WO2016169682A1

WO2016169682A1 - Kraftstoffinjektor

Info

Publication number: WO2016169682A1
Application number: PCT/EP2016/054285
Authority: WO
Inventors: Martin Bernhaupt
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2016-03-01
Publication date: 2016-10-27
Also published as: JP6636043B2; US10330063B2; EP3286428B1; EP3286428A1; JP2018517867A; US20180087480A1; DE102015207307A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10) mit einem Injektorgehäuse (10), in dem ein Düsenraum (6) ausgebildet ist, der über einen im Injektorgehäuse (10) ausgebildeten Zulauf (7) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgbar ist, wobei eine wenigstens ein Spritzloch (9) freigebende oder verschließende längsbewegliche Düsennadel (2) im Düsenraum (6) angeordnet ist, und mit einem Kraftmesselement (17) zur zumindest mittelbaren Erfassung eines Drucks in einem im Injektorgehäuse (10) ausgebildeten Druckraum (14). Der Druckraum (14) ist mit dem Zulauf (7) hydraulisch verbindbar. Das Kraftmesselement (17) ist in einem im Injektorgehäuse (10) ausgebildeten Messraum (16) angeordnet, wobei der Messraum (16) durch eine membranartige Zwischenwand (13) vom Druckraum (14) getrennt ist. Das Kraftmesselement (17) stützt die Zwischenwand (13) ab.

Description

Beschreibung

Titel

Kraftstoffinjektor Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail- Injektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 1 042

603 B1 bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor weist innerhalb seines

Injektorgehäuses einen Sensor auf, der im Bereich einer Abiaufbohrung zwischen einem Steuerraum des Kraftstoff! njektors und einem

Niederdruckbereich angeordnet ist. Insbesondere umgibt der Sensor die

Abiaufbohrung an einem hülsenförmigen Abschnitt eines Bauteils, in dem die

Abiaufbohrung ausgebildet ist. In den Steuerraum des Kraftstoff! njektors ragt ein Endabschnitt eines als Düsennadel ausgebildeten Einspritzglieds hinein. Über eine Beeinflussung des Drucks in dem Steuerraum wird in bekannter Art und Weise die Bewegung der Düsennadel gesteuert, um zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine im Injektorgehäuse ausgebildete Spritzlöcher freizugeben. Der Druck im Steuerraum wird über den Abfluss von Kraftstoff aus dem besagten Steuerraum in den Niederdruckbereich über die Abiaufbohrung bzw. Ablaufdrossel bewirkt, wobei die Abiaufbohrung m^*mittels eines Schließglieds im Niederdruckbereich des Injektorgehäuses, welches wiederum mit einem Aktor, beispielsweise einem Magnetaktor oder einem Piezoaktor betätigbar ist, verschlossen werden kann. In der abgesenkten Position der Düsennadel herrscht in dem Steuerraum und somit auch in der Abiaufbohrung ein relativ hoher (hydraulischer) Druck. Beim Entlasten des Steuerraums fließt hingegen Kraftstoff aus dem Steuerraum in den

Niederdruckbereich ab, wobei sich der hydraulische Druck in der Abiaufbohrung verringert. Der bekannte Sensor ist dazu ausgebildet, den Druck bzw. Druckschwankungen in der Abiaufbohrung, verursacht durch das Öffnen des Schließglieds aus dem Steuerraum, zu erfassen, woraus auf die Stellung der Düsennadel geschlossen werden kann. Nachteilig bei der bekannten Anordnung ist es, dass der Sensor im Hochdruckbereich des Injektorgehäuses angeordnet ist und somit konstruktiv relativ aufwendig gestaltet sein muss. Darüber hinaus ist der zur Verfügung stehende Bauraum für einen derartigen Sensor im

Injektorgehäuse eingeschränkt, so dass spezielle konstruktive Lösungen, die insbesondere auch mit Blick auf die Festigkeit des Injektorgehäuses kritisch sind, gewählt werden müssen.

Aus der DE 10 201 1 051 765 A1 ist ein Kraftstoff! njektor mit einer Drucksensorik bekannt, welche im Niederdruckbereich angeordnet ist. Dabei wird ein

Messkanal bzw. eine Stichbohrung an eine membranartige Zwischenwand herangeführt. Die Drucksensorik bzw. das Kraftmesselement ist auf der

Rückseite der Zwischenwand angeordnet. Die Drucksensorik ist dabei vorzugsweise eine wenig steife Messstreifenanordnung, welche die Spannungen bzw. Verformungen in der Zwischenwand misst. Aufgrund der hohen Drücke in der Stichbohrung kann es jedoch zu Festigkeitsproblemen an der Zwischenwand kommen.

Offenbarung der Erfindung

Demgegenüber hat der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor im Bereich der Drucksensorik eine erhöhte Dauerfestigkeit, da der Druck nicht über eine

Spannung oder Verformung der Zwischenwand gemessen wird. Die Kraft wird erfindungsgemäß mit einem möglichst steifen Kraftmesselement gemessen, welches die Zwischenwand abstützt, so dass die Zwischenwand nahezu keine Verformung erfährt. Dazu umfasst der Kraftstoff! njektor ein Injektorgehäuse, in dem ein Düsenraum ausgebildet ist, der über einen im Injektorgehäuse ausgebildeten Zulauf mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgbar ist. Eine wenigstens ein Spritzloch freigebende oder verschließende längsbewegliche Düsennadel ist im Düsenraum angeordnet. Weiterhin umfasst der Kraftstoffinjektor ein Kraftmesselement zur zumindest mittelbaren Erfassung eines Drucks in einem im Injektorgehäuse ausgebildeten Druckraum. Der Druckraum ist mit dem Zulauf hydraulisch verbindbar. Das Kraftmesselement ist in einem im Injektorgehäuse ausgebildeten Messraum angeordnet, wobei der Messraum durch eine membranartige

Zwischenwand vom Druckraum getrennt ist. Erfindungsgemäß stützt das Kraftmesselement die Zwischenwand ab. Vorteilhafterweise ist das

Kraftmesselement dabei sehr steif ausgeführt. Die Zwischenwand wird somit durch die Abstützung durch das Kraftmesselement gegen die Wirkrichtung des zu messenden Drucks im Druckraum unterstützt, so dass bei Belastung durch den Druck die Spannungen und Biegungen in der Zwischenwand minimiert sind. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Kraftmesselement gegen die

Zwischenwand vorgespannt. Der im Betrieb des Kraftstoffinjektors im Druckraum anliegende Hochdruck wirkt dann der Vorspannung bzw. Durchbiegung der Zwischenwand entgegen, so dass die Verformungen und Spannungen - speziell die Zugspannungen - in der Zwischenwand und in den umgebenden Bereichen minimiert werden. Auf der Hochdruckseite der Zwischenwand sind die

Druckänderungen hochdynamisch, so dass eine Vorspannung der

Zwischenwand durch das Kraftmesselement eine deutliche Erhöhung der Dauerfestigkeit zur Folge hat. +

In einer vorteilhaften Ausführung ist das Kraftmesselement durch ein

Schraubelement, beispielsweise eine Mutter, vorgespannt. Dadurch kann die Vorspannung des Kraftmesselements und somit der Zwischenwand während der Montage des Kraftstoffinjektors sehr genau eingestellt werden.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist das Kraftmesselement durch ein Übermaß innerhalb des Injektorgehäuses vorgespannt. Das Kraftmesselement weist gegenüber dem Messraum ein Übermaß auf, so dass das

Kraftmesselement mit der axialen Verspannung des Injektorgehäuses während der Montage gleichzeitig mit vorgespannt wird. Dies ist eine besonders kostengünstige Ausführung der Vorspannung.

In bevorzugter Ausgestaltung des Kraftmesselements ist dieses als

piezoelektrisches Kraftmesselement ausgebildet. Ein derartiges Element hat den Vorteil einer relativ hohen Messempfindlichkeit bei kompaktem Aufbau und geringen Herstellkosten. Weiterhin kann ein derartiges Kraftmesselement besonders steif ausgeführt werden und dadurch die Zwischenwand sehr effektiv abstützen.

In einer vorteilhaften Ausführung ist der Druckraum über eine

Verbindungsbohrung mit dem Düsenraum hydraulisch verbunden. Dadurch wird der Druckverlauf im Düsenraum ermittelt und somit der Druck, mit dem er Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

Vorteilhafterweise ist dabei die Verbindungsbohrung in einer Drosselplatte des Injektorgehäuses ausgebildet.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Längsbewegung der Düsennadel durch den Druck in einem Steuerraum gesteuert. Der Druck im Steuerraum wiederum kann dabei beispielsweise von einem Pilotventil gesteuert werden. In einer vorteilhaften Ausführung ist der Druckraum über eine Stichbohrung mit dem Steuerraum hydraulisch verbunden. Dadurch wird der Druck im Steuerraum ermittelt, welcher maßgeblich die Bewegung der hydraulisch angesteuerten Düsennadel beeinflusst. Vorteilhafterweise ist dabei die Stichbohrung in der Drosselplatte des Injektorgehäuses ausgebildet, in welcher auch eine

Ablaufdrossel aus dem Steuerraum zum Pilotventil ausgebildet ist. Der Druck im

Steuerraum ist größeren Schwankungen unterworfen als der Druck im

Düsenraum. Dadurch können Druckunterschiede im Steuerraum zuverlässiger ermittelt werden als Druckunterschiede im Düsenraum. In vorteilhaften Ausführungen ist im Pilotventil ein Ventilraum ausgebildet und der

Steuerraum über eine Ablaufdrossel mit dem Ventilraum hydraulisch verbunden. Dadurch ist die Düsennadel als Servoventil geschaltet. Das Pilotventil kann beispielsweise als ein direktgeschaltetes Magnetventil ausgeführt sein. Der Druck im Ventilraum ist noch größeren Schwankungen unterworfen als der Druck im Steuerraum. Auch in dieser Ausführung können die Druckunterschiede demzufolge sehr zuverlässig ermittelt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Druckraum über eine Nut mit dem Ventilraum hydraulisch verbunden. Dadurch ist die hydraulische Verbindung vom Ventilraum zum Druckraum sehr einfach ausgeführt. Vorteilhafterweise sind dabei der Druckraum und die Nut als ein Volumen, beispielsweise als eine durchgängige Nut gefertigt, so dass die Verbindung zwischen Ventilraum und Druckraum besonders kostengünstig ist.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist der Zulauf mit dem Druckraum verbunden. Dadurch wird der Druckabfall zwischen Düsenraum und einer

Hochdruckquelle gemessen, also annähernd der Druckabfall des Düsenraums. Diese Ausführung kann besonders kostengünstig ausgeführt werden und hat Vorteile bezüglich des benötigten Bauraums, da die Messung durch das

Kraftmesselement beispielsweise düsennadelfern erfolgen kann, also in einem Bereich, in welchem mehr freier Bauraum89^* vorhanden ist als in einem düsennahen Bereich.

In vorteilhaften Ausführungen umfasst das Injektorgehäuse einen Düsenkörper, eine Drosselplatte, eine Ventilplatte und einen Haltekörper, welche durch eine Düsenspannmutter axial miteinander verspannt sind. Dies ist ein sehr vorteilhafter Aufbau eines Kraftstoff! njektors, insbesondere eines

Kraftstoffinjektors mit einem hydraulischen Pilotventil, welches beispielsweise wiederum durch einen elektromagnetischen Aktor angesteuert werden kann. Derartige Kraftstoff! njektoren werden durch Änderung von hydraulischen Drücken betrieben. Eine Ermittlung von Drücken bzw. Druckunterschieden ist daher besonders bei derartigen Kraftstoffinjektoren von großem Vorteil, um die

Einspritzcharakteristik einerseits zu ermitteln aber auch andererseits durch gezielte Auswertung der Druckverläufe die gewünschte Einspritzcharakteristik robust über die Lebensdauer zu erhalten.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Messraum in der Ventilplatte ausgebildet, wobei an der Ventilplatte ein Pilotventilsitz des Pilotventils zur Steuerung der Düsennadel angeordnet ist. Dadurch sind das Kraftmesselement und zumindest Teile des hydraulischen Pilotventils bauraumsparend in einem Bauteil des Injektorgehäuses angeordnet, nämlich in der Ventilplatte.

In einer alternativen Weiterbildung ist der Messraum in der Drosselplatte ausgebildet, wobei die Drosselplatte den Düsenraum begrenzt. Auch dies ist eine bauraumsparende Anordnung des Kraftmesselements, da die Drosselplatte ohnehin schon Bestandteil des Injektorgehäuses ist. Die Erfindung umfasst auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen

Kraftstoffinjektors bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Hierbei beträgt der in dem Kraftstoffeinspritzsystem herrschende Systemdruck bevorzugt mehr als 2000 bar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.

Diese zeigen in:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoff! njektor mit einem Kraftmesselement zur Erfassung eines Drucks bzw. zur Erfassung von Druckschwankungen, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des

Kraftstoffinjektors im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines noch weiteren Ausführungsbeispiels des

Fig. 4 ein Verspannungskonzept des Kraftmesselements innerhalb des

Kraftstoffinjektors.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der Fig.1 ist ein erfindungsgemäßer Kraftstoff! njektor 1 dargestellt, wie er als Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine dient. Insbesondere weist das Common-Rail-Einspritzsystem hierbei einen Systemdruck von mehr als 2000 bar auf. Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein Injektorgehäuse 10, das im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen vier in Axialrichtung aneinander anschließende Bauteile umfasst: Auf der dem nicht gezeigten Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Seite weist das Injektorgehäuse 10 einen Düsenkörper 10a auf, an den sich eine Drosselplatte 10b, und an diese wiederum auf der dem Düsenkörper 10a abgewandten Seite eine Ventilplatte 10c und ein Haltekörper 10d anschließen. Diese Bauteile des Injektorgehäuses 10 sind durch eine Düsenspannmutter 10e axial miteinander dichtend verspannt. In dem Düsenkörper 10a ist ein Sackloch 31 mit wenigstens einem,

vorzugsweise jedoch mehreren Spritzlöchern 9 zum Einspritzen des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine ausgebildet. Der Düsenkörper 10a bildet in einer bohrungsformigen Ausnehmung einen Düsenraum 6 aus, der über einen Zulauf 7 hydraulisch mit einer

Kraftstoffquelle, beispielsweise einem Common Rail verbunden ist. Innerhalb des

Düsenraums 6 ist ein hubbeweglich angeordnetes Einspritzglied in Form einer Düsennadel 2 angeordnet.

Am Düsenkörper 10a ist ein Düsensitz 8 angeordnet, mit dem die Düsennadel 2 zum Öffnen und Schließen der Spritzlöcher 9 zusammenwirkt.

Die Düsennadel 2 ist im Düsenraum 6 vom Düsenkörper 10a radial geführt, wobei die Düsennadel 2 durch eine Schließfeder 35 in Richtung des Düsensitzes 8 kraftbeaufschlagt ist. An ihrem dem Düsensitz 8 abgewandten Ende begrenzt die Düsennadel 2 mit einer Stirnfläche einen Steuerraum 4. Der Steuerraum 4 ist im Injektorgehäuse 10 zwischen der Düsennadel 2, der Drosselplatte 10b und einer Hülse 36 ausgebildet. Der Steuerraum 4 ist doch eine in der Drosselplatte 10b ausgebildete Zulaufdrossel 1 1 mit dem Zulauf 7 verbunden. Die Hülse 36 ist von der Schließfeder 35 gegen die Drosselplatte 10b gespannt und führt die Düsennadel 2 längsbeweglich bzw. die Düsennadel 2 positioniert die Hülse 36 in radialer Richtung. Der Druck im Steuerraum 4 beaufschlagt die Düsennadel 2 mit einer hydraulischen Kraft in Richtung des Düsensitzes 8, also in Schließrichtung.

Der Druck im Steuerraum 4 wird durch ein im Injektorgehäuse 10 angeordnetes Pilotventil 3 gesteuert. Das Pilotventil 3 umfasst einen Schließkörper 40, der mit einem an der Ventilplatte 10c ausgebildetem Pilotventilsitz 21 zusammenwirkt, einen Aktor 41 und einen Ventilraum 20. Der Aktor 41 ist im Ausführungsbeispiel der Fig.1 als elektromagnetischer Aktor dargestellt, kann aber ein beliebiger Aktor, beispielsweise auch ein Piezoaktor sein. Der Ventilraum 20 ist über eine in der Drosselplatte 10b ausgebildete Ablaufdrossel 5 mit dem Steuerraum 4 verbunden. Der Schließkörper 40 öffnet und schließt eine Verbindung des

Ventilraums 20 zu einem im Injektorgehäuse 10 ausgebildeten Niederdruckraum 42, indem er mit dem Pilotventilsitz 21 zusammenwirkt. Im Ausführungsbeispiel der Fig.1 umfasst der Ventilraum 20 im Wesentlichen zwei Bohrungen, je eine in der Ventilplatte 10c und in der Drosselplatte 10b ausgebildet. In alternativen Ausführungen kann der Ventilraum 20 jedoch beliebige Formen aufweisen.

Erfindungsgemäß ist im Injektorgehäuse 10 ein Kraftmesselement 17

angeordnet, um einen Druck eines unter Hochdruck stehenden Druckraums 14 zu messen. Vom Kraftmesselement 17 führen zwei elektrische Leitungen 17a durch das Injektorgehäuse 10 zu einem nicht dargestellten Steuergerät. Aus der

Kraft- bzw. Druckmessung kann direkt auf die Hubbewegung der Düsennadel 2 geschlossen werden und damit auf die Einspritzcharakteristik des

Kraftstoffinjektors 1. Die Ansteuerung des Pilotventils 3 kann dann beispielsweise von dem Steuergerät in Abhängigkeit der Einspritzcharakteristik geändert werden.

Der Druckraum 14 ist hydraulisch mit dem Zulauf 7, dem Düsenraum 6, dem Steuerraum 4 oder dem Ventilraum 20 verbunden. Im Ausführungsbeispiel der Fig.1 ist der Druckraum 14 durch eine Ausnehmung in der Ventilplatte 10c gebildet und über eine in der Drosselplatte 10b ausgebildete Stichbohrung 12 mit dem Steuerraum 4 verbunden.

In der Ventilplatte 10c ist weiterhin gegenüberliegend zum Druckraum 14 ein Messraum 16 ausgebildet und von diesem durch eine membranartige

Zwischenwand 13 getrennt. Das Kraftmesselement 17 ist im Messraum 16 angeordnet und zwar derart, dass es die Zwischenwand 13 abstützt.

Der Messraum 16 hat die Form einer zum Haltekörper 10d hin geöffneten Sacklochbohrung. Dadurch kann das Kraftmesselement 17 entweder durch ein Übermaß zum Haltekörper 10d oder, wie im Ausführungsbeispiel der Fig.1 , durch ein in den Messraum 16 eingeschraubtes Schraubelement 18 gegen die Zwischenwand 13 gespannt werden.

Der Messraum 16 liegt im Niederdruckbereich, der Druckraum 14 ist mit Hochdruck beaufschlagt. Dies führt dazu, dass die Zwischenwand 13 hydraulisch einseitig belastet ist. Die Vorspannung der Zwischenwand 13 durch das

Kraftmesselement 17 kompensiert diese einseitige Belastung. Die maximalen Spannungen, insbesondere Zugspannungen in der Zwischenwand 13 werden dadurch verringert und somit die Lebensdauer des gesamten Kraftstoff! njektors 1 erhöht.

Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 1 beschrieben. Nicht näher beschriebene Bereiche sind dabei so ausgeführt wie im Ausführungsbeispiel der Fig.1.

Fig.2 zeigt das Kraftmesselement 17 in einer alternativen Anordnung, nämlich zur Druckmessung des Ventilraums 20. Der Messraum 16 ist analog zur Ausführung der Fig.1 als Sacklochbohrung in der Ventilplatte 10c ausgebildet, wobei die Sacklochbohrung zum Haltekörper 10d geöffnet ist. Das

Kraftmesselement 17 weist in Längsrichtung des Kraftstoff! njektors 1 ein

Übermaß gegenüber dem Messraum 16 auf. Bei der Montage des

Kraftstoffinjektors 1 wird dadurch beim Anziehen der Düsenspannmutter 10e das Kraftmesselement 17 zwischen dem Haltekörper 10d und der Zwischenwand 13 vorgespannt.

Auf der dem Messraum 16 gegenüberliegenden Seite der Zwischenwand 13 ist der Druckraum 14 als Ausnehmung in der Ventilplatte 10c ausgebildet und wird von der Ventilplatte 10c und der Drosselplatte 10b begrenzt. Der Druckraum 14 ist über eine ebenfalls in der Ventilplatte 10c ausgebildete Nut 15 mit dem Ventilraum 20 verbunden, so dass der im Ventilraum 20 herrschende Druck auch im Druckraum 14 herrscht.

In alternativen Ausführungen können der Druckraum 14 und die Nut 15 auch als eine einzige Ausnehmung ausgeführt sein. Weiterhin können der Druckraum 14 und/oder die Nut 15 auch in der Drosselplatte 10b ausgebildet sein. Fig.3 zeigt das Kraftmesselement 17 in einer weiteren Anordnung, nämlich zur Druckmessung des Düsenraums 6. Analog zum Ausführungsbeispiel der Fig.2 ist das Kraftmesselement 17 dabei im Messraum 16 durch ein Übermaß zwischen dem Haltekörper 10d und der Zwischenwand 13 verspannt. Eine Verbindungsbohrung 32 ist in der Drosselplatte 10b ausgebildet und verbindet den Düsenraum 6 mit dem Druckraum 14, so dass der im Düsenraum 6 herrschende Druck auch im Druckraum 14 herrscht. Der Druckraum 14 ist als Ausnehmung bzw. Sacklochbohrung in der Ventilplatte 10c ausgebildet, kann in alternativen Ausführungen jedoch auch in der Drosselplatte 10b ausgebildet sein.

Fig.4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verspannungskonzept des

Kraftmesselements 17 im Messraum 16. Das Kraftmesselement 17 ist gegenüber dem Messraum 16 mit einem Übermaß 19 versehen (Fig.4 oben). Wird das Kraftmesselement 17 nun zwischen dem Haltekörper 10d und der Zwischenwand 13 verspannt, so ergibt sich eine Durchbiegung der membranartigen

Zwischenwand 13 in Richtung des Druckraums 14 (Fig.4 unten). Der im Betrieb anliegende Hochdruck im Druckraum 14 wirkt dann der Durchbiegung der Zwischenwand 13 entgegen, so dass die Zugspannungen in der Zwischenwand 13 und in den umgebenden Bereichen im Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 minimiert sind.

Alternativ ist es auch möglich die Verspannung des Kraftmesselements 17 im Messraum 13 durch eine Schraubverbindung, wie in der Ausführung der Fig.1 gezeigt, zu realisieren.

Weiterhin ist es alternativ auch möglich, den Messraum 16 in der Drosselplatte 10b auszubilden, so dass das Kraftmesselement 17 innerhalb der Drosselplatte 10b angeordnet ist. Das Kraftmesselement 17 kann dann zwischen der

Drosselplatte 10b und der Ventilplatte 10c verspannt werden, oder auch zwischen der Drosselplatte 10b und dem Haltekörper 10d, falls der Messraum 16 beispielsweise als Durchgangsbohrung in der Ventilplatte 10c ausgebildet ist.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 1 ist wie folgt: Das Öffnen und Schließen der Düsennadel 2 des Kraftstoff! njektors 1 wird mittels des Pilotventils 3 gesteuert. Wenn das Pilotventil 3 durch den Aktor 41 angesteuert und geöffnet wird, also der Schließkörper 40 vom Pilotventilsitz 21 abhebt, wird der Ventilraum 20 mit dem Niederdruckraum 42 verbunden.

Dadurch wird der Druck über der Düsennadel 2 im Steuerraum 4 über die Ablaufdrossel 5 und den Pilotventilsitz 21 abgesenkt. Die Düsennadel 2 wird so durch den Druck im Düsenraum 6, welcher gleich dem Systemdruck bleibt, vom

Düsensitz 8 nach oben bewegt, und die Einspritzmenge gelangt über den Zulauf 7, den Düsenraum 6, den Düsensitz 8, das Sackloch 31 und die Spritzlöcher 9 in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Wenn das Pilotventil 3 wieder geschlossen wird, baut sich über die

Zulaufdrossel 1 1 der Druck im Steuerraum 4 wieder auf, die Düsennadel 2 wird wieder nach unten gegen den Düsensitz 8 gedrückt, und die Einspritzung wird beendet. Der Druck im Steuerraum 4 hat während dieses Zyklus einen charakteristischen

Verlauf: Bei unbetätigtem, also geschlossenem Pilotventil 3 entspricht der Druck im Steuerraum 4 dem Druck im Düsenraum 6, und dieser entspricht dem

Systemdruck. Wenn das Pilotventil 3 öffnet, fällt der Druck im Steuerraum 4 ab, da mehr Kraftstoff durch die Ablaufdrossel 5 aus dem Steuerraum 4 abströmt als durch die Zulaufdrossel 1 1 nachströmt. Daraufhin bewegt sich die Düsennadel 2 in Öffnungsrichtung, also weg vom Düsensitz 8. Solange die Düsennadel 2 in Bewegung ist, ergibt sich der Druck im Steuerraum 4 auf Basis der Kräftebilanz an der Düsennadel 2. Das heißt der Druck steigt im Steuerraum 4 aufgrund des steigenden Drucks im Sackloch 31 und der daraus wirksamen Kraft auf die Düsennadel 2 nach oben, also vom Düsensitz 8 weg gerichtet. Wenn die

Düsennadel 2 den maximalen Hub erreicht und am oberen Hubanschlag ansteht, ergibt sich ein Abfall des Drucks im Steuerraum 4 entsprechend der Durchflüsse durch Ablaufdrossel 5 und Zulaufdrossel 1 1 . Wenn das Pilotventil 3 wieder geschlossen wird, steigt der Druck im Steuerraum

4 solange an bis Kräftegleichgewicht an der Düsennadel 2 herrscht und die Düsennadel 2 sich wieder in Richtung des Düsensitzes 8 bewegt. Wenn die Düsennadel 2 im Düsensitz 8 auftrifft, steigt schließlich der Druck im Steuerraum 4 wieder auf den Systemdruck an. Auch im ballistischen Betrieb der Düsennadel 2, das heißt wenn die Einspritzdauer so kurz ist, dass die Düsennadel 2 nicht den Hubanschlag erreicht, gelten diese Zusammenhänge zwischen dem Druck im Steuerraum 4 und den Hüben von Pilotventil 3 und Düsennadel 2.

Der Druck im Steuerraum 4 kann beispielsweise über die Stichbohrung 12 zu einem geeigneten Ort für den Druckraum 14 weitergeleitet werden. Vorteilhaft liegt der Druckraum 14 im Bereich einer Plandichtfläche innerhalb des

Injektorgehäuses 10.

Auch der Druck im Ventilraum 20 zwischen der Ablaufdrossel 5 und dem

Pilotventilsitz 21 verhält sich in ähnlicher Weise wie der Druck im Steuerraum 4. Das heißt auch der Druck im Ventilraum 20 kann für eine Beurteilung der Bewegung von Pilotventil 3 und/oder Düsennadel 2 herangezogen werden. Der Druck im Ventilraum 20 kann beispielweise über die Nut 15 zum Druckraum 14 geführt werden.

Weiterhin kann auch der Druck im Düsenraum 6 gemessen und zur Beurteilung der Bewegung der Düsennadel 2 verwendet werden. Beispielsweise kann dazu der Druck im Düsenraum 6 durch die Verbindungsbohrung 32 zum Druckraum 14 geführt werden.

Die membranartige Zwischenwand 13 kann durch den Boden der

Sacklochbohrung bzw. des Messraums 16 in der Ventilplatte 10c oder in der Drosselplatte 10b ausgeführt werden. Im Messraum 16 ist das in Längsrichtung sehr steife Kraftmesselement 17 eingesetzt, das den Druck bzw. die

Druckschwankungen im Druckraum 14 mittelbar ermittelt. Maßgeblich ist eine starke Abstützung gegen Durchbiegen der Zwischenwand 13 durch das

Kraftmesselement 17. Das Kraftmesselement 17 kann beispielsweise ein Piezo- Kraftaufnehmer sein, welcher durch das Schraubelement 18 oder durch ein Übermaß gegen die Zwischenwand 13 verspannt wird. Die membranartige Zwischenwand 13 wird durch die Vorspannung gegen die Wirkrichtung des zu messenden Drucks im Druckraum 14 belastet, so dass bei Belastung durch den Druck die Spannungen in der Zwischenwand 13 im Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 minimiert werden.

Claims

Ansprüche

1 . Kraftstoffinjektor (1 ) mit einem Injektorgehäuse (10), in dem ein Düsenraum (6) ausgebildet ist, der über einen im Injektorgehäuse (10) ausgebildeten Zulauf (7) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgbar ist, wobei eine wenigstens ein Spritzloch (9) freigebende oder verschließende

längsbewegliche Düsennadel (2) im Düsenraum (6) angeordnet ist, und mit einem Kraftmesselement (17) zur zumindest mittelbaren Erfassung eines Drucks in einem im Injektorgehäuse (10) ausgebildeten Druckraum (14), wobei der Druckraum (14) mit dem Zulauf (7) hydraulisch verbindbar ist, wobei das Kraftmesselement (17) in einem im Injektorgehäuse (10) ausgebildeten Messraum (16) angeordnet ist, wobei der Messraum (16) durch eine membranartige Zwischenwand (13) vom Druckraum (14) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftmesselement (17) die Zwischenwand (13) abstützt.

2. Kraftstoffinjektor (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Kraftmesselement (17) gegen die Zwischenwand (13) vorgespannt ist.

3. Kraftstoffinjektor (1 ) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Kraftmesselement (17) durch ein Schraubelement (18)

vorgespannt ist.

4. Kraftstoffinjektor (1 ) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftmesselement (17) durch ein Ubermaß (19) innerhalb des Injektorgehäuses (10) vorgespannt ist.

Kraftstoffinjektor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Kraftmesselement (17) ein piezoelektrisches Kraftmesselement ist.

Kraftstoffinjektor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Druckraum (14) über eine Verbindungsbohrung (32) mit dem Düsenraum (6) verbunden ist.

Kraftstoffinjektor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Längsbewegung der Düsennadel (2) durch den Druck in einem Steuerraum (4) gesteuert wird.

Kraftstoffinjektor (1 ) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Druckraum (14) über eine Stichbohrung (12) mit dem Steuerraum (4) verbunden ist.

Kraftstoffinjektor (1 ) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Druck im Steuerraum (4) durch ein Pilotventil (3) gesteuert wird, wobei im Pilotventil (3) ein Ventilraum (20) ausgebildet ist und wobei der Steuerraum (4) über eine Ablaufdrossel (5) mit dem Ventilraum (20) verbunden ist.

0. Kraftstoffinjektor (1 ) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (14) über eine Nut (15) mit dem Ventilraum (20) verbunden ist. 1 . Kraftstoffinjektor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Zulauf (7) mit dem Druckraum (14) verbunden ist.

12. Kraftstoffinjektor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass das Injektorgehäuse (10) einen Düsenkörper (10a), eine Drosselplatte (10b), eine Ventilplatte (10c) und einen Haltekörper (1 Od) umfasst, welche durch eine Düsenspannmutter (10e) axial miteinander verspannt sind.

13. Kraftstoffinjektor (1 ) nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Messraum (16) in der Ventilplatte (10c) ausgebildet ist, wobei an der Ventilplatte (10c) ein Pilotventilsitz (21 ) eines Pilotventils (3) zur Steuerung der Düsennadel (2) angeordnet ist.

14. Kraftstoffinjektor (1 ) nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Messraum (16) in der Drosselplatte (10b) ausgebildet ist, wobei die Drosselplatte (10b) den Düsenraum (6) begrenzt.