DE10201529A1

DE10201529A1 - Pumpe-Düse-Element für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10201529A1
Application number: DE2002101529
Authority: DE
Inventors: Ulrich Doerges
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pumpe-Düse-Element für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum mit einer Düsennadel (10), einem Dämpfungskolben (16), welcher auf der Düsennadel (10) angeordnet ist, einer Dämpfungsplatte (18), welche einen Abschnitt des Dämpfungskolbens (16) umgibt, sowie einer Anschlagscheibe (20), welche zwischen Düsennadel (10) und Dämpfungsplatte (18) angeordnet ist und mit einem Abschnitt des Dämpfungskolbens (16) einen Ringraum (229 um diesen ausbildet, wobei der Dämpfungskolben (16) und die Dämpfungsplatte (18) jeweils eine Steuerkante (24) aufweisen, welche zusammenwirkend wahlweise den Ringraum (22) gegen einen Düsenfederraum (14) verschließen, wobei die Steuerkanten (24) im Querschnitt zwei in einem vorbestimmten Winkel zueinander stehende Seiten (28, 30) aufweisen. Hierbei ist im Querschnitt der Steuerkante (24) des Dämpfungskolbens (16) und/oder der Dämpfungsplatte (18) ein die Seiten (28, 30) der jeweiligen Steuerkante (24) verbindendes, den Winkel überbrückendes und der jeweiligen anderen Steuerkante (24) der Dämpfungsplatte (18) bzw. des Dämpfungskolbens (16) als Außenkontur der Steuerkante (24) zugewandtes Profil (32) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pumpe-Düse-Element für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum mit einer Düsennadel, einem Dämpfungskolben, welcher auf der Düsennadel angeordnet ist, einer Dämpfungsplatte, welche einen Abschnitt des Dämpfungskolbens umgibt, sowie einer Anschlagscheibe, welche zwischen Düsennadel und Dämpfungsplatte angeordnet ist und mit einem Abschnitt des Dämpfungskolbens einen Ringraum um diesen ausbildet, wobei der Dämpfungskolben und die Dämpfungsplatte jeweils eine Steuerkante aufweisen, welche zusammenwirkend wahlweise den Ringraum gegen einen Düsenfederraum verschließen, wobei die Steuerkanten im Querschnitt zwei in einem vorbestimmten Winkel zueinander stehende Seiten aufweisen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach dem Pumpe-Düse-System mit Magnetventilsteuerung ist beispielsweise aus der DE 39 23 271 A1 oder der DE 35 36 828 A1 bekannt. Eine derartige Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfaßt einen Ansaugkanal und einen Hochdruckkanal, welcher über ein Steuerventil mit einer Kraftstoffeinspritzdüse verbunden ist. Das Ventilglied des Steuerventils ist von einer elektromagnetischen Stellvorrichtung betätigbar, wobei das Ventilglied in einer ersten Stellung den Hochdruckkanal mit einem druckentlastenden Abströmkanal verbindet und in einer zweiten Stellung die Verbindung zum Abströmkanal sperrt. Die Stellung des Ventilgliedes ist vom Ausgangssignal einer elektrischen Steuereinrichtung bestimmt. Ein Pumpenkolben wird über eine entsprechende Einspritznocke einer Nockenwelle mittels Rollenschlepphebel oder ähnlichem betätigt. An einer Düsennadel ist eine Dämpfungseinheit mit Steuerkante vorgesehen, welche eine Hubbewegung der Düsennadel dämpft und so eine Voreinspritzung von Kraftstoff steuert. Bei herkömmlichen Pumpe-Düse-Systemen ist diese Steuerkante rechtwinklig ausgebildet, so daß sich ein harter hydraulischer Anschlag ergibt. Nachteilig ist hierbei, daß die Dämpfung der Hubbewegung der Düsennadel bei unterschiedlichen Drehzahlen jeweils nicht die für diese Drehzahl optimale Charakteristik aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pumpe-Düse-Element der obengenannten Art bzgl. der Charakteristik der Voreinspritzung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Pumpe-Düse-Element der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Querschnitt der Steuerkante des Dämpfungskolbens und/oder der Dämpfungsplatte ein die Seiten der jeweiligen Steuerkante verbindendes, den Winkel überbrückendes und der jeweiligen anderen Steuerkante der Dämpfungsplatte bzw. des Dämpfungskolbens als Außenkontur der Steuerkante zugewandtes Profil vorgesehen ist.

Dies hat den Vorteil, daß eine über die Drehzahl der Brennkraftmaschine veränderliche Ventileinspritzcharakteristik erzielt wird.

Beispielsweise ist eine Außenkante des Profils im Querschnitt als stetig differenzierbare Funktion ausgebildet.

Dadurch, daß das Profil derart ausgebildet ist, daß eine schnelle Hubbewegung der Düsennadel zu einer verstärkten Dämpfung der Hubbewegung der Düsennadel durch im Ringraum eingeschlossenen Kraftstoff und eine langsame Hubbewegung der Düsennadel zu einer verringerten Dämpfung der Hubbewegung der Düsennadel durch im Ringraum eingeschlossenen Kraftstoff führt, ergibt sich bei hohen Drehzahlen eine starke Dämpfung mit entsprechend gewünschter verringerter Voreinspritzung von Kraftstoff. Bei niedrigen Drehzahlen hingegen ergibt sich eine niedrige Dämpfung mit entsprechend gewünschter höherer Voreinspritzung von Kraftstoff.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Profil sich konisch verjüngend oder abgerundet ausgebildet.

Zum Herstellen gewünschter Schließcharakteristiken ist das Profil an der Steuerkante nur teilweise umlaufend ausgebildet.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pumpe-Düse-Elementes in Schnittansicht,
Fig. 2 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Steuerkante für ein Pumpe-Düse-Element gemäß Fig. 1 in schematischer Schnittansicht und
Fig. 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Steuerkante für ein Pumpe-Düse-Element gemäß Fig. 1 in schematischer Schnittansicht.
Fig. 1 veranschaulicht den konstruktiven Aufbau eines Pumpe-Düse-Elementes für eine Brennkraftmaschine. Eine Düsennadel 10 wird von einer Düsennadelfeder 12 in Schließrichtung mit Kraft beaufschlagt. An einem der Düsennadel 10 abgewandten Ende der Düsennadelfeder 12 ist ein nicht dargestellter Ausweichkolben angeordnet, welcher einen zwischen Ausweichkolben und Düsennadel 10 ausgebildeten Federraum 14 begrenzt. Der Ausweichkolben ist in einem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzdüse derart axial beweglich gelagert, daß er eine Vorspannung der Düsennadelfeder 12 und damit eine auf die Düsennadel 10 einwirkende Schließkraft variiert. In bekannter Weise realisiert die Anordnung des Ausweichkolbens einen Einspritzverlauf mit Vor- und Haupteinspritzung.
Auf der Düsennadel 10 ist eine Dämpfungseinheit mit einem Dämpfungskolben 16 und einer Dämpfungsplatte 18 angeordnet. Zusätzlich ist eine Anschlagscheibe 20 vorgesehen. Die Anschlagscheibe 20 bildet zusammen mit einem Abschnitt des Dämpfungskolbens 16 einen Ringraum 22 aus. Der Dämpfungskolben 16 ist in dem Abschnitt, welcher durch die Dämpfungsplatte 18 hindurch verläuft, derart ausgebildet, daß eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Ringraum 22 und dem Federraum 14 hergestellt ist. Hierzu ist der Dämpfungskolben 16 in diesem Abschnitt beispielsweise als sogen. Dreiflach ausgebildet. Der Dämpfungskolben 16 weist eine Steuerkante 24 auf, welche mit einer entsprechenden Steuerkante der Dämpfungsplatte 18 zusammen wirkt und bei entsprechender Stellung der Düsennadel 10 den Ringraum 22 vom Federraum 14 abtrennt.
Während einer Voreinspritzung bewegt sich die Düsennadel 10 in Pfeilrichtung 26 und öffnet das Einspritzventil. Mit zunehmendem Hub kommt die Steuerkante 24 in den Bereich der Dämpfungsplatte 18 und verschließt den Ringraum 22. Bei einer weiteren Hubbewegung der Düsennadel 10 in Pfeilrichtung 26 muß der im Ringraum 22eingeschlossene Kraftstoff komprimiert werden, wodurch sich eine Dämpfung der Hubbewegung ergibt.
Die Steuerkante 24 weist, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, im Schnitt zwei Seiten 28, 30 auf, die in dieser Ausführungsform rechtwinklig zueinander stehen. Erfindungsgemäß ist zusätzlich ein Profil 32 vorgesehen, welches die Seiten 28, 30 derart miteinander verbindet, daß der rechte Winkel überbrückt ist. Somit bestimmt dieses Profil 32 eine von einem rechten Winkel abweichende Form der Steuerkante, mit entsprechend unterschiedlicher Charakteristik der Voreinspritzung. Das Profil 32 ist dabei im Schnitt wie eine stetig differenzierbare Funktion derart ausgebildet, daß sich eine von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Dämpfungswirkung ergibt. Bei hoher Drehzahl und entsprechend schneller Hubbewegung des Düsennadel ergibt sich aufgrund strömungsmechanischer Prozesse eine erhöhte Dämpfungs- bzw. Drosselwirkung, die zu einer verringerten, voreingespritzten Kraftstoffmenge führt. Bei niedriger Drehzahl dagegen ergibt sich durch strömungsmechanische Prozesse eine verringerte Dämpfungs- bzw. Drosselwirkung, was zu einer erhöhten voreingespritzten Kraftstoffmenge führt. Man erzielt also ohne Veränderung der Ansteuercharakteristik des Pumpe-Düse-Elementes eine mit der Drehzahl variierende Drosselwirkung der Hubbewegung der Düsennadel und damit eine mit der Drehzahl variierende Voreinspritzung.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist durch das Profil 32 anstatt einer rechtwinkligen eine abgerundete Steuerkante mit entsprechender drehzahlabhängiger Drosselcharakteristik ausgebildet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist durch das Profil 32 anstatt einer rechtwinkligen eine sich konisch verjüngende Steuerkante mit entsprechender drehzahlabhängiger Drosselcharakteristik ausgebildet. Das Profil 32 ist bevorzugt materialeinheitlich mit der Düsennadel bzw. dem Dämpfungskolben 16 ausgebildet.
Die vorangegangene Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausbildung der Steuerkante 24 des Dämpfungskolbens 16 gilt analog auch für die Steuerkante der Dämpfungsplatte 18, wobei das Profil 32 nur an der Steuerkante 24 des Dämpfungskolbens 16, nur an der Steuerkante der Dämpfungsplatte 18 oder an beiden Steuerkanten, d. h. an der Steuerkante 24 des Dämpfungskolbens 16 und an der Steuerkante der Dämpfungsplatte 18 ausgebildet sein kann. BEZUGSZEICHENLISTE 10 Düsennadel
12 Düsennadelfeder
14 Federraum
16 Dämpfungskolben
18 Dämpfungsplatte
20 Anschlagscheibe
22 Ringraum
24 Steuerkante
26 Pfeilrichtung
28 Seite der Steuerkante
30 Seite der Steuerkante
32 Profil

Claims

1. Pumpe-Düse-Element für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum mit einer Düsennadel (10), einem Dämpfungskolben (16), welcher auf der Düsennadel (10) angeordnet ist, einer Dämpfungsplatte (18), welche einen Abschnitt des Dämpfungskolbens (16) umgibt, sowie einer Anschlagscheibe (20), welche zwischen Düsennadel (10) und Dämpfungsplatte (18) angeordnet ist und mit einem Abschnitt des Dämpfungskolbens (16) einen Ringraum (22) um diesen ausbildet, wobei der Dämpfungskolben (16) und die Dämpfungsplatte (18) jeweils eine Steuerkante (24) aufweisen, welche zusammenwirkend wahlweise den Ringraum (22) gegen einen Düsenfederraum (14) verschließen, wobei die Steuerkanten (24) im Querschnitt zwei in einem vorbestimmten Winkel zueinander stehende Seiten (28, 30) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß im Querschnitt der Steuerkante (24) des Dämpfungskolbens (16) und/oder der Dämpfungsplatte (18) ein die Seiten (28, 30) der jeweiligen Steuerkante (24) verbindendes, den Winkel überbrückendes und der jeweiligen anderen Steuerkante (24) der Dämpfungsplatte (18) bzw. des Dämpfungskolbens (16) als Außenkontur der Steuerkante (24) zugewandtes Profil (32) vorgesehen ist.

2. Pumpe-Düse-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenkante des Profils (32) im Querschnitt als stetig differenzierbare Funktion ausgebildet ist.

3. Pumpe-Düse-Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (32) derart ausgebildet ist, daß eine schnelle Hubbewegung der Düsennadel (10) zu einer verstärkten Dämpfung der Hubbewegung der Düsennadel (10) durch im Ringraum (22) eingeschlossenen Kraftstoff und eine langsame Hubbewegung der Düsennadel (10) zu einer verringerten Dämpfung der Hubbewegung der Düsennadel (10) durch im Ringraum (22) eingeschlossenen Kraftstoff führt.

4. Pumpe-Düse-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (32) sich konisch verjüngend ausgebildet ist.

5. Pumpe-Düse-Element nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (32) abgerundet ausgebildet ist.

6. Pumpe-Düse-Element nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (32) an der Steuerkante (24) nur teilweise umlaufend ausgebildet ist.