JP2016133069A - Fuel injection valve with cylinder pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関における燃焼室に直接噴射する直噴式の内燃機関に用いられ、前記燃焼室内の筒内圧を検出可能なセンサを有した筒内圧センサ付き燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor that is used in a direct injection type internal combustion engine that directly injects into a combustion chamber of the internal combustion engine and has a sensor capable of detecting the in-cylinder pressure in the combustion chamber.
従来から、内燃機関における燃焼室の筒内圧を検出する目的で、燃料噴射弁の先端に内圧センサを装着したものが知られている。この内圧センサは、燃料噴射弁の先端と内燃機関を構成するシリンダヘッドの取付孔との間に配置され、該内圧センサには、検出した筒内圧を検出信号として外部へ伝達するためにリード線が接続されている。そして、このリード線が、例えば、電子制御ユニットに接続され、筒内圧が検出信号として前記電子制御ユニットに出力されることにより前記筒内圧に基づいた制御等が行われる(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an internal pressure sensor is known at the tip of a fuel injection valve for the purpose of detecting the in-cylinder pressure of a combustion chamber in an internal combustion engine. This internal pressure sensor is disposed between the tip of the fuel injection valve and the mounting hole of the cylinder head that constitutes the internal combustion engine. The internal pressure sensor has a lead wire for transmitting the detected in-cylinder pressure to the outside as a detection signal. Is connected. The lead wire is connected to, for example, an electronic control unit, and the in-cylinder pressure is output to the electronic control unit as a detection signal, thereby performing control based on the in-cylinder pressure (see, for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、上述した燃料噴射弁に装着される内圧センサでは、該内圧センサと電子制御ユニットとを接続しているリード線が燃料噴射弁の外部に露出している。そのため、例えば、内圧センサを燃料噴射弁と共にシリンダヘッドへ組み付ける際や組み付け状態において、前記リード線に対して負荷がかかることで断線してしまう恐れがあり、該断線によって筒内圧を検出できないことが懸念される。 However, in the internal pressure sensor attached to the fuel injection valve described above, the lead wire connecting the internal pressure sensor and the electronic control unit is exposed to the outside of the fuel injection valve. Therefore, for example, when the internal pressure sensor is assembled to the cylinder head together with the fuel injection valve or in the assembled state, there is a risk of disconnection due to a load applied to the lead wire, and the in-cylinder pressure cannot be detected due to the disconnection. Concerned.
また、上述した断線等のリスクを回避する目的で、例えば、リード線を燃料噴射弁の内部に収納することが考えられるが、該リード線の分だけ前記燃料噴射弁の外径が大型化してしまうこととなる。 In order to avoid the risk of disconnection or the like described above, for example, it is conceivable to store the lead wire inside the fuel injection valve. However, the outer diameter of the fuel injection valve is increased by the amount of the lead wire. It will end up.
さらに、内圧センサは、シリンダヘッドに接触して配置されているため、例えば、内燃機関の振動等に起因したノイズが発生しやすく、前記内圧センサで検出された検出値を高精度に読み取ることが難しいという問題がある。 Furthermore, since the internal pressure sensor is disposed in contact with the cylinder head, for example, noise due to vibration of the internal combustion engine or the like is likely to be generated, and the detection value detected by the internal pressure sensor can be read with high accuracy. There is a problem that it is difficult.
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、コンパクトな構造で、検出精度の向上を図ることが可能な筒内圧センサ付き燃料噴射弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor capable of improving detection accuracy with a compact structure.
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の燃焼室に対して燃料を直接噴射する燃料噴射弁の端部に燃焼室内の筒内圧を検出するセンサを有した筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、
センサで検出された筒内圧を検出信号として伝達する信号伝達部材を有し、
信号伝達部材は、センサに接続される第1伝達部と、
第1伝達部に接続され検出信号を外部へと出力する第2伝達部と、
第1伝達部に設けられ、且つ、センサに直接接続され検出信号を増幅する増幅回路と、
を備え、
増幅回路へ電源を供給する電源供給手段は、信号伝達部材に設けられた回路層であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel with an in-cylinder pressure sensor having a sensor for detecting the in-cylinder pressure in the combustion chamber at the end of a fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. In the injection valve,
A signal transmission member that transmits the in-cylinder pressure detected by the sensor as a detection signal;
The signal transmission member includes a first transmission unit connected to the sensor;
A second transmission unit connected to the first transmission unit and outputting a detection signal to the outside;
An amplification circuit provided in the first transmission unit and directly connected to the sensor to amplify the detection signal;
With
The power supply means for supplying power to the amplifier circuit is a circuit layer provided on the signal transmission member.
本発明によれば、燃焼室内の筒内圧を検出するセンサを有した筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、センサで検出された筒内圧を検出信号として伝達する信号伝達部材を備え、センサに直接接続され検出信号を増幅させる増幅回路を第1伝達部に設けると共に、増幅回路へ電源を供給する電源供給手段を、信号伝達部材に設けられた回路層としている。 According to the present invention, a fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor having a sensor for detecting an in-cylinder pressure in a combustion chamber includes a signal transmission member that transmits the in-cylinder pressure detected by the sensor as a detection signal, and is directly connected to the sensor. An amplifier circuit for amplifying the detection signal is provided in the first transmission unit, and power supply means for supplying power to the amplifier circuit is a circuit layer provided in the signal transmission member.
従って、回路層で電源供給手段を構成し増幅回路と接続することで、リード線等によって接続する場合と比較し、信号伝達部材が径方向に大型化してしまうことがなく、信号伝達部材を含む燃料噴射弁をコンパクトな構造とし、しかも、内燃機関の振動等に起因したノイズが発生した場合に、センサに直接接続された増幅回路によってセンサ近くでノイズの極めて少ない検出信号を好適に増幅させることができるため、検出精度の向上を図ることができる。 Therefore, the power supply means is configured in the circuit layer and connected to the amplifier circuit, so that the signal transmission member does not increase in size in the radial direction as compared with the case where it is connected by a lead wire or the like, and includes the signal transmission member. The fuel injection valve has a compact structure, and when noise due to vibrations of the internal combustion engine occurs, amplifying circuit directly connected to the sensor suitably amplifies the detection signal with very little noise near the sensor. Therefore, the detection accuracy can be improved.
また、増幅回路で増幅された検出信号を出力する信号出力手段を、信号伝達部材に設けられた回路層とするとよい。 The signal output means for outputting the detection signal amplified by the amplifier circuit may be a circuit layer provided on the signal transmission member.
本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、燃焼室内の筒内圧を検出するセンサを有した筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、センサで検出された筒内圧を検出信号として伝達する信号伝達部材を備え、センサに直接接続され検出信号を増幅させる増幅回路を第1伝達部に設けると共に、増幅回路に電源を供給する電源供給手段を、信号伝達部材に設けられた回路層とすることで、リード線等によって接続する場合と比較し、信号伝達部材を径方向に小型化することができ、それに伴って、信号伝達部材を含む燃料噴射弁をコンパクトな構造とすることができる。また、センサに増幅回路を直接接続することでセンサ近くでノイズの極めて少ない検出信号を好適に増幅させることができるため、検出精度の向上を図ることができる。 That is, a fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor having a sensor for detecting the in-cylinder pressure in the combustion chamber includes a signal transmission member that transmits the in-cylinder pressure detected by the sensor as a detection signal, and is directly connected to the sensor to transmit the detection signal. Amplifying circuit for amplifying is provided in the first transmission unit, and the power supply means for supplying power to the amplifying circuit is a circuit layer provided in the signal transmission member, thereby comparing with the case of connecting by lead wires or the like, The signal transmission member can be reduced in the radial direction, and accordingly, the fuel injection valve including the signal transmission member can have a compact structure. In addition, by directly connecting an amplifier circuit to the sensor, it is possible to suitably amplify a detection signal with very little noise near the sensor, so that it is possible to improve detection accuracy.
本発明に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁を示す。
The fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by giving preferred embodiments. In FIG. 1,
この筒内圧センサ付き燃料噴射弁10(以下、単に燃料噴射弁10という)は、図1に示されるように、ハウジング12と、該ハウジング12の外周側に設けられる樹脂モールド部14と、前記ハウジング12の基端に設けられ燃料の供給される燃料供給部16と、前記ハウジング12の先端に設けられる燃料噴射部18と、前記燃料噴射部18の先端に装着されるセンサ20と、図示しない電子制御ユニット(ECU)に接続される信号端子(第2伝達部)22と前記センサ20とを電気的に接続して検出信号を伝達する信号伝達部(第1伝達部)24とを含む。
As shown in FIG. 1, the
なお、以下、図1に示されるように燃料噴射弁10における燃料供給部16側を基端側(矢印A方向)、燃料噴射部18側を先端側(矢印B方向)として説明する。
Hereinafter, as shown in FIG. 1, the
ハウジング12は、燃料噴射弁10を駆動させるソレノイド部として構成され、その中心に設けられる固定コア26と、該固定コア26の外周側に設けられコイル28を保持するボビン30と、前記ボビン30のさらに先端外周側に設けられる円筒状のホルダ32と、前記コイル28の励磁作用下に変位する可動コア(図示せず)とを有している。
The
固定コア26は、ホルダ32の基端に対してさらにハウジング12の基端側(矢印A方向)へと延在し、後述する樹脂モールド部14の中心に配置されると共に、その外周面には後述する樹脂モールド部14の係合される環状の第1溝部34が形成される。また、固定コア26の基端側には燃料供給部16が設けられている。
The
ボビン30は、例えば、円筒状で固定コア26とホルダ32の間に設けられ、その外周側には半径内方向に窪んだ凹部を介してコイル28が巻回されると共に、該コイル28の外周側には後述する信号伝達部(信号伝達部材)24の第2信号伝達部材56が設けられる。
The
コイル28は、その端部がボビン30の基端側(矢印A方向)へと延在し、一対の駆動端子36の端部へとそれぞれ接続され、図示しないコネクタから駆動端子36を通じてコイル28へと通電されることで励磁して磁力が生じる。これにより、ハウジング12においてコイル28の励磁作用下に可動コアがボビン30の内部で変位し、燃料噴射部18に設けられた弁体(図示せず)を吸引して開弁させる。
The end portions of the
ホルダ32の基端外周面には、半径内方向に窪んだ環状の第2溝部38が形成され、後述する樹脂モールド部14が係合される。
An annular
樹脂モールド部14は、例えば、樹脂製材料から成形によってハウジング12の外周側に形成され、円筒状に形成された本体部40と、該本体部40の基端から側方に突出したカプラ部42と、前記本体部40とカプラ部42とを接続する接続部44とを有している。そして、樹脂製材料によって樹脂モールド部14を成形することで、本体部40の中心に設けられた固定コア26の第1溝部34と、該本体部40の先端側に設けられたホルダ32の第2溝部38へそれぞれ溶融した樹脂製材料が入り込み、前記樹脂モールド部14の中央及び先端に対してハウジング12が固定される。
The
カプラ部42は、例えば、断面長方形状に形成され本体部40の軸方向(矢印A、B方向)に対して所定角度だけ傾斜するように斜め上方に向かって突出している。また、カプラ部42は、その端部が開口して内部に空間を有し、信号伝達部24へ接続される電源端子46及び信号端子22と、コイル28へ通電を行うための一対の駆動端子36とがそれぞれ露出するように設けられる。
The
そして、図示しないコネクタをカプラ部42へと接続することで、駆動端子36を通じてハウジング12のコイル28へと電源が供給され、電源端子46を通じてセンサ20に通電がなされると共に、前記センサ20で検出された検出値が信号伝達部24を通じて前記信号端子22から電気信号として外部へ出力される。
Then, by connecting a connector (not shown) to the
燃料供給部16は、図1に示されるように、例えば、固定コア26の内部に燃料の供給される供給通路(図示せず)を有し、燃料噴射弁10の基端側(矢印A方向)に開口した供給通路の端部に図示しない燃料配管が接続される。そして、燃料配管を通じて供給された燃料が供給通路を通じて先端側に設けられた燃料噴射部18側(矢印B方向)へと供給される。
As shown in FIG. 1, the
燃料噴射部18は、ハウジング12の先端に連結されるバルブハウジング48と、該バルブハウジング48の先端に内蔵された弁体(図示せず)とを備える。そして、バルブハウジング48の内部には燃料供給部16から燃料が供給され、弁体がコイル28の励磁作用下に基端側(矢印A方向)へと移動することにより、先端から燃料が所定圧力で燃焼室内へと噴射される。
The
このバルブハウジング48は、例えば、金属製材料から形成され、ハウジング12の先端を閉塞するフランジ部50と、該フランジ部50から先端側(矢印B方向)に向かって一直線上に延在する筒部52とを有し、前記筒部52の先端には、その外周側に円筒状のセンサ20が圧入され嵌合される。
The
センサ20は、例えば、その内部に圧電素子(図示せず)を備え、該圧電素子に接続された接続端子が基端側(矢印A方向)で露出している。また、センサ20の外周面には、後述するカバー部材68の保持部が当接する。そして、センサ20は、例えば、その先端内周側が前記バルブハウジング48に対して全周溶接によって結合される。
The
信号伝達部24は、バルブハウジング48の外周側に設けられ、センサ20に接続された第1信号伝達部材54と、前記ハウジング12のホルダ32に収納され、前記第1信号伝達部材54と信号端子22とを接続する第2信号伝達部材56と、前記第1信号伝達部材54と前記センサ20との間に設けられる増幅回路58とを含む。すなわち、増幅回路58は、第1信号伝達部材54の先端に設けられている。
The
第1信号伝達部材54は、図1〜図3に示されるように、例えば、樹脂製材料から円筒状に形成され、バルブハウジング48における筒部52の外周側に設けられる絶縁体60と、前記絶縁体60の内部に設けられる第1導電層62とを有する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the first
絶縁体60は、例えば、耐熱性樹脂等の樹脂製材料から形成され、バルブハウジング48の形状に対応して筒部52及びフランジ部50を覆うように基端側(矢印A方向)が拡径して形成される。この絶縁体60の径方向に沿った厚さ中央には、例えば、メッキ層からなる第1導電層62が形成され、該第1導電層62は、略一定の厚さで前記絶縁体60に沿って軸方向に延在すると共に、第2信号伝達部材56を介して電源端子46へ接続される一対の第1電源供給層(電源供給手段)64a、64bと、該第2信号伝達部材56を介して信号端子22へと接続される第1出力伝達層(信号出力手段)66とから構成される。
The
なお、第1出力伝達層66は、一方の第1電源供給層64aと他方の第1電源供給層64bとの間に設けられる。
The first
そして、絶縁体60の先端は増幅回路58へと接続され、その第1電源供給層64a、64b及び第1出力伝達層66の先端がそれぞれ前記増幅回路58の基板(図示せず)に対して電気的に接続される。
The tip of the
一方、絶縁体60の外周側には、例えば、金属製材料から円筒状に形成されたカバー部材68が前記絶縁体60を覆うように装着され、前記カバー部材68は、バルブハウジング48の形状に対応して筒部52及びフランジ部50を覆うように基端側(矢印A方向)が拡径して形成される。このカバー部材68の先端には、センサ20の基端側の外周面を保持する保持部(図示せず)が形成される。
On the other hand, on the outer peripheral side of the
第2信号伝達部材56は、例えば、樹脂製材料から形成され、軸方向(矢印A、B方向)に沿って所定長さを有した板形状からなり、その内部には通電可能な材料から形成された第2導電層70が形成される。
The second
第2導電層70は、例えば、メッキ層から形成され、第1信号伝達部材54の第1電源供給層64a、64bと接続される一対の第2電源供給層72a、72bと、第1出力伝達層66と接続される第2出力伝達層74とから構成される。
The second
そして、第2信号伝達部材56の先端には第1接続部76が形成され、第2電源供給層72a、72b及び第2出力伝達層74の先端が露出し、第1信号伝達部材54の基端に露出した第1電源供給層64a、64b及び第1出力伝達層66に対して半田等によって電気的に接続される。
A first connecting
一方、第2信号伝達部材56の基端には第2接続部78が形成され、第2電源供給層72a、72b及び第2出力伝達層74の基端が露出して電源端子46及び信号端子22に対してそれぞれ半田等によって電気的に接続される。これにより、信号伝達部24を構成する第1及び第2信号伝達部材54、56を介してセンサ20と電源端子46及び信号端子22とが互いに電気的に接続された状態となる。
On the other hand, the
増幅回路58は、例えば、内部に基板を有しバルブハウジング48の先端を覆うように円筒状に形成され、その先端がセンサ20の接続端部に対して電気的に接続されると共に、基端部が第1信号伝達部材54の第1導電層62と電気的に接続されることで、電源端子46から第2信号伝達部材56の第2電源供給層72a、72b、第1信号伝達部材54の第1電源供給層64a、64bを通じてセンサ20へと通電がなされ、一方、前記センサ20で検出された検出値(検出信号)が増幅回路58によって増幅された後、前記第1信号伝達部材54の第1出力伝達層66、第2信号伝達部材56の第2出力伝達層74を経て、信号端子22から外部へと出力される。
For example, the
本発明の実施の形態に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
The in-cylinder pressure sensor-equipped
図示しない内燃機関の運転中において、電子制御ユニットからの制御信号によって燃料噴射弁10の電源端子46からコイル28へ通電がなされ、前記コイル28が励磁することで燃料噴射部18の弁体が開弁し、燃料供給部16の供給通路に供給された高圧の燃料が燃料噴射部18を介して前記内燃機関の燃焼室内へと直接噴射される。この際、センサ20は、燃焼室内の圧力(筒内圧)が付与されることで、圧電素子が前記圧力に応じた電圧を発生して検出信号として出力する。
During operation of the internal combustion engine (not shown), the
この検出信号は、センサ20から増幅回路58へと出力されることで増幅された後、第1信号伝達部材54、第2信号伝達部材56を経て信号端子22から電子制御ユニットへと出力される。
This detection signal is amplified by being output from the
そして、例えば、電子制御ユニットにおいて、増幅された検出信号から燃焼室の圧力が算出され、該圧力に基づいた燃焼制御等に利用される。 For example, in the electronic control unit, the pressure in the combustion chamber is calculated from the amplified detection signal, and is used for combustion control based on the pressure.
以上のように、本実施の形態では、センサ20で検出された検出信号を伝達可能な信号伝達部24を有し、その第1信号伝達部材54とセンサ20との間に増幅回路58を設け前記検出信号を増幅させ出力可能としている。そのため、内燃機関の振動等に起因したノイズが発生した場合でも、前記センサ20の基端に直接接続された増幅回路58によってセンサ20の近くでノイズの極めて少ない検出信号を好適に増幅させることが可能となる。その結果、センサ20による筒内圧の検出精度を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、第1信号伝達部材54は、電源端子46と接続される第1電源供給層64a、64bと、信号端子22と接続される第1出力伝達層66とからなる回路層の第1導電層62を介して増幅回路58と接続されている。そのため、増幅回路58に対してリード線等で接続する場合と比較し、前記第1信号伝達部材54を径方向に小型化することができ、それに伴って、前記第1信号伝達部材54を含む燃料噴射弁10をコンパクトな構造とすることが可能となる。
The first
さらに、第2信号伝達部材56は、第1信号伝達部材54と同様に、第2電源供給層72a、72bと、第2出力伝達層74とからなる第2導電層70を介して前記第1信号伝達部材54と電源端子46及び信号端子22とを接続しているため、前記第2信号伝達部材56を径方向に小型化することができ、それに伴って、前記第2信号伝達部材56の収納されるハウジング12の径寸法を小型化することが可能となる。
Further, like the first
なお、本発明に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 In addition, the fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…筒内圧センサ付き燃料噴射弁 12…ハウジング
14…樹脂モールド部 20…センサ
22…信号端子 24…信号伝達部
42…カプラ部 46…電源端子
54…第1信号伝達部材 56…第2信号伝達部材
58…増幅回路 60…絶縁体
62…第1導電層 64a、64b…第1電源供給層
66…第1出力伝達層 72…第2導電層
72a、72b…第2電源供給層 74…第2出力伝達層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記センサで検出された前記筒内圧を検出信号として伝達する信号伝達部材を有し、
前記信号伝達部材は、前記センサに接続される第1伝達部と、
前記第1伝達部に接続され前記検出信号を外部へと出力する第2伝達部と、
前記第1伝達部に設けられ、且つ、前記センサに直接接続され前記検出信号を増幅する増幅回路と、
を備え、
前記増幅回路へ電源を供給する電源供給手段は、前記信号伝達部材に設けられた回路層であることを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。 In a fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor having a sensor for detecting the in-cylinder pressure in the combustion chamber at the end of the fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine,
A signal transmission member that transmits the in-cylinder pressure detected by the sensor as a detection signal;
The signal transmission member includes a first transmission unit connected to the sensor;
A second transmission unit connected to the first transmission unit and outputting the detection signal to the outside;
An amplification circuit provided in the first transmission unit and directly connected to the sensor for amplifying the detection signal;
With
The fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor, wherein power supply means for supplying power to the amplifier circuit is a circuit layer provided in the signal transmission member.
前記増幅回路で増幅された検出信号を出力する信号出力手段は、前記信号伝達部材に設けられた回路層であることを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。 The fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor according to claim 1,
The fuel injection valve with an in-cylinder pressure sensor, wherein the signal output means for outputting the detection signal amplified by the amplifier circuit is a circuit layer provided in the signal transmission member.
Priority Applications (2)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2013183307A1 (en) * | 2012-06-08 | 2016-01-28 | 本田技研工業株式会社 | Fuel injection device |
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