DE102007029967A1 - Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung zum Betrieb einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, die über einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird - Google Patents

Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung zum Betrieb einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, die über einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung zum Betrieb einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck- und einem Hochdruckkreislauf verbunden und in einen Zylinderkopf (1) der Brennkraftmaschine integriert, wobei ein Pumpenkolben (4) über eine polygone Ausbildung (3) einer im Zylinderkopf (1) gelagerten Ventilnockenwelle (2) betreibbar ist, wobei ferner eine Förderpumpe (5) zur Förderung des Kraftstoffs aus einem Kraftstofftank in den Zylinderkopf (1) koaxial zur Nockenwelle (2) integriert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung zum Betrieb einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck- und einem Hochdruckkreislauf verbunden und in einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine integriert, wobei ein Pumpenkolben über eine polygone Ausbildung einer im Zylinderkopf gelagerten Ventilnockenwelle betreibbar ist.
  • Hochdruckkraftstoffpumpen werden verwendet, um den zum Betrieb einer selbstzündenden Brennkraftmaschine nötigen Kraftstoff für eine optimale Verbrennungscharakteristik auf Hochdruck zu verdichten. Bei Common-Rail-Einspritzsystemen beträgt der Einspritzdruck des Kraftstoffs heutzutage bis zu 2000 bar. Ein derartig hoher Einspritzdruck ist aufgrund einer optimalen Zerstäubung des Kraftstoffs und damit einer optimalen Gemischaufbereitung wünschenswert.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 195 15 191 A1 ist eine derartige Anordnung einer Hochdruckkraftstoffpumpe bekannt. Diese Hochdruckkraftstoffpumpe wird an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt und über eine polygone Ausbildung der Ventilnockenwelle des Ventiltriebes betrieben, wobei ein Pumpenkolben durch die polygone Ausbildung translatorisch bewegt wird. Die Pumpe ist zudem mit einem Niederdruckkreislauf und einem Kraftstofftank, sowie einem Hochdruckkreislauf und einem Hochdruckspeicher verbunden. Der Niederdruckkreislauf wird über eine Förderpumpe mit auf Niederdruck verdichteten Kraftstoff, angesaugt aus dem Kraftstofftank, versorgt. Durch eine translatorische Bewegung des Pumpenkolbens wird der Kraftstoff auf Hochdruck verdichtet und zum Hochdruckspeicher gefördert.
  • Nachteilhaft an einer derartigen Anordnung ist, dass die Förderpumpe als ein zusätzliches Bauteil mit eigenem Gehäuse platziert werden muss und der damit verbundene Herstellungsaufwand. Denn aufgrund des unter Niederdruck zu fördernden Kraftstoffs muss die Förderpumpe gegenüber der Umgebung abgedichtet und durch ein Gehäuse umschlossen sein.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung zu schaffen, bei der die Förderpumpe aus einer reduzierten Anzahl an Bauteilen aufgebaut ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Förderpumpe in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine koaxial zur Ventilnockenwelle integriert ist. Dies hat den Vorteil, dass Gehäusebauteile der Förderpumpe entfallen können und zudem das Leitungsvolumen zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe und der Förderpumpe kleingehalten werden kann.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird die Förderpumpe über die Ventilnockenwelle der Brennkraftmaschine durch Erzeugung der radialen Antriebsbewegung betrieben. Dadurch ist es möglich, von einem zusätzlichen Pumpenantrieb abzusehen und den Herstellungsaufwand zu reduzieren.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Förderpumpe gegenüber dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine durch mindestens zwei Abdichtscheiben abgedichtet. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine einfache, unkomplizierte Abdichtung realisiert wird.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind der Zulauf und der Ablauf der Förderpumpe in die mindestens zwei Abdichtscheiben integriert. Durch diese Maßnahme wird eine gute Versorgung der Förderpumpe mit Kraftstoff gewährleistet.
  • In weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Zulauf der Förderpumpe in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine integriert. Dadurch wird eine Versorgung der Förderpumpe mit Kraftstoff sichergestellt und zusätzliches Material für Verbindungsleitungen kann eingespart werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Förderpumpe nach Art einer Flügelzellenpumpe ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine kompakte Ausführung einer Förderpumpe realisiert wird. Diese lässt sich zudem gut im Bereich der mit Gleitlagern gelagerten Ventilnockenwelle anordnen.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand einer Figur näher dargestellt.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die einzige Figur zeigt eine Schnittdarstellung einer Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung entlang der Ventilnockenwelle mit einer integrierten Flügelzellenpumpe.
  • In der Figur ist eine Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zu sehen. Die Hochdruckkraftstoffpumpe ist in den Zylinderkopf 1 der Brennkraftmaschine integriert, wobei der Pumpenkolben 4 über einen Rollenschutz und eine Laufrolle mit der polygonen Ausbildung 3 der Ventilnockenwelle 2 in Kontakt steht. Die Ventilnockenwelle 2 ist einerseits im Zylinderkopf 1 der Brennkraftmaschine über eine erste Lagerstelle 9 und zum anderen über eine zweite Lagerstelle 10 im Abdeckflansch 11 gelagert. Vor der Hochdruckkraftstoffpumpe ist zudem eine Förderpumpe 5 auf der Ventilnockenwelle 2 angeordnet. Diese Förderpumpe ist als Flügelzellenpumpe ausgebildet und wird über die Abdichtscheiben 6a und 6b zum einen gegenüber dem Arbeitsraum des Zylinderkopfes 1 und zum anderen gegenüber der Hochdruckkraftstoffpumpe abgedichtet. Eine der Abdichtscheiben 6a ist mit einem Zulauf 7 der Förderpumpe 5 im Zylinderkopf 1 verbunden und versorgt darüber die Förderpumpe 5 mit Kraftstoff. In die andere Abdichtscheibe 6b ist ein Ablauf 8 der Förderpumpe 5 integriert, der über eine Zumesseinheit 12 die Hochdruckkraftstoffpumpe mit unter Niederdruck stehenden Kraftstoff versorgt. Die Zumesseinheit 12 ist ebenfalls direkt in den Zylinderkopf integriert und führt die für den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine benötigte Kraftstoffmenge an die Hochdruckkraftstoffpumpe weiter. In Richtung des Arbeitsraumes des Zylinderkopfes 1 ist zudem vor der Förderpumpe 5 ein Wellendichtring angeordnet.
  • Bei Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Förderpumpe 5 über die Ventilnockenwelle 2 angetrieben und saugt Kraftstoff aus dem nicht dargestellten Kraftstofftank an und fördert diesen zu der Hochdruckkraftstoffpumpe. Dies geschieht in bekannter Art und Weise. Zudem wird durch die Rotation der Ventilnockenwelle 2 der Pumpenkolben 4 translatorisch bewegt, wodurch der von der Förderpumpe 5 kommende Kraftstoff auf Hochdruck verdichtet wird. Dieser wird im Anschluss daran zu einem nicht dargestellten Hochdruckspeicher gefördert.
  • 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 19515191 A1 [0003]

Claims (6)

  1. Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung zum Betrieb einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit einem Niederdruck- und einem Hochdruckkreislauf verbunden und in einen Zylinderkopf (1) der Brennkraftmaschine integriert, wobei ein Pumpenkolben (4) über eine polygone Ausbildung (3) einer im Zylinderkopf (1) gelagerten Ventilnockenwelle (2) betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderpumpe (5) zur Förderung des Kraftstoffs aus einem Kraftstofftank in den Zylinderkopf (1) koaxial zur Nockenwelle (2) integriert ist.
  2. Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (5) über die Ventilnockenwelle (2) durch Erzeugung einer radialen Antriebsbewegung betreibbar ist.
  3. Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (5) gegenüber dem Zylinderkopf (1) der Brennkraftmaschine durch mindestens zwei Abdichtscheiben (6a, 6b) abgedichtet ist.
  4. Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zulauf (7) und ein Ablauf (8) der Förderpumpe (5) in die mindestens zwei Abdichtscheiben (6a, 6b) integriert sind.
  5. Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (7) der Förderpumpe (5) in den Zylinderkopf (1) der Brennkraftmaschine integriert ist.
  6. Hochdruckkraftstoffpumpenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (5) nach Art einer Flügelzellenpumpe aufgebaut ist.
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