CN106662060B - 燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射器(10)，尤其是用于自点火式内燃机的共轨喷射器，所述燃料喷射器具有喷射器壳体(11)，在所述喷射器壳体中，在低压区域(45)中布置有用于至少间接地感测存在于高压区域(20)中的燃料压力的传感器元件，其中，所述传感器元件在能弹性变形的密封元件(69)的背离高压区域(20)的一侧上与所述密封元件(69)作用连接地布置，并且其中，所述密封元件(69)密封用于所述传感器元件的接收室(66)。根据本发明规定，所述传感器元件呈具有至少一个应变元件的力传感器(75)的形式来构造，并且所述力传感器(75)与所述密封元件(69)连接。

Description

燃料喷射器

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射器。

背景技术

这类燃料喷射器由申请人的专利文献DE 10 2010 044 012 A1所公知。在公知的燃料喷射器中，呈压力传感器形式构造的传感器元件布置在传感器板的类似盲孔的凹部中，其中，压力传感器在背离传感器板的一侧上在凹部中借助尤其由金属构成的膜被遮盖或者说被保护，该膜构造成密封元件。除了与衔铁耦合的传递元件的力传递以外，公知的密封元件还用于避免燃料进入到凹部中。在公知的燃料喷射器中的缺点是，由于用于压力传感器的贴靠面在传感器板底部上的凹部中的构造，需要相对耗费并且因此成本高昂的贴靠面制造，以便确保用于压力传感器的贴靠面所需要的平整度或者说粗糙度，因为贴靠面对于工具来说是非常难以接近的。在此尤其提及的是，针对压力传感器的正常功能来说，通常使用的压力传感器需要贴靠面的相对高的平整度或者说相对小的粗糙度。

由申请人的随后公开的专利文献DE 10 2013 220 032 A1还公知了另外的根据类型的燃料喷射器，其中，用于接收同样构造为压力传感器的传感器元件的接收室通过两个沿轴向方向相邻的构件来形成，其中，在背离密封元件的一侧上构造出用于压力传感器的贴靠面的构件在端侧上可以相对简单地进行全面加工或者说可以建立有相应的粗糙度和平整度。但是，通过使用两个单独的构件同样需要相对耗费的制造。

发明内容

由所示现有技术出发，本发明基于的任务在于，以如下方式改进现有技术中的燃料喷射器，即，在相对简单且成本低廉的制造可能性的情况下可以实现相对于现有技术简化的结构。根据本发明提出一种燃料喷射器，所述燃料喷射器具有喷射器壳体，在所述喷射器壳体中，在低压区域中布置有用于至少间接地感测存在于高压区域中的燃料压力的传感器元件，其中，所述传感器元件在能弹性变形的密封元件的背离高压区域的一侧上与所述密封元件作用连接地布置，并且其中，所述密封元件密封用于所述传感器元件的接收室，其中，所述传感器元件呈具有至少一个应变元件的力传感器的形式来构造，并且所述力传感器与所述密封元件连接,其中，所述密封元件呈盘状的密封膜的形式构造，所述密封膜在径向环绕的边缘区域上与构造出所述接收室的承载元件连接。所述任务在根据本发明的燃料喷射器中由此来解决，即，传感器元件呈具有至少一个应变元件的力传感器的形式来构造，并且力传感器与密封元件连接。在此，本发明利用了如下想法，即，在使用这类应变元件的情况下，应变元件在与密封元件(密封膜)相对置的一侧上不必或不允许贴靠在接收室的贴靠面上。而是对于应变元件的正常功能来说，在背离密封元件的一侧上甚至需要在应变元件与接收室之间的轴向间距。由此，尤其取消了相应的贴靠面的特别耗费的加工或者说取消了使用用于构造针对传感器元件的接收室的多件式的壳体结构的必要性。

在下面说明根据本发明的燃料喷射器的有利的扩展方案。

对于燃料喷嘴或力传感器的正常功能来说特别有利的是，至少一个应变元件以与盲孔状的接收室底部间隔开的方式布置在与密封元件相对置的一侧上。在此意味着，在每次密封元件在运行中出现变形时，即，甚至在要最大可接受的变形的情况下，应变元件在接收室中在与密封元件相对置的一侧上不碰触或不接触接收室的底部。

在应变元件的结构上优选的构型方案中设置为，至少一个应变元件呈应变计形式构造。

如果要么设置有两个以90°彼此错开地布置的应变计，要么设置有由多个应变计组成的呈玫瑰花形状的应变计组件，则实现了更准确的力测量结果以及构件公差的补偿。

如果密封元件呈盘状的密封膜的形式构造，该密封膜在径向环绕的边缘区域上与构造出接收室的承载元件(传感器板)连接，则实现了接收室针对力传感器的特别简单并且有效的密封。

尤其地，通过焊接连接实现了在密封元件与承载元件(传感器板)之间的可靠并且密封的连接。为此设置为，承载元件和密封膜由类型相同的、能彼此焊接的材料、尤其由金属构成。

在承载元件与密封元件或者说密封膜之间的在制造技术上特别优选的连接设置为，承载元件在面对密封膜的一侧上具有构造为凹陷部的、在径向环绕的支承轴肩，密封膜在轴向贴靠在该支承轴肩上，并且在密封膜与承载元件之间的连接在支承轴肩区域中优选通过激光射束焊缝来实现。

当密封膜的外直径适配于支承轴肩的直径时，可以特别简单并且准确地实施这类密封膜在支承轴肩上的装配过程。在此意味着，密封膜的外直径以如下方式确定大小，即，该密封膜仅能带有装配间隙地置入到构造出支承轴肩的凹陷部中。

本发明的另一个优选构型方案设置为，密封元件由金属构成，并且至少一个应变元件通过薄层技术蒸镀到密封元件上。这样的构造提供了力传感器的在大量工件的情况下特别经济的制造并且还具有如下特别的优点，即，接收室在它的结构大小或深度方面仅相对扁平地构造并且基本上仅需与密封元件(密封膜)的变形大小适配。

本发明的另一个在结构上优选的构型方案设置为，接收室布置在回流接管区域中或构造在回流接管中。

此外设置为，与磁体衔铁连接的销状传递元件在与至少一个应变元件相对置的一侧上贴靠在密封元件上。换言之，这意味着，通过磁体衔铁的经由销状元件传递到密封元件(密封膜)上的运动推断出喷射机构(喷嘴针)的运动。

附图说明

由下面对优选实施例的描述以及参照附图得出本发明的其他优点、特征和细节。其中：

图1根据本发明的燃料喷射器的纵截面；

图2以已装配视图并且同样以纵截面示出根据图1的根据本发明的燃料喷射器的部分区域，并且

图3以俯视图示出在构造为密封膜的膜元件的区域中的应变计的多种可能的布置中的一种布置，该膜元件用于密封针对压力传感器的接收室。

在附图中，相同元件或具有相同功能的元件在附图中设置有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出的根据本发明的燃料喷射器10是用于将燃料喷入特别是自点火式内燃机的燃烧室的共轨喷射系统的组成部件。燃料喷射器10具有喷射器壳体11，该喷射器壳体在面对内燃机的未示出的燃烧室的一侧上包括喷嘴体12。柱状构造的喷嘴体12具有凹部13，喷嘴针15沿着喷射器壳体11的纵轴线16以可上下运动地布置在该凹部中，以便封闭或开启构造在喷嘴体12的底部上或壁中的喷射开口17。

喷嘴体12的凹部13的背离喷射开口17的一侧由阀块18来封闭，使得凹部13构造出用于燃料的高压室20或者说高压区域。高压室20经由构造在喷射器壳体11中的供给通道21和燃料供给线路22尤其与构造为轨的存储元件23连接，处于高压下的燃料(意味着例如2000bar或更高的燃料压力)位于该存储元件中，该燃料用于供给高压室20。

喷嘴针15在高压室20内在背离喷射开口17的一侧上以轴向端部区域25在阀块18的凹部中导入，其中，由凹部构造出体积可变的控制室26。控制室26经由带有布置在其中的输送节流阀27的燃料输送孔与高压室20连接。在高压室20中，喷嘴针15具有凸肩28，闭锁弹簧30以端侧支承在该凸肩上，而闭锁弹簧30的与凸肩28相对置的端侧贴靠在阀块18的下侧31上。

喷嘴体12在径向上被套筒形的保持体34所包围，保持体以未示出的公知的类型和方法例如借助喷嘴夹紧螺母与喷嘴体12压力密封地连接。在保持体34内布置有挡圈36，该挡圈经由构造在保持体34上的螺纹连接部将阀块18相对于喷嘴体12的面对阀块18的端面在轴向上夹紧。阀块18沿纵轴线16具有流出孔38，在该流出孔中布置有流出节流阀39。流出口38在与控制室26相对置的一侧上通入锥状构造的座面41中。座面41与呈阀套筒42形式的阀元件共同作用，该阀套筒在图1所示的下降的位置中构造出具有座面41的密封座。阀套筒42在导向块43中在径向上被引导并且沿纵轴线16的方向可上下运动地布置。导向块43以在面对阀块18的一侧上带有径向间距的方式围绕阀套筒42。保持体34构造出低压室45，该低压室在从座面41升起的阀套筒24中经由多个流出孔46和流出孔38与控制室26液压连接。

阀套筒42的背离阀块18的端侧与磁体衔铁的衔铁板48作用连接地布置，该衔铁板与布置在磁体芯49中的磁体线圈50共同作用。衔铁板48具有通孔52，该通孔被销状的传递元件55所贯穿，该传递元件在阀套筒42的通孔56中至少基本上无泄漏地引导，并且该传递元件沿纵轴线16的方向根据燃料施加在端面57上的压力可上下运动地布置。

在磁体芯49的与衔铁板48相对置的一侧上，该磁体芯例如由盘簧58的弹簧力来加载力，该盘簧将磁体芯49在轴向上压向保持体34的径向环绕的肩部59。磁体芯49具有通孔61，在该通孔中布置有另一个闭锁弹簧62，该另一个闭锁弹簧以它的一个端侧贴靠在衔铁板48上，并且以它的另一个端侧贴靠在传感器板65上，并且该另一个闭锁弹簧向着座面41的方向给衔铁板48以及与衔铁板48作用连接的阀套筒42加载力。

与磁体芯49的与衔铁板48相对置的一侧相邻的、由金属构成的传感器板65构造出承载元件，该承载元件同样位于低压区域或者说低压室45中。传感器板65具有与纵轴线16同心的盲孔状的凹部66，该凹部在面对衔铁板48的一侧上具有增大直径的区域，该区域构造出径向环绕的支承轴肩68。构造出接收室的凹部66借助呈(可弹性变形的)密封膜69形式的金属密封元件来封闭，例如尤其根据图2可看出。在此，圆形构造的密封膜69的直径如此适配于凹部66的(内)直径，即，密封膜69可以以仅仅小的径向装配间隙在凹部66的较大直径的区域中装配到凹部66中并且轴向支承在支承轴肩68上，其中，密封膜69的面对衔铁板48的外侧71优选与传感器板65的下侧72齐平地终止。为了构造出在密封膜69与传感器板65之间的密封连接，密封膜69在支承轴肩68区域中借助于径向环绕的焊缝(未示出)、尤其以激光射束焊缝进行连接。

在传感器板65的凹部66内布置有力传感器75，该力传感器用于至少间接地感测高压室20中的燃料压力或用于感测喷嘴针15的运动，该喷嘴针要么直接与密封膜69作用连接地布置，要么如在实施例中经由传递元件55与密封膜69作用连接地布置。

对于本发明重要的是力传感器75在传感器板65的凹部66中特定的布置或构造。此处根据本发明设置为，力传感器75由至少一个呈应变计77形式的应变元件组成。此处优选地，应变计77通过薄层技术蒸镀到在密封膜69的贴靠面上的密封膜69的面对的一侧上。

替代地，至少一个应变计77以其他适合的类型和方式根据应变计77的实施方案与密封膜69连接。

但是优选地，力传感器75呈两个以90°(相对于纵轴线16)彼此错开地布置的应变计77的形式构造，或者对应于图3，呈多个(在示出的实施例中是三个)以它们的围绕共同的纵轴线16的角度位置彼此错开地布置的应变计77a到77c的形式呈玫瑰花形状地构造。此外重要的是，带有底部78的凹部66具有如下的深度，使得甚至在喷嘴针15的最大提升或传递元件55的最大提升的情况下，一个或多个应变计77、77a到77c的面对底部78的面还不与底部78接触或仅以如下方式贴靠接触，即，应变计77、77a到77c的测量结果没有通过密封膜69的变形而被歪曲。

在传感器板65的与磁体芯49相对置的一侧上，该传感器板与回流接管80连接。回流接管80在示出的实施例中由两部分、即板状的壳体部件81和套筒状的接管元件82组成，其中，壳体部件81和接管元件82通过环状环绕的焊缝83，尤其是激光焊缝，压力密封和介质密封地彼此连接。在接管元件82中，与纵轴线16同心地构造有回流孔84，该回流孔经由回流管路85与回流容器86(燃料箱)连接。不仅在传感器板65中而且至少在壳体部件81中布置有例如通过切削的制造方法构造的缝或者说缺口87、88，以便进行磁体线圈50或应变计77、77a到77c的电连接导线91、92的穿引。连接导线91、92与图1中未示出的连接插接器电连接，该连接插接器例如构造为回流接管80的由塑料构成的注塑包封件。

传感器板65和壳体部件81被共同的、相对于纵轴线16倾斜地布置的回流通道93所贯穿，该回流通道在一侧与喷射器壳体11的低压室45连接，并且在另一侧与接管元件82中的回流孔84连接。

在壳体部件81上，在它的外圆周上构造出径向环绕的保持肩部95，该保持肩部以与锁紧螺母96作用连接地布置，该锁紧螺母还经由构造在锁紧螺母96上的内螺纹97与构造在保持体34上的外螺纹98共同作用。借助于锁紧螺母96可以使由传感器板65和回流接管80组成的构件结合部在轴向上向着磁体芯49夹紧。

燃料喷射器10的工作原理以公知的并且因此下面仅简短阐述的类型和方式来实现：在磁体线圈50未通电时，由闭锁弹簧30的弹簧力将喷嘴针15压向构造在喷嘴体12中的密封座，使得喷射开口17封闭。同时，由闭锁弹簧62的弹簧力将阀套筒42压向座面41。在电磁体50通电时，衔铁板48向着磁体线圈50抵抗闭锁弹簧62的弹簧力地被吸引。在此，阀套筒42从座面41升起，使得位于控制室26中的燃料经由流出孔38可以达到低压室45，从低压室经由流出孔46可以达到回流孔84，并且由此可以流回到回流容器86中。由于控制室26中的压力降低，作用到喷嘴针15上的闭合力下降，使得该喷嘴针从它在喷嘴体12上的密封座升起并且使用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的喷射开口17开启。此处重要的是，燃料在控制室26中产生的压力经由流出孔38始终施加在传递元件55上，该传递元件在它的一侧还至少间接地与力传感器75或该力传感器的应变计77、77a到77c作用连接地布置。由此，力传感器75(经由相应的分析电路)持续感测燃料在控制室26中产生的压力，由此可以推断出在高压室20中的压力或至少间接地推断出喷嘴针15的位置。

上述的燃料喷射器10可以以各种类型和方式进行变换或修改，而不偏离本发明的想法。因此例如也可考虑的是，在直接控制的燃料喷嘴10中使用力传感器75，其中，喷嘴针15的操纵直接经由电磁体的与喷嘴针15连接的衔铁来实现。还可考虑的是，传感器板65构造为盘状的置入件，该置入件可置入到回流接管80中。在该情况下，壳体部件81被构造成具有用于传感器板65的相应的凹部。

Claims (13)

1.燃料喷射器(10)，所述燃料喷射器具有喷射器壳体(11)，在所述喷射器壳体中，在低压区域(45)中布置有用于至少间接地感测存在于高压区域(20)中的燃料压力的传感器元件，其中，所述传感器元件在能弹性变形的密封元件(69)的背离高压区域(20)的一侧上与所述密封元件(69)作用连接地布置，并且其中，所述密封元件(69)密封用于所述传感器元件的接收室(66)，

其特征在于，

所述传感器元件呈具有至少一个应变元件的力传感器(75)的形式来构造，并且所述力传感器(75)与所述密封元件(69)连接,其中，所述密封元件(69)呈盘状的密封膜的形式构造，所述密封膜在径向环绕的边缘区域上与构造出所述接收室(66)的承载元件(65)连接。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述至少一个应变元件以与盲孔状的接收室(66)的底部(78)间隔开的方式布置在与所述密封元件(69)相对置的一侧上。

3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述至少一个应变元件呈应变计(77；77a到77c)的形式构造。

4.根据权利要求3所述的燃料喷射器，

其特征在于，

设置有两个以90°彼此错开地布置的应变计(77)，或者设置有呈玫瑰花形状的多个应变计(77a到77c)。

5.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述承载元件(65)和所述密封元件(69)由类型相同的、能彼此焊接的材料构成。

6.根据权利要求5所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述承载元件(65)在面对所述密封元件(69)的一侧上具有构造为凹陷部的、径向环绕的支承轴肩(68)，所述密封元件(69)轴向贴靠在该支承轴肩上，并且所述密封元件(69)与所述承载元件(65)之间的连接在所述支承轴肩(68)区域中实现。

7.根据权利要求6所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述密封元件(69)的外直径适配于所述支承轴肩(68)的直径。

8.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述密封元件(69)由金属构成，并且所述至少一个应变元件以薄层技术蒸镀到所述密封元件(69)上。

9.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述接收室(66)布置在回流接管(80)区域中或构造在回流接管(80)中。

10.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，

其特征在于，

与磁体衔铁(48)连接的、销状传递元件(55)在与所述至少一个应变元件相对置的一侧上贴靠在所述密封元件(69)上。

11.根据权利要求1所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述燃料喷射器(10)是用于自点火式内燃机的共轨喷射器。

12.根据权利要求5所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述承载元件(65)和所述密封元件(69)由金属构成。

13.根据权利要求6所述的燃料喷射器，

其特征在于，

所述密封元件(69)与所述承载元件(65)之间的连接在所述支承轴肩(68)区域中通过激光射束焊缝来实现。

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