DE102014209324A1

DE102014209324A1 - Fuel injector, in particular common rail injector

Info

Publication number: DE102014209324A1
Application number: DE102014209324.4A
Authority: DE
Inventors: Berthold Kaeferstein; Torsten Leukert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Injektorgehäuse (11), in dem ein Hochdruckraum (17) ausgebildet ist, der über eine im Injektorgehäuse (11) ausgebildete Zulaufbohrung (57) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgbar ist, mit wenigstens einer zumindest mittelbar mit dem Hochdruckraum (17) verbundenen, im Injektorgehäuse (11) ausgebildeten Einspritzöffnung (15) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem die wenigstens eine Einspritzöffnung (15) freigebenden oder verschließenden Einspritzglied (25), und mit einem Sensor (60) zur Erfassung eines Drucks in einer den Kraftstoff im Injektorgehäuse (11) führenden Bohrung, wobei der Sensor (60) an einem die die Bohrung begrenzenden Bauteil in Anlagekontakt mit dem Bauteil angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Bohrung die Zulaufbohrung (57) ist, und dass der Sensor (60) an einer Außenfläche (63) des Injektorgehäuses (11) angeordnet ist.The invention relates to a fuel injector (10), in particular a common rail injector, with an injector housing (11) in which a high-pressure chamber (17) is formed which has an inlet bore (57) formed in the injector housing (11) under pressure Fuel can be supplied, with at least one at least indirectly connected to the high-pressure chamber (17), in the injector (11) formed injection port (15) for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, with an at least one injection port (15) releasing or occluding injection member (25), and with a sensor (60) for detecting a pressure in a bore leading to the fuel in the injector housing (11), wherein the sensor (60) is arranged in abutting contact with the component on a component delimiting the bore. According to the invention, it is provided that the bore is the inlet bore (57), and that the sensor (60) is arranged on an outer surface (63) of the injector housing (11).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors.The invention relates to a fuel injector, in particular a common rail injector, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to the use of a fuel injector according to the invention.

Ein Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 1 042 603 B1 bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor weist innerhalb seines Injektorgehäuses einen Sensor auf, der im Bereich einer Ablaufbohrung zwischen einem Steuerraum des Kraftstoffinjektors und einem Niederdruckbereich angeordnet ist. Insbesondere umgibt der Sensor die Ablaufbohrung an einem hülsenförmigen Abschnitt eines Bauteils, in dem die Ablaufbohrung ausgebildet ist. In den Steuerraum des Kraftstoffinjektors ragt ein Endabschnitt eines als Düsennadel ausgebildeten Einspritzglieds hinein. Über eine Beeinflussung des Drucks in dem Steuerraum wird in bekannter Art und Weise die Bewegung des Einspritzglieds gesteuert, um zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine im Injektorgehäuse ausgebildete Einspritzöffnungen freizugeben. Der Druck im Steuerraum wird über den Abfluss von Kraftstoff aus dem besagten Steuerraum in den Niederdruckbereich über die Ablaufbohrung bewirkt, wobei die Ablaufbohrung mittels eines Schließglieds im Niederdruckbereich des Injektorgehäuses, welches wiederum mit einem Aktuator, beispielsweise einem Magnetaktuator oder einem Piezoaktuator betätigbar ist, verschlossen werden kann. In der abgesenkten Position des Einspritzglieds herrscht in dem Steuerraum und somit auch in der Ablaufbohrung ein relativ hoher (hydraulischer) Druck. Beim Entlasten des Steuerraums fließt hingegen Kraftstoff aus dem Steuerraum in den Niederdruckbereich ab, wobei sich der hydraulische Druck in der Ablaufbohrung reduziert. Der bekannte Sensor ist dazu ausgebildet, den Druck bzw. Druckschwankungen in der Ablaufbohrung, verursacht durch das Öffnen des Schließglieds aus dem Steuerraum, zu erfassen, woraus auf die Stellung des Einspritzglieds (Düsennadel) geschlossen werden kann. Nachteilig bei der bekannten Anordnung ist es, dass der Sensor im Hochdruckbereich des Injektorgehäuses angeordnet ist und somit konstruktiv relativ aufwendig gestaltet sein muss. Darüber hinaus ist der zur Verfügung stehende Bauraum für einen derartigen Sensor im Injektorgehäuse eingeschränkt, so dass spezielle konstruktive Lösungen, die insbesondere auch mit Blick auf die Festigkeit des Injektorgehäuses kritisch sind, gewählt werden müssen. A fuel injector according to the preamble of claim 1 is known from EP 1 042 603 B1 known. The known fuel injector has, within its injector housing, a sensor which is arranged in the region of a drainage bore between a control chamber of the fuel injector and a low-pressure region. In particular, the sensor surrounds the drain hole on a sleeve-shaped portion of a component in which the drain hole is formed. In the control chamber of the fuel injector protrudes into an end portion of a nozzle needle designed as an injection member. By influencing the pressure in the control chamber, the movement of the injection member is controlled in a known manner in order to release injection openings formed for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine in the injector housing. The pressure in the control chamber is effected via the outflow of fuel from said control chamber into the low-pressure region via the drainage hole, the drainage bore being closed by means of a closing member in the low-pressure region of the injector housing, which in turn can be actuated by an actuator, for example a solenoid actuator or a piezoactuator can. In the lowered position of the injection member prevails in the control chamber and thus also in the drain hole a relatively high (hydraulic) pressure. When relieving the control chamber, however, fuel from the control chamber flows into the low pressure region, whereby the hydraulic pressure in the drain hole is reduced. The known sensor is designed to detect the pressure or pressure fluctuations in the drain hole, caused by the opening of the closing member from the control chamber, from which the position of the injection member (nozzle needle) can be closed. A disadvantage of the known arrangement is that the sensor is arranged in the high-pressure region of the injector and therefore must be designed structurally relatively expensive. In addition, the available space for such a sensor in the injector is limited, so that special design solutions that are particularly critical in view of the strength of the injector, must be selected.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass eine gegenüber dem Stand der Technik vereinfachte Konstruktion ermöglicht wird, die insbesondere innerhalb des Injektorgehäuses keine oder zumindest nur unwesentliche konstruktive Änderungen, verursacht durch den Sensor, mit den ansonsten auftretenden Nachteilen erforderlich machen. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a fuel injector, in particular a common rail injector, according to the preamble of claim 1 such that a simplified compared to the prior art construction is made possible, in particular within the Injector housing no or at least only insignificant structural changes caused by the sensor, with the otherwise occurring disadvantages required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Bohrung, in der die Druckänderungen des Kraftstoffs erfasst werden, die Zulaufbohrung ist, über die der Hochdruckraum des Injektorgehäuses mit Kraftstoff versorgt wird, dass der Sensor an einer Außenfläche des Injektorgehäuses angeordnet ist, und dass der Sensor zwischen der Außenfläche des Injektorgehäuses und einer das Injektorgehäuse im Bereich des Sensors zumindest bereichsweise umgebenden Spanneinrichtung angeordnet ist, wobei zwischen dem Sensor und der Spanneinrichtung auf der der Spanneinrichtung zugewandten Seite ein Zwischenelement angeordnet ist. This object is achieved in a fuel injector with the features of claim 1, characterized in that the bore, in which the pressure changes of the fuel are detected, the inlet bore through which the high-pressure chamber of the injector is supplied with fuel that the sensor on an outer surface the injector housing is arranged, and that the sensor between the outer surface of the injector and at least partially surrounding the injector housing in the region of the clamping device is arranged, wherein between the sensor and the clamping device on the side facing the clamping device, an intermediate element is arranged.

Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass in Abkehr vom bekannten Stand der Technik der Sensor nicht mehr innerhalb des Injektorgehäuses, sondern außerhalb desselben angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht zum einen eine besonders robuste bzw. eine besonders hohe Festigkeit aufweisende Ausbildung und Anordnung der Bauteile innerhalb des Injektorgehäuses und darüber hinaus einen relativ einfach bzw. robust ausgebildeten Drucksensor zu verwenden, da dieser nicht mehr von dem unter hohem Druck (beispielsweise einem Druck von 2000bar oder mehr) stehenden Kraftstoff beaufschlagt wird. In other words, this means that in departure from the known prior art, the sensor is no longer located within the injector, but outside it. Such an arrangement makes it possible on the one hand to use a particularly robust or particularly high-strength construction and arrangement of the components within the injector housing and, moreover, to use a pressure sensor which is relatively simple or robust, since it is no longer subject to pressure under high pressure (for example Pressure of 2000 bar or more) fuel is applied.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the fuel injector according to the invention are listed in the subclaims.

In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des Sensors ist es vorgesehen, dass der Sensor ein vorgespanntes Piezoelement aufweist, das zwischen der Außenfläche des Injektorgehäuses und einer das Injektorgehäuse im Bereich des Piezoelements zumindest bereichsweise umgebenden Spanneinrichtung angeordnet ist. Eine derartige Anordnung des Sensors ermöglicht in besonders einfacher Art und Weise die Erfassung einer Druckschwankung in der kraftstoffführenden Bohrung. In a structurally preferred embodiment of the sensor, it is provided that the sensor comprises a biased piezoelectric element which is arranged between the outer surface of the injector and a housing surrounding the injector in the region of the piezoelectric element at least partially clamping device. Such an arrangement of the sensor allows the detection of a pressure fluctuation in the fuel-carrying bore in a particularly simple manner.

Um eine besonders hohe Empfindlichkeit des Sensors zu ermöglichen, ist es in einer Weiterbildung der Spanneinrichtung vorgesehen, dass diese zumindest im Wesentlichen als starres Bauteil ausgebildet ist und ein bandartiges Spannelement aufweist. In order to enable a particularly high sensitivity of the sensor, it is provided in a development of the clamping device that it is at least substantially formed as a rigid component and has a band-like clamping element.

Konstruktiv besonders einfach lässt sich eine derartige Spanneinrichtung ausbilden, wenn diese das Injektorgehäuse im Bereich des Sensors ringförmig umgibt. Dadurch wird insbesondere eine relativ einfache Befestigung der Spanneinrichtung am Injektorgehäuse ermöglicht, wobei die Spanneinrichtung gleichzeitig ein relativ starres Bauteil ausbildet. Such a tensioning device can be constructed particularly simply in terms of design if it surrounds the injector housing in the area of the sensor in an annular manner. As a result, in particular a relatively simple attachment of the clamping device on the injector housing is made possible, wherein the clamping device simultaneously forms a relatively rigid component.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Spanneinrichtung, bei der diese Spannmittel zur Einstellung einer auf den Sensor wirkenden Vorspannkraft aufweist, wobei die Spannmittel plastisch deformierbar sind. Dadurch lassen sich eine einfache Anpassung des Sensors an unterschiedliche Kraftstoffinjektoren sowie eine einfache Montage der Spanneinrichtung erzielen.Particularly preferred is an embodiment of the clamping device, in which this clamping means for adjusting a force acting on the sensor biasing force, wherein the clamping means are plastically deformable. As a result, a simple adaptation of the sensor to different fuel injectors and a simple assembly of the clamping device can be achieved.

Zum besseren Schutz der Spanneinrichtung sowie des Sensors bzw. des Piezoelements ist es darüber hinaus von besonderem Vorteil, wenn die Spanneinrichtung zumindest bereichsweise mit einer Umspritzung versehen ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Umspritzung den Bereich des Sensors umgibt. Auch kann eine derartige Umspritzung eine nachträgliche Verstellung bzw. Manipulation der Vorspannkraft auf das Sensorelement (bei Verwendung eines Piezoelements) verhindern. For better protection of the clamping device and the sensor or the piezoelectric element, it is also particularly advantageous if the clamping device is at least partially provided with an encapsulation. It is particularly advantageous if the encapsulation surrounds the area of the sensor. Such an encapsulation can also prevent a subsequent adjustment or manipulation of the pretensioning force on the sensor element (when using a piezoelectric element).

Von besonderem Vorteil ist es darüber hinaus, wenn die Außenfläche des Injektorgehäuses im Bereich des Sensors mit einer ebenen Anlagefläche in Form einer Abflachung durch Materialabtrag an dem Injektorgehäuse für den Sensor ausgebildet ist. Damit wird zum einen eine besonders gute Übertragung von Bauteilespannungen auf den Sensor ermöglicht, und zum anderen wird durch die Abflachung der Abstand zwischen dem Sensor und der kraftstoffführenden Bohrung verringert, so dass über die Ausbildung und Geometrie der Anlagefläche darüber hinaus eine Beeinflussung der auftretenden Spannungen, die vom Sensor erfasst werden, ermöglicht wird. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Sensors erhöht werden. Das zwischen der kraftstoffführenden Bohrung und dem Sensor verbleibende Material des Injektorgehäuses kann somit in Art einer elastisch flexiblen Membran wirken. In addition, it is particularly advantageous if the outer surface of the injector housing is formed in the region of the sensor with a flat contact surface in the form of a flattening by material removal on the injector housing for the sensor. On the one hand, a particularly good transfer of component voltages to the sensor is made possible, and on the other hand, the flattening reduces the distance between the sensor and the fuel-carrying bore so that, beyond the design and geometry of the contact surface, an influencing of the occurring stresses, which are detected by the sensor is enabled. This can increase the sensitivity of the sensor. The remaining between the fuel-carrying bore and the sensor material of the injector can thus act in the manner of an elastically flexible membrane.

Um einerseits den Sensor thermisch möglichst wenig zu belasten, und andererseits hinsichtlich der Einbausituation des Kraftstoffinjektors in der Brennkraftmaschine den Kraftstoffinjektor möglichst ohne bauliche Veränderungen an der Brennkraftmaschine einzubauen, ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Sensor in einem dem Brennraum des Injektorgehäuses abgewandten Bereich angeordnet ist.On the one hand to stress the sensor thermally as little as possible, and on the other hand with respect to the installation situation of the fuel injector in the internal combustion engine to install the fuel injector as possible without structural changes to the internal combustion engine, it is provided in a further embodiment of the invention that the sensor in a combustion chamber of the injector remote area is arranged.

Wenn die Zulaufbohrung in Bezug zu einer Längsachse des Injektorgehäuses schräg angeordnet ist, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn der Sensor in einem axialen Bereich des Injektorgehäuses angeordnet ist, in dem die Zulaufbohrung zumindest im Wesentlichen einen minimalen Abstand zur Außenseite des Injektorgehäuses aufweist. Auch dadurch wird eine größere Spannungsdifferenz an dem Sensor bei einer Druckänderung und somit eine höhere Empfindlichkeit des Sensors erzeugt.If the inlet bore is arranged obliquely with respect to a longitudinal axis of the injector housing, it is also advantageous if the sensor is arranged in an axial region of the injector housing in which the inlet bore has at least substantially a minimum distance to the outside of the injector housing. This also generates a larger voltage difference at the sensor at a pressure change and thus a higher sensitivity of the sensor.

Eine besonders hohe Empfindlichkeit des Sensors bzw. die Verwendung eines relativ robusten Sensors wird weiterhin dadurch erreicht, dass der Sensor in Bezug zu einer Längsachse des Injektorgehäuses in einer Winkellage des Injektorgehäuses angeordnet ist, in der die Zulaufbohrung zumindest im Wesentlichen einen minimalen Abstand zur Außenseite des Injektorgehäuses aufweist. Eine derartige Ausbildung ist insbesondere mit Blick auf eine in Bezug auf eine Längsachse des Injektorgehäuses schräg in dem Injektorgehäuse ausgebildete Zulaufbohrung bevorzugt.A particularly high sensitivity of the sensor or the use of a relatively robust sensor is further achieved in that the sensor is arranged in relation to a longitudinal axis of the injector in an angular position of the injector in which the inlet bore at least substantially a minimum distance to the outside of Injector has. Such a design is particularly preferred with regard to an inlet bore formed obliquely in the injector housing with respect to a longitudinal axis of the injector housing.

Das mit dem Sensor zusammenwirkende Zwischenelement ist insbesondere als ein den Sensor bereichsweise umgebendes Isolationselement ausgebildet. Das Isolationselement weist zum einen die Eigenschaft auf, in Richtung zur Spanneinrichtung hin eine elektrische Isolierung des Sensors zu bewirken, und andererseits eine Anpassung der Form des Sensors an die Spanneinrichtung zu ermöglichen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Spanneinrichtung in Form eines Spannbandes ausgebildet ist, so dass eine möglichst gleichmäßige Anlagekraft des Spannbands an den Sensor erwünscht ist. Hierzu ist es von Vorteil, wenn das Isolationselement beispielsweise aus einem elastisch verformbaren Material besteht, das eine entsprechende Formanpassung ermöglicht. Dadurch werden insbesondere auch mechanische Spannungsspitzen von der Spanneinrichtung auf den Sensor vermieden, so dass der Sensor mechanisch relativ wenig belastet wird bzw. Vorschädigungen bei der Montage der Spanneinrichtung vermieden werden können. The interacting with the sensor intermediate element is designed in particular as a sensor surrounding partially insulating element. On the one hand, the insulating element has the property of effecting electrical insulation of the sensor in the direction of the clamping device and, on the other hand, of enabling adaptation of the shape of the sensor to the clamping device. This is particularly advantageous when the clamping device is designed in the form of a clamping band, so that the most uniform possible contact force of the clamping band is desired to the sensor. For this purpose, it is advantageous if the insulation element consists for example of an elastically deformable material, which allows a corresponding shape adaptation. As a result, in particular mechanical stress peaks are avoided by the tensioning device on the sensor, so that the sensor is mechanically relatively little burdened or pre-damage during assembly of the clamping device can be avoided.

Schaltungstechnisch besonders einfach bzw. mit relativ wenig Aufwand verbunden ist es, wenn der Sensor zur Ausbildung einer Masseverbindung unmittelbar an der aus Metall bestehenden Außenfläche des Injektorgehäuses anliegt. Somit benötigt der Sensor lediglich einen einzigen elektrischen Anschluss zur Übermittlung einer Signalspannung an eine Steuereinrichtung.In terms of circuit technology, it is particularly simple or associated with relatively little effort if the sensor bears directly against the metal outer surface of the injector housing to form a ground connection. Thus, the sensor requires only a single electrical connection for the transmission of a signal voltage to a control device.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments and with reference to the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor mit einem Sensor zur Erfassung von Druckschwankungen in einer unter Hochdruck stehenden Versorgungsleitung, 1 a longitudinal section through a fuel injector according to the invention with a sensor for detecting pressure fluctuations in a high-pressure supply line,

2 einen Schnitt in der Ebene II-II der 1 und 2 a section in the plane II-II of 1 and

3 Diagramme des Verlaufs über der Zeit bezüglich des Hubs eines Einspritzventilglieds sowie des Drucks in einer Versorgungsleitung während des Öffnens bzw. Schließens des Einspritzventilglieds. 3 Diagrams of the course over time with respect to the stroke of an injection valve member and the pressure in a supply line during the opening or closing of the injection valve member.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Kraftstoffinjektor 10 dargestellt, wie er als Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine dient. Insbesondere weist das Common-Rail-Einspritzsystem hierbei ein Systemdruck von mehr als 2000bar auf.In the 1 and 2 is a fuel injector according to the invention 10 illustrated as it serves as part of a so-called common-rail injection system for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, not shown. In particular, the common rail injection system has a system pressure of more than 2000 bar.

Der Kraftstoffinjektor 10 umfasst ein Injektorgehäuse 11, das im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus drei, in Axialrichtung aneinander anschließenden Bauteilen besteht: Auf der dem nicht gezeigten Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite weist das Injektorgehäuse 11 einen Düsenkörper 12 auf, an den sich eine Zwischenplatte 13, und an diese wiederum auf der dem Düsenkörper 12 abgewandten Seite ein Haltekörper 14 anschließt. Die erwähnten Bauteile des Injektorgehäuses 11 sind insbesondere unter Verwendung einer in der 1 nicht dargestellten Düsenspannmutter, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt, axial miteinander druckdicht verspannt. The fuel injector 10 includes an injector housing 11 , which consists in the illustrated embodiment substantially of three, in the axial direction adjoining components: On the not shown combustion chamber of the internal combustion engine side facing the injector 11 a nozzle body 12 on, to which an intermediate plate 13 , and in turn on the nozzle body 12 facing away from a holding body 14 followed. The mentioned components of the injector 11 are particularly using a in the 1 Not shown nozzle retaining nut, as known from the prior art, axially clamped together pressure-tight.

In dem Düsenkörper 12 ist wenigstens eine, vorzugsweise jedoch mehrere Einspritzöffnungen 15 zum Einspritzen des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine ausgebildet. Der Düsenkörper 12 bildet in einer sacklochförmigen Ausnehmung 16 einen Hochdruckraum 17 aus, der über einen Zuströmkanal 18 hydraulisch mit einem Sitzraum 19 der Ausnehmung 16 verbunden ist. Innerhalb der Ausnehmung 16 ist ein in Richtung des Doppelpfeils 21 hubbeweglich angeordnetes Einspritzglied in Form einer Düsennadel 25 angeordnet. In der in der 1 dargestellten abgesenkten Stellung der Düsennadel 25 verschließt diese die Einspritzöffnungen 15. Demgegenüber werden die Einspritzöffnungen 15 in einer angehobenen Position der Düsennadel 25 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine freigegeben. In the nozzle body 12 is at least one, but preferably a plurality of injection openings 15 for injecting the fuel under high pressure into the combustion chamber of the internal combustion engine. The nozzle body 12 forms in a blind hole-shaped recess 16 a high pressure room 17 off, via an inflow channel 18 hydraulically with a seat space 19 the recess 16 connected is. Inside the recess 16 is one in the direction of the double arrow 21 liftably arranged injection member in the form of a nozzle needle 25 arranged. In the in the 1 illustrated lowered position of the nozzle needle 25 this closes the injection openings 15 , In contrast, the injection openings 15 in a raised position of the nozzle needle 25 released for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die Düsennadel 25 ist im Hochdruckraum 17 innerhalb eines Haltekörpers 27 radial geführt, wobei zwischen dem Haltekörper 27 und einem Bund 28 der Düsennadel 25 eine als Schließfeder ausgebildete Druckfeder 29 angeordnet ist, die die Düsennadel 25 in Richtung ihrer Schließstellung kraftbeaufschlagt.The nozzle needle 25 is in the high pressure room 17 within a holding body 27 guided radially, wherein between the holding body 27 and a covenant 28 the nozzle needle 25 designed as a closing spring compression spring 29 is arranged, which the nozzle needle 25 in the direction of its closed position force.

Auf der dem Hochdruckraum 17 abgewandten Seite der Zwischenplatte 13 ist in dem Haltekörper 14 ein Niederdruckbereich 31 des Injektorgehäuses 11 ausgebildet. In dem Haltekörper 14 ist in einer Ausnehmung 34 ein Kopplerkolben 35 angeordnet, der auf der der Düsennadel 25 zugewandten Seite eine sacklochförmige Aufnahme 36 für einen zylindrisch ausgebildeten oberen Endabschnitt 37 der Düsennadel 25 ausbildet. Die Aufnahme 36 dient der radialen Führung des Endabschnitts 37, wobei in Abhängigkeit der Stellung des Endabschnitts 37 innerhalb eines Ausgleichsraums 39 in der Aufnahme 36 ein unterschiedliches Volumen ausgebildet ist. Der Ausgleichsraum 39 ist über eine Verbindungsbohrung 40 mit dem Niederdruckbereich 31 druckentlastbar verbunden. On the the high pressure room 17 opposite side of the intermediate plate 13 is in the holding body 14 a low pressure area 31 of the injector housing 11 educated. In the holding body 14 is in a recess 34 a coupler piston 35 arranged on the nozzle needle 25 facing side a blind hole-shaped recording 36 for a cylindrically shaped upper end portion 37 the nozzle needle 25 formed. The recording 36 serves the radial guidance of the end section 37 , wherein depending on the position of the end portion 37 within a compensation room 39 in the recording 36 a different volume is formed. The compensation room 39 is via a connection hole 40 with the low pressure area 31 pressure relieved connected.

Der Kopplerkolben 35 ist radial von einer Kopplerhülse 42 umfasst, die sich über eine Beisskante 43 axial an der Zwischenplatte 13 abstützt. Die Kopplerhülse 42 ist mittels einer weiteren Druckfeder 44, die sich an der Unterseite eines Piezoaktors 50 abstützt, axial gegen die Zwischenplatte 13 kraftbeaufschlagt. Zwischen der der Zwischenplatte 13 zugewandten Seite des Kopplerkolbens 35, der Zwischenplatte 13 und der Kopplerhülse 42 ist ein Kopplerraum 45 ausgebildet. Der Piezoaktor 50 ist über Anschlussleitungen 51, 52 elektrisch mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden. Bei einer Bestromung des Piezoaktors 50 verändert sich dessen axiale Länge derart, dass der mit dem Piezoaktor 50 verbundene Kopplerkolben 35 in Richtung der Zwischenplatte 13 bewegt wird, wodurch Kraftstoff aus dem Ausgleichsraum 39 verdrängt wird, welcher über die Verbindungsbohrung 40 in den Niederdruckbereich 31 abströmt. Vom Niederdruckbereich 31 strömt der Kraftstoff über eine Rücklaufleitung 54 beispielsweise in einen Kraftstofftank 55 zurück. Durch die Bewegung des Kopplerkolbens 35 in Richtung der Zwischenplatte 13 kommt es zu einer Kompression des in dem Kopplerraum 45 befindlichen Kraftstoffs, wobei über die Differenzfläche zwischen einem Führungsbereich 46 der Düsennadel 25 im Bereich des Haltekörpers 27 und einem Bereich 47 der Düsennadel 25 im Hochdruckraum 17 eine in Öffnungsrichtung der Düsennadel 25 gerichtete hydraulische Druckkraft erzeugt wird, die ein Abheben der Düsennadel 25 aus ihrer gezeigten Schließstellung bewirkt. Dadurch wird Kraftstoff über die Einspritzöffnungen 15 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. The coupler piston 35 is radially from a coupler sleeve 42 Includes, extending over a biting edge 43 axially on the intermediate plate 13 supported. The coupler sleeve 42 is by means of another compression spring 44 that attach to the bottom of a piezoelectric actuator 50 supports, axially against the intermediate plate 13 with force. Between the intermediate plate 13 facing side of the coupler piston 35 , the intermediate plate 13 and the coupler sleeve 42 is a coupler room 45 educated. The piezo actuator 50 is via connection lines 51 . 52 electrically connected to a voltage source, not shown. When energizing the piezoelectric actuator 50 changes its axial length such that the with the piezoelectric actuator 50 connected coupler pistons 35 in the direction of the intermediate plate 13 is moved, causing fuel from the compensation chamber 39 is displaced, which via the connecting hole 40 in the low pressure area 31 flows. From the low pressure area 31 the fuel flows via a return line 54 for example, in a fuel tank 55 back. By the movement of the coupler piston 35 in the direction of the intermediate plate 13 it comes to a compression of the in the coupler space 45 located fuel over the difference area between a guide area 46 the nozzle needle 25 in the region of the holding body 27 and an area 47 the nozzle needle 25 in the high pressure room 17 one in the opening direction of the nozzle needle 25 directed hydraulic pressure force is generated, which is a lifting of the nozzle needle 25 from her shown Closed position causes. This will fuel through the injection ports 15 injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die Versorgung des Hochdruckraums 17 mit Kraftstoff erfolgt über eine innerhalb der Zwischenplatte 13 und des Haltekörpers 14 in Bezug zu einer Längsachse 56 des Injektorgehäuses 11 schräg angeordnete Zulaufbohrung 57, die mit einer Kraftstoffquelle 58 (Rail) mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt ist. Erfindungsgemäß wird der in der Zulaufbohrung 57 herrschende Druck des Kraftstoffs mittels eines Sensors 60 erfasst. The supply of the high pressure room 17 with fuel via one within the intermediate plate 13 and the holding body 14 in relation to a longitudinal axis 56 of the injector housing 11 obliquely arranged inlet bore 57 that with a fuel source 58 (Rail) is supplied with high-pressure fuel. According to the invention in the inlet bore 57 prevailing pressure of the fuel by means of a sensor 60 detected.

Der Sensor 60 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als vorgespanntes Piezoelement 61 ausgebildet, das im Bereich einer Abflachung 62 des Haltekörpers 14 des Injektorgehäuses 11 an einer Außenfläche 63 anliegt. Durch die Abflachung 62 wird die Wanddicke des Injektorgehäuses 11 bzw. der Abstand zwischen der Zulaufbohrung 57 und dem Sensor 60 verkleinert, so dass eine Art elastisch flexible Membran im Bereich der Abflachung 62 ausgebildet wird. Insbesondere befindet sich der Sensor 60 in einem den Einspritzöffnungen 15 abgewandten, oberen Bereich 64 des Kraftstoffinjektors 10.The sensor 60 is in the illustrated embodiment as a biased piezoelectric element 61 formed in the area of a flattening 62 of the holding body 14 of the injector housing 11 on an outer surface 63 is applied. By the flattening 62 becomes the wall thickness of the injector housing 11 or the distance between the inlet hole 57 and the sensor 60 reduced, leaving a kind of flexible membrane elastic in the area of the flattening 62 is trained. In particular, the sensor is located 60 in one of the injection ports 15 facing away, upper area 64 of the fuel injector 10 ,

Zur Ausbildung der Vorspannung des Piezoelements 61 wirkt dieses mit einer starren Spanneinrichtung 65 zusammen, die ein metallisches Spannband 66 aufweist. Das Spannband 66 umgibt das Piezoelement 61 sowie das Injektorgehäuse 11 im Bereich der Abflachung 62. Das Spannband 66 ist vorzugsweise als flaches Spannband 66 mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet. Zur Einstellung einer auf das Piezoelement 61 wirkenden Vorspannkraft sowie zur Sicherstellung der Anlage des Piezoelements 61 an der metallischen Außenfläche 63 des Injektorgehäuses 11 ist das Spannband 66 plastisch deformierbar ausgebildet. In der 2 ist erkennbar, dass das Spannband 66 hierzu durch Deformation auf der dem Piezoelement 61 abgewandten Seite des Injektorgehäuses 11 in einem Deformationsbereich 67 die benötigte Spannkraft auf das Piezoelement 61 aufbringt. Anhand der 2 ist darüber hinaus erkennbar, dass das Piezoelement 61 zur Ausbildung einer Masseverbindung auf der dem Injektorgehäuse 11 zugewandten Seite unmittelbar, d.h. elektrisch leitend mit der Außenfläche 63 des Injektorgehäuses 11 verbunden ist, und auf der dem Injektorgehäuse 11 abgewandten Seite von einem beispielhaft im Querschnitt U-förmigen Isolationselement 70 umgeben ist. Das Isolationselement 70 dient als Zwischenelement zwischen dem Piezoelement 61 und dem Spannband 66 zur elektrischen Isolierung des Piezoelements 61 in Richtung zum Spannband 66 und zur gleichmäßigen Kraftübertragung der Vorspannkraft des Spannbands 66 auf das Piezoelement 61. Weiterhin erkennt man anhand der 2 ein aus dem Piezoelement 61 herausragendes elektrisches Anschlusselement in Form einer Kontaktfahne 71, die ebenfalls von dem Isolationselement 70 umgeben ist. Die Kontaktfahne 71 ist mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung zur zumindest mittelbaren Ansteuerung des Kraftstoffinjektors 10 verbunden und liefert der Steuereinrichtung ein von der Höhe des Drucks bzw. einer Druckschwankung in der Zulaufbohrung 57 abhängiges Spannungssignal als Eingangssignal. Weiterhin ist anhand der 2 erkennbar, dass der Bereich um den Sensor 60 bzw. des Piezoelements 61 (ggf. auch der Bereich des Spannbands 66) von einer aus Kunststoff bestehenden Umspritzung 72 umgeben sein kann.To form the bias of the piezoelectric element 61 this works with a rigid clamping device 65 Together, a metallic strap 66 having. The strap 66 surrounds the piezoelectric element 61 as well as the injector housing 11 in the area of the flattening 62 , The strap 66 is preferably as a flat strap 66 formed with a rectangular cross-section. To set one on the piezo element 61 acting biasing force and to ensure the installation of the piezoelectric element 61 on the metallic outer surface 63 of the injector housing 11 is the strap 66 formed plastically deformable. In the 2 it is recognizable that the tension band 66 this by deformation on the piezoelectric element 61 opposite side of the injector 11 in a deformation area 67 the required clamping force on the piezo element 61 applies. Based on 2 is also apparent that the piezoelectric element 61 to form a ground connection on the injector housing 11 facing side directly, ie electrically conductive with the outer surface 63 of the injector housing 11 is connected, and on the injector housing 11 opposite side of an example in cross-section U-shaped insulation element 70 is surrounded. The isolation element 70 serves as an intermediate element between the piezoelectric element 61 and the strap 66 for electrical insulation of the piezoelectric element 61 towards the strap 66 and for uniform force transmission of the biasing force of the clamping band 66 on the piezo element 61 , Furthermore, one recognizes on the basis of 2 one from the piezoelectric element 61 outstanding electrical connection element in the form of a contact lug 71 also from the insulation element 70 is surrounded. The contact flag 71 is with a control device, not shown for at least indirect control of the fuel injector 10 connected and provides the control means one of the height of the pressure and a pressure fluctuation in the inlet bore 57 dependent voltage signal as input signal. Furthermore, based on the 2 recognizable that the area around the sensor 60 or the piezoelectric element 61 (possibly also the area of the clamping band 66 ) of an existing plastic encapsulation 72 can be surrounded.

Bei einem Freigeben der Einspritzöffnungen 15 bzw. bei einem Abheben der Düsennadel 25 aus der in der 1 dargestellten Schließstellung strömt Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 17 über die Zuströmbohrung 18 und die Einspritzöffnungen 15 aus dem Injektorgehäuse 11 ab. Der damit einhergehende Druckabfall des Kraftstoffs in dem Hochdruckraum 17 bewirkt einen Druckabfall in der Zulaufbohrung 57. Der reduzierte (hydraulische) Druck in der Zulaufbohrung 57 bewirkt eine Verringerung der Bauteilespannung in der Außenfläche 63 des Injektorgehäuses 11 im Bereich der Abflachung 62 und somit auch eine geringere mechanische Spannung auf das Piezoelement 61. Diese verringerte Bauteilespannung wirkt sich in einer Veränderung des Ausgangssignals des Piezoelements 61 aus, die der (nicht dargestellten) Steuereinrichtung zuführbar ist. Ggf. kann das Ausgangssignal des Piezoelements 61 mittels einer ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Schaltung aufbereitet werden. Die Steuereinrichtung weist einen Auswertealgorithmus auf, der aufgrund des Spannungssignals des Piezoelements 61 zumindest mittelbar einen Druck oder einen Druckverlauf in der Zulaufbohrung 57 ermittelt und daraus auf eine entsprechende Stellung der Düsennadel 25 schließt. Diese Zusammenhänge sind anhand der 3 erkennbar. Insbesondere ist dabei in dem oberen Diagramm der 3 der Hub H der Düsennadel 25 über der Zeit t während des Öffnens sowie sich des daran zeitlich nachfolgenden Schließens der Düsennadel 25 erkennbar. In der unteren Darstellung der 3 ist demgegenüber der zeitliche Druckverlauf des hydraulischen Drucks P in der Zulaufbohrung 57 erkennbar. Insbesondere erkennt man, dass der hydraulische Druck P zum Zeitpunkt t₁ beim Beginn des Öffnens der Düsennadel 25 abfällt. Zum Zeitpunkt t₂ beginnt die Düsennadel 25 wieder zu schließen, woraufhin ein zunächst langsam steigender Druck P in der Zulaufbohrung 57 herrscht, der sich nach dem Ende des Schließens der Düsennadel 25 zum Zeitpunkt t₃ stark erhöht.When releasing the injection openings 15 or when lifting the nozzle needle 25 from the in the 1 illustrated closed position flows fuel from the high pressure chamber 17 over the inlet bore 18 and the injection openings 15 from the injector housing 11 from. The concomitant pressure drop of the fuel in the high pressure space 17 causes a pressure drop in the inlet bore 57 , The reduced (hydraulic) pressure in the inlet bore 57 causes a reduction of the component voltage in the outer surface 63 of the injector housing 11 in the area of the flattening 62 and thus also a lower mechanical stress on the piezoelectric element 61 , This reduced component voltage affects a change in the output signal of the piezoelectric element 61 from, which is the (not shown) control device can be fed. Possibly. may be the output signal of the piezoelectric element 61 be processed by means of an electronic circuit, also not shown. The control device has an evaluation algorithm which, on the basis of the voltage signal of the piezoelement 61 at least indirectly, a pressure or a pressure profile in the inlet bore 57 determined and from this to a corresponding position of the nozzle needle 25 closes. These relationships are based on the 3 recognizable. In particular, in the upper diagram of the 3 the stroke H of the nozzle needle 25 over the time t during opening as well as the temporal subsequent closure of the nozzle needle 25 recognizable. In the lower illustration of the 3 In contrast, the temporal pressure curve of the hydraulic pressure P in the inlet bore 57 recognizable. In particular, it can be seen that the hydraulic pressure P at the time t ₁ at the beginning of the opening of the nozzle needle 25 drops. At time t ₂ , the nozzle needle begins 25 close again, whereupon an initially slowly increasing pressure P in the inlet bore 57 prevails after the closing of the nozzle needle 25 greatly increased at time t ₃ .

Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The fuel injector described so far 10 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1042603 B1 [0002]

Claims

Fuel injector ( 10 ), in particular common-rail injector, with an injector housing ( 11 ), in which a high pressure room ( 17 ) is formed, which via a in Injektorgehäuse ( 11 ) formed inlet bore ( 57 ) is supplied with pressurized fuel, and with a sensor ( 60 ) for detecting a pressure in one of the fuel in the injector housing ( 11 ) leading bore, wherein the sensor ( 60 ) is arranged on a bore limiting member in abutting contact with the component, characterized in that the bore of the inlet bore ( 57 ) is that the sensor ( 60 ) on an outer surface ( 63 ) of the injector housing ( 11 ) and that the sensor ( 60 ) between the outer surface ( 63 ) of the injector housing ( 11 ) and one the injector housing ( 11 ) in the area of the sensor ( 60 ) at least partially surrounding clamping device ( 65 ), wherein between the sensor ( 60 ) and the tensioning device ( 65 ) on the tensioning device ( 65 ) facing side an intermediate element ( 70 ) is arranged.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the sensor ( 60 ) a biased piezoelectric element ( 61 ) having.

Fuel injector according to claim 2, characterized in that the tensioning device ( 65 ) is formed as an at least substantially rigid component having a band-like clamping element ( 66 ) having.

Fuel injector according to claim 2 or 3, characterized in that the tensioning device ( 65 ) the injector housing ( 11 ) in the area of the sensor ( 60 ) surrounds annularly.

Fuel injector according to one of claims 2 to 4, characterized in that the tensioning device ( 65 ) for adjusting one on the piezo element ( 61 ) acting holding and biasing force is plastically deformable.

Fuel injector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tensioning device ( 65 ) at least partially with an encapsulation ( 72 ) is provided.

Fuel injector according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outer surface ( 63 ) of the injector housing ( 11 ) in the area of the sensor ( 60 ) with a plane bearing surface in the form of a flattening ( 62 ) for the sensor ( 60 ), wherein the flattening ( 62 ) the distance to the inlet bore ( 57 ) to the sensor ( 60 ) compared to an area next to the flattening ( 62 ) is reduced.

Fuel injector according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sensor ( 60 ) in a combustion chamber of the injector housing ( 11 ) remote area ( 64 ) is arranged.

Fuel injector according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inlet bore ( 57 ) with respect to a longitudinal axis ( 56 ) of the injector housing ( 11 ) is arranged obliquely, and that the sensor ( 60 ) in an axial region of the injector housing ( 11 ) is arranged, in which the inlet bore ( 57 ) at least substantially a minimum distance to the outside of the injector housing ( 11 ) having.

Fuel injector according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sensor ( 60 ) with respect to a longitudinal axis ( 56 ) of the injector housing ( 11 ) in an angular position of the injector housing ( 11 ) is arranged, in which the inlet bore ( 57 ) at least substantially a minimum distance to the outside of the injector housing ( 11 ) having.

Fuel injector according to one of claims 1 to 10, characterized in that the intermediate element ( 70 ) a sensor ( 60 ) is partially surrounding insulating element.

Fuel injector according to one of claims 1 to 11, characterized in that the sensor ( 60 ) for forming a ground connection directly on the metal outer surface ( 63 ) of the injector housing ( 11 ) is present.