DE102005016798A1 - Fuel injector - Google Patents
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Abstract
Ein Brennstoffeinspritzventil (1), das insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen für luftverdichtende, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, weist einen in einem Ventilgehäuse (2) angeordneten Aktor (17) und einen von dem Aktor (17) mittels einer Ventilnadel (6) betätigbaren Ventilschließkörper (5), der mit einer Ventilsitzfläche (4) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, auf. Dabei weist der Aktor (17) mehrere Elektroden (42, 43) und zumindest eine innen liegende Ausnehmung (40, 41) auf, in die zumindest teilweise eine elektrische Leitung (26, 27) eingefügt ist. In der Ausnehmung (40, 41) ist ein Kontaktierungsmittel (44, 47) vorgesehen, das mit einem Teil der Elektroden (42, 43) verbunden ist, wobei die elektrische Leitung (26, 27) zumindest mittelbar mit dem Kontaktierungsmittel (44, 47) verbunden ist.One Fuel injection valve (1), in particular as an injector for fuel injection systems for air compressing, self-igniting Internal combustion engine is used, has a in a valve housing (2) arranged actuator (17) and one of the actuator (17) by means of a Actuate valve needle (6) Valve closing body (5), the with a valve seat surface (4) cooperates with a sealing seat. In this case, the actuator (17) a plurality of electrodes (42, 43) and at least one internal one Recess (40, 41), in which at least partially an electrical Line (26, 27) inserted is. In the recess (40, 41) is a contacting means (44, 47) connected to a part of the electrodes (42, 43) is, wherein the electrical line (26, 27) at least indirectly is connected to the contacting means (44, 47).
Description
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The The invention relates to a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines. Specifically, the invention relates to an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting Internal combustion engines.
Aus der WO 03/026033 A1 ist eine Vorrichtung für ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor bekannt. Der bekannte Aktor weist dabei Kontaktbahnen auf, die in innen liegende, durchgängige Ausnehmungen des Aktors eingebracht sind, um einerseits eine Verbindung mit den positiven Elektroden und andererseits mit den negativen Elektroden des Aktors herzustellen. Außerdem ist eine elektrisch isolierende Isolierschicht vorgesehen, die zwischen einer Stirnfläche des Aktors und einer stirnseitig des Aktors angeordneten Platte zur elektrischen Isolation vorgesehen ist.Out WO 03/026033 A1 is a device for a fuel injection valve known with a piezoelectric actuator. The well-known actuator points Contact tracks on which, lying inside, continuous recesses of the actuator are introduced, on the one hand, a connection with the positive Electrodes and on the other hand with the negative electrodes of the actuator manufacture. Besides that is provided an electrically insulating insulating layer between a face of the actuator and a front side of the actuator plate arranged is provided for electrical isolation.
Die aus der WO 03/026033 A1 bekannte Vorrichtung für ein Brennstoffeinspritzventil hat den Nachteil, dass die Anordnung der Kontaktbahnen in den innen liegenden Ausnehmungen störanfällig ist. Insbesondere kann der elektrische Kontakt zwischen einer Kontaktbahn und zumindest einer der zugeordneten Elektroden aufgrund der zyklischen Ausdehnungen des Aktors in der Anwendung oder dergleichen zumindest zeitweilig unterbrochen werden. Außerdem besteht im speziellen Anwendungsfall der Nachteil, dass den Aktor umgebende Medien in die innen liegenden Ausnehmungen eindringen können. Insbesondere kann durch die bekannte elektrisch isolierende Isolierschicht, die aus Email oder plasmagespritzter Keramik besteht, keine Abdichtung gegenüber einem unter hohem Druck stehenden Medium, insbesondere Brennstoff, gewährleistet werden, so dass für den bekannten Aktor ein separater, abgeschlossener Aktorraum im Brennstoffeinspritzventil erforderlich ist.The from WO 03/026033 A1 known device for a fuel injection valve has the disadvantage that the arrangement of the contact tracks in the inside lying recesses is prone to failure. Especially may be the electrical contact between a contact track and at least one of the associated electrodes due to the cyclic expansions of the actuator in the application or the like at least temporarily to be interrupted. Furthermore exists in the specific application, the disadvantage that the actuator surrounding media penetrate into the internal recesses can. Especially can by the known electrically insulating insulating layer, the made of enamel or plasma-sprayed ceramic, no sealing across from a high pressure medium, in particular fuel, guaranteed be so for the known actuator a separate, completed Aktorraum in Fuel injector is required.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die einer elektrischen Leitung zugeordneten Elektroden durch das Kontaktierungsmittel zuverlässig miteinander verbunden sind, so dass ein zuverlässiger Kontakt der elektrischen Leitung mit jeder dieser Elektroden sichergestellt ist. Diese elektrische Verbindung der Elektroden über das Kontaktierungsmittel ist dabei unempfindlich gegenüber Erschütterungen oder Dehnungsbewegungen, wie sie beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils auftreten.The Fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the one electrical line associated electrodes through the contacting reliable interconnected, so that reliable contact of the electrical Line is ensured with each of these electrodes. This electrical Connection of the electrodes via the contacting agent is insensitive to shocks or stretching movements, as in the operation of the fuel injection valve occur.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments of specified in claim 1 Fuel injection valve possible.
Vorteilhaft ist es, dass das Kontaktierungsmittel durch Sintern mit den Innenelektroden verbunden ist. Auf diese Weise ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktierungsmittel und den betreffenden Elektroden geschaffen, die hohen mechanischen Belastungen standhält und einen zuverlässigen elektrischen Kontakt gewährleistet. Außerdem ist der Einfluss von außen auf die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktierungsmittel und den Elektroden beziehungsweise dem Kontaktierungsmittel und der elektrischen Leitung zumindest stark verringert, da die entsprechende Verbindung im Bereich der innen liegenden Ausnehmung des Aktors erfolgt. Außerdem ist das Eindringen von Umgebungsmedien, insbesondere Brennstoff und speziell Wasser enthaltenden Dieselbrennstoff, in die innen liegenden Ausnehmungen durch die formschlüssige Verbindung verhindert.Advantageous it is that the contacting agent by sintering with the internal electrodes connected is. In this way, a cohesive connection between the contacting means and the respective electrodes created that withstands high mechanical loads and one reliable ensures electrical contact. Furthermore is the influence from outside on the electrical connection between the contacting agent and the electrodes or the contacting agent and the electrical line is at least greatly reduced, as the corresponding Connection takes place in the region of the inner recess of the actuator. Furthermore is the penetration of ambient media, especially fuel and specifically water-containing diesel fuel, located in the interior Recesses through the positive connection prevented.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das Kontaktierungsmittel zum Ausbilden der leitfähigen Verbindung gemeinsam mit dem keramischen Ausgangsmaterial für den Aktor gesintert ist. Während in dem Fall, dass das Aktormaterial in einem ersten Verfahrensschritt gesintert wird und das Kontaktierungsmittel in einem zweiten Sinterschritt gesintert wird, ein Glaspulver, insbesondere aus einem Silikatglas oder einem Boratglas, zum Verkleben des Kontaktierungsmittels mit der gesinterten Keramik eingesetzt wird, erfolgt bei der gemeinsamen Sinterung des Kontaktierungsmittels und des Materials des Aktors der Einsatz eines glasfreien Kontaktierungsmittels, da Glas beim Sintern aufschmelzen und während des Sinterprozesses in die poröse, noch aufnahmefähige Keramik des Aktors eindringen würde. Das Glas ist zudem hierbei nicht für eine Verbindung des Metalls mit der Keramik notwendig. Das gemeinsame Sintern hat neben der Reduzierung von Herstellungsschritten den Vorteil, dass eine besonders homogene Verbindung zwischen dem Kontaktierungsmittel und den Elektroden sowie der Oberfläche der Keramikschichten des Aktors geschaffen wird, wobei aufgrund der hohen Kontaktfläche eine stabile Verbindung gewährleistet ist.Further it is advantageous that the contacting agent for forming the conductive one Connection together with the ceramic starting material for the actuator is sintered. While in the case that the actuator material in a first process step is sintered and the contacting agent in a second sintering step is sintered, a glass powder, in particular of a silicate glass or a borate glass, for bonding the contacting with the sintered ceramic is used in the common Sintering of the contacting agent and the material of the actuator the use of a glass-free contact agent, since glass during Sintering melt and while the sintering process into the porous, still receptive Ceramics of the actuator would penetrate. The glass is also not for a connection of the metal necessary with the ceramic. The common sintering has in addition to the Reduction of manufacturing steps has the advantage of being a special homogeneous connection between the contacting agent and the electrodes as well as the surface the ceramic layers of the actuator is created, due to the high contact surface ensures a stable connection is.
In vorteilhafter Weise ist das Kontaktierungsmittel zumindest im Wesentlichen mantelförmig ausgestaltet und bildet eine Beschichtung einer Innenwand des Aktors, die auf Grund der innen liegenden Ausnehmung ausgebildet ist. Die innen liegende Ausnehmung kann als Sackloch ausgebildet sein. Speziell bei einer als Sackbohrung ausgebildeten innen liegenden Ausnehmung ist das Kontaktierungsmittel vorzugsweise hohlzylinderförmig beziehungsweise zylindermantelförmig ausgestaltet und bildet somit eine radiale Beschichtung der durch die Bohrung gebildeten Innenwand des Aktors. In den verbleibenden Hohlraum kann die drahtförmig ausgebildete Leitung ganz oder teilweise eingebracht werden und anschließend kann der Hohlraum mit einem temperaturbeständigen Leitkleber, vorzugsweise auf der Basis von Silikon- oder Epoxidharz mit beispielsweise Silber als stromleitenden Füllstoff, gefüllt werden, wodurch die als Metalldraht ausgebildete Leitung, die auch als Litze oder Spirale ausgebildet sein kann, in dem Leitkleber eingebettet ist und eine Verbindung zwischen dem Metalldraht und dem Kontaktierungsmittel geschaffen ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass bei einer hohen Anzahl von Betätigungen des Aktors gegebenenfalls in der Kontaktierungsmittelschicht auftretende Unterbrechungen, insbesondere Mikrorisse, durch das elektrisch leitende und flexible Füllmaterial sowie die elektrische Leitung überbrückt werden. Insbesondere ist ein Brechen der elektrischen Leitung verhindert, da die mechanischen Spannungen durch das flexible Füllmittel zum großen Teil über dessen elastische Deformation abgebaut und nicht auf die Leitungen übertragen werden.In an advantageous manner, the contacting means is designed to be at least substantially shell-shaped and forms a coating of an inner wall of the actuator, which is formed on the basis of the inner recess. The inner recess may be formed as a blind hole. Especially in the case of a recess formed as a blind bore, the contacting means is preferably designed in the shape of a hollow cylinder or cylinder jacket and forms thus a radial coating of the inner wall of the actuator formed by the bore. In the remaining cavity, the wire-shaped line can be wholly or partially introduced and then the cavity can be filled with a temperature-resistant conductive adhesive, preferably based on silicone or epoxy resin with, for example, silver as an electrically conductive filler, whereby the line formed as a metal wire, which may also be formed as a strand or spiral, is embedded in the conductive adhesive and a connection between the metal wire and the contacting means is created. This refinement has the advantage that, in the case of a high number of actuations of the actuator, any interruptions, in particular microcracks, which possibly occur in the contacting agent layer, are bridged by the electrically conductive and flexible filling material and the electrical line. In particular, a breakage of the electrical line is prevented because the mechanical stresses are reduced by the flexible filler for the most part on the elastic deformation and not transmitted to the lines.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Ausnehmung zumindest im Wesentlichen mit dem Kontaktierungsmittel gefüllt ist, wobei das Kontaktierungsmittel an einem Ende der Ausnehmung eine Aussparung aufweist, in die die elektrische Leitung eingepresst oder eingelötet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass neben einer weiteren Reduzierung von Herstellungsschritten eine hohe Temperaturbeständigkeit gewährleistet ist, bei der keine thermische Degradation auftritt.alternative it is also possible that the recess at least substantially with the contacting means filled is, wherein the contacting means at one end of the recess has a recess into which pressed the electrical line or soldered is. This embodiment has the advantage that in addition to another Reduction of manufacturing steps a high temperature resistance guaranteed is at which no thermal degradation occurs.
Ferner ist eine Ausgestaltung möglich, bei der das Kontaktierungsmittel aus einem aufgeschäumten Kompositmaterial ausgebildet ist, wobei die Aussparung insbesondere durch einen fein- und geschlossenporigen Metallschaum zum Ausbilden des Kontaktierungsmittels gefüllt ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Verbindung mit der Keramik erst im Erweichungsbereich des Metallschaums erfolgt, wodurch eine Anpassung des Schwindungsverhaltens der Metallmischung an die Keramik nicht erforderlich ist, da keine mechanischen Scherbelastungen an der Verbindungsfläche auftreten. Außerdem kann der Metallanteil für die Füllung der Aussparung reduziert werden, wodurch die Steifigkeit des Kontaktierungsmittels verringert ist und Materialkosten eingespart werden können. Außerdem kann die Befestigung des elektrischen Leiters einfach realisiert werden, wobei die aufgeschäumte Metallmischung nach dem Einbrand direkt kontaktiert werden kann und kein weiteres Befüllen mit einem leitfähigen Stoff nötig ist.Further is an embodiment possible, in which the contacting means of a foamed composite material is formed, wherein the recess in particular by a fine and closed-cell metal foam for forming the contacting agent filled is. This embodiment has the advantage that the connection with the ceramic takes place only in the softening area of the metal foam, whereby an adaptation of the shrinkage behavior of the metal mixture to the ceramics is not required because no mechanical shear loads occur at the interface. Furthermore can the metal content for the filling the recess can be reduced, reducing the rigidity of the contacting agent is reduced and material costs can be saved. In addition, can the attachment of the electrical conductor can be easily realized being the frothed Metal mixture can be contacted directly after firing and no further filling with a conductive Fabric needed is.
Das Kontaktierungsmittel kann auch aus einem im Ausgangszustand fließfähigen Material hergestellt sein, das zumindest ein Metall, insbesondere Kupfer, aufweist.The Contacting agent can also be made of a flowable material in the initial state be made, the at least one metal, in particular copper, having.
Vorteilhaft ist es, dass ein Abdichtelement vorgesehen ist, das an einer Stirnseite des Aktors anliegt, und dass das Abdichtelement zumindest eine Aussparung aufweist, in die ein Dichtmittel eingebracht ist, das zum Abdichten der innen liegenden Aussparung des Aktors dient und auf Grund einer Vorspannkraft eine Abdichtung der innen liegenden Aussparung gewährleistet. Dadurch kann einerseits der Bereich der Aussparung, in dem die elektrische Leitung mittels des Kontaktierungsmittels mit den Elektroden verbunden ist, gegenüber Umgebungsmedien, insbesondere gegenüber Wasser enthaltenden Dieselbrennstoff, isoliert werden. Andererseits wird eine einfache Zuführung der elektrischen Leitungen an die Elektroden des Aktors ermöglicht, ohne dass eine aufwändige Umhüllung des Aktors erforderlich ist.Advantageous it is that a sealing element is provided, which at one end face the actuator rests, and that the sealing member at least one recess in which a sealant is introduced, which is for sealing the inner recess of the actuator is used and due to a biasing force ensures a seal of the inner recess. As a result, on the one hand the area of the recess, in which the electrical line connected by means of the contacting means with the electrodes, across from Ambient media, especially diesel fuel containing water be isolated. On the other hand, a simple feed of the allows electrical leads to the electrodes of the actuator, without a lavish wrapping of the actuator is required.
Zeichnungdrawing
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:preferred embodiments The invention are described in the following description with reference to attached Drawings closer explained. It shows:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Das
Brennstoffeinspritzventil
Von
dem Brennstoffeinlassstutzen
Im
Betrieb des Brennstoffeinspritzventils
Das
Ventilgehäuse
Im
Betrieb des Brennstoffeinspritzventils
Das
Abdichtelement
Die
Dichtmittel
Die
zum Verpressen der Dichtmittel
Der
Aktor
Die
Ausnehmung
Alternativ
ist es auch möglich,
dass in die Ausnehmung
Die
Ausnehmung
Bei
dem in
Der
auf diese Weise hergestellte Aktor
Die
Ausgestaltung der Verbindung der elektrischen Leitung
Anschließend wird
jeweils ein drahtförmiges oder
stiftförmiges,
glasfreies Kompositmaterial in die Ausnehmungen
Die
folgende Sinterung zur Ausbildung der Füllmittel
Außerdem kann
das weitere Sinterverfahren zur Ausbildung der Füllmittel
Die
Aussparungen
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not limited to the described embodiments.
Claims (15)
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