RU2228477C2 - Пьезоэлектрический привод - Google Patents
Пьезоэлектрический привод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228477C2 RU2228477C2 RU2000123172/06A RU2000123172A RU2228477C2 RU 2228477 C2 RU2228477 C2 RU 2228477C2 RU 2000123172/06 A RU2000123172/06 A RU 2000123172/06A RU 2000123172 A RU2000123172 A RU 2000123172A RU 2228477 C2 RU2228477 C2 RU 2228477C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric actuator
- air
- actuator according
- piezoelectric
- cooling
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 abstract 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
- H10N30/886—Additional mechanical prestressing means, e.g. springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
Пьезоэлектрический привод предназначен для управления распределительными клапанами или клапанными форсунками двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. Пьезоэлектрический привод имеет исполнительный пьезоэлемент. Последний окружен стенкой с образованием промежуточного пространства. Последнее разделено на верхнюю и нижнюю полости подвижной в осевом направлении поперечной перегородкой. Верхняя и/или нижняя полости выполнены проточными для прохождения потока охлаждающего воздуха (Lвх, Lвых). Охлажденный воздух служит для охлаждения исполнительного пьезоэлемента. Окружающая пьезоэлемент стенка имеет на участке расположения нижней полости впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха. Выпускное отверстие для воздуха расположено с противоположной стороны от впускного отверстия для воздуха и смещено в осевом направлении относительно последнего. Исполнительный пьезоэлемент и его токоподводы защищены от влаги в зоне проточной для воздуха нижней полости эластомерной оболочкой. Обеспечивается охлаждение пьезоэлектрического элемента при работе пьезоэлектрического привода без применения охлаждающей жидкости. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к пьезоэлектрическому приводу, предназначенному прежде всего для управления распределительными клапанами или клапанными форсунками двигателей внутреннего сгорания транспортных средств и имеющему исполнительный пьезоэлемент, который выполнен, в частности, в виде многослойного пакета, состоящего из расположенных один над другим слоев пьезоэлектрического материала и расположенных между ними металлических, соответственно токопроводящих слоев, служащих электродами, при этом исполнительный пьезоэлемент окружен стенкой с образованием промежуточного пространства, разделенного на верхнюю и нижнюю полости подвижной в осевом направлении поперечной перегородкой, которая расположена в зоне приводной головки.
Пьезоэлектрический привод такого типа известен, например, из заявки DE 19650900 А1, поданной на имя фирмы Robert Bosch GmbH.
Общеизвестно, что пьезоэлектрические приводы могут использоваться, например, для клапанных форсунок двигателей транспортных средств, а также в тормозных системах с противоблокировочным устройством и противобуксовочных системах.
Подобные оснащенные пьезоэлектрическими приводами клапанные форсунки имеют распылитель, которым управляет выполненный по типу толкателя запорный элемент. Со стороны распылителя толкатель имеет рабочую поверхность, на которую действует давление подаваемого в распылитель топлива, при этом усилия, создаваемые давлением топлива, стремятся вытеснить толкатель в направлении открытия запорного элемента. Толкатель своим выполненным по типу плунжера концом, поперечное сечение которого больше площади указанной рабочей поверхности, выступает в распределительную камеру. Усилие, создаваемое преобладающим в этой камере давлением, стремится переместить толкатель в направлении закрытия запорного элемента. Распределительная камера сообщается через входной дроссель с находящимся под высоким давлением подводящим топливопроводом, а через обычно задросселированный, соответственно скомбинированный с выходным дросселем выпускной клапан сообщается с находящимся лишь под незначительным давлением трубопроводом слива топлива. При закрытом выпускном клапане в распределительной камере преобладает высокое давление, под действием которого толкатель перемещается против усилия действующего на его расположенную со стороны распылителя рабочую поверхность давления в направлении закрытия запорного элемента, соответственно удерживается в закрытом положении. При открытии выпускного клапана давление в распределительной камере падает, при этом степень падения давления определяется размерами входного дросселя и дроссельным сопротивлением открытого выпускного клапана, соответственно скомбинированного с ним выходного дросселя. В результате давление в распределительной камере при открытом выпускном клапане снижается настолько, что толкатель под действием давления, приложенного к его рабочей поверхности со стороны распылителя форсунки, перемещается в направлении открытия запорного элемента, соответственно удерживается в открытом положении.
Пьезоэлектрические приводы обладают более высоким быстродействием в сравнении с электромагнитными приводами клапанных форсунок. Однако в конструкции подобного пьезоэлектрического привода необходимо учитывать тот факт, что из-за внутренних потерь в пьезоэлементе этого привода возникает тепло, которое необходимо отводить во избежание перегрева пьезоэлектрического привода. Поскольку керамические материалы пьезокерамики обладают низкой теплопроводностью, отвод тепла внутри выполненного в основном из керамического материала исполнительного пьезоэлемента малоэффективен.
Охлаждение пьезоэлектрического привода охлаждающей жидкостью, например топливом, водой, машинным маслом и т.п., также нежелательно, во-первых, из-за опасности короткого замыкания, обусловленной наличием в топливе и машинном масле определенного процента воды, а, во вторых, из-за удорожания всего приводного модуля в связи с применением дорогостоящих уплотнений, которые должны исключать утечку используемой охлаждающей жидкости прежде всего при нагревании пьезоэлектрического привода.
Задачи и преимущества изобретения
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать пьезоэлектрический привод указанного в начале описания типа таким образом, чтобы обеспечить его охлаждение при работе без использования охлаждающих жидкостей, таких как машинное масло, вода или топливо, а также обеспечить возможность его простой сборки без необходимости применения особых уплотнений, таких как используемые при жидкостном охлаждении.
Указанная задача решается согласно изобретению благодаря тому, что в предлагаемом пьезоэлектрическом приводе верхняя и/или нижняя полости выполнены проточными для прохождения потока охлаждающего воздуха, служащего для охлаждения исполнительного пьезоэлемента.
В выполненном согласно изобретению пьезоэлектрическом приводе для охлаждения исполнительного пьезоэлемента можно использовать сжатый воздух, который в любом случае применяется в безрельсовых транспортных средствах, предназначенных для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ. Небольшого по объему потока воздуха, проходящего через пьезоэлектрический привод, уже достаточно для его эффективного охлаждения, а затраты на его изготовление и сборку сравнительно невелики даже несмотря на наличие присоединительных патрубков для подвода и отвода охлаждающего воздуха. Кроме того, предлагаемый пьезоэлектрический привод обладает высокой эксплуатационной надежностью, поскольку в нем не используются охлаждающие жидкости, которые могли бы просачиваться наружу.
В одном из вариантов выполнения предлагается подводить поток охлаждающего воздуха в нижнюю полость, которая находится под поперечной перегородкой, расположенной в зоне приводной головки. В этом варианте исполнительный пьезоэлемент и его токоподводы необходимо заключить в эластомерную оболочку или термоусаживаемый рукав, которые защищали бы его от возможно присутствующей в потоке охлаждающего воздуха влаги, которая могла бы вызвать повреждения или короткие замыкания внутри пьезоэлектрического привода. При этом уже не требуется принимать особые меры по влагонепроницаемой герметизации верхней полости относительно проточной для охлаждающего воздуха нижней полости.
В другом варианте предлагается выполнять проточной для охлаждающего воздуха только верхнюю полость над приводной головкой. В этом случае необходимо влагонепроницаемо герметизировать верхнюю полость относительно нижней полости. В этом варианте тепло от двигателя также не достигает исполнительного пьезоэлемента. С этой целью поперечная перегородка, расположенная в зоне приводной головки, уплотнена по своей периферии относительно стенки привода кольцом круглого сечения. Дополнительно исполнительный пьезоэлемент и его соединительные проводники, как и в первом варианте выполнения, в котором поток воздуха проходит через нижнюю полость, могут быть заключены в эластомерную оболочку или термоусаживаемый рукав. Кроме того, над перегородкой можно дополнительно предусмотреть служащее для герметизации эластомерное уплотнительное кольцо, которое фиксируется в заданном положении по своей периферии радиальными выступами или вогнутым кольцевым желобком, выполненными на стенке. Во внутренней зоне уплотнение верхней полости относительно нижней полости можно обеспечить с помощью слоя клея, обладающего высокой теплопроводностью.
В еще одном варианте с перегородкой может быть дополнительно соединена обеспечивающим высокую теплопроводность соединением металлическая охлаждающая пластина, обеспечивающая дополнительное охлаждение за счет своего расположения в верхней полости, через которую проходит поток охлаждающего воздуха.
Вместо упругого уплотнения из эластомерного материала можно использовать и стальную мембрану, которая одновременно обладает высокой теплопроводностью и обеспечивает дополнительный отвод тепла из нижней полости приводного модуля в верхнюю полость, через которую проходит поток охлаждающего воздуха. Такая стальная мембрана может быть плотно и с обеспечением теплопроводности соединена со стенкой приводного модуля с помощью резьбового кольца, зажимающего ее между собой и внутренней стороной этой стенки.
Предлагаемое в изобретение решение наиболее предпочтительно использовать в безрельсовых транспортных средствах, предназначенных для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ и оборудованных системами впрыскивания дизельного топлива с аккумулятором высокого давления и общим распределительным топливопроводом высокого давления. Как уже говорилось выше, в таких транспортных средствах применяется сжатый воздух, небольшое количество которого можно использовать для охлаждения пьезоэлектрического привода.
Другие преимущества и отличительные особенности предлагаемого в изобретении пьезоэлектрического привода более подробно рассмотрены ниже на примере некоторых вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичное изображение в продольном разрезе предлагаемого в изобретении пьезоэлектрического привода, выполненного по первому варианту,
на фиг.2 - схематичное изображение также в продольном разрезе предлагаемого в изобретении пьезоэлектрического привода, выполненного по второму варианту, и
на фиг.3А, 3Б, 3В и 3Г - предпочтительные примеры выполнения предлагаемого в изобретении пьезоэлектрического привода, выполненного по второму варианту согласно фиг.2.
Варианты выполнения изобретения
На фиг.1 в продольном разрезе показана часть предлагаемого в изобретении пьезоэлектрического привода, который выполнен по первому варианту. Этот пьезоэлектрический привод имеет исполнительный пьезоэлемент 1, который может иметь вид многослойного пакета, состоящего из расположенных один над другим слоев пьезоэлектрического материала и расположенных между ними металлических, соответственно токопроводящих слоев, служащих электродами, и который упруго зажат с его торцовых сторон двумя проходящими слева и справа от него предварительно растянутыми ленточными пружинами 12 между подробно не показанным нижним неподвижным основанием и подвижной в осевом направлении верхней пластиной, которая расположена в зоне приводной головки 3 и выполнена в виде перегородки 8. Весь приводной модуль ограничен металлической стенкой 2.
При приложении к электродам исполнительного пьезоэлемента 1 пульсирующего электрического напряжения он выполняет аналогичные импульсные возвратно-поступательные движения, сопровождающиеся изменением расстояния между его торцовыми сторонами, зажатыми между верхней подвижной пластиной и нижним основанием ленточными пружинами 12. Эти возвратно-поступательные движения передаются (см. стрелку S) через поршень в приводной головке 3 на иглу клапана (не показана). Следует также отметить, что токопроводы к электродам, из которых на фиг.1 виден только один, проходят вниз к детально не показанным соединительным клеммам. Помимо этого подвижная в осевом направлении перегородка 8 делит окружающее исполнительный пьезоэлемент 1 промежуточное пространство на нижнюю полость 10, в которую непосредственно заключен исполнительный пьезоэлемент 1, и расположенную над приводной головкой 3 верхнюю полость 11.
В показанном на фиг.1 варианте выполнения на нижнем участке стенки 2 приводного модуля имеется впускное отверстие 16 для воздуха, через которое поступает поток охлаждающего воздуха Lвх, и выпускное отверстие 17 для воздуха, через которое выходит поток охлаждающего воздуха Lвых. Как показано на чертеже, впускное 16 и выпускное 17 отверстия для охлаждающего воздуха расположены с противоположных сторон стенки 2 приводного модуля со смещением в осевом направлении друг относительно друга. Благодаря такому расположению указанных отверстий обеспечивается наиболее эффективное обтекание воздухом исполнительного пьезоэлемента 1. Сам исполнительный пьезоэлемент 1, включая его токоподводы к электродам, защищен эластомерной оболочкой или термоусаживаемым рукавом 5, 15 от непосредственного действия содержащейся в воздухе влаги.
Тем не менее слой эластомерного покрытия 5, 15 не может надежно защитить от влаги исполнительный пьезоэлемент привода, когда начинается более интенсивная конденсация воды.
Поскольку не предусмотрено никаких особых мер для герметизации верхней полости 11 относительно нижней полости 10, охлаждающий воздух может в небольших количествах проникать и в верхнюю полость 11.
На фиг.2 показан предлагаемый в изобретении пьезоэлектрический привод, выполненный по второму варианту. У этого пьезоэлектрического привода, который на фиг.2 также показан в продольном разрезе, нижняя полость 10 влагонепроницаемо уплотнена относительно верхней полости 11 и поэтому поток охлаждающего воздуха проходит только через верхнюю полость 11. С этой целью в стенке 2 приводного модуля предусмотрено впускное отверстие 16 для охлаждающего воздуха и напротив него - выпускное отверстие 17 для охлаждающего воздуха, через которые охлаждающий воздух соответственно поступает внутрь приводного модуля в виде потока охлаждающего воздуха Lвх и затем после охлаждения соответствующих элементов выходит в виде потока охлаждающего воздуха Lвых. При этом воздушный поток защищает также исполнительный пьезоэлемент 1 от поступления в него отводимого от двигателя тепла.
Для герметизации нижней полости 10 относительно верхней полости 11 перегородка 8 в зоне приводной головки 3 уплотнена кольцом 6 круглого сечения, которое прилегает к внутренней стороне стенки 2. Такое уплотнение в виде кольца 6 круглого сечения допускает осевое перемещение перегородки 8 и предотвращает скапливание влаги непосредственно в зоне расположения исполнительного органа, т.е. в зоне исполнительного пьезоэлемента 1.
Зазоры 4 в тех местах, где зажимные пружины 12 проходят сквозь подвижную перегородку 8, герметизированы клеем.
В рассматриваемом случае так же, как и в варианте по фиг.1, и исполнительный пьезоэлемент 1, и выводы электродов предпочтительно заключены в эластомерные оболочки 5, 15 соответственно. Однако вместо такой эластомерной оболочки для герметизации и изоляции можно использовать также эластичный лак или термоусаживаемый рукав.
На фиг.3А в увеличенном масштабе показан расположенный вокруг приводной головки 3 участок с усовершенствованной по сравнению с вариантом по фиг.2 конструкцией. Для повышения эффективности уплотнения поперечной перегородки 8, обеспечиваемого кольцом 6 круглого сечения, согласно варианту по фиг.3А-3В предусмотрено эластомерное уплотнительное кольцо 18, положение которого в осевом направлении зафиксировано радиальными выступами 19 в стенке приводного модуля. Согласно фиг.3А такое эластомерное уплотнительное кольцо может быть выполнено в виде комбинированного элемента, состоящего из расположенного радиально внутри металлического кольца 18а, расположенного радиально снаружи металлического кольца 18b и заключенного между ними эластомерного кольца 18с. Внутри в зоне приводной головки герметизация обеспечивается слоем 20 клея, обладающего высокой теплопроводностью.
Для более эффективного отвода тепла с внутренним металлическим кольцом 18а дополнительно соединена обеспечивающим высокую теплопроводность соединением металлическая охлаждающая пластина 21. Эта охлаждающая пластина 21 выступает в верхнюю полость 11, через которую проходит поток охлаждающего воздуха.
На фиг.3Б показан вариант, в котором охлаждающая пластина 21 выполнена за одно целое с эластомерным уплотнительным кольцом 18, состоящим из трех элементов 18а, 18b, 18с.
На фиг.3В показан другой вариант, в котором в уплотнении, обеспечиваемом эластомерным кольцом 18, которое выполнено согласно фиг.3А, не имеется жесткого внутреннего кольца как у сальника. Функции внутреннего кольца 18а при этом выполняет приводная головка 3.
И, наконец, в показанном на фиг.3Г варианте для уплотнения нижней полости 10 относительно верхней полости 11 вместо эластомерного уплотнительного кольца использована стальная мембрана 22. Такая металлическая мембрана 22 обладает исключительно высоким уплотняющим эффектом и одновременно высокой теплопроводностью. Мембрана 22 согласно фиг.3Г жестко крепится к стенке 2 приводного модуля резьбовым кольцом 23, но обеспечивает тем не менее осевую подвижность приводной головки. При этом мембрана приварена внутри к приводной головке 3.
Благодаря использованию предлагаемой в изобретении охлаждающей среды, т.е. проходящего через нижнюю полость 10 и/или верхнюю полость 11 потока охлаждающего воздуха, при необходимости в сочетании с дополнительными мерами, такими как наличие охлаждающей металлической пластины и обеспечивающего высокую теплопроводность соединения этой охлаждающей металлической пластины с перегородкой 8 в зоне приводной головки 3, соответственно наличие герметичной стальной мембраны 22 по фиг.3Г, предлагаемый в изобретении пьезоэлектрический привод может эффективно применяться для управления клапанными форсунками, которые используются для впрыскивания дизельного топлива в системах впрыскивания топлива с аккумулятором высокого давления и общим распределительным топливопроводом высокого давления. Так, в частности, у безрельсовых транспортных средств, предназначенных для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ можно использовать для охлаждения пьезоэлектрического привода небольшую часть применяемого в них в любом случае сжатого воздуха. При этом небольшого количества воздуха уже достаточно для эффективного охлаждения привода, а затраты на его изготовление и сборку сравнительно невелики даже несмотря на наличие присоединительных патрубков для подвода и отвода охлаждающего воздуха. Кроме того, предлагаемый пьезоэлектрический привод обладает высокой эксплуатационной надежностью, поскольку в нем не используются охлаждающие жидкости, как, например, топливо, машинное масло или вода. Во втором варианте выполнения, в котором подача охлаждающего воздуха предусмотрена только в верхнюю полость приводного модуля, привод надежно защищен от содержащейся в воздухе влаги, а тепло от двигателя не достигает при работе пьезоэлектрического привода.
Claims (17)
1. Пьезоэлектрический привод, предназначенный прежде всего для управления распределительными клапанами или клапанными форсунками двигателей внутреннего сгорания транспортных средств и имеющий исполнительный пьезоэлемент (1), который выполнен, в частности, в виде многослойного пакета, состоящего из расположенных один над другим слоев пьезоэлектрического материала и расположенных между ними металлических, соответственно токопроводящих слоев, служащих электродами, при этом исполнительный пьезоэлемент (1) окружен стенкой (2) с образованием промежуточного пространства (10, 11), разделенного на верхнюю (11) и нижнюю (10) полости подвижной в осевом направлении поперечной перегородкой (8), которая расположена в зоне приводной головки (3), отличающийся тем, что верхняя (11) и/или нижняя (10) полости выполнены проточными для прохождения потока охлаждающего воздуха (Lвх, Lвых), служащего для охлаждения исполнительного пьезоэлемента (1).
2. Пьезоэлектрический привод по п.1, отличающийся тем, что стенка (2) имеет на участке расположения нижней полости (10) впускное отверстие (16) для воздуха и выпускное отверстие (17) для воздуха.
3. Пьезоэлектрический привод по п.1 или 2, отличающийся тем, что выпускное отверстие (17) для воздуха расположено с противоположной стороны от впускного отверстия (16) для воздуха и смещено в осевом направлении относительно последнего.
4. Пьезоэлектрический привод по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что исполнительный пьезоэлемент (1), включая его токоподводы, защищен от влаги в зоне проточной для воздуха нижней полости (10) эластомерной оболочкой (5, 15) соответственно термоусаживаемым рукавом или слоем лака.
5. Пьезоэлектрический привод по п.1, отличающийся тем, что проточной для охлаждающего воздуха выполнена только верхняя полость (11) над приводной головкой (3).
6. Пьезоэлектрический привод по п.5, отличающийся тем, что стенка (2) имеет на участке верхней полости (11) впускное отверстие (16) для воздуха и выпускное отверстие (17) для воздуха.
7. Пьезоэлектрический привод по п.5 или 6, отличающийся тем, что нижняя полость (10) влагонепроницаемо уплотнена относительно верхней полости (11).
8. Пьезоэлектрический привод по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что поперечная перегородка (8) уплотнена по своей периферии относительно стенки (2) кольцом (6) круглого сечения.
9. Пьезоэлектрический привод по любому из пп.5-8, отличающийся тем, что исполнительный пьезоэлемент (1), включая его токоподводы, для защиты от влаги заключен в нижней полости (10) в эластомерную оболочку (5, 15) соответственно термоусаживаемый рукав или покрыт слоем лака.
10. Пьезоэлектрический привод по любому из пп.5-9, отличающийся тем, что для уплотнения верхней полости (11) относительно нижней полости (10) над поперечной перегородкой (8) дополнительно предусмотрено эластомерное уплотнительное кольцо (18).
11. Пьезоэлектрический привод по п.10, отличающийся тем, что эластомерное уплотнительное кольцо (18) зафиксировано в осевом направлении выполненными в стенке радиальными выступами (19) или вогнутым кольцевым желобком.
12. Пьезоэлектрический привод по п.10 или 11, отличающийся тем, что внутри верхняя полость (11) уплотнена относительно нижней полости слоем (20) клея, обладающего высокой теплопроводностью.
13. Пьезоэлектрический привод по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что поперечная перегородка (8) выполнена из металла и соединена обеспечивающим высокую теплопроводность соединением с выступающей в верхнюю полость (11) охлаждающей металлической пластиной (21).
14. Пьезоэлектрический привод по п.13, отличающийся тем, что охлаждающая металлическая пластина и эластомерное уплотнительное кольцо образуют цельный узел.
15. Пьезоэлектрический привод по любому из пп.5-9, отличающийся тем, что дополнительно над поперечной перегородкой (8) предусмотрена стальная мембрана (22), которая упруго герметизирует верхнюю полость (11) относительно нижней полости (10).
16. Пьезоэлектрический привод по п.15, отличающийся тем, что стальная мембрана (22) с геометрическим и силовым замыканием и с обеспечением высокой теплопроводности жестко закреплена резьбовым кольцом (23) с внутренней стороны стенки (2).
17. Пьезоэлектрический привод по п.15, отличающийся тем, что стальная мембрана (22) внутри приварена к приводной головке (3).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19856202A DE19856202A1 (de) | 1998-12-05 | 1998-12-05 | Piezoelektrischer Aktor |
| DE19856202.0 | 1998-12-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000123172A RU2000123172A (ru) | 2002-08-10 |
| RU2228477C2 true RU2228477C2 (ru) | 2004-05-10 |
Family
ID=7890121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000123172/06A RU2228477C2 (ru) | 1998-12-05 | 1999-11-05 | Пьезоэлектрический привод |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6424078B1 (ru) |
| EP (1) | EP1053423B1 (ru) |
| JP (1) | JP2002532049A (ru) |
| KR (1) | KR20010040599A (ru) |
| CZ (1) | CZ294226B6 (ru) |
| DE (2) | DE19856202A1 (ru) |
| PL (1) | PL342003A1 (ru) |
| RU (1) | RU2228477C2 (ru) |
| WO (1) | WO2000034699A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447544C1 (ru) * | 2010-12-01 | 2012-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" | Пьезоэлектрический прибор |
| RU2710644C1 (ru) * | 2016-04-19 | 2019-12-30 | Прайметалз Текнолоджиз Аустриа ГмбХ | Быстродействующий гидравлический клапан с пьезоэлектрическим управлением |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19954537A1 (de) * | 1999-11-12 | 2001-05-17 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil |
| DE10025997A1 (de) * | 2000-05-25 | 2001-12-06 | Bosch Gmbh Robert | Piezoaktor |
| JP4356268B2 (ja) * | 2000-06-26 | 2009-11-04 | 株式会社デンソー | 燃料噴射装置 |
| DE10039424A1 (de) * | 2000-08-11 | 2002-02-28 | Siemens Ag | Dosierventil mit einem hydraulischen Übertragungselement |
| ITBO20010279A1 (it) | 2001-05-08 | 2002-11-08 | Magneti Marelli Spa | Iniettore di carburante con attuatore piezoelettrico alloggiato in una camera isolata |
| DE10126918A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-19 | Eads Deutschland Gmbh | Hochleistungspiezoaktuator |
| DE10260349B4 (de) * | 2002-12-20 | 2013-12-12 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffeinspritzventil |
| CZ301715B6 (cs) * | 2003-11-03 | 2010-06-02 | Vln Advanced Technologies Inc. | Zarízení pro ultrazvukový vodní paprsek a zpusob generování pulzujícího proudu vody |
| US20050258715A1 (en) * | 2004-05-19 | 2005-11-24 | Schlabach Roderic A | Piezoelectric actuator having minimal displacement drift with temperature and high durability |
| DE102004039673B3 (de) * | 2004-08-16 | 2006-04-13 | Siemens Ag | Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine, Verwendung für einen derartigen Stellantrieb, sowie Kraftstoffinjektoranordnung einer Brennkraftmaschine |
| EP1628016B1 (de) * | 2004-08-20 | 2008-04-23 | VDO Automotive AG | Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine |
| DE102004046095B4 (de) * | 2004-09-23 | 2018-02-15 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffeinspritzventil |
| DE102005014163B4 (de) * | 2005-03-29 | 2015-09-17 | Continental Automotive Gmbh | Piezoelektrische Aktoreinheit mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit sowie Kraftstoffinjektor |
| DE102005024710A1 (de) | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffeinspritzventil |
| KR100816169B1 (ko) * | 2005-08-09 | 2008-03-24 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 액츄에이터 장치의 제조 방법 및 액츄에이터 장치 및 액체분사 헤드 및 액체 분사 장치 |
| DE102005046124A1 (de) | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer Aktor |
| DE102005046122A1 (de) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffeinspritzventil |
| DE102005046121A1 (de) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer Aktor |
| DE102005046666B4 (de) * | 2005-09-29 | 2015-03-26 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffeinspritzventil |
| DE102006026933A1 (de) * | 2006-06-09 | 2007-12-13 | Siemens Ag | Piezoaktuator |
| KR100844432B1 (ko) * | 2006-07-05 | 2008-07-08 | 한국과학기술연구원 | 압전 액츄에이터를 이용한 유체 제어 밸브 |
| US8056537B2 (en) * | 2008-09-26 | 2011-11-15 | Caterpillar Inc. | Engine having fuel injector with actuator cooling system and method |
| US8517284B2 (en) | 2009-05-13 | 2013-08-27 | Caterpillar Inc. | System and method for internal cooling of a fuel injector |
| DE102010011047A1 (de) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | Johnson Matthey Catalysts (Germany) Gmbh | Biegewandler |
| DE102017208269A1 (de) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | Robert Bosch Gmbh | Förderaggregat für eine Brennstoffzellenanordnung zum Fördern und Steuern von einem gasförmigen Medium |
| CN112727689B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-02-11 | 河北科技大学 | 永磁发电机及发电系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3555297A (en) * | 1969-10-13 | 1971-01-12 | Eastman Kodak Co | Cooled ultrasonic transducer |
| JPS57136859U (ru) * | 1981-02-18 | 1982-08-26 | ||
| JPS60104762A (ja) * | 1983-11-10 | 1985-06-10 | Nippon Soken Inc | 電歪式アクチュエータ及びそれを用いた燃料噴射弁 |
| CH670310A5 (ru) * | 1985-04-17 | 1989-05-31 | Kristal Instr Ag | |
| DE4103657A1 (de) * | 1991-02-07 | 1992-08-13 | Tridelta Ag | Translatorstapel und verfahren zu dessen herstellung |
| DE19626671C1 (de) * | 1996-07-03 | 1997-10-16 | Fraunhofer Ges Forschung | Piezoelektrischer Leistungsaktor mit Kühlung und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE19650900A1 (de) * | 1996-12-07 | 1998-06-10 | Bosch Gmbh Robert | Piezoelektrischer Aktuator |
| DE19712921A1 (de) * | 1997-03-27 | 1998-10-01 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil mit piezoelektrischem oder magnetostriktivem Aktor |
| DE19715488C1 (de) * | 1997-04-14 | 1998-06-25 | Siemens Ag | Piezoaktor mit neuer Kontaktierung und Herstellverfahren |
-
1998
- 1998-12-05 DE DE19856202A patent/DE19856202A1/de not_active Ceased
-
1999
- 1999-11-05 RU RU2000123172/06A patent/RU2228477C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-11-05 DE DE59910345T patent/DE59910345D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-05 PL PL99342003A patent/PL342003A1/xx unknown
- 1999-11-05 KR KR1020007008468A patent/KR20010040599A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-11-05 US US09/601,686 patent/US6424078B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-05 CZ CZ20002798A patent/CZ294226B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1999-11-05 EP EP99963203A patent/EP1053423B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-11-05 JP JP2000587115A patent/JP2002532049A/ja active Pending
- 1999-11-05 WO PCT/DE1999/003530 patent/WO2000034699A1/de not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447544C1 (ru) * | 2010-12-01 | 2012-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" | Пьезоэлектрический прибор |
| RU2710644C1 (ru) * | 2016-04-19 | 2019-12-30 | Прайметалз Текнолоджиз Аустриа ГмбХ | Быстродействующий гидравлический клапан с пьезоэлектрическим управлением |
| US11092258B2 (en) | 2016-04-19 | 2021-08-17 | Primetals Technologies Austria GmbH | Piezoelectrically actuated quick-action hydraulic valve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19856202A1 (de) | 2000-06-15 |
| EP1053423A1 (de) | 2000-11-22 |
| PL342003A1 (en) | 2001-05-07 |
| KR20010040599A (ko) | 2001-05-15 |
| CZ20002798A3 (en) | 2001-05-16 |
| JP2002532049A (ja) | 2002-09-24 |
| EP1053423B1 (de) | 2004-08-25 |
| US6424078B1 (en) | 2002-07-23 |
| CZ294226B6 (cs) | 2004-10-13 |
| WO2000034699A1 (de) | 2000-06-15 |
| DE59910345D1 (de) | 2004-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2228477C2 (ru) | Пьезоэлектрический привод | |
| US9080540B2 (en) | Engine with injector mounting and cooling arrangement | |
| CN105793532B (zh) | 用于计量AdBlue的计量模块 | |
| US5706787A (en) | Electromagnetic fuel injection valve and attachment structure thereof | |
| KR100658955B1 (ko) | 연료 분사 밸브 | |
| RU2000123172A (ru) | Пьезоэлектрический привод | |
| US9435243B2 (en) | Metering module featuring air gap insulation | |
| US6291929B1 (en) | Piezoelectric actuator | |
| KR100778645B1 (ko) | 압전식 액추에이터 | |
| JP2002532658A (ja) | 圧電式のアクチュエータ | |
| US9856841B2 (en) | Fuel injector | |
| JPS618418A (ja) | 内燃機関 | |
| US20150252710A1 (en) | Metering module with high-temperature resistance | |
| US6932278B2 (en) | Fuel injection valve | |
| WO2022004431A1 (ja) | 高圧ポンプ | |
| US20090114192A1 (en) | Injector for accumulator injector system | |
| US6712289B1 (en) | Fuel injection valve | |
| CN102213170A (zh) | 带有可变面积的提升阀式喷嘴的燃料喷射器 | |
| US20070131202A1 (en) | Fuel injector | |
| US20060175438A1 (en) | Fuel injection valve | |
| US20100001094A1 (en) | Apparatus and method for cooling a fuel injector including a piezoelectric element | |
| JP2022013647A (ja) | 高圧ポンプ | |
| US7063278B2 (en) | Fuel injection valve | |
| US20180363530A1 (en) | Thermally isolated reductant dosing unit with hermetic seal | |
| JP7435211B2 (ja) | エンジン構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061106 |