高压喷油器越来越多地被用在汽车领域中，用于例如在有害物排放 以及燃料消耗方面优化燃烧过程。例如，WO 01/63121提出了共轨喷油 器，其中被启动的压电致动器将针阀保持在静止位置上，即在关闭位置 上。如果压电致动器被卸去电荷并由此不工作，则针阀被卸载并且能实 现喷油。在这样的高压喷油器结构中，致动器在一个周期的约95％时间 内肯定带电。这对致动器可能造成：由于存在近似永久存在的电场，所 以从燃油中析出或脱离的水由于水的偶极效应而穿过一个或多个可能有 的、用于致动器或其陶瓷的保护层渗出。存在这样的可能性，渗出的水 汇聚、富集在多孔的压电陶瓷中，随着时间推移而可能导致电压击穿。 此外，存在着离子在所存在的电场中因致动器中的高脉冲间隔比而从电 极材料迁移出。这种迁移也会导致电压击穿。
此外，DE 36 21 541A1的图7公开一种喷油器，其压电致动器的长 度变化造成针阀升起。在这种情况下，当应该执行喷油过程时，致动器 于是被操作并被延长。当致动器操作结束时，工作压力被降低，针阀落 回至阀座。
US 6520423公开另一种喷油器。该喷油器具有压电致动器，其长度 变化导致喷油器针阀的升降。在这里，致动器也被操作用于使针阀抬离 阀座。在该喷油器中，可设有液压加强机构，用于更好地抬起针阀。

本发明的任务是，尤其在内燃机的高压情况下，通过特别的灵敏度 来改善精度和可由此获得的喷油器的精密性和由此引起的喷油以及喷油 器使用寿命的延长。
该任务通过具有权利要求1的特征的高压喷油器的内燃机以及通过 具有权利要求28的特征的、用于高压喷射燃油的方法来完成。各从属权 利要求给出了有利的设计和改进。
所提出的内燃机具有至少一个布置在共轨系统中的高压喷油器。高 压喷油器包括至少一个能够以压紧力压至阀座上的针阀、以及至少一个 作用于操纵活塞的固体致动器，该固体致动器直接与轨压供应机构相连， 在操纵活塞和与针阀有效连接的差动活塞之间如此设有至少一个液压有 效通路，即固体致动器的致动直接抵抗压紧力，结果针阀能抬离阀座并 且可开通至少一个喷油孔。在针阀和差动活塞之间设有至少一道分界面。 尤其是，由差动活塞和针阀构成的组件至少由两部分构成。优选的是， 分界面使得传统针阀的使用成为可能，例如在伺服控制系统中，其喷嘴 和针是一个单元。由此一来，尤其是可回溯到已有的针阀系统。这也实 现了喷嘴和针更好相互协调，尤其在构件公差和/或喷油量误差方面。
此结构使得固体致动器只须在喷油周期中短暂地被施加电流或电 压，以便由此触发喷油过程。通过这种方式至少降低了水渗至固体致动 器中的危险。固体致动器最好只在一个周期的最多50％的时间内被施加 能量。满载量例如在大约36度的曲轴转角区内(大致对应于四冲程发动 机的工作循环的1/20)被喷入。对两冲程发动机来说，喷油例如大致在 工作循环的1/10内完成，或者对多次喷油来说在工作循环的1/5内完成。 另外，该结构最好实现短的功率链，它具有尤其在待喷入油量方面的小 误差。
内燃机例如是活塞式内燃机，其按照快燃方式或压燃方式工作。尤 其是，它具有多个缸，这些缸由共轨系统供应燃油。喷油器不仅可以用 于两冲程发动机，而且可以用于四冲程发动机。
此外，共轨系统包括例如压力管路，其由高压燃油泵供应油料。高 压喷油器尤其被接在共轨系统的压力管路上并且能把燃油喷入内燃机的 一个缸中。
根据一个改进方案，高压喷油器具有这样的尺寸，即针阀和差动活 塞至少各自在一个区域具有相同的直径。针阀和差动活塞例如至少局部 可沿同一导向机构可移动地设置。为此，例如差动活塞的为抬起针阀而 要承受压力的面至少部分超出针阀的最大直径。因为能够提供很大的面， 这使得肯定能产生较小的压力。尤其是在利用压电元件产生压力时，由 此与其它系统相比降低了对要产生的力的要求。
另一个设计规定，针阀在一端沿该针阀的导向机构在阀座上方到达 一个位置固定的挡块，所述针阀在其另一端在其最终位置处到达一个活 动的、而不是位置固定的挡块。由此，针阀的行程可以借助差动活塞来 限定，而不必把针阀的导向机构过渡到挡块。这最好是如此实现，即针 阀至少在第一构件中活动地设置，差动活塞至少在第二构件中活动地设 置，在这里，导向机构穿过第一构件进入第二构件，所述导向机构针对 针阀和差动活塞一部分而具有相同的导向机构直径，用于使针阀或差动 活塞能进入各自另一个构件中。除了简化加工并协调公差外，还能由此 改变针阀调节路程并进而改变喷嘴孔或喷油孔的数量和/或尺寸。
优选的是，输送腔和连通腔彼此隔开地布置并且分别具有不同的压 力。压差有利地作用于系统灵敏度，这是因为只需要例如通过压电元件 产生小的调节力。根据一个设计方案，在针阀抬起和降低时，在输送腔 内出现不同于连通腔内压力的压力。力的支持例如可以使针阀被弹簧和/ 或待喷燃油的压力紧压到阀座上。弹簧和/或压力可以被压到针阀上。弹 簧最好设置在差动活塞中。
固体致动器最好被来自轨压供应机构的燃料环流。另外，固体致动 器的致动最好直接作用在操纵活塞上，结果，实现了借助操纵活塞的超 过轨压压力水平的压力提升。被提高的压力反作用于压紧力。为此最好 利用差动活塞，被提高的压力能够作用于该差动活塞。
致动器和差动活塞之间的有效连接可以直接方式或通过一个或多个 安装配件来实现。也存在这样的可能，即通过与差动活塞的有效面积有 关地把操纵活塞的有效面积调节为特定比例来加强压力。操纵活塞的有 效面积优选比差动活塞的有效面积大2至5倍，最好大3.5倍。用于轴向 移动的最终面积被作为差动活塞的有效面积，其与操纵活塞作用相反地 实现了力的形成。
操纵活塞和差动活塞优选通过液压有效通路相互分隔开。尤其是， 操纵活塞和差动活塞在不同的活塞导向机构中导向移动，其轴线最好相 对倾斜或横交。
用于操作针阀而设置在差动活塞和针阀之间的有效通路尤其是机械 方式的或液压方式的。最好可以由于致动器承受轨压而避免例如借助在 致动器和轨压之间的薄膜的液压分隔。致动器体积有利地由此被缩小。 此外，高压喷油器的计量精度最好可提高。例如，最好减少尤其在低压 室中的燃油泄漏。但也可设置薄膜，尽管处于轨压下的燃油流过致动器。 例如，围绕致动器设置弹性囊。此时尤其在致动器和弹性囊之间设置胶 状填充物。
根据一个设计方案，针阀可被弹簧和/或借助待喷入燃油的压力压到 阀座上。作为弹簧，尤其设置压簧，例如螺旋弹簧。除了弹簧外，还可 以为此利用燃油的轨压，其将针阀压到阀座上。尤其是即便在出现轨压 降低时，该弹簧也能够可靠地关闭针阀。
在一个改进方案中，高压喷油器没有回油接管。尤其是，高压喷油 器在轨压接管旁边没有其它的燃油管路接头。在轨压接管上输入的燃油 最好只通过喷油孔而从喷油器中被排出。
固体致动器可以不同方式直接与轨压供应机构相连。第一设计方案 规定，固体致动器直接接触燃油。固体致动器因此在燃油中“湿态”工 作并且承受轨压。
另一个设计方案规定，固体致动器具有防渗水材料，其优选将固体 致动器与燃油隔绝开。在这种情况下，固体致动器直接承受共轨系统的 压力，但例如不让燃油渗透地与之隔绝。防渗水材料尤其抑止了水例如 渗透到固体致动器的压电陶瓷中。作为防渗水材料，可以选择陶瓷保护 层、树脂或金属弹性囊。
在另一个变型方案中，固体致动器设置在充胶的弹性囊内，其将固 体致动器与燃油隔绝开。充胶优选减小了弹性囊在油压力下凹瘪。此外， 充胶最好实现了从燃油至固体致动器的压力传递。
另一个改进方案规定，在针阀轴向上前后至少顺序布置有针阀、连 通腔以及差动活塞。连通腔例如是可填充燃油的空腔，其在针阀和差动 活塞之间被接入针阀或差动活塞的对应导向机构中。尤其是，可以通过 作用于差动活塞的压力对针阀施压。针阀和差动活塞最好直接接触。连 通腔最好能允许使用传统的针阀，其喷嘴和针是一个单元。由此一来， 尤其可以回溯到已有的针阀系统。
根据另一个设计，差动活塞包括具有第一直径的第一活塞和具有第 二直径的第二活塞，其中第二直径大于第一直径。尤其是，差动活塞实 现了作用于活塞面的力传递。差动活塞此时最好如此设置，即直径较小 的第一活塞朝向连通腔或针阀。直径较大的第二活塞尤其被燃油在第二 活塞的弹簧腔侧施以轨压。
对于第一活塞和第二活塞的连接，可以采用不同变型方案。在第一 变型方案中，第一活塞以材料融合方式与第二活塞相连。尤其是，第一 和第二活塞以一体式差动活塞的形式构成。
根据另一个变型方案，第一活塞和第二活塞以形状配合和/或力配合 方式相连。例如，第一和第二活塞彼此螺纹连接。作为替换方式或附加 方式，也可以采用压接、粘接等。
根据一个改进方案，针对差动活塞的布置而规定，第一活塞和第二 活塞可以共同轴向移动地分别布置在第一活塞导向机构和第二活塞导向 机构中，其中设有与操纵活塞处于液压相连的输送腔，该输送腔具有介 于第一和第二活塞导向机构之间的过渡区。尤其是，输送腔例如使得在 差动活塞直径过渡区上形成的差动面被施加压力。差动面此时被视为这 样的面，其在从直径较小的第一活塞侧的轴向投影中看是圆环状。差动 面例如约等于操纵活塞面的20％-50％，最好约为30％。尤其是，通过 适当选择作用于各端面和差动面上的压力，可以调节最终作用于差动活 塞的力。此时，尤其也可以考虑作用于第二活塞的弹簧力。
在一个变型方案中，第一直径约等于针阀的直径。尤其是，此时如 此调节力的比值，即在针阀和输送腔以及差动活塞的第二活塞面施压时 出现了力平衡，因此通过用弹簧对第二活塞施压，针阀被压至阀座上。 输送腔的施压尤其造成针阀抬离开阀座。在关闭状态下，在阀座下的针 阀的面最好不承受轨压。
尤其对于支持关闭过程来说，在一个设计方案中规定，在针阀进油 道中设有至少一个节流点。例如，节流点设置在轨压供应机构之间的连 通管路中。节流点最好实现了在节流点两侧的管道区之间的动态压差的 调整。动态压差例如出现在高压喷油器的操作中。此外，节流点最好减 少了燃油中的压力波动，所述压力波动在操作过程中可能出现在管路内。
一个改进方案规定，针阀尖端至少局部通过燃油承受压力。例如， 阀座和针阀或者针阀导向机构如此设计，即在针阀的轴向投影中看，只 有圆环承受压力。尤其是，通过选择圆环占针阀横截面的面积比，可以 调整针阀的响应性能。此外，尤其通过适当选择第一和第二活塞面以及 差动面和针阀的承压面，可以调整相应的液压传递。
又一个设计方案规定，操纵活塞、差动活塞和/或针阀的导向机构具 有如此紧密的配合，即在固体致动器操作时出现于阀孔的漏油量明显小 于在阀开启过程中被排出的量，最好小于其10％。以下油量尤其被视为 漏油量，即由于操纵活塞所施加的压力而经导向机构漏出并由此无法担 负液压做功的漏油量。
另一个设计方案规定，高压喷油器如此构成：固体致动器设置在致 动器腔中，它与轨压供应机构连接，其中至少一个弹簧设置在弹簧腔内， 弹簧对差动活塞施加一个在针阀关闭方向上作用的压力，差动活塞通过 连通腔与针阀有效连接，其中在致动器腔和弹簧腔之间设置至少一个通 路，因而借助弹簧腔内的压力来对差动活塞施加在针阀关闭方向上作用 的力，其中，在致动器腔和针阀尖端区之间设有至少一个通路。弹簧腔 例如布置在第二活塞的杯状凹口中。针阀尖端区尤其应理解为是这样的 区域，在该区域中，针阀的横截面缩小。例如，针阀成锥形、球形等。
第一设计方案规定，固体致动器包括压电元件。压电元件尤其可以 涉及压电陶瓷。压电元件最好包括一个或多个叠层，所述叠层各自具有 多个单独的压电元件。
根据另一个变型方案，固体致动器包括磁致伸缩元件。磁致伸缩元 件此时尤其如此布置，以使得磁场的施加导致致动器在致动器作用于操 纵活塞的工作方向上伸长，尤其是由于其自身的横向收缩。
按照一个改进方案，接在高压喷油器上的供油管路中的压力高于 1500巴，优选高于1800巴。高油压尤其实现了待喷燃油的精细雾化。此 外，最好保证短暂的开启间歇，从而尤其能改善多次喷油。例如，包括 预喷、主喷和二次喷射的3至5次喷油可以通过阀的相应控制来实现。
根据另一个构想，本发明涉及将燃油高压喷入内燃机燃烧室的方法， 其中被弹簧和油压以压紧力压入阀座的高压喷油器的针阀借助与针阀压 紧力反作用的液压的施压而被抬离阀座，并且开通至少一个喷油孔，在 这里，液压施压借助至少一个作用于操纵活塞的固体致动器的操作来实 现，所述固体致动器直接与轨压供应机构相连并且承受油压。
上述操作例如借助给固体致动器供电或借助将供电水平从平稳电能 水平提高至操作电能水平来完成。如果固体致动器不是持续地受控，则 固体致动器的、因自由的和/或在燃油中分离出的水而受损的风险得以降 低。对压电固体致动器来说，自由的和/或分离出的水尤其在电场施加在 压电固体致动器上时被吸收。
根据一个改进方案，固体致动器只在一次喷油过程中被供给电能。 由此一来，优选尽量降低固体致动器受损的风险或者将其局限于喷油阶 段。
一个变型方案规定，为了操作针阀，施压在与操纵活塞液压连通的 输送腔内完成，输送腔包括至用于容纳差动活塞的第一和第二活塞导向 机构的过渡区，结果，其直径在轴向上具有至少一个阶梯状缩小部的差 动活塞可克服压紧力移动，从而在差动活塞和针阀之间的连通腔内的压 力降低到小于轨压，结果，借助作用于针阀尖端的油压使针阀移动。
一个改进方案规定，在喷油结束时减少施压，以至针阀通过弹簧力 又落回其阀座。
附图说明
以下，结合附图来具体描述本发明。但是，本发明不受这里所示的 特征组合的限制。相反，在包括附图说明的说明书以及附图中示出的特 征可以组合成其它结构。其中：
图1表示高压喷油器的第一结构；
图2表示高压喷油器的第二结构；
图3表示高压喷油器的第三结构。

图1示意表示带有共轨系统的内燃机，具体示出了与共轨系统相连 的高压喷油器1的第一结构。该高压喷油器1包括由多个部分构成的外 壳2，在该外壳2中设有固体致动器3、差动活塞4以及针阀5。固体致 动器3安置在致动器腔6内。致动器腔6借助轨压接管7与处于轨压下 的未具体示出的燃油和轨压供应机构直接相连。为了将燃油供给至少一 个未具体示出的喷嘴头8中的喷油孔而设有孔9，该孔9连通致动器腔6 和喷嘴头8。针阀5纵向可移动地支撑在针阀导向机构10中。在高压喷 油器1的关闭状态下，针阀5的针尖端11被压在阀座12上。压紧力此 时借助差动活塞4被传递给针阀5。此外，在差动活塞4和针阀5之间设 有连通腔13，它被燃油填满。因此，这允许从差动活塞4向针阀5传递 液压力。在一个未示出的设计中，代替连通腔13，也可以设置直接的机 械有效通路。尤其是，可以至少在静止位置处设置一个直接的机械有效 通路。差动活塞可纵向移动地设置在第一活塞导向机构14和第二活塞导 向机构15中。此时，差动活塞4具有第一活塞16和第二活塞17，第二 活塞的直径大于第一活塞的直径。此外，第二活塞最好呈杯状，因此形 成弹簧腔18。在该弹簧腔内设有压簧19，它将一个在关闭方向20上作 用的压力施加到差动活塞4上，因此该压力通过连通腔13作用于针阀5。 弹簧腔18具有通往孔9和进而通往致动器6的第一通路21，因此弹簧腔 18内的燃油承受轨压。为使针阀抬5离阀座12而设有输送腔22，其是 操纵活塞23和差动活塞4之间的液压有效通路。输送腔22此时包括位 于第一活塞导向机构14和第二活塞导向机构15之间的过渡区24。结果 差动面25能够承受在输送腔22内的压力。为了施压，固体致动器3接 受供电，从而固体致动器3伸长。由此一来，操纵活塞23缩小操纵活塞 腔体积26。借此可以通过调节相应的压力来实现差动活塞4逆向于关闭 方向20的卸载和移动。针阀由此因存在于针尖端上的油压而抬离开阀座 12。
为了供电而设有插头端子27。第一活塞16、第二活塞17、针尖端 11以及压簧19的尺寸优选如此设定，即，针阀5在固体致动器3不工作 时被压紧到阀座12上。供电最好只是对打开过程而言是必需的。为此， 固体致动器例如被构造成压电元件形式。但也可以采用利用横向伸缩的 磁致伸缩致动器。
在一个未示出的实施方案中，固体致动器3通过防渗水材料被封住， 不让燃油透过。对此，固体致动器3例如被防渗水材料包封起来。不过， 防渗水材料尤其可以如此构成，即它没有使存在的油压与固体致动器3 隔离。尤其是，固体致动器承受轨压，其例如至少是1500巴。
为了在操作过程中的泄漏最小化而规定，操纵活塞导向机构18、第 一活塞导向机构14和/或第二活塞导向机构15具有如此紧密配合关系， 即，在操作固体致动器3时出现于一个阀孔处的漏油量远小于在阀开启 过程中从操纵活塞腔体积26中排出的量。该漏油量最好小于排出量的 10％。在一个未示出的变型方案中，尤其有利于的是在对应的导向机构 上使用密封，例如密封圈。
以下，具有相同作用的元件配有相同的附图标记。
图2表示高压喷油器1的另一种结构。该高压喷油器1包括由多个 部分构成的外壳2，在该外壳2中设有固体致动器3，该固体致动器3在 这里是压电元件。此外，在外壳中设有差动活塞4和针阀5。固体致动器 3被装入致动器腔6中，该致动器腔6通过连通孔29与燃油腔30相连。 燃油腔30具有轨压接管7，该燃油腔30通过该轨压接管7与未示出的共 轨系统的蓄压管路相连。因此，燃油腔30处于燃油所受的压力之下。燃 油腔30一方面与弹簧腔18相连，另一方面借助孔9与针杆套31相连， 针杆套3 1围绕针阀5的杆部32。针杆套31此时延伸如此长，即针阀5 的针尖端11至少部分被燃油包围。结果在施加油压时，与关闭方向20 相反的力作用于针尖端11，结果，实现了针尖端11抬离阀座12的动作。 针阀5和差动活塞4通过连通腔13彼此相连。连通腔13中充满燃油并 且能实现从差动活塞4至针阀5的力传递。
为了操作针阀5而设有操纵活塞23，该操纵活塞23与固体致动器3 相连。操纵活塞23作用于操纵活塞腔26，该操纵活塞腔26在固体致动 器3伸长时会缩小。操纵活塞腔26与输送腔22相连，输送腔22包括从 具有第一直径的第一活塞16至具有第二直径的第二活塞17的差动活塞 过渡区，其中第一直径小于第二直径。在差动面25上施加一个压力，该 压力引发逆向于关闭方向20地作用到差动活塞4的力。与此相应，连通 腔13内的压力降低，从而由于在针尖端11上存在油压，所以在阀座12 上的针阀5被抬离。结果，第一喷油孔33和第二喷油孔34被打开，燃 油被喷入未示出的燃烧室。
图3表示高压喷油器1的又一种结构，其基本上对应于图1所示的 第一种结构。与之的区别在于，高压喷油器1在设于喷油器腔6和针杆 套3 1之间的孔9内具有节流点35。节流点35最好在压力变化时实现振 荡衰减。此外，通过孔9的位于节流点两侧的区域36、37之间实现动态 压差，使得节流点尤其对关闭过程提供支持。