DD246144A1

DD246144A1 - DEVICE FOR injecting fuel into combustion engines

Info

Publication number: DD246144A1
Application number: DD28693786A
Authority: DD
Inventors: Olaf Orlamuender; Matthias Reitz; Steffen Zwahr
Original assignee: Zwickau Ing Hochschule
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1987-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betriebene Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff an Brennkraftmaschinen mit gerader Zylinderzahl. Ziel der Erfindung ist es, die Steuerbarkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge in unkomplizierter Art und Weise bei minimalem Energiebedarf zu realisieren. Damit ist es unter Zuhilfenahme einer Steuerelektronik moeglich, auf einfachem Wege der Brennkraftmaschine ein optimales Kraftstoff-Luftgemisch zuzufuehren und den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission zu senken. Erfindungsgemaess wird dies durch die Kopplung der Anker zweier Teilsysteme erreicht, wodurch weder Federn noch Membrenen erforderlich sind.The invention relates to an electromagnetically operated device for injecting fuel to internal-combustion engine with an even number of cylinders. The aim of the invention is to realize the controllability of the injected fuel quantity in an uncomplicated manner with minimal energy consumption. Thus, it is possible with the aid of control electronics, easy to supply the engine an optimal air-fuel mixture and reduce fuel consumption and pollutant emissions. According to the invention this is achieved by the coupling of the armature of two subsystems, whereby neither springs nor Membrenen are required.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff an Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für Brennkraftmaschinen mit einer geraden Zylinderzahl.The invention relates to a device for injecting fuel to internal combustion engines, preferably for internal combustion engines with an even number of cylinders.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik »Characteristic of the known state of the art »

Bekannt ist aus der DE-OS 2356335 eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff an Brennkraftmaschinen. Diese im wesentlichen charakterisiert durch ein Einspritzpumpenelement, weiches mit einem elektromagnetischen Antrieb betrieben wird. Der Antriebsteil ist durch eine Membran vom Pumpenteil getrennt. Als nachteilig ist bei dieser Lösung der durch die ständige Verformung der Membran verursachte große spezifische Energiebedarf zu betrachten.It is known from DE-OS 2356335 a device for injecting fuel to internal combustion engines. This essentially characterized by an injection pump element, which is operated with an electromagnetic drive. The drive part is separated from the pump part by a membrane. A disadvantage is to be considered in this solution caused by the permanent deformation of the membrane large specific energy needs.

Weitere Lösungen sind aus der DE-OS 2751457 und DD-PS 213472 bekannt. Hier besteht keine räumliche Trennung von Antriebsund Hydraulikteil. Die Systeme werden durch einen Solenoid betrieben, wobei der Anker mit Hilfe einer Feder in die Ausgangslage zurückbewegt wird. Hierbei treten folgende Nachteile auf: einerseits muß beim Förderhub zusätzlich zur hydraulischen Verdrängungsarbeit Federspannarbeit verrichtet werden, um die Rückstellfeder zu spannen und andererseits wird die Steuerbarkeit durch das schwingende Feder-Masse-System (Anker-Rückstellfeder) negativ beeinflußt (Resonanzerscheinungen).Further solutions are known from DE-OS 2751457 and DD-PS 213472. There is no physical separation of the drive and hydraulic parts. The systems are operated by a solenoid, whereby the armature is moved back by means of a spring in the starting position. The following disadvantages occur on the one hand: on the one hand the spring lift must be performed in addition to the hydraulic displacement work to tension the return spring and on the other hand, the controllability is adversely affected by the oscillating spring-mass system (armature return spring) (resonance phenomena).

Aus der DD-OS 157428 ist ein System zur Dosierung von Flüssigkeiten für Brennkraftmaschinen bekannt. Bei dieser Lösung wurde versucht, den Nachteil des Feder-Masse-Systems zu umgehen.DD-OS 157428 discloses a system for metering liquids for internal combustion engines. In this solution, it was tried to avoid the disadvantage of the spring-mass system.

Den Kern des Systems bildet eine doppelseitig wirkende Elektromagneteinheit mit einem in einer Hülse freibeweglichen Anker, dessen Bewegungsgrenzen durch Membranen gebildet werden. Durch wechselseitiges Ansteuern der Spulen wird der Anker zwischen seinen Endlagen bewegt. Der Hydraulikteil, der sich beiderseitig an das durch Membranen abgetrennte Antriebssystem anschließt, ist als rotationssymmetrischer Exponentialtrichter mit einem Kraftstoffzufluß, der durch Rückschlagventil absperrbar ist und einer Druckleitung zur Einspritzdüse ausgebildet. Beim Aufschlagen des Ankers auf die Membranen wird im Hydraulikteil ein Druckstoß erzeugt, infolgedessen der Einspritzvorgang ausgelöst wirdThe core of the system is a double-acting electromagnet unit with a floating in a sleeve armature whose limits of motion are formed by membranes. By mutual activation of the coils, the armature is moved between its end positions. The hydraulic part, which connects to both sides of the separated by membranes drive system is designed as a rotationally symmetrical Exponentialtrichter with a fuel flow, which can be shut off by check valve and a pressure line to the injector. When the anchor hits the membranes, a pressure surge is generated in the hydraulic part, as a result of which the injection process is triggered

Bei diesem treten folgende Nachteile auf: This has the following disadvantages:

— Unterbringung der Antriebsmagneten in einem gemeinsamen Gehäuse führt zu einer gegenseitigen Beeinflussung (Trafoeffekt).- Housing the drive magnets in a common housing leads to a mutual influence (transformer effect).

— Erhöhter Energiebedarf durch den Einsatz von Membranen (Formänderungsarbeit).- Increased energy requirement through the use of membranes (deformation work).

— Hydraulikteil hat ausgesprochenen Speichercharakter und bewirkt eine Beeinträchtigung der dynamischen Vorgänge.- Hydraulic part has pronounced memory character and causes an impairment of the dynamic processes.

— Die konstruktive Ausführung der Solenoidbaugruppe läßt schlechte Magneteigenschaften erkennen, woraus erhöhter Energiebedarf resultiert. -- The constructive design of the solenoid assembly reveals poor magnetic properties, resulting in increased energy requirements. -

— Die Form des Hydraulikteiles (Exponentialtrichter) bringt fertigungstechnisch große Probleme.- The shape of the hydraulic part (Exponentialtrichter) brings production engineering big problems.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei einem Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen die Steuerbarkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge in unkomplizierter Art und Weise bei minimalem Energiebedarf zu verbessern. Damit ist es unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Steuerelektronik möglich, auf einfachem Wege der Brennkraftmaschine ein optimales Kraftstoff-Luft-Gemisch zuzuführen und damit den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission zu senken.The aim of the invention is to improve the controllability of the injected fuel quantity in an uncomplicated manner with minimal energy consumption in an injection system for internal combustion engines. Thus, it is possible with the aid of appropriate control electronics to supply a simple way the internal combustion engine an optimal fuel-air mixture and thus to reduce fuel consumption and pollutant emissions.

Essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß für Brennkraftmaschinen ein Einspritzsystem geschaffen wird, welches in unkomplizierter Art und Weise eine Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge bei minimalem Energiebedarf ermöglicht. Der Einsatz des Systems ist vorzugsweise für Brennkraftmaschinen mit gerader Zylinderzahl vorgesehen. Ihrem Wesen nach ist die Erfindung sowohl für Saugrohr-, als auch für Direkteinspritzung geeignet.The object of the invention is that an injection system is provided for internal combustion engines, which allows in an uncomplicated manner, a control of the injected fuel quantity with minimal energy consumption. The use of the system is preferably intended for internal-combustion engine engines. In essence, the invention is suitable for both Saugrohr-, as well as for direct injection.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Antriebssystem aus zwei in getrennten Gehäusen untergebrachten Elektromagneten besteht, deren geometrische Lagezuordnung mit Hilfe eines biegesteifen, knickfesten, vorzugsweise aus nichtmagnetisierbaren Werkstoff bestehenden Verbindungselementeserfolgt und die Anker der Elektromagneten über eine im Verbindungselement gleitend angeordneten, aus nichtmagnetisierbaren Werkstoff bestehenden Zugstange verbunden sind. An den beiden StirnseiterTder Anker sind kolbenartige Verlängerungen angeordnet, die wechselseitig die Zuflußbohrung verschließen und den Druckstoß erzeugen.According to the invention the object is achieved in that the drive system consists of two housed in separate housings electromagnet whose geometric position assignment by means of a rigid, kink-resistant, preferably made of non-magnetizable material connecting element takes place and the armature of the electromagnet via a slidably disposed in the connecting element, made of non-magnetizable material existing drawbar are connected. On the two StirnseiterTder anchor piston-like extensions are arranged, which mutually close the inflow bore and generate the pressure surge.

Die Elektromagneten mit den zugehörigen Ankern stellen jeweils ein eigenständiges optimiertes Teilsystem dar. Durch die räumliche Trennung der Magnetkreise erfolgt keine gegenseitige Beeinflussung. Guten elektromagnetischen Eigenschaften ist durch die konstruktive Auslegung der Solenoidteilgruppen Rechnung getragen, indem parasitäre Luftspalte minimiert wurden. Eine Beeinflussung der Kraftkennlinie der Solenoide ist durch eine entsprechende Gestaltung von Ankerend- bzw. Ankergegenstück möglich. Die Einstellung des optimalen Anfangsluftspaltes der Teilsysteme erfolgt durch Änderung des Abstandes der Gehäuse mit Hilfe der Verbindungshülse.The electromagnets with the associated anchors each represent an independent, optimized subsystem. Due to the spatial separation of the magnetic circuits, there is no mutual influence. Good electromagnetic properties are accounted for by the design of the solenoid subassemblies by minimizing parasitic air gaps. An influence of the force characteristic of the solenoids is possible by an appropriate design of Ankerend- or anchor counterpart. The adjustment of the optimum initial air gap of the subsystems is done by changing the distance of the housing by means of the connecting sleeve.

Durch wechselseitiges Beaufschlagen der Elektromagnete mit elektrischer Energie werden die starr miteinander verbundenen Anker zwischen ihren Endlagen bewegt. Die Realisierung des Druckhubes erfolgt durch das Auftreffen des Ankers bei der Bewegung in das Ankergegenstück auf den Schlagkörper. Hierbei wird die Einspritzung durch Druckstoß und/oder Verdrängung vorgenommen. Die Arbeitsräume des Systems sind über Druckleitungen mit den Einspritzdüsen verbunden, so daß der Erfindungsgegenstand für zwei Zylinder wirksam wird. Der Schlagkörper verschließt beim Förderhub die Kraftstoffzulaufbohrung. Die Rückstellung des Ankers erfolgt durch den Arbeitsvorgang des anderen Teilsystems. Der Schlagkörper wird mit Hilfe einer Feder in die Ausgangslage zurückgestellt. Die Füllung des Arbeitsrauimes erfolgt während der Rückstellungdes Schlagkörpers über eine Kraftstoffzulaufbohrung. In der Kraftstoffzuführung ist eine Einrichtung zum Unterbinden des Rückströmens, vorzugsweise ein Rückschlagventil, installiert. Sind die Schlagkörper in die Anker eingepreßt, verringert sich die aufzubringende Energie, jedoch arbeitet das System dann nur noch nach dem Verdrängungsprinzip. Die Arbeitsfrequenz des Systems ist der Drehzahl der Brennkraftmaschine proportional. Die Steuerung der Einspritzmenge erfolgt mit Hilfe einer Steuerelektronik, indem die den Magnetspulen zugeführte elektrische Energie beeinflußt wird.By alternately energizing the electromagnets with electrical energy, the rigidly interconnected anchors are moved between their end positions. The realization of the pressure stroke is effected by the impact of the armature in the movement in the armature counterpart on the striker. Here, the injection is made by pressure surge and / or displacement. The work spaces of the system are connected via pressure lines to the injection nozzles, so that the subject invention for two cylinders is effective. The impactor closes the fuel inlet bore during the delivery stroke. The return of the anchor is done by the operation of the other subsystem. The impactor is returned to its original position by means of a spring. The filling of the working roughness occurs during the recovery of the impactor via a fuel inlet bore. In the fuel supply means for preventing the backflow, preferably a check valve is installed. If the impactors pressed into the anchor, the energy to be applied decreases, but then the system works only on the displacement principle. The operating frequency of the system is proportional to the speed of the internal combustion engine. The injection quantity is controlled by control electronics by influencing the electrical energy supplied to the magnetic coils.

embodiment

.3.3

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

In der Figur 1 ist ein Schnitt durch die Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff an Brennkraftmaschinen dargestellt. Die Hydraulikteile I, la bestehen aus den Aufnahmekörpern 1,1a mit eingearbeitetem Ankerendstück, Schlagkörpern 5,5a, Arbeitsräumen 6,6a und Rückschlagventilen 7,7 a. Die über die Verbindungshülse 9 verbundenen Antriebsteile II, Il a beinhalten die Gehäusekörper 2,2 a mit eingearbeitetem Ankerendstück, die Magnetspulen 3,3 a und die über die Zugstange 8 verbundenen Anker 4,4a. Der Abstand 1 der Gehäusekörper 2 wird mit Hilfe der eingeschraubten Verbindungshülse 9 eingestellt und mit Muttern 10 fixiert.FIG. 1 shows a section through the device for injecting fuel into internal combustion engines. The hydraulic parts I, la consist of the receiving bodies 1,1a with incorporated Ankerendstück, impactors 5,5a, work spaces 6,6a and check valves 7,7 a. The connected via the connecting sleeve 9 drive parts II, Il a include the housing body 2,2 a with incorporated Ankerendstück, the magnetic coils 3,3 a and connected via the tie rod 8 anchors 4,4a. The distance 1 of the housing body 2 is adjusted by means of the screwed connection sleeve 9 and fixed with nuts 10.

Wird die Magnetspule 3 von einem Strom durchflossen, dann bewegt sich der Anker 4 infolge der Magnetkraft in Richtung Ankergegenstück. Der in den Arbeitsraum 6 ragende und in den Anker eingepreßte Schlagkörper 5 verdrängt dabei den Brennstoff, weicher an der Einspritzdüse abgespritzt wird. Da der Anker 4 über eine Zugstange 8 mit dem Anker 4a verbunden ist, wird der Anker 4a in Richtung Ankerendstück bewegt. Der in den Anker 4a eingepreßte Schlagkörper 5a vollzieht dabei den Rückhub und saugt demzufolge Kraftstoff durch das Rückschlagventil 7 a in den Arbeitsraum.If the magnetic coil 3 flows through a current, then the armature 4 moves in the direction of the armature counterpart as a result of the magnetic force. The protruding into the working chamber 6 and pressed into the anchor impactor 5 displaces the fuel, which is hosed off at the injection nozzle. Since the armature 4 is connected via a pull rod 8 to the armature 4a, the armature 4a is moved in the direction of armature end. The pressed into the armature 4a impact body 5a completes the return stroke and therefore sucks fuel through the check valve 7 a in the working space.

Durch wechselseitiges Beaufschlagen der Magnetspulen 3 und 3a mit elektrischer Energie werden die Anker 4 und 4a zwischen ihren Endlagen oszillierend bewegt. Das wechselseitige Anlegen der erforderlichen Spannung wird mit Hilfe einer Steuerelektronik realisiert, wobei die Arbeitsfrequenz des Systems proportional der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Die Abspritzmenge pro Arbeitsspiel wird durch die Höhe der angelegten Spannung beeinflußt.By alternately applying the magnetic coils 3 and 3a with electrical energy, the armatures 4 and 4a are oscillated between their end positions. The mutual application of the required voltage is realized by means of control electronics, wherein the operating frequency of the system is proportional to the speed of the internal combustion engine. The amount of spray per cycle is affected by the magnitude of the applied voltage.

Claims

Claim:

1. A device for injecting fuel to internal combustion engines with an electromagnetic drive system for generating a hydraulic pressure surge, characterized in that the drive system is formed of two accommodated in separate housings electromagnet whose geometric position assignment using a rigid, kink-resistant, preferably made of non-magnetizable material Connecting element takes place and the armature of the electromagnets are connected via a slide arranged in the connecting element, consisting of non-magnetizable material connecting rod.

Second means for injecting fuel to internal combustion engines according to claim 1, characterized in that arranged on the two end faces of the armature piston-like extensions.