DE10116635A1 - Verfahren zum Betreiben einer Pumpe-Düse-Einheit sowie Pumpe-Düse-Einheit - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Pumpe-Düse-Einheit sowie Pumpe-Düse-EinheitInfo
- Publication number
- DE10116635A1 DE10116635A1 DE10116635A DE10116635A DE10116635A1 DE 10116635 A1 DE10116635 A1 DE 10116635A1 DE 10116635 A DE10116635 A DE 10116635A DE 10116635 A DE10116635 A DE 10116635A DE 10116635 A1 DE10116635 A1 DE 10116635A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pressure
- valve
- switching element
- system pressure
- valve element
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
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
- F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
- F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
- F02M45/06—Pumps peculiar thereto
-
- 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
- F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
- F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
- F02M45/08—Injectors peculiar thereto
-
- 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
- F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
- F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
- F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
-
- 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
- F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
- F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
- F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
- F02M59/366—Valves being actuated electrically
-
- 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
- F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Eine Pumpe-Düse-Einheit (10) dient zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Dies geschieht dadurch, dass ein Ventilelement (28) durch eine Erhöhung eines Systemdrucks gegen eine Vorspannkraft geöffnet wird. Ferner wird der Systemdruck auf einen Wert oberhalb eines normalen Ventil-Öffnungsdrucks angehoben, so dass das Ventilelement gegen die Vorspannkraft zu einer Haupteinspritzung öffnet. Während des Anhebens des Systemdrucks wird auch die Vorspannkraft erhöht, und zwar so, dass ein aufgrund der gestiegenen Vorspannkraft erhöhter Ventil-Schließdruck immer unterhalb des Systemdrucks liegt. Dann wird der Systemdruck abgesenkt auf einen Wert unterhalb des Ventil-Schließdrucks, so dass das Ventilelement schließt. Anschließend wird der Systemdruck wieder erhöht, so dass das Ventilelement zu einer Nacheinspritzung bei einem aufgrund der gestiegenen Vorspannkraft erhöhten Ventil-Öffnungsdruck öffnet. Schließlich wird der Systemdruck wieder abgesenkt und auch die Vorspannkraft abgesenkt, so dass das Ventilelement (28) schließt.
Description
Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben
einer Pumpe-Düse-Einheit, mit dem Kraftstoff in einen
Brennraum einer Brennkraftmaschine dadurch eingespritzt
wird, dass ein Ventilelement durch eine Erhöhung eines
Systemdrucks gegen eine Vorspannkraft geöffnet wird, wobei
das Verfahren nacheinander folgende Schritte umfasst:
- a) Anheben des Systemdrucks auf einen Wert oberhalb eines normalen Ventilöffnungsdrucks, so dass das Ventilelement gegen die Vorspannkraft zu einer Haupteinspritzung öffnet,
- b) Erhöhen der Vorspannkraft während des Anhebens des Systemdrucks,
- c) Absenken des Systemdrucks und Absenken der Vorspannkraft, so dass das Ventilelement schließt.
Ein solches Verfahren ist vom Markt her bekannt. Es wird
beispielsweise bei Pumpe-Düse-Einheiten von Diesel-
Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Derartige Pumpe-Düse-Einheiten umfassen ein Ventilelement,
welches von einer Feder in seine Schließstellung gedrückt
wird. Eine von einer Nockenwelle angetriebene Kolbenpumpe
liefert einen Systemdruck, der an einer Druckfläche des
Ventilelements angreift und mit dem das Ventilelement gegen
die Vorspannkraft geöffnet werden kann. Die Feder, die das
Ventilelement in seine Schließstellung drückt, stützt sich
an ihrem anderen Ende an einem beweglichen Schaltelement
ab. Wird das Schaltelement auf das Ventilelement zu bewegt,
erhöht sich die auf das Ventilelement wirkende
Vorspannkraft und der direkt damit zusammenhängende Ventil-
Öffnungs- bzw. Ventil-Schließdruck.
Mit dem bekannten Verfahren kann eine Doppeleinspritzung
realisiert werden:
Dabei wird zunächst der Systemdruck erhöht, so dass das Ventilelement gegen die Federkraft öffnet. Nun wird das Schaltelement bewegt und die Vorspannkraft erhöht. Dies geschieht so, dass der Ventil-Schließdruck sich schneller erhöht als der wirkende Systemdruck. Der Systemdruck wird sozusagen von dem Ventil-Schließdruck "überholt". Trotz steigenden Systemdrucks schließt somit das Ventil. In der Endstellung des Schaltelements bleibt der Ventil Öffnungsdruck und der Ventil-Schließdruck konstant auf einem erhöhten Niveau.
Dabei wird zunächst der Systemdruck erhöht, so dass das Ventilelement gegen die Federkraft öffnet. Nun wird das Schaltelement bewegt und die Vorspannkraft erhöht. Dies geschieht so, dass der Ventil-Schließdruck sich schneller erhöht als der wirkende Systemdruck. Der Systemdruck wird sozusagen von dem Ventil-Schließdruck "überholt". Trotz steigenden Systemdrucks schließt somit das Ventil. In der Endstellung des Schaltelements bleibt der Ventil Öffnungsdruck und der Ventil-Schließdruck konstant auf einem erhöhten Niveau.
Der Systemdruck wird weiter angehoben, bis er wieder
oberhalb des erhöhten Ventil-Öffnungsdrucks liegt. Nun
öffnet das Ventilelement wieder gegen die erhöhte
Vorspannkraft zu einer Haupteinspritzung. Diese wird
dadurch beendet, dass der Systemdruck auf ein Niveau
unterhalb des (erhöhten) Ventil-Schließdrucks abgesenkt
wird. Das Schaltelement wird wieder in seine
Ausgangsstellung zurückbewegt, so dass auch der Ventil
Öffnungsdruck und der Ventil-Schließdruck wieder auf ein
normales Niveau absinken.
Die Erhöhung des Ventil-Öffnungsdrucks ist bei dem
bekannten Verfahren begrenzt, da ansonsten die Pause
zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung zu
lang wäre. In einigen Anwendungsfällen ist jedoch ein sehr
hoher Einspritzdruck gewünscht. Dies ist insbesondere dann
der Fall, wenn nach der Haupteinspritzung noch eine
Nacheinspritzung erfolgen soll. Ein zu geringer Druck bei
der Nacheinspritzung kann zu einer unerwünscht hohen
Rußbildung führen.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein
Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
dass mit ihm eine Nacheinspritzung mit sehr hohem
Einspritzdruck möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, dass im Schritt b) ein
aufgrund der gestiegenen Vorspannkraft erhöhter Ventil-
Schließdruck immer unterhalb des Systemdrucks liegt, so
dass das Ventilelement geöffnet bleibt, und dass zwischen
den Schritten b) und c) nacheinander folgende Schritte
vorgesehen sind:
- 1. Absenken des Systemdrucks auf einen Wert unterhalb des Ventil-Schließdrucks, so dass das Ventilelement schließt,
- 2. Erhöhen des Systemdrucks, so dass das Ventilelement zu einer Nacheinspritzung bei einem aufgrund der gestiegenen Vorspannkraft erhöhten Ventil- Öffnungsdruck öffnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die
Vorspannkraft nur so schnell erhöht, dass der Ventil-
Schließdruck immer unterhalb des Systemdrucks liegt. Im
Gegensatz zu dem bekannten Verfahren wird hierdurch
ausgeschlossen, dass der Ventil-Schließdruck den
Systemdruck "überholt" und hierdurch trotz steigenden
Systemdrucks das Ventilelement schließt. Somit steht ein
großer Teil des Zeitraums der Haupteinspritzung für die
Erhöhung der Vorspannkraft und somit für die Erhöhung des
Ventil-Öffnungsdrucks zur Verfügung.
Die Vorspannkraft kann daher sehr viel stärker erhöht
werden als dies bei den bekannten Verfahren möglich ist.
Das Schließen des Ventilelements zwischen der
Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung wird aktiv
dadurch bewirkt, dass der Systemdruck abgesenkt wird. Ein
"hydraulisches" Schließen wie bei dem bekannten Verfahren
ist hier also nicht vorgesehen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit eine
Nacheinspritzung bei einem sehr hohen Einspritzdruck
realisiert werden. Dies führt insbesondere bei Diesel-
Brennkraftmaschinen zu einem besonders verbrauchs- und
emissionsoptimierten Brennverhalten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
Unteransprüchen angegeben.
So wird beispielsweise vorgeschlagen, dass im Schritt c)
der Systemdruck auf einen Wert unterhalb eines erhöhten
Ventil-Schließdrucks abgesenkt wird, so dass das
Ventilelement schließt, und die Vorspannkraft auf das
Ventilelement verringert wird, wobei der aufgrund der
geringeren Vorspannkraft niedrigere Ventil-Öffnungsdruck
immer oberhalb des Systemdrucks liegt, so dass das
Ventilelement geschlossen bleibt. Bei dieser Weiterbildung
wird das Ventilelement also bereits bei einem relativ hohen
Systemdruck geschlossen. Dies hat den Vorteil, dass während
der gesamten Nacheinspritzung ein relativ hoher
Einspritzdruck vorliegt.
Besonders bevorzugt ist jene Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das Ventilelement
gegen die Vorspannkraft eines Vorspannelements öffnet,
welches durch ein bewegliches Schaltelement abgestützt
wird, und dass im Schritt b) das Schaltelement während des
Anhebens des Systemdrucks entgegen der Vorspannkraft bewegt
wird, so dass sich die Vorspannkraft erhöht. Bei dieser
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also
eine mechanische Bewegung, die einfach erzeugt werden kann,
zur Veränderung der Vorspannkraft und in der Folge zur
Veränderung des Ventil-Öffnungsdrucks bzw. des Ventil-
Schließdrucks verwendet.
In diesem Sinne ist auch jene Weiterbildung gedacht, bei
der im Schritt c) das Schaltelement in Richtung der
Vorspannkraft in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird.
Vorgeschlagen wird auch, dass im Schritt b) das
Schaltelement hydraulisch bewegt wird. Dies ist dann
möglich, wenn am Schaltelement eine Druckfläche vorhanden
ist, welche mit einem Druck, vorzugsweise dem Systemdruck,
beaufschlagt werden kann. In diesem Fall kann
beispielsweise auf eine elektrische Ansteuerung des
Schaltelements verzichtet werden, was die Sicherheit bei
der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht.
Dabei wird besonders bevorzugt, wenn im Schritt b) das
Schaltelement durch eine sukzessive Beaufschlagung von
mindestens zwei Druckflächen mit dem Systemdruck entgegen
der Beaufschlagung durch das Vorspannelement aus seiner
Ausgangsstellung herausbewegt wird, wobei die erste
Druckfläche immer mit dem Systemdruck und die zweite
Druckfläche erst dann mit dem Systemdruck beaufschlagt
wird, wenn sich das Schaltelement etwas aus seiner
Ausgangsstellung herausbewegt hat.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich das
Schaltelement relativ rasch aus der Ausgangsstellung
herausbewegt. Darüber hinaus wird eine Hysterese zwischen
dem Schaltdruck, bei dem sich das Schaltelement aus der
Ausgangsstellung herausbewegt und dem Schaltdruck
geschaffen, bei dem sich das Schaltelement wieder in die
Ausgangsstellung zurückbewegt. Dies verhindert ein
ungewolltes Absenken des Ventil-Öffnungsdrucks bzw. des
Ventil-Schließdrucks während des Absenkens des Systemdrucks
während der Haupteinspritzung.
Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren
dann, wenn neben der Haupt- und der Nacheinspritzung auch
eine Voreinspritzung durchgeführt werden kann. Hierdurch
wird das Verbrauchs- und Emissionsverhalten der mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Brennkraftmaschine
nochmals optimiert. Hierzu wird vorgeschlagen, dass vor dem
Schritt a) der Systemdruck auf einen Wert oberhalb des
normalen Ventil-Öffnungsdrucks angehoben wird, so dass das
Ventilelement entgegen der Beaufschlagung durch das
Vorspannelement zu einer Voreinspritzung bei normalem
Systemdruck öffnet, und der Systemdruck anschließend auf
einen Wert unterhalb des normalen Ventil-Schließdrucks
abgesenkt wird, so dass das Ventilelement schließt. Die auf
diese Weise durchgeführte Voreinspritzung erfolgt also bei
einem relativ niedrigen Systemdruck und bei einem
Schaltelement, welches sich in der Ausgangsstellung
befindet.
Eine andere Möglichkeit, den Ventil-Öffnungsdruck zu
erhöhen, besteht darin, das Ventilelement entgegen der
Öffnungsrichtung mit Druck zu beaufschlagen. Dies kann
zusätzlich oder alternativ zu der Beaufschlagung des
Ventilelements durch das Vorspannelement erfolgen. Hierzu
wird auch vorgeschlagen, dass das Ventilelement entgegen
der Öffnungsrichtung zeitversetzt mit dem Systemdruck
beaufschlagt wird. Der Systemdruck liegt im Bereich des
Ventilelements sowieso vor und kann daher ohne aufwendige
Maßnahmen zur Erhöhung des Ventil-Öffnungsdrucks verwendet
werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Pumpe-Düse-
Einheit zur Zufuhr von Kraftstoff in einen Brennraum einer
Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzdüse zum Einspritzen
des Kraftstoffs in den Brennraum, mit mindestens einem
Ventilelement, welches mindestens eine erste Druckfläche
aufweist, deren Kraft-Resultierende in etwa in
Öffnungsrichtung des Ventilelements zeigt, mit einem
Vorspannelement, welches das Ventilelement in Richtung der
Schließstellung beaufschlagt, mit einem Schaltelement, an
dem sich das Vorspannelement abstützt und welches längs der
Beaufschlagungsrichtung durch das Vorspannelement beweglich
ist, mit einer Pumpeinrichtung, welche einen auf die erste
Druckfläche des Ventilelements wirkenden Systemdruck
aufbaut, und mit einer Steuereinrichtung, welche den Auf-
und Abbau des Systemdrucks steuert.
Eine derartige Pumpe-Düse-Einheit ist vom Markt her
bekannt. Wie bereits eingangs ausgeführt wurde, wird sie
vor allem bei Kraftfahrzeug-Dieselbrennkraftmaschinen
verwendet. Um mit einer solchen Pumpe-Düse-Einheit einen
möglichst verbrauchs- und emissionsoptimierten Betrieb der
Brennkraftmaschine realisieren zu können, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Kennlinie der
Vorspanneinrichtung und die Größen der Druckflächen so
aufeinander abgestimmt sind, dass mit ihr das Verfahren der
oben genannten Art durchgeführt werden kann.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit
wird vorgeschlagen, dass das Schaltelement eine erste
Druckfläche und eine zweite Druckfläche aufweist, wobei die
erste Druckfläche des Schaltelements kleiner ist als die
erste Druckfläche am Ventilelement, wobei die erste
Druckfläche und die zweite Druckfläche des Schaltelements
zusammen größer sind als die gesamte Druckfläche des
Ventilelements, wobei die erste Druckfläche des
Schaltelements immer mit der Pumpeinrichtung verbunden ist,
so dass sie immer mit dem Systemdruck beaufschlagt wird,
und wobei die zweite Druckfläche des Schaltelements erst
dann mit der Pumpeinrichtung verbunden wird, wenn sich das
Schaltelement etwas aus seiner Ausgangsstellung
herausbewegt hat.
Bei dieser Pumpe-Düse-Einheit ist eine Hysterese zwischen
jenem Systemdruck, bei dem sich das Schaltelement aus der
Ausgangsstellung herausbewegt, und jenem Systemdruck
vorhanden, bei dem sich das Schaltelement wieder in die
Ausgangsstellung zurückbewegt. Hierdurch wird die
Betriebssicherheit der Pumpe-Düse-Einheit erhöht.
Vorgeschlagen wird auch, dass eine Dichtkante vorhanden
ist, welche in der Ausgangsstellung des Schaltelements die
beiden Druckflächen voneinander trennt. Bei dieser
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit wird
die sukzessive Beaufschlagung des Schaltelements mit dem
Systemdruck auf besonders einfache Art und Weise
realisiert.
Besonders einfach ist auch eine Vorspanneinrichtung zu
realisieren, welche eine Druckfeder umfasst.
Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit ist zwischen dem
Ventilelement und dem Schaltelement ein Druckraum
vorhanden, welcher von einer zweiten Druckfläche des
Ventilelements begrenzt wird, deren Kraft-Resultierende zu
der Kraft-Resultierenden der ersten Druckfläche des
Ventilelements in etwa entgegengesetzt ausgerichtet ist,
und bei der im Schaltelement ein Strömungskanal vorgesehen
ist, welcher von dem Druckraum zu der zweiten Druckfläche
des Schaltelements führt.
Bei dieser Pumpe-Düse-Einheit kann das Ventilelement
alternativ oder zusätzlich zur Vorspannung z. B. mittels
einer Druckfeder durch einen Hydraulikdruck beaufschlagt
werden, wodurch ebenfalls der Ventil-Öffnungsdruck bzw. der
Ventil-Schließdruck erhöht werden kann. Die Beaufschlagung
erfolgt dadurch, dass der Druckraum zwischen dem
Schaltelement und dem Ventilelement fluidisch mit jenem
Druckraum verbunden ist, der von der zweiten Druckfläche
des Schaltelements begrenzt wird. Die Beaufschlagung des
Druckraums zwischen dem Schaltelement und dem Ventilelement
mit Hydraulikdruck erfolgt somit erst, wenn sich das
Schaltelement etwas aus seiner Ausgangsstellung
herausbewegt hat.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Strömungskanal eine
Strömungsdrossel umfasst. Hierdurch baut sich der Druck im
Druckraum zwischen Ventilelement und Schaltelement nur
allmählich auf. Dies stellt wiederum sicher, dass während
des Anstiegs des Systemdrucks dieser vom Ventil-
Schließdruck nicht "eingeholt" wird.
Eine einfache Realisierung für einen solchen
Strömungskanal, gegebenenfalls mit Strömungsdrossel,
besteht in einer Durchgangsbohrung durch das Schaltelement.
Ferner ist es auch möglich, einen Spalt zwischen dem
Schaltelement und einem das Schaltelement umgebenden
Gehäuse vorzusehen. Dies kann beispielsweise in Form eines
Anschliffs an einem Bereich des Außenmantels des
Schaltelements erfolgen. Alle diese Ausbildungen eines
Strömungskanals sind leicht zu realisieren.
Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Pumpe-Düse-Einheit wird vorgeschlagen, dass die
Steuereinrichtung ein Schaltventil umfasst, welches die
Pumpeinrichtung mit einem Niederdruckbereich verbinden
kann. Hierdurch wird erreicht, dass dann, wenn die
Pumpeinrichtung Kraftstoff zum Ventilelement hin fördert,
eine Druckerhöhung des Systemdrucks jedoch nicht gewünscht
ist, der Volumenstrom in Richtung zum Niederdruckbereich
abgelassen werden kann und sich somit kein Systemdruck
aufbaut.
Ein besonders schnelles Schalten eines solchen
Schaltventils wird dann erreicht, wenn das Schaltventil als
Aktor mindestens ein Piezo-Element aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit können sehr
hohe Ventil-Öffnungsdrücke erreicht werden. Vorzugsweise
ist der erhöhte Ventil-Öffnungsdruck mehr als doppelt so
hoch als der normale Ventil-Öffnungsdruck, weiter
vorzugsweise liegt er bei 400 bis 800 bar, noch weiter
bevorzugt bei 700 bis 800 bar.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels einer Pumpe-Düse-Einheit;
Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Schaltzustand eines
Steuerventils der Pumpe-Düse-Einheit von Fig. 1
über der Zeit dargestellt ist;
Fig. 3 ein Diagramm, in dem der Verlauf des Systemdrucks
der Pumpe-Düse-Einheit von Fig. 1 über der Zeit
dargestellt ist;
Fig. 4 ein Diagramm, in dem der Schaltzustand eines
Schaltelements der Pumpe-Düse-Einheit von Fig. 1
über der Zeit aufgetragen ist;
Fig. 5 ein Diagramm, in dem der Schaltzustand eines
Ventilelements der Pumpe-Düse-Einheit von Fig. 1
über der Zeit aufgetragen ist;
Fig. 6 einen Ausschnitt eines zweiten
Ausführungsbeispiels einer Pumpe-Düse-Einheit;
Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 6 eines dritten
Ausführungsbeispiels einer Pumpe-Düse-Einheit;
und
Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 6 eines vierten
Ausführungsbeispiels einer Pumpe-Düse-Einheit.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Pumpe-Düse-Einheit
trägt in Fig. 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst
eine Pumpeinrichtung 12, eine Düseneinrichtung 14 und eine
Steuereinrichtung 16.
Bei der Pumpeinrichtung 12 handelt es sich um eine
Einzylinder-Kolbenpumpe 18, welche von einem Nocken 20
angetrieben wird. Der Nocken 20 ist wiederum mit der
Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt)
gekoppelt. Bei jedem Förderhub fördert die Pumpeinrichtung
12 Kraftstoff über eine nicht dargestellte Leitung aus
einem Vorratsbehälter 64 über eine Kraftstoffleitung 22 zur
Düseneinrichtung 14.
Die Düseneinrichtung 14 umfasst ein Gehäuse 24, in dem eine
Stufenbohrung 26 ausgebildet ist. In der Stufenbohrung 26
ist ein Ventilelement 28 mit kreiszylindrischem Querschnitt
geführt. Das Ventilelement 28 ist längs seiner Längsachse
29 beweglich. Am unteren Ende des Gehäuses 24 ist eine
Einspritzöffnung 30 vorhanden. Das Ventilelement 28 wird
von einer Druckfeder 32 gegen einen Ventilsitz (nicht
sichtbar) im Bereich der Einspritzöffnung 30 gedrückt. Das
Ventilelement 28 weist eine umlaufende schräge erste
Druckfläche 34 auf, welche von einem ringförmigen Druckraum
36 umgeben ist. Der Druckraum 36 ist wiederum mit der
Kraftstoffleitung 22 verbunden.
Das von dem Ventilelement 28 abgelegene Ende der Druckfeder
32 stützt sich an einem kreiszylindrischen Schaltelement 38
ab. Das Schaltelement 38 hat einen der Druckfeder 32
zugewandten Abschnitt 40 mit gleichbleibendem Durchmesser
und einen von der Druckfeder 32 abgewandten Abschnitt 42,
welcher sich in der Art eines Kegelstumpfes konisch
verjüngt. Die stumpfe Spitze des konischen Abschnitts 42
bildet eine erste Druckfläche 44 des Schaltelements 38,
wohingegen die schräge Mantelfläche des konischen
Abschnitts 42 des Schaltelements 38 eine zweite Druckfläche
46 bildet.
In die in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung wird das
Schaltelement 38 durch die Druckfeder 32 gedrückt. In
dieser Ausgangsstellung liegt ein oberer Bereich der
konischen Druckfläche 46 an einer ringförmigen Dichtkante
48 der Stufenbohrung 26 an. Der Bereich oberhalb der ersten
Druckfläche 44 des Schaltelements 38 bildet einen ersten
Druckraum 50, welcher über eine Zweigleitung 52 ständig mit
der Kraftstoffleitung 22 fluidisch verbunden ist. Zwischen
dem Gehäuse 24 und der Druckfläche 46 ist ein zweiter
ringförmiger Druckraum 51 vorhanden.
Das Schaltelement 38 kann sich in der Stufenbohrung 26
längs der Längsachse 29 zwischen der in Fig. 1
dargestellten Ausgangsstellung und einer durch einen radial
nach innen weisenden Ringsteg 54 begrenzten Schaltstellung
bewegen. In dieser Schaltstellung liegt die Dichtkante 48
nicht mehr an der schrägen Druckfläche 46 des
Schaltelements 38 an, so dass die beiden Druckräume 50 und
51 miteinander verbunden sind.
Von der Kraftstoffleitung 22 zweigt eine Zweigleitung 56
ab, welche zu der Steuereinrichtung 16 führt. Die
Steuereinrichtung 16 umfasst ein durch einen Piezo-Aktor 58
betätigbares Schaltventil 60, welches ausgangsseitig über
eine Niederdruckleitung 62 mit dem Kraftstoffbehälter 64
verbunden ist. Der Piezo-Aktor 58 der Steuereinrichtung 16
wird von einem in der Figur nicht dargestellten Steuer- und
Regelgerät angesteuert. In einem nicht dargestellten
Ausführungsbeispiel wird an Stelle eines Piezoaktors ein
Magnetsteller verwendet.
Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe-Düse-Einheit 10 wird zur
Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer
Brennkraftmaschine verwendet. Dabei ist für jeden Brennraum
(also für jeden Zylinder) der Brennkraftmaschine eine
eigene Pumpe-Düse-Einheit 10 vorgesehen. Der Kraftstoff
kann dabei durch eine "Dreifacheinspritzung" in den
Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen. Das Verfahren,
nach dem eine solche Dreifacheinspritzung erfolgt, wird nun
anhand der Fig. 2-5 erläutert:
Der Nocken 20 der Pumpeinrichtung 12 ist so mit der
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine synchronisiert, dass die
Einzylinder-Kolbenpumpe während eines Einspritztaktes des
ihr zugeordneten Zylinders immer einen Förderhub
durchführt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird das
Schaltventil 60 zu Beginn eines Einspritztaktes zunächst
geschlossen (ansteigende Flanke 66 in Fig. 2). Dies führt,
wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, zu einem Anstieg des
Systemdrucks in der Kraftstoffleitung 22 und in der Folge
auch im Druckraum 36 (ansteigende Flanke 68 in Fig. 3).
Durch die Federkraft der Druckfeder 32 wird das
Ventilelement 28 mit einer bestimmten Kraft gegen den
entsprechenden Ventilsitz im Bereich der Einspritzöffnung
30 gedrückt. Hierdurch wird eine normale Ventil-
Öffnungskraft vorgegeben.
Der ansteigende Druck im Druckraum 36 wirkt nun auf die
Druckfläche 34 am Ventilelement 28. Übersteigt die hieraus
resultierende Kraft die von der Druckfeder 32 ausgeübte
Schließkraft, wird also der normale Ventil-Öffnungsdruck
des Ventilelements 28 überschritten, hebt das Ventilelement
28 vom Ventilsitz im Bereich der Einspritzöffnung 30 ab und
öffnet. Der normale Ventil-Öffnungsdruck ist in Fig. 3
durch eine strichpunktierte Kurve dargestellt und ist mit
POVN gekennzeichnet. Das Öffnen des Ventilelements 28 ist
in Fig. 5 an der ansteigenden Flanke 70 erkennbar. Durch
dieses Öffnen des Ventilelements 28 wird eine
Voreinspritzung durchgeführt.
Die Voreinspritzung wird dadurch beendet, dass das
Schaltventil 60 wieder öffnet (abfallende Flanke 72 in Fig.
2). Hierdurch fällt der Systemdruck in der
Kraftstoffleitung 22 ab, da diese ja nun zum
Kraftstoffbehälter 64 hin offen ist. Dies ist durch die
abfallende Flanke 74 in Fig. 3 dargestellt. Entsprechend
schließt das Ventilelement 28 (abfallende Flanke 76 in Fig.
5), sobald der Systemdruck P in Fig. 3 unterhalb eines
normalen Ventil-Schließdrucks PSVN abgefallen ist. Der
Ventil-Schließdruck PSVN ist in Fig. 3 durch eine doppelt
strichpunktierte Linie dargestellt.
Um eine Haupteinspritzung von Kraftstoff durchzuführen,
wird das Schaltventil 60 wieder geschlossen (ansteigende
Flanke 78 in Fig. 2). Entsprechend steigt der Systemdruck P
(Flanke 80 in Fig. 3). Sobald der Ventil-Öffnungsdruck POVN
überschritten wird, öffnet das Ventilelement 28
(ansteigende Flanke 82 in Fig. 5).
Dabei übersteigt der Systemdruck P einen Öffnungs-
Schaltdruck POS des Schaltelements 38. Dieser Druck POS
entspricht jenem Druck, bei dem das Schaltelement 38
beginnt, sich von der Dichtkante 48 zu lösen. Dies ist
wiederum dann der Fall, wenn die von der Druckfläche 44
ausgehende Kraft die Vorspannkraft der Druckfeder 32
übersteigt. Sobald sich das Schaltelement 38 etwas von der
Dichtkante 48 gelöst hat, wird auch die zweite Druckfläche
46 mit dem Systemdruck P beaufschlagt. Hierdurch wird
bewirkt, dass das Schaltelement 38 sich entgegen der
Beaufschlagung durch die Druckfeder 32 nach unten bewegt,
bis es am Ringsteg 54 anliegt (Flanke 83 in Fig. 4).
Dies führt dazu, dass die Druckfeder 32 zusammengepresst
wird, was wiederum die auf das Ventilelement 28 von der
Druckfeder 32 ausgeübte Federkraft erhöht. Dies führt
wiederum zu einem Anstieg des Ventil-Öffnungsdrucks auf
einen Wert POVH und des Ventil-Schließdrucks auf einen Wert
PSVH in Fig. 3 (Bezugszeichen 84 und 86). Die
Schaltstellung des Schaltelements 38 ist aus Fig. 4
ersichtlich.
Die Ausgangsstellung ist dabei durch S0 bezeichnet,
wohingegen die Schaltstellung, bei welcher das
Schaltelement 38 am Ringsteg 54 anliegt, mit S1 bezeichnet
ist. Die Kennlinie der Feder 32 und die Größen der
Druckflächen 34 und 44 sind so aufeinander abgestimmt, dass
der Ventil-Schließdruck PSV während dieser Erhöhung des
Systemdrucks P immer unterhalb des Systemdrucks P liegt.
Die Haupteinspritzung wird dadurch beendet, dass das
Schaltventil 60 wieder geöffnet wird, analog zum Ende der
Voreinspritzung. Die entsprechenden abfallenden Flanken in
den Fig. 2, 3 und 5 tragen die Bezugszeichen 88, 90 und 92.
Das Schließen des Ventilelements 28 wird dadurch bewirkt,
dass der Systemdruck P in Fig. 3 unter den erhöhten Ventil-
Schließdruck PSVH abfällt. Der Abfall des Systemdrucks P
wird dabei jedoch so begrenzt, dass ein Schaltdruck PSS,
bei dem das Schaltelement 38 wieder in seine
Ausgangsstellung S0 zurückkehrt, nicht unterschritten wird.
Eine Nacheinspritzung wird wieder durch ein Schließen des
Schaltventils 60 eingeleitet. Die entsprechenden Flanken in
den Fig. 2, 3 und 5 tragen die Bezugszeichen 94, 96 und 98.
Der Systemdruck P übersteigt dabei wieder den erhöhten
Ventil-Öffnungsdruck POVH, so dass das Ventilelement 28
wieder öffnet. Da der erhöhte Ventil-Öffnungsdruck POVH
erheblich oberhalb des normalen Ventil-Öffnungsdrucks POVN
liegt, erfolgt die Nacheinspritzung bei einem entsprechend
hohen Einspritzdruck. Übliche Werte für einen normalen
Ventil-Öffnungsdruck liegen bei ungefähr 300 bar,
wohingegen der Einspritzdruck bei der Nacheinspritzung
aufgrund des erhöhten Ventil-Öffnungsdrucks POVH bei
ungefähr 500 bis 600 bar liegt.
Die gesamte Einspritzsequenz wird dadurch beendet, dass das
Schaltventil 60 wieder geöffnet wird (abfallende Flanke 100
in Fig. 2). Der Systemdruck P fällt nun wieder vollständig
ab und unterschreitet dabei zunächst den erhöhten Ventil-
Schließdruck PSVH (abfallende Flanke 102 in Fig. 3) und
dann auch den Schließschaltdruck PSS für das Schaltelement
38. Somit schließt zunächst das Ventilelement 28
(abfallende Flanke 104 in Fig. 5), und dann (wenn P < PSS)
bewegt sich auch das Schaltelement 38 wieder in seine
Ausgangsstellung zurück (abfallende Flanke 106 in Fig. 4).
Durch eine solche Nacheinspritzung bei einem relativ hohen
Einspritzdruck ist eine verbrauchs- und emissionsoptimale
Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum der
Brennkraftmaschine möglich. Analog zur Erhöhung der Drücke
POV und PSV ist auch hier sichergestellt, dass während des
Abfalls des Systemdrucks P die Drücke POV und PSV immer
oberhalb des Systemdrucks P liegen.
In den Fig. 6, 7 und 8 sind weitere Ausführungsbeispiele
für eine Pumpe-Düse-Einheit 10 dargestellt. Solche Teile,
welche äquivalente Funktionen zu entsprechenden Teilen in
Fig. 1 aufweisen, tragen die gleichen Bezugszeichen und
sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Die Unterschiede zwischen den in den Fig. 6-8
dargestellten Ausführungsbeispielen und dem in Fig. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel einer Pumpe-Düse-Einheit
10 betreffen die Ausgestaltung des Schaltelements 38. Bei
dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel war der
zwischen dem Ventilelement 28 und dem Schaltelement 38
gebildete Bereich der Stufenbohrung 26 nicht unter Druck
gesetzt. Auf das Ventilelement 28 wirkt in diesem Fall also
nur die Vorspannkraft, welche durch die Druckfeder 32
aufgebracht wird.
In den in den Fig. 6-8 dargestellten
Ausführungsbeispielen ist dagegen der zwischen dem
Ventilelement 28 und dem Schaltelement 38 ausgebildete
Bereich der Stufenbohrung 26 als Druckraum 108 ausgebildet,
welcher über einen Strömungskanal 110 mit dem Druckraum 51
oberhalb der zweiten Druckfläche 46 des Schaltelements 38
verbunden ist. In Fig. 6 ist der Strömungskanal als ebener
Anschliff 110 auf der ansonsten kreiszylindrisch gekrümmten
Außenfläche des Schaltelements 38 ausgebildet. In Fig. 7
ist stattdessen eine als Strömungsdrossel ausgebildete
Durchgangsbohrung 110 durch das Schaltelement 38
hindurchgeführt. In Fig. 8 wiederum ist einfach zwischen
dem Schaltelement 38 und der Wand des Gehäuses 24 ein
Ringspalt 110 vorhanden. Der Sinn dieser Maßnahmen ist
folgender:
Wenn der Systemdruck P den Öffnungs-Schaltdruck POS des Schaltelements 38 überschreitet, hebt das Schaltelement 38 von der Dichtkante 48 ab, so dass der zweite Druckraum 51 sowie der erste Druckraum 50 mit der Kraftstoffleitung 22 verbunden ist und somit die beiden Druckflächen 44 und 46 mit dem Systemdruck P beaufschlagt werden. Über den Strömungskanal 110 strömt nun der Kraftstoff auch in den zwischen dem Schaltelement 38 und dem Ventilelement 28 gebildeten Druckraum 108, so dass sich in diesem ebenfalls ein entsprechender Druck bis hin zum Systemdruck P aufbaut. Dieser Druck wirkt auch auf die der Druckfeder 32 zugewandte Druckfläche (in den Fig. 6-8 nicht sichtbar) des Ventilelements 28, so dass dieses zusätzlich zur Vorspannkraft der Druckfeder 32 mit einer entsprechenden Druckkraft beaufschlagt wird.
Wenn der Systemdruck P den Öffnungs-Schaltdruck POS des Schaltelements 38 überschreitet, hebt das Schaltelement 38 von der Dichtkante 48 ab, so dass der zweite Druckraum 51 sowie der erste Druckraum 50 mit der Kraftstoffleitung 22 verbunden ist und somit die beiden Druckflächen 44 und 46 mit dem Systemdruck P beaufschlagt werden. Über den Strömungskanal 110 strömt nun der Kraftstoff auch in den zwischen dem Schaltelement 38 und dem Ventilelement 28 gebildeten Druckraum 108, so dass sich in diesem ebenfalls ein entsprechender Druck bis hin zum Systemdruck P aufbaut. Dieser Druck wirkt auch auf die der Druckfeder 32 zugewandte Druckfläche (in den Fig. 6-8 nicht sichtbar) des Ventilelements 28, so dass dieses zusätzlich zur Vorspannkraft der Druckfeder 32 mit einer entsprechenden Druckkraft beaufschlagt wird.
Hierdurch wird der Ventil-Öffnungsdruck POV nochmals
angehoben, so dass bei diesen Ausführungsbeispielen ein
besonders hoher Einspritzdruck von bis zu 800 bar
realisiert werden kann. Wenn der Druckraum 108 ebenfalls
mit dem Systemdruck beaufschlagt wird, könnte die Gefahr
bestehen, dass die auf das Schaltelement 38 wirkende
hydraulische Kraft-Resultierende kleiner wird als die von
der Druckfeder 32 auf das Schaltelement 38 ausgeübte Kraft.
In diesem Fall würde sich das Schaltelement 38 wieder in
seine Ausgangsstellung zurückbewegen.
Diese Problematik stellt sich jedoch nur bei niedrigen
Drehzahlen der Brennkraftmaschine. Bei mittleren und hohen
Drehzahlen steigt bei der vorliegenden Pumpe-Düse-Einheit
10 der Einspritzdruck bzw. der Systemdruck kontinuierlich
an. Der Druck im Druckraum 108 steigt aufgrund der
Strömungsdrossel 110 allerdings nur zeitverzögert an. Somit
wird sichergestellt, dass während des Anstiegs des
Systemdrucks P der ebenfalls ansteigende Ventil-
Schließdruck PSV den Systemdruck P nicht "überholt", und
auch der Schließdruck PSS des Schaltelements 38 liegt immer
unterhalb des Systemdrucks P. Somit bleiben einerseits das
Ventilelement 28 und andererseits das Schaltelement 38 in
der gewünschten geöffneten bzw. ausgerückten Position.
Bei kleinen Drehzahlen bzw. im Leerlauf der
Brennkraftmaschine sowie im Startfall steigt der
Systemdruck mit der Einspritzdauer nicht weiter an. Es wird
gerade so viel eingespritzt, wie über den Kolben (ohne
Bezugszeichen) der Einzylinder-Kolbenpumpe 18 nachgefördert
wird. Der Druck liegt hier im Bereich des statischen
Öffnungsdrucks des Ventilelements 28. Bei diesem Druck
verbleibt das Schaltelement 38 in seiner Ausgangsstellung.
Somit besteht keine Fluidverbindung zwischen dem Druckraum
108 und dem Druckraum 50 bzw. der Kraftstoffleitung 22.
Dies bedeutet, dass der Druckraum 108 nicht unter Druck
gesetzt wird.
In jenem Übergangsbereich, in dem zwar das Schaltelement 38
aus seiner Ausgangsstellung ausgerückt ist, der Systemdruck
sich aber auf ein konstantes Niveau oberhalb des
Schaltdrucks POS einstellt, könnte es trotz der
Drosselwirkung im Strömungskanal 110 dazu kommen, dass im
Druckraum 108 einerseits und in den Druckräumen 50 und 51
andererseits der gleiche Druck herrscht. Um zu verhindern,
dass das Schaltelement 38 in einem solchen Falle wieder
ungewollt in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, können
beispielsweise die Flächenverhältnisse zwischen einerseits
der dem Druckraum 108 zugewandten Fläche des Schaltelements
38 und andererseits den beiden Druckflächen 50 und 51
entsprechend gewählt werden. Möglich ist auch, den
Querschnitt der Strömungsdrossel 110 entsprechend klein zu
wählen.
Wenn durch einen derartig kleinen Querschnitt des
Strömungskanals 110 der Druckaufbau in bestimmten .
Situationen im Druckraum 108 jedoch zu langsam wäre, kann
dem durch das Vorsehen eines zweiten Strömungskanals (nicht
dargestellt) abgeholfen werden. Dieser zweite
Strömungskanal verbindet den Druckraum 108 mit dem
Niederdruckbereich, beispielsweise dem Kraftstoffbehälter.
Durch diesen Strömungskanal, welcher eine entsprechende
Strömungsdrosselwirkung hat, wird bewirkt, dass der
maximale Druck im Druckraum immer in einem bestimmten
Verhältnis zum Systemdruck steht. Bei relativ geringem
Druck würde somit auch ein relativ geringer Druck im
Druckraum 108 herrschen, wohingegen der Druck im Druckraum
108 bei hohem Systemdruck entsprechend höher ist. Durch
diese Maßnahme wird ebenfalls verhindert, dass es durch
einen unzulässig starken Anstieg des Drucks im Druckraum
108 zwischen dem Ventilelement und dem Schaltelement zu
ungewollten Bewegungen des Schaltelements oder des
Ventilelements kommt.
Claims (22)
1. Verfahren zum Betreiben einer Pumpe-Düse-Einheit (10),
mit dem Kraftstoff in einen Brennraum einer
Brennkraftmaschine dadurch eingespritzt wird, dass ein
Ventilelement (28) durch eine Erhöhung eines Systemdrucks
(P) gegen eine Vorspannkraft geöffnet wird, wobei das
Verfahren nacheinander folgende Schritte umfasst:
im Schritt b) ein aufgrund der gestiegenen Vorspannkraft erhöhter Ventil-Schließdruck (PSVH) immer unterhalb des Systemdrucks (P) liegt, so dass das Ventilelement (28) geöffnet bleibt, und dass zwischen den Schritten b) und c) nacheinander folgende Schritte vorgesehen sind:
- a) Anheben (80) des Systemdrucks (P) auf einen Wert oberhalb eines normalen Ventil-Öffnungsdrucks (POVN), so dass das Ventilelement (28) gegen die Vorspannkraft zu einer Haupteinspritzung öffnet (82),
- b) Erhöhen der Vorspannkraft während des Anhebens (80) des Systemdrucks (P),
- c) Absenken (102) des Systemdrucks (P) und Absenken der Vorspannkraft, so dass das Ventilelement (28) schließt (104),
im Schritt b) ein aufgrund der gestiegenen Vorspannkraft erhöhter Ventil-Schließdruck (PSVH) immer unterhalb des Systemdrucks (P) liegt, so dass das Ventilelement (28) geöffnet bleibt, und dass zwischen den Schritten b) und c) nacheinander folgende Schritte vorgesehen sind:
b1) Absenken (90) des Systemdrucks (P) auf einen Wert
unterhalb des erhöhten Ventil-Schließdrucks (PSVH), so dass
das Ventilelement (28) schließt (92),
b2) Erhöhen (96) des Systemdrucks (P), so dass das.
Ventilelement (28) zu einer Nacheinspritzung bei einem
aufgrund der gestiegenen Vorspannkraft erhöhten Ventil-
Öffnungsdruck (POVH) öffnet (98).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass im Schritt c) der Systemdruck (P) auf einen Wert
unterhalb eines erhöhten Ventil-Schließdrucks (PSVH)
abgesenkt wird (102), so dass das Ventilelement (28)
schließt, und die Vorspannkraft auf das Ventilelement (28)
verringert wird, wobei der aufgrund der geringeren
Vorspannkraft niedrigere Ventil-Öffnungsdruck (POV) dabei
immer oberhalb des Systemdrucks (P) liegt, so dass das
Ventilelement (28) geschlossen bleibt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (28) gegen
die Vorspannkraft eines Vorspannelements (32) öffnet,
welches durch ein bewegliches Schaltelement (38) abgestützt
wird, und dass im Schritt b) das Schaltelement (38) während
des Anhebens (80) des Systemdrucks (P) entgegen der
Vorspannkraft bewegt wird (83), so dass sich die
Vorspannkraft erhöht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass im Schritt c) das Schaltelement (38) in Richtung der
Vorspannkraft in seine Ausgangsstellung (S0) zurückbewegt
wird (106).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass im Schritt b) das Schaltelement
hydraulisch bewegt wird (106)
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass im Schritt b) das Schaltelement (38) durch eine
sukzessive Beaufschlagung von mindestens zwei Druckflächen
(44, 46) mit dem Systemdruck (P) entgegen der
Beaufschlagung durch das Vorspannelement (32) aus seiner
Ausgangsstellung (S0) herausbewegt wird, wobei die erste
Druckfläche (44) immer mit dem Systemdruck (P) und die
zweite Druckfläche (46) erst dann mit dem Systemdruck (P)
beaufschlagt wird, wenn sich das Schaltelement (38) etwas
aus seiner Ausgangsstellung (S0) herausbewegt hat.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt a) der
Systemdruck (P) auf einen Wert oberhalb des normalen
Ventil-Öffnungsdrucks (POVN) angehoben wird (68), so dass
das Ventilelement (28) entgegen der Beaufschlagung durch
das Vorspannelement (32) zu einer Voreinspritzung bei
normalem Systemdruck (P) öffnet (70), und der Systemdruck
(P) anschließend auf einen Wert unterhalb des normalen
Ventil-Schließdrucks (PSVN) abgesenkt wird (74), so dass
das Ventilelement (28) schließt (76)
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (28)
entgegen der Öffnungsrichtung mit Druck (P) beaufschlagt
und hierdurch der Ventil-Öffnungsdruck (POV) erhöht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventilelement (28) entgegen der Öffnungsrichtung
zeitversetzt mit dem Systemdruck (P) beaufschlagt wird.
10. Pumpe-Düse-Einheit (10) zur Zufuhr von Kraftstoff in
einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer
Einspritzdüse (30) zum Einspritzen des Kraftstoffs in den
Brennraum, mit mindestens einem Ventilelement (28), welches
mindestens eine erste Druckfläche (34) aufweist, deren
Kraft-Resultierende in etwa in Öffnungsrichtung des
Ventilelements (28) zeigt, mit einem Vorspannelement (32),
welches das Ventilelement (28) in Richtung der
Schließstellung beaufschlagt, mit einem Schaltelement (38),
an dem sich das Vorspannelement (32) abstützt und welches
längs der Beaufschlagungsrichtung durch das Vorspannelement
(32) beweglich ist, mit einer Pumpeinrichtung (12), welche
einen auf die erste Druckfläche (34) des Ventilelements
(28) wirkenden Systemdruck (P) aufbaut, und mit einer
Steuereinrichtung (16), welche den Auf- und Abbau des
Systemdrucks (P) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kennlinie der Vorspanneinrichtung (32) und die Größen der
Druckflächen (34) so aufeinander abgestimmt sind, dass mit
ihr das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6
durchgeführt werden kann.
11. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Schaltelement (38) eine erste
Druckfläche (44) und eine zweite Druckfläche (46) aufweist,
wobei die erste Druckfläche (44) des Schaltelements (38)
kleiner ist als die erste Druckfläche (34) am Ventilelement
(28), wobei die erste Druckfläche (44) und die zweite
Druckfläche (46) des Schaltelements (38) zusammen größer
sind als die gesamte Druckfläche (34) des Ventilelements
(28), wobei die erste Druckfläche (44) des Schaltelements
(38) immer mit der Pumpeinrichtung (12) verbunden ist, so
dass sie immer mit dem Systemdruck (P) beaufschlagt wird,
und wobei die zweite Druckfläche (46) des Schaltelements
(38) erst dann mit der Pumpeinrichtung (12) verbunden wird,
wenn sich das Schaltelement (38) etwas aus seiner
Ausgangsstellung (S0) herausbewegt hat.
12. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Dichtkante (48) vorhanden ist,
welche in der Ausgangsstellung (S0) des Schaltelements (38)
die beiden Druckflächen (44, 46) voneinander trennt.
13. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach einem der Ansprüche 10
bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorspanneinrichtung eine Druckfeder (32) umfasst.
14. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach einem der Ansprüche 10
bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem
Ventilelement (28) und dem Schaltelement (38) ein Druckraum
(108) vorhanden ist, welcher von einer zweiten Druckfläche
(112) des Ventilelements (28) begrenzt wird, deren Kraft-
Resultierende zu der Kraft-Resultierenden der ersten
Druckfläche (34) des Ventilelements (28) in etwa
entgegengesetzt ausgerichtet ist, und dass im Schaltelement
(38) ein Strömungskanal (110) vorgesehen ist, welcher von
dem Druckraum (108) zu der zweiten Druckfläche (46) des
Schaltelements (38) führt.
15. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (110) eine
Strömungsdrossel umfasst.
16. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach einem der Ansprüche 14
oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Durchgangsbohrung (110) durch das Schaltelement (38)
vorhanden ist.
17. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach einem der Ansprüche 14
bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (110)
zwischen dem Schaltelement (38) und einem das Schaltelement
(38) umgebenden Gehäuse (24) vorhanden ist.
18. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach einem der Ansprüche 10
bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung
(16) ein Schaltventil (60) umfasst, welches die
Pumpeinrichtung (12) mit einem Niederdruckbereich (62, 64)
verbinden kann.
19. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, dass das Schaltventil (60) als Aktor
mindestens ein Piezo-Element (58) aufweist.
20. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach einem der Ansprüche 10
bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erhöhte Ventil-
Öffnungsdruck (POVH) mehr als doppelt so hoch ist als der
normale Ventil-Öffnungsdruck (POVN), vorzugsweise bei
ungefähr 400 bis 800 bar, weiter vorzugsweise bei 700 bis
800 bar liegt.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10116635A DE10116635A1 (de) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Verfahren zum Betreiben einer Pumpe-Düse-Einheit sowie Pumpe-Düse-Einheit |
PCT/DE2002/001235 WO2002081900A1 (de) | 2001-04-04 | 2002-04-04 | Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit |
US10/297,218 US20040020458A1 (en) | 2001-04-04 | 2002-04-04 | Method for operating a pump-nozzle unit and a corresponding pump-nozzle unit |
DE50201468T DE50201468D1 (de) | 2001-04-04 | 2002-04-04 | Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit |
EP02727288A EP1377745B1 (de) | 2001-04-04 | 2002-04-04 | Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10116635A DE10116635A1 (de) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Verfahren zum Betreiben einer Pumpe-Düse-Einheit sowie Pumpe-Düse-Einheit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10116635A1 true DE10116635A1 (de) | 2002-10-17 |
Family
ID=7680252
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10116635A Withdrawn DE10116635A1 (de) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Verfahren zum Betreiben einer Pumpe-Düse-Einheit sowie Pumpe-Düse-Einheit |
DE50201468T Expired - Fee Related DE50201468D1 (de) | 2001-04-04 | 2002-04-04 | Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50201468T Expired - Fee Related DE50201468D1 (de) | 2001-04-04 | 2002-04-04 | Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040020458A1 (de) |
EP (1) | EP1377745B1 (de) |
DE (2) | DE10116635A1 (de) |
WO (1) | WO2002081900A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004016935A1 (de) * | 2002-07-20 | 2004-02-26 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine |
DE102004057151A1 (de) * | 2004-11-26 | 2006-06-08 | Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg | Einspritzventil |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003106836A1 (de) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Pumpe-düse-einheit |
WO2004057176A1 (de) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg | Pumpe-düse-einheit |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9609382D0 (en) * | 1996-05-03 | 1996-07-10 | Lucas Ind Plc | Fuel injection system |
-
2001
- 2001-04-04 DE DE10116635A patent/DE10116635A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-04-04 EP EP02727288A patent/EP1377745B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-04 DE DE50201468T patent/DE50201468D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-04 WO PCT/DE2002/001235 patent/WO2002081900A1/de active IP Right Grant
- 2002-04-04 US US10/297,218 patent/US20040020458A1/en not_active Abandoned
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004016935A1 (de) * | 2002-07-20 | 2004-02-26 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine |
DE102004057151A1 (de) * | 2004-11-26 | 2006-06-08 | Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg | Einspritzventil |
DE102004057151B4 (de) * | 2004-11-26 | 2009-04-16 | Continental Automotive Gmbh | Einspritzventil mit einem Druckhalteventil zur Fluiddruckbeaufschlagung eines Federraums |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE50201468D1 (de) | 2004-12-09 |
EP1377745B1 (de) | 2004-11-03 |
EP1377745A1 (de) | 2004-01-07 |
WO2002081900A1 (de) | 2002-10-17 |
US20040020458A1 (en) | 2004-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1654456B1 (de) | Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine | |
EP1771651B1 (de) | Kraftstoffinjektor mit direkter mehrstufiger einspritzventilgliedansteuerung | |
DE10162651A1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
WO2007000371A1 (de) | Injektor mit zuschaltbarem druckübersetzer | |
EP1045975B1 (de) | Steuereinheit zur steuerung des druckaufbaus in einer pumpeneinheit | |
DE102004054108B4 (de) | Dreiwegeventil und dieses aufweisende Brennstoffeinspritzvorrichtung | |
EP2835526B1 (de) | Ventilanordnung für eine Kraftstoffversorgungsanlage und Kraftstoffversorgungsanlage | |
EP1377745B1 (de) | Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit | |
DE102012211169A1 (de) | Kraftstoffinjektor | |
DE102005014180A1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
EP1908953B1 (de) | Kraftstoffeinspritzanlage | |
DE10160490B4 (de) | Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, Kraftstoffsystem sowie Brennkraftmaschine | |
DE102007001365A1 (de) | Injektor mit Steuer- und Schaltkammer | |
DE10246595A1 (de) | Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung, sowie Brennkraftmaschine | |
DE10359169A1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
EP1606511B1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung f r eine brennkraftmaschine | |
DE19834763C2 (de) | Pumpe-Leitung-Düse-System | |
EP1654454B1 (de) | Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine | |
AT408253B (de) | Einspritzdüse für eine brennkraftmaschine | |
DE102019220172A1 (de) | Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine | |
EP1284360A2 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
WO2008095743A1 (de) | Injektor zum einspritzen von kraftstoff in brennräume von brennstoffmaschinen | |
WO2006048375A1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung | |
EP1601870A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil für eine brennkraftmaschine | |
DE10323562A1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |