JP6096495B2 - 筒内圧センサ付き燃料噴射弁 - Google Patents

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。

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、検出した筒内圧を出力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、筒内圧が出力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）。

特開平９−５３４８３号公報

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ため、例えば、前記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。また、内圧センサに対してリード線を電気的に接続し、且つ、そのリード線を電子制御ユニットへ接続された出力端子等に対して接続するという接続作業が煩雑である。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、燃焼室の筒内圧を検出可能なセンサと信号端子とを接続する信号伝達部の断線等を防止し、容易且つ安定的に接続す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。

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、
前記燃焼室内に配置され、前記燃料の噴射状態を切り換える弁体を内部に有したバルブハウジングと、
前記バルブハウジングの先端に装着されるセンサと、
前記センサに接続される第１信号伝達部材と、該第１信号伝達部材に接続されると共に、前記筒内圧に基づいた信号を外部へ出力する信号端子に接続される第２信号伝達部材とを有した信号伝達部と、
を備え、
前記第２信号伝達部材は、内部に導電体を有した絶縁体からなり、前記絶縁体の端部には、該導電体が外部に露出して前記第１信号伝達部材に電気的に接続される第１導電部と、該導電体が外部に露出して前記信号端子に電気的に接続される第２導電部とを備え、前記バルブハウジングに連結され、通電作用下に励磁するコイルを有し、前記コイルの励磁作用下に前記弁体を変位させる駆動力を発生させるソレノイド部の内部に設けられ、前記コイルに臨むように隣接して配置されることを特徴とする。

本発明によれば、第２信号伝達部材が、第１導電部を介して第１信号伝達部材に接続され、且つ、第２導電部を介して信号端子に接続されることで、第１信号伝達部材と信号端子とを容易に接続することができ、しかも、導電体が剛性を有した絶縁体に内蔵されることで、断線等の発生を確実に防止して安定的な接続を実現することが可能となる。

また、第１導電部と第２導電部を、絶縁体の軸方向に沿った両端部にそれぞれ設け、且つ、前記絶縁体の軸線上となる位置に設けることにより、例えば、第２信号伝達部材の外側がモールドされ、その圧力によって前記絶縁体が押圧された場合でも、第１及び第２導電部が軸線上に配置されているため、前記圧力が両側から均等に付与されることとなり、該圧力に起因した前記絶縁体の変形や位置ずれ等が防止される。その結果、第２信号伝達部材の変形や移動に伴った断線等の発生が回避され、第１導電部及び第２導電部を介して第１信号伝達部材と信号端子とを確実且つ安定的に接続することができる。

さらにまた、第１導電部を、第１信号伝達部材側に向かって延在し、絶縁体に対して縮径したピン状に形成することにより、前記第１信号伝達部材に対して挿入することで容易且つ確実に接続することが可能となる。

またさらに、第１及び第２導電部の導電体を環状に形成するとよい。

また、導電体はメッキ層とするとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、先端にセンサを有した燃料噴射弁において、前記センサに接続される第１信号伝達部材と筒内圧に基づいた信号を外部へ出力する信号端子とを接続する第２信号伝達部材を備え、該第２信号伝達部材は、内部に導電体を有した絶縁体を備え、その端部は、前記導電体が外部に露出した第１導電部を介して第１信号伝達部材に接続されると共に、前記導電体が外部に露出した第２導電部を介して信号端子に電気的に接続されるため、第１信号伝達部材と信号端子とを容易且つ確実に接続することができ、しかも、導電体が剛性を有した絶縁体に内蔵されることで、断線等の発生を確実に防止して安定的な接続を実現することができる。

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の一部断面全体正面図である。 図１の筒内圧センサ付き燃料噴射弁における第２信号伝達部材近傍を示す拡大断面図である。 図１に示す第２信号伝達部材の単体側面図である。

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。

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の先端に設けられるソレノイド部１４と、前記ソレノイド部１４の先端に設けられる燃料噴射部１６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１８と、前記燃料噴射部１６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）に接続された信号端子２２と前記センサ２０とを電気的に接続して出力信号を伝達する信号伝達部２４とを含む。

なお、以下、燃料噴射弁１０における燃料供給部１８側を基端側（矢印Ａ方向）、燃料噴射部１６側を先端側（矢印Ｂ方向）として説明する。

ハウジング１２は、本体部２６と、該本体部２６の基端から側方に突出したカプラ２８とを有し、前記本体部２６の基端に燃料供給部１８が設けられる。燃料供給部１８は、例えば、内部に燃料の供給される供給通路（図示せず）を有し、図示しない燃料配管を通じて供給された燃料を前記供給通路から燃料噴射部１６側へと供給する。また、カプラ２８には、図示しない電子制御ユニットに接続されたコネクタ（図示せず）が着脱自在に装着される。

ソレノイド部１４は、図１及び図２に示されるように、円筒状のコイルハウジング３０と、前記コイルハウジング３０の内部に収納されるボビン３２と、前記ボビン３２に巻回されるコイル３４と、前記コイル３４の励磁作用下に変位する可動コア（図示せず）とを有し、前記コイルハウジング３０の基端がハウジング１２の先端に対して連結される。

ボビン３２の基端側には端子支持部３６が形成され、一対の給電端子３８と信号端子２２の先端がそれぞれ保持される。これにより、給電端子３８は、端子支持部３６を介してコイル３４と電気的に接続される。一方、給電端子３８及び信号端子２２の基端側は、カプラ２８の内部において内壁面から突出し、その一部が外部に露出している。

そして、図示しないコネクタがカプラ２８に接続されることで、各給電端子３８及び信号端子２２と電子制御ユニットとが接続され、該電子制御ユニットから前記給電端子３８に通電されることによりコイル３４が励磁して磁力が生じる。これにより、コイル３４の励磁作用下に可動コアがボビン３２の内部で変位し、燃料噴射部１６に設けられた弁体（図示せず）を吸引して開弁させる。

燃料噴射部１６は、ソレノイド部１４の先端に連結されるバルブハウジング４０と、該バルブハウジング４０の先端に内蔵された弁体（図示せず）とを備え、前記バルブハウジング４０の内部には燃料供給部１８から燃料が供給され、弁体がソレノイド部１４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。

このバルブハウジング４０は、例えば、金属製材料から形成され、ソレノイド部１４の先端を閉塞する第１フランジ部４２と、該第１フランジ部４２から先端側（矢印Ｂ方向）に向かって一直線上に延在する第１筒部４４とを有し、前記第１筒部４４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。

第１フランジ部４２には、その基端面から先端面に向かってバルブハウジング４０の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通したガイド孔４６（図２参照）が形成され、前記ガイド孔４６には、後述する第２信号伝達部材５０の第１接続部７４が挿入される。

センサ２０は、図１に示されるように、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（図示せず）が基端側（矢印Ａ方向）へと延在している。また、センサ２０の外周面には、後述するカバー部材５６の保持部６８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４０に対して全周溶接によって結合される。

信号伝達部２４は、バルブハウジング４０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４８と、前記ソレノイド部１４のコイルハウジング３０に収納され、前記第１信号伝達部材４８と信号端子２２とを接続する第２信号伝達部材５０とを含む。

第１信号伝達部材４８は、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４０における第１筒部４４の外周側に設けられる第１絶縁体５２と、前記第１絶縁体５２の内部に設けられ、通電可能な材料から形成された第１導電層５４とを有する。そして、第１絶縁体５２の外周側にはカバー部材５６が装着され、該第１絶縁体５２が覆われる。

第１絶縁体５２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４０の形状に対応し、第１筒部４４の外周側を覆うように円筒状に形成された第２筒部５８と、第１フランジ部４２の外周側を覆うように形成された第２フランジ部６０とを備える。

この第１絶縁体５２の径方向に沿った厚さ中央には、第２筒部５８から第２フランジ部６０まで延在するように第１導電層５４が形成される。この第１導電層５４は、例えば、メッキ層からなり、略一定の厚さで前記第１絶縁体５２に沿って円筒状に形成され、その先端が、第１絶縁体５２の先端において外部に露出し、センサ２０の接続端子と半田等によって電気的に接続される。

一方、第１導電層５４の基端は、図２に示されるように、第２フランジ部６０において外縁部に向かって半径外方向に延在し、バルブハウジング４０側（矢印Ａ方向）に向かって窪んだ収納部６２が形成される。この収納部６２は、バルブハウジング４０側となる底面に該バルブハウジング４０のガイド孔４６と連通した接続孔６６が形成される。

カバー部材５６は、例えば、金属製材料から円筒状に形成され、バルブハウジング４０及び第１絶縁体５２の形状に対応して第１及び第２筒部４４、５８及び第１及び第２フランジ部４２、６０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５６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６８が形成され、センサ２０に装着される。

第２信号伝達部材５０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第２絶縁体７０と、該第２絶縁体７０の内部に設けられ、通電可能な材料から形成された第２導電層（導電体）７２とを有する。そして、コイルハウジング３０内においてコイル３４の外周側に配置されると共に、樹脂製材料によって一体的にモールドされることで保持される。

第２導電層７２は、第１導電層５４と同様に、例えば、メッキ層からなり、略一定の厚さで第２信号伝達部材５０の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って先端から基端まで延在している。

この第２絶縁体７０の先端は、基端側に対して縮径してピン状に形成された第１接続部７４を有し、前記第１接続部７４には、その外周面に沿って第２導電層７２の一部が環状に露出した第１導電部７６が形成される。

そして、ソレノイド部１４の先端にバルブハウジング４０の第１フランジ部４２が装着された際、第１接続部７４が前記第１フランジ部４２のガイド孔４６を通じて収納部６２内に突出し、例えば、前記収納部６２と第１接続部７４の第１導電部７６とを半田７８で接続することにより、第１信号伝達部材４８と第２信号伝達部材５０とが電気的に接続される。

一方、第２信号伝達部材５０の基端には、軸線と直交する方向に突出した第２接続部８０が形成され、その一端部に形成され信号端子２２側に突出した小径部８２と、他端部に形成され前記小径部８２に対して拡径し、カバー部材５６の内周面に当接する大径部８４とを備える。

また、小径部８２及び大径部８４の内部には、それぞれ軸方向に沿って貫通した第１及び第２孔部８６、８８が形成され、該第１及び第２孔部８６、８８は、前記小径部８２及び大径部８４の外周径に対応して、第２孔部８８が第１孔部８６に対して大径で形成される。なお、小径部８２及び大径部８４は、例えば、断面円環状にそれぞれ形成される。

この第２接続部８０には、第２導電層７２の基端が外部に露出した第２導電部９０が設けられ、該第２導電部９０は小径部８２の端面から外周面、大径部８４における外周面の一部までを覆うように円筒状に形成されると共に、該端面から第１孔部８６の内部へも延在している。なお、第２導電部９０は、第１孔部８６の端部を覆うことはなく該第１孔部８６は軸方向に開口した状態となる。すなわち、第２導電層７２は、その先端及び基端に形成された第１及び第２導電部７６、９０のみが第２絶縁体７０の外部に露出し、それ以外は前記第２絶縁体７０の内部にモールドされることで絶縁されている。

また、第１及び第２接続部７４、８０は、図３に示されるように、前記第２接続部８０の軸方向から見て第２絶縁体７０の中心軸Ｌ上となる位置にそれぞれ配置される。詳細には、第１導電部７６及び第２導電部９０の中心が、第２絶縁体７０の中心軸Ｌ上となるように形成される。これにより、第２信号伝達部材５０がコイルハウジング３０内にモールドされる際、第２絶縁体７０に付与される圧力Ｐが中心軸Ｌを中心として均等に付与されることとなるため、該圧力Ｐの付与に起因した前記第２絶縁体７０の変形や所定位置からの位置ずれ（移動）等が防止される。

そして、第２接続部８０の小径部８２が、第２導電部９０を介して信号端子２２に臨むように配置された状態で、第１及び第２孔部８６、８８に設けられた半田７８を介して第２信号伝達部材５０の第２導電層７２を信号端子２２に対して電気的に接続する。これにより、第１及び第２信号伝達部材４８、５０を介してセンサ２０と信号端子２２とが互いに電気的に接続された状態となる。

なお、上述したソレノイド部１４のコイルハウジング３０とカバー部材５６は、信号伝達部２４を構成する第１及び第２信号伝達部材４８、５０の外周側をカバーするカバー手段として機能し、該信号伝達部２４が燃料噴射弁１０の外部に存在している水分等に接することで短絡してしまうことを防止する。

本発明の実施の形態に係る燃料噴射弁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、信号伝達部２４を構成する第２信号伝達部材５０を、信号端子２２及び第１信号伝達部材４８にそれぞれ接続する場合について説明する。

先ず、第２信号伝達部材５０をソレノイド部１４におけるコイル３４の外周側に配置し、その第２接続部８０を信号端子２２に臨む位置に配置する。そして、第２接続部８０の小径部８２を信号端子２２側とした後、大径部８４の端部側から第１及び第２孔部８６、８８に半田７８を挿入し、図示しない加熱装置（レーザー照射機）によって加熱して溶融させることで、流動した半田７８が第１孔部８６を満たすと同時に前記小径部８２と前記信号端子２２との間に形成された間隙へと流入する。そして、半田７８が冷却されて固化することで、第２信号伝達部材５０がコイル３４の外周側に配置された状態で第２導電部９０と信号端子２２とが電気的に接続される。

次に、ソレノイド部１４を構成するコイルハウジング３０が第２信号伝達部材５０の外周側に装着された状態で、該コイルハウジング３０の内側へ溶融した樹脂製材料を流し込むことでモールドする。これにより、第２信号伝達部材５０がコイルハウジング３０の内部で固定され一体的に保持される。この際、第２信号伝達部材５０は、その第１及び第２接続部７４、８０がいずれも第２絶縁体７０の中心軸Ｌ上に配置されているため、モールド時に付与される圧力Ｐが該第２絶縁体７０の中心軸Ｌを中心とし、その両側から均等に付与されることとなる。そのため、この圧力付与に起因した第２信号伝達部材５０の変形や移動が確実に防止され、それに伴って、断線等の発生が防止されると共に、第２接続部８０と信号端子２２との接続部位に過大な負荷が生じることがないため、その接続状態が好適に維持される。

次に、ソレノイド部１４の先端をバルブハウジング４０の第１フランジ部４２へと組み付ける。この際、第２信号伝達部材５０の第１接続部７４がバルブハウジング４０のガイド孔４６に挿入され、バルブハウジング４０に組み付けられた第１信号伝達部材４８の収納部６２側へと突出する。

そして、収納部６２内に半田７８を設置し、図示しない加熱装置によって前記半田７８を加熱して溶融させることで、第１接続部７４の第１導電部７６と収納部６２の第１導電層５４とが電気的に接続され、それに伴って、第１信号伝達部材４８の基端と第２信号伝達部材５０の先端とが電気的に接続された状態となる。

最後に、このように第１信号伝達部材４８の外周側にカバー部材５６が装着される。

このように、信号伝達部２４を構成する第２信号伝達部材５０を、樹脂製材料からなる第２絶縁体７０と、該第２絶縁体７０の内部にモールドされた第２導電層７２とから形成し、前記第２絶縁体７０の先端側に、第２導電層７２の露出した第１導電部７６を形成し、該第１導電部７６を介して第１信号伝達部材４８と接続すると共に、前記第２絶縁体７０の基端側に、第２導電層７２の露出した第２導電部９０を形成し、該第２導電部９０を介して信号端子２２と接続している。そのため、第２信号伝達部材５０を介して第１信号伝達部材４８と信号端子２２とを容易且つ確実に接続することができ、しかも、第２導電層７２が剛性を有した第２絶縁体７０に内蔵されることで、断線等の発生を確実に防止して安定的な接続を実現することができる。

また、第２信号伝達部材５０は、その先端側に形成された第１接続部７４と、基端側に形成された第２接続部８０が、第２絶縁体７０の中心軸Ｌ上となる位置に設けられているため、前記第２信号伝達部材５０をコイルハウジング３０内でモールドした際、その圧力Ｐが第２絶縁体７０に対して中心軸Ｌを中心とし、その両側から均等に付与されることとなる。そのため、この圧力Ｐに起因した第２絶縁体７０の変形や位置ずれ等が防止され、断線等の発生が回避されることで、第１信号伝達部材４８と信号端子２２とが確実且つ安定的に接続される。

さらに、第２絶縁体７０の先端に、ピン状の第１接続部７４を形成し、該第１接続部７４をバルブハウジング４０のガイド孔４６へ挿入することで、第１信号伝達部材４８の収納部６２に対して容易に位置決めして接続することが可能となり、しかも、コイルハウジング３０の内部で第２信号伝達部材５０を一体的にモールドする場合にも該第２信号伝達部材５０がモールド時の圧力Ｐによって移動してしまうことがない。

さらにまた、ソレノイド部１４において、第２導電層７２を有した第２信号伝達部材５０をコイル３４の外周側に隣接して配置した場合でも、前記第２導電層７２が樹脂製材料からなる第２絶縁体７０によって被覆されているため、該第２導電層７２とコイル３４とが直接接触してしまうことがなく、前記コイル３４との短絡を確実に防止することができる。

なお、上述した実施の形態では、第１信号伝達部材４８には出力信号を伝達可能な第１導電層５４を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、出力信号を伝達可能な導電体としてケーブル等を用いるようにしてもよい。

次に、上述したように組み立てられた燃料噴射弁１０の動作について簡単に説明する。

内燃機関の運転中において、図示しない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の給電端子３８からコイル３４に通電がなされ、前記コイル３４が励磁することで燃料噴射部１６の弁体が開弁し、燃料供給部１８の供給通路に供給された高圧の燃料が燃料噴射部１６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、該圧力に応じて圧電素子が電圧を発生して出力信号として出力する。この出力信号は、接続端子、第１信号伝達部材４８、第２信号伝達部材５０、信号端子２２を介して電子制御ユニットへと出力され、例えば、燃焼室の圧力に基づいた燃焼制御等に利用される。

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。

１０…筒内圧センサ付き燃料噴射弁 １２…ハウジング
１４…ソレノイド部 １６…燃料噴射部
１８…燃料供給部 ２０…センサ
２２…信号端子 ２４…信号伝達部
３０…コイルハウジング ４０…バルブハウジング
４８…第１信号伝達部材 ５０…第２信号伝達部材
５２…第１絶縁体 ５４…第１導電層
５６…カバー部材 ７０…第２絶縁体
７２…第２導電層 ７４…第１接続部
７６…第１導電部 ８０…第２接続部
９０…第２導電部

Claims (5)

1. 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、
   前記燃焼室内に配置され、前記燃料の噴射状態を切り換える弁体を内部に有したバルブハウジングと、
   前記バルブハウジングの先端に装着されるセンサと、
   前記センサに接続される第１信号伝達部材と、該第１信号伝達部材に接続されると共に、前記筒内圧に基づいた信号を外部へ出力する信号端子に接続される第２信号伝達部材とを有した信号伝達部と、
   を備え、
   前記第２信号伝達部材は、内部に導電体を有した絶縁体からなり、前記絶縁体の端部には、該導電体が外部に露出して前記第１信号伝達部材に電気的に接続される第１導電部と、該導電体が外部に露出して前記信号端子に電気的に接続される第２導電部とを備え、前記バルブハウジングに連結され、通電作用下に励磁するコイルを有し、前記コイルの励磁作用下に前記弁体を変位させる駆動力を発生させるソレノイド部の内部に設けられ、前記コイルに臨むように隣接して配置される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記載の燃料噴射弁において、
   前記第１導電部と前記第２導電部は、前記絶縁体の軸方向に沿った両端部にそれぞれ設けられ、且つ、前記絶縁体の軸線上となる位置に設けられることを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。
3. 請求項２記載の燃料噴射弁において、
   前記第１導電部は、前記第１信号伝達部材側に向かって延在し、前記絶縁体に対して縮径したピン状に形成されることを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁において、
   前記第１及び第２導電部の前記導電体は環状に形成されることを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁において、
   前記導電体は、メッキ層からなることを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。
   
   

Images