TR201617986A2 - Bi̇r yakit enjeksi̇yon valfi̇nde kullanilmak üzere bi̇r pi̇ezo aktüatör modülü - Google Patents

Abstract

Mevcut buluş, içten yanmalı bir motordaki bir yanma odasına yüksek basınçta yakıt enjekte etmek için bir yakıt enjeksiyon valfinde kullanılmak üzere bir piezo aktüatör modülünü (50) önermekte olup, şunları içermektedir: bir aktüatör haznesinde (41) düzenlenen bir piezoelektrik aktüatör (40); söz konusu aktüatör haznesini (41) kuşatan ve eksenel yönde uzanan bir aktüatör kılıfı (42); piezoelektrik aktüatörün (40) bir ucunda yer alan, piezoelektrik aktüatördeki (40) bir aktüatör kafası (20). Söz konusu aktüatör kılıfı (42), aktüatör kafasına (20) bakan aktüatör kılıfı (42) alt bölümünde (10) oluşturulan bir koruge bölüme (30) sahiptir, burada söz konusu koruge bölüm (30) en azından kısmen aktüatör kılıfının (42) çevresi boyunca uzanan en az bir halka şeklinde çıkıntı (31) içermektedir.

Description

TARIFNAME BIR YAKIT ENJEKSIYON VALFINDE KULLANILMAK ÜZERE BIR PIEZO AKTÜATÖR MODÜLÜ Bulusun Teknik Alani Bulus, bir yakit enjeksiyon valfinde kullanilmak üzere bir piezo aktüatör modülü ile olup, daha özel olarak daha saglam ve dayanikli olan bir piezo aktüatör modülü ile Bulusun Arka Plani Yakit enjeksiyonu amacina yönelik çesitli elektromanyetik enjeksiyon valfleri, özellikle de yakit enjektörleri mevcuttur.

Bir yakit enjektörünün bir valf yuvasi ile birlikte çalisan bir valf kapama elemanini harekete geçiren bir piezo veya manyetostriktif aktüatöre sahip kullanimi bilinmektedir. Piezoelektrik aktüatöre enerji verildiginde, söz konusu piezoelektrik aktüatör genisleyerek bir valf elemanini basinçli yakitin igneli çek valfin tabanina dogru yönlendirildigi bir birinci konumdan bir ikinci konuma hareket ettirmektedir. Önceki teknikte, EP sayili patent belgesi bir enjektörün yakit basinci ile bir aktüatör haznesinde düzenlenen piezoelektrik aktüatörlerine sahip oldugunu açiklamaktadir ve piezoelektrik aktüatörler bir igne modülünü kontrol etmektedir.

Aktüatör haznesi bir yalitim akiskaniyla örnegin dizelle doldurulmaktadir ve bir esnek membran ünitesi ile yakitin yönlendirildigi yüksek basinç haznesinden ayrilmaktadir. Önceki teknikte, bu tür enjektörler esasen en az bir esnek sekilde olusturulmus membrana sahip olup, bu membran örnegin kauçuk ve yakita dayanikli malzeme gibi esnek Özelliklere sahip bir malzemeden yapilmaktadir ve belirli bir uzamaya izin vermektedir. Söz konusu membran esasen kaynak islemi ile tutturulmaktadir, bu da valfin saglamliginin azalmasina neden olabilmektedir. Bulusa göre kullanilan membranin fonksiyonlarindan biri, aktüatör haznesi içerisinde yer alan akiskani elektriksel olarak iletken bir ortamdan, özellikle içten yanmali motorun yanma odasina enjekte edilecek yakita ayirmaktir.

Yakit enjeksiyon valfinin piezo aktüatör modülünde kullanilacak bu membran ile iliskili problemlerden biri, söz konusu membranin bir aktüatör kafasina ve bir aktüatör kilifinin en az iki farkli noktadan kaynaklanmasi, pirinçle Iehimlenmesi veya lehimle tutturulmasidir. Piezoelektrik aktüatörün yakit ve diger kirleticilerden izole sekilde ve korunmus olarak kalmasi son derece önemlidir. Ayrica, söz konusu kaynaklama veya pirinçle lehimleme islemi ileride sizintiya neden olabilir ve bu kaynaklama islemi enjektörün saglamliginin azalmasina yol açabilir.

Membranin söz konusu kaynaklama veya lehimleme islemi enjektörlerin aktüatör modülünün kalitesini ve islevselligini oldukça etkilemektedir.

Bulusun Amaçlari Mevcut bulusun temel amaci, önceki teknigin yukarida bahsedilen eksik yönlerinin üstesinden gelmektir.

Mevcut bulusun bir baska amaci, valfin maliyetinin azaltilacagi sekilde membranin çikarildigi bir piezo aktüatör modülü saglamaktir.

Mevcut bulusun bir baska amaci, kaynaklama veya pirinçle lehimleme islemlerini azaltarak saglamligi artirilmis bir piezo aktüatör modülü saglamaktir.

Bulusun Özeti Mevcut bulus, içten yanmali bir motordaki bir yanma odasina yüksek basinçta yakit enjekte etmek için bir yakit enjeksiyon valfinde kullanilmak üzere bir piezo aktüatör modülünü önermekte olup, sunlari içermektedir: bir aktüatör haznesinde düzenlenen bir piezoelektrik aktüatör; söz konusu aktüatör haznesini kusatan ve eksenel yönde uzanan bir aktüatör kilifi; piezoelektrik aktüatörün bir ucunda yer alan, piezoelektrik aktüatördeki bir aktüatör kafasi. Söz konusu aktüatör kilifi, aktüatör kafasina bakan aktüatör kilifi alt bölümünde olusturulan bir koruge bölüme sahiptir, burada söz konusu koruge bölüm en azindan kismen aktüatör kilifinin çevresi boyunca uzanan en az bir halka seklinde çikinti içermektedir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu en az bir halka seklindeki çikinti koruge bölümün dis çevresinden disa dogru çikinti yapmaktadir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu aktüatör kafasi, içerisinde bir membranin kullanilmasini ortadan kaldiracak sekilde koruge bölüme tutturulmaktadir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu aktüatör kafasi en az bir kaynak bölümü boyunca koruge bölüme kaynaklanmaktadir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, aktüatör haznesi elektriksel olarak yalitimli bir sivi ile doldurulmakta ve kaynak bölümü araciligiyla en az bir yüksek basinç haznesinden ayrilmaktadir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu halka seklindeki çikinti aktüatör kilifinin çapindan daha büyük olan bir halka seklinde çikinti genisligine sahiptir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu halka seklindeki çikinti aktüatör kilifinin çevresi boyunca uzanan bir yarim daire seklinde olusturulmaktadir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu koruge bölüm tek parça halinde Üretilmekte ve kaynaklama, pirinçle lehimleme veya Iehimle tutturma islemi ile aktüatör kilifina tutturulmaktadir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu aktüatör kilifini söz konusu koruge bölümü elde etmek için hidro sekillendirme islemi ile olusturulmaktadir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu piezo aktüatör modülü birbirinden farkli genislikleri olan iki adet halka seklinde çikinti içermektedir.

Sekillerin Kisa Açiklamasi Burada kisa açiklamalari verilmis olan sekiller yalnizca mevcut bulusun daha iyi anlasilmasini amaçlamaktadir ve bu itibarla, koruma kapsamini belirleme ya da tarifname olmadiginda söz konusu kapsamin yorumlanacagi baglami belirleme amaci tasima ma ktadir.

Sekil 1, mevcut bulusa göre piezo aktüatör modülünün enine kesitsel bir görünümünü göstermektedir.

Sekil 2, mevcut bulusa göre piezo aktüatör modülünün bir aktüatör kafasinin ve aktüatör kilifinin koruge bölümünün büyütülmüs enine kesitsel bir görünümünü göstermektedir.

Sekil 3, önceki teknige göre bir tutturulmus membranin gösterildigi bir yakit enjeksiyon valfinin bir kismi enine kesitsel görünümünü göstermektedir.

Sekil 4, önceki teknige göre bir yakit enjeksiyon valfinin bir membraninin perspektif Referans numaralari: Simdi yukarida verilen sekillere atifta bulunarak, mevcut bulus bir piezo aktüatör modülünü önermektedir. Asagidaki numaralar çizimlerde gösterilen farkli parçalara atanmistir: . Alt bölüm . Aktüatör kafasi Koruge bölüm 31. Halka seklindeki çikinti . Kaynak bölümü 40. Piezoelektrik aktüatör 41. Aktüatör haznesi 42. Aktüatör kilifi 50. Piezo aktüatör modülü 60. Membran W1. Halka seklindeki çikinti genisligi D1. Aktüatör kilifinin çapi Bulusun Ayrintili Açiklamasi Sekil 1 ve 2'de gösterilen örnek uygulama, bir motorlu araçtaki içten yanmali bir motora takilmak üzere kullanilan ve burada tercihen Dizel yakit enjekte etmek için bir yüksek basinç haznesi (common-rail) enjektörü olarak olusturulan bir yakit enjeksiyon valfinin bir parçasini göstermektedir. Mevcut bulus özellikle, içten yanmali bir motordaki bir yanma odasina yüksek basinçta yakit enjekte etmek için bir yakit enjeksiyon valfinde kullanilmak üzere bir piezo aktüatör modülünü (50) önermekte olup, bir yalitim akiskaniyla, örnegin dizelle doldurulmus bir aktüatör haznesinde (41) düzenlenen ve bir yüksek basinç haznesinden ayrilan bir piezoelektrik aktüatör (40); söz konusu aktüatör haznesini (41) kusatan bir aktüatör kilifi (42); piezoelektrik aktüatörün (40) bir ucunda yer alan, piezoelektrik aktüatördeki (40) bir aktüatör kafasi (20) içermektedir. Söz konusu aktüatör kilifini (42) aktüatör kilifinin (42) alt bölümünde (10) olusturulan ve en azindan kismen aktüatör kilifinin (42) dis çevresinde uzanan en az bir koruge bölüme (30) sahiptir, burada söz konusu aktüatör kafasi (20), içerisinde bir membranin kullanilmasinin oitadan kaldiracagi sekilde koruge bölüme (30) tutturulmaktadir. Söz konusu koruge bölüm (30), aktüatör kilifinin (42) çapindan (D1) daha büyük olan bir belirli genislige (Wl) sahip en az bir halka seklinde çikinti (31) içermektedir.

Piezo aktüatör modülündeki (50) piezoelektrik aktüatör (40) bir veya daha fazla piezoelektrik kristal sütunu içerebilir. Bu piezoelektrik kristallerin rastgele yönelimleri olabilir ve söz konusu rastgele yönelimler kalici çift kutup davranisi sergileyen pozitif ve negatif iyonlarin asimetrik düzenlemeleridir. Kristallere bir elektrik alani uygulandiginda, piezoelektrik kristaller elektrik alaninin ekseni boyunca genislemektedir. Bunun aksine, kristallerden elektrik alani çikarildikça, piezoelektrik kristaller ayni eksen boyunca geri çekilmektedir. Mevcut bulusa göre, aktüatör modülü bir kuplör modülünden (gösterilmemistir) ayrilmaktadir. Yüksek basinçli akiskan bir kuplör modülü araciligiyla yüksek basinç haznesinden (common rail) hareketle aktüatör modülü içinden akarak bir nozul ignesini harekete geçirme islevi görmektedir.

Piezoelektrik aktüatör (40) genisledikçe veya geri çekildikçe, söz konusu aktüatör kilifi (42) uzunluktaki ilgili degisikligi karsilayacak sekilde düzenlenmektedir. Özellikle, valfin zarar görmesini önlemek için, aktüatör içindeki kristaller genisledikçe, aktüatör kilifinin (42) söz konusu koruge bölümü deforme olarak aktüatör kilifinin (42) uzunlugunu artirabilir. Buna karsin, piezoelektrik aktüatör (40) içindeki kristaller büzüldükçe, söz konusu koruge bölüm (30) uzunlugunu azaltmak üzere esas sekline geri dönebilir. Koruge bölüm (30) yakit enjeksiyon valfinin hareketindeki düzensizligi sönümlemek ve stabilize etmek için bir sönümleme elemani olarak hizmet edebilir.

Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu koruge bölüm (30) tercihen dalgali sekilde olusturulmakta olup, en az iki adet halka seklinde çikinti (31) aktüatör kilifinin (42) çevresinde uzanmaktadir. Halka seklindeki iki çikintidan (31) her birinin degisken genisligi olan farkli dis geometrisi olabilir.

Sekil 3 ve 4, aktüatör haznesini önceki teknige göre yakit enjektörünün yüksek basinç bölgesinden ayiran bir membranin büyütülmüs bir görünümünü göstermektedir. Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, aktüatör kilifinin (42) aktüatör kafasina (20) bakan alt bölümü (10), piezoelektrik aktüatörün (40) bir bölümünün aktüatör kilifinin (42) geri kalanina kiyasla tercihen dalgali olarak olusturulacagi sekilde hidro sekillendirme islemi ile üretilmektedir. Koruge bölümü (30) üretmek için kullanilan islemler ve malzemeler maliyeti azaltabilir ve valfin ve yakit enjektörünün güvenilirligini artirabilir. Spesifik olarak, söz konusu hidro sekillendirme islemi ve söz konusu aktüatör kafasinin söz konusu aktüatör kilifina (42) kaynaklanmasi sayesinde, bir membranin (Sekil 3-4'te gösterildigi gibi) kullanimi atlanabilir. Ilaveten, koruge bölüm (30) için kullanilan malzeme aktüatör kilifi (42) için kullanilan malzemeye benzer oldugundan, sadece bir islem (yani hidro sekillendirme) yeterli olabilir, bu da maliyetlerde düsüse yol açabilir. Söz konusu koruge bölüm (30) ayrica birden fazla çikinti ve bosluk içerebilir.

Söz konusu piezoelektrik aktüatör (40) bir aktüatör ayagina ve aktüatör kilifi (42) tarafindan kusatilan aktüatör kafasina (20) sahiptir. Sekil 1 ve 2'ye atifla, söz konusu en az bir halka seklindeki çikinti (31) koruge bölümün (30) dis çevresi boyunca olusturulmaktadir. Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu koruge bölümde (30) birbirini izleyen iki adet halka seklinde çikinti (31) bulunmaktadir; ayrica söz konusu iki halka seklindeki çikinti (31) arasinda, çapi aktüatör kilifinin (Dl) çapina büyük ölçüde esit olan bir silindirik bölüm olusturulmaktadir. Söz konusu en az bir halka seklindeki çikinti (31) esasen aktüatör kilfinin (42) dis çevresinden çikinti yapan bir yarim daire seklinde olusturulmaktadir. Halka seklindeki çikintinin (31) halka seklindeki çikinti genisligi (W1) aktüatör kilifinin (42) çapindan (D1) daha büyüktür, böylece esneyebilen bir parça elde edilmektedir. Ayrica, söz konusu aktüatör kafasi (20) bir membranin (60) çikarilabilecegi sekilde koruge bölüme (30) tutturulmaktadir. Mevcut bulusun olasi bir uygulamasinda, söz konusu aktüatör kafasi (20) bir kaynak bölümü (35) boyunca oluklu bölüme (30) kaynaklanmakta veya pirinçle lehimlenmektedir. Mevcut bulusun bir baska uygulamasinda, söz konusu koruge bölüm (30) tek parça halinde üretilip daha sonradan aktüatör mansonuna (42) tutturulabilmektedir. Söz konusu koruge bölüm (30) Iazerli kaynaklama islemi ile aktüatör kilifina (42) kaynaklanabilmektedir. Ayrica, söz konusu koruge bölüm (30) tek parça halinde üretilip kaynaklama, pirinçle Iehimleme veya lehimle tutturma islemi ile aktüatör kilifina (42) tutturulabilmektedir.

Söz konusu koruge bölümü (30) olusturmak için hidro sekillendirme islemi kullanilabilir. Basinçli akiskan (mesela su) aktüatör kilifinin (42) bir ucundan beslenmektedir. Ayrica, aktüatör kilifinin (42) içerisindeki akiskanin basinci, aktüatör kilifinin (42) alt bölümünün (10) bir kalip tertibati ile tanimlanan kalip bosluguna uyacak sekilde disa dogru genisleyecegi ölçüde artirilmaktadir. Sonuç olarak, aktüatör kilifinin (42) istenen nihai sekle deforme edilmektedir. Daha önce bahsedildigi gibi, basinçli akiskan basinç haznesine gönderilerek bunun bir bölümü, basinç haznesi içerisinde yer alan kalip boslugu bölümüne uyacak sekilde deforme edilmektedir. Dolayisiyla, en az bir halka seklinde çikinti (31) tam bir benzerlikle olusturulmaktadir. Optimum çalisma araligini elde etmek için halka seklindeki çikintilarin (31) sayisi artirilabilir.

Claims (10)

ISTEMLER

1. Içten yanmali bir motordaki bir yanma odasina yüksek basinçta yakit enjekte etmek için bir yakit enjeksiyon valfinde kullanilmak üzere bir piezo aktüatör modülü (50) olup, sunlari içermektedir: bir aktüatör haznesinde (41) düzenlenen bir piezoelektrik aktüatör (40); söz konusu aktüatör haznesini (41) kusatan ve eksenel yönde uzanan bir aktüatör kilifi (42); piezoelektrik aktüatörün (40) bir ucunda yer alan, piezoelektrik aktüatördeki karakterize edici özelligi söz konusu aktüatör kilifinin (42), aktüatör kafasina (20) bakan aktüatör kilifi (42) alt bölümünde (10) olusturulan bir koruge bölüme (30) sahip olmasidir, burada söz konusu koruge bölüm (30) en azindan kismen aktüatör kilifinin (42) çevresi boyunca uzanan en az bir halka seklinde çikinti (31) içermektedir.

2. Istem l'e göre piezo aktüatör modülü (50) olup, özelligi söz konusu en az bir halka seklindeki çikinti (31) koruge bölümün (30) dis çevresinden disa dogru çikinti yapmaktadir.

3. Istem 1'e veya 2'ye göre piezo aktüatör modülü (50) olup, özelligi söz konusu aktüatör kafasi (20), içerisinde bir membranin kullaniminin ortadan kaldirilacagi sekilde koruge bölüme (30) tutturulmaktadir.

4. Önceki istemlerden herhangi birine göre piezo aktüatör modülü (50) olup, özelligi söz konusu aktüatör kafasi (20) en az bir kaynak bölümü (35) boyunca koruge bölüme (30) kaynaklanmaktadir.

5. Istem 4'e göre piezo aktüatör modülü (50) olup, özelligi aktüatör haznesi (41) elektriksel olarak yalitimli bir sivi ile doldurulmakta ve kaynak bölümü (35) araciligiyla en az bir yüksek basinç haznesinden ayrilmaktadir.

6. Önceki istemlerden herhangi birine göre piezo aktüatör modülü (50) olup, özelligi söz konusu halka seklindeki çikinti (31) aktüatör kilifinin (42) çapindan (D1) daha büyük olan bir halka çeklindeki çikinti genisligine (Wl) sahiptir.

7. Önceki istemlerden herhangi birine göre piezo aktüatör modülü (50) olup, özelligi söz konusu halka seklindeki çikinti (31) aktüatör kilifinin (42) çevresi boyunca uzanan bir yarim daire seklinde olusturulmaktadir.

8. Önceki istemlerden herhangi birine göre piezo aktüatör modülü (50) olup, özelligi söz konusu koruge bölüm (30) tek parça halinde üretilmekte ve kaynaklama, pirinçle lehimleme veya lehimle tutturma islemi ile aktüatör mansonuna (42) tutturulmaktadir.

9. Önceki istemlerden herhangi birine göre piezo aktüatör modülü (50) olup, özelligi söz konusu aktüatör kilifi (42) söz konusu koruge bölümü (30) elde etmek için hidro sekillendirme islemi ile olusturulmaktadir.

10. Önceki istemlerden herhangi birine göre piezo aktüatör modülü (50) olup, ayrica birbirinden farkli genislikleri olan iki adet halka seklinde çikinti (31) içermektedir.