(57)【要約】【課題】小さなエネルギで排出弁を駆動可能にする。【解決手段】変位伝達機構５により、ピエゾ素子積層体４の伸長に伴う第１ピストン５３の移動向きと第２ピストン５４の移動向きが逆向きとなるようにし、電荷の充電によるピエゾ素子積層体４の伸長に伴って排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れる向きに駆動されるようにしているため、排出弁３２を収納室１３に配置することができる。したがって、従来のようにピエゾ素子積層体４の伸縮を排出弁３２に伝達する手段の一部であるロッド部を排出通路３１５内に配置する必要がなくなり、排出通路３１５の断面積を小さくすることができる。その結果、排出弁３２の受圧面積を小さくすることができ、小さなエネルギで排出弁３２を駆動することができる。【選択図】図２
2015129441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧の収容室（１３）に配置され、電荷の充放電により伸縮するピエゾ素子積層体（４）と、
前記収容室に配置され、燃料が充填された油密室（５７）を有して前記ピエゾ素子積層体の伸縮を伝達する伝達手段（５）と、
高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔（２１１）を有するノズルボデー（２１）と、
前記ノズルボデー内で往復動し、一端側にて前記噴孔を開閉するノズルニードル（２２）と、
前記ノズルニードルの他端側が摺動自在に挿入され、前記ノズルニードルに閉弁向きの燃料圧力を作用させる制御室（２６）を有するノズルシリンダ（２４）と、
前記収容室に露出する収容室側シート面（３１１）、前記制御室に露出する制御室側シート面（３１２）、前記制御室の燃料を前記収容室に排出させる排出通路（３１５）、および前記制御室に高圧燃料を供給する高圧供給通路（３１４）を有する中間ボデー（３１）と、
前記制御室に配置されて往復変位し、前記制御室側シート面に接離することにより前記高圧供給通路を開閉する制御プレート（３３）と、
前記収容室に配置され、前記伝達手段に駆動されて前記収容室側シート面に接離することにより前記排出通路を開閉する排出弁（３２）とを備え、
前記伝達手段は、前記ピエゾ素子積層体に駆動され、電荷の充電による前記ピエゾ素子積層体の伸長に伴って前記油密室の圧力を上昇させる第１ピストン（５３）と、前記油密室の圧力を受けて作動して前記排出弁を駆動する第２ピストン（５４）とを備え、さらに、前記第１ピストンの移動向きと前記第２ピストンの移動向きが逆向きで、且つ、前記ピエゾ素子積層体の伸長に伴って前記排出弁が前記収容室側シート面から離れる向きに駆動されるように構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記第２ピストンは、前記第１ピストンよりも小径の第２ピストン大径部（５４１）と、前記第２ピストン大径部よりも小径の第２ピストン小径部（５４２）と、前記第２ピストン大径部と前記第２ピストン小径部との境界部に形成されて前記油密室の圧力を受ける第２ピストン段差面（５４３）とを備え、
前記第１ピストンは、前記第２ピストン大径部が摺動自在に挿入される第１ピストン孔（５３１）を備え、
前記伝達手段は、前記第１ピストンが摺動自在に挿入される第１シリンダ孔（５１１）、および前記第２ピストン小径部が摺動自在に挿入される第２シリンダ孔（５２１）が形成されたシリンダ（５１、５２）を備え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２ピストンは、第２ピストン大径部（５４１）と、前記第２ピストン大径部よりも小径の第２ピストン小径部（５４２）と、前記第２ピストン大径部と前記第２ピストン小径部との境界部に形成されて前記油密室の圧力を受ける第２ピストン段差面（５４３）と、前記第２ピストン大径部の内側に形成されて前記第１ピストンが摺動自在に挿入される第２ピストン孔（５４４）とを備え、
前記伝達手段は、前記第２ピストン大径部が摺動自在に挿入される第１シリンダ孔（５１１）、および前記第２ピストン小径部が摺動自在に挿入される第２シリンダ孔（５２１）が形成されたシリンダ（５１、５２）を備え、
前記油密室は、前記第２ピストン孔の一部である第１油密室（５７１）と、前記第１シリンダ孔の一部である第２油密室（５７２）とを備え、
前記第２ピストンは、前記第１油密室と前記第２油密室とを連通させる油密室連通孔（５４５）を備え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４】
前記第２ピストンは、第２ピストン大径部（５４１）と、前記第２ピストン大径部よりも小径の第２ピストン小径部（５４２）と、前記第２ピストン大径部と前記第２ピストン小径部との境界部に形成されて前記油密室の圧力を受ける第２ピストン段差面（５４３）とを備え、
前記伝達手段は、前記第１ピストンが摺動自在に挿入される第１シリンダ孔（５１１）、前記第２ピストン小径部が摺動自在に挿入される第２シリンダ孔（５２１）、および前記第２ピストン大径部が摺動自在に挿入される第３シリンダ孔（５１２）が形成されたシリンダ（５１、５２）を備え、
前記油密室は、前記第１シリンダ孔の一部である第１油密室（５７１）と、前記第２シリンダ孔と前記第３シリンダ孔との間で且つ前記第２ピストンの外周側に形成されて前記第２ピストン段差面が露出する第２油密室（５７２）とを備え、
前記シリンダは、前記第１油密室と前記第２油密室とを連通させる油密室連通孔（５１３）を備え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５】
低圧の収容室（１３）に配置され、電荷の充放電により伸縮するピエゾ素子積層体（４）と、
高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔（２１１）を有するノズルボデー（２１）と、
前記ノズルボデー内で往復動し、一端側にて前記噴孔を開閉するノズルニードル（２２）と、
前記ノズルニードルの他端側が摺動自在に挿入され、前記ノズルニードルに閉弁向きの燃料圧力を作用させる制御室（２６）を有するノズルシリンダ（２４）と、
前記収容室に露出する収容室側シート面（３１１）、前記制御室に露出する制御室側シート面（３１２）、前記制御室の燃料を前記収容室に排出させる排出通路（３１５）、および前記制御室に高圧燃料を供給する高圧供給通路（３１４）を有する中間ボデー（３１）と、
前記制御室に配置されて往復変位し、前記制御室側シート面に接離することにより前記高圧供給通路を開閉する制御プレート（３３）と、
前記収容室に配置され、前記ピエゾ素子積層体の伸縮に伴って前記収容室側シート面に接離することにより前記排出通路を開閉する排出弁（３２）とを備え、
電荷の充電により前記ピエゾ素子積層体が伸長することにより、前記排出弁が前記収容室側シート面に当接する位置まで駆動されるように構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項６】
前記収容室に配置され、燃料が充填された油密室（５７）を有して前記ピエゾ素子積層体の伸縮を前記排出弁に伝達する伝達手段（５）を備えることを特徴とする請求項５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、燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料噴射弁として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された燃料噴射弁は、噴孔を開閉するノズルニードルを備え、制御室の燃料圧力によりノズルニードルが閉弁向きに付勢されている。そして、ピエゾ素子積層体に駆動される排出弁にて制御室の圧力を制御することにより、ノズルニードルの開閉弁作動を制御するようになっている。
【０００３】
より詳細には、排出弁は、制御室の高圧燃料を低圧部に排出させる排出通路を開閉するようになっている。また、ピエゾ素子積層体の伸縮を排出弁に伝達する手段の一部であるロッド部が、排出通路内に配置されている。さらに、排出弁が接離するシート面が、排出通路の一端側の周囲に形成されている。そして、ノズルニードルが噴孔を閉じている状態では、排出弁は高圧の燃料圧力によりシート面に押し付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２２９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の燃料噴射弁は、ロッド部が排出通路内に配置されているため、排出通路の断面積が大きくなり、ひいては排出弁の受圧面積が大きくなる。したがって、排出弁をシート面に押し付ける力が大きくなり、燃料噴射を開始する際には、排出弁を駆動するために大きなエネルギが必要になる。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、小さなエネルギで排出弁を駆動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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、低圧の収容室（１３）に配置され、電荷の充放電により伸縮するピエゾ素子積層体（４）と、収容室に配置され、燃料が充填された油密室（５７）を有してピエゾ素子積層体の伸縮を伝達する伝達手段（５）と、高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔（２１１）を有するノズルボデー（２１）と、ノズルボデー内で往復動し、一端側にて噴孔を開閉するノズルニードル（２２）と、ノズルニードルの他端側が摺動自在に挿入され、ノズルニードルに閉弁向きの燃料圧力を作用させる制御室（２６）を有するノズルシリンダ（２４）と、収容室に露出する収容室側シート面（３１１）、制御室に露出する制御室側シート面（３１２）、制御室の燃料を収容室に排出させる排出通路（３１５）、および制御室に高圧燃料を供給する高圧供給通路（３１４）を有する中間ボデー（３１）と、制御室に配置されて往復変位し、制御室側シート面に接離することにより高圧供給通路を開閉する制御プレート（３３）と、収容室に配置され、伝達手段に駆動されて収容室側シート面に接離することにより排出通路を開閉する排出弁（３２）とを備え、伝達手段は、ピエゾ素子積層体に駆動され、電荷の充電によるピエゾ素子積層体の伸長に伴って油密室の圧力を上昇させる第１ピストン（５３）と、油密室の圧力を受けて作動して排出弁を駆動する第２ピストン（５４）とを備え、さらに、第１ピストンの移動向きと第２ピストンの移動向きが逆向きで、且つ、ピエゾ素子積層体の伸長に伴って排出弁が収容室側シート面から離れる向きに駆動されるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
これによると、電荷の充電によるピエゾ素子積層体の伸長に伴って排出弁が収容室側シート面から離れる向きに駆動されるため、排出弁を収容室に配置することができる。
【０００９】
したがって、従来のようにピエゾ素子積層体の伸縮を排出弁に伝達する手段の一部であるロッド部を排出通路内に配置する必要がなくなり、排出通路の断面積を小さくすることができる。
【００１０】
その結果、排出弁の受圧面積を小さくすることができ、小さなエネルギで排出弁を駆動することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、低圧の収容室（１３）に配置され、電荷の充放電により伸縮するピエゾ素子積層体（４）と、高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するための噴孔（２１１）を有するノズルボデー（２１）と、ノズルボデー内で往復動し、一端側にて噴孔を開閉するノズルニードル（２２）と、ノズルニードルの他端側が摺動自在に挿入され、ノズルニードルに閉弁向きの燃料圧力を作用させる制御室（２６）を有するノズルシリンダ（２４）と、収容室に露出する収容室側シート面（３１１）、制御室に露出する制御室側シート面（３１２）、制御室の燃料を収容室に排出させる排出通路（３１５）、および制御室に高圧燃料を供給する高圧供給通路（３１４）を有する中間ボデー（３１）と、制御室に配置されて往復変位し、制御室側シート面に接離することにより高圧供給通路を開閉する制御プレート（３３）と、収容室に配置され、ピエゾ素子積層体の伸縮に伴って収容室側シート面に接離することにより排出通路を開閉する排出弁（３２）とを備え、電荷の充電によりピエゾ素子積層体が伸長することにより、排出弁が収容室側シート面に当接する位置まで駆動されるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
これによると、電荷の充電によるピエゾ素子積層体の伸長に伴って排出弁が収容室側シート面に当接する位置まで駆動されるため、排出弁を収容室に配置することができる。
【００１３】
したがって、従来のようにピエゾ素子積層体の伸縮を排出弁に伝達する手段の一部であるロッド部を排出通路内に配置する必要がなくなり、排出通路の断面積を小さくすることができる。
【００１４】
その結果、排出弁の受圧面積を小さくすることができ、小さなエネルギで排出弁を駆動することができる。
【００１５】
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】
【００１６】
【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断面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁の要部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁の他の作動状態を示す断面図である。
【図４】図３の燃料噴射弁の要部の拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁の要部の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁の要部の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。
【００１９】
本実施形態の燃料噴射弁は、コモンレール（図示せず）から供給される高圧燃料を、圧縮着火式内燃機関（以下、内燃機関という。図示せず）の燃焼室に噴射するものである。
【００２０】
図１〜図４に示すように、燃料噴射弁は、インジェクタボデー１、ノズル２、制御弁機構３、ピエゾ素子積層体４、変位伝達機構５、リテーニングナット６を、主要構成要素として備えている。
【００２１】
略有底円筒状のインジェクタボデー１には、コモンレールから供給される高圧燃料が流通する高圧燃料通路１１、図示しない燃料タンクに接続されて常に低圧になっている低圧燃料通路１２、ピエゾ素子積層体４および変位伝達機構５が収納される収納室１３が形成されている。
【００２２】
ノズル２は、略有底円筒状のノズルボデー２１、ノズルボデー２１に摺動自在に挿入される略円柱状のノズルニードル２２、ノズルニードル２２を閉弁向きに付勢するノズルスプリング２３、およびノズルシリンダ２４を備えている。
【００２３】
ノズルボデー２１には、高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴出させる噴孔２１１が形成され、ノズルニードル２２の先端部（すなわち、噴孔側端部）がノズルボデー２１に接離することにより噴孔２１１が開閉されるようになっている。
【００２４】
ノズルボデー２１内には、コモンレールから高圧燃料が常時供給される燃料溜まり室２５が形成され、コモンレールからの高圧燃料は燃料溜まり室２５を介して噴孔２１１に向かって流れるようになっている。
【００２５】
円筒状のノズルシリンダ２４は、ノズルスプリング２３によって後述する中間ボデー３１に押し付けられ、ノズルニードル２２の後端部（すなわち、反噴孔側端部）がノズルシリンダ２４に摺動自在に挿入されている。
【００２６】
このノズルシリンダ２４内には、内部の燃料圧力が高圧と低圧に切り替えられる制御室２６が形成されている。そして、ノズルニードル２２は、制御室２６内の燃料圧力により閉弁向きに付勢されるとともに、燃料溜まり室２５の燃料圧力により開弁向きに付勢される。
【００２７】
制御室２６の圧力を制御する制御弁機構３は、中間ボデー３１、排出弁３２、制御プレート３３、およびプレートスプリング３４を備えている。
【００２８】
円板状の中間ボデー３１は、インジェクタボデー１とノズルボデー２１に挟持されている。なお、インジェクタボデー１とノズルボデー２１との間に中間ボデー３１を挟持して、インジェクタボデー１とリテーニングナット６とを螺合させることにより、燃料噴射弁の構成要素が一体化されている。
【００２９】
中間ボデー３１におけるインジェクタボデー１側の収容室側シート面３１１は、収容室１３に露出している。中間ボデー３１におけるノズルボデー２１側の制御室側シート面３１２は、燃料溜まり室２５および制御室２６に露出している。
【００３０】
また、中間ボデー３１には、インジェクタボデー１の高圧燃料通路１１とノズルボデー２１内の燃料溜まり室２５とを連通させる高圧燃料通路３１３、高圧燃料通路３１３と制御室２６とを連通させる高圧供給通路３１４、および収納室１３と制御室２６とを連通させる排出通路３１５が形成されている。
【００３１】
そして、制御室側シート面３１２に、ノズルスプリング２３によってノズルシリンダ２４が押し付けられている。
【００３２】
制御室２６内には、円板状の制御プレート３３、および制御プレート３３を中間ボデー３１側に向かって付勢するプレートスプリング３４が配置されている。
【００３３】
ノズルシリンダ２４には、制御室２６を区画する内壁面にストッパ面２４１が形成されている。そして、制御プレート３３は、このストッパ面２４１と制御室側シート面３１２との間で往復変位するようになっている。
【００３４】
なお、制御プレート３３がストッパ面２４１に当接した状態では、制御プレート３３により制御室２６は２つの空間に分離される。具体的には、中間ボデー３１側の空間である中間ボデー側制御室２６ａと、ノズルニードル２側の空間であるニードル側制御室２６ｂとに分離される。以下、必要に応じて、制御室２６と、中間ボデー側制御室２６ａと、ニードル側制御室２６ｂを、使い分ける。
【００３５】
制御プレート３３の径方向中心部には、制御プレート３３の軸方向に貫通する連通孔３３１が形成されている。
【００３６】
そして、制御プレート３３が制御室側シート面３１２に当接することにより、高圧供給通路３１４が閉塞されて、高圧燃料通路３１３と制御室２６との連通が遮断されるようになっている。また、制御プレート３３が制御室側シート面３１２に当接した状態のとき、連通孔３３１と排出通路３１５は連通している。
【００３７】
排出弁３２は、収納室１３内に配置され、収容室側シート面３１１と接離して収納室１３と排出通路３１５との間を開閉するようになっている。
【００３８】
ピエゾ素子積層体４は、ピエゾ素子が多数積層されて構成され、電荷の充放電により伸縮するようになっている。
【００３９】
伝達手段としての変位伝達機構５は、第１シリンダ５１、第２シリンダ５２、第１ピストン５３、第２ピストン５４、ピエゾスプリング５５、およびピストンスプリング５６を備えている。なお、第１シリンダ５１および第２シリンダ５２は、本発明のシリンダを構成している。
【００４０】
円筒状の第１シリンダ５１内には、円柱状空間の第１シリンダ孔５１１が形成されている。
【００４１】
この第１シリンダ孔５１１の空間のうち、第２シリンダ５２と第１ピストン５３との間で、且つ第２ピストン５４の外周側の空間は、燃料が充填された油密室５７になっている。
【００４２】
円筒状の第２シリンダ５２内には、第１シリンダ孔５１１よりも小径の円柱状空間である第２シリンダ孔５２１が形成されている。
【００４３】
そして、ピエゾスプリング５５により、第１シリンダ５１が第２シリンダ５２に向かって付勢され、第１シリンダ５１の端面が第２シリンダ５２の端面に押し付けられている。
【００４４】
有底円筒状の第１ピストン５３は、第１ピストン５３と第１シリンダ５１との間に配置されたピエゾスプリング５５により、ピエゾ素子積層体４に向かって付勢されている。これにより、ピエゾ素子積層体４に予荷重が与えられるとともに、ピエゾ素子積層体４の伸縮に伴って第１ピストン５３がピエゾ素子積層体４と一体的に作動するようになっている。また、第１ピストン５３は、第１シリンダ孔５１１に摺動自在に挿入されている。
【００４５】
第１ピストン５３内には、円柱状空間の第１ピストン孔５３１が形成されている。この第１ピストン孔５３１は、油密室５７側が開口部になっている。
【００４６】
第１ピストン孔５３１の一部は、第２ピストン５４が摺動する摺動部になっており、第１ピストン孔５３１の残部は、ピストンスプリング５６が配置されたスプリング室５３２になっている。このスプリング室５３２は、第１ピストン５３に形成された連通孔５３３により、収納室１３に連通されている。また、第１ピストン５３における開口部側の第１ピストン端面５３４は、油密室５７に露出している。
【００４７】
段付き円柱状の第２ピストン５４は、第１ピストン５３よりも小径で、第１ピストン孔５３１に摺動自在に挿入される第２ピストン大径部５４１と、第２ピストン大径部５４１よりも小径で、第２シリンダ孔５２１に摺動自在に挿入される第２ピストン小径部５４２とを備えている。
【００４８】
第２ピストン大径部５４１と第２ピストン小径部５４２との境界部である第２ピストン段差面５４３は、油密室５７に露出している。
【００４９】
第２ピストン小径部５４２の先端側は、第２シリンダ孔５２１から突出して収納室１３内に位置している。そして、第２ピストン小径部５４２の先端部には、排出弁３２が装着されている。
【００５０】
第２ピストン５４は、ピストンスプリング５６により収容室側シート面３１１に向かって付勢されている。
【００５１】
次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。まず、図１、図２に示すニードル閉弁状態のとき、すなわち排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接しているときに、ピエゾ素子積層体４に電荷が充電されると、ピエゾ素子積層体４が伸長する。それに伴い、第１ピストン５３がピエゾ素子積層体４から遠ざかる向きに駆動され、第１ピストン５３により油密室５７の圧力が高められる。
【００５２】
また、高圧化された油密室５７の圧力が、第２ピストン段差面５４３に作用し、第２ピストン５４および排出弁３２がピエゾ素子積層体４側に向かって駆動される。このように、本実施形態の燃料噴射弁は、ピエゾ素子積層体４の伸長に伴う第１ピストン５３の移動向きと第２ピストン５４の移動向きが逆向きとなり、且つピエゾ素子積層体４の伸長に伴い排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れる向きに駆動されるようになっている。
【００５３】
そして、排出弁３２の移動により、排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れて排出通路３１５が開かれると、排出通路３１５の燃料が収納室１３に流出して排出通路３１５および中間ボデー側制御室２６ａの圧力が下がる。これにより、中間ボデー側制御室２６ａの圧力にて制御プレート３３がノズルニードル２側に向かって付勢される力よりも、ニードル側制御室２６ｂの圧力にて制御プレート３３が中間ボデー３１側に向かって付勢される力の方が大きくなるため、制御プレート３３が中間ボデー３１側に向かって移動する。
【００５４】
そして、図３、図４に示すように、制御プレート３３が制御室側シート面３１２に当接し、制御プレート３３により高圧供給通路３１４が閉塞されて、高圧燃料通路１１と制御室２６との連通が遮断される。また、制御室２６の燃料が、連通孔３３１および排出通路３１５を介して収納室１３に流出し、制御室２６の圧力が下がる。これにより、ノズルニードル２２を閉弁向きに付勢する力が小さくなるため、ノズルニードル２２が開弁向きに移動し、噴孔２１１から燃料が噴射される。
【００５５】
このとき、ピエゾ素子積層体４の長さの変化量は、第１ピストン端面５３４と第２ピストン段差面５４３の受圧面積比分拡大されて、第２ピストン５４および排出弁３２に伝達される。
【００５６】
一方、図３、図４に示すニードル開弁状態のとき、すなわち排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れているときに、ピエゾ素子積層体４の電荷を放電させると、ピエゾ素子積層体４が収縮する。それに伴い、ピエゾスプリング５５に付勢される第１ピストン５３は、ピエゾ素子積層体４に追従して、ピエゾ素子積層体４側に向かって移動し、油密室５７の圧力が低下する。
【００５７】
したがって、第２ピストン５４および排出弁３２は、ピストンスプリング５６の付勢力により、中間ボデー３１側に向かって移動する。このように、本実施形態の燃料噴射弁は、ピエゾ素子積層体４の収縮に伴う第１ピストン５３の移動向きと第２ピストン５４の移動向きが逆向きとなる。
【００５８】
この排出弁３２の移動により、排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接して排出通路３１５が閉じられると、排出通路３１５の燃料の流出が止まり、排出通路３１５と制御室２６が同圧になる。これにより、制御室２６の圧力にて制御プレート３３が中間ボデー３１側に向かって付勢される力よりも、排出通路３１５および高圧供給通路３１４の圧力にて制御プレート３３がノズルニードル２側に向かって付勢される力の方が大きくなるため、制御プレート３３がノズルニードル２側に向かって移動する。
【００５９】
そして、制御プレート３３がストッパ面２４１に当接し、高圧供給通路３１４から中間ボデー側制御室２６ａに流入した高圧燃料は、連通孔３３１を介してニードル側制御室２６ｂに流入する。
【００６０】
このように、ニードル側制御室２６ｂに高圧燃料が流入することにより、ノズルニードル２が閉弁向きに移動し、噴孔２１１が閉じられて燃料噴射が終了する。
【００６１】
本実施形態では、変位伝達機構５により、ピエゾ素子積層体４の伸長に伴う第１ピストン５３の移動向きと第２ピストン５４の移動向きが逆向きとなるようにし、電荷の充電によるピエゾ素子積層体４の伸長に伴って排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れる向きに駆動されるようにしているため、排出弁３２を収納室１３に配置することができる。
【００６２】
したがって、従来のようにピエゾ素子積層体４の伸縮を排出弁３２に伝達する手段の一部であるロッド部を排出通路３１５内に配置する必要がなくなり、排出通路３１５の断面積を小さくすることができる。
【００６３】
その結果、排出弁３２の受圧面積を小さくすることができ、小さなエネルギで排出弁３２を駆動することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、変位伝達機構５の構成を一部変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６５】
図５に示すように、第２ピストン５４は、第２ピストン大径部５４１が第１シリンダ孔５１１に摺動自在に挿入されている。第２ピストン大径部５４１の内側には、第１ピストン５３が摺動自在に挿入される第２ピストン孔５４４が形成されている。この第２ピストン孔５４４は、ピエゾ素子積層体４側が開口部になっている。
【００６６】
第２ピストン孔５４４のうち、第２ピストン大径部５４１の底部内壁面と第１ピストン端面５３４との間は、燃料が充填された第１油密室５７１になっている。また、第１シリンダ孔５１１の空間のうち、第２シリンダ５２と第２ピストン段差面５４３との間の空間は、燃料が充填された第２油密室５７２になっている。
【００６７】
そして、第１油密室５７１と第２油密室５７２は、第２ピストン５４に形成された油密室連通孔５４５により連通されている。なお、第１油密室５７１と第２油密室５７２は、本発明の油密室を構成している。
【００６８】
上記構成において、図５に示すニードル閉弁状態のとき、すなわち排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接しているときに、ピエゾ素子積層体４に電荷が充電されると、ピエゾ素子積層体４が伸長する。それに伴い、第１ピストン５３がピエゾ素子積層体４から遠ざかる向きに駆動され、第１ピストン５３により第１油密室５７１および第２油密室５７２の圧力が高められる。
【００６９】
また、高圧化された第２油密室５７２の圧力が、第２ピストン段差面５４３に作用し、第２ピストン５４および排出弁３２がピエゾ素子積層体４側に向かって駆動される。すなわち、ピエゾ素子積層体４の伸長に伴う第１ピストン５３の移動向きと第２ピストン５４の移動向きが逆向きとなり、且つピエゾ素子積層体４の伸長に伴い排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れる向きに駆動される。
【００７０】
そして、この排出弁３２の移動により、排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れて排出通路３１５が開かれる。
【００７１】
一方、ニードル開弁状態のとき、すなわち排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れているときに、ピエゾ素子積層体４の電荷を放電させると、ピエゾ素子積層体４が収縮する。それに伴い、ピエゾスプリング５５に付勢される第１ピストン５３は、ピエゾ素子積層体４に追従して、ピエゾ素子積層体４側に向かって移動し、第１油密室５７１および第２油密室５７２の圧力が低下する。
【００７２】
したがって、第２ピストン５４および排出弁３２は、ピストンスプリング５６の付勢力により、中間ボデー３１側に向かって移動する。このように、本実施形態の燃料噴射弁は、ピエゾ素子積層体４の収縮に伴う第１ピストン５３の移動向きと第２ピストン５４の移動向きが逆向きとなる。
【００７３】
そして、この排出弁３２の移動により、排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接して排出通路３１５が閉じられる。
【００７４】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、変位伝達機構５の構成を一部変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７６】
図６に示すように、第１シリンダ５１内には、第１ピストン５３が摺動自在に挿入される円柱状空間の第１シリンダ孔５１１、第２ピストン大径部５４１が摺動自在に挿入される円柱状空間の第３シリンダ孔５１２、および第３シリンダ孔５１２よりも第２シリンダ５２側に位置して燃料が充填された第２油密室５７２が形成されている。
【００７７】
第１シリンダ孔５１１は、ピエゾ素子積層体４側が開口部になっている。そして、第１シリンダ孔５１１のうち、第１シリンダ５１の底部内壁面と第１ピストン端面５３４との間は、燃料が充填された第１油密室５７１になっている。
【００７８】
この第１油密室５７１と第２油密室５７２は、第１シリンダ５１に形成された油密室連通孔５１３により連通されている。なお、第１油密室５７１と第２油密室５７２は、本発明の油密室を構成している。
【００７９】
第３シリンダ孔５１２は、第２シリンダ５２側が開口部になっている。そして、第３シリンダ孔５１２の一部は、第２ピストン大径部５４１が摺動する摺動部になっており、第１ピストン孔５３１の残部はピストンスプリング５６が配置されたスプリング室５１４になっている。このスプリング室５１４は、第１シリンダ５１に形成された連通孔５１５により、収納室１３に連通されている。
【００８０】
第２ピストン５４は、第２ピストン大径部５４１の端面からスプリング室５１４の底部に向かって延びる突起部５４６を備えている。この突起部５４６がスプリング室５１４の底部に当接することにより、第２ピストン５４のリフト量が規定される。
【００８１】
上記構成において、図６に示すニードル閉弁状態のとき、すなわち排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接しているときに、ピエゾ素子積層体４に電荷が充電されると、ピエゾ素子積層体４が伸長する。それに伴い、第１ピストン５３がピエゾ素子積層体４から遠ざかる向きに駆動され、第１ピストン５３により第１油密室５７１および第２油密室５７２の圧力が高められる。
【００８２】
また、高圧化された第２油密室５７２の圧力が、第２ピストン段差面５４３に作用し、第２ピストン５４および排出弁３２がピエゾ素子積層体４側に向かって駆動される。すなわち、ピエゾ素子積層体４の伸長に伴う第１ピストン５３の移動向きと第２ピストン５４の移動向きが逆向きとなり、且つピエゾ素子積層体４の伸長に伴い排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れる向きに駆動される。
【００８３】
そして、この排出弁３２の移動により、排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れて排出通路３１５が開かれる。
【００８４】
一方、ニードル開弁状態のとき、すなわち排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れているときに、ピエゾ素子積層体４の電荷を放電させると、ピエゾ素子積層体４が収縮する。それに伴い、ピエゾスプリング５５に付勢される第１ピストン５３は、ピエゾ素子積層体４に追従して、ピエゾ素子積層体４側に向かって移動し、第１油密室５７１および第２油密室５７２の圧力が低下する。
【００８５】
したがって、第２ピストン５４および排出弁３２は、ピストンスプリング５６の付勢力により、中間ボデー３１側に向かって移動する。このように、本実施形態の燃料噴射弁は、ピエゾ素子積層体４の収縮に伴う第１ピストン５３の移動向きと第２ピストン５４の移動向きが逆向きとなる。
【００８６】
そして、この排出弁３２の移動により、排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接して排出通路３１５が閉じられる。
【００８７】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
また、突起部５４６がスプリング室５１４の底部に当接することにより、第２ピストン５４のリフト量が規定されるため、排出弁３２が排出通路３１５を閉じた状態から排出通路３１５を開くまでの時間、すなわち閉弁応答時間のばらつきを少なくすることができる。
【００８９】
さらに、第１ピストン５３は、第１ピストン孔５３１（図２参照）を備えていないため、加工が容易である。
【００９０】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、変位伝達機構５の構成を一部変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９１】
図７に示すように、第１シリンダ５１の第１シリンダ孔５１１には、第１ピストン５３および第２ピストン５４の第２ピストン大径部５４１が摺動自在に挿入されている。そして、第１ピストン５３と第２ピストン大径部５４１との間に油密室５７が形成され、油密室５７にピストンスプリング５６が配置されている。
【００９２】
第１シリンダ孔５１１の空間のうち、第２ピストン大径部５４１よりも第２シリンダ５２側の空間は、第１シリンダ５１に形成された連通孔５１６により、収納室１３に連通されている。
【００９３】
第２シリンダ５２内には、第２ピストン小径部５４２よりも大径の円柱状空間である第２シリンダ貫通孔５２２が形成されている。そして、第２ピストン小径部５４２の先端側は、第２シリンダ貫通孔５２２内に位置し、第２ピストン小径部５４２の先端部に排出弁３２が装着されている。
【００９４】
上記構成において、本実施形態では、図７に示すニードル閉弁状態、すなわち排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接している状態は、ピエゾ素子積層体４が伸長した状態で保持される。
【００９５】
そして、この状態からピエゾ素子積層体４の電荷を放電させると、ピエゾ素子積層体４が収縮する。それに伴い、ピエゾスプリング５５に付勢される第１ピストン５３は、ピエゾ素子積層体４に追従して、ピエゾ素子積層体４側に向かって移動し、油密室５７の圧力が低下する。
【００９６】
この油密室５７の圧力低下により、第２ピストン５４および排出弁３２がピエゾ素子積層体４側に向かって移動し、排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れて排出通路３１５が開かれる。
【００９７】
そして、排出通路３１５が開かれると、排出通路３１５の燃料が連通孔５１６や第２シリンダ貫通孔５２２を介して収納室１３に流出し、ノズルニードル２が開弁向きに移動し、噴孔２１１が開かれて燃料が噴射される。
【００９８】
一方、ニードル開弁状態のとき、すなわち排出弁３２が収容室側シート面３１１から離れているときに、ピエゾ素子積層体４に電荷が充電されると、ピエゾ素子積層体４が伸長する。それに伴い、第１ピストン５３がピエゾ素子積層体４から遠ざかる向きに駆動され、第１ピストン５３により油密室５７の圧力が高められる。
【００９９】
この高圧化された油密室５７の圧力が第２ピストン大径部５４１に作用し、第２ピストン５４および排出弁３２は中間ボデー３１側に向かって移動し、排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接する。
【０１００】
そして、排出通路３１５が閉じられると、排出通路３１５の燃料の流出が止まり、ノズルニードル２が閉弁向きに移動し、噴孔２１１が閉じられて燃料噴射が終了する。
【０１０１】
本実施形態によると、電荷の充電によるピエゾ素子積層体４の伸長に伴って排出弁３２が収容室側シート面３１１に当接する位置まで駆動されるため、排出弁３２を収納室１３に配置することができる。
【０１０２】
したがって、従来のようにピエゾ素子積層体４の伸縮を排出弁３２に伝達する手段の一部であるロッド部を排出通路３１５内に配置する必要がなくなり、排出通路３１５の断面積を小さくすることができる。
【０１０３】
その結果、排出弁３２の受圧面積を小さくすることができ、小さなエネルギで排出弁３２を駆動することができる。
【０１０４】
なお、本実施形態では、変位伝達機構５を廃止し、ピエゾ素子積層体４にて排出弁３２を直接駆動するようにしてもよい。
【０１０５】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【０１０６】
また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
【０１０７】
また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【０１０８】
また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
【０１０９】
また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１１０】
４      ピエゾ素子積層体
５      変位伝達機構（伝達手段）
１３    収容室
２１    ノズルボデー
２２    ノズルニードル
２４    ノズルシリンダ
２６    制御室
３１    中間ボデー
３２    排出弁
３３    制御プレート
５３    第１ピストン
５４    第２ピストン
５７    油密室
２１１  噴孔
３１１  収容室側シート面
３１２  制御室側シート面
３１４  高圧供給通路
３１５  排出通路
【図１】
2015129441.tif 000003
【図２】
2015129441.tif 000004
【図３】
2015129441.tif 000005
【図４】
2015129441.tif 000006
【図５】
2015129441.tif 000007
【図６】
2015129441.tif 000008
【図７】
2015129441.tif 000009