CN104838130B - 压电喷射器 - Google Patents

Abstract

一种压电喷射器，包括：‑促动器室（119），在所述促动器室内布置有压电促动器（104），‑控制活塞孔（121），在所述控制活塞孔内布置有带有端侧（118）的控制活塞（110），‑泄漏销（106），所述泄漏销布置在所述压电促动器（104）和所述端侧（118）之间，以将所述压电促动器（104）与所述控制活塞（110）联接，‑用于与所述控制活塞孔（121）流体连通的连接部（109；113），所述连接部具有液压的节流部（120）。

Description

压电喷射器

技术领域

本发明涉及一种压电喷射器，特别是用于带有燃料直接喷射装置的内燃机的压电喷射器。

背景技术

在带有燃料直接喷射装置的内燃机中，使用流体喷射器来定量燃料。考虑到对于布置在机动车内的内燃机的高要求，例如关于很有针对性的功率调节和/或满足严格的有害物排放方面的高要求，通过各喷射器进行燃料的精确定量是重要的。

例如通过伺服阀控制喷射器的喷射量。也可以直接通过压电元件驱动喷射器的喷嘴针。为此，在压电促动器和喷嘴针之间的几乎无间隙的联接是重要的。

希望给出可靠的压电喷射器。

发明内容

根据本发明的一种实施方式，压电喷射器包括其中布置了压电促动器的促动器室。压电喷射器包括其内布置了控制活塞的控制活塞孔。控制活塞具有端侧。压电喷射器此外具有布置在压电促动器和端侧之间的泄漏销，以将压电促动器与控制活塞联接。压电促动器具有用于与控制活塞孔流体连通的连接部，所述连接部具有液压节流部。

通过液压节流部可以对流体流入和/或流出控制孔施加阻尼。由此可对控制活塞的运动施加阻尼。由此，可以减小控制活塞的非限定的运动，例如振动。因此，控制活塞可靠地跟随通过压电促动器预先规定的运动。由此实现了压电喷射器的可靠运行。

根据其它实施方式，压电喷射器包括通过由端侧界定的控制活塞孔的部分所形成的第一控制室。压电喷射器包括带有端侧的喷嘴针。喷嘴针被喷嘴针套所引导。压电喷射器包括通过喷嘴针的端侧和喷嘴针套界定的第二控制室。用于流体连通的连接部被构造在第一控制室和第二控制室之间。

通过第一控制室和第二控制室以及在两个控制室之间的用于流体连通的连接部实现了压电促动器和喷嘴针之间的液压联接。此液压联接会有利地导致间隙补偿和升程转换。由此，可以补偿温度效应、运行中接触位置上的磨损以及通过压电促动器的极化状态（Polarisationszustand）的改变所决定的压电喷射器内的长度变化。这实现了几乎由任意材料来制造压电喷射器，而不必考虑材料的热膨胀特性。因此，可以例如使用特别耐高压的材料。通过节流部对从第一控制室到第二控制室的流体流动施加阻尼，并且反之亦然。因此，压电促动器的运动被可靠地传递到喷嘴针上。因此，可减小喷嘴针的非限定的运动。

根据其它实施方式，压电喷射器包括弹簧室，所述弹簧室由控制活塞孔的背离压电促动器的部分和控制活塞构成。用于流体连通的连接部被构造在弹簧室和高压区域之间。

通过将节流部构造在弹簧室和高压区域之间的连接部内，可以对控制活塞的运动施加阻尼。流向弹簧室和从弹簧室流出的流体被施加阻尼。因此，可以避免控制活塞的非限定的运动。由此，实现了压电喷射器的可靠的运行。

节流部要么被构造在第一控制室和第二控制室之间的连接部内要么被构造在弹簧室和高压区域之间的连接部内。

根据其他实施方式，节流部不仅布置在第一控制室和第二控制室之间的连接部内而且布置在弹簧室和高压区域之间的连接部内。

根据实施方式，朝着一个方向通过节流部的流速（Durchflussrate）不同于朝着相反方向通过节流部的流速。因此，例如在针打开时的节流流量与在针关闭时的节流流量不同。特别地，如此构造节流部，使得在针关闭的方向上的阻尼小于在针打开的方向上的阻尼。因此保证了喷嘴针的快速关闭。由此，可以使得内燃机有效地运行。

其它优点、特征和改进方案从以下结合附图而阐述的示例中给出。相同的、类似的和作用相同的元件在此可以设置有相同的附图标记。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据一种实施方式的压电喷射器的横截面视图的示意图，

图2示出了根据一种实施方式的压电喷射器的细节的横截面视图的示意图，

图3示出了根据一种实施方式的压电喷射器的细节的横截面视图的示意图，并且

图4示出了根据一种实施方式的压电喷射器的细节的横截面视图的示意图。

附图标记清单

100 压电喷射器

101 高压连接部

102 电连接件

103 高压孔

104 压电促动器

106 泄漏销

107 中间板

108 控制板

109、113 连接部

110 控制活塞

111 第一控制室

112 第二控制室

114 弹簧室

115 弹簧

116 喷嘴针

117 喷嘴针套

118 第一端侧

119 促动器室

120 节流部

121 控制活塞孔

122 端侧

123 高压区域

124 直径

125 壳体。

具体实施方式

图1示意性地示出了压电喷射器100。压电喷射器100可以用于将燃料喷射到内燃机内。压电喷射器100可以例如用于将柴油燃料喷射到共轨内燃机内。压电喷射器100也可以用于喷入汽油或其它燃料。

压电喷射器100具有高压连接部101，通过所述高压连接部可以供给处于高压下的燃料。压电喷射器100的壳体125内的高压孔103与高压连接部101液压联接。高压孔103沿着纵向方向通过压电喷射器100延伸到高压区域123。

压电喷射器100具有其内布置了压电促动器104的促动器室119。压电促动器104例如是完全工作的压电堆叠（Piezostapel）。压电促动器104具有大致圆柱形的形状，并且可以通过电连接件102被施加以电压，以改变压电促动器104在纵向方向上的长度。

在高压区域123内布置有喷嘴针116。压电促动器104的长度变化被液压地传递到喷嘴针116上。压电促动器104与喷嘴针116的联接在后文中结合示出了图1的部分A的详细视图的图2至图4予以解释。

图2示意性地示出了根据实施方式的图1的部分A的详细视图。

压电喷射器100具有在控制板108内的控制活塞孔121，在所述控制活塞孔内布置有控制活塞110。控制活塞110具有朝向压电促动器104的方向的端侧118。通过端侧118界定的控制活塞孔121的部分形成了第一控制室111。在其与第一控制室111相反的纵向端上，控制活塞孔121形成了弹簧室114。控制活塞因此被构造在第一控制室111和弹簧室114之间。

弹簧115处在弹簧室114内（图3和4）。弹簧115例如被构造为螺旋压力弹簧。弹簧115的第一纵向端支承在控制活塞110上。弹簧115的第二纵向端支承在控制活塞孔121的端侧上。弹簧115向控制活塞110施加以沿着第一控制室111方向而作用的力。

弹簧室114通过高压连接部109（图3）与高压区域123连接。因此，燃料总是以在高压孔103内占据的压力处在弹簧室114内。

在压电促动器104和控制活塞孔121之间布置有泄漏销106。泄漏销106被设计用于将压电促动器104的长度的增加传递到控制活塞110上。泄漏销106被中间板107所保持。

在高压区域123内布置有喷嘴针116，在所述喷嘴针上在上部的区域内喷嘴针套117被引导。喷嘴针116的朝向压电促动器104的方向的端部具有端侧122。在端侧122上方构造有第二控制室112，所述第二控制室通过第二端侧122且通过喷嘴针套117界定。第二控制室112通过连接部113与第一控制室111液压连接。

喷嘴针116例如被螺旋压力弹簧施加以背离第二控制室112的力。

在压电喷射器100的关闭状态下，喷嘴针116贴靠在压电喷射器100的下尖端上。压电促动器104被卸载荷且具有其最小的长度。压电喷射器100不允许燃料喷入。

如果压电促动器104通过电连接件102被加载荷且由此使得压电促动器104的长度增加，则压电促动器104通过泄漏销106将力施加到控制活塞110上，通过所述力使得控制活塞110在控制活塞孔103内沿着弹簧室114的方向运动。由此，使得第一控制室111的体积增加，由此减小了第一控制室111内和第二控制室112内的压力。因此，第二控制室112内的减小了的压力将当前减小了的力施加到喷嘴针116的端侧122上。此外作用到喷嘴针116的下端上的、高压区域123的高压力因此会导致喷嘴针116向上沿着第二控制室112的方向运动。由此将压电喷射器100打开以喷入燃料。

通过控制活塞110的直径且因此第一控制室111的直径与喷嘴针116在其端侧122上的直径且因此与第二控制室112的直径的比值，确定了压电促动器104的长度变化和喷嘴针116的升程之间的转换关系。

如果压电促动器104接下来被卸载荷且因此而缩短，则在弹簧室114内作用的高压力和通过弹簧115施加到控制活塞110上的力会引起控制活塞110沿着第一控制室111的方向运动。由此第一控制室111内的压力增大，进而第二控制室112内的压力也增大。这会导致喷嘴针116在压电喷射器100的下端上进行返回运动，通过所述喷嘴针将压电喷射器100关闭且终止燃料喷入。

在第一控制室111和第二控制室112之间的连接部113内布置有节流部120。节流部120对两个控制室111和112之间的流体流动施加阻尼。因此，在喷嘴针116向上沿着第二控制室112的方向运动时，控制室111内的压力增大的速度降低。因此，喷嘴针116的振动幅值也更小。由此避免了喷嘴针116的过振动（Überschwingen）和过强的加速。这可以常规地发生，因为在为了喷入燃料而进行喷嘴针116的打开运动期间，在针座下方的盲孔内的压力很快便升高到几乎高压孔103内的压力。在喷嘴针116上的液压关闭力以相同的程度减小。由此导致打开喷嘴针116所要求的力明显大于为了将喷嘴针116保持在打开位置所需要的力。压电促动器104和直至喷嘴针116的座的液压路径从喷入过程开始直至打开喷嘴针都被弹性地预紧。在此，相比于为了将喷嘴针116保持在打开位置所需的力，两个控制室111和112内的压力明显减小得更多。在喷嘴针116从座处升起之后，弹性预紧便消失。由此，喷嘴针通常剧烈地加速并且过振动。由此导致的、引起对于内燃机的稳定运行不利的强非线性的喷射量特征线的振动幅值可以通过使用节流部120来避免。

通过节流部120可以在喷嘴针116从座处升起之后降低第一控制室111内的压力升高的速度。由此，也使得喷嘴针116的振动幅值更小。通过节流部120的流速取决于压电促动器104的通电曲线（Bestromungsprofile）而被预先给定，使得在不使用喷嘴针116的针止动部的情况下喷射量特征线也具有足够的线性度。对喷嘴针116的过振动施加阻尼且因此提高了喷射量特征线的线性度。因此，可以省去限制针振动的针止动部。因此，在更小的喷入量的情况下也可以降低喷嘴针116的针振动。

例如，节流部120具有在从300至600 mm/min范围内的流速。例如，节流部120在制造时的测量过程中具有100至60巴的压力差。如此进行节流部流速的设计，使得特别是在喷嘴针116关闭时喷嘴针运动相对于压电促动器104的运动保持不变。

通过节流部120对控制活塞110的运动施加阻尼。通过节流部120对喷嘴针116的运动施加阻尼。因此，喷嘴针116在压电喷射器100打开时和在保持打开时可靠地跟随控制活塞110的运动。

例如，节流部120具有在0.25至0.35 mm的范围内的直径124（图4）。节流部120的制造例如通过钻孔或通过冲蚀（Erodieren）来进行。根据实施方式，节流部120通过水力侵蚀的磨削过程（Schleifprozess）被圆整。由此保证了在节流部120的使用寿命中稳定的节流流量。

根据实施方式，节流部120被构造，使得在喷嘴针116打开时在流动方向上通过连接部113的流速不同于在喷嘴针116关闭时在流动方向上通过连接部113的流速。特别地，在第二控制室122的方向上的流速小于在第一控制室111的方向上的流速。

Claims (6)

1.一种压电喷射器，包括：

- 促动器室（119），在所述促动器室内布置有压电促动器（104），

- 控制活塞孔（121），在所述控制活塞孔内布置有带有端侧（118）的控制活塞（110），

- 泄漏销（106），所述泄漏销布置在所述压电促动器（104）和所述端侧（118）之间，以将所述压电促动器（104）与所述控制活塞（110）联接，

- 用于与所述控制活塞孔（121）流体连通的连接部（109；113），所述连接部具有液压的节流部（120），其中，所述节流部（120）被如此构造，使得所述节流部（120）具有在300 毫升/分钟至600 毫升/分钟范围内的流量，

其中所述节流部（120）被如此构造，使得朝着一个方向通过所述节流部（120）的流速不同于朝着相反方向通过所述节流部（120）的流速。

2.根据权利要求1所述的压电喷射器，包括：

- 第一控制室（111），所述第一控制室由所述控制活塞孔（121）的被所述端侧（118）界定的部分构成，

- 带有端侧（122）的喷嘴针（116），其中所述喷嘴针（116）引导喷嘴针套（117），

- 第二控制室（112），所述第二控制室通过喷嘴针（116）的端侧（122）和喷嘴针套（117）界定，其中

- 用于流体连通的连接部（113）被构造在所述第一控制室（111）和所述第二控制室（112）之间。

3.根据权利要求1或2所述的压电喷射器，包括：

- 弹簧室（114），所述弹簧室由所述控制活塞孔（121）的背离所述压电促动器（104）的部分和所述控制活塞（110）构成，其中

- 用于流体连通的所述连接部（109）被构造在所述弹簧室（114）和高压区域（123）之间。

4.根据权利要求1或2所述的压电喷射器，其中，所述节流部（120）具有在0.2 mm至0.4mm范围内的最小直径（124）。

5.根据权利要求2所述的压电喷射器，在该压电喷射器中，在所述第二控制室（112）的方向上的流速小于在所述第一控制室（111）的方向上的流速。

6.根据权利要求3所述的压电喷射器，在该压电喷射器中，在所述弹簧室（114）的方向上的流速小于在所述高压区域（123）的方向上的流速。