DE3241390C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritz­ einrichtung für Dieselmotoren, mit einer zum Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkammer des Motors am Motor befestigten Brennstoffeinspritzdüse, die einen teilweise in die Brennkammer hineinragenden Düsenkörper mit einer an dessen Vorderende befindlichen Düsenöffnung, eine ver­ schiebbar im Düsenkörper angeordnete Düsennadel zum Öffnen und Schließen der Düsenöffnung und eine am Vorderende des Düsenkörpers angeordnete und mit der Düsenöffnung in Wirk­ verbindung stehende Druckkammer aufweist, und mit einem im Düsenkörper angeordneten Meßkanal und einem mit dem Meßka­ nal in Wirkverbindung stehenden Geber zur Erzeugung eines elektrischen Signals.

Bekanntermaßen erfolgt bei Dieselmotoren die Steuerung der Brennstoffeinspritzung in Abhängigkeit von Betriebsparame­ tern, wie Lastzustand, Motordrehzahl usw., was eine mög­ lichst genaue Erfassung des jeweiligen Einspritzzeitpunkts erfordert.

Es ist daher bereits eine Brennstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen dieser Art vorgeschlagen worden (DE-OS 30 29 721), bei der im Düsenkörper der verwendeten Brennstoffeinspritzdüse ein Geber in Form eines vom Ven­ tilsitz und einem Dichtkegel gebildeten elektrischen Schalters angeordnet ist, der sich bei Öffnung der Brenn­ stoffeinspritzdüse ebenfalls öffnet und hierbei durch Unterbrechung eines elektrischen Stromkreises jeweils ein den Einspritzzeitpunkt angebendes elektrisches Signal erzeugt.

Darüberhinaus ist aus der DE-OS 27 18 560 eine Brennstoff­ einspritzeinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der im Düsenkörper einer Brennstoffeinspritzdüse ein Meßkanal angeordnet ist, mit dem ein Druck- oder Tempera­ turgeber in Wirkverbindung steht, der in Abhängigkeit von den stattfindenden Verbrennungsvorgängen entsprechende elektrische Signale erzeugt, die ebenfalls eine Bestimmung der Einspritzzeiten zu deren Steuerung ermöglichen.

Bei Brennstoffeinspritzeinrichtungen der vorstehend ge­ nannten Art ist jedoch zu berücksichtigen, daß einerseits durch Rußablagerungen bzw. Verbrennungsrückstände leicht die Ansprechempfindlichkeit und damit die Abgabe eines ausreichend präzisen, korrekt auswertbaren Meßsignals beeinträchtigt werden kann, während andererseits insbeson­ dere bei der Aufnahme von einspritzabhängigen Druck- oder Temperaturänderungen verstärkt Verzögerungs- und Dämp­ fungserscheinungen auftreten, die ebenfalls die Meßsignal­ bildung nachteilig beeinflussen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffeinspritzeinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß eine weitgehend verzögerungs­ freie Meßsignalbildung ohne maßgebliche Beeinträchtigung der Ansprechempfindlichkeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßkanal als lichtleitender Kanal ausgebildet ist, der mit einem Ende in die Druckkammer mündet, und daß der Geber eine fotoelektrische Wandlereinrichtung ist, die auf das durch den lichtleitenden Kanal hindurchtretende Licht zur Erzeugung des elektrischen Signals anspricht.

Durch eine solche Auswertung eines direkt vom Verbren­ nungsvorgang bzw. der damit einhergehenden Flammenbildung abhängigen, verzögerungsfrei auftretenden Lichtsignals auf fotoelektrischem Wege läßt sich sowohl eine sehr empfind­ liche und damit genaue als auch von Verbrennungsrückstän­ den weitgehend unbeeinträchtigte Meßsignalbildung dauer­ haft erzielen, da der Meßkanal über die Druckkammer nur beim Öffnen der Brennstoffeinspritzdüse freiliegt und die mit der Druckkammer in Wirkverbindung stehende Düsenöff­ nung bei jedem Einspritzvorgang durch den dann hindurch­ tretenden Brennstoff ohnehin gereinigt wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in dem lichtleitenden Kanal ein Lichtleiter angeordnet, dessen Vorderende sich in die Druckkammmer hinein erstreckt. Hierdurch läßt sich eine etwaige Dämpfung des beim Ver­ brennungsvorgang aufgenommenen Lichtsignals maßgeblich verringern, da das Lichtsignal der fotoelektrischen Wand­ lereinrichtung auf diese Weise über den Lichtleiter direkt zugeführt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen im einzelnen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie­ ben.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen jeweils eine Schnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus der Brennstoffeinspritzein­ richtung gemäß einem jeweiligen Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Brennstoffein­ spritzdüse mit einer Düsennadel 11 und einem Düsenkörper 12, in dem ein Brennstoffdurchlaß 12 a und ein Lichtdurch­ laß 12 b für das beim Verbrennungsvorgang und der damit einhergehenden Flammenbildung entstehende Licht ausgebil­ det sind. Ein Ende des Lichtdurchlasses 12 b öffnet sich in eine Druckkammer 14, die mit einer bei der Brennstoffein­ spritzung geöffneten Düsenöffnung 13 in Verbindung steht. Die Bezugszahl 2 bezeichnet eine Abstandshülse, in der gleichermaßen wie im Düsenkörper 12 ein Brennstoffdurchlaß 2 a und ein Lichtdurchlaß 2 b ausgebildet sind. Der Düsen­ körper 12 und die Abstandshülse 2 sind in Drehrichtung durch Paßstifte 21 ausgerichtet, so daß ihre Lichtdurch­ laßöffnungen zueinander ausgerichtet sind. Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Düsenkörper-Halter, in dem ein Brenn­ stoffdurchlaß 3 a und ein Lichtdurchlaß 3 b ausgebildet sind, an dessen oberem Ende ein Geber 4 zur Erfassung der Verbrennungszeit angebracht ist, welcher einen Dichtring 41, eine lichtdurchlässige Auflagescheibe 42 aus Panzer­ glas oder dergleichen, eine fotoelektrische Wandlerein­ richtung 43 zur Umsetzung von einfallendem Licht in ein elektrisches Signal, einen Anschlußstecker 44 zur Abgabe des Ausgangssignals der fotoelektrischen Wandlereinrich­ tung 43 und ein Gehäuse 45 zur Aufnahme der fotoelektri­ schen Wandlereinrichtung 43 und des Anschlußsteckers 44 aufweist. Die Abstandshülse 2 und der Düsenkörper-Halter 3 sind in Drehrichtung durch Paßstifte 22 derart ausgerich­ tet, daß der Lichtdurchlaß 2 b und der Lichtdurchlaß 3 b zueinander ausgerichtet sind. Die Bezugszahl 3 c bezeichnet einen Brennstoffrücklaufkanal, der über einen Stutzen 31 mit einem Brennstoffbehälter in Verbindung steht. Mit 32 und 33 sind Dichtringe bezeichnet, während die Bezugszahl 34 eine Schraubenmutter bezeichnet. Mit 5 ist ein Düsen­ halter-Druckstift, mit 6 eine Düsenhalter-Druckfeder und mit 7 ein Federsitz bezeichnet. Die Bezugszahl 8 bezeich­ net eine Schraubhülse zur Düsenbefestigung, die die Brenn­ stoffeinspritzdüse 1 und den Düsenkörper-Halter 3 festhält und mittels eines Gewindeteils 8 a in den Zylinderkopf des Dieselmotors eingesetzt ist, so daß die Brennstoffein­ spritzdüse 1 in eine nicht dargestellte Zylinderkammer gerichtet ist. Die Bezugszahl 9 bezeichnet eine Einspritz­ pumpe in Verteiler- oder Reihenausführung für die Brenn­ stoffzufuhr zur Brennstoffeinspritzeinrichtung, während die Bezugszahl 10 eine elektrische Steuerschaltung be­ zeichnet, die das Ausgangssignal des Gebers 4 sowie Ma­ schinenbetriebszustände angebende Signale, wie z. B. ein Drehzahlsignal N und ein Gaspedal-Stellungssignal α erhält und ein Einspritzmengen-Stellglied zur Steuerung der Brennstoffeinspritzmenge der Einspritzpumpe sowie einen Zeitgebermechanismus zur Steuerung des Einspritz­ zeitpunkts betätigt.

Nachstehend wird näher auf die Funktionsweise des vorste­ hend beschriebenen Ausführungsbeispiels der Brennstoffein­ spritzeinrichtung eingegangen.

Der in Abhängigkeit von einem durch die Betriebszustände des Dieselmotors bestimmten Signal der elektrischen Steuerschaltung 10 unter Druck von der Einspritzpumpe 9 abgegebene Brennstoff tritt durch die Brennstoffdurchlässe 3 a, 2 a und 12 a hindurch, drückt die Düsennadel 11 gegen die Kraft der Düsenhalter-Druckfeder 6 nach oben und wird über die Düsenöffnung 13 in die Zylinderkammer einge­ spritzt. Zu diesem Zeitpunkt nehmen Druck und Temperatur im Zylinder hohe Werte an, so daß der eingespritzte Brenn­ stoff gezündet wird und bei dem entstehenden Verbrennungs­ vorgang Flammenbildung einsetzt, wobei das bei der Flam­ menbildung entstehende Licht durch die Düsenöffnung 13 hindurchtritt und über die Druckkammer 14, den Lichtdurch­ laß 12 b des Düsenkörpers 12, den Lichtdurchlaß 2 b der Abstandshülse 2, den Lichtdurchlaß 3 b des Düsenkörper- Halters 3 und die lichtdurchlässige Auflagescheibe 42 auf die fotoelektrische Wandlereinrichtung 43 fällt, über deren Ausgangssignal die elektrische Steuerschaltung 10 dieses Licht als Signal für die Verbrennungszeit erfaßt, das sodann beispielsweise zur Regelung der Brennstoffein­ spritzzeit herangezogen wird.

Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spiel der Brennstoffeinspritzeinrichtung die fotoelektri­ sche Wandlereinrichtung 43 im Düsenkörper-Halter 3 ange­ bracht ist, kann gemäß einem in Fig. 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel der Brennstoffeinspritzein­ richtung das Licht auch über einen Lichtleiter 46 zu der hier in der elektrischen Steuerschaltung 10 angeordneten fotoelektrischen Wandlereinrichtung 43 geführt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel der Brennstoffeinspritzeinrichtung gemäß Fig. 2 besteht der Lichtleiter 46 aus einem Bündel von Glasfasern mit einem Durchmesser von einigen 10 µm, über die das über eine Stirnseite 46 a einfallende Licht der in der elektrischen Steuerschaltung 10 enthaltenen fotoelektrischen Wandlereinrichtung 43 zugeführt wird. Die Bezugszahl 47 bezeichnet ein Gehäuse für den Lichtleiter 46, das in eine im Düsenkörper-Halter 3 ausgebildete Öffnung eingesetzt ist und den Lichtleiter 46 in einer korrekten Lage festhält. Die Bezugszahl 48 bezeichnet einen aus einem flexiblen Kunststoff oder dergleichen bestehenden Mantel für den Lichtleiter 46. Die Abstands­ hülse 2 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material wie Panzerglas und ist derart ausgestaltet, daß sie das beim Verbrennungsvorgang entstehende Licht hindurchtreten läßt, gegenüber Brennstoff jedoch als Dichtung dient. Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels der Brennstoff­ einspritzeinrichtung entspricht im übrigen dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Brennstoffeinspritz­ einrichtung gemäß Fig. 1.

Ein in Fig. 3 gezeigtes weiteres Ausführungsbeispiel der Brennstoffeinspritzeinrichtung unterscheidet sich vom Aus­ führungsbeispiel der Brennstoffeinspritzeinrichtung gemäß Fig. 2 dadurch, daß sich der vordere Endbereich des Licht­ leiters 46 durch die Abstandshülse 2 und den Düsenkörper 12 hindurch erstreckt und bis in die Druckkammer 14 nahe der Düsenöffnung 13 reicht, wobei in der Abstandshülse 2 und dem Düsenkörper 12 jeweils Lichtleiter-Durchlaßöffnun­ gen 2 b bzw. 12 b ausgebildet sind. Die Bezugszahl 3 b be­ zeichnet eine im Düsenkörper-Halter 3 ausgebildete Durchlaßöffnung, an deren oberem Ende ein Innengewinde ausgebildet ist.

Das als Lichtleiterhalter dienende Gehäuse 47 ist als Hohlzylinder ausgebildet, in den der Lichtleiter 46 einge­ setzt und durch Abbinden eines Harzklebemittels eingekit­ tet 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 Düsenkörper-Halter 3 unter Einfügung des Dichtrings 41 eingeschraubt, der als Dichtung gegenüber aus der Druckkammer 14 austretendem Brennstoff wirkt. Der Lichtleiter 46 ragt ein wenig in die Druckkammer 14 hinein, so daß er von dem beim Verbren­ nungsvorgang entstehenden Licht leicht beaufschlagt werden kann.

Die elektrische Steuerschaltung 10 enthält zur Steuerung der Einspritzzeit mittels des Zeitgebermechanismus die fotoelektrische Wandlereinrichtung 43, der der Lichtleiter 46 gegenüberliegt, und erhält auf diese Weise ein die Verbrennungszeit angebendes Signal über den Lichtleiter 46 sowie Maschinenbetriebszustände angebende Signale, wie z. B. das Drehzahlsignal N und das Gaspedal-Stellungssi­ gnal α.

Wenn Brennstoff über die Düsenöffnung 13 eingespritzt wird, weisen Temperatur und Druck im Zylinder hohe Werte auf, so daß der Brennstoff gezündet wird und Flammenbil­ dung einsetzt. Das hierbei entstehende Licht tritt durch die Düsenöffnung 13 hindurch und füllt über den im Gehäuse 47 gehaltenen Lichtleiter 46, der in die im Düsenkörper 12, der Abstandshülse 2 und dem Düsenkörper-Halter 3 aus­ gebildeten Durchlässe 12 b, 2 b und 3 b eingesetzt ist, auf die fotoelektrische Wandlereinrichtung 43, so daß die elektrische Steuerschaltung 10 dieses Licht als Signal für die Einspritz- bzw. Verbrennungszeit aufnehmen und z. B. zur Regelung der Brennstoffeinspritzzeit heranziehen kann.

Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spiel der Brennstoffeinspritzeinrichtung der Lichtleiter 46 aus dem Düsenkörper-Halter 3 herausgeführt ist, kann gemäß einem in Fig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsbei­ spiel der Brennstoffeinspritzeinrichtung die fotoelektri­ sche Wandlereinrichtung 43 auch an einem Ende des Düsen­ körper-Halters 3 angebracht sein. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 157 einen zylindrischen Lichtleiter-Halter, in den durch Abbinden eines Harzklebemittels der Lichtleiter 46 eingekittet ist, so daß das beim Verbrennungsvorgang entstehende und sodann über die Düsenöffnung 13 einfallen­ de Licht hindurchtreten kann. Die Bezugszahl 42 bezeichnet eine lichtdurchlässige Auflagescheibe aus Panzerglas oder dergleichen. Der Geber 4 zur Erfassung des Verbrennungs- bzw. Zündzeitpunkts weist die fotoelektrische Wandlerein­ richtung 43 zur Umsetzung des einfallenden Lichts in ein elektrisches Signal, den Anschlußstecker 44 zur Abgabe des Ausgangssignals der fotoelektrischen Wandlereinrichtung 43 und das Gehäuse 45 zur Halterung der fotoelektrischen Wandlereinrichtung 43 und des Anschlußsteckers 44 auf, das unter Einfügung des Dichtrings 41 am Düsenkörper-Halter 3 befestigt ist. Das über die Düsenöffnung 13 einfallende Licht beaufschlagt dann über den im Lichtleiter-Halter 157 angeordneten Lichtleiter 46 und die Panzerglas-Auflage­ scheibe 42 die fotoelektrische Wandlereinrichtung 43. Der weitere Aufbau wie auch die Funktionsweise dieses Ausfüh­ rungsbeispiels der Brennstoffeinspritzeinrichtung entspre­ chen dem Ausführungsbeispiel der Brennstoffeinspritzein­ richtung gemäß Fig. 3.

Claims (5)

1. Brennstoffeinspritzeinrichtung für Dieselmotoren, mit einer zum Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkammer des Motors am Motor befestigten Brennstoffeinspritzdüse (1), die einen teilweise in die Brennkammer hineinragenden Düsenkörper (2, 3, 12) mit einer an dessen Vorderende befindlichen Düsenöffnung (13), eine verschiebbar im Dü­ senkörper (2, 3, 12) angeordnete Düsennadel (11) zum Öff­ nen und Schließen der Düsenöffnung (13) und eine am Vor­ derende des Düsenkörpers (2, 3, 12) angeordnete und mit der Düsenöffnung (13) in Wirkverbindung stehende Druckkam­ mer (14) aufweist, und mit einem im Düsenkörper (2, 3, 12) angeordneten Meßkanal (2 b, 3 b, 12 b) und einem mit dem Meßkanal (2 b, 3 b, 12 b) in Wirkverbindung stehenden Geber (4) zur Erzeugung eines elektrischen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkanal (2 b, 3 b, 12 b) als licht­ leitender Kanal ausgebildet ist, der mit einem Ende in die Druckkammer (14) mündet, und daß der Geber (4) eine foto­ elektrische Wandlereinrichtung (43) ist, die auf das durch den lichtleitenden Kanal hindurchtretende Licht zur Erzeu­ gung des elektrischen Signals anspricht.

2. Brennstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem lichtleitenden Kanal ein Licht­ leiter (46) angeordnet ist, dessen Vorderende sich in die Druckkammer (14) hineinerstreckt (Fig. 3; Fig. 4).

3. Brennstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Wandler­ einrichtung (43) fest an der Brennstoffeinspritzdüse (1) angebracht ist (Fig. 1; Fig. 4).

4. Brennstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Wandlereinrichtung (43) in einer elektrischen Steuerschaltung (10) zur Steue­ rung der Brennstoffeinspritzung enthalten ist (Fig. 2; Fig. 3).

5. Brennstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (46) durch das Abbinden eines Harzklebemittels in einen zylin­ drischen Lichtleiter-Halter (157) eingekittet ist (Fig. 4).