DE102006017301B4

DE102006017301B4 - Pumpe

Info

Publication number: DE102006017301B4
Application number: DE200610017301
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bloching; Ümit Dilalan; Mario Köhler; Stephan Dr. Notzon
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2026-04-13
Also published as: WO2007116058A1; DE102006017301A1

Abstract

Zweikolbenpumpe (P) insbesondere Kurbeltriebpumpe zur Kraftstoffeinspritzung,
a) mit Zweikolben-Zylindereinheiten (A, B), deren Kreuzköpfe (K_A, K_B) über einer längs einer Achse (X) rotierende Kurbelwelle (W) antreibbar sind,
b) wobei die Zylinder (Z_A, Z_B) – ausgehend von der Achse (X) – unter einem Winkel (φ) zueinander angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
c) dass der Winkel (φ) > 90° und < 180° ist,
d) dass die Kröpfungen der Kurbelwelle (W) zum Antrieb bei den Kreuzköpfen (K_A, K_B) unter einem Winkel von (180° + φ) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Kurbeltriebpumpe zur Kraftstoffeinspritzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Pumpen sind für die Förderung von Flüssigkeiten unter hohem Druck bekannt, beispielsweise aus der Hochdruckwasserstrahltechnik. Aus der Kraftstoffeinspritztechnik sind Mehrkolbenpumpen bekannt, die auf dem Rollenstößelprinzip beruhen.
Die bekannten Pumpen dieser Art weisen beispielsweise Zweikolben-Zylindereinheiten auf, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Der Winkel liegt nach dem Stand der Technik entweder bei 90 oder bei 180°, so dass die entsprechenden Zylinder unter einem rechten Winkel oder einander gegenüber liegend angeordnet sind.
Die CH 23 62 86 A offenbart beispielsweise eine Kurbeltriebpumpe zur Kraftstoffeinspritzung mit zwei Kolbenzylindereinheiten, deren Kreuzköpfe über eine längs einer Achse rotierende Kurbelwelle angetrieben werden, wobei die Zylinder ausgehend von der Achse unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
Die DE 10 2005 029 481 A1 offenbart ein Pumpengetriebe mit mehreren Zylindern, wobei die Summe der von der Zylinderachse eingeschlossenen Winkel < oder = 180° ist.
Derartige Bauformen sind nachteiligerweise nicht an die individuellen Anforderungen der jeweiligen Einsatzgebiete der Pumpe ausgerichtet. Insbesondere in einem Motorraum zwingen die bekannten Anordnungen von 90° bzw. 180° zu entsprechenden konstruktiven Anpassungen an die umgebenden Bauteile und erschweren damit den Einsatz dieser Pumpen. Aufgabe der Erfin dung ist es daher, eine Pumpe anzubieten, die die vorgenannten Nachteile überwindet und grundsätzlich die Anwendung in unterschiedlichen räumlichen Umgebungen zulässt.
Die Erfindung wird gelöst durch eine Pumpe nach Anspruch 1.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die grundsätzlich flexible Wahl der Anordnung der Zylinder zueinander den Einsatz für unterschiedliche räumliche Gegebenheiten möglich macht. Dabei soll der Winkel ϕ, den die Kolben-Zylindereinheiten aus Sicht der Kurbelwellenachse miteinander einschließen, erfindungsgemäß zwischen 90° und 180° liegen. Die Gehäuseform nimmt also je nach Anordnung der Kolben-Zylindereinheiten zueinander unterschiedliche Gestalt an, so dass beispielsweise eine Pumpe mit einem Winkel von ϕ = 120° zwischen den beiden Kolben-Zylindereinheiten eine flachere Gestalt hat und beispielsweise geringeres Bauvolumen innerhalb eines Motorraums beansprucht. Grundsätzlich soll jeder Winkel ϕ zwischen 90° und 180° in Frage kommen, um die davon abhängige Pumpengestalt auf die individuellen Bedürfnisse der jeweiligen Einbausituation abzustimmen.
Bekanntermaßen erzeugen Zweikolbenpumpen aufgrund ihrer Verdrängungskinematik unerwünschte Pulsationen in dem komprimierten Medium. Um diese Pulsationen minimal zu halten ist erfindungsgemäß vorgesehen, die beiden Kreuzköpfe unter einem Phasenversatz von β = 180° anzutreiben. Um dabei den erfindungsgemäßen Winkel ϕ zwischen den beiden Kolben-Zylindereinrichtungen zu kompensieren, müssen die Kurbelwellenkröpfungen, mit denen die einzelnen Kreuzköpfe angetrieben werden, unter Berücksichtigung dieser beiden Winkel ϕ und β auf der Kurbelwelle angeordnet sein. Der gewünschte Phasenversatz von β = 180° bei einem Umlauf der Kurbelwelle wird bei einem Anordnungswinkel von ϕ < 180° dadurch erreicht, dass die Kurbelwellenkröpfungen um den Winkel 180° + φ gegeneinander verdreht an der Kurbelwelle angeordnet sind. Trotz Anordnungswinkel von 90° < φ < 180° wird dadurch erfindungsgemäß sichergestellt, dass die beiden Kreuzköpfe unter einem Phasenversatz von jeweils 180° zueinander betrieben werden, um so die Pulsation in den Hochdruckbereichen des geförderten Mediums bestmöglich zu verringern.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe anhand eines Figurenbeispiels erläutert. Dabei zeigt
1 eine schematische Seitenansicht einer teilweise geschnittenen Pumpe,
2 eine Teilansicht einer Kolbenzylindereinheit mit Plunger,
3 eine schematische Darstellung der Kurbelwellenkröpfungen bzw. Exzenter, und
4 ein Schaubild für den Phasenwinkel β.
Die Pumpe P nach 1 umfasst dabei zwei unter einem Winkel φ zueinander angeordnete Kolbenzylindereinheiten A und B. Die jeweiligen Kreuzköpfe K_A und K_B werden über eine Kurbelwelle W, die um ihre Achse X rotiert, in den jeweils zugehörigen Zylindern Z_A bzw. Z_B auf und ab bewegt.
Wie in 2 anhand einer Seitenansicht einer Kolbenzylindereinheiten zu sehen ist, stützt sich an jedem Kreuzkopf K ein Hochdruckplunger L ab, der den Kraftstoff auf den benötigten Betriebsdruck (bspw. 2000 bar) komprimiert. Der Winkel φ liegt dabei zwischen 90° und 180°.
Gemäß 3 sind an den Kröpfungen der Kurbelwelle W Exzenter E_A und E_B angeordnet, um die Kreuzköpfe zu betreiben. Damit diese unter dem gewünschten Phasenversatz von 180° zueinander betätigt werden, sind die entsprechenden Kröpfungen so auf der Kurbelwelle W angeordnet, dass sie zwischen sich einen Winkel von (180° + φ) einschließen. Dadurch wird unabhängig von dem gewählten Winkel φ zwischen den beiden Kolben-Zylindereinheiten A und B die möglichst pulsationsarme Förderung des gepumpten Mediums sichergestellt.
4 zeigt die resultierende Förderstrompulsation bei einer derartig gewählten Anordnung. Zu erkennen ist dabei auf der Abszisse das Schaubild der Kurbelwinkel, mit dem die Welle W rotiert. Unter Berücksichtigung des Anordnungswinkels φ erfolgt die Betätigung der beiden Kreuzköpfe K_A und K_B bzw. deren Plunger dabei mit einem Phasenversatz von β = 180. Entsprechend erfolgen die auf der Ordinate liegenden Förderströme ohne gegenseitige Überschneidungen bzw. Überlagerungen und reduzieren damit die Förderstrompulsation bestmöglich.

Claims

Zweikolbenpumpe (P) insbesondere Kurbeltriebpumpe zur Kraftstoffeinspritzung, a) mit Zweikolben-Zylindereinheiten (A, B), deren Kreuzköpfe (K_A, K_B) über einer längs einer Achse (X) rotierende Kurbelwelle (W) antreibbar sind, b) wobei die Zylinder (Z_A, Z_B) – ausgehend von der Achse (X) – unter einem Winkel (φ) zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, c) dass der Winkel (φ) > 90° und < 180° ist, d) dass die Kröpfungen der Kurbelwelle (W) zum Antrieb bei den Kreuzköpfen (K_A, K_B) unter einem Winkel von (180° + φ) angeordnet sind.