DE2639262A1 - DEVICE FOR CONTROLLING A FUEL INJECTOR OF INDUSTRIAL APPLICATION - Google Patents
DEVICE FOR CONTROLLING A FUEL INJECTOR OF INDUSTRIAL APPLICATIONInfo
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Description
Vorrichtung zur Regelung einer Kraftstoffeinspritzdüse industrieller AnwendungDevice for regulating a fuel injection nozzle industrial application
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung des Ansaughubs einer elektromagnetisch betätigten Kraftstoff-Einspritzdüse oder einer mechanischen oder elektromechanischen Dosiervorrichtung industrieller Anwendung zum Erhalt einer gegebenen Ansprechzeit.The invention relates to a device for regulating the suction stroke of an electromagnetically actuated Fuel injection nozzle or a mechanical or electromechanical metering device of industrial application to obtain a given response time.
Handelsübliche, elektromagnetisch betätigte Einspritzdüsen sind gewöhnlich von guter technischer Qualität, weisen jedoch eine nicht unbeträchtliche Dispersion bei geringem Kraftstoffdurchsatz auf. Im allgemeinen schlagen die Herstellerfirmen für Einspritzdüsen eine Dispersion von mindestens - 3 % für geringe Durchsätze gegenüber dem Nominaldurchsatz vor.Commercially available, electromagnetically actuated injection nozzles are usually of good technical quality, but have a not inconsiderable dispersion with a low fuel throughput. In general, the manufacturing companies propose a dispersion of at least Injector - 3% for low flow rates in relation to the nominal throughput.
In Anbetracht der Entwicklung der Anti-Pollutions-Normen und der Verminderung im Verbrauch bei Motoren mit geregelter Zündung scheint die Verbrennung mit einem schwach angereicherten Gemisch eine Lösung für die beiden obengenannten Probleme darzustellen. Die Kehrseite dieser Technik liegt in der erforderlichen großen Präzision bei der Steuerung der Kraftstoffdurchsätze, um die Dispersion in der Funktion von einem Motor zum anderen auf ein Minimum einzuschränken.In view of the development of anti-pollution standards and the reduction in consumption in engines with regulated ignition Combustion with a weakly enriched mixture appears to provide a solution to both of the above problems. The downside of this technique is the great precision required to control fuel flow rates, to keep the dispersion in function from one engine to another to a minimum.
Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung und eine Funktionsmethode für diese Vorrichtung vorzuschlagen, "bei der die Regelung der elektromagnetischen Einspritzdüsen eine Dispersion von - 1 % für die schwächsten Kraftstoffdurchsätze garantiert, wobei diese Methode den Vorteil hat, die Herstellungskosten der Düse nicht zu erhöhen.The aim of the invention is to propose a device and a function method for this device, "in which the control of the electromagnetic injectors, a dispersion of - guaranteed 1% for the most vulnerable fuel flow rates, this method has the advantage of not increasing the manufacturing costs of the nozzle.
Dieses Ziel wird durch eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß erreicht, die eine Kette von technischen Einrichtungen umfaßt, und zwar: eine Kraftstoff zufuhr zu der zu regelnden Einspritzdüse mit einem Durchflußmesser zur kontinuierlichen Messung des Kraftstoffdurchsatzes, einem Parameter, von dem die Regelung der Einspritzdüse abhängig ist; eine Maschine, wie z.B. eine Bördelmaschine, Tiefziehvorrichtung, Presse, Schleifmaschine, Fräsmaschine oder Drehbank, die mindestens eine Seite und damit den Durchsatz der Einspritzvorrichtung unter Kontrolle hält; ein Steuerelement der Leistungsorgane, das durch automatische, externe Mittel kontrollierbar ist, wie z.B. eine Fluid-Druckleitung, welche das Kontrollorgan der einen Seite steuert oder jedes beliebige andere elektrische oder hydromechanische Mittel, das denselben Zweck erfüllt sowie eine elektronische Steuervorrichtung zum TaktenThis object is achieved according to the invention by a device of the type mentioned in the opening paragraph, which comprises a chain of technical Means comprises, namely: a fuel supply to the injector to be regulated with a flow meter for continuous Measurement of the fuel flow, a parameter on which the regulation of the injector depends; a machine, such as a flanging machine, deep-drawing device, Press, grinding machine, milling machine or lathe, the at least one side and thus the throughput of the injection device keeps under control; a control element of the performance organs that can be controlled by automatic, external means is, such as a fluid pressure line, which controls the control member of one side or any other electrical or hydromechanical means, the same Purpose fulfilled as well as an electronic control device for clocking
- der Funktion der Einspritzdüse- the function of the injector
- der Sicherheits-Magnetventile zum Speisen oder Entladen der Steuerelemente der Leistungsorgane- the safety solenoid valves for feeding or discharging the control elements of the power organs
- der Pumpen zum Unt erdruckset ζ en der Kraftstoffzufuhr und des steuernden Fluids der Leistungsorgane.- the pumps for pressurizing the fuel supply and the controlling fluids of the power organs.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine graphische Darstellung des Durchsatzes einer Ein-Fig. 1 is a graphical representation of the throughput of a single
709812/0729 "3 "709812/0729 " 3 "
spritzdüse mit Kugelventil in Abhängigkeit von ihrer Öffnungszeit;spray nozzle with ball valve depending on their Opening time;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Ansprechzeit einer Einspritzdüse mit Kugelventil in Abhängigkeit vom Ansaughub in Mikron;Figure 2 is a graph of the response time of an injector with ball valve depending on the suction stroke in microns;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung der Einspritzdüse in industrieller Anwendung; 3 shows an embodiment of the control device according to the invention the injection nozzle in industrial application;
Fig. 4- ein Ausführungsbeispiel eines elektromechanischen Druckreglers als Teil der Regelvorrichtung der Fig. 3.Fig. 4- an embodiment of an electromechanical pressure regulator as part of the control device of FIG. 3.
Der Durchsatz einer Einspritzdüse mit elektromagnetischer Steuerung der öffnung steht in linearer Funktion zu ihrer Öffnungszeit. Die in Fig. 1 dargestellte, für diesen Durchsatz repräsentative Gerade kann mittels ihrer Ueigung und ihrer Abszisse am Anfang definiert werden, welche der elektromechanischen Ansprechzeit To entspricht.The throughput of an injection nozzle with electromagnetic control of the opening is a linear function of its opening time. The straight line shown in FIG. 1, which is representative of this throughput, can by means of its inclination and its The abscissa can be defined at the beginning, which corresponds to the electromechanical response time To.
Die Neigung (Steigung ist hauptsächlich abhängig von dem Antriebsdruck des Kraftstoffs und von dem Querschnitt der Ausgangsöffnung. Die Ansprechzeit To hängt ab von der Konzeption der Einspritzdüse, von der Stärke des Magnetfeldes und insbesondere vom Luftspalt, der zwischen dem Weicheisenkern und dem Verschlußorgan besteht, d.h. vom Ansaughub.The slope (slope is mainly dependent on the drive pressure of the fuel and of the cross section of the outlet opening. The response time To depends on the design the injection nozzle, the strength of the magnetic field and in particular the air gap between the soft iron core and the Closure element, i.e. from the suction stroke.
Daher ist es angebracht, den Wert des Insaughubs nur in Abhängigkeit von den tatsächlichen Durchsatz-Meßwerten zu bestimmen, welche an der Düse im Verlauf der Regelung abgenommen werden. Dies ist in der Tat die einzige Methode, die eine umfassende Korrektur der verschiedenen geometrischen und magnetischen Abweichungen gestattet, wie sie aus der Betrachtung der Kurve in Fig. 2 ersichtlich sind.Therefore, it is appropriate to only depend on the value of the intake stroke to determine from the actual throughput measured values, which are taken at the nozzle in the course of the control. In fact, this is the only method that allows a comprehensive correction of the various geometric and magnetic Deviations are permitted, as can be seen from the consideration of the curve in FIG.
Gemäß der Darstellung der Fig. 3 umfaßt die Vorrichtung zur Regelung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse: einen Einspritzkreislauf herkömmlicher Art, der bereits kommerziell an Kraftfahrzeugen verwendet wird und besteht aus: einem Tank 1; einer elektrisch betätigten Druckpumpe 2; einem Filter 3»As shown in FIG. 3, the device for controlling the fuel injection nozzle according to the invention comprises: one Injection circuit of a conventional type already in commercial use on automobiles and consisting of: a tank 1; an electrically operated pressure pump 2; a filter 3 »
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einem Druckregler 4- mit Rückleitung zum Tank 1; einer Einspritzdüse 6, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu regeln ist; einen Rückführkreislauf 21 für den eingespritzten Kraftstoff zum Tank 1 sowie ein den Einspritzkreislauf isolierendes Magnetventil 22; eine hydraulische Presse, die umfaßt: einen Hydrauliktank 12, der ein fließfähiges Medium schwacher Viskosität enthält; eine Hydraulikpumpe 13 niedrigen Drucks; ein in Reihe angeordnetes Filter 14; einen Druckregler 15» der im einzelnen später noch in bezug auf Pig. M- "beschrieben wird; ein Magnetventil 19, durch das entweder ein Hydraulikkolben 16 mit dem Hydraulik-Tank 12 über eibie Rückleitung 20 in Kommunikation gebracht werden kann, um den Druck in der Arbeitskammer 16a des Kolbens 16 zu vermindern oder aber ein Hydraulikkreis 23 in Kommunikation mit dem Hydraulikkolben 16 über einen Düsenansatz 26 oder eine elektromagnetisch gesteuerte Einspritzdüse, wodurch hingegen der Druck in der Arbeitskammer 16a des Kolbens 16 vergrößert werden kann; einen hydraulischen Empfangszylinder 17, der den Körper des Hydraulikkolbens 16 darstellt, der unter Einwirkung einer Rückholfeder 18 steht; eine Auffangleitung 24 für die eingespritzte Flüssigkeit; schließlich einen Haltekörper 10 der Einspritzdüse 6, der eine Kraftstoffzuführleitung 25 zur Düse 6 umfaßt. a pressure regulator 4- with return line to tank 1; an injection nozzle 6, which is to be regulated according to the method according to the invention; a return circuit 21 for the injected fuel to the tank 1 and a solenoid valve 22 isolating the injection circuit; a hydraulic press comprising: a hydraulic tank 12 containing a low viscosity fluid medium; a low pressure hydraulic pump 13; a filter 14 arranged in series; a pressure regulator 15 which will be described in detail later with reference to Pig. M- "; a solenoid valve 19, through which either a hydraulic piston 16 can be brought into communication with the hydraulic tank 12 via a return line 20 in order to reduce the pressure in the working chamber 16a of the piston 16 or a hydraulic circuit 23 in Communication with the hydraulic piston 16 via a nozzle attachment 26 or an electromagnetically controlled injection nozzle, whereby, on the other hand, the pressure in the working chamber 16a of the piston 16 can be increased; a hydraulic receiving cylinder 17, which represents the body of the hydraulic piston 16, which is under the action of a return spring 18 A collecting line 24 for the injected liquid and finally a holding body 10 of the injection nozzle 6, which comprises a fuel supply line 25 to the nozzle 6.
Die Vorrichtung zur Regelung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse zur industriellen Anwendung umfaßt außerdem eine Steuer- und Meßeinheit. Die Meßeinheit besteht aus: einem Durchfluß-Meßfühler 5 und einem elektronischen Schaltkreis zur Datenverarbeitung, der in dem elektrischen Gehäuse 8 zur Speisung der Einspritzdüse 6 eingegliedert ist sowie verschiedene elektrische Steuerorgane. Die Steuereinheit umfaßt im wesentlichen das Gehäuse 8, dessen Funktionen die folgenden sind:The device for regulating the fuel injection nozzle according to the invention for industrial use also includes a control and measuring unit. The measuring unit consists of: one Flow sensor 5 and an electronic circuit for data processing, which is incorporated in the electrical housing 8 for feeding the injection nozzle 6, as well as various electrical controls. The control unit essentially comprises the housing 8, the functions of which are as follows are:
- es verarbeitet die vom Durchflußmesser 5 abgegebenen Daten und wertet sie aus;- It processes the data delivered by the flow meter 5 and evaluate them;
- es umfaßt die manuellen und/oder automatischen Steuerorgane- it includes manual and / or automatic controls
70981 2/0729 ~ 5 "70981 2/0729 ~ 5 "
der Pumpen 2 und 13, der Magnetventile 19 und 22 zum Laden und Entladen des Zylinders 17 und zum Isolieren der Kraftstoffzuleitung der zu regelnden Einspritzdüse 6;the pumps 2 and 13, the solenoid valves 19 and 22 for loading and unloading the cylinder 17 and for isolation the fuel supply line to the injector 6 to be controlled;
- es regelt die Einspritzdüse 6;- It regulates the injector 6;
- es "beinhaltet die elektrische Regelung der Einspritzdüse 6 mit Zeitverzögerung für die automatische Füllabfolge und Betätigung;- it "contains the electrical regulation of the injector 6 with time delay for the automatic filling sequence and actuation;
- es steuert den elektromechanischen Druckregler 15 des Hydraulikkreises 23, 24, 17, 20*- It controls the electromechanical pressure regulator 15 des Hydraulic circuit 23, 24, 17, 20 *
Im folgenden wird das Ausführungsbeispiel des elektromechanischen Druckreglers 15 des Hydraulikkreises in "bezug auf Fig.4· beschrieben:In the following, the exemplary embodiment of the electromechanical pressure regulator 15 of the hydraulic circuit will be described with reference to FIG. described:
Dieser elektromechanische Druckregler 15 umfaßt: ein Gehäuse 31; eine Kraftstoffzuleitung 32; einen Kraftstoffabfluß 33; eine den Ladeverlust des Reglers ausgleichende Regelscheibe 34·· Die Scheibe 34- ist auf einer mit den Magnetkernen 36 und 37 fest verbundenen Membran 35 angebracht; die Magnetkerne sind von einer Feder 39 gehalten und im Innern eines Solenoids 40 angebracht.This electromechanical pressure regulator 15 comprises: a housing 31; a fuel supply line 32; a fuel drain 33; a regulating disc 34 compensating for the charge loss of the regulator. The disc 34- is on one with the magnetic cores 36 and 37 firmly attached membrane 35; the magnetic cores are held by a spring 39 and inside a solenoid 40 attached.
Der elektromechanische Druckregler 15 funktioniert wie folgt: die Membran 35 wird unter Einwirkung des geregelten Drucks des Kraftstoffs Pc, des atmosphärischen Drucks Pa und der elektromagnetischen Kraft Fm, die durch das Fließen eines elektrischen Stroms im Solenoid 4-0 entsteht, in ausgeglichenem Zustand gehalten; da die Magnetkraft Fm vom Wert der elektrischen Stromstärke im Solenoid 4O abhängig ist, versteht es sich, daß man den Wert des Regeldrucks für den Kraftstoff beeinflussen kann, indem man den Wert der Intensität der Erregung des Solenoids 40 beeinflußt.The electromechanical pressure regulator 15 functions as follows: the membrane 35 is under the action of the regulated pressure of the fuel Pc, the atmospheric pressure Pa and the electromagnetic force Fm generated by the flow of a electric current is generated in the solenoid 4-0, kept in a balanced state; since the magnetic force Fm depends on the value of the electrical Amperage in the solenoid 4O is dependent, it goes without saying that the value of the control pressure for the fuel by influencing the value of the intensity of the excitation of the solenoid 40.
Die praktische Ausführung des Regelvorgangs des Ansaughubs einer Einspritzdüse geht wie folgt vor sich:The practical implementation of the control process for the intake stroke of an injector is as follows:
- 6 709812/0729 - 6 709812/0729
Zuerst wird die Einspritzdüse 6 eingebaut, die man in der Regelpresse 16,17 regeln muß, indem man die Einspritzdüse in den Halter 10 des Düsenkörpers einführt. Die Einspritzdüse hat in eingebautem und betriebsfertigem Zustand einen Hub, der um 0,4 bis 0,5 m/m größer ist als der angenommene Wert nach der Regelung und der theoretisch 110 Mikron beträgt. Der Hydraulikkolben 16 wird mit der Fase der Einspritzdüse in Kontakt gebracht. Das Ausschalten wird durch die Funktion des elektrischen Schaltkreises 8 bewirkt. Die Einspritzdüse 6 wird durch das Auffüllen durchspült und 10 Sek. gereinigt, und zwar unter folgenden Bedingungen, die nicht einschränkend zu verstehen sind.First, the injection nozzle 6 is installed, which must be regulated in the control press 16, 17 by adjusting the injection nozzle into the holder 10 of the nozzle body. When installed and ready for use, the injection nozzle has a Stroke that is 0.4 to 0.5 m / m greater than the assumed value according to the regulation and which is theoretically 110 microns. The hydraulic piston 16 is brought into contact with the chamfer of the injection nozzle. It is switched off by the function of the electrical circuit 8 causes. The injection nozzle 6 is rinsed by filling and cleaned for 10 seconds, under the following conditions, which are not to be understood as restrictive.
- Druck der Kraftstoffzufuhr: 2 bar- Fuel supply pressure: 2 bar
- Frequenz: 50 Hertz- Frequency: 50 Hertz
- Einspritzzeit: 8 ms- Injection time: 8 ms
Nach der Durchspülung der Einspritzdüse führt die elektronische Steuereinheit das folgende Programm durch, das als nicht einschränkendes Beispiel gedacht ist:After purging the injector, the electronic control unit executes the following program, which is called not restrictive example is intended:
a) Inbetriebsetzen der Einspritzdüse in der Meßphase unter folgenden Bedingungen:a) Putting the injection nozzle into operation in the measuring phase under the following conditions:
- Frequenz: 50 Hertz- Frequency: 50 Hertz
- Öffnungszeit: 2 ms- Opening time: 2 ms
- Druck des zugeführten Kraftstoffs: 2 bar- Pressure of the fuel supplied: 2 bar
b) Eine Sekunde Wartezeit.b) Wait for one second.
c) Anfang der Durchsatzmessung.c) Start of throughput measurement.
d) Integrierung der vom Durchsatzmesser 5 gelieferten Meßwerte während fünf Sekunden.d) Integration of the measured values supplied by the throughput meter 5 for five seconds.
e) Ende der Messung.e) End of measurement.
Wenn der Wert des Durchsatzes zu hoch bleibt, so steuert der Rechner 8 die Öffnung des Magnetventils 19 derart, daß der Hydrauliktank 17 unter Druck aufgefüllt wird und der Hydraulikkolben 16 in der Presse nach oben gestoßen wird, so daß die Fase der Einspritzdüse 6 in ihrem Sitz weiter zurückge-If the value of the throughput remains too high, the computer 8 controls the opening of the solenoid valve 19 so that the Hydraulic tank 17 is filled under pressure and the hydraulic piston 16 is pushed up in the press, so that the bevel of the injection nozzle 6 in its seat further back
709812/0729 _ 7 _709812/0729 _ 7 _
drängt wird und damit den Hub der Kugel einschränkt. Das Vorrücken des Plateaus des Hydraulikkolbens der Presse 16 kann proportional zur Abweichung E zwischen dem tatsächlichen Durchsatz und dem Durchsatz-Sollwert programmiert werden, so daß die Regelzeit herabsetzbar ist.is pushing and thus restricts the stroke of the ball. The advancement of the plateau of the hydraulic piston of the press 16 can be programmed proportionally to the deviation E between the actual throughput and the throughput setpoint so that the control time can be reduced.
Wenn eine Verminderung des Hubs der Kugel erzielt worden ist, geht das Programm wieder auf die Phase d zurück, bis die Abweichung E als Absolutwert kleiner wird als ein vorbestimmter Bezugswert. Das Programm kann dann zum nächsten Schritt übergehen:When a reduction in the stroke of the ball has been achieved, the program goes back to phase d until the deviation E as an absolute value becomes smaller than a predetermined reference value. The program can then move on to the next Skip step:
f) Die elektronische Einheit 8 stellt die Pumpen 2 und 15 ab, schließt das Magnetventil 22, um die Kraftstoff zuführleitung und die Einspritzdüse zu isolieren, unterbricht die Steuerung der Düse, schließt das Magnetventil 19, welches das Heruntergehen das Plateaus 16 durch das Ausfließen des in der Arbeitskammer 16a enthaltenen Fluids ermöglicht, so daß die geregelte Einspritzdüse freigegeben wird.f) The electronic unit 8 turns off pumps 2 and 15, closes the solenoid valve 22 to the fuel supply line and isolating the injector, interrupts the control of the nozzle, closes the solenoid valve 19, which the going down the plateau 16 is made possible by the outflow of the fluid contained in the working chamber 16a, so that the regulated injector is released.
Die Vorrichtung zur Steuerung des Ansaughubs einer elektromagnetischen Einspritzdüse industrieller Anwendung oder einer mechanischen oder elektromechanischen Dosiervorrichtung zum Erhalt einer gegebenen Ansprechzeit wurde so dargestellt, daß hierbei eine hydraulische Presse 10, 16, 17 mindestens einseitig auf die Einspritzdüse einwirkt und sie damit deren Durchsatz verändern kann. Selbstverständlich kann man die Presse durch jede andere äquivalente Maschine ersetzen, welche denselben Zweck erfüllt, wie z.B. Bördelmaschinen, Tiefziehvorrichtungen, Schleifmaschinen, Fräsmaschinen, Drehbänke etc.The device for controlling the suction stroke of an electromagnetic Injection nozzle for industrial use or a mechanical or electromechanical metering device for Receipt of a given response time was shown in such a way that here a hydraulic press 10, 16, 17 at least acts unilaterally on the injection nozzle and can thus change its throughput. Of course you can use the press Replace with any other equivalent machine that fulfills the same purpose, e.g. flanging machines, deep-drawing devices, Grinding machines, milling machines, lathes etc.
709812/0729709812/0729
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |