EP1573197B1 - Pumpe-düse-einheit und verfahren zur einstellung des öffnungsdruckes derselben - Google Patents

Pumpe-düse-einheit und verfahren zur einstellung des öffnungsdruckes derselben Download PDF

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EP1573197B1
EP1573197B1 EP03813529A EP03813529A EP1573197B1 EP 1573197 B1 EP1573197 B1 EP 1573197B1 EP 03813529 A EP03813529 A EP 03813529A EP 03813529 A EP03813529 A EP 03813529A EP 1573197 B1 EP1573197 B1 EP 1573197B1
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EP
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spring
pressure
force
nozzle
pump
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Maximilian Kronberger
Dejan Jovovic
Leonhard Trapp
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting the nozzle opening pressure of a pump-nozzle unit for supplying fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the pump-nozzle unit comprises: a fuel injection nozzle having a nozzle needle movable back and forth between a closed position and an open position comprises a spring which exerts on the nozzle needle a closing force, the amount of which depends on a force exerted on the spring biasing force, and a first pressure chamber which can be acted upon by a first pressure, wherein an opening force is exerted on the nozzle needle by the first pressure.
  • the invention relates to a pump-nozzle unit for supplying fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular a pump-nozzle unit whose nozzle orifice pressure has been adjusted by the method according to the invention, with a fuel injector, the one between a closed position and an open position and has movable nozzle needle, and with a spring through which a closing force is exerted on the nozzle needle, the height of which depends on a force exerted on the spring selected biasing force.
  • Such pump-nozzle units are used in particular in connection with pressure-controlled injection systems.
  • An essential feature of a pressure-controlled injection system is that the fuel injector opens as soon as an opening force, which is influenced at least by currently prevailing pressures, is exerted on the nozzle needle.
  • Such pressure-controlled injection systems are used for fuel metering, fuel preparation, the formation of the course of injection and a seal of the fuel supply against the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • With pressure-controlled injection systems can be the timing of the flow rate during the injection control in an advantageous manner. This can have a positive influence on the engine's performance, fuel consumption and pollutant emission.
  • the fuel pump and the fuel injection nozzle is formed as an integrated component.
  • at least one pump-nozzle unit is provided, which is usually installed in the cylinder head.
  • the fuel pump typically comprises a fuel pump piston which can be moved back and forth in a fuel pump cylinder and which is driven either directly by a tappet or indirectly via rocker arms by a camshaft of the internal combustion engine.
  • the usually forming a second pressure chamber portion of the fuel pump cylinder is connected via a control valve with a fuel low pressure region, wherein sucked with the control valve open fuel from the low-pressure fuel area in the second pressure chamber and pushed back at further open control valve from the second pressure chamber in the low-pressure fuel area becomes.
  • the fuel pump piston compresses the fuel in the second pressure chamber and thus builds up the pressure.
  • the second pressure chamber communicates with a first pressure chamber, wherein a first pressure prevailing in the first pressure chamber exerts an opening force on the nozzle needle, for example on a section of the nozzle needle having a shoulder.
  • the first pressure prevailing in the first pressure chamber, in which the nozzle needle opens and an injection takes place, is referred to as nozzle opening pressure.
  • nozzle opening pressure The first pressure prevailing in the first pressure chamber, in which the nozzle needle opens and an injection takes place.
  • the required thickness of an insert disc can be calculated, which is inserted to bias the spring and thus to change the nozzle opening pressure in the pump-nozzle unit.
  • the pump-nozzle unit in the prior art must be at least partially disassembled and reassembled after inserting the dial. Subsequently, it is necessary in many cases to check the changed by the insertion of the washer nozzle opening pressure again on the pressure test. If the desired nozzle opening pressure is not yet achieved with the mounted insert disk, it is necessary to disassemble the unit injector again and to use an insert disk with a different thickness.
  • the invention has the object of developing the generic method and the generic pump-nozzle units such that an accurate nozzle opening pressure is ensured in a cost effective manner.
  • the method according to the invention builds on the state of the art in that it comprises the following concurrently executed steps: applying the first pressure space at a first pressure, and varying the biasing force applied to the spring until a selected biasing force is reached at which moves the nozzle needle at the desired level of the first pressure in the open or closed position.
  • the first pressure can be varied, if this is advantageous.
  • the first pressure for adjusting the nozzle opening pressure is preferably not generated via the fuel pump assigned to the pump-nozzle unit, at least in the operational state, but externally. The movement of the nozzle needle in the open or closed position, for example, directly and / or over the. History of the first pressure to be detected.
  • the method according to the invention makes it possible to set the nozzle opening pressure very accurately without (multiple) disassembly and assembly steps and results in a stable pumping function.
  • the method is provided so that an end portion of the spring is locked in a selected position which the end portion of the spring occupies when the selected biasing force is applied to the spring.
  • the locking of the end portion of the spring is preferably also fully automatically, either while the selected biasing force is detected or subsequently.
  • the method is further provided so that the locking of the end portion of the spring in the selected position by a inserted into the pump-nozzle unit biasing element, which is the selected position of the End section of the spring forces.
  • the biasing member may act on the end portion of the spring either directly or indirectly, for example, via another member.
  • the method may be arranged to provide the biasing member of suitable dimensions to force the selected position of the end portion of the spring.
  • a pump-nozzle unit whose nozzle-opening pressure has been adjusted according to this embodiment may not be differentiated from a unit injector whose nozzle-opening pressure has been adjusted by the known method explained in the opening paragraph.
  • this embodiment of the method according to the invention can also be carried out much more simply than the known methods, since the suitable dimensions of the pretensioning element, in contrast to the prior art, need not be calculated by the spring rate of the spring and so on, but for example by a length measurement or a hydraulic opening pressure measurement can be determined directly, so that a multiple disassembly and assembly can be avoided in any case.
  • the method is provided so that the biasing member is locked in a selected position to force the selected position of the end portion of the spring.
  • the biasing member is locked in a selected position which ensures the selected biasing force, it is not necessary in this embodiment to provide biasing members of defined length classes.
  • the biasing element by frictional and / or positive connection locked in its selected position.
  • a frictional engagement is particularly preferred, for example, a frictional engagement with a coefficient of friction of 0.1 ö 0.2.
  • the method is provided so that the biasing element to achieve the frictional and / or positive connection is transformed.
  • Such reshaping can be achieved, for example, by pressing the biasing element into a conical section of the spring chamber.
  • the biasing element is in the form of a sleeve or a slotted sleeve.
  • biasing element is designed in the form of a cup, in the bottom of which a bore is provided.
  • the biasing element is arranged in a conical section of the pump-nozzle unit and formed conically at least in sections.
  • the variation of the biasing force is effected by changing the position of the biasing element.
  • the biasing member for example, by means of a Einziehstkovs be pressed gradually or continuously into the spring chamber until the desired nozzle opening pressure results.
  • the force required for pressing in the biasing element is preferably significantly higher than the selected Biasing force. This can be ensured, for example, by providing a suitable coefficient of friction or a suitable coefficient of friction.
  • the variation of the biasing force is effected by changing the position of a mandrel.
  • the Einschstempel provided for pressing in the biasing member has a bore through which the mandrel extends, wherein an end portion of the mandrel may act directly or indirectly on the end portion of the spring.
  • the mandrel can act, for example via a perforated disc on the end portion of the spring.
  • the biasing member is preferably brought to its final selected position by the retraction punch only when the selected biasing force is determined.
  • the inventive pump-nozzle unit is based on the generic state of the art in that the height of the selected biasing force depends on a selected position of a biasing member in which the biasing member is locked in the pump-nozzle unit.
  • the pump-nozzle units according to the invention differ from the known pump-nozzle units in that the height of the selected biasing force not via a biasing element with defined dimensions, such as an insert disc with a defined thickness, but on the position or position of the biasing member in the Pump-nozzle unit is set.
  • Such pump-nozzle units can be produced more cost-effectively than the known pump-nozzle units, since the adjustment of the nozzle opening pressure on the position of the biasing element can be carried out inexpensively, for example by the inventive method.
  • the biasing element forces a selected position of an end portion of the spring.
  • the biasing element is locked by frictional and / or positive locking in its selected position.
  • the biasing element is converted to achieve the frictional and / or positive connection.
  • the pump-nozzle unit according to the invention also comprises embodiments in which it is provided that the pretensioning element is designed in the form of a sleeve or a slotted sleeve.
  • the biasing element is in the form of a cup, in the bottom of which a bore is provided.
  • the pretensioning element may be conical at least in sections.
  • the biasing element is arranged in a conical section of the pump-nozzle unit.
  • Essential to the invention is the recognition that the nozzle opening pressure can be set very accurately and inexpensively, when the biasing force of the spring is varied while pressure applied to the first pressure chamber until the desired injection behavior is achieved.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated embodiment of the pump-nozzle unit according to the invention.
  • the illustrated pump-nozzle unit 10 for supplying fuel 12 into a combustion chamber 14 of an internal combustion engine has a fuel pump 32-40.
  • a fuel pump piston 36 in a fuel pump cylinder 34 is movable back and forth.
  • the fuel pump piston 36 is driven directly or indirectly via a camshaft, not shown, of the internal combustion engine.
  • the compression space of the fuel pump cylinder 34 forms a second pressure chamber 32.
  • the second pressure chamber 32 is connected via a fuel line 38 with a piezoelectric-operated control valve 40 known per se.
  • the control valve 40 serves to either close the fuel line 38 or to a fuel low pressure area 42 to connect, can be sucked from the fuel 12.
  • the illustrated unit injector 10 further includes a fuel injector, generally designated 16, which has a nozzle needle 18 reciprocable between a closed position and an open position.
  • the related to FIG. 1 upper end portion of the nozzle needle 18 has a disc 48 and a guide pin 56, which in the in FIG. 1 embodiment shown in a spring chamber 30 is guided.
  • a spring 20 is disposed in the spring chamber 30 and exerts a downward closing force on the disc 48 and the guide pin 56 and thus the nozzle needle 18 from.
  • the upper end portion 24 of the spring 20 is supported on a cup-shaped biasing member 26 which is locked in a selected position Y S in the spring chamber 30.
  • selected position Y S of the shutter member 26 forces a selected position X S of the end portion 24 of the spring 20 via the selected position Y S is the closure element 26 and the selected position X S of the end portion 24 of the spring 20 set a selected biasing force F S , which is exerted on the spring 20.
  • the height of this selected biasing force F S affects the nozzle opening pressure, which will be explained in more detail below.
  • a first pressure chamber 22 surrounds a portion of the nozzle needle 18 having a shoulder 46.
  • the first pressure chamber 22 communicates via a connecting line 44 with the second pressure chamber 32.
  • stationary fuel exerts an opening force on the nozzle needle 18.
  • This opening force counteracts the force exerted by the spring 20 on the disc 48 and the guide pin 56 closing force.
  • the closure element 26 is locked in the spring chamber 30 by frictional engagement, for example, a coefficient of friction of 0.1 ö 0.2 can be provided.
  • the closure element 26 and / or the spring chamber 30 may be at least partially conical in order to facilitate the locking of the closure element 26 in the spring chamber 30.
  • the spring chamber 30 and / or another portion of the pump-nozzle unit can be pressurized to affect the opening behavior of the nozzle needle 18.
  • a pressure prevailing in the spring chamber 30 would exert a further closing force on the disc 48 and the guide pin 56 in addition to the closing force generated by the spring 20.
  • the method according to the invention can be used in an advantageous manner, as will be explained in more detail below.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the setting of the nozzle opening pressure according to a first embodiment of the method of the present invention.
  • FIG. It is in a spring chamber 30 shown only in sections a spring 20 is arranged, whose lower end portion, not shown, exerts a closing force on a nozzle needle.
  • a biasing member 26 formed in the form of a perforated cup forces the upper end portion 24 of the spring 20 into a selected position X S and applies a selected biasing force F S to the spring 20.
  • the arrangement is chosen such that the biasing member 26 can be pressed by a Einziehstkov 50 in the spring chamber 30, wherein the force required for this purpose F E is significantly higher than the selected biasing force F S.
  • the biasing member 26 is frictionally locked in the spring chamber 30 with respect to the selected biasing force F s , but can be pushed further into the spring chamber 30 by a significantly higher force F E exerted on the retractable punch 50.
  • the biasing member 26 is based on the representation of FIG. 2 pressed so far down into the spring chamber 30 or until it assumes a selected position Y S , in which the end portion 24 of the spring 20 is fixed in a selected position X S , in which the selected biasing force F S exerted on the spring 20 becomes.
  • the setting of the selected biasing force F S will be described below with reference to FIG FIGS. 3a to 3d explained in more detail.
  • FIG. 3a shows a graph illustrating a possible course of the force exerted on the spring biasing force as a function of time for the first embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3b shows a graph illustrating a possible course for the pump pressure as a function of time for the first embodiment of the method according to the invention
  • Figure 3c shows a graph illustrating a possible course for the nozzle chamber pressure or the first pressure and the opening and closing behavior of the nozzle needle as a function of time for the in FIG. 3a shown force curve and the in FIG. 3b illustrated pressure curve
  • 3d figure shows the injection behavior of the unit injector unit as a function of time for which FIG. 3a shown Force curve and the in FIG. 3b illustrated pressure curve.
  • FIG. 3a shows a possible course of the force exerted on the spring biasing force as a function of time for the first embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3b shows a graph illustrating a possible course for the pump pressure as a function of time for the first embodiment of
  • FIG. 3b It can be seen that the system during the adjustment process with a constant second pressure p 32 is applied in the illustrated case 700 bar.
  • the second pressure p 32 is not used to adjust the nozzle opening pressure by the fuel pump 32 to 42 (see FIG. 1 ) but externally.
  • FIG. 3a It can be seen that the biasing force exerted on the spring 20 is gradually increased. Based on the illustration of Figure 2, the increase in the biasing force F by the Einziehstempel 50 is gradually moved further down, so that the spring 20 is biased gradually over the biasing member 26 further.
  • Figure 3c illustrates the course of the first pressure p 22 within the first pressure chamber 22 (see FIG. 1 ).
  • Figure 3c to take the opening and closing behavior of the nozzle needle, wherein the first pressure p 22 at which the nozzle needle respectively opens, also increases with an increasing biasing force, as the first pressure p 22 , in which the nozzle needle closes again.
  • the biasing force F is incrementally increased until the nozzle needle 20 opens at a selected first (opening) pressure p 22S .
  • the biasing force F exerted on the spring 20 at this time corresponds to the selected biasing force F S. Once this selected biasing force F S is reached, the Einziehstkov 50 (see FIG.
  • stepwise increase of the biasing force F is alternatively also a continuous increase of the biasing force F in question.
  • FIG. 4 is a diagram showing the setting of the nozzle opening pressure according to a second embodiment.
  • FIG of the inventive method illustrated.
  • a spring 20 is disposed in a spring chamber 30 shown only in sections, the lower end portion, not shown, a closing force on a nozzle needle 18 exerts.
  • a perforated disc 54 is disposed between a biasing member 26 and the upper end portion 24 of the spring 20.
  • the biasing member 26 is formed in the form of a perforated cup, wherein a mandrel 28 extends through the recess in the biasing member 26 and a biasing force F on the perforated disc 54 and thus the spring 20 can exercise.
  • the mandrel 28 further extends through a bore 52 provided in a retractable die 50, such that the mandrel 28 can be moved up and down in a direction Z independently of the retractable die 50.
  • FIG. 4 is the biasing member 26 already in its selected position Y S , in which the upper end portion 24 of the spring 20 is forced over the perforated disc 54 in its selected position X S.
  • the biasing member 26 and the Einziehstempel 50 with respect to the illustration of FIG.
  • biasing member 26 As an alternative to locking the biasing member 26 in the spring chamber 30, it is also possible to detect, for example, the distance that the mandrel 28 has been moved into the spring chamber 30 until the selected biasing force F S is reached, and then insert a biasing member of a defined length which ensures the selected position X S of the end portion 24 of the spring 20.
  • the following explanation of the determination and adjustment of the selected biasing force F S refers to an embodiment of the invention, in accordance with the representation of FIG. 4 a biasing member 26 is used, which is locked in a selected position Y S in the spring chamber 30.
  • FIG. 5a shows a graph illustrating a possible course of the force exerted on the spring biasing force as a function of time for the second embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 5b shows a graph illustrating a possible curve for the pump pressure as a function of time for the second embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 5c shows a graph illustrating a possible course for the first pressure and the opening and closing behavior of the nozzle needle as a function of time for the in FIG. 5a shown force curve and the in FIG. 5b illustrated pressure curve
  • FIG. 5d shows the injection behavior of the unit injector unit as a function of time for which FIG. 5a shown force curve and the in FIG. 5b illustrated pressure curve.
  • the second pressure p 32 in the second pressure space 32 is preferably provided by an external pressure source to determine the selected biasing force F S or to set the nozzle opening pressure to p 22S . How to do this by comparing the FIGS. 5b and 5c can be seen, a setting run is first performed while the nozzle needle 18 repeatedly opens and closes (see FIG. 5c ). For this purpose, a second pressure p 32 of 500 bar to the system created (see FIG. 5b ). At the same time, the mandrel 28 is acted upon by the spring 20 FIG. 4 a relatively low biasing force of 500 N exercised.
  • both the second pressure p 32 and the biasing force F is increased, wherein to increase the biasing force F of the mandrel 28 with respect to the representation of FIG. 4 continue down.
  • the Einziehstempel 50 and the biasing member 26 of FIG. 4 even in a higher position than shown, so that the spring 20 can be more or less compressed by an up and down movement of the mandrel 28 and thus biased.
  • the preload force F has been increased to more than 700 N, it is gradually reduced again (see FIG. 5a ) by the mandrel 28 of FIG. 4 is moved up again.
  • FIG. 6a shows a graph illustrating a possible course of the force exerted on the spring biasing force as a function of time for a third embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 6b shows a graph illustrating a possible course for the pump pressure as a function of time for the third embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 6c shows a graph illustrating a possible course for the first pressure and the opening and closing behavior of the nozzle needle as a function of time for the in FIG. 6a shown force curve and the in FIG. 6b illustrated pressure curve
  • FIG. 6d shows the injection behavior of the unit injector unit as a function of time for which FIG. 6a shown force curve and the in FIG. 6b illustrated pressure curve.
  • the pressure which is preferably also generated externally in this case, is p 32 in FIG FIG. 6b illustrated case 750 bar.
  • a buzzing of the nozzle needle 18, that is, the nozzle needle 18 opens and closes at short intervals (see FIG. 6c ). This makes it possible to detect the desired opening pressure p 22s exclusively over the course of the first pressure p 22 .
  • the biasing force F for example, as long as continuous (see FIG.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a biasing element in the form of a sleeve or a slotted sleeve
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a biasing element in the form of a deep-drawn or flow-pressed and perforated cup
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a biasing element in the form of a conical plug.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Düsenöffnungsdruckes einer Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, wobei die Pumpe-Düse-Einheit aufweist: eine Kraftstoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel aufweist, eine Feder, die auf die Düsennadel eine Schließkraft ausübt, deren Höhe von einer auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft abhängt, und einen ersten Druckraum der mit einem ersten Druck beaufschlagt werden kann, wobei durch den ersten Druck eine Öffnungskraft auf die Düsennadel ausgeübt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere eine Pumpe-Düse-Einheit deren Düsenöffnungsdruck mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingestellt wurde, mit einer Kraftstoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel aufweist, und mit einer Feder, durch die auf die Düsennadel eine Schließkraft ausgeübt wird, deren Höhe von einer auf die Feder ausgeübten ausgewählten Vorspannkraft abhängt.
  • Derartige Pumpe-Düse-Einheiten werden insbesondere im Zusammenhang mit druckgesteuerten Einspritzsystemen verwendet. Ein wesentliches Merkmal eines druckgesteuerten Einspritzsystems besteht darin, dass die Kraftstoffeinspritzdüse öffnet, sobald eine zumindest von aktuell herrschenden Drücken beeinflusste Öffnungskraft auf die Düsennadel ausgeübt wird. Derartige druckgesteuerte Einspritzsysteme dienen der Kraftstoffdosierung, der Kraftstoffaufbereitung, der Formung des Einspritzverlaufs und einer Abdichtung der Kraftstoffzuführung gegen den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine. Mit druckgesteuerten Einspritzsystemen lässt sich der zeitliche Verlauf des Mengenstroms während der Einspritzung in vorteilhafter Weise steuern. Damit kann ein positiver Einfluss auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission des Motors genommen werden.
  • Bei den gattungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheiten ist die Kraftstoffpumpe und die Kraftstoffeinspritzdüse als integriertes Bauteil ausgebildet. Für jeden Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine wird zumindest eine Pumpe-Düse-Einheit vorgesehen, die in der Regel in den Zylinderkopf eingebaut wird. Die Kraftstoffpumpe umfasst dabei typischerweise einen in einem Kraftstoffpumpenzylinder hin und her beweglichen Kraftstoffpumpenkolben, der entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der üblicherweise einen zweiten Druckraum bildende Abschnitt des Kraftstoffpumpenzylinders ist über ein Steuerventil mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich verbindbar, wobei bei geöffnetem Steuerventil Kraftstoff von dem Kraftstoff-Niederdruckbereich in den zweiten Druckraum angesaugt und bei weiterhin geöffnetem Steuerventil von dem zweiten Druckraum in den Kraftstoff-Niederdruckbereich zurückgedrückt wird. Sobald das Steuerventil geschlossen wird, erfolgt durch den Kraftstoffpumpenkolben eine Komprimierung des in dem zweiten Druckraum befindlichen Kraftstoffs und somit ein Druckaufbau. Der zweite Druckraum steht mit einem ersten Druckraum in Verbindung, wobei ein in dem ersten Druckraum herrschender erster Druck eine Öffnungskraft auf die Düsennadel ausübt, beispielsweise auf einen eine Schulter aufweisenden Abschnitt der Düsennadel.
  • Der in dem ersten Druckraum herrschende erste Druck, bei dem die Düsennadel öffnet und eine Einspritzung stattfindet, wird als Düsenöffnungsdruck bezeichnet. Um die Funktionsanforderungen an eine Pumpe-Düse-Einheit zu erfüllen, ist es erforderlich, den Düsenöffnungsdruck einzustellen, wobei die Einstelltoleranz umso genauer sein muss, je höher die Düsenöffnungsdrücke sind. Es ist bekannt, zur Einstellung des Düsenöffnungsdrucks zumindest die die Feder aufnehmende Komponente und die Feder sowie die Kraftstoffeinspritzdüse auf einer Grundscheibe vorzumontieren und anschließend den Ist-Düsenöffnungsdruck auf einem Druckprüfstand zu messen. Aus dem gemessenen Ist-Düsenöffnungsdruck, einem vorgegebenen Soll-Düsenöffnungsdruck und der Federrate der Feder kann die erforderliche Dicke einer Einlegescheibe berechnet werden, die zur Vorspannung der Feder und damit zur Veränderung des Düsenöffnungsdrucks in die Pumpe-Düse-Einheit eingelegt wird. Zum Einlegen der Einlegescheibe muss die Pumpe-Düse-Einheit beim Stand der Technik zumindest teilweise demontiert und nach dem Einlegen der Einstellscheibe wieder zusammengesetzt werden. Anschließend ist es in vielen Fällen erforderlich, den durch das Einlegen der Einlegscheibe veränderten Düsenöffnungsdruck erneut auf dem Druckprüfstand zu überprüfen. Sollte der Soll-Düsenöffnungsdruck mit der montierten Einlegescheibe noch nicht erzielt werden, so ist es erforderlich, die Pumpe-Düse-Einheit erneut zu demontieren und eine Einlegescheibe mit einer anderen Dicke einzusetzen.
  • Das vorstehend erläuterte Verfahren ist aufgrund der erforderlichen Demontage- und Montageschritte sowie der zeitlich von diesen getrennten Messung des Ist-Düsenöffnungsdrucks sehr aufwendig und daher mit hohen Kosten verbunden.
  • Dokument US 4 607 421 A offenbart ein Verfahren zum Einstellen des Düssenöffnungsdruckes einer Einheit zum zuführen von Kraftstoff in einer Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Verfahren und die gattungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheiten derart weiterzubilden, dass ein exakter Düsenöffnungsdruck in kostengünstiger Weise sichergestellt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass es die folgenden gleichzeitig ausgeführten Schritte umfasst: Beaufschlagen des ersten Druckraums mit einem ersten Druck, und Variieren der auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft, bis eine ausgewählte Vorspannkraft erreicht ist, bei der sich die Düsennadel bei der gewünschten Höhe des ersten Druckes in die Öffnungs- beziehungsweise Schließstellung bewegt. Dabei kann neben der auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft gegebenenfalls auch der erste Druck variiert werden, wenn dies vorteilhaft ist. Weiterhin ist zu beachten, dass der erste Druck zur Einstellung des Düsenöffnungsdrucks vorzugsweise nicht über die der Pumpe-Düse-Einheit zumindest im betriebsbereiten Zustand zugeordnete Kraftstoffpumpe erzeugt wird, sondern extern. Die Bewegung der Düsennadel in die Öffnungs- beziehungsweise Schließstellung kann beispielsweise direkt und/oder über den. Verlauf des ersten Druckes detektiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den Düsenöffnungsdruck ohne (mehrfache) Demontage- und Montageschritte sehr genau einzustellen und ergibt eine stabile Pumpenfunktion.
  • Das verfahren ist so vorgesehen, dass ein Endabschnitt der Feder in einer ausgewählten Stellung arretiert wird, die der Endabschnitt der Feder einnimmt, wenn die ausgewählte Vorspannkraft auf die Feder ausgeübt wird. Die Arretierung des Endabschnitts der Feder erfolgt vorzugsweise ebenfalls voll automatisch, entweder während die ausgewählte Vorspannkraft ermittelt wird oder im Anschluss daran.
  • Das Verfahren ist ferner so vorgesehen, dass die Arretierung des Endabschnitts der Feder in der ausgewählten Stellung durch ein in die Pumpe-Düse-Einheit eingesetztes Vorspannelement erfolgt, das die ausgewählte Stellung des Endabschnitts der Feder erzwingt. Um die ausgewählte Stellung des Endabschnitts der Feder zu erzwingen, kann das Vorspannelement entweder direkt oder indirekt, beispielsweise über ein weiteres Element, auf den Endabschnitt der Feder einwirken.
  • Das Verfahren kann so vorgesehen sein, dass das Vorspannelement mit geeigneten Abmessungen vorgesehen wird, um die ausgewählte Stellung des Endabschnitts der Feder zu erzwingen. Eine Pumpe-Düse-Einheit, deren Düsenöffnungsdruck entsprechend dieser Ausführungsform eingestellt wurde, lässt sich im fertigmontierten Zustand unter Umständen nicht von einer Pumpe-Düse-Einheit unterscheiden, deren Düsenöffnungsdruck mit dem eingangs erläuterten bekannten Verfahren eingestellt wurde. Dennoch lässt sich auch diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr viel einfacher durchführen als die bekannten Verfahren, da die geeigneten Abmessungen des Vorspannelements im Gegensatz zum Stand der Technik nicht über die Federrate der Feder und so weiter berechnet werden müssen, sondern beispielsweise über eine Längenmessung oder eine hydraulische Öffnungsdruckmessung direkt ermittelt werden können, so dass eine mehrfache Demontage und Montage in jedem Fall vermieden werden kann.
  • Das Verfahren ist jedoch so vorgesehen, dass das Vorspannelement in einer ausgewählten Stellung arretiert wird, um die ausgewählte Stellung des Endabschnitts der Feder zu erzwingen. Da das Vorspannelement in diesem Fall in einer ausgewählten Stellung arretiert wird, die die ausgewählte Vorspannkraft sicherstellt, ist es bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich, Vorspannelemente mit definierten Längenklassen bereitzustellen.
  • Im vorstehend erläuterten Zusammenhang wird insbesondere bevorzugt, dass das Vorspannelement durch Reib- und/oder Formschluss in seiner ausgewählten Stellung arretiert wird. Dabei wird ein Reibschluss besonders bevorzugt, beispielsweise ein Reibschluss mit einem Reibungsbeiwert von 0,1 ÷ 0,2.
  • Das Verfahren ist jedoch so vorgesehen dass das Vorspannelement zur Erzielung des Reib- und/oder Formschlusses umgeformt wird. Eine derartige Umformung kann beispielsweise erzielt werden, indem das Vorspannelement in einen konischen Abschnitt der Federkammer gepresst wird.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass das Vorspannelement in Form einer Hülse oder einer geschlitzten Hülse ausgebildet ist.
  • Zusätzlich oder alternativ kommen Ausführungsformen in Betracht, bei denen vorgesehen ist, dass das Vorspannelement in Form eines Napfes ausgebildet ist, in dessen Boden eine Bohrung vorgesehen ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Vorspannelement in einem konischen Abschnitt der Pumpe-Düse-Einheit angeordnet und zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Variation der Vorspannkraft durch Veränderung der Stellung des Vorspannelementes erfolgt. Zu diesem Zweck kann das Vorspannelement beispielsweise mit Hilfe eines Einziehstempels solange schrittweise oder kontinuierlich in die Federkammer gepresst werden, bis sich der erwünschte Düsenöffnungsdruck ergibt. Die zum Einpressen des Vorspannelements erforderliche Kraft ist dabei vorzugsweise deutlich höher als die ausgewählte Vorspannkraft. Dies kann beispielsweise sichergestellt werden, indem eine geeignete Reibungszahl beziehungsweise ein geeigneter Reibungsbeiwert vorgesehen wird.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Variation der Vorspannkraft durch Veränderung der Stellung eines Dornes erfolgt. Bei dieser Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der zum Einpressen des Vorspannelements vorgesehene Einziehstempel eine Bohrung aufweist, durch die sich der Dorn erstreckt, wobei ein Endabschnitt des Dorns direkt oder indirekt auf den Endabschnitt der Feder einwirken kann. Bei dieser Lösung ist es möglich, die Vorspannkraft zur Ermittlung der ausgewählten Vorspannkraft zu erhöhen und anschlieβend auch wieder zu verringern. Der Dorn kann dabei beispielsweise über eine Lochscheibe auf den Endabschnitt der Feder einwirken. Das Vorspannelement wird durch den Einziehstempel vorzugsweise erst dann in seine endgültige ausgewählte Stellung gebracht, wenn die ausgewählte Vorspannkraft ermittelt ist.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe-Düse-Einheit baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Höhe der ausgewählten Vorspannkraft von einer ausgewählten Stellung eines Vorspannelementes abhängt, in der das Vorspannelement in der Pumpe-Düse-Einheit arretiert ist. Die erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheiten unterscheiden sich von den bekannten Pumpe-Düse-Einheiten dadurch, dass die Höhe der ausgewählten Vorspannkraft nicht über ein Vorspannelement mit definierten Abmessungen, beispielsweise eine Einlegescheibe mit definierter Dicke, sondern über die Stellung beziehungsweise Position des Vorspannelements in der Pumpe-Düse-Einheit festgelegt wird. Derartige Pumpe-Düse-Einheiten lassen sich kostengünstiger herstellen als die bekannten Pumpe-Düse-Einheiten, da die Einstellung des Düsenöffnungsdruckes über die Stellung des Vorspannelementes kostengünstig durchgeführt werden kann, beispielsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Bei der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass das Vorspannelement eine ausgewählte Stellung eines Endabschnitts der Feder erzwingt.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit ist weiterhin vorgesehen, dass das Vorspannelement durch Reib- und/oder Formschluss in seiner ausgewählten Stellung arretiert ist.
  • In diesem Zusammenhang kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Vorspannelement zur Erzielung des Reib- und/oder Formschlusses umgeformt ist.
  • Ähnlich wie das erfindungsgemäße Verfahren umfasst auch die erfindungsgemäße Pumpe-Düse-Einheit Ausführungsformen, bei denen vorgesehen ist, dass das Vorspannelement in Form einer Hülse oder einer geschlitzten Hülse ausgebildet ist.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Vorspannelement in Form eines Napfes ausgebildet ist, in dessen Boden eine Bohrung vorgesehen ist.
  • Auch bei der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit kann vorgesehen sein, dass das Vorspannelement zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
  • Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Vorspannelement in einem konischen Abschnitt der Pumpe-Düse-Einheit angeordnet ist.
  • Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass der Düsenöffnungsdruck sehr genau und kostengünstig eingestellt werden kann, wenn die Vorspannkraft der Feder bei mit Druck beaufschlagtem ersten Druckraum solange variiert wird, bis das gewünschte Einspritzverhalten erzielt ist.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung, die das Einstellen des Düsenöffnungsdrucks gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
    Figur 3a
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf der auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft in Abhängigkeit von der Zeit für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
    Figur 3b
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den Pumpendruck in Abhängigkeit von der Zeit für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
    Figur 3c
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den ersten Druck sowie das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulicht, für den in Figur 3a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 3b dargestellten Druckverlauf;
    Figur 3d
    das Einspritzverhalten der Pumpe-Düse-Einheit in Abhängigkeit von der Zeit, für den in Figur 3a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 3b dargestellten Druckverlauf;
    Figur 4
    eine schematische Darstellung, die das Einstellen des Düsenöffnungsdrucks gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
    Figur 5a
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf der auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft in Abhängigkeit von der Zeit für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
    Figur 5b
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den Pumpendruck in Abhängigkeit von der Zeit für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
    Figur 5c
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den ersten Druck sowie das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulicht, für den in Figur 5a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 5b dargestellten Druckverlauf;
    Figur 5d
    das Einspritzverhalten der Pumpe-Düse-Einheit in Abhängigkeit von der Zeit, für den in Figur 5a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 5b dargestellten Druckverlauf;
    Figur 6a
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf der auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft in Abhängigkeit von der Zeit für eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
    Figur 6b
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den Pumpendruck in Abhängigkeit von der Zeit für die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;
    Figur 6c
    einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den ersten Druck- sowie das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulicht, für den in Figur 6a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 6b dargestellten Druckverlauf;
    Figur 6d
    das Einspritzverhalten der Pumpe-Düse-Einheit in Abhängigkeit von der Zeit, für den in Figur 6a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 6b dargestellten Druckverlauf;
    Figur 7
    eine schematische Darstellung eines Vorspannelementes in Form einer Hülse oder einer geschlitzten Hülse;
    Figur 8
    eine schematische Darstellung eines Vorspannelementes in Form eines tiefgezogenen oder fliessgepressten und gelochten Napfes; und
    Figur 9
    eine schematische Darstellung eines Vorspannelementes in Form eines konischen Stopfens.
  • Figur 1 zeigt eine schematisch dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Einheit. Die dargestellte Pumpe-Düse-Einheit 10 zum Zuführen von Kraftstoff 12 in einen Verbrennungsraum 14 einer Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffpumpe 32-40 auf. Dabei ist ein Kraftstoffpumpenkolben 36 in einem Kraftstoffpumpenzylinder 34 hin und her bewegbar. Der Kraftstoffpumpenkolben 36 wird direkt oder indirekt über eine nicht dargestellte Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Der Kompressionsraum des Kraftstoffpumpenzylinders 34 bildet einen zweiten Druckraum 32. Der zweite Druckraum 32 ist über eine Kraftstoffleitung 38 mit einem an sich bekannten piezoelektrisch betriebenen Steuerventil 40 verbunden. Das Steuerventil 40 dient dazu, die Kraftstoffleitung 38 entweder zu verschließen oder mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich 42 zu verbinden, aus dem Kraftstoff 12 angesaugt werden kann. In seiner geöffneten Ruhestellung wird bei einer bezogen auf Figur 1 nach oben gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 36 Kraftstoff 12 aus dem Kraftstoff-Niederdruckbereich 42 in den zweiten Druckraum 32 angesaugt. Sofern das Steuerventil 40 sich bei einer bezogen auf Figur 1 nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 36 noch in seiner geöffneten Ruhestellung befindet, kann vorher in den zweiten Druckraum 32 angesaugter Kraftstoff 12 wieder zurück in den Kraftstoff-Niederdruckbereich 42 gedrückt werden. Bei einer Ansteuerung des Steuerventils 40 verschließt dieses die Kraftstoffleitung 38. Dadurch wird der in den zweiten Druckraum 32 angesaugte Kraftstoff 12 bei einer nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 36 komprimiert, wodurch der zweite Druck p32 in dem zweiten Druckraum 32 erzeugt wird. Die dargestellte Pumpe-Düse-Einheit 10 umfasst weiterhin eine insgesamt mit 16 bezeichnete Kraftstoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel 18 aufweist. Der bezogen auf Figur 1 obere Endabschnitt der Düsennadel 18 weist eine Scheibe 48 und einen Führungsbolzen 56 auf, der bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform in einer Federkammer 30 geführt ist. Eine Feder 20 ist in der Federkammer 30 angeordnet und übt eine nach unten gerichtete Schließkraft auf die Scheibe 48 und den Führungsbolzen 56 und somit die Düsennadel 18 aus. Der obere Endabschnitt 24 der Feder 20 stützt sich an einem napfförmigen Vorspannelement 26 ab, das in einer ausgewählten Stellung YS in der Federkammer 30 arretiert ist. Die in Figur 1 auf den oberen Rand des Verschlusselementes 26 bezogene ausgewählte Stellung YS des Verschlusselements 26 erzwingt eine ausgewählte Stellung XS des Endabschnitts 24 der Feder 20. Über die ausgewählte Stellung YS des Verschlusselements 26 beziehungsweise die ausgewählte Stellung XS des Endabschnitts 24 der Feder 20 ist eine ausgewählte Vorspannkraft FS eingestellt, die auf die Feder 20 ausgeübt wird. Die Höhe dieser ausgewählten Vorspannkraft FS beeinflusst den Düsenöffnungsdruck, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Ein erster Druckraum 22 umgibt einen Abschnitt der Düsennadel 18, der eine Schulter 46 aufweist. Der erste Druckraum 22 kommuniziert über eine Verbindungsleitung 44 mit dem zweiten Druckraum 32. Somit übt in dem ersten Druckraum 22 unter einem ersten Druck p22 stehender Kraftstoff eine Öffnungskraft auf die Düsennadel 18 aus. Diese Öffnungskraft wirkt der von der Feder 20 auf die Scheibe 48 und den Führungsbolzen 56 ausgeübten Schließkraft entgegen. Es ist zu erkennen, dass die ausgewählte Stellung YS des Vorspannelements 26 beziehungsweise die ausgewählte Stellung XS des Endabschnitts 24 der Feder 20 die Höhe des in dem ersten Druckraum 22 erforderlichen ersten Druckes p22S definiert, der zum Öffnen der Düsennadel 18 und damit zu einem Einspritzvorgang führt. Das Verschlusselement 26 ist in der Federkammer 30 durch Reibschluss arretiert, wobei beispielsweise ein Reibungsbeiwert von 0,1 ÷ 0,2 vorgesehen sein kann. Obwohl dies in Figur 1 nicht dargestellt ist, kann das Verschlusselement 26 und/oder die Federkammer 30 zumindest abschnittsweise konisch ausgebildet sein, um die Arretierung des Verschlusselementes 26 in der Federkammer 30 zu erleichtern. Weiterhin kann, obwohl dies ebenfalls nicht dargestellt ist, auch die Federkammer 30 und/oder ein anderer Bereich der Pumpe-Düse-Einheit mit einem Druck beaufschlagt werden, um das Öffnungsverhalten der Düsennadel 18 zu beeinflussen. Beispielsweise würde ein in der Federkammer 30 herrschender Druck zusätzlich zu der durch die Feder 20 erzeugten Schließkraft eine weitere Schließkraft auf die Scheibe 48 und den Führungsbolzen 56 ausüben. Um die ausgewählte Stellung YS des Vorspannelementes 26 zu ermitteln und das Vorspannelement 26 in dieser Stellung zu arretieren, kann in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung, die das Einstellen des Düsenöffnungsdrucks gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Dabei ist in einer nur abschnittsweise dargestellten Federkammer 30 eine Feder 20 angeordnet, deren nicht dargestellter unterer Endabschnitt eine Schließkraft auf eine Düsennadel ausübt. Ein in Form eines gelochten Napfes ausgebildetes Vorspannelement 26 zwingt den oberen Endabschnitt 24 der Feder 20 in eine ausgewählte Stellung XS und übt eine ausgewählte Vorspannkraft FS auf die Feder 20 auf. Die Anordnung ist dabei derart gewählt, dass das Vorspannelement 26 durch einen Einziehstempel 50 in die Federkammer 30 gepresst werden kann, wobei die hierzu erforderliche Kraft FE deutlich höher als die ausgewählte Vorspannkraft FS ist. Anders ausgedrückt ist das Vorspannelement 26 bezogen auf die ausgewählte Vorspannkraft Fs reibschlüssig in der Federkammer 30 arretiert, kann jedoch durch eine deutlich höhere über den Einziehstempel 50 ausgeübte Kraft FE weiter in die Federkammer 30 hineingedrückt werden. Das Vorspannelement 26 wird dabei bezogen auf die Darstellung von Figur 2 so weit nach unten in die Federkammer 30 gedrückt beziehungsweise gepresst, bis es eine ausgewählte Stellung YS einnimmt, in der der Endabschnitt 24 der Feder 20 in einer ausgewählten Stellung XS festgelegt ist, in der die ausgewählte Vorspannkraft FS auf die Feder 20 ausgeübt wird. Die Einstellung der ausgewählten Vorspannkraft FS wird nachfolgend anhand der Figuren 3a bis 3d näher erläutert.
  • Figur 3a zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf der auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft in Abhängigkeit von der Zeit für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, Figur 3b zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den Pumpendruck in Abhängigkeit von der Zeit für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, Figur 3c zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den Düsenraumdruck beziehungsweise den ersten Druck sowie das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulicht, für den in Figur 3a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 3b dargestellten Druckverlauf, und Figur 3d zeigt das Einspritzverhalten der Pumpe-Düse-Einheit in Abhängigkeit von der Zeit, für den in Figur 3a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 3b dargestellten Druckverlauf. Figur 3b ist zu entnehmen, dass das System während des Einstellvorgangs mit einem konstanten zweiten Druck p32 von im dargestellten Fall 700 bar beaufschlagt wird. Der zweite Druck p32 wird zur Einstellung des Düsenöffnungsdrucks nicht durch die Kraftstoffpumpe 32 bis 42 (siehe Figur 1) erzeugt, sondern extern. Der Darstellung von Figur 3a ist zu entnehmen, dass die auf die Feder 20 ausgeübte Vorspannkraft schrittweise erhöht wird. Bezogen auf die Darstellung von Figur 2 erfolgt die Erhöhung der Vorspannkraft F indem der Einziehstempel 50 schrittweise weiter nach unten bewegt wird, so dass die Feder 20 über das Vorspannelement 26 schrittweise weiter vorgespannt wird. Figur 3c veranschaulicht den Verlauf des ersten Druckes p22 innerhalb des ersten Druckraums 22 (siehe Figur 1). Weiterhin ist Figur 3c das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel zu entnehmen, wobei der erste Druck p22, bei dem die Düsennadel jeweils öffnet, ebenso mit einer steigenden Vorspannkraft zunimmt, wie der erste Druck p22, bei dem die Düsennadel wieder schließt. Die Zeitspanne zwischen einem jeweiligen Öffnen und Schließen der Düsennadel 18 definiert jeweils die Dauer einer Einspritzung, wie dies Figur 3d zu entnehmen ist. Die Vorspannkraft F wird solange schrittweise erhöht, bis die Düsennadel 20 bei einem ausgewählten ersten (Öffnungs-) Druck p22S öffnet. Die zu diesem Zeitpunkt auf die Feder 20 ausgeübte Vorspannkraft F entspricht der ausgewählten Vorspannkraft FS. Sobald diese ausgewählte Vorspannkraft FS erreicht ist, kann der Einziehstempel 50 (siehe Figur 2) entfernt werden, da sich das Vorspannelement 26 in seiner ausgewählten Stellung YS befindet, in der es den Endabschnitt 24 der Feder 20 in dessen ausgewählter Stellung XS arretiert. Anstelle der in Figur 3a dargestellten schrittweisen Erhöhung der Vorspannkraft F kommt alternativ auch eine kontinuierliche Erhöhung der Vorspannkraft F in Frage.
  • Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung, die das Einstellen des Düsenöffnungsdrucks gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Auch bei dieser Ausführungsform ist in einer nur abschnittsweise dargestellten Federkammer 30 eine Feder 20 angeordnet, deren nicht dargestellter unterer Endabschnitt eine Schließkraft auf eine Düsennadel 18 ausübt. Eine Lochscheibe 54 ist zwischen einem Vorspannelement 26 und dem oberen Endabschnitt 24 der Feder 20 angeordnet. Das Vorspannelement 26 ist in Form eines gelochten Napfes ausgebildet, wobei sich ein Dorn 28 durch die Ausnehmung in dem Vorspannelement 26 erstreckt und eine Vorspannkraft F auf die Lochscheibe 54 und damit die Feder 20 ausüben kann. Der Dorn 28 erstreckt sich weiterhin durch eine in einem Einziehstempel 50 vorgesehene Bohrung 52, derart, dass der Dorn 28 unabhängig von dem Einziehstempel 50 in einer Richtung Z auf und ab bewegt werden kann. Gemäß der Darstellung von Figur 4 befindet sich das Vorspannelement 26 bereits in seiner ausgewählten Stellung YS, in der der obere Endabschnitt 24 der Feder 20 über die Lochscheibe 54 in seine ausgewählte Stellung XS gezwungen wird. Während der Ermittlung der ausgewählten Vorspannkraft FS beziehungsweise der ausgewählten Stellung XS sind das Vorspannelement 26 und der Einziehstempel 50 bezogen auf die Darstellung von Figur 4 noch weiter oben angeordnet, so dass der Dorn 28 unabhängig von dem Einziehstempel 50 und dem Vorspannelement 26 auf und ab bewegt werden kann, bis sich der Dorn 28 in einer ausgewählten Stellung ZS befindet, in der die ausgewählte Vorspannkraft FS auf die Feder 20 ausgeübt wird. Sobald der Dorn 28 seine ausgewählte Stellung ZS eingenommen hat, in der sich der Endabschnitt 24 der Feder 20 in seiner ausgewählten Stellung XS befindet, wird der Einziehstempel 50, und mit ihm das Vorspannelement 26, nach unten bewegt, indem eine Kraft FE auf den Einziehstempel 50 ausgeübt wird, die vorzugsweise deutlich höher als die ausgewählte Vorspannkraft FS sein muss, um das Vorspannelement 26 zu bewegen. Anschließend können der Dorn 28 und der Einziehstempel 50 entfernt werden, da das Vorspannelement 26 bezogen auf die Vorspannkraft FS reibschlüssig in der Federkammer 30 arretiert ist.
  • Alternativ zur Arretierung des Vorspannelementes 26 in der Federkammer 30 ist es ebenfalls möglich, beispielsweise die Strecke zu erfassen, die der Dorn 28 in die Federkammer 30 hineinbewegt wurde, bis die ausgewählte Vorspannkraft FS erreicht ist, und anschließend ein Vorspannelement mit einer definierten Länge einzulegen, das die ausgewählte Stellung XS des Endabschnitts 24 der Feder 20 sicherstellt. Die nachfolgende Erläuterung der Ermittlung und Einstellung der ausgewählten Vorspannkraft FS bezieht sich jedoch auf eine Ausführungsform der Erfindung, bei der entsprechend der Darstellung von Figur 4 ein Vorspannelement 26 verwendet wird, das in einer ausgewählten Stellung YS in der Federkammer 30 arretiert wird.
  • Figur 5a zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf der auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft in Abhängigkeit von der Zeit für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, Figur 5b zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den Pumpendruck in Abhängigkeit von der Zeit für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, Figur 5c zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den ersten Druck sowie das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulicht, für den in Figur 5a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 5b dargestellten Druckverlauf, und Figur 5d zeigt das Einspritzverhalten der Pumpe-Düse-Einheit in Abhängigkeit von der Zeit, für den in Figur 5a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 5b dargestellten Druckverlauf. Auch bei dieser Ausführungsform wird der zweite Druck p32 in dem zweiten Druckraum 32 vorzugsweise von einer externen Druckquelle zur Verfügung gestellt, um die ausgewählte Vorspannkraft FS zu ermitteln beziehungsweise den Düsenöffnungsdruck auf p22S einzustellen. Wie dies durch einen Vergleich der Figuren 5b und 5c zu erkennen ist, wird zunächst ein Setzlauf durchgeführt, währenddem die Düsennadel 18 mehrfach öffnet und schließt (siehe Figur 5c). Zu diesem Zweck wird ein zweiter Druck p32 von 500 bar an das System angelegt (siehe Figur 5b). Gleichzeitig wird über den Dorn 28 auf die Feder 20 gemäß Figur 4 eine verhältnismäßig geringe Vorspannkraft von 500 N ausgeübt. Anschließend wird sowohl der zweite Druck p32 als auch die Vorspannkraft F erhöht, wobei zur Erhöhung der Vorspannkraft F der Dorn 28 bezogen auf die Darstellung von Figur 4 weiter nach unten gefahren wird. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich der Einziehstempel 50 und das Vorspannelement 26 von Figur 4 noch in einer höheren als der dargestellten Stellung, so dass die Feder 20 durch eine Auf- und Abwärtsbewegung des Dorns 28 mehr oder weniger stark komprimiert und damit vorgespannt werden kann. Nachdem die Vorspannkraft F auf mehr als 700 N erhöht wurde, wird diese allmählich wieder verringert (siehe Figur 5a) indem der Dorn 28 von Figur 4 wieder nach oben bewegt wird. Sobald die Düsennadel 18 bei einem gewünschten Öffnungsdruck p22S in dem ersten Druckraum öffnet, ist die ausgewählte Vorspannkraft ES erreicht und die Aufwärtsbewegung des Dorns 28 wird gestoppt. Anschließend wird der Einziehstempel 50 und mit ihm das Vorspannelement 26 bezogen auf Figur 4 soweit nach unten gefahren, dass das Vorspannelement 26 in seiner ausgewählten Stellung YS arretiert wird, bezogen auf die ausgewählte Vorspannkraft FS durch Reibschluss mit der Federkammer 30. Nachdem das Vorspannelement 26 in seiner ausgewählten Stellung YS arretiert wurde, um den Endabschnitt 24 der Feder 20 in seine ausgewählte Stellung XS zu zwingen, wird sowohl der Einziehstempel 50 als auch der Dorn 28 entfernt.
  • Figur 6a zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf der auf die Feder ausgeübten Vorspannkraft in Abhängigkeit von der Zeit für eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, Figur 6b zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den Pumpendruck in Abhängigkeit von der Zeit für die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, Figur 6c zeigt einen Graph, der einen möglichen Verlauf für den ersten Druck sowie das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulicht, für den in Figur 6a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 6b dargestellten Druckverlauf, und Figur 6d zeigt das Einspritzverhalten der Pumpe-Düse-Einheit in Abhängigkeit von der Zeit, für den in Figur 6a dargestellten Kraftverlauf und den in Figur 6b dargestellten Druckverlauf. Bei der in den Figuren 6a bis 6d dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorspannkraft F entsprechend dem Verlauf von Figur 6a kontinuierlich verändert, im dargestellten Fall erhöht. Weiterhin beträgt der auch in diesem Fall vorzugsweise extern erzeugte Druck p32 im in Figur 6b dargestellten Fall 750 bar. Beispielsweise bei diesen Verhältnissen stellt sich ein Schnarren der Düsennadel 18 ein, das heißt die Düsennadel 18 öffnet und schließt in kurzen Abständen (siehe Figur 6c). Dies ermöglicht es, den gewünschten Öffnungsdruck p22s ausschließlich über den Verlauf des ersten Druckes p22 zu detektieren. Zu diesem Zweck kann die Vorspannkraft F beispielsweise solange kontinuierlich (siehe Figur 6a) oder in kleinen Schritten erhöht werden, bis der gewünschte Öffnungsdruck p22s von im dargestellten Fall 700 bar das erste mal erreicht wird (siehe Figur 6c). Diese Vorgehensweise kann gegebenenfalls sowohl mit der ersten Ausführungsform gemäß Figur 2 als auch mit der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 4 kombiniert werden.
  • Bei allen Ausführungsformen, bei denen das Vorspannelement 26 durch Reibschluss arretiert wird, wird bevorzugt, dass für die zur Bewegung des Vorspannelements 26 erforderliche Kraft FE gilt FE≥ 10 * Fs, wobei Fs die einzustellende ausgewählte Vorspannkraft ist.
  • Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Vorspannelementes in Form einer Hülse oder eine geschlitzten Hülse, Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Vorspannelementes in Form eines tiefgezogenen oder fliessgepressten und gelochten Napfes und Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Vorspannelementes in Form eines konischen Stopfens. Obwohl dies nicht in jedem Fall erforderlich ist, weisen alle dargestellten Ausführungsformen des Vorspannelements 26 einen Durchbruch auf. Ein derartiger Durchbruch kann beispielsweise erforderlich sein, wenn auch die Federkammer 30 von oben mit unter Druck stehendem Kraftstoff befüllt wird, um eine weitere Schließkraft auf die Düsennadel 18 auszuüben.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Einstellen des Düsenöffnungsdruckes einer Pumpe-Düse-Einheit (10) zum Zuführen von Kraftstoff (12) in einen Verbrennungsraum (14) einer Brennkraftmaschine, wobei die Pumpe-Düse-Einheit (10) aufweist:
    - eine Kraftstoffeinspritzdüse (16), die eine zwischen einer Schließstellung und einer öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel (18) aufweist,
    - eine Feder (20), die auf die Düsennadel (18) eine Schließkraft ausübt, deren Höhe von einer auf die Feder (20) ausgeübten Vorspannkraft (F) abhängt, und
    - einen ersten Druckraum (22) der mit einem ersten Druck (p22) beaufschlagt werden kann, wobei durch den ersten Druck (p22) eine Öffnungskraft auf die Düsennadel (18) ausgeübt wird,
    wobei folgende Schritte gleichzeitig ausgeführt werden:
    - Beaufschlagen des ersten Druckraums (22) mit einem ersten Druck (p22), und
    - Variieren der auf die Feder (20) ausgeübten Vorspannkraft (F), bis eine ausgewählte Vorspannkraft (Fs) erreicht ist, bei der sich die Düsennadel (20) bei der gewünschten Höhe des ersten Druckes (p22) in die Öffnungs- beziehungsweise Schließstellung bewegt, wobei die Arretierung des Endabschnitts (24) der Feder (20) in der ausgewählten Stellung (XS) durch ein in die Pumpe-Düse-Einheit (10) eingesetztes Vorspannelement (26) erfolgt, das die ausgewählte Stellung (XS) des Endabschnitts (24) der Feder (20) erzwingt, wobei das Vorspannelement (26) in einer ausgewählten Stellung (YS) arretiert wird, um die ausgewählte Stellung (XS) des Endabschnitts (24) der Feder (20) zu erzwingen, wobei das Vorspannelement (26) durch Reibschluss in seiner ausgewählten Stellung (YS) arretiert wird;
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) als konischer Stopfen ausgebildet ist und, dass das Vorspannelement (26) in einem konischen Abschnitt der Pumpe-Düse-Einheit (10) angeordnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Endabschnitt (24) der Feder (20) in einer ausgewählten Stellung (XS) arretiert wird, die der Endabschnitt (24) der Feder (20) einnimmt, wenn die ausgewählte Vorspannkraft (FS) auf die Feder (20) ausgeübt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) mit geeigneten Abmessungen vorgesehen wird, um die ausgewählte Stellung (XS) des Endabschnitts (24) der Feder (20) zu erzwingen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) durch Formschluss in seiner ausgewählten Stellung (YS) arretiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) zur Erzielung des Reib- und/oder Formschlusses umgeformt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) in Form einer Hülse oder einer geschlitzten Hülse ausgebildet ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) in Form eines Napfes ausgebildet ist, in dessen Boden eine Bohrung vorgesehen ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Variation der Vorspannkraft (F) durch Veränderung der Stellung (Y) des Vorspannelementes (26) erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Variation der Vorspannkraft (F) durch Veränderung der Stellung eines Dornes (28) erfolgt.
  10. Pumpe-Düse-Einheit (10) zum Zuführen von Kraftstoff (12) in einen Verbrennungsraum (14) einer Brennkraftmaschine, deren Düsenöffnungsdruck mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingestellt wurde, mit
    - einer Kraftstoffeinspritzdüse (16), die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel (18) aufweist, und
    - einer Feder (20), durch die auf die Düsennadel (18) eine Schließkraft ausgeübt wird, deren Höhe von einer auf die Feder (20) ausgeübten ausgewählten Vorspannkraft (FS) abhängt,
    wobei die Höhe der ausgewählten Vorspannkraft (FS) von einer ausgewählten Stellung (YS) eines Vorspannelementes (26) abhängt, in der das Vorspannelement (26) in der Pumpe-Düse-Einheit (10) arretiert ist, wobei das Vorspannelement (26) eine ausgewählte Stellung (XS) eines Endabschnitts (24) der Feder (20) erzwingt, wobei das Vorspannelement (26) durch Reibschluss in seiner ausgewählten Stellung (YS) arretiert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) als konischer Stopfen ausgebildet ist, und dass das Vorspannelement (26) in einem konischen Abschnitt der Pumpe-Düse-Einheit (10) angeordnet ist.
  11. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) zur Erzielung des Reib- und/oder eines Formschlusses umgeformt ist.
  12. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) in Form einer Hülse oder einer geschlitzten Hülse ausgebildet ist.
  13. Pumpe-Düse-Einheit (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Vorspannelement (26) in Form eines Napfes ausgebildet ist, in dessen Boden eine Bohrung vorgesehen ist.
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