燃料噴射器的製造方法

2023-09-22 19:00:50 2

燃料噴射器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於燃料噴射系統，尤其是共軌噴射系統的燃料噴射器，包括：在燃料噴射器的高壓孔（1）中以往復運動方式被導向的噴嘴針（2），其中，至少一個噴射孔（3）能經由所述噴嘴針的往復運動而打開和閉合；和燃料或壓力傳感器（4），其具有用壓電材料製成的至少一個傳感器元件（5），用於探測在噴嘴針（2）打開和閉合過程中特性壓力的變化。根據本發明，所述燃料或壓力傳感器（4）布置在燃料噴射器的低壓區域（6）中並且在噴嘴針（2）打開和閉合時能直接或間接被施加軸向力（FA），所述軸向力與控制腔室（7）中控制腔室壓力成正比。所述力或壓力傳感器（4）的傳感器元件（5）通過至少一個接觸面（9）或者構成在其上的電極（10）直接或間接電連接到燃料噴射器的殼體部分（12）以形成接地連接（11）。
【專利說明】燃料噴射器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有權利要求1前序部分特徵的、用於燃料噴射系統，尤其是共軌噴射器系統的燃料噴射器，用於將燃料噴射到內燃機的燃燒室中。
[0002]當前種類的燃料噴射器具有在高壓孔中被往復運動地導向的噴嘴針，至少一個噴射孔通過所述噴嘴針的往復運動可打開或閉合。所述噴嘴針的打開運動通過控制腔室的卸載引起，在控制腔室中控制壓力適於對噴嘴針施加在閉合方向上起作用的力。噴射的燃料量在這裡取決於噴射壓力及噴嘴針的打開時間。然而由於閉合，所述燃料噴射器的運行行為在使用壽命期間改變，從而有效地控制控制參數。
【背景技術】
[0003]從公開文獻DE102007063103A1已知一種測定內燃機噴射裝置的噴射閥的運行行為的裝置，包括壓電傳感器，用於測定在所述噴射閥中所述噴射閥的閉合時刻。有利地，利用所述壓電傳感器測定閥針碰撞到閥座上。以這種方式能夠得知預測的時刻是否與閥針碰撞到閥座上的實際時刻一致。從偏差得知相應地調整噴射裝置的控制裝置的控制參數。優選通過外力作用到壓電傳感器得知所述閥針碰撞到閥座上。外力作用引起所述壓電材料變形和因而壓電材料的電荷密度變化，從而在壓電材料上布置的兩個電極之間產生的電壓作為信號可量取。因為用於產生信號的壓電傳感器不需要電源電壓，並且所述信號相應地不直接分接在電荷增強器上，只允許所述信號分接在接地導線和信號線上。所述信號然後優選傳遞到一個與壓電傳感器連接的計算單元。

【發明內容】

[0004]從前述所謂現有技術出發，本發明要解決的任務是提供一種結構簡單且成本適宜地製造的燃料噴射器，其具有力傳感器或壓力傳感器，用於確定噴嘴針閉合時刻。特別地，所述燃料噴射器應具有連接力或壓力傳感器的費用不高的連接。
[0005]這個任務通過具有權利要求1的特徵的燃料噴射器完成。本發明的有利的改進方案在從屬權利要求中給出。
[0006]本發明提出的燃料噴射器包括在燃料噴射器的高壓孔中往復運動地被導向的噴嘴針，至少一個噴射孔通過所述噴嘴針的往復運動可打開和閉合；和一個力或壓力傳感器，其具有至少一個用壓電材料製成的傳感器元件，用於探測在噴嘴針打開和閉合時特性壓力的變化。根據本發明，所述力傳感器或壓力傳感器布置在燃料噴射器的低壓區域中，並且在噴嘴針打開和閉合時直接或間接施加軸向力Fa，所述軸向力Fa與控制室中的控制壓力成正t匕。所述力或壓力傳感器的傳感器元件還通過至少一個接觸面或一個構成在其上的電極直接或間接地與燃料噴射器的殼體部分電連接以形成接地連接。
[0007]通過所述力傳感器或壓力傳感器布置在低壓區域中來減小所述傳感器的負荷，因為它不暴露於高壓燃料。因為更小的負荷，所述傳感器裝置相對於燃料輸送區域密封的要求也降低了。此外，本發明提出的電連接簡化了接地連接的構成。所述接地連接通過所述傳感器元件適應外殼電勢，優選殼體部分或者所述燃料噴射器的與殼體部分連接的構件自動形成。不需要專門接觸和/或連接到一導線上。因此，通過所述噴射器的輸送管道也不是必需的。如果所述力傳感器或壓力傳感器的傳感器元件不直接放置在所述噴射器的用作外殼電勢的殼體部分上，而是放置在與所述殼體部分連接的其他構件上，則它們都是用導電材料組成的。所述連接能夠通過所述傳感器元件的接觸面或者構成在其上的電極實現，其中，所述電極優選獨自覆蓋所述接觸面。所述電極能夠構造成例如層的形式。所述電極然後構成適於外殼電勢的實際的接觸面。優選地，所述接觸面或者用作接觸面的電極構造在所述傳感器元件的面向噴嘴針的端面上，以便避免輸送管道深入到所述噴射器中。
[0008]根據本發明的優選實施例，所述傳感器元件通過適當的觸頭連接到信號線上。所述適當的觸頭優選形成在所述傳感器元件相對於周圍環境電絕緣的電絕緣件的區域中。被導向到噴射器中的導線則優選限制到這樣一根信號線上。
[0009]根據本發明的另一優選實施例，所述力或壓力傳感器具有至少兩個傳感器元件，它們優選以使相同極性的接觸面相對地布置的方式疊置。所述接觸面又具有適於相互電絕緣的電極。然而當相同極性的接觸面直接疊置並且以這種方式融合構成電極時，所述電絕緣被取消。第二傳感器元件優選與第一傳感器元件一致地構成，並且具有面向殼體部分的接觸面或者在其上構成的電極以形成接地連接。這能夠形成包括力或壓力傳感器的兩個傳感器元件的兩側接地連接，傳感器元件相對於周圍環境的費用高昂的電絕緣不是必需的。兩個傳感器元件的聯接還具有使傳感器的靈敏性提高的優點。
[0010]根據本發明的備選實施例，所述傳感器元件以多層方式製成，並且包括至少一個第一和第二層，它們優選是極性相反的。這意味著在接觸區域中，相同極性的兩層接觸面相對低布置。多層式結構簡化了所述力或壓力傳感器的製造，因為不再需要單個傳感器的連接了。此外，完全省去了傳感器元件之間的電連接。
[0011]進一步地，本發明提出在具有多於一個傳感器元件和/或具有一個多層式傳感器元件的實施例中，用於連接到所述信號線的適當觸頭形成在兩個傳感器元件的接觸區域中或者兩層的接觸區域中。由此，用於信號線的導線路徑能夠被縮短。
[0012]優選地，所述力或壓力傳感器通過電磁閥的往復運動的錨栓直接或間接地通過力分配板施加軸向力FA，所述軸向力Fa與所述控制室中的控制力成正比。所述錨栓在這裡將閥腔室壓力施加在它的下端面上，所述閥腔室壓力與電磁閥閉合時控制腔室的壓力相對應，因此，噴嘴針的往復運動引起所述錨栓的往復運動。為了使由錨栓作用到力或壓力傳感器上的軸向力以儘可能均勻的表面壓力導入到所述傳感器元件中，力分配板優選布置在力或壓力傳感器和錨栓之間。以這種方式，所述力或壓力傳感器在感興趣的時間段上預先施加力Pst* n *d2/4，其中，pst是控制室中的控制壓力，d是錨栓的直徑。因為在噴嘴針閉合時刻的控制壓力具有明顯的最小值，由力或壓力傳感器發出的信號也具有明顯的特徵。
[0013]根據改進方案，利用預應力元件對力或壓力傳感器預加軸向應力，所述力分配板用於將軸向力Fa導入到所述力或壓力傳感器中。由此阻止所述力分配板的不希望的位置改變。
[0014]通過當前闡述的措施單獨地或任意組合地使用，力或壓力傳感器電連接到噴射器上的電連接能夠被明顯簡化。由此具有噴嘴針閉合裝置的噴射器能夠簡單且成本適宜地製造。【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面將根據附圖更詳細地闡明本發明的優選實施例。在附圖中示出:
[0016]圖1a是穿過現有技術已知的燃料噴射器的縱截面圖；
[0017]圖1b是穿過圖1a的燃料噴射器的控制閥的縱截面圖；
[0018]圖2是在構造為電磁閥的控制閥的區域中穿過根據本發明的燃料噴射器的縱截面圖；
[0019]圖3a、b分別是穿過第一根據本發明的力或壓力傳感器的縱截面圖；
[0020]圖4a、b分別是穿過第二根據本發明的力或壓力傳感器的縱截面圖；
[0021]圖4c是穿過圖4a、b的實施例的變型的縱截面圖；和
[0022]圖5a、b分別是穿過第三根據本發明的力或壓力傳感器的縱截面圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1a和Ib中所示的已知的燃料噴射器具有在噴嘴體21的高壓孔I中往復運動地被導向的噴嘴針2，噴嘴針2通過閥活塞27可施加閉合力。閥活塞27利用它的背離噴嘴針2的端部容納在閥塊體26中並且在那裡往復運動地被導向。閥塊體26又容納在噴射器體22中。在閥塊體26內部，控制室7通過閥活塞27限制，在控制室7中充滿液壓壓力，液壓壓力對閥活塞27和噴嘴針2施加在閉合方向上作用的力。控制室7通過供給節流閥28而與燃料供給管道23連接，通過排出節流閥29而與低壓區域6連接，從而液壓壓力和閥活塞運動依賴於電磁閥16的接通位置可改變。通過供給管道23供給的高壓燃料被移出高壓存儲器24。通過在噴嘴體21中構造的高壓孔1，燃料在噴嘴針2打開時被供給給至少一個噴射孔3。
[0024]圖1a的噴射器的在圖1b中更詳細地示出的電磁閥16具有一個與線圈20協同作用的往復運動的銜鐵19以及至少部分地容納在其內的錨栓15。錨栓15在它的下端面上施加充滿閥腔室32的壓力。這個壓力對應在電磁閥16的閉合狀態下控制室7中的壓力。錨栓15利用它的上端面支承在所述噴射器的殼體部分12上。在靜止狀態(不通電)下，銜鐵19通過壓力彈簧30壓緊它的閥座34。
[0025]以縱截面示出圖2的根據本發明的燃料噴射器在電磁閥16的區域中與圖1a和Ib的噴射器的不同之處在於布置在低壓區域6中的、用於探測針閉合時刻的力或壓力傳感器
4。不是布置在殼體部分12上，錨栓15而是間接通過力分配板17支承在力或壓力傳感器4上。控制室7中壓力的變化在電磁閥16閉合時引起作用到錨栓15上，進而作用到力或壓力傳感器4上的軸向力Fa。用於固定電磁閥16的磁芯31的位置的預應力元件25還被預加應力。
[0026]圖3a、b,4a-c和5a、b示出了根據本發明的燃料噴射器的優選實施例或者布置在其內的力或壓力傳感器4，從這些圖可知，力或壓力傳感器4包括至少一個用壓電材料製成的傳感器元件15，傳感器元件15利用被用於形成第一接地連接11的接觸面9或者在其上構造的電極10貼靠力分配板17上。力分配板17又與環繞的殼體部分12電連接(見圖3a、4a和5a)。此外，用於固定磁芯31或線圈20的預應力元件25，和壓力彈簧30在這個實例中還對力分配板17施加軸向預應力。但這不是本發明必不可少的構件。預應力可通過壓力彈簧30、用於磁芯31的預應力元件25，未示出的額外的預應力元件或者其任意組合得到。備選地，也可省去力分配板17的預應力。
[0027]在圖3a和3b的實施例中，力或壓力傳感器4僅僅包括一個傳感器兀件5。在僅一個傳感器元件5時，接觸面9或者在其上構造的電極10直接貼靠在力分配板17上以形成接地連接11。與接觸面9相對的接觸面或者在其上構造的電極10與此相反允許不具有連接殼體部分12的連接，因為否則傳感器元件5被電短路。為了阻止發生這種情況，電絕緣件8布置在電極10和殼體部分12之間。連接到信號線14上的連接通過在電絕緣件8區域中適當的接觸13形成。直到信號線14要求不用導線將力或壓力傳感器4電連接到所述噴射器。所述電連接由此被顯著簡化。電接觸13還能夠用於與電磁閥16的兩個線圈栓中的一個的連接，從而需要力或壓力傳感器4和控制器(未示出)之間沒有分開的連接。全部連接相應地實施在噴射器內部。
[0028]圖4a和4b可知一個具有力或壓力傳感器的實施例，其包括兩個傳感器元件5。傳感器元件5相互疊置，以使相同極性的接觸面9或者在其上構造的電極10相互疊置。適當的接觸13實現在中間電極33的區域中，中間電極33布置在兩個相互面向的電極10之間。兩個傳感器元件5的極化18藉助箭頭示出(見圖4b)。
[0029]為了降低製造費用，根據一個改進方案(未示出)提出省去內部電極10的構造。替代地，兩個傳感器元件5利用它們的接觸面9放置在中間電極33上，然後承擔兩個相互面向的電極10的功能。
[0030]備選地，如圖4c所示，傳感器元件5還以多層式構成，其中，根據圖4b的實施例，第一層5.1代替第一傳感器元件5和第二層5.2代替第二傳感器元件5。兩個相互面向的電極10然後融合成一個屬於傳感器元件5的、位於中間的整體。通過適當的接觸13實現連接到信號線14上。
[0031]圖5a和5b的實施例的力或壓力傳感器包括傳感器元件5，它由兩個極性相反的壓電層5.1,5.2組成。在兩個層5.1,5.2的接觸區域中構成第一位於內部的電極。兩個另外的位於外部的電極通過貼靠在接觸區域9上的力分配板17的表面和殼體部分12的表面構成，從而可省去在傳感器元件5的端面上單獨形成的電極10。第一層5.1的指向外的接觸面9因此直接位於殼體部分12上，第二層5.2的相應的接觸面9直接位於力分配板17上。因此，用於傳感器元件5的電連接的導線不是必需的。此外，僅需要適當的連接13，以便將傳感器元件5連接到信號線14上。接觸和絕緣費用因而被降低到最小。
【權利要求】
1.用於燃料噴射系統，尤其是共軌噴射系統的燃料噴射器，包括在燃料噴射器的高壓孔中往復運動地被導向的噴嘴針(2)，至少一個噴射孔(3)通過噴嘴針(2)的往復運動可打開和閉合；以及力或壓力傳感器(4)，其具有至少一個用壓電材料製成的、用於探測在噴嘴針打開和閉合時壓力變化特性的傳感器元件(5)，其特徵在於， 所述力或壓力傳感器(4)布置在所述燃料噴射器的低壓區域(6)中並且在打開和閉合噴嘴針(2)時直接或間接施加軸向力(Fa)，所述軸向力(Fa)與控制室(7)的控制壓力成正比，和所述力或壓力傳感器(4 )的傳感器元件(5 )通過至少一個接觸面(9 )或在其上構造的電極(10)以形成接地連接(11)直接或間接電連接所述燃料噴射器的殼體部分(12)。
2.根據權利要求1所述的燃料噴射器，其特徵在於，所述傳感器元件(5)通過適當的接觸(13)，優選在電絕緣件(8)的區域中，連接到信號線(14)上。
3.根據權利要求1或2所述的燃料噴射器，其特徵在於，所述力或壓力傳感器(4)包括至少兩個傳感器元件(5)，其優選相互疊置，以使相同極性(18)的接觸面相對地放置。
4.根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射器，其特徵在於，所述傳感器元件(5)是多層式地構成的，包括至少第一和第二層(5.1,5.2)，它們優選極性相反。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的燃料噴射器，其特徵在於，用於連接到信號線(14)上的適當的接觸(13)實施在兩個傳感器元件(5)的接觸區域中或者兩個層(5.1,5.2)的接觸區域中。
6.根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射器，其特徵在於，所述力或壓力傳感器(4)通過電磁閥(16)的往復運動的錨栓(15)直接或間接通過力分配板(17)施加軸向力(FA)，所述軸向力(Fa)與控制室(7)中的控制壓力成正比，其中，所述電磁閥(16)用於控制所述噴嘴針(2)。
7.根據權利要求6所述的燃料噴射器，其特徵在於，所述力分配板(17)藉助預應力元件(25)對力或壓力傳感器(4)施加軸向預應力。
【文檔編號】F02M57/00GK103477063SQ201280016215
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年2月22日 優先權日:2011年4月7日
【發明者】W·施特克萊因, B·貝格黑內爾, M·拜爾, 王長義, H·拉普, H·克勞斯 申請人:羅伯特·博世有限公司