专利名称：喷射系统以及用于制造喷射系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种喷射系统以及一种用于制造喷射系统的方法。
背景技术：
具有至少一个喷射器的喷射系统以及尤其是无泄漏油的共轨喷射 系统要求控制元件或者执行机构，比如喷射器的高压室中的压电执行 机构。本发明的技术领域尤其涉及具有执行机构或者执行器的共轨喷 射器或者喷射系统，所述执行机构或者执行器用于借助于高压室中的 喷嘴针来打开和关闭喷嘴，所述高压室则具有液压的纵向补偿机构以
及用于操纵所述喷嘴针的杠杆传动器(Hebeltibersetzer ).所述纵向 补偿机构尤其具有啮合在压电执行机构的压电堆的底板的孔中的活 塞、在所述底板和所述活塞之间的液压容积比如燃料容积和用于使所 述压电堆复位的复位弹簧。这样的喷射系统比如由DE 101 45 620 B4 中得到公开。
上面提到的杠杆传动器的功能是，将由所述压电堆提供的升程转 换为变化的尤其扩大的升程。为此，所述杠杆传动器通常具有与压电 执行机构相耦合的执行机构杆和与喷嘴针相耦合的针杆。所述执行机 构杆和针杆构成双级的杠杆机构，该杠杆机构由于双级性而具有较大
的结构高度。申请人在用这样的杠杆传动器进行的试验中发现，在操 纵杠杆时导入所述喷嘴针中的倾斜力矩会导致不利的功能影响。尤其
在提升运动中所产生的侧向力作用于所述喷嘴针。由此在针导向装置 中产生不期望的摩擦力，所述摩擦力增加了用于提升喷嘴针的能量需 求。此外，申请人内部知道，借助于在针杆区域中附加的导向装置来 对这种不利的功能影响进行校正。不过，偏心的导入所述杠杆传动器 中的力传递在组件的过渡区域中比如在针杆和喷嘴针的喷嘴针头之间 导致摩擦痕迹增加。由此在这些部件之间比如在所述针杆和喷嘴针头 之间产生高摩擦损失。不利的是，这些摩擦损失使所述喷射系统的使 用寿命缩短。这些摩擦损失也在转换或者传递由所述执行机构提供的 升程时引起能量损失。 发明内容因此，本发明的任务是，提供一种喷射系统，在该喷射系统中对 传递到喷嘴针上的偏心的力传递进行补偿。
此外，本发明的任务是，提供一种具有减少的或者降低到最低限 度的摩擦损失的喷射系统。
另一个任务是，提供一种简单的以及尤其成本低廉的具有杠杆传 动器的喷射系统，所述杠杆传动器尤其具有最小的摩擦损失。
此外，本发明的任务是，提供一种简单的以及尤其成本低廉的喷 射系统，该喷射系统具有减少的或者降低到最低限度的结构长度。
按本发明，这些所提出的任务中的至少一项任务通过具有权利要
射系统的方法得到解决。
相应地，按本发明提出一种用于在预先确定的燃料压力下喷射燃
料的喷射系统，该喷射系统具有
-执行机构，该执行机构提供用于提升喷嘴针的升程，所述喷嘴针 打开喷嘴，燃料被喷射到该喷嘴中；
-用于将所提供的升程转换为变化的升程的杠杆传动装置，所述杠
针相耦合的杠杆机构，
-其中所述杠杆机构具有至少两个对称布置的单臂的杠杆，所述单 臂的杠杆分别借助于单个的针头支座在提升所述喷嘴针时接触所述喷
嘴针的喷嘴针头；并且
-其中所述补偿机构适合于对所述执行机构的对所述单臂的杠杆的
不同的力作用进行补偿。
此外，提出一种用于制造喷射系统的方法，所述喷射系统则用于 在预先确定的燃料压力下喷射燃料，该方法具有以下步骤
-将执行机构布置在所述喷射系统的外壳中，该执行机构提供用于 提升喷嘴针的升程，所述喷嘴针打开喷嘴，燃料被喷射到该喷嘴中；
升程的杠杆传动装置相耦合，所述杠杆传动装置具有与所述执行机构 相耦合的补偿机构以及与所述喷嘴针相耦合的杠杆机构，其中所述杠 杆机构具有至少两个对称布置的单臂的杠杆，所述杠杆分别借助于单 个的针头支座与所述喷嘴针的喷嘴针头接触用于提升所述喷嘴针，其中所述补偿机构适合于对所述执行机构的对所述单臂的杠杆的不同的 力作用进行补偿。
有利的是，通过在所述执行机构和所述杠杆机构之间布置所述补 偿机构获得这样的优点，也就是对所述执行机构的作用于所述杠杆机 构的单臂杠杆上的潜在不同的力作用进行补偿并且由此不会出现所述
杠杆机构对所述喷嘴针的侧向力作用，由此一方面由于降低的摩擦获 得更小的磨损作用并且另 一方面获得更低的能量需求用于提升所述喷 嘴针。此外，所述杠杆机构的单臂的杠杆构造为对称的尤其旋转对称 的，从而不仅在驱动装置上而且在所述针上都不会有任何从摩擦和横 向运动中产生的横向力导入所述系统中，所述横向力又会导致在耦合 在其上的部件上的摩擦增加。总之，通过按本发明的装置在传递升程 时减少在所述喷射系统的组件或部件之间的摩擦。按本发明降低了摩 擦损失，由此改进了所述喷射系统的抗疲劳强度和使用寿命。
布置所述补偿机构的另 一优点在于，可以非同轴地布置所述执行 机构和所述杠杆传动装置，而不必忍受所述执行机构的对所述杠杆传 动装置的单臂杠杆的不均匀的力作用。由此获得用于所述喷射系统的 结构的设计方案的自由度。
本发明的另一个优点在于，不必使用双级的杠杆。由于单臂杠杆 的使用，将所述杠杆传动装置的结构长度以及由此将所述喷射系统的 结构长度减小或者说降低到最低限度。此外，按本发明的喷射系统由 于省去了部件尤其由于两个相同的杠杆而具有更低的制造成本。
本发明的有利的设计方案和改进方案由从属权利要求以及参照附 图进行的说明中获得。
按照本发明的一种优选的设计方案，所述执行机构是磁性执行机 构或者是压电执行机构。
按照本发明的一种优选的改进方案，所述磁性执行机构具有扁平 衔铁或者插入式衔铁。
按照一种另外的优选的改进方案，所述具有插入式衔铁的磁性执 行机构具有辅助气隙。有利的是，通过所述辅助气隙的使用来达到这 一点，即所述磁性执行机构可以提供关于升程线性的力分布。
按照一种另外的优选的设计方案，所述具有扁平衔铁的磁性执行 机构具有环面线團或者环状线團。所述扁平衔铁优选具有方形的横截面。
按照一种另外的优选的设计方案，所述单臂杠杆借助于隔缝彼此 分开。
按照一种另外的优选的改进方案，设置了液压的补偿器，该补偿 器具有补偿器罐和啮合在该补偿器罐中的活塞，其中在所迷补偿器罐 和所述活塞之间构成中间空隙，该中间空隙用流体尤其用燃料来填充， 其中所述中间空隙为了液压补偿通过流动缝隙与补偿容积相耦合。通 过所述液压补偿器的使用，可以有利地对所述喷射系统的部件公差以 及温度膨胀作用进行补偿。
按照一种另外的优选的设计方案，所述压电执行机构的底板与所 述补偿器相耦合并且所述补偿机构具有活塞.所述补偿机构或者补偿 元件的对力平衡来说所必需的活动性通过所述活塞的密封面的较短的 圆柱形区域来得到保证。这个区域的最大长度依赖于用于长度补偿所 必需的间隙。作为替代方案，也可以设置球形的密封面。
按照一种另外的优选的设计方案，所述压电执行机构的底板与所 述活塞相耦合并且所述补偿机构具有所述补偿器罐。
按照一种另外的优选的设计方案，所述压电执行机构具有能够控 制的压电堆。所述能够控制的压电堆依赖于控制信号提供用于沿关闭 方向或沿打开方向操纵所迷喷嘴针的升程。
下面借助于在附图的示意图中说明的实施例对本发明进行详细解
释。其中
图1是按本发明的喷射系统的第一实施例的示意方框图； 图2是按本发明的喷射系统的第二实施例的示意方框图； 图3、 4是按本发明的喷射系统的第三实施例的截取部分的详细视
图5是按本发明的喷射系统的第四实施例的示意方框图；并且 图6是按本发明的方法的优选的实施例的示意流程图； 在所有附图中，相同的或者说功能相同的元件和装置-只要未作其 它说明-均用相同的附图标记来表示。
具体实施例方式
按图l-5的用于在预先确定的燃料压力下喷射燃料P的喷射系统1的实施例具有这样的共同点，即按本发明的喷射系统1具有执行机构2 、 3和设有补偿机构6及杠杆机构7的杠杆传动装置5。在此，所述执行 机构2、 3提供用于提升喷嘴针4的升程，所述喷嘴针4打开喷嘴，所 述燃料P被喷入所述喷嘴中。所述用于将所提供的升程转换为变化的 升程的杠杆传动装置5相应地具有与执行机构2、 3相耦合的补偿机构 6和与喷嘴针4相耦合的杠杆机构7。在此所述杠杆机构7具有至少两 个对称布置的单臂的杠杆8a、 8b，所述杠杆8a、 8b分别借助于单个的 针头支座9a、 9b在提升所述喷嘴针4时接触所述喷嘴针4的喷嘴针头 10。此外，所述补偿机构6按本发明适合于对所述执行机构2、 3的对 所述单臂的杠杆8a、 8b的不同的或者不均匀的力作用进行补偿。
此外，按照按图1的第一实施例以及按图2的第二实施例，所述 喷射系统1具有液压的补偿器14。所述液压的补偿器14拥有补偿器罐 15和啮合在该补偿器罐15中的活塞16,在所述补偿器罐15和活塞16 之间构造了中间空隙17，该中间空隙17用流体尤其是用燃料P来填充。 该中间空隙17为进行液压补偿通过流动缝隙18与补偿容积相耦合。
此外，按图1和2的喷射系统1具有压电执行机构3作为执行机构。 所述压电执行机构3具有能够控制的压电堆19，该压电堆19依赖于控 制信号(未示出)来提供升程，用于沿关闭方向Rl或者沿打开方向 R2来操纵所述喷嘴针4。为进行密封，所述压电堆19优选用波紋管(未 示出)来包围。不过，所述喷嘴针4沿关闭方向Rl的关闭基本上通过 产生必需的闭合力的弹黄(未示出)来进行，在所述压电堆19卸栽并 且拉回到预先确定的原始位置中时该弹簧适合于所述用途。
此外，按图1-5的喷射系统1具有支承装置21，该支承装置21支 承着所述杠杆机构7。尤其所述单臂的杠杆8a、 8b在传递升程时在所 述支承装置21上滚动。此外，所述喷射系统1优选具有用于使所述喷 嘴针4复位的复位弹簧22，该复位弹簧22将所述喷嘴针4与外壳20 或者与支承装置21相耦合。
按照按图1的第一实施例，所述压电执行机构3的底板23与所述 补偿器罐15相耦合，并且所述补偿机构6具有所述活塞16。作为替代 方案，按照按图2的第二实施例，所述压电执行机构3的底板23可以 与所述活塞16相耦合，并且所述补偿机构6可以具有补偿器罐15。
图3和4示出了按本发明的喷射系统1的第三实施例的截取部分的详细视图。图3和4尤其示出了所迷具有补偿机构6和杠杆机构7 的杠杆传动装置5。所述杠杆机构7具有两个对称布置的单臂的杠杆 8a、 8b。
单臂的杠杆8a、 8b在本申请的意义上是至少在一侧如单臂叉一样 成形的杠杆。这一侧是所述杠杆的用来提起所述喷嘴针头IO的一侧。 所述单臂的杠杆8a、 8b基本上构造为U形的。所述单臂的杠杆8a、 8b 分别借助于单个的针头支座9a、 9b来接触所述喷嘴针4的喷嘴针头10 用于提起所述喷嘴针4。通过所述单臂的杠杆8a、 8b来提起所述喷嘴 针4，由此所述喷嘴针4仿佛在旋转运动中从所述喷嘴针座(未示出) 中提起，由此在所述喷嘴针头10和相应的单臂杠杆8a、 8b之间出现 明显降低的摩擦损失。优选所述单臂的杠杆8a、 8b在与所述支承装置 21的接触区域中拥有凸起的轮廓，所述单侧的杠杆8a、 8b支承在所述 支承装置21上。尤其所述单臂的杠杆8a、 8b借助于隔缝13彼此分开。 图4中的附图标记24表示用于所述喷嘴针4的孔。
图5示出了按本发明的喷射系统1的第四实施例，按图5的喷射 系统1的第四实施例与按图1和2的第一和第二实施例的区別尤其在 于，作为执行机构没有使用压电执行机构3,而是使用磁性执行机构2。 图5示出了具有插入式衔铁11的磁性执行机构2。作为具有插入式衔 铁ll的设计方案的替代方案，也可以使用具有扁平衔铁的磁性执行机 构2。
按图5的具有插入式衔铁11的磁性执行机构2在线團27和插入式 衔铁11之间具有辅助气隙12。所迷线围27与磁罐(Magnettopf) 26 相耦合。沿垂直的方向在所述线團27的上方，在所述线團27和所述 插入式衔铁11之间形成工作气隙25。
所述磁性执行机构2的升程借助于挺杆28传递到所述补偿机构6 上。在此，所述磁性执行机构2布置在所述喷射系统1的低压区域ND 中并且所述杠杆传动装置5以及喷嘴针4和潜在地在其之间耦合的装 置布置在所述喷射系统1的高压区域HD中。
此外，图5示出了用于以预先确定的燃料压力来输送燃料P的高 压接头29，所述燃料压力比如处于1500-2000bar的范围内。此外，图 5示出了泄漏油接头30，该泄漏油接头30与所述喷射系统1的高压区 域HD相耦合。
9此外，图5示出了在针杆32中布置了针导向装置31用于改进所述 喷嘴针4的导向。当然，所述针导向装置31也可以用在前面的实施例 中。此外，外套33防止所述磁性执行机构2受到外部影响。
图6示出了按本发明的用于制造所述喷射系统1的方法的一种优 选的实施例的示意流程图，所述喷射系统1则用于在预先确定的燃料 压力下喷射燃料P。下面借助图6中的方框图对按本发明的方法进行解 释。按本发明的方法具有以下方法步猓S1和S2:
方法步骤Sl:
将执行机构2、 3布置在所述喷射系统1的外壳20中，该执行机构 2、 3提供用于提升喷嘴针4的升程，所述喷嘴针4打开喷嘴，燃料P 被喷射到该喷嘴中；
方法步骤S2:
将所述执行机构2、 3与用于将所提供的升程转换为变化的尤其扩 大的升程的杠杆传动装置5相耦合。所述杠杆传动装置5具有与所迷 执行机构2、 3相耦合的补偿机构6或补偿板以及与所述喷嘴针4相耦 合的杠杆机构7。所述杠杆机构7具有至少两个对称布置的单臂的杠杆 8a、 8b，所述单臂的杠杆8a、 8b分别借助于单个的针头支座9a、 9b 与所述喷嘴针4的喷嘴针头10接触用于提升所述喷嘴针4。此外所述 补偿机构6适合于在传递所述升程时对所述执行机构2、 3的对所述单 臂的杠杆8a、 8b的不同的或者不均匀的力作用进行补偿。
尽管前面借助于优选的实施例对本发明进行了说明，但本发明不 局限于这些实施例，而是能够以多种多样的方式方法加以改动。
权利要求
1. 用于在预先确定的燃料压力下喷射燃料(P)的喷射系统(1)，具有a)执行机构(2、3)，所述执行机构(2、3)提供用于提升喷嘴针(4)的升程，所述喷嘴针(4)打开喷嘴，燃料(P)被喷入所述喷嘴中；b)用于将所提供的升程转换为变化的升程的杠杆传动装置(5)所述杠杆传动装置(5)则具有与所述执行机构(2、3)相耦合的补偿机构(6)以及与所述喷嘴针(4)相耦合的杠杆机构(7)，c)其中，所述杠杆机构(7)具有至少两个对称布置的单臂的杠杆(8a、8b)，所述单臂的杠杆(8a、8b)分别借助于单个的针头支座(9a、9b)在提升所述喷嘴针(4)时接触所述喷嘴针(4)的喷嘴针头(10)；并且d)其中，所述补偿机构(6)适合于对所述执行机构(2、3)的对所述单臂的杠杆(8a、8b)的不同的力作用进行补偿。
2. 按权利要求1所述的喷射系统，其特征在于，所述执行机构(2、 3)是磁性执行机构(2)或者是 压电执行机构(3)。
3. 按权利要求2所述的喷射系统，其特征在于，所述磁性执行机构(2)具有扁平衔铁或者插入式衔 铁(11)。
4. 按权利要求3所述的喷射系统，其特征在于，所述具有插入式衔铁(n)的磁性执行机构(2)具 有辅助气隙(12),
5. 按权利要求3所述的喷射系统，其特征在于，所述具有扁平衔铁的磁性执行机构(2)具有环面线 圏或者环状线围，其中所述扁平衔铁尤其具有方形的横截面。
6. 按权利要求1或者按权利要求2到5中任一项所述的喷射系统， 其特征在于，所述单臂的杠杆(8a、 8b)借助于隔缝(13)彼此分开。
7. 按权利要求2或者按权利要求3到6中一项或者多项所述的喷 射系统，其特征在于，设置了液压的补偿器(14)，该补偿器(14)具有 补偿器罐(15)和啮合在该补偿器罐(15)中的活塞(16)，其中在 所述补偿器罐(15)和所述活塞(16)之间构成中间空隙(17),所 述中间空隙(17)用流体尤其用燃料(P)来填充，其中所述中间空隙 (17)为进行液压补偿通过流动缝隙(18)与补偿容积相耦合。
8. 按权利要求7所述的喷射系统，其特征在于，所述压电执行机构(3)的底板(23)与所迷补偿器 罐(15)相耦合并且所述补偿机构(6)具有所述活塞(16)。
9. 按权利要求7所述的喷射系统，其特征在于，所述压电执行机构(3 )的底板(23 )与所述活塞(16 ) 相耦合并且所述补偿机构(6)具有所述补偿器罐(15)。
10. 按权利要求2或者按权利要求3到9中一项或多项所述的喷射 系统，其特征在于，所述压电执行机构(3 )具有能够控制的压电堆(19 )， 该压电堆(19)依赖于控制信号来提供用于沿关闭方向(Rl)或者沿 打开方向(R2)搮纵所述喷嘴针(4)的升程。
11. 用于制造在预先确定的燃料压力下喷射燃料(P)的喷射系统 (1)的方法，具有以下步骤a) 将执行机构(2、 3)布置在所述喷射系统(1)的外壳(20) 中，该执行机构(2、 3)提供用于提升喷嘴针(4)的升程，所述喷嘴 针(4)打开喷嘴，燃料(P)被喷射到该喷嘴中；b) 将所述执行机构(2、 3)与用于将所提供的升程转换为变化的 尤其扩大的升程的杠杆传动装置(5)相耦合，所述杠杆传动装置(5) 具有与所述执行机构(2、 3)相耦合的补偿机构(6)以及与所述喷嘴 针(4)相耦合的杠杆机构(7),其中所述杠杆机构(7)具有至少两 个对称布置的单臂的杠杆(8a、 8b)，所述单臂的杠杆(8a、 8b)分 别借助于单个的针头支座(9a、 9b)与所述喷嘴针(4)的喷嘴针头U0) 接触用于提升所述喷嘴针(4)，其中所述补偿机构(6)适合于对所 述执行机构(2、 3)的对所述单臂的杠杆(8a、 8b)的不同的力作用 进行补偿。
全文摘要
按本发明的在预先确定的燃料压力下喷射燃料的喷射系统(1)具有执行机构(2、3)和杠杆传动装置(5)，其中所述执行机构(2、3)提供用于提升喷嘴针(4)的升程，所述喷嘴针打开喷嘴，燃料被喷入所述喷嘴中；所述杠杆传动装置(5)则用于将所提供的升程转换为变化的升程，该杠杆传动装置(5)具有与所述执行机构(2、3)相耦合的补偿机构(6)以及与所述喷嘴针(4)相耦合的杠杆机构(7)，其中所述杠杆机构具有至少两个对称布置的单臂的杠杆(8a、8b)，所述单臂的杠杆(8a、8b)分别借助于单个的针头支座(9a、9b)在提升所述喷嘴针(4)时接触所述喷嘴针(4)的喷嘴针头(10)；并且其中所述补偿机构(6)适合于对所述执行机构(2、3)的对所述单臂的杠杆(8a、8b)的不同的力作用进行补偿。
文档编号F02M51/06GK101479465SQ200680055245
公开日2009年7月8日 申请日期2006年10月2日 优先权日2006年7月7日
发明者M·克龙伯格 申请人:欧陆汽车有限责任公司