DE102014212452A1

DE102014212452A1 - fuel injector

Info

Publication number: DE102014212452A1
Application number: DE102014212452.2A
Authority: DE
Inventors: Juergen Hasch; Bernd Stuke; Uwe Wostradowski; Ronny Leonhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2015-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10; 10a; 10b), mit einem Injektorgehäuse (11; 11b), in dem eine Hochdruckbohrung (13) oder ein Hochdruckraum ausgebildet ist, und mit einer Sensoreinrichtung (20) zur Erfassung einer Deformation des Injektorgehäuses (11; 11b) im Bereich der Hochdruckbohrung (13) oder des Hochdruckraums, wobei die Sensoreinrichtung (20) an einer Außenwand des Injektorgehäuses (11; 11b) in Wirkverbindung mit dieser angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung (20) einen Hohlleiter (21; 21a; 37) aufweist, in den elektromagnetische Wellen ein- und auskoppelbar sind.The invention relates to a fuel injector (10; 10a; 10b) having an injector housing (11; 11b) in which a high-pressure bore (13) or a high-pressure chamber is formed, and having a sensor device (20) for detecting a deformation of the injector housing (11 11b) in the region of the high-pressure bore (13) or the high-pressure chamber, the sensor device (20) being arranged on an outer wall of the injector housing (11; 11b) in operative connection therewith. According to the invention, it is provided that the sensor device (20) has a waveguide (21; 21a; 37) into which electromagnetic waves can be coupled and decoupled.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist als Bestandteil eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen aus der DE 10 2005 053 683 A1 der Anmelderin bekannt. Bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzsystem bzw. dessen Kraftstoffinjektor ist es vorgesehen, dass an der Außenwand des Kraftstoffinjektors im Bereich einer Hochdruckbohrung ein Sensorelement angeordnet ist, das eine Deformation des Injektorgehäuses infolge eines sich in der Hochdruckbohrung ändernden Drucks erfasst. Anhand der Deformation der Hochdruckbohrung lässt sich zumindest indirekt auf eine Position eines in dem Kraftstoffinjektor befindlichen Einspritzglieds, insbesondere in Form einer Düsennadel, schließen. Dadurch ist es möglich, insbesondere den Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt des Einspritzglieds zu erfassen, um damit, insbesondere über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors betrachtet, aufgrund von Verschleiß oder sonstigen Umständen Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte des Einspritzglieds anzupassen. Dies hat zur Folge dass sich über der Lebensdauer des Kraftstoffinjektors Abgasgrenzwerte einhalten lassen bzw. ein Leistungsverlust vermieden wird. Das aus der DE 10 2005 053 683 A1 bekannte Sensorelement bzw. die Sensoreinrichtung weist wenigstens einen Dehnmessstreifen auf, der mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist. Insbesondere ist es vorgesehen, den Dehnmessstreifen im Bereich des Injektorgehäuses mit diesem zu verkleben, zu verschweißen oder zu verlöten. Auch ist die Möglichkeit angesprochen, Halbleiterchips zur Erfassung der Deformation zu verwenden. Problematisch dabei ist, dass die verwendeten Sensorelemente eine relativ geringe Auflösung aufweisen, bzw. dass es erforderlich ist, die Sensorelemente durch eine entsprechende Gestaltung beispielsweise des Injektorgehäuses derart anzuordnen, dass am Befestigungsort des Sensorelements das Injektorgehäuse eine besonders große Deformation aufweist. Dies wird beispielsweise durch Anbringen von Abflachungen o.ä. erreicht, so dass die Wandstärke zwischen beispielsweise der Hochdruckbohrung und dem Sensorelement reduziert ist.Such a fuel injector is as part of a fuel injection system for internal combustion engines from the DE 10 2005 053 683 A1 the applicant known. In the known fuel injection system or its fuel injector, it is provided that on the outer wall of the fuel injector in the region of a high pressure bore, a sensor element is arranged, which detects a deformation of the injector due to a changing pressure in the high pressure bore. On the basis of the deformation of the high-pressure bore can be at least indirectly close to a position of an injector located in the fuel injector, in particular in the form of a nozzle needle. This makes it possible, in particular, to detect the opening or closing time of the injection member so as to adapt, in particular over the service life of the fuel injector, due to wear or other circumstances, opening or closing times of the injection member. As a result, exhaust gas limit values can be maintained over the service life of the fuel injector or a loss of power can be avoided. That from the DE 10 2005 053 683 A1 known sensor element or the sensor device has at least one strain gauge, which is connected to an evaluation device. In particular, it is provided to glue the strain gauges in the region of the injector with this, welded or soldered. Also, the possibility of using semiconductor chips to detect the deformation is addressed. The problem with this is that the sensor elements used have a relatively low resolution, or that it is necessary to arrange the sensor elements by a corresponding design, for example, the injector such that at the mounting location of the sensor element, the injector has a particularly large deformation. This is done, for example, by attaching flats or the like. achieved, so that the wall thickness between, for example, the high-pressure bore and the sensor element is reduced.

Darüber hinaus ist es aus der WO 99/32783 bekannt, innerhalb des Injektorgehäuses im Bereich einer Ablaufbohrung zwischen einem Steuerraum und einem Niederdruckbereich des Injektors eine Sensoreinrichtung anzuordnen, die über eine Deformation des die Ablaufbohrung begrenzenden Wandabschnitts auf den Druck im Steuerraum und somit auf die Bewegung der Düsennadel schließt. Nachteilig dabei ist, dass die Anordnung derartiger Sensoreinrichtungen innerhalb des Injektorgehäuses relativ aufwendig gestaltete, da hochdruckfeste Sensoreinrichtungen erfordern. In addition, it is from the WO 99/32783 known within the injector in the region of a drain hole between a control chamber and a low pressure region of the injector to arrange a sensor device which includes a deformation of the drain hole limiting wall portion on the pressure in the control chamber and thus on the movement of the nozzle needle. The disadvantage here is that the arrangement of such sensor devices within the injector relatively expensive designed, since high pressure resistant sensor devices require.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass auch relativ geringe Deformationen des Injektorgehäuses, gemeint sind hierbei Deformationen im Bereich von wenigen 100nm, zuverlässig und genau zu erfassen, wobei an dem Injektorgehäuse möglichst geringe Änderungen konstruktiver Art erforderlich sein sollen. Based on the illustrated prior art, the present invention seeks to further develop a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that even relatively small deformations of the injector, meaning in this case deformations in the range of a few 100nm, reliably and accurately detect on the injector as small as possible structural changes should be required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung einen Hohlleiter aufweist, in den elektromagnetische Wellen ein- und auskoppelbar sind. Die Verwendung eines Hohlleiters als Messelement hat insbesondere den Vorteil, dass mittels Hochfrequenzmesstechnik kleinste Aufweitungen detektiert werden können. Die Verwendung eines Hohlleiters schafft damit die Möglichkeit, eine besonders hohe Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung bzw. eine hohe Auflösung zu gewährleisten, so dass relativ genau auf die Stellung des Einspritzglieds (Düsennadel) geschlossen werden kann.This object is achieved in a fuel injector with the features of claim 1, characterized in that the sensor device comprises a waveguide, in the electromagnetic waves on and be coupled out. The use of a waveguide as a measuring element has the particular advantage that extremely small expansions can be detected by means of high-frequency measuring technology. The use of a waveguide thus creates the possibility of ensuring a particularly high sensitivity of the sensor device or a high resolution, so that it can be concluded relatively accurately on the position of the injection member (nozzle needle).

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.

Grundsätzlich kann der Hohlleiter einen beliebigen Querschnitt, wie einen runden Querschnitt, einen ovalen Querschnitt, oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Hohlleiters mit einem rechteckigen Querschnitt, wobei dieser in Umfangsrichtung um das Injektorgehäuse angeordnet ist. Alternativ ist es auch denkbar, den Hohlleiter im Bereich einer Längsnut bzw. in Längsrichtung in Bezug auf das Injektorgehäuse anzuordnen.In principle, the waveguide can have any desired cross section, such as a round cross section, an oval cross section, or a rectangular cross section. Particularly preferred is the use of a waveguide with a rectangular cross-section, which is arranged in the circumferential direction around the injector. Alternatively, it is also conceivable to arrange the waveguide in the region of a longitudinal groove or in the longitudinal direction with respect to the injector housing.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Hohlleiter in Form wenigstens einer Windung um das Injektorgehäuse angeordnet ist. Dabei ist es wesentlich, dass bei einer Erhöhung der Anzahl der Windungen des Hohlleiters durch eine Verlängerung des Hohlleiters die Empfindlichkeit bzw. Auflösung der Sensoreinrichtung erhöht bzw. verbessert werden kann. Bevorzugt ist daher eine Anordnung mit möglichst vielen Windungen um das Injektorgehäuse.In particular, it is provided that the waveguide is arranged in the form of at least one turn around the injector housing. It is essential that with an increase in the number of turns of the waveguide by an extension of the waveguide, the sensitivity or resolution of the sensor device can be increased or improved. Therefore, an arrangement with as many windings around the injector housing is preferred.

In einer ersten konstruktiven Ausgestaltung der Sensoreinrichtung ist es vorgesehen, dass der Hohlleiter als ein von dem Injektorgehäuse separates Bauteil ausgebildet und am Außenumfang des Injektorgehäuses angeordnet ist. Diese konstruktive Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass der Außenumfang des Injektorgehäuses gegenüber einem Kraftstoffinjektor, der keine Sensoreinrichtung aufweist, nicht verändert werden muss. Die Verbindung zwischen dem Hohlleiter und dem Injektorgehäuse kann in diesem Fall beispielsweise in vorteilhafter Weise durch eine Klebeverbindung o.ä. erfolgen. Wichtig ist nur, dass eine derartige Anlage des Hohleiters am Außenumfang des Injektorgehäuses ermöglicht wird, bei der eine Deformation des Injektorgehäuses von dem Hohlleiter erfasst wird bzw. möglichst in vollem Maß aus den Hohlleiter übertragen wird.In a first structural embodiment of the sensor device, it is provided that the waveguide is designed as a separate component from the injector housing and is arranged on the outer circumference of the injector housing. This structural design has the particular advantage that the outer circumference of the injector towards a fuel injector, which has no sensor device, does not need to be changed. The connection between the waveguide and the injector in this case, for example, in an advantageous manner by an adhesive bond or the like. respectively. It is only important that such a system of the waveguide is made possible on the outer circumference of the injector, in which a deformation of the injector is detected by the waveguide and is transmitted as possible in full measure from the waveguide.

In konstruktiv alternativer sowie besonders bevorzugter Ausgestaltung der Sensoreinrichtung ist es vorgesehen, dass der Hohlleiter durch eine Ausnehmung am Außenumfang des Injektorgehäuses zusammen mit einem die Ausnehmung überdeckenden Element ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung der Sensoreinrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass die Baugröße des Injektorgehäuses bzw. des Kraftstoffinjektors in Bezug auf dessen Querschnitt nur unwesentlich zunimmt, so dass ein derartiger Kraftstoffinjektor üblicherweise ohne bauliche Veränderungen in der Brennkraftmaschine alternativ zu einem Kraftstoffinjektor ohne Sensoreinrichtung verwendet werden kann. Wesentlich dabei ist, dass das die Ausnehmung überdeckende Element aus (elektrisch) gut leitendem Material, beispielsweise Blech besteht.In a structurally alternative and particularly preferred embodiment of the sensor device, it is provided that the waveguide is formed by a recess on the outer circumference of the injector housing together with an element covering the recess. Such a design of the sensor device has the particular advantage that the size of the injector housing or of the fuel injector increases only insignificantly with respect to its cross section, so that such a fuel injector can usually be used without structural changes in the internal combustion engine as an alternative to a fuel injector without sensor device. It is essential that the recess covering element consists of (electrically) highly conductive material, such as sheet metal.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Sensoreinrichtung sieht vor, dass eine Einrichtung zum Einkoppeln von elektromagnetischen Wellen in den Hohlleiter dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Wellen des Grundmodes H10 zu erzeugen. Insbesondere wird dabei die Grenzfrequenz des Hohlleiters benutzt. Dies hat den Vorteil, da sich die Impedanz des Hohlleiters in der Nähe der Grenzfrequenz sehr stark ändert, die Impedanz als Maß für die Druckänderung bzw. die Deformation sehr gut ausgewertet werden kann. A further advantageous embodiment of the sensor device provides that a device for coupling electromagnetic waves into the waveguide is designed to generate electromagnetic waves of the basic mode H10. In particular, the cutoff frequency of the waveguide is used. This has the advantage that the impedance of the waveguide changes very much in the vicinity of the cutoff frequency, and the impedance can be evaluated very well as a measure of the pressure change or the deformation.

Hinsichtlich der Frequenzen der in dem Hohlleiter eingekoppelten elektromagnetischen Wellen sind diese abhängig von den fertigbaren Hohlleiterdimensionen, der Frequenzzulassungsbestimmungen weltweit und der Verfügbarkeit von automotiv tauglichen Halbleitertechnologien. Aus Sicht der Halbleitertechnologie ist insbesondere ein Frequenzbereich zwischen 50GHz und 200GHz von Vorteil. Ganz besonders bevorzugt ist ein Frequenzbereich zwischen 122GHz und 123GHz (ISM-Band) zur Verwendung vorgesehen. Anstelle einer Einzelfrequenzanwendung kann auch ein moduliertes Auswerteverfahren verwendet werden.With regard to the frequencies of the coupled electromagnetic waves in the waveguide, these are dependent on the manufacturable waveguide dimensions, the frequency licensing provisions worldwide and the availability of automotive grade semiconductor technologies. From the point of view of semiconductor technology, a frequency range between 50 GHz and 200 GHz is particularly advantageous. Most preferably, a frequency range between 122GHz and 123GHz (ISM band) is provided for use. Instead of a single-frequency application, a modulated evaluation method can also be used.

Die Grenzfrequenz ergibt sich bei einem einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Hohlleiter durch die Wahl der Breite des Hohlleiters. Die Höhe des Hohlleiters beeinflusst bei einem H10-Mode das Impedanzniveau. Daher ist es in einer bevorzugter Anordnung bzw. Ausbildung des Hohlleiters bei rechteckförmigem Querschnitt vorgesehen, dass die Seite des Querschnitts des Hohlleiters mit der kleineren Ausdehnung in Umfangsrichtung des Injektorgehäuses und die Seite der größeren Ausdehnung in radialer Richtung des Injektorgehäuses angeordnet ist. The cutoff frequency results in a waveguide having a rectangular cross-section through the choice of the width of the waveguide. The height of the waveguide affects the impedance level in an H10 mode. Therefore, in a preferred arrangement of the waveguide with a rectangular cross-section, it is provided that the side of the cross section of the smaller-diameter waveguide is arranged in the circumferential direction of the injector case and the larger-dimension side in the radial direction of the injector case.

Des Weiteren kann es ggf. erforderlich sein, die Breite des Hohlleiters kontinuierlich zu verkleinern, um die Grenzfrequenz im ISM-Band zu halten. Bevorzugt ist eine derartige Verkleinerung des Querschnitts durch eine Reduktion der Größe der Seite mit der größeren Ausdehnung.Furthermore, it may be necessary to continuously reduce the width of the waveguide to keep the cut-off frequency in the ISM band. Preferably, such a reduction of the cross-section is by a reduction of the size of the side with the larger extent.

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 from the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 einen ersten erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor unter Verwendung eines Hohlleiters als Bestandteil der Sensoreinrichtung in einer Seitenansicht, 1 a first fuel injector according to the invention using a waveguide as part of the sensor device in a side view,

2 eine Ansicht auf die Sensoreinrichtung, wie sie bei dem Kraftstoffinjektor gemäß 1 verwendet wird, in Draufsicht, 2 a view of the sensor device, as in the fuel injector according to 1 is used, in plan view,

3 einen gegenüber 1 abgewandelten Kraftstoffinjektor unter Verwendung eines spiralförmigen Hohlleiters in Seitenansicht, 3 one opposite 1 modified fuel injector using a helical waveguide in side view,

4 den bei dem Kraftstoffinjektor gemäß 3 verwendeten Hohlleiter in einer perspektivischen Darstellung, 4 in the fuel injector according to 3 used waveguide in a perspective view,

5 einen nochmals modifizierten Kraftstoffinjektor, bei dem der Hohlleiter teilweise durch Einfräsungen am Umfang des Injektorgehäuses ausgebildet ist, in Seitenansicht und 5 a modified fuel injector, in which the waveguide is partially formed by milled on the circumference of the injector, in side view and

6 ein Diagramm zur Erläuterung der Impedanz über der Frequenz. Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. 6 a diagram illustrating the impedance over the frequency. The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In der 1 ist ein erster erfindungsgemäßer Kraftstoffinjektor 10 dargestellt, wie er als Bestandteil eines Common-Rail-Einspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff in den nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine dient. Der Kraftstoffinjektor 10 weist ein Injektorgehäuse 11 auf, das in der Praxis aus mehreren, in axialer Richtung aneinander anschließenden Bauteilen ausgebildet ist. An dem der Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich 12 des Injektorgehäuses 11 sind im Einzelnen nicht erkennbare Einspritzöffnungen im Injektorgehäuse 11 ausgebildet, über die durch eine entsprechende Ansteuerung eines in dem Injektorgehäuse 11 angeordneten Einspritzglieds (Düsennadel) Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzbar ist. Ferner ist innerhalb des Injektorgehäuses 11 ein Hochdruckraum ausgebildet, der mit den genannten Einspritzöffnungen hydraulisch verbunden ist. Der Hochdruckraum seinerseits ist über eine ebenfalls im Injektorgehäuse 11 ausgebildete Hochdruckbohrung 13, die in der 1 lediglich beispielhaft und ausschnittsweise dargestellt ist, mit einem Hochdruckanschluss 14 hydraulisch verbunden. Der Hochdruckanschluss 14 ist wiederum über eine (nicht gezeigte) Verbindungsleitung mit einem unter Hochdruck stehenden Kraftstoffspeicher (Rail) verbunden. In the 1 is a first inventive fuel injector 10 illustrated as it serves as part of a common rail injection system for injecting fuel into the combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine. The fuel injector 10 has an injector housing 11 on, which is formed in practice from several, in the axial direction adjacent components. At the end of the engine facing end 12 of the injector housing 11 are not in detail recognizable injection openings in the injector housing 11 formed over the by an appropriate control of a in the injector 11 arranged injection member (nozzle needle) fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine can be injected. Further, within the injector housing 11 a high-pressure space is formed, which is hydraulically connected to said injection openings. The high-pressure chamber in turn is also in the injector housing 11 trained high-pressure bore 13 in the 1 is shown only by way of example and in part, with a high-pressure connection 14 hydraulically connected. The high pressure connection 14 is in turn connected via a (not shown) connecting line with a high-pressure fuel storage (rail).

Erfindungswesentlich ist eine im Bereich des Injektorgehäuses 11, insbesondere im Bereich eines Haltekörpers 15 des Injektorgehäuses 11 angeordnete Sensoreinrichtung 20 zur Erfassung einer Deformation des Injektorgehäuses 11 bzw. des Haltekörpers 15. Wesentlich dabei ist, dass im Bereich der Sensoreinrichtung 20 auch die angesprochene Hochdruckbohrung 13 bzw. der angesprochene Hochdruckraum angeordnet bzw. ausgebildet ist. Essential to the invention is one in the region of the injector housing 11 , in particular in the region of a holding body 15 of the injector housing 11 arranged sensor device 20 for detecting a deformation of the injector housing 11 or the holding body 15 , It is essential that in the area of the sensor device 20 also the mentioned high-pressure bore 13 or the addressed high pressure chamber is arranged or formed.

Die Sensoreinrichtung 20 umfasst bei dem in der 1 dargestellten Kraftstoffinjektor 10 einen Hohlleiter 21 mit rechteckförmigem (Innen-)Querschnitt in Form eines Hohlleiterrings 22. Der Hohlleiterring 22 umgibt den Außenumfang des Haltekörpers 15 derart, dass der Hohlleiterring 22 entweder unmittelbar auf dem Außenumfang des Haltekörpers 15 angeordnet oder aber mit diesem verbunden ist, beispielsweise über eine Klebeschicht, Lötschicht oder ähnlichem. Wesentlich ist, dass entsprechend der Darstellung der 2 eine Deformation des Haltekörpers 15 bzw. des Injektorgehäuses 11 infolge einer Druckerhöhung des hydraulischen Drucks in der Hochdruckbohrung 13 (bzw. dem Hochdruckraum) entsprechend der Pfeile 23 zu einer Deformation bzw. radialen Aufweitung des Hochdruckrings 22 führt. Die Anordnung des Hohlleiterrings 22 ist darüber hinaus derart, dass dieser mit seiner Mittelebene 24 senkrecht zur Längsachse 25 des Injektorgehäuses 11 angeordnet ist. The sensor device 20 includes in the in the 1 illustrated fuel injector 10 a waveguide 21 with a rectangular (inner) cross section in the form of a waveguide ring 22 , The waveguide ring 22 surrounds the outer periphery of the holding body 15 such that the waveguide ring 22 either directly on the outer circumference of the holding body 15 arranged or connected to this, for example via an adhesive layer, solder layer or the like. It is essential that according to the presentation of the 2 a deformation of the holding body 15 or of the injector housing 11 due to a pressure increase of the hydraulic pressure in the high pressure bore 13 (or the high-pressure chamber) according to the arrows 23 to a deformation or radial expansion of the high-pressure ring 22 leads. The arrangement of the waveguide ring 22 is beyond that such that this with its middle plane 24 perpendicular to the longitudinal axis 25 of the injector housing 11 is arranged.

Neben dem Hohlleiterring 22 umfasst die Sensoreinrichtung 20 darüber hinaus eine lediglich symbolisch dargestellte Hochfrequenzschaltung 28, die dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Wellen in den Innenquerschnitt des Hohlleiterrings 12 einzukoppeln und auszukoppeln. Die Hochfrequenzschaltung 28 ist über eine Verbindung 29 mit einer Auswerteschaltung 30 verbunden. Aus Temperaturgründen ist es sinnvoll, die Hochfrequenzschaltung 28 der Sensoreinrichtung 20 möglichst auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine abgewandten Seite, insbesondere im Bereich des Steckerkörpers zur elektrischen Kontaktierung/Ansteuerung des Kraftstoffinjektors 10 anzuordnen.In addition to the waveguide ring 22 includes the sensor device 20 In addition, only a high frequency circuit shown symbolically 28 , which is adapted to electromagnetic waves in the inner cross section of the waveguide ring 12 to couple and uncouple. The high frequency circuit 28 is about a connection 29 with an evaluation circuit 30 connected. For temperature reasons, it makes sense, the high-frequency circuit 28 the sensor device 20 preferably on the side facing away from the combustion chamber of the internal combustion engine, in particular in the region of the plug body for electrical contacting / control of the fuel injector 10 to arrange.

Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hohlleiterring 22 als ein von dem Injektorgehäuse 11 bzw. dem Haltekörper 15 separates Bauteil ausgebildet. Beispielhaft weist die größere Abmessung B des Querschnitts des Hohlleiterrings 22 bzw. des Hohlleiters 21 eine Breite von ca. 1,2mm auf, während die Höhe H des Hohlleiterrings 22 bzw. des Hohlleiters 21 ca. 0,6mm beträgt. Wie aus der Zusammenschau der 1 und 2 ferner erkennbar ist, verläuft die Breite B des Hohlleiterrings 22 in radialer Richtung des Injektorgehäuses 11, während die Höhe H in tangentialer Richtung verläuft. In the in the 1 illustrated embodiment, the waveguide ring 22 as one of the injector housing 11 or the holding body 15 formed separate component. By way of example, the larger dimension B has the cross section of the waveguide ring 22 or the waveguide 21 a width of about 1.2mm, while the height H of the waveguide ring 22 or the waveguide 21 about 0.6mm. As from the synopsis of 1 and 2 can also be seen, the width B of the waveguide ring runs 22 in the radial direction of the injector housing 11 while the height H is in the tangential direction.

Der in der 3 dargestellte Kraftstoffinjektor 10a unterscheidet sich von dem Kraftstoffinjektor 10 dadurch, dass der Hohlleiter 21a in Form einer Hohlleiterspirale 32 ausgebildet ist. Die Hohlleiterspirale 32 umfasst mehrere, im Ausführungsbeispiel vier Windungen 33, die in Bezug zur Längsachse 25 des Injektorgehäuses 11 in einem leicht schrägen Winkel angeordnet sind bzw. verlaufen. Die im Einzelnen nicht dargestellte Hochfrequenzschaltung 28 koppelt in das eine Ende 34 der Hohlleiterspirale 32 elektromagnetische Wellen ein, die am anderen Ende 35 reflektiert werden, so dass die Wellen wiederum am Ende 34 ausgekoppelt werden können. Es bildet sich dabei eine stehende Welle in Abhängigkeit der Deformation des Hohlleiters 21a aus. Bei dem Kraftstoffinjektor 10a ist die Hohlleiterspirale 32 ebenfalls als ein von dem Injektorgehäuse 11 separates Bauteil ausgebildet (4).The Indian 3 illustrated fuel injector 10a is different from the fuel injector 10 in that the waveguide 21a in the form of a waveguide spiral 32 is trained. The waveguide spiral 32 includes several, in the exemplary embodiment four turns 33 that are related to the longitudinal axis 25 of the injector housing 11 are arranged or extend at a slightly oblique angle. The not shown in detail high-frequency circuit 28 couples in one end 34 the waveguide spiral 32 electromagnetic waves at the other end 35 be reflected, so that the waves turn in the end 34 can be disconnected. It forms a standing wave as a function of the deformation of the waveguide 21a out. At the fuel injector 10a is the waveguide spiral 32 also as one of the injector housing 11 separate component formed ( 4 ).

In der 5 ist ein Kraftstoffinjektor 10b dargestellt, bei dem am Außenumfang des Injektorgehäuses 11b bzw. des Haltekörpers 15b eine Aussparung 36 zur Ausbildung eines Hohlleiters 37 ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aussparung 36 spiralförmig ausgebildet und weist eine Nutform auf, die rechteckförmig ausgebildet ist. Beispielsweise am Außenumfang des Haltekörpers 15b ist um diesen im Bereich der Aussparung 36 ein Abdeckelement 38 angeordnet, das die Aussparung 36 (vollständig) überdeckt. Die Aussparung 36 bildet somit zusammen mit dem Abdeckelement 38 den Hohlleiter aus. In the 5 is a fuel injector 10b shown in which on the outer circumference of the injector 11b or the holding body 15b a recess 36 for the formation of a waveguide 37 is trained. In the illustrated embodiment, the recess 36 formed spirally and has a groove shape, which is rectangular. For example, on the outer circumference of the holding body 15b is around this in the area of the recess 36 a cover element 38 arranged that the recess 36 (completely) covered. The recess 36 thus forms together with the cover 38 the waveguide.

Eine Druckerhöhung in der Hochdruckbohrung 13 führt zu einer Verformung bzw. Verlängerung des Hohlleiters 21, 21a. Dadurch ergibt sich eine Änderung der Impedanz des Hohlleiters 21, 21a. Hierbei kann die Grenzfrequenz des Hohlleiters 21, 21a benutzt werden, da sich die Impedanz des Hohlleiters 21, 21a in der Nähe seiner Grenzfrequenz sehr stark ändert und damit von der Auswerteeinrichtung 30 sehr gut ausgewertet werden kann. Die Grenzfrequenz ist die kleinste Frequenz, bei der sich der Grundmode H10 in einem Rechteck-Hohlleiter ausbreitungsfähig ist. Bevorzugt wird das ISM-Frequenzband zwischen 122GHz und 123GHz benutzt. An increase in pressure in the high-pressure bore 13 leads to a deformation or extension of the waveguide 21 . 21a , This results in a change in the impedance of the waveguide 21 . 21a , Here, the cutoff frequency of the waveguide 21 . 21a be used because the impedance of the waveguide 21 . 21a near its cutoff frequency changes very much and thus from the evaluation 30 can be evaluated very well. The cutoff frequency is the smallest frequency at which the fundamental mode H10 in a rectangular waveguide is capable of spreading. Preferably, the ISM frequency band is used between 122GHz and 123GHz.

In der 6 ist der Betrag eines Streuparameters über der Frequenz dargestellt (Verhältnis von reflektierter zur hinlaufenden Spannungswelle). Die Änderung des Streuparameters wird zur Messung der Einspritzdauer als Differenz zwischen dem Öffnungs- und dem Schließzeitpunkt des Einspritzglieds (Düsennadel) verwendet.In the 6 the amount of a scattering parameter over the frequency is shown (ratio of reflected to outgoing voltage wave). The change of the scattering parameter is used to measure the injection duration as a difference between the opening and closing timing of the injector (nozzle needle).

Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10, 10a, 10b kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The fuel injector described so far 10 . 10a . 10b 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

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005053683 A1 [0002, 0002]
WO 99/32783 [0003]

Claims

Fuel injector ( 10 ; 10a ; 10b ), with an injector housing ( 11 ; 11b ), in which a high-pressure bore ( 13 ) or a high pressure space is formed, and with a sensor device ( 20 ) for detecting a deformation of the injector housing ( 11 ; 11b ) in the area of the high-pressure bore ( 13 ) or the high-pressure chamber, wherein the sensor device ( 20 ) on an outer wall of the injector housing ( 11 ; 11b ) is arranged in operative connection with the latter, characterized in that the sensor device ( 20 ) a waveguide ( 21 ; 21a ; 37 ), in which electromagnetic waves can be coupled in and out.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the waveguide ( 21 ; 21a ; 37 ) has a rectangular cross section and in the circumferential direction around the injector ( 11 ; 11b ) is arranged.

Fuel injector according to claim 2, characterized in that the waveguide ( 21 ; 21a ; 37 ) in the form of at least one turn ( 33 ) around the injector housing ( 11 ; 11b ; 37 ) is arranged.

Fuel injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the waveguide ( 21 ; 21a ) as one of the injector housing ( 11 ) is formed separate component and on the outer circumference of the injector ( 11 ) is arranged.

Fuel injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the waveguide ( 37 ) through a recess ( 36 ) on the outer circumference of the injector housing ( 11b ) together with a recess ( 36 ) covering element ( 38 ) is trained.

Fuel injector according to one of claims 1 to 5, characterized in that a device ( 28 ) for coupling electromagnetic waves into the waveguide ( 21 ; 21a ; 37 ) is adapted to generate electromagnetic waves of the basic mode H10.

Fuel injector according to one of claims 1 to 6, characterized in that the frequency of the in the waveguide ( 21 ; 21a ; 37 ) coupled electromagnetic waves in the frequency range between 50GHz and 200GHz, in particular between 122GHz and 123GHz.

Fuel injector according to one of claims 2 to 7, characterized in that the side of the cross section of the waveguide with the smaller extension (H) in the circumferential direction of the injector ( 11 ; 11b ) and the side with the greater extent (B) in the radial direction of the injector ( 11 ; 11b ) is arranged.

Fuel injector according to one of claims 2 to 8, characterized in that the cross section of the waveguide ( 21 ; 21a ; 37 ) viewed along its length in the propagation direction of the electromagnetic waves decreases.

Fuel injector according to claim 9, characterized in that the cross section of the waveguide ( 21 ; 21a ; 37 ) is reduced continuously by a reduction in the size of the larger expansion side (B).