EP3076001A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

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EP3076001A1
EP3076001A1 EP16158236.6A EP16158236A EP3076001A1 EP 3076001 A1 EP3076001 A1 EP 3076001A1 EP 16158236 A EP16158236 A EP 16158236A EP 3076001 A1 EP3076001 A1 EP 3076001A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor element
injector
fuel injector
fuel
potting compound
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.)
Granted
Application number
EP16158236.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3076001B1 (de
Inventor
Reinhold Melcher
Peter Cromme
Torsten Leukert
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3076001A1 publication Critical patent/EP3076001A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3076001B1 publication Critical patent/EP3076001B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • 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
    • F02M2200/247—Pressure 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
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injector is from the post-published DE 10 2014 209 330 A1 the applicant known.
  • the known fuel injector it is provided to arrange the sensor element of a measuring device in a recess of the injector.
  • the sensor element embodied as a piezoelectric element, for example, the closing time of a nozzle needle can be detected in order to optimize the activation of the fuel injector.
  • the known sensor element is connected by means of an adhesive connection with the recess and also has electrical connection lines which are connected to the sensor element.
  • the area of the adhesive bond between the injector housing and the sensor element constitutes an area to be protected, which must be protected from the ingress of media which may otherwise reduce the durability of the adhesive bond, particularly over the life of the fuel injector.
  • media-sensitive components in the region of an interface between metallic materials and a plastic extrusion, as they occur, for example, in a component composite formed as a fuel injector, technically complex.
  • a component composite formed as a fuel injector technically complex.
  • the background for these measures is the imperfect sealing between an element made of metallic material and plastic, which manifests itself for example by creeping gaps as well as the non-adherence of components.
  • the present invention seeks to protect the connected to the surface of the injector via an adhesive connection sensor element in the simplest possible way against the access of the functionality and durability impairing media.
  • a fuel injector with the features of claim 1, characterized in that the measuring device is covered with a protective device at least partially, which prevents the access of media to the sensor element, that the protective device is designed as a potting compound or as a plastic encapsulation, and that the potting compound or plastic extrusion on the side remote from the sensor element is arranged in direct operative connection with the external environment or is surrounded by a cover element which is arranged on the side facing away from the sensor element in direct operative connection with the external environment.
  • a potting compound or a Kunststoffumspritzung that protects the sensor element from the influence of particular aggressive media (gases and liquids).
  • a potting compound means a relatively small outlay in terms of apparatus, in particular if the potting compound or the sensor element is arranged, for example, in a recess or recess of the injector housing.
  • the protective device is formed in the simplest case alone by the potting compound or the Kunststoffumspritzung.
  • An embodiment of the fuel injector in which the potting compound is connected to the sensor element in such a way that a compressive stress acting in the direction of the sensor element in the manner of a prestressing force is generated by the potting compound or the plastic extrusion.
  • Such an arrangement can be achieved, for example, if the potting compound or the plastic encapsulation is applied to the sensor element with a specific injection pressure, the potting compound or the plastic encapsulation simultaneously contributing via its connection to the injector housing for transmitting corresponding compressive stresses to the sensor element.
  • Such an embodiment with compressive stresses acting on the sensor element is particularly advantageous, since it is known that the piezoceramics commonly used in the sensor element are very sensitive to internal mechanical tensile stresses, which can lead to the destruction of the ceramic.
  • the compressive stresses provided according to the invention therefore counteract or overcompensate any tensile stresses which may or may not be present, so that a particularly high reliability of the sensor element, in particular over the entire service life of the fuel injector, can be achieved.
  • this is formed as an elastomer, preferably containing silicone.
  • the sensor element is arranged in a recess of the injector housing. This makes it possible, on the one hand, to achieve a particularly good connection and mechanical protection of the potting compound within the depression, and, on the other hand, the sensor element itself is also arranged mechanically relatively well protected.
  • the potting compound or the plastic encapsulation does not project beyond the recess in height.
  • the potting compound or the plastic encapsulation may project beyond the recess and to be connected outside the recess to the surface of the injector housing.
  • Such an arrangement allows an improved transmission or the generation of particularly high compressive stresses on the sensor element by an enlarged connection surface of the potting compound or the plastic encapsulation with the injector.
  • the cover element when using a cover element, it can be provided that the cover element is connected to a region of the injector housing bounding the recess, preferably by laser beam welding.
  • the most complete or comprehensive protection possible of the sensor element is achieved when the potting compound or the plastic encapsulation covers the sensor element on the end face facing away from the injector housing and in the circumferential direction. As a result, in particular the access of media in the region of the adhesive connection is particularly effectively suppressed or prevented.
  • the Indian Fig. 1 fuel injector 10 shown greatly simplified is designed as a so-called common rail injector, and is used to inject fuel into the combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine.
  • the fuel injector 10 has an injector housing 11, which consists essentially of metal and may have a multi-part design, in which at least one, preferably several injection openings 12 for injecting the fuel are arranged on the side facing the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • this forms a high pressure chamber 15, in which a nozzle needle 16 serving as an injection member is arranged in a liftable manner in the direction of the double arrow 17.
  • a nozzle needle 16 serving as an injection member is arranged in a liftable manner in the direction of the double arrow 17.
  • this forms together with the inner wall of the high-pressure chamber 15 and the injector 11 a sealing seat, so that the injection openings 12 are at least indirectly closed, such that the injection of fuel from the high-pressure chamber 15 in the Combustion chamber of the internal combustion engine is avoided.
  • the nozzle needle 16 In the other, not shown, lifted from the sealing seat position of the nozzle needle 16, this releases the injection openings 12 for injecting the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the movement of the nozzle needle 16, in particular for releasing the injection openings 12, takes place in a manner known per se by means of an actuator, not shown, which can be actuated via a voltage supply line 18 by a control device of the internal combustion engine.
  • the actuator may in particular be a magnetic actuator or else a piezoactuator.
  • the supply bore 19 is also connected via a fuel connection, not shown, with a fuel line 22, which in turn is coupled to a fuel reservoir 25 (rail).
  • a blind hole-shaped recess 24 is formed, so that the wall thickness of the injector 11 is reduced in the region of the recess 24.
  • the injector housing 11 may also have a flattening, in the region of which the wall thickness of the injector housing 11 is reduced.
  • the flat bottom 26 of the recess 24 forms part of a deformation region 27.
  • the fuel pressure currently prevailing in the supply bore 19 also acts in the injector housing 11 on the side facing away from the recess 24.
  • the wall section 29 of the injector housing 11 acts on the recess 24 facing side as a deformation region 27 in the manner of an elastically deformable membrane, wherein the deformation, which forms as a curvature, the higher, the higher the instantaneous fuel pressure in the supply bore 19 is.
  • the fuel injector 10 For detecting the time profile of the fuel pressure in the supply bore 19 and thus also in the high-pressure chamber 15, which is used as an indication of the instantaneous position of the nozzle needle 16 for driving the nozzle needle 16, the fuel injector 10 has a measuring device 30.
  • the measuring device 30 comprises a sensor element 32 designed by way of example as a piezoelement 31.
  • the electrode layers of the piezoelectric element 31, which are not shown in detail in the figures, are connected to connecting leads 33, 34 which, in turn, generate voltage signals which can be evaluated by a circuit, not shown, upon deformation of the deformation region 27.
  • the substantially cylindrical or plate-shaped piezoelectric element 31 is connected to the bottom 26 of the recess 24 via an adhesive connection 35.
  • the adhesive bond 35 in the form of an adhesive layer is designed such that, on the one hand, secure attachment of the piezoelectric element 31 to the injector housing 11 is made possible, and, on the other hand, deformations of the deformation region 27 are transferred to the piezoelectric element 31.
  • the piezoelectric element 31 is on both its base 26 and the injector 11 facing away from the end face 36, as well as in the area of its peripheral surface 37 over the entire surface of a potting compound 40 (alternatively a plastic extrusion) covered.
  • the potting compound 40 is arranged in direct operative connection with the environment, ie that it is exposed.
  • the potting compound 40 is in particular an elastomer, preferably containing silicone. In the in the Fig. 2 illustrated embodiment, the potting compound 40 does not reach all the way to the periphery of the recess 24 zoom.
  • the potting compound 40 not only surrounds the piezoelectric element 31, but also serves to guide or protect the connection lines 33, 34, which are also partially surrounded by the potting compound 40.
  • the top 41 of the potting compound 40 is aligned approximately with the outer wall 23 of the injector housing 11, which means that the potting compound 40 does not protrude beyond the recess 24 in height.
  • the potting compound 40 is applied in operative connection with the piezo element 31 and the region of the bottom 26 of the recess 24, that of the potting compound 40 acting in the direction of the bottom 26 of the recess 24 compressive force F or compressive stress on the Piezo element 31 is generated.
  • the potting compound 40a projects beyond the recess 24 in height and is connected to the outer wall 23 of the injector 11 connected to the recess 24 delimiting edge region.
  • Fig. 4 an embodiment of the invention shown, which is essentially derived from the embodiment of the FIGS. 2 and 3 differs in that the piezoelectric element 31 facing away from the top 41 of the potting compound 40 is covered by an existing example of sheet metal and deep-drawn cover 45, the openings 46, 47 for passing through the connecting lines 33, 34 has.
  • the lid-shaped or cup-shaped cover member 45 is connected to a peripherally encircling flange 48 with the outer wall 23 of the injector 11, preferably by a laser weld 49 and is otherwise arranged in operative connection with the environment of the fuel injector 10.
  • the recess 24 completely covering cover 45 is filled in its interior by the potting compound 40c.
  • the attachment of the cover 45 on the injector 11 can be done either after the application or placement of the potting compound 40c, or in advance, is introduced through an unillustrated opening in the cover 45, the potting compound 40c in the area covered by the cover 45 area.
  • Such an embodiment also has the particular advantage that the injection of the elastomer in the area covered by the cover 45 can take place under elevated pressure so that an additional compressive stress can be generated via the cover 45 on the potting compound 40c, which in turn on the Piezo element 31 is transmitted.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Injektorgehäuse (11), in dem ein Hochdruckraum (15) ausgebildet ist, der über eine im Injektorgehäuse (11) angeordnete Versorgungsbohrung (19) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgbar ist, mit wenigstens einer zumindest mittelbar mit dem Hochdruckraum (15) verbundenen, im Injektorgehäuse (11) ausgebildeten Einspritzöffnung (12) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem die wenigstens eine Einspritzöffnung (12) freigebenden oder verschließenden Einspritzglied (16), und mit einer Messeinrichtung (30) zur zumindest mittelbaren Erfassung des Drucks im Hochdruckraum (15) oder der Versorgungsbohrung (19), wobei die Messeinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, eine elastische Verformung eines zumindest mittelbar mit der Versorgungsbohrung (19) oder dem Hochdruckraum (15) in Wirkverbindung angeordneten Verformungsbereichs (27) zu erfassen, und wobei die Messeinrichtung (30) ein Sensorelement (32) aufweist, das mit der Oberfläche des Verformungsbereichs (27) über eine Klebeverbindung (35) verbunden ist.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist aus der nachveröffentlichten DE 10 2014 209 330 A1 der Anmelderin bekannt. Bei dem bekannten Kraftstoffinjektor ist es vorgesehen, das Sensorelement einer Messeinrichtung in einer Ausnehmung des Injektorgehäuses anzuordnen. Mittels des als Piezoelement ausgebildeten Sensorelements lässt sich beispielsweise der Schließzeitpunkt einer Düsennadel erfassen, um damit die Ansteuerung des Kraftstoffinjektors zu optimieren. Das bekannte Sensorelement ist mittels einer Klebeverbindung mit der Ausnehmung verbunden und weist darüber hinaus elektrische Anschlussleitungen auf, die mit dem Sensorelement verbunden sind. Insbesondere der Bereich der Klebeverbindung zwischen dem Injektorgehäuse und dem Sensorelement stellt einen zu schützenden Bereich dar, welcher vor dem Zutritt von Medien geschützt werden muss, die ansonsten die Haltbarkeit der Klebeverbindung, insbesondere über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors betrachtet, herabsetzen können.
  • Weiterhin ist es bekannt, medienempfindliche Bauteile im Bereich einer Schnittstelle zwischen metallischen Werkstoffen und einer Kunststoffumspritzung, wie sie beispielsweise bei einem als Kraftstoffinjektor ausgebildeten Bauteilverbund vorkommen, technisch aufwändig zu schützen. Hierzu ist es beispielsweise bekannt, durch separate Bauteile wie O-Ringe, Verschweißungen, Glasumschmelzungen oder ähnliches einen derartigen mediendichten Bauteilverbund auszubilden. Hintergrund für diese Maßnahmen ist die nicht vollständige Abdichtung zwischen einem aus metallischem Material bestehenden Element und Kunststoff, welche sich beispielsweise durch Kriechspalte sowie des Nichtanhaftens von Komponenten äußert.
  • Aus der ebenfalls nachveröffentlichten DE 10 2015 201 970 A1 der Anmelderin ist es bekannt, ein mit der Oberfläche des Injektorgehäuses verbundenes Sensorelement mit einem Abdeckelement zu überdecken. Innerhalb des Abdeckelements ist ein vulkanisierendes Medium angeordnet, das den Zutritt von Medien zu dem Sensorelement verhindert. Weiterhin ist das Abdeckelement von einer zusätzlichen, insbesondere aus Kunststoff bestehenden und im Spritzgussverfahren aufgebrachten äußeren Umhüllung umgeben.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das mit der Oberfläche des Injektorgehäuses über eine Klebeverbindung verbundene Sensorelement auf möglichst einfache Art und Weise gegenüber dem Zutritt von die Funktionalität und die Haltbarkeit beeinträchtigenden Medien zu schützen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Messeinrichtung mit einer Schutzeinrichtung zumindest bereichsweise überdeckt ist, die den Zutritt von Medien an das Sensorelement verhindert, dass die Schutzeinrichtung als Vergussmasse oder als Kunststoffumspritzung ausgebildet ist, und dass die Vergussmasse oder Kunststoffumspritzung auf der dem Sensorelement abgewandten Seite in unmittelbarer Wirkverbindung mit der äußeren Umgebung angeordnet ist oder von einem Abdeckelement umgeben ist, das auf der dem Sensorelement abgewandten Seite in unmittelbarer Wirkverbindung mit der äußeren Umgebung angeordnet ist.
  • Es ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, das Sensorelement zumindest mit einer Vergussmasse bzw. einer Kunststoffumspritzung zu überdecken, die das Sensorelement vor dem Einfluss insbesondere aggressiver Medien (Gase und Flüssigkeiten) schützt. Das Vorsehen einer derartigen Vergussmasse bedeutet vorrichtungstechnisch einen relativ geringen Aufwand, insbesondere, wenn die Vergussmasse bzw. das Sensorelement beispielsweise in einer Vertiefung bzw. Ausnehmung des Injektorgehäuses angeordnet ist. So sind dadurch keine zusätzlichen mechanischen Bauelemente bzw. Konstruktionen erforderlich, welche üblicherweise einen zusätzlichen Herstell- bzw. Montageaufwand benötigen. Vielmehr wird die Schutzeinrichtung im einfachsten Fall alleine durch die Vergußmasse bzw. die Kunststoffumspritzung gebildet.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors, bei der die Vergussmasse derart mit dem Sensorelement verbunden ist, dass von der Vergussmasse bzw. der Kunststoffumspritzung eine in Richtung auf das Sensorelement wirkende Druckspannung in Art einer Vorspannkraft erzeugt wird. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise dadurch erzielbar, wenn die Vergussmasse bzw. die Kunststoffumspritzung mit einem bestimmten Anspritzdruck auf das Sensorelement aufgebracht wird, wobei die Vergussmasse bzw. die Kunststoffumspritzung gleichzeitig über ihre Verbindung zu dem Injektorgehäuse zur Übertragung entsprechender Druckspannungen auf das Sensorelement beiträgt. Eine derartige Ausführungsform mit auf das Sensorelement wirkenden Druckspannungen ist insbesondere deshalb besonders vorteilhaft, da bekannt ist, dass die üblicherweise bei den Sensorelement verwendeten Piezokeramiken sehr empfindlich auf interne mechanische Zugspannungen sind, welche zur Zerstörung der Keramik führen können. Mechanische Druckspannungen können hingegen sehr gut ertragen werden. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Druckspannungen wirken daher ggf. auftretenden oder vorhandenen Zugspannungen entgegen bzw. überkompensieren diese, so dass eine besonders hohe Zuverlässigkeit des Sensorelements, insbesondere über die gesamte Betriebsdauer des Kraftstoffinjektors betrachtet, erzielbar ist.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Vergussmasse ist diese als Elastomer, vorzugsweise Silikon enthaltend, ausgebildet.
  • Wie bereits oben erläutert, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Sensorelement in einer Vertiefung des Injektorgehäuses angeordnet ist. Dadurch lässt sich zum einen eine besonders gute Anbindung und ein mechanischer Schutz der Vergussmasse innerhalb der Vertiefung erzielen, und zum anderen ist auch das Sensorelement selbst mechanisch relativ gut geschützt angeordnet.
  • Um beim Handling bzw. beim Einbau beispielsweise des Kraftstoffinjektors in eine Brennkraftmaschine eine mechanische Beschädigung der Vergussmasse zu vermeiden, ist es darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass die Vergussmasse bzw. die Kunststoffumspritzung die Vertiefung in der Höhe nicht überragt.
  • Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Vergussmasse bzw. die Kunststoffumspritzung die Vertiefung in der Höhe überragt und außerhalb der Vertiefung mit der Oberfläche des Injektorgehäuses verbunden ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine verbesserte Übertragung bzw. die Erzeugung besonders hoher Druckspannungen auf das Sensorelement durch eine vergrößerte Verbindungsfläche der Vergussmasse bzw. der Kunststoffumspritzung mit dem Injektorgehäuse.
  • In wiederum alternativer Ausgestaltung bei Verwendung eines Abdeckelements kann es vorgesehen sein, dass das Abdeckelement mit einem die Vertiefung begrenzenden Bereich des Injektorgehäuses verbunden ist, vorzugsweise durch eine Laserstrahlverschweißung.
  • Ein möglichst vollständiger bzw. umfassender Schutz des Sensorelements wird erzielt, wenn die Vergussmasse bzw. die Kunststoffumspritzung das Sensorelement auf der dem Injektorgehäuse abgewandten Stirnfläche sowie in Umfangsrichtung überdeckt. Dadurch wird insbesondere der Zutritt von Medien in den Bereich der Klebeverbindung besonders wirkungsvoll unterdrückt bzw. verhindert.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
  • Diese zeigt in:
    • Fig. 1
    eine stark vereinfachte, teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors und
    Fig. 2 bis Fig. 4
    jeweils Längsschnitte durch einen Teilbereich des Kraftstoffinjektors gemäß Fig. 1 im Bereich eines an dem Injektorgehäuse angeordneten Sensorelements bei unterschiedlichen Ausführungsformen der Schutzeinrichtung.
  • Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Der in der Fig. 1 stark vereinfacht dargestellte Kraftstoffinjektor 10 ist als sogenannter Common-Rail-Injektor ausgebildet, und dient dem Einspritzen von Kraftstoff in den nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine.
  • Der Kraftstoffinjektor 10 weist ein im Wesentlichen aus Metall bestehendes, ggf. mehrteilig ausgebildetes Injektorgehäuse 11 auf, in dem auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 12 zum Einspritzen des Kraftstoffs angeordnet sind. Innerhalb des Injektorgehäuses 11 bildet dieses einen Hochruckraum 15 aus, in dem eine als Einspritzglied dienende Düsennadel 16 in Richtung des Doppelpfeils 17 hubbeweglich angeordnet ist. In der dargestellten, abgesenkten Stellung der Düsennadel 16 bildet diese zusammen mit der Innenwand des Hochdruckraums 15 bzw. des Injektorgehäuses 11 einen Dichtsitz aus, so dass die Einspritzöffnungen 12 zumindest mittelbar verschlossen sind, derart, dass das Einspritzen von Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 15 in den Brennraum der Brennkraftmaschine vermieden wird. In der anderen, nicht dargestellten, von dem Dichtsitz abgehobenen Position der Düsennadel 16 gibt diese die Einspritzöffnungen 12 zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine frei. Die Bewegung der Düsennadel 16, insbesondere zum Freigeben der Einspritzöffnungen 12, erfolgt auf eine an sich bekannte Art und Weise mittels eines nicht dargestellten Aktuators, der über eine Spannungsversorgungsleitung 18 von einer Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine ansteuerbar ist. Bei dem Aktuator kann es sich insbesondere um einen Magnetaktuator oder aber um einen Piezoaktuator handeln.
  • Die Versorgung des Hochdruckraums 15 mit unter Hochdruck (Systemdruck) stehendem Kraftstoff erfolgt über eine innerhalb des Injektorgehäuses 11 angeordnete bzw. in Bauteilen des Kraftstoffinjektors 10 ausgebildete Versorgungsbohrung 19, die insbesondere exzentrisch zur Längsachse 21 des Injektorgehäuses 11 in einem Randbereich des Kraftstoffinjektors 10, zumindest im Wesentlichen parallel zur Längsachse 21, verläuft. Die Versorgungsbohrung 19 ist darüber hinaus über einen nicht dargestellten Kraftstoffanschlussstutzen mit einer Kraftstoffleitung 22 verbunden, welche wiederum mit einem Kraftstoffspeicher 25 (Rail) gekoppelt ist.
  • In einem von den Einspritzöffnungen 12 bzw. dem Brennraum axial relativ weit beabstandeten Bereich des Injektorgehäuses 11 ist in dessen Außenwand 23 beispielhaft eine sacklochförmige Vertiefung 24 ausgebildet, so dass die Wanddicke des Injektorgehäuses 11 im Bereich der Vertiefung 24 reduziert ist. Ergänzend wird erwähnt, dass anstelle einer sacklochförmigen Vertiefung 24 das Injektorgehäuse 11 auch eine Abflachung aufweisen kann, in deren Bereich die Wanddicke des Injektorgehäuses 11 reduziert ist.
  • Der ebene ausgebildete Grund 26 der Vertiefung 24 bildet einen Teil eines Verformungsbereichs 27 aus. Dadurch wirkt der in der Versorgungsbohrung 19 augenblicklich herrschende Kraftstoffdruck auch in dem Injektorgehäuse 11 auf der der Vertiefung 24 abgewandten Seite. Dadurch, dass die Wanddicke des Injektorgehäuses 11 im Bereich der Vertiefung 24 reduziert ist, wirkt der Wandabschnitt 29 des Injektorgehäuses 11 auf der der Vertiefung 24 zugewandten Seite als Verformungsbereich 27 in Art einer elastisch verformbaren Membran, wobei die Verformung, welche sich als Wölbung ausbildet, umso größer ist, je höher der augenblickliche Kraftstoffdruck in der Versorgungsbohrung 19 ist.
  • Zur Detektion des zeitlichen Verlaufs des Kraftstoffdrucks in der Versorgungsbohrung 19 und damit auch in dem Hochdruckraum 15, welcher als Indiz für die augenblickliche Stellung der Düsennadel 16 zur Ansteuerung der Düsennadel 16 verwendet wird, weist der Kraftstoffinjektor 10 eine Messeinrichtung 30 auf. Die Messeinrichtung 30 umfasst ein beispielhaft als Piezoelement 31 ausgebildetes Sensorelement 32.
  • Die in den Figuren im Einzelnen nicht gezeigten Elektrodenschichten des Piezoelements 31 sind mit Anschlussleitungen 33, 34 verbunden, welche wiederum bei einer Deformation des Verformungsbereichs 27 von einer nicht dargestellten Schaltung auswertbare Spannungssignale erzeugen. Das im Wesentlichen zylindrisch bzw. plattenförmig ausgebildete Piezoelement 31 ist mit dem Grund 26 der Vertiefung 24 über eine Klebeverbindung 35 verbunden. Die Klebeverbindung 35 in Form einer Klebstoffschicht ist derart ausgebildet, dass einerseits eine sichere Befestigung des Piezoelements 31 an dem Injektorgehäuse 11 ermöglicht wird, und andererseits Deformationen des Verformungsbereichs 27 an das Piezoelement 31 übertragen werden.
  • Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Piezoelement 31 sowohl auf seiner dem Grund 26 bzw. dem Injektorgehäuse 11 abgewandten Stirnfläche 36, als auch im Bereich seiner Umfangsfläche 37 vollflächig von einer Vergussmasse 40 (alternativ einer Kunststoffumspritzung) überdeckt. Die Vergußmasse 40 ist in unmittelbarer Wirkverbindung mit der Umgebung angeordnet, d.h. dass sie frei liegt. Bei der Vergussmasse 40 handelt es sich insbesondere um ein Elastomer, vorzugsweise Silikon enthaltend. Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel reicht die Vergussmasse 40 nicht ganz bis an den Umfang der Vertiefung 24 heran. Die Vergussmasse 40 umgibt nicht nur das Piezoelement 31, sondern dient auch der Führung bzw. dem Schutz der Anschlussleitungen 33, 34, welche ebenfalls bereichsweise von der Vergussmasse 40 umgeben sind. Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel fluchtet die Oberseite 41 der Vergussmasse 40 in etwa mit der Außenwand 23 des Injektorgehäuses 11, das bedeutet, dass die Vergussmasse 40 die Vertiefung 24 in der Höhe nicht überragt.
  • Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Vergussmasse 40 derart in Wirkverbindung mit dem Piezoelement 31 sowie dem Bereich des Grunds 26 der Vertiefung 24 aufgebracht wird, dass von der Vergussmasse 40 eine in Richtung des Grunds 26 der Vertiefung 24 wirkende Druckkraft F bzw. Druckspannung auf das Piezoelement 31 erzeugt wird.
  • Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung überragt die Vergussmasse 40a die Vertiefung 24 in der Höhe und ist mit der Außenwand 23 des Injektorgehäuses 11 an dem die Vertiefung 24 begrenzenden Randbereich verbunden.
  • Zuletzt ist in der Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das sich im Wesentlichen von der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 dadurch unterscheidet, dass die dem Piezoelement 31 abgewandte Oberseite 41 der Vergussmasse 40 von einem beispielsweise aus Blech bestehenden und tiefgezogenen Abdeckelement 45 überdeckt ist, das Öffnungen 46, 47 zum Durchführen der Anschlussleitungen 33, 34 aufweist. Das deckel- bzw. topfförmig ausgebildete Abdeckelement 45 ist mit einem umfangsseitig umlaufenden Flanschbereich 48 mit der Außenwand 23 des Injektorgehäuses 11 verbunden, vorzugsweise durch eine Laserschweißnaht 49 und ist ansonsten in Wirkverbindung mit der Umgebung des Kraftstoffinjektors 10 angeordnet. Das die Vertiefung 24 vollständig überdeckende Abdeckelement 45 ist in seinem Innenraum von der Vergussmasse 40c ausgefüllt. Das Anbringen des Abdeckelements 45 an dem Injektorgehäuse 11 kann entweder nach dem Aufbringen bzw. Anordnen der Vergussmasse 40c erfolgen, oder aber vorab, wobei durch eine nicht dargestellte Öffnung in dem Abdeckelement 45 die Vergussmasse 40c in den von dem Abdeckelement 45 überdeckten Bereich eingebracht wird. Eine derartige Ausführung hat darüber hinaus den besonderen Vorteil, dass das Einspritzen des Elastomers in den von dem Abdeckelement 45 überdeckten Bereich unter erhöhtem Druck stattfinden kann so dass dadurch über das Abdeckelement 45 auf die Vergussmasse 40c eine zusätzliche Druckspannung erzeugt werden kann, die wiederum auf das Piezoelement 31 übertragen wird.
  • Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims (8)

  1. Kraftstoffinjektor (10), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Injektorgehäuse (11), in dem ein Hochdruckraum (15) ausgebildet ist, der über eine im Injektorgehäuse (11) angeordnete Versorgungsbohrung (19) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgbar ist, mit wenigstens einer zumindest mittelbar mit dem Hochdruckraum (15) verbundenen, im Injektorgehäuse (11) ausgebildeten Einspritzöffnung (12) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem die wenigstens eine Einspritzöffnung (12) freigebenden oder verschließenden Einspritzglied (16), und mit einer Messeinrichtung (30) zur zumindest mittelbaren Erfassung des Drucks im Hochdruckraum (15) oder der Versorgungsbohrung (19), wobei die Messeinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, eine elastische Verformung eines zumindest mittelbar mit der Versorgungsbohrung (19) oder dem Hochdruckraum (15) in Wirkverbindung angeordneten Verformungsbereichs (27) zu erfassen, und wobei die Messeinrichtung (30) ein Sensorelement (32) aufweist, das mit der Oberfläche des Verformungsbereichs (27) über eine Klebeverbindung (35) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Messeinrichtung (30) von einer Schutzeinrichtung zumindest bereichsweise überdeckt ist, dass die Schutzeinrichtung als Vergussmasse (40; 40a; 40c) oder Kunststoffumspritzung ausgebildet ist, und dass die Vergussmasse (40; 40a; 40c) oder Kunststoffumspritzung auf der dem Sensorelement (32) abgewandten Seite in unmittelbarer Wirkverbindung mit der Umgebung angeordnet ist oder von einem Abdeckelement (45) umgeben ist, das auf der dem Sensorelement (32) abgewandten Seite in unmittelbarer Wirkverbindung mit der Umgebung angeordnet ist.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vergussmasse (40; 40a; 40c) oder Kunststoffumspritzung derart mit dem Sensorelement (32) verbunden ist, dass von der Vergussmasse (40; 40a; 40c) oder Kunststoffumspritzung eine in Richtung auf das Sensorelement (32) wirkende Druckkraft (F) bzw. Druckspannung erzeugbar ist.
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vergussmasse (40; 40a; 40c) ein Elastomer, vorzugsweise Silikon enthaltend, ist.
  4. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Sensorelement (32) in einer Vertiefung (24) des Injektorgehäuses (11) angeordnet ist.
  5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vergussmasse (40) oder Kunststoffumspritzung die Vertiefung (24) in der Höhe nicht überragt.
  6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vergussmasse (40a) oder Kunststoffumspritzung die Vertiefung (24) in der Höhe überragt und außerhalb der Vertiefung (24) mit dem Injektorgehäuse (11) verbunden ist.
  7. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Abdeckelement (45) mit einem die Vertiefung (24) begrenzenden Bereich des Injektorgehäuses (11) verbunden ist, vorzugsweise durch eine Laserstrahlschweißnaht (49).
  8. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vergußmasse (40; 40a; 40c) oder Kunststoffumspritzung das Sensorelement (32) auf der dem Injektorgehäuse (11) abgewandten Stirnfläche (36) sowie an dessen Umfangsfläche (37) überdeckt.
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