EP0042915B1

EP0042915B1 - Fuel injector valve for a combustion engine

Info

Publication number: EP0042915B1
Application number: EP81102371A
Authority: EP
Inventors: Odon Dipl.-Ing. Kopsé; Karl Hofmann; Bernhard Dipl.-Ing. Kaczynski
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1981-03-28
Publication date: 1984-07-11
Also published as: DE3164663D1; DE3024424A1; JPH0222233B2; JPS5732052A; EP0042915A3; EP0042915A2

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Der Spritzbeginn einer Kraftstoffeinspritzanlage wird genau nur an dem Einspritzventil selbst gemessen. Aus diesen Grunde werden erhebliche Aufwendungen gemacht, um Geber zu entwickeln, die sich unmittelbar an dem Einspritzventil befinden. Aufgrund der schlanken Bauweise und der geringen Hübe der beweglichen Teile in dem Einspritzventil ist es sehr viel schwieriger, am bzw. im Einspritzventil selbst als beispielsweise an der Einspritzpumpe den Spritzbeginn zu messen. Bei einem bekannten Einspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs (DE-PS Nr. 1049635) ist der mit der Ventilnadel gekoppelte Leitkörper als Kernstift ausgebildet, welcher in eine zentrale Bohrung der Induktionsspule eintaucht, durch welche auch der zulaufende Kraftstoff hindurchtritt. Bei dieser Ausführung beaufschlagt der Kraft- . stoffhochdruck auch die Durchführungen der elektrischen Induktionsspulenanschlüsse durch den Ventilträger, so dass zur Vermeidung von Undichtheiten eine besondere Sorgfalt aufgewendet werden muss.The invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim. The start of injection of a fuel injection system is only measured at the injection valve itself. For this reason, considerable efforts are made to develop sensors that are located directly on the injection valve. Because of the slim design and the small strokes of the moving parts in the injection valve, it is much more difficult to measure the start of injection on or in the injection valve itself than, for example, on the injection pump. In a known injection valve according to the preamble of the main claim (DE-PS No. 1049635), the guide body coupled to the valve needle is designed as a core pin, which is immersed in a central bore in the induction coil, through which the incoming fuel also passes. In this version, the force is applied. high-pressure fabric also the bushings of the electrical induction coil connections through the valve carrier, so that special care must be taken to avoid leaks.

Bei einer bekannten anderen Ausführung eines Kraftstoffeinspritzventils (GB-A Nr. 729431) ist eine Induktionsspule in einem vom kraftstoffgefüllten Innenraum des Einspritzventils getrennten Raum angeordnet, wobei die Ventilnadel eine mit einem Permanentmagneten versehene Verlängerung aufweist, die durch eine Buchse aus dem kraftstoffgefüllten Innenraum in den Kernbereich der Induktionsspule geführt ist: Ein Hauptproblem ist dabei die Abdichtung und die Baugrösse des Kraftstoffeinspritzventiis.In a known other embodiment of a fuel injection valve (GB-A No. 729431), an induction coil is arranged in a space separate from the fuel-filled interior of the injection valve, the valve needle having an extension provided with a permanent magnet, which extends from the fuel-filled interior into the through a bushing The main area of the induction coil is: One of the main problems is the sealing and the size of the fuel injector.

Ferner ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer Induktionsspule zum Erfassen der Ventilnadelbewegung (FR-A Nr. 2320557) bekannt, bei weichem die Induktionsspule an der von der VentiInadel abgekehrten Stirnseite des Ventilträgers befestigt ist. Auch diese Ausführung benötigt mehr Platz als ein handelsübliches Einspritzventil der gattungsmässigen Art und bedingt eine Sonderbauform mit seitlicher Zuführung des Kraftstoffs.Also known is a fuel injection valve with an induction coil for detecting the valve needle movement (FR-A No. 2320557), in which the induction coil is attached to the end face of the valve carrier facing away from the VentiInadel. This version also takes up more space than a conventional injection valve of the generic type and requires a special design with the fuel being fed from the side.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemässe Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass sich das Einspritzventil ohne Änderung der äusseren Form und der Abmessungen serienmässiger Einspritzventile verwirklichen lässt. Trotzdem ist die Induktionsspule völlig vom Kraftstoffdurchflussweg getrennt, so dass sich eine absolut dichte und kompakte Ausführung erzielen lässt.The arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the injection valve can be implemented without changing the external shape and dimensions of standard injection valves. Nevertheless, the induction coil is completely separated from the fuel flow path, so that an absolutely tight and compact design can be achieved.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzventils möglich.The measures listed in the subclaims permit advantageous developments of the fuel injector specified in the main claim.

drawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der Beschreibung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Schnittes eines sich nach aussen unter Kraftstoffdruckeinwirkung öffnenden Kraftstoffeinspritzventils und Fig. 2 eine demgegenüber abgewandelte Ausführungsform.Two embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail in the description. 1 shows a first exemplary embodiment of the invention on the basis of a section of a fuel injection valve that opens outwards under the action of fuel pressure, and FIG. 2 shows an embodiment modified in comparison therewith.

Description of the embodiment

In Fig. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt mit einem Ventilkörper 2, dem eine nach aussen öffnende Ventilnadel 3 zugeordnet ist. Zwischen einem flanschartig ausgestalteten Teil 4 des Ventilkörpers und einem Federteller in Form einer Anschlaghülse 5 ist eine Druckfeder 7 eingespannt, durch die die Ventilnadel in Schliessstellung gehalten wird. Dazu ist die Anschlaghülse 5 über einen Haltering 8 mit dem kopfartig ausgebildeten Ende 9 der Ventilnadel gekoppelt. Der Ventilnadelkopf 9 wird dabei durch eine nicht weiter dargestellte Einführbohrung durch den Haltering durchgeführt und nach der Durchführung in eine Einraststellung gebracht.In Fig. 1, a fuel injection valve is shown in longitudinal section with a valve body 2, which is associated with an outwardly opening valve needle 3. A compression spring 7 is clamped between a flange-shaped part 4 of the valve body and a spring plate in the form of a stop sleeve 5, by means of which the valve needle is held in the closed position. For this purpose, the stop sleeve 5 is coupled to the head-like end 9 of the valve needle via a retaining ring 8. The valve needle head 9 is carried out through an insertion hole, not shown, through the retaining ring and, after being carried out, is brought into a latching position.

Der Haltering 8 ragt über den Ventilnadelkopf 9 hinaus und bildet dort einen Ring 11, dessen Stirnfläche 12 senkrecht zur Achse der Ventilnadel 3 liegt und einen parallelen Spalt 14 mit der Stirnseite 15 eines sich anschliessenden Anschlussstutzens 17 bildet. Dieser Anschlussstutzen 17 ist in einen hülsenförmigen Ventilträger 18 eingeschraubt und liegt am äusseren Rand der Stirnseite 15 über einen Distanzring 19 dicht an einer Schulter 20 an der Innenseite des Ventilträgers an, so dass zwischen Flanschteil 4 und Stirnseite 15 ein kraftstoffgefüllter Innenraum 22 dicht eingeschlossen wird. Der Ventilkörper 2 wird dabei über den Flanschteil 4 mittels einer Überwurfmutter 23 dicht auf die Stirnseite des Ventilträgers 18 gepresst.The retaining ring 8 protrudes beyond the valve needle head 9 and forms a ring 11 there, the end face 12 of which is perpendicular to the axis of the valve needle 3 and forms a parallel gap 14 with the end face 15 of an adjoining connecting piece 17. This connecting piece 17 is screwed into a sleeve-shaped valve support 18 and lies on the outer edge of the end face 15 via a spacer ring 19 close to a shoulder 20 on the inside of the valve support, so that a fuel-filled interior 22 is sealed between the flange part 4 and the end face 15. The valve body 2 is pressed tightly over the flange part 4 by means of a union nut 23 onto the end face of the valve carrier 18.

Damit die Rechtwinkeligkeitder Lage des Halterings bzw. der Stirnfläche zur Achse der Ventilnadel gewährleistet ist, weist die Anschlaghülse 5 ein Führungsteil 25 auf, das ein Passstück 26 der Ventilnadel umfasst.In order to ensure that the position of the retaining ring or the end face relative to the axis of the valve needle is perpendicular, the stop sleeve 5 has a guide part 25 which comprises a fitting piece 26 of the valve needle.

Der Anschlussstutzen weist in üblicher Ausgestaltung ein Anschlussgewinde 27 zum Anschluss einer Hochdruckrohrleitung und eine Zulaufbohrung 28 auf, die an der Stirnseite 15 des Anschlussstutzens in den Innenraum 22 mündet. Der gesamte Anschlussstutzen 17 ist aus magnetisierbarem Material wie Weicheisen hergestellt und ist über ein Einschraubgewinde 35 mit dem Ventilträger 18 verbunden.In a conventional embodiment, the connecting piece has a connecting thread 27 for connecting a high-pressure pipeline and an inlet bore 28 which opens into the interior 22 at the end face 15 of the connecting piece. The entire connecting piece 17 is made of magnetizable material such as soft iron and is connected to the valve support 18 via a screw thread 35.

Im Bereich zwischen Einschraubgewinde 35 und Distanzring 19, der aus magnetisch nicht leitendem Material gefertigt ist, ist in einer Ausnehmung 36 am Umfang des Anschlussstutzens 17 eine Induktionsspule 37 angeordnet, deren Anschlussdrähte 38 durch eine im Bereich des Einschraubgewindes 35 im Anschlussstutzen vorgesehene Nut 39 nach aussen geführt wird.In the area between the screw thread 35 and the spacer ring 19, which is made of magnetically non-conductive material, an induction coil 37 is arranged in a recess 36 on the circumference of the connecting piece 17, the connecting wires 38 of which are directed outwards through a groove 39 provided in the area of the screw thread 35 in the connecting piece to be led.

Durch die beschriebene Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils wird bei Erregung der Induktionsspule durch einen konstanten Strom von einer für sich bekannten Konstantstromquelle einer Auswerteeinrichtung 46, die hier nicht weiter dargestellt zu werden braucht, ein magnetischer Fluss erzeugt. Dieser führt unter Bildung eines magnetischen Kreises vom Anschlussstutzen über den Ventilträger 18 und von diesem geleitet die Induktionsspule 37 aussen umfassend weiter über den Ventilkörper, die Ventilnadel 3, den Haltering 8 und den Spalt 14 wieder zurück zum Anschlussstutzen 17. Sehr wesentlich ist weiterhin, dass der Magnetfluss auch mit kürzerer Verbindung über den zwischen dem Haltering und dem diesen radial umgebenden Ventilträger gebildeten engen Spalt 40 zum Haltering 8 gelangt.Due to the described design of the When the induction coil is excited by a constant current, a fuel flow valve generates a magnetic flux from a known constant current source of an evaluation device 46, which need not be shown further here. This leads to the formation of a magnetic circuit from the connecting piece via the valve carrier 18 and from there the induction coil 37 leads onward further across the valve body, the valve needle 3, the retaining ring 8 and the gap 14 back to the connecting piece 17. It is also very important that the magnetic flux also reaches the retaining ring 8 with a shorter connection via the narrow gap 40 formed between the retaining ring and the valve carrier radially surrounding it.

Wird ausgehend von der Schliessstellung der Ventilnadel dem Innenraum 22 unter Druck Kraftstoffzugeführt, so dass sich die Ventilnadel 3 axial verschiebt und Kraftstoff amVentilkörper austreten kann, so vergrössert sich der Spalt 14, so dass der Widerstand im magnetischen Kreis vergrössert und eine Magnetflussänderung erzeugt wird. Diese bewirkt eine entsprechende Induktionsspannung in der Induktionsspule 37, die über die Anschlussdrähte mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist. Der hier vorgesehene Haltering bietet die Möglichkeit, eine relativ grosse, vom magnetischen Fluss durchdrungene Fläche zu verwirklichen.If, starting from the closed position of the valve needle, fuel is supplied to the interior 22 under pressure, so that the valve needle 3 shifts axially and fuel can escape from the valve body, the gap 14 increases, so that the resistance in the magnetic circuit is increased and a change in magnetic flux is generated. This causes a corresponding induction voltage in the induction coil 37, which is connected to the evaluation device via the connecting wires. The retaining ring provided here offers the possibility of realizing a relatively large area penetrated by the magnetic flux.

Bei dieser Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils können in einfacher Weise die äusseren Abmessungen von serienmässigen Kraftstoffeinspritzventilen ohne Nadelhubgeber bzw. Spritzbeginngeber beibehalten werden. Die Ausgestaltung ermöglicht die Ausbildung eines definiert verlaufenden magnetischen Kreises. Im Bereich des variablen Spaltes.14, dessen Breite die Stellung der Ventilnadel kennzeichnet, ist der Magnetfluss durch den Distanzring 19, der gleichzeitig als Dichtring dient, radial vom Haltering 8 abgeschirmt, so dass die Änderung des Magnetflusses im wesentlichen ausschliesslich durch die Ventilnadelbewegung bzw. den Haltering 8 erfolgt.With this configuration of the fuel injection valve, the outer dimensions of standard fuel injection valves can be maintained without a needle stroke transmitter or injection start sensor. The configuration enables the formation of a defined magnetic circuit. In the area of the variable gap 14, the width of which characterizes the position of the valve needle, the magnetic flux is shielded radially from the retaining ring 8 by the spacer ring 19, which also serves as a sealing ring, so that the change in the magnetic flux essentially exclusively results from the valve needle movement or the retaining ring 8 takes place.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Abweichend davon ist hier das Anschlussstück 17 und der Ventilträger 18 gemäss Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in einem Stück vereint, als Ventilträger 18', so dass das Einschraubgewinde 35 bei Fig. 1 entfällt. Dieser Ventilträger 18' ist ganz aus magnetisch leitendem Material, z.B. Weicheisen, hergestellt und ist in gleicher Weise hülsenförmig ausgestaltet, wobei das eine Ende auf den Flanschteil 4 des Ventilkörpers aufsitzt, der mit dem Flanschteil 4 mit Hilfe einer mit dem Ventilträger 18'verschraubten Überwurfmutter 33 gehalten wird. Im Innern des Ventilträgers wird somit in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Innenraum 22 gebildet, in den die Ventilnadel 3 mit dem Haltering 8 hineinragt. Anschlussseitig weist der Ventilträger 18' eine Längsbohrung 42 auf, iri die ein etwa stabförmiger Einsatz 43 aus ebenfalls magnetisch leitendem Material eingesetzt ist. Das dem Innenraum 22 zugewandte Ende des Einsatzteils ist radial von einem Distanzring 19' umgeben, der-abgestuft auch den Ring 11 des Halterings 8 radial berührungslos umschliesst und aus magnetisch nicht leitendem Material besteht. In analoger Weise zum Anschlussstutzen 17 schliesst der Einsatz 43 zusammen mit dem Distanzring 19' den Innenraum 22 an dem dem Ventilkörper 2 gegenüberliegenden Ende stirnseitig ab, wobei die Stirnfläche15' unter Bildung eines Spalts 14senkrecht zur Achse der Ventilnadel bzw. parallel zur Stirnfläche 12 des Halterings 8 liegt. Am anschlussseitigen Ende und am innenraumseitigen Ende des Einsatzes 43 ist der Einsatz 43 jeweils mit dem Ventilträger 18' dicht verbunden, wobei die dichte Verbindung z.B. durch Elektronenstrahlschweissunghergestelltwerden kann. Am innenraumseitigerr Ende des Einsatzes erfolgt der dichte Verschluss des Innenraums, z. B durch Verschweissen des Distanzrings 19' mit dem Einsatz einerseits und dem Ventilträger 18' andererseits. Zwischen den Schweissstellen am Einsatz 43 ist am Aussenumfang des Einsatzteils 43 wiederum die Induktionsspule 37 angeordnet, wobei die Anschlussdrähte 38 der Induktionsspule über einen im Ventilträger 18' vorgesehenen Durchbruch 45 nach aussen geführt werden. Im Innern des Einsatzstücks verläuft die Zulaufbohrung 28. Das beschriebene Kraftstoffeinspritzventil hat im wesentlichen gleiche Eigenschaften wie das im vorstehenden Beispiel beschriebene Ventil. Vorteilhafterweise entfallen hier das Einschraubgewinde und die Einpassung eines Distanzrings 19 sowie die Abdichtung des Innenraumes 22 an dieser Stelle. Das Kraftstoffventil ist insgesamt leichter zu fertigen und zusammenzubauen, wobei die Abdichtprobleme z.B. durch Elektronenschweissen beherrschbar sind.The second exemplary embodiment according to FIG. 2 is constructed essentially the same as the exemplary embodiment according to FIG. 1. Deviating from this, the connecting piece 17 and the valve carrier 18 according to the exemplary embodiment according to FIG. 1 are combined in one piece, as valve carrier 18 ', so that the Screw-in thread 35 in FIG. 1 is omitted. This valve carrier 18 'is made entirely of magnetically conductive material, e.g. Soft iron, manufactured and designed in the same way sleeve-shaped, with one end sitting on the flange part 4 of the valve body, which is held with the flange part 4 by means of a union nut 33 screwed to the valve carrier 18 '. The interior 22, into which the valve needle 3 with the retaining ring 8 projects, is thus formed in the interior of the valve carrier in the same way as in the exemplary embodiment according to FIG. 1. On the connection side, the valve carrier 18 'has a longitudinal bore 42, in which an approximately rod-shaped insert 43 made of a likewise magnetically conductive material is inserted. The end of the insert part facing the interior 22 is radially surrounded by a spacer ring 19 'which, in a graduated manner, also surrounds the ring 11 of the retaining ring 8 in a radially contactless manner and consists of magnetically non-conductive material. In an analogous manner to the connecting piece 17, the insert 43, together with the spacer ring 19 ', closes off the interior 22 at the end at the end opposite the valve body 2, the end face 15' forming a gap 14 perpendicular to the axis of the valve needle or parallel to the end face 12 of the retaining ring 8 lies. At the connection-side end and at the interior-side end of the insert 43, the insert 43 is tightly connected to the valve support 18 ', the tight connection e.g. can be made by electron beam welding. At the interior end of the insert, the interior is sealed tightly, e.g. B by welding the spacer ring 19 'to the insert on the one hand and the valve carrier 18' on the other. The induction coil 37 is in turn arranged between the welding points on the insert 43 on the outer circumference of the insert part 43, the connecting wires 38 of the induction coil being guided to the outside via an opening 45 provided in the valve carrier 18 '. The inlet bore 28 runs inside the insert. The fuel injector described has essentially the same properties as the valve described in the previous example. The screw-in thread and the fitting of a spacer ring 19 and the sealing of the interior 22 are advantageously omitted here. Overall, the fuel valve is easier to manufacture and assemble, with the sealing problems e.g. are controllable by electron welding.

Claims

1. Fuel-injection valve for internal combustion engines;. with a valve needle (3) which opens under the action of the fuel pressure, in the direction of the fuel flow, counter to the force of a closing spring (7), and an induction coil (37) which is installed inside the valve support (18, 18') and can be connected to an evaluating circuit (46), a conducting body (8), composed of a material which can be magnetised, such as soft iron, and coupled to the valve needle (3), projecting into the magnetic field which is generated by the induction coil (37), this conducting body (8) influencing the magnetic flux through the induction coil (37) as a function of the position of the valve needle (3), characterised by the following features:

(a) the induction coil (37) is located on a supporting body (17, 43) which is made of a material which can be magnetised, such as soft iron, and which is inserted into the valve support (18, 18');

(b) on the side remote from the valve needle (3), the supporting body (17, 43) is connected to the valve support (18, 18'), which is likewise composed of a material which can be magnetised, the connection being such that magnetic conduction is obtained;

(c) at the end facing the valve needle (3), the supporting body (17, 43) is sealed and magnetically screened with respect to the valve support (18, 18') by means of a separating body (19) which is composed of a magnetically nonconducting material;

(d) the supporting body (17, 43) contains a fuel inlet bore (28), and

(e) the end face (15) of the supporting body (17, 43) which faces the valve needle (3) forms, with the conducting body (8), an axial air-gap (14) in the magnetic circuit, this air-gap being variable with the position of the valve needle.

2. Fuel-injection valve according to Claim 1, characterised in that a retaining ring serves as the conducting body (8), the closing spring (7) acting on the valve needle (3) via this retaining ring.

3. Fuel-injection valve according to one of Claims 1 or 2, characterised in thatthe conducting body (8) also forms, with the valve support (18, 18'), a radial air-gap (40) in the magnetic circuit.

4. Fuel-injection valve according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the supporting body (17) is designed as a screw-on nozzle (17) which can be screwed into the valve support (18) (Fig. 1).

5. Fuel-injection valve according to Claim 4, characterised in that the separating body (19) is clamped between shoulders on the supporting body (17) and the valve support (18), these shoulders facing one another.