JP6926693B2 - 燃料噴射装置、制御装置及び燃料噴射システム - Google Patents

Description

この明細書による開示は、噴孔から燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

従来、油圧サーボ方式の燃料噴射装置とニードル直動方式の燃料噴射装置とが知られている。油圧サーボ方式の燃料噴射装置では、アクチュエータは、制御室への燃料の流入及び流出を制御する弁体を駆動する。弁体の作動によって制御室が減圧されると、ニードルは、噴孔を開く方向に変位する。

一方、ニードル直動方式の燃料噴射装置では、例えば特許文献１に開示されているように、アクチュエータは、ニードルを直接的に変位させる。詳記すると、特許文献１の燃料噴射装置のボデーには、カプラ室と制御室とが区画されている。カプラ室及び制御室は、カプラピストンの両側に位置しており、カプラピストンに形成された燃料通路によって接続されている。アクチュエータの作動によってカプラピストンが変位すると、カプラ室の容積が増加する一方で、カプラ室に接続された制御室では減圧が生じる。その結果、ニードルは、噴孔を開く方向に変位する。

欧州特許出願公開第２９６０４８７号明細書

さて、ニードル直動方式の燃料噴射装置は、油圧サーボ方式の燃料噴射装置と比較して、アクチュエータの作動に対するニードルの弁応答が高い。その反面、ニードルの変位に必要な駆動エネルギは、油圧サーボ方式の燃料噴射装置よりも、ニードル直動方式の燃料噴射装置の方が高くなる傾向にある。故に、ニードル直動方式の燃料噴射装置であっても、駆動エネルギの低減のため、油圧サーボ方式の燃料噴射装置のように、低圧側への燃料流出を利用して制御室の減圧を生じさせる作動を行いたいと、本開示の発明者は考えた。

本開示は、アクチュエータでニードルを直動可能な構成であっても、低圧側への燃料流出に伴う制御室の減圧を主として噴孔の開弁できる燃料噴射装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、燃料を噴射する噴孔（２３）が形成されており、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、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（２２）、第一室及び第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、第一室及び弁室に接続可能な制御室（２７）を区画する制御室部材（６０）と、制御室の燃料圧力によって噴孔を閉じる方向に押圧され、制御室の減圧によって噴孔を開ける方向に変位するニードル（５０）と、ニードルの変位方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と、アクチュエータが縮んだ状態で制御室から第二室への燃料流出を停止させ、アクチュエータの伸長作動による変位で制御室から第二室への燃料流出を可能にする弁体（１１０，２１０，３１０）と、アクチュエータが縮んだ状態で弁体との間に変位方向の隙間（ＧＰ）を形成し、アクチュエータの伸長作動によって変位した弁体と当接し、弁体から伝達される力で弁室の容積を増加させる方向に変位して制御室を減圧するピストン（１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）と、を備え、ピストンは、弁室の燃料の圧力を受けるピストン受圧部（１３１，４３１）を有し、ニードルは、制御室の燃料の圧力を受けるニードル受圧部（５１）を有し、変位方向に沿って見たニードル受圧部の投影面積は、変位方向に沿って見たピストン受圧部の投影面積よりも小さい燃料噴射装置とされる。
また開示された一つの態様は、燃料を噴射する噴孔（２３）が形成されており、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、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（２２）、第一室及び第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、第一室及び弁室に接続可能な制御室（２７）を区画する制御室部材（６０）と、制御室の燃料圧力によって噴孔を閉じる方向に押圧され、制御室の減圧によって噴孔を開ける方向に変位するニードル（５０）と、ニードルの変位方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と、アクチュエータが縮んだ状態で制御室から第二室への燃料流出を停止させ、アクチュエータの伸長作動による変位で制御室から第二室への燃料流出を可能にする弁体（１１０，２１０，３１０）と、アクチュエータが縮んだ状態で弁体との間に変位方向の隙間（ＧＰ）を形成し、アクチュエータの伸長作動によって変位した弁体と当接し、弁体から伝達される力で弁室の容積を増加させる方向に変位して制御室を減圧するピストン（１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）と、を備え、ピストンには、第一室から弁室に燃料を流入させる流入流路（１２２）が形成されており、弁体は、ピストンへの当接により、弁室に臨む流入流路の流入開口（１２２ａ）を閉じる燃料噴射装置とされる。
また開示された一つの態様は、燃料を噴射する噴孔（２３）が形成されており、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、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（２２）、第一室及び第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、第一室及び弁室に接続可能な制御室（２７）を区画する制御室部材（６０）と、制御室の燃料圧力によって噴孔を閉じる方向に押圧され、制御室の減圧によって噴孔を開ける方向に変位するニードル（５０）と、ニードルの変位方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と、アクチュエータが縮んだ状態で制御室から第二室への燃料流出を停止させ、アクチュエータの伸長作動による変位で制御室から第二室への燃料流出を可能にする弁体（１１０，２１０，３１０）と、アクチュエータが縮んだ状態で弁体との間に変位方向の隙間（ＧＰ）を形成し、アクチュエータの伸長作動によって変位した弁体と当接し、弁体から伝達される力で弁室の容積を増加させる方向に変位して制御室を減圧するピストン（１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）と、を備え、ピストンは、本体に摺動可能に支持され且つ弁体を摺動可能に支持するピストン壁部（１３２）を有し、弁体は、ピストン壁部によって区画された弁室に収容されている燃料噴射装置とされる。
また開示された一つの態様は、燃料を噴射する噴孔（２３）が形成されており、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、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（２２）、第一室及び第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、第一室及び弁室に接続可能な制御室（２７）を区画する制御室部材（６０）と、制御室の燃料圧力によって噴孔を閉じる方向に押圧され、制御室の減圧によって噴孔を開ける方向に変位するニードル（５０）と、ニードルの変位方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と、アクチュエータが縮んだ状態で制御室から第二室への燃料流出を停止させ、アクチュエータの伸長作動による変位で制御室から第二室への燃料流出を可能にする弁体（１１０，２１０，３１０）と、アクチュエータが縮んだ状態で弁体との間に変位方向の隙間（ＧＰ）を形成し、アクチュエータの伸長作動によって変位した弁体と当接し、弁体から伝達される力で弁室の容積を増加させる方向に変位して制御室を減圧するピストン（１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）と、を備え、制御室部材に対しニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢部材（５２）、をさらに備え、制御室部材は、ピストンを貫通し弁体に当接可能な押圧部（２６２）を有し、押圧部は、制御室部材に作用するニードル付勢部材の付勢力を用いて、弁室と第二室との接続を遮断する方向に弁体を押圧する燃料噴射装置とされる。

これらの態様における弁体は、アクチュエータの伸長作動によってピストンとの間の隙間を消失させ、ピストンに当接する。その結果、弁室の容積を増加させる方向へのピストンの変位によって制御室が減圧され、ニードルは、噴孔を開く方向に変位する。以上のように、燃料噴射装置は、弁体、ピストン及び燃料を介して、アクチュエータでニードルを駆動し、噴孔を開弁させることができる。

加えて、弁体とピストンとの間には変位方向の隙間が形成されている。故に弁体は、アクチュエータの作動によってピストンを変位させなくても、制御室から第二室への燃料流出を可能にできる。その結果、ニードルは、燃料流出に伴う制御室の減圧によって噴孔を開く方向に変位する。

以上のように、燃料噴射装置は、アクチュエータでニードルを直動可能な構成であっても、低圧側となる第二室への燃料流出に伴う制御室の減圧を主として、噴孔の開弁を行うことができる。

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

第一実施形態による燃料噴射装置及び制御装置を含む燃料供給システムの全体構成を示す図である。 燃料噴射装置の縦断面図である。 圧力制御機構の詳細な構成を示す縦断面図である。 低速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 高速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 閉弁期間における圧力制御機構の詳細を示す図である。 駆動エネルギを低減可能な開弁制御の詳細を示すタイムチャートである。 油圧を用いて開弁する場合の噴射圧と開弁時間との相関を示す図である。 図７に示す開弁制御によって低減可能な駆動エネルギ量を示す図である。 第二実施形態による圧力制御機構の詳細な構成を示す縦断面図である。 低速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 高速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 閉弁期間における圧力制御機構の詳細を示す図である。 第三実施形態による圧力制御機構の詳細な構成を示す縦断面図である。 低速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 高速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 閉弁期間における圧力制御機構の詳細を示す図である。 各開弁モードにおける時間と噴射率との関係を比較して示すタイムチャートである。 第四実施形態による圧力制御機構の詳細な構成を示す縦断面図である。 低速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 高速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 閉弁期間における圧力制御機構の詳細を示す図である。 各開弁モードにおける時間と噴射率との関係を比較して示すタイムチャートである。 第五実施形態による圧力制御機構の詳細な構成を示す縦断面図である。 図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ線断面図である。 低速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 高速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 閉弁期間における圧力制御機構の詳細を示す図である。 第六実施形態による圧力制御機構の詳細な構成を示す縦断面図である。 低速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 高速開弁モードにおける圧力制御機構の詳細を示す図である。 閉弁期間における圧力制御機構の詳細を示す図である。

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
本開示の第一実施形態による燃料噴射装置１０は、図１に示す燃料供給システム１に用いられている。燃料噴射装置１０は、内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、「エンジン２」）の各燃焼室２ｂに、燃料タンク４に貯留された燃料を供給する。燃料供給システム１は、フィードポンプ５、高圧燃料ポンプ６、コモンレール３、及び制御装置７０等を、燃料噴射装置１０と共に備えている。

フィードポンプ５は、例えばトロコイド式の電動ポンプである。フィードポンプ５は、高圧燃料ポンプ６に内蔵されている。フィードポンプ５は、燃料タンク４に貯留された燃料としての軽油を、高圧燃料ポンプ６に圧送する。フィードポンプ５は、高圧燃料ポンプ６と別体で、例えば燃料タンク４の内部に配置される構成であってもよい。

高圧燃料ポンプ６は、例えばプランジャ式のポンプである。高圧燃料ポンプ６は、エンジン２の出力軸によって駆動される。高圧燃料ポンプ６は、燃料配管６ａによってコモンレール３と接続されている。高圧燃料ポンプ６は、フィードポンプ５により供給された燃料をさらに昇圧し、高圧燃料としてコモンレール３に供給する。

コモンレール３は、高圧燃料配管３ｂを介して複数の燃料噴射装置１０と接続されている。コモンレール３は、余剰燃料配管８ａを介して燃料タンク４と接続されている。コモンレール３は、高圧燃料ポンプ６から供給される高圧燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま各燃料噴射装置１０に分配する。コモンレール３には、圧力センサ３ａ及び減圧弁８が備えられている。圧力センサ３ａはコモンレール３に蓄えられた燃料圧力を検出する。減圧弁８は、圧力センサ３ａによる検出値が目標圧力よりも高い場合に、余剰になった燃料を余剰燃料配管８ａへ排出する。

制御装置７０は、図１及び図２に示すＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０ａ及びＥＤＵ（Electronic Driver Unit）７０ｂを含む電子制御ユニットである。制御装置７０は、燃料噴射装置１０と共に燃料噴射システム９０を構成する。制御装置７０は、各燃料噴射装置１０と電気的に接続されている。制御装置７０は、エンジン２の稼動状態に応じて、各燃料噴射装置１０による燃料の噴射を制御する。

ＥＣＵ７０ａは、マイクロコンピュータ又はマイクロコントローラを主体に構成された演算回路を備えている。演算回路には、プロセッサ、ＲＡＭ、及び書き換え可能な不揮発性のメモリ装置が含まれている。ＥＤＵ７０ｂは、ＥＣＵ７０ａから入力される指令信号に基づき、燃料噴射装置１０の駆動部３０に駆動電圧を印加する。

燃料噴射装置１０は、燃焼室２ｂを形成するヘッド部材２ａの挿入孔に挿入された状態で、ヘッド部材２ａに取り付けられている。燃料噴射装置１０は、高圧燃料配管３ｂを介して供給される高圧燃料を、噴孔２３から燃焼室２ｂへ向けて直接的に噴射する。燃料噴射装置１０は、噴孔２３からの燃料の噴射を制御する弁構造を備えている。燃料噴射装置１０は、高圧燃料の一部を、噴孔２３の開閉に使用する。燃料噴射装置１０に供給された燃料の一部は、戻り配管８ｂ及び余剰燃料配管８ａを通じて燃料タンク４へ戻される。

燃料噴射装置１０は、図２及び図３に示すように、弁ボデー２０、ノズルニードル５０、ニードルシリンダ６０、駆動部３０、並びに制御弁体１１０及びピストン１２０を有する圧力制御機構１００を備えている。

弁ボデー２０は、インジェクターボデー部材２０ａ、流路形成部材２０ｂ、バルブボデー部材２０ｃ、ノズルボデー部材２０ｄ、リテーニングナット２０ｅ等の複数の金属部材を組み合わせることによって構成されている。弁ボデー２０の内部には、高圧燃料通路２１、低圧燃料通路２２、高圧室２１ａ、弁室２５、及び制御室２７が設けられている。加えて弁ボデー２０には噴孔２３が形成されている。

高圧燃料通路２１は、インジェクターボデー部材２０ａ、流路形成部材２０ｂ、及びバルブボデー部材２０ｃに形成されている。高圧燃料通路２１は、高圧燃料配管３ｂ（図１参照）と接続されている。高圧燃料通路２１は、高圧燃料配管３ｂを通じてコモンレール３（図１参照）から供給される高圧燃料を、高圧室２１ａに供給する。

低圧燃料通路２２は、流路形成部材２０ｂに形成されている。低圧燃料通路２２は、燃料噴射装置１０に供給された燃料を戻り配管８ｂ（図１参照）に流出させる通路である。低圧燃料通路２２は、流路形成部材２０ｂの中央を軸方向に貫通するピン収容孔２０ｆと接続されており、ピン収容孔２０ｆに対して傾斜した姿勢で延伸している。ピン収容孔２０ｆに臨む低圧燃料通路２２の入口部分には、アウトオリフィス２２ａが形成されている。アウトオリフィス２２ａは、ピン収容孔２０ｆから低圧燃料通路２２に流出する燃料の流量を制限する。アウトオリフィス２２ａの通過によって低圧燃料通路２２に供給される燃料は、高圧燃料通路２１を流通する高圧燃料よりも低圧となる。

高圧室２１ａは、ノズルボデー部材２０ｄに円柱状に形成された空間である。高圧室２１ａには、ノズルニードル５０及びニードルシリンダ６０が収容されている。高圧室２１ａは、高圧燃料通路２１と接続されている。高圧室２１ａは、高圧燃料通路２１を通じて供給される高圧燃料で満たされている。高圧室２１ａは、高圧燃料を噴孔２３まで流通させる。尚、高圧室２１ａの燃料圧力が「第一圧力」であり、第一圧力よりも低圧な低圧燃料通路２２の燃料圧力が「第二圧力」である。

弁室２５には、高圧燃料が充填されている。弁室２５は、高圧室２１ａ及び低圧燃料通路２２に接続可能である。弁室２５は、駆動部３０と制御室２７との間に位置している。弁室２５は、制御弁体１１０によって上下に区分けされている。弁室２５のうちで、圧力制御機構１００及び流路形成部材２０ｂの間に形成されている空間が、上弁室部２５ｂである。弁室２５のうちで、圧力制御機構１００の内部に区画されている空間が、下弁室部２５ａである。上弁室部２５ｂ及び下弁室部２５ａは、互いに接続されている。

制御室２７には、弁室２５を通じて高圧燃料が供給される。制御室２７は、弁室２５に接続されている。制御室２７は、弁室２５を介して高圧室２１ａ及び低圧燃料通路２２にそれぞれ接続可能である。制御室２７には、高圧燃料が充填されている。制御室２７は、ピストン１２０、ノズルニードル５０、及びニードルシリンダ６０によって区画された扁平な円柱状の空間である。制御室２７は、ノズルニードル５０を挟んで噴孔２３の反対側に位置している。

噴孔２３は、ヘッド部材２ａ（図１参照）へ挿入される弁ボデー２０において、挿入方向の先端部に形成されている。噴孔２３は、燃焼室２ｂ（図１参照）に露出している。弁ボデー２０の先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔２３は、弁ボデー２０の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。各噴孔２３は、燃焼室２ｂへ向けて高圧燃料を噴射する。高圧燃料は、噴孔２３を通過することによって霧化され、空気と混合し易い状態となる。

ノズルニードル５０は、金属材料により円柱形に形成されている。ノズルニードル５０の噴孔２３側の先端は円錐形に形成されている。ノズルニードル５０は、高圧室２１ａに収容されており、高圧室２１ａの高圧燃料から噴孔２３を開く方向（以下、「開弁方向」）の力を受ける。ノズルニードル５０には、ニードル受圧面５１、スプリングシート部５３、及びニードル摺動面５４が形成されている。

ニードル受圧面５１は、制御室２７に臨むノズルニードル５０の円状の端面である。ニードル受圧面５１は、制御室２７に充填された高圧燃料から、噴孔２３を閉じる方向（以下、「閉弁方向」）の力を受ける。ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料圧力によって閉弁方向に押圧されている。ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料圧力の変動により、軸方向に沿って弁ボデー２０に対し相対変位し、噴孔２３の開閉を行う。

スプリングシート部５３は、ノズルニードル５０に鍔状に設けられている。スプリングシート部５３及びニードルシリンダ６０の間には、ニードルスプリング５２が軸方向に押し縮められた状態で設置されている。ニードルスプリング５２は、円筒螺旋状に形成されたコイルスプリングである。ニードルスプリング５２は、閉弁方向への付勢力をスプリングシート部５３に印加している。

ニードル摺動面５４は、ノズルニードル５０の外周壁面のうちで、ニードルシリンダ６０に内嵌される部分である。ニードル摺動面５４は、ニードルシリンダ６０に対し摺動可能に支持されている。ニードル摺動面５４は、ニードルシリンダ６０の内周壁面との間で、制御室２７及び高圧室２１ａの間の油密を形成している。

以上のノズルニードル５０は、制御室２７の減圧により、高圧室２１ａの燃料に押し上げられ、開弁方向へ向けて変位する。その結果、高圧室２１ａに充填された高圧燃料は、噴孔２３から燃焼室２ｂ（図１参照）へ向けて噴射される。一方、制御室２７の圧力回復によれば、ノズルニードル５０は閉弁方向に押し下げられる。その結果、噴孔２３からの燃料噴射は、停止される。尚、開弁方向及び閉弁方向は、共にノズルニードル５０の変位方向である。

ニードルシリンダ６０は、金属材料等により円筒状に形成されている。ニードルシリンダ６０は、ニードル摺動面５４に外嵌される。ニードルシリンダ６０は、ニードル摺動面５４との間で油密を形成している。ニードルシリンダ６０は、ニードルスプリング５２の付勢力により、ピストン１２０の下端面に押し当てられている。ニードルシリンダ６０は、ニードルスプリング５２の付勢力をピストン１２０に伝達する。

駆動部３０は、圧力制御機構１００を駆動する。駆動部３０は、ピエゾアクチュエータ３１及び駆動伝達ピン３２を有している。ピエゾアクチュエータ３１は、ピエゾ素子によって構成された層と薄い電極層とが交互に積まれた積層体である。ピエゾアクチュエータ３１には、指令信号に基づいて規定された駆動電圧がＥＤＵ７０ｂによって印加される。ピエゾアクチュエータ３１は、ＥＤＵ７０ｂによって投入される駆動エネルギの充電により、ピエゾ素子の特性である逆電圧効果によって伸長する。ピエゾアクチュエータ３１は、投入された駆動エネルギの放電により、縮んだ状態となる。以上のように、ピエゾアクチュエータ３１は、ノズルニードル５０の変位方向に沿った伸縮作動を行う。

駆動伝達ピン３２は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動を圧力制御機構１００に伝達する押圧軸部である。駆動伝達ピン３２は、流路形成部材２０ｂのピン収容孔２０ｆに収容されている。駆動伝達ピン３２の先端部は、制御弁体１１０に突き当てられる。駆動部３０は、電荷の蓄積によって伸長したピエゾアクチュエータ３１により、駆動伝達ピン３２を弁室２５に突き出す方向へ変位させる。一方、駆動部３０は、電荷の放出によるピエゾアクチュエータ３１の収縮により、駆動伝達ピン３２をピン収容孔２０ｆへと引き戻す。

圧力制御機構１００は、バルブボデー部材２０ｃに形成された機構収容孔２０ｇに収容されている。圧力制御機構１００は、全体として円柱状を呈しており、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面に内嵌されている。機構収容孔２０ｇは、円柱状を呈するバルブボデー部材２０ｃの径方向の中央に形成され、バルブボデー部材２０ｃを軸方向に貫通する貫通孔である。機構収容孔２０ｇは、円柱状の収容空間を形成している。

圧力制御機構１００は、駆動部３０によって閉弁方向に押圧されることにより、制御室２７の燃料圧力を増減させる機構である。圧力制御機構１００は、駆動伝達ピン３２の変位により、制御室２７に燃料を流入させる流入状態と制御室２７からの燃料を流出させる流出状態とを切り替える三方弁の機能を有している。加えて圧力制御機構１００は、駆動伝達ピン３２の変位を、制御室２７の燃料を用いて方向を反転させつつ、ノズルニードル５０に伝達する駆動伝達部材の機能を有している。

圧力制御機構１００は、制御弁体１１０、ピストン１２０、及びバルブスプリング１４０等によって構成されている。

制御弁体１１０は、全体として円柱状を呈しており、弁室２５に収容されている。制御弁体１１０は、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態で、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出を停止させる。制御弁体１１０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動による変位で制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出を可能にする。制御弁体１１０は、金属材料によって形成された閉弁部材１１１及び伝達部材１１３等を組み合わせてなる。

閉弁部材１１１は、弁室２５に臨むピン収容孔２０ｆの流出開口２６を開閉する部材である。閉弁部材１１１は、弁室２５のうちで上弁室部２５ｂに配置されている。閉弁部材１１１は、閉塞部１１２ａ及び球状面部１１２ｂを有している。

閉塞部１１２ａは、流出開口２６よりも直径の大きい円形の平面状に形成されている。閉塞部１１２ａは、流出開口２６の周囲を円環状に囲む第一シート面部２８と対向している。閉塞部１１２ａの中央には、駆動伝達ピン３２が当接している。駆動伝達ピン３２を通じて閉弁部材１１１にピエゾアクチュエータ３１の伸長作動が伝達されることで、閉塞部１１２ａは、第一シート面部２８から離座する。その結果、流出開口２６が開状態となる。一方、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態で、閉塞部１１２ａは、第一シート面部２８に着座している。その結果、流出開口２６が閉じられる。球状面部１１２ｂは、閉塞部１１２ａの外縁と連続した部分球面状に形成されている。

伝達部材１１３は、大径部１１３ａ及び小径部１１３ｂを有する二段円柱状に形成されている。小径部１１３ｂは、大径部１１３ａに対し、後述するメインピストン部材１２０ａ側に位置している。伝達部材１１３には、弁体摺動面１１４、接触部１１５、及び弁連通路１１７が形成されている。

弁体摺動面１１４は、大径部１１３ａの外周壁面である。弁体摺動面１１４は、円筒面状に形成されている。弁体摺動面１１４は、後述するサブピストン部材１３０の内周壁面に内嵌されている。弁体摺動面１１４は、サブピストン部材１３０に対して摺動可能である。

接触部１１５は、軸方向にてバルブボデー部材２０ｃと対向する伝達部材１１３の上端面に設けられた凹部である。接触部１１５は、上端面の径方向の中央に位置しており、閉弁部材１１１を収容している。接触部１１５は、凹球面状に形成されており、球状面部１１２ｂに面接触している。接触部１１５及び球状面部１１２ｂの間の摺動により、伝達部材１１３は、閉弁部材１１１に対する相対的な傾きを許容される。

弁連通路１１７は、伝達部材１１３を軸方向に沿って貫通する貫通孔によって形成されている。弁連通路１１７は、接触部１１５の外周側に配置されている。弁連通路１１７は、下弁室部２５ａと上弁室部２５ｂとを連通する燃料通路である。弁連通路１１７は、制御弁体１１０の位置に係らず、下弁室部２５ａ及び上弁室部２５ｂの間を常に連通している。

ピストン１２０は、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面に摺動可能に支持されている。ピストン１２０は、ノズルニードル５０の変位方向に沿って変位可能である。ピストン１２０は、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態で、制御弁体１１０との間に変位方向の隙間ＧＰを形成している。隙間ＧＰの大きさは、例えば１０〜３０μｍ程度である。隙間ＧＰは、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動に伴う制御弁体１１０の閉弁方向への変位によって消失する。ピストン１２０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動によって変位した制御弁体１１０と当接する。ピストン１２０は、制御弁体１１０から伝達される力によって閉弁方向に変位することで、上弁室部２５ｂの容積を増加させる。その結果、ピストン１２０は、制御室２７に減圧を生じさせる。ピストン１２０は、金属材料によって円柱状に形成されたメインピストン部材１２０ａと、金属材料によって円筒状に形成されたサブピストン部材１３０等とを組み合わせてなる。

メインピストン部材１２０ａは、サブピストン部材１３０及びニードルシリンダ６０の間に位置している。メインピストン部材１２０ａの両端面のうちで制御弁体１１０に対向する上端面には、サブピストン部材１３０及びバルブスプリング１４０が載置されている。メインピストン部材１２０ａの下端面は、制御室２７及び高圧室２１ａに臨んでいる。メインピストン部材１２０ａには、流入流路１２２、ピストン連通路１２７、ピストン摺動面１２４、及び第二シート面部１２８が形成されている。

流入流路１２２は、メインピストン部材１２０ａの下端面の外縁部分から、上端面の中央へ向けて延伸する貫通孔によって形成されている。流入流路１２２は、高圧室２１ａと弁室２５との連通を形成している。弁室２５に臨む流入流路１２２の流入開口１２２ａは、上端面の中央に開口している。流入開口１２２ａは、高圧室２１ａから下弁室部２５ａに燃料を流入させる。流入開口１２２ａは、メインピストン部材１２０ａへの制御弁体１１０の当接によって閉じられる。流入開口１２２ａの閉塞によれば、高圧室２１ａと弁室２５との接続が遮断される。流入流路１２２には、インオリフィス１２３が形成されている。インオリフィス１２３は、流入開口１２２ａが開状態の場合にて、高圧室２１ａから弁室２５に流入する燃料の流量を制限する。

ピストン連通路１２７は、サブピストン部材１３０を軸方向に沿って貫通する貫通孔によって形成されている。ピストン連通路１２７は、サブピストン部材１３０の中心から外れた位置に設けられている。ピストン連通路１２７は、制御室２７と下弁室部２５ａとを連通する燃料通路である。ピストン連通路１２７は、制御弁体１１０の位置に係らず、制御室２７及び下弁室部２５ａの間を常に連通している。ピストン連通路１２７及び弁連通路１１７により、制御室２７は、上弁室部２５ｂと常に連通されている。

ピストン摺動面１２４は、メインピストン部材１２０ａの外周壁面である。ピストン摺動面１２４は、円筒面状に形成されている。ピストン摺動面１２４は、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面に内嵌されている。ピストン摺動面１２４は、バルブボデー部材２０ｃに対して摺動可能である。

第二シート面部１２８は、軸方向にて制御弁体１１０の下端面と対向するメインピストン部材１２０ａの上端面に設けられている。第二シート面部１２８は、平坦な平面状に形成されている。第二シート面部１２８は、流入開口１２２ａを囲む円環状である。ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態にて、第二シート面部１２８と制御弁体１１０の下端面との間には、上述の隙間ＧＰが形成される。制御弁体１１０のピストン１２０への当接により、第二シート面部１２８は、制御弁体１１０の下端面との間で油密を形成する。

サブピストン部材１３０は、メインピストン部材１２０ａとバルブボデー部材２０ｃとの間に、メインピストン部材１２０ａと同軸配置されている。サブピストン部材１３０の外径は、メインピストン部材１２０ａの外径と実質同一である。サブピストン部材１３０には、ピストン受圧面１３１及び円筒壁部１３２が形成されている。

ピストン受圧面１３１は、軸方向にて流路形成部材２０ｂと対向するサブピストン部材１３０の上端面である。ピストン受圧面１３１は、円環状に形成されている。ノズルニードル５０の変位方向に沿って見たピストン受圧面１３１の投影面積は、当該変位方向に沿って見たニードル受圧面５１の投影面積よりも大きい。ピストン受圧面１３１は、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態でニードルスプリング５２の付勢力によって流路形成部材２０ｂの下端面に押し当てられている。ピストン受圧面１３１は、制御弁体１１０及びピストン１２０の閉弁方向への変位によって流路形成部材２０ｂの下端面から離間し、上弁室部２５ｂの容積を拡大させる。一方で、ピストン１２０の閉弁方向への変位によれば、制御室２７の容積は減少する。上弁室部２５ｂの容積の増加分は、制御室２７の容積の減少分よりも大きくなる。以上により、上弁室部２５ｂの容積増加によって、制御室２７の減圧が生じる。

円筒壁部１３２は、制御弁体１１０の大径部１１３ａを軸方向に変位可能に支持し、且つ、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面によって変位可能に支持されている。円筒壁部１３２の軸方向の長さは、伝達部材１１３の軸方向の長さよりも、隙間ＧＰの間隔分だけ、長くされている。円筒壁部１３２及び小径部１１３ｂの間には、円筒状の下弁室部２５ａが形成されている。

バルブスプリング１４０は、円筒螺旋状に形成されたコイルスプリングである。バルブスプリング１４０は、軸方向に押し縮められた状態で、大径部１１３ａとメインピストン部材１２０ａとの間に配置されている。バルブスプリング１４０は、下弁室部２５ａに収容されており、小径部１１３ｂの外周側に位置している。バルブスプリング１４０は、流出開口２６へ向けて制御弁体１１０を付勢している。

ここまで説明した燃料噴射装置１０は、低速開弁モードと高速開弁モードとを切り替え可能である。以下、各開弁モードにおける燃料噴射装置１０の詳細を、圧力制御機構１００の作動と共に、図３〜図６に基づき、図２を参照しつつ説明する。

図３には、ピエゾアクチュエータ３１の無通電時、即ち、ピエゾアクチュエータ３１の縮んだ状態が示されている。この状態における制御弁体１１０は、初期位置として、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させている。ピストン１２０は、初期位置として、ピストン受圧面１３１を流路形成部材２０ｂの下端面に当接させている。ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態では、低圧燃料通路２２と弁室２５との接続が遮断されている。

一方、制御弁体１１０の下端面は、第二シート面部１２８からの離座しており、第二シート面部１２８との間に微小な隙間ＧＰを形成している。こうした制御弁体１１０の初期位置により、弁室２５と高圧室２１ａとが連通状態となる。故に、制御室２７は、弁室２５を介して高圧室２１ａと接続される。制御室２７の燃料圧力は、高圧室２１ａの燃料圧力と実質同一となる。以上の結果、ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料から受ける油圧力により、噴孔２３の閉弁状態を維持する。

図４に示す低速開弁モードでは、ピエゾアクチュエータ３１に第一駆動エネルギが投入される。低速開弁モードにおける圧力制御機構１００は、油圧サーボアクチュエータとして機能し、高圧燃料の油圧を利用したノズルニードル５０の開閉弁を行う。尚、第一駆動エネルギは、制御弁体１１０を変位させる一方で、ピストン１２０の変位を実質的に生じさせない駆動エネルギである。

詳記すると、低速開弁モードにおける駆動部３０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動により、駆動伝達ピン３２によって制御弁体１１０を押し下げる。制御弁体１１０の変位に伴う流出開口２６の開弁により、上弁室部２５ｂは、ピン収容孔２０ｆを介して、低圧燃料通路２２と連通する。制御室２７及び弁室２５の間がピストン連通路１２７によって互いに接続されているため、流出開口２６の開弁によれば、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出が可能となる。

燃料流出に伴って制御室２７に減圧が生じると、ニードル受圧面５１に作用する閉弁方向の油圧力は減少する。そして、閉弁方向の油圧力が開弁方向の油圧力を下回ることにより、ノズルニードル５０は、開弁方向への変位を開始する。以上により、噴孔２３が開弁状態となる。

ノズルニードル５０の上昇に伴う制御室２７の容積減少によれば、燃料流出によって減少した制御室２７の燃料圧力が復帰する。故に、燃料圧力の復帰以降、ノズルニードル５０は、アウトオリフィス２２ａを流通する燃料の流出量に応じて、実質的に一定の速度で開弁方向へのリフトを継続する。

また低速閉弁モードにおける駆動部３０は、制御弁体１１０の下端面を第二シート面部１２８に押し付けて、流入開口１２２ａを閉じる。その結果、高圧室２１ａと弁室２５との接続が遮断される。故に、高圧室２１ａから低圧燃料通路２２への燃料リークが抑制される。尚、高圧室２１ａと弁室２５との接続遮断によれば、高圧室２１ａと制御室２７との接続も遮断状態となる。

図５に示す高速開弁モードでは、ピエゾアクチュエータ３１に第二駆動エネルギが投入される。第二駆動エネルギは、第一駆動エネルギよりも大きな駆動エネルギである。高速開弁モードにおける圧力制御機構１００は、燃料流出に伴う制御室２７の減圧によって得られる油圧力をアシスト力として利用しつつ、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動の伝達により、ノズルニードル５０を変位させる。高速開弁モードにおける駆動部３０は、ノズルニードル５０を直接的に駆動する。油圧力の利用によれば、ノズルニードル５０を駆動する駆動部３０の負荷の軽減が図られる。

詳記すると、高速開弁モードにおける駆動部３０は、低速開弁モードよりも大きな伸長作動を行い、駆動伝達ピン３２によって制御弁体１１０をさらに押し下げる。制御弁体１１０は、ピストン１２０との間の隙間ＧＰを消失させ、当接したピストン１２０を変位させる。制御弁体１１０及びピストン１２０は、ニードルシリンダ６０を押し下げつつ、ノズルニードル５０へ向けて一体的に変位する。これにより、制御室２７の容積が減少する一方で、上弁室部２５ｂの容積が増加する。ピストン受圧面１３１の受圧面積がノズルニードル５０の受圧面積よりも大きいため、ピストン１２０の変位に伴う上弁室部２５ｂの容積増加分は、制御室２７の容積減少分を上回る。その結果、ピストン連通路１２７によって互いに接続された弁室２５及び制御室２７の総容積の増加により、制御室２７の減圧が生じる。こうしてピストン１２０は、制御弁体１１０から伝達される力で弁室２５の容積を増加させる方向に変位し、制御室２７を減圧する。そして、ニードル受圧面５１に作用する閉弁方向の油圧力が減少することで、ノズルニードル５０のリフトが開始され、噴孔２３（図２参照）は開弁状態となる。

以上の高速開弁モードにおける制御室２７の減圧スピードは、低速開弁モードよりも速い。加えて、弁室２５及び制御室２７の総容積が拡大されるため、ノズルニードル５０の上昇に伴う制御室２７の圧力復帰が抑制される。故に、高速開弁モードでの圧力復帰のタイミングは、低速開弁モードよりも遅くなる。そのため、高速開弁モードにおけるノズルニードル５０の加速開弁期間は、低速開弁モードよりも長く確保される。したがって、高速開弁モードにおけるノズルニードル５０の開弁速度は、低速開弁モードよりも長い期間、高速に維持される。

図６に示す閉弁期間では、ピエゾアクチュエータ３１（図２参照）への通電が遮断される。通電停止後、ピエゾアクチュエータ３１に蓄えられていた電荷が放出されると、ピエゾアクチュエータ３１は、軸方向に収縮する。制御弁体１１０は、駆動部３０における駆動力の消失に伴い、ピン収容孔２０ｆ及び下弁室部２５ａの間の圧力差とバルブスプリング１４０から作用する復元力とにより、流出開口２６へ向けて変位する。その結果、制御弁体１１０は、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させ、流出開口２６を閉弁する。以上により、上弁室部２５ｂと低圧燃料通路２２との接続が遮断され、弁室２５及び制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出が停止される。

加えて制御弁体１１０は、下端面を第二シート面部１２８から離座させ、流入開口１２２ａを開弁する。その結果、弁室２５を介して高圧室２１ａと接続される制御室２７には、流入流路１２２、下弁室部２５ａの隙間ＧＰ、及びピストン連通路１２７を通じて、高圧室２１ａの燃料が流入する。以上により、制御室２７の燃料圧力は、高圧室２１ａと同程度の初期圧力まで回復する。制御室２７の圧力回復によれば、ニードル受圧面５１に作用する油圧力が増加し、ノズルニードル５０は、閉弁方向の油圧力及びニードルスプリング５２（図３参照）の復元力によって押し下げられる。以上により、噴孔２３（図２参照）は閉弁状態となる。

次に、制御装置７０による噴射制御の一態様として、駆動エネルギの低減を図った高速開弁モードの詳細を、図２及び図７に基づき説明する。

制御装置７０のＥＣＵ７０ａには、噴射圧取得部７１及び充電制御部７２が設けられている。噴射圧取得部７１及び充電制御部７２は、噴射制御プログラムに基づいて構築される機能ブロックであってもよく、複数の集積回路及び受動素子等を組み合わせてなる専用の電気回路部であってもよい。

噴射圧取得部７１は、燃料噴射装置１０における噴射圧Ｐｃを取得する。噴射圧Ｐｃは、コモンレール３から燃料噴射装置１０の間のいずれの箇所で検出されてもよい。例えば噴射圧Ｐｃは、圧力センサ３ａによって取得される燃料圧力であってよい。噴射圧Ｐｃは、各燃料噴射装置１０に内蔵された圧力センサにて検出される燃料圧力の値であってもよい。

充電制御部７２は、ピエゾアクチュエータ３１の充電を制御する。充電制御部７２は、ＥＤＵ７０ｂに出力する指令信号の値（以下「指令値」）の増減により、ＥＤＵ７０ｂからピエゾアクチュエータ３１に投入される駆動エネルギの大きさを増減させる。充電制御部７２は、指令値の切り替えにより、燃料流出に伴う制御室２７の減圧でノズルニードル５０のリフトを開始させた後に、弁室２５の容積増加に伴う制御室２７の減圧で直接的なノズルニードル５０の駆動を行う。

詳記すると、充電制御部７２は、時刻ｔ０にて、初期駆動エネルギのピエゾアクチュエータ３１への投入を開始させる。初期駆動エネルギは、ピストン１２０に当接する位置まで制御弁体１１０を変位させることが可能な伸長作動を、ピエゾアクチュエータ３１に生じさせる駆動エネルギである。初期駆動エネルギは、低速開弁モードの第一駆動エネルギと同程度であってもよく、第一駆動エネルギよりも僅かに大きくてもよい。また初期駆動エネルギは、第二駆動エネルギよりも小さい。

時刻ｔ０は、初期駆動エネルギの投入開始時刻である。時刻ｔ０での初期駆動エネルギの投入により、制御弁体１１０は、流出開口２６を開弁し、燃料流出に伴う減圧を制御室２７に生じさせる。そして、制御弁体１１０は、初期駆動エネルギの投入開始後の時刻ｔ１にて、ピストン１２０に当接する。隙間ＧＰを消失させるのに要する時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間が、空走時間Ｔ０となる。充電制御部７２は、時刻ｔ１にて、ピエゾアクチュエータ３１の充電を一時的に停止する。時刻ｔ１は、制御弁体１１０がピストン１２０に当接する当接時刻である。

時刻ｔ２にて、制御室２７の圧力は、ノズルニードル５０の開弁圧Ｐｏまで降下する。これにより、ノズルニードル５０のリフトが開始される。時刻ｔ２は、ノズルニードル５０の変位開始時刻である。噴孔２３の開弁に要する時刻ｔ０から時刻ｔ２までの時間が、開弁時間Ｔｓとなる。充電制御部７２は、時刻ｔ２にて、指令値を第一指令値Ｓ１から第二指令値Ｓ２へと切り替える。これにより、停止されていたピエゾアクチュエータ３１の充電が再開される。充電の再開により、ピエゾアクチュエータ３１は、制御弁体１１０と共にピストン１２０を変位させる。その結果、弁室２５の容積増加に伴う制御室２７の減圧により、ノズルニードル５０の変位速度が高速化される。

以上の制御において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間が、ピエゾアクチュエータ３１の充電を一時的に停止する待機時間Ｔｄとなる。充電制御部７２は、開弁時間Ｔｓから空走時間Ｔ０を差し引いた時間を、充電を一時的に停止する待機時間Ｔｄとして設定する。尚、待機時間Ｔｄが経過する時刻は、開弁時間Ｔｓの経過する時刻ｔ２よりも僅かに遅くされてよい。こうした設定によれば、充電を再開するタイミングは、ノズルニードル５０のリフト開始後となり得る。

ここで、開弁時間Ｔｓは、燃料噴射装置１０の噴射圧Ｐｃが高圧になるに従い、長くなる（図８参照）。故に、充電制御部７２は、噴射圧取得部７１にて取得される噴射圧Ｐｃの値に基づき、待機時間Ｔｄを調整可能である。具体的に、充電制御部７２は、噴射圧Ｐｃが高くになる従って、待機時間Ｔｄを長く調整し、噴射圧Ｐｃが低くなるに従って、待機時間Ｔｄを短く調整する。

ここまで説明した第一実施形態の高速開弁モードにて、燃料噴射装置１０は、制御弁体１１０、ピストン１２０及び燃料を介して、ピエゾアクチュエータ３１でノズルニードル５０を駆動し、噴孔２３を開弁させることができる。このように、燃料噴射装置１０は、ピエゾアクチュエータ３１でノズルニードル５０を直動可能な構成である。

そして、制御弁体１１０とピストン１２０との間には、変位方向の隙間ＧＰが形成されている。故に、制御弁体１１０は、ピストン１２０を変位させることなく、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動によって流出開口２６を開くよう変位し、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出を行わせる。その結果、ノズルニードル５０は、燃料流出に伴う制御室２７の減圧により、開弁方向に変位する。したがって、燃料噴射装置１０は、ノズルニードル５０を直動可能であっても、燃料流出に伴う制御室２７の減圧を主として、実質的には燃料流出に伴う制御室２７の減圧のみで、噴孔２３の開弁を行うことができる。

加えて第一実施形態では、ニードル受圧面５１の投影面積よりもピストン受圧面１３１の投影面積が小さい。故に、ピストン１２０の変位による弁室２５の容積増加分は、制御室２７の容積減少分よりも大きくなる。さらに第一実施形態では、制御弁体１１０の変位によっても、上弁室部２５ｂの容積が拡大する。故に、弁室２５の容積増加分は、制御室２７の容積減少分よりもいっそう大きくなる。以上によれば、高速開弁モードでは、ピストン１２０の変位に伴う制御室２７の減圧が顕著に生じ得る。したがって、ピエゾアクチュエータ３１の直動によるノズルニードル５０の開弁が高速化される。

また第一実施形態では、ノズルニードル５０を開弁させる際に、流入開口１２２ａが制御弁体１１０によって閉じられる。故に、高圧室２１ａから弁室２５への燃料の流入が停止される。以上によれば、ノズルニードル５０の駆動に用いられないリーク燃料の消費量が低減され得る。

加えて、弁室２５を経由した制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料の流出は、高圧室２１ａから弁室２５に流入する燃料に妨げられない。よって、制御室２７の減圧は、流出開口２６の開弁後、速やかに生じ得る。以上によれば、低速開弁モードにて、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動に対するノズルニードル５０の応答性が確保可能となる。

さらに第一実施形態のように、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面ではなく、円筒壁部１３２が制御弁体１１０を摺動可能に支持する構成であれば、制御弁体１１０と弁ボデー２０との間の空間容積が低減容易となる。即ち、弁室２５の容積が低減され得る。以上によれば、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続後、低圧燃料通路２２への燃料流出に伴う制御室２７の減圧は、速やかに生じ得る。したがって、ノズルニードル５０の応答性は、いっそう確保される。

また高速開弁モードにおいては、弁室２５の容積の抑制により、弁室２５の容積拡大に伴う制御室２７の減圧が顕著に生じ得る。故に、ノズルニードル５０の開弁速度が高速化され得る。

さらに第一実施形態のピストン１２０では、円筒状のサブピストン部材１３０が円柱状のメインピストン部材１２０ａとは別体に設けられている。このように、ピストン１２０を単純な形状の部材に分割した構成であれば、個々の部材の加工は容易となる。故に、高い寸法精度を有するピストン１２０の提供が可能となる。

加えて第一実施形態の充電制御部７２は、ピエゾアクチュエータ３１への初期駆動エネルギの投入により、燃料流出に伴う制御室２７の減圧を利用して、ノズルニードル５０のリフトを開始させる。そして、充電制御部７２は、初期駆動エネルギの投入によってノズルニードル５０の変位が開始されたタイミング、即ち待機時間Ｔｄの経過時に、ピエゾアクチュエータ３１の充電を再開する。こうした待機時間Ｔｄの設定の効果が、図９に示されている。待機時間Ｔｄを設定しない場合と比較して、待機時間Ｔｄを設定した場合では、ピエゾアクチュエータ３１にて消費される駆動エネルギが低減可能になる。

また第一実施形態における充電再開の待機時間Ｔｄは、開弁時間Ｔｓから空走時間Ｔ０を差し引いた値に設定される。このような待機時間Ｔｄの設定によれば、充電を一時停止する待機時間Ｔｄは、最低限に抑えられる。その結果、充電制御部７２は、ノズルニードル５０のリフト開始後に遅滞なく充電を再開できる。

加えて第一実施形態の充電制御部７２は、噴射圧Ｐｃが高くになる従って、待機時間Ｔｄを長く調整する。上述したように、噴射圧Ｐｃが高くなるほど、開弁時間Ｔｓは長くなる。故に、噴射圧Ｐｃに基づいて待機時間Ｔｄを調整すれば、充電制御部７２は、待機時間Ｔｄを適切な長さに設定し、ノズルニードル５０のリフト開始後に遅滞なく充電を再開できる。

尚、第一実施形態では、弁ボデー２０が「本体」に相当し、高圧室２１ａが「第一室」に相当し、低圧燃料通路２２が「第二室」に相当し、ピエゾアクチュエータ３１が「アクチュエータ」に相当し、ノズルニードル５０が「ニードル」に相当する。また、ニードル受圧面５１が「ニードル受圧部」に相当し、ニードルスプリング５２が「ニードル付勢部材」に相当し、ニードルシリンダ６０が「制御室部材」に相当し、制御弁体１１０が「弁体」に相当する。そして、ピストン受圧面１３１が「ピストン受圧部」に相当し、円筒壁部１３２が「ピストン壁部」に相当する。

（第二実施形態）
図１０〜図１３に示す第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態の燃料噴射装置では、圧力制御機構２００及びニードルシリンダ２６０の構成が、第一実施形態とは異なっている。以下、第二実施形態の圧力制御機構２００及びニードルシリンダ２６０の詳細を順に説明する。

圧力制御機構２００は、図１０に示すように、制御弁体２１０、ピストン２２０、及びピストンスプリング２４０等によって構成されている。

制御弁体２１０は、金属材料によって円柱状に形成されている。制御弁体２１０は、弁室２５に収容されており、弁室２５を上弁室部２５ｂ及び下弁室部２５ａに区分けしている。制御弁体２１０の上端面と流路形成部材２０ｂの下端面との間に形成される空間が上弁室部２５ｂである。制御弁体２１０を挟んで上弁室部２５ｂの反対側に位置する空間が、下弁室部２５ａである。制御弁体２１０は、駆動伝達ピン３２の押圧に伴う流路形成部材２０ｂの下端面からの離間により、上弁室部２５ｂの容積を拡大させる。制御弁体２１０には、第一実施形態と実質同一の閉塞部１１２ａ、弁体摺動面１１４、及び弁連通路１１７が形成されている。

閉塞部１１２ａは、流出開口２６の周囲を囲む第一シート面部２８に離着座可能である。閉塞部１１２ａの第一シート面部２８への着座により、制御弁体２１０は、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続を遮断する。弁体摺動面１１４は、円筒面状に形成された制御弁体２１０の外周壁面である。弁体摺動面１１４は、ピストン２２０の円筒壁部１３２によって摺動可能に支持されている。弁連通路１１７は、制御弁体２１０の上端面と下端面との間を貫通する貫通孔によって形成されている。弁連通路１１７は、下端面の径方向の中央から、上端面のうちで閉塞部１１２ａの外周側の部分へ向けて、軸方向に対し傾斜した姿勢で延伸している。

ピストン２２０は、金属材料によって円筒状に形成されている。ピストン２２０には、大径孔２２０ａ及び小径孔２２０ｂが形成されている。大径孔２２０ａ及び小径孔２２０ｂは、ピストン２２０の軸方向に並ぶ配置にて、ピストン２２０と同軸となるよう形成されている。小径孔２２０ｂは、大径孔２２０ａに対し制御室２７側に位置している。ピストン２２０は、バルブボデー部材２０ｃの内周壁面に摺動可能に支持されている。ピストン２２０は、第一実施形態と実質同一の流入流路１２２、ピストン摺動面１２４、第二シート面部１２８、ピストン受圧面１３１及び円筒壁部１３２に加えて、ニードルシリンダ摺動面２２４及び段差面２２５を有している。

流入流路１２２は、ピストン２２０の下端面の外縁部分から、段差面２２５へ向けて延伸する貫通孔によって形成されている。流入流路１２２の流入開口１２２ａは、段差面２２５に開口している。流入開口１２２ａは、ピストン２２０への制御弁体２１０の当接によって閉じられる。

ピストン摺動面１２４は、円筒面状に形成されたピストン２２０の外周壁面である。ピストン摺動面１２４は、バルブボデー部材２０ｃに対して摺動可能な状態で、内周壁面に内嵌されている。

第二シート面部１２８は、段差面２２５に形成されている。第二シート面部１２８は、軸方向にて制御弁体２１０の下端面と対向している。第二シート面部１２８は、小径孔２２０ｂの開口を囲む円環状である。制御弁体２１０の段差面２２５への当接により、第二シート面部１２８は、制御弁体２１０の下端面との間で油密を形成する。

ピストン受圧面１３１は、円環状に形成されたピストン２２０の上端面である。ピストン受圧面１３１は、駆動伝達ピン３２の押圧によるピストン２２０の閉弁方向への変位により、流路形成部材２０ｂの下端面から離間する。これにより、上弁室部２５ｂの容積が拡大する。円筒壁部１３２は、大径孔２２０ａの周囲を囲む円筒状の壁部である。円筒壁部１３２は、制御弁体２１０を軸方向に変位可能に支持している。円筒壁部１３２は、弁体摺動面１１４との間で油密を形成している。

ニードルシリンダ摺動面２２４は、小径孔２２０ｂの周囲を囲む円筒面状の内周壁面である。ニードルシリンダ摺動面２２４は、ニードルシリンダ２６０に外嵌されている。ニードルシリンダ摺動面２２４は、ニードルシリンダ２６０を摺動可能に支持している。

段差面２２５は、大径孔２２０ａと小径孔２２０ｂの間に、径方向に沿って形成された円環状の平面である。段差面２２５は、制御弁体２１０の下端面と対向している。段差面２２５と制御弁体２１０の下端面との間には、扁平な円盤状の下弁室部２５ａが区画されている。

ピストンスプリング２４０は、円筒螺旋状に形成されたコイルスプリングである。ピストンスプリング２４０は、弁室２５の外部に設置されている。ピストンスプリング２４０は、高圧室２１ａに収容されており、ニードルシリンダ２６０とピストン２２０との間に軸方向に押し縮められた状態で配置されている。ピストンスプリング２４０の軸方向の一端は、ピストン２２０の下端面に載置されている。ピストンスプリング２４０は、上弁室部２５ｂの容積を減少させる方向へ向けて、ピストン２２０を押圧している。

ニードルシリンダ２６０は、本体部２６１及び押圧部２６２を有している。ニードルシリンダ２６０には、シリンダ連通路２６３及び頂面連通路２６４が形成されている。本体部２６１は、有底の円筒状に形成されている。本体部２６１は、ニードル摺動面５４に外嵌されている。本体部２６１は、ニードル受圧面５１と共に制御室２７を区画している。本体部２６１には、制御弁体２１０側へ向かう付勢力がニードルスプリング５２によって印加されている。

押圧部２６２は、本体部２６１の底壁の中央から、制御弁体２１０へ向けて円柱状に突出している。押圧部２６２は、本体部２６１と同軸に設けられている。押圧部２６２は、小径孔２２０ｂに挿通されており、ニードルシリンダ摺動面２２４に内嵌されている。押圧部２６２の外周壁面は、ニードルシリンダ摺動面２２４との間で実質的な油密を形成している。

押圧部２６２の突出方向の先端面は、制御弁体２１０の下端面に当接可能である。押圧部２６２は、本体部２６１に作用するニードルスプリング５２の付勢力を制御弁体２１０に伝達し、制御弁体２１０を流路形成部材２０ｂの下端面に押し当てる。即ち、押圧部２６２は、ニードルシリンダ２６０に作用するニードルスプリング５２の付勢力を用いて、制御弁体２１０を押圧する。押圧部２６２に押圧された制御弁体２１０は、流出開口２６を閉じ、上弁室部２５ｂと低圧燃料通路２２との接続を遮断する。尚、押圧部２６２から制御弁体２１０に作用する押圧力の方向（以下、「遮断方向」）は、ノズルニードル５０の開弁方向と同一である。

シリンダ連通路２６３は、本体部２６１の底壁及び押圧部２６２を軸方向に貫通する貫通孔によって形成されている。シリンダ連通路２６３は、制御室２７及び下弁室部２５ａの間を連通させている。シリンダ連通路２６３及び弁連通路１１７により、制御室２７と上弁室部２５ｂとの連通状態が維持される。

頂面連通路２６４は、押圧部２６２の先端面に形成されている。頂面連通路２６４は、シリンダ連通路２６３の開口から外周側へ向かって延伸する溝部によって形成されている。頂面連通路２６４は、押圧部２６２の先端面が制御弁体２１０の下端面と当接した状態でも、下弁室部２５ａとシリンダ連通路２６３との連通状態を維持させる。

次に、第二実施形態の燃料噴射装置及び圧力制御機構２００の作動を、図１０〜図１３に基づき、図２を参照しつつ説明する。

図１０に示すように、非通電時にてピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態では、制御弁体２１０は、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させている。これにより、流出開口２６が閉じられることで、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続が遮断される。一方、制御弁体２１０の下端面は、第二シート面部１２８からの離座しており、第二シート面部１２８との間に微小な隙間ＧＰを形成している。これにより、高圧室２１ａと弁室２５とが連通し、制御室２７は、弁室２５を介して高圧室２１ａと接続される。そのため、制御室２７の燃料圧力は、高圧室２１ａの燃料圧力相当となっている。故に、ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料から受ける油圧力により、噴孔２３の閉弁状態を維持する。

図１１に示す低速開弁モードにおける駆動部３０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動により、駆動伝達ピン３２によって制御弁体２１０を押し下げる。制御弁体２１０は、ピストン２２０に押し当てられた状態で静止する。制御弁体２１０の変位に伴う流出開口２６の開弁により、上弁室部２５ｂは、低圧燃料通路２２と連通する。制御室２７及び上弁室部２５ｂの間がシリンダ連通路２６３及び弁連通路１１７によって接続されているため、流出開口２６の開弁によれば、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出が可能となる（図１１の矢印参照）。燃料流出に伴って制御室２７に減圧が生じると、ノズルニードル５０は、開弁方向への変位を開始する。以上により、噴孔２３が開弁状態となる。

加えて、低速閉弁モードにおける駆動部３０は、隙間ＧＰを消失させ、制御弁体２１０の下端面を第二シート面部１２８に押し当てる。その結果、流入開口１２２ａが閉じられることで、高圧室２１ａと弁室２５との接続が遮断される。以上により、高圧室２１ａから低圧燃料通路２２への燃料リークが抑制される。

図１２に示す高速開弁モードにおける駆動部３０は、低速開弁モードよりも大きな伸長作動を行い、駆動伝達ピン３２によって制御弁体２１０をさらに押し下げる。制御弁体２１０の変位によって隙間ＧＰが消失すると、制御弁体２１０及びピストン２２０は、ニードルシリンダ２６０を押し下げつつ、ノズルニードル５０の閉弁方向へ向けて一体的に変位する。ピストン２２０の変位によれば、制御室２７の容積が減少する一方で、上弁室部２５ｂの拡張に伴って弁室２５の容積が増加する。弁室２５及び制御室２７の総容積の増加により、制御室２７から上弁室部２５ｂへの燃料の移動を伴いつつ（図１２の矢印参照）、低速開弁モードよりも急速な制御室２７の減圧が生じる。その結果、ノズルニードル５０は、低速開弁モードよりも高速で開弁方向へ向けて変位可能となる。尚、高速開弁モードにて、流入開口１２２ａは、制御弁体２１０によって閉じられている。一方、流出開口２６は、開いた状態が維持されている。

図１３に示す閉弁期間では、通電を遮断されたピエゾアクチュエータ３１が軸方向に収縮する。これにより、駆動伝達ピン３２は、ピン収容孔２０ｆの内部へ引き戻される。制御弁体２１０は、軸方向に生じる圧力差と、押圧部２６２によって伝達されるニードルスプリング５２の復元力とにより、遮断方向へ向けて変位する。制御弁体２１０は、流出開口２６を閉じ、上弁室部２５ｂと低圧燃料通路２２との接続を遮断する。その結果、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出は、停止される。また、高速開弁モードにて制御弁体２１０によって押し下げられたピストン２２０も、ピストンスプリング２４０の付勢力によって、遮断方向に押し上げられる。故に、拡張された上弁室部２５ｂ及び縮小された制御室２７の各容積は、それぞれ初期状態に戻る。

加えて制御弁体２１０は、第二シート面部１２８から下端面を離座させ、流入開口１２２ａを開ける。これにより、制御室２７には、流入流路１２２、頂面連通路２６４及びシリンダ連通路２６３を通じて、高圧室２１ａから燃料が流入する（図１３の矢印参照）。制御室２７の圧力回復によれば、ニードル受圧面５１に作用する油圧力が復帰し、ノズルニードル５０は、閉弁方向へ押し下げられる。その結果、噴孔２３は、閉弁状態に戻される。

ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、ノズルニードル５０を直動可能であっても、低圧側への燃料流出に伴う制御室２７の減圧を主として、噴孔２３の開弁を行うことができる。

加えて第二実施形態では、ニードルスプリング５２の復元力が押圧部２６２を介して制御弁体２１０に伝達され、制御弁体２１０を遮断方向に付勢している。こうした構成であれば、制御弁体２１０を遮断方向に付勢する付勢構成を弁室２５に配置する必要がなくなる。故に、弁室２５の容積の低減が可能になる。そのため高速開弁モードでは、ピストン２２０の変位に伴う弁室２５の容積拡大により、弁室２５及び制御室２７の減圧が顕著に生じ得る。故に、ノズルニードル５０の開弁速度の高速化が可能になる。加えて、低速開弁モードでは、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続後、低圧側への燃料流出に伴う制御室２７の減圧は、速やかに生じ得る。したがって、低速開弁モードにおけるノズルニードル５０の開弁速度も、高速化可能となる。

また第二実施形態では、ニードルシリンダ２６０及び制御弁体２１０に、シリンダ連通路２６３及び弁連通路１１７が互いに連続するように形成されている。そして、シリンダ連通路２６３及び弁連通路１１７により、制御室２７及び上弁室部２５ｂとの連通が確保されている。こうした構成によれば、制御弁体２１０及びピストン２２０の変位による上弁室部２５ｂの拡張に伴い、制御室２７の燃料は、上弁室部２５ｂに円滑に流通し得る。したがって、高速開弁モードにて、制御弁体２１０及びピストン２２０の動きは、ノズルニードル５０に円滑に伝達され得る。

さらに第二実施形態のピストンスプリング２４０は、弁室２５の容積を減少させる方向へ向けて、ピストン２２０を付勢している。故に、ピエゾアクチュエータ３１の収縮作動に伴い、ピストン２２０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長前の初期位置に確実に戻り得る。このように、ピストン２２０の変位がピエゾアクチュエータ３１の作動に円滑に追従できれば、ピエゾアクチュエータ３１は、ノズルニードル５０を正確に駆動可能となる。

尚、第二実施形態では、弁連通路１１７及びシリンダ連通路２６３がそれぞれ「連通路」に相当し、制御弁体２１０が「弁体」に相当し、ピストンスプリング２４０が「ピストン付勢部材」に相当し、ニードルシリンダ２６０が「制御室部材」に相当する。

（第三実施形態）
図１４〜図１８に示す第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態の燃料噴射装置では、圧力制御機構３００の構成が第一実施形態とは異なっている。以下、第三実施形態の圧力制御機構３００の詳細を説明する。

圧力制御機構３００は、図１４に示すように、第一実施形態と実質同一のバルブスプリング１４０に加えて、制御弁体３１０及びピストン３２０を備えている。

制御弁体３１０は、大径部１１３ａ及び小径部１１３ｂを有する二段円柱状に形成されている。制御弁体３１０からは、第一実施形態の弁連通路１１７（図３参照）に相当する構成が省略されている。制御弁体３１０には、第一実施形態と実質同一の閉塞部１１２ａ及び弁体摺動面１１４が形成されている。

ピストン３２０は、全体として円柱状に形成されている。ピストン３２０は、バルブボデー部材２０ｃによって摺動可能に支持されている。ピストン３２０には、収容穴３２０ａが設けられている。収容穴３２０ａは、上端面に開口する円柱状の空間をピストン３２０に形成している。弁室２５は、収容穴３２０ａによって形成されている。収容穴３２０ａには、制御弁体３１０が、ピストン３２０に対して摺動可能な状態で収容されている。

ピストン３２０は、第一実施形態と実質同一の流入流路１２２、ピストン摺動面１２４、第二シート面部１２８、ピストン受圧面１３１及び円筒壁部１３２を有している。加えてピストン３２０には、収容底面３２５、流入連通路３２７ａ及び流出連通路３２７ｂがさらに設けられている。

収容底面３２５は、収容穴３２０ａを区画する円状の底面である。収容底面３２５には、下弁室部２５ａに臨む流入流路１２２の流入開口１２２ａが開口している。収容底面３２５には、流入開口１２２ａを囲む円環状の第二シート面部１２８が形成されている。制御弁体３１０の収容底面３２５への当接により、流入開口１２２ａ及び流入連通路３２７ａの開口が閉じられる。

流入連通路３２７ａは、ピストン３２０の収容底面３２５及び下端面の間を軸方向に沿って貫通する貫通孔によって形成されている。流入連通路３２７ａは、制御室２７と下弁室部２５ａとを連通する燃料通路である。流入連通路３２７ａは、高圧室２１ａから下弁室部２５ａに流入した燃料を、制御室２７に流入させる。

流出連通路３２７ｂは、ピストン３２０の上端面及び下端面の間を軸方向に沿って貫通する貫通孔によって形成されている。流出連通路３２７ｂは、収容穴３２０ａの外周側に配置されている。ピストン受圧面１３１に開口する流出連通路３２７ｂの一端は、ピストン受圧面１３１に設けられた径方向の溝と接続されている。ピストン３２０の下端面に開口する流出連通路３２７ｂの他端は、ニードルシリンダ６０の上端面に設けられた径方向の溝と接続されている。流出連通路３２７ｂは、各溝と共に、制御室２７と上弁室部２５ｂとを連通する燃料通路となる。流出連通路３２７ｂは、制御室２７の燃料を上弁室部２５ｂに流出させることができる。

次に、第三実施形態の燃料噴射装置及び圧力制御機構３００の作動を、図１４〜図１７に基づき、図２を参照しつつ説明する。

図１４に示すように、非通電時にてピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態では、制御弁体３１０は、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させている。これにより、流出開口２６が閉じられ、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続が遮断される。一方、制御弁体３１０の下端面は、第二シート面部１２８からの離座しており、ピストン３２０との間に微小な隙間ＧＰを形成している。以上により、制御室２７は、流入流路１２２、下弁室部２５ａ及び流入連通路３２７ａを通じて高圧室２１ａと接続されて、高圧室２１ａと同程度の圧力となる。そのため、ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料から受ける油圧力により、噴孔２３の閉弁状態を維持する。

図１５に示す低速開弁モードにおける駆動部３０は、駆動伝達ピン３２によって制御弁体３１０を押し下げ、制御弁体３１０をピストン３２０に押し当てられた状態で静止させる。制御弁体３１０による流出開口２６の開弁により、各溝及び流入連通路３２７ａと上弁室部２５ｂとを通じて、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出が可能となる（図１５の矢印参照）。低圧側への燃料流出に伴う制御室２７の減圧により、ノズルニードル５０は、噴孔２３を開弁させる。加えて制御弁体３１０は、隙間ＧＰを消失させ、第二シート面部１２８に下端面を押し当てている。故に、流入開口１２２ａが閉じられ、高圧室２１ａから低圧燃料通路２２への燃料リークが抑制される。

図１６に示す高速開弁モードにおける駆動部３０は、駆動伝達ピン３２によって制御弁体３１０をさらに押し下げる。隙間ＧＰの消失に伴って一体的に変位する制御弁体３１０及びピストン３２０は、上弁室部２５ｂの容積を増加させつつ、ニードルシリンダ６０の押し下げによって制御室２７の容積を減少させる。その結果、弁室２５及び制御室２７の総容積が増加するため、流出連通路３２７ｂを通じた制御室２７から上弁室部２５ｂへの燃料の移動を伴いつつ（図１６の矢印参照）、低速開弁モードよりも急速な制御室２７の減圧が生じる。以上により、ノズルニードル５０は、低速開弁モードよりも高速で開弁方向へ向けて変位可能となる。その結果、図１８に示すように、高速開弁モードにおける開弁開始後の噴射率が、低速開弁モードよりも急速に立ち上がる。

図１７に示す閉弁期間では、ピエゾアクチュエータ３１の収縮により、駆動伝達ピン３２がピン収容孔２０ｆの内部へ引き戻される。制御弁体３１０は、軸方向に生じる圧力差と、バルブスプリング１４０の復元力とにより、遮断方向へ向けて変位して流出開口２６を閉じる。上弁室部２５ｂと低圧燃料通路２２との接続が遮断されると、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出は、停止される。また高速開弁モードでは、制御弁体３１０によって押し下げられたピストン３２０が、ピエゾアクチュエータ３１の収縮に伴い、ニードルスプリング５２（図１４参照）の付勢力によって遮断方向に押し上げられる。故に、上弁室部２５ｂ及び制御室２７の各容積は、それぞれ初期状態に戻る。

制御弁体３１０は、第二シート面部１２８から下端面を離座させ、流入開口１２２ａを開ける。これにより、制御室２７には、流入流路１２２及び流入連通路３２７ａを通じて、高圧室２１ａから燃料が流入する（図１７の矢印参照）。制御室２７の圧力回復によれば、ニードル受圧面５１に作用する油圧力が復帰し、ノズルニードル５０は、閉弁方向への変位によって噴孔２３を閉弁状態に戻す。

ここまで説明した第三実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、ノズルニードル５０を直動可能であっても、低圧側への燃料流出に伴う制御室２７の減圧を主として、噴孔２３の開弁を行うことができる。尚、第三実施形態では、制御弁体３１０が「弁体」に相当する。

（第四実施形態）
図１９〜図２３に示す第四実施形態は、第三実施形態の変形例である。第四実施形態の燃料噴射装置では、圧力制御機構４００の構成が第三実施形態とは異なっている。以下、第四実施形態の圧力制御機構４００の詳細を説明する。

圧力制御機構４００は、第三実施形態と実質同一のバルブスプリング１４０及び制御弁体３１０に加えて、ピストン４２０を備えている。ピストン４２０からは、弁室２５を区画する収容穴３２０ａ（図１４参照）が省略されている。弁室２５は、主にバルブボデー部材２０ｃに形成された円筒面状の内周壁面２０ｈによって区画されている。制御弁体３１０は、弁室２５に収容され、内周壁面２０ｈから離間した状態で軸方向に変位可能である。

ピストン４２０は、全体として円柱状に形成されている。ピストン４２０は、バルブボデー部材２０ｃによって摺動可能に支持されている。ピストン４２０は、第一実施形態と実質同一の流入流路１２２、ピストン摺動面１２４、ピストン連通路１２７、及び第二シート面部１２８を有している。加えてピストン４２０には、ピストン受圧面４３１が形成されている。

ピストン受圧面４３１は、ピストン４２０の上端面によって形成された円状の平坦面である。ノズルニードル５０の変位方向に沿って見たピストン受圧面４３１の投影面積は、当該変位方向に沿って見たニードル受圧面５１の投影面積よりも大きい。ピストン受圧面４３１は、ピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態で、バルブボデー部材２０ｃの規制面２０ｊに押し当てられている。規制面２０ｊは、閉弁方向を向く円環状の平坦面である。ピストン４２０は、ピストン受圧面４３１の規制面２０ｊへの当接により、ピストン４２０は、遮断方向への変位を規制される。

以上の第四実施形態による燃料噴射装置及び圧力制御機構４００の作動を、図１９〜図２２に基づき、図２を参照しつつ説明する。

図１９に示すように、非通電時にてピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態では、制御弁体３１０は、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させている。これにより、流出開口２６が閉じられ、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続が遮断される。一方、制御弁体３１０の下端面は、第二シート面部１２８からの離座しており、ピストン４２０との間に微小な隙間ＧＰを形成している。以上により、制御室２７は、流入流路１２２、弁室２５及びピストン連通路１２７を通じて高圧室２１ａと接続されて、高圧室２１ａと同程度の圧力となる。そのため、ノズルニードル５０は、制御室２７の油圧力により、噴孔２３の閉弁状態を維持する。

図２０に示す低速開弁モードにおける駆動部３０は、駆動伝達ピン３２によって制御弁体３１０を押し下げ、制御弁体３１０をピストン４２０に押し当てられた状態で静止させる。これにより、隙間ＧＰは消失する。制御弁体３１０による流出開口２６の開弁によれば、ピストン連通路１２７及び弁室２５を通じて、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出が可能となる（図２０の矢印参照）。燃料流出に伴う制御室２７の減圧により、ノズルニードル５０は、噴孔２３を開弁させる。一方、流入開口１２２ａは、制御弁体３１０によって閉じられる。

図２１に示す高速開弁モードにおける駆動部３０は、駆動伝達ピン３２によって制御弁体３１０をさらに押し下げる。制御弁体３１０及びピストン４２０は、閉弁方向へ向けて一体的に変位し、ピストン受圧面４３１の規制面２０ｊからの離間によって弁室２５の容積を増加させつつ、制御室２７の容積を減少させる。その結果、弁室２５及び制御室２７の総容積が増加するため、ピストン連通路１２７を通じた制御室２７から弁室２５への燃料の移動を伴いつつ（図２１の矢印参照）、低速開弁モードよりも急速な制御室２７の減圧が生じる。以上により、ノズルニードル５０は、低速開弁モードよりも高速で開弁方向へ向けて変位可能となる。その結果、図２３に示すように、高速開弁モードにおける開弁開始後の噴射率が、低速開弁モードよりも急速に立ち上がる。

図２２に示す閉弁期間では、ピエゾアクチュエータ３１の収縮により、駆動伝達ピン３２がピン収容孔２０ｆの内部へ引き戻される。制御弁体３１０の遮断方向へ向けた変位によって流出開口２６が閉じられ、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続が遮断される。その結果、制御室２７からの燃料流出は、停止される。また高速開弁モードでは、制御弁体３１０によって押し下げられたピストン４２０が、ピエゾアクチュエータ３１の収縮に伴い、ニードルスプリング５２（図１９参照）の付勢力によって遮断方向に押し上げられる。故に、拡張された弁室２５及び縮小された制御室２７の各容積は、それぞれ初期状態に戻る。

制御弁体３１０は、第二シート面部１２８からの離座によって流入開口１２２ａを開ける。その結果、制御室２７には、流入流路１２２及びピストン連通路１２７を通じて、高圧室２１ａから燃料が流入する（図２２の矢印参照）。制御室２７の圧力回復によれば、ノズルニードル５０は、閉弁方向への変位によって噴孔２３を閉弁状態に戻す。

ここまで説明した第四実施形態でも、第三実施形態と同様の効果を奏し、ノズルニードル５０を直動可能であっても、低圧側への燃料流出に伴う制御室２７の減圧を主として、噴孔２３の開弁を行うことができる。尚、第四実施形態では、ピストン受圧面４３１が「ピストン受圧部」に相当する。

（第五実施形態）
図２４〜図２８に示す第五実施形態は、第四実施形態の変形例である。第五実施形態の燃料噴射装置では、圧力制御機構５００の構成が第四実施形態とは異なっている。以下、第五実施形態の圧力制御機構５００の詳細を説明する。

圧力制御機構５００は、図２４及び図２５に示すように、第二実施形態と実質同一のニードルシリンダ２６０及びピストンスプリング２４０と組み合わされている。圧力制御機構５００は、第四実施形態と実質同一のバルブスプリング１４０及び制御弁体３１０に加えて、扁平な円筒状に形成されピストン５２０を備えている。

ピストン５２０は、バルブボデー部材２０ｃによって摺動可能に支持されている。ピストン５２０は、第四実施形態と実質同一の流入流路１２２、ピストン摺動面１２４、第二シート面部１２８、ピストン受圧面４３１を有している。加えてピストン５２０には、中央孔５２０ａ及びピストン連通溝５２７が形成されている。

中央孔５２０ａは、ピストン５２０の径方向の中央に設けられている。中央孔５２０ａは、ピストン５２０を軸方向に貫通している。中央孔５２０ａを区画している円筒面状の内周壁面は、ニードルシリンダ摺動面２２４として、ニードルシリンダ２６０の押圧部２６２に外嵌されている。

ピストン連通溝５２７は、ピストン５２０の上端面に形成されている。ピストン連通溝５２７は、中央孔５２０ａから径方向に沿って外周側に延伸する溝部である。上端面には、複数（三つ）のピストン連通溝５２７が周方向に等間隔で形成されている。ピストン連通溝５２７の外周側の端部は、制御弁体３１０の小径部１１３ｂよりも外周側に位置している。ピストン連通溝５２７は、頂面連通路２６４と連続している。ピストン５２０の上端面及びニードルシリンダ２６０の先端面が制御弁体３１０の下端面と当接した状態で、ピストン連通溝５２７は、頂面連通路２６４と連続し、シリンダ連通路２６３及び弁室２５の間を連通させている。

以上の第五実施形態による燃料噴射装置及び圧力制御機構５００の作動を、図２を参照しつつ説明する。

図２４に示すように、非通電時にてピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態では、制御弁体３１０は、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させている。これにより、流出開口２６が閉じられ、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続が遮断される。一方、制御弁体３１０の下端面は、第二シート面部１２８からの離座しており、ピストン５２０との間に微小な隙間ＧＰを形成している。以上により、制御室２７は、流入流路１２２、弁室２５及びシリンダ連通路２６３を通じて高圧室２１ａと接続されて、高圧室２１ａと同程度の圧力となる。そのため、ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料から受ける油圧力により、噴孔２３の閉弁状態を維持する。

図２６に示す低速開弁モードでの駆動部３０は、駆動伝達ピン３２によって制御弁体３１０を押し下げ、制御弁体３１０をピストン５２０に押し当てられた状態で静止させる。制御弁体３１０による流出開口２６の開弁により、シリンダ連通路２６３、頂面連通路２６４、ピストン連通溝５２７及び弁室２５を通じて、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出が可能となる（図２６の矢印参照）。低圧側への燃料流出に伴う制御室２７の減圧により、ノズルニードル５０は、噴孔２３を開弁させる。加えて制御弁体３１０は、隙間ＧＰを消失させ、第二シート面部１２８に下端面を押し当てることで、流入開口１２２ａを閉じる。

図２７に示す高速開弁モードでの駆動部３０は、駆動伝達ピン３２によって制御弁体３１０と共にピストン５２０も押し下げる。これにより一体的に変位する制御弁体３１０及びピストン５２０は、弁室２５の容積を増加させつつ、ニードルシリンダ２６０の押し下げによって制御室２７の容積を減少させる。その結果、シリンダ連通路２６３、頂面連通路２６４及びピストン連通溝５２７を通じた制御室２７から弁室２５への燃料の移動を伴いつつ（図２７の矢印参照）、低速開弁モードよりも急速な制御室２７の減圧が生じる。以上により、ノズルニードル５０は、低速開弁モードよりも高速で開弁方向へ向けて変位する。

図２８に示す閉弁期間では、ピエゾアクチュエータ３１の収縮により、駆動伝達ピン３２がピン収容孔２０ｆの内部へ引き戻される。制御弁体３１０は、軸方向に生じる圧力差と、押圧部２６２によって伝達されるニードルスプリング５２（図２４参照）の復元力とにより、遮断方向へ向けて変位し、流出開口２６を閉じる。弁室２５と低圧燃料通路２２との接続が遮断されると、制御室２７からの燃料流出は停止される。

また高速開弁モードにおける閉弁期間では、制御弁体３１０によって押し下げられたピストン５２０が、ピエゾアクチュエータ３１の収縮に伴い、ピストンスプリング２４０の付勢力によって遮断方向に押し上げられる。故に、弁室２５及び制御室２７の各容積は、それぞれ初期状態に戻る。

制御弁体３１０は、第二シート面部１２８から下端面を離座させ、流入開口１２２ａを開ける。これにより、制御室２７には、流入流路１２２、弁室２５及びシリンダ連通路２６３を通じて、高圧室２１ａから燃料が流入する（図２８の矢印参照）。制御室２７の圧力回復によれば、ノズルニードル５０は、噴孔２３を閉弁状態に戻す。

ここまで説明した第五実施形態でも、第四実施形態と同様の効果を奏し、ノズルニードル５０を直動可能であっても、低圧側への燃料流出に伴う制御室２７の減圧を主として、噴孔２３の開弁を行うことができる。

（第六実施形態）
図２９〜図３２に示す第六実施形態は、第一実施形態のさらに別の変形例である。第六実施形態のバルブボデー部材２０ｃには、弁室２５及び中間室２９を区画する内周壁面２０ｈ、ニードルシリンダ６０の変位を規制する規制面２０ｊ、第一シート面部２８及び流出開口２６が形成されている。一方、第六実施形態の圧力制御機構６００は、バルブスプリング１４０及び制御弁体６１０等によって構成されている。

バルブスプリング１４０は、中間室２９に収容されている。バルブスプリング１４０は、制御弁体６１０及びニードルシリンダ６０の間に、軸方向に押し縮められた状態で配置されている。

制御弁体６１０は、大径部１１３ａ及び小径部１１３ｂを有する二段円柱状に形成されている。制御弁体６１０は、内周壁面２０ｈに内嵌されており、弁室２５及び中間室２９を区分けしている。弁室２５は、制御弁体６１０の軸方向にて、第一シート面部２８と大径部１１３ａの上端面との間に区画された空間である。中間室２９は、制御弁体６１０の径方向にて、小径部１１３ｂの外周壁面と内周壁面２０ｈとの間に区画された空間である。中間室２９は、ニードルシリンダ６０に形成された流入流路６２２により、高圧室２１ａと連通されている。流入流路６２２には、インオリフィス６２３が形成されている。

制御弁体６１０は、上端面を第一シート面部２８に当接させた状態で、ニードルシリンダ６０との間に隙間ＧＰを形成している。制御弁体６１０は、第一実施形態と実質同一の閉塞部１１２ａを有している。制御弁体６１０には、制御室２７と弁室２５とを連通する弁連通路６１７が形成されている。

以上の第六実施形態による燃料噴射装置及び圧力制御機構６００の作動を、図２９〜図３２に基づき、図２を参照しつつ説明する。

図２９に示すように、非通電時にてピエゾアクチュエータ３１が縮んだ状態では、制御弁体６１０は、閉塞部１１２ａを第一シート面部２８に着座させている。こうして流出開口２６が閉じられることで、弁室２５と低圧燃料通路２２との接続が遮断される。一方、制御弁体６１０の下端面は、ニードルシリンダ６０の上端面から離座しており、ニードルシリンダ６０との間に微小な隙間ＧＰを形成している。これにより、高圧室２１ａ、中間室２９及び制御室２７は、互いに連通した状態となる。故に、ノズルニードル５０は、制御室２７の燃料から受ける油圧力により、噴孔２３の閉弁状態を維持する。

図３０に示す低速開弁モードでの駆動部３０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動により、駆動伝達ピン３２によって制御弁体６１０を押し下げる。制御弁体６１０は、ニードルシリンダ６０の上端面に押し当てられた状態で静止する。隙間ＧＰの消失によれば、中間室２９及び制御室２７の接続が遮断される。加えて、制御弁体６１０の変位に伴う流出開口２６の開弁により、制御室２７の燃料は、弁連通路６１７及び弁室２５を通じて、低圧燃料通路２２に流出可能となる（図３０の矢印参照）。その結果、制御室２７に生じる減圧により、ノズルニードル５０は、開弁方向への変位し、噴孔２３を開弁状態とする。

図３１に示す高速開弁モードでの駆動部３０は、低速開弁モードよりも大きな伸長作動を行い、駆動伝達ピン３２によって制御弁体６１０と共にニードルシリンダ６０を押し下げる。ニードルシリンダ６０の閉弁方向への変位によれば、制御室２７の容積が減少する。加えて、制御弁体６１０の変位の閉弁方向への変位によれば、弁室２５の容積が増加する。その結果、弁連通路６１７を通じた制御室２７から弁室２５への燃料の移動を伴いつつ（図３１の矢印参照）、低速開弁モードよりも急速な制御室２７の減圧が生じる。故に、ノズルニードル５０は、低速開弁モードよりも高速で開弁方向へ向けて変位可能となる。

図３２に示す閉弁期間では、通電を遮断されたピエゾアクチュエータ３１が軸方向に収縮するため、駆動伝達ピン３２は、ピン収容孔２０ｆの内部へ引き戻される。制御弁体６１０は、中間室２９及び弁室２５の間の圧力差及びニードルスプリング５２の復元力等により、第一シート面部２８に着座し、流出開口２６を閉じる。その結果、制御室２７から低圧燃料通路２２への燃料流出が停止される。

加えて制御弁体６１０は、ニードルシリンダ６０の上端面から離座し、中間室２９と制御室２７とを接続させる。これにより、制御室２７には、流入流路６２２及び中間室２９を経由して、高圧室２１ａ燃料が流入する（図３２の矢印参照）。制御室２７の圧力回復によれば、ノズルニードル５０は、閉弁方向へ押し下げられ、噴孔２３を閉弁状態に戻す。

ここまで説明した第六実施形態の制御弁体６１０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動によって弁室２５の容積を増加させる方向へ変位する。その結果、弁室２５と連通する制御室２７に減圧が生じ、ノズルニードル５０は、開弁方向に変位する。以上のように、燃料噴射装置は、弁体及び燃料を介して、ピエゾアクチュエータ３１でノズルニードル５０を直接的に駆動し、噴孔２３を開弁できる。

加えて、制御弁体６１０とニードルシリンダ６０との間には変位方向の隙間ＧＰが形成されている。故に、制御弁体６１０は、ピエゾアクチュエータ３１の伸長作動によってニードルシリンダ６０を変位させなくても、弁室２５を低圧燃料通路２２に接続させ、且つ、高圧室２１ａと制御室２７との接続を遮断できる。その結果、制御室２７の燃料が弁室２５を経て低圧燃料通路２２に流出するため、ノズルニードル５０は、制御室２７の減圧によって開弁方向に変位する。

したがって、第六実施形態の燃料噴射装置は、ノズルニードル５０を直動可能であっても、低圧側への燃料流出に伴う制御室２７の減圧を主として、噴孔２３の開弁を行うことができる。尚、第六実施形態では、制御弁体６１０が「弁体」に相当し、弁連通路６１７が「連通路」に相当する。

（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記第一実施形態の充電を一時停止する噴射制御は、第六実施形態の燃料噴射装置にも適用可能である。また、充電を再開するタイミングは、ノズルニードルの変位開始後に限定されず、ノズルニードルの変位開始前であってもよい。さらに、制御装置は、一回の燃料噴射期間において、ピエゾアクチュエータに投入する駆動エネルギを適宜切り替え可能である。例えば、直動状態での開弁後、油圧駆動状態に切り替える制御が実施されてもよい。

上記実施形態では、駆動部のアクチュエータとして、ピエゾアクチュエータが採用されていた。しかし、アクチュエータは、例えば磁電アクチュエータ等であってもよい。

上記実施形態では、制御弁体の変位よって流出開口が開かれると、高圧室と弁室との連通が遮断されていた。こうした圧力制御機構の三方弁の機能より、リーク燃料が抑制される。しかし、流出開口が開かれた状態でも、高圧室と弁室との接続は、維持されてもよい。

上記実施形態では、燃料として軽油を噴射する燃料噴射装置に本開示の圧力制御機構等を適用した例を説明したが、上記の圧力制御機構は、軽油以外の燃料、例えばジメチルエーテル等の液化ガス燃料を噴射する燃料噴射装置にも適用可能である。

ＧＰ 隙間、Ｐｃ 噴射圧、Ｔ０ 空走時間、Ｔｄ 待機時間、Ｔｓ 開弁時間、１０ 燃料噴射装置、ｔ０ 投入開始時刻、ｔ１ 当接時刻、ｔ２ 変位開始時刻、２０ 弁ボデー（本体）、２１ａ 高圧室（第一室）、２２ 低圧燃料通路（第二室）、２３ 噴孔、２５ 弁室、２７ 制御室、３１ ピエゾアクチュエータ（アクチュエータ）、５０ ノズルニードル（ニードル）、５１ ニードル受圧面（ニードル受圧部）、５２ ニードルスプリング（ニードル付勢部材）、６０ ニードルシリンダ（制御室部材）、７０ 制御装置、７１ 噴射圧取得部、７２ 充電制御部、９０ 燃料噴射システム、１１０，２１０，３１０，６１０ 制御弁体（弁体）、１１７，６１７ 弁連通路（連通路）、１２０，２２０，３２０，４２０，５２０ ピストン、１２２ 流入流路、１２２ａ 流入開口、１３１，４３１ ピストン受圧面（ピストン受圧部）、１３２ 円筒壁部（ピストン壁部）、２４０ ピストンスプリング（ピストン付勢部材）、２６２ 押圧部、２６３ シリンダ連通路（連通路）

Claims (18)

1. 燃料を噴射する噴孔（２３）が形成されており、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、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（２２）、前記第一室及び前記第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、
   前記第一室及び前記弁室に接続可能な制御室（２７）を区画する制御室部材（６０）と、
   前記制御室の燃料圧力によって前記噴孔を閉じる方向に押圧され、前記制御室の減圧によって前記噴孔を開ける方向に変位するニードル（５０）と、
   前記ニードルの変位方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記制御室から前記第二室への燃料流出を停止させ、前記アクチュエータの伸長作動による変位で前記制御室から前記第二室への燃料流出を可能にする弁体（１１０，２１０，３１０）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記弁体との間に前記変位方向の隙間（ＧＰ）を形成し、前記アクチュエータの伸長作動によって変位した前記弁体と当接し、前記弁体から伝達される力で前記弁室の容積を増加させる方向に変位して前記制御室を減圧するピストン（１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）と、を備え、
   前記ピストンは、前記弁室の燃料の圧力を受けるピストン受圧部（１３１，４３１）を有し、
   前記ニードルは、前記制御室の燃料の圧力を受けるニードル受圧部（５１）を有し、
   前記変位方向に沿って見た前記ニードル受圧部の投影面積は、前記変位方向に沿って見た前記ピストン受圧部の投影面積よりも小さい燃料噴射装置。
2. 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の接続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の伸長作動による変位で前記弁室と前記第二室及び前記制御室とを接続し且つ前記第一室と前記制御室との接続を遮断する請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記ピストンには、前記第一室から前記弁室に燃料を流入させる流入流路（１２２）が形成されており、
   前記弁体は、前記ピストンへの当接により、前記弁室に臨む前記流入流路の流入開口（１２２ａ）を閉じる請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
4. 燃料を噴射する噴孔（２３）が形成されており、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、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（２２）、前記第一室及び前記第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、
   前記第一室及び前記弁室に接続可能な制御室（２７）を区画する制御室部材（６０）と、
   前記制御室の燃料圧力によって前記噴孔を閉じる方向に押圧され、前記制御室の減圧によって前記噴孔を開ける方向に変位するニードル（５０）と、
   前記ニードルの変位方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記制御室から前記第二室への燃料流出を停止させ、前記アクチュエータの伸長作動による変位で前記制御室から前記第二室への燃料流出を可能にする弁体（１１０，２１０，３１０）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記弁体との間に前記変位方向の隙間（ＧＰ）を形成し、前記アクチュエータの伸長作動によって変位した前記弁体と当接し、前記弁体から伝達される力で前記弁室の容積を増加させる方向に変位して前記制御室を減圧するピストン（１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）と、を備え、
   前記ピストンには、前記第一室から前記弁室に燃料を流入させる流入流路（１２２）が形成されており、
   前記弁体は、前記ピストンへの当接により、前記弁室に臨む前記流入流路の流入開口（１２２ａ）を閉じる燃料噴射装置。
5. 前記ピストンは、前記本体に摺動可能に支持され且つ前記弁体を摺動可能に支持するピストン壁部（１３２）を有し、
   前記弁体は、前記ピストン壁部によって区画された前記弁室に収容されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
6. 燃料を噴射する噴孔（２３）が形成されており、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、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（２２）、前記第一室及び前記第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、
   前記第一室及び前記弁室に接続可能な制御室（２７）を区画する制御室部材（６０）と、
   前記制御室の燃料圧力によって前記噴孔を閉じる方向に押圧され、前記制御室の減圧によって前記噴孔を開ける方向に変位するニードル（５０）と、
   前記ニードルの変位方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記制御室から前記第二室への燃料流出を停止させ、前記アクチュエータの伸長作動による変位で前記制御室から前記第二室への燃料流出を可能にする弁体（１１０，２１０，３１０）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記弁体との間に前記変位方向の隙間（ＧＰ）を形成し、前記アクチュエータの伸長作動によって変位した前記弁体と当接し、前記弁体から伝達される力で前記弁室の容積を増加させる方向に変位して前記制御室を減圧するピストン（１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）と、を備え、
   前記ピストンは、前記本体に摺動可能に支持され且つ前記弁体を摺動可能に支持するピストン壁部（１３２）を有し、
   前記弁体は、前記ピストン壁部によって区画された前記弁室に収容されている燃料噴射装置。
7. 前記制御室部材に対し前記ニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢部材（５２）、をさらに備え、
   前記制御室部材は、前記ピストンを貫通し前記弁体に当接可能な押圧部（２６２）を有し、
   前記押圧部は、前記制御室部材に作用する前記ニードル付勢部材の付勢力を用いて、前記弁室と前記第二室との接続を遮断する方向に前記弁体を押圧する請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
8. 燃料を噴射する噴孔（２３）が形成されており、第一圧力の燃料が供給される第一室（２１ａ）、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（２２）、前記第一室及び前記第二室に接続可能な弁室（２５）が内部に設けられた本体（２０）と、
   前記第一室及び前記弁室に接続可能な制御室（２７）を区画する制御室部材（６０）と、
   前記制御室の燃料圧力によって前記噴孔を閉じる方向に押圧され、前記制御室の減圧によって前記噴孔を開ける方向に変位するニードル（５０）と、
   前記ニードルの変位方向に沿った伸縮作動を行うアクチュエータ（３１）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記制御室から前記第二室への燃料流出を停止させ、前記アクチュエータの伸長作動による変位で前記制御室から前記第二室への燃料流出を可能にする弁体（１１０，２１０，３１０）と、
   前記アクチュエータが縮んだ状態で前記弁体との間に前記変位方向の隙間（ＧＰ）を形成し、前記アクチュエータの伸長作動によって変位した前記弁体と当接し、前記弁体から伝達される力で前記弁室の容積を増加させる方向に変位して前記制御室を減圧するピストン（１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）と、を備え、
   前記制御室部材に対し前記ニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢部材（５２）、をさらに備え、
   前記制御室部材は、前記ピストンを貫通し前記弁体に当接可能な押圧部（２６２）を有し、
   前記押圧部は、前記制御室部材に作用する前記ニードル付勢部材の付勢力を用いて、前記弁室と前記第二室との接続を遮断する方向に前記弁体を押圧する燃料噴射装置。
9. 前記制御室部材及び前記弁体には、前記制御室及び前記弁室の間を連通する連通路（２６３，１１７）がそれぞれ形成されている請求項７又は８に記載の燃料噴射装置。
10. 前記第一室にて前記制御室部材と前記ピストンとの間に配置され、前記弁室の容積を減少させる方向へ向けて前記ピストンを押圧するピストン付勢部材（２４０）、をさらに備える請求項７〜９のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置を制御する制御装置（７０）であって、
    前記アクチュエータの充電を制御する充電制御部（７２）、を備え、
    前記充電制御部は、
    前記ピストンに当接する位置まで前記弁体を変位させる初期駆動エネルギを前記アクチュエータに投入し、
    前記初期駆動エネルギの投入開始後に充電を一時的に停止した後、前記アクチュエータの充電を再開する制御装置。
12. 前記充電制御部は、前記初期駆動エネルギの投入によって前記ニードルの変位が開始された後に、前記アクチュエータの充電を再開する請求項１１に記載の制御装置。
13. 前記充電制御部は、前記初期駆動エネルギの投入開始時刻（ｔ０）から前記ニードルの変位開始時刻（ｔ２）までの開弁時間（Ｔｓ）から、前記投入開始時刻から前記弁体が前記ピストンに当接する当接時刻（ｔ１）までの空走時間（Ｔ０）を差し引いた時間を、前記アクチュエータの充電を一時的に停止する待機時間（Ｔｄ）として設定する請求項１１又は１２に記載の制御装置。
14. 前記燃料噴射装置における噴射圧（Ｐｃ）を取得する噴射圧取得部（７１）、をさらに備え、
    前記充電制御部は、前記噴射圧取得部にて取得される前記噴射圧に基づき、前記噴射圧が高くになる従って前記開弁時間を長く調整する請求項１３に記載の制御装置。
15. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃料噴射装置と、前記燃料噴射装置による燃料の噴射を制御する制御装置（７０）と、を含む燃料噴射システムであって、
    前記制御装置は、前記アクチュエータの充電を制御する充電制御部（７２）、を備え、
    前記充電制御部は、
    前記ピストンに当接する位置まで前記弁体を変位させる初期駆動エネルギを前記アクチュエータに投入し、
    前記初期駆動エネルギの投入開始後に充電を一時的に停止した後、前記アクチュエータの充電を再開する燃料噴射システム。
16. 前記充電制御部は、前記初期駆動エネルギの投入によって前記ニードルの変位が開始された後に、前記アクチュエータの充電を再開する請求項１５に記載の燃料噴射システム。
17. 前記充電制御部は、前記初期駆動エネルギの投入開始時刻（ｔ０）から前記ニードルの変位開始時刻（ｔ２）までの開弁時間（Ｔｓ）から、前記投入開始時刻から前記弁体が前記ピストンに当接する当接時刻（ｔ１）までの空走時間（Ｔ０）を差し引いた時間を、前記アクチュエータの充電を一時的に停止する待機時間（Ｔｄ）として設定する請求項１５又は１６に記載の燃料噴射システム。
18. 前記燃料噴射装置は、前記燃料噴射装置における噴射圧を取得する噴射圧取得部（７１）、をさらに備え、
    前記充電制御部は、前記噴射圧取得部にて取得される前記噴射圧に基づき、前記噴射圧が高くになる従って前記開弁時間を長く調整する請求項１７に記載の燃料噴射システム。

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