(57)【要約】【課題】センサ検出信号の精度が低下することを抑制する。【解決手段】センサ検出信号をセンサ２０から信号端子２２に伝達する信号伝達部２４のうち、センサ検出信号を増幅する増幅部材４８がシールド部材５８で覆われる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に配置され、燃料の噴射状態を切り換える弁体を内部に有する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、前記燃焼室内の筒内圧を検出するセンサと、
前記センサ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信号伝達部と、
前記信号伝達部内に配置され、前記筒内圧の検出値を増幅させる増幅部材と、
を備える筒内圧センサ付き燃料噴射弁であって、
前記増幅部材の少なくとも一部がシールド部材により覆われる
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に記載の筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、
前記増幅部材は、増幅回路を有する基板と、前記基板を封止する封止部と、を含み、
前記封止部の少なくとも一部が前記シールド部材により覆われる
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２に記載の筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、
前記基板には、前記信号端子と、電源端子と、ＧＮＤ端子と、が接続されており、
前記シールド部材は、前記ＧＮＤ端子に接続される
ことを特徴とする筒内圧センサ付き燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項３に記載の筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、
前記信号端子と、前記電源端子と、前記ＧＮＤ端子と、がカプラ部の内部に収容される
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、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。特許文献１には、センサから出力される信号を増幅部材で増幅した後に信号端子から外部に出力する筒内圧センサ付き燃料噴射弁が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３３０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で示される技術は、燃料噴射弁を駆動させるコイルの近傍に増幅部材が設けられている。このため、コイルと増幅部材との間には浮遊容量が生じる。燃料噴射時のコイルには電圧が印加されるが、その電圧印加が浮遊容量に影響を及ぼし、増幅部材にノイズが発生する原因となる。センサから出力される信号がノイズの影響を受けると、その信号が示す検出値（センサ検出値）の精度が低下する虞がある。
【０００５】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、センサから出力される信号が示す検出値の精度が低下することを抑制する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、
内燃機関の燃焼室内に配置され、燃料の噴射状態を切り換える弁体を内部に有する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、前記燃焼室内の筒内圧を検出するセンサと、
前記センサ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信号伝達部と、
前記信号伝達部内に配置され、前記筒内圧の検出値を増幅させる増幅部材と、
を備える筒内圧センサ付き燃料噴射弁であって、
前記増幅部材の少なくとも一部がシールド部材により覆われる
ことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、センサ検出信号（検出値）を増幅する増幅部材がシールド部材で覆われるため、燃料噴射弁を駆動させるコイルと基板との間の浮遊容量を低減することができる。すると、コイルに対して電圧が印加された場合でも、基板を流れるセンサ検出信号にはノイズが発生しにくくなる。したがって、センサ検出値の精度を向上させることができる。その結果、燃焼制御の分解能が向上し、燃費が向上する。
【０００８】
また、本発明において、前記増幅部材は、増幅回路を有する基板と、前記基板を封止する封止部と、を含み、前記封止部の少なくとも一部が前記シールド部材により覆われていてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、封止部により基板とシールド部材との絶縁を容易に確保することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記基板には、前記信号端子と、電源端子と、ＧＮＤ端子と、が接続されており、前記シールド部材は、前記ＧＮＤ端子に接続されていてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、シールド部材がＧＮＤ端子に電気的に接続されるので、外部ノイズの影響を抑制することができる。したがって、センサ検出値の精度を更に向上させることができる。その結果、燃焼制御の分解能が更に向上し、燃費が更に向上する。
【００１２】
また、本発明において、前記信号端子と、前記電源端子と、前記ＧＮＤ端子と、がカプラ部の内部に収容されていてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、ＧＮＤ端子が信号端子と電源端子と共にカプラ部に配置されるため、ＧＮＤ端子の収容箇所を増加する必要がない。このため、筒内圧センサ付き燃料噴射弁の大型化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサ検出値の精度を向上させることができる。その結果、燃焼制御の分解能が向上し、燃費が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１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の一部断面全体正面図である。
【図２】図２は図１のカプラ部近傍を各端子側から見た正面図である。
【図３】図３は増幅部材の斜視図である。
【図４】図４は図３とは別角度から見た増幅部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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の外周側に設けられる樹脂モールド部１４と、該ハウジング１２の基端に設けられ燃料の供給される燃料供給部１６と、前記ハウジング１２の先端に設けられる燃料噴射部１８と、前記燃料噴射部１８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。
【００１８】
なお、以下、燃料噴射弁１０における燃料供給部１６側を基端側（矢印Ａ方向）、燃料噴射部１８側を先端側（矢印Ｂ方向）、燃料噴射弁１０の外周側（矢印Ｃ方向）、燃料噴射弁１０の中心軸側（矢印Ｄ方向）として説明する。
【００１９】
ハウジング１２は、例えば、燃料噴射弁１０を駆動させるソレノイド部として構成され、その中心に設けられる固定コア２６と、該固定コア２６の外周側に設けられコイル２８を保持するボビン３０と、前記ボビン３０の更に先端外周側に設けられる円筒状のホルダ３２と、前記コイル２８の励磁作用下に変位する可動コア（図示せず）とを有している。
【００２０】
固定コア２６は、ホルダ３２の基端に対して更にハウジング１２の基端側（矢印Ａ方向）へと延在し、後述する樹脂モールド部１４の中心に配置されると共に、その外周面には後述する樹脂モールド部１４の係合される環状の第１溝部３４が形成される。また、固定コア２６の基端側には燃料供給部１６が設けられている。
【００２１】
ボビン３０は、例えば、円筒状に形成され、固定コア２６とホルダ３２との間に設けられる。また、ボビン３０の外周側には、半径内方向に窪んだ部位にコイル２８が巻回され、該コイル２８の外周側には後述する信号伝達部２４の一部を構成する第２信号伝達部材６８が保持される。
【００２２】
コイル２８は、その端部がボビン３０の基端側（矢印Ａ方向）へと延在し、後述する樹脂モールド部１４に内蔵された一対の駆動端子３８の端部へとそれぞれ接続される。そして、図示しないコネクタから駆動端子３８を通じてコイル２８へと通電されることで励磁して磁力が生じる。これにより、ハウジング１２においてコイル２８の励磁作用下に可動コアがボビン３０の内部で変位し、燃料噴射部１８に設けられた弁体（図示せず）を吸引して開弁させる。
【００２３】
また、ホルダ３２の基端外周面には、半径内方向に窪んだ環状の第２溝部４０が形成され、後述する樹脂モールド部１４が係合される。
【００２４】
樹脂モールド部１４は、例えば、樹脂製材料から成形によってハウジング１２の外周側に形成され、円筒状に形成された本体部４２と、該本体部４２の基端から側方に突出したカプラ部４４と、前記本体部４２とカプラ部４４とを接続する接続部４６とを有している。そして、樹脂製材料から樹脂モールド部１４を成形することで、本体部４２の中心に設けられた固定コア２６の第１溝部３４と、該本体部４２の先端側に設けられたホルダ３２の第２溝部４０へそれぞれ溶融した樹脂製材料が入り込み、ハウジング１２が前記樹脂モールド部１４の中央及び先端に対して固定される。
【００２５】
カプラ部４４は、図１及び図２に示されるように、例えば、断面長方形状に形成され本体部４２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して所定角度だけ傾斜するように斜め上方に向かって突出している。また、カプラ部４４は、その端部が開口して内部に空間を有し、後述する増幅部材４８の信号端子２２、電源端子５２及びＧＮＤ端子５６と、コイル２８へ通電を行うための一対の駆動端子３８とがそれぞれ露出するように設けられる。
【００２６】
図２に示されるように、図示しないコネクタの方向（図１矢印Ｅ方向）からカプラ部４４を見た場合、カプラ部４４は、燃料噴射弁１０の外周側（矢印Ｃ方向）に、紙面左側からＧＮＤ端子５６、信号端子２２、電源端子５２の順で各端子を備える。また、カプラ部４４は、燃料噴射弁１０の中心軸側（矢印Ｄ方向）に、紙面左側から電源端子５２、一対の駆動端子３８の順で各端子を備える。但し、図２に示される各端子の配置は一例である。信号端子２２、電源端子５２、ＧＮＤ端子５６、駆動端子３８の配置は、図２に示される配置に限られるものではない。
【００２７】
増幅部材４８は、例えば、樹脂モールド部１４の内部に設けられ、基板５０と、該基板５０に対して電気的に接続された信号端子２２、電源端子５２及びＧＮＤ端子５６と、前記基板５０の全体を覆うように形成された封止部５４とを含み、センサ２０で検出された検出値を増幅させ前記信号端子２２から外部へと出力する目的で設けられる。
【００２８】
基板５０には、信号端子２２、電源端子５２及びＧＮＤ端子５６が半田等によって電気的に接続される。また、基板５０には、接続孔８８が形成される。接続孔８８には、後述する第２信号伝達部材６８の基端が挿通される。
【００２９】
封止部５４は、例えば、樹脂製材料から形成され、基板５０に対して信号端子２２、電源端子５２及びＧＮＤ端子５６の先端が接続された状態で、基板５０の全体を所定厚さで覆うと共に基板５０へ接続された信号端子２２、電源端子５２及びＧＮＤ端子５６の先端を覆うように形成される。封止部５４により、信号端子２２、電源端子５２及びＧＮＤ端子５６の基板５０に対する接続が強固に維持される。
【００３０】
図１、図３、図４に示されるように、増幅部材４８の外周面、より具体的には封止部５４の外周面のうち、少なくとも一部はシールド部材５８で覆われる。封止部５４の外周面のうち、少なくともコイル２８側に向く外周面がシールド部材５８で覆われることが好ましい。本実施の形態では、電源端子５２、信号端子２２及びＧＮＤ端子５６が突出する封止部５４の外周面５４ａと、電源端子５２が突出する封止部５４の外周面５４ｂの一部とを除く外周面がシールド部材５８で覆われる。また、図１、図４に示されるように、コイル２８側のシールド部材５８には、第２信号伝達部材６８が挿通される挿通孔５８ａが形成される。シールド部材５８は、金属板、例えば銅板から形成される。
【００３１】
図３、図４に示されるように、シールド部材５８からは、ＧＮＤ端子５６に向かってシールド結合部７８が突出する。シールド結合部７８がＧＮＤ端子５６に当接することにより、シールド部材５８とＧＮＤ端子５６とが電気的に接続される。
【００３２】
カプラ部４４に図示しないコネクタが接続されることで、電源端子５２を通じて増幅部材４８及びセンサ２０へと電源が供給され、信号端子２２を通じてセンサ２０で検出された検出値が電気信号として外部へ出力されると共に、駆動端子３８からハウジング１２のコイル２８へと通電がなされる。
【００３３】
燃料供給部１６は、図１に示されるように、例えば、固定コア２６の内部に燃料の供給される供給通路（図示せず）を有し、燃料噴射弁１０の基端側（矢印Ａ方向）に開口した供給通路の端部に図示しない燃料配管が接続される。そして、燃料配管を通じて供給された燃料が供給通路を通じて先端側に設けられた燃料噴射部１８側（矢印Ｂ方向）へと供給される。
【００３４】
燃料噴射部１８は、ハウジング１２の先端に連結されるバルブハウジング６０と、該バルブハウジング６０の先端に内蔵された弁体（図示せず）とを備える。そして、バルブハウジング６０の内部には燃料供給部１６から燃料が供給され、弁体がコイル２８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。
【００３５】
このバルブハウジング６０は、例えば、金属製材料から形成され、ハウジング１２の先端を閉塞する第１フランジ部６２と、該第１フランジ部６２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６４とを有し、前記筒部６４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。
【００３６】
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が基端側（矢印Ａ方向）で露出している。また、センサ２０の外周面には、後述するカバー部材８２の保持部８０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６０に対して全周溶接によって結合される。
【００３７】
信号伝達部２４は、バルブハウジング６０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６６と、ハウジング１２のホルダ３２に収納され、前記第１信号伝達部材６６と信号端子２２とを接続する第２信号伝達部材６８と、増幅部材４８とを含む。
【００３８】
第１信号伝達部材６６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６０における筒部６４の外周側に設けられる絶縁体７０と、前記絶縁体７０の内部に設けられる第１導電層７２とを有する。そして、第１導電層７２は、例えば、半田等によってセンサ２０の接続端子に対して電気的に接続される。
【００３９】
絶縁体７０は、例えば、耐熱性樹脂等の樹脂製材料から形成され、その基端側には、バルブハウジング６０の形状に対応して第１フランジ部６２を覆うように拡径した第２フランジ部７４が形成される。この第２フランジ部７４は、図１に示されるように、第１フランジ部６２の基端側（矢印Ａ方向）に配置される。
【００４０】
また、絶縁体７０の径方向に沿った厚さ中央には、例えば、メッキ層からなる第１導電層７２が形成され、該第１導電層７２は、略一定の厚さで前記絶縁体７０に沿って円筒状もしくは帯状に形成される。この絶縁体７０の先端は、バルブハウジング６０の筒部６４と共にセンサ２０の内部に挿入される。
【００４１】
一方、絶縁体７０の外周側には、図１に示されるように、例えば、金属製材料から円筒状に形成されたカバー部材８２が前記絶縁体７０を覆うように装着され、前記カバー部材８２は、バルブハウジング６０の形状に対応して筒部６４及び第１フランジ部６２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８２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８０が形成される。
【００４２】
第２信号伝達部材６８は、例えば、樹脂製材料を有し、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る。第２信号伝達部材６８の内部には通電可能な材料から形成された第２導電層７６が形成される。第２導電層７６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６８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。
【００４３】
更に、第２導電層７６の外周面は、樹脂を介して図示しないシールド層で覆われる。シールド層は、例えば、メッキ層から形成される。シールド層は、第１フランジ部６２を介してバルブハウジング６０に電気的に接続される。このような構成により、シールド層は接地される。
【００４４】
第２信号伝達部材６８の先端からは、第２導電層７６の先端が露出する。第２導電層７６の先端と、第１信号伝達部材６６の第２フランジ部７４に配置される第１導電層７２と、は半田等によって電気的に接続される。
【００４５】
一方、上述したように、第２信号伝達部材６８の基端には基端部８６が形成され、第２導電層７６の一部が環状に露出している。そして、増幅部材４８の基板５０に形成された接続孔８８に基端部８６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２信号伝達部材６８と増幅部材４８とが電気的に接続される。
【００４６】
これにより、第１信号伝達部材６６及び第２信号伝達部材６８を介してセンサ２０と信号端子２２及び電源端子５２とが互いに電気的に接続された状態となる。
【００４７】
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、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００４８】
図示しない内燃機関の運転中において、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の駆動端子３８からコイル２８へ通電がなされ、前記コイル２８が励磁することで燃料噴射部１８の弁体が開弁し、燃料供給部１６の供給通路に供給された高圧の燃料が燃料噴射部１８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、圧電素子が前記圧力に応じた電圧を発生して検出信号として出力する。
【００４９】
この検出信号は、センサ２０、第１信号伝達部材６６、第２信号伝達部材６８を経て増幅部材４８へと出力され、該増幅部材４８において前記検出信号が増幅された後、信号端子２２を介して電子制御ユニットへと出力される。
【００５０】
そして、例えば、電子制御ユニットにおいて、増幅された出力信号から燃焼室の圧力が算出され、該圧力に基づいた燃焼制御等に利用される。
【００５１】
第２信号伝達部材６８の第２導電層７６を覆うシールド層（図示せず）は、第２導電層７６とコイル２８との間の浮遊容量を低減するだけでなく、様々なノイズによる電流をバルブハウジング６０にバイパスする。このため、センサ２０から出力されるセンサ検出信号は、ノイズ等の影響を受けることなく基板５０まで伝達される。
【００５２】
増幅部材４８を覆うシールド部材５８は、基板５０とコイル２８との間の浮遊容量を低減するだけでなく、様々なノイズによる電流をＧＮＤ端子５６にバイパスする。このため、第２導電層７６から出力されるセンサ検出信号は、ノイズ等の影響を受けることなく信号端子２２まで伝達される。
【００５３】
以上のように、本実施の形態に係る燃料噴射弁１０は、内燃機関の燃焼室内に配置され、燃料の噴射状態を切り換える弁体を内部に有するバルブハウジング６０と、バルブハウジング６０の先端に装着され、燃焼室内の筒内圧を検出するセンサ２０と、センサ２０に接続されると共に、筒内圧に基づいた信号を外部へ出力する信号端子２２に接続される信号伝達部２４と、信号伝達部２４内に配置され、筒内圧の検出値を増幅させる増幅部材４８と、を備え、増幅部材４８の少なくとも一部がシールド部材５８により覆われる。
【００５４】
上記構成によれば、センサ検出信号（検出値）を増幅する増幅部材４８がシールド部材５８で覆われるため、燃料噴射弁１０を駆動させるコイル２８と基板５０との間の浮遊容量を低減することができる。すると、コイル２８に対して電圧が印加された場合でも、基板５０を流れるセンサ検出信号にはノイズが発生しにくくなる。したがって、センサ検出値の精度を向上させることができる。その結果、燃焼制御の分解能が向上し、燃費が向上する。
【００５５】
また、増幅部材４８は、増幅回路を有する基板５０と、基板５０を封止する封止部５４と、を含み、封止部５４の少なくとも一部がシールド部材５８により覆われる。上記構成によれば、封止部５４により基板５０とシールド部材５８との絶縁を容易に確保することができる。
【００５６】
また、基板５０には、信号端子２２と、電源端子５２と、ＧＮＤ端子５６と、が接続されており、シールド部材５８は、ＧＮＤ端子５６に接続される。上記構成によれば、シールド部材５８がＧＮＤ端子５６に電気的に接続されるので、外部ノイズの影響を抑制することができる。したがって、センサ検出値の精度を更に向上させることができる。その結果、燃焼制御の分解能が更に向上し、燃費が更に向上する。
【００５７】
また、本実施の形態においては、信号端子２２と、電源端子５２と、ＧＮＤ端子５６と、がカプラ部４４の内部に収容される。上記構成によれば、ＧＮＤ端子５６が信号端子２２と電源端子５２と共にカプラ部４４に配置されるため、ＧＮＤ端子５６の収容箇所を増加する必要がない。このため、燃料噴射弁１０の大型化を抑制することができる。
【００５８】
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】
【００５９】
１０…筒内圧センサ付き燃料噴射弁    ２０…センサ
２２…信号端子                      ２４…信号伝達部
４４…カプラ部                      ４８…増幅部材
５０…基板                          ５２…電源端子
５４…封止部                        ５６…ＧＮＤ端子
５８…シールド部材                  ６０…バルブハウジング
【図１】
2018159283.tif 000003
【図２】
2018159283.tif 000004
【図３】
2018159283.tif 000005
【図４】
2018159283.tif 000006