(57)【要約】【課題】筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、コンパクトな構成で検出精度の向上を図る。【解決手段】燃料噴射弁１０を構成する信号伝達部２４には、先端側に設けられる第１信号伝達部材５４とセンサ２０との間に増幅回路５８が設けられ、該センサ２０で検出された検出信号を増幅させ出力すると共に、前記第１信号伝達部材５４の内部に設けられた第１導電層６２が、センサ２０へ電源を供給する第１電源供給層６４ａ、６４ｂと、前記センサ２０からの検出信号を伝達するための第１出力伝達層６６とからなり、前記第１電源供給層６４ａ、６４ｂ及び第１出力伝達層６６の先端が増幅回路５８を通じてセンサ２０へと電気的に接続されている。【選択図】図２
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【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、
前記センサで検出された前記筒内圧を検出信号として伝達する信号伝達部材を有し、
前記信号伝達部材は、前記センサに接続される第１伝達部と、
前記第１伝達部に接続され前記検出信号を外部へと出力する第２伝達部と、
前記第１伝達部に設けられ、且つ、前記センサに直接接続され前記検出信号を増幅する増幅回路と、
を備え、
前記増幅回路へ電源を供給する電源供給手段は、前記信号伝達部材に設けられた回路層であ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記載の筒内圧センサ付き燃料噴射弁において、
前記増幅回路で増幅された検出信号を出力する信号出力手段は、前記信号伝達部材に設けられた回路層であ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。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、検出した筒内圧を検出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、筒内圧が検出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。そのため、例えば、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、前記リード線に対して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。
【０００５】
また、上述した断線等のリスクを回避する目的で、例えば、リード線を燃料噴射弁の内部に収納することが考えられるが、該リード線の分だけ前記燃料噴射弁の外径が大型化してしまうこととなる。
【０００６】
さらに、内圧センサは、シリンダヘッドに接触して配置されているため、例えば、内燃機関の振動等に起因したノイズが発生しやすく、前記内圧センサで検出された検出値を高精度に読み取ることが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、コンパクトな構造で、検出精度の向上を図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】
【０００８】
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、
センサで検出された筒内圧を検出信号として伝達する信号伝達部材を有し、
信号伝達部材は、センサに接続される第１伝達部と、
第１伝達部に接続され検出信号を外部へと出力する第２伝達部と、
第１伝達部に設けられ、且つ、センサに直接接続され検出信号を増幅する増幅回路と、
を備え、
増幅回路へ電源を供給する電源供給手段は、信号伝達部材に設けられた回路層であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、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、センサで検出された筒内圧を検出信号として伝達する信号伝達部材を備え、センサに直接接続され検出信号を増幅させる増幅回路を第１伝達部に設けると共に、増幅回路へ電源を供給する電源供給手段を、信号伝達部材に設けられた回路層としている。
【００１０】
従って、回路層で電源供給手段を構成し増幅回路と接続することで、リード線等によって接続する場合と比較し、信号伝達部材が径方向に大型化してしまうことがなく、信号伝達部材を含む燃料噴射弁をコンパクトな構造とし、しかも、内燃機関の振動等に起因したノイズが発生した場合に、センサに直接接続された増幅回路によってセンサ近くでノイズの極めて少ない検出信号を好適に増幅させることができるため、検出精度の向上を図ることができる。
【００１１】
また、増幅回路で増幅された検出信号を出力する信号出力手段を、信号伝達部材に設けられた回路層とするとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、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、センサで検出された筒内圧を検出信号として伝達する信号伝達部材を備え、センサに直接接続され検出信号を増幅させる増幅回路を第１伝達部に設けると共に、増幅回路に電源を供給する電源供給手段を、信号伝達部材に設けられた回路層とすることで、リード線等によって接続する場合と比較し、信号伝達部材を径方向に小型化することができ、それに伴って、信号伝達部材を含む燃料噴射弁をコンパクトな構造とすることができる。また、センサに増幅回路を直接接続することでセンサ近くでノイズの極めて少ない検出信号を好適に増幅させることができるため、検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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の樹脂モールド部を形成する前の状態を示すカプラ部側からの側面図である。
【図３】図２における第１信号伝達部材近傍を示す拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、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）に接続される信号端子（第２伝達部）２２と前記センサ２０とを電気的に接続して検出信号を伝達する信号伝達部（第１伝達部）２４とを含む。
【００１７】
なお、以下、図１に示されるように燃料噴射弁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）として説明する。
【００１８】
ハウジング１２は、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のさら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。
【００１９】
固定コア２６は、ホルダ３２の基端に対してさらにハウジング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。
【００２０】
ボビン３０は、例えば、円筒状で固定コア２６とホルダ３２の間に設けられ、その外周側には半径内方向に窪んだ凹部を介してコイル２８が巻回されると共に、該コイル２８の外周側には後述する信号伝達部（信号伝達部材）２４の第２信号伝達部材５６が設けられる。
【００２１】
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、一対の駆動端子３６の端部へとそれぞれ接続され、図示しないコネクタから駆動端子３６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。
【００２２】
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３８が形成され、後述する樹脂モールド部１４が係合される。
【００２３】
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４０と、該本体部４０の基端から側方に突出したカプラ部４２と、前記本体部４０とカプラ部４２とを接続する接続部４４とを有している。そして、樹脂製材料によって樹脂モールド部１４を成形することで、本体部４０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４０の先端側に設けられたホルダ３２の第２溝部３８へそれぞれ溶融した樹脂製材料が入り込み、前記樹脂モールド部１４の中央及び先端に対してハウジング１２が固定される。
【００２４】
カプラ部４２は、例えば、断面長方形状に形成され本体部４０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４２は、その端部が開口して内部に空間を有し、信号伝達部２４へ接続される電源端子４６及び信号端子２２と、コイル２８へ通電を行うための一対の駆動端子３６とがそれぞれ露出するように設けられる。
【００２５】
そして、図示しないコネクタをカプラ部４２へと接続することで、駆動端子３６を通じてハウジング１２のコイル２８へと電源が供給され、電源端子４６を通じてセンサ２０に通電がなされると共に、前記センサ２０で検出された検出値が信号伝達部２４を通じて前記信号端子２２から電気信号として外部へ出力される。
【００２６】
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。
【００２７】
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４８と、該バルブハウジング４８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４８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。
【００２８】
このバルブハウジング４８は、例えば、金属製材料から形成され、ハウジング１２の先端を閉塞するフランジ部５０と、該フランジ部５０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５２とを有し、前記筒部５２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。
【００２９】
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６８の保持部が当接する。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４８に対して全周溶接によって結合される。
【００３０】
信号伝達部２４は、バルブハウジング４８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５４と信号端子２２とを接続する第２信号伝達部材５６と、前記第１信号伝達部材５４と前記センサ２０との間に設けられる増幅回路５８とを含む。すなわち、増幅回路５８は、第１信号伝達部材５４の先端に設けられている。
【００３１】
第１信号伝達部材５４は、図１〜図３に示されるように、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４８における筒部５２の外周側に設けられる絶縁体６０と、前記絶縁体６０の内部に設けられる第１導電層６２とを有する。
【００３２】
絶縁体６０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４８の形状に対応して筒部５２及びフランジ部５０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６０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６２が形成され、該第１導電層６２は、略一定の厚さで前記絶縁体６０に沿って軸方向に延在すると共に、第２信号伝達部材５６を介して電源端子４６へ接続される一対の第１電源供給層（電源供給手段）６４ａ、６４ｂと、該第２信号伝達部材５６を介して信号端子２２へと接続される第１出力伝達層（信号出力手段）６６とから構成される。
【００３３】
なお、第１出力伝達層６６は、一方の第１電源供給層６４ａと他方の第１電源供給層６４ｂとの間に設けられる。
【００３４】
そして、絶縁体６０の先端は増幅回路５８へと接続され、その第１電源供給層６４ａ、６４ｂ及び第１出力伝達層６６の先端がそれぞれ前記増幅回路５８の基板（図示せず）に対して電気的に接続される。
【００３５】
一方、絶縁体６０の外周側には、例えば、金属製材料から円筒状に形成されたカバー部材６８が前記絶縁体６０を覆うように装着され、前記カバー部材６８は、バルブハウジング４８の形状に対応して筒部５２及びフランジ部５０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６８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（図示せず）が形成される。
【００３６】
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７０が形成される。
【００３７】
第２導電層７０は、例えば、メッキ層から形成され、第１信号伝達部材５４の第１電源供給層６４ａ、６４ｂと接続される一対の第２電源供給層７２ａ、７２ｂと、第１出力伝達層６６と接続される第２出力伝達層７４とから構成される。
【００３８】
そして、第２信号伝達部材５６の先端には第１接続部７６が形成され、第２電源供給層７２ａ、７２ｂ及び第２出力伝達層７４の先端が露出し、第１信号伝達部材５４の基端に露出した第１電源供給層６４ａ、６４ｂ及び第１出力伝達層６６に対して半田等によって電気的に接続される。
【００３９】
一方、第２信号伝達部材５６の基端には第２接続部７８が形成され、第２電源供給層７２ａ、７２ｂ及び第２出力伝達層７４の基端が露出して電源端子４６及び信号端子２２に対してそれぞれ半田等によって電気的に接続される。これにより、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を介してセンサ２０と電源端子４６及び信号端子２２とが互いに電気的に接続された状態となる。
【００４０】
増幅回路５８は、例えば、内部に基板を有しバルブハウジング４８の先端を覆うように円筒状に形成され、その先端がセンサ２０の接続端部に対して電気的に接続されると共に、基端部が第１信号伝達部材５４の第１導電層６２と電気的に接続されることで、電源端子４６から第２信号伝達部材５６の第２電源供給層７２ａ、７２ｂ、第１信号伝達部材５４の第１電源供給層６４ａ、６４ｂを通じてセンサ２０へと通電がなされ、一方、前記センサ２０で検出された検出値（検出信号）が増幅回路５８によって増幅された後、前記第１信号伝達部材５４の第１出力伝達層６６、第２信号伝達部材５６の第２出力伝達層７４を経て、信号端子２２から外部へと出力される。
【００４１】
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。
【００４２】
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の電源端子４６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。
【００４３】
この検出信号は、センサ２０から増幅回路５８へと出力されることで増幅された後、第１信号伝達部材５４、第２信号伝達部材５６を経て信号端子２２から電子制御ユニットへと出力される。
【００４４】
そして、例えば、電子制御ユニットにおいて、増幅された検出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。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、センサ２０で検出された検出信号を伝達可能な信号伝達部２４を有し、その第１信号伝達部材５４とセンサ２０との間に増幅回路５８を設け前記検出信号を増幅させ出力可能としている。そのため、内燃機関の振動等に起因したノイズが発生した場合でも、前記センサ２０の基端に直接接続された増幅回路５８によってセンサ２０の近くでノイズの極めて少ない検出信号を好適に増幅させることが可能となる。その結果、センサ２０による筒内圧の検出精度を向上させることができる。
【００４６】
また、第１信号伝達部材５４は、電源端子４６と接続される第１電源供給層６４ａ、６４ｂと、信号端子２２と接続される第１出力伝達層６６とからなる回路層の第１導電層６２を介して増幅回路５８と接続されている。そのため、増幅回路５８に対してリード線等で接続する場合と比較し、前記第１信号伝達部材５４を径方向に小型化することができ、それに伴って、前記第１信号伝達部材５４を含む燃料噴射弁１０をコンパクトな構造とすることが可能となる。
【００４７】
さらに、第２信号伝達部材５６は、第１信号伝達部材５４と同様に、第２電源供給層７２ａ、７２ｂと、第２出力伝達層７４とからなる第２導電層７０を介して前記第１信号伝達部材５４と電源端子４６及び信号端子２２とを接続しているため、前記第２信号伝達部材５６を径方向に小型化することができ、それに伴って、前記第２信号伝達部材５６の収納されるハウジング１２の径寸法を小型化することが可能となる。
【００４８】
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】
【００４９】
１０…筒内圧センサ付き燃料噴射弁    １２…ハウジング
１４…樹脂モールド部                ２０…センサ
２２…信号端子                      ２４…信号伝達部
４２…カプラ部                      ４６…電源端子
５４…第１信号伝達部材              ５６…第２信号伝達部材
５８…増幅回路                      ６０…絶縁体
６２…第１導電層                    ６４ａ、６４ｂ…第１電源供給層
６６…第１出力伝達層                ７２…第２導電層
７２ａ、７２ｂ…第２電源供給層      ７４…第２出力伝達層
【図１】
2016133069.tif 000003
【図２】
2016133069.tif 000004
【図３】
2016133069.tif 000005