-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist aus der
DE 10 2012 206 484 A1 der Anmelderin bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor umfasst eine Vorrichtung zum Messen der Hubbewegung seines Ankers, die ein stangenförmiges Übertragungselement aufweist, das seitlich beabstandet zur Längsachse des Ankers mit dem Anker in Wirkverbindung angeordnet ist. Das Übertragungselement ist darüber hinaus mittels einer Führungsscheibe, die im Bereich eines Kraftstoffrücklaufs angeordnet ist, radial geführt und mit einem Messsystem verbunden, das das eine Ende des Übertragungselements auf der dem Anker gegenüberliegenden Seite, das als Messbolzen ausgebildet ist, erfasst. Ein derartiger Aufbau, bei dem das Übertragungselement durch verschiedene Bauteile des Kraftstoffinjektors hindurchgeführt ist, benötigt aufgrund der axial relativ großen Baulänge der Messeinrichtung eine relativ aufwendige Führung für das Übertragungselement und stellt relativ hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeit der Bauteile.
-
Aus der
DE 30 31 564 C2 ist darüber hinaus ein mechanisches Wegmesssystem für einen Kraftstoffinjektor bekannt, bei dem das als Taststift ausgebildete Übertragungselement in den Kraftstoffinjektor eingeführt ist und an einem als Kugel ausgebildeten, beweglichen Ventilteil des Kraftstoffinjektors zum Anliegen kommt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass der benötigte Bauraum für die Messeinrichtung in axialer Richtung des Kraftstoffinjektors betrachtet verringert ist. Dadurch soll eine vereinfachte Ausbildung der Bauteile ermöglicht werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zwischen einer Verbindungsstelle zur zumindest mittelbaren Verbindung des Übertragungselements mit dem Anker und der Messstelle in Bezug auf eine Längsachse des Ankers ein senkrecht zur Längsachse ausgebildeter Abstand ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung schafft die Möglichkeit, das Übertragungselement, das sich beim oben genannten Stand der Technik im Wesentlichen in Längsrichtung des Kraftstoffinjektors bzw. in Richtung der Längsachse des Ankers erstreckt, gewissermaßen seitlich versetzt zur Längsachse des Ankers an einem zumindest nahezu beliebigen Ort anzuordnen. Dadurch wird nicht nur der benötigte Bauraum in axialer Richtung des Kraftstoffinjektors verringert, sondern darüber hinaus die Möglichkeit geschaffen, wesentliche Bauteile der Messeinrichtung innerhalb nur eines einzigen Bauteils anzuordnen, so dass die anderen Bauteile des Kraftstoffinjektors zumindest im Wesentlichen unverändert von bestehenden Kraftstoffinjektoren ohne Anpassung übernommen werden können.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen angeführt.
-
In bevorzugter konstruktiver Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Verbindungsstelle an einem mit dem Anker wirkverbundenen Führungsstift angeordnet ist, wobei der Führungsstift in der Längsachse des Ankers angeordnet ist, und dass sich das Übertragungselement zumindest in etwa in einer Richtung senkrecht zur Längsachse des Ankers erstreckt.
-
Ganz besonders bevorzugt ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, bei der das Übertragungselement zusätzlich zur Verbindungsstelle und zur Messstelle eine Lagerstelle aufweist, in der das Übertragungselement entweder fixiert aufgenommen oder schwenkbar gelagert ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht insbesondere eine besonders effektive und einfache Lagerung bzw. Positionierung des Übertragungselements im Kraftstoffinjektor.
-
Darüber hinaus ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Messstelle an einem Endbereich des Übertragungselements angeordnet ist, dass zwischen der Lagerstelle und der Verbindungsstelle ein erster Abstand ausgebildet ist, dass zwischen der Lagerstelle und der Messstelle ein zweiter Abstand ausgebildet ist, und dass der zweite Abstand größer ist als der erste Abstand. Eine derartige Ausbildung ermöglicht es, eine Wegübersetzung des Ankerhubs bzw. des mit dem Anker verbundenen Übertragungselements auszubilden, derart, dass selbst ein relativ geringer Ankerhub sich in einer relativ großen Bewegung bzw. Ortsveränderung im Bereich der Messstelle äußert. Dadurch wird eine sehr hohe Auflösung des Ankerhubs bzw. eine einfache Erfassung des Ankerhubs ermöglicht.
-
Eine besonders kompakte Anordnung der Messeinrichtung wird erzielt, wenn das Übertragungselement im Bereich einer Aussparung eines Gehäuseelements, insbesondere einer Halteplatte, innerhalb eines Injektorgehäuses angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht es insbesondere, sämtliche Bestandteile der Messeinrichtung auf geringstem Raum zusammenzufassen, was insbesondere auch den Vorteil hat, dass Bauteile außerhalb der Halteplatte im Wesentlichen konstruktiv nicht umgearbeitet bzw. umgestaltet werden müssen.
-
Eine besonders robuste Auslegung der Messeinrichtung bzw. die Möglichkeit, relativ einfache Messelemente einzusetzen, wird erzielt, wenn das Übertragungselement und das Messelement in einem Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors angeordnet sind. In diesem Fall sind die Bauteile der Messeinrichtung lediglich einem relativ geringen Druck des Kraftstoffs ausgesetzt und können daher relativ einfach gestaltet werden.
-
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor bzw. dessen Messeinrichtung können auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Insbesondere kann das Messelement entweder als Kraft- oder als Wegaufnehmerelement ausgebildet werden.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Führungsstift auf der der Messstelle abgewandten Seite von dem hydraulischen Druck eines Steuerraums druckbeaufschlagt ist, und dass der Führungsstift mit dem Anker fest verbunden ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
-
Diese zeigt in:
-
1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor mit einer stark vereinfachten Darstellung einer Messeinrichtung zur Erfassung des Ankerhubs,
-
2 bis 4 jeweils in schematischer Darstellung unterschiedlich ausgebildete Übertragungselemente als Bestandteil einer Messeinrichtung zur Erfassung des Ankerhubs und
-
5 ein gegenüber 1 modifizierter Kraftstoffinjektor, bei dem ein Übertragungselement an einem Endbereich des Übertragungselements eingespannt ist.
-
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
-
In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Kraftstoffinjektor 10 ausschnittsweise dargestellt, wie er als Bestandteil eines Common-Rail-Einspritzsystems bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen verwendet wird. Der Kraftstoffinjektor 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in dem wenigstens eine Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine ausgebildet sind, wie dies an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierzu dient eine in der 1 erkennbare Düsennadel 18 als Einspritzglied, die entlang einer Längsachse 12 des Gehäuses 11 auf- und abbeweglich angeordnet ist, um in einer abgesenkten Position die wenigstens eine Einspritzöffnung 14 im Gehäuse 11 zu verschließen, und in einer angehobenen Position die wenigstens eine Einspritzöffnung 14 zum Einspritzen aus einem Hochdruckraum 19 des Kraftstoffinjektors 10 in den Brennraum freizugeben.
-
Der Hochdruckraum 19 des Kraftstoffinjektors 10 ist von einem in dem Gehäuse 11 angeordneten Ventilstück 13 begrenzt, in dessen dem Hochdruckraum 19 zugewandter Seite in einer Bohrung die angesprochene Düsennadel 18 eintaucht. Zur Steuerung der Auf- und Abbewegung der Düsennadel ist, wie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, in dem Ventilstück 13 ein Steuerraum 15 ausgebildet, der über eine Ablaufbohrung 16 mit in der Ablaufbohrung 16 angeordneter Abströmdrossel 17 in Richtung eines Niederdruckbereichs 20 des Kraftstoffinjektors 10 verbunden ist. Der Niederdruckbereich 20 ist wiederum über eine in der 1 nicht dargestellte Verbindung, insbesondere einen Rücklaufstutzen, insbesondere mit dem Tank des Fahrzeugs verbunden, um die als sogenannte Steuermenge bezeichnete Kraftstoffmenge, die nicht in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und die zur Bewegungssteuerung der Düsennadel 18 verwendet wird, in den Tank zurückzuführen.
-
Das Ventilstück 13 weist auf der dem Steuerraum 15 abgewandten Seite einen in etwa hülsenförmigen Fortsatz 21 auf, in dem eine Führungsbohrung 22 für einen Magnetanker 25 angeordnet ist. Nahe des Grunds der Führungsbohrung 22 sind mehrere Querbohrungen 26 ausgebildet, über die der Kraftstoff aus dem Steuerraum 15 und den Ablaufkanal 16 in den Niederdruckbereich 20 abströmen kann. Die Führungsbohrung 22 dient der radialen und axialen Führung eines hülsenförmigen Führungsabschnitts 27 des Magnetankers 25, der auf der dem Steuerraum 15 abgewandten Seite in einen scheibenförmigen Bereich 28 übergeht. Der Magnetanker 25 wirkt mit einer ringförmigen Magnetspule 30 zusammen, die in einem ringförmigen Magnetkern 31 in einer radial umlaufenden Ausnehmung 32 eingesetzt ist. Der Führungsabschnitt 27 des Magnetankers 25 bildet auf der dem Steuerraum 15 zugewandten Stirnseite eine Dichtfläche 34 aus, die in der in der 1 dargestellten, angehobenen Stellung des Magnetankers 25 die Ablaufbohrung 16 in Richtung des Niederdruckbereichs 20 freigibt.
-
Darüber hinaus ist die dem Steuerraum 15 abgewandte Seite des Magnetankers 25 von der Federkraft eines als Druckfeder ausgebildeten Federelements 35 kraftbeaufschlagt, das sich auf der dem Magnetanker 25 gegenüberliegenden Seite in axialer Richtung an einer in das Gehäuse 11 eingesetzten Halteplatte 38 abstützt. Das Federelement 35 ist innerhalb einer Durchgangsbohrung 39 des Magnetkerns 31 radial geführt. Darüber hinaus ist der Magnetkern 31 mittels einer Tellerfeder 41, die sich in axialer Richtung ebenfalls an der Halteplatte 38 abstützt, in Richtung einer Stufe 42 im Gehäuse 11 kraftbeaufschlagt.
-
Der Magnetanker 25 weist eine Durchgangsbohrung 43 auf, die von einem Führungsstift 45 durchsetzt ist, der sich in axialer Richtung bis in Höhe der Halteplatte 38 erstreckt. Die dem Steuerraum 15 zugewandte Stirnseite 46 des Führungsstifts 45 ist mit dem hydraulischen Druck in dem Steuerraum 15 beaufschlagt. Darüber hinaus ist der Führungsstift 45 in der Durchgangsbohrung 43 in axialer und radialer Richtung fixiert aufgenommen, beispielsweise durch eine entsprechende Presspassung oder eine geeignete Verbindung (Schweißverbindung).
-
In der Halteplatte 38 ist eine außermittig angeordnete Ausnehmung 48 ausgebildet, die sich in etwa von der Mitte der Halteplatte 38 bis zu einem Rand 49 der Halteplatte 38 erstreckt. Innerhalb der Ausnehmung 48 ist eine Messeinrichtung 50 zur Erfassung der Bewegung des Magnetankers 25 angeordnet.
-
Die Messeinrichtung 50 umfasst ein starres, insbesondere aus Metall bestehendes Übertragungselement 52, das in Form einer S-förmig gebogenen Feder, vorzugsweise mit flachem, rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist. Das eine Ende 53 des Übertragungselements 52 ist mit der dem Steuerraum 15 gegenüberliegenden Stirnseite des Führungsstifts 45 an einer Verbindungsstelle 51 verbunden. Das andere Ende 54 des Übertragungselements 52, das im dargestellten Ausführungsbeispiel abgeplattet ausgebildet ist, wirkt als Messstelle für ein lediglich schematisch dargestelltes Messelement 55, das in Form eines Wegaufnehmerelements oder eines Kraftaufnehmerelements ausgebildet ist, um die Bewegung des Endes 54 des Übertragungselements 52 zu erfassen. Das Messelement 55 ist wiederum auf nicht dargestellte Art und Weise mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, die anhand der erfassten Positionen des Endes 54 des Übertragungselements 52 und eines geeigneten Algorithmus auf die augenblickliche Ankerposition des Magnetankers 25 schließt.
-
Zwischen den beiden Enden 53, 54 des Übertragungselements 52 ist diese im Bereich einer Auflagestelle 56 kipp- bzw. schwenkbar angeordnet, derart, dass bei einer Bewegung des Führungsstifts 45 entlang der Längsachse 12 eine gegengleiche Bewegung des Endes 54 erfolgt. Das Übertragungselement 52 erstreckt sich im Wesentlichen in einer Richtung senkrecht zur Längsachse 12 des Kraftstoffinjektors 10, was durch eine Achse 58 illustriert sein soll. Zwischen der Verbindung des Übertragungselements 52 an dem einen Ende 53 und der Auflagestelle 56 ist ein erster Abstand a1 in einer Richtung senkrecht zur Längsachse 12 ausgebildet. Darüber hinaus ist zwischen der Auflagestellte 56 und dem anderen Ende 54 des Übertragungselements 52 ein zweiter Abstand a2 ausgebildet. Vorzugsweise ist im Sinne einer Wegübersetzung der zweite Abstand a2 größer als der erste Abstand a1.
-
In der 2 ist das Übertragungselement 52 mit dessen Enden 53, 54 und der Auflagestelle 56 symbolisch dargestellt. Bei dem in den 3 lediglich symbolisch dargestellten, modifizierten Übertragungselement 52a ist die Auflagestellte 56a auf der dem Steuerraum 15 gegenüberliegenden Seite des Übertragungselements 52a angeordnet.
-
In der 4 ist ein nochmals modifiziertes Übertragungselement 52b dargestellt, das aus zwei, in einem Winkel α zueinander angeordneten, jeweils geradlinig ausgebildeten Abschnitten 59, 60 besteht, wobei die Verbindungsstelle zwischen den beiden Abschnitten 59, 60 die Auflagestelle 56b in Analogie zur Auflagestelle 56a ausbildet.
-
In der 5 ist ein gegenüber 1 modifizierter Kraftstoffinjektor 10a dargestellt, bei dem das Übertragungselement 52d in Form eines einseitig eingespannten Biegebalkens geradlinig ausgebildet ist. Das Übertragungselement 52d erstreckt sich ebenfalls zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 12 des Kraftstoffinjektors 10a. Wesentlich ist, dass das eine Ende 53d des Übertragungselements 52d in der Halteplatte 38d fest eingespannt ist, während das andere Ende 54d des Übertragungselements 52d, das gleichzeitig die Messstelle für die Messeinrichtung 50 bzw. das Messelement 55 ausbildet, frei beweglich angeordnet ist. Zwischen den beiden Enden 53d, 54d ist das Übertragungselement 52d in Anlage mit dem Führungsstift 45 angeordnet, derart, dass bei einer Bewegung des Führungsstifts 45 in Richtung des Pfeils 61 sich das Ende 54d ebenfalls in Richtung des Pfeils 61 bewegt.
-
Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10, 10a kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012206484 A1 [0002]
- DE 3031564 C2 [0003]
