(57)【要約】【課題】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容易且つ確実に行うことで、安定した接続状態を得ると共に防水性を高める。【解決手段】燃料噴射弁１０を構成するバルブハウジング４２の先端には、内燃機関の燃焼室の圧力を検出可能なセンサ２０が装着され、前記センサ２０は、電子制御ユニットに接続される信号端子２２と信号伝達部２４を介して接続される。この信号伝達部２４は、カバー部材６２及びコイルハウジング３０によって外周側が覆われることで外部に露出することがなく、前記信号伝達部２４における第１信号伝達部材５４の第１導電層６０が、バルブハウジング４２の外周側に設けられた絶縁体５８の環状溝６４で露出し、該環状溝６４に載置された半田６６が溶融することでセンサ２０の接続端子４８と前記第１導電層６０とが互いに接続される。【選択図】図２
2014118819.tif 000002
【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、
前記信号伝達部の外周側を覆うカバー部材と、
を備え、
前記信号伝達部には、前記センサの接続部に臨み、且つ、前記カバー部材によって閉塞された空間に臨んで環状に形成された溝部を有し、前記溝部に設けられた半田を介して前記信号伝達部と前記接続部とが電気的に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、
前記信号伝達部は、円筒状に形成された導電層を有し、前記導電層の端部が前記溝部において前記センサ側に露出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。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料噴射弁において、
前記溝部は、樹脂製材料から形成された絶縁体の端部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。
【請求項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、
前記カバー部材の一部が、前記センサの外周面を覆う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、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。
【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容易且つ確実に行うことで、常に安定した接続状態が得られると共に防水性を高め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、
前記信号伝達部の外周側を覆うカバー部材と、
を備え、
前記信号伝達部には、前記センサの接続部に臨み、且つ、前記カバー部材によって閉塞された空間に臨んで環状に形成された溝部を有し、前記溝部に設けられた半田を介して前記信号伝達部と前記接続部とが電気的に接続されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、センサと信号端子とを接続する信号伝達部をカバー部材の内部に設けることで、前記センサに接続される配線を燃料噴射弁の外部に配置している従来の燃料噴射弁と比較し、前記信号伝達部に対する引っ張り等の負荷が付与されることを防止できるため、該負荷に起因した断線の発生を確実に防止することができる。その結果、センサで検出された燃焼室内の筒内圧を出力信号として確実且つ安定的に信号端子へと出力することが可能となる。また、カバー部材によってセンサと信号端子との接続部位が覆われていても、溝部に設けられた半田を外部から加熱して溶融させることで確実且つ容易に接続することが可能となる。さらに、信号伝達部を外部に露出することがないようにカバー部材の内部に設けることにより、燃料噴射弁の外部に水分等が存在している場合でも、信号伝達部側への前記水分等の浸入が防止されるため、防水性の向上により短絡が確実に防止される。
【０００８】
さらにまた、信号伝達部は、円筒状に形成された導電層を有し、前記導電層の端部を溝部においてセンサ側に露出して配置することにより、前記溝部に設けられた半田を溶融させた場合に、前記半田によって導電層と前記センサの接続部とを容易且つ確実に覆って電気的に接続することが可能となる。
【０００９】
またさらに、溝部を、樹脂製材料から形成された絶縁体の端部に形成するとよい。
【００１０】
また、カバー部材の一部が、センサの外周面を覆うことにより、前記カバー部材に覆われ、信号伝達部の収納された内部空間への水分等の浸入をより一層確実に防止して防水性を高め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、且つ、該信号伝達部の外周側をカバー部材によって覆うことにより、センサに接続される配線を燃料噴射弁の外部に配置した従来の燃料噴射弁と比較し、前記信号伝達部への負荷の付与が防止され断線の発生を確実に防止することができる。その結果、センサで検出された燃焼室内の筒内圧を出力信号として確実且つ安定的に信号端子へと出力することができる。また、信号伝達部は、センサの接続部、前記カバー部材によって閉塞された空間にそれぞれ臨んだ環状の溝部を有しているため、前記溝部に半田を設けて溶融させることで、カバー部材によって閉塞された空間内においても前記センサの接続部と前記信号伝達部とを容易且つ確実に接続することが可能となる。さらに、信号伝達部が、カバー部材によって覆われ外部に露出することがないため、外部から信号伝達部側への水分等の浸入を防止することで防水性を高めることができる。
【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の筒内圧センサ付き燃料噴射弁におけるセンサ近傍を示す拡大断面図である。
【図３】図２における第１信号伝達部材とセンサとが半田によって電気的に接続される前の組み付け途中の状態を示す拡大断面図である。
【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。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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の先端を閉塞するフランジ部４４と、該フランジ部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筒部４６とを有し、前記筒部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。
【００２１】
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（接続部）４８が基端側（矢印Ａ方向）で露出している。
【００２２】
また、センサ２０の外周面には、後述するカバー部材６２の保持部６８が当接する。
【００２３】
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。
【００２４】
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５４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５４と信号端子２２とを接続する第２信号伝達部材５６とを含む。
【００２５】
第１信号伝達部材５４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における筒部４６の外周側に設けられる絶縁体５８と、前記絶縁体５８の内部に設けられる第１導電層６０とを有する。そして、絶縁体５８の外周側にはカバー部材６２が装着され、該絶縁体５８が覆われる。絶縁体５８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の形状に対応して筒部４６及びフランジ部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。この絶縁体５８の径方向に沿った厚さ中央には第１導電層６０が形成され、前記第１導電層６０は、例えば、メッキ層からなり、略一定の厚さで前記絶縁体５８に沿って円筒状に形成される。
【００２６】
また、絶縁体５８の先端は、バルブハウジング４２の筒部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（溝部）６４が形成される。環状溝６４は、例えば、断面矩形状に形成され、その先端側（矢印Ｂ方向）の壁面６４ａがセンサ２０の基端に対して先端側（矢印Ｂ方向）へ窪んで形成され、一方、環状溝６４における基端側（矢印Ａ方向）の壁面６４ｂが前記センサ２０の基端から所定距離だけソレノイド部１４側となる位置に形成される。
【００２７】
また、環状溝６４には、その壁面に沿うように第１導電層６０の先端が露出して断面Ｕ字状に設けられると共に、その内部には、例えば、リング状の半田６６が設けられる。
【００２８】
カバー部材６２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の形状に対応して筒部４６及びフランジ部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６２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、前記保持部６８と前記絶縁体５８との間には環状の空間７０が形成される。そして、この空間７０に臨む環状溝６４に設けられた半田６６が、カバー部材６２の外部から加熱することによって溶融して第１導電層６０の露出した環状溝６４の内部及び接続端子４８の露出した箇所を覆うように流動し、冷却されることで固化する（図２参照）。これにより、センサ２０の接続端子４８が、半田６６を介して第１信号伝達部材５４の第１導電層６０に対して電気的に接続される。
【００２９】
第２信号伝達部材５６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７２が形成される。第２導電層７２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５６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。
【００３０】
この第２信号伝達部材５６の先端は、基端側に対して縮径した小径な第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ている。そして、第１信号伝達部材５４の基端に形成された接続孔に第１接続部７４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５４を介してセンサ２０と第２信号伝達部材５６とが電気的に接続される。
【００３１】
一方、第２信号伝達部材５６の基端には、軸線と直交する方向に突出した第２接続部７６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７６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７２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７６の一端部が、第２導電層７２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５４、５６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。
【００３２】
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を組み立てる場合について説明する。なお、予めバルブハウジング４２の外周側に第１信号伝達部材５４が組み付けられている状態を初期状態として説明する。
【００３３】
先ず、この初期状態において、絶縁体５８の先端に形成された環状溝６４にリング状の半田６６を挿入し、該環状溝６４内に載置した後、前記絶縁体５８の先端側からカバー部材６２を基端側に向かって挿入していく。そして、図３に示されるように、バルブハウジング４２のフランジ部４４及び筒部４６を覆うようにカバー部材６２を装着することで、第１信号伝達部材５４が覆われると共に、その保持部６８によって環状溝６４及び半田６６の外周側が覆われた状態となる。
【００３４】
次に、カバー部材６２とバルブハウジング４２との間となるように、その先端側から該バルブハウジング４２の筒部４６に対してセンサ２０を圧入することにより、前記センサ２０が前記筒部４６及び絶縁体５８の先端に対して外周側、保持部６８の内周側となる位置に嵌合される。これにより、絶縁体５８、カバー部材６２の保持部６８及びセンサ２０の基端によって閉塞された空間７０が形成され、該空間７０内に環状溝６４を介して半田６６が配置された状態となる。そして、センサ２０の先端内周側が、バルブハウジング４２の先端に対して溶接されることによって一体的に固定される。
【００３５】
最後に、図示しない加熱装置（例えば、レーザー照射機）を保持部６８の外周側に配置し、前記加熱装置によってカバー部材６２の外側から半田６６に対して熱（図２中、矢印Ｈ参照）を与えることで該半田６６が溶融して空間７０内で流動する。この流動した半田６６は、環状溝６４及び接続端子４８を覆うように移動し、冷却されることで前記環状溝６４及び接続端子４８を満たした状態で固化する（図２参照）。これにより、環状溝６４に設けられた第１導電層６０と接続端子４８とが半田６６によって電気的に接続され、それに伴って、第１信号伝達部材５４の先端とセンサ２０とが電気的に接続された状態となる。なお、この場合、第１信号伝達部材５４の基端は、予め第２信号伝達部材５６の第１接続部７４に対して電気的に接続された状態にある。
【００３６】
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。
【００３７】
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４８、第１信号伝達部材５４、第２信号伝達部材５６、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。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、その先端にセンサ２０を有した燃料噴射弁１０において、前記センサ２０と信号端子２２とを接続する信号伝達部２４の第１及び第２信号伝達部材５４、５６をカバー部材６２及びコイルハウジング３０の内部に配置することにより、内圧センサに接続されるリード線を外部に配置している従来技術に係る燃料噴射弁と比較し、前記信号伝達部２４に対する引っ張り等の負荷の付与を防止でき、該負荷に起因した断線の発生を防止することができる。その結果、センサ２０で検出された燃焼室内の圧力を出力信号として第１及び第２信号伝達部材５４、５６を通じて確実に信号端子２２へと伝達して電子制御ユニットへと出力することが可能となる。
【００３９】
また、センサ２０の接続端子４８と第１信号伝達部材５４の先端側とがカバー部材６２によって覆われた後に、第１導電層６０の設けられた絶縁体５８の先端の環状溝６４に半田６６を予め載置し、前記カバー部材６２の外側から加熱することで前記半田６６を溶融させ前記センサ２０の接続端子４８と前記第１信号伝達部材５４の第１導電層６０とを容易に電気的に接続することができる。すなわち、センサ２０と第１信号伝達部材５４との接合部位をカバー部材６２で覆った後でも、外部から加熱することで前記接合部位を半田６６によって容易且つ確実に接続することが可能となる。
【００４０】
さらに、信号伝達部２４を構成する第１及び第２信号伝達部材５４、５６がカバー部材６２及びコイルハウジング３０の内部に収納され、外部に露出することがないため、燃料噴射弁１０の外部に水分等が存在している場合でも、信号伝達部２４に対する前記水分等の付着が防止され、短絡を確実に防止できる。換言すれば、カバー部材６２を設けることにより、燃料噴射弁１０における信号伝達部２４の防水性を高めることが可能となる。
【００４１】
さらにまた、第１信号伝達部材５４とセンサ２０とを接続する半田６６は、予め絶縁体５８の環状溝６４に設置しておくことが可能であるため、前記半田６６を常に同じ位置で溶融させ接続させることができる。そのため、第１信号伝達部材５４とセンサ２０との接続位置にばらつきが生じることがなく、安定した接続が実現できる。さらに、半田６６の量を容易且つ正確に管理することができるため、第１信号伝達部材５４とセンサ２０との接続状態にばらつきが生じることがなく安定した接続が実現できる。
【００４２】
また、半田６６は、例えば、リング状に形成して環状溝６４に載置することにより、その設置が容易であると共に、半田６６の使用量を正確に管理することが可能となる。
【００４３】
さらに、第１導電層６０は、絶縁体５８の周方向に沿って円筒状に形成されているため、センサ２０と第１信号伝達部材５４とを接続する際に、該センサ２０の接続端子４８に対して前記絶縁体５８（第１導電層６０）の周方向の位置を位置決めする必要がなく、該第１導電層６０を前記センサ２０に対する周方向の任意の位置で接続することができる。そのため、内圧センサとリード線とを接続する際に、予め周方向の位置合わせを行う必要がある従来技術の燃料噴射弁と比較し、その組付作業性を向上させることができる。
【００４４】
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】
【００４５】
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…接続端子                      ５４…第１信号伝達部材
５６…第２信号伝達部材              ５８…絶縁体
６０…第１導電層                    ６２…カバー部材
６４…環状溝                        ６６…半田
７２…第２導電層
【図１】
2014118819.tif 000003
【図２】
2014118819.tif 000004
【図３】
2014118819.tif 000005