DE102019216102A1 - Fuel injector with an electrical connector - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffinjektor (1) zur Hochdruckeinspritzung eines Kraftstoffs, mit einem Sensor (13), der einen ersten elektrischen Anschluss und einen zweiten elektrischen Anschluss aufweist, und mit einem elektrischen Aktor (12), der einen dritten elektrischen Anschluss aufweist, und wobei alle drei elektrischen Anschlüsse mit jeweils einem Anschlusspin (15a; 15b; 15c) in einem Anschlussstecker (10) verbunden sind, der an der Außenseite des Kraftstoffinjektors (1) angeordnet ist. Der Anschlusspin (15c) des dritten elektrischen Anschlusses ist auf der Mittelsenkrechten (16) einer gedachten Verbindungslinie (17) zwischen den beiden Anschlusspins (15a; 15b) des ersten und zweiten elektrischen Anschlusses angeordnet.Fuel injector (1) for high-pressure injection of a fuel, with a sensor (13), which has a first electrical connection and a second electrical connection, and with an electrical actuator (12), which has a third electrical connection, and wherein all three electrical connections are each connected to a connection pin (15a; 15b; 15c) in a connection plug (10) which is arranged on the outside of the fuel injector (1). The connection pin (15c) of the third electrical connection is arranged on the perpendicular (16) of an imaginary connecting line (17) between the two connection pins (15a; 15b) of the first and second electrical connection.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zur Hochdruckeinspritzung eines Kraftstoffs, der einen elektrischen Anschlussstecker aufweist.The invention relates to a fuel injector for high-pressure injection of a fuel, which has an electrical connector.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Kraftstoffinjektoren zur Hochdruckeinspritzung von Kraftstoff bekannt, die vorzugsweise verwendet werden, um Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzubringen. Ein solcher Injektor ist beispielsweise aus der
Zur präzisen Steuerung der Einspritzung kann es vorgesehen sein, einen Sensor innerhalb eines Kraftstoffinjektors anzuordnen. Dieser Sensor ist ein Druck- oder Dehnungssensor, der dazu verwendet wird, Druckänderungen im Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors direkt oder indirekt zu detektieren. Öffnet die Düsennadel die Einspritzöffnungen und tritt Kraftstoff unter hohem Druck aus dem Injektor aus, so ändert sich der Druck im Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors. Entsprechendes gilt, wenn die Düsennadel wieder schließt und die Einspritzung endet. Mit dem Sensor können die Zeitpunkte, zu denen die Düsennadel tatsächlich öffnet oder schließt, präzise bestimmt werden, was eine wichtige Eingangsgröße für die exakte Steuerung der Kraftstoffeinspritzung ist. Je genauer eine Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum zeitlich erfolgt, desto schadstoff- und geräuschärmer kann die Verbrennung ablaufen.For precise control of the injection, provision can be made to arrange a sensor within a fuel injector. This sensor is a pressure or strain sensor that is used to directly or indirectly detect changes in pressure in the high pressure area of the fuel injector. If the nozzle needle opens the injection openings and fuel emerges from the injector under high pressure, the pressure in the high-pressure area of the fuel injector changes. The same applies when the nozzle needle closes again and the injection ends. With the sensor, the times at which the nozzle needle actually opens or closes can be precisely determined, which is an important input variable for the exact control of the fuel injection. The more precisely a fuel injection into a combustion chamber takes place in terms of time, the less pollutants and less noise the combustion can take place.
Der Sensor verfügt über zwei elektrische Anschlüsse, die entsprechend mit zwei Anschlusspins verbunden sind, die ebenfalls im Anschlussstecker angeordnet werden. Durch eine Kunststoffumspritzung sind die vier Anschlusspins gegeneinander elektrisch isoliert, so dass einerseits der elektrische Aktor und andererseits der Sensor getrennt kontaktiert werden können. Hierbei ist jedoch eine deutliche Spannungsdifferenz zwischen den Anschlusspins vorhanden: Die Steuerspannung, mit der der elektrische Aktor - entweder ein Magnetaktor oder ein Piezoaktor - angesteuert wird, ist relativ hoch und kann bis zu 200 Volt betragen. Demgegenüber sind die Spannungen am Sensor sehr gering und betragen nicht mehr als einige Volt. Da stets Kriechströme im Bereich des Anschlusssteckers auftreten, können diese Kriechströme zwischen den Anschlusspins des elektrischen Aktors und den Anschlusspins des Sensors zu einer Verfälschung des Sensorsignals führen und damit eine präzise Steuerung der Kraftstoffeinspritzung behindern.The sensor has two electrical connections, which are correspondingly connected to two connection pins, which are also arranged in the connection plug. The four connection pins are electrically insulated from one another by a plastic encapsulation, so that on the one hand the electrical actuator and on the other hand the sensor can be contacted separately. However, there is a significant voltage difference between the connection pins: The control voltage with which the electrical actuator - either a magnetic actuator or a piezo actuator - is controlled is relatively high and can be up to 200 volts. In contrast, the voltages on the sensor are very low and do not exceed a few volts. Since leakage currents always occur in the area of the connector, these leakage currents between the connection pins of the electrical actuator and the connection pins of the sensor can lead to a corruption of the sensor signal and thus impede precise control of the fuel injection.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der Erfindung.Advantages of the invention.
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor zur Hochdruckeinspritzung eines Kraftstoffs weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine exakte Steuerung der Kraftstoffeinspritzung ohne Störungen zwischen den Anschlusspins des elektrischen Aktors und des Sensors ermöglicht wird. Dazu weist der Kraftstoffinjektor einen Sensor mit einem ersten elektrischen Anschluss und einen zweiten elektrischen Anschluss auf und einen elektrischen Aktor mit einem dritten elektrischen Anschluss. Alle drei elektrische Anschlüsse sind mit jeweils einem Anschlusspin verbunden, die in einem Anschlussstecker angeordnet sind, welcher an der Außenseite des Kraftstoffinjektors ausgebildet ist. Dabei ist der Anschlusspin des dritten elektrischen Anschlusses, der mit dem elektrischen Aktor verbunden ist, auf einer Mittelsenkrechten zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden Anschlusspins des ersten und zweiten elektrischen Anschlusses angeordnet, also der beiden Anschlusspins, die mit dem Sensor verbunden sind.In contrast, the fuel injector according to the invention for high-pressure injection of a fuel has the advantage that precise control of the fuel injection is made possible without interference between the connection pins of the electrical actuator and the sensor. For this purpose, the fuel injector has a sensor with a first electrical connection and a second electrical connection and an electrical actuator with a third electrical connection. All three electrical connections are each connected to a connection pin which is arranged in a connector plug which is formed on the outside of the fuel injector. The connection pin of the third electrical connection, which is connected to the electrical actuator, is arranged on a perpendicular perpendicular to an imaginary connecting line between the two connection pins of the first and second electrical connection, i.e. the two connection pins that are connected to the sensor.
Die unvermeidlichen Kriechströme zwischen dem Anschlusspin des elektrischen Aktors und den Anschlusspins des Sensors verlaufen vom dritten Anschlusspin zum ersten bzw. zweiten Anschlusspin. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Anschlusspins ist der Leitungspfad zwischen dem dritten Anschlusspin und dem ersten Anschlusspin und der Leitungspfad zwischen dem dritten Anschlusspin und dem zweiten Anschlusspin gleich lang. Dies bewirkt, dass auch die Kriechströme vom dritten Anschlusspin zum ersten und zum zweiten Anschlusspin annähernd gleich groß sind, so dass keine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Anschlusspin durch die Kriechströme induziert wird. Damit ist eine störungsfreie Auswertung des Sensors am ersten und zweiten Anschlusspin möglich und entsprechend eine präzise Steuerung der Einspritzung mit Hilfe der Sensormesswerte.The unavoidable leakage currents between the connection pin of the electrical actuator and the connection pins of the sensor run from the third connection pin to the first or second connection pin. Due to the arrangement of the connection pins according to the invention, the line path between the third connection pin and the first connection pin and the line path between the third connection pin and the second connection pin are of the same length. This has the effect that the leakage currents from the third connection pin to the first and the second connection pin are approximately the same, so that no voltage difference is induced between the first and second connection pin by the leakage currents. This enables a trouble-free evaluation of the sensor at the first and second connection pin and, accordingly, a precise control of the injection with the aid of the sensor measured values.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlusspin des Aktors der Pluspol, von dem die Kriechströme ausgehen, so dass eine Symmetrie bezüglich dieses Pluspols erreicht wird. Die ersten und zweiten Anschlusspins, die mit dem Sensor verbunden sind, haben keine Grundspannung gegeneinander, wenn der Sensor als Piezosensor ausgebildet ist, sondern es bildet sich nur dann eine Spannung zwischen den beiden Anschlusspins, wenn der Piezosensor deformiert wird.In an advantageous embodiment of the invention, the connection pin of the actuator is the positive pole from which the leakage currents originate, so that symmetry with respect to this positive pole is achieved. The first and second connection pins, which are connected to the sensor, do not have a basic voltage against each other if the sensor is designed as a piezo sensor; instead, a voltage is only formed between the two connection pins when the piezo sensor is deformed.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der elektrische Aktor einen weiteren elektrischen Anschluss auf, der mit einem zusätzlichen, vierten Anschlusspin im Anschlussstecker verbunden ist. Der elektrische Aktor kann zwar auch mit nur einem Anschlusspin bzw. nur einem elektrischen Anschluss betrieben werden, wenn der andere elektrische Anschluss dauerhaft auf Masse gelegt ist, jedoch lässt sich durch einen zweiten elektrischen Anschluss am elektrischen Aktor die Steuergeräteendstufe für Mehrzylindermotoren vorteilhafter gestalten. In vorteilhafter Weise ist dieser vierte Anschlusspin dabei ebenfalls auf der Mittelsenkrechten der gedachten Verbindungslinie des ersten und zweiten Anschlusspins angeordnet, so dass die Kriechströme zwischen dem dritten und vierten Anschlusspin die Symmetrie im Anschlussstecker nicht stören und somit kein Störsignal zwischen dem ersten und zweiten Anschlusspin induziert wird.In a further advantageous embodiment, the electrical actuator has a further electrical connection which is connected to an additional, fourth connection pin in the connection plug. The electrical actuator can also be operated with only one connection pin or only one electrical connection if the other electrical connection is permanently connected to ground, but the control unit output stage for multi-cylinder engines can be designed more advantageously through a second electrical connection on the electrical actuator. Advantageously, this fourth connection pin is also arranged on the mid-perpendicular of the imaginary connecting line of the first and second connection pins, so that the leakage currents between the third and fourth connection pin do not disturb the symmetry in the connection plug and thus no interference signal is induced between the first and second connection pin .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei der dritte Anschlusspin zwischen dem vierten Anschlusspin und der gedachten Verbindungslinie des ersten mit dem zweiten Anschlusspin angeordnet, so dass die Kriechströme zwischen dem dritten und vierten Anschlusspin auf der den ersten und zweiten Anschlusspins abgewandten Seite erfolgen und somit eine mögliche Störung weiter minimiert wird.In a further advantageous embodiment, the third connection pin is arranged between the fourth connection pin and the imaginary connection line between the first and the second connection pin, so that the leakage currents between the third and fourth connection pins occur on the side facing away from the first and second connection pins and thus a possible disruption is further minimized.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Anschlussstecker eine Steckerwand auf, die die Anschlusspins umgibt. Diese Steckerwand dient auch als Halterung für den Anschlussstecker, mit dem der Kraftstoffinjektor mit einem Steuergerät verbunden ist, welches einerseits die Steuerspannung für den elektrischen Aktor zur Verfügung stellt und andererseits das Sensorsignal des Sensors auswertet.In a further advantageous embodiment, the connector has a connector wall that surrounds the connector pins. This plug wall also serves as a holder for the connector with which the fuel injector is connected to a control unit which, on the one hand, provides the control voltage for the electrical actuator and, on the other hand, evaluates the sensor signal from the sensor.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind die Metallpins als Metallstifte ausgebildet, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Dabei sind die Anschlusspins vorzugsweise als Messerkontakte ausgebildet, so dass auch durch die Ausrichtung der Messerkontakte eine Beeinflussung der Kriechströme erfolgen kann. In vorteilhafterweise sind dabei die Messerkontakte des ersten und zweiten Anschlusspins in Richtung der gedachten Verbindungslinie zwischen diesen beiden Anschlusspins orientiert. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Anschlusspins quer zu dieser Verbindungslinie orientiert sind. Je nach Anordnung der Anschlusspins innerhalb des Steckers können so die Kriechströme minimiert werden. Dabei sind vorzugsweise die Anschlusspins des dritten und vierten elektrischen Anschlusses parallel zu dem ersten und zweiten Anschlusspin orientiert.In a further advantageous embodiment, the metal pins are designed as metal pins which are aligned parallel to one another. The connection pins are preferably designed as blade contacts, so that the alignment of the blade contacts can also influence the leakage currents. The blade contacts of the first and second connection pins are advantageously oriented in the direction of the imaginary connecting line between these two connection pins. However, it can also be provided that the connection pins are oriented transversely to this connecting line. Depending on the arrangement of the connection pins within the connector, the leakage currents can be minimized. In this case, the connection pins of the third and fourth electrical connection are preferably oriented parallel to the first and second connection pin.
FigurenlisteFigure list
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors bzw. des Anschlusssteckers dargestellt. Es zeigt
-
1 einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, -
2 eine nähere Darstellung des Anschlusssteckers des Kraftstoffinjektors, -
3 einen Querschnitt durch den Anschlussstecker der2 entlang der Linie III-III, -
4 eine schematische Darstellung der auftretenden Kriechströme in der gleichen Darstellung wie2 , -
5 ein erstes Ausführungsbeispiel und des erfindungsgemäßen Anschlusssteckers und -
6 ,7 und8 weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Anschlusssteckers.
-
1 a fuel injector according to the invention as it is known from the prior art, -
2 a more detailed representation of the connector of the fuel injector, -
3 a cross section through the connector of the2 along the line III-III, -
4th a schematic representation of the leakage currents occurring in the same representation as2 , -
5 a first embodiment and the connector according to the invention and -
6th ,7th and8th further embodiments of the connector according to the invention.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
In
Die Bewegung der Düsennadel
Der Kraftstoffinjektor
Die Steuerung der Einspritzung über das Bestromen des Elektromagneten
In
Der Sensor
In
In
Die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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