JP5383132B2 - 燃圧センサ搭載構造、燃圧検出システム、燃料噴射装置、それに用いられる圧力検出装置及び蓄圧式燃料噴射装置システム - Google Patents

燃圧センサ搭載構造、燃圧検出システム、燃料噴射装置、それに用いられる圧力検出装置及び蓄圧式燃料噴射装置システム Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関に搭載されて噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁に対する、燃圧センサの搭載構造等に関する。
内燃機関の出力トルク及びエミッション状態を精度良く制御するには、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量及び噴射開始時期等、その噴射形態を精度良く制御することが重要である。そこで従来より、噴射に伴い変動する燃料の圧力を検出することで、実際の噴射形態(噴射率の推移)を検出する技術が提案されている。
例えば、噴射に伴い燃圧が下降を開始した時期を検出することで実際の噴射開始時期を検出したり、噴射に伴い生じた燃圧の下降量を検出することで実際の噴射量を検出することを図っている。このように実際の噴射形態を検出できれば、その検出値に基づき噴射形態を精度良く制御することができる。
このような燃圧の変動を検出するにあたり、コモンレール(蓄圧器)に直接設置された燃圧センサ(レール圧センサ)では、噴射に伴い生じた燃圧変動がコモンレール内で緩衝されてしまうため、正確な燃圧変動を検出することができない。そこで、特許文献1記載の発明では、燃圧センサを、コモンレールから燃料噴射弁に燃料を供給する高圧配管のうちコモンレールとの接続部分に設置することで、噴射に伴い生じた燃圧変動がコモンレール内で緩衝する前に、その燃圧変動を検出することを図っている。
特開2000−265892号公報 特開2007−231770号公報 特開2007−270822号公報 特開2007−218249号公報 特開昭57−5526号公報
しかしながら、噴射に伴い噴孔で生じた燃圧変動は高圧配管中にて少なからず減衰する。よって、コモンレールとの接続部分に設置された特許文献1記載の燃圧センサでは、当該燃圧変動を精度良く検出するには未だ不十分である。そこで本発明者らは、燃圧センサ(燃圧検出装置)を燃料噴射弁に搭載することで、高圧配管のさらに下流側に燃圧センサを設置することを検討した。この検討の結果、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載しようとすると以下の問題が生じることが明らかになった。
すなわち、燃料噴射弁の内部にて高圧通路を分岐させ、その分岐通路に燃圧センサを取り付ける構造を検討したが、この構造では燃料噴射弁の体格が分岐方向に大型化してしまい、ひいては燃料噴射弁の内燃機関への搭載性悪化を招いてしまう。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第1の目的は、燃料噴射弁の内部において高圧通路を燃圧センサに向けて分岐させることの廃止を図ることで、燃料噴射弁自体が分岐方向に大型化することを抑制し、ひいては燃料噴射弁の内燃機関への搭載性を向上できる燃圧センサ搭載構造及び燃圧検出システムを提供することにある。
ところで、従来より、噴射する燃料の圧力を検出する圧力センサを備えたものとして、例えば特許文献2により提案されたコモンレールシステムがある。このシステムでは、コモンレールの一端側に内部の燃料圧を検出する1つの圧力センサが設けられている。この種のコモンレールシステムに使用されるインジェクタとして、例えば、特許文献3や特許文献4により提案されたものがある。
一方、噴射する燃料の圧力を検出する圧力センサを一体型に組み込んだ燃料噴射装置としてのインジェクタが、特許文献5により提案されている。具体的には、特許文献5では、インジェクタ内の燃料通路の近傍位置に凹部を形成し、凹部内に歪ゲージを配置している。そして、燃料噴射に伴う燃料通路の圧力変化を歪ゲージにより検出している。
しかしながら、上記特許文献2〜4に係る従来の技術では、コモンレール自体の燃料圧は検出できるものの、各インジェクタに実際に印加される個々の圧力については検出できないという課題がある。
上記特許文献5に係る従来の技術では、インジェクタ下部に位置する燃料通路近傍のインジェクタ外壁に凹部を直接形成して圧力検出部を形成している。燃料通路は通常、インジェクタボデーの軸方向に貫通する貫通孔として構成されているため、その外壁から凹部を形成する場合は、加工時における凹部の底面部分(ダイアフラム部)の厚さ制御が困難であり、その結果、厚さバラツキが生じ、圧力又は圧力変動の検出精度が低下する可能性があるという課題がある。特に、特許文献2〜4に代表される高圧燃料を扱うインジェクタにおいては、インジェクタボデーはその強度向上の目的から、比較的硬度の高い金属で形成されたり、高圧燃料通路の壁厚を大きく採る等の措置が施されているため、特に上記課題が顕著になる。
本願出願人は、上記課題を解決するための燃料噴射装置を、先の出願(特願2007−286520号、2007年11月2日出願)(以下、先願)にて開示している。この先願ではインジェクタボデーの一部として構成された継手部(インレット部)に圧力検出部を、一体的に組み込んだ構造を提案している。しかしながら、インレット部がインジェクタボデーの一部として構成されているので、圧力検出部の動作チェックを行うのは、インジェクタボデー内に各部品を組み込んで燃料噴射装置を完成させた後である必要がある。そして、動作チェックにおいて、燃料噴射装置本来の機能が正常動作していても、圧力検出部が不適格と判断される場合がある。よって、生産性の更なる向上が困難であるという懸念点がある。
そこで、本発明の第2の目的は、生産性の向上を実現可能な圧力検出機能一体型の燃料噴射装置を得ることである。
また、本発明の第3の目的は、圧力検出部を取替え可能な圧力検出機能一体型の燃料噴射装置を得ることである。
ところで、インジェクタはエンジンシリンダ内に挿入されるため、シリンダ内の燃焼(爆発)によりインジェクタボデーを介して伝達される振動を、インジェクタボデーの軸方向(長手方向)に受けることになる。圧力検出部のダイアフラムがこの振動方向に対して直交する方向に配置されている場合、ダイアフラムの変位方向とその振動方向が一致する。その場合、燃料による圧力変動に重畳されるように、ダイアフラム部に対してその振動方向に変位する力が生じ、圧力センサからの出力信号にその振動に起因するノイズが重畳される可能性がある。
そこで、本発明の第4の目的は、シリンダ内の燃焼(爆発)の振動に起因する変位検出手段の出力信号のノイズを低減することである。
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
請求項1記載の発明では、
燃料を蓄圧する蓄圧器から高圧配管を通じて燃料噴射弁に燃料を供給し、前記燃料噴射弁に形成された噴孔から燃料を噴射する、内燃機関用の燃料噴射システムに適用され、
前記燃料噴射弁と前記高圧配管とは別体に形成されて前記燃料噴射弁と前記高圧配管との間に取り付けられ、前記燃料噴射弁に形成された燃料流入口と前記高圧配管の流出口とを連通させる連通路が内部に形成されたコネクタと、
前記コネクタに設けられ、前記連通路を流通する高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサと、
を備えることを特徴とする。
これによれば、燃料噴射弁と高圧配管との間にコネクタを取り付け、そのコネクタに燃圧センサを設けるので、「燃料噴射弁の内部において高圧通路を燃圧センサに向けて分岐させる」といった先述の構造を廃止できるとともに、高圧配管の配置スペースの一部を燃圧センサの配置スペースとして置き換えて利用できる。よって、燃料噴射弁自体が分岐方向に大型化することなく、燃圧センサ搭載のための新規配置スペースを最小限にでき、ひいては燃料噴射弁の内燃機関への搭載性を向上できる。
請求項2記載の発明では、前記燃料噴射弁と螺合する噴射弁側ねじ部が一端に形成されるとともに、前記コネクタと螺合するコネクタ側ねじ部が他端に形成された連結ナットを備え、噴射弁側ねじ部を締め付ける向きに前記連結ナットを回転させると、前記コネクタ側ねじ部も同時に締め付けることとなるよう、前記両ねじ部は形成されていることを特徴とする(図3参照)。
ここで、一般的なボルト及びナットは、ナット側から見てナットを時計回りに回転させると締め付けられるよう形成されている。本発明に反してこの構造を上記連結ナットにそのまま採用すると、連結ナットをコネクタに締結させる時の連結ナットの回転方向と、連結ナットを燃料噴射弁に締結させる時の連結ナットの回転方向とは逆になる。したがって、この場合の作業手順としては、先ず連結ナットをコネクタに締結し、その後、コネクタが締結された状態で、連結ナットを燃料噴射弁に締結させることとなる。
すると、連結ナットの燃料噴射弁への締結時には、コネクタは連結ナットとともに回転することとなるので、連結ナットの燃料噴射弁への締結完了時点におけるコネクタの回転位置は、不確定となる。つまり、連結ナットの回転周方向における燃圧センサの配線取り出し位置が不確定となり、ひいては燃圧センサ配線の設置作業性が悪くなる。
これに対し上記請求項2記載の発明によれば、連結ナットの両端に形成されたねじ部は、噴射弁側ねじ部を締め付ける向きに連結ナットを回転させると、コネクタ側ねじ部も同時に締め付けることとなるよう形成されている。例えば、一方のねじ部を、ナット側から見て連結ナットを時計回りに回転させると締め付けられるよう形成した場合には、他方のねじ部を、ナット側から見て連結ナットを反時計回りに回転させると締め付けられるよう形成する。これによれば、コネクタを回転させることなく連結ナットを燃料噴射弁に締め付けることができるので、連結ナットの回転周方向における燃圧センサの配線取り出し位置を所望の位置にでき、ひいては燃圧センサ配線の設置作業性を良好にできる。
請求項3記載の発明では、前記高圧配管のうち前記流出口を形成する先端部分と前記燃料噴射弁との間に前記コネクタを挟み込むよう構成され、前記先端部分及び前記コネクタを内部に収容するとともに、前記燃料噴射弁と螺合するパイプナットを備え、前記パイプナットは、前記燃料噴射弁とのねじ締結力により前記先端部分を前記コネクタに向けて押し付ける押付部を有することを特徴とする(図5及び図6参照)。
これによれば、パイプナットを燃料噴射弁に締め付けるだけで、燃料噴射弁−コネクタ間の連結と、高圧配管−コネクタ間の連結とを同時に行うことができる。よって、これらの連結を別々のナットによる締め付けで行う場合に比べ、締め付け作業工数を低減できる。しかも、先端部分と燃料噴射弁との間にコネクタを挟み込むことでコネクタを取り付けているので、コネクタにねじ部を形成することを不要にできる。さらに、例えば燃料噴射弁−コネクタ間及び高圧配管−コネクタ間をそれぞれねじ締結させた場合においては、高圧配管をコネクタから取り外す時にコネクタが高圧配管と共に回転してしまう供回りが懸念されるのに対し、上記請求項3記載の発明によれば、コネクタにねじ部を形成することを不要にできるので、上記供回りの懸念を解消できる。
請求項4記載の発明では、前記燃圧センサは前記パイプナットの内側に位置しており、前記燃料噴射弁及び前記パイプナットのいずれかには、前記燃圧センサの配線を前記パイプナットの内側から外側に取り出す取出口が形成されていることを特徴とする(図5及び図6参照)。これによれば、燃圧センサの配線をパイプナットの内側から外側に取り出すことを容易に実現できる。
請求項5記載の発明では、前記コネクタには、前記燃料噴射弁と螺合するねじ部が形成されており、前記燃料噴射弁と前記コネクタとは溶接により相対回転不能に固定されていることを特徴とする(図7参照)。そのため、高圧配管をコネクタから取り外す場合に懸念される先述の供回りを回避できる。
請求項6記載の発明では、前記燃料噴射弁と前記コネクタとはねじで締結されるとともに、前記コネクタと前記高圧配管とはねじで締結され、前記コネクタと前記高圧配管とのねじ締め付け軸方向が、前記燃料噴射弁と前記コネクタとのねじ締め付け軸方向に対して交差するよう構成されていることを特徴とする(図8参照)。そのため、高圧配管をコネクタから取り外す場合に懸念される先述の供回りを回避できる。
ここで、車両のエンジンルームに搭載された内燃機関においては、エンジンルーム内での狭小な作業スペースで燃料噴射弁及び蓄圧器等の各種部品の取り付け作業を行わなければならない。そして、このようなエンジンルーム内での狭小作業は作業性が悪いため、車載内燃機関への部品取付工数は極力少なくさせることが望ましい。しかしながら、レール圧センサでは1つの燃圧センサを取り付ければよいのに対し、本発明においては複数の燃圧センサを取り付ける必要が生じるため、その取付工数が多くなり作業性の悪化を招いてしまうことが懸念される。
この懸念に対し、第1の構成では、車両のエンジンルームに搭載された複数気筒の内燃機関に適用され、1つの前記コネクタには、前記連通路が各気筒に対応して複数形成されているとともに、前記燃圧センサが各気筒に対応して複数設けられていることを特徴とする。
これによれば、各気筒に対応した連通路の各々を1つのコネクタに形成し、そのコネクタに、各連通路に対応した燃圧センサの各々を取り付けるので、複数の燃圧センサをコネクタにより統合してユニット化できる。そのため、エンジンルーム内での部品取付作業においては、予めユニット化した状態の統合部品として複数の燃圧センサを取り付けるようにできるので、エンジンルーム内での部品取付工数増大を抑制できる。
第2の構成では、前記コネクタは、前記内燃機関を構成するシリンダヘッドに取り付けられて固定される取付部を有するとともに、複数の前記燃料噴射弁を前記シリンダヘッドに固定させるクランプとして機能することを特徴とする。そのため、クランプの機能をコネクタに兼用させることができるので、クランプとコネクタとを別々に備える場合に比べて部品点数を減らすことができる。しかも、上記請求項8記載の発明によれば、1つのコネクタをシリンダヘッドに固定するだけで、複数の燃料噴射弁をシリンダヘッドに固定させることができるので、従来のクランプの如く各々の燃料噴射弁に対してクランプ固定作業を行う場合に比べて、エンジンルーム内での部品取付工数増大をより一層抑制できる。
第3の構成では、前記コネクタには、複数の前記燃圧センサの配線が配策される共通配策経路が形成されていることを特徴とする。これによれば、複数の配線を1まとめにして位置決めして取り付けることができるので、配線の取付作業を容易にできる。
第4の構成では、前記コネクタには、複数の前記燃圧センサの配線が接続された共通コネクタが取り付けられていることを特徴とする。これによれば、複数の配線毎に別々のコネクタを設ける場合に比べ、コネクタ接続作業の工数を低減できる。
ところで、燃圧センサにより検出される出力信号と実際の燃料圧力との関係(センサ出力特性)は、燃圧センサの温度に応じて変化する。つまり、実際の燃料圧力が同じであっても、その時の燃圧センサの温度によってセンサ出力信号は異なる値となるため、検出精度の悪化が懸念される。ちなみに、燃圧センサの温度は内燃機関の温度、外気温度、燃料温度等の影響を受けて変化し得る。この懸念を鑑みて為された第5の構成によれば、前記コネクタには、複数の前記燃圧センサを冷却する冷却手段が備えられていることを特徴とするので、燃圧センサの温度変化抑制を容易に図ることができ、ひいては検出精度の悪化を抑制できる。
前記冷却手段の具体例として、第6の構成によれば、前記コネクタ内部に形成されて冷却液を流通させる冷却通路を有する構成が挙げられる。なお、前記冷却通路は、複数の前記燃圧センサの取り付け位置に跨って延びるよう形成することで、複数の燃圧センサに対して均等に温度変化抑制を図ることが望ましい。また、このように冷却手段を水冷式とすることに替え、空冷式にしてもよい。この場合には、コネクタに冷却フィンを形成することが望ましい。
ここで、燃圧センサの構成例として、コネクタに、歪ゲージが貼り付けられたステム(起歪体)を取り付け、高圧燃料の圧力を受けて弾性変形したステムの変形量を歪ゲージにより検出することで燃圧を検出することが挙げられる。しかしながら、このようにステムに歪ゲージを貼り付けた構造では、ステムの分だけコネクタの体格が大型化してしまう。また、ステムとコネクタとの間から高圧燃料が漏れ出ないようにするために、ステムとコネクタとの間をシールするシール構造が必要となるため構造が複雑化する。
この問題に対し請求項記載の発明では、上記燃圧センサ及びコネクタを備え、前記コネクタには、前記連通路を形成する壁部の肉厚を薄肉にした薄肉部が形成され、前記燃圧センサは、前記薄肉部に取り付けられ、前記連通路の燃料圧力により生じる前記薄肉部の歪みを検出する歪み検出センサにより構成されていることを特徴とする。これによれば、コネクタに形成された薄肉部に歪み検出センサを直接取り付けるので、コネクタとは別体に構成された上述のステムを不要にして連通路の燃圧を検出できる。よって、燃圧センサを備えさせることによるコネクタの大型化を抑制できる。また、上述のステムは高圧燃料に触れる必要があったためシール構造を要していたのに対し、上記請求項による燃圧センサではその必要がないので、コネクタの構造簡素化を図ることができる。
第7の構成は、内燃機関に搭載されて噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧配管の少なくとも1つと、上記燃圧センサ及びコネクタと、を備えることを特徴とする燃圧検出システムである。この燃圧検出システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。
請求項記載の発明によれば、外部から高圧流体を供給する流体導入パイプとインジェクタボデーとの間にインレットボデーを配置し、このインレットボデー内に、ダイアフラム部と変位検出手段とを設けた。この場合、インジェクタボデーに固定する前に、インレットボデー単体で変位検出手段の動作チェックを行えるので、その段階で変位検出手段が不適格か否かを判別することができる。そして、適格と判断されたものをインジェクタボデーに対して固定させることができるため、燃料噴射装置を完成させる前に、変位検出手段が原因となる燃料噴射装置の歩留まり低下を抑制できる。よって、生産性の向上を実現可能な圧力検出機能一体型の燃料噴射装置を得ることができる。
請求項記載の発明によれば、インレットボデーが、インジェクタボデーにおける圧力制御室よりも反噴孔側の一端部に接続されて固定されるので、インレットボデー内の変位検出手段に接続される信号線の取り回しを容易に行うことができる。これにより、圧力検出部一体型の燃料噴射装置の生産性をさらに向上することができる。
請求項10記載の発明によれば、ダイアフラム部の平坦面をインジェクタボデーの軸方向に対して0度以上90度未満の角度をもって配置しているので、燃焼(爆発)によりインジェクタボデーを介して伝達される振動を、低減させることができる。このため、変位検出手段の検出信号に重畳される、その振動に起因するノイズを低減することができる。
請求項11記載の発明によれは、ダイアフラム部の平坦面をインジェクタボデーの軸方向に対して0度以上75度以下の角度をもって配置しているので、燃焼(爆発)による振動に起因するノイズを約0〜0.95倍に低減できる。
請求項12記載の発明によれば、インレットボデーが、ダイアフラム部を備えたステム部材を有するため、例えばインジェクタボデーを直接加工してダイアフラム部を構成する場合に比べて、ダイアフラム部の厚さ制御を容易に行なうことができる。
請求項13記載の発明によれば、インレットボデーは、外壁部から前記流体導入路へ貫通するとともに一部が分岐通路として構成される開口孔と、外壁部における開口孔を含む領域に、外壁部から所定深さを有して形成された凹部とを更に有する。そして、ステム部材が凹部に挿入されることでインレットボデー内に組み込まれるようにしたため、請求項の作用効果に加えて、更に、ステム部材を容易にインレットボデー内に組み込むことができる。
請求項14記載の発明によれば、圧力センサの配置されたステム部材が、インレットボデーの凹部へ挿入された際に、圧力センサ又はステム部材のインレットボデー径方向の最外周位置が、凹部が形成された位置のインレットボデーの外壁部位置よりもインレットボデー径方向の内周側に位置するように、インレットボデーの凹部が形成される。これにより、インレットボデーをインジェクタボデーに固定する際に、圧力センサが剥がれたり傷ついたりすることを防止できる。
なお、上記圧力センサは、請求項15記載のように、ダイアフラム部の分岐通路側とは反対面に一体的に貼り付けられた半導体式圧力センサであることが好ましい。
また、請求項16記載のように、流体導入路と筒状ステムとの間に、筒状ステムの内径よりも小径のオリフィス部を有することが好ましい。これにより、筒状ステム内に導入される高圧流体の圧力変動を低減することができる。
請求項17記載の発明によれば、インレットボデーが、インジェクタボデーに対して締結手段により着脱可能に一体的に固定されているため、必要に応じて圧力検出部を取替えることが可能となる。
請求項18記載の発明によれば、筒状部材からなる締結手段により、インレットボデーが、インジェクタボデーに対して着脱可能に一体的に固定されているため、必要に応じて圧力検出部を取替えることが可能となる。
請求項19記載の発明によれば、締結手段が、コネクタピンに対応する位置に開口部を有するため、締結手段の表面積を大きくして締結力を向上しつつ、外部(電気コネクタ)との電気結線を実現することができる。
の構成によれば、インジェクタボデーの軸方向を第1方向、インジェクタボデーの第1方向に沿う中心軸から見て前記導入ポートが配置される径方向を第2方向とした際に、ダイアフラム部の平坦面が、第1方向及び第2方向を含んで定義される平面に対し0度以上30度以下の角度で配置されている。これにより、燃焼(爆発)によってインジェクタボデーを介して伝達される振動による影響を、0〜0.5倍以下に低減することができる。このため、シリンダ内の燃焼(爆発)によりインジェクタボデーを介して伝達される振動に起因して変位検出手段の出力信号に重畳されるノイズを低減することができる。
請求項20記載のように、上述した圧力検出装置一体型の燃料噴射装置は、蓄圧式燃料噴射装置システムに用いて好適である。
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1〜図3を用いて説明する。図1は、本実施形態のインジェクタINJz(燃料噴射弁)をコモンレールCLz(蓄圧器)に接続した状態を示す図、図2はインジェクタINJz単体を示す断面図、図3は燃圧センサ60zの搭載構造を示す図である。
まず、図1及び図2に基づいて、インジェクタの基本的な構成、作動について説明する。インジェクタINJzは、コモンレールCLz内に蓄えられた高圧燃料を、内燃機関の気筒内に形成された燃焼室E1zに噴射するものであり、内燃機関のシリンダヘッドE2zに組み付けられている。
なお、本実施形態では、4輪自動車用ディーゼルエンジン(内燃機関)を対象にしており、燃焼室E1zに直接的に高圧燃料(例えば噴射圧力「1000気圧」以上の軽油)を噴射供給(直噴供給)する方式のエンジンである。また、当該エンジンは、多気筒(例えば直列4気筒)の4ストローク、レシプロ式ディーゼルエンジンを想定している。また、コモンレールCLzには、図示しない燃料ポンプにより燃料タンク内の燃料が高圧で供給されている。
インジェクタINJzは、開弁時に燃料を噴射するノズル1z、電荷の充放電により伸縮するピエゾアクチュエータ2z、ピエゾアクチュエータ2zにより駆動されてノズル1zの背圧を制御する背圧制御機構3zを備えている。なお、背圧制御機構3zを駆動させるアクチュエータとして、ピエゾアクチュエータ2zに替えて電磁コイルを採用してもよい。また、背圧制御機構3zを廃止してアクチュエータによりノズル1zを直接駆動させる直動式インジェクタを採用してもよい。
ノズル1zは、噴孔11zが形成されたノズルボディ12z、ノズルボディ12zの弁座に接離することにより噴孔11zを開閉するニードル13z、及びニードル13zを閉弁向きに付勢するスプリング14zを備えている。
ピエゾアクチュエータ2zは、ピエゾ素子を多数積層してなる積層体(ピエゾスタック)により構成されている。ピエゾ素子は圧電効果により伸縮する容量性の負荷であり、その充電と放電とで伸長状態と縮小状態とが切り替えられる。これにより、ピエゾスタックはニードル13zを作動させるアクチュエータとして機能する。なお、ピエゾアクチュエータ2zへの電力供給は、図1に示す電気コネクタCNzに接続された配線(図示せず)からなされる。
背圧制御機構3zのバルブボディ31z内には、ピエゾアクチュエータ2zの伸縮に追従して移動するピストン32z、ピストン32zに駆動される球状の弁体33zが収納されている。ちなみに、図1ではバルブボディ31zを1つの部品として図示しているが、実際には複数に分割されている。
略円筒状のインジェクタボディ4zは、その径方向中心部に、インジェクタ軸線方向(図2の上下方向)に延びる段付き円柱状の収納孔41zが形成されており、この収納孔41zにピエゾアクチュエータ2z及び背圧制御機構3zが収納されている。また、略円筒状のリテーナ5zをインジェクタボディ4zに螺合させることにより、インジェクタボディ4zの端部にノズル1zが保持されている。
インジェクタボディ4z、バルブボディ31z及びノズルボディ12zには、コモンレールCLzから常に高圧燃料が供給される高圧通路4az,31az,12azが形成され、インジェクタボディ4zおよびバルブボディ31zには、図示しない燃料タンクに接続される低圧通路4bzが形成されている。また、これらのボディ12z,4z,31zは金属製であり、内燃機関のシリンダヘッドE2zに形成された挿入穴E3zに挿入配置されている。インジェクタボディ4zにはクランプKzの一端と係合する係合部42z(押付面)が形成されており、クランプKzの他端をシリンダヘッドE2zにボルトで締め付けることにより、クランプKzの一端が係合部42zを挿入穴E3zに向けて押し付けることとなる。これにより、インジェクタは挿入穴E3z内に押し付けられた状態で固定される。
ニードル13zの外周面とノズルボディ12zの内周面との間には、高圧室15zが形成されている。この高圧室15zは、ニードル13zが開弁方向に変位した際に噴孔11zと連通する。また、高圧室15zには、高圧通路31azを介して常に高圧燃料が供給されている。ニードル13zにおける反噴孔側には背圧室16zが形成されている。この背圧室16zには前述したスプリング14zが配置されている。
バルブボディ31zには、バルブボディ31z内の高圧通路31azとノズル1zの背圧室16zとを連通させる経路中に高圧シート面35zが形成され、バルブボディ31z内の低圧通路4bzとノズル1zの背圧室16zとを連通させる経路中に低圧シート面36zが形成されている。そして、高圧シート面35zと低圧シート面36zとの間に前述した弁体33zが配置されている。
インジェクタボディ4zには、後に詳述するコネクタ70z(図1及び図3参照)により高圧配管50zと接続される高圧ポート43z(コネクタ接続部)、及び低圧配管(リーク配管)と接続される低圧ポート44z(リーク配管接続部)が形成されている。なお、高圧ポート43zは、図2に示すようにクランプKzに対して噴孔11zの反対側に配置してもよいし、クランプKzに対して噴孔側に配置してもよい。また、高圧ポート43zは、図2に示すようにインジェクタボディ4zの軸方向(図2の上下方向)端部に形成してもよいし、インジェクタボディ4zの側面に形成してもよい。
上記構成において、コモンレールCLzにて蓄圧された高圧燃料は、高圧配管50z及びコネクタ70zを通じて高圧ポート43zに供給され、高圧通路4az,31azを流通した後、高圧室15z及び背圧室16zに向けて流通する。そして、ピエゾアクチュエータ2zが縮んだ状態では、図2に示すように弁体33zが低圧シート面36zに接して背圧室16zは高圧通路31azと接続され、背圧室16zには高圧燃料が導入される。そして、この背圧室16z内の燃料圧とスプリング14zとによってニードル13zが閉弁向きに付勢されて噴孔11zが閉じられている。
一方、ピエゾアクチュエータ2zに電圧が印加されてピエゾアクチュエータ2zが伸びた状態では、弁体33zが高圧シート面35zに接して背圧室16zは低圧通路4bzと接続され、背圧室16z内は低圧になる。そして、高圧室15z内の燃料圧が低下することに伴ってニードル13zが開弁向きに付勢されて噴孔11zが開かれ、この噴孔11zから燃焼室E1zへ燃料が噴射される。
ここで、噴孔11zからの燃料噴射に伴い高圧燃料の圧力は変動する。この圧力変動を検出する燃圧センサ60zがコネクタ70zに取り付けられている。燃圧センサ60zにより検出された圧力変動波形中に、噴孔11zからの噴射開始に伴い燃圧が下降を開始した時期を検出することで、実際の噴射開始時期を検出することができる。また、噴射終了に伴い燃圧が上昇を開始した時期を検出することで、実際の噴射終了時期を検出することができる。また、これらの噴射開始時期及び噴射終了時期に加え、噴射に伴い生じた燃圧の下降量を検出することで、噴射量を検出することができる。換言すれば、燃圧センサ60zは燃料噴射に伴う噴射率の変化を検出していると言える。
次に、燃圧センサ60z及びコネクタ70zの取付構造について、図3を用いて説明する。
コネクタ70zは金属製であり、インジェクタINJzの高圧ポート43zと高圧配管50zとの間に取り付けられている。また、コネクタ70zはインジェクタINJzの軸線方向(図3の上下方向)に延びる略円筒形状であり、円筒内部は連通路70azとして機能する。この連通路70azは、高圧ポート43zに形成された燃料流入口43azと高圧配管50zの流出口50azとを連通させる。
コネクタ70zの下流側端部と高圧ポート43zとは、金属製の連結ナット71zにより脱着可能に接続されている。より具体的に説明すると、円筒状に形成された連結ナット71zの一端には、高圧ポート43zのねじ部43bzと締結する噴射弁側ねじ部71azが形成され、連結ナット71zの他端には、コネクタ70zのねじ部70bzと締結するコネクタ側ねじ部71bzが形成されている。
コネクタ側ねじ部71bzは、以下に説明するように逆ねじに形成されている。すなわち、噴射弁側ねじ部71azは、連結ナット71zの側(図3の上側)から高圧ポート43zを見て連結ナット71zを時計回りに回転させると、両ねじ部71az,43bzが締め付けられるよう正ねじに形成されている。これに対しコネクタ側ねじ部71bzは、連結ナット71zの側(図3の下側)からコネクタ70zを見て連結ナット71zを反時計回りに回転させると、両ねじ部71bz,70bzが締め付けられるよう逆ねじに形成されている。これにより、インジェクタINJz及びコネクタ70zが回転不能になっている状態において連結ナット71zを回転させて噴射弁側ねじ部71azを締め付けると、この締め付けと同時にコネクタ側ねじ部71bzも締め付けられることとなる。
コネクタ70zのシール面70cz及び高圧ポート43zのシール面43czは、上述の締付力により互いに押し付けられて密着している。これにより、コネクタ70z及び高圧ポート43zはメタルタッチシールされ、連通路70az内の高圧燃料が漏れ出ることを防止する。
コネクタ70zの上流側端部と高圧配管50zとは、金属製のパイプナット72zにより脱着可能に接続されている。より具体的に説明すると、パイプナット72zの一端には、コネクタ70zのねじ部70dzと締結するねじ部72azが形成され、パイプナット72zの他端には、高圧配管50zを挿通させる貫通穴72bzが形成された押付部72czが形成されている。高圧配管50zのうち流出口50azを形成する先端部分51zは、パイプナット72zの内部に収容されている。この先端部分51zは、高圧配管50zの肉厚が径方向に拡大するよう形成されており、押付部72czとコネクタ70zとの間にパッキンP1zを介して挟持されている。
コネクタ70zが回転不能になっている状態においてパイプナット72zを回転させて両ねじ部72az,70dzを締め付けると、この締付力により、コネクタ70zのシール面70ez及び先端部分51zのシール面51azは互いに押し付けられて密着する。これにより、コネクタ70z及び高圧配管50zはメタルタッチシールされ、連通路70az内の高圧燃料が漏れ出ることを防止する。
コネクタ70zの外周面には挿入穴70fzが形成されており、この挿入穴70fzに燃圧センサ60zを挿入配置することで、燃圧センサ60zはコネクタ70zの側面に取り付けられている。また、コネクタ70z内部には、連通路70azから分岐してコネクタ70zの径方向に延びる分岐通路70gzが形成されている。なお、コネクタ70zと燃圧センサ60zとはメタルタッチシールされている。
燃圧センサ60zは、分岐通路70gz内の高圧燃料の圧力を受けて弾性変形するステム61z(起歪体)と、ステム61zにて生じた歪の大きさを電気信号に変換して圧力検出値として出力する歪ゲージ62z(センサ素子)とを備えて構成されている。金属製ステム61zの材料には、超高圧を受けることから高強度であること、及び、熱膨張による変形が少なく歪ゲージ62zへの影響が少ない(つまり低熱膨張係数である)こと、が求められる。これらの点を鑑み、金属製ステム61zの材質を、コネクタ70zに比べて熱膨張係数が小さい材質にしている。そのため、ステム61z自体が熱膨張収縮して歪みが生じてしまうことを抑制できる。また、コネクタ70z全体を熱膨張係数が小さい材質にする場合に比べて、ステム61zのみを熱膨張係数が小さい材質にすればよいので、材料コストの低減を図ることができる。
ステム61zは、分岐通路70gzの高圧燃料を内部に導入する導入口61azが一端に形成された円筒形状の円筒部61bzと、円筒部61bzの他端を閉塞する円板形状のダイヤフラム部61czとを備えて構成されている。導入口61azから円筒部61bz内に流入した高圧燃料の圧力を、円筒部61bzの内面及びダイヤフラム部61czで受け、これによりステム61z全体が弾性変形することとなる。
ここで、円筒部61bz及びダイヤフラム部61czは、図3の左右方向に延びる挿入穴70fzの軸線に対して軸対称形状に形成されている。そのため、高圧燃料を受けて弾性変形する際には、ステム61zは軸対称に変形する。そのため、高圧燃料の圧力を受けてダイヤフラム部61czが弾性変形する際に、その変形が軸対称となり、燃圧に比例して精度良く変形することとなる。よって、ダイヤフラム部61czの歪の大きさを歪ゲージ62zで検出するにあたり、その検出精度を向上できる。
歪ゲージ62zは、ダイヤフラム部61czの取付面(導入口61azと反対側の面)に、図示しない絶縁膜を介して貼り付けられている。したがって、円筒部61bz内に流入した高圧燃料の圧力によりステム61zが拡大するよう弾性変形した時、ダイヤフラム部61czに生じた歪の大きさ(弾性変形量)を歪ゲージ62zが検出することとなる。
次に、インジェクタINJz、コネクタ70z及び高圧配管50z等のシリンダヘッドE2zへの組み付け手順について簡単に説明する。
はじめに、シリンダヘッドE2zの挿入穴E3zにインジェクタINJzを挿入し、クランプKzをシリンダヘッドE2zにボルトで締め付けることにより、インジェクタINJzをシリンダヘッドE2zに組み付ける。この状態ではインジェクタINJzは回転不能に固定されることとなる。
次に、燃圧センサ60zが挿入穴70fzに予め組み付けられた状態のコネクタ70zに、高圧配管50zが貫通穴72bzに予め挿入された状態のパイプナット72zを締め付ける。これにより、コネクタ70zと高圧配管50zとを互いに接続する。
次に、燃圧センサ60z及び高圧配管50zが組み付けられた状態のコネクタ70zと、インジェクタINJzの高圧ポート43zとを連結ナット71zにより締結する。この締結時には、コネクタ70zの軸線周りにおける燃圧センサ60zの位置を所望の位置にした状態で、コネクタ70zを手で押さえる等により回転不能に支持し、この支持状態で連結ナット71zを回転して締め付ける。これにより、連結ナット71zを高圧ポート43zに締め付けると同時に、連結ナット71zをコネクタ70zに締め付ける。
以上により、インジェクタINJz、コネクタ70z及び高圧配管50z等のシリンダヘッドE2zへの組み付けが完了する。そして、全ての気筒に対して同様の組み付けが完了した後、各気筒の高圧配管50zをコモンレールCLzに接続する。なお、上記説明では高圧配管50zとコネクタ70zとを接続した後にインジェクタINJzとコネクタ70zとを接続しているが、インジェクタINJzとコネクタ70zとを接続した後に高圧配管50zとコネクタ70zとを接続するようにしてもよい。
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)インジェクタINJzの高圧ポート43zと高圧配管50zとの間にコネクタ70zを取り付け、そのコネクタ70zに高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサ60zを取り付けている。そのため、インジェクタボディ4zの内部において高圧通路4azを燃圧センサ60zに向けて分岐させる、といった構造を廃止できるとともに、高圧配管50zの配置スペースの一部をコネクタ70z及び燃圧センサ60zの配置スペースとして置き換えて利用できる。よって、インジェクタINJz自体が分岐方向(インジェクタボディ4zの径方向)に大型化することなく、燃圧センサ60z搭載のための新規配置スペースを最小限にできる。よって、インジェクタINJzをシリンダヘッドE2zに取り付けるにあたり、その取付作業性を向上できる。
(2)コネクタ70zは、インジェクタボディ4zとは別体に形成されるとともにインジェクタINJzに対して脱着可能に取り付けられているので、コネクタ70zが取り外された状態でインジェクタINJzをシリンダヘッドE2zに取り付けることができる。よって、インジェクタINJzのシリンダヘッドE2zへの取付作業性を良好にできる。
(3)コネクタ70zは、インジェクタボディ4zとは別体に形成されるとともにインジェクタINJzに対して脱着可能に取り付けられているので、コモンレールCLzの下流側に燃圧センサ60zを搭載しない燃料噴射システムにおけるインジェクタと、本実施形態にかかるインジェクタINJzとの構造を共通化して互換可能にできる。
(4)コネクタ70zの噴射弁側ねじ部71azは正ねじに形成されているのに対し、コネクタ70zのコネクタ側ねじ部71bzは逆ねじに形成されている。そのため、インジェクタINJz及びコネクタ70zが回転不能になっている状態において連結ナット71zを回転させて噴射弁側ねじ部71azを締め付けると、この締め付けと同時にコネクタ側ねじ部71bzも締め付けられることとなるので、締め付け作業性を向上できる。さらに、このように逆ねじに形成することで、コネクタ70zを回転させることなく連結ナット71zを締め付けることができるので、連結ナット71zの回転周方向における燃圧センサ60zの配線63z(図3参照)の取り出し位置を所望の位置にでき、ひいては燃圧センサ配線63の設置作業性を良好にできる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、コネクタ70zと高圧ポート43zとを連結ナット71zにより接続するにあたり、コネクタ70zを連結ナット71zにねじ締結している。これに対し図4に示す本実施形態では、コネクタ700zと高圧ポート43zとを連結ナット710zにより接続するにあたり、コネクタ700zと連結ナット710zとのねじ締結を廃止した構造を採用している。本実施形態によっても上記第1実施形態と同様の効果が発揮される。
より具体的に説明すると、連結ナット710zの一端には、高圧ポート43zのねじ部43bzと締結するねじ部710azが形成され、連結ナット710zの他端には、コネクタ700zの挿入部700azを挿通させる貫通穴710bzが形成された押付部710czが形成されている。コネクタ700zのうち流出口を形成する先端部分700bzは、連結ナット710zの内部に収容されている。この先端部分700bzは、挿入部700azの肉厚が径方向に拡大するよう形成されており、押付部710czと高圧ポート43zとの間にパッキンP2zを介して挟持されている。
そして、連結ナット710zを回転させて両ねじ部710az,43bzを締め付けると、この締付力により、高圧ポート43zのシール面43cz及び先端部分700bzのシール面700czは互いに押し付けられて密着する。これにより、コネクタ700z及び高圧ポート43zはメタルタッチシールzされ、連通路70az内の高圧燃料が漏れ出ることを防止する。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、高圧ポート43z及び高圧配管50zの各々に対してコネクタ70zをねじ締結している。これに対し図5に示す本実施形態では、コネクタ701zにねじ部70bz,70dzを形成することを廃止して、高圧配管50zの先端部分51zと高圧ポート43zとの間にコネクタ701zを挟み込むよう構成している。
より具体的に説明すると、パイプナット720zの内部に先端部分51z及びコネクタ701zを収容させる。また、高圧ポート43zの先端にも、コネクタ701zを内部に収容させる円筒状の収容部431zを形成する。そして、パイプナット720zに形成されたねじ部720azを、収容部431zに形成されたねじ部431azに締め付けることで、パイプナット720zを高圧ポート43zにねじ締結するとともに、先端部分51zと高圧ポート43zとの間にコネクタ701zを挟み込む。
なお、図5に示す例では、パイプナット720zのねじ部720azを雌ねじとし、高圧ポート43zのねじ部431azを雄ねじとしているが、これらを逆にして、パイプナット720zのねじ部720azを雄ねじ、高圧ポート43zのねじ部431azを雌ねじとしてもよい。
また、両ねじ部720az,431azの締付力により、コネクタ701zのシール面70ez及び先端部分51zのシール面51azは互いに押し付けられて密着するとともに、コネクタ701zのシール面70cz及び高圧ポート43zのシール面43czは互いに押し付けられて密着する。これにより、高圧配管50z及び高圧ポート43zに対してコネクタ701zはメタルタッチシールされ、連通路70az内の高圧燃料が漏れ出ることを防止する。
また、上記第1実施形態の燃圧センサ60zは、ステム61z及び歪ゲージ62zにより構成されているが、本実施形態の燃圧センサでは上記ステムを廃止して、歪ゲージ620z(歪み検出センサ)をコネクタ701zに直接貼り付けている。つまり、連通路70azを流通する高圧燃料の圧力によりコネクタ701zは弾性変形するが、その弾性変形量を歪ゲージ620zで検出する。
コネクタ701zにはその肉厚を局部的に薄くした薄肉部701azが形成されており、この薄肉部701azに歪ゲージ620zを貼り付けている。このような薄肉部701azは、高圧燃料の圧力変動に応じて弾性変形しやすいので、圧力変動の検出精度を向上できる。なお、薄肉部701azはコネクタ701zの先端にて環状に形成されており、薄肉部701azの先端にシール面70czを形成している。
高圧ポート43zの収容部431zには、歪ゲージ620zの配線63zを挿通配置する取出口431bzが形成されている。歪ゲージ620zは収容部431zの内部に収容されているため配線63zを、パイプナット720z及び収容部431zの内側から外側に取り出す構造を要するが、上述の如く取出口431bzを形成することで、配線63zを取り出し可能にする構造を容易に実現できる。
以上により本実施形態によれば、パイプナット720zを高圧ポート43zに締め付けるだけで、高圧ポート43z−コネクタ701z間の連結と、高圧配管50z−コネクタ701z間の連結とを同時に行うことができる。よって、これらの連結を別々のナットによる締め付けで行う場合に比べ、締め付け作業工数を低減できる。
しかも、先端部分51zと高圧ポート43zとの間にコネクタ701zを挟み込むことでコネクタ701zを取り付けているので、コネクタ701zにねじ部を形成することを不要にできる。さらに、図3に示す第1実施形態の如く、高圧ポート43z−コネクタ70z間及び高圧配管50z−コネクタ70z間をそれぞれねじ締結させた場合においては、メンテナンス等により高圧配管50zをコネクタ70zから取り外す時に、コネクタ70zが高圧配管50zと共に回転してしまう供回りが懸念される。これに対し、本実施形態によれば、コネクタ701zにねじ部を形成することを不要にできるので、上記供回りの懸念を解消できる。
以上により、本実施形態によれば、コネクタ701zの薄肉部701azに歪ゲージ620zを直接取り付けるので、コネクタ701zとは別体に構成された上述のステム61zを不要にして連通路70azの燃圧を検出できる。よって、燃圧センサ60zを備えさせることによるコネクタ701zの大型化を抑制できる。また、上述のステム61zはコネクタ701zとの間にシール構造を要していたのに対し、本実施形態による燃圧センサではその必要がないので、コネクタ701zの構造簡素化を図ることができる。
(第4実施形態)
上記第3実施形態では、配線63zの取出口431bzを高圧ポート43zの収容部431zに形成しているのに対し、本実施形態ではパイプナット720zに取出口を形成している。例えば、図6に示すように、高圧配管50zを挿通させる貫通穴72bzに配線63zを挿通配置して、貫通穴72bzを取出口として機能させるようにして好適である。或いは、パイプナット720zの円筒周壁部分に、配線63zを挿通配置する取出口を形成してもよい。
(第5実施形態)
高圧配管50zをコネクタ701zから取り外す時のコネクタ701zの供回りを回避する対策として、上記第3実施形態では、コネクタ701zにねじ部を形成することを廃止して高圧配管50zと高圧ポート43zとの間にコネクタ701zを挟み込む構成を採用している。これに対し、図7に示す本実施形態では、コネクタ702zのねじ部70bzを高圧ポート43zのねじ部430bzに締め付ける構成を採用するとともに、両ねじ部70bz,430bzの少なくとも一部分をスポット溶接等の接合手段により接合している。なお、図7中の符号Wに示す斜線部分は溶接箇所を表す。
以上により、本実施形態によれば、コネクタ702zにねじ部70bz、70dzを形成する構成を採用しつつも、溶接Wによりコネクタ701zは高圧ポート43zに対して相対回転不能に固定される。そして、インジェクタはシリンダヘッドに回転不能に固定されているので、高圧配管(図示せず)をコネクタ702zから取り外す時のコネクタ701zの供回りを回避することができる。
(第6実施形態)
上記各実施形態では、インジェクタINJzの軸線方向と高圧配管50zの軸線方向とが平行となるよう、コネクタ70zの連通路70azは前記両軸線方向と平行に延びるストレート形状に形成されている。これに対し、図8に示す本実施形態では、連通路70azが折れ曲がるエルボ形状に形成されている。つまり、コネクタ703zと高圧配管とのねじ締め付け軸方向J2zが、高圧ポート43zとコネクタ703zとのねじ締め付け軸方向J1zに対して交差(図8の例では直角に交差)するよう構成されている。そのため、高圧配管をコネクタ703zから取り外す場合に懸念される先述したコネクタ703zの供回りを回避できる。
以上の構成による本実施形態によれば、コネクタ703zによりエルボ配管の機能を発揮させるので、直角に折れ曲がる形状の高圧配管50zを図7のコネクタ702zに取り付けた場合に比べて、インジェクタINJzの軸線J1方向に要する高圧配管50zの配置スペースを小さくできる。
(第7実施形態)
上記各実施形態では、インジェクタINJzの軸線方向J1zと同軸上に延びるよう高圧ポート43zを形成しているが、図9に示す本実施形態では、インジェクタINJzの軸線方向J1zと高圧ポート43zの軸線方向J3zとが交差するよう高圧ポート43zを配置している。なお、このような高圧ポート43zの配置変更に伴い、図1に示す例では電気コネクタCNzをインジェクタボディ4zの外周面に配置していたのに対し、本実施形態では電気コネクタCN1zをインジェクタボディ4zの軸線J1z上の端面に配置している。
(第8実施形態)
図5に示すようにコネクタ701zの薄肉部701azに歪ゲージ620zを直接貼り付ける構成を採用するにあたり、上記第3実施形態による薄肉部701azは、コネクタ701zの先端にて環状に形成されている。これに対し、図10に示す本実施形態では、コネクタ704zの軸線方向(図10の上下方向)の中間位置に薄肉部704azを形成し、かつ、この薄肉部704azは、コネクタ704zの周方向の一部分に形成されている。換言すれば、コネクタ704zの外周面に外周側から凹む凹部704bzを形成することで上記薄肉部704azを形成しており、薄肉部704azに貼り付けられた歪ゲージ621は凹部704bz内に収容される。
さらに凹部704bz内には、後述する電圧印加回路及び増幅回路を構成する回路部品622zが収容されている。これらの回路は、ワイヤボンドにより歪ゲージ621zと接続されている。電圧印加回路から電圧印加された歪ゲージ621zは、図示しない他の抵抗素子とブリッジ回路を構成するとともに、薄肉部704azにて生じた歪の大きさに応じて抵抗値が変化する。これにより、薄肉部704azの歪に応じてブリッジ回路の出力電圧が変化し、当該出力電圧が高圧燃料の圧力検出値として増幅回路に出力される。増幅回路は、歪ゲージ621z(ブリッジ回路)から出力される圧力検出値を増幅し、増幅した信号を出力する。
(第9実施形態)
上記各実施形態では、図1に示すように各気筒のインジェクタINJzに対して、それぞれ別々のコネクタ70zを取り付けている。これに対し、図11に示す本実施形態では、1つのコネクタ705zに各気筒に対応する複数の連通路70azが形成されているとともに、その1つのコネクタ705zに、各気筒に対応する複数の燃圧センサ60zが取り付けられている。
図12はコネクタ705z単体を模式的に示す斜視図であり、図13(a)は図12中の一点鎖線に示す断面をI方向から見た図である。コネクタ705zの下面には、各々のインジェクタINJzと接続する接続部として、図7に示す第5実施形態と同様のねじ部70bzが複数備えられている。また、コネクタ705zの上面又は側面には、各々の高圧配管50zと接続する接続部としてねじ部70hzが複数備えられている。
以上により、本実施形態によれば、各気筒に対応した連通路70azの各々を1つのコネクタ705zに形成し、そのコネクタ705zに、各連通路70azに対応した燃圧センサ60zの各々を取り付けるので、複数の燃圧センサ60zをコネクタ705zにより統合してユニット化できる。そのため、エンジンルーム内での部品取付作業においては、予めユニット化した状態の統合部品として複数の燃圧センサ60zを、シリンダヘッドE2zに固定されたインジェクタINJzに取り付けるようにできるので、エンジンルーム内での部品取付工数低減を図ることができる。
なお、図11、図12及び図13(a)に示すコネクタ705zでは、コネクタ705z内部に形成された連通路70azをインジェクタINJzの軸線上にて直線状に延びる形状に形成しており、燃圧センサ60zをコネクタ705zの側面に取り付けている。これに対し、図13(b)に示すように連通路70azを直角に曲がる形状に形成して、燃圧センサ60zをコネクタ706zの上面に取り付けるようにしてもよい。
(第10実施形態)
上記第9実施形態では、1つのコネクタ705zに、内燃機関が有する全ての気筒(図11の例では4気筒)に対応して連通路70azが形成されている。これに対し、図14に示す本実施形態では、コネクタ707zを複数(図14の例では2つ)備え、それぞれのコネクタ707zに、複数の連通路70az及び複数の燃圧センサ60zを設けている。さらに、本実施形態にかかるコネクタ707zは、シリンダヘッドE2zに取り付けられて固定されるボルト挿入穴707az(取付部)を有している。
そして、ボルト挿入穴707azに挿入したボルトBTzをシリンダヘッドE2zに締結することで、コネクタ707zは、複数(図14の例では2つ)のインジェクタINJzをシリンダヘッドE2zに固定させるクランプとして機能する。よって、本実施形態では図2に示すクランプKzを廃止している。なお、ボルト挿入穴707azは、コネクタ707zのうち2つのインジェクタINJzの中間部分に位置している。
以上により、本実施形態によれば、コネクタ707zは、ボルトBTzによりシリンダヘッドE2zに固定されるボルト挿入穴707azを有するので、複数のインジェクタINJzをシリンダヘッドE2zに固定させるクランプとして機能する。そのため、クランプの機能をコネクタ707zに兼用させることができるので、第1実施形態の如くクランプKとコネクタ70zとを別々に備える場合に比べて部品点数を減らすことができる。しかも、本実施形態によれば、1つのコネクタ707zをシリンダヘッドE2zに固定するだけで、複数のインジェクタINJzをシリンダヘッドE2zに固定させることができるので、図2に示すクランプKzの如く各々のインジェクタINJzに対してクランプ固定作業を行う場合に比べて、エンジンルーム内での部品取付工数を低減できる。
また、本実施形態では、コネクタ707zを複数備えるので、全てのインジェクタINJzに対するクランプ機能を1つのコネクタに発揮させる場合に比べて、インジェクタINJzを挿入穴E3zへ押し付ける押付力を十分に確保できる。特に、3つ以上のインジェクタINJzを1つのコネクタで押し付けようとすると、その押付力を十分に確保することが困難である。これに対し本実施形態では1つのコネクタ707zで、2つのインジェクタINJzを固定させているので、上記押付力を十分に確保することができ、好適である。
(第11実施形態)
本実施形態にかかるコネクタ708zの内部には、図15に示すように、複数の燃圧センサ60zの配線が配策される共通配策経路708azが形成されている。また、コネクタ708zには、複数の燃圧センサ60zの配線が接続された共通コネクタCN2zが取り付けられている。そして、共通コネクタCN2zと接続するコネクタCN3zの配線WHzはエンジンECUに接続される。
これによれば、配線WHzの如く、複数の配線を1まとめにして位置決めして共通コネクタCN2zに取り付けることができるので、配線WHzの取付作業を容易にできる。また、複数の配線毎に別々の電気コネクタを設ける場合に比べ、電気コネクタCN3zの接続作業の工数を低減できる。
(第12実施形態)
本実施形態にかかるコネクタ709zの内部には、図16に示すように、冷却液を流通させる冷却通路709az(冷却手段)が形成されている。この冷却通路709azは、複数の燃圧センサ60zの取り付け位置に跨って延びるよう形成されている。図16に示す例では、コネクタ709zの長手方向に貫通する形状に冷却通路709azは形成されており、貫通穴の一端は冷却液の流入口709bzとして機能し、他端は流出口709czとして機能する。本実施形態では、エンジン冷却水を冷却液として冷却通路709azに循環させている。
ところで、燃圧センサ60zにより検出された検出燃圧値と実際の燃料圧力との関係(センサ出力特性)は、燃圧センサ60zの温度に応じて変化する。つまり、実際の燃料圧力が同じであっても、その時の燃圧センサ60zの温度によって検出燃圧値は異なる値となるため、検出精度の悪化が懸念される。この懸念に対し本実施形態によれば、冷却通路709azを冷却液が循環するので、燃圧センサ60zの温度変化抑制を容易に図ることができ、ひいては検出精度の悪化を抑制できる。
ちなみに、エンジン冷却水の温度変化は、シリンダヘッドE2zの温度変化に比べて小さいので、エンジン冷却水をそのまま冷却通路709azに循環させるだけで、燃圧センサ60zの温度変化抑制を図ることができる。
(第13実施形態)
図17は、ディーゼル機関を含む蓄圧式燃料噴射装置100の全体構成図である。図18は、本実施形態に係るインジェクタ2を示す断面図である。図19(a),(b)は、本実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図及び平面図である。図20(a)〜(c)は、継手部(インレットボデー)の要部を示す縦横断面図及び平面図である。図21は、インレットボデーの組み付け手順を示す断面図である。以下、本実施形態による蓄圧式燃料噴射装置100を図面を参照しつつ説明する。
図17に示されるように、燃料タンク102から汲み上げられた燃料は、高圧燃料供給ポンプ(以下、サプライポンプ)103により加圧され高圧状態でコモンレール104に供給される。コモンレール104は、サプライポンプ103から供給される燃料を高圧状態で蓄え、高圧燃料通路(流体導入パイプ)105を介してインジェクタ2のインレットボデーに供給する。インジェクタ2は、例えば自動車等の車両に搭載された多気筒(本実施形態では、4気筒)のディーゼルエンジン(以下、エンジンと呼ぶ)の各気筒ごとに設けられ、コモンレール104内に蓄圧された高圧燃料(高圧流体)を燃焼室内に直接噴射して供給する。また、インジェクタ2は、低圧燃料通路106とも接続されており、低圧燃料通路106を介して燃料タンク102に燃料を戻すことが可能となっている。
電子制御装置(ECU)107は、マイクロコンピュータやメモリ等を備えて構成され、ディーゼル機関の出力の制御を行なう。この制御に際しては、ECU107は、コモンレール104内の燃料圧を検出する燃圧センサ108の検出結果や、ディーゼル機関のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ109の検出結果、ユーザによるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ110、各インジェクタ2に設けられてインジェクタ内の燃料圧を検出する圧力検出部80等、各種センサの検出結果を取り込み、これら検出結果を参照する。
図18に示されるように、インジェクタ2は、ノズルニードル20を軸方向に移動可能に収容するノズルボデー12と、ノズルニードル20を閉弁側に付勢する付勢部材としてのスプリング35を収容するロアボデー11と、ノズルボデー12とロアボデー11とを所定の締付軸力により締結する締付け部材としてのリテーニングナット14と、高圧燃料の圧力を検出する圧力検出部80を搭載したインレットボデー70と、ロアボデー11とインレットボデー70とを所定の締付軸力により締結する締付け部材としてのリテーニングナット71を含んで構成されている。
本実施形態では、ロアボデー11とノズルボデー12とがリテーニングナット14で締結されることでインジェクタボデーを構成している。また、ノズルニードル20とノズルボデー12はノズル部を構成している。
ノズルボデー12は、略筒状体に形成され、先端部(図18中の下方側の端部)側に、高圧燃料を燃焼室に噴射するための噴孔12bを1個又は複数個備えている。このノズルボデー12の内部には、先端が先細に形成された円柱状のノズルニードル20を軸方向移動可能に保持するための収容孔(以下、第1ニードル収容孔)12eが形成されている。この第1ニードル収容孔12eの図中の中間部位には、その孔径が拡げられた燃料溜り室12cが設けられている。具体的には、ノズルボデー12の内周は、燃料流れの下流に向かって、第1ニードル収容孔12e、燃料溜り室12c、弁座12aの順に形成されており、弁座12aの下流側にノズルボデー12の内外を貫通する噴孔12bが設けられている。
弁座12aは、円錐台面を有しており、円錐台面の大径側が第1ニードル収容孔12eに連続し、小径側が噴孔12bに向かって延びている。この弁座12aにノズルニードル20の先端部が着座および離座可能に配置され、着座および離座することでノズルニードル20が閉弁および開弁する。
さらに、ノズルボデー12には、このノズルボデー12の図示上端側の合わせ面から燃料溜り室12cへ延びる燃料送出路12dが設けられている。この燃料送出路12dは、ロアボデー11の後述の燃料供給路11bと連通することで、コモンレール104内で蓄圧された高圧燃料を燃料溜り室12cを経由し弁座12a側へ送り込む。燃料送出路12dと燃料供給路11bとは高圧燃料通路を構成する。
ロアボデー11は、略筒状体に形成されており、内部に、スプリング35、およびノズルニードル20を駆動するための制御ピストン30を軸方向に移動可能に収容するための収容孔(以下、第2ニードル収容孔)11dが設けられている。この第2ニードル収容孔11dの図示下端側の合わせ面には、中間の内周11d1よりは大きく拡げられた内周11d2が形成されている。
具体的には、この内周(以下、スプリング室とも呼ぶ)11d2には、スプリング35、および環状部材31、および制御ピストン30のニードル部30cを収容するいわゆるスプリング室が形成されている。環状部材31は、スプリング35とノズルニードル20との間に挟み込まれて配置されており、ノズルニードル20を閉弁方向に付勢するスプリング35のスプリング受け部を構成している。制御ピストン30のニードル部30cは、ノズルニードル20に、環状部材31を介して間接的に当接可能に構成されている。
さらに、ロアボデー11には、コモンレール104の分岐管に接続される高圧配管(図17参照)が気密に連結するインレットボデー(インレット部)70が固定されている。インレットボデー70は、ロアボデー11とは別体的に形成され、後述する圧力センサが搭載された後に、ロアボデー11と螺着により接合される。ここで、インレットボデー70は、ロアボデー11とノズルボデー12とからなるインジェクタボデーの軸方向に対して所定角度(好ましくは30度〜75度、本実施形態では60度)をもって接続固定されている。このインレットボデー70に関しては、後に詳しく説明する。
また、ロアボデー11には、スプリング室11d2に導かれた燃料を、図17に示した燃料タンク102等の低圧配管系内に戻すための燃料逃がし通路(リーク回収用通路とも呼ぶ)(図示せず)が設けられている。燃料逃がし通路、スプリング室11d2は低圧燃料通路を構成する。
なお、図18に示すように、制御ピストン30の他端部側には、電磁弁装置7により油圧が給排される圧力制御室8、16cが設けられている。この圧力制御室8、16cの油圧を増減することで、ノズルニードル20を閉弁および開弁する。具体的には、圧力制御室8、16cから油圧が抜かれて減少すると、ノズルニードル20および制御ピストン30がスプリング35の付勢力に抗して図18中の軸方向上方に移動し、その結果、ノズルニードル20が開弁する。一方、圧力制御室8、16cに油圧が導入されて増加すると、ノズルニードル20および制御ピストン30がスプリング35の付勢力によって図19中の軸方向下方に移動し、その結果、ノズルニードル20が閉弁する。なお、制御ピストン30の端部外壁(上端部)30pと、第2ニードル収容孔11dと、後述するオリフィス部材16とによって圧力制御室8、16cが形成されている。
次に、電磁弁装置7について詳細に説明する。電磁弁装置7は、圧力制御室8、16c、と低圧通路(以下、導通路とも呼ぶ)17dとを断続する電磁二方弁である。電磁弁装置7は、ロアボデー11の反噴孔側の端部に配設されている。電磁弁装置7は、ボデーアッパー52によりロアボデー11に固定されている。第2ニードル収容孔11dの反噴孔側の端部には、弁ボデーとしてのオリフィス部材16が設けられている。
オリフィス部材16は、インジェクタ2の軸方向つまり制御ピストン30の延びる方向に対して、略垂直方向に配置された金属性の板状部材から構成されている。また、オリフィス部材16はインジェクタボデーを構成するロアボデー11及びノズルボデー12とは別体的に(別工程にて、及び/又は別部材として)形成され、形成後、ロアボデー11に組み付けられて一体的に保持される。オリフィス部材16には、図19(a)、(b)に示すように、連通路16a、16bが設けられている。ここで、図19(b)はオリフィス部材16をバルブアーマチャ42側から見た平面図である。連通路(以下、オリフィスとも呼ぶ)16a、16bは、出口側絞り部としてのオリフィス(以下、アウトオリフィス)16aと、入口側絞り部としてのオリフィス(以下、インオリフィス)16bとを有する。なお、アウトオリフィス16aとインオリフィス16bとは、圧力制御室16cを介して連通されている。
アウトオリフィス16aは、弁座16dと圧力制御室16cとを連通するように配置され、弁部材41を介したバルブアーマチャ42の閉弁および開弁により閉塞および流通する。インオリフィス16bは、オリフィス部材16のロアボデー11側の平坦面162に開口して燃料を導入する入口部16hに連通されている。この入口部16hは、燃料供給路11bから分岐された分岐燃料供給路11gと連通する位置に配置されている。なお、弁部材41を介して開弁および閉弁するオリフィス部材16の弁座16dと、バルブアーマチャ42の弁構造については後述する。
オリフィス部材16の反噴孔側には、弁ハウジングとしてのバルブボデー17が設けられている。バルブボデー17の外周部には雄ねじが形成されており、バルブボデー17がロアボデー11の筒状ねじ部にねじ込まれることによってオリフィス部材16がバルブボデー17とロアボデー11とに挟持されている。バルブボデー17は略円筒形状に形成されており、貫通孔17a、17bが設けられている(図18参照)。貫通孔(以下、ガイド孔とも呼ぶ)17aと貫通孔17bとの間には、導通路17dが形成されている。
オリフィス部材16のバルブボデー側端面161と、貫通孔17aの内壁とによって弁室17cが形成されている。オリフィス部材16の外壁には、二面幅面(図示せず)が形成されており、二面幅面と、ロアボデー11の内壁の間に形成された隙間16kは貫通孔17bに連通している(図18参照)。
コイル61は、樹脂製のスプール62に直接巻回され、スプール62およびコイル61の外周側は図示しない樹脂モールドにより覆われている。なお、巻回装置により巻回されたコイル(以下、巻回コイル)61の外周を樹脂モールドにより被覆した後に、被覆された巻回コイル61に2次樹脂成形を行なってスプール62と一体に成形されるものであってもよい。コイル61の端部は、コネクタ50と一体的に形成されたターミナルピン51aへ電気的に接続され、ECU107と接続されている。
固定コア63は、略円筒状に形成されており、内周側コア部と、外周側コア部と、これら両コア部に接続する上端部とを備え、内周側コア部と外周側コア部との間にコイル61が挟み込まれている。固定コアは磁性材で形成されている。
固定コア63の図18中の下部側には、バルブアーマチャ42が固定コア63に向き合うように配置されおり、固定コア63の下端面(以下、磁極面)とバルブアーマチャ42の上端面(以下、磁極面)が近接および離間可能に配置されている。電流供給によりコイル61に発生する電磁力を利用し、内周側コア部および外周側コア部の磁極面からバルブアーマチャ42の磁極面に向けて磁束が流れ、磁束密度に応じた吸引力がバルブアーマチャ42に作用する。
固定コア63の内側には、略円筒状のストッパ64が挿入配置され、固定コア63と上部ハウジング53の間に挟まれて固定されている。ストッパ64内には、圧縮スプリングなどの付勢部材59(バネ部材)が配置されている。この付勢部材59の付勢力は、バルブアーマチャ42に作用し、バルブアーマチャ42の磁極面と固定コア63の磁極面のエアギャップが広がる方向に付勢している。ストッパ64のバルブアーマチャ側の端面は、バルブアーマチャ42がフルリフトする際のリフト量を規制する。ストッパ64およびボデーアッパー52の内側には、弁室17c、貫通孔17bを介して流出した燃料が低圧側へ流出する燃料通路37が形成されている。
ここで、上部ハウジングとしてのボデーアッパー52と、中間ハウジング54と、下部ハウジングとしてのバルブボデー17とは、弁ハウジングを構成している。中間ハウジング54は略筒状に形成され、固定コア63をガイドするように収容している。具体的には、固定コア63は段付きの略有底円筒状に形成され、中間ハウジング54の下端部の内周側に挿入されている。固定コア63の外周は、段付きを境に下方に向かって縮径しており、その段付きが、中間ハウジング54の内周側に形成された段差に係止されることにより、固定コア63が中間ハウジング54から脱落するのを防止している。
バルブアーマチャ42は、略平板状に形成された平板部と、平板部より小径の小径軸部とを備えている。平板部の上端面は、固定コア63の内側コア部および外側コア部の磁極面に対向して配置される磁極面となっている。バルブアーマチャ42は磁性材からなり、例えばパーメンジュールで形成されている。平板部の下部側に上述した小径軸部が形成されている。
バルブアーマチャ42の小径軸部の端面42aには、略球状の弁部材41が設けられており、バルブアーマチャ42は、弁部材41を介してオリフィス部材16の弁座16dに着座および離座が可能である。なお、オリフィス部材16は、ピン等の位置決め部材15を介してロアボデー11に位置決め固定されている。オリフィス部材16の貫通穴16pは、位置決め部材15を挿入する係止穴である。
次に、弁部材41を介して互いに着座および離座するバルブアーマチャ42と、弁座16dを有するオリフィス部材16の弁構造について、図19(a)、(b)に従って説明する。
図19(a)に示すように、バルブアーマチャ42の小径軸部の弁部材側の端面42aは、平坦面に形成され、弁部材41の球面部41aに当接および離間可能である。また、バルブアーマチャ42の小径軸部は、バルブボデー17の貫通孔17aの内周に軸方向移動可能に保持されるとともに、弁室17cに挿通可能に配置されている。弁部材41を介してバルブアーマチャ42と弁座16dが着座および離座することにより、圧力制御室8、16cより弁室17cへの燃料流れが遮断および流通する。
具体的には、弁部材41は、平面部41bを有する球状体であって、平面部41bが、弁座16dに着座および離座可能に配置されている。弁部材41は、平面部41bの着座時にアウトオリフィス16aを閉塞する。
また、オリフィス部材16のバルブアーマチャ側の端面161には、弁部材41の球面部41aを摺動自在に支持する有底孔状のガイド孔16gが設けられている。弁座16dは、ガイド孔16gの内周の底部に設けられており、平面状のシート面を形成している。弁座16dはシート部を構成し、ガイド孔16gはガイド部を構成する。また、弁座16dは、オリフィス部材16に形成された段差部を構成する。ガイド孔16gの開口端と、オリフィス部材16の端面161は面一であり、ガイド部とオリフィス部の端面は面一である特徴を有する。
弁座16dの外周は、ガイド孔16gの内周より小さく形成されており、弁座16dとガイド孔16gとの間には、環状の燃料逃がし通路16eが設けられている。弁座16dの外周は、弁部材41の平面部41bの外周より小さく形成されている。これにより、弁部材41の平面部41bが弁座16dに着座および離座する際に、ガイド孔16gの底部のうち、平面部41bが着座する弁座16d以外の部位で燃料流れを制限することはない。なお、燃料逃がし通路16eは、弁座16dと弁部材41の平面部41bとの密着領域において設けられる流体逃がし通路を構成する。
また、燃料逃がし通路16eは、弁座16d側からガイド孔16g側に向かって深さが深くなることによって、流路断面積が大きくなるように形成されている。これにより、弁部材41が弁座16dより離座したときに弁座16dより流出する燃料をスムースに低圧側へ流すことができる。
上述したように弁部材41はガイド孔16gに軸方向移動可能に支持されているため、ガイド孔16gの内周と、弁部材41の球面部41aの球面との隙間の大きさは、互いに摺動可能な程度のガイドクリアランスに設定されている。このガイドクリアランスによる燃料リーク量だけでは、弁座16dより低圧側へ流出する燃料流量が限られる。
本実施形態では、ガイド孔16gの内壁には、低圧側の弁室17cに連通する燃料リーク溝16rが設けられており、この燃料リーク溝16rによって弁座16dより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する。このように、ガイド孔16gの内壁に、弁座16dより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する燃料リーク溝16rを設けるので、弁部材41が弁座16dより離座したときに、弁座16dより低圧側へ流出する燃料の流量が絞られることはなく、連通路16a、16b及び圧力制御室16cを介して流出すべき燃料流量を確保することができる。
なお、上記燃料リーク溝16rは、図19(b)に示すように、弁座16dより放射状に延出するように、ガイド孔16gの内壁に形成されている。すなわち、上記連通路16a、16b及び圧力制御室16cより流出すべき燃料流量に応じて、複数個(本実施例では、4個)の燃料リーク溝16rを設けることができる。さらに複数個の燃料リーク溝16rを、弁部材41の中心位置から対称的かつ放射状に設けるので、弁座16dから流出し、燃料リーク溝16rを流れる燃料の流体力によって弁部材41の姿勢が不安定になることを防止できる。なお、弁座16dの内周は、段付き内周に形成されており、出口側内周16l、アウトオリフィス16a、および圧力制御室16cの順に形成されている。また、バルブアーマチャ42は、支持部材を構成する。オリフィス部材16は、弁座を有する弁ボデーを構成する。また、バルブボデー17は、弁ハウジングを構成する。
上述した電磁弁装置7を有するインジェクタ2の作動について説明する。高圧源であるコモンレール104から高圧配管105、燃料供給路11b、燃料送出路12dを介して燃料溜り室12cに高圧燃料が供給されるとともに、燃料供給路11b、分岐燃料供給路11g、及びインオリフィス16bなどを介して圧力制御室8、16cに高圧燃料が供給される。
コイル61への非通電時には、バルブアーマチャ42および弁部材41は、付勢部材59の付勢力により弁座16d側(図18の下方)へ押し当てられ、弁部材41が弁座16dに着座する。弁部材41の着座によりアウトオリフィス16aが閉塞され、圧力制御室8、16cから弁室17c及び低圧通路17dへの燃料流れが遮断される。
このとき、圧力制御室8、16cに蓄えられている燃料圧力(以下、背圧)は、コモンレール104の内部の燃料圧力(以下、コモンレール圧)とほぼ同一の圧力に維持される。圧力制御室8、16cに蓄えられている背圧により制御ピストン30を介してノズルニードル20を噴孔閉塞方向へ付勢する作用力(以下、第1作用力)と、スプリング35の付勢力によるノズルニードル20を噴孔閉塞方向へ付勢する作用力(以下、第2作用力)との和が、燃料溜り室12cおよび弁座12a近傍のコモンレール圧によりノズルニードル20が噴孔開放方向に受ける作用力(以下、第3作用力)より大きくなっている。そのため、ノズルニードル20は弁座12aに着座し、噴孔12bが閉塞される。その結果、噴孔12bから燃料は噴射されない。
なお、弁座16dに着座している弁部材41には、閉塞されているアウトオリフィス16a(詳しくは、出口側内周16l)内の燃料圧力(背圧)が作用している。
コイル61への通電が開始されると(以下、インジェクタ2の開時)、コイル61に電磁力が発生し、固定コア63とバルブアーマチャ42の両磁極面間に発生する磁気吸引力により、バルブアーマチャ42が固定コア63方向に吸引される。このとき、弁部材41は、上記アウトオリフィス16aの背圧により離座方向に向かう作用力(以下、第4作用力)が働いているので、バルブアーマチャ42と共に弁部材41が弁座16dから離座する。その結果、弁部材41は、ガイド孔16gに沿って固定コア63方向に移動する。
このとき、バルブアーマチャ42および弁部材41の弁座16dからの離座により、アウトオリフィス16aを介して圧力制御室8、16cから弁室17c及び低圧通路17dへ流れる燃料流れが発生する。圧力制御室8、16c内の燃料が低圧側へ開放されるため、圧力制御室8、16cによる制御ピストン30の背圧が低下する。背圧が低下すると、第1作用力が減少する。そして、ノズルニードル20の噴孔閉塞方向に作用する第1作用力および第2作用力の和よりも、ノズルニードル20の噴孔開放方向に作用する第3作用力が大きくなると、ノズルニードル20は弁座12aより離座し、図18の上方へリフトする。ノズルニードル20がリフトすると、噴孔12bは開放され、噴孔12bより燃料が噴射される。
また、コイル61への通電が停止されると(以下、インジェクタ2の閉時)、コイル61の電磁力が消滅するため、付勢部材59の付勢力によりバルブアーマチャ42および弁部材41が弁座16d方向に移動する。弁部材41の平面部41bが弁座16dに着座すると、圧力制御室8、16cから弁室17c及び低圧通路17dへの燃料の流出が停止される。そして圧力制御室8、16cによる背圧が増加し、第1作用力および第2作用力の和が第3作用力に勝るようになると、ノズルニードル20が図18の下方へ移動し始める。
そして、ノズルニードル20が弁座12aに着座すると、燃料噴射が終了する。
次に、本実施形態の特徴部分に係るインレットボデー70について説明する。図18に示すように、インレットボデー70は、インジェクタボデーにおける圧力制御室8,16cよりも反噴孔側であって、内部に燃料供給路11bの一部が形成された一端部に、リテーニングナット71を用いた螺着によって接続されている。
このインレットボデー70は、図20(a)〜(c)に示すように、その内部に、コモンレール104から供給された高圧燃料を導入する入口である燃料導入部72と、燃料供給路11bへ高圧燃料を導く燃料導入路73(流体導入路)とを有し、燃料導入路73の内部には、図示しないバーフィルタが配置されている。
ここで、インレットボデー70の材質としては、耐食性と高強度を合わせもつ炭素鋼(例えばS15C等)に耐食性を上げるためのZnめっきを施したものや、耐食性を有するXM7、SUS430、SUS304、SUS630等を採用することができる。
インレットボデー70とロアボデー11とは、締結手段としての筒状のリテーニングナット(リテーナ)71により、着脱可能に固定されている。リテーニングナット71は、一部にロアボデー11のねじ切り構造に対応した構造のねじ切り部を有するとともに、インレットボデー70の少なくとも一部とロアボデー11の一部を覆う締結部71aと、後述する金属ステム74を覆うカバー部71bとから構成されている。カバー部71bには、金属ステム74への結線を行う電気コネクタが挿入されるコネクタ用開口部71cが形成されている。なお、コネクタ用開口部71cは締結部71aに形成されていても良い。
金属ステム(ステム部材(燃圧センサに相当))74は、図22(a),(b)に示すように、中空段付円筒形状を成す金属からなり、一端側に薄肉状の平面部からなる圧力検出用のダイアフラム18nを有し、他端側にこのダイアフラム18nへ圧力を導くための圧力検出空間18bを有する。ここで、上記インレットボデー70の圧力導入通路は、図20(a)に示すように、金属ステム74の外形に対応した形状を有する内孔75である。
金属ステム74の外周面には、雄ネジ部が形成されており、一方、インレットボデー70の圧力導入通路75の内周面には、雄ネジ部と対応した雌ネジ部が形成されている。そして、図21の分解断面図に示すように、金属ステム74は、その他端側(圧力検出空間側)が圧力導入通路75の一端側に位置するように圧力導入通路75内に挿入され、雄ネジ部と雌ネジ部とがネジ結合することによって、金属ステム74はインレットボデー70に固定される。
このとき、図20(a)〜(c)に示すように、インレットボデー70における圧力導入通路75の他端側から、金属ステム74のダイアフラム18nが突出するように、金属ステム74の高さ及び圧力導入通路75の深さが設定されている。そして、圧力導入通路75の周囲に平坦部を形成するように、インレットボデー70の外周面から溝部が形成されている。ただし、金属ステム74が圧力導入通路75に装着されたとき、圧力センサチップ18f(燃圧センサに相当)又は金属ステム74のインレットボデー70径方向の最外周位置が、凹部が形成された位置のインレットボデー70の外壁部位置よりもインレットボデー70径方向の内周側に位置するようになっている。
そして、図21に示すように、ダイアフラム18n(センサチップ18f)の外周には、セラミック基板76がインレットボデー70の平坦部に接着等により配設される。このセラミック基板76には、圧力センサチップ18fの出力を増幅するアンプICチップや特性調整ICチップなどが接着剤にて固定されている。この特性調整ICチップ内には、圧力検出感度データだけでなく、インジェクタの噴射特性データも記憶された不揮発性メモリが含まれている。このように金属ステム74及びセラミック基板76が取り付けられた後に、図21に示すように、インレットボデー70は、ロアボデー11に嵌め込まれるとともに、リテーニングナット71によってロアボデー11に螺着によって固定される。
金属ステム74が挿入される圧力導入通路75には、燃料導入路73から分岐した分岐通路78が接続されている。これにより、燃料導入部72から燃料導入路73へと導入された高圧燃料の一部が、分岐通路78を介して、圧力検出空間18bに流れ込み、高圧燃料の圧力がダイアフラム部18nに作用する。
金属ステム74のダイアフラム部18nの外面には、図22(a),(b)に示す様に、単結晶Si(シリコン)からなる圧力センサチップ18fが、低融点ガラスにより接合されている。この圧力センサチップ18fは、圧力検出空間18bにより金属ステム74内部に導入された圧力によってダイアフラム18nが変形したときに発生する歪みを検出する歪みゲージとして機能するものである。
本実施形態では、インレットボデー70がインジェクタボデーの軸方向に対して所定角度(0度以上90度未満、好ましくは0度以上75度以下、より好ましくは0度以上60度以下、更に好ましくは30度以上60度以下(本実施形態では60度))をもって接続固定されており、更に、金属ステム74がインレットボデーの上面側から固定されている。このため、ダイアフラム部18nもインジェクタボデーの軸方向に対して上記所定角度をもって配置される。
金属ステム74の材料には、超高圧を受けることから高強度であること、及び、Siからなる圧力センサチップ18fをガラスにより接合するため低熱膨張係数を有することが求められる。このため、具体的には、Fe、Ni、CoまたはFe、Niを主体とし、析出強化材料としてTi、Nb、Alまたは、Ti、Nbが加えられた材料を選定し、プレス、切削や冷間鍛造等により形成することが好ましい。例えば、金属ステム74は、ガラスと熱膨張率が同程度であるFi−Ni−Co系合金であるコバール等により構成される。
図20(a)〜(c)に示すように、インレットボデー70における圧力導入通路75の他端側から、金属ステム74のダイアフラム18nが突出している。このダイアフラム18nの外周には、セラミック基板76がインレットボデー70の平坦部に接着等により配設されている。該基板76には、圧力センサチップ18fの出力を増幅するアンプICチップや特性調整ICチップなどが接着剤にて固定されている。この特性調整ICチップ内には、圧力検出感度データだけでなく、インジェクタの噴射特性データも記憶された不揮発性メモリが含まれている。
これらICチップは、ワイヤボンディングにより形成されたアルミニウムの細線によって、圧力センサチップ18fと接続されている。セラミック基板76上におけるコネクタ用開口部71cに対応する位置には、基板上コネクタピン77が配置され、基板上の導体(配線部)と接続されている。基板上コネクタピン77へはターミナルピン51bへ電気的に接続された図示しないハーネス(電気コネクタ)が接続される。ターミナルピン51bは、インジェクタ用のターミナルピン51aとともに、1つのハーネス(配線部材)により自動車のECU107等へ電気的に接続可能となっている。
上述した構造を有するインレットボデー70では、ダイアフラム18nの変形を圧力センサチップ18fにより電気信号に変換し、この信号をセンサの処理回路部を構成するセラミック基板76等にて処理することにより、圧力検出を行う。すなわち、主に、圧力センサチップ18fが取り付けられた金属ステム74及び処理回路が形成されたセラミック基板76により圧力検出部80が構成されている。
そして、検出された圧力(燃料圧)に基づいて、上記ECU107等により燃料噴射制御がなされる。このように、圧力検出部80により検出された信号(圧力検出信号)が、ターミナルピン51bを介して外部(ECU)107へ出力される。
以下に、図22(a),(b),及び図23(a)〜(c)を参照して、圧力検出部80について更に詳細に説明する。まず、圧力検出部80の一部をなす金属ステム74の寸法の一例を示すと、円筒の外径は6.5mm、円筒の内径は2.5mm、ダイアフラム部18nの肉厚は、例えば20MPaの測定に際しては0.65mm、200MPaの測定に際しては1.40mmである。ダイアフラム部18nの一面18gに接着された圧力センサチップ18fは、面方位が(100)面であり且つ全体が均一な肉厚の平面形状を成す単結晶シリコン基板18rを有し、その一面が低融点ガラス等よりなるガラス層18kにより、ダイアフラム部18nの一面18gに固定されている。ここで、シリコン基板18rの寸法の一例を示すと、3.56mm×3.56mmの正方形状で、肉厚は0.2mmである。また、ガラス層18kの厚さは0.06mmである。
圧力センサチップ18fには、4個のピエゾ抵抗素子である長方形状のゲージ18mが配設されている。上述のように、(100)面方位を有するシリコン基板18rには、その構造上、<110>結晶軸が相直交して存在する。
4個のゲージ18mは、<110>結晶軸方向の2軸方向に沿ってそれぞれ2個ずつ配置される。すなわち、一対のゲージはその長辺方向をX方向に沿うように配置され、残りの一対のゲージがその短辺方向をY方向に沿うように配置される。さらに、これら4個のゲージ18mは、ダイアフラム部18nの中心Kに対する円周上に配置されている。
また、図示しないが、圧力センサチップ18fには、4個のゲージ18mがブリッジ回路を構成し且つ外部回路と接続するための配線やパッド、さらには保護膜が形成される。圧力センサチップ18fの主な製造工程としては、図23(a)〜(c)に示すように、n型サブウエハ19aに、フォトリソグラフィにより所望のパターンを形成後、ボロン等を拡散させてP+領域19bを形成し、ピエゾ抵抗素子であるゲージ18mを形成する。これに、配線・パッド19c及び配線・パッド19cの絶縁を確保する酸化膜19dを形成し、さらに保護膜を形成する。その後、配線・パッド19c上の保護膜をエッチングすれば、圧力センサチップ18fは完成する。そして、完成したチップ18fは、図22(a),(b)金属ステム74のダイアフラム部18n上に低融点ガラス18kを用いて接着される。
このような構成により、圧力センサチップ18fは、高圧燃料の圧力の作用により変位する(撓む)ダイアフラム部18nの変位を電気的な信号(本実施例では、ピエゾ抵抗素子の抵抗変化に伴うブリッジ回路の電位差)に変換することができる。その電気的な信号が、セラミック基板76の処理回路で処理されて圧力が検出される。なお、処理回路は、圧力センサチップ18f上にモノリシックに作り込まれても良い。
以上のように、本実施形態によるインジェクタ2においては、圧力検出部80を備えたインレットボデー70をインジェクタボデーとは別体形成しつつ、インジェクタボデーに対して一体的に固定するようにした。この場合、インジェクタボデーに固定する前に、インレットボデー70単体で圧力センサチップ18fなどの動作チェックを行なうことができる。従って、その段階で圧力センサチップ18fなどに動作異常が確認された場合には、インジェクタボデーへの取り付け対象から除外したり、金属ステム74やセラミック基板76などを正常なものに取り替えたりすることができる。すなわち、圧力検出部80が正常に動作するインレットボデー70のみをインジェクタボデーに対して固定することができるため、インジェクタ2を製造する際に、圧力検出部80が原因となる歩留まりの低下を抑制できる。
また、本実施形態では、インレットボデー70を、インジェクタボデーの反噴孔側の一端部に接続した。すなわち、外部から高圧流体を供給する高圧燃料通路とインジェクタボデーとの間に、インレットボデー70を配置した。このため、インレットボデー70を比較的容易にインジェクタボデーに固定することが可能である。この場合、インレットボデー70は、インジェクタボデーにおける圧力制御室8,16cよりも反噴孔側の一端部に固定されるので、インレットボデー70内の圧力検出部80に接続される信号線の取り回しを容易に行うことができる。これにより、インジェクタ2の生産性をさらに向上することができる。
ここで、インジェクタ2はエンジンシリンダ内に挿入されるため、シリンダ内の燃焼(爆発)によりインジェクタボデーを介して伝達される振動を、インジェクタボデーの軸方向(長手方向)に受けることになる。圧力検出部80のダイアフラム部18nがこの振動方向(軸方向)に対して直交する方向に配置されている場合、ダイアフラム部18nの変位方向とその振動方向が一致する。その場合、燃料による圧力変動に重畳されるように、ダイアフラム部18nに対して、振動により変位する力が作用するので、圧力検出部80からの出力信号にその振動に起因するノイズが重畳される可能性がある。しかしながら、本実施形態では、インレットボデー70がインジェクタボデーの軸方向に対して上記所定角度(本実施形態では60度)をもって接続固定されており、更に、金属ステム74がインレットボデー70の上面側から固定されているため、ダイアフラム部18nもインジェクタボデーの軸方向に対して上記所定角度で配置される。この場合、燃焼(爆発)によりインジェクタボデーを介して伝達される振動を、サイン(所定角度)(本実施例ではsin60°≒0.86)倍に低減させることができるため、圧力検出部80からの出力信号に振動に起因するノイズが重畳されることを低減できる。
また、インジェクタボデーとは別体形成されたインレットボデー70が、薄肉部からなるダイアフラム部18nを備えた金属ステム74を有しているので、インジェクタボデーを直接加工してダイアフラム部を構成する場合に比べて、ダイアフラム部18nの形成が容易になるとともに、その厚さ制御を容易に行なうことができる。その結果、厚さバラツキを防止でき、圧力検出精度を向上することができる。また、ダイアフラム部18nは、圧力検出空間18bを構成する部分の中で、肉厚が最も薄く構成されている部分であるため、圧力変動に伴うダイアフラムの変位を大きくすることができる。
さらに、本実施形態においては、金属ステム74が圧力導入通路75に装着されたとき、圧力センサチップ18f又は金属ステム74のインレットボデー70径方向の最外周位置が、凹部が形成された位置のインレットボデー70の外壁部位置よりもインレットボデー70径方向の内周側に位置するようになっている。このため、インレットボデー70をインジェクタボデーに固定する際に、圧力センサチップ18fが剥がれたり傷ついたりすることを防止できる。
また、本実施形態においては、インレットボデー70内部の燃料導入路73と金属ステム74内部の圧力検出空間18bとの間に、圧力検出空間18bよりも小径の分岐通路(オリフィス部)78を有する。これにより、金属ステム74内に導入される高圧燃料の圧力変動を低減することができる。
さらに、本実施形態では、インレットボデー70とロアボデーとを締結する締結手段としてのリテーニングナット71に、圧力検出部80への結線を行う電気コネクタが挿入されるコネクタ用開口部71cが形成されている。このため、リテーニングナット71の表面積を大きくして締結力を高めつつ、外部との電気結線を実現することができる。
なお、本実施形態では、インレットボデー70が「コネクタ」に相当し、そのインレットボデー70の内部に形成された燃料導入路73及び分岐通路78が「連通路」に相当する。
(第14実施形態)
次に、本発明の第14実施形態による燃料噴射装置について図面を参照しつつ説明する。なお、上述した第13実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付与することにより、詳細な説明を省略する。
図24は、本実施形態に係るインジェクタ2を示す断面図である。図20(a),(b)は、インレットボデーの要部を示す縦横断面図である
図24、図25(a),(b)に示されるように、本実施形態ではダイアフラム部18nが、インレットボデー70Aを構成する筒状部材に直接形成されている。従って、本実施形態では、インレットボデー70Aが、第13実施形態における金属ステム74を備えていない。
以下、本実施形態におけるインレットボデー70Aの構成について説明する。インレットボデー70Aの外周部のうちの、圧力センサチップ18f搭載部分に平坦部が形成されるとともに、燃料導入路73を挟んで反対側の外周面から圧力センサチップ18f搭載部分に向かって径方向に孔79が形成されている。その際、孔79は、燃料導入路73を越えて、圧力センサチップ18fを搭載する平坦部近傍に達するように形成される。これにより、孔79の底面と圧力センサチップ18fの搭載平坦部との間の部分が、ダイアフラム部18nとして機能するようになる。
ダイアフラム部18nは必要に応じて、例えば光学的な距離測定により、加工時の厚さが制御される。このようにダイアフラム部18nが形成された後、圧力センサチップ18fの搭載平坦部が形成された外周面と反対側の外周面の孔開口部付近が封鎖される。この封鎖は、例えば、孔開口部付近に雌螺子構造を形成し、その一方で、封鎖部材81に雄螺子構造を形成して、螺子締めにより実現できる。
このように、インレットボデー70を直接加工してダイアフラム部18nを形成するとともに、圧力センサチップ18fを搭載するための平坦部もインレットボデー70に直接形成しても良い。
なお、本実施形態では、インレットボデー70Aが「コネクタ」に相当し、そのインレットボデー70Aの内部に形成された燃料導入路73及び孔79が「連通路」に相当する。
(第15実施形態)
次に、本発明の第15実施形態による燃料噴射装置について図面を参照しつつ説明する。なお、上述した第13実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付与することにより、詳細な説明を省略する。
図26は、本実施形態に係るインジェクタ2を示す一部断面図である。本実施形態においても、ロアボデー11とノズルボデー12とからインジェクタボデーが構成され、インレットボデー70B(コネクタに相当)は、インジェクタボデー(ロアボデー11)の反噴孔側の一端部に固定されている。
図26に示すように、インレットボデー70Bは、コモンレール104から供給された高圧燃料を導入する入口である燃料導入部72と、高圧燃料を燃料供給路11bへ導く燃料導入路(流体導入路)73とを有している。そして、ロアボデー11の軸方向(長手方向)に延びる燃料供給路11bに対し、所定角度(本実施形態では60度)をもって接続されている。
ここで、本実施形態のインレットボデー70Bは、第13実施形態におけるインレットボデー70と同じ構造を有するものである。すなわち、本実施形態のインレットボデー70Bも、ダイアフラム部18nが形成され、その一面に圧力センサチップ18fなどが貼り付けられた金属ステム74を有している。
ただし、本実施形態では、インジェクタボデー(詳しくはロアボデー11)の軸方向(長手方向)を第1方向、インジェクタボデーの第1方向に沿う中心軸から見てインレットボデー70Bの燃料導入路73(燃料導入部72)が配置される径方向を第2方向とした際に、ダイアフラム部18nの圧力センサチップ18fを搭載する平坦部が、第1方向及び第2方向を含んで定義される平面に対し、好ましくは0度以上30度以下の角度(本実施形態では0度、つまり平行)となるように配置されている。
上述したように、インジェクタ2はエンジンシリンダ内に挿入されるため、シリンダ内の燃焼(爆発)によりインジェクタボデーを介して伝達される振動を、インジェクタボデーの軸方向(長手方向)に受けることになる。さらに、インレットボデー70Bの先端である燃料導入部72でコモンレール104からの高圧燃料を受けているため、噴射前後に発生する高圧燃料通路(流体導入パイプ)105内の高圧燃料の移動・停止により、第2方向に沿う微小振動も発生する。
圧力検出部80のダイアフラム18nが、上述した振動方向(第1方向及び第2方向)に対して直交する方向に配置されている場合、ダイアフラムの変位方向とその振動方向が一致する。その場合、燃料による圧力変動に重畳されるように、ダイアフラム部に対してその振動方向に変位する力が生じ、圧力センサからの出力信号にその振動に起因するノイズが重畳される可能性がある。
しかしながら、本実施形態では、ダイアフラム部18nの平坦部が、上述したように、第1方向及び第2方向を含んで定義される平面に対し、好ましくは0度以上30度以下の角度(本実施形態では0度、つまり平行)となるように配置されている。この場合、燃焼(爆発)によりインジェクタボデーを介して伝達される振動を、サイン(所定角度)以下(最大sin30°≒0.5倍以下)に低減させることができる。このため、シリンダ内の燃焼(爆発)によりインジェクタボデーを介して伝達される振動に起因するノイズと、高圧燃料通路(流体導入パイプ)105内の高圧燃料の移動・停止により発生する微小振動に起因するノイズを、0.5倍以下に低減することができる。
特に、本実施形態では、第1方向及び第2方向を含んで定義される平面に対して、ダイアフラム部18nの平坦部が0度(平行)となるように配置しているため、両振動の影響を無視できる程度に低減させることができる。この結果、圧力検出部80からの出力信号にその両振動に起因するノイズが重畳されることを効率良く低減できる。
また、圧力センサチップ18fが搭載される平坦部を、インジェクタボデーの軸方向(長手方向)に対して平行となるように、つまり、インレットボデー70Bの横側面に形成しているので、圧力センサチップ18fに接続されたコネクタピンの電気コネクタへの結線を容易に行うこともできる。
なお、本実施形態では、金属ステム74によってダイアフラム部18nが構成されるインレットボデー70Bを用いる例について説明したが、ダイアフラム部18nの平坦部が、第1方向及び第2方向を含んで定義される平面に対し、好ましくは0度以上30度以下の角度であれば、インレットボデー70Bは、インレットボデーに直接ダイアフラム部18nが加工された第14実施形態のインレットボデー70Aを用いても良い。
(第16実施形態)
次に、本発明の第16実施形態による燃料噴射装置について図面を参照しつつ説明する。なお、上述した第13実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付与することにより、詳細な説明を省略する。
図27(a),(b)は、本実施形態に係るインレットボデー70Cを示す縦横断面図である。第13実施形態では、段付筒状のリテーニングナット71によりインレットボデー70をインジェクタボデーに結合した。それに対して、本実施形態では、図27に示すように、インレットボデー70Cの反燃料導入部72側に突出形成された雄螺子構造82と、インジェクタボデー(ロアボデー11)に凹状に形成された雌螺子構造83とを螺合により結合して、インレットボデー70Cをインジェクタボデーに固定した。
螺合に際し、螺子締め緩みの防止と、液密性を向上させるために、例えば硬質ゴム等パッキンをインレットボデー70Cとインジェクタボデー間に配置させても良い。また、両螺子構造82,83は、最終的な螺子締め位置まで締めた際に、何れのインジェクタ2においても圧力センサ搭載位置が略同一位置になるように形成するのが好ましい。
このように、本実施形態では、インレットボデー70Cを固定するためにリテーニングナット71を用いないため、部品点数の低減を図ることができる。
なお、本実施形態では、インレットボデー70Cが「コネクタ」に相当し、そのインレットボデー70Cの内部に形成された燃料導入路73及び分岐通路78が「連通路」に相当する。
(第17実施形態)
次に、本発明の第17実施形態による燃料噴射装置について図面を参照しつつ説明する。なお、上述した第13実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付与することにより、詳細な説明を省略する。
第17実施形態では、図28(a),(b)に示すように、インレットボデー70Dに、複数(本実施形態では2つ)の金属ステム74を設け、これにより、ダイアフラム部18nや圧力センサチップ18fなどからなる圧力検出部80を複数有する構成とした。その他の構成・機能・効果は、第13実施形態と同様である。
2つの金属ステム74は、燃料導入路73を挟んで対照的に配置されるとともに、それぞれ分岐通路78を介して、高圧の燃料を圧力検出空間18bに導入可能に配置されている。なお、2つの金属ステム74は同一の寸法形状を有することが好ましい。これにより、2つの圧力センサチップ18fからの信号の同一性を向上することができる。
このように、インレットボデー70Dに複数の圧力検出部80を設けることにより、冗長性を持たせることができ、その結果、例えば、一方に異常が生じても他方により継続して圧力検出を行なえるなどの効果を奏することができる。
(第18実施形態)
次に、本発明の第18実施形態による燃料噴射装置について図面を参照しつつ説明する。なお、上述した第13実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付与することにより、詳細な説明を省略する。
上述した第13実施形態では、基板上コネクタピン77がセラミック基板76上に配置され、リテーニングナット71のカバー部71bに設けたコネクタ用開口部71cを介して、電気コネクタと結線するように構成されていた。
これに対して、本実施形態では、図29(a),(b)に示すように、インレットボデー70Eが、電気的絶縁部材である硬質樹脂(例えば、エポキシ樹脂)により構成されるとともに、コネクタピン84がインサート成形により、インレットボデー70Eと一体的に構成されている。なお、コネクタピン84の一端は、セラミック基板76上の導体(配線部)と接続されている。また、本実施形態では、コネクタ用開口部71cが、リテーニングナット71のカバー部71bではなく、締結部71aに形成されている。
このように、コネクタピン84をインレットボデー70Eと一体的に構成することにより、コネクタピン84の固定を確実にして、電気コネクタとの結線作業等を容易にするとともに、その結線状態からの脱落を防止することができる。
(第19実施形態)
次に、本発明の第19実施形態による燃料噴射装置について図面を参照しつつ説明する。なお、上述した第13実施形態〜第18実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付与することにより、詳細な説明を省略する。
第13〜第18実施形態では、インレットボデーを、インジェクタボデーの一部をなすロアボデー11の反噴孔側の一端部に接続した。それに対して、本実施形態では、インレットボデー70Fを、インジェクタボデーの反噴孔側の上端部に接続固定したものである。
以下、本実施形態に係るインジェクタ2の構成及び作用効果について、図30を用いて説明する。インジェクタ2は、第13実施形態と同様に、エンジン(図示せず)に燃料を噴射供給するものであり、例えば、燃料タンク102から燃料を吸引し高圧化して吐出する燃料噴射ポンプ103、燃料噴射ポンプ103から吐出された燃料を高圧状態で蓄圧しインジェクタ2に分配供給するコモンレール104、インジェクタ2や燃料噴射ポンプ103等を駆動制御するECU107等とともに、蓄圧式の燃料噴射装置100を構成する。
インジェクタ2は、着座位置からリフトして噴孔12bを開放する弁体としてのノズルニードル20と、複数の圧電部材117を有し、圧電部材117が電圧の印加を受け伸長することで駆動力を発生する第1及び第2のピエゾアクチュエータ145,146と、駆動力をノズルニードル20の方に伝達し、ノズルニードル20が着座位置からリフトする方向に作用させる駆動力伝達機構と、駆動力伝達機構から駆動力の伝達を受けるとともに、噴孔12bを閉鎖する方向にノズルニードル20を付勢するスプリング35等からなる閉弁機構とを備える(以下の説明では、噴孔12bを開放する方向を開弁方向、噴孔12bを閉鎖する方向を閉弁方向と呼ぶ)。
また、インジェクタ2は、閉弁機構の一部をなす制御ピストン30や環状部材31などを収容する本体部126、駆動力伝達機構の一部をなす第1及び第2ピエゾピストン169,170等を収容するアクチュエータ部128、ノズルニードル20を収容して本体部126の先端側に装着されるノズルボデー12からなり、これらがリテーニングナット14により締め付けられ一体となることで構成されている。
ノズルニードル20は、軸方向に変位してノズルボデー12の先端に設けられた噴孔12bを開閉する。このノズルニードル20の先端部は、テーパ状に設けられ、ノズルボデー12は、ノズルニードル20が噴孔12bを閉鎖するための弁座12aを有する。また、ノズルニードル20の後端部は、ノズルボデーに軸受けされている。このノズルニードル20の後端面は、環状部材31の先端面と面接触しており、ノズルニードル20は、環状部材31から直接的に閉弁方向の付勢力を伝達され、環状部材31と一体となって軸方向に変位する。
なお、ノズルボデー12には、噴孔12bに供給される高圧の燃料が蓄えられる燃料溜り室12c、噴孔12bと燃料溜り室12cとの間を連通するガイド孔、燃料溜り室12cに向かい高圧の燃料が通過する燃料送出路12dが設けられている。
第1及び第2のピエゾアクチュエータ145,146は、図30に示すように、板状の圧電部材117の一方面に導電材を蒸着させて内部電極を形成し、この内部電極を形成した圧電部材117を積層して圧電部材117の積層体をなすとともに、内部電極を一層おきに導通する1対の外部電極143を積層体の側面に配置して構成されている。
そして、圧電部材117に電圧が印加され圧電部材117が軸方向に伸長しようとすることで、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146に駆動力が発生する。そして、個々の圧電部材117は、印加される電圧(印加電圧)に応じた長さまで伸長する(以下、個々の圧電部材117の伸長により生じた第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146の全体の長さの増加量を伸長量と呼ぶ)。
また、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146は、筒状部材148の内周側に収容されるとともに、第1及び第2ピエゾピストン169,170を押圧する押圧部材149が配置された状態で、アクチュエータボデー151に収容されている。なお、筒状部材148の先端には弾性膜152が装着され、筒状部材148の内部の気密が保たれている。そして、押圧部材149は、弾性膜152および調整シム153を介して第1及び第2ピエゾピストン169,170を押圧し、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146に発生した駆動力を第1及び第2ピエゾピストン169,170に伝達する。
駆動力伝達機構は、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146の駆動力が伝達されて変位する第1及び第2ピエゾピストン169,170を有する。そして、駆動力伝達機構は、これら第1及び第2ピエゾピストン169,170の変位により、燃料圧力を介して、閉弁機構をなす制御ピストン30及び環状部材31に駆動力を伝達するとともに、第1及び第2ピエゾピストン169,170の変位(つまり、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146の伸長量)を拡大して制御ピストン30及び環状部材31に伝達する。
ここで、第1及び第2ピエゾピストン169,170変位の拡大は、パスカルの原理に基づくものである。すなわち、駆動力伝達機構には、第1及び第2ピエゾピストン169,170により燃料の加圧を受ける第1及び第2ピエゾ加圧室(圧力制御室)171,172、および第1及び第2連通路173,174を介して第1及び第2ピエゾ加圧室171,172の燃料圧力の伝達を受け、この燃料圧力を環状部材31に受圧させる受圧室158が形成されている。そして、第1及び第2ピエゾ加圧室171,172、第1及び第2連通路173,174および受圧室158を通じて、第1及び第2ピエゾピストン169,170の変位が拡大されて環状部材31に伝達される。すなわち、第1及び第2ピエゾピストン169,170の加圧面積と環状部材31の受圧面積との面積比(加圧面積/受圧面積として定義する)に応じて、第1及び第2ピエゾピストン169,170の変位が拡大され、環状部材31に伝達される。なお、環状部材31の受圧面積は、環状部材31の先端面の面積からノズルニードル20の後端面の面積を差し引いた大きさである。
また、環状部材31は、受圧室158を反噴孔側から封鎖するように配置されているので、伝達された駆動力は、環状部材31に対し開弁方向に作用し、伝達された第1及び第2ピエゾピストン169,170の変位、つまり第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146の伸長量は、ノズルニードル20のリフト量に対応する。
なお、第1及び第2ピエゾ加圧室171,172には、第1及び第2ピエゾピストン169,170を第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146の方向に付勢する皿バネ159が収容されている。この皿バネ159は、復元バネとして機能するとともに、圧電部材117に初期荷重を与えて圧電部材117の過伸長による破壊を防止している。なお、復元バネの機能および圧電部材117の破壊を防止する機能を有する部材として、皿バネ159以外に、コイルバネ等を用いることもできる。
閉弁機構は、環状部材31の後端に配置され、環状部材31を閉弁方向に付勢するスプリング35、制御ピストン加圧室163の燃料圧力により、環状部材31に当接して閉弁方向に付勢する制御ピストン30、ノズルニードル20の後端面に面接触し、スプリング35の付勢力および制御ピストン加圧室163の燃料圧力による付勢力をノズルニードル20に伝達する環状部材31を有する。つまり、閉弁機構は、主に、スプリング35の付勢力および制御ピストン加圧室163の燃料圧力による付勢力により、ノズルニードル20を閉弁方向に付勢する。また、閉弁機構は、上記のように、環状部材31が受圧室158の燃料圧力を開弁方向に受けることで、開弁方向に付勢される。
ここで、制御ピストン加圧室163は燃料供給路11bと連通しており、常時、高圧の燃料が供給されている。また、スプリング35を収容するスプリング室11d2には、制御ピストン加圧室163および受圧室158の燃料がリークし、リークした燃料は図示しない低圧流路を介して燃料タンク102に戻される。
次に、インジェクタ2の作動を説明する。まず、ECU107からの制御信号に基づき、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146に電力が供給されると、圧電部材117に電圧が印加され、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146が駆動力を発生する。そして、この駆動力により、第1及び第2ピエゾピストン169,170が変位を開始するとともに、第1及び第2ピエゾ加圧室171,172および受圧室158の燃料圧力が加圧される。これにより、駆動力は、環状部材31に伝達され開弁方向に作用するので、環状部材31を開弁方向に付勢する付勢力が強くなる。このため、ノズルニードル20に作用する付勢力のバランスが軸方向において変動し、ノズルニードル20が着座位置からリフトして噴孔12bを開放し、噴射が開始される。そして、ノズルニードル20は、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146の伸長量に応じたリフト量までリフトし、リフト量に応じた噴射率で噴射を続ける。
その後、ECU107から制御信号の出力が停止され、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146への電力の供給が停止されると、圧電部材117に印加されていた電圧が放電され、第1及び第2ピエゾアクチュエータ145,146が駆動力の発生を止める。これにより、第1及び第2ピエゾ加圧室171,172および受圧室158の燃料圧力は加圧状態を解除され、環状部材31を開弁方向に付勢する付勢力が弱くなる。このため、ノズルニードル20に作用する付勢力のバランスが軸方向において、再度、変動し、ノズルニードル20が着座位置に下降して噴孔12bを閉鎖し、噴射が終了する。
上述したように、本実施形態によるインジェクタ2は、図30に示すように、駆動力伝達機構が、第1ピエゾアクチュエータ145に発生する駆動力により変位する第1ピエゾピストン169、および第2ピエゾアクチュエータ146に発生する駆動力により変位する第2ピエゾピストン170を有する。すなわち、第1、第2ピエゾアクチュエータ145、146は、アクチュエータボデー151において同列状に別々の筒状部材148の内周側に収容されるとともに、それぞれに押圧部材149が配置されている。そして、第1、第2ピエゾピストン169、170は、各々、弾性膜152および調整シム153を介して押圧部材149により押圧され、第1、第2ピエゾアクチュエータ145、146に発生した駆動力が伝達される。
そして、第1、第2ピエゾピストン169、170は、燃料圧力を介してノズルニードル20に駆動力を伝達する。つまり、駆動力伝達機構は、第1、第2ピエゾピストン169、170により、燃料圧力を介して、環状部材31に駆動力を伝達するとともに、第1、第2ピエゾピストン169、170の変位を拡大して環状部材31に伝達する。すなわち、第1、第2ピエゾピストン169、170により、各々、燃料の加圧を受ける第1、第2ピエゾ加圧室171、172が形成され、第1、第2ピエゾ加圧室171、172の燃料圧力は、各々、受圧室158に通じる第1、第2連通路173、174を介して、環状部材31に伝達される。従って、第1、第2ピエゾアクチュエータ145、146に発生した駆動力および伸長量を、個別に環状部材31に伝達することが可能になる。
このため、第1、第2ピエゾピストン169、170による加圧面積と環状部材31の受圧面積との面積比を、第1ピエゾピストン169と、第2ピエゾピストン170との間で異ならせることができる。この結果、燃料の噴射に関して、以下のような工夫を施すことができる。すなわち、駆動力および伸長量は、パスカルの原理に基づき、上記の面積比(加圧面積/受圧面積)に応じて増減されて伝達される。つまり、駆動力は、この面積比が小さいほど増幅されて伝達され、逆に、伸長量は、この面積比が大きいほど増幅されて伝達される。そこで、噴射開始時のようにノズルニードル20のリフトを開始するために大きな駆動力を必要とする時には、面積比の小さい方のピエゾピストンにより駆動力を伝達させ、確実に、噴孔12bを開放する。また、噴射開始後、要求される噴射量を確保するためノズルニードル20のリフト量を大きくする必要がある時には、面積比の大きい方のピエゾピストンにより伸長量を伝達させ、確実に、ノズルニードル20を大きくリフトさせる。このように、噴射開始時および噴射開始後の各々の目的に適したピエゾピストンの駆動を選択することができる。
なお、上述した例では、環状部材31を開弁方向に駆動するために2組のピエゾアクチュエータ145,146及びピエゾピストン169,170等を設けたが、1組のみ設けても良い。
次に、本実施形態の特徴部分に係るヘッドボデーに関して説明する。図30に示すように、インレットボデー70Fは、インジェクタボデーの一部をなすアクチュエータボデー(ロアボデー)151の、第1、第2ピエゾ加圧室171、172よりも反噴孔側の一端部である上端部に接続されている。
詳しくは、アクチュエータボデー151の上端部に凹部が形成され、その凹部底面の一部に燃料供給路11bの開口部11aが設けられている。また、アクチュエータボデー151の上端部の外周には、雄螺子構造が形成されている。
インレットボデー70Fは図31の展開図に示すように、インジェクタボデーとは別体形成されるとともにインジェクタボデー(アクチュエータボデー151)に対して一体的に固定される。インレットボデー70Fは、インジェクタ2の外部から高圧燃料を供給する高圧燃料通路(流体導入パイプ)105と燃料供給路11bとの間の流通経路上に配置される燃料導入路73を内部に有する略筒状部材からなる。詳しくは、第13実施形態同様、コモンレール104から供給される高圧燃料を導入する入口である流体導入部72と、高圧燃料を燃料供給路11bへ導く燃料導入路73(液体導入路)とを有し、燃料導入路73内部には、バーフィルタ85が配置されている。
本実施形態のインレットボデー70Fも、ダイアフラム部18nが形成され、その一面に圧力センサチップ18fが取り付けられた金属ステム74を備える。金属ステム74等の構成は、第13実施形態と同様であるため説明を省略する。また、金属ステム74の圧力検出空間18bに高圧燃料を導入可能にすべく、インレットボデー70Fには、燃料導入路73から圧力検出空間18bに達する分岐通路78が形成されている。
インレットボデー70F内には、互いに電気的に分離された複数のターミナル55が挿入され、それらは、夫々一端が圧力センサチップ18fの処理回路に結線され、他方がコネクタ50のターミナルピン51bに接続されている。コネクタ50には、インレットボデー70Fの燃料導入路73の開口部である流体導入部72に対応する位置に、高圧燃料通路(流体導入パイプ)105を貫通させる貫通孔56が形成されている。つまり、高圧燃料通路105は貫通孔56を通して、上記の流体導入部72に接続されている。
上述した構成のインレットボデー70Fは、第13実施形態と同様に、所定の締付軸力により締結する締付け部材としての筒状のリテーニングナット71によってアクチュエータボデー151に締結固定されている。すなわち、リテーニングナット71は、その内周面に雌螺子構造が形成されており、この雌螺子構造がアクチュエータボデーの雄螺子構造と螺合されることにより、インレットボデー70Fが固定されている。
以上、説明したように、インレットボデー70Fは、インジェクタボデーの中間部分から分岐した部分の端部ではなく、インジェクタボデーの上端面に固定することも可能である。
なお、本実施形態では、インレットボデー70Fが「コネクタ」に相当し、そのインレットボデー70Fの内部に形成された燃料導入路73及び分岐通路78が「連通路」に相当する。
(他の実施形態)
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
・インジェクタINJz、コネクタ70z及び高圧配管50zを内燃機関に搭載する作業を行うにあたり、内燃機関にインジェクタINJzを取り付け、その後インジェクタINJzにコネクタ70zを接続し、その後コネクタ70zに高圧配管50zを接続する手順で行うことの他に、次の手順で行ってもよい。すなわち、コネクタ70zをインジェクタINJzに予め接続した状態で、インジェクタINJzを内燃機関に取り付けるようにしてもよい。また、コネクタ70zを高圧配管50zに予め接続してユニット化しておき、内燃機関に取り付けられたインジェクタINJzに前記ユニット構造体を接続するようにしてもよい。
・上記第1〜第12実施形態では、コネクタ70z−高圧ポート43z間、及びコネクタ70z−高圧配管50z間をメタルタッチシールさせているが、当該メタルタッチシールの構造を廃止して、これらの部材間にガスケット等のシール部材を介在させてシールする構造にしてもよい。
・上記第1〜第12実施形態では、ステム61zの歪量を検出するセンサ素子として歪ゲージ62zを採用しているが、圧電素子等、他のセンサ素子を採用してもよい。
・上記第1〜第12実施形態では、ディーゼルエンジンのインジェクタINJzに本発明を適用しているが、ガソリンエンジン、特に、燃焼室E1に燃料を直接噴射する直噴式のガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。
本発明の第1実施形態において、インジェクタをコモンレールに接続した状態を示す図。 第1実施形態にかかるインジェクタの内部構成を示す断面図。 第1実施形態にかかるコネクタの構造を示す断面図。 本発明の第2実施形態にかかるコネクタの構造を示す断面図。 本発明の第3実施形態にかかるコネクタの構造を示す断面図。 本発明の第4実施形態にかかるコネクタの構造を示す断面図。 本発明の第5実施形態にかかるコネクタの構造を示す断面図。 本発明の第6実施形態にかかるコネクタの構造を示す断面図。 本発明の第7実施形態にかかるコネクタの、インジェクタに対する取付位置を示す正面図。 本発明の第8実施形態にかかるコネクタの構造を示す断面図。 本発明の第9実施形態において、インジェクタをコモンレールに接続した状態を示す図。 図11のコネクタ単体を示す斜視図。 図12の一点鎖線に示す断面をI方向から見た断面図。 本発明の第10実施形態において、インジェクタをコモンレールに接続した状態を示す図。 本発明の第11実施形態に係るコネクタを示す図。 本発明の第12実施形態に係るコネクタを示す図。 本発明の第13実施形態に係る圧力センサ一体型燃料噴射装置をコモンレースシステムに取り付けた構成の概略図である。 第13実施形態に係る圧力センサ一体型燃料噴射装置の断面図である。 (a)は第13実施形態に係るオリフィス部材の断面図、(b)は(a)の平面図である。 (a)は第13実施形態に係るインレットボデーの断面図、(b)は(a)の矢印B方向からの上視図、(c)は(a)のC−C断面図である。 第13実施形態に係るインレットボデーの組み付け手順を示す断面図である。 (a)は第13実施形態に係るステム部材の平面図、(b)は(a)のB−B断面図である。 (a)は第13実施形態に係る圧力センサの製造方法を示す断面図である。 第14実施形態に係る圧力センサ一体型燃料噴射装置の断面図である。 (a)は第14実施形態に係るインレットボデーの断面図、(b)は(a)のB−B断面図である。 第15実施形態に係る圧力センサ一体型燃料噴射装置の部分断面図である。 (a)は第16実施形態に係るインレットボデーの断面図、(b)は(a)のB−B断面図である。 (a)は第17実施形態に係るインレットボデーの断面図、(b)は(a)のB−B断面図である。 (a)は第18実施形態に係るインレットボデーの断面図、(b)は(a)の矢印B方向からの上視図である。 第19実施形態に係る圧力センサ一体型燃料噴射装置の部分断面図である。 第19実施形態に係るインレットボデーの展開断面図である。
符号の説明
43az…燃料流入口、50z…高圧配管、50az…流出口、60z…燃圧センサ、70z…コネクタ、70az…連通路、71z…連結ナット、72z…パイプナット、431bz,72bz…取出口、707az…ボルト挿入穴(取付部)、708az…共通配策経路、709az…冷却通路(冷却手段)、CLz…コモンレール(蓄圧器)、CN2z…共通コネクタ、INJz…燃料噴射弁。
2…インジェクタ、7…電磁弁装置、8…圧力制御室、11…ロアボデー、11b…燃料供給路、11c…燃料導入路、11d…収容孔、11f…継手部、11g…分岐燃料供給路、12…ノズルボデー、12a…弁座、12b…噴孔、12c…燃料溜り室、12d…燃料送出路、12e…収容孔、13…バーフィルタ、14…リテーニングナット(リテーナ)、16…オリフィス部材、161…バルブボデー側端面、162…平坦面、16a…連通路(出口側絞り部、アウトオリフィス)、16b…連通路(入口側絞り部、インオリフィス)、16c…圧力制御室、16d…弁座、16e…燃料逃がし通路、16g…ガイド孔、16h…入口部、16k…隙間、16p…貫通孔、16r…燃料リーク溝、17…バルブボデー、17a、17b…貫通孔、17c…弁室、17d…低圧通路(導通路)、18b…圧力検出空間、18f…圧力センサ、18k…ガラス層、18m…ゲージ、18n…ダイアフラム部、18r…シリコン基板、19c…配線・パッド、19d…酸化膜、20…ノズルニードル、30…制御ピストン、31…環状部材、35…スプリング、37…燃料通路、41…弁部材、41a…球面部、42…バルブアーマチャ、50…コネクタ、51a、51b…ターミナルピン、52…ボデーアッパー、53…上部ハウジング、54…中間ハウジング、59…付勢部材(バネ部材)、61…コイル、62…スプール、63…固定コア、64…ストッパ、70…インレットボデー、71…リテーニングナット、71a…締結部、71b…カバー部、71c…コネクタ用開口部、72…燃料導入部、73…燃料導入路、74…金属ステム、75…内孔、76…セラミック基板、77…コネクタピン、78…分岐通路、79…孔、80…圧力検出部、90…ヘッドボデー、102…燃料タンク、103…高圧燃料ポンプ、104…コモンレール、105…高圧燃料通路、106…低圧燃料通路、107…電子制御装置(ECU)、108…燃圧センサ、109…クランク角センサ、110…アクセルセンサ。

Claims (20)

  1. 燃料を蓄圧する蓄圧器から高圧配管を通じて燃料噴射弁に燃料を供給し、前記燃料噴射弁に形成された噴孔から燃料を噴射する、内燃機関用の燃料噴射システムに適用され、
    前記燃料噴射弁と前記高圧配管とは別体に形成されて前記燃料噴射弁と前記高圧配管との間に取り付けられ、前記燃料噴射弁に形成された燃料流入口と前記高圧配管の流出口とを連通させる連通路が内部に形成されたコネクタと、
    前記コネクタに設けられ、前記連通路を流通する高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサと、
    を備えることを特徴とする燃圧センサ搭載構造。
  2. 前記燃料噴射弁と螺合する噴射弁側ねじ部が一端に形成されるとともに、前記コネクタと螺合するコネクタ側ねじ部が他端に形成された連結ナットを備え、
    噴射弁側ねじ部を締め付ける向きに前記連結ナットを回転させると、前記コネクタ側ねじ部も同時に締め付けることとなるよう、前記両ねじ部は形成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃圧センサ搭載構造。
  3. 前記高圧配管のうち前記流出口を形成する先端部分と前記燃料噴射弁との間に前記コネクタを挟み込むよう構成され、
    前記先端部分及び前記コネクタを内部に収容するとともに、前記燃料噴射弁と螺合するパイプナットを備え、
    前記パイプナットは、前記燃料噴射弁とのねじ締結力により前記先端部分を前記コネクタに向けて押し付ける押付部を有することを特徴とする請求項1に記載の燃圧センサ搭載構造。
  4. 前記燃圧センサは前記パイプナットの内側に位置しており、
    前記燃料噴射弁及び前記パイプナットのいずれかには、前記燃圧センサの配線を前記パイプナットの内側から外側に取り出す取出口が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の燃圧センサ搭載構造。
  5. 前記コネクタには、前記燃料噴射弁と螺合するねじ部が形成されており、
    前記燃料噴射弁と前記コネクタとは溶接により相対回転不能に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の燃圧センサ搭載構造。
  6. 前記燃料噴射弁と前記コネクタとはねじで締結されるとともに、前記コネクタと前記高圧配管とはねじで締結され、
    前記コネクタと前記高圧配管とのねじ締め付け軸方向が、前記燃料噴射弁と前記コネクタとのねじ締め付け軸方向に対して交差するよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃圧センサ搭載構造。
  7. 請求項1〜のいずれか1つに記載の燃圧センサ及びコネクタを備え、
    前記コネクタには、前記連通路を形成する壁部の肉厚を薄肉にした薄肉部が形成され、
    前記燃圧センサは、前記薄肉部に取り付けられ、前記連通路の燃料圧力により生じる前記薄肉部の歪みを検出する歪み検出センサにより構成されていることを特徴とする燃圧検出装置。
  8. 外部の流体導入パイプを通じて高圧流体が供給される流体通路、及び前記流体通路に接続されて前記高圧流体の少なくとも一部を噴射する噴孔、を有するインジェクタボデーと、
    前記流体導入パイプと前記流体通路との間の流通経路をなす流体導入路を内部に有し、前記インジェクタボデーとは別体形成されるとともに当該インジェクタボデーに対して一体的に固定されたインレットボデーと、
    前記インレットボデー内に配置され、前記流体導入路内を流通する前記高圧流体の圧力の作用により歪み変位可能なダイアフラム部、及び前記ダイアフラム部の変位を検出する変位検出手段、を有する圧力検出部と、を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
  9. 前記噴孔を開閉するノズルニードルと、
    前記ノズルニードルのインジェクタボデー軸方向の移動を制御するアクチュエータと、
    前記流体通路から前記高圧流体の一部が供給され、前記アクチュエータの動作によって前記高圧流体が充填又は排出されるとともに、充填された前記高圧流体の圧力の作用によって前記ノズルニードルを閉弁方向に付勢する力を発生する制御ピストンにより前記ノズルニードルを閉弁方向に付勢する圧力制御室と、が前記インジェクタボデー内に配置され、
    前記インレットボデーが、前記インジェクタボデーにおける前記圧力制御室よりも反噴孔側の一端部に接続されることを特徴とする請求項に記載の燃料噴射装置。
  10. 前記ダイアフラム部は変位検出手段が結合される平坦面を有し、前記平坦面が、前記インジェクタボデーの軸方向に対して0度以上90度未満の角度をもって配置されていることを特徴とする請求項又は請求項に記載の燃料噴射装置。
  11. 前記ダイアフラム部の前記平坦面が、前記インジェクタボデーの軸方向に対して0度以上75度以下の角度をもって配置されていることを特徴とする請求項10に記載の燃料噴射装置。
  12. 前記インレットボデーは、前記流体導入路から分岐された分岐通路と、一端が前記分岐通路に接続され他端が閉鎖されて前記ダイアフラム部を構成する筒状部材で構成されるステム部材とを有することを特徴とする請求項乃至請求項11の何れかに記載の燃料噴射装置。
  13. 前記インレットボデーは、外壁部から前記流体導入路へ貫通するとともに前記分岐通路として構成される開口孔と、前記外壁部における当該開口孔を含む領域に、前記外壁部から所定深さを有して形成された凹部とを更に有し、前記ステム部材が前記凹部に挿入されることを特徴とする請求項12に記載の燃料噴射装置。
  14. 前記変位検出手段は、前記ステム部材における前記流体導入路側とは反対面の前記ダイアフラム部上に一体的に設けられた圧力センサを有し、
    前記インレットボデーにおける前記凹部は、前記圧力センサが配置された前記ステム部材が前記凹部へ挿入された際に、前記圧力センサ又は前記ステム部材の前記インレットボデー径方向の最外周位置が、前記凹部が形成された位置の前記インレットボデーの外壁部位置よりも前記インレットボデー径方向の内周側に位置するように形成されることを特徴とする請求項13に記載の燃料噴射装置。
  15. 前記変位検出手段の圧力センサは、前記ダイアフラム部の前記分岐通路側とは反対面に一体的に貼り付けられた半導体式圧力センサであることを特徴とする請求項14に記載の燃料噴射装置。
  16. 前記流体導入路と前記筒状ステムとの間に、前記分岐通路として、前記筒状ステムの内径よりも小径のオリフィス部を有することを特徴とする請求項12乃至請求項15の何れかに記載の燃料噴射装置。
  17. 前記インレットボデーは、前記インジェクタボデーに対して締結手段により着脱可能に一体的に固定されていることを特徴とする請求項乃至請求項16の何れかに記載の燃料噴射装置。
  18. 前記インジェクタボデーは、前記インレットボデーが接続される部分にねじ切り構造を有し、
    前記締結手段は、一部に前記インジェクタボデーの前記ねじ切り構造に対応した構造のねじ切り部を有するとともに、前記インレットボデーの少なくとも一部と前記インジェクタボデーの一部を覆う筒状部材からなることを特徴とする請求項17に記載の燃料噴射装置。
  19. 前記インレットボデーは、前記変位検出手段に電気接続されるとともに互いに電気的に絶縁された複数のコネクタピンを包含し、
    前記締結手段は、前記コネクタピンに対応する位置に開口部を有することを特徴とする請求項17又は請求項18に記載の燃料噴射装置。
  20. 請求項乃至請求項19の何れかに記載の燃料噴射装置を用いた蓄圧式燃料噴射装置システムであって、
    燃料タンクから汲み上げられた燃料を加圧して送出する高圧燃料ポンプと、
    前記高圧燃料ポンプから供給される燃料を高圧状態で蓄えるコモンレールと、
    複数の前記燃料噴射装置と、
    前記コモンレールからの燃料を前記燃料噴射装置の各々の前記流体通路に導入する前記流体導入パイプと、
    前記燃料噴射装置の各々から排出される低圧燃料を前記燃料タンクへ戻す低圧燃料通路と、
    各々の前記燃料噴射装置の前記変位検出手段からの信号を受けるとともに、前記噴孔を開閉するノズルニードルの移動を制御するアクチュエータを駆動する信号を出力する電子制御装置と、を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置システム。
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