EP3032088A1 - Injektor - Google Patents

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Publication number
EP3032088A1
EP3032088A1 EP15192626.8A EP15192626A EP3032088A1 EP 3032088 A1 EP3032088 A1 EP 3032088A1 EP 15192626 A EP15192626 A EP 15192626A EP 3032088 A1 EP3032088 A1 EP 3032088A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injector
sensor
pressure
pressure rod
rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15192626.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hanna Zimmer
Udo Schaich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3032088A1 publication Critical patent/EP3032088A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/005—Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/244—Force sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/247—Pressure sensors

Definitions

  • the invention relates to an injector having an injector body and a nozzle body, wherein the injector has a high-pressure line carrying a fluid and a surface which is pressurized by the fluid or deformable by mechanical stresses, the injector having a sensor for detecting a change, in particular a deformation of the surface ,
  • Such an injector is from the EP 1 042 603 B1 known.
  • This injector is a fuel injector for injecting a fuel, wherein in the injector, a bore for guiding a nozzle orifice controlling a nozzle needle is arranged.
  • the nozzle opening can be supplied via a high pressure line of the fuel.
  • pressure changes which are transmitted to the injector or a surface of the injector, which cause a deformation of the surface and which in turn can be absorbed by a sensor, are triggered in the fuel ,
  • the sensor is embedded in an annular recess in the injector and glued for example in the recess.
  • the invention has for its object to provide an injector with at least one sensor for detecting a change in a surface, in particular a deformation of the surface at the injector, wherein the sensor is to be attached to the injector that a reliable function of the injector and the Sensor is ensured.
  • a pressure rod is arranged or connected to the injector and that the sensor is arranged on the pressure rod.
  • a deformation of the surface detected by the sensor may have arisen due to dynamic pressure changes or different pressure changes in the injector.
  • the recorded characteristic profiles of, for example, deformation can be analyzed and evaluated by appropriate evaluation algorithms with a corresponding evaluation device. According to the evaluation results, parameters at the device to which the injector belongs can be changed and optimized.
  • the sensor is not located directly in or on the changing surface of the injector, but can basically be arranged at any position of the pressure rod, which in turn is preferably arranged on the injector in a region of a clearly detectable change or deformation of the surface. Due to the constructive and material engineering design of the push rod a consistent signal quality can be ensured. In addition, no significant intervention in the injector is necessary by this configuration.
  • the surface is preferably an outer surface of the injector, in particular of the injector body and / or optionally of the nozzle body.
  • the senor is arranged at least approximately in the center of the pressure rod. This is due to the symmetrical arrangement, the preferred embodiment, thereby ensuring a consistent signal quality is ensured.
  • the pressure rod between the injector and a cooperating with the injector abutment is clamped.
  • the abutment is formed, for example, as a pot-shaped housing and takes in the cup-shaped interior of the push rod with the sensor.
  • the cup-shaped abutment can be attached to the injector, for example by means of a peripheral mounting flange, for example screwed or welded.
  • the connection of the pot-shaped abutment with the component can be designed hermetically sealed depending on the requirement, so that in the cup-shaped recess a constant volume of air is included, which ensures constant measurement conditions and prevents contamination of the measurement setup.
  • the trapped volume of air does not necessarily have to be hermetically sealed off from the environment, but serves once to protect the measurement setup against, for example, external mechanical damage and at the same time as a rigid abutment of the pressure rod.
  • the abutment is designed so that it can absorb the resulting deformations of the surface, which can be absorbed by the pressure forces from the pressure oscillations and the resulting compressive stress in the pressure rod over the life of the injector.
  • a conceivable attenuation of the signal due to stiffness losses is to be kept as low as possible, as these can weaken the measurement signal and possibly detune it.
  • suitable material pairings in the structure consisting of the pressure rod and the abutment with respect to the rigidity and the thermal expansion coefficients of the components to be selected and possibly taken into account can serve as an additional calibration aid for evaluation software.
  • the pressure rod is at least partially formed with a well-defined geometry, namely in particular cylindrical.
  • a regular adjustment of the "resting pressure level" is useful for checking the functionality of the system, for example, temperature influences capture and correct. From a functional point of view, however, this is not absolutely necessary since the measurement principle is based on a simple pressure change and not the absolute pressure change.
  • the pressure rod on a central and cylindrical taper which is bordered by opposite conically widening end portions.
  • the at least one sensor is arranged in the region of the taper.
  • the at least one pressure sensor is preferably glued to the pressure measuring rod in a suitable manner.
  • the corresponding attachment may include a mechanical bias applied to the sensor.
  • the attachment may include a spring and / or damping element. It is important that the contact surfaces between the pressure rod and the sensor at any time have contact with each other and not stand out even during a dynamic pressure change. The assignment of the components to each other should not change during operation, with a change would be given for example by a rotation of the push rod. For example, a constructive fixation in the required position, a stable signal over the life of the injector can be detected and evaluated.
  • the senor is a strain gauge sensor. This is the preferred embodiment, with corresponding strain gauge sensors being available in a variety of designs.
  • the pressure rod is separated from a fluid-carrying region, in particular the high-pressure line, of the injector.
  • the fluid-carrying region or the high-pressure line causes or causes the aforementioned pressurization.
  • the injector is preferably a fuel injector as part of a fuel injection system or a reducing agent injector of an exhaust aftertreatment system.
  • the injector thus serves to inject a fuel or a reducing agent.
  • Such an injector is installed on an internal combustion engine and by means of, for example, the fuel injector fuel is injected into an associated combustion chamber of the internal combustion engine. Due to the characteristic curves mentioned above and recorded, it is then possible, for example, to modify and optimize an activation of the fuel injector or of a fuel pump.
  • the in FIG. 1 injector shown is preferably a fuel injector, is injected with the pressurized fuel, which is taken, for example, a high-pressure accumulator of a common-rail injection system in a combustion chamber of an internal combustion engine on which the injection system is installed.
  • the injector can also be any other injector.
  • a pot-shaped abutment 12 Arranged on the injector is a pot-shaped abutment 12, which is explained below, which has a pressure rod 15 with a sensor 16 for detecting a change in a pressurized or mechanical stress deformable surface of the injector absorbs.
  • the fuel is in particular diesel fuel and the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine.
  • the injector has an injector body 1, which is screwed to a nozzle body 2 by means of a union nut 3.
  • a bore 4, 4a is incorporated, in which a nozzle needle 5 and a cooperating with the nozzle needle 5 actuating rod 6 are arranged axially movable.
  • a nozzle needle tip 7 of the nozzle needle 5 cooperates with a nozzle body seat 8 and closes at least one nozzle opening 9, which is arranged in the nozzle body 2 below the nozzle body seat 8.
  • the nozzle needle tip 7 In an open position of the nozzle needle 5, the nozzle needle tip 7 is in a spaced position relative to the nozzle body seat 8 and then releases a flow connection through a high-pressure bore 10, 10a embedded in the injector body 1 and the nozzle body 2 to the at least one nozzle opening 9. In this position, for example, fuel introduced from the high-pressure accumulator into the high-pressure line 10, 10a is injected through the at least one nozzle opening 9 into the associated combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the nozzle needle 5 is adjusted, for example via the actuating rod 6 of a built-in injector body 1 actuator directly or indirectly in the open position and the closed position, to provide an electrical connection between the actuator and a control unit, a control line is provided by an actuator cable bore 11th is guided through the injector body 1.
  • the nozzle needle 5 is adjusted via a hydraulic control system.
  • a cup-shaped abutment 12 is attached to the injector body 1.
  • the pot-shaped abutment 12 has a peripheral fastening edge 13, in the region of which a circumferential weld seam 14 connects the cup-shaped abutment 12 tightly with the injector body 1 and absorbs and transmits the required abutment forces.
  • cup-shaped abutment 12 is an in FIG. 2 arranged closer to the pressure rod 15, on which distributed circumferentially sensors 16 are mounted to accommodate changes.
  • the changes are, in particular, a surface deformation of the injector body 1 in the region of the high-pressure line 10. This region of the injector body constitutes the surface described above.
  • the cup-shaped abutment 12 is arranged on the injector body 1 in such a way that the pressure rod 15 is arranged exactly perpendicular in the region of the high-pressure line 10 or oriented perpendicular to it.
  • FIG. 2 shown cross section through a portion of the injector body 1 and the cup-shaped abutment 10 welded thereto shows in detail the structure of the measuring device.
  • Trained as a housing cup-shaped abutment 12 is connected in the region of circumferential mounting edge 13 by means of the weld 14 with the injector 1.
  • the pot-shaped abutment 12 may have stiffening structures in the region of the pot periphery and is particularly stiff in the region of the pot bottom 17, a stiffening attachment plate 19 being arranged in the interior 18 formed by the cup-shaped abutment 12.
  • the push rod 15 is clamped, for example, facing each other conical relationship conical end portions 27 having a defined geometric taper 26 in its central region, for example in the form of a Border cylinder section.
  • the conical or conical end portions 27 are used in particular to ensure "smooth transitions", while the region of the taper 26 can be adjusted in its configuration to the load cases in shape and cross-section to an optimum.
  • four sensors 16 are arranged on the pressure rod 15, distributed over the circumference thereof, in particular adhesively bonded, the sensors 16 preferably being designed as strain gauge sensors or as MEMS pressure-strain sensors.
  • Each of the sensors 16 is connected to contacts 21a, 21b via cabling 20a, 20b. An electrical connection to an evaluation unit is made via lines connected to the contacts 21a, 21b. Each of the four sensors 16 may have their own contacts 21a, 21b or all four sensors 16 are connected to common contacts 21a, 21b.
  • the pressure rod 15 is aligned perpendicular to the deforming surface, wherein the high pressure line 10 is followed by a high-pressure area 22 of the injector body 1 or the high-pressure area 22 is the high pressure line 10.
  • the injector 1 In particular in the region of the high-pressure region 22, a membrane-forming wall 23 forming the surface can form, which can deform within the dashed region 24 (shown in a covered manner) in the direction of the pressure rod 15.
  • the injector body 1 has a wall region 25 with reduced stresses.
  • the changes thus recorded with the measuring device are evaluated by the evaluation device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor mit einem Injektorkörper 1, der zumindest eine druckbeaufschlagte oder von mechanischen Spannungen verformbare Fläche aufweist, wobei an dem Injektorkörper 1 ein Sensor 16 zur Detektierung einer Veränderung der Fläche angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird ein Injektor mit zumindest einem Sensor 16 zur Erfassung einer Oberflächenverformung an dem Injektor angegeben, wobei der Sensor so an dem Injektorkörper 1 angebaut sein soll, dass eine zuverlässige Funktion des Injektors und des Sensors sichergestellt ist. Erreicht wird dies dadurch, dass ein Druckstab 15 an dem Injektorkörper 1 angeordnet ist und der Sensor 16 an dem Druckstab 15 angeklebt ist. Dabei ist der Druckstab 15 zwischen einem an dem Injektorkörper 1 befestigten Widerlager 12 und dem Injektorkörper 1 im Bereich einer an die Fläche angrenzenden membranförmigen Wandung insbesondere angrenzend an eine Hochdruckleitung 10 angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Injektor mit einem Injektorkörper und einem Düsenkörper, wobei der Injektor eine ein Fluid führende Hochdruckleitung und eine von dem Fluid druckbeaufschlagte oder von mechanischen Spannungen verformbare Fläche aufweist, wobei der Injektor einen Sensor zur Detektierung einer Veränderung, insbesondere einer Verformung der Fläche aufweist.
    • Stand der Technik
  • Ein derartiger Injektor ist aus der EP 1 042 603 B1 bekannt. Dieser Injektor ist ein Kraftstoffinjektor zur Einspritzung eines Kraftstoffs, wobei in dem Injektor eine Bohrung zur Führung einer eine Düsenöffnung beherrschenden Düsenadel angeordnet ist. Der Düsenöffnung ist über eine Hochdruckleitung der Kraftstoff zuführbar. Bei einer Öffnungsbewegung oder Schließbewegung der Düsennadel zur Steuerung des durch die Düsenöffnung gespritzten Kraftstoffs werden in dem Kraftstoff Druckänderungen, die sich auf den Injektor beziehungsweise eine Fläche des Injektors übertragen, ausgelöst, die eine Verformung der Fläche bewirken und die wiederum von einem Sensor aufgenommen werden kann. Der Sensor ist in eine ringförmige Ausnehmung in dem Injektor eingelassen und beispielsweise in der Ausnehmung festgeklebt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor mit zumindest einem Sensor zur Erfassung einer Veränderung einer Fläche, insbesondere einer Verformung der Fläche, an dem Injektor anzugeben, wobei der Sensor so an dem Injektor angebaut sein soll, dass eine zuverlässige Funktion des Injektors und des Sensors sichergestellt ist.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Druckstab an dem Injektor angeordnet oder angebunden ist und dass der Sensor an dem Druckstab angeordnet ist. Dabei kann eine von dem Sensor erfasste Verformung des Fläche aufgrund dynamischer Druckänderungen beziehungsweise unterschiedlicher Druckveränderungen in dem Injektor entstanden sein. Die erfassten charakteristischen Verläufe der beispielsweise Verformung können über entsprechende Auswertealgorithmen mit einer entsprechenden Auswerteeinrichtung analysiert und bewertet werden. Entsprechend der Auswerteergebnisse können Parameter an der Einrichtung, zu der der Injektor gehört, verändert und optimiert werden. Der Sensor befindet sich erfindungsgemäß nicht direkt in oder an der sich verändernden Fläche des Injektors, sondern kann im Grunde an einer beliebigen Position des Druckstabs angeordnet sein, der wiederum an dem Injektor bevorzugt in einem Bereich einer deutlich feststellbaren Veränderung oder Verformung der Fläche angeordnet ist. Durch die konstruktive sowie materialtechnische Ausgestaltung des Druckstabs kann eine gleichbleibende Signalqualität sichergestellt werden. Zudem ist durch diese Ausgestaltung kein signifikanter Eingriff in den Injektor notwendig.
  • Die Fläche ist bevorzugt eine äußere Oberfläche des Injektors, insbesondere des Injektorkörpers und/oder gegebenenfalls des Düsenkörpers. Dies hat den Vorteil, dass der Injektor als solches nicht oder nur in sehr geringem Umfang geändert werden muss, um den Druckstab mit dem Sensor an dem Injektor zu positionieren. Vielmehr kann der Druckstab mit dem Sensor in geeigneter Weise an dem Injektor außen befestigt sein. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den Druckstab mit dem Sensor in den Injektor in geeigneter Weise einzubauen, indem beispielsweise der Druckstab in eine entsprechende Ausnehmung in dem Injektor eingesetzt wird.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Sensor zumindest angenähert mittig des Druckstabs angeordnet. Dies ist aufgrund der symmetrischen Anordnung die bevorzugte Ausgestaltung, wobei dadurch eine gleichbleibende Signalqualität sichergestellt wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckstab zwischen dem Injektor und einem mit dem Injektor zusammenwirkenden Widerlager eingespannt. Das Widerlager ist beispielsweise als ein topfförmiges Gehäuse ausgebildet und nimmt in dem topfförmigen Innenraum den Druckstab mit dem Sensor auf. Das topfförmige Widerlager kann beispielsweise mittels eines umlaufenden Befestigungsflansches an dem Injektor befestigt, beispielsweise festgeschraubt oder angeschweißt sein. Die Verbindung des topfförmigen Widerlagers mit dem Bauteil kann je nach Anforderung hermetisch dicht ausgebildet sein, so dass in der topfförmigen Ausnehmung ein konstantes Luftvolumen eingeschlossen ist, das gleichbleibende Messbedingungen sicherstellt und ein Verschmutzen des Messaufbaus verhindert. Das eingeschlossene Luftvolumen muss aber nicht zwingend hermetisch dicht zur Umgebung abgetrennt sein, sondern dient einmal dem Schutz des Messaufbaus gegenüber beispielsweise von außen einwirkenden mechanischen Beeinträchtigungen und gleichzeitig als starres Widerlager des Druckstabs. Das Widerlager ist so ausgestaltet, dass es die entstehenden Verformungen der Fläche, die durch die Druckkräfte aus den Druckschwingungen und der daraus resultierenden Druckspannung in dem Druckstab über die Lebensdauer des Injektors aufnehmen kann. Eine denkbare Dämpfung des Signals aufgrund von Steifigkeitsverlusten ist so gering wie möglich zu halten, da diese das Messsignal abschwächen und möglicherweise verstimmen können. Entsprechend sind auch geeignete Materialpaarungen im Aufbau bestehend aus dem Druckstab und dem Widerlager bezüglich der Steifigkeit und der Temperaturausdehnungskoeffizienten der Bauteile zu wählen und gegebenenfalls zu berücksichtigen. Ein innerhalb der topfförmigen Ausnehmung verbauter Temperaturfühler kann als zusätzliches Kalibrierhilfsmittel für eine Auswertesoftware dienen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Druckstab zumindest abschnittsweise mit einer genau definierten Geometrie, nämlich insbesondere zylinderförmig ausgebildet. Die Ausbildung des Druckstabes beziehungsweise seine Abmessungen mit insbesondere der Länge des Druckstabes, des Durchmessers des Druckstabes und einer mittigen Verjüngung des Druckstabes ergeben sich aus der Größe des aufzunehmenden Signals, wie Amplitude und Frequenz, welche aus der verformten Fläche in den Druckstab eingeleitet werden. Ein in regelmäßigen Abständen durchgeführter Abgleich des "Ruhe-Druckniveaus" ist zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Systems sinnvoll, um beispielsweise Temperatureinflüsse erfassen und korrigieren zu können. Aus funktioneller Sicht ist dies jedoch nicht zwingend erforderlich, da das Messprinzip auf einer einfachen Druckänderung und nicht der absoluten Druckänderung beruht. In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Druckstab eine mittige und zylindrische Verjüngung auf, die von gegenüberliegenden sich konisch erweiternden Endabschnitten eingefasst ist. Dabei ist der zumindest eine Sensor im Bereich der Verjüngung angeordnet. Diese Ausgestaltung hat sich als besonders geeignet für eine zuverlässige Signalaufnahme erwiesen.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind vier Sensoren auf dem Umfang des Druckstabs verteilt angeordnet. Dies ist die optimale Ausgestaltung, wobei aber grundsätzlich auch nur ein einziger Sensor an dem Druckstab angeordnet sein kann. Der zumindest eine Drucksensor ist bevorzugt an dem Druckmessstab in geeigneter Weise festgeklebt. Die entsprechende Befestigung kann eine mechanische auf den Sensor einwirkende Vorspannung beinhalten. Zudem kann die Befestigung ein Feder- und/oder Dämpfungselement beinhalten. Wichtig ist dabei, dass die Kontaktflächen zwischen dem Druckstab und dem Sensor zu jedem Zeitpunkt Kontakt zueinander aufweisen und auch während einer dynamischen Druckänderung nicht voneinander abheben. Die Zuordnung der Bauteile zueinander sollte sich während des Betriebs nicht verändern, wobei eine Veränderung beispielsweise durch eine Verdrehung des Druckstabs gegeben wäre. Durch beispielsweise eine konstruktive Fixierung in der erforderlichen Position kann ein stabiles Signal über die Lebensdauer des Injektors erfasst und ausgewertet werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Sensor ein Dehnmessstreifensensor. Dies ist die bevorzugte Ausführungsform, wobei entsprechende Dehnmessstreifensensoren in vielfältigen Ausführungen zur Verfügung stehen. In alternativer Ausgestaltung ist der Sensor ein MEMS-Druck-Dehnungs-Sensor (MEMS = Micro-Electro-Mechanical-System).
  • Weiterhin ist der Druckstab von einem fluidführenden Bereich, insbesondere der Hochdruckleitung, des Injektors getrennt. Der fluidführende Bereich beziehungsweise die Hochdruckleitung bewirkt beziehungsweise verursacht die eingangs genannte Druckbeaufschlagung. Dabei wirkt dann die Wand zwischen dem fluidführenden Bereich des Injektors und dem Druckstab als Membran, die eine von einer Druckänderung in dem Fluid hervorgerufene Verformung der Fläche auf den Druckstab überträgt.
  • Schließlich ist Injektor bevorzugt ein Kraftstoffinjektor als Bestandteil eines Kraftstoffeinspritzsystems oder ein Reduktionsmittelinjektor eines Abgasnachbehandlungssystems. Der Injektor dient folglich zur Injektion eines Kraftstoffs oder eines Reduktionsmittels. Ein solcher Injektor ist an einer Brennkraftmaschine verbaut und mittels beispielsweise des Kraftstoffinjektors wird Kraftstoff in einen zugeordneten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Aufgrund der eingangs genannten und aufgenommenen charakteristischen Verläufe kann dann beispielsweise eine Ansteuerung des Kraftstoffinjektors oder einer Kraftstoffpumpe verändert und optimiert werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Ansicht eines Injektors, mit einem teilweisen Längsschnitt durch den Injektor mit einer Darstellung der Positionierung eines topfförmigen Widerlagers, das einen Druckstab mit einem Sensor aufnimmt und
    Figur 2
    einen Querschnitt durch ein topfförmiges Widerlager mit darin angeordnetem Druckstab, an dem mehrere Sensoren befestigt sind.
  • Der in Figur 1 dargestellte Injektor ist bevorzugt ein Kraftstoffinjektor, mit dem unter Druck stehender Kraftstoff, der beispielsweise einem Hochdruckspeicher eines Common-Rail-Einspritzsystems entnommen wird, in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, an der das Einspritzsystem verbaut ist, eingespritzt wird. Grundsätzlich kann der Injektor aber auch ein beliebiger anderer Injektor sein. An dem Injektor ist ein nachfolgend noch erläutertes topfförmiges Widerlager 12 angeordnet, das einen Druckstab 15 mit einem Sensor 16 zur Detektierung einer Veränderung einer druckbeaufschlagten oder von mechanischen Spannungen verformbaren Fläche des Injektors aufnimmt. Der Kraftstoff ist insbesondere Dieselkraftstoff und die Brennkraftmaschine ist bevorzugt eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Der Injektor weist einen Injektorkörper 1 auf, der mit einem Düsenkörper 2 mittels einer Überwurfmutter 3 verschraubt ist. In dem Injektorkörper 1 und dem Düsenkörper 2 ist eine Bohrung 4, 4a eingearbeitet, in der eine Düsennadel 5 und eine mit der Düsennadel 5 zusammenwirkende Betätigungsstange 6 axial beweglich angeordnet sind. In einer Schließstellung der Düsennadel 5 wirkt eine Düsennadelspitze 7 der Düsennadel 5 mit einem Düsenkörpersitz 8 zusammen und verschließt zumindest eine Düsenöffnung 9, die in dem Düsenkörper 2 unterhalb des Düsenkörpersitzes 8 angeordnet ist.
  • In einer Öffnungsstellung der Düsennadel 5 befindet sich die Düsennadelspitze 7 in einer beabstandeten Stellung zu dem Düsenkörpersitz 8 und gibt dann eine Strömungsverbindung durch eine in dem Injektorkörper 1 und dem Düsenkörper 2 eingelassene Hochdruckbohrung 10, 10a zu der zumindest einen Düsenöffnung 9 frei. In dieser Stellung wird beispielsweise aus dem Hochdruckspeicher in die Hochdruckleitung 10, 10a eingebrachter Kraftstoff durch die zumindest eine Düsenöffnung 9 in den zugeordneten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
  • Die Düsennadel 5 wird beispielsweise über die Betätigungsstange 6 von einem in dem Injektorkörper 1 eingebauten Aktor direkt oder indirekt in die Öffnungsstellung und die Schließstellung verstellt, wobei zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Aktor und einem Steuergerät eine Steuerleitung vorhanden ist, die durch eine Aktorkabelbohrung 11 durch den Injektorkörper 1 geführt ist. Alternativ wird die Düsennadel 5 über ein hydraulisches Steuersystem verstellt. Unterhalb der Aktorbohrung 11 ist ein topfförmiges Widerlager 12 an dem Injektorkörper 1 befestigt. Beispielsweise weist das topfförmige Widerlager 12 einen umlaufenden Befestigungsrand 13 auf, in dessen Bereich eine umlaufende Schweißnaht 14 das topfförmige Widerlager 12 dicht mit dem Injektorkörper 1 verbindet und die erforderlichen Widerlagekräfte aufnimmt und überträgt. In dem topfförmigen Widerlager 12 ist ein in Figur 2 näher erläuterter Druckstab 15 angeordnet, an welchem auf dem Umfang verteilt Sensoren 16 zur Aufnahme von Veränderungen angebracht sind. Die Veränderungen sind insbesondere eine Oberflächenverformung des Injektorkörpers 1 im Bereich der Hochdruckleitung 10. Dieser Bereich des Injektorkörpers stellt die zuvor beschriebene Fläche dar. Zur Aufnahme der Veränderung ist das topfförmige Widerlager 12 so an dem Injektorkörper 1 angeordnet, dass der Druckstab 15 genau senkrecht im Bereich der Hochdruckleitung 10 angeordnet beziehungsweise senkrecht zu dieser ausgerichtet ist.
  • Der in Figur 2 gezeigte Querschnitt durch einen Teilbereich des Injektorkörpers 1 und das daran angeschweißte topfförmige Widerlager 10 zeigt detailliert den Aufbau der Messeinrichtung. Das als Gehäuse ausgebildete topfförmige Widerlager 12 ist im Bereich umlaufenden Befestigungsrandes 13 mittels der Schweißnaht 14 mit dem Injektorkörper 1 verbunden. Das topfförmige Widerlager 12 kann im Bereich des Topfumfangs Versteifungsstrukturen aufweisen und ist insbesondere im Bereich des Topfbodens 17 besonders steif ausgebildet, wobei in dem von dem topfförmigen Widerlager 12 gebildeten Innenraum 18 eine versteifende Anbindeplatte 19 angeordnet ist. Zwischen der Anbindeplatte 19 und dem gegenüberliegenden Injektorkörper 1 beziehungsweise der der Anbindeplatte 19 gegenüberliegenden Fläche des Injektorkörpers 1 ist der Druckstab 15 eingespannt, der beispielsweise zueinander weisende konische beziehungsweis kegelförmige Endabschnitte 27 aufweist, die in ihrem mittleren Bereich eine definierte geometrische Verjüngung 26 beispielsweise in Form eines Zylinderabschnitts einfassen. Die konischen beziehungsweise kegelförmigen Endabschnitte 27 dienen insbesondere dazu, "weiche Übergänge" zu gewährleisten, während der Bereich der Verjüngung 26 in seiner Ausgestaltung auf die Belastungsfälle in Form und Querschnitt auf ein Optimum eingestellt werden kann. Im Bereich der zylindrisch ausgebildeten Verjüngung 26 sind an dem Druckstab 15 - auf dessen Umfang verteilt - vier Sensoren 16 angeordnet, insbesondere angeklebt, wobei die Sensoren 16 bevorzugt als Dehnmessstreifensensoren oder als MEMS-Druck-Dehnungs-Sensoren ausgebildet sind. Jeder der Sensoren 16 ist über Verkabelungen 20a, 20b mit Kontakten 21a, 21b verbunden. Über mit den Kontakte 21a, 21b verbundenen Leitungen wird eine elektrische Verbindung zu einer Auswerteinheit hergestellt. Jeder der vier Sensoren 16 kann eigene Kontakte 21a, 21b aufweisen oder aber alle vier Sensoren 16 sind mit gemeinsamen Kontakten 21a, 21b verbunden.
  • Wie schon zuvor ausgeführt worden ist, ist der Druckstab 15 senkrecht zu der sich verformenden Fläche ausgerichtet, wobei sich an die Hochdruckleitung 10 ein mit Hochdruck beaufschlagter Bereich 22 des Injektorkörpers 1 anschließt beziehungsweise der unter Hochdruck stehende Bereich 22 ist die Hochdruckleitung 10. Der Injektorkörper 1 weist insbesondere im Bereich des unter Hochdruck stehenden Bereichs 22 eine die Fläche bildende membranförmig sich verformende Wandung 23 auf, die sich innerhalb des strichlinierten Bereichs 24 (überzogen dargestellt) in Richtung des Druckstabs 15 verformen kann. Neben dem unter Hochdruck stehenden Bereich 22 weist der Injektorkörper 1 einen Wandbereich 25 mit reduzierten Spannungen auf. Die in der Hochdruckleitung 10 insbesondere bei einer Öffnungsbewegung der Schließbewegung der Düsennadel 5 auftretenden Druckveränderungen rufen die Bewegungen der membranförmigen Wandung 23 auf, die eine Stauchung und anschließende Längung des Druckstabs 15 und damit der Sensoren 16 verursachen. Die so mit der Messeinrichtung aufgenommen Veränderungen werden von der Auswerteinrichtung ausgewertet.

Claims (11)

  1. Injektor mit einem Injektorkörper (1) sowie einem Düsenkörper (2), wobei der Injektor eine ein Fluid führende Hochdruckleitung (10. 10a) und eine von dem Fluid druckbeaufschlagte oder von mechanischen Spannungen verformbare Fläche aufweist, und wobei an dem Injektor ein Sensor (16) zur Detektierung einer Verformung der Fläche angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckstab (15) an dem Injektor im Bereich der verformbaren Fläche angeordnet ist, und dass der Sensor (16) an dem Druckstab (15) angeordnet ist.
  2. Injektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) zumindest angenähert mittig des Druckstabs (15) angeordnet ist.
  3. Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstab (15) zwischen dem Injektor und einem mit dem Injektor zusammenwirkenden Widerlager (12) eingespannt ist.
  4. Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstab (15) zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgebildet ist.
  5. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstab (15) eine mittig angeordnete Verjüngung (26) aufweist.
  6. Injektor nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (26) zylindrisch ausgebildet ist.
  7. Injektor nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstab (15) gegenüberliegende konische Endabschnitte (27) aufweist.
  8. Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass vier Sensoren (16) auf dem Umfang des Druckstabs (15) verteilt angeordnet sind.
  9. Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) ein Dehnmessstreifensensor ist.
  10. Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) ein MEMS-Druck-Dehnungs-Sensor ist.
  11. Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) an dem Druckstab (15) angeklebt ist.
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