JP2010242572A

JP2010242572A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2010242572A
Application number: JP2009090705A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Fujino; 友基藤野; Atsushi Kondo; 淳近藤; Shu Kagami; 周各務; Yutaka Miyamoto; 宮本　　裕
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: DE102010016230B4; US20100252659A1; DE102010016230A1; JP5278120B2; US8444069B2

Abstract

【課題】異なる電気機器に接続される２種類のターミナルを１つのコネクタ部に収容する際に、２種類のターミナルの相対的な位置関係を精度よく設定可能にする。
【解決手段】センサ用ターミナル６４と駆動用ターミナル４５を位置決め部材７２によって所定位置に位置決めして一体に保持した状態で、コネクタ本体部７３を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものである。

従来、燃料噴射システムにおいては、燃料噴射装置に高圧燃料を供給するコモンレールに設けられた圧力センサ、あるいはコモンレールと燃料噴射装置の間に設けられた圧力センサにより、燃料噴射装置に供給する高圧燃料の圧力、所謂レール圧力を検出し、検出した高圧燃料の圧力をエンジンＥＣＵに通知する構成を有している。

また、燃料噴射装置は、エンジンＥＣＵより入力される制御信号に応じて動作する駆動素子（ソレノイド、ピエゾアクチュエータ等）を有し、この駆動素子を駆動させて燃料の噴射制御を行うようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２４０５４４

しかしながら、上記したような構成の燃料噴射システムでは、圧力センサとエンジンＥＣＵとの間、および駆動素子とエンジンＥＣＵとの間を別々に配線する必要があるため、車両への組み付け時における作業性が良くないといった問題がある。

そこで、圧力センサを燃料噴射装置に搭載し、この圧力センサを用いて燃料噴射装置に導入される高圧燃料の圧力を検出する構成が考えられる。比較例として図６に示す燃料噴射装置は、圧力センサを搭載した燃料噴射装置として本発明者が検討したものであり、ボデー１内に駆動素子が収容され、ボデー１の一端側に圧力センサ６が配置されている。また、駆動素子のリード線４４に接続される駆動用ターミナル４５と、圧力センサ６の電極６３に接続されるセンサ用ターミナル６４は、１つのコネクタ部７に収容されている。

この比較例の場合、圧力センサ６の各部寸法のバラツキ等により、ボデー１の一端面から圧力センサ６の電極６３の表面までのボデー軸方向（図６の紙面上下方向）の距離Ｌ１がばらつき、それに伴い電極６３の表面に溶接等にて接続されたセンサ用ターミナル６４の位置もばらついてしまう。このため、駆動用ターミナル４５における相手側コネクタのターミナルと接続される部位と、センサ用ターミナル６４における相手側コネクタのターミナルと接続される部位の、ボデー軸方向の距離Ｌ２がばらついてしまう。その結果、ショートなどの不具合となる恐れがある。また、距離Ｌ２のばらつきを小さくするために圧力センサ６の各部の寸法公差を厳しくすると、その製造コストが高くなってしまう。

本発明は上記点に鑑みて、異なる電気機器に接続される２種類のターミナルを１つのコネクタ部に収容する際に、２種類のターミナルの相対的な位置関係を精度よく設定可能にす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、外部より入力される電気信号に応じてノズルニードル（２２）に作用する圧力を制御してノズル（２）の開閉作動を制御する圧力制御手段（３、４）を備えた燃料噴射装置であって、高圧燃料の物理量に応じた電気信号を出力する物理量計測手段（６）と、圧力制御手段（３、４）に接続された第１ターミナル（４５）と、物理量計測手段（６）に接続された第２ターミナル（６４）と、第１ターミナル（４５）および第２ターミナル（６４）を所定位置に位置決めして一体に保持する位置決め部材（７２）と、位置決め部材（７２）を収容して樹脂にて成形されたコネクタ本体部（７３）とを備えることを特徴とする。

これによると、第１ターミナル（４５）および第２ターミナル（６４）を位置決め部材（７２）により所定位置に位置決めして保持するため、第１ターミナル（４５）における相手側コネクタターミナルと接続される部位と、第２ターミナル（６４）における相手側コネクタターミナルと接続される部位の、相対的な位置関係を精度よく設定することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射装置において、第１ターミナル（４５）は、圧力制御手段（３、４）と接続される側の板厚が、相手側コネクタのターミナルと接続される側の板厚よりも薄くなっており、第２ターミナル（６４）は、物理量計測手段（６）と接続される側の板厚が、相手側コネクタのターミナルと接続される側の板厚よりも薄くなっていることを特徴とする。

これによると、第１ターミナル（４５）および第２ターミナル（６４）を位置決め部材（７２）により保持した後、圧力制御手段（３、４）と第１ターミナル（４５）との接続を行う際、圧力制御手段（３、４）の接続予定部と第１ターミナル（４５）の接続予定部との間に隙間があっても、第１ターミナル（４５）における板厚が薄い部位を変形させることにより、両接続予定部を当接させて溶接等により接続することができる。

同様に、第１ターミナル（４５）および第２ターミナル（６４）を位置決め部材（７２）により保持した後、物理量計測手段（６）と第２ターミナル（６４）との接続を行う際、物理量計測手段（６）の接続予定部と第２ターミナル（６４）の接続予定部との間に隙間があっても、第２ターミナル（６４）における板厚が薄い部位を変形させることにより、両接続予定部を当接させて溶接等により接続することができる。

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。

本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置を示す断面図である。本燃料噴射装置の噴射制御に係るブロック構成を示す図である。図１中のＡ部の拡大断面図である。（ａ）は図３の位置決め部材およびターミナルを示す正面断面図で、（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ａ）の平面図である。本燃料噴射装置の製造時の途中工程を示す断面図である。本発明者が事前に検討した燃料噴射装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本燃料噴射装置は、図示しない内燃機関（より詳細にはディーゼルエンジン）のシリンダヘッドに装着され、コモンレール（図示せず）から供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するものである。

図１に示すように、燃料噴射装置のボデー１は、鉄系合金等の金属部材に切削加工などを施して形成されたものであり、コモンレールからの高圧燃料が導入される燃料入口部１１と、この燃料入口部１１に導入された高圧燃料をボデー１の軸方向一端側に配置されたノズル２（詳細後述）に導く高圧燃料通路１２と、ボデー１の軸方向他端側に形成された取付穴１３（図３参照）と、高圧燃料通路１２から分岐して取付穴１３へと延びる高圧燃料分岐通路１４と、燃料タンク（図示せず）に向けて燃料を流出させる燃料出口部１５と、燃料噴射装置内の余剰燃料を燃料出口部１５に導く低圧燃料通路１６と、アクチュエータ４（詳細後述）が収容される円柱状の収容穴１７と、アクチュエータ４のリード線４４（図３参照）を外部に取り出すための円柱状のリード線取出穴１８とを備えている。

ボデー１の軸方向一端側に配置されたノズル２は、開弁時に燃料を噴射するものであり、略円筒状のノズルボデー２１と、ノズルボデー２１に摺動自在に保持されたノズルニードル２２と、ノズルニードル２２を閉弁向きに付勢するノズルスプリング２３とを有している。

ノズルボデー２１の軸方向一端には、高圧燃料通路１２を介して燃料入口部１１と連通する噴孔２４が形成され、この噴孔２４から高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴出させるようになっている。この噴孔２４の上流側にテーパ状の弁座２５が形成されており、ノズルニードル２２の先端部に形成されたシート部が弁座２５に接離することにより噴孔２４が開閉される。

ノズルニードル２２の後端部側（すなわち、反噴孔側）には、内部の燃料圧力が高圧と低圧に切り替えられる制御室２６が形成されている。そして、ノズルニードル２２は、制御室２６内の燃料圧力により閉弁向きに付勢されるとともに、燃料入口部１１から高圧燃料通路１２を介して噴孔２４側に導かれる高圧燃料により開弁向きに付勢される。

ボデー１とノズル２との間には、制御室２６の圧力を制御する制御弁３が配置されている。制御弁３は、第１プレート３１と第２プレート３２によって弁室３３が形成され、この弁室３３に弁体３４が収容されている。なお、ボデー１、ノズル２、第１プレート３１および第２プレート３２は、リテーニングナット５により結合されている。

弁室３３は、制御室２６と常時連通している。また、弁室３３は、低圧燃料通路１６および高圧燃料通路１２と連通可能になっている。具体的には、弁室３３と低圧燃料通路１６との間、および弁室３３と高圧燃料通路１２との間は、弁体３４によって開閉される。

アクチュエータ４は、弁体３４を駆動することにより制御室２６の圧力を制御してノズル２の開閉作動を制御するものである。アクチュエータ４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円柱状のピエゾアクチュエータ４１と、ピエゾアクチュエータ４１の伸縮変位を弁体３４に伝達する伝達部４２とを備えている。なお、制御弁３およびアクチュエータ４は、本発明の圧力制御手段を構成する。

図２に示すように、ピエゾアクチュエータ４１には、ピエゾ駆動回路１００を介して電力が供給されるようになっている。このピエゾ駆動回路１００は、ピエゾアクチュエータ４１の伸び量を変化させるために、ピエゾアクチュエータ４１への印加電圧を制御可能になっている。また、ピエゾ駆動回路１００は、ピエゾアクチュエータ４１への印加電圧およびピエゾアクチュエータ４１への通電タイミングが、電子制御回路（以下、ＥＣＵという）１１０により制御される。

ＥＣＵ１１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。そして、ＥＣＵ１１０には、吸入空気量、アクセルペダルの踏み込み量、内燃機関回転数、コモンレール内の燃料圧等を検出する各種センサ（図示せず）から信号が入力される。

次に、上記燃料噴射装置の作動を説明する。まず、ピエゾアクチュエータ４１に電荷が充電されると、ピエゾアクチュエータ４１が伸長し、伝達部４２を介して弁体３４が図１の紙面下方に向かって駆動される。そして、弁体３４が駆動されることにより、弁室３３と低圧燃料通路１６との間が開かれるとともに、弁室３３と高圧燃料通路１２との間が閉じられる。

したがって、制御室２６は弁室３３を介して低圧燃料通路１６と連通し、制御室２６の圧力が低下してノズルニードル２２を閉弁向きに付勢する力が小さくなるため、ノズルニードル２２が開弁向きに移動し、ノズルニードル２２のシート部が弁座２５から離れて噴孔２４が開かれ、噴孔２４から内燃機関の気筒内に燃料が噴射される。

その後、ピエゾアクチュエータ４１の電荷が放電されると、ピエゾアクチュエータ４１が縮小し、弁体３４は図示しないスプリングにより図１の紙面上方に向かって駆動される。そして、弁体３４が駆動されることにより、弁室３３と低圧燃料通路１６との間が閉じられるとともに、弁室３３と高圧燃料通路１２との間が開かれる。

したがって、制御室２６は弁室３３を介して高圧燃料通路１２と連通し、制御室２６の圧力が上昇してノズルニードル２２を閉弁向きに付勢する力が大きくなるため、ノズルニードル２２が閉弁向きに移動し、ノズルニードル２２のシート部が弁座２５に当接して噴孔２４が閉じられ、燃料噴射が終了する。

次に、本実施形態に係る燃料噴射装置の特徴部分について説明する。図３に示すように、ボデー１の軸方向他端側に、コモンレールより導入される高圧燃料の圧力に応じた電気信号を出力する物理量計測手段としての圧力センサ６が配置されている。

圧力センサ６は、雄ねじが形成された取付部６１を雌ねじが形成された取付穴１３に螺合させて、ボデー１に固定されている。圧力センサ６の内部には、圧力検出素子や回路チップ等の回路部品を搭載した回路基板６２が収納されている。その回路基板６２と接続された複数（本例では３個）のセンサ電極６３は、反取付部側の端面に露出して配置されている。このセンサ電極６３は、１つの円形の電極と、２つのリング状の電極からなり、それらの電極は、円形の電極を中心にして同心円状に配置されている。また、センサ電極６３は、図示しない相手側コネクタのターミナルと接続されるセンサ用ターミナル６４が接続されている。

センサ用ターミナル６４は、導電性金属にて板状に形成されている。ここで、センサ用ターミナル６４のうち、相手側コネクタのターミナルと接続される側をセンサ用ターミナル第１板部６４１とし、センサ電極６３と接続される側をセンサ用ターミナル第２板部６４２とする。そして、センサ用ターミナル第２板部６４２の板厚は、センサ用ターミナル第１板部６４１の板厚よりも薄くなっている。具体的には、センサ用ターミナル第２板部６４２の板厚は、センサ用ターミナル第１板部６４１の板厚の半分以下が望ましい。

取付部６１は内部にセンサ穴部６５が形成された有底円筒状になっており、センサ穴部６５の底部近傍に圧力検出素子が配置され、センサ穴部６５の開口部が高圧燃料分岐通路１４と連通している。そして、燃料入口部１１より導入される高圧燃料が、高圧燃料通路１２、高圧燃料分岐通路１４、およびセンサ穴部６５を介して圧力検出素子の近傍に導かれ、圧力センサ６は高圧燃料の圧力に応じた電気信号を出力するようになっている。

圧力センサ６は樹脂製のコネクタ部７内に収容されている。このコネクタ部７は、カバー部材７１、位置決め部材７２、およびコネクタ本体部７３を備えている。

カバー部材７１は、有底筒状であり、底部に形成されて圧力センサ６の取付部６１を挿通するカバー第１穴部７１１と、筒部内に形成されてピエゾアクチュエータ４１の２本のリード線４４を挿通するカバー第２穴部７１２と、筒部外周に形成されたカバー突起部７１３を有している。そして、カバー部材７１は、ボデー１の端部の円筒状の突出筒部１９に取り付けられる。

ボデー１のリード線取出穴１８には、ピエゾアクチュエータ４１の２本のリード線４４をガイドするための２つの穴部が形成された樹脂製のブッシュガイド４３が挿入されており、このブッシュガイド４３の２つの穴部に別々に挿入された２本のリード線４４は、カバー第２穴部７１２を通って先端部がカバー部材７１から突出している。なお、リード線４４は、先端部を除いて絶縁カバーにより絶縁されている。そして、リード線４４は、図示しない相手側コネクタのターミナルと接続される駆動用ターミナル４５が接続されている。

駆動用ターミナル４５は、導電性金属にて板状に形成されている。ここで、駆動用ターミナル４５のうち、相手側コネクタのターミナルと接続される側を駆動用ターミナル第１板部４５１とし、リード線４４と接続される側を駆動用ターミナル第２板部４５２とする。そして、駆動用ターミナル第２板部４５２の板厚は、駆動用ターミナル第１板部４５１の板厚よりも薄くなっている。具体的には、駆動用ターミナル第２板部４５２の板厚は、駆動用ターミナル第１板部４５１の板厚の半分以下が望ましい。

図３、図４に示すように、位置決め部材７２は、直方体であり、カバー突起部７１３と嵌合する位置決め穴部７２１を有している。また、位置決め部材７２には、インサート成形によってセンサ用ターミナル６４および駆動用ターミナル４５が一体化されている。換言すると、センサ用ターミナル６４および駆動用ターミナル４５は、位置決め部材７２によって所定位置に位置決めして一体に保持されている。

図３に示すように、コネクタ本体部７３は、インサート成形によって形成されて、圧力センサ６、カバー部材７１および位置決め部材７２を内部に収容している。また、コネクタ本体部７３は、相手側コネクタと嵌合する筒状のコネクタハウジング部７３１を備えている。そして、センサ用ターミナル第１板部６４１の一部および駆動用ターミナル第１板部４５１の一部は、コネクタハウジング部７３１内に露出している。

次に、ボデー１に対する圧力センサ６およびコネクタ部７の組み付け手順等について説明する。

まず、図３に示すように、ボデー１の突出筒部１９にカバー部材７１を装着する。次に、カバー第２穴部７１２から２本のリード線４４を引き出す。次に、圧力センサ６をボデー１にネジ固定する。

次に、カバー突起部７１３を位置決め穴部７２１に圧入して、位置決め部材７２をカバー部材７１に固定する。図５に示すように、位置決め部材７２をカバー部材７１に固定した時点で、リード線４４と駆動用ターミナル第２板部４５２との間、およびセンサ電極６３とセンサ用ターミナル第２板部６４２との間に、隙間Ｃ１、Ｃ２が必ず形成されるようになっている。

そして、隙間Ｃ１が形成されている状態から、板厚が薄い駆動用ターミナル第２板部４５２を変形させて、リード線４４と駆動用ターミナル第２板部４５２を当接させ、溶接等によりリード線４４と駆動用ターミナル第２板部４５２とを接続する。また、隙間Ｃ２が形成されている状態から、板厚が薄いセンサ用ターミナル第２板部６４２を変形させて、センサ電極６３とセンサ用ターミナル第２板部６４２を当接させ、溶接等によりセンサ電極６３とセンサ用ターミナル第２板部６４２とを接続する。

次に、インサート成形によってコネクタ本体部７３を形成して、図３に示すように、コネクタ本体部７３内に、圧力センサ６、カバー部材７１および位置決め部材７２を収容する。

本実施形態では、センサ用ターミナル６４および駆動用ターミナル４５を、位置決め部材７２によって所定位置に位置決めして保持するため、相手側コネクタのターミナルと接続されるセンサ用ターミナル第１板部６４１および駆動用ターミナル第１板部４５１の、相対的な位置関係を精度よく設定することができる。

また、駆動用ターミナル第２板部４５２は板厚が薄いため、溶接等によりリード線４４と駆動用ターミナル第２板部４５２とを接続する際に、駆動用ターミナル第２板部４５２を変形させてリード線４４と駆動用ターミナル第２板部４５２を容易に当接させることができる。同様に、センサ用ターミナル第２板部６４２は板厚が薄いため、溶接等によりセンサ電極６３とセンサ用ターミナル第２板部６４２とを接続する際に、センサ用ターミナル第２板部６４２を変形させてセンサ電極６３とセンサ用ターミナル第２板部６４２を容易に当接させることができる。

上記実施形態では、アクチュエータ４における駆動素子としてピエゾアクチュエータ４１を用いたが、ピエゾアクチュエータ４１の代わりに駆動素子としてソレノイドを用い、そのソレノイドの電磁吸引力により制御弁３の弁体３４を駆動するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、圧力センサ６を備える燃料噴射装置に本発明を適用する例を示したが、コモンレールより導入される高圧燃料の温度に応じた電気信号を出力する物理量計測手段としての温度センサを備える燃料噴射装置にも本発明は適用することができる。

１ボデー
２ノズル
３制御弁（圧力制御手段）
４アクチュエータ（圧力制御手段）
６圧力センサ（物理量計測手段）
１２高圧燃料通路
２２ノズルニードル
２４噴孔
４５ターミナル
６４ターミナル
７２位置決め部材
７３コネクタ本体部

Claims

高圧燃料が流通する高圧燃料通路（１２）を有するボデー（１）と、開弁時に前記高圧燃料を噴孔（２４）から噴射させるノズル（２）と、外部より入力される電気信号に応じて前記ノズル（２）のノズルニードル（２２）に作用する圧力を制御して前記ノズル（２）の開閉作動を制御する圧力制御手段（３、４）とを備えた燃料噴射装置であって、
高圧燃料の物理量に応じた電気信号を出力する物理量計測手段（６）と、
前記圧力制御手段（３、４）に接続された第１ターミナル（４５）と、
前記物理量計測手段（６）に接続された第２ターミナル（６４）と、
前記第１ターミナル（４５）および前記第２ターミナル（６４）を所定位置に位置決めして一体に保持する位置決め部材（７２）と、
前記位置決め部材（７２）を収容して樹脂にて成形されたコネクタ本体部（７３）とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
前記第１ターミナル（４５）は、前記圧力制御手段（３、４）と接続される側の板厚が、相手側コネクタのターミナルと接続される側の板厚よりも薄くなっており、
前記第２ターミナル（６４）は、前記物理量計測手段（６）と接続される側の板厚が、相手側コネクタのターミナルと接続される側の板厚よりも薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。