JP5223555B2 - 燃料噴射装置及び蓄圧式燃料噴射装置システム - Google Patents

燃料噴射装置及び蓄圧式燃料噴射装置システム Download PDF

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Description

本発明は、外部から供給される高圧燃料を噴射する燃料噴射装置とそれを用いた蓄圧式燃料噴射装置システムに関し、特に、当該高圧燃料の圧力又は圧力変動を検出する圧力センサを一体的に組み込んだ圧力センサ一体型の燃料噴射装置とそれを用いた蓄圧式燃料噴射装置システムに関する。
従来より、噴射する燃料の圧力を検出する圧力センサを備えたものとして、例えば特許文献1内で提案されたコモンレールシステムがある。これは、コモンレールの一端側に内部の燃料圧を検出する1つの圧力センサが設けられている。この種のコモンレールシステムに使用されるインジェクタとして、例えば、特許文献2や特許文献3内で提案されたものがある。
一方、噴射する燃料の圧力を検出する圧力センサを一体型に組み込んだ燃料噴射装置としてのインジェクタが、特許文献4内で提案されている。具体的には、特許文献4では、インジェクタ内の燃料通路の近傍位置に凹部を形成し、凹部内に歪ゲージを配置している。そして、燃料噴射に伴う燃料通路の圧力変化を歪ゲージにより検出している。
特開2007−231770号公報 特開2007−270822号公報 特開2007−218249号公報 特開昭57−5526号公報
しかしながら、上記特許文献1〜3に係る従来の技術では、コモンレール自体の燃料圧は検出できるものの、各インジェクタに実際に印加される個々の圧力については検出できないという課題がある。
上記特許文献4に係る従来の技術では、インジェクタ下部に位置する燃料通路近傍のインジェクタ外壁に凹部を直接形成して圧力検出部を形成している。燃料通路は通常、インジェクタボデーの軸方向に貫通する貫通孔として構成されているため、その外壁から凹部を形成する場合は、加工時における凹部の底面部分(ダイアフラム部)の厚さ制御が困難であり、その結果、厚さバラツキが生じ、圧力又は圧力変動の検出精度が低下する可能性があるという課題がある。特に、特許文献1〜3に代表される高圧燃料を扱うインジェクタにおいては、インジェクタボデーはその強度向上の目的から、比較的硬度の高い金属で形成されたり、高圧燃料通路の壁厚を大きく採る等の措置が施されているため、特に上記課題が顕著になる。
そこで、本発明の第1の目的は、圧力検出部を構成するダイアフラム部を容易に形成できる燃料噴射装置を得ることである。
また、上記特許文献1に係る従来の技術では、インジェクタ下部に位置する燃料通路近傍のインジェクタ外壁に凹部を直接形成し、そこに外部から圧力検出手段(歪みゲージ)を配置している。一般的に、インジェクタボデーは、大部分がエンジン内に挿入されて固定されるため、外壁に設けた凹部に配置された圧力検出手段から結線することは現実的に困難であるという課題がある。
そこで、本発明の第2の目的は、自身の内部に圧力検出部が配置される燃料噴射装置を得ることである。
また、自身の内部に圧力検出部を配置する場合、インジェクタボデーの径方向寸法(太さ)が増大する可能性がある。
そこで、本発明の第3の目的は、インジェクタボデーの径方向寸法の増大を抑制しつつ自身の内部に圧力検出部が配置される燃料噴射装置を得ることである。
また、本発明の第4の目的は、上記第1乃至第3の目的を同時に達成できる燃料噴射装置を得ることである。
本願発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
請求項1記載の本願発明によれば、外部から高圧流体が供給される流体通路と、前記流体通路に接続されて前記高圧流体の少なくとも一部を噴射する噴孔と、前記流体通路から分岐された少なくとも1つの分岐通路と、前記分岐通路に対して設けられ、前記分岐通路に充填された前記高圧流体の圧力を検出する第1及び第2の圧力検出手段と、内部に前記流体通路及び前記噴孔が形成されたインジェクタボデーと、前記インジェクタボデーとは別体形成されて該インジェクタボデー内に配置された別体部材と、を備え、前記第1及び第2の圧力検出手段は、それぞれ前記分岐通路に接続され、少なくとも一部が前記高圧流体の作用する圧力により歪み変位可能な第1及び第2のダイアフラム部と、前記第1及び第2のダイアフラム部の変位を検出する第1及び第2の変位検出手段とを備え、前記別体部材が、自身の内部に、前記流体通路に連通されて前記分岐通路の少なくとも一部を構成する孔部又は溝部と、前記孔部又は溝部に連通されて前記第1のダイアフラム部を構成する第1の薄肉部と前記第2のダイアフラム部を構成する第2の薄肉部とを備えることを特徴としている。
流体通路から分岐された少なくとも1つの分岐通路に第1及び第2の圧力検出手段を設けるため、第1、第2の圧力検出手段を流体通路に直接設ける構成に比較して、その加工が容易になり、圧力検出精度を向上することができる。
さらに、内部の圧力変化に対して、感度の異なる2系統の出力信号を出力できる。
加えて、インジェクタボデーとは別体形成された別体部材内に第1、第2のダイアフラム部と孔部又は溝部とを有するため、ダイアフラム部を容易に加工・形成することができる。この結果、更にダイアフラム部の厚さ制御が容易になり、圧力検出精度を向上することができる。
請求項2記載の本願発明によれば、前記第1の圧力検出手段は、前記第2の圧力検出手段よりも前記高圧流体の圧力変化に対する出力信号変化が大きくなるように設定されていることを特徴としている。これにより、内部の圧力変化に対して、感度の異なる2系統の出力信号を出力できる。
請求項記載の本願発明によれば、前記第1のダイアフラム部は、前記第2のダイアフラム部よりも肉薄の略円形ダイアフラムを有することを特徴としている。これにより、内部の圧力変化に対して、感度の異なる2系統の出力信号を出力できる。
請求項記載の本願発明によれば、前記分岐通路に連結されて前記第1のダイアフラム部が配置される第1の圧力検出空間と、前記分岐通路に連結されて前記第2のダイアフラム部が配置されるとともに前記第1の圧力検出空間とは前記高圧流体の圧力変動タイミングが異なる第2の圧力検出空間とを備え、前記第1の変位検出手段は前記第2の変位検出手段からの信号とは異なるタイミングで変位する信号を出力することを特徴としている。これにより、内部の圧力変化に対して、変動タイミングの異なる複数の圧力信号を検出できる。
請求項記載の本願発明によれば、前記第1の圧力検出空間と前記第2の圧力検出空間との間に、前記分岐通路よりも小径のオリフィスを有することを特徴としている。これにより、前記第1の圧力検出空間と前記第2の圧力検出空間で圧力変動タイミングをずらすことができる。
インジェクタボデーとは別体形成された別体部材内に第1、第2のダイアフラム部と孔部又は溝部とを有するため、ダイアフラム部を容易に加工・形成することができる。この結果、更にダイアフラム部の厚さ制御が容易になり、圧力検出精度を向上することができる。
請求項記載の本願発明によれば、前記別体部材が、該インジェクタボデーの軸方向とは略垂直方向に配置された板状部材からなることを特徴としている。別体部材をインジェクタボデーの軸方向とは略垂直方向に配置された板状部材で形成するため、自身の内部に圧力検出部が配置されるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
請求項記載の本願発明によれば、前記噴孔を開閉するノズルニードルと、前記ノズルニードルのインジェクタボデー軸方向の移動を制御するアクチュエータと、前記流体通路から前記高圧流体の一部が供給され、前記アクチュエータの動作によって前記高圧流体が充填又は排出されるとともに、充填された前記高圧流体の作用する圧力により前記ノズルニードルを閉弁方向に付勢する力を発生する圧力制御室を更に備え、前記分岐通路は、前記流体通路から前記圧力制御室への通路に一部が接続され、他部が前記第1及び第2のダイアフラム部の少なくとも一方に接続されていることを特徴としている。
これにより、ダイアフラム部を、圧力制御室に直接または間接的に接続しているため、ダイアフラム部を流体通路に接続するための特別な支流路を設ける必要がない。従って、自身の内部に圧力検出部が配置されるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。ここで、圧力制御室の内部に高圧流体の一部が供給され、充填されることで圧力制御室にノズルニードルを閉弁方向に付勢する力が生じ、噴孔が閉弁される。これにより噴射が停止状態となる。一方、圧力制御室に充填された高圧燃料を排出することで、圧力制御室の内部に生じている力が低下し、ノズルニードルが開弁する。これにより噴孔からの噴射が開始される。つまり、圧力制御室の内部に発生している内部圧力の変化のタイミングは、噴孔からの噴射タイミングと略一致していると言える。従って、本発明においては、圧力制御室にダイアフラム部を直接または間接的に接続して設け、そのダイアフラム部の変位を変位検出手段により検出しているため、実際に噴孔から噴射するタイミングも精度良く検出することができる。
請求項記載の本願発明によれば、前記別体部材が、前記高圧流体が導入されるインオリフィスと、前記インオリフィスに連通するとともに前記圧力制御室の一部を構成する圧力制御室用空間と、前記圧力制御室用空間に連通するとともに前記高圧流体を低圧通路に排出するアウトオリフィスと、前記流体通路と前記インオリフィスとを接続する接続通路とを有し、前記分岐通路が前記別体部材内において前記接続通路から分岐して設けられ、前記第1及び第2のダイアフラム部の少なくとも一方が前記接続通路とは異なる部位において前記分岐通路に接続されて前記別体部材内に形成されていることを特徴としている。
請求項10記載の本願発明によれば、前記別体部材が、前記インオリフィス、前記圧力制御室用空間、及び前記アウトオリフィスを有する第1部材と、前記インジェクタボデー内において前記第1部材に直接又は間接的に積層配置され、前記接続通路及び前記分岐通路を有するとともに、前記第1及び第2のダイアフラム部の少なくとも一方が前記分岐通路に接続されて形成された第2部材と、を備えることを特徴としている。ダイアフラム部を含む第2部材を圧力制御室の一部を構成する第1部材と積層させて配置させるため、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
請求項11記載の本願発明によれば、前記噴孔を開閉するノズルニードルと、前記ノズルニードルの閉弁方向に付勢する力を前記ノズルニードルに対して伝連する制御ピストンとを備え、前記インジェクタボデーは、前記ノズルニードルが収納されるノズルボデーと、前記制御ピストンが収納されるロアボデーとを有し、前記別体部材は、前記ロアボデーと前記ノズルボデーとの間に積層配置されて、前記ノズルボデー近傍の高圧燃料の圧力を検出することを特徴としている。
別体部材は、ロアボデーとノズルボデーとの間に積層配置されるため、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。さらに、ノズルボデー近傍の高圧燃料の圧力を検出できるため、実際に噴射されている燃料の圧力変化をタイムラグが少なく検出することができる。
請求項12記載の本願発明によれば、前記別体部材は、前記ロアボデーと前記ノズルボデーとの間に積層配置された金属部材からなり、前記流体通路と前記噴孔とを接続する接続通路と、前記接続通路から分岐して設けられた前記分岐通路と、前記分岐通路に接続されて前記接続通路とは異なる領域に配設された前記ダイアフラム部としての金属ダイアフラムと、を備えることを特徴としている。
分岐通路をロアボデーとノズルボデーとの間に積層配置された金属部材内に設けているため、分岐通路を流体通路に接続するための特別な支流路を設ける必要がない。よって、自身の内部に圧力検出部が配置されるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
請求項13記載の本願発明によれば、内部に前記流体通路及び前記噴孔が形成されたインジェクタボデーを有し、前記インジェクタボデーは、外部から高圧流体が供給される第1の流体通路を内部に有するインジェクタ本体と、前記インジェクタ本体の軸方向に対して所定角度を持って前記インジェクタ本体から突出するとともに、流体導入部と前記第1の流体通路とを接続する第2の流体通路を有する継手部とを有し、分岐通路は、前記継手部において前記第2の流体通路から分岐されて前記インジェクタの軸方向と平行に延出する通路を備えることを特徴としている。
分岐通路は、継手部にインジェクタの軸方向と平行に延出する通路を備えるため、ダイアフラム部と変位検出手段が、インジェクタボデーの径方向において継手部以上に突出することを防止できる。つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
第1の構成によれば、外部から高圧流体が供給される流体通路と、前記流体通路に接続されて前記高圧流体の少なくとも一部を噴射する噴孔と、前記流体通路から前記高圧流体の一部が導入されるインオリフィス、前記インオリフィスに連通する圧力制御室用空間、及び前記圧力制御室用空間に連通するとともに前記高圧流体を低圧通路に排出するアウトオリフィスを有し、前記噴孔を開閉するノズルニードルを閉弁方向に付勢する力を発生する圧力制御室と、前記圧力制御室用空間に接続され、少なくとも一部が前記高圧流体の作用する圧力により歪み変位可能な第1のダイアフラム部と、前記第1のダイアフラム部の変位を検出する第1の変位検出手段と、前記流体通路の前記インオリフィスと前記噴孔との間の所定位置から分岐された分岐通路と、前記分岐通路に接続され、少なくとも一部が前記高圧流体の作用する圧力により歪み変位可能な第2のダイアフラム部と、前記第2のダイアフラム部の変位を検出する第2の変位検出手段とを備えることを特徴としている。
インオリフィスを挟んで異なる空間に第1のダイアフラム部と第2のダイアフラム部を設けるため、前記第1の変位検出手段からの圧力信号と前記第2の変位検出手段からの圧力信号で圧力変動タイミングをずらすことができる。
請求項14記載の本願発明によれば、第1及び第2の圧力検出手段からの出力信号を冗長的に出力することを特徴としている。
請求項15記載の本願発明によれば、前記第2部材は、前記第1部材を構成する材料よりも硬度が小さい材料から構成されることを特徴としている。第2部材にはダイアフラムが形成される場合、硬度の小さい方が圧力検出の感度を向上させることができる。一方、第1部材は、高流速の高圧流体を内部で流通させるため、耐久性の観点から硬度が高い方が好ましい。従って、上記構成を採ることで、耐久性と高感度を合わせ持つことができる。
第2部材は、請求項16に記載のように、金属ガラスにより構成されていても良い。
請求項17記載の本願発明によれば、請求項1に記載の燃料噴射装置を用いた蓄圧式燃料噴射装置システムであって、燃料タンクから汲み上げられた燃料を加圧して送出する高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプから供給される燃料を高圧状態で蓄えるコモンレールと、複数の前記燃料噴射装置と、前記コモンレールからの燃料を前記燃料噴射装置の各々に導入する高圧燃料通路と、前記燃料噴射装置の各々から排出される低圧燃料を前記燃料タンクへ戻す低圧燃料通路と、各々の前記燃料噴射装置の前記変位検出手段からの信号を受けるとともに、前記噴孔を開閉するノズルニードルの移動を制御するアクチュエータを駆動する信号を出力する電子制御装置と、を備えることを特徴としている。
各々の燃料噴射装置において、ダイアフラム部の厚さ制御が容易になったことによって圧力検出精度を向上することができるため、コモンレールシステムにおいて、全体的に精度の良い噴射量制御が可能となる。
第2の構成によれば、外部から高圧流体が供給される流体通路と、前記流体通路に接続されて前記高圧流体の少なくとも一部を噴射する噴孔と、前記流体通路内に存在する前記高圧流体の圧力を検出する複数の圧力検出手段と、を備えることを特徴としている。これにより、内部に圧力検出手段を配置することができる。
以下、本発明の燃料噴射装置を、ディーゼル機関に搭載される蓄圧式燃料噴射装置に用いられるインジェクタ(燃料噴射弁)に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。
(第1の実施形態)
図1は、上記ディーゼル機関を含む蓄圧式燃料噴射装置100の全体構成図である。図2は、本実施形態に係るインジェクタ2を示す断面図である。図3(a)、(b)は、本実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図及び平面図、同図(c)〜(e)は圧力検出部材の要部を示す部分断面図及び平面図である。図4(a),(b)は、圧力検出部材の要部を示す断面図及び平面図である。図5(a)〜(c)は、圧力センサの製造方法を示す断面図である。以下、本実施形態にかかる燃料噴射装置100を図面を参照しつつ説明する。
図1に示されるように、燃料タンク102から汲み上げられた燃料は、高圧燃料供給ポンプ(以下、サプライポンプ)103により加圧され高圧状態でコモンレール104に供給される。コモンレール104は、サプライポンプ103から供給される燃料を高圧状態で蓄え、高圧燃料通路105を介してインジェクタ2に供給する。インジェクタ2は、例えば自動車等の車両に搭載された多気筒(本実施形態では、4気筒)のディーゼルエンジン(以下、エンジンと呼ぶ)の各気筒ごとに設けられ、コモンレール104内に蓄圧された高圧燃料(高圧流体)を燃焼室内に直接噴射供給する。また、インジェクタ2は、低圧燃料通路106とも接続されており、低圧燃料通路106を介して燃料タンク102に燃料を戻すことが可能となっている。
電子制御装置(ECU)107は、マイクロコンピュータやメモリ等を備えて構成され、ディーゼル機関の出力の制御を行なう。この制御に際しては、ECU107は、コモンレール104内の燃料圧を検出する燃圧センサ108の検出結果や、ディーゼル機関のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ109の検出結果、ユーザによるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ110、各インジェクタ2に設けられてインジェクタ内の燃料圧を検出する圧力検出部80等、各種センサの検出結果を取り込み、これら検出結果を参照する。
図2に示されるように、インジェクタ2は、ノズルニードル20を軸方向に移動可能に収容するノズルボデー12と、ノズルニードル20を閉弁側に付勢する付勢部材としてのスプリング35を収容するロアボデー11と、ノズルボデー12とロアボデー11とを所定の締付軸力により締結する締付け部材としてのリテーニングナット14と、流体制御弁としての電磁弁装置7、高圧燃料の圧力を検出する圧力検出部80とを含んで構成されている。ノズルボデー12、ロアボデー11、およびリテーニングナット14は、ノズルボデー12とロアボデー11とをリテーニングナット14で締結することでインジェクタのノズル本体を構成している。本実施形態では、ロアボデー11とノズルボデー12がインジェクタボデーを構成している。また、ノズルニードル20とノズルボデー12はノズル部を構成している。
ノズルボデー12は、略筒状体に形成され、先端部(図2中の下方側の端部)側に、高圧燃料を燃焼室に噴射するための噴孔12bを1個又は複数個備えた略筒状部材である。
このノズルボデー12の内部には、中実円柱状のノズルニードル20を軸方向移動可能に保持するための収容孔(以下、第1ニードル収容孔)12eが形成されている。この第1ニードル収容孔12eの図中の中間部位には、その孔径が拡げられた燃料溜り室12cが設けられている。具体的には、ノズルボデー12の内周は、燃料流れの下流に向かって、第1ニードル収容孔12e、燃料溜り室12c、弁座12aの順に形成されており、弁座12aの下流側にノズルボデー12の内外を貫通する噴孔12bが設けられている。
弁座12aは、円錐台面を有しており、円錐台面の大径側が第1ニードル収容孔12eに連続し、小径側が噴孔12bに向かって延びている。この弁座12aにノズルニードル20が着座および離座可能に配置され、着座および離間することでノズルニードル20が閉弁および開弁する。
さらに、ノズルボデー12には、このノズルボデー12の図示上端側の合わせ面から燃料溜り室12cへ延びる燃料送出路12dが設けられている。この燃料送出路12dは、ロアボデー11の後述の燃料供給路11bと連通することで、コモンレール104内で蓄圧された高圧燃料を燃料溜り室12cを経由し弁座12a側へ送り込む。燃料送出路12dと燃料供給路11bとは高圧燃料通路を構成する。
ロアボデー11は、略筒状体に形成されており、内部に、スプリング35、およびノズルニードル20を駆動するための制御ピストン30を軸方向に移動可能に収容するための収容孔(以下、第2ニードル収容孔)11dが設けられている。この第2ニードル収容孔11dの図示下端側の合わせ面には、中間の内周11d1よりは大きく拡げられた内周11d2が形成されている。
具体的には、この内周(以下、スプリング室とも呼ぶ)11d2には、スプリング35、および環状部材31、および制御ピストン30のニードル部30cを収容するいわゆるスプリング室が形成されている。環状部材31は、スプリング35とノズルニードル20との間に挟み込まれて配置されており、スプリング35によりノズルニードル20を閉弁方向に付勢するスプリング受け部を構成する。ニードル部30cは、ノズルニードル20に、環状部材31を介して間接的に、もしくは直接的に当接可能に構成されている。
さらに、ロアボデー11には、コモンレール104の分岐管に接続される高圧配管(図1参照)が気密に連結する継手部(以下、インレット部)11fが設けられている。このインレット部11fは、コモンレール104から供給された高圧燃料を導入する入口である流体導入部21と、燃料供給路11b(第1の流体通路)へ導く燃料導入路11c(第2の流体通路)とを有し、燃料導入路11c内部には、バーフィルタ13が配置されている。ロアボデー11のインレット部11fの内部、およびスプリング室11d2の周囲には、燃料供給路11bが設けられている。
また、ロアボデー11には、スプリング室11d2に導かれた燃料を、図1に示した燃料タンク等の低圧配管系内に戻すための燃料逃がし通路(リーク回収用通路とも呼ぶ)(図示せず)が設けられている。燃料逃がし通路、スプリング室11d2は低圧燃料通路を構成する。
なお、図2に示すように、制御ピストン30の他端部側には、電磁弁装置7により油圧が給排される圧力制御室(以下、油圧制御室とも言う)8、16cが設けられている。
この油圧制御室8、16cの油圧を増減することで、ノズルニードル20を閉弁および開弁する。具体的には、油圧制御室8、16cから油圧が抜かれ、減少すると、ノズルニードル20および制御ピストン30がスプリング35の付勢力に抗して図2中の軸方向上方に移動し、ノズルニードル20が開弁する。一方、油圧制御室8、16cに油圧が導入され、増加すると、ノズルニードル20および制御ピストン30がスプリング35の付勢力によって図3中の軸方向下方に移動し、ノズルニードル20が閉弁する。
なお、制御ピストン30の端部外壁(上端部)30pと、第2ニードル収容孔11dと、オリフィス部材16、及び圧力検出部材81とによって圧力制御室8、16c、18cが形成されている。端部外壁30pは、噴孔12bの開弁時に、オリフィス部材16と面接触している圧力検出部材81の平坦面82と同一面かそれよりも噴孔12b側に位置ずれして配置されている。つまり、噴孔12bの開弁時に、端部外壁30pが圧力検出部材81の圧力制御室18c部分に収納される。
次に、電磁弁装置7について詳細に説明する。電磁弁装置7は、圧力制御室8、16c、18cと低圧通路(以下、導通路とも呼ぶ)17dとを断続する電磁二方弁である。電磁弁装置7は、ロアボデー11の反噴孔側の端部に配設されている。電磁弁装置7は、ボデーアッパー52によりロアボデー11に固定されている。第2ニードル収容孔11dの反噴孔側の端部には、弁ボデーとしてのオリフィス部材16が設けられている。
オリフィス部材16は、好ましくは、インジェクタ2の軸方向つまり制御ピストン30の延びる方向に対して、略垂直方向に配置された金属性の板状部材(第1部材)から構成されている。また、オリフィス部材16はインジェクタボデーを構成するロアボデー11及びノズルボデー12とは別体的に(別工程にて、及び/又は別部材として)形成され、形成後、ロアボデー11に組み付けられて一体的に保持される。オリフィス部材16には、図3(a)、図3(b)に示すように、連通路16a、16b、16cが設けられている。ここで、図3(b)はオリフィス部材16をバルブアーマチャ42側から見た平面図である。連通路(以下、オリフィスとも呼ぶ)16a、16b、16cは、出口側絞り部としてのオリフィス(以下、アウトオリフィス)16aと、入口側絞り部としてのオリフィス(以下、インオリフィス)16bと、第2ニードル収容孔11dに連通する圧力制御室16cとを有する。
アウトオリフィス16aは、弁座16dと圧力制御室16cとを連通するように配置され、弁部材41を介したバルブアーマチャ42の閉弁および開弁により閉塞および流通する。インオリフィス16bは、平坦面162に開口して燃料を導入する入口部16hを有する。この入口部16hは、圧力制御室16cと後述する圧力検出部材81に形成された検出部連通路18hを介して、燃料供給路11bから分岐された分岐燃料供給路11gとを連通する位置に配置されている。
なお、弁部材41を介して開弁および閉弁するオリフィス部材16の弁座16dと、バルブアーマチャ42の弁構造については後述する。
オリフィス部材16の反噴孔側には、弁ハウジングとしてのバルブボデー17が設けられている。バルブボデー17の外周部には雄ねじが形成されており、バルブボデー17がロアボデー11の筒状ねじ部にねじ込まれることによってオリフィス部材16がバルブボデー17とロアボデー11とに挟持されている。バルブボデー17は略円筒形状に形成されており、貫通孔17a、17bが設けられている(図2参照)。貫通孔(以下、ガイド孔とも呼ぶ)17aと貫通孔17bとの間には、導通路17dが形成されている。
オリフィス部材16のバルブボデー側端面161と、貫通孔17aの内壁とによって弁室17cが形成されている。オリフィス部材16の外壁には、二面幅面(図示せず)が形成されており、二面幅面と、ロアボデー11の内壁の間に形成された隙間16kは貫通孔17bに連通している(図2参照)。
図3(c)、(d)に示すように、圧力検出部80は、インジェクタボデー(ロアボデー11とバルブボデー17)とは別体的に(別々に)形成された圧力検出部材81からなる。ここで、図3(d)は圧力検出部材81をオリフィス部材16側から見た平面図である。圧力検出部材81は、好ましくは、インジェクタ2の軸方向つまり制御ピストン30の延びる方向に対して、略垂直方向に配置された金属性の板状部材(第2部材)で構成され、ロアボデー11内において、オリフィス部材16と直接又は間接的に積層されて、ロアボデー11及びノズルボデー12に対して一体的に保持されている。本実施形態では、圧力検出部材81は平坦面82を有し、オリフィス部材16の噴射弁側の平坦面162と、面同士で液密に直接積層されている。圧力検出部材81とオリフィス部材16は、略同一の外形を有し、両者を重ね合わせた際に、オリフィス部材16の入口部16h、貫通穴16p、圧力制御室16cの位置が、圧力検出部材81の検出部連通路18h、貫通穴18p、圧力制御室18cの位置に夫々一致するように形成されている。また、検出部連通路18hの反オリフィス部材側は、燃料供給路11bから分岐した分岐燃料供給路11gに対応した位置に開口している。これにより、圧力検出部材81の貫通孔18hは、燃料供給路11bから圧力制御室への通路の一部を構成している。
なお、圧力検出部材81とオリフィス部材16は積層され、ボデーアッパー52による締結力により互いに液密に保持されていても良い。また、圧力検出部材81とオリフィス部材16を、機械的結合(溶接、接着、ネジ止め等)や、化学結合(イオン結合、共有結合、金属結合、水素結合等)などにより、予め一体的に結合しておいても良い。特に後者によれば、ロアボデー11内に配置する際の両部材81,16の位置合わせ工程を簡略化できる。
圧力検出部材81は、更に、オリフィス部材16側から所定深さと内径を有する溝からなる圧力検出空間18bを備え、その溝底部がダイアフラム部18nを構成している。ダイアフラム部18nの、圧力検出空間18bとは反対側の表面には、後述する半導体式の圧力センサ18fが一体的に貼り合され、接合されている。
ダイアフラム部18nは、圧力検出空間18bの反対側表面から、少なくとも圧力センサ18fの厚さよりも大きな寸法分を有する深さに位置しており、圧力センサ18fが接合される側の表面は、圧力検出空間18bよりも大径に形成されている。そして、ダイアフラム部18nを挟んだ両方の溝の深さ制御により、その製造時にダイアフラム部18nの厚さが制御される。圧力検出部材81の平坦面82には、検出部連通路18hと圧力検出空間18bとを連通する溝部18a(分岐通路)が、圧力検出空間18bよりも浅い深さで形成されている。溝部18aは圧力検出部材81がオリフィス部材16と面接触した際に、オリフィス部材16の平坦面を壁の一部とする合成通路(分岐通路)を形成する。これにより、溝部18a(分岐通路)は、燃料供給路11bから圧力制御室8,16cへの通路であるインオリフィス16bに一部が接続され、他部がダイアフラム部18nに接続されている。これにより、ダイアフラム部18nは圧力検出空間18bに導入された高圧燃料の作用する圧力により歪むことが可能となる。
ここで、ダイアフラム部18nは、溝部18aとオリフィス部材16との間で形成される合成通路と圧力検出空間18bを含めた分岐通路のうちで、その通路肉厚が最も薄く構成されている。合成通路の通路肉厚は合成通路の内壁から見た圧力検出部材81及びオリフィス部材16の厚さを言う。
なお、溝部18aに代えて、図3(e)に示すように、検出部連通路18hから圧力検出空間18bに連結するように傾斜して設けられた孔部としても良い。なお、圧力センサ18f(変位検出手段)とダイアフラム部18nとで圧力検出部を構成する。
以下に、図4を参照して、圧力検出部について詳細に説明する。
圧力センサ18fは、圧力検出空間18bに形成された円形のダイアフラム部18nと、一面側がダイアフラム部18nの一面をなす窪み部18gの底部に接着された変位検出手段としての単結晶半導体チップ(以下、半導体チップという)18rとを備え、ダイアフラム部18nの他面18q側にエンジンの燃料噴射圧力等に応じた圧力媒体(気体、液体等)を導入し、ダイアフラム部18nおよび半導体チップ18rの変形に基づき圧力検出を行うようにしたものである。
圧力検出部材81は切削等により形成され、中空円筒形状の圧力検出空間18bを成し、ガラスと熱膨張率が同程度であるFi−Ni−Co系合金であるコバール等により構成されている。圧力検出部材81においては、ダイアフラム部18nが形成され、圧力検出空間18b側から、圧力媒体としての高圧燃料が導入され、ダイアフラム部18nの他面18qに圧力が印加されるようになっている。
ここで、圧力検出部材81の寸法の一例を示すと、円筒の外径は6.5mm、円筒の内径は2.5mm、ダイアフラム部18nの肉厚は、例えば20MPaの測定に際しては0.65mm、200MPaの測定に際しては1.40mmである。窪み部18gの底面であるダイアフラム部18nの一面に接着された半導体チップ18rは、面方位が(100)面であり且つ全体が均一な肉厚の平面形状を成す単結晶シリコン基板よりなり、その一面18iが低融点ガラス等よりなるガラス層18kにより、ダイアフラム部18nの一面(窪み部18gの底面)に固定されている。
ここで、半導体チップ18rの寸法の一例を示すと、3.56mm×3.56mmの正方形状で、肉厚は0.2mmである。また、ガラス層18kの厚さは0.06mmである。また、半導体チップ18rの他面18j側には、4個のピエゾ抵抗素子である長方形状のゲージ18mが配設されている。上述のように、(100)面方位を有する半導体チップ18rには、その構造上、<110>結晶軸が相直交して存在する。
4個のゲージ18mは、<110>結晶軸方向の2軸方向に沿ってそれぞれ2個ずつ配置される。ここで、一対のゲージはその長辺方向をX方向に沿って位置し、一対のゲージがその短辺方向をY方向に沿って位置する。さらに、これら4個のゲージ18mは、ダイアフラム部18nの中心Oに対する円周上に配置されている。
また、図示しないが、半導体チップ18rには、4個のゲージ18mがブリッジ回路を構成し且つ外部回路と接続するための配線・パッド、さらには保護膜が形成される。半導体チップ18rの主な製造工程としては、図5(a)〜(c)に示すように、n型サブウエハ19aに、フォトリソグラフィにより所望のパターンを形成後、ボロン等を拡散させてP+領域19bを形成し、ピエゾ抵抗素子であるゲージ18mが形成される。これに、配線・パッド19c及び配線・パッドの絶縁を確保する酸化膜19dを形成し、さらに保護膜を形成し、パッド上の保護膜をエッチングすれば、半導体チップ18rは完成である。
そして、完成したチップ18rを、圧力検出部材81のダイアフラム部18n上に低融点ガラスを用いて接着することにより、図4に示す圧力センサ18fが出来上がる。圧力センサ18fは上記構成により、高圧燃料の作用する圧力により変位する(撓む)ダイアフラム部18nの変位を電気的な信号(本実施例では、ピエゾ抵抗素子の抵抗変化に伴うブリッジ回路の電位差)に変換する。その電気的な信号が、図示しない外部の処理回路で処理されて圧力が検出される。
なお、処理回路は、チップ18r上にモノリシックに作り込まれても良いが、本実施形態では、チップ18rの上方に、例えばフリップチップのような表面実装接続により電気接続された処理基板18d上に、上記のブリッジ回路を構成する定電流源や比較器等を作り込んでも良い。処理基板18dには、また、圧力センサ18fの感度データとインジェクタの噴射量特性を示すデータが記憶された不揮発性メモリを有する(図示せず)。そして、処理基板18dの一辺に配置された接続パッドに電気配線18eの一端が接続され、電気配線18eの他端は、バルブボデー17内に形成された配線通路(図示せず)を通って、コネクタ50に一体形成されたターミナルピン51bへ接続され、ECU107と接続されている。
ピエゾ抵抗素子を含む圧力センサ18fと低融点ガラスが歪検出素子を構成する。ここで、ダイアフラム部18nは、少なくとも圧力センサ18fと低融点ガラスの厚さ分、圧力検出部材81の圧力検出空間18bとは反対の表面から深い位置に配置されている。処理基板18dと電気配線18eが更に厚さ方向に配置される場合は、その分の厚さも含めた距離よりも深い位置にダイアフラム部18nの反圧力検出空間18b表面が配置される。
なお、本実施形態では、変位検出手段として金属製のダイアフラム部18nに貼り合わせられた半導体式の圧力センサ18fを採用しているが、これに限られたものでなく、ダイアフラム部18nに金属膜等で構成される歪検出素子を、貼り合わせたり蒸着形成したりして形成しても良い。
さらに、本実施形態にかかるインジェクタ22は、上記圧力検出部80に加え、ノズルボデー12とロアボデー11との間に挟持された圧力検出部85を含んで構成されている。
圧力検出部85は、図6(a)〜(c)に示すように、好ましくは、インジェクタ2の軸方向つまり制御ピストン30(及びノズルニードル20)の延びる方向に対して、略垂直方向に配置された金属性の板状部材(第2の板状部材)で構成される圧力検出部材86からなり、ノズルボデー12とロアボデー11との間に挟持されている。本実施形態では、圧力検出部材86は平坦面82を有し、ノズルボデー12に形成される平坦面と、面同士で液密に直接積層されている。圧力検出部材86は、ロアボデー11のノズルボデー12側端面と略同一形状を有し、略円形に形成されている。圧力検出部材86は、ノズルボデー12とロアボデー11との間に挟持された際に、ロアボデー11の燃料供給路11b、制御ピストン30のニードル部30cの先端部分、位置決め部材92挿入部の位置が、圧力検出部材86の検出部連通路18h、貫通穴18s、位置決め用貫通穴18tの位置に一致するように形成されている。また、検出部連通路18hの反ロアボデー側は、ノズルボデー12側の燃料送出路12dに対応した位置に開口している。これにより、圧力検出部材86の検出部連通穴18hは、燃料供給路11bから燃料送出路12dへの通路の一部を構成している。
圧力検出部材86は、更に、ノズルボデー12側から所定深さと内径を有する溝からなる圧力検出空間18bを備え、その溝底部がダイアフラム部18nを構成している。ダイアフラム部18nの表面には、図4と図5で説明した半導体式の圧力センサ18fが接合されている。ダイアフラム部18nは、圧力検出空間18bが形成された側と反対側の圧力検出部材86の表面から、少なくとも圧力センサ18fの厚さよりも大きな寸法分を有する深さに位置しており、圧力センサ18fが接合される側の表面は、圧力検出空間18bよりも大径に形成されている。そして、ダイアフラム部18nを挟んだ両方の溝の深さ制御により、その製造時にダイアフラム部の厚さが制御される。圧力検出部材81の平坦面82には、検出部連通路18hと圧力検出空間18bとを連通する溝部18a(分岐通路)が、圧力検出空間18bよりも浅い深さで形成されている。本実施形態では、溝部18aは、制御ピストン30のニードル部30cの先端部分の挿入部を挟んで、左右に複数(好ましくは2つ)形成されている。よって、燃料供給路11bの燃料を効率良く圧力検出空間18bへ導出することができる。
図4に示す歪検出素子と同様、ピエゾ抵抗素子を含む圧力センサ18fと低融点ガラスが図6に示す歪検出素子を構成する。ここで、ダイアフラム部18nは、少なくとも圧力センサ18fと低融点ガラスの厚さ分、圧力検出部材86の圧力検出空間18bとは反対の表面から深い位置に配置されている。処理基板18dと電気配線18eが更に厚さ方向に配置される場合は、その分の厚さも含めた距離よりも深い位置にダイアフラム部18nの反圧力検出空間18b表面が配置される。
図2に戻り、コイル61は、樹脂製のスプール62に直接巻回され、スプール62およびコイル61の外周側は図示しない樹脂モールドにより覆われている。なお、巻回装置により巻回されたコイル(以下、巻回コイル)61の外周を樹脂モールドにより被覆した後に、被覆された巻回コイル61に2次樹脂成形を行なってスプール62と一体に成形されるものであってもよい。コイル61の端部は、コネクタ50にターミナルピン51bと一体的に形成されたターミナルピン51aへ電気的に接続され、ECU107と接続されている。
なお、圧力検出部80からの出力信号と圧力検出部85からの出力信号を共に出力するため、コネクタ50のターミナルピン51bは、圧力検出部80用のターミナルピンと圧力検出部85用のターミナルピンからなる。
固定コア63は、略円筒状に形成されており、内周側コア部と、外周側コア部と、これら両コア部に接続する上端部とを備え、内周側コア部と外周側コア部との間にコイル61が挟み込まれている。固定コアは磁性材で形成されている。
固定コア63の図2中の下部側には、バルブアーマチャ42が固定コア63に向き合うように配置されおり、固定コア63の下端面(以下、磁極面)とバルブアーマチャ42の上端面(以下、磁極面)が近接および離間可能に配置されている。電流供給によりコイル61に発生する電磁力を利用し、内周側コア部および外周側コア部の磁極面からバルブアーマチャ42の磁極面に向けて磁束が流れ、磁束密度に応じた吸引力がバルブアーマチャ42に作用する。
固定コア63の内側には、略円筒状のストッパ64が挿入配置され、固定コア63と上部ハウジング53の間に挟まれて固定されている。ストッパ64内には、圧縮スプリングなどの付勢部材59(バネ部材)が配置されている。この付勢部材59の付勢力は、バルブアーマチャ42に作用し、バルブアーマチャ42の磁極面と固定コアの磁極面のエアギャップが広がる方向に付勢している。ストッパ64のバルブアーマチャ側の端面は、バルブアーマチャ42がフルリフトする際のリフトを規制する。
ストッパ64およびボデーアッパー52の内側には、弁室17c、貫通孔17bを介して流出した燃料が低圧側へ流出する燃料通路37が形成されている。
ここで、上部ハウジングとしてのボデーアッパー52と、中間ハウジング54と、下部ハウジングとしてのバルブボデー17とは、弁ハウジングを構成している。中間ハウジング54は略筒状に形成され、固定コア63をガイドするように収容している。具体的には、固定コア63は段付きの略有底円筒状に形成され、中間ハウジング54の下端部の内周側に挿入されている。固定コア63の外周は、段付きを境に下方に向かって縮径しており、その段付きが、中間ハウジング54の内周側に形成された段差に係止されることにより、固定コア63が中間ハウジング54から脱落するのを防止している。
バルブアーマチャ42は、略平板状に形成された平板部と、平板部より小径の小径軸部とを備えている。平板部の上端面は、固定コア63の内側コア部および外側コア部の磁極面に対向して配置される磁極面が形成されている。バルブアーマチャ42は磁性材からなり、例えばパーメンジュールで形成されている。平板部の下部側に小径軸部が形成されている。
バルブアーマチャ42の小径軸部の端面42aには、略球状の弁部材41が設けられており、バルブアーマチャ42は、弁部材41を介してオリフィス部材16の弁座16dに着座および離座が可能である。なお、オリフィス部材16は、ピン等の位置決め部材92を介してロアボデー11に位置決め固定されている。オリフィス部材16の貫通穴16p及び圧力検出部材81の貫通穴18pは、位置決め部材92を挿入する係止穴である。
次に、弁部材41を介して互いに着座および離座するバルブアーマチャ42と、弁座16dを有するオリフィス部材16の弁構造について、図3に従って説明する。
図3に示すように、バルブアーマチャ42の小径軸部の弁部材側の端面42aは、平坦面に形成され、弁部材41の球面部41aに当接および離間可能である。また、バルブアーマチャ42の小径部は、バルブボデー17の貫通孔17aの内周に軸方向移動可能に保持されるとともに、弁室17cに挿通可能に配置されている。弁部材41を介してバルブアーマチャ42と弁座16dが着座および離座することにより、油圧制御室8、16cより弁室17cへの燃料流れが遮断および流通する。
具体的には、弁部材41は、平面部41bを有する球状体であって、平面部41bが、弁座16dに着座および離座可能に配置されている。弁部材41は、平面部41bの着座時にアウトオリフィス16aを閉塞する。平面部41bは、第2の平坦面を構成する。
また、オリフィス部材16のバルブアーマチャ側の端面161には、弁部材41の球面部41aを摺動自在に支持する有底孔状のガイド孔16gが設けられている。弁座16dは、ガイド孔16gの内周の底部に設けられており、平面状のシート面を形成している。弁座16dはシート部を構成し、ガイド孔16gはガイド部を構成する。また、弁座16dは、オリフィス部材16に形成された段差部を構成する。また、ガイド孔16gの開口端と、オリフィス部材16の端面161は面一であり、ガイド部とオリフィス部の端面は面一である特徴を有する。
弁座16dの外周は、ガイド孔16gの内周より小さく形成されており、弁座16dとガイド孔16gとの間には、環状の燃料逃がし通路16eが設けられている。弁座16dの外周は、弁部材41の平面部41bの外周より小さく形成されている。これにより、弁部材41の平面部41bと、弁座16dが着座および離座する際に、ガイド孔16gの底部のうち、平面部41bに着座する弁座16d以外の部位で燃料流れを制限することはない。
なお、燃料逃がし通路16eは、弁座と第2の平坦面との密着領域において設けられる流体逃がし通路を構成する。
また、燃料逃がし通路16eは、弁座16d側からガイド孔16g側に向かって流路断面積が大きくなるように形成されている。これにより、弁部材41が弁座16dより離座したときに弁座16dより流出する燃料をスムースに低圧側へ流すことができる。
上述のように弁部材41はガイド孔16gに軸方向移動可能に支持されているため、ガイド孔16gの内周と、弁部材41の球面部41aの球面との隙間の大きさは、互いに摺動可能な程度のガイドクリアランスに設定されている。このガイドクリアランスによる燃料リーク量だけでは、弁座16dより低圧側へ流出する燃料流量が限られる。
本実施形態では、ガイド孔16gの内壁には、低圧側の弁室17cに連通する燃料リーク溝16rが設けられており、この燃料リーク溝16rによって弁座16dより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する。これにより、ガイド孔16gの内壁に、弁座16dより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する燃料リーク溝16rを設けるので、弁部材41が弁座16dより離座したときに、弁座16dより低圧側へ流出する燃料の流量が絞られることはなく、連通路16a、16b、16cより流出すべき燃料流量を確保することができる。
なお、上記燃料リーク溝16rは、弁座16dより放射状に延出するように、ガイド孔16gの内壁に形成されている(図示せず)。これにより、上記連通路16a、16b、16cより流出すべき燃料流量に応じて、複数個(本実施例では、6個)の燃料リーク溝16rを設けることができる。さらに複数個の燃料リーク溝16rを放射状に設けるので、弁座16dから流出し、燃料リーク溝16rを流れる燃料の流体力によって弁部材41の姿勢が不安定になることを防止できる。
なお、弁座16dの内周は、段付き内周に形成されており、出口側内周16l、アウトオリフィス16a、および圧力制御室16cの順に形成されている。
なお、ここで、バルブアーマチャ42は、支持部材を構成する。オリフィス部材16は、弁座を有する弁ボデーを構成する。また、バルブボデー17は、弁ハウジングを構成する。
上述の構成を有するインジェクタ2の作動について以下説明する。高圧源であるコモンレール104から高圧配管、燃料供給路11b、燃料送出路12dを介して燃料溜り室12cに高圧燃料が供給されるとともに、燃料供給路11b、インオリフィス16bを介して油圧制御室8、16cに高圧燃料が供給される。
コイル61への非通電時には、バルブアーマチャ42および弁部材41は、付勢部材59の付勢力により弁座16d側(図2の下方)へ押し当てられ、弁部材41が弁座16dに着座する。弁部材41の着座によりアウトオリフィス16aが閉塞され、油圧制御室8、16cから弁室17c、低圧通路17dへの燃料流れが遮断される。
このとき、油圧制御室8、16cに蓄えられている燃料圧力(以下、背圧)は、コモンレール104の内部の燃料圧力(以下、コモンレール圧)と同一の圧力に維持される。油圧制御室8、16cに蓄えられている背圧により制御ピストン30を介してノズルニードル20を噴孔閉塞方向へ付勢する作用力(以下、第1作用力)と、スプリング35の付勢力によりノズルニードル20を噴孔閉塞方向へ付勢する作用力(以下、第2作用力)との和は、燃料溜り室12cおよび弁座12a近傍のコモンレール圧によりノズルニードル20が噴孔開放方向に受ける作用力(以下、第3作用力)より大きくなっている。そのため、ノズルニードル20は弁座12aに着座し、噴孔12bが閉塞されている。噴孔12bから燃料は噴射されない。なお、弁座16dに着座している弁部材41には、閉塞されているアウトオリフィス16a(詳しくは、出口側内周16l)内の燃料圧力(背圧)が作用している。
コイル61への通電が開始されると(以下、インジェクタ2の開時)、コイル61に電磁力が発生し、固定コア63とバルブアーマチャ42の両磁極面間に発生する磁気吸引力により、バルブアーマチャ42が固定コア63方向に吸引される。このとき、弁部材41は、上記アウトオリフィス16aの背圧により離座方向に向かう作用力(以下、第4作用力) が働いているので、バルブアーマチャ42と共に弁部材41が弁座16dから離座する。その弁部材41が離座すると、ガイド孔16gに沿って弁部材41が固定コア63方向に移動する。
このとき、バルブアーマチャ42および弁部材41の弁座16dからの離座により、アウトオリフィス16aを介して油圧制御室8、16cから弁室17c、低圧通路17dへ流れる燃料流れが発生する。油圧制御室8、16c内の燃料が低圧側へ開放されるため、油圧制御室8、16cによる背圧が低下する。背圧が低下すると、第1作用力が次第に減少する。そして、ノズルニードル20の噴孔閉塞方向に作用する第1作用力および第2作用力より、ノズルニードル20の噴孔開放方向に作用する第3作用力が大きくなると、ノズルニードル20は弁座12aより離座し、図2の上方へリフトする。ノズルニードル20がリフトすると、噴孔12bは開放され、噴孔12bより燃料が噴射される。
また、コイル61への通電が停止されると(以下、インジェクタ2の閉時)、コイル61の電磁力が消滅するため、付勢部材59の付勢力によりバルブアーマチャ42および弁部材41が弁座16d方向に移動する。弁部材41の平面部41bが弁座16dに着座すると、油圧制御室8、16cから弁室17c、低圧通路17dへの燃料の流出が停止される。そして油圧制御室8、16cによる背圧が増加し、第1作用力および第2作用力が第3作用力に勝るようになると、ノズルニードル20が図2の下方へ移動し始める。そして、ノズルニードル20が弁座12aに着座すると、燃料噴射が終了する。
上記構成の実施形態によれば、自身の内部に圧力検出部を配置することが可能となった。そして、上記に加え、更に、以下の効果を奏する。
圧力検出部80は燃料導入部21の近傍に配置され、圧力検出部85は、噴孔12b側に配置されているので、圧力検出部80と圧力検出部85とが検出する高圧燃料圧力の圧力変動タイミングが異なる。これにより、それぞれの圧力検出部80,85により、内部の圧力変化に対して、変動タイミングの異なる複数の圧力信号を検出できる。
次に、主に圧力検出部80に関する効果を説明する。
薄肉部からなるダイアフラム部18nを、燃料供給路11bから分岐された分岐通路に設けるため、燃料通路近傍のインジェクタ外壁に直接ダイアフラム部18nを設けることに比べて、ダイアフラム部18nの形成が容易になる。また、この結果、ダイアフラム部18nの厚さ制御が容易になるために厚さバラツキを防止でき、圧力検出精度を向上することができる。
ダイアフラム部18nは、分岐通路を構成する部分の中で、通路肉厚が最も薄く構成されている部分であるため、圧力変動に伴うダイアフラムの変位を大きくすることができる。
インジェクタボデー(ロアボデー11とバルブボデー17)とは別体形成された圧力検出部材81内にダイアフラム部18nと孔部又は溝部とを有するため、ダイアフラム部18nを容易に加工・形成することができる。この結果、更にダイアフラム部18nの厚さ制御が容易になり、圧力検出精度を向上することができる。
さらに、ダイアフラム部18nを含む圧力検出部材81を圧力制御室8,16cの一部を構成するオリフィス部材16と積層させて配置させるため、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
圧力検出部材81を、インジェクタボデーの軸方向とは略垂直方向に配置された板状部材で形成するため、自身の内部に圧力検出部が配置されるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
分岐通路を燃料供給路11bから圧力制御室8,16cへの通路から分岐させるようにしているため、分岐通路を燃料供給路11bに接続するための特別な支流路を設ける必要がない。従って、自身の内部に圧力検出部が配置されるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
ダイアフラム部18nが、少なくとも歪検出素子の厚さ分、圧力検出部材81の表面から深い位置に配置されているため、圧力検出部材81をインジェクタボデー内に搭載した際に歪検出素子に応力がかかることを防止できるため、容易に自身の内部に圧力検出部を配置できる。
インジェクタボデー内に配線通路を備えるため、結線の取り回しが簡単になる。また、電磁弁装置7(アクチュエータ)のコイル61への信号を導入するターミナルピン51aと、圧力センサ18f(変位検出手段)からの信号を出力するターミナルピン51bとが、共通のコネクタ50に一体的に形成されているため、外部との接続のための組み付け工程を一度に行うことができる。
次に、主に圧力検出部85に関する効果を説明する。
インジェクタボデーとは別体形成された圧力検出部材86内にダイアフラム部18nと孔部又は溝部18aとを有するため、ダイアフラム部18nを容易に加工・形成することができる。この結果、ダイアフラム部18nの厚さ制御が容易になり、圧力検出精度を向上することができる。圧力検出部材86は、ロアボデー11とノズルボデー12との間に積層配置されるため、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。さらに、ノズルボデー12近傍の高圧燃料の圧力を検出できるため、実際に噴射されている燃料の圧力変化をタイムラグが少なく検出することができる。
分岐通路をロアボデー11とノズルボデー12との間に積層配置された金属の圧力検出部材86内に設けているため、分岐通路を燃料供給路11b、及び燃料送出路12dに接続するための特別な支流路を設ける必要がない。よって、自身の内部に圧力検出部85が配置されるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
圧力検出部材86のダイアフラム部18nが、少なくとも歪検出素子の厚さ分、圧力検出部材86の表面から深い位置に配置されているため、圧力検出部材86をインジェクタボデー内に搭載した際に歪検出素子に応力がかかることを防止できるため、容易に自身の内部に圧力検出部を配置できる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について説明する。図7は本発明の第2の実施形態に係る燃料噴射装置用インジェクタの部分断面図、図8は分岐通路の取り付け構造を説明する概略図である。図9は継手部の拡大断面図、図10はダイアフラム部の部分断面図、図11は圧力検出部の組み付け手順を示す断面図である。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同じもしくは均等の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第2の実施形態は、ノズルボデー12とロアボデー11との間に挟持された圧力検出部85の代わりに、継手部11fに螺合固定された圧力検出部87を備えたものである点で、第1の実施形態と異なる。
インジェクタボデー11の第1の継手部11fには、燃料供給路11b(第1の流体通路)へ導く燃料導入路11c(第2の流体通路)が、インジェクタボデー11の軸方向に対して所定方向に傾斜して形成されている。取り付け性の観点から、燃料導入路11cは軸方向に対して、45度〜60度程度の傾斜をもって形成されていることが好ましい。そして、第1の継手部11fは、燃料導入路11cから分岐されてインジェクタボデー11の軸方向と略平行方向に延出する分岐通路318aを有する。つまり、本実施形態では、分岐通路318aは、図8(a)に示すように、燃料導入路11cを基準に見ると、高圧流体の流れ方向(図中の矢印)に対して、120度〜135度の折り返し角度を持って燃料導入路11cに接続されている。なお、分岐通路318aは、インジェクタボデー11の軸方向と略平行方向に延出していることが好ましいが、上記折り返し角度が90度以上になるように、分岐通路318aの配置方向を変えても良い。
噴射時と噴射直後において、インジェクタから噴射または排出された燃料分、コモンレール104から燃料導入路11cへ燃料が供給される。燃料導入路11c内は高圧であるため、図8(b)のように分岐通路318a’が燃料導入路11cの流体流れ方向に対して90度より小さな角度、つまり順方向に接続されている場合、燃料導入路11c内には新規燃料供給中も常に高圧力が印加されることとなり、噴射時と非噴射時の圧力差が小さくなる。しかしながら、折り返し角度を90度以上とすることで、新規燃料供給中には燃料導入路11c内の高圧流体の移動によって、分岐通路318aに充填された高圧燃料に対し、燃料導入路11cとの分岐点(接続点)側に向かって吸引力が発生する。この場合、高圧燃料の圧力低下に対して更に吸引力がその圧力低下の変化方向と同方向に重畳される。このため、噴射時と非噴射時の圧力差を大きくすることができる。
以下に、圧力検出部87の構成を図9〜図11を用いて説明する。図9は、本実施形態における圧力検出部87を示す断面図である。図10は、図9の点線で囲んだA部(センサチップと金属ステムの断面を含む)を拡大して示す斜視図である。
ハウジング410は、上記分岐通路318aに直接取り付けられるものであり、その外周面には該取付用のネジ411が形成されている。また、ハウジング410の内部には、圧力導入通路412が形成されており、この圧力導入通路412は、ハウジング410が上記燃料導入路11cに取り付けられた状態で連通し、一端側(図9中の下方側)から圧力が導入されるようになっている。
ここで、ハウジング410の材質としては、耐食性と高強度を合わせもつ炭素鋼(例えばS15C等)に耐食性を上げるZnめっきを施したものや、耐食性を有するXM7、SUS430、SUS304、SUS630等を採用することができる。
金属ステム420は中空段付円筒形状を成す金属からなり、一端側に薄肉状をなす圧力検出用のダイアフラム部18nを有し、他端側にこのダイアフラム部18nへ圧力を導くための圧力検出空間318bを有する。また、金属ステム420の外周面のうち軸方向の途中部位には、テーパ状に拡径した段部423が形成されており、この段部423を介して、金属ステム420の他端側(圧力検出空間318b側)は、一端側(ダイアフラム部18n側)に比べて外周径が大きくなっている。
ここで、上記ハウジング410の圧力導入通路412は、金属ステム420の外形に対応した形状を有する段付内孔であり、その一端側(圧力導入側)の内径が大径部となっている。そして、圧力導入通路412の内面には、金属ステム420の段部423に対応したテーパ形状の座面413が形成されている。
また、金属ステム420の大径部の外周面には、雄ネジ部424が形成されており、一方、ハウジング410の圧力導入通路412の内周面には、雄ネジ部424と対応した雌ネジ部414が形成されている。そして、金属ステム420は、その他端側(圧力検出空間318b側)が圧力導入通路412の一端側に位置するように圧力導入通路412内に挿入され、雄ネジ部424と雌ネジ部414とがネジ結合することによって、金属ステム420はハウジング410に固定されている。
ここで、上記ネジ結合の軸力により、金属ステム420の外周面における段部423が、ハウジング410の圧力導入通路412の内面に形成された座面413に対して、金属ステム420の他端側から一端側へ向かって押し付けられシールされている。こうして、金属ステム420の圧力検出空間318bが圧力導入通路412と連通した状態となり、互いに密着する段部423と座面413とがシール部Kを形成することにより、該圧力検出空間318bと圧力導入通路412の連通部のシール性が確保されている。
また、金属ステム420のダイアフラム部18nの外面には、図10に示す様に、単結晶Si(シリコン)からなる圧力センサチップ18fが、低融点ガラス440により接合されている。この圧力センサチップ18fは、圧力検出空間318bから金属ステム420内部に導入された圧力をダイアフラム部18nへ導き、当該圧力によってダイアフラム部18nが変形したときに発生する歪みを検出する歪みゲージとして機能するものである。
金属ステム420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、Siからなる圧力センサチップ18fをガラス440により接合するため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または、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。
また、ハウジング410における圧力導入通路412の他端側からは、金属ステム420のダイアフラム部18nが突出しており、このダイアフラム部18nの外周には、セラミック基板450がハウジング410に接着等により配設されている。該基板450には、圧力センサチップ18fの出力を増幅するアンプICチップ18d及び特性調整ICチップ18dが接着剤にて固定されている。この特性調整ICチップ18d内には、圧力検出感度データだけでなく、インジェクタの噴射特性データも記憶された不揮発性メモリが含まれている。
これらICチップ18dは、ワイヤボンディングにより形成されたアルミニウムの細線454によって、セラミック基板450の導体(配線部)と接続されている。また、ターミナルピン51bへ電気的接続するためのピン51b1が銀ろうにてセラミック基板450の上記導体と接合されている。
ピン51b1が樹脂464にインサート成形により構成されたアッシーであるコネクタターミナル460とセラミック基板450とは、ピン51b1とピン456とのレーザ溶接により接合されている。また、ピン51b1は、コネクタ50とハウジング410との間に固定保持される。また、ピン51b1はコネクタ50のターミナルピン51bに接続され、インジェクタ用のターミナルピン51aとともに、1つのハーネス(配線部材)により自動車のECU等へ電気的に接続可能となっている。
コネクタホルダ470は、ターミナルピン51bの外形を成すもので、Oリング480を介して組付けられたハウジング410と一体化してパッケージを構成し、該パッケージ内部の圧力センサチップ18f、各種IC、電気的接続部を湿気・機械的外力より保護するものである。コネクタホルダ470の材質は、加水分解性の高いPPS(ポリフェニレンサルファイド)等を採用できる。
なお、圧力検出部80からの出力信号と圧力検出部87からの出力信号を共に出力するため、図7に示すコネクタ50のターミナルピン51bは、圧力検出部80用のターミナルピンと圧力検出部87用のターミナルピンからなる。
かかる構成を有する圧力検出部87の組付方法について、図11を参照して述べる。図11は、上記図9に対応した断面にて、組付前の各部品の分解状態を示す図であり、基本的には、各部品が図11中の一点鎖線に沿って組み付けられるようになっている。
まず、圧力センサチップ18fがガラス440で接合されている状態の金属ステム420を、その一端側(ダイアフラム部18n側)から、ハウジング410の圧力導入通路412の一端側(圧力導入側)へ挿入する。そして、金属ステム420を軸回りに回転させながら挿入していき、雄ネジ部424と雌ネジ部414とをネジ結合させる。
こうして、ネジ結合の軸力により、金属ステム420の段部423とハウジング410の座面413とが密着してシールされ、金属ステム420の圧力検出空間318bとハウジング410の圧力導入通路412との連通部のシール性が確保される。
次に、チップ18d及びピン456が搭載されたセラミック基板450を、接着剤等にて、ハウジング410における圧力導入通路412の他端側の部位に固定する。そして、ワイヤボンディングを行うことにより、圧力センサチップ18fとセラミック基板450の導体(配線部)とを上記細線454にて電気的に接続する。
次に、ターミナルピン51b1とピン456とをレーザ溶接(YAGレーザ溶接等)にて接合する。次に、Oリング480を介して、コネクタホルダ470をハウジング410に組み付け、ハウジング410の端部をかしめることにより、コネクタホルダ470とハウジング410とを固定する。こうして、上記図9に示す圧力検出部87が完成する。
かかる圧力検出部87は、ハウジング410のネジ411をインジェクタボデーの継手部11fに形成された雌ネジ部に直接螺号によって取り付けられる。そして、分岐通路318a内の燃料圧(圧力媒体)が、圧力導入通路412の一端側から導入され、金属ステム420の圧力検出空間318bから金属ステム420の内部(圧力検出空間318b)へ導かれたときに、その圧力によってダイアフラム部18nが変形する。
このダイアフラム部18nの変形を圧力センサチップ18fにより電気信号に変換し、この信号をセンサの処理回路部を構成するセラミック基板450等にて処理し、圧力検出を行う。そして、検出された圧力(燃料圧)に基づいて、上記ECU等により燃料噴射制御がなされる。
上記構成の本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、以下の効果を奏する。
薄肉部からなるダイアフラム部18nを、燃料導入路11cから分岐された分岐通路に設けるため、燃料通路近傍のインジェクタ外壁に直接ダイアフラム部18nを設けることに比べて、ダイアフラム部18nの形成が容易になる。また、この結果、ダイアフラム部18nの厚さ制御が容易になり、圧力検出精度を向上することができる。
ダイアフラム部18nは、分岐通路を構成する部分の中で、通路肉厚が最も薄く構成されている部分であるため、圧力変動に伴うダイアフラムの変位を大きくすることができる。
インジェクタボデー11とは別体形成された圧力検出部87を用いており、その中にダイアフラム部18nと孔部又は溝部とを有するため、ダイアフラム部18nを容易に加工・形成することができる。この結果、更にダイアフラム部18nの厚さ制御が容易になり、圧力検出精度を向上することができる。
コイル61への信号を導入するターミナルピン51aと、圧力センサ18f(変位検出手段)からの信号を出力するターミナルピン51bとが、共通のコネクタ50に一体的に形成されているため、外部との接続のための組み付け工程を一度に行うことができる。
更に、本実施形態では、継手部11fの外壁から燃料導入路11cに到達するとともに、圧力検出部87のハウジングと対応した結合手段(本実施形態の場合は、ハウジング側の雄ネジ部と継手部11f側の雌ネジ部からなる螺着手段)を有するため、圧力検出部87を容易にインジェクタ32へ取り付けることができる。また、螺着手段であるため、圧力検出部87を容易に交換することもできる。
分岐通路318aは、図8(a)に示すように、燃料導入路11cを基準に見ると、高圧流体の流れ方向(図中の矢印)に対して、120度〜135度の折り返し角度を持って燃料導入路11cに接続されている。これにより、新規燃料供給中には燃料導入路11c内の高圧流体の移動によって、分岐通路318a’に充填された高圧燃料に対し、分岐通路318a内の高圧流体に流体通路との分岐点側に向かって吸引力が発生する。この場合、高圧燃料の圧力低下に対して更に吸引力がその圧力低下の変化方向と同方向に重畳される。このため、噴射時と非噴射時の圧力差を大きくすることができる。
分岐通路318aが、インジェクタボデー11の軸方向と略平行方向に延出しているため、圧力検出部87が、インジェクタボデー11の径方向において継手部11f以上に突出することを防止できる。つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について説明する。図12(a),(b)は本実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図及び平面図、同図(c),(d)は圧力検出部材81Cの要部を示す部分断面図及び平面図である。なお、第1及び第2の実施形態と同じもしくは均等の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第3の実施形態は、第1の実施形態で用いた圧力検出部材81において、更に、図12(c),(d)で示すように、複数(本実施形態では2つ)の圧力検出部80(溝部とダイアフラム部と圧力センサ)(第1、第2の圧力検出手段)を有する構成としたものである。その他の構成・機能・効果は、図12(a),(b)に示す本実施形態のオリフィス部材16も含め、第1の実施形態と同様である。
圧力検出部材81Cは、検出部連通路18hに対して、2つの独立した溝部18a(以下、第1、第2で説明する)が連通されている。第1の溝部18aは対応する第1の圧力検出空間18bに接続され、第1のダイアフラム部によりその圧力変化が第1の圧力センサ18fに伝達される。第2の溝部18aも対応する第2の圧力検出空間18bに接続され、第2のダイアフラム部によりその圧力変化が第2の圧力センサ18fに伝達される。
ここで、2つの溝部18aは、図12(d)に示すように、検出部連通路18hに対して夫々反対側に配置されるのが好ましい。これにより、2つの溝部18aの取り回しの設計自由度が向上する。更に、図示しないが、2つの溝部18aの長さと深さは、夫々略同一であることが好ましい。これにより2つの圧力センサ18fからの信号の同一性を向上することができる。しかしながら、2つの溝部18aは、検出部連通路18hに対して夫々同一側に配置されても良い(図示せず)。この場合、2つの圧力センサ18fからの配線を圧力検出部材81の同一側面から導出することができ、配線の取り回しを容易にできる。
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態について説明する。図13(a)〜(c)は本実施形態の圧力検出部材86Aの要部を示す部分断面図及び平面図である。なお、第1〜第3の実施形態と同じもしくは均等の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第4の実施形態は、第1の実施形態で用いた圧力検出部材86において、更に、図13(a)〜(c)で示すように、複数(本実施形態では2つ)の圧力検出部85(溝部とダイアフラム部と圧力センサ)(第1、第2の圧力検出手段)を有する構成としたものである。その他の構成・機能・効果は、第1の実施形態と同様である。
圧力検出部材86Aは、検出部連通路18hに対して、2つの独立した溝部18a(以下、第1、第2で説明する)が連通されている。第1の溝部18aは対応する第1の圧力検出空間18bに接続され、第1のダイアフラム部18nによりその圧力変化が第1の圧力センサ18fに伝達される。第2の溝部18aも対応する第2の圧力検出空間18bに接続され、第2のダイアフラム部18nによりその圧力変化が第2の圧力センサ18fに伝達される。
2つの溝部18aは、図13(a)に示すように、検出部連通路18hに対して夫々反対側に配置されるのが好ましい。これにより、2つの溝部18aの取り回しの設計自由度が向上する。更に、第3の実施形態同様、2つの溝部18aの長さと深さは、夫々略同一であることが好ましい。これにより2つの圧力センサ18fからの信号の同一性を向上することができる。
圧力検出部材86Aのうちの圧力センサ18fが配置される側の2つの空間は連結溝18lにより連結されている。このため、連結溝18lを通して圧力センサ18fからの電気配線の取り回しを容易にできる。
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態について説明する。図14(a),(b)は本実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図及び平面図、同図(c),(d)は圧力検出部材の要部を示す部分断面図及び平面図である。なお、第1〜第4の実施形態と同じもしくは均等の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第5の実施形態は、複数(本実施形態では2つ)の圧力検出部80(溝部とダイアフラム部と圧力センサ)(第1、第2の圧力検出手段)を有する構成としたものである。また、圧力検出部80として、第1の実施形態で用いた圧力検出部材81の代わりに、図14(c),(d)で示すような圧力検出部材81Dを用いたものであり、その他の構成・機能・効果は、同図(a),(b)に示す本実施形態のオリフィス部材16も含め、第1の実施形態と同様である。
図14(c),(d)に示すように、本実施形態の圧力検出部材81Dは、インジェクタボデー(ロアボデー11とバルブボデー17)とは別体的に(別々に)形成された圧力検出部材81Dからなる。圧力検出部材81Dは、好ましくは、インジェクタ2の軸方向つまり制御ピストン30の延びる方向に対して、略垂直方向に配置された金属性の板状部材(第2部材)で構成され、ロアボデー11内において、オリフィス部材16と直接又は間接的に積層されて、ロアボデー11及びノズルボデー12に対して一体的に保持されている。
本実施形態では、圧力検出部材81Dは平坦面82を有し、オリフィス部材16の噴孔側の平坦面162と、面同士で液密に直接積層されている。圧力検出部材81Dとオリフィス部材16は、略同一の外形を有し、両者を重ね合わせた際に、オリフィス部材16の入口部16h、貫通穴16p、圧力制御室16cの位置が、圧力検出部材81の検出部連通路18h、貫通穴18p、圧力制御室18cの位置に夫々一致するように形成されている。また、検出部連通路18hの反オリフィス部材側は、燃料供給路11bから分岐した分岐燃料供給路11gに対応した位置に開口している。これにより、圧力検出部材81の貫通孔18hは、燃料供給路11bから圧力制御室16c、18cへの通路の一部を構成している。
圧力検出部材81Dは、更に、オリフィス部材16側から所定深さと内径を有する溝からなる圧力検出空間18bを備え、その溝底部がダイアフラム部18nを構成している。ダイアフラム部18nの、圧力検出空間18bとは反対側の表面には、図4で示したような半導体式の圧力センサ18fが一体的に貼り合され、接合されている。
ダイアフラム部18nは、圧力検出空間18bの反対側表面から、少なくとも圧力センサ18fの厚さよりも大きな寸法分を有する深さに位置しており、圧力センサ18fが接合される側の表面は、圧力検出空間18bよりも大径に形成されている。そして、ダイアフラム部18nを挟んだ両方の溝の深さ制御により、その製造時にダイアフラム部18nの厚さが制御される。圧力検出部材81Dの平坦面82には、圧力検出部材81D内の圧力制御室18cと圧力検出空間18bとを連通する溝部18a(分岐通路)が、圧力検出空間18bよりも浅い深さで形成されている。
溝部18aは圧力検出部材81Dがオリフィス部材16と液密に面接触することで、オリフィス部材16の平坦面162を壁の一部とする合成通路(分岐通路)を形成する。これにより、溝部18a(分岐通路)は、貫通孔18hとは異なる位置にて、圧力制御室16c,18cに対して一部が接続され、他部がダイアフラム部18nに接続されている。これにより、ダイアフラム部18nは圧力検出空間18bに導入された高圧燃料の作用する圧力により歪むことが可能となる。
なお、圧力検出部材81Dは、圧力制御室18cに対して、2つの独立した溝部18a(以下、第1、第2で説明する)が連通されている。第1の溝部18aは対応する第1の圧力検出空間18bに接続され、第1のダイアフラム部18nによりその圧力変化が第1の圧力センサ18fに伝達される。第2の溝部18aも対応する第2の圧力検出空間18bに接続され、第2のダイアフラム部18nによりその圧力変化が第2の圧力センサ18fに伝達される。
2つの溝部18aは、圧力制御室18cに対して夫々反対側に配置されるのが好ましい。これにより、2つの溝部18aの取り回しの設計自由度が向上する。なお、2つの溝部18aは、圧力制御室18cに対して夫々同一側に配置されても良い(図示せず)。これにより、2つの圧力センサ18fからの配線を圧力検出部材81Dの同一側面から導出することができ、配線の取り回しを容易にできる。
ここで、ダイアフラム部18nは、溝部18aとオリフィス部材16との間で形成される合成通路と圧力検出空間18bを含めた分岐通路のうちで、その通路肉厚が最も薄く構成されている。合成通路の通路肉厚は合成通路の内壁から見た圧力検出部材81D及びオリフィス部材16の厚さを言う。
上記構成の本実施形態では、オリフィス部材16内に形成された空間16cと圧力検出部材81D内に形成された空間18cとで圧力制御室16c、18cが形成される。動作時においては、圧力制御室16c、18cの内部に高圧燃料の一部が供給され、充填されることで圧力制御室16c、18cにノズルニードル20を閉弁方向に付勢する力が生じ、噴孔12bが閉弁される。これにより噴射が停止状態となる。一方、圧力制御室16c、18cに充填された高圧燃料を排出することで、圧力制御室16c、18cの内部に生じている力が低下し、ノズルニードルが開弁する。これにより噴孔からの噴射が開始される。つまり、圧力制御室16c、18cの内部に発生している内部圧力の変化のタイミングは、噴孔からの噴射タイミングと略一致していると言える。
従って、本実施形態においては、圧力制御室16c、18cに溝部18aを介してダイアフラム部18nを間接的に接続し、そのダイアフラム部18nの変位を圧力センサ18f(変位検出手段)により検出しているため、実際に噴孔12bから噴射するタイミングも精度良く検出することができる。例えば、コモンレールシステムにおいて、各インジェクタから実際に噴射されている噴射量を検出したい場合、インジェクタボデー内の高圧燃料の圧力変化とその変化タイミングを計算することが考えられる。この場合においても、本実施形態においては、圧力制御室16c、18c内部の圧力変化を検出しているため、その圧力変化量(圧力の絶対値、又は圧力の変動量)だけでなく、その変化タイミングも精度良く(タイムラグが少なく)検出することができる。
圧力検出部材81Dは、第1の実施形態のようなFi−Ni−Co系合金であるコバール等により構成されていても良いが、本実施形態では、金属ガラスを用いて構成されている。金属ガラスは、結晶構造を持たないガラス状のアモルファス金属材料であり、低ヤング率であるため、圧力検出の感度を向上させることができる。例えば、Fe系:{Fe−(Al、Ga)−(P、C、B、Si、Ge)}や、Ni系:{Ni−(Zr、Hf、Nb)−B}やTi系:{Ti−Zr−Ni−Cu}やZr系:Zr−Al−TM(TM:VI〜VIII族遷移金属)の金属ガラスを用いることができる。
その一方で、オリフィス部材16は、高流速の高圧燃料を内部で流通させ、また弁部材41との接触を繰り返すため、硬度が高い方が好ましい。つまり、圧力検出部材81Dを構成する材料よりもオリフィス部材16を構成する材料の硬度が高いことが好ましい。
本実施形態では、溝部18a(分岐通路)は圧力制御室16c、18cの内壁のうち、インオリフィス16bとアウトオリフィス16aとは異なる(離間した)位置に形成されている。つまり、インオリフィス16bからアウトオリフィス16aへの高圧燃料の流れ経路とは異なる位置である圧力検出部材81D側に形成されている。インオリフィス16b及びアウトオリフィス16aの内部及びその開口部付近は、高圧燃料の流れが速いため、圧力の変化が定常的になるまでにタイムラグが生じる。しかしながら、上記構成を採ることにより、圧力制御室16c、18c内における流れの定常的な領域の圧力の変化を検出することができる。
なお、図示しないが、図3(e)に示した変形例同様、図14(c)の溝部18aに代えて、圧力検出部材81Dの圧力制御室18cから圧力検出空間18bに連結するように傾斜して設けられた孔部としても良い。
上記構成の実施形態によれば、自身の内部に圧力検出部を配置することが可能となった。そして、上記に加え、第1の実施形態同様、以下の効果を奏する。
薄肉部からなるダイアフラム部18nを、燃料供給路11bから分岐された分岐通路に設けるため、燃料通路近傍のインジェクタ外壁に直接ダイアフラム部18nを設けることに比べて、ダイアフラム部18nの形成が容易になる。また、この結果、ダイアフラム部18nの厚さ制御が容易になるために厚さバラツキを防止でき、圧力検出精度を向上することができる。
ダイアフラム部18nは、分岐通路を構成する部分の中で、通路肉厚が最も薄く構成されている部分であるため、圧力変動に伴うダイアフラムの変位を大きくすることができる。
インジェクタボデー(ロアボデー11とバルブボデー17)とは別体形成された圧力検出部材81D内にダイアフラム部18nと孔部又は溝部とを有するため、ダイアフラム部18nを容易に加工・形成することができる。この結果、更にダイアフラム部18nの厚さ制御が容易になり、圧力検出精度を向上することができる。
さらに、ダイアフラム部18nを含む圧力検出部材81Dを圧力制御室16c、18cの一部を構成するオリフィス部材16と積層させて配置させるため、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
圧力検出部材81Dを、インジェクタボデーの軸方向とは略垂直方向に配置された板状部材で形成するため、自身の内部に圧力検出部が配置されるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
分岐通路を燃料供給路11bから圧力制御室16c、18cへの通路から分岐させるようにしているため、分岐通路を燃料供給路11bに接続するための特別な支流路を設ける必要がない。従って、自身の内部に圧力検出部80が配置されるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。
ダイアフラム部18nが、少なくとも歪検出素子の厚さ分、圧力検出部材81Dの表面から深い位置に配置されているため、圧力検出部材81Dをインジェクタボデー内に搭載した際に歪検出素子に応力がかかることを防止できるため、容易に自身の内部に圧力検出部を配置できる。
インジェクタボデー内に配線通路を備えるため、結線の取り回しが簡単になる。また、電磁弁装置7(アクチュエータ)のコイル61への信号を導入するターミナルピン51aと、圧力センサ18f(変位検出手段)からの信号を出力するターミナルピン51bとが、共通のコネクタ50に一体的に形成されているため、外部との接続のための組み付け工程を一度に行うことができる。
また、本実施形態では、溝部18aがオリフィス部材16の平坦面162との間で通路を形成したが、圧力検出部材81Dを上下反対に配置しても良い。この場合、溝部18aとロアボデー11の平坦面(図示せず)との間で通路が形成され、第1及び第2の圧力センサ18fが、オリフィス部材16側に配置される。
(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態について説明する。図15(a),(b)は本実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図及び平面図である。なお、第1〜第5の実施形態と同じもしくは均等の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第6の実施形態は、図15(a),(b)で示すように、複数(本実施形態では2つ)の圧力検出部80(溝部とダイアフラム部と圧力センサ)(第1、第2の圧力検出手段)を有する構成としたものである。また、前述の第1〜第5実施形態では、高圧燃料の圧力を検出するための圧力検出部80,85,87が、オリフィス部材16とは別個の圧力検出部材81,86に設けられていた。それに対して、本実施形態においては、圧力検出部80として機能する構成をオリフィス部材16Cに組み込んだものである。
以下、本実施形態におけるオリフィス部材16Cの具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。図15(a),(b)に示すように、本実施形態によるオリフィス部材16Cは,インジェクタ2の軸方向に対して、略垂直方向に配置された金属性の板状部材から構成されている。このオリフィス部材16Cは、インジェクタボデーを構成するロアボデー11及びノズルボデー12とは別体的に形成され、その形成後、ロアボデー11に組み付けられて一体的に保持される。
オリフィス部材16Cには、第1実施形態におけるオリフィス部材16と同様に、平坦面162に開口して燃料を導入する入口部16h、インオリフィス16b、アウトオリフィス16a、圧力制御室16c、弁座16d、及び燃料リーク溝16r等が形成されている。それらの機能は、第1実施形態におけるオリフィス部材16の該当する構成と同様である。
ただし、本実施形態では、オリフィス部材16Cが、オリフィス部材16Cの反弁体部41側の平坦面162に形成された溝部又は孔部からなる圧力検出空間18bと、同様に平坦面162に形成されて、圧力検出空間18bと圧力制御室16cとを接続する溝部18aとを備える。
また、オリフィス部材16Cのバルブボデー側端面161における、圧力検出空間18bの形成位置に対応する位置に、半導体式の圧力センサ18fを設置するための窪み部18gが形成されている。従って、本実施形態では、オリフィス部材16Cの、圧力検出空間18bと圧力センサ18fを設置するための窪み部18gとによって挟まれた部分が、高圧燃料によって歪むダイアフラム部18nとなる。なお、図15(a)などに示すように、バルブボデー17の内部に、圧力センサ18fからの信号線である電気配線をコネクタ50まで導出するための配線通路が形成されており、その配線通路の開口部が圧力センサ18fが配置された窪み部18gに対応した位置に開口している。
ダイアフラム部18nの圧力検出空間18bとは反対側表面(すなわち、窪み部18gの底面)は、オリフィス部材16Cのバルブボデー側端面161から、少なくとも圧力センサ18fの厚さよりも大きな寸法分を有する深さに位置し、圧力検出空間18b側の表面よりも大径に形成されている。そして、ダイアフラム部18nを挟んだ両方の溝の深さ制御により、その製造時にダイアフラム部18nの厚さが制御される。
オリフィス部材16Cの反弁体部41側の平坦面162には、上述したように、圧力制御室16cと圧力検出空間18bとを連通する溝部18aが、圧力検出空間18bよりも浅い深さで形成されている。本実施形態におけるオリフィス部材16Cは、圧力検出部材ではなく、ロアボデー11と面接触される。その面接触時に、溝部18aは、ロアボデー11の上端面を一部とする合成通路(分岐通路)を形成する。これにより、溝部18a(分岐通路)を介して、圧力制御室16c内に導入された高圧燃料が、圧力検出空間18bにも流入することができるようになる。
なお、オリフィス部材16Cがロアボデー11に重ね合わせられた際、オリフィス部材16Cの入口部16h、貫通穴16p、及び圧力制御室16cの位置が、ロアボデー11の燃料供給路11bから分岐した分岐燃料供給路11g、有底孔(図示せず)、及び圧力制御室8の位置に夫々一致する。これにより、オリフィス部材16Cの入口部16h及びインオリフィス16bは、燃料供給路11bから圧力制御室16cへの通路の一部を構成する。
上述した構成を採用することにより、本実施形態では、オリフィス部材16Cが圧力検出部として機能する構成を兼ね備えているので、圧力検出部材を別個に設ける必要がなくなる。
また、本実施形態でも、溝部18a(分岐通路)は圧力制御室16cの内壁のうち、インオリフィス16bとアウトオリフィス16aから離間した位置に形成されている。このため、圧力センサ18fにより、圧力制御室16c内における流れの定常的な領域の圧力の変化を検出することができる。
なお、オリフィス部材16Cは、圧力制御室16cに対して、2つの独立した溝部18a(以下、第1、第2で説明する)が連通されている。第1の溝部18aは対応する第1の圧力検出空間18bに接続され、第1のダイアフラム部18nによりその圧力変化が第1の圧力センサ18fに伝達される。第2の溝部18aも対応する第2の圧力検出空間18bに接続され、第2のダイアフラム部18nによりその圧力変化が第2の圧力センサ18fに伝達される。
2つの溝部18aは、図15(b)に示すように、圧力制御室16cに対して夫々反対側に配置されるのが好ましい。これにより、2つの溝部18aの取り回しの設計自由度が向上する。なお、2つの溝部18aは、圧力制御室16cに対して夫々同一側に配置されても良い(図示せず)。この場合、2つの圧力センサからの配線をオリフィス部材16Cの同一側面から導出することができ、配線の取り回しを容易にできる。
また、本実施形態でも、溝部18aに代えて、図15(c)に示すように、圧力制御室16cから圧力検出空間18bに連結するように傾斜して設けられた孔部18a’としても良い。
(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態について説明する。図16(a),(b)は本実施形態の流体制御弁(オリフィス部材)16Dの要部を示す部分断面図及び平面図である。なお、第1〜第6の実施形態と同じもしくは均等の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態によるオリフィス部材16Dは、上述したオリフィス部材16Cと同様に、圧力検出部80として機能する構成を組み込むように構成されている。このため、本実施形態においても、独立した圧力検出部材は設けられず、オリフィス部材16Dのみが、ロアボデー11に組み付けられる。
ただし、第6実施形態によるオリフィス部材16Cと、本実施形態によるオリフィス部材16Dとでは、圧力検出空間18bの形成位置が相違する。その他の構成は、第6実施形態によるオリフィス部材16Cと同じであるため、以下、その相違点について説明する。
図16(a),(b)に示すように、本実施形態によるオリフィス部材16Dでは,圧力検出空間18bが、平坦面162に開口して燃料を導入する入口部16hからインオリフィス16bを介して圧力制御室16cに向かう流体通路から分岐するように形成されている。このように、圧力検出空間18bには、上述した第6実施形態のように、一旦、圧力制御室16cに導入された高圧燃料を分岐通路を介して導入する他に、本実施形態のように、圧力制御室16cに導入される前の高圧燃料を、圧力検出空間18bを分岐通路として、当該圧力検出空間18bに導入するようにしても良い。いずれの場合であっても、分岐通路として、入口部16hから圧力制御室16cまでの流体通路に接続するための、あるいは圧力制御室16cに接続するための特別な支流路を設ける必要がない。従って、オリフィス部材16Dの内部に圧力検出部が設けられるに際し、インジェクタボデーの径方向、つまり太さ方向の寸法の増大を防止できる。その他の作用効果は、第6実施形態と同様であるため、説明を省略する。
また、本実施形態のオリフィス部材16Dでは、圧力制御室16cと溝部18aを介して接続された第1の圧力検出空間18bと、燃料を導入する入口部16hからインオリフィス16bを介して圧力制御室16cに向かう流体通路から分岐するように形成された第2の圧力検出空間18bとが形成されている。さらに、第1及び第2の圧力検出空間18bに対応して、それぞれ、第1及び第2のダイアフラム部18nと、第1及び第2の圧力センサ18fとが設けられている。
本実施形態では、第1の圧力検出空間18bと第2の圧力検出空間18bとの間に、分岐通路よりも小径のインオリフィス16bを有している。これにより、第1の圧力検出空間18bと第2の圧力検出空間18bとで圧力変動タイミングをずらすことができる。 以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
例えば、第1の実施形態では、電磁弁駆動のインジェクタにて本願発明を説明したが、ピエゾアクチュエータを用いたインジェクタに対して、第1の実施形態の圧力検出部80,85や、第2の実施形態における継手部11fに圧力検出部87を備える構成を適用しても良い。
また、各実施形態において説明したように、複数の圧力検出部80,85,87を同時に用いる場合には、第1の圧力検出部が、第2の圧力検出部よりも、高圧燃料の圧力変化に対する出力信号変化が大きくなるように設定されるようにしても良い。これにより、内部の圧力変化に対して、感度の異なる2系統の出力信号を出力できる。このような構成は、第3実施形態〜第7実施形態のように、第1及び第2の圧力検出部が実質的に同じ圧力を検出する場合に特にメリットがある。
具体的には、第1の圧力検出部を構成する第1のダイアフラム部が、第2の圧力検出部を構成する第2のダイアフラム部よりも大径の略円形ダイアフラムを有するように構成する。これにより、第1の圧力検出部と第2の圧力検出部との感度を異ならせることができる。その他に、例えば、第1の圧力検出部を構成する第1のダイアフラム部が、第2の圧力検出部を構成する第2のダイアフラム部よりも肉薄の略円形ダイアフラムを有するように構成しても良い。このような構成によっても、第1の圧力検出部と第2の圧力検出部との感度を異ならせることができる。
また、上述した圧力検出部80,85,87を複数用いるにあたり、使用方法にもよるが、一例としては、各圧力センサ18fの信頼性を相互に保証するために冗長的に使用することができる。また、他の例としては、各センサの信号を利用して、更に細かい噴射量制御をすることが可能となる。つまり、燃料噴射直後、燃料供給路11bの圧力は、微視的には噴孔12b側から低下して、流体導入部21に向かってその圧力低下による脈動が伝播する。そして、燃料噴射後に閉弁した直後、やはり噴孔12b側から燃料圧力が上昇して、流体導入部21に向かってその圧力上昇による脈動が伝播する。このように、燃料供給路11bの燃料導入部21から見た上流側と下流側との間の圧力変化の時間差を利用して、更に細かい噴射量制御をすることが可能となる。
上記各実施形態では、圧力検出手段を2個も配置した例で説明したが、圧力検出手段を3個以上配置するようにしても良い。例えば、図2、図7の実施形態における圧力検出部80に代えて図12又は図14の圧力検出部80を配置したり、図2の実施形態の圧力検出部85に代えて図13の圧力検出部85を配置したりすることで、3個の圧力センサをインジェクタ内に配置することができる。更に、図12又は図14の圧力検出部80と図13の圧力検出部85を併せもつことで、4個の圧力センサを備えることができる。
本発明の第1の実施形態に係る燃料噴射装置用インジェクタをコモンレースシステムに取り付けた構成の概略図である。 第1の実施形態に係る燃料噴射装置用インジェクタの断面図である。 (a)は第1の実施形態に係るオリフィス部材の断面図、(b)は(a)の平面図、(c)は同実施形態に係る圧力検出部材の断面図、(d)は(c)の平面図、(e)は(c)の変形例に係る圧力検出部材の断面図である。 (a)は第1の実施形態に係る圧力検出部材のダイアフラム部付近の拡大平面図、(b)は(a)のA−A断面図である。 (a)は第1の実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す断面図である。 (a)は第1の実施形態に係る圧力検出部材の平面図、(b)は(a)のB−B断面図、(c)は(a)のC−C断面図である。 第2の実施形態に係るインジェクタを示す断面図である。 (a)は第2の実施形態に係る分岐通路の取り付け構造を説明する概略図、(b)は比較例を示す概略図である。 第2の実施形態に係る継手部の拡大断面図である。 第2の実施形態に係るダイアフラム部の部分断面図である。 第2の実施形態に係る圧力検出部の組み付け手順を示す断面図である。 (a)は第3実施形態のオリフィス部材の要部を示す部分断面図、(b)は(a)の平面図、(c)は圧力検出部材の要部を示す部分断面図、(d)は(c)の平面図である。 (a)は第4実施形態の圧力検出部材の要部を示す平面図、(b)は(a)のB−B断面図、(c)は(a)のC−C断面図である。 (a)は第5実施形態のオリフィス部材の要部を示す部分断面図、(b)は(a)の平面図、(c)は圧力検出部材の要部を示す部分断面図、(d)は(c)の平面図である。 (a)は第6の実施形態に係るオリフィス部材(圧力検出部材)の要部を示す部分断面図、(b)は(a)の平面図、(c)は(a)の変形例に係るオリフィス部材の断面図である。 (a)は第7の実施形態に係るオリフィス部材(圧力検出部材)の要部を示す部分断面図、(b)は(a)の平面図である。
符号の説明
11…ロアボデー、11b…燃料供給路(第1の流体通路)、11c…燃料導入路(第2の流体通路)、11d…収容孔、11f…継手部(インレット部)、11g…分岐燃料供給路、12…ノズルボデー、12a…弁座、12b…噴孔、12c…高圧室(燃料溜り室)、12d…燃料送出路、12e…収容孔、13…バーフィルタ、14…リテーニングナット(リテーナ)、16…オリフィス部材、161…バルブボデー側端面、162…平坦面、16a…連通路(出口側絞り部、アウトオリフィス)、16b…連通路(入口側絞り部、インオリフィス)、16c…連通路(圧力制御室)、16d…弁座、16e…燃料逃がし通路、16g…ガイド孔、16h…入口部、16k…隙間、16p…貫通孔、16r…燃料リーク溝、17…バルブボデー、17a、17b…貫通孔、17c…弁室、17d…低圧通路(導通路)、18a…溝部(分岐通路)、18b…圧力検出空間、18c…連通路(圧力制御室)、18d…処理基板、18e…電気配線、18f…圧力センサ、18g…ロアボデー、18h…検出部連通路、18k…ガラス層、18m…ゲージ、18n…ダイアフラム部、18p…貫通穴、18q…他面、18r…単結晶半導体チップ、18s…貫通穴、18t…位置決め部材、19c…配線・パッド、19d…酸化膜、102…燃料タンク、103…高圧燃料ポンプ、104…コモンレール、105…高圧燃料通路、106…低圧燃料通路、107…電子制御装置(ECU)、108…燃圧センサ、109…クランク角センサ、110…アクセルセンサ、2…インジェクタ、20…ノズルニードル、21…流体導入部、22…インジェクタ、30…制御ピストン、30c…ニードル部、30p…端部外壁、31…環状部材、32…インジェクタ、35…スプリング、37…燃料通路、41…弁部材、41a…球面部、42…バルブアーマチャ、50…コネクタ、51a、51b…ターミナルピン、52…ボデーアッパー、53…上部ハウジング、54…中間ハウジング、59…付勢部材(バネ部材)、61…コイル、62…スプール、63…固定コア、64…ストッパ、7…電磁弁装置、8…背圧室(圧力制御室)、80、85、87…圧力検出部、81、86…圧力検出部材、82…平坦面、92…位置決め部材。

Claims (17)

  1. 外部から高圧流体が供給される流体通路と、
    前記流体通路に接続されて前記高圧流体の少なくとも一部を噴射する噴孔と、
    前記流体通路から分岐された少なくとも1つの分岐通路と、
    前記分岐通路に対して設けられ、前記分岐通路に充填された前記高圧流体の圧力を検出する第1及び第2の圧力検出手段と、
    内部に前記流体通路及び前記噴孔が形成されたインジェクタボデーと、
    前記インジェクタボデーとは別体形成されて該インジェクタボデー内に配置された別体部材と、を備え、
    前記第1及び第2の圧力検出手段は、それぞれ前記分岐通路に接続され、少なくとも一部が前記高圧流体の作用する圧力により歪み変位可能な第1及び第2のダイアフラム部と、前記第1及び第2のダイアフラム部の変位を検出する第1及び第2の変位検出手段とを備え、
    前記別体部材が、自身の内部に、前記流体通路に連通されて前記分岐通路の少なくとも一部を構成する孔部又は溝部と、前記孔部又は溝部に連通されて前記第1のダイアフラム部を構成する第1の薄肉部と前記第2のダイアフラム部を構成する第2の薄肉部とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 前記第1の圧力検出手段は、前記第2の圧力検出手段よりも前記高圧流体の圧力変化に対する出力信号変化が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。
  3. 前記第1のダイアフラム部は、前記第2のダイアフラム部よりも大径の略円形ダイアフラムを有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料噴射装置。
  4. 前記第1のダイアフラム部は、前記第2のダイアフラム部よりも肉薄の略円形ダイアフラムを有することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の燃料噴射装置。
  5. 前記分岐通路に連結されて前記第1のダイアフラム部が配置される第1の圧力検出空間と、前記分岐通路に連結されて前記第2のダイアフラム部が配置されるとともに前記第1の圧力検出空間とは前記高圧流体の圧力変動タイミングが異なる第2の圧力検出空間とを備え、前記第1の変位検出手段は前記第2の変位検出手段からの信号とは異なるタイミングで変位する信号を出力することを特徴とする請求項乃至請求項の何れかに記載の燃料噴射装置。
  6. 前記第1の圧力検出空間と前記第2の圧力検出空間との間に、前記分岐通路よりも小径のオリフィスを有することを特徴とする請求項記載の燃料噴射装置。
  7. 前記別体部材が、該インジェクタボデーの軸方向とは略垂直方向に配置された板状部材からなることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに記載の燃料噴射装置。
  8. 前記噴孔を開閉するノズルニードルと、
    前記ノズルニードルのインジェクタボデー軸方向の移動を制御するアクチュエータと、
    前記流体通路から前記高圧流体の一部が供給され、前記アクチュエータの動作によって前記高圧流体が充填又は排出されるとともに、充填された前記高圧流体の作用する圧力により前記ノズルニードルを閉弁方向に付勢する力を発生する圧力制御室を更に備え、
    前記分岐通路は、前記流体通路から前記圧力制御室への通路に一部が接続され、他部が前記第1及び第2のダイアフラム部の少なくとも一方に接続されていることを特徴とする請求項乃至請求項の何れかに記載の燃料噴射装置。
  9. 前記別体部材が、
    前記高圧流体が導入されるインオリフィスと、前記インオリフィスに連通するとともに前記圧力制御室の一部を構成する圧力制御室用空間と、前記圧力制御室用空間に連通するとともに前記高圧流体を低圧通路に排出するアウトオリフィスと、前記流体通路と前記インオリフィスとを接続する接続通路とを有し、
    前記分岐通路が前記別体部材内において前記接続通路から分岐して設けられ、
    前記第1及び第2のダイアフラム部の少なくとも一方が前記接続通路とは異なる部位において前記分岐通路に接続されて前記別体部材内に形成されていることを特徴とする請求項記載の燃料噴射装置。
  10. 前記別体部材が、
    前記インオリフィス、前記圧力制御室用空間、及び前記アウトオリフィスを有する第1部材と、
    前記インジェクタボデー内において前記第1部材に直接又は間接的に積層配置され、前記接続通路及び前記分岐通路を有するとともに、前記第1及び第2のダイアフラム部の少なくとも一方が前記分岐通路に接続されて形成された第2部材と、を備えることを特徴とする請求項記載の燃料噴射装置。
  11. 前記噴孔を開閉するノズルニードルと、
    前記ノズルニードルの閉弁方向に付勢する力を前記ノズルニードルに対して伝連する制御ピストンとを備え、
    前記インジェクタボデーは、前記ノズルニードルが収納されるノズルボデーと、前記制御ピストンが収納されるロアボデーとを有し、
    前記別体部材は、前記ロアボデーと前記ノズルボデーとの間に積層配置されて、前記ノズルボデー近傍の高圧燃料の圧力を検出することを特徴とする請求項乃至請求項10の何れかに記載の燃料噴射装置。
  12. 前記別体部材は、前記ロアボデーと前記ノズルボデーとの間に積層配置された金属部材からなり、前記流体通路と前記噴孔とを接続する接続通路と、前記接続通路から分岐して設けられた前記分岐通路と、前記分岐通路に接続されて前記接続通路とは異なる領域に配設された前記ダイアフラム部としての金属ダイアフラムと、を備えることを特徴とする請求項11記載の燃料噴射装置。
  13. 内部に前記流体通路及び前記噴孔が形成されたインジェクタボデーを有し、
    前記インジェクタボデーは、外部から高圧流体が供給される第1の流体通路を内部に有するインジェクタ本体と、前記インジェクタ本体の軸方向に対して所定角度を持って前記インジェクタ本体から突出するとともに、流体導入部と前記第1の流体通路とを接続する第2の流体通路を有する継手部とを有し、
    分岐通路は、前記継手部において前記第2の流体通路から分岐されて前記インジェクタの軸方向と平行に延出する通路を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項12の何れかに記載の燃料噴射装置。
  14. 前記第1及び第2の圧力検出手段からの出力信号を冗長的に出力することを特徴とする請求項1乃至請求項13の何れかに記載の燃料噴射装置。
  15. 前記第2部材は、前記第1部材を構成する材料よりも硬度が小さい材料から構成されることを特徴とする請求項10に記載の燃料噴射装置。
  16. 前記第2部材が、金属ガラスにより構成されることを特徴とする請求項10又は請求項15に記載の燃料噴射装置。
  17. 請求項1に記載の燃料噴射装置を用いた蓄圧式燃料噴射装置システムであって、
    燃料タンクから汲み上げられた燃料を加圧して送出する高圧燃料ポンプと、
    前記高圧燃料ポンプから供給される燃料を高圧状態で蓄えるコモンレールと、
    複数の前記燃料噴射装置と、
    前記コモンレールからの燃料を前記燃料噴射装置の各々に導入する高圧燃料通路と、
    前記燃料噴射装置の各々から排出される低圧燃料を前記燃料タンクへ戻す低圧燃料通路と、
    各々の前記燃料噴射装置の前記変位検出手段からの信号を受けるとともに、前記噴孔を開閉するノズルニードルの移動を制御するアクチュエータを駆動する信号を出力する電子制御装置と、を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106368869A (zh) * 2016-08-31 2017-02-01 泰豪科技股份有限公司 带有温度传感器的双喷嘴燃油系统及其传感器制作工艺

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010004613A1 (de) * 2010-01-13 2011-07-14 Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH, 53797 Vorrichtung mit einem Injektor für ein flüssiges Reduktionsmittel
DE102010044012A1 (de) * 2010-11-16 2012-05-16 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
JP2012122395A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Denso Corp インジェクタ
JP5494452B2 (ja) * 2010-12-08 2014-05-14 株式会社デンソー 電気配線構造
JP2012122397A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Denso Corp インジェクタ
JP5510380B2 (ja) * 2011-04-01 2014-06-04 株式会社デンソー 電子部品装置
JP5672138B2 (ja) * 2011-05-11 2015-02-18 株式会社デンソー 燃料噴射装置
DE102011051765A1 (de) * 2011-07-12 2013-01-17 L'orange Gmbh Einspritzinjektor, insbesondere für Hubkolben-Brennkraftmaschinen
DE102012001438A1 (de) * 2012-01-26 2013-08-01 Munich Metrology Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Dosieren von Flüssigkeiten
DE102014209330A1 (de) * 2014-05-16 2015-11-19 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erfassung des Kraftstoffdrucks für einen Kraftstoffinjektor, Kraftstoffinjektor sowie Kraftstoffzuführleitung zu einem Kraftstoffinjektor
DE102014223661A1 (de) * 2014-11-20 2016-05-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS565526A (en) * 1979-06-27 1981-01-21 Hitachi Ltd Shutter for exposure
JPS575526A (en) * 1980-06-11 1982-01-12 Diesel Kiki Co Ltd Method of detecting injection flow in fuel injection valve
JPS633468A (ja) * 1986-06-24 1988-01-08 Nec Corp 半導体圧力センサ
JP3063514B2 (ja) * 1994-01-19 2000-07-12 三浦工業株式会社 圧力センサによる流量測定方法
EP0898112B1 (de) * 1997-08-15 2003-11-05 ALSTOM (Switzerland) Ltd Rohrleitungssystem zur gesteuerten Verteilung eines strömenden Mediums sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Rohrleitungssystems
JP4044307B2 (ja) * 2001-08-01 2008-02-06 株式会社山武 圧力センサ
JP4022853B2 (ja) * 2001-11-29 2007-12-19 株式会社デンソー コモンレール式燃料噴射システム
JP2003314331A (ja) * 2002-04-17 2003-11-06 Toyota Motor Corp 燃料噴射装置
JP4325585B2 (ja) * 2005-04-28 2009-09-02 株式会社デンソー 燃料噴射弁およびその噴射量調整方法
JP4702282B2 (ja) 2006-01-17 2011-06-15 株式会社デンソー 流体制御弁およびそれを用いた燃料噴射弁
JP4476950B2 (ja) 2006-02-28 2010-06-09 株式会社日本自動車部品総合研究所 燃料噴射制御装置
JP4569558B2 (ja) 2006-03-06 2010-10-27 株式会社デンソー インジェクタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106368869A (zh) * 2016-08-31 2017-02-01 泰豪科技股份有限公司 带有温度传感器的双喷嘴燃油系统及其传感器制作工艺

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