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Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung, aufweisend eine Niederdruckpumpe, die mit einem Tank verbunden ist und die über eine Niederdruckleitung mit einer Hochdruckpumpe verbunden ist, wobei die Hochdruckpumpe fluiddurchströmte Wellenlager einer Antriebswelle und eine Einlasseinrichtung für ein Fluid in einen Pumpenarbeitsraum aufweist.
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Stand der Technik
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Eine derartige Einspritzvorrichtung ist aus der
DE 10 2010 001 254 A1 bekannt. Diese Einspritzvorrichtung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Tank, aus dem mittels einer Niederdruckpumpe Kraftstoff in einen Triebwerksraum einer Hochdruckpumpe gefördert wird. Aus dem Triebwerksraum wird eine Teilmenge von Kraftstoff gesteuert über eine Zumesseinheit und ein Überströmventil in einen Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe gefördert. Der in den Pumpenarbeitsraum eingebrachte Kraftstoff wird von der Hochdruckpumpe in einen Hochdruckspeicher gefördert, aus dem der dort gespeicherte Kraftstoff über zumindest einen Kraftstoffinjektor gesteuert in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Eine zweite Teilmenge des in den Triebwerksraum eingebrachten Kraftstoffs wird zur Durchströmung und Schmierung der Wellenlager einer Antriebswelle für zumindest ein Pumpenelement der Hochdruckpumpe abgezweigt und zurück in den Tank geleitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Einspritzvorrichtung bereitzustellen, bei der der Bauaufwand verringert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Niederdruckleitung vor oder innerhalb der Hochdruckpumpe in eine Wellenlagerschmierleitung und eine Einlasseinrichtungsleitung verzweigt ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei einer herkömmlichen Ausgestaltung einer Hochdruckpumpe, bei der das Fluid von der Niederdruckpumpe zunächst in einen Triebwerksraum der Hochdruckpumpe gefördert wird und von dort Teilströme zur Durchströmung der Wellenlager und zur Zumessung in einen Pumpenarbeitsraum aufgeteilt sind, Druckpulsationen in dem zu der Einleitung in den Pumpenarbeitsraum abgezweigten Teilstrom auftreten. Diese Druckpulsationen machen es nötig, eine Zumesseinheit oder ein gesteuertes Einlassventil vorzusehen, die beziehungsweise das die den Pumpenarbeitsraum zuzumessende Fluidmenge bestimmt. Dadurch, dass erfindungsgemäß die Niederdruckleitung in die Einlasseinrichtungsleitung und die Wellenschmierleitung verzweigt ist, weist insbesondere die Einlasseinrichtungsleitung keine oder nur sehr geringe Druckpulsationen auf. Diese nur geringen oder nicht vorhandenen Druckpulsationen machen es möglich, auf eine Zumesseinheit oder ein beispielsweise elektrisch betätigtes Einlassventil zu verzichten und die dem Pumpenarbeitsraum zuzumessende Kraftstoffmenge allein von der Niederdruckpumpe, die entsprechend gesteuert betrieben wird, zuzumessen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Einspritzvorrichtung insgesamt einfacher auszugestalten und somit deren Bauaufwand zu verringern. Durch diese Ausgestaltung kann weiterhin der Druck in der Niederdruckleitung und somit auch in der Wellenlagerschmierleitung auf einem solchen Druckniveau gehalten werden, dass die durch die Wellenlager geführte Schmiermenge und Kühlmenge des Fluids für einen zuverlässigen Betrieb der Wellenlager ausreichend hoch ist. Andererseits wird dieses Druckniveau in der Einlasseinrichtungsleitung durch keine Druckpulsationen gestört, so dass eine Einstellung der dem Pumpenarbeitsraum zuzuführenden Fluidmenge allein durch eine Einstellung der Niederdruckpumpe möglich ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Wellenlagerschmierleitung zu einem Gehäuselager und einem Flanschlager einer Nockenwelle oder einer Exzenterwelle geführt. Diese direkte Zuführung des Fluids zu den beiden Lagern ohne vorherige Durchströmung eines Triebwerksraum bewirkt, dass keine Druckpulsationen von dem Triebwerksraum zurück in die Niederdruckleitung gelangen und zu den beschriebenen Nachteilen durch eine Druckpulsation führen können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung mündet die Wellenlagerschmierleitung mittig in das Gehäuselager und das Flanschlager ein. Mittig bedeutet hier innerhalb der beiden Lagerenden der beiden Wellenlager, die Mündung muss also nicht in der geometrischen Mitte sein. Diese Ausgestaltung bewirkt einerseits, dass keine Druckpulsationen in die Niederdruckleitung gelangen und andererseits ist dadurch sichergestellt, dass die beiden Lager zuverlässig geschmiert und gekühlt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung mündet ein Auslass für das Fluid aus dem Gehäuselager und dem Flanschlager in den Triebwerksraum der Hochdruckpumpe. Dabei kann der Auslass so ausgebildet sein, dass das in das Gehäuselager und das Flanschlager einmündende Fluid von beiden Seiten der beiden Lager in den Triebwerksraum geleitet ist. Dabei mündet ein dem Triebwerksraum jeweils zugewandter Auslass direkt in den Triebwerksraum, während der jeweilige gegenüberliegende nach außen gerichtete Auslass beispielsweise über einen Kanal mit dem Triebwerksraum verbunden ist. Gegebenenfalls reicht es auch aus, nur den direkt in den Triebwerksraum einmündenden Auslass bei der mittigen Anströmung der Lager vorzusehen, da durch eine mittige Anströmung der Lager auch auf der nicht durchströmten Seite des Lagers eine ausreichende Schmierung vorhanden ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Triebwerksraum über eine Rücklaufleitung mit dem Tank verbunden. Dadurch erfolgt ein Abbau der Druckpulsationen, die in den Triebwerksraum auftreten können, in den ein großes Volumen aufweisenden Tank, so dass hieraus keine störenden Einflüsse entstehen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist in die Rücklaufleitung eine Druckerhöhungskomponente eingeschaltet. Diese Druckerhöhungskomponente ist in weiterer Ausgestaltung eine Drossel und/oder ein Überströmventil. Diese Druckerhöhungskomponente ist vorgesehen, um den Druck in dem Triebwerksraum gegenüber dem Umgebungsdruck anzuheben. Optional können beide Komponenten verbaut sein, so dass zum Beispiel die Drossel den Durchfluss beschränkt und das Überströmventil Druckpulsationen reduziert.
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In Weiterbildung der Erfindung wirkt die Einlasseinrichtungsleitung mit einem in einen Pumpenzylinderkopf der Hochdruckpumpe eingebauten Einlassventil, das ein einfaches federbelastetes Saugventil sein kann, zusammen. Dabei ist der Öffnungsdruck des Saugventils so gewählt, dass in jedem Fall, insbesondere bei einer Nullförderung, die beispielsweise bei einem Schubbetrieb auftritt, eine Mindestschmierung der Hochdruckpumpe, insbesondere der Wellenlager der Hochdruckpumpe sichergestellt ist. Die Hochdruckpumpe kann ein einzelnes Hochdruckpumpenelement aufweisen oder aber es können auch mehrere Hochdruckpumpenelemente, beispielsweise zwei, drei oder vier vorhanden sein. Eine höhere Anzahl von Hochdruckpumpenelementen führt auch zu einem geringeren Druckpulsationsniveau und zu einer Verringerung der Empfindlichkeit der Einlasseinrichtungsleitung gegenüber Druckpulsationen. Gegebenenfalls kann der Kreislauf um ein Druckregelventil an einem Hochdruckspeichererweitert sein, so dass überschüssig gefördertes Fluid abgesteuert werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Niederdruckpumpe eine mengengeregelte Niederdruckpumpe. Eine solche mengengeregelte Niederdruckpumpe, die beispielsweise eine elektrisch betätigte Zahnradpumpe sein kann ist besonders geeignet, um die zu fördernde Fluidmenge in weiten Grenzen problemlos einstellen zu können.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Einspritzvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und das Medium Kraftstoff. Wenn auch der Gegenstand der Erfindung bei einer beliebigen Einspritzvorrichtung für ein beliebiges Fluid angewendet werden kann, ist der bevorzugte Einsatz bei eben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gegeben. Dabei wirkt sich die Reduzierung des Bauaufwands bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung auch kostenmäßig günstig aus.
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Zusammenfassend werden folgende Vorteile durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erreicht:
- – Durch den von den Hochdruckbereich abgekoppelten Triebwerksraum erfolgt keine Beeinflussung der insbesondere als Einlassventil ausgebildeten Einlasseinrichtung durch Druckpulsationen aus dem Triebwerksraum und somit ist eine gute Nullförderfähigkeit auch bei hohen Drehzahlen der Hochdruckpumpe gegeben,
- – durch die Kraftstoffzuführung nahezu mittig in die Lagerstellen erfolgt eine gute Versorgung des Flanschlagers und des Gehäuselagers mit kühlem Kraftstoff zur Kühlung,
- – durch die Kraftstoffzuführung nahezu mittig in die Lagerstellen erfolgt eine gute Versorgung der Lager mit dem maximal zur Verfügung stehenden Druck zum gesicherten Aufbau eines Schmierfilms,
- – durch die Kraftstoffzuführung nahezu mittig in die Lagerstellen ist ein hydraulisch vom Hochdruckbereich über den Lagerspalt abgekoppelter Triebwerksraum gegeben,
- – durch den gesamten erfindungsgemäßen Aufbau ist ein Entfall einer Zumesseinheit oder eines elektrisch betätigten Einlassventils möglich und
- – durch die bedarfsgerechte Fördermenge der Niederdruckpumpe ist eine deutliche Energieeinsparung möglich, wodurch insgesamt der Wirkungsgrad der Einspritzvorrichtung steigt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
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Es zeigen:
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1 ein schematische Schaltschema einer Einspritzvorrichtung und
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2 eine Schnittdarstellung eines Wellenlagers mit einer mittigen Zuführung einer Wellenlagerschmierleitung zu dem Wellenlager.
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1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Einspritzvorrichtung, die als Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist einen Tank 1 auf, in dem ein Fluid in Form von Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff bevorratet ist. In den Tank 1 ist eine Niederdruckleitung 2 eingeführt, wobei in die Niederdruckleitung 2 eine Niederdruckpumpe 3 eingeschaltet ist. Die Niederdruckpumpe 3 ist eine mengengeregelte Niederdruckpumpe 3, beispielsweise in Form einer elektrisch betriebenen Zahnradpumpe. Weiterhin können in die Niederdruckleitung 2 noch zumindest eine Filtereinrichtung sowie Drucksensoren und Temperatursensoren eingebaut sein. Die Niederdruckleitung 2 weist eine Verzweigung 4 auf, wobei die Niederdruckleitung 2 stromabwärts der Verzweigung 4 in eine Wellenlagerschmierleitung 5 und eine Einlasseinrichtungsleitung 6 aufgeteilt ist.
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Die Wellenlagerschmierleitung 5 ist zu Wellenlagern 7a, 7b, insbesondere in Form eines Gehäuselagers und eines Flanschlagers für eine Nockenwelle 8 oder eine Exzenterwelle einer strichliniert bezüglich der zugehörigen Komponenten dargestellten Hochdruckpumpe 9 mit zumindest einem Hochdruckpumpenelement 10 geführt. Die Hochdruckpumpe 9 weist einen Triebwerksraum 11 auf, in dem ein Nocken der Nockenwelle 8 angeordnet ist und gegebenenfalls unter Einbezug eines Rollenstößels mit dem Hochdruckpumpenelement 10 zusammenwirkt. In der 1 ist aus Übersichtlichkeitsgründen der mit dem Hochdruckpumpenelement 10 zusammenwirkende Nocken der Nockenwelle 8 außerhalb des Triebwerksraums 11 liegend dargestellt. Die Wellenlagerschmierleitung 5 mündet mittig (siehe auch 2) in die Wellenlager 7a, 7b ein und der die Wellenlager 7a, 7b durchströmende Kraftstoff wird in den Triebwerksraum 11 eingeleitet, so dass auch der Kontaktbereich zwischen dem Nocken und dem Hochdruckpumpenelement 10 und gegebenenfalls der Rollenstößel geschmiert sind. Der Triebwerksraum 11 ist mit einer Rücklaufleitung 12 verbunden, die wiederum in den Tank 1 einmündet. In die Rücklaufleitung 12 ist eine Druckerhöhungskomponente 13 eingeschaltet, die als Drossel und/oder Überströmventil ausgebildet sein kann. Die Druckerhöhungskomponente 13 stellt sicher, dass in dem Triebwerksraum 11 ein höherer Kraftstoffdruck als der Umgebungsdruck herrscht. Die Verzweigung 4 kann auch außerhalb der Hochdruckpumpe 9 ebenso wie Teilabschnitte der Wellenlagerschmierleitung 5 und der Einlasseinrichtungsleitung 6 angeordnet sein. Ebenso kann ein weiterer Teilabschnitt der Rücklaufleitung 12 mit dem Druckerhöhungselement 13 außerhalb der Hochdruckpumpe 9 angeordnet sein.
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Die Einlasseinrichtungsleitung 6 ist zu einer Einlasseinrichtung in Form eines Einlassventils 14 geführt, das vorzugsweise in einem Pumpenzylinderkopf der Hochdruckpumpe 9 angeordnet ist und eine Strömungsverbindung zu einem Pumpenarbeitsraum 15 der Hochdruckpumpe 9 herstellt. Bei einer Abwärtsbewegung eines von der Nockenwelle 8 auf und ab bewegten Pumpenkolbens 16 des Hochdruckpumpenelements 10 wird entsprechend der eingestellten Förderleistung der Niederdruckpumpe 3 über das Einlassventil 14 eine definierte Menge von Kraftstoff in den Pumpenarbeitsraum 15 eingelassen, der bei einer anschließenden Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 16 über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 17 in eine Hochdruckleitung 18 und weiter in einen Hochdruckspeicher 19 gefördert wird. An dem Hochdruckspeicher 19 sind über Einspritzleitungen 20 eine Anzahl von Kraftstoffinjektoren 21 angeschlossen, die in dem Hochdruckspeicher 19 unter einem Druck von bis zu 3000 bar gespeicherten Kraftstoff zur Einspritzung in zugeordnete Brennräume der Brennkraftmaschine gesteuert entnehmen. Das so ausgebildete Kraftstoffeinspritzsystem ist vorzugsweise ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, mit dem vorzugsweise einer selbstzündenden Brennkraftmaschine Dieselkraftstoff zur gesteuerten Einspritzung zugeführt wird.
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Die Schnittdarstellung gemäß 2 zeigt ein Wellenlager 7a, 7b mit einem Wellenabschnitt 22 der Nockenwelle 8, wobei das Wellenlager 7a, 7b zumindest eine Lagerschale oder einen Lagerring 23 aufweist, der den Wellenabschnitt 22 unter Bildung eines Schmierspalts 24 umgibt. Zur Zuführung des Kraftstoffs in den Schmierspalt weist die Lagerschale beziehungsweise der Lagerring 23 eine Durchtrittsöffnung 25 auf, die mit der Wellenlagerschmierleitung 5 verbunden ist. Die Durchtrittsöffnung 25 kann sich in eine Ringnut 26 innerhalb der Lagerschale beziehungsweise des Lagerrings 23 fortsetzen, um eine gezielte Verteilung des Kraftstoffs auf dem inneren Umfang der Lagerschale beziehungsweise des Lagerrings 23 zu gewährleisten. Von der Ringnut 26 beziehungsweise der Durchtrittsöffnung 25 strömt der Kraftstoff zu beiden Enden des Schmierspalts 24 und von dort von einem Ende direkt in den Triebwerksraum 11, während das andere Ende über beispielsweise einen Abführkanal mit dem Triebwerksraum 11 verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010001254 A1 [0002]
