CN1735978A - 带有电连接器的燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于定量分配加压流体的计量装置，包括一个带有计量开口的壳体(12)，所述计量开口由一个可轴向移动的阀针(26)加以控制，一个可轴向延伸的压电致动器(18)，一个热补偿单元(20)，以及一个用于向压电致动器(18)供给电能的电连接器(30)。根据本发明，电连接器(30)包括一个连接器主体(32)，该连接器主体(32)包含第一组销(34A、34B、36A、36B)，它们适合于与一个外部电源连接起来，和第二组销(38A、38B)，它们电连接在第一组销(34A、34B、36A、36B)上，并且提供与压电致动器(18)的电接触，其中第一组销(34A、34B、36A、36B)被刚性安装在连接器主体(32)中，而第二组销(38A、38B)被可轴向移动地安装在连接器主体(32)中，来容许热补偿单元(20)快速地轴向运动。

Description

带有电连接器的燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于确定加压流体供给量的计量装置，尤其是一种用于内燃机中的燃料喷射系统的喷射阀。
背景技术
所述计量装置属于这样一种类型，其包括一个具有计量开口的壳体，计量开口的打开和关闭通过一个可轴向移动的阀针发生运动来加以控制；一个可轴向延伸的压电致动器，与所述阀针协同工作来控制该阀针的轴向运动；一个热补偿单元，其与所述压电致动器和壳体协同工作，来补偿所述壳体和压电致动器的不同热膨胀量，以确保所述壳体的端部挡块、压电致动器以及阀针之间发生弹性接触；以及一个电连接器，用于向所述压电致动器供给电能。
在这种计量装置中，壳体和压电致动器通常由不同的材料制成，并且具有不同的热膨胀系数。因此，必须采取特殊测量来确保喷射阀满足燃料流速和射流几何形状的要求。尤其重要的是，温度对喷射器的主要功能参数的影响。贯穿整个工作温度范围，从-40℃至+150℃，流速和其它特性参数必须保持位于预定的容差范围之内。
具体来说，由于与外壳体相比，压电致动器通常具有一个较低的热膨胀系数，所以将无法保持其上的固定端部止挡表面与阀针的顶端之间发生赫兹接触。
为了解决该问题，喷射阀一般带有一个液压热补偿单元。随着工作温度的增高，所述热补偿单元会弥补在阀针与压电致动器之间形成的间隙。
由此，将压电致动器的上侧面与喷射器主体的外侧面连接起来的电线必须同样容许热补偿子群(thermal compensator subgroup)以高的频率发生轴向运动，即膨胀和收缩，同时仍旧提供与压电致动器的可靠电连接。在目前的设计中，利用一根从喷射器主体穿出的双极柔性导线来提供对压电致动器的电连接。但是，这种解决方案仅可以被用于测试样品，并不适合于喷射器的标准化生产。
发明概述
鉴于前述内容，本发明的目的在于提供一种前述类型的计量装置，带有一个经过改进的电连接器，容许所述热补偿器快速地轴向运动。
该目的利用一种带有所附权利要求1中所述特征的计量装置来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。
根据本发明，根据权利要求1前序部分的计量装置提供了一种电连接器，包括一个连接器主体，该连接器主体包含有第一组销，它们适合于与一个外部电源连接起来，和第二组销，它们电连接在第一组销上，并且提供对压电致动器的电接触，其中所述第一组销被刚性安装在所述连接器主体中，而第二组销被可轴向移动地安装在所述连接器主体中，来容许热补偿单元快速地轴向运动。
在本发明的一个优选实施例中，第一组销中的每一个均具有一个第一端部元件和一个第二端部元件，其中第一端部元件适合于与所述外部电源连接起来，而第二端部元件被电连接在第二组销中的可轴向移动销上。
进一步优选的是，第二组销中的每一个均具有一个第一端部元件和一个第二端部元件，其中第一端部元件提供了对所述压电致动器的电接触，而第二端部元件被固定和电连接在第一组销上的第二端部元件上。
第二组销上的第二端部元件最好可以被焊接或者钎焊在第一组销上的第二端部元件上。
优选的是，第二组销上的第二端部元件均具有一个柔性弯曲区域，该柔性弯曲区域容许第二组销发生轴向振荡。在本发明的一个优选实施例中，所述柔性弯曲区域被制成一个发散的“L”形状。
根据本发明的另外一个优选实施例，所述电连接器包括一个模制的连接器主体，除了所述销上的第一和第二端部元件之外，将所述销封装起来。
可以将一个电阻连接在所述第一组销中的第一和第二销之间。优选的是，所述电阻至少部分地由所述连接器主体封装起来。
进一步优选的是，所述连接器主体包括至少一个紧固孔，用以接收一个用于将该连接器主体固连到计量装置壳体上的紧固构件。随后，一个或者多个螺钉或其它紧固构件可以被插入所述紧固孔中，来轻易并且可去除地将所述连接器主体紧固到所述壳体上。
此外或者选择性地，所述连接器主体可以包括至少一个适合于焊接在计量装置壳体上的金属插件。这种焊接接头提供了一种稳定并且耐用的连接。
还有，所述计量装置的连接器主体和壳体可以包括对应的配合装置，用以将所述电连接器固连到该计量装置的壳体上。这种方法提供了将所述连接器简单并且快速地连接到装置壳体上。
在本发明的另外一个优选实施例中，所述电连接器带有一个保护帽，用于在所述连接器主体的输出表面顶部处为第二组销上的第二端部元件保留一个轴向振荡区域。
所述保护帽最好被激光焊接在所述连接器主体的上表面上，用以提供一种牢固并且紧密的连接。
为了改善针对水和诸如汽油这样的污染物的隔离性能，一个密封元件被设置在所述计量装置的连接器主体与壳体之间。优选的是，所述密封元件由一个诸如O形环这样的密封环形成。
如果不存在所述防护帽，也可以在所述主体与电适配器之间包括其它密封元件，用以防止污染物在校准过程中进入所述连接器主体内。但是，对于大多数实施例来说，在校准过程中，所述帽已经被超声波焊接在所述主体上。
除了前述优点之外，利用本发明中的技术特征获得的优点还包括：
无需进行包覆模制，因为在模制过程中没有要被包覆模制的部件；
喷射器易于组装；
存在有不同途径来将电连接器固定在壳体上；
能够插入不同类型的电阻；以及
不会发生水、汽油或者蒸汽的侵入现象。
附图简述
当结合附图进行阅读时，通过下面对具体实施例的描述，本发明，包括其构造、工作方式以及额外的目的和优点，将得以最佳理解，其中
图1是一个根据本发明一实施例带有电连接器的喷射阀的示意性轴向剖面；
图2是图1中所示电连接器的透视图；而
图3是图1中所示电连接器的侧视图。
优选实施例
图1示出了一个用于直喷式汽油发动机的喷射阀，总体上被标记为10。该喷射阀具有一个壳体12，其包括一个外侧管状构件14和一个内侧管状构件16。
外侧管状构件14形成了喷射阀10的外套，而内侧管状构件16包含有压电致动器18和热补偿子群20。形成于外侧管状构件14与内侧管状构件16之间的通道22提供了一条较大的环状通路，用于将由供油管道送来的汽油输送至汽油接纳孔，并且进入喷射阀10中的输出通道24之内。
为了将喷射阀10打开来将汽油喷射入发动机汽缸之内，利用电连接器30向压电致动器18施加一个激励电压，其中电连接器30将在后面予以详细描述。响应所述激励电压，压电致动器18的长度在轴向上增加预定的量，一般是十或者几十微米左右。长度上的这种延伸被传递至设置于输出通道24中的阀针26，该阀针26下压一个偏压弹簧并且离开其针座。在该位置，开始在汽缸中喷射出加压汽油。
当由电连接器30供给的激励电压被切断时，压电致动器18的长度在轴向上减小至其正常值，由此螺旋弹簧的偏压力会迫使阀针26返回至其闭合位置。
热补偿器20被设置成在压电致动器18的长度快速变化的过程中固定住该压电致动器18的位置，但是补偿压电致动器18比如由于热量改变而导致的位置缓慢变化。
图2详细地示出了图1中所示电连接器的透视图。该连接器30包含有一个塑料连接器主体32和刚性安装在该连接器主体32中的第一组销，这些销具有第一端部元件34A、34B和第二端部元件36A、36B，用于连接到一个外部电源上。电连接器3 0还包含有第二组销，这些销具有用于提供与压电致动器18电接触的第一端部元件，和固定在并且与第一组销上的第二端部元件36A、36B电连接起来的第二端部元件38A、38B。
塑料连接器主体32在电连接器30制造过程中的早期阶段模制而成。在所述过程中，电气销的主体被封装在塑性材料中。如图2中所示，仅有所述第一和第二端部元件从塑料主体32中突伸出来。
第二组销上的第二端部元件38A和38B被分别焊接在第一组销上的第二端部元件36A和36B上。还有，第二组销上的第二端部元件38A和38B均具有一个柔性弯曲区域，该柔性弯曲区域呈一个发散的“L”形状，从连接器主体32中的输出开口40伸展至焊接区域，在这里端部元件38A和38B被连接在第一组销上的第二端部元件36A和36B上。
所述柔性弯曲区域容许压电致动器18和与该压电致动器18发生接触的第二组销以10微米左右的幅值发生轴向振荡。贯穿这些振荡过程，在压电致动器18、第二组销以及第一组销之间保持稳定并且可靠的电接触。
一个电阻44，比如一个200千欧的电阻，被焊接或者钎焊在第一组销上的端子上。如图2中所示，电阻44也被部分地封装入所述连接器的塑料主体32之内。
还有，连接器主体32具有两个紧固孔42，两个螺钉可以被插入其内，以便将模制的连接器30紧固在喷射阀10的壳体12上。
为了容许所述第二销自由地轴向振荡，同时它们通过一个端子适配器从输出开口40中呈发散的L形状突伸出来，在连接器主体32的输出表面上方设置有一个自由空间。该自由空间由一个在图3中的侧视图内示出的防护帽46封闭起来。
防护帽46被超声波焊接在连接器主体32上，并且防止位于所述第二销上的柔性弯曲区域顶部处的自由空间遭受诸如水或者汽油这样的环境污染。
为了防止侵入所述喷射阀，比如通过模制的连接器10与壳体12之间的间隙或者防护帽46与模制的连接器主体之间的间隙侵入，可以插入诸如O形环这样的密封元件来进行隔离。
在前面描述、附图以及权利要求中公开的特征，可以单独和以任何可能性进行组合，对于实施本发明来说非常重要。

Claims (16)

1.一种用于确定加压流体供给量的计量装置，尤其是一种用于内燃机中的燃料喷射系统的喷射阀，包括
具有计量开口的壳体(12)，所述计量开口的打开和关闭通过一个可轴向移动的阀针(26)的运动来加以控制，
可轴向延伸的压电致动器(18)，与阀针(26)协同工作来控制该阀针(26)的轴向运动，
热补偿单元(20)，其与压电致动器(18)和壳体(12)协同工作，来补偿壳体(12)和压电致动器(18)的不同热膨胀量，以确保壳体(12)的端部挡块、压电致动器(18)以及阀针(26)之间发生弹性接触，以及
电连接器(30)，用于向压电致动器(18)供给电能，
其特征在于
所述电连接器(30)包括连接器主体(32)，该连接器主体(32)包含
第一组销(34A、34B、36A、36B)，它们适合于与外部电源连接起来，和
第二组销(38A、38B)，它们电连接在第一组销(34A、34B、36A、36B)上，并且提供与压电致动器(18)的电接触，其中
第一组销(34A、34B、36A、36B)被刚性安装在连接器主体(32)中，而第二组销(38A、38B)被可轴向移动地安装在连接器主体(32)中，来容许热补偿单元(20)快速地轴向运动。
2.根据权利要求1中所述的计量装置，其特征在于
所述第一组销中的每一个均具有第一端部元件(34A、34B)和第二端部元件(36A、36B)，其中第一端部元件(34A、34B)适合于与所述外部电源连接起来，而第二端部元件(36A、36B)被电连接在第二组销中的可轴向移动销上。
3.根据权利要求2中所述的计量装置，其特征在于
所述第二组销中的每一个均具有第一端部元件和第二端部元件(38A、38B)，其中第一端部元件提供了与压电致动器(18)的电接触，而第二端部元件(38A、38B)被固定和电连接在第一组销上的第二端部元件(36A、36B)上。
4.根据权利要求3中所述的计量装置，其特征在于
所述第二组销上的第二端部元件(38A、38B)被焊接或者钎焊在第一组销上的第二端部元件(36A、36B)上。
5.根据权利要求3或4中所述的计量装置，其特征在于
所述第二组销上的第二端部元件(38A、38B)均具有一个柔性弯曲区域，该柔性弯曲区域容许所述第二组销发生轴向振荡。
6.根据权利要求5中所述的计量装置，其特征在于
所述柔性弯曲区域被制成发散的“L”形状。
7.根据权利要求3至6中任一所述的计量装置，其特征在于
所述电连接器(30)包括模制的连接器主体(32)，除了所述销上的第一和第二端部元件(34A、34B、36A、36B、38A、38B)之外，将所述销封装起来。
8.根据任一前述权利要求中所述的计量装置，其特征在于
电阻(44)被连接在所述第一组销中的第一和第二销(36A、36B)之间。
9.根据权利要求8中所述的计量装置，其特征在于
所述电阻(44)至少部分地由连接器主体(32)封装起来。
10.根据任一前述权利要求中所述的计量装置，其特征在于
所述连接器主体(32)包括至少一个紧固孔(42)，用以接收用于将该连接器主体(32)固连到计量装置壳体(12)上的紧固构件。
11.根据任一前述权利要求中所述的计量装置，其特征在于
所述连接器主体(32)包括至少一个适合于焊接在计量装置壳体(12)上的金属插件。
12.根据任一前述权利要求中所述的计量装置，其特征在于
该计量装置的连接器主体(32)和壳体(12)包括对应的配合装置，用以将电连接器(10)固连到该计量装置的壳体(12)上。
13.根据任一前述权利要求中所述的计量装置，其特征在于
所述电连接器(30)带有保护帽(46)，用于在连接器主体(32)的输出表面顶部上方为所述第二组销上的第二端部元件(38A、38B)保留一个轴向振荡区域。
14.根据权利要求13中所述的计量装置，其特征在于
所述保护帽被超声波焊接在连接器主体(32)上。
15.根据权利要求13或14中所述的计量装置，其特征在于
密封元件被设置在该计量装置的连接器主体(32)与壳体(12)之间。
16.根据权利要求15中所述的计量装置，其特征在于
所述密封元件由密封环形成。
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