WO2007143770A2 - Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil - Google Patents

Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil Download PDF

Info

Publication number
WO2007143770A2
WO2007143770A2 PCT/AT2007/000288 AT2007000288W WO2007143770A2 WO 2007143770 A2 WO2007143770 A2 WO 2007143770A2 AT 2007000288 W AT2007000288 W AT 2007000288W WO 2007143770 A2 WO2007143770 A2 WO 2007143770A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
damping
light
piston
damping device
Prior art date
Application number
PCT/AT2007/000288
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2007143770A3 (de
Inventor
Otfried Derschmidt
Harald Arnulf Philipp
Heribert Kammerstetter
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AT10052006A external-priority patent/AT501574B1/de
Priority claimed from AT10982006A external-priority patent/AT501679B1/de
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to AT07718499T priority Critical patent/ATE481567T1/de
Priority to DE502007005050T priority patent/DE502007005050D1/de
Priority to JP2009514592A priority patent/JP5042309B2/ja
Priority to EP07718499A priority patent/EP2027387B1/de
Publication of WO2007143770A2 publication Critical patent/WO2007143770A2/de
Publication of WO2007143770A3 publication Critical patent/WO2007143770A3/de

Links

Classifications

    • 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • 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
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • 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
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • 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
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means
    • 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/161—Means for adjusting injection-valve lift

Definitions

  • the invention relates to a damping device for an oscillating component, in particular a preferably designed as an injection valve valve of an internal combustion engine, which component is actuated hydraulically via an actuating piston, wherein the preferably loaded by a restoring force actuating piston adjacent to a pressure chamber, which via a working medium carrying a pressure line Pressure can be acted upon, wherein the Dämpfungseinrich- device is arranged in the pressure line.
  • the invention relates to an optical displacement sensor for measuring the needle stroke of an oscillating valve stem of a globe valve, in particular the nozzle needle stroke of an injection device for an internal combustion engine, with an optical emitter and a light receiver, the light beam directed to a reflection region reciprocating with the valve stem is and wherein the reflected beam is detected in at least one stroke position of the valve stem by the light receiver.
  • a damping device for effecting damping of the opening movement of a needle valve which is pressed by supplying fuel under pressure in a pressure control chamber down and lifted by discharging the fuel from the pressure control chamber.
  • a damping element is slidably supported on the needle valve.
  • a damping chamber is formed between the damping element and the needle valve and is filled with fuel. Through a branch passage, fuel can be taken from the interior of the damping chamber and discharged outside the chamber.
  • the disadvantage is that in damping devices with a continuous damping characteristic, the closing or opening time of the valve needle is delayed so that shallower opening and / or closing edges of the Nadelhubkurve arise. For reasons of combustion optimization, steep opening and closing edges are desirable. High closing speeds, however, lead to high contact speeds of the valve needle on the valve seat, which adversely affects the life of the valve. In addition, it comes to disturbing sound effects.
  • US 5,775,355 A describes a method for measuring the needle stroke of a valve, wherein a light beam is directed onto a reflective surface of the needle and the reflected beam is detected by a sensor. Issued and re- inflected beam are arranged substantially in the stroke direction of the needle. By differential measurement of the emitted and reflected light beam, the needle stroke can be determined.
  • an optical measuring probe for the dynamic displacement measurement of moving parts with a light source and a photosensitive arrangement, and a plurality of optical fibers is known, which allows to record path-time functions without contact and without interference by the measuring device.
  • the moving part to be measured in this case has at the measuring point a defined area with respect to its environment different reflection or absorption capacity. This ensures that the measuring light in the direction of movement of the part to be measured increases or decreases according to the function to be measured.
  • the object of the invention is to avoid these disadvantages and to reduce the placement speed of an oscillating component on a seat, in particular a valve on the valve seat, without significantly delaying the closing duration of the valve.
  • Another object of the invention is to measure the stroke of a valve stem of a lift valve in the simplest and most accurate manner possible.
  • the damping device comprises a damping piston in a cylinder longitudinally displaceable between two end positions, wherein in the damping piston at least one extending substantially in the longitudinal direction of the damping piston damping channel is arranged, which two opposite end faces of the damping piston flows together, and wherein a throttle check valve is arranged in the damping channel, the throttle effect of which depends on the flow direction. It is preferably provided that a spring acts on the damping piston in the opening direction of the throttle check valve, which presses the damping piston into a first end position corresponding to the rest position.
  • the seating speed of the valve seat can be substantially reduced, when the damping device is designed as a closing damper, wherein the throttle resistance of the throttle check valve in the flow direction of the working medium when opening the valve is substantially less than in the reverse direction.
  • the starting position of the damping device is defined by acting on the damping piston in the opening direction of the throttle check valve, a spring which presses the damping piston in a first end position corresponding to the rest position.
  • the pressure line is pressurized again, wherein the check valve is opened within the throttle piston.
  • the actuation medium can thus be supplied very rapidly to the actuating piston both through the bypass line and through the opened non-return valve, as a result of which the valve is opened in accordance with the selected characteristic.
  • the amount of pressure of the actuating medium is an essential parameter for the opening characteristic of the valve.
  • the closing of the valve is initiated by lowering the pressure in the pressure line.
  • the damping piston is displaced by its predefined stroke counter to the force of a counteracting spring up to a stop from an end position corresponding to the rest position into a second end position.
  • the hydraulic medium is pushed back by the spring-loaded actuating piston.
  • a high closing speed of the valve can be achieved in a first closing area.
  • the closing damper also has an advantageous effect on the post-swinging of the valve after the opening process.
  • a further improvement of the Nachschwing s after opening the valve can be achieved are when the damper is preceded by an opening damper, wherein the preferably constructed identical to the closing damper opening damper in comparison to the closing damper with respect to the flow is arranged oppositely oriented.
  • the damping piston of the opening damper is held in a starting position by a spring counter to the opening flow direction of the working medium.
  • the check valve of the opening damper closes in the opening flow direction of the working medium and opens in the closing direction of the working medium.
  • the damping piston of the opening damper If the pressure in the pressure line increases, the damping piston of the opening damper is displaced against the force of the spring in its second end position, which is defined by a stop. By the deflection of the piston, the pressure downstream of the opening damper is transmitted freely, whereby the check valve of the closing damper is opened. During this phase, the opening pressure is transferred virtually unthrottled to the actuating piston of the nozzle needle, so that the valve needle is opened very quickly in the first opening phase.
  • the damping piston of the opening damper rests against its stop, the sudden increase in pressure in the pressure line downstream of the opening damper is stopped or greatly reduced, since the actuating medium can only flow through the bypass channel of the opening damper. Due to the throttle resistance of the bypass channel, the opening characteristic is determined in the second opening phase of the valve needle. There is thus a slowing of the opening movement of the valve at the end of the opening phase, so that over- and Nachschwingerscheinept be largely prevented.
  • the emitting and / or reflected light beam is approximately transversely, preferably 90 ° ⁇ 20 ° to the direction of movement of the valve stem and that the reflection region by at least two surface portions with different reflective properties on the lateral surface of the Valve stem is formed. It is provided that at least a first surface portion has a reflection-poor, preferably black coating, and that at least a second surface portion is reflective strong, preferably formed as a ground and / or polished surface.
  • a particularly compact design and space-saving accommodation of the optical displacement sensor results in particular in an injection device for an internal combustion engine, when the housing of the lift valve has a preferably formed by a hole window, which is arranged in the region of the dividing line between the two reflective surface portions of the oscillating element laterally , To be able to make exact measurements, it is advantageous if the height of the window corresponds at least to the stroke of the valve stem.
  • a simple retrofitting and accurate fixing is possible when a preferably consisting of two half-shells sensor housing on the housing of Hubeventils captive, preferably non-positively attachable, preferably wherein the sensor housing has a light channel whose longitudinal axis is arranged transversely to the direction of movement of the valve stem, and preferably is connected via at least one optical conductor with a light source and / or a light receiver.
  • the light channel is arranged in alignment with the window in the housing of the lift valve.
  • a sapphire lens For media separation and sealing of the measuring range, provision may be made for a sapphire lens to be arranged in the light channel following at least one optical conductor, wherein the sapphire lens is preferably soldered.
  • the displacement sensor measures optically the stroke of the valve stem, wherein the reflection strength of the transmitted light to the measuring point is used as a measure of the stroke.
  • the measuring point is prepared in such a way that it is subdivided into a reflection-intensive and a reflection-poor surface.
  • the imaginary dividing line of both surfaces is ideally normal to the direction of movement of the part to be measured.
  • the light emitted by the light source is passed through glass fibers, as well as the light receiver reaching the reflected light.
  • FIGS. show schematically:
  • FIG. 1 shows a variant of a damping device according to the invention in a longitudinal section.
  • FIGS. 2 to 7 show an inventive damping device for an oscillating component in various positions
  • FIG. 10 shows an injection device in a longitudinal section with an optical path measuring device according to the invention
  • FIG. 11 shows the injection device in a cross section according to the line XI-XI in FIG. 10;
  • the damping device 7 is suitable for oscillating components, in particular for valves 1, for example for an outwardly opening injection valve 2 of an internal combustion engine.
  • Fig. 1 shows an injection valve 2 with a damping device 7 for an internal combustion engine.
  • the valve 1 of the injection valve 2 is opened by a longitudinally displaceable actuating piston 3 by means of a hydraulic working medium and closed by a closure force F on the actuating piston 3 performing closing spring 4.
  • the axially longitudinally displaceable actuating piston 3 is adjacent to a pressure chamber 5, in which opens a pressure line 6 for the working fluid.
  • a damping device 7 designed as a closing damper 25 is arranged in the pressure line 6.
  • the damping device 7 has a longitudinally displaceable in a cylinder 8 damping piston 9, which is held by a spring 10 in a rest position corresponding first end position, as shown in Fig. 1 can be seen.
  • a damping channel 11 is arranged, which connects the two end faces 12, 13 of the damping piston 9 together flow, wherein the end faces 12, 13 adjoin spaces, in which the pressure line 6 opens.
  • a throttle check valve 14 is arranged, which is formed in the embodiment by a by-passable via a bypass passage 15 check valve 16.
  • the check valve 16 is pressed by a valve spring 17 against the effective direction of the spring 10 against a valve seat 18, wherein in the closed state of the check valve 16, the flow around the bypass channel 15 is possible.
  • the bypass channel 15 has a defined throttle resistance, which is indicated by the reference numeral 19 in Fig. 2 to Fig. 8. With reference numeral 20, the throttle resistance of the damping channel 11 is designated.
  • a control valve 21 is arranged in the pressure line 6.
  • the damping piston 9 has a diameter di and can be moved within the cylinder 8 by the stroke hi.
  • the reference numerals d 2 and h 2 , the diameter, or the stroke of the actuating piston 3 are designated.
  • the check valve 16 opens in the flow when opening the valve needle 1 from the working fluid direction.
  • Fig. 9 is a lift curve of the valve 1 is shown, wherein the stroke h is plotted against the time t.
  • the stroke h is plotted against the time t.
  • the arrows II, III, IV, V, VI and VII different opening phases of the valve 1 are shown according to Figures 2 to 7.
  • the actuating piston 3 is loaded by a force F in the closing direction of the valve 1, for example by the closing fields 4.
  • the damping piston 9 is in its by the spring 10 defined first end position, which corresponds to its rest position, the check valve 16 is closed.
  • the closing operation of the valve 1 in accordance with arrow V in FIG. 9 is initiated by reducing the pressure in the pressure line 6 via the control valve 21, as shown in FIG. 5, so that P B ⁇ P A ⁇
  • a first closing phase 22 the damping piston 9 according to the arrow Pi against the force of the spring 10 due to the pressure difference P A -P B on both sides of the damping piston 9 shifted upward until the damping piston 9 rests against a stop 24.
  • the hydraulic medium is thereby pushed back by the prestressed actuating piston 3 in the pressure line 6, wherein the actuating piston 3 moves with the medium.
  • the movement of the medium is designated P 2 .
  • the stroke h 2 of the damping piston 9 must be such that the damping piston 9 rests against the stop 24 before the valve 1 strikes its valve seat. After resting the damping piston 9 on the stop 24, the pressure p A increases rapidly in the working space 5. The pressure p A can be reduced only slowly corresponding to the throttle resistance 19 of the bypass channel 11, which is why a significant slowing down of the closing movement of the valve 1 occurs.
  • This second closing area is designated 23 in FIG.
  • the corresponding phase of the damping device 7 is shown in FIG. By suitable tuning of the throttle resistors 19, 20 is too hard Opening the valve 1 prevents the valve seat, but still allows a total of fast closing within a short period of time.
  • the opening damper 26 is of identical design to the closing damper 25, but arranged inversely oriented in the pressure line 6, wherein the check valve 16a of the throttle check valve 14a now opens against the direction which flows through the working fluid when opening the valve 1.
  • the spring 10a of the opening damper 26 acts on the damping piston 9a of the opening damper 26 in a direction opposite to the spring 10 so that it is pressed counter to the opening flow direction of the working medium in a rest position corresponding to its first end position.
  • the direction of the rest position is indicated in Fig. 8 by the arrows 27, 28.
  • the action of the opening damper 26 is analogous to FIGS. 2 to 7, but in the opposite direction. If pressure is applied to the pressure line 6, the damping piston 9a of the opening damper 26 is moved out of the rest position against the force of the spring 10a until the damping piston 9a bears against the stop 24a. During this phase, the opening pressure prevails in the pressure line 6 downstream of the opening damper 26 unhindered, the check valve 16 of the damper 25 is opened and opened as a result of the valve 1 by the increasing pressure in the pressure chamber 5 very quickly.
  • an injection device 101 forming the lift valve comprises a housing 102 in which a reciprocable valve stem 103 is arranged.
  • an optical Displacement sensor 110 is provided for measuring the needle stroke h.
  • the optical measuring device 110 has a light source (not shown) and a light receiver, not shown, which is formed by a photosensitive element.
  • the light source and the light receiver are coupled to the injection device 101 via a light guide 111 or via optical fibers, wherein optical fibers 111 and / or optical fibers open into a sensor housing 112 consisting of half shells 112a, 112b, which surrounds the housing 102 of the injection device 101.
  • the sensor housing 112 has a light channel 113 which is arranged coaxially with respect to a radial window 104 formed in the housing 102 of the injection device 101 by a bore.
  • a sapphire lens 114 is attached, for example, soldered.
  • the valve stem 103 has a lateral surface 103a with at least two surface portions 105, 106 with different reflection properties.
  • the reflection-weak first surface portion 105 is formed by a black coating, the reflecting second surface portion 106 by a ground or polished spot. Between the first and the second surface portion 105, 106 a sharp dividing line 107 is provided, which is arranged substantially normal to the stroke axis 103 'of the valve stem 103.
  • the injection device 101 is embodied in the exemplary embodiment as a modern diesel common rail injector with a short valve stem 103 and a compact construction.
  • the measuring point for the needle stroke h is located on the valve stem 103 at a distance from the injection nozzle tip 108.
  • the injector 101 is permanently under constant fuel pressure (up to 1600 bar and above) during operation, so it is relatively difficult from the outside measuring light to the measuring point and again to lead back. This is done by means of the radial window 104 formed by a bore, around which the sensor housing 112 is arranged.
  • the two half-shells 112a, 112b of the sensor housing 112 are connected to one another by screws 116 and the sensor housing 112 is thus clamped onto the housing 102 of the injector 101.
  • the sensor housing 112 assumes the function of optical signal transmission.
  • the soldered and ground at the faces sapphire optics 114 separates the pressurized fuel in the volume 109 from the environment, while allowing a light signal transmission.
  • Important is a corresponding contact pressure of the half-shells 112a, 112b of the sensor housing 112 acting on the sealing surface 117 of the half-shell 112b to ensure a secure seal.
  • the light guides 111 which are guided as a glass fiber bundle in a thin tube, are positioned directly adjacent to the sapphire lens 114 to guarantee optimum light transmission.
  • the height d of the window 117 should be larger, advantageously twice as large as the maximum stroke h of the valve needle 103 to allow measurement in a reasonably linear range.
  • the area of the maximum stroke h should be aligned as centrally as possible to the window 117. Ideally, a calibration curve is taken to linearize the lift curve.
  • FIG. 12 shows an example of an evaluation of a needle stroke h of the valve stem 103 of an injection device 101.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Noodles (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung (7, 7a) für einen oszillierenden Bauteil, insbesondere ein vorzugsweise als Einspritzventil (2) ausgebildetes Ventil (1) einer Brennkraftmaschine, welcher Bauteil über einen Betätigungskolben (3) hydraulisch betätigbar ist, wobei der vorzugsweise durch eine Rückstellkraft (F) belastete Betätigungskolben (3) an einen Druckraum (5) grenzt, der über eine ein Arbeitsmedium führende Druckleitung (6) mit Druck beaufschlagbar ist, wobei die Dämpfungseinrichtung (7, 7a) in der Druckleitung (6) angeordnet ist. Zur Erhöhung der Standzeiten unter Beibehaltung von hohen Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten wird vorgeschlagen, dass die Dämpfungseinrichtung (7, 7a) einen in einem Zylinder (8, 8a) zwischen zwei Endstellungen längs verschiebbaren Dämpfungskolben (9, 9a) aufweist, wobei im Dämpfungskolben (9, 9a) zumindest ein sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Dämpfungskolbens (9, 9a) erstreckender Dämpfungskanal (11, 11a) angeordnet ist, welcher zwei voneinander abgewandte Stirnseiten (12, 13) des Dämpfungskolbens (9, 9a) miteinander strömungsverbindet, und wobei im Dämpfungskanal (11, 11a) ein Drosselrückschlagventil (14, 14a) angeordnet ist, dessen Drosselwirkung von der Durchflussrichtung abhängt.

Description

Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden Bauteil
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden Bauteil, insbesondere ein vorzugsweise als Einspritzventil ausgebildetes Ventil einer Brennkraftmaschine, welcher Bauteil über einen Betätigungskolben hydraulisch betätigbar ist, wobei der vorzugsweise durch eine Rückstellkraft belastete Betätigungskolben an einen Druckraum grenzt, der über eine ein Arbeitsmedium führende Druckleitung mit Druck beaufschlagbar ist, wobei die Dämpfungseinrich- tung in der Druckleitung angeordnet ist. Weiters betrifft die Erfindung einen optischen Wegsensor zur Messung des Nadelhubes eines oszillierenden Ventilschaftes eines Hubventils, insbesondere des Düsennadelhubes einer Einspritzeinrich- tung für eine Brennkraftmaschine, mit einem optischen Emitter und einem Lichtempfänger, wobei der Lichtstrahl auf einen mit dem Ventilschaft hin- und hergehenden Reflexionsbereich gerichtet ist und wobei der reflektierte Strahl in zumindest einer Hubstellung des Ventilschaftes durch den Lichtempfänger erfasst wird.
Aus der EP 1 335 125 Bl ist eine Dämpfungsvorrichtung zum Bewirken einer Dämpfung der Öffnungsbewegung eines Nadelventils bekannt, das durch Zufuhr von Kraftstoff unter Druck in eine Drucksteuerkammer nach unten gedrückt und durch Ablassen des Kraftstoffes aus der Drucksteuerkammer angehoben wird. Dabei ist ein Dämpfungselement gleitbeweglich am Nadelventil gehaltert. Eine Dämpfungskammer ist zwischen dem Dämpfungselement und dem Nadelventil ausgebildet und wird mit Kraftstoff gefüllt. Über einen Abzweigdurchlass kann Kraftstoff aus dem Inneren der Dämpfungskammer entnommen und außerhalb der Kammer abgeleitet werden. Durch die Dämpfungseinrichtung kann eine konstante Dämpfung des Ventilnadelhubes erreicht werden.
Nachteilig ist, dass bei Dämpfungseinrichtungen mit stetiger Dämpfungscharakteristik die Schließ- oder Öffnungszeit der Ventilnadel verzögert wird, so dass flachere Öffnungs- und/oder Schließflanken der Nadelhubkurve entstehen. Aus Gründen der Verbrennungsoptimierung sind steile Öffnungs- und Schließflanken wünschenswert. Hohe Schließgeschwindigkeiten führen allerdings zu hohen Aufsetzgeschwindigkeiten der Ventilnadel am Ventilsitz, was sich nachteilig auf die Lebenszeit des Ventils auswirkt. Darüber hinaus kommt es zu störenden Geräuscheffekten.
Die US 5,775,355 A beschreibt ein Verfahren zum Messen des Nadelhubes eines Ventils, wobei ein Lichtstrahl auf eine reflektierende Fläche der Nadel gerichtet und der reflektierte Strahl durch einen Sensor erfasst wird. Emittierter und re- flektierter Strahl sind dabei im Wesentlichen in Hubrichtung der Nadel angeordnet. Durch Differenzialmessung des emittierten und reflektierten Lichtstrahls kann der Nadelhub bestimmt werden.
Die DE 102 57 955 Al offenbart einen Schwingungsdämpfer mit Dämpferwegmessung, wobei an einem stillstehenden Element eine Beleuchtungseinrichtung und eine Empfangseinrichtung eines optischen Messsystems angebracht sind. Das Messlicht der Beleuchtungseinrichtung trifft auf ein zu dem ersten Element relativ bewegbares Element des Schwingungsdämpfers. Das reflektierte Licht wird von der Beleuchtungseinrichtung des optischen Messsystems erfasst und in einer Auswerteeinrichtung mit Methoden Bilddatenverarbeitung auf ingrementale Verschiebungsgrößen ausgewertet. Dies ermöglicht eine optische Wegmessung an einem Schwingungsdämpfer, die sich durch eine hohe Genauigkeit und eine zuverlässige Signalerzeugung auszeichnet.
Weiters ist aus der DE 1 930 111 eine optische Messsonde zur dynamischen Wegmessung von bewegten Teilen mit einer Lichtquelle und eine lichtempfindlichen Anordnung, sowie einer Vielzahl von Lichtleitern bekannt, die es gestattet, Weg-Zeit-Funktionen berührungsfrei und ohne Beeinflussung durch die Messeinrichtung aufzunehmen. Das zu messende bewegte Teil weist dabei an der Messstelle einen definierten Bereich mit gegenüber seiner Umgebung unterschiedlichen Reflexions- oder Absorptionsvermögen auf. Dadurch wird erreicht, dass das Messlicht in Bewegungsrichtung des zu messenden Teils entsprechend der zu messenden Funktion ansteigt oder abfällt.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und die Aufsetzgeschwindigkeit eines oszillierenden Bauteils an einem Sitz, insbesondere eines Ventils am Ventilsitz zu verringern, ohne die Schließdauer des Ventils wesentlich zu verzögern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Hub eines Ventilschaftes eines Hubventils auf möglichst einfache und exakte Weise zu messen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Dämpfungseinrichtung einen in einem Zylinder zwischen zwei Endstellungen längs verschiebbaren Dämpfungskolben aufweist, wobei im Dämpfungskolben zumindest ein sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Dämpfungskolbens erstreckender Dämpfungskanal angeordnet ist, welcher zwei voneinander abgewandte Stirnseiten des Dämpfungskolbens miteinander strömungsverbindet, und wobei im Dämpfungskanal ein Drosselrückschlagventil angeordnet ist, dessen Drosselwirkung von der Durchflussrichtung abhängt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass auf den Dämpfungskolben in Öffnungsrichtung des Drosselrückschlagventil eine Feder einwirkt, welche den Dämpfungskolben in eine der Ruhelage entsprechende erste Endstellung drückt.
Im Falle eines durch ein Ventil gebildeten oszillierenden Bauteils kann die Aufsetzgeschwindigkeit des Ventils am Ventilsitz wesentlich reduziert werden, wenn die Dämpfungseinrichtung als Schließdämpfer ausgebildet ist, wobei der Drosselwiderstand des Drosselrückschlagventils in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums bei Öffnen des Ventils wesentlich geringer ist als in der umgekehrten Richtung.
Die Ausgangslage der Dämpfungseinrichtung wird dadurch definiert, dass auf den Dämpfungskolben in Öffnungsrichtung des Drosselrückschlagventil eine Feder einwirkt, welche den Dämpfungskolben in eine der Ruhelage entsprechende erste Endstellung drückt. Beim Öffnungshub des Ventils wird die Druckleitung wieder mit Druck beaufschlagt, wobei das Rückschlagventil innerhalb des Drosselkolbens geöffnet wird. Das Betätigungsmedium kann somit sowohl durch die Bypasslei- tung, als auch durch das geöffnete Rückschlagventil sehr rasch dem Betätigungskolben zugeführt werden, wodurch das Ventil entsprechend der gewählten Charakteristik geöffnet wird. Die Höhe des Druckes des Betätigungsmediums ist ein wesentlicher Einstellparameter für die Öffnungscharakteristik des Ventils.
Der Schließvorgang des Ventils wird durch Absenken des Druckes in der Druckleitung eingeleitet. Dabei wird der Dämpfungskolben um seinen vordefinierten Hub entgegen der Kraft einer entgegenwirkenden Feder bis zu einem Anschlag aus einer der Ruhelage entsprechenden Endstellung in eine zweite Endstellung verschoben. Dabei wird durch den federkraftbelasteten Betätigungskolben das hydraulische Medium zurückgeschoben. Dadurch kann eine hohe Schließgeschwindigkeit des Ventils in einem ersten Schließbereich erreicht werden. Sobald der Dämpfungskolben am Anschlag anliegt, wird die plötzliche Druckentlastung auf den Betätigungskolben gestoppt, da das Arbeitsmedium nur mehr über die das Rückschlagventil umgehende Bypasskanal abströmen kann, deren Drosselquerschnitt die Aufsetzgeschwindigkeit des Ventils definiert. Der zweite Schließbereich ergibt sich daher aus dem stark gedrosselten Abfluss des Betätigungsmediums durch den Bypasskanal innerhalb des Drosselkolbens. Nach Aufsetzen des Ventils am Ventilsitz und Druckentlastungsausgleich wird zwischen den beiden Stirnseiten der Drosselkolben durch die Feder wieder in seine Ausgangslage gebracht.
Es hat sich gezeigt, dass sich der Schließdämpfer auch vorteilhaft auf das Nachschwingen des Ventils nach dem Öffnungsvorgang auswirkt. Eine weitere Verbesserung des Nachschwingverhaltens nach dem Öffnen des Ventils kann erreicht werden, wenn dem Schließdämpfer ein Öffnungsdämpfer vorgeschaltet ist, wobei der vorzugsweise baugleich mit dem Schließdämpfer ausgebildete Öffnungsdämpfer im Vergleich zum Schließdämpfer in Bezug auf den Durchfluss entgegengesetzt orientiert angeordnet ist. In diesem Falle wird der Dämpfungskolben des Öffnungsdämpfers durch eine Feder entgegen der Öffnungs-Strömungsrich- tung des Arbeitsmediums in einer Ausgangslage gehalten. Das Rückschlagventil des Öffnungsdämpfers schließt in Öffnungs-Strömungsrichtung des Arbeitsmediums und öffnet in Schließrichtung des Arbeitsmediums. Wird der Druck in der Druckleitung erhöht, so wird der Dämpfungskolben des Öffnungsdämpfers entgegen der Kraft der Feder in seine zweite Endstellung verschoben, welche durch einen Anschlag definiert ist. Durch die Auslenkung des Kolbens wird der Druck stromabwärts des Öffnungsdämpfers ungehindert übertragen, wodurch das Rückschlagventil des Schließdämpfers geöffnet wird. Während dieser Phase wird der Öffnungsdruck praktisch ungedrosselt auf den Betätigungskolben der Düsennadel übertragen, so dass die Ventilnadel in der ersten Öffnungsphase sehr rasch geöffnet wird. Sobald der Dämpfungskolben des Öffnungsdämpfers an seinem Anschlag anliegt, wird die plötzliche Druckzunahme in der Druckleitung stromabwärts des Öffnungsdämpfers gestoppt, bzw. stark vermindert, da das Betätigungsmedium nur mehr durch den Bypasskanal des Öffnungsdämpfers nachströmen kann. Durch den Drosselwiderstand des Bypasskanals wird die Öffnungscharakteristik in der zweiten Öffnungsphase der Ventilnadel bestimmt. Es kommt somit zu einer Verlangsamung der Öffnungsbewegung des Ventils am Ende der Öffnungsphase, so dass Über- und Nachschwingerscheinungen weitgehend verhindert werden.
Zur einfachen und exakten Messung des Hubes des Ventilschaftes ist vorgesehen, dass der aussendende und/oder reflektierte Lichtstrahl etwa quer, vorzugsweise 90° ±20° zur Bewegungsrichtung des Ventilschaftes ausgebildet ist und dass der Reflexionsbereich durch zumindest zwei Flächenabschnitte mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften auf der Mantelfläche des Ventilschaftes gebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest ein erster Flächenabschnitt eine reflexionsarme, vorzugsweise schwarze Beschichtung aufweist, und dass zumindest ein zweiter Flächenabschnitt reflexionsstark, vorzugsweise als geschliffene und/oder polierte Fläche ausgebildet ist.
Eine besonders kompakte Bauweise und platzsparende Unterbringung des optischen Wegsensors ergibt sich insbesondere bei einer Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, wenn das Gehäuse des Hubventils ein vorzugsweise durch eine Bohrung gebildetes Fenster aufweist, welches im Bereich der Trennlinie zwischen den beiden reflektierenden Flächenabschnitten seitlich des oszillierenden Elementes angeordnet ist. Um exakte Messungen durchführen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Höhe des Fensters mindestens dem Hub des Ventilschaftes entspricht.
Eine einfache Nachrüstung und lagegenaue Fixierung ist möglich, wenn ein vorzugsweise aus zwei Halbschalen bestehendes Sensorgehäuse am Gehäuse des Hubeventils unverlierbar, vorzugsweise kraftschlüssig, anbringbar ist, wobei vorzugsweise das Sensorgehäuse einen Lichtkanal aufweist, dessen Längsachse quer zur Bewegungsrichtung des Ventilschaftes angeordnet ist, und der vorzugsweise über zumindest einen optischen Leiter mit einer Lichtquelle und/oder einen Lichtempfänger verbunden ist. Der Lichtkanal ist fluchtend zum Fenster im Gehäuse des Hubventils angeordnet.
Zur Medientrennung und Abdichtung des Messbereiches kann vorgesehen sein, dass im Lichtkanal im Anschluss an zumindest einen optischen Leiter eine Saphirlinse angeordnet ist, wobei die Saphirlinse vorzugsweise eingelötet ist.
Der Wegsensor misst optisch den Hub des Ventilschaftes, wobei die Reflexionsstärke des zur Messstelle gesendeten Lichtes als Maß für den Hub herangezogen wird. Damit dies gelingt, ist die Messstelle so präpariert, dass diese in eine reflexionsstarke und eine reflexionsarme Fläche unterteilt ist. Die gedachte Trennlinie beider Flächen verläuft idealer Weise normal zur Bewegungsrichtung des zu messenden Teils.
Das von der Lichtquelle emittierte Licht wird durch Glasfasern geleitet, ebenso das zum Lichtempfänger gelangende reflektierte Licht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung in einem Längsschnitt;
Fig. 2 bis Fig. 7 eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden Bauteil in verschiedenen Stellungen;
Fig. 8 eine weitere konstruktive Ausführungsvariante der Dämpfungseinrichtung in einem Längsschnitt;
Fig. 9 eine Ventilhubkurve;
Fig. 10 eine Einspritzeinrichtung in einem Längsschnitt mit einer erfindungsgemäßen optischen Wegmesseinrichtung; Fig. 11 die Einspritzeinrichtung in einem Querschnitt gemäß der Linie XI-XI in Fig. 10; und
Fig. 12 die Auswertung einer optischen Nadelhubmessung mit dem erfindungsgemäßen Wegsensor.
Die Dämpfungseinrichtung 7 eignet sich für oszillierende Bauteile, insbesondere für Ventile 1, beispielsweise für ein nach außen öffnendes Einspritzventil 2 einer Brennkraftmaschine. Fig. 1 zeigt ein Einspritzventil 2 mit einer Dämpfungseinrichtung 7 für eine Brennkraftmaschine. Das Ventil 1 des Einspritzventils 2 wird durch einen längsverschiebbaren Betätigungskolben 3 mittels eines hydraulischen Arbeitsmediums geöffnet und durch eine eine Schließkraft F auf den Betätigungskolben 3 ausübende Schließfeder 4 geschlossen. Der axial längsverschiebbare Betätigungskolben 3 grenzt an einen Druckraum 5, in den eine Druckleitung 6 für das Arbeitsmedium einmündet.
In den in den Fig. 2 bis Fig. 7 dargestellten Stellungen des mit einem oszillierenden Bauteil zusammenwirkenden Betätigungskolbens 3 ist in der Druckleitung 6 eine als Schließdämpfer 25 ausgebildete Dämpfungseinrichtung 7 angeordnet. Die Dämpfungseinrichtung 7 weist einen in einem Zylinder 8 längsverschiebbaren Dämpfungskolben 9 auf, welcher durch eine Feder 10 in einer der Ruhelage entsprechenden ersten Endstellung gehalten wird, wie in Fig. 1 ersichtlich ist. Innerhalb des Dämpfungskolbens 9 ist ein Dämpfungskanal 11 angeordnet, welcher die beiden Stirnseiten 12, 13 des Dämpfungskolbens 9 miteinander strömungs- verbindet, wobei die Stirnseiten 12, 13 an Räume grenzen, in welche die Druckleitung 6 mündet. Im Dämpfungskanal 11 ist ein Drosselrückschlagventil 14 angeordnet, welche im Ausführungsbeispiel durch ein über einen Bypasskanal 15 umgehbares Rückschlagventil 16 gebildet ist. Das Rückschlagventil 16 wird durch eine Ventilfeder 17 entgegen der Wirkrichtung der Feder 10 gegen einen Ventilsitz 18 gepresst, wobei im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils 16 die Umströmung über den Bypasskanal 15 möglich ist. Der Bypasskanal 15 weist einen definierten Drosselwiderstand auf, welcher durch das Bezugszeichen 19 in Fig. 2 bis Fig. 8 angedeutet ist. Mit Bezugszeichen 20 ist der Drosselwiderstand des Dämpfungskanals 11 bezeichnet.
Stromaufwärts der Dämpfungseinrichtung 7 ist in der Druckleitung 6 ein Steuerventil 21 angeordnet. Der Dämpfungskolben 9 weist einen Durchmesser di auf und kann innerhalb des Zylinders 8 um den Hubweg hi verschoben werden. Mit den Bezugszeichen d2 und h2 sind der Durchmesser, bzw. der Hubweg des Betätigungskolbens 3 bezeichnet. Bei der als Schließdämpfer 25 ausgebildeten Dämpfungseinrichtung 7 öffnet das Rückschlagventil 16 in der bei Öffnung der Ventilnadel 1 vom Arbeitsmedium durchströmten Richtung.
In Fig. 9 ist eine Hubkurve des Ventils 1 dargestellt, wobei der Hub h über der Zeit t aufgetragen ist. Mit den Pfeilen II, III, IV, V, VI und VII sind verschiedene Öffnungsphasen des Ventils 1 entsprechend den Figuren 2 bis 7 dargestellt.
Fig. 2 zeigt das Ventil 1 im Ruhezustand entsprechend dem Pfeil II in Fig. 9. Der Betätigungskolben 3 wird durch eine Kraft F in Schließrichtung des Ventils 1 belastet, etwa durch die Schließfelder 4. Der Dämpfungskolben 9 befindet sich in seiner durch die Feder 10 definierten ersten Endstellung, welche seiner Ruhelage entspricht, das Rückschlagventil 16 ist geschlossen.
Fig. 3 zeigt die Öffnungsphase des Ventils 1 entsprechend dem Pfeil III in Fig. 9. Durch Erhöhung des Druckes pB in der Druckleitung 6 auf den Druck PMedium wird das Rückschlagventil 16 geöffnet, wodurch ein größtmöglicher Durchflussquerschnitt durch den Dämpfungskanal 11 im Dämpfungskolben 9 für das Betätigungsmedium freigegeben wird (pB>pA). Durch die resultierende Druckerhöhung im Druckraum 5 wird der Betätigungskolben 3 entsprechend dem Pfeil P in Fig. 3 nach unten bewegt, das Ventil 1 somit geöffnet. Bei voll geöffnetem Ventil 1 - Pfeil IV in Fig. 9 - kommt es zu einem Druckausgleich PA=PB auf beiden Stirnseiten 12, 13 des Dämpfungskolbens 9, weshalb das Rückschlagventil 16 durch die Ventilfeder 17 geschlossen wird (Fig. 4). In dieser Phase wird der Druck pMedium in der Druckleitung 6 gehalten. Der Schließvorgang des Ventils 1 entsprechend Pfeil V in Fig. 9 wird durch Druckverminderung in der Druckleitung 6 über das Steuerventil 21 eingeleitet, wie in Fig. 5 dargestellt ist, so dass PB<PA ■ In einer ersten Schließphase 22 wird der Dämpfungskolben 9 entsprechend dem Pfeil Pi gegen die Kraft der Feder 10 zu Folge der Druckdifferenz PA-PB beidseits des Dämpfungskolbens 9 nach oben verschoben, bis der Dämpfungskolben 9 an einem Anschlag 24 aufliegt. Das hydraulische Medium wird dabei durch den vorgespannten Betätigungskolben 3 in die Druckleitung 6 zurückgeschoben, wobei der Betätigungskolben 3 sich mit dem Medium bewegt. Die Bewegung des Mediums ist mit P2 bezeichnet. Der Hubweg h2 des Dämpfungskolbens 9 muss so bemessen sein, dass der Dämpfungskolben 9 am Anschlag 24 aufliegt, bevor das Ventil 1 auf seinem Ventilsitz aufschlägt. Nach Aufliegen des Dämpfungskolbens 9 am Anschlag 24 erhöht sich kann der Druck pA rasch im Arbeitsraum 5. der Druck pA kann nur langsam entsprechend dem Drosselwiderstand 19 des Bypasskanals 11 abgebaut werden, weshalb eine deutliche Verlangsamung der Schließbewegung des Ventils 1 auftritt. Dieser zweite Schließbereich ist in Fig. 9 mit 23 bezeichnet. Die entsprechende Phase der Dämpfungseinrichtung 7 ist in Fig. 6 dargestellt. Durch geeignete Abstimmung der Drosselwiderstände 19, 20 wird ein zu hartes Aufschlagen des Ventils 1 am Ventilsitz verhindert, aber trotzdem insgesamt ein schnelles Schließen innerhalb einer kurzen Zeitdauer ermöglicht.
Nach Abbau der Druckdifferenz PA-PB beidseits des Dämpfungskolbens 9 wird der Dämpfungskolben 9 durch die Feder 10 wieder in seine Ruhelage zurückbewegt, wie in Fig. 7 dargestellt ist.
Durch den Schließdämpfer 25 werden auch Ventilschwingbewegungen nach dem Öffnen des Ventils 1 vermindert. Eine weitere Verminderung des Nachschwingens des Ventils 1 kann erreicht werden, wenn dem Schießdämpfer 25 ein Öffnungsdämpfer 26 in der Druckleitung 6 vorgeschaltet wird, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Der Öffnungsdämpfer 26 ist baugleich mit dem Schließdämpfer 25 ausgebildet, jedoch umgekehrt in der Druckleitung 6 orientiert angeordnet, wobei das Rückschlagventil 16a des Drosselrückschlagventils 14a nun entgegen der Richtung, welche das Arbeitsmedium bei Öffnen des Ventils 1 durchströmt, öffnet. Die Feder 10a des Öffnungsdämpfers 26 wirkt auf den Dämpfungskolben 9a des Öffnungsdämpfers 26 in eine bezüglich der Feder 10 entgegengesetzte Richtung ein, so dass dieser entgegen der Öffnungsströmungsrichtung des Arbeitsmediums in eine seiner Ruhelage entsprechende erste Endstellung gedrückt wird. Die Richtung der Ruhelage ist in Fig. 8 durch die Pfeile 27, 28 angedeutet.
Die Wirkung des Öffnungsdämpfers 26 erfolgt analog zu den Fig. 2 bis Fig. 7, allerdings in umgekehrter Richtung. Wird die Druckleitung 6 mit Druck beaufschlagt, so wird der Dämpfungskolben 9a des Öffnungsdämpfers 26 entgegen der Kraft der Feder 10a aus der Ruhelage bewegt, bis der Dämpfungskolben 9a am Anschlag 24a anliegt. Während dieser Phase setzt sich der Öffnungsdruck in der Druckleitung 6 stromabwärts des Öffnungsdämpfers 26 ungehindert vor, wobei das Rückschlagventil 16 des Schließdämpfer 25 geöffnet und in weiterer Folge des Ventils 1 durch den steigenden Druck im Druckraum 5 sehr rasch geöffnet wird. Sobald der Dämpfungskolben 9a des Öffnungsdämpfers 26 am Anschlag 24a anliegt, wird die Öffnungsbewegung des Ventils 1 wesentlich verlangsamt, da der weitere Druckaufbau durch den Drosselwiderstand 19a des Bypass- kanals 15a des Öffnungsdämpfers 26 bestimmt wird. Dadurch wird ein Überschwingen des Ventils 1 verhindert. Bei vollem Ventilhub des Ventils 1 kommt es zu einem Druckausgleich auf beiden Seiten des Dämpfungskolbens 9a, so dass der Dämpfungskolben 9a durch die Feder 10a wieder in seine Ruhelage entsprechend dem Pfeil 28 zurückbewegt wird. Die Schließphase folgt, wie bereits anhand der Fig. 2 bis Fig. 7 erläutert.
Das in den Figuren 10 und 11 dargestellte, eine Einspritzeinrichtung 101 bildende Hubventil weist ein Gehäuse 102 auf, in welchem ein hin- und herbewegbare Ventilschaft 103 angeordnet ist. Zur Messung des Nadelhubes h ist ein optischer Wegsensor 110 vorgesehen. Die optische Messvorrichtung 110 weist eine nicht weiter dargestellte Lichtquelle und einen nicht weiter dargestellten Lichtempfänger auf, der durch ein lichtempfindliches Element gebildet wird. Lichtquelle und üchtempfänger sind über einen Lichtleiter 111, bzw. über Lichtfasern an die Ein- spritzeinrichtung 101 gekoppelt, wobei Lichtleiter 111 und/oder Lichtfasern in ein aus Halbschalen 112a, 112b bestehendes Sensorgehäuse 112 einmünden, das das Gehäuse 102 der Einspritzeinrichtung 101 umgibt. Das Sensorgehäuse 112 weist einen Lichtkanal 113 auf, der achsgleich zu einem durch eine Bohrung gebildetes radiales Fenster 104 im Gehäuse 102 der Einspritzeinrichtung 101 angeordnet ist. Im Lichtkanal 113 des Sensorgehäuses 112 ist eine Saphirlinse 114 befestigt, beispielsweise eingelötet.
Der Ventilschaft 103 weist eine Mantelfläche 103a mit zumindest zwei Flächenabschnitten 105, 106 mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften auf. Der reflexionsschwache erste Flächenabschnitt 105 ist durch eine schwarze Beschichtung gebildet, der reflexionsstarke zweite Flächenabschnitt 106 durch eine geschliffene oder polierte Stelle ausgeführt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Flächenabschnitt 105, 106 ist eine scharfe Trennlinie 107 vorgesehen, welche im Wesentlichen normal zur Hubachse 103' des Ventilschaftes 103 angeordnet ist.
Die Einspritzeinrichtung 101 ist im Ausführungsbeispiel als moderner Diesel- Common-Rail-Injektor mit kurzem Ventilschaft 103 und kompaktem Aufbau ausgeführt. Die Messstelle für den Nadelhub h befindet sich auf der Ventilschaft 103 im Abstand zur Einspritzdüsenspitze 108. Die Einspritzeinrichtung 101 steht im Betrieb permanent unter weitgehend konstantem Kraftstoffdruck (bis 1600 bar und darüber), daher ist es relativ schwierig, von außen Messlicht zur Messstelle und wieder zurück zu leiten. Dies geschieht mittels des durch eine Bohrung gebildeten radialen Fensters 104, um welches das Sensorgehäuse 112 angeordnet wird. Die beiden Halbschalen 112a, 112b des Sensorgehäuses 112 sind durch Schrauben 116 miteinander verbunden und das Sensorgehäuse 112 somit auf das Gehäuse 102 der Einspritzeinrichtung 101 aufgeklemmt. Das Sensorgehäuse 112 übernimmt die Funktion der Lichtsignalweiterleitung. Die eingelötete und an den Stirnflächen geschliffene Saphiroptik 114 trennt den unter Druck stehenden Kraftstoff im Volumen 109 von der Umgebung, bei gleichzeitiger Ermöglichung einer Lichtsignalübertragung. Wichtig ist eine entsprechende Anpresskraft der Halbschalen 112a, 112b des Sensorgehäuses 112 wirkend auf die Dichtfläche 117 der Halbschale 112b, um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten.
Die Lichtleiter 111, welche als Glasfaserbündel in einem dünnen Rohr geführt werden, sind direkt angrenzend an die Saphirlinse 114 positioniert, um eine optimale Lichtübertragung zu garantieren. Die Höhe d des Fensters 117 sollte größer, vorteilhafterweise doppelt so groß sein wie der maximale Hub h der Ventilnadel 103, um eine Messung in einem halbwegs linearen Bereich zu ermöglichen. Außerdem sollte der Bereich des maximalen Hubes h möglichst zentrisch zum Fenster 117 ausgerichtet sein. Im Idealfall wird eine Kalibrierkurve aufgenommen, um die Hubkurve zu linearisieren.
Die Figur 12 zeigt ein Beispiel einer Auswertung eines Nadelhubes h des Ventilschaftes 103 einer Einspritzeinrichtung 101.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Dämpfungseinrichtung (7, 7a) für einen oszillierenden Bauteil, insbesondere ein vorzugsweise als Einspritzventil (2) ausgebildetes Ventil (1) einer Brennkraftmaschine, welcher Bauteil über einen Betätigungskolben (3) hydraulisch betätigbar ist, wobei der vorzugsweise durch eine Rückstellkraft (F) belastete Betätigungskolben (3) an einen Druckraum (5) grenzt, der über eine ein Arbeitsmedium führende Druckleitung (6) mit Druck beaufschlagbar ist, wobei die Dämpfungseinrichtung (7, 7a) in der Druckleitung (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (7, 7a) einen in einem Zylinder (8, 8a) zwischen zwei Endstellungen längs verschiebbaren Dämpfungskolben (9, 9a) aufweist, wobei im Dämpfungskolben (9, 9a) zumindest ein sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Dämpfungskolbens (9, 9a) erstreckender Dämpfungskanal (11, IIa) angeordnet ist, welcher zwei voneinander abgewandte Stirnseiten (12, 13) des Dämpfungskolbens (9, 9a) miteinander strömungsverbindet, und wobei im Dämpfungskanal (11, IIa) ein Drosselrückschlagventil (14, 14a) angeordnet ist, dessen Drosselwirkung von der Durchflussrichtung abhängt.
2. Dämpfungseinrichtung (7, 7a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselrückschlagventil (14, 14a) ein über einen Bypasskanal (15, 15a) umgehbares Rückschlagventil (16, 16a) aufweist.
3. Dämpfungseinrichtung (7, 7a) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Dämpfungskolben (9, 9a) in Öffnungsrichtung des Drosselrückschlagventil (14, 14a) eine Feder (10, 10a) einwirkt, welche den Dämpfungskolben (9, 9a) in eine der Ruhelage entsprechende erste Endstellung drückt.
4. Dämpfungseinrichtung (7, 7a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Bauteils, der effektiv durch Volumenverdrängung den Hub des Dämpfungskolbens (9, 9a) bewirkt, kleiner ist als der maximale Hub des Bauteils.
5. Dämpfungseinrichtung (7, 7a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (7, 7a) als Schließdämpfer (25) ausgebildet ist, wobei der Drosselwiderstand des Drosselrückschlagventils (14) in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums bei Öffnen des Bauteils geringer ist als in der umgekehrten Richtung.
6. Dämpfungseinrichtung (7, 7a) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schließdämpfer (25) ein Öffnungsdämpfer (26) vorgeschaltet ist, wobei der vorzugsweise baugleich mit dem Schließdämpfer (25) ausgebildete Öffnungsdämpfer (26) im Vergleich zum Schließdämpfer (25) in Bezug auf den Durchfluss entgegengesetzt orientiert angeordnet ist.
7. Optischer Wegsensor (110) zur Messung des Nadelhubes (h) eines oszillierenden Ventilschaftes (103) eines Hubventils, insbesondere des Düsenna- delhubes einer Einspritzeinrichtung (101) für eine Brennkraftmaschine, mit einem optischen Emitter und einem Lichtempfänger, wobei der Lichtstrahl auf einen mit dem Ventilschaft (103) hin- und hergehenden Reflexionsbereich gerichtet ist und wobei der reflektierte Strahl in zumindest einer Hubstellung des Ventilschaftes (103) durch den Lichtempfänger erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der aussendende und/oder reflektierte Lichtstrahl etwa quer, vorzugsweise 90° ±20° zur Bewegungsrichtung des Ventilschaftes (103) ausgebildet ist und dass der Reflexionsbereich durch zumindest zwei Flächenabschnitte (105, 106) mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften auf der Mantelfläche (103a) des Ventilschaftes (103) gebildet ist.
8. Wegsensor (110) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Flächenabschnitt (105) eine reflexionsarme, vorzugsweise schwarze Beschichtung aufweist.
9. Wegsensor (110) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Flächenabschnitt (106) reflexionsstark, vorzugsweise als geschliffene und/oder polierte Fläche ausgebildet ist.
10. Wegsensor (110) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Flächenabschnitten (105, 106) eine scharfe Trennlinie (107) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Trennlinie (107) normal zum Nadelhub des angeordnet ist.
11. Wegsensor (110) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorzugsweise aus zwei Halbschalen (112a, 112b) bestehendes Sensorgehäuse (112) am Gehäuse (102) des Hubventils unverlierbar, vorzugsweise kraftschlüssig, anbringbar ist.
12. Wegsensor (110) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse einen Lichtkanal (113) aufweist, dessen Längsachse quer zur Bewegungsrichtung des Ventilschaftes (103) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Lichtkanal (113) über zumindest einen Lichtleiter (111) mit einer Lichtquelle und/oder einen Lichtempfänger verbunden ist.
13. Wegsensor (110) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (113) fluchtend mit einem Fenster (117) im Gehäuse (102) des Hubventils angeordnet ist.
14. Wegsensor (110) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Lichtkanal (113) im Anschluss an zumindest einem Lichtleiter (111) eine Saphirlinse (114) angeordnet, vorzugsweise eingelötet ist.
15. Hubventil, insbesondere einer Einspritzeinrichtung (101) einer Brennkraftmaschine mit einem optischen Wegsensor (110) mit einem Lichtemitter und einem Lichtempfänger, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei ein oszillierender Ventilschaft (103) zumindest einen Reflexionsbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die emittierten und reflektierten Lichtstrahlen etwa quer zur Bewegungsrichtung des Ventilschaftes (103) ausgebildet sind, und dass der Reflexionsbereich durch zumindest zwei Flächenabschnitte (105, 106) mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften auf der Mantelfläche (103a) des Ventilschaftes (103) gebildet ist.
16. Hubventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Flächenabschnitt (105) eine schwarze Beschichtung aufweist.
17. Hubventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Flächenabschnitt (106) eine geschliffene oder polierte Stelle aufweist.
18. Hubventil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden reflektierten Flächenabschnitte (105, 106) eine scharfe Trennlinie (107) aufweisen.
19. Hubventil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102) der Einspritzeinrichtung (101) ein vorzugsweise durch eine Bohrung gebildetes Fenster (104) aufweist, welches im Bereich der Trennlinie (107) zwischen den beiden reflektierenden Flächenabschnitten (105, 106) angeordnet ist.
20. Hubventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (d) des Fensters (104) mindestens dem Hub (h) des Ventilschaftes (103) entspricht.
21. Hubventil nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das ein vorzugsweise aus Halbschalen (112a, 112b) bestehendes Sen- sorgehäuse (112) am Gehäuse (102) des Hubventils unverlierbar, vorzugsweise kraftschlüssig, anbringbar ist.
22. Hubventil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (112) einen Lichtkanal (113) aufweist, dessen Längsachse quer, vorzugsweise normal, zur Bewegungsrichtung des Ventilschaftes (103) angeordnet ist, welcher vorzugsweise mit zumindest einem Lichtleiter (111) mit einer Lichtquelle und/oder einem Lichtempfänger verbunden ist.
23. Hubventil nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (113) fluchtend mit dem Fenster (117) im Gehäuse (102) des Hubventils angeordnet ist.
24. Hubventil nach einem der Ansprüche 22 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Lichtkanal (113) im Anschluss an zumindest einen Lichtleiter (111) eine Saphirlinse (114) angeordnet ist, wobei die Saphirlinse (114) vorzugsweise einlötet ist.
PCT/AT2007/000288 2006-06-13 2007-06-13 Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil WO2007143770A2 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT07718499T ATE481567T1 (de) 2006-06-13 2007-06-13 Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil
DE502007005050T DE502007005050D1 (de) 2006-06-13 2007-06-13 Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil
JP2009514592A JP5042309B2 (ja) 2006-06-13 2007-06-13 連続往復動する構造部品のためのダンパ機構
EP07718499A EP2027387B1 (de) 2006-06-13 2007-06-13 Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA1005/2006 2006-06-13
AT10052006A AT501574B1 (de) 2006-06-13 2006-06-13 Optischer wegsensor
ATA1098/2006 2006-06-29
AT10982006A AT501679B1 (de) 2006-06-29 2006-06-29 Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2007143770A2 true WO2007143770A2 (de) 2007-12-21
WO2007143770A3 WO2007143770A3 (de) 2008-03-27

Family

ID=38565744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2007/000288 WO2007143770A2 (de) 2006-06-13 2007-06-13 Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2027387B1 (de)
JP (1) JP5042309B2 (de)
AT (1) ATE481567T1 (de)
DE (1) DE502007005050D1 (de)
WO (1) WO2007143770A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014118045A1 (de) * 2013-01-30 2014-08-07 Avl List Gmbh Durchflussmessgerät
WO2016131513A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-25 Robert Bosch Gmbh Ventileinrichtung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2138884A (en) 1983-04-26 1984-10-31 Maschf Augsburg Nuernberg Ag I c engine fuel injection nozzle
EP1335125B1 (de) 2000-11-17 2006-02-08 Isuzu Motors Limited Nadelhubdämpfer eines injektors für brennstoffeinspritzung und dämpfungsverfahren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0343147A3 (de) * 1988-05-16 1990-10-03 Steyr-Daimler-Puch Aktiengesellschaft Einspritzventil für luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschinen
JPH0269063A (ja) * 1988-09-05 1990-03-08 Sharp Corp 自動情報配送システム
JP2887970B2 (ja) * 1991-09-17 1999-05-10 株式会社デンソー 燃料噴射装置
JP2950031B2 (ja) * 1992-08-11 1999-09-20 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射弁
JPH09217665A (ja) * 1996-02-14 1997-08-19 Denso Corp 燃料噴射装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2138884A (en) 1983-04-26 1984-10-31 Maschf Augsburg Nuernberg Ag I c engine fuel injection nozzle
EP1335125B1 (de) 2000-11-17 2006-02-08 Isuzu Motors Limited Nadelhubdämpfer eines injektors für brennstoffeinspritzung und dämpfungsverfahren

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014118045A1 (de) * 2013-01-30 2014-08-07 Avl List Gmbh Durchflussmessgerät
US9746364B2 (en) 2013-01-30 2017-08-29 Avl List Gmbh Flowmeter having pressure difference sensor in parallel with displacement meter
WO2016131513A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-25 Robert Bosch Gmbh Ventileinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
JP5042309B2 (ja) 2012-10-03
EP2027387A2 (de) 2009-02-25
WO2007143770A3 (de) 2008-03-27
DE502007005050D1 (de) 2010-10-28
EP2027387B1 (de) 2010-09-15
ATE481567T1 (de) 2010-10-15
JP2009540197A (ja) 2009-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0400395B1 (de) Stossdämpfer
EP1332282B1 (de) Magnetventil zur steuerung eines einspritzventils einer brennkraftmaschine
EP1259729B1 (de) Magnetventil zur steuerung eines einspritzventils einer brennkraftmaschine
DE19650865A1 (de) Magnetventil
EP1342005B1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen
EP0947690B1 (de) Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
EP1339969B1 (de) Magnetventil zur steuerung eines einspritzventils einer brennkraftmaschine
WO2007143770A2 (de) Dämpfungseinrichtung für einen oszillierenden bauteil
DE4424437A1 (de) Verfahren zur Dämpfkrafteinstellung einer Absperrventilbaugruppe
DE4424436A1 (de) Absperrventilbaugruppe für einen Schwingungsdämpfer
WO2015074652A1 (de) Hydraulischer ventiltrieb eines verbrennungsmotors
DE19858476B4 (de) Vorrichtung zum Übertragen einer Aktorauslenkung auf ein Stellglied und Einspritzventil mit einer solchen Vorrichtung
DE102005054927A1 (de) Kraftstoffinjektor mit verbesserter Einspritzmengenstabilität
DE19941688A1 (de) Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE19946732B4 (de) Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors auf ein Stellglied und Kraftstoffinjektor mit einer solchen Vorrichtung
EP1468171A1 (de) Vorrichtung zur steuerung eines ffnungsquerschnitts in eine m verbrennungszylinder einer brennkraftmaschine
DE19720333B4 (de) Verfahren zur Messung von Kraftstoff, der Kraftstoffeinspritzventilen zur Einspritzung an einer Brennkraftmaschine zugeführt wird und Kraftstoffeinspritzsystem zur Durchführung des Verfahrens
DE3327370C2 (de)
DE10201167A1 (de) Vorrichtung zur Steuerung eines Öffnungsquerschnitts in einem Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine
EP2182184B1 (de) Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen
DE10312586A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
AT501574B1 (de) Optischer wegsensor
DE10313662B4 (de) Durchflussbegrenzungsventil mit Schwingungsdämpfung
DE10064511C2 (de) Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zum Messen der Einspritzmenge von Einspritzsystemen, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen
WO2007068015A2 (de) Vorrichtung zur messung des zylinderinnendrucks von brennkraftmaschinen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07718499

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009514592

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007718499

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU