JP4959509B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、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量及び噴射開始時期等、その噴射形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、実際の噴射形態を検出する技術が提案されている。

例えば、噴射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、噴射に伴い生じた燃圧の下降量を検出することで実際の噴射量を検出することを図っている。このように実際の噴射形態を検出できれば、その検出値に基づき噴射形態を精度良く制御することができる。

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、コモンレールから燃料噴射弁に燃料を供給する高圧配管のうちコモンレールとの接続部分に設置することで、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２０００−２６５８９２号公報

しかしながら、噴射に伴い噴孔で生じた燃圧変動は高圧配管中にて少なからず減衰する。よって、コモンレールとの接続部分に設置された特許文献１記載の燃圧センサでは、当該燃圧変動を精度良く検出するには未だ不十分である。そこで本発明者らは、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載することで、高圧配管のさらに下流側に燃圧センサを設置することを検討した。この検討の結果、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載しようとすると以下の問題が生じることが明らかになった。

すなわち、燃圧センサは、検出対象となる高圧燃料の圧力を受けて弾性変形した部材の歪（弾性変形量）を検出するセンサ素子と、センサ素子から出力される圧力検出値としての電気信号を増幅する回路部品とを備えることが一般的である。一方、燃料噴射弁は、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とともに、噴孔を開閉する開閉機構を収容する金属製のボディーを備えていることが一般的である。

そして、燃料噴射弁は燃焼室近傍に配置されるため、金属製の前記ボディーは高温となる。特に、ディーゼルエンジンや直噴式ガソリンエンジンの如くシリンダヘッドにボディーを取り付ける場合には、ボディーの温度は例えば１４０℃程度にまで上昇する。したがって、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載するにあたり、ボディーからの熱により回路部品が影響を受けてしまい、回路部品の性能及び信頼性が損なわれることが懸念される。つまり、検出対象が同じ燃圧であったとしても、熱影響の有無により回路部品からの増幅出力値は異なってくる。

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、ボディーからの熱による影響を回路部品が受けることを抑制することで、噴射に伴い生じる燃圧変動を精度良く検出できるよう燃圧センサを搭載可能にした燃料噴射弁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、
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とともに、前記噴孔を開閉する開閉機構を収容する金属製のボディーと、
前記ボディ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、
前記燃圧センサから出力される圧力検出値としての電気信号を増幅する回路部品と、
前記ボディーと前記回路部品との間に介在するよう配置された断熱部材と、
を備えることを特徴とする。

これによれば、金属製のボディーとは別部材の断熱部材をボディーに取り付け、その断熱部材を、ボディーと回路部品との間に介在するよう配置している。そのため、ボディーからの熱が回路部品に伝わりにくくなるので、ボディーからの熱による影響を回路部品が受けることを抑制できる。したがって、燃圧検出の精度低下を回避しつつ燃圧センサを燃料噴射弁に搭載することができる。

さらに、請求項１記載の発明では、
前記燃圧センサは、前記ボディーに取り付けられ、前記高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する金属製の起歪体と、前記起歪体に取り付けられるとともに前記回路部品に配線接続され、前記起歪体にて生じた歪の大きさを電気信号に変換して前記圧力検出値を出力するセンサ素子と、を有して構成され、
前記断熱部材は、前記起歪体と前記回路部品との間に介在するよう配置されていることを特徴とする。

このように、燃圧センサを、金属製の起歪体及びセンサ素子から構成する場合には、起歪体もボディーと同様にして高温となる。これに対し上記請求項１記載の発明によれば、断熱部材を、起歪体と回路部品との間に介在するよう配置している。そのため、起歪体からの熱が回路部品に伝わりにくくなるので、起歪体からの熱による影響を回路部品が受けることを抑制できる。しかも、ボディーからの熱に対する断熱部材と起歪体からの熱に対する断熱部材とを兼用させているので、別々に断熱部材を備えた場合に比べて部品点数削減を図ることができる。
加えて、請求項１記載の発明では、前記断熱部材は、前記回路部品に電気接続されたコネクタ端子及び前記回路部品を保持しており、前記断熱部材、前記コネクタ端子及び前記回路部品は、一体に組み付けられた組付体を構成することを特徴とする。これによれば、断熱部材に、コネクタ端子及び回路部品を保持する機能を備えさせることとなるので、断熱部材とは別に保持部材を備える場合に比べて部品点数削減を図ることができる。

請求項２記載の発明では、前記断熱部材には、前記ボディーの側から前記回路部品の側に貫通する貫通穴が形成され、前記貫通穴には前記起歪体が配置され、前記回路部品が実装される絶縁基板と、前記起歪体のうち前記センサ素子が取り付けられる取付面とが同一平面上に位置するよう、前記断熱部材は形成されていることを特徴とする。これによれば、センサ素子と回路部品とを配線接続するにあたり、その接続の作業性を向上できる。特に、ワイヤボンディングにより配線接続する場合には、接続作業性を効果的に向上できる。

請求項３記載の発明では、前記断熱部材の材質は樹脂、ゴム及びセラミックのいずれかであることを特徴とする。これらの材質は断熱性に優れるため、断熱部材に用いて好適である。さらに、これらの材質は熱膨張係数が小さいため、断熱部材が熱膨張して、回路部品と他の部品との配線（例えばワイヤボンド等）が損傷するおそれを低減できる。

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、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１及び図２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、図２は図１を詳細に説明する拡大図である。

まず、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、コモンレール（図示せず）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、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ２（開閉機構）、ピエゾアクチュエータ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（開閉機構）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ィー１２、ノズルボディー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。

ピエゾアクチュエータ２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）により構成されている。ピエゾ素子は圧電効果により伸縮する容量性の負荷であり、その充電と放電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。

背圧制御機構３のバルブボディー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。ちなみに、図１ではバルブボディー３１を１つの部品として図示しているが、実際には複数に分割されている。

略円筒状のインジェクタボディー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および背圧制御機構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ィー４に螺合させることにより、インジェクタボディー４の端部にノズル１が保持されている。

ノズルボディー１２、インジェクタボディー４、およびバルブボディー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が形成され、インジェクタボディー４およびバルブボディー３１には、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、これらのボディー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。インジェクタボディー４にはクランプＫの一端と係合する係合部４２（押付面）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ィー１２の内周面との間には、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。また、高圧室１５には、高圧通路６を介して常に高圧燃料が供給されている。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。

バルブボディー３１には、バルブボディー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、バルブボディー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。

インジェクタボディー４には、図２に示すように高圧配管ＨＰと接続される高圧ポート４３（高圧配管接続部）、及び低圧配管ＬＰ（リーク配管）と接続される低圧ポート４４（リーク配管接続部）が形成されている。なお、低圧ポート４４は、図１に示すようにクランプＫに対して噴孔側に配置してもよいし、図２に示すようにクランプＫに対して反噴孔側に配置してもよい。高圧ポート４３についても同様にして、クランプＫに対して反噴孔側でも噴孔側でもよい。

本実施形態では、コモンレールから高圧配管ＨＰ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ィー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のうちインジェクタ軸線方向（図１の上下方向）に対して垂直に延びる高圧ポート４３内の部分６ａ，６ｂ（図２参照）を流通した後、インジェクタ軸線方向（図１の上下方向）に延びる部分６ｃ（図２参照）に流入する。その後、高圧室１５及び背圧室１６に向けて流通する。

高圧通路６ｃ（第１通路部）と高圧通路６ｂ（第２通路部）とは略直角に交差してエルボ形状を構成するが、その交差部６ｄからは、インジェクタボディー４の反噴孔側に分岐して、高圧通路６ｃの同軸上にて延びる分岐通路６ｅが形成されている。この分岐通路６ｅにより、高圧通路６ｂ，６ｃ内の燃料は後述する燃圧センサ５０に導入される。

ちなみに、高圧ポート４３内の高圧通路６ａ，６ｂには、小径部６ｂに対して通路断面を拡大した大径部６ａが形成されており、この大径部６ａには、高圧燃料中の異物を捕捉するフィルタ４５（図２参照）が配置されている。

上記構成において、ピエゾアクチュエータ２が縮んだ状態では、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が伸びた状態では、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、インジェクタボディー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、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の下降量を検出することで、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ィー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６ｅ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）とを備えて構成されている。金属製ステム５１の材料には、超高圧を受けることから高強度であること、及び、熱膨張による変形が少なく歪ゲージ５２への影響が少ない（つまり低熱膨張係数である）こと、が求められ、具体的には、Ｆｅ，Ｎｉ，ＣｏまたはＦｅ，Ｎｉを主体とし、析出強化材料としてＴｉ，Ｎｂ，Ａｌ又はＴｉ，Ｎｂが加えられた材料を選定し、プレス、切削や冷間鍛造等により形成できる。

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５１ｄ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。

ここで、円筒部５１ｂ及びダイヤフラム部５１ｃは、図２中の一点鎖線に示す軸線Ｊ１に対して軸対称形状に形成されている。そのため、高圧燃料を受けて弾性変形する際には、ステム５１は軸対称に変形する。なお、ステム５１の軸線Ｊ１とインジェクタボディー４の軸線Ｊ２とは平行であるとともに、ステム５１の軸線Ｊ１がインジェクタボディー４の軸線Ｊ２に対してずれるよう、燃圧センサ５０はオフセット配置されている。

円筒状インジェクタボディー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４６が形成されている。凹部４６の内周面には雌ネジ部が形成され、円筒部５１ｂの外周面には雄ネジ部５１ｅが形成されている。そして、インジェクタボディー４の軸線Ｊ２方向外側からステム５１を凹部４６に挿入した後、円筒部５１ｂの外周面に形成された面取り部５１ｆを工具で締め付けることにより、円筒部５１ｂの雄ネジ部５１ｅを凹部４６の雌ネジ部に螺合させる。

凹部４６の底面には、導入口５１ａを囲うように環状に延びるシール面４６ａが形成されている。円筒部５１ｂのうち一端側（反ダイヤフラム側）には、前記シール面４６ａと密着する環状のシール面５１ｇが形成されている。したがって、円筒部５１ｂの雄ネジ部５１ｅを凹部４６の雌ネジ部に螺合させて締結させる締結力により、円筒部５１ｂのシール面５１ｇが凹部４６のシール面４６ａに押し付けられる。これにより両シール面４６ａ，５１ｇにてインジェクタボディー４とステム５１とはメタルタッチシールされる。

当該メタルタッチシールにより、分岐通路６ｅ内の高圧燃料がインジェクタボディー４とステム５１との接触面を伝ってインジェクタボディー４の外部に漏れ出てしまうことを防止している。なお、両シール面４６ａ，５１ｇは軸線Ｊ１に対して垂直に拡がる形状であり、フラットシール構造となっている。

歪ゲージ５２は、ダイヤフラム部５１ｃの取付面５１ｈ（導入口５１ａと反対側の面）に、図示しない絶縁膜を介して貼り付けられている。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。なお、ダイヤフラム部５１ｃ及び円筒部５１ｂの一部は凹部４６の外方に位置し、ダイヤフラム部５１ｃは軸線Ｊ１に対して垂直に拡がる形状である。

取付面５１ｈと同一平面上には絶縁基板５３が並べて配置されており、絶縁基板５３には、電圧印加回路及び増幅回路を構成する回路部品５４が実装されている。これらの回路は、ワイヤボンドＷにより歪ゲージ５２と接続されている。電圧印加回路から電圧印加された歪ゲージ５２は、図示しない他の抵抗素子とブリッジ回路を構成するとともに、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。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用端子５５に出力する。

なお、駆動用端子５６は、ピエゾアクチュエータ２に接続された正極及び負極のリード線２１（駆動用配線）と接続され、ピエゾアクチュエータ２に電力供給するための端子である。ピエゾアクチュエータ２の駆動電力は高電圧（例えば１６０〜１７０Ｖ）であるとともに、ピエゾアクチュエータ２の充放電毎にオンオフが繰り返される。

センサ用端子５５及び駆動用端子５６はモールド樹脂６０（断熱部材）により一体化されている。モールド樹脂６０は、略円筒状インジェクタボディー４の反噴孔側の端面上に配置される本体部６１、本体部６１から噴孔側に延出するボス部６２、及び本体部６１から噴孔側に延出する円筒部６３を備えて構成されている。

本体部６１には、燃圧センサ５０が挿入配置される貫通穴６１ａが形成されており、ダイヤフラム部５１ｃの取付面５１ｈは、本体部６１の反噴孔側に露出している。また、本体部６１の反噴孔側の面には前述の絶縁基板５３が取り付けられている。これにより、取付面５１ｈと絶縁基板５３とが同一平面上に並べて配置されることとなる。取付面５１ｈ上の歪ゲージ５２、回路部品５４及び絶縁基板５３等は、本体部６１の反噴孔側に形成された凹部６１ｂ内に収容され、当該凹部６１ｂは樹脂製の蓋部材６４により閉塞されている。

ボス部６２は、インジェクタボディー４に形成されたリード線２１の配索穴４７に挿入されている。これにより、モールド樹脂６０はインジェクタボディー４に対して径方向に位置決めされる。また、ボス部６２には軸線Ｊ２方向に貫通して延びる貫通穴６２ａが形成されており、リード線２１は貫通穴６２ａに挿入配置されている。リード線２１の一端及び駆動用端子５６の一端５６ａは本体部６１の反噴孔側に露出しており、これらの端部同士が溶接等により電気接続されている。

円筒部６３は、略円筒状インジェクタボディー４の外周面に沿って延びる形状であり、インジェクタボディー４の外周面と円筒部６３の内周面との間はＯリングＳ１（シール部材）によって環状にシールされている。当該シールにより、インジェクタボディー４外部の水が、インジェクタボディー４とモールド樹脂６０との接触面を伝って歪ゲージ５２及びリード線２１に浸入することを防止する。なお、リード線２１に水が付着してしまうと、リード線２１を伝って駆動用端子５６及び回路部品５４等に水が浸入することが懸念される。

モールド樹脂６０により一体化された状態のセンサ用端子５５及び駆動用端子５６は、樹脂製のコネクタハウジング７０内に保持されている。つまり、センサ用端子５５、駆動用端子５６及びコネクタハウジング７０により１つのコネクタを構成している。コネクタハウジング７０は、外部配線とコネクタ接続されるコネクタ接続部７１、モールド樹脂６０を内部に保持する本体部７２、及び本体部７２から噴孔側に延出する円筒部７３を備えて構成されている。

本体部７２及び円筒部７３は、モールド樹脂６０の本体部６１、蓋部材６４及び円筒部６３の外表面に沿った形状に形成されており、コネクタハウジング７０とモールド樹脂６０とは溶着等の手段により互いに結合している。なお、本体部７２には環状の溶着部７２ａが形成されており、これにより、インジェクタボディー４外部の水が、コネクタハウジング７０の円筒部７３内周面とモールド樹脂６０の円筒部７３の外周面との接触面を伝って、コネクタ接続部７１内にて露出しているセンサ用端子５５及び駆動用端子５６に浸入することを防止する。

円筒部７３の噴孔側端部には係止部７２ｂが形成されており、インジェクタボディー４に形成された係合部４８と係合する。これにより、コネクタハウジング７０及びモールド樹脂６０はインジェクタボディー４に対して軸線Ｊ１方向に位置決めされる。

次に、燃圧センサ５０及びコネクタハウジング７０等のインジェクタボディー４への組み付け手順を簡単に説明する。

はじめに、インジェクタボディー４の収納孔４１及び凹部４６に、ピエゾアクチュエータ２及び燃圧センサ５０をそれぞれ組み付ける。燃圧センサ５０の組み付けについては、先述した通り、燃圧センサ５０を軸線Ｊ２方向外側から凹部４６に挿入した後、面取り部５１ｆを工具で締め付けることで、両シール面４６ａ，５１ｇにてインジェクタボディー４とステム５１とをメタルタッチシールさせる。一方、センサ用端子５５及び駆動用端子５６をモールド樹脂６０により一体化するとともに、モールド樹脂６０に、回路部品５４が実装された状態の絶縁基板５３を組み付ける。

次に、センサ用端子５５、駆動用端子５６及び絶縁基板５３が保持された状態のモールド樹脂６０を、ピエゾアクチュエータ２及び燃圧センサ５０が組み付けられた状態のインジェクタボディー４に組み付ける。具体的には、モールド樹脂６０のボス部６２を配索穴４７に挿入すると同時に、リード線２１を貫通穴６２ａに挿入させ、かつ、本体部６１の貫通穴６１ａに燃圧センサ５０を挿入する。これにより、取付面５１ｈと絶縁基板５３とが同一平面上に並べて配置されることとなる。

次に、絶縁基板５３上の図示しないランドと取付面５１ｈ上の歪ゲージ５２とを、ワイヤボンディングマシンを用いてワイヤボンドＷにより電気接続する。また、凹部６１ｂ内に露出したリード線２１の一端２１ａと駆動用端子５６の一端５６ａとを、溶接により電気接続する。

次に、モールド樹脂６０の凹部６１ｂに蓋部材６４を溶着や接着剤等により取り付けて、歪ゲージ５２、回路部品５４及び絶縁基板５３等を凹部６１ｂ内にて密閉する。次に、コネクタハウジング７０をモールド樹脂６０に組み付ける。具体的には、モールド樹脂６０に一体化された状態のセンサ用端子５５及び駆動用端子５６をコネクタ接続部７１内部に配置すると同時に、モールド樹脂６０の本体部６１をコネクタハウジング７０の本体部７２内部に配置し、かつ、コネクタハウジング７０の係止部７２ｂをインジェクタボディー４の係合部４８に係合させる。

以上により、燃圧センサ５０及びコネクタハウジング７０等のインジェクタボディー４への組み付けが完了する。この組み付け完了状態において、インジェクタボディー４と増幅回路等の回路部品５４との間にはモールド樹脂６０が介在することとなる。また、ステム５１と回路部品５４との間にもモールド樹脂６０が介在することとなる。ここで、インジェクタは、シリンダヘッドＥ２の挿入穴Ｅ３に挿入配置されているため高温（例えば約１４０℃）となるため、回路部品５４が熱により破損してしまうことが懸念される。

これに対し、本実施形態に係る回路部品５４及び絶縁基板５３は、金属製のインジェクタボディー４及び金属製のステム５１と直接接触することなく、モールド樹脂６０が介在している。よって、モールド樹脂６０がインジェクタボディー４及びステム５１からの熱に対する回路部品５４の断熱部材として機能している。よって、回路部品５４が熱破損するとの懸念を解消している。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）金属製のインジェクタボディー４とは別部材の断熱部材６０をボディー４に取り付け、その断熱部材６０を、ボディー４と回路部品５４との間に介在するよう配置している。そのため、ボディー４からの熱が回路部品５４に伝わりにくくなるので、ボディー４からの熱による影響を回路部品５４が受けることを抑制できる。したがって、燃圧検出の精度低下を回避しつつ燃圧センサ５０をインジェクタに搭載することができる。

さらに本実施形態によれば、断熱部材６０を、金属製のステム５１と回路部品５４との間に介在するよう配置している。そのため、ステム５１からの熱による影響を回路部品５４が受けることをも抑制できる。しかも、ボディー４からの熱に対する断熱部材６０とステム５１からの熱に対する断熱部材６０とを兼用させているので、別々に断熱部材を備えた場合に比べて部品点数削減を図ることができる。

（２）高圧燃料の燃圧を検出する燃圧センサ５０をインジェクタボディー４に搭載するにあたり、燃圧センサ５０を歪ゲージ５２及びステム５１から構成し、インジェクタボディー４に取り付けられたステム５１に歪ゲージ５２を貼り付ける。したがって、ステム５１はボディー４と別体に構成されているので、熱膨張収縮により生じるボディー４の内部応力がステム５１に伝播される際に、その伝搬ロスを大きくできる。つまり、ステム５１をボディー４とは別体に構成することで、ボディー４の歪によるステム５１への影響が小さくなる。よって、歪ゲージ５２をボディー４に直接貼り付けた場合に比べて、ボディー４に生じる歪の影響を歪ゲージ５２が受けることを抑制できる。したがって、燃圧センサ５０による燃圧検出の精度低下を回避しつつ、燃圧センサ５０をインジェクタに搭載することができる。

（３）ステム５１に熱膨張係数が小さい材質を採用しているので、ステム５１自体が熱膨張収縮して歪みが生じてしまうことを抑制できる。また、ボディー４全体を熱膨張係数が小さい材質にする場合に比べて、ステム５１のみを熱膨張係数が小さい材質にすればよいので、材料コストの低減を図ることができる。

（４）ステム５１は軸対称形状に形成されているので、高圧燃料の圧力を受けてダイヤフラム部５１ｃが弾性変形する際に、その変形が軸対称となり、燃圧に比例して精度良く変形することとなる。よって、ダイヤフラム部５１ｃの歪の大きさを歪ゲージ５２で検出するにあたり、その検出精度を向上できる。

（５）ダイヤフラム部５１ｃは、ボディー４の凹部４６の外方に位置するので、ボディー４の熱膨張収縮による歪の影響を受けにくくなる。よって、ボディー４に生じる歪の影響を歪ゲージ５２が受けることをより一層低減でき、燃圧センサ５０による燃圧検出の精度を向上できる。

（６）歪ゲージ５２が取り付けられた取付面５１ｈと、回路部品５４が実装された絶縁基板５３とを、同一平面上に並べて配置している。そのため、歪ゲージ５２と回路部品５４とをワイヤボンディングマシンを用いてワイヤボンドＷにより電気接続する作業を行うにあたり、その接続作業の作業性を向上できる。

（７）ステム５１の雄ネジ部５１ｅをボディー４の雌ネジ部に螺合させて締結させる締結力により、ステム５１のシール面５１ｇがボディー４のシール面４６ａに押し付けられる。これにより両シール面４６ａ，５１ｇにてボディー４とステム５１とをメタルタッチシールする。そのため、高圧の燃料に対してボディー４とステム５１との間の容易にシールすることができる。

（８）高圧通路６ｂ，６ｃから分岐して燃圧センサ５０へ高圧燃料を導入する分岐通路６ｅを形成するので、分岐通路６ｅ内においては、高圧通路６ｂ，６ｃ内に比べて燃料の流れを殆ど無くすことができる。そして、燃料流れが殆ど生じない分岐通路６ｅの高圧燃料を燃圧センサ５０は検出することとなるので、燃料の流れによる燃圧センサ５０の検出精度悪化を回避できる。

（９）ここで、高圧通路６から分岐通路６ｅを分岐させると、ボディー４のうち両通路６，６ｅが交差する部分（分岐する部分）に応力が集中しやすくなるため、ボディー４の強度確保を考慮する必要が生じる。そこで本実施形態では、２本の高圧通路６ｃ，６ｂが交差する交差部６ｄから分岐通路６ｅを分岐させるとともに、高圧通路６ｃの同軸上にて延びる形状に分岐通路６ｅを形成する。そのため、応力集中が懸念される箇所である交差部の数を減らすことができ、好適である。

（１０）ここで、ボディー４には、クランプＫ、高圧配管ＨＰ及び低圧配管ＬＰ等の外部部材から外力が作用する。すなわち、ボディー４の係合部４２には、シリンダヘッドＥ２の挿入穴Ｅ３に向けて押し付けられる力（外力）がクランプＫから作用する。また、高圧配管ＨＰ及び低圧配管ＬＰが所定位置からずれた状態で高圧ポート４３及び低圧ポート４４に締結されていると、これらポート４３，４４の部分には、所定位置に戻ろうとする向きの力（外力）が配管ＨＰ，ＬＰから作用する。そして、このように外部部材Ｋ，ＨＰ，ＬＰからの外力がボディー４に作用すると、ボディー４のうちシリンダヘッドＥ２に支持される部分と外力が作用する部分４２，４３，４４との間にて、ボディー４の内部応力が高くなる。すると、ボディー４に組み付けられた燃圧センサ５０は、このような外力による内部応力の影響を受けることで、圧力検出の精度低下を招くことが懸念される。

このような懸念に対し、本実施形態では、燃圧センサ５０のボディー４への取り付け位置を、ボディー４のうち、高圧ポート４３、低圧ポート４４及び係合部４２に対してシリンダヘッドＥ２の反対側の部分としている。そのため、ボディー４のうち内部応力が高くなる部分（つまり、シリンダヘッドＥ２に支持される部分と外力作用部４２，４３，４４との間の部分）から外れた箇所に燃圧センサ５０が位置することとなる。よって、ボディー４に生じる内部応力の影響を燃圧センサ５０が受けることを抑制でき、ひいては燃圧センサ５０の検出精度向上を図ることができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、燃圧センサ５０をインジェクタボディー４に組み付けるにあたり、円筒状ボディー４の軸線Ｊ２方向外方から組み付け可能に構成されている。これに対し、図３に示す本実施形態では、円筒状ボディー４の径方向外方から組み付け可能に構成されている。具体的には、ステム５１の円筒部５１ｂが挿入される凹部４６１は、円筒状ボディー４の外周面に形成されている。したがって、ステム５１とメタルタッチシールするボディー４のシール面４６１ａは、軸線Ｊ２に対して平行に拡がる向きに形成されている。

また、第１実施形態に係るインジェクタの高圧ポート４３は、高圧配管ＨＰをインジェクタの径方向に接続する向きに形成されているが、本実施形態に係るインジェクタの高圧ポート４３１は、高圧配管ＨＰをインジェクタの軸線Ｊ２方向に接続する向きに形成されている。具体的には、円筒状ボディー４の反噴孔側端面に高圧ポート４３１は形成されている。

また、分岐通路６ｅは、フィルタ４５が配置される大径部６ａから分岐している。そのため、容積の大きい大径部６ａにてアキュムレート効果を発揮させることができ、ノイズとしての圧力脈動が低減された状態の燃圧を検出することができる。

ここで、高圧通路６ａ，６ｂから分岐通路６ｅを分岐させると、ボディー４のうち両通路が交差する部分（分岐する部分）に応力が集中しやすくなるため、ボディー４の強度確保を考慮する必要が生じる。この点を鑑みれば、分岐通路６ｅを小径部６ｂから分岐させることで、ボディー４の強度向上を図るようにしてもよい。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造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、断熱部材６０にモールド樹脂を採用しているが、断熱部材６０の材質として、樹脂に替えてゴム、セラミックを採用してもよい。また、内部に多数の気泡が形成された発泡性樹脂を採用して、断熱性向上を図るようにしてもよい。

・上記各実施形態では、センサ用端子５５及び駆動用端子５６の両端子５５，５６をモールド樹脂６０により一体化させているが、両端子５５，５６の各々を別々のモールド樹脂により保持させるようにしてもよい。但し、この場合であっても、２つのモール樹脂体を１つのコネクタハウジング７０内に保持させて、コネクタ数低減を図ることが望ましい。

・両端子５５，５６を保持させる保持機能を断熱部材６０に備えさせることを廃止して、両端子５５，５６を保持する保持部材を断熱部材６０とは別に備えさせるように構成してもよい。

・上記各実施形態では、ステム５１及び歪ゲージ５２から燃圧センサ５０を構成しているが、ステム５１を廃止して、歪ゲージ５２をインジェクタボディー４に直接取り付けるようにしてもよい。この場合、ボディー４のうち歪ゲージ５２が取り付けられる取付面と、回路部品５４が実装される絶縁基板５３とが同一平面上に位置するよう構成して、歪ゲージ５２と回路部品５４との配線接続の作業性向上を図ることが望ましい。

・上記各実施形態では、断熱部材としてのモールド樹脂６０をコネクタハウジング７０内に配置させているが、コネクタハウジング７０の外部に断熱部材６０が位置するようにしてもよい。

・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、回路部品５４が実装された絶縁基板５３を歪ゲージ５２と同一平面状に並べて配置しているが、絶縁基板５３及び歪ゲージ５２を軸線Ｊ１方向に積層配置してもよい。

・インジェクタボディー４に対する燃圧センサ５０の取付位置に関し、上記各実施形態では、ボディー４のうちシリンダヘッドＥ２の挿入穴Ｅ３の外方に位置する部分に燃圧センサ５０を取り付けている。これに対し、シリンダヘッドＥ２の挿入穴Ｅ３の内部に位置する部分に燃圧センサ５０を取り付けるようにしてもよい。

・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。

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。 燃圧センサの単体構造、及び燃圧センサのインジェクタボディーへの取付構造について、図１を詳細に説明する拡大図である。 本発明の第２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。

符号の説明

２…ピエゾアクチュエータ（開閉機構）、３…背圧制御機構（開閉機構）、４…インジェクタボディー、６，６ａ，６ｂ，６ｃ…高圧通路、１１…噴孔、５０…燃圧センサ、５１…ステム（起歪体）、５２…歪ゲージ（センサ素子）、５４…回路部品、６０…モールド樹脂（断熱部材）。

Claims (3)

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とともに、前記噴孔を開閉する開閉機構を収容する金属製のボディーと、
   前記ボディ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、
   前記燃圧センサから出力される圧力検出値としての電気信号を増幅する回路部品と、
   前記ボディーと前記回路部品との間に介在するよう配置された断熱部材と、
   を備え、
   前記燃圧センサは、
   前記ボディーに取り付けられ、前記高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する金属製の起歪体と、
   前記起歪体に取り付けられるとともに前記回路部品に配線接続され、前記起歪体にて生じた歪の大きさを電気信号に変換して前記圧力検出値を出力するセンサ素子と、
   を有して構成され、
   前記断熱部材は、前記起歪体と前記回路部品との間に介在するよう配置され、前記回路部品に電気接続されたコネクタ端子及び前記回路部品を保持しており、
   前記断熱部材、前記コネクタ端子及び前記回路部品は、一体に組み付けられた組付体を構成することを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記断熱部材には、前記ボディーの側から前記回路部品の側に貫通する貫通穴が形成され、
   前記貫通穴には前記起歪体が配置され、
   前記回路部品が実装される絶縁基板と、前記起歪体のうち前記センサ素子が取り付けられる取付面とが同一平面上に位置するよう、前記断熱部材は形成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. 前記断熱部材の材質は樹脂、ゴム及びセラミックのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。

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