(57)【要約】【課題】部品点数を削減することの可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料噴射装置ＦＩは、ノズルニードル１８と、制御室２３と、ノズルシリンダ１７と、大径ピストン５と、小径ピストン８と、制御弁９と、直動ピストン１５とを備える。小径ピストン８は、大径ピストン５と同軸上に配置されている。制御弁９は、アクチュエータが収縮状態であるときに制御室２３及び低圧室１０１を遮断する一方、アクチュエータ２が伸張した際に制御室２３及び低圧室１０１を連通させる。制御室２３には、ノズルニードル１８に閉弁方向の圧力を付与する高圧の燃料が充填されている。直動ピストン１５は、ノズルニードル１８と独立して変位することにより、アクチュエータ２の駆動力を制御室２３の油圧力を介してノズルニードル１８に伝達してノズルニードルを開弁方向に変位させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の燃料が流通する高圧燃料通路（３）、前記高圧燃料通路を流れる燃料よりも低圧の燃料が流通する低圧室（１０１）、及び前記高圧燃料通路を流通する燃料を噴射する噴射孔（２１）を有する本体（１，１２，１３，２０，３２）と、
前記本体の内部において第１軸方向に往復動可能に収容され、前記噴射孔を開閉するノズルニードル（１８）と、
前記ノズルニードルに閉弁方向の圧力を付与する高圧の燃料が充填される制御室（２３）と、
前記ノズルニードルを前記第１軸方向に往復動可能に支持するとともに、前記ノズルニードルと共に前記制御室を形成するノズルシリンダ（１７）と、
前記ノズルニードルに対して偏芯して配置され、アクチュエータ（２）の伸縮駆動に基づいて前記第１軸方向とは異なる第２軸方向に往復動する大径ピストン（５）と、
前記大径ピストンと同軸上に配置されるとともに、前記大径ピストンの外径よりも小さい外径を有し、前記大径ピストンが変位した際に、前記大径ピストンとの間に設けられる油密室（２４）の内圧に基づいて前記第２軸方向に変位する小径ピストン（８）と、
前記アクチュエータが収縮状態である場合には前記制御室及び前記低圧室を遮断する閉弁状態になるとともに、前記アクチュエータの伸張に基づき前記小径ピストンが変位した際に開弁状態になることにより前記制御室及び前記低圧室を連通させる制御弁（９）と、
前記アクチュエータの伸張に基づき前記小径ピストンが変位した際に前記ノズルニードルと独立して変位することにより、前記アクチュエータの駆動力を前記制御室の油圧力を介して前記ノズルニードルに伝達して前記ノズルニードルを開弁方向に変位させる直動ピストン（１５）と、を備える
燃料噴射装置。
【請求項２】
前記直動ピストンに追従して軸方向に変位する直動サブピストン（３０）を更に備え、
前記直動サブピストンの一部が前記制御室を構成している
請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記直動ピストンの一部が前記制御室を構成している
請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記制御弁を第１制御弁とし、前記制御室を第１制御室とするとき、
前記直動ピストンを内部に収容するとともに、高圧の燃料が充填される第２制御室（３４）を前記直動ピストンと共に構成するプレート部材（１３）と、
前記アクチュエータが収縮状態である場合には前記第２制御室及び前記低圧室を遮断する閉弁状態になるとともに、前記アクチュエータの伸張に基づき前記小径ピストンが変位した際に開弁状態になることにより前記第２制御室及び前記低圧室を連通させる第２制御弁（３１）と、を更に備える
請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記第２制御室及び前記高圧燃料通路を連通させるとともにインオリフィス（１３９）が形成される連通路（１３８）を更に備える
請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記直動ピストン及び前記第２制御弁に当接する直動サブピストン（３０）を更に備える
請求項４又は５に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記第１制御弁は、開弁方向に変位した際に、前記第１制御室及び前記第２制御室を連通させる連通路（１５１）と、前記第１制御室及び前記高圧燃料通路を連通させる連通路（１５３）とを同時に閉塞する
請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記第２制御弁及び前記直動ピストンは、前記第１制御室に連通される第３制御室（３６）を構成している
請求項４又は５に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射装置には、ニードル直動式の燃料噴射装置と、油圧サーボ式の燃料噴射装置とがある。ニードル直動式の燃料噴射装置は、ピエゾ素子の積層体からなるアクチュエータを用いてノズルニードルを直接開閉動作させる構造からなる。油圧サーボ式の燃料噴射装置は、ノズルニードルの直上に設けられる制御室と、制御室と低圧室とを連通する連通路を開閉させる制御弁と、制御弁を開閉動作させるアクチュエータとを備えている。油圧サーボ式の燃料噴射装置は、制御弁の開閉動作に基づいて制御室内の燃料圧力を変化させることによりノズルニードルを開閉動作させる構造からなる。このような構造の違いにより、油圧サーボ式の燃料噴射装置よりも、ニードル直動式の燃料噴射装置の方が燃料噴射圧に依存せずにノズルニードルの挙動、すなわち噴射率をコントロールし易いという特徴を有している。しかしながら、ニードル直動式の燃料噴射装置は、油圧サーボ式の燃料噴射装置と比較すると、ノズルニードルの駆動に必要な負荷が大きくなるため、アクチュエータの負荷が増加するという課題を有している。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の燃料噴射装置は、制御弁の開弁動作により制御室を減圧させる油圧サーボ機構と、アクチュエータの駆動力を制御弁及び油圧力を介してノズルニードルに伝達する直動機構とを有することにより、ノズルニードルの負荷を低減しつつ、噴射率の自由度を向上させている。
【０００４】
また、特許文献１に記載の燃料噴射装置では、制御弁の中心軸とアクチュエータの中心軸とが偏芯して配置されている。そのため、特許文献１に記載の燃料噴射装置は、アクチュエータの動力を制御弁に伝達するための動力伝達機構が必要である。この動力伝達機構は、アクチュエータと同軸上に配置されてアクチュエータと一体となって変位する大径ピストン、制御弁と同軸上に配置されて大径ピストンと一体となって変位する小径ピストンと、小径ピストンの変位を制御弁に伝達する伝達部材等により構成されている。アクチュエータが変位した際に、大径ピストンと小径ピストンとの間で動力の伝達が行われることにより、アクチュエータの軸方向の動力が制御軸の軸方向の動力に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２０１７−１１１９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の燃料噴射装置では、大径ピストン及び小径ピストンが偏芯して配置されているため、大径ピストンを往復動可能に支持するシリンダと、小径ピストンを往復動可能に支持するシリンダとが必要となる。これが、燃料噴射装置の部品点数の増加を招く要因となっている。
【０００７】
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を削減することの可能な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】
【０００８】
上記課題を解決する燃料噴射装置（ＦＩ）は、本体（１，１２，１３，２０，３２）と、ノズルニードル（１８）と、制御室（２３）と、ノズルシリンダ（１７）と、大径ピストン（５）と、小径ピストン（８）と、制御弁（９）と、直動ピストン（１５）と、を備える。本体は、高圧の燃料が流通する高圧燃料通路（３）、高圧燃料通路を流れる燃料よりも低圧の燃料が流通する低圧室（１０１）、及び高圧燃料通路を流通する燃料を噴射する噴射孔（２１）を有する。ノズルニードルは、本体の内部において第１軸方向に往復動可能に収容され、噴射孔を開閉する。制御室には、ノズルニードルに閉弁方向の圧力を付与する高圧の燃料が充填される。ノズルシリンダは、ノズルニードルを第１軸方向に往復動可能に支持するとともに、ノズルニードルと共に制御室を形成する。大径ピストンは、ノズルニードルに対して偏芯して配置され、アクチュエータ（２）の伸縮駆動に基づいて第１軸方向とは異なる第２軸方向に往復動する。小径ピストンは、大径ピストンと同軸上に配置されるとともに、大径ピストンの外径よりも小さい外径を有し、大径ピストンが変位した際に、大径ピストンとの間に設けられる油密室（２４）の内圧に基づいて第２軸方向に変位する。制御弁は、アクチュエータが収縮状態である場合には制御室及び低圧室を遮断する閉弁状態になるとともに、アクチュエータの伸張に基づき小径ピストンが変位した際に開弁状態になることにより制御室及び低圧室を連通させる。直動ピストンは、アクチュエータの伸張に基づき小径ピストンが変位した際にノズルニードルと独立して変位することにより、アクチュエータの駆動力を制御室の油圧力を介してノズルニードルに伝達してノズルニードルを開弁方向に変位させる。
【０００９】
この構成によれば、ノズルニードルに対して直動ピストンを偏芯して配置させることができるため、結果的に大径ピストン及び小径ピストンを同軸上に配置することが可能となり、且つアクチュエータ及びノズルニードルを偏芯して配置させることが可能となる。これにより、大径ピストン及び小径ピストンに対して共通のシリンダを用いることができるため、部品点数を削減することができる。
【００１０】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、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一例である。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、部品点数を削減することの可能な燃料噴射装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態の燃料噴射装置の断面構造を示す断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態の燃料噴射装置の拡大断面構造を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の燃料噴射装置の拡大断面構造を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態の燃料噴射装置の動作例を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態の燃料噴射装置の動作例を示す断面図である。
【図６】図６は、第２実施形態の燃料噴射装置の断面構造を示す断面図である。
【図７】図７は、第３実施形態の燃料噴射装置の断面構造を示す断面図である。
【図８】図８は、第３実施形態の燃料噴射装置の動作例を示す断面図である。
【図９】図９は、第３実施形態の燃料噴射装置の動作例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第４実施形態の燃料噴射装置の動作例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第５実施形態の燃料噴射装置の動作例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、燃料噴射装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、燃料噴射装置の第１実施形態について説明する。図１に示されるように、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩは、インジェクタボディ１と、バルブボディ１２と、オリフィスプレート１３と、ノズルボディ２０と、ノズルニードル１８と、アクチュエータ２と、駆動部４０等を備えている。バルブボディ１２、オリフィスプレート１３、及びノズルボディ２０は、ノズルリテーリングナット２２により、インジェクタボディ１の下方に固定されている。以下では、インジェクタボディ１からノズルボディ２０に向かう方向を「下方」と称し、その逆の方向を「上方」と称する。また、本実施形態では、インジェクタボディ１、バルブボディ１２、オリフィスプレート１３、及びノズルボディ２０により本体が構成されている。
【００１４】
ノズルボディ２０は、軸線ｍ１を中心に略筒状に形成されている。ノズルボディ２０の内部には、軸線ｍ１を中心に略円柱状に形成されたノズルニードル１８が収容されている。ノズルボディ２０の内部空間は、ノズルニードル１８を収容するニードル収容孔２００を構成している。ノズルニードル１８は、ニードル収容孔２００の内壁面に対して摺動可能に接することにより、軸線ｍ１に沿った方向に往復動可能に支持されている。本実施形態では、軸線ｍ１に沿った方向が第１軸方向Ｄ１に相当する。ニードル収容孔２００は、ノズルボディ２０の上面において開口している。ニードル収容孔２００には、インジェクタボディ１、バルブボディ１２、及びオリフィスプレート１３に形成された高圧燃料通路３を通じて高圧の燃料が供給されている。
【００１５】
ノズルボディ２０の先端部の内壁面には、円錐状の着座面２０３が形成されている。ノズルニードル１８の先端部には、着座面２０３に着座するシート面１８０が形成されている。シート面１８０が着座面２０３に着座している場合、ノズルニードル１８により噴射孔２１が閉塞されているため、噴射孔２１からの燃料の噴射が遮断された状態となる。シート面１８０が着座面２０３から離座すると、噴射孔２１が開口して、ニードル収容孔２００内の高圧の燃料が噴射孔２１から噴射される。
【００１６】
図２に示されるように、ノズルニードル１８における先端部とは反対側の基端部は、略円筒状のノズルシリンダ１７の内部に収容されている。ノズルシリンダ１７は、第１軸方向Ｄ１に摺動可能にノズルニードル１８の基端部を支持している。ノズルシリンダ１７は、ノズルボディ２０の内部に収容されたスプリング１９によりオリフィスプレート１３に向かって付勢されている。
【００１７】
オリフィスプレート１３は、シリンダ収容孔１３０と、ピストン収容孔１３１とを有している。本実施形態では、オリフィスプレート１３がプレート部材に相当する。
シリンダ収容孔１３０は、その中心軸が軸線ｍ１に沿って延びるように形成されている。シリンダ収容孔１３０は、オリフィスプレート１３の底面において開口することによりノズルボディ２０のニードル収容孔２００に繋がっている。シリンダ収容孔１３０の内部空間は、ノズルボディ２０のニードル収容孔２００の内部空間と共に高圧室２６を形成している。シリンダ収容孔１３０には、オリフィスプレート１３に形成された燃料通路１３２、及びバルブボディ１２に形成された燃料通路１２０を通じてインジェクタボディ１の燃料通路１００が接続されている。インジェクタボディ１の燃料通路１００には、高圧の燃料が流入している。すなわち、高圧室２６には、インジェクタボディ１の燃料通路１００、バルブボディ１２の燃料通路１２０、及びオリフィスプレート１３の燃料通路１３２を通じて高圧の燃料が供給されている。以下では、これらの燃料通路１００，１２０，１３２をまとめて「高圧燃料通路３」とも称する。
【００１８】
シリンダ収容孔１３０には、ノズルシリンダ１７の上部が収容されている。ノズルシリンダ１７がスプリング１９により上方に付勢されることにより、ノズルシリンダ１７の上面が、シリンダ収容孔１３０の上方の内壁面に当接した状態で保持されている。ノズルシリンダ１７の内壁面、ノズルニードル１８の上端面、及びオリフィスプレート１３のシリンダ収容孔１３０の内壁面により囲まれる空間により制御室２３が形成されている。制御室２３には、ノズルニードル１８に閉弁方向の圧力を付与する高圧の燃料が充填されている。
【００１９】
ピストン収容孔１３１は、その中心軸が軸線ｍ２に沿って延びるように形成されており、オリフィスプレート１３の上面において開口している。軸線ｍ２は、軸線ｍ１に対して所定距離だけ偏芯して位置している。ピストン収容孔１３１は、オリフィスプレート１３に形成された連通路１３３を通じて高圧室２６に連通されている。すなわち、ピストン収容孔１３１には、高圧燃料通路３から高圧室２６を介して高圧の燃料が供給されている。以下では、ピストン収容孔１３１の内部空間を「ピストン収容室１３６」とも称する。
【００２０】
ピストン収容孔１３１には、直動ピストン１５が収容されている。直動ピストン１５は、ピストン収容孔１３１の内壁に摺動可能に接することにより、軸線ｍ２に沿った方向に往復動可能に支持されている。本実施形態では、軸線ｍ２に沿った方向が、第１軸方向Ｄ１とは異なる第２軸方向Ｄ２に相当する。直動ピストン１５は、軸線ｍ２を中心に有底円筒状に形成されている。直動ピストン１５は、その上壁部１５０がピストン収容孔１３１の開口部を閉塞するかたちでピストン収容孔１３１の内部に収容されている。直動ピストン１５は、ピストン収容孔１３１の内部に収容されたスプリング２９によりバルブボディ１２に向かって付勢されている。これにより、直動ピストン１５の上壁部１５０がバルブボディ１２の底面に当接した状態で保持されている。直動ピストン１５の上壁部１５０には、その内面から外面に貫通する連通路１５１が形成されている。図３に示されるように、連通路１５１には、インオリフィス１４が形成されている。
【００２１】
バルブボディ１２は、ピン挿入孔１２１と、制御弁収容孔１２５と、低圧ポート１０とを有している。
制御弁収容孔１２５は、その中心軸が軸線ｍ２に沿って延びるように形成されている。制御弁収容孔１２５は、バルブボディ１２の底面において開口することによりオリフィスプレート１３のピストン収容孔１３１に繋がっている。制御弁収容孔１２５の内部は、制御弁９を収容する制御弁収容室１２３を構成している。制御弁９は、軸線ｍ２を中心軸として略円柱状に形成されている。制御弁９の上端部には、他の部分よりも外径の大きい大径部９０が形成されている。
【００２２】
制御弁９の大径部９０と直動ピストン１５の上面との間には、スプリング２８が圧縮された状態で収容されている。スプリング２８の付勢力により、制御弁９は、その上面が制御弁収容孔１２５の上方の内壁面に当接した状態であって、且つ直動ピストン１５の上面から離間した状態で保持されている。すなわち、制御弁９と直動ピストン１５との間には微少な隙間が形成されている。この隙間により、ピストン収容室１３６の内部の高圧の燃料がインオリフィス１４を通じて減圧されて制御弁収容室１２３に流入可能となっている。
【００２３】
制御弁収容孔１２５は、バルブボディ１２に形成された連通路１２２、及びオリフィスプレート１３に形成された連通路１３４を通じて制御室２３に連通されている。したがって、連通路１２２，１３４を通じて制御弁収容孔１２５と制御室２３との間で燃料の流通が可能となっている。
【００２４】
ピン挿入孔１２１は、その中心軸が軸線ｍ２に沿って延びるように形成されている。ピン挿入孔１２１には、動力伝達ピン１６が挿入されている。動力伝達ピン１６は、軸線ｍ２を中心軸として略円柱状に形成されている。動力伝達ピン１６は、ピン挿入孔１２１の内壁面に摺動可能に接することにより、第２軸方向Ｄ２に往復動可能に支持されている。動力伝達ピン１６の下端面は、制御弁９の大径部９０の上端面に当接している。動力伝達ピン１６の下部は、その他の部分よりも外径が小さくなっている。これにより、動力伝達ピン１６の下部の外壁面とピン挿入孔１２１の内壁面との間には隙間が形成されている。
【００２５】
低圧ポート１０は、動力伝達ピン１６の下部の外壁面及びピン挿入孔１２１の内壁面の間に形成された隙間と、インジェクタボディ１の内部に形成されたスプリング収容室７０とを連通させている。低圧ポート１０には、アウトオリフィス１１が形成されている。アウトオリフィス１１は、動力伝達ピン１６の下部の外壁面とピン挿入孔１２１の内壁面との間に形成された隙間に流入した燃料を減圧させてインジェクタボディ１のスプリング収容室７０に導く。
【００２６】
インジェクタボディ１には、収容孔１０２が形成されている。収容孔１０２は、その中心軸が軸線ｍ２に沿って延びるように形成されている。図１及び図２に示されるように、収容孔１０２には、アクチュエータ２と、大径ピストン５と、バルブスプリング６と、シリンダ７と、小径ピストン８とが収容されている。
【００２７】
アクチュエータ２は、電荷の充放電により第２軸方向Ｄ２に伸縮するピエゾ素子を多数積層してなるピエゾ素子積層体と、ピエゾ素子積層体を保護する筒状の絶縁スリーブと、ピエゾ素子積層体の軸方向の両端に設けられる絶縁基板とを備えている。ピエゾ素子積層体への電圧の印加に基づきピエゾ積層体に電荷が充電されることにより、アクチュエータ２が軸線ｍ２に沿って下方に伸張する。ピエゾ素子積層体への電圧の印加の停止に基づきピエゾ素子から電荷が放電されると、アクチュエータ２が軸線ｍ２に沿って上方に収縮する。アクチュエータ２の伸張変位及び収縮変位が駆動伝達部材４を介して大径ピストン５に伝達されることにより、大径ピストン５が第２軸方向Ｄ２に変位する。
【００２８】
図２に示されるように、シリンダ７は、軸線ｍ２を中心に円筒状に形成されている。シリンダ７の内部には、大径ピストン５及び小径ピストン８が収容されている。大径ピストン５及び小径ピストン８は、同一の軸線ｍ２上に配置されている。大径ピストン５及び小径ピストン８は、シリンダ７の内壁面に対して摺動可能に接することにより、第２軸方向Ｄ２に往復動可能に支持されている。シリンダ７の下部の内壁面と小径ピストン８との間には、スプリング収容室７０が形成されている。スプリング収容室７０には、小径ピストン８を下方に向けて付勢するスプリング２７が収容されている。
【００２９】
スプリング収容室７０は、バルブボディ１２のピン挿入孔１２１及び低圧ポート１０に繋がっている。ピン挿入孔１２１に挿入された動力伝達ピン１６の上端部は、スプリング収容室７０の内部に突出して小径ピストン８の下端面に当接している。したがって、スプリング２７の付勢力は、小径ピストン８及び動力伝達ピン１６に伝達されている。
【００３０】
シリンダ７の外壁面と収容孔１０２の内壁面との間には、低圧室１０３を構成する隙間が形成されている。低圧室１０３は、高圧燃料通路３を流通する燃料の圧力よりも低い圧力の燃料が流通している。低圧室１０３は、シリンダ７に形成された連通路７１を通じてスプリング収容室７０に連通されている。すなわち、スプリング収容室７０にも低圧の燃料が流通している。以下では、低圧室１０３及びスプリング収容室７０をまとめて「低圧室１０１」とも称する。
【００３１】
シリンダ７の内部において大径ピストン５の下端面と小径ピストン８の上端面との間には、隙間が形成されている。大径ピストン５の下端面、小径ピストン８の上端面、及びシリンダ７の内壁面により囲まれる空間により、油密室２４が形成されている。油密室２４には、作動油としての燃料が充填されている。大径ピストン５に対する油密室２４の受圧面積よりも、小径ピストン８に対する油密室２４の受圧面積の方が小さい。そのため、アクチュエータ２が伸張して大径ピストン５が下方に変位することにより油密室２４の内圧が上昇したとき、アクチュエータ２及び大径ピストン５の変位を拡大させて小径ピストン８、動力伝達ピン１６、及び制御弁９に伝達することが可能となっている。このように、大径ピストン５、油密室２４、及び小径ピストン８は、アクチュエータ２の変位を拡大させて制御弁９に伝達する変位拡大機構を構成している。
【００３２】
低圧室１０３には、バルブスプリング６が収容されている。バルブスプリング６は、シリンダ７の下端部外周に形成された外周突出部７２と、大径ピストン５の上端部外周に固定された環状のリング部材５０との間に配置されている。バルブスプリング６は、アクチュエータ２のピエゾ素子積層体にプリセット荷重を付与している。
【００３３】
図１に示されるように、駆動部４０は、アクチュエータ２を駆動させる部分である。駆動部４０は、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）４００と、電子駆動装置（ＥＤＵ：Electronic Driving Unit）４０１等から構成されている。
【００３４】
ＥＣＵ４００は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＥＣＵ４００は、より上位のＥＣＵから受信した信号に基づいてＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行する。これにより、ＥＣＵ４００は、燃料噴射装置ＦＩを駆動するための各種制御を実行する。例えば、ＥＣＵ４００は、アクチュエータ２の伸縮駆動を制御する制御信号をＥＤＵ４０１に送信する。
【００３５】
ＥＤＵ４０１は、アクチュエータ２に印加させる高電圧を発生する高電圧発生回路と、複数のスイッチング素子とを有している。ＥＤＵ４０１は、ＥＣＵ４００からの制御信号である噴射信号に基づいて複数のスイッチング素子のオン及びオフを切り替えることによりアクチュエータ２への電力供給を制御する。すなわち、ＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に送信される制御信号に基づいてアクチュエータ２の伸張が制御される。具体的には、ＥＣＵ４００が制御信号として開弁指令をＥＤＵ４０１に送信すると、ＥＤＵ４０１からアクチュエータ２のピエゾ素子積層体に電圧が印加され、アクチュエータ２が伸張する。また、ＥＣＵ４００が制御信号として閉弁指令をＥＤＵ４０１に送信すると、ＥＤＵ４０１からアクチュエータ２のピエゾ素子積層体への電圧の印加が停止され、アクチュエータ２が収縮する。
【００３６】
次に、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩの動作例について説明する。
ＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して閉弁指令が送信されている場合、図２に示されるように、アクチュエータ２が収縮状態になっている。この場合、大径ピストン５、小径ピストン８、及び動力伝達ピン１６が図中の位置に配置されているため、図３に示されるように、制御弁９は、その上面が制御弁収容孔１２５の内壁面に当接した閉弁状態となっている。制御弁９が閉弁状態である場合、低圧ポート１０を介した制御弁収容室１２３と低圧室１０１とが遮断されている。すなわち、制御室２３及び低圧室１０１が遮断されている。
【００３７】
また、制御弁９が直動ピストン１５の上面から離間しているため、制御弁収容室１２３は連通路１５１を通じてピストン収容室１３６に連通されている。そのため、高圧燃料通路３を流れる高圧の燃料は、高圧室２６、連通路１３３、ピストン収容室１３６、連通路１５１、制御弁収容室１２３、連通路１２２、及び連通路１３４を流通して制御室２３に流れ込んでいる。この制御室２３内の燃料圧力によりノズルニードル１８がスプリング１９の付勢力に抗して下方に押圧されることにより、ノズルニードル１８が噴射孔２１を閉塞している。すなわち、燃料噴射装置ＦＩは閉弁状態になっている。
【００３８】
この状態からＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して開弁指令が送信されると、アクチュエータ２が伸張する。このアクチュエータ２の伸張により、大径ピストン５、小径ピストン８、及び動力伝達ピン１６が下方に変位する。これらの変位に追従して、図４に示されるように、制御弁９が、スプリング２８から受ける付勢力に抗して下方に変位する。これにより、制御弁９は、その上面が制御弁収容孔１２５の内壁面から離間した開弁状態になる。また、この際、制御弁９の底面が直動ピストン１５の上面に当接するため、直動ピストン１５の連通路１５１が閉塞される。すなわち、ピストン収容室１３６から制御弁収容室１２３への燃料の流入が遮断される。
【００３９】
制御弁９が開弁状態になることにより、制御弁収容室１２３内の高圧の燃料がアウトオリフィス１１によって減圧されて低圧室１０１に流入するため、制御弁収容室１２３内の燃料圧力が低下する。これに伴い、制御室２３内の高圧の燃料が連通路１３４及び制御弁収容室１２３を通じて低圧室１０１に流入する状態になる。すなわち、制御室２３及び低圧室１０１が連通された状態になる。よって、制御室２３内の燃料圧力が低下するため、制御室２３からノズルニードル１８に付与されている圧力が低下する。そのため、ノズルニードル１８が上方に変位して噴射孔２１が開放されるため、高圧室２６内の高圧の燃料が噴射孔２１から噴射される。すなわち、燃料噴射装置ＦＩは開弁状態になる。
【００４０】
図４に示される状態から更にアクチュエータ２に電圧が印加され続けることによりアクチュエータ２が伸張して大径ピストン５が下方に変位すると、図５に示されるように、小径ピストン８、動力伝達ピン１６、及び制御弁９が更に下方に変位する。この際、制御弁９により直動ピストン１５が下方に押圧されることにより、直動ピストン１５が、ピストン収容室１３６内の燃料圧力と制御弁収容室１２３内の燃料圧力との差圧、及びスプリング２９の付勢力に抗して下方に変位する。これにより、直動ピストン１５、バルブボディ１２，及びオリフィスプレート１３により囲まれる空間からなる減圧室６０が形成される。この減圧室６０に制御弁収容室１２３及び制御室２３内の燃料が流入することにより、制御室２３内の燃料圧力が更に減少するため、ノズルニードル１８が開弁方向に更に変位する。このように、直動ピストン１５は、アクチュエータ２の伸張に基づき小径ピストン８が変位した際にノズルニードル１８と独立して変位することにより、アクチュエータ２の駆動力を制御室２３の油圧力を介してノズルニードルに伝達してノズルニードルを開弁方向に変位させる。このノズルニードル１８の開弁方向への変位により、噴射孔２１から噴射される燃料量が増加する。
【００４１】
その後、ＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して閉弁指令が送信されると、アクチュエータ２が収縮する。このアクチュエータ２の収縮により大径ピストン５、小径ピストン８、動力伝達ピン１６が上方に変位することにより、制御弁９は図３に示される状態に戻る。すなわち、制御弁９は、直動ピストン１５から離間した状態になることにより連通路１５１を開放するとともに、制御弁収容孔１２５の内壁面に当接した状態になることにより制御弁収容室１２３と低圧室１０１とを遮断する。結果的に、制御室２３と低圧室１０１とが遮断される。これにより、ピストン収容室１３６内の高圧の燃料がインオリフィス１４により減圧されつつ連通路１５１を通じて制御弁収容室１２３に流入する。また、制御弁収容室１２３に流入した高圧の燃料が連通路１３４を通じて制御室２３に流入することにより、制御室２３内に高圧の燃料が充填される。これにより、ノズルニードル１８が下方に変位して噴射孔２１を閉塞する。すなわち、燃料噴射装置ＦＩは閉弁状態になる。
【００４２】
次に、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩの作用及び効果について説明する。
本実施形態の燃料噴射装置ＦＩによれば、図５に示されるように、直動ピストン１５が、制御弁９により押圧されることによりノズルニードル１８と独立して変位することにより制御室２３を減圧させる。このような構成によれば、ノズルニードル１８に対して直動ピストン１５を偏芯して配置させることができるため、大径ピストン５及び小径ピストン８を同軸上に配置しつつ、アクチュエータ２及びノズルニードル１８を偏芯して配置させることができる。これにより、大径ピストン５及び小径ピストン８に対して共通のシリンダ７を用いることができるため、部品点数を削減することができる。
【００４３】
また、従来の燃料噴射装置のように、大径ピストン及び小径ピストンに対して個別のシリンダを用いる場合、シリンダの軸方向の長さに大径ピストンの軸方向の長さを適合させる必要があるため、大径ピストンが大型化し易い。この点、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩのように、一つのシリンダ７の内部に大径ピストン５及び小径ピストン８を収容することが可能であれば、大径ピストン５の軸方向の長さをシリンダ７の軸方向の長さに適合させる必要がなくなるため、大径ピストン５の軸方向の長さを短くすることができる。すなわち、大径ピストン５の体格を小さくすることができるため、大径ピストン５の軸方向の変形を抑制することができる。これにより、アクチュエータ２が伸張した際の大径ピストン５の変形に起因する制御弁９の変位量の減少を抑制することができる。
【００４４】
＜第２実施形態＞
次に、燃料噴射装置ＦＩの第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の燃料噴射装置ＦＩとの相違点を中心に説明する。
第１実施形態の燃料噴射装置ＦＩでは、図４に示される状態であるとき、直動ピストン１５の上壁部１５０の下面にはピストン収容室１３６内の燃料の圧力が付与される一方、直動ピストン１５の上壁部１５０の上面には制御弁収容室１２３内の燃料の圧力が付与されている。以下では、それらの燃料の差圧に基づき直動ピストン１５に付与される力を「燃料差圧力」と略記する。制御弁９により直動ピストン１５を下方に変位させるためには、燃料差圧力よりも大きな力を制御弁９から直動ピストン１５に付与させる必要がある。これが、アクチュエータ２の駆動負荷を増加させる要因となっている。本実施形態の燃料噴射装置ＦＩは、こうしたアクチュエータ２の駆動負荷を減少させるためのものである。
【００４５】
具体的には、図６に示されるように、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩは、直動ピストン１５の内部に収容される直動サブピストン３０を更に備えている。直動サブピストン３０は、軸線ｍ２を中心軸として略円柱状に形成されている。直動サブピストン３０の下部は、オリフィスプレート１３に形成された貫通孔１３５を通じてシリンダ収容孔１３０の内部に貫通している。これにより、直動サブピストン３０の底面は制御室２３に露出している。すなわち、直動サブピストン３０の一部が制御室２３を構成している。制御室２３内の燃料圧力が直動サブピストン３０を介して直動ピストン１５に伝達されることにより、直動ピストン１５が上方に付勢されている。
【００４６】
直動サブピストン３０の上端部には、他の部分よりも外径の大きい大径部３００が形成されている。大径部３００とシリンダ収容孔１３０の底面との間にはスプリング２９が圧縮された状態で収容されている。スプリング２９の付勢力により、直動サブピストン３０は、その大径部３００の上面が直動ピストン１５の上壁部１５０の内面に当接した状態で保持されている。また、スプリング２９の付勢力が直動サブピストン３０を介して直動ピストン１５に伝達されることにより、直動ピストン１５が上方に付勢されている。
【００４７】
大径部３００には、直動ピストン１５の内部と連通路１５１とを連通させる連通路３０１が形成されている。ピストン収容室１３６及び制御弁収容室１２３は、大径部３００に形成された連通路３０１、及び直動ピストン１５に形成された連通路１５１を通じて互いに連通されている。
【００４８】
次に、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩの作用及び効果について説明する。
本実施形態の燃料噴射装置ＦＩでは、ＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して開弁指令が送信されることによりアクチュエータ２が伸張すると、第１実施形態の燃料噴射装置ＦＩと同様に、制御弁９が開弁状態になるとともに、制御弁９の底面が直動ピストン１５の上面に当接する。これにより、制御室２３内の燃料圧力が低下すると、制御室２３内の燃料圧力により直動サブピストン３０が受けている力も減少するため、結果的に直動ピストン１５に対して付与されている上方の付勢力が減少する。これにより、第１実施形態の燃料噴射装置ＦＩと比較すると、直動サブピストン３０の底面に付与される燃料圧力の減少の分だけ、直動ピストン１５に加わる上方の付勢力を減少させることができる。よって、制御弁９により直動ピストン１５を下方に変位させる際に直動ピストン１５に付与する必要のある力を減少させることができるため、アクチュエータ２の駆動負荷を減少させることができる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
次に、燃料噴射装置ＦＩの第３実施形態について説明する。以下、第２実施形態の燃料噴射装置ＦＩとの相違点を中心に説明する。なお、本実施形態では、制御弁９を「第１制御弁９」と称し、バルブボディ１２を「第１バルブボディ１２」と称する。また、インオリフィス１４を「第１インオリフィス１４」と称し、制御室２３を「第１制御室２３」とも称する。本実施形態では、直動ピストン１５に形成されている連通路１５１が第１連通路に相当する。
【００５０】
図７に示されるように、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩは、ノズルボディ２０とオリフィスプレート１３との間に配置される第２バルブボディ３２を備えている。本実施形態では、インジェクタボディ１、第１バルブボディ１２、オリフィスプレート１３、ノズルボディ２０、及び第２バルブボディ３２により本体が構成されている。第２バルブボディ３２は、制御弁収容孔３２０を有している。
【００５１】
制御弁収容孔３２０は、その中心軸が軸線ｍ２に沿って伸びるように形成されている。制御弁収容孔３２０は、第２バルブボディ３２の上面において開口している。制御弁収容孔３２０は、オリフィスプレート１３に形成された連通路１４２を通じて、ピストン収容孔１３１の内部空間に連通されている。ピストン収容孔１３１の内部空間は、高圧の燃料が充填される第２制御室３４を構成している。制御弁収容孔３２０には、第２制御弁３１が収容されている。第２制御弁３１は、制御弁収容孔３２０の内部に収容されたスプリング３５により上方に付勢されることにより、オリフィスプレート１３の底面に当接して連通路１４２を閉塞した状態、すなわち閉弁状態に保持されている。このとき、第２制御弁３１の上面には、直動サブピストン３０の底面が当接している。
【００５２】
制御弁収容孔３２０は、第２バルブボディ３２に形成された連通路３２１、オリフィスプレート１３に形成された連通路１３７、第１バルブボディ１２に形成された連通路１２４、及びシリンダ７に形成された連通路７３を通じて、シリンダ７のスプリング収容室７０の内部空間、すなわち低圧室１０１に連通されている。よって、第２制御弁３１が図中の閉弁状態であるとき、第２制御室３４及び低圧室１０１は遮断されている。第２制御弁３１がオリフィスプレート１３の底面から離間すると、すなわち第２制御弁３１が開弁状態になると、第２制御室３４が低圧室１０１に連通される。このように、第２制御弁３１は、その開閉動作により、第２制御室３４と低圧室１０１とを連通及び遮断する。
【００５３】
オリフィスプレート１３の第２制御室３４は、オリフィスプレート１３に形成された連通路１３８、及び第２バルブボディ３２に形成された連通路３２２を通じて燃料通路３２４に連通されている。燃料通路３２４は、オリフィスプレート１３の燃料通路１３２とノズルボディ２０の高圧室２６とを連通させる通路であり、高圧燃料通路３の一部を構成している。すなわち、第２制御室３４は高圧燃料通路３に連通されている。したがって、高圧燃料通路３内を流れる高圧の燃料が第２制御室３４に流入することにより、第２制御室３４内には高圧の燃料が充填されている。このように、本実施形態では、オリフィスプレート１３に形成された連通路１３８が、第２制御室３４と高圧燃料通路３とを連通させる第２連通路に相当する。
【００５４】
オリフィスプレート１３の連通路１３８には、第２インオリフィス１３９が形成されている。第２インオリフィス１３９は、高圧燃料通路３内を流れる高圧の燃料を減圧させて第２制御室３４に流入させる。
なお、第１制御室２３は、第２バルブボディ３２に形成された連通路３２３、オリフィスプレート１３に形成された連通路１３４、及び第１バルブボディ１２に形成された連通路１２２を通じて制御弁収容室１２３に連通されている。
【００５５】
次に、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩの動作例について説明する。
ＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して閉弁指令が送信されている場合、図７に示されるように、第１制御弁９が直動ピストン１５の上面から離間しているため、第２制御室３４内の高圧の燃料が連通路１５１を通じて制御弁収容室１２３、連通路１３４を通じて第１制御室２３に流入している。この第１制御室２３内の燃料圧力によりノズルニードル１８がスプリング１９の付勢力に抗して下方に押圧されることにより、ノズルニードル１８が噴射孔２１を閉塞している。すなわち、燃料噴射装置ＦＩは閉弁状態になっている。
【００５６】
この状態からＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して開弁指令が送信されると、アクチュエータ２が伸張して、図８に示されるように、第１制御弁９が下方に変位する。これにより、第１制御弁９が開弁状態になるため、第１制御室２３及び低圧室１０１が連通された状態になる。また、第１制御弁９の底面が直動ピストン１５の上面に当接するため、直動ピストン１５の連通路１５１が閉塞される。すなわち、第２制御室３４から制御弁収容室１２３への燃料の流入が停止する。第１制御室２３及び低圧室１０１が連通されることにより、第１制御室２３内の燃料圧力が低下するため、ノズルニードル１８が上方に変位して噴射孔２１が開放される。よって、高圧室２６内の高圧の燃料が噴射孔２１から噴射される。すなわち、燃料噴射装置ＦＩが開弁状態になる。
【００５７】
図８に示される状態から更にアクチュエータ２が伸張すると、図９に示されるように、第１制御弁９が更に下方に変位する。この際、第１制御弁９により直動ピストン１５が下方に押圧されることにより、直動ピストン１５、直動サブピストン３０、及び第２制御弁３１が、第２制御室３４内の燃料圧力と制御弁収容室１２３内の燃料圧力との差圧、及びスプリング２９の付勢力に抗して下方に変位する。第２制御弁３１が下方に変位することによりオリフィスプレート１３の底面から離間すると、すなわち第２制御弁３１が開弁状態になると、第２制御室３４内の燃料がオリフィスプレート１３の連通路１４２、第２バルブボディ３２の制御弁収容孔３２０及び連通路３２１、オリフィスプレート１３の連通路１３７、第１バルブボディ１２の連通路１２４、及びシリンダ７の連通路７３を通じて低圧室１０１に流入する。すなわち、第２制御室３４及び低圧室１０１が連通された状態となる。これにより、第２制御室３４内の燃料の圧力が低下するため、第２制御室３４内の燃料の圧力と制御弁収容室１２３内の燃料の圧力との差圧が小さくなる。したがって、直動ピストン１５に作用する燃料差圧を減少させることができる。
【００５８】
また、第２制御室３４内の燃料の圧力が低下すると、高圧燃料通路３内の高圧の燃料が連通路１３８を通じて第２制御室３４に流入する。この高圧の燃料は連通路１３８の第２インオリフィス１３９により減圧されて第２制御室３４に流入するため、第２制御室３４の燃料圧力が上昇し難くなっている。よって、直動ピストン１５に作用する燃料差圧の上昇を抑制することができる。
【００５９】
直動ピストン１５が下方に変位することにより、直動ピストン１５、第１バルブボディ１２，及びオリフィスプレート１３により囲まれる空間からなる減圧室６０が形成される。この減圧室６０に制御弁収容室１２３及び第１制御室２３内の燃料が流入することにより、第１制御室２３内の燃料圧力が更に減少する。結果的に、ノズルニードル１８が更に開弁方向に変位するため、噴射孔２１から噴射される燃料量が増加する。
【００６０】
その後、ＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して閉弁指令が送信されると、アクチュエータ２が収縮する。このアクチュエータ２の収縮により第１制御弁９が図７に示される状態に戻る。すなわち、第１制御弁９は、直動ピストン１５から離間した状態になることにより連通路１５１を開放するとともに、制御弁収容孔１２５の内壁面に当接した状態になることにより第１制御室２３及び低圧室１０１を遮断する。これにより、高圧燃料通路３内の高圧の燃料が第２制御室３４、制御弁収容室１２３、及び第１制御室２３に充填される。第１制御室２３に高圧の燃料が充填されることによりノズルニードル１８が下方に変位して噴射孔２１を閉塞する。すなわち、燃料噴射装置ＦＩは閉弁状態になる。
【００６１】
次に、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩの作用及び効果について説明する。
本実施形態の燃料噴射装置ＦＩでは、第２制御弁３１が開弁状態になることにより、直動ピストン１５に作用する燃料差圧を減少させることができるため、第１制御弁９により直動ピストン１５を下方に変位させる際に直動ピストン１５に付与する必要のある力を減少させることができる。結果的に、アクチュエータ２の駆動負荷を減少させることができる。
【００６２】
＜第４実施形態＞
次に、燃料噴射装置ＦＩの第４実施形態について説明する。以下、第３実施形態の燃料噴射装置ＦＩとの相違点を中心に説明する。
図１０に示されるように、本実施形態の制御弁収容室１２３は、直動ピストン１５に形成された連通路１５２，１５３、及びオリフィスプレート１３に形成された連通路１４０を通じて高圧燃料通路３に連通されている。連通路１５２は、直動ピストン１５の外面に形成され、且つ軸線ｍ２に平行な方向に延びるように形成された溝からなる。オリフィスプレート１３の連通路１４０は、直動ピストン１５の連通路１５２の下端部に接続されている。連通路１５３は、連通路１５２の上端部から直動ピストン１５の上面に延びるように形成されている。連通路１５３には、第１インオリフィス１４が形成されている。
【００６３】
なお、本実施形態では、直動ピストン１５に形成される連通路１５２，１５３が、高圧の燃料が流通する第１連通路に相当する。また、直動ピストン１５に形成される連通路１５１が、第２制御室３４と高圧燃料通路３とを連通させる第２連通路に相当する。
次に、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩの作用及び効果について説明する。
【００６４】
第３実施形態の燃料噴射装置ＦＩでは、図８に示されるように、第１制御弁９により直動ピストン１５の連通路１５１が閉塞された場合でも、高圧燃料通路３内の高圧の燃料がオリフィスプレート１３の連通路１３８及び第２バルブボディ３２の連通路３２２を通じて第２制御室３４に流入可能である。そのため、第２制御室３４内の燃料圧力が低下し難く、結果として直動ピストン１５の燃料差圧が低下し難くなっている。これは、アクチュエータ２の駆動負荷を増加させる要因となる。
【００６５】
この点、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩでは、ＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して開弁指令が送信されることによりアクチュエータ２が伸張して第１制御弁９の底面が直動ピストン１５の上面に当接した際に、直動ピストン１５の連通路１５１，１５３が同時に第１制御弁９により閉塞される。すなわち、高圧燃料通路３内の高圧燃料が第２制御室３４に流入しなくなる。この状態は、その後に第１制御弁９により直動ピストン１５、直動サブピストン３０、及び第２制御弁３１が下方に押圧されることにより第２制御弁３１がオリフィスプレート１３の底面から離間した際にも、すなわち第２制御弁３１が開弁状態になった際にも維持されている。そのため、第２制御室３４内の高圧の燃料が第２バルブボディ３２の制御弁収容孔３２０を通じて低圧室１０１に流入する際に、すなわち第２制御室３４を減圧させる際に、高圧燃料通路３内の高圧燃料が第２制御室３４に流入することがないため、第３実施形態の燃料噴射装置ＦＩと比較すると、第２制御室３４内の燃料圧力をより減圧させ易くなる。結果的に、直動ピストン１５の燃料差圧を小さくすることができるため、アクチュエータ２の駆動負荷を低減させることが可能となる。また、高圧燃料通路３内の高圧燃料が低圧室１０１に流入することにより、燃料圧送用のポンプ仕事が増加することを抑制可能である。
【００６６】
＜第５実施形態＞
次に、燃料噴射装置ＦＩの第５実施形態について説明する。以下、第３実施形態の燃料噴射装置ＦＩとの相違点を中心に説明する。
図１１に示されるように、本実施形態の直動ピストン１５の内部には、直動サブピストン３０に代えて、第２制御弁３１が収容されている。第２制御弁３１の下端部には、他の部分よりも外径の大きい大径部３１０が形成されている。大径部３１０の先端面には、ピストン収容孔１３１の底面に当接する当接部３１１と、ピストン収容孔１３１の底面から離間して位置する受圧面３１２とが形成されている。
【００６７】
大径部３１０と直動ピストン１５の内壁面との間には、スプリング２９が圧縮された状態で収容されている。スプリング２９により第２制御弁３１が下方に付勢されることにより、第２制御弁３１は、その大径部３１０の当接部３１１がピストン収容孔１３１の底面に当接した状態で保持されている。このとき、第２制御弁３１は、オリフィスプレート１３の連通路１３７を閉塞する閉弁状態となっている。すなわち、第２制御弁３１が閉弁状態であるとき、第２制御室３４と低圧室１０１とは遮断されている。
【００６８】
直動ピストン１５の上壁部１５０には、その内面から軸線ｍ２に沿って上方に延びるように凹部の溝１４１が形成されている。溝１４１には、第２制御弁３１の上部が摺動可能に挿入されている。溝１４１の上部には、溝１４１の内壁面と第２制御弁３１とにより囲まれる空間により第３制御室３６が形成されている。すなわち、第３制御室３６は、直動ピストン１５及び第２制御弁３１により構成されている。
【００６９】
直動ピストン１５には、第３制御室３６と制御弁収容室１２３とを連通させる連通路１５４が形成されている。連通路１５４には、オリフィス１５５が形成されている。制御弁収容室１２３内の高圧燃料が連通路１５４を通じて第３制御室３６に流入することにより、第３制御室３６には高圧の燃料が充填されている。第３制御室３６内に充填された燃料の圧力により第２制御弁３１は下方に付勢されている。
【００７０】
次に、本実施形態の燃料噴射装置ＦＩの作用及び効果について説明する。
本実施形態の燃料噴射装置ＦＩでは、ＥＣＵ４００からＥＤＵ４０１に対して開弁指令が送信されることによりアクチュエータ２が伸張すると、第１制御弁９が開弁状態になるとともに、第１制御弁９の底面が直動ピストン１５の上面に当接する。これにより、直動ピストン１５の連通路１５３が第１制御弁９により閉塞されて、第１制御室２３内の燃料及び制御弁収容室１２３内の燃料が低圧室１０１に流入する。そのため、第１制御室２３内の燃料圧力及び制御弁収容室１２３内の燃料圧力が低下する。制御弁収容室１２３内の燃料圧力の低下により、第３制御室３６内の燃料圧力が低下するため、第２制御弁３１に付与されている下方の付勢力が低下する。そのため、第２制御弁３１は、第２制御室３４内の高圧燃料により大径部３１０の受圧面３１２に作用する力により上方に変位して開弁状態になる。
【００７１】
第２制御弁３１が開弁状態になると、第２制御室３４内の燃料が低圧室１０１に流入するため、第２制御室３４内の燃料圧力が低下する。これにより、直動ピストン１５に作用する燃料差圧が減少するため、第１制御弁９により直動ピストン１５を下方に変位させる際に直動ピストン１５に付与する必要のある力を減少させることができる。すなわち、アクチュエータ２の駆動負荷を減少させることができる。
【００７２】
＜他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第２実施形態の燃料噴射装置ＦＩでは、直動サブピストン３０が直動ピストン１５に一体的に形成されていてもよい。この場合、直動ピストン１５の一部により制御室２３が構成されることになる。
【００７３】
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００７４】
ＦＩ：燃料噴射装置
１：インジェクタボディ（本体）
２：アクチュエータ
３：高圧燃料通路
５：大径ピストン
８：小径ピストン
９：制御弁（第１制御弁）
１２：バルブボディ（本体）
１３：オリフィスプレート（本体，プレート部材）
１５：直動ピストン
１７：ノズルシリンダ
１８：ノズルニードル
２０：ノズルボディ（本体）
２１：噴射孔
２３：制御室（第１制御室）
２４：油密室
３０：直動サブピストン
３１：第２制御弁
３４：第２制御室
３６：第３制御室
１０１：低圧室
１３９：インオリフィス
１３８：連通路
１５１：連通路
１５３：連通路
【図１】
2019148191.tif 000003
【図２】
2019148191.tif 000004
【図３】
2019148191.tif 000005
【図４】
2019148191.tif 000006
【図５】
2019148191.tif 000007
【図６】
2019148191.tif 000008
【図７】
2019148191.tif 000009
【図８】
2019148191.tif 000010
【図９】
2019148191.tif 000011
【図１０】
2019148191.tif 000012
【図１１】
2019148191.tif 000013