(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に摺動自在に収納されたピストンと、
このピストンの上昇に伴って噴孔を開き、前記ピストンの降下に伴って前記噴孔を閉じるノズルニードルと、
前記ピストンの上端面に臨んで設けられ、高圧系の燃料圧が導入されて、前記ピストンに下向きの油圧力を付与する上部油圧室と、
前記ピストンの下端面に臨んで設けられ、高圧系の燃料圧が導入されて、前記ピストンに上向きの油圧力を付与する下部油圧室と、
電荷の注入によって伸長し、電荷の放出によって収縮するピエゾスタックを有し、このピエゾスタックの伸縮に応じて前記下部油圧室の油圧を制御する下部油圧制御手段とを備えた燃料噴射弁であって、
前記ピストンは、前記上部油圧室で下向きの油圧力を受ける第１の受圧面と第２の受圧面とを有し、
前記下部油圧制御手段により前記下部油圧室の油圧が加圧されて前記ピストンがフルリフトした時に、前記ピストンの上方に配されているストッパの下端面に前記第１の受圧面が当接して密着することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記ピストンは、前記第１の受圧面が最上端面として設けられ、前記第２の受圧面が前記第１の受圧面の外周部に環状に設けられ、且つ前記第１の受圧面より前記第２の受圧面の方が低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載した燃料噴射弁。
【請求項３】
前記ピストンは、前記下部油圧室で上向きの油圧力を受ける第３の受圧面の方が前記第２の受圧面より面積が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載した燃料噴射弁。
【請求項４】
シリンダ内に摺動自在に収納されたピストンと、
このピストンの上昇に伴って噴孔を開き、前記ピストンの降下に伴って前記噴孔を閉じるノズルニードルと、
前記ピストンの上端面に臨んで設けられ、高圧系の燃料圧が導入されて、前記ピストンに下向きの油圧力を付与する上部油圧室と、
前記ピストンの下端面に臨んで設けられ、高圧系の燃料圧が導入されて、前記ピストンに上向きの油圧力を付与する下部油圧室と、
電荷の注入によって伸長し、電荷の放出によって収縮するピエゾスタックを有し、このピエゾスタックの伸縮に応じて前記下部油圧室の油圧を制御する下部油圧制御手段と、
前記ピエゾスタックの伸縮に応じて容積が増減するピエゾ作用室とを有し、このピエゾ作用室が前記下部油圧室と連通して設けられ、且つ前記ピエゾ作用室に絞りを介して前記高圧系の燃料圧が導入される燃料噴射弁であって、
前記ピエゾスタックの伸縮に応じて円筒孔内を摺動自在に上下動する可動部を具備し、この可動部の下端面に臨んで前記円筒孔の内側に前記ピエゾ作用室を有するとともに、前記円筒孔の外側に環状の油圧室を設け、この油圧室に高圧系の燃料圧が導入されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コモンレール噴射システムに用いる燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、ＤＥ１０１９１９１号公報に記載された燃料噴射弁が公知である。
この燃料噴射弁は、噴孔を開閉するノズルニードルの上部にピストンを連結し、このピストン下部に設けられる油圧室の油圧をピエゾの伸長によって増圧し、ピストンと共にノズルニードルをリフトさせて燃料噴射を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来技術では、ピストン下部の油圧室にコモンレール圧より低圧の例えばドレン圧を絞り通路を介して導入しているため、以下の問題を有している。
▲１▼低圧油は気泡が発生または混入し易いため、ピストン下部に導入される低圧油に気泡が発生または混入した場合、ピエゾのような小さなストロークでは充分に加圧することができない。
▲２▼ピストン下部の油圧を加圧しても、低圧を導入するための絞り通路からリークするため、開弁状態を維持することが困難である。
▲３▼前項に記載した絞り通路からのリークを回避する手段として、絞り通路の断面積を小さくすることが考えられるが、この場合、ピストン下部の油圧室に低圧油を充填することが困難になる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ピストン下部の油圧室に低圧油を導入することによって生じる上記問題点を解決できる燃料噴射弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明の燃料噴射弁は、高圧系の燃料圧（例えばコモンレール圧）が導入されて、ピストンに下向きの油圧力を付与する上部油圧室と、高圧系の燃料圧が導入されて、ピストンに上向きの油圧力を付与する下部油圧室と、ピエゾスタックの伸縮に応じて下部油圧室の油圧を制御する下部油圧制御手段とを備えている。
この構成では、開弁時に下部油圧室の油圧をピエゾスタックの伸長によって加圧しているが、下部油圧室に高圧油が導入されているため、低圧油と比べて高圧油には気泡の発生または混入が少なく、ピエゾスタックのような小さなストロークでも充分に加圧することができる。
また、上部油圧室にも高圧系の燃料圧が導入され、その燃料圧がピストンに下向きの油圧力として付与されている。従って、燃料噴射を停止させる場合は、上部油圧室の油圧力を用いてピストンを降下させ、ノズルニードルが噴孔を閉じることができる。
さらに、ピストンは、上部油圧室で下向きの油圧力を受ける第１の受圧面と第２の受圧面とを有し、下部油圧制御手段により下部油圧室の油圧が加圧されてピストンがフルリフトした時に、ピストンの上方に配されているストッパの下端面に第１の受圧面が当接して密着する。
この構成によれば、ピストンがフルリフトした時に、ピストンの第１の受圧面がストッパの下端面に当接して密着すると、第１の受圧面には上部油圧室の油圧力が作用しなくなる。つまり、上部油圧室の油圧力を受けるピストンの受圧面積が減少することになる。この結果、ピストンに付与される下向きの油圧力が低減するため、下部油圧制御手段により加圧された下部油圧室の油圧がリークにより低下しても、ピストンのリフト状態（即ち、ノズルニードルが噴孔を開いた状態）を維持することが可能である。
【０００８】
（請求項２の手段）
ピストンは、第１の受圧面が最上端面として設けられ、第２の受圧面が第１の受圧面の外周部に環状に設けられ、且つ第１の受圧面より第２の受圧面の方が低い位置に設けられている。この場合、ピストンがフルリフトすると、ピストンの最上端面である第１の受圧面がストッパの下端面に当接して密着するが、第１の受圧面より低い第２の受圧面は、ストッパの下端面に当接することなく、上部油圧室の油圧力を受けることができる。
【０００９】
（請求項３の手段）
ピストンは、下部油圧室で上向きの油圧力を受ける第３の受圧面の方が第２の受圧面より面積が大きい。ピストンがフルリフトして第１の受圧面がストッパの下端面に当接して密着すると、上部油圧室ではピストンの第２の受圧面のみに下向きの油圧力が作用する。これに対し、下部油圧室ではピストンの第３の受圧面に上向きの油圧力が作用する。ここで、第３の受圧面の方が第２の受圧面より面積が大きいため、必然的にピストンに付与される下向きの油圧力より上向きの油圧力の方が大きくなる。その結果、下部油圧制御手段により加圧された下部油圧室の油圧がリークして上部油圧室と同等の油圧まで低下しても、確実にピストンのリフト状態（ノズルニードルが噴孔を開いた状態）を維持できる。
【００１０】
（請求項４の手段）
本発明の燃料噴射弁は、高圧系の燃料圧（例えばコモンレール圧）が導入されて、ピストンに下向きの油圧力を付与する上部油圧室と、高圧系の燃料圧が導入されて、ピストンに上向きの油圧力を付与する下部油圧室と、ピエゾスタックの伸縮に応じて下部油圧室の油圧を制御する下部油圧制御手段と、電荷の注入によって伸長し、電荷の放出によって収縮するピエゾスタックを有し、このピエゾスタックの伸縮に応じて下部油圧室の油圧を制御する下部油圧制御手段と、ピエゾスタックの伸縮に応じて容積が増減するピエゾ作用室とを有し、このピエゾ作用室が下部油圧室と連通して設けられ、且つピエゾ作用室に絞りを介して高圧系の燃料圧が導入される。
この構成では、加圧時に絞りを通じてリークする高圧油を低減するために絞りの通路断面積を小さくした場合でも、低圧燃料をピエゾ作用室へ充填する場合と比較して、容易に高圧燃料をピエゾ作用室へ充填できる。
また、ピエゾスタックの伸縮に応じて円筒孔内を摺動自在に上下動する可動部を具備し、この可動部の下端面に臨んで円筒孔の内側にピエゾ作用室を有するとともに、円筒孔の外側に環状の油圧室を設け、この油圧室に高圧系の燃料圧が導入されている。この場合、油圧室に導入される高圧が円筒孔に対し内径方向へ作用するため、ピエゾ作用室の油圧によって円筒孔と可動部とのクリアランスが増大することを防止できる。その結果、ピエゾ作用室の油圧がクリアランスを介してリークすることを抑制できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は燃料噴射弁１の断面図である。
本実施例の燃料噴射弁１は、ノズルボディ２、アンダボディ３、ノズルニードル４、ピストン５、ディスタンスピース６、アッパボディ７、ピエゾアクチュエータ８等より構成されている。
【００１２】
ノズルボディ２は、上端面中央部から下方へ穿設された縦孔９と、この縦孔９に通じる噴孔１０とを有し、袋ナット１１によりアンダボディ３の下端面に密着して結合されている。縦孔９の下端部には円錐状のシート面が設けられており、このシート面にノズルニードル４が着座することで噴孔１０を閉じた状態となり、ノズルニードル４がリフトしてシート面から離れることで噴孔１０を開いた状態となる。
アンダボディ３は、ノズルボディ２の縦孔９に通じるスプリング室１２、このスプリング室１２に高圧燃料を導入する高圧通路１３、ピストン５を摺動自在に収納するシリンダ１４、このシリンダ１４内でピストン５の上部に形成される上部油圧室１５に高油圧を導入する上部油圧導入路１６、シリンダ１４内でピストン５の下部に形成される下部油圧室１７に通じる導通路１８、シリンダ１４とスプリング室１２とを連通する連通孔１９等が設けられている。
【００１３】
ノズルニードル４は、アンダボディ３の連通孔１９に摺動自在に挿通され、下部側がスプリング室１２を通ってノズルボディ２の縦孔９内に配され、ノズルニードル４の括れ部４ａに固定されたリテーナ２０を介してスプリング２１により図示下方（噴孔１０を閉じる方向）へ付勢されている。なお、縦孔９内ではノズルニードル４の周囲に環状の隙間を有し、ノズルニードル４がリフトした時に、環状の隙間を通じてスプリング室１２と噴孔１０とが連通して燃料噴射が行われる。スプリング２１は、リテーナ２０とともにスプリング室１２に収納されている。
【００１４】
ピストン５は、ノズルニードル４の上部にノズルニードル４と一体に設けられ、上記シリンダ１４内を上下動することで、ノズルニードル４が噴孔１０を開閉する。このピストン５は、図２に示すように、上端面の外周部に環状の窪み２２が設けられ、上端面は平面で研磨されている。また、ピストン５の外径はノズルニードル４の外径より大きく設けられている。以下、研磨されているピストン５の上端面を第１の受圧面５ａ、窪み２２によって形成された環状の端面を第２の受圧面５ｂ、ピストン５の下端面を第３の受圧面５ｃと呼ぶ。なお、第１の受圧面５ａの面積はノズルニードル４の断面積より大きく設けられている。
なお、シリンダ１４とピストン５とのクリアランスは、直径にして５〜１５μｍであり、前記の上部油圧室１５と下部油圧室１７とは静的に導通している。
【００１５】
ディスタンスピース６は、アンダボディ３の上部に配されてシリンダ１４の開口部を閉塞している。ディスタンスピース６の下端面は、ピストン５がリフトした時にピストン５の第１の受圧面５ａと密着できるように研磨されている。このディスタンスピース６には、アンダボディ３の導通路１８に通じる導通路２３、アンダボディ３の高圧通路１３に通じる導通路２４が設けられている。
【００１６】
アッパボディ７は、ピエゾアクチュエータ８を保持してディスタンスピース６の上部に配され、アンダボディ３との間にディスタンスピース６を挟持してアンダボディ３に結合されている。なお、アンダボディ３、ディスタンスピース６、アッパボディ７は、ノックピン２５により相互の位置が拘束されている。
このアッパボディ７には、ピエゾアクチュエータ８の可動部２６を収納する円筒孔２７、ピエゾスタック２８を収納するピエゾ収納室２９、円筒孔２７の周囲に設けられる環状油圧室３０、ディスタンスピース６の導通路２４に通じる高圧通路３１、ピエゾ収納室２９の底部に通じるドレン通路３２等が設けられている。
【００１７】
円筒孔２７と環状油圧室３０は、それぞれアッパボディ７の下端面に開口し、その開口面がディスタンスピース６によって閉じられている。
円筒孔２７の下部には、可動部２６の下端面とディスタンスピース６との間にピエゾ作用室３３が形成され、このピエゾ作用室３３にディスタンスピース６の導通路２３が通じている。
ピエゾ収納室２９は、円筒孔２７より内径が大きく、円筒孔２７の上方に円筒孔２７と通じて設けられている。
【００１８】
環状油圧室３０は、高圧通路３１より高圧油が導入されており、この高圧油の作用によって円筒孔２７が膨らむことを防止している。これにより、円筒孔２７と可動部２６とのクリアランスの拡大を抑制でき、ピエゾ作用室３３から前記クリアランスを通ってドレン通路３２へリークする燃料を低減できる。
高圧通路３１は、高圧ポート３４に接続される燃料パイプを介して高圧燃料ポンプ（図示しない）に導通している。
ドレン通路３２は、ドレンポート３５に接続されるドレンパイプを介して燃料タンク（図示しない）に導通している。
【００１９】
ピエゾアクチュエータ８（本発明の下部油圧制御手段）は、上記のピエゾスタック２８と可動部２６の他に、皿バネ３６とキャップ３７を有する。
ピエゾスタック２８は、電荷を注入すると伸長し、電荷を放出すると収縮するもので、上端部がキャップ３７に支持され、下端部が筒状保持部３８に保持されている。
可動部２６は、前記の円筒孔２７内に摺動自在に収納され、ピエゾスタック２８の伸縮に応じて円筒孔２７内を上下動する。
筒状保持部３８は、可動部２６の上部に一体に設けられ、ピエゾ収納室２９に摺動自在に収納されている。
皿バネ３６は、ピエゾ収納室２９の底部に配され、筒状保持部３８の下端面に作用して可動部２６を図示上方へ付勢することにより、ピエゾスタック２８に予圧を与えている。
キャップ３７は、アッパボディ７の上部に螺着されている。また、キャップ３７の中央部よりピエゾスタック２８のリード線３９が取り出されている。
【００２０】
次に、本実施例の作動を図３に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
ピエゾスタック２８が充電されておらず、電圧が低い状態（Ａ−ａ）では、ノズルニードル４がリフトすることなく（Ｃ−ｂ）、噴孔１０を閉じているため、燃料噴射は行われていない。この時、シリンダ１４内の上部油圧室１５には、上部油圧導入路１６を通じてコモンレールの高圧燃料が導入されている。これにより、上部油圧室１５は、コモンレールの燃料圧と等しい油圧となり、燃料噴射弁１の作動とは無関係にこの圧力を維持している。
また、下部油圧室１７とピエゾ作用室３３は、シリンダ１４とピストン５とのクリアランスを介して上部油圧室１５の燃料が下部油圧室１７に導入され、更に下部油圧室１７と連通するピエゾ作用室３３にも上部油圧室１５の燃料が導入されるため、それぞれ上部油圧室１５と等しい油圧となっている（Ｂ−ｃ）。
【００２１】
ここで、ピストン５に作用する下向きの油圧力と上向きの油圧力とを比較すると、上部油圧室１５では、第１の受圧面５ａと第２の受圧面５ｂとに下向きの油圧力が加わり、下部油圧室１７では、第３の受圧面５ｃに上向きの油圧力が加わる。この場合、下向きの油圧力を受ける受圧面積は、第１の受圧面５ａと第２の受圧面５ｂとの合計面積（ピストン５の断面積）であり、上向きの油圧力を受ける受圧面積は、第３の受圧面５ｃの面積（ピストン５の断面積からノズルニードル４の断面積を引いた面積）である。従って、下向きの油圧力を受ける受圧面積（Ｄ−ｄ）の方が上向きの油圧力を受ける受圧面積（Ｄ−ｅ）より大きいため、下向きの油圧力の方が上向きの油圧力より大きくなり（Ｅ−ｆ）、ノズルニードル４は最下端の位置（リフト量＝０）を維持する（Ｃ−ｂ）ことができる。
【００２２】
リード線３９を通じて外部電源からピエゾスタック２８に電荷を注入すると、ピエゾスタック２８の電圧が上昇し（Ａ−ｇ）、これに伴ってピエゾスタック２８は伸長する。このピエゾスタック２８の伸長により、可動部２６が円筒孔２７内を降下してピエゾ作用室３３の容積を縮小するため、ピエゾ作用室３３及び下部油圧室１７の油圧が上昇し（Ｂ−ｈ）、ピストン５に対する上向きの油圧力が下向きの油圧力に勝って（Ｅ−ｉ）、ノズルニードル４をリフトさせる（Ｃ−ｊ）。
【００２３】
ノズルニードル４がリフトしてピストン５の第１の受圧面５ａがディスタンスピース６の下端面に当接して密着すると（Ｃ−ｋ）、下向きの油圧力を受けるピストン５の受圧面積は第２の受圧面５ｂのみとなって減少する（Ｄ−ｌ）。
一方、上向きの油圧力を受ける受圧面積は、ノズルニードル４のリフトによってスプリング室１２の油圧がノズルニードル４の下端面に作用するため拡大する（Ｄ−ｍ）。
可動部２６の降下に伴って上昇した下部油圧室１７の油圧は、シリンダ１４とピストン５とのクリアランスを介して速やかに上部油圧室１５にリークされる（Ｂ−ｎ）が、上記のように下向きの油圧力を受ける受圧面積より上向きの油圧力を受ける受圧面積の方が大きいため、上向きの油圧力が勝って（Ｅ−ｏ）、ノズルニードル４はリフト状態を維持する（Ｃ−ｋ）。
【００２４】
その後、リード線３９を通じてピエゾスタック２８の電荷を放出させると、ピエゾスタック２８の電圧は降下し（Ａ−ｐ）、それに伴ってピエゾスタック２８は縮小する。これにより、可動部２６が円筒孔２７内を上昇してピエゾ作用室３３の容積を拡大するため、ピエゾ作用室３３及び下部油圧室１７の油圧が降下する（Ｂ−ｑ）。その結果、下向きの油圧力が上向きの油圧力に勝って（Ｅ−ｒ）、ノズルニードル４が降下する（Ｃ−ｓ）ため、噴孔１０が閉じて燃料噴射は停止される。
ノズルニードル４が最下端まで降下してノズルボディ２のシート面に着座すると、上向きの油圧力を受ける受圧面積が減少し（Ｄ−ｔ）、且つピストン５の第１の受圧面５ａがディスタンスピース６の下端面より離れるため、下向きの油圧力を受ける受圧面積が増大して（Ｄ−ｕ）、下向きの油圧力が大きくなる（Ｅ−ｒ）。これは、下部油圧室１７の油圧がリークにより高圧通路１３の圧力と等しくなって（Ｂ−ｖ）からも持続される（Ｅ−ｗ）。即ち、ノズルニードル４は、最下端の位置（リフト量＝０）を維持する（Ｃ−ｘ）。
【００２５】
（第１実施例の効果）
本実施例の燃料噴射弁１は、下部油圧室１７に高圧油を導入しているため、低圧油と比べて高圧油には気泡の発生または混入が少なく、ピエゾスタック２８のような小さなストロークでも充分に加圧することができる。
また、上部油圧室１５にも高圧系の燃料圧が導入され、その燃料圧がピストン５に下向きの油圧力として付与される。従って、燃料噴射を停止させる場合は、上部油圧室１５の油圧力を用いてピストン５を降下させ、ノズルニードル４が噴孔１０を閉じることができる。
【００２６】
下部油圧室１７と上部油圧室１５とがシリンダ１４とピストン５とのクリアランスを介して導通しているため、前記クリアランスを介して下部油圧室１７及びピエゾ作用室３３に高圧油を導入することができる。この場合、下部油圧室１７に高圧油を導入するための絞り通路等を新たに設ける必要がないので、絞り通路の加工が不要であり、低コスト化を図ることができる。また、前記クリアランスを介して下部油圧室１７及びピエゾ作用室３３に高圧油を導入しているので、低圧油を導入する場合と比較して、油圧の導入が容易である。
【００２７】
ピストン５は、下部油圧室１７の油圧が加圧されてフルリフトした時に、ディスタンスピース６の下端面に第１の受圧面５ａが当接して密着することにより、上部油圧室１５の油圧力を受けるピストン５の受圧面積が減少する。この結果、上部油圧室１５でピストン５に付与される下向きの油圧力が低下するため、下部油圧室１７の油圧がリークにより低下しても、ピストン５のリフト状態（ノズルニードル４が噴孔１０を開いた状態）を維持することができる。
ピエゾ作用室３３を形成する円筒孔２７の周囲に環状油圧室３０を設け、この環状油圧室３０に高圧系の燃料圧を導入しているため、ピエゾ作用室３３の油圧によって円筒孔２７と可動部２６とのクリアランスが増大することを防止できる。その結果、ピエゾ作用室３３の油圧がクリアランスを介してドレン通路３２へリークすることを抑制できる。
【００２８】
（第２実施例）
図４は燃料噴射弁１の断面図である。
本実施例の燃料噴射弁４０は、ノズルボディ４１、ノズルニードル４２、アンダボディ４３、二方弁４４、ディスタンスピース４５、アッパボディ４６、ピエゾアクチュエータ４７等より構成されている。
ノズルボディ４１は、上端面中央部から下方へ穿設された縦孔４８、この縦孔４８に通じる噴孔４９、及び縦孔４８の下部に設けられた油溜まり５０に通じる高圧通路５１を有し、アンダボディ４３の下端面に密着して結合されている。油溜まり５０は、縦孔４８の内径を拡大して、縦孔４８に収納されるノズルニードル４２の外周に環状の空間を形成している。更に、油溜まり５０の下部には円錐状のシート面５２が設けられている。
【００２９】
ノズルニードル４２は、ノズルボディ４１の縦孔４８に摺動自在に収納され、縦孔４８内でノズルニードル４２の上部に形成されるスプリング室５３に配されたスプリング５４により図示下方へ付勢されている。このノズルニードル４２は、下端部に設けられた円錐形のシート部５５がノズルボディ４１のシート面５２に着座することで噴孔４９を閉じた状態（図４に示す状態）となり、ノズルニードル４２がリフトしてシート部５５がシート面５２から離れることで噴孔４９を開いた状態となる。
【００３０】
アンダボディ４３は、ノズルボディ４１の高圧通路５１に通じる高圧通路５６、上記スプリング室５３に通じるドレン中間通路５７、５８、ドレン中間通路５７とドレン中間通路５８との間に設けられた中間室５９、二方弁４４のピストン６０を摺動自在に収納するシリンダ６１、このシリンダ６１と中間室５９とを連通する連通孔６２、シリンダ６１内でピストン６０の上部に形成される上部油圧室６３に高油圧を導入する上部油圧導入路６４、シリンダ６１内でピストン６０の下部に形成される下部油圧室６５に通じる導通路６６、高圧通路５６とドレン中間通路５７とを連通する連通路６７、この連通路６７に設けられたオリフィス６８等を有する。
【００３１】
二方弁４４は、中間室５９に開口するドレン中間通路５７の開口部を開閉するバルブニードル６９と、このバルブニードル６９の上部にバルブニードル６９と一体に設けられたピストン６０とを有する。
バルブニードル６９は、連通孔６２に摺動自在に挿通され、ピストン６０の上下動に応じてドレン中間通路５７の開口部を開閉することができる。
ピストン６０は、上部にリテーナ７０を具備し、このリテーナ７０に保持されたスプリング７１により図示下方へ付勢されている。なお、ピストン６０の外径はバルブニードル６９の外径より大きく設けられている。また、リテーナ７０の上端面は、平面で研磨されている。シリンダ６１とピストン６０とのクリアランスは、直径にして５〜１５μｍであり、前記上部油圧室６３と下部油圧室６５とは静的に導通している。
【００３２】
ディスタンスピース４５は、アンダボディ４３の上部に配されてシリンダ６１の上端開口面を閉じている。ディスタンスピース４５の下端面は、二方弁４４がリフトした時にリテーナ７０の上端面と密着できるように研磨されている。このディスタンスピース４５には、アンダボディ４３の導通路６６に通じる導通路７２、アンダボディ４３の高圧通路５６に通じる導通路７３、及びアンダボディ４３のドレン中間通路５８に通じる連通路７４が設けられている。
【００３３】
アッパボディ４６は、ピエゾアクチュエータ４７を保持してディスタンスピース４５の上部に配され、ノズルボディ４１、アンダボディ４３、及びディスタンスピース４５とともにリテーニングナット７５により締結されている。
このアッパボディ４６には、ピエゾアクチュエータ４７の可動部７６を収納する円筒孔７７、ピエゾスタック７８を収納するピエゾ収納室７９、円筒孔７７の周囲に設けられる環状油圧室８０、ディスタンスピース４５の導通路７３に通じる高圧通路８１、ディスタンスピース４５の連通路７４に通じるドレン通路８２等が設けられている。
円筒孔７７と環状油圧室８０は、それぞれアッパボディ４６の下端面に開口し、その開口面がディスタンスピース４５によって閉塞されている。
円筒孔７７の下部には、可動部７６の下端面とディスタンスピース４５との間にピエゾ作用室８３が形成され、このピエゾ作用室８３がディスタンスピース４５の導通路７２に通じている。
【００３４】
ピエゾアクチュエータ４７は、前記のピエゾスタック７８、可動部７６、及びスプリング８４より構成されている。
ピエゾスタック７８は、電荷を注入すると伸長し、電荷を放出すると収縮するもので、上端部がアッパボディ４６に支持され、下端部が筒状保持部８５に保持されている。
ピエゾスタック７８のリード線８６は、アッパボディ４６の上端中央部より外部に取り出されている。
可動部７６は、前記の円筒孔７７内に摺動自在に収納され、ピエゾスタック７８の伸縮に応じて円筒孔７７内を上下動する。
筒状保持部８５は、可動部７６の上部に一体に設けられている。
スプリング８４は、ピエゾ収納室７９で筒状保持部８５の外周に保持され、筒状保持部８５の上端部に設けられた鍔部８５ａに係合して可動部７６を図示上方へ付勢することにより、ピエゾスタック７８に予圧を与えている。
【００３５】
次に、本実施例の作動を説明する。
ピエゾスタック７８の電荷が放出された状態では、二方弁４４のバルブニードル６９がドレン中間通路５７の開口部を閉じている。この時、スプリング室５３の油圧と油溜まり５０の油圧は同じであるが、スプリング室５３の油圧を受けるノズルニードル４２の受圧面積の方が油溜まり５０の油圧を受けるノズルニードル４２の受圧面積より大きいため、ノズルニードル４２に対し上向きの油圧力より下向きの油圧力の方が大きく作用する。この下向きの油圧力とスプリング５４の付勢力とにより、ノズルニードル４２は最下端に位置し（リフト量＝０）、噴孔４９と油溜まり５０との間を遮断することにより、燃料噴射は行われない。
【００３６】
リード線８６を通じて外部電源からピエゾスタック７８に電荷を注入すると、ピエゾスタック７８の電圧が上昇し、これに伴ってピエゾスタック７８は伸長する。このピエゾスタック７８の伸長により、可動部７６が円筒孔７７内を降下してピエゾ作用室８３の容積を縮小するため、ピエゾ作用室８３及び下部油圧室６５の油圧が上昇し、二方弁４４がリフトしてドレン中間通路５７、５８を開放する。これにより、ドレン中間通路５７、５８を介してスプリング室５３とドレン通路８２とが連通し、スプリング室５３が低圧となるため、ノズルニードル４２がリフトして噴孔４９を開き、燃料噴射を開始する。
【００３７】
この時、二方弁４４がフルリフトして、リテーナ７０の上端面がディスタンスピース４５の下端面に密着すると、下向きの油圧力を受ける受圧面積が減少する。この結果、可動部７６の降下に伴って上昇した下部油圧室６５の油圧が、ピストン６０とシリンダ６１とのクリアランスを介して上部油圧室６３にリークされ、上部油圧室６３の油圧と同値になっても、下向きの油圧力を受ける受圧面積が減少して、上向きの油圧力を受ける受圧面積の方が大きくなるため、上向きの油圧力が勝って二方弁４４はリフト状態を維持することができる。
【００３８】
その後、ピエゾスタック７８の電荷を放出すると、ピエゾスタック７８の電圧は降下し、それに伴ってピエゾスタック７８は収縮する。これにより、可動部７６が円筒孔７７内を上昇してピエゾ作用室８３の容積を拡大するため、ピエゾ作用室８３及び下部油圧室６５の油圧が降下する。その結果、下向きの油圧力が上向きの油圧力に勝って二方弁４４が降下し、バルブニードル６９がドレン中間通路５７の開口部を閉じる。これにより、スプリング室５３とドレン通路８２との連通が遮断されるため、スプリング室５３はオリフィス６８を介して高圧通路５６から高圧燃料が流入して高圧となる。この結果、スプリング５４の付勢力によってノズルニードル４２が降下し、噴孔４９を閉じて燃料噴射を停止させる。
【００３９】
（第２実施例の効果）
本実施例でも、第１実施例と同様に、下部油圧室６５に高圧油を導入しているので、低圧油と比べて高圧油には気泡の発生または混入が少なく、ピエゾスタック７８のような小さなストロークでも充分に加圧することができる。
また、上部油圧室６３にも高圧系の燃料圧が導入され、その燃料圧がピストン６０に下向きの油圧力として付与される。従って、燃料噴射を停止させる場合は、上部油圧室６３の油圧力を用いてピストン６０を降下させ、ノズルニードル４２が噴孔４９を閉じることができる。
【００４０】
下部油圧室６５と上部油圧室６３とがシリンダ６１とピストン６０とのクリアランスを介して導通しているため、前記クリアランスを介して下部油圧室６５及びピエゾ作用室８３に高圧油を導入することができる。この場合、下部油圧室６５に高圧油を導入するための絞り通路等を新たに設ける必要がないので、絞り通路の加工が不要であり、低コスト化を図ることができる。また、前記クリアランスを介して下部油圧室６５及びピエゾ作用室８３に高圧油を導入しているので、低圧油を導入する場合と比較して、油圧の導入が容易である。
【００４１】
ピストン６０は、下部油圧室６５の油圧が加圧されてフルリフトした時に、ディスタンスピース４５の下端面にリテーナ７０の上端面が当接して密着することにより、上部油圧室６３の油圧力を受けるピストン６０の受圧面積が減少する。この結果、上部油圧室６３でピストン６０に付与される下向きの油圧力が低下するため、下部油圧室６５の油圧がリークにより低下しても、ピストン６０のリフト状態（ノズルニードル４２が噴孔４９を開いた状態）を維持することができる。
ピエゾ作用室８３を形成する円筒孔７７の周囲に環状油圧室８０を設け、この環状油圧室８０に高圧系の燃料圧を導入しているため、ピエゾ作用室８３の油圧によって円筒孔７７と可動部７６とのクリアランスが増大することを防止できる。その結果、ピエゾ作用室８３の油圧がクリアランスを介してドレン通路８２へリークすることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射弁の断面図である（第１実施例）。
【図２】可動部の拡大図である。
【図３】燃料噴射弁の作動を説明するタイムチャートである。
【図４】燃料噴射弁の断面図である（第２実施例）。
【符号の説明】
（第１実施例）
１    燃料噴射弁
４    ノズルニードル
５    ピストン
５ａ  第１の受圧面
５ｂ  第２の受圧面
５ｃ  第３の受圧面（上向きの油圧力を受ける受圧面）
６    ディスタンスピース（ストッパ）
８    ピエゾアクチュエータ（下部油圧制御手段）
１０    噴孔
１４    シリンダ
１５    上部油圧室
１７    下部油圧室
２６    可動部
２７    円筒孔
２８    ピエゾスタック
３０    環状油圧室（環状の油圧室）
３３    ピエゾ作用室
（第２実施例）
４０    燃料噴射弁
４２    ノズルニードル
４５    ディスタンスピース（ストッパ）
４７    ピエゾアクチュエータ（下部油圧制御手段）
４９    噴孔
６０    ピストン
６１    シリンダ
６３    上部油圧室
６５    下部油圧室
７６    可動部
７７    円筒孔
７８    ピエゾスタック
８０    環状油圧室（環状の油圧室）
８３    ピエゾ作用室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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