包括传感器的燃料喷射器的制作方法

本公开涉及一种用于车辆的发动机系统的燃料喷射器。该公开具体但非排它地应用于利用传感器提供燃料喷射器的操作参数的燃料喷射器。可以对这些测量参数进行处理和分析以提供燃料喷射器的操作或状态和其它特性的诊断。这些参数可以另选地进行处理和分析并且随后用来控制燃料喷射器的操作。

背景技术：

已知燃料喷射器配备有位于燃料喷射器上或内部以测量各种材料的各种传感器，诸如“爆震”传感器、压力传感器和温度传感器。实际上是具有压电元件的加速计的所谓爆震(或振动)传感器在提供确定燃料喷射器操作的数据方面特别有用并且能够提供诸如阀事件正时之类的数据。

这种燃料喷射器需要被设计成提供这种传感器及其连接。通常，数据通过例如发动机ecu处理。这意味着在结合传感器时喷射器具有设计限制。

技术实现要素：

根据一个方面，提供了一种用于燃料喷射器的头部，所述头部可连接至燃料喷射器主体，其中所述头部包括适合于在所述燃料喷射器的操作过程中测量所述燃料喷射器的一个或多个参数的传感器。

所述传感器可以是加速计或振动传感器。

所述传感器可以与将所述头部连接至所述燃料喷射器主体的装置相邻或一体地定位。

所述传感器可以位于或相邻于所述头部和所述燃料喷射器主体之间的界面。

所述传感器可以位于安装衬套内或与该安装衬套成一体，所述安装衬套适合于将所述头部定位至所述喷射器主体。

所述传感器可以被封装在所述安装衬套内。

所述传感器可以形成为垫圈状元件。

所述传感器或衬套可以封装在所述头部的主体内。

所述头部可以包括连接至所述传感器并且适合于处理来自所述传感器的数据的处理电路。

所述头部可以包括用于存储所述燃料喷射器的特数据征、原始传感器数据或处理后的传感器数据的记忆存储装置。

所述头部可以包括用于将处理后的传感器数据或原始传感器数据供应至发动机控制或诊断单元的连接装置。

在另一个方面中，提供了一种包括如前述任一方面中的头部的燃料喷射器。

因此，在另一个方面中，提供了一种燃料喷射器，该燃料喷射器包括连接至或可连接至喷射器主体部分的头部部分，其中所述头部部分包括测量所述燃料喷射器在操作过程中的一个或多个参数的传感器。

所述传感器可以是加速计或振动传感器。

所述传感器可以与用于将所述头部部分连接至所述主体的装置相邻地或一体地定位。

所述传感器可以位于或相邻于所述头部部分和所述主体之间的界面。

所述传感器可以位于安装衬套内或与该安装衬套成一体，其中所述头部部分适合于通过所述安装衬套固定至所述主体。

所述传感器可以被封装在所述安装衬套内。

所述传感器可以形成为垫圈状元件。

所述传感器或衬套可以封装在所述头部的主体内。

所述头部可以包括连接至所述传感器并且适合于处理来自所述传感器的数据的处理电路。

所述头部可以包括用于存储所述燃料喷射器的数据特征、原始传感器数据或处理后的传感器数据的记忆存储装置。

所述头部可以包括用于将处理后的传感器数据或原始传感器数据供应至发动机控制或诊断单元的连接装置。

附图说明

现在将参照附图通过示例来描述本发明，在附图中：

图1示出了燃料喷射器的示意性表示；

图2示出了燃料喷射器的头部；

图3示出了根据本发明的示例的燃料喷射器头部；

图4示出了跟就诊本发明的另一个示例的燃料喷射器头部；

图5a和5b示出了图4的示例的内部部件；

图6和图7示出了根据本发明的示例的头部的设计示例；

图8示出了图6的示例的二次成型设计的剖视图和平面图。

具体实施方式

现有技术

图1示出了燃料喷射器1的示意性表示。该燃料喷射器1包括主部(例如，本体部分)3，该主部包括用于致动器和阀元件(未示出)的壳体。一般来说，诸如螺线管或压电致动的致动器之类的电致动器位于喷射器本体内以致动阀元件，从而开闭阀系统以在压力作用下将燃料喷射到燃烧空间内。经由例如可通过插脚或其它连接装置连接至头部部分2的导线向致动器供应电控制(致动)信号诸如脉冲。该头部部分2通过适合于插入主体中的插座装置内的插脚13(参见图2)而与燃料喷射器的主体典型地具有进一步的电连接性。该头部可以经由凸缘5通过螺钉或螺栓装置6机械地固定至喷射器，该凸缘包括衬套/攻丝部分7，如图2中更详细地所示。

图2中示出了独立的标准头部。该图示出了凸缘部分5和衬套/攻丝部分7。

本发明的详细描述

图3示出了本发明的示例。图3再次示出头部2。该头部2也包括具有用于接收连接螺栓/螺钉的衬套7的凸缘。振动传感器(加速计)或所谓的“爆震”传感器8a位于该头部上。该传感器8a例如通过导线连接至头部电连接器插座10。该插座通常具有两个通用插脚11a(致动器端子)，用于(通过未示出的连接器)连接至ecu/驱动脉冲电路，以便通过(相对于头部的)内部插脚13向主体中的致动器提供驱动脉冲。

在本发明的示例中，插座(经由插脚11b)设置有另外的连接装置，从而将爆震传感器连接至车辆的ecu或任何其它适合的控制器/装置。

该头部可以设置有pcb14，端子插脚11b(可选地11a)以及爆震传感器都电连接至该pcb14。该pcb可以包括适合于根据类型从传感器向ecu提供信号或者给传感器供电的电路(例如，诸如放大器)。

优选地，所述加速计/爆震传感器8被封装在头部内。该传感器优选位于头部和喷射器本体(传感器8b)的界面处，并且/或者优选相邻于衬套8a或其它连接装置。

在所示的实施方式中，在插座中有四个插脚11。如上所述，两个插脚11a用来给喷射器致动器提供电驱动脉冲，另外两个插脚是(经由pcb上的电路)来自于爆震传感器/加速计的端子插脚11b。

在另选实施方式中，可以仅仅设置两个插脚而不是四个插脚(成对的插脚11a和11b)，以既从ecu/控制器接收致动信号又向ecu发送加速计/传感器数据。可以设置适当的闭锁或切换电路以选择地操作地将这些插脚并因此将ecu连接至喷射器致动器或加速计。在ecu处，加速计信号可以用来分析和使用以提供振动信息或适当地控制喷射器。

振动传感器/加速计可以用于多种用途。在一个具体应用中，来自于传感器的数据可以用来检测阀事件，诸如检测和测量喷嘴阀事件、喷嘴控制、阀出口计量、泄流阀和切换事件。从传感器波形也可以识别出其它发动机事件(例如，燃烧、失火、爆震)，从而允许通过喷射器进行发动机状态监测，其中数据如上所述传送至ecu，消除了对附加爆震传感器的需要。

优选地，振动传感器/加速计与衬套或座置面一体地或相邻地定位，如图3中的选项8a或8b中所示。

诸如温度传感器之类的其它传感器也可以位于该头部上。

在改进的实施方式中，该头部包括微处理器和/或存储器装置，诸如电子芯片和任何相关的电路。这种微处理器能够分析/处理/储存传感器数据；下面将对此进行更详细地描述。

图4示出了根据一个示例的燃料喷射器的头部2。虚线示出了头部的轮廓，剩余的内部12示意性地示出了头部内的内部部件。内部部件优选封装在可以由塑料、陶瓷或其它材料形成的头部主体(block)中。

该内部布置(部分)在图5a和5b中单独地示出，图5a和5b示出了内部部分12的平面图和等距视图。该内部部分包括用于连接至喷射器本体内的相应端子以向喷射器致动器供应驱动脉动的两个致动器电连接插脚13。这两个连接插脚连接至端子插脚11a。还有两个另外的端子插脚11b，其中一个(例如，经由pcb)连接至与衬套16或衬套16的一部分一体形成的加速计/爆震传感器，另一个(经由pcb)连接至接地衬套15。

结合有传感器的衬套16优选例如通过结合在攻丝部分7内而与头部的连接装置一致地位于/安装至喷射器本体。传感器8可以作为垫圈形状的压电元件结合在衬套内。通过与机械连接装置一体地或相邻地安装，由于与喷射器本体的直接连接性而更好地感测振动。因此增强了对由于阀事件而在喷射器本体中引起的振动的感测。

接地端子15也可以形成为衬套，并且用来经由喷射器本体给振动传感器提供地。下面说明任何其它相关的电路如pcb。

在以上布置中，来自于传感器的信号可以提供给发动机ecu进行分析。

图6和图7示出了传感器的另选设计以及如何将它们结合在头部壳体内。图6a和7a示出了内部布置的两个选项(类似于图5b)，其示出了连接至端子插脚11a的致动器电连接插脚13，结合/包括爆震传感器的接地衬套15和衬套16包括用于这些插脚11a的插脚/端子，以给接地衬套和连接至该衬套的传感器提供连接。

图6b和7b以两个变型的形式更详细地示出了结合在衬套(结构)16内的爆震传感器。该爆震传感器可以形成为垫圈状压电元件17，并且包括连接突起18。突起18从衬套伸出以进行电连接。该元件在衬套内可以电绝缘。在图6b中，该传感器二次成型在衬套16内，因此该传感器被封装在衬套内。图7b示出了也是形成为压电垫圈状元件17的非封装传感器元件，该非封装传感器元件介于绝缘圆盘之间，这些圆盘组装起来而形成部分衬套。

图6c和7c示出了如何将图6a和7a的整个组件二次成型以基本提供头部的主体。

图8示出了图6和图7的示例的二次成型设计的剖视图和平面图。

在改进的实施方式中，该布置也可以包括pcb16，该pcb16上定位有包括电子芯片17(参见图3)的电路，该电路具有位于电路板上的存储器和/处理功能。同样，它附装至燃料喷射器头部或与燃料喷射器头部成一体。因此，该芯片可以附装至印刷电路板，该印刷电路板适当地附装至头部的壳体或附装至该壳体内。

该芯片可以存储与喷射器相关的数据，并且可以存储个别喷射器数据诸如用于传感器的调节(trim)特征。

另选地和/或附加地，该芯片可以具有处理能力；该芯片可以包括允许处理传感器数据的微处理器。因此，在一个实施方式中，由传感器提供给芯片进行处理的数据以如上所述由ecu进行的处理类似的方式处理。

在pcb上还可以定位有记忆存储装置(诸如ram)以允许将数据(处理数据或原始数据)写入ecu/从ecu(读取数据)，以便提供用于在维护、重做或保证调查中使用的诊断数据。喷射器构建历史也可以存储在该存储器上，因此，该存储器同样位于喷射器头部上。

原始数据或处理数据(例如，由头部芯片处理的数据)可以在方便时间从头部中的电子电路(芯片)发送到发动机ecu，该发动机ecu又根据该原始数据或处理数据控制阀致动器的致动。因而，所述传感器可以用来给喷射器提供反馈控制。

这些测量各参数可以由芯片17处理和分析，以提供燃料喷射器的操作或状态的诊断以及燃料喷射器的特征。这些参数可以另选地进行处理和分析以用来控制燃料喷射器的操作。

可以在方便的时间窗口发送所述数据。可以利用在阀驱动信号结束时发生负电压的时刻来建立时间窗口的开始。在一个实施方式中，直接从ecu接收信号以启动该窗口开始。如上所述，通信信号可以采取模拟形式或数字形式。模拟数据可以包括传送到ecu的原始传感器痕迹；该原始传感器痕迹优选在驱动波形信号之间的非活动窗口期间传送。数字数据可以是存在传送至ecu之前存储和处理在连接器上的描述性数据的选项的情况下的数据。

在爆震(振动传感器)以及收集操作数据的情况下，使用爆震传感器允许监测和补偿磨损特性。传感器的输出可以由连接器的集成处理器17处理，从而允许检测和测量喷嘴阀、喷嘴控制阀、出口计量阀、溢流阀等的燃料喷射事件和运动或操作以及切换事件。这些事件的正时可以用来精确地表征喷射器和燃料喷射设备的行为。所处理的数据/特征可以成为保持在ecu或芯片上的内存存储装置内的历史喷射器数据或与保持在ecu或芯片上的内存存储装置内的历史喷射器数据进行比较，以检测变化。这允许调节从ecu供应至喷射器的驱动波形以确保一致的行为。最终，实时地测量喷射器阀事件的能力可以方便喷射器性能的闭环“调节”，降低工厂测试和校准成本，并且改善发动机上的气缸到气缸的振动。

所处理的数据可以用来给ecu提供“早期预警”，ecu检测行为变化并且在需要“自我保护模式”之前警告驾驶员需要维护。该数据可以在致动器驱动脉冲之间的非活动时期期间的操作中传送。

类似地，在所述头部内可以包括温度传感器或者实际上任何传感器以提供发动机温度监测。

通过将传感器结合/集成在头部上或头部内，这意味着与配对的燃料喷射设备部件和ecu线束连接器的电连接的几何形状和方法维持不变。pcb、插脚和传感器之间的所有附加电连接都优选封装在所述连接器内。推入配合连接优选用来限制所需的焊接连接的数量。这意味着其能够被引入组装生产线而无需在新的组装、连接或喷射成型技术方面进行投资。现有的安装几何形状也得以保留，从而允许在不影响发动机或喷射器设计的情况下引入该新技术。另外，可以对现有喷射器进行升级，而无需改变其它部件的几何形状。