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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 bzw. 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.
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Der
Hochdruck wird dabei im Pumpenelement erzeugt. In Abhängigkeit
vom Hubraum und der Zylinderanzahl des Motors sowie dem Übersetzungsverhältnis werden
im Stand der Technik 1- oder 2-Stempel-Pumpen eingesetzt. Um den
Kraftstoffbedarf von größeren Motoren
zu decken, sind zwei Pumpenelemente in V-Form in einem Winkel von
90° zueinander
angeordnet. Durch die 90°-V-Anordnung der Zylinderköpfe bei
der oben beschriebenen 2-Stempel-Pumpe gibt es keine Überlappung
der Saughübe,
so dass die Füllung
der beiden Pumpenelemente identisch ist.
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Jedoch
ist bei der oben beschriebenen Konfiguration einer 2-Stempel-Radialkolbenpumpe
die Mengenbegrenzung bezüglich
der Fördermenge
aufgrund des begrenzten 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 Möglichkeit
bietet, den Pumpenkolbendurchmesser bei steigenden Common Rail Drücken weiter
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, vorgesehen, welche ein Nockentriebwerk aufweist,
bei welchem die Drehbewegung einer Antriebswelle über zumindest
einen Nocken in eine Hubbewegung zumindest eines Pumpenkolbens der Hochdruckpumpe
umgesetzt wird, wobei der Nocken als Doppelnocken ausgebildet ist,
und wobei die Hochdruckpumpe als Radialkolbenpumpe mit drei jeweils
einen Pumpenkolben aufweisenden Pumpenelementen ausgebildet ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe,
welche als eine drei Pumpenelemente, die über einen Doppelnocken betätigt werden,
aufweisende Radialkolbenpumpe ausgebildet ist, kann das Problem
der bei den aus den Stand der Technik bekannten Hochdruckpumpen
bestehenden Mengenbegrenzung der Fördermenge beseitigt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
der Nocken zwei Vorsprünge
auf, welche um eine Drehachse der Antriebswelle herum jeweils in einem
Winkel von 180° zueinander
beabstandet angeordnet sind.
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Gemäß noch einer
bevorzugten Ausführungsform
weist der Nocken eine erste Achse, welche den Nocken in im Wesentlichen
zwei symmetrische Hälften
unterteilt, und eine zweite Achse auf, welche den Nocken in im Wesentlichen
zwei symmetrische Hälften
unterteilt, wobei die erste Achse senkrecht auf der zweiten Achse
steht.
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Vorzugsweise
wird jedes einen 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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Besonders
bevorzugt ist es, wenn zumindest zwei der Pumpenkolben bezüglich ihrer
Längsachse jeweils
einen Winkel von ungefähr
30° mit
der ersten Achse des Nockens einschließen, wobei die zwei Pumpenkolben
hinsichtlich der ersten Achse des Nockens spiegelsymmetrisch zueinander
angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung, d. h. aufgrund der um
30° verdrehten
Anordnung der Pumpenkolben, stehen nominal immer 1,33 Pumpenkolben
mit dem Nocken in Eingriff, wodurch eine sehr gleichmäßige Förderung
des Kraftstoffs erzielt wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
ist es bevorzugt, wenn zumindest zwei der Pumpenkolben bezüglich ihrer
Längsachse
jeweils einen Winkel von ungefähr
30° mit
der ersten Achse des Nockens einschließen, wobei die zwei Pumpenkolben
hinsichtlich der zweiten Achse des Nockens spiegelsymmetrisch zueinander
angeordnet sind.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
schließt
zumindest einer der Pumpenkolben bezüglich seiner Längsachse
einen Winkel von ungefähr
90° mit
der ersten Achse des Nockens ein, wobei die Längsachse des Pumpenkolbens
im Wesentlichen mit der zweiten Achse des Nockens zusammenfällt.
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Vorzugsweise
stehen bei der Drehung des Nockens um die Drehachse der Antriebswelle
herum kontinuierlich nominal 1,33 Pumpenelemente mit dem Nocken
in Eingriff.
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Es
ist darüber
hinaus bevorzugt, dass zumindest ein Teil von jedem der drei Pumpenelemente
in einem Abschnitt eines Zylinderkopfs aufgenommen ist, welcher
für jedes
der drei Pumpenelemente mit jeweils einem Kraftstoffablaufkanal
ausgebildet ist, welcher zu einem Hochdruckspeicher führt. Diese Konfiguration
ist für
die Förderung
von sehr großen Kraftstoffmengen
besonders geeignet.
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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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2 eine
schematische Darstellung einer Pumpenkolbenanordnung gemäß einer
weiteren 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.
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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 Doppelnocken mit einem 180° Versatz
ausgebildet ist. Der Nocken 5 weist einen ersten Vorsprung 6 und einen
zweiten Vorsprung 6' auf,
welcher von dem ersten Vorsprung um 180° um die Drehachse 4 herum versetzt
ist.
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Die
Hochdruckpumpe 1 weist darüber hinaus drei in dem Gehäuse 2 angeordnete
Pumpenelemente 7 mit jeweils 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.
Die drei Pumpenelemente 7 sind in der Ausführungsform
im Wesentlichen gleich aufgebaut.
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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 Antriebswel le 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 Kraftstofftank (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. 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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Jedem
Pumpenelement 7 ist eine Stößelbaugruppe 17 zugeordnet, 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 nicht dargestellte
vorgespannte Feder zum Nocken 5 der Antriebswelle 3 hin gedrückt. Die
Feder ist als den Pumpenkolben 8 umgebende und in den Stößelkörper 18 hineinragende Schraubendruckfeder
ausgebildet.
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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 Dreifachnocken ausgebildeten
Nocken 5 an, welcher die Kraft über die jeweiligen Rollen 22 und
Rollenschuhe 21 auf die Pumpenkolben 8 überträgt.
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Die
Anordnung der drei Pumpenelemente 7 bzw. der drei Pumpenkolben 8 ist
in der Ausführungsform
derartig, dass zwei der drei Pumpenelemente 7 bzw. zwei
der drei Pumpkolben 8 bezüglich ihrer jeweiligen Längsachse
L jeweils einen Winkel von ungefähr
30° mit
einer ersten Achse A1 des Nockens 5 einschließen, welche
den ersten Vorsprung 6 des Nockens 5 in zwei im
Wesentlichen symmetrische Hälften
unterteilt. Der dritte der drei Pumpenkolben 8 ist dagegen
derartig angeordnet, dass seine Längsachse L mit einer zweiten
Achse A2, welche senkrecht auf der ersten
Achse A1 steht und ebenfalls den Nocken 5 in
zwei symmetrische Hälften
unterteilt, zusammenfällt.
Somit schließt
die Längsachse
L des dritten der drei Pumpenkolben 8 mit der ersten Achse A1 einen Winkel von 90° ein.
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2 zeigt
eine schematische Pumpenkolbenanordnung der drei Pumpenkolben 8 einer
Hochdruckpumpe 1 gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
Die Pumpenelemente 7 dieser Ausführungsform sind die gleichen,
wie die bereits im Zusammenhang mit 1 beschriebenen
Pumpenelemente 7 und sind daher nur teilweise bzw. stark
vereinfacht dargestellt. Die in 2 dargestellte
Ausführungsform
unterscheidet sich von der bezüglich
der 1 bereits beschriebenen Ausführungsform lediglich durch
die Anordnung der Pumpenelemente 7 bzw. der Pumpenkolben 8 hinsichtlich
des als Doppelnocken ausgebildeten Nockens 5.
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In
dieser Ausführungsform
schließen
zwei der drei Pumpenkolben 8 jeweils einen Winkel von ungefähr 30° mit der
ersten Achse A1 ein. Jedoch im Gegensatz
zu der in 1 dargestellten Ausführungsform,
in welcher diese zwei der drei Pumpenkolben 8 spiegelsymmetrisch
zu der ersten Achse A1 angeordnet sind,
sind in dieser Ausführungsform
diese zwei der drei Pumpenkolben 8 spiegelsymmetrisch zu
der zweiten Achse A2 angeordnet. Die Anordnung
des dritten Pumpenkolbens 8 entspricht der bereits im Zusammenhang
mit 1 beschriebenen Anordnung bezüglich seiner Längsachse
L in Relation zu der ersten Achse A1 und
der zweiten Achse A2.
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Durch
die oben beschriebenen Pumpenkolbenanordnungen bzw. geometrischen
Stellungen der Pumpenelemente 8 wird eine hohe Mengenabdeckung
der Hochdruckpumpe 1 bei gleichmäßiger Kraftstoffförderung
erzielt.