DE102012216594A1

DE102012216594A1 - Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse

Info

Publication number: DE102012216594A1
Application number: DE201210216594
Authority: DE
Inventors: Matthias Greiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2014-03-20
Also published as: WO2014044438A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Kurbelgehäuse 2,in dem eine Kurbelwelle 3 gelagert ist, an der zumindest ein einen in einer Zylinderbohrung 7 bewegbaren Kolben 6 tragendes Pleuel 5 angelenkt ist, wobei eine Fördervorrichtung zur Förderung von Kraftstoff vorgesehen ist, und wobei die Fördervorrichtung in das Kurbelgehäuse 2 der Brennkraftmaschine integriert und von einer Welle der Brennkraftmaschine 1 angetrieben ist. Erfindungsgemäß wird eine Brennkraftmaschine 1 bereitgestellt, die eine Fördervorrichtung insbesondere für Kraftstoff aufweist, deren Anordnung und deren Betriebsmittelversorgung verbessert sind. Erreicht wird dies dadurch, dass die Welle die Kurbelwelle 3 ist. Weiterhin ist die Fördereinrichtung direkt in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 1 integriert und an das Schmiersystem der Brennkraftmaschine angeschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen in einer Zylinderbohrung begewegbaren Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei eine Fördervorrichtung zur Förderung von Kraftstoff vorgesehen ist,und wobei die Fördervorrichtung in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine integriert und von einer Welle der Brennkraftmaschine angetrieben ist.
Stand der Technik
Eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 39 10 794 A1 bekannt. Diese Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse auf, in das eine als Steckpumpe ausgebildete Fördereinrichtung für Kraftstoffstoff gehäuselos integriert ist. Dabei wird die Steckpumpe von einer zusätzliche Nocken aufweisenden Gaswechselnockwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Diese Steckpumpe ist zur Kraftstoffversorgung eines der Steckpumpe zugeordneten Einspritzventils ausgebildet und über eine kurze Einspritzleitung mit diesem verbunden. Dementsprechend sind mehrere der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entsprechende Steckpumpen in das Kurbelgehäuse eingebaut, die jeweils im Bereich zwischen benachbarten Zylindern mit den zugeordneten Gaswechseleinrichtungen jeweils von einem einzelnen Fördernocken der Nockenwelle angetrieben werden.
Eine weitere Brennkraftmaschine ist aus der DE 10 2008 008 259 A1 bekannt. Diese Brennkraftmaschine ist als luftgekühlte Brennkraftmaschine ausgebildet und mit geringen Änderungen von einer Dieselbrennkraftmaschine mit konventionellem Einspritzsystem auf ein Common-Rail-Einspritzsystem umgerüstet worden. Dazu ist eine als Hochdruckpumpe ausgebildete Fördervorrichtung für Kraftstoff stirnseitig an der Brennkraftmaschine angebaut. Diese Hochdruckpumpe weist ein einen Rollenstößel tragendes Gehäuse auf, das an dem Kurbelgehäuse befestigt ist und wobei der Rollenstößel der Hochdruckpumpe mit zumindest einem zusätzlichen Fördernocken auf einer Gaswechselnockenwelle der Brennkraftmaschine zusammenwirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine bereit zu stellen, die eine Fördereinrichtung insbesondere für Kraftstoff aufweist, deren Anordnung verbessert ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Welle die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist. Die Kurbelwelle ist besonders zum Antrieb einer Fördervorrichtung geeignet, weil diese schon eine ausreichend robuste Lagerung aufweist, die ohne weitere Änderungen geeignet ist, eine zusätzliche Fördervorrichtung anzutreiben. Dabei kann dann in einer allgemeinen Ausführung die Fördervorrichtung an beliebiger Stelle der Brennkraftmaschine in das Kurbelgehäuse integriert bzw. eingebaut sein. Weiterhin kann die Fördereinrichtung zur Förderung beliebiger Medien ausgelegt sein.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Fördervorrichtung eine Hochdruckpumpe für insbesondere Kraftstoff. Dabei kann der Kraftstoff Benzin oder Diesel sein, wobei dann die entsprechende Brennkraftmaschine als fremdgezündete oder selbstzündete Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Hochdruckpumpe aber in weiterer Ausgestaltung Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems für eine selbstzündende Brennkraftmaschine, wobei die Hochdruckpumpe den geförderten Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher fördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff von Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine gesteuert entnommen wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine gehäuselose Steckpumpe, die zumindest teilweise direkt in das Kurbelgehäuse oder in ein Gehäuseteil des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine eingebaut ist. Dabei nimmt das Gehäuseteil insbesondere einen Rollenstößel der Steckpumpe auf, während ein Pumpenzylinder und gegebenenfalls ein eigenständiger Pumpenzylinderkopf als separate Bauteile an diesem Gehäuseteil befestigt, beispielsweise angeschraubt sind. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da das Kurbelgehäuse nur geringfügig modifiziert werden muss und die entsprechende Öffnung für den Fall, dass ein konventionelles Einspritzsystem an der entsprechenden Brennkraftmaschine beispielsweise für bestimmte Einsatzzwecke verbaut werden soll, durch einen Deckel verschlossen werden kann. Dadurch ist das entsprechende Kurbelgehäuse universell einsetzbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Fördervorrichtung endseitig des Kurbelgehäuses angeordnet. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da der endseitige Bereich des Kurbelgehäuses in der Regel gut zugänglich ist und zudem in diesem Bereich die Kurbelwelle beispielsweise auf der dem Schwungrad gegenüberliegenden Stirnseite mit einem entsprechenden einen oder mehrere Nocken tragenden Wellenstumpf ausgestattet werden kann. Dabei kann dieser Wellenstumpf einteilig mit der Kurbelwelle ausgebildet sein oder aber als separates Bauteil beispielsweise mit der Kurbelwelle verschraubt oder sonst wie verbunden sein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine vorhandene Kurbelwelle ohne weitere Umgestaltung zum Antrieb einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung modifiziert werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Fördervorrichtung einen Rollenstößel auf, der mit einem an der Kurbelwelle angeordneten Nocken, der als Einfachnocken oder Doppelnocken ausgebildet sein kann, zusammenwirkt. Bei einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine, die als Viertakt-Brennkraftmaschine ausgelegt ist, erfolgt somit bei Verwendung eines Doppelnockens bei jedem Einspitzvorgang eines Zylinders eine Nachförderung von Kraftstoff in den Hochdruckspeicher. Bei einer sechszylindrigen Brennkraftmaschine kann dementsprechend auch ein Dreifachnocken vorgesehen sein.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Fördervorrichtung ölgeschmiert. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da die Fördereinrichtung beziehungsweise deren Schmiersystem an das vorhandene Schmiersystem der Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann. Dadurch, dass das den Rollenstößel der Fördervorrichtung tragende Gehäuseteil das Kurbelgehäuse selbst ist, kann ein Ölversorgungskanalsystem zur Schmierung der zu schmierenden Bauteile der Fördervorrichtung, insbesondere eines eine Laufrolle tragenden Rollenschuhs direkt in das Kurbelgehäuse eingearbeitet sein. Dadurch wird die Betriebsmittelversorgung der Hochdruckpumpe vereinfacht und somit verbessert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich neben der Fördereinrichtung eine Ölpumpe angeordnet. Diese Ölpumpe ist zur Schmierölversorgung der Schmierstellen der Brennkraftmaschine und der Zusatzaggregate einschließlich der Fördervorrichtung ausgelegt. Die Ölpumpe fördert Schmieröl, das aus einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine oder einem separaten Vorratsbehälter entnommen wird, über einen Ölfilter, der ebenfalls an dem Kurbelgehäuse montiert sein kann, in die Schmierölkanäle zur Versorgung der Schmierstellen.
In Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich neben der Fördereinrichtung eine Vakuumpumpe angeordnet. Dabei kann die Vakuumpumpe vorzugsweise im Bereich zwischen der Ölpumpe und der Fördereinrichtung angeordnet sein. Die Vakuumpumpe ist zur Unterdruckerzeugung insbesondere für ein Luftsystem, beispielsweise zur Anwendung an einem Bremskraftverstärker eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine eingebaut ist, ausgelegt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich neben der Fördereinrichtung eine Kraftstoffniederdruckpumpe angeordnet. Die Kraftstoffniederdruckpumpe fördert Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über einen Kraftstofffilter in die vorzugsweise als Hochdruckpumpe ausgebildete Fördervorrichtung für Kraftstoff.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Fördervorrichtung ein elektrisch betätigbares Saugventil auf. Grundsätzlich kann das Saugventil auch als rein mechanisches, selbsttätig öffnendes und schließendes Saugventil ausgebildet sein, wobei aber die elektrische Ansteuerung des elektrisch betätigbaren Saugventils durch die direkte Integration der Fördervorrichtung an die Brennkraftmaschine problemlos über das entsprechend ergänzte elektronische Motorsteuergerät möglich ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch einen stirnseitigen Bereich einer Brennkraftmaschine.
Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt einen Längsschnitt durch einen stirnseitigen Bereich einer Brennkraftmaschine 1, die als selbstzündende Brennkraftmaschine 1 ausgelegt ist. Die Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse 2 auf, in dem eine Kurbelwelle 3 drehbar gelagert ist. Die Kurbelwelle 3 weist eine Anzahl von Hubzapfen 4 auf, wobei an jedem Hubzapfen 4 ein Pleuel 5 angelenkt ist. Das Pleuel 5 trägt einen Kolben 6, der in einer Zylinderbohrung 7 auf und ab bewegbar ist. Beispielsweise weist bei einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine 1 die Kurbelwelle 3 vier Hubzapfen 4 auf, an denen eine entsprechende Anzahl von Pleueln 5 und Kolben 6 befestigt sind.
Die Brennkraftmaschine 1 ist weiterhin flüssigkeitsgekühlt und weist einen die Zylinderbohrung 7 zumindest teilweise umgebenden Kühlraum 8 auf, der von Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, durchströmt wird.
Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Ölsumpf 9 auf, der unterhalb der Kurbelwelle 3 angeordnet von einer Ölwanne 10 verschlossen ist.
Stirnseitig, insbesondere auf der einem Schwungrad gegenüberliegenden Seite, der Kurbelwelle 3 weist die Kurbelwelle 3 einen Wellenstumpf 11 auf, der benachbart zu einer stirnseitigen Lagerung 12 der Kurbelwelle 3 einen Doppelnocken 13 aufweist. Auf diesem Doppelnocken 13 rollt eine Laufrolle 14 eines Rollenstößels 15 einer als Hochdruckpumpe 16 ausgebildeten Fördervorrichtung für Kraftstoff ab. Die Hochdruckpumpe 16 ist Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems, das Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher fördert.
Ein den Rollenstößel 15 aufnehmendes Gehäuseteil 18 ist in das Kurbelgehäuse 2 integriert, wobei in dieses Gehäuseteil 18 Schmierölkanäle 17a, 17b eingelassen sind. Der Schmierölkanal 17a ist mit einem externen Anschluss 19 verbunden, der über eine weiterführende Leitung mit einem Ölfilter, der an der Brennkraftmaschine verbaut ist, verbunden ist. Diesem Ölfilter wird Schmieröl zugeführt, das von einer stirnseitig neben der Hochdruckpumpe 16 angeordneten und ebenfalls von der Kurbelwelle 3 angetriebenen Ölpumpe 20 gefördert wird. Dazu ist in das Kurbelgehäuse 2 beziehungsweise die Ölwanne 10 ein Saugkanal 21 eingelassen, der in den Ölsumpf 9 einmündet. Das von der Ölpumpe 20 geförderte Schmieröl wird über eine Druckleitung 22 mit einem Druckleitungsanschluss 23 in eine externe Verbindungsleitung zu dem Ölfilter geleitet. In diese Leitung kann auch vor oder hinter dem Ölfilter ein Ölkühler eingebaut sein.
Der Rollenstößel 15 weist einen die Laufrolle 14 tragenden Rollenschuh 24 auf, in dem ein Ölkanal 25 zur Schmierölversorgung der zu schmierenden Stellen des Rollenstößels 15 eingelassen ist. Der Rollenstößel 15 wirkt mit einem Pumpenplunger 26 zusammen, der in einer Plungerbohrung eines Pumpenzylinders 27 bei einer Drehbewegung der Kurbelwelle 3 auf und ab bewegt wird und der einen Pumpenarbeitsraum 28 begrenzt. Der Pumpenarbeitsraum 28 weist einen seitlichen Hochdruckanschluss 29 mit einem eingebauten Rückschlagventil auf, wobei der Hochdruckanschluss 29 über eine Hochdruckleitung mit dem Hochdruckspeicher verbunden ist.
In Verlängerung des Pumpenplungers 26 ist in einem Einschraubstopfen 30, der mit dem Pumpenzylinder 27 dichtend verschraubt ist, ein Saugventil 31 eingesetzt. Ds Saugventil 31 weist einen oberhalb des Hochdruckanschlusses 29 angeordneten Sauganschluss 32 auf, über den dem Saugventil 31 Kraftstoff zugeführt wird. Das Saugventil 31 weist einen elektrisch betätigten Ventilbolzen 33 auf, über den gesteuert Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 28 zugeführt werden kann. Der Sauganschluss 32 ist über eine nicht dargestellte Kraftstoffleitung mit einem Kraftstoffanschluss 34 einer Kraftstoffniederdruckpumpe 35 verbunden, die als externe Pumpe oder aber auch direkt an dem Kurbelgehäuse 2 oder einem stirnseitigen Deckel 36 befestigt sein kann und beispielsweise als elektrische betriebene Zahnradpumpe ausgebildet sein kann.
Neben der Ölpumpe 20 ist eine Vakuumpumpe 37 an dem Kurbelgehäuse 2 angebracht, die ebenfalls von der Kurbelwelle 3 betätigt wird. Die Vakuumpumpe 37 weist einen Anschluss 38 auf, der beispielsweise mit einem extern verbauten Bremskraftverstärker eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmachine eingebaut ist, verbunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3910794 A1 [0002]
DE 102008008259 A1 [0003]

Claims

Brennkraftmaschine (1) mit einem Kurbelgehäuse (2), in dem eine Kurbelwelle gelagert ist, an der zumindest ein einen in einer Zylinderbohrung (7) bewegbaren Kolben (6) tragendes Pleuel (5) angelenkt ist, wobei eine Fördervorrichtung zur Förderung von Kraftstoff vorgesehen ist, und wobei die Fördervorrichtung in das Kurbelgehäuse (2) der Brennkraftmaschine integriert und von einer Welle der Brennkraftmaschine (1) angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle die Kurbelwelle (3) ist.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung eine Hochdruckpumpe (16) ist.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (16) Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems ist.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (16) eine gehäuselose Steckpumpe ist.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung endseitig des Kurbelgehäuses (2) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung einen Rollenstößel (15) aufweist, der mit einem an der Kurbelwelle (3) angeordneten Nocken zusammenwirkt.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung ölgeschmiert ist.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich neben der Fördervorrichtung eine Ölpumpe (20) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ölpumpe (20) ausgangsseitig mit einer an dem Kurbelgehäuse (2) angeordneten Ölfilter verschaltet ist.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Fördervorrichtung eine Vakuumpumpe (37) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung ein elektrisch betätigbares Saugventil (31) aufweist.