JP6008087B2 - 筒内圧センサ付き燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は，エンジンの燃焼室に前端を臨ませるようにエンジンの噴射弁取り付け孔に装着され，内部にニードル弁を収容する弁ハウジング部と，この弁ハウジング部の後端に連設されて，通電時前記ニードル弁に開弁動作を与えて，弁ハウジング部より前記燃焼室に燃料を噴射させる電磁コイル部とを備え，前記弁ハウジング部の外周に，前記燃焼室の圧力を検出する環状の筒内圧センサを装着した，筒内圧センサ付き燃料噴射弁の改良に関する。

かゝる筒内圧センサ付き燃料噴射弁は，特許文献１に開示されるように既に知られている。

特開平９−５３４８３号公報

上記特許文献１に記載の筒内圧センサ付き燃料噴射弁では，単一の素材で構成される比較的長尺の弁ハウジング部の前端部に，内部の弁体が着座する弁座を直接形成しているので，その弁座の加工に際しては，長尺の弁ハウジング部内に挿入する長尺の工具を使用しなければならず，そのような工具をもって弁座の高精度な加工を行うことは困難である。また環状の筒内圧センサは，弁ハウジング部の大径の基部に嵌装されるため，その小径化が困難であり，しかも筒内圧センサの装着位置となる弁ハウジング部の基部は，エンジンの燃焼室の天井面から離れているため，筒内圧センサによる燃焼室の圧力検出に多少とも遅れが生じる可能性がある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，弁座の加工精度を容易に高めることができ，しかも筒内圧センサの小径化を可能にしながら，燃焼室の圧力を遅れなく検出し得るようにした前記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。

上記目的を達成するために，本発明は，エンジンの燃焼室に前端を臨ませるようにエンジンの噴射弁取り付け孔に装着され，内部にニードル弁を収容する弁ハウジング部と，この弁ハウジング部の後端に連設されて，通電時前記ニードル弁に開弁動作を与えて，弁ハウジング部より前記燃焼室に燃料を噴射させる電磁コイル部とを備え，前記弁ハウジング部の外周に，前記燃焼室の圧力を検出する環状の筒内圧センサを装着した，筒内圧センサ付き燃料噴射弁において，前記弁ハウジング部を，前記ニードル弁のステム部を内部に配置する円筒状の弁ハウジングボディと，前記ニードル弁の弁部が着座する弁座を有する円筒状の弁座部材とで構成し，前記電磁コイル部は，前記ニードル弁を吸引する固定コアと，通電時，前記固定コアを励磁するコイルと，前記コイルを収容する磁性体で，且つ筒状のコイルハウジングとで構成し，前記弁ハウジングボディは，内径を一定にすると共に，外径を前記コイルハウジングに連接される主要筒部から前端の圧入連結筒部に向けて段階的に縮径させていて，前記圧入連結筒部の肉厚が前記弁座部材の最小肉厚より薄く，且つ前記弁座部材より硬度が低く成形されて，半径方向外側への変形状態で前記弁座部材と圧入結合しており，また，前記圧入連結筒部の外周に前記筒内圧センサが，その前端面を前記燃焼室に臨ませて嵌装されたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記電磁コイル部の一側に，該電磁コイル部のコイルに連なる給電端子を保持するカプラを，該電磁コイル部を被覆する絶縁層と共に形成し，前記筒内圧センサに信号導線の一端を接続し，その他端を，前記カプラに保持させた信号端子に接続しており，該信号導線を前記弁ハウジング部に形成された軸方向に延びる配線溝に収容すると共に，前記絶縁層）に埋設したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，弁ハウジング部を，ニードル弁のステム部を内部に配置する円筒状の弁ハウジングボディと，ニードル弁の弁部が着座する弁座を有する円筒状の弁座部材とで構成し，弁ハウジングボディの前端部には，肉厚が弁座部材の最小肉厚より小なる圧入連結筒部を形成し，この圧入連結筒部の内周面に弁座部材を圧入結合したことで，小型な弁座部材には，弁座及び燃料噴孔を精密に加工することが比較的容易となり，弁座の耐摩耗性を高めるべく，弁座部材を弁ハウジングボディより高硬度の素材で構成するなど，弁ハウジングボディ及び弁座部材の素材を，それぞれの機能に応じて選定して，燃料噴射弁の性能向上を図ることができる。

しかも弁ハウジングボディの圧入連結筒部の内周面への弁座部材の圧入時には，弁座部材より薄肉の圧入連結筒部側が変形し，弁座部材側には殆ど変形が生じないので，弁座部材において精密加工された弁座や燃料噴孔に圧入荷重による歪みを与えることを確実に回避でき，燃料噴射弁の性能の安定化を図ることができる。

さらに弁ハウジングボディにおいて最も小径となる圧入連結筒部の外周には，筒内圧センサを，その前端面を燃焼室に臨ませて嵌装したことで，筒内圧センサの小径化が可能となり，したがって弁ハウジング部と共にエンジンの噴射弁取り付け孔へ嵌挿して，その前端面をエンジンの燃焼室に臨ませることが容易となり，燃焼室の圧力検出応答性の向上を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，電磁コイル部の一側に，該電磁コイル部のコイルに連なる給電端子を保持するカプラを，該電磁コイル部を被覆する絶縁層と共に形成し，筒内圧センサに信号導線の一端を接続し，その他端を，カプラに保持させた信号端子に接続し，また該信号導線を絶縁層に埋設したことで，電磁コイル部の絶縁層を利用して信号導線の外部露出部を大幅に減少させ，信号導線を効果的に保護し，その耐久性を図ることができる。しかも，信号導線を接続する信号端子は，給電端子と共に，共通のカプラに保持されることで，信号端子専用のコネクタは不要となり，構造の簡素化を図ることができると共に，信号導線の振動を防ぎ，その耐久性の一層の向上を図ることができる。

本発明に係る筒内圧センサ付き燃料噴射弁をエンジンに装着した状態で示す要部破断側面図。 図１の２部拡大図。 図１の３部拡大図。 図１の４−４線拡大断面図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

先ず，図１において，エンジンＥのシリンダヘッドＥｈには，燃焼室Ｅｃに燃料を直接噴射し得る燃料噴射弁Ｉと，この燃料噴射弁Ｉに燃料を分配する燃料分配管Ｄとが取り付けられる。以下，燃料噴射弁Ｉにおいて，燃焼室Ｅｃ側を前，燃料分配管Ｄ側を後と言う。

燃料噴射弁Ｉは，前端面に燃料噴孔を開口し，後端にフランジ部３ａを有する円筒状の弁ハウジング部２と，そのフランジ部３ａに連結される，それより大径で円筒状の電磁コイル部４と，この電磁コイル部４の後端に連結される，それより小径の燃料導入筒部５と，電磁コイル部４の後部一側方へ突出するカプラ６とを備える。

シリンダヘッドＥｈには，燃焼室Ｅｃの天井面に開口する噴射弁取り付け孔７が設けられており，これに弁ハウジング部２が嵌挿され，電磁コイル部４の前端面がシリンダヘッドＥｈの上面に当接するようにして燃料噴射弁ＩはシリンダヘッドＥｈに取り付けられる。

図１及び図２に示すように，弁ハウジング部２はニードル弁９を収容するもので，そのニードル弁９のステム部９ｂを内部に配置する円筒状の弁ハウジングボディ３と，ニードル弁９の球状の弁部９ａが着座する円錐状の弁座１２を有する有底円筒状の弁座部材８とで構成される。その弁座部材８の軸方向長さは，弁ハウジングボディ３の軸方向長さより遥かに短い。弁ハウジングボディ３の素材は，ＳＵＳ４３０，弁座部材８の素材は，弁ハウジングボディ３より硬度が高いＳＵＳ４４０Ｃである。

弁ハウジングボディ３は，その後端から前方に向かって，前記電磁コイル部４に連結される前記フランジ部３ａ，主要筒部３ｂ，シール装着筒部３ｃ及び圧入連結筒部３ｄを，それらの外径を順次段階的に縮径しながら同軸状に一体に連ねて構成される。この弁ハウジングボディ３の内径は，その全長にわたり略一定になっており，したがって，弁ハウジングボディ３中，圧入連結筒部３ｄの肉厚が最小となっている。

有底円筒状の弁座部材８は，弁座壁部８ａと，この弁座壁部８ａの外周に一体に連なると共に後方へ延びる圧入筒部８ｂと，この圧入筒部８ｂの後端に同軸状に一体に連なる圧入ガイド筒部８ｃとを有しており，圧入筒部８ｂの内周面は，ニードル弁９の球状の弁部９ａの昇降をガイドする弁ガイド孔２８になっており，弁座壁部８ａには，弁部９ａが着座する円錐状の弁座１２と，この弁座１２の中心部で弁座壁部８ａの内外を連通する燃料噴孔３０とが形成される。弁部９ａの外周には，燃料流路となる切欠き２７が設けられる。

圧入筒部８ｂの外径は，前記圧入連結筒部３ｄの内径よりも，圧入代分だけ大径に設定され，またその軸方向長さは，前記圧入連結筒部３ｄの軸方向長さと略等しく設定される。圧入ガイド筒部８ｃの外径は，前記圧入連結筒部３ｄの内径より僅かに小さく設定されると共に，その後端縁には面取り３１が形成され，また圧入筒部８ｂ及び圧入ガイド筒部８ｃの中間外周面には，環状の切粉溜め３２が形成される。また弁座部材８の各部の肉厚は，前記圧入連結筒部３ｄの肉厚Ｔ１より充分，例えば数倍厚く設定される。即ち，圧入連結筒部３ｄの肉厚Ｔ１は，弁座部材８の最小肉厚Ｔ２よりも充分に薄く設定される。

而して，弁座部材８は，圧入ガイド筒部８ｃを先頭にして，弁ハウジングボディ３の圧入連結筒部３ｄの内周面に嵌入する。その嵌入当初，圧入ガイド筒部８ｃは，先端部外周に面取り３１を有すると共に，外径が圧入連結筒部３ｄの内径より僅かに小であることから，圧入連結筒部３ｄの内周面にスムーズに嵌合して，弁座部材８全体を傾きのない適正な姿勢に保持するので，次いで弁座部材８に圧入荷重を加えると，圧入筒部８ｂは，その外径の圧入代分，圧入連結筒部３ｄに変形を与えながら適正に圧入され，結合することができる。その際，特に，弁ハウジングボディ３の圧入連結筒部３ｄは，高硬度の弁座部材８の圧入筒部８ｂより充分に薄肉に形成されているため，圧入連結筒部３ｄ側が変形し，弁座部材８側には殆ど変形が生じない。これにより，弁座部材８において精密加工された弁ガイド孔２８，弁座１２及び燃料噴孔３０に圧入荷重による歪みが生じることを確実に回避でき，燃料噴射弁Ｉの性能の安定化を図ることができる。

また軸方向長さが弁ハウジングボディ３より短い小型な弁座部材８には，弁ガイド孔２８，弁座１２及び燃料噴孔３０を精密に加工することが比較的容易であり，また弁ハウジング部２を弁ハウジングボディ３と弁座部材８とに分離構成したことで，弁座１２の耐摩耗性を高めるべく，弁座部材８を弁ハウジングボディ３より高硬度の素材で構成するなど，弁ハウジングボディ３及び弁座部材８の素材を，それぞれの機能に応じて選定して，燃料噴射弁Ｉの性能向上を図ることができる。

また上記圧入過程において，圧入連結筒部３ｄ及び圧入筒部８ｂ間に発生する切粉は，切粉溜め３２に収容されるので，外部への流出を防ぐことができる。

弁ハウジングボディ３のシール装着筒部３ｃの外周には，噴射弁取り付け孔７の内周面に密接するシール部材１３が装着される。

また弁ハウジングボディ３の圧入連結筒部３ｄの外周には，前端を燃焼室Ｅｃに臨ませる環状の筒内圧センサ１０が嵌装され，この筒内圧センサ１０は，その後端面で弁ハウジングボディ３のシール装着筒部３ｃの前端部と全周溶接１１により結合される。この筒内圧センサ１０は，例えば圧電素子で構成される。

ところで，圧入連結筒部３ｄは，弁ハウジングボディ３において最も小径であるので，その圧入連結筒部３ｄの外周に嵌装される筒内圧センサ１０は，充分に小径化することができる。したがって，弁ハウジング部２と共にエンジンＥの噴射弁取り付け孔７へ嵌挿して，その前端面をエンジンＥの燃焼室Ｅｃに臨ませることが容易となり，燃焼室Ｅｃの圧力検出応答性の向上を図ることができる。

弁ハウジング部２の一側面には，その軸方向に延びる配線溝１４が形成され，前記筒内圧センサ１０後端の信号出力部に接続される信号導線１５がこの配線溝１４に収納される。

図１及び図３に示すように，前記電磁コイル部４は，励起時，前記ニードル弁９を吸引開弁する固定コア１６と，この固定コア１６の外周に嵌装される合成樹脂製のボビン１７と，このボビン１７外周の環状溝１７ａに巻装されて，通電時，前記固定コア１６を励起するコイル１８と，ボビン１７及びコイル１８を収容する磁性体で筒状のコイルハウジング１９とで構成される。ボビン１７の後端部には端子取り付け部２０が一体に形成されており，この端子取り付け部２０によって一対の給電端子２１と一本の信号端子２２の各基端部が保持され，給電端子２１には前記コイル１８の両端末１８ａが接続される。

前記配線溝１４に収められた前記信号導線１５は，配線溝１４の後端から出てコイルハウジング１９の外側面に沿って配線され，その端末１５ａが前記信号端子２２に接続される。

電磁コイル部４の外周には，コイルハウジング１９，端子取り付け部２０，給電端子２１とコイル１８との接続部，信号端子２２と信号導線１５との接続部，並びに信号導線１５のコイルハウジング１９側方に配線される部分等を埋入する合成樹脂製の絶縁層２６がモールド成形され，この絶縁層２６に，給電端子２１及び信号端子２２の先端部を接続口６ａに臨ませる前記カプラ６が一体成形される。図４に示すように，その接続口６ａでは，信号端子２２は，一対の給電端子２１の中間部に配置される。

而して，エンジンＥの運転中，燃料噴射弁Ｉにおいて，給電端子２１からコイル１８に通電されると，弁ハウジング部２内のニードル弁９が開弁され，燃料分配管Ｄより燃料導入筒部５に供給された高圧燃料が，弁ハウジング部２前端の燃料噴孔３０より燃焼室Ｅｃに直接噴射される。また筒内圧センサ１０は，燃焼室Ｅｃ内の圧力を受けて軸方向に圧縮され，その歪み量に応じた電圧信号を出力し，その出力信号は，信号導線１５及びカプラ６の信号端子２２を通して，図示しない電子制御ユニットへと伝達され，そこで燃焼室Ｅｃの圧力，即ち筒内圧が演算され，その筒内圧データはノッキング制御等に利用される。この筒内圧センサ１０は，その前端面が燃焼室Ｅｃに臨むように弁ハウジング部２の前端部外周に嵌装されるので，燃焼室Ｅｃの圧力を直接受けることになり，その圧力の検出応答性を高めることができる。

このような筒内圧センサ１０付きの燃料噴射弁Ｉにおいて，筒内圧センサ１０の信号出力部に信号導線１５の一端部を接続し，その他端部を，カプラ６にコイル１８の給電端子２１と共に保持される信号端子２２に接続し，この信号導線１５のコイルハウジング１９に添う部分を，コイルハウジング１９を被覆する絶縁層２６に埋設したので，電磁コイル部４の絶縁層２６を利用して，信号導線１５の外部露出部を大幅に減少させ，信号導線１５を効果的に保護し，その耐久性を図ることができる。しかも，信号導線１５を接続する信号端子２２は，給電端子２１と共に，共通のカプラ６に保持されることで，信号端子専用のコネクタは不要となり，構造の簡素化を図ることができると共に，信号導線１５の振動を防ぎ，その耐久性の一層の向上を図ることができる。

以上，本発明の実施形態について説明したが，本発明はそれに限定されることなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

Ｅ・・・・・エンジン
Ｅｃ・・・・燃焼室
Ｉ・・・・・燃料噴射弁
２・・・・・弁ハウジング部
３・・・・・弁ハウジングボディ
３ｄ・・・・圧入連結筒部
４・・・・・電磁コイル部
６・・・・・カプラ
７・・・・・噴射弁取り付け孔
８・・・・・弁座部材
９・・・・・ニードル弁
９ａ・・・・弁部
９ｂ・・・・ステム部
１０・・・・筒内圧センサ
１２・・・・弁座
１４・・・・配線溝
１５・・・・信号導線
１６・・・・固定コア
１８・・・・コイル
１９・・・・コイルハウジング
２１・・・・給電端子
２２・・・・信号端子
２６・・・・絶縁層

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）の燃焼室（Ｅｃ）に前端を臨ませるようにエンジン（Ｅ）の噴射弁取り付け孔（７）に装着され，内部にニードル弁（９）を収容する弁ハウジング部（２）と，この弁ハウジング部（２）の後端に連設されて，通電時前記ニードル弁（９）に開弁動作を与えて，弁ハウジング部（２）より前記燃焼室（Ｅｃ）に燃料を噴射させる電磁コイル部（４）とを備え，前記弁ハウジング部（２）の外周に，前記燃焼室（Ｅｃ）の圧力を検出する環状の筒内圧センサ（１０）を装着した，筒内圧センサ付き燃料噴射弁において，
   前記弁ハウジング部（２）を，前記ニードル弁（９）のステム部（９ｂ）を内部に配置する円筒状の弁ハウジングボディ（３）と，前記ニードル弁（９）の弁部（９ａ）が着座する弁座（１２）を有する円筒状の弁座部材（８）とで構成し，
   前記電磁コイル部（４）は，前記ニードル弁（９）を吸引する固定コア（１６）と，通電時，前記固定コア（１６）を励磁するコイル（１８）と，前記コイル（１８）を収容する磁性体で，且つ筒状のコイルハウジング（１９）とで構成し，
   前記弁ハウジングボディ（３）は，内径を一定にすると共に，外径を前記コイルハウジング（１９）に連接される主要筒部（３ｂ）から前端の圧入連結筒部（３ｄ）に向けて段階的に縮径させていて，前記圧入連結筒部（３ｄ）の肉厚（Ｔ１）が前記弁座部材（８）の最小肉厚（Ｔ２）より薄く，且つ前記弁座部材（８）より硬度が低く成形されて，半径方向外側への変形状態で前記弁座部材（８）と圧入結合しており，
   また，前記圧入連結筒部（３ｄ）の外周に前記筒内圧センサ（１０）が，その前端面を前記燃焼室（Ｅｃ）に臨ませて嵌装されたことを特徴とする，筒内圧センサ付き燃料噴射弁。
2. 請求項１記載の筒内圧センサ付き燃料噴射弁において，
   前記電磁コイル部（４）の一側に，該電磁コイル部（４）のコイル（１８）に連なる給電端子（２１）を保持するカプラ（６）を，該電磁コイル部（４）を被覆する絶縁層（２６）と共に形成し，前記筒内圧センサ（１０）に信号導線（１５）の一端を接続し，その他端を，前記カプラ（６）に保持させた信号端子（２２）に接続しており，該信号導線（１５）を前記弁ハウジング部（２）に形成された軸方向に延びる配線溝（１４）に収容すると共に，前記絶縁層（２６）に埋設したことを特徴とする，筒内圧センサ付き燃料噴射弁。
   

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