EP0019031A1 - Fuel injection nozzle for internal-combustion engines - Google Patents

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EP0019031A1
EP0019031A1 EP80100149A EP80100149A EP0019031A1 EP 0019031 A1 EP0019031 A1 EP 0019031A1 EP 80100149 A EP80100149 A EP 80100149A EP 80100149 A EP80100149 A EP 80100149A EP 0019031 A1 EP0019031 A1 EP 0019031A1
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fuel injection
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hall
pressure pin
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/005—Measuring or detecting injection-valve lift, e.g. to determine injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/20—Fuel-injection apparatus with permanent magnets

Definitions

  • FIG. 1 a fuel injector with a Hall sensor
  • 2 shows a first variant
  • FIG. 3 shows a second variant
  • FIG. 4 shows a third variant in each case in sections
  • Fig. 5 abi sectionally the second embodiment with field plate encoder.
  • the fuel injection nozzle for internal combustion engines in FIG. 1 essentially consists of a nozzle body 10, an axially displaceable valve needle 11 controlling a spray opening 12 therein, an intermediate plate 13 and a nozzle holder 14, which a union nut 15 connects to the nozzle body 10.

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Abstract

Es wird eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einem eingebauten Hall-Geber (29, 30) oder einem Feldplattenfühler (43, 44) vorgeschlagen, der den Spritzbeginn oder die Spritzdauer durch ein Signal anzeigt. Geber und Fühler sind so dimensioniert, daß sie im Düsenhalter (14) untergebracht werden können, ohne die äußere Gestalt der Einspritzdüse zu verändern.A fuel injection nozzle with a built-in Hall sensor (29, 30) or a field plate sensor (43, 44) is proposed, which indicates the start of spraying or the duration of spraying by means of a signal. The sensor and sensor are dimensioned so that they can be accommodated in the nozzle holder (14) without changing the external shape of the injection nozzle.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Für insbesondere die elektronische Dieselregelung wird ein derartiger, in der Einspritzdüse angeordneter Geber benötigt, der den Spritzbeginn, d.h. das Öffnen der Düse erfaßt. Darüber hinaus ist es für die Weiterentwicklung von Einspritzdüsen wünschenswert, daß der Geber den Nadelhub, d.h. den Weg der Düsennadel über der Zeit, erfaßt und daraus ein Signal erzeugt.The invention relates to a fuel injector according to the preamble of the main claim. Such a sensor, which is arranged in the injection nozzle and which initiates the injection, i.e. detected the opening of the nozzle. In addition, for the further development of injection nozzles, it is desirable that the donor stroke, i.e. the path of the nozzle needle over time, detected and generated a signal.

Es ist bereits eine berührungsfreie Abstandsmessung mit induktivem Aufnehmer bekannt, die für die Messung des Nadelhubes eingesetzt werden kann; der hierfür hohe Aufwand eines Trägerfrequenzverstärkers und die stark abstandsabhängige Empfindlichkeit des Meßsignals, stehen einer praxisorientierten Anwendung sehr wahrscheinlich entgegen.A non-contact distance measurement with an inductive transducer is already known and can be used for measuring the needle stroke; the high cost of a carrier frequency amplifier and the highly distance-dependent sensitivity of the measurement signal a practice-oriented application very likely.

Untersuchungen haben ergeben, daß ein auf dem optoelektronischen Prinzip wirkender Geber deshalb in der Praxis nicht brauchbar ist, weil anfänglich einzelne Öltropfen und später Luftblasen oder Schaum Störungen verursachen.Studies have shown that an encoder acting on the optoelectronic principle cannot be used in practice because initially individual drops of oil and later air bubbles or foam cause interference.

Untersucht wurde ein auf dem elektrostatischen Prinzip wirkender Geber; dieser besteht aus einer metallischen Innenelektrode, einem zylinderförmigen Dielektrikum und der Druckfeder des Düsenhalters als zweite Elektrode. Durch die Federbewegung beim Einspritzen entsteht am Geber eine Spannung, die jedoch erst nach geeigneter Weiterverarbeitung als Signal für den Spritzbeginn verwendbar ist.An encoder working on the electrostatic principle was examined; this consists of a metallic inner electrode, a cylindrical dielectric and the compression spring of the nozzle holder as a second electrode. The spring movement during injection creates a voltage on the encoder, which, however, can only be used as a signal for the start of injection after suitable further processing.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem vorerwähnten Stand der Technik den Vorteil, daß der Hall-Geber über Vorwiderstände direkt von der Gleichspannung einer beispielsweise 12-V-Batterie versorgt werden kann und, daß die Hall-Spannung sich ohne Nachverstärkung direkt elektronisch weiterverarbeiten läßt. Bei vollem Hub der Düsennadel beträgt hierbei die Hall-Spannung annähernd 100 mV, und sie hat eine ausgezeichnete Linearität. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Vorschlags liegt im einfachen Aufbau des Hall-Gebers und Feldplattenfühlers, die in der Einspritzdüse ohne Veränderung der äußeren Gestalt mit nur wenig Aufwand untergebracht werden können. Ein Serieneinsatz derart ausgerüsteter Einspritzdüsen für die elektronische Dieselregelung ist deshalb aus technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten gegeben.The fuel injector according to the invention with the features of the main claim has the advantage over the aforementioned prior art that the Hall sensor can be supplied directly from the direct voltage of a 12 V battery, for example, via series resistors and that the Hall voltage can be applied directly without amplification can be further processed electronically. With a full stroke of the nozzle needle, the Hall voltage is approximately 100 mV and it has excellent linearity. The particular advantage of the proposal according to the invention lies in the simple construction of the Hall sensor and field plate sensor, which can be accommodated in the injection nozzle with little effort without changing the external shape. A series deployment of such equipped Injection nozzles for electronic diesel control are therefore given from a technical and economic point of view.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzdüse möglich.Advantageous further developments and improvements of the fuel injector specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims.

Zeichnungdrawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in nachfolgender Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in Axialschnitt und vergrößertem Maßstab: Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzdüse mit Hall-Geber; hierzu Fig. 2 eine erste Variante, Fig. 3 eine zweite Variante und Fig. 4 eine dritte Variante in jeweils abschnittsweiser Darstellung; und Fig. 5 abi schnittsweise das zweite Ausführungsbeispiel mit Feldplattengeber.Two embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. They each show in an axial section and on an enlarged scale: FIG. 1 a fuel injector with a Hall sensor; 2 shows a first variant, FIG. 3 shows a second variant and FIG. 4 shows a third variant in each case in sections; and Fig. 5 abi sectionally the second embodiment with field plate encoder.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Die Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen in Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Düsenkörper 10, einer darin axial verschiebbaren, eine Spritzöffnung 12 steuernde Ventilnadel 11, einer Zwischenplatte 13 und einen Düsenhalter 14, den eine Überwurfmutter 15 mit dem Düsenkörper 10 verbindet. Eine Schließfeder 17, die sich über eine Ausgleichsscheibe 18 am Düsenhalter 14 abstützt, drückt einen Druckbolzen 16 an die Ventilnadel 11, die mithin durch Anliegen am Ventilsitz 19 die Schließstellung einnimmt. Ein am Anschlußstück 20 des Düsenhalters 14 beginnender Kanal 21 für die Kraftstoffzuführung mündet in einen Druckraum 22.The fuel injection nozzle for internal combustion engines in FIG. 1 essentially consists of a nozzle body 10, an axially displaceable valve needle 11 controlling a spray opening 12 therein, an intermediate plate 13 and a nozzle holder 14, which a union nut 15 connects to the nozzle body 10. A closing spring 17, which is supported on the nozzle holder 14 via a compensating disk 18, presses a pressure pin 16 against the valve needle 11, which therefore assumes the closed position by being in contact with the valve seat 19. A channel 21 for the fuel supply, which begins at the connection piece 20 of the nozzle holder 14, opens into a pressure chamber 22.

Ein Anschlag 23 steckt mit seinem einen Endabschnitt im Düsenhalter 14 und sein andrer Endabschnitt ragt in einen Federraum 26, der einen nach außen weisenden Verbindungskanal 27 aufweist. Der Anschlag 23 hat eine mit dem Verbindungskanal 27 fluchtende Stirnbohrung 24, die in eine Mantelbohrung 25 übergeht.A stop 23 is inserted with its one end section in the nozzle holder 14 and its other end section projects into a spring chamber 26 which has a connecting channel 27 pointing outwards. The stop 23 has an end bore 24 aligned with the connecting channel 27, which merges into a jacket bore 25.

Ein Hall-Geber besteht aus einem Hall-Plättchen'29, das mit seiner Breitseite an der Stirnfläche 28 des Anschlags 23 befestigt ist, und aus einem am Druck- . bolzen 16 verankerten Permanentmagnet 30. Der Abstand zwischen Hall-Plättchen 29 und Permanentmagnet 30 wird zur Messung des Hubes der Ventilnadel 11 ausgenützt. Zwei Steuerleitungen 31 verbinden das Hall-Plättchen 29 mit dem Bordnetz, und zwei Hall-Leitungen 32 führen vom Hall-Plättchen 29 nach außen. Ein Verschlußpfropfen 33 dichtet die Leitungen 31 und 32 zum Düsenhalter 14 ab.A Hall sensor consists of a Hall plate'29, which is attached with its broad side to the end face 28 of the stop 23, and one on the pressure. bolt 16 anchored permanent magnet 30. The distance between Hall plate 29 and permanent magnet 30 is used to measure the stroke of the valve needle 11. Two control lines 31 connect the Hall plate 29 to the vehicle electrical system, and two Hall lines 32 lead from the Hall plate 29 to the outside. A plug 33 seals the lines 31 and 32 to the nozzle holder 14.

Beim Öffnen der Ventilnadel 11 wird der Druckbolzen 16 mit dem darin verankerten Permanentmagnet 30 gegen das Hall-Plättchen 29 bewegt. Dadurch wird das transversal das Hall-Plättchen 29 durchsetzende Magnetfeld verändert, was zu einer Änderung der an den Hall-Leitungen 32 zu messenden Hall-Spannungen führt. Diese Hall-Spannung ist bei der gewählten Anordnung nahezu linear zum Abstand Permanentmagnet 30 - Hall-Plättchen 29, so daß Spritzbeginn und Nadelhub erfaßt werden können.When the valve needle 11 is opened, the pressure pin 16 with the permanent magnet 30 anchored therein is moved against the Hall plate 29. As a result, the magnetic field passing transversely through the Hall plate 29 is changed, which leads to a change in the Hall voltages to be measured on the Hall lines 32. In the selected arrangement, this Hall voltage is almost linear to the distance between the permanent magnet 30 and the Hall plate 29, so that the start of injection and needle stroke can be detected.

In der ersten Variante des Hall-Gebers nach Fig. 2 ist dessen Plättchen 29 mit seiner Schmalseite 34 an der Stirnfläche 28 und zur Achse 35 parallel befestigt. Eine Blende 36 aus weichmagnetischem Werkstoff ist am Druckbolzen 16 fluchtend mit der Achse 35 befestigt, und der Permanentmagnet 30 sitzt ortsfest am abschnittsweise angedeuteten Düsenhalter 14.In the first variant of the Hall sensor according to FIG. 2, its plate 29 is fastened with its narrow side 34 on the end face 28 and parallel to the axis 35. An aperture 36 made of soft magnetic material is attached to the pressure pin 16 in alignment with the axis 35, and the permanent magnet 30 is fixed in place on the nozzle holder 14 indicated in sections.

In der zweiten Variante nach Fig. 3 ist das Hall-Plättchen 29 mit seiner Stirnseite 34 fluchtend zur Achse 35 am Anschlag 23 befestigt. Der Permanentmagnet 40 ist C-förmig ausgebildet und koaxial zur Achse 35 angeordnet. Eine weichmagnetische Blende 37 hat ringförmige Gestalt und ist ebenfalls koaxial zur Achse 35 am Druckbolzen 16 befestigt.In the second variant according to FIG. 3, the Hall plate 29 is fastened with its end face 34 in alignment with the axis 35 on the stop 23. The permanent magnet 40 is C-shaped and arranged coaxially to the axis 35. A soft magnetic aperture 37 has an annular shape and is also fastened coaxially to the axis 35 on the pressure pin 16.

In der dritten Variante in Fig. 4 ist die Druckfeder 17 innerhalb des Permanentmagneten 41 angeordnet und wirkt als Blende.In the third variant in FIG. 4, the compression spring 17 is arranged within the permanent magnet 41 and acts as an aperture.

In Fig. 5 haben die mit der Fig. 1 identischen Teile f gleiche Bezugsziffern. An der Stirnfläche 28 des Anschlags 23 ist ein Differential-Feldplattenfühler befestigt, der einen Permanentmagnet 44 und eine Feldplatte 43 hat. Drei Signalleitungen 42 führen nach außen. Auch hierbei wird der Abstand der Feldplatte 43 zum Druckbolzen 16 zur Messung des Hubes der Ventilnadel 11 ausgenützt.In FIG. 5, parts f that are identical to FIG. 1 have the same reference numbers. A differential field plate sensor, which has a permanent magnet 44 and a field plate 43, is attached to the end face 28 of the stop 23. Three signal lines 42 lead to the outside. Here, too, the distance between the field plate 43 and the pressure pin 16 is used to measure the stroke of the valve needle 11.

Beim Öffnen der Ventilnadel 11 wird der Druckbolzen 16 gegen den Feldplattenfühler bewegt. Durch die Annäherung des Druckbolzens wird das die Feldplatte 43 durchsetzende Magnetfeld verändert, was zu einer Widerstandsänderung der Feldplatte führt. Diese Widerstandsänderung wird zweckmäßigerweise über eine Brückenschaltung als Spannungsänderung erfaßt.When the valve needle 11 is opened, the pressure pin 16 is moved against the field plate sensor. The approach of the pressure bolt changes the magnetic field passing through the field plate 43, which leads to a change in the resistance of the field plate. This change in resistance is expediently detected as a voltage change via a bridge circuit.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem den Spritzbeginn und/oder die Spritzdauer anzeigenden Geber, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hall-Gebers (29, 30) oder eines Feldplattenfühlers (43, 44).1. Fuel injection nozzle for internal combustion engines with a sensor indicating the start of spraying and / or the spraying duration, characterized by the use of a Hall sensor (29, 30) or a field plate sensor (43, 44). 2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, deren Spritzbeginn eine federbelastete Ventilnadel mit vorzugsweise einem Druckbolzen steuert und deren Hub ein Anschlag begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (30) des Hall-Gebers am Druckbolzen (16) und das Hall-Plättchen (29) mit seiner Breitseite an der Stirnfläche (28) des Anschlags (23) befestigt ist (Fig. 1).2. Fuel injection nozzle according to claim 1, the start of spraying controls a spring-loaded valve needle with preferably a pressure pin and the stroke limits a stop, characterized in that the permanent magnet (30) of the Hall sensor on the pressure pin (16) and the Hall plate (29) is attached with its broad side to the end face (28) of the stop (23) (Fig. 1). 3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, deren Spritzbeginn eine federbelastete Ventilnadel mit einem Druckbolzen steuert und deren Hub ein Anschlag begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (30) des Hall-Gebers ortsfest und das Hall-Plättchen (29) mit seiner Schmalseite an der Stirnfläche (28) des Anschlags (23) befestigt ist und daß eine Blende (36, 37, 17) aus vorzugsweise weichmagnetischem Werkstoff derart angeordnet ist, daß diese in den Bereich zwischen dem Dauermagneten (30, 40, 41) und dem Hall-Plättchen (29) beim Hub der Ventilnadel (11) wenigstens teilweise eintaucht (Fig. 2 bis 4).3. Fuel injection nozzle according to claim 1, the start of spraying controls a spring-loaded valve needle with a pressure pin and the stroke limits a stop, characterized in that the permanent magnet (30) of the Hall sensor stationary and the Hall plate (29) with its narrow side on the End face (28) of the stop (23) is fixed and that an aperture (36, 37, 17) made of preferably soft magnetic material is arranged such that it is in the area between the permanent magnet (30, 40, 41) and the Hall plate (29) at least partially immersed in the stroke of the valve needle (11) (Fig. 2 to 4). 4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hall-Plättchen (29) parallel zur Achse (35) am Anschlag (23), jedoch die Blende (36) fluchtend zur Achse (35) am Druckbolzen (16) angeordnet ist (Fig. 2).4. Fuel injection nozzle according to claim 3, characterized in that the Hall plate (29) parallel to the axis (35) at the stop (23), but the diaphragm (36) is arranged in alignment with the axis (35) on the pressure pin (16) ( Fig. 2). 5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (40) annähernd C-förmig das Hall-Plättchen (29) umgibt und daß die am Druckbolzen (16) befestigte Blende (37) ringförmige Gestalt hat.5. Fuel injection nozzle according to claim 3, characterized in that the permanent magnet (40) approximately C-shaped surrounds the Hall plate (29) and that the diaphragm (37) attached to the pressure pin (16) has an annular shape. 6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3 mit einer den Druckbolzen belastenden Schließfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (17) als Blende wirkt.6. Fuel injection nozzle according to claim 3 with a locking spring loading the pressure pin, characterized in that the closing spring (17) acts as an aperture. 7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, deren Spritzbeginn eine federbelastete Ventilnadel mit einem Druckbolzen steuert und deren Hub ein Anschlag begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldplattenfühler (43, 44) am Anschlag (23) befestigt ist.7. Fuel injection nozzle according to claim 1, the start of spraying controls a spring-loaded valve needle with a pressure pin and the stroke limits a stop, characterized in that the field plate sensor (43, 44) is attached to the stop (23).
EP80100149A 1979-05-22 1980-01-12 Fuel injection nozzle for internal-combustion engines Withdrawn EP0019031A1 (en)

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