DE19939456A1

DE19939456A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines has sensor acted upon at least partly by nozzle needle so sensor signal changes from second to first value at end of ignition

Info

Publication number: DE19939456A1
Application number: DE1999139456
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2000-11-16

Abstract

The fuel injection valve has a sensor (46) for detecting the movement of a nozzle needle (22), whereby at the start of injection the sensor output signal, esp. output voltage, changes from a first to a second value. The sensor is acted upon at least partly by the nozzle needle so that the sensor signal changes its value from the second to the first value at the end of ignition.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1. Ein derartiges zum Beispiel aus dem Prospekt "Technische Unterrichtung: Diesel-Verteilereinspritzpumpen", Ausgabe 98/99, Seite 52, 53, der Robert Bosch GmbH, Stuttgart, DE bekanntes Kraftstoffeinspritzventil weist einen Sensor zur Erfassung der Bewegung der Düsennadel des Kraftstoffeinspritzventils auf. Bei dem Sensor handelt es sich um eine Stromspule, in die ein verlängerter Druckbolzen oder Ventilkolben beim Einspritzbeginn eintaucht. Beim Eintauchen des Ventilkolbens in die Stromspule induziert der Ventilkolben mit der Änderung des magnetischen Flusses in der Stromspule eine geschwindigkeitsabhängige, nicht hubproportionale Signalspannung, die in einer Auswerteschaltung direkt verarbeitet wird. Bei der Signalspannung handelt es sich um ein Ausgangssignal des Sensors. Überschreitet die Signalspannung eine Schwellenspannung, d. h. wenn das Ausgangssignal des Sensors von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand. wechselt, so dient dies der Auswerteschaltung als Signal für den Einspritzbeginn. The invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1. Such a for example from the brochure "Technical Information: Diesel distributor injection pumps ", edition 98/99, pages 52, 53, of Robert Bosch GmbH, Stuttgart, DE Known fuel injection valve has a sensor Detection of the movement of the nozzle needle Fuel injector on. The sensor is around a current coil in which an elongated pressure bolt or the valve piston is immersed at the start of injection. At the Immersion of the valve piston in the current coil induces the Valve piston with the change in magnetic flux in the current coil a speed-dependent, not Stroke-proportional signal voltage that in a Evaluation circuit is processed directly. In the Signal voltage is an output signal from the Sensors. If the signal voltage exceeds one Threshold voltage, d. H. if the output signal of the sensor from a first state to a second state. changes, so this serves the evaluation circuit as a signal for the Start of injection.

Der Einspritzbeginn ist eine wichtige Kenngröße für den optimalen Betrieb von Dieselmotoren. Ihre Auswertung ermöglicht zum Beispiel eine last- und drehzahlabhängige Einspritzverstellung und/oder die Regelung der Abgasrückführrate. Mit diesem Sensor läßt sich jedoch das Einspritzende nicht exakt erfassen. Der Grund liegt darin, daß die Düsennadel und somit der Ventilkolben beim Erreichen des maximalen Hubs die Bewegungsrichtung wechselt. Dies hat zur Folge, daß die Signalspannung des Sensors vom zweiten Zustand wieder in den ersten Zustand, d. h. Null, wechselt, um dann eine Signalspannung mit einem umgekehrten Vorzeichen zu erzeugen. Ist die Düsennadel und der Ventilkolben wieder in die Ausgangsstellung zurückgekehrt, d. h. wenn das Kraftstoffeinspritzventil geschlossen ist, so nimmt die Signalspannung des Sensors wieder den ersten Zustand, d. h. den Wert Null, ein. Da das Ausgangssignal während eines Einspritzvorganges somit zwei Mal den ersten Zustand wieder einnimmt, läßt sich das Einspritzende entweder nicht eindeutig bestimmen, oder aber es muß eine aufwendigere Auswerteschaltung hierfür vorgesehen werden.The start of injection is an important parameter for the optimal operation of diesel engines. Your evaluation enables, for example, a load and speed-dependent Injection adjustment and / or the regulation of Exhaust gas recirculation rate. With this sensor, however Do not grasp the end of injection exactly. The reason is that the nozzle needle and thus the valve piston when reaching of the maximum stroke changes the direction of movement. this has as a result, the signal voltage of the sensor from the second State back to the first state, d. H. Zero, changes, then a signal voltage with an opposite sign to create. Is the nozzle needle and the valve piston again returned to the starting position, d. H. if that Fuel injector is closed, so the Signal voltage of the sensor back to the first state, d. H. the value zero. Since the output signal during a Injection process twice the first state again takes the injection end either not clearly determine, or else it must be a more elaborate Evaluation circuit can be provided for this.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine genaue Einspritzmengenerfassung und somit -regelung erfolgen kann, da der Sensor so beaufschlagt ist, daß sein Ausgangssignal beim Einspritzbeginn von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand und erst beim Einspritzende vom zweiten Zustand in den ersten Zustand wechselt. Dies gibt einen genauen Aufschluß über das Abheben der Düsennadel für den Einspritzbeginn und das Aufsetzen der Düsennadel beim Einspritzende. The fuel injector according to the invention for Internal combustion engines with the characteristic features of the Claim 1 has the advantage that an accurate Injection quantity detection and thus control can take place, since the sensor is acted on so that its output signal at the start of injection from a first state to one second state and only at the end of injection from the second State changes to the first state. This gives one precise information about the lifting of the nozzle needle for the Start of injection and placing the nozzle needle at Injection end.

Vorteilhaft ist es, wenn der Sensor mit einem radialen Abstand zur Düsennadel angeordnet ist und zur Beaufschlagung des Sensors ein radialer Fortsatz der Düsennadel oder ein mit der Düsennadel zumindest teilweise gekoppeltes separates Bauteil vorgesehen ist. Dadurch ist eine geringe axiale Baulänge möglich.It is advantageous if the sensor has a radial Distance to the nozzle needle is arranged and for application of the sensor a radial extension of the nozzle needle or a separate at least partially coupled with the nozzle needle Component is provided. This is a small axial Overall length possible.

Ein geeigneter Sensor ist ein Kraftsensor, insbesondere ein Piezo- oder Quartzsensor.A suitable sensor is a force sensor, in particular a Piezo or quartz sensor.

Es ist vorteilhaft, den Sensor in einer Bohrung des Kraftstoffeinspritzventils anzuordnen, die vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Düsennadel verläuft. Hierfür kann eine Bohrung verwendet werden, die an einer der einander zugewandten Stirnseiten des Ventilhaltekörpers ausgebildet ist. Eine solche Bohrung ist beispielsweise eine Bohrung, die für einen Spiralspannstift, der der Positionierung des Ventilkörpers zum Ventilhaltekörper dient, vorgesehen ist. Der Sensor kann aber auch in einer Bohrung einer zwischen dem Düsenkörper und dem Haltekörper des Kraftstoffeinspritzventils vorgesehenen Scheibe angeordnet sein.It is advantageous to place the sensor in a bore To arrange fuel injector, which preferably in runs essentially parallel to the nozzle needle. For this can a bore used on one of the other facing end faces of the valve holding body is. Such a bore is, for example, a bore, the for a spiral spring pin that the positioning of the Valve body is used for valve holding body is provided. The sensor can also be in a bore between the nozzle body and the holding body of the Fuel injector provided disc arranged his.

Es ist zweckmäßig, wenn das mit der Düsennadel gekoppelte separate Bauteil zwischen der Düsennadel und dem Ventilkolben des Kraftstoffeinspritzventils angeordnet ist, radial von der Düsennadel absteht und vorzugsweise eine Bohrung aufweist, in die ein Zapfen der Düsennadel oder des Ventilkolbens hineinragt. Dadurch ist eine gute radiale Sicherung des Bauteils gegeben.It is useful if that coupled with the nozzle needle separate component between the nozzle needle and the Valve piston of the fuel injection valve is arranged, protrudes radially from the nozzle needle and preferably one Has bore in which a pin of the nozzle needle or Valve piston protrudes. This makes a good radial Secure the component.

Um die auf den Sensor einwirkenden Druckkräfte zu begrenzen ist es vorteilhaft, axial zum Sensor eine Druckfeder anzuordnen. Hierbei kann der Sensor zwischen der Druckfeder und dem Bauteil angeordnet sein oder die Feder kann zwischen dem Sensor und dem Bauteil angeordnet sein, was ermöglicht, daß der Sensor mit seinem Anschluß nicht bewegt wird.To limit the pressure forces acting on the sensor it is advantageous to use a compression spring axially to the sensor to arrange. The sensor can be located between the compression spring and the component can be arranged or the spring can be between the sensor and the component can be arranged, which enables that the sensor is not moved with its connection.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the The invention relates to the description of Drawing and the claims can be found.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention Fuel injection valve for internal combustion engines is in of the drawing and is shown in the following Description explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kraftstoffein spritzventil, Fig. 1 shows a longitudinal section through a Kraftstoffein injection valve,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Bauteil aus der Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of a component of the Fig. 1,

Fig. 3 den Verlauf eines Düsennadelhubs, eine auf einen Sensor einwirkende Kraft und eine von dem Sensor erzeugte Spannung über der Zeit, Fig. 3 shows the profile of a nozzle needle stroke, a force acting on a sensor power and a voltage generated by the sensor over time;

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem abgewandelten Kraft stoffeinspritzventil und Fig. 4 shows a section of a modified fuel injection valve and

Fig. 5 ein vergrößertes Detail aus Fig. 4. Fig. 5 shows an enlarged detail from FIG. 4.

Description of the embodiment

Eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung, mit der bei hohen Einspritzdrücken mit geringem Aufwand eine große Variation der Kraftstoffeinspritzung bezüglich Einspritzmenge und Einspritzzeitpunkt möglich ist, wird durch ein sogenanntes Common-Rail-System verwirklicht. Bei dieser Speichereinspritzung sind Druckerzeugung und Einspritzung entkoppelt. Der Einspritzdruck wird unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht im "Rail" (Kraftstoffspeicher) für die Einspritzung bereit. Einspritzzeitpunkt und -menge werden in einem elektronischen Steuergerät berechnet und an jedem Motorzylinder über ein angesteuertes Magnetventil umgesetzt. Das Common-Rail-System stellt eine andere Art von Kraftstoffhochdruckquelle zur Verfügung, als es durch die üblichen Kraftstoffhochdruckeinspritzpumpen gegeben ist. Dabei ist jedoch die Erfindung prinzipiell auch bei konventionellen Kraftstoffeinspritzpumpen verwendbar. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung allerdings bei einem Common-Rail-System.A fuel injector with which at high Injection pressures a large variation with little effort the fuel injection with respect to the injection quantity and Injection time is possible is through a so-called Common rail system implemented. At this Accumulator injection are pressure generation and injection decoupled. The injection pressure becomes independent of the Engine speed and the injection quantity generated and is in the "Rail" (fuel storage) ready for injection. Injection time and quantity are recorded in an electronic Control unit calculated and on each engine cylinder via controlled solenoid valve implemented. The common rail system provides a different type of high pressure fuel source Available than it is by the usual High-pressure fuel injection pumps is given. It is however, the invention in principle also in conventional Fuel injection pumps can be used. Particularly advantageous is the use in a common rail system.

Ein in der Fig. 1 ausschnittsweise dargestelltes Kraftstoffeinspritzventil 10 für Brennkraftmaschinen weist einen Ventilkörper 12 und einen Ventilhaltekörper 14 auf, zwischen denen eine Scheibe 16 angeordnet ist. Der Ventilkörper 12, der Ventilhaltekörper 14 und die Scheibe 16 sind mittels einer Überwurfmutter 18 axial miteinander verspannt. Der Ventilkörper 12 weist eine axiale Führungsbohrung 20 auf, in der eine - sich in Schließstellung befindliche - Düsennadel 22 axial verschiebbar geführt ist. Mit einem Ende 24 reicht die Düsennadel 22 in eine vorzugsweise zentrisch in der Scheibe 16 ausgebildete Durchgangsbohrung 26 hinein. Zur Beaufschlagung der Düsennadel 22 ist ein Ventilkolben 28 in einer Führungsbohrung 30 des Ventilhaltekörpers 14 axial verschiebbar geführt. Der Ventilkolben 28 weist an seinem der Düsennadel 22 zugewandten Ende einen Zapfen 32 auf, mit dem er ebenfalls in die Durchgangsbohrung 26 der Scheibe 16 hineinreicht.A fuel injection valve 10 for internal combustion engines shown in detail in FIG. 1 has a valve body 12 and a valve holding body 14 , between which a disk 16 is arranged. The valve body 12 , the valve holding body 14 and the disk 16 are axially clamped together by means of a union nut 18 . The valve body 12 has an axial guide bore 20 , in which a nozzle needle 22, which is in the closed position, is guided so as to be axially displaceable. With one end 24, the nozzle needle 22 extends into a through hole 26 which is preferably formed centrally in the disk 16 . To act upon the nozzle needle 22 , a valve piston 28 is guided in an axially displaceable manner in a guide bore 30 of the valve holding body 14 . The valve piston 28 has at its end facing the nozzle needle 22 a pin 32 with which it also extends into the through bore 26 of the disk 16 .

Die Scheibe 16 weist an ihrer dem Ventilhaltekörper 14 zugewandten Stirnseite 33 eine von der Durchgangsbohrung 26 ausgehende radiale Ausnehmung 34 auf. Zwischen der Düsennadel 22 und dem Ventilkolben 28 ist ein separates Bauteil 36 angeordnet. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, handelt es sich bei dem Bauteil 36 um eine Scheibe mit einer durchgehenden Bohrung 38 und einem radial abstehenden Fortsatz 40. Wie wiederum aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ragt der Zapfen 32 des Ventilkolbens 28 in die Bohrung 38 des Bauteils 36 hinein. Natürlich könnte der Zapfen 32 statt am Ventilkolben 28 auch an dem Ende 24 der Düsennadel 22, das dem Ventilkolben 28 zugewandt ist, ausgebildet sein. Durch die beschriebene und dargestellte Abordnung des Bauteils 36 sowie der Düsennadel 22 und dem Ventilkolben 28 ist das Bauteil 36 zumindest teilweise mit der Düsennadel 22 gekoppelt. Das heißt, wenn die Düsennadel 22 beim Einspritzbeginn in Richtung Ventilhaltekörper 14 verschoben wird, so wird auch das Bauteil 36 in Richtung des Ventilhaltekörpers 14 verschoben. Beim Einspritzende wird der Ventilkolben 28 in Richtung Ventilkörper 12 verschoben. Dadurch drückt der Ventilkolben 28 auf das Bauteil 36, welches seinerseits auf die Düsennadel 24 drückt, wodurch durch die axiale Verschiebung der Düsennadel 22 der Einspritzvorgang beendet wird.The disk 16 has on its end face 33 facing the valve holding body 14 a radial recess 34 extending from the through bore 26 . A separate component 36 is arranged between the nozzle needle 22 and the valve piston 28 . As can be seen from FIG. 2, component 36 is a disk with a through bore 38 and a radially projecting extension 40 . As can be seen again from Fig. 1, the pin 32 projects of the valve piston 28 in the bore 38 of the component 36 into it. Of course, the pin 32 could also be formed on the end 24 of the nozzle needle 22 facing the valve piston 28 instead of on the valve piston 28 . Due to the described and illustrated arrangement of the component 36 and the nozzle needle 22 and the valve piston 28 , the component 36 is at least partially coupled to the nozzle needle 22 . This means that when the nozzle needle 22 is displaced in the direction of the valve holding body 14 at the start of injection, the component 36 is also displaced in the direction of the valve holding body 14 . At the end of injection, the valve piston 28 is displaced in the direction of the valve body 12 . As a result, the valve piston 28 presses on the component 36 , which in turn presses on the nozzle needle 24 , as a result of which the injection process is ended by the axial displacement of the nozzle needle 22 .

Parallel und mit einem Abstand zur Durchgangsbohrung 26 ist in der Scheibe 16 ausgehend von der Ausnehmung 34 eine weitere Durchgangsbohrung 42 ausgebildet. Die Durchgangsbohrung 42 ist an einem Ende von der an die Scheibe 16 angrenzenden Stirnfläche 44 des Ventilkörpers 12 verschlossen. Über das andere Ende der Durchgangsbohrung 42 ragt der Fortsatz 40 des Bauteils 36. In der Durchgangsbohrung 42 ist ein Sensor 46 angeordnet, der vorzugsweise auf der Stirnfläche 44 des Ventilkörpers 12 aufliegt. Bei dem Sensor 46 handelt es sich um einen Kraftsensor, insbesondere einen Piezo- oder Quartz-Sensor. Ausgehend vom Sensor 46 ist in der Scheibe 16 eine Querbohrung 48 ausgebildet, die in eine Längsbohrung 50 mündet, die von der Scheibe 16 durch den Ventilhaltekörper 14 führt. In der Querbohrung 48 und der Längsbohrung 50 sind die elektrischen Anschlußleitungen 52 für den Sensor 46 angeordnet, die zu einer Steuereinrichtung 54 für das Kraftstoffeinspritzventil führen.A further through hole 42 is formed in the disk 16 starting from the recess 34 in parallel and at a distance from the through hole 26 . The through bore 42 is closed at one end by the end face 44 of the valve body 12 adjoining the disk 16 . The extension 40 of the component 36 projects over the other end of the through bore 42 . A sensor 46 is arranged in the through bore 42 and preferably rests on the end face 44 of the valve body 12 . The sensor 46 is a force sensor, in particular a piezo or quartz sensor. Starting from the sensor 46 , a transverse bore 48 is formed in the disc 16 , which opens into a longitudinal bore 50 , which leads from the disc 16 through the valve holding body 14 . In the transverse bore 48 and the longitudinal bore 50 , the electrical connection lines 52 for the sensor 46 are arranged, which lead to a control device 54 for the fuel injection valve.

In der Durchgangsbohrung 42 liegt auf dem Sensor 46 ein Druckbolzen 56 auf. Zwischen dem Druckbolzen 56 und dem radialen Fortsatz 40 des Bauteils 36 ist in der Durchgangsbohrung 42 eine Druckfeder 58 angeordnet. Ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 geschlossen, so drückt der Ventilkolben 28 auf das Bauteil 36, welches seinerseits auf die Druckfeder 58 drückt. Die Druckfeder 58 übt eine Druckkraft auf den Druckbolzen 56 aus, welche durch diesen auf den Sensor 46 übertragen wird. Ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 geöffnet, so drückt die Düsennadel 22 das Bauteil 36 gegen den Ventilhaltekörper 14. Somit kann sich die Druckfeder 58 entspannen, wodurch auf den Sensor 46 eine geringere Kraft ausgeübt wird. Die auf den Sensor 46 ausgeübte Kraft kann durch die Steuereinrichtung 54 als Ausgangssignal des Sensors 46 in Form einer Spannung erfaßt werden. Der Sensor 46 dient also der Erfassung der Bewegung der Düsennadel 22.A pressure pin 56 rests on the sensor 46 in the through bore 42 . Between the pressure pin 56 and the radial extension 40 of the component 36 is arranged a compression spring 58 in the through hole 42nd If the fuel injection valve 10 is closed, the valve piston 28 presses on the component 36 , which in turn presses on the compression spring 58 . The compression spring 58 exerts a compressive force on the pressure pin 56 , which is transmitted through this to the sensor 46 . If the fuel injection valve 10 is open, the nozzle needle 22 presses the component 36 against the valve holding body 14 . The compression spring 58 can thus relax, as a result of which less force is exerted on the sensor 46 . The force exerted on the sensor 46 can be detected by the control device 54 as an output signal from the sensor 46 in the form of a voltage. The sensor 46 thus serves to detect the movement of the nozzle needle 22 .

In dem Diagramm der Fig. 3 ist mit 60 eine Linie gekennzeichnet, die den Verlauf des Hubs s der Düsennadel 22 über der Zeit t darstellt. Mit 62 ist eine Linie gekennzeichnet, die den Verlauf der Kraft F, die auf dem Sensor 46 über der Zeit t einwirkt, darstellt. Mit 64 ist eine Linie gekennzeichnet, die den Verlauf der Spannung U, die dem Ausgangssignal des Sensors entspricht, darstellt. Bis zum Zeitpunkt t₁ ist der Ventilkörper 12 durch die Düsennadel 22 verschlossen. Auf den Sensor 46 wirkt hierbei eine erste Kraft F₁ ein, wodurch der Sensor 46 eine erste Ausgangsspannung U₁ erzeugt. Zum Zeitpunkt t₁ wird der Ventilkörper 12 für eine Voreinspritzung durch die Ventilnadel 22 geöffnet. Durch die Bewegung der Düsennadel 22 wird das Bauteil 36 so bewegt, daß sich die Druckfeder 58 entspannen kann. Dadurch wirkt eine zweite geringere Kraft F₂ auf den Sensor 46 ein, wodurch auch die Spannung U einen zweiten geringeren Wert U₂ annimmt. Dadurch kann die Steuereinrichtung 54 erkennen, daß die Voreinspritzung begonnen hat. Zum Zeitpunkt t₂ drückt der Ventilkolben 28 auf das Bauteil 36 und die Düsennadel 22, wodurch der Ventilkörper 12 wieder verschlossen und die Voreinspritzung beendet wird. Gleichzeitig wird die Druckfeder 58 durch das Bauteil 36 zusammengedrückt, wodurch die auf den Sensor 46 einwirkende Kraft F wieder auf den ersten Wert F₁ ansteigt. Simultan steigt auch wieder die Spannung U am Ausgang des Sensors 46 vom zweiten Wert U₂ auf den ersten Wert U₁ an. Dadurch erkennt die Steuerung 44 das genaue Ende der Voreinspritzung. Über die Dauer der Voreinspritzung, die durch die Differenz aus t₂ und t₁ gebildet wird, wird die Einspritzdauer erfaßt und somit auch genau die eingespritzte Kraftstoffmenge.In the diagram of FIG. 3, a line is identified by 60 , which represents the course of the stroke s of the nozzle needle 22 over the time t. 62 is a line which represents the course of the force F which acts on the sensor 46 over the time t. A line is identified by 64 , which represents the course of the voltage U, which corresponds to the output signal of the sensor. The valve body 12 is closed by the nozzle needle 22 until the time t ₁ . A first force F ₁ acts on the sensor 46 , whereby the sensor 46 generates a first output voltage U ₁ . At time t ₁ , valve body 12 is opened for pre-injection by valve needle 22 . The component 36 is moved by the movement of the nozzle needle 22 in such a way that the compression spring 58 can relax. As a result, a second lower force F ₂ acts on the sensor 46, as a result of which the voltage U also assumes a second lower value U ₂ . Thereby, the control device 54 can recognize that the pre-injection has started. At time t ₂ , the valve piston 28 presses on the component 36 and the nozzle needle 22 , as a result of which the valve body 12 is closed again and the pre-injection is ended. At the same time, the compression spring 58 is compressed by the component 36 , as a result of which the force F acting on the sensor 46 rises again to the first value F ₁ . Simultaneously, the voltage U at the output of the sensor 46 also rises again from the second value U ₂ to the first value U ₁ . The controller 44 thereby recognizes the precise end of the pre-injection. The duration of the pre-injection, which is formed by the difference between t ₂ and t ₁ , is used to determine the duration of the injection and thus also exactly the amount of fuel injected.

Zum Zeitpunkt t₃ wird der Ventilkörper 12 wiederum durch die Düsennadel 22 geöffnet. Diesmal handelt es sich um die Haupteinspritzung. Durch die Bewegung der Düsennadel 22 und dem mit ihr gekoppelten Bauteil 36 kann sich die Druckfeder 58 wieder entspannen. Dadurch fällt die auf den Sensor 46 einwirkende Kraft F wieder vom ersten Wert F₁ auf den zweiten Wert F₂ ab. Die Spannung U am Ausgang des Sensors 46 verhält sich analog und sinkt vom ersten Wert U₁ auf den zweiten Wert U₂ ab. Zum Zeitpunkt t₄ wird die Haupteinspritzung beendet. Der Ventilkolben 28 wirkt wieder so auf das Bauteil 36 und die Düsennadel 22 ein, wodurch der Ventilkolben 12 verschlossen wird. Ebenfalls dadurch steigt wieder die Kraft F der Druckfeder 58 auf den Sensor 46 vom zweiten Wert F₂ auf den ersten Wert F₁ an. Auch steigt die Spannung U vom zweiten Wert U₂ auf den ersten Wert U₁ an. Durch die Bildung der Differenz von t₄ und t₃ kann die genaue Dauer der Haupteinspritzung ermittelt werden, wodurch ein sehr exakter Rückschluß auf die eingespritzte Kraftstoffmenge während der Haupteinspritzung gewonnen wird. Entsprechend den ermittelten Werten können dann die Einspritzvorgänge verändert werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß eine genaue Erfassung der eingespritzten Kraftstoffmenge pro Zylinder möglich ist. Durch den Sensor 46 läßt sich ebenfalls ein Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 10 zum falschen Zeitpunkt ermitteln, was der Eigensicherheit des Kraftstoffeinspritzventils 10 dient. Es handelt sich insgesamt um einen sehr einfachen und platzsparenden Aufbau. Die Druckfeder 58 ist nicht unbedingt notwendig. Es lassen sich jedoch die auf den Sensor 46 einwirkenden Kräfte geringer halten, wie wenn das Bauteil 36 direkt auf den Sensor 46 einwirkt.At time t ₃ , valve body 12 is again opened by nozzle needle 22 . This time it is the main injection. The compression spring 58 can relax again due to the movement of the nozzle needle 22 and the component 36 coupled to it. As a result, the force F acting on the sensor 46 drops again from the first value F ₁ to the second value F ₂ . The voltage U at the output of the sensor 46 behaves analogously and drops from the first value U ₁ to the second value U ₂ . The main injection is ended at time t ₄ . The valve piston 28 again acts on the component 36 and the nozzle needle 22, as a result of which the valve piston 12 is closed. This also increases the force F of the compression spring 58 on the sensor 46 from the second value F ₂ to the first value F ₁ . The voltage U also rises from the second value U ₂ to the first value U ₁ . By forming the difference between t ₄ and t ₃ , the exact duration of the main injection can be determined, as a result of which a very exact conclusion can be drawn about the amount of fuel injected during the main injection. The injection processes can then be changed in accordance with the determined values. Another advantage is that an accurate detection of the amount of fuel injected per cylinder is possible. An opening of the fuel injection valve 10 at the wrong time can also be determined by the sensor 46 , which serves the intrinsic safety of the fuel injection valve 10 . Overall, it is a very simple and space-saving structure. The compression spring 58 is not absolutely necessary. However, the forces acting on the sensor 46 can be kept lower than when the component 36 acts directly on the sensor 46 .

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten abgewandelten Kraftstoffeinspritzventil 10a ist keine Scheibe 16 vorhanden. Statt dessen sind der Ventilkörper 12a und der Ventilhaltekörper 14a direkt an ihren einander zugewandten Stirnseiten 44a bzw. 66 über eine nicht dargestellte Überwurfmutter miteinander verschraubt. Der Ventilkörper 12a und der Ventilhaltekörper 14a haben so wie das Kraftstoffeinspritzventil 10 gemäß der Fig. 1 jeweils eine Führungsbohrung 20a bzw. 30a. Der Ventilhaltekörper 14a weist an seiner dem Ventilkörper 12a zugewandten Stirnseite 66 eine von der Führungsbohrung 30a ausgehende radiale Ausnehmung 34a auf. In diese radiale Ausnehmung 34a ragt ein Fortsatz 40a eines zwischen der Düsennadel 22a und dem Ventilkolben 28a angeordnetes Bauteil 36a hinein. Der Fortsatz 40a ragt über eine Bohrung 42a, die parallel und mit radialem Abstand zur Düsennadel 22a im Ventilkörper 12a ausgebildet ist und in die Stirnseite 44a mündet. In der Bohrung 42a ist ein von einer Druckfeder 58a abgestützter Sensor 46a angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, daß die Bohrung 42a auch in der Stirnseite 66 des Ventilhaltekörpers 14a ausgebildet sein kann. In diesem Fall ist die Kraft F₁ gegenüber der Kraft F₂ kleiner. Die Ausgangsspannung U₁ ist dabei analog auch kleiner als U₂. Dies wird in der Steuereinrichtung 54 jedoch entsprechend verarbeitet.In the modified fuel injection valve 10 a shown in FIG. 4, there is no disk 16 . Instead, the valve body 12 a and the valve holding body 14 a are screwed together directly on their mutually facing end faces 44 a and 66 via a union nut, not shown. The valve body 12 a and the valve holding body 14 a, like the fuel injection valve 10 according to FIG. 1, each have a guide bore 20 a or 30 a. The valve holding body 14 a has, on its end face 66 facing the valve body 12 a, a radial recess 34 a starting from the guide bore 30 a. In this radial recess 34 a protrudes an extension 40 a 36 a arranged between the nozzle needle 22 a and the valve piston 28 a. The extension 40 a protrudes through a bore 42 a, which is formed parallel and at a radial distance from the nozzle needle 22 a in the valve body 12 a and opens into the end face 44 a. In the bore 42 a is supported by a compression spring 58 a sensor 46 a. It should be noted that the bore 42 a can also be formed in the end face 66 of the valve holding body 14 a. In this case, the force F _{1 is} smaller than the force F ₂ . The output voltage U ₁ is analogously also smaller than U ₂ . However, this is processed accordingly in the control device 54 .

Aus der Fig. 5 geht hervor, daß der Boden 68 der Bohrung 42a flach ausgebildet ist. Etwa mittig auf dem Boden 68 ist als erster Hubanschlag eine Scheibe 70 angeordnet. Über die Scheibe 70 wölbt sich eine konkav ausgebildete Druckfeder 58a, die mit ihrem Rand 72 auf dem Boden 68 aufliegt und mit einer Wölbung 74 gegen ein Gehäuse 76, in den der Sensor 46 gefaßt ist, drückt. Das Gehäuse 76 weist einen umlaufenden Flanschteil 78 auf. Der Flanschteil 78 wirkt mit einem umlaufenden Rand 80 der Bohrung 42a zusammen, der nach innen verstemmt ist, so daß der Rand 80 einen zweiten Hubanschlag darstellt. Alternativ kann statt des nach innen verstemmten Randes 80 der Bohrung 42a auch ein Sprengring vorgesehen sein. Der Sensor 46a ist auf der vom Boden 68 der Bohrung 42a abgewandten Seite 82 des Gehäuses 76 angeordnet und weist an seiner Außenseite eine Schutzschicht 84 gegen Verschleiß auf. Auf dieser Schutzschicht 84 liegt der Fortsatz 40a des Bauteils 36a auf.From Fig. 5, it is apparent that the bottom of the bore is formed a flat 68 42. A disc 70 is arranged approximately centrally on the floor 68 as the first stroke stop. About the disc 70 bulges a concave compression spring 58 a, which rests with its edge 72 on the bottom 68 and presses with a curvature 74 against a housing 76 in which the sensor 46 is housed. The housing 76 has a circumferential flange part 78 . The flange part 78 cooperates with a peripheral edge 80 of the bore 42 a, which is caulked inwards, so that the edge 80 represents a second stroke stop. Alternatively, a snap ring can also be provided instead of the inwardly caulked edge 80 of the bore 42 a. The sensor 46 a is arranged on the side 82 of the housing 76 facing away from the bottom 68 of the bore 42 a and has on its outside a protective layer 84 against wear. The extension 40 a of the component 36 a lies on this protective layer 84 .

Der Ablauf eines Einspritzvorganges des Kraftstoffeinspritzventils 10a ist analog dem des Kraftstoffeinspritzventils 10. Ist das Kraftstoffeinspritzventil 10a geschlossen, so wird der Sensor 46a mit dem Gehäuse 76 in Richtung des Bodens 68 der Bohrung 42a entgegen der durch die Feder 58a erzeugten Druckkraft gedrückt. Somit wirkt ebenfalls eine erste Kraft F₁ auf den Sensor 46a, wodurch eine Spannung U mit einem ersten Wert U₁ erzeugt wird. Wird das Kraftstoffeinspritzventil 10a bei einem Einspritzbeginn geöffnet, so wird das Bauteil 36a durch die Düsennadel 22a vom Sensor 46a abgehoben. Das Gehäuse 76 des Sensors 46a wird mit seinem Flanschteil 78 aufgrund der Druckkraft der Druckfeder 58a gegen den Rand 80 der Bohrung 42a gedrückt. Der Hub hierbei beträgt ca. 1 bis 5 µm. Da das Bauteil 40a den Sensor 46a nun nicht mehr berührt, ist die auf ihn wirkende Kraft F₂ = 0, wodurch die Spannung am Ausgang des Sensors 46a ebenfalls Null ist. Bei einem Einspritzende drückt das Bauteil 40a wieder auf den Sensor 46a, wodurch wieder die Kraft F₁ und die Ausgangsspannung U₁ erzeugt wird. Auf diese Weise läßt sich ebenfalls der genaue Anfang und das genaue Ende einer Einspritzung ermitteln.The sequence of an injection process of the fuel injection valve 10 a is analogous to that of the fuel injection valve 10 . If the fuel injection valve 10 a is closed, the sensor 46 a with the housing 76 is pressed in the direction of the bottom 68 of the bore 42 a against the pressure force generated by the spring 58 a. Thus, a first force F ₁ also acts on the sensor 46 a, whereby a voltage U with a first value U _{1 is} generated. If the fuel injection valve 10 a opened at a start of injection, the component is lifted off 36 a through the needle 22 from a sensor 46 a. The housing 76 of the sensor 46 a is pressed with its flange part 78 against the edge 80 of the bore 42 a due to the pressure force of the compression spring 58 a. The stroke is approx. 1 to 5 µm. Since component 40 a no longer touches sensor 46 a, the force acting on it is F ₂ = 0, as a result of which the voltage at the output of sensor 46 a is also zero. Is at an injection end of the member 40 presses a return to the sensor 46a, whereby again the force F ₁ and the output voltage U ₁ generated. In this way, the exact beginning and the exact end of an injection can also be determined.

Wichtig beim erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil 10, 10a für Brennkraftmaschinen ist, daß der Sensor 46, 46a durch die Düsennadel 22, 22a zumindest teilweise so beaufschlagt ist, daß die auf den Sensor 46, 46a einwirkende Kraft F bei einem Einspritzbeginn von einem ersten Wert F₁ zu einem zweiten Wert F₂ wechselt und daß die auf den Sensor einwirkende Kraft F erst bei einem Einspritzende von dem zweiten Wert F₂ zum ersten Wert F₁ wechselt. Damit verbunden ist, daß das Ausgangssignal U des Sensors 46, 46a bei einem Einspritzbeginn von einem ersten Wert U₁ zu einem zweiten Wert U₂ wechselt und erst wieder bei einem Einspritzende vom zweiten Wert U₂ zum ersten Wert U₁ wechselt.It is important in the fuel injection valve 10 , 10 a according to the invention for internal combustion engines that the sensor 46 , 46 a is at least partially acted upon by the nozzle needle 22 , 22 a so that the force F acting on the sensor 46 , 46 a at the start of injection from a first Value F _{1 changes} to a second value F ₂ and that the force F acting on the sensor changes from the second value F ₂ to the first value F ₁ only at the end of an injection. This is associated with the fact that the output signal U of the sensor 46 , 46 a changes from a first value U ₁ to a second value U ₂ at the start of an injection and only changes from the second value U ₂ to the first value U ₁ again at the end of an injection.

Da der Sensor 46, 46a mit einem radialen Abstand zur Düsennadel 22, 22a angeordnet ist, ergibt sich eine platzsparende Bauweise. Alternativ zu dem separaten Bauteil 36, 36a kann - wie aus den Fig. 1 und 4 hervorgeht - zur Beaufschlagung des Sensors 46, 46a auch ein radialer Fortsatz der Düsennadel 22, 22a oder des Ventilkolbens 28, 28a verwendet werden. Dadurch kann auch ein Bauteil eingespart werden.Since the sensor 46 , 46 a is arranged at a radial distance from the nozzle needle 22 , 22 a, this results in a space-saving design. As an alternative to the separate component 36 , 36 a - as can be seen in FIGS. 1 and 4 - a radial extension of the nozzle needle 22 , 22 a or the valve piston 28 , 28 a can also be used to act on the sensor 46 , 46 a. This also saves one component.

Claims

1. Fuel injection valve ( 10 , 10 a) for internal combustion engines with a sensor ( 46 , 46 a) for detecting the movement of a nozzle needle ( 22 , 22 a), the output signal (U), in particular an output voltage, of the sensor ( 46 , 46 a) changes from a first value (U ₁ ) to a second value (U ₂ ), characterized in that the sensor ( 46 , 46 a) is at least partially so acted upon by the nozzle needle ( 22 , 22 a) that the sensor ( 46 , 46 a) changes its output signal (U) at the end of an injection from the second value (U ₂ ) to the first value (U ₁ ).

2. Fuel injection valve ( 10 , 10 a) according to claim 1, characterized in that the sensor ( 46 , 46 a) is arranged at a radial distance from the nozzle needle ( 22 , 22 a) and that a radial extension of the nozzle needle is applied to the sensor ( 22 , 22 a), a valve piston ( 28 , 28 a) or at least one separate component ( 36 , 36 a) which is at least partially coupled to the nozzle needle ( 22 , 22 a).

3. Fuel injection valve ( 10 , 10 a) according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor ( 46 , 46 a) is a force sensor, in particular a piezo or quartz sensor.

4. Fuel injection valve ( 10 , 10 a) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor ( 46 , 46 a) in a bore ( 42 , 42 a) of the fuel injection valve ( 10 , 10 a) is arranged, the preferably runs essentially parallel to the nozzle needle ( 22 , 22 a).

5. Fuel injection valve ( 10 a) according to claim 4, characterized in that the bore ( 42 a) in one of the mutually facing end faces ( 44 a, 66 ) of the valve body ( 12 a) or the valve holding body ( 14 a) is formed.

6. Fuel injection valve ( 10 , 10 a) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor ( 46 , 46 a) in a bore ( 42 ) between the valve body ( 12 ) and the valve holding body ( 14 ) of the fuel injection valve ( 10 ) provided disc ( 16 ) is arranged.

7. Fuel injection valve ( 10 , 10 a) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the at least partially coupled to the nozzle needle ( 22 , 22 a) separate component ( 36 , 36 a) between the nozzle needle ( 22 , 22 a ) and the valve piston ( 28 , 28 a) of the fuel injection valve ( 10 , 10 a) and preferably a radial extension ( 40 ) and a bore ( 38 ) into which a pin ( 32 ) of the nozzle needle ( 22 , 22 a) or the valve piston ( 28 , 28 a) protrudes.

8. Fuel injection valve ( 10 , 10 a) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a compression spring ( 58 , 58 a) is arranged axially to the sensor ( 46 , 46 a).

9. Fuel injection valve ( 10 a) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sensor ( 46 , 46 a) between the compression spring ( 58 , 58 a) and the component ( 36 , 36 a) is arranged.

10. Fuel injection valve ( 10 ) according to one of the. Claims 1 to 8, characterized in that the compression spring ( 58 , 58 a) between the sensor ( 46 , 46 a) and the component ( 36 , 36 a) is arranged, wherein between the compression spring ( 58 , 58 a) and the Sensor ( 46 , 46 a), preferably a pressure pin ( 56 ) is provided.