Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen

Abstract

 Es wird eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einem eingebauten Hall-Geber (29, 30) oder einem Feldplattenfühler (43, 44) vorgeschlagen, der den Spritzbeginn oder die Spritzdauer durch ein Signal anzeigt. Geber und Fühler sind so dimensioniert, daß sie im Düsenhalter (14) untergebracht werden können, ohne die äußere Gestalt der Einspritzdüse zu verändern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Für insbesondere die elektronische Dieselregelung wird ein derartiger, in der Einspritzdüse angeordneter Geber benötigt, der den Spritzbeginn, d.h. das Öffnen der Düse erfaßt. Darüber hinaus ist es für die Weiterentwicklung von Einspritzdüsen wünschenswert, daß der Geber den Nadelhub, d.h. den Weg der Düsennadel über der Zeit, erfaßt und daraus ein Signal erzeugt.

[0002] Es ist bereits eine berührungsfreie Abstandsmessung mit induktivem Aufnehmer bekannt, die für die Messung des Nadelhubes eingesetzt werden kann; der hierfür hohe Aufwand eines Trägerfrequenzverstärkers und die stark abstandsabhängige Empfindlichkeit des Meßsignals, stehen einer praxisorientierten Anwendung sehr wahrscheinlich entgegen.

[0003] Untersuchungen haben ergeben, daß ein auf dem optoelektronischen Prinzip wirkender Geber deshalb in der Praxis nicht brauchbar ist, weil anfänglich einzelne Öltropfen und später Luftblasen oder Schaum Störungen verursachen.

[0004] Untersucht wurde ein auf dem elektrostatischen Prinzip wirkender Geber; dieser besteht aus einer metallischen Innenelektrode, einem zylinderförmigen Dielektrikum und der Druckfeder des Düsenhalters als zweite Elektrode. Durch die Federbewegung beim Einspritzen entsteht am Geber eine Spannung, die jedoch erst nach geeigneter Weiterverarbeitung als Signal für den Spritzbeginn verwendbar ist.

Vorteile der Erfindung

[0005] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem vorerwähnten Stand der Technik den Vorteil, daß der Hall-Geber über Vorwiderstände direkt von der Gleichspannung einer beispielsweise 12-V-Batterie versorgt werden kann und, daß die Hall-Spannung sich ohne Nachverstärkung direkt elektronisch weiterverarbeiten läßt. Bei vollem Hub der Düsennadel beträgt hierbei die Hall-Spannung annähernd 100 mV, und sie hat eine ausgezeichnete Linearität. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Vorschlags liegt im einfachen Aufbau des Hall-Gebers und Feldplattenfühlers, die in der Einspritzdüse ohne Veränderung der äußeren Gestalt mit nur wenig Aufwand untergebracht werden können. Ein Serieneinsatz derart ausgerüsteter Einspritzdüsen für die elektronische Dieselregelung ist deshalb aus technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten gegeben.

[0006] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzdüse möglich.

Zeichnung

[0007] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in nachfolgender Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in Axialschnitt und vergrößertem Maßstab: Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzdüse mit Hall-Geber; hierzu Fig. 2 eine erste Variante, Fig. 3 eine zweite Variante und Fig. 4 eine dritte Variante in jeweils abschnittsweiser Darstellung; und Fig. 5 abi schnittsweise das zweite Ausführungsbeispiel mit Feldplattengeber.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0008] Die Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen in Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Düsenkörper 10, einer darin axial verschiebbaren, eine Spritzöffnung 12 steuernde Ventilnadel 11, einer Zwischenplatte 13 und einen Düsenhalter 14, den eine Überwurfmutter 15 mit dem Düsenkörper 10 verbindet. Eine Schließfeder 17, die sich über eine Ausgleichsscheibe 18 am Düsenhalter 14 abstützt, drückt einen Druckbolzen 16 an die Ventilnadel 11, die mithin durch Anliegen am Ventilsitz 19 die Schließstellung einnimmt. Ein am Anschlußstück 20 des Düsenhalters 14 beginnender Kanal 21 für die Kraftstoffzuführung mündet in einen Druckraum 22.

[0009] Ein Anschlag 23 steckt mit seinem einen Endabschnitt im Düsenhalter 14 und sein andrer Endabschnitt ragt in einen Federraum 26, der einen nach außen weisenden Verbindungskanal 27 aufweist. Der Anschlag 23 hat eine mit dem Verbindungskanal 27 fluchtende Stirnbohrung 24, die in eine Mantelbohrung 25 übergeht.

[0010] Ein Hall-Geber besteht aus einem Hall-Plättchen'29, das mit seiner Breitseite an der Stirnfläche 28 des Anschlags 23 befestigt ist, und aus einem am Druck- . bolzen 16 verankerten Permanentmagnet 30. Der Abstand zwischen Hall-Plättchen 29 und Permanentmagnet 30 wird zur Messung des Hubes der Ventilnadel 11 ausgenützt. Zwei Steuerleitungen 31 verbinden das Hall-Plättchen 29 mit dem Bordnetz, und zwei Hall-Leitungen 32 führen vom Hall-Plättchen 29 nach außen. Ein Verschlußpfropfen 33 dichtet die Leitungen 31 und 32 zum Düsenhalter 14 ab.

[0011] Beim Öffnen der Ventilnadel 11 wird der Druckbolzen 16 mit dem darin verankerten Permanentmagnet 30 gegen das Hall-Plättchen 29 bewegt. Dadurch wird das transversal das Hall-Plättchen 29 durchsetzende Magnetfeld verändert, was zu einer Änderung der an den Hall-Leitungen 32 zu messenden Hall-Spannungen führt. Diese Hall-Spannung ist bei der gewählten Anordnung nahezu linear zum Abstand Permanentmagnet 30 - Hall-Plättchen 29, so daß Spritzbeginn und Nadelhub erfaßt werden können.

[0012] In der ersten Variante des Hall-Gebers nach Fig. 2 ist dessen Plättchen 29 mit seiner Schmalseite 34 an der Stirnfläche 28 und zur Achse 35 parallel befestigt. Eine Blende 36 aus weichmagnetischem Werkstoff ist am Druckbolzen 16 fluchtend mit der Achse 35 befestigt, und der Permanentmagnet 30 sitzt ortsfest am abschnittsweise angedeuteten Düsenhalter 14.

[0013] In der zweiten Variante nach Fig. 3 ist das Hall-Plättchen 29 mit seiner Stirnseite 34 fluchtend zur Achse 35 am Anschlag 23 befestigt. Der Permanentmagnet 40 ist C-förmig ausgebildet und koaxial zur Achse 35 angeordnet. Eine weichmagnetische Blende 37 hat ringförmige Gestalt und ist ebenfalls koaxial zur Achse 35 am Druckbolzen 16 befestigt.

[0014] In der dritten Variante in Fig. 4 ist die Druckfeder 17 innerhalb des Permanentmagneten 41 angeordnet und wirkt als Blende.

[0015] In Fig. 5 haben die mit der Fig. 1 identischen Teile f gleiche Bezugsziffern. An der Stirnfläche 28 des Anschlags 23 ist ein Differential-Feldplattenfühler befestigt, der einen Permanentmagnet 44 und eine Feldplatte 43 hat. Drei Signalleitungen 42 führen nach außen. Auch hierbei wird der Abstand der Feldplatte 43 zum Druckbolzen 16 zur Messung des Hubes der Ventilnadel 11 ausgenützt.

[0016] Beim Öffnen der Ventilnadel 11 wird der Druckbolzen 16 gegen den Feldplattenfühler bewegt. Durch die Annäherung des Druckbolzens wird das die Feldplatte 43 durchsetzende Magnetfeld verändert, was zu einer Widerstandsänderung der Feldplatte führt. Diese Widerstandsänderung wird zweckmäßigerweise über eine Brückenschaltung als Spannungsänderung erfaßt.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem den Spritzbeginn und/oder die Spritzdauer anzeigenden Geber, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hall-Gebers (29, 30) oder eines Feldplattenfühlers (43, 44).

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, deren Spritzbeginn eine federbelastete Ventilnadel mit vorzugsweise einem Druckbolzen steuert und deren Hub ein Anschlag begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (30) des Hall-Gebers am Druckbolzen (16) und das Hall-Plättchen (29) mit seiner Breitseite an der Stirnfläche (28) des Anschlags (23) befestigt ist (Fig. 1).

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, deren Spritzbeginn eine federbelastete Ventilnadel mit einem Druckbolzen steuert und deren Hub ein Anschlag begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (30) des Hall-Gebers ortsfest und das Hall-Plättchen (29) mit seiner Schmalseite an der Stirnfläche (28) des Anschlags (23) befestigt ist und daß eine Blende (36, 37, 17) aus vorzugsweise weichmagnetischem Werkstoff derart angeordnet ist, daß diese in den Bereich zwischen dem Dauermagneten (30, 40, 41) und dem Hall-Plättchen (29) beim Hub der Ventilnadel (11) wenigstens teilweise eintaucht (Fig. 2 bis 4).

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hall-Plättchen (29) parallel zur Achse (35) am Anschlag (23), jedoch die Blende (36) fluchtend zur Achse (35) am Druckbolzen (16) angeordnet ist (Fig. 2).

5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (40) annähernd C-förmig das Hall-Plättchen (29) umgibt und daß die am Druckbolzen (16) befestigte Blende (37) ringförmige Gestalt hat.

6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3 mit einer den Druckbolzen belastenden Schließfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (17) als Blende wirkt.

7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, deren Spritzbeginn eine federbelastete Ventilnadel mit einem Druckbolzen steuert und deren Hub ein Anschlag begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldplattenfühler (43, 44) am Anschlag (23) befestigt ist.

Zeichnung