JP2010242576A - 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て高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサ(ステム51及び歪ゲージ52)と、燃圧センサに設けられた複数のセンサ端子54b〜54eと、インジェクタ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81〜84と、両端子81〜84,54b〜54eの各々を電気接続する電極71〜74と、を備える。そして、複数の電極は、燃圧センサの回転中心周りに円弧状に延びる形状に形成されて前記両端子のいずれかと電気接続する円弧状接続部71a〜74aを有し、円弧状接続部の各々を、燃圧センサの回転中心方向に複数並べて配置する。
【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)は回転方向位置が不特定となる。
一方、ボデーに取り付けられるコネクタは、ボデーのうち特定の所定位置に取り付けられることを要するので、このようにボデーに配置されたコネクタの端子(コネクタ端子)と、回転方向位置が不特定なセンサ端子とを電気接続することは困難となる。換言すれば、螺子締結完了時点でセンサ端子がコネクタ端子と対向するピンポイント位置となるよう螺子締結することは困難である。
しかも、これらの端子は、燃圧センサの検出信号を出力する端子のみならず、電源を供給する端子や接地用端子等も存在するため、複数のコネクタ端子及びセンサ端子の各々を電気接続しなければならない。そのため、例えば両端子を電線で接続しようとしても、隣り合う電線同士が干渉してしまい短絡する。また、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記載の発明では、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の電極と、を備えることを前提とする。
そして、前記燃圧センサは、前記ボデーと螺子締結される螺子部を有し、前記螺子部の締結時には前記センサ端子とともに回転するよう構成されており、複数の前記電極は、前記燃圧センサの回転中心周りに円弧状に延びる形状に形成されて前記コネクタ端子及び前記センサ端子のいずれかと電気接続する円弧状接続部を有し、前記円弧状接続部の各々を、前記燃圧センサの回転中心方向に沿って、互いの位置を異ならせ層状に複数並べて配置したことを特徴とする。
これによれば、燃圧センサの回転中心周りに円弧状に延びる円弧状接続部を介して両端子は電気接続されるので、螺子締結が完了した時点での燃圧センサの回転方向位置は不特定となるものの、両端子のうち円弧状接続部と電気接続する部位(以下、「接続部位」と記載する)を円弧状接続部の円弧範囲に位置させれば、端子の接続部位と円弧状接続部とを容易に電気接続できる。
例えば、電極をセンサ端子に接続した状態で燃圧センサを回転させる場合には、螺子締結完了時点における円弧状接続部の円弧範囲がコネクタ端子の接続部位に位置していればよい。また、電極をセンサ端子に接続させない状態で燃圧センサを回転させる場合には、螺子締結完了時点におけるセンサ端子の接続部位が円弧状接続部の円弧範囲に位置していればよい。
以上により、上記発明によれば、螺子締結完了時点での燃圧センサの回転位置を所定のピンポイント位置にさせる必要なく、端子の接続部位と円弧状接続部とを容易に対向させることができるので、電極を介して両端子を電気接続することを容易に実現できる。
また、上記発明では、円弧状接続部の各々を燃圧センサの回転中心方向に沿って、互いの位置を異ならせ層状に複数並べて配置するので、端子の接続部位を回転中心方向に複数並べて各々の円弧状接続部に対向配置させれば、隣り合う電気接続経路同士の干渉を容易に回避できる。
さらに上記発明では、電極のうち端子の接続部位と接続する部分(円弧状接続部)を円弧状に形成するので、後述する請求項3の如く円環状に形成する場合に比べて、以下に説明する如く電極の用意に形成することができる。すなわち、円弧状の場合には電極を平面状に展開できるので、母材となる金属プレート上に電極を平面展開して、プレス成形により電極を形成できる。これに対し円環状の場合には、電極を平面状に展開することは困難となるため、プレス成形により電極を形成することが困難となる。そのため、電極の成形性の点では円環状にするよりも円弧上にした方が有利である。
請求項2記載の発明では、前記コネクタ端子には、前記円弧状接続部と接触可能な溶接部が少なくとも2箇所に形成されており、前記燃圧センサは、前記センサ端子に電気接続された前記電極とともに回転して螺子締結するよう構成されており、2つの前記溶接部の間隔(図3(a)中の符号L1参照)は、前記円弧状接続部の円弧両端の間隔(図3(a)中の符号L2参照)よりも長く設定されていることを特徴とする。
これによれば、コネクタ端子の接続部位(溶接部)を2箇所以上に形成し、2つの溶接部の間隔を円弧状接続部の円弧両端の間隔よりも長く設定することで、螺子締結完了時点で一方の溶接部が円弧範囲に位置しなかったとしても、他方の溶接部は必ず円弧範囲に位置することとなる。よって、コネクタ端子の溶接部と電極の円弧状接続部とを、燃圧センサの回転方向位置に拘わらず確実に電気接続できる。
請求項3記載の発明では、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の電極と、を備えることを前提とする。
そして、前記燃圧センサは、前記ボデーと螺子締結される螺子部を有し、前記螺子部の締結時には前記センサ端子とともに回転するよう構成されており、
複数の前記電極は、前記燃圧センサの回転中心周りに円環状に延びる形状に形成されて前記コネクタ端子及び前記センサ端子のいずれかと電気接続する円環状接続部を有し、
前記円環状接続部の各々を、前記燃圧センサの回転中心方向に沿って、互いの位置を異ならせ層状に複数並べて同心円状に配置したことを特徴とする。
これによれば、上記発明では、燃圧センサの回転中心周りに円環状に延びる円環状接続部を介して両端子は電気接続されるので、螺子締結が完了した時点での燃圧センサの回転方向位置に拘わらず、両端子のうち円環状接続部と電気接続する部位(接続部位)は円環状接続部と対向する。よって、螺子締結完了時点での燃圧センサの回転位置を所定のピンポイント位置にさせる必要なく、端子の接続部位と円環状接続部とを容易に対向させることができるので、電極を介して両端子を電気接続することを容易に実現できる。
また、上記発明では、円環状接続部の各々を燃圧センサの回転中心方向に沿って、互いの位置を異ならせ層状に複数並べて同心円上に配置するので、端子の接続部位を回転中心方向に複数並べて各々の円環状接続部に対向配置させれば、隣り合う電気接続経路同士の干渉を容易に回避できる。
前記電極は、請求項4記載の如く燃圧センサを螺子締結させる前にセンサ端子と電気接続させてもよいし、燃圧センサを螺子締結させた後にセンサ端子と電気接続させてもよい。そして、螺子締結の前に接続させる請求項4の場合には、前記円環状接続部と電気接続される溶接部を前記コネクタ端子に形成すればよく、螺子締結の後に接続させる場合には、前記円環状接続部に電気接続される溶接部を前記センサ端子に形成すればよい。なお、端子の溶接部を接続部に向けて突出した形状にすれば、特にレーザ溶接する場合において、レーザのエネルギを溶接部に集中させるのに好適である。
請求項5記載の発明では、前記電極は、前記接続部の接続面を露出させた状態でモールド樹脂によりモールドされており、前記電極には、前記接続面から陥没した形状の溝部が形成されており、前記溝部に前記モールド樹脂が流れ込んだ状態となるよう前記電極はモールドされていることを特徴とする。
仮に、上記発明に反して溝部を形成しない場合には、電極の接続部(円弧状接続部または円環状接続部)がモールド樹脂から浮き上がって外れることが懸念される。これに対し上記発明では、モールド樹脂から露出させる接続面から陥没する形状の溝部を形成し、この溝部にモールド樹脂が流れ込ませるので、このように流れ込んだ部分のモールド樹脂により電極の接続部(円弧状接続部または円環状接続部)は、前記浮き上がりが生じないよう係止される。よって、上記懸念を解消できる。
請求項6記載の発明では、前記接続部の各々の接続面は、同一平面上に配置されていることを特徴とする。
そのため、各々の接続面を同一平面状に配置せず、回転径方向に異なる位置に配置した場合に比べて、燃圧センサの回転径方向における電極の体格を小さくでき、ひいては、燃料噴射弁の体格を前記回転径方向に小型化できる。また、例えば複数の接続部をレーザ溶接するにあたり、レーザ照射位置を同一平面上にて移動して溶接できるので、溶接の作業性を向上できる。
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、センサ端子及び駆動端子により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、上記燃料噴射弁の内部電気接続方法であって、前記センサ端子に前記電極を電気接続するセンサ端子接続工程と、前記センサ端子接続工程の後、前記燃圧センサを前記センサ端子及び前記電極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、前記電極の前記接続部に前記コネクタ端子を電気接続するコネクタ端子接続工程と、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、センサ端子及び電極の回転方向位置は不特定となるものの、電極の接続部(円弧状接続部又は円環状接続部)をコネクタ端子の接続部位と対向する位置にすることは、燃圧センサの回転位置を所定のピンポイント位置にさせる場合に比べれば容易に実現できる。よって、その後のコネクタ端子接続工程において、電極の接続部とコネクタ端子とを容易に電気接続でき、ひいては、電極を介して両端子を電気接続することを容易に実現できる。
ちなみに、請求項1,3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、以下に説明する円筒部の外周面に螺子部を形成した構成が挙げられる。
すなわち、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。
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)は電極の接続構造を示す図、(b)は(a)のA−A断面図。 本発明の第2実施形態において、(a)は電極の接続構造を示す図、(b)は(a)のA−A断面図。 本発明の第3実施形態において、電極の接続構造を示す図。 本発明の第4実施形態において、(a)は電極の接続構造を示す図、(b)は(a)のA−A断面図。 本発明の第5実施形態において、(a)は電極の接続構造を示す図、(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4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52(センサ素子)と、歪ゲージ52から出力される検出信号を処理するモールドIC54と、モールドIC54を保持するプレート53等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に取り付けられている。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が固定支持されている。
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。モールド樹脂54mの外周面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のうちモールド樹脂54mの外周面から水平方向に延出した部分は、インジェクタの軸方向(図2の上下方向)のうち反噴孔側に延出するよう曲げ加工されている。その延出上端部は後述する電極71〜74と溶接等により電気接続される接続部55として機能しており、その接続部55のインジェクタ軸方向位置は、複数のセンサ端子54b〜54eのいずれについても同じ位置となっている。
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、及びモールドIC54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の外周面には開口部56aが形成されており、センサ端子54b〜54eは開口部56aを通じてケース56の内部から外部へと延出している。
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81,82,83,84(図3(a)参照)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81〜84のうちコネクタハウジング61から水平方向に延出する部分の各々は、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81〜84とセンサ端子54b〜54eとは、後に詳述する電極71,72,73,74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極71〜74と両端子81〜84,54b〜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。
次に、本実施形態の要部である電極71〜74について、図3を用いて詳細に説明する。
図3は、燃圧センサ50、プレート53、モールドIC54、ケース56、及び電極71〜74を組み付けて一体化したアッシーAsと、コネクタ端子81〜84とを示す図であり、図3(b)及び図2は図3(a)のA−A断面を示している。
複数の電極71〜74はケース56の上方に配置されている。電極71〜74は、コネクタ端子81〜84と電気接続される円弧状接続部71a,72a,73a,74aと、センサ端子54b〜54eと電気接続される延出部71b,72b,73b,74bとを有する。
円弧状接続部71a〜74aは、ステム51の回転中心周りに円弧状に延びる形状であり、円弧の外周面がコネクタ端子81〜84と接続される。また、複数の円弧状接続部71a〜74aはステム51の回転中心方向(図3(b)の上下方向)に並べて配置されることで異なる位置に設けられる。これにより、円弧状接続部71a〜74aの各々の外周面が同一平面状に位置するよう層状に配置されている。
延出部71b〜74bは、円弧状接続部71a〜74aの内周側からセンサ端子54b〜54eに向けて回転中心方向に垂下する形状であり、延出部71b〜74bの延出端部がセンサ端子54b〜54eの接続部55と電気溶接される。
コネクタ端子81〜84は、図示しない外部コネクタと接続する外部接続部81a,82a,83a,84aと、円弧状接続部71a〜74aとの第1の接触点(溶接部80P)を形成し得る第1延出部81b,82b,83b,84bと、円弧状接続部71a〜74aとの第2の接触点(溶接部80Q)を形成し得る第2延出部81c,82c,83c,84cとを有する。
複数の外部接続部81a〜84aは同一平面状に水平に並べて配置されている。複数の第1延出部81b〜84bは、円弧状接続部71a〜74aの外周面と対向するよう上下方向に並べて配置されている。また、第1延出部81b〜84bは、円弧状接続部71a〜74aの接線方向に直線状に延びる形状であり、円弧状接続部71a〜74aと点接触する。この点接触部分が、上述した溶接部80Pとなる。
第1延出部81b〜84bの延出端からは第2延出部81c〜84cが水平方向に延出する。第2延出部81c〜84cも第1延出部81b〜84bと同様にして、円弧状接続部71a〜74aの外周面と対向するよう上下方向に並べて配置され、円弧状接続部71a〜74aの接線方向に直線状に延びる形状であり、円弧状接続部71a〜74aと点接触する。この点接触部分が、上述した溶接部80Qとなる。
したがって、第1延出部81b〜84b及び第2延出部81c〜84cは互いに異なる向きに延出し、円弧状接続部71a〜74aのうち異なる部分(溶接部80P,80Q)で接触することとなる。そして、2つの溶接部80P,80Qの間隔L1を、円弧状接続部71a〜74aの円弧両端の間隔L2よりも長く設定する。
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81〜84,54b〜54eを電極71〜74を介して電気接続する手順について説明する。
先ず、図3に示すアッシー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。その後、ケース56をプレート53に取り付ける。
次に、電極71〜74の各々の延出部71b〜74bとセンサ端子54b〜54eの接続部55とをレーザ溶接等により電気接続する(センサ端子接続工程)。以上により、アッシーAsの組み立てが完了する。
なお、複数の電極71〜74は、図示しない母材プレートからプレスにより打ち抜いた後、円弧状接続部71a〜74aに相当する部分を円弧状に曲げ加工し、延出部71b〜74bに相当する部分を曲げ加工して形成する。
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)。
次に、インジェクタボデー4に対してコネクタ端子62,81〜84を位置決めする。つまり、センサ用コネクタ端子81〜84は、インジェクタボデー4の軸方向、径方向、及び周方向において、所定の位置に配置される。
次に、駆動用コネクタ端子62とリード線21とを電気接続するとともに、センサ用コネクタ端子81〜84と電極71〜74とをレーザ溶接等により電気接続する(コネクタ端子接続工程)。つまり、各々の延出部81b〜84b,81c〜84cの溶接部80P,80Qと、円弧状接続部71a〜74aの外周面とをレーザ溶接する。なお、溶接部80P,80Qが円弧状接続部71a〜74aと対向する位置にあるか否かに拘わらず、全ての溶接部80P,80Qに対してレーザの照射を行う。そして、円弧状接続部71a〜74aと対向する位置にある溶接部80P,80Qについてはレーザ溶接が為されることとなる。
次に、コネクタ端子81〜84及びアッシーAsを、インジェクタボデー4に取り付けた状態のままモールド樹脂でモールド成形する。このモールド樹脂は、先述したコネクタハウジング61となる。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、及び内部電気接続が完了する。
ここで、アッシーAsを回転させてステム51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、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。
これに対し、以上詳述した本実施形態によれば、ステム51の回転中心周りに円弧状に延びる円弧状接続部71a〜74aを電極71〜74に形成する。一方、コネクタ端子81〜84の各々には、2つの溶接部80P,80Qを形成し、2つの溶接部80P,80Qの間隔L1を、円弧状接続部71a〜74aの円弧両端の間隔L2よりも長く設定する。
そのため、螺子締結が完了した時点でのセンサ端子54b〜54eの回転方向位置は不特定となるものの、2つの溶接部80P,80Qのうち少なくとも一方は、円弧状接続部71a〜74aと対向するよう位置することとなる。以上により、回転方向位置が不特定なセンサ端子54b〜54eと特定した位置に配置されたコネクタ端子81〜84とを、電極71〜74を介して容易に電気接続できる。
さらに本実施形態によれば、以下の効果も発揮される。
・電極71〜74が有する円弧状接続部71a〜74aの各々を、ステム51の回転中心方向に複数並べて配置するとともに同一平面上に配置し、かつ、コネクタ端子81〜84も回転中心方向に複数並べて配置するとともに同一平面上に配置する。そのため、隣り合う電気接続経路同士の干渉を容易に回避できる。
・電極71〜74のうち溶接部80P,80Qと接続する部分(円弧状接続部71a〜74a)を円弧状に形成するので、母材となる金属プレート上に電極71〜74を平面展開して、プレス成形により電極を形成できる。よって、電極71〜74の成形を容易にできる。
・電極71〜74の円弧状接続部71a〜74aを同一平面上に配置するので、ステム51の回転径方向における電極71〜74の体格を小さくでき、ひいては、インジェクタの体格を前記回転径方向に小型化できる。
・駆動用コネクタ端子62及びセンサ用コネクタ端子81〜84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62,81〜84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)
図4は、本実施形態に係る電極71〜74単体を示す図であり、(a)は上面図、(b)は(a)のA−A断面図である。本実施形態では、複数の電極71〜74を、モールド樹脂70mにより一次モールドして一体化している。
より詳細に説明すると、モールド樹脂70mは円筒形状に形成され、円弧状接続部71a〜74aの接続面はモールド樹脂70mの外周面から露出している。また延出部71b〜74bのうちセンサ端子54b〜54eと接続する部分は、モールド樹脂70mから露出している。
また、円弧状接続部71a〜74aの各々には、コネクタ端子81〜84との接続面から径方向内側に陥没した形状の溝部75が複数形成されており、溝部75にモールド樹脂70mが流れ込んだ状態となるよう電極71〜74はモールドされている。なお、上記一次モールドが為されており、溝部75が形成されていることの他には、本実施形態にかかるインジェクタの構造は上記第1実施形態と同じである。
以上により本実施形態によれば、モールド樹脂70mにより一次モールドされた状態で電極71〜74をセンサ端子54b〜54eに溶接できるので、その溶接の作業性を向上できる。
また、円弧状接続部71a〜74aの各々には、接続面から陥没した形状の溝部75が複数形成されており、溝部75にモールド樹脂70mが流れ込んだ状態となるよう電極71〜74をモールド成形する。そのため、円弧状接続部71a〜74aがモールド樹脂70mから径方向外側に浮き上がって外れることを抑制できる。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、2つの溶接部80P,80Qを形成する第1延出部81b〜84b及び第2延出部81c〜84cを、円弧状接続部71a〜74aの接線方向に直線状に延びる形状に形成している。これに対し、図5(a)に示す本実施形態では、これら第1及び第2延出部81b〜84b,81c〜84cを円弧状の延出部81dに変更しており、この円弧状延出部81dの各々に2つの溶接部81P,81Qを形成している。
また、レーザのエネルギを溶接部81P,81Qに集中させるために、溶接部81P,81Qを、円弧状接続部71a〜74aに向けて突出した形状(例えば半球形状)に形成している。そして、2つの溶接部81P,81Qの間隔L3を、円弧状接続部71a〜74aの円弧両端の間隔L2よりも長く設定する。これにより、2つの溶接部81P,81Qのうち少なくとも一方は、円弧状接続部71a〜74aと対向するよう位置することとなる。
或いは、図5(b)に示すように、円弧状接続部71a〜74aの外周面に複数の溶接部80Rを等間隔で形成してもよい。これらの溶接部80Rは、円弧状延出部81dの内面に向けて突出した形状(例えば半球形状)に形成されている。この場合には、円弧状接続部71a〜74aの円弧長さL5を、隣り合う溶接部80Rの間隔L4よりも長く設定する。これにより、複数の溶接部80Rの少なくとも一つは、円弧状延出部81dの内面と対向するよう位置することとなる。
以上により、図5(a)或いは図5(b)に示す本実施形態によっても、回転方向位置が不特定なセンサ端子54b〜54eと特定した位置に配置されたコネクタ端子81〜84とを、電極71〜74を介して容易に電気接続できる。
(第4実施形態)
上記第1実施形態では、電極71〜74のうち溶接部80P,80Qと接続する部分(円弧状接続部71a〜74a)を円弧状に形成しているのに対し、図6に示す本実施形態では、電極71〜74のうち溶接部80Pと接続する部分(円環状接続部71c,72c,73c,74c)を、ステム51の回転中心周りに円環状に延びる形状に形成している。
また、上記第1実施形態では、第1延出部81b〜84b及び第2延出部81c〜84cをコネクタ端子81〜84に形成することで、2つの溶接部80P,80Qの一方が円弧状接続部71a〜74aと対向しなくとも、他方が円弧状接続部71a〜74aと対向して溶接を可能としている。これに対し本実施形態では、円弧状接続部71a〜74aに替えて円環状接続部71c〜74cとするため、溶接部80Pは必ず円環状接続部71c〜74cと対向して溶接が可能となるため、1つの溶接部80Pで十分である。そのため、上記第1実施形態で要していた第2延出部81c〜84cを廃止している。
上記構成の本実施形態によれば、ステム51の回転中心周りに円環状に延びる円環状接続部71c〜74cを電極71〜74に形成する。そのため、センサ端子54b〜54eの回転方向位置に拘わらず、コネクタ端子81〜84の溶接部80Pは、円環状接続部71c〜74cと対向するよう位置することとなる。したがって、回転方向位置が不特定なセンサ端子54b〜54eと特定した位置に配置されたコネクタ端子81〜84とを、電極71〜74を介して容易に電気接続できる。
また、電極71〜74が有する円環状接続部71c〜74cの各々を、ステム51の回転中心方向に複数並べて配置するとともに同一平面上に配置し、かつ、コネクタ端子81〜84の第1延出部81b〜84bも回転中心方向に複数並べて配置するとともに同一平面上に配置する。そのため、隣り合う電気接続経路同士の干渉を容易に回避できる。
(第5実施形態)
上記第1実施形態では、円弧状接続部71a〜74aの下方(噴孔側)にモールドIC54を位置させているのに対し、図7に示す本実施形態では、円弧状接続部71a〜74aの円弧内側にケース56(つまりモールドIC54及び歪ゲージ52)を位置させている。これにより、円弧状接続部71a〜74aの円弧内側のスペースを、モールドIC54や歪ゲージ52等の配置スペースとして有効に利用できるので、インジェクタの軸方向の体格を小型化できる。
(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。
・上記第2実施形態では、第1実施形態にかかる円弧状接続部71a〜74aをモールド樹脂70mにより一次モールドしているが、第3実施形態にかかる円弧状延出部81dや第4実施形態にかかる円環状接続部71c〜74cを、モールド樹脂70mにより一次モールドしてもよい。
・上記各実施形態では、電極71〜74をセンサ端子54b〜54eに接続した状態でステム51をインジェクタボデー4へ螺子締結させ、螺子締結後に、円弧状接続部71a〜74a又は円環状接続部71c〜74cをコネクタ端子81〜84に接続させるよう構成されている。これに対し、電極71〜74がセンサ端子54b〜54eに接続されていない状態でステム51を螺子締結させ、螺子締結後に、円弧状接続部71a〜74a又は円環状接続部71c〜74cをセンサ端子54b〜54eに接続させるよう構成してもよい。
・上記第1実施形態では、センサ端子54b〜54eと電極71〜74とを別々に成形(例えばプレス成形)しているが、センサ端子54b〜54eと電極71〜74とを一体に成形(例えばプレス成形)するようにしてもよい。
・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81〜84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62,81〜84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81〜84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、ステム51に螺子部51dを形成してステム51をボデー4に螺子締結させている。これに対し、例えばプレート53やケース56に螺子部を形成してボデー4に螺子締結させ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)、70m…モールド樹脂、54b〜54e…センサ端子、61…コネクタハウジング、62…駆動用コネクタ端子(駆動端子)、81〜84…センサ用コネクタ端子(コネクタ端子)、71〜74…電極、71a〜74a…円弧状接続部、71c〜74c…円環状接続部、80P,80Q,81P,81Q…溶接部。

Claims (8)

  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の電極と、
    を備え、
    前記燃圧センサは、前記ボデーと螺子締結される螺子部を有し、前記螺子部の締結時には前記センサ端子とともに回転するよう構成されており、
    複数の前記電極は、前記燃圧センサの回転中心周りに円弧状に延びる形状に形成されて前記コネクタ端子及び前記センサ端子のいずれかと電気接続する円弧状接続部を有し、
    前記円弧状接続部の各々を、前記燃圧センサの回転中心方向に沿って、互いの位置を異ならせ層状に複数並べて配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 前記コネクタ端子には、前記円弧状接続部と接触可能な溶接部が少なくとも2箇所に形成されており、
    前記燃圧センサは、前記センサ端子に電気接続された前記電極とともに回転して螺子締結するよう構成されており、
    2つの前記溶接部の間隔は、前記円弧状接続部の円弧両端の間隔よりも長く設定されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。
  3. 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の電極と、
    を備え、
    前記燃圧センサは、前記ボデーと螺子締結される螺子部を有し、前記螺子部の締結時には前記センサ端子とともに回転するよう構成されており、
    複数の前記電極は、前記燃圧センサの回転中心周りに円環状に延びる形状に形成されて前記コネクタ端子及び前記センサ端子のいずれかと電気接続する円環状接続部を有し、
    前記円環状接続部の各々を、前記燃圧センサの回転中心方向に沿って、互いの位置を異ならせ層状に複数並べて同心円状に配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
  4. 前記コネクタ端子は、前記円環状接続部に電気接続される溶接部を有しており、
    前記燃圧センサは、前記センサ端子に電気接続された前記電極とともに回転して螺子締結するよう構成されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料噴射弁。
  5. 前記電極は、前記接続部の接続面を露出させた状態でモールド樹脂によりモールドされており、
    前記電極には、前記接続面から陥没した形状の溝部が形成されており、
    前記溝部に前記モールド樹脂が流れ込んだ状態となるよう前記電極はモールドされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の燃料噴射弁。
  6. 前記接続部の各々の接続面は、同一平面上に配置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. 請求項1〜7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、
    前記センサ端子に前記電極を電気接続するセンサ端子接続工程と、
    前記センサ端子接続工程の後、前記燃圧センサを前記センサ端子及び前記電極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、前記電極の前記接続部に前記コネクタ端子を電気接続するコネクタ端子接続工程と、
    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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