DE3024424A1

DE3024424A1 - FUEL INJECTION VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DE3024424A1
Application number: DE19803024424
Authority: DE
Inventors: Karl 7148 Remseck Hofmann; Bernhard Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen Kaczynski; Odon Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Kopse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-06-28
Publication date: 1982-01-21
Also published as: JPH0222233B2; EP0042915A3; DE3164663D1; EP0042915A2; JPS5732052A; EP0042915B1

Description

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Bö/Jä 13.6.1980Bö / Jä 13.6.1980

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Fuel injection valve for internal combustion engines State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Der Spritzbeginn einer Kraftstoffeinspritzanlage wird genau nur an dem Kraftstoffeinspritzventil selbst gemessen. Aus diesem Grunde werden erhebliche Aufwendungen gemacht, um Geber zu entwickeln, die sich unmittelbar an dem Kraftstoffeinspritzventil befinden. Aufgrund der schlanken Bauweise und der geringen Hübe der beweglichen Teile in dem Ventil ist es sehr viel schwieriger, an dem Kraftstoffeinspritzventil selbst als beispielsweise an der Einspritzpumpe den Spritzbeginn zu messen. Bei einem bekannten, gemäß der Gattung des Hauptanspruchs ausgestatteten Einspritzventil ist eine Induktionsspule in einem vom Kraftstoff gefüllten Innenraum des Kraftstoffeinspritzventils getrennten Raum angeordnet, wobei die Ventilnadel eine mit einem Permanentmagneten versehene Verlängerung aufweist, die durch eine Buchse aus dem kraftstoffgefüllten Innenraum in den Kernbereich der Induktionsspule geführt wird. EinThe invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of the main claim. The start of injection Fuel injection system is accurate only on the fuel injection valve measured yourself. For this reason, considerable efforts are made to develop donors, which are located directly on the fuel injection valve. Due to the slim design and the small strokes of the moving parts in the valve it is much more difficult to attach to the fuel injector even than measuring the start of injection, for example, on the injection pump. In a known, according to the genre The injector equipped with the main claim is an induction coil in a fuel-filled one Interior of the fuel injection valve arranged separate space, the valve needle with a permanent magnet has provided extension, which through a socket from the fuel-filled interior in the core area of the induction coil is guided. A

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Hauptproblem ist dabei die Abdichtung und die Baugröße des Kraftstoff einspritzventil.The main problem is the seal and the size of the fuel injector.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat denl·- gegenüber den Vorteil, daß es sich ohne Änderung der äußeren Form und der Abmessungen serienmäßiger Kraftstoffeinspritzventile verwirklichen lasse.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the over the advantage that there is no change in the external shape and dimensions of standard fuel injection valves realize.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the fuel injection valve specified in the main claim possible.

Zeichnungdrawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der Beschreibung näher besehrieben. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Schnittes eines sich nach außen unter Kraftstoffdruckeinwirkung öffnenden Kraftstoffeinspritzventils und Fig. 2 eine demgegenüber abgewandelte Ausführungsform.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail in the description. 1 shows a first exemplary embodiment of the invention on the basis of a section of an outwardly Fuel injection valve opening under the action of fuel pressure and FIG. 2 shows a modified version Embodiment.

Description of the embodiment

In Fig. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt mit einem Ventilkörper 2, dem eine nach außen öffnende Ventilnadel 3 zugeordnet ist. Zwischen einem flanschartig ausgestalteten Teil 4 des'Ventilkörpers und einem Federteller in Form einer Anschlag-In Fig. 1, a fuel injection valve is in longitudinal section shown with a valve body 2 to which an outwardly opening valve needle 3 is assigned. Between a flange-like part 4 of the valve body and a spring plate in the form of a stop

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hülse 5 ist eine Druckfeder 7 eingespannt, durch die die Ventilnadel in Schließstellung gehalten wird. Dazu ist die Anschlaghülse 5 über einen Haltering 8 mit dem kopfartig ausgebildeten Ende 9 der Ventilnadel gekoppelt. Der Ventilnadelkopf 9 wird dabei durch eine nicht weiter dargestellte Einführbohrung durch den* Haltering durchgeführt und nach der Durchführung in eine Einraststellung gebracht. Der Haltering 8 ragt über den Ventilnadelkopf 9 hinaus und bildet dort einen Ring 11, dessen Stirnfläche 12 senkrecht zur Achse der Ventilnadel 3 liegt und einen parallelen Spalt 14 mit der Stirnseite 15 eines sich anschließenden Anschlußstutzsns 17 bildet. Dieses ist in einen hülsenförmigen Ventilträger 18 eingeschraubt und liegt am äußeren Rand der Stirnseite 15 über einen Distanzring 19 dicht an einer Schulter 20 an der Innenseite des Ventilträgers an, so daß zwischen Planschteil 4 und Stirnseite 15 ein kraftstoffgefüllter Innenraum 22 dicht eingeschlossen wird. Der Ventilkörper 2 wird dabei über den Planschteil 4 mittels einer überwurfmutter 23 dicht auf die Stirnseite des Ventilträgers l8 gepreßt.sleeve 5 is a compression spring 7 clamped through the the valve needle is held in the closed position. For this purpose, the stop sleeve 5 is via a retaining ring 8 with the head-like end 9 of the valve needle coupled. The valve needle head 9 is passed through an insertion hole (not shown) through the retaining ring and after the implementation in a locking position brought. The retaining ring 8 protrudes beyond the valve needle head 9 and there forms a ring 11, the End face 12 is perpendicular to the axis of the valve needle 3 and a parallel gap 14 with the end face 15 of an adjoining connection socket 17 forms. This is screwed into a sleeve-shaped valve carrier 18 and lies on the outer edge of the end face 15 via a spacer ring 19 close to a shoulder 20 on the inside of the valve support, so that between the face part 4 and face 15 a fuel-filled Interior 22 is tightly enclosed. The valve body 2 is in this case over the splash part 4 by means of a union nut 23 pressed tightly onto the face of the valve support l8.

Damit die Rechtwinkeligkeit der Lage des Halterings bzw. der Stirnfläche zur Achse der Ventilnadel gewährleistet ist, weist die Anschlaghülse 5 ein Führungsteil 25 auf, das ein Paßstück 26 der Ventilnadel umfaßt.This ensures the perpendicularity of the position of the retaining ring or the end face to the axis of the valve needle is, the stop sleeve 5 has a guide part 25 which comprises a fitting piece 26 of the valve needle.

Der Anschlußstutζen weist in üblicher Ausgestaltung ein Anschlußgewinde 27 zum Anschluß einer Hochdruckrohrleitung und eine Zulaufbohrung 28 auf, die an der Stirnseite 15 des Anschlußstutzens in den Innenraum 22 mündet. Der gesamte Anschlußstutzen 17 ist aus magnetisierbarem Material wie Weicheisen hergestellt und ist über ein Einschraubgewinde 35 mit dem Ventilträger 18 verbunden.The connection stub has a customary design Connection thread 27 for connecting a high-pressure pipeline and an inlet bore 28 on the end face 15 of the connecting piece opens into the interior 22. The entire connecting piece 17 is made of magnetizable Material such as soft iron and is connected to the valve carrier 18 via a screw-in thread 35.

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Im Bereich zwischen Einschraubgewinde 35 und Distanzring 19, der aus magnetisch nicht leitendem Material gefertigt ist, ist in einer Ausnehmung 36 am Umfang des Anschlußstutzens 17 eine Induktionsspule 37 angeordnet, deren Anschlußdrähte 38 durch eine im Bereich des Einschraubgewindes 35 im Anschlußstutzen vorgesehene NutIn the area between screw-in thread 35 and spacer ring 19, which is made of magnetically non-conductive material is made, an induction coil 37 is arranged in a recess 36 on the circumference of the connecting piece 17, their connecting wires 38 through a groove provided in the area of the screw-in thread 35 in the connecting piece

39 nach außen geführt wird.39 is led to the outside.

Durch die beschriebene Ausgestaltung des Krafstoffeinspritzventils wird bei Erregung der Induktionsspule durch einen konstanten Strom von einer für sich bekannten Konstantstromquelle einer Auswerteeinrichtung 46, die hier nicht weiter dargestellt werden braucht, ein magnetischer Fluß erzeugt. Dieser führt unter Bildung eines magnetischen Kreises vom Anschlußstutzen über den Ventilträger 18 und von diesem geleitet die Induktionsspule 37 außen umfaßend weiter über den Ventilkörper, die Ventilnadel 3, den Haltering 8 und den Spalt 14 wieder zurück zum Anschlußstutzen 17. Sehr wesentlich ist weiterhin, daß der Magnetfluß auch mit kürzerer Verbindung über den zwischen dem Haltering und dem diesen radial umgebenden Ventilträger gebildeten engen SpaltDue to the described configuration of the fuel injection valve when the induction coil is excited by a constant current of a known per se Constant current source of an evaluation device 46, which does not need to be shown here, a magnetic flux is generated. This leads to the formation of a magnetic circuit from the connection piece via the Valve carrier 18 and from this the induction coil 37 passed on the outside encompassing further over the valve body, the valve needle 3, the retaining ring 8 and the gap 14 back to the connecting piece 17. Very important is further that the magnetic flux with a shorter connection over the between the retaining ring and this radially surrounding valve carrier formed narrow gap

40 zum Haltering 8 gelangt.40 reaches the retaining ring 8.

Wird ausgehend von der Schließstellung der Ventilnadel dem Innenraum 22 unter Druck Kraftstoff zugeführt, so daß sich die Ventilnadel 3 axial verschiebt und Kraftstoff am Ventilkörper austreten kann, so vergrößert sich der Spalt 14, so daß der Widerstand im magnetischen Kreis vergrößert und eine Magnetflußänderung erzeugt wird. Diese bewirkt eine entsprechende Induktionsspannung in der Induktionsspule 37_s die über die Anschlußdrähte mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist. Der hier vorgesehene Haltering bietet die Möglichkeit, eine relativIf, starting from the closed position of the valve needle, fuel is supplied to the interior 22 under pressure so that the valve needle 3 moves axially and fuel can escape at the valve body, the gap 14 increases so that the resistance in the magnetic circuit increases and a change in the magnetic flux is generated . This causes a corresponding induction voltage in the induction coil 37 _s which is connected to the evaluation device via the connecting wires. The retaining ring provided here offers the possibility of a relative

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große, vom magnetischen Fluß durchdrungene Fläche zu verwirklichen.to realize a large area permeated by the magnetic flux.

Bei dieser Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils können in einfacher Weise die äußeren Abmessungen von serienmäßigen Kraftstoff-Einspritzventilen ohne Nadelhubgeber bzw. Spritzbeginngeber beibehalten werden. Die Ausgestaltung ermöglicht die Ausbildung eines definiert verlaufenden magnetischen Kreises. Im Bereich des variablen Spaltes l4_s dessen Breite die Stellung der Ventilnadel kennzeichnet j ist der Magnetfluß durch den Distanzring 19, der gleichzeitig als Dichtring dient, radial vom Haltering 8 abgeschirmt, so daß die Änderung des Magnetflusses im wesentlichen ausschließlich durch die Ventilnadelbewegung bzw. den Haltering 8 erfolgt.In this embodiment of the fuel injection valve, the external dimensions of standard fuel injection valves without a needle lift sensor or an injection start sensor can be retained in a simple manner. The design enables the formation of a defined magnetic circuit. In the area of the variable gap l4 _s whose width characterizes the position of the valve needle j the magnetic flux is shielded radially from the retaining ring 8 by the spacer ring 19, which also serves as a sealing ring, so that the change in the magnetic flux is essentially exclusively due to the valve needle movement or the Retaining ring 8 takes place.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Abweichend davon ist hier das Anschlußstück 17 und der Ventilträger 18 gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in einem Stück vereint, als Ventilträger 18', so daß das Einschraubgewinde 35 bei Fig. 1 entfällt. Dieser Ventilträger 18' ist ganz aus magnetisch leitendem Material, z. B. Weicheisen, hergestellt und ist in gleicher Weise hülsenförmig ausgestaltet, wobei das eine Ende auf den Flanschteil 4 des Ventilkörpers aufsitzt, der mit dem Flanschteil 4 mit Hilfe einer mit dem Ventilträger 18' verschraubten Überwurfmutter 33 gehalten wird. Im Innern des Ventilträgers wird somit in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Innenraum 22 gebildet, in den die Ventilnadel 3 mit dem Haltering 8 hineinragt. Änschlußseitig weist der Ventilträger 18' eine Längsbohrung 42 auf, in dieThe second exemplary embodiment according to FIG. 2 is essentially constructed in the same way as the exemplary embodiment according to FIG 1. Notwithstanding this, the connection piece 17 and the valve carrier 18 according to the exemplary embodiment are shown here Fig. 1 combined in one piece, as a valve carrier 18 ', so that the screw-in thread 35 in Fig. 1 is omitted. This valve support 18 'is made entirely of magnetically conductive material, e.g. B. soft iron, manufactured and is designed in the same way as a sleeve, one end being seated on the flange part 4 of the valve body, with the flange part 4 with the aid of a union nut 33 screwed to the valve support 18 ' is held. In the interior of the valve support is thus in the same way as in the embodiment Fig. 1, the interior 22 is formed, into which the valve needle 3 with the retaining ring 8 protrudes. Connection side shows the valve carrier 18 'has a longitudinal bore 42 into which

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ein etwa stabförmiger Einsatz 43 aus ebenfalls magnetisch leitendem Material eingesetzt ist. Das dem Innenraum zugewandte Ende des Einsatzeils ist radial von einem Distanzring 19' umgeben, der abgestuft auch den Ring 11 des Halterings 8 radial berührungslos umschließt und aus magnetisch nicht leitendem Material besteht. In analoger Weise zum Anschlußstutzen 17 schließt der Einsatz 43 zusammen mit dem Distanzring 19' den Innenraum 22 an dem dem Ventilkörper 2 gegenüberliegenden Ende stirnseitig ab, wobei die Stirnfläche 15' unter Bildung eines Spalts 14 senkrecht zur Achse der Ventilnadel bzw. parallel zur Stirnfläche 12 des Halterings 8 liegt. Am anschlußseitigen Ende und am innenraumseitigen Ende des Einsatzes 43 ist der Einsatz 43 jeweils mit dem Ventilträger 18' dicht verbunden, wobei die dichte Verbindung z. B. durch Elektronenstrahlschweißung hergestellt werden kann. Am innenraumseitigen Ende des Einsatzes erfolgt der dichte Verschluß des Innenraums, z. B. durch Verschweißen des Distanzrings 19' mit dem Einsatz einerseits und dem Ventilträger 18' andererseits. Zwischen den Schweißstellen am Einsatz 43 ist am Außenumfang des Einsatzteils 43 wiederum die Induktionsspule 37 angeordnet, wobei die Anschlußdrähte 38 der Induktionsspule über einen im Ventilträger 18' vorgesehenen Durchbruch 45 nach außen geführt werden. Im Innern des Einsatzstücks verläuft die Zulaufbohrung Das beschriebene Kraftstoffeinspritzventil hat im wesentlichen gleiche Eigenschaften wie das im vorstehenden Beispiel beschriebene Ventil. Vorteilhafterweise entfallen hier das Einschraubgewinde und die Einpassung eines Distanzringes 19 sowie die Abdichtung des Innenraumes 22 an dieser Stelle. Das Kraftstoffventil ist insgesamt leichter zu fertigen und zusammenzubauen, wobei die Abdichtprobleme z. B. durch Elektronenschweißen beherrschbar sind.an approximately rod-shaped insert 43 from also magnetic conductive material is used. The end of the insert row facing the interior is radially from one Surrounding spacer ring 19 ', which also surrounds the ring 11 of the retaining ring 8 in a stepped manner in a radially contactless manner and made of magnetically non-conductive material. In an analogous manner to the connecting piece 17 closes the Insert 43 together with the spacer ring 19 'the interior 22 at the end opposite the valve body 2, the end face 15 'below Formation of a gap 14 perpendicular to the axis of the valve needle or parallel to the end face 12 of the retaining ring 8 lies. At the connection-side end and at the interior-side end of the insert 43, the insert 43 is in each case with the valve support 18 'tightly connected, the tight connection z. B. by electron beam welding can be produced. The interior is sealed at the end of the insert on the interior side, z. B. by welding the spacer ring 19 'to the insert on the one hand and the valve support 18' on the other hand. The induction coil is again located on the outer circumference of the insert part 43 between the weld points on the insert 43 37 arranged, wherein the connection wires 38 of the induction coil via a provided in the valve support 18 ' Breakthrough 45 are guided to the outside. The inlet bore runs inside the insert The fuel injection valve described has in essentially the same properties as the valve described in the previous example. Advantageously The screw-in thread and the fitting of a spacer ring 19 as well as the sealing of the interior are omitted here 22 at this point. The fuel valve is overall easier to manufacture and assemble, the sealing problems e.g. B. controllable by electron welding are.

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^R· 6 3 79^: ^R 6 3 79 ^:

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ROBERT BOSCH GMBH₅ 7000 STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH ₅ 7000 STUTTGART 1

Kraftstoffeinspritzventil für BrennkraftmaschinenFuel injection valve for internal combustion engines

Zusammenfassungsummary

Es wird ein Kraftstoff einspritzventil vorgeschlagen,, bei der ein eine Induktionsspule (37) tragendes Einsatzstück (17s ^Ü3) aus magnetisch leitendem Material vorgesehen ist und bei Strombeaufschlagung der Induktionsspule einen magnetischen Kreis über einen Ventilträger (18) zum Federtellerhaltering (8) der Ventilnadel und zurück zum Einsatzstück gebildet, wobei zvfischen Halterring (8) und der Stirnseite des Einsatzstücks ein durch die Axialbewegung der Ventilnadel (3) veränderbarer Spalt (14) gebildet wird. Die durch die Veränderung der Spaltbreite bewirkte Änderung des Magnetflusses erzeugt eine entsprechende Induktionsspannung, die in einer Auswerteschaltung ausgewertet werden kann.A fuel injection valve is proposed, in which an induction coil (37) carrying insert (17s ^Ü 3) made of magnetically conductive material is provided and, when current is applied to the induction coil, a magnetic circuit via a valve carrier (18) to the spring retainer ring (8) of the valve needle and formed back to the insert piece, wherein between the holder ring (8) and the end face of the insert piece a gap (14) which can be changed by the axial movement of the valve needle (3) is formed. The change in the magnetic flux caused by the change in the gap width generates a corresponding induction voltage which can be evaluated in an evaluation circuit.

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Claims

^R- €3 73 ^R - € 3 73

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ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Expectations

f, lJ Fuel injection valve for internal combustion engines with a valve needle that opens against the force of a closing spring under the action of the fuel pressure and with at least one stationary induction coil that can be connected to an evaluation circuit, in whose core area at least one magnetic flux is effective, the magnetic flux through the induction coil depending on the position of the valve needle can be changed, characterized in that the induction coil (37) is arranged on a carrier body (17, 43) made of magnetizable material such as soft iron and connected to the valve carrier (18, 18 ') and supplied with an excitation current to generate a magnetic flux whose magnetic circuit is via the carrier body, the valve carrier (18) of the fuel injection valve and a gap (14) to the carrier body which can be changed by the stroke of the valve needle (3)

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ORIGINAL

can be closed, with the magnetic separation between the valve support and the end of the support body with a gap side a separating body (19) made of magnetically non-conductive material and surrounding it radially is provided is.

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the carrier body (17 »43) at least partly the interior (22) of the fuel injection valve closed at the end and contains the fuel inlet bore (28) and the interface (15) of the Carrier body to the interior is perpendicular to the stroke direction of the valve needle (3) and that the valve needle with a part (8) is connected, one end face (12) of which with the interface (15) of the carrier body parallel gap (14) forms.

3. fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the carrier body as an insert (43) is provided on the fuel connection side of the valve carrier (18).

4. fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the carrier body as in the valve carrier (18) screw-in screw socket (17) is formed.

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