(57)【要約】【課題】弁部材に働く閉弁力に対して必要な開弁力を抑制することができる燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料噴射弁１においては、ニードル７が噴孔９を閉じる閉弁状態のときに、連結棒１２、摺動空間部１３を含む一体変位・解除生成手段は、第二のピストン８がニードル７に対し相対変位しないで一体に変位する一体変位状態を維持し、ニードル７が閉弁状態から開弁方向に最大変位する開弁状態に向かうときに一体変位・解除生成手段は上記の一体変位状態を解除し、さらに圧力バランス室８１は開弁方向に第二のピストン８に対して作用する力とバランスするように圧縮されて第二のピストン８を閉弁方向に支持する。【選択図】図３
2011094538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴出する噴孔が形成されているハウジングと、
前記ハウジングの内部に設けられ、軸方向に往復変位して前記噴孔を開閉し、前記噴孔からの前記燃料の噴出を許容及び停止する弁部材と、
前記ハウジングの内部に設けられ、軸方向に伸縮して第一のピストンを往復変位させることにより圧力制御室の内圧を制御して前記弁部材を前記往復変位させるアクチュエータと、
前記弁部材に連結されて、前記噴孔を閉じる閉弁状態にある前記弁部材とともに変位する第二のピストンと、
前記弁部材が前記噴孔から離れる方向である開弁方向に前記第二のピストンに対して作用する力とバランスするように圧縮される圧力バランス手段と、
前記第二のピストンが前記弁部材に対し相対変位しないで一体に変位する一体変位状態及び当該一体変位状態が解除される非一体変位状態を生成する一体変位・解除生成手段と、を備え、
前記閉弁状態のときに前記一体変位・解除生成手段は前記一体変位状態を維持し、
前記弁部材が前記閉弁状態から前記開弁方向に最大変位する開弁状態に向かうときに、前記一体変位・解除生成手段は前記一体変位状態を解除し、さらに前記圧力バランス手段は前記バランスするように圧縮されて前記第二のピストンを前記閉弁方向に支持することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
さらに、前記第二のピストンと前記弁部材とを連結する連結棒を備え、
前記一体変位・解除生成手段は、
前記連結棒の一方側が前記第二のピストン及び前記弁部材のうち一方の相手部材に対し相対変位しないで一体に変位するように固定され、
前記連結棒の他方側が、前記閉弁状態のときに他方の相手部材に対し相対変位しないで一体に変位可能であり、前記閉弁状態から前記開弁状態に向かうときに前記他方の相手部材に対し相対変位することにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記他方の相手部材には、軸方向に延びるように形成されて前記連結棒の他方側端部を摺動可能に収容する摺動空間部が形成されており、
前記閉弁状態のときに、前記連結棒の他方側端部が前記摺動空間部を形成する内壁面に軸方向に当接して、前記他方の相手部材及び前記連結棒は相対変位しないで一体に変位し、
前記閉弁状態から前記開弁状態に向かうときに、前記摺動空間部の前記内壁面と前記連結棒の他方側端部との前記当接が解除されて、前記連結棒は前記他方の相手部材に対し相対変位することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記圧力バランス手段は、前記第二のピストンに対して前記開弁方向の側に隣接して設けられ、前記第二のピストンの変位に応じて容積変化する密閉された室であって、液体が封入される圧力バランス室であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記第二のピストンは、前記圧力バランス室の前記液体に対して軸方向の力を作用させる部分の直径寸法が前記閉弁状態時に前記ハウジングの内壁面に着座する前記弁部材の直径寸法に等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記第二のピストンには、前記圧力バランス室に封入されている前記液体が外部に漏れることを防ぐシール部材が設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射装置は、軸方向に進退し噴孔を開閉する弁部材と、軸方向に伸縮するアクチュエータと、アクチュエータの伸縮に応じて軸方向に進退するピストンと、ピストンの進退に応じて燃料圧が増減される制御室と、燃料タンク等からボディ内に受け入れた高圧の燃料が流出入する背圧室と、を備える。さらに弁部材は、制御室の燃料圧を開弁方向に受けると共に、背圧室の燃料圧を閉弁方向に受けるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。そして、このような燃料噴射装置においては、高い燃焼効率、すすや未燃成分の排出抑制等の観点から、燃料の高圧化が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８‐２５５８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の燃料噴射装置では、装置内の燃料が高圧になるほど、弁部材に対して閉じる方向に働く閉弁力が大きくなる。このように閉弁力が増大すると、弁部材の開弁及び閉弁の応答性を確保するために、弁部材を開弁させる開弁力を当該閉弁力に打ち勝つように設定する必要がある。このような開弁力を設定するには、例えば、弁部材を強制的に駆動させるための機構を強化する必要があり、当該機構を含む装置の大型化につながってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁部材に働く閉弁力に対して必要な開弁力を抑制することができる燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の燃料噴射装置の発明は、燃料を噴出する噴孔が形成されているハウジングと、ハウジングの内部に設けられ、軸方向に往復変位して噴孔を開閉し、噴孔からの燃料の噴出を許容及び停止する弁部材と、ハウジングの内部に設けられ、軸方向に伸縮して第一のピストンを往復変位させることにより圧力制御室の内圧を制御して弁部材を往復変位させるアクチュエータと、弁部材に連結され、噴孔を閉じる閉弁状態にある弁部材とともに変位する第二のピストンと、弁部材が噴孔から離れる方向である開弁方向に第二のピストンに対して作用する力とバランスするように圧縮される圧力バランス手段と、第二のピストンが弁部材に対し相対変位しないで一体に変位する一体変位状態及び当該一体変位状態が解除される非一体変位状態を生成する一体変位・解除生成手段と、を備え、
閉弁状態のときに一体変位・解除生成手段は一体変位状態を維持し、
弁部材が閉弁状態から開弁方向に最大変位する開弁状態に向かうときに、一体変位・解除生成手段は一体変位状態を解除し、さらに圧力バランス手段は第二のピストンに対して開弁方向に作用する力とバランスするように圧縮されて第二のピストンを閉弁方向に支持することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、第二のピストンが弁部材に対し相対変位しないで一体に変位する一体変位状態と当該一体変位状態が解除される非一体変位状態とを生成する一体変位・解除生成手段を備え、当該一体変位・解除生成手段によって、閉弁状態で一体変位状態を維持し、閉弁状態から開弁状態に向かうときに一体変位状態を解除して非一体変位状態になることにより、弁部材が閉弁状態から開弁状態に向かうときに弁部材に作用する力が第二のピストンに連動しない構造を可能にする。これにより、圧力バランス手段は弁部材に働く作用力を受けずに圧縮されて第二のピストンを支持するため、燃料圧力による弁部材を閉弁する力の作用がキャンセルされる。本発明はこのようなメカニズムを有しつつバランス状態に近づきながら、開弁状態を実施することができる。したがって、弁部材に働く閉弁力に打ち勝つためにアクチュエータ等により発生させる開弁力を抑制できる燃料噴射装置が得られる。さらに当該開弁力を抑制できることにより、弁部材を開弁方向に駆動するための機構の強化や大型化を抑制できるため、燃料噴射装置のコストパフォーマンスの向上及び小型化に貢献することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によると、燃料噴射装置はさらに第二のピストンと弁部材とを連結する連結棒を備え、一体変位・解除生成手段は、連結棒の一方側が第二のピストン及び弁部材のうち一方の相手部材に対し相対変位しないで一体に変位するように固定され、連結棒の他方側が、閉弁状態のときに他方の相手部材に対し相対変位しないで一体に変位可能であり、閉弁状態から開弁状態に向かうときに他方の相手部材に対し相対変位することにより構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、連結棒と第二のピストンまたは弁部材の一方との一体変位構造、及び他方との相対変位構造によって一体変位・解除生成手段を構成するため、簡素な機械的構造を実現でき、燃料噴射装置のコストパフォーマンスの向上及び小型化に大きく貢献できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、他方の相手部材には、軸方向に延びるように形成されて連結棒の他方側端部を摺動可能に収容する摺動空間部が形成されており、
閉弁状態のときに、連結棒の他方側端部が摺動空間部を形成する内壁面に軸方向に当接して、他方の相手部材及び連結棒は相対変位しないで一体に変位し、
閉弁状態から開弁状態に向かうときに、摺動空間部の内壁面と連結棒の他方側端部との当接が解除されて、連結棒は他方の相手部材に対し相対変位することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、連結棒の他方側端部を摺動可能に収容する摺動空間部を備え、連結棒の他方側端部が閉弁状態で摺動空間部の内壁面に当接することによって軸方向の移動が規制されて一体変位状態になり、閉弁状態から開弁状態に向かうときに当該規制が解除されて相対変位可能な状態になる。これにより、当該他方の部材に上記形状を備える摺動空間を形成することで、部品点数の少ない簡素なメカニズムであって動作不良が少ない有用な一体変位・解除生成手段が得られる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によると、圧力バランス手段は、第二のピストンに対して開弁方向の側に隣接して設けられ、第二のピストンの変位に応じて容積変化する密閉された室であって、液体が封入される圧力バランス室であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、圧力バランス室を満たす液体として好ましい体積弾性係数を有する物質を採用すれば、閉弁状態から開弁状態に至る第二のピストンの変位量を、弁部材の変位量に対して適切な範囲に設定することが可能になる。したがって、部品点数の少ない簡素なメカニズムで、製品仕様とおりに製造し易く、生産性にも優れた燃料噴射装置を提供できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によると、請求項２において、第二のピストンは、圧力バランス室の液体に対して軸方向の力を作用させる部分の直径寸法が、閉弁状態でハウジングの内壁面に着座する弁部材の直径寸法に等しくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、燃料圧力に起因する閉弁力を相殺し易い製品生産が容易になり、また圧力バランス室の液体圧力と弁部材に作用する力との良好なバランス状態が保ち易くなり、製品性能、生産性に優れた燃料噴射装置を提供できる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５において、第二のピストンには、圧力バランス室に封入されている液体が外部に漏れることを防ぐシール部材が設けられていることを特徴とする。この発明によれば、当該シール部材を備えることにより、圧力バランス室の液体圧力が適切に保たれるため、圧力バランス室の機能を長期的かつ安定して発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る燃料噴射弁の構成を示す縦断面図であり、ニードルが噴孔を閉弁する状態を示している。
【図２】第１実施形態に係る燃料噴射弁の構成を示す縦断面図であり、ニードルが噴孔を開弁する状態を示している。
【図３】図２の開弁状態を拡大して示す部分拡大図である。
【図４】第２実施形態に係る燃料噴射弁の構成を部分拡大して示す縦断面図であり、ニードルが噴孔を開弁する状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る燃料噴射装置の一例である第１実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。燃料噴射装置は、例えば、筒内噴射式火花点火内燃機関（以下、直噴ガソリンエンジン）の気筒内へ直接的に噴射する直噴型エンジンに使用する装置である。燃料噴射装置の一例としての燃料噴射弁１は、燃料を噴出するために先端に形成される噴孔９が図示しない気筒内の燃焼室に接続されるように、シリンダヘッドに取り付けられている。図１は燃料噴射弁１の構成を示す縦断面図であり、ニードル７が噴孔９を閉じている状態（閉弁状態）を示している。また図２は、燃料噴射弁１においてニードル７が噴孔９を最大限に開放している状態（開弁状態）を示している。図３は図２に示した開弁状態を拡大して示す部分拡大図である。
【００２０】
図１に示すように、燃料噴射弁１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２とともにハウジングを構成するノズルボディ３と、弁部材としてのニードル７と、ニードル案内シリンダ７１と、第一のピストン６と、第二のピストン８と、ピストン案内シリンダ６１と、アクチュエータ５と、アクチュエータを支持する支持部材としてのスタックハウジング１０と、ハウジングを閉塞する閉塞部材としての蓋部材４と、を主に備えている。
【００２１】
燃料噴射弁１のハウジングは、ハウジング本体２とノズルボディ３とによって構成されている。ハウジング本体２は、主にスタックハウジング１０、アクチュエータ５、第一のピストン６、及びピストン案内シリンダ６１を内部に収納する両端が開口した筒状体である。ハウジング本体２は、軸方向下端部がノズルボディ３に接続され、軸方向上端部が蓋部材４とスタックハウジング１０とによって挟まれるようになっている。ノズルボディ３は、燃料噴射弁１のノズル部を構成する部品であり、主にニードル７及びニードル案内シリンダ７１を内部に収納する筒状体である。ノズルボディ３は、軸方向上端部にノズルボディ３に接続され、軸方向下端部に噴孔９が形成されている。
【００２２】
噴孔９は、ノズルボディ３の内壁面と外壁面とを連通する細孔であり、噴孔９周囲の内壁面（噴孔９の入口部周縁に位置する内壁面）には、閉弁時にニードル７が着座する弁座９１が設けられている。ノズルボディ３の内部であって噴孔９の入口部の周囲には、ニードル７とノズルボディ３の内壁面との間に燃料溜り室７５が形成されている。弁座９１は、燃料溜り室７５と噴孔９の入口部との間の内壁面に位置する座面である。
【００２３】
ハウジング本体２には、側面に、高圧燃料が流入する流入口２１が形成され、内部には当該燃料が流通する燃料通路１１が形成されている。燃料通路１１には、流入口２１に流入してくる燃料と概ね同じ圧力の燃料が流通する。燃料溜り室７５はこの燃料通路１１の一部を構成する。
【００２４】
ニードル７は、ハウジング本体２の内部に往復移動可能に収容されており、往復変位して噴孔９を開閉し、噴孔９からの燃料の噴出を許容及び停止する弁部材である。ニードル７には、燃料通路１１に通じる背圧室７３と燃料溜り室７５とを連通させる連通孔７４が形成されている。ニードルの先端側面部７８（図１に示すニードル７の下方端部）は、弁座９１に接触して着座される部位である。ニードルの先端側面部７８が、弁座９１に密着して着座している状態から離れると、燃料溜り室７５と噴孔９が連通するようになり、つまり、噴孔９と燃料通路１１とが背圧室７３等を介して連通するようになるため、噴孔９からの燃料噴射が許容される。一方、ニードルの先端側面部７８が弁座９１に着座すると、燃料通路１１と噴孔９とは遮断された閉弁状態となり、噴孔９からの燃料噴射が停止される（図１に示す状態）。また、ニードル７が閉弁状態から、ニードルの先端側面部７８が弁座９１から離れる方向である開弁方向に最大変位した状態を開弁状態とする（図２に示す状態）。
【００２５】
ニードル案内シリンダ７１は、円筒状体であり、軸方向上端部がピストン案内シリンダ６１に固定され、軸方向下端部がノズルボディ３の噴孔９側の内壁面と所定の間隔を設けるように配置されている。噴孔９側のニードル７の外壁、ニードル案内シリンダ７１の内周壁、及びノズルボディ３の内壁面の間には、円環状の圧力制御室７７が形成されている。
【００２６】
背圧室７３は、ニードル案内シリンダ７１の軸方向上端部とピストン案内シリンダ６１の軸方向下端部とが当接して設置されることにより、両者とニードル７の反噴孔９側の端部（軸方向上端部）との間に形成される空間である。背圧室７３は、ピストン案内シリンダ６１を貫通する通路６５によって、燃料通路１１と通じている。
【００２７】
ニードル案内シリンダ７１の内周壁には、ニードル７の外周壁が摺動可能（ニードル案内シリンダ７１に対してニードル７が軸方向にすべることが可能であること）に接している。これにより、ニードル７は、ニードル案内シリンダ７１によって軸方向に往復移動可能に案内されるため、往復変位することができる。ニードル７が弁座９１に着座するとき、ニードル７の軸方向上端部とピストン案内シリンダ６１の軸方向下端部との間には、所定の隙間が形成されるようになっている。この隙間により、ニードル７は、ニードルの先端側面部７８が弁座９１に接する位置から、ニードル７の軸方向上端部がピストン案内シリンダ６１の軸方向下端部に接する位置まで移動可能になる。つまり、ニードル７の最大リフト量は、上記隙間によって規定される。
【００２８】
背圧室７３には、第一の付勢部材としての第１スプリング７２が収容されている。第１スプリング７２は、軸方向下端部がニードル７に接し、軸方向上端部がピストン案内シリンダ６１の軸方向下端部に接しており、ニードル７を弁座９１に向かう方向、すなわち閉弁方向へ付勢する。燃料溜り室７５には、連通孔７４を通じて背圧室７３から燃料が流入する。
【００２９】
ピストン案内シリンダ６１は、その内周壁に第一のピストン６が摺動可能に案内されている。第一のピストン６は、円柱状体であり、第一のピストン６の軸方向上端部に径方向外側に延びる鍔部６３を備えている。第一のピストン６は、ピストン案内シリンダ６１の軸方向上端部側から軸方向下方（図１の下方向）に向けてピストン案内シリンダ６１の内周壁面に挿入されることにより、第一のピストン６の下端部とピストン案内シリンダ６１の内周壁面との間に加圧室６４が形成される。そして、第一のピストン６の外周壁は、ピストン案内シリンダ６１の内周壁に対して軸方向に摺動可能（ピストン案内シリンダ６１に対して第一のピストン６が軸方向にすべることが可能であること）に接している。第一のピストン６は、ピストン案内シリンダ６１の内周壁によって軸方向に往復移動可能に案内されるため、往復変位することができる。
【００３０】
ピストン案内シリンダ６１の外周側には、第二の付勢部材としての第２スプリング６２が設けられている。第２スプリング６２は、軸方向上端部がピストン案内シリンダ６１と接し、軸方向下端部が第一のピストン６の鍔部６３と接しており、第一のピストン６を軸方向上方（図１の上方向）へ、すなわち加圧室６４の容積が増大する方向へ付勢する。第２スプリング６２の付勢力によって、加圧室６４の容積が増大する方向へ第一のピストン６が移動すると、加圧室６４の圧力は低下する。
【００３１】
また、加圧室６４は、ピストン案内シリンダ６１に形成される通路６６と、ニードル案内シリンダ７１を軸方向に貫通するように形成される通路７６とによって、圧力制御室７７に連通している。これにより、第一のピストン６が軸方向下方（噴孔９に向かう方向、つまり閉弁方向）へ移動して加圧室６４の容積が小さくなって圧力が高まると、この圧力が通路６６及び通路７６を通じて圧力制御室７７に伝えられて圧力制御室７７の圧力が高くなり、ニードル７を第１スプリング７２の弾性力に抗して軸方向上方（噴孔９から遠ざかる方向、つまり開弁方向）へ移動させる。このニードル７の軸方向上方への移動により、ニードルの先端側面部７８が弁座９１に着座している状態から離れると、噴孔９と燃料通路１１とが背圧室７３等を介して連通するようになり、噴孔９からの燃料噴射が許容される。
【００３２】
ピストン案内シリンダ６１は、軸方向下端部においてその中央部が軸方向上方に円筒状に凹む凹部６７を備えている。この凹部６７には、円筒の第二のピストン８が軸方向に摺動可能に収容されている。第二のピストン８は、軸方向に変位可能であるとともに、連結棒１２によってニードル７に連結されており、噴孔９を閉じる閉弁状態にあるニードル７とともに変位可能である。さらに、第二のピストン８の外周面は、凹部６７の内周面に内接する形状であり、シール部材として外側に嵌められているＯリング８２によって、当該外周面と当該内周面との隙間はシールされている。
【００３３】
第二のピストン８は、凹部６７の軸方向上方側の底部と第二のピストン８の軸方向上端部との間に所定容積の空間部を形成するように、配置されている。この空間部は、第二のピストン８に対して開弁方向（軸方向上方）の側に隣接して設けられ、第二のピストン８の変位に応じて容積変化する密閉された室であって、所定の液体が封入されている圧力バランス室８１である。すなわち、圧力バランス室８１は、ニードル７が噴孔９から離れる方向である開弁方向に第二のピストン８に対して作用する力とバランスするように圧縮される圧力バランス手段として機能する。当該所定の液体としては、その体積弾性係数Ｋ（Ｐａ）の観点から、水、軽油を採用することができる。
【００３４】
第二のピストン８とニードル７とを連結する連結棒１２は、第二のピストン８に固着されている連結棒の上端部１２ａと、ニードル７に形成された摺動空間部１３に収容されている連結棒の下端部１２ｂと、当該上端部１２ａ及び当該下端部１２ｂを繋ぐ軸部１２ｃと、を含んで構成されている。連結棒の上端部１２ａは、連結棒１２の一方側の端部であり、連結棒１２が一方側の相手側部材である第二のピストン８に対し相対変位しないで一体に変位するように第二のピストン８に固定されている。すなわち、連結棒の上端部１２ａは、常に同時に第二のピストン８と軸方向に変位する。さらに連結棒の下端部１２ｂは、軸部１２ｃの軸径よりも大きい直径の球体状をなす連結棒１２の他方側の端部であり、閉弁状態のときに、連結棒１２が他方側の相手側部材であるニードル７に対し相対変位しないで一体に変位可能であり、閉弁状態から開弁状態に向かうときにニードル７に対し相対変位するように、ニードル７の摺動空間部１３に収容されている。
【００３５】
摺動空間部１３は、背圧室７３の軸方向下方の底壁部に相当するニードル７の軸方向上端部に開口し、軸方向下方に所定長さ延びるように形成された筒状の凹部である。摺動空間部１３は、連結棒の下端部１２ｂにおける外周面の一部が内接して連結棒の下端部１２ｂが摺動可能となる筒状の摺動凹部１３ｂと、摺動凹部１３ｂよりも内径が小さく形成されて連結棒１２の軸部１２ｃが摺動可能に内接する摺動筒部１３ｃと、摺動凹部１３ｂと摺動筒部１３ｃの接続部分であって、連結棒の下端部１２ｂの外形に沿う形状の内壁面によって形成され、当該内壁面に当接させて連結棒の下端部１２ｂの軸方向上方への移動を阻止するストッパ部１３ａと、を一体に形成してなる筒状の凹部である。
【００３６】
摺動筒部１３ｃは、連結棒１２の軸部１２ｃの外径よりもわずかに大きい内径でニードル７の軸方向上端部に開口して軸方向下方に延びる内円筒状で、摺動凹部１３ｂに繋がっている。摺動凹部１３ｂは、第二のピストン８と一体に変位する連結棒の下端部１２ｂの軸方向変位長さよりも長い軸方向長さを有する内壁面によって形成される有底の内円筒状部をなしている。すなわち、ストッパ部１３ａは、摺動筒部１３ｃから摺動凹部１３ｂに移行する部分であって内径寸法が徐々に拡大する内壁面部によって形成されており、連結棒の下端部１２ｂの座面でもある。
【００３７】
上記構成により、連結棒１２及び摺動空間部１３は、第二のピストン８がニードル７に対し相対変位しないで一体に変位する一体変位状態と、当該一体変位状態が解除される非一体変位状態と、を生成する一体変位・解除生成手段として機能する。一体変位状態は、連結棒の下端部１２ｂがストッパ部１３ａに当接した状態で、両者が軸方向にその状態を維持したまま一体に変位する状態である。この状態ではニードル７、連結棒１２及び第二のピストン８は互いに相対変位することなく一体に変位する。つまり、一体変位状態においては、ノズルボディ３に対するニードル７、連結棒１２及び第二のピストン８の各変位長さは同等である。
【００３８】
非一体変位状態は、連結棒の下端部１２ｂがストッパ部１３ａに当接しないことによって生成する状態であり、連結棒１２及び第二のピストン８とニードル７とは相対変位する状態である。この状態では、連結棒１２及び第二のピストン８は、ニードル７の変位長さに対して、短い変位長さで一体に変位する。つまり、ニードル７が開弁方向に変位したときには、その変位量よりも連結棒１２及び第二のピストン８の変位量は小さくなる。これは、第二のピストン８を軸方向上方に押し上げようとする力と圧力バランス室８１の液体の圧力がバランスし、第二のピストン８の変位によって圧力バランス室８１が小さくなり、圧力バランス室８１に封入されている液体が圧縮されるからである。
【００３９】
そして、一体変位・解除生成手段を構成する連結棒１２及び摺動空間部１３は、閉弁状態のときには一体変位状態を維持するとともに、ニードル７が閉弁状態から開弁方向に最大変位する開弁状態に向かうときに、一体変位状態を解除して非一体変位状態を生成する。この非一体変位状態では、さらに圧力バランス室８１は第二のピストン８を軸方向上方に押し上げる力とバランスするように圧縮され、第二のピストン８を閉弁方向に押し返すように支持し、第二のピストン８の変位量が決定されることになる。
【００４０】
さらに、第二のピストン８は、圧力バランス室８１に封入されている液体に対して軸方向の力を作用させる部分の直径寸法ＤＰが、閉弁状態時にノズルボディ３の内壁面に着座するニードル７の直径寸法ＤＮ、いわゆる弁部材のシート径寸法ＤＳに等しくなるように構成されることが好ましい。
【００４１】
アクチュエータ５は、第一のピストン６よりも軸方向上方側（噴孔９と反対側）に設けられている。アクチュエータ５は、電気駆動部である圧電素子からなるピエゾスタック５１を有し、ピエゾスタック５１の伸縮によって第一のピストン６を駆動する。ピエゾスタック５１は、例えばＰＺＴ等の圧電セラミック層と電極層とを交互に積層したものであり、電気的なエネルギが充電されることにより積層方向、すなわちハウジング本体２の軸方向に伸長する。一方、ピエゾスタック５１から電気的なエネルギが放電されることにより軸方向に収縮する。
【００４２】
ピエゾスタック５１は、ケーシング５２によって側部を支持された状態で伸縮動作する。ピエゾスタック５１の軸方向下方（噴孔９に向かう方向）の端部には、第一のピストン６の軸方向他端部に接触するプッシュロッド５３が設けられている。プッシュロッド５３は、ピエゾスタック５１の伸縮に応じた作用力を第一のピストン６に与える。
【００４３】
ピエゾスタック５１の軸方向上方（噴孔９とは反対側）の端部には、ケーシング５２とともにピエゾスタック５１を支持するスタックハウジング１０が設けられている。スタックハウジング１０は、軸方向上方端部に形成された雄ねじ部１０１と、雄ねじ部１０１よりも軸方向下方（噴孔９に向かう方向）寄りに径方向外方に鍔状に突出するスタックハウジングの鍔部１０２と、ピエゾスタック５１の電極部に接続されるリード線を通すために中央部で軸方向に貫通する電極用通路１０３と、を備えている。また、スタックハウジング１０に締結される蓋部材４には、電極用通路１０３に連通する貫通孔４３が形成され、リード線は電極用通路１０３及び貫通孔４３を通って、ハウジング本体２の外部に取り出され、ピエゾスタック５１の駆動回路に接続されている。
【００４４】
ハウジング本体２の軸方向上端部には、径方向内方に突出する内方突出部２２が形成されている。蓋部材４の雌ねじ部４１がスタックハウジング１０の雄ねじ部１０１にねじ締め（螺合）されると、この内方突出部２２は、蓋部材４の径方向外方に突出する鍔部４２とスタックハウジングの鍔部１０２とによって両側から挟まれるため、蓋部材４とスタックハウジング１０はハウジング本体２に固定されることになる。
【００４５】
燃料噴射弁１の各部品を組み立てる場合には、内部に設置したニードル案内シリンダ７１に対し、ニードル７、連結棒１２、第二のピストン８、第一のピストン６及びピストン案内シリンダ６１を一体にしたものをノズルボディ３内の所定の位置に設置し、これに対してアクチュエータ５等を所定の位置に配したハウジング本体２を組み合わせて両者を固定する。そして、蓋部材４を締結することによってハウジング本体２の軸方向上端部をスタックハウジング１０と蓋部材４とで挟み込み、各部品が一体になり組み立てられる。なお、ニードル７、連結棒１２、第二のピストン８、第一のピストン６及びピストン案内シリンダ６１を一体にした組立て品に対しては、この組立て品をノズルボディ３内に設置する前に、圧力バランス室８１に上記所定の液体を封入することが必要である。すなわち、組立て品の圧力バランス室８１に対して、上記所定の液体を所定量注入し、栓部材８３により外部から栓をして封止する。
【００４６】
次に、燃料噴射弁１の作動について説明する。ピエゾスタック５１が充電されていないときピエゾスタック５１は収縮している。このとき、第一のピストン６は第２スプリング６２によって図１の上方に付勢されるため、加圧室６４の圧力は高くなく、加圧室６４と連通する圧力制御室７７の圧力も同等である。また、背圧室７３には、燃料通路１１の燃料の圧力も作用しており、この圧力によってニードル７は図１の下方に押されている。よって、ニードル７は、圧力制御室７７の圧力によって図１の上方に押される力よりも、第１スプリング７２によって図１の下方に付勢される力及び背圧室７３での燃料による圧力の方が大きいため、図１の下方へ移動しており、ニードルの先端側面部７８が弁座９１に接触して着座している。したがって、ピエゾスタック５１が充電されていないとき、閉弁状態であり、噴孔９からの燃料の噴射は停止されている（以上、図１参照）。
【００４７】
このとき連結棒の下端部１２ｂは、ニードル７に形成されたストッパ部１３ａによって保持されて、第二のピストン８の軸方向上方への移動が阻止されるため、ニードル７の閉弁によって、連結棒１２を介してニードル７と第二のピストン８は、互いに相対変位せず一体に変位する一体変位状態にある。また、このような閉弁状態（一体変位状態）であるとき、圧力バランス室８１は、その軸方向長さ寸法がＬＰ１となって、封入液体が第二のピストン８に軸方向上方に作用する力とバランスしている。
【００４８】
ピエゾスタック５１の充電が開始されると、ピエゾスタック５１は伸長し、プッシュロッド５３によって第一のピストン６は第２スプリング６２の付勢力に抗して図１の下方へ移動する。第一のピストン６の移動に伴って加圧室６４の燃料は加圧され、加圧室６４と連通する圧力制御室７７の圧力が増大する。そして、圧力制御室７７の圧力によって、ニードル７を図１の上方へ押す力が大きくなる。そして、ニードル７を図２のように上方へ押す力が第１スプリング７２の付勢力等よりも大きくなると、ニードル７は図２の上方へ移動し、ニードルの先端側面部７８は弁座９１から離れる。これにより、噴孔９は開放され、背圧室７３の燃料は連通孔７４を通って燃料溜り室７５から噴孔９へ流出する。したがって、ピエゾスタック５１に充電されると、ニードル７の軸方向上方（開弁方向）への変位量が最大となる開弁状態（ニードル７が最上点にある状態）になり、噴孔９は開放され噴孔９から燃料が噴射される（以上、図２及び図３参照）。
【００４９】
このとき連結棒の下端部１２ｂは、図１の状態よりも摺動空間部１３に対して軸方向上方に移動してストッパ部１３ａに当接していないため、ストッパ部１３ａによる規制から解放されて、第二のピストン８の軸方向上方への移動が許容される状態である。すなわち、第二のピストン８及び連結棒１２は、ニードル７に対して軸方向に変位可能な非一体変位状態にある。また、このような非一体変位状態を維持する開弁状態であるとき、ニードル７は閉弁状態から軸方向上方に寸法ΔＬＮ変位し、圧力バランス室８１はその軸方向長さ寸法が上記ＬＰ１よりも短いＬＰ２となって、封入液体が第二のピストン８に軸方向上方に作用する力とバランスしている。したがって、図１の閉弁状態から図２の開弁状態にわたる第二のピストン８の変位量ΔＬＰは、ＬＰ１からＬＰ２を差し引いた値であり、この間にニードル７はΔＬＮ変位し、両者は、ΔＬＰ＝ＬＰ１−ＬＰ２＜ΔＬＮの関係である。
【００５０】
次に、図２及び図３に示す開弁状態における第二のピストン８の変位量についてさらに説明する。圧力バランス室８１の封入液体の圧力と体積との関係は、以下の式１を満たす。
【００５１】
（式１）
ΔＰ＝Ｋ・（ΔＶ／Ｖ０）
ただし、ΔＰは圧力（Ｐａ）、Ｋは体積弾性係数（Ｐａ）、ΔＶは液体の圧縮される体積（ｍ３）、Ｖ０は開弁状態の液体体積（ｍ３）である。
【００５２】
例えば、燃料噴射弁１において、ΔＰ＝４０（ＭＰａ）、Ｋ＝２（ＧＰａ）、第二のピストン８の直径寸法を２（ｍｍ）、初期状態の圧力バランス室の軸方向長さを０．５（ｍｍ）と設定する。そして、これらの値を上記の式１に代入してΔＶを算出した結果は、
ΔＶ＝１．０×１０−１１・π（ｍ３）となる。
【００５３】
さらに、閉弁状態から開弁状態にわたる第二のピストン８の変位量ΔＬＰは、算出されたΔＶを第二のピストン８の断面積で割ることにより、１０（μｍ）となる。そして、閉弁状態から開弁状態にわたるニードル７のリフト量（変位量）ΔＬＮは、ΔＬＰよりも大きくなるように設定すれば、閉弁状態から開弁状態に移行する間に一体変位状態から非一体変位状態に遷移させることが可能になる。また、ΔＬＮは、６０〜１００（μｍ）の範囲に設定するのが好ましく、本実施形態ではこのように設定することにより、開弁状態でのニードル７と第二のピストン８の同時変位を確実に解消し、ニードル７が第二のピストン８に対して相対変位可能となり、高圧燃料によって増加傾向にあるニードル７に働く閉弁力の増大を緩和することができる。したがって、燃料噴射弁１においてニードル７を開弁方向に強制的に駆動させる力を大きくすることを軽減できる。
【００５４】
ピエゾスタック５１の充電後、放電が開始されると、ピエゾスタック５１は収縮する。ピエゾスタック５１の収縮にともなって、第２スプリング６２の付勢力により第一のピストン６はピエゾスタック５１とともに上方へ移動する。第一のピストン６が上方へ移動することにより、加圧室６４の油圧が低下して、圧力制御室７７の圧力も低下する。そして、圧力制御室７７の圧力によってニードル７を上方へ押す力が第１スプリング７２の付勢力等よりも小さくなると、ニードル７は下方へ移動し、ニードルの先端側面部７８は再び弁座９１に着座する。したがって、燃料溜り室７５と噴孔９との連通が閉じられ、噴孔９からの燃料の噴射は終了する（図１に示す状態）。
【００５５】
本実施形態の燃料噴射弁１がもたらす作用効果について述べる。燃料噴射弁１は、ノズルボディ３の内部で軸方向に往復変位して噴孔を開閉し、噴孔からの燃料の噴出を許容及び停止するニードル７と、軸方向に伸縮して第一のピストン６を往復変位させることにより圧力制御室７７の内圧を制御してニードル７を往復変位させるアクチュエータ５と、ニードル７に連結され、閉弁状態にあるニードル７とともに変位する第二のピストン８と、開弁方向に第二のピストン８に対して作用する力とバランスするように圧縮される圧力バランス手段としての圧力バランス室８１と、第二のピストン８がニードル７に対し相対変位しないで一体に変位する一体変位状態、及び当該一体変位状態が解除される非一体変位状態を生成する一体変位・解除生成手段と、を備える。
【００５６】
当該一体変位・解除生成手段は、閉弁状態のときに一体変位状態を維持するとともに、閉弁状態から開弁状態に向かうときに一体変位状態を解除し、さらに圧力バランス室８１は第二のピストン８に対して開弁方向に作用する力とバランスするように圧縮されて第二のピストン８を閉弁方向に支持する。
【００５７】
前述の従来技術では、燃料噴射弁の燃料を高圧にして未燃成分等の排出抑制を図ろうとするほど、ニードルに働く閉弁力が大きくなる。当該閉弁力が増大すると、ニードルの開弁及び閉弁の応答性を確保するために、弁部材を開弁させるための強制的な開弁力を強化する必要がある。そこで本実施形態によれば、第二のピストン８とニードル７との間で一体変位状態と非一体変位状態とを生成する一体変位・解除生成手段を備えるため、当該一体変位・解除生成手段によって、閉弁状態のときに一体変位状態を維持し、閉弁状態から開弁状態に向かうときに一体変位状態を解除して非一体変位状態にすることができる。ニードル７が閉弁状態から開弁状態に向かうときにニードル７に作用する力が第二のピストン８に連動しない構造を実現できる。
【００５８】
これにより、圧力バランス室８１は、ニードル７に働く作用力の影響を受けずに、圧縮されてバランスして第二のピストン８を支持する。このため、燃料圧力によるニードル７を閉弁しようする力の作用が打ち消され、バランス状態に近づきながら、ニードル７の開弁状態を実施することができる。したがって、ニードル７に働く閉弁力に打ち勝つためにアクチュエータ５等により発生させる開弁力を抑制することができる。当該開弁力を抑制できることにより、ニードル７を開弁方向に駆動するための機構の強化や大型化を抑制できるので、燃料噴射弁１のコストパフォーマンスの向上や小型化に大きな効果を奏する。
【００５９】
また、開弁状態においては非一体変位状態であるから、ニードル７が閉弁する方向（軸方向下方）に変位しようとするときに、圧力バランス室８１の圧力の影響を受けないようにし、ニードル７の下降を阻害することがない。したがって、ニードル７の閉弁及び開弁の応答性向上にも貢献できる。
【００６０】
以上から本実施形態の燃料噴射弁１によれば、燃料圧力を高圧に設定しても上記問題を解決できるため、燃料の高圧化によって、すすや未燃成分の排出の抑制、高効率の燃焼による高出力を得ることができる。
【００６１】
また、燃料噴射弁１において一体変位・解除生成手段は、第二のピストン８とニードル７とを連結する連結棒１２の一方側が一方の相手部材である第二のピストン８に対し相対変位しないで一体に変位するように固定され、連結棒１２の他方側が、閉弁状態のときに他方の相手部材であるニードル７に対し相対変位しないで一体に変位可能であり、閉弁状態から開弁状態に向かうときにニードル７に対し相対変位することにより構成されている。
【００６２】
この構成によれば、連結棒１２と第二のピストン８との一体変位構造、及びニードル７との相対変位構造によって一体変位・解除生成手段を構成する。このため、簡素な機械的構造によって一体変位・解除生成手段を実現でき、製品のコストパフォーマンス向上及び小型化に大きな効果が期待できる。
【００６３】
また、他方の相手部材であるニードル７には、軸方向に延びるように形成されて連結棒の下端部１２ｂ（連結棒の他方側端部）を摺動可能に収容する摺動空間部１３が形成されている。閉弁状態のときには、連結棒の下端部１２ｂが摺動空間部１３のストッパ部１３ａに軸方向に当接して、ニードル７及び連結棒１２は相対変位しないで一体に変位する。閉弁状態から開弁状態に向かうときに、ストッパ部１３ａと連結棒の下端部１２ｂの当該当接が解除されて、連結棒１２はニードル７に対し相対変位するようになる。
【００６４】
これによれば、連結棒の下端部１２ｂが閉弁状態でストッパ部１３ａに当接することによって軸方向の移動が規制されて一体変位状態になり、閉弁状態から開弁状態に向かうときに当該規制が解除されて相対変位可能な状態になる。これにより、ニードル７に上記形状を備える摺動空間部１３を形成することで、部品点数の少ない簡素なメカニズムであって動作不良が低減できる有用な一体変位・解除生成手段が得られる。
【００６５】
また、圧力バランス手段は、第二のピストン８に対して開弁方向の側に隣接して設けられ、第二のピストン８の変位に応じて容積変化する密閉された室であって、液体が封入される圧力バランス室８１によって構成される。
【００６６】
これによれば、圧力バランス室８１を満たす液体として好ましい体積弾性係数を有する物質（例えば、水、軽油）を採用すれば、圧力バランス室８１の圧縮の程度を容易に調節可能であり、閉弁状態から開弁状態に至る第二のピストン８の変位量を、ニードル７のリフト量に対して適切な範囲に設定することが行い易くなる。したがって、部品点数の少ない簡素なメカニズムで、製品仕様とおりに製造し易く、生産性にも優れた燃料噴射弁１が得られる。
【００６７】
また、第二のピストン８は、圧力バランス室８１の液体に対して軸方向の力を作用させる部分の直径寸法ＤＰが、閉弁状態でノズルボディ３の内壁面に着座するニードル７の直径寸法ＤＮ（シート径直径ＤＳ）に等しくなるように構成されている。
【００６８】
燃料噴射弁においてニードル７の直径寸法（シート径）に対して、第二のピストン８の直径寸法が小さいと、装置内において閉弁方向に働く力が増加する傾向にあり、逆に第二のピストン８の直径寸法が大きいと、装置内において開弁方向に働く力が増加する傾向にある。そこで、ニードル７のシート径と第二のピストン８の直径寸法とを同等にすることにより、燃料圧力に起因する閉弁力を打ち消し易い製品生産が容易になる。また、圧力バランス室８１の液体圧力と弁部材に作用する力との良好なバランス状態が保ち易くなり、製品性能、生産性に優れた燃料噴射弁１を提供できる。
【００６９】
また、第二のピストン８には、圧力バランス室８１に封入されている液体が外部に漏れることを防ぐシール部材としてのＯリング８２が装着されている。これによれば、Ｏリング８２によるシール構造を備えることにより、圧力バランス室８１の液体圧力が適切に保たれる。このため、圧力バランス室８１は、油圧による閉弁力のキャンセル機能、開弁状態からのニードル７の下降応答性等の働きを長期的かつ安定して発揮することができる。
【００７０】
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態に対して圧力バランス手段の構成が異なる。図４は第２実施形態に係る燃料噴射弁１Ａの構成を部分拡大して示す縦断面図であり、開弁状態を示している。
【００７１】
図４に示すように、第二のピストン８Ａとニードル７Ａとを連結する連結棒１４は、ニードル７Ａに固着されている連結棒の下端部１４ｂと、第二のピストン８Ａに形成された摺動空間部１５に収容されている連結棒の上端部１４ａと、当該上端部１４ａ及び当該下端部１４ｂを繋ぐ軸部１４ｃと、を含んで構成されている。連結棒の下端部１４ｂは、連結棒１４の一方側の端部であり、連結棒１４が一方側の相手側部材であるニードル７Ａに対し相対変位しないで一体に変位するようにニードル７Ａに固定されている。すなわち、連結棒の下端部１４ｂは、常に同時にニードル７Ａと軸方向に変位する。連結棒の上端部１４ａは、軸部１４ｃの軸径よりも大きい直径の球体状をなす連結棒１４の他方側の端部であり、閉弁状態のときに、連結棒１４が他方側の相手側部材である第二のピストン８Ａに対し相対変位しないで一体に変位可能であり、閉弁状態から開弁状態に向かうときに第二のピストン８Ａに対し相対変位するように、第二のピストン８Ａの摺動空間部１５に収容されている。
【００７２】
摺動空間部１５は、背圧室７３の軸方向上方の天井壁部に相当する第二のピストン８Ａの軸方向下端部に開口し、軸方向上方に所定長さ延びるように形成された筒状の凹部である。摺動空間部１５は、連結棒の上端部１４ａにおける外周面の一部が内接して連結棒の上端部１４ａが摺動可能となる筒状の摺動凹部１５ａと、摺動凹部１５ａよりも内径が小さく形成されて連結棒１４の軸部１４ｃが摺動可能に内接する摺動筒部１５ｃと、摺動凹部１５ａと摺動筒部１５ｃの接続部分であって、連結棒の上端部１４ａの外形に沿う形状の内壁面によって形成され、当該内壁面に当接させて連結棒の上端部１４ａの軸方向上方への移動を阻止するストッパ部１５ｂと、を一体に形成してなる筒状の凹部である。
【００７３】
摺動筒部１５ｃは、連結棒１４の軸部１４ｃの外径よりもわずかに大きい内径で第二のピストン８Ａの軸方向下端部に開口して軸方向上方に延びる内円筒状で、摺動凹部１５ａに繋がっている。摺動凹部１５ａは、ニードル７Ａと一体に変位する連結棒の上端部１４ａの軸方向変位長さよりも長い軸方向長さを有する内壁面によって形成される有底の内円筒状部をなしている。すなわち、ストッパ部１５ｂは、摺動筒部１５ｃから摺動凹部１５ａに移行する部分であって内径寸法が徐々に拡大する内壁面部によって形成されており、連結棒の上端部１４ａの座面でもある。
【００７４】
上記構成により、連結棒１４及び摺動空間部１５は、第二のピストン８Ａがニードル７Ａに対し相対変位しないで一体に変位する一体変位状態と、当該一体変位状態が解除される非一体変位状態と、を生成する一体変位・解除生成手段として機能する。一体変位状態は、連結棒の上端部１４ａがストッパ部１５ｂに当接した状態で、両者が軸方向にその状態を維持したまま一体に変位する状態である。この状態ではニードル７Ａ、連結棒１４及び第二のピストン８Ａは互いに相対変位することなく一体に変位する。つまり、一体変位状態においては、ノズルボディ３に対するニードル７Ａ、連結棒１４及び第二のピストン８Ａの各変位長さは同等である。
【００７５】
非一体変位状態は、連結棒の上端部１４ａがストッパ部１５ｂに当接しないことによって生成する状態であり、連結棒１４及びニードル７Ａと第二のピストン８Ａとは相対変位する状態である。この状態では、第二のピストン８Ａは、連結棒１４及びニードル７Ａの変位長さに対して、短い変位長さで一体に変位する。つまり、ニードル７Ａが連結棒１４とともに開弁方向に変位したときには、その変位量よりも第二のピストン８Ａの変位量は小さくなる。これは、第二のピストン８Ａを軸方向上方に押し上げようとする力と圧力バランス室８１の液体の圧力がバランスし、第二のピストン８Ａの変位によって圧力バランス室８１が小さくなり、圧力バランス室８１に封入されている液体が圧縮されるからである。
【００７６】
そして、一体変位・解除生成手段を構成する連結棒１４及び摺動空間部１５は、閉弁状態のときには一体変位状態を維持するとともに、ニードル７Ａが閉弁状態から開弁方向に最大変位する開弁状態に向かうときに、一体変位状態を解除して非一体変位状態を生成する。この非一体変位状態では、さらに圧力バランス室８１は第二のピストン８Ａを軸方向上方に押し上げる力とバランスするように圧縮され、第二のピストン８Ａを閉弁方向に押し返すように支持し、第二のピストン８Ａの変位量が決定されることになる。
【００７７】
次に、燃料噴射弁１Ａの作動について説明する。ピエゾスタック５１が充電されていないとき、第１実施形態の説明と同様に閉弁状態となり、噴孔９からの燃料の噴射は停止されている。このとき連結棒の上端部１４ａは、第二のピストン８Ａに形成されたストッパ部１５ｂに当接して移動を規制され、第二のピストン８Ａは軸方向上方への移動が阻止されるため、ニードル７Ａの閉弁によって、連結棒１４を介してニードル７Ａと第二のピストン８Ａは、互いに相対変位せず一体に変位する一体変位状態にある。また、このような閉弁状態（一体変位状態）であるとき、圧力バランス室８１は、その軸方向長さ寸法がＬＰ１となって（図１参照）、封入液体が第二のピストン８Ａに軸方向上方に作用する力とバランスしている。
【００７８】
ピエゾスタック５１に充電されると、第１実施形態の説明と同様に、ニードル７Ａの軸方向上方（開弁方向）への変位量が最大となる開弁状態（ニードル７Ａが最上点にある状態）になり、噴孔９は開放され噴孔９から燃料が噴射される（以上、図４参照）。
【００７９】
このとき連結棒の上端部１４ａは、閉弁状態のときよりも摺動空間部１５に対して軸方向上方に移動してストッパ部１５ｂに当接していないため、ストッパ部１５ｂによる規制から解放されて、第二のピストン８Ａの軸方向上方への移動が許容される状態である。すなわち、第二のピストン８Ａは、連結棒１４及びニードル７Ａに対して軸方向に変位可能な非一体変位状態にある。また、このような非一体変位状態を維持する開弁状態であるとき、ニードル７Ａは閉弁状態から軸方向上方に寸法ΔＬＮ変位し、圧力バランス室８１はその軸方向長さ寸法が上記ＬＰ１よりも短いＬＰ２となって、封入液体が第二のピストン８Ａに軸方向上方に作用する力とバランスしている。
【００８０】
本実施形態の燃料噴射弁１Ａがもたらす作用効果について述べる。燃料噴射弁１Ａにおいて一体変位・解除生成手段は、第二のピストン８Ａとニードル７Ａとを連結する連結棒１４の一方側が一方の相手部材であるニードル７Ａに対し相対変位しないで一体に変位するように固定され、連結棒１４の他方側が、閉弁状態のときに他方の相手部材である第二のピストン８Ａに対し相対変位しないで一体に変位可能であり、閉弁状態から開弁状態に向かうときに第二のピストン８Ａに対し相対変位することにより構成されている。
【００８１】
この構成によれば、連結棒１４とニードル７Ａとの一体変位構造、及び第二のピストン８Ａとの相対変位構造によって一体変位・解除生成手段を構成する。このため、簡素な機械的構造によって一体変位・解除生成手段を実現でき、製品のコストパフォーマンス向上及び小型化に大きな効果が期待できる。
【００８２】
また、他方の相手部材である第二のピストン８Ａには、軸方向に延びるように形成されて連結棒の上端部１４ａ（連結棒の他方側端部）を摺動可能に収容する摺動空間部１５が形成されている。閉弁状態のときには、連結棒の上端部１４ａが摺動空間部１５のストッパ部１５ｂに軸方向に当接して、第二のピストン８Ａ及び連結棒１４は相対変位しないで一体に変位する。閉弁状態から開弁状態に向かうときに、ストッパ部１５ｂと連結棒の上端部１４ａの当該当接が解除されて、連結棒１４は第二のピストン８Ａに対し相対変位するようになる。
【００８３】
これによれば、連結棒の上端部１４ａが閉弁状態でストッパ部１５ｂに当接することによって軸方向の移動が規制されて一体変位状態になり、閉弁状態から開弁状態に向かうときに当該規制が解除されて相対変位可能な状態になる。これにより、第二のピストン８Ａに上記形状を備える摺動空間部１５を形成することで、部品点数の少ない簡素なメカニズムであって動作不良が低減できる有用な一体変位・解除生成手段が得られる。
【００８４】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００８５】
本発明において技術思想として含む一体変位・解除生成手段及び圧力バランス手段は、上記実施形態に記載の構成に限定するものでなく、各手段の上述する機能を果たすことが可能であれば他の構成であってもよい。
【００８６】
上記実施形態において、第一のピストン６に燃料通路１１と加圧室６４とを連通する連通通路を形成し、さらにこの連通通路に軸方向他方へ付勢されるスプリングによって当該連通通路を閉塞するチェックバルブを設けてもよい。当該チェックバルブは、加圧室６４の容積が大きくなって負圧になると、燃料通路１１に満たされた燃料に押されて軸方向一方（噴孔９に向かう方向）へ移動し、連通通路の閉塞を解除する。これにより、燃料通路１１の燃料が連通通路を通って加圧室６４に流入するようになる。
【符号の説明】
【００８７】
１…燃料噴射弁
２…ハウジング本体（ハウジング）
３…ノズルボディ（ハウジング）
５…アクチュエータ
６…第一のピストン
７，７Ａ…ニードル（弁部材、相手部材）
８，８Ａ…第二のピストン（相手部材）
９…噴孔
１２，１４…連結棒（一体変位・解除生成手段）
１２ａ…連結棒の上端部（連結棒の一方側）
１２ｂ…連結棒の下端部（連結棒の他方側端部）
１３，１５…摺動空間部（一体変位・解除生成手段）
１３ａ…ストッパ部（内壁面）
１４ａ…連結棒の上端部（連結棒の他方側端部）
１４ｂ…連結棒の下端部（連結棒の一方側）
１５ｂ…ストッパ部（内壁面）
８１…圧力バランス室（圧力バランス手段）
７７…圧力制御室
８２…Ｏリング（シール部材）
【図１】
2011094538.tif 000003
【図２】
2011094538.tif 000004
【図３】
2011094538.tif 000005
【図４】
2011094538.tif 000006