DE102012018503A1

DE102012018503A1 - Kraftstoffliefersystem und Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102012018503A1
Application number: DE201210018503
Authority: DE
Inventors: Peter Alberti
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffliefersystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftstoffliefersystem geeignet zur Kombination mit einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors ist und der Zylinderkopf eine im Wesentlichen abgestufte Einspritzeinrichtungsbohrung mit einem Steg definiert, wobei das Kraftstoffliefersystem eine Kraftstoffleitung und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die zumindest teilweise in der im Wesentlichen abgestuften Einspritzeinrichtungsbohrung angeordnet ist, umfasst und wenigstens ein höhenverstellbares Element zwischen dem Steg und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist. Im Rahmen des Verfahrens wird die Höhe dieses höhenverstellbaren Elementes in jedem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors angesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffliefersystem mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen gemäß dem Merkmale von Patentanspruch 10. Die Einhaltung von Schadstoffgrenzwerten hat bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren eine sehr hohe Priorität. Einen besonderen Beitrag dazu leisten auch Kraftstoffsysteme leisten. Insbesondere durch die korrekte Auslegung einer Unterlegscheibe zur Brennraumabdichtung bei Kraftstoffinjektoren kann eine Schadstoffreduzierung erzielt werden. Die Dicke der Unterlegescheiben wird typischerweise ausgewählt, dass sie einen Kompromiss zwischen Teillast und Vollastbetrieb der Verbrennungsmaschine darstellt, um für alle Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine einen optimalen Kraftstoffverbrauch und einen geringen Rauch zu erzielen. Nachteilig dabei ist, dass das Maß für das brennraumseitige Herausragen der Einspritzdüse (NTP-Maß, englisch: Nozzle Tip Protrusion) bei dieser Auslegung konstant ist und nicht geändert werden kann.
Aus dem Dokument DE 10 2007 004 086 A1 ist ein Isolierungssitzaufbau für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bekannt, der zumindest teilweise in einer durch den Zylinderkopf definierten abgestuften Bohrung mit einem Steg angeordnet. Der Isolierungssitzaufbau umfass eine kappenförmige Federscheibe und ein elastomeres Ringelement, das zwischen der Federscheibe und dem Steg angeordnet ist, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtung von dem Steg weg vorzuspannen und sie von dem Kopf im Wesentlichen zu isolieren, und ist ebenfalls höhenfixiert.
Von diesem Hintergrund ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch die Variation der Unterlegscheibenhöhe bei Kraftstoffinjektoren die Emissions- und Kraftstoffverbrauchswerte zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst das Kraftstoffliefersystem, geeignet zur Kombination mit einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, der eine im Wesentlichen abgestufte Einspritzeinrichtungsbohrung mit einem Steg definiert, wobei das Kraftstoffliefersystem eine Kraftstoffleitung und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die zumindest teilweise in der im Wesentlichen abgestuften Einspritzeinrichtungsbohrung angeordnet ist, wenigstens ein höhenverstellbares Element, das zwischen dem Steg und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Ein nicht zu unterschätzender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die Höhenverstellung des zwischen dem Steg im Zylinderkopf und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung angebrachten Elementes das brennseitige Herausragen der Einspritzdüse variabel ist. Dadurch können unterschiedliche Einspritzgeometrien auf einfacher Art und Weise verwirklicht werden. Dies ist besonders im Hinblick auf Emissions- und Kraftstoffverbrauchwerte von Bedeutung. Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Einspritzgeometrie und der Schadstoffemission sowie dem Kraftstoffverbrauch. Die optimale Einspritzgeometrie ist für jeden Betriebspunkt anders. Eine Variation der Einspritzgeometrie mit Hilfe einer Unterlegscheibe war bisher nicht möglich. Bei dem erfindungsgemäßen Element ist die Unterlegscheibendicke in Abhängigkeit vom Betriebspunkt variabel und kann je nach Betriebspunkt optimal gewählt werden. Durch die geeignete Auswahl der Höhe des Elementes kann der Kraftstoffverbrauch und die Rauchentwicklung verringert werden. Darüber hinaus benötigt das erfindungsgemäße Konzept keine zusätzliche Elemente oder Nebenaggregate zu seiner Verwirklichung und stellt damit in einfacher Weise einen Beitrag zur Schadstoff- und Kraftstoffreduzierung dar.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Element eine ringförmige Unterlegescheibe ist. Dadurch erfüllt das Element auch die Funktion der Brennraumabdichtung und macht zusätzliche Dichtelemente wie beispielsweise herkömmliche Unterlegscheiben überflüssig. Weiterhin kann die Höhenverstellbarkeit des Elementes hydraulisch erfolgen. Im inneren der Scheibe kann beispielsweise eine wenig kompressible Flüssigkeit untergebracht werden. Durch den geeigneten Druck auf die Scheibe, kann wegen der Inkompressibilität des Fluids im Inneren der Scheibe, die Scheibe selbst kontrolliert verformt werden. Die gewünschte Verformung kann in die Höhe oder in die Breite stattfinden. Bevorzugt ist das brennraumseitige Herausragen der Einspritzdüse (NTP-Maß) des Kraftstoffeinspritzeinrichtung variabel. Dadurch können abhängig von Betriebspunkt des Verbrennungsmotors unterschiedliche Einspritzgeometrieren verwirklich werden, wodurch bessere Emissions- und Verbrauchswerte resultieren. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Element aus einem verformbaren Material hergestellt, wobei im Inneren des Elementes ein flüssiges Medium enthalten ist.
Erfindungsgemäß kann das Element aus Kupfer gebildet sein. Kupfer ist wegen seiner guten Verformbarkeit und Festigkeit, sowie relativ einfachen Beschaffung und Verfügbarkeit als Material für die Herstellung des höhenverstellbaren Elementes gut geeignet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Element einen Druckanschluss umfassen, durch den dem Element ein variabler Druck kontrolliert zugeführt wird, um eine Verformung des Elementes hervorzurufen. Dieser Druck kann aus dem Kraftstoffsystem selbst entnommen werden, wo die besonders große Drücke herrschen. Eine weitere Möglichkeit wäre die Druckentnahme von der Öldruckpumpe. Weiterhin kann das Element derart ausgestaltet sein, dass es den Brennraum des Verbrennungsmotors abdichtet. Dadurch kann das Element die Funktion der Brennraumabdichtung übernehmen und macht herkömmliche Dichtelemente wie beispielsweise Unterlegscheiben überflüssig. Eine besonders vorteilhafte Anordnung kann darin bestehen, dass das erfindungsgemäße Kraftstoffliefersystem in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist. Damit kann in einfacher Weise ein positiver Beitrag für die Einhaltung von Schadstoffgrenzwerten bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren geleistet werden. Erfindungsgemäß kann die Höhe des Elementes in jedem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors angesteuert werden. Es können für jeden Betriebspunkt des Verbrennungsmotors die notwendigen Höhen des Elementes in einem Steuergerät vorher appliziert werden und für jeden dieser Betriebspunkte zielgerecht angesteuert werden.
Das Kraftfahrzeug kann ein schienenloses Radfahrzeug sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figur dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffliefersystems.
In 1 ist das erfindungsgemäße Kraftstoffliefersystem schematisch dargestellt. In einer abgestuften Kraftstoffeinspritzbohrung eines Zylinderkopf 3 befindet sich eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 2 mit einer Kraftstoffleitung 5. Zwischen dem Steg im Zylinderkopf 6 und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 2 befindet sich ein höhenverstellbares Element 1. Durch die Höhenverstellung des Elementes 1 ragt die Einspritzdüse 7 unterschiedlich tief in die Kolbenmulde 4 heraus und verursacht abhängig von der Tiefe des Herausragens verschiedene Einspritzgeometrien 8 des Kraftstoffs. Diese Höhenverstellung kann dadurch verursacht werden, dass das Element 1 einen Druckanschluss 10 umfasst, der mit einer Druckleitung 9 verbunden ist. Durch die Druckleitung 9 wird dem Element 1 ein variabler Druck kontrolliert zugeführt, um eine Verformung des Elementes hervorzurufen. Dieser Druck kann durch ein Pumpenelement 11, beispielsweise durch eine Kraftstoffpumpe oder Öldruckpumpe, erzeugt werden. Zur Steuerung der Höheverstellung des Elementes 1 wird ein Steuergerät 12 verwendet, in dessen Speicher ein Computerprogramm implementiert ist, bei dessen Durchführung ein programmgesteuertes erfindungsgemäßes Verfahren als Funktion eingeleitet wird.
Bezugszeichenliste

1: höhenverstellbares Element
2: Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3: Zylinderkopf
4: Kolbenmulde
5: Kraftstoffleitung
6: Steg im Zylinderkopf
7: Einspritzdüse
8: Einspritzgeometrie
9: Druckleitung
10: Druckanschluss
11: Pumpenelement
12: Steuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007004086 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffliefersystem, geeignet zur Kombination mit einem Zylinderkopf, (3) eines Verbrennungsmotors, der eine im Wesentlichen abgestufte Einspritzeinrichtungsbohrung mit einem Steg (6) definiert, wobei das Kraftstoffliefersystem eine Kraftstoffleitung (5) und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (2), die zumindest teilweise in der im Wesentlichen abgestuften Einspritzeinrichtungsbohrung angeordnet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein höhenverstellbares Element (1) zwischen dem Steg (6) und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (2) angeordnet ist.
Kraftstoffliefersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1) eine ringförmige Unterlegescheibe ist.
Kraftstoffliefersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenverstellbarkeit des Elementes (1) hydraulisch erfolgt.
Kraftstoffliefersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumseitige Herausragen der Einspritzdüse (7) (NTP-Maß) des Kraftstoffeinspritzeinrichtung (2) variabel ist.
Kraftstoffliefersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1) aus einem verformbaren Material hergestellt wird, wobei im Inneren des Elementes ein flüssiges Medium enthalten ist.
Kraftstoffliefersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1) aus Kupfer gebildet ist.
Kraftstoffliefersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1) einen Druckanschluss umfasst, durch den dem Element ein variabler Druck kontrolliert zugeführt wird, um eine Verformung des Elementes (1) hervorzurufen.
Kraftstoffliefersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1) derart ausgestaltet ist, dass es den Brennraum des Verbrennungsmotors abdichtet.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Kraftstoffliefersystem nach Anspruch 1 enthält.
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Elementes (1) nach Anspruch 1 in jedem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors angesteuert wird.