JP2017002891A - 燃料噴射弁、及び燃料噴射弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニードルをリフトさせるのに必要な駆動エネルギを小さくし、燃料噴射圧の高圧化を容易とする燃料噴射弁を提供する。【解決手段】第一圧力の燃料が供給される第一室（３０）、第一圧力よりも低い第二圧力の燃料が供給される第二室（４−ｂ）、及び噴射孔（１９）が設けられた本体（１，１５）と、第一室及び第二室に接続可能な弁室（３−ｂ）が設けられた弁室部材（８）と、第一室に接続可能な制御室（１１）が設けられた制御室部材（１３）と、制御室内の燃料の圧力により噴射孔からの燃料噴射を停止させる方向へ押圧されるニードル（１７）と、アクチュエータ（２）と、アクチュエータの伸縮に応じて第一室と弁室との接続及び遮断、第二室と弁室との接続及び遮断を制御する弁体（６）と、アクチュエータが伸びることで、ニードルに噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向の力として伝達する伝達手段（１２）と、を備えることを特徴とする燃料噴射弁。【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁、及び燃料噴射弁を制御する制御装置に関する。

例えば特許文献１のように、内燃機関の直動式の燃料噴射弁について、ピエゾスタックが伸長した場合に、油密室内に充填された燃料を介してニードルを押圧してリフトさせ、燃料噴射弁の噴射孔を開く技術が開示されている。

特開２０１０−２８５９１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、ニードルをリフトさせるのに必要な駆動エネルギが大きいために、燃料噴射圧の高圧化が制限される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、直動式の燃料噴射弁の利点を得つつ、ニードルをリフトさせるのに必要な駆動エネルギを小さくし、燃料噴射圧の高圧化を容易とする燃料噴射弁を提供することにある。

本発明は、燃料噴射弁であって、第一圧力の燃料が供給される第一室、前記第一圧力よりも低い第二圧力の燃料が供給される第二室、及び噴射孔が設けられた本体と、前記第一室及び前記第二室に接続可能な弁室が設けられた弁室部材と、前記第一室に接続可能な制御室が設けられた制御室部材と、前記制御室内の燃料の圧力により前記噴射孔からの燃料噴射を停止させる方向へ押圧されるニードルと、伸縮駆動されるアクチュエータと、前記アクチュエータが縮んだ状態で前記第二室と前記弁室とを遮断し且つ前記第一室と前記制御室とを接続し、前記アクチュエータが伸びることで変位されて前記第二室と前記弁室と前記制御室とを接続し且つ前記第一室と前記制御室とを遮断する弁体と、前記アクチュエータが伸びることで前記弁体を変位させる力を、前記ニードルに前記噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向への力として伝達する伝達機構と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、燃料噴射弁には本体が備わっており、第一室と第二室と噴射孔とが設けられている。この第一室には、第一圧力の燃料が供給される。そして第二室には、第一圧力よりも低い第二圧力の燃料が供給される。また、弁室部材が備わっており、この弁室部材には第一室及び第二室に接続可能な弁室が設けられている。さらに制御室部材が備わっており、第一室に接続可能な制御室が設けられている。この制御室の燃料の圧力により、ニードルは噴射孔からの燃料噴射を停止させる方向へ押圧される。

燃料噴射弁には、更にアクチュエータと弁体が備わっている。アクチュエータが縮んだ状態では、弁体が、第二室と弁室とを遮断させ、且つ第一室と制御室とを接続させる。これにより、アクチュエータが縮んだ状態において第一室に貯蔵されている第一圧力の燃料が制御室に流入される。アクチュエータが伸長した状態では、弁体が、第二室と弁室と制御室とを接続させ、且つ第一室と制御室とを遮断させる。よって、アクチュエータが伸長した状態において、制御室に貯蔵された燃料が弁室を介して第二室に排出され、制御室が減圧される。このため、噴射孔からの燃料噴射を停止させる方向へニードルを押圧する力が低減される。この状態で、アクチュエータが伸長することで弁体を変位させる力を、伝達機構により、ニードルに噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向への力として伝達させる。したがって、制御室の減圧により噴射孔からの燃料噴射を停止させる方向へニードルを押圧する力が低減されているため、伝達機構によってニードルに伝達させる噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向への力を従来よりも小さくすることができる。その結果、直動式の燃料噴射弁の利点を得つつ、ニードルをリフトさせるのに必要な駆動エネルギを小さくし、燃料噴射圧の高圧化を容易とすることが可能となる。

本実施形態に係る燃料噴射弁の断面図である。 図１の制御室付近の拡大断面図である。 本実施形態に係る燃料噴射弁の動作を示す図である。 本実施形態に係る制御室の面積とニードルが露出している部分の面積との関係を示す図である。 図１の油密室付近の拡大断面図である。 本実施形態と従来例との駆動エネルギの差異を表した図である。 本実施形態にかかるＥＣＵにより実行される制御フローチャートである。 本実施形態にかかる充電エネルギ、バルブリフト、制御室圧、噴射率などを示したタイミングチャートである。 本実施形態にかかる充電制御モードによる噴射率波形の一例を示す図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 図１１の別例に係る燃料噴射弁の動作を示す図である。 図１１の別例に係る油密室と接する部材の面積の関係を示す図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 本実施形態に係る制御室内の燃料の流出経路を示す図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 図１７の別例により期待される効果を示す図である。 図１７の別例に係る制御室内の燃料の流出経路を示す図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 図２０の別例に係る制御室内の燃料の流出経路を示す図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 図２２の別例に係る制御室内の燃料の流出経路を示す図である。 図２２の別例により期待される効果を示す図である。 図２２の別例に適用できる別例を示す図である。 別例に係る制御弁体の断面図である。 図２６の別例に適用できる別例と、期待される効果を示す図である。 図２６の別例に適用できる別例を示す図である。 図２８の別例により期待される効果を示す図である。 図２８の別例に適用できる別例を示す図である。 図２８の別例に適用できる別例を示す図である。 図２６の別例に適用できる別例を示す図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 別例に係る燃料噴射弁の断面図である。 図３４の別例に係る燃料噴射弁の動作を示す図である。

燃料噴射弁１００は、エンジンのシリンダヘッドに挿入搭載され、コモンレールから供給される燃料をエンジンの各気筒の燃焼室へ直接噴射するものである。

図１，２に示すように、この燃料噴射弁１００は、インジェクタボディ１、ロアボディ１０、ノズルボディ１５、ニードル１７、アクチュエータ２、及び駆動部３３等より構成される。

ノズルボディ１５は、略筒状体に形成され、インジェクタボディ１の図示下側（噴孔側）に、ロアボディ１０を介してリテーニングナット１８により固定されている。ノズルボディ１５には、円柱状のニードル１７を摺動自在に収容するガイド孔（ニードル収容室）４３と、ニードル１７のリフトアップ時に燃料を噴射する噴孔（噴射孔に該当）１９等が形成されている。なお、インジェクタボディ１とロアボディ１０とノズルボディ１５とは本体に該当する。本明細書では、インジェクタボディ１に対するノズルボディ１５側（図１の下側）を「下側」、その反対側（図１の上側）を「上側」と呼ぶ。

ガイド孔４３は、ノズルボディ１５の上端面からノズルボディ１５の先端部に向かって穿設され、ガイド孔４３内周面とニードル１７外周面との隙間により、噴孔１９へ高圧燃料を導く第一高圧通路４１が形成されている。また、ガイド孔４３の途中には、ノズルボディ１５の内径が拡大する燃料溜室４２が形成されている。

ノズルボディ１５内周面のうち第一高圧通路４１の先端部分、すなわち噴孔１９側の先端部分には円錐状の着座面２２１が形成されている。ニードル１７の先端部には、着座面２２１に着座するシート面３３１が形成されている。シート面３３１が着座面２２１に着座することにより、噴孔１９へ通じる第一高圧通路４１をニードル１７が閉塞遮断することとなる。

ノズルボディ１５には、さらに第一流路４４が形成されている。この第一流路４４は、第一高圧通路４１とロアボディ１０内に形成される高圧室（第一室に該当）３０とを接続するものである。高圧室３０には後述する高圧ポート３より導入された高圧燃料（第一圧力の燃料に該当）が貯蓄されているため、第一流路４４を介して第一高圧通路４１に高圧燃料が流入する。このため、ニードル１７のシート面３３１が着座面２２１から離座すると、第一高圧通路４１に流入した高圧燃料が噴射される。

ロアボディ１０は、略筒状体に形成されており、ノズルボディ１５の上端部（噴孔１９側とは反対側に面した端部）の一部は、ロアボディ１０の内部に入り込んでいる。ロアボディ１０の内部にはバルブシリンダ９及び大径ピストン１２を収容する高圧室３０が形成されている。この高圧室３０には第二流路２９が接続されており、高圧ポート３から流入した高圧燃料が第二流路２９を介して高圧室３０に貯蓄される。

大径ピストン１２（伝達機構を構成する所定部材に該当）の内部には、押圧室３４が形成されている。押圧室３４は、ニードル１７の一部を収容している。また大径ピストン１２には、高圧室３０から高圧燃料が流入するように第一連通路２６が設けられており、この第一連通路２６は押圧室３４と接続している。

ニードル１７は、小径ピストン部２７と押圧部３５と円形柱状部４５とを備えている。大径ピストン１２に設けられている押圧室３４の内部には、ノズルスプリング１４が収容されている。このノズルスプリング１４の内部に、小径ピストン部２７が挿入されている。この小径ピストン部２７の下端部には押圧部３５の上端部が連結しており、押圧部３５の下端部は円形柱状部４５と連結されている。

押圧室３４内の上端側（ノズルスプリング１４上側）にはニードルシリンダ（制御室部材に該当）１３が設けられている。このニードルシリンダ１３は略円筒状に形成され、ニードルシリンダ１３の内部に制御室１１が形成されている。この制御室１１に小径ピストン部２７の上端部が挿入されている。小径ピストン部２７は、ニードルシリンダ１３により摺動自在に支持されている。押圧室３４に収容されているノズルスプリング１４により、ニードルシリンダ１３は噴孔１９とは反対方向（上方向）に付勢され、押圧部３５は噴孔１９方向に付勢される。

ニードル１７における押圧部３５の下端付近の部分と、大径ピストン１２の下部と、ノズルボディ１５におけるロアボディ１０内に突出した部分とで区画される空間により、油密室１６が形成されている。

高圧室３０には、下端部が大径ピストン１２の上端部と当接可能なように略円筒状のバルブシリンダ９が収容されている。このバルブシリンダ９には、高圧室３０に貯蓄されている高圧燃料がバルブシリンダ９内部に流入するように第二連通路２８が設けられている。バルブシリンダ９内部にはシリンダスプリング（シリンダ付勢部材に該当）２０が設けられている。このシリンダスプリング２０により、バルブシリンダ９は噴孔１９とは反対方向（図１の上方向）に付勢される。

大径ピストン１２には、制御室１１とバルブシリンダ９の内部とを接続可能なようにコモンオリフィス２５が設けられている。このため、高圧室３０に貯蓄されている高圧燃料は、第二連通路２８及びコモンオリフィス２５を介して制御室１１に流入可能となっている。

インジェクタボディ１は略筒状に形成されており、インジェクタボディ１の内部の下部にバルブボディ（弁室部材に該当）８が収容されている。このうちバルブボディ８−ｂの下端部は、バルブシリンダ９の上端部と当接している。下端部がバルブボディ８−ｂの上端部と当接しているバルブボディ８−ａの内部に、略円筒状のバルブ室（弁室に該当）３−ｂが形成されている。バルブボディ８−ｂには、バルブシリンダ９の内部とバルブ室３−ｂとに連通する孔が形成されている。また、バルブボディ８−ａには、低圧室４−ｂに連通する孔が形成されている。

バルブ室３−ｂ内部には、バルブスプリング（弁体付勢部材に該当）７が収容されている。そして、このバルブスプリング７の内部に制御弁体６の一部が挿入されている。また、バルブスプリング７により、制御弁体６は噴孔１９とは反対方向（上方向）に付勢される。制御弁体６は、第二バルブボディ８−ｂ及びバルブシリンダ９により摺動自在に支持されている。制御弁体６は、バルブボディ８及びバルブシリンダ９内に収容されている。

また、制御弁体６内部には、中間室２３と呼ばれる燃料が流れる流路が設けられている。この中間室２３の下部は制御弁体６の下端部に開口しており、バルブシリンダ９の内部と連通している。制御弁体６の上部はアウトオリフィス２４を介すことでバルブ室３−ｂと接続している。つまり、制御弁体６は中間室２３及びアウトオリフィス２４を介すことで、バルブシリンダ９の内部とバルブ室３−ｂとを接続可能としている。また、制御弁体６の下端部と大径ピストン１２の上端部との間には隙間が形成されている。このため、高圧室３０は第二連通路２８を介して制御室１１と接続されることになる。

バルブボディ８−ａに形成されている孔には、駆動伝達ピン５が挿入されている。この駆動伝達ピン５とバルブボディ８−ａに形成されている孔との間には隙間が形成されている。駆動伝達ピン５の下端部には、制御弁体６の上端部が当接している。駆動伝達ピン５の上端部は、バルブボディ８−ａから突出している。

インジェクタボディ１の内部には、アクチュエータ２が収容されている。アクチュエータ２の下端部には、鍔部２ａが接続されている。鍔部２ａは、上記駆動伝達ピン５と接触可能となっている。本実施形態では、アクチュエータ２は多数の圧電素子を積層した積層体（ピエゾ素子）により構成されている。

この構成により、アクチュエータ２が駆動（伸長）すると、アクチュエータ２と接続された鍔部２ａが駆動伝達ピン５と接触し、それにより制御弁体６がニードル１７方向に移動させられる。

インジェクタボディ１の内部において、バルブボディ８−ａと鍔部２ａとの間に、低圧室（第二室に該当）４−ｂが形成されている。低圧室４−ｂは、低圧通路４に連通している。このため、低圧室４−ｂ内に貯蓄されている低圧燃料（第二圧力の燃料に該当）は低圧室４−ｂから低圧通路４に流出し、最終的には燃料タンクに排出される。

駆動部３３は電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３３−ａ、電子駆動装置（ＥＤＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３３−ｂ等から構成されている。ＥＣＵ３３−ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性メモリ、入出力インタフェース等を中心とするマイクロコンピュータ（マイコン）から主に構成されている。

ＥＣＵ３３−ａは、より上位のＥＣＵより受信した信号に基づいてＲＯＭまたはフラッシュメモリ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、燃料噴射弁１００を駆動するための各種制御を実行する。例えば、ＥＣＵ３３−ａは、アクチュエータ２の伸縮を制御する制御信号をＥＣＵ３３−ｂに出力する。

ＥＤＵ３３−ｂ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を備えている。さらに、ＥＤＵ３３−ｂに備えられた複数のスイッチング素子は、ＥＣＵ３３−ａからの制御信号である噴射信号によりＯＮ／ＯＦＦ作動し、アクチュエータ２への電力供給状態を制御する。これにより、ＥＤＵ３３−ｂは、ＥＣＵ３３−ａが出力する制御信号に基づいて、アクチュエータ２の駆動状態を制御する。

従来の直動式の燃料噴射弁では、ニードル１７をリフトさせるのに必要な駆動エネルギが大きく、燃料噴射圧の高圧化が制限されていた。この課題を解決するため、本実施形態では、大径ピストン１２の下端部とノズルボディ１５とニードル１７との間に油密室１６を設け、大径ピストン１２の内部に制御室１１を設けた。すなわち、燃料噴射弁１００は、直動式の燃料噴射弁に準ずる構成と併せて、油圧サーボ式の燃料噴射弁に準ずる構成を備えている。以下にその作用効果を示す。

図３には、ニードル１７の閉弁時及び開弁時の各部材の動作が示されている。ニードル１７の閉弁時は、アクチュエータ２は伸長していない為、アクチュエータ２と接続している鍔部２ａと駆動伝達ピン５との間に隙間が存在する。この状態では、大径ピストン１２と制御弁体６との間には隙間が形成されている。よって、第二連通路２８を介して高圧室３０より流入した高圧燃料は制御室１１及びバルブ室３−ｂに流入する。これにより、バルブ室３−ｂにおいて、バルブ室３−ｂ内の燃料圧が増加し、制御弁体６をアクチュエータ２方向に押圧する力が発生する。この制御弁体６をアクチュエータ２方向に押圧する力は、低圧室４−ｂに貯蓄されている低圧燃料が制御弁体６を噴孔１９方向に押圧する力よりも大きいため、制御弁体６はバルブ室３−ｂのシート部３６に着座する。これにより、制御弁体６がシート部３６に着座していない場合に生じるシート部３６と制御弁体６との間の隙間を塞ぐことができる。このとき、制御弁体６にはバルブスプリング７による制御弁体６をアクチュエータ２方向（上方向）に付勢する付勢力も加わるため、制御弁体６をシート部３６に着座させる応答性を高くすることができる。

つまり、バルブ室３−ｂ及び制御室１１内の燃料圧は、高圧室３０内の高圧燃料の圧力と等しくなる。図４において仮に、制御室１１について、小径ピストン部２７において制御室１１内の燃料の圧力を受ける部分の、ニードル１７の移動方向からの投影面積（制御室面積）Ｓｃｔｒｌが、ニードル１７が噴孔１９に露出する部分の、ニードル１７の移動方向からの投影面積（露出面積）Ｓｓｅａｔよりも大きいように設計されている場合を想定する。この場合、ニードル１７に対して下方向から高圧燃料の圧力が作用する部分の、ニードル１７の移動方向からの投影面積は、ニードル１７に対して上方向から高圧燃料の圧力が作用する部分の投影面積Ｓｃｔｒｌよりも大きくなる。このため、制御室１１内の燃料の圧力が低下した場合に、ニードル１７を噴孔１９方向に押圧する力よりもニードル１７をアクチュエータ２方向に押圧する力の方が上回り、アクチュエータ２からの油密室１６内の燃料を介した力の伝達なしでニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動するおそれがある。この対策として、本実施形態では、図４に記載されるように制御室面積Ｓｃｔｒｌは露出面積Ｓｓｅａｔよりも小さいように設計している。これにより、アクチュエータ２から油密室１６内の燃料を介した力の伝達を行うまでは、ニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動しないようにすることができる。

図３に戻り、制御室１１内の燃料圧の増加により、ニードル１７は噴孔１９方向に押圧され、ニードル１７のシート面３３１は着座面２２１に着座することになる。それに伴って、ニードル１７を構成する押圧部３５は、油密室１６の一部分を押圧する。押圧部３５は油密室１６内の燃料を押圧することで、油密室１６内の燃料の圧力は大径ピストン１２の油密室１６に面した部分に作用し、大径ピストン１２をアクチュエータ２方向（上方向）に移動させる。

ニードル１７の開弁時、ＥＣＵ３３−ａの駆動信号に基づいてＥＤＵ３３−ｂは、アクチュエータ２に対し駆動電圧を供給する。この駆動電圧によりアクチュエータ２は伸長する。これにより、アクチュエータ２と接続している鍔部２ａは駆動伝達ピン５と接触し、駆動伝達ピン５が制御弁体６を大径ピストン１２に接触させる。制御弁体６が大径ピストン１２に接触することで、第二連通路２８を介しての制御室１１と高圧室３０との接続は遮断され、制御室１１と制御弁体６内に設けられた中間室２３とが接続される。一方で、駆動伝達ピン５が制御弁体６を押し込むことにより、制御弁体６はバルブ室３−ｂのシート部３６から離座し、シート部３６と制御弁体６との間に隙間が生じる。これにより、制御室１１は接続された制御弁体６内の中間室２３を介して低圧室４−ｂと連通する。よって、アクチュエータ２が非駆動時に高圧室３０よりバルブ室３−ｂへ流入した高圧燃料は、低圧室４−ｂに流出する。このため、バルブ室３−ｂ内の燃料圧は低下し、制御室１１に貯蔵されている高圧燃料はバルブ室３−ｂを介して低圧室４−ｂへ流出することになる。よって、制御室１１内部の燃料圧が低下し、押圧部３５がニードル１７を噴孔１９方向に押圧する力は小さくなる。

しかし、制御室面積Ｓｃｔｒｌは露出面積Ｓｓｅａｔよりも小さいために、制御室１１がニードル１７を噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へ押圧する力が制御室１１内部の減圧により小さくなっても、ニードル１７を噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動させる力よりもまだ大きい。このため、ニードル１７を噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に押圧する力は小さくなっているが、ニードル１７のシート面３３１は着座面２２１に着座している。

この状態で、制御弁体６は、アクチュエータ２の伸長に伴い大径ピストン１２を噴孔１９方向に押圧する。これにより、大径ピストン１２が接している油密室１６内の燃料が押圧され、油密室１６内の燃料の圧力は押圧部３５の油密室１６に面した部分に作用し、押圧部３５をアクチュエータ２方向（上方向）に移動させる。これにより、ニードル１７はリフト（上昇）を開始する。

本実施形態では図５に記載されるように、大径ピストン１２が油密室１６内の燃料を押圧する面積Ｓｌａｒｇｅは、油密室１６内の燃料が押圧部３５を押圧する面積Ｓｓｍａｌｌよりも大きいように設計する。これにより、大径ピストン１２が油密室１６を押圧した際の移動量と比べて押圧部３５をアクチュエータ２方向に移動させる移動量をより大きくすることが出来る。ひいては、アクチュエータ２の伸長量が小さくても噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向にニードル１７を十分に移動させることができる。

このように、本実施形態では、ニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を停止させる方向へ押圧される力を低減した状態で、ニードル１７に噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向への直動式の力を生じさせている。このため、図６に示すように、従来の直動式の燃料噴射弁と比較してニードル１７を開弁するのに必要なエネルギは少なくてすむ。

ＥＣＵ３３−ａは、アクチュエータ２に充電するための充電制御モードを複数有している。本実施形態では、これら充電制御モードとして、アクチュエータ２に充電を開始してからニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動するために必要な充電エネルギに到達する時期としての充電エネルギ到達時期が互いに異なる直動アシストモード（第一充電制御モードに該当）及び油圧サーボモード（第二充電制御モード）を有している。

以下、ＥＣＵ３３−ａが実行する図７の燃料噴射弁１００の噴射率波形制御の制御内容を説明する。図７に示す燃料噴射弁１００の噴射率波形制御は、ＥＣＵ３３−ａが電源オンしている期間中にＥＣＵ３３−ａによって所定周期で繰り返し実行される。

本制御が起動されると、まずステップＳ１００にて、より上位のＥＣＵから受信した噴射信号及び運転条件の読み込みを行う。噴射信号とは、燃料の噴射量、噴射時期、噴射期間、及び噴射率を指定するための信号である。これらは、そのときの車両の運転条件に依存するものである。具体的には、ＥＣＵ３３−ａよりも上位のＥＣＵにより、エンジン回転速度やアクセル開度等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料の噴射量及び噴射時期が求められる。また、その噴射量とコモンレール内の燃料圧とに応じた燃料噴射率（弁開度）及び噴射期間が決定される。ＥＣＵ３３−ａは、これらの情報をより上位のＥＣＵから受信する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で受信した噴射信号に応じて、直動アシストモードを実施すべきか否かを判定する。具体的には、立ち上がり角度が所定値よりも大きい（高矩形の）噴射率を噴射信号が指定している場合には、直動アシストモードを実施する。一方で、立ち上がり角度が所定値よりも小さい（低矩形の）噴射率を噴射信号が指定している場合には、油圧サーボモードを実施する。

直動アシストモードを実施すべきであると判定した場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０に進み、直動アシストモードを実施し、本制御を終了する。直動アシストモードを実施しないと判定した場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１３０に進み、油圧サーボモードを実施して、本制御を終了する。

次に、図８を参照して直動アシストモード及び油圧サーボモードの動作を説明する。なお、ここでは、直動アシストモードにおいても、油圧サーボモードにおいても、アクチュエータ２に充電する期間を一定としている。

図８において、「噴射指令」は燃料噴射を実施することを指令する噴射信号を受信したか否かをハイ／ローで表すものである。「充電エネルギ」はアクチュエータ２に充電されたエネルギ量を示している。「バルブリフト」は制御弁体６がどれだけリフトしたかを表している。「制御室圧」は、制御室１１内の燃料圧を示している。「ニードルリフト」は、ニードル１７がどれだけリフトしたかを表している。「噴射率」は、燃料噴射弁１００から噴射された燃料の噴射率を表している。

本実施形態では、アクチュエータ２に蓄積される充電エネルギがニードル開弁エネルギＥｎｄｌに達することと、制御室１１内の燃料圧がリターン圧にまで減圧されること、これら二つの条件が達成されることで、ニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向（上昇）に移動を開始する。

まず、直動アシストモードを説明する。噴射指令がローからハイに切り替わると（時間ｔ１参照）、アクチュエータ２に充電が開始される。そしてアクチュエータ２への充電エネルギがバルブ開弁エネルギ（接続実施エネルギに該当）Ｅｖｌｖに達すると、制御弁体６はアクチュエータ２の伸長により下降を開始する（時間ｔ２参照）。そして、制御弁体６が下降を完了すると、制御弁体６内部に設けられた中間室２３と制御室１１とが接続され、制御室１１と高圧室３０との接続が遮断される（時間ｔ３参照）。これにより、制御室１１内に貯蔵されている高圧燃料が中間室２３及びバルブ室３−ｂを介して低圧室４−ｂに排出され、制御室１１が減圧を始める。そして、時間経過により制御室１１内の圧力がリターン圧（所定圧に該当）にまで達すると減圧を完了する（時間ｔ４参照）。

その後、アクチュエータ２への充電エネルギがニードル開弁エネルギＥｎｄｌに達すると（時間ｔ５参照）、ニードル１７は噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動する（上昇する）。このとき、充電期間は終わっていないために、充電期間が終わるまでアクチュエータ２への充電エネルギは依然上昇を続け、その上昇に伴いニードル１７の上昇速度もまた増加することになる。直動アシストモードにおける矩形度の大きさの具体例は図９に記載されており、直動アシストモードにおける噴射は例えばメイン噴射に適用される。

次に、油圧サーボモードを説明する。噴射指令がローからハイに切り替わると（時間ｔ１参照）、アクチュエータ２に充電が開始される。そしてアクチュエータ２への充電エネルギがバルブ開弁エネルギＥｖｌｖに達すると、制御弁体６はアクチュエータ２の伸長により下降を開始する（時間ｔ６参照）。そして、制御弁体６が下降を完了すると、制御室内の燃料圧が下降し始める（時間ｔ７参照）。

アクチュエータ２への充電エネルギがバルブ開弁エネルギＥｖｌｖに達してから充電期間の終了までに、アクチュエータ２への充電エネルギがニードル開弁エネルギＥｎｄｌに到達するように充電速度を高める（時間ｔ６〜ｔ８参照）。このとき、アクチュエータ２への充電エネルギがニードル開弁エネルギＥｎｄｌに到達しても、制御室１１の燃料圧がリターン圧にまで減圧していない為、ニードル１７は上昇を開始しない（時間ｔ８参照）。その後、制御室１１の燃料圧がリターン圧まで減圧を完了すると、ニードル１７は上昇を開始する（時間ｔ９参照）。このとき、アクチュエータ２に最終的に充電される最終充電エネルギは、直動アシストモードにおける最終充電エネルギよりも少ないため、ニードル１７の上昇速度は直動アシストモードよりも低く、噴射率の矩形度も小さい。油圧サーボモードにおける矩形度の大きさの具体例は図９に記載されており、油圧サーボモードにおける噴射は例えばパイロット噴射に適用される。

直動アシストモードにおいて、アクチュエータ２への充電エネルギがバルブ開弁エネルギＥｖｌｖに到達するとしてのバルブ開弁エネルギ到達時期（接続実施エネルギ到達時期に該当）は、油圧サーボモードにおいてのバルブ開弁エネルギ到達時期よりも早くなるように設定されている。制御室１１の減圧速度はどちらも同じ速度であるため、直動アシストモードにおいて制御室１１室内の燃料圧が減圧完了する時期（時間ｔ４参照）は、油圧サーボモードにおいて制御室１１室内の燃料圧が減圧完了する時期（時間ｔ９参照）よりも早くなる。

上記構成により、本実施形態に係る燃料噴射弁１００及びＥＣＵ３３−ａは、以下の効果を奏する。

・アクチュエータ２が伸長した状態において、制御室１１に貯蔵された燃料が制御弁体６を介して低圧室４−ｂに排出され、制御室１１が減圧される。このため、噴孔１９からの燃料噴射を停止させる方向へニードル１７を押圧する力が低減される。この状態で、アクチュエータ２が伸長することで制御弁体６を変位させる力を、大径ピストン１２により、ニードル１７に噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向の力として伝達させる。したがって、制御室１１の減圧により噴孔１９からの燃料噴射を停止させる方向へニードル１７を押圧する力が低減されているため、大径ピストン１２によってニードル１７に伝達させる噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向の力を従来よりも小さくすることができる。その結果、直動式の燃料噴射弁の利点を得つつ、ニードル１７をリフトさせるのに必要なアクチュエータ２への充電エネルギを小さくし、燃料噴射圧の高圧化を容易とすることが可能となる。

・ニードル１７の小径ピストン部２７において制御室１１内の燃料の圧力を受ける部分の、ニードル１７の移動方向からの投影面積Ｓｃｔｒｌは、ニードル１７が噴孔１９に露出する部分の、ニードル１７の移動方向からの投影面積Ｓｓｅａｔよりも小さいように設計されている。このため、制御室１１内の燃料の圧力が低下しても、ニードル１７に噴孔１９からの燃料噴射を停止させる方向の力が作用し、ニードル１７が上昇することを抑制する事が可能となる。

・バルブスプリング７により制御弁体６が低圧室４−ｂの方向に付勢されている。これにより、制御弁体６を低圧室４−ｂの方向に付勢させることで、制御弁体６により低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂとの接続を遮断する応答性、及び動作の安定性を向上させることが可能となる。さらに、アクチュエータ２が非駆動時に、制御弁体６を低圧室４−ｂの方向に付勢させることで、低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂとの接続をより確実に遮断することが可能となる。

・コモンオリフィス２５により制御室１１に流入してくる燃料の燃料流入量が規定され、かつ制御室１１から流出する燃料の燃料流出量が規定される。これにより、コモンオリフィス２５を備えていない燃料噴射弁１００と比較して、制御室１１の圧力の増減速度を調節することが可能となる。ひいては、ニードル１７のリフト速度を調節することが可能となる。

・アウトオリフィス２４により、制御室１１から中間室２３を介してバルブ室３−ｂに流出する燃料の燃料流出量が規定される。これにより、例えば高圧室３０から供給される燃料供給量と比較して燃料流出量を少なく規定することで、制御室１１の減圧速度を低くし、噴射率が低矩形である燃料噴射の実施を容易とすることが可能となる。

・バルブボディ８と共に、制御弁体６と高圧室３０とを分離するように設けられた略円筒状のバルブシリンダ９が備わっている。これにより、高圧室３０からバルブシリンダ９の外周面に圧力がかかる。したがって、バルブシリンダ９の内周面にかかる圧力によりバルブシリンダ９と制御弁体６との隙間が大きくなることが抑制される。ひいては、バルブ室３−ｂ内の燃料圧力が低下した際に、バルブシリンダ９内の燃料がバルブ室３−ｂに漏れるリーク量の増加を抑制することが可能となる。

・シリンダスプリング２０によりバルブシリンダ９をアクチュエータ２方向に付勢させる。これにより、アクチュエータ２が駆動時に、高圧室３０とバルブ室３−ｂとを遮断し易くなる。

・ニードル１７における押圧部３５の下端付近の部分部と、大径ピストン１２の下部と、ノズルボディ１５におけるロアボディ１０内に突出した部分とで区画される空間により、油密室１６が形成されている。このような構成の為、アクチュエータ２の駆動力を油密室１６内の燃料を介して大径ピストン１２に伝達し、ニードル１７をリフトさせることが可能となる。

・大径ピストン１２において油密室１６内の燃料を押圧する部分の面積Ｓｌａｒｇｅが、油密室１６内の燃料が押圧室３４を押圧する部分の面積Ｓｓｍａｌｌよりも大きくなるよう設計されている。このため、アクチュエータ２の伸長量に対して、ニードル１７のリフト量を大きくすることが可能となる。

・アクチュエータ２はピエゾ素子で構成される。これにより、磁歪素子などと比較して、応答性高く且つコンパクトに形成することが可能となる。

・ＥＣＵ３３−ａは、アクチュエータ２に充電を行う充電制御モードを二つ有している。このうち、直動アシストモードでは、制御室１１内の燃料圧がリターン圧に達する時期（減圧完了時期）よりも充電エネルギ到達時期が遅く設定されている。ニードル１７は、アクチュエータ２に蓄積される充電エネルギと制御室１１の圧力との双方の条件が満たされることで、噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動する。よって、充電エネルギ到達時期に達した時点で、ニードル１７により噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動させることができる。また、油圧サーボモードでは、充電エネルギ到達時期が減圧完了時期よりも早く設定されている。よって、減圧完了時期に達した時点で、ニードル１７により噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動させることができる。

・直動アシストモードは油圧サーボモードよりも最終充電エネルギが大きくなるように設定されている。このため、直動アシストモードでは、ニードル１７による噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向の力の大きさが油圧サーボモードよりも大きくなる。よって、直動アシストモードでは、油圧サーボモードよりも噴射率が高矩形な燃料噴射を実施することが可能となる。

・直動アシストモードにおいて、バルブ開弁エネルギ到達時期は、油圧サーボモードにおいてのバルブ開弁エネルギ到達時期よりも早くなるように設定されている。バルブ開弁エネルギＥｖｌｖに到達するまでの時間が短くなれば、その差分だけ早く制御室１１の減圧を実施することが可能となる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・アクチュエータ２は、ピエゾ素子で構成されていた。このことについて、例えば磁歪素子で構成されてもよい。

・上記実施形態では、シリンダスプリング２０により、バルブシリンダ９はアクチュエータ２方向に付勢されることとしていた。このことについて、シリンダスプリング２０はなくてもよい。その場合であっても、アクチュエータ２が駆動時に、制御室１１を減圧することはできる。

・上記実施形態では、バルブスプリング７により、制御弁体６は低圧室４−ｂ側に付勢されることとしていた。このことについて、バルブスプリング７はなくてもよい。その場合であっても、高圧室３０より中間室２３を介してバルブ室３−ｂに流入する高圧燃料により、制御弁体６を閉じる力が作用する。

・ニードル１７の小径ピストン部２７において制御室１１内の燃料の圧力を受ける部分の、ニードル１７の移動方向からの投影面積Ｓｃｔｒｌは、ニードル１７が噴孔１９に露出する部分の、ニードル１７の移動方向からの投影面積Ｓｓｅａｔよりも小さいように設計されている。このことについて、例えば投影面積Ｓｃｔｒｌは投影面積Ｓｓｅａｔと等しいように設計してもよい。その場合であっても、制御弁体６により大径ピストン１２が押されなければ、ニードル１７は噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動しない。あるいは、投影面積Ｓｃｔｒｌは投影面積Ｓｓｅａｔよりも大きいように設計してもよい。この場合、制御室１１の減圧によってニードル１７が開弁してしまうおそれがあるが、ニードル１７をリフトさせるのに必要なアクチュエータ２への充電エネルギを更に小さくすることが可能となる。

・大径ピストン１２には、燃料の流入量及び流出量を規定するコモンオリフィス２５が設けられていた。このことについて、コモンオリフィス２５を設けず、中間室２３と同程度の断面積の通路としてもよい。この場合でも、アクチュエータ２に最終的に充電される充電エネルギの大きさを制御することで、ニードル１７のリフト速度を調節することができる。

・制御弁体６には、中間室２３を流れる燃料を規定するアウトオリフィス２４が設けられていた。このことについて、アウトオリフィス２４が設けず、中間室２３と同程度の断面積の通路としてもよい。この場合でも、アクチュエータ２に最終的に充電される充電エネルギの大きさを制御することで、噴射率の立ち上がり角度を低く調節することができる。

・大径ピストン１２が油密室１６内の燃料を押圧する部分の面積Ｓｌａｒｇｅは、油密室１６内の燃料が押圧室３４を押圧する部分の面積Ｓｓｍａｌｌよりも大きいように設計されていた。このことについて、例えば、大径ピストン１２が油密室１６内の燃料を押圧する部分の面積Ｓｌａｒｇｅは、油密室１６内の燃料が押圧室３４を押圧する部分の面積Ｓｓｍａｌｌと等しく又は小さくしてもよい。その場合は、押圧部３５が油密室１６内の燃料により押圧される力（つまり、ニードル１７を噴孔１９が開く方向に移動させる力）を増加させることができる。すなわち、アクチュエータ２が大径ピストン１２を駆動するのに必要な力を小さくすることができる。

・ＥＣＵ３３−ａは、アクチュエータ２に充電を開始してからニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動するために必要な充電エネルギに到達する時期としての充電エネルギ到達時期が互いに異なる直動アシストモード及び油圧サーボモードを有していた。このことについて、それ以外にも充電制御モードを有していてもよい。

・直動アシストモードにおいても、油圧サーボモードにおいても、アクチュエータ２に充電する期間は一定としていた。このことについて、アクチュエータ２に最終的に充電される最終充電エネルギが、直動アシストモードの方が油圧サーボモードよりも大きくなるならば、直動アシストモードと油圧サーボモードとでアクチュエータ２に充電する期間が互いに異なっていてもよい。

・直動アシストモードにおいて、バルブ開弁エネルギ到達時期は、油圧サーボモードにおいてのバルブ開弁エネルギ到達時期よりも早くなるように設定されていた。このことについて、アクチュエータ２に最終的に充電される最終充電エネルギが、直動アシストモードの方が油圧サーボモードよりも大きくなるならば、バルブ開弁エネルギ到達時期を油圧サーボモードよりも遅く設定しなくてもよい。

・上記実施形態では、油密室１６内の燃料を介してニードル１７を押圧する構成に代えて、例えば高圧室３０内にて大径ピストン１２及び押圧部３５の直下にてこ部材を設けてもよい。この場合、アクチュエータ２が駆動すると、制御弁体６が大径ピストン１２をニードル１７方向に押圧することになる。それにより大径ピストン１２がてこ部材の一端を押圧し、他端がてこの原理により押圧部３５をアクチュエータ２方向に持ち上げるように動く。これにより、ニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動することが可能となる。

・上記実施形態では、バルブスプリング７とノズルスプリング１４とシリンダスプリング２０とは、スプリング（ばね）で構成していた。このことについて、その他の弾性部材（例えばゴム）で構成してもよい。

・噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へニードル１７が移動する場合に、その移動量が、最大移動量よりも低く設定される第一所定量よりも大きくなることで、小径ピストン部２７のアクチュエータ２側の端面と、該端面と対向する大径ピストン１２の内面と、が当接するように設計してもよい。このように設計されることで、小径ピストン部２７のアクチュエータ２側の端面と、該端面と対向する大径ピストン１２の内面と、が当接して以降は、アクチュエータ２の駆動力が大径ピストン１２を介してニードル１７に直接伝達される。つまり、アクチュエータ２の伸縮を制御することで、ニードル１７の移動を制御することが可能となる。

本別例の構成では、アクチュエータ２の伸縮に応じて制御弁体６がニードル１７方向又はアクチュエータ２方向に移動する。この移動の際に、低圧室４−ｂと高圧室３０とがバルブ室３−ｂを介して連通する期間が発生し、高圧室３０に存在する燃料が低圧室４−ｂに流れる（以下、スイッチングリークと呼称）おそれがある。これは、多段噴射を実施する場合に、幾度となく低圧室４−ｂと高圧室３０とがバルブ室３−ｂを介して連通する期間が発生し、大量のスイッチングリークが生じる可能性があり、特に問題である。

したがって、多段噴射を行う場合に、初段噴射時は、制御室１１内の燃料圧力が減圧されることでニードル１７をアクチュエータ２方向に移動させる。そして、ニードル１７が第一所定量を超えて大きくなることで、小径ピストン部２７のアクチュエータ２側の端面が該端面と対向する大径ピストン１２の内面と当接した当接状態となる。以降の最終噴射を除く燃料噴射では、該当接状態を維持しつつ、アクチュエータ２の伸縮駆動により大径ピストン１２を介してニードル１７の移動量が直接調節される。最終噴射時は、制御室１１内の燃料圧力が増圧されることで、ニードル１７が噴孔１９方向に移動される。

これにより、初段噴射と最終段噴射とを除く燃料噴射では、制御弁体６をアクチュエータ２が押圧することでニードル１７のアクチュエータ２側の端面が大径ピストン１２と当接した状態を維持している。この期間、制御弁体６は、低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂと制御室１１とを接続し且つ高圧室３０と制御室１１とを遮断しているため、スイッチングリークを大幅に抑制することができる。

・上記実施形態では、アクチュエータ２の下端部に鍔部２ａが接続され、鍔部２ａの下端部は、駆動伝達ピン５と接触可能となっていた。このことについて、図１０に記載されるように、鍔部２ａと駆動伝達ピン５との間に、更に変位拡大室５０が形成されてもよい。

具体的な構成を詳述する。アクチュエータ２の下端部に接続された鍔部５５と、バルブシリンダ９を収容するバルブボディ８と、の間に形成される低圧室４−ｂの内部に、変位拡大機構５１を設けている。変位拡大機構５１は、固定部材５２と、支持シリンダ５３と、ピンスプリング５４と、第二シリンダスプリング５７と、を備えている。

支持シリンダ５３はバルブボディ８の上方に設けられている。支持シリンダ５３の上部は、アクチュエータ２の下端部に接続された鍔部５５の下部を摺動可能に支持しており、支持シリンダ５３の下部は駆動伝達ピン５６の上端部を含めた一部を摺動可能に支持している。支持シリンダ５３の上端部は、固定部材５２により摺動可能に支持されている。この固定部材５２の上端面は、アクチュエータ２全体を収容するハウジング部材５８と当接している。支持シリンダ５３の外周には、第二シリンダスプリング５７が設けられている。この第二シリンダスプリング５７は、上端が固定部材５２と当接した状態で、支持シリンダ５３を、支持シリンダ５３の下端がバルブボディ８と当接する方向に付勢している。

駆動伝達ピン５６は、中径部５６−ａと、大径部５６−ｂと、小径部５６−ｃと、で構成される。

中径部５６−ａは、駆動伝達ピン５６の上端部を含む部分であり、下端部が大径部５６−ｂの上端部と連結している。また、中径部５６−ａの外径は、鍔部５５下部の外径よりも小さく構成されている。支持シリンダ５３は、中径部５６−ａの上端部を含む一部を摺動可能に支持している。

大径部５６−ｂは、上端部が中径部５６−ａの下端部と連結しており、下端部が小径部５６−ｃの上端部と連結している。また、大径部５６−ｂの外径は、中径部５６−ａ及び小径部５６−ｃの外径よりも大きく、より具体的には鍔部５５下部の外径と同一に構成されている。大径部５６−ｂは、支持シリンダ５３により摺動可能に支持されている。

小径部５６−ｃは、上端部が大径部５６−ｂの下端部と連結している。また、小径部５６−ｃの外径は、中径部５６−ａの外径よりも小さく構成されている。小径部５６−ｃの下端部は、バルブボディ８に挿入されており、制御弁体６の上端部と当接可能となっている。

支持シリンダ５３は、中径部５６−ａの上端部を含む一部を摺動可能に支持するため、中間部の内径が上部の内径及び下部の内径よりも小さく形成されている。このとき、大径部５６−ｂの上端部と、中径部５６−ａの外周面と、支持シリンダ５３の下部の内周面とで、空間が形成される。形成された空間には、ピンスプリング５４が設けられている。このピンスプリング５４により、駆動伝達ピン５６は噴孔１９方向に付勢される。

鍔部５５の下端部と駆動伝達ピン５６の上端部とは、対向する関係にある。また、鍔部５５の下端部と、駆動伝達ピン５６の上端部（中径部５６−ａの上端部）と、支持シリンダ５３の上部の内周面と、で区画される空間により、変位拡大室５０が形成されている。このとき、鍔部５５の下端部の外径と中径部５６−ａの外径との関係により、鍔部５５において変位拡大室５０内の燃料を押圧する部分の面積が、変位拡大室５０内の燃料が駆動伝達ピン５６を押圧する部分の面積よりも大きく構成される。

上記構成によれば、鍔部５５において変位拡大室５０内の燃料を押圧する部分の面積が、変位拡大室５０内の燃料が駆動伝達ピン５６を押圧する部分の面積よりも大きく設計される。このため、パスカルの定理により、アクチュエータ２の駆動力を変位拡大室５０内の燃料を介して駆動伝達ピン５６に伝達した際における、アクチュエータ２の伸長量に対しての駆動伝達ピン５６の変位量を大きくすることが可能となる。

・上記実施形態では、大径ピストン１２の内部に、押圧室３４が形成されており、押圧室３４は、ニードル１７の一部を収容していた。このことについて、図１１に示すように、押圧室３４は、ニードル１７の一部を収容するほか、第二シリンダ６０が収容されていてもよい。

ニードル１７の構成は、上記実施形態に準じた構成となっている。具体的には、押圧室３４の内部に収容されるノズルスプリング１４の内部に、小径ピストン部２７が挿入されている。この小径ピストン部２７の下端部には押圧部３５の上端部が連結しており、押圧部３５の下端部は円形柱状部４５と連結されている。

本別例では、押圧部３５の下端部は、当接部材６４の上端部と当接している。当接部材６４は、円形柱状部４５を囲う様に設けられており、下端部はノズルボディ１５に挿入されている。

押圧室３４内にはニードル１７を囲うように第二シリンダ６０が収容されている。第二シリンダ６０の下部の内周面には、円形柱状部４５方向に突出した環状の凸部６０ａが形成されている。

一方で、当接部材６４の上部の外周面には、第二シリンダ６０方向に突出した環状の凸部６４ａが形成されている。このため、ニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を停止させている状態（ニードル１７のシート面３３１が着座面２２１に着座している状態）では、当接部材６４の凸部６４ａと第二シリンダ６０の凸部６０ａとが、ニードル１７の軸方向で対向している。第二シリンダ６０の凸部６０ａの内周面と当接部材６４の外周面との間には、隙間が形成されている。

ロアボディ１０と、大径ピストン１２の下部と、第二シリンダ６０の下部と、当接部材６４と、ノズルボディ１５の上端と、で油密室６１が区画される。また、アクチュエータ２が縮んだ状態では、当接部材６４により第二シリンダ６０が噴孔１９方向に押圧され、第二シリンダ６０のアクチュエータ２側の端部と、大径ピストン１２における該端部に対向する面との間に第一隙間６２が形成される。

大径ピストン１２には、高圧室３０から高圧燃料が流入するように第一連通路２６が設けられており、第二シリンダ６０には第一連通路２６を介して燃料が流入することが可能なように第三連通路６３が設けられている。このように構成することで、第一連通路２６と第三連通路６２とが接続すると、高圧室３０から押圧室３４に燃料が流入する。

本別例において、アクチュエータ２が縮んだ状態では、第二シリンダ６０のアクチュエータ２側の端部と、大径ピストン１２における該端部に対向する面との間には第一隙間６２が存在している。したがって、図１２左図に記載されるように、アクチュエータ２が伸長した場合、第二シリンダ６０は、大径ピストン１２により油密室１６内の燃料を介してアクチュエータ２の駆動力が伝達されることで、第一隙間６２が埋まるまでニードル１７と共にアクチュエータ２方向へと移動される。このとき、当接部材６４の凸部６４ａと第二シリンダ６０の凸部６０ａとは当接した状態となっている。しかし、第一隙間６２が埋まると、図１２中央図に記載されるように、第二シリンダ６０は大径ピストン１２によりアクチュエータ２方向に押圧される。これにより、第二シリンダ６０の凸部６０ａは、当接部材６４の凸部６４ａと離間し、大径ピストン１２と共に油密室１６内の燃料を押圧し、油密室１６内の燃料を介してニードル１７にアクチュエータ２の駆動力を伝達させる。

アクチュエータ２短縮時には、図１２右図に記載されるように、アクチュエータ２により制御弁体６を押圧する力が消失するために、バルブスプリング７により、制御弁体６はアクチュエータ２方向に付勢される。これにより、制御弁体６が大径ピストン１２を押圧する力もまた消失するため、押圧室３４に収容されているノズルスプリング１４により、ニードルシリンダ１３を介して大径ピストン１２はアクチュエータ２方向に付勢される。また、制御弁体６が大径ピストン１２と離間することで、高圧室３０と制御室１１とが接続され、高圧室３０から制御室１１内へ燃料が流入し、制御室１１内の圧力が高くなる。これにより、ニードル１７は噴孔１９方向へ移動し、押圧部３５が当接部材６４を噴孔１９方向へ押圧することで、当接部材６４の凸部６４ａが第二シリンダ６０の凸部６０ａと当接する。そして、当接部材６４が第二シリンダ６０を噴孔１９方向に押圧することで、第二シリンダ６０もまた噴孔１９方向に移動する。これにより、第二シリンダ６０のアクチュエータ２側の端部と、大径ピストン１２における該端部に対向する面との間には第一隙間６２が形成される。

このような構成とすることで、大径ピストン１２単体でニードル１７を噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へ移動させる状態から、アクチュエータ２の駆動力を増加させてニードル１７に伝達させる状態へ変化させることができる。

本別例について、大径ピストン１２のみで油密室１６内の燃料を押圧する場合の変位拡大率αが、第二シリンダ６０が大径ピストン１２と共に油密室１６内の燃料を押圧する場合の変位拡大率α’よりも小さくなるように構成すると、顕著な効果を期待できる。具体的には、図１３に記載されるように、大径ピストン１２において油密室１６内の燃料を押圧する部分の面積Ｓ１を、第二シリンダ６０及びニードル１７において油密室１６内の燃料により押圧される部分の総面積Ｓ２で割った商が、変位拡大率αに該当する。そして、大径ピストン１２及び第二シリンダ６０において油密室１６内の燃料を押圧する部分の総面積Ｓ１’を、大径ニードルにおいてアクチュエータ２側へ油密室１６内の燃料により押圧される部分の面積Ｓ２’で割った商が変位拡大率α’に該当する。上記により算出される変位拡大率αが変位拡大率α’よりも小さくなるように構成する。

上記構成とすることで、大径ピストン１２単体で油密室１６内の燃料を押圧した場合のニードル１７のアクチュエータ２側への移動量を少なくすることが出来る。その一方で、大径ピストン１２及び第二シリンダ６０の両方で油密室１６内の燃料を押圧した場合のニードル１７のアクチュエータ２側への移動量を多くすることが可能となる。また、大径ピストン１２単体で油密室１６内の燃料を押圧した場合のニードル１７への駆動力を大きくすることが出来る。その一方で、大径ピストン１２及び第二シリンダ６０の両方で油密室１６内の燃料を押圧した場合のニードル１７への駆動力を小さくすることが可能となる。

・上記実施形態では、図２に示すように、ニードル１７における押圧部３５の下端付近の部分と、大径ピストン１２の下部と、ノズルボディ１５におけるロアボディ１０内に突出した部分とで区画される空間により、油密室１６が形成されていた。この場合、制御室１１内の燃料圧力が減圧されるなどしてニードル１７がアクチュエータ２方向に移動すると、油密室１６内の容積が増加し油密室１６内の燃料の圧力が低下する（図１４上図参照）。油密室１６内の燃料の圧力の低下に伴い、大径ピストン１２が油密室１６内の燃料の圧力の低下を抑制する方向に移動するため、制御弁体６による高圧室３０と制御室１１との遮断が解除されるおそれがある。この場合、制御室１１内の燃料の圧力が増加し、噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へのニードル１７の移動が抑制される。

この対策として、図１４下図に記載されるように、下部がノズルボディ１５の内周面により密閉状態で支持され、上部が大径ピストン１２の内周面により密閉状態で支持され、軸方向に移動する第三シリンダ７０が備えられてもよい。具体的には、ノズルボディ１５におけるロアボディ１０内に突出した部分（以下、突出部と呼称）は、ニードル１７に面する側面（内周面）において、軸方向とは直交する方向に段差状に凹んだ段差部が二段形成されている。このうち、ニードル１７側且つ噴孔１９側の段差部を第一段差部７３と呼称し、ノズルボディ１５の突出部上端側の段差部を第二段差部７４と呼称する。

第三シリンダ７０の下端部は、第一段差部７３と当接可能となっている。大径ピストン１２と、第三シリンダ７０と、ノズルボディ１５と、で油密室７２が形成される。油密室７２内には、上端部が第三シリンダ７０の上部と、下端部が第二段差部７４と当接している第三シリンダスプリング７１が収容されており、第三シリンダ７０をアクチュエータ方向に付勢している。

本別例の燃料噴射弁の動作を以下に説明する。アクチュエータ２が縮んだ状態では、制御室１１内の燃料の圧力が高いため、ニードル１７は噴孔１９方向に移動し、噴孔１９への燃料の流出を遮断している。この際、ニードル１７は第三シリンダ７０を押圧しており、第三シリンダ７０が油密室７２を押圧する力が大径ピストン１２に伝達されるため、大径ピストン１２はアクチュエータ２方向に移動している。

アクチュエータ２が伸長することで、制御弁体６により大径ピストン１２が押圧される。大径ピストン１２が油密室７２を押圧する力が第三シリンダ７０を介して、第三シリンダ７０の上端面と当接しているニードル１７に伝達されることで、ニードル１７はアクチュエータ２方向に移動する。

このような構成とすることで、例え制御室１１の減圧によりニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動しても、油密室７２はニードル１７から隔離されているため、油密室７２内の燃料の圧力に影響はない。したがって、あくまで大径ピストン１２の移動に依存して油密室７２内の燃料の圧力に変化が生じるため、ニードル１７の移動の安定化を図ることが可能となる。

・上記実施形態において、図２に示すように、制御弁体６は、第二バルブボディ８−ｂ及びバルブシリンダ９により摺動自在に支持されていた。このことについて、バルブシリンダ９は必要不可欠な構成ではなく、例えば図１５に記載されるように、バルブシリンダ９を排除し、制御弁体６を二つに分割した構成としてもよい。

具体的には、制御弁体６は、第二室接続部材８０と第一室接続部材８１とで構成されている。第二室接続部材８０は、第二バルブボディ８−ｂにより摺動自在に支持されている。第二室接続部材８０の上端部は、駆動伝達ピン５の下端部と当接しており、第二室接続部材８０の下端部は第一室接続部材８１の上端部と当接可能に形成されている。

また、第一室接続部材８１の周囲を大径ピストン８６の上部が囲う様に大径ピストン８６が構成されており、更に大径ピストン８６の周囲に第一ピストンスプリング８２が設けられている。この第一ピストンスプリング８２は、第二バルブボディ８−ｂと固定部材８８とを離間させるように付勢している。

第一ピストンスプリング８２は、上端部が第二バルブボディ８−ｂに取り付けられ、下端部は後述の固定部材８８の段差部８８−ａに取り付けられている。固定部材８８の下端部は、後述の第二ロアボディ１０−ａと当接している。また、固定部材８８の外周面において、段差状に凹んだ段差部８８−ａが形成されている。

第二ロアボディ１０−ａは、ロアボディ１０内に収容され、且つ、ノズルボディ１５の上端部と当接し、円形柱状部４５の上部を摺動可能に支持している。第二ロアボディ１０−ａの外周面と、ロアボディ１０の内周面とは、離間しており、また、第二ロアボディ１０−ａの下部には、高圧燃料連通路１０−ｂが形成されている。したがって、高圧室３０内の燃料は、高圧燃料連通路１０−ｂを介して第一高圧通路４１へと流入する。

大径ピストン８６の下部の外径は上部の外径よりも小さく形成されている。また、大径ピストン８６の下部は、固定部材８８により摺動可能に支持されている。

第一ピストンスプリング８２と、大径ピストン８６の下部と、固定部材８８の上端部と、の間に形成される空間には第二ピストンスプリング８７が設けられている。この第二ピストンスプリング８７は、大径ピストン８６をアクチュエータ２方向に付勢させており、大径ピストン８６の内周面に形成された環状の凸部８６ａと第一室接続部材８１とを当接させている。したがって、アクチュエータ２が縮んでいる状態では、ニードルシリンダ１３の上端部と、大径ピストン８６の凸部８６ａの下端部と、の間に第二隙間８９が存在する。

大径ピストン８６の内部には押圧室３４が形成されている。この押圧室３４内の構成は上記実施形態と同様の構成であり、また、高圧室３０から高圧燃料が流入するように大径ピストン８６に第一連通路２６が設けられていることもまた、上記実施形態と同様の構成である。

大径ピストン８６の下端部と、ニードル１７における押圧部３５の下端付近の部分と、固定部材８８と、第二ロアボディ１０−ａの上端部と、で油密室１６が形成される。

第一室接続部材８１の下端部は、一部がニードルシリンダ１３の上面から離れるように、且つ別の一部がニードルシリンダ１３と当接するように構成されている。本別例では、ニードルシリンダ１３と当接する第一室接続部材８１の下端部を底辺として、第一室接続部材８１の略中央に頂点が設けられるように円錐状の空洞部８４が形成される。このため、第一室接続部材８１の下端部がニードルシリンダ１３と当接している状態では、制御室１１は空洞部８４を含むことになり、制御室１１の容積が増大することになる。

第一室接続部材８１の内部には、第一中間室８５と呼ばれる燃料が流れる流路が設けられている。この第一中間室８５の下部は、第三コモンオリフィス８５−ａを介して、空洞部８４の頂点にて開口している。また、第一中間室８５の上部は第一室接続部材８１の上端部に開口しており、第二室接続部材８０の下端部と第一室接続部材８１の上端部とが離間している場合には、第一中間室８５及び第三コモンオリフィス８５−ａとを介して高圧室３０と空洞部８４とが接続する。

第二室接続部材８０の内部には、第二中間室８３と呼ばれる燃料が流れる流路が設けられている。この第二中間室８３の下部は、第二室接続部材８０の下端部に開口しており、第二室接続部材８０の上部はアウトオリフィス２４を介すことでバルブ室３−ｂと接続している。したがって、第二室接続部材８０の下端部と第一室接続部材８１の上端部とが離間している場合には、第二中間室８３及びアウトオリフィス２４を介して高圧室３０とバルブ室３−ｂとが接続する。第二室接続部材８０の下端部と第一室接続部材８１の上端部とが当接している場合には、第二中間室８３を介しての高圧室３０とバルブ室３−ｂとの接続と、第一中間室８５及び第三コモンオリフィス８５−ａを介しての高圧室３０と空洞部８４との接続と、をそれぞれ遮断する。その一方で、アウトオリフィス２４と第二中間室８３と第一中間室８５と第三コモンオリフィス８５−ａとを介して、空洞部８４とバルブ室３−ｂとが接続する。

本別例の構成では、制御室１１の減圧によりニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動すると、油密室１６内の燃料の圧力が低下する。油密室１６内の燃料の圧力の低下に伴い、第一室接続部材８１が噴孔１９の方向へ移動すると、第二室接続部材８０と第一室接続部材８１とが離間し、制御室１１と高圧室３０とが接続するおそれがある。制御室１１と高圧室３０とが接続されると、制御室１１内の燃料の圧力が増加し、噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へのニードル１７の移動が抑制される。ここで、大径ピストン８６と第一室接続部材８１とは、第二ピストンスプリング８７により当接させられているだけである。このため、油密室１６内の燃料の圧力が低下すると、大径ピストン８６が噴孔１９の方向へ移動し、油密室１６内の燃料の圧力の低下を抑制することができる。

ただし、大径ピストン８６が油密室１６内の燃料の圧力の低下を抑制する方向に移動すると、その際にニードルシリンダ１３を押圧するおそれがある。この対策として、ニードルシリンダ１３の上端部と、大径ピストン８６の凸部８６ａの下端部と、の間には第二隙間８９が存在している。このような構成とすることで、仮に大径ピストン８６が油密室１６内の燃料の圧力の低下を抑制する方向に移動しても、その第二隙間８９が埋まるまでは、大径ピストン８６によりニードルシリンダ１３が押圧されることはない。また、第一室接続部材８１と大径ピストン８６とは独立した構成であるため、大径ピストン８６の移動に応じ第一室接続部材８１が移動することはない。したがって、大径ピストン８６は第一室接続部材８１やニードルシリンダ１３に影響を与えることなく、油密室１６内の圧力低下を抑制する事が可能となる。

本別例について、噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へのニードル１７の最大移動量を変位拡大率で割ることで算出される大径ピストン８６の最大移動量よりも第二隙間８９の幅が大きくなるように設計されてもよい。

大径ピストン８６が油密室１６内の燃料を押圧する部分の面積を、ニードル１７において油密室１６内の燃料により噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に押圧される部分の面積で割る。これにより算出された商は、大径ピストン８６の移動量に対して、ニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へどれほど移動するか、その変位拡大率に該当する。したがって、大径ピストン８６の移動量と変位拡大率との積から、噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へのニードル１７の移動量が算出できる。このことから、噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へのニードル１７の移動量を変位拡大率で割ることで、大径ピストン８６の移動量を算出できることが分かる。一方で、ニードル１７の噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向への移動量が最大となった時に、大径ピストン８６の噴孔１９方向への移動量が最大となる。以上を踏まえ、噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へのニードル１７の最大移動量を変位拡大率で割ることで算出される大径ピストン８６の最大移動量よりも第二隙間８９の幅が大きくなるように設計される。これにより、大径ピストン８６がニードルシリンダ１３方向に最大限移動した場合に、大径ピストン８６とニードルシリンダ１３とが接触する可能性を低くすることが可能となる。

・上記実施形態では、図１６に記載されるように、制御室１１の上端部から小径ピストン部２７の上端部にかけて、その面積は同一となるように形成されていた。この場合、アクチュエータ２が伸長し、高圧室３０と制御室１１とが遮断され、制御弁体６が低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂと制御室９１とが接続されることで、制御室１１内の燃料がバルブ室３−ｂを介して低圧室４−ｂに流出する。このことについて、アクチュエータ２が伸長した場合に制御室１１から燃料が流出する経路を、中間室２３とアウトオリフィス２４とを介す経路以外に別経路を設けてもよい。その例を、以下に複数挙げる。

［１］図１７に記載されるように、ニードルシリンダ９０の上端部を制御室９１に露出するように構成してもよい。このとき、制御室９１内のニードルシリンダ９０の上端面において、大径ピストン１１２に当接しない部分が形成されるように構成する。このように構成することで、制御室９１の上端面の径ｄｓ（面積）が、制御室９１の下端面の径ｄｃ（面積）よりも大きく設計される。これにより、制御室９１内の燃料の圧力が大きくなると、制御室９１内の燃料圧力によりニードルシリンダ９０を噴孔１９方向へ移動させる力が発生する。

このような構成において、アクチュエータ２の伸長により制御弁体６が低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂと制御室９１とを接続し且つ高圧室３０と制御室９１とが遮断された際に、ニードル１７又は制御弁体６により制御室９１が圧迫され、制御室９１内の燃料の圧力が上昇する。上昇した燃料の圧力は、図１８上図に示されるように高圧室３０内の燃料の圧力よりも高くなる期間が生じ、図１９に記載されるように制御室９１に露出しているニードルシリンダ９０の上端部が噴孔１９方向へ押圧されることになる。これにより、ニードルシリンダ９０が噴孔１９方向に移動し、そこから制御室９１の燃料が漏れることになり、制御室９１内の燃料の圧力を速やかに減圧することが可能となる。ひいては、図１８下図に示されるように、上記実施形態と比較してニードル１７のアクチュエータ２方向への移動速度を速くすることが可能となる。

［２］図２０に記載される構成においても、ニードルシリンダ１１０の上端部は制御室１１１に露出している。ただし、大径ピストン１１２の上端面において、外縁部は大径ピストン１１２と当接し、内縁部は大径ピストン１１２と当接しないように形成される。つまり、ニードルシリンダ１１０の上端面は、外径側から内径側に向かって傾斜して形成される。また、大径ピストン１１２には高圧室３０と接続されている第二アウトオリフィス１１３が設けられている。この第二アウトオリフィス１１３は、ニードルシリンダ１１０の上端部が大径ピストン１１２と当接した状態で、制御室１１１との接続が遮断される。一方で、ニードルシリンダ１１０の上端部が大径ピストン１１２と離間した状態となることで、第二アウトオリフィス１１３を介して制御室１１１と高圧室３０とが接続される。

制御室１１１内の燃料の圧力が高圧室３０の燃料圧力よりも高くなると、制御室１１１に露出しているニードルシリンダ１１０のアクチュエータ２側の端面が噴孔１９方向に押圧される。これにより、ニードルシリンダ１１０が噴孔１９方向に移動することで、ニードルシリンダ１１０の上端面が大径ピストン１１２と離間した状態となり、第二アウトオリフィス１１３を介して、制御室１１１と高圧室３０とが接続される。この場合、図２１に記載されるように、制御弁体６内に形成された中間室２３及びアウトオリフィス２４を介して制御室１１１の燃料が流出するとともに、第二アウトオリフィス１１３を介して、制御室１１１内の燃料を高圧室３０に流出させることが可能となる。

また、制御室１１１内の燃料が減圧される場合には、ニードルシリンダ１１０がアクチュエータ２側に移動される。これにより、ニードルシリンダ１１０の上端部が大径ピストン１１２と当接した状態となり、ニードルシリンダ１１０により第二アウトオリフィス１１３と制御室１１１とが遮断される。したがって、第二アウトオリフィス１１３を介して高圧室３０から制御室１１１に燃料が流入する可能性は低く、制御室１１１内の燃料圧力をスムーズに減圧することが可能となる。

［３］図２２に記載されるように、大径ピストン１２０には、コモンオリフィス２５の他に、制御室１１と高圧室３０とを接続する第二コモンオリフィス１２１が形成されている。このような構成とすることで、例えば、ニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へ移動する速度を低くする場合（低速開弁制御時）、アクチュエータ２の伸長量を少なく制御する。したがって、ニードル１７又は制御弁体６により制御室１１内の燃料圧力が高圧室３０内の燃料圧力よりも高くなるほど制御室１１が圧迫されない。このため、図２３の左図に記載されるように制御室１１の減圧に伴い高圧室３０から第二コモンオリフィス１２１を通じて、高圧室３０内の燃料が制御室１１に流れるため、制御室１１の減圧速度を遅く調節することが可能となる。一方で、ニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へ移動する速度を高くする場合には（高速開弁制御時）、アクチュエータ２を大きく伸長させることで、ニードル１７及び制御弁体６の少なくとも一方が制御室１１を圧迫する。これにより、制御室１１内の燃料の圧力が高くなり、図２３右図に記載されるように第二コモンオリフィス１２１を介して制御室１１から高圧室３０に燃料が流れることになる。このため、速やかに制御室１１内の燃料を減圧することが可能となる。

本別例の構成において、低速開弁制御を実施した場合と高速開弁制御を実施した場合とで、そのニードル１７のアクチュエータ２方向への移動量（ニードルリフト量）を比較した結果を図２４上図に、噴射率を比較した結果を図２４下図に示している。図２４上図の結果によれば、高速開弁制御を実施した場合の方が低速開弁制御を実施した場合と比較して、より早期に最大リフト量に達していることが分かる。また、高速開弁制御を実施した場合の方がより早期に最大リフト量に達しているため、図２４下図においても、早い段階から噴射率が低速開弁制御を実施した場合よりも高くなっている。

［３］において、第二コモンオリフィス１２１は大径ピストン１２０に形成されていた。このことについて、必ずしも第二コモンオリフィス１２１は大径ピストン１２０に形成される必要はなく、例えば、図２５（ａ）に示されるように、ニードルシリンダ１２２に制御室１１と高圧室３０とを接続する第二コモンオリフィス１２１を形成してもよい。または、図２５（ｂ）に記載されるように、制御弁体１２３内において、中間室２３と高圧室３０とを接続する第二コモンオリフィス１２１を形成してもよい。あるいは、図２５（ｃ）に記載されるように、ニードル１２４を構成する小径ピストン部１２６の内部に第二中間室１２７と呼ばれる燃料が流れる流路を設ける。この第二中間室１２７の上部は小径ピストン部１２６の上端部に開口しており、制御室１１と連通している。また、小径ピストン部１２６には第二中間室１２７の下部と高圧室３０とを接続する第二コモンオリフィス１２１を設ける。このような構成によっても、小径ピストン部１２６は第二中間室１２７と第二コモンオリフィス１２１とを介すことで、制御室１１と高圧室３０とが接続される。

＜別例１＞上記実施形態において、図２に示すように、制御弁体６の上端部は低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂとの接続関係を制御し、制御弁体６の下端部はバルブ室３−ｂと制御室１１と高圧室３０との接続関係を制御していた。このような構成では、制御弁体６が傾いたり軸ずれが生じたりすると、例えばアクチュエータ２が縮んだ状態での低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂとの遮断や、アクチュエータ２が伸びた状態での高圧室３０と制御室１１との遮断が正常に実施できないおそれがある。この対策として、図２６に記載されるように、制御弁体１３０を着座部１３１と摺動部１３２とで構成してもよい。この場合、着座部１３１の下端面が摺動部１３２の上端面と当接するように構成される。

着座部１３１の上端部は駆動伝達ピン５の下端部が当接している。アクチュエータ２が縮んだ状態では、着座部１３１の上端部はバルブ室３−ｂのシート部３６に着座している。

摺動部１３２の内部には、第三中間室１３３と呼ばれる燃料が流れる流路が設けられている。この第三中間室１３３の下部は摺動部１３２の下端部に開口しており、バルブシリンダ９の内部と連通している。また、摺動部１３２には第三中間室１３３の上部とバルブ室３−ｂとを接続する第三アウトオリフィス１３４が形成されている。つまり、摺動部１３２は第三中間室１３３及び第三アウトオリフィス１３４を介すことで、バルブシリンダ９の内部とバルブ室３−ｂとを接続可能としている。

別例１における構成とすることで、着座部１３１の下端面が摺動部１３２の上端面と当接した状態で軸方向に移動することになり、一方に軸ずれが生じても、もう一方がその動きと連動することはないため、その影響を抑制する事が可能となる。

別例１について、図２７に記載されるように、図２７に記載されるように、アクチュエータ２が縮んだ状態でバルブ室３−ｂのシート部３６と接する着座部１３１の面を球面状に形成してもよい。この場合、着座部１３１が仮に傾いても、バルブ室３−ｂのシート部３６と接する面を球面状とすることで、その傾きを吸収することができる。ひいては、アクチュエータ２が縮んだ状態で低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂとを遮断し、且つ、高圧室３０とバルブ室３−ｂ及び制御室１１とを接続する状態を安定して維持することが可能となる。

別例１では、着座部１３１の下端面が摺動部１３２の上端面と当接するように構成されていた。このことについて、着座部１３１の下端部と摺動部１３２の上端部とが隙間のある状態で互いに凹凸嵌合するように構成してもよい。その例を、以下に挙げる。

［４］図２８に記載されるように、着座部１３１の下端部中央には、アクチュエータ２方向に段差状に凹んだ凹み部が設けられている。そして摺動部１３２の上端部中央には、着座部１３１方向に突出した凸部が設けられている。このとき、着座部１３１に形成された凹み部の横幅は摺動部１３２に形成された凸部の横幅よりも広くなるように形成されており、着座部１３１の下端部と摺動部１３２の上端部とが隙間のある状態で互いに凹凸嵌合している。このような構成とした場合に、図２９に記載されるように、アクチュエータ２が伸長してからニードル１７が噴孔１９を開弁する方向に移動するまでにおける全体の基準軸から摺動部１３２の軸がずれる軸ずれが生じる場合を想定する。この場合、摺動部１３２の上端部に設けられた凸部が着座部１３１に設けられた凹み部と接触しない範囲で、着座部１３１に摺動部１３２の軸ずれの影響が及ぶことを抑制する事が可能となる。

［４］の構成を用いた別例として、図３０に示される構成が挙げられる。［４］では、制御弁体１３０を着座部１３１と摺動部１３２とで構成し、着座部１３１の下端部中央には、アクチュエータ２方向に段差状に凹んだ凹み部が設けられ、摺動部１３２の上端部中央には、着座部１３１方向に突出した凸部が設けられていた。図３０では、制御弁体１４０を、着座部１４１と摺動部１４２と第二着座部１４３とで構成する。このような構成では、摺動部１４２の下端部中央に噴孔１９方向に突出した凸部が設けられており、第二着座部１４３の上端部中央に噴孔１９方向に段差状に凹んだ凹部が設けられている。このとき、第二着座部１４３の上端部中央に設けられた凹み部の軸方向と直交する方向の幅は、摺動部１４２の下端部中央に設けられた凸部の同一方向の幅よりも広くなるように形成されている。この状態で、摺動部１４２の下端部と第二着座部１４３の上端部とが隙間のある状態で互いに凹凸嵌合している。一方で、摺動部１４２の上端部と着座部１４１の下端部とは、［４］にて示した構成と同様の構成となっている。したがって、アクチュエータ２の伸縮に応じて、摺動部１４２の下端部と第二着座部１４３の上端部とが、摺動部１４２の上端部と着座部１４１の下端部とが、それぞれ凹凸嵌合した状態で軸方向に移動する。

アクチュエータ２が伸長することで、第二着座部１４３は大径ピストン１２と当接する。この大径ピストン１２と当接する第二着座部１４３の面を球面上に形成する。そして、第二着座部１４３の下端部が大径ピストン１２の上端部と密着するように、第二着座部１４３の下端部が当接すると想定される大径ピストン１２の上端部の所定箇所に、第二着座部１４３の下端部の形に対応するシート部材１４４を設ける。このとき、大径ピストン１２内に形成されたコモンオリフィス２５内を流れる燃料の流れを妨げないように配慮して、シート部材１４４はコモンオリフィス２５の制御弁体１４０側の開口部を塞がぬように一部空洞化する。

図３０に記載される構成とすることで、［４］にて記載した効果のみならず、アクチュエータ２が伸長した状態で、低圧室４−ｂとバルブ室３−ｂと制御室１１とを接続し且つ高圧室３０と制御室１１とを遮断する状態を安定して維持することが可能となる。

［５］図３１に記載されるように、着座部１３１の下端部中央には、摺動部１３２方向に突出した凸部が設けられており、摺動部１３２の上端部中央には、噴孔１９方向に凹んだ凹部が設けられた構成としてもよい。このような構成では、［４］の別例と同様に、着座部１３１の下端部と摺動部１３２の上端部とが隙間のある状態で互いに凹凸嵌合しており、［４］の別例に記載の効果と同様の効果を奏すことが可能となる。

図３２に記載されるように、着座部１５０の下端部の面積よりも摺動部１５１の上端部の面積が広くなるように形成し、更に摺動部１５１の上端部の外縁部に着座部１５０方向に突出した環状の凸部１５１ａを設けてもよい。この凸部１５１ａの内周面と着座部１５０の外周面との間には隙間が存在する。したがって、摺動部１５１に軸ずれが生じても、摺動部１５１の上端部に設けられた凸部１５１ａの内周面が着座部１５０の外周面と接触しない範囲で、着座部１５０に摺動部１５１の軸ずれの影響が及ぶことを抑制する事が可能となる。

別例１では、制御弁体１３０を着座部１３１と摺動部１３２とで構成していた。このことについて、上記摺動部１３２と、上記大径ピストン１２と、上記ニードルシリンダ１３と、を、図３３に記載されるように一体化して構成してもよい。一体化して設けられる部材を一体化部材１６２と呼称し、その具体的な構成を以下に記述する。

ノズルボディ１６０の上端面とロアボディ１６１の下端面とは、当接した状態でリテーニングナットなどにより固定されている。ロアボディ１６１の内部には、一体化部材１６２の一部と固定部材１６３と油密室形成部材１６４とを収容する高圧室１６９が形成されている。この高圧室１６９には第二流路１７６が接続されており、高圧燃料が第二流路１７６を介して高圧室１６９に貯蓄される。

高圧室１６９内部に収容される一体化部材１６２の内部には、押圧室１６５が形成されている。押圧室１６５は、ニードル１７（上記実施形態に準じた構成）の一部を収容している。また一体化部材１６２には、高圧室１６９から高圧燃料が流入するように第四連通路１６６が設けられており、この第四連通路１６６は押圧室１６５と接続している。

押圧室１６５内の上端側には制御室１６７と呼ばれる、ニードル１７と一体化部材１６２とで区画される空間が形成されている。また、一体化部材１６２には、高圧室１６９と制御室１６７とを接続する第二コモンオリフィス１２１（［３］にて記述した第二コモンオリフィス１２１と同様の構成）が形成されている。

固定部材１６３は、一体化部材１６２の周囲を囲むように設けられており、第四連通路１６６に高圧室１６９の燃料が流入するように、複数の第五連通路１７５が設けられている。また、固定部材１６３の下端部は、油密室形成部材１６４（図１５に記載の固定部材８８と同様の構成）の段差部１６４−ａに取り付けられており、油密室形成部材１６４が軸方向に移動しないように、油密室形成部材１６４を固定している。固定部材１６３の上端部は、バルブシリンダ１７４に取り付けられている。

ニードル１７における押圧部３５の下端付近の部分と、一体化部材１６２の下端部と、油密室形成部材１６４と、ノズルボディ１６０と、で区画される空間により、油密室１６８が形成されている。

ロアボディ１６１及びバルブシリンダ１７４の上端部は、バルブボディ１７０の下端部と当接している。バルブボディ１７０の内部に、略円筒状のバルブ室１７０−ｂが形成されている。バルブ室１７０−ｂには、バルブスプリング１７１が収容されている。そして、このバルブスプリング１７１の内部に一体化部材１６２の一部がバルブシリンダ１７４を介して挿入されている。また、バルブシリンダ１７４により、一体化部材１６２は摺動可能に支持されている。バルブスプリング１７１は、一体化部材１６２をアクチュエータ２方向に付勢している。

一体化部材１６２内部には、第四中間室１７２と呼ばれる燃料が流れる流路が設けられている。この第四中間室１７２の下部は制御室１６７と接続している。一体化部材１６２の上部は第四アウトオリフィス１７３を介すことでバルブ室１７０−ｂと接続している。つまり、一体化部材１６２は第四中間室１７２及び第四アウトオリフィス１７３を介すことで、制御室１６７とバルブ室１７０−ｂとを接続している。

バルブ室１７０−ｂ内には、一体化部材１６２よりもアクチュエータ２側に、［４］に記載の別例に準じる構成の着座部１３１が設けられている。具体的には、着座部１３１の上端部は、駆動伝達ピン５と当接しており、アクチュエータ２が縮んだ状態ではバルブ室１７０−ｂのシート部１７０−ｃに着座している。また、着座部１３１の下端部中央には、アクチュエータ２方向に段差状に凹んだ凹部が設けられている。一方で、一体化部材１６２の上端部中央には、着座部１３１方向に突出した凸部が設けられている。このとき、凹部の軸方向と直交する方向の幅は一体化部材１６２の凸部の同一方向の幅よりも広くなるように形成されており、着座部１３１の下端部と一体化部材１６２の上端部とが隙間のある状態で互いに凹凸嵌合している。このとき、一体化部材１６２の凸部の高さＨ（軸方向の幅）は、アクチュエータ２が伸長することで変位する一体化部材１６２の最大変位量Ｌよりも大きくなるように設計する。これにより、着座部１３１と一体化部材１６２との凹凸嵌合が外れる可能性を低くすることができる。

図３３に示される構成における動作を説明する。ニードル１７の低速開弁制御時には、アクチュエータ２が伸長することで、駆動伝達ピン５により着座部１３１が押され、バルブ室１７０−ｂのシート部１７０−ｃから着座部１３１が離間する。これにより、低圧室４−ｂとバルブ室１７０−ｂとが接続され、制御室１６７内の燃料が第四中間室１７２及び第四アウトオリフィス１７３を介してバルブ室１７０−ｂに流出される。また、油密室１６８内の燃料が、一体化部材１６２により加圧される。これにより、ニードル１７はアクチュエータ２方向に移動を開始する。アクチュエータ２の駆動を停止しても、一体化部材１６２は噴孔１９の方向に移動可能である。このとき、第二コモンオリフィス１２１を介して、高圧室１６９から制御室１６７に燃料が流入するため（図２３左図と同様の動作）、制御室１６７内の燃料の減圧速度は低下するため、ニードル１７のアクチュエータ２方向への移動速度は低速となる。

ニードル１７の高速開弁制御時には、アクチュエータ２が伸長することで、駆動伝達ピン５により着座部１３１が押され、バルブ室１７０−ｂのシート部１７０−ｃから着座部１３１が離間する。これにより、低圧室４−ｂとバルブ室１７０−ｂとが接続され、制御室１６７内の燃料が第四中間室１７２及び第四アウトオリフィス１７３を介してバルブ室１７０−ｂに流出される。その一方で、アクチュエータ２は伸長をし続けており、一体化部材１６２により油密室１６８が押圧され、ニードル１７がアクチュエータ２方向に移動する。ニードル１７がアクチュエータ２方向に移動することで、制御室１６７が圧迫される。このとき、制御室１６７内の燃料がバルブ室１７０−ｂに流出することで制御室１６７内の燃料圧力が減圧する速度よりも、ニードル１７により制御室１６７が圧迫されることで上昇する制御室１６７内の圧力上昇速度の方が高くなる。これにより、制御室１６７内の燃料圧力が高圧室１６９の燃料圧力よりも高くなることで、制御室１６７からバルブ室１７０−ｂへと流出する経路とは別に、第二コモンオリフィス１２１を介して制御室１６７内の燃料が高圧室１６９に流出する（図２３右図と同様の動作）。これにより、制御室１６７内の燃料の減圧速度が上昇し、それに伴って、ニードル１７はアクチュエータ２方向に高速で移動する。

上記実施形態のように、ニードル１７における押圧部３５の下端付近の部分と、大径ピストン１２の下部と、ノズルボディ１５におけるロアボディ１０内に突出した部分とで区画される空間により、油密室１６が形成される場合を想定する。この場合、制御室１１の減圧によりニードル１７が噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向に移動すると、油密室１６内の容積が増加し、油密室１６内の燃料の圧力が低下する。このとき、図３３に記載されるような一体化部材１６２の構成でなければ、油密室１６内の燃料の圧力の低下に伴い、大径ピストン１２のみが油密室１６内の燃料の圧力の低下を抑制する方向に移動する。このため、制御弁体６による高圧室３０と、制御室１１との遮断が解除されるおそれがある。しかし、図３３に記載される一体化部材１６２を備える構成であれば、一体化部材１６２の軸方向の移動に伴って制御室１１もまた移動する。したがって、一体化部材１６２の移動に伴って制御室１１と高圧室３０とが接続することがないため、高圧室３０内の燃料が制御室１１に漏れることを抑制する事が可能となる。

上記実施形態において、図２に示すように、制御弁体６内部には、中間室２３とアウトオリフィス２４が形成され、中間室２３及びアウトオリフィス２４を介すことで、制御弁体６はバルブシリンダ９の内部とバルブ室３−ｂとを接続可能としていた。このことについて、図３４に記載されるように、制御弁体１９２内において、フリーピストン１８０と呼ばれる制御弁体１９２内を軸方向に移動可能なピストンを設けてもよい。具体的な構成を以下に記述する。

ロアボディ１８１の内部にはバルブシリンダ１８２及び大径ピストン１８３を収容する高圧室１８４が形成されている。この高圧室１８４には第二流路１８５が接続されており、高圧燃料が第二流路１８５を介して高圧室１８４に貯蓄される。

大径ピストン１８３の内部には、押圧室１８６が形成されている。押圧室１８６は、ニードル２００の一部を収容している。また大径ピストン１８３には、高圧室１８４から高圧燃料が流入するように第一連通路１８７が設けられており、この第一連通路１８７は押圧室１８６と接続している。

ニードル２００は、小径ピストン部２０１と係合部材２０１−ａとリークバルブ２０２と押圧部２０３と円形柱状部２０４とを備えている。押圧部２０３と円形柱状部２０４とは一体であり、その他の部材はそれぞれ別体になっている。大径ピストン１８３に設けられている押圧室１８６の内部には、ノズルスプリング１４が収容されている。このノズルスプリング１４の内部に、小径ピストン部２０１が挿入されている。

押圧部２０３の上端部の中央には、凹部２０３−ａが形成されている。凹部２０３−ａの中央には、小径ピストン部２０１側に突出するように凸部２０３−ｂが形成されている。押圧部２０３の上端部内周には、円筒状の係合部材２０１−ａが係合している。押圧部２０３の凹部２０３−ａの内部には、リークバルブ２０２及びバルブスプリング２０５が収容されている。リークバルブ２０２は、バルブスプリング２０５によりアクチュエータ２方向へ付勢されている。これにより、リークバルブ２０２は、小径ピストン部２０１及び係合部材２０１−ａの下端部に当接している。そして、リークバルブ２０２と押圧部２０３の凸部２０３−ｂとの間には隙間が形成されている。

押圧部２０３の下端部は円形柱状部２０４と連結されている。

押圧室１８６内の上端側には、ニードルシリンダ１３が設けられている。このニードルシリンダ１３は略円筒状に形成され、押圧室１８６に収容されているノズルスプリング１４により、ニードルシリンダ１３はアクチュエータ２方向に付勢され、押圧部２０３は係合部材２０１−ａを介して噴孔１９方向に付勢される。

また、ニードルシリンダ１３の内部に制御室１１が形成されている。この制御室１１に小径ピストン部２０１の上端部が挿入されている。小径ピストン部２０１は、ニードルシリンダ１３により摺動自在に支持されている。小径ピストン部２０１の内部には燃料が流れる第一リーク通路２０６が形成されており、小径ピストン部２０１の上部及び下部に開口している。また、係合部材２０１−ａには、第二リーク流路２０７が形成される。第二リーク流路２０７は、一方はノズルスプリング１４側の押圧室１８６に対して開口しており、他方はリークバルブ２０２側の押圧室１８６に対して開口している。バルブスプリング２０５によりアクチュエータ２方向に付勢されたリークバルブ２０２の上端部が小径ピストン部２０１の下端部と当接することで、リークバルブ２０２側の押圧室１８６から第二リーク流路２０７への燃料の流入は遮断される。

ニードル１７における押圧部３５の下端付近の部分と、大径ピストン１２の下部と、ノズルボディ１５におけるロアボディ１０内に突出した部分とで区画される空間により、油密室１６が形成されている。

高圧室１８４には、大径ピストン１８３よりもアクチュエータ２側に略円筒状のバルブシリンダ１８２が収容されている。また、バルブシリンダ１８２と大径ピストン１８３との間には、シリンダスプリング１８８が設けられている。このシリンダスプリング１８８により、バルブシリンダ１８２はアクチュエータ２方向に付勢され、大径ピストン１８３は噴孔１９方向に付勢される。

ロアボディ１８１の上端部は、バルブボディ１９０の下端部の一部と当接している。バルブボディ１９０の下端部は、シリンダスプリング１８８によりアクチュエータ２方向に付勢されたバルブシリンダ１８２の上端部とも当接している。バルブボディ１９０の内部には、略円筒状のバルブ室１９１が形成されている。バルブボディ１９０には、バルブシリンダ１８２の内部とバルブ室１９１とに連通する孔が形成されている。また、バルブボディ１９０には、低圧室４−ｂに連通する孔が形成されている。

バルブ室１９１内部には、制御弁体１９２の一部が挿入されている。制御弁体１９２は、バルブシリンダ１８２により摺動自在に支持され、制御弁体１９２の下端部はシリンダスプリング１８８の内部に露出している。つまり、制御弁体１９２は、バルブボディ１９０とバルブシリンダ１８２とシリンダスプリング１８８との内部に収容されている。

大径ピストン１８３の上端部中央には、シリンダスプリング１８８の内部に突出するように凸部が形成されている。この凸部の上端部の面積は、制御弁体１９２の下端部の面積よりも小さくなるように形成されている。そして、大径ピストン１８３の上端部に形成された凸部と、シリンダスプリング１８８と、の間に形成された空間に弁体スプリング１９３が設けられている。この弁体スプリング１９３により、制御弁体１９２はアクチュエータ２方向に付勢され、大径ピストン１８３は噴孔１９方向に付勢される。

このため、アクチュエータ２が縮んだ状態では、シリンダスプリング１８８及び弁体スプリング１９３により大径ピストン１８３が噴孔１９方向に付勢されることで、制御弁体１９２の下端部と大径ピストン１８３の上端部中央に形成された凸部とは離間している。また、アクチュエータ２が伸長することで、制御弁体１９２の下端部と大径ピストン１８３の上端部中央に形成された凸部とは当接し合うことになる。

大径ピストン１８３には、上端部に形成された凸部を介して、制御室１１と弁体スプリング１９３の内部とを接続可能なように第四コモンオリフィス１８９が設けられている。このため、制御弁体１９２の下端部と大径ピストン１８３の上端部中央に形成された凸部とが離間している状態において、高圧室１８４に貯蓄されている高圧燃料は、第四コモンオリフィス１８９を介して制御室１１に流入可能となっている。

また、制御弁体１９２内部には、第五中間室１９４と呼ばれる燃料が流れる流路が設けられている。この第五中間室１９４の下部は制御弁体１９２の下端部に開口しており、シリンダスプリング１８８の内部と連通している。第五中間室１９４の上部は第五アウトオリフィス１９５を介すことでバルブ室１９１と接続している。つまり、制御弁体１９２は第五中間室１９４及び第五アウトオリフィス１９５を介すことで、シリンダスプリング１８８の内部とバルブ室１９１とを接続可能としている。

この第五中間室１９４は、小径室１９６と大径室１９７とで構成されている。

小径室１９６の上部は、第五アウトオリフィス１９５と接続しており、下端部が大径室１９７と接続している。

大径室１９７は、内径が小径室１９６よりも大きく構成されており、上部には小径室１９６へと開口している小開口部が形成され、下部には制御弁体１９２の下端部に開口している大開口部が形成されている。大径室１９７の内部には、小開口部を塞ぐ方向に移動可能なフリーピストン１８０が収容されている。このフリーピストン１８０は、上端部の外径が下端部の外径よりも小さくなるように構成されている。このとき、フリーピストン１８０の上端面の面積は、大径室１９７の上部に形成された小開口部を防ぐことが可能な面積となるように構成され、フリーピストン１８０の下端面の面積は、大径室１９７の断面積よりも若干小さくなるように構成される。

大径室１９７の上部において、フリーピストン１８０の外周面と大径室１９７の内周面との間の空間に、ピストンスプリング１９８が設けられている。このピストンスプリング１９８は、フリーピストン１８０を噴孔１９方向に付勢しており、アクチュエータ２が縮んでいる状態では、フリーピストン１８０は大径室１９７の下部に形成された大開口部を一部塞ぐ状態となる。

アクチュエータ２が縮んでいる状態では、フリーピストン１８０の下端部と大径ピストン１８３に設けられた凸部の上端部との間には隙間が形成されている。よって、高圧室１８４は、大径室１９７の下部に形成された大開口部と、第五中間室１９４と、第五アウトオリフィス１９５と、を介して、バルブ室１９１と接続されることになる。また、高圧室１８４は、第四コモンオリフィス１８９を介して制御室１１と接続されることになる。

バルブボディ１９０に形成されている孔には、駆動伝達ピン５が挿入されている。この駆動伝達ピン５とバルブボディ１９０に形成されている孔との間には隙間が形成されている。駆動伝達ピン５の下端部には、制御弁体１９２の上端部が当接している。駆動伝達ピン５の上端部は、バルブボディ１９０から突出している。

駆動伝達ピン５よりアクチュエータ２側の構成は上記実施形態と同様である為、説明を省略する。

上記構成によれば、第五中間室１９４を構成する大径室１９７には、大径室１９７の上部に形成された小開口部を塞ぐ方向に移動するフリーピストン１８０が収容されている。アクチュエータ２が縮んでいる状態では、図３５左図に記載されるように、制御弁体１９２がバルブ室１９１の上部に着座することで、低圧室４−ｂとバルブ室１９１とが遮断されている。この状態では、ピストンスプリング１９８によりフリーピストン１８０が噴孔１９方向に付勢されており、フリーピストン１８０は大径室１９７の上部に形成される小開口部を塞いでいない。よって、大径室１９７の下部に形成される大開口部から大径室１９７内へと高圧室１８４内の燃料が流入され、小径室１９６と第五アウトオリフィス１９５とを介して、流入した燃料がバルブ室１９１に流出される。

一方で、高圧室１８４の燃料は、大径ピストン１８３に形成された第四コモンオリフィス１８９を介して制御室１１へと流入される。このため、制御室１１内の燃料圧力が上昇し、ニードル２００は噴孔１９方向に押圧される。これにより、ニードル２００を構成する押圧部２０３により油密室１６が押圧されることで、大径ピストン１８３がアクチュエータ２方向に押圧される。このとき、バルブスプリング２０５によりアクチュエータ２方向に付勢されているリークバルブ２０２の上端部は小径ピストン部２０１の下端部と当接しているため、制御室１１内の燃料は第一リーク通路２０６を介してリークバルブ２０２側の押圧室１８６へと流出することはない。

アクチュエータ２が伸長することで、大径室１９７の下端部と大径ピストン１８３に設けられた凸部の上端部とが当接した場合を想定する。この場合、図３５右図に記載されるように、制御弁体１９２により、低圧室４−ｂとバルブ室１９１と制御室１１とが接続され、高圧室１８４と制御室１１とが遮断される。したがって、制御弁体１９２内の燃料が第五アウトオリフィス１９５を介して低圧室４−ｂに流出され、制御弁体１９２内の燃料の圧力が減圧される。減圧に伴い、大径室１９７の上部に形成された小開口部を塞ぐ方向にフリーピストン１８０が移動し、その間、制御室１１内の燃料圧力は減圧される。そして、フリーピストン１８０が大径室１９７の上部に形成された小開口部を塞ぐことで、制御弁体１９２内の燃料が第五アウトオリフィス１９５を介して低圧室４−ｂに流出しなくなると、制御室１１内の燃料圧力の減圧が停止する。これにより、制御室１１内の燃料圧力を一定に保つことができ、噴孔１９からの燃料噴射を実行させる方向へのニードル１７の移動量を制限することが可能となる。

アクチュエータ２の伸長量が多い場合（ニードル２００の高速開弁時）には、制御弁体１９２により大径ピストン１８３が押圧され、油密室１６が大径ピストン１８３により押圧される。このため、油密室１６内の燃料が油密室１６と接している押圧部２０３をアクチュエータ２方向に押圧することで、小径ピストン部２０１がアクチュエータ２方向に移動する。これにより、小径ピストン部２０１により制御室１１が圧迫され、制御室１１内の燃料圧力が上昇する。このとき、フリーピストン１８０が大径室１９７の上部に形成された小開口部を塞いでいるため、制御室１１内の圧力は低圧室４−ｂに流出されない。一方で、リークバルブ２０２が噴孔１９方向に移動することで、小径ピストン部２０１の下端部とリークバルブ２０２の上端部との間に隙間が生じる。つまり、第一リーク通路２０６と該隙間と第二リーク流路２０７とを介して、制御室１１は押圧室１８６と接続される。したがって、制御室１１の燃料を第一リーク通路２０６と第二リーク流路２０７を介して押圧室１８６へと流出させることができ、ひいては制御室１１内の燃料圧力を速やかに減圧することが可能となる。

１…インジェクタボディ、２…アクチュエータ、３−ｂ…バルブ室、４−ｂ…低圧室、１５…ノズルボディ、６…制御弁体、８…バルブボディ、１１…制御室、１２…大径ピストン、１３…ニードルシリンダ、１７…ニードル、１９…噴孔、３０…高圧室。

Claims (33)

1. 第一圧力の燃料が供給される第一室（３０、１６９、１８４）、前記第一圧力よりも低い第二圧力の燃料が供給される第二室（４−ｂ）、及び噴射孔（１９）が設けられた本体（１，１０，１５、１６０，１６１、１８１）と、
   前記第一室及び前記第二室に接続可能な弁室（３−ｂ、１９１）が設けられた弁室部材（８、１７０、１９０）と、
   前記第一室に接続可能な制御室（１１、９１、１１１、１６７）が設けられた制御室部材（１３、９０、１１０、１２２）と、
   前記制御室内の燃料の圧力により前記噴射孔からの燃料噴射を停止させる方向へ押圧されるニードル（１７、１２４、２００）と、
   伸縮駆動されるアクチュエータ（２）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記第二室と前記弁室とを遮断し且つ前記第一室と前記弁室及び前記制御室とを接続し、前記アクチュエータが伸びることで変位されて前記第二室と前記弁室と前記制御室とを接続し且つ前記第一室と前記制御室とを遮断する弁体（６、１２３、１３０、１４０、１９２）と、
   前記アクチュエータが伸びることで前記弁体を変位させる力を、前記ニードルに前記噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向への力として伝達する伝達機構（１２，１５、８６、１１２、１２０、１６０、１８３）と、を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記ニードルにおいて前記制御室内の燃料の圧力を受ける部分の、前記ニードルの移動方向からの投影面積は、前記ニードルにおいて前記噴射孔に露出する部分の、前記ニードルの移動方向からの投影面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記弁体を前記第二室の方向に付勢する弁体付勢部材（７、１７１、２０５）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記伝達機構を構成する所定部材（１２、８６、１１２、１２０、１８３）には、前記制御室に流入する前記燃料の燃料流入量を規定し、かつ前記制御室から流出する前記燃料の燃料流出量を規定するコモンオリフィス（２５、１８９）が形成されていることを特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記弁体には、前記制御室から前記弁室に流出する前記燃料の燃料流出量を規定するアウトオリフィス（２４、１３４、１７３、１９５）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記弁室部材と共に、前記弁体と前記第一室とを分離するように設けられた略円筒状のシリンダ（９、１８２）を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記シリンダを前記弁室部材の方向に付勢するシリンダ付勢部材（２０、１８８）を備えることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射弁。
8. 前記伝達機構は、
   前記ニードルを摺動可能に支持するノズルボディ（１５、１６０）と、
   前記ニードルを一部収容し、前記噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向への前記ニードルの移動量が、最大移動量よりも低く設定される第一所定量よりも大きくなることで、前記ニードルの前記アクチュエータ側の端面と当接するピストン（１２、８６、１１２、１２０、１８３）と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
9. 前記アクチュエータと前記弁体との間に、前記アクチュエータが伸びることで変位する前記弁体の変位量を増加させる増加機構（５１，５５）を備えることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
10. 前記増加機構は、
    前記アクチュエータの前記噴射孔側の端部に接続された大径ピン（５５）と、
    前記大径ピンの一部を摺動可能に支持している支持シリンダ（５０）と、
    前記支持シリンダに摺動可能に支持され、前記支持シリンダ及び前記大径ピンと共に変位拡大室を形成し、前記弁体を前記噴射孔側へ押圧可能に移動する弁体接触ピン（５６）と、
    を備え、
    前記大径ピンは、前記アクチュエータの駆動力を前記変位拡大室内の燃料を介して前記弁体接触ピンに伝達し、
    前記大径ピンにおいて前記変位拡大室内の燃料を押圧する部分の面積が、前記変位拡大室内の燃料が前記弁体接触ピンを押圧する部分の面積よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射弁。
11. 請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置であって、
    前記噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向への前記ニードルの移動量が前記第一所定量よりも大きくなって以降は、前記アクチュエータの前記伸縮駆動により前記ピストンを介して前記ニードルの移動量を調節することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
12. 請求項１１に記載の制御装置であって、
    内燃機関の１燃焼サイクルあたりに燃料噴射を複数回行う多段噴射を実施する場合において、初段噴射時及び最終段噴射時は、前記制御室内の燃料圧力に基づいて前記ニードルの移動量を調節し、それ以外の噴射時は、前記ニードルの前記アクチュエータ側の端面と前記ピストンとが当接した状態を維持しつつ、前記アクチュエータの前記伸縮駆動により前記ピストンを介して前記ニードルの移動量を調節することを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
13. 前記伝達機構は、前記ニードルを摺動可能に支持するノズルボディ（１５、１６０）と、前記ニードル及び前記ノズルボディと共に油密室（１６、６１、７２、８９、１６８）を形成するピストン（１２、８６、１１２、１２０、１８３）と、を備え、
    前記ピストンは、前記アクチュエータの駆動力を前記油密室内の燃料を介して前記ニードルに伝達することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
14. 前記ピストンにおいて前記油密室内の燃料を押圧する部分の面積は、前記ニードルにおいて前記油密室内の燃料により前記噴射孔からの燃料噴射を停止させる方向に押圧される部分の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１３に記載の燃料噴射弁。
15. 前記伝達機構は、前記ニードルを摺動可能に支持するノズルボディ（１５、１６０）と、前記ニードルを一部収容するピストン（１２、８６、１１２、１２０、１８３）と、前記ピストン内において前記ニードルを囲むように収容され、前記ニードルと前記ノズルボディと前記ピストンと共に油密室を形成する第二シリンダ（６０）と、を備え、
    前記第二シリンダにおける前記アクチュエータ側の端部である第二シリンダ端部と前記ピストンにおける前記第二シリンダ端部に対向する面との間には第一隙間（６２）が存在し、
    前記ピストンは、前記第一隙間が存在する状態では、前記アクチュエータの駆動力を前記油密室内の燃料を介して前記第二シリンダ及び前記ニードルに伝達し、前記第一隙間が埋まって以降は、前記ピストン及び前記第二シリンダが、前記アクチュエータの駆動力を前記油密室内の燃料を介して前記ニードルに伝達することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
16. 前記ピストンにおいて前記油密室内の燃料を押圧する部分の面積を前記第二シリンダ及び前記ニードルにおいて前記油密室内の燃料により押圧される部分の総面積で割った商が、前記ピストン及び前記第二シリンダにおいて前記油密室内の燃料を押圧する部分の総面積を前記ニードルにおいて前記アクチュエータ側へ前記油密室内の燃料により押圧される部分の面積で割った商よりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の燃料噴射弁。
17. 前記伝達機構は、前記ニードルを摺動可能に支持するノズルボディ（１５、１６０）と、前記ノズルボディに支持される第三シリンダ（７０）と、前記第三シリンダ及び前記ノズルボディと共に油密室（１６、６１、７２、８９、１６８）を形成するピストン（１２、８６、１１２、１２０、１８３）と、を備え、
    前記ピストンは、前記アクチュエータの駆動力を前記油密室内の燃料を介して、前記第三シリンダに伝達し、前記第三シリンダは、前記ニードルに当接しており、伝達された前記駆動力を前記ニードルに前記噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向への力として伝達することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
18. 前記弁体は、
    前記アクチュエータが縮んだ状態で前記第二室と前記弁室とを遮断し、且つ、前記第一室と前記弁室とを接続し、アクチュエータが伸びることで変位されて、前記第二室と前記弁室とを接続する第二室接続部材（８０）と、
    前記アクチュエータが縮んだ状態では、前記第二室接続部材と離間していることで、前記第一室と前記制御室とを接続し、前記アクチュエータが伸び、前記第二室接続部材と当接することで、前記弁室と前記制御室とを接続し、且つ、前記第一室と前記制御室とを遮断する第一室接続部材（８１）と、
    を備え、
    前記伝達機構は、前記ニードルを摺動可能に支持するノズルボディ（１５、１６０）と、前記ニードル及び前記ノズルボディと共に油密室（１６、６１、７２、８９、１６８）を形成し、前記アクチュエータの駆動力が前記第一室接続部材及び前記第二室接続部材を介して伝達されるピストン（１２、８６、１１２、１２０、１８３）と、を備え、
    前記ピストンを前記アクチュエータの方向に付勢して前記第一室接続部材に当接させるピストン付勢部材（８７）を備え、
    前記制御室部材の前記アクチュエータ側の端部である制御室部材端部と、前記第一室接続部材に当接された前記ピストンにおける前記制御室部材端部に対向する面と、の間に第二隙間（８９）が存在することを特徴とする請求項１乃至５、７、１３乃至１６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
19. 前記ニードルが前記噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向への最大移動量を、前記ピストンが前記油密室内の燃料を押圧する部分の面積を前記ニードルにおいて前記油密室内の燃料により前記噴射孔からの燃料噴射を実行させる方向に押圧される部分の面積で割った商で割ることで算出される算出値よりも、前記ピストンと前記制御室部材との間の前記第二隙間の幅が大きいことを特徴とする請求項１８に記載の燃料噴射弁。
20. 前記制御室部材の前記アクチュエータ側の端面が前記制御室に露出していることを特徴とする請求項１乃至７、１３乃至１９のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
21. 前記第一室と接続し、前記制御室部材の前記アクチュエータ側の端面が前記制御室における対向する面と当接した当接状態では、前記制御室との接続が遮断され、前記制御室部材が前記噴射孔方向に移動することで前記当接状態が解除された状態では、前記制御室と接続される第二アウトオリフィス（１１３）が設けられており、
    前記当接状態が解除された状態において、前記制御室内の燃料が前記第一室へ流出する経路は第二アウトオリフィスを介する経路のみであることを特徴とする請求項２０に記載の燃料噴射弁。
22. 前記制御室には、前記第一室と連通する第二コモンオリフィス（１２１）が接続されていることを特徴とする請求項１乃至７、１３乃至２１のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
23. 前記弁体は、
    前記アクチュエータが縮んだ状態で前記第一室と前記弁室及び前記制御室とを接続し、前記アクチュエータが伸びることで変位して前記第一室と前記制御室とを遮断し、且つ前記制御室と前記弁室とを接続する摺動部（１３２）と、
    前記摺動部の前記アクチュエータ側の端面と当接した状態で軸方向に移動可能であり、前記アクチュエータが縮んだ状態では前記第二室と前記弁室とを遮断し、前記アクチュエータが伸びることで変位して前記第二室と前記弁室とを接続する着座部（１３１）と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至７、１３乃至２２のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
24. 前記摺動部には、前記制御室から前記弁室に流出する前記燃料の燃料流出量を規定するアウトオリフィス（１３４）が形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の燃料噴射弁。
25. 前記伝達機構は、前記ニードルを摺動可能に支持するノズルボディ（１５、１６０）と、前記ニードル及び前記ノズルボディと共に油密室（１６、６１、７２、８９、１６８）を形成するピストン（１２、８６、１１２、１２０、１８３）と、を備え、
    前記ピストンと、前記制御室部材と、前記摺動部と、を一体化して設けたことを特徴とする請求項２３又は２４に記載の燃料噴射弁。
26. 前記着座部において、前記アクチュエータが縮んだ状態で前記弁室と接する面を球面状に形成することを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
27. 前記摺動部及び前記着座部は、前記摺動部と前記着座部とが接触し合う面が隙間のある状態で互いに凹凸嵌合する凹凸形状をそれぞれ有していることを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
28. 前記凹凸形状の凸部の高さが前記摺動部の最大変位量よりも大きいことを特徴とする請求項２７に記載の燃料噴射弁。
29. 前記弁体には、
    前記制御室から前記弁室に流出する前記燃料の燃料流出量を規定するアウトオリフィス（２４、１３４、１７３、１９５）が形成され、
    前記アウトオリフィスを介して燃料が前記第二室に流出することを防ぐ方向に移動可能な第二ピストン（１８０）が収容されていることを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
30. 前記アクチュエータは、ピエゾ素子で構成されることを特徴とする請求項1乃至２９のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
31. 請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の燃料噴射弁を制御する制御装置（３３−ａ）であって、
    前記アクチュエータに充電を開始してから前記ニードルが噴射孔からの燃料噴射を実行させるために必要な充電エネルギに到達する時期としての充電エネルギ到達時期が互いに異なる第一充電制御モード及び第二充電制御モードを有しており、
    前記第一充電制御モードでは、前記充電エネルギ到達時期が、前記ニードルが噴射孔からの燃料噴射を実行させるために必要な所定圧に前記制御室を減圧する時期としての減圧完了時期よりも遅く設定されており、前記第二充電制御モードでは、前記充電エネルギ到達時期が、前記減圧完了時期よりも早く設定されていることを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
32. 請求項３１に記載の制御装置であって、
    前記第一充電制御モードは前記第二充電制御モードよりも、アクチュエータに最終的に充電される最終充電エネルギが大きく設定されていることを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
33. 請求項３１又は３２に記載の制御装置であって、
    前記第一充電制御モードは第二充電制御モードよりも、前記弁体により前記制御室と前記第一室とを遮断させ、前記弁室と前記第二室との接続を実施するのに必要な接続実施エネルギに到達する時期としての接続実施エネルギ到達時期が早く設定されていることを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。

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