CN104110339A - 燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射阀。该燃料喷射阀（10）包括布置在其远端部的附近的气缸内压传感器（20）。该气缸内压传感器（20）检测气缸中的气缸内压并且响应于所检测的气缸内压来输出第一传感器信号（Ss1）。此外，信号处理器（78）被布置在气缸内压传感器（20）和布置于燃料喷射阀（10）的近端侧的螺线管单元（14）之间，该信号处理器相对于第一传感器信号（Ss1）来执行预定的信号处理，以由此将第一传感器信号（Ss1）转换为第二传感器信号（Ss2）。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射阀，在通过致动器的驱动而引起的阀打开的情况下，该燃料喷射阀直接将燃料喷射至内燃机的气缸中的燃烧室内。

背景技术

迄今为止，在燃料直喷式内燃机中，已经提供了用于将燃料直接喷射至气缸中的燃烧室内的燃料喷射阀以及气缸内压检测单元，该气缸内压检测单元用于检测气缸中的气缸内压并且响应于所检测的气缸内压而产生输出信号（参见日本特开专利公报No.2001-020779）。

发明内容

在前述的公报中，气缸内压检测单元被布置在火花塞的侧部上。

相对于此，由于阀打开时间基于来自气缸内压检测单元的输出信号被控制，因此在气缸内压检测单元被布置在燃料喷射阀上的情况下，理想的是将气缸内压检测单元布置在燃料喷射阀的面对燃烧室的远端部的附近。

顺便提及的是，在燃料直喷式内燃机中，可以通过借助驱动致动器而将燃料喷射阀置于开启状态下，而将燃料直接喷射至燃烧室中。该致动器被布置在燃料喷射阀的近端侧，并且在燃料喷射阀的近端侧布置有耦合器，该耦合器与从ECU（发动机控制单元）延伸的线束的连接器相连。因此，ECU经由线束、线束的连接器和耦合器将用于打开燃料喷射阀的驱动信号供应至驱动器。另一方面，气缸内压检测单元通过致动器的侧部上的布线而经由耦合器、线束的连接器和线束向EDU输出输出信号。

在这种情况下，输出信号是信号水平低于驱动信号的信号水平的弱信号。此外，在致动器中被供应驱动信号时，线圈通过使电流流过线圈被激励，并且在对线圈的激励动作情况下，通过连接至阀元件的可动铁芯的移动，阀元件与燃料喷射口分离，因此使得燃料喷射阀从阀关闭状态转换至阀开启状态。因此，在气缸内压检测单元经由致动器的附近的布线而向ECU输出输出信号的情况下，由驱动信号引起的噪音以及由线圈激励引起的噪音叠加在穿过布线的输出信号上。

这样，如果受噪音影响的输出信号被输入至ECU，则ECU基于具有叠加有噪音的输出信号来生成驱动信号，并且由于驱动信号被供应至燃料喷射阀，因此不能精确地且以高精度的方式对燃料喷射阀进行控制。

因此，对于ECU来说，需要利用滤波器来去除噪音，或者另选地需要通过信号处理来去除这种噪音。然而，在添加了滤波器的情况下，增加了ECU侧的部件数量。另一方面，如果通过信号处理来去除噪音，则ECU必须被构成为复杂的高性能信号处理装置。因此在无论采用哪种噪音去除的应对措施的情况下，费用都会增加。

本发明在已经考虑了上述各种问题的情况下被提出，并且其目的在于提供一种低成本的燃料喷射阀，该燃料喷射阀能够相对于来自气缸内压检测单元的输出信号的噪音影响进行控制。

为了实现前述目标，本发明包括：布置在燃料喷射阀的远端部的附近的气缸内压检测单元，该气缸内压检测单元用于检测气缸中的气缸内压，并且响应于所检测的气缸内压输出输出信号；以及信号处理单元，该信号处理单元用于相对于输出信号来执行预定的信号处理，该信号处理单元被布置在气缸内压检测单元和致动器之间，该致动器被布置在燃料喷射阀的近端侧。

根据这种构造，通过将信号处理单元布置在气缸内压检测单元和致动器之间，而在输出信号穿过布置在致动器的附近的布线之前，相对于输出信号来执行信号处理。由此，输出信号被转换为具有高抗噪音性的信号，从而可以以低成本来抑制噪音对输出信号的影响。因此，ECU获得其中的噪音影响较小的输出信号，并且基于所获得的输出信号，ECU可以精确地且以高精度的方式对燃料喷射阀进行控制。这样，借助本发明，通过提供信号处理单元，输出信号可以以高精确性被检测到。

在燃料喷射阀中，信号处理单元优选地包括A/D转换器，该A/D转换器用于将输出信号转换成数字信号。该输出信号由A/D转换器进行数字化处理（被转换成数字信号），并且因为输出信号可以被转换为具有高抗噪音性的信号，因此可以使这种噪音影响较小。此外，可以容易地执行ECU侧的去噪音处理。

此外，信号处理单元可以包括放大器，该放大器用于放大输出信号。如果由于通过放大器对输出信号进行放大而使得输出信号的信号水平在其被放大之后与噪音水平相比相对较高，则输出信号被转换成具有高抗噪音性的信号。因此，在这种情况下，也可以使这种噪音影响较小。

此外，在信号处理单元包括A/D转换器和放大器二者的情况下，放大器和A/D转换器可以依次被电连接到气缸内压检测单元，或者另选地，A/D转换器和放大器可以依次被电连接至气缸内压检测单元。这样，通过以串联的方式电连接A/D转换器和放大器，噪音影响可以被进一步被减小。

从结合附图考虑的下面的描述，将更清楚本发明的上述和其他目的、特征和优点，在附图中通过说明性示例示出了本发明的优选实施方式。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施方式的燃料喷射阀的前视图，其中该燃料喷射阀的一部分被拆离；

图2A至图2C是图1的燃料喷射阀的框图；

图3A和图3B是图1的燃料喷射阀的框图；以及

图4A和图4B是根据比较示例的燃料喷射阀的框图。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述根据本发明的燃料喷射阀的优选实施方式。

[当前实施方式的基本结构]

下面将参照图1对根据当前实施方式的燃料喷射阀10的基本结构进行描述。

燃料喷射阀10例如优选地被应用于燃料直喷式内燃机，在该燃料直喷式内燃机中，燃料喷射阀直接将燃料喷射到内燃机的气缸中的燃烧室内。

更具体地，燃料喷射阀10包括：壳体12；布置在壳体12的远端部上的螺线管单元14（致动器）；布置在螺线管单元14的远端部上的燃料喷射器16；与壳体12的近端部相连并且为燃料喷射器16供应燃料的燃料供应单元18；安装在燃料喷射器16的远端部上的气缸内压传感器20（气缸内压检测单元）；以及信号传输单元24，该信号传输单元与气缸内压传感器20和设置在壳体12上的端子22电连接。此外，在当前实施方式中，燃料喷射阀10的燃料供应单元18侧被称为近端侧（沿箭头A的方向），而燃料喷射阀10的燃料喷射器16侧被称为远端侧（沿箭头B的方向）。

壳体12包括主体部分26和耦合器28，该耦合器从主体部分26的近端部侧向突出。在这种情况下，燃料供应单元18被插入到主体部分26的内部中。燃料供应单元18例如包括位于其内部中的未示出的供应通道，以供应燃料。经由燃料管从外部供应的燃料从所述供应通道被供应到燃料喷射器16。未示出的线束的连接器以可拆卸的方式被安装至耦合器28。

螺线管单元14包括：筒形线圈壳体30；容纳在线圈壳体30的内部中的绕线筒32；和围绕绕线筒32缠绕的线圈34。绕线筒32的近端侧形成为端子支撑部分36，该端子支撑部分保持一对供电端子22a、22c和信号端子22b的远端部分。此外，可动铁芯38在绕线筒32的内侧被容纳在螺线管单元14的内部中。针状件40连接至可动铁芯38，所述针状件40沿箭头A和箭头B的方向延伸并且贯穿螺线管单元14和燃料喷射器16的内部。

供电端子22a、22c与线圈34电连接。此外，供电端子22a、22c和信号端子22b的近端侧通过形成在耦合器28中的凹部而暴露于外部。耦合器28和线束的连接器被配合在一起，并且电流从外部通过线束、线束的连接器和耦合器28被供应至供电端子22a、22c，而线圈34被激励而生成磁力。因此，当线圈34被激励时，可动铁芯38沿箭头A的方向被移位至绕线筒32的内部。

燃料喷射器16包括与螺线管单元14的近端部相连的阀壳体42。阀壳体42例如由金属材料形成，并且包括用于闭合螺线管单元14的远端部的凸缘44和从凸缘44沿箭头B的方向沿直线延伸的筒形部分46。

喷射端口50形成在筒形部分46的远端部上，并且喷射端口50由球形阀元件52闭合，该球形阀元件附接至针状件40的远端部。如之前注意到的，根据对线圈34的激励，当可动铁芯38沿箭头A的方向移位时，针状件40和阀元件52沿箭头A的方向整体地一起移动。因此，阀元件52与喷射端口50分离，由此燃料喷射阀10从阀关闭状态转换为阀开启状态，并且燃料可以以预定的压力从喷射端口50被喷射至燃烧室中。

成形为筒状的气缸内压传感器20被按压插入并且配合在筒形部分46的远端部的外周侧上。气缸内压传感器20在其内部例如配备有未被示出的压电元件，并且连接端子48与压电元件相连。因此，利用压电传感器，气缸内压传感器20检测气缸中的燃烧室的压力（气缸内压），并且将响应于所检测的气缸内压的检测信号作为传感器信号（输出信号）通过连接端子48输出。

信号传输单元24被布置在阀壳体42的外周侧，并且包括与连接端子48相连的第一信号传输构件54和被容纳在线圈壳体30中且将第一信号传输构件54与信号端子22b互连的第二信号传输构件56。

第一信号传输构件54包括绝缘体58和第一导电层60，所述绝缘体布置在筒形部分46的外周侧并且由诸如耐热性树脂等的树脂材料制成，所述第一导电层布置在绝缘体58的内部中并且由诸如电镀层等的能够被通电的构件制成。覆盖绝缘体58的盖构件62被安装在绝缘体58的外周侧。

第二信号传输构件56例如通过由树脂材料形成的板状构件制成，并且具有沿箭头A的方向和箭头B的方向的预定长度。在第二信号传输构件的内部中，第二导电层72由诸如电镀层等的能够通电的构件形成。第一连接器74形成在第二导电层72的远端部上，该第一连接器将第一导电层60和第二导电层72电连接。此外，第二连接器76形成在第二导电层72的近端部上，该第二连接器将第二导电层72和信号端子22b电连接。

因此，气缸内压传感器20经由连接端子48、第一导电层60、第一连接器74、第二导电层72、第二连接器76和信号端子22b电连接至线束的连接器和线束。

[当前实施方式的特征结构]

接下来，下面将参照图2A至图3B来描述根据当前实施方式的燃料喷射阀10的特征结构。

如图2A中所示，在根据当前实施方式的燃料喷射阀10中，信号处理器78（信号处理单元）被布置在气缸内压传感器20和螺线管单元14之间。

更具体地，第一导电层60由输入侧导体60a和输出侧导体60b构成，所述输入侧导体经由连接端子48电连接至气缸内压传感器20，所述输出侧导体电连接至第一连接器74。信号处理器78介于输入侧导体60a和输出侧导体60b之间。

气缸内压传感器20检测气缸内压，并且在传感器信号Ss1（下面被称为第一传感器信号Ss1）响应于所检测的气缸内压被输出的情况下，信号处理器78执行相对于第一传感器信号Ss1的预定的信号处理例程，该第一传感器信号Ss1经由连接端子48和输入侧导体60a被输入，并且第一传感器信号Ss1被转换为具有高抗噪音性的第二传感器信号Ss2。此外，第一传感器信号Ss1是具有低于后面将被描述的驱动信号Sd的信号水平的弱模拟信号。

第二传感器信号Ss2经由输出侧导体60b、第一连接器74、第二导电层72、第二连接器76和信号端子22b、线束的连接器和线束被输出至其中安装有燃料直喷式内燃机的车辆的ECU80。基于所输入的第二传感器信号Ss2，ECU80生成驱动信号Sd（驱动信号），用于将燃料喷射阀10置于阀开启状态，并且通过供电端子22a、22c将驱动信号Sd供应到螺线管单元14。因此，电流流经线圈34并且激励线圈34，并且在线圈34被激励的情况下，使得可动铁芯38沿着箭头A的方向（参见图1）移动，由此阀元件52与喷射端口52分离，并且燃料喷射阀10可以被转换至阀开启状态。

如上所述，由于第二传感器信号Ss2是具有高抗噪音性的信号，因此即使信号穿过布置在螺线管单元14的线圈34附近的第一连接器74、第二导电层72和第二连接器76等，也可以抑制由于驱动信号Sd引起的噪音影响（例如由于驱动信号Sd而在第二导电层72等中生成感应电压）或由对线圈34的激励引起的噪音影响（例如由于对线圈34的激励而在第二导电层72等中生成电流）。

此外，如参照图1在上面所描述的，由于仅需要将信号处理器78布置在气缸内压传感器20和螺线管单元14之间，因此这意味着信号处理器78可以被设置在下列位置中的任何一个位置处：（1）在连接端子48的附近；（2）在沿着第一导电层60的中途的任意位置处；以及（3）第一连接器74的附近。如果被布置在任意一个这样的位置处，则通过将第一传感器信号Ss1转换为具有高抗噪音性的第二传感器信号Ss2，由驱动信号Sd引起的噪音影响或由于对线圈34的激励而引起的噪音影响可以被抑制。在所提到的方式中，借助当前实施方式，由于可以将信号处理器78布置在气缸内压传感器20和螺线管单元14之间的任何任意位置处，因此在图1中已经省略了对信号处理器78的示意。

下面将参照图2B至图3B（第一至第三示例性实施方式）来对信号处理器78的构造进行详细地描述。

在图2B的第一示例性实施方式中，示出了这样一种情况，其中，信号处理器78由A/D转换器78a构成，并且A/D转换器78a将作为模拟信号的第一传感器信号Ss1转换为作为数字信号的第二传感器信号Ss2。通过将作为模拟信号的第一传感器信号Ss1转换为具有高抗噪音性的数字信号（第二传感器信号Ss2），可以减少上述噪音的影响。

在图2C的第二示例性实施方式中，示出了这样一种情况，其中，信号处理器78由放大器78b构成，并且放大器78b放大作为模拟信号的第一传感器信号Ss1，以由此将第一传感器信号转换为具有高信号水平的第二传感器信号Ss2。如果第二传感器信号Ss2的信号水平形成得比所述噪音水平相对较高，则由于第一传感器信号Ss1被转换为具有高抗噪音性的信号，所以可以减少上述噪音的影响。

在图3A和图3B的第三示例性实施方式中，示出了这样一种情况，其中，信号处理器78通过由A/D转换器78a和放大器78b组成的串联电路构成。

图3A示出了这样一种情况，其中，放大器78b和A/D转换器78a依次相对于气缸内压传感器20电连接。在这种情况下，放大器78b放大作为模拟信号的第一传感器信号Ss1，并且A/D转换器78a将所放大的第一传感器信号Ss1转换为作为数字信号的第二传感器信号Ss2，并且输出该第二传感器信号Ss2。由此，可以进一步增强第二传感器信号Ss2的噪音耐量，并且可以进一步减少噪音影响。此外，由于作为数字信号的第二传感器信号Ss2被输出至ECU80，因此可以容易地由ECU80来执行去噪音处理。

图3B示出了这样一种情况，其中，A/D转换器78a和放大器78b依次相对于气缸内压传感器20电连接。在这种情况下，A/D转换器78a将模拟的第一传感器信号Ss1转换为数字信号，放大器78b在对第一传感器信号Ss1进行A/D转换之后放大该第一传感器信号Ss1，并且A/D转换和放大信号作为呈数字信号形式的第二传感器信号Ss2被输出。以这种方式，在已经通过A/D转换器78a执行了A/D转换之后，利用放大器78b来进行放大。因此，也在该情况下，可以进一步加强和改善第二传感器信号Ss2的抗噪音性，并且可以进一步减少噪音影响。此外，由于作为数字信号的第二传感器信号Ss2被输出至ECU80，因此可以容易地由ECU80来执行去噪音处理。

[当前实施方式的效果]

图4A和图4B是根据用于比较示例的燃料喷射阀82的框图。图4A示出了这样一种情况，其中，未设置当前实施方式的信号处理器78，而图4B示出了这样一种情况，其中，放大器84介于第二连接器76和信号端子22b之间。此外，在图4A和图4B中，为了简化描述，与根据当前实施方式的燃料喷射阀10（参见图1至图3B）的构成元件相同的那些构成元件由相同的附图标记表示。

在图4A的情况下，由于未设置信号处理器78，因此从气缸内压传感器20输出的第一传感器信号Ss1经由连接端子48、第一导电层60、第一连接器74、第二导电层72、第二连接器76、信号端子22b、线束的连接器和线束被输出至EDU80。

然而，第一传感器信号Ss1是具有比驱动信号Sd的信号水平低的信号水平的弱信号。因此，当在供应驱动信号Sd的情况下电流流入线圈34中以激励线圈34时，由此可动铁芯38移动，如果第一传感器信号Ss1穿过第一连接器74、第二导电层72和第二连接器76，则存在由于驱动信号Sd引起的噪音或者由对线圈34的激励引起的噪音将会叠加在第一传感器信号Ss1上的可能性。因此，在ECU80中，需要注意的是，驱动信号Sd将基于叠加有噪音的第一传感器信号Ss1而生成。

此外，在图4B的情况中，介于第二连接器76和信号端子22b之间的放大器84放大第一传感器信号Ss1，在第一连接器74、第二导电层72和第二连接器76中在第一传感器信号上叠加有前述的噪音。在这种情况下，如果第一传感器信号Ss1的信号水平在被放大之前的水平明显低于噪音水平，则放大器84实质上充当噪音放大器。因此，在ECU80中，需要注意的是，驱动信号Sd将基于放大之后的输入信号（事实上，被放大的噪音信号）来生成。

因此，在图4A和4B中示出的两个比较示例的任一个比较示例中，当噪音叠加在第一传感器信号Ss1上时，ECU80不能对燃料喷射阀82进行精确地且以合适的精度控制。

因此，针对ECU80，需要利用滤波器来去除噪音，或者另选地需要通过信号处理的方式来去除这种噪音。然而，在添加了滤波器的情况下，增加了ECU80侧的部件数量。另一方面，如果通过信号处理的方式来去除噪音，则ECU80必须被构成为复杂的高性能信号处理装置。因此，无论在采用哪种噪音去除的应对措施的情况下，费用都会增加。

与之相反的，如图2A中所示，在根据当前实施方式的燃料喷射阀10中，信号处理器78被布置在气缸内压传感器20和螺线管单元14之间，并且在来自气缸内压传感器20的传感器信号（第一传感器信号Ss1）穿过布置在螺线管单元14的线圈34附近的第一连接器74、第二导电层72和第二连接器76等之前，对第一传感器信号Ss1进行信号处理。

因此，从气缸内压传感器20输出的第一传感器信号Ss1被转换成具有高抗噪音性的第二传感器信号Ss2。因此可以以低成本来抑制相对于传感器信号的噪音影响。由此，ECU80获得其中的噪音影响较小的第二传感器信号Ss2，并且基于所获得的第二传感器信号Ss2来生成驱动信号Sd。此外，通过将生成的驱动信号Sd供应至燃料喷射阀10，可以精确地且以高精度来控制燃料喷射阀10。以这种方式，当前实施方式通过提供信号处理器78，可以以高精度来检测传感器信号。

此外，如图2B和图2C所示，信号处理器78配备有将模拟的第一传感器信号Ss1转换为数字信号的A/D转换器78a，或者用于放大第一传感器信号Ss1的放大器78b。

因此，如果第一传感器信号Ss1通过A/D转换器78a被转换成数字的第二传感器信号Ss2，则第一传感器信号Ss1被转换成具有高抗噪音性的信号。由此，可以使得这样的噪音影响更小。此外，可以容易地执行ECU80的一侧的去噪音处理。

另一方面，由于通过放大器78b对第一传感器信号Ss1进行放大，因此如果第二传感器信号Ss2的信号水平在放大之后变得比噪音水平高，则第一传感器信号Ss1被转换成具有高抗噪音性的信号。因此也可以使得这样的噪音影响更小。

此外，如图3A所示，在信号处理器78中，放大器78b和A/D转换器78a可以依次与气缸内压传感器20电连接，或者另选地，如图3B所示，A/D转换器78a和放大器78b可以依次与气缸内压传感器20电连接。以这种方式，通过以串联的方式电连接A/D转换器78a和放大器78b，可以进一步加强和改善第二传感器信号Ss2的抗噪音性，并且可以进一步减少这种噪音的影响。

本发明不限于所描述的实施方式，并且显然可以在不背离如所附的权利要求中阐述的本发明的范围的情况下采用各种附加的或另选的结构。

Claims (4)

1.一种燃料喷射阀（10），该燃料喷射阀用于通过由于致动器（14）的驱动而将所述燃料喷射阀（10）置于阀开启状态来将燃料直接喷射至内燃机的气缸的燃烧室中，所述燃料喷射阀包括：

气缸内压检测单元（20），该气缸内压检测单元布置在所述燃料喷射阀（10）的远端部的附近，用于检测所述气缸中的气缸内压，并且响应于所检测的气缸内压输出输出信号；以及

信号处理单元（78），该信号处理单元用于相对于所述输出信号来执行预定的信号处理，所述信号处理单元（78）被布置在所述气缸内压检测单元（20）和所述致动器（14）之间，所述致动器被布置在所述燃料喷射阀（10）的近端侧。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀（10），其中，所述信号处理单元（78）包括用于将所述输出信号转换为数字信号的A/D转换器（78a）。

3.根据权利要求1所述的燃料喷射阀（10），其中，所述信号处理单元（78）包括用于放大所述输出信号的放大器（78b）。

4.根据权利要求1所述的燃料喷射阀（10），其中，所述信号处理单元（78）包括用于将所述输出信号转换为数字信号的A/D转换器（78a）和用于放大所述输出信号的放大器（78b），

其中所述放大器（78b）和所述A/D转换器（78a）依次被电连接到所述气缸内压检测单元（20），或者另选地，所述A/D转换器（78a）和所述放大器（78b）依此被电连接到所述气缸内压检测单元（20）。