DE102004042352A1 - Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Bei
einem Kraftstoffinjektor, umfassend eine Injektorgehäuseanordnung
(44, 46), in welcher ein Piezoantrieb untergebracht ist, wobei der
Piezoantrieb einen Piezoaktor aufweist, der in einer Piezogehäuseanordnung
eingeschlossen ist, die eine mit Öffnungen (16) zum Durchtritt
von hervorstehenden Anschlussstiften (10) des Piezoaktors versehene
Kopfanordnung (12, 14) aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen:
- eine Abdichtungsanordnung, umfassend ein aus einem flüssigkeitsdichtenden Material gebildetes Dichtelement (24), das einerseits an Umfangsflächen der Anschlussstifte (10) und andererseits an der Kopfanordnung (12, 14) dichtend anliegt, und
- eine Belüftungsanordnung (40, 42), die einen Gasaustausch zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung (44, 46) und der Außenseite des Dichtelements (24) fördert.
- eine Abdichtungsanordnung, umfassend ein aus einem flüssigkeitsdichtenden Material gebildetes Dichtelement (24), das einerseits an Umfangsflächen der Anschlussstifte (10) und andererseits an der Kopfanordnung (12, 14) dichtend anliegt, und
- eine Belüftungsanordnung (40, 42), die einen Gasaustausch zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung (44, 46) und der Außenseite des Dichtelements (24) fördert.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die Verwendung eines Kraftstoffinjektors.
- Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist beispielsweise aus der
DE 102 51 225 A1 bekannt. Bei diesem Stand der Technik wird zur Schaffung einer dauerhaften, insbesondere öldichten Abdichtung zwischen einem Piezoaktor- und einer Außenkontaktierung (Kontaktbaugruppe) vorgeschlagen, einen kraftstoffbeständigen Dichtring (O-Ring) in jede Öffnung einer aufgesetzten Kopfplatte einzusetzen. In jeder Durchtrittsöffnung ist außerdem unterhalb des Dichtrings eine Hülse aus Isolationsmaterial eingesetzt, die eine Zentrierung und elektrische Isolation des Anschlussstifts bewirkt. - Nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung zur Kontaktierung und Abdichtung des verwendeten Piezoaktors, dass diese eine vergleichsweise dicke Kopfplatte erfordert, um in deren Durchtrittsöffnungen jeweils einen Dichtring und eine Zentrierhülse unterzubringen.
- Außerdem besitzt der Piezoantrieb des bekannten Kraftstoffinjektors eine begrenzte Lebensdauer. Es hat sich herausgestellt, dass diese Lebensdauer von der Installationsumgebung des Piezoantriebs abhängt.
- Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffinjektor der eingangs genannten Art hinsichtlich der Lebensdauer seines Piezoantriebs zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
- Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor ist gekennzeichnet durch
- – eine Abdichtungsanordnung umfassend ein aus einem flüssigkeitsdichtenden Material gebildetes Dichtelement, das auf aus den Öffnungen hervorstehenden Anschlussstiftabschnitten aufgesetzt ist und einerseits an Umfangsflächen der Anschlussstiftabschnitte und andererseits an der Kopfanordnung dichtend anliegt, und
- – eine Belüftungsanordnung, die einen Gasaustausch zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung und der Außenseite des Dichtelements fördert und von Aussparungen der Injektorgehäuseanordnung gebildet ist.
- Bei internen betrieblichen Versuchen der Anmelderin hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Anordnung eines piezokeramischen Bauteils wie den hier interessierenden Piezoaktor in einer "möglichst hermetisch" abgedichteten Piezogehäuseanordnung in einer schädliche Medien aufweisenden Installationsumgebung die Lebensdauer des Bauteils in der Praxis nicht verlängert sondern tendenziell sogar eher verkürzt.
- Demgegenüber führt die erfindungsgemäße Schaffung einer Belüftungsanordnung zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung und der Außenseite des Dichtelements zu einer er heblichen Verlängerung der Lebensdauer des Piezoaktors. Zudem ist die gemäß der Erfindung vorgesehene Abdichtungsanordnung insbesondere auch für eine vergleichsweise dünn ausgebildete Kopfanordnung geeignet, da das Dichtelement außerhalb dieser Kopfanordnung abdichtet.
- Eine mögliche Erklärung des Wirkmechanismus der Erfindung besteht darin, dass bei einem möglichst hermetisch, insbesondere möglichst gasdicht abgedichteten Aktorgehäuse unter bestimmten Betriebsbedingungen ein Unterdruck im Gehäuseinnenraum entsteht (z. B. durch Temperaturschwankungen), durch welchen schädliche Medien durch die in der Praxis nicht absolut hermetisch auszubildende Abdichtung hindurch in den Gehäuseinnenraum gelangen können. Andere mögliche Erklärungen bestehen beispielsweise darin, dass sich nach der Fertigung eines hermetisch abgeschlossenen Piezoantriebs die Konzentration irgendeines die Lebensdauer verkürzenden Gases im Innenraum des Piezoantriebs erhöht bzw. das eine der atmosphärischen Luft ähnelnde Füllung des Gehäuseinnenraums eine positive Wirkung auf die Lebensdauer der piezoelektrischen Keramik besitzt.
- Es hat sich jedenfalls herausgestellt, dass die gemäß der Erfindung vorgesehene Förderung eines Gasaustausches zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung und der Außenseite des Dichtelements die Lebensdauer tendenziell verlängert.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Injektorgehäuseanordnung eine an der Kopfanordnung aufgesetzte Kontaktbaugruppe zur elektrischen Weiterverbindung der Anschlussstifte zu einem Steckverbinder umfasst und diese Kontaktbaugruppe mit Gasaustauschöffnungen versehen ist.
- Eine solche Kontaktbaugruppe kann beispielsweise von einem Kunststoff-Formteil mit eingeformten und mit den Anschlussstiften des Piezoaktors zu verschweißenden Metallkontakten gebildet sein. Eine derartige Kontaktbaugruppe ist beispielsweise in der
DE 198 44 743 C1 beschrieben, wobei der Trägerkörper eines solchen Kontaktzungenträgers zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung mit Gasaustauschöffnungen (z. B. Bohrungen und/oder Formteil-Aussparungen) vorzusehen ist. - Um eine möglichst gute Flüssigkeitsabdichtung im Bereich der Anlage des Dichtelements an der Kopfanordnung (Axialabdichtung) zu gewährleisten, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Kontaktbaugruppe das Dichtelement wenigstens abschnittsweise gegen die Kopfanordnung presst. Diese somit gewissermaßen zwischen der Kontaktbaugruppe und der Kopfanordnung eingeklemmten Dichtelementabschnitte können dann z. B. die Axialabdichtung bewerkstelligen.
- Bevorzugt ist das Dichtelement einteilig scheibenartig ausgebildet, so dass die mehreren (in der Regel zwei) Anschlussstifte des Piezoaktors durch ein einziges Dichtelement abgedichtet werden. In diesem Fall kann das Dichtelement in einfacher Weise ringförmig am Umfang der Kopfanordnung umlaufend dichtend anliegen. Radial innerhalb dieses ringförmigen Umlaufes befinden sich dann alle Anschlussstifte. Prinzipiell denkbar ist jedoch auch eine mehrteilige Ausführung des Dichtelements, etwa eines separaten Dichtelementteils für jeden Anschlussstift, wobei sich dann jeder betreffende Anschlussstift radial innerhalb einer ringförmig um den Anschlussstift herum erstreckenden Axialabdichtung befindet. Auch letztere, um jeden einzelnen Anschlussstift herum verlaufende "Einzel-Axialabdichtung" kann in einfacher Weise bewerkstelligt werden durch ein Einklemmen eines ringförmig ge schlossenen Dichtelementbereiches zwischen der Kontaktbaugruppe und der Kopfanordnung.
- Das Anpressen des Dichtelements gegen die Kopfanordnung erfolgt in gut definierter Weise, wenn die Kontaktbaugruppe hierfür mit einem oder mehreren dem Dichtelement zugewandten Vorsprüngen versehen ist, die bei der Montage des Kraftstoffinjektors zu einer Verpressung der entsprechenden Dichtelementabschnitte führen.
- Eine einfache Montage der Kontaktbaugruppe, bei welcher die soeben erläuterte Verpressung des Dichtelements gewährleistet werden kann, ergibt sich, wenn die Kontaktbaugruppe einen Umfangsbereich der Kopfanordnung umgreift und an diesem Umfangsbereich durch eine Formschlussverbindung gehalten ist. Diese Formschlussverbindung kann insbesondere als Rastverbindung derart vorgesehen sein, dass allein durch das Aufdrücken der Kontaktbaugruppe deren Verrastung mit der Kopfanordnung erfolgt. Die Rastverbindung kann z. B. ringförmig am Umfang verlaufen oder auch durch eine Mehrzahl von über dem Umfang verteilten, separaten Rastbereichen vorgesehen sein.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Injektorgehäuseanordnung eine äußere Ummantelung (z. B. Kunststoff) auf, in welcher wenigstens eine labyrinthartige Gasaustauschöffnung vorgesehen ist. Mit dieser Gestaltung kann insbesondere ein Eindringen von festen Gegenständen in den Bereich der elektrischen Weiterverbindung trotz vorhandener Gasaustauschöffnung vermieden werden, so dass insbesondere eine erhöhte elektrische Betriebssicherheit gegeben ist.
- Wenngleich es nicht ausgeschlossen sein soll, eine mit labyrinthartigen Gasaustauschöffnungen versehene äußere Ummante lung aus einem Bauteil bzw. einer Kunststoffumspritzung herzustellen, so ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Injektorgehäuseanordnung aus mehreren Bauteilen gebildet ist und wenigstens eine Gasaustauschöffnung als Spalt zwischen diesen Bauteilen vorgesehen ist. Derartige Gasaustauschöffnungen, insbesondere auch labyrinthartige Spalte lassen sich dann fertigungstechnisch sehr einfach realisieren.
- Bevorzugt ist die Gasaustauschöffnung dazu ausgebildet, eine in das Innere der Injektorgehäuseanordnung eingedrungene Flüssigkeit (z. B. Kraftstoff oder Öl) wieder herausfließen zu lassen. Dies lässt sich z. B. einfach dadurch sicherstellen, dass – unter Berücksichtigung einer Verwendungsvertikalrichtung des Kraftstoffinjektors – die Gasaustauschöffnung sich im Verlauf von innen nach außen niemals "bergauf" sondern insbesondere stets bergab erstreckt. Kraftstoffinjektoren der hier interessierenden Art besitzen üblicherweise eine in einer Axialrichtung langgestreckte Injektorgehäuseanordnung, wobei die übliche Verwendungsvertikalrichtung mehr oder weniger dieser Axialrichtung entspricht.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtelementmaterial ein Elastomer, weiter bevorzugt ein elektrisch isolierendes Elastomer. Durch Wahl eines elektrisch isolierenden Dichtelementmaterials sind keine besonderen Vorkehrungen gegen eine unzureichende elektrische Isolierung der Anschlussstifte in dem Fall zu treffen, in welchem die Kopfanordnung elektrisch leitet. Letzteres ist in der Regel der Fall, da die Piezogehäuseanordnung insgesamt und somit auch die Kopfanordnung üblicherweise aus metallischen Werkstoffen hergestellt werden. Für den Fall, dass bei einer elektrisch leitenden Kopfanordnung das Material des Dichtelements nicht ausreichend elektrisch isoliert, kann vorgesehen sein, dass zumindest in den Bereichen der Anlage des Dichtelements an der Kopfanordnung die Kopfanordnung elektrisch isoliert ist, z. B. mit einer Isolationsschicht bzw. einem Isolationsteil versehen ist. Diese Isolationsschicht kann beispielsweise als Isolierscheibe ausgebildet sein, die sich bis nahe zum Umfangsbereich der Kopfanordnung erstreckt und ebenfalls Öffnungen zum Durchtritt der Anschlussstifte aufweist. Eine solche Isolierscheibe kann vorteilhaft mit Hülsenfortsätzen versehen sein (z. B. einteilig angeformt), die sich in die Öffnungen der Kopfanordnung hinein erstrecken, um die Anschlussstifte dort gegenüber der Innenwandung dieser Öffnungen zu isolieren.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Material des Dichtelements eine hohe Gaspermeabilität besitzt. Insbesondere kann als Material ein Silikonwerkstoff, insbesondere Fluorsilikonwerkstoff gewählt werden (z. B. Elastomere des Typs "LSR" oder "FVMQ"). Letztere Werkstoffe ermöglichen auch bei einer vergleichsweise großen Dicke des Dichtelements eine hohe Permeationsrate gegenüber gasförmigen Stoffen wie z. B. Luft. Diese Eigenschaft ist vorteilhaft für die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer der piezoelektrischen Keramik des Piezoantriebs. Die Wahl eines Dichtelementmaterials mit vergleichsweise großer Gasdurchlässigkeit verbessert gewissermaßen den positiven Effekt der oben erwähnten Belüftung der Injektorgehäuseanordnung.
- Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor ist insbesondere zur Verwendung in einer "schädliche Medien" enthaltenden Installationsumgebung geeignet. Eine derartige Umgebung ergibt sich insbesondere, wenn ein Kraftstoffinjektor und wenigstens eine weitere Komponente einer Kraftstoff-Einspritzeinrichtung im Wesentlichen vollständig innerhalb einer Motorblockbaugruppe der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Damit ist insbesondere der Fall gemeint, in welchem Komponenten der Einspritzeinrichtung innerhalb der Motorblockbaugruppe untergebracht sind, die ohne Einschränkung ihrer Funktion auch außerhalb derselben angeordnet werden könnten. Der Begriff "Motorblockbaugruppe" bezeichnet hierbei die Gesamtheit der schmierölhaltenden Motorkomponenten, also den "Motorblock" im engeren Sinne und Anbauteile (wie z. B. einen Zylinderkopfdeckel etc.), in denen das Schmieröl der Brennkraftmaschine gepumpt wird oder schmiert oder (zurück)geführt wird. Bei dieser Konstruktion besteht eine erhöhte Gefahr eines Eintrags von schädlichen Medien (Motoröl, kraftstoffverdünntes Motoröl, Wasser, oder deren Dämpfe) in das Innere des Kraftstoffinjektors.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
-
1 ist ein Axiallängsschnitt eines Kraftstoffinjektors im Bereich der Abdichtung eines Anschlussstiftes des verwendeten Piezoaktors, -
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Details einer äußeren Umhüllung der Injektorgehäuseanordnung bei deren Montage, und -
3 ist eine Explosionsdarstellung wesentlicher Komponenten eines Piezoantriebs mit aufgesetzter Kontaktbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor gemäß einer weiteren Ausführungsform. -
1 veranschaulicht die Gestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Kraftstoffinjektor umfasst in an sich bekannter Weise eine in einer Axialrichtung A langgestreckte Injektorgehäuseanordnung, in welcher ein Kraftstoffeinspritzventil sowie ein über eine Wirkverbindung damit verbundener Piezoantrieb zur Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils untergebracht sind. Hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus des Kraftstoffinjektors sei lediglich beispielhaft auf bekannte Kraftstoffinjektoren verwiesen, wie sie in derDE 199 56 256 B4 und derDE 100 07 175 A1 beschrieben sind. -
1 zeigt einen Teil des langgestreckten Kraftstoffinjektors im Bereich seines oberen axialen Endes. - Der Piezoantrieb weist einen in einem Aktorgehäuse eingeschlossenen Piezoaktor auf, der als in Axialrichtung A langgestreckter Piezoelementstapel ausgebildet ist. In
1 erkennt man einen von insgesamt zwei in Axialrichtung A aus dem Piezoaktor hervorstehenden Anschlussstiften10 , über welche der Piezoantrieb im Betrieb angesteuert wird. - Eine den (nicht dargestellten) Piezoaktor einschließende Piezogehäuseanordnung umfasst im dargestellten Bereich ein den Piezoaktor hülsenartig umgebendes Aktorgehäuse
12 sowie eine am oberen Ende dieses Gehäuses eingesetzte und damit verschweißte Kopfplatte14 . Das dargestellte obere Ende des Aktorgehäuses12 bildet zusammen mit der Kopfplatte14 eine Kopfanordnung, wobei die Kopfplatte14 mit Öffnungen in Form von Bohrungen16 zum axialen Durchtritt der Anschlussstifte10 versehen ist. - Unmittelbar auf der Kopfplatte aufliegend und bis zu deren Umfangsbereich sich erstreckend ist eine perforierte Isolierscheibe
18 aus elektrisch gut isolierendem Material (z. B. Polyamid) angeordnet, von welcher sich einstückig angeformte Hülsenfortsätze20 in die Bohrungen16 der Kopfplatte14 hinein erstrecken und dort die Anschlussstifte10 zentrieren und gegenüber der Innenwandung der Bohrungen16 elektrisch isolieren. Die Perforation der Isolierscheibe18 ist hier z. B. an einer Durchgangsöffnung19 zu erkennen. - Die Anschlussstifte
10 stehen mit Anschlussstiftabschnitten22 aus den Bohrungen16 nach oben hervor. Auf diese Anschlussstiftabschnitte22 ist ein Dichtelement24 aufgesetzt, welches einerseits an Umfangsflächen der Anschlussstiftabschnitte22 und andererseits in einer Ringnut26 des oberen Endes des Aktorgehäuses12 dichtend anliegt. Das Dichtelement24 ist hierbei aus einem Fluorsilikonwerkstoff mit vergleichsweise hoher Gaspermeabilität gebildet, so dass durch die Anlage an den Anschlussstiftabschnitten (Radialabdichtung) und an den dem Aktorgehäuse12 (Axialabdichtung) eine gute Flüssigkeitsabdichtung des Innenraums der Piezogehäuseanordnung gegenüber einem Kontaktierungsbereich28 zur elektrischen Weiterverbindung der Anschlussstifte10 geschaffen wird, wobei jedoch eine vergleichsweise hohe Permeationsrate für gasförmige Medien ermöglicht wird. - Die Radialabdichtung wird hierbei durch eine elastische Vorspannung des Dichtelementmaterials sichergestellt, welche dieses Material zuverlässig radial gegen die Umfangsfläche des Anschlussstiftabschnitts andrückt. Demgegenüber wird eine zuverlässige Axialabdichtung im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass eine als Kunststoff-Formteil mit eingeformten elektrischen Weiterverbindungen ausgebildete Kontaktbaugruppe
30 mit einem ringförmigen, in Axialrichtung A nach unten hervorstehenden Vorsprung32 im Umfangsbereich des Dichtelements24 gegen die Oberseite dieses Dichtelements drückt und somit den belasteten Dichtelementabschnitt zuverlässig in die Ringnut26 des Aktorgehäuses12 drückt. - Die Kontaktbaugruppe
30 umgreift hierbei einen mit einer konischen Anlauffläche versehenen Umfangsbereich des Aktorgehäuses12 und wird nach dem Aufdrücken durch eine in diesem Bereich vorgesehene Rastverbindung34 gehalten. In diesem montierten Zustand nach1 greift ein radial nach innen abstehender Vorsprung36 der Kontaktbaugruppe30 in eine unter der konischen Anlauffläche angeordnete Umfangsnut38 des Aktorgehäuses12 . - Zur Förderung eines Gasaustausches zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung und der Außenseite des Dichtelements
24 ist eine Gasaustauschöffnung40 an der Kontaktbaugruppe30 sowie eine weitere Gasaustauschöffnung42 in einer äußeren Kunststoffumhüllung der Injektorgehäuseanordnung vorgesehen. Damit wird ein die Dauerhaltbarkeit des Piezoaktor vorteilhafter Gasaustausch zwischen dem Innenraum der Piezogehäuseanordnung und der Installationsumgebung des Kraftstoffinjektors geschaffen. - Von der äußeren Kunststoffumhüllung ist in
1 zunächst eine finale Kunststoffumspritzung44 ersichtlich, die im Umfangsbereich der Gasaustauschöffnung42 bis etwa auf axialer Höhe des Dichtelements24 nach dem Aufdrücken der Kontaktbaugruppe30 am Umfangsbereich des Aktorgehäuses12 angeformt wurde. Sodann wurde diese äußere Umhüllung durch einen Kunststoffdeckel46 vervollständigt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel mit der zuvor aufgebrachten Umspritzung44 durch eine Ultraschallverschweißung verbunden wurde. Diese zweiteilige Ausführung des oberen Bereichs der Injektorgehäuseanordnung besitzt den Vorteil, dass die Gasaustauschöffnung42 in einfacher Weise als labyrinthartiger verbleibender Spalt zwischen diesen beiden Umhüllungskomponenten ausgebildet werden kann, wie in1 dargestellt. - Die labyrinthartige Gestaltung der äußeren Belüftungsöffnung
42 verhindert ein Eindringen von festen Gegenständen in den Innenraum dieser Umhüllung. Außerdem ermöglicht der in1 ersichtliche Verlauf dieser Öffnung42 , dass eine etwaig in den Innenraum der Umhüllung eingedrungene Flüssigkeit wie Motoröl schwerkraftbedingt von selbst wieder herausfließen kann. -
2 veranschaulicht die Ausbildung der Gasaustauschöffnung42 bei der Montage des Umhüllungsdeckels46 auf der Umspritzung44 . Der Deckel46 besitzt am Umfang eine in Axialrichtung A abstehende Blende48 , die bei der Montage (Pfeil in2 ) in Eingriff mit einer an der Umspritzung44 vorgesehenen Aussparung50 gelangt, wobei zwischen der Blende48 und dem Rand der Aussparung50 ein kleiner Spalt verbleibt, der im montierten Zustand die labyrinthartige Gasaustauschöffnung42 (1 ) bildet. Die Ultraschallverschweißung des Deckels46 auf der Umspritzung44 erfolgt hierbei im Bereich des Eingriffs eines ebenfalls axial abstehenden Schweißprofils (Feder) des Deckels46 in ein entsprechendes Schweißprofil54 (Nut) der Umspritzung44 . Die vorteilhafte "Labyrinthgestaltung" des zwischen diesen beiden Umhüllungskomponenten verbleibenden Spalts42 wird hierbei durch korrespondierende Absätze56 ,58 geschaffen, die im radialen Verlauf der Blende48 bzw. des Rands der Aussparung50 vorgesehen sind. - Diese Gestaltung mit einem aufgeschweißten Kunststoffdeckel
46 kann auch vorteilhaft die Werkstoff-Vielfalt verringern, da z. B. kein Vergusswerkstoff wie Epoxydharz verwendet werden muss. Dies vereinfacht das Recycling insbesondere dann, wenn keinerlei duroplastische Werkstoffe zum Einsatz kommen. Auch ist im Fertigungsprozess des Kraftstoffinjektors keine Zwischenlagerung auf Grund eines Aushärtprozesses erforderlich, welche die Taktzeit verlangsamen würde. - Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel ist es prinzipiell denkbar, eine wie bei herkömmlichen Kraftstoffinjektoren übliche einteilige Kunststoffumspritzung vorzusehen, die jedoch zur Schaffung wenigstens einer Gasaustauschöffnung nachträglich perforiert (z. B. durchbohrt) wird. Für eine labyrinthartige Gestaltung der Gasaustauschöffnung eignet sich jedoch besser eine mehrteilige Ausführung, wie z. B. mit Bezug auf
2 beschrieben. - Nochmals auf
1 zurückkommend erkennt man einen vom Deckel46 axial nach unten abstehenden Trennsteg31 , der in eine korrespondierende Nut an der Oberseite des Trägerkörpers der Kontaktbaugruppe30 eingreift (oder alternativ von oben auf den Trägerkörper drückt). Dadurch wird in diesem Bereich eine "Labyrinthabdichtung" (mit geringem Restspalt) geschaffen, welche den Bereich oberhalb der Kontaktbaugruppe30 in zwei Einzelkammern trennt. Dies besitzt z. B. den Vorteil, dass ein elektrischer Kurzschluss zwischen den Anschlussstiften10 auf Grund einer eventuellen elektrischen Leitfähigkeit eines in diesem Bereich eingedrungenen Mediums vermieden werden kann. - Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für analoge Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
-
3 veranschaulicht eine Modifikation des mit Bezug auf die1 und2 beschriebenen Kraftstoffinjektors. Die Modifikation besteht darin, dass anstatt einer perforierten Isolierhülse mit Hülsenfortsätzen zur Zentrierung und elektrischen Isolation der Anschlussstifte herkömmliche Isolierhülsen60a in Bohrungen16a einer Kopfplatte14a eingesetzt werden. Ansonsten entspricht die in3 dargestellte Ausführungsform der oben bereits beschriebenen Ausführung. Insbesondere wird ebenfalls ein einteiliges, im Wesentlichen scheibenförmiges Dichtelement24a auf die hervorstehenden Anschlussstiftabschnitte22a aufgesetzt und durch eine ringförmig umlaufende axiale Verpressung zur Anlage in einer Ringnut26a an der Stirnseite eines Aktorgehäuses12a zur Anlage gebracht. - Ferner sind in
3 vier Gasaustauschöffnungen40a in einem Trägerkörper einer Kontaktbaugruppe30a ersichtlich, welche einen Gasaustausch zwischen der Unterseite und der Oberseite der Kontaktbaugruppe30a fördern. Schließlich erkennt man in3 auch metallische Schweißlaschen62a , die nach der Montage der dargestellten Komponenten mit den oberen Enden der Anschlussstifte10a verschweißt werden und seitlich aus dem Trägerkörper der Kontaktbaugruppe30a heraus geführt sind und dort die Kontaktzungen64a eines externen Steckverbinders bilden. Die übrigen Bestandteile des Steckverbinders werden durch eine in3 nicht dargestellte finale Kunststoffumspritzung (aus Polyamid) hergestellt. - Mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann eine große Permeationsrate von "flüchtigen Stoffen" aus dem Aktorraum heraus und von Sauerstoff in den Aktorraum hinein erreicht oder gefördert werden. Die mehr oder weniger große Gasdurchlässigkeit des verwendeten Dichtmaterials kann zur weiteren Erhöhung dieser Permeationsrate gezielt ausgewählt werden.
- Auf Grund des Vorsehens von Gasaustauschöffnungen im Bereich der Injektorgehäuseanordnung kann ein Injektorgehäuse vorteilhaft durch die bereits gut etablierte Methode einer Kunststoffumspritzung und/oder einem Verguss aus Epoxydharz weiter verwendet werden. Die Gasaustauschfähigkeit dieser äußeren Umhüllung ist unabhängig von deren Material und wird durch die Gasaustauschöffnungen bereits sichergestellt. Die Anzahl und Anordnung derartiger Gasaustauschöffnungen der Injektorgehäuseanordnung wie auch etwaiger Gasaustauschöffnungen einer gegebenenfalls separat im Innenraum der Injektorgehäuseanordnung untergebrachten Kontaktbaugruppe kann den konstruktiven Erfordernissen nach variiert werden.
- Sowohl für die äußere Umhüllung als auch für eine Kontaktbaugruppe können vorteilhaft die Materialien sehr frei gewählt werden, da der Gasaustausch durch die Gasaustauschöffnungen bereitgestellt bzw. gefördert wird. Es ergibt sich eine gute Belüftung des Piezoaktors und damit eine Steigerung der Dauerhaltbarkeit.
Claims (12)
- Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Injektorgehäuseanordnung (
44 ,46 ,30 ), in welcher ein Piezoantrieb zur Betätigung eines Kraftstoffeinspritzventils untergebracht ist, wobei der Piezoantrieb einen Piezoaktor aufweist, der in einer Piezogehäuseanordnung (12 ,14 ) eingeschlossen ist, die eine mit Öffnungen (16 ) zum Durchtritt von hervorstehenden Anschlussstiften (10 ) des Piezoaktors versehene Kopfanordnung (12 ,14 ) aufweist, gekennzeichnet durch – eine Abdichtungsanordnung umfassend ein aus einem flüssigkeitsdichtenden Material gebildetes Dichtelement (24 ), das auf aus den Öffnungen (16 ) hervorstehenden Anschlussstiftabschnitten (22 ) aufgesetzt ist und einerseits an Umfangsflächen der Anschlussstiftabschnitte (22 ) und andererseits an der Kopfanordnung (12 ,14 ) dichtend anliegt, und – eine Belüftungsanordnung, die einen Gasaustausch zwischen der Außenseite der Injektorgehäuseanordnung (44 ,46 ,30 ) und der Außenseite des Dichtelements (24 ) fördert und von Aussparungen (40 ,42 ) der Injektorgehäuseanordnung (44 ,46 ,30 ) gebildet ist. - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, wobei die Injektorgehäuseanordnung (
44 ,46 ,30 ) eine an der Kopfanordnung (12 ,14 ) aufgesetzte Kontaktbaugruppe (30 ) zur elektrischen Weiterverbindung der Anschlussstifte (10 ) zu einem Steckverbinder umfasst und diese Kontaktbaugruppe mit we nigstens einer Gasaustauschöffnung (40 ) versehen ist. - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontaktbaugruppe (
30 ) das Dichtelement (24 ) wenigstens abschnittsweise gegen die Kopfanordnung (12 ,14 ) presst. - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Kontaktbaugruppe (
30 ) einen Umfangsbereich (12 ) der Kopfanordnung (12 ,14 ) umgreift und an diesem Umfangsbereich durch eine Rastverbindung (34 ) gehalten ist. - Kraftstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Injektorgehäuseanordnung (
44 ,46 ,30 ) eine äußere Ummantelung (44 ,46 ) aufweist, in welcher wenigstens eine labyrinthartige Gasaustauschöffnung (42 ) vorgesehen ist. - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5, wobei die Injektorgehäuseanordnung (
44 ,46 ,30 ) aus mehreren Bauteilen gebildet ist und die Gasaustauschöffnung (42 ) als Spalt zwischen diesen Bauteilen (44 ,46 ) vorgesehen ist. - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Gasaustauschöffnung (
42 ) dazu ausgebildet ist, eine in das Innere der Injektorgehäuseanordnung (44 ,46 ,30 ) eingedrungene Flüssigkeit wieder herausfließen zu lassen. - Kraftstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material des Dichtelements ein Elastomer ist.
- Kraftstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material des Dichtelements (
24 ) elektrisch isolierend ist. - Kraftstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material des Dichtelements (
24 ) eine hohe Gaspermeabilität besitzt. - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 10, wobei das Material des Dichtelements ein Silikonwerkstoff, insbesondere Fluorsilikonwerkstoff ist.
- Verwendung eines Kraftstoffinjektors nach einem der Ansprüche 1 bis 11 innerhalb einer Motorblockbaugruppe einer Brennkraftmaschine.
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