CN101371034A - 超声波燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

一种用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器，其中，喷射器的壳体具有内部燃料室以及与所述燃料室流体连通的至少一个排出口。阀门构件在闭合位置和打开位置之间相对于壳体是活动的，在所述闭合位置，所述燃料室内的燃料被阻止从所述壳体排出，在所述打开位置，燃料可从所述壳体排出。超声波导器与所述壳体和所述阀门构件分离，而且基本上整个超声波导器被设置在所述燃料室中，以在所述阀门构件处于打开位置时在燃料通过所述至少一个排出口离开之前超声地激发所述燃料室内的燃料。激励装置在所述阀门构件处于打开位置时可操作用于超声地激励所述超声波导器。

Description

超声波燃料喷射器
技术领域
[0001]本发明一般性地涉及将燃料输送到发动机的燃料喷射器，更具体地，涉及一种超声波燃料喷射器，其中，在将燃料输送到发动机之前由喷射器将超声波能量赋予或传给燃料。
背景技术
[0002]燃料喷射器常用于将可燃燃料输送到发动机汽缸的燃烧室。典型的燃料喷射器包括壳体，壳体包括一个具有一个或多个排出口的喷嘴，燃料从喷射器通过排出口排出以输送到燃烧室中。阀门构件，例如一般称作销或针的阀门构件，活动地设置在燃料喷射器壳体中。阀门构件在其闭合位置密封喷嘴以阻止燃料喷射，而在打开位置，燃料经由排出口从喷嘴喷出。在操作中，当阀门构件位于其闭合位置时，高压燃料保持在喷射器壳体内。阀门构件间歇式地打开以通过喷嘴排出口喷射高压燃料，从而将其输送到发动机的燃烧室。
[0003]包括这种喷射器的内燃发动机的燃料效率部分地基于喷射到燃烧室中的燃料的液滴尺寸。也就是说，较小的液滴尺寸易于在燃烧过程中提供更有效的燃料燃烧。改善燃料效率的尝试包括不断使喷嘴排出口变窄，和/或显著地增加高的燃料压力，喷射器以所述高燃料压力运行，从而促进来自喷射器的更雾化的燃料喷射。例如，这种燃料喷射器一般以大于8000psi(550bar)、甚至高达30000psi(2070bar)的燃料压力运行。这些燃料喷射器也暴露于升高的工作温度，例如大约185华氏度或更高。
[0004]在进一步增加燃料效率的尝试中，已知使经由排出口从喷嘴排出的燃料经受超声波能量，有助于改善输送到燃烧室的燃料的雾化。例如，美国专利第6543700号(Jameson等人)披露了一种燃料喷射器，其中，阀针至少部分地由磁致伸缩材料形成，所述材料响应于以超声频率变化的磁场，在此通过引用方式将该专利的所有公开内容并入本文。当阀针被定位成允许燃料从阀体(即，喷嘴)排出时，以超声频率变化的磁场被施加到阀针的磁致伸缩部分。因此，阀针被超声地激励，从而在燃料经由出口孔离开喷射器时将超声波能量施给燃料。
[0005]在美国专利第5330100号(Malinowski)披露的超声波燃料喷射器中，燃料喷射器的喷嘴本身被构造为超声地振动，使得超声波能量在燃料通过喷射器的出口孔流出时施给燃料。在这种构造中，使喷嘴自身振动会出现在出口孔处导致喷嘴的空穴腐蚀的危险(例如，由于出口孔内燃料的空穴现象造成的)。
[0006]相关的美国专利5803106(Cohen等人)；5868153(Cohen等人)；6053424(Gipson等人)；和6380264(Jameson等人)一般性地披露了通过将超声能量应用于加压液体以提高经过孔口的加压液体流率的设备。特别地，加压液体被输送到具有模具尖端的壳体的腔室中，冲模尖端包括一个出口孔(或多个出口孔)，加压液体通过所述出口孔离开腔室。超声变幅杆(ultrasonic horn)部分地在腔室内以及部分地在腔室外纵向地延伸，并且具有朝邻近出口孔布置的尖端减小的直径，以扩大变幅杆在其尖端处的超声波振动。换能器附接到变幅杆的外端以使变幅杆超声地振动。所披露的设备适用的一种应用在于内燃发动机的燃料喷射器。
[0007]这种装置的缺点在于使各种部件暴露于燃料喷射器所操作于的高压会对部件施加相当大的应力。特别地，因为超声变幅杆的一部分沉浸在腔室中而另一部分并未沉浸在腔室中，所以有相当大的压差施加到变幅杆的不同节段，导致在变幅杆上出现额外的应力。此外，这种设备不易容纳操作阀门构件，这在一些用来控制来自该装置的液体输送的超声波液体输送装置中是常见的。
发明内容
[0008]一般地，根据一个实施例的用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器包括壳体，所述壳体具有内部燃料室以及与所述燃料室流体连通的至少一个排出口，由此，燃料在所述至少一个排出口处离开所述燃料喷射器以输送到发动机。阀门构件在闭合位置和打开位置之间相对于壳体是活动的，在所述闭合位置，所述燃料室内的燃料被阻止经由所述至少一个排出口从所述壳体排出，在所述打开位置，燃料可经由所述至少一个排出口从所述壳体排出。超声波导器与所述壳体和所述阀门构件分离，而且基本上整个超声波导器都被设置在所述燃料室中，以在所述阀门构件处于打开位置时，在燃料通过所述至少一个排出口离开之前超声地激励所述燃料室内的燃料。激励装置在所述阀门构件处于打开位置时可操作，以超声地激励超声波导器。
[0009]在另一个实施例中，用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器一般包括壳体，其具有内部燃料室以及与所述燃料室流体连通的至少一个排出口，由此，燃料在所述至少一个排出口处离开所述燃料喷射器以输送到发动机。阀门构件相对于壳体在闭合位置和打开位置之间是活动的，在所述闭合位置，所述燃料室内的燃料被阻止经由所述至少一个排出口从所述壳体排出，在所述打开位置，燃料可经由所述至少一个排出口从所述壳体排出。超声波导器与所述壳体和所述阀门构件分离，并且是细长(或伸长)形的，而且具有纵向相对的端部。所述波导器还具有处于所述波导器的所述纵向相对端部中间的波节区域，从而限定第一波导节段和第二波导节段，其中所述第一波导节段从所述波节区域纵向延伸到所述纵向相对端部中的一个，而所述第二波导节段以与所述第一波导节段呈同轴关系的方式从所述波节区域纵向延伸到所述纵向相对端部中的另一个。所述第一和第二节段被整个设置在所述壳体的所述燃料室内。激励装置在所述阀门构件处于打开位置时可操作，以超声地激励所述超声波导器。
[0010]在又一个实施例中，用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器一般包括壳体，所述壳体具有：用于在其中接收加压燃料的进口；至少一个排出口，燃料经其从所述壳体排出以输送到发动机；第一流动路径，所述第一流动路径处于所述壳体内与所述进口和所述至少一个排出口流体连通以便引导所述加压燃料在所述壳体内从所述进口流到所述至少一个排出口；第二流动路径，所述第二流动路径处于所述壳体内且与所述第一流动分离，而且燃料以低于流经所述第一流动路径的所述加压燃料的压力流经所述第二流动路径；和出口，所述出口与所述第二流动路径流体连通，以便将低压燃料从所述第二流动路径中排出。阀门构件在闭合位置和打开位置之间相对于所述壳体是活动的，在所述闭合位置，所述第一流动路径内的加压燃料被阻止经由所述至少一个排出口从所述壳体排出，在所述打开位置，燃料可经由所述至少一个排出口从所述壳体排出。超声波导器与所述壳体和所述阀门构件分离，基本上整个所述超声波导器被设置在所述壳体内的所述第一流动路径中。激励装置在所述阀门构件处于打开位置时可操作以在所述流动路径内超声地激励所述超声波导器，以在燃料离开所述至少一个排出口之前将超声波能量传给所述流动路径中的燃料。
[0011]根据另一个实施例，用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器一般包括壳体，其具有内部燃料室以及与所述燃料室流体连通的至少一个排出口，由此，燃料在所述至少一个排出口处离开所述燃料喷射器以输送到发动机。超声波导器组件包括与所述壳体分离的超声波导器，用于在燃料通过所述至少一个排出口离开所述壳体之前将超声波能量传给所述壳体内的所述燃料。所述超声波导器是细长形的且具有纵向相对的端部。所述超声波导器组件还包括激励装置，所述激励装置在其端部中间与所述波导器保持组装，并且可操作以超声地激励所述超声波导器。所述波导器组件具有由所述组件的纵向端部限定的长度，基本上整个所述超声波导器组件都被设置在所述壳体的燃料室内。
附图说明
[0012]图1是本发明的超声波液体输送装置的一个实施例的纵向截面图，其中超声波液体输送装置被图示为燃料喷射器的形式，用于将燃料输送到内燃发动机；
[0013]图2是图1的燃料喷射器的纵向截面图，截取图2的角度位置不同于截取图1截面的角度位置；
[0014]图3是图1截面的第一部分的放大视图；
[0015]图4是图1截面的第二部分的放大视图；
[0016]图5是图2截面的第三部分的放大视图；
[0017]图6是图1截面的第四部分的放大视图；
[0018]图6A是图1截面的中央部分的放大视图；
[0019]图7是图1截面的第五部分的放大视图；
[0020]图8是图1截面的局部放大视图；
[0021]图9是波导器组件和图1燃料喷射器的其它内部部件的透视图；以及
[0022]图10是图1的燃料喷射器的燃料喷射器壳体的一部分的局部截面图，其中省略了燃料喷射器的内部部件以显示出壳体的构造。
[0023]在附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
[0024]现在参照附图，具体地参照图1，总体上以21标示出了用于将燃料输送到发动机(未示出)的超声波燃料喷射器的一个实施例。该燃料喷射器可用于陆地、空中、海上运输工具、发电机以及使用发动机的其它装置。特别地，燃料喷射器适合与使用柴油的发动机一起使用。然而，应当理解，在此使用的术语燃料的意思是指在发动机的运转中使用的任何可燃燃料，并不限于柴油。
[0025]燃料喷射器21包括总体上以23标示的壳体，用于接收来自燃料源(未示出)的加压燃料并将燃料液滴的雾化喷雾输送到发动机，例如输送到发动机的燃烧室。在图示的实施例中，壳体23包括细长形的主体25、喷嘴27(有时也称作阀体)和保持构件29(例如螺母)，保持构件29保持主体、喷嘴和螺母彼此装配在一起。具体地，主体25的下端31紧靠喷嘴27的上端33。保持构件29适当地紧固(例如螺纹紧固)到主体25的外表面以促使主体和喷嘴27的配合端31、33配合在一起。
[0026]在此根据示于各个附图的燃料喷射器21的垂直定向来使用术语“上”和“下”，而不是要描述使用中燃料喷射器的必要定向。也就是说，燃料喷射器21的定向可以不同于附图所示的垂直定向，但其仍处于本发明的范围内。术语“轴向”和“纵向”在此方向性地表示燃料喷射器的长度方向(例如图示实施例中的竖直方向)。术语“横向”、“侧向”和“径向”在此指的是与轴向(例如纵向)方向正交的方向。术语“内”和“外”也用于表示横向于燃料喷射器轴向方向的方向，术语“内”是指朝向燃料喷射器内部的方向，术语“外”是指朝向燃料喷射器外部的方向。
[0027]主体25具有沿其长度纵向延伸的轴向孔35。孔35的横向尺寸或横截面尺寸(例如图1所示的圆孔的直径)沿着孔的各分立纵向节段是不同的，这一设置的目的将会变得明显。具体地，参照图3，在主体25的上端37处，孔35的横截面尺寸成阶梯状，从而形成底座39，以在主体上安置常规的电磁阀(未示出)，而且电磁阀的一部分向下延伸到主体的中心孔内。燃料喷射器21和电磁阀通过适当的连接器(未示出)保持装配在一起。合适的电磁阀的构造和操作对于本领域技术人员来说是已知的，因此除了必要的方面以外，在此对其不予赘述。在名称为“Solenoid Valve for Controlling a Fuel Injector of an InternalCombustion Engine”的美国专利第6688579号、名称为“Solenoid Valve”的美国专利第6827332号和名称为“Solenoid Valve Comprising aPlug-In/Rotative Connection”的美国专利第6874706号中披露了适当的电磁阀示例。也可以使用其它合适的电磁阀。
[0028]中心孔35的横截面尺寸随其在电磁阀座下方的延伸而进一步向内成阶梯状以限定出台肩45，台肩45用于安置销保持器47，销保持器47在中心孔内纵向地(其在图示实施例中同轴地)延伸。如图4所示，当主体25的孔35在销保持器47所延伸的孔的节段的下方纵向延伸时，其横截面进一步变窄，并且至少部分地限定了喷射器21的低压室49。
[0029]在低压室49的纵向下方，主体25的中心孔35还进一步变窄以限定孔的节段51(图4和5)的引导通道(以及高压顶板)，从而在孔内至少部分地适当定位喷射器21的阀针53(广义地说，是阀门构件)，如后文所述。参照图8，然后随着孔35在引导通道节段51的下方纵向延伸到主体25的开口下端31，孔35的横截面尺寸增加，以部分地(例如与将要描述的喷嘴27一起)限定喷射器壳体23的高压室55(广义地说，是内部燃料室，更广义地说，是内部液体室)。
[0030]燃料进口57(图1和4)形成于主体25上端37和下端31中间的一侧，并且与在主体内延伸的分叉的上分配通道59和下分配通道61连通。具体地，上分配通道59在主体25内从燃料进口57向上延伸，并且大体邻近固定于孔35内的销保持器47通向该孔，更具体地，正好在台肩45的下方，销保持器安置在所述台肩45上。下分配通道61在主体25内从燃料进口57向下延伸，并且大体在高压室55处通向中心孔35。输送管63在燃料进口57处向内延伸穿过主体25，并且被适当的套筒65和螺纹管件67与主体保持装配在一起。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，燃料进口57可以位于不同于图1和4所示的位置。也应当理解，燃料可以单独地输送到壳体23的高压室55，而这仍然处于本发明的范围内。
[0031]主体25还具有在其侧面形成的出口69(图1和4)，低压燃料通过所述出口69从喷射器21排出，从而输送到适当的燃料返回系统(未示出)。第一返回通道71形成于主体25中，并且在主体的中心孔35的低压室49和出口69之间形成流体连通。第二返回通道73形成于主体25中，并且在主体的开口上端37和出口69之间形成流体连通。然而应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，返回通道71、73中的一个或两个可从燃料喷射器21中省略。
[0032]现在具体参照图6-8，图示的喷嘴27总体上是细长形的，并且与燃料喷射器壳体23的主体25同轴地对齐。具体地，喷嘴27具有与主体25的轴向孔35同轴地对齐的轴向孔75，具体是在主体的下端31处，从而使得主体和喷嘴一起限定了燃料喷射器壳体23的高压室55。喷嘴孔75的横截面尺寸在喷嘴27的上端33处向外成阶梯状以限定台肩77，台肩77用于在燃料喷射器壳体23中安置安装构件79。喷嘴27的下端(也称作尖端81)是大致圆锥形的。
[0033]喷嘴75在其尖端81和上端33中间的横截面尺寸(例如图示实施例中的直径)沿图8所示喷嘴长度是大致均匀的。在喷嘴27中，例如在图示实施例的喷嘴的尖端81处，形成有一个或多个排出口83(在图7截面中可看到两个，而在图10截面中可看到另外的排出口)，高压燃料通过所述排出口从壳体23排出以输送到发动机。例如，在一个适当的实施例中，喷嘴27可具有八个排出口83，每个排出口具有约0.006英寸(0.15mm)的直径。然而应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，排出口的数目及其直径可以变化。下分配通道61和高压室55在此一起广义地限定了壳体23内的流动路径，高压燃料沿着所述流动路径从燃料进口57流向喷嘴27的排出口83。
[0034]现在参考图1和3，销保持器47包括细长形的管状体85和头部87，头部87与管状体的上端一体成形并且横截面尺寸大于管状体，以在主体25的中心孔35内将销保持器定位在主体25的台肩45上。在图示的实施例中，销保持器47与主体25的轴向孔35同轴地对齐，销保持器的管状体85的大小适于在主体的轴向孔内与主体大致地密封接合。销保持器47的管状体85限定销保持器的纵向延伸的内部通道91，以将细长销93滑动地接收到销保持器中。
[0035]销保持器47的头部87在其上表面的中央处形成有大致凹入的或盘形的凹部95，以及从该凹部的中心纵向延伸到销保持器的内部通道91的孔97。如图3所示，在主体的孔35的上部，在销保持器47的侧壁和主体25的内表面之间形成环形间隙99。供给通道101大致在内部通道91的上端处横向地穿过销保持器47的管状体85的侧壁延伸到内部通道91，供给通道101在其横向外端处通向环形间隙99。供给通道101经由环形间隙99与主体25中的上分配通道59流体连通，以将高压燃料接收到供给通道、销93上方的管状体85的内部通道、以及在销保持器47的头部87内纵向延伸的孔97中。
[0036]销93是细长形的，并且在销保持通道91和主体25的轴向孔35内适宜地同轴延伸。销93的上节段被可滑动地接收在销保持器47的内部通道91内，与所述内部通道91呈紧密间隔关系或小间距关系，而销的其余部分从销保持器向外纵向地延伸，向下进入到主体25的孔35的低压室49中。如图3所示，销93的上端103(例如在销保持器47的内部通道101的顶部)形成锥形，以允许高压燃料在销上端的上方被接收在销保持器的内部通道内。
[0037]在主体孔35的低压室49内还设置有：管状套筒107(图4)，其正好在销保持器47的下方(即，向上邻接着销保持器的底部)环绕销93并且限定弹簧座；锤体109，其以与销呈同轴关系的形式邻接着销的下端并且具有限定相反弹簧座的上端；以及螺旋弹簧111，其被保持在锤体和弹簧套筒之间，而销纵向地穿过所述弹簧。
[0038]阀针53(概括为阀门构件)是细长形的，并且在主体25的孔35内从与锤体109的底部邻接的阀针上端113(图2)同轴地延伸，向下穿过主体的孔的引导通道节段51(图8)，并进一步向下通过高压室55延伸到阀针的末端115，所述阀针的末端115设置为紧密靠近高压室内的喷嘴27的尖端81。最佳如图4和8所示，阀针53在横截面上的大小适于在轴向孔35的引导通道节段51中与主体25呈紧密间隔关系，以保持阀针相对于喷嘴27的正确对准。
[0039]现在具体参照图7，所示阀针53的末端115呈与喷嘴27的尖端81的圆锥形状一致的大致圆锥形，并且限定了闭合表面117，闭合表面117适于在阀针的闭合位置(未示出)大致密封喷嘴尖端的内表面。具体地，在阀针53的闭合位置，阀针的闭合表面117在排出口83的上方密封喷嘴尖端81的内表面，从而密封喷嘴(更广义地说，是燃料喷射器壳体23)而不使燃料经由排出口从喷嘴排出。在阀针的打开位置(图示于图7)，阀针53的闭合表面117与喷嘴尖端81的内表面隔开，从而允许高压室55中的燃料在阀针53和喷嘴尖端81之间流向排出口83，以便从燃料喷射器21排出。
[0040]一般地，在阀针的打开位置，阀针末端115的闭合表面117和相对的喷嘴尖端81的表面之间的间距适当地是在大约0.002英寸(0.051mm)到大约0.025英寸(0.64mm)的范围中。然而应当理解，所述间距可以大于或小于上述规定的范围而不脱离本发明的范围。
[0041]可以想到，喷嘴27，且更具体地，尖端81，可以替代性地构造成使得排出口83位于不同于喷嘴内表面上的位置，所述喷嘴内表面在阀针的闭合位置安置阀针53的闭合表面117。例如，排出口83可以设置在安置阀针53的闭合表面117的喷嘴表面的下游(在燃料流向排出口的方向上)并且仍然在本发明的范围内。这种阀针、喷嘴尖端和排出口布置的一个适当示例记载于美国专利第6543700号中，在此通过引用在与本文一致的范围内将该专利的公开内容并入本文。
[0042]应当理解，销93、锤体109和阀针53从而可在阀针的闭合位置和打开位置之间在燃料喷射器壳体23内的公共轴线上纵向地共同运动。设置在套筒107和锤体109之间的弹簧111朝阀针的闭合位置合适地偏压锤体，从而偏压阀针53。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，其它合适的阀门构造也能够用于控制燃料从喷射器的流动以输送到发动机。例如，喷嘴27(广义地说，是壳体23)可具有开口，阀针53通过所述开口延伸到喷嘴的外部，并且燃料通过所述开口离开喷嘴以输送到发动机。在这样的实施例中，阀针53的末端115在阀针的闭合位置会密封其外部的喷嘴27。也应当理解，阀针53的操作可以不由电磁阀41控制，而这仍然处于本发明的范围内。还应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，阀针53或其它阀门装置可一起从燃料喷射器21省略。
[0043]现在具体参照图8和9，独立于阀针53和燃料喷射器壳体23形成超声波导器121，且所述波导器121在壳体的高压室55内纵向地延伸到正好在喷嘴27的尖端81上方设置的波导器的末端123，从而刚好在燃料经由形成于喷嘴中的排出口83离开喷射器21之前超声地对燃料室中的燃料进行赋能。图示的波导器121是适当的细长管状，具有限定内部通路127的侧壁125，所述内部通路127在波导器的纵向相对的上端和下端(以129来标示上端)之间沿其长度延伸。波导器121的下端限定了波导器的末端123。图示的波导器121具有大致环形的(即圆形的)横截面。然而，应当理解，波导器121可以被成形为不同于环形的横截面，而不脱离本发明的范围。也可以想到，波导器121可以在小于其全长的长度上是管状的，而且沿其长度甚至可以是大体实心的。在其它实施例中，可以想到，阀针可以是大致管状的，并且波导器可至少部分地设置在阀针的内部中。
[0044]一般地，波导器可由具有合适的声学和机械性质的金属构成。用于构造波导器的合适金属的示例包括但不限于：铝、蒙耐合金、钛、以及一些合金钢。也可以想到，可以用另一种金属来涂敷波导器的全部或部分。超声波导器121由安装构件79固定在燃料喷射器壳体23内，更合适地固定在高压室55中，如图中实施例所示。纵向地位于波导器121的端部123、129之间的安装构件79大致限定波导器的上节段131和下节段133，所述上节段131从安装构件79向上纵向延伸(在图示实施例中)到波导器的上端129，所述下节段133从安装构件向下纵向延伸到波导器的末端123。
[0045]虽然在图示的实施例中，波导器121(即波导器121的上节段和下节段)完全设置在壳体的高压室55内，但是可以想到，在不脱离本发明范围的情况下，可以仅将波导器的一部分设置在高压室内。例如，可以仅将波导器121的下节段133(包括波导器121的末端123)设置在高压室55内，而将波导器的上节段131设置在高压室的外部，且可以受到或者可以不受喷射器壳体23内的高压燃料的作用。
[0046]波导器121的内部横截面尺寸(例如波导器121的内部通路127的横截面尺寸)(例如图示实施例中的内直径)沿着波导器的长度是大致均匀的，并且大小被适当地设置成可容纳阀针53，所述阀针53沿着波导器的全长在波导器的内部通路内同轴地延伸(且在波导器的上方延伸到与图示实施例中的锤体109相邻接)。然而应当理解，阀针53可以仅仅沿着波导器121的内部通路127的一部分延伸，而这并不会脱离本发明的范围。也应当理解，波导器121的内部横截面尺寸沿着波导器的长度可以是不均匀的。在图示的实施例中，阀针53的末端115，更适当地，是阀针的闭合表面117，在阀针的打开和闭合位置均纵向地设置在波导器121的末端123的外部。然而应当理解，阀针53的末端115的闭合表面117只需在阀针的闭合位置延伸到波导器121的末端123的外部，而在阀针的打开位置可全部或局部地设置在波导器的内部通路127中。
[0047]最佳如图7所示，在波导器121的内部通路127内延伸的阀针53的一部分的横截面尺寸(例如图示实施例中的直径)的大小略微小于波导器的内部通路的横截面尺寸，从而部分地限定高压燃料在壳体内的流动路径，更适当地，限定在波导器侧壁125和沿着阀针长度的阀针之间延伸的流动路径的一部分。例如，在一个实施例中，阀针53在波导器的内部通路127内与波导器侧壁125横向地隔开(例如，在图示的实施例中径向地隔开)大约0.0005英寸(0.013mm)到大约0.0025英寸(0.064mm)范围内的距离。
[0048]阀针53的横截面尺寸沿着通路127内的阀针53的一对纵向隔开的节段(例如，邻近波导器121的末端123的一个节段137(图7)和邻近且正好在安装构件79上方的另一节段139(图6A))增大，使得阀针在通路内与波导器呈更加紧密的间隔关系或者甚至滑动接触关系，以便于其中的正确对准，防止阀针在通路内横向运动。阀针53在这些节段处的外表面具有一个或多个形成于其中的平面(未示出)，以部分地限定在波导器121的内部通路127内延伸的流动路径的一部分。或者，阀针53的外表面可在这些节段处形成有纵向凹槽以允许燃料在其中流动经过这些节段。
[0049]具体参照图7，波导器侧壁125的外表面与主体25和喷嘴27横向地隔开以进一步限定流动路径，更适当地，形成波导器121之外或外部的流动路径的一部分，高压燃料沿所述流动路径从燃料进口57流向排出口83。一般地，波导器侧壁125的外部横截面尺寸(例如，图示实施例中的外直径)沿其一个长度是均匀的，该长度处于波导器121的末端123处和/或邻近波导器121的末端123纵向设置的波导器的扩大部分195与邻近波导器的上端129纵向设置的另一扩大部分153的中间。例如，波导器的末端123上游(例如，相对于燃料从喷嘴的上端33流向排出口83的方向)的波导器侧壁125和喷嘴27之间的横向(图示实施例中的径向)间距合适地是在大约0.001英寸(0.025mm)到大约0.021英寸(0.533mm)的范围中。然而，间距可以小于或大于上述范围而不脱离本发明的范围。
[0050]波导器121的下节段133的部分195的外部横截面尺寸适当地增大，且更适当地，邻近于或更适当在波导器的末端123处横向地向外形成锥形或喇叭形。例如，波导器121的下节段133的扩大部分195的横截面尺寸的大小适于在喷嘴27的中心孔75内与喷嘴27呈紧密间隔关系或者甚至滑动接触关系，以保持波导器(从而保持阀针53)在高压室55内的正确轴向对准。
[0051]因此，邻近于或者在波导器的末端123处，波导器121和喷嘴27之间的流动路径的一部分相对于直接在波导器末端上游的流动路径总体上较窄，从而总体上限制了经过波导器末端流向排出口83的燃料。波导器121的下节段133的扩大部分195也提供增大的超声激励表面区域，流经波导器末端123的燃料暴露于所述表面区域。一个或多个平面197(图9)形成在下节段133的扩大部分195的外表面中，以便燃料沿流动路径流过波导器121的末端123，从而流向喷嘴27的排出口83。应当理解，波导器侧壁115的扩大部分195可以向外成阶梯状而不是形成锥形或喇叭形。也可以想到，扩大部分195的上表面和下表面可以是曲面的而不是直的，而这仍然处于本发明的范围内。
[0052]在一个示例中，例如在波导器的末端123处和/或邻近于波导器的末端123，波导器下节段133的扩大部分195具有约0.2105英寸(5.35mm)的最大外部横截面尺寸(例如，图示实施例中的外直径)，而直接在该扩大部分上游的波导器的最大外部横截面尺寸可以在大约0.16英寸(4.06mm)到略微小于大约0.2105英寸(5.35mm)的范围中。
[0053]波导器121的末端123和喷嘴27之间的横向间距限定了一个开口区域，燃料通过该开口区域沿着流动路径流经波导器的末端。一个或多个排出口83限定了一个开口区域，燃料通过该开口区域离开壳体23。例如，在提供一个排出口时，燃料离开壳体23所流经的开口区域被限定为该排出口的横截面区域(例如，燃料在此进入排出口)，在设有多个排出口83时，燃料离开壳体所流经的开口区域被限定为每个排出口的横截面区域的总和。在一个实施例中，波导器121的末端123和喷嘴27处的开口区域与燃料离开壳体23(例如在排出口83处)流经的开口区域的比例适当地是在大约4:1到大约20:1的范围中。
[0054]应当理解，在其它适当的实施例中，波导器121的下节段133可沿其整个长度具有大致均匀的外部横截面尺寸(例如，使得不形成扩大部分195)，或者可以在外部横截面尺寸上减小(例如，基本上朝其末端123变窄)，而这并不脱离本发明的范围。
[0055]再次参照图8和9，适于超声地对波导器121进行赋能以使其机械振动的激励装置被适当地与波导器一起完全设置在高压室55内，并且总体上以145标示。在一个实施例中，激励装置145适当地响应于高频(例如超声波频率)电流以超声地振动波导器。例如，激励装置145可适于接收来自适当的发生系统(未示出)的高频电流，所述发生系统可操作用以将高频交流输送到激励装置。在此使用的术语“超声”的意思是具有大约15kHz到大约100kHz范围的频率。例如，在一个实施例中，发生系统适当地可以大约15kHz到大约100kHz范围的超声频率将交流电输送到激励装置，所述超声频率更适当地是在大约15kHz到大约60kHz的范围内，更适当地是在大约20kHz到大约40kHz的范围内。这种发生系统对于本领域技术人员来说是已知的，在此无须赘述。
[0056]在图示的实施例中，激励装置145包括压电装置，更适当地是多个叠置的压电环147(例如至少两个，在图示的实施例中是四个)所述压电环147环绕波导器121的上节段131并且设置在由安装构件79形成的台肩149上。环形套圈151在压电环147的上方环绕波导器121的上节段131并且向下压在最上方的压电环上。适宜地，套圈151由高密度材料制成。例如，可制成套圈151的一种合适的材料是钨。然而，应当理解，套圈151可由其它合适的材料制成，而这仍然在本发明的范围内。邻近波导器121的上端129的扩大部分153具有增大的外部横截面尺寸(例如图示实施例中增大的外直径)并且沿着该节段形成螺纹。套圈151形成有内螺纹以通过螺纹将套圈紧固在波导器121上。套圈151被适当地向下拧紧在压电环147的堆叠上，从而压紧套圈和安装构件79的台肩149之间的压电环。
[0057]图示实施例的波导器121和激励装置145一起广义地限定了总体以150表示的波导器组件，用于超声地激发高压室55中的燃料。因此，整个波导器组件150完全设置在燃料喷射器21的高压燃料室55内，从而大致均匀地暴露于燃料喷射器内的高压环境中。例如，图示的波导器组件被特别地构造以用作超声变幅杆和超声地振动超声变幅杆的换能器。具体地，图8所示的波导器121的下节段133一般以超声变幅杆的方式起作用，而波导器的上节段131以换能器的方式起作用，更适当地，所述上节段131是大致从安装构件79延伸到套圈151与激励装置(例如压电环)一起在其处紧固到波导器上节段的位置处的上节段部分。
[0058]在将电流(例如以超声频率输送的交流电)输送到图示实施例的压电环147时，压电环以输送电流给压电环的超声频率膨胀和收缩(特别是在燃料喷射器21的纵向方向上)。因为压电环147被压在套圈151(其固定到波导器21的上节段131)和安装构件79之间，所以压电环的膨胀和收缩会例如以换能器的方式引起波导器上节段超声地(例如，大致以压电环膨胀和收缩的频率)伸长和收缩。波导器121的上节段131以这种方式进行的伸长和收缩激起波导器的共振频率，特别是沿着波导器的下节段133激起所述共振频率，导致例如以超声变幅杆的方式使波导器沿着下节段出现超声振动。
[0059]例如，在一个实施例中，波导器121的下节段133因其超声激励而产生的位移可达到压电环和波导器的上节段位移的大约六倍。然而，应当理解，下节段133的位移可被放大多于六倍，或者可以根本不放大，而这仍然在本发明的范围内。
[0060]可以想到，波导器121的一部分(例如，波导器的上节段131的一部分)可以替代性地由响应于以超声频率变化的磁场的磁致伸缩材料制成。在这样的实施例(未示出)中，激励装置可包括磁场发生器，其全部或部分地设置在壳体23内并且可操作地响应于接收电流以将磁场施加到磁致伸缩材料，磁场在所述磁致伸缩材料中以超声频率变化(例如，从开到关、从一个幅度到另一幅度、和/或方向变化)。
[0061]例如，合适的发生器可包括连接到发生系统的电线圈，所述发生系统以超声频率将电流输送到线圈。从而，波导器的磁致伸缩材料部分和这种实施例的磁场发生器一起用作换能器，而波导器121的下节段133再次用作超声变幅杆。合适的磁致伸缩材料和磁场发生器的一个示例披露于美国专利第6543700号中，在此通过引用在与本文一致的范围内将该专利的公开内容并入本文。
[0062]虽然整个波导器组件150图示为设置在燃料喷射器壳体23的高压室55内，但是应当理解，波导器组件的一个或多个部件可以完全或局部地设置在高压室的外部，甚至可以设置在壳体的外部，而这并不脱离本发明的范围。例如，在使用磁致伸缩材料时，磁场发生器(广义地说，是激励装置)可设置在主体25中，或者燃料喷射器壳体23的其它部件可局部地暴露于高压室55或完全从高压室55密封。在另一实施例中，波导器121的上节段131和压电环147(以及套圈151)可一起位于高压室55的外部而不脱离本发明的范围，只要波导器的末端123设置在高压室内即可。
[0063]通过绕波导器121的上节段131放置压电环147和套圈151，整个波导器组件150必须不长于波导器本身(例如，与换能器和超声变幅杆以常规端对端或“堆叠”布局方式布置的组件的长度相对比)。例如，整个波导器组件150适当地可具有等于波导器的共振波长的大约一半的长度(或者一般称作二分之一波长)。具体地，波导器组件150可被适当地构造为以大约15kHz到大约100kHz范围的超声频率共振，所述超声频率更适当地在大约15kHz到大约60kHz的范围内，更加适当地在大约20kHz到大约40kHz的范围内。以这种频率操作的二分之一波长的波导器组件150具有相应的大约133mm到大约20mm范围的总长(对应于二分之一波长)，更适当地在大约133mm到大约37.5mm的范围中，更加适当地在大约100mm到大约50mm的范围中。作为更具体的示例，图8和9所示的波导器组件150被构造为用于以大约40kHz的频率操作，并具有大约50mm的总长。然而，应当理解，壳体23的大小可足以允许具有全波长的波导器组件被设置在其中。也应当理解，在这种布置中，波导器组件可包括呈叠置构造的超声变幅杆和换能器。
[0064]不导电的套筒155(在图示的实施例中是圆筒形，但也可以是其它形状)安置在套圈151的上端上，并且从套圈向上延伸到高压室55的上端。套筒155也由大致柔性的材料适当地制成。例如，可用于制成套筒155的一种合适的材料是无定形热塑性聚醚酰亚胺材料，可从美国通用电气公司买到这种材料，商品名为ULTEM。然而，其它合适的不导电材料例如陶瓷材料可用于制造套圈155，而这仍然在本发明的范围内。套筒155的上端具有从其径向向外延伸的一体成形的环状凸缘157，以及一组四个纵向延伸的沟槽159，所述沟槽在套筒的上端限定四个大致柔性的突片161。第二环状凸缘163与套筒155一体成形，并且正好在纵向延伸的沟槽159下方(即与设置在套筒上端处的环状凸缘157呈纵向间隔的关系)从套筒径向向外延伸。
[0065]由导电材料制成的接触环165在套筒的纵向隔开的环状凸缘157、163的中间包围着套筒155。在一个实施例中，接触环165由铜适当地制成。然而应当理解，接触环165可由其它合适的导电材料制成而不脱离本发明的范围。也应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以使用除了接触环以外的接触装置，例如单点接触装置、柔性的和/或弹簧加载的突片、或者其它合适的导电装置。在图示的实施例中，接触环165的内部横截面尺寸(例如直径)的大小略微小于在环状凸缘157、163之间延伸的套圈155的纵向节段的外部横截面尺寸。
[0066]通过将接触环套叠地或可伸缩地向下压在套筒的上端上，接触环165被插到套筒155上。接触环165在套筒155的上端作用在环状凸缘157上的力促使突片161径向地向内折曲(例如弯曲)，以允许接触环向下滑动经过在套筒上端形成的环状凸缘，并将接触环安置在第二环状凸缘163上。突片161弹性地向外朝其初始位置作返回运动，在接触环165和套筒155之间提供摩擦接合，并且在套筒的环状凸缘157、163之间保持住接触环。
[0067]由不导电材料制成的导环167包围接触环165且与接触环165电绝缘。例如，导环167可由(但并非必须)与套筒163相同的材料制成。在一个实施例中，导环167适当地通过导环在接触环上的夹持或摩擦配合保持在套筒上，更适当地是保持在接触环165上。例如，导环167可以是沿如图9所示的沟槽断开的不连续环。导环167因此在沟槽处可沿圆周扩展以使导环配合在接触环165上，并且在随后释放时，在接触环周围弹性地且固定地闭合。
[0068]在一个特别适当的实施例中，环状定位块169从导环167径向向内延伸，并且可接收在一个形成于接触环165中的环形凹槽171中，以正确地在接触环上定位导环。然而应当理解，除了图8和9所示的方式之外，接触环165和导环167可安装在套筒155上而不脱离本发明的范围。至少一个锥形或截头圆锥形的开口173，更适当地是多个锥形或截头圆锥形的开口173，被径向地形成穿过导环167，以允许通达接触环165，以便将电流输送到接触环。
[0069]最佳如图5所示，由不导电材料制成的绝缘套筒175延伸穿过主体25的侧面中的开口，并且具有大致圆锥形的末端177，所述末端177被构造成安置在导环167的开口173的一个内。绝缘套筒175被合适的管件179固定就位，所述管件179在开口173中可被螺纹紧固到主体25且具有中央通孔，所述绝缘套筒延伸穿过所述中央通孔。合适的电线181延伸穿过绝缘套筒175以在电线的一端与接触环165形成电接触，且在其相对端(未示出)与电流源(未示出)电气连通。
[0070]另外的电线183在高压室55内沿着套筒155的外侧从接触环165向下延伸，并且与设置在最上方的压电环147和下一个较低的压电环之间的电极(未示出)形成电连通。独立的电线184将电极电连接到设置在压电环147和刚好在其上方的压电环之间的另一电极(未示出)。安装构件79和/或波导器121为输送到压电环147的电流提供接地。具体地，地线185连接到安装构件79并且向上延伸到中间的两个压电环147之间与设置在其间的电极(未示出)形成接触。任选地，第二地线(未示出)可从中间的两个压电环147之间延伸到与最上方的压电环和套圈151之间的另一电极(未示出)形成接触。
[0071]现在具体参照图6、6A、8和9，安装构件79适当地连接到位于波导器的端部123、129中间的波导器121。更适当地，安装构件79连接到位于波导器的波节区域处的波导器121。如在此使用的，波导器121的“波节区域”指的是波导器的纵向区域或节段，沿着所述纵向区域或节段，在波导器的超声波振动期间很少有(或没有)纵向位移发生，而横向(例如图示实施例中的径向)位移一般被最大化。波导器121的横向位移适当地可包括波导器的横向膨胀，但也可包括波导器的横向运动(例如弯曲)。
[0072]在图示的实施例中，波导器121的构造使得不存在波节面(即，横向于波导器的平面，在所述平面上没有纵向位移发生，而横向位移一般被最大化)。更适当地，波导器121的波节区域是大致圆顶状的，使得在波节区域内的任何给定纵向位置处，虽然波导器的主要位移是横向位移，但仍然可能存在一些纵向位移。
[0073]然而应当理解，波导器121可被适当地构造成具有波节面(或者有时称作节点)，且这种波导器的波节面被认为是涵盖在本文所定义的波节区域的含义内。也可以想到，安装构件79可以纵向地设置在波导器121的波节区域的上方或下方，而这并不脱离本发明的范围。
[0074]安装构件79被适当地构造和步置成处于燃料喷射器21中，以将波导器121与燃料喷射器壳体23进行振动隔离。也就是说，安装构件25阻止将波导器121的纵向和横向(例如径向)的机械振动传递到燃料喷射器壳体23，同时在高压室55内维持希望的波导器的横向位置并且允许波导器在燃料喷射器壳体内的纵向位移。例如，图示实施例的安装构件79一般包括：环状内部节段187，其从波导器121横向地(例如在图示实施例中径向地)向外延伸；环状外部节段189，其与内部节段呈横向间隔的关系横向于波导器延伸；以及，环状的互连腹板191，其在互连的内部和外部节段之间横向地延伸。虽然内部和外部节段187、189和互连腹板191围绕波导器121的圆周连续地延伸，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，这些部件中的一个或多个绕波导器可以是不连续的，例如呈轮辐形式。
[0075]在图6A所示的实施例中，安装构件79的内部节段187具有大致平坦的限定了台肩149的上表面，而激励装置145(例如压电环147)安置在所述台肩149上。内部节段187的下表面193在从邻近波导器121的位置处延伸到其与互连腹板191的连接部时适当地为曲面形的，更适当地，具有混合半径的曲面轮廓。具体地，在安装构件79的腹板191和内部节段187的接合处的下表面193的曲面轮廓适当地是较小半径的(例如较尖锐的、不太锥形的或更角状的)曲面轮廓，以便于腹板在波导器121的振动期间的变形。在安装构件79的内部节段187和波导器121的接合处的下表面193的曲面轮廓适当地是相对较大半径的(例如更锥形的或平滑的)曲面轮廓，以在波导器的振动期间出现互连腹板191变形时减少安装构件内部节段中的应力。
[0076]安装构件79的外部节段189被构造为大致邻近喷嘴的上端33向下安置在由喷嘴27形成的台肩上。最佳如图6所示，喷嘴27的内部横截面尺寸(例如内直径)邻近喷嘴的上端33(例如在安装构件79的纵向下方)向内成阶梯状，使得喷嘴与内部节段187的曲面形下表面193和安装构件的互连腹板191纵向地间隔开，以允许安装构件在波导器121超声波振动期间进行位移。安装构件79横向横截面的大小被适当地设计成使得至少外部节段189的外边缘纵向地设置在喷嘴27的台肩和燃料喷射器壳体23的主体25的下端31(即，紧靠喷嘴的上端33安置的主体的表面)之间。燃料喷射器21的保持构件29将喷嘴27和主体25压在一起以在其间固定安装构件的外部节段189的边缘。
[0077]互连腹板191被构造成比安装构件79的外部节段187、189相对较薄，以便于腹板响应于波导器121的超声波振动的折曲和/或弯曲。例如，在一个实施例中，安装构件79的互连腹板191的厚度可以在大约0.2mm到大约1mm的范围中，更适当地为大约0.4mm。安装构件19的互连腹板191适当地包括至少一个轴向部件192和至少一个横向(例如，图示实施例中的径向)部件194。在图示的实施例中，互连腹板191具有一对由横向部件194连接的横向间隔的轴向部件192，使得腹板的横截面大致为U形。
[0078]然而应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，具有至少一个轴向部件192和至少一个横向部件194的其它构造也是合适的，例如L形、H形、I形、倒U形、倒L形等。在美国专利第6676003号中图示和描述了合适的互连腹板191的构造的另外示例，在此通过引用在与本文一致的范围内将该专利的公开内容并入本文。
[0079]腹板191的轴向部件192取决于安装构件的相应的内部和外部节段187、189，并且一般被悬臂至横向部件194的。因此，轴向部件192能够响应于安装构件的内部节段187的横向振动位移，相对于安装构件的外部节段189动态地弯曲和/或折曲，从而将壳体23与波导器的横向位移隔离。腹板191的横向部件194被悬臂至轴向部件192，使得横向部件能够响应于内部节段187的轴向振动位移，相对于轴向部件(从而相对于安装构件的外部节段189)动态地弯曲和/或折曲，从而将壳体23与波导器的轴向位移隔离。
[0080]在图示的实施例中，波导器121在波导器的超声激励时在波节区域处(例如，安装构件79连接到波导器的位置)径向地膨胀以及略微轴向地位移。作为响应，U形互连腹板191(例如其轴向和横向部件192、194)一般弯曲和折曲，更具体地，相对于安装构件79的固定外部节段189滚转，例如类似于洗手间的柱塞头在柱塞柄的轴向位移上的滚动所采用的方式。因此，互连腹板79将燃料喷射器壳体23与波导器121的超声波振动隔离，且在图示的实施例中，其更特别地将安装构件的外部节段189与安装构件的内部节段187的振动位移隔离。这种安装构件79的构造也提供充足的带宽以补偿在普通操作期间可能发生的波节区域变动。具体地，安装构件79可以补偿在通过波导器121实际传递超声波能量期间出现的波节区域的实时位置变化。例如，由于高压室55内的温度和/或其它环境条件的变化可发生这种变动或变化。
[0081]虽然在图示的实施例中安装构件79的内部和外部节段187、189相对于波导器大致设置在相同的纵向位置处，但是应当理解，内部和外部节段可彼此纵向地偏移而不脱离本发明的范围。也可以想到，互连腹板191可包括仅仅一个或多个轴向部件192(例如，横向部件194可被省略)，而这仍然在本发明的范围内。例如，在波导器121具有波节面且安装构件79位于所述波节面上时，安装构件仅需构造成用以隔离波导器的横向位移。在替代实施例(未示出)中，可以想到，安装构件可以设置在或邻近波导器的波腹区域处，例如在波导器的相对端123、129中的一个处。在这种实施例中，互连腹板191可包括一个或多个横向部件194以隔离波导器的轴向位移(即，在波腹区域很少有或没有横向位移发生)。
[0082]在一个特别适当的实施例中，安装构件79由单件式的构造形成。更适当地，如图6所示，安装构件79可与波导器121一体成形。然而，应当理解，可独立于波导器121构成安装构件79，而这仍然在本发明的范围内。也应当理解，安装构件79的一个或多个部件可独立地构成且适当地连接或装配在一起。
[0083]在一个适当的实施例中，安装构件79进一步构造成是大致刚性的(例如，可抵抗负载下的静态位移)，从而在高压室55内将波导器121(进而将阀针53)保持正确对准。例如，在一个实施例中，刚性安装构件可以由非弹性材料、更适当地是金属、更加适当地是构成波导器所用的同种金属制成。然而，术语“刚性”并不意味着安装构件不能响应于波导器的超声波振动而动态地折曲和/或弯曲。在其它实施例中，刚性安装构件可由弹性材料制成，所述弹性材料在负载下足以抵抗静态位移，而且也能够响应于波导器的超声波振动而动态地折曲和/或弯曲。虽然图6所示的安装构件79由金属制成，且更适当地是由与波导器121相同的材料制成，但是可以想到，安装构件可由其它合适的大致刚性的材料制成而不脱离本发明的范围。
[0084]再次参照图6和8，燃料在燃料喷射器壳体23的高压室55内流过的流动路径部分地由喷嘴27的内表面和波导器121的下节段133的外表面(例如在安装构件79的下方)之间的横向间距、以及主体25的内表面和激励装置145的外表面、套圈151和套筒155(例如在安装构件的上方)之间的横向间距限定。燃料的流动路径大致在套筒155处与喷射器壳体23的主体25的燃料进口57流体连通，使得从燃料进口进入流动路径的高压燃料向下(在图示的实施例中)朝喷嘴尖端81沿着流动路径流动，以经由排出口83从喷嘴27排出。如前所述，另外的高压燃料在波导器和阀针53之间的波导器121的内部通路127内流动。
[0085]因为安装构件79在高压室55内横向于波导器121延伸，所以主体25的下端31和喷嘴27的上端33被适当地构造成当燃料在高压室内流动时，允许燃料流动路径大致绕安装构件转向。例如，最佳如图10所示，适当的通道199形成在主体25的下端31中，与安装构件79上游的流动路径流体连通，并且与喷嘴27的上端33中形成的相应通道201对准，与安装构件下游的流动路径流体连通。因此，从燃料进口57沿着安装构件79上游(例如，在主体25和套筒155/套圈151/压电环147之间)的流动路径向下流动的高压燃料途经绕安装构件的主体中的通道199，以及途经喷嘴27中的通道201，到达安装构件下游(例如，喷嘴和波导器121之间)的流动路径。
[0086]在一个实施例中，燃料喷射器由适当的控制系统(未示出)操作，以控制电磁阀的操作和激励装置145的操作。这种控制系统对于本领域技术人员来说是已知的，除了必要的方面以外，本文不需再对其进行描述。除非出现喷射操作，阀针53被主体25的孔35中的弹簧111是被偏压到其闭合位置，阀针的末端115与喷嘴尖端81呈密封接触关系以闭合排出口83。电磁阀在销保持器47的头部87中形成的凹部95处提供封闭，以闭合纵向延伸穿过销保持器的孔97。在阀针53处于闭合位置时，没有电流被控制系统供给到波导器组件。
[0087]高压燃料在壳体23的燃料进口57处从燃料源(未示出)流到燃料喷射器21中。用于将加压燃料从燃料源输送到燃料喷射器21的适当的燃料输送系统在本领域中是已知的，在此不须赘述。在一个实施例中，高压燃料可以以大约8000psi(550bar)到大约30000psi(2070bar)范围的压力输送到燃料喷射器21。高压燃料通过主体25的上分配通道59流向主体和销保持器47之间的环形间隙99，并且通过销保持器的供给通道101流到销93上方的销保持器的内部通道91中，且向上流动通过销保持器中的孔97。高压燃料也流动通过高压流动路径，即，通过主体25的下分配通道61流向高压室55以在波导器121的外部和波导器的内部通路127内填充高压室。在这种情形下，销93上方的高压燃料与弹簧111的偏压一起阻止高压室55中的高压燃料将阀针53推到其打开位置。
[0088]当喷射器控制系统确定需要将燃料喷射到内燃发动机时，电磁阀被控制系统赋能或接通，以打开销保持器的孔97，使得高压燃料从销保持器流到燃料返回通道71，在主体25的上端37处成为低压燃料，从而减小在销保持器内的销93后面(例如上方)的燃料压力。因此，高压室55中的高压燃料现在能够克服弹簧111的偏压而将阀针53推到阀针的打开位置。在阀针53的打开位置，阀针的末端115在排出口83处与喷嘴尖端81充分地间隔开，以允许高压室55中的燃料通过排出口排出。
[0089]在接通电磁阀以允许阀针53例如大致同时地随所述接通而运动到其打开位置时，控制系统也命令高频电流发生器将电流经由接触环165和适当的电线183输送到激励装置145，即图示实施例中的压电环147，所述适当的电线183将接触环电连接到压电环。如前所述，压电环147被促使大致以超声频率膨胀和收缩(特别是沿燃料喷射器21的纵向方向)，所述电流以所述超声频率输送到激励装置145。
[0090]压电环147的膨胀和收缩引起波导器121的上节段131超声地(例如大致以与压电环膨胀和收缩相同的频率)伸长和收缩。波导器121的上节段131以该方式进行的伸长和收缩将激励波导器(例如，适当地是以波导器的共振频率进行激励)，特别是沿着波导器的下节段133进行激励，导致波导器沿着下节段的超声波振动，特别是在波导器末端123的下节段的膨胀部分195处。
[0091]在阀针53处于其打开位置的情况下，高压室55中的高压燃料沿着流动路径流动，特别是经过波导器121的超声振动的末端123流到喷嘴尖端81的排出口83。超声波能量被波导器121的末端123施加到正好在排出口83上游(沿着流动路径)的高压燃料，以总体上使燃料雾化(例如减小液滴尺寸并使离开喷射器21的燃料的液滴尺寸分布变窄)。在燃料离开排出口83之前的超声激发产生雾化液体燃料的脉动的、大致锥形的喷雾，所述雾化液体燃料被输送到燃料喷射器21所应用的燃烧室中。
[0092]在图1-10所示的实施例中且如本文先前所述，销93、进而阀针53的操作由电磁阀(未示出)控制。然而，应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，其它装置例如但不限于：凸轮致动装置、压电或磁致伸缩操作装置、液压操作装置、或其它合适的具有或不具有流体放大阀门的机械装置可用于控制阀针的操作。
[0093]当介绍本发明的元件或本发明优选实施例的元件时，冠词“一”、“一种”、“该”和“所述”的意思是指具有这些元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”应理解成包括性的，意指除了所列元件之外可能存在额外元件。
[0094]由于在不脱离本发明范围的情况下可以对上述构造和方法做出各种改变，因此包含在以上描述中和显示于附图中的所有内容都应当解释为说明性的而非限制性的意义。

Claims (20)

1.一种用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：
壳体，所述壳体具有内部燃料室以及与所述燃料室流体连通的至少一个排出口，由此，燃料在所述至少一个排出口处离开所述燃料喷射器以输送到发动机；
阀门构件，所述阀门构件在闭合位置和打开位置之间相对于所述壳体是活动的，在所述闭合位置，所述燃料室内的燃料被阻止经由所述至少一个排出口从所述壳体排出，在所述打开位置，燃料可经由所述至少一个排出口从所述壳体排出；以及
与所述壳体和所述阀门构件分离的超声波导器，基本上整个所述超声波导器被设置在所述燃料室中，以在所述阀门构件处于打开位置时在所述燃料通过所述至少一个排出口离开之前超声地激发所述燃料室内的燃料；以及
激励装置，所述激励装置在所述阀门构件处于打开位置时可操作以超声地激励所述超声波导器。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于：所述波导器和所述激励装置一起限定了一个波导器组件，基本上整个所述波导器组件被设置在所述燃料室中。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于：所述波导器和所述激励装置在所述燃料室内被保持成彼此组装在一起。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于：进一步包括用于将所述波导器安装在所述壳体内的安装构件，所述安装构件在所述燃料室内与所述波导器接触并且在与所述波导器间隔开的位置处固定到所述壳体。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射器，其特征在于：所述安装构件基本上将所述壳体与所述波导器振动隔离开。
6.根据权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于：所述波导器组件具有大约二分之一波长的长度。
7.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于：所述燃料喷射器在所述壳体内具有第一流动路径和第二流动路径，由所述燃料喷射器通过所述第一流动路径接收的加压燃料被引导流动通过其中到达所述至少一个排出口以从所述燃料喷射器排出，所述第一流动通路至少部分地由所述壳体的燃料室组成，而且燃料以低于流经所述第一流动路径的所述加压燃料的压力流经所述第二流动路径，所述燃料喷射器具有出口，所述出口与所述第二流动路径连通以从所述第二流动路径排出燃料。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射器，其特征在于：所述第一流动路径内的所述加压燃料的压力范围为大约8000psi至大约30000psi。
9.一种用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：
壳体，所述壳体具有内部燃料室以及与所述燃料室流体连通的至少一个排出口，由此，燃料在所述至少一个排出口处离开所述燃料喷射器输送到发动机；
阀门构件，所述阀门构件在闭合位置和打开位置之间相对于壳体是活动的，在所述闭合位置，所述燃料室内的燃料被阻止经由所述至少一个排出口从所述壳体排出，在所述打开位置，燃料可经由所述至少一个排出口从所述壳体排出；
与所述壳体和所述阀门构件分离的超声波导器，所述超声波导器是细长形的，而且具有纵向相对的端部，所述波导器还具有处于所述波导器的所述纵向相对端部中间的波节区域，从而限定第一波导节段和第二波导节段，其中所述第一波导节段从所述波节区域纵向延伸到所述纵向相对端部中的一个，而所述第二波导节段以与所述第一波导节段呈同轴关系的方式从所述波节区域纵向延伸到所述纵向相对端部中的另一个，所述第一和第二节段都被整个地设置在所述壳体的所述燃料室内；以及
激励装置，所述激励装置在所述阀门构件处于打开位置时可操作，以超声地激励所述超声波导器。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射器，其特征在于：所述波导器和所述激励装置一起限定了一个超声波导器组件，基本上整个所述超声波导器组件被设置在所述燃料室中。
11.根据权利要求10所述的燃料喷射器，其特征在于：所述波导器和所述激励装置在所述燃料室内被保持成彼此组装在一起。
12.根据权利要求9所述的燃料喷射器，其特征在于：进一步包括用于将所述波导器安装在所述壳体内的安装构件，所述安装构件在所述波节区域处与所述波导器接触并且在与所述波导器间隔开的位置处固定到所述壳体。
13.根据权利要求12所述的燃料喷射器，其特征在于：所述安装构件与所述波导器大致在所述波节区域处一体地成形。
14.根据权利要求12所述的燃料喷射器，其特征在于：所述安装构件基本上将所述壳体与所述波导器振动隔离开。
15.一种用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：
壳体，所述壳体具有：用于在其中接收加压燃料的进口；至少一个排出口，燃料经其从所述壳体排出以输送到发动机；第一流动路径，所述第一流动路径处于所述壳体内与所述进口和所述至少一个排出口流体连通以便引导所述加压燃料在所述壳体内从所述进口流到所述至少一个排出口；第二流动路径，所述第二流动路径处于所述壳体内且与所述第一流动分离，而且燃料以低于流经所述第一流动路径的所述加压燃料的压力流经所述第二流动路径；和出口，所述出口与所述第二流动路径流体连通，以便将低压燃料从所述第二流动路径中排出；
阀门构件，所述阀门构件在闭合位置和打开位置之间相对于所述壳体是活动的，在所述闭合位置，所述第一流动路径内的加压燃料被阻止经由所述至少一个排出口从所述壳体排出，在所述打开位置，燃料可经由所述至少一个排出口从所述壳体排出；
与所述壳体和所述阀门构件分离的超声波导器，基本上整个所述超声波导器被设置在所述壳体内的所述第一流动路径中；以及
激励装置，所述激励装置在所述阀门构件处于打开位置时可操作以在所述流动路径内超声地激励所述超声波导器，以在燃料离开所述至少一个排出口之前将超声波能量传给所述流动路径中的燃料。
16.根据权利要求15所述的燃料喷射器，其特征在于：所述波导器和所述激励装置一起限定了一个波导器组件，基本上整个所述波导器组件被设置在所述壳体内的所述流动路径中。
17.根据权利要求15所述的燃料喷射器，其特征在于：进一步包括用于将所述波导器安装在所述壳体内的安装构件，所述安装构件在所述流动路径中与所述波导器接触并且在与所述波导器间隔开的位置处固定到所述壳体。
18.根据权利要求17所述的燃料喷射器，其特征在于：所述安装构件基本上将所述壳体与所述波导器振动隔离开。
19.根据权利要求15所述的燃料喷射器，其特征在于：所述流动路径内的燃料的压力范围为大约8000psi至大约30000psi。
20.一种用于将燃料输送到发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：
壳体，所述壳体具有内部燃料室以及与所述燃料室流体连通的至少一个排出口，由此，燃料在所述至少一个排出口处离开所述燃料喷射器输送到发动机；以及
超声波导器组件，包括超声波导器和激励装置，其中所述超声波导器与所述壳体分离，用于在燃料通过所述至少一个排出口离开所述壳体之前将超声波能量传给所述壳体内的所述燃料，所述超声波导器是细长形的且具有纵向相对的端部，所述激励装置在所述端部中间与所述波导器保持组装，并且可操作以超声地激励所述超声波导器，所述波导器组件具有由所述组件的纵向端部限定的长度，基本上整个所述超声波导器组件都被设置在所述壳体的燃料室内。
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