DE19827287A1 - Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor- Kombination - Google Patents

Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor- Kombination

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Abstract

Eine Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination (1) für Brennstoffeinspritzanlagen zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine und zum Messen des Drucks in dem Brennraum (2) umfaßt ein piezoelektrisches oder magnetostriktives Element (11). Das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) ist kraftschlüssig mit einem Ventilschließkörper (3) verbunden, der mit einer Ventilsitzfläche (4) zu einem Dichtsitz (5) zusammenwirkt. Ferner ist eine elektronische Ansteuer- und Auswerteschaltung (12) vorgesehen, die während einer Brennstoffeinspritz-Phase das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) so ansteuert, daß der von diesem betätigte Ventilschließkörper (3) von der Ventilsitzfläche (4) abhebt und den Dichtsitz (5) öffnet. Während einer Druckmeß-Phase erfaßt die Ansteuer- und Auswerteschaltung (12) einen von dem Ventilschließkörper (3) auf das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) übertragenen und von diesem in ein elektrisches Signal gewandelten Druck in dem Brennraum (2).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzventil- Drucksensor-Kombination für Brennstoffeinspritzanlagen zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine und zum Messen des Drucks in dem Brennraum.
Z.B. aus der DE 195 00 706 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor bekannt. Bei diesem bekannten Brennstoffeinspritzventil betätigt der piezoelektrische oder magnetostriktive Aktor einen Arbeitskolben, der über einen hydraulischen Wegtransformator einen Hubkolben beaufschlagt. Der Hubkolben steht formschlüssig über eine Ventilnadel mit einem an der Abspritzöffnung vorgesehenen Ventilschließkörper in Verbindung. Der piezoelektrische oder magnetostriktive Aktor ist daher über den hydraulischen Wegtransformator kraftschlüssig mit dem Ventilschließkörper verbunden. Wenn der Aktor mit einer entsprechenden elektrischen Spannung beaufschlagt wird, dehnt sich dieser aus und verschiebt den Arbeitskolben entsprechend. Bereits eine relativ geringe Verschiebung des Arbeitskolbens wird durch den hydraulischen Wegtransformator in eine erheblich größere Verschiebung des Hubkolbens transformiert, so daß der Ventilschließkörper die Abspritzöffnung mit ausreichendem Querschnitt freigibt.
Ein Brennstoffeinspritzventil ähnlicher Bauart geht auch aus der DE 43 06 073 C1 hervor. Aus dieser Druckschrift ist insbesondere auch eine gehäuseseitige Lagerung des Aktors in einem speziellen Kugelscheibenlager bekannt, um bei einer geringfügigen Nicht-Parallelität der Aktorendflächen eine ganzflächige Anlage des Piezoelektrischen Aktors an dem von diesem beaufschlagten Druckkolben zu erreichen.
Für verschiedene Anwendungen ist es wünschenswert, den in dem Brennraum herrschenden Druck durch einen geeigneten Sensor zu erfassen. Dazu ist es bisher üblich, Drucksensoren als Einzelbauteile an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine vorzusehen und auf diese Weise den Verbrennungsdruck in den Brennräumen der Brennkraftmaschine zu messen. Da heutige Brennkraftmaschinen mehrere Einlaß- und Auslaßventile pro Brennraum aufweisen und ferner bei der Direkteinspritztechnik neben einem Brennstoffeinspritzventil zum direkten Einspritzen des Brennstoffes in den Brennraum der Brennkraftmaschine bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen auch noch eine Zündkerze zum Zünden des Brennstoffs erforderlich ist, ist der an dem Zylinderkopf vorhandene Einbauplatz sehr begrenzt. Da für die als Einzelbauteile ausgebildeten Drucksensoren eine separate Bohrung an dem Zylinderkopf erforderlich ist, stößt die praktische Realisierung einer Druckmessung an direkt in den Brennraum einspritzenden Einspritzanlagen auf Schwierigkeiten.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor- Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Brennstoffeinspritzung und die Druckmessung mittels eines Bauteils erfolgt, das diese Funktionen gemeinsam realisiert. Dabei ist lediglich eine einzige Zylinderkopfbohrung zur Montage der Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination erforderlich und nicht, wie bei bisherigen Lösungen, eine Zylinderkopfbohrung für das Brennstoffeinspritzventil und eine weitere Zylinderkopfbohrung für den Drucksensor. Durch die Einsparung der Drucksensoren als zusätzliches Bauteil lassen sich ferner die Fertigungskosten deutlich reduzieren.
Das Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffeinspritzventil- Drucksensor-Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 5 hat den Vorteil, daß die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils und die Druckerfassung durch ein einziges piezoelektrisches oder magnetostriktives Element vorgenommen wird, das diese beide Funktionen erfüllt. Da die Zumessung des Brennstoffes und die Erfassung des Verbrennungsdrucks nicht gleichzeitig sondern in zueinander versetzten Betriebsphasen erfolgt, kann die Zumessung des Brennstoffs und die Erfassung des Verbrennungsdrucks mit den gleichen Bauteilen zeitlich hintereinander erfolgen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in dem Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor- Kombination bzw. des in dem Anspruch 5 angegebenen Verfahrens möglich.
In vorteilhafter Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jeder Zylinder der Brennkraftmaschine unabhängig daraufhin überprüft werden, ob ein Klopfen z. B. aufgrund undichter Ventile oder eine Zündaussetzung z. B. aufgrund einer nicht funktionstüchtigen Zündkerze auftritt. Dies kann in ein Warnsignal für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs umgesetzt werden, in welchem die mit der erfindungsgemäßen brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination ausgestattete Brennkraftmaschine eingebaut ist.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil-Druck­ sensor-Kombination und
Fig. 2 den Ausschnitt II in Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellungen mit verschiedenen Einzelheiten.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in Fig. 1 beispielsweise dargestellte Brennstoff­ einspritzventil-Drucksensor-Kombination für Brennstoff­ einspritzanlagen zum direkten Einspritzen von Brennstoffin den Brennraum einer Brennkraftmaschine und zum Messen des Drucks in dem Brennraum ist sowohl für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, insbesondere solche, die mit Benzin als Brennstoff arbeiten, als auch für selbst­ zündende Brennkraftmaschinen, insbesondere solche, die mit Diesel-Brennstoffarbeiten, geeignet.
Die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor- Kombination ist mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet und dient zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum 2 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine sowie zum Messen des Drucks, insbesondere des Verbrennungsdrucks, in dem Brennraum 2. Die Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor- Kombination 1 umfaßt einen Ventilschließkörper 3, der mit einer Ventilsitzfläche 4 zu einem Dichtsitz 5 zusammenwirkt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ventilschließkörper 3 einen der Ventilsitzfläche 4 zugewandten, konischen Abschnitt 6 auf, an welchen sich abspritzseitig ein zylinderförmiger Abschnitt 7 anschließt.
Die in der Zeichnung gezeigte Brennstoffeinspritzventil- Drucksensor-Kombination 1 ist in ihrem geöffneten Zustand dargestellt, bei welchem der Ventilschließkörper 3 von der Ventilsitzfläche 4 abgehoben ist und den Dichtsitz 5 freigibt. In dem geschlossenen Zustand des Dichtsitzes 5 liegt der konische Abschnitt 6 des Ventilschließkörpers 3 an der Ventilsitzfläche 4 dichtend an, und der abspritzseitige, zylinderförmige Abschnitt 7 des Ventilschließkörpers 3 ragt in den Brennraum 2 geringfügig hinein. Die abspritzseitige Stirnfläche dient als Druckmeßfläche 8 für die Druckmeßfunktion.
Der Ventilschließkörper 3 geht über einen stromaufwärtigen, zylinderförmigen Abschnitt 9 in eine Ventilnadel 10 über, die die Hubbewegung zwischen dem Ventilschließkörper 3 und einem piezoelektrischen Element 11 vermittelt. Anstatt eines piezoelektrischen Elements 11 kann auch ein magnetostriktives Element in gleicher Weise Verwendung finden.
Das piezoelektrische Element umfaßt einen Keramikkörper mit piezoelektrischen Eigenschaften, der sich bekannterweise bei Beaufschlagung mit einer elektrischen Betriebsspannung je nach Ausrichtung des piezoelektrischen Kristalls ausdehnt oder zusammenzieht und umgekehrt bei Beaufschlagung mit einem Druck
20 eine elektrische Signalspannung erzeugt. Geeignete piezoelektrische Materialien sind z. B. Quarz, Turmalin, Bariumtitanat (BaTiO3) oder spezielle Piezokeramiken, wie beispielsweise ein Bleizirkonat-Bleititanat-System (PbZrO3- PbTiO3). Vorzugsweise in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem piezoelektrischen Element 11 befindet sich eine elektronische Ansteuer- und Auswerteschaltung 12. Die Ansteuer- und Auswerteschaltung 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Befestigungsplatte 13 montiert, die z. B. durch Verschweißen mit einem Gehäuse 14 fest verbunden ist. Ebenfalls mit dem Gehäuse 14 fest verbunden ist ein abspritzseitig angeordneter Ringkörper 15, an welchem eine Keramikscheibe 16 montiert ist, die der thermischen Isolation der Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination 1 gegenüber dem Brennraum 2 der Brennkraftmaschine dient und an welcher die Ventilsitzfläche 4 ausgebildet ist. Die Keramikscheibe 16 und der Ringkörper 15 bilden zusammen einen Ventilsitzkörper, der selbstverständlich auch in vollkommen anderer Weise, insbesondere auch einstückig aus Metall, ausgebildet sein kann. Um den Durchtritt des Brennstoffs zu ermöglichen, sind in der Befestigungsplatte 13 Bohrungen 17 vorgesehen. Das piezoelektrische Element 11 ist vorzugsweise auf der als Hybridschaltung ausgebildeten Ansteuer- und Auswerteschaltung 12 aufgebracht.
Fig. 2 zeigt den Ausschnitt II in Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung, wobei weitere Einzelheiten zu erkennen sind.
Das piezoelektrische Element 11 ist auf die Ansteuer- und Auswerteschaltung 12 vorzugsweise aufgeklebt oder aufgelötet. Das piezoelektrische Element 11 besteht vorzugsweise aus mehreren, gestapelt übereinander angeordneten piezoelektrischen Keramikscheiben, die jeweils an ihrer Ober- und Unterseite mit Elektroden, beispielsweise durch Aufsputtern oder Aufdampfen versehen sind. Die Elektroden sind so gepolt, daß die elektrische Feldstärke in sämtlichen piezoelektrischen Keramikscheiben in der gleichen Richtung gerichtet ist. Durch die gestapelte Anordnung mehrerer piezoelektrischer Keramikscheiben läßt sich ein vergleichsweise großer Hub der Ventilnadel realisieren.
Die Auswerte- und Steuerschaltung ist vorzugsweise als Hybridschaltung ausgeführt, wobei sich auf einem Träger 18 ein Ansteuer- und Auswerte-Chip 19 in Form einer integrierten Schaltung (IC) befindet. Der Ansteuer- und Auswerte-Chip ist über Bonddrähte 20 und 21 mit dem piezoelektrischen Element 11 elektrisch verbunden. Die in Fig. 2 nur ausschnittsweise dargestellte Ventilnadel 10 wird durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Feder, beispielsweise eine Tellerfeder, gegen das piezoelektrische Element 11 gedrückt und an diesem in Anlage gehalten. Zum Öffnen des Dichtsitzes 5 zu Beginn der Brennstoffeinspritz-Phase wird das piezoelektrische Element 11 so angesteuert, daß die auf die Ventilnadel 10 einwirkende Federkraft überwunden wird. Während einer Druckmeß-Phase hingegen wird das piezoelektrische Element 11 mit dem über die Ventilnadel 10 ausgeübten Federdruck und zusätzlich mit dem zu messenden Druck in dem Brennraum 2 der Brennkraftmaschine belastet.
Selbstverständlich bestehen auch andere Möglichkeiten der Montage des piezoelektrischen Elements 11 und der Ansteuer- und Auswerteschaltung 12. Beispielsweise kann das piezoelektrische Element 11 in ähnlicher Weise, wie dies bereits für Klopfsensoren bekannt ist, mittels Kontaktscheiben auf der Ober- und Unterseite kontaktiert werden.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Brennstoff­ einspritzventil-Drucksensor-Kombination 1 ist folgende:
Zu Beginn einer Brennstoffeinspritz-Phase wird das piezoelektrische Element 11 durch die Ansteuer- und Auswerteschaltung 12 so mit einer Betriebsspannung angesteuert, daß der Ventilschließkörper 3 über die Ventilnadel 11 von der Ventilsitzfläche 4 abgehoben wird und somit den Dichtsitz 5 freigibt. Wenn der piezoelektrische Kristall des piezoelektrischen Elements 11 so ausgerichtet ist, daß sich das piezoelektrische Element 11 bei Anlegen einer Betriebsspannung ausdehnt, ist die Betriebsspannung bei diesem geöffneten Zustand des Dichtsitzes 5 abgeschaltet.
In dem geöffneten Zustand des Dichtsitzes 5 wird Brennstoff unmittelbar in den Brennraum 2 der Brennkraftmaschine eingespritzt. Wenn die zuzumessende Brennstoffmenge erreicht ist, wird der Dichtsitz 5 am Ende der Brennstoffeinspritz- Phase geschlossen, indem das piezoelektrische Element 11 durch die Ansteuer- und Auswerteschaltung 12 so mit einer Betriebsspannung beaufschlagt wird, daß sich der über die Ventilnadel 10 mit dem piezoelektrischen Element 11 verbundene Ventilschließkörper 3 an dem Ventilsitz 4 dichtend anlegt. In der nachfolgenden Druckmeß-Phase dient das piezoelektrische Element 11 als Drucksensor. Der auf die Druckmeßfläche 8 des zylindrischen Abschnitts 7 des Ventilschließkörpers 3 einwirkende Druck des Brennraums 2, insbesondere der Verbrennungsdruck nach dem Zünden des zugemessenen Brennstoffs, beaufschlagt über die Ventilnadel 10 das piezoelektrische Element 11. Das piezoelektrische Element 11 wandelt den anliegenden mechanischen Druck in eine elektrische Spannung um, die an nicht näher dargestellten Elektroden des piezoelektrischen Elements 11 abgegriffen und der Ansteuer- und Auswerteschaltung 12 zugeführt wird. Am Ausgang der Ansteuer- und Auswerteschaltung 12 steht ein entsprechendes Druckmeßsignal zur Verfügung.
Das von der erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil Drucksensor-Kombination erfaßte Drucksignal ermöglicht viele vorteilhafte Funktionen. So kann z. B. festgestellt werden, ob der zugemessene Brennstoff ordnungsgemäß zündet, d. h. ob bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine eine dem Brennraum zugeordnete Zündkerze ordnungsgemäß arbeitet oder ob bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine der erforderliche Zünddruck erreicht wird. Ferner kann durch Messen des Verbrennungsdrucks in dem Brennraum 2 überprüft werden, ob die Einlaß- und Auslaßventile des Brennraums 2 ordnungsgemäß dichten und nicht aufgrund einer Undichtheit an den Einlaß- und Auslaßventilen oder auch z. B. an der Zylinderkopfdichtung ein Druckverlust auftritt.
Ein Klopfen der Brennkraftmaschine oder Zündaussetzungen können frühzeitig erkannt werden. Das gemessene Drucksignal kann mittels einer geeigneten elektronischen Schaltung z. B. in eine Warnsignal umgesetzt werden, das dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs, in welchen eine mit den erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventil Drucksensor-Kombinationen ausgestattete Brennkraftmaschine eingebaut ist, angezeigt wird. Das gemessene Drucksignal kann auch in ein Diagnosesystem eingespeist werden, um Defekte der Brennkraftmaschine zu erkennen. Besonders vorteilhaft ist es, daß bei einer Brennkraftmaschine, die mehrere Zylinder aufweist, für jeden Zylinder ohne Zusatzaufwand ein Drucksignal gemessen werden kann, da jedem Zylinder ein konventionelles Brennstoffeinspritzventil zugeordnet ist, das durch die erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil Drucksensor-Kombination ersetzt werden kann. Insbesondere ist eine für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine individuelle Klopfregelung oder Zündaussetzererkennung möglich.
Dabei ist die an dem piezoelektrischen Element 11 gemessene Signalspannung um so größer, je höher der auf die Druckmeßfläche 8 einwirkende Druck des Brennraums 2 ist.
Ferner kann die Laufruhe der Brennkraftmaschine gemessen werden.

Claims (7)

1. Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination (1) für Brennstoffeinspritzanlagen zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine und zum Messen des Drucks in dem Brennraum (2) mit
einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Element (11), einem mit einer Ventilsitzfläche (4) zu einem Dichtsitz (5) zusammenwirkenden Ventilschließkörper (3), der mit dem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Element (11) kraftschlüssig verbunden ist, und
einer elektronischen Ansteuer- und Auswerteschaltung (12), die während einer Brennstoffeinspritz-Phase das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) so ansteuert, daß der von diesem betätigte Ventilschließkörper (3) von der Ventilsitzfläche (4) abhebt und den Dichtsitz (5) öffnet, und die während einer Druckmeß-Phase einen von dem Ventilschließkörper (3) auf das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) übertragenen und von diesem in ein elektrisches Signal gewandelten Druck in dem Brennraum (2) erfaßt.
2. Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (12) eine Hybridschaltung ist, die in unmittelbarer Nachbarschaft des piezoelektrischen oder magnetostriktiven Elements (11) angeordnet ist.
3. Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) und der Ventilschließkörper (3) über eine Ventilnadel (10) miteinander verbunden sind.
4. Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (3) eine Druckmeßfläche (8) aufweist.
5. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffeinspritzventil- Drucksensor-Kombination für Brennstoffeinspritzanlagen zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine und zum Messen des Drucks in dem Brennraum (2), mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Element (11) , einem mit einer Ventilsitzfläche (4) zu einem Dichtsitz (5) zusammenwirkenden Ventilschließkörper (3), der durch das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) betätigbar ist, und einer elektronischen Ansteuer- und Auswerteschaltung (12) mit folgenden Verfahrensschritten:
  • - Öffnen des Dichtsitzes (5) zu Beginn einer Brennstoffeinspritz-Phase, indem das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) durch die Ansteuer- und Auswerteschaltung (12) mit einer Betriebsspannung so beaufschlagt wird, daß der Ventilschließkörper (3) von der Ventilsitzfläche (4) abhebt und den Dichtsitz (5) öffnet,
  • - Schließen des Dichtsitzes (5) am Ende einer Brennstoffeinspritz-Phase, indem die Betriebsspannung für das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) durch die Ansteuer- und Auswerteschaltung (12) geändert wird, und
  • - Erfassen einer Signalspannung an dem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Element (11) durch die Ansteuer- und Auswerteschaltung (12) während einer Druckmeß-Phase, wobei die Signalspannung durch den in dem Brennraum (2) herrschenden und über den Ventilschließkörper (3) auf das piezoelektrische oder magnetostriktive Element (11) einwirkenden Druck hervorgerufen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Erfassen der Signalspannung an dem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Element (11) während der Druckmeß-Phase ein Klopfen und/oder eine Zündaussetzung der Brennkraftmaschine erfaßt wird.
7. Verfahren nach Anspruch G, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder aufweist, denen jeweils eine Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination (1) zugeordnet ist, und
daß das Klopfen und/oder die Zündaussetzung für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine separat erfaßt wird.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19952774A1 (de) * 1999-11-03 2001-05-23 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zum Ablassen von Fluid aus einem System
DE10023556A1 (de) * 2000-05-15 2001-11-29 Festo Ag & Co Piezo-Biegewandler sowie Verwendung desselben
WO2001051797A3 (de) * 2000-01-13 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Steuerventil für einen injektor eines kraftstoffeinspritzsystems für brennkraftmaschinen mit druckerhöhung im steuerraum
DE10228353A1 (de) * 2002-06-25 2004-01-15 Daimlerchrysler Ag Piezo-Sensors-System zur Detektion des Nadelhubs einer Einspritzdüse eines Common-Rail-Injektors
DE10236615A1 (de) * 2002-08-09 2004-02-26 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Erfassen eines den Druck im Brennraum einer mit Direkteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine darstellenden Signals
DE10248694B3 (de) * 2002-10-18 2004-04-08 Email-Cover R. Scholz Gmbh Bodenauslaufventil mit Druckmesssensor für Behälter zur Füllstandserfassung
DE10327147A1 (de) * 2003-06-17 2005-01-05 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur Erfassung eines Zylinderinnendrucks
EP1363820B1 (de) * 2001-02-22 2006-05-24 Continental Teves AG & Co. oHG Ventil, insbesondere für hydraulische kraftfahrzeug-bremsanlagen
DE102005036826A1 (de) * 2005-08-04 2007-02-15 Siemens Ag Kraftstoffinjektor zur Ermittlung des Brennraumdrucks in einer Brennkraftmaschine
EP1961952A1 (de) * 2007-02-22 2008-08-27 Robert Bosch Gmbh Injektor mit Sensormodul sowie Einspritzsystem
DE10032022B4 (de) * 2000-07-01 2009-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Ansteuerspannung für ein Einspritzentil mit einem piezoelektrischen Aktor
DE102011007393B3 (de) * 2011-04-14 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Detektion eines Düsenraumdrucks in einem Injektor und Einspritzsystem
DE102012204251A1 (de) * 2012-03-19 2013-09-19 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems und Kraftstoffeinspritzsystem mit Einspritzventilen mit Piezo-Direktantrieb

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60142818D1 (de) * 2000-05-31 2010-09-30 Denso Corp Piezoelektrisches Bauelement für eine Einspritzvorrichtung
DE10127932A1 (de) * 2001-06-08 2002-12-19 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Steuern von Fluiden sowie Verfahren zur Bestimmung von Drücken
US6598591B2 (en) * 2001-12-18 2003-07-29 Caterpillar Inc Measuring check motion through pressure sensing
US6811093B2 (en) * 2002-10-17 2004-11-02 Tecumseh Products Company Piezoelectric actuated fuel injectors
DE10341335B4 (de) * 2003-09-08 2013-07-11 Continental Automotive Gmbh Anordnung mit Einspritzventil und einer Hülse als Druckübertragungsmittel
DE102004022371A1 (de) * 2004-05-06 2005-12-01 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzventils
JP5064341B2 (ja) * 2007-11-02 2012-10-31 株式会社デンソー 燃料噴射弁及び燃料噴射装置
DE102008031535B3 (de) * 2008-07-03 2010-01-21 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur eines Kraftstoffes eines Einspritzsystems
US9284859B2 (en) 2010-03-19 2016-03-15 Eaton Corporation Systems, methods, and devices for valve stem position sensing
US9708942B2 (en) 2010-03-19 2017-07-18 Eaton Corporation Rocker arm assembly and components therefor
US9938865B2 (en) 2008-07-22 2018-04-10 Eaton Corporation Development of a switching roller finger follower for cylinder deactivation in internal combustion engines
US9581058B2 (en) 2010-08-13 2017-02-28 Eaton Corporation Development of a switching roller finger follower for cylinder deactivation in internal combustion engines
US10415439B2 (en) 2008-07-22 2019-09-17 Eaton Intelligent Power Limited Development of a switching roller finger follower for cylinder deactivation in internal combustion engines
US9228454B2 (en) 2010-03-19 2016-01-05 Eaton Coporation Systems, methods and devices for rocker arm position sensing
US9016252B2 (en) 2008-07-22 2015-04-28 Eaton Corporation System to diagnose variable valve actuation malfunctions by monitoring fluid pressure in a hydraulic lash adjuster gallery
US9291075B2 (en) 2008-07-22 2016-03-22 Eaton Corporation System to diagnose variable valve actuation malfunctions by monitoring fluid pressure in a control gallery
US9038586B2 (en) 2010-03-19 2015-05-26 Eaton Corporation Rocker assembly having improved durability
WO2015134466A1 (en) 2014-03-03 2015-09-11 Eaton Corporation Valve actuating device and method of making same
US20190309663A9 (en) 2008-07-22 2019-10-10 Eaton Corporation Development of a switching roller finger follower for cylinder deactivation in internal combustion engines
US8985074B2 (en) 2010-03-19 2015-03-24 Eaton Corporation Sensing and control of a variable valve actuation system
JP5169951B2 (ja) * 2009-04-03 2013-03-27 株式会社デンソー 燃料噴射弁
JP5265439B2 (ja) * 2009-04-03 2013-08-14 株式会社デンソー 燃料噴射弁
FR2947200B1 (fr) * 2009-06-25 2011-08-19 Prospection & Inventions Outil de pose d'elements de fixation a injecteur de combustible
US11181013B2 (en) 2009-07-22 2021-11-23 Eaton Intelligent Power Limited Cylinder head arrangement for variable valve actuation rocker arm assemblies
US10087790B2 (en) 2009-07-22 2018-10-02 Eaton Corporation Cylinder head arrangement for variable valve actuation rocker arm assemblies
US9194261B2 (en) 2011-03-18 2015-11-24 Eaton Corporation Custom VVA rocker arms for left hand and right hand orientations
US8505365B2 (en) * 2010-03-16 2013-08-13 Eaton Corporation Magnetically coded pressure detection apparatus
US8863569B2 (en) 2010-03-16 2014-10-21 Eaton Corporation Magnetically coded temperature and pressure detection apparatus
US9874122B2 (en) 2010-03-19 2018-01-23 Eaton Corporation Rocker assembly having improved durability
US9885258B2 (en) 2010-03-19 2018-02-06 Eaton Corporation Latch interface for a valve actuating device
DE112011101723B4 (de) 2010-05-20 2020-02-20 Cummins Intellectual Property, Inc. Piezoelektrisches Kraftstoffeinspritzdüsensystem, Verfahren zum Schätzen von Zeitpunktcharakteristika eines Kraftstoffeinspritzereignisses
US9086041B2 (en) 2011-01-19 2015-07-21 Cummins Intellectual Property, Inc. Fuel injector having a piezoelectric actuator and a sensor assembly
USD750670S1 (en) 2013-02-22 2016-03-01 Eaton Corporation Rocker arm
WO2015136661A1 (ja) * 2014-03-13 2015-09-17 株式会社島津製作所 駆動装置及びそれを用いたバルブ並びに駆動装置の原位置検出方法
DE102015207307A1 (de) * 2015-04-22 2016-10-27 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
US20170138288A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 General Electric Company System for monitoring internal pressure of engine combustion chambers
CN111810308B (zh) * 2020-07-14 2023-09-22 合肥工业大学 一种发动机辅助燃料喷射控制方法
CN113945306B (zh) * 2021-10-08 2023-07-28 哈尔滨工程大学 一种测量发动机进排气阀落座力的传感器及测量方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3194162A (en) * 1962-11-15 1965-07-13 Clevite Corp Piezoelectric fuel injector
US3589345A (en) * 1969-07-16 1971-06-29 Physics Int Co Electromechanical control system
JPS57159939A (en) * 1981-03-30 1982-10-02 Nissan Motor Co Ltd Electronic controller of fuel injection amount in fuel injection internal combustion engine
DE3130238A1 (de) * 1981-07-31 1983-02-17 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart "drucksensor fuer brennkraftmaschinen"
GB2145153B (en) 1983-08-13 1987-07-01 Bosch Gmbh Robert Fuel injections for i.c. engines
JPS63143361A (ja) * 1986-12-04 1988-06-15 Aisan Ind Co Ltd インジエクタ用バルブの制御方法
US6155212A (en) * 1989-06-12 2000-12-05 Mcalister; Roy E. Method and apparatus for operation of combustion engines
NL9000802A (nl) * 1990-04-05 1991-11-01 Texas Instruments Holland Sensor voor het meten van de druk van een medium, in het bijzonder voor het meten van de wisselende druk in een dieselinspuitpomp.
JP2861233B2 (ja) * 1990-04-11 1999-02-24 トヨタ自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火機関の機関制御装置
DE4306073C1 (de) 1993-02-26 1994-06-01 Siemens Ag Zumeßvorrichtung für Fluide
DE4325904C2 (de) * 1993-08-02 1995-07-20 Daimler Benz Ag Für eine Dieselbrennkraftmaschine vorgesehene Kraftstoffeinspritzanlage mit einer den Kraftstoff fördernden Hochdruckpumpe in eine gemeinsame Versorgungsleitung (Common-Rail) für alle Einspritzdüsen
DE19500706C2 (de) 1995-01-12 2003-09-25 Bosch Gmbh Robert Zumeßventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen
JP3809919B2 (ja) 1995-06-09 2006-08-16 株式会社日立製作所 シリンダ内圧検出装置
DE19727992C2 (de) * 1997-07-01 1999-05-20 Siemens Ag Ausgleichselement zur Kompensation temperaturbedingter Längenänderungen von elektromechanischen Stellsystemen

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19952774A1 (de) * 1999-11-03 2001-05-23 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zum Ablassen von Fluid aus einem System
DE19952774B4 (de) * 1999-11-03 2004-03-11 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zum Ablassen von Fluid aus einem System
WO2001051797A3 (de) * 2000-01-13 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Steuerventil für einen injektor eines kraftstoffeinspritzsystems für brennkraftmaschinen mit druckerhöhung im steuerraum
DE10023556A1 (de) * 2000-05-15 2001-11-29 Festo Ag & Co Piezo-Biegewandler sowie Verwendung desselben
DE10032022B4 (de) * 2000-07-01 2009-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Ansteuerspannung für ein Einspritzentil mit einem piezoelektrischen Aktor
EP1363820B1 (de) * 2001-02-22 2006-05-24 Continental Teves AG & Co. oHG Ventil, insbesondere für hydraulische kraftfahrzeug-bremsanlagen
DE10228353A1 (de) * 2002-06-25 2004-01-15 Daimlerchrysler Ag Piezo-Sensors-System zur Detektion des Nadelhubs einer Einspritzdüse eines Common-Rail-Injektors
DE10236615A1 (de) * 2002-08-09 2004-02-26 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Erfassen eines den Druck im Brennraum einer mit Direkteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine darstellenden Signals
DE10248694B3 (de) * 2002-10-18 2004-04-08 Email-Cover R. Scholz Gmbh Bodenauslaufventil mit Druckmesssensor für Behälter zur Füllstandserfassung
DE10327147A1 (de) * 2003-06-17 2005-01-05 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur Erfassung eines Zylinderinnendrucks
DE102005036826B4 (de) * 2005-08-04 2007-04-26 Siemens Ag Kraftstoffinjektor zur Ermittlung des Brennraumdrucks in einer Brennkraftmaschine
DE102005036826A1 (de) * 2005-08-04 2007-02-15 Siemens Ag Kraftstoffinjektor zur Ermittlung des Brennraumdrucks in einer Brennkraftmaschine
EP1961952A1 (de) * 2007-02-22 2008-08-27 Robert Bosch Gmbh Injektor mit Sensormodul sowie Einspritzsystem
DE102011007393B3 (de) * 2011-04-14 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Detektion eines Düsenraumdrucks in einem Injektor und Einspritzsystem
WO2012139854A1 (de) * 2011-04-14 2012-10-18 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur detektion eines düsenraumdrucks in einem injektor und einspritzsystem
CN103459827A (zh) * 2011-04-14 2013-12-18 大陆汽车有限公司 用于探测喷射器中的喷嘴室压力的方法和喷射系统
CN103459827B (zh) * 2011-04-14 2016-08-10 大陆汽车有限公司 用于探测喷射器中的喷嘴室压力的方法和喷射系统
DE102012204251A1 (de) * 2012-03-19 2013-09-19 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems und Kraftstoffeinspritzsystem mit Einspritzventilen mit Piezo-Direktantrieb
DE102012204251B4 (de) * 2012-03-19 2013-12-12 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems und Kraftstoffeinspritzsystem mit Einspritzventilen mit Piezo-Direktantrieb
US9556839B2 (en) 2012-03-19 2017-01-31 Continental Automotive Gmbh Method for operating a fuel injection system and fuel injection system comprising fuel injection valves with a piezo direct-drive

Also Published As

Publication number Publication date
DE59914671D1 (de) 2008-04-17
KR20010021772A (ko) 2001-03-15
EP1030969A1 (de) 2000-08-30
US6318342B1 (en) 2001-11-20
WO1999067528A1 (de) 1999-12-29
JP2002519562A (ja) 2002-07-02
EP1030969B1 (de) 2008-03-05

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