專利名稱：具有液壓線路的壓電直動(dòng)式燃料噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及燃料噴射系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于改進(jìn)的壓電燃料噴射的燃料噴射器和方法。
背景技術(shù)：
在能夠應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的許多燃料供應(yīng)系統(tǒng)中，使用燃料噴射器將燃料脈沖噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中。常規(guī)使用的噴射器是噴嘴關(guān)閉式噴射器，該噴射器包括具有位于噴嘴口附近的彈簧偏壓噴嘴閥元件的噴嘴組件，用于允許將燃料噴射到汽缸中。所述噴嘴閥元件還用于提供用于燃料噴射的有意設(shè)置的陡峭端部，由此防止會(huì)造成排氣中未燃燒的碳?xì)浠衔锏亩螄娚?。噴嘴閥位于噴嘴腔中并且由噴嘴彈簧偏壓，使得當(dāng)致動(dòng)力超過噴嘴彈簧的偏壓力時(shí)，噴嘴閥元件移動(dòng)以允許燃料穿過噴嘴口，因此表明噴射事件開始。內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)者日漸認(rèn)識(shí)到需要顯著改善的燃料供應(yīng)系統(tǒng)以滿足不斷提高的行政和制度上的減排要求和增長(zhǎng)的燃料經(jīng)濟(jì)性。由此，已成為設(shè)計(jì)者的關(guān)注點(diǎn)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)方面是在燃料噴射器中使用壓電致動(dòng)器。大體上，壓電致動(dòng)器曾長(zhǎng)時(shí)間被認(rèn)為高度期望地用于需要響應(yīng)于電控信號(hào)而極快地機(jī)械操作的系統(tǒng)中。鑒于此，壓電致動(dòng)器已引起用于內(nèi)燃機(jī)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者的極大關(guān)注。這樣的設(shè)計(jì)者繼續(xù)探索以獲得對(duì)向內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中連續(xù)燃料噴射的時(shí)機(jī)和數(shù)量的較快、較精確、可靠且可預(yù)測(cè)的控制，從而有助于滿足經(jīng)濟(jì)上和行政上制定的提高燃料經(jīng)濟(jì)性并降低空氣污染的要求。如果要達(dá)到這些目的，則必須設(shè)計(jì)燃料控制閥來提供極快且可靠的響應(yīng)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
通過提供一種壓電致動(dòng)的燃料噴射器可以實(shí)現(xiàn)示例性實(shí)施方式的各種優(yōu)點(diǎn)，該燃料噴射器用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中，該燃料噴射器包括噴射器主體，該噴射器主體包括筒、具有噴嘴腔的噴嘴殼體、將所述筒和所述噴嘴殼體連接的保持件以及噴射器口，該噴射器口與所述噴嘴腔的一端連通以將燃料排到所述燃燒室中。將噴嘴閥元件在所述噴嘴腔中定位成與所述噴射器口相鄰，并且該噴嘴閥元件能夠在打開位置與關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)，在所述打開位置，燃料通過所述噴射器口流入所述燃燒室中，在所述關(guān)閉位置，燃料通過所述噴射器口的流動(dòng)被阻止。設(shè)置壓電致動(dòng)器，該壓電致動(dòng)器包括壓電元件的疊層， 所述壓電元件的疊層能夠運(yùn)動(dòng)成沿第一方向伸展并且能夠運(yùn)動(dòng)成在與所述第一方向相反的第二方向上收縮。在所述噴嘴腔內(nèi)定位有液壓線路(hydraulic link)組件，該液壓線路組件包括具有內(nèi)孔的液壓線路殼體；液壓線路插塞，該液壓線路插塞定位成能夠在所述內(nèi)孔中滑動(dòng)地移動(dòng)并且能夠操作連接至所述壓電致動(dòng)器；以及液壓線路，該液壓線路操作連接所述液壓線路插塞和所述噴嘴閥元件。另一個(gè)示例性實(shí)施方式包括一種壓電致動(dòng)的燃料噴射器，該燃料噴射器用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中，該燃料噴射器包括噴射器主體，該噴射器主體包括具有噴嘴腔的噴嘴殼體；與所述噴嘴腔的一端連通以將燃料排到所述燃燒室中的噴射器口 ；以及位于所述噴嘴腔中并且與所述噴射器口相鄰的噴嘴閥元件。所述噴嘴閥能夠在打開位置與關(guān)閉位置之間移動(dòng)，在所述打開位置，燃料通過所述噴射器口流入所述燃燒室中，在所述關(guān)閉位置，燃料通過所述噴射器口的流動(dòng)被阻止。壓電致動(dòng)器包括壓電元件的疊層，所述壓電元件的疊層能夠運(yùn)動(dòng)成沿第一方向伸展并且能夠運(yùn)動(dòng)成沿與所述第一方向相反的第二方向收縮。在所述噴嘴腔內(nèi)定位液壓線路組件，該液壓線路組件包括液壓線路殼體；液壓線路插塞，該液壓線路插塞能夠滑動(dòng)地安裝在所述液壓線路殼體中并且能夠操作連接至所述壓電致動(dòng)器；以及液壓線路，該液壓線路將所述液壓線路插塞和所述噴嘴閥元件操作連接。提供液壓線路加注閥，該液壓線路加注閥允許燃料流入所述液壓線路室中同時(shí)防止燃料從所述液壓線路室流動(dòng)。致動(dòng)器電源裝置操作成用于提高所述壓電致動(dòng)器的電壓，以使所述噴嘴閥元件響應(yīng)于所述壓電元件的疊層沿所述第一方向的運(yùn)動(dòng)而移入所述打開位置，并且該致動(dòng)器電源裝置用于降低所述壓電致動(dòng)器的電壓，以使所述噴嘴閥元件響應(yīng)于所述壓電元件的疊層沿所述第二方向的運(yùn)動(dòng)移入所述關(guān)閉位置。所述噴嘴閥元件的所述打開和所述關(guān)閉限定噴射脈沖，并且當(dāng)所述電壓達(dá)到預(yù)定下限時(shí)所述液壓線路加注閥能夠移入打開位置以加注所述液壓線路室。所述致動(dòng)器電源裝置還能夠操作以改變所述電壓從而引發(fā)多個(gè)噴射脈沖，并且用于在噴射脈沖之間將所述電壓選擇性地維持高于所述預(yù)定下限，以將所述加注閥維持在關(guān)閉位置，從而防止加注所述液壓線路室。


圖1是根據(jù)公開的示例性實(shí)施方式的關(guān)閉噴嘴的噴射器的剖視圖；圖2是圖1的噴射器的下部的放大圖，示出了液壓線路組件；圖3是根據(jù)本發(fā)明的壓電致動(dòng)燃料噴射器的另一個(gè)實(shí)施方式的下部的放大圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的壓電致動(dòng)燃料噴射器的另一個(gè)實(shí)施方式的下部的放大圖，該壓電致動(dòng)燃料噴射器包括具有入口孔和出口孔的滯流閥(sruAber valve)；圖5是根據(jù)本發(fā)明的壓電致動(dòng)燃料噴射器的另一個(gè)實(shí)施方式的下部的放大圖，該壓電致動(dòng)燃料噴射器包括位于外插塞的外部的滯流閥；以及圖6a至圖6c提供了示出在具有多個(gè)噴射脈沖的噴射事件的時(shí)段內(nèi)的壓電電壓、 燃料壓力和針閥升程的曲線圖。
具體實(shí)施例方式壓電裝置能夠具有極快且可靠的閥響應(yīng)時(shí)間。結(jié)果，壓電裝置在整個(gè)燃料輸送上提供較大程度的控制，因?yàn)閴弘娧b置能夠被用于在較短時(shí)長(zhǎng)內(nèi)噴射所需要的燃料量。通過以較高噴射壓力來噴射燃料而能夠縮短用于噴射燃料的時(shí)長(zhǎng)。例如，申請(qǐng)人已實(shí)施了其中壓力能夠達(dá)到MOO巴的相當(dāng)高壓力的噴射系統(tǒng)。這樣的高噴射壓力產(chǎn)生較小的燃料微滴和較高的噴射速度以促進(jìn)燃料更完全燃燒，這致使功率最大化并且提高燃料經(jīng)濟(jì)性。另外， 因?yàn)楦叩臒嵝蕦?dǎo)致碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO)的低排放而使污染最小。通過在較短的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)噴射所需要的燃料量，高壓系統(tǒng)在每個(gè)燃料循環(huán)期間能夠適應(yīng)多次噴射事件。 結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)控制軟件針對(duì)具體情況能夠使燃燒最優(yōu)化。然而，申請(qǐng)人已認(rèn)識(shí)到，使用很高噴射壓力需要常規(guī)燃料噴射器的壓電致動(dòng)器以相應(yīng)較高的力水平來操作。通常，壓電致動(dòng)器必須抵抗燃料噴射器中的高壓燃料起作用以使噴嘴閥移入使燃料噴射的打開位置中。例如，在一種燃料噴射器設(shè)計(jì)中，采用填充有高壓燃料的控制室來抵抗彈簧的力而將噴嘴閥偏壓至關(guān)閉位置，并且壓電致動(dòng)器打開控制閥以將控制室暴露于低壓排出裝置。當(dāng)燃料從控制室排出時(shí)，控制室中的壓力下降并且不再能夠?qū)娮扉y保持在關(guān)閉位置。為了打開控制閥，壓電致動(dòng)器必須抵抗控制室中的高壓來作用。因此，這種燃料噴射器中的壓電致動(dòng)器由于燃料噴射器中存在的高壓而必須提供大的力。從而，常規(guī)壓電致動(dòng)器的設(shè)計(jì)取決于噴射器壓力。高壓噴射燃料噴射器需要使用較大的壓電致動(dòng)器來供應(yīng)必要的力。而且，需要較多的功率以在高噴射壓力下操作常規(guī)壓電致動(dòng)器。圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的壓電致動(dòng)燃料噴射器1，該壓電致動(dòng)燃料噴射器1被設(shè)計(jì)成克服常規(guī)噴射器的一個(gè)或更多個(gè)缺點(diǎn)(包括上述缺點(diǎn))并提供本文以下所述的優(yōu)點(diǎn)。因此，圖1和圖2示出了一種壓電致動(dòng)燃料噴射器10，該壓電致動(dòng)燃料噴射器10大體包括噴射器主體12，該噴射器主體12包括筒14 ；噴嘴殼體16，該噴嘴殼體16包含噴嘴腔17 ；保持件18，該保持件18用于將筒14和噴嘴殼體16連接；噴射器腔20 ；以及一個(gè)或更多個(gè)噴射器口 22，所述噴射器口 22用于將燃料從噴射器腔20排到燃燒室。噴嘴或針閥元件11安裝成用于在噴嘴腔11中在打開位置和關(guān)閉位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在所述打開位置，燃料通過噴射器口 15流入燃燒室中，在所述關(guān)閉位置，通過噴射器口 15的燃料流被阻止。噴射器10還包括壓電致動(dòng)器組件M，該壓電致動(dòng)器組件M包括上致動(dòng)器殼體26 ；以及下致動(dòng)器殼體觀，該下致動(dòng)器殼體觀位于形成在筒14內(nèi)的致動(dòng)器腔 36中。致動(dòng)器組件M還包括壓電元件的疊層30，所述壓電元件的疊層30位于形成在上致動(dòng)器殼體26內(nèi)的孔27中；以及致動(dòng)器蓋32，該致動(dòng)器蓋32密封孔27的外端。致動(dòng)器蓋保持件；34螺紋連接在上致動(dòng)器殼體沈上，以將致動(dòng)器蓋32緊固就位，由此將所述壓電元件的疊層30的外端緊固在固定位置。相對(duì)于下致動(dòng)器殼體觀的高壓環(huán)境，致動(dòng)器腔36 處于壓電致動(dòng)燃料噴射器10的低壓環(huán)境。底部支承件38位于壓電元件的疊層30的內(nèi)端上。波紋管狀殼體40在一端處附接到致動(dòng)器蓋32并且在相反端處附接到底部支承件38。波紋管狀殼體40向所述疊層提供預(yù)載，以確保所述疊層始終處于壓縮狀態(tài)下，由此用作具有較低彈性比的預(yù)載彈簧。該預(yù)載確保疊層30絕不處于張緊狀態(tài)，由此避免會(huì)導(dǎo)致致動(dòng)器失效的破裂。波紋管狀殼體40被密封以阻止流體進(jìn)入所述殼體并接觸陶瓷疊層30，由此防止流體可能對(duì)致動(dòng)器可靠性產(chǎn)生不利影響。致動(dòng)器連接件44設(shè)置為用于在一個(gè)表面上抵靠底部支承件40并且在相反側(cè)抵靠致動(dòng)器插塞46。致動(dòng)器插塞46位于噴射器腔20中，并且包括延伸通過形成于下致動(dòng)器殼體觀中的孔48的外端，該外端用于抵靠致動(dòng)器連接件44的內(nèi)端。在示例性實(shí)施方式中， 致動(dòng)器連接件44包括凹入的半球形凹部，該凹部用于接收致動(dòng)器插塞46的半球形外端，以保持力對(duì)中，同時(shí)允許因制造和組裝公差而造成的錯(cuò)位。因此，致動(dòng)器連接件44用于將致動(dòng)載荷傳遞到致動(dòng)器插塞46并且以保持載荷對(duì)中且均勻地分布在壓電元件疊層30上。下致動(dòng)器殼體觀的最內(nèi)端部密封地接合筒14并且形成燃料排放腔50，泄漏的燃料經(jīng)由排出端口 52從該燃料排放腔50排出到低壓排出裝置。致動(dòng)器插塞46的直徑定尺寸且構(gòu)造為相對(duì)于孔48提供緊密的或匹配的配合，以使任何的燃料泄漏最小，同時(shí)允許插塞46進(jìn)行滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。通過匹配配合的間隙的任何燃料泄漏均經(jīng)由排放通道M被輸送到燃料排放腔50。泄漏控制特征60包括圍繞致動(dòng)器插塞46定位的插塞襯套62，以在插塞襯套62的內(nèi)表面和致動(dòng)器插塞46的相對(duì)的外表面之間形成局部流體密封。襯套對(duì)準(zhǔn)特征64包括形成在下致動(dòng)器殼體觀上的截錐面66以及形成在插塞襯套62上并且定位成接觸截錐面66 的半球面68。插塞襯套62被偏壓彈簧69偏壓成與截錐面66接合，從而產(chǎn)生流體密封同時(shí)允許襯套62對(duì)準(zhǔn)在插塞46上。徑向向外取向的截錐面66還防止襯套62的相對(duì)部分由于相對(duì)于襯套62和插塞46之間的流體密封間隙中的低壓力而言襯套62的外部徑向表面上的大壓力而向內(nèi)過度收縮，由此防止襯套62粘緊在插塞62上。噴射器插塞46延伸通過筒14，并且包括抵靠液壓線路組件70定位的內(nèi)端，所述液壓線路組件70位于噴嘴殼體16中。優(yōu)選地，液壓線路組件70整體位于形成在噴嘴殼體 16中的噴嘴腔17內(nèi)。在該方面，優(yōu)選地，噴嘴殼體16是一體式殼體，并且在該殼體上形成有噴嘴座15。液壓線路組件70包括具有內(nèi)孔73的液壓線路殼體72 ；液壓線路插塞74， 該液壓線路插塞74定位成使得能夠在內(nèi)孔73中在液壓線路殼體72和液壓線路插塞74之間進(jìn)行相對(duì)的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)；液壓線路復(fù)位彈簧76 ；以及布置在內(nèi)孔73內(nèi)的液壓線路或液壓容腔78。針閥元件11的外部定位成用于在形成于液壓線路插塞74中的中心孔80內(nèi)能夠進(jìn)行相對(duì)的軸向滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，液壓線路插塞74定位成用于在液壓線路殼體72內(nèi)能夠進(jìn)行相對(duì)的軸向滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。液壓線路組件70用于將壓電元件30的向下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成針閥元件的向上運(yùn)動(dòng)以及放大壓電元件30的運(yùn)動(dòng)，以將針閥元件11提升適當(dāng)?shù)牧?。噴射器是直?dòng)式的，因?yàn)槠渲苯邮褂脡弘娭聞?dòng)器4的力來向針閥3施加運(yùn)動(dòng)力，并且通過從控制容腔產(chǎn)生低壓排放流而無需中間壓力或力損失，諸如使增壓的控制容腔減壓。液壓線路殼體72、液壓線路插塞74和針閥元件11的外端以伸縮、嵌套且重疊的關(guān)系組裝在噴嘴殼體16的噴嘴腔17內(nèi)。 燃料入口 82構(gòu)造成向燃料供應(yīng)腔84和噴嘴腔17供應(yīng)燃料。形成在液壓線路殼體72中的輸送通道85允許流過腔17。燃料供應(yīng)壓力可以處于近似350至2700巴的壓力范圍內(nèi)。液壓線路插塞74的上表面與布置在噴嘴腔17內(nèi)的致動(dòng)器插塞46的內(nèi)端抵接。液壓復(fù)位彈簧76的內(nèi)端?？吭谝簤壕€路殼體72的一端上面。在所公開的實(shí)施方式中，彈簧 76的外端抵接液壓線路插塞74的凸緣面上，以將所述凸緣面遠(yuǎn)離液壓線路殼體72的端部偏壓。以與 2009 年 5 月 14 日提交的、名為"Piezoelectric Direct Acting FuelInjector with Hydraulic Link(具有液壓線路的壓電直動(dòng)式燃料控制器)”的、序列號(hào)為12/466，026 的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開的燃料噴射器類似的方式，還設(shè)置加注閥86和滯流閥88。除了本文所述的新的或不同的特征之外，本文所述的噴射器的示例性實(shí)施方式大體與2009年5月14 日提交的、名為“Piezoelectric Direct Acting Fuel Injectorwith Hydraulic Link(具有液壓線路的壓電直動(dòng)式燃料控制器)，，的、序列號(hào)為12/466，026的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開的燃料噴射器相同地操作，該美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。A.閥針關(guān)閉速度為了使發(fā)動(dòng)機(jī)排放最佳，期望的是，針閥元件具有快的關(guān)閉速度。關(guān)閉速度通常受閥針沖擊期間噴閥座15中的應(yīng)力限制。一些常規(guī)噴射器的針元件和相關(guān)移動(dòng)部件具有較大的質(zhì)量，因此關(guān)閉速度必須被限制以提供閥針沖擊期間可接受的噴嘴應(yīng)力。需要一種方法來減輕閥針和移動(dòng)部件的質(zhì)量，因此使閥針的關(guān)閉速度最大。遵循要求保護(hù)的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式通過由小質(zhì)量的針閥元件11和閥針彈簧89得到的閥針沖擊力的減小來提高針閥關(guān)閉速度。小質(zhì)量是液壓線路組件70整體位于噴嘴殼體2內(nèi)緊靠噴射器口 22的直接結(jié)果。B.閥針尖對(duì)準(zhǔn)以及噴射孔對(duì)準(zhǔn)在燃料噴射器中，重要的是，當(dāng)閥針被提升時(shí)閥針尖被保持與噴嘴座同心，以便 1)在每個(gè)噴射器口 /噴射孔中提供均勻的燃料分布，用于使燃料燃燒最佳并且使氣穴現(xiàn)象最??；和2)使閥針尖與噴嘴座之間的磨損最小，當(dāng)閥針打開和關(guān)閉時(shí)，如果閥針不被對(duì)中并且必須沿著噴嘴座滑動(dòng)則會(huì)發(fā)生針尖與噴嘴座之間的磨損。在許多常規(guī)燃料噴射器中， 通過在噴嘴中或相鄰的殼體中提供引導(dǎo)緊密配合的針閥元件的內(nèi)徑來實(shí)現(xiàn)閥針尖對(duì)準(zhǔn)。該方法在有限量上是有效的，但是由于容納針閥元件的噴嘴或殼體孔的外部上的非常高的燃料壓力以及孔中非常低的壓力而使該噴嘴或殼體孔的尺寸擴(kuò)大，因此導(dǎo)致附加的閥針尖偏心。存在一些常規(guī)的噴射器應(yīng)用，這些應(yīng)用需要噴射器噴嘴的噴射孔與發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋對(duì)準(zhǔn)， 但是因?yàn)閮H接近噴嘴的具有較薄的壁的較小的下直徑區(qū)域，所以這是困難的。遵循要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施方式改進(jìn)了閥針尖與噴嘴座15的對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)還允許噴射器的噴射孔22相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋容易對(duì)準(zhǔn)。示例性實(shí)施方式提供下列特征來實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的閥針尖對(duì)準(zhǔn)·液壓線路組件70位于噴嘴腔17內(nèi)?！娮鞖んw16利用噴嘴殼體16和噴射器主體12上的螺紋以及與噴嘴殼體16和噴射器主體12上的螺紋接合的螺紋噴嘴保持件18而附接到噴射器主體12，以在噴嘴中提供用于液壓線路組件70的較大腔?！ぴ摬贾眠€提供一種當(dāng)需要時(shí)用于使噴射孔角對(duì)準(zhǔn)的手段(即，噴嘴圍繞噴射器軸線取向)?！ひ簤壕€路組件70使用位于液壓線路殼體72和噴嘴殼體16之間的“球頭錐 (sphere on cone) ”接頭90來精確地定位針閥元件11的上端，并且針彈簧89迫使閥元件 11的末端進(jìn)入噴嘴座，以精確地定位閥元件11的下部末端。·液壓線路插塞74利用“球頭錐”接頭92與致動(dòng)器插塞46接合，接頭92允許致動(dòng)器插塞46在需要時(shí)傾斜，同時(shí)液壓線路組件70與噴嘴座15保持對(duì)準(zhǔn)。具體地，在噴射器組裝時(shí)，噴嘴殼體16利用螺紋噴嘴保持件18附接到筒14。這些部件的設(shè)計(jì)提供了用于液壓線路組件70的噴嘴殼體16中的較大腔17的空間，并且通過松開保持件以使噴嘴殼體旋轉(zhuǎn)至期望角取向并且重新擰緊該保持件而提供一種在需要時(shí)用于使噴射孔角對(duì)準(zhǔn)的手段(即，噴嘴圍繞噴射器軸線取向)。許多現(xiàn)有的噴射器設(shè)計(jì)由于使用向內(nèi)朝向噴射器噴射孔以圍繞噴嘴殼體的下部的噴嘴保持件而必須使用較小的噴嘴殼體直徑，其中保持件壁為液壓線路組件留下不足的空間。一些常規(guī)噴射器的應(yīng)用包括形成在汽缸蓋中、尺寸受限的噴射器安裝孔。使用在噴嘴殼體的較寬直徑段上向內(nèi)延伸的保持件的現(xiàn)有噴射器需要噴嘴殼體的直徑較小，由此需要噴嘴腔較小。這樣的現(xiàn)有設(shè)計(jì)由于缺乏足夠空間，尤其是缺乏橫向?qū)挾瘸叽?直徑)而阻礙將液壓線路組件定位在噴嘴腔中。通過使用具有遠(yuǎn)端77的短保持件76，噴嘴殼體16能夠形成得較大以與安裝孔配合并且因此噴嘴腔17能夠較大以容納液壓線路組件70，其中遠(yuǎn)端77終止在位于噴嘴殼體16的軸向長(zhǎng)度的外部三分之一內(nèi)的外部位置。通過將液壓線路組件70定位在噴嘴腔44中、位于筒14的內(nèi)端和噴射器口 22之間并靠近噴射器口 22，針閥元件11能夠被縮短(形成有限的軸向長(zhǎng)度)，由此使移動(dòng)質(zhì)量最小并且因此限制關(guān)閉時(shí)的沖擊力。而且，越短的針閥元件 11越響應(yīng)于作用在閥元件11上的力的變化，這至少部分地是因?yàn)殚y元件11的固有伸展的減小，閥元件11的固有伸展的減小發(fā)生在液壓力被施加至閥元件以克服關(guān)閉的偏壓力，從而使閥元件朝向打開位置運(yùn)動(dòng)。在組裝時(shí)，噴嘴保持件18和噴嘴殼體16首先以“用手?jǐn)Q緊(hand tight) ”的方式組裝至筒14。通過保持筒14靜止，使噴嘴殼體16脫離正確的噴射孔對(duì)準(zhǔn)位置。通過保持筒14和噴嘴殼體16靜止，然后將噴嘴保持件18擰緊。保持件18包括第一連接器部94， 該第一連接器部94例如包括內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋用于與例如形成在筒14上的互補(bǔ)的外螺紋接合；以及第二連接器部96，該第二連接器部96例如包括內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋用于例如形成在噴嘴殼體16上的互補(bǔ)外螺紋接合。當(dāng)需要時(shí)在所述第一連接器部94、筒14、第二連接器部96以及噴嘴殼體16上可以包括適當(dāng)?shù)陌饩o和/或?qū)?zhǔn)特征(例如平坦部、槽部或尖銳部等)。一個(gè)實(shí)施方式使用“緊螺器”型設(shè)計(jì)，其中，噴嘴殼體16具有左旋螺紋，噴射器筒14 具有右旋螺紋(或者，噴嘴殼體16具有右旋螺紋，噴射器筒14具有左旋螺紋)。另一個(gè)實(shí)施方式使用“不同螺距”類型設(shè)計(jì)，其中，噴嘴殼體16和噴射器筒14兩者均具有右旋螺紋 (或者兩者均具有左旋螺紋)，一個(gè)部件的螺距比另一個(gè)部件的螺距大。液壓線路組件70使用“球頭錐”噴嘴接頭90，以將該液壓線路組件精確地定位在噴嘴殼體16中，這提供了針閥元件11的上端與噴嘴座15的良好對(duì)準(zhǔn)。液壓線路或插塞復(fù)位彈簧76向液壓線路殼體72施加載荷，以確保適當(dāng)?shù)拿芊?。而且，閥針彈簧89迫使針閥元件11進(jìn)入閥座15中，從而確保針閥元件11的下末端對(duì)準(zhǔn)。液壓線路組件70中的液壓線路插塞74利用“球頭錐”插塞接頭92與致動(dòng)器插塞46相配合。而且，致動(dòng)器插塞46的頂端使用“球頭錐”襯套接頭98和“球形”適配器接頭100。這三個(gè)球形界面允許致動(dòng)器插塞46在需要時(shí)傾斜，以適應(yīng)正常的制造公差而不粘合，同時(shí)液壓線路部件11與噴嘴座15 保持對(duì)準(zhǔn)。圖2示出了噴嘴接頭90和插塞接頭92具有緊靠定位的兩個(gè)球面中心，緊靠定位的這兩個(gè)球面中心與接頭摩擦一起防止系統(tǒng)線路在操作期間被撞擊(buckle)。在噴射器操作期間，當(dāng)針閥元件11在噴射器操作期間被提升時(shí)，元件11保持其與噴嘴座15的對(duì)準(zhǔn)。為了開始噴射脈沖，壓電元件30伸展，這使得液壓線路插塞74經(jīng)由致動(dòng)器連接件44和致動(dòng)器插塞46向下移動(dòng)。這增大了液壓線路78中的壓力，以提升針閥元件11。該力與插塞復(fù)位彈簧76的力一起導(dǎo)致噴嘴接頭90在閥針提升之前和提升期間以及在閥針關(guān)閉時(shí)鎖定就位，因此保持閥針對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)提升時(shí)，針閥元件11的末端相對(duì)于噴嘴座 15的實(shí)際離心率受液壓線路組件70中的較小匹配配合間隙限制。C.液壓線路加注閥控制2009 年 5 月 14 日提交的、名為 “Piezoelectric Direct Acting Fuel Injector withHydraulic Link(具有液壓線路的壓電直動(dòng)式燃料控制器)”的、序列號(hào)為12/466，026 的美國(guó)專利申請(qǐng)中所示的液壓線路包含加注閥，該加注閥提供用于在噴射脈沖之后向液壓線路容腔加注燃料的裝置。該加注是必要的，因?yàn)橐簤壕€路中的一些燃料在噴射循環(huán)期間泄漏出。對(duì)于噴射器期望的是，對(duì)于每個(gè)噴射事件/發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)，為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室提供多個(gè)噴射脈沖。這些多個(gè)噴射脈沖之間的最小時(shí)間受到在下一噴射脈沖/循環(huán)之前加注閥以打開并且然后關(guān)閉所花費(fèi)的時(shí)間的限制。當(dāng)加注閥在每個(gè)噴射脈沖之間打開和關(guān)閉時(shí)也可能導(dǎo)致其他可能不期望的噴射時(shí)機(jī)變化。
遵循所要求保護(hù)的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式提供可控制的加注，以允許液壓線路室僅在被指令時(shí)進(jìn)行加注。如果加注閥86在兩個(gè)或更多個(gè)噴射脈沖之間保持關(guān)閉，則脈沖能夠更緊密，在一些情況下這是非常期望的，以使燃料燃燒最佳，并且以降低噴射時(shí)機(jī)變化。加注閥86能夠被發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制模塊或單元控制，以在必要時(shí)例如在燃燒事件的多個(gè)脈沖的全部或一部分之后進(jìn)行加注，從而維持用于下一噴射脈沖的閥針升程能力。在液壓線路組件70內(nèi)，加注閥86僅在液壓線路容腔78的壓力比燃料供應(yīng)腔/噴嘴腔的壓力顯著更低時(shí)(這通常發(fā)生在每個(gè)噴射脈沖之后)打開。在該發(fā)明中，在噴射脈沖之后，通過控制壓電致動(dòng)器電壓的適當(dāng)下限，能夠使加注閥86在噴射脈沖之間保持關(guān)閉。 在噴射脈沖之后電壓不允許達(dá)至零而是維持這樣的電壓，該電壓足夠高以維持高于燃料供應(yīng)/噴嘴腔的壓力的適當(dāng)液壓線路容腔壓力但是足夠低以低于打開針閥元件11所需的壓力。為了在噴射脈沖之后允許液壓線路容腔78加注燃料，壓電致動(dòng)器的電壓在脈沖之后允許達(dá)至零。這允許液壓線路容腔78中的壓力顯著低于燃料供應(yīng)腔/噴嘴腔的壓力，以允許加注閥86打開。更具體地，本發(fā)明的燃料噴射器10包括液壓線路加注閥86，所述液壓線路加注閥 86提供具有較大流動(dòng)區(qū)域的通路，以在噴射脈沖或者事件之間非?？焖俚丶幼⒁簤壕€路室或容腔78，同時(shí)使噴射期間從液壓線路室78流出的泄漏最小。在一個(gè)公開的實(shí)施方式中， 液壓線路加注閥86包括環(huán)形盤(或類似構(gòu)造)，該環(huán)形盤與匹配部中的適當(dāng)?shù)拈y座102 — 起提供單向密封，從而形成止回閥裝置。液壓線路加注閥86根據(jù)具體操作條件在需要時(shí)能夠沿任意方向被彈性加載。在操作中，當(dāng)液壓線路室78中的壓力低于燃料供應(yīng)腔/噴嘴腔中的壓力時(shí)，加注閥86變得不密封，而允許燃料流過所述流動(dòng)區(qū)域以加注液壓線路室78 (例如，在噴射脈沖之間)。當(dāng)液壓線路室78中的壓力變得比噴嘴腔中的壓力大時(shí)，來自液壓線路室78中的增壓燃料朝向加注閥86的閥座102推動(dòng)該加注閥86，直到閥86安置成封閉閥和閥座之間的通路(例如當(dāng)噴射開始時(shí))。只要液壓線路室78中的壓力大于供應(yīng)壓力，所述通路就保持關(guān)閉。重要地，參照?qǐng)D2和圖6a至圖6c的曲線圖，本發(fā)明還提供允許加注閥86能夠被控制成僅在被指令時(shí)才允許對(duì)加注閥86加注的方法。在液壓線路組件70內(nèi)，加注閥86僅在液壓線路容腔78中的壓力比燃料供應(yīng)腔84/噴嘴腔17的壓力顯著更低時(shí)(這通常發(fā)生在每個(gè)噴射脈沖之后)才打開。在噴射脈沖之后，通過控制壓電致動(dòng)器M的電壓的適當(dāng)下限，加注閥86能夠在噴射脈沖之間保持關(guān)閉。在噴射脈沖之后電壓不允許達(dá)至零，而是將電壓保持為這樣的電壓，該電壓足夠高以維持高于燃料供應(yīng)腔84/噴嘴腔17的壓力的液壓線路容腔78中的適當(dāng)壓力但是足夠低以低于以打開針閥元件11所需的壓力。該控制方法允許噴射脈沖更緊密，這在一些情況下是非常期望的，以使燃料燃燒最佳以及以減小噴射時(shí)機(jī)變化。為了允許液壓線路容腔78在噴射脈沖之后加注燃料，允許壓電致動(dòng)器組件M的電壓在噴射脈沖之后達(dá)至零。這允許液壓線路容腔78中的壓力比燃料供應(yīng)腔84/噴嘴腔 17中的壓力顯著更低，以允許加注閥86打開。該加注確保針閥元件升程能力能夠在燃燒事件的多個(gè)脈沖的全部或一部分之后被保持用于下一噴射脈沖。D.經(jīng)過匹配配合的致動(dòng)器插塞肓徑的燃料泄漏
期望要排出的高壓燃料的泄漏最小，因?yàn)檫@使能量損失最小以及避免過分加熱噴射器部件并避免排出的燃料返回到燃料罐。一些常規(guī)噴射器在插塞及其相關(guān)的殼體之間使用一個(gè)或更多個(gè)緊密配合的匹配配合件，以使高壓力的泄漏最小，同時(shí)還允許經(jīng)由插塞傳遞運(yùn)動(dòng)。然而，該同一殼體還提供了高度加載的面密封，該面密封能夠?qū)е缕ヅ渑浜峡鬃冃?，使得必須在匹配配合中使用較大間隙，以避免插塞由于孔變形而卡住。該較大間隙導(dǎo)致更大程度的泄漏。遵循所要求保護(hù)的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式防止殼體變形影響匹配配合的插塞間隙，同時(shí)保持“泄漏控制特征”。本發(fā)明通過使用插塞襯套62和致動(dòng)器插塞46之間的匹配配合而提供一種限制要排出的高壓力燃料泄漏的量的密封。插塞襯套62還利用適當(dāng)?shù)拿芊饨宇^來密封下致動(dòng)器殼體觀。能夠使用“球頭錐”接頭98，以允許致動(dòng)器插塞46在需要時(shí)傾斜以適應(yīng)正常的制造公差。襯套62的外部暴露在燃料供應(yīng)腔84中的壓力下，而導(dǎo)致當(dāng)供應(yīng)壓力增大時(shí)襯套孔略微收縮。提供適當(dāng)?shù)钠ヅ渑浜祥g隙以避免插塞卡住。該間隙能夠成錐形以與孔沿軸線的收縮量相配，從而進(jìn)一步降低泄漏。更具體地，示例性實(shí)施方式提供一種插塞密封環(huán)面104，該插塞密封環(huán)面通過使用插塞襯套62與致動(dòng)器插塞46之間的匹配配合而限制燃料從燃料供應(yīng)腔84向燃料排放腔 50的泄漏的量。插塞襯套62還利用球頭錐型襯套接頭98來密封下致動(dòng)器殼體觀。該接頭還允許致動(dòng)器插塞46在需要時(shí)傾斜以適應(yīng)正常的制造公差。插塞襯套62的外部暴露于燃料供應(yīng)腔84中的壓力下，從而產(chǎn)生徑向液壓力，該徑向液壓力在燃料供應(yīng)腔84中的壓力增大時(shí)趨于使插塞襯套62的孔略微收縮。在該襯套接頭98中，向該襯套62施加內(nèi)錐面。這允許襯套上的軸向液壓載荷克服趨于使襯套孔收縮的徑向液壓力，因此使襯套62的孔的收縮量最小。提供插塞密封環(huán)面104中的適當(dāng)?shù)钠ヅ渑浜祥g隙以避免致動(dòng)器插塞46被卡住。該間隙能夠成錐形以與孔沿軸線的收縮量相配，從而進(jìn)一步減少泄漏。E.壓電致動(dòng)器殼體和預(yù)載彈簧期望壓電致動(dòng)器具有殼體或類似方法以防止不想要的流體由于致動(dòng)器可靠性的不利后果而達(dá)到陶瓷疊層。預(yù)載方法還必須確保壓電疊層始終處于壓縮狀態(tài)，并且絕不處于張緊狀態(tài)以避免會(huì)導(dǎo)致致動(dòng)器失效的破裂。如果使用預(yù)載彈簧，則期望最低的彈性比，從而獲得最高的可利用的致動(dòng)器能量輸出。本發(fā)明提供波紋殼體40，以防止壓電元件30暴露于排出燃料以及容納使用于致動(dòng)器內(nèi)的任何油，以改進(jìn)熱傳遞。波紋殼體40還用作壓電元件的疊層30的預(yù)載彈簧。波紋殼體40被焊接到致動(dòng)器蓋32。波紋殼體40因此伸展至適當(dāng)載荷并且焊接到底部支承件 38。波紋殼體40中的波紋導(dǎo)致較低的彈性比，以使可利用的壓電致動(dòng)器的力最大。如前面剛提及的，噴嘴閥元件11可以快速地升高到期望的升程位置，并且具有繞該位置擺動(dòng)給定時(shí)段的趨勢(shì)。滯流閥88位于液壓線路插塞74中，并且包括滯流閥口 106。 滯流閥88借助閥針彈簧89的外端被偏壓成抵靠液壓線路插塞74。采用滯流閥17以迅速地阻礙噴嘴閥元件12的擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)較穩(wěn)定的燃料輸送。上述內(nèi)容在截留在滯流室40中的燃料經(jīng)由滯流閥口 106離開時(shí)被完成，從而提供對(duì)燃料向外流動(dòng)的限制，并且因此限制噴嘴閥元件11沿升高方向的運(yùn)動(dòng)。通過使滯流閥88克服閥針彈簧89的偏壓力而移離液壓線路插塞74，滯流閥88還允許燃料進(jìn)入滯流室108，從而對(duì)噴嘴閥元件11沿下降方向的運(yùn)動(dòng)幾乎不形成限制。應(yīng)注意，上插塞或致動(dòng)器插塞46的內(nèi)端具有較大的直徑，由此用作增強(qiáng)特征或增強(qiáng)器。在圖3所示的另一個(gè)實(shí)施方式中，致動(dòng)器插塞46的內(nèi)端可包括單一直徑，以形成圓筒形狀，而分離的增強(qiáng)器部件42可以被定位在致動(dòng)器插塞46的內(nèi)端和液壓線路插塞74的外端之間。分離的增強(qiáng)器部件42可包括中心孔108，該中心孔用于接收致動(dòng)器插塞46的中心柱130，以將這些部件連接在一起。參照?qǐng)D4，在另一個(gè)實(shí)施方式中，滯流入口孔110和分離的滯流出口孔112均可用于控制在定位在液壓線路插塞74中的滯流室108中的流進(jìn)和流出。滯流入口孔110形成在液壓線路插塞74中并且提供降低閥針關(guān)閉沖擊速度的能力，以避免可能發(fā)生閥針安置成擊打進(jìn)入(beat-in)液壓線路插塞74的問題。滯流入口孔110的最小尺寸(即，最小沖擊速度)被限制為使得其必須不過分影響閥針打開延遲和緩沖，因?yàn)闇魅肟诳?10與滯流出口孔112串聯(lián)。圖5示出了這樣的實(shí)施方式，該實(shí)施方式允許在針閥元件關(guān)閉期間比針閥元件打開期間更大程度的緩沖(即，更大程度的滯流孔限制)。該構(gòu)造提供了在閥針打開期間和閥針關(guān)閉期間獨(dú)立的緩沖控制。因此閥針關(guān)閉沖擊速度能夠被減小同時(shí)不影響閥針打開延遲和緩沖。在該實(shí)施方式中，滯流閥88包括滯流閥元件114，該滯流閥元件114定位在液壓線路插塞74的外部并且借助彈簧116被向內(nèi)偏壓在形成于插塞74上的閥座118上。在針閥元件打開期間，流體通過滯流出口孔112以及在液壓線路插塞74的環(huán)形壁中的彼此相對(duì)形成的兩個(gè)滯流入口孔120而流出滯流室(緩沖室)108，由此將滯流室108連接到噴嘴腔 17。在閥針關(guān)閉期間，流體僅通過兩個(gè)滯流入口孔120而流入緩沖室中。在其它實(shí)施方式中，可以使用僅一個(gè)或者兩個(gè)以上的滯流入口孔。然而，兩個(gè)或更多個(gè)滯留孔將平衡徑向作用在液壓線路組件上的流力。本發(fā)明的燃料噴射器能夠在高噴射壓力下以較近間隔(例如7個(gè)或更多個(gè))隔開的每個(gè)燃燒事件下噴射多個(gè)燃料脈沖，以更好地滿足將來的排放要求，同時(shí)最小程度地使用昂貴的后處理裝置。較低的閥針質(zhì)量、更快的閥針關(guān)閉響應(yīng)、以及改進(jìn)的閥針與噴嘴座的對(duì)準(zhǔn)幫助提高發(fā)動(dòng)機(jī)排放以及噴射器的耐用性。該噴射器設(shè)計(jì)原理能夠被用于輕型、中型、 重型和較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是致動(dòng)器所需的能量隨著流動(dòng)和/或壓力要求的增大而增加。因此，通過實(shí)現(xiàn)將用于將針閥元件11抬離其閥座以在最快的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)執(zhí)行燃料噴射事件所必需的運(yùn)動(dòng)減至最小，本發(fā)明的燃料噴射器可獲得比現(xiàn)有技術(shù)顯著的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)果，示例性實(shí)施方式提供一種獨(dú)特的液壓線路組件70，以將壓電致動(dòng)器M與針閥元件 11連接，從而利用如本文所述的泄漏控制特征以由此提供更加可控制并且較快地作用的直動(dòng)式噴射器，同時(shí)使排放流最小。免除噴嘴閥元件座15的燃料供應(yīng)通道上游中的孔，以使腔內(nèi)壓力(即，在腔室)最大。上插塞或致動(dòng)器插塞46便于將壓電致動(dòng)器M連接至液壓線路組件70。液壓線路組件70直接動(dòng)作，以將壓電致動(dòng)器M的向下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成針閥元件 11的向上運(yùn)動(dòng)(即，液壓線路插塞74被壓電元件的疊層30向下推動(dòng)，并且針閥元件11被得到的液壓線路室78的燃料壓力向上推動(dòng))。液壓線路插塞直徑被選擇為獲得使針閥元件 11進(jìn)行期望運(yùn)動(dòng)所需要的最佳運(yùn)動(dòng)的放大。液壓線路室78在需要時(shí)在噴射事件之間選擇性地加注并且在噴射脈沖之間選擇性地加注，以允許燃料噴射部件即使在發(fā)生熱變化時(shí)也返回到初始位置(用于隨后的燃料噴射事件)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，能夠?qū)_的設(shè)備和方法進(jìn)行各種修改和變化。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本說明書將清楚該設(shè)備和方法的其它實(shí)施方式。將說明書和實(shí)施例旨在僅是示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍由隨附的權(quán)利要求及其等同物來表明。
權(quán)利要求
1.一種壓電致動(dòng)的燃料噴射器，該燃料噴射器用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中， 該燃料噴射器包括噴射器主體，該噴射器主體包括筒、具有噴嘴腔的噴嘴殼體、將所述筒和所述噴嘴殼體連接的保持件以及噴射器口，該噴射器口與所述噴嘴腔的一端連通以將燃料排放到所述燃燒室中；噴嘴閥元件，該噴嘴閥元件在所述噴嘴腔中定位成與所述噴射器口相鄰，所述噴嘴閥能夠在打開位置與關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)，在所述打開位置，燃料通過所述噴射器口流入所述燃燒室中，在所述關(guān)閉位置，燃料通過所述噴射器口的流動(dòng)被阻塞；壓電致動(dòng)器，該壓電致動(dòng)器包括壓電元件的疊層，該壓電元件的疊層能夠在第一方向上運(yùn)動(dòng)而伸展并且能夠在與所述第一方向相反的第二方向上運(yùn)動(dòng)而收縮；液壓線路組件，該液壓線路組件定位在所述噴嘴腔內(nèi)，所述液壓線路組件包括具有內(nèi)孔的液壓線路殼體；液壓線路插塞，該液壓線路插塞定位成能夠在所述內(nèi)孔中以可滑動(dòng)的方式移動(dòng)并且能夠操作連接至所述壓電致動(dòng)器；以及液壓線路，該液壓線路將所述液壓線路插塞和所述噴嘴閥元件操作連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中，所述液壓線路插塞包括中心孔，所述噴嘴閥元件延伸到所述液壓線路插塞的所述中心孔中，其中，所述液壓線路插塞、所述噴嘴閥元件和所述液壓線路殼體沿所述噴射體主體的縱向范圍以重疊的關(guān)系定位，所述液壓線路定位在所述液壓線路殼體和所述液壓線路插塞之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴射器，其中，所述液壓線路圍繞所述噴嘴閥元件形成并且形成在所述液壓線路插塞的一端和所述液壓線路殼體之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，該燃料噴射器還包括致動(dòng)器插塞，該致動(dòng)器插塞將所述壓電致動(dòng)器操作連接至所述液壓線路插塞；以及泄漏控制特征，該泄漏控制特征包括圍繞所述致動(dòng)器插塞定位的插塞襯套，以在所述插塞襯套的內(nèi)表面與所述致動(dòng)器插塞的相對(duì)的外表面之間形成局部流體密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料噴射器，該燃料噴射器還包括致動(dòng)器殼體，該致動(dòng)器殼體具有用于接收所述致動(dòng)器插塞的中心孔；以及襯套對(duì)準(zhǔn)特征，該襯套對(duì)準(zhǔn)特征包括形成在所述致動(dòng)器殼體上的截錐面以及形成在所述插塞襯套上并定位成接觸所述截錐面的半球面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，該燃料噴射器還包括致動(dòng)器插塞，該致動(dòng)器插塞將所述壓電致動(dòng)器操作連接至所述液壓線路插塞；以及插塞對(duì)準(zhǔn)特征，該插塞對(duì)準(zhǔn)特征包括形成在所述致動(dòng)器插塞上的截錐面以及形成在所述液壓線路插塞上并定位成接觸所述致動(dòng)器插塞的所述截錐面的半球面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴射器，其中，所述插塞對(duì)準(zhǔn)特征定位在所述噴嘴腔中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴射器，該燃料噴射器還包括液壓線路殼體對(duì)準(zhǔn)特征， 該液壓線路殼體對(duì)準(zhǔn)特征包括形成在所述噴嘴殼體上的截錐面以及形成在所述液壓線路殼體上并定位成接觸所述噴嘴殼體的所述截錐面的半球面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中，所述液壓線路定位在液壓線路室中，該燃料噴射器還包括液壓線路加注閥，該液壓線路加注閥能夠操作成允許燃料流入所述液壓線路室中并防止燃料從所述液壓線路室流出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料噴射器，其中，所述液壓線路加注閥定位在所述液壓線路殼體內(nèi)并且包括加注閥體和閥座，所述加注閥體安裝成能夠在所述噴嘴閥元件上以可滑動(dòng)的方式運(yùn)動(dòng)，所述閥座形成在所述液壓線路殼體上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料噴射器，該燃料噴射器還包括致動(dòng)器電源裝置，該致動(dòng)器電源裝置用于增大所述壓電致動(dòng)器的電壓，以使所述噴嘴閥元件響應(yīng)于所述壓電元件的疊層在所述第一方向上的運(yùn)動(dòng)而移入所述打開位置；并且該致動(dòng)器電源裝置還用于降低所述壓電致動(dòng)器的電壓，以使所述噴嘴閥元件響應(yīng)于所述壓電元件的疊層在所述第二方向上的運(yùn)動(dòng)而移入所述關(guān)閉位置，所述噴嘴閥元件的所述打開和所述關(guān)閉限定噴射脈沖，并且當(dāng)所述電壓達(dá)到預(yù)定下限時(shí)，所述液壓線路加注閥能夠移入打開位置以加注所述液壓線路室，所述致動(dòng)器電源裝置還能夠操作以改變所述電壓從而引發(fā)多個(gè)噴射脈沖，并且能夠操作以在這些噴射脈沖之間將所述電壓選擇性地維持成高于所述預(yù)定下限，以將所述加注閥維持在關(guān)閉位置，從而防止加注所述液壓線路室。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，該燃料噴射器還包括閥室以及閥，所述閥室形成在所述液壓線路插塞中，所述閥定位在所述閥室中以限制燃料流出所述閥室從而限制所述噴嘴閥元件在所述第二方向上的運(yùn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中，所述噴射器主體還包括保持件，該保持件包括第一連接器部，該第一連接器部包括用于與形成在所述筒上的互補(bǔ)外螺紋接合的內(nèi)螺紋；以及第二連接器部，該第二連接器部包括用于與形成在所述噴嘴殼體上的互補(bǔ)外螺紋接合的內(nèi)螺紋。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料噴射器，其中，所述保持件包括最內(nèi)遠(yuǎn)端，所述液壓線路沿所述噴射器主體的縱向范圍定位在所述內(nèi)遠(yuǎn)端和所述噴射器口之間。
15.一種壓電致動(dòng)的燃料噴射器，該燃料噴射器用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中， 該燃料噴射器包括噴射器主體，該噴射器主體包括具有噴嘴腔的噴嘴殼體以及噴射器口，該噴射器口與所述噴嘴腔的一端連通以將燃料排放到所述燃燒室中；噴嘴閥元件，該噴嘴閥元件在所述噴嘴腔中定位成與所述噴射器口相鄰，所述噴嘴閥能夠在打開位置與關(guān)閉位置之間移動(dòng)，在所述打開位置，燃料通過所述噴射器口流入所述燃燒室中，在所述關(guān)閉位置，燃料通過所述噴射器口的流動(dòng)被阻塞；壓電致動(dòng)器，該壓電致動(dòng)器包括壓電元件的疊層，所述壓電元件的疊層能夠在第一方向上運(yùn)動(dòng)而伸展并且能夠在與所述第一方向相反的第二方向上運(yùn)動(dòng)而收縮；液壓線路組件，該液壓線路組件定位在所述噴嘴腔內(nèi)，所述液壓線路組件包括液壓線路殼體；液壓線路插塞，該液壓線路插塞能夠以可滑動(dòng)的方式安裝在所述液壓線路殼體中并且能夠操作連接至所述壓電致動(dòng)器；以及液壓線路，該液壓線路將所述液壓線路插塞和所述噴嘴閥元件操作連接；液壓線路加注閥，該液壓線路加注閥能夠操作成允許燃料流入所述液壓線路室中并防止燃料從所述液壓線路室流出；以及致動(dòng)器電源裝置，該致動(dòng)器電源裝置用于增大所述壓電致動(dòng)器的電壓，以使所述噴嘴閥元件響應(yīng)于所述壓電元件的疊層在所述第一方向上的運(yùn)動(dòng)而移入所述打開位置；并且該致動(dòng)器電源裝置還用于降低所述壓電致動(dòng)器的電壓，以使所述噴嘴閥元件響應(yīng)于所述壓電元件的疊層在所述第二方向上的運(yùn)動(dòng)而移入所述關(guān)閉位置，所述噴嘴閥元件的所述打開和所述關(guān)閉限定噴射脈沖，并且當(dāng)所述電壓達(dá)到預(yù)定下限時(shí)，所述液壓線路加注閥能夠移入打開位置以加注所述液壓線路室，所述致動(dòng)器電源裝置還能夠操作以改變所述電壓從而引發(fā)多個(gè)噴射脈沖，并且能夠操作以在這些噴射脈沖之間將所述電壓選擇性地維持成高于所述預(yù)定下限，以將所述加注閥維持在關(guān)閉位置，從而防止加注所述液壓線路室。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料噴射器，其中，所述致動(dòng)器電源裝置還能夠操作成將所述電壓選擇性地降低至低于所述預(yù)定下限，以使所述加注閥移入所述打開位置，從而使得加注所述液壓線路室。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料噴射器，其中，所述液壓線路加注閥定位在所述液壓線路殼體內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料噴射器，其中，所述液壓線路加注閥包括加注閥體， 該加注閥體安裝成能夠在所述噴嘴閥元件上以可滑動(dòng)的方式運(yùn)動(dòng)；以及閥座，該閥座形成在所述液壓線路殼體上。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料噴射器，其中，所述液壓線路插塞包括中心孔，所述噴嘴閥元件延伸到所述液壓線路插塞的所述中心孔中，其中，所述液壓線路插塞、所述噴嘴閥元件和所述液壓線路殼體沿所述噴射器主體的縱向范圍以重疊的關(guān)系定位，所述液壓線路定位在所述液壓線路殼體和所述液壓線路插塞之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料噴射器，該燃料噴射器還包括閥室，該閥室形成在所述液壓線路插塞中；以及閥，該閥定位在所述閥室中以限制燃料流出所述閥室，從而限制所述噴嘴閥元件在所述第二方向上的運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
提供一種壓電致動(dòng)的燃料噴射器，該燃料噴射器用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中，該燃料噴射器包括壓電致動(dòng)器，該壓電致動(dòng)器能夠運(yùn)動(dòng)成沿第一方向伸展并且能夠運(yùn)動(dòng)成沿與所述第一方向相反的第二方向收縮；以及液壓線路組件，該液壓線路組件布置在形成在容納噴嘴閥元件的噴嘴殼體中的噴嘴腔內(nèi)。所述液壓線路組件靠近噴射器口定位，以使針閥元件的長(zhǎng)度和質(zhì)量最小，由此降低座沖擊力并加快響應(yīng)時(shí)間。加注閥操作成移入打開位置以加注液壓線路室。致動(dòng)器電源操作以改變電壓，以引發(fā)多個(gè)噴射脈沖并且以在噴射脈沖之間將電壓選擇性地保持高于預(yù)定下限，從而將加注閥保持在關(guān)閉位置以防止加注液壓線路室。
文檔編號(hào)F02M51/06GK102575626SQ201080032245
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者B·多斯珀利, C·莫里斯 申請(qǐng)人:康明斯知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司