壓電噴射器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據權利要求1所述的壓電噴射器。
【背景技術】
[0002]具有直接燃料噴射的內燃機是已知的。對于直接燃料噴射，使用的是噴射閥，例如壓電噴射器，所述壓電噴射器的噴嘴針閥借助于壓電致動器驅動。在這里，致動器與噴嘴針閥之間設置液壓發射器單元。致動器的偏轉被轉化成噴嘴針閥的對應偏轉。為此目的，壓電致動器與噴嘴針閥之間的幾乎無游隙的聯接是必需的。然而，因為壓電噴射器的長度存在熱誘導變化，所以此種無游隙的聯接難以維持。如果壓電致動器與噴嘴針閥之間的空轉沖程過小，那么這可能導致噴嘴針閥閉合不完全。如果壓電致動器與噴嘴針閥之間的空轉沖程過大，那么這會引起用于致動壓電噴射器所需要的致動能增加。根據現有技術，眾所周知的是須借助于合適的材料選擇和幾何結構來補償長度的熱誘導變化。然而，這會引起高制造成本且大大地限制壓電噴射器設計中的結構自由度。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種壓電噴射器，所述壓電噴射器的長度變化自動得到補償，并且其特征在于一種制造簡單的緊湊構造。所述目的借助于具有根據權利要求1所述的特征的壓電噴射器實現。從屬權利要求指定優選的改進。
[0004]根據本發明的壓電噴射器包括:致動器腔室(170)，壓電致動器布置在所述致動器腔室中；控制活塞孔，控制套筒布置在所述控制活塞孔中，所述控制套筒中容納有控制活塞，其中所述控制套筒借助于其面向壓電致動器的面側以密封方式鄰接中間板，其中所述控制活塞具有面向壓電致動器的第一面側，其中控制活塞的所述第一面側和控制套筒的面向壓電致動器的截面形成第一控制腔室。另外，壓電噴射器包括具有第二面側的噴嘴針閥，其中噴嘴針閥在控制活塞的中心、圓柱形孔中被以可位移的方式引導，其中控制活塞中的中心孔和噴嘴針閥的第二面側形成第二控制腔室，并且另外第一控制腔室與第二控制腔室之間有至少一個連接孔，所述至少一個連接孔設置在控制活塞中以便在第一控制腔室與第二控制腔室之間傳遞壓力變化。而且，所述壓電噴射器包括泄漏銷，所述泄漏銷布置在壓電致動器與控制活塞的第一面側之間，位于中間板中的泄漏銷孔中，并且所述泄漏銷將致動器沖程直接傳遞至控制活塞，其中彈簧腔室設置在控制活塞和控制套筒的背離所述第一控制腔室的那一末端處。
[0005]在所述壓電噴射器中，壓電致動器與噴嘴針閥之間有利地存在液壓聯接件，所述液壓聯接件整合到噴嘴中。所述液壓聯接件有利地實現游隙補償和沖程傳遞。以此方式，溫度影響、驅動裝置中接觸點處的磨損以及因壓電致動器極性狀態的變化而引起的壓電噴射器長度的變化可得到補償。這有利地使得噴射器可能夠由任何期望的材料制造而成，無需將所述材料的熱膨脹特性納入考慮。因此，能夠使用特別耐高壓的材料。有利的情況是，在壓電噴射器的裝配期間，省去了用于空轉沖程的累贅設置過程，從而降低壓電噴射器的制造成本。因為空轉沖程的除去，壓電噴射器的致動所需的能量也減少。壓電噴射器的另一個優點在于，其在發動機動態操作過程中的噴射量穩定性提高。同樣有利的是，相對于現有技術來說，壓電噴射器中的壓力損失降低。
[0006]有利的是，允許從第一控制腔室的第一泄漏，允許從高壓區域至第一控制腔室中的第二泄漏以及允許從高壓區域至第二控制腔室中的第三泄漏。在此情況下，第二泄漏和第三泄漏的總和至少與第一泄漏一樣大，并且第二泄漏和第三泄漏的總和小到使得當噴嘴針閥打開時，由第二泄漏和第三泄漏在第二控制腔室中產生的壓力增加不會導致噴嘴針閥閉合。第二泄漏和第三泄漏有利地防止第一泄漏導致噴嘴針閥無意打開。第二泄漏和第三泄漏還有利地防止當高壓區域中存在非常陡峭的壓力梯度時噴嘴針閥不期望地打開。
[0007]壓電噴射器優選地具有連接至高壓區域的高壓孔。在此情況下，高壓區域連接至彈簧腔室。接著有利的情況是，高壓孔的高壓在彈簧腔室中始終占主導地位。
[0008]有利的是，在彈簧腔室中布置有控制活塞彈簧，所述控制活塞彈簧利用在第一控制腔室的方向上作用的力迫使控制活塞鄰接抵靠泄漏銷。控制活塞彈簧在噴射過程已經結束之后，有利地實現控制活塞至其初始位置的返回運動。
[0009]同樣有利的是，在彈簧腔室中布置有控制套筒彈簧，所述控制套筒彈簧迫使控制套筒鄰接抵靠中間板。這有利地引起控制套筒與中間板之間的密封連接，據此第一控制腔室同樣被封閉。
[0010]在壓電噴射器的一個實施例中，在泄漏銷與泄漏銷孔之間存在第一配對間隙，所述第一配對間隙容許第一泄漏。在此情況下，第一配對間隙小于2 Mfflo有利的是，實驗和模型計算已經顯示此第一配對間隙引起充分小的第一泄漏。
[0011]在壓電噴射器的另一個實施例中，在控制活塞與控制套筒之間存在第二配對間隙，所述第二配對間隙容許第二泄漏。在這里同樣的是，模型計算和實驗已經顯示此種尺寸的第二配對間隙引起合適量級的第二泄漏。
[0012]在壓電噴射器的一個實施例中，在噴嘴針閥與控制活塞之間存在第三配對間隙，所述第三配對間隙容許第三泄漏。在此情況下，第二配對間隙在4 Mm與8 Mm之間。
[0013]在模型計算和實驗中已經有利地發現，在此范圍內的第三配對間隙引起合適的第二泄漏。
[0014]壓電致動器為全主動式壓電堆疊的形式是特別優選的。可能有利地提供的是，壓電致動器以密封方式與燃料分開，并且無需展示出特定耐燃料性。
【附圖說明】
[0015]下面將以附圖為基礎更詳細討論本發明，其中:
圖1示出根據本發明的具有液壓直接驅動件的壓電噴射器的部分截面圖，所述液壓直接驅動件整合到噴嘴針閥的噴嘴中，
圖2示出圖1中的細節A的放大視圖，具體來說示出穿過整合到噴嘴針閥的噴嘴的液壓直接驅動件的控制部分的截面視圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1示出根據本發明的壓電噴射器的部分截面圖。壓電噴射器100可用于噴射燃料至內燃機中。壓電噴射器100可例如用于在共軌內燃機中噴射柴油。
[0017]壓電噴射器100具有噴射器外殼110。噴射器外殼110可由大致上任何期望的材料組成，因為噴射器外殼110的熱膨脹特性并不重要。具體來說，噴射器外殼110無需由殷鋼(Invar)組成。
[0018]噴射器外殼110中布置有高壓孔120，高增壓燃料可通過高壓端口注入所述高壓孔120中。高壓孔120在穿過噴射器外殼110的縱向方向上延伸至高壓區域130，所述高壓區域130將在下文的下部段140中也就是壓電噴射器100的噴嘴主體中進一步討論。壓電噴射器100的上部段150，也就是噴射器主體150，另外具有泄漏端口 160。
[0019]另外，噴射器外殼110在壓電噴射器100的上部段150中具有致動器腔室170，所述致動器腔室170中布置有壓電致動器180。壓電致動器180為近似圓柱形形狀，并且可通過電連接器190向壓電致動器180施加電壓，以便在縱向方向上改變壓電致動器180的長度。
[0020]在下部段也就是噴嘴主體140中，壓電噴射器100具有控制活塞孔200，所述控制活塞孔200中布置有控制套筒220。控制套筒220具有指向壓電致動器180的方向的第一面側240。借助于所述第一面側240，控制套筒220以密封方式倚靠中間板260。借助于控制套筒彈簧300作用于控制套筒220的背離壓電致動器180的第二面側280上。所述控制套筒彈簧300利用力作用在控制套筒220上，所述力迫使控制套筒220與中間板260密封接觸。在這里，控制套筒彈簧300布置在由控制活塞孔200形成的彈簧腔室320中。
[0021]控制活塞340以大約6 Mffl的小間隙配合在控制套筒220中。控制活塞340具有指向壓電致動器180的方向的第一面側360。控制活塞340的第一面側360、中間板260和控制套筒220形成第一控制腔室380。
[0022]在與控制套筒220鄰接的中間板260中形成泄漏銷孔400。在所述泄漏銷孔400中，泄漏銷420以非常小的間隙配合在壓電致動器180與控制活塞340之間。在此情況下，泄漏銷420的長度的尺寸設定成使得壓電致動器180的長度增加通過泄漏銷420傳遞至控制活塞340的第一面側360。在此情況下，泄漏銷420以大約I μ m的第一配對間隙640配合在泄漏銷孔400中，以使得即使存在高軌壓力，從控制腔室380的充分小的燃料泄漏也就是第一泄漏645也是可能的。
[0023]在控制活塞300中形成圓柱形孔440，內部缸筒借助于所述圓柱形孔440提供在控制活塞340中。噴嘴針閥460借助于其面向壓電致動器180的上端480以較窄配對間隙配合在控制活塞340的圓柱形孔440中，所述較窄配對間隙也就是大約4 Mm的第三配對間隙。第二控制腔室500因此由圓柱形孔440的內部缸筒和控制活塞的圓柱形孔440中的噴嘴針閥460的第一面側520形成。
[0024]控制活塞340中形成兩個連接孔540、560，所述兩個連接孔540、560連接第一控制腔室380和第二控制腔室500。所述連接孔540、560經設計以便在第一控制腔室380與第二控制腔室500之間傳遞壓力變化。據指出，連接孔540、560的數量并不限于兩個；還可能的是，只要確保兩個控制腔室380和500之間的壓力傳遞，僅需提供一個連接孔或提供多于兩個連接孔。
[0025]在控制活塞340的定位成與控制活塞380的第一面側360相對的所述面側580上，布置有另一個彈簧600，彈簧600作用在控制活塞340上。所述彈簧600利用力作用在控制活塞340上，所述力在第一控制腔室380的方向上作用。
[0026]彈簧600與控制套筒彈簧300 —樣，布置在彈簧腔室320中。所述彈簧腔室320連接至高壓區域130。因此，壓力在高壓孔120和高壓區域130中占主導地位的燃料在壓電噴射器100操作期間始終位于彈簧腔室320中。
[0027]另外，壓電噴射器100的下部段140中布置有高壓區域130，高壓孔120在所述高壓區域130中展開。噴嘴針閥460布置在高壓區域130中，所述噴嘴針閥460的上端480如上所述在圓柱形孔440中被引導。
[0028]在壓電噴射器100的閉合狀態下，噴嘴針閥460倚靠壓電噴射器的下部段140的下部尖端。壓電致動器180被放電并展示其最小長度。壓電噴射器100不執行燃料噴射。
[0029]如果壓電致動器180通過電端子190充電并且因此壓電致動器180的長度增加，那么壓