专利名称：燃料喷射装置的制作方法
现有技术本发明涉及根据权利要求1所述类型的燃料喷射装置。
具有压电执行机构(＝压电调节器)及由液压耦合器转换的CR喷射器(CR＝Common Rail，共轨)已公开。具有同轴心地相互套插地设置的活塞的组合耦合器也已公开。公知的装置使用一个A阀作为控制阀。该阀可仅以相对小的直径构造，因为否则阀上的力变得过高，以致它不能由压电执行机构操作。
本发明的优点相比之下，根据本发明的具有权利要求1所述特征的用于内燃机的燃料喷射装置具有其优点，即提供了一种具有压电调节器的CR喷射器，其中阀可具有大的横截面。由此可使喷射阀的打开及闭合更迅速地进行。组合耦合器允许装置有短的结构长度。该耦合器通过CR压力来支持。
附图中示出了根据本发明的燃料喷射装置的一个实施例，在以下的说明中对其详细地描述。附图表示唯一的附图表示一个具有一个喷射阀、一个控制阀以及一个液压耦合器的根据本发明的燃料喷射装置的主要组成部分。
实施例的说明根据本发明的燃料喷射装置1由一个压力储存器(共轨)3通过高压导管5供给高压下的燃料，燃料由该高压导管起通过喷射导管6到达一个喷射阀9。一个内燃机通常具有多个这样的喷射阀，为简明起见仅示出了一个喷射阀。喷射阀9具有一个阀针(阀活塞，喷嘴针)11，该阀针在其闭合位置中用其锥形的阀密封面12封闭喷射孔13，燃料可通过该喷射孔喷射到内燃机的燃烧室的内部。燃料通过环形的喷嘴室14到达喷嘴针的区域中，燃料允许由该喷嘴室起通过一个构造成压力肩的控制面15将压力施加在喷嘴针的打开方向上。如果所述压力在打开方向上在阀针上施加这样一个力，该力克服了与打开相反地作用的力，则阀被打开。
一个执行机构31用于控制喷射孔的打开及闭合。该执行机构根据控制在一个机械的输出端上产生一个偏移及一个用于操作其它部件的力。在该例中它涉及一种电操作的执行机构。在该例中它是一个具有压电元件的执行机构，即一个压电执行机构。该执行机构根据电控制在该附图的垂直方向上并由此在其纵向方向上取得一个伸长的位形或一个缩短的位形。在该例中执行机构具有这样的结构，即该执行机构在通电流(连接到一个直流电源上)时取得一个伸长的位形，不通电流时取得一个缩短的位形。该执行机构构成一个容性负载且在持续通电流时不消耗损耗功率。有利的或要求的可以是，压电执行机构由一个夹持装置如弹簧这样地预加载，使得包括在执行机构中的压电元件始终负载有压力。这对于技术人员是公知的，因此在以下对此不再描述。该压电执行机构的上端部以该附图中未示出的方式被锚固在喷射装置中，而该压电执行机构的下端部则用于它的力及运动最后被用来打开及闭合喷射孔。为此设置有一个液压耦合器38用于其耦合，该液压耦合器具有一个与压电执行机构耦合的活塞39及另一个活塞40。在该实施例中，通常需要通过该耦合器使该另一个活塞40的行程与活塞39的行程相比得以增大(通过液压作用的活塞面的适当选择)。对于该液压耦合器的结构及作用原理还将在下面描述。
当该液压耦合器的同压电执行机构非直接连接的活塞40打开一个控制阀41(或排出阀)时，一个被注入燃料的控制腔43中的压力则下降，喷嘴针的上端部区段配合在该控制腔中。该控制腔43通过一个输入节流阀47被注入压力下的燃料，并且当控制阀41打开时燃料通过排出节流阀49由控制腔43流出。燃料的这种流出由力图使喷嘴针11向其打开位置运动的力来支持。一个可运动的阀件51在控制阀41闭合时密封地靠置在一个阀座53上且与活塞40机械地耦合。在阀件51打开时由控制腔流出的控制量通过一个泄漏通道55导出。当阀件51闭合时，该阀件由控制腔加载共轨压力(＝导管5中的压力)，其中该压力作用在具有直径d3的面上。
活塞39及40在该例中彼此平行且套插地设置，即在加工技术上有利地彼此同轴心地套插地设置(组合耦合器)。它们彼此耦合的类型在下面说明。在活塞39中画有一个箭头，后者示出了当执行机构在附图中向下运动时该活塞的运动。在活塞40中画有一个箭头，后者示出了当活塞39进行由其箭头所示的运动时该活塞40的运动。通过比较活塞40的箭头与这样一个方向，在该方向上，待由液压变换器38操作的阀的可运动的阀部件为了打开或闭合而必须运动，则由该图可直接地看到，所述箭头的在图中画出的方向是相应于所述阀的打开过程还是闭合过程。
可运动的阀件51基本上被构造成具有一个圆柱形延续部分的圆锥形。它尤其在闭合状态中以圆锥形的部分靠置在阀座53上。阀件51通过一个由所述圆柱形延续部分导向的压簧54在向其阀座53的方向上被预加载。在其止动位置上它向“外”运动了，即在由控制腔43中的高压向低压(泄漏压力)的区域的方向上运动。因此该排出阀在此情况下被称为A阀。阀件51的朝着阀座53的侧与一个操作部件刚性地连接，该操作部件与液压耦合器连接。与活塞40的连接对于特别快的闭合是有利地抗拉的。
执行机构31与活塞39通过一个具有直径d5的杆61相连接。活塞40与待由它操作的可运动的阀件51通过一个具有直径d1的杆63相连接。内部的活塞39具有直径d4，外部的活塞40具有一个圆环状的大小为f2的活塞面积(Kolbenflche)。阀座53在可运动的阀部件靠置在该阀座处的净直径为d3。
有助于这些活塞的滑动导向的及穿过其对耦合室容积注入动力燃料的导向缝隙65及67被构造在外部的活塞的圆柱形外表面的区域中(相对一个未示出的壳体)及在这两个活塞相对滑动导向的区域中。
对于功能起决定作用的是与上述直径d1、d3至d5(对于圆柱形横截面)相应的面积(Flche)f1、f3至f5及所述的面积(Flche)f2。虽然圆形的横截面对于制造是合适的，但本发明并不被限制于此。
活塞39及40的朝着执行机构31的端部区域配合在一个共用的转换器室72中。活塞39的另一个端部区域配合在一个填充室71-2中；该填充室通过活塞40的下部的端壁中的一些孔同填充室71-1相连接，后者与导管5相连接。外部的活塞40的另一个端部区域伸入到填充室71-1中。通过导向缝隙65及67使转换器室72被注入燃料。转换器室72由杆61穿过。填充室71-1由杆63穿过。活塞39及40在相反方向上运动且由于执行机构相对控制阀所期望的行程转换比而以不同的速度运动。
执行机构31(压电调节器)在喷射阀9的闭合状态中被供给电流并伸长。为了打开控制阀41，供给执行机构31的电流被切断且执行机构缩短。由此使活塞39(第一转换器活塞)在图中向上运动，并且是在弹簧75及填充室71-2的压力支持下向上运动。在转换器室72中及在填充室71-2中，在静止状态下CR压力(＝压力储存器或共轨的压力)作为系统压力。在转换器室72中通过活塞39向上运动使压力上升。该压力上升使活塞40(第二转换器活塞)向下运动并通过阀件51的在相同方向上的运动打开控制阀41，该控制阀为一个A阀。为了阀件51的快速闭合，该阀件优选与杆63固定地连接并由此与活塞40相连接。由于转换器室72中的CR压力，阀件51的阀座直径d3可被选择得很大，因为活塞40使该面与该活塞的位于转换器室72中的侧在很大程度上平衡。因此本发明提供了一种用于喷射阀很快地打开及闭合的、由CR压力支持的有利的A阀伺服喷射器。耦合器照顾到了短的结构长度。
本发明的一个重要特征在于，在活塞39的背对控制阀的面上(在转换器室中)处于共轨压力，该共轨压力支持控制阀的操作并与止动状态中由控制腔43作用在阀件51上的压力相反地作用。
由于转换器室72中的共轨压力，d3在很大程度上被平衡。因此与现有技术相比，由执行机构输出的力有较大的盈余以供可运动的阀件的质量的加速。因此本发明提供了一个具有部分被平衡(＝在力方面部分平衡)的控制阀的方案，其中该阀为一个A阀。因此，为了使阀闭合，待由执行机构提供的力相对所公知的方案减小了。取而代之，在一个实施形式中阀51具有一个相对于所公知的方案更大的直径d3，它可实现喷射阀更快地打开与闭合，因为在其中的流量的增大及减小比公知的较小的A阀的情况下大。
填充室71-2中的压簧75将这些活塞彼此压开并用于使耦合器很好地靠置在执行机构31上及当阀闭合时使阀部件51很好地靠置在阀座53上。
所述的装置还具有其它的特征。至少在使执行机构31与液压耦合器相连接的杆61的区域中在离该耦合器的最靠近执行机构31的空间一定距离上设置有另一个填充室90，该另一个填充室与导管5相连接。在该例中该另一个填充室90在执行机构的下端部区域中包围执行机构31。优选它包围整个执行机构31。杆61的导向缝隙94的尺寸设计得用于使耦合器的相邻的空间被附加地注入处于压力下的燃料。一个优点在于使耦合器附加地注入处于高压下的燃料。
在本发明的一些实施形式中，所述另一个填充室90不存在或不与导管5连接并且不具有一个填充室的功能。在此情况下合乎要求的是，一个孔——在该孔中杆61在整个装置的一个未示出的壳体中被导向——的尺寸设计得用于燃料尽可能小地从耦合器流出。
本发明还包括一些实施形式，其中处于高压下的燃料不是从高压储存器输入，而是从一个配置给喷射阀的泵(例如泵-喷嘴单元，喷射器单元)输入，该泵也供给填充室。
权利要求
1.燃料喷射装置(1)，它具有一个喷射阀(9)、一个在工作时给喷射阀(9)输送处于高压下的燃料的导管(5)、一个控制该喷射阀的与所述导管(5)连接的控制腔(43)中的压力的控制阀(41)，该控制阀的可运动的阀件(51)可由一个执行机构(31)通过一个液压耦合器(38)操作，该液压耦合器具有两个与该耦合器的一个耦合器容积共同作用的活塞(39，40)，其中该可运动的阀件(51)的阀座(53)具有一个净横截面积f3，该燃料喷射装置还具有用于通过活塞(39，40)的导向缝隙(65，67)对耦合器容积注入处于压力下的燃料的装置，其特征在于这些活塞(39，40)彼此平行套插地设置；在这些活塞(39，40)的朝着执行机构(31)的端部上设置有一个转换器室(72)；在外部的活塞(40)的内部设置有一个填充室(71-2)，该填充室与所述导管(5)相连接；这些活塞中的一个具有横截面积f4的活塞(39)通过一个具有横截面积f5的杆(61)同执行机构(31)机械地耦合；具有活塞面积f2的另一个活塞(40)通过一个具有比f2小的横截面积的杆(63)操作控制阀(41)；可运动的阀件(51)的闭合运动的方向与由控制腔(43)流出的燃料的方向相一致，使得由于在转换器室(72)中作用在所述另一个活塞(40)上的压力而使该控制阀至少部分地力平衡。
2.根据权利要求1的燃料喷射装置(1)，其特征在于至少在使执行机构(31)与所述液压耦合器相连接的杆(61)的区域中在离该耦合器的最靠近执行机构(31)的空间一定距离上设置有另一个填充室(90)，该另一个填充室与所述导管(5)相连接并通过杆(61)的一个导向缝隙(94)与该耦合器相连接。
全文摘要
本发明涉及燃料喷射装置(1)，它具有一个喷射阀(9)、一个在工作时给喷射阀(9)输送处于高压下的燃料的导管(5)、一个控制该喷射阀的与所述导管(5)连接的控制腔(43)中的压力的控制阀(41)，该控制阀的可运动的阀件(51)可由一个执行机构(31)通过一个液压耦合器(38)操作，该液压耦合器具有两个与该耦合器的一个耦合器容积共同作用的活塞(39，40)，其中该可运动的阀件(51)的阀座(53)具有一个净横截面积f3，该燃料喷射装置还具有用于通过活塞(39，40)的导向缝隙(65，67)对耦合器容积注入处于压力下的燃料的装置，其特征在于这些活塞(39，40)彼此平行套插地设置；在这些活塞(39，40)的朝着执行机构(31)的端部上设置有一个转换器室(72)；在外部的活塞(40)的内部设置有一个填充室(71－2)，该填充室与所述导管(5)相连接；这些活塞中的一个具有横截面积f4的活塞(39)通过一个具有横截面积f5的杆(61)同执行机构(31)机械地耦合；具有活塞面积f2的另一个活塞(40)通过一个具有比f2小的横截面积的杆(63)操作控制阀(41)；可运动的阀件(51)的闭合运动的方向与由控制腔(43)流出的燃料的方向相一致，使得由于在转换器室(72)中作用在所述另一个活塞(40)上的压力而使该控制阀至少部分地力平衡。
文档编号F02M59/46GK1829858SQ200480021480
公开日2006年9月6日 申请日期2004年6月9日 优先权日2003年7月24日
发明者弗里德里希·伯金 申请人:罗伯特·博世有限公司