JP5024322B2

JP5024322B2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP5024322B2
Application number: JP2009074653A
Authority: JP
Inventors: 淳近藤; 由晴野々山
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: DE102010016091A1; JP2010223198A

Description

本発明は、燃料を内燃機関に噴射するための燃料噴射弁に関する。

ピエゾアクチュエータの駆動力を油圧もしくは機械的な機構を介してノズルニードルへ伝えることでノズルニードルを駆動する燃料噴射弁を、直動式と称している。そして、直動式の燃料噴射弁においては、開弁開始時にはノズルニードルを駆動するために大きな力を必要とする。また、開弁後のノズルリフト時には、ノズルニードルを閉弁向きに付勢する圧力とノズルニードルを開弁向きに付勢する圧力とがバランスするため、大きな駆動力は必要がないが、ノズルニードルの大きな変位量を確保する必要がある。

特許文献１に示された燃料噴射弁は、直動式の燃料噴射弁であり、電荷を充電してピエゾアクチュエータを伸長させることによりノズルニードルを閉弁向きに駆動し、電荷を放電させてピエゾアクチュエータを収縮させることによりノズルニードルを開弁向きに駆動するようになっている。

また、この特許文献１に示された燃料噴射弁は、開弁開始時の変位拡大率（但し、変位拡大率＝ノズルニードルの変位量／ピエゾアクチュエータの伸縮量）よりも開弁後の変位拡大率が大きくなるようにしているため、開弁開始時には大きな駆動力が得られ、開弁後のノズルリフト時にはノズルニードルの大きな変位量を確保することができる。その結果、変位拡大率が一定の燃料噴射弁よりも、ピエゾアクチュエータへの充電エネルギを少なくすることができる。すなわち、エネルギ効率を良くすることができる。

米国特許第６７７６３５４号明細書

しかしながら、特許文献１に示された燃料噴射弁のように電荷を充電して閉弁させる方式の場合、内燃機関の運転中には、ピエゾアクチュエータが高電圧になっている時間が、ピエゾアクチュエータが低電圧になっている時間よりも長くなるため、ピエゾアクチュエータが絶縁破壊を生じやすく、ピエゾアクチュエータの信頼性（耐久性等）の面で望ましくない。

本発明は上記点に鑑みて、変位拡大率を変化させてエネルギ効率を良くする直動式の燃料噴射弁において、ピエゾアクチュエータの信頼性を向上させ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、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ（１４）と、ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長に伴ってノズルニードル（１３）の閉弁向きに駆動される被駆動部材（２０〜２４）と、ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長に伴う被駆動部材（２０〜２４）の変位を、向きを反転させてノズルニードル（１３）に伝達する２種類のレバー（２５、２６）とを備え、２種類のレバー（２５、２６）はレバー比が異なり、ピエゾアクチュエータ（１４）が伸長する過程において、ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長初期には、主としてレバー比が小さい方のレバーによりノズルニードル（１３）が開弁向きに駆動され、ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長後期には、レバー比が大きい方のレバーによりノズルニードル（１３）が開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、開弁開始時の変位拡大率が小さく、開弁後のノズルリフト時の変位拡大率が大きくなる直動式の燃料噴射弁を、ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長に伴って（すなわち、電荷を充電して）開弁させる方式で実現させているため、エネルギ効率を良くしつつ、ピエゾアクチュエータ（１４）の信頼性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射弁において、被駆動部材（２０〜２４）は、第１シリンダガイド孔（２００）が形成された有底筒状の部材であって、ピエゾアクチュエータ（１４）にて駆動される第１シリンダ（２０）と、第２シリンダガイド孔（２１０）が形成された有底筒状の部材であって、底部側が第１シリンダガイド孔（２００）に摺動自在に挿入されるとともに、第１シリンダ（２０）と協同して形成する第１油密室（２７）の圧力により駆動される第２シリンダ（２１）と、第２シリンダガイド孔（２１０）に摺動自在に挿入されるとともに、第２シリンダ（２１）と協同して形成する第２油密室（２８）の圧力により駆動されるピストン（２２）とを備えることを特徴とする。

これによると、第１油密室（２７）および第２油密室（２８）を備えることにより、ピエゾアクチュエータ（１４）とレバー（２５、２６）の位置の零点補正を行うことができる。換言すると、閉弁状態において、ピエゾアクチュエータ（１４）からレバー（２５、２６）に変位を伝達する経路中のがたをなくすことができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の燃料噴射弁において、２種類のレバー（２５、２６）は、所定のレバー比に設定された２個の第１レバーと、第１レバーとは異なるレバー比に設定された２個の第２レバーとを備え、被駆動部材（２０〜２４）は、中間部が第２シリンダ（２１）に当接するとともに、両端部がそれぞれ第１レバーに当接して、第２シリンダ（２１）の変位を第１レバーに伝達する第１プレート（２３）と、中間部がピストン（２２）に当接するとともに、両端部がそれぞれ第２レバーに当接して、ピストン（２２）の変位を第２レバーに伝達する第２プレート（２４）とを備えることを特徴とする。

これによると、第１プレート（２３）を備えることにより、２個の第１レバー（２５、２６）の高さ位置を補正することができる。換言すると、閉弁状態において、第１プレート（２３）と２個の第１レバー間のがたをなくすことができる。また、第２プレート（２４）を備えることにより、２個の第２レバーの高さ位置を補正することができる。換言すると、閉弁状態において、第２プレート（２４）と２個の第２レバー間のがたをなくすことができる。

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の構成を示す断面図である。（ａ）は図１の第１プレートの正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。図１の第１プレートの正面図である。図１の第１てこ式駆動レバーの斜視図である。図１の第２てこ式駆動レバーの斜視図である。図１のＡ−Ａ線に沿う要部の断面図である。ノズルニードルに対して開弁向きに作用する荷重とノズルニードルの変位量との関係を示す図である。本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁の構成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、図示せず）のシリンダヘッドに装着され、蓄圧器（図示せず）内に蓄えられた高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するものである。

なお、図１において、中心線ｘよりも左側部分と中心線ｘよりも右側部分は、示している断面が９０度異なっている。

図１に示すように、燃料噴射弁のボデーは、略円筒状のノズルボデー１０と略円筒状のピエゾボデー１１に分割されており、それらのボデー１０、１１は噴射弁軸方向に直列に配置されて、略円筒状のリテーニングナット１２によって一体的に保持されている。

ピエゾボデー１１には、蓄圧器から供給される高圧燃料が流通する上流側高圧燃料通路１１０が形成されている。ノズルボデー１０には、上流側高圧燃料通路１１０を介して供給される高圧燃料をノズルボデー１０の先端側まで導く下流側高圧燃料通路１００が形成されている。

ノズルボデー１０の先端側には、下流側高圧燃料通路１００を介して供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴出させる噴孔１０１が形成されている。また、ノズルボデー１０の先端側には、噴孔１０１の上流側にボデーシート部１０２が形成されている。

噴孔１０１を開閉する略円柱状のノズルニードル１３は、ニードルピストン部１３０がノズルボデー１０のノズルボデーガイド孔１０３に摺動自在に保持されている。ノズルニードル１３には、噴孔１０１側の端部（すなわち先端部）にテーパ状のニードルシート部１３１が形成されており、ノズルニードル１３の往復動に伴ってニードルシート部１３１がボデーシート部１０２に接離することにより噴孔１０１が開閉される。

ノズルニードル１３の反噴孔側端部（すなわち後端部）は、ノズルボデー１０の反噴孔側端面（以下、ノズルボデー後端面という）１０４から突出しており、このノズルニードル１３の反噴孔側端部には、径方向外側に突出するニードルフランジ部１３２が形成されている。

上流側高圧燃料通路１１０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１４が収容されている。また、上流側高圧燃料通路１１０には、被駆動部材を構成する、第１シリンダ２０、第２シリンダ２１、ピストン２２、第１プレート２３、および第２プレート２４が配置されている。さらに、上流側高圧燃料通路１１０には、第１レバー２５、および第２レバー２６が配置されている。

第１シリンダ２０は有底円筒状であり、第１シリンダ２０には第１シリンダガイド孔２００が形成されている。第１シリンダ２０の底部がピエゾアクチュエータ１４に当接しており、第１シリンダ２０は、ピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴ってノズルニードル１３の閉弁向き（図１において紙面下向き）に駆動されるようになっている。

第２シリンダ２１は有底円筒状であり、第２シリンダ２１には第２シリンダガイド孔２１０が形成されている。また、第２シリンダ２１の開口端部側には、径方向外側に突出する第２シリンダフランジ部２１１が形成されている。そして、底部側が第１シリンダガイド孔２００に摺動自在に挿入され、第２シリンダフランジ部２１１が第１シリンダガイド孔２００から突出している。

ピストン２２は円柱状であり、一端側が第２シリンダガイド孔２１０に摺動自在に挿入され、他端側が第２シリンダガイド孔２１０から突出している。

図１、図２に示すように、第１プレート２３は、板状の第１プレート板部２３０と、第１プレート板部２３０の中央部に形成された第１プレート貫通孔２３１と、第１プレート板部２３０の両端から突出する２本の第１プレート脚部２３２とを備えている。２本の第１プレート脚部２３２は、第１プレート板部２３０に対して垂直に、且つ同じ向きに延びている。

そして、第１プレート２３は、第１プレート板部２３０が第２シリンダフランジ部２１１に当接し、第１プレート脚部２３２がノズルボデー後端面１０４に向かって延びるように配置されている。また、ピストン２２が第１プレート貫通孔２３１を貫通して第２プレート２４側に向かって延びている。

図１、図３に示すように、第２プレート２４は、板状の第２プレート板部２４０と、第２プレート板部２４０の中央部に形成されたテーパ状の凹部２４１と、第２プレート板部２４０の両端から突出する２本の第２プレート脚部２４２とを備えている。２本の第２プレート脚部２４２は、第２プレート板部２４０に対して垂直に、且つ同じ向きに延びている。

そして、第２プレート２４は、凹部２４１にピストン２２の先端が侵入し、第２プレート脚部２４２がノズルボデー後端面１０４に向かって延びるように配置されている。なお、ピストン２２の先端、すなわち、凹部２４１に当接する部位は、球面状になっている。

図１、図４、図６に示すように、第１レバー２５は、第１プレート脚部２３２およびニードルフランジ部１３２と、ノズルボデー後端面１０４との間に配置されている。また、第１レバー２５は、ノズルニードル１３を挟んで対向する位置に２個配置されている。そして、一方の第１レバー２５に一方の第１プレート脚部２３２が当接し、他方の第１レバー２５に他方の第１プレート脚部２３２が当接するようになっている。

第１レバー２５は直方体であり、ノズルボデー後端面１０４に対向する面には、ノズルボデー後端面１０４に当接しててこの支点となる第１レバー支点突起部２５０が形成されている。第１レバー２５における第１プレート脚部２３２およびニードルフランジ部１３２に対向する面には、第１プレート脚部２３２に当接しててこの力点となる第１レバー力点突起部２５１と、ニードルフランジ部１３２に当接しててこの作用点となる第１レバー作用点突起部２５２が形成されている。

ここで、第１レバー支点突起部２５０と第１レバー力点突起部２５１との間の距離をＬ１、第１レバー支点突起部２５０と第１レバー作用点突起部２５２との間の距離をＬ２とすると、第１レバー２５のレバー比Ｒ１は、Ｌ２／Ｌ１となる。

図１、図５、図６に示すように、第２レバー２６は、第２プレート脚部２４２およびニードルフランジ部１３２と、ノズルボデー後端面１０４との間に配置されている。また、第２レバー２６は、ノズルニードル１３を挟んで対向する位置に２個配置されている。さらに、第１レバー２５と第２レバー２６は、ノズルニードル１３の周りに９０度間隔で交互に配置されている。そして、一方の第２レバー２６に一方の第２プレート脚部２４２が当接し、他方の第２レバー２６に他方の第２プレート脚部２４２が当接するようになっている。

第２レバー２６は直方体であり、ノズルボデー後端面１０４に対向する面には、ノズルボデー後端面１０４に当接しててこの支点となる第２レバー支点突起部２６０が形成されている。第２レバー２６における第２プレート脚部２４２およびニードルフランジ部１３２に対向する面には、第２プレート脚部２４２に当接しててこの力点となる第２レバー力点突起部２６１と、ニードルフランジ部１３２に当接しててこの作用点となる第２レバー作用点突起部２６２が形成されている。

ここで、第２レバー支点突起部２６０と第２レバー力点突起部２６１との間の距離をＬ３、第２レバー支点突起部２６０と第２レバー作用点突起部２６２との間の距離をＬ４とすると、第２レバー２６のレバー比Ｒ２は、Ｌ４／Ｌ３となる。そして、本実施形態では、Ｒ１＜Ｒ２に設定されている。

図１に示すように、第１シリンダ２０と第２シリンダ２１とによって、第１油密室２７が形成されている。また、第２シリンダ２１とピストン２２とによって、第２油密室２８が形成されている。

第１シリンダ２０の開口端部側と第２シリンダ２１の第２シリンダフランジ部２１１との間には、第１スプリング２９が挟持されている。この第１スプリング２９は、第１シリンダ２０をピエゾアクチュエータ１４に向かって付勢するとともに、第２シリンダ２１および第１プレート２３をノズルニードル１３の閉弁向きに付勢している。

第２油密室２８には第２スプリング３０が配置されており、この第２スプリング３０は、ピストン２２および第２レバー２６をノズルニードル１３の閉弁向きに付勢している。

次に、上記燃料噴射弁の作動を説明する。図１は燃料噴射弁の閉弁状態を示している。このときには、ピエゾアクチュエータ１４は電荷が放電されて収縮している。そして、ノズルニードル１３は、ノズルニードル１３の後端部に作用する上流側高圧燃料通路１１０の燃料圧力により閉弁向きに付勢され、ニードルシート部１３１がボデーシート部１０２に当接して噴孔１０１を閉じている。

この閉弁状態のときには、第１シリンダ２０と第２シリンダ２１との摺動部のクリアランスを介して上流側高圧燃料通路１１０の燃料が第１油密室２７に流入する。そして、この第１油密室２７の圧力により、第１シリンダ２０はピエゾアクチュエータ１４に向かって付勢される。また、第１油密室２７の圧力により、第２シリンダ２１および第１プレート２３が第１レバー２５に向かって付勢される。これにより、ピエゾアクチュエータ１４と第１レバー２５の位置の零点補正が行われる。換言すると、ピエゾアクチュエータ１４から第１レバー２５に変位を伝達する経路中のがたがなくなる。

同様に、第２シリンダ２１とピストン２２との摺動部のクリアランスを介して上流側高圧燃料通路１１０の燃料が第２油密室２８に流入する。そして、この第２油密室２８の圧力により、ピストン２２および第２プレート２４が第２レバー２６に向かって付勢される。これにより、ピエゾアクチュエータ１４と第２レバー２６の位置の零点補正が行われる。換言すると、ピエゾアクチュエータ１４から第２レバー２６に変位を伝達する経路中のがたがなくなる。

また、２個の第１レバー２５の高さ位置（より詳細には、第１レバー力点突起部２５１の頂部の高さ位置）がずれていても、そのずれ分に合わせて第１プレート２３の姿勢が変化するため、第１プレート２３と２個の第１レバー２５間のがたがなくなる。

同様に、２個の第２レバー２６の高さ位置（より詳細には、第２レバー力点突起部２６１の頂部の高さ位置）がずれていても、そのずれ分に合わせて第２プレート２４の姿勢が変化するため、第２プレート２４と２個の第２レバー２６間のがたがなくなる。

次に、ピエゾアクチュエータ１４に電荷が充電されると、ピエゾアクチュエータ１４が伸長し、このピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴って、第１シリンダ２０はノズルニードル１３の閉弁向きに駆動される。

この第１シリンダ２０の移動に伴って第１油密室２７の容積が縮小されて第１油密室２７の圧力が上昇する。この第１油密室２７の圧力上昇により、第２シリンダ２１および第１プレート２３がノズルニードル１３の閉弁向きに駆動される。また、この第２シリンダ２１の移動に伴って第２油密室２８の容積が縮小されて第２油密室２８の圧力が上昇する。この第２油密室２８の圧力上昇により、ピストン２２および第２プレート２４がノズルニードル１３の閉弁向きに駆動される。

そして、第１プレート脚部２３２により第１レバー力点突起部２５１が押され、第１レバー２５は第１レバー支点突起部２５０を支点として回動され、第１レバー作用点突起部２５２を介してノズルニードル１３にピエゾアクチュエータ１４の駆動力が伝達される。この際、第１レバー２５は、第１シリンダ２０等の変位を、向きを反転させてノズルニードル１３に伝達し、ピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴ってノズルニードル１３を開弁向き（図１において紙面上向き）に付勢する。

また、第２プレート脚部２４２により第２レバー力点突起部２６１が押され、第２レバー２６は第２レバー支点突起部２６０を支点として回動され、第２レバー作用点突起部２６２を介してノズルニードル１３にピエゾアクチュエータ１４の駆動力が伝達される。この際、第２レバー２６は、第１シリンダ２０等の変位を、向きを反転させてノズルニードル１３に伝達し、ピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴ってノズルニードル１３を開弁向きに付勢する。

このように、ノズルニードル１３は、第１レバー２５を介して開弁向きに付勢されるとともに、第２レバー２６を介して開弁向きに付勢されるが、ピエゾアクチュエータ１４が伸長する過程において、ピエゾアクチュエータ１４の伸長初期（すなわち、開弁開始時）には、主としてレバー比が小さい第１レバー２５を介して伝達される駆動力によりノズルニードル１３が開弁向きに駆動される。これにより、ニードルシート部１３１がボデーシート部１０２から離れて噴孔１０１が開かれ、内燃機関の気筒内への燃料噴射が開始される。なお、本実施形態では、開弁開始時の変位拡大率＝第１レバー２５のレバー比、となる。

開弁開始後、ノズルニードル１３の開弁向きへの移動によりレバー比の小さい第１レバー２５を介して伝達される駆動力は急激に低下するが、開弁して燃料噴射が開始されると、ニードルシート部１３１に高圧燃料の圧力が作用するため、ノズルニードル１３は小さな力で開弁向きに移動可能になる。したがって、開弁後のノズルリフト時（すなわち、ピエゾアクチュエータ１４の伸長後期）には、レバー比が大きい第２レバー２６を介して伝達される駆動力によりノズルニードル１３を開弁向きへ移動させることが可能となり、第２レバー２６を介して伝達される駆動力によりノズルニードル１３が全開位置まで駆動される。なお、本実施形態では、開弁後のノズルリフト時の変位拡大率＝第２レバー２６のレバー比、となる。

その後、ピエゾアクチュエータ１４から電荷が放電されると、ピエゾアクチュエータ１４が収縮し、第１シリンダ２０は第１スプリング２９によりピエゾアクチュエータ１４側に押し戻される。この第１シリンダ２０の移動により第１油密室２７の容積が拡大されて第１油密室２７の圧力が低下し、第２シリンダ２１は、第１シリンダ２０の底部側に向かって（すなわち、ノズルニードル１３の開弁向きに）駆動される。また、この第２シリンダ２１の移動により第２油密室２８の容積が拡大されて第２油密室２８の圧力が低下し、ピストン２２は、第２シリンダ２１の底部側に向かって（すなわち、ノズルニードル１３の開弁向きに）駆動される。

そして、ノズルニードル１３の後端部に作用する高圧燃料の圧力によりノズルニードル１３は閉弁向きに駆動され、ニードルシート部１３１がボデーシート部１０２に当接して噴孔１０１が閉じられ、燃料噴射が終了する。

次に、ピエゾアクチュエータ１４に充電した際の、ノズルニードル１３に対して開弁向きに作用する荷重（開弁駆動力）とノズルニードル１３の変位量とに関する特性について、変位拡大率を変化させる燃料噴射弁の場合の特性と、変位拡大率が一定の燃料噴射弁の場合の特性を説明する。

図７に示すように、開弁開始時には点ａのように大きな荷重が要求され、開弁後のノズルリフト時には点ｂのようにノズルニードル１４の大きな変位量が要求される。

本実施形態の燃料噴射弁においては、ピエゾアクチュエータ１４への充電エネルギを所定値に制御した場合、開弁開始時には変位拡大率が小さいため線ｃのような大きな荷重が得られる特性となり、開弁後のノズルリフト時には変位拡大率が大きいため線ｄのようなノズルニードル１４の大きな変位量が得られる特性となる。そして、それらの変位拡大率を適宜に設定することにより、点ａを通る特性と点ｂを通る特性とを設定することができる。

一方、変位拡大率が一定の燃料噴射弁の場合は、ピエゾアクチュエータへの充電エネルギを本実施形態の場合と同じ値にすると、線ｅのように、開弁開始時の要求荷重および開弁後のノズルリフト時の要求変位量のいずれも達成できない。そして、変位拡大率が一定の燃料噴射弁において、点ａ、ｂをともに通る特性ｆを得ようとすると、ピエゾアクチュエータへの充電エネルギを本実施形態の場合よりも多くしなければならない。

したがって、変位拡大率を変化させる燃料噴射弁の方が、変位拡大率が一定の燃料噴射弁よりも、ピエゾアクチュエータ１４への充電エネルギを少なくすることができる。

以上述べたように、本実施形態では、開弁開始時の変位拡大率よりも開弁後のノズルリフト時の変位拡大率が大きくなるため、開弁開始時には大きな駆動力が得られ、また、開弁後のノズルリフト時にはノズルニードル１３の変位量を十分に確保することができる。その結果、変位拡大率が一定の燃料噴射弁よりも、ピエゾアクチュエータ１４への充電エネルギを少なくすることができる。すなわち、エネルギ効率を良くすることができる。

また、変位拡大率を変化させる直動式の燃料噴射弁を、ピエゾアクチュエータ１４の伸長に伴って（すなわち、電荷を充電して）開弁させる方式で実現しているため、エネルギ効率を良くしつつ、ピエゾアクチュエータ１４の信頼性を向上させることができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１レバー２５および第２レバー２６の配置が第１実施形態と異なっている。なお、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。また、図８において、中心線ｘよりも左側部分と中心線ｘよりも右側部分は、示している断面が９０度異なっている。

図８に示すように、レバー比が小さい第１レバー２５を第２プレート２４によって駆動し、レバー比が大きい第２レバー２６を第１プレート２３によって駆動するようになっている。

そして、開弁開始時には、第１レバー２５を介して伝達される駆動力によりノズルニードル１３が開弁向きに駆動され、開弁後のノズルリフト時には、第２レバー２６を介して伝達される駆動力によりノズルニードル１３が全開位置まで駆動される。

本実施形態では、開弁開始時の変位拡大率よりも開弁後のノズルリフト時の変位拡大率が大きくなるため、開弁開始時には大きな駆動力が得られ、また、開弁後のノズルリフト時にはノズルニードル１３の変位量を十分に確保することができる。その結果、変位拡大率が一定の燃料噴射弁よりも、ピエゾアクチュエータ１４への充電エネルギを少なくすることができる。すなわち、エネルギ効率を良くすることができる。

１０ノズルボデー
１１ピエゾボデー
１３ノズルニードル
１４ピエゾアクチュエータ
２０第１シリンダ（被駆動部材）
２１第２シリンダ（被駆動部材）
２２ピストン（被駆動部材）
２３第１プレート２３（被駆動部材）
２４第２プレート２４（被駆動部材）
２５第１レバー
２６第２レバー
１００下流側高圧燃料通路
１０１噴孔
１１０上流側高圧燃料通路

Claims

高圧燃料が流通する高圧燃料通路（１００、１１０）およびこの高圧燃料通路（１００、１１０）に接続された噴孔（１０１）がボデー（１０、１１）に形成され、前記噴孔（１０１）をノズルニードル（１３）の先端面にて開閉する燃料噴射弁であって、
電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ（１４）と、
前記ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長に伴って前記ノズルニードル（１３）の閉弁向きに駆動される被駆動部材（２０〜２４）と、
前記ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長に伴う前記被駆動部材（２０〜２４）の変位を、向きを反転させて前記ノズルニードル（１３）に伝達する２種類のレバー（２５、２６）とを備え、
前記２種類のレバー（２５、２６）はレバー比が異なり、
前記ピエゾアクチュエータ（１４）が伸長する過程において、前記ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長初期には、主としてレバー比が小さい方の前記レバーにより前記ノズルニードル（１３）が開弁向きに駆動され、前記ピエゾアクチュエータ（１４）の伸長後期には、レバー比が大きい方の前記レバーにより前記ノズルニードル（１３）が開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。
前記被駆動部材（２０〜２４）は、
第１シリンダガイド孔（２００）が形成された有底筒状の部材であって、前記ピエゾアクチュエータ（１４）にて駆動される第１シリンダ（２０）と、
第２シリンダガイド孔（２１０）が形成された有底筒状の部材であって、底部側が前記第１シリンダガイド孔（２００）に摺動自在に挿入されるとともに、前記第１シリンダ（２０）と協同して形成する第１油密室（２７）の圧力により駆動される第２シリンダ（２１）と、
前記第２シリンダガイド孔（２１０）に摺動自在に挿入されるとともに、前記第２シリンダ（２１）と協同して形成する第２油密室（２８）の圧力により駆動されるピストン（２２）と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。
前記２種類のレバー（２５、２６）は、
所定のレバー比に設定された２個の第１レバーと、
前記第１レバーとは異なるレバー比に設定された２個の第２レバーとを備え、
前記被駆動部材（２０〜２４）は、
中間部が前記第２シリンダ（２１）に当接するとともに、両端部がそれぞれ前記第１レバーに当接して、前記第２シリンダ（２１）の変位を前記第１レバーに伝達する第１プレート（２３）と、
中間部が前記ピストン（２２）に当接するとともに、両端部がそれぞれ前記第２レバーに当接して、前記ピストン（２２）の変位を前記第２レバーに伝達する第２プレート（２４）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。