针行程开关和具有这种针行程开关的燃料喷射器的制作方法

1.本发明涉及一种针行程开关和具有这种针行程开关的燃料喷射器。


背景技术：

2.在内燃机例如柴油发动机或者汽油发动机中，通常通过喷射器将燃料以确定的量并且在确定的时间段上喷射到燃烧室中。此时，由于非常短的在微秒范围中的喷射周期，需要喷射器的输出开口以非常高的频率打开或关闭。为了准确地操控该关闭时间并且准确地获取喷射器状态，需要设置喷射器状态探测器，以便上级的控制单元获得单个喷射器的全部信息，尤其是在关闭或打开时间方面的信息。
3.典型地，这种喷射器具有喷嘴针(也称为喷射器针)，喷嘴针允许被高压加载的燃料在喷射器的输出孔被释放时向外离开。喷嘴针像塞子那样与输出开口相互作用，在抬起时，塞子实现燃料的离开。因此，相应地需要针允许在相对短的时间段中抬起并且在短的时间之后重新滑回到输出开口中。此时，可使用液压的伺服阀，该伺服阀操控这种运动的触发。这种阀又借助于电磁体操控。此外备选地，可使用压电元件，压电元件比借助于电磁体操控的阀的响应更快速。
4.由于超过2500bar的高的喷射压力，不可能直接借助于电磁阀操控喷嘴针、或确切地说使喷嘴针运动。此时，为了打开和关闭喷嘴针所需的力可能过大，从而仅仅能借助于非常大的电磁体实现这种方法。但是，由于仅仅有限的可供使用的结构空间，在发动机中不考虑这种结构。
5.典型地，代替直接操控，使用所谓的伺服阀，伺服阀操控喷嘴针并且自身通过电磁阀、或确切地说压电阀控制。在此，在与喷嘴针共同作用的控制腔中，借助于处于高压下的可供使用的燃料，建立在关闭方向上作用到喷嘴针上的压力水平。该控制腔、或确切地说控制阀典型地通过进气节流部与燃料的高压区域相连接。此外，该控制腔具有小的可关闭的排气节流部，燃料可从排气节流部向低压区域的方向排出。如果燃料排出，在控制腔中的压力和作用到喷嘴针上的关闭力减小，这是因为处于高压下的控制腔的燃料可流出。由此，导致喷嘴针运动，该运动释放在喷射器顶端处的输出开口。因此，为了能控制喷嘴针的运动，借助于衔铁元件选择性地关闭或打开阀的排气节流部。
6.因为对于本领域技术人员来说，用于喷射燃料的喷射器的通用的原理是已知的，所以接下来不再深入阐述该构件的功能性。
7.如以上已经简要指出的那样，喷射器状态探测对于喷射器以受控的方式的运行来说非常重要。在至今为止的喷射器中，此处没有必要设置或者以非常高的成本设置喷射器的座板，该座板与喷射器壳体电分离并且在确定的部位上引导电流，使得布置在座板下方的控制阀和喷嘴针与布置在座板上方的喷射器线圈相连接。但是在状态识别方面，能够通过座板引导电信号是有利的，因为由此在喷射器关闭时可通过喷嘴针在喷射器的喷嘴针座中的接触建立电回路。当然，为此的前提是，该电回路没在另一部位上已经被短接，使得尤其是必须使座板相对于喷射器壳体电绝缘。允许仅仅通过喷嘴针和喷嘴针座闭合该电回
路。
8.相应地，喷射器的座板是这样的构件，即，根据本发明该构件不仅用作用于引导电信号的接触元件，并且同时必须相对于喷射器壳体绝缘。此外，座板包含从上向下伸延的通道，该通道形成喷射器的排气节流部。通过衔铁元件坐落下并且密封该通道，通过进气部用处于高压下的燃料填充位于下方的控制腔，从而将喷嘴针挤压到其关闭位置中。在衔铁元件从通过开口处抬起时，在高压下储存的燃料流出，并且作用到喷嘴针上的力作用降低，从而喷嘴针从其输出开口处抬起并且由此燃料可流出。
9.例如，在de 10 2017 116 383.2中给出更详细的喷射器工作原理。
10.至此已知的是，借助于设置在座板上的dlc层(在此，dlc表示“类金刚石”)实现座板的绝缘，然而，其中已表明，对于高要求的喷射器方案来说这种dlc层的稳定性不够。尤其是，当借助于螺钉轴向预紧座板时，需要绝缘层的稳定性更好。
11.因此，耐久试验表明，该层具有在机械负载下变得具有电传导能力的趋势。这归因于该层的机械磨损，从而在通常的喷射器使用寿命上不能保证持续的电绝缘。


技术实现要素：

12.因此本发明的目标是，实现一种针行程开关，该针行程开关消除了所述缺点并且也能用在挑战性的喷射器方案中。
13.这通过根据权利要求1所述的用于喷射器的针行程开关实现。
14.根据本发明规定，用于燃料喷射器的针行程开关包括：座板，具有板形基体和将板形基体的两个面式侧相连接的通道；衔铁元件，衔铁元件可从座板的通道抬起并且可密封地坐落于座板上；以及控制阀，控制阀布置在座板的与衔铁元件相对的侧处并且设计成与喷嘴针共同作用，其中，座板相对于包围座板的喷射器壳体电绝缘，并且可以仅通过与座板共同作用的喷嘴针实现与喷射器壳体的电连接。此外，针行程开关的特征在于，存在接触座板的至少一个陶瓷件和/或塑料件，以用于产生座板相对于包围座板的喷射器壳体的绝缘。
15.根据本发明，此外可规定，至少一个陶瓷件和/或塑料件是实心陶瓷件。因此陶瓷尤其是在高的且即使脉冲式的压力负载下也形状稳定并且表现出突出的耐磨损性。
16.此外，根据本发明，至少一个陶瓷件和/或塑料件可设计成相对于座板是可分离的。相应地，很明显陶瓷件和/或塑料件并不仅仅表现为座板的覆层，而是相对于座板独立的部件。
17.根据本发明的一种可选的改进方案可规定，喷嘴针基体由导电材料、例如金属制成，并且优选地陶瓷套和/或塑料套由电绝缘体组成，该电绝缘体例如包括组分al2o3、zr2o3和/或si2ni3，或者由这些组分中的至少一者制成。
18.在此，使用氧化锆是尤其有利的，因为其具有与钢非常相似的热膨胀系数并且由此也很好地适合用于压制复合物。通过几乎相同的热膨胀性能，也可实现该压制复合物用于具有高的温度波动的应用(例如在喷射喷嘴中)。与其它陶瓷的材料相比，氧化锆非常硬，并且因此可尤其有利地用在冲击式的或脉冲式的负荷(例如由于在喷射器中的压力波引起)的情况下。与氧化铝相比，氧化锆在摩擦方面具有显著的优点，因为氧化锆几乎不会引起在接触副上的磨损。
19.此外，根据本发明可规定，至少一个陶瓷件和/或塑料件具有适用于径向地包围座
板的套状、尤其是环状或者圆柱套状，其中优选地，将座板插入套状的陶瓷件和/或塑料件中，以实现座板的径向对中并且在座板和喷射器壳体之间形成电绝缘。
20.该套状的陶瓷件和/或塑料件基本上用于，保护引导电流的座板不与包围座板的喷射器壳体直接电接触。为了以简单的方法和方式获取喷射器是打开还是关闭，与喷射器壳体的接触应仅仅通过喷嘴针和在喷射器关闭的状态中容纳喷嘴针的喷嘴针座实现。
21.在此可规定，用于径向地包围座板的套状的陶瓷件和/或塑料件与喷射器壳体固定地连接，优选地通过材料或形状配合的连接，例如粘接或焊接。
22.根据本发明的另一改进方案可规定，至少一个陶瓷件和/或塑料件是座部件，座部件与衔铁元件共同作用并且可密封地坐落于座板的通道上，其中优选地，座部件具有圆柱状。
23.为了坐落到座板的通道上，座部件在此可具有倒圆的角，以避免边缘断裂，其中优选地，可用光滑打磨方法加工倒圆的角。设置倒圆的角之所以是有利的，是因为由此在运行中可避免边缘断裂。
24.此外，在此座部件可为陶瓷件，陶瓷件优选地通过热等静压制成。此外，当在燃料中包含小的固体颗粒时(在沿着座部件流动时，该固体颗粒带来研磨作用)，陶瓷然后也表现出突出的耐磨损性。尤其是当喷射器喷入燃料并且座部件从座板的通道抬起时，燃料以非常高的速度从通道中流出并且此时与座部件接触。
25.此外，根据本发明可规定，座部件使座板相对于衔铁元件并且相对于衔铁元件的衔铁引导装置电绝缘。
26.本发明的另一有利的改进方案规定，至少一个陶瓷件和/或塑料件是座板支撑件，座板支撑件布置在座板的板形基体的面对衔铁元件的面式侧上，并且座板与衔铁元件的衔铁引导装置或确切地说喷射器壳体电绝缘。
27.此时可规定，座板支撑件位于座板的板形基体的面对衔铁元件的面式侧上并且优选地具有环状。
28.通过座板支撑件防止了衔铁引导装置导电地接触到座板上，从而使衔铁引导装置相对于座板电绝缘。
29.此外，本发明涉及一种具有根据上述变型方案中任一个的针行程开关的燃料喷射器。
30.在此可规定，燃料喷射器具有喷射器状态识别装置，其根据流过喷嘴针和喷射器壳体的流量识别关闭的喷射器的喷射器状态。
31.此外，本发明包括具有根据以上变型方案中任一个的燃料喷射器的发动机。
附图说明
32.根据以下附图描述得到本发明的其它优点、特征和细节。在其中示出：
33.图1示出了用于说明已知的现有技术的示意图，
34.图2示出了根据本发明的装置的示意图，以及
35.图3示出了根据本发明的根据本发明的实施例的放大图。
具体实施方式
36.图1示出了现有技术的喷射器10的部分截面图。可看出喷射器10，其具有壳体14，在壳体中布置多个喷射器部件。在此，对于喷射器10的功能重要的是喷射器针15、通过衔铁11和座板1形成的阀以及具有线圈绕组16、内磁极12和外磁极13的电磁体12、13。此外，在内磁极12中设置用于布置弹簧17的凹口，弹簧将衔铁元件11压向阀的方向，以用于在电磁体12、13未被通电的状态中流体密封地封闭阀的排气节流部。
37.如果激活了电磁体12、13，电磁体借助于电磁力吸引衔铁元件11远离阀，从而处于高压下的燃料可从可通过阀封闭的控制腔中从通道6中流出。因为由此在控制腔中的作用到喷射器针15上的压力减小，喷射器针可从关闭位置中滑出来并且实现从喷射器10中输出燃料。相反地，如果使电磁体12、13进入未通电的状态中，则作用到衔铁元件11上的磁性力减小，从而弹簧元件17将衔铁元件11压到阀的输出开口上并且密封控制腔或通道6。由此，作用到喷射器针15上的压力增大，由此，喷射器针再次被压到其关闭位置中。相应地，不再导致燃料从喷射器10的输出开口中流出。
38.图2示出了具有根据本发明的针行程开关20的喷射器10的截面图。
39.为了使座板1绝缘，设置多个由陶瓷和/或塑料制成的部件，其中每个部件与座板1接触。
40.为了保护设计成大约板形的座板1的环绕的边缘面不与喷射器壳体导电接触，设置在径向周向上包围座板的套状的陶瓷件和/或塑料件3。此时，该套3可与喷射器壳体固定连接，尤其是粘接或焊接在一起。除了电绝缘之外，该套3用于座板1的径向对中。
41.此外，在图2中可看到座部件4，该座部件优选地由陶瓷(例如al2o3或si2ni3)制成，并且如此与衔铁元件11共同作用，使得该座部件可封闭座板的通道6。如果吸引衔铁元件11远离座板1，也即打开座板1的通道6，并且使得处于高压下的燃料流出，从而在控制腔中的压力下降并且使得喷嘴针15从其喷嘴针座中抬起。
42.现在，为了实现座板相对于衔铁元件11(通常衔铁元件坐落于座板1的通道6上)的电绝缘，现在在衔铁元件11和座板之间设置绝缘的座部件4。该通常圆柱状的元件可具有到圆的棱边，并且由于动态冲击式的负荷需要检查是否无裂纹。此外有利的是，通过热等静压制造该元件。
43.对于座部件来说尤其有利的是，在座部件由陶瓷制成的情况，因为陶瓷具有出色的耐磨损性并且尤其是也能承受在燃料中存在的固体颗粒的磨蚀作用。因此，燃料以高速流过座部件4的下侧处，在喷射器处于其打开位置中的情况下。
44.座部件4使座板1相对于衔铁元件11电绝缘，并且相对于衔铁引导装置或确切地说喷射器壳体电绝缘。
45.示出了座板支撑件5作为另一陶瓷件和/或塑料件，座板支撑件使座板1在其面对衔铁元件11的侧处与衔铁引导装置或确切地说喷射器壳体14分离。
46.由于脉冲式的压力负荷，此处也适用的是，座板支撑件有利地由陶瓷制成。陶瓷在高的压力负载下也保持形状稳定，从而不能出现改变衔铁提升状态的变形。
47.有利地，座板支撑件5是环的形式，该环具有比座部件4的外直径更大的内直径。最终，两个陶瓷件和/或塑料件4、5贴靠在座板1的面对衔铁元件11的面式侧处。
48.图3是图2的放大图，从图3中可尤其清楚地看到陶瓷件和/或塑料件。