DE3241390A1

DE3241390A1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung fuer dieselmotore

Info

Publication number: DE3241390A1
Application number: DE19823241390
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kariya Haseda; Nobuhito Inuyama Hobo; Osamu Toyota Ito; Yutaka Nishio Suzuki; Taro Nagoya Tanaka; Yoshihiko Toyota Tsuzuki
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1981-11-10
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1983-05-19
Also published as: DE3241390C2; US4461170A

Description

Brennstoffeinspritzvorrichtung für Dieselmotore

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dieselmotor-Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Detektor zum Erfassen der tatsächlichen Verbrennungszeit aus der durch die Gemischverbrennung hervorgerufenen Flamme.

Bei dem Dieselmotor muß zur wirkungsvollen Kraftabgabe der Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung entsprechend der Maschinendrehzahl und beispielsweise der Belastung verändert werden. Hierzu muß der tatsächliche Einspritzzeitpunkt erfaßt werden. Es wurde bisher ein Verfahren zum Ermitteln der tatsächlichen Brennstoffeinspritzzeit vorgeschlagen, gemäß welchem mittels eines in dem Zylinder angeordneten Verbrennungsdetektors das Entstehen einer Flamme als Signal für die tatsächliche Einspritzzeit herangezogen wird. Dieses Verfahren ist zwar insofern vorteilhaft, als keine Kompensation für das Einspritzsystem, die Einspritzverzögerung in dem Motor usw. vorgesehen werden muß und die Genauigkeit des tatsächlichen Ein-

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spritzzeitpunkts in Bezug auf einen erwünschten Einspritzzeitpunkt verbessert ist, jedoch hat der Detektor für die Erfassung der Flamme einen fotoeiektrisehen Wandler wie beispielsweise einen Fototransistor, der einer im Zylinder ausgebildeten Öffnung über ein Zwischenglied aus lichtdurchlässigem Material wie Glas gegenübersteht, wodurch der Nachteil entsteht, daß sich im Betrieb im Laufe der Zeit auf der zum Inneren des Zylinders freiliegenden Glasfläche Ruß absetzt und die Lichtdurchlässigkeit verschlechtert wird, wodurch die Erfassungsempfindlichkeit allmählich herabgesetzt wird und schließlich das Erfassen der Flamme unmöglich wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dieselmotor-Einspritzvorrichtung mit einem Verbrennungsdetektor zu schaffen, bei der die vorstehend beschriebenen Unzulänglichkeiten nach dem Stand der Technik behoben sind, der Rußansatz im Maschinenzylinder entfällt, eine hervorragende Erfassungsempfindlichkeit aufrecht erhalten ist und eine gleichmäßige Erfassung der Flamme über eine lange Zeitdauer gewährleistet ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine
Brennstoffeinspritzvorrichtung geschaffen, die einen Detektor hat, der eine Verbrennungsflamme innerhalb des Zylinders durch die Öffnung einer Brennstoffeinspritzdüse bei der Brennstoffeinspritzung hindurch erfaßt. Der Detektor ist somit derart gestaltet, daß die Aufnahmefläche des Detektors für das Erfassen der Verbrennungsflamme nur dann zum Inneren des Zylinders hin freiliegt, wenn die Düse öffnet, wobei ferner bei jeder Brennstoffeinspritzung die Düsenöffnung durch den Brennstoff gereinigt ist, so daß daher der Nachteil der Verschlechterung der Erfassungsempfindlichkeit durch die Rußablagerung im Zylinder ausgeschaltet ist und die gleichmäßige Erfassung

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der Signale für die tatsächliche Verbrennungszeit über eine lange Zeitdauer gewährleistet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsforrn der Erfindung wird eine Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Detektor geschaffen, der Lichtleitfasern bzw. einen Lichtleiter zum Erfassen des Verbrennungslichts innerhalb des Zylinders durch die Öffnung der Brennstoffeinspritzdüse bei der Brennstoffeinspritzung hindurch aufweist. Mit dem Lichtleiter wird die Abschwächung des Verbrennungslichts auf einem niedrigen Wert gehalten und das Verbrennungslicht einem fotoelektrischen Wandler zugeführt, wodurch das Erzeugen der Signale für die tatsächliche Verwendungszeit über eine lange Zeitdauer gewährleistet ist.

Ferner wird das Verbrennungslicht dem fotoelektrischen Wandler über den Lichtleiter direkt zugeführt, so daß keine Störungen durch elektromagnetische Induktion auftreten und auch keine Gefahr der Entstehung elektrischer Funken zwischen dem Lichtleiter und dem Wandler besteht, wodurch die Vorrichtung im Betrieb außerordentlich zuverlässig wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 bis 4 sind jeweils eine Schnittansicht, die den Aufbau der Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem jeweiligen Ausführungsbeispiel zeigt.

In der Fig. 1 ist 1 eine Düse mit einer Düsennadel 11 und einem Düsenkörper 12, in welchem ein .Brennstoffdurchlaß 12a und ein Lichtdurchlaß 12b für das Durchlassen von Licht einer Verbrennungsflamme ausgebildet sind. Ein Ende des Lichtdurchlasses 12b ist zu einer Öl- bzw. Brenn-

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stoff-Druckkammer 14 hin offen, die mit einer Düsenöffnung 13 in Verbindung steht. Die Düsenöffnung 13 ist nur bei dem Einspritzen des Brennstoffs geöffnet. 2 ist eine Abstandshülse, in der gleichermaßen wie in dem Düsenkörper 12 ein Brennstoffdurchlaß 2a und ein Lichtdurch.laß 2b ausgebildet sind. Der Düsenkörper 12 und die Abstandshülse 2 sind in der Drehrichtung mittels Paßstiften 21 so ausgerichtet, daß ihre Lichtdurchlässe ausgefluchtet sind. 3 ist ein Düsenkörper-Halter, in dem ein Brenn-

IQ Stoffdurchlaß 3a und ein Lichtdurchlaß 3b ausgebildet sind, an dessen oberen Ende ein Detektor 4 zum Erfassen der tatsächlichen Verbrennungszeit angebracht ist, welcher einen Dichtring 41, eine Auflagescheibe 42 aus Pan zerglas oder dergleichen mit Lichtdurchlaßfähigkeit, einen fotoelektrischen Wandler 43 zum Umsetzen von einfallendem Licht in ein elektrisches Signal, einen Anschlußstecker 44 für die Abgabe des Signals aus dem fotoelektrischen Wandler 43 und ein Gehäuse 45 zur Aufnahme des fotoelektrischen Wandlers 42 und des Anschlußsteckers 44 aufweist. Die Abstandshülse 2 und der Halter 3 sind in der Drehrichtung mittels Paßstiften 22 so ausgerichtet, daß der Lichtdurchlaß 2b und der Lichtdurchlaß 2b ausgefluchtet sind. 3c ist ein Brennstoffrücklaufkanal, der über einen Stutzen 31 mit einem Brennstoffbehälter in Verbindung steht. 32 und 33 sind Dichtringe, während 34 eine Schraubenmutter ist. 5 ist ein Düsenhalter-Druckstift, 6 ist eine Düsenhalter-Druckfeder und 7 ist ein Federsitz. 8 ist eine Düsenbefestigungs-Schraubhülse, die die Düse 1 und den Halter 3 festhält und die mittels ihres Gewindeteils 8a derart in den Maschinenzylinderkopf eingesetzt wird, daß die Düse 1 zur Zylinderkammer gerichtet ist. 9 ist eine Einspritzpumpe in Verteiler- oder Reihenausführung für die Brennstoffzufuhr zur Einspritzvorrichtung und 10 ist eine elektrische Steuerschaltung, die das Signal aus dem Detektor 4 sowie Signale über Ma-

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schinenbetriebszustände wie beispielsweise ein Drehzahlsignal N und ein Gaspedal-Stellungssignal ^ empfängt und die ein Einspritzmengen-Stellglied zum Steuern der Einspritzmenge der Einspritzpumpe sowie einen Zeitgebermechanisrnus zum Steuern des Einspritzzeitpunkts betätigt.

Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist folgende: Der Brennstoff, der entsprechend einem Signal aus der elektrischen Steuerschaltung 10, das durch die Betriebszustände der Maschine bestimmt ist, unter Druck aus der Einspritzpumpe 9 abgegeben wird, durchläuft die Brennstoffdurchlässe 3a, 2a und 12a, drückt die Düsennadel 11 gegen die Kraft der Feder 6 nach oben und wird durch die Düsenöffnung 13 hindurch eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt sind der Druck und die Temperatur im Zylinder hoch, so daß der eingespritzte Brennstoff gezündet wird und eine Flamme entsteht. Dabei gelangt das durch die Verbrennung verursachte Licht durch die Düsenöffnung 13 und erreicht über die Druckkammer 14, den Lichtdurchlaß 12b des Düsenkörpers 12, den Lichtdurchlaß 2b der Abstandshülse 2, den Lichtdurchlaß 3b des Düsenhalters 3 und die lichtdurchlässige Auflagescheibe 42 den fotoelektrischen Wandler 43, so daß die elektrische Steuerschaltung 10 das Verbrennungslicht als Signal für die tatsächliche Verbrennungszeit erfaßt. Dieses Signal wird beispielsweise zur Rückführungssteuerung der Brennstoffeinspritzzeit herangezogen.

Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der fotoelektrische Wandler 43 in dem Düsenhalter 3 angebracht ist, ist es gemäß der Darstellung in Fig. 2 möglich, die Gestaltung so vorzunehmen, daß das Licht über einen Lichtleiter 46 in die elektrische Steuerschaltung 10 geleitet wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach

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Fig. 2 besteht der Lichtleiter 46 aus einem Bündel von Glasfasern mit einem Durchmesser von einigen io ^um; das
über eine Stirnseite 4ba eingeleitete Licht wird zu dem fotoelektrischen Wandler 43 in der elektrischen Steuerschaltung 10 übertragen. 47 ist ein Gehäuse für den .·'''
Lichtleiter 4(>, das in eine im Düsenhalter 3 ausgebildete Öffnung derart eingesetzt ist, daß es den Lichtleiter 46 in der richtigen Lage festhält. 48 ist ein aus einem flexiblen Kunststoff oder dergleichen bestehender Mantel

IQ für den Lichtleiter 46. Die Abstandshülse 2 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material wie Panzerglas und ist so gestaltet, daß sie das Verbrennungslicht durchläßt, gegenüber dem Brennstoff jedoch als Dichtung dient. Die Funktionsweise ist bei diesem Ausführungsbeispiel die gleiche wie bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch, daß der vordere Endbereich des Lichtleiters 46 sjch durch die Abstandshülse 2 und den Düsenkörper 12 hindurch erstreckt und bis in die Druckkammer 14 nahe der Düsenöffnung 13 reicht. Daher sind in der Äbstandshülse 2 und dem Düsenkörper 12 jeweils Lichtleiter-Durchlaßöffnungen 2b bzw. 12b ausgebildet. 3b ist eine in deir, Düsenhalter 3 ausgebildete Durchlaßöffnung, an deren oberen Ende ein Innengewinde ausgebildet ist.

Das Gehäuse bzw. der Lichtleiterhalter 47 ist ein Hohlzylinder, in den der Lichtleiter 46 eingesetzt und durch das Abbinden eines Harzklebstoffs eingekittet ist. Das obere Ende des Gehäuses 47 nimmt den durch Erhärten eingekitteten Mantel 48 auf, so daß aus dem Gehäuse 47 der ummantelte Lichtleiter 46 herausgeführt ist. Das Gehäuse 47 ist in den Düsenhalter 3 unter Zwischensetzen des

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Dichtrings 41 eingeschraubt, der eine Dichtung gegenüber dem Brennstoff aus der Druckkammer 14 bildet. Der Lichtleiter 46 ragt, etwas in die Druckkammer 14 hinein, so daß er für das Verbrennungslicht leicht zugänglich ist.

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Die elektrische Steuerschaltung 10 für die Steuerung der Einspritzzeit mittels des Zeitgebermechanismus enthält den fotoelektrischen Wandler 43, dem der Lichtleiter 46 gegenübergesetzt ist. Die elektrische Steuerschaltung 10 empfängt das Signal für die tatsächliche Verbrennungszeit aus dem Lichtleiter 46 sowie Signale über Maschinenbetriebszustände wie beispielsweise das Drehzahlsignal N und das Gaspedal-Stellungssignal w .

Wenn der Brennstoff über die Düsenöffnung. 13 eingespritzt wird, sind die Temperatur und der Druck innerhalb des Zylinders hoch, so daß der Brennstoff gezündet wird und eine Flamme entsteht. Dadurch tritt über die Düsenöffnung 13 das Verbrennungslicht aus und gelangt über den in dem Gehäuse bzw. Lichtleiter-Halter 47 gehaltenen Lichtleiter 46, der in die durch den Düsenkörper 12, die Abstandshülse 2 und den Düsenhalter 3 hindurch ausgebildeten Öffnungen 12b, 2b und 3b eingesetzt ist, zu dem fotoelektrischen Wandler 43, so daß die elektrische Steuerschaltung 10 das Licht als Signal für die tatsächliche Einspritzbzw. Verbrennungszeit aufnehmen kann. Dieses Signal wird beispielsweise zur Rückführungssteuerung der Brennstoffeinspritzzeit herangezogen.

Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Lichtleiter 46 aus dem Düsenhalter 3 herausgeführt ist, kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, der fotoelektrische Wandler 43 an einem Ende des Düsenhalters 3 angebracht sein. In der Fig. 4 ist 157 ein zylindrischer Lichtleiterhalter,

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in welchem durch Erhärten einet; Ilarzkl ebötoiTu der Lichtleiter 46 eingekittet ist und der einen Durchlaß für das über die Düsenöffnung 13 eintretende Verbrennungslicht bildet. 42 ist eine lichtdurchlässige Auflagescheibe aus Panzerglas oder dergleichen. Der Detektor 4 für die' Erfassung des tatsächlichen Verbrennungszei tpunkts bzw. Zündzeitpunkts weist den fotoelektrischen Wandler 43 für das Umsetzen des einfallenden Lichts in ein elektrisches Signal, den Anschlußstecker 44 für die Abgabe des Signals aus dem fotoelektrischen Wandler 43 und das Gehäuse 45 für die Festlegung des fotoelektrischen Wandlers 43 und des Anschlußsteckers 44 auf, welches unter Zwischenlegen des Dichtrings 41 an dem Düsenhalter 3 befestigt ist = Das über die Düsenöffnung 13 eintretende Verbrennungslicht gelangt über den Lichtleiter 46 innerhalb des Lichtleiter-Halters 157 und die Panzerglas-Auflagescheibe 42 zu dem fotoelektrischen Wandler 43. Die übrige Gestaltung und die Funktionsweise sind die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3.

Es wird eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Dieselmotoren angegeben, die einen Verbrennungs-Detektor mit einem fotoelektrischen Wandler und einem Lichtkanal aufweist, der sich durch einen Düsenkörper hindurch erstreckt und das Licht einer in einem Maschinenzylinder entstehenden Verbrennungsflamme zu dem fotoelektrischen Wandler überträgt. Ein Ende des Lichtkanals mündet in einer mit einer Düsenöffnung in Verbindung stehenden Druckkammer, so daß nur dann, wenn die Düsenöffnung für die Brennstoffeinspritzung geöffnet ist und daraufhin eine Verbrennungsflamme entsteht, das Licht der Flamme durch den Lichtkanal hindurchtritt und den fotoelektrischen Wandler erreicht, wodurch ein elektrisches Signal erzeugt wird, welches den tatsächlichen Zeitpunkt der Verbrennung anzeigt. Der Lichtkanal kann ganz oder z.T. aus einem Lichtleiter gebildet sein.

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Claims

er% γ*. " - " "■ "··"' '■ Dipl.-Ing. H.Tiedtke

RUPE-* fELLMANN ^M VIRAWlS .:. .:. ' '„'·.;'.. Dipl.-Chem. G.Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Ing. R Grupe
Dipl-Ing. B. Pellmann 3241390 DiPUn₉K. Grams

Bavariaring4, Postfach 202403 8000 München 2
Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845;,tipat Telecopier: O 89 / 537377 cable: Germaniapatent München

9.November 1982

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case A7269-02 DENSO

Patentansprüche

U Brennstoffeinspritzvorrichtung für Dieselmotore, mit einer zum Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkammer eines Motors an dem Motor befestigten Brennstoffeinspritzdüse (1), die einen Düsenkörper (12,2,3), an dessen Vorderende eine Düsenöffnung (13) ausgebildet ist und der teilweise in die Brennkammer hinreinragt, eine verschiebbar in dem Düsenkörper angeordnete Düsennadel (11) zum Öffnen und Schließen der Düsenöffnung und eine an dem Vorderende des Düsenkörpers angeordnete und betrieblich mit der Düsenöffnung in Verbindung stehende Druckkammer (14) hat, gekennzeichnet durch eine Lichtdurchlaßvorrichtung (12b,2b,3b;12b,2,46;46;46,157), die in dem Düsenkörper angeordnet ist und mit einem Ende in der Druckkammer mündet, um Licht von einer durch die Verbrennung eines Gemisches in der Brennkammer hervorgerufenen Flamme durchzulassen, und eine fotoelektrische Wandlervorrichtung (43), die auf das von der Lichtdurchlaßvorrichtung durchgelassene Licht durch die Erzeugung eines elektrischen Signals anspricht.
2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchlaßvorrichtung

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(46;46,157) einen Lichtleiter (46) aufweist, dessen Vorderende sich in ^di^e Druckkammer (14) erstreckt (Fig.3;
Fig.4).
3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch-^!tl oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Wandlervorrichtung (43) fest an der Brennstoffeinspritzdüse (l) angebracht ist (Fig.1;Fig.4 ) .
4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Wandlervorrichtung (43) in einer elektrischen Steuerschaltung (10) zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung enthalten ist und an die Lichtdurchlaßvorrichtung (12b, 2,46;46) über einen Lichtleiter (46) angeschlossen ist (Fig.2;Fig.3).
5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchlaßvorrichtung (46,157) einen zylindrischen Lichtleiter-Halter (157) und einen Lichtleiter (46) aufweist, der durch das Abbinden eines Harzklebemittels in den Halter eingekittet ist (Fig.4).
6. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Dieselmotore, mit einer zum Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkammer eines Motors an dem Motor befestigten Brennstoffeinspritzdüse (1), die einen Düsenkb'rper (12,2,3), an dessen Vorderende eine Düsenöffnung (13) ausgebildet ist und der teilweise in die Brennkammer hineinragt, eine verschiebbar in dem Düsenkörper angebrachte Düsennadel (11) zum Öffnen und Schließen der Düsenöffnung, eine am Vorderende des Düsenkörpers angeordnete und betrieblich mit der Düsenöffnung in Verbindung stehende Druckkammer

(14) und einen in dem Düsenkörper ausgebildeten und mit

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der Druckkammer in Verbindung stehenden Brennstoffdurchlaß (12a,2a,3a) zum Zuführen von Brennstoff unter hohem Druck zur Druckkammer hat, gekennzeichnet durch eine fotoelektrische Wandlervorrichtung (43) und eine Lichtdurchlaßvorrichtung (12b,2b,3b;12b,2,46;46;46,157), die sich durch den Düsenkörper hindurch erstreckt und deren ein Ende zur Druckkammer offen ist, um Licht von einer durch die Verbrennung eines Gemisches in der Brennkammer verursachten Flamme zu der fotoelektrischen Wandlervorrichtung durchzulassen.
7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch' gekennzeichnet, daß die Lichtdurchlaßvorrichtung einen Lichtleiter (46) aufweist.

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