DE102005035671B4

DE102005035671B4 - Fuel injector for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102005035671B4
Application number: DE200510035671
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dick; Heinz Lixl
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2025-07-30
Also published as: DE102005035671A1

Abstract

Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine, mit einem in einer Axialrichtung (A) sich erstreckenden hülsenförmigen Injektorgehäuse (12) und einem darin untergebrachten elektrischen Stellantrieb (14), von welchem ein erstes Ende (18) elektrische Stellantriebkontakte (20) zum Ansteuern des Stellantriebs (14) aufweist, die zu einem elektrischen Außenanschluss (24) des Kraftstoffinjektors aus dem Injektorgehäuse (12) herausgeführt sind, und von welchem ein zweites axiales Ende (26) einen bei Ansteuerung des Stellantriebs in Axialrichtung (A) verlagerbaren Stellantriebboden zur Betätigung eines Kraftstoffeinspritzventils (16) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (14) eine kraftstoffdichte Ummantelung (50) aufweist, die das erste axiale Ende (18) des Stellantriebs (14) überragt und ringförmig geschlossen kraftstoffdicht mit einem Außenumfang eines Injektorkopfteils (52) verbunden ist, welches an einem axialen Ende des Injektorgehäuses (12) in das Injektorgehäuse (12) eingreift, wobei die Stellantriebkontakte (20) durch das Injektorkopfteil (52) hindurch aus dem Injektorgehäuse (12) herausgeführt sind und das Injektorkopfteil (52) mit einer Kraftstoffzufuhrpassage (62) versehen ist, die sich von einem...Fuel injector for an internal combustion engine, having a sleeve-shaped injector housing (12) extending in an axial direction (A) and an electric actuator (14) housed therein, of which a first end (18) comprises electrical actuator contacts (20) for actuating the actuator (14) comprising a second axial end (26) for actuating a fuel injection valve (16 is formed, characterized in that the actuator (14) has a fuel-tight sheath (50) which projects beyond the first axial end (18) of the actuator (14) and closed in a closed fuel-tight manner with an outer circumference of the Injektorkopfteils (52) is connected to which an axial end of the injector housing (12) in the Injektorg The housing (12) engages, wherein the actuator contacts (20) through the Injektorkopfteil (52) passing out of the injector housing (12) and the Injektorkopfteil (52) is provided with a fuel supply passage (62) extending from a ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a fuel injector for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist beispielsweise aus der EP 1 531 258 A2 bekannt und umfasst einen in einem hülsenförmigen Injektorgehäuse untergebrachten elektrischen Stellantrieb (z. B. Piezoaktor), mittels welchem ein im unteren Teil des Injektorgehäuses angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil betätigt wird. Bei einer ersten Variante befindet sich der Stellantrieb in einem Bereich, der mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff gefüllt ist. In einer zweiten Variante ist demgegenüber vorgesehen, dass der Stellantrieb in trockener Umgebung in einem Niederdruckbereich positioniert wird. Um den Injektor ansteuern zu können, müssen in beiden Fällen elektrische Stellantriebkontakte zum Ansteuern des Stellantriebs aus dem Injektorgehäuse herausgeführt werden. Diese elektrische Weiterverbindung der Stellantriebkontakte erfolgt bei Kraftstoffinjektoren der hier interessierenden Art üblicherweise an der dem Kraftstoffeinspritzventil entgegengesetzten Seite des Stellantriebs und ist in dieser Veröffentlichung nicht näher beschrieben.Such a fuel injector is for example from the EP 1 531 258 A2 It is known and comprises an electric actuator (eg piezoactuator) accommodated in a sleeve-shaped injector housing, by means of which a fuel injection valve arranged in the lower part of the injector housing is actuated. In a first variant, the actuator is in an area filled with high pressure fuel. In a second variant, on the other hand, it is provided that the actuator is positioned in a dry environment in a low pressure region. In order to be able to control the injector, in both cases electrical actuator contacts for actuating the actuator must be led out of the injector housing. This electrical connection of the actuator contacts takes place in fuel injectors of interest here type usually at the fuel injection valve opposite side of the actuator and is not described in detail in this publication.

In der EP 1 555 427 A2 wird ein Kraftstoffinjektor offenbart, der ebenfalls ein hülsenförmiges Injektorgehäuse umfasst, bestehend aus einem unteren Gehäuseteil, das einem Kraftstoffeinspritzventil zugewandt ist und dieses teilweise umschließt, und einem oberen Gehäuseteil. Ein piezoelektrischer Stellantrieb wird an einen Ende durch das untere Gehäuseteil umschlossen und an seinem anderen Ende durch das obere Gehäuseteil. Durch Anlegen einer geeigneten Spannung lenkt sich der piezoelektrische Stellantrieb aus und kann so das Kraftstoffeinspritzventil betätigen. Über einen Zulauf durch den oberen und unteren Gehäuseteil des Injektorgehäuses gelangt Kraftstoff in ein den piezoelektrischen Stellantrieb umgebendes Volumen bis hin zum Kraftstoffeinspritzventil.In the EP 1 555 427 A2 discloses a fuel injector, which also includes a sleeve-shaped injector housing, consisting of a lower housing part, which faces a fuel injection valve and this partially encloses, and an upper housing part. A piezoelectric actuator is enclosed at one end by the lower housing part and at its other end by the upper housing part. By applying a suitable voltage, the piezoelectric actuator deflects and can thus actuate the fuel injection valve. Via an inlet through the upper and lower housing part of the injector housing, fuel reaches into a volume surrounding the piezoelectric actuator up to the fuel injection valve.

Nachteilig ist bei dem bekannten Kraftstoffinjektor der bauliche Aufwand zur Vermeidung einer unerwünschten Kraftstoffleckage, insbesondere einer Leckage im Bereich der elektrischen Weiterverbindung oder im Bereich von Übergängen zwischen verschiedenen Gehäuseteilen. Diesbezüglich müssen relativ aufwendige Abdichtungsmaßnahmen ergriffen werden.adversely is in the known fuel injector of the construction effort for Avoidance of an undesirable Fuel leakage, in particular leakage in the electrical Forwarding or in the area of transitions between different Housing parts. In this regard, have to relatively complex sealing measures are taken.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffinjektor der eingangs genannten Art in seinem Aufbau zu vereinfachen und gleichzeitig eine unerwünschte Leckage von Kraftstoff im Bereich der elektrischen Kontaktierung des Stellantriebs besonders zuverlässig zu vermeiden.It It is an object of the present invention to provide a fuel injector simplify the structure of the type mentioned in its construction and at the same time an undesirable Leakage of fuel in the area of electrical contact To avoid the actuator particularly reliable.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.These Task is solved with a fuel injector according to claim 1. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.

Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb eine kraftstoffdichte Ummantelung aufweist, die das erste axiale Ende des Stellantriebs überragt und ringförmig geschlossen kraftstoffdicht mit einem Außenumfang eines Injektorkopfteils verbunden ist, welches an einem axialen Ende des Injektorgehäuses in das Injektorgehäuse eingreift, wobei die Stellantriebkontakte durch das Injektorkopfteil hindurch aus dem Injektorgehäuse herausgeführt sind und das Injektorkopfteil mit einer Kraftstoffzufuhrpas sage versehen ist, die sich von einem Kraftstoffaußenanschluss durch das Injektorkopfteil hindurch erstreckt und am Außenumfang des Injektorkopfteils in einen Spalt zwischen dem Injektorkopfteil und dem Injektorgehäuse mündet, der sich in Axialrichtung bis zum zweiten axialen Ende des Stellantriebs erstreckt.Of the Fuel injector according to the invention is characterized in that the actuator is a fuel-tight Sheath has, which projects beyond the first axial end of the actuator and closed in a ring fuel-tight with an outer circumference of a Injector head part is connected, which at one axial end of the injector in the injector housing engages, wherein the actuator contacts through the Injektorkopfteil through from the injector housing led out are and say the injector head part with a Kraftstoffzufuhrpas provided by an external fuel port through the Injektorkopfteil extends through and on the outer circumference of the injector head part into a gap between the injector head part and the injector housing opens extending in the axial direction to the second axial end of the actuator extends.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, eine zur Zufuhr von Kraftstoff vorgesehene Passage ausgehend von einem Kraftstoffaußenanschluss nicht (wie üblicherweise) durch das hül senförmige Injektorgehäuse selbst hindurch zu führen sondern durch ein separates, auf das Injektorgehäuse aufgesetztes Injektorkopfteil, und dieses Injektorkopfteil kraftstoffdicht mit einer kraftstoffdichten Ummantelung des Stellantriebs zu verbinden. Dadurch können vorteilhaft die elektrischen Stellantriebkontakte innerhalb des separaten Injektorkopfteils nach außen geführt werden und benötigen hierbei keine besondere Kraftstoffabdichtung.The The basic idea of the invention is one for the supply of fuel intended passage from an external fuel connection not (as usual) through the hül senförmigen injector housing itself to lead through but by a separate, placed on the injector housing Injektorkopfteil, and this injector head portion is fuel tight with a fuel-tight Enclosing the actuator to connect. This can be advantageous the electrical actuator contacts within the separate Injektorkopfteils outward guided be and need no special fuel seal.

Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors besteht für ein Speichereinspritzsystem für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Bei derartigen Einspritzsystemen wird der Kraftstoff typischerweise aus einem gemeinsamen Kraftstoffspeicher unter sehr hohem Druck stehend zu den einzelnen Kraftstoffinjektoren geführt. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung können diese hohen Kraftstoffdrücke gut gehandhabt werden.A preferred application of the fuel injector according to the invention consists for a storage injection system for the Internal combustion engine of a motor vehicle. In such injection systems Typically, the fuel will be from a common fuel reservoir guided under very high pressure to the individual fuel injectors. With the design of the invention can these high fuel pressures be handled well.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kraftstoffeinspritzventil einen durch den Spalt hindurch mit Kraftstoff versorgten Steuerraum aufweist, in welchem bei Ansteuerung des Stellantriebs der Kraftstoffdruck verändert wird.In a preferred embodiment is provided that the fuel injector through the Has gap through fuel-supplied control chamber, in which is changed when driving the actuator, the fuel pressure.

Die Verwendung eines derartigen Steuerraums ist an sich bekannt, beispielsweise aus der eingangs bereits erwähnten EP 1 531 258 A2 , bei welcher dieser kraftstoffgefüllte Steuerraum gewissermaßen eine Hauptkomponente eines "hydraulischen Umsetzers" ist, dessen Wirkung darauf beruht, dass eine durch den Stellantrieb versuchte Verkleinerung des Kraftstoffvolumens zu einer Verdrängung eines an den Steuerraum angrenzenden Abschnitts einer Düsennadel führt, die wiederum zu einem Abheben der Düsennadel von einem Ventilsitz des Kraftstoffeinspritzventils führt. Ein anderes, ebenfall an sich bekanntes Konzept sieht vor, dass ein derartiger Steuerraum aus einer Hochdruck-Kraftstoffzufuhrpassage über eine Zulaufdrossel mit Kraftstoff versorgt wird und über eine Ablaufdrossel und ein Steuerventil mit einem Niederdruckbereich (z. B. so genannte Leckageleitung) verbunden ist, wobei eine Ansteuerung des Stellantriebs das Steuerventil öffnet, um dadurch den Kraftstoffdruck im Steuerraum zu verringern und dadurch die Druckverhältnisse im Bereich eines Ventilkörpers (z. B. Düsennadel) so zu verändern, dass der Ventilkörper im Sinne einer Ventilöffnung verlagert wird. Mit diesem Konzept können Servo-Einspritzventile realisiert werden, bei denen vorteilhaft der im Bereich des Injektors ohnehin unter hohem Druck zur Verfügung stehende Kraftstoff zum Antreiben des Ventilkörpers genutzt wird und der maximale Hub des Stellantriebs aufgrund dieses indirekten Wirkprinzips den maximal erreichbaren Hub des Ventilkörpers nicht begrenzt. Die vorliegende Erfindung eignet sich für beide Gestaltungen des Kraftstoff einspritzventils gleichermaßen.The use of such a control room is known per se, for example from the already mentioned EP 1 531 258 A2 in which this fuel-filled control room is effectively a major component of a "hydraulic converter" whose effect is based on a reduction of the fuel volume attempted by the actuator leads to a displacement of a section of a nozzle needle adjacent to the control chamber, which in turn leads to a lifting of the nozzle needle from a valve seat of the fuel injection valve. Another concept, also known per se, provides that such a control chamber is supplied with fuel from a high-pressure fuel supply passage via an inlet throttle and is connected to a low-pressure region (eg so-called leakage line) via an outlet throttle and a control valve a control of the actuator opens the control valve, thereby reducing the fuel pressure in the control chamber and thereby changing the pressure conditions in the region of a valve body (eg, nozzle needle) so that the valve body is displaced in the sense of a valve opening. With this concept, servo-injection valves can be realized in which advantageous in the injector under high pressure available fuel for driving the valve body is used and the maximum stroke of the actuator does not limit the maximum achievable stroke of the valve body due to this indirect principle of action , The present invention is suitable for both configurations of the fuel injection valve alike.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stellantrieb als Piezoaktorbaugruppe ausgebildet ist.In an embodiment is provided that the actuator is designed as a piezoelectric actuator is.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stellantriebboden als eine axial verschiebbar im Injektorgehäuse geführte und an einem Betätigungsglied des Kraftstoffeinspritzventils anliegende Bodenplatte ausgebildet ist.In an embodiment it is envisaged that the actuator floor as an axially displaceable in the injector housing guided and on an actuator formed of the fuel injection valve adjacent bottom plate is.

Die Ummantelung des Stellantriebs kann in besonders einfacher Weise als metallische Hülse ausgebildet sein. Eine gewisse Nachgiebigkeit einer solche Hülse bei einer Ansteuerung des Stellantriebs kann hierbei in einfacher Weise durch eine geeignet geringe Wandungsstärke dieser Hülse gewährleistet wer den. Alternativ oder zusätzlich kommt z. B. in Betracht, einen faltenbalgartigen Hülsenabschnitt vorzusehen. Wenn der Stellantriebboden einen stirnseitigen metallischen Abschluss besitzt, wie dies beispielsweise durch die oben erwähnte Bo denplatte realisiert sein kann, so muss die metallische Hülse sich keineswegs zwingend um diesen Bodenabschluss herum erstrecken. Vielmehr kann der Stellantriebboden selbst als Teil der kraftstoffdichten Ummantelung des Stellantriebs genutzt werden, etwa indem ein axialer Endbereich der metallischen Hülse ringförmig geschlossen umlaufend mit dem Stellantriebboden verschweißt wird.The Sheath of the actuator can in a particularly simple manner designed as a metallic sleeve be. A certain flexibility of such a sleeve in a control of the Actuator can in this case in a simple manner by a suitable low wall thickness this sleeve guaranteed who the. Alternatively or in addition comes z. B., a bellows sleeve portion provided. If the actuator floor a frontal metallic Finishing owns, as realized for example by the above-mentioned Bo denplatte can be, so the metallic sleeve is by no means mandatory extend around this bottom closure. Rather, the actuator floor even as part of the fuel-tight casing of the actuator be used, such as by an axial end portion of the metallic Sleeve closed in a ring circumferentially welded to the actuator base.

Die Ummantelung des Stellantriebs kann jedoch auch aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Falls hierbei ein metallischer Stellantriebboden als Teil der kraftstoffdichten Ummantelung genutzt werden soll, so kommt z. B. eine Verklebung oder Aufvulkanisation der Kunststoffummantelung am Stellantriebboden in Betracht.The However, jacketing of the actuator can also be made of a plastic material be educated. If in this case a metallic actuator floor as Part of the fuel-tight sheathing is to be used, so comes z. B. gluing or vulcanization of the plastic coating on the actuator floor into consideration.

In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Ummantelung des Stellantriebs eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche, die z. B. einen in Axialrichtung langgestreckten Stellantrieb von ebenfalls etwa zylindrischer Form umgibt.In a preferred embodiment the casing of the actuator has a substantially cylindrical Shell surface, the z. B. an elongated actuator in the axial direction of likewise approximately cylindrical shape surrounds.

Es ist von Vorteil, wenn die Umhüllung dem auf sie einwirkenden Kraftstoffdruck von selbst standhält. Falls nicht, so ist es im Hinblick auf die Dauerhaltbarkeit der Umhüllung zweckmäßig, diese innenseitig abzustützen, etwa durch mehr oder weniger vollflächige Anlage an einer Außenumfangsfläche des Stellantriebs.It is beneficial if the cladding withstand the fuel pressure acting on it by itself. If not, it is appropriate in view of the durability of the enclosure, this to support on the inside, for example by more or less full surface contact with an outer peripheral surface of the Actuator.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ummantelung des Stellantriebs mit dem Außenumfang des Injektorkopfteils ver schweißt. Bei einer Kunststoffummantelung kann stattdessen wieder eine Verklebung oder Aufvulkanisation vorgesehen sein.In a preferred embodiment is the casing of the actuator with the outer circumference of the Injektorkopfteils welded. In a plastic coating can instead again a bond or vulcanization be provided.

In einer konstruktiv sehr einfachen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Injektorgehäuse an seinem axialen Ende eine im Wesentlichen zylindrische Innenumfangsfläche besitzt und an diesem axialen Ende von einem im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt des Injektorkopfteils eingegriffen wird.In a structurally very simple embodiment is provided that the injector housing on its axial end has a substantially cylindrical inner peripheral surface and at this axial end of a substantially cylindrical Section of the injector head part is intervened.

Im Hinblick auf eine genaue axiale Positionierung des Injektorkopfteils relativ zum Injektorgehäuse wie auch im Hinblick auf eine konstruktiv einfache Abdichtung zwischen dem Injektorkopfteil und dem Injektorgehäuse ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass das Injektorkopfteil an seinem Außenumfang eine Schulter aufweist, die sich (unmittelbar oder über eine Dichtung) am axialen Ende des Injektorgehäuses abstützt.in the With regard to accurate axial positioning of the injector head part relative to the injector housing as well as with regard to a structurally simple seal between the injector head part and the injector housing is according to an advantageous embodiment provided that the Injektorkopfteil on its outer periphery has a shoulder extending (directly or via a Seal) is supported at the axial end of the injector.

Insbesondere wenn die vorstehend erläuterte Abstützung des Injektorkopfteils am Injektorgehäuse vorgesehen ist, so ist es von Vorteil, wenn das Injektorkopfteil mittels einer Überwurfmutter am axialen Ende des Injektorgehäuses gehalten ist.Especially if the above explained support the injector head part is provided on the injector, so is it is advantageous if the injector head part by means of a union nut at the axial end of the injector housing is held.

Insbesondere im Hinblick auf eine besonders einfache Fertigung des Injektorkopfteils ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Kraftstoffzufuhrpassage des Injektorkopfteils zusammengesetzt ist aus einer den Kraftstoffaußen anschluss ausbildenden Längsbohrung und einer die Kraftstoffpassagenmündung ausbildenden Querbohrung.Especially in view of a particularly simple production of Injektorkopfteils is in one embodiment provided that the fuel supply passage of the Injektorkopfteils is composed of a fuel outer connection forming longitudinal bore and a transverse bore forming the fuel passage mouth.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Injektorkopfteil im Bereich der Mündung der Kraftstoffzufuhrpassage in den Spalt mit einer radialen Aussparung versehen ist.In an embodiment it is provided that the injector head part in the region of the mouth of the fuel supply passage is provided in the gap with a radial recess.

Damit kann z. B. der Strömungswiderstand im Bereich der Mündung der Kraftstoffzufuhrpassage (beim Übergang in den Spalt) vorteilhaft verringert werden.In order to can z. B. the flow resistance in Area of the estuary the fuel supply passage (during the transition into the gap) advantageous be reduced.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:The Invention will be described below with reference to an embodiment with reference to the attached Drawings further described. They show:

1 ist eine Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, 1 is an axial sectional view of a fuel injector according to the invention,

2 ist eine Seitenansicht des Injektors von 1, 2 is a side view of the injector of 1 .

3 ist eine Seitenansicht eines zur Herstellung des Injektors von 1 verwendeten Verbunds aus einer Piezoaktorbaugruppe und einem Injektorkopfteil, 3 is a side view of a for producing the injector of 1 used composite of a Piezoaktorbaugruppe and a Injektorkopfteil,

4 ist eine detailliertere Darstellung eines in 1 oberen Bereichs, in welcher auch der Verlauf der elektrischen Weiterkontaktierung von Piezokontakten gezeigt ist, und 4 is a more detailed illustration of an in 1 upper area, in which the course of the electrical continuation of piezocontacts is shown, and

5 ist eine der 4 entsprechende Seitenansicht, jedoch in einer um 90° gedrehten Ansichtsebene. 5 is one of the 4 corresponding side view, but in a rotated by 90 ° view plane.

Die 1 und 2 zeigen einen insgesamt mit 10 bezeichneten Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Dieselkraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.The 1 and 2 show a total of 10 designated fuel injector for injecting diesel fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.

Der Injektor 10 umfasst ein in einer Axialrichtung A langgestrecktes hülsenförmiges Injektorgehäuse 12 aus Metall, in dessen mittleren Bereich eine ebenfalls in Axialrichtung A langgestreckte Piezoaktorbaugruppe 14 angeordnet ist.The injector 10 includes a sleeve-shaped injector housing elongated in an axial direction A. 12 made of metal, in its central region an elongated in the axial direction A Piezoaktorbaugruppe 14 is arranged.

Die Piezoaktorbaugruppe 14 umfasst in an sich bekannter Weise einen (nicht dargestellten) Stapel von Scheiben einer piezoelektrischen Keramik ("Piezostapel"), dessen Länge in Axialrichtung A durch Anlegen einer Ansteuerspannung gezielt verändert werden kann, um auf diese Weise ein mit diesem Stellantrieb in Wirkverbindung stehendes Kraftstoffeinspritzventil 16 zu betätigen.The piezoelectric actuator assembly 14 includes in a conventional manner a (not shown) stack of disks of a piezoelectric ceramic ("piezo stack"), the length of which can be selectively changed in the axial direction A by applying a drive voltage, in order in this way a standing with this actuator in operative connection fuel injection valve 16 to press.

An einem oberen Ende 18 der Piezoaktorbaugruppe 14 ragen zwei Kontaktstifte des in der Piezobaugruppe 14 enthaltenen Piezoaktors hervor. In den Detaildarstellungen der 4 und 5 sind diese Kontaktstifte 20 sowie der Verlauf von elektrischen Weiterverbindungen 22 bis hin zu außenseitigen Anschlussstiften 24 ersichtlich. Diese Anschlussstifte 24 bilden im Betrieb des Injektors einen elektrischen Außenanschluss, der mit einer externen Leitungsanordung (z. B. Kabelbaum in einem Kraftfahrzeug) verbindbar ist, um die Piezoaktorbaugruppe 14 zur Betätigung des Einspritzventils 16 anzusteuern. Der Einfachheit der Darstellung halber ist in den Figuren ein entsprechender Steckverbinder nicht dargestellt, der am Ende des Fertigungsprozesses z. B. durch eine Kunststoffumspritzung noch angebracht wird und von welchem Steckverbinderstifte mit den dargestellten Anschlussstiften 24 elektrisch verbunden werden.At an upper end 18 the piezoelectric actuator 14 protrude two pins of the in the piezo assembly 14 contained piezoelectric actuator. In the detailed representations of the 4 and 5 are these pins 20 as well as the course of electrical connections 22 up to outside pins 24 seen. These pins 24 During operation of the injector, an external electrical connection, which can be connected to an external line arrangement (eg cable harness in a motor vehicle), forms around the piezoelectric actuator assembly 14 for actuating the injection valve 16 head for. For the sake of simplicity, a corresponding connector is not shown in the figures, which at the end of the manufacturing process z. B. is still attached by a plastic extrusion and of which connector pins with the illustrated pins 24 be electrically connected.

Ein unteres Ende der Piezoaktorbaugruppe 14 ist von einer Bodenplatte 26 aus Metall gebildet, die sich bei Ansteuerung der Piezoaktorbaugruppe 14 in Axialrichtung A nach unten verschiebt und somit einen in Axialrichtung A verschiebbaren Antriebszylinder 28 entgegen der Kraft einer Druckfeder 30 nach unten drückt. Eine untere, ringförmige Stirnfläche 32 des Antriebszylinders 28 begrenzt hierbei einen mit Kraftstoff gefüllten Steuerraum 34. Eine weitere Begrenzungsfläche des Steuerraums 34 ist hierbei von einer nach unten weisenden ringförmigen Schulterfläche eines Steuerkolbens 36 gebildet, der wiederum einen in seinem Durchmesser verbreiterten Abschnitt einer Düsennadel 38 darstellt. Die Absenkung des Antriebszylinders 28 führt aufgrund der Inkompressibilität des im Steuerraum 34 enthaltenen Kraftstoffs dazu, dass der Steuerkolben 36 nach oben ausweicht und somit die ganze, in Axialrichtung A beweglich geführte Düsennadel 38 entgegen der Kraft einer Druckfeder 40 nach oben verschiebt. Damit hebt eine Düsennadelspitze 42 von einem Ventilsitz 44 ab und es erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff, der unter hohem Druck in einer die Düsennadelspitze umgebenden Druckkammer 46 enthalten ist.A lower end of the Piezoaktorbaugruppe 14 is from a floor plate 26 formed of metal, which is located when driving the piezoelectric actuator 14 in the axial direction A moves down and thus a displaceable in the axial direction A drive cylinder 28 against the force of a compression spring 30 pushes down. A lower, annular end face 32 of the drive cylinder 28 This limits a filled with fuel control chamber 34 , Another boundary surface of the control room 34 is in this case of a downwardly facing annular shoulder surface of a control piston 36 formed, in turn, a widened in diameter portion of a nozzle needle 38 represents. The lowering of the drive cylinder 28 leads due to the incompressibility of the control room 34 contained fuel to the control piston 36 evades upward and thus the whole, in the axial direction A movably guided nozzle needle 38 against the force of a compression spring 40 moves up. This raises a nozzle needle tip 42 from a valve seat 44 and there is an injection of fuel, which under high pressure in a pressure chamber surrounding the nozzle needle tip 46 is included.

Wenn sich die Bodenplatte 26 nach einer Ansteuerung der Piezoaktorbaugruppe 14 wieder nach oben zurückzieht, so wird der Antriebszylinder 28 durch die Kraft der Druckfeder 30 sowie den hydraulischen Druck des im Steuerraum 34 befindlichen Kraftstoffs wieder zurück nach oben gedrängt und die Düsennadel 38 durch den Druck der Feder 40 wieder nach unten zur Anlage auf den Ventilsitz 44 gedrückt, wodurch die Kraftstoffeinspritzung endet.When the bottom plate 26 after activation of the piezoelectric actuator assembly 14 pulls back up, so the drive cylinder 28 by the force of the compression spring 30 as well as the hydraulic pressure of the control room 34 fuel is pushed back up and the nozzle needle 38 by the pressure of the spring 40 back down to rest on the valve seat 44 pressed, whereby the fuel injection ends.

Das oben beschriebene Funktionsprinzip des Kraftstoffeinspritzventils 16 entspricht somit im Wesentlichen der Funktion des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der eingangs erwähnten EP 1 531 258 A2 . Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel sind jedoch auch ganz andere Funktionsprinzipien denkbar, beispielsweise auch eine Funktion auf Basis des hydraulischen Servo-Prinzips.The above-described operating principle of the fuel injection valve 16 corresponds substantially to the function of the fuel injection valve according to the aforementioned EP 1 531 258 A2 , Deviating from the illustrated embodiment, however, quite different operating principles are conceivable, for example, a function based on the hydraulic servo principle.

Eine Besonderheit des dargestellten Kraftstoffinjektors 10 ist die Art und Weise der elektrischen Weiterverbindung der am oberen Ende der Piezoaktorbaugruppe 14 herausragenden Kontaktstifte mit den außenseitigen Anschlussstiften 24 sowie die Art und Weise der Zufuhr von Kraftstoff von einem nahe der elektrischen Anschlussstifte 24 angeordneten Kraftstoffaußenanschluss 48 zum Kraftstoffeinspritzventil 16. Dies soll nachfolgend beschrieben werden.A special feature of the illustrated fuel injector 10 is the way of electrical continuity of the at the top of the piezoelectric actuator 14 outstanding contact pins with the outside pins 24 as well as the way the supply of fuel from a near the electrical connection pins 24 arranged fuel outer connection 48 to the fuel injection valve 16 , This will be described below.

Wie es aus den 1, 4 und 5 ersichtlich ist, weist die Piezoaktorbaugruppe 14 eine kraftstoffdichte Ummantelung 50 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einer zylindrischen metallischen Hülse gebildet ist, die das obere Ende der Piezoaktorbaugruppe 14 überragt und ringförmig geschlossen kraftstoffdicht mit einem Außenumfang eines ebenfalls aus Metall gebildeten Injektorkopfteils 52 verschweißt ist. Diese Verschweißung ist mit 54 gekennzeichnet. Am unteren Ende der Piezoaktorbaugruppe 14 ist die kraftstoffdichte Ummantelung 50 am Außenumfang der Bodenplatte 26 ringsherum (ebenfalls kraftstoffdicht) verschweißt.As it is from the 1 . 4 and 5 it can be seen has the piezoelectric actuator 14 a fuel-tight casing 50 on, which is formed in the illustrated embodiment substantially of a cylindrical metallic sleeve, which is the upper end of the piezoelectric actuator 14 surmounted and closed annularly fuel-tight with an outer circumference of an injector head also formed of metal 52 is welded. This welding is with 54 characterized. At the bottom of the Piezoaktorbaugruppe 14 is the fuel-tight casing 50 on the outer circumference of the bottom plate 26 around (also fuel-tight) welded.

Das Injektorkopfteil 52 besitzt einen unteren zylindrischen Abschnitt 56, mit welchem das Injektorkopfteil 52 in das obere Ende des Injektorgehäuses 12 eingreift, wobei eine ringförmige Schulter 58 des Injektorkopfteils 52 am oberen Rand des Gehäuses 12 zur Anlage gebracht ist und in dieser Position durch eine Überwurfmutter 60 fest und in abdichtender Weise am Gehäuse 12 gehalten ist. Eine gute Abdichtung auch ohne ein entsprechendes Dichtelement ergibt sich insbesondere bereits dann, wenn die zur Anlage gebrachten Flächen einerseits des Injektorkopfteils 52 und andererseits des Gehäuses 12 entsprechend plangeschliffen sind. Die Überwurfmutter 60 ist von oben über das Injektorkopfteil 52 geschoben und mit einem am oberen Gehäuseende vorgesehenen Außengewinde verschraubt.The injector head part 52 has a lower cylindrical section 56 with which the injector head part 52 into the top of the injector housing 12 engages, with an annular shoulder 58 of the injector head part 52 at the top of the case 12 is brought to the plant and in this position by a union nut 60 firmly and sealingly on the housing 12 is held. A good seal even without a corresponding sealing element results in particular already when the brought to bear surfaces on the one hand the Injektorkopfteils 52 and on the other hand, the housing 12 are accordingly ground flat. The union nut 60 is from above the Injektorkopfteil 52 pushed and screwed with a provided at the upper end of the housing external thread.

Im Inneren des Injektorkopfteils 52 sind zwei jeweils durch zwei Bohrungen ausgebildete Kontaktierungskanäle ausgebildet, durch welche die in den 4 und 5 ersichtlichen elektrischen Weiterverbindungen 22 von den Kontaktstiften 20 zu den Anschlussstiften 24 hindurchgeführt sind. Des Weiteren enthält das Injektorkopfteil 52 eine Hochdruck-Kraftstoffzufuhrpassage 62, die sich von dem Kraftstoffaußenanschluss 48 durch das Injektorkopfteil 52 hindurch erstreckt und am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 56 in einen Spalt zwischen diesem zylindrischen Abschnitt 56 und einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 12 mündet. Die Kraftstoffzufuhrpassage 62 ist im oberen Bereich als eine längsverlaufende (im Wesentlichen in Axialrichtung verlaufende) Stufenbohrung ausgebildet, an deren Grund sich eine im Wesentlichen radial verlaufende Bohrung anschließt, die in den erwähnten Spalt mündet.Inside the injector head part 52 are formed in each case formed by two bores contacting channels through which the in the 4 and 5 apparent electrical connections 22 from the pins 20 to the connection pins 24 passed through. Furthermore, the injector head part contains 52 a high pressure fuel supply passage 62 extending from the fuel outer connection 48 through the injector head part 52 extends through and on the outer circumference of the cylindrical portion 56 in a gap between this cylindrical section 56 and an inner peripheral surface of the housing 12 empties. The fuel supply passage 62 is formed in the upper region as a longitudinal (substantially in the axial direction) stepped bore, at the bottom of which a substantially radially extending bore connects, which opens into the mentioned gap.

Der zwischen dem Injektorkopfteil 52 und dem Gehäuse 12 befindliche Spalt ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Ringspalt, der sich in Axialrichtung A bis unter das untere Ende (Bodenplatte 26) der Piezoaktorbaugruppe 14 erstreckt und zur Versorgung des Steuerraums 34 sowie der Druckkammer 46 mit Kraftstoff dient, der dem Injektor 10 ausgehend von einem gemeinsamen Druckspeicher ("Common Rail") über den Kraftstoffaußenanschluss 48 zugeführt wird.The between the injector head part 52 and the housing 12 In the illustrated embodiment, the gap is an annular gap which extends in the axial direction A to below the lower end (base plate 26 ) of the piezo actuator assembly 14 extends and to supply the control room 34 as well as the pressure chamber 46 with fuel serving the injector 10 starting from a common pressure accumulator ("common rail") via the fuel outer connection 48 is supplied.

Vorteilhaft bildet das Injektorkopfteil 52 ein "separates Hochdruckanschlussteil", welches hochdruckdicht mit der Ummantelung 50 der Piezoaktorbaugruppe 14 zwecks Abdichtung verbunden ist. Aufgrund dieser besonderen Gestaltung können die elektrischen Anschlüsse (Kontaktstifte 20) des verwendeten Aktors innerhalb des Injektorkopfteils 52 nach außen geführt werden, ohne dass hierfür besondere Abdichtungsmaßnah men erforderlich sind. Der Bereich, in welchem die elektrischen Weiterverbindungen 22 vorgesehen sind, ist durch die kraftstoffdichte Anbindung der Piezoaktorbaugruppe 14 an dem Injektorkopfteil 52 sowie durch die kraftstoffdichte Umhüllung der Piezoaktorbaugruppe 14 einschließlich deren unteren Endes (Bodenplatte 26) zuverlässig gegen Kraftstoff abgedichtet.Advantageously forms the Injektorkopfteil 52 a "separate high-pressure connector", which high-pressure-tight with the sheath 50 the piezoelectric actuator 14 connected for the purpose of sealing. Due to this special design, the electrical connections (pins 20 ) of the actuator used within the Injektorkopfteils 52 be led to the outside, without this special sealing measures men are required. The area in which the electrical connections 22 are provided by the fuel-tight connection of the piezoelectric actuator 14 at the injector head part 52 and by the fuel-tight envelope of the piezoelectric actuator 14 including its lower end (bottom plate 26 ) reliably sealed against fuel.

Bei der Herstellung des Kraftstoffinjektors 1 wird der in 3 dargestellte Verbund aus der Piezoaktorbaugruppe 14 und dem Injektorkopfteil 52 vorgefertigt. Dazu werden zunächst die Kontaktstifte der Piezoaktorbaugruppe, die gegebenenfalls zuvor verlängert wurden, durch die Kontaktierungskanäle des Injektorkopfteils 52 geschoben und das Injektorkopfteil 52 bezüglich der Piezoaktorbaugruppe 14 provisorisch fixiert. Sodann wird die metallische Ummantelung 50 so weit über die Piezoaktorbaugruppe 14 geschoben, dass ein den zylindrischen Abschnitt 56 des Injektorkopfteils 52 überlappender Endbereich der Ummantelung 50 am zylindrischen Abschnitt 56 kraftstoffdicht verschweißt werden kann. Zuvor oder danach wird das untere Ende der Ummantelung 50 mit der Bodenplatte 26 verschweißt.In the manufacture of the fuel injector 1 will the in 3 represented composite of the piezoelectric actuator 14 and the injector head part 52 prefabricated. For this purpose, first the contact pins of the piezoelectric actuator, which may have been previously extended, through the contacting channels of the Injektorkopfteils 52 pushed and the injector head part 52 with respect to the piezoactuator assembly 14 provisionally fixed. Then the metallic sheath 50 so far beyond the Piezoaktorbaugruppe 14 pushed that one the cylindrical section 56 of the injector head part 52 overlapping end portion of the sheath 50 on the cylindrical section 56 can be welded fuel-tight. Before or after, the bottom of the sheath becomes 50 with the bottom plate 26 welded.

Der somit fertig gestellte, in 3 dargestellte Verbund wird dann von oben in das hülsenförmige Injektorgehäuse 10 eingeschoben und mit der Überwurfmutter 60 in der durch die Schulter 58 definierten Lage fixiert. Zuvor oder danach werden die Komponenten des Kraftstoffeinspritzventils 16 am unteren Ende des Gehäuses 12 angeordnet und mit einer Düsenspannmutter 64 eingestellt und fixiert.The thus finished, in 3 composite shown is then from the top into the sleeve-shaped injector 10 pushed in and with the union nut 60 in the shoulder 58 fixed position. Before or after, the components of the fuel injection valve 16 at the bottom of the case 12 arranged and with a nozzle retaining nut 64 set and fixed.

Claims

A fuel injector for an internal combustion engine, with one in an axial direction (A) extending the sleeve-shaped injector housing ( 12 ) and a housed therein electric actuator ( 14 ), of which a first end ( 18 ) electric actuator contacts ( 20 ) for actuating the actuator ( 14 ), which leads to an external electrical connection ( 24 ) of the fuel injector from the injector housing ( 12 ) are led out, and from which a second axial end ( 26 ) a in the axial direction (A) displaceable actuator base for actuating a fuel injection valve ( 16 ), characterized in that the actuator ( 14 ) a fuel-tight casing ( 50 ) having the first axial end ( 18 ) of the actuator ( 14 ) and annularly closed fuel-tight with an outer circumference of a Injektorkopfteils ( 52 ), which at one axial end of the injector ( 12 ) into the injector housing ( 12 ), wherein the actuator contacts ( 20 ) through the injector head part ( 52 ) through the injector housing ( 12 ) are led out and the Injektorkopfteil ( 52 ) with a fuel supply passage ( 62 ), which differs from an external fuel connection ( 48 ) through the injector head part ( 52 ) and on the outer periphery of the Injektorkopfteils ( 52 ) into a gap between the injector head part ( 52 ) and the injector housing ( 12 ), which extends in the axial direction (A) at least to the second axial end (A) 26 ) of the actuator ( 14 ).

Fuel injector according to claim 1, wherein the fuel injection valve ( 16 ) a fuel space supplied with fuel through the gap ( 34 ), in which when actuating the actuator ( 14 ) the fuel pressure is changed.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the actuator ( 14 ) is designed as a piezoelectric actuator.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the actuator base ( 26 ) as an axially displaceable in the injector housing ( 12 ) and on an actuator ( 28 ) of the fuel injection valve ( 16 ) adjacent bottom plate is formed.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the casing ( 50 ) of the actuator ( 14 ) is formed as a metallic sleeve.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the casing ( 50 ) of the actuator ( 14 ) a substantially cylindrical lateral surface of the actuator ( 14 ) trains.

A fuel injector according to any one of the preceding claims, wherein the first axial end ( 18 ) of the actuator ( 14 ) superior section of the sheath ( 50 ) with the outer periphery of the Injektorkopfteils ( 52 ) is welded.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the injector housing ( 12 ) has at its axial end a substantially cylindrical inner peripheral surface and at this axial end of a substantially cylindrical portion ( 56 ) of the injector head part ( 52 ) is intervened.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the injector head part ( 52 ) on its outer periphery a shoulder ( 58 ) located at the axial end of the injector housing ( 12 ) is supported.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the injector head part ( 52 ) by means of a union nut ( 60 ) at the axial end of the injector housing ( 12 ) is held.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the fuel supply passage ( 62 ) of the injector head part ( 52 ) is composed of a fuel outer connection ( 48 ) forming longitudinal bore and a fuel passage opening forming transverse bore.

Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the injector head part ( 52 ) in the region of the mouth of the fuel supply passage ( 62 ) is provided in the gap with a radial recess.