EP0135873A2 - Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen - Google Patents
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- EP0135873A2 EP0135873A2 EP84110675A EP84110675A EP0135873A2 EP 0135873 A2 EP0135873 A2 EP 0135873A2 EP 84110675 A EP84110675 A EP 84110675A EP 84110675 A EP84110675 A EP 84110675A EP 0135873 A2 EP0135873 A2 EP 0135873A2
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
Definitions
- the invention relates to a fuel injection nozzle according to the preamble of the main claim.
- the pressure-dependent electrical component of the transmitter is a piezo plate, which is clamped between disc-shaped electrodes and dimensionally stable contact or support plates.
- the use of a piezo plate as a pressure-dependent electrical component has the disadvantage that, due to the rapidly flowing charges, not the actual spring force but a differentiated force signal is detected, so that an evaluation over the entire speed range, in particular because of the strongly oscillating closing spring during the closing stroke of the valve needle is difficult.
- the arrangement of piezo plate electrodes must be insulated with high resistance to prevent the charges from flowing away in an uncontrolled manner. However, this can only be achieved through complex encapsulation and high-quality insulation measures.
- the arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the connecting conductors can be soldered to the resistance body, resulting in a reliable and vibration-free contact.
- a change in resistance is available as a measurement signal, which can be easily converted into a voltage signal in a bridge circuit.
- the transmitter measures statically, i.e. regardless of the rate of change of the spring force, so that the actual force is detected and the actual force curve can be recorded.
- the pressure-dependent component of the transmitter which is designed as a low-resistance resistor body, is also significantly less sensitive to interference and easier to isolate than a piezo element.
- the electrical component of the transducer is a thick film resistor is particularly advantageous. This has a much higher signal yield than e.g. a thin film resistor and can also be manufactured more easily than this.
- a compact design results if the electrical resistance body is placed on a preferably flat support made of electrically insulating material, such as ceramic, glass,
- Plastic arranged and cast together with this between two dimensionally stable disks by means of a hard, but permanently elastic filling compound.
- the carrier can be made very thin, so that the entire transducer is not thicker than the disks previously used to adjust the opening pressure of the injection nozzle.
- Simple contacting is possible if the sensor is designed as a ring disk body and its electrical resistance body is connected to at least one connecting conductor track protruding into the central opening of the ring disk body.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through an injection nozzle for diesel engines
- FIG. 2 shows an enlarged section through the sensor of the injection nozzle according to FIG. 1
- FIG. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 2.
- the injection nozzle has a nozzle body 10 which, together with an intermediate disk 12, is clamped to a nozzle holder 16 by a union nut 14 ′.
- a valve seat 20 upstream of an ejection opening 18 is formed in the nozzle body 10 and a valve needle 22 is displaced bar mounted, which is pressed by a closing spring 24 via a pressure piece 26 against the valve seat 20.
- the valve needle 22 is surrounded in the region of a pressure shoulder 28 by a pressure chamber 30 which is connected via channels 32, 34 and 36 in the nozzle body 10, in the intermediate disk 12 and the nozzle holder 16 to a connection piece 38 formed on the latter for a fuel supply line.
- the closing spring 24 is supported on a shoulder 42 of the nozzle holder 16 by means of an annular disk-shaped measuring transducer, provided as a whole with the reference number 40.
- the transducer 40 has a thick-film resistor 44 in the form of a ring cut at one point, which is applied to a likewise ring-shaped carrier body 46 made of ceramic, glass or plastic.
- the thick-film resistor 44 is cast in together with the carrier body 46 by means of a hard but permanently elastic filling compound 48 between two dimensionally stable ring disks 50, 52.
- To contact the thick-film resistor 44 its ends 54, 56 are each provided with a connecting conductor 58, 60, which protrude into the central opening 62 of the transmitter 40.
- the carrier body 46 is also provided with a projection 64 projecting radially inwards.
- the carrier body 46 is also provided with a projection 64 projecting radially inwards.
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- On the Ansehlußleiterbahnen58, 60 are further conductors. 66, 68 soldered, which are led to the outside through a leak oil hole 70 in the nozzle holder 16 and are provided there with means for connecting an evaluation circuit.
- the washer 50 lies against the shoulder 42 of the nozzle holder 16 and the washer 52 supports the closing spring 24, so that the thick-film resistor 44 is constantly loaded by the closing pressure of the closing spring 24.
- the closing force changes occurring during operation of the internal combustion engine due to the working of the closing spring 24 are thus converted by the thick-film resistor 44 into corresponding resistance changes both in terms of their size and in terms of the time of their occurrence, and processed further in the connected evaluation circuit.
- the changes in resistance are independent of the rate of change of the closing force, so that the actual magnitude of the closing force is detected and processed at all times.
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Abstract
Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer Ventilnadel (22) und einer Schließfeder (24), die sich über einen scheibenförmigen Meßwertgeber (40) an einer gehäusefesten Schulter (42) abstützt. Der Meßwertgeber (40) hat als druckempfindliches Bauelement einen niederohmigen Widerstandskörper (44), vorzugsweise einen Dickschichtwiderstand, dessen Widerstandsänderungen in einer Brückenschaltung verarbeitet werden. Ein solcher Widerstandskörper läßt sich einfach kontaktieren und isolieren und liefert Signale, die unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der Schließfederkraft sind.
Description
- Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Einspritzdüsen dieser Gattung (DE-A1-31 05 335) ist das druckabhängige elektrische Bauelement des Meßwertgebers ein Piezoplättchen, welches zwischen scheibenförmigen Elektroden und formstabilen Kontakt- bzw. Stützplatten eingespannt ist. Die Verwendung eines Piezoplättchens als druckabhängiges elektrisches Bauelement hat den Nachteil, daß aufgrund der schnell abfließenden Ladungen nicht die jeweilige tatsächliche Federkraft, sondern ein differenziertes Kraftsignal erfaßt wird, so daß eine Auswertung über den gesamten Drehzahlbereich, insbesondere wegen der stark schwingenden Schließfeder beim Schließhub der Ventilnadel, schwierig ist. Die Anordnung Piezoplättchen-Elektroden muß hochohmig isoliert sein, um ein unkontrolliertes Abfließen der Ladungen zu verhindern. Dies läßt sich jedoch nur durch eine aufwendige Kapselung und hochwertige Isolierungsmaßnahmen erreichen.
- Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Anschlußleiter an den Widerstandskörper angelötet werden können, wodurch sich eine sichere und erschütterungsfreie Kontaktierung ergibt. Als Meßsignal steht eine Widerstandsänderung zur Verfügung, die in einer Brückenschaltung einfach in ein Spannungssignal umgewandelt werden kann. Der Meßwertgeber mißt statisch, d.h. unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der Federkraft, so daß jeweils die tatsächliche Kraft erfaßt wird und der tatsächliche Kraftverlauf festgehalten werden kann. Das als niederohmiger Widerstandskörper ausgebildete druckabhängige Bauelement des Meßwertgebers ist auch wesentlich störunempfindlicher und leichter zu isolieren als ein Piezoelement.
- Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach Anspruch 1 möglich.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn das elektrische Bauelement des Meßwertgebers ein Dickschichtwiderstand ist. Dieser hat eine wesentlich größere Signalausbeute als z.B. ein Dünnschichtwiderstand und kann auch einfacher als dieser hergestellt werden.
- Eine kompakte Ausführung ergibt sich, wenn der elektrische Widerstandskörper auf einem vorzugsweise ebenen Träger aus elektrisch isolierendem Stoff, wie Keramik, Glas,
- Kunststoff, angeordnet und zusammen mit diesem zwischen zwei formstabilen Scheiben mittels einer harten, jedoch dauerelastischen Füllmasse eingegossen ist.
- Bei einer solchen Anordnung kann der Träger'sehr dünn ausgeführt sein, so daß der gesamte Meßwertgeber nicht dicker ist als die bisher eingesetzten Scheiben zur Einstellung des Öffnungsdrucks der Einspritzdüse.
- Eine einfache Kontaktierung ist möglich, wenn der Meßwertgeber als Ringscheibenkörper ausgebildet ist und sein elektrischer Widerstandskörper mit mindestens einer in die zentrale Öffnung des Ringscheibenkörpers hineinragenden Anschlußleiterbahn verbunden ist.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Einspritzdüse für Dieselmotoren, Figur 2 vergrößert einen Schnitt durch den Meßwertgeber der Einspritzdüse nach Figur 1 und Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Figur 2.
- Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer Zwischenscheibe 12 durch eine Überwurfmutter 14'an einem Düsenhalter 16 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist ein einer Ausspritzöffnung 18 vorgelagerter Ventilsitz 20 gebildet und eine Ventilnadel 22 verschiebbar gelagert, die von einer Schließfeder 24 über ein Druckstück 26 gegen den Ventilsitz 20 gedrückt ist. Die Ventilnadel 22 ist im Bereich einer Druckschulter 28 von einem Druckraum 30 umgeben, welcher über Kanäle 32, 34 und 36 im Düsenkörper 10, in der Zwischenscheibe 12 und dem Düsenhalter 16 mit einem am letzteren gebildeten Anschlußstutzen 38 für eine Kraftstoffzuleitung verbunden ist.
- Die Schließfeder 24 stützt sich über einen ringscheibenförmigen, als ganzes mit der Bezugszahl 40 versehenen Meßwertgeber an einer Schulter 42 des Düsenhalters 16 ab. Der Meßwertgeber 40 hat einen in Form eines an einer Stelle aufgetrennten Ringes ausgebildeten Dickschichtwiderstand 44, welcher auf einem ebenfalls ringförmigen Trägerkörper 46 aus Keramik, Glas oder Kunststoff aufgebracht ist. Der Dickschichtwiderstand 44 ist samt dem Trägerkörper 46 mittels einer harten, aber dauerelastischen Füllmasse 48 zwischen zwei formstabilen Ringscheiben 50, 52 eingegossen. Zur Kontaktierung des Dickschichtwiderstandes 44 sind seine Enden 54, 56 mit je einer Anschlußleiterbahn 58, 60 versehen, welche in die zentrale Öffnung 62 des Meßwertgebers 40 hineinragen. Zur Stützung der Anschlußleiterbahnen 58, 60 ist auch der Trägerkörper 46 mit einem radial nach innen vorstehenden Ansatz 64 versehen. An die Ansehlußleiterbahnen58, 60 sind weiterführende Leiter. 66, 68 angelötet, welche durch eine Leckölbohrung 70 im Düsenhalter 16 nach außen geführt und dort mit Mitteln zum Anschließen einer Auswerteschaltung versehen sind.
- Die Ringscheibe 50 liegt an der Schulter 42 des Düsenhalters 16 an und die Ringscheibe 52 stützt die Schließfeder 24 ab, so daß der Dickschichtwiderstand 44 ständig vom Schließdruck der Schließfeder 24 belastet ist. Die im Betrieb der Brennkraftmaschine durch das Arbeiten der Schließfeder.24 auftretenden Schließkraftänderungen werden so vom Dickschichtwiderstand 44 sowohl bezüglich ihrer Größe als auch bezüglich des Zeitpunkts ihres Auftretens in entsprechende Widerstandsänderungen umgesetzt, und in der angeschlossenen Auswerteschaltung weiterverarbeitet. Die Widerstandsänderungen sind unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der Schließkraft, so daß zu jedem Zeitpunkt die tatsächliche Größe der Schließkraft erfaßt und verarbeitet wird.
Claims (4)
1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsengehäuse, in welchem ein Ventilsitz gebildet und eine Ventilnadel verschiebbar gelagert ist, die von einer Schließfeder und entgegengesetzt dazu vom Kraftstoffdruck beaufschlagt ist, und ferner mit einem Meßwertgeber zum Erfassen des Spritzbeginns und/oder der Spritzdauer bzw. des Ventilnadelhubs, welcher als Scheibenkörper ausgebildet zwischen der Schließfeder und einer gehäusefesten Stützschulter angeordnet ist und ein elektrisches Bauelement enthält, dessen elektrische Eigenschaften abhängig sind von dem auf die Seitenflächen des Meßwertgebers ausgeübten Druck und welches mit mindestens einem aus dem Düsengehäuse herausführenden Anschlußleiter kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauelement des Meßwertgebers (40) ein niederohmiger Widerstandskörper (44) ist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauelement des Meßwertgebers (40) ein Dickschichtwiderstand (44) ist.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstandskörper (44) auf einem vorzugsweise ebenen Träger (46) aus elektrisch isolierendem Stoff, wie Keramik, Glas, Kunststoff, angeordnet und zusammen mit diesen zwischen zwei formstabilen Scheiben (50, 52) mittels einer harten, jedoch dauerelastischen Füllmasse (48) eingegossen ist.
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (40) als Ringscheibenkörper ausgebildet ist und sein elektrischer Widerstandskörper (44) mit mindestens einer in seine zentrale Öffnung (62) hineinragenden Anschlußleiterbahn (58, 60) verbunden ist.
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