DE718649C

DE718649C - Fuel injection device for internal combustion engines with an electrically controlled nozzle needle

Info

Publication number: DE718649C
Application number: DEA83395D
Authority: DE
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1937-06-29
Filing date: 1937-06-29
Publication date: 1942-03-17

Description

Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit elektrisch gesteuerter Düsennadel Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit elektrisch gesteuerter Düsennadel, bei der an der Düsennadel des Ventils eine mit einem nach Richtung, Stärke und Dauer regelbaren wechselnden Strom beschickte Spule angeordnet ist, die sich in einem magnetischen Feld befindet und durch die Kraft, welche dieses Feld auf das durch den Strom in der Spule erzeugte Feld ausübt, in der einen oder anderen Richtung bewegt wird und dadurch die mit ihr verbundene Düsennadel öffnet bzw. schließt.Fuel injection device for internal combustion engines with electric controlled nozzle needle The invention relates to a fuel injection device for internal combustion engines with an electrically controlled nozzle needle, where the nozzle needle of the valve one with an alternating one that can be regulated according to direction, strength and duration Current charged coil is arranged, which is located in a magnetic field and by the force that this field created on the current in the coil Field exercises, is moved in one direction or the other and thereby the with her connected nozzle needle opens or closes.

Bei den bekannten Vorrichtungen hat man das magnetische Feld, in dem sich die Spule befindet, mittels des durch sie geschickten Stromes erzeugt. Dadurch änderte sich seine Stärke und vielfach auch seine Polarität. Nach der Erfindung bleiben Stärke und Polarität dieses magnetischen Feldes dauernd unverändert, so daß nur in der kleinen Spule der Düsennadel ein elektromagnetisches Feld auf-und wieder abgebaut werden muß. Dies bedeutet eine wesentliche Verringerung der aufzuwendenden elektrischen Arbeit.In the known devices one has the magnetic field in which the coil is generated by means of the current sent through it. Through this changed its strength and in many cases also its polarity. According to the invention if the strength and polarity of this magnetic field remain unchanged, see above that only in the small coil of the nozzle needle an electromagnetic field on and off must be dismantled again. This means a significant reduction in the expenditure electrical work.

Das magnetische Feld kann nach der Erfindung durch einen Dauermagnet, z. B. einen Stahlmagnet, erzeugt werden. Es kann aber auch eine mit Gleichstrom gespeiste Spule Verwendung finden. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Düsennadel durch eine Feder belastet wird, die das elektrisch gesteuerte Schließen der Düse unterstützt. Die Belastung der Düsennadel durch den Brennstoffdruck erfolgt zweckmäßig im Schließsinne.The magnetic field can according to the invention by a permanent magnet, z. B. a steel magnet can be generated. But it can also be one with direct current Find fed coil use. It is also advantageous if the nozzle needle is loaded by a spring that controls the electrically controlled closing of the nozzle supports. The loading of the nozzle needle by the fuel pressure is expedient in the closing sense.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i eine elektrisch gesteuerte Einspritzdüse mit stabförmigem Leiter und Akkumulator, Abb. 2 eine Brennkraftmaschine in Ansicht, Abb.3 eine Brennstoffdüse mit Akkumulierraum und schraubenförmig ausgebildetem Leiter, Abb. q. den beispielsweise gewünschten Druck- bzw. Mengenverlauf des Brennstoffes hinter der Düse.Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown, namely: Fig. i with an electrically controlled injection nozzle rod-shaped conductor and accumulator, Fig. 2 an internal combustion engine in view, Fig.3 a fuel nozzle with an accumulation space and a helical conductor, Fig.q. the desired pressure or quantity curve of the fuel, for example behind the nozzle.

Der Brennstoff wird in bekannter Weise von einer Brennstoffpumpe i, welche von der Brennkraftmaschine ihren Antrieb erhält, in einen Akkumulator 2 gepumpt. Der Akkumulator 2 ist dabei durch Kolben 3 und Feder q. o. dgl. belastet, um den Brennstoffdruck möglichstkonstantzuhalten. VomAkkumulator2 führt eine Leitung 5 nach der im Zylindermantel oder -kopf 6 der Brennkraftmaschine angeordneten Einspritzdüse 7. Die Auslaßöffnung der Einspritzdüse ist in bekannter Weise durch eine Düsennadel 8 verschlossen, welche unter dem Schließdruck einer Feder 9 steht bzw. durch den Brennstoffdruck selbst in dieser Lage gehalten wird. Zufolge der Anordnung des Akkumulators z braucht die Pumpe i nicht im Takt der Einspritzungen zu fördern, sondern wird vielmehr langsamer laufen. Hierdurch wird die Betriebssicherheit der Brennstofförderung wesentlich erhöht. Außerdem können auch von einer Pumpe und einemAkkumulator mehrereDüsen mitBrennstoff gespeist «erden.The fuel is in a known manner by a fuel pump i, which receives its drive from the internal combustion engine, is pumped into an accumulator 2. The accumulator 2 is by piston 3 and spring q. o. the like. burdened to the To keep the fuel pressure as constant as possible. A line 5 leads from the accumulator 2 after the one in the cylinder jacket or head 6 of the internal combustion engine arranged injection nozzle 7. The outlet opening of the injection nozzle is known in the art Way closed by a nozzle needle 8, which under the closing pressure of a Spring 9 is or is held in this position by the fuel pressure itself. As a result of the arrangement of the accumulator z, the pump i does not need to be synchronized with the injections rather, it will run more slowly. This increases operational safety the fuel production increased significantly. You can also use a pump and earth several nozzles supplied with fuel on an accumulator.

Die Düsennadel 9 steht erfindungsgemäß mit einem Leiter io in Verbindung, der von einer Spule i i, die auf dem Düsenkörper 7 sitzt, umgeben ist. Wird nun die Spule i i von einem Gleichstrom durchflossen und in den Leiter io ein Strom mit der gewünschten Stromfolge und in gewollter Richtung geschickt, so werden nachdem Biot-Savartschen Gesetz um den Leiter Kräfte erregt, die senkrecht zum von der Spule i i erregten Kraftlinienfeld wirken, so daß der Leiter 1i aus der Spule io herausgezogen und dadurch das Öffnen der Düse erreicht wird und andererseits bei entgegengesetzter Stromrichtung der Leiter io mit der Düsennadel 8 in die Spule i i hineingestoßen und damit die Düsennadel in die Schließstellung geführt wird. Als Folge dieser wechselnden Stromstöße, die durch irgendeine bekannte Sende- bzw. Unterbrechereinrichtung erzeugt «-erden, ergibt sich ein Druck- bzw. Mengenverlauf des eingespritzte- Brennstoffes, wie ihn Abb.4 beispielsweise als gewünscht veranschaulicht. Selbstverständlich kann auch während der Öffnungsperiode auch eine zusätzliche pulsierende Bewegung der Düsennadel erzeugt werden, um auftretenden Druckschwankungen des Brennstoffes in der Leitung entgegenzuwirken. Ferner können durch Federn 9 die elektromagnetisch erzeugten Bewegungen der Düsennadel zusätzlich beeinflußt und die letztere auch durch den Brennstoffdruck in der Schließstellung gehalten werden.According to the invention, the nozzle needle 9 is connected to a conductor io, which is surrounded by a coil i i, which sits on the nozzle body 7. Will now a direct current flows through the coil i i and a current in the conductor io sent with the desired current sequence and in the desired direction, so after Biot-Savart's law around the conductor excites forces perpendicular to that of the coil i i excited force line field act, so that the conductor 1i pulled out of the coil io and thereby the opening of the nozzle is achieved and on the other hand at the opposite Direction of current of the conductor io with the nozzle needle 8 pushed into the coil i i and so that the nozzle needle is guided into the closed position. As a result of this changing Power surges generated by any known transmitting or interrupting device «-Erden, results in a pressure or quantity curve of the injected fuel, as illustrated in Figure 4, for example, as desired. Of course you can also an additional pulsating movement of the during the opening period Nozzle needle are generated in order to prevent pressure fluctuations in the fuel to counteract the management. Furthermore, by springs 9 the electromagnetically generated movements of the nozzle needle additionally influenced and the latter also be held in the closed position by the fuel pressure.

Die Ausbildung der Leiter kann stabförmig, ähnlich wie bei den bekannten Großlautsprechern sein, oder der Leiter kann aus nebeneinanderliegenden Einzelstäben bestehen oder eine schlangenförmige bzw. schraubenförmige Gestalt aufweisen, damit die für das Abheben der Düsennadel erforderlichen Kräfte erreicht werden.The formation of the ladder can be rod-shaped, similar to the known ones Be large loudspeakers, or the conductor can be made up of adjacent individual rods exist or have a serpentine or helical shape so the forces required to lift the nozzle needle can be achieved.

Der Betrieb einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine gemäß Abb. a gestaltet sich dann so, daß der Brennstoff über eine Verteiler- bzw. Steuerwalze 1a den Düsen 7 in der vorgesehenen Reihenfolge und in den bestimmten Zeitabschnitten zugeleitet wird. Die Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist dabei so gedacht, daß durch den Fußhebel 13 die Verteilerwalze, welche über die Welle 14 mit der Brennkraftmaschine synchron läuft, verschoben wird und dadurch die Stromzuführung nach dem Leiter und die Zeitdauer der Einspritzung verkürzt oder verlängert wird. Es ist auch möglich, die Stromstärke zu verändern und dadurch den Durchlaß der Düse zu beeinflussen. Andererseits können auch für die Energieerzeugung neben den bekannten Einrichtungen Strom- und Freduenzwandler, Transformatoren, ventilartig wirkende Röhren u. dgl. Verwendung finden, um die gewünschte Energie zu formen und zu senden.The operation of a multi-cylinder internal combustion engine according to Fig. a is then designed so that the fuel over a distributor or control roller 1a the nozzles 7 in the intended order and in the specific time periods is forwarded. The regulation of the speed of the internal combustion engine is conceived in such a way that that through the foot lever 13 the distributor roller, which via the shaft 14 with the internal combustion engine runs synchronously, is shifted and thereby the power supply to the conductor and the duration of the injection is shortened or lengthened. It is also possible, to change the current strength and thereby affect the passage of the nozzle. On the other hand, you can also use the known facilities for power generation Current and fructuence converters, transformers, valve-like acting tubes and the like. Find use to shape and send the desired energy.

In Abb. 3 ist eine Düse gezeigt, bei welcher der Akkumulierraum in dem Düsenkörper 7 selbst sich befindet und der Leiter eine schraubenförmige Gestalt aufweist. Zu diesem Zweck ist in dem Düsenkörper 7 ein Brennstoffraum vorgesehen, welcher von einem federbelasteten, die Düsennadel 8 umgebenden Kolben 15 begrenzt ist. Der Brennstoff wird hier zweckmäßigerweise ebenfalls von einer langsam laufenden Pumpe dem Akkumulierraum zugeführt, wobei gegebenenfalls eine Pumpe mehrere Düsen mit Brennstoff beschickt.In Fig. 3 a nozzle is shown in which the accumulation space in the nozzle body 7 itself is located and the conductor has a helical shape having. For this purpose, a fuel chamber is provided in the nozzle body 7, which is limited by a spring-loaded piston 15 surrounding the nozzle needle 8 is. The fuel is expediently also from a slow running one here Pump fed to the accumulation space, with a pump optionally having multiple nozzles charged with fuel.

In Abb. 4 ist der Öffnungsgrad der Düse in Form eines Diagramms dargestellt. Wie au: diesem zu ersehen ist, kann der Stromstoß in der Weise in den Leiter gesandt werden, daß die Düse sich -zunächst allmählich öffnet und nach einer kurzen Zeit der volle Öffnungsgrad erreicht wird. Falls erforderlich, kann der Düsennadel während der Öffnungsperiode eine pulsierende Bewegung zusätzlich erteilt werden, um eventuell auftretenden Druckschwingungen in der Brennstoffleitung entgegenzuwirken.In Fig. 4 the degree of opening of the nozzle is shown in the form of a diagram. As can be seen from this, the impulse of current can be sent into the conductor in this way that the nozzle opens gradually - at first and after a short time the full degree of opening is achieved. If necessary, the nozzle needle can be used during the opening period a pulsating movement in addition to possibly to counteract pressure fluctuations occurring in the fuel line.

Um die Abmessungen des äußeren Elektromagneten möglichst klein zu halten, können auch Magneten mit zahlreichen Windungen aus ganz dünnen Drähten Verwendung finden, die an sich nur eine ganz kurze Lebensdauer bei längerer Belastung haben. In diesem Falle wird der Elektromagnet nur während der Öffnungsperiode erregt, also nur für ganz kurze Zeit. Außerdem können Kühleinrichtungen vorgesehen sein, die ein Durchbrennen der Drähte des Elektromagneten während der Strombelastung verhindern.To keep the dimensions of the outer electromagnet as small as possible You can also use magnets with numerous turns made of very thin wires which in themselves only have a very short lifespan with longer loads. In this case, the electromagnet is only excited during the opening period, so only for a very short time. In addition, cooling devices can be provided that prevent the wires of the electromagnet from being burned when the current is applied.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Fuel injection device for internal combustion engines with. Electrically controlled nozzle needle, in which on the nozzle needle an alternating current "charged with a direction, strength and duration controllable current" is arranged, which is located in a magnetic field and by the force which this field is applied to by the current in the coil generated field is moved in one or the other direction and thereby opens or closes the nozzle needle connected to it, characterized in that the strength and polarity of the magnetic field remain permanently unchanged Field is generated by a permanent magnet, e.g. a steel magnet. 3. Fuel injection device according to claim i, characterized in that the magnetic field is generated by a coil fed with direct current. Fuel injection device according to claim i, characterized in that the nozzle needle through a spring is loaded, which controls the electrically te closing of the nozzle supported. 5. Fuel injection device according to claim r, characterized in that the nozzle needle is loaded by the fuel pressure in the closing direction.