CN102782302B - 燃料喷射器以及制造和/或安装喷嘴针组件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料喷射***的燃料喷射器，所述燃料喷射器尤其是共轨喷射***，所述燃料喷射器具有喷嘴体(1)且具有喷射器体(2)，其中，在所述喷嘴体(1)中形成用于容纳执行往复直线运动的喷嘴针(4)的高压孔(3)，至少一个喷嘴孔(5)能够利用所述往复直线运动打开或关闭，并且其中，在所述喷射器体(2)中形成用于容纳压电致动器(7)的低压腔(6)，所述压电致动器通过联接装置(8)以液压方式与所述喷嘴针(4)这样地联接或可联接，使得当所述压电致动器(7)电卸载时，所述喷嘴针(3)占据它的关闭位置。根据本发明，联接装置(8)包括第一和第二盘形的联接器体(9，1０)，它们分别具有用于容纳各一个限界联接器腔(13，14)的联接器活塞(15，16)的圆柱孔(11，12)。本发明还涉及一种用于制造和/或安装燃料喷射器的喷嘴针组件的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射***的具有权利要求1的前序部分的特征的燃料喷射器，所述燃料喷射***尤其是共轨喷射***，所述燃料喷射器将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。本发明还涉及一种制造和/或安装喷嘴针组件的方法，所述喷嘴针组件尤其可使用于这种燃料喷射器中。
背景技术
这种类型的燃料喷射器例如从公开文献DE 102008002417 A1已知。其中所描述的燃料喷射器包括一个压电致动器，所述压电致动器配置在相对无压力的致动器腔内。所述致动器与所述喷射器的喷嘴针以液压方式联接，从而所述喷嘴针在所述压电致动器电卸载时占据它的关闭位置，在所述压电致动器接通在电源上时转入到打开位置中。也就是说，所述喷嘴针的打开行程与致动器行程的方向相反。所述联接装置因而导致运动方向反转。它的优点在于，所述压电致动器只在燃料喷射器的短的喷射时期内通电；在更长持续时间的静止时期内电卸载，因而损失更小的负荷。因此提高所述设置成用来操纵喷嘴针的压电致动器的使用寿命。作为延长所述压电致动器使用寿命的方法，所述压电致动器的布置也作用在相对无压力的致动器腔中。所述致动器因而不施加高压燃料。所述压电致动器的高压密封件因而也是不需要的。
在公开文献中给出的、液压联接所述压电致动器与喷嘴针的装置还能够在所述致动器的行程和喷嘴针的行程之间进行位移转换，这样清晰地不同程度地改善所述联接装置的两个活塞的有助于排挤作用的横截面。由此也能够在小的致动器行程时得到足够的喷嘴针行程。
发明内容
本发明的任务在于改进现有技术中所述类型的燃料喷射器，使得关于所述联接器活塞的表面设计方面对于位移转换的优化存在更大自由空间。同时应简化所述联接器装置的结构和所述联接器装置与喷嘴针的连接，以获得制造简单，成本适宜的燃料喷射器。
这个任务通过一种具有权利要求1的特征的燃料喷射器解决。在从属权利要求中给出本发明的有利改进方案。所述任务还利用权利要求14中给出的方法解决。
从这种类型的燃料喷射器出发，本发明提出所述联接装置包括一个第一和第二盘形的联接器体，它们分别具有圆柱孔以分别容纳限界联接器腔的联接器活塞。所提出的具有两个分离的联接器体的联接装置可简单地实现并因而可成本适宜地制造。而且，可以进一步自由地选择实现优化在致动器行程和喷嘴针行程之间进行位移转换的在所述联接器活塞上形成的液压作用表面的表面比例。对于表面设计，容纳各联接器活塞的各圆柱孔的直径被考虑。所述圆柱孔的直径同样可以自由选择。而且在将所述联接器活塞布置到所述联接器体中时，利用所述联接装置能够实现运动反转，从而得到所述喷嘴针行程与所述致动器行程方向相反。因而保证所述压电致动器只在实现喷射时才必须通电，同时它在两个喷射过程之间的时期内电卸载。由此，所述压电致动器受到更小的负荷。在所述压电致动器布置在低压腔中的这个关系下也是有益地起作用的。此时，所述压电致动器构造为“湿式”或“干式”致动器，其中，在后一情况下，所述致动器具有相应的密封件，例如由具有膜的金属壳形成的密封件。
优选地，所述第一和第二盘形的联接器体在轴向方向上连续地布置在所述喷嘴体喷射器体之间。所述两个盘形的联接器体因而形成低压区域与高压区域分离的壳体部分。还获得一个简单的且容易监测的联接器结构型式，并且在轴向方向上结构紧凑。
为了进一步简化结构型式，本发明还提出所述第一盘形的联接器体轴向限界在所述喷嘴体中构造的高压孔。能够替代地或补充地设置的是，所述第二盘形的联接器体轴向限界在所述喷射器体中形成的低压腔。因此，通过所述联接器装置不仅分开所述低压区域和高压区域，而且所述低压区域的密封件作用于所述高压区域。可省去用来密封的附加手段，从而保证所述喷射器简单且成本适宜地制造。
根据本发明的优选实施例，机械连接所述喷嘴针与容纳在所述第一盘形的联接器体中的第一联接器活塞的连接活塞构造在所述喷嘴针上。所述连接活塞通过在所述联接器体中形成的引导孔进行引导。所述连接活塞因而延长所述喷嘴针直到进入所述低压区域中。所述连接活塞与联接器活塞的机械连接例如能够通过焊接和/或压接得到。
所述连接活塞通过所述引导孔和第一联接器腔至少延伸到所述第一联接器活塞。这引起在所述第一联接器活塞上形成的、限界所述第一联接器腔的压力表面减小所述连接活塞的横截面面积。利用各表面比例的设计能够减小所需要的针打开力，从而所述针的动态力增加。同时，所必需的操纵力减小，从而可使用功率较小的致动器。
为了相对于所述高压孔密封第一联接器体中的引导孔，在所述第一联接器体的引导孔中容纳在所述喷嘴针上构造的连接活塞，所述连接活塞在所述高压孔的区域中用密封地贴靠在所述第一盘形的联接器体上的套筒环绕。代替密封套筒，所述第一联接器体也设有圆柱形突出部分，以引导所述连接活塞和相对于所述高压孔密封所述引导孔。
作为改进方式提出，所述引导孔具有低压区域，例如形式为环形槽，它经一个孔与所述低压腔相连通。这具有的优点是，因为到达的燃料泄漏到所述引导孔中，燃料经所述低压区域和所述孔输送到所述低压腔。通过所述泄露导出保证限定的联接器腔压力。
为了使所述喷嘴针与压电致动器液压连接，所述联接器腔经孔液压连通到所述盘形的联接器体中。根据容纳于其内的联接器活塞的行程改变联接器腔的容积，燃料经所述连通孔从联接器腔排出到另一联接器腔中。根据所述各联接器活塞上的限制联接器腔液压作用表面的各表面比例实现位移转换。因此，开启所述喷射孔所必需的喷嘴针行程已经能够通过小的致动器行程造成。为了改善液压布局，优选在所述孔中的连接两个联接器腔的孔内形成一个节流阀。所述节流阀引起所述针速度衰减并且减小特性曲线的斜率。
根据本发明的一个优选实施例，在所述喷嘴体中形成的高压孔具有引导区域以引导所述喷嘴针。所述高压孔的邻接引导区域的区域优选通过节流阀液压连通。通过这种措施能够优化所述喷嘴针的关闭速度。所述喷嘴针的关闭运动由支承在所述喷嘴针上的关闭弹簧引起。
附加地可提出，关闭力也利用所述联接装置产生。作为改进方式因而提出，所述低压腔通过止回阀与回流部连接，以便实现所述低压腔中的压力的提高。压力已经充分提高到例如150巴。
根据一个进一步优选的实施例提出，代替直接形成在所述喷嘴针上的连接活塞，所述喷嘴针和在第一盘形的联接器体中容纳的第一联接器活塞通过连接活塞机械联接，所述连接活塞作为所述第一联接器活塞的组成部分通过在所述联接器体内形成的引导孔引导。也就是说，如果在安装所述喷射器时利用所述引导孔引导，所述连接活塞不必须是所述喷嘴针的强制组成部分，而能够是所述第一联接器活塞的组成部分。例如，所述连接活塞能够实施成与所述第一联接器活塞是一体的，或者与所述第一联接器活塞以这样的方式连接，即使得在第一安装步骤中，用第一联接器活塞和连接活塞实施为一件或形成为一件的元件***到所述联接器体的引导孔中，然后在第二步骤中，所述连接活塞与所述喷嘴针相连接。这样做的优点是所述机械连接点从所述低压区域转移到所述高压区域中。避免了所述活塞引导中的配合问题，例如因为在焊接或者压接时引起的变形，或者将它们移动到很少看见的区域中。如果所述高压区域通过分离地紧贴在第一联接器体上的密封套筒相对于所述低压区域密封，要保证在所述连接活塞与所述喷嘴针连接前，所述密封套筒已经被放置。
进一步优选地，所述连接活塞与所述喷嘴针和/或第一联接器活塞以力锁合、材料锁合和/或形状锁合的方式连接。如已经提到的，所述连接利用焊接或压接得到。而且也可以设置螺栓连接。优选地，所述连接活塞的至少一个端部部段设有外螺纹，并且在构造于第一联接器活塞和/或喷嘴针中的一个孔内设置有内螺纹。
进一步地，所述连接活塞也能够间接通过连接件连接所述喷嘴针。所述连接件优选具有与所述喷嘴针相同的外螺纹，并且轴向防止在所述喷嘴针上。所述连接例如能够利用焊接得到。为了容纳所述连接件，在所述连接件中能够构造孔，尤其是盲孔，所述连接活塞的一个端部部段***到所述孔中。在相应地选择所述直径时，所述连接能够是压接连接。作为选择，螺栓连接或焊接连接也是可以实施的。
本发明的主题还在于一种制造和/或安装燃料喷射器的喷嘴针组件的方法，所述喷嘴针组件包括喷嘴针，联接器活塞和连接活塞，其中，所述连接活塞的外直径比所述联接器活塞的外直径和/或喷嘴针的外直径小，并且所述连接活塞是所述一件式或多件式组成的联接器活塞的组成部分。在这个方法中，所述连接活塞首先通过所述联接器体的引导孔中引导，然后直接或间接与所述喷嘴针以力锁合、材料锁合和/或形状锁合的方式连接。所述方法形成一个喷嘴针组件，尤其有利地，它使用在根据本发明的燃料喷射器中。但所述喷嘴针组件还使用在改变的结构形式中，因而不限于应用在根据本发明的喷射器中。
优选地，所述连接活塞与所述喷嘴针和/或与用于间接连接所述连接活塞与喷嘴针的连接件被熔焊、钎焊、压接、螺栓连接和/或黏接。
所述连接活塞与所述喷嘴针的连接可以间接通过连接件得到，进一步优选地，所述连接件和喷嘴针钝碰撞并且相互焊接。
附图说明
下面将根据附图更进一步地阐明本发明的优选实施例。在附图中：
图1显示第一根据本发明的燃料喷射器的纵剖图；以及
图2显示第二根据本发明的燃料喷射器的纵剖图。
具体实施方式
图1的以纵剖图显示的燃料喷射器具有用于容纳喷嘴针4的喷嘴体1，和用于容纳操纵喷嘴针4的压电致动器7的喷射器体2。喷嘴针4以往复直线运动形式容纳在喷嘴体1的高压孔3中，从而通过所述喷嘴针行程，至少一个在喷嘴体1中形成的喷嘴孔5可打开或关闭。如果喷嘴针4位于它的打开位置中，在高压下的燃料通过至少一个喷射孔5喷射到内燃机的燃烧室中。燃料从高压存储器34，当前共有的存储器管道(共轨)输送到所述燃料喷射器。在喷射器体2中形成进入道35，燃料通过进入道35到达高压孔3中并因而到达至少一个喷射孔5。
为了操纵喷嘴针4，压电致动器7通过电线36连接电源(未显示)。在压电制动器7充电时，它经历了表示致动器行程的长度扩展，该长度扩展因为联接装置8转换成喷嘴针4的往复直线运动。当前的联接装置8布局成使压电致动器7的长度延长引起压电致动器7与喷嘴针4的运动反向的运动方向。也就是说，压电致动器7在喷嘴针4的打开行程中充电，而在两个喷射过程之间或在喷嘴针4的关闭位置中电卸载。由此，压电致动器7的负荷降低。
对压电致动器7的使用寿命同样有利的是，它容纳在喷射器体2的低压腔6中。压电致动器7因而不被施加高压。
已经提到的联接装置8具有两个盘形的联接器体9,10，它们在轴向方向上连续布置在喷射器体2和喷嘴体1之间。两个盘形的联接器体9,10分开，一个是属于喷射器体2的低压区域，一个是属于喷嘴体1的高压区域。同时，置于喷嘴体1上的盘形的联接器体9密封高压孔3，置于喷射器体2上的盘形的联接器体10密封低压腔6。联接装置8因而能够完成转移到所述低压区域中。
在两个盘形的联接器体9,10中分别形成用于容纳各联接器活塞15,16的圆柱孔11,12，其中，各联接器活塞15,16在各圆柱孔11,12内部轴向限制每个联接器活塞15,16。限制各联接器腔13,14的联接器活塞形成压力表面，它的表面比例确定所述致动器行程和喷嘴针行程之间的转换比例。当前，在配属于压电致动器的第二联接器活塞16上形成的用于限制第二联接器腔14的压力表面清楚地大于在第一联接器活塞15上形成的压力表面，第一联接器活塞15经连接活塞17连接喷嘴针4。连接活塞17因而通过第一盘形的联接器体9中的引导孔18和通过第一联接器腔13引导，从而在第一联接器活塞15上的限制联接器腔13的压力表面19减小连接活塞17的横截面面积。因此，第一联接器腔13布置在喷嘴针4和第一联接器活塞15之间，引起第一联接器腔13中的压力升高，第一联接器活塞15并因而喷嘴针4提升。如果压电致动器7的长度延长，第二联接器活塞16深深地浸入第二联接器腔14中，此时，燃料被排出。通过孔23,24和在其内形成的节流阀25，从第二联接器腔14排出的燃料到达第一联接器腔13中。因为选择的表面比例，即分别在联接器活塞15,16上形成的液压作用表面的大小，通过相对小的致动器行程，清楚地更大的喷嘴针行程引起打开至少一个喷射孔5。在孔23或24中形成的节流阀25引起所述针速度减小，从而进一步改善所述液压布局。
为了相对于高压孔3密封引导孔18，连接活塞17在高压孔3的区域中用套筒20环绕。套筒20还支承在第一盘形的联接器体9上。因此，套筒20在前侧具有形成为对向棱角的支承面。通过支承在喷嘴针4上的关闭弹簧31，套筒20与盘形的联接器体9保持就位。而且，关闭弹簧31保证喷嘴针4在压电致动器7电卸载时占据它的关闭位置。只要套筒20围绕连接活塞17布置，泄漏到引导孔18的区域中的泄漏不可能阻止，到达引导孔18中的泄漏量通过环形槽21和孔22，回流部30输送，其中，环形槽21与低压腔6连接。这样保证限定的联接器腔压力。在回流部30和低压腔6之间，如在当前情形下，布置止回阀29，它能够使低压腔6中的压力升高。因为升高低压腔6中的燃料压力，例如到150巴，也能够通过联接装置8得到关闭力，所述关闭力能够促进喷嘴针4的关闭运动。
而且，在低压腔6中布置预紧弹簧32，压电致动器7利用预紧弹簧32靠着喷射器壳体2预紧。
为了进一步优化喷嘴针4的关闭运动，所显示的燃料喷射器具有在高压孔3中形成的引导区域27以引导喷嘴针4。高压孔3的邻接引导区域27的区域通过节流阀28液压连通。节流阀28具有衰减喷嘴针4的运动的作用。喷嘴针4在引导区域27具有扩大的直径，从而形成径向延伸的凸肩26，其形成压力级。
进一步地，设置针止挡33以限制喷嘴针行程，它当前形成在套筒20的面向喷嘴针4的正面上。不在所述高压区域中，针止挡33也能够布置在低压区域中。
在图2中显示的根据本发明的燃料喷射器的实施例中，它与图1的实施例基本不同之处在于，连接活塞17是第一联接器活塞15的组成部分，喷嘴针4和第一联接器活塞15利用连接活塞17机械连接。在安装所述喷射器时，连接活塞17和第一联接器活塞15作为一个构造单件装配到引导孔18中。也就是说，连接活塞17首先连接联接器活塞15，当前为焊接，然后通过引导孔18引导。在连接活塞17的贯通端上放置套筒20，套筒20相对于所述低压区域密封所述高压区域。然后，喷嘴针4才放置连接件37，并与连接活塞焊接。连接件37与喷嘴针4形成一个元件，其中，连接件37和喷嘴针4同样能够实施为一件或者构造成一件的。当前，连接件37轴向置于喷嘴针4上，并且与它相焊接。
关于功能方面，图2所示的燃料喷射器与图1所示的燃料喷射器不同，因而在这方面参考上述实施方式。图2所示的替换实施方式应基本上容易安装根据本发明的燃料喷射器，并因而降低制造成本。此外，减小在所述引导区域中配合精度的危险，因为所述低压区域的机械连接点转移到所述高压区域中。可能因为焊接或压接引起连接活塞17变形，在高压孔3的区域中具有不重要的意义，因而表明所述机械连接点比较布置在这个区域中是比较有利的。
Claims (16)
1.一种用于燃料喷射***的燃料喷射器，所述燃料喷射器具有喷嘴体(1)和喷射器体(2)，其中，在所述喷嘴体(1)中形成用于容纳往复直线运动的喷嘴针(4)的高压孔(3)，至少一个喷射孔(5)通过所述喷嘴针的往复直线运动可打开或关闭，并且其中，在所述喷射器体(2)中形成用于容纳压电致动器(7)的低压腔(6)，所述压电致动器通过联接装置(8)以所述喷嘴针(3)在所述压电致动器(7)电卸载时占据它的关闭位置的方式与所述喷嘴针(4)液压地联接或可联接，其特征在于，
所述联接装置(8)包括第一和第二盘形的联接器体(9,10)，它们分别具有用于分别容纳限界联接器腔(13,14)的联接器活塞(15,16)的圆柱孔(11,12),以及，
所述第一盘形的联接器体(9)轴向限界所述高压孔(3)。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述第一和第二盘形的联接器体(9,10)在轴向方向上连续地布置在所述喷嘴体(1)和喷射器体(2)之间。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述第二盘形的联接器体(10)轴向限界所述低压腔(6)。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，
在所述喷嘴针(4)上形成连接活塞(17)，所述连接活塞用于机械地连接所述喷嘴针(4)和容纳在所述第一盘形的联接器体(9)中的第一联接器活塞(15)，其中，所述连接活塞(17)被在所述联接器体(9)中形成的引导孔(18)引导。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述连接活塞(17)穿过所述第一联接器腔(13)至少延伸到所述第一联接器活塞(15)上，从而在所述第一联接器活塞(15)上形成的并且限界第一联接器腔(13)的压力表面(19)减少了所述连接活塞(17)的横截面面积。
6.根据权利要求4或5所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述连接活塞(17)在所述高压孔(3)的区域中由密封地贴靠在所述第一盘形的联接器体(9)上的套筒(20)环绕。
7.根据权利要求4或5所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述引导孔(18)具有低压区域，该低压区域通过孔(22)与所述低压腔(6)连通。
8.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述联接器腔(13,14)通过在所述盘形的联接器体(9,10)中形成的孔(23，24)液压连接。
9.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述高压孔(3)具有用于引导所述喷嘴针(4)的引导区域(27)，其中，所述高压孔的邻接所述引导区域(27)的区域通过节流阀(28)液压连通。
10.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述低压腔(6)通过止回阀(29)连接回流部(30)，以便实现所述低压腔(6)中的压力增高。
11.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述喷嘴针(4)和所述容纳在第一盘形的联接器体(9)中的第一联接器活塞(15)通过连接活塞(17)机械连接，所述连接活塞(17)作为所述第一联接器活塞(15)的组成部分通过在所述联接器体(9)中形成的引导孔(18)引导。
12.根据权利要求11所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述连接活塞(17)与喷嘴针(4)和/或所述第一联接器活塞(15)以力锁合、材料锁合和/或形状锁合的方式连接。
13.根据权利要求11或12所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述连接活塞(17)间接通过连接件(37)连接所述喷嘴针(4)。
14.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征在于，所述燃料喷射***是共轨喷射***。
15.根据权利要求7所述的燃料喷射器，其特征在于，所述低压区域形式为环形槽(21)。
16.根据权利要求8所述的燃料喷射器，其特征在于，在一个所述孔(23，24)中形成一个节流阀(25)。
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