DE69316934T2

DE69316934T2 - Verbesserungen an durchflussregelventilen

Info

Publication number: DE69316934T2
Application number: DE69316934T
Authority: DE
Inventors: John Stamford; Ian Fraser Wallace
Original assignee: Perkins Ltd
Current assignee: Perkins Engines Co Ltd
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-12-01
Also published as: GB9225005D0; AU5571094A; EP0766785A1; ES2114167T3; WO1994012788A1; US5595215A; KR950704609A; DE69316934D1; JPH08504013A; EP0766785B1; RU2109977C1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Durchflußregelventil, und insbesondere auf Brennstoff-Einspritzdüsenanordnungen für Verbrennungskraftmaschinen.
Eine Brennstoff-Einspritzdüsenanordnung für eine Verbrennungskraftmaschine besteht üblicherweise aus einem Ventil, das während des Betriebes Brennstoff unter Druck in einen Zylinder zur Verbrennung einzuspritzen erlaubt. Der Zeitablauf der Brennstoffeinspritzung in einen Zylinder kann angemessen genau mit Hilfe mechanischer Mittel gesteuert werden, jedoch im Falle einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine erlauben die mechanischen Mittel normalerweise keine getrennte Einstel lung des Zeitablaufs der Brennstoffeinspritzung für jeden der Zylinder.
Für Verbrennungskraftmaschinen sind nunmehr elektronische Betriebssysteme bekannt, bei denen die Brennstoffeinspritzung in jeden Zylinder gemäß vorbestimmter Zeitfolgen gesteuert wird. Derartige Systeme können Sensoren umfassen, um Signale an das Betriebssystem zurückzusenden, welche für zeitliche Ereignisse der Maschine kennzeichnend sind, die dem System erlauben zeitlich hintereinanderfolgende Ereignisse für die Brennstoffeinspritzung in jeden Zylinder gemäß vorprogrammierter Verfahren getrennt einzustellen.
Obgleich derartige Betriebssysteme zur Verbesserung der Maschinenleistung zum Beispiel bezüglich des Brennstoffverbrauchs und der Abgasemissionen bekannt sind, so bezieht sich die Fähigkeit des Systems zur Verbesserung der Maschinenleistung direkt auf die Genauigkeit des Systems die zeitlichen Ereignisse zu steuern, welche ihrerseits von der Genauigkeit der Information abhängt, die das System bezüglich des tatsächlichen Zeitablaufs der Brennstoffeinspritzung in jeden Zylinder empfängt.
Die GB-A-2024934 beschreibt eine Düseneinrichtung für den Zeitverlauf der Brennstoff einspritzung mit einem elektrisch leitenden Gehäuse, in dem ein elektrisch leitendes Ventilelement im elektrischen Kontakt mit dem Gehäuse beweglich befestigt ist. Das Ventilelement ist von einer ersten Stellung, bei der sein Ventilkopf mit einem elektrisch leitenden Kontaktstift in Kontakt steht, in eine zweite Stellung bewegbar, in der sein Ventilkopf von dem Stift einen Abstand aufweist. Die Düsenanordnung umfaßt elektrische Isoliermittel, um den Kontaktstift von anderen Teilen der Düsenanordnung elektrisch zu isolieren, mit Ausnahme des elektrischen Kontaktes zwischen dem Stift und dem Kopf des Ventilelements, wenn das Ventilelement sich in seiner ersten Stellung befindet. Auf diese Weise kann das Ventilelement als ein elektrischer (an/aus) Schalter während des Betriebs der Düsenanordnung verwendet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein verbessertes Durchflußregelventil vorzuschlagen, welches Mittel aufweist, den Zeitverlauf des Strömungsdurchflusses genau zu messen. Gemäß einer ersten Lösung der vorliegenden Erfindung wird ein Durchflußregelventil vorgeschlagen, welches erste und zweite nebeneinander angeordnete elektrisch leitende, stationäre Körperelemente und Mittel zur Trennung des ersten und zweiten Körperelements aufweist, und ein elektrisch leitendes Ventilbetätigungselement, welches mit dem zweiten Körperelement in elektrischem Kontakt befestigt ist, wobei das Ventilbetätigungselement von einer ersten Stellung im Abstand vom ersten Körperelement in eine zweite Stellung beweglich ist, in der es das erste Körperelement berührt, wobei die genannten Trennmittel elektrisch leitend sind, jedoch einen elektrischen Widerstand aufweisen, derart, daß die Bewegung des Betätigungselements von seiner ersten in seine zweite Stellung eine elektrische Verbindung mit geringerem Widerstand schließt, als derjenige, welcher bereits zwischen dem Element über die Trennungsmittel besteht.
Die Körperelemente umfassen vorzugsweise jeweils elektrische Kontaktmittel, um die Verbindung zu einem externen elektrischen Kreis zu ermöglichen.
Das Ventil ist ebenfalls in bevorzugter Weise geschlossen, wenn sich das Ventilbetätigungselement in seiner ersten Stellung befindet.
In einer weiterhin vorteilhaften Weise weist das erste Körperelement Mittel auf, welche das Ventilbetätigungselement in seiner ersten Stellung normal vorspannen, wobei ein elektrischer Kontakt zwischen den Vorspannmitteln und dem Ventilbetätigungselement einen elektrischen Widerstand aufweist, der größer oder gleich als der elektrische Widerstand der Trennmittel ist.
Gemäß einer zweiten Lösung der vorliegenden Erfindung ist eine Brennstoffeinspritzdüsenvorrichtung vorgesehen, welche ein Durchflußregelventil aufweist, wobei das Durchflußregelventil als eine Brennstoffeinspritzdüsenanordnung für eine Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist und einen elektrisch leitenden Einspritzkörper aufweist, auf dem eine elektrisch leitende Einspritzdüse angeordnet ist, und Mittel, welche die Düse von dem Körper trennen und ein elektrisch leitendes Nadelventil, welches innerhalb der Einspritzdüse gleitbar gelagert ist, so daß es mit dieser elektrisch verbunden ist, wobei das Nadelventil von einer ersten Stellung im Abstand vom Einspritzkörper in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der es den Einspritzkörper berührt, wobei das Trennmittel elektrisch leitend ist, jedoch einen elektrischen Widerstand aufweist, so daß die Bewegung des Nadelventilelements von seiner ersten in seine zweite Stellung eine elektrische Verbindung mit geringem Widerstand als der bereits bestehende zwischen dem Körper und der Düse über die Trennmittel schließt.
Der Einspritzkörper und die Einspritzdüse weisen vorzugsweise elektrische Kontakte auf, um von dort zu einem äußeren elektrischen Kreis eine Verbindung herstellen zu können.
In bevorzugter Weise ist die Einspritzdüse geschlossen, wenn sich das Nadelventil in seiner ersten Stellung befindet.
In einer weiterhin vorteilhaften Weise umfaßt der Einspritzkörper Mittel, welche das Ventilbetätigungselement in seiner ersten Stellung normal vorspannen, wobei ein elektrischer Kontakt zwischen den Vorspannmitteln und dem Nadelventilelement einen elektrischen Widerstand aufweist, der größer oder gleich als der elektrische Widerstand der Trennmittel ist.
Die Bewegung des Nadelventils von seiner ersten in seine zweite Stellung kann durch elektromechanische Mittel, wie beispielsweise einen Hubmagneten erfolgen.
Die Bewegung des Nadelventils von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung kann alternativ durch Brennstoffdruck erfolgen, der auf das Nadelventil wirkt, wenn der Brennstoff durch die Düse strömt.
Der Einspritzkörper und die Düse sind in vorteilhafter Weise mit einem elektrischen Schaltkreis verbunden, der Prozessoren, eine Leistungsversorgung und einen Strombegrenzungswiderstand aufweist.
Der Widerstand (R&sub1;) der Trennmittel kann derartig gewählt werden, daß eine Spannung (Vs), die am Strombegrenzungswiderstand gemessen wird, wenn das Nadelventil sich in seiner ersten Stellung befindet, geringer als die Ansprechspannung (Vr) des Prozessors ist.
Der Widerstand R&sub1; der Trennmittel kann alternativ derartig gewählt werden, daß eine Spannung Vs, die am Strombegrenzungswiderstand R&sub3; gemessen wird, wenn sich das Nadelventil in seiner ersten Stellung befindet, größer oder gleich als die Ansprechspannung Vr ist.
Die zuvor genannten und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, nher beschrieben und erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt einer ersten Ausfuhrungsform einer Brennstoffeinspritz-Düsenanordnung gemäß der Erfindung mit einem Nadelventil in einer geschlossenen Stellung;
Figur 2 einen Querschnitt der Brennstoffeinspritz-Düsenanordnung nach Figur 1, welche das Nadelventil in einer offenen Stellung zeigt;
Figur 3 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Brennstoffeinspritz-Düsenanordnung gemäß der Erfindung, welche ein Nadelventil in einer geschlossenen Stellung zeigt;
Figur 4 einen Querschnitt der Brennstoffeinspritz-Düsenanordnung nach Figur 3, welche das Nadelventil in einer offenen Stellung zeigt; und
Figur 5 ein schematisches Blockschaltbild, welches ein Äquivalent einer elektrischen Schaltung wiedergibt, die geeignet ist, die Verbindung zwischen der Einspritzdüse und dem Einspritzkörper, um ein Ausgangsspannungssignal (Vs) zur Verfügung zu stellen, welches für den Zeitablauf der Brennstoffeinspritzung kennzeichnend ist.
Figur 1 der Zeichnungen zeigt einen Querschnitt einer Brennstoffeinspritzdüsenanordnung 10, die insbesondere für die Verwendung in einem Dieselmotor geeignet ist. Die Brennstoffeinspritzdüsenanordnung 10 besteht aus einem Einspritzkörper 12 mit dem eine Brennstoffeinspritzdüse 14 befestigt ist. Der Einspritzkörper 12 und die Brennstoffdüse 14 sind beide elektrisch leitend, jedoch ist die Einspritzdüse 14 von dem Einspritzkörper 12 durch Mittel 16 getrennt, welche einen elektrischen Widerstand aufweisen. Die Einspritzdüse 14 weist eine sich axial erstreckende Bohrung 18 auf, in der ein Nadelventil 20 gleitbar angeordnet ist. Das Nadelventil 20 ist in einer ersten geschlossenen Stellung dargestellt, bei der ein unteres Ende 20a desselben gegen ein Ventilsitzteil 14b der Düse 14 anschlägt, wodurch zwei Einspritzöffnungen 22 geschlossen werden, die während des Betriebes mit der Axialbohrung in Verbindung stehen. Das Nadelventil 20 ist ebenfalls elektrisch leitend und ein oberes Teil 20b desselben führt einen gleitenden elektrischen Kontakt mit der Düse 14 aus.
Der Einspritzkörper 12 und die Einspritzdüse 14 werden durch Kompression durch ein Gehäuse 15 zusammengehalten (nur in Figur 1 dargestellt), welches mit dem Einspritzkörper 12 verschraubt ist. Das Gehäuse 15 kontaktiert ein Schulterstück 14c des Düsenkörpers 14, es ist jedoch durch eine elektrisch isolierende Dichtung 17 davon getrennt. Der innere Durchmesser des Gehäuses 15 ist größer als der äußere Durchmesser des Düsenkörpers 14, so daß das Gehäuse 15 von dem Düsenkörper 14 durch einen Luftspalt 19 getrennt wird, welcher auch die elektrische Isolierung des Gehäuses 15 vom Düsenkörper 14 bewirkt.
Die Oberfläche der Brennstoffdüse 14 kann eine elektrische Isolierschicht 21 aufweisen (dargestellt nur auf einer Seite der Düse 14 in Figur 1), welche auf einige ihrer äußeren Flächen aufgetragen ist. Eine solche Beschichtung kann zusätzlich oder als Ersatz zum Luftspalt 19 und/oder der Dichtung 17 eingesetzt werden. Die Schicht 21 braucht in der Tat nicht elektrisch isolierend zu sein, sie kann jedoch eine ähnliche elektrische Widerstandscharakteristik zum Trennmittel 16 aufweisen, obgleich der Widerstand dieser Schicht 21 mindestens gleich, falls nicht größer, als der Widerstand des Trennmittels sein muß. Die Schicht 21 kann durch Sprühbeschichtung auf die Fläche der Düse 14 aufgetragen werden.
Ein Dübel 23 (nur in Figur 1 dargestellt) erstreckt sich in den Düsenkörper 12 und die Brennstoffdüse 14 durch die Trennmittel 16 und verhindert, daß der Düsenkörper 12 und die Brennstoffdüse 14 relativ zueinander eine Drehbewegung durchführen, insbesondere wenn das Gehäuse 16 auf den Düsenkörper 12 geschraubt wird, um diesen und die Düse 14 unter Druck zu halten. Der Dübel 23 kann aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein. Der Dübel 23 kann alternativ ähnliche elektrische Widerstandseigenschaften zum Trennmittel aufweisen, sein elektrischer Widerstand muß jedoch derartig ausgebildet sein, daß er eine elektrische Verbindung zwischen dem Düsenkörper 12 und der Brennstoffdüse 14 mit gleichem oder größerem elektrischen Widerstand bildet als das Trennmittel 16. Die elektrischen Widerstandseigenschaften des Dübels können durch das Material bestimmt werden aus dem er besteht. Der Dübel 23 kann alternativ eine geeignete elektrische Widerstandsbeschichtung erhalten, die auf seine Oberfläche aufgetragen wird.
Ein Brennstoffkanal 24 erstreckt sich durch den Düsenkörper 12; die Trennmittel 16 und ein oberes Teil 14a der Injektordüse 14 kommunizieren mit der Axialbohrung 18 an einer Stelle unter dem oberen Teil 20b des Nadelventilelements 20. Entlang diesem Kanal kann Brennstoff zum Einspritzen in den (nicht dargestellten) Zylinder zugeführt werden, auf den die Ein spritzdüsenanordnung 10 montiert ist. Der untere Teil 20a des Nadelventilelements 20 ist schmaler im Durchmesser als die Axialbohrung 18, wodurch zwischen dem Nadelventilelement 20 und der Einspritzdüse 14 ein Durchflußkanal für den Brennstoff gebildet wird, der im Querschnitt kreisförmig ist.
Wenn in der ersten in Figur 1 dargestellten Stellung das Nadelventil 20 die Öffnungen 22 schließt, wird die Brennstoffeinspritzung verhindert.
In Figur 2 ist das Nadelventil 20 in seiner zweiten Stellung dargestellt, in der Brennstoff durch den Kanal 24 entlang der axialen Bohrung 18 fließen kann, um aus den Öffnungen 22 gespritzt zu werden. In der zweiten Stellung berührt das Nadelventil 20 den Einspritzkörper 12, wodurch zwischen dem Einspritzkörper 12 und der Brennstoffdüse 14 eine Verbindung mit einem geringeren elektrischen Widerstand gebildet wird, als die zwischen dem Körper und der Düse über das Trennmittel 16 bereits bestehende.
Die Bewegung des Nadelventilkörpers 20 von seiner ersten in seine zweite Stellung kann unter der Wirkung eines nicht dargestellten Hubmagneten erfolgen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedoch erfolgt die Bewegung des Nadelventils durch den hohen Druck des Brennstoffs, der durch den Kanal 24 strömt. Der Brennstoffdruck ist außerordentlich hoch und bewirkt, daß das Ventil 20 schnell von seiner ersten in seine zweite Stellung bewegt wird.
Die Brennstoffversorgung zum Brennstoffkanal 24 kann mit Hilfe elektronisch gesteuerter Hubmagneten (nicht dargestellt) erfolgen, die, wenn sie einmal geladen sind, den Brennstoff an den Kanal 24 frei geben. Der Grad der Füllung des Hubmagneten bestimmt das Volumen des Brennstoffs, der durch die Einspritzvorrichtung 10 z.b. in eine Verbrennungskraftmaschine ein gespritzt wird.
Die Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der das Nadelventil 20 sich in seiner ersten geschlossenen Stellung befindet. Die Einspritzvorrichtung 10 gemäß dieser Figur unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform lediglich dadurch, daß sie Spannmittel 26 aufweist, welche das Nadelventil 20 in seiner ersten Stellung halten. Die Spannmittel 26 können einfach aus einem Kolben 28 und einer Feder 30 bestehen, die den Kolben unter Vorspannung auf das Nadelventil 20 pressen und es damit in Richtung der ersten Stellung zwingen.
Der Kolben 28 kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Der Kolben kann alternativ ähnliche elektrische Widerstandseigenschaften zu den Trennmitteln 16 aufweisen, sein elektrischer Widerstand muß derart sein, daß er eine elektrische Verbindung mit dem Nadelventil 20 bildet, die einen größeren oder gleichen Widerstand zum Trennmittel i6 aufweist.
Die Figur 4 zeigt ebenfalls eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der jedoch das Nadelventil sich in seiner zweiten Stellung befindet.
Ein äußerer elektrischer Schaltkreis weist eine Energieversorgung VI, einen Strombegrenzungswiderstand R&sub3; und eine Spannungsmeßvorrichtung Vs auf, der zwischen dem Einspritzkörper 12 und der Brennstoffdüse 14 liegt. Der Strombegrenzungswiderstand R&sub3; ist ausgewählt, um den Stromfluß durch die Düse 12 und die Brennstoffeinspritzdüse 14 über das Nadelventil 20 zu begrenzen, wenn es sich in seiner zweiten Stellung befindet. Aus diesen Gründen sorgt der externe Schaltkreis für ein Spannungssignal Vs, welches mindestens Daten betreffend den Zeitablauf des Nadelventils aufweist, wenn es sich in seiner zweiten Stellung in Kontakt mit dem Einspritzkörper 12 befindet. Der Widerstand der elektrischen Verbindung, gebildet aus dem Einspritzkörper 12 und der Brennstoffdüse 14 über das Nadelventil 20 ist relativ klein, verglichen mit dem Widerstand, der für den Strombegrenzungswiderstand R&sub3; und den Widerstand R&sub1; für die Trennvorrichtung 16 ausgewählt wurde.
Es ist nicht erforderlich den Düsenkörper 12 von der Einspritzdüse 14 vollständig zu isolieren, und das Spannungssignal Vs, welches für die Verbindung zwischen dem Körper 12 und der Düse 14 bezeichnend ist, kann in einem Prozessor, bei spielsweise einer elektronischen Steuereinheit (ECU) verwendet werden. Derartig Prozessoren arbeiten zwischen einem niedrigen und einem hohen Spannungszustand mit einem Spannungsansprechwert (Vr), der nur geringfügig unter dem hohen Spannungszustand liegt. Der niedrige und der hohe Spannungszustand setzen die logischen Pegel für die Prozessoren fest.
Die Figur 5 zeigt eine äquivalente elektrische Schaltung für den Einspritzkörper 12 und die Brennstoffdüse 14. Die Schaltung stellt die Einspritzdüseneinrichtung 10 schematisch dar, wobei der Schalter 30 im geöffneten Zustand das Nadelventil in seiner ersten Stellung und im geschlossenen Zustand das Nadelventil 20 in seiner zweiten Stellung wiedergibt, wodurch ein sehr geringer elektrischer Kontakt-Widerstand (R&sub2;) zwischen dem Düsenkörper 12 und der Brennstoffeinspritzdüse 14 gebildet wird. R&sub3; grenzt einen Strombegrenzungswiderstand ab, während R&sub1; den Widerstand der Trennvorrichtung 16 darstellt und R&sub2; stellt den Widerstand des elektrischen Kontaktes dar, der zwischen dem Einspritzkörper 12 und der Einspritzdüse 14 über das Nadelventil 20 in seiner zweiten Stellung gebildet wird, in der zwischen dem Körper 12 und der Düse 14 Kontakte bestehen.
Es ist ersichtlich, daß die aquivalente elektrische Schaltung für den Einspritzkörper 12 und der Düse 14 eine einfache Teilerschaltung ist. Der Wert einer gemessenen Spannung Vs ist abhänging von den relativen Werten von R&sub1; und R&sub3;, da R&sub2; relativ klein ist, und ob das Nadelventil 20 sich in seiner ersten oder zweiten Stellung befindet. Eine sorgfältige Wahl der relativen Werte von R&sub1; und R&sub3; erlaubt, daß die gemessene Spannung Vs zwischen Spannungspegel über und unter dem Spannungsansprechwert (Vr) der Prozessoren variiert, um dadurch den Prozessoren Daten zur Verfügung stellen zu können, welche für das Anheben des Nadelventils 20 kennzeichnend sind.
Das Spannungsausgangssignal Vs liefert daher ein Signal, welches für den Zeitablauf der Brennstoffeinspritzung kennzeichnend ist, und da das Anheben der Nadel schnell erfolgt, ist das erzeugte Signal aus praktischen Gründen als eine Recheckwelle ausgebildet. Die Natur des Signals erlaubt die direkte Verwendung als Eingangssignal für eine vorgesehene digitale elektronische Steuereinheit (ECU), wobei eine geeignete Spannung z. B. 5 Volt (Gleichstrom) beträgt. Dieses Signal zeigt daher genau den Anfang und das Ende der Brennstoffeinspritzung an und während das Nadelventil 20 einige wenige Mikrosekunden für die Bewegung von ihrer ersten in ihre zweite Stellung benötigt, um einen elektrischen Kontakt mit dem Düsenkörper 12 herzustellen, so ist diese Zeitverzögerung, verglichen mit der Zeitspanne, die das Element 20 in der zweiten Stellung verbleiben muß um die Brennstoffeinspritzung zu ermöglichen, vernachlässigbar und ist von keiner praktischen Bedeutung, verglichen mit der Betätigungszeit einer geeigneten elektronischen Steuereinheit.
Aus diesen Gründen wird ein sehr deutliches Signal erzeugt, welches den Beginn der Einspritzung anzeigt, welches als ein Rückkopplungssignal für eine geschlossene Kreissteuerung der Einspritzzeit verwendet werden kann.
Im Falle einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine erlaubt die überwachung dieses Signals einer Steuereinheit die individuelle Steuerung des Zeitverlaufs der Brennstoffeinspritzung in jeden Zylinder und die Rückkopplung eines Zeitereignisses kann dazu verwendet werden nachfolgende Zeitereignisse einzustellen. Eine solche Information ermöglicht es einer ECU vorprogrammiert zu werden, um Rückkopplungsinformationen zu berücksichtigen und die Leistung der Maschine aufrechtzuhalten und zu verbessern, den Verschleiß der Einspritzvorrichtung zu kompensieren und verschlisse ne/fehlerhafte Komponenten in Serviceabständen anzuzeigen.
Der Vorteil der Verwendung einer Einspritzvorrichtung, welche die Merkmale der beanspruchten Erfindung beinhaltet, besteht darin, daß der Zeitverlauf der Brennstoffeinspritzung in einer geschlossenen Kreissteuerung erreichbar ist, wobei dadurch die inhärenten Unterschiede der Einspritzverzögerungzeit zwischen getrennten Einspritzvorrichtungen auf einer Maschine beseitigt werden. Zum Beispiel bei 2000 Umdrehungen pro Minute bewirkt eine Einspritzverzögerung von einer Millisekunde eine Differenz von 12º bezüglich des Einspritzzeitablaufs, vorausgesetzt die Einspritzsignale erscheinen zum gleichen Punkt vor dem oberen Totzentrum in jedem Zylinder. Wenn kein Rückkopplungssignal erhältlich ist, müssen die Injektoren zum gleichen Punkt vor dem Totzentrum aufjedem Zylinder gezündet werden. Eine elektronische Steuereinheit, welche mit einer Rückkopplungsinformation bezüglich des zeitlichen Verlaufs der Einspritzdüse beaufschlagt wird, kann die Verzögerungszeit für jede Einspritzdüse auf jeden Zylinder "lernen" und kann die jeder Maschine innewohnenden Besonderheiten berücksichtigen. Das Einspritzsignal kann somit für jeden Zylinder zeitkompen siert werden, so daß jede Einspritzdüse Brennstoff zu genau der richtigen Zeit einspritzt. Die Verzögerungszeiten, welche die elektronischen Steuereinheiten für jede Einspritzdüse "lernen", kann angezeigt und als Referenz verwendet werden. Dieser Bezugswert kann mit dem Wert des Betriebsstromes verglichen werden, um die Injektordüse vor einem Verschleiß auf einen nicht akzeptablen Wert zu bewahren. In einem solchen Fall kann die elektronische Steuereinheit zum folgenden Serviceintervall auf die verschlissene Injektordüse hinweisen. Die Rate des Wechsels der Verzögerungszeit kann ebenfalls für jede Einspritzdüse angezeigt werden, um irgendwelche möglichen Fehler im Service vorherzusagen.
Das Schließungssignal der Einspritzdüse, bei dem die Nadel in ihre erste Stellung zurückkehrt, wodurch der elektrische Kreis unterbrochen wird, ermöglicht der elektronischen Steuereinheit von der Öffnungszeit der Einspritzdüse das an jede Einspritzdüse gelieferte Brennstoffvolumen zu berechnen und zu vergleichen. Dies ermöglicht, daß in jeden Zylinder ein gleiches Brennstoffvolumen eingespritzt wird, in dem die Erregerzeiten der einzelnen Hubmagnete verstellt werden.
Während die relativen Werte des elektrischen Widerstandes R&sub1; der Trennungsvorrichtung 16 und des Strombegrenzungswiderstandes R&sub3; ein Spannungssignal Vs bewirken, welches für die Brennstoffeinspritzzeiten kennzeichnend ist, ist es nicht notwendig Werte des elektrischen Widerstandes der Vorrichtung 16 und des Widerstandes R&sub3; auszuwählen, um das Spannungssignal Vs im Bereich des Spannungsansprechwertes Vr der elektronischen Steuereinheit zu variieren. In der Tat können die Werte von R&sub1; und R&sub3; so gewählt werden, daß der Wert der Spannung Vs welcher gemessen wird, wenn das Nadelventil in einer ihrer Stellungen ist, in jedem Falle größer als der Spannungsansprechwert Vr der Prozessoreinrichtung ist, so daß ein Spannungssignal Vs zur Verfügung steht, welches in jedem Fall für die elektronische Steuereinheit brauchbare Daten liefert. Die elektronische Steuereinheit kann so programmiert werden, daß ein Vergleich zwischen den Werten der gemessenen Spannung Vs durchgeführt werden kann, die sich ergeben, wenn sich das Nadelventil 20 in seiner ersten und entsprechend in seiner zweiten Stellung befindet. Der Wert der gemessenen Spannung Vs ist größer, wenn sich das Nadelventil 20 in seiner zweiten Stellung befindet, wodurch ein Signal Vs erzeugt wird, welches für den Zeitverlauf der Brennstoffeinspritzung kennzeichnend ist. Wenn jedoch das Nadelventil sich nicht in seiner zweiten Stellung befindet, wird noch ein Spannungssignal Vs durch die elektronische Steuereinheit ECU gemessen, welches eine größere Amplitude als der Spannungsansprechwert Vr hat. Dieses Signal kann für diagnostische Versuche verwendet werden, welche durch das elektronische Steuergerät ECU erfolgt. Wenn beispielsweise Meßvorrichtungen anderer Verbrennungsmaschinen ein Problem bei der Brennstoffeinspritzung in einen bestimmten Zylinder anzeigen, beispielsweise überhöhte Temperaturen oder dergl., so zeigt die Anwesenheit eines meßbaren Spannungssignals Vs an, daß der Schaltkreis, welcher an der Brennstoffeinspritzvorrichtung anliegt, arbeitet und daß der durch andere Vorrichtungen entdeckte Fehler sich auf eine Fehlfunktion in der Einspritzvorrichtung beziehen muß. Das gemessene Spannungssigmal Vs erlaubt daher mindestestens die Unversehrtheit des an jeder Einspritzeinheit anliegenden Schaltkreises z. B. beim Anlassen einer Maschine zu prüfen.
Während die Trennvorrichtung 16 in den Figuren als eben im Schnitt und zwischen dem Düsenkörper 12 und der Einspritzdüse 14 positioniert dargestellt ist, ist es vorteilhaft, wenn der Düsenkörper 12 und der Einspritzkörper 14 durch irgendein geeignet geformtes Mittel 16 mit einem dazwischen angeordneten elektrischen Widerstand und irgendwelche Flächen getrennt sind, die üblicherweise miteinander in Kontakt sind. Die Trennvorrichtung 16 kann einfach eine Dichtung aufweisen. Sie ist jedoch vorzugsweise als ein Film aus elektrischem Widerstandsmaterial gebildet, welches auf entsprechende Flächen der Brennstoff düse 14 aufgesprüht oder durch irgendwelche Mittel aufgetragen ist.
Beschichtungen, die einen vorbestimmten elektrischen Widerstand, eine Verschleißfestigkeit, Reibungswiderstand und chemischen Widerstand aufweisen, sind an sich bekannt. Eine solche Beschichtung ist auf dem Markt unter dem Handelsnamen Xylan erhältlich und wird von der Whitford-Gruppe vertrieben.
Während die Beschreibung der Erfindung sich auf Brennstoffeinspritzdüsenanordnungen für eine Verbrennungskraftmaschine bezieht, kann sie sich jedoch auch auf irgendein Durchflußsteuerventil ersrecken, bei der es notwendig ist, den Zeitverlauf der Strömung durch die Ventilöffnung genau zu bestimmen.

Claims

1. Durchflußregelventil mit angrenzenden ersten und zweiten elektrisch leitfähigen, stationären Körperelementen (12,14), Mittel zur Trennung des ersten vom zweiten Körperelement, und ein elektrisch leitfähiges Ventilbetätigungselement (20), welches an dem zweiten Körperelement (14) beweglich befestigt ist und dieses elektrisch kontaktiert, wobei das Ventilbetätigungselement (20) von einer zum ersten Körperelement entfernten Stellung in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der das erste Körperelement kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel (16) elektrisch leitfähig ist jedoch einen elektrischen Widerstand aufweist, derart, daß eine solche Bewegung des Betätigungselements (20) von seiner ersten in seine zweite Stellung eine elektrische Verbindung mit geringerem Widerstand zwischen dem ersten und dem zweiten Körperelement (12,14) schließt, als derjeni ge, welcher bereits zwischen den Elementen über die Trennmittel (16) besteht.

2. Durchflußregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Körperelement elektrische Kontakte aufweist, um von dort eine Verbindung zu einer äußeren elektrischen Schaltung herzustellen.

3. Durchflußregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil geschlossen ist, wenn das Ventilbetätigungselement sich in seiner ersten Stellung befindet.

4. Durchflußregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Körperelement Mittel aufweist, um das Ventilbetätigungselement in seiner ersten Stellung wie üblich einzustellen.

5. Durchflußregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Kontakt zwischen den Einstellmitteln und dem Ventilbetätigungselement einen elektrischen Widerstand aufweist, der größer oder gleich dem elektrischen Widerstand der Trennmittel ist.

6. Durchflußregelventil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußregel ventil als eine Brenstoffeispritzanordnung für eine Verbrennungskraftmaschine (VK) ausgebildet ist, welche einen elektrisch leitfähigen Injektor-Körper mit einer daran befestigten elektrisch leitfähigen Injektordüse, Mittel zur Trennung der Düse vom Injektor-Körper und ein elektrisch leitfähiges Nadelventil aufweist, welches in der Injektordüse gleitbar angeordnet ist, so daß es mit dieser elektrisch verbindbar ist, wobei das Nadelventilelement von einer ersten vom Injektorkörper entfernten Stellung in eine zweite den Injektorkörper kontaktierenden Stellung bewegbar ist, und die Trennmittel elektrisch leitfähig jedoch mit einem elektrischen Widerstand vershen sind, so daß die Bewegung des Nadelventils von seiner ersten in seine zweite Stellung eine elektrische Verbindung mit geringerem Widerstand zwischen dem Körper und der Düse schließt als der bereits zwischen dem Körper und der Düse über die Trennmittel bestehende Widerstand.

7. Durchflußregelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Nadelventilelements von seiner ersten in seine zweite Stellung durch elektromechanische Mittel, wie eine Spule, erfolgt.

8. Durchflußregelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Nadelventilelements von seiner ersten in seine zweite Stellung durch einen Brennstoffdruck bewirkt wird, der auf das Nadelventilelement beim Durchfluß des Brennstoffes durch die Düsenanordnung wirkt.

9. Durchflußregelventil nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektorkörper und die Duse mit einer elektrischen Schaltung verbunden sind, welche prozeßsteuermittel, eine Energieversorgung und einen Strombegrenzungswiderstand aufweist.

10. Durchflußregelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R&sub1;) der Trennmittel so gewählt wird, daß eine Spannung (Vs) am Strombegrenzungewiderstand (R&sub3;) anliegt, wenn das Nadelventil sich in seiner ersten Stellung befindet, die geringer als die Ansprechspannung (VT) der prozeßsteuermittel ist.

11. Durchflußregelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R&sub1;) der Trennmittel so gewählt wird, daß eine Spannung (Vs) am Strombegrenzungsviderstand (R&sub3;) anliegt, wenn das Nadelventil sich in seiner ersten Stellung befindet, die größer oder gleich der Ansprechspannung (VT) ist.