DE102007062179A1

DE102007062179A1 - Hochdruckkraftstoffpumpe mit variablen Kolbenhub

Info

Publication number: DE102007062179A1
Application number: DE200710062179
Authority: DE
Inventors: Marco Reuter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und bestehend aus einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Pumpennockenwelle (1), welche über mindestens eine polygone Ausbildung (2) mit mindestens einem Pumpenkolben (3) zur Verdichtung von Kraftstoff auf Hochdruck in Kontakt steht, wobei zwischen dem mindestens einen Pumpenkolben (3) und der mindestens einen polygonen Ausbildung (2) ein Formkörper (4) angeordnet ist, welcher mittels einer Stelleinheit senkrecht zur Hubbewegungsrichtung des mindestens einen Pumpenkolbens (3) axial bewegt werden kann, um eine Variation des Kolbenhubes zu erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und bestehend aus einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Pumpennockenwelle, welche über mindestens eine polygone Ausbildung mit mindestens einem Pumpenkolben zur Verdichtung von Kraftstoff auf Hochdruck in Kontakt steht.
Stand der Technik
Aus der DE 196 35 164 A1 ist eine derartige Hochdruckkraftstoffpumpe bekannt, welche aus einem geteilten Pumpengehäuse besteht, in welchen eine gelagerte Pumpennockenwelle über ein gemeinsames Polygon drei Pumpenkolben betreibt. Die Pumpenkolben sind hierbei jeweils zueinander in einem Winkel von 120° angeordnet und saugen durch die durch die Pumpennockenwelle aufgeprägte Bewegung Kraftstoff aus einem Niederdruckzulauf an, verdichten diesen in oberhalb der Pumpenkolben angeordneten Druckräumen auf Hochdruck und fördern den Kraftstoff zu einem gemeinsamen Hochdruckspeicher.
Nachteilhaft am bekannten Stand der Technik ist, dass die zu verdichtende Menge Kraftstoff, welche für den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine benötigt wird, üblicherweise mittels einer Zumesseinheit der Hochdruckkraftstoffpumpe zudosiert wird. Aufgrund der Tatsache, dass eine herkömmliche Hochdruckkraftstoffpumpe einen konstanten Kolbenhub aufweist, die Kraftstoffmenge allerdings variiert, kommt es aufgrund der Teilbefüllung der Pumpe zu einer starken Geräuschentwicklung und zu Kavitationseffekten im Bereich der Druckräume der jeweiligen Pumpenkolben. Zudem wird im Bereich der Teilbefüllung der Hochdruckkraftstoffpumpe nicht der optimale Wirkungsgrad der Pumpe erreicht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hochdruckkraftstoffpumpe zu schaffen, bei welcher ein der benötigten Menge an Kraftstoff angepasster Hub realisierbar ist, so dass eine vorgeschaltete Zumesseinheit entfallen und der Wirkungsgrad der Pumpe optimiert werden kann, bei einer gleichzeitigen Reduzierung der Geräuschentwicklung und der Kavitation.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen einem Pumpenkolben und einer polygonen Ausbildung der Pumpennockenwelle ein Formkörper angeordnet ist, welcher mittels einer Stelleinheit senkrecht zur Hubbewegungsrichtung des Pumpenkolbens axial bewegt werden kann, um eine Variation des Kolbenhubes zu erreichen. Dies hat den Vorteil, dass durch eine aktive Ansteuerung der Stelleinheit mittels Verschiebung der Formkörpers während der Verdichtungsbewegung des Pumpenkolbens ein variabler Hub der Pumpe darstellbar ist, welcher der im aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine benötigten Kraftstoffmenge angepasst werden kann. Dies resultiert in einer Verbesserung des Wirkungsgrades der Pumpe und verhindert das entstehen eines Unterdruckes in der Pumpe und somit sogenannte Kavitationseffekte.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Formkörper bei der Bewegung durch die Stelleinheit mittels einer Feder federkraftbelastet. Durch diese Maßnahme kann zur Bewegung des Formkörpers eine einfachwirkende Stelleinheit verwendet werden, während eine Rückstellung des Formkörpers durch die Feder erfolgt. Folglich kann der Herstellungsaufwand der Stelleinheit und somit des Systems reduziert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Formkörper in einen Führungskolben integriert, welcher sich gemeinsam mit dem mindestens einen Pumpenkolben bewegt. Durch diese Maßnahme wird ein zuverlässiger Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe gewährleistet und gleichzeitig eine gute Führung des Formkörpers erreicht.
In Weiterbildung der Erfindung steht der Formkörper mit einer Rolle des Pumpenkolbens und einer Rolle der Stelleinheit in Kontakt. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Reibung des Systems minimiert wird und zudem die Stelleinheit ortsfest fixiert werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Stelleinheit nach Art eines elektrischen Linearmotors ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass sich eine zuverlässige und gut ansteuerbare Stelleinheit realisieren lässt.
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 schematische Detailansicht der erfindungsgemäßen Hochdruckkraftstoffpumpe im Bereich eines der Pumpenkolben. Diese Hochdruckkraftstoffpumpe verfügt über eine Pumpennockenwelle 1, welche über eine polygone Ausbildung 2 mit einem Pumpenkolben 3 in Kontakt steht. Zwischen der polygonen Ausbildung 2 und dem Pumpenkolben 3 ist ein Formkörper 4 angeordnet. Dieser Formkörper 4 ist in einem Führungskolben 5 geführt und auf der einen Seite durch eine Feder 6 belastet, während er von der anderen Seite durch eine Stelleinheit in Form eines elektrischen Linearmotors 7 axial entgegen der Feder 6 bewegt werden kann. Um eine Bewegung des Formkörpers 4 mit seiner Kontur gegenüber dem Pumpenkolben 3 zuzulassen, verfügt der Pumpenkolben 3 am Ende seiner dem Formkörper 4 zugewandten Kolbenstange über eine Rolle 8. Ebenso verfügt der elektrische Linearmotor 7 über eine Rolle 8, um eine Relativbewegung zwischen Formkörper 4 und Linearmotor 7 zu ermöglichen. Dem Fachmann wird klar sein, dass die Stelleinheit auch als hydraulische oder pneumatische Stelleinheit denkbar ist. Zudem kommt anstelle des Formköpers 4 auch eine zusätzliche Formwelle bzw. ein Excenter in Betracht.
Bei Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe bewegt die polygone Ausbildung 2 der Pumpennockenwelle 1 über den Führungskolben 5 und den Kontakt des Formkörpers 4 mit der Rolle 8 des Pumpenkolbens 3 den Pumpenkolben 3, was zu einer Verdichtung von Kraftstoff in einem über den Pumpenkolben 3 – hier nicht dargestellten – Druckraumes führt. Um nun eine Veränderung des Hubes der Hochdruckkraftstoffpumpe zu erreichen wird während der Verdichtungsbewegung des Pumpenkolbens 3 der Formkörper 4 durch den Linearmotor 7 mittels der Rolle 9 axial bewegt und somit eine Wegveränderung herbeigeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19635164 A1 [0002]

Claims

Hochdruckkraftstoffpumpe zum Betrieb einer Brennkraftmaschine und bestehend aus einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Pumpennockenwelle (1), welche über mindestens eine polygone Ausbildung (2) mit mindestens einem Pumpenkolben (3) zur Verdichtung von Kraftstoff auf Hochdruck in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mindestens einen Pumpenkolben (3) und der mindestens einen polygonen Ausbildung (2) ein Formkörper (4) angeordnet ist, welcher mittels einer Stelleinheit senkrecht zur Hubbewegungsrichtung des mindestens einen Pumpenkolbens (3) axial bewegt werden kann, um eine Variation des Kolbenhubes zu erreichen.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (4) bei der Bewegung durch die Stelleinheit mittels einer Feder (6) federkraftbelastet ist.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (4) in einen Führungskolben (5) integriert ist, welcher sich gemeinsame mit dem mindestens einen Pumpenkolben (3) bewegt.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (4) mit einer Rolle (8) des mindestens einen Pumpenkolbens (3) und einer Rolle (9) der Stelleinheit in Kontakt steht.
Hochdruckkraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit nach Art eines elektrischen Linearmotors (7) ausgebildet ist.