JP2010242573A - 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の内部電気接続方法 - Google Patents

燃料噴射弁及び燃料噴射弁の内部電気接続方法 Download PDF

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Abstract

【課題】螺子締結される燃圧センサを備えた燃料噴射弁において、ボデーに取り付けられたコネクタの端子と燃圧センサの端子とを容易に電気接続できるようにした燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】インジェクタボデーに取り付けられる燃圧センサ51,52と、燃圧センサに設けられた複数のセンサ端子54b〜54eと、前記ボデーに取り付けられたコネクタを構成する複数のセンサ用コネクタ端子63b〜63eと、両端子63b〜63e,54b〜54eの各々を電気接続する複数本の電線71b〜71eと、を備え、燃圧センサは、センサ端子とともに回転してボデーと螺子締結される螺子部51dを有している。そして、燃圧センサを包囲するよう設けられるボビン55(係止部材)は、螺子部51dによって回転して螺子締結された燃圧センサのセンサ端子と電気接続する電線を、燃圧センサの外周側で係止する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、内燃機関に搭載され、燃焼に供する燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁に関する。
内燃機関の出力トルク及びエミッション状態を精度良く制御するには、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射開始時期及び噴射量等、その噴射状態を精度良く制御することが重要である。そこで従来より、噴射に伴い変動する燃料の圧力を検出することで、実際の噴射状態を検出する技術が提案されている。例えば、噴射開始に伴い燃圧が下降を開始した時期を検出することで実際の噴射開始時期を検出したり、噴射終了に伴い燃圧の上昇が停止した時期を検出することで実際の噴射終了時期を検出したりしている(特許文献1参照)。
このような燃圧の変動を検出するにあたり、コモンレール(蓄圧容器)に直接設置された燃圧センサ(レール圧センサ)では、噴射に伴い生じた燃圧変動がコモンレール内で緩衝されてしまうため、正確な燃圧変動を検出することができない。そこで特許文献1記載の発明では、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載することで、噴射に伴い生じた燃圧変動がコモンレール内で緩衝する前に、その燃圧変動を検出することを図っている。
特開2008−144749号公報
本発明者らは、燃圧センサに螺子部を形成し、燃料噴射弁のボデーに燃圧センサを螺子締結する構造を検討した。しかしこの構造では、燃圧センサを回転させて螺子締結が完了した時点において、燃圧センサの回転位置は特定の位置に定まらない。そのため、燃圧センサに設けられた端子(センサ端子)の回転方向位置が不特定となるので、ボデーに取り付けられたコネクタの端子(コネクタ端子)とセンサ端子とを電線で電気接続するにあたり、電線の配線経路が定まらなくなる。よって、燃圧センサの回転位置によっては隣り合う電線同士が干渉してしまう等の不具合が生じ、両端子間の電気接続が困難となる。なお、導線を絶縁被覆した電線を使用して短絡回避を図ったとしても、干渉する電線同士が内燃機関の振動とともに振動することで、摩擦により断線する等の問題が懸念される。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、螺子締結される燃圧センサを備えた燃料噴射弁において、ボデーに取り付けられたコネクタの端子と燃圧センサの端子とを容易に電気接続できるようにした燃料噴射弁、及び燃料噴射弁の内部電気接続方法を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
請求項1記載の発明は、前記噴孔へ高圧燃料を流通させる高圧通路を内部に形成するボデーと、前記ボデーに取り付けられて前記高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサと、前記燃圧センサに設けられ、前記燃圧センサの検出信号を出力する端子を少なくとも含む複数のセンサ端子と、前記ボデーに取り付けられたコネクタハウジングに保持されている複数のコネクタ端子と、前記コネクタ端子及び前記センサ端子の各々を電気接続する複数本の電線と、を備えることを前提とする。そして、前記燃圧センサは、前記センサ端子とともに回転して前記ボデーと螺子締結される螺子部を有しており、前記燃圧センサを包囲するよう設けられる係止部材であって、この係止部材は、前記螺子部によって回転して前記ボデーに螺子締結された前記燃圧センサの前記センサ端子と電気接続する前記電線を係止し、係止された前記電線を前記コネクタ端子に電気接続させる係止部材であることを特徴とする。
これによれば、燃圧センサを回転させて螺子締結が完了した時点において、センサ端子の回転方向位置は不特定となるものの、コネクタ端子とセンサ端子とを電気接続する電線が係止部材に巻き回されているので、燃圧センサの回転位置に拘わらず電線の巻き回し終端位置(図5中の符号Pに示す位置)を一定にできる。よって、巻き回し終端位置Pからコネクタ端子までの配線経路を一定にできるので、この配線経路において隣り合う電線同士が干渉することを容易に回避できる。
ちなみに、電線の巻き回し方向はコネクタ端子へ向けて巻き回す向きに限定されるものではなく、センサ端子へ向けて巻き回すようにしてもよい。この場合には、上記終端位置Pは始端位置ということになる。以下の説明では、コネクタ端子へ向けて電線を巻き回すことを想定している。
請求項2記載の発明では、前記係止部材は、前記燃圧センサの回転周方向に延び、前記電線と線接触する形状であることを特徴とする。
これによれば、電線のうち係止部材に係止される部分は、係止部材と線接触するので、請求項5記載の如く係止部材が点接触する形状(図7参照)である場合に比べて、係止部材から受ける電線への応力が集中することを緩和でき、係止部材との摩擦で電線が損傷する恐れを低減できる。
請求項3記載の発明では、前記係止部材は、前記燃圧センサの回転周方向に円弧状に延びる形状であることを特徴とする。
これによれば、係止部材が多角形状に延びる形状(図6参照)である場合に比べて、係止部材から受ける電線への応力が集中することを緩和でき、係止部材との摩擦で電線が損傷する恐れを低減できる。
請求項4記載の発明では、前記係止部材は、前記センサ端子と対向する位置に開口部が形成された形状であり、前記電線は、前記開口部を通るよう配置されるとともに、前記係止部材のうち前記開口部の端部を始点又は終点として、その外周に沿って配置されていることを特徴とする。
これによれば、電線に所定のテンションをかけた場合において、開口部の端部に電線が押し付けられた状態となるため、電線の係止始点(又は終点)が係止部材から外れ難くできる。さらに、係止始端位置(図3中の符号Qに示す位置)からセンサ端子までの配線経路を一定にできるので、例えば請求項9記載の如く係止部材を燃圧センサに保持させてユニット化した場合において、係止始端位置Qからセンサ端子までの配線経路を一定にできる。よって、この配線経路において隣り合う電線同士が干渉することを容易に回避できる。
また、係止部材を電線と線接触する形状にすることに替え、請求項5記載の如く、前記係止部材を、前記燃圧センサの回転周方向に沿って複数配置して前記電線と点接触する形状(図7参照)にしてもよい。
請求項6記載の発明では、前記係止部材には、前記電線を嵌め込む溝部が、前記燃圧センサの回転中心方向に複数並べて形成されていることを特徴とする。
これによれば、電線のうち係止部材に係止されている部分が、隣り合う電線と干渉することを回避できる。よって、導線が絶縁被覆されていない電線を採用できるようになる。また、絶縁被覆されている電線を採用した場合においては、万一、隣り合う電線同士が干渉してもショートすることを回避できる。
請求項7記載の発明では、前記高圧通路を開閉するニードルを駆動させるための駆動手段、及び前記駆動手段に電力供給する駆動端子を備え、前記駆動端子を前記コネクタハウジングに保持させることで、前記コネクタ端子及び前記駆動端子を共通のコネクタに構成したことを特徴とする。
要するに、ニードルを駆動させるための駆動手段への電力が供給される駆動端子と、燃圧センサからの検出信号を外部に出力するセンサ端子とを、共通のコネクタハウジングに保持させ、コネクタハウジング及び両端子により1つのコネクタを構成する。そのため、コネクタの数を増やすことなく燃料噴射弁に燃圧センサを搭載することができ、エンジンECU等の外部機器とコネクタとを接続するハーネスが、燃料噴射弁に備えられた1つのコネクタからまとめて延出することとなる。よって、ハーネスの取り回しを簡素にできる。また、コネクタ接続作業の手間が増えることを回避できる。
請求項8記載の発明では、前記燃圧センサは、前記高圧燃料を内部に導入する導入口が一端に形成された円筒形状の円筒部と、前記円筒部の他端を閉塞するよう位置し、前記高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する円板形状のダイヤフラム部と、前記ダイヤフラム部に取り付けられ、前記ダイヤフラム部にて生じた歪の大きさを電気信号に変換して前記検出信号として出力するセンサ素子と、を有して構成され、前記螺子部は、前記円筒部の外周面に形成されていることを特徴とする。
請求項1記載の如く燃圧センサをボデーと螺子締結させる構成の具体例として、上記発明の如く螺子部を円筒部の外周面に形成した構成が挙げられる。
請求項9記載の発明では、前記係止部材は、前記螺子締結の時に前記燃圧センサとともに回転するよう構成されていることを特徴とする。
これによれば、燃圧センサの回転位置に拘わらず、巻き回し始端位置Qからセンサ端子までの配線経路を一定にできるので、この配線経路において隣り合う電線同士が干渉することを容易に回避できる。
請求項10記載の発明では、前記燃圧センサから出力される検出信号を増幅する電子部品を、モールド樹脂で封止して構成されたモールド体を備え、前記モールド体を前記燃圧センサの回転周方向に延びる形状に形成するとともに、前記モールド体を、前記電線が係止される前記係止部材としたことを特徴とする。
これによれば、モールド体に係止部材を兼用させるので、モールド体とは別に専用の係止部材を備える場合に比べて、燃料噴射弁の体格を小型化できる。
請求項11記載の発明は、上記燃料噴射弁の内部電気接続方法であって、前記燃圧センサを前記センサ端子とともに回転させて、前記燃圧センサを前記ボデーに螺子締結させる締結工程と、前記締結工程の後、前記コネクタ端子及び前記センサ端子のいずれか一方に前記電線を電気接続する第1接続工程と、前記第1接続工程の後、前記係止部材に前記電線を係止させる係止工程と、前記係止工程の後、前記コネクタ端子及び前記センサ端子の他方に前記電線を溶接する第2接続工程と、を含むことを特徴とする。
これによれば、締結工程により燃圧センサの螺子締結が完了した時点において、センサ端子の回転方向位置は不特定となるものの、その後の係止工程により、コネクタ端子とセンサ端子とを電気接続する電線が係止部材に係止されるので、その後の第2接続工程を実施する時には、燃圧センサの回転位置に拘わらず電線の係止終端位置(図5中の符号Pに示す位置)を一定にできる。よって、係止終端位置Pからコネクタ端子までの配線経路を一定にできるので、この配線経路において隣り合う電線同士が干渉することを容易に回避できる。
本発明の第1実施形態に係るインジェクタの、概略内部構成を示す模式的な断面図である。 燃圧センサのインジェクタへの組み付け構造を示す、図1の拡大図。 第1実施形態において(a)は燃圧センサを含むアッシーの状態を示す図、(b)は(a)のA−A断面図。 図3のボビン単体を示す2面図。 電線をボビンに巻き回した状態を示す図であり、(a)(b)、(c)(d)、(e)(f)はそれぞれ、螺子締結完了時点における燃圧センサの回転位置の違いを示す図。 本発明の第2実施形態において、ボビン単体を示す図。 本発明の第3実施形態において、(a)は燃圧センサを含むアッシーの状態を示す図、(b)は(a)のA−A断面図。 本発明の第4実施形態において、(a)は燃圧センサを含むアッシーの状態を示す図、(b)は(a)のA−A断面図。
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面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、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1〜図5を用いて説明する。図1は本実施形態に係るインジェクタ(燃料噴射弁)の概略内部構成を示す模式的な断面図であり、先ずこの図1に基づいて、インジェクタの基本的な構成、作動について説明する。
インジェクタは、図示しないコモンレール(蓄圧容器)内に蓄えられた高圧燃料を、ディーゼル内燃機関の気筒内に形成された燃焼室E1に噴射するものであり、開弁時に燃料を噴射するノズル1、電力供給されて駆動する電動アクチュエータ2(駆動手段)、電動アクチュエータ2により駆動されてノズル1の背圧を制御する背圧制御機構3を備えている。
ノズル1は、噴孔11が形成されたノズルボデー12、ノズルボデー12の弁座に接離して噴孔11を開閉するニードル13、ニードル13を閉弁向きに付勢するスプリング14を備えている。
電動アクチュエータ2には、ピエゾ素子を多数積層してなる積層体(ピエゾスタック)により構成されたピエゾアクチュエータが採用されており、ピエゾ素子への充電と放電とを切り替えることで伸長状態と縮小状態とが切り替えられる。これにより、ピエゾスタックはニードル13を作動させるアクチュエータとして機能する。なお、ピエゾアクチュエータに替えて、ステータ及びアーマチャにより構成された電磁アクチュエータを採用してもよい。
背圧制御機構3のバルブボデー31内には、ピエゾアクチュエータ2の伸縮に追従して移動するピストン32、ピストン32をピエゾアクチュエータ2側に向かって付勢する皿ばね33、ピストン32に駆動される球状の弁体34が収納されている。
略円筒状のインジェクタボデー4は、その径方向中心部に、インジェクタ軸線方向(図1の上下方向)に延びる段付き円柱状の収納孔41が形成されており、この収納孔41にピエゾアクチュエータ2及び背圧制御機構3が収納されている。また、略円筒状のリテーナ5をインジェクタボデー4に螺合させることにより、インジェクタボデー4の端部にノズル1が保持されている。
ノズルボデー12、インジェクタボデー4、及びバルブボデー31には、コモンレールから常に高圧燃料が供給される高圧通路6、及び図示しない燃料タンクに接続される低圧通路7が形成されている。また、これらのボデー12,4,31は金属製であり、内燃機関のシリンダヘッドE2に形成された挿入穴E3に挿入配置されている。インジェクタボデー4にはクランプKの一端と係合する係合部42が形成されており、クランプKの他端をシリンダヘッドE2にボルトで締め付けることにより、クランプKの一端が係合部42を挿入穴E3に向けて押し付けることとなる。これにより、インジェクタは挿入穴E3内に押し付けられた状態で固定される。
ニードル13における噴孔11側の外周面とノズルボデー12の内周面との間には、高圧通路6の一部となる高圧室15が形成されている。この高圧室15は、ニードル13が開弁方向に変位した際に噴孔11と連通する。ニードル13における反噴孔側には背圧室16が形成されている。この背圧室16には前述したスプリング14が配置されている。
バルブボデー31には、バルブボデー31内の高圧通路6とノズル1の背圧室16とを連通させる経路中に高圧シート面35が形成され、バルブボデー31内の低圧通路7とノズル1の背圧室16とを連通させる経路中に低圧シート面36が形成されている。そして、高圧シート面35と低圧シート面36との間に前述した弁体34が配置されている。
インジェクタボデー4には、図示しない高圧配管と接続される高圧ポート43(高圧配管接続部)、及び図示しない低圧配管と接続される低圧ポート44(低圧配管接続部)が形成されている。そして、コモンレールから高圧配管を通じて高圧ポート43に供給される燃料は、円筒状インジェクタボデー4の外周面側から供給される。インジェクタに供給された燃料は、高圧通路6を通じて高圧室15及び背圧室16へ流入する。
高圧通路6には、インジェクタボデー4の反噴孔側に分岐する分岐通路6aが形成されている。この分岐通路6aにより、高圧通路6内の燃料は後述する燃圧センサ50に導入される。
インジェクタボデー4の反噴孔側上部にはコネクタ60が取り付けられている。コネクタ60の端子(駆動用コネクタ端子62)に外部から供給された電力は、リード線21を介してピエゾアクチュエータ2に供給され、これによりピエゾアクチュエータ2は伸長し、電力供給を停止すると縮小する。
上記構成において、ピエゾアクチュエータ2が縮小した状態では、図1に示すように弁体34が低圧シート面36に接して背圧室16は高圧通路6と接続され、背圧室16には高圧の燃料圧が導入される。そして、この背圧室16内の燃料圧とスプリング14とによってニードル13が閉弁向きに付勢されて噴孔11が閉じられている。
一方、ピエゾアクチュエータ2に電圧が印加されてピエゾアクチュエータ2が伸長した状態では、弁体34が高圧シート面35に接して背圧室16は低圧通路7と接続され、背圧室16内は低圧になる。そして、高圧室15内の燃料圧によってニードル13が開弁向きに付勢されて噴孔11が開かれ、この噴孔11から燃焼室E1へ燃料が噴射される。
ここで、噴孔11からの燃料噴射に伴い高圧通路6内の高圧燃料の圧力は変動する。この圧力変動を検出する燃圧センサ50が、インジェクタボデー4に取り付けられている。燃圧センサ50により検出された圧力変動波形中において、噴孔11からの噴射開始に伴い燃圧が下降を開始した時期を検出することで、実際の噴射開始時期を検出することができる。また、噴射終了に伴い燃圧が上昇を開始した時期を検出することで、実際の噴射終了時期を検出することができる。また、これらの噴射開始時期及び噴射終了時期に加え、噴射に伴い生じた燃圧下降量の最大値を検出することで、噴射量を検出することができる。
次に、燃圧センサ50の単体構造、及び燃圧センサ50のインジェクタボデー4への取付構造について、図2を用いて説明する。
燃圧センサ50は、分岐通路6a内の高圧燃料の圧力を受けて弾性変形するステム51(起歪体)と、ステム51にて生じた歪の大きさを電気信号に変換して圧力検出値として出力する歪ゲージ(センサ素子)52と、を備えて構成されている。
ステム51は、高圧燃料を内部に導入する導入口51aが一端に形成された円筒形状の円筒部51bと、円筒部51bの他端を閉塞する円板形状のダイヤフラム部51cとを備えて構成されている。導入口51aから円筒部51b内に流入した高圧燃料の圧力を、円筒部51bの内面及びダイヤフラム部51cで受け、これによりステム51全体が弾性変形することとなる。
円筒状インジェクタボデー4のうち反噴孔側の端面には、ステム51の円筒部51bが挿入される凹部45が形成されている。凹部45の内周面には雌螺子部が形成され、円筒部51bの外周面には雄螺子部51dが形成されている。そして、インジェクタボデー4の凹部45にステム51の雄螺子部51dを螺子締結することで、燃圧センサ50はインジェクタボデー4に取り付けられる。
歪ゲージ52は、ダイヤフラム部51cに貼り付けられている。より詳細には、歪ゲージ52は、ダイヤフラム部51c上に配置された状態でガラス部材52bにより封止(焼付け)して固定されている。したがって、円筒部51b内に流入した高圧燃料の圧力によりステム51が拡大するよう弾性変形した時、ダイヤフラム部51cに生じた歪の大きさ(弾性変形量)を歪ゲージ52が検出することとなる。
ステム51には、円板形状の金属製プレート53が取り付けられており、このプレート53上には、後に詳述するモールドIC54(モールド体)及びボビン55(係止部材)が固定支持されている。なお、ステム51の円筒部51bとモールドICとの間、及びモールドICとボビン55との間にはそれぞれ隙間が形成されるよう配置されている。図3は、燃圧センサ50、プレート53、モールドIC54及びボビン55を組み付けて一体化したアッシーAsの状態を示す図であり、図3(b)及び図2は図3(a)のA−A断面を示している。なお、図3(a)中の網点はボビン55の該当箇所を示す。
モールドIC54は、ワイヤボンドWにより歪ゲージ52と電気接続されており、電子部品54a及びセンサ端子54b,54c,54d,54e(図3(a)参照)を、モールド樹脂54mで封止して構成されている。電子部品54aは、歪ゲージ52から出力される検出信号を増幅する増幅回路や、検出信号に重畳するノイズを除去するフィルタリング回路、歪ゲージ52に電圧印加する回路等を構成する。
なお、電圧印加回路から電圧印加された歪ゲージ52は、ダイヤフラム部51cにて生じた歪の大きさに応じて抵抗値が変化するブリッジ回路を構成している。これにより、ダイヤフラム部51cの歪に応じてブリッジ回路の出力電圧が変化し、当該出力電圧が高圧燃料の圧力検出値としてモールドIC54の増幅回路に出力される。増幅回路は、歪ゲージ52(ブリッジ回路)から出力される圧力検出値を増幅し、増幅した信号をセンサ端子54bから出力する。
モールド樹脂54mは、ステム51の円筒部51bの外周面に沿って環状に延びる円筒形状に形成されている。但し、モールド樹脂54mの外周面には、径方向に対して垂直に拡がる平坦面54fが形成されており、この平坦面54fからは複数のセンサ端子54b〜54eが延出している。これらのセンサ端子54b〜54eは、モールドIC54内部にて電子部品54aと電気接続されており、燃圧センサの検出信号を出力する端子、電源を供給する端子、接地用端子等として機能するものである。これらのセンサ端子54b〜54eは、インジェクタの軸方向(図2の上下方向)において同じ位置に配置されている。
先述したコネクタ60のハウジング61には、駆動用コネクタ端子62とともにセンサ用コネクタ端子63b,63c,63d,63eが保持されている。コネクタ60には、図示しないエンジンECU等の外部機器と接続する外部ハーネスのコネクタが接続される。これにより、外部ハーネスを介して、モールドIC54から出力される圧力検出信号がエンジンECUに入力される。
センサ用コネクタ端子63b〜63eの各々は、インジェクタの軸方向において同じ位置に配置されている。これらのコネクタ端子63b〜63eとセンサ端子54b〜54eとは、電線71b,71c,71d,71eにより電気接続されている。本実施形態ではレーザ溶接により電線71b〜71eと両端子63b〜63e,54b〜54eとを電気接続しているが、半田付け、ヒュージング溶接、抵抗溶接等の手段により接続してもよい。電線71b〜71eには、導線を絶縁被覆したリード線を用いてもよいし、導線を絶縁被覆しない裸線を用いてもよい。
ボビン55は、これらの電線71b〜71eが巻き回される樹脂製の部材である。これにより電線71b〜71eは燃圧センサ50の外周側でボビン55により係止されることとなる。なお、ボビン55(係止部材)のうち電線71b〜71eを係止する部分は、センサ端子54b〜54eに対して燃圧センサ50の回転中心の反対側(回転径方向外側)に位置する。
図4は、ボビン55単体を示す2面図であり、ボビン55は、モールド樹脂54mの外周面に沿って延びる円弧状に形成され、センサ端子54c,54dと対向する位置に開口部55aを有する形状である。ボビン55の上端位置は、モールドIC54の上端位置及び歪ゲージ52と同じである。
ボビン55の外周面には周方向に延びる複数の溝部55b,55c,55d,55eが形成されており、溝部55b〜55eに電線71b〜71eが嵌め込まれることで、ボビン55の外周面上において電線71b〜71eを軸方向(図2の上下方向)に位置決めする。これにより、隣り合う電線71b〜71e同士が接触することを回避している。
なお、インジェクタの軸方向において、センサ用コネクタ端子63b〜63e及びセンサ端子54b〜54eの位置は、最上部に位置する溝部55bより下方、かつ最下部に位置する溝部55eより上方に位置していることが望ましく、ボビン55の中心位置と同じであればより望ましい。
プレート53の外周端部にはケース56が取り付けられている。そして、ケース56及びプレート53の内部に、ステム51の円筒部51bのうち雄螺子部51dを除く部分、歪ゲージ52、モールドIC54及びボビン55が収容されている。これにより、金属製のケース56及びプレート53が外部ノイズを遮断して、歪ゲージ52及びモールドIC54を保護する。なお、ケース56のうちコネクタ端子63b〜63eと対抗する部分には、電線71b〜71eが挿通される開口部56aが形成されている。
ケース56及びプレート53は、燃圧センサ50を介してインジェクタボデー4に取り付けられた状態で、コネクタ60とともにモールド樹脂80によりインジェクタボデー4にモールドされている。
次に、燃圧センサ50等のインジェクタボデー4への取り付け手順、及び両端子63b〜63e,54b〜54eを電線71b〜71eで電気接続する手順について説明する。
先ず、図3に示すようにアッシーAsを組み立てる。具体的には、歪ゲージ52が張り付けられたステム51にプレート53を組み付け、その後、モールドIC54及びボビン55をプレート53に固定する。その後、ボンディングマシンを用いてモールドIC54と歪ゲージ52とをワイヤボンドWで接続する。
次に、アッシーAsをインジェクタボデー4に取り付ける。具体的には、ステム51の雄螺子部51dを、インジェクタボデー4の凹部45に螺子締結させる(締結工程)。また、コネクタ60をインジェクタボデー4の所定位置に取り付けておく。
次に、図示しない配線マシン及び溶接マシンを用いて、アッシーAsが有するセンサ端子54b〜54eと、コネクタ60が有するコネクタ端子63b〜63eとを、電線71b〜71eで電気接続する(第1接続工程)。
具体的には、配線マシンを用いて電線71b〜71eの一端をセンサ端子54b〜54e上に位置させ、溶接マシンを用いて電線71b〜71eの一端をセンサ端子54b〜54eに溶接する。
その後、一端がセンサ端子54b〜54eに溶接された状態で、配線マシンの電線供給ノズルを予め設定した経路で移動させることにより、電線71b〜71eをボビン55に巻き回して係止させる(係止工程)。すなわち、前記ノズルを、ボビン55の開口部55aを通じてボビン55の内側から外側へ移動させ、その後、溝部55b〜55eに沿って移動させることで、電線71b〜71eを溝部55b〜55eに巻き回して係止させる。
その後、前記ノズルを、プレート53の外側に位置するコネクタ端子63b〜63e上に移動させ、溶接マシンを用いて電線71b〜71eの他端をコネクタ端子63b〜63eに溶接する(第2接続工程)。
前記ノズルは電線71b〜71eに所定のテンションをかけながら移動するよう制御されており、電線71b〜71eに所定のテンションをかけた状態で移動させており、電線71b〜71eの両端について溶接が完了した時点では、電線71b〜71eに所定のテンションがかけられた状態となっている。
次に、電線71b〜71eがケース56の開口部56aに位置するよう、ケース56をプレート53に取り付ける。その後、ケース56及びプレート53を、コネクタ60とともにモールド樹脂80によりインジェクタボデー4にモールドする。以上により、燃圧センサ50等のインジェクタボデー4への取り付け、及び内部電気配線、接続が完了する。
ここで、ステム51を回転させて燃圧センサ50をインジェクタボデー4へ螺子締結するにあたり、この螺子締結が完了した時点において、ステム51の回転位置は特定の位置に定まらない。このことは、ステム51とともにアッシーAsを構成するモールドICのセンサ端子54b〜54eも、ステム51の螺子締結完了時点においてその回転位置が不特定となることを意味する。例えば、締結完了時点において、センサ端子54b〜54eは図3に示す位置になる場合もあれば、図5(a)(b)や、図5(c)(d)、図5(e)(f)の位置になる場合もある。
これに対し、以上詳述した本実施形態によれば、電線71b〜71eをボビン55に巻き回して係止させているので、ステム51とともに回転させたセンサ端子54b〜54eの回転位置に拘わらず、電線71b〜71eの巻き回し終端位置(図3及び図5中の符号Pに示す係止終端位置)を、燃圧センサ50の外周側で一定にできる。よって、巻き回し終端位置Pからコネクタ端子63b〜63eまでの配線経路を一定にできるので、この配線経路において隣り合う電線71b〜71e同士が干渉することを容易に回避できる。なお、係止終端位置Pは、センサ端子54b〜54eの回転位置がいずれであっても、センサ端子54b〜54eとコネクタ端子63b〜63eとの間に位置する。
さらに本実施形態によれば、以下の効果も発揮される。
・ボビン55は、電線71b〜71eが巻き回される方向に沿って円弧状に延びる形状であるため、後述の第2実施形態の如くボビン55が多角形状に延びる形状(図6参照)である場合に比べて、ボビン55から受ける電線71b〜71eへの応力が集中することを緩和でき、ボビン55との摩擦で電線71b〜71eが損傷する恐れを低減できる。
・ボビン55は、燃圧センサ50とともにアッシーAsに組み付けられるので、ステム51を螺子締結する時にともに回転する。そして、ボビン55には、センサ端子54b〜54eと対向する位置に開口部55aが形成されており、この開口部55aの端部55f(図4参照)から電線71b〜71eの巻き回しを開始させている。そのため、燃圧センサ50の回転位置に拘わらず、巻き回し始端位置(図3及び図5中の符号Qに示す係止始端位置)からセンサ端子54b〜54eまでの配線経路を一定にできる。よって、この配線経路において隣り合う電線71b〜71e同士が干渉することを確実に回避できる。
・ボビン55に開口部55aを形成し、この開口部55aの端部55fから電線71b〜71eの巻き回しを開始させているので、所定のテンションがかけられた状態の電線71b〜71eは、開口部55aの端部55fに押し付けられた状態となるため、電線71b〜71eの巻き回し始点Qがボビン55から外れ難くできる。
・ボビン55の外周面に、ステム51の回転中心方向(図3の上下方向)に溝部55b〜55eを並べて形成し、この溝部55b〜55eに電線71b〜71eを嵌め込んで巻き回すので、電線71b〜71eのうちボビン55に巻き回されて係止されている部分が、隣り合う電線71b〜71eと干渉することを確実に回避できる。よって、導線が絶縁被覆されていない電線を採用できるようになる。また、絶縁被覆されている電線を採用した場合においては、万一電線同士が接触したとしても電気的なショートを回避できる。
・駆動用コネクタ端子62及びセンサ用コネクタ端子63b〜63eを、同一のコネクタハウジング61に保持させることで、両端子62,63b〜63eを共通のコネクタ60に構成している。そのため、コネクタの数を増やすことなくインジェクタに燃圧センサ50を搭載することができ、エンジンECU等の外部機器とコネクタとを接続するハーネスが、インジェクタボデー4に備えられた1つのコネクタ60からまとめて延出することとなる。よって、ハーネスの取り回しを簡素にできる。また、コネクタ接続作業の手間が増えることを回避できる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、ボビン55の外周側壁を、電線71b〜71eの巻き回される方向(燃圧センサ50の回転周方向)に沿って円弧状に延びる形状に形成しているのに対し、図6に示す本実施形態では、ボビン55の外周側壁を多角形状に形成している。例えば、インジェクタの軸方向から見て、図6(a)に示すように四角形に形成する。或いは、図6(b)に示すように六角形に形成する。またはそれ以上の多角形でも良い。
また、本実施形態においても上記第1実施形態の開口部55aと同様にして、センサ端子54c,54dと対向する位置に開口部550a,551aを形成している。また、上記第1実施形態の溝部55b〜55eと同様にして、外面に溝部(図示せず)を形成することが望ましい。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、係止部材の形状を、電線71b〜71eが巻き回される方向(燃圧センサ50の回転周方向)に沿って延びて電線71b〜71eと、その外周で線接触するボビン55の形状(筒形状)としている。これに対し、図7に示す本実施形態では、係止部材の形状を、電線71b〜71eの巻き回される方向(燃圧センサ50の回転周方向)に複数配置されたピン552の形状としており、これらのピン552は、電線71b〜71eと点接触する。
また、本実施形態においても上記第1実施形態の開口部55aと同様にして、センサ端子54c,54dと径方向で対向する位置に開口部552aを形成している。また、上記第1実施形態の溝部55b〜55eと同様にして、各ピン552の外周に溝部552b〜552eを形成している。
これらの溝部552b〜552eは、本実施形態では、巻き回されて係止される電線71b〜71eと接触する部分のみ形成されている。すなわち、各ピン552を結ぶことによって描かれるセンサ素子52を中心とした円に対して、各ピン552が外接する外周部のみに溝部552b〜552eを形成するものである。このように必要とする部分のみに溝部552b〜552eを形成することで、ピン552の強度を確保できる。なお、必要とする強度が確保できるならば、溝部552b〜552eを各ピン552の全周に形成してもよい。
(第4実施形態)
図8に示すように本実施形態では、上記ボビン55やピン552を廃止しており、燃圧センサ50の外周に円弧状に延びるように形成されたモールドIC54に電線71b〜71eを巻き回して係止させている。すなわち、センサ素子52を包囲するよう形成されるモールドIC54の外周側壁面を円弧状に形成することで、燃圧センサ50の外周に電線71b〜71eを巻き回して係止させている。このように、モールドIC54を係止部材として機能させている。また、本実施形態においても上記第1実施形態の溝部55b〜55eと同様にして、外周面に溝部54gを形成している。
これによれば、モールドIC54に係止部材を兼用させるので、モールドIC54とは別に専用の係止部材(例えばボビン55やピン552)を備える場合に比べて、インジェクタの体格を径方向に小型化できる。
また、上記第1実施形態では、複数のセンサ端子54b〜54eを、インジェクタの軸方向(図2の上下方向)において同じ位置に配置しているのに対し、本実施形態では、複数のセンサ端子54b〜54eを、インジェクタの軸方向において各々異なる位置となるよう配置している。また、センサ端子54b〜54eの軸方向位置と対応する溝部54gの位置とを一致させている。
これにより、巻き回し始端位置(図8の符号Qに示す係止始端位置)からセンサ端子54b〜54eまでの配線経路において隣り合う電線71b〜71e同士が干渉することを回避できる。
(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
・上記各実施形態では、センサ端子54b〜54e及びコネクタ端子63b〜63eに電線71b〜71eを接続(溶接)するにあたり、先にセンサ端子54b〜54eと接続し、係止部材55,550,551,552,54に巻き回して係止させた後、コネクタ端子63b〜63eと接続している。これに対し、先にコネクタ端子63b〜63eと接続し、係止部材に巻き回して係止させた後、センサ端子54b〜54eと接続してもよい。換言すれば、電線71b〜71eの係止部材への巻き回し方向を、コネクタ端子63b〜63eへ向けて巻き回してもよいし、センサ端子54b〜54eへ向けて巻き回してもよい。この場合には、上記終端位置Pは始端位置ということになる。
・上記各実施形態では、インジェクタボデー4の外周面側に高圧ポート43を形成し、外周面側から高圧燃料が供給されるよう構成されたインジェクタに本発明を適用させているが、インジェクタボデー4の軸方向において反噴孔側に高圧ポート43を形成し、反噴孔側から高圧燃料が供給されるよう構成されたインジェクタに適用させてもよい。
・上記各実施形態では、駆動用コネクタ端子62及びセンサ用コネクタ端子63b〜63eを同一のコネクタハウジング61に保持させることで、両端子62,63b〜63eを共通のコネクタ60に構成しているが、駆動用コネクタ端子62及びセンサ用コネクタ端子63b〜63eを別々のコネクタハウジングに保持させて、別々のコネクタを構成するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、係止部材55,550,551,552,54を、燃圧センサ50とともに組み付けてアッシーAsを構成している。これに対し、係止部材をアッシーAsに組み付けないように構成してもよい。つまり、燃圧センサ50を螺子締結する時に、係止部材が燃圧センサ50とともに回転しないよう構成してもよく、例えば、螺子締結を行った後に、係止部材をプレート53に取り付けるよう構成してもよい。
・上記各実施形態では、ステム51の歪量を検出するセンサ素子として歪ゲージ52を採用しているが、圧電素子等、他のセンサ素子を採用してもよい。
・上記各実施形態では、ディーゼルエンジンのインジェクタに本発明を適用しているが、ガソリンエンジン、特に、燃焼室E1に燃料を直接噴射する直噴式のガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。
2…電動アクチュエータ(駆動手段)、4…インジェクタボデー(ボデー)、6…高圧通路、50…燃圧センサ、51c…ダイヤフラム部、51d…螺子部、52…歪ゲージ(センサ素子)、54…モールドIC(モールド体(係止部材))、54b〜54e…センサ端子、55,550,551…ボビン(係止部材)、552…ピン(係止部材)、55a,550a,551a…開口部、55b〜55e…溝部、61…コネクタハウジング、62…駆動用コネクタ端子(駆動端子)、63b〜63e…センサ用コネクタ端子(コネクタ端子)、71b〜71e…電線。

Claims (11)

  1. 内燃機関に搭載されて噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁において、
    前記噴孔へ高圧燃料を流通させる高圧通路を内部に形成するボデーと、
    前記ボデーに取り付けられて前記高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサと、
    前記燃圧センサに設けられ、前記燃圧センサの検出信号を出力する端子を少なくとも含む複数のセンサ端子と、
    前記ボデーの特定位置に取り付けられたコネクタハウジングに保持されている複数のコネクタ端子と、
    前記コネクタ端子及び前記センサ端子の各々を電気接続する複数本の電線と、
    を備え、
    前記燃圧センサは、前記センサ端子とともに回転して前記ボデーと螺子締結される螺子部を有しており、
    前記燃圧センサを包囲するよう設けられる係止部材であって、
    この係止部材は、前記螺子部によって回転して前記ボデーに螺子締結された前記燃圧センサの前記センサ端子と電気接続する前記電線を係止し、係止された前記電線を前記コネクタ端子に電気接続させることを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 前記係止部材は、前記燃圧センサの回転周方向に延び、前記電線と線接触する形状であることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。
  3. 前記係止部材は、前記燃圧センサの回転周方向に円弧状に延びる形状であることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁。
  4. 前記係止部材は、前記センサ端子と対向する位置に開口部が形成された形状であり、
    前記電線は、前記開口部を通るよう配置されるとともに、前記係止部材のうち前記開口部の端部を始点又は終点として、その外周に沿って配置されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の燃料噴射弁。
  5. 前記係止部材は、前記燃圧センサの回転周方向に沿って複数配置されて前記電線と点接触する形状であることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。
  6. 前記係止部材には、前記電線を嵌め込む溝部が、前記燃圧センサの回転中心方向に複数並べて形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  7. 前記高圧通路を開閉するニードルを駆動させるための駆動手段、及び前記駆動手段に電力供給する駆動端子を備え、
    前記駆動端子を前記コネクタハウジングに保持させることで、前記コネクタ端子及び前記駆動端子を共通のコネクタに構成したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  8. 前記燃圧センサは、
    前記高圧燃料を内部に導入する導入口が一端に形成された円筒形状の円筒部と、
    前記円筒部の他端を閉塞するよう位置し、前記高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する円板形状のダイヤフラム部と、
    前記ダイヤフラム部に取り付けられ、前記ダイヤフラム部にて生じた歪の大きさを電気信号に変換して前記検出信号として出力するセンサ素子と、
    を有して構成され、
    前記螺子部は、前記円筒部の外周面に形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  9. 前記係止部材は、前記螺子締結の時に前記燃圧センサとともに回転するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  10. 前記燃圧センサから出力される検出信号を増幅する電子部品を、モールド樹脂で封止して構成されたモールド体を備え、
    前記モールド体を前記燃圧センサの回転周方向に延びる形状に形成するとともに、
    前記モールド体を、前記電線が係止される前記係止部材としたことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  11. 請求項1〜10のいずれか1つに記載の燃料噴射弁の内部電気接続方法であって、
    前記燃圧センサを前記センサ端子とともに回転させて、前記燃圧センサを前記ボデーに螺子締結させる締結工程と、
    前記締結工程の後、前記コネクタ端子及び前記センサ端子のいずれか一方に前記電線を電気接続する第1接続工程と、
    前記第1接続工程の後、前記係止部材に前記電線を係止させる係止工程と、
    前記係止工程の後、前記コネクタ端子及び前記センサ端子の他方に前記電線を溶接する第2接続工程と、
    を含むことを特徴とする燃料噴射弁の内部電気接続方法。
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