专利名称：用于内燃机、尤其是直接喷射的柴油发动机的燃料喷射系统的喷射器的制作方法
现有技术本发明涉及根据权利要求1的前序部分的喷射器。
上述类型的喷射器已由DE 195 19 191 C2公开。在该文献的主题中在喷射器体上端部上设有压电致动器及变换活塞，及通过一个长推杆将力传递到设置在喷射器体下端部上的喷嘴针上。该推杆与燃料输入部形成液压连接。一个开设在喷射器体中的压力通道通向喷嘴出口。此外设有一个在下部区域中包围推杆的环形空间，由该环形空间延伸出一个燃料回流通道。该燃料回流通道与变换活塞的一个延伸在推杆之上的内空间液压连接。一个构造在变换活塞之下的控制室由燃料输入口通过包围喷射器体中推杆的泄漏间隙供给燃料。
该公知的喷射器其结构复杂，由相对多的部件组成及不能满足现代燃料喷射系统、尤其是用于柴油发动机的共轨系统的高要求。
本发明的优点由上述现有技术出发，本发明的任务在于提出一种(也)适用于共轨系统的喷射器，其结构相对简单及用很少的零件即可满足地及有效地工作。
根据本发明，该任务在开始所述类型的喷射器上通过权利要求1的特征部分的特征来解决。
本发明基本构思的有利的进一步构型可由权利要求2-9中得到。
本发明的一个重要优点在于，喷嘴针通过压电致动器直接地控制。喷嘴针运动的速度可通过压电致动器的电压曲线进行调节。对于特别小的预喷射量的计量也可预给定一个部分行程。根据本发明的喷射器——尤其相对于由DE 195 19 191 C2公开的喷射器——的另一优点还在于，它无需燃料回流也可满足要求。
在附图中借助实施例表示出本发明及下面进行详细描述。附图(概要地)表示图1一个被直接控制的、具有压电致动器的共轨喷射器的实施形式的垂直纵截面，及图2根据图1的喷射器的下部分区域的、相对图1放大的视图。
具体实施例方式
标号10表示一个圆柱形喷射器体，它具有一个连续的、在其纵向延伸的大部分上为圆柱形的孔11。该孔11首先在其上端具有一个锥形逐渐缩小的区段12，该区段过渡到一个直角地弯曲的、最终通到外部的区段13、14。在孔11的用15标示的圆柱形区段中，设有一个相对大的纵向延伸长度的也为圆柱形的压电致动器16，它的直径小于孔区段15的内径。由此在压电致动器16的外壁与喷射器体10的内壁之间得到一个环形空间17。一方面轴向孔11的锥形区段12用于为此所需的压电致动器16在喷射器体10内的定心。另一方面，在需要时可在环形空间17中设置一些彼此以一定的轴向间隔的透流的间隔圈(未示出)。
孔11的上部的弯角的区段13、14被用作对压电致动器16供电的电缆穿孔。
在喷射器体10的上端部上设有一个燃料输入部18，例如一个共轨系统的高压接口，该燃料输入部通过一个压力通道19与环形空间17形成液压连接。
在喷射器体10的下端部上及与其同轴心地连接着一个喷嘴体20，它接收一个喷嘴针21。喷嘴体20借助一个锁紧螺母(夹紧螺母)22被固定在喷射器体10上，其方式是，该喷嘴体20用其后侧的端面23密封地靠触在喷射器体10的下端面24上。
为了接收喷嘴针21，喷嘴体20具有一个向上敞开的多重设台阶的内空间25，该内空间的下部构成一个通出到两个喷嘴出口孔的锥形阀座28。阀座28与喷嘴针21的一个起闭合体作用的锥形端部区段29相互配合。
喷嘴针21在其上端部具有一个较大直径的区段30，该区段配合到一个套筒形式的向下敞开的转换活塞32的圆柱形内空间31中。转换活塞32的上终端构成一个凸缘33。一个设在环形空间17中——这里包围着转换活塞32——的、其一端支撑在喷嘴体20的端面23上及另一端支撑在转换活塞32的凸缘33上的螺旋弹簧34使转换活塞32与压电致动器16的端面保持接触。通过在箭头方向35上由压簧34经过转换活塞32作用在压电致动器16上的压力使压电致动器16用其上侧36密封地压在喷射器体10上，及由此其电端子(未示出)可通过弯角的孔13，14由喷射器体10体导出。
此外如该图所示，在喷嘴体20的下部分中——作为喷嘴体内空间25的组成部分——构造有一个同心地包围喷嘴针21的圆柱形压力室37，后者通过喷嘴体20中的孔38、39及一个构成在喷嘴体20与夹紧螺母22之间的环形空间40与喷射器体10的环形空间17液压连接。
另一特点在于，喷嘴体20的内空间25的上部具有一个构造有台阶的直径扩大部分41，在该直径扩大部分中这样地导向变换活塞32，以致一个构成在扩宽的内空间部分41中的在变换活塞32之下的控制室42通过泄漏间隙43(尤其见图2)与喷射器体10的环形空间17形成液压连接。喷嘴体内空间25的具有比较而言较小直径的区段44用于在喷嘴体20内导向喷嘴针21。并且该导向配合44被这样地设计，使得构成一个泄漏间隙45(尤其见图2)。因此控制室42通过第二泄漏间隙45与圆柱形空间37液压连接，后者本身——通过槽38至40——由喷射器体10的环形空间17加载高压。
此外的一个特点在于，变换活塞32的延伸在喷嘴针21之上的内空间31也与喷射器体10的高压加载的环形空间17液压连接，确切地说通过变换活塞32上的侧向孔46形成连接。
喷嘴针21的上部的(变粗的)区段30现在这样地在变换活塞32中被导向，以致得到(另)一个泄漏间隙47(见图2)。并由此通过该(第三)泄漏间隙47在控制室42与喷射器体10的高压加载的环形空间17之间形成液压连接。
另一特点在于，在变换活塞32的内空间31中设有一个(第二)螺旋压簧48，它在喷嘴针21上施加一个向着闭合方向(箭头49)上的力。通过(第二)压簧48在喷射过程之间的间歇期间及机动车停止时使喷嘴针21保持闭合。在图1及2中可看出喷嘴针21的打开位置。在打开位置中发生喷射过程，其中燃料由圆柱形的压力室37通过出口孔26，27到达内燃机的(未示出的)气缸燃烧室中。
构成在变换活塞32的下端的控制室42用于液压的纵向平衡及作为压电致动器16的伸长运动的液压变换器。
燃料由喷射器体10直到喷嘴出口孔的输送通过(比较而言短的)槽38(或多个这样的槽)穿过喷嘴体20来实现，该槽38使喷射器体10和在夹紧螺母22与喷嘴体20之间的环形空间40相连接。燃料由环形空间40通过另一个(比较而言短的)孔39(或多个这样的孔)导入喷嘴出口孔26、27。
上述喷射器的工作如下当在各个喷射过程之间的间歇期间压电致动器16不通以电流。如果现在压电致动器受电控制，则该致动器伸长及使变换活塞32抵抗两个压簧34、48的力向下(箭头方向49)运动。由此使控制室42的体积变小，及控制室42中的压力升高。因此在喷嘴针21上施加一个打开的力(在箭头方向35上)。一旦打开的力超过闭合的压力及压簧48的力，喷嘴打开，其方式是喷嘴针21取得由附图可看出的(上)位置及由此释放出口孔26、27。通过借助变换活塞32的行程变换可使喷嘴针21实施一个最大的行程，该行程明显地大于电控制的压电致动器16的伸长行程。
一旦喷嘴针21离开阀座节流的行程范围，则出现作用在它上面的压力的平衡。这时压电致动器16必需通过变换活塞32保持使控制室42中的压力仅这样大地超过压力接口18上具有的高压(共轨压力)，使得压簧48的阻力被克服。最长可能的控制持续时间通过从控制室42出来的泄漏(43、45、47)来确定。
如果控制室42中的压力下降到共轨压力上，则喷嘴针21进行向下(箭头49)的运动直到它用其锥形尖端29的表面使出口孔26、27闭合。为了闭合喷嘴针21，使压电致动器16的电控制中断。压电致动器16于是收缩，及控制室42中的压力下降到共轨压力以下。由此喷嘴针21得到所需的闭合力及闭合。
在此情况下压力弹簧34可防止压电致动器16与变换活塞32相分离。因此压电致动器16与变换活塞32持续地保持在(由图1及图2可看到的)彼此构成传力链的接触位置中。
权利要求
1.用于内燃机、尤其是直接喷射的柴油发动机的燃料喷射系统的喷射器，具有一个设置在喷射器体(10)中的压电致动器(16)，该压电致动器通过第一弹簧装置(34)在一侧与喷射器体(10)及在另一侧与套筒形式的变换活塞(32)保持接触；一个与喷射器体(10)相连接的具有至少一个喷射出口孔(26，27)的喷嘴体(20)，一个构造有台阶的喷嘴针(21)在该喷嘴体中轴向可移动地被导向；设置在变换活塞(32)内的第二弹簧装置(48)，该弹簧装置——与作用在喷嘴针(21)的后侧上的喷射压力一起——使喷嘴针(21)保持在闭合位置中；及一个构成在变换活塞(32)的喷嘴针侧端部处的控制室(42)，该控制室通过至少一个泄漏间隙(43，45，47)与一个处于喷射压力下的燃料输入部(18)形成连接，其中喷嘴针(21)被位于控制室(42)中的燃料在打开方向(35)上加载，其特征在于由压电致动器(16)操作的变换活塞(32)在空间上这样直接地配置给喷嘴针(21)，即喷嘴针(21)用一个后部的区域(30)配合到变换活塞(32)的内空间(31)中，该后部的区域(30)具有比喷嘴针(21)的喷嘴出口侧区域大的直径。
2.根据权利要求1的喷射器，其中喷嘴体(20)连接在喷射器体(10)的在流动方向(49)上的端部上，其特征在于压电致动器(16)基本上延伸至喷射器体(10)的喷嘴体侧(下侧)的端部(24)。
3.根据权利要求1或2的喷射器，其中圆柱形压电致动器(16)被这样地定心在喷射器体(10)的轴向圆柱形孔(15)中，以致在压电致动器(16)的外壁与喷射器体(10)的圆柱形孔(15)的内壁之间形成一个环形空间(17)，其特征在于该环形空间(17)直接地与处于喷射压力(高压)下的燃料输入部(18)液压连接。
4.根据权利要求3的喷射器，其特征在于环形空间(17)也延伸到轴向连接在压电致动器(16)上的变换活塞(32)的区域中；及变换活塞(32)的内空间(31)与环形空间(17)及由此与燃料输入部(18)液压连接。
5.根据权利要求4的喷射器，其特征在于在环形空间(17)的配置给变换活塞(32)的(下部)区域中设有一个同心地包围变换活塞(32)的压簧(34)，该压簧在压电致动器侧支撑在变换活塞(32)的一个凸缘(33)上及在喷嘴出口侧支撑在喷嘴体(20)的后侧(上部)的端面(23)上，使得压电致动器(16)与变换活塞(32)构成传力链地保持接触。
6.根据以上权利要求中一项或多项的喷射器，其特征在于喷嘴针(21)在构成一个圆柱形的泄漏间隙(47)的情况下在变换活塞(32)的内空间(31)中被导向，使得变换活塞(32)的处于喷射压力(高压)下的内空间(31)与控制室(42)之间产生液压连接。
7.根据以上权利要求中一项或多项的喷射器，其特征在于变换活塞(32)在构成一个(另外的)泄漏间隙(43)的情况下在喷嘴体(20)中被导向，使得在处于喷射压力(高压)下的环形空间(17)与控制室(42)之间产生液压连接。
8.根据以上权利要求中一项或多项的喷射器，其中在喷嘴体(20)的喷嘴出口侧区域中构造有一个同心地包围喷嘴针(21)的圆柱形的压力室(37)，该压力室与处于喷射压力(高压)下的燃料输入部(18)液压连接，其特征在于在喷嘴体(20)中在圆柱形压力室(37)的后侧构造有一个轴向孔(44)，喷嘴针(21)在构成一个(另外的)泄漏间隙(45)的情况下在该轴向孔中被导向，使得在处于喷射压力(高压)下的圆柱形压力室(37)与控制室(42)之间产生液压连接。
9.根据权利要求8的喷射器，其中喷嘴体(20)借助一个锁紧螺母(夹紧螺母22)被固定在喷射器体(10)上，其特征在于在喷嘴体(20)的外壁与锁紧螺母(22)的内壁之间构成一个圆柱形的间隙(40)，该间隙——通过开设在喷嘴体(20)中的槽(38，39)——一方面与所述环形空间(17)及另一方面与圆柱形压力室(37)液压连接。
全文摘要
本发明涉及用于内燃机、尤其是直接喷射的柴油发动机的燃料喷射系统的喷射器，具有一个设置在喷射器体(10)中的压电致动器(16)，该压电致动器通过第一弹簧装置(34)在一侧与喷射器体(10)及在另一侧与套筒形式的变换活塞(32)保持接触。及还具有一个与喷射器体(10)相连接的具有至少一个喷射出口孔(26，27)的喷嘴体(20)，一个构造有台阶的喷嘴针(21)在该喷嘴体中轴向可移动地被导向，及设有设置在变换活塞(32)内的第二弹簧装置(48)，该弹簧装置与作用在喷嘴针(21)的后侧上的喷射压力一起使喷嘴针(21)保持在闭合位置中。此外还具有一个构成在变换活塞(32)的喷嘴针侧端部处的控制室(42)，该控制室通过至少一个泄漏间隙(43，45，47)与一个处于喷射压力下的燃料输入部(18)形成连接，其中喷嘴针(21)被位于控制室(42)中的燃料在打开方向(35)上加载。本发明的特征是由压电致动器(16)操作的变换活塞(32)在空间上这样直接地配置给喷嘴针(21)，即喷嘴针(21)用一个后部的区域(30)配合到变换活塞(32)的内空间(31)中，该后部的区域(30)具有比喷嘴针(21)的喷嘴出口侧区域大的直径。
文档编号F02M47/00GK1806116SQ200480016377
公开日2006年7月19日 申请日期2004年4月8日 优先权日2003年6月11日
发明者塞巴斯蒂安·坎内, 戈德哈德·嫩特维希 申请人:罗伯特·博世有限公司