Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor, der auch Einspritzventil genannt wird. Solche Injektoren finden typischerweise in Verbrennungsmotoren Anwendung und funktionieren in der Regel nach einem Servoprinzip, bei dem durch Anlegen einer Spannung ein Aktuator in Bewegung gesetzt wird und durch ein hydraulisches Übersetzungssystem eine Düsennadel des Injektors aus einem Düsennadelsitz gehoben wird, wodurch eine Einspritzung eines unter hohen Druck stehenden Kraftstoffs in einen Brennraum erfolgt. Das grundsätzliche Wirkprinzip eines Injektors ist dem Fachmann bekannt und wird in der vorliegenden Erfindung nur zu Teilen erläutert.

In der Vergangenheit war es so gewesen, dass auch ein verzögertes Reagieren des Injektors auf elektrische Signale ausreichend war, um die Genauigkeit bezüglich der geforderten Rohemissionen am Motor präzise darstellen zu können. Jedoch ist im Zuge von strenger werdenden Emissionsvorschriften ein noch genaueres Betrachten des Einspritzverhaltens des Injektors erforderlich, das gegebenenfalls auch über die Gesamtlebensdauer eines Injektors oder eines Motors korrigierbar sein sollte. Trotz präziser Fertigung verhalten sich Injektoren nicht gleich und unterliegen unterschiedlichen Schwankungen über ihre Lebensdauer hinweg. Ursächlich hierfür sind beispielsweise Verkokungseffekte, ein Verschleiß des Düsensitzes an der Einspritzdüse, applikationsabhängige Rücklaufgegendruckschwankungen, schwankende Temperaturen sowie weitere nicht aufgeführte Parameter. Sämtliche dieser Einflussgrößen lassen sich nicht herausmessen und bei der Fertigung eines Injektors als Tabelle im Steuergerät hinterlegen. Demnach besteht seit einiger Zeit der Wunsch, eine Rückmeldung von einem Injektor zu erhalten, um Rückschlüsse auf sein Schaltverhalten zu generieren. Mithilfe solcher Signale lassen sich Systeme realisieren, die über eine geschlossene Regelschleife verfügen und so Abweichungen vom Idealfall ausregeln können. Damit wird erreicht, dass über die Lebensdauer eines Verbrennungsmotors die Emissionen und auch die Leistungsparameter trotz Änderung an der Einspritzdüse, aber auch natürlicher Einflüsse, die zur Schwankung der Präzision führen, konstant in einem spezifizierten Bereich gehalten werden können. Insbesondere hinsichtlich der immer herausfordernder werdenden Emissionsvorschriften ist dies von besonderem Vorteil.

Daher ist in letzter Zeit dazu übergegangen worden, die Düsennadel und den Düsennadelsitz als Schalter zu verwenden, so dass in einem die Düsennadel ausgehobenen Zustand ein von Düsennadel hin zum Düsennadelsitz fließender Strom unterbrochen wird.

Da die Kontaktpaarung von Düsennadel und Düsennadelsitz einen mechanischen Schalter erzeugt, der bei einem Kontakt der Düsennadelspitze mit dem Düsennadelsitz einen geschlossenen Zustand und bei einer Unterbrechung des Kontakts einen offenen Zustand einnimmt, kann mit Hilfe einer Differenzstrommessung auf relativ einfache Art und Weise die tatsächliche Öffnungsdauer ermittelt werden. Für die beschriebene Injektorzustandserkennung ist es demnach erforderlich, dass ein Strom über den Schalter, gebildet durch die Kontaktpaarung von Nadelspitze und Nadelsitz, hin zum Massepotential strömt. Das Massepotential wird dabei typischerweise durch den Motorblock gebildet, in dem sich der Injektor befindet und in dem er eingeschraubt ist. Es existiert daher bereits eine vom Düsennadelsitz abgehende Verbindung zur Masse über das Außengehäuse des Injektors. Problematisch hieran ist, dass unter gewissen Umständen der über den Schalter abfließende Strom sehr groß ist. So gibt es Zustände in dem Injektor, bei dem dieser bestromt ist, der Schalter aber noch geschlossen ist. Dies ist bspw. der Fall, wenn die Bestromung gerade erst angefangen hat und ein Ausheben der Nadel aus ihrem Sitz aber noch nicht erfolgt ist. Hierbei kann es dazu kommen, dass die elektronische Steuereinheit des Einspritzsystems fehlerhafterweise einen Kurzschluss detektiert, obwohl der detektierte Strom zur Zustandserkennung des Injektors absichtlich auf Masse geleitet wird. Daher sollte der nach Masse abfließende Strom lediglich eine Größenordnung von einigen Milliampere haben, so dass eine fehlerhafte Detektion auf einen tatsächlich nicht vorliegenden Kurzschluss nicht von der Steuereinheit detektiert wird.

Das vorliegend diskutierte Problem wird mit einem Injektor gelöst, der sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.

Demnach umfasst der Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff ein Injektorgehäuse, eine bewegbare Düsennadel, die im Injektorgehäuse angeordnet ist und eine Düsennadelspitze aufweist, und einen Düsennadelsitz zum Aufnehmen der Düsennadelspitze. Eine Kontaktpaarung von Düsennadel und Düsennadelsitz stellt dabei einen mechanischen Schalter dar, der bei einem Kontakt der Düsennadelspitze mit dem Düsennadelsitz einen geschlossenen Zustand und bei einer Unterbrechung des Kontakts einen offenen Zustand einnimmt. Zudem ist vorgesehen, dass der Injektor über eine Eingangsleitung und eine Ausgangsleitung zum Ansteuern einer Bewegung der Düsennadel verfügt, der Schalter einen ersten Anschluss, der mit der Eingangsleitung verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem Injektorgehäuse verbunden ist, aufweist, und zwischen dem ersten Anschluss des Schalters und der Eingangsleitung ein Widerstand geschaltet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Widerstand ein Hochtemperatur-Widerstandchip ist.

Das Verwenden eines Hochtemperatur-Widerstandschips als Widerstand zum Begrenzen des Stromflusses bei einem geschlossenen Schalter ist vorteilhaft, da ein solcher Hochtemperatur-Widerstandschip kompakt in seiner Bauform ist und bei Temperaturänderungen lediglich eine sehr geringe Widerstandsänderung aufweist.

Der Hochtemperatur-Widerstandschip zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass seine mittlere Leistung im Zeitraum von 5000ps im Bereich von 0,10 bis 0,12 W liegt, bevorzugterweise im Bereich von 0,11 bis 0,12 W.

Weiter kann der Hochtemperatur-Widerstandschip einen Arbeitstemperaturbereich von -55°C bis +300°C besitzen, so dass er auch bei höchsten Temperaturschwankungen einsatzfähig bleibt, und/oder einen nicht-magnetischen Aufbau besitzen. Der nicht-magnetische Aufbau garantiert, dass keine Bestandteile des Injektors in ungewollter Weise beeinflusst werden und deren Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. Ebenfalls von Vorteil ist, wenn der Hochtemperatur-Widerstandschip keine organischen Bestandteile umfasst.

Zudem kann vorgesehen sein, dass die Eingangsleitung und die Ausgangsleitung mit einem Elektromagneten verbunden sind, wobei vorzugsweise der Elektromagnet bei einer Beaufschlagung mit über die Eingangsleitung und die Ausgangsleitung geführtem Strom ein Ausheben der Düsennadelspitze aus dem Düsennadelsitz bewirkt. Durch ein solches Ausheben strömt bei einem in Betrieb befindlichen Injektor Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum ein. Nach einer optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Eingangsleitung und die Ausgangsleitung jeweils einen Kontakt einer Spule darstellen, die Teil eines Elektromagneten ist. Lässt man durch die Spule einen Strom fließen, so verursacht die dabei entstehende Magnetkraft, dass sich die Düsennadel aus ihrem Düsensitz abhebt und Kraftstoff aus dem Injektor austritt. Da sich demnach der Schalter öffnet, ändert sich die Menge an Strom, die von der Spule zurückfließt, da nun kein Stromanteil über den Schalter mehr abfließt.

Nach der Erfindung kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Kontakte der Spule aus korrosionsbeständigem Edelstahl bestehen. Dieses Material ist besonders widerstandsfähig gegenüber den im Injektor herrschenden Bedingungen und ist insbesondere nicht anfällig gegenüber Kraftstoffen, die durch den Injektor ausgegeben werden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Hochtemperatur-Widerstandchip mittels Kontaktkleber oder Lötung in einem elektrisch leitenden Zustand an der Eingangsleitung oder der Ausgangsleitung befestigt ist.

Nach einer weiteren optionalen Fortbildung der Erfindung verläuft eine vom Hochtemperatur-Widerstandchip zum Schalter (3) verlaufende Leitung in einer Kunststoffumspritzung einer Magnetspule, wobei die Magnetspule dazu ausgelegt ist, die Düsennadel in Bewegung zu versetzen.

Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass die Leitung keinen Umwelteinflüssen ausgesetzt wird. Die Kunststoffumspritzung umgibt demnach nicht nur eine Magnetspule des Injektors sondern dient auch als Umhüllung für eine zum Schalter führende Leitung. Diese Leitung ist typischerweise ein Zwischenstück, das sich von dem Anschluss der Eingangsleitung hin zu dem ersten Anschluss des Schalters, also typischerweise der Düsennadel, erstreckt. Nach eine bevorzugten Ausführungsform kann dabei auch der Widerstand an oder in der Kunststoffumspritzung angeordnet sein. Bei einer Anordnung im Inneren der Kunststoffumspritzung ist ebenfalls von Vorteil, dass der Widerstand dann vor schädlichen Einflüssen besser geschützt ist.

Weiter kann vorgesehen sein, dass das Injektorgehäuse aus einem elektrisch leitenden Material ist.

Weiter kann vorgesehen sein, dass das Injektorgehäuse mit dem Massepotential verbunden ist. Dies geschieht typischerweise über einen Motorblock, mit dem ein Injektor während seines bestimmungsgemäßen Gebrauchs zusammenwirkt.

Die Erfindung umfasst ferner eine Brennkraftmaschine mit einem Injektor nach einer der vorstehend diskutierten Varianten und einer Vorrichtung entsprechend den vorstehend diskutierten Varianten. Ferner umfasst von der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das die vorstehend definierte Brennkraftmaschine aufweist.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:

Fig. 1 : ausgewählte eines erfindungsgemäßen Injektors,

Fig. 2: eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 1 mit Stromflüssen, und Fig. 3: eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Injektors.

Fig. 1 zeigt einige Teile eines erfindungsgemäßen Injektors 1. So ist dort die Eingangs- und Ausgangsleitung 4, 5 zu sehen, die bei einer elektromagnetischen Umsetzung des Injektors 1 den Spulenkontakten der Spule für den Elektromagneten entsprechen. Die Magnetspule ist dabei von einer Kraftstoffumspritzung 8 umgeben, an deren unterem Ende ein weiterführender Kontakt hin zur Sitzplatte 9 angeordnet ist. Von dort ist in einer schematischen Darstellung der aus Düsennadel und Düsennadelsitz gebildete Schalter 3 zu sehen, der je nach Zustand des Injektors offen oder geschlossen ist. In der Figur nicht dargestellt ist, das der Schalter mit seinem von der Sitzplatte 9 abgewandten Ende mit Masse verbunden ist.

Befindet sich der Schalter 3 im geschlossenen Zustand und strömt ein Strom durch die Spule, wie es bspw. am Anfang eines Aushebevorgangs der Nadel der Fall ist, so fließt ein Teil des Stroms von dem eigentlichen Stromkreis der Eingangs- und der Ausgangsleitung 4, 5 über den Widerstand R und den Schalter in Richtung Massepotential ab.

Um die Flöhe des abfließenden Stroms zu begrenzen und diesen dabei gleichzeitig in einer detektierbaren Größe zu halten, wird erfindungsgemäß ein Flochtemperatur-Widerstandschip in der Leitung zwischen einem Spulenkontakt und dem ersten Anschluss des Schalters 3 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 und ist darüber hinaus mit Stromflusspfeilen versehen. Man erkennt, dass der Strom von der Eingangsleitung in den Elektromagneten, genauer die Wicklung der Spule des Elektromagneten hineinfließt und danach wieder über die Ausgangsleitung 5 zurückströmt. Dabei wird eine kleine Menge Strom von dem Kreislauf abgezapft, die über den geschlossenen Schalter abfließt. Die geringe Strommenge wird dabei mit kleineren Pfeilen charakterisiert. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektors 1 , der über ein Injektorgehäuse 2 eine in das Injektorgehäuse 2 führende Eingangsleitung 4 und aus dem Injektorgehäuse 2 heraus führende Ausgangsleitung 5 verfügt. Ferner dazu ist ein Aktuator 8 zum Ansteuern einer Düsennadel vorgesehen, der beispielsweise ein Elektromagnet sein kann. Weiter ist dort auch der mechanische Schalter 3 dargestellt, der sich durch das Zusammenspiel der Bewegung der Düsennadel und des Düsennadelsitzes ergibt. Wird die Düsennadel aus ihrem Sitz gehoben und die Düse zur Einspritzung freigegeben, ist der Schalter 3 in seiner offenen Stellung. Im Gegensatz hierzu wird der Kontakt beim Schließen der Nadel geschlossen und der Schalter 3 ist in seinem leitenden Zustand. Ein erster Anschluss 6 des Schalters 3 ist dabei über einen Widerstand R, nach der Erfindung ein Hochtemperatur-Widerstandschip, mit der Eingangsleitung 4 verbunden. Der zweite Anschluss 7 des Schalters 3 ist mit dem Injektorgehäuse 2 elektrisch verbunden, das typischerweise im Betrieb mit Massepotential 9 gleichzusetzen ist.

Die Information, ob der Nadelhubschalter 3 geschlossen oder offen ist und somit, ob die Einspritzung erfolgt oder nicht, wird durch die Stromdifferenz von Eingangs- zu Ausgangsleitung erfasst.

Bei der Aktivierung des Injektors wird eine Spannung an die Eingangsleitung 4 und die Eingangsleitung 5 gelegt, welche dazu führt, dass über den Aktuator 8, der als Elektromagnet ausgeführt sein kann, die Düsennadel indirekt in Bewegung versetzt wird. Die Nadel hebt sich aus ihrem Sitz und öffnet somit den Kontakt. Infolgedessen wird Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt.

Bei der Verwendung eines solchen Injektors kann zur Detektion die Differenzstrommethode (= Fehlstromerkennung) herangezogen werden. Dabei wird der in den Injektor hineinfließende Strom mit dem herausfließendem Strom verglichen. Ist der Schalter 3 geschlossen, fließt an einem der Anschlüsse etwas mehr Strom in den Injektor 1 hinein als über den zweiten Anschluss hinaus. Das liegt daran, dass ein Teil des Stroms über den Schalter 3 direkt nach Masse 9 fließt. So lässt sich recht gut detektieren, ob der Schalter geschlossen ist oder nicht.

Ist hingegen der in den Injektor hineinfließende Strom identisch mit dem aus dem Injektor hinausfließendem Strom, so ist der Schalter 3 offen. Sind beide Ströme unterschiedlich, lässt sich daraus ein geschlossener Schalter 3 folgern. Diese Art der Detektion funktioniert allerdings nur dann, wenn am Injektor 1 eine Spannung anliegt, da zur Detektion ein Stromfluss erforderlich ist.