CN101691851A - 具有燃料压力传感器的燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

一种燃料喷射器，它可以用来把燃料喷射到内燃机中。燃料喷射器包括喷射器主体和形成为与喷射器主体相分开的头部主体。该头部主体在其中安装了燃料压力传感器，该传感器进行工作以测量燃料喷射器中的燃料压力并且可拆下地结合到喷射器主体上。燃料喷射器还包括喷射器主体和燃料压力探测装置，该燃料压力探测装置设置有燃料压力传感器。燃料压力探测装置可拆下地安装在喷射器主体上。该结构使得燃料喷射器的生产率得到提高并且有利于方便地更换燃料压力传感器。

Description

具有燃料压力传感器的燃料喷射器

技术领域

本发明整体上涉及一种燃料喷射器，该喷射器可以被用来把燃料喷射到内燃机中，更加具体地说，本发明涉及一种这样的燃料喷射器，该喷射器设置有燃料压力探测机构，该机构与燃料喷射器的主体固定成一体。

背景技术

日本专利第一次公开No.2007-231770公开了一种共轨燃料喷射系统，该系统设置有压力传感器，该压力传感器进行工作从而测量要喷射到内燃机中的燃料的压力。压力传感器被安装在共轨的端部中以测量储存在共轨中的燃料的压力。例如在日本专利第一次公开No.2007-270822和2007-218249中教导了用在这种共轨喷射系统中的典型燃料喷射器。

日本专利第一次公开No.57-5526公开了一种安装了压力传感器的燃料喷射器。燃料喷射器具有在其中进行延伸的燃料流动通道和形成在燃料流动通道附近的凹口。由应变仪所形成的压力传感器被固定到凹口中，以测量燃料流动通道内的燃料的压力变化，该压力变化是由从燃料喷射器中进行喷射燃料来产生的。

在上面第一到第三专利中教导了该系统，但是这些系统难以确定供给到每个燃料喷射器中的燃料的压力。

在上面第四个专利中所教导的燃料喷射器具有形成在靠近燃料流动通道下部的外壁中的凹口。如上所述那样，压力传感器设置在该凹口内。燃料流动通道如此地形成，以致沿着它的轴向延伸通过喷射器主体。常常借助磨喷射器主体的外壁来形成凹口。因此，难以精确地控制凹口的底部壁(即膜片)的厚度，这可以导致确定燃料压力或者燃料压力变化的精确度降低。设计来以高压喷射燃料的燃料喷射器如第一到第三专利中的喷射器通常需要喷射器主体由高硬度的金属来形成或者提高燃料流动通道的壁厚度以承受高压燃料，并且因此具有声称的问题，即难以控制膜片厚度，换句话说，难以确保测量燃料喷射器中的燃料压力的理想精确度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种燃料喷射器，该喷射器设置有与燃料喷射器的主体成一体的燃料压力探测机构组件，并且被设计来提高生产率和确保测量燃料喷射器中的燃料压力的理想精确度。

本发明的另一个目的是提供一种设置有易于更换的燃料压力探测机构的燃料喷射器。

根据本发明的一个方面，提供了一种燃料喷射器，该喷射器可以与机动车柴油机的蓄压器式燃料喷射系统如共轨燃料喷射系统一起使用。该燃料喷射器包括：(a)喷射器主体，它具有一长度，它的第一和第二端部相互相对，该喷射器主体还具有形成在第二端部中的喷射孔和燃料流动通道，燃料从外部供给到该燃料流动通道中，并且该燃料流动通道与喷射孔相连通以喷射燃料；(b)头部主体，它形成为与喷射器主体相分开，头部主体被固定到喷射器主体的第一端部上；及(c)燃料压力传感器，它安装在头部主体内。燃料压力传感器包括：膜片，该膜片与喷射器主体内的燃料流动通道相连；及探测装置。膜片被露出到燃料中，从而作为燃料压力的函数进行变形。探测装置产生了作为膜片的变形程度的函数的信号。

更加具体地说，设置有燃料压力传感器的头部主体被安装在喷射器主体的一部分中，该一部分喷射器主体设置成远离喷射孔，因此在头部主体被固定到喷射器主体上之前，有利于诊断燃料压力传感器的工作。如果发现工作失效，那么可以方便地更换它，因此提高了燃料喷射器的生产量。

在本发明的优选模式中，燃料喷射器还包括：喷嘴针阀，该喷嘴针阀沿着喷射器主体的轴向可以运动以有选择地打开和关闭喷射孔；致动器，它进行工作以控制喷嘴针阀沿着喷射器主体轴向的运动；及压力控制室，借助致动器的工作，燃料被供给到该压力控制室中，或者从该压力控制室中排出燃料，并且该压力控制室把供给到其中的燃料压力施加到控制活塞上，从而沿着关闭喷射孔的阀关闭方向推动喷嘴针阀。喷嘴针阀、致动器、控制活塞和压力室设置在喷射器主体中。与压力控制室相比，头部主体结合到其中的喷射器主体的第一端部设置成更加远离喷射孔。这种结构有利于与头部主体中的探测装置相连的信号导体的布置。

喷射器主体的第一端部具有：第一端表面；凹口，它形成在第一端表面上并且具有给定的深度；及分支通道，它从燃料流动通道开始分叉并且通到一部分凹口中。头部主体包括基部，该基部具有：安装表面，该安装表面被安装到第一端表面上；及突出部，该突出部包括一部分安装表面并且它的轮廓与凹口的轮廓相符。更加具体地说，该突出部用作导向器，从而在头部主体结合到喷射器主体上时，给头部主体与喷射器主体之间的对准进行导向。

头部主体的基部具有：与安装表面相对的上表面；杆安装室，它从上表面向着安装表面进行延伸，从而具有底部，嵌入式头部通道从该底部开始延伸到分支通道；及中空圆柱形杆，它安装到杆安装室中。该杆具有相互相对的第一和第二端。第一端被封闭以限定出燃料压力传感器的膜片。第二端通到嵌入式头部通道中。杆安装室具有从基部上表面延伸到基部的突出部的一深度，因此第二端位于突出部的内部。

杆安装室具有内螺纹。杆具有外螺纹，该外螺纹啮合内螺纹以把杆安装到头部主体中。

头部主体的基部还可以被设计成具有：上表面，它与安装表面相对；通孔，它从上表面延伸到安装表面；及中空圆柱形杆，它安装在通孔中。杆具有相互相对的第一和第二端。第一端被封闭从而限定出膜片。第二端与分支通道相连通。喷射器主体的第一端部在第一端表面中形成凹口，该凹口与基部的通孔相连通，从而与通孔一起限定出杆安装室。杆设置在杆安装室内并且使杆的一部分固定到凹口中。

喷射器主体的凹口具有内螺纹。该杆具有外螺纹，该外螺纹啮合内螺纹以把杆安装到喷射器主体中。

喷射器主体的第一端部被设计成具有第一端表面和延伸部，该延伸部绕着第一端表面的边缘进行延伸。该头部主体可以包括具有安装表面的基部，该安装表面被设置成与喷射器主体的第一端表面相表面邻接并且部分地如此凹陷从而被安装到喷射器主体的延伸部中。

喷射器主体的第一端部具有：第一端表面；室，它形成在第一表面中以具有给定的深度，该深度具有内螺纹；及分支通道，它从室的一部分中延伸到燃料流动通道中。压力传感器包括中空圆柱形杆，该杆安装在该室内。该杆具有相互相对的第一和第二端。第一端被封闭以限定出膜片。第二端通到分支通道中。头部主体可以包括：基部，该基部具有安装表面，该安装表面成形成被安装到喷射器主体的第一端表面中；及杆通孔，它与该室相一致地形成通过安装表面，从而限定出杆安装室。该杆设置在杆安装室内，因此杆的上端位于与安装表面相对的基部上表面附近。

头部主体通过螺母可以固定到喷射器主体上。

燃料喷射器还包括多个终端，这些终端设置在头部主体的基部表面上。这些终端相互电绝缘并且连接到设置在基部中的导体上。探测装置具有导电的电线，这些电线连接到这些终端中。

根据本发明的第二方面，提供了一种燃料喷射器，该燃料喷射器包括：(a)喷射器主体，它具有一长度并且具有相互相对的第一和第二端部，该喷射器主体还具有形成在第二端部中的喷射孔和燃料流动通道，其中燃料从外部供给到该燃料流动通道中并且与喷射孔相连通以喷射燃料；及(b)燃料压力探测装置，它设计成与喷射器主体相分离。燃料压力探测装置被固定到喷射器主体的第一端部上并且包括：膜片，该膜片与喷射器主体内的燃料流动通道相连；及探测装置。该膜片被露出到燃料中，从而作为燃料压力函数进行变形。探测装置产生了作为膜片变形大小的函数的信号。

更加具体地说，燃料压力探测装置设置有燃料压力传感器，该压力传感器由膜片和探测装置来形成，该燃料压力探测装置被安装在喷射器主体中的一部分上，该一部分喷射器主体设置成远离喷射孔，因此有利于在头部主体被固定到喷射器主体上之前进行燃料压力传感器工作的诊断。如果发现工作失效，那么可以方便地更换它，因此提高了燃料喷射器的生产量以提高它的生产率。

在本发明的优选模式中，燃料压力探测装置包括放大器，该放大器进行工作以放大探测装置的电输出。

燃料压力探测装置包括有底的中空圆柱形杆，该杆具有相互相对的第一和第二端。第一端由底部来封闭，该底部限定出膜片。第二端与燃料流动通道相连。该杆安装在喷射器主体的第一端部中，从而把燃料压力探测装置保持到喷射器主体上。

附图说明

通过下文所给出的详细描述和本发明优选实施例的附图来更加完全地理解本发明，但是这些优选实施例不应该被用来把本发明限制到这些具体的实施例中，而只是用于解释和理解的目的。

在附图中：

图1是示意图，它示出了本发明的、设置有燃料喷射器的蓄压器式燃料喷射系统；

图2是纵向剖视图，它示出了图1的燃料喷射器中的每一个的内部结构；

图3是图2的放大局部剖视图，该剖视图示出了燃料压力传感器安装于其中的头部主体的内部结构；

图4是沿着图3的线IV-IV所截取的横向剖视图；

图5(a)是平面视图，它示出了安装在图3的头部主体中的燃料压力传感器；

图5(b)是沿着图5(a)的线B-B所截取的纵向剖视图，它示出了杆，该杆是安装在图3的头部主体中的燃料压力传感器的一部分；

图6(a)、6(b)和6(c)是剖视图，它们示出了生产固定到图5(b)的杆上的压力传感器芯片的过程的顺序；

图7是放大的局部剖视图，它示出了本发明第二实施例的燃料喷射器的头部主体和喷射器主体的内部结构；

图8是沿着图7中的线VIII-VIII所截取的横向剖视图；及

图9是放大的局部剖视图，它示出了本发明第三实施例的燃料喷射器的头部主体和喷射器主体的内部结构。

具体实施方式

参照附图，其中相同的标号在许多附图中表示相同的零件，尤其参照图1，它示出了柴油机的蓄压器式燃料喷射系统100，该系统100用作汽车共轨燃料喷射系统。图2是纵向剖视图，它示出了安装在图1的燃料喷射系统100中的燃料喷射器2的内部结构。

蓄压器式燃料喷射系统100包括：燃料箱102；高压燃料供给泵103；共轨104；及燃料喷射器2。燃料供给泵103进行工作以把燃料从燃料箱102中泵出且加压并且把该燃料供给到共轨104中。共轨104以可控制的高压来储存燃料并且通过高压燃料管105把该燃料各自供给到燃料喷射器2中。如图1所示那样，这些燃料喷射器2被安装成在柴油机的四缸中的每一个中具有一个喷射器，而该柴油机安装在机动车辆中，这些燃料喷射器进行工作以把存储在共轨104中的燃料直接地喷射到柴油机的燃烧室中。燃料喷射器2也被连接到低压燃料通道106中以把燃料返回到燃料箱102中。

蓄压器式燃料喷射系统100还包括电子控制单元(ECU)107，该电子控制单元配置有典型的微型计算机和存储器并且进行工作以控制柴油机的输出。更加具体地说，ECU107对指示共轨104内的燃料压力的燃料压力传感器108的输出、指示柴油机曲轴角度位置的曲柄角传感器109的输出、指示机动车加速踏板位置的加速器位置传感器110(即驾驶员对加速踏板的作用)和燃料压力传感器80进行取样和分析，如图2和3所示那样，这些燃料压力传感器80各自安装在燃料喷射器2中从而控制柴油机的工作。

如在图2中所看到的那样，燃料喷射器2包括喷嘴针阀20、压电致动器145和146及弹簧35，该弹簧35用作阀关闭机构。喷嘴针阀20设置在喷嘴体12内，从而可以滑动以打开或者关闭喷射孔12b。在充电时，压电致动器145和146的每一个膨胀以产生推力(即驱动力)，该推力又通过驱动力传递机构(后面将描述)传递到喷嘴针阀20中。弹簧35沿着关闭喷射孔12b的阀关闭方向推动喷嘴针阀20。

燃料喷射器2主要由主体126、致动机构128和喷嘴体12构成，而主体126、致动机构128和喷嘴体12借助保持螺母14而被结合在一起。主体126在其中安装了控制活塞30和缸31。控制活塞30和缸31构成阀关闭机构的一部分。致动机构128具有在其中安装了第一和第二压电活塞169和170，这些活塞构成了驱动力传递机构的一部分。喷嘴体12具有安装于其中的喷射针阀20并且被固定到主体126的顶端上。

喷嘴针阀20沿着燃料喷射器2的轴向可以滑动，以打开或者关闭喷射孔12b。喷射针阀20具有锥形头部。喷嘴体12在其中形成阀座12a，喷嘴针阀20的锥形头部被落座在该阀座12a上以关闭该喷射孔12b。喷嘴针阀20具有后部，该后部由喷嘴体来支撑。喷嘴针阀20的后端设置成与缸31的顶端表面相接触邻接，因此借助缸31来推动喷嘴针阀20，及该针阀20与缸31一起沿着阀关闭方向进行运动。

喷嘴体12还具有：燃料贮槽12c，被供给到喷射孔12b中的高压燃料被储存在该燃料贮槽中；导向孔，它在燃料泵12c和喷射孔12b之间连通；及燃料供给通道12d，高压燃料通过该通道12d流到燃料贮槽12c中。

压电致动器145和146中的每一个由一堆压电板117形成。压电板117中的每一个具有内电极，该内电极借助蒸发导电材料和把该导电材料沉积在它的相对主要表面中的一个上来形成。两个外电极143被固定到该一堆压电板117的相对侧表面中的每一个中。外电极143中的每一个在压电板117中的交替一个之间形成电连接。

在电压被施加到第一和第二压电致动器145和146中的每一个的该一组压电板117中时，它沿着它的纵向膨胀以形成冲程。该一组压电板117的冲程大小依赖于施加到其中的电压大小。这里所述的冲程大小是这样的量，即第一和第二压电致动器145和146中的每一个作为整体所膨胀的大小。

第一和第二压电致动器145和146中的每一个设置在与致动器体151相接触并且被保持在该致动器体151中的中空汽缸148中，同时借助挤压件149来挤压。弹性膜152被安装在中空汽缸148中的每一个的端部中，以产生密封。挤压件149中的每一个通过弹性膜152和调整垫片153来挤压第一和第二压电致动器145和146中的相应一个，从而把由第一和第二压电致动器145和146中的一个所产生的驱动力传递到第一和第二压电活塞169和170中的相应一个中。

驱动力传递机构包括第一和第二压电活塞169和170，这些活塞借助从第一和第二压电致动器145和146所传递来的驱动力来移动。在驱动力通过燃料到达控制活塞30和缸31时，驱动力传递机构进行工作从而液压地放大和传递第一和第二压电活塞169和170的运动(即冲程大小)。

根据帕斯卡法则(Pascal’s law)来放大第一和第二压电活塞169和170的运动。更加具体地说，驱动力传递机构包括第一和第二压电压力室171和172和第一和第二流动通道173和174。借助第一和第二压电活塞169和170中的相应一个的运动使第一和第二压电压力室171和172中的每一个中的燃料压力升高。燃料的增大压力通过第一和第二燃料流动通道173和174被传递到增压室158中。借助位于主体126内的喷嘴体12的端部来限定出增压室158，因此增压室158中的燃料压力被施加在缸31的端部上。更加具体地说，第一和第二压电活塞169和170的运动被放大并且通过第一和第二压电压力室171和172、第一和第二燃料流动通道173和174及增压室158被液压地传递到缸31中。第一和第二压电活塞169和170的运动的放大依赖于压力传递面积对压力施加面积的比率(即压力传递面积/压力施加面积)，在这里，压力传递面积是第一和第二压电活塞169和170的端部的面积，该第一和第二压电活塞使第一第二压电压力室171和172内的燃料增压，及压力施加面积是缸31端部的一部分的面积，增压室158内的燃料压力直接作用在该面积上，即缸31的整个顶端(在图30中所看去的下端)的面积减去喷嘴针阀20的整个后端(即在图30所看去的上端)的面积。

缸31的顶端直接露出到增压室158中，因此增压室158中的燃料压力沿着阀打开方向推动缸31，沿着该方向，喷嘴针阀20被升高以打开喷射孔12b。喷嘴针阀20的升程大小依赖于第一和第二压电致动器145和146的冲程大小。

碟形弹簧159设置在第一和第二压电压力室171和172中以推动第一和第二压电活塞169和170，从而各自与第一和第二压电致动器145和146相邻接。碟形弹簧159中的每一个用作返回弹簧，从而把给定的初始压力施加到该组压电板117上，从而避免由于它的过膨胀所产生的破损。不用蝶形弹簧159，而是可以采用螺旋弹簧。

阀关闭机构包括弹簧35、控制活塞30和缸31。弹簧35设置在缸31的后端上，从而沿着阀关闭方向来推动它。借助控制活塞-压力室163内的燃料压力液压地推动控制活塞30，从而与缸31相邻接，并且沿着阀关闭方向推动缸31。缸31被设置成与喷嘴针阀20的后端相接触邻接，并且把由控制活塞-压力室163内的燃料和弹簧35所产生的压力之和传递到喷嘴针阀20中。更加具体地说，阀关闭机构进行工作从而把由控制活塞-压力室163内的燃料和弹簧35所产生的压力施加到喷嘴针阀20上并且沿着阀关闭方向推动它。阀关闭机构还进行工作，从而沿着阀打开方向把增压室158内的燃料压力施加到缸31上，以使喷嘴针阀20升高从而打开喷射孔12b。

控制活塞-压力室163与燃料供给通道11b相连通并且在所有时间被露出到高压燃料中。燃料从控制活塞-压力室163和增压室158中泄漏到弹簧35设置于其中的弹簧室11d2中并且通过燃料排出通道(未示出)又排出到燃料箱102中。

在下面将描述燃料喷射器2的工作。在需要打开喷射孔12b时，第一和第二压电致动器145和146借助来自ECU107的控制信号来通电，因此多组压电板117被充电从而产生了驱动力，因此各自移动第一和第二压电活塞169和170。这使得增压室158内的燃料压力大小得到增大，因此沿着阀打开方向把驱动力液压地传递到缸31中。增压室158中的燃料压力使缸31克服由弹簧25所产生的压力而升高，因此使喷嘴针阀20向上运动以打开喷射孔12b，从而把燃料喷射到发动机中。上述的喷嘴针阀20升程大小依赖于第一和第二压电致动器145和146的冲程大小。因此，燃料喷射率依赖于冲程大小。

在需要关闭喷射孔12b时，ECU107停止输出控制信号到第一和第二压电致动器145和146。多组压电板117放电，因此由第一和第二压电致动器145和146所产生的驱动力消失了。第一和第二压电-压力室171和172和增压室158内的燃料压力然后下降从而减小了克服由弹簧35所产生的压力沿着阀打开方向推动缸31的压力。在沿着阀关闭方向作用在缸31上的压力大于沿着阀打开方向的压力时，它使喷嘴针阀20向下运动以关闭该喷射孔12b，从而终止燃料喷射到发动机中。

如所述那样的燃料喷射器2具有：第一压电活塞169，它借助由第一压电致动器145所产生的驱动力来移动；及第二压电活塞170，它借助由第二压电致动器146所产生的驱动力来运动。第一和第二压电致动器145和146各自如上所述那样成一直线地设置在与压力室149相接触邻接的中空缸148内。第一和第二压电活塞169和170通过弹性膜152和调整垫片153借助压力件149来挤压并且还各自借助由第一和第二压电致动器145和146所产生的驱动力来移动。

第一和第二压电活塞169和170把由第一和第二压电致动器145和146所产生的驱动力液压地传递到喷嘴针阀20中。更加具体地说，驱动力传递机构进行工作，从而通过第一和第二压电活塞169和170把驱动力传递到缸31中，及还把第一和第二压电活塞169和170的运动进行放大并传递到缸31中。第一和第二压电活塞169和170在主体126内限定出第一和第二压电压力室171和172并且进行工作以增大第一和第二压电-压力室171和172内的燃料压力。该升高压力通过第一和第二燃料流动通道173和174又被传递到增压室158中并且被施加到缸31上。因此，驱动力传递机构进行工作以独立地把由第一和第二压电-致动器145和146所产生的驱动力和第一和第二压电致动器145和146的冲程大小传递到缸31中。

借助选择第一和第二压电-活塞169和170中的一个(该一个活塞被通电从而给第一和第二压电-压力室171和172中的相应一个内的燃料加压)，可以改变压力传递面积(它是第一和第二电压活塞169和170的端部的面积的总和，该面积有利于给第一和第二压电-压力室171和172内的燃料进行加压)对施加压力的面积(它是增压室158内的燃料压力直接施加于其上的、缸31端部的一部分的面积)的比率。更加具体地说，根据帕斯卡法则，由第一和第二压电一致动器145和146所产生的驱动力大小和被转换成缸31的升程大小的第一和第二压电-致动器145和146的冲程大小依赖于上面的面积比率。当该面积比率减小时，驱动力被大大地放大，而在面积比率增大时，冲程大小被大大地放大。因此，在需要更大的驱动力升高喷嘴针阀20从而例如开始把燃料喷射到发动机中时，ECU107可以选择第一和第二压电-致动器145和146中的一个，该一个致动器用来移动第一和第二压电活塞169和170中的一个以更加大量地减少该面积比率从而在打开喷射孔12b时确保稳定性。此外，例如在燃料喷射开始之后，在需要更大的喷嘴针阀20升程大小来保证所需要的喷射到发动机中的燃料量时，ECU107可以选择第一和第二压电致动器145和146中的一个，该一个致动器用来移动第一和第二压电活塞169和170中的一个，从而更加大量地提高该面积比率。

此外，燃料喷射器2可以被设计成只具有第一压电致动器145和第一压电活塞169和第二压电致动器146和第二压电活塞170的结合中的一个。

燃料喷射器2还包括头部主体90，该头部主体90设置有燃料压力传感器80并且被结合到喷射器主体(即致动器主体151)的上端上。

喷射器主体具有：第一连接部11f，如图1所示那样，与共轨104相连通的高压燃料管105密封地被接合到该第一连接部11f上；及第二连接部11t，低压燃料管106密封地结合到该连接部分11t上，从而把燃料从燃料喷射器2排出到燃料箱102中。连接部分11f用作燃料喷射器2的入口，燃料从共轨104中被输送到到该入口中。连接部分11f具有：燃料入口开口21，从共轨104中所供给来的高压燃料在该燃料入口开口21上进入；及燃料入口通道11c，燃料通过该通道11c被输送到燃料供给通道11b中。燃料入口通道11c具有安装于其中的棒过滤器13。

燃料入口通道11c相对于喷射器主体(即燃料供给通道11b)的纵向中心线(即轴向)以给定角度进行倾斜。在便于把高压燃料管105结合到第一连接部11f上的方面，燃料入口通道11c优选地如此形成，以致相对于喷射器主体的轴向以45°-60°的角度进行延伸。第一连接部11f也还具有分支93，该分支通道93基本上平行于喷射器主体的轴向地从燃料入口通道11c处进行延伸或者分叉。更加具体地说，如图3所示的分支通道93相对于燃料入口通道11c的燃料流动方向(即燃料入口通道11c的纵向中心线)以120°到135°的角度θ倾斜，如从燃料入口通道11c的下游侧所看到的那样。分支通道93优选地平行于喷射器主体(即致动器主体151)的轴向地延伸，但是可以倾斜，只要分支通道93与燃料入口通道11c所形成的角度大于或者等于90°就行。

在燃料喷射器2进行工作期间或者紧接在燃料喷射器2进行工作之后，补偿由燃料喷射器2所喷射和/或排出的燃料的燃料量从共轨104中输送到燃料入口通道11c中。燃料入口通道11c内的压力较高，因此在分支通道93以小于90°的角度被定向成向着燃料入口通道11c内的燃料的流动方向(即向前的方向)的情况下，在把燃料输送到燃料入口通道11c中期间，它使高压总是施加到分支通道93中，因此导致在燃料喷射器2喷射燃料时和在燃料喷射器2没有喷射燃料时之间的燃料压力差较小。在这种情况下，如图2和3所示那样，在分支通道93逆着燃料进入通道11c内的燃料流动方向而倾斜的地方，燃料入口通道11c内的高压燃料的运动产生了液压吸力，从而在从共轨104中输送燃料期间，把分支通道93内的燃料吸引到位于分支通道93和燃料入口通道11c之间的结合部。更加具体地说，在燃料入口通道11c内的燃料压力下降时，它沿着分支通道93内的燃料压力进一步减少的方向使液压吸引力增大，因此导致在燃料喷射器2喷射燃料时和在燃料喷射器2没有喷射燃料时之间的燃料压力差较大。

喷射器主体的第二结合部11t具有排出通道37，弹簧室11d2内的燃料经过低压燃料管106通过该排出通道被排出到燃料箱102。

压电致动器145和146通过导线32和电连接器50的尾销51a和51b与电源(未示出)相连通。导线32通过刚度大于导线32的保持器来保持。

保持器由树脂如尼龙来形成，该树脂的硬度小于金属从而使导线32的涂层的磨损最小化。保持器被设计成具有这样的形状和厚度，即该形状和厚度被选择成具有大于导线32的刚度。

导线32的端部从喷射器主体的相对端部中的一个中伸出，该一个端部远离喷射孔12b，即该一个端部位于第一连接部11f上方，如在图2中所看到的那样。连接器50与尾销51a和51b模制成一体。连接器50被安装在头部主体90中，从而在尾销51a和51b和导线32之间形成电连接。

参照图3在下面详细地描述头部主体90的结构。

头部主体90被结合到喷射器主体(即致动器主体151)的上端上。喷射器主体在上端形成圆形凹口11h，该凹口11h具有底部，从燃料入口通道11c进行延伸的分支通道93通到该底部中。喷射器主体具有形成在上端处的外部螺纹。

头部主体90具有下表面92(在下面它也称为安装表面)，该下表面的轮廓与喷射器主体的上端轮廓相符。安装表面92限定出圆形突出部92a，该突出部92a被安装在喷射器主体的凹口11h中。换句话说，致动器主体151具有环形延伸部，该环形延伸部绕着上端边缘进行延伸，从而限定出凹口11h。头部主体90具有下部，该下部的圆周壁如此地凹入以致被安装到致动器主体151的环形延伸部中并且限定出突出部92a。更加具体地说，突出部92a用作导向器，从而在头部主体90被结合到喷射器主体上时，给头部主体90与喷射器主体的对准进行导向。

头部主体90具有：内置式头部通道96，该通道96与分支通道93相对准地延伸；及圆柱形传感器安装室95(它也称为杆安装室)。燃料压力传感器80包括金属杆94。金属杆94被安装在传感器安装室95内。嵌入式头部通道96与传感器安装室95相连通。

借助固定保持螺母91来实现头部主体90与喷射器主体的结合，从而形成保持螺母91的内部螺纹与致动器主体151的外部螺纹的接合。保持螺母的使用有利于方便地从致动器主体151中拆下头部主体90。具有安装表面92和外表面(该外表面由保持螺母91与之接触地来盖住)的头部主体90的一部分也称为法兰类基部。

头部主体90的基部在其中形成了孔，该孔限定出传感器安装室95。传感器安装室95从与安装表面92相对的上表面垂直地延伸。金属杆94从该基部的上表面被拧入到传感器安装室95中。更加具体地说，传感器安装室95具有形成在它的内壁上的外部螺纹。金属杆94具有形成它的外壁上的外螺纹。借助使金属杆94外部螺纹与传感器安装室95的内螺纹相接合，把金属杆94安装在头部主体90中。这个在传感器安装室95和金属杆94之间产生了密封，并且有利于金属杆94从头部主体90中拆下。金属杆94(它在后面将参照图5(a)和5(b)来详细地描述)设置有膜片18n，压力传感器芯片18f和陶瓷电路板98安装在该膜片上。

陶瓷电路板98具有多个导电终端97，如图4所示那样，从而在印制于电路板98上的导体和导线32之间形成电连接，从而把该压力传感器芯片18f的输出输送到ECU107中。终端97在基部表面上方或者在其上延伸并且与导线32相连。

选择传感器安装室95的深度和金属杆94的长度的组合，从而使金属杆94的上端位于头部主体90的基部上表面附近。例如，金属杆94的上端与头部主体90的基部上表面平齐，从而有利于布置与安装在金属杆94上的压力传感器芯片18f的传感器信号处理器相连的导线。

如图5(a)和5(b)所示那样，金属杆94由中空的圆柱形金属形成并且成形成具有薄壁的平坦底部(即上端壁，如在附图中所看到的那样)，从而限定出膜片18n。金属杆94还具有压力探测室18b，如图3所示那样，该压力探测室18b通过嵌入式头部通道96通到分支通道93中，从而使膜片18n露出到燃料压力中，其中该燃料被供给到燃料喷射器2中。

如上面所述那样，金属杆94具有形成在它圆周上的外螺纹。头部主体90的传感器安装室95也具有形成于内圆周上的外螺纹。通过把金属杆94固定到传感器安装室95中，把金属杆94安装在传感器安装室95内，从而在内、外螺纹之间形成紧接合。

如图4、5(a)和5(b)所示那样，陶瓷电路板98被粘贴或者结合到环绕压力传感器芯片18f的头部主体90的平坦表面上。陶瓷电路板98在其上结合了放大器集成电路片98a和特性调整集成电路片，该放大器集成电路片98a进行工作从而放大压力传感器芯片18f的输出。特性调整集成电路片包括非易失存储器，该存储器存储有关压力传感器芯片18f敏感度和燃料喷射器2特性的数据。

金属杆94设置于其中的传感器安装室95与嵌入式头部通道96相连通。通过燃料入口通道11c加入到燃料入口通道73中的高压燃料因此部分地被引导到压力探测室18b中，因此高压燃料的压力施加在膜片18n上。

压力传感器芯片18f由单晶硅(Si)形成并且如图5(a)和5(b)所示那样，通过低熔化玻璃材料固定到金属杆94的膜片18n的外表面上。压力传感器芯片18f作为应变仪进行工作，该应变仪响应由加入到金属杆74的压力探测室18b中的燃料压力所产生的、膜片18n的弹性变形或者应变的程度。参照图5(a)和5(b)和图6(a)到6(c)在下面详细地描述燃料压力传感器80的结构。金属杆94具有下面尺寸。外径是6.5mm。内径(即压力探测室18b的直径)为2.5mm。在20MPa下所需要的膜片18n的厚度是0.65mm，及在200MPa下是1.40mm。被固定到膜片18n的表面18g上的压力传感器芯片18f由单晶硅基体18r形成，该基体具有(100)的平面方向和均匀厚度。压力传感器芯片18f在它的底部通过由低熔化玻璃材料所形成的玻璃层18k固定到膜片18n的表面18g上。硅基体18r是3.56mm＊3.56mm的正方形并且它的厚度为0.2mm。玻璃层18k的厚度是0.06mm。

压力传感器芯片18f设置有四个矩形测量仪18m。这些测量仪18m每个借助压电电阻来执行。平面方向是(100)的硅基体18r在结构上具有直角晶轴线<110>。

测量仪18m沿着垂直晶轴线<110>中的每一个设置两个。这些测量仪18m中的两个被取向成具有沿着X方向进行延伸的长侧，而其它两个测量仪18m被定向成具有沿着Y方向进行延伸的短侧。如从图5(a)中可以看到的那样，四个测量仪18m沿着一个圆进行布置，该圆的中心线位于膜片18n的中心K上。

压力传感器芯片18f还具有电线和垫(未示出)，该垫把测量仪18m连接在一起，从而形成典型的桥接电路和形成连接到外部装置(即ECU107)上的终端。用保护膜来盖住桥接电路。基本上以下面步骤来制造出压力传感器芯片18f，如图6(a)到6(c)所示那样。首先，制备n型子晶片19a。在子晶片19a上通过照相平版画出给定的样品。之后，在子晶片19a上扩散硼从而形成p+区域19b，该区域是压电电阻，该压电电阻作为测量仪18m进行工作。电线和垫19c形成在子晶片19a上，如图6(c)所示那样。氧化膜19d也形成在子晶片19a的表面上，以固定电线和垫19c的电绝缘部分。最后，保护膜也形成在子晶片19a的表面上，及然后被蚀刻从而把这些垫露出到子晶片19a外部中。使用低熔化玻璃18k，把因此所形成的压力传感器晶片18f粘贴到金属杆94的膜片18n上，从而完成压力传感器芯片18f。

在受到进入金属杆94的压力探测室18b中的燃料压力作用时，膜片18n被弯曲。压力传感器芯片18f响应膜片18n的弯曲以把它转换成电信号(即由压电电阻的电阻或者测量仪18m的变化所产生的桥接电路的电压的差值)。安装在陶瓷电路板98上的传感器信号处理器处理由压力传感器芯片18f所产生的该信号并且把它输出到ECU107中。传感器信号处理器在压力传感器芯片18f上可以被形成单片电路。

如上所述那样，设置有燃料压力传感器80的头部主体90设置在喷射器主体的上端上，该上端远离喷射孔12b。这样的结构可以在头部主体90固定到喷射器主体上之前使压力传感器芯片18f的工作或者传感器信号处理器得到诊断。如果发现压力传感器芯片18f的工作失效，那么它可以方便地被更换。例如，在安装到燃料喷射器2中之前，可以更换金属杆94或者陶瓷电路板98。因此，只安装头部主体90是可能的，其中在该头部主体90中的燃料压力传感器80被检查从而对燃料喷射器2的喷射器主体进行合适操作，因此提高了燃料喷射器2的生产量。头部主体90被固定到喷射器主体的一部分上，与压电压力室171和172相比，该一部分喷射器主体更加远离喷射孔12b，因此有利于结合到头部主体90的燃料压力传感器80中的信号电线的布置并且进一步提高了燃料喷射器的生产率。

在下面参照图7和8来描述第二实施例的燃料喷射器2，该燃料喷射器可以用在图1的蓄压器式燃料喷射系统100中。与在上述实施例中所采用的相同的标号表示相同的零件并且它的详细解释在这里被省去了。

燃料喷射器2的结构与第一实施例的结构的不同之处在于，金属杆94通过头部主体90的基部借助螺纹安装在喷射器主体的上端上。

更加具体地说，喷射器主体具有形成在它上端上的圆柱形孔11i。圆柱形孔11i的深度短于金属杆94的长度并且限定出传感器安装室的一部分，金属杆94设置在该安装室内。孔11i具有形成在它内圆周上的内螺纹。分支通道93从孔11i的底部延伸到燃料入口通道11c中。

头部主体90具有通过基部厚度所形成的圆柱形孔95a。孔95a与喷射器主体的圆柱形孔11i一起限定出传感器安装室。借助把金属杆94插入到孔95a中并且把它拧入到喷射器主体的圆柱形孔11i中，把金属杆94安装在喷射器主体中。

在金属杆94完全被拧入到喷射器主体的孔11i中时，金属杆94的上端被设置成靠近头部主体90的基部的上表面，因此有利于与安装在金属杆94上的压力传感器芯片18f的传感器信号处理器相连接的导电电线的布置。

如上所述那样，借助金属杆94的外螺纹和喷射器主体的内螺纹之间的紧接合(这可以确保它们之间的气密性密封)，金属杆94在它的顶端上被安装在喷射器主体中，因此在头部主体90内允许密封度被降低。

在下面参照图9来描述第三实施例的燃料喷射器2，该燃料喷射器可以用在图10的蓄压器式燃料喷射系统100中。与在上述实施例中所采用的相同的标号表示相同的零件并且它的详细解释在这里被省去了。

第一实施例的燃料喷射器2被设计成使头部主体90可拆下地连接到喷射器主体(即致动器主体151)的上端和安装在头部主体90内的燃料压力传感器80上。更加具体地说，制备头部主体90、金属杆94和压力传感器芯片的组件，然后把该组件固定到致动器主体151上。相反，第三实施例的燃料喷射器2被设计成没有头部主体90，而是具有燃料压力探测装置940，该压力探测装置940由金属杆94和压力传感器芯片18f形成。

致动器主体151具有形成在它的上端的圆柱形凸起151a，如在附图中所看到的那样。凸起151a在其中形成传感器安装室95，金属杆94设置在该安装室95内。与上面实施例一样，金属杆94具有形成在外圆周上的外螺纹。传感器安装室95具有形成在内圆周上的内螺纹。借助把金属杆94拧入到传感器安装室95内，把金属杆94安装在致动器主体151的凸起151a中，从而形成金属杆94的外螺纹与凸起151a的内螺纹之间的紧接合。

在金属杆94完全被拧入到凸起151a中时，压力探测室18b与分支通道93相连通，该分支通道93从燃料入口通道11c开始延伸，因此供给到燃料喷射器2中的燃料的压力被施加在金属杆94的膜片18n上。如在附图中清楚地示出的那样，分支通道93相对于燃料喷射器2的纵向中心线(即轴线)从燃料入口通道11c的中间向上倾斜地延伸并且与传感器安装室95的底部相连。与第一实施例相同，压力传感器芯片18f被固定到膜片18n的上表面上。

金属杆94具有安装于其上的金属基部块941。基部块941具有槽形并且具有限定出内室941a的底部和侧壁。基部块941在底部形成通孔，金属杆94安装在该通孔内。压力传感器芯片18f设置于其上的膜片18n上表面从底部向上地伸出并且被露出到内室941a中。陶瓷电路板98安装在基部块941的底部的内表面上。陶瓷电路板98通过电线W电连接到压力传感器芯片18f上，其中该电线由电线结合机来形成，这与第一实施例中的相同，陶瓷电路板98在其上制造出放大器集成电路片98a和特性调整集成电路片，该放大器集成电路片98a进行工作以放大压力传感器芯片18f的输出。陶瓷电路板98和压力传感器芯片18f设置在基部块941的内室941a内部中。内室941a的上部敞开端由树脂罩942来封闭。

金属杆94和基部块941借助树脂壳体51c和致动器主体151的凸起151a一起来盖住。壳体51c还用作连接器壳体，连接器50的终端51a和51b设置在该连接器壳体内。终端51b与导线32相连，从而把电力供给到压电致动器145和146上。壳体51c可以设计成与金属杆94和基部块941装配在一起，以作为燃料压力探测装置940，该装置940可拆下地固定到致动器主体151上或者与燃料压力探测装置940(即金属杆94和基部块941的组件)相分开地安装在致动器主体151上。

借助金属杆94与致动器主体151的螺纹接合，把燃料压力探测装置940结合到致动器主体151上。基部块941被固定在金属杆94上。陶瓷电路板98被固定在基部块941的底部上。因此，通过从致动器主体151中拆下金属杆94，从致动器主体151中拆下燃料压力探测装置940。更加具体地说，借助金属杆94与致动器主体151之间的螺纹接合，把燃料压力探测装置940可拆下地安装在致动器主体151上。

如上述那样，燃料压力探测装置940被设计成可拆下地安装到致动器主体151上，因此在燃料压力探测装置940被结合到致动器主体151上之前，使压力探测器薄片18f或者传感器信号处理器的工作得到诊断。如果发现压力传感器芯片18f的工作失效，那么可以方便地更换它。例如，在安装到燃料喷射器2中之前，可以更换金属杆94或者陶瓷电路板98。因此，只安装燃料压力探测装置940是可能的，在该燃料压力探测装置940中，检查燃料压力传感器80，从而对燃料喷射器2的喷射器主体进行合适地操作，因此提高了燃料喷射器2的生产量。

燃料压力探测装置940被固定到喷射器主体(即致动器主体151)的一部分上，与压电压力室171和172相比，该一部分喷射器主体更加远离喷射孔12b，因此有利于结合到燃料压力探测装置940中的燃料压力传感器80上的信号电线的布置并且进一步提高了燃料喷射器2的生产率。

从燃料入口通道11c进行分叉的分支通道93被形成为相对致动器主体151的轴线倾斜向上地延伸，因此分支通道93通到传感器安装室95的底部的一部分中，该一部分底部位于致动器主体151的轴线上。换句话说，分支通道93的开口如此地形成在传感器安装室95的底部中，从而与致动器主体151(即燃料喷射器2)的纵向中心线相一致。因此，燃料压力-探测装置940基本上设置成与致动器主体151的纵向中心线相对准，换句话说，使燃料压力探测装置940从致动器主体151中伸出的径向突出部最小化，因此使由整个燃料喷射器2所占住的发动机室空间最小化。

尽管根据优选实施例公开了本发明从而有利于更好地理解它，但是应该知道的是，在没有脱离本发明原理的情况下，本发明可以以各种各样的方式来体现。因此，本发明应该理解成包括所有可能的实施例和所示出实施例的变形，在没有脱离附加权利要求所提出的本发明原理的情况下，来体现这些变形。

Claims (14)

1.一种燃料喷射器，该燃料喷射器包括：

喷射器主体，具有一长度，它的第一和第二端部相互相对，所述喷射器主体还具有形成在第二端部中的喷射孔和燃料流动通道，燃料从外部被供给到该燃料流动通道中，并且该燃料流动通道与喷射孔相连通以喷射燃料；

头部主体，形成为与所述喷射器主体相分开，所述头部主体被固定到所述喷射器主体的第一端部上；及

燃料压力传感器，被安装在所述头部主体内，所述燃料压力传感器包括：膜片，该膜片与所述喷射器主体内的燃料流动通道相连；及探测装置；该膜片被露出到燃料中，从而作为燃料压力的函数进行变形，该探测装置产生了作为膜片的变形程度的函数的信号。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，还包括：喷嘴针阀，该喷嘴针阀沿着所述喷射器主体的轴向可运动以有选择地打开和关闭喷射孔；致动器，它进行工作以控制所述喷嘴针阀沿着所述喷射器主体轴向的运动；及压力控制室，借助所述致动器的工作，燃料被供给到该压力控制室中，或者从该压力控制室中排出燃料，并且该压力控制室把供给到其中的燃料的压力施加到控制活塞上，从而沿着关闭喷射孔的阀关闭方向推动所述喷嘴针阀，其中所述喷嘴针阀、所述致动器、所述控制活塞和所述压力室设置在所述喷射器主体中，及其中与所述压力控制室相比，所述头部主体结合到其中的所述喷射器主体的第一端部设置成更加远离喷射孔。

3.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述喷射器主体的第一端部具有：第一端表面；凹口，形成在第一端表面上并且具有给定的深度；及分支通道，从燃料流动通道开始分叉并且通到该凹口的一部分中，及其中所述头部主体包括基部，该基部具有：安装表面，该安装表面被安装到第一端表面上；及突出部，该突出部包括一部分安装表面并且它的轮廓与凹口的轮廓相符。

4.根据权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述头部主体的基部具有：与安装表面相对的上表面；杆安装室，从上表面向着安装表面进行延伸，从而具有底部，嵌入式头部通道从该底部开始延伸到分支通道；及中空圆柱形杆，它安装到杆安装室中，及其中，该杆具有相互相对的第一和第二端，第一端被封闭以限定出所述燃料压力传感器的膜片，第二端通到嵌入式头部通道中，杆安装室具有从基部上表面延伸到基部的突出部的一深度，因此第二端位于突出部的内部。

5.根据权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述头部主体的基部具有：与安装表面相对的上表面；通孔，从上表面延伸到安装表面；及中空圆柱形杆，它安装在通孔中，及其中，杆具有相互相对的第一和第二端；第一端被封闭从而限定出膜片，第二端与分支通道相连通；及其中所述喷射器主体的第一端部在第一端表面中形成凹口，该凹口与基部的通孔相连通，从而与通孔一起限定出杆安装室，及其中，杆设置在杆安装室内并且具有被固定到凹口的一部分。

6.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述喷射器主体的第一端部具有第一端表面和延伸部，该延伸部绕着第一端表面的边缘进行延伸，及其中，所述头部主体包括具有安装表面的基部，该安装表面被设置成与所述喷射器主体的第一端表面表面邻接并且部分地如此凹陷从而被安装到喷射器主体的延伸部中。

7.根据权利要求4所述的燃料喷射器，其特征在于，杆安装室具有内螺纹，该杆具有外螺纹，该外螺纹啮合该内螺纹以把杆安装到头部主体中。

8.根据权利要求5所述的燃料喷射器，其特征在于，喷射器主体的凹口具有内螺纹，该杆具有外螺纹，该外螺纹啮合内螺纹以把杆安装到喷射器主体中。

9.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述喷射器主体的第一端部具有：第一端表面；室，形成在第一表面中以具有给定的深度，该深度具有内螺纹；及分支通道，从室的一部分中延伸到燃料流动通道中；其中所述压力传感器包括中空圆柱形杆，该杆安装在该室内；该杆具有相互相对的第一和第二端；第一端被封闭以限定出膜片；第二端通到分支通道中；其中头部主体包括：基部，该基部具有安装表面，该安装表面成形成被安装到所述喷射器主体的第一端表面中；及杆通孔，它与该室相一致地形成通过安装表面，从而限定出杆安装室；及其中所述杆设置在杆安装室内，因此杆的上端位于与安装表面相对的基部上表面附近。

10.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述头部主体通过螺母固定到喷射器主体上。

11.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，该燃料喷射器还包括多个终端，这些终端设置在头部主体的基部表面上；这些终端相互电绝缘并且连接到设置在基部中的导体上；及其中探测装置具有导电的电线，这些电线连接到这些终端中。

12.一种燃料喷射器，该燃料喷射器包括：

喷射器主体，具有一长度并且具有相互相对的第一和第二端部，所述喷射器主体还具有形成在第二端部中的喷射孔和燃料流动通道，其中燃料从外部供给到该燃料流动通道中并且与喷射孔相连通以喷射燃料；及

燃料压力探测装置，设计成与所述喷射器主体相分离；所述燃料压力探测装置被固定到所述喷射器主体的第一端部上并且包括：膜片，该膜片与所述喷射器主体内的燃料流动通道相连；及探测装置；该膜片被露出到燃料中，从而作为燃料压力函数进行变形，探测装置产生了作为膜片变形大小的函数的信号。

13.根据权利要求12所述的燃料喷射器，其特征在于，所述燃料压力探测装置包括放大器，该放大器进行工作以放大探测装置的电输出。

14.根据权利要求13所述的燃料喷射器，其特征在于，所述燃料压力探测装置包括有底的中空圆柱形杆，该杆具有相互相对的第一和第二端；第一端由底部来封闭，该底部限定出膜片；第二端与燃料流动通道相连；及其中该杆安装在所述喷射器主体的第一端部中，从而把所述燃料压力探测装置保持到所述喷射器主体上。

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