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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Im
Stand der Technik ist es bekannt, in Common Rail Systemen zur Druckerzeugung
in einem Hochdruckspeicher kraftstoffgeschmierte Radialkolbenpumpen
einzusetzen. Eine derartige aus dem Stand der Technik bekannte innenabgestützte Radialkolbenpumpe,
bei welcher der Druckaufbau von innen nach außen erfolgt, besteht im Wesentlichen
aus einem Aluminiumgehäuse,
das nur mit Niederdruck beaufschlagt wird, ein oder zwei Pumpenelementen mit
hochdruckfesten Zylinderköpfen
aus Stahl, beispielsweise mit integriertem Hochdruckventil und Hochdruckanschluss,
sowie einem Nockentriebwerk mit Rollenstößel, der die Drehbewegung der
Nockenwelle über
die Nocken in eine Hubbewegung des Hochdruckkolbens im Zylinderkopf überträgt. Der Hochdruck
wird dabei im Pumpenelement erzeugt.
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Jedoch
ist bei den oben beschriebenen aus dem Stand der Technik bekannten
Radialkolbenpumpen die Mengenbegrenzung bezüglich der Fördermenge aufgrund des Pumpenkolbendurchmessers nachteilig,
welcher erforderlich ist, um die Pressung am Nocken zu begrenzen.
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Daher
ist es erforderlich, eine Hochdruckpumpe mit einer Konfiguration
zu schaffen, welche das Problem der Mengenbegrenzung beseitigt,
oder welche die Mög lichkeit
bietet, den Pumpenkolbendurchmesser bei steigenden Common Rail Drücken weiter
zu reduzieren, um so die Pressung am Nocken zu reduzieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine
Hochdruckpumpe für
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine, insbesondere
für ein
Common-Rail-System, bereitgestellt, welche ein Nockentriebwerk aufweist,
bei welchem die Drehbewegung einer Antriebswelle über einen
Nocken in eine Hubbewegung zumindest eines Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe
umgesetzt wird, wobei der Nocken als Vierfachnocken ausgebildet
ist, und wobei die Hochdruckpumpe als Radialkolbenpumpe mit einem einen
Pumpenkolben aufweisenden Pumpenelement ausgebildet ist. Durch die
erfindungsgemäße Hochdruckpumpe,
welche den das Pumpenelement betätigenden
Vierfachnocken aufweist, kann der Kolbendurchmesser deutlich gesenkt
werden, wodurch sich die Pressung am Nocken bei gleichzeitig besserem Wirkungsgrad
erheblich verringert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
der Nocken vier Vorsprünge
auf, welche um eine Drehachse der Antriebswelle herum in einem Winkel
von 90° zueinander
versetzt angeordnet sind. Durch den Vierfachhub anstelle beispielsweise
eines Zweifachhubs, welcher durch einen Doppelnocken erzeugt wird,
kann die Belastung am Nocken erheblich reduziert werden. Auch kann
eine Befüllung
bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, bei welchen die Befüllungszeit
sehr kurz ist, vorteilhaft realisiert werden.
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Gemäß noch einer
bevorzugten Ausführungsform
weist der Nocken eine erste Achse auf, welche den Nocken in im Wesentlichen
zwei symmetrische Hälften
unterteilt.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Nocken eine zweite Achse auf, welche den Nocken in im
Wesentlichen zwei symmetrische Hälften
unterteilt.
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Vorzugsweise
steht die erste Achse senkrecht auf der zweiten Achse. Durch die
Konfiguration des Nockens wird die Belastung der Nockenwelle bezüglich der
Pressung deutlich reduziert.
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Vorzugsweise
wird das den Pumpenkolben umfassende Pumpenelement durch den auf
der drehbar gelagerten Antriebswelle vorgesehenen Nocken mittelbar
in einer Hubbewegung in im Wesentlichen radialer Richtung zu der
Drehachse der Antriebswelle angetrieben.
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Auch
ist es bevorzugt, wenn der Hub des Nockens in einem Bereich von
4 bis 8 mm liegt.
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Gemäß noch einer
bevorzugten Ausführungsform
weist die Hochdruckpumpe ein Gehäuse auf,
in welchem eine Zumesseinheit und ein Kraftstoffüberlaufventil angeordnet sind.
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Vorzugsweise
ist darüber
hinaus dem Pumpenelement eine Stößelbaugruppe
zugeordnet, über die
sich der Pumpenkolben am Nocken der Antriebswelle abstützt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist zumindest ein Teil des Pumpenelements in einem Zylinderkopf
vorgesehen, wobei das Pumpenelement einen Pumpenarbeitsraum aufweist,
welcher über
einen im Zylinderkopf verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal mit einem
Zulauf zu einer Zumesseinheit verbunden ist, und wobei der Pumpenarbeitsraum über einen
in dem Zylinderkopf verlaufenden Kraftstoffablaufkanal eine Verbindung
mit einem Hochdruckspeicher des Common Rail Systems verbunden ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 eine
Schnittansicht durch eine Hochdruckpumpe gemäß einer Ausführungsform;
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist
eine Schnittansicht durch eine Hochdruckpumpe 1 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
einer Brennkraftmaschine gemäß einer
Ausführungsform
gezeigt. Die Hochdruckpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf,
in dem eine rotierend angetriebene Antriebswelle 3 angeordnet
ist, welche in dem Gehäuse 2 über zwei
in Richtung der Drehachse 4 der Antriebswelle 3 voneinander
beabstandete Lagerstellen (nicht dargestellt) drehbar gelagert ist.
Der Niederdruckkreislauf der Hochdruckpumpe 1 mit einer
Zumesseinheit (nicht dargestellt) und einem Kraftstoffüberlaufventil 24 liegt
ebenfalls in dem Gehäuse 2.
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In
einem zwischen den beiden Lagerstellen liegenden Bereich weist die
Antriebswelle 3 wenigstens einen Nocken 5 auf,
wobei der Nocken 5 als Vierfachnocken mit einem 90° Versatz
ausgebildet ist. Insbesondere weist der Nocken 5 einen
ersten Vorsprung 6, einen zweiten Vorsprung 6', einen dritten
Vorsprung 6'' und einen vierten
Vorsprung 6''' auf, welche jeweils um die Drehachse 4 der
Antriebswelle 3 herum um 90° versetzt sind. Dabei teilt
eine erste Achse A1 des Nockens 5 den
Nocken 5 in zwei im Wesentlichen spiegelsymmetrische Hälften, und eine
zweite Achse A2 des Nockens 5,
welche senkrecht auf der ersten Achse A1 steht,
teilt den Nocken 5 ebenfalls in zwei im Wesentlichen spiegelsymmetrische
Hälften.
Der Hub des Nockens 5 ist in der Figur stark überhöht dargestellt.
Der reale Hubbereich des Nockens 5 ist durch die durch
das Bezugszeichen 25 gekennzeichnete gestrichelte Linie
angedeutet.
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Die
Hochdruckpumpe 1 weist darüber hinaus ein in dem Gehäuse 2 angeordnetes
Pumpenelement 7 mit einem Pumpenkolben 8 auf,
der durch den Nocken 5 der Antriebswelle 3 mittelbar
in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur
Drehachse 4 der Antriebswelle 3 angetrieben wird.
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Der
Pumpenkolben 8 ist in einer in einem Zylinderkopf 10 ausgebildeten
Zylinderbohrung 9 dicht verschiebbar geführt und
begrenzt mit seiner der Antriebswelle 3 abgewandten Stirnseite
in der Zylinderbohrung 9 einen Pumpenarbeitsraum 11.
Wie in der Figur erkannt werden kann, ist das den Zylinderkopf 10 bildende
Gehäuseteil
mit einem Schaftabschnitt 12 versehen, in welchem die den
Pumpenkolben 8 aufnehmende Zylinderbohrung 9 vorgesehen
ist.
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Der
Pumpenarbeitsraum 11 ist über einen im Zylinderkopf 10 verlaufenden
Kraftstoffzulaufkanal 13 mit einem Zulauf 23 zu
der Zumesseinheit (nicht dargestellt) verbunden. An der Mündung des
Kraftstoffzulaufkanals 13 in den Pumpenarbeitsraum 11 ist
ein in den Pumpenarbeitsraum 11 öffnendes Saugventil 14 angeordnet.
Der Pumpenarbeitsraum 11 weist außerdem über einen ebenfalls in dem
Zylinderkopf 10 verlaufenden Kraftstoffablaufkanal 15 eine
Verbindung mit einem Auslass auf, der mit einem Hochdruckspeicher
(nicht dargestellt) eines Common Rail Systems verbunden ist. Somit
wird bei der dargestellten Ausführungsform
der Hochdruck nicht in das Gehäuse 2 zurückgeleitet.
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Mit
dem Hochdruckspeicher sind ein oder vorzugsweise mehrere an den
Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren (nicht dargestellt)
verbunden, durch die Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine
eingespritzt wird. An der Mündung
des Kraftstoffablaufkanals 15 in den Pumpenarbeitsraum 11 ist
ein aus dem Pumpenarbeitsraum 11 öffnendes Auslassventil 16 angeordnet.
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Das
Pumpenelement 7 umfasst darüber hinaus eine Stößelbaugruppe 17, über die
sich der Pumpenkolben 8 am Nocken 5 der Antriebswelle 3 abstützt. Die
Stößelbaugruppe 17 umfasst
einen hohlzylindrischen Stößelkörper 18.
An seinem dem Pumpenarbeitsraum 11 abgewandten Ende weist
der Pumpenkolben 8 einen im Durchmesser gegenüber seinem übrigen Bereich
vergrößerten Kolbenfuß 19 auf.
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Die
Stößelbaugruppe 17 und
der Pumpenkolben 8 werden durch eine vorgespannte Feder 26 zum
Nocken 5 der Antriebswelle 3 hin gedrückt. An den
Stößelkörper 18 ist
von dessen der Antriebswelle 3 zugewandter Seite her ein
Rollenschuh 20 angefügt.
Im Rollenschuh 20 ist in einer zylinderabschnittförmigen Aufnahme 21 auf
der dem Nocken 5 der Antriebswelle 3 zugewandten
Seite des Rollenschuhs 20 eine zylindrische Rolle 22 drehbar
gelagert. Die Antriebswelle 3 treibt den als Vierfachnocken
ausgebildeten Nocken 5 an, welcher die Kraft über die
Rolle 22 und den Rollenschuh 21 auf den Pumpenkolben 8 überträgt.
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Durch
das Einsetzen des oben beschriebenen Vierfachnockens in einer Radialkolbenpumpe
mit einem einen Pumpenkolben 8 aufweisenden Pumpenelement 7 kann
der Kolbendurchmesser des Pumpenkolbens 8 deutlich reduziert
werden, wodurch sich bei gleichzeitig verbessertem Wirkungsgrad
auf vorteilhafte Weise die Pressung am Nocken 5 erheblich
reduziert.