CN1906399A - 具有直接控制的喷射阀元件的燃料喷射器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料喷射器(1)，具有一个直接操作喷射阀元件(20)的压电执行机构(2)，该压电执行机构作用在一个变换器活塞(15)上并且使该变换器活塞(15)的一个端面(18)对一个液压耦合腔(19)加载以操作喷射阀元件(20)，及压电执行机构(2)被接收在喷射器壳体(27)中的一个空腔(4)中，该空腔注满了处于高压下的燃料体积(5)，其特征在于：执行机构脚区域(6)中的一个密封棱边(9)的直径(17)(d2)与变换器活塞(15)的直径(16)(d1)相同。
Description
技术领域
现今在压燃式内燃机上除其它的喷射系统外还使用蓄压式喷射系统“共轨”。该共轨系统的主要特征在于，喷射压力可与发动机转速及喷射量无关地产生。压力产生与喷射的脱离借助一个储存容积来实现。对于功能起决定作用的该容积由高压管路中及喷射器本身中的共轨(Common Rail)中的组成部分组成。
背景技术
燃料喷射阀-燃料通过它被喷射到内燃机的燃烧室中-可通过快速开关的电磁阀或通过压电执行机构来操作。在迄今公知的方案中压电执行机构或电磁阀作用在一个关闭元件上，该关闭元件使一个控制室的一个减压通道关闭或释放。根据构造成球形或锥形的关闭元件的关闭或打开进行喷射阀元件、例如喷嘴针的操作。喷射器体中的控制室通过一个入口节流阀被连续地加载高压。一旦阀关闭元件通过压电执行机构或通过快速开关的电磁阀操作，一个控制体积通过一个包含一个出口节流阀的管路从控制室排流，以使得控制室减压。由此将达到：喷射阀元件的端面进入控制室及释放它的燃烧室侧的阀座，以使得通过在那里构造在一个喷嘴体中的喷射口将燃料喷射到压燃式内燃机的燃烧室中。
根据由现有技术公知的方案，喷射阀元件的操作间接通过控制室的减压来实现，它将引起构造成针形的喷射阀元件的打开或关闭。
现在发展的趋势是喷射阀元件的直接控制。如果为此使用压电执行机构来代替快速开关的电磁阀，则出于结构空间的原因，压电执行机构被埋入在一个处于高压的燃料体积中。该燃料体积通常具有系统压力、即在燃料喷射装置的高压储存腔(Common Rail)中具有的压力水平。压电执行机构通常被构造成分层的压电晶体叠堆，当压电执行机构被通以电流时该叠堆改变其长度。如果压电执行机构被设置在一个燃料体积内，则由于压电执行机构的构型，当加载燃料体积时在压电执行机构上将形成不希望的合力。在喷射阀元件的直接控制时该合力将影响它在喷射器体内的行程，-尤其是在高转速时，由此使喷射时刻或喷射到燃烧室中的燃料量飘移，即不可非常精确地复现。
发明内容
根据本发明提出一个方案，其中可通过压电执行机构实现喷射阀元件的直接控制。根据本发明提出的方案的特征在于，这样地设计被燃料包围的压电执行机构，使得设置在燃料体积中的压电执行机构的脚区域及被通过压电执行机构的头区域直接操作的变换器活塞具有相同的直径，该变换器活塞是喷射阀元件的一部分。由此形成相同的液压作用面，在对接收压电执行机构的喷射器体内的空腔加载压力时，在这些作用面上不出现对可在喷射器体中可运动地被导向的喷射阀元件的工作行程产生不利影响的液压合力。
在喷射器体内被处于高压的燃料包围的压电执行机构在头区域中具有一个密封棱边，其中密封棱边直径优选与直接连接在压电执行机构头区域上的变换器活塞的直径相同。通过该方案一方面可作到：对液压耦合腔加载的变换器活塞当压电晶体叠堆通电流时精确地传递该压电晶体叠堆的伸长；另一方面，通过本发明提出的方案可省去迄今所需的输出通道、出口节流阀、阀关闭元件及用于阀关闭元件的导向装置。这对由根据本发明构成的压电执行机构直接控制的喷射阀元件的结构高度产生有利的影响，因为可取消上述的传递元件。
附图说明
以下将借助附图来详细地描述本发明。
附图表示：
图1：具有集成在高压输入部中的压电执行机构的、根据本发明提出的燃料喷射器的一个纵截面，及
图2：图1中所示空腔的一个密封棱边的一个放大视图。
具体实施方式
图1中示出一个燃料喷射器1，该燃料喷射器借助一个压电执行机构2来操作。压电执行机构2被接收在燃料体积5的内部。燃料体积5位于一个构造在燃料喷射器1的喷射器体27中的空腔4的内部。空腔4通过一个高压输入部3被加载燃料体积5。高压输入部3本身与图1中未示出的储存容积(Common Rail)形成流动连接。在储存容积中充满了约1300巴及更高的、通过高压燃料泵维持的系统压力水平。
在图1中接收在空腔4内部的压电执行机构2包括一个执行机构脚6及一个执行机构头12。
压电执行机构2包括多个分层地彼此叠置的、以叠堆形式定向的压电晶体，这些压电晶体当压电执行机构2通过电端子10通以电流时将改变其伸长，由此该压电执行机构2将引起与它直接相连接的变换器活塞15的一个往复直线运动。
在压电执行机构2的上部区域中，在执行机构脚6上该压电执行机构2通过一个金属的螺纹部件8来密封。在金属的螺纹部件8的下方具有一个密封棱边9，它被以密封棱边直径17(d2)构造。构造在压电执行机构2上的密封棱边9靠触在燃料喷射器1的喷射器壳体27的一个相应倾斜的锥面上。在图1中未示出的压电晶体叠堆可选择地由一种浇注材料11包围，以便改善压电执行机构2对燃料的耐抗性。
在压电执行机构2的执行机构头12上，该压电执行机构2与一个变换器活塞15固定地连接，后者以一个直径16(d1)构造。密封棱边直径17(d2)与变换器活塞直径16(d1)相等。变换器活塞15可运动地在燃料喷射器1的喷射器壳体27中被导向。在一个连接面14的上方，该压电执行机构在执行机构头区域12中具有一个缩细结构13。
变换器活塞15的向着一个液压耦合腔19的下端面18对一个包含在液压耦合腔19中的燃料体积加载。液压耦合腔19在另一侧通过一个构造成针形的喷射阀元件20的端面21构成边界。端面18的直径相同于变换器活塞16的直径及大于可在垂直方向上运动地被接收在喷射器体27中的、构造成针形的喷射阀元件20的端面21的直径。
由空腔4——燃料体积5通过高压输入部3流入到该空腔中——分支出一个喷嘴室输入单元22。通过喷嘴室输入单元22使处于系统压力下的燃料输入到一个构造在喷射器体27中的喷嘴室23。在喷射阀元件20上构造有一个压力阶台24，流入喷嘴室23的、处于系统压力下的燃料作用在该压力阶台上及使喷射阀元件20在压力阶台24上产生出一个在打开方向上操作喷射阀元件20的力。此外由喷嘴室23延伸出一个环形间隙25，通过该环形间隙使燃料向着构造成喷嘴针的喷射阀元件20的尖端26的方向流动。
在图1中未详细示出喷射口，燃料将通过这些喷射口流入一个压燃式内燃机的燃烧室中。
根据图2的视图以放大图给出了构造在执行机构脚区域6上的、与喷射器壳体共同作用的密封棱边。
在置入空腔4中的压电执行机构2的上部区域中具有一个螺纹区段8。因为加载了处于高压下的燃料5的空腔4的通过螺纹8可产生的密封是不够的，所以在压电执行机构2的执行机构脚区域6中设有一个密封棱边9。该密封棱边9与喷射器壳体27上的一个构造成截锥形的密封座共同作用。密封棱边直径17(d2)表示一个部位，在该部位上密封棱边9与喷射器壳体27的被构造成截锥形的密封面相接触及保证空腔4的密封，该空腔被注满了处于高压下的燃料体积5。
对于图1及2中所示的、接收在空腔4-该空腔被加载了处于高压下的燃料5-中的压电执行机构2的构型的特征是，密封棱边直径17与变换器活塞直径16相同。如果直径16(d1)与直径17(d2)相等，则由接收在喷射器壳体27的空腔4中的、处于高压下的燃料体积5在工作行程方向上对压电执行机构2不施加合力(Fres＝0)。
如果对包含在压电执行机构2中的压电晶体叠堆通电，则由于压电执行机构2的长度改变，与它固定连接的变换器活塞15用其端面18进入液压耦合腔19，使得构造成针形的喷射阀元件20压在其燃烧室侧的阀座上，由此使通到一个压燃式内燃机的燃烧室中的喷射口保持关闭。如果包含压电晶体结构的执行机构2断开电流，则由于包含在压电制动器2中的压电晶体叠堆没有了伸长，变换器活塞15由液压耦合腔19中移出，以致构造成针形的喷射阀元件20的端面21在打开方向上运动及燃料从喷嘴室23通过环形间隙25流向构造成针形的喷射阀元件20的尖端26，及可通过图1中未示出的喷射口喷射到压燃式内燃机的燃烧室中。
接收在空腔4-在该空腔中注入了处于高压下的燃料体积5-内部的压电执行机构2的压力平衡保证了压电执行机构2的最大工作行程的利用，因为对于接收在叠堆结构中的压电晶体的伸长没有反作用阻挡的力及由此在对执行机构通电流及断开电流时可得到压电执行机构的最大行程范围，即允许回复到压电晶体的原始形状。就此而言这对于压电执行机构2具有很大意义，因为一个压电晶体叠堆的长度改变仅有若干微米及影响该长度改变的合力可对压电执行机构2的最大工作行程产生显著不利的影响。
参考标号表
1 燃料喷射器
2 压电执行机构
3 高压输入部
4 空腔
5 燃料体积(系统压力)
6 执行机构脚区域
7 执行机构脚直径
8 螺纹区段
9 密封棱边
10 电端子
11 浇注材料
12 执行机构头区域
13 缩细结构
14 连接面
15 变换器活塞
16 变换器活塞的直径(d1)
17 密封棱边直径(d2)
18 变换器活塞的端面
19 液压耦合腔
20 针形喷射阀元件
21 喷射阀元件的端面
22 喷嘴室输入单元
23 喷嘴室
24 压力阶台
25 环形缝隙
26 喷射阀元件的尖端
27 喷射器体
28 喷射阀元件的导向长度
Claims (8)
1.燃料喷射器(1)，具有一个直接操作喷射阀元件(20)的压电执行机构(2)，该压电执行机构作用在一个变换器活塞(15)上并且使该变换器活塞(15)的一个端面(18)对一个液压耦合腔(19)加载以操作喷射阀元件(20)，及压电执行机构(2)被接收在喷射器壳体(27)中的一个空腔(4)中，该空腔注满了处于高压下的燃料体积(5)，其特征在于：执行机构脚区域(6)中的一个密封棱边(9)的直径(17)(d2)与变换器活塞(15)的直径(16)(d1)相同。
2.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：压电执行机构(2)在其头区域(12)上与变换器活塞(15)固定地连接。
3.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：变换器活塞(15)的一个对液压耦合腔(19)加载的端面(18)构成了一个比喷射阀元件(20)的构成液压耦合腔(19)的边界的端面(21)大的液压作用面。
4.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：压电执行机构(2)由一种浇注材料(11)包围。
5.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：在喷射器壳体(27)中的包围压电执行机构(2)的空腔(4)对一个延伸到喷嘴室(23)的喷嘴室输入单元(22)加载。
6.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：用于对压电执行机构(2)供电的电端子(10)穿过设置在执行机构脚区域(6)上方的一个螺纹区段(8)。
7.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：一个与喷射器壳体(27)的一个倾斜的壳体区段共同作用的、构造在压电执行机构(2)的脚区域(6)中的密封棱边(9)使注有处于高压下的燃料体积(5)的空腔(4)相对螺纹区段(8)密封。
8.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：所述压电执行机构(2)在与变换器活塞(15)连接的连接面(14)的上方具有一个缩细区段(13)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |