DE102009002558A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelwelle (1) und einer Einspritzpumpe (2) zur Einspeisung von Kraftstoff in die Brennräume, wobei die Einspritzpumpe (2) zumindest eine durch die Kurbelwelle (1) angetriebene, um eine Achse rotierende Nocken- oder Exzenterwelle (3) aufweist, durch die mindestens ein einen Pumpenraum begrenzender Pumpenkolben in einem Zylinder hin- und herverschiebbar ist, wobei der Pumpenraum durch ein Saugventil mit einem Kraftstofftank (7) und durch ein Hochdruckventil mit einem Hochdruckspeicher (8) verbunden ist, an den die Einspritzdüsen (9) der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind. Die Nocken- oder Exzenterwelle (3) ist durch ein Getriebe (4) mit der Kurbelwelle (1) verbunden und rotiert doppelt so schnell wie die Kurbelwelle (1), wobei die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe (2) je Umdrehung der Nocken- oder Exzenterwelle (3) halbiert ist.An internal combustion engine having a crankshaft (1) and an injection pump (2) for feeding fuel into the combustion chambers, the injection pump (2) having at least one cam or eccentric shaft (3) driven by the crankshaft (1) and rotating about an axis in which at least one pump piston defining a pump chamber is reciprocable in a cylinder, the pump chamber being connected by a suction valve to a fuel tank (7) and by a high-pressure valve to a high-pressure reservoir (8) to which the injection nozzles (9) the combustion chambers of the internal combustion engine are connected. The cam or eccentric shaft (3) is connected by a gear (4) to the crankshaft (1) and rotates twice as fast as the crankshaft (1), wherein the specific capacity of the injection pump (2) per revolution of the cam or eccentric shaft (3) is halved.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung geht aus von einer Verbrennungskraftmaschine nach der Gattung des Anspruch 1.The Invention is based on an internal combustion engine after the Genus of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Eine solche Verbrennungskraftmaschine ist aus der DE 19515191 A1 bekannt. Die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine und die Exzenter- oder Nockenwelle der Einspritzpumpe sind dabei durch ein Getriebe verbunden, das sicherstellt, dass die Ezenter- oder Nockenwelle der Einspritzpumpe und die Kurbelwelle maximal dieselbe Drehzahl haben. Bei Mehrkolben-Einspritzpumpen ist die Drehzahl der Exzenter- oder Nockenwelle der Einspritzpumpe, bezogen auf die Drehzahl der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine, immer deutlich niedriger.Such an internal combustion engine is from the DE 19515191 A1 known. The crankshaft of the internal combustion engine and the eccentric or camshaft of the injection pump are connected by a transmission which ensures that the Ezenter- or camshaft of the injection pump and the crankshaft have at most the same speed. In multi-piston injection pumps, the speed of the eccentric or camshaft of the injection pump, based on the speed of the crankshaft of the internal combustion engine, always significantly lower.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass sich eine Verminderung der Herstellkosten und des Gewichtes der Einspritzpumpe ergibt. Außerdem lassen sich mit der Einspritzpumpe Drücke von mehr als 2.000 bar bei verminderter Leckage erzielen und als Folge davon eine feinere Verteilung des Kraftstoffes in den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine sowie eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der resultierenden Miniaturisierung der Einspritzpumpe. Eine solche Miniaturisierung hat man bisher einer guten Alltagstauglichkeit für sehr abträglich gehalten und trotz der hohen Kosten der großen Einspritzpumpen bis heute daran festgehalten, sie großvolumig zu bauen und mit maximal der Drehzahl der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine zu betreiben. Überraschender Weise ist die nunmehr vorgeschlagene Miniaturisierung von schneller laufenden Einspritzpumpe einem guten Gebrauchswert überhaupt nicht abträglich sondern es werden in vieler Hinsicht sogar bessere Ergebnisse erzielt als mit den bisherigen, sehr groß gebauten und langsamer laufenden Einspritzpumpen. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine angegeben.The inventive device with the features according to claim 1 has the advantage that a Reduction of the manufacturing costs and the weight of the injection pump results. In addition, can be with the injection pump pressures of more than 2,000 bar with reduced leakage and as a result of which a finer distribution of fuel in the combustion chambers the internal combustion engine and a reduction in fuel consumption. One Another significant advantage of the invention is the resulting Miniaturization of the injection pump. Such miniaturization So far you have a good everyday suitability for a lot detrimental and despite the high cost of large injection pumps To this day, it has been adhered to, to build it large-volume and with a maximum of the rotational speed of the crankshaft of an internal combustion engine to operate. Surprisingly, the now proposed Miniaturization of faster running injection pump a good one Use value not at all detrimental but In many ways, even better results are achieved than with the previous, very large and slow running Injection pumps. In the dependent claims are advantageous embodiments and refinements of the invention Internal combustion engine specified.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird der Bereich umschrieben, in dem auf die Dauer eine besonders zuverlässige Funktion gewährleistet ist. Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, sich besonders einfach hinsichtlich der „bestimmten Menge” des Kraftstoffes richtig auslegen zu lassen.By the embodiment according to claim 2, the area is circumscribed, in the long run a particularly reliable function is guaranteed. The embodiment according to claim 3 has the advantage of being particularly simple with regard to the "particular Amount of "fuel to be properly interpreted.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 werden die Baugröße und das Gewicht der Einspritzpumpe und damit deren Herstellkosten erheblich vermindert.By The embodiment according to claim 4, the size and the weight of the injection pump and thus their production costs significantly reduced.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 hat den Vorteil, dass sich die Leckage durch die resultierende Verkürzung des Kolbenspaltes vermindert. Der Betrieb der Einspritzpumpe wird dadurch wirtschaftlicher und es wird möglich, höhere-Einspritzdrücke von mehr als 2.000 bar und eine demgemäss feinere Zerstäubung des Kraftstoffes in den Brennräumen der Brennkraftmaschine zu erzielen und eine bessere Kraftstoffausnutzung.The Embodiment according to claim 5 has the advantage that the leakage reduced by the resulting shortening of the piston gap. The operation of the injection pump is thereby more economical and it becomes possible to have higher injection pressures of more than 2,000 bar and a correspondingly finer atomization of the fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine to achieve and better fuel economy.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 hat den Vorteil, dass die Pumpenkolben der Einspritzpumpe weicher beschleunigt und verzögert werden, was die Langlebigkeit der Einspritzpumpe verbessert.The Embodiment according to claim 6 has the advantage that the pump piston the injection pump softens and decelerates, which improves the longevity of the injection pump.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiele der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:One Embodiments of the invention is in the drawing shown and in the following description in more detail explained. Show it:

1 den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine. 1 the basic structure of the internal combustion engine according to the invention.

2 eine Einspritzpumpe in längsgeschnittener Darstellung. 2 an injection pump in longitudinal section.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau de erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine. Diese kann beispielsweise durch einen Dieselmotor gebildet sein, der in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung gelangt. Die Verbrennungskraftmaschine weist eine Kurbelwelle 1 und eine Einspritzpumpe 2 zur Einspeisung einer bestimmten Menge Kraftstoff in die Brennräume auf, wobei die Einspritzpumpe 2 zumindest eine zumindest mittelbar durch die Kurbelwelle 1 angetriebene, um eine Achse rotierende Nocken- oder Exzenterwelle 3 aufweist, durch die mindestens ein einen Pumpenraum 5 der Einspritzpumpe begrenzender Pumpenkolben 6 in einem Zylinder hin- und herverschiebbar ist, wobei der Pumpenraum 5 durch ein Saugventil mit einem Kraftstofftank 7 und durch ein Hochdruckventil mit einem Hochdruckspeicher 8 verbunden ist, an den die Einspritzdüsen 9 der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind. 1 shows the basic structure of de internal combustion engine according to the invention. This can be formed, for example, by a diesel engine which is used in a motor vehicle. The internal combustion engine has a crankshaft 1 and an injection pump 2 for feeding a certain amount of fuel into the combustion chambers, wherein the injection pump 2 at least one at least indirectly through the crankshaft 1 driven, about an axis rotating cam or eccentric shaft 3 through which at least one a pump room 5 the injection pump limiting pump piston 6 in a cylinder back and forth, the pump room 5 through a suction valve with a fuel tank 7 and by a high pressure valve with a high pressure accumulator 8th connected to the injectors 9 the combustion chambers of the internal combustion engine are connected.

Unter der „bestimmten Menge” wird in dieser Hinsicht diejenige Menge des Kraftstoffes verstanden, die zum korrekten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bei Maximaldrehzahl erforderlich ist. Wird die Drehzahl der Einspritzpumpe in Sinne der Erfindung im Vergleich zu derjenigen der Kurbelwelle um einen Faktor willkürlich erhöht, dann muss die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe je Umdrehung ihrer Nocken- oder Kurbelwelle in der entgegengesetzten Richtung soweit vermindert werden, dass die „bestimmte Menge” wiederum erhalten wird. Die diesbezüglich exakte Auslegung bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeiten. Die Einspritzpumpe wird regelmäßig durch eine im Kraftstofftank befindliche Kraftstoffvorförderpumpe mit Kraftstoff eines Vordruckes von ca. 3 bis 6 bar versorgt. Auch bei sehr hohen Drehzahlen ist daher eine Blasenbildung in der Saugleitung und der Einspritzpumpe während des Ansaugvorgangs nicht zu befürchten.In this regard, the term "determined quantity" is understood to mean the quantity of fuel which is required for the correct operation of the combustion engine is required at maximum speed. If the speed of the injection pump is arbitrarily increased in the sense of the invention compared to that of the crankshaft by a factor, then the specific capacity of the injection pump per revolution of its cam or crankshaft in the opposite direction must be reduced so far that the "certain amount" turn is obtained. The exact design in this respect prepares the expert no difficulties. The injection pump is regularly supplied with fuel of a pre-pressure of approximately 3 to 6 bar by a fuel pre-feed pump located in the fuel tank. Even at very high speeds therefore a blistering in the suction line and the injection pump during the intake is not to be feared.

Die Nocken- oder Exzenterwelle 3 ist durch ein Getriebe ins Schnelle übersetzt zumindest mittelbar mit der Kurbelwelle verbunden und rotiert dadurch mindestens 1,5 mal so schnell wie die Kurbelwelle, wobei die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe je Umdrehung der Nocken- oder Exzenterwelle in Sinne der vorstehenden Darlegungen im umgekehrten Verhältnis verkleinert ist. Das jeweils gewählte Übersetzungsverhältnis wird bei den verschiedenen Betriebsdrehzahlen der angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine nicht geändert. Das zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine benötigte Kraftstoffvolumen steht somit allein auf Grund der speziellen Abstimmung der spezifischen Fördermenge der Einspritzpumpe mit dem Übersetzungsverhältnisses zwischen der Nocken- oder Exzenterwelle der Einspritzpumpe in Bezug auf die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine immer und bei jeder Drehzahl in korrektem Umfang zur Verfügung.The cam or eccentric shaft 3 is translated by a transmission into the fast at least indirectly connected to the crankshaft and thereby rotates at least 1.5 times as fast as the crankshaft, the specific capacity of the injection pump per revolution of the cam or eccentric shaft in the sense of the foregoing is reduced in inverse proportion , The selected transmission ratio is not changed at the various operating speeds of the connected internal combustion engine. The volume of fuel required to operate the internal combustion engine is thus available at all times and at every speed to the correct extent solely due to the specific tuning of the specific delivery rate of the injection pump with the transmission ratio between the cam or eccentric shaft of the injection pump with respect to the crankshaft of the internal combustion engine.

Bevorzugt gelangt eine Verdoppelung der Kolbenhübe in Verbindung mit einer Halbierung des spezifischen Fördervolumens der Einspitzpumpe je Kolbenhub zur Anwendung. Die scheinbare Leistungsminderung der Einspritzpumpe durch die Verminderung ihres spezifischen Fördervolumens je Kolbenhub wird durch die Verdoppelung der Anzahl der Kolbenhübe wieder ausgeglichen und, insgesamt gesehen, die „bestimmte Menge” wie bisher erreicht. Bevorzugt gelangt in dem Getriebe ein starres Übersetzungsverhältnis von 1,5 bis 3 zur Anwendung.Prefers a doubling of the piston strokes gets in touch with a halving of the specific production volume of Single point pump per piston stroke for use. The apparent reduction in performance the injection pump by reducing their specific delivery volume each piston stroke is made by doubling the number of piston strokes balanced again and, on the whole, the "definite Quantity "as before. Preferably arrives in the transmission a rigid gear ratio of 1.5 to 3 for use.

Der Effekt kann natürlich grundsätzlich auch dann ausgenutzt werden, wenn die Nocken- oder Exzenterwelle 3 durch ein Getriebe von abweichendem Übersetzungsverhältnis mit der Kurbelwelle verbunden ist und dadurch mit einem Zwischenwert rotiert, der einem Zwischenwert des Übersetzungsverhältnisses entspricht, wenn die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe je Umdrehung der Nocken- oder Exzenterwelle in Abhängigkeit von dem Zwischenwert vermindert ist, weil sich die beiden Faktoren Drehzahl und spezifische Förderleitung je Arbeitshub eines Pumpenkolbens der Einspritzpumpe gegenseitig bedingen. Eine Verminderung des einen Faktors kann so durch eine Vergrößerung des anderen Faktors kompensiert werden, ohne dass die Lehre der Erfindung verlassen wird.Of course, the effect can basically be exploited even if the cam or eccentric shaft 3 is connected by a gear of different gear ratio with the crankshaft and thereby rotates with an intermediate value corresponding to an intermediate value of the transmission ratio, when the specific capacity of the injection pump per revolution of the cam or eccentric shaft is reduced in dependence on the intermediate value, because the two Factors speed and specific delivery line each stroke of a pump piston of the injection pump condition each other. A reduction in one factor can thus be compensated for by an increase in the other factor, without departing from the teaching of the invention.

Die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe 2 je Umdrehung ihrer Nocken- oder Exzenterwelle 3 kann durch Reduzierung der Anzahl der Pumpenkolben vermindert sein. Statt der bisher zur Anwendung gelangenden Zwei-Kolben-Einspritzpumpen genügt dann die Verwendung einer Ein-Kolben-Einspritzpumpe für den Betrieb derselben Verbrennungskraftmaschine.The specific delivery rate of the injection pump 2 each revolution of its cam or eccentric shaft 3 can be reduced by reducing the number of pump pistons. Instead of the previously used two-piston injection pumps then suffices to use a single-piston injection pump for the operation of the same internal combustion engine.

Die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe 2 kann auch durch eine Reduzierung der Arbeitsquerschnitte der Pumpenkolben bewirkt sein, das heißt, durch eine wesentliche Verminderung der Baugröße der Einspritzpumpe. Parallel zu der Verminderung des Querschnittes der Pumpenkolben ergibt sich dabei automatisch eine Verkürzung des Dichtspaltes zischen den Pumpenkolben und den die Pumpenkolben aufnehmenden Zylindern der Einspritzpumpe. Dadurch ist die Leckagerate bei einem jeden Arbeitshub erheblich vermindert und es ist möglich, höhere Pumpendrücke als bisher zu realisieren. Ferner ist es für die Verminderung der Leckage von erheblicher Bedeutung, dass die hierbei im Vergleich zum Stand der Technik verengten Querschnitte der Zylinder der Einspritzpumpe leicht robuster gestaltet werden können, wodurch die in den Zylindern auftretenden Pumpendrücke nicht mehr im bisherigen Umfang zu Atmungsbewegungen der Zylinder mit erhöhter Leckage führen. Ferner kann die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe durch Reduzierung des Förderhubs der Pumpenkolben bewirkt sein. Die Beschleunigungen der Pumpenkolben werden dadurch vermindert, was in Hinblick auf eine Verbesserung der Dauerhaltbarkeit von Vorteil ist.The specific delivery rate of the injection pump 2 can also be effected by reducing the working cross-sections of the pump piston, that is, by a significant reduction in the size of the injection pump. In parallel with the reduction in the cross section of the pump piston, there is automatically a shortening of the sealing gap between the pump piston and the cylinders of the injection pump receiving the pump piston. As a result, the leakage rate is significantly reduced in each stroke and it is possible to realize higher pump pressures than before. Furthermore, it is of considerable importance for the reduction of the leakage that the narrowed compared to the prior art cross-sections of the cylinder of the injection pump can be made slightly more robust, whereby the pump pressures occurring in the cylinders no longer in the previous extent to respiratory movements of the cylinder with lead to increased leakage. Furthermore, the specific delivery rate of the injection pump may be effected by reducing the delivery stroke of the pump piston. The accelerations of the pump pistons are thereby reduced, which is advantageous in terms of improving the durability.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19515191 A1 [0002] DE 19515191 A1 [0002]

Claims (6)

Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelwelle (1) und einer Einspritzpumpe (2) zur Einspeisung einer bestimmten Menge Kraftstoff in die Brennräume, wobei die Einspritzpumpe (2) zumindest eine zumindest mittelbar durch die Kurbelwelle (1) angetriebene, um eine Achse rotierende Nocken- oder Exzenterwelle (3) aufweist, durch die mindestens ein einen Pumpenraum (5) begrenzender Pumpenkolben (6) in einem Zylinder hin- und herverschiebbar ist, wobei der Pumpenraum (5) durch ein Saugventil mit einem Kraftstofftank (7) und durch ein Hochdruckventil mit einem Hochdruckspeicher (8) verbunden ist, an den die Einspritzdüsen (9) der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken- oder Exzenterwelle (3) durch ein Getriebe (4) zumindest mittelbar mit der Kurbelwelle (1) verbunden ist und mindestens 1,5 mal so schnell wie die Kurbelwelle (1) rotiert und dass die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe (2) je Umdrehung der Nocken- oder Exzenterwelle (3) so an die Drehzahl der Nocken- oder Exzenterwelle (3) angepasst ist, dass sich die bestimmte Menge ergibt.Internal combustion engine with a crankshaft ( 1 ) and an injection pump ( 2 ) for feeding a certain amount of fuel into the combustion chambers, wherein the injection pump ( 2 ) at least one at least indirectly by the crankshaft ( 1 ) driven about an axis rotating cam or eccentric shaft ( 3 ), through which at least one pump space ( 5 ) limiting pump piston ( 6 ) is reciprocable in a cylinder, wherein the pump chamber ( 5 ) by a suction valve with a fuel tank ( 7 ) and by a high pressure valve with a high pressure accumulator ( 8th ) to which the injection nozzles ( 9 ) are connected to the combustion chambers of the internal combustion engine, characterized in that the cam or eccentric shaft ( 3 ) by a transmission ( 4 ) at least indirectly with the crankshaft ( 1 ) and at least 1.5 times as fast as the crankshaft ( 1 ) and that the specific delivery rate of the injection pump ( 2 ) per revolution of the cam or eccentric shaft ( 3 ) so to the speed of the cam or eccentric shaft ( 3 ) that the given amount results. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken- oder Exzenterwelle (3) durch ein Getriebe (4) zumindest mittelbar mit der Kurbelwelle (1) verbunden ist und 1,5 bis 3,0 mal so schnell wie die Kurbelwelle (1) rotiert und dass die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe (2) je Umdrehung der Nocken- oder Exzenterwelle (3) so an die Drehzahl der Nocken- oder Exzenterwelle (3) angepasst ist, dass sich die bestimmte Menge wiederum ergibt.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the cam or eccentric shaft ( 3 ) by a transmission ( 4 ) at least indirectly with the crankshaft ( 1 ) and 1.5 to 3.0 times as fast as the crankshaft ( 1 ) and that the specific delivery rate of the injection pump ( 2 ) per revolution of the cam or eccentric shaft ( 3 ) so to the speed of the cam or eccentric shaft ( 3 ) is adjusted, that in turn results in the certain amount. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken- oder Exzenterwelle (3) durch ein Getriebe (4) zumindest mittelbar mit der Kurbelwelle (1) verbunden ist und doppelt so schnell wie die Kurbelwelle (1) rotiert und dass die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe (2) je Umdrehung der Nocken- oder Exzenterwelle (3) halbiert ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the cam or eccentric shaft ( 3 ) by a transmission ( 4 ) at least indirectly with the crankshaft ( 1 ) and twice as fast as the crankshaft ( 1 ) and that the specific delivery rate of the injection pump ( 2 ) per revolution of the cam or eccentric shaft ( 3 ) is halved. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe (2) durch Reduzierung der Anzahl der Pumpenkolben vermindert ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the specific delivery rate of the injection pump ( 2 ) is reduced by reducing the number of pump pistons. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe (2) durch Reduzierung der Arbeitsquerschnitte der Pumpenkolben bewirkt ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the specific delivery rate of the injection pump ( 2 ) is effected by reducing the working cross sections of the pump piston. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Förderleistung der Einspritzpumpe (2) durch Reduzierung des Förderhubs der Pumpenkolben bewirkt ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the specific delivery rate of the injection pump ( 2 ) is effected by reducing the delivery stroke of the pump piston.
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