DE10322604A1

DE10322604A1 - Satz von Kolbenpumpen, insbesondere Kraftstoffpumpen für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE10322604A1
Application number: DE10322604A
Authority: DE
Inventors: Helmut Rembold; Manuel Schoepke; Oliver Albrecht; Bernd Schroeder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-09
Also published as: WO2004104420A1; US20070020131A1; US7281519B2

Abstract

Mehrere Kolbenpumpen (16a bis 16l) bilden einen Satz von Kolbenpumpen. Jede Kolbenpumpe (16) eines Satzes umfasst jeweils einen Antriebsbereich (30) und mindestens einen Förderbereich (28). Es wird vorgeschlagen, dass ein Satz von Kolbenpumpen mindestens zwei Kolbenpumpen (16a bis 16l) unterschiedlicher Bauart umfasst, wobei die Förderbereiche aller Kolbenpumpen (16a bis 16l) des Satzes als baugleiche Fördermodule (28) ausgebildet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Satz von Kolbenpumpen, insbesondere Kraftstoffpumpen für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit jeweils einem Antriebsbereich und jeweils mindestens einem Förderbereich.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Kolbenpumpe, insbesondere Kraftstoffpumpe für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Antriebsbereich und mindestens einem Förderbereich.

Kolbenpumpen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE 199 07 311 A1 bekannt. In dieser sind Hydraulikpumpen mit einem Antriebsgehäuse gezeigt, in dem eine Antriebswelle gelagert ist. Hierdurch wird ein Antriebsbereich der Hydraulikpumpe gebildet. Radial zur Achse der Antriebswelle ist ein Kolben angeordnet, der in einer Zylinderbuchse hin- und herbeweglich aufgenommen ist. Die Hin- und Herbewegung wird dem Kolben von Nocken der Antriebswelle aufgezwungen. Ein Zylinderkopf mit einem Ein- und einem Auslassventil ist am Antriebsgehäuse befestigt.

Der Kolben, die Zylinderbuchse, der Zylinderkopf, das Ein- und Auslassventil, und andere Komponenten bilden einen Förderbereich der Hydraulikpumpe, denn durch diesen Bereich wird der Kraftstoff letztlich gefördert. Die bekannte Kolbenpumpe ist eine Zweizylinder-Radialkolbenpumpe. Dies definiert die Bauart der bekannten Kolbenpumpe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellkosten von Kolbenpumpen zu senken und ihren Anwendungsbereich zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird bei einem Satz von Kolbenpumpen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Satz von Kolbenpumpen mindestens zwei Kolbenpumpen unterschiedlicher Bauart umfasst, wobei die Förderbereiche aller Kolbenpumpen des Satzes als baugleiche Fördermodule ausgebildet sind.

Bei einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sie Teil eines Satzes von Kolbenpumpen der obigen Art ist.

Vorteile der Erfindung

Unter dem Begriff "baugleich" wird ein einheitlicher Aufbau der Fördermodule mit identischen Ankopplungsstellen für die Ankopplung an den Antriebsbereich verstanden. Durch die Verwendung derart baugleicher Fördermodule können die Herstellkosten gesenkt werden, da trotz unterschiedlicher Bauarten der Kolbenpumpen immer die gleichen Fördermodule verwendet und diese daher in großer Stückzahl hergestellt werden können. Darüber hinaus werden auch die Wartungskosten an derartigen Kolbenpumpen gesenkt, da auch für unterschiedliche Bauarten von Kolbenpumpen immer nur ein gleicher Fördermodul bevorratet werden muss. Durch die Ausgestaltung der Förderbereiche als Fördermodule wird ferner der Austausch eines defekten Förderbereichs erleichtert, da gegebenenfalls nur der Fördermodul und nicht die gesamte Kolbenpumpe ausgetauscht werden muss.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass sich die Bauarten eines Satzes durch die Anordnung und/oder der Anzahl der Fördermodule unterscheiden. Trotz baugleicher Fördermodulen können ganz speziell auf die jeweiligen Einsatzerfordernisse abgestimmte Kolbenpumpen geschaffen werden. Möglich sind beispielsweise ein- und mehrzylindrige Radial-, Axial-, und Reihenkolbenpumpen.

Dabei ist es möglich, dass der Satz von Kolbenpumpen identische baugleiche Fördermodule und/oder bezüglich einer Längsachse zueinander spiegelbildliche baugleiche Fördermodule aufweist. Wenn die Fördermodule zueinander identisch sind, ist die Kostenersparnis maximal. Wenn jedoch zwei Typen baugleicher Fördermodule vorgesehen sind, welche jeweils zueinander spiegelbildlich sind, wird die Flexibilität bei der Anordnung der Fördermodule erhöht.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Satzes von Kolbenpumpen zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebsbereiche der Kolbenpumpen eine Satzes als baugleiche Antriebsmodule ausgebildet sind, welche mehrere Anbindungsstellen für Fördermodule aufweisen, wobei der Satz mindestens eine Kolbenpumpe umfasst, deren Antriebsmodul eine Anbindungsstelle aufweist, an der kein Fördermodul vorhanden ist und die statt dessen durch ein Verschlusselement verschlossen ist. Auf diese Weise können mit dem gleichen Antriebsmodul unterschiedliche Bauarten von Kolbenpumpen realisiert werden. Im Grunde müssen bei dieser Ausgestaltung der Erfindung für einen Satz von Kolbenpumpen nur zwei unterschiedliche Komponenten, nämlich Antriebsmodule und Fördermodule, hergestellt werden, um dennoch vollkommen unterschiedliche Bauarten von Kolbenpumpen innerhalb des Satzes herstellen zu können. Dabei sind mit einem baugleichen Antriebsmodul sogar Kolbenpumpen mit unterschiedlichen Zylinderzahlen herstellbar, da jene Anbindungsstellen an einem Antriebsmodul, welche nicht mit einem Fördermodul besetzt sind, einfach verschlossen werden.

In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Antriebsmodule eine einheitliche Anbindung an unterschiedliche Befestigungseinrichtungen aufweisen, mit denen die Kolbenpumpe fixiert werden kann. Hierdurch kann ein Typ eines Antriebsmoduls in ganz unterschiedlichen Einbausituationen eingesetzt werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Satz von Kolbenpumpen mindestens eine Kolbenpumpe mit einem Fördermodul umfasst, der in den Antriebsbereich eingesteckt ist. Dies erleichtert die Montage des Fördermoduls erheblich.

Dies gilt insbesondere dann, wenn der Satz von Kolbenpumpen mindestens eine Kolbenpumpe umfasst, deren Antriebsbereich in eine Brennkraftmaschine integriert ist. In diesem Fall wird der mindestens eine Fördermodul direkt an der Brennkraftmaschine befestigt beziehungsweise in diese eingesteckt. Dies hat vor allem auch dann Vorteile, wenn nur wenig Raum für den Einbau der Kolbenpumpe zur Verfügung steht.

Eine größere Variabilität der Förderleistung und auch der Fördercharakteristik der Kolbenpumpen eines Satzes ist allerdings möglich, wenn der Satz von Kolbenpumpen mindestens eine Kolbenpumpe umfasst deren Antriebsbereich von der Brennkraftmaschine separat ist.

Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Satzes von Kolbenpumpen sieht vor, dass bei mindestens einer Kolbenpumpe alle Fluidverbindungen außerhalb des mindestens einen Fördermoduls angeordnet sind. Dies erleichtert vor allem die Wartung und vereinfacht den Aufbau der Fördermodule.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Satz von Kolbenpumpen mindestens eine Kolbenpumpe umfasst, deren Antriebsbereich mittels einer Kupplungseinrichtung an eine Antriebseinrichtung angekoppelt ist, und dass im Bereich der Antriebseinrichtung eine Einrichtung vorhanden ist, mit der Schmiermittel in den Antriebsbereich hineingespritzt wird. Auf diese Weise kann eine eigene Schmiermittelversorgung des Antriebsbereichs der Kolbenpumpe entfallen, was deren Herstellkosten nochmals reduziert und ihren Aufbau vereinfacht.

In die gleiche Richtung zielt jene Weiterbildung des Satzes von Kolbenpumpen, bei welcher mindestens eine Kolbenpumpe vorhanden ist, welche eine Überlauf kante aufweist, durch die die maximale Höhe eines Schmiermittelsumpfes im Antriebsbereich festgelegt wird.

Da sämtliche die Förderung betreffenden Komponerten in das Fördermodul integriert sind, wird der Antriebsbereich von hohem Fluiddruck weitgehend freigehalten. Somit werden bei dem erfindungsgemäßen Satz von Kolbenpumpen an den Antriebsbereich vergleichsweise geringe Anforderungen bezüglich seiner Festigkeit gestellt. Dies ermöglicht es, dass der Satz von Kolbenpumpen mindestens eine Kolbenpumpe umfasst, deren Antriebsbereich ein Gehäuse aus Leichtmetall aufweist. Möglich ist aber auch, dass mindestens eine Kolbenpumpe vorgesehen ist, deren Gehäuse als Schmiede- oder Spritzgussteil hergestellt ist.

Zeichnung
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffsystem und einer Hochdruck-Kolbenpumpe;
2 eine Tabelle, welche mögliche Bauarten der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1 zeigt, wobei alle gezeigten Bauarten Teil eines Satzes von Kolbenpumpen mit einem baugleichen Fördermodul sind;
3 eine perspektivische Darstellung des Fördermoduls von 2;
4 einen Teilschritt durch die Ebene IV-IV von 3;
5 eine perspektivische Ansicht von hinten einer ersten Bauart einer Hochdruck-Kolbenpumpe des Satzes von Kolbenpumpen von 2;
6 eine perspektivische Vorderansicht der Kolbenpumpe von 5;
7 eine perspektivische Ansicht von hinten einer zweiten Bauart einer Hochdruck-Kolbenpumpe des Satzes von Kolbenpumpen von 2;
8 eine perspektivische Vorderansicht einer dritten Bauart einer Hochdruck-Kolbenpumpe des Satzes von Kolbenpumpen von 2;
9 einen Teilschnitt in der Ebene IX-IX von 8;
10 ein Detail X der Hochdruck-Kolbenpumpe von 9;
11 eine Darstellung ähnlich 10 einer abgewandelten Ausführungsform einer Hochdruck-Kolbenpumpe; und
12 eine perspektivische Darstellung einer vierten Bauart einer Hochdruck-Kolbenpumpe aus dem Satz von Kolbenpumpen von 2.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine Vorförderpumpe 14 den Kraftstoff zu einer Hochdruck-Kolbenpumpe 16 fördert. Diese fördert den Kraftstoff weiter in eine Kraftstoff-Sammelleitung 18 ("Rail"), in der der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. An diese sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 20 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 22 einspritzen.
Die Hochdruck-Kolbenpumpe 16 ist an einem Motorblock 24 der Brennkraftmaschine 10 befestigt. Sie ist mechanisch zumindest mittelbar mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 gekoppelt, sie wird also von der Brennkraftmaschine 10 angetrieben. Die Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16 wird von einem Mengensteuerventil 26 eingestellt.
Die Hochdruck-Kolbenpumpe 16 kann in unterschiedlichen Bauarten realisiert werden. Eine Reihe möglicher Bauarten ist aus der Tabelle von 2 ersichtlich. Allen möglichen Bauarten gemein ist die Tatsache, dass sie über mindestens einen Fördermodul 28 und einen Antriebsbereich 30 verfügen. Der genaue Aufbau eines Fördermoduls und eines Antriebsbereichs wird weiter unten näher erläutert. An dieser Stelle sei nur darauf hingewiesen, dass das Fördermodul 28 sämtliche den Kraftstoff verdichtenden und fördernden Komponenten, beispielsweise einen Kolben, umfasst, wohingegen der Antriebsbereich 30 zum Antrieb der beweglichen Komponenten des Fördermoduls 28 dient.
Alle in 2 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpen 16 sind Teil eines Satzes von Hochdruck-Kolbenpumpen 16, der unter anderem durch baugleiche Fördermodule 28 gekennzeichnet ist. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Bauarten des in 2 gezeigten Satzes von Hochdruck-Kolbenpumpen 16 betreffen die Anbringung der Fördermodule 28, deren Anzahl, deren Anordnung, sowie die genaue Ausgestaltung des Antriebsbereichs 30. Hierzu nun im Einzelnen:
Eine erste Bauart einer Hochdruck-Kolbenpumpe trägt in 2 das Bezugszeichen 16a. Bei ihr ist das Fördermodul 28 in den Motorblock 24 der Brennkraftmaschine 10 eingesteckt. Der Antriebsbereich 30 ist in diesem Fall also in den Motorblock 24 integriert. Der Antrieb der beweglichen Komponenten des Fördermoduls 28 erfolgt in diesem Fall durch eine im Motorblock 24 vorhandene Nockenwelle (in 2 nicht sichtbar). Das Fördervolumen pro Umdrehung der Nockenwelle entspricht der Anzahl x der auf der Nockenwelle vorhandenen Nocken, multipliziert mit einem Hubvolumen H.
Eine weitere Bauart einer Hochdruck-Kolbenpumpe mit dem Bezugszeichen 16b verfügt über einen vom Motorblock 24 separaten Antriebsbereich 30. Dieser ist als Antriebsmodul ausgebildet, welcher mehrere Anbindungsstellen für die Befestigung und den Antrieb von Fördermodulen 28 aufweist. Auf diese Weise kann "baukastenartig" mit dem immer gleichen Antriebsbereich 30 und einer unterschiedlichen Anordnung oder Anzahl von Fördermodulen 28 eine den spezifischen Anforderungen genau entsprechende Hochdruck-Kolbenpumpe 16 geschaffen werden. Bei der Hochdruck-Kolbenpumpe 16b ist nur ein Fördermodul 28 am Antriebsmodul 30 vorgesehen. Das Fördervolumen dieser Hochdruck-Kolbenpumpe 16b entspricht der Anzahl × der Nocken der im Antriebsmodul 30 vorhandenen Nockenwelle multipliziert mit dem Hubvolumen H des im Fördermodul 28 vorhandenen Kolbens.
Eine weitere Bauart trägt in 2 das Bezugszeichen 16c. Sie unterscheidet sich von der Hochdruck-Kolbenpumpe 16b dadurch, dass ein weiteres Fördermodul 28 in einer 180°-Anordnung vorgesehen ist, so dass eine "Boxeranordnung" der Pumpenzylinder geschaffen wird. Wenn die Nockenwelle im Antriebsmodul 30 einen einzigen Necken aufweist, entspricht das Fördervolumen pro Umdrehung der Nockenwelle zweimal dem Hubvolumen der Kolben der Fördermodule 28.
An einer Bauart 16d einer Hochdruck-Kolbenpumpe sind ebenfalls zwei Fördermodule 28 vorhanden, welche jedoch in einem 90°-Winkel zueinander angeordnet sind. Bei zwei auf der Nockenwelle vorhandenen Nocken ist das Fördervolumen pro Nockenwellenumdrehung doppelt so groß wie bei der vorhergehenden Bauart. Die Bauart 16e zeigt zwei Fördermodule 28, die in einem Winkel von 60° zueinander angeordnet sind. Bei drei Nocken auf der Nockenwelle ergibt sich ein Fördervolumen pro Nockenwellenumdrehung, welches dem Dreifachen des Fördervolumens der Bauart 16c entspricht. Eine weitere Bauart mit zwei Fördermodulen 28, die in einem Winkel von 45° zueinander angeordnet sind, trägt das Bezugszeichen von 16f. Bei einer Nockenwelle mit vier Nocken ergibt sich pro Nockenwellenumdrehung das vierfache Fördervolumen im Vergleich zur Bauart 16c.
Eine Bauart 16g zeigt zwei Fördermodule 28 in Boxeranordnung. Das dort verwendete Antriebsmodul 30 weist jedoch eine Nockenwelle mit drei Nocken auf, so dass sich im Vergleich zur Bauart 16c das dreifache Fördervolumen pro Nockenwellenumdrehung ergibt. Eine Bauart 16h weist zwei Fördermodule 28 in einem Winkel von 135° zueinander auf. Mit einer Nockenwelle mit vier Nocken ergibt sich im Vergleich zur Ausführung 16c das vierfache Fördervolumen.
Die Fördermodule 28 können jedoch auch mit einem Antriebsmodul 30 eingesetzt werden, das zu einer Reihenanordnung der Fördermodule 28 führt, entsprechend den Bauarten 16i bis 16l. Je nach Anzahl der Nocken, die auf der Nockenwelle pro Fördermodul 28 vorgesehen sind, ergeben sich unterschiedliche Fördervolumina.
Eine mögliche Ausführungsform eines Fördermoduls 28 wird nun unter Bezugnahme auf die 3 und 4 im Detail erläutert:
Das Fördermodul 28 umfasst einen Zylinderkopf 32 mit einem anmontierten Druckdämpfer 34. Im Zylinderkopf 32 ist eine Zylinderbuchse 36 gehalten, in der wiederum ein Kolben 38 gleitend geführt ist, der einen Förderraum 39 begrenzt. Am Zylinderkopf 32 ist ferner ein topfförmiges Halteteil 40 befestigt, welches eine Kolbendichtung 42 trägt. An dem in den 3 und 4 unteren Ende des Kolbens 38 ist eine Federplatte 44 befestigt. Zwischen dieser und dem Halteteil 40 ist eine Kolbenfeder 46 verspannt. In dem in den 3 und 4 oberen Bereich des Kolbens 38 ist eine Umfangsnut mit einem Sicherungsring 48 vorhanden, durch den verhindert wird, dass der Kolben 38 von der Kolbenfeder 46 aus der Zylinderbuchse 36 herausgezogen wird, solange das Fördermodul 28 zunächst nicht an einen Antriebsbereich 30 angebaut ist.
Am Zylinderkopf 32 ist ein Befestigungsflansch 50 angebracht, mit dem das Fördermodul 28 an einem Antriebsbereich 30 befestigt werden kann. Ferner sind am Fördermodul 28, wie aus 3 ersichtlich ist, ein Niederdruckanschluss 52 und ein Hochdruckanschluss 54 vorhanden. Der Niederdruckanschluss 52 ist mit dem Auslass der Vorförderpumpe 14 (1) verbunden, wohingegen der Hochdruckanschluss 54 mit der Kraftstoff-Sammelleitung 18 verbunden ist. Vom Niederdruckanschluss 52 führt eine Verbindung über den Druckdämpfer 34 zu einem an den Förderraum 39 angrenzenden, in den 3 und 4 jedoch nicht sichtbaren Einlassventil. Weiterhin ist zwischen dem Hochdruckanschluss 54 und dem Förderraum 39 ein in den 3 und 4 ebenfalls nicht sichtbares Auslassventil angeordnet. In eine Öffnung im Zylinderkopf 32 ist ferner das elektromagnetische Mengensteuerventil 26 eingesetzt, welches einen Stecker 56 aufweist, der zum Anschluss entsprechender Steuerleitungen dient. Das Mengensteuerventil 26 ist koaxial zum Einlassventil angeordnet und betätigt dieses direkt (insoweit kann das Mengensteuerventil auch als "elektromagnetische Zwangsbetätigung" des Einlassventils bezeichnet werden).
Wie insbesondere aus 3 hervorgeht, ist der Zylinderkopf 32 sechseckig ausgeführt. Um eine möglichst große Variabilität gewährleisten zu können, können das Einlassventil und das Mengensteuerventil 26 sowie das Auslassventil und der Hochdruckanschluss 54 jeweils einen "Untermodul" bilden, die in entsprechende Öffnungen im Zylinderkopf 32 eingesteckt werden. Entsprechende Blindöffnungen könnten in den jeweiligen Flächenabschnitten des sechseckigen Zylinderkopfes 32 vorhanden sein.
Man erkennt, dass das Fördermodul 28 eine in sich abgeschlossene Einheit bildet, die an unterschiedlichen Antriebsbereichen oder Antriebsmodulen 30 eingesetzt werden kann. In Einbaulage wird der Kolben 38 von einer Nockenwelle 58 in eine Hin- und Herbewegung versetzt, die Teil des Antriebsbereichs 30 ist und in 4 strichpunktiert angedeutet ist.
Die 5 und 6 zeigen den Einsatz des Fördermoduls 28 bei einer Einzylinderpumpe der Bauart 16b von 2. Der entsprechende Antriebsbereich 30 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 60, in dem die Nockenwelle 58 gelagert ist. Am einen Ende ist das Gehäuse 60 durch eine Endplatte 62 geschlossen (5), wohingegen das Gehäuse 60 am anderen Ende (6) offen ist, so dass die Nockenwelle 58 über eine Kreuzscheibenkupplung 64 mit einer entsprechenden Gegenkupplung (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 10 gekoppelt werden kann. An dem offenen Ende weist das Gehäuse 60 einen sich nach radial auswärts erstreckenden umlaufenden Bund 66 auf. Hinter diesem ist ein am Gehäuse 60 beispielsweise durch Schweißen befestigter Flansch 68 aufgesteckt, der am Motorblock 24 der Brennkraftmaschine 10 befestigt werden kann. Bei gleichem Gehäuse 60 kann der Flansch 68 von Brennkraftmaschine zu Brennkraftmaschine unterschiedlich sein, um den individuellen Befestigungserfordernissen zu entsprechen.
In 6 ist der Flansch 68 separat vom Gehäuse 60. Wenn jedoch ein einteiliges Gehäuse 60 bevorzugt wird, kann beispielsweise durch einen zweiteiligen Aufbau eines Schmiede- oder Spritzgusswerkzeugs, mit dem das Gehäuse 60 hergestellt wird, bei gleicher Gehäuseform eine unterschiedliche Flanschgeometrie realisiert werden. Hierzu bleibt jener Teil des Werkzeugs, mit dem das Gehäuse 60 ausgeformt wird, gleich, wohingegen der Teil des Werkzeugs, mit dem der Flansch 68 ausgeformt wird, variiert wird.
Rechtwinklig zur Längsachse des Gehäuses 60 ist an dieses ein rohrförmiger Anschlussstutzen 70 angeformt. In diesen kann das Fördermodul 28 eingesteckt werden. Die Abdichtung zwischen dem Fördermodul 28 und dem Anschlussstutzen 70 erfolgt durch eine O-Ringdichtung 72 (4). Das Fördermodul 28 wird am Anschlussstutzen 70 über zwei Schrauben 74 befestigt, deren Köpfe (ohne Bezugszeichen) sich am Befestigungsflansch 50 des Fördermoduls 28 abstützen. Entsprechende Gewindebohrungen sind über den Umfang verteilt im Anschlussstutzen 70 vorhanden, so dass das Fördermodul 28 in unterschiedlichen Winkellagen im Anschlussstutzen 70 befestigt werden kann. Im Falle einer Wartung oder eines Defekts müssen nur die beiden Schrauben 74 gelöst und das Fördermodul 28 durch ein neues Fördermodul ausgetauscht werden.
Eine weitere Bauart einer Einzylinderpumpe gemäß dem Bezugszeichen von 16b von 2 ist in 7 dargestellt. Hier und nachfolgend tragen solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen aufweisen, die bereits im Zusammenhang mit vorhergehenden Figuren genannt wurden, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Der in 7 gezeigte Antriebsbereich 30 weist zwei Anschlussstutzen 70a und 70b auf, welche in einem Winkel von 60° zueinander angeordnet sind. Allerdings ist nur in den Anschlussstutzen mit dem Bezugszeichen 70b ein Fördermodul 28 eingesetzt. Der andere Anschlussstutzen 70a ist durch eine Abdeckplatte 76 verschlossen.
Anstelle der Abdeckplatte 76 kann dann, wenn es sich bei dem Gehäuse 60 um ein Spritzgussteil handelt, durch eine entsprechende Ausbildung des Spritzgusswerkzeugs der zweite Anschlussstutzen 70a auch komplett entfallen, indem ein Kern an der entsprechenden Stelle eingelegt bzw. entfernt wird. Dies hat den Vorteil, dass für die Herstellung eines Gehäuses 60 mit einem oder mehreren Anschlussstutzen 70 dennoch nur ein einziges Werkzeug erforderlich ist.
Der gleiche Antriebsbereich 3C kommt auch bei der in 8 gezeigten Bauart zum Einsatz, welche eine Hochdruck-Kolbenpumpe entsprechend dem Bezugszeichen 16e von 2 ergibt. Bei der in 8 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe 16e wurde die Abdeckplatte 76 entfernt, und im Anschlussstutzen 70a ist ein Fördermodul 28a, im Anschlussstutzen 70b ein Fördermodul 28b vorhanden. Die Fördermodule 28a und 28b sind dabei spiegelbildlich zueinander aufgebaut. Die beiden Niederdruckanschlüsse 52a und 52b sind über externe Kraftstoffleitungen 78a und 78b und ein T-Stück 80 miteinander verbunden. Auf diese Weise wird ein gemeinsamer Anschluss der Hochdruck-Kolbenpumpe 16e zur Vorförderpumpe 14 (1) geschaffen. Gleiches gilt auch für die Hochdruckanschlüsse 54a und 54b, wobei die entsprechenden Kraftstoffleitungen in 8 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind.
9 zeigt die Hochdruck-Kolbenpumpe 16e von 8 in einem durch das Fördermodul 28a und den Anschlussstutzen 70a gehenden Teilschnitt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nicht alle Bezugszeichen eingetragen. Man erkennt die Nockenwelle 58, welche einen Nockenabschnitt 82 aufweist. Zwischen dem Nockenabschnitt 82 und dem Kolben 38 ist ein Rollenstößel 84 vorhanden, der für ein reibungsarmes Zusammenwirken des Kolbens 38 und des Nockenabschnitts 82 sorgt. Die Nockenwelle 58 ist endseitig durch zwei Lager 86 und 88 im Gehäuse 60 des Antriebsbereichs 30 gelagert. Die Abdichtung des Gehäuses 60 des Antriebsbereichs 30 nach außen erfolgt durch einen Dichtring 90, der zwischen dem Lager 86 und einem Sicherungsring 92 verklemmt ist.
Wie in 10 durch einen Pfeil 94 angedeutet ist, wird im Betrieb vom Motorblock 24 her, an den das Gehäuse 60 des Antriebsbereichs 30 angeflanscht ist, Schmiermittel durch das Lager 86 hindurch in das Innere des Gehäuses 60 gespritzt. Auf diese Weise werden die relativ zueinander beweglichen Komponenten der Hochdruck-Kolbenpumpe 16e geschmiert. Dabei ist wesentlich, dass sich am Boden des Gehäuses 60 ein Schmiermittelsumpf 96 bildet, der so hoch ist, dass der Nockenabschnitt 82 der Nockenwelle 58 in diesen Schmiermittelsumpf 96 eintauchen kann und vom Schmiermittel benetzt wird. Durch den eintauchenden Nockenabschnitt 82 wird das Schmiermittel im Gehäuse 60 verwirbelt, wodurch zum Beispiel auch eine Versorgung der Rollenstößel 84 mit Schmiermittel erfolgt (Nebelschmierung).
Die Höhe des Schmiermittelsumpfes 96 im Gehäuse 60 wird, wie aus 10 ersichtlich ist, durch die Lage einer Überlauf kante 98 am Dichtring 90 bestimmt. Wie aus 11 ersichtlich ist, kann alternativ hierzu im Inneren des Gehäuses 60 auch ein Einlegeteil 100 vorhanden sein, welches die entsprechende Überlauf kante 98 aufweist.
Eine weitere Bauart entsprechend dem Bezugszeichen 16i von 2 ist in 12 gezeigt, wobei auch hier baugleiche Fördermodule 28 entsprechend den 3 und 4 eingesetzt werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 12 nur die grundlegenden Bezugszeichen eingetragen.
Bei der in 8 gezeigten Hochdruck-Kolbenpumpe 16e war an beiden Fördermodulen 28 jeweils ein Mengensteuerventil 26 vorhanden. Die in 12 gezeigte Hochdruck-Kolbenpumpe 16i weist dagegen nur an einem Fördermodul 28 ein Mengensteuerventil 26 auf. Die entsprechende Öffnung am anderen Fördermodul 28 ist durch einen Blindstopfen (nicht sichtbar) verschlossen. Das letztgenannte Fördermodul 28 ist somit im Betrieb der Hochdruck-Kolbenpumpe 16i dauerfördernd, während mit dem anderen Fördermodul 28 mittels des Mengensteuerventils 26 die Fördermenge eingestellt werden kann.
Die Funktionsweise der beschriebenen Hochdruck-Kolbenpumpen 16 ist jeweils gleich: Wird die Nockenwelle 58 in Drehung versetzt, wird der Kolben 38 eines Fördermoduls 28 vom Nockenabschnitt 82 zu einer axialen Hin- und Herbewegung gezwungen. Dies führt zu zyklischen Volumenänderungen des Förderraums 39. Erhöht sich das Volumen des Förderraums 39, wird Kraftstoff in den Förderraum 39 vom Niederdruckanschluss 52 her angesaugt. Verringert sich das Volumen des Förderraums 39, wird der im Förderraum 39 eingeschlossene Kraftstoff, abhängig von der Stellung des Mengensteuerventils 26, komprimiert und über den Hochdruckanschluss 54 zur Kraftstoff-Sammelleitung 18 hin ausgestoßen. Man erkennt, dass die Kompression und Förderung des Kraftstoffes ausschließlich im Fördermodul 28 erfolgt, wohingegen der modulartige ausgebildete Antriebsbereich 30 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff nicht in Kontakt kommt. Daher ist das Gehäuse 60 des Antriebsbereichs 30 bei allen oben gezeigten Hochdruck-Kraftstoffpumpen 16 aus Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt. Ferner sind die Wandstärken des Gehäuses 60 vergleichsweise gering.

Claims

Satz von Kolbenpumpen (16), insbesondere Kraftstoffpumpen für Brennkraftmaschinen (10) mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit jeweils einem Antriebsbereich (30) und jeweils mindestens einem Förderbereich (28), dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Kolbenpumpen (16) mindestens zwei Kolbenpumpen (16a bis 16l) unterschiedlicher Bauart umfasst, wobei die Förderbereiche aller Kolbenpumpen (16a bis 16l) des Satzes als baugleiche Fördermodule (28) ausgebildet sind.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bauarten (16a bis 16l) eines Satzes durch die Anordnung und/oder Anzahl der Fördermodule (28) unterscheiden.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Kolbenpumpen (16) identische baugleiche Fördermodule (28) und/oder bezüglich einer Längsachse zueinander spiegelbildliche baugleiche Fördermodule (28a, 28b) umfasst.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsbereiche der Kolbenpumpen eines Satzes als baugleiche Antriebsmodule (30) ausgebildet sind, welche mehrere Anbindungsstellen (70) für Fördermodule (28) aufweisen, wobei der Satz mindestens eine Kolbenpumpe (16b) umfasst, deren Antriebsmodul (30) eine Anbindungsstelle (70a) aufweist, an der kein Fördermodul (28) vorhanden ist und die statt dessen durch ein Verschlusselement (76) verschlossen ist.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmodule (30) eine einheitliche Anbindung (66) an unterschiedliche Befestigungseinrichtungen (68) aufweisen, mit denen die Kolbenpumpe (16) fixiert werden kann.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kolbenpumpe (16) mit einem Fördermodul (28) umfasst, der in den Antriebsbereich (30) eingesteckt ist.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kolbenpumpe (16a) umfasst, deren Antriebsbereich (30) in eine Brennkraftmaschine (10) integriert ist (24).
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kolbenpumpe (16b bis 16l) umfasst, deren Antriebsbereich (30) von der Brennkraftmaschine (10) separat ist.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kolbenpumpe (16e) umfasst, bei der alle Fluidverbindungen (78, 80) außerhalb des mindestens einen Fördermoduls (28) angeordnet sind.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kolbenpumpe (16e) umfasst, deren Antriebsbereich (30) mittels einer Kupplungseinrichtung (64) an eine Antriebseinrichtung (24) angekoppelt ist, und dass im Bereich der Antriebseinrichtung (24) eine Einrichtung (94) vorhanden ist, mit der Schmiermittel in den Antriebsbereich (30) hinein gespritzt wird.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kolbenpumpe (16e) umfasst, welche eine Überlaufkante (98) aufweist, durch die die maximale Höhe eines Schmiermittelsumpfes (96) im Antriebsbereich (30) festgelegt wird.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kolbenpumpe (16b bis 16l) umfasst, deren Antriebsbereich (30) ein Gehäuse (60) aus Leichtmetall aufweist.
Satz von Kolbenpumpen (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Kolbenpumpe (16b) umfasst, deren Gehäuse als Schmiede- oder Spritzgussteil hergestellt ist.
Kolbenpumpe (16), insbesondere Kraftstoffpumpe für Brennkraftmaschinen (10) mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Antriebsbereich (30) und mindestens einem Förderbereich (28), dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil eines Satzes von Kolbenpumpen (16a bis 16l) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen ist.