DE19945673A1 - Einspritzdüse für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Einspritzdüse für Verbrennungsmotoren

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Abstract

Eine Einspritzdüse (80) für Verbrennungsmotoren hat in ihrem Innen- oder Außenraum einen Sensor (50) zur Messung des Kraftstoffflusses durch die Einspritzdüse oder eines sonstigen Zustandsparameters des Kraftstoffs. Der Sensor (50) ist durch eine druckdichte elektrische Durchführung (9), die sich im Gehäuse (81) der Einspritzdüse (80) befindet, mit dem Außenraum verbunden. Ein rückgekoppeltes Sensor-Aktor-System ermöglicht die exakte Steuerung der Einspritzmenge in den Brennraum bei den einzelnen Injektionen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luftgemisches ist es besonders wichtig, daß eine feine Verteilung des Kraftstoffes beispielsweise Benzin, Diesel oder Kerosin, mit der notwendigen Verbrennungsluft erreicht wird. Dies wird durch Einspritzdüsen erreicht, die den Kraftstoff fein verteilt und in der notwendigen Menge dem Brennraum eines Motors zuführen. Eine derartige Einspritzdüse ist in einem Artikel der Zexel Corporation im AMAA Konferenzband (ISBN 3-540-64091-6) S. 233 beschrieben.
Bei den bekannten Einspritzdüsen bzw. Einspritzvorrichtungen wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei jeder Injektion durch eine möglichst genaue vorherige Kalibrierung der Einspritzdüse bzw. des Injektors festgelegt. Es wird also schon bei der Herstellung der Einspritzdüse festgelegt, welche Kraftstoffmenge bei einem Einspritzimpuls bzw. Injektionsvorgang in den Brennraum gelangt. Bedingt durch Fertigungstoleranzen ergeben sich jedoch Schwankungen der Einspritzmenge bei einer Injektion zwischen den hergestellten Einspritzdüsen.
Um besonders große Abweichungen vom Normalwert zu vermeiden, erfolgt eine Aussonderung der betreffenden Einspritzdüsen bei der Herstellung, wodurch hohe Kosten entstehen. Darüber hinaus ist die Kalibrierung relativ aufwendig. Hinzu kommt, daß keine individuelle Kennlinienkurve für jeden Injektor nach der Fertigung vorhanden ist. Daher variiert im Betrieb die Einspritzmenge von Injektor zu Injektor, ebenso wie von einem Einspritzvorgang zum nächsten. Die Genauigkeit der Einspritzmenge ist deshalb eingeschränkt.
Beim Betrieb des Motors hat die eingeschränkte Genauigkeit der Einspritzmenge zur Folge, daß eine erhöhte Gefahr einer schlechten Gemischbildung besteht, d. h., daß das Mischungsverhältnis zwischen Kraftstoff und Luft ungünstig ist. Eine Folge davon ist, daß ein Teil des Kraftstoffes unverbrannt die Brennkammer verläßt und schädliche Abgase erzeugt. Weiterhin ergibt sich bei einem ungünstigen Mischungsverhältnis ein schlechterer Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einspritzdüse für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mit der die Einspritzmenge mit erhöhter Genauigkeit bestimmt bzw. festgelegt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Einspritzdüse gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse für Verbrennungskraftmaschinen umfaßt ein Gehäuse, das ein oder mehrere Einspritzöffnungen aufweist, sowie einen Innenraum zur Zufuhr von Kraftstoff zu den Einspritzöffnungen, wobei im Innen- oder Außenraum der Einspritzdüse ein Meßelement angeordnet ist, um den Kraftstoffdurchfluß und/oder einen sonstigen Zustandsparameter des Kraftstoffs zu messen. Dadurch kann für jede Einspritzdüse individuell die tatsächliche Einspritzmenge während der jeweiligen Injektion bestimmt werden. Durch Messung weiterer Zustandparameter des Kraftstoffs, wie beispielsweise Druck oder Temperatur, kann der Verbrennungsvorgang noch weiter optimiert werden.
Vorzugsweise ist das Meßelement im Innenraum und durch eine druckdichte elektrische Durchführung im Gehäuse der Einspritzdüse mit dem Außenraum verbunden.
Bevorzugt ist das Meßelement an einen Regelkreis zur Steuerung der Einspritzmenge gekoppelt. Dadurch wird ein rückgekoppeltes Sensor-Aktor-System erreicht, wodurch eine direkte, unmittelbare Optimierung der eingespritzten Kraftstoffmenge entsprechend den momentanen Anforderungen erfolgen kann.
Vorteilhafterweise ist die elektrische Durchführung aus mehreren Schichten aufgebaut, die jeweils eine oder mehrere Durchkontaktierungen aufweisen, wobei die Durchkontaktierungen zweier benachbarter Schichten z. B. versetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch wird eine besonders hohe Druckfestigkeit im Bereich der elektrischen Durchführung erreicht. Der Drucksensor bzw. das Meßelement kann aber auch einfach durch eine Membran vom Innen- oder Außenraum getrennt sein.
Die elektrische Durchführung kann z. B. laterale Leiterbahnen umfassen, welche die in den einzelnen Schichten befindlichen Durchkontaktierungen zu einem durchgehenden Leitungselement verbinden. Bevorzugt verlaufen die lateralen Leiterbahnen zwischen aneinandergrenzenden Schichten. Dadurch lastet der Druck nicht auf den einzelnen Durchkontaktierungen, sondern wird über die Schichtflächen verteilt.
Vorteilhafterweise umfaßt die elektrische Durchführung ein Trennelement aus Keramik, das z. B. geschichtet bzw. mehrlagig ausgestaltet ist. In den einzelnen Schichten können ein oder mehrere durchgehenden Löcher angeordnet sein, die mit einem elektrisch leitenden Material versehen sind. Beispielsweise kann in den durchgehenden Löchern eine Metallpaste eingebracht sein. Dadurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Herstellung, z. B. mittels Batch-Prozessierung, wobei dennoch ein hoher Miniaturisierungsgrad der elektrischen Durchführung bei hoher Festigkeit erreicht wird.
Vorzugsweise ist die elektrische Durchführung aus Keramik in Green-Tape-Technologie gefertigt. Die einzelnen Schichten haben z. B. eine Dicke von 10 bis 200 µm, vorzugsweise 60 bis 100 µm, und insbesondere ca. 80 µm. Durch diese Maßnahmen wird eine besonders rationelle kostengünstige Herstellung bei einer sehr kleinen Bauweise und dennoch hoher Festigkeit erreicht.
Das Meßelement kann z. B. ein Drucksensor mit einer Membran sein und/oder als Dehnmeßstreifen vorliegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Einspritzdüse geschaffen, die eine Sensorik zur Bestimmung der Kraftstoffmenge umfaßt, die von der Einspritzdüse abgegeben wird, wobei die Sensorik miniaturisiert und in die Düse integriert ist. Durch Mengenbestimmung direkt am Austritt wird eine erhöhte Mengenstabilität von Injektor zu Injektor und von Einspritzung zu Einspritzung erzielt, wobei insbesondere auch eine rückgekoppelte Regelung möglich ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine Einspritzdüse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den vorderen Bereich der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Einspritzdüse zeigt;
Fig. 3 das Meßelement und die elektrische Durchführung der erfindungsgemäßen Einspritzdüse in einer Explosionsdarstellung zeigt;
Fig. 4 das Meßelement und die elektrische Durchführung schematisch als Schnittansicht zeigt;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht durch die elektrische Durchführung im Gehäuse der Einspritzdüse zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Einspritzdüse 80 für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer druckdichten elektrischen Durchführung 9. Die elektrische Durchführung 9 erstreckt sich durch einen Bereich des Gehäuses 81 der Einspritzdüse 80 in ihren Innenraum. Dort ist ein Sensor angebracht, mit dem der Kraftstofffluß innerhalb der Einspritzdüse 80 gemessen wird. Über außen gelegene Leitungen 82 wird der im Innenraum der Einspritzdüse 80 gelegene Sensor mit Strom versorgt. Die erhaltenen Meßsignale werden im Betrieb über die Leitungen 82 einem Regelkreis zugeführt, der die Einspritzmenge des Kraftstoffs bzw. die Öffnung des Einspritzventils steuert. Im Innenraum der Einspritzdüse 80, der vom Kraftstoff durchströmt wird, herrscht z. B. ein Druck von ca. 1500 bar, dem die elektrische Durchführung standhält.
Selbstverständlich sind auch andere Arten von Sensoren im Innenraum der Einspritzdüse 80 möglich, die verschiedene Parameter messen können, wie z. B. den Druck oder die Temperatur des Kraftstoffs. Über die erfindungsgemäße elektrische Durchführung ist der jeweilige Sensor mit dem Außenraum zur Weitergabe der Meßsignale und/oder zur Stromversorgung elektrisch verbunden.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den vorderen Bereich der Einspritzdüse 80 mit der elektrischen Durchführung 9. Das zylindrische Gehäuse 81 der Einspritzdüse 80 hat an seinem vorderen Ende mehrere Düsenöffnungen 82. Im Inneren des Gehäuses 81 befindet sich eine bewegliche Ventilnadel 90, die zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum des Motors die Düsenöffnungen 82 frei gibt. Dazu wird bei jeder Einspritzung die Ventilnadel 90 in Richtung des Pfeils B nach oben bewegt, so daß sich die Nadelspitze vom Nadelsitz abhebt und Kraftstoff aus dem Innenraum 84 durch die Düsenöffnungen 82 herausgestoßen wird. Der Kraftstoff befindet sich im Innenraum 84 zwischen der Gehäusewandung 81 und der Ventilnadel 90 der Einspritzdüse 80.
Die druckdichte elektrische Durchführung 9 befindet sich in einem Bereich der Gehäusewandung 81 und bildet einen druckdichten Verschluß, so daß unter dem hohen Druck im Innenraum 84 der Einspritzdüse 80 kein Kraftstoff durch die elektrische Durchführung nach außen strömen kann. Im Innenraum 84 der Einspritzdüse 80 ist als Sensor ein Meßelement 50 angeordnet, das zur Messung des Kraftstoffflusses durch die Einspritzdüse 80 dient.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist im Gehäuse eine Membran angeordnet, wobei ein Dehnmeßstreifen außen angebracht ist um den Druck zu messen.
In Fig. 3 ist die druckdichte elektrische Durchführung mit dem angeschlossenen Sensor- bzw. Meßelement 50 in einer Explosionsansicht gezeigt. Es umfaßt mehrere Keramikschichten 11, 12, 13, die fest miteinander verbacken bzw. verbunden sind. Die Schichten 11, 12, 13 befinden sich in einem zylindrischen Hohlraum 61, der in einem Gehäuse bzw. Rahmen 60, der ebenfalls zylindrisch gestaltet ist, ausgebildet ist. Auf der dem Betrachter zugewandten Unterseite der Keramikschicht 11 sind zwei Leiterbahnen 31 aufgebracht, die sich entlang der Schichtgrenze lateral erstrecken. Jede Leiterbahn 31 verbindet einen Leitungsabschnitt 22, der sich durch die mittlere Schicht 12 erstreckt, mit einem dazu versetzt angeordneten Leitungsabschnitt 21, der sich durch die erste Schicht 11 erstreckt (siehe Fig. 4).
Die Leitungsabschnitte 22 sind, wie in Fig. 4 erkennbar, wiederum jeweils mit einer weiteren Leiterbahn 32 verbunden, die sich auf der angrenzenden Schicht 13 befindet. Der Verlauf der beiden Leitungselemente 20 mit ihren dazugehörigen Leitungsabschnitten 21, 22, 23 und lateralen Leitungsabschnitten bzw. Leiterbahnen 31, 32 ist in Fig. 4 dargestellt. Zwischen den Leitungsabschnitten 21 und 22 sowie 22 und 23 jedes Leitungselements 20 besteht ein lateraler Versatz, der durch die jeweilige Leiterbahn 31, 32 überbrückt wird.
Die fest miteinander verbundenen Schichten (11, 12, 13) aus Keramik bilden zusammen ein Trennelement 10. An der Außenseite des Trennelements 10 bzw. der äußeren Schicht 13 befindet sich das Meßelement 50, das durch eine Leiterbahn oder einen Draht bzw. Metalldraht gebildet wird, die auf dem Trennelement 10 angeordnet ist. Mit dem Meßelement 50 kann eine Flußmessung in einem strömenden Medium erfolgen, indem der elektrische Widerstand der Leiterbahn gemessen wird. Dieser Widerstand ist bekanntlich temperaturabhängig und ändert sich somit in Abhängigkeit von der Fließ- bzw. Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums. Über die Heizleistung und den ohm'schen Widerstand wird der Kraftstofffluß gemessen.
Anhand von Fig. 5 wird nachfolgend der Aufbau der elektrischen Durchführung 9 der Einspritzdüse 80 genauer beschrieben. Die im Schnitt dargestellte elektrische Durchführung zeigt das Trennelement 10 aus isolierendem Material, das aus den Schichten 11, 12, 13 aufgebaut bzw. gefertigt ist. Die Schichten 11, 12, 13 sind Keramikschichten, die parallel zueinander ausgerichtet sind und an den Schichtgrenzen fest miteinander verbunden sind. In jeder Schicht befindet sich ein Abschnitt 21, 22, 23 eines Leitungselements 20, das eine elektrische Verbindung zwischen der Oberseite 10a und der Unterseite 10b des Trennelements darstellt. Die Abschnitte 21, 22, 23 des Leitungselements 20 sind versetzt zueinander angeordnet und durch die lateralen Leiterbahnen 31, 32 miteinander verbunden. Auf der Oberseite 10a und der Unterseite 10b des Trennelements 10 befindet sich jeweils ein Kontaktpad bzw. Kontaktelement 30a, 30b, das aus einer metallischen Schicht besteht und als Anschluß für elektrische Elemente auf beiden Seiten des Trennelements 10 dient.
Die Leitungsabschnitte 21, 22, 23 sind durch Metalle bzw. Metallisierungen gebildet, die in durchgehenden Löchern in den Keramikschichten 11, 12, 13 ausgebildet sind. In der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform sind die durchgehenden Löcher bzw. Via-Löcher mit einer Metallpaste gefüllt. Es ist aber ebenso möglich, daß die Löcher jeweils nur an ihrem Rand bzw. an ihrer inneren Wandung metallisiert sind, um die elektrisch leitende Verbindung zwischen Ober- und Unterseite 10a, 10b des Trennelements 10 zu bilden.
Die Löcher, die mit der Metallisierung die Leitungsabschnitte 21, 22, 23 bilden, verlaufen senkrecht zu den Ebenen der Schichten 11, 12, 13. Der gegenseitige Versatz von einem Abschnitt zum nächsten ist lateral d. h. er verläuft parallel zu den Schichtebenen. Jeder Abschnitt 21, 22, 23 erstreckt sich durch eine Schicht 11, 12, 13, so daß der Versatz jeweils an den Schichtgrenzen auftritt. Jeder Abschnitt 21, 22, 23 bildet eine Durchkontaktierung in der jeweiligen Schicht 11, 12, 13.
Die Leiterbahnen 31, 32 sind Metallschichten bzw. -bahnen, die auf der jeweiligen Oberseite und/oder Unterseite der betreffenden Schicht aufgedampft oder aufgedruckt sind. Die Leiterbahnen 31, 32 sind sehr kompakt bzw. klein ausgestaltet und haben in der Regel eine Dicke von 10 bis 20 µm. Sie können aber auch wesentlich dünner ausgestaltet sein, beispielsweise mit einer Dicke von 1 µm oder weniger.
Die aus den einzelnen Abschnitten 21, 22, 23 bzw. Durchkontaktierungen und Leiterbahnen 31, 32 gebildeten Leitungselemente 20 verlaufen zickzackförmig durch das Trennelement 10. In dem in Fig. 5 gezeigten Abschnitt der elektrischen Durchführung sind der einfachheithalber nur zwei Leitungselemente 20 dargestellt, die durch drei aneinandergrenzende Keramikschichten 11, 12, 13 verlaufen. Es können jedoch auch drei, vier oder wesentlich mehr Leitungselemente 20 in der druckdichten elektrischen Durchführung vorgesehen sein, z. B. um mehrere Sensoren anzuschließen. Ebenso ist die Anzahl der Schichten nicht auf zwei oder drei begrenzt. Besonders vorteilhaft ist z. B. die Verwendung einer Vielschicht-Keramik als Trennelement 10, die beispielsweise aus bis zu 80 einzelnen Schichten aufgebaut sein kann. Diese sind davon jeweils mit Via-Löchern versehen, in denen Metall eingebracht ist. Die Schichten 11, 12, 13 sind fest miteinander verbunden bzw. verbacken und bilden ein monolithisches Teil.
Die Keramikschichten 11, 12, 13 des Trennelements 10 haben eine Dicke von ca. 80 µm. Durch den gegenseitigen Versatz der befüllten Löcher lastet der Druck nicht auf den Löchern bzw. Metallfüllungen, sondern er wird großflächig über die einzelnen Schichten verteilt.
Bei vier Leitungselementen bzw. Leitungsdurchführungen 20 beträgt die Baugröße der elektrischen Durchführung in lateraler Richtung in der hier gezeigten Ausführungsform lediglich ca. 2 mm. Trotz dieser geringen Baugröße hält das Bauteil hohen Drücken stand, die bis zu 1.500 bar betragen können.
Zur Herstellung der druckdichten elektrischen Durchführung werden dünne Filme aus einem Keramikmaterial mit durchgehenden Löchern bzw. Via-Löchern versehen, in die anschließend metallisches Material eingebracht wird. Die Löcher werden herausgestanzt und anschließend mit einer Metallpaste gefüllt. Dabei wird die Position der Löcher so gewählt, daß beim späteren Zusammensetzen der Schichten jeweils ein seitlicher Versatz zwischen den so geschaffenen Durchkontaktierungen vorhanden ist. Nun werden auf den Schichtoberflächen Leiterbahnen ausgebildet, beispielsweise durch Aufdampfen von Metall bzw. durch Drucken bzw. Siebdruck von Metallpasten. Die Positionen und Richtungen der Leiterbahnen werden so gewählt, daß sie nach dem Zusammenfügen der einzelnen Schichten die zueinander versetzten Durchkontaktierungen miteinander verbinden um so eine oder mehrere Leitungselemente auszubilden, die sich durch den gesamten Schichtaufbau erstrecken. Anschließend werdend die Schichten bzw. Keramikschichten aufeinandergelegt und fest miteinander verbunden. Durch Sintern werden die Keramikschichten miteinander verbacken, so daß sich ein monolithisches Gebilde ergibt.
Für eine besonders schnelle und kostengünstige Herstellung wird diese im Batch- Verfahren durchgeführt, wobei eine Keramikkachel oder -schicht mit einer Größe von ca. 25 cm2 wie oben beschrieben bearbeitet und anschließend in eine Vielzahl von Schichten vereinzelt wird. Danach werden die einzelnen Schichten aufeinander gestapelt bzw. fest miteinander verbunden, so daß sich die elektrische Durchführung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer oder mit mehreren durchgehenden Leitungselementen ergibt, die sich von einer Seite der Durchführung zur anderen Seite erstrecken.
Eine besonders kostengünstige Herstellung ergibt sich durch Verwendung der Green-Tape- Technologie, bei der die Keramikschichten vor dem Sintern elastische Eigenschaften besitzen.
Die elektrische Durchführung ist kostengünstig herstellbar und hat eine hohe Druckfestigkeit bei sehr geringer Größe bzw. hoher Miniaturisierbarkeit. Sie ist hochtemperaturtauglich und ermöglicht eine einfache Direktverbindung mit Elektronikeinheiten bzw. Sensorchips. In der Einspritzdüse verbindet sie einen innen liegenden Sensor elektrisch mit dem Außenraum. Dadurch wird der Kraftstofffluß im Innenraum der Einspritzdüse gemessen und ein rückgekoppeltes Sensor-Aktor-System zur Steuerung des Kraftstoffflusses ermöglicht. Im Betrieb wird durch die Messung und Steuerung der Einspritzdüse aufgrund des Meßsignals eine besonders hohe Genauigkeit der Einspritzmenge bei jeder vorhandenen Einspritzdüse und bei jedem Injektionsvorgang erzielt.

Claims (15)

1. Einspritzdüse für Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse (81), das ein oder mehrere Einspritzöffnungen (82) aufweist, und einem Innenraum (84) zur Zufuhr von Kraftstoff zu den Einspritzöffnungen (82), gekennzeichnet durch ein Meßelement (50), das im Innenraum (84) oder Außenraum angeordnet ist um den Kraftstoffdurchfluß und/oder einen sonstigen Zustandsparameter des Kraftstoffs zu messen.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (50) an einen Regelkreis zur Steuerung der Einspritzmenge gekoppelt ist.
3. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (50) durch eine druckdichte elektrische Durchführung (9) im Gehäuse (81) der Einspritzdüse (80) mit dem Außenraum verbunden ist.
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Durchführung (9) aus mehreren Schichten (11, 12, 13) aufgebaut ist, die jeweils eine oder mehrere Durchkontaktierungen (21, 22, 23) aufweisen, wobei die Durchkontaktierungen (21, 22, 23) zweier benachbarter Schichten zueinander versetzt angeordnet sind.
5. Einspritzdüse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Durchführung (9) laterale Leiterbahnen (31, 32) umfaßt, welche in den einzelnen Schichten (11, 12, 13) befindliche Durchkontaktierungen (21, 22, 23) zu einem durchgehenden Leitungselement (20) verbinden.
6. Einspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lateralen Leiterbahnen (31, 32) zwischen aneinandergrenzenden Schichten (11, 12, 13) verlaufen.
7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Durchführung ein Trennelement (10) aus Keramik umfaßt.
8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Schichten (11, 12, 13) ein oder mehrere durchgehende Löcher angeordnet sind, die mit einem elektrisch leitenden Material versehen sind.
9. Einspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den durchgehenden Löchern eine Metallpaste eingebracht ist.
10. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Durchführung (9) aus Keramik in Green-Tape-Technologie gefertigt ist.
11. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Durchführung (9) einzelne Schichten (11, 12, 13) mit einer Dicke von 10 bis 200 µm, vorzugsweise 60 bis 100 µm, insbesondere 80 µm umfaßt.
12. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (50) ein Drucksensor ist.
13. Einspritzdüse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Drucksensoren vorgesehen sind, um einen Differenzdruck zu messen.
14. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (50) als Dehnmeßstreifen angeordnet ist und/oder in der Einspritzdüse integriert ist.
15. Einspritzdüse für Verbrennungsmotoren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sensorik zur Besteuerung der Kraftstoff-Spritzmenge, die von der Einspritzdüse abgegeben wird, wobei die Sensorik miniaturisiert und in die Einspritzdüse integriert ist.
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WO (1) WO2001024320A1 (de)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10148649C1 (de) * 2001-10-02 2003-08-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren sowie Steuer und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE10305950A1 (de) * 2003-02-12 2004-08-26 Daimlerchrysler Ag Einspritzsystem und thermischer Massenflusssensor für ein solches
WO2005047690A1 (en) * 2003-10-28 2005-05-26 Dt Assembly & Test - Europe Limited An automotive fuel injector leakage tester
US7096855B2 (en) 2002-11-15 2006-08-29 Daimler Chrysler Ag Device for controlling and/or regulating the fuel quantity supplied to an internal combustion engine
DE102005024194A1 (de) * 2005-05-25 2006-11-30 Siemens Ag Einspritzventil und Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
WO2007139737A2 (en) * 2006-05-24 2007-12-06 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system for variable pressure injection
DE102006029082A1 (de) * 2006-06-24 2008-01-03 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
US7353800B2 (en) 2006-05-24 2008-04-08 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system having grouped injector pressure control
US7392791B2 (en) 2006-05-31 2008-07-01 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system for variable pressure injection
US7398763B2 (en) 2005-11-09 2008-07-15 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system for variable pressure injection
US7431017B2 (en) 2006-05-24 2008-10-07 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system having closed loop pressure control
EP2058511A1 (de) * 2007-11-06 2009-05-13 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzventil mit Drucksensor
WO2014198446A1 (de) * 2013-06-11 2014-12-18 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor und kraftstoffeinspritzsystem mit einem kraftstoffinjektor
DE102014202687A1 (de) * 2014-02-14 2015-08-20 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem
EP2105607A3 (de) * 2008-03-28 2016-03-16 Denso Corporation Kraftstoffinjektor mit eingebautem Kraftstoffdrucksensor
EP3109453A1 (de) * 2015-06-25 2016-12-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006029083B3 (de) 2006-06-24 2007-04-19 Mtu Friedrichshafen Gmbh Einrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
CN104350270B (zh) 2012-06-08 2017-03-15 本田技研工业株式会社 燃料喷射装置
FR3146710A1 (fr) 2023-03-15 2024-09-20 Psa Automobiles Sa Systeme d’injection de carburant de vehicule a moteur thermique ayant une fonction de diagnostic et gestion de panne d’injecteur

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1161969B (de) * 1958-09-04 1964-01-30 Joseph Waldman & Sons Anordnung zum Abdichten von elektrischen Leitern in einem Kopfteil
US3055961A (en) * 1958-09-11 1962-09-25 Leeds & Northrup Co Quick disconnecting means for expendable thermocouples
GB1236062A (en) * 1967-06-13 1971-06-16 Gillett Tool Company Inc Electronically controlled fuel injection system for internal combustion engines
US4432228A (en) * 1981-01-22 1984-02-21 Robert Bosch Gmbh Fuel injection arrangement
US4514590A (en) * 1982-10-08 1985-04-30 Kyle James C Electrical terminal assembly
DE3736198A1 (de) * 1987-10-26 1989-05-18 Voest Alpine Automotive Kraftstoffeinspritzduese fuer brennkraftmaschinen
JPH01232161A (ja) * 1988-03-14 1989-09-18 Yamaha Motor Co Ltd エンジンの高圧燃料噴射装置
US5286002A (en) * 1993-01-12 1994-02-15 Siemens Automotive L.P. Fuel injector having a composite silicon valve
US5573428A (en) * 1994-06-24 1996-11-12 Motorola, Inc. Hermetic electrical connector
JPH0893601A (ja) * 1994-09-22 1996-04-09 Zexel Corp 燃料噴射ノズル
US5716001A (en) * 1995-08-09 1998-02-10 Siemens Automotive Corporation Flow indicating injector nozzle
DE19749395A1 (de) * 1997-11-07 1999-05-27 Bosch Gmbh Robert Hochtemperaturstabile Anschlußkontaktverstärkung sowie Verfahren zu deren Herstellung

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10148649C1 (de) * 2001-10-02 2003-08-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren sowie Steuer und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
US6873900B2 (en) 2001-10-02 2005-03-29 Robert Bosch Gmbh Method for operating an internal combustion engine and arrangement therefor
US7096855B2 (en) 2002-11-15 2006-08-29 Daimler Chrysler Ag Device for controlling and/or regulating the fuel quantity supplied to an internal combustion engine
DE10305950A1 (de) * 2003-02-12 2004-08-26 Daimlerchrysler Ag Einspritzsystem und thermischer Massenflusssensor für ein solches
DE10305950B4 (de) * 2003-02-12 2006-03-02 Daimlerchrysler Ag Einspritzsystem und thermischer Massenflusssensor für ein solches
WO2005047690A1 (en) * 2003-10-28 2005-05-26 Dt Assembly & Test - Europe Limited An automotive fuel injector leakage tester
DE102005024194A1 (de) * 2005-05-25 2006-11-30 Siemens Ag Einspritzventil und Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
US7398763B2 (en) 2005-11-09 2008-07-15 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system for variable pressure injection
US7353800B2 (en) 2006-05-24 2008-04-08 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system having grouped injector pressure control
US7431017B2 (en) 2006-05-24 2008-10-07 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system having closed loop pressure control
WO2007139737A3 (en) * 2006-05-24 2008-02-07 Caterpillar Inc Multi-source fuel system for variable pressure injection
WO2007139737A2 (en) * 2006-05-24 2007-12-06 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system for variable pressure injection
US7392791B2 (en) 2006-05-31 2008-07-01 Caterpillar Inc. Multi-source fuel system for variable pressure injection
US7637253B2 (en) 2006-06-24 2009-12-29 Mtu Friedrichshafen Gmbh Method and apparatus for controlling an internal combustion engine
DE102006029082A1 (de) * 2006-06-24 2008-01-03 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102006029082B4 (de) * 2006-06-24 2015-10-08 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
EP2058511A1 (de) * 2007-11-06 2009-05-13 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzventil mit Drucksensor
US8402949B2 (en) 2007-11-06 2013-03-26 Denso Corporation Fuel injector with fuel pressure sensor
EP2105607A3 (de) * 2008-03-28 2016-03-16 Denso Corporation Kraftstoffinjektor mit eingebautem Kraftstoffdrucksensor
WO2014198446A1 (de) * 2013-06-11 2014-12-18 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor und kraftstoffeinspritzsystem mit einem kraftstoffinjektor
DE102014202687A1 (de) * 2014-02-14 2015-08-20 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem
EP3109453A1 (de) * 2015-06-25 2016-12-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor

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Publication number Publication date
EP1214756B1 (de) 2007-05-30
DE19945673B4 (de) 2008-02-07
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DE50014372D1 (de) 2007-07-12
EP1214756A1 (de) 2002-06-19

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