特許 6025542 筒内圧センサ付き燃料噴射弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6025542

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】筒内圧センサ付き燃料噴射弁

(51)【国際特許分類】

   F02M 51/06 20060101AFI20161107BHJP

【ＦＩ】

   F02M51/06 M

   F02M51/06 U

   F02M51/06 S

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-272013(P2012-272013)

(22)【出願日】2012年12月13日

(65)【公開番号】特開2014-118827(P2014-118827A)

(43)【公開日】2014年6月30日

【審査請求日】2015年9月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141901

【氏名又は名称】株式会社ケーヒン

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100169225

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 明

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 岳

(72)【発明者】

【氏名】福田 純一

(72)【発明者】

【氏名】金子 惠洋

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１１５０３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−０４３０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０５３４８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ３９／００−７１／０４

Ｆ０２Ｄ ３１／００−３９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
前記バルブハウジングの外周側に設けられ、前記筒内圧に基づいた信号を外部へ出力する信号端子と前記センサとを接続する信号伝達部と、
を備え、
前記信号伝達部は、樹脂製材料から円筒状に形成されたボディと、
前記ボディの内部に設けられた円筒状の導電層と、を有し、
前記信号伝達部の外周側には、該信号伝達部を覆うカバー部材が設けられ、
前記信号伝達部は、前記ボディに軸方向に沿って端部まで延在するスリットを有し、前記信号伝達部を前記バルブハウジングの外周側に圧入する際、前記スリットを介して拡径自在に形成すると共に、前記導電層を介して前記信号端子と前記センサとが接続されることを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。

【請求項2】

請求項１記載の燃料噴射弁において、
前記スリットは、前記信号伝達部の周方向に沿って互いに離間して複数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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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。

【背景技術】

【0002】

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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−５３４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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の接続を確実に行うことで安定した接続状態が得られると共に、バルブハウジングに対する信号伝達部の組付性を向上させ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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、
前記バルブハウジングの外周側に設けられ、前記筒内圧に基づいた信号を外部へ出力する信号端子と前記センサとを接続する信号伝達部と、
を備え、
前記信号伝達部は、樹脂製材料から円筒状に形成されたボディと、
前記ボディの内部に設けられた円筒状の導電層と、を有し、
前記信号伝達部の外周側には、該信号伝達部を覆うカバー部材が設けられ、
前記信号伝達部は、前記ボディに軸方向に沿って端部まで延在するスリットを有し、前記信号伝達部を前記バルブハウジングの外周側に圧入する際、前記スリットを介して拡径自在に形成すると共に、前記導電層を介して前記信号端子と前記センサとが接続されることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、スリットを介して信号伝達部を拡径させることで、該スリットを設けていない場合と比較し、バルブハウジングに対して容易に組み付けることが可能となり、その組付性を向上させることができる。また、信号伝達部を拡径自在とすることで、組み付け時における前記信号伝達部に対する荷重の付与を緩和させることができるため、前記信号伝達部における断線等の発生が防止され、センサと信号端子との接続を確実に行うことで安定した接続状態が得られる。

【0008】

また、信号伝達部をバルブハウジングに対して圧入して組み付ける際、スリットによって拡径させ組み付けることができるため、前記信号伝達部に対する荷重の付与が抑制され、それに伴って、ボディの内部に設けられた導電層に対する負荷も低減させることができる。そのため、負荷に起因した導電層の断線等が防止され、センサと信号端子との接続を確実且つ安定的に行うことができる。

【0009】

さらに、スリットを、信号伝達部の周方向に沿って互いに離間して複数設けることにより、前記信号伝達部をバルブハウジングに対して組み付ける際により好適に拡径させ該信号伝達部に対する負荷の低減を図ることが可能となる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、以下の効果が得られる。

【0012】

すなわち、先端にセンサを有した燃料噴射弁において、バルブハウジングの外周側に信号端子とセンサとを接続する信号伝達部を設け、前記信号伝達部に、軸方向に沿って端部まで延在するスリットを形成しているため、前記信号伝達部をバルブハウジングの外周側に圧入して組み付ける際に、前記信号伝達部をスリットによって拡径しながら組み付けることができる。その結果、スリットを設けていない場合と比較し、信号伝達部をバルブハウジングに対して容易に組み付けることが可能となり、その組付性を向上させることができると共に、組み付け時における信号伝達部への荷重付与を低減できるため、前記信号伝達部における断線等の発生を防止し、センサと信号端子との接続を確実且つ安定して行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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2】図１の第１信号伝達部材における絶縁体の外観斜視図である。

【図3】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図１におけるバルブハウジングに対して絶縁体を組み付ける途中の状態を示す分解平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

ソレノイド部１４は、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。

【0019】

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。

【0020】

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４２と、該バルブハウジング４２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４２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。

【0021】

このバルブハウジング４２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４４と、該第１フランジ部４４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４６とを有し、前記第１筒部４６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。

【0022】

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（図示せず）が基端側（矢印Ａ方向）へと延在している。

【0023】

また、センサ２０の外周面には、後述するカバー部材６０の保持部６６に当接する。

【0024】

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４２に対して全周溶接によって結合される。

【0025】

信号伝達部２４は、バルブハウジング４２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、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。

【0026】

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４２における第１筒部４６の外周側に設けられる絶縁体（ボディ）５２と、前記絶縁体５２の内部に設けられる第１導電層（導電層）５８とを備える。そして、絶縁体５２の外周側にはカバー部材６０が装着される。

【0027】

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４２の形状に対応し、第１筒部４６の外周側を覆うように円筒状に形成された第２筒部５４と、前記第２筒部５４に対して拡径して基端側（矢印Ａ方向）に形成され、第１フランジ部４４の外周側を覆う第２フランジ部５６とを備える。そして、絶縁体５２における第２筒部５４の内周径は、バルブハウジング４２における第１筒部４６の外周径と略同等、若しくは、若干だけ小径に形成され、前記第１筒部４６の外周側に第２筒部５４を圧入することで一体的に保持される。

【0028】

また、絶縁体５２の第２筒部５４には、先端から基端側（矢印Ａ方向）に向かって所定長さで切り欠かれた一対のスリット６２ａ、６２ｂが形成される。このスリット６２ａ、６２ｂは、例えば、第２筒部５４の先端から該先端と基端との中間近傍まで延在すると共に、前記第２筒部５４の周方向に沿って所定幅で形成され、その基端が断面半円状に形成される。

【0029】

また、一方のスリット６２ａと他方のスリット６２ｂは、図３に示されるように、絶縁体５２の軸線を中心として対称となる位置、すなわち、周方向に沿って等間隔離間した位置に形成される。これにより、絶縁体５２の第２筒部５４は、基端側に対して先端側（矢印Ｂ方向）がスリット６２ａ、６２ｂを介して半径外方向に所定距離だけ拡径自在となる。換言すれば、絶縁体５２の先端側は、拡径自在な弾性を有している。

【0030】

なお、上述したスリット６２ａ、６２ｂは、一対に設けられる場合に限定されるものではなく、例えば、絶縁体５２の周方向に沿って互いに等間隔離間するように配置されていれば、その数量は特に限定されるものではない。

【0031】

一方、絶縁体５２の内部には、その径方向となる厚さの中央となる位置に第１導電層５８が設けられ、前記第１導電層５８は、例えば、メッキ層からなり、略一定の厚さで前記絶縁体５２に沿って円筒状に形成されモールドされている。

【0032】

さらに、絶縁体５２の先端は、バルブハウジング４２の第１筒部４６と共にセンサ２０の内部に圧入され、前記先端近傍の外周面には半径内方向に窪んだ環状溝６４が形成される（図２、図４参照）。そして、環状溝６４の内部には、第１導電層５８の先端が露出するように設けられる。

【0033】

カバー部材６０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４２の形状に対応して第１筒部４６及び第１フランジ部４４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６０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６６が形成され、前記保持部６６と前記絶縁体５２との間に形成された空間内において、センサ２０と第１信号伝達部材４８の第１導電層５８とが半田等によって電気的に接続される。

【0034】

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６８が形成される。第２導電層６８は、例えば、メッキ層から形成され、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。

【0035】

この第２信号伝達部材５０の先端は、基端側に対して縮径した小径な第１接続部７０を有し、前記第１接続部７０には、その外周面に沿って第２導電層６８の一部が環状に露出している。そして、第１信号伝達部材４８の基端に形成された接続孔に第１接続部７０が挿入され、半田等によって電気的に接続されることにより、第１信号伝達部材４８を介してセンサ２０と第２信号伝達部材５０とが電気的に接続される。

【0036】

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７２が形成され、その一端部が信号端子２２の先端に当接し、他端部がコイルハウジング３０の内周面に当接するように設けられる。この第２接続部７２は、内部に貫通孔を有した円筒状に形成され、信号端子２２に臨む側面に第２導電層６８の基端側が露出するように設けられる。そして、第２接続部７２の一端部が、第２導電層６８を介して信号端子２２に当接した状態で、半田等によって電気的に接続される。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。

【0037】

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、前記燃料噴射弁１０を構成するバルブハウジング４２に対して第１信号伝達部材４８を組み付ける場合について説明する。なお、バルブハウジング４２の基端側には、予めソレノイド部１４及びハウジング１２が連結されている状態を初期状態として説明する。

【0038】

先ず、この初期状態において、バルブハウジング４２の先端側、すなわち、第１筒部４６の先端側（矢印Ｂ方向）に第１信号伝達部材４８を構成する絶縁体５２を配置し、その基端を前記バルブハウジング４２側（矢印Ａ方向）に向かって接近させる。そして、図４に示されるように、第１筒部４６の基端側からその外周側に絶縁体５２を挿入していく。

【0039】

この際、絶縁体５２における第２筒部５４の内周径が、バルブハウジング４２における第１筒部４６の外周径と略同等若しくは若干だけ小さく形成されているため、前記第２筒部５４は前記第１筒部４６に対して圧入される状態となるが、一対のスリット６２ａ、６２ｂを介して前記第２筒部５４の先端側が半径外方向に変形することで（図４中、二点鎖線形状）、圧入時における前記絶縁体５２に対する半径外方向への荷重（負荷）が低減され、それに伴って、応力集中を緩和することが可能となる。その結果、絶縁体５２の内部に設けられた第１導電層５８に過度な負荷が生じることがなく、絶縁体５２をバルブハウジング４２に対して組み付けた際における断線等の発生を確実に防止することができる。

【0040】

また、絶縁体５２の組み付け時に、その先端側をスリット６２ａ、６２ｂを介して拡径させることで、該スリット６２ａ、６２ｂを設けていない場合と比較し、前記絶縁体５２を容易に組み付けることが可能となり、バルブハウジング４２に対する前記絶縁体５２の組付性を向上させることができる。

【0041】

さらに、例えば、絶縁体５２に製造ばらつきが生じ、その内周径が小さく形成された場合でも、スリット６２ａ、６２ｂを介して前記絶縁体５２（第２筒部５４）の先端側を拡径させることで組み付けることが可能となる。

【0042】

なお、このスリット６２ａ、６２ｂの数量、軸方向に沿った長さ等は、絶縁体５２をバルブハウジング４２に組み付ける際に拡径させたい拡径量（変形量）に基づいて適宜設定すればよい。すなわち、絶縁体５２の拡径量を大きくしたい場合には、スリット６２ａ、６２ｂの数量、長さ等を増加させ、一方、前記拡径量を小さくしたい場合には、前記スリット６２ａ、６２ｂの数量、長さ等を減少させればよい。

【0043】

そして、バルブハウジング４２の外周側に絶縁体５２が装着された状態で、絶縁体５２の環状溝６４に半田を挿入し、前記絶縁体５２の外周側にカバー部材６０を装着することで第１信号伝達部材４８を覆った後、前記バルブハウジング４２の第１筒部４６に対してセンサ２０を圧入して嵌合させる。

【0044】

最後に、図示しない加熱装置（例えば、レーザー照射機）によってカバー部材６０の外周側から半田を加熱して溶融させることで、溶融させた半田によって第１導電層５８とセンサ２０とが電気的に接続される。

【0045】

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

【0046】

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、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。

【0047】

以上のように、本実施の形態では、信号伝達部２４を構成する第１信号伝達部材４８をバルブハウジング４２の外周側に圧入することで組み付ける際、前記第１信号伝達部材４８の絶縁体５２に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に延在する一対のスリット６２ａ、６２ｂを形成しておくことにより、圧入時に前記絶縁体５２の第２筒部５４を前記スリット６２ａ、６２ｂを介して半径外方向に拡径するように変形させることができる。これにより、スリット６２ａ、６２ｂを設けていない場合と比較し、バルブハウジング４２に対して絶縁体５２を容易に組み付けることが可能となり、その組付性を向上させることができる。

【0048】

また、絶縁体５２を拡径させることで組み付け時におけるバルブハウジング４２からの荷重の付与が低減され、それに伴って、応力集中を緩和することが可能となるため、前記絶縁体５２の耐久性を向上させることができると同時に、該絶縁体５２の内部に設けられた第１導電層５８に対する荷重（負荷）の低減も図ることができるため、前記第１導電層５８の断線等を確実に防止することができる。その結果、第１導電層５８を有した第１信号伝達部材４８によってセンサ２０と第２信号伝達部材５０とを確実且つ安定的に接続できる。

【0049】

さらに、絶縁体５２及びバルブハウジング４２の製造誤差によって、互いの内周径及び外周径にばらつきが生じた場合でも、スリット６２ａ、６２ｂを介して前記絶縁体５２（第２筒部５４）の先端側を拡径させることで前記製造誤差を吸収して組み付けることが可能となる。

【0050】

また、スリット６２ａ、６２ｂは、絶縁体５２の外周側に装着されるカバー部材６０によって覆われるため、燃料噴射弁１０の外部から水分等が信号伝達部２４側へと浸入してしまうことが防止される。

【0051】

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。

【符号の説明】

【0052】

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 ４２…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…絶縁体 ５８…第１導電層
６０…カバー部材 ６２ａ、６２ｂ…スリット
６８…第２導電層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】