WO2015049126A1 - Kraftstoffinjektor und verfahren zum herstellen eines kraftstoffinjektors - Google Patents

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WO2015049126A1
WO2015049126A1 PCT/EP2014/070257 EP2014070257W WO2015049126A1 WO 2015049126 A1 WO2015049126 A1 WO 2015049126A1 EP 2014070257 W EP2014070257 W EP 2014070257W WO 2015049126 A1 WO2015049126 A1 WO 2015049126A1
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pressure sensor
injector
pressure
sensor
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Michael Herr
Thomas LEPACH
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a fuel injector, in particular a common rail injector, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing a fuel injector according to the invention.
  • a fuel! Njektor according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 2009 002 895 A1 of the applicant. Trained as a common rail injector fuel injector with a servo valve to control the
  • Movement of a nozzle needle points in a low pressure region of the
  • Injector housing on a pressure sensor The pressure sensor is acted upon by the force of a transmission element designed as a pressure pin. In this case acts on the transmission element on the opposite side of the pressure sensor, the hydraulic pressure in a control room.
  • the pressure sensor is located on the opposite side of the pressure pin on a flat surface of a closure plate having on its outer periphery an (external) thread, by means of which the closure plate in a corresponding (internal) thread of the injector can be screwed.
  • the closure plate thus serves for the axial positioning or clamping of components arranged in the injector housing, in particular cooperating with the pressure sensor.
  • the closure plate as a whole forms a single, planar surface on the end face facing the pressure sensor, it is possible to use the end face of the closure plate serving as contact surface for the pressure sensor with corresponding manufacturing methods, in particular by grinding, with relatively high accuracy, i. good flatness and relatively low
  • the present invention seeks to further develop a fuel injector, in particular a common rail injector according to the preamble of claim 1 such that in further advantageous embodiment of the contact surface for the pressure sensor with respect to their simple and cost-effective Manufacturability with the required geometrical requirements (flatness, surface roughness)
  • this is plate-shaped and part of a return pipe, which has a sleeve-shaped nozzle element on the side facing away from the low pressure region of the housing part, which is pressure-tightly connected to the housing part by means of a welded connection.
  • Return return achieved consisting of the two elements, the nozzle member and the plate-shaped housing part, which are connected to each other by a welded joint, in particular by a laser welding connection.
  • This makes it possible to manufacture the individual components of the return neck (housing part and nozzle element) individually, whereby the respective production can be optimized in terms of their cost.
  • the pressure sensor is surrounded radially by a sensor plate, which with the
  • Housing part is connected by an adhesive connection.
  • the adhesive connection makes it possible to dispense with alternative connecting elements, such as dowel pins, connecting screws or the like, which would otherwise result in additional manufacturing steps on the corresponding components with the corresponding cost disadvantages.
  • this has a passage formed as a receptacle for the pressure sensor, which is closed on the high-pressure region side facing a particular metal membrane element whose movement is at least indirectly transferable to the pressure sensor.
  • Training makes it possible to prevent the access of fuel into the receiving space for the pressure sensor, wherein via the membrane element, which is connected either directly or for example by means of a pressure distribution element with the pressure sensor, a transmission of the in a high pressure region of the fuel! Njektors prevailing pressure allows.
  • the consisting of the sensor plate and the plate-shaped housing part component network is not only the recording or arrangement of the
  • Socket element has a running in a longitudinal axis of the fuel injector reflux bore, which has a at least in the housing part in relation to the longitudinal axis obliquely formed return passage with the
  • the invention also includes a method for producing a
  • Fuel injector according to the invention in which a pressure sensor is brought into contact with a contact surface of a housing part and the housing part is axially clamped to the injector. It is provided that the contact surface for the pressure sensor, at least in the region of the pressure sensor, preferably over the entire end face of the housing part, is processed by a grinding process. Through the grinding process can be
  • An advantageous development of the method according to the invention comprises an adhesive connection, by means of which the housing part is connected to the pressure sensor facing end face with a sensor plate. It is particularly preferred if, after bonding the
  • Housing part with the sensor plate in the housing part and the sensor plate extending return passage is formed, which connects a low-pressure region of the fuel injector with a return bore in a nozzle element. This allows a precisely aligned without additional measures
  • Fuel injectors are arranged in the region of a cylinder head of the internal combustion engine. To the tight and firm connection between the sensor plate and the housing part during operation of the internal combustion engine
  • an epoxy resin or an adhesive film is used for the adhesive bond, the / a
  • a further preferred embodiment of the method according to the invention provides that the sensor plate has a passage opening serving as a receptacle for the pressure sensor, which is closed media-tight on the side facing away from the contact surface with a membrane element, preferably by a welded connection that the pressure sensor with its electrical
  • Connections is inserted into the provided with the membrane element sensor plate, and then the sensor plate is glued to the housing part, wherein the electrical connections of the pressure sensor are passed through a trained at least in the housing part passage during assembly of the sensor plate with the housing part.
  • the fuel injector 10 shown in the single figure is part of a common rail injection system for injecting fuel into the combustion chamber, in particular a self-igniting internal combustion engine.
  • the fuel injector 10 has an injector 1 1, on the side facing the combustion chamber of the internal combustion engine, not shown
  • Nozzle body 12 has.
  • the cylindrically shaped nozzle body 12 has a recess 13 in which a nozzle needle 15 along a longitudinal axis 16 of the injector 1 1 is arranged up and down movable to close or release at the bottom or in the wall of the nozzle body 12 formed injection openings 17 ,
  • the injection openings 17 facing away from the side of the recess 13 of the nozzle body 12 is closed by a valve member 18, so that the
  • Recess 13 forms a high pressure chamber 20 and high pressure area for the fuel.
  • the high pressure chamber 20 is one in the
  • Injector 1 1 trained supply channel 21 and a
  • Fuel supply line 22 in particular connected to a designed as a rail storage element 23, in which standing at high pressure
  • Fuel meaning a fuel pressure of, for example, 2000 bar or more
  • Fuel which serves to supply the high-pressure chamber 20.
  • the nozzle needle 15 is within the high-pressure chamber 20 on the
  • Injection openings 17 facing away from the side with an axial end portion 25 radially guided in a recess of the valve member 18, wherein from the recess a volume variable control chamber 26 is formed.
  • the control chamber 26 is connected to the high-pressure chamber 20 via a fuel supply bore with inlet throttle 27 arranged therein.
  • the nozzle needle 15 has a shoulder 28, against which a closing spring 30 is supported with an end face, while the paragraph 28 opposite end face of
  • Closing spring 30 abuts against the underside 31 of the valve member 18.
  • the nozzle body 12 is radially surrounded by a sleeve-shaped holding body 34 which is connected in a pressure-tight manner to the nozzle body 12 in a manner known per se, for example by means of a nozzle retaining nut.
  • a securing ring 36 is arranged, which via a formed on the holding body 34 threaded connection, the valve piece 18th clamped axially against the valve member 18 facing end face of the nozzle body 12.
  • the valve piece 18 has in the longitudinal axis 16 a Abiaufbohrung 38, in which an outlet throttle 39 is arranged.
  • the Abiaufbohrung 38 opens on the opposite side of the control chamber 26 in a conically shaped seat 41.
  • the seat 41 cooperates with a valve element in the form of a valve sleeve 42 which forms a sealing seat with the seat 41 in the lowered position shown in the figure.
  • Valve sleeve 42 is guided radially in a guide piece 43 and arranged in the direction of the longitudinal axis 16 up and down.
  • the guide piece 43 surrounds the valve sleeve 42 on the side facing the valve piece 18 with a radial distance.
  • the holding body 34 forms a low-pressure chamber 45, which is hydraulically connected to the control chamber 26 via a plurality of drainage bores 46 and the drainage bore 38 when the valve sleeve 42 is lifted off the seat 41.
  • the valve piece 18 facing away from the end face of the valve sleeve 42 is operatively connected to an armature plate 48 which cooperates with a magnetic core 49 arranged in a magnetic coil 50.
  • the anchor plate 48 has a through hole 52 which is penetrated by a pin-shaped transmission element 55 which is guided in a through hole 56 of the valve sleeve 42 at least substantially leak-free, and in the direction of the longitudinal axis 16, depending on the pressure applied to the end face 57 of the fuel, is arranged movable up and down.
  • the magnetic core 49 has a through hole 61, in which a further closing spring 62 is arranged, which abuts with its one end face on the armature plate 48, and with its other end face on a sensor plate 65, and the armature plate 48 and the armature plate 48th operatively connected valve sleeve 42 in the direction of the seat 41st
  • substantially annular sensor plate 65 which is also located in the low-pressure region or low-pressure chamber 45, has in the Longitudinal axis 16 has a through hole 66.
  • the through-bore 66 is closed in a media-tight manner on the front side facing the transmission element 55 by a membrane element 68, in particular made of metal, wherein the membrane element 68 with the sensor plate 65, also made of metal, for example, by an annular
  • Laser weld is connected.
  • a piezoelectric element pressure sensor 70 for at least indirect detection of the pressure of the fuel in the high-pressure chamber 20 and for detecting the movement of the nozzle needle 15 is arranged, either directly with the membrane element 68, or via a in the figure Unillustrated pressure distribution element is connected, wherein the
  • Pressure sensor 70 opposite side of the membrane element 86 in turn is operatively connected to the membrane element 68 facing end face of the transmission element 55 is arranged.
  • the return pipe 75 consists of two parts, a plate-shaped housing part 76 and a sleeve-shaped nozzle element 77, wherein the housing part 76 and the
  • Stub element 77 by an annular circumferential weld 78, in particular a laser weld, pressure and media density are connected together.
  • a return bore 79 is formed concentrically to the longitudinal axis 16, which via a return line 81st
  • connection with a return tank 82 has.
  • Both in the sensor plate 65 and at least in the housing part 76 are formed in particular by machining manufacturing process slots or openings 83, 84 for carrying electrical connection lines 85, 86 of the solenoid coil 50 and the pressure sensor 70.
  • the connection lines 85, 86 are electrically connected to a connection plug, not shown in the figure, which, for example, as an existing plastic encapsulation of the
  • the pressure sensor 70 facing end face of the housing part 76 forms a contact surface 90 for the pressure sensor 70, which is formed in particular by grinding with such accuracy or surface roughness that the required with respect to the functionality of the pressure sensor 70 parameters be respected. Due to the fact that the housing part 76 on the
  • Pressure sensor 70 facing side as a whole forms a flat surface without projecting to the pressure sensor 70 areas, the mentioned manufacturing process can be done by the corresponding side of the
  • Housing 76 is completely ground or processed.
  • the housing part 76 and the sensor plate 65 are attached to each other
  • an adhesive connection 91 In the adhesive bond 91, either an epoxy resin is preferably used, or a (double-sided adhesive) adhesive film is used. In this case, the adhesive connection 91 in particular a temperature resistance up to a temperature of more than 200 ° C.
  • the sensor plate 65 and the housing part 76 are penetrated by a common, with respect to the longitudinal axis 16 obliquely arranged return passage 92, on the one hand connection to the low pressure chamber 45 of the injector 1 1, and on the other hand with the return bore 79 in the nozzle member 77.
  • a radially encircling retaining shoulder 95 is formed on its outer circumference, which is arranged in operative connection with a cap nut 96, which in turn via a on the cap nut 96th
  • the sensor plate 65 in the region of the through hole 66 is first connected to the membrane element 68. Subsequently, the pressure sensor 70 is inserted into the media-tightly closed by the membrane element 68 through hole 66 and then the
  • Return passage 92 formed as an oblique bore. This is followed by the
  • the operation of the fuel injector 10 is carried out in known per se, and therefore only briefly explained manner:
  • solenoid 50 When not energized solenoid 50, the nozzle needle 15 is pressed by the spring force of the closing spring 30 against a formed in the nozzle body 12 sealing seat, so that the Injection openings 17 are closed.
  • the valve sleeve 42 is pressed by the spring force of the closing spring 62 against the seat surface 41.
  • the electromagnet 50 is energized, the armature plate 48 is pulled in the direction of the magnetic coil 50 counter to the spring force of the closing spring 62.
  • valve sleeve 42 lifts off from the seat surface 41, so that in the
  • Control chamber 26 located fuel via the Abiaufbohrung 38 in the
  • Return bore 81 passes and thereby can flow back into the return tank. Due to the pressure reduced in the control chamber 26, the closing force acting on the nozzle needle 15 decreases so that it can lift off its sealing seat on the nozzle body 12 and releases the injection openings 17 for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. It is essential that the prevailing in the control chamber 26 pressure of the fuel via the Abiaufbohrung 38 is always applied to the transmission element 55, which in turn, at least indirectly with the pressure sensor 70th
  • the pressure sensor 70 always detects the pressure prevailing in the control chamber 26 of the fuel, whereby the pressure in the high-pressure chamber 20 or at least indirectly to the position of the nozzle needle 15 can be closed.
  • the pressure sensor 70 in direct-closing fuel injectors 10, in which the actuation of the nozzle needle 15 takes place directly via an armature of an electromagnet connected to the nozzle needle 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10), insbesondere Common-Rail-Injektor für selbstzündende Brennkraftmaschinen, mit einem Injektorgehäuse (11), in dem in einem Niederdruckbereich (45) ein Drucksensor (70) zur zumindest mittelbaren Erfassung eines in einem Hochdruckbereich (20) herrschenden Kraftstoffdrucks angeordnet ist, wobei der Drucksensor (70) auf der dem Hochdruckbereich (20) abgewandten Seite an einer Anlagefläche (90) anliegt, die an einer ebenen Stirnseite eines Gehäuseteils (76) ausgebildet ist, wobei das Gehäuseteil (76) axial mit dem Injektorgehäuse (11) verspannt ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Gehäuseteil (76) eine radialen umlaufenden Anlagebereich (95), vorzugsweise in Form einer Halteschulter aufweist, der der axialen Anlage des Gehäuseteils (76) an einer mit dem Injektorgehäuse (11) verschraubbaren Überwurfmutter (96) dient.

Description

Beschreibung Titel
Kraftstoffinjektor und Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffinjektors Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail- Injektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors.
Eine Kraftstoff! njektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2009 002 895 A1 der Anmelderin bekannt. Der als Common-Rail-Injektor ausgebildete Kraftstoffinjektor mit einem Servoventil zur Steuerung der
Bewegung einer Düsennadel weist in einem Niederdruckbereich des
Injektorgehäuses einen Drucksensor auf. Der Drucksensor ist von der Kraft eines als Druckstift ausgebildeten Übertragungselements beaufschlagt. Dabei wirkt auf das Übertragungselement auf der dem Drucksensor gegenüberliegenden Stirnseite der hydraulische Druck in einem Steuerraum. Der Drucksensor liegt auf der dem Druckstift gegenüberliegenden Seite an einer ebenen Fläche einer Verschlussplatte an, die an ihrem Außenumfang ein (Außen-)Gewinde aufweist, mittels dem die Verschlussplatte in ein entsprechendes (Innen-)Gewinde des Injektorgehäuses einschraubbar ist. Die Verschlussplatte dient somit der axialen Positionierung bzw. Verspannung von in dem Injektorgehäuse angeordneten, insbesondere mit dem Drucksensor zusammenwirkenden Bauteilen. Dadurch, dass die Verschlussplatte auf der dem Drucksensor zugewandten Stirnfläche insgesamt gesehen eine einzige, ebene Fläche ausbildet, ist es möglich, die als Anlagefläche für den Drucksensor dienende Stirnfläche der Verschlussplatte mit entsprechenden Fertigungsverfahren, insbesondere durch Schleifen, mit relativ hoher Genauigkeit, d.h. guter Ebenheit sowie relativ geringer
Oberflächenrauhigkeit auszubilden. Eine derartige, eine relativ hohe Ebenheit und geringe Rauhigkeit aufweisende Anlagefläche ist für die einwandfreie Funktion des Drucksensors, der zur zumindest mittelbaren Erfassung des in einem Hochdruckbereich des Kraftstoff! njektors herrschenden Drucks dient, erforderlich. Nachteilhaft dabei ist, dass durch das verwendete Befestigungsprinzip der Verschlussplatte an dem Injektorgehäuse mittels des Gewindes eine relativ aufwändige Fertigung der Gewindeabschnitte an der Verschlussplatte sowie dem Injektorgehäuse und eine entsprechende Kontrolle des Schraubvorgangs während der Fertigung erforderlich sind, um die exakte Ausrichtung bzw. Positionierung des Drucksensors mit den mit dem Drucksensor zusammenwirkenden Bauteilen und die axiale Spannkraft zu gewährleisten.
Darüber hinaus ist es aus der DE 10 2010 044 012 A1 der Anmelderin bekannt, einen Drucksensor in einer sacklochähnlichen Ausnehmung einer Sensorplatte anzuordnen, wobei der Drucksensor auf der der Sensorplatte abgewandten Seite in der Ausnehmung mittels einer insbesondere aus Metall bestehenden Membran abgedeckt bzw. geschützt ist, um den Eintritt von Kraftstoff in die Ausnehmung zu verhindern. Nachteilig bei diesem Kraftstoffinjektor ist es, dass durch die Ausbildung der Anlagefläche für den Drucksensor in der Ausnehmung am Grund der Sensorplatte eine relativ aufwändige und somit kostenintensive Fertigung der
Anlagefläche erforderlich ist, um die eingangs erwähnte Ebenheit bzw.
Rauhigkeit der Anlagefläche für den Drucksensor zu gewährleisten, da die Anlagefläche für ein Werkzeug nur sehr schwer zugänglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail- Injektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass bei weiterhin vorteilhafter Ausbildung der Anlagefläche für den Drucksensor in Bezug auf deren einfache und kostengünstige Herstellbarkeit mit den geforderten geometrischen Anforderungen (Ebenheit, Oberflächenrauhigkeit) eine
vereinfachte bzw. verbesserte Anordnung des die Anlagefläche ausbildenden Gehäuseteils an dem Injektorgehäuse ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Gehäuseteil eine radialen umlaufenden
Anlagebereich, vorzugsweise in Form einer Halteschulter aufweist, der der axialen Anlage des Gehäuseteils an einer mit dem Injektorgehäuse
verschraubbaren Überwurfmutter dient. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass anstelle einer
Schraubverbindung zwischen dem Gehäuseteil mit der Anlagefläche für den Drucksensor und dem Injektorgehäuse wie beim Stand der Technik ein alternatives Verbindungsprinzip Verwendung findet, das insbesondere eine vereinfachte Fertigung des Gehäuseteils ermöglicht, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass eine exakte Positionierung bzw. Ausrichtung (Winkligkeit) des Gehäuseteils und somit der Anlagefläche des Drucksensors zum
Injektorgehäuse erzielbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
In bevorzugter Ausbildung des Gehäuseteils ist dieses plattenförmig ausgebildet und Teil eines Rücklaufstutzens, der auf der dem Niederdruckbereich abgewandten Seite des Gehäuseteils ein hülsenförmiges Stutzenelement aufweist, das mit dem Gehäuseteil mittels einer Schweißverbindung druckdicht verbunden ist. Dadurch wird insbesondere eine einfache Fertigung des
Rücklaufstutzens erzielt, der aus den beiden Elementen, dem Stutzenelement und dem plattenförmigen Gehäuseteil besteht, die miteinander durch eine Schweißverbindung, insbesondere durch eine Laserschweißverbindung, verbunden werden. Dadurch wird es ermöglicht, die einzelnen Bauteile des Rücklaufstutzens (Gehäuseteil und Stutzenelement) einzeln zu fertigen, wodurch die jeweilige Fertigung hinsichtlich ihrer Kosten optimiert werden kann.
In bevorzugter konstruktiver Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Drucksensor radial von einer Sensorplatte umgeben ist, die mit dem
Gehäuseteil durch eine Klebeverbindung verbunden ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Drucksensor innerhalb der Sensorplatte aufgenommen ist, wobei die Sensorplatte durch eine die Mediendichtheit herstellende Klebeverbindung mit dem Gehäuseteil verbunden ist. Insbesondere ermöglicht es die Klebeverbindung, auf alternative Verbindungselemente, wie Passstifte, Verbindungsschrauben oder ähnliches zu verzichten, die ansonsten zusätzliche Fertigungsschritte an den entsprechenden Bauteilen mit den entsprechenden Kostennachteilen zur Folge hätten. In bevorzugter Weiterbildung der Sensorplatte ist es vorgesehen, dass diese eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahme für den Drucksensor aufweist, die auf der dem Hochdruckbereich zugewandten Seite von einem insbesondere aus Metall bestehenden Membranelement verschlossen ist, dessen Bewegung zumindest mittelbar auf den Drucksensor übertragbar ist. Eine derartige
Ausbildung ermöglicht es, den Zutritt von Kraftstoff in den Aufnahmeraum für den Drucksensor zu verhindern, wobei über das Membranelement, das entweder unmittelbar, oder beispielsweise mittels eines Druckverteilerelements, mit dem Drucksensor verbunden ist, eine Übertragung des in einem Hochdruckbereich des Kraftstoff! njektors herrschenden Drucks ermöglicht.
Der aus der Sensorplatte und dem plattenförmigen Gehäuseteil bestehende Bauteileverbund dient nicht nur der Aufnahme bzw. Anordnung des
Drucksensors, sondern darüber hinaus als Bestandteil des Rücklaufstutzens zur Rückführung von nicht benötigtem Kraftstoff in einen Rücklaufbereich (Tank) eines Kraftstoffeinspritzsystems. Daher ist es vorgesehen, dass das
Stutzenelement eine in einer Längsachse des Kraftstoffinjektors verlaufenden Rückflussbohrung aufweist, die über einen zumindest in dem Gehäuseteil in Bezug zur Längsachse schräg ausgebildeten Rücklaufkanal mit dem
Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors verbunden ist.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines
erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, bei dem ein Drucksensor in Anlage mit einer Anlagefläche eines Gehäuseteils gebracht wird und das Gehäuseteil mit dem Injektorgehäuse axial verspannt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass die Anlagefläche für den Drucksensor zumindest im Bereich des Drucksensors, vorzugsweise über die gesamte Stirnfläche des Gehäuseteils, durch einen Schleifprozeß bearbeitet wird. Durch den Schleifprozess lassen sich
erfindungsgemäß die erforderliche Ebenheit sowie Rauhigkeit der Anlagefläche für den Drucksensor in vorteilhafter Weise erreichen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Klebeverbindung, mittels derer das Gehäuseteil auf der dem Drucksensor zugewandten Stirnfläche mit einer Sensorplatte verbunden wird. Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, wenn nach dem Verkleben des
Gehäuseteils mit der Sensorplatte ein in dem Gehäuseteil und der Sensorplatte verlaufender Rücklaufkanal ausgebildet wird, der einen Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors mit einer Rücklaufbohrung in einem Stutzenelement verbindet. Dadurch lässt sich ohne zusätzliche Maßnahmen eine exakt fluchtende
Ausrichtung der Abschnitte des Rücklaufkanals sowohl in der Sensorplatte als auch in dem Gehäuseteil erzielen.
Derartige, zur Diskussion stehende Kraftstoffinjektoren finden bevorzugt
Verwendung bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen, wobei die
Kraftstoffinjektoren im Bereich eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Um die dichte und feste Verbindung zwischen der Sensorplatte und dem Gehäuseteil während des Betriebs der Brennkraftmaschine
sicherzustellen, ist es bevorzugt vorgesehen, wenn für die Klebeverbindung ein Epoxydharz oder eine Klebefolie verwendet wird, das/die eine
Temperaturbeständigkeit bis mindestens 200°C aufweist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Sensorplatte eine als Aufnahme für den Drucksensor dienende Durchgangsöffnung aufweist, die auf der der Anlagefläche abgewandten Seite mit einem Membranelement mediendicht verschlossen wird, vorzugsweise durch eine Schweißverbindung, dass der Drucksensor mit seinen elektrischen
Anschlüssen in die mit dem Membranelement versehene Sensorplatte eingelegt wird, und dass anschließend die Sensorplatte mit dem Gehäuseteil verklebt wird, wobei beim Zusammenfügen der Sensorplatte mit dem Gehäuseteil die elektrischen Anschlüsse des Drucksensors durch einen zumindest in dem Gehäuseteil ausgebildeten Durchgang hindurchgeführt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in der einzigen Figur einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor in einem vereinfachten Längsschnitt. Der in der einzigen Figur dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor 10 ist Bestandteil eines Common-Rails-Einspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Der Kraftstoffinjektor 10 weist ein Injektorgehäuse 1 1 auf, das auf der dem nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite einen
Düsenkörper 12 hat. Der zylindrisch ausgebildete Düsenkörper 12 weist eine Ausnehmung 13 auf, in der eine Düsennadel 15 entlang einer Längsachse 16 des Injektorgehäuses 1 1 auf- und abbeweglich angeordnet ist, um am Grund bzw. in der Wand des Düsenkörpers 12 ausgebildete Einspritzöffnungen 17 zu verschließen bzw. freizugeben.
Die den Einspritzöffnungen 17 abgewandte Seite der Ausnehmung 13 des Düsenkörpers 12 ist von einem Ventilstück 18 verschlossen, so dass die
Ausnehmung 13 einen Hochdruckraum 20 bzw. Hochdruckbereich für den Kraftstoff ausbildet. Der Hochdruckraum 20 ist über einen in dem
Injektorgehäuse 1 1 ausgebildeten Versorgungskanal 21 und eine
Kraftstoffversorgungsleitung 22 insbesondere mit einem als Rail ausgebildeten Speicherelement 23 verbunden, in dem sich unter Hochdruck stehender
Kraftstoff (gemeint ist ein Kraftstoffdruck von beispielsweise 2000bar oder mehr) befindet, der zur Versorgung des Hochdruckraums 20 dient.
Die Düsennadel 15 ist innerhalb des Hochdruckraums 20 auf der den
Einspritzöffnungen 17 abgewandten Seite mit einem axialen Endbereich 25 radial in einer Ausnehmung des Ventilstücks 18 geführt, wobei von der Ausnehmung ein volumenveränderbarer Steuerraum 26 ausgebildet wird. Der Steuerraum 26 ist über eine Kraftstoffzuführbohrung mit darin angeordneter Zulaufdrossel 27 mit dem Hochdruckraum 20 verbunden. Im Hochdruckraum 20 weist die Düsennadel 15 einen Absatz 28 auf, gegen den sich eine Schließfeder 30 mit einer Stirnseite abstützt, während die dem Absatz 28 gegenüberliegende Stirnseite der
Schließfeder 30 an der Unterseite 31 des Ventilstücks 18 anliegt.
Der Düsenkörper 12 ist radial von einem hülsenförmigen Haltekörper 34 umfasst, der auf nicht dargestellte, an sich bekannte Art und Weise, beispielsweise mittels einer Düsenspannmutter, mit dem Düsenkörper 12 druckdicht verbunden ist. Innerhalb des Haltekörpers 34 ist ein Sicherungsring 36 angeordnet, der über eine an dem Haltekörper 34 ausgebildete Gewindeverbindung das Ventilstück 18 axial gegen die dem Ventilstück 18 zugewandte Stirnfläche des Düsenkörpers 12 verspannt. Das Ventilstück 18 weist in der Längsachse 16 eine Abiaufbohrung 38 auf, in der eine Ablaufdrossel 39 angeordnet ist. Die Abiaufbohrung 38 mündet auf der dem Steuerraum 26 gegenüberliegenden Seite in einer konisch ausgebildeten Sitzfläche 41. Die Sitzfläche 41 wirkt mit einem Ventilelement in Form einer Ventilhülse 42 zusammen, die in der in der Figur dargestellten abgesenkten Stellung einen Dichtsitz mit der Sitzfläche 41 ausbildet. Die
Ventilhülse 42 ist in einem Führungsstück 43 radial geführt und in Richtung der Längsachse 16 auf- und abbeweglich angeordnet. Das Führungsstück 43 umgibt die Ventilhülse 42 auf der dem Ventilstück 18 gewandten Seite mit radialem Abstand. Der Haltekörper 34 bildet einen Niederdruckraum 45 aus, der bei von der Sitzfläche 41 abgehobener Ventilhülse 42 über mehrere Abiaufbohrungen 46 und die Abiaufbohrung 38 hydraulisch mit dem Steuerraum 26 verbunden ist.
Die dem Ventilstück 18 abgewandte Stirnseite der Ventilhülse 42 ist mit einer Ankerplatte 48 wirkverbunden angeordnet, die mit einer in einem Magnetkern 49 angeordneten Magnetspule 50 zusammenwirkt. Die Ankerplatte 48 weist eine Durchgangsbohrung 52 auf, die von einem stiftformigen Übertragungselement 55 durchsetzt ist, das in einer Durchgangsbohrung 56 der Ventilhülse 42 zumindest im Wesentlichen leckagefrei geführt ist, und das in Richtung der Längsachse 16, abhängig von dem an der Stirnfläche 57 anliegenden Druck des Kraftstoffs, auf- und abbeweglich angeordnet ist.
Auf der der Ankerplatte 48 gegenüberliegenden Seite des Magnetkerns 49 ist dieser beispielhaft von der Federkraft einer Tellerfeder 58 kraftbeaufschlagt, die den Magnetkern 49 axial gegen eine radial umlaufende Schulter 59 des
Haltekörpers 34 drückt. Der Magnetkern 49 weist eine Durchgangsbohrung 61 auf, in der eine weitere Schließfeder 62 angeordnet ist, die mit ihrer einen Stirnseite an der Ankerplatte 48, und mit ihrer anderen Stirnseite an einer Sensorplatte 65 anliegt, und die die Ankerplatte 48 sowie die mit der Ankerplatte 48 wirkverbundene Ventilhülse 42 in Richtung der Sitzfläche 41
kraftbeaufschlagt.
Die sich auf der der Ankerplatte 48 gegenüberliegenden Seite des Magnetkerns 49 anschließende, im Wesentlichen ringförmige Sensorplatte 65, die sich ebenfalls im Niederdruckbereich bzw. Niederdruckraum 45 befindet, weist in der Längsachse 16 eine Durchgangsbohrung 66 auf. Die Durchgangsbohrung 66 ist auf der dem Übertragungselement 55 zugewandten Stirnseite von einem insbesondere aus Metall bestehenden Membranelement 68 mediendicht verschlossen, wobei das Membranelement 68 mit der ebenfalls aus Metall bestehenden Sensorplatte 65 beispielsweise durch eine ringförmige
Laserschweißnaht verbunden ist. Innerhalb der Durchgangsbohrung 66 der Sensorplatte 65 ist ein als Piezoelement ausgebildeter Drucksensor 70 zur zumindest mittelbaren Erfassung des Drucks des Kraftstoffs im Hochdruckraum 20 bzw. zur Erfassung der Bewegung der Düsennadel 15 angeordnet, der entweder unmittelbar mit dem Membranelement 68, oder über ein in der Figur nicht dargestelltes Druckverteilerelement verbunden ist, wobei die dem
Drucksensor 70 gegenüberliegende Seite des Membranelements 86 wiederum in Wirkverbindung mit der dem Membranelement 68 zugewandten Stirnseite des Übertragungselements 55 angeordnet ist.
Auf der dem Magnetkern 49 gegenüberliegenden Stirnseite der Sensorplatte 65 ist diese mit einem Rücklaufstutzen 75 verbunden. Der Rücklaufstutzen 75 besteht aus zwei Teilen, einem plattenförmigen Gehäuseteil 76 und einem hülsenförmigen Stutzenelement 77, wobei das Gehäuseteil 76 und das
Stutzenelement 77 durch eine ringförmig umlaufende Schweißnaht 78, insbesondere eine Laserschweißnaht, druck- und mediendicht miteinander verbunden sind. In dem Stutzenelement 77 ist konzentrisch zur Längsachse 16 eine Rücklaufbohrung 79 ausgebildet, die über eine Rücklaufleitung 81
Verbindung mit einem Rücklaufbehälter 82 (Kraftstofftank) hat. Sowohl in der Sensorplatte 65 als auch zumindest in dem Gehäuseteil 76 sind insbesondere durch spanende Fertigungsverfahren ausgebildete Schlitze bzw. Durchbrüche 83, 84 zur Durchführung elektrischer Anschlussleitungen 85, 86 der Magnetspule 50 bzw. des Drucksensors 70 angeordnet. Die Anschlussleitungen 85, 86 sind elektrisch mit einem in der Figur nicht dargestellten Anschlussstecker verbunden, der beispielsweise als aus Kunststoff bestehende Umspritzung des
Rücklaufstutzens 75 ausgebildet ist.
Die dem Drucksensor 70 zugewandte Stirnseite des Gehäuseteils 76 bildet eine Anlagefläche 90 für den Drucksensor 70 aus, die insbesondere durch Schleifen mit einer derartigen Genauigkeit bzw. Oberflächenrauhigkeit ausgebildet ist, dass die hinsichtlich der Funktionalität des Drucksensors 70 erforderlichen Parameter eingehalten werden. Dadurch, dass das Gehäuseteil 76 auf der dem
Drucksensor 70 zugewandten Seite insgesamt gesehen eine ebene Fläche ohne zum Drucksensor 70 ragende Bereiche ausbildet, kann der angesprochene Fertigungsvorgang dadurch erfolgen, dass die entsprechende Seite des
Gehäuseteils 76 komplett überschliffen bzw. bearbeitet wird.
Das Gehäuseteil 76 und die Sensorplatte 65 sind an den aneinander
anliegenden Berührungsflächen vorzugsweise durch eine Klebeverbindung 91 miteinander verbunden. Bei der Klebeverbindung 91 wird entweder bevorzugt ein Epoxydharz verwendet, oder aber eine (zweiseitig klebende) Klebefolie. Dabei weist die Klebeverbindung 91 insbesondere eine Temperaturbeständigkeit bis zu einer Temperatur von mehr als 200°C auf.
Die Sensorplatte 65 und das Gehäuseteil 76 sind von einem gemeinsamen, in Bezug zur Längsachse 16 schräg angeordneten Rücklaufkanal 92 durchsetzt, der einerseits Verbindung mit dem Niederdruckraum 45 des Injektorgehäuses 1 1 , und andererseits mit der Rücklaufbohrung 79 im Stutzenelement 77 hat.
An dem Gehäuseteil 76 ist an seinem Außenumfang eine radial umlaufende Halteschulter 95 ausgebildet, die in Wirkverbindung mit einer Überwurfmutter 96 angeordnet ist, welche wiederum über ein an der Überwurfmutter 96
ausgebildetes Innengewinde 97 mit einem an dem Haltekörper 34 ausgebildeten Außengewinde 98 zusammenwirkt. Mittels der Überwurfmutter 76 lässt sich der aus der Sensorplatte 65 und dem Rücklaufstutzen 75 bestehende
Bauteileverbund axial in Richtung des Magnetkerns 49 verspannen.
Bei der Fertigung des Kraftstoff! njektors 10 wird die Sensorplatte 65 im Bereich der Durchgangsbohrung 66 zunächst mit dem Membranelement 68 verbunden. Anschließend wird der Drucksensor 70 in die von dem Membranelement 68 mediendicht verschlossene Durchgangsbohrung 66 eingelegt und danach die
Sensorplatte 65 mit dem Gehäuseteil 76 verklebt. Dabei werden die
Anschlussleitungen 85, 86 durch die Sensorplatte 65 und das Gehäuseteil 76 in den Durchbrüchen 83, 84 hindurchgeführt. Erst anschließend, d.h. bei miteinander verbundener Sensorplatte 65 und Gehäuseteil 76, wird der
Rücklaufkanal 92 als Schrägbohrung ausgebildet. Anschließend erfolgt das
Verbinden des Gehäuseteils 76 mit dem Stutzenelement 77 durch die (Laser-) Schweißnaht 78. Der so ausgebildete Bauteileverbund wird anschließend mit dem Injektorgehäuse 1 1 bzw. dem Haltekörper 34 verbunden und mittels der Überwurfmutter 96 axial verspannt.
Die Funktionsweise des Kraftstoffinjektors 10 erfolgt auf an sich bekannte, und daher im Folgenden lediglich kurz erläuterte Art und Weise: Bei nicht bestromter Magnetspule 50 wird die Düsennadel 15 von der Federkraft der Schließfeder 30 gegen einen in dem Düsenkörper 12 ausgebildeten Dichtsitz gedrückt, so dass die Einspritzöffnungen 17 verschlossen sind. Gleichzeitig wird die Ventilhülse 42 von der Federkraft der Schließfeder 62 gegen die Sitzfläche 41 gedrückt. Bei einer Bestromung des Elektromagneten 50 wird die Ankerplatte 48 in Richtung der Magnetspule 50 entgegen der Federkraft der Schließfeder 62 gezogen.
Dabei hebt die Ventilhülse 42 von der Sitzfläche 41 ab, so dass in dem
Steuerraum 26 befindlicher Kraftstoff über die Abiaufbohrung 38 in den
Niederdruckraum 45, von dort über die Rücklaufbohrung 79 in die
Rücklaufbohrung 81 gelangt und dadurch in den Rücklaufbehälter zurückfließen kann. Durch den in dem Steuerraum 26 reduzierten Druck nimmt die auf die Düsennadel 15 wirkende Schließkraft ab, so dass diese von ihrem Dichtsitz am Düsenkörper 12 abheben kann und die Einspritzöffnungen 17 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine freigibt. Wesentlich dabei ist, dass der in dem Steuerraum 26 herrschende Druck des Kraftstoffs über die Abiaufbohrung 38 immer an dem Übertragungselement 55 anliegt, welches seinerseits wiederum zumindest mittelbar mit dem Drucksensor 70
wirkverbunden angeordnet ist. Dadurch erfasst der Drucksensor 70 stets den in dem Steuerraum 26 herrschenden Druck des Kraftstoffs, wodurch auf den Druck im Hochdruckraum 20 bzw. zumindest indirekt auf die Stellung der Düsennadel 15 geschlossen werden kann.
Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken
abzuweichen. So ist es beispielsweise auch denkbar, den Drucksensor 70 bei direkt schließenden Kraftstoffinjektoren 10 einzusetzen, bei denen die Betätigung der Düsennadel 15 unmittelbar über einen mit der Düsennadel 15 verbundenen Anker eines Elektromagneten erfolgt.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftstoffinjektor (10), insbesondere Common-Rail-Injektor für
selbstzündende Brennkraftmaschinen, mit einem Injektorgehäuse (1 1 ), in dem in einem Niederdruckbereich (45) ein Drucksensor (70) zur zumindest mittelbaren Erfassung eines in einem Hochdruckbereich (20) herrschenden Kraftstoffdrucks angeordnet ist, wobei der Drucksensor (70) auf der dem
Hochdruckbereich (20) abgewandten Seite an einer Anlagefläche (90) anliegt, die an einer ebenen Stirnseite eines Gehäuseteils (76) ausgebildet ist, wobei das Gehäuseteil (76) axial mit dem Injektorgehäuse (1 1 ) verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (76) eine radialen umlaufenden Anlagebereich (95), vorzugsweise in Form einer Halteschulter aufweist, der der axialen Anlage des Gehäuseteils (76) an einer mit dem Injektorgehäuse (1 1 )
verschraubbaren Überwurfmutter (96) dient.
2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuseteil (76) plattenförmig ausgebildet ist und Teil eines
Rücklaufstutzens (75) ist, der auf der dem Niederdruckbereich (45) abgewandten Seite des Gehäuseteils (76) ein hülsenförmiges
Stutzenelement (77) aufweist, das mit dem Gehäuseteil (76) mittels einer Schweißverbindung (78) verbunden ist.
3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drucksensor (70) radial von einer Sensorplatte (65) umgeben ist, die mit dem Gehäuseteil (76) durch eine Klebeverbindung (91 ) verbunden ist. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorplatte (65) eine als Durchgangsöffnung (66) ausgebildete Aufnahme für den Drucksensor (70) aufweist, die auf der dem
Hochdruckbereich (20) zugewandten Seite von einem insbesondere aus Metall bestehenden Membranelement (68) verschlossen ist, dessen
Bewegung zumindest mittelbar auf den Drucksensor (70) übertragbar ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stutzenelement (77) eine in einer Längsachse (16) des
Kraftstoffinjektors (10) verlaufende Rücklaufbohrung (79) aufweist, die über einen zumindest in dem Gehäuseteil (76) in Bezug zur Längsachse (16) schräg ausgebildeten Rücklaufkanal (92) mit dem Niederdruckbereich (45) verbunden ist.
Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffinjektors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Drucksensor (70) in Anlage mit einer Anlagefläche (90) eines Gehäuseteils (76) gebracht wird und das
Gehäuseteil (76) mit einem Injektorgehäuse (1 1 ) axial verspannt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlagefläche (90) zumindest im Bereich des Drucksensors (70), vorzugsweise über die gesamte Stirnfläche, durch einen Schleifprozeß bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuseteil (76) an der dem Drucksensor (70) zugewandten Stirnfläche mit einer Sensorplatte (76) durch eine Klebeverbindung (91 ) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Verkleben des Gehäuseteil (76) mit der Sensorplatte (65) ein in dem Gehäuseteil (76) und der Sensorplatte (65) verlaufender
Rücklaufkanal (92) ausgebildet wird, der einen Niederdruckbereich (45) des Kraftstoffinjektors (10) mit einer Rücklaufbohrung (79) in einem
Stutzenelement (77) verbindet.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass für die Klebeverbindung (91 ) ein Epoxidharz oder eine Klebefolie verwendet wird, das/die eine Temperaturbeständigkeit bis mindestens 200°C aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorplatte (65) eine als Aufnahme für den Drucksensor (70) dienende Durchgangsöffnung (66) aufweist, die auf der der Anlagefläche (90) abgewandten Seite mit einem Membranelement (68) mediendicht verschlossen wird, vorzugsweise durch eine Schweißverbindung, dass der Drucksensor (70) mit seiner elektrischen Anschlussleitung (86) in die mit dem Membranelement (68) versehene Sensorplatte (65) eingelegt wird, und dass anschließend die Sensorplatte (65) mit dem Gehäuseteil (76) verklebt wird, wobei beim Zusammenfügen der Sensorplatte (65) mit dem
Gehäuseteil (76) die elektrische Anschlussleitung (86) des Drucksensors (70) durch einen zumindest in dem Gehäuseteil (76) ausgebildeten
Durchgang (84) hindurchgeführt wird.
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