CZ2002609A3 - Vstřikovací systém s piezoelektrickým nastavovačem a způsob jeho provozu - Google Patents

Vstřikovací systém s piezoelektrickým nastavovačem a způsob jeho provozu Download PDF

Info

Publication number
CZ2002609A3
CZ2002609A3 CZ2002609A CZ2002609A CZ2002609A3 CZ 2002609 A3 CZ2002609 A3 CZ 2002609A3 CZ 2002609 A CZ2002609 A CZ 2002609A CZ 2002609 A CZ2002609 A CZ 2002609A CZ 2002609 A3 CZ2002609 A3 CZ 2002609A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
control valve
stroke
transducer
piezoelectric
hydraulic
Prior art date
Application number
CZ2002609A
Other languages
English (en)
Inventor
Patrick Mattes
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of CZ2002609A3 publication Critical patent/CZ2002609A3/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46Valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/701Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Description

Vstřikovací systém s piezoelektrickým nastavovačem a způsob jeho provozu
Oblast techniky
Vynález se týká vstřikovacího systému s piezoelektrickým nastavovačem, s hydraulickým převodníkem a s řídicím ventilem, přičemž v kontinuálním provozu vstřikovacího systému je zdvih piezoelektrického nastavovače možné přenést na řídicí ventil přes hydraulické médium v hydraulickém převodníku. Vynález se dále týká způsobu provozu vstřikovacího systému.
Dosavadní stav techniky
Vstřikovací systém, následně označovaný také jako piezoelektrický injektor, výše uvedeného druhu konstrukce, se používá zejména u dieselových vstřikovacích systémů se zásobníkem. U vstřikování se zásobníkem nebo vstřikování common rail jsou elementy vytváření tlaku a vstřikování izolovány. Vstřikovací tlak asi 12 až 160 MPa je vytvářen nezávisle na frekvenci otáčení motoru a vstřikovaném množství a je připravován v railu - zásobníku paliva ke vstřikování. Časový bod vstřiku a vstřikované množství se vypočítávají v elektronickém řídicím přístroji a injektor je předává do válců motoru. Úkolem injektoru je nastavení počátku vstřikování a vstřikovaného množství.
Kromě regulace injektoru přes piezoelektrický element je známá regulace injektoru přes magnetický ventil.
Aby mohly být u magnetických ventilů, používaných jako řídící ventily, vytvořeny dostatečně velké ventilové zdvihy, jsou u řízení injektoru piezoelektrickým elementem potřebná dodatková opatření. Důvodem je to, že piezoelektrickým elementem je možné vytvořit jen velmi malý zdvih, který leží vzhledem k délce tohoto elementu v oblasti několika promile. Tento nepatrný zdvih musí být pro činnost regulačního ventilu při kontinuálním provozu injektoru transformován. K tomuto účelu se používají například hydraulické převodníky
Na obr. 3 je znázorněn řídicí ventil pro piezoelektrický nastavovač podle dosavadního stavu techniky. Zdvih neznázorněného piezoelektrického elementu je přes hydraulický převodník přenášen ná řídicí ventil 110. Tímto způsobem je dosaženo zdvihu 112 ventilu, který je dostatečný k tomu, aby se řídicí ventil 110 pohyboval tam a zpět mezi prvním sedlem 114 ventilu a druhým sedlem 116 ventilu. Pod řídicím ventilem 110 je uspořádán řídicí prostor 118 ventilu. Na tento řídicí prostor 118 ventilu navazuje přes přítokové škrticí ústrojí 120 přítok 122 paliva. Na druhé straně je řídicí prostor 118 spojen přes odtokové škrticí ústrojí 124 s řídicím prostorem 110. Do řídicího prostoru 118 zasahuje tlačná tyč 126, přes kterou je síla přenášena k neznázorněné vstřikovací trysce.
Následně bude na základě obr. 3 vysvětlen princip práce speciálního piezoelektrického vstřikovače podle dosavadního stavu techniky, vybaveného dvěma sedly 114, 116 ventilu. Ve znázorněném stavu dosedá řídicí ventil 110 na první sedlo 114 ventilu. K tomuto časovému bodu se může přes přítok 122 paliva, který je spojen se společným tlakovým zásobníkem (common rail), a přes přítokové škrticí ústrojí 120 vytvořit v řídicím prostoru 118 tlak. Pokud je nyní do neznázorněného piezoelektrického , elementu přivedeno napětí, vytváří tento element ventilový zdvih, a to tak, že řídicí ventil 110 ί « 2 »·· ·· zaujme středovou polohu mezi sedlem 114 ventilu a sedlem 116 ventilu. Tlak v řídicím prostoru 118 se tak krátkodobě sníží, takže tlačná tyč, která je poháněna neznázorněnou pružinou ve směru řídicího prostoru, může do tohoto prostoru vnikat. Následně se krátkodobě otevírá neznázorněná vstřikovací tryska, v tomto případě pro provedení předvstřiku. Jakmile dosáhne řídicí ventil 110 druhého sedla 116 ventilu, může se v řídicím prostoru 118 znovu vytvořit vysoký tlak, jaký je k dispozici v common railu, a to přes přítokové škrticí ústrojí 120. Následně se tlačná tyč 126 opět z řídicího i
prostoru 118 vysune a vstřikovací tryska je uzavřena. Při následujícím vratném pohybu řídicího ventilu od druhého sedla 116 ventilu k prvnímu sedlu 114 ventilu, vykonaném prostřednictvím odpovídající regulace piezoelektrického elementu, zaujme ventil opět středovou polohu, která je však nyní využívána k hlavnímu vstřikování.
Přítokové škrticí ústrojí 120 a odtokové škrticí ústrojí 124 slouží na jedné straně k určení otevíracího chování jehly trysky pomocí relativního průtočného množství těmito ústrojími. Odtokové škrticí ústrojí 124 slouží dále ke zpětnému vedení únikového množství paliva z řídicího prostoru 118 ventilu do dutého prostoru, který leží nad řídicím prostorem, a přes zpětný tok 128 paliva do zásobníku paliva. Přítokové škrticí ústrojí 120 brání tomu, aby se tlak v řídicím prostoru 118 okamžitě úplně nevyrovnával, ale přizpůsoboval se vysokému tlaku v common railu, protože jen pokles tlaku umožňuje otevření jehly trysky tím, že tlačná tyč 126 se stahuje zpět.
V předkládaném speciálním případě podle dosavadního stavu techniky podle obr. 3 je řídicí ventil 110 znázorněn se dvěma sedly 114, 116. Obecné principy regulace ventilu je však možné uskutečnit také pouze s jedním sedlem ventilu. Pro stejnou frekvenci vstřikování « ·· i - * t 9 Í3
999 99 musí pak být piezoelektrický element regulován například pomocí napěťových impulsů s dvojitou frekvencí.
Pro systémy podle dosavadního stavu techniky, z nichž je jeden znázorněn na obr. 3, je společné, že jak při procesu startu, tak i při provozu, musí být v injektoru k dispozici systémový tlak. To klade velké nároky na výkon vysokotlakého čerpadla systému common rail, protože pro zajištění zásobování systémovým tlakem musí být vysokotlakým čerpadlem zajištěno také únikové množství. Další nevýhody vyplývají ze souvislosti s výskytem únikových množství, protože ta musí být ze systému odváděna pod vysokým tlakem. Systémy podle dosavadního stavu techniky jsou dále závislé na okolních vlivech, protože například motor, vypínaný při vysokých teplotách, odpařuje ze spojovacího prostoru řídicího ventilu palivo. To představuje dodatečné požadavky na zásobování tlakem při novém startu systému.
Podstata vynálezu
Tyto nevýhody odstraňuje vstřikovací systém s piezoelektrickým nastavovačem, s hydraulickým převodníkem a s řídicím ventilem, přičemž v kontinuálním provozu vstřikovacího systému je zdvih piezoelektrického nastavovače možné přenášet na řídicí ventil přes hydraulické médium v hydraulickém převodníku podle vynálezu, jehož podstatou je, že až do vytvoření systémového tlaku v hydraulickém převodníku přenášejí jeho komponenty alespoň část zdvihu piezoelektrického nastavovače přímo na řídicí ventil.
Dále odstraňuje tyto nevýhody způsob provozu vstřikovacího systému s piezoelektrickým nastavovačem, s hydraulickým převodníkem a s řídicím ventilem, u kterého se piezoelektrický nastavovač aktivuje elektricky a dává podnět ke zdvihu, zdvih se až • ·· ·* ···· ·· 9 · · · · · · · ·
99 9 9 9 9 9 'i·
Ϊ· · · · 9 9 9 9 · 9 ‘9 9 9 9 9 9 9 9
9 ·· 9.9 99 ·· ···· do vytvoření systémového tlaku v hydraulickém převodníku přenáší alespoň z části přímo na řídicí ventil a řídicí ventil se prostřednictvím zdvihu otevírá.
Vstřikovací systém podle vynálezu proto na základě dosavadního stavu techniky zajišťuje výhodným způsobem to, že piezoelektrický nastavovač a komponenty hydraulického převodníku jsou vzhledem k řídicímu ventilu uspořádány tak, že alespoň část zdvihu piezoelektrického nastavovače je možné na řídicí ventil přenést přímo. Řídicí ventil tak může na základě zdvihu piezoelektrického elementu otevírat, aniž by byl již předem upraven systémový tlak. Jakmile řídicí ventil díky přímému působení piezoelektrického nastavovače otevře, plní tlak existující v tlakovém zásobníku (common rail) systémovou oblast palivem a piezoelektrický injektor je připraven pro kontinuální provoz. Sytém tak může nezávisle na okolních vlivech - o něco větší teplotě nebo delším čase odstavení jnotoru - zajistit zásobování systémovým tlakem v každém okamžiku. Je překvapující, že přímý, to znamená nikoliv hydraulický, přenos síly od piezoelektrického elementu na řídicí ventil, je možný i při různých teplotách, protože piezoelektrický element mění svou délku v závislosti na teplotě. U systémů podle dosavadního stavu techniky to nepředstavovalo žádný zásadní problém, protože přenos síly nastával tak jako tak pouze hydraulickou cestou. Nyní však, protože se ventil dostává do relativní polohy mezi piezoelektrickým elementem a řídicím ventilem, představuje teplotně podmíněná délka piezoelektrického elementu zásadní problém. V rámci vynálezu však bylo zjevné, že změna délky piezoelektrického elementu může být vyrovnána téměř úplně přímo změnou zdvihu. To se zakládá na následujících skutečnostech. Piezoelektrický element má vzhledem k tepelnému roztažení negativní teplotní součinitel. Jinými slovy: při vysokých teplotách je piezoelektrický element kratší než při nízkých teplotách.
• ♦ · · « · 9 9 9 9
99 9 9 9 9 9 j J · · · · * * * ζ ··* . ·» <· *· ·* ····
Při vysokých teplotách ostatně možnosti zdvihu piezoelektrického elementu stoupají, což při vhodném výběru eventuálních jiných okrajových parametrů může vést ke kompenzaci zkrácené délky. Při nižších teplotách by tedy mohl být téměř celý zdvih piezoelektrického elementu převeden do zdvihu řídicího ventilu, jestliže velká délka piezoelektrického elementu vede k tomu, že uvnitř hydraulického převodníku existuje přímý nebo téměř přímý kontakt elementů. Při vyšší teplotě, když má piezoelektrický element menší délku, upravuje obecně převod dráhy vzdálenost mezi elementy. Protože v tomto případě je však možnost zdvihu větší, je zdvih piezoelektrického elementu prováděn nejprve naprázdno a od určitého časového bodu působí na řídicí ventil síla opět přímo a ventil následně otevírá.
Přednostně má hydraulický převodník první píst převodníku, na který silově působí zarážka piezoelektrického nastavovače. Tímto způsobem je prováděn přímý přenos síly od piezoelektrického nastavovače na hydraulický převodník, která pak, vždy podle provozního stavu, může být hydraulicky nebo přímo převáděna na řídicí ventil.
Výhodné je, pokud má hydraulický převodník druhý píst převodníku, na který silově působí první píst převodníku. V této výhodné formě provedení má vynález dále hydraulický převodník se nejméně dvěma písty, které mohou vzájemně působit jak přes hydraulické médium, tak i přímo. Základní myšlenka vynálezu je tak realizována elegantním způsobem.
Hydraulické médium je mezi prvním a druhým pístem převodníku zejména k dispozici alespoň při kontinuálním provozu. Tímto způsobem je zajištěno, že zdvih piezoelektrického nastavovače je díky hydraulickému převodníku převeden do dostatečného zdvihu • « · · · · » · · '<· * · » «« 9· · · « · · ί* · · « «» · 9 9 '· · 9
9.9 9 ·· <· ·» ·'> 99 9 9 řídicího ventilu. Tento zdvih musí být tak veliký, aby v řídícím prostoru nastal dostatečný pokles tlaku a vstřikovací tryska mohla otevírat.
Přednostně je při přímém přenosu zdvihu piezoelektrického nastavovače na řídicí ventil upraven mezi prvním a druhým pístem převodníku přímý kontakt. V protikladu ke kontinuálnímu provozu řídicího ventilu, u kterého se nastavovací síla přenáší přes hydraulické médium, je při přímém přenosu síly potřebný mezi písty hydraulického převodníku přímý kontakt. Tento přímý kontakt je realizovatelný ve velké teplotní oblasti, protože zvláštní teplotní chování piezoelektrického elementu má bezprostřední účinky na relativní polohu pístů převodníku.
Při přímém přenosu zdvihu piezoelektrického nastavovače na řídicí ventil otevírá tento ventil zejména v menší míře než je tomu u hydraulického převodu během kontinuálního provozu. Nepatrné otevření řídicího ventilu na základě přímého, přenosu síly je dostatečné k tomu, aby bylo zajištěno naplnění systémové oblasti palivem. Následně po tomto naplnění je vytvořen předpoklad pro hydraulický provoz řídicího ventilu.
Přitom je obzvlášť výhodné, že při přímém přenosu zdvihu piezoelektrického nastavovače na řídicí ventil, uvolňuje tento ventil štěrbinu v oblasti asi 3-5 μτη. Taková štěrbina je dostatečná k tomu, aby bylo zajištěno doplňování spojovacího prostoru převodníku. Na druhé straně je k dispozici dostatečné přiškrcení, aby bylo zabráněno nechtěným vstřikům při spouštění motoru.
Pro nastavování požadovaného systémového tlaku je upraven zejména tlakový stabilizační ventil. Ten je po naplnění systémové oblasti palivem, které může nastat v několika milisekundách, schopen nastavit požadovaný systémový tlak.
Vynález představuje výhodný způsob provozu piezoelektrického injektoru s piezoelektrickým nastavovačem, s hydraulickým převodníkem a s řídicím ventilem, u kterého je piezoelektrický nastavovač aktivován elektricky a dává podnět ke zdvihu, zdvih je v první fázi přenášen na řídicí ventil přímo, zdvih je ve druhé fázi přenášen na řídicí ventil hydraulicky a díky zdvihu řídicí ventil otevírá. Způsob tak umožňuje případně dva v zásadě rozdílné principy pro otevírání řídicího ventilu. I při prázdném spojovacím prostoru, to znamená při spojovacím prostoru, ve kterém není žádné hydraulické médium, se může prostřednictvím aktivace piezoelektrického nastavovače otevírat řídicí ventil piezoelektrického injektoru přímým mechanickým kontaktem. Takový přímý mechanický kontakt se může uskutečnit ve velké teplotní oblasti na základě zvláštního teplotního chování piezoelektrického elementu vzhledem k teplotním součinitelům a teplotní závislosti zdvihu. Otevřením řídicího ventilu, které lze uskutečnit přímým mechanickým kontaktem, se může systémová oblast naplnit hydraulickým médiem, takže následně, ve druhé fázi, se může provést hydraulický přenos síly. Hydraulickým přenosem síly se uskuteční převod dráhy, takže zdvih piezoelektrického nastavovače se převádí do zdvihu, který postačuje k otevření vstřikovací trysky.
Výhodné je, když zdvih v první fázi otevře řídicí ventil méně než ve druhé fázi. Kromě již popsaných zásadních rozdílů mezi přímým přenosem síly a hydraulickým přenosem síly může nepatrné otevření řídicího ventilu v první fázi dodatkově zajistit, že odpovídajícím škrcením na řídicím ventilu lze zabránit vstřikům paliva při spouštění motoru.
Přitom je obzvlášť výhodné, že řídicí ventil v první fázi otevírá v oblasti asi 3-5 μτη. Toto otevření stačí k rychlému naplnění systémové oblasti palivem. Současně je k dispozici prospěšný škrticí efekt. Celkem se únikové množství systému oproti použití konstantního škrcení zmenšuje, což vede k výhodné nízké potřebě výkonu vysokotlakého čerpadla.
Způsob podle vynálezu je dále obzvlášť výhodný tehdy, pokud je první fáze fází startovací a druhá fáze fází kontinuálního provozu. Při teplém motoru a vysoké venkovní teplotě může docházet k odpařování hydraulického média z hydraulického převodníku. Pokud má být nyní vozidlo znovu nastartováno, je u stávajících systémů potřebná příprava hydraulického média pomocí zvýšeného výkonu vysokotlakého čerpadla. Je-li však ve startovací fázi možné přenést zdvih piezoelektrického nastavovače na řídicí ventil přímo, uskuteční se tak integrované zásobování systémovým tlakem a systém je připraven pro hydraulický trvalý provoz.
V návaznosti na startovací fázi se pomocí tlakového stabilizačního ventilu nastavuje zejména systémový tlak. Tímto způsobem mohou být výhody systémů common rail, u kterých jsou vytváření tlaku a vstřikování vzájemně separovány, používány i v souvislosti s vynálezem.
Vynález zakládá překvapující poznatek, že využitím tepelného chování piezoelektrického elementu lze uskutečnit integrované zásobování systému. Při každém systémovém startu se oblast systémového tlaku naplní, takže účinky vlivů okolí, zejména teploty, na chování při startu, jsou eliminovány. Současně se výrazně zmenšuje případné únikové množství oproti řídicímu ventilu s konstantním škrcením, takže vysokotlaké čerpadlo systému common rail má nízkou potřebu výkonu. Na základě možnosti beztlakového
ΦΦ' φ Φ' · · Φ φ Φ 9 Φ • ΦΦ · · Φ Φ Φ ·
Φ Φ Φ Φ Φ Φ · φφφ
ΦΦΦ ·· ·* ·· ·· φφ·1· odvádění únikového množství z injektoru je možné použití konvenčních odtokových hadic.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže vysvětlen na základě doprovázejících obrázků přednostní formy provedení, na kterých znamená obr. 1 silně schématické znázornění zařízení podle vynálezu v řezu, přičemž obr. la znázorňuje první provozní stav a obr. 2b druhý provozní stav, obr. 2 diagram pro vysvětlení vlastností piezoelektrického elementu a obr. 3 zařízení podle dosavadního stavu techniky.
Příklady provedení vynálezu
Obr. 1 znázorňuje výřez piezoelektrického injektoru s piezoelektrickým nastavovačem 10, s hydraulickým převodníkem 12 a s řídicím ventilem 14. Na piezoelektrickém nastavovači 10 je upravena zarážka 16, která silově působí na první píst 18 převodníku při aktivaci piezoelektrického nastavovače 10. První píst 18 převodníku působí v součinnosti s druhým pístem 20 převodníku, takže řídicí ventil 14 tak může být otevřen.
Na obr. la je znázorněn stav při nízké teplotě, například při - 40 °C. Piezoelektrický nastavovač 10 má tedy poměrně velkou délku, protože piezoelektrický element má negativní teplotní součinitel. Na základě této velké délky piezoelektrického nastavovače 10 je první píst 18 převodníku v přímém mechanickém '· 99 99· »9»1 >· ·· · · ♦ »’ * * 9 9 ‘9 9. 9 '· · · 9 · · · · · ·:· · 9 9 9 9 9 » ··· ·» ·· 99 99 99 99 kontaktu s druhým pístem 20 převodníku. Zdvih piezoelektrického nastavovače 10 je tak přímo, to znamená bez hydraulického převodu dráhy, přenášen na řídicí ventil 14. Na obr. je vyznačeno, že řídicí ventil 14 je otevřen o hodnotu Ah.
Obr. lb znázorňuje jiný stav zařízení podle vynálezu, přičemž stejné elementy jsou označeny identickými vztahovými značkami. Pro lepší znázornění je řídicí ventil 14 znázorněn ve stejném stavu jako na obr. la. Mezi prvním pístem 18 a druhým pístem 20 hydraulického převodníku 12 je upraven volný prostor, což vyplývá z délkové diference Δ1 piezoelektrického nastavovače 10 z obr. lb v porovnání s obr. la. Tato délková diference Δ1 i e založena na tom, že na obr. lb je znázorněn stav při vyšší teplotě, asi při 120 °C, než je tomu na obr. la. Zmíněný negativní teplotní součinitel piezoelektrického elementu vede tedy ke stažení prvního pístu 18 převodníku zpět. Možnost zdvihu piezoelektrického nastavovače 10 je ovšem při vysoké teplotě větší než při teplotě nižší. Jestliže podle toho není v prostoru mezi prvním pístem 18 převodníku a druhým pístem 20. převodníku žádné hydraulické médium, podaří se aktivací piezoelektrického nastavovače 10 nejdříve překonat tento prostor mezi písty 18, 20 převodníku a následně se řídicí ventil 14 pohybuje o rozměr Ah od sedla ventilu. Jak již bylo zmíněno, je obr. lb silně schématizován, aby tak bylo ulehčeno srovnání s obr. la. Ve skutečnosti by řídicí ventil 14 dosedal před systémovým startem do svého sedla ventilu a teprve po aktivaci piezoelektrického nastavovače 10 by se otevíral. Dále byly oba písty 1 8, 20 v kontaktu, ale písty 16, 18 byly odděleny o zdvih h. Na druhé straně je však možné si představit předepnutí pístu 18 proti pístu 16 pomocí pružiny.
Na základě obr. 2 lze lépe zvýraznit střídavou vůli mezi změnami délky a možnostmi zdvihu piezoelektrického nastavovače.
9· 99 9999 99 9 9 • 9 9 9' 9 9 9 9 '9’ 9 ' '9
99 9 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9.9 99' 99 99 99
Na diagramu podle obr. 2 je na levé svislé ose znázorněn zdvih piezoelektrického nastavovače bez hydraulického převodníku. Na pravé svislé ose je vynesena změna Δ1 délky, respektive tepelné roztažení piezoelektrického nastavovače. Jak zdvih h, tak i změna Δ1 jsou znázorněný v závislosti na teplotě, která je vynesena na vodorovné ose. Ke zdvihu piezoelektrického nastavovače 10 patří křivka, která spojuje zakreslené obdélníčky. Ke změně Δ1 délky patří křivka, která spojuje vyznačené body. Změna Δ1 délky má svůj vztažný bod u teploty ve výši 120 °C, takže na tom-to místě je definována jako Δ1 = 0. Pokud je nyní brán v úvahu graf při teplotě 40 °C, je patrné, že piezoelektrický nastavovač se prodloužil o rozměr, který je například nepatrně menší než 25 μτη. Při této teplotní hodnotě - 40 °C činí možnost zdvihu piezoelektrického nastavovače zhruba 25 pm ve srovnání se zhruba 50 pm při 120 °C. Na základě naznačené změny Δ1 délky při nízké teplotě - 40 °C není však zmenšení možností zdvihu ještě dostatečné k tomu, aby se řídicí ventil 14 zdvihl ze svého sedla o dostatečnou hodnotu Δ1. Při vysoké teplotě, když Δ1 = 0, zajišťuje zvětšená možnost zdvihu - asi 50 pm„ dostatečné otevření řídicího ventilu 14.
Diagram podle obr. 2 znázorňuje souvislost mezi zdvihem h a tepelným roztažením Δ1 pouze schématicky. V praxi musejí být skutečné změny Δ1 a zdvih h občas přesně vzájemně sladěny. Přitom je zajištěno, že při přímém přenosu síly je otevření Δ1 řídicího ventilu 14 vždy dost velké na to, aby bylo umožněno rychlé doplnění systému palivem. Na druhé straně však nesmí být otevření Δ1 také příliš velké, aby řídicí ventil 14 měl výhodný škrticí účinek. Tento škrticí účinek je eventuálně sladěn se škrticím účinkem přítokového škrticího ústrojí (viz obr. 3 k dosavadnímu stavu techniky).
Přecházející popis příkladů provedení podle předkládaného vynálezu slouží pouze pro ilustrativní účely, nikoliv pro účely ·· toto toto'·· toto ··' to· to · toto· tototo to • ·' · to · to.t to to · · to to' to toto toto toto' toto toto toto omezení vynálezu. V rámci vynálezu jsou možné různé změny a modifikace, aniž by tím byl dotčen jeho rozsah a ekvivalenty.

Claims (12)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Vstřikovací systém s piezoelektrickým nastavovačem (10), s hydraulickým převodníkem (12) a s řídicím ventilem (14), přičemž v kontinuálním provozu vstřikovacího systému je zdvih piezoelektrického nastavovače (10) možné přenést na řídicí ventil (14) přes hydraulické médium v hydraulickém převodníku (12), vyznačující se tím, že až do vytvoření systémového tlaku v hydraulickém převodníku (12) přenášejí jeho komponenty alespoň část zdvihu piezoelektrického nastavovače (10) přímo na řídicí ventil (14).
  2. 2. Vstřikovací systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že hydraulický převodník (12) má první píst (18) převodníku, na který může silou působit zarážka (16) piezoelektrického nastavovače (10).
  3. 3. Vstřikovací systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že hydraulický převodník (12) má druhý píst (20) převodníku, na který může silou působit první píst (18) převodníku.
  4. 4. Vstřikovací systém podle nároku 3, vyznačující se tím, že alespoň při kontinuálním provozu je mezi prvním pístem (18) převodníku a druhým pístem (20) převodníku hydraulické médium.
  5. 5. Vstřikovací systém podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že při přímém přenosu zdvihu piezoelektrického nastavovače (10) na řídicí ventil (14) je mezi prvním pístem (18) převodníku a druhým dílem (20) převodníku přímý kontakt.
  6. 6. Vstřikovací systém podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že při přímém přenosu zdvihu piezoelektrického φφ
    Φ Φ Φ Φ. Φ Φ Φ φ %Ί
    Φ ·« Φ φ Φ » φ'
    Φ φ Φ ·.- Φ Φ Φφφ φ
    3, ''Φ » Φ Φ Φ Φ φ φ
    ΦΦΦ ΦΦ ·· ΦΦ'! Φφ'
    ·) nastavovače (10) na řídicí ventil (14) otevírá tento ventil v menší míře než při hydraulickém přenosu během kontinuálního provozu.
  7. 7. Vstřikovací systém podle nároku 6, vyznačující se tím, že při přímém přenosu zdvihu piezoelektrického nastavovače (10) na řídicí ventil (14) uvolňuje tento ventil štěrbinu v oblasti asi 3-5 fim.
  8. 8. Vstřikovací ventil podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že k nastavování požadovaného systémového tlaku je upraven tlakový stabilizační ventil.
  9. 9. Způsob provozu vstřikovacího systému s piezoelektrickým nastavovačem (10), s hydraulickým převodníkem (12) a s řídicím ventilem (14), u kterého, se piezoelektrický nastavovač (10) aktivuje elektricky a dává podnět ke zdvihu, zdvih se až do vytvoření systémového tlaku v hydraulickém převodníku (12) přenáší alespoň z části přímo na řídicí ventil (14) a řídicí ventil (14) se díky zdvihu otevírá.
  10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že zdvih v první fázi otevírá řídicí ventil (14) méně než ve druhé fázi.
  11. 11. Způsob podle jednoho z nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že první fází je startovací fáze a druhou fází je fáze kontinuálního provozu.
  12. 12. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že v návaznosti na startovací fázi se tlakovým stabilizačním ventilem nastavuje systémový tlak.
CZ2002609A 1999-08-20 2000-08-10 Vstřikovací systém s piezoelektrickým nastavovačem a způsob jeho provozu CZ2002609A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19939520A DE19939520C2 (de) 1999-08-20 1999-08-20 Einspritzsystem und Verfahren zum Betreiben eines Einspritzsystems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2002609A3 true CZ2002609A3 (cs) 2003-06-18

Family

ID=7919028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2002609A CZ2002609A3 (cs) 1999-08-20 2000-08-10 Vstřikovací systém s piezoelektrickým nastavovačem a způsob jeho provozu

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6588678B1 (cs)
EP (1) EP1210516B1 (cs)
JP (1) JP2003507654A (cs)
KR (1) KR20020023422A (cs)
AT (1) ATE281599T1 (cs)
CZ (1) CZ2002609A3 (cs)
DE (2) DE19939520C2 (cs)
WO (1) WO2001014734A1 (cs)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10213858A1 (de) * 2002-03-27 2003-10-30 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE102004017303A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-27 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse
DE102004027824A1 (de) * 2004-06-08 2006-01-05 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit variabler Aktorübersetzung
JP4079144B2 (ja) * 2004-12-20 2008-04-23 株式会社豊田中央研究所 燃料噴射弁
US8500036B2 (en) * 2010-05-07 2013-08-06 Caterpillar Inc. Hydraulically amplified mechanical coupling
DE102014211334B3 (de) 2014-06-13 2015-08-27 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Charakterisierung eines hydraulischen Koppelelementes eines Piezo-Injektors
US11666944B1 (en) * 2020-05-28 2023-06-06 Amazon Technologies, Inc. Detection of overfilled containers in sortation systems

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4995587A (en) * 1989-11-03 1991-02-26 Martin Marietta Corporation Motion amplifier employing a dual piston arrangement
DE59010904D1 (de) * 1990-09-25 2000-05-31 Siemens Ag Anordnung für einen in Hubrichtung wirkenden adaptiven, mechanischen Toleranzausgleich für den Wegtransformator eines piezoelektrischen Aktors
DE19500706C2 (de) * 1995-01-12 2003-09-25 Bosch Gmbh Robert Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen
US5779149A (en) * 1996-07-02 1998-07-14 Siemens Automotive Corporation Piezoelectric controlled common rail injector with hydraulic amplification of piezoelectric stroke
DE19652801C1 (de) * 1996-12-18 1998-04-23 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE19726481A1 (de) * 1997-06-21 1998-12-24 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19732802A1 (de) * 1997-07-30 1999-02-04 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen
DE19743669A1 (de) * 1997-10-02 1999-04-08 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19746143A1 (de) * 1997-10-18 1999-04-22 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19807903C2 (de) * 1998-02-25 2001-11-29 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Kraftübertragung
DE19843534A1 (de) * 1998-09-23 2000-03-30 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
EP1046809B1 (de) * 1999-04-20 2005-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Fluiddosiervorrichtung
DE19940300A1 (de) * 1999-08-25 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Steuerventil für einen Injektor
DE19946841A1 (de) * 1999-09-30 2001-05-03 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19946828C1 (de) * 1999-09-30 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
DE19946827C1 (de) * 1999-09-30 2001-06-21 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten

Also Published As

Publication number Publication date
DE19939520C2 (de) 2001-06-07
ATE281599T1 (de) 2004-11-15
EP1210516A1 (de) 2002-06-05
US6588678B1 (en) 2003-07-08
KR20020023422A (ko) 2002-03-28
EP1210516B1 (de) 2004-11-03
WO2001014734A1 (de) 2001-03-01
DE19939520A1 (de) 2001-03-01
DE50008530D1 (de) 2004-12-09
JP2003507654A (ja) 2003-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6651630B2 (en) High pressure fuel pump
US6705544B1 (en) Valve for controlling liquids
US6427968B1 (en) Valve for controlling fluids
US6530555B1 (en) Valve for controlling fluids
CN100567729C (zh) 燃料喷射阀
US20040074999A1 (en) Fuel injection valve
JP2009535562A (ja) エマージェンシおよびベンチレーション機能を備える圧力制御弁
US7182070B2 (en) Method and device for shaping the injection pressure in a fuel injector
CZ2002609A3 (cs) Vstřikovací systém s piezoelektrickým nastavovačem a způsob jeho provozu
JP4125963B2 (ja) 燃料噴射装置
JP2009097505A (ja) 燃料ポンプ
US7318417B2 (en) Injection unit and injection method for an internal combustion engine
CZ20011876A3 (cs) Ventil pro řízení kapalin
US6540160B2 (en) Fuel injection device for an internal combustion engine
JP2004506839A (ja) 燃料噴射装置
CN107148514B (zh) 用于操控能电操控的抽吸阀的方法
US4932385A (en) Fuel injection pump for internal combustion engines
JP4129186B2 (ja) 燃料噴射装置
US5558067A (en) Double pulsing electronic unit injector solenoid valve to fill timing chamber before metering chamber
US20040108477A1 (en) Liquid control valve
JPH0650240A (ja) 燃料噴射ポンプのための低温時用始動装置
CN213039381U (zh) 一种发动机电控燃油喷射系统
CZ20021504A3 (cs) Ventil k řízení kapalin
JPH059498Y2 (cs)
US6644280B2 (en) Method for injection fuel, with multiple triggering of a control valve