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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein ein System für einen eine Motorkurbelwelle antreibenden Motor, ein Verfahren zum Betrieben einer Hochdruckkraftstoffpumpe eines Motors und ein Kraftstoffpumpen-Antriebssystem, das mit Aktoren für veränderliche Nockensteuerung gekoppelt ist.
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Hintergrund und Zusammenfassung
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Aus der
EP 1 128 030 A2 ist ein Motor bekannt, dessen Nockenwellen für die Ein- und Auslassventile über einen gemeinsamen Zahnriemen durch die Kurbelwelle des Motors angetrieben werden.
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Motoren mit Kraftstoffdirekteinspritzung können Hochdruck-Kraftstoffpumpen verwenden, um den Einspritzvorrichtungen ausreichend Kraftstoffdruck zu liefern. In manchen Beispielen kann die Hochdruck-Kraftstoffpumpe durch einen Nockenbuckel an der Motornockenwelle angetrieben werden. In manchen Fällen kann ein solcher Kraftstoffpumpen-Nockenbuckel in die Nockenwelle integriert sein, wobei die Ventilsteuerzeiten während des Motorbetriebs aktiv phasengeregelt werden.
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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben bei solchen früheren Vorgehensweisen ein Problem erkannt, da die Kraftstoffpumpe typischerweise „stromabwärts“ (bezogen auf Kraftfluss) der hydraulischen Aktoren angetrieben wird, die zum aktiven Anpassen der Steuerzeiten der Einlass- und Auslassnocken verwendet werden. Bei früheren Vorgehensweisen kann die Kraftstoffpumpe zum Beispiel an einer Nockenwellenseite eines Aktors für veränderliche Nockensteuerung (VCT, kurz vom engl. Variable Cam Timing) angetrieben werden, wogegen der VCT-Aktor an der Kurbelwellenseite des Aktors durch die Kurbelwelle angetrieben wird, z.B. mittels einer Steuerkette. In solchen Situationen muss bei Anpassen der Phasenregelung des VCT-Aktors der Aktor unter Umständen gegen einen signifikanten Widerstand der Kraftstoffpumpe arbeiten. Daher kann das Betätigen einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe auf solche Weise die transiente Steuerung der Ventilsteuerzeiten nachteilig beeinflussen, zum Beispiel durch signifikantes Verringern der Schaltgeschwindigkeit des VCT-Aktors. Wenn die Schaltgeschwindigkeit zu niedrig wird, können die Leistung, die Emissionen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors verschlechtert sein.
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In einem Beispiel kann ein Teil der vorstehenden Probleme durch ein System für einen Motor angegangen werden, der eine Motorkurbelwelle antreibt. Ein solches erfindungsgemäßes System umfasst eine erste veränderliche Nockenvorrichtung, die einen ersten hydraulischen Aktor umfasst, und eine zweite veränderliche Nockenvorrichtung, die einen zweiten hydraulischen Aktor umfasst, umfassen. Das System umfasst weiterhin einen dazwischen befindlichen Kraftübertragungsmechanismusin Form einer Antriebswelle oder eines Zahnrads, der zwischen der ersten veränderlichen Nockenvorrichtung und der zweiten veränderlichen Nockenvorrichtung stromaufwärts - in einer Richtung von Kraftfluss von der Motorkurbelwelle - des ersten hydraulischen Aktors und des zweiten hydraulischen Aktors eingebaut ist. Das System umfasst weiterhin eine Hilfsvorrichtung, beispielsweise eine Kraftstoffpumpe, die mit dem dazwischen befindlichen Kraftübertragungsmechanismus gekoppelt und von diesem angetrieben ist.
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Auf diese Weise kann sich das Widerstandsmoment der Kraftstoffpumpenbetätigung stromaufwärts des ersten und zweiten hydraulischen Aktors befinden (z.B. an einer Kettenradseite der VCT-Aktoren). Somit kann eine Anpassung der veränderlichen Nockenwellen, zum Beispiel der veränderlichen Nockensteuerzeiten, präziser vorgesehen werden, da Anpassungen der Nockenwelle nicht das Widerstandsmoment der Kraftstoffpumpe überwinden müssen.
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Weiterhin kann das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem als sekundärer Steuertrieb, der die Gehäuse der ersten und zweiten VCT-Vorrichtung koppelt, sowie als Antrieb für die Kraftstoffpumpe dienen. In dem Beispiel der Antriebswelle kann dieser eine erste und zweite Nockenwelle in einer Konfiguration mit obenliegender Nockenwelle drehend koppeln, und somit kann auf eine Steuerkette oder einen Steuerriemen zwischen den beiden Nockenwellen verzichtet werden. Zudem kann die beanspruchte Konfiguration so bemessen werden, dass sie zwischen die Einlass- und Auslassnockenwelle passt, wo in Anbetracht der physikalischen Beschränkungen der Konfiguration eine Kette nicht geeignet sein mag.
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Es versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung vorgesehen ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der eingehenden Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll nicht Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festlegen, dessen Schutzumfang einzig durch die Ansprüche dargelegt ist, die auf die eingehende Beschreibung folgen. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung dargelegte Nachteile lösen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen beispielhaften Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems.
- 3 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems.
- 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems.
- 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorderansicht des Kraftstoffpumpen-Antriebssystems von 4.
- 6 zeigt eine andere schematische Darstellung einer Vorderansicht des Kraftstoffpumpen-Antriebssystems von 4.
- 7 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems.
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Eingehende Beschreibung
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Hierin werden Ausführungsformen eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems, das stromaufwärts (bezogen auf Kraftfluss) von hydraulischen Aktoren eines veränderlichen Nockensteuerungssystems betätigt wird, und Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftstoffpumpen-Antriebssystems offenbart. Ein solches Kraftstoffpumpensystem kann wie hier nachstehend beschrieben mit einem Motor genutzt werden.
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1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 100 zeigt, der in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Der Motor 100 kann zumindest teilweise durch ein (nicht gezeigtes) Steuersystem und durch Eingabe von einem Fahrzeugbediener mittels einer Eingabevorrichtung gesteuert werden. Eine solche Eingabevorrichtung kann ein Gaspedal und einen Pedalstellungssensor zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals umfassen. Ein Brennraum (d.h. Zylinder) 130 des Motors 100 kann Brennraumwände 132 mit einem darin positionierten Kolben 136 umfassen. Der Kolben 136 kann mit einer Motorkurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass eine Hubbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Motorkurbelwelle umgewandelt wird. Die Motorkurbelwelle 140 kann mittels eines dazwischen befindlichen Getriebesystems mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Weiterhin kann ein Anlasser mittels einer Schwungscheibe mit der Motorkurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb des Motors 100 zu ermöglichen.
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Der Brennraum 130 kann mittels eines Einlasskanals Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 146 aufnehmen und kann mittels eines Auslasskanals 148 Verbrennungsgase ablassen. Der Ansaugkrümmer 146 und der Auslasskanal 148 können mittels eines jeweiligen Einlassventils 152 und Auslassventils 154 mit dem Brennraum 130 selektiv in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum 130 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
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In diesem Beispiel können das Einlassventil 152 und das Auslassventil 154 durch Nockenbetätigung mittels jeweiliger Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 gesteuert werden. Wie in diesem Beispiel gezeigt entsprechen die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 Nockenwellen, die mehrere Ventile in mehreren Zylindern betätigen. Weiterhin können die Nocken Ventile von Zylindern derselben Zylinderreihe betätigen. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken umfassen und können eines oder mehrere der Systeme Nockenprofilumschalten (CPS, kurz vom engl. Cam Profile Switching), veränderliche Nockensteuerung (VCT, vom engl. Variable Cam Timing), veränderliche Ventilsteuerung (VVT, vom engl. Variable Valve Timing) und/oder veränderlichem Ventilhub (WL, vom engl. Variable Valve Lift) verwenden, welche von dem Steuergerät betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu verändern. Die Stellung des Einlassventils 152 und des Auslassventils 154 kann durch Stellungssensoren 155 bzw. 157 ermittelt werden.
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Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 ist direkt mit dem Brennraum 130 gekoppelt gezeigt, zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in diesen proportional zur Pulsweite des Signals FPW, das mittels eines elektronischen Treibers von dem Steuergerät empfangen wird. Auf diese Weise sieht die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 eine als Direkteinspritzung bekannte Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 130 vor. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann zum Beispiel in der Seite des Brennraums oder oben im Brennraum eingebaut sein. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 mittels eines Kraftstoffsystems zugeführt werden, das einen Kraftstofftank (nicht gezeigt), eine Kraftstoffpumpe 168 und ein Kraftstoffverteilerrohr (nicht gezeigt) umfasst. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum 130 alternativ oder zusätzlich eine in dem Ansaugkrümmer 146 angeordnete Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einer Konfiguration umfassen, die eine als Kanaleinspritzung bekannte Einspritzung von Kraftstoff in den Einlasskanal stromaufwärts des Brennraums 130 vorsieht.
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Eine Zündanlage kann dem Brennraum 130 mittels einer Zündkerze 192 als Reaktion auf ein Zündfrühverstellungssignal SA von dem Steuergerät unter ausgewählten Betriebsmodi einen Zündfunken liefern. Auch wenn Fremdzündungskomponenten gezeigt sind, kann in manchen Ausführungsformen der Brennraum 130 oder einer oder mehrere andere Brennräume des Motors 100 in einem Kompressionszündungsmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
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Der Motor 100 umfasst weiterhin ein Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 167, das von den Nockenbetätigungssystemen 151 und 153 betätigt wird. Zum Beispiel kann im Fall von veränderlicher Nockensteuerung jedes der Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 eine Eingangskomponente (z.B. ein Gehäuse) umfassen, die mittels eines Hydraulikfluids Kraft aufnimmt und zu einer Ausgangskomponente (z.B. einem hydraulischen Aktor) überträgt. Demgemäß ist das Gehäuse bezüglich des hydraulischen Aktors drehbar. Das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 167 wird stromaufwärts (in einer Richtung von Kraftfluss von der Motorkurbelwelle) der Ausgangskomponenten jedes der Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 betätigt. Somit wird die Schaltgeschwindigkeit der Ausgangskomponenten nicht durch Betätigung des Kraftstoffpumpen-Antriebssystems beeinflusst. Ausführungsformen eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems werden wie folgt näher beschrieben.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems 200, das das Antriebssystem 167 des Motors 100 bilden kann. Somit kann das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 200 für einen eine Motorkurbelwelle antreibenden Motor, beispielsweise einen Motor mit doppelter oben liegender Nockenwelle, dienen. Das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 200 kann eine erste veränderliche Nockenvorrichtung 202 umfassen, die mit einer ersten Nockenwelle 204 gekoppelt ist. Die erste veränderliche Nockenvorrichtung 202 kann einen ersten hydraulischen Aktor 206 umfassen. Die erste veränderliche Nockenvorrichtung 202 kann weiterhin ein erstes Gehäuse 208 umfassen, das mittels Hydraulikfluid im Verhältnis zu dem ersten hydraulischen Aktor 206 drehbar ist. Analog kann das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 200 eine zweite veränderliche Nockenvorrichtung 210 umfassen, die mit einer zweiten Nockenwelle 212 verbunden ist. Die zweite veränderliche Nockenvorrichtung 210 kann einen zweiten hydraulischen Aktor 214 und ein zweites Gehäuse 216 umfassen, das mittels Hydraulikfluid im Verhältnis zu dem zweiten hydraulischen Aktor 214 drehbar ist. In manchen Ausführungsformen können die erste veränderliche Nockenvorrichtung 202 und/oder die zweite veränderliche Nockenvorrichtung 210 veränderliche Nockensteuerungsvorrichtungen sein.
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Die erste Nockenwelle 204 und die zweite Nockenwelle 212 können von jeder geeigneten Konfiguration sein. Eine geeignete Konfiguration umfasst, dass die erste Nockenwelle 204 hinreichend parallel zur zweiten Nockenwelle 212 ist. Weiterhin können die erste Nockenwelle 204 und die zweite Nockenwelle 212 zu derselben Zylinderreihe gehören. In manchen Ausführungsformen kann die erste Nockenwelle 204 eine Auslassnockenwelle sein und die zweiten Nockenwelle 212 kann eine Einlassnockenwelle sein. Alternativ kann in anderen Ausführungsformen die erste Nockenwelle 204 eine Einlassnockenwelle sein und die zweite Nockenwelle 212 kann eine Auslassnockenwelle sein.
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Das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 200 kann weiterhin einen dazwischen befindlichen Kraftübertragungsmechanismus, beispielsweise eine Antriebswelle 218, die zwischen der ersten veränderlichen Nockenvorrichtung 202 und der zweiten veränderlichen Nockenvorrichtung 210 gekoppelt ist, stromaufwärts des ersten hydraulischen Aktors 206 und des zweiten hydraulischen Aktors 214 umfassen. Ein solches Koppeln kann in jeder geeigneten Weise erfolgen, zum Beispiel mittels Kegelrädern, und wird unter Bezug auf 4 näher beschrieben. Es versteht sich, dass „stromaufwärts“ bezüglich Kraftfluss einer Antriebskomponente, zum Beispiel stromaufwärts in einer Richtung von Kraftfluss von der Motorkurbelwelle, ist. Während sich Nockenbuckel, die zum Betätigen der Zylinderventile konfiguriert sind, stromabwärts des ersten hydraulischen Aktors 206 und des zweiten hydraulischen Aktors 214 befinden können, befindet sich die Antriebswelle 218 somit stromaufwärts des ersten hydraulischen Aktors 206 und des zweiten hydraulischen Aktors 214.
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Zum Beispiel zeigt 2 einen beispielhaften Kraftfluss 220, bei dem der Kraftfluss bei einer mit dem ersten Gehäuse 208 gekoppelten Motorkurbelwelle 222 ausgelöst wird. Zum Beispiel kann das erste Gehäuse 208 mittels eines Kettenrads durch eine primäre Steuerkette angetrieben werden. Mittels des ersten hydraulischen Aktors 206 wird Kraft von dem ersten Gehäuse 208 zu der ersten Nockenwelle 204 übertragen. Somit kann Kraft auch mittels der Antriebswelle 218 von dem ersten Gehäuse 208 zu dem zweiten Gehäuse 216 übertragen werden. Demgemäß kann das zweite Gehäuse 216 dann mittels des zweiten hydraulischen Aktors 214 Kraft zu der zweiten Nockenwelle 212 übertragen. Somit kann das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 200 als sekundärer Steuertrieb dienen, der die erste veränderliche Nockenvorrichtung 202 und die zweite veränderliche Nockenvorrichtung 210 koppelt.
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In einer solchen Ausführungsform befindet sich durch Koppeln der Antriebswelle 218 zwischen dem ersten Gehäuse 208 und dem zweiten Gehäuse 216 die Antriebswelle 218 stromaufwärts des ersten hydraulischen Aktors 206 und des zweiten hydraulischen Aktors 214. Ein erstes Ende der Antriebswelle 218 kann mit anderen Worten stromaufwärts des ersten hydraulischen Aktors 206 mit dem ersten Gehäuse 208 gekoppelt werden, und ein zweites Ende der Antriebswelle 218 kann stromaufwärts des zweiten hydraulischen Aktors 214 mit dem zweiten Gehäuse 216 gekoppelt werden.
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Weiterhin kann die Antriebswelle 218 senkrecht zu der ersten Nockenwelle 204 und der zweiten Nockenwelle 212 positioniert werden. Zum Beispiel kann die Antriebswelle 218 bei einem rechten Winkel bezüglich der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle zwischen dem ersten Gehäuse 208 und dem zweiten Gehäuse 216 positioniert werden.
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Weiter mit 2 kann das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 200 weiterhin eine Kraftstoffpumpe 224 umfassen, die mit der Antriebswelle 218 gekoppelt ist und von dieser angetrieben wird. Zum Beispiel kann die Antriebswelle 218 weiterhin einen Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken zum Betätigen der Kraftstoffpumpe 224 umfassen. Durch Betätigen der Kraftstoffpumpe 224 mittels der Antriebswelle 218 wird die Kraftstoffpumpe 224 stromaufwärts des ersten hydraulischen Aktors 206 und des zweiten hydraulischen Aktors 214 betätigt. Somit wird das Widerstandsmoment stromaufwärts des ersten hydraulischen Aktors 206 und des zweiten hydraulischen Aktors 214 (d.h. an einer Kettenradseite der VCT-Aktoren) bewegt, so dass eine Schaltgeschwindigkeit des ersten hydraulischen Aktors 206 nicht beeinflusst werden kann. In manchen Ausführungsformen kann die Kraftstoffpumpe weiterhin mit einer Direkteinspritzvorrichtung eines Zylinders des Motors gekoppelt sein.
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Während 2 ein Kraftstoffpumpen-Antriebssystem zeigt, können verschiedene alternative Hilfsvorrichtungen mittels der Anordnung von 2 angetrieben werden, beispielsweise mittels Hydraulikpumpen etc.
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Wie vorstehend beschrieben kann die Motorkurbelwelle 222 mit dem ersten Gehäuse 208 gekoppelt sein. Es versteht sich, dass eine solche Motorkurbelwelle mit einem von erstem Gehäuse und zweitem Gehäuse gekoppelt sein kann. Demgemäß zeigt 3 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems, wobei ein zweites Gehäuse von einer Motorkurbelwelle 322 angetrieben ist. Somit umfasst das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 300 eine erste veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 302, die mit einer ersten Nockenwelle 304 gekoppelt ist, wobei die erste veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 302 einen ersten hydraulischen Aktor 306 und ein erstes Gehäuse 308 aufweist. Das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 300 umfasst weiterhin eine zweite veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 310, die mit einer zweiten Nockenwelle 312 gekoppelt ist, wobei die zweite veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 310 einen zweiten hydraulischen Aktor 314 und ein zweites Gehäuse 316 aufweist. Das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 300 umfasst weiterhin eine Antriebswelle 318, die zwischen der ersten veränderlichen Nockensteuerungsvorrichtung 302 und der zweiten veränderlichen Nockensteuerungsvorrichtung 310 stromaufwärts des ersten hydraulischen Aktors 306 und des zweiten hydraulischen Aktors 314 gekoppelt ist. Das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 300 umfasst weiterhin eine Kraftstoffpumpe 324, die mit der Antriebswelle 318 gekoppelt und von dieser angetrieben ist. Wie durch den Kraftfluss 320 dargestellt veranschaulicht 3 eine Ausführungsform eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems, bei dem der Kraftfluss bei einer mit dem zweiten Gehäuse 316 gekoppelten Motorkurbelwelle 322 ausgelöst wird. Kraft kann dann mittels des zweiten hydraulischen Aktors 314 von dem zweiten Gehäuse 316 zu der zweiten Nockenwelle 312 übertragen werden. Somit kann Kraft auch mittels der Antriebswelle 318 von dem zweiten Gehäuse 316 zu dem ersten Gehäuse 308 übertragen werden. Demgemäß kann das erste Gehäuse 308 dann mittels des ersten hydraulischen Aktors 306 Kraft zu der ersten Nockenwelle 304 übertragen. In einer solchen Ausführungsform befindet sich durch Koppeln der Antriebswelle 318 zwischen dem zweiten Gehäuse 316 und dem ersten Gehäuse 308 die Antriebswelle stromaufwärts des zweiten hydraulischen Aktors 314 und des ersten hydraulischen Aktors 306. Somit dient die Antriebswelle 318 nicht nur als zweite Steuerkette, sondern auch als Kraftstoffpumpenantrieb, ohne die Schaltgeschwindigkeit des ersten und zweiten hydraulischen Aktors zu beeinflussen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems 400. Das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 400 kann eine erste veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung umfassen, die einen ersten hydraulischen Aktor 402 und ein erstes Gehäuse 404 umfasst. Die erste veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung kann zum Beispiel von einer veränderlichen Schaufelausführung sein, beispielsweise ein schaufelartiger veränderlicher Ventilsteuerungsaktor, wobei das erste Gehäuse 404 mittels Hydraulikfluid bezüglich des ersten hydraulischen Aktors 402 dreht. Demgemäß wird das erste Gehäuse 404 durch eine Motorkurbelwelle angetrieben, wobei die primäre Steuerkette zum Beispiel ein Kettenrad 406 antreibt, das mit dem ersten Gehäuse 404 gekoppelt ist. Der erste hydraulische Aktor 402 wird durch das Hydraulikfluid in der ersten veränderlichen Nockensteuerungsvorrichtung betätigt, um eine erste Nockenwelle 408 anzutreiben.
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Analog kann eine zweite Nockenwelle 410 von einem zweiten hydraulischen Aktor 412 angetrieben werden, wobei der zweite hydraulische Aktor 412 durch Hydraulikfluid einer zweiten veränderlichen Nockensteuerungsvorrichtung betätigt wird, so dass der zweite hydraulische Aktor 412 bezüglich eines zweiten Gehäuses 414 drehbar ist. Das zweite Gehäuse 414 ist mittels einer Antriebswelle 416 mit dem ersten Gehäuse 404 gekoppelt. Kraft kann mit anderen Worten mittels der Antriebswelle 416 von dem ersten Gehäuse 404 zu dem zweiten Gehäuse 414 übertragen werden, wie nachstehend näher beschrieben wird. Die erste Nockenwelle 408 und die zweite Nockenwelle 410 können zu derselben Zylinderreihe gehören. In einer Ausführungsform kann die erste Nockenwelle 408 zum Beispiel eine Auslassnockenwelle sein und die zweite Nockenwelle 410 kann eine Einlassnockenwelle sein. In einer anderen Ausführungsform kann die erste Nockenwelle 408 eine Einlassnockenwelle sein und die zweiten Nockenwelle 410 kann eine Auslassnockenwelle sein.
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Die Antriebswelle 416 kann in jeder geeigneten Weise mit dem ersten Gehäuse 404 gekoppelt sein. Eine solche geeignete Kopplung kann ein Kegelrad 418 sein, so dass eine Drehung des ersten Gehäuses 404 mittels des Kegelrads übertragen werden kann, um eine Drehung der Antriebswelle 416 hervorzurufen. In manchen Ausführungsformen kann die Antriebswelle 416 bei einem rechten Winkel bezüglich der ersten Nockenwelle 408 und der zweiten Nockenwelle 410 positioniert sein. In solchen Ausführungsformen können sich die zwei Achsen des Kegelrads 418 auch zueinander bei einem rechten Winkel befinden. Analog kann ein Kegelrad 420 verwendet werden, um die Antriebswelle 416 mit dem zweiten Gehäuse 414 zu koppeln. Somit kann die Antriebswelle 416 als zweiter Steuertrieb zum Koppeln des ersten Gehäuses 404 mit dem zweiten Gehäuse 414 dienen.
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Die Antriebswelle 416 kann weiterhin einen Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 422 zum Antreiben einer Kraftstoffpumpe umfassen. In manchen Ausführungsformen kann die Kraftstoffpumpe 424 eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe sein. Somit dient die Antriebswelle 416 als kombinierter Antrieb, da sie eine herkömmliche Konfiguration aus einem Kraftstoffpumpenantrieb an einem Nocken, einer sekundären Kette, einer sekundären Spannvorrichtung und sekundären Kettenabriebflächen ersetzen kann. Ferner wird durch Antreiben der Kraftstoffpumpe stromaufwärts der Stelle, an der die Ventilsteuerzeiten phasengeregelt werden, die Schaltgeschwindigkeit nicht beeinflusst, und daher werden Leistung, Emissionen und Kraftstoffwirtschaftlichkeit nicht verschlechtert.
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Die Antriebswelle 416 kann weiterhin Widerlager und/oder Zapfenlager umfassen, um die Antriebswelle 416 zu lagern. Solche Lager können an allen geeigneten Stellen positioniert werden. In der dargestellten Ausführungsform kann ein erstes Widerlager 426 an der Antriebswelle 416 zwischen dem ersten Ende der Antriebswelle, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist, und dem Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 422 positioniert sein. Analog kann ein zweites Widerlager 428 an der Antriebswelle 416 zwischen dem zweiten Ende der Antriebswelle, das mit dem zweiten Gehäuse gekoppelt ist, und dem Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 422 positioniert sein. Das erste Widerlager 426 und das zweite Widerlager 428 können der Antriebswelle durch Beschränken axialer Bewegung der Antriebswelle axialen Halt bieten.
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Wie weiter gezeigt wird, kann die Antriebswelle 416 ein erstes Zapfenlager 430 umfassen, das an der Antriebswelle 416 zwischen dem ersten Widerlager 426 und dem Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 422 positioniert ist. Analog ein zweites Zapfenlager 432, das an der Antriebswelle 416 zwischen dem zweiten Widerlager 428 und dem Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 422 positioniert ist. Das erste Zapfenlager 430 und das zweite Zapfenlager 432 können der Antriebswelle 416 durch Beschränken der radialen Bewegung der Antriebswelle 416 Rotorhalt bieten.
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Somit kann das Drehen der Antriebswelle das Betätigen des ersten Widerlagers 426 und des zweiten Widerlagers 428 umfassen. Demgemäß kann eine solche Drehung weiterhin das Betätigen des ersten Zapfenlagers 430 und des zweiten Zapfenlagers 432 umfassen. In manchen Ausführungsformen kann das Kraftstoffpumpenantriebssystem 400 weiterhin ein Antriebsgehäuse 434 umfassen, das einen Teil der Antriebswelle 416 umgibt und an einen Zylinderkopf des Motors geschraubt ist. Das Antriebsgehäuse 434 kann von jeder geeigneten Art sein. In der dargestellten Ausführungsform umgibt das Antriebsgehäuse 434 teilweise den Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 422, das erste Zapfenlager 430 und das zweite Zapfenlager 432. In einer solchen Ausführungsform kann das Antriebsgehäuse 434 an der Antriebswelle 416 zwischen dem ersten Widerlager 426 und dem zweiten Widerlager 428 positioniert sein.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorderansicht des Kraftstoffpumpen-Antriebssystems 400 von 4. Ein erstes Gehäuse 404 kann durch ein Kettenrad mit einer primären Steuerkette angetrieben werden, wie bei 500 durch einen Pfeil angedeutet ist. Eine solche Drehung wird dann mittels eines Kegelrads 418 von dem ersten Gehäuse 404 zu der Antriebswelle 416 übertragen. Die sich drehende Antriebswelle 416 treibt dann mittels eines zweiten Kegelrads 420 ein zweites Gehäuse 414 an, wie bei 502 durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Drehung der Antriebswelle 416 treibt auch mittels eines Kraftstoffpumpen-Antriebsnockens 422 eine Kraftstoffpumpe 424 an, wie unter Bezug auf 6 nachstehend beschrieben ist. Ein Antriebsgehäuse 434 ist mittels Schrauben 504 an einen Zylinderkopf geschraubt, so dass das Antriebsgehäuse 434 den Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 422 und die Zapfenlager 430 und 432 teilweise umgibt. In manchen Ausführungsformen kann das Antriebsgehäuse 434 mit einer Baugruppe der Kraftstoffpumpe gekoppelt sein, wie durch Schrauben 506 angedeutet ist.
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6 zeigt eine andere schematische Darstellung einer Vorderansicht des Kraftstoffpumpen-Antriebssystems 400 von 4, das nicht die Kraftstoffpumpe 424 umfasst. Hier wurde ein Teil des Antriebsgehäuses 434 entfernt, um die Antriebswelle 416 und die Zapfenlager 430 und 432 zu veranschaulichen. Bei Drehung der Antriebswelle, wie bei 600 durch einen Pfeil angedeutet, betätigt der Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 422 die Kraftstoffpumpe 424 (in 4 und 5 gezeigt). Wie weiter in 6 gezeigt ist, können Lagerölzuführungen 602 verwendet werden, um die Zapfenlager 430 und 432 zu schmieren. Weiterhin nimmt ein Schraubenloch 604 eine Schraube 504 auf, wie in 5 gezeigt ist.
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7 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Kraftstoffpumpen-Antriebssystems 700, das eine Reihe von Zahnrädern nutzt. Das Kraftstoffpumpen-Antriebssystem 700 kann eine erste veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 702 und eine zweite veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 704 umfassen. Eine beliebige von erster veränderlicher Nockensteuerungsvorrichtung 702 oder zweiter veränderlicher Nockensteuerungsvorrichtung 704 kann durch eine Motorkurbelwelle angetrieben sein. Zum Beispiel kann die erste veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 702 durch eine Motorkurbelwelle angetrieben sein, so dass Kraft von der ersten veränderlichen Nockensteuerungsvorrichtung 702 zu einer ersten Nockenwelle 706 weiter übertragen werden kann. Die erste veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 702 kann mittels eines ersten Nockenzahnrads 712 mit einem Pumpenwellenzahnrad 710 gekoppelt sein, so dass bezüglich des Kraftflusses das Koppeln stromaufwärts der Betätigung der ersten Nockenwelle 706 erfolgt. Dann kann das Pumpenwellenzahnrad 710 die zweite veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 704 mittels einer Kopplung, beispielsweise dem zweiten Nockenzahnrad 714, antreiben, wobei das Koppeln bezüglich des Kraftflusses stromaufwärts der Betätigung der zweiten Nockenwelle 708 erfolgt. Das Pumpenwellenzahnrad 710, das erste Nockenzahnrad 712 und das zweite Nockenzahnrad 714 können ein beliebiger Zahnradtyp sein, beispielsweise Stirnräder, Schraubenräder etc.
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Auch wenn die vorstehende Konfiguration im Kontext eines Beispiels beschrieben ist, bei dem die erste veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 702 durch die Motorkurbelwelle angetrieben wird, versteht sich, dass stattdessen die zweite veränderliche Nockensteuerungsvorrichtung 704 durch die Motorkurbelwelle angetrieben werden kann.
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Die Drehung des Pumpenwellenzahnrads 710 betätigt eine Pumpenwelle 716, die dann eine Pumpe betätigt. Zum Beispiel kann die Pumpenwelle 716 mit einem Pumpenantriebsnocken 718 gekoppelt sein, so dass die Drehung der Pumpenwelle 716 den Pumpenantriebsnocken 718 veranlasst, die Pumpe zu betätigen. Weiterhin können in manchen Ausführungsformen Zapfenlager, beispielsweise Zapfenlager 720, verwendet werden, um der Pumpenwelle 716 durch Beschränken radialer Bewegung der Pumpenwelle 716 Rotorhalt zu bieten. Gehäuse, beispielsweise das Pumpenwellengehäuse 722, können verwendet werden, um Teile der Pumpenwelle 716, des Pumpenantriebsnockens 718 und/oder der Zapfenlager 720 unterschiedlich zu umschließen. Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne zu betrachten sind, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12, Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der hierin offenbarten verschiedenen Systeme und Konfigurationen.
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Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden.
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Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
