DE3105335C2

DE3105335C2 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE3105335C2
Application number: DE3105335A
Authority: DE
Inventors: Seishi Yokosuka Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1986-10-09
Also published as: AU6712881A; FR2475638A1; DE3105335A1; US4483480A; FR2475638B1; GB2069599B; AU520853B2; JPS56113044A; JPS6314188B2; GB2069599A

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat einen Anhebfühler in Form eines zylindrischen, piezoelektrischen Keramikteils mit Metallfilmelektroden auf jeder Seite, wobei das Teil zwischen ein isoliertes Anschlußelement mit einer flachen Oberfläche, die an einer Seite des piezoelektrischen Elements anstößt, und einer flachen Erdplatte sandwichartig angeordnet ist, die mit Vorsprüngen ausgebildet ist, die die Wand einer Bohrung beaufschlagen, in der das piezoelektrische Element angeordnet ist, so daß sowohl das Element an seinem Platz gehalten als auch eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse, in der die Bohrung ausgebildet ist, und der zweiten Seite des piezoelektrischen Elements hergestellt wird. Eine Abstand scheibe mit einer flachen Oberfläche, die an der Erdplatte anliegt, beaufschlagt ein Ende einer Feder, die das Ventilelement der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Richtung der geschlossenen Stellung vorspannt.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einem solchen, aus der DE-OS 19 42 435 bekannten Kraftstoffeinspritzventil besteht das Anschlußelement aus einem innerhalb der Feder geführten Kabel, das offensichtlich zwei Anschlußleiter für das piezoelektrische Element enthält.

Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß das Anbringen der Anschlußleiter an dem piezoelektrischen Element schwierig ist und auch die Einleitung von Kräften an den mit den Anschlußleitern versehenen Seiten des Elementes nicht ausreichend gleichförmig erfolgen kann. Die Gefahr einer Beschädigung des piezoelektrisehen Elementes ist daher hoch. Auch die Bruchgefahr der mit dem piezoelektrischen Element verbundenen Anschlußleiter ist groß. Außerdem kann längs der Anschlußleiter Kraftstoff zu dem piezoelektrischen Element einsickern, der die Funktionsweise und Lebensdauer des piezoelektrischen Elementes und seiner elektrischen Verbindung mit den Anscklußlehern nachteilig beeinträchtigt

Aus der DE-OS 27 39 628 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem der Anhebfühler durch das Ventilelement und den zugehörigen Ventilsitz gebildet ist. Das Ventilelement und die Feder sind zusammen mit ihren zugehörigen Teilen gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert, das seinerseits mit dem Ventilsitz elektrisch verbunden ist Das Ventilelement ist elektrisch mit einem aus dem Gehäuse nach außen herausgeführten Anschlußelement verbunden. Bei diesem bekannten Kraftstoffeinspritzventil wirkt daher der aus dem Ventilelemsnt und dem Ventilsitz gebildete Anhebfühler als ein mechanischer elektrischer Schalter. Der Schalter ist geschlossen oder leitend, wenn das Ventilelement den Ventilsitz bei geschlossener Einspritzöffnung berührt.

Aus der DE-OS 25 38 381 ist ein piezoelektrischer Druckaufnehmer zum Erfassen des Druckes in einer Kraftstoffzuführleitung einer Diesel-Brennkraftmaschine bekannt Dieser bekannte piezeoelektrische Druckaufnehmer benutzt als piezoelektrisches Element eine etwa quadratische Platte aus einem piezoelektrischen Material.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil der in* Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß keine mit dem piezoelektrischen Element elektrisch verbundenen Leitungsdrähte od. dgl. erforderlich sind.

Bei einem Kraftstoffeinspritzventil der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil zeichnet sich dadurch aus, daß die nicht mit dem Anschlußelement verbundene zweite Seite des piezoelektrischen Elementes elektrisch mit einer Erdplatte verbunden ist, die zwischen der Feder und dem piezoelektrischen Element angeordnet ist und über an ihrem Umfang ausgebildeten Vorsprünge eine elektrische Verbindung zu dem Gehäuse herstellt. Diese Vorsprünge der Erdplatte bewirken dabei gleichzeitig eine Zentrierung und Halterung der Erdplatte innerhalb des Gehäuses, so daß bei der Montage des Kraftstoffeinspritzventils keine besondere Sorgfalt auf die Festlegung der Erdplatte verwandt werden muß. Außerdem bewirkt die der zweiten Seite des piezoelektrischen Elements benachbarte Erdplatte eine gleichmäßige Einleitung der von der Feder auf das piezoelektrische Element ausgeübten Kraft sowie einen guten elektrischen Kontakt zwischen der Erdplatte und dem piezoelektrischen Element. Das mit der ersten Seite des piezoelektrischen Elementes elektrisch verbundene Anschlußelement ist vorzugsweise ein gegegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert angeordneter Anschlußstift, dessen dem piezoelektrischen Element zugewandtes Ende vorzugsweise ebenfalls über eine Platte mit der ersten Seite des piezoelektrischen Elementes elektrisch verbunden ist, wobei diese weitere Platte das piezoelektrische Element gleichzeitig großflächig und gleichmäßig mechanisch lagen bzw. abstützt. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache und funktionszuverlässige Konstruktion, die keine elektrischen Verbindungsdrähte für den elektrischen Anschluß des piezoelektrischen Elementes erfordert.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand

der Zeichnung erläutert Im einzelnen zeigt

F i g. 1 den Schnitt eines Kraftstoffeinspritzventils, das mit einem Anhebefühler ausgerüstet ist,

Fig.2 eine vergrößerte Ansicht ein'js Teils der F i g. 1. die die Anordnung des Anhebefühlers im einzelnen zeigt,

F i g. 3 und 4 Drauf- und Seitenansichten des piezoelektrischen Elementes,

F i g. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Teils des in F i g. 2 gezeigten isolierten Anschlußelementes.

F i g. 6 eine Draufsicht auf die Erdplatte, die sowohl zum Erden des piezoelektrischen Elementes als auch zu seinem Festhalten an dem jeweiligen Platz in dem Kraftstoffeinspritzventil benutzt wird, und

F i g. 7 eine Seitenansicht der Anordnung der Erdplatte in dem KraftstoffeinspritzventiL

F i g. 1 zeigt einen Anhebefühler 10, der in einem Kraftstoffeinspritzventil 12 angeordnet ist, das aus einer Düsenmutter 14, die mit Gewinde in dem Zylinderkopf 16 einer Brennkraftmaschine eingreift, eine innerhalb der Düsenmuter 14 angeordnete Einspritzdüse 18, die ihrerseits ein Nadelventil 20 hat, das hin- und hergehend in dieser angeordnet ist und aus einem Düsenhalter 22 besteht, der in die Düsenmutter 14 zum Befestigen der Düse 18 in ihr eingeschraubt ist. Der Düsenhalter 22 ist mit einer Sackbohrung 24 ausgebildet, in der der Anhebefühler 10 angeordnet ist Das Einspritzventil umfaßt außerdem einen Durchlaß 26, der durch den Düsenhalter 22 und die Düse hindurchgehend ausgebildet ist, um Kraftstoff unter Druck von einer Einlaßöffnung 28 an eine Einspritzöffnung 30 abzugeben. Eine Feder 32 ist zwischen einem Federsitz 34 und einer Abstandsscheibe 36 (vgl. F i g. 2) angeordnet, die an dem Anhebefühler 10 anschlägt.

Die Feder 32 hält das Nadelventil 20 geschlossen, bis der der Einspritzöffnung 30 von einer hier nicht gezeigten Pumpe über die Einlaßöffnung 28 zugeführte Druck auf einen Pegel ansteigt, der ausreicht, um das Nadelventil zurück gegen die Kraft der Feder 32 zu zwingen, woraufhin eine Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer oder eine Vorkammer stattfindet. Um die Abführung irgendwelchen Kraftstoffes, der in die Sackbohrung 24 eindringt, zu ermöglichen, ist ein Ablaufnippel 38 in dem Düsenhalter 22 vorgesehen.

Bei dieser Anordnung wird, wenn das Nadelventil von seinem Ventilsitz aus der die Einspritzöffnung 30 schließenden Stellung durch den Druck des dem Kraftstoffeinspritzventil 12 zugeführten Kraftstoffes angehoben wird, die Feder 32 zusammengedrückt, was wiederum eine Druckkraft dem Abhebefühler 10 zuführt, der dadurch ein Signal nach Maßgabe der Größe der Zusammendrückung, also der Größe der ihm zugeführten Kraft, abgibt.

Die F i g. 2 bis 7 zeigen den Anhebefühleraufbau im einzelnen. Der Anhebefühler 10 hat ein knopfähnliches, piezoelektrisches Element 40, das mit hochleitenden Metallelektroden 42, 44 versehen ist Das piezoelektrische Element kann aus Titansäure oder Bleizirkonat hergestellt sein, während die Elektroden vorzugsweise in Form von Silberfilmen vorgesehen werden, die mit Hilfe eines Vakuumaufdampfvorganges aufgebracht werden. Die Elektroden 42,44 sind, wie es am besten aus den F i g. 3 und 4 zu erkennen ist, so ausgebildet, daß sie kurz vor der Umfangskante des keramischen Körpers enden, der das piezoelektrische Element bildet, und damit jede unerwünschte Entladung zwischen den Elektroden und der Wand der Sackbohrung verhindern, in der das piezoelektrische Element angeordnet ist

Ein Isolierkörper 46, der aus einem geeigneten isolierenden Material, wie Glas gebildet ist, ist in der Sackbohrung angeordnet und steht durch eine öffnung 48 hervor, die in dem Düsenhalter ausgebildet ist Eine öldichtung 47 ist vorzugsweise in der öffnung angeordnet um eine öldichte Abdichtung zwischen dem Isolierkörper 46 und der öffnung zu bewirken. Andererseits kann der Isolierkörper zu diesem Zweck auch an seinem Ort

to eingeklebt werden. Ein polähnliches Anschlußelement 50 ist dichtend durch den Isolierkörper hindurch angeordnet und mit einer Scheibe 52 versehen, die an seinem Ende eingepflockt oder in anderer Weise verbunden ist Diese Scheibe 52 ist derart bearbeitet, daß sie eine ebene Oberfläche hat, die die Elektrode 42 des piezoelektrichen Elementes kontaktiert und damit eine Kraft gleichmäßig an diese weitergibt Die Scheibe ist natürlich so dimensioniert, daß sie nicht die Wand der Sackbohrung kontaktiert, wenn sie sich in ihrer Lage befindet

Eine Erdplatte 54 aus Phosphorbronze od. dgl. ist in der Sackbohrung angeordnet, um die andere Elektrode 44 des piezoelektrischen Elementes zu kontaktieren. Diese Erdplatte 54 hat eine ebene Oberfläche, die die Elektrode 44 des piezoelektrischen Elementes kontaktiert Die Erdplatte ist mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 56 ausgebildet, die die Wand der Sackbohrung beaufschlagen, um sowohl eine gute elektrische Verbindung zwischen der Erdplatte und dem Düsenhalter 22 herzustellen, als auch die Erdplatte 54 in Form einer Preßpassung in der Sackbohrung und damit auch das piezoelektrische Element an seinem Platz zu befestigen. Dieses Merkmal ergibt sich besonders aus F i g. 7 der Zeichnung, wo die Vorsprünge 56 abgebogen und in festem Eingriff mit der Wand der Sackbohrung gezeigt sind. Um die Kraft einzustellen, mit der die Feder das Nadelventil vorspannt, kann die Abstandsscheibe 36 so gewählt werden, daß sie eine geeignete Dicke hat, um damit die Anfangskraft zu verändern, die zwischen dem Anhebefühler 10 und dem Ventilsitz aufgebracht wird.

Die Oberfläche der Abstandsscheibe, die mit der Erdplatte in Berührung steht, ist bearbeitet, um eine ebene Oberfläche zu bilden, um die Kraft gleichmäßig über die Erdplatte an das piezoelektrische Element weiterzugeben. Das keramische piezoelektrische Element hat aufgrund seiner natürlichen Eigenschaften eine Stirnfläche, die gegenüber Kräften höchst widerstandsfähig ist, sowie eine gegenüberliegende Stirnfläche, die unter der Einwirkung von Kräften brechen kann. Die Anordnung der ebenen Oberflächen auf der Scheibe 52 und der

so Abstandscheibe 36 schützt das Element gegenüber einem Brechen infolge der Kraft, die ihm während des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzventil mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Düse, einem wirkungsmäßig in der Düse zum Steuern ihrer Einspritzöffnung angeordneten Ventilelement, einer Feder, die das Ventilelement an seinem einen Ende zum Vorspannen des Ventilelements in Richtung einer Stellung beaufschlagt, in der es die Einspritzöffnung schließt, und einem Anhebefühler mit einem zwischen der Feder und dem gehäuseseitigen Federsitz angeordneten piezoelektrischen Element sowie einem mit einer ersten Seite dieses piezoelektrischen Elements verbundenen elektrischen Anschlußelement das gegenüber dem Gehäuse isoliert und durch eine in diesem ausgebildete öffnung hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (50,52) mit einer ebenen Oberfläche versehen ist, die an der ersten der Feder abgekehrten Seite des piezoelektrischen Elements anschlägt, und daß zwischen der Feder (32) und der zweiten Seite des piezoelektrischen Elements (40) eine Erdplatte (54) angeordnet ist, die einen elektrischen Kontakt zwischen der zweiten Seite des piezoelektrischen Elements (40) und dem Gehäuse (14, 22) herstellt und Vorsprünge (56) hat, die eine Wand des Gehäuses (14,22) beaufschlagen.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische EIement (40) eine knopfähnliche, zylindrische Form hat, wobei eine erste und zweite auf den Stirnseiten vorgesehene Elektrode kurz vor der Umfangskante des zylindrischen piezoelektrischen Elementes enden.

3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Abstandsscheibe (36), die zwischen der Erdplatte (54) und der Feder (32) angeordnet ist und die eine flache, in Kontakt mit der Erdplatte (54) stehende Oberfläche hat.

4. Kraftstoffeinspritzventi! nach einem der An-Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (50,52) ein Teil mit der Form eines Anschlußpoles (50) aufweist, das durch einen das Gehäuse (14,22) durchdringenden Isolierkörper (46) hindurchragend angeordnet ist, und eine Scheibe (52), die mit einem Ende des Anschlußpols (50) verbunden ist.