JP2016048039A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射を終了させる際の閉弁遅れを抑制するとともに、油密室から低圧部への燃料リークを少なくする。
【解決手段】ピエゾアクチュエータの伸縮に追従する第１ピストン３０と、第１ピストンが摺動自在に挿入される第２ピストン４０と、第２ピストンが摺動自在に挿入される第２ボデー１６と、第１ピストン３０と第２ピストン４０とによって区画された第１油密室４５と、第２ピストン４０と第２ボデー１６とによって区画されて第１油密室４５と連通する第２油密室５０とを設け、ピエゾアクチュエータの伸長に伴い、第１油密室４５の燃料が第２油密室５０に移動して第２ピストン４０が駆動されることにより、ノズルニードル１０２が開弁向きに駆動され、ピエゾアクチュエータの収縮に伴い、第２油密室５０の燃料が第１油密室４５に移動して第２ピストン４０が駆動されることにより、ノズルニードルが閉弁向きに駆動されるように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射弁に関するものである。

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、図７に示すように、ピエゾアクチュエータＪ１が低圧部に配置され、ボデー部材Ｊ２のガイド孔Ｊ２１にロッドＪ３が摺動自在に挿入され、ボデー部材Ｊ２のシリンダ孔Ｊ２２にピストンＪ４が摺動自在に挿入されている。

また、ボデー部材Ｊ２とピストンＪ４とによって第１油密室Ｊ５が区画形成され、ピストンＪ４とノズルニードルＪ６のピストン部Ｊ６１とによって第２油密室Ｊ７が区画形成されている。第１油密室Ｊ５および第２油密室Ｊ７の圧力は、基本的には、コモンレールから燃料噴射弁に供給される高圧燃料の圧力（すなわちコモンレール圧）と略同一になっている。

さらに、ノズルニードルＪ６は、ニードルスプリングＪ８により閉弁向きに付勢され、ピストンＪ４は、ニードルスプリングＪ８によってロッドＪ３に押し付けられている。

そして、ピエゾアクチュエータＪ１の伸縮にロッドＪ３が追従し、さらにロッドＪ２に追従してピストンＪ４が変位することにより、第１油密室Ｊ５および第２油密室Ｊ７は一方の容積が拡大されると他方の容積が縮小され、その容積変化に伴ってノズルニードルＪ６が駆動されるようになっている。

独国特許出願公開第１０２００９００２５５４号明細書

しかしながら、従来の燃料噴射弁においては、噴射を終了させる際にはピエゾアクチュエータＪ１の電荷を放電させてピエゾアクチュエータＪ１を収縮させるが、ピストンＪ４はニードルスプリングＪ８によってロッドＪ３に押し付けられているだけであるため、ピエゾアクチュエータＪ１の収縮にピストンＪ４が追従できない場合がある。

その場合には、ロッドＪ３とピストンＪ４が離れて、第１油密室Ｊ５はロッドＪ３の低圧連通孔Ｊ３１を介して低圧部に連通し、第１油密室Ｊ５および第２油密室Ｊ７の圧力が急減し、ノズルニードルＪ６が更に開弁向きに変位してしまう。その結果、閉弁が遅れ、噴射量が増大するという問題が発生する。

また、第１油密室Ｊ５の燃料は、ガイド孔Ｊ２１の壁面とロッドＪ３との隙間を介して低圧部にリークする。そして、第１油密室Ｊ５の圧力は基本的にはコモンレール圧と略同一であり、第１油密室Ｊ５と低圧部（略大気圧）との圧力差が大きいため、ガイド孔Ｊ２１の壁面とロッドＪ３との隙間からの燃料リーク量が大である。しかも、開弁作動時には第１油密室Ｊ５の圧力が更に高くなるため、燃料リーク量がさらに増加するという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、噴射を終了させる際の閉弁遅れを抑制するとともに、油密室から低圧部への燃料リークを少なくすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高圧燃料供給源から供給される高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射弁であって、電荷の充放電に応じて伸縮するピエゾアクチュエータ（２５）と、ピエゾアクチュエータの伸縮に追従して往復運動する第１ピストン（３０）と、第１ピストンが摺動自在に挿入されるピストン内シリンダ孔（４０１１）を有する第２ピストン（４０）と、第２ピストンが摺動自在に挿入されるボデー内シリンダ孔（１６１）を有するボデー部材（１６）と、第１ピストンと第２ピストンとによって区画されて燃料が充填され、ピエゾアクチュエータの伸長に伴う第１ピストンの変位により容積が縮小されるとともにピエゾアクチュエータの収縮に伴う第１ピストンの変位により容積が拡大される第１油密室（４５）と、第２ピストンとボデー部材とによって区画されて燃料が充填され、第１油密室と連通する第２油密室（５０）と、第２ピストンに追従して往復動するノズルニードル（１０２）がノズルボデー（１０１）のボデーシート面（１０１３）に接離して噴孔（１０１２）を開閉するノズル（１０）とを備え、ピエゾアクチュエータの伸長に伴い、第１油密室の燃料が第２油密室に移動して第２ピストンが駆動されることにより、ノズルニードルが開弁向きに駆動され、ピエゾアクチュエータの収縮に伴い、第２油密室の燃料が第１油密室に移動して第２ピストンが駆動されることにより、ノズルニードルが閉弁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。

これによると、第１油密室および第２油密室の圧力は、基本的には低圧部の圧力（略大気圧）と略同一であり、開弁作動時においても僅かに上昇するだけでコモンレール圧と比較すると極めて低圧である。したがって、第１油密室および第２油密室から低圧部への燃料リークを少なくすることができる。

また、従来の燃料噴射弁は、上述したように、噴射を終了させる際にロッドＪ３とピストンＪ４が離れて第１油密室Ｊ５および第２油密室Ｊ７の圧力が急減し、その結果、閉弁遅れが発生するという問題があった。

これに対し、請求項１に記載の燃料噴射弁は、従来の燃料噴射弁のロッドＪ３に相当するものを備えていないため、噴射を終了させる際の閉弁遅れを抑制することができる。

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。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁を示す断面図である。 第１実施形態に係る燃料噴射弁における要部の拡大断面図である。 第１実施形態に係る燃料噴射弁における他の要部の拡大断面図である。 第１実施形態に係る燃料噴射弁におけるさらに他の要部の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁を示す断面図である。 第２実施形態に係る燃料噴射弁における要部の拡大断面図である。 従来の燃料噴射弁を示す断面図である。

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。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の燃料噴射弁は、内燃機関（より詳細にはディーゼルエンジン）のシリンダヘッドに装着され、高圧燃料供給源としてのコモンレールから供給される高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するものである。

図１〜図３に示すように、燃料噴射弁は、開弁時に燃料を噴射するノズル１０を備えている。このノズル１０は、ノズルボデー１０１と、ノズルボデー１０１に摺動自在に保持されたノズルニードル１０２と、ノズルニードル１０２を閉弁向きに付勢するニードルスプリング１０３とを有している。

ノズルボデー１０１には、ホルダボデー（詳細後述）に形成された高圧燃料通路を介して高圧燃料が供給される燃料溜まり１０１１、この燃料溜まり１０１１を介して供給される高圧燃料を内燃機関の燃焼室内に噴出させる噴孔１０１２、および噴孔１０１２の上流側に設けられたテーパ状のボデーシート面１０１３が形成されている。そして、ノズルニードル１０２がボデーシート面１０１３に接離して噴孔１０１２を開閉するようになっている。

ノズル１０の反噴孔側には、ホルダボデーを構成する第１ボデー１５〜第４ボデー１８が配設され、ノズル１０と第１ボデー１５〜第４ボデー１８は、リテーニングナット２０により結合されている。第１ボデー１５〜第４ボデー１８は、反ノズル側からノズル１０側に向かって、第１ボデー１５、第２ボデー１６、第３ボデー１７、第４ボデー１８の順に配置されている。

第１ボデー１５〜第４ボデー１８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１５ａが形成されており、高圧燃料通路１５ａを介して高圧燃料が燃料溜まり１０１１に導かれるようになっている。

第１ボデー１５〜第３ボデー１７には、図示しない燃料タンクにリーク燃料を戻すための低圧燃料通路１５ｂが形成されている。

第１ボデー１５にはアクチュエータ室１５１が形成され、このアクチュエータ室１５１は、第１ボデー連通孔１５２を介して低圧燃料通路１５ｂに接続されている。

アクチュエータ室１５１には、ピエゾ素子が多数積層されて電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ２５が収納されている。

アクチュエータ室１５１には、第１ピストン３０の第１ピストン軸部３０１が収容されており、また、第１ピストン３０をピエゾアクチュエータ２５側に向かって付勢するピストンスプリング３５が収容されている。そして、第１ピストン３０は、ピストンスプリング３５に付勢されることにより、第１ピストン軸部３０１の端部がピエゾアクチュエータ２５に当接して、ピエゾアクチュエータ２５の伸縮に追従して往復運動するようになっている。

ボデー部材としての第２ボデー１６には、ボデー内シリンダ孔１６１が形成されている。このボデー内シリンダ孔１６１に、第２ピストン４０の第２ピストン本体部４０１が摺動自在に挿入されている。

第２ピストン本体部４０１には、ピストン内シリンダ孔４０１１が形成されている。このピストン内シリンダ孔４０１１に、第１ピストン３０の第１ピストン本体部３０２が摺動自在に挿入されている。

そして、第１ピストン３０と第２ピストン４０とによって、燃料が充填された第１油密室４５が区画されている。より詳細には、第１油密室４５は、第１ピストン本体部３０２における反ピエゾアクチュエータ側の端面と、第２ピストン本体部４０１におけるピストン内シリンダ孔４０１１の壁面とによって区画されている。

第１油密室４５は、ピエゾアクチュエータ２５の伸長に伴う第１ピストン３０の変位（すなわち、図３の紙面下方に向かう変位）により容積が縮小されるとともに、ピエゾアクチュエータ２５の収縮に伴う第１ピストン３０の変位により容積が拡大されるようになっている。

第２ピストン４０と第２ボデー１６とによって、燃料が充填された第２油密室５０が区画されている。より詳細には、第２油密室５０は、第２ピストン本体部４０１における反ピエゾアクチュエータ側の端面と、第２ボデー１６におけるボデー内シリンダ孔１６１の壁面とによって区画されている。

この第２油密室５０は、第２ピストン本体部４０１に形成された第２ピストン連通孔４０１２を介して、第１油密室４５に接続されている。

第１ピストン本体部３０２におけるピエゾアクチュエータ２５側の端面と、第２ピストン本体部４０１におけるピエゾアクチュエータ２５側の端面と、ボデー内シリンダ孔１６１の壁面とによって区画された第２ボデー内低圧室１６２は、第２ボデー連通孔１６３を介して低圧燃料通路１５ｂに接続されている。

第２ボデー内低圧室１６２には、反噴孔側（すなわち、ピエゾアクチュエータ２５側）に向かう第２ピストン４０の移動範囲を定める環状のシム５５が配置されている。

第３ボデー１７には連結室１７１が形成され、この連結室１７１は、第３ボデー連通孔１７２を介して低圧燃料通路１５ｂに接続されている。

連結室１７１には、第２ピストン４０の第２ピストン軸部４０２が収容されており、また、ノズルニードル１０２における反噴孔側の部位が収容されている。したがって、ノズルニードル１０２における反噴孔側（すなわち、反ボデーシート面側）の部位は、低圧燃料通路１５ｂの圧力が常時作用する。

そして、第２ピストン軸部４０２における噴孔側端部とノズルニードル１０２における反噴孔側端部が、連結室１７１内において連結部材６０により機械的に連結されている。

より詳細には、図３、図４に示すように、第２ピストン軸部４０２における噴孔側端部には、第２ピストン鍔部４０２１が形成され、ノズルニードル１０２における反噴孔側端部には、ニードル鍔部１０２１が形成されている。

連結部材６０は、馬蹄形ないしはＵ字状であり、第２ピストン鍔部４０２１が挿入される第１収容部６０１、第２ピストン鍔部４０２１における反噴孔側端面が係合する第１係合面６０２、ニードル鍔部１０２１が挿入される第２収容部６０３、ニードル鍔部１０２１における噴孔側のテーパ状の端面が係合する第２係合面６０４が形成されている。

そして、連結部材６０の開口部側から、第２ピストン鍔部４０２１を第１収容部６０１に挿入し、ニードル鍔部１０２１を第２収容部６０３に挿入した状態では、第２ピストン軸部４０２における噴孔側端面とノズルニードル１０２における反噴孔側端面が当接し、第２ピストン鍔部４０２１における反噴孔側端面が第１係合面６０２に係合し、ニードル鍔部１０２１における噴孔側のテーパ状の端面が第２係合面６０４に係合し、これにより、第２ピストン４０に追従してノズルニードル１０２が往復動するようになっている。

図１、図２に示すように、仕切り部材としての第４ボデー１８には、低圧部としての連結室１７１と高圧部としての燃料溜まり１０１１とを連通させるガイド孔１８１が形成され、このガイド孔１８１にノズルニードル１０２が摺動自在に挿入されている。

燃料溜まり１０１１には、ノズルニードル１０２が摺動自在に挿入される円筒状のニードル第１シリンダ６５が配置されている。このニードル第１シリンダ６５は、ニードルスプリング１０３によって第４ボデー１８に向かって付勢されて、反噴孔側の端面がガイド孔１８１を囲むようにして第４ボデー１８に当接している。

ここで、ニードル第１シリンダ６５とノズルニードル１０２との摺動部の隙間は、ガイド孔１８１の壁面とノズルニードル１０２との摺動部の隙間よりも小さく設定されている。そして、ニードル第１シリンダ６５は、第４ボデー１８に当接することにより、ガイド孔１８１と燃料溜まり１０１１との間を気密的に隔てている。換言すると、ニードル第１シリンダ６５は、ガイド孔１８１の壁面とノズルニードル１０２との摺動部の隙間を介して、燃料溜まり１０１１から連結室１７１へ燃料がリークすることを、防止ないしは抑制している。

因みに、第４ボデー１８は、連結室１７１の燃料圧力と燃料溜まり１０１１の燃料圧力との圧力差により変形し易いため、ガイド孔１８１の壁面とノズルニードル１０２との摺動部の隙間を十分小さく設定することは困難である。したがって、ニードル第１シリンダ６５を備えていない場合は、燃料溜まり１０１１から連結室１７１への燃料リークが多くなってしまう。

これに対し、ニードル第１シリンダ６５の外周面や端面には、燃料溜まり１０１１の燃料圧力のみが作用するため、ニードル第１シリンダ６５は変形しにくく、ニードル第１シリンダ６５とノズルニードル１０２との摺動部の隙間は小さく設定することができる。したがって、ニードル第１シリンダ６５を備えることにより、燃料溜まり１０１１から連結室１７１への燃料リークを防止ないしは抑制することができる。

次に、上記構成になる燃料噴射弁の作動を説明する。

まず、開弁作動時には、ピエゾ素子への電荷の充電によりピエゾアクチュエータ２５が伸長し、このピエゾアクチュエータ２５の伸長に伴って第１ピストン３０が噴孔側に向かって変位して第１油密室４５の容積が縮小され、第１油密室４５の燃料が第２ピストン連通孔４０１２を介して第２油密室５０に移動し、第２油密室５０の容積が拡大されて第２ピストン４０が反噴孔側に向かって駆動される。

この第２ピストン４０の変位に伴い、連結部材６０を介してノズルニードル１０２が反噴孔側に向かって駆動される。そして、ノズルニードル１０２がボデーシート面１０１３から離れて噴孔１０１２が開かれ、燃料溜まり１０１１を介して供給される高圧燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射される。

ここで、第１油密室４５および第２油密室５０の圧力は、基本的には低圧燃料通路１５ｂの圧力（略大気圧）と略同一であり、開弁作動時においても僅かに上昇するだけでコモンレール圧と比較すると極めて低圧である。したがって、第１油密室４５および第２油密室５０から低圧燃料通路１５ｂへの燃料リークを少なくすることができる。

また、ピエゾアクチュエータ２５の伸び量が変化した場合や、ピエゾ素子への充電エネルギ量が変化して第２ピストン４０のリフト量が変化する場合においても、ピエゾアクチュエータ２５側に向かう第２ピストン４０の移動範囲がシム５５にて規制されるため、常に一定のフルリフト量となり、安定した噴射が可能となる。

一方、閉弁作動時には、ピエゾ素子の電荷の放電によりピエゾアクチュエータ２５が収縮し、このピエゾアクチュエータ２５の収縮に伴って、第１ピストン３０はピストンスプリング３５に付勢されて反噴孔側に向かって変位する。この第１ピストン３０の変位により第１油密室４５の容積が拡大され、第２油密室５０の燃料が第２ピストン連通孔４０１２を介して第１油密室４５に移動し、第２油密室５０の容積が縮小されて第２ピストン４０が噴孔側に向かって駆動される。

この第２ピストン４０の変位に伴い、第２ピストン軸部４０２における噴孔側端面とノズルニードル１０２における反噴孔側端面が当接してノズルニードル１０２が噴孔側に向かって駆動される。そして、ノズルニードル１０２がボデーシート面１０１３に当接して噴孔１０１２が閉じられ、噴射が終了する。

ここで、ノズルニードル１０２におけるボデーシート面１０１３と対向する面のうち、ボデーシート面１０１３との当接部よりも内側の部位には、開弁時には高圧燃料の圧力が作用し且つ閉弁時には噴孔１０１２を介して燃焼室の圧力が作用する。このノズルニードル１０２における、開弁時には高圧燃料の圧力が作用し且つ閉弁時には噴孔１０１２を介して燃焼室の圧力が作用する部位の断面積をニードルシート部受圧面積Ｓ１とする。

また、ノズルニードル１０２のうち、ガイド孔１８１に挿入された部位の断面積が、低圧燃料通路１５ｂの圧力が常時作用する部位の受圧面積に相当し、この受圧面積をニードル低圧部受圧面積Ｓ２とする。さらに、ニードルスプリング１０３の付勢力をＦ１、高圧燃料の圧力をＰとする。

そして、本実施形態では、ニードルシート部受圧面積Ｓ１とニードル低圧部受圧面積Ｓ２を同等に設定している。より詳細には、Ｓ１≦Ｓ２に設定するとともに、（Ｓ２−Ｓ１）×Ｐ≦Ｆ１に設定している。

このように、ニードルシート部受圧面積Ｓ１とニードル低圧部受圧面積Ｓ２を同等にすることにより、閉弁状態での圧力バランスをとり、閉弁状態においてノズルニードル１０２を閉弁向きに付勢する力を、略ニードルスプリング１０３の付勢力のみとすることができる。したがって、開弁作動時の駆動力を小さくすることができる（少なくともＦ１より大であればよい）。

また、Ｓ１≦Ｓ２に設定するとともに、（Ｓ２−Ｓ１）×Ｐ≦Ｆ１に設定することにより、閉弁状態を確実に維持することができる。

以上述べたように、本実施形態によると、第１油密室４５および第２油密室５０の圧力は低圧であるため、第１油密室４５および第２油密室５０から低圧燃料通路１５ｂへの燃料リークを少なくすることができる。

また、ニードル第１シリンダ６５にてガイド孔１８１と燃料溜まり１０１１との間を気密的に隔てているため、燃料溜まり１０１１から連結室１７１への燃料リークを防止ないしは抑制することができる。

また、ピエゾアクチュエータ２５側に向かう第２ピストン４０の移動範囲がシム５５にて規制されるため、第２ピストン４０は常に一定のフルリフト量となり、安定した噴射が可能となる。

また、ニードルシート部受圧面積Ｓ１とニードル低圧部受圧面積Ｓ２を同等（但し、Ｓ１≦Ｓ２）に設定するとともに、（Ｓ２−Ｓ１）×Ｐ≦Ｆ１に設定することにより、閉弁状態を確実に維持しつつ、開弁作動時の駆動力を小さくすることができる。

また、従来の燃料噴射弁のロッドＪ３に相当するものを備えていないため、噴射を終了させる際の閉弁遅れを抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、第２ピストン４０とノズルニードル１０２とを連結部材６０にて機械的に連結することにより、ノズルニードル１０２を第２ピストン４０に追従して往復動させるようにしたが、本実施形態では、第２ピストン４０とノズルニードル１０２とを油密室にて連絡することにより、ノズルニードル１０２を第２ピストン４０に追従して往復動させるようにしている。

すなわち、図５、図６に示すように、連結室１７１には、ノズルニードル１０２が摺動自在に挿入される円筒状のニードル第２シリンダ７０が配置されている。このニードル第２シリンダ７０は、シリンダスプリング７５によって第２ボデー１６に向かって付勢されて、反噴孔側の端面が第２ボデー１６における噴孔側の端面に当接している。

ノズルニードル１０２における反噴孔側の端面は、ニードル第２シリンダ７０内に位置している。また、第２ピストン軸部４０２における噴孔側の端面は、第２ボデー１６内に位置している。

そして、ノズルニードル１０２と第２ピストン４０とによって、燃料が充填された第３油密室８０が区画されている。より詳細には、第３油密室８０は、ノズルニードル１０２における反噴孔側の端面と、第２ピストン軸部４０２における噴孔側の端面とによって区画されている。

上記構成において、開弁作動時には、第１実施形態と同様に、第２ピストン４０が反噴孔側に向かって駆動される。この第２ピストン４０の変位により第３油密室８０の容積が拡大傾向になるため、ノズルニードル１０２は、第３油密室８０の容積を縮小させる向き、すなわち反噴孔側に向かって駆動される。その結果、ノズルニードル１０２がボデーシート面１０１３（図２参照）から離れて噴孔１０１２（図２参照）が開かれ、高圧燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射される。

一方、閉弁作動時には、第１実施形態と同様に、第２ピストン４０が噴孔側に向かって駆動される。この第２ピストン４０の変位により第３油密室８０の容積が縮小傾向になるため、ノズルニードル１０２は、第３油密室８０の容積を拡大させる向き、すなわち噴孔側に向かって駆動される。その結果、ノズルニードル１０２がボデーシート面１０１３に当接して噴孔１０１２が閉じられ、噴射が終了する。

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。また、第２ピストン４０とノズルニードル１０２とを第３油密室８０にて連絡しているため、第２ピストン４０とノズルニードル１０２との同軸度の保証が不要となる。

（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。

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。

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。

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。

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。

１０ ノズル
１６ 第２ボデー（ボデー部材）
２５ ピエゾアクチュエータ
３０ 第１ピストン
４０ 第２ピストン
４５ 第１油密室
５０ 第２油密室
１０１ ノズルボデー
１０２ ノズルニードル
１６１ ボデー内シリンダ孔
１０１２ 噴孔
１０１３ ボデーシート面
４０１１ ピストン内シリンダ孔

Claims (6)

1. 高圧燃料供給源から供給される高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射弁であって、
   電荷の充放電に応じて伸縮するピエゾアクチュエータ（２５）と、
   前記ピエゾアクチュエータの伸縮に追従して往復運動する第１ピストン（３０）と、
   前記第１ピストンが摺動自在に挿入されるピストン内シリンダ孔（４０１１）を有する第２ピストン（４０）と、
   前記第２ピストンが摺動自在に挿入されるボデー内シリンダ孔（１６１）を有するボデー部材（１６）と、
   前記第１ピストンと前記第２ピストンとによって区画されて燃料が充填され、前記ピエゾアクチュエータの伸長に伴う前記第１ピストンの変位により容積が縮小されるとともに前記ピエゾアクチュエータの収縮に伴う前記第１ピストンの変位により容積が拡大される第１油密室（４５）と、
   前記第２ピストンと前記ボデー部材とによって区画されて燃料が充填され、前記第１油密室と連通する第２油密室（５０）と、
   前記第２ピストンに追従して往復動するノズルニードル（１０２）がノズルボデー（１０１）のボデーシート面（１０１３）に接離して噴孔（１０１２）を開閉するノズル（１０）とを備え、
   前記ピエゾアクチュエータの伸長に伴い、前記第１油密室の燃料が前記第２油密室に移動して前記第２ピストンが駆動されることにより、前記ノズルニードルが開弁向きに駆動され、
   前記ピエゾアクチュエータの収縮に伴い、前記第２油密室の燃料が前記第１油密室に移動して前記第２ピストンが駆動されることにより、前記ノズルニードルが閉弁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。
2. 前記ノズルニードルにおける前記噴孔と反対側の部位は低圧燃料の圧力が常時作用するように構成され、
   前記ノズルニードルのうち、低圧燃料の圧力が常時作用する部位の受圧面積をニードル低圧部受圧面積とし、
   前記ノズルニードルのうち、開弁時には高圧燃料の圧力が作用し且つ閉弁時には前記噴孔を介して前記燃焼室の圧力が作用する部位の受圧面積をニードルシート部受圧面積としたとき、
   前記ニードル低圧部受圧面積と前記ニードルシート部受圧面積は同等であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記ノズルニードルを閉弁向きに付勢するニードルスプリング（１０３）を備え、
   前記スプリングの付勢力をＦ１、前記ニードルシート部受圧面積をＳ１、前記ニードル低圧部受圧面積をＳ２、高圧燃料の圧力をＰとしたとき、
   Ｓ１≦Ｓ２であり、また、（Ｓ２−Ｓ１）×Ｐ≦Ｆ１であることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記第２ピストンと前記ノズルニードルは、機械的に連結されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
5. 前記第２ピストンと前記ノズルニードルとによって区画されて燃料が充填された第３油密室（８０）を備え、
   前記第２ピストンと前記ノズルニードルは、前記第３油密室によって連絡されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
6. 低圧部（１７１）と高圧部（１０１１）とを連通させるガイド孔（１８１）に前記ノズルニードルが挿入されて、前記低圧部と前記高圧部とを仕切る仕切り部材（１８）と、
   前記高圧部に配置され、前記ノズルニードルが摺動自在に挿入されるとともに、前記仕切り部材に当接して前記ガイド孔と前記高圧部との間を気密的に隔てるシリンダ（６５）とを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。

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