DE3227989A1

DE3227989A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3227989A1
Application number: DE19823227989
Authority: DE
Inventors: Bernhard 7050 Waiblingen Kaczynski
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-07-27
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1984-02-02
Also published as: JPS5934476A; DE3370055D1; EP0099991B1; US4502326A; JPH0425433B2; EP0099991A1

Description

18 - 6.1982 Ki/Le ^

ROBERT 30SCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Kraftstoff-Einspritzdüse für
Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Diese Einspritzdüsen zeichnen sich dadurch aus, daß für die Signalgabe nur eine Induktionsspule benötigt wird und daß sich relativ große prozentuale Änderungen des Luftspaltes bzv. der den Luftspalt begrenzenden Polflächen erzielen lassen, so daß für die Signalverstärkung in der Messschaltung nur ein verhältnismäßig geringer Aufwand notwendig ist.

Bei den Einspritzdüsen nach den Ausführungsbeispielen des Hauptpaöents ist der Spulenkern in Achsrichtung nicht verstellbar, so daß der bei geschlossenem Ventil vorhandene Anfangsluftspalt zwischen Anker und Spulenkern bzv. die anfängliche Größe der Polflächen an diesen Teilen von verhältnismäßig vielen Maßtoleranzen der einzelnen Bauteile beeinflußt sind. Das bedingt einen erhöhten Fertigungsaufwand, wenn die vorgeschriebene Größe des Anfangsluftspaltes bzw. der Polflächen möglichst genau eingehalten werden soll.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Größe des Anfangsiuftspaltes bzw. der Polflächen unabhängig von den Maßtoleranzen der einzelnen Bauteile genau auf den gewünschten Wert einstellbar ist, so daß die Toleranzen entfeinert werden können und/oder die Lagerhaltung von verschieden langen Spulenkernen bzw. Ankern entfällt. Der Anfangsluftspalt bzw. die anfängliche Größe der Polflächen kann beispielsweise durch elektronische Messung der Anfangsinduktivität der Induktionsspule oder auch mechanisch dadurch ermittelt werden, das vor dem Zusammenbau der Einspritzdüse der Abstand der maßgebenden Flächen am Anker und am Spulenkern gegenüber einer Bezugsebene, beispielsweise der Trennungsebene zwischen Düsenhalter und Zwischenscheibe bzw. Düsenkörper, festgestellt, danach ein die Lage des Spulenkerns bestimmendes Sinsöellgiied entsprechend nachgestellt und anschließend der Spulenkern in der eingestellten Lage festgelegt wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

Eine einfache Ausführung ergibt sich, wenn der Düsenhalter zur Aufnahme des Sinstellglieds mit einer 3ohrung versehen ist, welche im spitzen Winkel in die den Spulenkern bzw. den Spulenkörper aufnehmende Bohrung mündet.

Für einen vorteilhaften Verlauf der magnetischen Feldlinien wird vorgeschlagen, daß ier Spulenkern in einem Ansatz ies Spulenkörpers verschiebbar geführt und an der vom Anker abgekehrten Seite mit einem Zapfen versehen ist, welcher passend in einen verengten Bohrungsabschnitt im

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Der von der Ventilnadel beeinflußte Anker bzw. ein den Anker rait der Ventilnadel verbindendes Gestängeteil kann besonders kurz ausgeführt sein, wenn der Spulenkern die Induktionsspule axial durchsetzt und in dieser verschiebbar geführt ist. Die Anordnung kann jedoch auch so getroffen sein, daß sowohl der Spulenkern als auch der Anker in die Inkuktionsspule eintauchen und der magnetische Luftspalt zwischen diesen Teilen innerhalb der Induktionsspule angeordnet ist.

Eine sprunghafte Änderung des magnetischen Widerstandes im Luftspalt läßt sich erzielen, wenn der Spulenkern bzw. der Anker eine dem Anker bzw. dem Spulenkern zugekehrte Sackbohrung hat, in welche der Anker bzw. der Spulenkern spätestens am Ende des Öffnungshubes der Ventilnadel mit geringem, den Restluftspalt bildenden, radialen Spiel eintauc Dabei kann bei geschlossener Ventilnadel der Anker bzw. der Spulenkern bereits in die Sackbohrung eintauchen oder noch ein Stück weit von der Mündungsebene der Sackbohrung entfernt sein. Der in die Sackbohrung eintauchende Teil kann ferner auch konisch ausgeführt sein, so daß sich mit zunehmendem Ventilnadelhub sowohl der Luftspalt verringert als auch die den Luftspalt begrenzenden Polflächen am Anker und Spulenkern vergrößern. Bei einer speziellen Ausführungsfora können die Polflächen am Anker und am Spulenkern konisch ausgeführt sein.

Zur genauen Zentrierung des Ankers gegenüber der Sackbohrung des Spulenkerns wird vorgeschlagen, daß der Sackbohrung eine den Anker führenden Bohrung in einem Körper aus nichtmagnetischem Stoff vorgelagert ist.

Die zur Aufnahme der Induktionsspule und des Spulenkerns dienenden Bohrungen im Düsenhalter können gegen Leckölaustritt auf einfache Weise dadurch abgedichtet sein, daß der

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Spulenkörper und/oder der Spulenkern aa Au3enumfang einen Dichtring trägt.

Ze ichnung

Zwei Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 das erste Ausführungsbeispiel teils im Längsschnitt und teils in Seitenansicht, und Figur 2 einen gegenüber Figur 1 vergrößerten Teil-Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Einspritzdüse nach Figur 1 hat einen Düsenhalter * 3, gegen den ein Zwischenplatte 11 und ein Düsenkörper durch eine überwurfmutter 13 gespannt sind. Im Düsenkörper 12 ist eine Ventilnadel 1U verschiebbar gelagert, auf welche über ein Druckstück 15 eine Schließfeder 16 einwirkt, die in einer Federkammer 17 des Düsenhalters untergebracht ist. Die Ventilnadel ί^ arbeitet mit einem nach innen gekehrten Ventilsitz im Düsenkörper ".2 zusammen und führt ihren Öffnungshub entgegen der Ströraungsrichtung des Kraftstoffs aus. Die Führungsbohrung der Ventilnadel 1h ist wie üblich an einer Stelle su einem Druckraum erweitert, in dessen Bereich die Ventilnadei '.'■* eine dem Ventilsitz zugekehrte Druckschulter hat und der über Kanäle 13, 19₅ 20 und 21 in der Zwischenscheibe 'i bzw. dem Düsenhalter 10 mit einem Kraftstoff-Anschlussstutzen 22 des Düsenhalters 10 verbunden ist. Der an der Druckschulter der Ventilnadel 1^ angreifende Kraftstoffdruck schiebt die Ventilnadel 1 it entgegen der rlraft der Schließfeder 16 nach oben, bis eine nicht sichtbare Schulter an der Ventilnadel 14 gegen die untere Stirnseite der

Zvischenscheibe 11 stößt und den weiteren Aufwärtshub der Ventilnadel 1U begrenzt.

Die Schließfeder Io stützt sich über eine Scheibe 24 an einem Flanschteil 25 aus magnetisch leitfähigem Stoff ab, welcher an einer Schulter 26 des Düsengehäuses 10 anliegt, die am Übergang der Federkammer 17 zu einer mehrfach abgestuften Sackbohrung 28 gebildet ist. In diese ist eine als ganzes mit der 3ezugszahl 30 bezeichnete Induktionsspule eingesteckt, deren Wicklung 31 auf einem Spulenkörper 32 aufgebracht ist. Flanschteil 25 und Spulenkörper 32 sind mittels eines geeigneten Verfahrens miteinander fest verbunden (geklebt, umspritzt). Im Flanschteil 25 und ira Spulenkörper 32 ist ein aus magnetisch leitendem Stoff bestehender Ankerbolzen 34 verschiebbar geführt, der über eine Verlängerung 35 mit dem Druckstück 15 fest verbunden ist und sich dadurch mit der Ventilnadel 14 in beiden Richtungen mitbewegt. Die Verlängerung 35 ist vorteilhaft als Kunst stoffteil ausgeführt, welches mit dem Ankerbolzen 3*+ und dem Druckstück 15 durch ein geeignetes Verfahren fest verbunden ist. Durch diese Ausbildung der Verlängerung 35 ist sichergestellt, daß sich der Ankerbolzen 34 klemmfrei im Flanschteil 25 und dem Spulenkörper 32 verschieben kann.

Der Spulenkörper 32 ist auf der vom Fianschteil 25 abgekehrten Stirnseite mit einem nabenförmigen Ansatz 33 versehen, in welchem ein mit dem Ankerbolzen 34 zusammenwirkender, aus magnetisch leitendem Stoff bestehender Spulenkern hO verschiebbar gelagert ist. Dieser hat in seinem den Ankerbolzen 34 zugekehrten Stirnende eine Sackbohrung 41, deren Durchmesser un das Doppelte des Restluftspalt es zwischen dem Ankerbolzen 34 und dem Spulenkörper 40 größer als der Durchmesser des Ankerbolzens 34 ist. Auf der anderen Seite ist der Spulenkern «0 mit einem Zapfen 42 versehen, der mit metallischem Berührungsschluß passend in den abgestuften inneren Abschnitt 43 ler Sackbohrung 28 greift. Der Zapfen ±2

liegt mit seiner Stirnseite am vorderen Ende einer Stiftscaraube 44 an, welche in eine jewindehohrung ^5 eingedreht ist, die im spitzen Winkel a zur Längsachse der Einspritzdüse verläuft.

Im Düsenhalter 10 ist eine seitliche Ausnehmung ^3 vorgesehen, welche die 3ohrung 28 im "Bereich ihres den Ansatz 38 aufnehmenden mittleren Abschnittes 49 anschneidet. In der Ausnehmung 48 sind Mittel 50 zum abgedichteten Herausführen der Wicklungsenden der Induktionsspule 30 und Verbinden mit einem weiterführenden Kabel 51 vorgesehen, über welches eine Auswerteschaltung an die Einspritzdüse anschiießbar ist. Zum Abdichten der Federkammer 17 gegen die Ausnehmung 48 und die Gewindebohrung 45 sind außerdem ein Dichtring 52 am Umfang des Spulenkörpers 32 und ein Dichxring 53 am Umfang des Spulenkerns ^O vorgesehen. Ia Ankerbolzen 34 sind eine Längsbohrung 54 und eine i/uerbohrung 5 zur Druckentlastung der Sackbohrung 4 1 gegen die Federhammer "T vorgesehen.

Bas magnetische Feld der Induktionsspule 30 führt über den Ankerbolzen 34, das Flanschteil 25, den inneren Bereich ies Düsenhalters 10, den Spulenkern ^O und den Luftspalt, der zwischen dem Spulenkern ^O und dem Ankerbolzen.3U gebildet ist. Beim gewählten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß bereits bei geschlossenem Ventil der Ankerbolzen 3^ ein ganz geringes Stück weit in lie Sackbohrung '■*' eintaucht. Dadurch ist bereits in der Ausgangslage der kleinste Luftspalt zwischen Ankerbolzen 3^ und Spulenkern 40 vorhanden, der sich aus dem Radialspiel zwischen diesen Teilen ergibt. Die signalerzeugende Änderung des magnetischen Feldwiderstandes wird dadurch hervorgerufen, daß beim Öffnungshub der Ventilnadel lU ier Ankerbolzen 34 tiefer in die Sackbohrung 41 eintaucht und sich dadurch die den Luftspalt begrenzenden Poifächen der Teile vergrößern.

Die bei geschlossenen Ventil vorhandene Anfangsgröße der Polflächen kann durch die St iftschraube 4ά auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden. Der jeweils eingestellte Wert kann beispielsweise durch Erfassung der Induktivität der Spule mittels einer elektronischen Schaltung ermittelt werden. Es ist aber auch eine Einstellung durch rein mechanisches Messen möglich. Zu diesem Zweck wird vor dem Zusammenbau der Einspritzdüse z.B. der Abstand der freien Stirnfläche des Ankerbolzens 34 von der oberen Stirnseite der Zwischenscheibe 11, so wie der Abstand der freien Stirnseite des Spulenkerns 40 von der unteren Stirnseite des Düsenhalters 10 ermittelt. Durch entsprechendes Drehen der St iftschraube 44 läßt sich danach die gewünschte Differenz der beiden Abstände leicht einstellen. !lach dem Einstellen wird der Spulenkern 40 durch Verstemmen mittels eines in die Ausnehmung 43 eingeführten Werkzeugs an der Stelle 58 im Düsenhalter 10 festgelegt .

Die erfindungsgemäße Anordnung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Konstruktion eingeschränkt. Der Luftspalt könnte beispielsweise auch zwischen ebenen, senkrecht zur Längsachse der Einspritzdüse ausgerichteten rolflächen gebildet sein, wobei die Signalgabe allein durch Änderung ler Luft spaltlänge hervorgerufen wird. Ferner ist es lenkbar, eine oder beide Polflächen an Ankerboizeu 3^ und Spulenkern 40 bzw. Sackbohrung 41 konisch auszuführen, so da.3 sich beim Hub der Ventilnadel 1 U sowohl sine Verkleinerung des .mittleren) Luftspalts als auch eine Vergrößerung ier den Luftspalt begrenzenden Polflächen ergibt. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei welcher in SchiieSlage der Ventilnadel 1U der Ankerbolzen 3^ noch nicht in die Sackbohrung 4 1 eintaucht, weil sich dabei besonders große Anderunen des magnetischen Widerstandes über ien Ventilnadelhub erzielen lassen.

Ferner ist iie erfindungsgemäße Einstellbarkeit ies Spulenkerns auch nicht darauf beschränkt, laß der Spulenkern an ier von Ier Ventilnadel 14 abgekehrten Seite Ier Wicklung ler

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Induktionsspule angeordnet ist und der Ankerbolzen den Spulenkörper durchsetzt.

3eim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die Anordnung so getroffen, ia3 ein Spulenkern oO durch die Wicklung 61 einer als ganzes mit der Bezugszahl 62 bezeichneten Induktionsspule hindurchgeführt ist und ein aus der Wicklung öl herausragendes verdicktes Stirnende 63 hat, in welchem die mit dem Ankerbolzen 3h zusammenarbeitende Sackbohrung ^I angeordnet ist. Der Ankerbolzen 3 4· ist hier wesentlich kurzer als beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ausgebildet und außerdem an seinem freien Stirnende konisch zulaufend geformt, so daß sich bei dem Ventilnadelhüben sowohl.Luftspaltverklexnerungen als auch PoIflächenvergrößerungen ergeben. Zum Festhalten der Induktionsspule 62 und zur Weiterleitung der magnetischen Feldlinien ist auch hier ein aus magnetisch leitendem Stoff bestehendes Flanschteil 65 vorgesehen, welches über ein magnetisch isolierendes Formteil 66 am Stirnende 63 des Spulenkerns oC anliegt und mit diesem z.B. durch Klebstoff verbunden ist. Das Formteil 66 dient gleichzeitig zum Führen des Ankerbolzens 3^·. Zum Verhindern des Leckölaustr itt s aus der Feuerkammer 17 ist ein Dichtring 57 zwischen Düsenhalter und Stirnende 63 des Spulenkerns öO gespannt. Der Spulenkern öG ist wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 lurch Verstemmen im Düsenhalter festgelegt.

Die Sackbohrung 41 könnte bei diesem Ausführungsbeispiel anstelle im Spulenkern 60 auch im Ankerbolzen 3^ gebildet sein, welcher zu diesem Zweck mit einem verdickten Kopfteil zu versehen wäre.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel tauchen sowohl der Spulenkern als auch der Ankerbolzen in die Induktionsspule ein, wobei der magnetische Luftspalt innerhalb der Induktionsspule gebildet ist.

Claims

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

nj Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem ein Ventilsitz gebildet und eine Ventilnadel verschiebbar geführt ist, die von einer Schließfeder und entgegengesetzt dazu vom Kraftstoffdruck beaufschlagt ist und sich beim Öffnungshub entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffs bewegt, und ferner axt einem Düsenhalter, an welchem der Düsenkörper festgespannt ist und der eine Kammer zur Aufnahme der Schließfeder and einer der nadelhub- bzw. nadelgeschwindigkeits—abhängigen Signalgabe dienenden Induktionsspule hat, weicher ein von der Ventilnadel beeinflußter Anker und ein Spulenkern zugeordnet sind, gegen welchen sich der Anker beim Öffnungshub bewegt, wobei die den Luftspalt begrenzenden Flächen am. Spulenkern und Anker so angeordnet sind, daß der Luftspalt spätestens am Ende des Öffnungshubes der Ventilnadel auf einen möglichst kleinen, die freie Beweglichkeit des Ankers nicht behindernden Wert begrenzt ist, nach

Patent (P 31 37 T6I.0), dadurch gekennzeichnet,

daß der Spulenkern (kO, 60) von außen axial einstellbar im Düsenhalter (1O) bzw. im Spulenkörper (32) der Induktionsspule (30, 62) angeordnet ist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern (kO, 60) eine vom Anker (3h) abgekehrte Anschlagschulter hat, welche an ein in Düsenhalter (10) axial verstellbares Sinstellglied {'ik) anlegbar ist und daß der Spulenkern (hO, 60) in jeder gewünschten Stellung

gegen axiales Verschieben gesichert im Düsenhalter (10) festlegbar ist.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenhalter (10) zur Aufnahme des Einstellglieds (kh) mit einer Bohru-ng (^5) versehen ist, welche im spitzen Winkel (a) in die den Spulenkern {ho, oO) bzw. den Spulenkörper (32) aufnehmende Bohrung (28) mündet. .
k. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern (ho) in einem Ansatz (38) des Spulenkörpers (32) verschiebbar geführt und an der dem Anker (3M abgekehrten Stirnseite mit einem Zapfen (k2) versehen ist, welcher passend in einen verengten Bohrungsabschnitt (k3) im Düsenhalter (10) greift.
5· Einspritzdüse nach den Ansprüchen 2 und U, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagschulter durch die Stirnseite des am Spulenkern (^O) angeformten Zapfens (k-2) gebildet ist .
6. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern (6θ) die Induktionsspule (o2) axial durchsetzt und in dieser verschiebbar geführt ist (Figur 2).
7- Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Spulenkern als auch der Anker in die Induktion; spule eintaucht und der magnetische Luftspalt innerhalb der Induktionsspule gebildet ist.
8. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern {ho, oO) bzw. der Anker (3*0 eine dem Anker (3h) bzw. dem Spulenkern (UO, 6θ) zugekehrte Sackbohrung (U1) hat, in welche der Anker (3M bzw. der Spulenkern (kO, 60) spätestens am Ende des Öffnungshubes der Ventilnadel (iU) mit geringem, den Restluftspalt bildenden radialen Spiel eintaucht.

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9· Einspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sackbohrung (kl) des Spulenkerns (Uo, bO) eine den Anker (3M führende Bohrung in einem Körper (32, 66) aus nichtmagnetischem Stoff vorgelagert ist.
10. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (32) und/oder der Spulenkern (Uo, 60) am Außenumfang einen Dichtring (52, 53, 67) trägt.
11. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchen die Schließfeder über ein Druckstück auf die Ventilnadel wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (3*0 mit dem Druckstück (15) über ein elastisch verformbares Zwischenelement (35) > insbesondere über einen 3olzen aus Kunststoff, verbunden ist.