CN101858287A - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括喷射器本体(4)和管柱(51)的燃料喷射阀，其中，管柱(51)被安装到喷射器本体(4)上并且在承受通过喷射器本体(4)的高压通道(6、6a)引导的高压燃料的压力时可弹性变形。应变仪(52)被安装到管柱(51)上以感测管柱(51)中产生的应变。模制IC装置(54)执行将从应变仪(52)接收的信号放大的放大操作。管柱(51)、应变仪(52)和模制IC装置(54)被整体组装到一起以形成燃料压力感测单元(U)，所述燃料压力感测单元(U)通过将形成于管柱(51)处的螺纹部分(51d)螺纹紧固到喷射器本体(4)上而被安装到喷射器本体(4)上。

Description

燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射阀，其安装到内燃发动机上并且通过其喷射孔喷射燃料。
背景技术
为了精确地控制内燃发动机的输出转矩和排放状态，重要的是精确地控制燃料喷射阀的喷射状态(例如在燃料喷射阀处的燃料喷射的开始时刻和从燃料喷射阀喷射燃料的量)。考虑到以上观点，已经提出了一种用于通过感测响应于燃料喷射而改变的燃料压力而感测实际喷射状态的技术。例如，燃料喷射的实际开始时刻可以通过感测由燃料喷射的开始引起的燃料压力减小的开始时刻而被感测，燃料喷射的实际结束时刻可以通过感测由燃料喷射的终止引起的燃料压力增大的停止时刻而被感测(例如参见对应于US2008/0228374A1的日本未审专利公报No.2008-144749A)。
当直接安装到共轨(蓄压器)上的燃料压力传感器(轨压传感器)用于感测燃料压力的变化时，由于由燃料喷射引起的燃料压力的变化在共轨中受到阻尼作用，因此难以精确测量所述燃料压力的变化。在日本未审专利公报No.2008-144749A所记载的发明的情况下，燃料压力传感器被安装到燃料喷射阀上，以在燃料压力的变化在共轨中受到阻尼作用之前感测由燃料喷射引起的燃料压力的变化。
在上述燃料喷射阀中，一本体具有将高压燃料引导到喷射孔的高压通道。本体容纳阀针和致动器。阀针远离或朝向喷射孔往复运动以打开或关闭喷射孔，并且致动器驱动阀针。本申请的发明人之前已经建议将按以下方式形成的燃料压力传感器安装到所述本体上。特别地，燃料压力传感器包括弯曲(flexure)元件、传感器元件和信号处理电路。弯曲元件被安装到本体上并且适于在高压燃料的压力作用到弯曲元件上时弹性变形。传感器元件将产生在弯曲元件中的应变转换成相应的电信号。信号处理电路例如执行将从传感器元件输出的测量信号放大的放大操作。
在将喷射器投放市场之前，在燃料压力传感器上需要执行各种测试和检验。下面将描述所述测试和检验。
当燃料温度增大时弯曲元件的热膨胀变形增大。因此，燃料压力传感器的输出值(即从信号处理电路输出的传感器输出值)漂移。因此，燃料压力需要在考虑到以上所讨论的温度漂移的情况下基于传感器输出值被计算。温度漂移的量可以是弯曲元件所特有的值，对于所述值来说一个弯曲元件与另一个弯曲元件不同。因此，温度漂移的量需要在将燃料喷射阀投放市场之前通过试验(温度特性测试)预先获得。
因此，在弯曲元件、传感器元件和信号处理电路已经被安装到本体上的组装状态下，处于测试温度和测试压力下的燃料被供给到本体的高压通道以将燃料的压力作用于弯曲元件。用于所述特定的测试温度的温度漂移的量基于传感器输出值、处于该测试时间的测试压力和测试温度而获得。此外，通过检查被获取以用于特定测试压力的传感器输出值是否离开正常范围执行燃料压力传感器的异常检验。
在弯曲元件被安装到本体上的安装状态下，弯曲元件的温度和本体的温度需要被稳定于测试温度。然而，本体的热质(也称为热容或热容量)相对大。因此，需要额外的时间以将本体的温度稳定到测试温度。此外，当在燃料压力传感器被安装到本体上的组装状态下在执行于燃料喷射阀上的异常检验中检测到异常时，整个燃料喷射阀都需要作为异常产品被处理。因此，这导致燃料喷射阀制造成品率的减少。
发明内容
本发明考虑到以上缺陷而作出。因此，本发明的一个目的是提供一种包括传感器的燃料喷射阀，所述传感器感测燃料压力并且具有能够提高传感器的测试和检验的工作效率和能够提高燃料喷射阀的制造成品率的结构。
为了实现本发明的目的，提供了一种适于安装到内燃发动机上并且具有喷射孔以通过其喷射燃料的燃料喷射阀。燃料喷射阀包括本体、弯曲元件、传感器元件和信号处理电路。本体包括适于朝向喷射孔引导高压燃料的高压通道。弯曲元件被安装到本体上并且在承受通过高压通道引导的高压燃料的压力时可弹性变形。传感器元件被安装到弯曲元件上以感测产生在弯曲元件中的应变。传感器元件将感测的应变转换成相应的电信号。信号处理电路至少执行将从传感器元件接收的信号放大的放大操作。弯曲元件、传感器元件和信号处理电路被整体组装到一起以形成燃料压力感测单元。燃料压力感测单元通过将形成于弯曲元件处的螺纹部分螺纹紧固到本体上而被安装到本体上。
附图说明
通过以下描述、所附权利要求和附图，本发明及其其它目的、特征和优点将被最佳地理解，其中：
图1是示意性地示出了喷射器的内部结构的根据本发明的第一实施方式的喷射器的示意性横截面视图；
图2是示出了喷射器的燃料压力传感器周围的区域的图1的喷射器的局部放大横截面视图；
图3是从图1的喷射器的喷射器本体上移除的燃料压力感测单元的放大横截面视图；
图4是示出了根据第一实施方式的壳体和管柱的分解透视图；
图5A是示出了安装到根据第一实施方式的管柱上的壳体的顶视图；
图5B是示出了安装到根据本发明的第二实施方式的管柱上的壳体的顶视图；
图5C是示出了图5B中示出的第二实施方式的变化形式的顶视图；
图6A是示出了根据本发明的第三实施方式的燃料压力感测单元的横截面视图；以及
图6B是示出了图6A中示出的第三实施方式的变化形式的横截面视图。
具体实施方式
将参考附图描述本发明的各个实施方式。在下面的描述中，在整个实施方式中同样的元件将由相同的附图标记表示，并且为了简化起见，在第一实施方式中所讨论的所述类似的元件在另一个实施方式中将不再赘述。
(第一实施方式)
将参考图1到4和5A描述本发明的第一实施方式。图1是示意性地示出了喷射器结构的本实施方式的喷射器(燃料喷射阀)的横截面视图。喷射器的基本结构和操作将参考图1描述。
喷射器接收存储在未示出的共轨(蓄压器)中的高压燃料，并且将所接收的高压燃料喷射进限定在柴油发动机(内燃发动机)的相应汽缸中的燃烧室E1中。喷射器包括喷嘴1、电致动器(驱动装置)2和背压控制机构3。喷嘴1被提供以在阀打开时间(即打开喷射器的喷射孔以喷射燃料的时间)喷射燃料。电致动器2在接收电力时被驱动。背压控制机构3由电致动器2驱动以控制喷嘴1的背压。
喷嘴1包括喷嘴体12、阀针13和弹簧14。喷射孔11穿过喷嘴体12的壁而形成。阀针13适于远离和朝向喷嘴体12的阀座沿轴向往复运动以打开和关闭喷射孔11。弹簧14在阀闭合方向(朝向喷嘴体12的阀座和喷射孔11的方向)上推动阀针13。
电致动器2是包括逐一层叠以形成压电叠层的多个压电元件的压电致动器。当压电叠层的压电元件被充电或放电时，压电叠层分别膨胀或收缩。这样，压电叠层起驱动阀针13的致动器的作用。可以使用包括定子和衔铁的电磁致动器以代替压电致动器。
背压控制机构3的阀体31容纳活塞32、碟形弹簧33和阀元件34。活塞32响应于压电致动器2的膨胀或收缩而被驱动。碟形弹簧33朝向压电致动器2推动活塞32。阀元件34被构造成球形体并且由活塞32驱动。
被构造成大致圆筒形管状体的喷射器本体4具有容纳孔41，所述容纳孔41被构造成在喷射器的轴向(图1中从上到下的方向)上延伸的台阶圆筒形孔。压电致动器2和背压控制机构3被容纳在容纳孔41中。被构造成大致圆筒形管状体的夹持件5与喷射器本体4螺纹接合，以使得喷嘴1稳固地保持在喷射器本体4的远端部处。
高压通道6和低压通道7形成于喷嘴体12、喷射器本体4和阀体31中。高压燃料始终从共轨被供给到高压通道6，低压通道7与燃料箱(未示出)连接。喷嘴体12、喷射器本体4和阀体31中的每一个都由金属制成并且通过淬火过程硬化。此外，喷嘴体12、喷射器本体4和阀体31中的每一个的表面都通过渗碳过程(碳氮共渗过程)硬化。
喷嘴体12、喷射器本体4和阀体31插入在形成于发动机的气缸盖E2中的插入孔E3内。喷射器本体4具有与夹具K的一个端部接合的接合部分42。容纳在夹具K的另一个端部的通孔中的螺栓被螺旋拧紧到形成于气缸盖E2的顶部中的相应的螺栓孔内，以使得夹具K的另一个端部被推动抵靠气缸盖E2，并且由此夹具K的所述一个端部推动接合部分42进入插入孔E3内。因此，在被推动进入插入孔E3时，喷射器被紧固。
形成高压通道6的一部分的高压室15形成于被布置为邻近喷射孔11的阀针13的远端部的外周表面与喷嘴体12的内周表面之间。当阀针13沿阀打开方向(远离阀座和喷射孔11的方向)移动时，高压室15与喷射孔11联通。背压室16形成于与喷射孔11相反的阀针13的另一个轴向侧。弹簧14被置于背压室16中。
阀体31具有高压座面35和低压座面36。高压座面35形成于在阀体31中的高压通道6与喷嘴1的背压室16之间连通的通道中。低压座面36形成于在阀体31中的低压通道7与喷嘴1的背压室16之间连通的通道中。阀元件34被置于高压座面35和低压座面36之间。
喷射器本体4具有与未示出的高压管道连接的高压口(高压管道连接部分)43、以及与未示出的低压管道连接的低压口(低压管道连接部分)44。通过高压管道从共轨接收的燃料从喷射器本体4的外周表面侧被供给到喷射器本体4的高压口43。被供给到喷射器的燃料通过高压通道6流入高压室15和背压室16中。
分支通道6a沿与喷射器本体4中的喷射孔11相反的另一个轴向从高压通道6上分支。分支通道6a将燃料从高压通道6引导到燃料压力传感器50，这将在后面详细描述。分支通道6a或者可以作为高压通道6的一部分。
连接器60被安装到位于与喷射孔11相反的另一个轴向侧的喷射器本体4的顶部。从外部电源被供给到连接器60的端子(驱动连接器端子62)的电力通过导线(传导线)21被供给到压电致动器2。当电力通过连接器60的端子被供给到压电致动器2时，压电致动器2膨胀。相反，当到压电致动器2的电力供给停止时，压电致动器2收缩。
如图1所示，在压电致动器2的收缩状态下，阀元件34与低压座面36接合。因此，背压室16与高压通道6连通，并且高燃料压力由此被引导进背压室16中。背压室16中的燃料压力和弹簧14的推动力沿阀闭合方向推动阀针13，以使得喷射孔11关闭。
相对地，在通过将电压作用于压电致动器2而实现的压电致动器2的膨胀状态下，阀元件34和高压座面35接合。因此，背压室16与低压通道7连通，并且由此背压室16的压力被减小为低压。高压室15中的燃料压力沿阀打开方向推动阀针13，以使得喷射孔11打开以通过喷射孔11将燃料喷射进燃烧室E1中。
当燃料通过喷射孔11被喷射时，高压燃料的压力在高压通道6中变化。感测所述压力变化的燃料压力传感器50被安装到喷射器本体4上。由于通过喷射孔11的燃料喷射的开始而引起的燃料压力开始减小的时刻通过监视波形而被感测，所述波形表示利用燃料压力传感器50测量的测量压力变化。这样，燃料喷射的实际开始时刻可以被感测。此外，由于通过喷射孔11的燃料喷射的终止而引起的燃料压力开始增大的时刻被感测。这样，燃料喷射的实际结束时刻可以被感测。此外，除了燃料喷射的开始时刻和结束时刻之外，由燃料喷射引起的燃料压力减小的最大值被感测。这样，通过喷射孔11的燃料喷射的量可以被感测。
接下来，燃料压力传感器50的结构和用于将燃料压力传感器50安装到喷射器本体4的结构将参考图2和3描述。图2是图1的放大图，图3是图2中示出的燃料压力感测单元的横截面视图。
燃料压力传感器50包括管柱(弯曲元件)51和应变仪(传感器元件)52。管柱51在施加分支通道6a中的高压燃料的压力时可弹性变形。应变仪52感测产生在管柱51中的应变(应变的量)，并且将所感测的应变转换成相应的电信号，所述电信号作为压力测量值从应变仪52被输出。
管柱51被构造成在其一个轴向端部处具有流体入口51a并且在其另一个轴向端部处具有封闭底部的大致圆筒形中空体。更特别地，管柱51包括圆筒形管状部分51b和隔板51c。圆筒形管状部分51b在其轴向端部(圆筒形管状端部)处具有流体入口51a以通过所述流体入口51a接收高压燃料。隔板51c被构造成封闭圆筒形管状部分51b的另一个轴向端部的圆盘体。通过流体入口51a被供给到圆筒形管状部分51b内部的高压燃料的压力被施加到圆筒形管状部分51b和隔板51c的内周表面上。这样，整个管柱51弹性变形。
管柱51由金属材料制成。由于管柱51承受非常高的压力，因此管柱51的金属材料需要具有高强度和高硬度。此外，管柱51的金属材料的由于其热膨胀引起的变形的量必须是小的，以对应变仪52具有小的影响。也就是说，管柱51的金属材料需要具有小的热膨胀系数。特别地，管柱51的金属材料可以是例如包括铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)，或者备选的铁(Fe)和镍(Ni)以作为其主要成分，并且还包括钛(Ti)、铌(Nb)和铝(Al)，或者备选的钛(Ti)和铌(Nb)以作为其沉淀硬化成分的合金。所述金属材料可以通过压力加工、切削或冷锻被构造成管柱51的以上所述形状。此外，例如碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)和/或硫(S)被添加到其中的材料可以被用作管柱51的材料。
凹部45形成于与喷射孔11相反的喷射器本体4的另一个轴向端部处的端表面中。管柱51的圆筒形管状部分51b容纳在凹部45中。内螺纹部分(本体侧螺纹部分)45a形成于凹部45的内周表面上，外螺纹部分(传感器侧螺纹部分)51d形成于圆筒形管状部分51b的外周表面上。当管柱51的外螺纹部分51d被螺纹紧固到喷射器本体4的内螺纹部分45a上时，燃料压力传感器50被安装到喷射器本体4上。
传感器侧密封表面51e围绕圆筒形管状部分51b的一个轴向端部处的端表面中的流体入口51a形成。本体侧密封表面45b形成于凹部45的底表面。传感器侧密封表面51e和本体侧密封表面45b围绕流体入口51a呈环形，并且在垂直于管柱51的轴向(图2中从上到下的方向)的平面中延伸。
传感器侧密封表面51e被紧密地推动抵靠本体侧密封表面45b以在喷射器本体4和管柱51之间形成金属对金属的密封(也称为金属接触密封)。通过利用管柱51的外螺纹部分51d和喷射器本体4的内螺纹部分45a之间的螺纹接合将管柱51紧固到喷射器本体4上，产生了将传感器侧密封表面51e和本体侧密封表面45b朝向彼此推动的推动力(轴向力)。特别地，管柱51到喷射器本体4上的安装和轴向力的产生同时进行。
应变仪52被安装到隔板51c的外表面(顶表面)。特别地，通过使用加热技术利用玻璃部件52b封装应变仪52，应变仪52被固定，所述加热技术加热玻璃部件52b的玻璃材料以封装应变仪52。当管柱51弹性变形、即通过被供给到圆筒形管状部分51b内部的高压燃料的压力而弹性膨胀时，隔板51c上产生的应变的量(弹性变形的量)由应变仪52感测。
由金属材料制成的壳体(保持部件)53被安装到管柱51上。壳体53包括IC保持部分(容纳部分)53a、压配合部分53c和工具接合部分(容纳部分)53d，它们将在下面描述。IC保持部分53a是大致圆盘体并且由管柱51的圆筒形管状部分51b支撑。
管柱51的圆筒形管状部分51b的外螺纹部分51d的外径大于隔板51c的外径。特别地，由于以上所述的直径差异，台阶51f形成于圆筒形管状部分51b的外周表面中，并且IC保持部分53a置于台阶51f上。此外，IC保持部分53a的外径比管柱51的圆筒形管状部分51b的外径大。
插入孔53b形成于IC保持部分53a中，管柱51的圆筒形管状部分51b插入到插入孔53b中。当圆筒形管状部分51b从喷射器本体4侧被插入插入孔53b中时，应变仪52被设置在在壳体53内部。
图4是示出了在将管柱51的圆筒形管状部分51b安装到壳体53的插入孔53b中之前的壳体53和管柱51的透视图。图5A是示出了在将管柱51的圆筒形管状部分51b插入到壳体53的插入孔53b中之前的、从与管柱51相反的壳体53侧观察的壳体53和管柱51的顶视图。
如这些附图所示的那样，压配合部分53c被构造成大致平坦体(板状体)，并且被弯曲以从插入孔53b(端表面，即IC保持部分53a的内表面)伸入壳体53的内部。在本实施方式中，压配合部分53c的数量为两个。被构造成大致平坦体的所述压配合部分53c沿大致垂直于压配合部分53c的伸出方向且大致平行于IC保持部分53a的平面的方向彼此相对。大致彼此平行并且沿直径方向彼此相反的两个平坦的配合表面部分51g形成于圆筒形管状部分51b的与隔板51c邻近的区段的外周表面处。所述圆筒形管状部分51b的配合表面部分51g压配合在压配合部分53c之间。当压配合部分53c抵靠配合表面部分51g被压配合时，壳体53被安装到管柱51上并且以相对于管柱51不可旋转的方式被保持，即壳体53以不可旋转的方式被安装到管柱51上。
工具接合部分53d沿IC保持部分53a的外周边缘逐一设置以与未示出的旋转紧固工具(例如扳手)接合。特别地，从IC保持部分53a的外周边缘沿径向向外伸出的多个配合表面部分沿轴向方向被弯曲以朝向与喷射器本体4相反的一侧沿轴向伸出，从而形成工具接合部分53d。在图3和4的情况下，当从顶部或底部观察时，工具接合部分53d的数量是六个以形成六面体。沿直径方向相对的两个配合表面部分、即工具接合部分53d之间的距离大于管柱51的圆筒形管状部分51b的外径。这里，应该注意的是，多个工具接合部分53d可以一起被称作工具接合部分。此外，如果需要的话，工具接合部分53d可以由沿大致六边形的IC保持部分53a的外周边缘连续形成的单个工具接合部分替换。
正如以上所讨论的那样，壳体53以不可旋转的方式被安装到管柱51上。因此，当工具与工具接合部分53d接合并且被旋转以使壳体53旋转时，管柱51随壳体53整体地旋转。由此，管柱51的外螺纹部分51d被螺纹紧固到喷射器本体4的内螺纹部分45a中。
具有信号处理电路的模制的(molded)集成电路(IC)装置54通过分隔件57被支撑在IC保持部分53a上。模制的IC装置54在引线键合过程中通过导线W与应变仪52电连接。模制的IC装置54包括例如通过封装被保持在模型树脂54m中的电子构件54a和传感器端子54b。
分隔件57被提供以调节模制的IC装置54的轴向水平(高度)，以使得模制的IC装置54的引线键合位置和应变仪52的引线键合位置被设置为大致共面。当分隔件57由树脂材料制成时，分隔件57可以起保温材料的作用，以限制通过管柱51和壳体53从喷射器本体4到模制的IC装置54的热传导并且由此限制模制的IC装置54的热损伤。
电子构件54a具有例如用于放大从应变仪52输出的测量信号的放大器电路、用于过滤叠加在从应变仪52输出的测量信号上的噪声(或干扰信息)的滤波电路、以及用于施加电压到应变仪52上的电压施加电路。
被施加来自电压施加电路的电压的应变仪52具有电桥电路，在所述电桥电路处电阻值响应于产生在隔板51c中的应变的量而变化。这样，应变仪52的电桥电路的输出电压响应于隔板51c的应变的量而变化，并且电桥电路的输出电压从应变仪52被输出到模制的IC装置54的放大器电路以作为表示高压燃料的压力的压力测量值。放大器电路将从应变仪52(更特别地是应变仪52的电桥电路)输出的压力测量值放大，并且被放大的信号通过相应的一个传感器端子54b从模制的IC装置54输出。
模制树脂54m被构造成沿管柱51的圆筒形管状部分51b的外周表面延伸的圆筒形管状体。传感器端子54b从模制树脂54m伸出。传感器端子54b在模制的IC装置54的内部与电子构件54a电连接，并且包括例如用于输出燃料压力传感器的测量信号的端子、用于供给电力的端子、以及与大地连接的接地端子。
由金属材料制成的壳56被安装到壳体53的工具接合部分53d上。应变仪52和模制的IC装置54以及除了螺纹部分51d之外的管柱51的圆筒形管状部分51b的其余部分被容纳在壳56和壳体53的内部。这样，金属壳56和金属壳体53遮挡外部噪声以保护应变仪52和模制的IC装置54不受外部噪声的影响。开口56a形成于壳56中，传感器端子54b通过开口56a从壳56的内部伸出到外部。
回头参考图2，连接器60的壳体61保持驱动连接器端子62和传感器连接器端子63。传感器连接器端子63利用例如激光焊接通过后面描述的电极71-74与传感器端子54b电连接。连接器60适于与外部线束(harness)的连接器连接，所述外部线束的连接器与例如为未示出的发动机电子控制单元(ECU)连接。这样，从模制的IC装置54输出的压力测量信号通过外部线束被供给到发动机ECU。
这里，在通过将管柱51相对于喷射器本体4旋转以将外螺纹部分51d与内螺纹部分45a螺纹接合而完成的、管柱51到喷射器本体4上的螺纹紧固操作中，在螺纹紧固操作结束时管柱51的最终旋转位置不能被固定到任意的特定位置。因此，管柱51的最终旋转位置不确定。这意味着在管柱51的螺纹紧固操作结束时，模制的IC装置54的传感器端子54b中的每一个的最终旋转位置不确定。
考虑到以上情况，分别与传感器端子54b连接并且随管柱51旋转的电极72-74中的每一个都具有环形的连接件72a-74a，所述连接件呈类似于位于与管柱51的旋转轴(轴向)垂直的假想平面中的环的环形，并且绕管柱51的旋转轴沿周向延伸。在管柱51的螺纹紧固操作完成之后，环形的连接件72a-74a分别与传感器连接器端子63电连接。这样，其最终旋转位置不确定的每一个传感器端子54b可以与被置于喷射器本体4的预定位置的传感器连接器端子63中相应的一个容易地电连接。
与相应的连接器端子63电连接的电极71的连接件71a被置于管柱51的旋转中心(旋转轴)处。因此，无论管柱51的旋转位置如何，在管柱51的螺纹紧固操作结束时电极71的连接件71a的最终旋转位置是确定的。电极71-74被整体地嵌入成型在模制树脂70m中并且在所述模制状态下被置于壳56的顶表面上。每一个传感器连接器端子63都具有朝向相应的一个连接件71a-74a伸出的焊接部分(半球形部分)63a。在激光焊接时激光能量集中在焊接部分63a处。
燃料压力传感器50(包括管柱51和应变仪52)、壳体53、模制的IC装置54、壳56、分隔件57和电极71被整体组装为一个单元、更特别地为燃料压力感测单元U。图3是示出了按以上所述的方式组装的燃料压力感测单元U的横截面视图。当管柱51被螺纹紧固到喷射器本体4上时，燃料压力感测单元U可分离地被安装到喷射器本体4上。
接下来，将参考图3描述燃料压力感测单元U的组装过程。
首先，壳体53与管柱51压配合，应变仪52与所述管柱51粘结或结合。接下来，壳体53与管柱51压配合。特别地，管柱51的配合表面部分51g与壳体53的压配合部分53c压配合。之后，分隔件57和模制的IC装置54被固定到壳体53上。然后，模制的IC装置54在引线键合过程中使用粘结机通过线路W与应变仪52连接。接下来，壳56被安装到壳体53上。此后，传感器端子54b通过例如激光焊接分别与连接器端子63电连接。这样，图3中示出的燃料压力感测单元U的组装完成。
电极71-74利用模制树脂70m被嵌入成型，同时连接件71a-74a的顶表面和电极71-74的传感器端子54b侧的端部从模制树脂70m上向外暴露。所述模制的主体被置于壳56的顶表面上的预定位置，电极71-74的传感器端子54b侧的端部例如通过激光焊接与传感器端子54b电连接。这样，燃料压力感测单元U的组装过程完成。
接下来，将描述用于将燃料压力感测单元U安装到喷射器本体4上的安装过程。
首先，燃料压力感测单元U被安装到喷射器本体4上。特别地，旋转紧固工具与壳体53的工具接合部分53d接合并且一起旋转，以使得壳体53(由此使得燃料压力感测单元U)旋转。这样，管柱51的外螺纹部分51d被螺纹紧固到形成于喷射器本体4的凹部45中的内螺纹部分45a上。通过螺纹紧固操作，燃料压力感测单元U被安装到喷射器本体4上，并且传感器侧密封表面51e被推动抵靠本体侧密封表面45b以在密封表面51e、45b上产生轴向力，以使得在密封表面51e、45b之间形成金属对金属的密封。
在将管柱51螺纹紧固到喷射器本体4上之前，喷射器本体4通过淬火过程和渗碳过程处理以使喷射器本体4的表面硬化。在执行渗碳过程时，为本体侧密封表面45b和内螺纹部分45a提供渗碳保护以保护本体侧密封表面45b和内螺纹部分45a不受渗碳。例如，在执行渗碳和淬火过程时，本体侧密封表面45b和内螺纹部分45a可以被遮罩以限制本体侧密封表面45b和内螺纹部分45a的硬化。由此，本体侧密封表面45b的刚性和内螺纹部分45a的刚性变得比喷射器本体4的其余部分低。
接下来，驱动连接器端子62与导线21电连接。并且，传感器连接器端子63通过激光焊接与电极71-74电连接。
之后，在连接器端子62、63和燃料压力感测单元U被安装到喷射器本体4上的状态下执行利用模制树脂的模制过程。所述模制树脂成为以上所讨论的连接器壳体61。这样，完成了燃料压力感测单元U到喷射器本体4上的安装，并且形成了内部电连接。
接下来，将描述燃料压力感测单元U安装到喷射器本体4上之前在燃料压力感测单元U上进行的温度特性测试和异常检验。
当燃料温度升高时，管柱51的热膨胀变形增大。因此，燃料压力传感器单元U的输出值(即从模制的IC装置54输出的传感器输出值)漂移、即波动。因此，燃料压力需要在考虑到以上所讨论的温度漂移的情况下基于传感器输出值被计算。温度漂移的量是例如管柱51和应变仪52所特有的特定值。因此，温度漂移的量需要在将喷射器投放市场之前通过试验预先获得。
处于已知测试温度和已知测试压力下的燃料通过流体入口51a被供给到管柱51的内部，由此所述燃料的压力被施加到隔板51c上。用于所述测试温度的温度漂移的量基于所述测试时间(温度特性测试)的传感器输出值、测试压力和测试温度而获得。用于校正传感器输出值的校正值基于温度漂移的量而获得。备选地，当发动机在喷射器安装到发动机上时运行时，传感器输出值可以按上述方式通过使用温度漂移的量当场校正。
此外，在将喷射器投放市场之前，可以检查用于测试压力的传感器输出值是否处于正常范围内。这样，可以在燃料压力感测单元U安装到喷射器本体4上之前单独检查应变仪52和模制的IC装置中的异常情况。并且，可以在燃料压力感测单元U安装到喷射器本体4上之前检查传感器端子54b的焊接的电连接件处的故障和燃料压力感测单元U中线路W的连接件处的故障。
本实施方式提供以下优点。
(1)燃料压力传感器50(包括管柱51和应变仪52)、壳体53、模制的IC装置54、壳56、分隔件57和电极71-74被整体组装为燃料压力感测单元U，并且管柱51被螺纹紧固到喷射器本体4上。这样，燃料压力感测单元U被安装到喷射器本体4上。由此，在管柱51安装到喷射器本体4上之前，温度特性测试和异常检验可以在燃料压力感测单元U安装到喷射器本体4上之前单独在燃料压力感测单元U上执行。
因此，在执行以上测试时，可以作出温度调节以仅稳定管柱51。因此，其并不要求同时调节管柱51和喷射器本体4两者到测试温度。这样，温度调节所需要的时间可以缩短，并且测试的工作效率可以提高。此外，以上测试可以在燃料压力感测单元U上单独进行。因此，可以在燃料压力感测单元U安装到喷射器本体4上之前发现传感器输出值中的异常情况。由此，可以避免喷射器的制造成品率的降低。
(2)当管柱51被螺纹紧固到喷射器本体4上时，燃料压力感测单元U被安装到喷射器本体4上，并且同时，产生用于将传感器侧密封表面51e和本体侧密封表面45b朝向彼此推动的轴向力。因此，螺纹部分45a、51d可以被使用以用于将燃料压力感测单元U安装到喷射器本体4上以及用于产生轴向力。因此，与除了用于将燃料压力感测单元安装到喷射器本体上的螺纹部分之外还提供另一副螺纹部分以用于产生轴向力的情况相比，可以减小喷射器的尺寸。此外，用于将螺纹部分螺纹紧固到一起的紧固操作的数量可以被减小，并且由此喷射器的生产力可以被提高。
(3)管柱51与喷射器本体4直接接触以在管柱51和喷射器本体4之间形成金属对金属的密封。因此，用于形成金属对金属的密封的接触位置可以最小化到单个位置。由此，喷射器的尺寸可以被减小。
(4)保持模制的IC装置54的壳体53被安装到管柱51上。因此，与模制的IC装置54由管柱51保持的情况相比，管柱51的尺寸可以被减小。由此，通过减小其材料成本相对高的管柱51的尺寸，制造成本可以减少。
(5)工具接合部分53d形成于与管柱51独立地形成的壳体53中。因此，与工具接合部分形成于管柱51中的情况相比，管柱51的尺寸可以减小。由此，通过减小其材料成本相对高的管柱51的尺寸，制造成本可以减少。此外，壳体53可以被使用以用于保持模制的IC装置54并且用于与旋转紧固工具接合。因此，燃料压力感测单元U的尺寸可以被减小。
(6)管柱51的配合表面部分51g与形成于壳体53的插入孔53b处的压配合部分53c压配合。因此，壳体53可以按容易的方式以不可旋转的方式安装到管柱51上。
(7)为本体侧密封表面45b提供渗碳保护以保护本体侧密封表面45b在渗碳过程中硬化喷射器本体4时不被渗碳。因此，当传感器侧密封表面51e被推动抵靠本体侧密封表面45b以形成金属对金属的密封时，可以促进本体侧密封表面45b的塑性变形。由此，本体侧密封表面45b和传感器侧密封表面51e之间的接触紧密度被提高以改善金属对金属的密封的性能。当通过增大用于将内螺纹部分45a和外螺纹部分51d螺纹紧固到一起的紧固力以增大用于推动管柱51抵靠本体侧密封表面45b的推动力(轴向力)、或者通过提高密封表面45b、51e的加工精度以使得密封性能提高时，制造成本被不利地增大。相反，根据本实施方式，金属对金属的密封的密封性能可以在无需提高轴向力或加工精度的情况下得到改善。
(8)在渗碳过程中硬化喷射器本体4时，为内螺纹部分45a提供渗碳保护。因此，可以限制在内螺纹部分45a处产生延迟断裂的可能性。当凹部45完全被遮罩时，用于遮罩本体侧密封表面45b的遮罩过程和用于遮罩内螺纹部分45a的遮罩过程可以同时执行。因此，与分别单独执行用于遮罩本体侧密封表面45b的遮罩过程和用于遮罩内螺纹部分45a的遮罩过程的情况相比，工作效率可以提高。
(9)传感器侧密封表面51e形成于管柱51的围绕流体入口51a的圆筒形管状端部的端表面处。特别地，形成流体入口51a的圆筒形管状端部的管柱51被用于形成传感器侧密封表面51e。因此，管柱51的尺寸可以被减小。
(10)外螺纹部分51d形成于管柱51的圆筒形管状部分51b的外周表面上。特别地，将高压燃料从流体入口51引导到隔板51c的圆筒形管状部分51b也用于形成外螺纹部分51d。因此，管柱51的尺寸可以被减小。
(11)管柱51与喷射器本体4独立地形成。因此，当通过热膨胀或热收缩产生的喷射器本体4的内应力被传递到管柱51上时，可以增大这样的内应力的传递损失。特别地，管柱51与喷射器本体4独立地形成，以使得由喷射器本体4的应变导致的管柱51所受的影响被减小。因此，根据在其中应变仪(传感器元件)52被安装到与喷射器本体4独立地形成的管柱51上的本实施方式，与应变仪52被直接安装到喷射器本体4上的情况相比，可以进一步限制由产生于喷射器本体4中的应变而引起的应变仪52所受的影响。
(12)管柱51的材料具有比喷射器本体4的热膨胀系数小的热膨胀系数。因此，可以限制由管柱51的热膨胀或热收缩引起的应变在管柱51上的产生。此外，与整个喷射器本体4由具有小热膨胀系数的昂贵材料制成的情况相比，由于仅仅需要利用具有小热膨胀系数的昂贵材料制成管柱51，因此可以减少材料成本。
(13)驱动连接器端子62和传感器连接器端子63通过共用的连接器壳体61保持，以使得驱动连接器端子62和传感器连接器端子63都被置于共用的连接器60中。因此，燃料压力传感器50可以在不增大连接器数量的情况下被安装到喷射器上。由此，在外部设备(例如发动机ECU)和连接器之间互连的线束可以从设置到喷射器本体4上的单个连接器60上延伸。由此，线束的布置和连接可以容易地进行。并且，可以避免用于连接器的连接操作的组装步骤的数量的增加。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，两个配合表面部分51g形成于管柱51的圆筒形管状部分51b上，两个压配合部分53c形成于壳体53中。配合表面部分51g与压配合部分53c压配合，以使得壳体53以不可旋转的方式被安装到管柱51上。
如图5B所示，在第二实施方式中，滚花(knurled)槽(滚花表面)510g形成于管柱51的圆筒形管状部分51b的外周表面，滚花槽(滚花表面)530b形成于壳体53的插入孔53b的内周表面。壳体53的滚花槽530b与管柱51的滚花槽510g压配合，以使得壳体53以不可旋转的方式被安装到管柱51上。
备选地，如图5C所示，可以提供多个(在这一情况下为两个)固定销P。各个固定销P与壳体53的插入孔531b的内周表面和管柱51的圆筒形管状部分51b的外周表面之间相应的空隙压配合。这样，壳体53以不可旋转的方式被安装到管柱51上。由此，可以获得与第一实施方式类似的优点。
(第三实施方式)
在第一和第二实施方式中，管柱51与壳体53压配合，以使得壳体53以不可旋转的方式被安装到管柱51上。相对地，如图6A或6B所示，根据第三实施方式，管柱51和壳体53通过焊接被安装到一起，以使得壳体53以不可旋转的方式被安装到管柱51上。
更特别地，管柱51具有被形成为从圆筒形管状部分51b的外周表面沿径向向外凸出的环形凸缘。在图6A中示出的实例中，壳体53的IC保持部分53a的外底表面在图6A中由网格阴影线表示的区域(形成焊接部的区域)处被焊接到焊接部分51h的外周表面上。此外，如图6A中箭头Y1所示，焊接沿倾斜的方向、即相对于管柱51的轴向(图6A中从上到下的方向)成预定角度地被作出。此外，焊接部分51h的整个外周表面可以被焊接以沿焊接部分51h的外周表面形成连续的环形焊缝，或者备选地可以通过沿焊接部分51h的外周表面以预定周向间隔点焊而形成多个焊接部。
在图6B中示出另一个实例中，壳体53具有从IC保持部分53a的外底表面伸出的环形(圆环形的)焊接部分53e。壳体53的焊接部分53e的外周表面在图6B中由网格阴影线表示的区域(形成焊接部的区域)处被焊接到管柱51的焊接部分51h的外周表面上。此外，如图6B中箭头Y2所示，焊接沿大致垂直于管柱51的轴向(图6B中从上到下的方向)的方向被作出。此外，焊接部分53e、51h的整个外周表面可以被焊接以沿焊接部分53e、51h的外周表面形成连续的环形焊缝，或者备选地可以通过沿焊接部分53e、51h的外周表面以预定周向间隔点焊而形成多个焊接部。由此，可以获得与第一实施方式类似的优点。
本发明不局限于以上实施方式，以上实施方式可以作出如下变化。此外，任何一个实施方式中的任何一个或多个特征可以与任何一个其它的实施方式中的任何一个或多个特征相结合。
在第一实施方式中，为燃料压力感测单元U提供了与模制树脂70m结合到一起的电极71-74。备选地，可以独立于燃料压力感测单元U提供电极71-74。在这种情况下，在进行以上所述的测试和检验时，电极71-74尚未被安装到燃料压力感测单元U上。
在第一实施方式中，模制的IC装置54由被安装到管柱51上的壳体53支撑。备选地，壳体53可以省去，并且模制的IC装置54可以由管柱51支撑。例如，类似于图6A和6B中示出的焊接部分51h，可以形成从圆筒形管状部分51b的外周表面沿径向向外凸出的凸缘部分，模制的IC装置54可以由所述凸缘部分支撑。在这种情况下，期望地，分隔件57被提供以调节模制的IC装置54的轴向水平(高度)。
在以上各个实施方式中，应变仪52被用作感测管柱51上的应变量的传感器元件。备选地，压电元件或任何其它适当的传感器元件都可以用于感测管柱51上应变量。
在第一实施方式中，与相应的连接器端子63连接的各个电极72-74的连接件72a-74a被构造成环形的形状(圆环形)。备选地，各个电极72-74的连接件72a-74a也可以被构造成拱形的形状(例如C形)。此外，在第一实施方式中，环形的连接件72a-74a沿径向被逐一设置。备选地，环形的连接件72a-74a可以沿轴向逐一设置。
在以上各个实施方式中，本发明被运用到构造成使得高压口43形成于喷射器本体4的外周表面中、以从喷射器本体4的外周表面侧供给高压燃料的喷射器上。备选地，本发明可以被运用到构造成使得高压口43形成于与喷射孔11相反的喷射器本体4的轴向侧、以从喷射器本体4的轴向侧供给高压燃料的喷射器上。
在以上各个实施方式中，本发明在柴油发动机的喷射器中实施。备选地，本发明也可以在汽油发动机、特别是燃料在其中被直接喷射到燃烧室E1中的直喷式汽油发动机的喷射器中实施。

Claims (8)

1.一种燃料喷射阀，其适于被安装到内燃发动机上并且具有喷射孔(11)以通过所述喷射孔(11)喷射燃料，所述燃料喷射阀包括：
包括高压通道(6、6a)的本体(4)，所述高压通道(6、6a)适于朝向所述喷射孔(11)引导高压燃料；
被安装到所述本体(4)上、并且在承受通过所述高压通道(6、6a)引导的所述高压燃料的压力时可弹性变形的弯曲元件(51)；
被安装到所述弯曲元件(51)上以感测在所述弯曲元件(51)中产生的应变的传感器元件(52)，其中所述传感器元件(52)将所感测到的应变转换成相应的电信号；以及
至少执行将从所述传感器元件(52)接收的所述信号放大的放大操作的信号处理电路(54)；其中：
所述弯曲元件(51)、所述传感器元件(52)和所述信号处理电路(54)被整体组装到一起以形成燃料压力感测单元(U)；并且
所述燃料压力感测单元(U)通过将形成于所述弯曲元件(51)处的螺纹部分(51d)螺纹紧固到所述本体(4)上而被安装到所述本体(4)上。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：
所述弯曲元件(51)具有传感器侧密封表面(51e)，所述传感器侧密封表面(51e)被推动抵靠所述本体(4)以在所述传感器侧密封表面(51e)和所述本体(4)之间形成金属对金属的密封；以及
所述传感器侧密封表面(51e)被从所述螺纹部分(51d)施加的紧固力推动抵靠所述本体(4)。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于：
所述弯曲元件(51)被构造成在其一个轴向端部处具有流体入口(51a)且在其另一个轴向端部处具有封闭底部的大致圆筒形中空体；
所述流体入口(51a)适于使所述高压燃料从中通过以进入所述弯曲元件(51)的内部；以及
所述传感器侧密封表面(51e)围绕所述流体入口(51a)形成于所述弯曲元件(51)的一个轴向端部的端表面中。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述燃料压力感测单元(U)包括被安装到所述弯曲元件(51)上并且保持所述信号处理电路(54)的保持部件(53)。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射阀，其特征在于：
所述保持部件(53)相对于所述弯曲元件(51)不可旋转；以及
所述保持部件(53)包括被构造成与外部旋转紧固工具接合的工具接合部分(53d)。
6.根据权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征在于：
一插入孔(53b)形成于所述保持部件(53)中以容纳穿过所述插入孔(53b)的所述弯曲元件(51)；以及
所述弯曲元件(51)被压配合到所述保持部件(53)的所述插入孔(53b)中，由此所述保持部件(53)被安装到所述弯曲元件(51)上并且相对于所述弯曲元件(51)不可旋转。
7.根据权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于：
所述弯曲元件(51)被构造成在其一个轴向端部处具有流体入口(51a)且在其另一个轴向端部处具有封闭底部的大致圆筒形中空体；
所述流体入口(51a)适于使所述高压燃料从中通过以进入所述弯曲元件(51)的内部；以及
所述弯曲元件(51)的所述封闭底部形成隔板(51c)，所述传感器元件(52)被安装到所述隔板(51c)上；
所述燃料压力感测单元(U)包括保持部件(53)，所述保持部件(53)被安装到所述弯曲元件(51)上并且具有容纳和保持所述信号处理电路(54)容纳部分(53a)；以及
一插入孔(53b)形成于所述保持部件(53)的所述容纳部分(53a)中，并且容纳所述弯曲元件(51)的穿过所述插入孔(53b)的圆筒形管状部分(51b)以将所述隔板(51c)置于所述容纳部分(53a)的内部。
8.根据权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于：
所述弯曲元件(51)被构造成在其一个轴向端部处具有流体入口(51a)且在其另一个轴向端部处具有封闭底部的大致圆筒形中空体；
所述流体入口(51a)适于使所述高压燃料从中通过以进入所述弯曲元件(51)的内部；以及
所述弯曲元件(51)的封闭底部形成隔板(51c)，所述传感器元件(51)安装到所述隔板(51c)上；以及
所述螺纹部分(51d)形成于所述弯曲元件(51)的圆筒形管状部分(51b)的外周表面上。
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