変位の態様、ひいては噴射率の変化の態様が安定的となる。したがって、ノズルニードル５０の開弁速度を可変とした構成であっても、噴射量の制御性が確保され得る。
【００８６】
さらに本実施形態では、制御弁体１１０を流路形成部材２０ｂへ向けて付勢するバルブスプリング１４０が設けられている。故に、制御弁体１１０は、ピエゾアクチュエータ３１の収縮作動に伴い、初期位置に戻り得る。制御弁体１１０の変位がピエゾアクチュエータ３１の作動に円滑に追従すれば、ピエゾアクチュエータ３１に投入される駆動エネルギが変更されても、圧力制御機構１００及びノズルニードル５０は、安定的な動作を行うことができる。
【００８７】
加えて本実施形態では、駆動部３０によって押し下げられた制御弁体１１０が、ピストン１２０に形成された流入開口１２２ａを閉じ、高圧室２１ａから弁室２５への燃料の流入を停止させる。故に、高圧室２１ａから弁室２５への燃料の流入を停止させない形態と比較して、ノズルニードル５０の駆動に用いられないリーク燃料の消費量が低減され得る。
【００８８】
また本実施形態では、ピストン１２０に形成されたピストン連通路１２７が制御室２７と弁室２５とを連通させている。ピストン連通路１２７は、制御室２７及び弁室２５を短い距離で接続できる。その結果、ピストン連通路１２７の容積が低減され、ひいては、制御室２７及び弁室２５の総容積の低減が可能になる。以上によれば、圧力制御機構１００は、拡大方向へのピストン１２０の変位によって実現される総容積の可変割合を大きく確保できる。したがって、燃料噴射装置１０は、ピエゾアクチュエータ３１に投入する駆動エネルギの制御により、ノズルニードル５０の変位の態様をいっそう顕著に変更できる。
【００８９】
尚、上記実施形態では、弁ボデー２０が「本体」に相当し、高圧室２１ａが「第一室」に相当し、低圧燃料通路２２が「第二室」に相当し、ピエゾアクチュエータ３１が「アクチュエータ」に相当し、ノズルニードル５０が「ニードル」に相当する。また、ニードルシリンダ６０が「制御室部材」に相当し、制御弁体１１０が「弁体」に相当し、ピストン連通路１２７が「連通路」に相当し、バルブスプリング１４０が「弁体付勢部材」に相当する。
【００９０】
（他の実施形態）
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００９１】
上記実施形態では、ピストン１２０をストッパ部２０ｓに当接させる第二駆動エネルギをピエゾアクチュエータ３１に投入した場合を、高速開弁モードとして説明した。しかし、制御装置からピエゾアクチュエータに投入される駆動エネルギの大きさは、適宜変更可能である。例えば、充電制御部は、指令値の設定により、ストッパ部に当接しない程度の拡大方向への変位をピストンに生じさせる駆動エネルギを、ピエゾアクチュエータに投入させてもよい。
【００９２】
上記実施形態では、制御弁体１１０及びピストン１２０の間に隙間ＧＰが設けられる構成により、駆動部３０は、ピストン１２０を実質的に変位させることなく、流出開口２６を開弁可能であった。しかし、圧力制御機構は、隙間ＧＰを省略され、流出開口の開弁に伴ってピストンを常に変位させる構成であってもよい。こうした構成であっても、充電制御部がピエゾアクチュエータの伸長量を制御すれば、ノズルニードルの開弁速度の可変化が可能となる。
【００９３】
上記実施形態での高速開弁モードでは、ノズルニードル５０の開弁方向への変位が開始される以前に、ピエゾアクチュエータ３１の充電が完了されていた。しかし、ノズルニードルの変位開始後も、充電制御部の制御によるピエゾアクチュエータの充電が継続されてよい。また、噴射圧が高くなるほど、開弁時間Ｔｓは長くなる。故に、充電制御部は、噴射圧が高くなるほど、昇圧完了時間Ｔｕを長く確保する制御を行ってもよい。
【００９４】
上記実施形態では、拡大方向へのピストン１２０の最大変位量が、ストッパ部２０ｓによって規定されていた。しかし、ストッパ部は、省略されてもよい。
【００９５】
上記実施形態の制御弁体１１０は、バルブスプリング１４０によって押圧されていた。しかし、ニードルシリンダの一端がピストンを貫通し、制御弁体に押圧力を印加可能な構成であれば、バルブスプリングに相当する構成は、省略されてよい。バルブスプリングの省略によれば、弁室の容積は、いっそう低減され得る。故に、弁室及び制御室の総容積の可変割合がさらに大きく確保可能となる。
【００９６】
上記実施形態では、制御弁体１１０の変位よって流出開口２６が開かれると、高圧室２１ａと弁室２５との連通が遮断され、リーク燃料の消費が抑制されていた。しかし、流出開口が開かれた状態でも、高圧室と弁室との接続は、維持されてよい。
【００９７】
上記実施形態の駆動部では、ピエゾアクチュエータ３１がアクチュエータとして採用されていた。しかし、アクチュエータは、例えば磁電アクチュエータ等であってもよい。
【００９８】
上記実施形態では、燃料として軽油を噴射する燃料噴射装置に本開示の圧力制御機構等を適用した例を説明した。しかし、上記の圧力制御機構は、軽油以外の燃料、例えばジメチルエーテル等の液化ガス燃料を噴射する燃料噴射装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１０  燃料噴射装置、２０  弁ボデー（本体）、２０ｓ  ストッパ部、２１ａ  高圧室（第一室）、２２  低圧燃料通路（第二室）、２３  噴孔、２５  弁室、２７  制御室、３１  ピエゾアクチュエータ（アクチュエータ）、５０  ノズルニードル（ニードル）、６０  ニードルシリンダ（制御室部材）、１１０  制御弁体（弁体）、１２０  ピストン、１２２  流入流路、１２２ａ  流入開口、１２７  ピストン連通路（連通路）、１４０  バルブスプリング（弁体付勢部材）、ｔ０  充電開始時刻、ｔ１  充電完了時刻、ｔ２  開弁開始時刻、Ｔｓ  開弁時間、Ｔｕ  昇圧完了時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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