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Technisches Gebiet
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Bei
Kraftstoffeinspritzsystemen für
direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschinen kommen Kraftstoffinjektoren
zum Einsatz, welche ein oder mehrere elektrisch ansteuerbare Ventile
enthalten. So kann beispielsweise ein elektrisch ansteuerbares Magnet-
oder Piezoventil zur Steuerung eines Nadelventils und somit zur
Steuerung des Einspritzverlaufs vorgesehen sein. Weitere Ventile
können
beispielsweise für
eine Druckübersetzung
eingesetzt werden. Die elektrische Kontaktierung dieser Ventile
stellt jedoch häufig
eine Herausforderung dar.
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Da
das bzw. die elektrisch ansteuerbaren Ventile typischerweise im
Inneren eines Injektorkörpers
untergebracht sind, bereitet die elektrische Kontaktierung dieser
elektrisch ansteuerbaren Ventile erheblich technische Schwierigkeiten.
In vielen Fällen befindet
sich an der Oberseite des Injektorkörpers ein elektrischer Kontakt,
welcher mit einem entsprechenden, außerhalb des Injektorkörpers befindlichen Steuersystem
und Energieversorgungssystem verbunden werden kann. Im Inneren des
Injektorkörpers muss
dieser elektrische Kontakt mit entsprechenden Kontakten des bzw.
der elektrisch ansteuerbaren Ventile des Einspritzsystems verbunden
werden. Diese Verbindung erfolgt üblicherweise mittels flexibler
elektrischer Kabel und eines einfachen Lötprozesses.
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Dieses
Verfahren zur elektrischen Kontaktierung der elektrisch ansteuerbaren
Ventile ist jedoch mit verschiedenen Nachteilen verbunden. So ist
das Verfahren technisch sehr aufwändig, da üblicherweise die Kabel von
Hand an die entsprechenden elektrischen Kontakte angelötet werden
müssen.
Dieser Prozessschritt verursacht in der Praxis einen hohem Aufwand
und Zeitbedarf. Weiterhin ist die Verbindung zwischen den elektrisch
ansteuerbaren Ventilen und dem elektrischen Kontakt auf dem Injektorkörper nur schwer
wieder lösbar.
Für eine
Demontage bzw. ein Zerlegen des Injektorkörpers müssen typischerweise die ge löteten Verbindungen
wieder abgelötet
werden. Ein derartig aufwändiger
Prozess bewirkt, dass eine Wartung der Injektoren bzw. einen Austausch von
Einzelteilen des Injektorkörpers
in vielen Fällen unrentabel
ist.
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Darstellung
der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird daher
ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer
eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, welcher die beschriebenen
Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Der Kraftstoffinjektor
weist einen Injektorkörper;
mindestens ein in den Injektorkörper
eingelassenes elektrisch ansteuerbares Ventil sowie mindestens ein
von einer Außenseite
des Injektorkörpers
zugänglichen
elektrischen Injektorkörperkontakt
auf. Mindestens eines der elektrisch ansteuerbaren Ventile soll
mindestens einen elektrischen Ventilkörperkontakt aufweisen. Ein
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, für die elektrische
Verbindung zwischen dem mindestens einen Ventilkontakt und dem mindestens
einen Injektorkörperkontakt
einen Massivleiter einzusetzen, welcher sich unter Einwirkung seiner
eigenen Gewichtskraft im Gegensatz zu einem einfachen Kabel oder
Draht nicht verformt und anstelle einer Lötverbindung beispielsweise
auch über
Steckkontakte kontaktierbar ist. Leichte plastische Verformungen des
Massivleiters unter Einwirkung seiner eigenen Gewichtskraft sowie
unter zusätzlicher
Krafteinwirkung können
dabei in Kauf genommen werden, wenn die Gestalt des Massivleiters
im Wesentlichen unverändert
bleibt. Der mindestens eine Massivleiter stellt somit eine Art künstlicher
Verlängerung
der elektrischen Ventilkontakte dar.
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Der
mindestens eine Massivleiter und der mindestens eine elektrische
Ventilkontakt werden über
eine elektrisch leitende Verbindung und/oder über mindestens ein elektrisch
leitendes Verbindungselement verbunden. Im letzteren Fall ist das mindestens
eine Verbindungselement mit dem mindestens einen Massivleiter und
dem mindestens einen elektrischen Ventilkontakt über jeweils eine elektrisch
leitende Verbindung verbunden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Idee
lassen sich insbesondere auf einfache Weise Kraftstoffinjektoren realisieren,
welche zerstörungsfrei
in mehrere Einzelteile zerlegbar bzw. wieder zusammensetzbar sind. Dabei
können
der Injektorkörperkontakt
und das mindestens eine elektrisch ansteuerbare Ventil in verschiedenen
Einzelteilen angeordnet sein, wobei der mindestens eine Massivleiter
mit mindestens einem Injektorkörperkontakt
reversibel verbunden ist. Diese Verbindung kann beispielsweise über eine
Steckverbindung erfolgen. Der Massivleiter ist beispielsweise an
einem Ende fest oder nur schwer lösbar mit einem Ventilkontakt
verbunden und an einem anderen Ende lösbar mit einem Injektorkörperkontakt.
Dabei kann der Massivleiter sich auf dem Weg vom Ventilkontakt zum
Injektorkörperkontakt
durch weitere Einzelteile des Injektorkörpers erstrecken, insbesondere
durch einen oder mehrere Leiterkanäle. Der Massivleiter kann dabei
beispielsweise mittels eines Schrumpfschlauchs gegen den Injektorkörper elektrisch
isoliert werden.
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Der
beschriebene Kraftstoffinjektor ermöglicht ein im Vergleich zum
Stand der Technik stark vereinfachtes Herstellungsverfahren. Dabei
werden zunächst
die beschriebenen Einzelteile einzeln hergestellt und getestet.
Anschließend
wird der mindestens eine Ventilkontakt mit einem Massivleiter fest oder
nur schwer wieder lösbar
verbunden. Anschließend
werden die Einzelteile zu einem einzelnen Injektorkörper verbunden,
wobei der mindestens eine Massivleiter reversibel mit dem mindestens
einen Injektorkörperkontakt
verbunden wird.
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Zeichnung
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Gleiche Bezugsziffern bezeichnen dabei gleiche bzw. einander in
ihrer Funktion entsprechende Bauteile.
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Im
Einzelnen zeigt:
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1 eine
Schnittdarstellung eines Kraftstoffinjektors mit einem Magnetventil
zur Düsennadelsteuerung
und einem Massivleiter zur elektrischen Verbindung des Magnetventils
mit einem außenliegenden
Injektorkörperkontakt;
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2 das
Magnetventil mit seinen beiden elektrischen Ventilkontakten und
an den Ventilkontakten befestigten Massivleitern;
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3 eine
Befestigung der Massivleiter an den Ventilkontakten mittels eines
Schweißverfahrens;
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4 ein
formschlüssiges
Verbindungselement;
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5 ein
alternatives formschlüssiges
Verbindungselement;
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6 eine
Schnittdarstellung der Verbindung eines Ventilkontakts mit einem
Massivleiter über
eine formschlüssige
Verbindung gemäß 4 und
eine Steckverbindung;
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7 eine
Schnittdarstellung einer Verbindung eines Ventilkontakts mit einem
Massivleiter über
zwei formschlüssige
Verbindungen gemäß 4;
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8 eine
perspektivische Darstellung zweier Verbindungen zwischen je einem
Ventilkontakt und einem Massivleiter über jeweils eine formschlüssige Verbindung
gemäß 4 und
eine formschlüssige
Verbindung gemäß 5;
und
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9 einen
Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsvarianten
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In 1 ist
eine Gesamtansicht eines Injektorkörpers 110 für ein Common-Rail-Einspritzsystem dargestellt.
Der Injektorkörper 110 ist
an Trennlinien 124, 126, 128 und 130 in
im Wesentlichen fünf
Funktionsmodule 132, 134, 136, 138, 140 zerlegbar:
ein Steuermodul 132, eine Dichtplatte 134, ein
Leitungsanschlussmodul 136, ein Druckübersetzermodul 138 und
ein Düsenmodul 140.
Das Druckübersetzermodul 138 dient
im Wesentlichen dazu, einen Kraftstoffdruck, welcher von einer externen
Druckquelle beispielsweise über
einen Hochdrucksammelraum (Common Rail), an dem Kraftstoffinjektor
zur Verfügung
gestellt wird (beispielsweise 1000 bar), in einen zweiten Druck
(beispielsweise 2200 bar) zu übersetzen,
damit zwei Arbeitsdrücke
für den
Einspritzvorgang zur Verfügung
stehen.
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Weiterhin
weist der Injektorkörper 110 zwei Magnetventile 111, 112 auf:
ein im Steuermodul 132 angeordnetes erstes Magnetventil 111 zur
Steuerung der Druckübersetzung
im Druckübersetzermodul 138,
sowie ein zweites, im Düsenmodul 140 angeordnetes
Magnetventil 112 zur Steuerung des eigentlichen Einspritzvorgangs über eine
(nicht dargestellte) Ventilnadel.
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Von
erheblicher praktischer Bedeutung ist die Trennung zwischen dem
Steuermodul 132 von restlichen Injektorkörper 110 entlang
der ersten Trennlinie 124. Diese Trennbarkeit bewirkt,
dass das („trockene") Steuermodul 132 und
der unterhalb der ersten Trennlinie 124 liegende („nasse") Teil des Injektorkörpers 110 getrennt
konstruiert, gefertigt und getestet werden können, um anschließend zusammengesetzt
zu werden. Zudem lassen sich aufgrund dieser Trennbarkeit zu Wartungszwecken
beispielsweise leicht einzelne Komponenten des Injektorkörpers 110 austauschen,
was dem „System-Instandsetzungsgedanken" (SIS) entgegenkommt.
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Das
Magnetventil 112 im Düsenmodul 140 ist über zwei
elektrische Ventilkontakte 114 elektrisch ansteuerbar.
Der Injektorkörper 110 weist
an seinem oberen Ende einen von oben zugänglichen elektrischen Injektorkörperkontakt 116 auf.
Die Realisierung einer Zerlegbarkeit des Injektorkörpers 110 bzw. einer
einfachen modularen Montage besteht bei der dargestellten modularen
Bauweise des Injektorkörpers 110 darin,
die Ventilkontakte 114 derart elektrisch mit dem Injektorkörperkontakt 116 zu
verbinden, dass weiterhin eine einfache Montage und Zerlegbarkeit
des Injektorkörpers
gewährleistet
ist.
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Zur
Verbindung der beiden elektrischen Ventilkontakte 114 mit
dem Injektorkörperkontakt 116 sind
in diesem Ausführungsbeispiel
zwei Leiterkanäle 120 vorgesehen,
welche sich durch die Module 138, 136 und 134 erstrecken.
Die Leiterkanäle 120 werden
dabei durch Bohrungen im Druckübersetzermodul 138,
im Leitungsanschlussmodul 136 und in der Dichtplatte 134 gebildet.
Bei zusammengesetztem Injektorkörper 110 sind
diese Bohrungen jeweils an den Trennlinien 128 und 126 bündig, so
dass sich ein einzelner durchgehender Leiterkanal 120 ergibt.
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Die
einzelnen Bohrungen des Leiterkanals 120 weisen in diesem
Ausführungsbeispiel
in den einzelnen Modulen 138, 136, 134 jeweils
einen geraden Verlauf auf. Auch ein gekrümmter Verlauf der Bohrungen
ist mit der erfindungsgemäßen Lösung realisierbar.
Die Bohrungen in den einzelnen Modulen 138, 136, 134 weisen
jedoch jeweils eine unterschiedliche Neigung zu einer Injektorachse 142 auf. Während der
Leiterkanal 120 im Druckübersetzermodul 138 eine
Neigung von 1° zur
Injektorachse 142 aufweist, beträgt die Neigung in diesem Ausführungsbeispiel
im Leitungsanschlussmodul 136 2,2°. Diese unterschiedlichen Neigungswinkel
relativ zur Injektorachse 142 sind dadurch bedingt, dass
sich der Injektorkörper 110 nach
unten hin, also vom Steuermodul 132 hin zum Düsenmodul 140,
in seinem Querschnitt verjüngt.
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Die
Kontaktierung zwischen den Ventilkontakten 114 und dem
Injektorkörperkontakt 116 muss also
mehrere Randbedingungen erfüllen:
- • Die
Verbindung zwischen den Ventilkontakten 114 und dem Injektorkörperkontakt 116 sollte
zuverlässig
und stoßunempfindlich
im Betrieb, jedoch zu Montagezwecken einfach wieder lösbar sein.
- • Die
Verbindung muss problemlos einem insgesamt nicht geraden Verlauf
eines Leiterkanals 120 folgen können, also eine entsprechende
Flexibilität
bzw. Plastizität
aufweisen.
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Dieses
Problem ist erfindungsgemäß im dargestellten
Ausführungsbeispiel
dadurch gelöst,
dass die Verbindung zwischen den beiden elektrischen Ventilkontakten 114 des
Magnetventils 112 und dem Injektorkörperkontakt 116 teilweise über zwei
Massivleiter 118 er folgt. Die Massivleiter 118 erstrecken sich
durch die beiden Leiterkanäle 120 und
verbinden die Ventilkontakte 114 mit elektrischen Steckkontakten 122,
welche wiederum über
eine elektrische Verbindung 144 (beispielsweise zwei jeweils
an einem Ende mit einem elektrischen Steckkontakt 122 und an
einem anderen Ende mit dem Injektorkörperkontakt 116 verlöteten Kabeln)
mit dem Injektorkörperkontakt 116 verbunden
sind. Dabei sind die Massivleiter 118 fest oder lösbar mit
den Ventilkontakten 114 elektrisch verbunden (siehe unten).
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Die
Verbindung der Massivleiter 118 mit den Steckkontakten 122 erfolgt
reversibel, so dass diese Verbindung bei der Montage des Injektorkörpers 110 durch
einfaches Hineinpressen der Massivleiter 118 in die Steckkontakte 122 erfolgen
kann. Bei einer Wartung lassen sich die Massivleiter 118 hingegen leicht
wieder aus den Steckkontakten 122 entfernen und somit der
Injektorkörper 110 ohne
Ablöten
von elektrischen Verbindungen wieder zerlegen.
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Die
Massivleiter 118 sind dabei steif genug gewählt, dass
sie einerseits ihre Form unter ihrem Eigengewicht nicht wesentlich
verändern
und sich somit problemlos durch die Leiterkanäle 120 mit ihren verschiedenen
Neigungen zur Injektorachse 142 hindurchfädeln und
in die Steckkontakte 122 einstecken lassen. Dabei sollten
die Massivleiter eine gewisse Plastizität aufweisen, damit auch am Übergang
zwischen Abschnitten der Leiterkanäle 120 mit verschiedenen
Neigungswinkeln keine mechanischen Spannungen auftreten. Die Bezeichnung „Massivleiter" engt die Auswahl
der Materialien nicht notwendigerweise auf Vollmaterialien ein,
sondern es lassen sich beispielsweise auch Hohlleiter (Röhren) als
Massivleiter 118 einsetzen, sofern sie eine ausreichende mechanische
Steifigkeit aufweisen.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Massivleiter 118 CuSn6
mit einer Brinell-Härte
zwischen 80 und 90 HB als Werkstoff auf, welches sonst beispielsweise
als Schweißzusatz eingesetzt
wird. Alternativ lassen sich jedoch beispielsweise auch CuA18, CuAl8Ni2,
CuA18Ni6, CuA19Fe, CuMn13A17, CuSi3, CuSn, Kupfer oder Neusilber
einsetzen. Diese Werkstoffe erfüllen
die oben genannten Anforderungen an die Härte und die Plastizität und sind
weiterhin auch leicht durch Schweißen mit den Ventilkontakten 114 verbindbar. Die
Härte der
Werkstoffe sollte dabei zwischen 50 und 1001 liegen, vorzugsweise
zwischen 60 und 95 HB und besonders vorteilhaft zwischen 75 und
90 HB.
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In 2 ist
das Magnetventil 112 dargestellt sowie zwei Massivleiter 118 von
jeweils 127 mm Länge,
welche mit den Ventilkontakten 114 verbunden sind. Die
Verbindung zwischen den Massivleitern 118 und den Ventilkontakten 114 ist
in diesem Fall mit einem elektrisch isolierenden thermoplastischen Kunststoff 210 umspritzt
und daher in dieser perspektivischen Darstellung nicht sichtbar.
Als thermoplastischer Kunststoff kann neben weiteren Alternativen beispielsweise
PPS oder PA verwendet werden, insbesondere Glasfaser-gefülltes PPS
bzw. PA (z. B. PPS GF 30 oder PA 66 GF 30), wobei hierbei Glasfaserfüllung die
mechanische Stabilität
der Verbindung zusätzlich
verstärkt.
Der elektrisch isolierende thermoplastische Dunststoff 210 erhöht die Formstabilität der Verbindungen
zwischen den Ventilkontakten 114 und den Massivleitern 118.
Dadurch ist zusätzlich
sichergestellt, dass die Massivleiter 118 im Wesentlichen
ihre Ausrichtung beibehalten, was bei der Montage des Injektorkörpers 110 ein
Hindurchstecken der Massivleiter 118 durch die Leiterkanäle 120 der einzelnen
Module 138, 136, 134 und ein anschließendes Einstecken in die Steckkontakte 122 erleichtert.
Weiterhin isoliert der thermoplastische Kunststoff 210 der
Verbindungsstellen elektrisch gegeneinander, so dass keine Kurzschlüsse zwischen
den Ventilkontakten 114 auftreten können. Im Vergleich zu herkömmlichen
Drahtverbindungen oder Kabelverbindungen ist also die Montage der
des Injektorkörpers 110 stark
vereinfacht.
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Weiterhin
sind die Massivleiter 118 in diesem Ausführungsbeispiel
weitgehend mit Schrumpfschläuchen 212 umhüllt. Die
Schrumpfschläuche 212 isolieren
die Massivleiter 118 elektrisch gegen die Wände der
Leiterkanäle 120 des
Injektorkörpers 110. Die
Schrumpfschläuche 212 sind
dabei, um Kosten zu sparen, nicht vollständig auf die Massivleiter 118 aufgeschrumpft,
sondern lediglich in einigen Abschnitten. Die Schrumpfschläuche 212 erstrecken sich
von dem elektrisch isolierenden thermoplastischen Kunststoff 210 an
aufwärts.
Alternativ zu einem Schrumpfschlauch 212 lassen sich auch
beispielsweise starre oder elastische elektrisch isolierende Kunststoffhülsen als
elektrische Isolierungen der Massivleiter 118 verwenden.
Die elektrische Isolierung, insbesondere der Schrumpfschlauch 212, endet
jedoch jeweils unterhalb der oberen Enden 214 der Massivleiter 118,
so dass die oberen Enden 214 der Massivleiter 218 nicht
elektrisch isolierend umhüllt
sind und elektrisch verbindend in die Steckkontakte 122 eingesteckt
werden können.
Auf diese Weise kann ohne einen aufwändigen Löt- oder Schweißprozess
durch einfaches Zusammenstecken der Segmente des Injektorkörpers 110 eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen den Ventilkontakten 114 und
dem Injektorkörperkontakt 116 hergestellt
werden. Andererseits lässt
sich der Injektorkörper 110 zu Wartungszwecken
wiederum leicht demontieren, wobei die Steckverbindung 122 einfach
durch Krafteinwirkung wieder von den Massivleitern 118 getrennt wird.
Ein Ablöten
bzw. anderweitiges Trennen der Verbindung ist nicht erforderlich,
da die Verbindung reversibel ist.
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In 3 ist
ein Ausführungsbeispiel
der Verbindungen zwischen den Ventilkontakten 114 des Magnetventils 112 und
den Massivleitern 118 perspektivisch dargstellt, in welchem
die Ventilkontakte 114 und die Massivleiter 118 direkt
durch Schweißverbindungen 310 verbunden
sind. Zu diesem Zweck sind die oberen Enden der Ventilkontakte 114 rechtwinklig
umgebogen, ebenso die unteren Enden der Massivleiter 118.
Die umgebogenen Enden werden zum Überlappen gebracht und jeweils
verschweißt (stoffschlüssige Verbindung).
Alternativ lassen sich jedoch auch kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindungen
einsetzen. Diese Schweißverbindung 310 ermöglicht eine
kostengünstige
Verbindung zwischen den Massivleitern 118 und den Ventilkontakten 114,
da keine zusätzlichen
Verbindungselemente erforderlich sind. Allerdings ist in diesem
Ausführungsbeispiel
bei der Herstellung der Verbindungen zunächst ein Umbiegen der Enden
und anschließend ein
Verschweißen
erforderlich.
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Nicht
dargestellt in 3 ist die thermoplastische,
elektrisch isolierende Kunststoffumspritzung 210 (siehe 2),
welche auch im Ausführungsbeispiel
gemäß 3 angebracht
werden kann, um die Verbindungsstellen elektrisch zu isolieren und
die Verbindung 310 mechanisch zu stabilisieren.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ist ein
Beispiel für
eine unmittelbare Verbindung der Ventilkontakte 114 mit
den Massivleitern 118. Alternativ können die Ventilkontakte 114 mit
den Massivleitern 118 auch über elektrisch leitende Verbindungselemente 410 verbunden
werden. Beispiele derartiger elektrisch leitender Verbindungselemente 410 sind
in den 4 bis 8 dargestellt. Dabei wird jeweils
ein Ende eines elektrisch leitenden Verbindungselements 410 fest
oder lösbar
mit einem Ventilkontakt 114 verbunden und ein anderes Ende des
elektrisch leitenden Verbindungselements 410 mit einem
Ende eines Massivleiters 118. Diese Verbindung kann wiederum
formschlüssig,
kraftschlüssig
oder stoffschlüssig
erfolgen, wobei jedoch darauf zu achten ist, dass der Massivleiter 118 seine
Ausrichtung relativ zum Ventilkontakt 114 im Wesentlichen
nicht mehr verändern
können
soll. Dies wurde oben anhand der 2 bereits
beschrieben, und trägt
dazu bei, dass die einzelnen Module 132, 134, 136, 138, 140 des
Injektorkörpers 110 einfacher
zusammensteckbar sind.
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In 4 ist
eine mögliche
Ausführung
einer Verbindung zwischen einem elektrisch leitenden Verbindungselement 410 und
entweder einem Ende eines Ventilkontakts 114 oder einem
Ende eines Massivleiters 118 dargestellt, wobei die elektrische
leitende Verbindung mittels eines formschlüssigen Verbindungsverfahrens
erfolgt. Zu diesem Zweck weist das elektrisch leitende Verbindungselement 410 an
einem Ende eine Bohrung 412 auf. Die Bohrung 412 hat
einen Durchmesser von 2,5 mm. In die Bohrung 412 ragen,
symmetrisch entlang des Umfangs der Bohrung 412 verteilt,
plastisch verformbare elektrisch leitfähige Zungen 414. Die
Zungen 414 erstrecken sich so weit in die Bohrung 412,
dass in diesem Ausführungsbeispiel
ein lichter Innenraum mit einem Durchmesser von 0,9 mm verbleibt.
Die Zungen 414 sind plastisch verformbar, so dass ein Ende
eines Massivleiters 118 oder eines Ventilkontakts 114 in
die Bohrung 412 eingeschoben werden kann. Dabei verformen
sich die Zungen 414 entsprechend der Einschubrichtung des
Massivleiters 118 bzw. des Ventilkontakts 114.
Bei der Verformung bilden die Zungen 414 Widerhaken, so
dass der Massivleiter 118 bzw. der Ventilkontakt 114,
nachdem er einmal in die Bohrung 412 eingeschoben worden
ist, nur unter stark erhöhtem
Kraftaufwand wieder aus dieser entfernt werden kann. Zusätzlich stellen
die Zungen 414 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen
dem Massivleiter 118 bzw. dem Ventilkontakt 114 und
dem elektrisch leitenden Verbindungselement 410 her.
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In 5 ist
eine zu 4 alternative Ausgestaltung
einer Verbindung zwischen einem Verbindungselement 410 und
einem Massivleiter 118 bzw. einem Ventilkontakt 114 dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
handelt es sich um einen Rammkontakt, bei welchem ein Ende des Massivleiters 118 bzw.
des Ventilkontakts 114 in eine Nut 510 an einem Ende
der elektrisch leitfähigen
Verbindung 410 unter Kraftaufwand eingebracht werden kann.
Die Nut weist einen Bereich 512 mit plastisch verformbaren Zacken
auf sowie einen verbreiterten Einschubbereich 514 mit abgeschrägten Kanten.
Wird ein Ende des Massivleiters 118 bzw. des Ventilkontakts 114 in die
Nut 510 unter erhöhter
Krafteinwirkung eingeschoben bzw. eingerammt, so verformen sich
die Zacken in Bereich 512 plastisch. Dabei wird eine formschlüssige Verbindung
zu dem Ende des Massivleiters 118 bzw. des Ventilkontakts 114 hergestellt,
welche elektrisch leitfähig
ist und mechanisch derart stabil ist, dass der Massivleiter 118 bzw.
der Ventilkontakt 114 nur noch unter erhöhtem Kraftaufwand
wieder aus der Nut 510 entfernbar ist.
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In
den 6 und 7 sind mögliche Ausgestaltungen der
Verbindung zwischen einem Ventilkontakt 114 und einem Massivleiter 118 beispielhaft dargestellt.
Die Ausführungsbeispiele
zeigen, dass sich die möglichen
Verbindungen zwischen Massivleiter 118 bzw. Ventilkontakt 114 und
dem elektrisch leitenden Verbindungselement 410 beliebig
kombinieren lassen. So ist in 6 ein Ende
eines Ventilkontakts 114 mittels einer kraftschlüssigen Verbindung 610 gemäß dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
elektrisch leitfähig
mit dem elektrisch leitenden Verbindungselement 410 verbunden.
Weiterhin ist am anderen Ende ein Ende des Massivleiters 118 über eine
elektrisch leitfähige
Steckverbindung 612 leitfähig mit dem Verbindungselement 410 verbunden.
Diese Steckverbindung 612 ist durch Krafteinwirkung wieder
lösbar,
wobei jedoch die Stabilität
der Verbindung 612 zwischen dem Massivleiter 118 und
dem Ventilkontakt 114 soweit gewahrt ist, dass der Massivleiter 118 nicht
durch sein eigenes Gewicht wieder aus der Steckverbindung 612 herausfallen
kann.
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Weiterhin
ist die gesamte Verbindung zwischen dem Ventilkontakt 114 und
dem Massivleiter 118 in diesem Ausführungsbeispiel durch einen
elektrisch isolierenden Kunststoff 210 umhüllt. Diese
Umhüllung,
welche oben bereits beschrieben wurde, kann insbesondere durch einen
Spritzgussprozess erfolgen.
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In 7 ist
eine zu 6 alternative, bevorzugte Ausgestaltung
dargestellt, in welcher sowohl zur Verbindung des Ventilkontakts 114 mit
dem elektrisch leitfähigen
Verbindungselement 410 als auch zur Verbindung eines Endes
eines Massivleiters 118 mit dem Verbindungselement 410 formschlüssige Verbindungen
gemäß 4 eingesetzt
werden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel
ist die gesamte Verbindung durch einen elektrisch isolierenden thermoplastischen
Kunststoff 210 umspritzt. Im Gegensatz zu der Verbindung 612 im
Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist
nach Umspritzen jedoch keine zerstörungsfreie Trennung des Massivleiters 118 vom elektrisch
leitfähigen
Verbindungselement 410 mehr möglich. Die übrige Funktion des Ausführungsbeispiels
gemäß 7 ist
jedoch identisch zur Funktionsweise des Ausführungsbeispiels gemäß 6.
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In 8 ist
in perspektivischer Darstellung eine weitere möglich Ausgestaltung der Verbindung zwischen
den Ventilkontakten 114 und den Massivleitern 118 dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel weisen
die Verbindungselemente 410 jeweils an einem Ende eine
formschlüssige
Verbindung 610 gemäß dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel auf.
Am jeweils anderen Ende weisen die Verbindungselemente 410 eine
Rammkontaktierung 810 gemäß dem in 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel
auf, über
welche die Verbindungselemente 410 mit den Enden der Massivleiter 118 verbunden
werden können.
Wiederum ist in diesem Ausführungsbeispiel
die gesamte Verbindung durch einen elektrisch isolierenden thermoplastischen
Kunststoff 210 umspritzt, wobei jedoch in diesem Ausführungsbeispiel
alle Kontakte durch eine einzige Umspritzung 210 zusammengefasst
sind. Die übrige
Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
gemäß 8 ist identisch
zu den Ausführungsbeispielen
gemäß den 6 und 7.
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In 9 ist
ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Herstellung eines Kraftstoffinjektors dargestellt. Bei diesem
Verfahren werden Massivleiter 118 und Verbindungen gemäß den oben
gezeigten Ausführungsbeispielen
oder ähnliche
erfindungsgemäße Verbindungen
eingesetzt. Die dargestellten Verfahrensschritte müssen nicht
notwendigerweise in der dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden.
Verschiedene Verfahrensschritte können auch gleichzeitig durchgeführt werden,
und es können
zusätzliche, in 9 nicht
dargestellte Verfahrensschritte durchgeführt werden.
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In
einem ersten Verfahrensschritt 910 wird ein erstes Modul
eines Kraftstoffinjektors , beispielsweise ein Steuermodul 132,
hergestellt. Dieses erste Modul weist mindestens einen von außen zugänglichen
Injektorkörperkontakt 116 auf.
Der Injektorkörperkontakt 116 ist
elektrisch leitfähig
verbunden mit einem elektrischen Steckkontakt 122.
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In
einem zweiten Verfahrensschritt 912 wird ein zweites Modul,
beispielsweise ein Düsenmodul 140,
hergestellt, welches mindestens ein elektrisch ansteuerbares Ventil 112 aufweist.
Weiterhin weist das elektrisch ansteuerbare Ventil 112 elektrische Ventilkontakte 114 auf.
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In
einem dritten Verfahrensschritt 914 wird der mindestens
eine elektrische Ventilkontakt 114 mit mindestens einem
Massivleiter 118 verbunden. Der Massivleiter 118 soll
die oben beschriebenen Eigenschaften aufweisen. Die Verbindung zwischen
dem Massivleiter 118 und dem Ventilkontakt 114 erfolgt
jeweils direkt oder über
ein elektrisch leitendes Verbindungselement 410 wie oben
beschrieben über
eine der erfindungsgemäßen Verbindungen 310, 610, 612, 810.
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In
einem vierten Verfahrensschritt 916 werden dann die beiden
Module 132, 140 direkt oder indirekt zu einem
einzelnen Injektorkörper
verbunden. Dabei können
auch zusätzliche
Module 134, 136, 138 eingebracht werden
(siehe oben), wobei die Massivleiter 118 insbesondere durch
Leiterkanäle 120 geführt werden.
Der mindestens eine Massivleiter 118 wird reversibel direkt
oder indirekt (z. B. über Steckkontakte 122 und
eine zusätzliche
elektrische Verbindung 144) mit dem mindestens einen Injektorkörperkontakt 116 verbunden.
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Das
beschriebene Verfahren zur Herstellung der Kraftstoffinjektoren
stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei welchen
elektrische Kabel zur Verbindung zwischen den Ventilkontakten 114 und
den Injektorkörperkontakten 116 eingesetzt
werden, dar. Aufwändige
Lötprozesse
und mühsames
Hindurchführen
der Kabel durch die einzelnen Segmente des Injektorkörpers 110 entfallen.
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- 110
- Injektorkörper
- 111
- Magnetventil
im Steuermodul
- 112
- Magnetventil
im Düsenmodul
- 114
- Ventilkontakt
- 116
- Injektorkörperkontakt
- 118
- Massivleiter
- 120
- Leiterkanal
- 122
- Steckkontakte
- 124
- erste
Trennlinie
- 126
- zweite
Trennlinie
- 128
- dritte
Trennlinie
- 130
- vierte
Trennlinie
- 132
- Steuermodul
- 134
- Dichtplatte
- 136
- Leitungsanschlussmodul
- 138
- Druckübersetzermodul
- 140
- Düsenmodul
- 142
- Injektorachse
- 144
- elektrische
Verbindung
- 210
- elektrisch
isolierender thermoplastischer Kunststoff
- 212
- Schrumpfschlauch
- 214
- oberes
Ende der Massivleiter
- 310
- Schweißverbindung
- 410
- elektrisch
leitendes Verbindungselement
- 412
- Bohrung
- 414
- plastisch
verformbare elektrisch leitfähige Zunge
- 510
- Nut
- 512
- Bereich
mit plastisch verformbaren Zacken
- 514
- Einschubbereich
mit abgeschrägten
Kanten
- 610
- formschlüssige Verbindung
gemäß 4
- 612
- elektrisch
leitfähige
Steckverbindung
- 810
- formschlüssige Rammkontaktierung
gemäß 5
- 910
- Herstellung
des ersten Einzelteils mit Injektorkörperkontakt
- 912
- Herstellung
eines zweiten Einzelteils mit Ventil
- 914
- Verbindung
der Ventilkontakte mit dem Massivleiter
- 916
- Zusammenfügen der
Einzelteile