JPH0861181A

JPH0861181A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH0861181A
Application number: JP6201085A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kurishige; 正彦栗重; Kouji Hasunaka; 浩二蓮中; Masaaki Kawamoto; 雅明川本; Michio Fujiwara; 通雄藤原; Shinji Nakadeguchi; 真治中出口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1996-03-05
Also published as: US5630550A; DE19519762A1; DE19519762C2

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、圧力伝達媒体として油圧制御用
油脂の使用を可能とし、動作環境によらず安定した弁の
開閉性能が得られる燃料噴射装置を得ることを目的とす
る。【構成】燃料噴射装置のハウジング４０は、弁本体部
２とシリンダ本体部４１とから構成され、燃料Ｇの流通
経路と圧力制御室１０とが気密的に分離されている。シ
リンダ本体部４１内には、圧力制御室１０内の圧力伝達
媒体の液圧を変化させるピエゾ圧電素子８とピストン９
とが配設され、さらに流入出孔２２を有するシリンダ１
８が設けられている。そして、先端側が弁本体部２のニ
ードルガイド穴３内に位置し、他端側がシリンダ１８内
に位置するように、ニードル弁４がシリンダ本体部４１
を貫通して取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば内燃機関の燃
料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は例えば特開平１−１８７３６３
号公報に示された従来の燃料噴射装置を示す縦断面図で
ある。図において、ノズル孔１が弁本体部２の先端に設
けられている。そして、このノズル孔１は弁本体部２の
軸心に形成されたニードルガイド穴３と連通している。
また、ニードル弁４が弁本体部２の軸方向に移動可能に
ニードルガイド穴３内に挿入されている。そしてこのニ
ードル弁４は、燃料Ｇがニードルガイド穴３内に存在し
ない状態では、圧縮バネ５の付勢力によりノズル孔１側
に押されて、その先端部がノズル孔１と係合してノズル
孔１を塞口して、閉弁状態となっている。さらに、ニー
ドルガイド穴３内に存在している燃料Ｇの開弁方向の圧
力を受圧する開側受圧部６がニードル弁４のノズル孔１
側の位置に設けられ、燃料Ｇの閉弁方向の圧力を受圧す
る閉側受圧部７がニードル弁４のノズル孔１と反対側の
位置に設けられている。そこで、燃料Ｇがニードルガイ
ド穴３内に存在している状態では、開側受圧部６と閉側
受圧部７とで受圧する燃料Ｇの圧力の差異により、ニー
ドル弁４はニードルガイド穴３内をノズル孔１側あるい
はノズル孔１と反対側に移動し、ニードル弁４の先端部
がノズル孔１を塞口あるいは開口して、閉弁あるいは開
弁する。ここで、開側受圧部６と閉側受圧部７との間に
おけるニードル弁４とニードルガイド穴３との間の間隙
１１は、燃料Ｇが僅かに流れる程度に狭く形成されてい
る。シール１５と弁本体部２とピストン９とで画定され
た圧力制御室１０は孔２ａを介してニードルガイド穴３
と連通している。そして、チャージ／ディスチャージす
るための駆動回路（図示せず）により伸縮制御されるピ
エゾ圧電素子８がピストン９の背面側に設けられてい
る。また、皿バネ１２が、ピエゾ圧電素子８を圧縮する
方向にピストン９を付勢するように設けられている。さ
らに、ピストン９の背面側には、シール１３、１４によ
り画定された高圧燃料室１６が設けられている。そし
て、燃料Ｇは、高圧燃料源（図示せず）からニードルガ
イド穴３および高圧燃料室１６に導かれている。

【０００３】つぎに、この従来の燃料噴射装置の動作に
ついて説明する。まず、燃料Ｇがニードルガイド穴３お
よび高圧燃料室１６に導かれている。そして、駆動回路
によりピエゾ圧電素子８にチャージされた電荷がディス
チャージされると、ピエゾ圧電素子８は収縮する。する
と、ピストン９が皿バネ１２の付勢力により押し上げら
れて、圧力制御室１０の容積が大きくなる。その結果、
圧力制御室１０内の燃料Ｇの圧力が低下し、低下した燃
料Ｇの圧力が孔２ａを介してニードル弁４の閉側受圧部
７に作用する。一方、ニードル弁４の開側受圧部６に
は、高圧燃料源から高圧に保たれた燃料Ｇの圧力が作用
している。そこで、開側受圧部６に作用する圧力が閉側
受圧部７に作用する圧力より大きくなり、ニードル弁４
が圧縮バネ５の付勢力に打ち勝って上昇する。そして、
ノズル孔１が開口されてニードルガイド穴３と連通し、
ノズル孔１から燃料Ｇが噴射される。開弁している間に
燃料Ｇは、開側受圧部６側から、ニードル弁４とニード
ルガイド穴３との間の僅かな間隙１１を通って、圧力制
御室１０内へ徐々に流れ込み、圧力制御室１０内の圧力
および閉側受圧部７に作用する圧力は、開側受圧部６に
作用する圧力に近付いていく。この時、燃料Ｇの噴射期
間にわたって、開弁状態が維持されるように、皿バネ１
２と圧縮バネ５の付勢力およびニードル弁４とニードル
ガイド穴３との間の間隙１１の流路面積が管理されてい
る。ついで、駆動回路によりピエゾ圧電素子８に電荷が
チャージされると、ピエゾ圧電素子８は伸長する。この
ピエゾ圧電素子８の伸長動作により、ピストン９が皿バ
ネ１２の付勢力に打ち勝って押し下げられ、圧力制御室
１０の容積が小さくなる。その結果、圧力制御室１０内
の燃料Ｇの圧力が上昇し、上昇した燃料Ｇの圧力と圧縮
バネ５の付勢力とがニードル弁４の閉側受圧部７に作用
する。一方、ニードル弁４の開側受圧部６には、高圧燃
料源から一定に保たれた燃料Ｇの圧力が作用している。
そこで、開側受圧部６に作用する圧力が閉側受圧部７に
作用する圧力より小さくなり、ニードル弁４が下降す
る。そして、ノズル孔１が塞口されて、ノズル孔１とニ
ードルガイド穴３との連通が遮断され、ノズル孔１から
の燃料Ｇの噴射が止まる。

【０００４】上述の動作中において、圧力調整室１０側
からピストン９に作用する高圧燃料源からの供給される
燃料Ｇの圧力は、高圧燃料室１６側からピストン９に作
用する高圧燃料源から供給される燃料Ｇの圧力によりほ
ぼ相殺されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、内燃機関で
は、その運転中にわたり温度が変化する。例えば、自動
車の内燃機関の周囲温度は、寒冷地での始動時では、−
３０℃以下にもなる一方で、連続運転時では、１５０〜
２００℃にも達する。燃料Ｇは油圧制御用に製造された
油脂でなく、また給油の度に燃料Ｇの成分割合が変わる
場合もあり、広い温度範囲にわたり安定した圧力伝達特
性が保証されない。また、内燃機関の燃料として広範に
用いられるガソリンを例にとると、気化特性が良いため
に、特に高温時において、特に燃料噴射装置内のニード
ル弁４近傍の流速が早い部分で部分的に気化するおそれ
がある。

【０００６】従来の燃料噴射装置は以上のように、圧力
制御室１０とニードルガイド穴３のノズル孔１側とが連
通して構成されているので、圧力調整室１０内に満たさ
れてピエゾ圧電素子８の駆動力をニードル弁４に伝達す
る圧力伝達媒体として燃料Ｇが用いられることになる。
その結果、上述のような燃料Ｇの温度特性により、圧力
伝達特性が変化して弁の開閉時間の温度依存性が大きく
なり、正確な燃料噴射制御ができなくなるという課題が
あった。また、燃料Ｇ内に発生した気泡が開側受圧部６
付近に移動し、開側受圧部６付近の圧力を一時的に低下
させ、開弁できなくなり、燃料計量精度が低下し、内燃
機関排出ガス中の有害成分が増加してしまうという課題
もあった。

【０００７】また、燃料Ｇ等の液体を介さずに、ニード
ル弁を直接駆動する方式も考えられるが、この場合、ニ
ードル弁に加わる力をピエゾ圧電素子が直接受けること
になり、耐久性が低下するという課題があった。

【０００８】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、ピエゾ圧電素子の駆動力をニー
ドル弁に伝達する圧力伝達媒体に油圧制御用油脂の使用
を可能とし、内燃機関使用環境の温度変化の影響を最小
限にとどめ、さらには燃料内に発生する気泡による燃料
噴射動作への影響をなくして、正確な燃料噴射制御が可
能な燃料噴射装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明で
は、先端部をノズル孔とするニードルガイド穴が設けら
れた弁本体部と、圧力調整室内の圧力伝達媒体の液圧を
変化させるピストンと、このピストンを駆動させるピエ
ゾ圧電素子と、一端側がニードルガイド穴内に位置し、
他端側が圧力調整室内に位置して、ノズル孔を開閉する
方向に移動可能に取り付けられたニードル弁と、このニ
ードル弁の圧力調整室内に位置する部位に設けられて液
圧が作用する受圧部と、ノズル孔を閉じる方向にニード
ル弁を予圧する予圧手段とを備え、ピエゾ圧電素子によ
りピストンを駆動させて圧力調整室内の液圧を変化さ
せ、変化された液圧を受圧部に作用させ、ノズル孔を開
閉する方向にニードル弁を移動させて、ノズル孔からの
燃料の噴射および停止を行う燃料噴射装置において、燃
料の流通経路と圧力調整室とを気密的に独立させたもの
である。

【００１０】また、この発明の第２の発明では、上記第
１の発明において、圧力調整室内にニードル弁の他端側
を収容する収納室を設けるとともに、収納室のニードル
弁の受圧部側と圧力調整室とを連通する小孔を収納室に
設け、圧力調整室および収納室に満たされる圧力伝達媒
体を、燃料に比べて粘性係数が高く、かつ、温度による
特性変化の小さい液体としたものである。

【００１１】また、この発明の第３の発明では、上記第
１の発明において、圧力調整室内のピストンと受圧部と
の間の圧力伝達経路中にオリフィスを設けたものであ
る。

【００１２】また、この発明の第４の発明では、上記第
１の発明において、予圧手段を、減衰特性の高い材料で
構成したものである。

【００１３】また、この発明の第５の発明では、上記第
１の発明において、ピエゾ圧電素子に印加される駆動電
圧の時間に対する変化を、ニードル弁のリフト終了直前
で小さくするように駆動電圧を制御する電圧制御手段を
備えたものである。

【００１４】また、この発明の第６の発明では、上記第
１の発明において、圧力調整室内の圧力伝達媒体の液圧
を緩和させる圧力緩和手段を設け、圧力伝達媒体の液圧
の過度の上昇を防止するようにしたものである。

【００１５】

【作用】この発明の第１の発明においては、燃料の流通
経路と圧力調整室とが気密的に独立して構成されている
ので、圧力調整室内に満たされる圧力伝達媒体を任意に
選択することができる。そこで、燃料に比べて温度に対
する特性変化の小さい液体を選定すれば、広い温度範囲
にわたり安定した圧力伝達特性を得ることができ、温度
に拘わらず弁の開閉時間が一定となって、正確な燃料噴
射制御が可能となる。また、高温下でも飽和蒸気圧の低
い液体を選択すれば、圧力伝達媒体内での気泡の発生が
抑えられ、気泡による圧力伝達特性の低下も抑えられ
る。さらに、燃料噴射装置内で部分的に燃料が気化して
も、圧力伝達特性に何等影響を及ぼすことがなく、動作
環境によらず安定した弁の開閉性能を得ることができ
る。

【００１６】また、この発明の第２の発明においては、
収納室のニードル弁の受圧部側と圧力調整室とを連通す
る小孔を設けているので、ピストンの駆動により圧力伝
達媒体が小孔を介して圧力調整室から収納室へ、あるい
は収納室から圧力調整室へ流入する。そして、圧力伝達
媒体として燃料に比べて粘性係数の高い液体を用いてい
るので、弁の開閉時にニードル弁が移動する際に、ニー
ドル弁の移動速度に比例した抵抗力が発生する。そこ
で、開弁時のニードル弁とストッパとの衝突力、閉弁時
のニードル弁先端部とノズル部との衝突力が小さくな
り、燃料噴射装置の寿命を長くすることができる。さら
に、衝突時の反発が小さくなり、衝突直後に閉弁を開始
するような設定開弁時間の場合でも、衝突時の反発にと
もなって該設定開弁時間より実際の開弁時間が短くな
る、いわゆる設定開弁時間と実際の開弁時間との関係の
非線形性の問題や、閉弁の衝突時の反発にともなう閉弁
後の燃料漏れの問題が回避される。また、圧力伝達媒体
として温度による特性変化の小さい液体を用いているの
で、広い温度範囲にわたり安定した圧力伝達特性を得る
ことができる。

【００１７】また、この発明の第３の発明においては、
圧力調整室内のピストンと受圧部との間の圧力伝達経路
中にオリフィスを設けているので、ピエゾ圧電素子によ
りピストンを駆動させて圧力伝達媒体の液圧を変化させ
ると、圧力伝達媒体はオリフィスにより流量を制限され
て圧力調整室側から収納室側へ、あるいは収納室側から
圧力調整室側へ流通する。そこで、ピエゾ圧電素子の駆
動力がニードル弁の受圧部に徐々に伝達されて、開弁、
閉弁時のニードル弁の移動速度が遅くなり、開弁時のニ
ードル弁とストッパとの衝突力、閉弁時のニードル弁先
端部とノズル部との衝突力が小さくなるとともに、衝突
時の反発も小さくなる。

【００１８】また、この発明の第４の発明においては、
予圧手段を減衰特性の高い材料で構成しているので、予
圧手段が、開弁時のニードル弁とストッパとの衝突によ
る反発、閉弁時のニードル弁先端部とノズル部との衝突
による反発を抑える。

【００１９】また、この発明の第５の発明においては、
ピエゾ圧電素子に印加される駆動電圧の時間に対する変
化が、電圧制御手段によりニードル弁のリフト終了直前
で小さくされる。そこで、ニードル弁のリフト終了直前
でのピエゾ圧電素子の伸縮速度が遅くなり、開弁時のニ
ードル弁とストッパとの衝突力、閉弁時のニードル弁先
端部とノズル部との衝突力が小さくなるとともに、衝突
時の反発も小さくなる。

【００２０】また、この発明の第６の発明においては、
温度変化等により圧力調整室内の圧力伝達媒体の液圧が
過度に上昇した場合に、圧力伝達媒体の液圧は圧力緩和
手段により緩和され、過度の上昇が抑えられる。そこ
で、ピエゾ圧電素子、ニードル弁の受圧部には過度の液
圧が作用せず、燃料噴射装置の寿命を長くすることがで
きる。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．図１はこの発明の実施例１に係る燃料噴射装
置を示す縦断面図であり、図において図１６に示した従
来の燃料噴射装置同一または相当部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。

【００２２】図において、燃料噴射装置のハウジング４
０は、弁本体部２とシリンダ本体部４１とから構成され
ている。弁本体部２には、その軸心にニードルガイド穴
３が形成されている。そして、ニードルガイド穴３は、
その先端が開口してノズル孔１を構成し、その後端側が
大径に形成されて燃料室３ａを構成している。燃料Ｇ
は、高圧燃料源（図示せず）から燃料通路１７を介して
燃料室３ａ内に導かれている。シリンダ本体部４１内に
は、ピストン９が図中上下方向に摺動可能に配設され、
このピストン９により画定された圧力制御室１０が形成
されている。この圧力制御室１０内には、圧力伝達媒体
が満たされている。そして、ピストン９を駆動するピエ
ゾ圧電素子８がシリンダ本体部３１内に配設されてい
る。ピストン９の外周部とシリンダ本体部３１の内壁面
との間にはピエゾ側シール１９が設けられ、圧力伝達媒
体が圧力制御室１０からピエゾ圧電素子８側に流入しな
いようになっている。圧力制御室１０内には、収納室と
してのシリンダ１８が設けられている。そして、このシ
リンダ１８の側壁には流入出孔２２が形成されており、
圧力伝達媒体がこの流入出孔２２を通ってシリンダ１８
の内外を移動する。

【００２３】ニードル弁４は、シリンダ本体部４１の底
部を貫通して、その先端部がノズル孔１を開閉、すなわ
ち開口／塞口する方向に移動可能に取り付けられてい
る。この時、ニードル弁４は、その一端側がニードルガ
イド穴３内に位置し、他端側がシリンダ１８内に位置し
ている。そして、ニードル弁４の他端側には受圧部とし
ての開側受圧部６が設けられている。また、予圧手段と
しての圧縮バネ５がシリンダ１８とニードル弁４の他端
側の端面との間に縮設され、ニードル弁４をノズル孔１
を塞口する方向に付勢している。また、燃料室３ａ内に
位置するニードル弁４の部位には、ストッパ４ａが設け
られ、ノズル孔１を開口する方向のニードル弁４の移動
の際に、ストッパ４ａがシリンダ本体部４１に当接し
て、ニードル弁４のストロークが規制されるように構成
されている。ニードル弁４の開側受圧部６の外周部とシ
リンダ１８の内壁面との間には受圧部シール２０が設け
られ、圧力伝達媒体が圧縮バネ５側に流入しないように
して、開側受圧部６の表裏の圧力差を保っている。そし
て、ニードル弁４のシリンダ本体部４１の貫通部には、
燃料室シール２１が配設され、圧力制御室１０と燃料Ｇ
の流通経路とを気密的に分離している。

【００２４】つぎに、この実施例１の動作について説明
する。駆動回路によりピエゾ圧電素子８に電圧が印加さ
れて電荷がチャージされると、ピエゾ圧電素子８が伸長
する。このピエゾ圧電素子８の伸長動作によりピストン
９が下方向に移動し、圧力制御室１０内の容積が減少す
る、すなわち圧力伝達媒体の液圧が増大する。そして、
圧力制御室１０内の圧力伝達媒体が流入出孔２２を通っ
てシリンダ１８内に流れ込み、開側受圧部６に作用する
液圧が上昇する。そして、開側受圧部６に作用する液圧
が圧縮バネ５の付勢力に打ち勝つと、ニードル弁４がノ
ズル孔１を開口する方向に移動し、ノズル孔１が開口さ
れる。そこで、高圧燃料源から燃料通路１７を介して供
給される燃料Ｇが、燃料室３ａとニードルガイド穴３と
を通ってノズル孔１から噴射される。このニードル弁４
は、ストッパ４ａがシリンダ本体部４１に当接してスト
ローク規制されるまで移動する。一方、ピエゾ圧電素子
８に印加される電圧を下げて電荷がディスチャージされ
ると、ピエゾ圧電素子８が収縮する。このピエゾ圧電素
子８の収縮動作によりピストン９が上方向に移動し、圧
力制御室１０内の容積が増大する、すなわち圧力伝達媒
体の液圧が減少する。そして、シリンダ１８内の圧力伝
達媒体が流入出孔２２を通って圧力制御室１０へ流れ出
て、開側受圧部６に作用する液圧が減少する。そして、
開側受圧部６に作用する液圧が圧縮バネ５の付勢力より
小さくなると、ニードル弁４がノズル孔１を塞口する方
向に移動し、その先端部がノズル部に当接してノズル孔
１を塞口し、燃料Ｇの噴射が停止される。

【００２５】この実施例１によれば、燃料室シール２１
により圧力制御室１０と燃料Ｇの流通経路とが気密的に
分離されている。したがって、圧力制御室１０内に満た
される圧力伝達媒体と燃料Ｇとは混合されることがな
く、圧力伝達媒体を自由に選ぶことができる。そこで、
圧力伝達媒体として、燃料Ｇに比べて温度特性に優れた
液体を用いることにより、広い温度範囲にわたり安定し
た圧力伝達特性を得ることができるとともに、燃料噴射
装置内で部分的に燃料Ｇが気化しても、圧力伝達特性に
影響を及ぼすことがなく、動作環境によらず安定した開
弁、閉弁性能を得ることができる。

【００２６】ここで、圧力伝達媒体には、気泡の発生を
抑える意味から高温下でも飽和蒸気圧が低いことが要求
され、さらには該媒体が圧力伝達と同時にニードル弁４
移動時の潤滑の機能を備えていることから、潤滑性、即
ち粘性係数の温度安定性が優れていることが要求され
る。そこで、圧力伝達媒体としては、内燃機関の使用温
度を考慮して、２００℃、大気圧で飽和蒸気圧に達せ
ず、かつ、潤滑性に優れた液体が望ましく、例えばエン
ジン油、ギア油等の潤滑油、あるいは油圧回路用作動油
を用いることができる。そして、圧力伝達媒体としてエ
ンジン油、ギア油あるいは油圧回路用作動油を用いるこ
とにより、例えば、自動車の内燃機関において、連続運
転して周囲温度が１５０〜２００℃に達しても、圧力制
御室１０内に満たされている圧力伝達媒体内での気泡の
発生がなく、圧力伝達特性の低下を防止することができ
る。また、寒冷地での始動時に、周囲温度が−３０℃以
下になっても、圧力伝達媒体の粘性係数の上昇が抑えら
れて潤滑性が維持され、ピストン９やニードル弁４がス
ムーズに動作できる。

【００２７】実施例２．図２はこの発明の実施例２に係
る燃料噴射装置を示す縦断面図である。図において、ピ
エゾ圧電素子８はその中心に穴が設けられた円盤状、あ
るいは円柱状に構成されている。そして、このピエゾ圧
電素子８はシリンダ本体部４１の底面側に配設され、ニ
ードル弁４がピエゾ圧電素子８の穴を貫通して配設され
ている。シリンダ本体部４１内のピエゾ圧電素子８の上
部には、ピストン９が上下方向に摺動可能に配設されて
いる。そして、このピストン９はその中心に穴が設けら
れ、ニードル弁４がこの穴を貫通している。さらにピス
トン９の外周部および穴内周部にピエゾ側シール１９が
それぞれ配設されて、圧力伝達媒体がピエゾ圧電素子８
側に流れ込まないようになっている。シリンダ本体部４
１内の上部側には、シリンダ１８が設けられている。そ
して、このシリンダ１８内にはニードル弁４の他端側が
位置している。また、圧縮バネ５がシリンダ１８とニー
ドル弁４の他端側の端面との間に縮設され、ニードル弁
４をノズル孔１を塞口する方向に付勢している。そし
て、ニードル弁４の開側受圧部６の外周部には受圧部シ
ール２０が配設され、圧力伝達媒体がニードル弁４の開
側受圧部６の裏面側に流れ込まないようになっている。
また、シリンダ１８の圧縮バネ５が配設された開側受圧
部６の裏側は、大気開放孔２３を通じて大気に開放され
ている。そして、圧力制御室１０は、ピストン９とニー
ドル弁４の開側受圧部６とで画定されている。なお、他
の構成は上記実施例１と同様に構成されており、その動
作も上記実施例１と同様に動作する。

【００２８】このように構成された実施例２によれば、
上記実施例１と同様の効果を奏するとともに、中心に穴
を有する円盤状、あるいは円柱状に構成されたピエゾ圧
電素子８をシリンダ本体部４１内の下部側に配置し、ニ
ードル弁４をピエゾ圧電素子８の穴を貫通させているの
で、ハウジング４０の長さ方向が縮小でき、燃料噴射装
置の小型化を図ることができる。また、圧縮バネ５が配
設された開側受圧部６の裏側を大気開放孔２３を介して
大気に開放しているので、受圧部シール２０から圧力伝
達媒体が漏れても、開側受圧部６の裏面側に作用する圧
力を一定に保つことができる。

【００２９】実施例３．図３はこの発明の実施例３に係
る燃料噴射装置を示す縦断面図である。図において、シ
リンダ１８はシリンダ本体部４１の上部内面に円筒状の
仕切りを取り付けて構成されている。そして、このシリ
ンダ１８内にはニードル弁４の他端側が位置している。
また、中心に穴を有する円盤状あるいは円柱状に構成さ
れたピエゾ圧電素子８が該穴内にシリンダ１８を収める
ようにシリンダ本体部４１内の上部に配設されている。
さらに、中心に穴を有するピストン９がピエゾ圧電素子
８の下部に配設されている。ピストン９の外周部および
穴内周部にはピエゾ側シール１９がそれぞれ配設されて
いる。また、ニードル弁４の開側受圧部６の外周部には
受圧部シール２０が配設されている。また、シリンダ１
８の圧縮バネ５が配設された開側受圧部６の裏側は、大
気開放孔２３を通じて大気に開放されている。そして、
圧力制御室１０は、ピストン９とニードル弁４の開側受
圧部６とで画定されている。なお、他の構成は上記実施
例２と同様に構成されており、その動作も上記実施例２
と同様に動作する。

【００３０】このように構成された実施例３によれば、
上記実施例２と同様の効果を奏するとともに、中心に穴
を有する円盤状、あるいは円柱状に構成されたピエゾ圧
電素子８をシリンダ本体部４１内の上部側に配置し、ピ
エゾ圧電素子８の中心穴内にシリンダ１８を収めている
ので、ハウジング４０の長さ方向がより縮小でき、燃料
噴射装置の小型化を一層図ることができる。

【００３１】実施例４．図４はこの発明の実施例４に係
る燃料噴射装置を示す縦断面図である。図において、シ
リンダ本体部４１は、第１のシリンダ本体部４１ａと第
２のシリンダ本体部４１ｂとから構成されている。そし
て、第１のシリンダ本体部４１ａ内にはピエゾ圧電素子
８およびピストン９が収納され、第２のシリンダ本体部
４１ｂ内にはニードル弁４の他端側が収納されている。
さらに、ピストン９により画定された第１の圧力制御室
１０ａとニードル弁４の開側受圧部６により画定された
第２の圧力制御室１０ｂとは圧力伝達管２４により連通
されている。また、第２のシリンダ本体部４１ｂの圧縮
バネ５が配設された開側受圧部６の裏側は、大気開放孔
２３を通じて大気に開放されている。なお、他の構成
は、上記実施例１と同様に構成されている。

【００３２】この実施例４では、ピエゾ圧電素子８によ
りピストン９が駆動されて、第１の圧力制御室１０ａ内
の容積が変化する。そして、第１の圧力制御室１０ａ内
の圧力伝達媒体の液圧の変化は、圧力伝達管２４を介し
て第２の圧力制御室１０ｂ内に伝達され、ニードル弁４
の開側受圧部６に作用する。そこで、開側受圧部６に作
用する液圧の変化によりニードル弁４がノズル孔１を塞
口あるいは開口する方向に移動される。なお、他の動作
は、上記実施例１と同様に動作する。

【００３３】このように構成された実施例４によれば、
上記実施例１と同様の効果を奏するとともに、圧力制御
室１０が第１および第２の圧力制御室１０ａ、１０ｂに
分割されているので、燃料噴射装置の配置の自由度を増
すことができる。

【００３４】実施例５．図５はこの発明の実施例５に係
る燃料噴射装置のシリンダ本体部回りを示す縦断面図で
ある。図において、例えばシリコンゴムからなるゴム体
２５は、円盤状の鍔部２５ａと、この鍔部２５ａの中心
部に突設された円筒状の嵌合部２５ｂとから構成されて
いる。このゴム体２５は、嵌合部２５ｂの中心穴にニー
ドル弁４の軸部を通し、接着剤２５ｃにより固着されて
いる。そして、シリンダ本体部４１の底部に設けられた
開口４１ａ内に嵌合部２５ｂが収められるようにゴム体
２５を配置し、下面側からゴム体２５に宛てがわれた押
え枠２６をシリンダ本体部４１の底部に締着固定してい
る。この時、ゴム体２５の鍔部２５ａは、シリンダ本体
部４１と押え枠２６とにより加圧圧縮されて、圧力制御
室１０と燃料Ｇの流通経路とが気密的に分離されてい
る。なお、他の構成は上記実施例１と同様に構成されて
いる。

【００３５】この実施例５では、上記実施例１と同様
に、ピエゾ圧電素子８によりピストン９が駆動される
と、ニードル弁４の開側受圧部６に作用する圧力伝達媒
体の液圧が変化する。そして、ニードル弁４がノズル孔
１を塞口あるいは開口する方向に移動する。ここで、ゴ
ム体２５は、ニードル弁４を上下方向に移動させる駆動
力により、ニードル弁４の移動方向に弾性変形して、ニ
ードル弁４の開弁、閉弁動作を可能としている。この
時、ゴム体２５の嵌合部２５ｂとニードル弁４との間が
接着剤２５ｃにより接着固定され、ゴム体２５の鍔部２
５ａがシリンダ本体部４１と押え枠２６とにより加圧圧
縮されているので、圧力伝達媒体が燃料室３ａ側に漏れ
出すことはない。なお、他の動作は上記実施例１と同様
に動作する。

【００３６】このように構成された実施例５によれば、
上記実施例１と同様の効果を奏するとともに、圧力制御
室１０と燃料室３ａとが気密的に確実に分離されて、圧
力伝達媒体の燃料室３ａ側への液漏れがなくなる。そこ
で、圧力制御室１０内の圧力伝達媒体の液量が維持され
て予圧を維持でき、バルブ動作を確実に行うことができ
る。

【００３７】なお、上記実施例５では、ゴム体２５の鍔
部２５ａをシリンダ本体部４１と押え枠２６とにより加
圧圧縮するものとしているが、さらに鍔部２５ａとシリ
ンダ本体部４１および押え枠２６との間を接着固定して
もよい。この場合、圧力制御室１０と燃料室３ａとが気
密的により確実に分離されることになる。

【００３８】実施例６．図６はこの発明の実施例６に係
る燃料噴射装置のシリンダ本体部回りを示す縦断面図で
ある。図において、圧力制御室１０内の圧力伝達媒体の
液量を調節する液量調節装置２７がシリンダ本体部４１
の下部側に設けられている。この液量調節装置２７は、
シリンダ本体部４１の下部側に設けられた液室２７ａ
と、大気開放用の空気穴２７ｄが設けられた液だめ２７
ｂと、液室２７ａと液だめ２７ｂとを連通する液体通路
２７ｃとから構成され、その内部には圧力伝達媒体が満
たされている。また、ニードル弁４が貫通する液室２７
ａの部位には、液体シール２７ｅが配設されている。な
お、他の構成は、上記実施例１と同様に構成されてい
る。

【００３９】この実施例６では、ニードル弁４がノズル
孔１を開口するように動作する際に、ピエゾ圧電素子８
によりピストン９が駆動されて、圧力制御室１０の容積
が減少して圧力伝達媒体の液圧が上昇する。この時、燃
料室シール２１のシール不良があると、圧力伝達媒体が
燃料室シール２１を通して漏れ出すことになる。その結
果、圧力伝達媒体の液量が減少し、圧力制御室１０の圧
力伝達特性が変化してしまう不具合が発生する。燃料噴
射装置は、常に稼働しているわけではなく、例えば自動
車の場合、かなりの時間エンジンを停止している。そし
て、圧力制御室１０内の圧力伝達媒体の液量が減少して
いれば、圧力制御室１０内の液圧が低下し、液室２７ａ
内の液圧より低くなる。そこで、エンジン停止中に、圧
力制御室１０と液室２７ａとの液圧の差に基づいて、圧
力伝達媒体が液室２７ａから燃料室シール２１を通って
圧力制御室１０内に流れ込み、圧力制御室１０内の圧力
伝達媒体の液量が所定量に調節される。

【００４０】このように構成された実施例６によれば、
上記実施例１と同様の効果を奏するとともに、圧力制御
室１０内の圧力伝達媒体の液量が所定量に調節され、圧
力制御室１０の圧力伝達特性が経時変化を起こさず、安
定した開弁、閉弁動作が得られる。

【００４１】実施例７．図７はこの発明の実施例７に係
る燃料噴射装置を示す縦断面図である。図において、シ
リンダ１８内には、ニードル弁４の開側受圧部６側と流
入出孔２２側とを仕切る仕切板２８が設けられ、開側受
圧部６と仕切板２８とで画定されたシリンダ副室２９が
形成されている。そして、この仕切板２８には小孔３０
が形成されている。この時、小孔３０の断面積≪流入出
孔２２の断面積となるように、小孔３０の断面積を設定
している。また、圧力伝達媒体として、燃料Ｇより粘性
が高く、かつ、温度による特性変化の小さい液体、例え
ばエンジン油を用いる。なお、他の構成は、上記実施例
１と同様に構成されている。

【００４２】この実施例７では、上記実施例１と同様
に、ピエゾ圧電素子８によりピストン９が駆動される
と、圧力制御室１０の容積が変化して圧力伝達媒体の液
圧が変化する。そして、ニードル弁４の開側受圧部６に
作用する圧力伝達媒体の液圧が変化して、ニードル弁４
が開弁あるいは閉弁動作する。この動作において、圧力
伝達媒体は、小孔３０を通ってシリンダ副室２９に流れ
込み、あるいはシリンダ副室２９から流れ出すことにな
る。この時、圧力伝達媒体の粘性が高いので、圧力伝達
媒体が小孔３０を通過する際にニードル弁４の移動速度
に比例した抵抗力が発生する。その結果、開弁時におけ
るシリンダ本体部４１に対するニードル弁４のストッパ
４ａの衝突力、および、閉弁時におけるノズル部に対す
るニードル弁４の先端部の衝突力が減少する。そして、
この衝突力の減少により、シリンダ本体部４１およびノ
ズル部からニードル弁４に作用する反発力も減少する。

【００４３】このように構成された実施例７によれば、
圧力伝達媒体が小孔３０を通過する際にニードル弁４の
移動速度に比例した抵抗力が発生し、開弁時におけるシ
リンダ本体部４１に対するニードル弁４のストッパ４ａ
の衝突力、および、閉弁時におけるノズル孔１に対する
ニードル弁４の先端部の衝突力が減少される。そこで、
衝突力の減少により、部品の損傷を防止でき、燃料噴射
装置の寿命を長くすることができる。また、衝突力の減
少により反発力も減少される。そこで、衝突直後に閉弁
を開始するような設定開弁時間の場合、衝突の反発に起
因して、衝突直前に閉弁を開始するような設定開弁時間
の場合より実際の開弁時間が短くなる、設定開弁時間と
実際の開弁時間との関係の非線形性の問題を回避するこ
とができる。また、閉弁の衝突時の反発に起因して発生
する閉弁後の燃料Ｇの漏れが抑えられ、燃料Ｇの噴射量
を高精度に制御することができる。さらに、温度による
圧力伝達媒体の特性変化、つまり粘性の変化が小さいの
で、温度変化に拘わらず該衝突力が減少され、上述の効
果が広い温度範囲にわたって得られる。

【００４４】ここで、設定開弁時間と実際の開弁時間と
の関係の非線形性の問題および閉弁の衝突時の反発に起
因して発生する閉弁後の燃料Ｇの漏れの問題について、
図８を参照しつつ詳細に説明する。図８は、縦軸にニー
ドル弁４の変位を、横軸に時間をとって、弁の開閉動作
におけるニードル弁の変位を表している。そして、設定
開弁時間Ｔ₁はノズル孔１を開口させるためにピエゾ圧
電素子８に電流を流す時間を示し、実開弁時間Ｔ₂は実
際にノズル孔１が開口している時間を示す。さらに、Ｓ
はストッパ４ａの位置を示している。

【００４５】まず、設定開弁時間Ｔ₁が十分長く設定さ
れている場合について、図８の（ａ）を参照して説明す
る。ノズル孔１を開口するために、ピエゾ圧電素子８に
時間ｔ₂まで電流を供給する。すると、ニードル弁４は
開弁方向に変位し、時間ｔ₁においてストッパ４ａがシ
リンダ本体部４１に衝突する。この時、シリンダ本体部
４１からストッパ４ａに反発力が作用し、ニードル弁４
は閉弁方向に変位する。しかし、ニードル弁４には開弁
方向の駆動力が作用しているため、ニードル弁４は再度
開弁方向に変位する。そして、シリンダ本体部４１に対
するストッパ４ａの衝突力が徐々に小さくなり、ニード
ル弁４のバウンド量が減衰して、ストッパ４ａがシリン
ダ本体部４１に当接した状態となる。時間ｔ₂におい
て、ピエゾ圧電素子８に供給する電流を停止する。する
と、ニードル弁４は閉弁方向に変位し、時間ｔ₃におい
てニードル弁４の先端部がノズル部に衝突する。この
時、ノズル部からニードル弁４に反発力が作用し、ニー
ドル弁４は開弁方向に変位する。しかし、ニードル弁４
には閉弁方向の駆動力が作用しているため、ニードル弁
４は再度閉弁方向に変位する。そして、ノズル部に対す
るストッパ４ａの衝突力が徐々に小さくなり、ニードル
弁４のバウンド量が減衰して、ニードル弁４の先端部が
ノズル孔１を塞口した状態となる。そこで、燃料Ｇは実
開弁時間Ｔ₂（＝ｔ₃）の間ノズル孔１から噴射されるこ
とになる。

【００４６】ついで、設定開弁時間Ｔ₁がストッパ４ａ
とシリンダ本体部４１との衝突直後に設定されている場
合について、図８の（ｂ）を参照して説明する。ノズル
孔１を開口するために、ピエゾ圧電素子８に時間ｔ₄ま
で電流を供給する。すると、ニードル弁４は開弁方向に
変位し、時間ｔ₁においてストッパ４ａがシリンダ本体
部４１に衝突する。この時、シリンダ本体部４１からス
トッパ４ａに反発力が作用し、ニードル弁４は閉弁方向
に変位する。そして、時間ｔ₄において、ピエゾ圧電素
子８に供給する電流を停止する。すると、ニードル弁４
は閉弁方向に変位し、時間ｔ₅においてニードル弁４の
先端部がノズル部に衝突する。この時、ニードル弁４に
は閉弁方向に反発力による初速があるため、図８の
（ａ）に比べて、閉弁に至る時間が短くなる（ｔ₃−ｔ₂
＞ｔ₅−ｔ₄）。そこで、燃料Ｇは実開弁時間Ｔ₂（＝
ｔ₅）の間ノズル孔１から噴射されることになる。な
お、ノズル孔１を塞口する際にも、図８の（ａ）の場合
と同様に、ニードル弁４のバウンドが発生している。

【００４７】ついで、設定開弁時間Ｔ₁がストッパ４ａ
とシリンダ本体部４１との衝突直前に設定されている場
合について、図８の（ｃ）を参照して説明する。ノズル
孔１を開口するために、ピエゾ圧電素子８に時間ｔ₆ま
で電流を供給する。すると、ニードル弁４は開弁方向に
変位する。そして、時間ｔ₆において、ピエゾ圧電素子
８に供給する電流を停止する。すると、ニードル弁４は
閉弁方向に変位し、時間ｔ₇においてニードル弁４の先
端部がノズル部に衝突する。この時、ニードル弁４には
慣性により開弁方向に初速があるため、図８の（ａ）に
比べて、閉弁に至る時間が長くなる（ｔ₃−ｔ₂＜ｔ₇−
ｔ₆）。そこで、燃料Ｇは実開弁時間Ｔ₂（＝ｔ₇）の間
ノズル孔１から噴射されることになる。なお、ノズル孔
１を塞口する際にも、図８の（ａ）の場合と同様に、ニ
ードル弁４のバウンドが発生している。

【００４８】燃料噴射装置では、設定開弁時間Ｔ₁の長
さにより実開弁時間Ｔ₂を制御して燃料Ｇの噴射量を制
御している。つまり、燃料Ｇの噴射量を多くする場合に
は、設定開弁時間Ｔ₁を長く設定することになる。しか
しながら、以上説明したように、設定開弁時間Ｔ₁をス
トッパ４ａとシリンダ本体部４１との衝突直後に設定し
た場合の実開弁時間Ｔ₂が、設定開弁時間Ｔ₁をストッパ
４ａとシリンダ本体部４１との衝突直前に設定した場合
の実開弁時間Ｔ₂より、短くなる現象が発生してしま
う。すなわち、設定開弁時間Ｔ₁と実開弁時間Ｔ₂との逆
転現象（両者の関係の非線形性）が起こる。また、ニー
ドル弁４の先端部がノズル部に衝突して発生する反発力
により、ニードル弁４がバウンドする。そこで、閉弁後
に、ニードル弁４のバウンドによりノズル孔１が開口し
てしまい、燃料Ｇの漏れが起きる。

【００４９】この実施例７によれば、開弁時におけるシ
リンダ本体部４１に対するニードル弁４のストッパ４ａ
の衝突力が減少し、シリンダ本体部４１からストッパ４
ａに作用する衝突時の反発力が減少する。そこで、設定
開弁時間Ｔ₁をストッパ４ａとシリンダ本体部４１との
衝突直後に設定した場合において、時間ｔ₄でピエゾ圧
電素子８に供給する電流を停止した際に、ニードル弁４
に作用する閉弁方向の反発力が小さくなり、閉弁に至る
時間が図８の（ａ）の場合に近付く（ｔ₃−ｔ₂≒ｔ₅−
ｔ₄）。その結果、上述の設定開弁時間Ｔ₁と実開弁時間
Ｔ₂との逆転現象の問題を回避することができる。ま
た、閉弁時におけるノズル孔１に対するニードル弁４の
先端部の衝突力が減少し、ノズル孔１からニードル弁４
に作用する衝突時の反発力が減少する。そこで、反発力
の減少にともないノズル孔１を塞口する際に発生するニ
ードル弁４のバウンドが少なくなり、閉弁後の燃料Ｇの
漏れの発生を抑制することができる。

【００５０】実施例８．図９はこの発明の実施例８に係
る燃料噴射装置のシリンダ回りを示す縦断面図である。
この実施例８では、断面積が小さくオリフィスとして作
用する孔３１がシリンダ１８の側壁に設けられている。
なお、他の構成は上記実施例１と同様に構成されてい
る。

【００５１】この実施例８では、ピエゾ圧電素子８によ
りピストン９が駆動された際に、圧力伝達媒体が、圧力
制御室１０から孔３１を通ってシリンダ１８内へ流れ込
む、あるいはシリンダ１８から孔３１を通って圧力制御
室１０へ流れ出る。この時、孔３１の断面積が小さいの
で、孔３１がオリフィスとして作用し、孔３１を通る圧
力伝達媒体の流量が制限される。そこで、圧力制御室１
０内の液圧の上昇（下降）に対してシリンダ１８内の液
圧の上昇（下降）に遅れが発生し、ニードル弁４の移動
速度が抑制されることになる。したがって、この実施例
８においても、上記実施例７と同様の効果が得られる。

【００５２】実施例９．図１０はこの発明の実施例９に
係る燃料噴射装置のシリンダ回りを示す縦断面図であ
る。この実施例９では、圧縮バネ５に代えて、シリンダ
１８とニードル弁４の他端側の端面との間に低反発ゴム
３２を配設している。この低反発ゴム３２は、減衰特性
の良い材料（すなわち変形速度に対する抵抗力が大きい
材料）、例えばシリコンゴムが用いられ、反発弾性が５
０以下であることが望ましい。なお、他の構成は上記実
施例１と同様に構成されている。

【００５３】この実施例９によれば、低反発ゴム３２に
よりニードル弁４に予圧がかけられている。そして、ニ
ードル弁４の開側受圧部６に作用する液圧が上昇する
と、ニードル弁４がノズル孔１を開口する方向に移動
し、低反発ゴム３２が収縮する。この時、低反発ゴム３
２に大きな抵抗力が発生し、ニードル弁４の移動速度が
抑制される。したがって、この実施例９においても、上
記実施例７と同様の効果が得られる。ここで、この実施
例９では、低反発ゴム３２をニードル弁４の他端側の端
面に接触した状態で配置していれば、受圧部シール２０
を配設する必要はない。

【００５４】実施例１０．上記実施例９では、予圧手段
として低反発ゴム３２を用いるものとしているが、この
実施例１０では、図１１に示すように、予圧手段として
空気やオイルを封入して変形量を大きくした風船状ゴム
３３を用いるものとして、同様の効果を奏する。また、
上記実施例９では、低反発ゴム３２の配置スペースとそ
の材質とによりバネ定数が決定されてしまうが、この実
施例１０によれば、封入する空気やオイルの圧力により
バネ定数が調節でき、形状に対するバネ定数の自由度が
増える効果が得られる。

【００５５】実施例１１．上記実施例９では、予圧手段
として低反発ゴム３２を用いるものとしているが、この
実施例１１では、図１２に示すように、予圧手段として
緩衝器３４を用いるものとしている。この緩衝器３４
は、例えばシリコンゴムで作製されて所定のバネ定数を
有し、シリンダ１８に形成された大気開放孔３５を空気
が通過する時の抵抗力により、所定の減衰特性が得られ
るように構成されている。そこで、この緩衝器３４によ
りニードル弁４の移動速度が抑制され、この実施例１１
においても、上記実施例７と同様の効果が得られる。な
お、該減衰特性は、大気開放孔３５の断面積により調節
される。

【００５６】実施例１２．この実施例１２では、電圧制
御手段により、ピエゾ圧電素子８に印加される駆動電圧
を、該駆動電圧の時間に対する変化をニードル弁４のリ
フト終了直前で小さくするようにしたものである。

【００５７】従来、開弁時におけるピエゾ圧電素子８の
駆動電圧波形は、図１３の（ａ）に点線で示されるよう
に、０ｖから一定の昇圧速度で電圧Ｅ₀ｖ（時間ｔ₁）ま
で立ちあげ、その後電圧Ｅ₀ｖを保つ電圧波形となって
いる。そして、閉弁時における駆動電圧波形は、電圧Ｅ
₀ｖ（時間ｔ₂）から一定の降圧速度で０ｖまで立ち下げ
る電圧波形となっている。ピエゾ圧電素子８をこのよう
に駆動することにより、ピエゾ圧電素子８は、図１３の
（ｂ）に点線で示されるように、駆動電圧に比例して伸
長し、時間ｔ₁で駆動電圧Ｅ₀ｖに相当する変位Ａだけ伸
長する。そして、時間ｔ₂から駆動電圧に比例して収縮
し、時間ｔ₃でもとの長さに戻る。

【００５８】一方、この実施例１２では、電圧制御手段
に例えば開弁および閉弁終了直前の勾配が小さくなる時
間の関数を与え、電圧をコントロールすることにより、
ピエゾ圧電素子８の駆動電圧波形を、図１３の（ａ）に
実線で示されるように、開弁終了直前で昇圧速度を遅く
し、かつ、閉弁終了直前で降圧速度を遅くしている。つ
まり、駆動電圧の時間に対する変化（勾配）をニードル
弁４のリフト終了直前で小さくしている（駆動電圧波形
を鈍らせている）。したがって、ピエゾ圧電素子８は、
図１３の（ｂ）に実線で示されるように、ニードル弁４
のリフト終了直前で変位の割合が小さくなる。そこで、
ニードル弁４のリフト終了直前における圧力伝達媒体の
液圧の変化が小さくなり、ニードル弁４の移動速度がリ
フト終了直前で遅くなる。その結果、開弁時におけるニ
ードル弁４のストッパ４ａとシリンダ本体部４１との衝
突力および閉弁時におけるニードル弁４の先端部とノズ
ル部との衝突力が小さくなる。

【００５９】この実施例１２によれば、電圧制御手段で
ピエゾ圧電素子８の駆動電圧波形をニードル弁４のリフ
ト終了直前で鈍らせるようにすることにより、開弁時に
おけるニードル弁４のストッパ４ａとシリンダ本体部４
１との衝突力および閉弁時におけるニードル弁４の先端
部とノズル部との衝突力を小さくすることができ、特別
な構造を採用することなく、上記実施例７と同様の効果
が得られる。

【００６０】実施例１３．図１４はこの発明の実施例１
３に係る燃料噴射装置のシリンダ本体部回りを示す縦断
面図である。図において、ピエゾ圧電素子８の上部に押
え板３６が配設されている。そして、押え板３６とシリ
ンダ本体部４１の上部内面との間にバネ３７が縮設され
ている。さらに、押え板３６の外周部と係合して押え板
３６の下方向の移動を阻止するストッパ４１ｃがシリン
ダ本体部４１の側壁内面に突設されている。ここで、押
え板３６、バネ３７およびストッパ４１ｃにより圧力緩
和手段を構成している。なお、他の構成は上記実施例１
と同様に構成されている。

【００６１】つぎに、この実施例１３の動作を説明す
る。まず、押え板３６はバネ３７の付勢力により下方向
に押圧されている。そして、押え板３６の外周部がスト
ッパ４１ｃに係合し、押え板３６は下方向への移動が阻
止されている。この時、押え板３６にはバネ３７により
下方向の荷重Ｆｋが作用している。そして、この荷重Ｆ
ｋは押え板３６を介してストッパ４１ｃに受けられてい
る。そこで、ノズル孔１を開口するためにピエゾ圧電素
子８を伸長動作させると、押え板３６に上方向の駆動力
が作用する。しかしながら、押え板３６に作用している
下方向の荷重Ｆｋが、ピエゾ圧電素子８の発生する駆動
力より大きく設定されているので、押え板３６の上方向
の移動が阻止される。その結果、ピエゾ圧電素子８の発
生する駆動力はピストン９に作用して、ニードル弁４に
よる開弁動作が行われる。ここで、何等かの原因により
圧力制御室１０内の圧力伝達媒体の液圧が過度に上昇す
ると、上昇した液圧がピストン９を押し上げる方向に作
用する。そして、ピストン９に作用した力が、ピエゾ圧
電素子８を介して押え板３６に伝達される。そこで、ピ
ストン９に作用する力が荷重Ｆｋ以上となると、バネ３
７が収縮し、押え板３６が上方向に移動する。そして、
圧力制御室１０の容積が増加して圧力伝達媒体の液圧の
上昇が緩和される。

【００６２】このように構成された実施例１３によれ
ば、圧力制御室１０内の圧力伝達媒体の液圧の過度の上
昇が防止できる。そして、ピエゾ圧電素子８には、Ｆｋ
以上の荷重が加わることがない。そこで、ピエゾ圧電素
子８の耐圧を考慮してバネ３７による荷重Ｆｋを適宜設
定することにより、ピエゾ圧電素子８の破壊を防止する
ことができる。

【００６３】実施例１４．図１５はこの発明の実施例１
４に係る燃料噴射装置のシリンダ本体部回りを示す縦断
面図である。図において、圧力緩和手段としてのシリン
ダ室３８が液体通路３９を介してシリンダ本体部４１の
圧力制御室１０に連通するように設けられている。この
シリンダ室３８内には、荷重Ｆｋに設定されたバネ３８
ａとピストン３８ｂとが配置されている。そして、シリ
ンダ室３８の内壁面に突設されたストッパ３８ｃにより
ピストン３８ｂの一方向の移動が阻止されている。さら
に、圧力伝達媒体がバネ３８ａ側に流れ込まないよう
に、ピストン３８ｂの外周端部にピストンシール３８ｄ
が配設されている。なお、他の構成は上記実施例１と同
様に構成されている。

【００６４】この実施例１４では、ピストン３８ｂがバ
ネ３８ａの付勢力によりストッパ３８ｃの方向に押圧さ
れている。そして、ピストン３８ｂの外周部がストッパ
３８ｃに係合し、ピストン３８ｂはストッパ３８ｃの方
向への移動が阻止されている。この時、ピストン３８ｂ
にはバネ３８ａによりストッパ３８ｃの方向の荷重Ｆｋ
が作用している。そして、この荷重Ｆｋはピストン３８
ｂを介してストッパ３８ｃに受けられている。ここで、
何等かの原因により圧力制御室１０内の圧力伝達媒体の
液圧が過度に上昇すると、上昇した液圧が液体通路３９
を介してピストン３８ｂに作用する。そこで、ピストン
３８ｂに作用する力が荷重Ｆｋ以上となると、バネ３８
ａが収縮し、ピストン３８ｂがバネ３８ａ側に移動す
る。そして、圧力制御室１０の容積が増加して圧力伝達
媒体の液圧の上昇が緩和される。

【００６５】したがって、この実施例１４によれば、上
記実施例１３と同様の効果が得られる。

【００６６】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００６７】この発明の第１の発明によれば、先端部を
ノズル孔とするニードルガイド穴が設けられた弁本体部
と、圧力調整室内の圧力伝達媒体の液圧を変化させるピ
ストンと、このピストンを駆動させるピエゾ圧電素子
と、一端側がニードルガイド穴内に位置し、他端側が圧
力調整室内に位置して、ノズル孔を開閉する方向に移動
可能に取り付けられたニードル弁と、このニードル弁の
圧力調整室内に位置する部位に設けられて液圧が作用す
る受圧部と、ノズル孔を閉じる方向にニードル弁を予圧
する予圧手段とを備え、ピエゾ圧電素子によりピストン
を駆動させて圧力調整室内の液圧を変化させ、変化され
た液圧を受圧部に作用させ、ノズル孔を開閉する方向に
ニードル弁を移動させて、ノズル孔からの燃料の噴射お
よび停止を行う燃料噴射装置において、燃料の流通経路
と圧力調整室とを気密的に独立させているので、圧力伝
達媒体を任意に選択することができる。そこで、燃料噴
射装置内で部分的に燃料が気化しても、圧力伝達媒体の
圧力伝達特性に何等影響を及ぼすことがない。また、圧
力伝達媒体として燃料に比べて温度に対する特性変化の
小さい液体を選択すれば、広い温度範囲にわたり安定し
た圧力伝達特性が得られる。また、圧力伝達媒体として
高温下でも飽和蒸気圧の低い液体を選択すれば、圧力伝
達媒体内での気泡の発生が抑えられ、気泡による圧力伝
達特性の低下も抑えられる。その結果、動作環境によら
ず、安定した弁の開閉性能を得ることができ、正確な燃
料噴射制御が可能となる。

【００６８】また、この発明の第２の発明によれば、上
記第１の発明において、圧力調整室内にニードル弁の他
端側を収容する収納室を設けるとともに、収納室のニー
ドル弁の受圧部側と圧力調整室とを連通する小孔を収納
室に設け、圧力調整室および収納室に満たされる圧力伝
達媒体を、燃料に比べて粘性係数が高く、かつ、温度に
よる特性変化の小さい液体としているので、上記第１の
発明の効果に加えて、開弁時および閉弁時の衝突力が小
さくなり、部品の損傷が抑えられ、燃料噴射装置の長寿
命化を図ることができる。また、衝突時の反発が小さく
なり、設定開弁時間と実開弁時間との関係の非線形性の
問題や、閉弁の衝突時の反発にともなう閉弁後の燃料漏
れの問題を回避することができる。

【００６９】また、この発明の第３の発明によれば、上
記第１の発明において、圧力調整室内のピストンと受圧
部との間の圧力伝達経路中にオリフィスを設けているの
で、オリフィスにより圧力伝達媒体の流量が制限され
て、弁の開閉動作時のニードル弁の移動速度が遅くな
る。そこで、開弁時および閉弁時の衝突力が小さくな
り、上記第２の発明と同様の効果を奏する。

【００７０】また、この発明の第４の発明によれば、上
記第１の発明において、予圧手段を減衰特性の高い材料
で構成したので、予圧手段により開弁時および閉弁時の
衝突による反発が抑えられ、上記第２の発明と同様の効
果を奏する。

【００７１】また、この発明の第５の発明によれば、上
記第１の発明において、ピエゾ圧電素子に印加される駆
動電圧の時間に対する変化を、ニードル弁のリフト終了
直前で小さくするように駆動電圧を制御する電圧制御手
段を備えているので、特別な装置構造を採ることなくニ
ードル弁のリフト終了直前でのニードル弁の移動速度を
遅くすることができ、上記第２の発明と同様の効果を奏
する。

【００７２】また、この発明の第６の発明によれば、上
記第１の発明において、圧力調整室内の圧力伝達媒体の
液圧を緩和させる圧力緩和手段を設けているので、上記
第１の発明の効果に加えて、圧力伝達媒体の液圧の過度
の上昇が防止でき、燃料噴射装置の一層の長寿命化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係る燃料噴射装置を示
す縦断面図である。

【図２】この発明の実施例２に係る燃料噴射装置を示
す縦断面図である。

【図３】この発明の実施例３に係る燃料噴射装置を示
す縦断面図である。

【図４】この発明の実施例４に係る燃料噴射装置を示
す縦断面図である。

【図５】この発明の実施例５に係る燃料噴射装置のシ
リンダ本体部回りを示す縦断面図である。

【図６】この発明の実施例６に係る燃料噴射装置のシ
リンダ本体部回りを示す縦断面図である。

【図７】この発明の実施例７に係る燃料噴射装置を示
す縦断面図である。

【図８】燃料噴射装置におけるニードル弁の開閉動作
を説明する動作図である。

【図９】この発明の実施例８に係る燃料噴射装置のシ
リンダ回りを示す縦断面図である。

【図１０】この発明の実施例９に係る燃料噴射装置の
シリンダ回りを示す縦断面図である。

【図１１】この発明の実施例１０に係る燃料噴射装置
のシリンダ回りを示す縦断面図である。

【図１２】この発明の実施例１１に係る燃料噴射装置
のシリンダ回りを示す縦断面図である。

【図１３】この発明の実施例１２に係る燃料噴射装置
におけるピエゾ圧電素子の動作を説明する図である。

【図１４】この発明の実施例１３に係る燃料噴射装置
のシリンダ本体部回りを示す縦断面図である。

【図１５】この発明の実施例１４に係る燃料噴射装置
のシリンダ本体部回りを示す縦断面図である。

【図１６】従来の燃料噴射装置を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ノズル孔、２弁本体部、３ニードルガイド穴、
４ニードル弁、５圧縮バネ（予圧手段）、６開側受
圧部（受圧部）、８ピエゾ圧電素子、９ピストン、１
０圧力制御室、１８シリンダ（収納室）、３０小
孔、３１孔（オリフィス）、３２低反発ゴム（予圧手
段）、３３風船状ゴム（予圧手段）、３４緩衝器
（予圧手段）、３６押え板（圧力緩和手段）、３７
バネ（圧力緩和手段）、３８シリンダ室（圧力緩和手
段）、４１ｃストッパ（圧力緩和手段）、Ｇ燃料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原通雄尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社生産技術センター内 (72)発明者中出口真治尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社生産技術センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端部をノズル孔とするニードルガイド
穴が設けられた弁本体部と、圧力調整室内の圧力伝達媒
体の液圧を変化させるピストンと、このピストンを駆動
させるピエゾ圧電素子と、一端側が前記ニードルガイド
穴内に位置し、他端側が前記圧力調整室内に位置して、
前記ノズル孔を開閉する方向に移動可能に取り付けられ
たニードル弁と、このニードル弁の前記圧力調整室内に
位置する部位に設けられて前記液圧が作用する受圧部
と、前記ノズル孔を閉じる方向に前記ニードル弁を予圧
する予圧手段とを備え、前記ピエゾ圧電素子により前記
ピストンを駆動させて前記圧力調整室内の前記液圧を変
化させ、変化された前記液圧を前記受圧部に作用させ、
前記ノズル孔を開閉する方向に前記ニードル弁を移動さ
せて、前記ノズル孔からの燃料の噴射および停止を行う
燃料噴射装置において、前記燃料の流通経路と前記圧力
調整室とを気密的に独立させたことを特徴とする燃料噴
射装置。
【請求項２】圧力調整室内にニードル弁の他端側を収
容する収納室を設けるとともに、前記収納室の前記ニー
ドル弁の受圧部側と前記圧力調整室とを連通する小孔を
前記収納室に設け、前記圧力調整室および前記収納室に
満たされる圧力伝達媒体を、燃料に比べて粘性係数が高
く、かつ、温度による特性変化の小さい液体としたこと
を特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】圧力調整室内のピストンと受圧部との間
の圧力伝達経路中にオリフィスを設けたことを特徴とす
る請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項４】予圧手段を、減衰特性の高い材料で構成
したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項５】ピエゾ圧電素子に印加される駆動電圧の
時間に対する変化を、ニードル弁のリフト終了直前で小
さくするように前記駆動電圧を制御する電圧制御手段を
備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項６】圧力調整室内の圧力伝達媒体の液圧を緩
和させる圧力緩和手段を設け、前記圧力伝達媒体の液圧
の過度の上昇を防止するようにしたことを特徴とする請
求項１記載の燃料噴射装置。